JP2001356964A

JP2001356964A - 暗号化データ記憶装置

Info

Publication number: JP2001356964A
Application number: JP2000180354A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kitahara; 淳北原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】保護を要するデータ本体に付随する二次的情
報を含む単位データを記録するフラッシュメモリへのア
クセス回数と、ＩＣＶの計算回数とを低減する。【解決手段】データ暗号化／復号化器１１と、暗号化
されたデータを記録するためのハードディスク１５と、
ハードディスク１５に格納するデータ本体に付随する二
次的情報を含む暗号化された単位データをＩＣＶと共に
記録するためのフラッシュメモリ２０との他に、上記フ
ラッシュメモリ２０よりもアクセス速度の速いキャッシ
ュメモリ１７を含むキャッシュ装置１６を設置し、さら
に、キャッシュメモリ１７に記録される上記暗号化され
た単位データは、データのタイプ等によるグループ化が
可能とし、かつ参照頻度の高いものや、更新時期の若い
ものを優先的に残すようにキャッシュ最適化装置１８で
管理する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暗号化データ記憶
装置に関し、特に、機密保管を要する情報を含むデータ
のデータ本体並びに該データ本体に付随する二次的情報
を含む単位データを暗号化してから記憶する暗号化デー
タ記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、暗号化データ記憶装置、即ち、第
三者に漏れてはならない情報を含むデータを暗号化して
から記憶する装置においては、データの暗号化に使用す
るソフトウェア技術として、例えばＤＥＳ（Data Encry
ption Standard）といった共通鍵を使った暗号化技術
や、ＲＳＡ（Rivest-Shamir-Adleman）なる開発者名を
並べた名称で知られる公開鍵を使った暗号化技術等が使
用されており、データが改竄されていないことを確かめ
るソフトウェア技術としては、例えばインテグリティチ
ェックバリュー（以下、「ＩＣＶ」と呼称する）を計算
する技術等が使用されている。

【０００３】また、ハードウエア構成としては、例えば
ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置に記憶
するといった構成が採用されている。図６は、従来の暗
号化データ記憶装置の構成を示すブロック図である。

【０００４】従来の暗号化データ記憶装置は、データ暗
号化／復号化器６２と、ハードディスク６５と、フラッ
シュメモリ６６を備えて、データの暗号化／復号化及び
データの記録、保存を実現している。

【０００５】また、上記データ暗号化／復号化器６２
は、暗号計算器６３とフラッシュメモリ６４を備えてい
る。暗号計算器６３は、上記のＤＥＳ、ＲＳＡといった
暗号方式を実現するための暗号計算機能を備え、フラッ
シュメモリ６４は、該暗号計算に使用される秘密鍵や、
公開鍵等の鍵を記憶する機能を有する。これによりデー
タ暗号化／復号化器６２は、フラッシュメモリ６４内に
有る様々な鍵を用いて、暗号計算器６３により暗号計算
を行い、データの暗号化／復号化の機能を実現してい
る。

【０００６】第三者に漏れてはならない情報の例として
は、音楽、映像、プログラム、文章等の著作物が挙げら
れ、また不正に改竄されてはならない情報の例として
は、上記著作物の著作権、使用許諾情報、利用者の利用
履歴等の、上記著作物に付随する情報等が挙げられる。

【０００７】これらの情報のうち、情報のサイズが比較
的大きく複製を防止する必要のある音楽、映像、プログ
ラム、文章等の著作物本体は、データ暗号化／復号化器
６２により暗号化され、大容量記憶装置であるハードデ
ィスク６５に記録される。

【０００８】これにより、著作物をハードディスクへ記
録する構成を採用して、なおかつ、該ハードディスクか
ら利用可能な状態の著作物が第三者へ不正に渡る事態を
防止することができる。

【０００９】また、上記の著作権、使用許諾情報、利用
者の利用履歴等の付随情報は、情報のサイズが比較的小
さく、また、より高速な情報の読み出し／書き込みが要
求されることから、フラッシュメモリ６６に記録され
る。同時にこれらの情報は、第三者による不正な改竄を
防止する必要があることから、記録した情報に対して上
記のＩＣＶを計算し、かつ記録しておく。

