TWI546729B - 資料儲存裝置及其儲存方法 - Google Patents

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TWI546729B
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楊宗翰
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Description

資料儲存裝置及其儲存方法
本發明是有關於一種資料儲存裝置及其儲存方法，特別是有關於一種具有安全性以及彈性化的資料儲存裝置及其儲存方法。
多年來，自人類文明走向科技化及現代化的浪潮至今，資料的保存技術發展已趨近完善及成熟。業界亦已開發出多樣化的儲存裝置，其中又以固態硬碟(Solid-State Disk, SSD)為主流發展產品。
一般而言，固態硬碟從標準型2.5吋大小到小型的模組及晶片形式，逐漸提高使用率以替代傳統硬碟(Hard-Disk Drive, HDD)。由於習用之固態硬碟皆係以單一磁碟之方式運作，且主流固態硬碟所採用之序列高技術配置傳輸(Serial Advanced Technology Attachment, SATA)介面在特性上，單一傳輸埠(Port)僅能用以連接及識別單一磁碟，故當一系統配置一固態硬碟供多個使用者使用時，大致上係可分為二種方式：其一係為帳號管理之方式，由作業系統之系統管理者對每個使用者的磁碟使用額度及權限進行管理；其二則係為多重開機之方式，將單一固態硬碟邏輯分割為最多四個磁碟主分割，以供不同使用者使用。
然而，前述之二種方式在低階系統或將固態硬碟抽拔改採外接等使用情境下，皆可能直接被外部存取或經由軟體破解而進行存取，在資料之安全性上仍顯不足。此外，由於單一固態硬碟至多僅能邏輯分割為四個磁碟主分割，而使得系統管理處處受限，且於系統硬體成本上更添非必要之支出。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種資料儲存裝置及其儲存方法，其可以利用固態硬碟內之控制單元以重新分割NAND快閃記憶體內之存取區塊之大小及個數，以解決以上的問題。
基於上述目的，本發明係提供一種資料儲存裝置，其包含一實體儲存區塊、具有一唯一識別碼之一認證單元以及一控制單元。控制單元可電性連接此實體儲存區塊並接收此唯一識別碼以產生一識別指令，且控制單元可根據此識別指令以產生一邏輯區塊起始值以及一可使用容量，並根據此邏輯區塊起始值及此可使用容量以決定在實體儲存區塊中之一實際存取區塊，邏輯區塊起始值為一正整數，且實際存取區塊之大小係小於等於實體儲存區塊之大小。
較佳地，實體儲存區塊包含一NAND快閃記憶體或是一硬碟之磁片。
較佳地，控制單元為一控制器。
較佳地，認證單元包含一USB隨身碟或是一記憶卡。
較佳地，本發明之資料儲存裝置更包含偵測讀取裝置，偵測讀取裝置可電性連接至控制單元，且偵測讀取裝置係偵測或讀取認證單元之唯一識別碼，並傳送唯一識別碼至控制單元。
較佳地，偵測讀取裝置為一射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)讀取裝置，認證單元可為一射頻識別標籤。
較佳地，偵測讀取裝置為一條碼掃描器、一指紋感測器或是一虹膜感測器。
較佳地，實際存取區塊之個數係大於等於4。
基於上述目的，本發明再提供一種資料儲存裝置，其包含一實體儲存區塊以及一控制單元。控制單元可電性連接實體儲存區塊，控制單元可根據一控制指令以產生複數個邏輯區塊起始值及相對應之複數個可使用容量，並根據複數個邏輯區塊起始值及複數個可使用容量以決定在實體儲存區塊中之複數個實際存取區塊。
較佳地，複數個實際存取區塊係分別對應複數個唯一識別碼，且複數個唯一識別碼之資訊係儲存於控制單元中。
較佳地，識別指令可包含複數個唯一識別碼之其中之一，且控制單元可根據識別指令以對應存取複數個實際存取區塊之其中之一。
基於上述目的，本發明再提供一種資料儲存方法，其適用於一包含一控制單元、一認證單元以及一實體儲存區塊之資料儲存裝置上，此認證單元係包含一唯一識別碼，此儲存方法包含下列步驟。根據唯一識別碼以產生識別指令。根據識別指令以產生邏輯區塊起始值以及可使用容量。根據邏輯區塊起始值及可使用容量以決定在實體儲存區塊中之實際存取區塊。在實際存取區塊上執行存取動作，存取動作包含檔案之讀寫動作或實際存取區塊之格式化動作。
較佳地，本發明之資料儲存方法更包含由控制單元接收認證單元之唯一識別碼。
較佳地，認證單元包含一USB隨身碟或是一記憶卡。
較佳地，本發明之資料儲存方法更包含利用偵測讀取裝置以偵測或讀取認證單元之唯一識別碼，並傳送唯一識別碼至控制單元。
