專利名稱：一種具有加密和數(shù)據(jù)自毀功能的電子硬盤及其自毀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有加密和數(shù)據(jù)自毀功能的電子硬盤及其自毀方法。
背景技術(shù)：
電子硬盤是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列構(gòu)成的硬盤，目前最常見(jiàn)的電子硬盤以閃存 為存儲(chǔ)介質(zhì)。閃存作為一種新的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，具有存儲(chǔ)密度大、攜帶方便、功耗低、掉 電數(shù)據(jù)保持時(shí)間長(zhǎng)及抗震性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。以閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)的電子硬盤沒(méi)有普通硬 盤的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，因而抗震性能極佳，同時(shí)工作溫度很寬。同時(shí)電子硬盤的接口規(guī)范和定義以 及使用方法與普通硬盤完全相同，可以很方便的替換傳統(tǒng)的機(jī)械式硬盤，因此電子硬盤已 經(jīng)在消費(fèi)類電子領(lǐng)域非常普及，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，航空航天，軍事，導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。
在高速發(fā)展的信息社會(huì)，信息安全已成為備受關(guān)注的問(wèn)題，數(shù)據(jù)不僅需要被正確 穩(wěn)定的存儲(chǔ)，還需要被有效的保護(hù)，以防止重要信息的泄漏。普通的硬盤，數(shù)據(jù)透明的通過(guò) 接口被寫入或者讀出，毫無(wú)安全性可言。所以需要根據(jù)數(shù)據(jù)的安全級(jí)別選擇不同的數(shù)據(jù)保 護(hù)方法。最常見(jiàn)的文件加密由于需要文件系統(tǒng)的參與，并且只是對(duì)文件的入口進(jìn)行限制，保 密級(jí)別不高，不能滿足高等級(jí)的數(shù)據(jù)保護(hù)。根據(jù)數(shù)據(jù)保密的級(jí)別可以將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)保護(hù)方 法分為三類一、在電子盤的啟動(dòng)階段加入保密機(jī)制；二、對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密；三、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行銷毀。在數(shù)據(jù)銷毀中又可以使用數(shù)據(jù)擦除和物理毀壞的方法。數(shù)據(jù)擦除操作類似對(duì)電子 盤的低級(jí)格式化，用特別的數(shù)據(jù)覆蓋整盤。物理毀壞則是通過(guò)將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行 破壞，例如強(qiáng)制燒毀、電擊穿等方法，使數(shù)據(jù)同時(shí)被毀，數(shù)據(jù)銷毀屬于較高級(jí)別的數(shù)據(jù)保護(hù) 方法。 只使用一種保密機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)不夠全面若只使用加密方法，則不能適用于 高級(jí)別的保密環(huán)境；若只有數(shù)據(jù)毀壞的方法則不夠靈活，若采用物理毀壞的方法會(huì)增加數(shù) 據(jù)保密的成本，并且，采用物理自毀雖然毀壞了整個(gè)芯片，但是它只是毀壞了內(nèi)部晶片與外 部的連線，晶片上的數(shù)據(jù)沒(méi)有改變，還有被獲取的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為解決采用單一數(shù)據(jù)保密方法局限性的問(wèn)題，將針對(duì)不同數(shù)據(jù)保 密級(jí)別的保密措施在一個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)，提供了一種能夠靈活、快速并且更可靠的數(shù)據(jù)保 護(hù)——即對(duì)數(shù)據(jù)加密又可將數(shù)據(jù)擦除。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種具有加密和數(shù)據(jù)自毀功能的電子硬盤，其特殊之 處在于，該電子硬盤包括閃存控制器，還包括通過(guò)ATA或SATA接口與之連接的加解密自毀 單元，該加解密自毀單元包括加解密模塊、密鑰管理模塊、參數(shù)讀寫模塊、自毀命令檢測(cè)模 塊、自毀管理模塊、數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊、非易失性存儲(chǔ)器接口、 ATA或SATA設(shè)備模塊和 ATA或SATA主機(jī)模塊； 所述參數(shù)讀寫模塊分別與密鑰管理模塊、自毀命令監(jiān)測(cè)模塊、自毀管理模塊及非 易失性存儲(chǔ)器接口相連；
所述密鑰管理模塊與加解密模塊相連，加解密模塊分別與ATA或SATA設(shè)備模塊及 數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊相連，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密； 所述自毀命令監(jiān)測(cè)模塊與ATA設(shè)備模塊及自毀管理模塊相連，用于監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送 的自毀命令或獨(dú)立于主機(jī)的自毀信號(hào)； 所述數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊用于加密或自毀時(shí)對(duì)電子盤的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行切換，其