【００１０】これにより、仮に、メモリ内に記録されて
いる情報が、第三者によって不正に改竄（例えば、著作
物の利用可能な有効期間や利用可能回数等の利用制限を
変更する等）されたとしても、該記録されている情報を
利用する際に、該情報のＩＣＶを計算し直し、該計算し
直されたＩＣＶ値と、正当な情報から計算され、かつ記
憶されていたところの上記のＩＣＶ値とを比較すること
で、不正な改竄を検出することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、記録さ
れるべき著作物の上記付随情報のサイズは、上記ＩＣＶ
を計算するメモリの記憶容量に比べて非常に小さい。ま
た、フラッシュメモリ６６は、ビット単位での書き込み
はできるが、消去については、ブロック単位の消去しか
できないという制約があった。そのため、従来技術によ
っては、フラッシュメモリ６６内部に記録されたデータ
を不正に改竄されないように管理しようとすると、上記
ＩＣＶの計算回数や、フラッシュメモリ６６に対するデ
ータの消去／書き込みの回数が多くなるという問題点を
有していた。

【００１２】また、これらの情報は、作成、変更、削除
されるタイミング、利用回数がそれぞれ異なる。同種
の、例えば使用許諾情報であっても、作成、変更、削除
されるタイミング、利用回数は異なる。そのため、従来
技術によっては、これらの情報に対して第三者による不
正な改鼠を防止する技術を適用してフラッシュメモリ６
６に記録しようとすると、やはり、フラッシュメモリ６
６へのアクセス回数と、上記ＩＣＶの計算回数とが多く
なってしまい、その結果、データの処理効率を低下させ
るといった問題点が生じていた。

【００１３】本発明は、以上のような従来の暗号化デー
タ記憶装置における問題点に鑑みてなされたものであ
り、不正な改竄の防止等の保護を要するデータ本体に付
随する二次的情報を含むデータを記録するためのフラッ
シュメモリへのアクセス回数と、該データのＩＣＶの計
算回数とを低減することができる暗号化データ記憶装置
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、機密保管すべきデータを暗号化して
記録する暗号化データ記憶装置において、上位の外部シ
ステムからの要求に応じて前記データを暗号化または復
号化する暗号化／復号化手段と、前記データのデータ本
体を前記暗号化／復号化手段により暗号化して記録する
データ記録手段と、前記データに付随する二次的な情報
を含む単位データを前記暗号化／復号化手段により暗号
化して記録する第１の付属データ記録手段と、前記暗号
化／復号化手段と前記第１の付属データ記録手段との間
に設置されて、前記第１の付属データ記録手段のキャッ
シュメモリとして機能する前記第１の付属データ記録手
段よりもアクセス速度の速い第２の付属データ記録手段
とを有することを特徴とする暗号化データ記憶装置が提
供される。

【００１５】即ち、本発明では、機密保管を要するデー
タを暗号化または復号化して記憶する暗号化データ装置
において、データの暗号化、復号化等の計算処理を行う
データ暗号化／復号化装置と、暗号化された上記データ
を記録するためのハードディスクと、上記データに付随
する二次的情報を含む暗号化された単位データをＩＣＶ
と共に記録するためのフラッシュメモリとの他に、上記
データ暗号化／復号化装置と上記フラッシュメモリとの
間に、上記フラッシュメモリよりもアクセス速度の速い
キャッシュメモリを設置し、さらに、該キャッシュメモ
リに記録される上記暗号化された単位データは、データ
のタイプ等によるグループ化を可能とし、かつ参照頻度
の高いものや、更新時期の若いものを優先的に残すよう
に管理する構成とすることで、アクセス速度の遅いデー
タ格納装置へのアクセス回数を、情報の改竄や、複製を
防止しながら低減し、データの信頼性を維持しながらデ
ータ処理速度を向上させている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
る暗号化データ記憶装置の全体構成を示すブロック図で
ある。

【００１７】本実施の形態に係る暗号化データ記憶装置
は、記憶すべきデータを暗号化し、かつ取り出すべきデ
ータを復号化するためのデータ暗号化／復号化器１１
と、停電時等に作動させる予備のバックアップ電源１４
と、保護を要するデータ（例えば、複製を防止する必要
のある音楽、映像、プログラム、文章等の著作物本体）
を記録するためのハードディスク１５と、キャッシュ装
置１６と、上記データの付随情報（例えば、著作権、使
用許諾情報、利用者の利用履歴）を記録するためのフラ
ッシュメモリ２０を備える。

【００１８】また、データ暗号化／復号化器１１は、実
際の暗号計算を行うための暗号計算器１２と、暗号計算
に使用される秘密鍵や、公開鍵等を保存するためのフラ
ッシュメモリ１３を備える。