較佳地，偵測讀取裝置為一射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)讀取裝置，認證單元可為一射頻識別標籤。
較佳地，偵測讀取裝置為一條碼掃描器、一指紋感測器或是一虹膜感測器。
承上所述，依本發明之資料儲存裝置及其儲存方法，其可具有一或多個下述優點：
(1) 可將儲存裝置分割成多個實際存取區塊，使得多個使用者可共用此單一儲存裝置，且使用者數量無上限，除了可降低系統管理之限制外，更可進一步降低系統之硬體成本。
(2) 可根據唯一識別碼來存取對應欲使用之實際存取區塊，以避免未經認可之使用者存取此儲存裝置或以軟體破解此儲存裝置。
為利　貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本發明於實際實施上的專利範圍，合先敘明。
請參閱第1圖， 其係為本發明之資料儲存裝置之方塊圖。如圖所示，資料儲存裝置100可包含一實體儲存區塊10、一控制單元20以及一認證單元30，其中實體儲存區塊10可為一NAND快閃記憶體或是一硬碟之磁片，控制單元20可為一控制器，認證單元30可為一儲存有一唯一識別碼31的USB隨身碟或是一記憶卡，且此控制單元20係電性連接至實體儲存區塊10。
在此實施例中，資料儲存裝置100可電性連接至一電子裝置，如電腦、筆記型電腦或是工作站，由此電子裝置產生一存取指令並傳送至控制單元20上，再由此控制單元20存取在實體儲存區塊10上所儲存之資料，進而回傳此資料至此電子裝置上。而認證單元30可透過一相對應之連接埠連接至此電子裝置上，例如一USB連接埠或是一讀卡機，進而由此電子裝置傳送包含此認證單元30上之唯一識別碼31之一識別指令21至控制單元20。
在本實施例中，控制單元20可根據識別指令21以產生預定義之一邏輯區塊起始值22以及一可使用容量23，並根據此邏輯區塊起始值22及可使用容量23以決定在實體儲存區塊10中之一實際存取區塊11，其中此邏輯區塊起始值22為一正整數，且實際存取區塊11之大小係小於等於實體儲存區塊10之大小。
不同於習知技藝，本發明並不存在將單一固態硬碟邏輯分割為最多4個磁碟主分割之限制，本發明所分割出來之實際存取區塊11的個數可大於等於4，換言之，本發明之實際存取區塊11即等於習知技藝中之磁碟主分割，且相較於習知技藝，本發明則更具彈性。且使用者將其所持有之認證單元30插入至電子裝置後，使用者只能在實體儲存區塊10內存取其唯一識別碼31所對應之實際存取區塊11，且使用者無法得知是否有其他的實際存取區塊11存在，更無法存取或窺探其他實際存取區塊11內之資料。因此，亦可以提高使用此資料儲存裝置100時之一安全性。
請參閱第2圖， 其係為本發明之資料儲存裝置之示意圖。並請一併參考第1圖。在本實施例中之資料儲存裝置100係以一固態硬碟來舉例實例，而實體儲存區塊10、控制單元20以及認證單元30則分別以一NAND快閃記憶體、控制器以及一USB隨身碟來舉例實施。如第2圖所示，在此實體儲存區塊10之定址可以1024個邏輯區塊位址(Logical Blocking Address) LBA0~LBA1023來表示，其中LBA0表示可存取之第一個邏輯區塊，LBA1023則表示可存取之第1024個邏輯區塊，而由於邏輯區塊位址之定址技術為電腦相關領域中具有通常知識著所熟之之習知技術，故在此不進行贅述。
而在本實施例中，當認證單元30插入至電腦主機51之USB埠後再進行開機之動作時，此電腦主機51可立即將認證單元30上之唯一識別碼31以一識別指令21之形式傳送至控制單元20，此時控制單元20可根據此唯一識別碼31以得到在實體儲存區塊10上所能存取之一實際存取區塊11。值得一提的是，控制單元20內可事先儲存每一個唯一識別碼31所對應之一實際存取區塊11之邏輯區塊起始值22以及可使用容量23。
詳細地說明，取得此實際存取區塊11之方式是根據預定義之邏輯區塊起始值22以及可使用容量23來決定，舉例來說，此邏輯區塊起始值22之預設值可為LBA50，而可使用容量23之預設值可為78，則實際存取區塊11則可以有78個邏輯區塊，即LAB50~LBA127。在本實施例中，此可使用容量23係以邏輯區塊之個數來舉例實施，但並不以此為限，其亦可以直接以一存取空間之大小來表示，如10GB。
更進一步地說，當電腦主機51的作業系統下達一資料之寫入命令給資料儲存裝置100時，此時由控制單元20解讀此資料之寫入命令在實體儲存區塊10上之一位址，例如此位址可為LBA10，而同時控制單元20亦將此位址再加上邏輯區塊起始值22，即LBA50，使得此資料之實際寫入位址則是在LBA60之邏輯區塊位址上。如此一來，電腦主機51可根據不同的唯一識別碼31提供不同的實際存取區塊11給一使用者，且此使用者可以在此實際存取區塊11上擁有超級使用者之權限，如進行系統之重灌、實際存取區塊11之格式化等。
