自加密驱动器和包括自加密驱动器的用户装置的制造方法

自加密驱动器和包括自加密驱动器的用户装置的制造方法
【专利说明】自加密驱动器和包括自加密驱动器的用户装置
[0001]本申请要求于2014年2月27日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0023281号韩国专利申请的优先权，所述专利申请的主题通过引用合并于此。
技术领域
[0002]本发明构思总体涉及数据存储装置，更具体地讲，涉及自加密驱动器(SED)。
【背景技术】
[0003]存在许多供选择的不同加密类型，如，基于主机的加密、基于设备的加密和基于自加密装置(SED)的加密。它们均具有自身的优点和缺点，但是使用SED的加密是保护用户的重要数据的一种容易、安全且实惠的方法。
[0004]使用软件来实现基于主机的加密。在某些情况下，具有加密功能的软件可能已被使用。软件加密的好处是实惠，并且可能已经被包括在用户所使用的软件中。然而，基于主机的加密存在一些主要缺点。最明显的缺点与性能有关。因为，基于主机的加密使用主机CPU，所以处理器周期被其它基于主机的应用占用。这对系统性能来说是主要消耗。此外，用于加密的密钥被存储在未被物理保护的区域中，并且当被使用时它暴露于主存储器上。
[0005]通过将加密设备插入到现有的网络或设施中来完成基于设备的加密。基于设备的加密克服了基于主机的加密的许多缺点。当基于主机的加密使用CPU周期来保护用户的数据时，基于设备的解决方案使用完全致力于加密的基于微处理器的硬件系统。这消除了任何性能劣化。然而，基于设备的加密与基于SED的加密相比具有一些缺点。例如，加密装置昂贵且需要持续更新。
[0006]使用SED的加密通过对驱动器自身上的每条数据进行加密而具有革命性的安全性。与其它加密方法不同，SED在对性能没有影响的情况下提供实惠的数据安全。位于驱动器中的SED的硬件加密引擎在没有性能劣化的情况下对所有数据进行加密。此外，因为用于加密的密钥在驱动器中被物理保护，并且不会被输出到装置外部，所以其安全性比传统技术的安全性更高。

【发明内容】

[0007]本发明构思的实施例的一方面旨在提供一种用户装置，所述用户装置包括:信息存储装置，包括提供数据存储空间的非易失性存储介质；主机，提供使信息存储装置从认证状态转变为非认证状态的事件指示，其中，在信息存储装置在非认证状态下进行操作时，响应于从主机接收到的访问请求，信息存储装置仅允许对由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的一部分数据存储空间的访问，其中，所述一部分数据存储空间被指定为临时存储区域。
[0008]本发明构思的实施例的另一方面旨在提供一种用于包括主机和信息存储装置的用户装置的操作方法，其中，所述信息存储装置具有提供数据存储空间的非易失性存储介质。所述方法包括:将事件指示从主机提供给信息存储装置；响应于所述事件指示，使信息存储装置从认证状态转变为非认证状态；在信息存储装置处于非认证状态时，将访问请求从主机传送到信息存储装置；响应于所述访问请求，仅允许对由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的一部分数据存储空间的访问，其中，所述一部分数据存储空间被指定为临时存储区域。
[0009]本发明构思的实施例的另一方面旨在提供一种用于包括主机和信息存储装置的用户装置的操作方法，其中，所述信息存储装置包括提供数据存储空间的非易失性存储介质以及具有被构造为对数据进行加密/解密的加密单元的存储器控制器。所述操作方法包括:在信息存储装置在非认证状态下操作时，将由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的一部分数据存储空间分配为临时存储区域；在信息存储装置在非认证状态下操作时，允许主机仅对临时存储区域的访问；在信息存储装置在响应于确定用户提供的认证信息有效而进入的认证状态下操作时，允许主机对所有数据存储空间的访问。
【附图说明】
[0010]从以下参照附图进行的描述，以上和其它目的和特征将变得显而易见，其中，除非另有规定，否则相同的参考标号在各种附图中始终是指相同的部件，并且其中:
[0011]图1是示意性地示出根据本发明构思的实施例的用户装置的框图；
[0012]图2是示意性地示出根据本发明构思的实施例的信息存储装置的加密级别的示图；
[0013]图3是示意性地示出根据本发明构思的实施例的用于描述在认证状态下被执行的用户装置的写入操作的框图；
[0014]图4是示意性地示出根据本发明构思的实施例的在认证状态下被执行的用户装置的写入操作下的数据流的示图；
[0015]图5是示意性地示出根据本发明构思的实施例的在认证状态下被执行的用户装置的读取操作下的数据流的示图；
[0016]图6是根据本发明构思的实施例的用于描述当从非认证状态进入认证状态时用户装置的操作的框图；
[0017]图7是示意性地示出根据本发明构思的实施例的当从非认证状态进入认证状态时用户装置的数据流的示图；
[0018]图8是根据本发明构思的实施例的用于描述当从认证状态进入非认证状态时用户装置的操作的框图；
[0019]图9是示意性地示出根据本发明构思的实施例的当从认证状态进入非认证状态时用户装置的数据流的示图；
[0020]图10是示出在认证状态和非认证状态下可访问的非易失性存储介质的存储空间的不图；
[0021]图11是用于描述当用户装置想从非认证状态进入认证状态时用户装置的操作的框图；
[0022]图12是示意性地示出根据本发明构思的实施例的图1中示出的非易失性存储介质的框图；
[0023]图13是示意性地示出根据本发明构思的实施例的具有三维结构的存储器块的透视图；
[0024]图14是示意性地示出图13中示出的存储器块的等效电路的电路图；
[0025]图15是可实现若干实施例的示例装置的框图；
[0026]图16是示意性地示出根据本发明构思的实施例的计算系统的框图；
[0027]图17是示意性地示出根据本发明构思的实施例的固态驱动器的框图；
[0028]图18是示意性地示出根据本发明构思的实施例的存储卡的框图；
[0029]图19是示意性地示出应用图18中的存储卡的各种系统的示图。
【具体实施方式】
