TWI635411B - 具有生物特徵辨識模組之儲存裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，包括：集線模組、第一對外傳輸模組、生物特徵辨識模組、控制模組及儲存模組。集線模組具有一對外連接埠及複數個對內連接埠。第一對外傳輸模組電性連接至對外連接埠。生物特徵辨識模組電性連接至一對內連接埠。控制模組電性連接至另一對內連接埠，控制模組用於取得允許訊號並據以產生存取訊號，允許訊號關聯於一生物特徵辨識訊號及一生物特徵對照資訊。儲存模組電性連接至控制模組，儲存模組包括公共區域及私人區域。當控制模組取得允許訊號後可存取私人區域。

Description

具有生物特徵辨識模組之儲存裝置

本發明係關於一種儲存裝置，特別是關於一種具有集線模組並以生物特徵辨識方式登入作業系統及存取私人資料的儲存裝置。

快閃記憶體（Flash Memory）普遍被應用於隨身碟、記憶卡等儲存裝置，讓使用者得以在電腦和其他數位產品之間互相交換資料。一般而言，快閃記憶體隨身碟的外接介面採用通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）介面。從穩定性觀之，快閃記憶體隨身碟因為沒有機械讀寫裝置，從而避免了移動式硬碟因為碰撞跌落導致儲存資料毀損；就可攜性而言，快閃記憶體隨身碟體積小、重量輕，因此相當容易攜帶；此外，快閃記憶體隨身碟採用支援熱拔插（Hot plugging）的USB介面，使用上毋需額外安裝其他的驅動程式，增加使用隨身碟的便利性。

而隨著使用者資安意識的提升，對於個人資料的防護愈來愈受到重視。隨身碟作為具有極高便利性的資料儲存媒介，早期對於隨身碟儲存資料的防護通常是在隨身碟儲存區域安裝加密軟體，要求使用者必須輸入正確密碼才能存取私人資料。然而，考慮到可能存在使用者忘記正確密碼的情況，而且密碼本身亦有人為外洩的可能，採用指紋這種獨一無二的生物特徵辨識方式取代私人資料存取密碼的隨身碟便應運而生。另外，筆記型電腦上也常有透過指紋辨識登入作業系統的方式。然而，對於一般桌上型電腦而言，使用者若希望體驗到指紋登入作業系統的快捷性，往往需要通過第三方的USB插件（Dongle），但這類型的USB插件通常僅具有單一功能，卻又必須佔用一個USB連接埠。若一USB裝置具備以指紋辨識的方式登入作業系統的功能，同時又能以指紋辨識的方式存取同一USB裝置中的私人資料，勢必帶給使用者良好的產品體驗。

再從整合指紋辨識裝置與快閃記憶體隨身碟的生產者角度觀之，現今常見的設計架構係綁定指紋辨識模組與控制模組，而控制模組主要任務係存取快閃記憶體顆粒，一旦快閃記憶體顆粒的容量或是製程變動，運行於控制模組上的韌體便需要適應性地調整。然而，修改韌體可能導致原本整合好的指紋辨識模組其辨識效能下降；不僅如此，更因為控制晶片本身常需支援多個廠牌的快閃記憶體顆粒，控制模組韌體的更新速度經常令整合製造廠感到緩不濟急。

有鑒於此，本發明整合登入電腦作業系統的硬體插件與指紋隨身碟，並且提供一個簡便的安全防護機制用於帳號登入和私密資料存取。同時考量到儲存裝置製造廠商需要一個硬體置換容忍性高的儲存裝置架構，本發明提出一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置以解決先前技術的問題。

