TW200832436A - Data securing method and structure for non-volatile storage device - Google Patents

Description

200832436 九、發明說明·· • 【發明所屬之技術領域】 " 本發明係有關一種非揮發性儲存裝置之資粗仅a 及架構’尤指-種針對於應用在IC：中之重要非揮=方法 ^置利用自身自我偵測防護碼與比對防護j ，:逼到多道資料保密機制以提供—有效之防置 思碩取或複製的方法。、料被任 •【先前技術】 按’由於非揮發性儲存裝置通㈣於儲m 算“= :資料被任意讀取或複製通常會對=以= 功二發物 確認:==== 叫暫存器⑵，用以館存由該儲存裝置 角、貞疋位兀貧料，而依此鎖定位元暫存哭121之鎖 二信號咖針對—輸出電㈣對外輸出做防止讀取之^ 要斜雖屬簡便但也意味極其容易被破除，因為只 改” 了二Ί立凡暫存器】2】之*出信號做侵入（破壞）式 尤可間早讀取儲存裝置〗1内之内容。 200832436 =明即對此做—改善，㈣—方式賴料置之鎖定 位元輸入至鎖定位元暫存器中作—卩^ 愁鋇疋 資料存於非揮發性儲存裝置中之解碼線^ 位元暫存11之輸出作為雙重防護已確保資料保密之妥善 【發明内容】 户基於解決以域述f知技_缺失，本發明 參 料保密方法及架構’本發明之主要目的i利 肷式非娜儲存裝置中所擁有之儲存裝置區塊 j I_nnatlon Memory Block)通常都要在系統運作之 一 》亥内谷貝料於彳政控制态單元（MCU)之暫存器中用以做 一（環境設定。因此_在内嵌式非揮發性儲存裝置中， 除原有儲存裝置區塊（Informati〇nMem〇ryB1〇ck)之外， 多力二-組自我偵測儲存暫存器，用以儲存儲存裝置區塊之 鎖疋：元資料’並用以比對由外部微控制器單元_)内 t鎖疋位元暫存$所回傳之資料。而針對微控制器單元回 :之資料’避免直接回傳暫存器之數值，經由一串編碼信 =而將其鎖定位元的訊息隱藏在其中。當儲存裝置内鎖 ^位兀暫存器被寫入鎖定（Lock)訊息，且與微控制單元 回傳之鎖疋位元訊息做比對，兩者相同時則儲存裝 常直，的輸出，反之若比對不同之時，則將儲存裝置中之 輸出貧料做相當程度之資料編碼後再輸出。 ^ 本發明之另一目的在於微控制器單元回傳之鎖定位元 吼心!串連序信號取代單一固定位準的信號，如做破壞 式改變將無法獲取由儲存裝置所得之正確資料，進而達到 200832436 " 資料保密的訴求。 本發明之第三目的在於當鎖定位元致能（Lock B i t • Enable)時，微控制器單元中之鎖定位元暫存器具有對外 資料無法讀出之功能，而利用回傳到儲存裝置之鎖定位元 訊息，以觸發比對對外輸出控制，以形成對外輸出之第二 重保護，特針對對外防讀取之控制做破壞式改變則其輸出 為重新編碼的貢料。 為達上述之目的，本發明非揮發性儲存裝置之資料保 • 密方法及架構，其係包括有： 一儲存裝置，其係括有一位址轉換偵測電路與第一鎖定 位元暫存器及一資料比較器，該位址轉換偵測電路 係設定有一鎖定位元正確位置，待一記憶位址之時 序轉換至該鎖定位元正確位置，方能正確解讀儲存 裝置之輸出資料；以及 一微控制單元，接收該儲存裝置之輸出資料，該輸出資 料經由第二鎖定位元暫存器之儲存與串列編碼裝置 ⑩ 將該輸出資料加以編碼，以輸出一回授鎖定信號至 儲存裝置； 藉由上述之構成，該問鎖信號輸出至儲存裝置之一資料 . 比較器後，藉以判斷該儲存裝置之輸出資料是否被變動， 胃 以決定是否輸出正確儲存裝置所儲存資料。 為進一步對本發明有更深入的說明，乃藉由以下圖示、 圖號說明及發明詳細說明，冀能對貴審查委員於審查工 作有所助益。 200832436 【實施方式】 - 茲配合下列之圖式說明本發明之詳細結構，及苴 - 關係，以利於貴審委做一瞭解。 ,、 1參閱圖二所示，係為本發明非揮發性儲存裝置之資 料保始、功能於儲存裝置内部之功能方塊架構圖，其中利用 一位址轉換偵測電路（Address Transform Det^ct〇r， ATD)21來針對非揮發性儲存裝置内儲存裝置2之特定位址 (L〇Ckbit位址）’做一偵測觸發以產生一閂鎖信號（Latch) • 2匕，將^位元（L〇ckbit)第一次被讀出之資料，鎖定 在弟鎖疋位元暫存态22之中。而鎖定位元之資料輸出μ 亦同被存於下述圖式所揭露之微控制器單元中之第二鎖定 位元暫存器中。 一 ' ' 請參閱圖三所示，係為本發明非揮發性儲存裝置之資 料保密功能在微控制單元内部之功能方塊架構圖，儲存裝 置2所傳送之鎖定位元資料輸出24，被存於一微控制單元 (Micro Control Unit，MCU) 3之第二鎖定位元暫存器“ 籲巾’再經由-串列編碼裝置32之編碼，即產生—回授鎖定 信號32卜該回授鎖定信號321可為一串列信號，以回送給 儲存裝置2作為鎖定位元資料比對，以決定儲存裝 . 之狀態。 • 請參閱圖四所示’係為本發明非揮發性儲存裝置之資 料保密功能於儲存裝置内部設置一位址轉換债測器與各信 號之作動關係圖，在儲存裝置2内之第一鎖定位元暫存器 22，其係與該位址轉換偵測器21比較後，以產生一閂鎖= 號213。於本實施例中，鎖定位元所在位址212正確位址^ 200832436 §己憶位址211之B區塊，因此於記憶位址211資料傳輸至6區 塊時，將有一問鎖信號213於B區塊產生。當未到達要儲存 位置之資料時，其閂鎖（latch)信號213為“L⑽”（如： A、C區塊），第一鎖定位元暫存器22不令資料傳入，當比 到鎖1位元所在位址212時（如：β區塊），問鎖信號^13 轉為High’ ，此時第一鎖定位元暫存器&將其資料導入 待位址轉換時，即將該鎖定位元資料，鎖入該第一 元暫存器22中。 &议 請參閱圖五A所示，係為本發明非揮發性儲存裝置之次 料保密功能於儲存裴置内部設置一比較編碼單元與各^ 之作動關係圖’由微控制單元產生傳回之回授鎖定信$ (見前述圖三），送至一儲存裝置2之一比較編碼單^^ 該回授鎖定信號321可為一突波（Pulse)作缺r， ’ 一 观（如圖77 β 所示之Α信號），Β信號（第一鎖定位元暫存界&傳、、： 資料比較器231之輸出資料）隨著A信號變動， 號 料比較器231之資料編碼信號）保持不變的狀熊下、，送至貢 而C信 信號之下降信號產生負緣觸發，以導致D信號（輪 制單元232之輸出信號）隨之下降，於是D信號:古=碼相 至低電位，於是決定一資料輸出線路233所提供次=包位巧 不需編碼。 ’、貝料輪出2