[0030]现在将参照附图在一些额外细节中描述本发明构思的实施例。然而，本发明构思可以以不同的形式来实现，并且不应被解释为仅受限于所示出的实施例。相反，这些实施例被提供为示例以使本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明构思的构思充分传达给本领域技术人员。因此，将省略适用于以下实施例的描述的某些常规理解的处理、元件和技术。除非另外标注，否则在附图和书面描述中使用的相同的参考标号和标记指示相同或相似的元件。
[0031]将理解，虽然在这里可使用“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各个元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，以下讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
[0032]这里使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而非意图限制本发明构思。如这里所使用的，单数形式也意图包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列的项目的任意组合和所有组合。此外，术语“示例性的”意图指示示例或说明。
[0033]将理解，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层、“与”另一元件或层“相邻”时，该元件或层可直接在所述另一元件或层上、直接连接到或直接结合到所述另一元件或层、或直接与所述另一元件或层相邻，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层、“直接与”另一元件或层“相邻”时，不存在中间元件或中间层。
[0034]除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明确定义，否则术语(例如在通用的字典中定义的术语)应该被解释为具有与在相关领域的上下文和/或本说明书中它们的意思一致的意思，而将不会理想地或者过于形式化地解释这些术语。
[0035]图1是示出根据本发明构思的实施例的用户装置的框图。
[0036]图1中示出的用户装置I通常包括经由通信介质2操作性地连接的主机100和信息存储装置200。在此配置中，信息存储装置200充当主机100的数据存储装置。连接主机100和信息存储装置200的通信介质2实现主机100和信息存储装置200之间的数据通信(例如，发送和/或接收)。用户装置I可以是个人计算机(例如，在主机100是构成中央处理器(CPU)的情况下)或便携式电子装置(诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等)。
[0037]主机100可被构造为向信息存储装置200提供特定“事件指示”，诸如，用户装置I正进入或退出睡眠模式、省电模式、特定数据通信模式等的指示。在这方面，主机100还可被构造为响应于认证过程而转换到各种操作模式和从各种操作模式转换出。
[0038]存在许多不同类型的认证过程。一些认证过程是用户发起的认证过程。然而，大多数认证过程使用一种或更多种形式的认证信息来执行。这里，术语“认证信息”指示可在认证操作(诸如，图案认证、个人识别码(PIN)认证、密码认证等)期间使用的所有类型的数据。当认证方是用户时，可使用这些示例性认证操作中的每一个，或者，当认证方是远程服务器(例如，公司的内联网)时，使用被使用的认证信息。在许多类型的认证操作期间，主机100将向信息存储装置200提供认证信息。仅在提供的认证信息已被验证之后，主机100才将被允许访问由信息存储装置200存储的数据。
[0039]在图1中 ，信息存储装置200包括非易失性存储介质210。非易失性存储介质210可包括例如半导体存储器，诸如NAND闪存。信息存储装置200可用于存储与主机100的控制关联的程序信息、用户数据和/或许多其它类型的数据和信息。在以下描述中，假设信息存储装置200作为自加密驱动器(SED)进行操作，其中，自加密驱动器能够在使用密码方案(诸如通过使用例如高级加密标准(AES)而实现的方案)对信息加密之后存储该信息。
[0040]图1的信息存储装置200还包括控制非易失性存储介质210的操作的存储器控制器220，其中，存储器控制器220包括主机接口 221、存储器接口 222、处理单元223、缓冲存储器224、密钥产生单元225和加密单元226。
[0041]主机接口 221充当信息存储装置200和主机100之间的接口。主机接口 221可用于将从主机100接收的命令或数据输出到处理单元223。主机接口 221可用于向主机100提供来自缓冲存储器224的数据和/或特定响应通知，诸如通常用于指示处理单元223执行(或完成)命令的通知。
[0042]存储器接口 222充当存储器控制器220和非易失性存储介质210之间的接口。存储器接口 222可用于将加密后的数据从加密单元226传输到非易失性存储介质210，和/或将加密后的数据从缓冲存储器224传输到非易失性存储介质210。存储器接口 222还可用于接收从非易失性存储介质210读取的加密后的数据，并将加密后的数据传输到加密单元226和/或缓冲存储器224。
[0043]在处理单元223的控制下，缓冲存储器224可用于临时存储在主机100和信息存储装置200之间交换的数据。在处理单元223的控制下，缓冲存储器224可用于存储由主机接口 221输出的加密后的数据、由加密单元226输出的数据和/或从存储器接口 222接收的数据。在处理单元223的控制下，缓冲存储器224还可用于临时存储将经由主机接口221被传输到主机100的数据。另外，在处理单元223的控制下，缓冲存储器224可用于输出将被传输到加密单元226的数据。因此，如将从上述内容理解的，处理单元223可用于控制信息存储装置200的特定功能块的操作和互操作。
[0044]在本发明构思的特定实施例中，从外部提供的数据可经由缓冲存储器224、加密单元226和存储器接口 222传输到非易失性存储介质210。或者，从外部提供的数据可经由加密单元226、缓冲存储器224和存储器接口 222传输到非易失性存储介质210。同样地，从非易失性存储介质210提供的数据可经由缓冲存储器224、加密单元226和主机接口 221传送到主机100。或者，从非易失性存储介质210提供的数据可经由加密单元226、缓冲存储器224和主机接口 221传送到主机100。
