УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО СТИРАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО НАКОПИТЕЛЯ ТИПА "USB FLASH DRIVE"

Устройство для дистанционного стирания носителя информации типа "USB Flash Drive"
Полезная модель относится к технике защиты информации и может быть использована для стирания записей с неоднородных полупроводниковых носителей информации, в частности устройств энергонезависимой памяти, флэш-памяти и т.п.
Развитие вычислительной техники почти полностью вытеснила с рынка неэлектронные источники хранения, обработки и передачи информации, причем эта тенденция развития, с одной стороны, требует неуклонно повышать качество и надежность электронных систем хранения данных, с другой - позаботиться о том, чтобы в случае экстренной ситуации, данные не попали в нежелательные руки, для этой цели используется устройство, способное уничтожить информации с магнитных носителей данных, пригодных как для корпоративного, так и для "персонального" использования в том числе, в составе обычного персонального компьютера (ПК).
Исторически существуют два вида магнитных носителей информации - энергозависимые и энергонезависимые. Основное их отличие заключается в возможности сохранять записанную информацию при наличии или отсутствии электропитания.
В целом, к энергонезависимым магнитным носителям информации в настоящее время относятся: жесткие диски компьютера (винчестеры), оптические диски (CD, DVD, и др.), флэш-диски, карты памяти для мобильных устройств, встроенная память мобильных устройств и др.
Информацию необходимо уничтожать, принимая этот факт как бесспорный, особенно в части, касающейся конфиденциальной информации и информации, составляющей коммерческую тайну компании. Важная информация на магнитных носителях должна не просто уничтожаться, а уничтожаться гарантированно, то есть без возможности ее последующего восстановления.
Уничтожение конфиденциальной информации делится на два вида: плановое уничтожение конфиденциальной информации, уничтожение которое планируется заранее, назначается комиссия, отбираются носители с информацией, подлежащей уничтожению, определяется день, место и время уничтожения; и экстренное уничтожение конфиденциальной информации, уничтожение которое производится экстренно под воздействием неблагоприятных событий (в военной области - внезапное нападение, когда создается реальная угроза захвата противником важных документов и их компрометации).
В наши дни существует достаточно большое количество программной и программно-аппаратной реализации процесса обеспечения гарантированного уничтожения информации, представленной на магнитных носителях.
Все алгоритмы уничтожения информации основываются на многократной перезаписи информации в секторах жесткого диска, с физической точки зрения - на многократном перемагничивании материала записывающей поверхности диска.
Алгоритмы, предлагаемые национальными стандартами, предусматривают запись в каждый байт каждого сектора жесткого диска единиц, случайных чисел, а также чисел, дополнительных к записанным на предыдущем проходе. Предполагается несколько проходов по жесткому диску (национальные стандарты уничтожения данных: RU, ГОСТ Р50739--95; US, DoD 5220.22-М; NAVSO Р-5239-26 (RLL); NAVSO P-5239-26 (MFM); DE, VSITR.
Типичная ячейка флэш-памяти состоит из транзисторов особой архитектуры и не содержит конденсаторов, чем она и отличается от других типов полупроводниковой памяти. Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется. Данные флэш-память хранит в ячейках памяти и при отключенном питании. Записанная на флэш-память информация может храниться длительное время и способна выдерживать значительные механические нагрузки, в силу ее защищенности от внешних воздействий.
тн
Основной принцип работы полупроводниковых устройств энергонезависимой памяти состоит в хранении заряда в изолированном затворе, например, МОП-транзистора. Если в изолированном затворе хранится заряд, то пороговое напряжение U транзистора может изменяться между двумя разными величинами, обычно определяемыми как "0" и "1". Пороговое напряжение изменяется в зависимости от величины заряда, хранимого в изолированном затворе на определенном расстоянии от него (см., Nonvolatile Semiconductor Memory Technology. Edited by William D. Brown, Joe E. Brewer. IEEE Press).
Информация, содержащаяся в устройстве, обнаруживается путем приложения напряжения к затвору, значение которого лежит между двумя возможными пороговыми напряжениями. В одном состоянии транзистор проводит ток, в то время как в другом - заперт. В устройствах хранения заряда с изолированным затвором транзистора осуществляется двумя способами. Один основан на хранении заряда в проводящем либо полупроводящем слое, окруженном диэлектриком, обычно окисью кремния. Этот слой, в устройстве, полностью электрически изолирован, поэтому этот тип приборов называется прибором с плавающим затвором {см., D. Frohman-Bentchkowsky, A fully decoded 2048-bit electrically programmable MOS-ROM, IEEE ISSCC Dig. Tech. Pap., p.80, 1971; D. Frohman-Bentchkowsky, Memory behaviour in a floating gate avalanche injection MOS (FAMOS) structure, Appl. Phys. Lett., vol. 18, p.332, 1971}.