請參閱第3圖及第4圖，其係為本發明之資料儲存裝置之另一實施例之方塊圖及示意圖。如第3圖所示，與上述實施例的差異在於此實施例之資料儲存裝置100可更包含一偵測讀取裝置40，此偵測讀取裝置40電性連接至控制單元20，且偵測讀取裝置40可用以偵測或讀取認證單元30之唯一識別碼31，並傳送唯一識別碼31至控制單元20，其中此偵測讀取裝置40可包含一射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)讀取裝置、一條碼掃描器、一指紋感測器或是一虹膜感測器。
如第4圖所示，在本實施例中，本實施例中之資料儲存裝置100係以一固態硬碟來舉例實例，而實體儲存區塊10、控制單元20、認證單元30以及偵測讀取裝置40則分別以一NAND快閃記憶體、控制器、一RFID標籤以及一RFID讀取裝置來舉例實施。
使用者可在電腦主機51開機之前將偵測讀取裝置40連接至電腦主機51上，並將此認證單元30放置於偵測讀取裝置40之一有效偵測範圍之內。而當電腦主機51開機之後，此偵測讀取裝置40便可直接將所偵測到之唯一識別碼31傳送至電腦主機51，再由此電腦主機51將此唯一識別碼31傳送至資料儲存裝置100之控制單元20內。
接著控制單元20可以根據此唯一識別碼31來產生預定義之一邏輯區塊起始值22以及一可使用容量23，進而決定在實體儲存區塊10中之一實際存取區塊11。其中此實際存取區塊11之產生方式已於上述實施例描述，故在此不進行贅述。
由以上可以得知，本發明之一較佳實施例係應用此資料儲存裝置於一電腦教室或是一實驗室中，其可支援多個使用者於不同時段使用同一台電腦，其中每一個使用者都擁有包含一唯一識別碼之一認證單元，且使用者可以利用此唯一識別碼來存取電腦中所事先定義之實際存取區塊，值得一提的是，每一個使用者都可以擁有一超級使用者的權限來存取此實際存取區塊，且此實際存取區塊的個數可大於等於4。
請參閱第5圖，其係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之方塊圖。如第5圖所示，資料儲存裝置200可包含一實體儲存區塊210以及一控制單元220，其中此實體儲存區塊210可包含一NAND快閃記憶體或是一硬碟之磁片，而此控制單元220可為一控制器，且此控制單元220電性連接至實體儲存區塊210。在此實施例中，資料儲存裝置200係電性連接至一主機，並從主機接收一控制指令62以分割實體儲存區塊210上之多個實際存取區塊211，其中此控制指令62可包含複數個邏輯區塊起始值222、相對應之複數個可使用容量223以及複數個唯一識別碼231。
進一步的說明，當控制單元220根據控制指令62分割複數個實際存取區塊211時，控制單元220只需儲存此複數個唯一識別碼231及其所對應之邏輯區塊起始值222以及可使用容量223。
如先前實施例所描述，當此控制單元220接收到一唯一識別碼231並用以產生一識別指令221時，此識別指令221便可根據此唯一識別碼231以對應到預定義之邏輯區塊起始值222及可使用容量223，進而得到實際存取區塊211之邏輯區塊位址，其中相關的定址方式已於上述實施例中描述，故在此不進行贅述。
請參閱第6A圖至第6D圖，其係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之第一示意圖至第四示意圖。請一併參閱第5圖，如第6A圖所示，在此實施例中，資料儲存裝置200係為一固態硬碟，實體儲存區塊210之大小係以1TB來舉例實施，且此資料儲存裝置200係連接至一電腦主機251。值得一提的是，由於本發明係有關於將資料儲存裝置200上之實體儲存區塊210進行重新分割，故須在BIOS 載入硬碟啟動磁區前進行實體儲存區塊210之分割動作。
在此實施例中，使用者可以在電腦主機251開機前將含有一系統識別碼之認證單元230插入至此電腦主機251上，而當電腦主機251開機後，則可以由BIOS認證此系統識別碼並通知控制單元220，讓使用者可以進行實體儲存區塊210之分割動作，其中此系統識別碼係表示該使用者具有變動此實體儲存區塊210之一完整權限。值得一提的是，使用者亦可以以其他方式來擁有此完整權限，例如在電腦主機251開機時彈出一視窗，並要求使用者在此視窗輸入一密碼，一旦密碼符合之後，再由電腦主機251執行一應用程式之服務，以提供使用者進行分割此實體儲存區塊210之動作。