[0045]当主机接口 221从主机100接收命令时，处理单元223可用于对输入命令的检查实行控制。例如，处理单元223可用于在针对非易失性存储介质210执行写入操作期间控制缓冲存储器224、密钥产生单元225和存储器接口 222的互操作。类似地，处理单元223可用于在针对非易失性存储介质210执行读取操作期间控制缓冲存储器224、密钥产生单元225和存储器接口 222的互操作。
[0046]另外，处理单元223可被构造为确定由主机100提供的认证密钥是否是有效认证密钥，之后，处理单元223可响应于有效性确定结果选择性地实现从主机100接收的数据访问请求。
[0047]可以以各种方式来实现密钥产生单元225。例如，密钥产生单元225可被实现为随机数产生器，其中，随机数产生器被构造为产生安全密钥。在这方面，可使用硬件和/或软件组件或功能块来实现密钥产生单元225。如在下文中将在一些额外细节中描述的，“安全密钥”可用于产生相应的“加密密钥”。
[0048]加密单元226可用于对经由主机接口 221提供的数据进行加密，并将相应的加密后的数据输出到例如缓冲存储器224。此后，存储在缓冲存储器224中的加密后的数据可被传输到存储器接口 222。可选择地和另外地，加密单元226可用于对从缓冲存储器224提供的数据进行加密，并将相应的加密后的数据输出到存储器接口 222。
[0049]类似地，加密单元226可用于对从存储器接口 222提供的加密后的数据进行解密。也就是说，加密单元226可用于使用与被请求读取的数据相应的加密密钥对从非易失性存储介质210读取的加密后的数据进行解密。这里假设:加密单元226先前已被用于使用所述加密密钥对存储在非易失性存储介质210中的数据进行加密。
[0050]如果在主机100和信息存储装置200之间未建立(或“设置”)认证过程，则在上电时可从非易失性存储介质210自动加载加密密钥。然而，如果在主机100和信息存储装置200之间设置了认证过程，则当主机100和信息存储装置200之间的认证过程通过时，可从非易失性存储介质210加载加密密钥。
[0051]在这方面，根据本发明构思的特定实施例的图1的信息存储装置200起能够在认证状态和非认证状态下进行操作的SED的作用。这里，术语“认证状态”表示这样的状态:在从主机100提供的用户定义的认证信息已被确定为有效的情况下，从主机100接收的访问请求被正常处理。术语“非认证状态”表示这样的状态:在从主机100提供的用户定义的认证信息已被确定为无效的情况下，从主机100接收的访问请求无法被正常处理。
[0052]因此，可使用仅存在于信息存储装置200上的加密密钥对在认证状态下从主机100提供的数据进行加密。类似地，可使用仅存在于信息存储装置200上的加密密钥对在认证状态下由主机100请求的数据进行解密。以这种方式，可通过用于实现主机100和信息存储装置200之间的互操作的认证操作，来选择性地实现对信息存储装置200的访问。
[0053]在非认证状态下(例如，当用户装置10进入睡眠模式、锁屏模式时，由主机100提供的认证信息被认为无效，等)，信息存储装置200认为从主机100接收的所有读取命令和写入命令无效。在这方面，当在非认证状态下从主机100接收到读取命令时，信息存储装置200可将加密后的数据在不被首先解密的情况下发送到主机100。
[0054]可选择地或另外地，在非认证状态下，信息存储装置200可提供被指定的用于在非认证状态下存储从主机100接收的数据的“临时存储区域”。这样完成后，在不涉及加密单元226的情况下，主机100可将数据写入临时存储区域和/或从临时存储区域读取数据。或者，尽管信息存储装置200使用与仅存储在临时存储区域中的数据关联的“临时加密密钥”，并使用临时加密密钥来执行加密/解密操作，但是可使用加密单元226将数据写入临时存储区域和/或从临时存储区域读取数据。以这种方式，信息存储装置200可提供被指定的用于以下数据的存储区域:在非认证状态下被例行执行的主机100的特定后台操作期间所使用的数据。
[0055]例如，一旦后台操作被完全执行，就可擦除存储在非易失性存储介质210的临时存储区域中的数据。在这种情况下，一旦信息存储装置200进入非认证状态，则仅可访问被指定的临时存储区域，直到信息存储装置200进入认证状态时为止。
[0056]图1的信息存储装置200可被构造为响应于已进入非认证状态的指示(例如，响应于从主机100接收的特定信息)来擦除与数据加密操作关联的特定易失性数据(例如，被加载到加密单元226的加密密钥)。
[0057]根据以上描述，信息存储装置200可被构造为在非认证状态期间阻止对被指定的临时存储区域之外的存储介质210的访问。但是，根据主机100的需要，信息存储装置200可实现对在非认证状态期间足以执行特定后台操作的临时存储区域的访问。以这种方式，能够更好地保护存储在非易失性存储介质210中的数据。
[0058]图2是示出根据本发明构思的实施例的能够由信息存储装置提供的不同加密级别的概念图。
[0059]在此情况下，当非易失性存储介质210的数据存储空间被划分时，可产生加密密钥。例如，当非易失性存储介质210的存储空间被划分为两个或更多个存储区域时，加密单元226和密钥产生单元225可合作产生和分配与每个划分出的存储区域相应的加密密钥。产生的加密密钥可存储在非易失性存储介质210的特定存储区域中。这里，可使用用户提供的信息(例如，诸如密码的认证信息)对加密密钥进行加密，并且加密后的加密密钥可存储在非易失性存储介质210的特定存储区域中。在此情况下，必须在首先获得用户提供的信息的情况下读取加密密钥。
[0060]在图2中，名称“MEK”指示对数据进行加密所需的介质加密密钥；名称“KEK”指示对介质加密密钥MEK进行加密所需的密钥加密密钥。使用另一密钥(例如，密码的散列(hash))对密钥加密密钥KEK进行加密，加密后的介质加密密钥可存储在非易失性存储介质210中。因此，认证密钥(即，认证所需的秘密信息)可以是从与用户认证关联的模式识另IJ、生物识别的结果、PIN、密码等获得的数据。