依據本發明之一實施例所敘述的一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，包括：集線模組、第一對外傳輸模組、生物特徵辨識模組、控制模組以及儲存模組。集線模組具有一對外連接埠及複數個對內連接埠。第一對外傳輸模組電性連接至對外連接埠，且第一對外傳輸模組與集線模組具有相同傳輸介面。生物特徵辨識模組電性連接至對內連接埠之中的一個，生物特徵辨識模組用於執行生物特徵辨識並產生一生物特徵辨識訊號。控制模組電性連接至對內連接埠之中未被佔用的一個，控制模組用於取得允許訊號並據以產生存取訊號，允許訊號關聯於生物特徵辨識訊號及生物特徵對照資訊。儲存模組電性連接至控制模組，儲存模組主要分為公共區域及私人區域；當控制模組接收允許訊號時，控制模組發送指向私人區域的存取訊號至儲存模組。

依據本發明之一實施例所敘述的一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，其中所述之生物特徵係指紋、臉部、語音、虹膜、靜脈、簽名及DNA其中之一或其中數者。

依據本發明之另一實施例所敘述的一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，其中生物特徵辨識模組之傳輸介面係序列周邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI），且儲存裝置更包括一介面轉換模組用以轉換序列周邊介面訊號成為集線模組之傳輸介面訊號。

依據本發明之一實施例所敘述的一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，其中儲存模組更包括一生物特徵檔案儲存區域，生物特徵對照資訊儲存於生物特徵檔案儲存區域，且只有控制模組可存取生物特徵檔案儲存區域。儲存模組係由NAND快閃記憶體、V-NAND快閃記憶體或NOR快閃記憶體其中一者或數者所組成。

依據本發明之另一實施例所敘述的一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，其中更包括第二對外傳輸模組，第二對外傳輸模組具有至少二傳輸介面，其中之一傳輸介面電性連接對內連接埠之中未被佔用的一個，且此傳輸介面與集線模組具有相同傳輸介面。

依據本發明之一實施例所敘述的一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，其中所述之傳輸介面係通用序列匯流排傳輸介面。

依據本發明之一實施例所敘述的一種使用具有生物特徵辨識模組之一儲存裝置登入作業系統的方法，適用於已安裝一作業系統及一指定軟體的一電腦，所述的方法包括：以儲存裝置連接至電腦；在作業系統指示開始登錄時，作業系統之一偵測程序檢查儲存裝置是否連接至電腦，且當儲存裝置確實連接電腦時，以指定軟體向儲存裝置要求一生物特徵辨識訊號及一生物特徵對照資訊；以及以指定軟體呼叫作業系統執行一生物特徵比對程序，當生物特徵辨識訊號及生物特徵對照資訊相同時，作業系統執行一登入程序；當生物特徵辨識訊號及生物特徵對照資訊不同時，作業系統提示一錯誤訊息。

依據本發明之一實施例所敘述的一種使用具有生物特徵辨識模組之一儲存裝置登入作業系統的方法，其中生物特徵對照資訊儲存於儲存裝置之一生物特徵檔案儲存區域，且只有指定軟體可存取生物特徵檔案儲存區域。

依據本發明之一實施例所敘述的一種使用具有生物特徵辨識模組之一儲存裝置存取資料的方法，適用於已安裝一作業系統及一指定軟體的一電腦，其中儲存裝置具有一公共區域及一私人區域，所述的方法包括：將儲存裝置連接至電腦並登入作業系統；執行於私人區域之一存取動作；以指定軟體向儲存裝置要求一生物特徵辨識訊號及一生物特徵對照資訊；以指定軟體呼叫作業系統執行一生物特徵比對程序；以及當生物特徵辨識訊號與生物特徵對照資訊相同時，生物特徵比對程序通知指定軟體，且指定軟體通知作業系統發送一允許訊號至儲存裝置，儲存裝置之一控制模組根據允許訊號產生一存取訊號指向私人區域；當生物特徵辨識訊號與生物特徵對照資訊不同時，比對程序提示一錯誤訊息。