以下說明使用者透過電腦主機251分割此實體儲存區塊210之過程。首先，使用者可以透過電腦主機251上的一應用程式得知目前此資料儲存裝置200之大小，並將其顯示在電腦主機251之螢幕60上。如第6A圖所示，在此螢幕60顯示四個實際存取區塊211之邏輯區塊起始值以及可使用容量，而由於每一實際存取區塊211具有均等之大小，故可以得知其大小分別為250GB，其中此四塊實際存取區塊211之邏輯區塊位址之範圍分別為LBA0~LBA255、LBA256~LBA511、LBA512~LBA767以及LBA768~LBA1023，其示意圖可參考第6B圖。
接著，使用者可以透過此應用程式變更此資料儲存裝置200上實際存取區塊211之大小，如第6C圖所示，使用者可視需求設定不同的邏輯區塊起始值和可使用容量，進而產生不同的實際存取區塊211，如第6D圖所示。值得一提的是，透過此方式所分割出來之實際存取區塊211之個數可大於等於4，且在控制單元220裡將分別儲存對應此複數個實際存取區塊211之唯一識別碼231。
之後，當有另一使用者利用其中一個唯一識別碼231來存取此資料儲存裝置200時，控制單元220可根據所接收到之唯一識別碼231來產生一識別指令221，進一步地，控制單元220再根據此識別指令221來存取其對應之一實際存取區塊211，例如從LBA 128~LBA 257之實際存取區塊211，其實際存取方式已於上述實施例描述，故在此不進行贅述。
請參閱第7圖，其係為本發明之資料儲存方法之流程圖。如圖所示，此資料儲存方法適用於一包含一控制單元、一認證單元以及一實體儲存區塊之資料儲存裝置上，其包含下列步驟。
步驟S11根據一唯一識別碼以產生一識別指令。
步驟S12根據識別指令以得到一邏輯區塊起始值以及一可使用容量，其中此邏輯區塊起始值及可使用容量可事先儲存於控制單元內。
步驟S13根據邏輯區塊起始值及可使用容量以決定在實體儲存區塊中之一實際存取區塊。
步驟S14在實際存取區塊上執行一存取動作，其中此存取動作包含檔案之讀寫動作或實際存取區塊之格式化動作。
在此資料儲存方法中，更包含由控制單元接收一認證單元之唯一識別碼，其中此認證單元可包含一USB隨身碟或是一記憶卡。
在此資料儲存方法中，更包含利用一偵測讀取裝置以偵測或讀取認證單元之唯一識別碼，並傳送唯一識別碼至控制單元。其中此偵測讀取裝置可為一射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)讀取裝置，認證單元可為一射頻識別標籤。但不以此為限，偵測讀取裝置亦可以為一條碼掃描器、一指紋感測器或是一虹膜感測器，而認證單元則可分別為一條碼或是人體之一指紋或虹膜。
綜合以上所述，本發明之資料儲存裝置及其儲存方法的確可將儲存裝置分割成多個實際存取區塊，讓多個使用者共用此單一儲存裝置，除了可降低系統管理之限制外，也可進一步降低系統之硬體成本。而透過唯一識別碼來存取對應實際存取區塊之方式，也可以增加此儲存裝置之安全性，以同時達到簡化系統管理、實現多重開機以及資料安全防護等功效。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
100、200‧‧‧資料儲存裝置
10、210‧‧‧實體儲存區塊
11、211‧‧‧實際存取區塊
20、220‧‧‧控制單元
21、221‧‧‧識別指令
22、222‧‧‧邏輯區塊起始值
23、223‧‧‧可使用容量
30、230‧‧‧認證單元
31、231‧‧‧唯一識別碼
40‧‧‧偵測讀取裝置
51、251‧‧‧電腦主機
60‧‧‧螢幕
62‧‧‧控制指令
S11~S14‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之資料儲存裝置之方塊圖。
第2圖係為本發明之資料儲存裝置之示意圖。
第3圖係為本發明之資料儲存裝置之另一實施例之方塊圖。
第4圖係為本發明之資料儲存裝置之另一實施例之示意圖。
第5圖係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之方塊圖。
第6A圖係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之第一示意圖。
第6B圖係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之第二示意圖。
第6C圖係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之第三示意圖。
第6D圖係為本發明之資料儲存裝置之第二實施例之第四示意圖。
第7圖係為本發明之資料儲存方法之流程圖。
100‧‧‧資料儲存裝置
10‧‧‧實體儲存區塊
11‧‧‧實際存取區塊
20‧‧‧控制單元
21‧‧‧識別指令
22‧‧‧邏輯區塊起始值
23‧‧‧可使用容量
30‧‧‧認證單元
31‧‧‧唯一識別碼