【００１９】さらに、キャッシュ装置１６は、キャッシ
ュメモリ１７と、キャッシュ最適化装置１８と、キャッ
シュ最適化データベース１９を備える。以下、図１を参
照して、本実施の形態に係る暗号化データ記憶装置の機
能を説明する。

【００２０】データ暗号化／復号化器１１は、例えば、
ＲＳＡ暗号化方式、楕円曲線暗号化方式、ＤＥＳ暗号化
方式等に代表される各種の暗号化方式によるデータの暗
号化と、復号化とに必要な計算を高速に行う機能を持
つ。

【００２１】上記の計算は、ある１つの完結した暗号化
／復号化のアルゴリズム、例えばＲＳＡ暗号、ＤＥＳ暗
号を計算するものであってもよいし、暗号計算に一般に
必要な、ベキ乗演算や、剰余演算等の、所定のルーチン
機能を実行するようなものであってもよく、また、これ
らの計算機能が、いわゆるモジュール化されていてもよ
い。１つの完結した暗号化／復号化のアルゴリズムの場
合、１つの暗号方式の計算を完結することができる利点
を持つ反面、汎用性がないという欠点がある。

【００２２】また、所定のルーチン機能を実行する場合
は、様々な暗号方式に応用できることから汎用性を持つ
という利点がある反面、計算器を利用して暗号化のため
の計算ルーチンを完成させるという実装時の作業が増加
するという欠点がある。

【００２３】なお、上記のどちらの場合においても、ハ
ードウェアによって機能を実現するか、または、ソフト
ウェアによって機能を実現するの区別は問わない。ハー
ドディスク１５は、逐次データを書き込むことのできる
機能を持つ記憶装置である。該装置は、逐次データを書
き込むことのできる機能を持つ記憶装置でありさえすれ
ば、ハードディスク以外の装置を充当してもよく、例え
ばＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＷ等を使用しても構わな
い。この場合、ＤＶＤ、ＣＤ等の取り外しが可能な媒体
でデータを管理することができる利点がある。

【００２４】キャッシュメモリ１７は、フラッシュメモ
リ２０に記録するデータを一時的に保管する機能を持つ
記憶装置であり、キャッシュ最適化装置１８とキャッシ
ュ最適化データベース１９は、参照頻度の高いデータを
キャッシュメモリ１７内に残す機能を持つ。

【００２５】バックアップ電源１４は、例えば電池、コ
ンデンサ等で構成され、システム全体の補助電源として
設置され、不意の停電やユーザの操作により、電源が遮
断された時に、ＲＡＭ等のメモリに記憶されているデー
タが消えることを回避する機能を持つ。

【００２６】上記の各機能を組み合わせることで、本実
施の形態に係る暗号化データ記憶装置は、フラッシュメ
モリ２０へのアクセス回数を低減し、これによりデータ
の読み出し／書き込みの高速化を実現する。

【００２７】図２は、本発明の実施の形態に係る暗号化
データ記憶装置がデータをフラッシュメモリに記憶する
までの一連の処理機能を示すための機能ブロック図であ
る。以下、図１を参照しつつ、図２に示す機能ブロック
図を用いて、本実施の形態に係る暗号化データ記憶装置
がデータをフラッシュメモリに記憶するまでの一連の処
理機能を説明する。

【００２８】マイクロプロセッサ外部Ｉ／Ｆ（インタフ
ェース）部３１は、例えばＳＨマイコン等の汎用マイコ
ンで構成可能であり、いわゆるＣＰＵコアの機能、外部
Ｉ／Ｆの機能等を持ち、バスＩ／Ｆ、シリアルＩ／Ｆを
介してハードディスク等の記憶装置のシステム全体を管
理する外部処理プロセッサ３０と接続され、上位からの
命令を受け付けて実行する。

【００２９】また、マイクロプロセッサ外部Ｉ／Ｆ部３
１は、上位とのＩ／Ｆのみを有し、上位との限られた命
令のみを処理可能とするような、いわゆるステートマシ
ーンであっても構わない。この場合、その機能が制限さ
れる反面、コストを下げることができる等の利点が有
る。

【００３０】データ選別部３２は、データの種類、サイ
ズ等の情報を取得する機能を備えており、入力されたデ
ータが、例えば、利用者が著作物を利用する際必要とす
る情報であるＵＣＳ＿Ｉ（Usage Control Status）であ
るか否か、利用履歴情報であるＵｓａｇｅＬｏｇであ
るか否か、サイズは何バイトであるか等といった情報を
解析するものである。