Другой тип приборов, основан на хранении заряда на дискретных центрах (ловушках) соответствующего диэлектрического слоя. Эти устройства обычно называют приборами захвата {H.A.R. Wegener, A.J. Lincoln, H.C. Pao, M.R.O′ Connell, and R.E. Oleksiak, The variable threshold transistor, a new electrically alterable, nondestructive read-only storage device, IEEE IEDM Tech. Dig., Washington, D.C., 1967; D. Frohman-Bentchkowsky, The metal-nitride-oxide-silicon (MNOS) - transistor - Characteristics and applications, Proc. IEEE, vol. 58, p.1207, 1970}.
тн
т
Для стирания записанной информации в виде остаточной проводимости необходимо восстановить исходную величину потенциального барьера для носителей заряда, пороговое напряжение которого U равно значению (стертого состояния), предшествующему значению записи. Это означает, что должен произойти процесс, при котором заряд Q, хранимый на дискретных центрах либо в изолированном (плавающем) затворе на расстоянии L, от затвора должен, как минимум, принять значение, равное "0", а фиксированные значения заряда на поверхности раздела, например, кремний-изолятор и заряд в обедненном слое кремния принять исходное значение, предшествующее записи.
Для более полного понимания сущности предлагаемого технического решения приводим уточняющие термины, употребляемые для его описания:
USB - Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина, предназначенная для подключения периферийных устройств четырех проводным кабелем, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приема и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства;
USB Flash Drive ("флэшка") - тип внешнего носителя информации для компьютера. По функциональному назначению флэш-диски ничем не отличаются от всех остальных компьютерных дисков: это устройства для долговременного энергонезависимого хранения информации с возможностью многократной перезаписи. Самое главное их отличие от тривиальных винчестеров и флоппи-дисков заключается в отсутствии каких-либо подвижных механических деталей конструкции. Для хранения информации во флэш-дисках используются микросхемы памяти, выполненные по технологии Flash, которую еще в начале 80-х годов разработала фирма Intel. В сущности, эти микросхемы являются обычными электрически стираемыми перепрограммируемыми постоянными запоминающими устройствами (ППЗУ), однако они имеют три существенные особенности: во-первых, их можно стирать и перезаписывать миллион раз, а то и больше - невероятная цифра для электрически стираемого перепрограммируемого ПЗУ (ЭСППЗУ), допускавших в то время в лучшем случае 1000 перезаписей; во-вторых, емкость этих микросхем очень быстро достигла огромного объема при весьма малых габаритах; в-третьих, время хранения записанной в такой микросхеме информации практически неограниченно. Итак, флэш-диск представляет собой компактное электронное устройство на основе микросхем памяти, которое можно подключить к компьютеру вместо накопителя жесткого диска.
Достоинство: во-первых, в отличие от любого жесткого диска флэш-диск практически, невосприимчив к вибрациям, во-вторых, устойчивость к ударам в 1000 g является нормой для этих устройств, в третьих, диапазон рабочих температур флэш-дисков составляет от 40°С до +85°С, что является абсолютно недостижимым для традиционных механических дисков.
В настоящее время флэш-диски выпускаются с интерфейсами USB, ISA, PC/104, PCMCIA, CompactFlash, IDE, SCSI, в корпусе микросхем DIP32 с контактами, как у обычных микросхем ПЗУ, и в виде специализированных комплектов "контроллер+флэш-память" для распайки на платы. В зависимости от емкости и функционального назначения диски имеют различное конструктивное исполнение. Флэш-диски с интерфейсами ISA и PC/104 производятся в виде модулей на основе печатных плат и предназначены для непосредственной установки в соответствующие разъемы компьютеров.
Наиболее распространенными устройствами стирания записи являются аппаратные, физические повреждения чипа механическими методами (удар, прокол), освещение носителя ИК-светом и нагреванием до температуры, выше которой происходит повреждение информации, адсорбирование пара или газа на носитель и затем десорбирование путем приложения электрического поля.
Известно устройство стирания информации на магнитном носителе путем намагничивания и размагничивания (см., М.В. Гитлиц, Магнитная запись сигналов, Москва, Радио и связь, 1981, стр.72-74).
Стирание намагничиванием имеет существенные недостатки: относительный уровень стирания относительно мал и после стирания рабочий слой носителя оказывается намагниченным до насыщения, вследствие чего значительно возрастает его структурный шум.
Известно устройство стирания записи на магнитном носителе (см., патент JP №10293903 МПК G11B 05/027, публикация 1998.11.04), основанное на создании магнитного поля и воздействии им на магнитный носитель, намагничивая его до насыщения.