輸入分別與加解密模塊和自毀管理模塊相連，其輸出與ATA或SATA接口相連。 所述自毀管理模塊檢測(cè)到自毀命令或自毀信號(hào)后按照IDE協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)擦除。 電子硬盤的數(shù)據(jù)自毀方法，其特殊之處在于，該方法包括以下步驟 1)由自毀命令監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)是否有自毀命令或自毀信號(hào)，若有，則由自毀命令監(jiān)
測(cè)模塊產(chǎn)生自毀啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)，自毀命令監(jiān)測(cè)模塊產(chǎn)生數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)； 2)數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊接收到數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)后，斷開(kāi)與加解密模
塊的總線的連接，將電子盤與自毀管理模塊相連，由自毀管理模塊對(duì)電子盤進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除。 4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子盤數(shù)據(jù)自毀方法，其特征在于所述步驟2)中自毀
管理模塊對(duì)電子盤進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除的具體過(guò)程是 2. 1)啟動(dòng)自毀管理模塊中的硬盤復(fù)位模塊產(chǎn)生至少25us的低電平復(fù)位信號(hào)，對(duì) 電子盤進(jìn)行硬件復(fù)位，并在復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生后等待2ms讀取電子盤狀態(tài)，這時(shí)電子盤會(huì)進(jìn)入 一個(gè)空閑狀態(tài)； 2. 2)自毀管理模塊中的自毀實(shí)現(xiàn)模塊向電子盤發(fā)送電子盤信息查詢命令，獲得電 子盤所支持的數(shù)據(jù)傳輸模式及電子盤大小信息； 2. 3)自毀管理模塊中的自毀實(shí)現(xiàn)模塊再根據(jù)電子盤所支持的數(shù)據(jù)傳輸模式選擇 數(shù)據(jù)傳輸模式，并啟動(dòng)自毀管理模塊中的時(shí)序產(chǎn)生模塊，時(shí)序產(chǎn)生模塊根據(jù)選擇的模式產(chǎn) 生數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序，并實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的變化與數(shù)據(jù)的傳輸。 所述電子盤所支持的數(shù)據(jù)傳輸模式是是ATA協(xié)議中PIO模式2或UDMA模式。
所述步驟1)中的自毀命令檢測(cè)模塊在產(chǎn)生數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)的同時(shí)， 反饋信號(hào)給主機(jī)，使主機(jī)在電子盤自毀期間停止對(duì)電子盤的操作。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、模塊加載的靈活性整個(gè)數(shù)據(jù)加密及自毀功能作為單獨(dú)的模塊串接在主機(jī)與電 子盤的中間，正常情況下作為透明的通道不影響數(shù)據(jù)傳輸，只有當(dāng)需要數(shù)據(jù)擦除時(shí)由自毀 控制模塊向電子盤傳輸特殊數(shù)據(jù)。因此可以靈活的將數(shù)據(jù)加密自毀模塊加在需要的場(chǎng)合而 不影響正常操作。
2、數(shù)據(jù)擦除過(guò)程不需要主機(jī)參與主機(jī)只要發(fā)出特別的擦除命令或僅由擦除信號(hào)
決定擦除與否，剩下的所有擦除過(guò)程都依靠自毀實(shí)現(xiàn)模塊完成。自毀模塊嚴(yán)格按照接口協(xié)
議復(fù)位硬盤、獲取硬盤信息、寫數(shù)據(jù)。直到整塊電子盤的數(shù)據(jù)被擦除為止。
3、數(shù)據(jù)擦除速度、內(nèi)容可選擇針對(duì)電子盤讀寫速度的不一致，可以針對(duì)速度慢的
電子盤選擇模式低的數(shù)據(jù)寫入速度，而針對(duì)速度高的電子盤選擇高模式的數(shù)據(jù)寫入速度，
從而保證對(duì)不同級(jí)別的電子盤的支持。寫入的數(shù)據(jù)可以為全零，相當(dāng)于硬盤的低級(jí)格式化，
也可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行某種變化寫入電子盤，增加數(shù)據(jù)擦除的可靠性。 4、數(shù)據(jù)擦除后對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的無(wú)破壞性數(shù)據(jù)擦除的電子盤自毀只是將電子盤的數(shù) 據(jù)進(jìn)行覆蓋，而對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)不造成任何影響，從而保證此次電子盤自毀后可以對(duì)電子盤進(jìn)行再使用。 5、數(shù)據(jù)保護(hù)涵蓋各個(gè)級(jí)別從電子盤啟動(dòng)加密到數(shù)據(jù)流加密到數(shù)據(jù)擦除。增加了 數(shù)據(jù)保密的靈活性，并且加解密算法的難易程度可控。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，詳細(xì)描述整個(gè)系統(tǒng)工作的流程 圖中有三大主要功能部分，通道的接口管理、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)自毀。接口管理包括