【００３１】キャッシュ最適化装置１８は、機能的に
は、キャッシュ最適化部３４と、グループ優先順位確認
部３５、個別データ優先順位確認部３６を含む。キャッ
シュ最適化部３４は、図１に示すキャッシュメモリ１７
にデータを読み出し／書き込みする際に、キャッシュメ
モリ１７内のデータの情報や書き込み領域の空き状態
等、キャッシュメモリ１７に関する状態を調べる機能を
備え、外部システムからデータの書き込み／読み出しを
依頼された時に、上記の機能を実現する。

【００３２】グループ優先順位確認部３５は、キャッシ
ュ最適化部３４が利用する機能の１つであり、キャッシ
ュメモリ１７内部の情報をグループ別に管理する機能を
備え、キャッシュメモリ１７内に有るデータの各グルー
プの優先順位を管理したり、キャッシュメモリ１７内に
新規のデータを書き込むためのスペースが無い場合に、
キャッシュメモリ１７内に有る優先順位の低いグループ
の消去を実施するか否かの判断を行う機能を備える。

【００３３】個別データ優先順位確認部３６は、上記の
グループ優先順位確認部３５と同様に、キャッシュ最適
化部３４が利用する機能の１つであり、キャッシュメモ
リ１７内部の情報を個別に管理する機能を備え、キャッ
シュメモリ１７内に有る個々のデータの優先順位を管理
してグループを構成するデータの組み合わせが最適にな
るようにする機能を備える。

【００３４】メモリアクセス部３７は、キャッシュメモ
リ１７ヘのデータの書き込み、及び読み出しの準備処理
を行うと共に、実際に、書き込み、読み出しまでの処理
を行う機能を備え、データ選別部３２から受け取ったデ
ータをキャッシュメモリ１７に書き込んだり、キャッシ
ュメモリ１７内のデータを読み出す機能を備える。

【００３５】なお、図２において、符号Ｐ１は、外部処
理プロセッサ３０からマイクロプロセッサ外部Ｉ／Ｆ部
３１への記録要求を示し、符号Ｐ２は、マイクロプロセ
ッサ外部Ｉ／Ｆ部３１からデータ選別部３２への記録要
求を示し、符号Ｐ３は、データ選別部３２からキャッシ
ュ最適化装置１８へのキャッシュ確認要求を示し、符号
Ｐ４は、キャッシュ最適化部３４からグループ優先順位
確認部３５への優先順位確認要求を示し、符号Ｐ５は、
グループ優先順位確認部３５からキャッシュ最適化部３
４への優先順位確認結果を示し、符号Ｐ６は、キャッシ
ュ最適化装置１８からキャッシュメモリ１７へのキャッ
シュ最適化命令を示し、符号Ｐ７は、キャッシュ最適化
装置１８からデータ選別部３２へのキャッシュ確認結果
を示し、符号Ｐ８は、データ選別部３２からメモリアク
セス部３７への記録要求を示し、符号Ｐ９は、メモリア
クセス部３７からキャッシュメモリ１７への記録処理を
示し、符号Ｐ１０は、キャッシュメモリ１７からメモリ
アクセス部３７への記録終了合図を示し、符号Ｐ１１
は、メモリアクセス部３７からデータ選別部３２への記
録終了合図を示し、符号Ｐ１２は、データ選別部３２か
らマイクロプロセッサ外部Ｉ／Ｆ部３１への記録終了合
図を示す。

【００３６】図３は、本発明の実施の形態に係る暗号化
データ記憶装置の新規書き込み処理時の動作を示すフロ
ーチャートである。以下、図１，２を参照しつつ、図３
に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に係る
暗号化データ記憶装置の新規書き込み処理時の動作を説
明する。

【００３７】まず、ステップＳ１では、マイクロプロセ
ッサ外部Ｉ／Ｆ部３１は、外部処理プロセッサ３０から
ＵＣＳ＿Ｉの記録要求（命令）を受信し、データ選別部
３２に該記録要求とＵＣＳ＿Ｉとを引き渡す。

【００３８】ステップＳ２では、上記記録要求を受信し
たデータ選別部３２は、まず、命令と一緒に受信したデ
ータＵＣＳ＿Ｉの種別とサイズとを調べ、データが正当
なもの（記録して良いもの）であるか否かを確認して分
類する。

【００３９】ステップＳ３では、データ選別部３２は、
上記データがフラッシュメモリ２０に書き込むことが禁
止されているデータに該当したり、上記命令が不正な命
令に該当する場合には、該命令の実行を拒否するため、
後述するステップＳ１４に移る。また、正当な命令やデ
ータであれば、データ選別部３２は、キャッシュ最適化
部３４に対して、上記で調べたＵＣＳ＿Ｉのバイト数
と、ＵＣＳの書き込み命令を受信している事実とを知ら
せ、該データをキャッシュメモリ１７に書き込み可能な
状態にすること（即ち、空き領域を作るべきこと）を命
令する。

