JP2021118370A - メモリシステム、情報処理装置、および情報処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 データの漏洩に対するセキュリティを強化できるメモリシステムを実現する。【解決手段】 実施形態によれば、メモリシステムは、第１不揮発性メモリと、第２不揮発性メモリと、コントローラとを具備する。第１不揮発性メモリは、複数の記憶素子を含む。第２不揮発性メモリは、各々にデータを１回のみ書き込み可能な複数の記憶素子を含み、第１鍵情報を格納する。コントローラは、情報処理装置に格納された第２鍵情報を受信し、第１鍵情報と第２鍵情報とを用いて第１鍵を生成し、少なくとも第１鍵を用いて第２鍵を生成するように構成される。コントローラは、第１不揮発性メモリに書き込むべきデータを第２鍵で暗号化し、第１不揮発性メモリから読み出したデータを第２鍵で復号するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、不揮発性メモリを備えるメモリシステムを制御する技術に関する。

近年、不揮発性メモリを備えるメモリシステムが広く普及している。
このようなメモリシステムの１つとして、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを備えるソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が知られている。ＳＳＤは、様々なコンピューティングデバイスのメインストレージとして使用されている。

Ｇｅｎｅｒａｌ Ｄａｔａ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ（ＧＤＰＲ）等の個人情報の取り扱いに関する規制が強化される中、メモリシステム内の不揮発性メモリからデータが確実に消去されたことを保証できる機能は重要である。

メモリシステムに消去機能が正しく実装されているかどうかは、メモリシステム（すなわちストレージ装置）が、その認定段階において、不良ブロックを含む全てのブロックのデータダンプを提供する機能を有することで証明できる。メモリシステムを供給する企業は、データダンプを提供することにより、メモリシステムが少なくとも一定レベルの消去機能を有していることを、例えばメモリシステムを利用するクラウドサービス提供企業に対して証明できる。

特開２０１５−２３２８１０号公報 米国特許出願公開第２０１７／０２３０１７９号明細書 米国特許第９０３７８５４号明細書 米国特許第９５０１６６５号明細書

しかしながら、メモリシステムが実際に利用されている間に、ユーザ側からコマンドで上書きできないデータ領域や、不良ブロック等の消去が困難であるデータ領域に対して、消去動作が実際になされていることを保証することは容易ではない。そのため、消去動作の信頼性を高め、データの漏洩に対するセキュリティを強化できる新たな機能の実現が必要とされる。

実施形態の一つは、データの漏洩に対するセキュリティを強化できるメモリシステム、情報処理装置、および情報処理システムを提供する。

実施形態によれば、メモリシステムは、第１不揮発性メモリと、第２不揮発性メモリと、コントローラとを具備する。第１不揮発性メモリは、複数の記憶素子を含む。第２不揮発性メモリは、各々にデータを１回のみ書き込み可能な複数の記憶素子を含み、第１鍵情報を格納する。コントローラは、情報処理装置に格納された第２鍵情報を受信し、第１鍵情報と第２鍵情報とを用いて第１鍵を生成し、少なくとも第１鍵を用いて第２鍵を生成するように構成される。コントローラは、第１不揮発性メモリに書き込むべきデータを第２鍵で暗号化し、第１不揮発性メモリから読み出したデータを第２鍵で復号するように構成される。

第１実施形態に係るメモリシステムおよび情報処理装置を含む情報処理システムの構成例を示すブロック図。 図１の情報処理システムにおいてデータ暗号鍵が生成される第１の例を示す図。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される鍵情報送信処理の手順の第１の例を示すフローチャート。 図１のメモリシステムにおいて実行される暗号鍵設定処理の手順の第１の例を示すフローチャート。 第１実施形態の情報処理システムにおいてデータ暗号鍵が生成される第２の例を示す図。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される鍵情報送信処理の手順の第２の例を示すフローチャート。 図１のメモリシステムにおいて実行される暗号鍵設定処理の手順の第２の例を示すフローチャート。 第１実施形態の情報処理システムにおいてデータ暗号鍵が生成される第３の例を示す図。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される鍵情報送信処理の手順の第３の例を示すフローチャート。 図１のメモリシステムにおいて実行される暗号鍵設定処理の手順の第３の例を示すフローチャート。 第１実施形態の情報システムにおいてデータ暗号鍵が生成される第４の例を示す図。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される鍵情報送信処理の手順の第４の例を示すフローチャート。 図１のメモリシステムにおいて実行される暗号鍵設定処理の手順の第４の例を示すフローチャート。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される暗号消去処理の手順の例を示すフローチャート。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される暗号消去処理の手順の別の例を示すフローチャート。 図１のメモリシステムにおいて実行される無効化処理の手順の例を示すフローチャート。 図１のセキュアマイコンによってデジタル署名が生成される例を示す図。 デジタル署名が付与された電子証明書を用いて、データ消去が証明されているか否かが判定される例を示す図。 図１のセキュアマイコンにおいて実行される電子証明書の発行を含む暗号消去処理の手順の例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る情報処理システムの構成例を示すブロック図。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず図１を参照して、第１実施形態に係る情報処理システム１の構成を説明する。情報処理システム１は、ホストデバイス２（以下、ホスト２と称する）と、メモリシステムと、情報処理装置とを含む。