40‧‧‧偵測讀取裝置

Claims (17)

  1. 一種資料儲存裝置，其包含： 一實體儲存區塊； 一認證單元，係具有一唯一識別碼； 一控制單元，係電性連接該實體儲存區塊，該控制單元接收該唯一識別碼以產生一識別指令，並根據該識別指令以產生一邏輯區塊起始值以及一可使用容量，並根據該邏輯區塊起始值及該可使用容量以決定在該實體儲存區塊中之一實際存取區塊，其中該邏輯區塊起始值為一正整數，且該實際存取區塊之大小係小於等於該實體儲存區塊之大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中該實體儲存區塊包含一NAND快閃記憶體或一硬碟之磁片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中該控制單元為一控制器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中該認證單元包含一USB隨身碟或是一記憶卡。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，更包含一偵測讀取裝置，其中該偵測讀取裝置係電性連接至該控制單元，且該偵測讀取裝置係偵測或讀取該認證單元之該唯一識別碼，並傳送該唯一識別碼至該控制單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之資料儲存裝置，其中該偵測讀取裝置為一射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)讀取裝置，該認證單元係為一射頻識別標籤。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之資料儲存裝置，其中該偵測讀取裝置為一條碼掃描器、一指紋感測器或是一虹膜感測器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中該實際存取區塊之個數係大於等於4。
  9. 一種資料儲存裝置，其包含： 一實體儲存區塊；以及 一控制單元，係電性連接該實體儲存區塊，該控制單元係根據一控制指令以產生複數個邏輯區塊起始值及相對應之複數個可使用容量，並根據該複數個邏輯區塊起始值及該複數個可使用容量以決定在該實體儲存區塊中之複數個實際存取區塊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之資料儲存裝置，其中該複數個實際存取區塊係分別對應複數個唯一識別碼，且該複數個唯一識別碼之資訊係儲存於該控制單元中。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之資料儲存裝置，其中一識別指令係包含該複數個唯一識別碼之其中之一，且該控制單元係根據該識別指令以對應存取該複數個實際存取區塊之其中之一。
  12. 一種資料儲存方法，適用於一包含一控制單元、一認證單元以及一實體儲存區塊之資料儲存裝置上，其中該認證單元係具有一唯一識別碼，包含： 根據該唯一識別碼以產生一識別指令； 根據該識別指令以產生一邏輯區塊起始值以及一可使用容量； 根據該邏輯區塊起始值及該可使用容量以決定在該實體儲存區塊中之一實際存取區塊；以及 在該實際存取區塊上執行一存取動作，其中該存取動作包含檔案之讀寫動作或該實際存取區塊之格式化動作。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之資料儲存方法，更包含由該控制單元係接收該認證單元之該唯一識別碼。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之資料儲存方法，其中該認證單元包含一USB隨身碟或是一記憶卡。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之資料儲存方法，更包含利用一偵測讀取裝置以偵測或讀取該認證單元之該唯一識別碼，並傳送該唯一識別碼至該控制單元。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之資料儲存方法，其中該偵測讀取裝置為一射頻識別(RFID, Radio Frequency Identification)讀取裝置，該認證單元係為一射頻識別標籤。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之資料儲存方法，其中該偵測讀取裝置為一條碼掃描器、一指紋感測器或是一虹膜感測器。
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