ATA設(shè)備和ATA主機(jī)模塊，ATA設(shè)備模塊用于將主機(jī)傳送的命令與數(shù)據(jù)進(jìn)行分拆，ATA主機(jī)
模塊用于將加密后的控制信號(hào)、數(shù)據(jù)按照協(xié)議要求重新組合傳送給存儲(chǔ)介質(zhì)；數(shù)據(jù)加密包
括密鑰管理和數(shù)據(jù)流加解密；數(shù)據(jù)自毀則對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擦除或覆蓋。 ATA設(shè)備捕捉主機(jī)發(fā)出的信號(hào)，接收主機(jī)的數(shù)據(jù)，將命令與數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。當(dāng)啟動(dòng)
電子盤階段，密鑰管理模塊從外部的非易失性存儲(chǔ)器中獲得密鑰，若主機(jī)發(fā)送的電子盤啟
動(dòng)信息轉(zhuǎn)換后與密鑰相符，則電子盤可以啟動(dòng)，否則鎖定。 電子盤啟動(dòng)后，主機(jī)傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加解密模塊進(jìn)行加密(寫數(shù)據(jù))或解密(讀 數(shù)據(jù))，加解密的算法可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合以及數(shù)據(jù)保密級(jí)別確定。經(jīng)過(guò)加解密的數(shù)據(jù)和命令 通過(guò)ATA主機(jī)模塊進(jìn)行時(shí)序上的重組發(fā)送給電子盤。 若需要執(zhí)行數(shù)據(jù)的自毀，則可以由主機(jī)負(fù)責(zé)啟動(dòng)，也可以由獨(dú)立的自毀信號(hào)產(chǎn)生。 若主機(jī)啟動(dòng)自毀則發(fā)送特殊的自毀命令，自毀命令監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)比較數(shù)據(jù)總線上的命令來(lái) 判斷是否要自毀，若主機(jī)所發(fā)數(shù)據(jù)是自毀命令，則自毀命令監(jiān)測(cè)模塊啟動(dòng)，產(chǎn)生自毀啟動(dòng)信 號(hào)。同時(shí)自毀命令監(jiān)測(cè)模塊也一直檢測(cè)外部自毀信號(hào)的變化，若電平相符，自毀信號(hào)持續(xù)時(shí) 間足夠長(zhǎng)，則同樣產(chǎn)生自毀啟動(dòng)信號(hào)。同時(shí)，自毀命令監(jiān)測(cè)模塊都要產(chǎn)生數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān) 的選擇信號(hào)。 當(dāng)自毀管理模塊檢測(cè)到自毀啟動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，設(shè)置狀態(tài)并通過(guò)自毀命令檢測(cè)模塊 反饋給主機(jī)，使主機(jī)在電子盤自毀期間停止對(duì)電子盤的操作。而自毀管理模塊開(kāi)始執(zhí)行對(duì) 電子盤進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除的一系列操作首先啟動(dòng)自毀管理模塊中的硬盤復(fù)位模塊對(duì)電子盤進(jìn) 行硬件復(fù)位，產(chǎn)生至少25us的低電平復(fù)位信號(hào)，并在復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生后等待2ms讀取電子盤 狀態(tài)，這時(shí)電子盤會(huì)進(jìn)入一個(gè)空閑狀態(tài)。然后自毀管理模塊中的自毀實(shí)現(xiàn)模塊向電子盤發(fā) 送電子盤信息查詢命令，獲得電子盤所支持的數(shù)據(jù)傳輸模式及電子盤大小等信息。自毀實(shí) 現(xiàn)模塊根據(jù)電子盤所支持的模式選擇數(shù)據(jù)傳輸模式，默認(rèn)為PIO模式2，并啟動(dòng)自毀管理模 塊中的時(shí)序產(chǎn)生模塊，根據(jù)選擇的模式產(chǎn)生數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序。時(shí)序產(chǎn)生模塊依據(jù)ATA協(xié)議中 PIO模式或UDMA模式的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)控制信號(hào)的變化與數(shù)據(jù)的傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是某一個(gè) 固定的值，也可以是進(jìn)行了某種轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，也可以對(duì)電子盤進(jìn)行多次數(shù)據(jù)寫，以保證數(shù)據(jù) 的不可恢復(fù)。 數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)在自毀模塊啟動(dòng)前將電子盤與加密模塊的總線相連，在自毀管 理模塊執(zhí)行中，將電子盤與自毀管理模塊相連。由自毀啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的通道選擇信號(hào)進(jìn)行選 擇，實(shí)現(xiàn)通道的無(wú)差別切換。
權(quán)利要求