[0061]如图2中所示，使用介质加密密钥MEK对数据进行加密，并且，为了增加保护，使用密钥加密密钥KEK对介质加密密钥MEK进行加密。可通过主机100和信息存储装置200之间的认证来执行这种加密。例如，当从主机100提供的认证密钥被确定为有效时，信息存储装置200允许对非易失性存储介质210的访问。此结果与以上描述的“认证状态”相应。在认证状态下，可使用仅存在于信息存储装置200上的加密密钥对从主机100提供的数据进行加密/解密。
[0062]然而，当从主机100提供的认证密钥被确定为无效时，由主机100对在信息存储装置200的指定的临时存储区域之外的存储区域中存储的数据的访问被禁止。由于在信息存储装置200的驱动级别(即，功能启动级别)提供这种数据安全特征，因此更好地保护由信息存储装置200存储的数据。换句话说，在与主机100连接的信息存储装置200上首先执行认证操作，并且，作为确定认证操作有效的结果，信息存储装置200处理主机100的访问。因此，相应的认证密钥充当在根据本发明构思的实施例实现的SED中的信息存储装置200上安装的操作防火墙。
[0063]图3是进一步示出由根据本发明构思的实施例的图1的用户装置I执行写入操作 的框图。图4是进一步示出在由图3的用户装置I执行写入操作期间的数据流的操作示图。
[0064]参照图3，假设信息存储装置200从非认证状态进入认证状态(例如，主机100基于由用户提供的认证信息将认证密钥传输到信息存储装置200)。当从主机100提供的认证密钥被确定为有效时，信息存储装置200进入认证状态。然后，主机100发出写入请求，信息存储装置200处理写入请求。
[0065]参照图3和图4，主机100能够在非认证状态期间(例如，经由诸如触摸屏显示器的输入/输出装置)接收用户提供的认证信息(SlOO)。作为响应，主机100确定输入的认证信息是否有效。在确定认证信息有效时，主机100将认证密钥发送到信息存储装置200 (SllO)。然后，信息存储装置200的存储器控制器220确定由主机100提供的认证密钥是否有效。作为确定主机100提供的认证密钥有效的结果(S120)，信息存储装置200向主机100提供指示可访问的响应(S130)。此时，信息存储装置200进入认证状态。也就是说，信息存储装置200针对主机100进入认证状态。这里，在与以上描述的步骤S100、S110、S120和S130关联的操作正被执行时，用于对输入的写入数据进行加密的介质加密密钥MEK可能尚未存在于存储器控制器220中。与上述内容相反，作为确定主机100提供的认证密钥无效的结果(SllO)，信息存储装置200将向主机100提供指示不可访问的响应。可预先确定与具体认证密钥有关的认证操作可被尝试(“重试”)的最大次数。因此，可反复执行以上描述的步骤S100、S110、S120和S130的顺序，直到认证密钥被确定为有效或已达到重试的最大次数为止。
[0066]假设主机提供的认证密钥已被确定为有效(S120)，并且指示可访问的响应已被返回到主机100(S130)，则主机100可开始访问信息存储装置200。例如，主机100可发出与意图将“写入数据”存储至信息存储装置200的写入操作关联的“写入请求”(S140)。响应于写入请求并且在接收到相应写入数据时，信息存储装置200的存储器控制器220可用于加载与将被存储在非易失性存储介质210中的写入数据相应的介质加密密钥MEK，然后加密单元226可用于使用加载的介质加密密钥MEK对写入数据进行加密(S150)。在这方面，在数据加密操作之前，可使用密钥加密密钥KEK对从非易失性存储介质210加载的介质加密密钥MEK进行解密。以这种方式，加密单元226可使用已使用密钥加密密钥KEK被解密的介质加密密钥MEK对写入数据进行加密。然后，存储器控制器220可用于将加密后的数据发送到非易失性存储介质210(S160)，非易失性存储介质210可将加密后的数据编程到与接收到的写入地址相应的存储位置(S170)。
[0067]此后，在非易失性存储介质210的编程期间或在非易失性存储介质210的编程之后，可将以下响应从信息存储装置200传送到主机100:所述响应指示由写入请求标识的写入操作已完成。
[0068]图5是示出在由根据本发明构思的实施例的图1和图3的用户装置I执行的读取操作的执行期间的示例性的数据流的操作示图。
[0069]为了使信息存储装置200从非认证状态进入认证状态，首先，主机100基于用户输入的认证信息将认证密钥传输到信息存储装置200。当从主机100提供的认证密钥被确定为有效时，信息存储装置200进入认证状态。之后，主机100发出写入请求，信息存储装置200处理主机100的写入请求。下面将更加全面地对此进行描述。
[0070]参照图3和图5，主机100在处于非认证状态时从(例如)用户经由输入/输出装置输入的认证信息接收用户提供的认证信息(S200)。然后，主机100确定输入的认证信息是否有效。作为确定认证信息有效的结果，主机100将认证密钥发送到信息存储装置200(S210)。然后，信息存储装置200的存储器控制器220确定由主机100提供的认证密钥是否有效，响应于该确定来授予(或不授予)可访问性(S220)，并返回适当的响应(S230)。
[0071]假设确定认证密钥有效，则信息存储装置200进入认证状态，并且主机100可访问信息存储装置200。因此，主机100发出标识当前存储在非易失性存储介质210中的“读取数据”的读取请求(S240)。然后，在接收到读取请求和相应的读取地址时，存储器控制器220将与读取请求相应的读取命令传送到非易失性存储介质210(S250)。响应于读取命令，非易失性存储介质210读取(或读出(sense))由主机100请求的由读取地址标识的读取数据(S260)。然后，非易失性存储介质210将(先前加密的)读取数据输出到存储器控制器220 (S270)，存储器控制器220的加密单元226对从非易失性存储介质210接收的加密后的读取数据进行解密(S280)。此后，存储器控制器220将解密后的(或原始的)读取数据传送到主机100(S290)。
[0072]这里再次，响应于在步骤S240传送的读取请求，可从非易失性存储介质210加载对加密后的读取数据进行解密所需的介质加密密钥MEK。可选择地，在从存储器输出读取数据之前，可经由在步骤S260期间执行的读取操作来读取对加密后的读取数据进行解密所需的介质加密密钥MEK，并将读取的介质加密密钥MEK加载在加密单元226上。将理解，可按各种方式完成将介质加密密钥MEK加载到加密单元226的操作。