依據本發明之一實施例所敘述的一種使用具有生物特徵辨識模組之一儲存裝置存取資料的方法，其中指定軟體透過一中介軟體直接與控制模組或生物特徵辨識模組互相傳遞訊號。

藉由上述架構，本案所揭露的具有生物特徵辨識模組的儲存裝置，藉由集線模組整合生物特徵辨識模組和控制模組，配合安裝於電腦的指定軟體，讓使用者可透過生物特徵辨識的方式登入作業系統，亦可透過同樣的生物特徵辨識方式存取私人區域的資料，對於使用者而言更為便利。此外，本發明所揭露的儲存裝置可適應儲存模組、控制模組以及生物特徵辨識模組等硬體的置換，減少傳統設計上更換其中一項硬體模組需要連帶調整其他硬體與對應韌體程式的時間，提高此種儲存裝置量產的效率。

以上關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1，其係繪示本發明一實施例的功能方塊圖。本發明所揭露之儲存裝置1包括集線模組10、第一對外傳輸模組20、生物特徵辨識模組30、控制模組40及儲存模組50。

本發明一實施例之集線模組10包括一對外連接埠11及四個對內連接埠13、15、17及19。來自對外連接埠11的電子訊號可透過集線模組10傳遞到對內連接埠13~19其中之一或數者，來自對內連接埠13~19的電子訊號亦可透過集線模組10傳遞到對外連接埠11。實務上，集線模組10中例如係使用一小型控制晶片選擇由哪些對內連接埠與外部連接埠互相傳遞資料。另外，本發明之儲存裝置1連接到一電腦上使用，故本發明具有一第一對外傳輸模組20一端電性連接至對外連接埠11，而第一對外傳輸模組20另一端則連接到電腦主機的一連接埠。需注意的是：本發明並未限制對內連接埠13~19的個數。其次，集線模組10的所有連接埠11~19皆依循相同的傳輸標準，例如在本實施例中採用通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）作為傳輸標準，但本發明並不僅限制在USB此一資料傳輸標準。

生物特徵辨識模組30電性連接至集線模組10對內連接埠13~19之中的一個對內連接埠19，如圖1所示；這也代表生物特徵辨識模組30與集線模組10具有相同的傳輸介面。在本發明另一實施例中，生物特徵辨識模組30與集線模組10具有不同的傳輸介面，例如生物特徵辨識模組30係序列周邊介面（Serial Peripheral Interface，SPI）而集線模組10係USB介面，請參考圖2，故本發明另一實施例更包括一個介面轉換模組32用以轉換SPI訊號成為USB訊號。生物特徵辨識模組30執行生物特徵辨識以取得使用者的生物特徵辨識訊號。所謂的生物特徵例如：指紋、臉部、語音、虹膜、靜脈、簽名及DNA等，實務上儲存裝置1可根據應用場景，使用一種以上的生物特徵辨識裝置30，以下將以指紋為代表敘述。

請繼續參考圖1，控制模組40電性連接至集線模組10未被佔用的一個對內連接埠13。由圖1可知，生物特徵辨識模組30和控制模組40分別電性連接至集線模組10的其中兩個對內連接埠19、13；故控制模組40可透過集線模組10接收到來自電腦的允許訊號，也可透過集線模組10接收到來自生物特徵辨識模組30的生物特徵辨識訊號。實務上，控制模組40例如係一微處理器控制單元（Microprocessor Control Unit，MCU）或者一系統單晶片（System on Chip，SoC），在MCU或SoC上運行自定義之韌體程式，藉此控制模組40將電腦端發送過來的高階語言存取動作轉化低階語言硬體指令。

請繼續參考圖1，在本發明一實施例中，儲存模組50電性連接至控制模組40。在其他實施例中，若儲存模組50具有與集線模組10相同的傳輸介面，則儲存模組50亦可電性連接至集線模組10並透過集線模組10與控制模組40交換資料。儲存模組50主要可分為公共區域52及私人區域54。私人區域54又可根據各個使用者劃分各自的專屬區域，本發明不設限私人區域54的數量。一般而言，當本發明之儲存裝置1連接至電腦後，即可透過運行於電腦上的作業系統直接存取公共區域52所儲存的資料。換言之，控制模組40將來自作業系統的高階語言存取動作轉為儲存模組50能夠辨識的存取訊號，此時的存取訊號只指向公共區域52而未指向私人區域54。另一方面，當作業系統準備存取私人區域54時，控制模組40必須另外取得來自電腦端的一允許訊號，而控制模組40根據此允許訊號產生一存取訊號，且此存取訊號係指向私人區域54。當儲存模組50收到指向私人區域54的的存取訊號之後，再根據控制模組40的指示輸出或輸入私人區域54的資料。實務上，儲存模組50例如由NAND快閃記憶體、V-NAND快閃記憶體或NOR快閃記憶體其中之一組成，本發明並不限制儲存模組50的電子結構。