Известное техническое решение позволяет осуществить стирание информации за счет намагничивания магнитного носителя до насыщения с помощью знакопеременного магнитного поля, создаваемого стирающей системой, перемещающейся вдоль всего носителя. Однако, использование этого устройства не позволяет осуществить быстрое стирание информации и требует больших энергетических затрат вследствие необходимости поддержания незатухающего поля в течение всего процесса стирания информации на носителе.
Известно устройство для стирания записи на магнитном носителе, содержащее основной контур, включающий источник постоянного напряжения и конденсатор, подключенный через двухпозиционный ключ попеременно к источнику постоянного напряжения и соленоиду (см., Труды ВНИАЗ, 1961, №9, Я.И.Мазо, Размагничивание магнитофильмов).
Недостатком этого устройства являются большие габариты, низкое качество стирания вследствие того, что вектор напряженности намагничивающего поля всегда направлен вдоль одной оси.
Известно электронное устройство защиты USB Flash Drive (см., http://news.siona.ru/hitech/computery/id_121), содержащее механический кодовый замок, для защиты цифровых данных, хранящиеся в накопителе на флэш-брелоке, причем замок блокирует доступ к данным, фиксируя брелок на вашей одежде (столе или ином объекте) с помощью стального тросика. Если же злоумышленник "вычислит" код замка, он столкнется со стандартной защитой паролем.
Заявляемое техническое решение решает задачу улучшения качества - надежности стирания информации без возможности ее восстановления, сокращения времени стирания и снижения энергопотребления за счет исключения сложного и дорогостоящего программно-аппаратного комплекса, в тех экстренных случаях, когда существует угроза физического изъятия накопителя, для предотвращения утечки информации.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является предотвращение утечки информации путем обеспечения возможности экстренного уничтожения информации, записанной на USB Flash Drive при минимуме энергетических затрат и минимальных габаритах устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для дистанционного стирания носителя информации типа "USB Flash Drive", содержит пульт управления и блок носителя информации, причем пульт управления выполнен в виде последовательно соединенных шиной связи первого микроконтроллера, первого источника питания, первого приемопередатчика, связанного с первой антенной, причем командная кнопка подключена к первому микроконтроллеру, а блок носителя информации, реализован из последовательно соединенных шиной связи второго приемопередатчика, второго микроконтроллера, второго источника питания, генератора высокого напряжения и носителя информации типа "USB Flash Drive", который через USB разъем связан с персональным компьютером, кроме того, вторая антенна соединена со вторым приемопередатчиком.
Сущностью технического решения является то, что конструктивно устройство является комплексом двух взаимосвязанных модулей, причем глубокая деструкция материала носителя исключает возможность восстановления информации любыми современными методами после высоковольтного воздействия на энергонезависимую память, что позволяет осуществлять экстренное уничтожение информации при попытке несанкционированного доступа, независимо от того, происходила ли работа с ним в момент стирания или нет, исправен или неисправен сам носитель информации; причем стирание информации, записанной на информационном носителе, происходит без его физического разрушения.
Управление осуществляется через радиоканал, запуск уничтожения производится дистанционно, с пульта управления (радиобрелока - аналог автомобильного для сигнализации), причем дальность действия - от 40 до 100 м в прямой видимости.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Устройство состоит из двух блоков: пульта управления 1 и блока носителя информации 2.
Пульт управления содержит:
1a - первый микроконтроллер;
1b - первый приемо-передатчик;
1с - первая антенна;
1d - первый источник питания;
1e - командная кнопка.
Блок носителя информации содержит:
2а - второй микроконтроллер;
2b - второй приемо-передатчик;
2с - вторая антенна;
2d - второй источник питания;
2е - генератор высокого напряжения;
2f- защищаемый информационный носитель (флэш-память);
2g - разъем подключения к персональному компьютеру (USB-разъем).
Устройство работает следующим образом:
Блок носителя информации 2 подключается к персональному компьютеру при помощи USB разъема 2g и работает как обычный накопитель информации типа "USB Flash Drive". Встроенный второй приемо-передатчик 2b находится в режиме ожидания команды от пульта управления 1. Связь между пультом управления 1 и блоком носителя информации 2 осуществляется при помощи встроенных первого и второго приемо-передатчиков 2b и 1b в одном из разрешенных безлицензионных диапазонов с использованием помехозащищенных кодов.
При нажатии командной кнопки 1е пульт управления 1 передает команду "уничтожить информацию" на блок носителя информации 2. При поступлении команды, включается генератор высокого напряжения 2е. Высокое напряжение подается на информационный носитель 2f, что приводит к полному и необратимому уничтожению записанных данных. После уничтожения данных, блок носителя информации 2 передает сигнал подтверждения выполнения команды на пульт управления 1.
Техническо-экономическим эффектом полезной модели является обеспечение защиты от несанкционированного доступа к информационному носителю типа "USB Flash Drive" путем надежного и быстрого стирания информации по команде с пульта управления.