[0073]如上所述，在数据解密之前，可使用密钥加密密钥KEK对从非易失性存储介质210加载的介质加密密钥MEK进行解密。加密单元226可使用利用密钥加密密钥KEK被解密的介质加密密钥MEK对加密后的数据进行解密。
[0074]图6是将用于在图1和图3的用户装置I的情况下进一步示出在本发明构思的特定实施例中在认证状态和非认证状态之间的操作如何不同的框图。图7是示出在进入非认证状态时用户装置I的数据流的操作示图。
[0075]参照图1、图3、图6和图7，主机100和信息存储装置200初始被假设处于非认证状态，因此用户装置I (例如)响应于用户输入而进入认证状态。根据此假设，信息存储装置200可在非认证状态下按各种方式处理由主机100发出的操作请求。例如，当在非认证状态下接收到读取请求时，信息存储装置200可将与读取请求相应的加密后的数据在未解密的情况下返回给主机100。但是响应于在非认证状态期间接收到的写入请求，信息存储装置200可将写入请求视为无效请求。
[0076]因此，当用户装置I由于一些事件(例如，进入睡眠模式、进入锁屏模式、在断电时等)而进入非认证状态时(S300)，主机100可向信息存储装置200发出相应事件指示(S310)。响应于事件指示，信息存储装置200将删除当前加载在存储器控制器220中的易失性信息(S320)。例如，存储器控制器220可删除加载在加密单元226中的介质加密密钥信息。在与加密/解密操作关联的信息已被加载在缓冲存储器224中的某些情况下，存储器控制器220也可用于删除这种信息。
[0077]以这种方式，存储器控制器220可用于响应于使信息存储装置200进入非认证状态的特定事件指示，删除所有敏感的或潜在可利用的加密/解密相关信息。引起这种响应的事件可根据设计而不同，但所述事件可包括以下情况:主机100和信息存储装置200之间的通信信道被阻塞或中断，检测到对用户装置I的外部攻击，用户装置I丢失或被盗等。因此，如上所述，当信息存储装置200的防火墙环境操作未被首先释放时，很难使用认证密钥对介质加密密钥MEK和密钥加密密钥KEK进行解密。虽然可响应于读取请求从非易失性存储介质210读取加密后的数据，但是所述数据仍然保持加密状态，从而使得很难确定数据的解密版本。
[0078]因此，继续参见图7，现在假设在信息存储装置200保持在非认证状态的同时，从主机100接收到读取请求(S330)。作为响应，存储器控制器220将产生对于非易失性存储介质210的相应读取命令(S340)，然后非易失性存储介质210将执行与请求的读取数据有关的读出操作(S350)，但是非易失性存储介质210将经由存储器控制器220仅以加密形式输出请求的读取数据(S360)。也就是说，存储器控制器220将加密后的读取数据(在没有解密的情况下)提供给主机100。使用这种方法，在信息存储装置200处于非认证状态下时，加密密钥不被加载到存储器控制器220，并且只有加密后的数据可被提供给主机100。
[0079]图8是用于在图1和图3的用户装置I的情况下进一步示出在本发明构思的特定实施例中在认证状态和非认证状态之间的操作如何不同的另一框图。图9是示出在进入非认证状态时用户装置I的数据流的另一操作示图。
[0080]参照图1、图3、图5、图8和图9，再次假设主机100和信息存储装置200进入非认证状态。但是，如上所述，在处于非认证状态时，信息存储装置200可处理从主机100接收到的特定请求。例如，在非认证状态下接收到访问请求时，信息存储装置200仍然可允许仅对非易失性存储介质210的指定的“临时存储区域”的访问。也就是说，在非认证状态下操作时，临时存储区域可用于存储从用户装置I的主机100到信息存储装置200的消息。
[0081]例如，在用户装置I从认证状态进入非认证状态时(S400)，主机100可传送事件指示(S410)。响应于事件指示，存储器控制器220使加载在存储器控制器220或信息存储装置200内的一个或更多个位置中的特定“易失性加密/解密信息”被删除(S420)。术语“易失性加密/解密信息”被用于表示可能被外部代理用来使加密/解密操作无效或破解存储的数据的任何存储的数据。这种信息通常存储在易失性存储器位置中，但是可在特定操作下被存储在非易失性存储器中。在此情境中，存储器控制器220可使加载在加密单元226中的介质加密密钥信息或加载在缓冲存储器224中的易失性加密/解密信息被删除。
[0082]由于用户装置I可在非认证状态期间存储信息(例如，消息)，因此可促进特定后台操作的执行。为了支持用户装置I执行后台操作，当在非认证状态下从主机100接收到访问请求时，根据本发明构思的特定实施例的信息存储装置200可提供临时存储区域(TSA) 211。在图9的情境中，主机100发出访问请求(例如，写入请求)(S430)，并且作 为响应，信息存储装置200将非易失性存储介质210的一部分分配(或指定)为临时存储区域211(S440)。然后，存储器控制器220可输出针对非易失性存储介质210的临时存储区域211的访问命令(S450)。例如，假设为写入请求，则请求的写入数据可被存储在非易失性存储介质210的临时存储区域211中，假设为读取请求，则请求的读取数据可从非易失性存储介质210的临时存储区域211被读取。
[0083]因此，根据本发明构思的特定实施例，可在不涉及加密单元226的情况下处理对临时存储区域211的访问。一旦用户装置I再次进入认证状态，则可根据需要删除存储在临时存储区域211中的任何数据。
[0084]图10是示出由先前所述的实施例中的任意一个实施例中的非易失性存储介质210提供的数据存储空间的一种可能布局的概念图。如可看到的，可访问的存储器空间及其在形成非易失性存储介质210的存储器单元的组成矩阵内的位置是认证状态或非认证状态的函数。
[0085]参照图10，在用户装置I在认证状态下进行操作时主机可访问的非易失性存储介质210的数据存储空间实质上是整个非易失性存储介质210。然而，一旦用户装置I进入非认证状态，则主机可访问的非易失性存储介质210的数据存储空间下降到可由特定后台操作的执行所使用的被指定的临时存储区域211。