【００４０】ステップＳ４では、キャッシュ最適化部３
４は、現在のキャッシュメモリ１７の内部状態を調べ、
もしＵＣＳ＿Ｉが書き込み可能な状態であれば、該事実
をデータ選別部３２に知らせて、後述するステップＳ５
に移る。また、キャッシュメモリ１７が書き込みできな
い状態（即ち、空き領域が存在しない状態）の場合、ス
テップＳ７に移る。

【００４１】ステップＳ７，Ｓ８では、キャッシュ最適
化部３４は、キャッシュメモリ１７の最適化に必要な情
報をグループ優先順位確認部３５から受け取り、メモリ
アクセス部３７を経由してキャッシュメモリ１７の最適
化命令（即ち、バッファ（キャッシュメモリ１７）内優
先順位の判定と、優先順位の低いブロックの消去処理）
を実行する。これにより、正しくキャッシュメモリ１７
の最適化が行われたら、キャッシュ最適化部３４は、デ
ータ選別部３２にキャッシュメモリ１７が最適化され、
書き込み可能な状態になったことを知らせる。

【００４２】ステップＳ５では、データ選別部３２は、
キャッシュメモリ１７の空き領域への書き込みを行う、
即ち、メモリアクセス部３７に対して上記ＵＣＳ＿Ｉの
書き込み命令を送出する。該書き込み命令を受け取った
メモリアクセス部３７は、書き込みが可能なキャッシュ
メモリ１７内の領域に上記のＵＣＳ＿Ｉを書き込む。

【００４３】ステップＳ６では、キャッシュ最適化部３
４は、書き込んだブロックが前領域にわたって書き込み
済か否かを検証する。即ち、上記のＵＣＳ＿Ｉを書き込
んだ後、書き込んだグループの領域に空き領域が無い場
合には、ステップＳ９に移り、グループの領域に未だ空
き領域が有る場合には、後述するステップＳ１３に移
る。

【００４４】ステップＳ９では、メモリアクセス部３７
は、外付けメモリ（即ち、フラッシュメモリ２０）に書
き込みが可能か否かを検証し、書き込みが可能でなけれ
ば、後述するステップＳ１４に移り、書き込みが可能で
あれば、ステップＳ１０に移る。

【００４５】ステップＳ１０では、メモリアクセス部３
７は、上記のグループのフラッシュメモリ２０への書き
込みを行う。ステップＳ１１では、メモリアクセス部３
７は、上記書き込んだデータのＩＣＶを計算する。

【００４６】ステップＳ１２では、メモリアクセス部３
７は、上記ＩＣＶを、安全な場所に記録して処理を終了
する。ステップＳ１３では、ターミネート処理を行う。
即ち、実行結果をマイクロプロセッサ外部Ｉ／Ｆ部３１
に知らせ、書き込み処理を終了する。

【００４７】ステップＳ１４では、例外処理を行う。下
記の表１は、本発明の実施の形態に係る暗号化データ記
憶装置のキャッシュ最適化装置１８がデータの読み出し
と書き込みの際に行うキャッシュメモリの最適化処理に
関する項目の１例を纏めた一覧表である。

【００４８】

【表１】

【００４９】以下、上記の表１を参照しつつ、本実施の
形態に係る暗号化データ記憶装置のキャッシュ最適化装
置１８によるキャッシュメモリの最適化処理の内容を説
明する。

【００５０】ここでは、キャッシュメモリ１７内には、
グループ単位でデータが記録され、グループ１から４ま
で、４つのグループが記録されているものとする。上記
グループの各々は、上記の表１に、グループ名と、デー
タタイプと、データの名前と、データ優先順位と、グル
ープ優先順位の項目でもって記録されている。

【００５１】データタイプの項目には、ＵＣＳ（Usage
Control Status Key）などが記録され、データの名前に
は、データを識別するための名前が記録され、データ優
先順位の項目には、更新日時、利用回数、データのタイ
プ等によって決定されるデータの優位性を表す値が記録
され、グループ優先順位の項目には、前述したグループ
内の個々のデータの優位性から得られるグループ全体の
優位性を表す値が記録される。