且其C

如圖五C所示，若回授鎖定信號輸出需編碼時， ，由低1 鎖定信號321為一上昇信號（如圖五C所示之a作號 值上昇至高電位），B信號（第一鎖定位元暫存哭 資料比較器231)保持不變的狀態下，而c作穿（^傳送i 器231之輸出資料）隨著a信號變動，且其貝料比專

、、观之上I

則§ I 200832436 產生正緣觸發，以導致D信號（輸出編碼控制單元232之輸 • 出信號）維持高電位，於是決定一資料輸出線路233所提供 - 資料輸出24需要編碼。 上述圖五A至C中可看出在儲存裝置2中，藉由該資料比 較器231可比對，儲存裝置2與微控制單元3之間的資料，有 無受外力破壞而更動。如再配合圖三所揭露串列編碼裝置 32，使用更複雜之串列編碼，即可做複數個位元（n-bit) 信號回傳，相對儲存裝置2之資料比較器231亦顯得較為複 _ 雜，關於此實施方式皆為簡易之變化，故不在此做一贅述。 對於儲存裝置2之輸出編碼控制單元232，可隨機式選 擇若干位元予以反向及交換之其中一者來實施，不僅線路 易動較少也較不易於佈局外觀上察覺。 除了原先於儲存裝置2上產生第一層保密機制外，在微 控制單元3控制對外輸出之線路上留下原先之鎖定控制禁 止輸出之方式，另外由微控制單元3產生之回授鎖定信號 321甩來觸動輸出編碼功能。可令有心竊取資料者無法瞭解 • 第二層（微控制單元1)尚隱藏有一編碼輸出之機制，若未 破解時，竊取資料者仍可獲得一錯誤資料，以達到保護儲 存裝置内機密之功效 ， 本發明之非揮發性儲存裝置之資料保密功能方法與架 構具有下列之優點： a) 由原先單一鎖定位元可擴增至多個位元加以配合 不同編碼方式可更具變化性； b) 對於儲存裝置内鎖定位元暫存器與微控制單元回 授之鎖定串列信號比對結果，可改為比對正讀則 200832436 產生A編碼之輸出，藉由微控制單元在反組譯成真 實資料；當筆對失敗則產生B編瑪令在微控制單元 進行反組譯亦無效； c)可將原先要產生之單一鎖定串列信號修改為平行 輸入若干信號，再與儲存裝置内數組鎖定位元暫 存器做比對，可全數比對有作用或只單一、二組 有作用’其餘目的在於欺瞒竊取資料者， 馨 d)信號之比對非僅只與資料比對，可利用狀態機器 (State Machine)方式，作為判斷機制，如此依 來更可增加其破解之複雜性。