[0086]可使用各种方式来提供临时存储区域211。例如，临时存储区域211可以是存储器块的预定集合、用户区域的自由区域或空区域的一部分等。在非认证状态下提供的临时存储区域211的大小和位置可根据用户区域的使用状态而变化。在非认证状态下提供的临时存储区域211可由连续的或不连续的存储区域形成。
[0087]图11是用于在图1和图3的用户装置I的情况下进一步示出在本发明构思的特定实施例中在认证状态和非认证状态之间的操作如何不同的另一框图。
[0088]结合图11，假设主机100响应于用户发起的认证过程而从睡眠模式“苏醒”。当认证方是用户装置I的用户时，使用用户输入的认证信息(例如，图案认证、PIN认证或密码认证)执行认证操作。如果认证方是远程服务器(例如，公司的内联网)，则通过远程服务器执行认证操作。作为确定认证信息有效的结果，主机100将认证信息提供给信息存储装置200。然后，主机100和信息存储装置200进入认证状态。
[0089]在主机100和信息存储装置200之间定义认证过程的示例的情境中已经描述了本发明构思的实施例。然而，本发明构思不限于此。在主机100和信息存储装置200之间定义认证过程的情况下，本发明构思可支持基本的自加密功能。因此，用于自加密的加密密钥可从非易失性存储介质210自动加载到存储器控制器220上。然后，信息存储装置200可响应于主机100的访问请求而执行数据加密/解密。
[0090]图12是在一个可能的示例中进一步示出图1、图3、图6、图8和图11的非易失性存储介质210的框图。
[0091]非易失性存储介质210可以是诸如NAND闪存装置的非易失性存储装置。然而，众所周知的是，非易失性存储介质210不限于NAND闪存装置。例如，非易失性存储介质210可由NOR闪存装置、相变存储器(PRAM)装置、磁阻式随机存取存储器(MRAM)装置、铁电随机存取存储器(FRAM)装置、或自旋转移扭矩随机存取存储器(STT-RAM)装置来形成，但不限于此。此外，本发明构思的非易失性存储介质210可被实现为具有三维阵列结构。具有三维阵列结构的非易失性存储装置可被称为垂直NAND闪存装置。垂直NAND闪存装置的示例公开于例如第2013/0017629号和2013/0051146号美国专利公开中，其中，这些美国专利公布的主题通过引用合并于此。本发明构思适用于电荷存储层由绝缘膜组成的电荷捕获闪速(CTF)存储器装置以及电荷存储层由导电浮栅组成的闪存装置。
[0092]参照图12，非易失性存储介质210包括存储器单元阵列2110、地址解码器2120、电压产生器2130、控制逻辑2140、页缓冲电路2150以及输入和输出接口 2160。
[0093]存储器单元阵列2110可包括被布置在行(例如，字线)和列(例如，位线)的交叉处的存储器单元。每个存储器单元可存储I比特数据或作为多比特数据的M比特数据(M是整数2或大于整数2)。地址解码器2120被控制逻辑2140控制，并执行关于存储器单元阵列2110的行(例如，字线、串选择线、接地选择线、公共源线(common source line)等)的选择和驱动操作。电压产生器2130被控制逻辑2140控制，并产生每个操作所需的电压(诸如高电压、编程电压、读取电压、验证电压、擦除电压、通过电压、体电压(bulk voltage)等)。由电压产生器2130产生的电压可经由地址解码器2120被提供给存储器单元阵列2110。控制逻辑2140被构造为控制非易失性存储介质210的整体操作。
[0094]页缓冲电路2150被控制逻辑2140控制，并被构造为从存储器单元阵列2110读取数据和根据编程数据驱动存储器单元阵列2110的列(例如，位线)。页缓冲电路2150可包括分别与位线或位线对对应的页缓冲器。每个页缓冲器可包括多个锁存器。输入和输出接口 2160被控制逻辑2140控制，并与外部装置(例如，图1中示出的存储器控制器1200)接口连接。虽然图12中未示出，但是输入和输出接口 2160可包括但不限于列解码器、输入缓冲器、输出缓冲器等，其中，列解码器被构造为按预定单元选择页缓冲电路2150的页缓冲器，输入缓冲器被构造为接收数据，输出缓冲器被构造为输出数据。
[0095]图13是示出根据本发明构思的特定实施例的具有三维结构的存储器块的透视图。参照图13，存储器块BLKl沿与基板SUB垂直的方向形成。η+掺杂区域形成在基板SUB中。栅电极层和绝缘层依次沉积在基板SUB上。电荷存储层形成在栅电极层和绝缘层之间。
[0096]如果栅电极层和绝缘层沿垂直方向形成图案，则可形成V形柱。该柱可经由栅电极层和绝缘层与基板SUB连接。该柱的外部O可由沟道半导体形成，内部I可由诸如氧化娃的绝缘材料形成。
[0097]存储器块BLKl的栅电极层连接到接地选择线GSL、多条字线WLl至WL8以及串选择线SSL。存储器块BLKl的柱可连接到多条位线BLl至BL3。在图13中，示出了一个存储器块BLKl具有两条选择线SSL和GSL、八条字线WLl至WL8以及三条位线BLl至BL3的示例。然而，本发明构思不限于此。
[0098]图14是图13的存储器块的等效电路图。参照图14，NAND串NSll至NS33可连接在位线BLl至BL3和公共源线CSL之间。每个NAND串(例如，NS11)包括串选择晶体管SST、多个存储器单元MCl至MC8以及接地选择晶体管GST。
[0099]串选择晶体管SST连接到串选择线SSLl至SSL3。存储器单元MCl至MC8分别连接到相应的字线WLl至WL8。接地选择晶体管GST连接到接地选择线GSL。在每个NAND串中，串选择晶体管SST可连接到位线，接地选择晶体管GST可连接到公共源线CSL。
[0100]具有同一高度的字线(例如，WLl)可被共同连接，串选择线SSLl至SSL3可彼此分开。地选择线GSL可被共同连接。第一字线WLl和第一串选择线SSLl被选择用于对包括在NAND串NS11、NS12和NS13中的与第一字线WLl连接的存储器单元进行编程。
[0101]图15是在一个示例中进一步示出图1、图3、图6、图8和图11的主机100的框图。图15中示出的主机100可以是作为用户装置的移动电话(或，被称为智能电话)。然而，将理解的是，本发明构思不仅限于移动电话。