メモリシステムは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のような不揮発性メモリにデータを書き込み、不揮発性メモリからデータを読み出すように構成された半導体ストレージデバイスであり、ストレージデバイスとも称される。この不揮発性メモリは、各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含む。メモリシステムは、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を備えるソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）３として実現されている。以下では、メモリシステムがＳＳＤ３として実現される場合について例示するが、メモリシステムはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）として実現されてもよい。

ＳＳＤ３は、データの漏洩を防止するために、書き込み時にデータを自動的に暗号化する自己暗号化機能を有している。つまり、ＳＳＤ３は、自己暗号化機能を有する自己暗号化ドライブ（ｓｅｌｆ−ｅｎｃｒｙｐｔｉｎｇ ｄｒｉｖｅ：ＳＥＤ）である。ＳＳＤ３は、例えばトラステッド・コンピューティング・グループ（ＴＣＧ）の規格に準拠し、ＴＣＧの規格で定められた自己暗号化機能を有している。ＴＣＧの規格では、例えばデータ暗号化、ストレージの部分領域毎のアクセス制御が規定されている。

また、自己暗号化機能を有するＳＳＤ３に対してＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅ（暗号消去）が要求された場合、データを暗号化するためのデータ暗号鍵が、あるいはデータ暗号鍵を生成（すなわち導出）するための鍵情報が、消去される。これにより、データ暗号鍵を用いて暗号化され、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された暗号化データを復号できなくなるので、データの漏洩を防止できる。

Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅでは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された暗号化データそのものに対して消去動作を行う必要がなく、暗号化に用いられたデータ暗号鍵または鍵情報を消去して、暗号化データを消去したものとみなすことができる。したがって、Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅは高い信頼性を有するデータ消去方法であると云える。

ホスト２は、大量且つ多様なデータをＳＳＤ３に保存するストレージサーバであってもよいし、パーソナルコンピュータであってもよい。あるいは、ホスト２は、個人情報のような機密にすべき情報を扱う各種の電子機器であってもよい。この電子機器は、例えば、コピー機、車載ドライブレコーダである。

ＳＳＤ３は、ホスト２のストレージとして使用され得る。ＳＳＤ３はホスト２に内蔵されてもよいし、ホスト２にケーブルまたはネットワークを介して接続されてもよい。

情報処理装置はＳＳＤ３に格納されるデータを保護するための機能を有する。情報処理装置は、例えばマイクロコンピュータとして実現される。以下では、この情報処理装置をセキュアマイコン７とも称する。

セキュアマイコン７はデータ暗号鍵の生成に必要な鍵情報を管理する。データ暗号鍵は、ＳＳＤ３のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータの暗号化と、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータの復号とを行うために用いられる。また、鍵情報は、鍵を生成するために用いる情報であってもよいし、鍵そのものであってもよい。

ＳＳＤ３は、セキュアマイコン７で管理された鍵情報を用いてデータ暗号鍵を生成する。つまり、ＳＳＤ３はセキュアマイコン７と連携してデータ暗号鍵を生成する。セキュアマイコン７は、ＳＳＤ３にケーブルまたはネットワークを介して接続される。なお、複数のＳＳＤ３が、セキュアマイコン７で管理された鍵情報を用いてデータ暗号鍵を生成してもよい。つまり、セキュアマイコン７は複数のＳＳＤ３で用いられる鍵情報を管理し得る。