精由上述圖二至圖五C之揭露，即可瞭解本發明之主要 技術特徵為利甩原先内嵌式非揮發性儲存裝置中所擁有之 儲存装置區塊（Informati〇n Mem〇ryB1〇ck)通常都要在系 統運作之初，載入該内容資料於微控制器單元（MCU)之靳存 ，中用以做-些環境設定。因此我們細嵌式非揮發^ 存衣置中’除原有儲存裝置區塊

MemoryBlock) , f ^ ^ ^ 儲存儲存裝置區塊之鎖定位元資料，並 σσ 控制器單元（MGU)内之鎖定位元暫存ΙΙ& Χ比對由外部极 針對微控制器單元回傳之資料，避免：回傳之資料。而 值’改為-串編碼信號，而將其鎖定位傳暫存益之數 中。當儲存裝置關定位元暫存11被窵=訊紐藏在其 息，且與微控制單元回傳之鎖定位元^自鎖定（Lock)訊 同時則儲存裝置做正常直接的輪出^做比對’兩者相 時，則將儲存裝置中之輸出資料做相卷之若比對不同之 田矛王度之資料變化後 200832436 再輸出。 綜上所述，本發明之結構特徵及各實施例皆已詳細揭 示，而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深富實施 之進步性，極具產業之利用價值，且為目前市面上前所未 見之運用，依專利法之精神所述，本發明案完全符合發明 專利之要件。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能 以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 _ 範圍所作之均等變化與修舞，皆應仍屬於本發明專利涵蓋 之範圍内，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至 禱。 【圖式簡單說明】 圖一係為習知非揮發性儲存裝置之資料保密功能方塊架構 圖；

圖二係為本發明非揮發性儲存裝置之資料保密功能於儲存 裝置内部之功能方塊架構圖； 圖三係為本發明非揮發性儲存裝置之資料保㈣能自儲存 衣置至微控制單元内部之功能方塊架構圖； 圖四=本發明非揮發轉存裝置之#料保密功能於 :置内部設置一位址轉換偵測器與各信號之作動關係 200832436 圖五B係為本發明回授鎖定信號輸出不編碼時之各信號狀 態圖； 圖五C係為本發明回授鎖定信號輸出需編碼時之各信號狀 態圖。 【主要元件符號說明】 11〜儲存裝置 12〜微控制單元 121〜鎖定位元暫存器 1211〜鎖定信號 13〜輸出電路 2〜儲存裝置 21〜位址轉換偵測電路 211〜記憶位址 212〜鎖定位元所在位址 213〜閂鎖信號 22〜第一鎖定位元暫存器 23〜比較編碼單元 231〜資料比較器 232〜输出編碼控制單元 233〜資料輸出線路 24〜資料輸出 3〜微控制單元 31〜第二鎖定位元暫存器 3 2〜串列編碼裝置 13 200832436 321〜回授鎖定信號

14

Claims (1)