前文述及控制模組40取得來自電腦端的允許訊號，即控制模組40取得指向私人區域54的允許訊號後，方可獲准存取儲存模組50的私人區域54中的資料。在本實施例中，所述的允許訊號由作業系統以軟體方式產生。在其他實施例中，允許訊號亦可由控制模組40以硬體方式產生。然而無論軟體或硬體方式，基本上，允許訊號關聯於生物特徵辨識訊號（例如前述之指紋訊號）與生物特徵對照資訊。以運用使用者之指紋做為生物特徵為例，生物特徵辨識模組30每次執行生物特徵辨識時皆以掃描指紋的方式產生一生物特徵辨識訊號。而使用者首次使用儲存裝置1時，使用者讓生物特徵辨識模組30掃描自己的指紋，並將掃描結果以生物特徵對照資訊的形式存放在儲存模組50的生物特徵檔案儲存區域之中（在其他實施例中，生物特徵對照資訊亦可存放於控制模組40的記憶元件之中，本發明並不設限生物特徵對照資訊的存放位置）。必須注意的是：只有控制模組40可存取生物特徵檔案儲存區域，以確保原始指紋檔案的安全性。當生物特徵辨識訊號與生物特徵對照資訊經作業系統以軟體方式比對後確認兩者的特徵點相同時，控制模組便可取得指向私人區域54的允許訊號。

請參考圖1。本發明一實施例中，儲存裝置1更包括一第二對外傳輸模組22，第二對外傳輸模組22具有至少二傳輸介面，其中之一傳輸介面電性連接至集線模組10另一個未被佔用的對內連接埠15。第二對外傳輸模組22與集線模組10具有相同的傳輸介面，第二對外傳輸模組22可提升本發明之儲存裝置1之擴充性，例如可將另一個USB介面的電子裝置連接至本發明的第二對外傳輸模組22的外部接口，以充分利用USB傳輸介面可串接的特性。

請參考圖3，其係繪示使用本發明一實施例中的儲存裝置1登入作業系統的方法流程圖，適用於已安裝作業系統及指定軟體的一電腦。所述的作業系統例如係微軟視窗作業系統（Microsoft Windows Operating System）。如步驟S31所示，首先將儲存裝置1的第一對外連接模組40連接至電腦主機的USB接口，並且啟動電腦電源，直到電腦螢幕顯示登入畫面。然後如步驟S33所示，作業系統將自動偵測是否有USB儲存裝置連接到電腦，若作業系統確認本發明之儲存裝置1已連接至電腦，則進入步驟S35；否則回到步驟S33的登錄畫面，由作業系統持續偵測是否有USB儲存裝置連接到電腦；或是在持續偵測一段時間之後再由使用者自行輸入帳號密碼登入作業系統。

在步驟S35中，指定軟體要求儲存裝置1發送生物特徵辨識訊號及生物特徵對照資訊。所述的指定軟體例如係安裝於電腦中的AP Tool。生物特徵辨識訊號例如係使用者將手指置於生物特徵辨識模組30 的掃描元件上所產生。生物特徵對照資訊則係控制模組40從儲存模組50的生物特徵檔案儲存區域中取得，此處必須注意的是：唯有AP Tool可驅使控制模組40到生物特徵檔案儲存區域取得生物特徵對照資訊，藉此確保指紋原始檔案的安全性。