[0102]参照图15，移动电话100可包括全球移动通信系统(GSM)块110、近场通信(NFC)收发器120、NFC天线匹配网络系统(NFC AMNS) 130、输入/输出(I/O)块140、应用块150和显示器160。图15中的移动电话100的组件/块可仅通过说明的方式被示出。然而，移动电话100可包含更多或更少的组件/块。另外，虽然被描述为使用GSM技术，但是可使用诸如CDMA(码分多址)的其它技术来另外地实现移动电话100。可以以集成电路(IC)形式来实现图15的块。可选择地，可以以IC形式来实现一些块，而其它块可以处于分立形式。
[0103]移动电话100的主机连接到参照图1至图11描述的信息存储装置200。信息存储装置200可以是移动电话100的嵌入式存储器(例如，eMMC(嵌入式MMC))。或者，信息存储装置200可以是移动电话100的外部存储器。然而，本发明构思不限于此。
[0104]GSM块110连接到天线101并进行操作来以公知方式提供无线电话操作。GSM块110可在内部包含接收器和发送器部分(未示出)以执行相应的接收操作和发送操作。
[0105]NFC收发器120使用用于无线通信的感应连接，并被构造为接收和发送NFC信号。NFC收发器120将NFC信号提供给NFC天线阻抗匹配网络系统130，NFC天线阻抗匹配网络系统130通过感应连接来发送NFC信号。NFC天线阻抗匹配网络系统130接收NFC信号(从另一 NFC装置(未示出)提供的NFC信号)，并将接收到的NFC信号提供给NFC收发器120。
[0106]NFC收发器120进行操作以与在近场通信接口和协议-1 (NFCIP-1)和近场通信接口和协议-2(NFCIP-2)中描述的规格一致，并以 ECMA-340、ISO/IEC 18092、ETSI TS102190、ISO 21481、ECMA 352、ETSI TS 102312 等来标准化。
[0107]应用块150可包含相应硬件电路(例如，一个或更多个处理器)，并进行操作以提供由移动电话100提供的各种用户应用。用户应用可包括语音呼叫操作、数据传输等。应用块150可与GSM块110 —起操作以提供这种特征。
[0108]显示器160可响应于从应用块150接收到的相应显示信号来显示图像。图像可由设置在移动电话100中的相机产生，但图15中未示出。显示器160可在内部包含用于临时存储针对图像刷新目的的像素值的存储器(例如，帧缓冲器)，并可被实现为例如具有相关控 制电路的液晶显示屏。I/O块140可向用户提供用于提供输入的工具，例如，用于拨号的工具。另外，I/O块140可提供经由应用块150接收到的输出。
[0109]用户可通过经由显示器160和/或输入/输出块140输入认证信息使移动电话100从非认证状态(例如，睡眠模式)苏醒。作为确定接收到的认证信息有效的结果，移动电话100将进入认证状态。然后，应用块150可向信息存储装置200提供由用户输入的认证信息，或者提供从自身产生的认证信息。当输入的认证信息被确定为有效时，信息存储装置200进入认证状态。信息存储装置200可使用参照图2描述的加密级别(例如，自防火墙)。此外，在处于非认证状态时，信息存储装置200可提供用于执行特定后台操作的临时存储区域。
[0110]因此，在处于非认证状态时，根据本发明构思的特定实施例的信息存储装置200可阻止对所有其余部分(也就是，除了临时存储区域之外的存储区域)的访问。然而，信息存储装置200在非认证状态下允许主机在后台操作的执行期间对临时存储区域的访问。结果，如果移动电话100或信息存储装置200丢失或被盗，则能够保护存储在信息存储装置200中的数据。
[0111]图16是示出根据本发明构思的实施例的计算系统的框图。计算系统可包括处理单元2101、用户接口 2202、诸如基带芯片集的调制解调器2303、存储器控制器2404和存储介质2505。
[0112]存储器控制器2404被构造为与图1中示出的存储器控制器相同，存储介质2505由图1中示出的非易失性存储介质210形成。由处理单元2101处理的/将由处理单元2101处理的N比特数据(N为I或大于I的整数)可通过存储器控制器2404存储在存储介质2505中。在计算系统是移动装置的情况下，电池2606还可被包括在计算系统中以向其提供工作电压。虽然图16中未示出，但是计算系统还可包括但不限于应用芯片集、相机图像处理器(CIS)、移动DRAM等。
[0113]图17是示出根据本发明构思的实施例的固态驱动器(SSD)的框图。
[0114]参照图17，SSD 4000包括存储介质4100和控制器4200。存储介质4100可经由多个通道连接到控制器4200，其中，每个通道与多个非易失性存储器共同连接。控制器4200被构造为与图1中所示的控制器相同，存储介质4100中的每个非易失性存储器由图1中示出的非易失性存储介质210形成。
[0115]图18是示出根据本发明构思的实施例的存储卡的框图。
[0116]例如，存储卡可以是MMC卡、SD卡、多用途卡、micro-SD卡、记忆棒、致密SD卡、ID卡、PCMCIA卡、SSD卡、芯片卡、智能卡、USB卡等。
[0117]参照图18，存储卡可包括用于与外部装置接口连接的接口电路9221、包括缓冲存储器并控制存储卡的操作的控制器9222以及至少一个非易失性存储器装置9207。控制器9222可以是被配置为控制非易失性存储器装置9207的写入和读取操作的处理器。控制器9222可经由数据总线和地址总线与非易失性存储器装置9207和接口电路9221连接。接口电路9221可经由卡协议(例如，SD/MMC)与主机接口连接，以在主机和存储卡之间进行数据交换。这里，控制器9222被构造为与图1中所示的控制器相同，非易失性存储器装置9207由图1中示出的非易失性存储介质210形成。
[0118]图19是示出应用图18中的存储卡的各种系统的示图。
[0119]参照图19，存储卡9331可应用于视频相机VC、电视TV、音频装置AD、游戏机GM、电子音乐装置EMD、蜂窝电话HP、计算机CP、个人数字助理(PDA)、录音器VR、PC卡PCC等。
[0120]在特定实施例中，存储器单元可由电阻可变存储器单元形成。电阻可变存储器单元和包括所述电阻可变存储器单元的存储器装置的示例在第7529124号美国专利中被公开，所述美国专利的整体通过引用合并于此。
[0121]在其它示例实施例中，存储器单元可由具有电荷存储层的各种单元结构之一形成。具有电荷存储层的单元结构包括使用电荷捕获层的电荷捕获闪存结构、阵列被堆叠成多层的堆叠闪存结构、源-漏自由闪存结构、钉扎型闪存结构等。