1. 200832436 ^ 十、申請專利範圍： - 1. 一種非揮發性儲存裝置之資料保密架構，其係包括有： • 一儲存裝置，其係括有一位址轉換债测電路、一第一鎖 定位元暫存器及一資料比較器，該位址轉換偵測電 路係設定有一鎖定位元正確位置，待一記憶位址之 時序轉換至該鎖定位元正確位置，方能正確解讀儲 存裝置之輸出資料；以及 一微控制單元，接收該儲存裝置之輸出資料，該輸出資 _ 料經由第二鎖定位元暫存器之儲存與串列編碼裝置 將該輸出資料加以編碼，以輸出一回授鎖定信號至 儲存裝置。 該儲存裝置將該回授鎖定信號與一資料編碼信號進 行比較，藉以判斷該儲存裝置之輸出資料是否被變動， 以決定是否輸出正確儲存裝置所儲存資料。 2. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該位址轉換偵測電路待該記憶位址之時 • 序轉換至該鎖定位元正確位置，即輸出一閂鎖信號至該 第一鎖定位元暫存器。 3. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該資料編碼信號係由該第一鎖定位元暫 存器所提供。 ^ 4.如申請專利範圍第1項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該回授鎖定信號與該儲存裝置内的該資 料編碼信號之比較動作係由該資料比較器完成。 5.如申請專利範圍第1項所述之非揮發性儲存裝置之資料 15 200832436 保密架構，其中該儲存裝置更係包括有一輸出編碼控制 單元，用以將資料比較器之輸出進行編瑪動作。 6. 如申請專利範圍第5項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該輸出編碼控制單元，可選擇若干位元 予以反向及交換之其中一者來實施。 7. 如申請專利範圍第5項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該輸出編碼控制單元之輸出資料係藉由 一資料輸出線路來進行輸出。 • 8.如申請專利範圍第1項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該回授鎖定信號係為一串列信號。 9. 如申請專利範圍第8項所述之非揮發性儲存裝置之資料 保密架構，其中該回授鎖定信號係為一突波信號。 10. —種非揮發性儲存裝置之資料保密架構，其係包括 有·· 一儲存裝置，其係括有一位址轉換偵測電路、一第一鎖 定位元暫存器及一資料比較器，該位址轉換偵測電 • 路係設定有一鎖定位元正確位置，待一記憶位址之 時序轉換至該鎖定位元正確位置，輸出一閂鎖信號 至該第一鎖定位元暫存器，方能正確解讀儲存裝置 之輸出資料；以及 一微控制單元，接收該儲存裝置之輸出資料，該輸出資 料經由第二鎖定位元暫存器之儲存與串列編碼裝置 將該輸出資料加以編碼，以輸出一回授鎖定信號至 儲存裝置； 藉由上述之構成，該第一鎖定位元暫存器輸出一資 16 200832436 v 料編碼信號，與該回授鎖定信號輸出至儲存裝置之一資 - 料比較器後，藉以判斷該儲存裝置之輸出資料是否被變 • 動，以決定是否輸出正確儲存裝置所儲存資料，再經由 儲存裝置之一輸出編碼控制單元，用以將資料比較器之 輸出進行編碼動作。 11. 如申請專利範圍第10項所述之非揮發性儲存裝置之 資料保密架構，其中該輸出編碼控制單元之輸出資料係 藉由一資料輸出線路來進行輸出。 _ 12. 如申請專利範圍第11項所述之非揮發性儲存裝置之 資料保密架構，其中該輸出編碼控制單元，可選擇若干 位元予以反向及交換之其中一者來實施。 13. 如申請專利範圍第10項所述之非揮發性儲存裝置之 資料保密架構，其中該回授鎖定信號係為一串列信號。 14. 如申請專利範圍第13項所述之非揮發性儲存裝置之 資料保密架構，其中該回授鎖定信號係為一突波信號。 15. —種非揮發性儲存裝置之資料保密方法，該非揮發性 _ 儲存裝置包括有：一儲存裝置，其係包括有一位址轉換 偵測電路、一第一鎖定位元暫存器及一資料比較器；以 及一微控制單元，其係包括有一第二鎖定位元暫存器及 , 一串列編碼裝置；藉由上述之構成裝置，進行非揮發性 儲存裝置内儲存資料的保密，其步驟包括有： 令位址轉換偵測電路係設定有一鎖定位元正確位置，待 一記憶位址之時序轉換至該鎖定位元正確位置，輸出一 閂鎖信號至該第一鏆定位元暫存器； 令第二鎖定位元暫存器接收該儲存裝置之輸出資料，該 17 200832436 輸出資料經由第二鎖定位元暫存器之儲存與串列編碼 裝置將該輸出資料加以編碼，以輸出一回授鎖定信號至 儲存裝置；以及 令第一鎖定位元暫存器輸出一資料編碼信號，與該回授 鎖定信號經由儲存裝置之一資料比較器進行比較後，判 斷該儲存裝置之輸出資料是否被變動，以決定是否輸出 正確儲存裝置所儲存資料。 16. 如申請專利範圍第15項所述之非揮發性儲存裝置之 _ 資料保密方法，其中該儲存裝置更係包括有一輸出編碼 控制單元，用以將資料比較器之輸出進行編碼動作。 17. 如申請專利範圍第15項所述之非揮發性儲存裝置之 資料保密方法，其中該回授鎖定信號係為一串列信號。 18. 如申請專利範圍第17項所述之非揮發性儲存裝置之 資料保密方法，其中該回授鎖定信號係為一突波信號。 18