請繼續參考圖3的步驟S37：指定軟體呼叫作業系統執行生物特徵比對程序。以Windows作業系統為例：從Windows Server 2008 R2以後的Windows作業系統，Microsoft加入了生物特徵辨識架構（Windows Biometric Framework ，WBF）的功能。其中，Windows 生物識別服務 (屬於 WBF 的一部分) 可以讓用戶端應用程式擷取、比較、操縱以及儲存生物識別資料。生物識別資料例如係生物特徵辨識模組30產生的指紋辨識訊號以及儲存模組50的生物特徵檔案儲存區域存放的指紋對照資訊。控制模組40將上述兩個關聯於指紋辨識的訊號透過與集線模組10電性連接的第一對外傳輸模組20發送至作業系統，然後由AP Tool呼叫Windows中的WBF比對程序以辨識兩者是否相同。若比對通過（生物特徵辨識訊號與生物特徵對照資訊相同）則如步驟S38所示，由WBF通知作業系統執行登入程序；若比對未通過（生物特徵辨識訊號與生物特徵對照資訊不同）則如步驟S39所示，WBF通知作業系統提示使用者一個錯誤訊息。而後使用者可自行決定繼續採用指紋辨識登入或採用一般帳號密碼登入。

請參考圖4，其係繪示使用本發明一實施例中的儲存裝置1存取私人資料的方法流程圖，適用於已安裝作業系統及指定軟體的一電腦。如步驟S41所示，連接儲存裝置1至電腦，且此電腦已登入作業系統並可以在作業系統執行檔案存取的動作。一般而言，此時作業系統的圖形介面中已可顯示儲存裝置1所有的儲存區域，這些儲存區域至少包括一公共區域52。在本實施例中，儲存裝置1更另外以文字或圖像方式顯示私人區域54供使用者檢視。若使用者此時試圖存取公共區域52，則控制模組40產生一個指向公共區域52的存取訊號至儲存模組50，然後根據使用者的讀寫動作決定公共區域52的存取動作。

請繼續參考圖4的步驟S43。若使用者試圖存取私人區域54，則如步驟S45所示，AP Tool呼叫WBF的應用程式介面（Application Programmimg Interface，API）並且向儲存裝置1要求生物特徵辨識訊號及生物特徵對照資訊。在控制模組40取得生物特徵辨識模組30產生的生物特徵辨識訊號後，將其與生物特徵比對資訊一併發送至作業系統。請參考步驟S47，AP Tool在取得比對所需的兩項指紋資訊之後，再呼叫作業系統執行WBF的API進行生物特徵比對程序。若比對通過，請參考步驟S48，代表此時試圖存取私人區域54的使用者通過指紋認證，則作業系統將發送一個允許訊號至儲存裝置1的控制模組40，控制模組40據以產生一指向私人區域54的存取訊號，再發送此存取訊號至儲存模組50執行後續的資料讀寫動作。若比對未通過，請參考步驟S49，作業系統提示錯誤訊息。值得一提的是，在本實施例中，指定軟體AP Tool 係通過呼叫作業系統的API程式達到指紋辨識比對的功能。在本發明其他實施例中，AP Tool更具有中介軟體（Middle），中介軟體可直接以低階硬體語言的形式與生物特徵辨識模組30溝通並執行前述API程式所執行的比對程序以存取私人區域54。

綜合以上所述，本發明所揭露之具有生物特徵辨識模組的儲存裝置，將生物特徵辨識模組以及控制模組視為並聯的獨立元件，並且與電腦上安裝的指定軟體互相配合，故不會因為更換其他指紋模組、控制器晶片或是NAND Flash顆粒而必須重新設計控制器的韌體程式，因此改善了整體的開發時間，節省開發過程中不必要的資源耗費。本發明揭露的儲存裝置可以讓使用者以指紋辨識方式快速登入電腦作業系統，同時又能夠以指紋辨識方式讀取私人區域的機密資料，因而突破傳統USB插件或是指紋隨身碟的單一功能限制，提升了USB隨身碟的實用性與便利性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧儲存裝置