【００５２】なお、本発明の実施の形態に係る暗号化デ
ータ記憶装置のキャッシュ最適化装置１８によるキャッ
シュメモリの最適化処理に係る項目及びその内容は、上
記表１に示す１例に限定されるものではなく、例えば、
利用方法によっては、データのサイズや更新履歴等の情
報を追加することが可能である。

【００５３】ここで、優先順位の付け方の例を挙げる。
例えば、著作物を利用する度毎に更新が予測されるＵＣ
Ｓは利用頻度が高いので、該ＵＣＳのグループは優先順
位を上げ、逆に著作物の購入時に生成された後、課金処
理センターに送信されるまで更新される機会の無いＵｓ
ａｇｅＬｏｇのグループは優先順位を下げる。また、
グループ内のデータの更新日時が新しいものほど優先順
位を上げ、古くなるにつれて優先順位を落としていくこ
とが可能である。

【００５４】キャッシュメモリの最適化の１例として、
上記の表１のようなデータがキャッシュメモリ１７に記
録されている状態において、キャッシュメモリ１７内に
は記録されておらず、フラッシュメモリ２０に記録され
ているグループ５を更新する場合を考える。

【００５５】この場合の処理手順は、最初にキャッシュ
メモリ１７内のグループを１つ消去（フラッシュメモリ
２０への移動）して、それによって生じた空き領域にグ
ループ５を書き込み、上記更新を要求されたデータの更
新を行う。この処理において、キャッシュメモリ１７か
ら消去するグループは、データアクセスの高速化とメモ
リの利用効率の面から、利用頻度が少ないグループを選
択して消去する必要がある。そのため、キャッシュ最適
化装置１８は、キャッシュメモリ１７内のグループ優先
順位を調べ、一番優先度の低いグループが消去されるよ
うに処理を行う。表１の例ではグループ３が消去され
る。

【００５６】また、グループ１のようにＵＣＳ＿Ａ〜Ｃ
は優先度が高く、ＵＣＳ＿Ｄのみが極端に優先度が低い
といったグループ内の優先度の不釣り合いは、キャッシ
ュメモリの利用効率低下させる。そのため、キャッシュ
最適化装置１８は、他のグループ内の同じデータ種、よ
り優先度の高いデータを検索する。適合するデータが見
つかった場合、キャッシュ最適化装置１８は、データ同
士の入れ替えを行って、グループの最適化を行う。

【００５７】図４は、本発明の実施の形態に係る暗号化
データ記憶装置のデータ修正／削除処理時の動作を示す
フローチャートである。以下、図１，２を参照しつつ、
図４に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に
係る暗号化データ記憶装置のデータ修正／削除処理時の
動作を説明する。

【００５８】まず、ステップＡ１では、マイクロプロセ
ッサ外部Ｉ／Ｆ部３１は、外部処理プロセッサ３０から
ＵＣＳ＿Ｉの情報の内容修正（削除）要求を受信する
と、データ選別部３２に内容修正（または削除）要求
（命令）を送信すると共に、修正（または削除）情報を
引き渡す。

【００５９】ステップＡ２では、上記要求を受信したデ
ータ選別部３２は、命令の種類と内容を解析し、その内
容に従って、メモリアクセス部３７にデータ（ＵＣＳ＿
Ｉ）の内容修正（または削除）を命令する。

【００６０】ステップＡ３では、メモリアクセス部３７
は、キャッシュメモリ１７にアクセスし、キャッシュメ
モリ１７内に上記の内容修正（または削除）を施すべき
データが有る場合には、後述するステップＡ１０に移
り、キャッシュメモリ１７内に上記データが無かった場
合には、上記データがキャッシュメモリ１７内に無いこ
とをデータ選別部３２に結果として返して、ステップＡ
４に移る。

【００６１】ステップＡ４では、キャッシュ最適化部３
４は、現在のキャッシュメモリ１７内に空きブロックが
有るか否かを検証する。より具体的には、現在のキャッ
シュメモリ１７の内部状態を調べ、もし上記データが書
き込み可能な状態であれば、該事実をデータ選別部３２
に知らせて、後述するステップＡ７に移る。また、キャ
ッシュメモリ１７が書き込みできない状態（即ち、空き
領域が存在しない状態）の場合、ステップＡ５に移る。

【００６２】ステップＡ５，Ａ６では、キャッシュ最適
化部３４は、キャッシュメモリ１７の最適化に必要な情
報をグループ優先順位確認部３５から受け取り、メモリ
アクセス部３７を経由してキャッシュメモリ１７の最適
化命令（即ち、バッファ（キャッシュメモリ１７）内優
先順位の判定と、優先順位の低いブロックの消去処理）
を実行する。これにより、正しくキャッシュメモリ１７
の最適化が行われたら、キャッシュ最適化部３４は、デ
ータ選別部３２にキャッシュメモリ１７が最適化され、
書き込み可能な状態になったことを知らせる。