[0122]在其它示例实施例中，具有作为电荷存储层的电荷捕获闪存结构的存储器装置例如在第6，858，906号美国专利和第2004/0169238和2006/0180851号美国专利公开中被公开，所述专利和专利公开中的共同主题通过引用包含于此。例如，可使用诸如在第673020号韩国专利中公开的源-漏自由闪存结构。
[0123] 尽管已经参照特定实施例描述了本发明构思，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离权利要求的范围的情况下，可进行各种改变和修改。
【主权项】
1.一种用户装置，包括: 信息存储装置，包括提供数据存储空间的非易失性存储介质； 主机，提供促使信息存储装置从认证状态转变为非认证状态的事件指示， 其中，在信息存储装置在非认证状态下进行操作时，响应于从主机接收到的访问请求，信息存储装置允许对由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的一部分数据存储空间的访问，其中，所述一部分数据存储空间被指定为临时存储区域。2.如权利要求1所述的用户装置，其中，信息存储装置是自加密驱动装置，其中，所述自加密驱动装置能够使用自加密技术对从主机接收到的数据进行加密并对从非易失性存储介质取回的数据进行解密。3.如权利要求1所述的用户装置，其中，临时存储区域在非易失性存储介质内的大小和位置是能够响应于由非易失性存储介质提供的数据存储空间的使用状态而变化的。4.如权利要求1所述的用户装置，其中，临时存储区域是由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的固定存储空间。5.如权利要求2所述的用户装置，其中，所述访问请求是写入请求，并且， 在信息存储装置处于非认证状态时，信息存储装置对与所述写入请求一起接收到的写入数据进行加密，并且，信息存储装置将加密后的写入数据存储在临时存储区域中。6.如权利要求1所述的用户装置，其中，所述访问请求是读取请求，并且， 信息存储装置在不对由所述读取请求标识的加密后的读取数据进行解密的情况下将所述加密后的读取数据提供给主机。7.如权利要求1所述的用户装置，其中，所述访问请求是读取请求，并且， 在处于非认证状态时，信息存储装置仅从临时存储区域提供由所述读取请求标识的读取数据。8.如权利要求1所述的用户装置，其中，主机响应于以下情况中的至少一种情况将所述事件指示提供给信息存储装置:用户装置进入睡眠模式、用户装置进入锁屏模式、用户装置断电。9.如权利要求1所述的用户装置，其中，在响应于从用户接收到有效的认证信息而从非认证状态转变为认证状态时，信息存储装置允许对由非易失性存储介质提供的所有数据存储空间的访问。10.一种包括主机和信息存储装置的用户装置的操作方法，其中，所述信息存储装置具有提供数据存储空间的非易失性存储介质，所述方法包括: 将事件指示从主机提供给信息存储装置； 响应于所述事件指示，促使信息存储装置从认证状态转变为非认证状态； 在信息存储装置处于非认证状态时，将来自主机的访问请求传送到信息存储装置； 响应于所述访问请求，允许对由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的一部分数据存储空间的访问，其中，所述一部分数据存储空间被指定为临时存储区域。11.如权利要求10所述的方法，其中，信息存储装置是自加密驱动装置，其中，所述自加密驱动装置能够使用自加密技术对从主机接收到的数据进行加密并对从非易失性存储介质取回的数据进行解密。12.如权利要求10所述的方法，其中，临时存储区域在非易失性存储介质内的大小和位置是能够响应于由非易失性存储介质提供的数据存储空间的使用状态而变化的。13.如权利要求10所述的方法，其中，临时存储区域是由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的固定存储空间。14.如权利要求11所述的方法，其中，所述访问请求是写入请求，并且所述方法还包括: 在信息存储装置中对与所述写入请求一起接收到的写入数据进行加密； 将加密后的写入数据存储在临时存储区域中。15.如权利要求10所述的方法，其中，所述访问请求是读取请求，并且所述方法还包括: 在不于信息存储装置中对由所述读取请求标识的加密后的读取数据进行解密的情况下，将所述加密后的读取数据提供给主机。16.如权利要求10所述的方法，其中，所述访问请求是读取请求，并且所述方法还包括: 从临时存储区域提供由所述读取请求标识的读取数据。17.如权利要求10所述的方法，其中，所述事件指示响应于以下情况中的至少一种情况而被提供:用户装置进入睡眠模式、用户装置进入锁屏模式、用户装置断电。18.—种包括主机和信息存储装置的用户装置的操作方法，其中，所述信息存储装置包括提供数据存储空间的非易失性存储介质以及具有被配置为对数据进行加密/解密的加密单元的存储器控制器，所述操作方法包括: 在信息存储装置在非认证状态下进行操作时，将由非易失性存储介质提供的数据存储空间中的一部分数据存储空间分配为临时存储区域； 在信息存储装置在非认证状态下进行操作时，允许主机对临时存储区域的访问；在信息存储装置在响应于确定用户提供的认证信息有效而进入的认证状态下进行操作时，允许主机对所有数据存储空间的访问。19.如权利要求18所述的方法，还包括: 响应于从主机接收到的事件指示，进入非认证状态； 在进入非认证状态时，删除存储在信息存储装置中的易失性加密/解密信息。20.如权利要求18所述的方法，还包括: 在确定用户提供的认证信息有效时，进入认证状态。
【专利摘要】提供一种自加密驱动器和包括自加密驱动器的用户装置。提供一种用户装置，包括：主机，提供引起在认证状态和非认证状态之间的转变的事件指示。用户装置的信息存储装置具有非易失性存储介质，并且，在进入非认证状态时，信息存储装置提供非易失性存储介质的存储空间中的一部分作为可访问的临时存储空间。
【IPC分类】G06F12/14
【公开号】CN104881374
【申请号】CN201510090083
【发明人】金志守
【申请人】三星电子株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月27日
【公告号】US20150242657