一種具有加密和數(shù)據(jù)自毀功能的電子硬盤，包括閃存控制器，其特征在于該電子硬盤還包括通過(guò)ATA或SATA接口與之連接的加解密自毀單元，該加解密自毀單元包括加解密模塊、密鑰管理模塊、參數(shù)讀寫模塊、自毀命令檢測(cè)模塊、自毀管理模塊、數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊、非易失性存儲(chǔ)器接口、ATA或SATA設(shè)備模塊和ATA或SATA主機(jī)模塊；所述參數(shù)讀寫模塊分別與密鑰管理模塊、自毀命令監(jiān)測(cè)模塊、自毀管理模塊及非易失性存儲(chǔ)器接口相連；所述密鑰管理模塊與加解密模塊相連，加解密模塊分別與ATA或SATA設(shè)備模塊及數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊相連，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密；所述自毀命令監(jiān)測(cè)模塊與ATA設(shè)備模塊及自毀管理模塊相連，用于監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的自毀命令或獨(dú)立于主機(jī)的自毀信號(hào)；所述數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊用于加密或自毀時(shí)對(duì)電子盤的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行切換，其輸入分別與加解密模塊和自毀管理模塊相連，其輸出與ATA或SATA主機(jī)模塊相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有加密和數(shù)據(jù)自毀功能的電子硬盤，其特征在于所述自 毀管理模塊在接收到自毀命令或自毀信號(hào)后按照IDE協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)擦除。
3. 權(quán)利要求1或2所述的電子硬盤的數(shù)據(jù)自毀方法，其特征在于該方法包括以下步驟1) 由自毀命令監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)是否有自毀命令或自毀信號(hào)，若有，則由自毀命令監(jiān)測(cè)模 塊產(chǎn)生自毀啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)，自毀命令監(jiān)測(cè)模塊產(chǎn)生數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)；2) 數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊接收到數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)后，斷開(kāi)與加解密模塊的 總線的連接，將電子盤與自毀管理模塊相連，由自毀管理模塊對(duì)電子盤進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子盤數(shù)據(jù)自毀方法，其特征在于所述步驟2)中自毀管理 模塊對(duì)電子盤進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除的具體過(guò)程是2. 1)啟動(dòng)自毀管理模塊中的硬盤復(fù)位模塊產(chǎn)生至少25us的低電平復(fù)位信號(hào)對(duì)電子盤 進(jìn)行硬件復(fù)位，并在復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生后等待2ms讀取電子盤狀態(tài)，這時(shí)電子盤會(huì)進(jìn)入一個(gè)空 閑狀態(tài)；2. 2)自毀管理模塊中的自毀實(shí)現(xiàn)模塊向電子盤發(fā)送電子盤信息查詢命令，獲得電子盤 所支持的數(shù)據(jù)傳輸模式及電子盤大小信息； 2. 3)自毀管理模塊中的自毀實(shí)現(xiàn)模塊根據(jù)電子盤所支持的數(shù)據(jù)傳輸模式選擇數(shù)據(jù)傳 輸模式，并啟動(dòng)自毀管理模塊中的時(shí)序產(chǎn)生模塊，時(shí)序產(chǎn)生模塊根據(jù)選擇的模式產(chǎn)生數(shù)據(jù) 發(fā)送時(shí)序，并實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的變化與數(shù)據(jù)的傳輸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子盤數(shù)據(jù)自毀方法，其特征在于所述電子盤所支持的數(shù) 據(jù)傳輸模式是是ATA協(xié)議中PIO模式2或UDMA模式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的電子盤數(shù)據(jù)自毀方法，其特征在于所述步驟1)中 的自毀命令檢測(cè)模塊在產(chǎn)生數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)的同時(shí)，反饋信號(hào)給主機(jī)，使主機(jī) 在電子盤自毀期間停止對(duì)電子盤的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有加密和數(shù)據(jù)自毀功能的電子硬盤，包括閃存控制器，還包括通過(guò)ATA或SATA接口與之連接的加解密自毀單元，該加解密自毀單元包括加解密模塊、密鑰管理模塊、參數(shù)讀寫模塊、自毀命令檢測(cè)模塊、自毀管理模塊、數(shù)據(jù)通道交叉開(kāi)關(guān)模塊、非易失性存儲(chǔ)器接口、ATA或SATA設(shè)備模塊和ATA或SATA主機(jī)模塊；本發(fā)明可以靈活的將數(shù)據(jù)加密自毀模塊加在需要的場(chǎng)合而不影響正常操作；數(shù)據(jù)擦除過(guò)程不需要主機(jī)參與、數(shù)據(jù)擦除速度、內(nèi)容可選擇、增加數(shù)據(jù)擦除的可靠性、數(shù)據(jù)擦除后對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的無(wú)破壞性、數(shù)據(jù)保護(hù)涵蓋各個(gè)級(jí)別、增加了數(shù)據(jù)保密的靈活性，并且加解密算法的難易程度可控的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F12/14GK101777029SQ20101011547
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者劉升, 崔建杰, 李曉娟 申請(qǐng)人:西安奇維測(cè)控科技有限公司