【００６３】ステップＡ７では、データ選別部３２は、
キャッシュメモリ１７の空き領域への対象ブロックの書
き込みを行う、即ち、メモリアクセス部３７に対して上
記データを含むブロックの書き込み命令を送出する。該
書き込み命令を受け取ったメモリアクセス部３７は、書
き込みが可能なキャッシュメモリ１７内の領域に上記の
ブロックを書き込む。

【００６４】ステップＡ８では、メモリアクセス部３７
は、上記書き込まれた対象ブロックのＩＣＶを計算す
る。ステップＡ９では、メモリアクセス部３７は、上記
ＩＣＶの計算結果が正しいか否かを検証し、正しくない
場合はステップＡ１３にて、例外処理を行う。

【００６５】ステップＡ１０では、メモリアクセス部３
７は、上記命令が修正処理であるか、それとも削除処理
であるかを検証し、修正処理であれば、ステップＡ１１
にて、修正対象データを修正すると共にＩＣＶを再計算
し、削除処理であれば、ステップＡ１４にて、削除対象
データを全て削除した後、データ選別部３２へ処理結果
を返す。

【００６６】データ選別部３２は、メモリアクセス部３
７からＵＣＳ＿Ｉの修正（削除）が完了したという結果
を受け取った場合、マイクロプロセッサ外部Ｉ／Ｆ部３
１にその結果を返して処理を終了する。

【００６７】図５は、本発明の実施の形態に係る暗号化
データ記憶装置のフラッシュメモリ内の一部のデータを
修正、削除する処理について、キャッシュメモリとフラ
ッシュメモリとの間のデータの受け渡し処理を示した説
明図である。

【００６８】ここで、キャッシュメモリ１７は、複数の
データのグループが記憶可能であるとする。フラッシュ
メモリ２０は、ハードウェアの仕様からブロックＩとブ
ロックＩＩとに分かれており、書き込みはビット単位で
可能だが、消去はブロック単位で実行される。

【００６９】ブロックＩは、データのグループを３つ記
憶する領域があり、ＵＣＳ＿Ａ〜ＵＣＳ＿Ｆが格納され
ているグループＡと、ＵＣＳ＿Ｇ〜ＵＣＳ＿Ｌまで格納
されているグループＢとが記憶されているものとする。

【００７０】以下、処理例として、図５に示すＵＣＳ＿
ＢをＵＣＳ＿Ｂ’に変更する修正処理と、ＵＣＳ＿Ｂを
削除する削除処理の手順を例に挙げて説明する。各グル
ープにはそのグループが有効か無効かを管理する表があ
り、表内のフラグがＥｎａｂｌｅの時、そのグループは
利用可能なグループであることを示し、Ｄｉｓａｂｌｅ
の時、そのグループは利用不可能であることを示す。

【００７１】まず、ＵＣＳ＿ＢをＵＣＳ＿Ｂ’に変更す
る修正処理の場合は、最初にＵＣＳ＿Ｂを含むグループ
Ａの読み出しが行われ、グループＡの内容がキャッシュ
メモリ１７にコピーされる。次にキャッシュメモリ１７
にアクセスする権利のあるモジュールがＵＣＳ＿Ｂの内
容をＵＣＳ＿Ｂ’に変更する。

【００７２】この時点で、フラッシュメモリ２０内のグ
ループＡは、情報として古いものであり利用を禁止する
必要があることから、グループＡのフラグをＤｉｓａｂ
ｌｅにする。次にＵＣＳ＿ＢがＵＣＳ＿Ｂ’に変更され
たグループＣの使用を許可するためにフラグをＥｎａｂ
ｌｅにセットし、一連の修正処理を終了する。

【００７３】次に、データの削除の例としてＵＣＳ＿Ｂ
を削除する場合は、上記の修正の場合においてＵＣＳ＿
Ｂ’の書き込み処理を行っていた領域と同じ領域におい
て、ＵＣＳ＿Ｂの消去を行い、フラグをＤｉｓａｂｌｅ
にして処理を終了する。

【００７４】このようにフラッシュメモリ２０内のデー
タの更新を行い、ブロックＩが全てＤｉｓａｂｌｅのグ
ループデータになったら、ブロックＩ内のデータ消去処
理を行う。