10‧‧‧集線模組

11‧‧‧對外連接埠

13~19‧‧‧對內連接埠

20‧‧‧第一對外傳輸模組

22‧‧‧第二對外傳輸模組

30‧‧‧生物特徵辨識模組

32‧‧‧介面轉換模組

40‧‧‧控制模組

50‧‧‧儲存模組

52‧‧‧公共區域

54‧‧‧私人區域

S31~S39‧‧‧步驟

S41~S49‧‧‧步驟

圖1係依據本發明一實施例所繪示的功能方塊圖。 圖2係依據本發明另一實施例所繪示的功能方塊圖。 圖3係依據本發明一實施例所繪示的作業系統登入流程圖。 圖4係依據本發明一實施例所繪示的私人區域存取流程圖。

Claims (7)

1. 一種具有生物特徵辨識模組之儲存裝置，包括：一集線模組，具有一對外連接埠及複數個對內連接埠；一第一對外傳輸模組，電性連接至該對外連接埠，且該集線模組及該第一對外傳輸模組具有相同傳輸介面；一第二對外傳輸模組，該第二對外傳輸模組具有至少二傳輸介面，其中之一傳輸介面電性連接至該些對內連接埠之中未被佔用的一個，且與該集線模組具有相同傳輸介面；一生物特徵辨識模組，電性連接至該些對內連接埠之中的一個，該生物特徵辨識模組用於執行生物特徵辨識並產生一生物特徵辨識訊號；一控制模組，電性連接至該些對內連接埠之中未被佔用的一個，該控制模組用於取得一允許訊號並據以產生一存取訊號，其中該允許訊號關聯於該生物特徵辨識訊號及一生物特徵對照資訊；以及一儲存模組，該儲存模組電性連接至該控制模組，該儲存模組具有一公共區域及一私人區域；其中當該控制模組接收該允許訊號時，該控制模組發送該存取訊號至該儲存模組，該存取訊號指向該私人區域。
2. 如請求項1所述之儲存裝置，其中所述之生物特徵係指紋、臉部、語音、虹膜、靜脈、簽名及DNA其中之一或其中數者。
3. 如請求項1所述之儲存裝置，其中該生物特徵辨識模組之傳輸介面係序列周邊介面，且所述之儲存裝置更包括一介面轉換模組用以轉換序列周邊介面訊號成為該集線模組之傳輸介面訊號。
4. 如請求項1所述之儲存裝置，其中該儲存模組更包括一生物特徵檔案儲存區域，該生物特徵對照資訊儲存於該生物特徵檔案儲存區域，且只有該控制模組可存取該生物特徵檔案儲存區域。
5. 如請求項1所述之儲存裝置，其中該儲存模組係NAND快閃記憶體、V-NAND快閃記憶體或NOR快閃記憶體。
6. 如請求項1所述之儲存裝置，其中所述之傳輸介面係通用序列匯流排傳輸介面。
7. 一種使用具有生物特徵辨識模組之一儲存裝置存取私人資料的方法，適用於已安裝一作業系統及一指定軟體的一電腦，其中該儲存裝置具有一公共區域及一私人區域，所述的方法包括：以該儲存裝置連接至該電腦並登入該作業系統；執行於該私人區域之一存取動作；以該指定軟體透過一中介軟體直接向該儲存裝置要求一生物特徵辨識訊號及一生物特徵對照資訊；以該指定軟體透過該中介軟體直接呼叫該作業系統執行一生物特徵比對程序；以及當該生物特徵辨識訊號與該生物特徵對照資訊相同時，該生物特徵比對程序通知該指定軟體，且該指定軟體透過該中介軟體直接通知該作業系統發送一允許訊號至該儲存裝置，該儲存裝置之一控制模組根據該允許訊號產生一存取訊號指向該私人區域；當該生物特徵辨識訊號與該生物特徵對照資訊不同時，該比對程序提示一錯誤訊息。