【００７５】一般に、このような手順で、キャッシュメ
モリ内のデータ更新を行うことで、ＵＣＳ等の不正な改
竄を防止する必要のあるデータを保護しつつ、フラッシ
ュメモリに記憶させることが可能であり、かつ、フラッ
シュメモリの消去処理の回数を減らすことが可能になる
という効果が有る。

【００７６】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明では、機
密保管を要するデータを暗号化または復号化して記憶す
る暗号化データ装置において、データ暗号化／復号化装
置とフラッシュメモリとの間に、上記フラッシュメモリ
よりもアクセス速度の速いキャッシュメモリを設置し、
さらに、該キャッシュメモリに記録される上記単位デー
タは、データのタイプ等によるグループ化が可能とし、
かつ参照頻度の高いものや、更新時期の若いものを優先
的に残すように管理したので、アクセス速度の遅いデー
タ格納装置へのアクセス回数を、情報の改竄や、複製を
防止しながら低減し、データの信頼性を維持しながらデ
ータ処理速度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る暗号化データ記憶装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る暗号化データ記憶装
置がデータをフラッシュメモリに記憶するまでの一連の
処理機能を示すための機能ブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る暗号化データ記憶装
置の新規書き込み処理時の動作を示すフローチャートで
ある。

【図４】本発明の実施の形態に係る暗号化データ記憶装
置のデータ修正／削除処理時の動作を示すフローチャー
トである。

【図５】本発明の実施の形態に係る暗号化データ記憶装
置のフラッシュメモリ内の一部のデータを修正、削除す
る処理について、キャッシュメモリとフラッシュメモリ
との間のデータの受け渡し処理を示した説明図である。

【図６】従来の暗号化データ記憶装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１１……データ暗号化／復号化器、１２……暗号計算
器、１３……フラッシュメモリ、１４……バックアップ
電源、１５……ハードディスク、１６……キャッシュ装
置、１７……キャッシュメモリ、１８……キャッシュ最
適化装置、１９……キャッシュ最適化データベース、２
０……フラッシュメモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機密保管すべきデータを暗号化して記録
する暗号化データ記憶装置において、上位の外部システムからの要求に応じて前記データを暗
号化または復号化する暗号化／復号化手段と、前記データのデータ本体を前記暗号化／復号化手段によ
り暗号化して記録するデータ記録手段と、前記データに付随する二次的な情報を含む単位データを
前記暗号化／復号化手段により暗号化して記録する第１
の付属データ記録手段と、前記暗号化／復号化手段と前記第１の付属データ記録手
段との間に設置されて、前記第１の付属データ記録手段
のキャッシュメモリとして機能する前記第１の付属デー
タ記録手段よりもアクセス速度の速い第２の付属データ
記録手段と、を有することを特徴とする暗号化データ記憶装置。
【請求項２】前記単位データをグループ化して格納す
る前記第２の付属データ記録手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載の暗号化データ記憶装置。
【請求項３】前記グループ及び前記グループ内の前記
単位データの各々に対して優先度を付与し、該優先度に
従って前記グループ及び前記グループ内の前記単位デー
タの滞在期限を制御する前記第２の付属データ記録手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載の暗号化データ
記憶装置。
【請求項４】前記単位データまたは前記グループにつ
いての予め推測される参照頻度に基づいて前記優先度を
付与することを特徴とする請求項３記載の暗号化データ
記憶装置。
【請求項５】前記単位データまたは前記グループ内の
前記単位データのタイプに基づいて前記優先度を付与す
ることを特徴とする請求項４記載の暗号化データ記憶装
置。
【請求項６】前記優先度の大きさを、前記単位データ
または前記グループの更新日時の若さの順で決定するこ
とを特徴とする請求項３記載の暗号化データ記憶装置。
【請求項７】前記データ記録手段により前記データ本
体を記録する際、または、前記第１の付属データ記録手
段により前記単位データを記録する際に、該単位データ
のインテグリティチェックバリューを計算して記録して
おく手段と、前記データ記録手段により記録された前記
データ本体を読み出す際、または、前記第１の付属デー
タ記録手段により記録された前記単位データを読み出す
際に、前記記録されたデータの各々のインテグリティチ
ェックバリューを計算し直す手段と、前記計算し直され
たインテグリティチェックバリューに対応する前記記録
されたインテグリティチェックバリューを比較すること
により前記記録されたデータの改竄を検出する手段とを
備えたことを特徴とする請求項１記載の暗号化データ記
憶装置。