ホスト２およびセキュアマイコン７とＳＳＤ３とを接続するためのインタフェースは、ＳＣＳＩ、Ｓｅｒｉａｌ Ａｔｔａｃｈｅｄ ＳＣＳＩ（ＳＡＳ）、ＡＴＡ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、Ｓｅｒｉａｌ ＡＴＡ（ＳＡＴＡ）、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｆｉｂｒｅ ｃｈａｎｎｅｌ、ＮＶＭ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＮＶＭｅ）（登録商標）等に準拠する。

ＳＳＤ３は、メモリコントローラ４およびＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を備える。メモリコントローラ４は、Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ（ＳｏＣ）のような回路によって実現され得る。

ＳＳＤ３は、揮発性メモリであるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、例えばダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）６を備えていてもよい。あるいは、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）のようなＲＡＭがメモリコントローラ４に内蔵されていてもよい。なお、ＤＲＡＭ６が、メモリコントローラ４に内蔵されていてもよい。

ＤＲＡＭ６等のＲＡＭには、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からロードされるファームウェア（ＦＷ）６１の格納領域が設けられる。

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は複数のブロックを含む。各ブロックは複数のページを含む。１つのブロックは最小の消去単位として機能する。ブロックは、「消去ブロック」、または「物理ブロック」と称されることもある。各ページは、同一ワード線に接続された複数のメモリセルを含む。１つのページは、データ書き込み動作およびデータ読み出し動作の単位である。なお、ワード線をデータ書き込み動作およびデータ読み出し動作の単位としてもよい。

各ブロックに対して許容できるプログラム／イレーズサイクル数には上限（最大Ｐ／Ｅサイクル数）がある。あるブロックの１回のＰ／Ｅサイクルは、このブロック内のすべてのメモリセルを消去状態にするための消去動作と、このブロックのページそれぞれにデータを書き込む書き込み動作とを含む。

メモリコントローラ４は、ホストインタフェース（ホストＩ／Ｆ）１１、ＣＰＵ１２、ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３、ＤＲＡＭインタフェース（ＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ）１４、暗号回路１５、Ｏｎｅ−Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅメモリ（ＯＴＰメモリ）１６等を含んでもよい。これらホストＩ／Ｆ１１、ＣＰＵ１２、ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３、ＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１４、暗号回路１５、およびＯＴＰメモリ１６は、バス１０を介して相互接続され得る。

メモリコントローラ４は、Ｔｏｇｇｌｅ ＤＤＲ、Ｏｐｅｎ ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＯＮＦＩ）等のインタフェース規格に対応するＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３を介して、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に電気的に接続されている。ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を制御するように構成されたＮＡＮＤ制御回路として機能する。

ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３は、複数のチャネル（Ｃｈ）を介して、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリチップにそれぞれ接続されていてもよい。複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリチップが並列に駆動されることにより、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に対するアクセスを広帯域化することができる。

メモリコントローラ４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を制御するように構成されたコントローラとして機能する。

メモリコントローラ４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のデータ管理およびブロック管理を実行するように構成されたフラッシュトランスレーション層（ＦＴＬ）として機能してもよい。このＦＴＬによって実行されるデータ管理には、（１）論理アドレスそれぞれとＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５の物理アドレスそれぞれとの間の対応関係を示すマッピング情報の管理、（２）ページ単位のリード／ライト動作とブロック単位の消去（イレーズ）動作とを隠蔽するための処理、等が含まれる。論理アドレスは、ＳＳＤ３をアドレス指定するためにホスト２によって使用されるアドレスである。

論理アドレスそれぞれと物理アドレスそれぞれとの間のマッピングの管理は、論理物理アドレス変換テーブルを用いて実行される。メモリコントローラ４は、論理物理アドレス変換テーブルを使用して、論理アドレスそれぞれと物理アドレスそれぞれとの間のマッピングを特定の管理サイズ単位で管理する。ある論理アドレス対応する物理アドレスは、この論理アドレスのデータが書き込まれたＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の物理記憶位置を示す。論理物理アドレス変換テーブルは、ＳＳＤ３の電源オン時にＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からＤＲＡＭ６にロードされてもよい。

１つのページへのデータ書き込みは、１回のＰ／Ｅサイクル当たり１回のみ可能である。このため、メモリコントローラ４は、ある論理アドレスに対応する更新データを、この論理アドレスに対応する以前のデータが格納されている物理記憶位置ではなく、別の物理記憶位置に書き込む。そして、メモリコントローラ４は、この論理アドレスをこの別の物理記憶位置に関連付けるように論理物理アドレス変換テーブルを更新することにより、以前のデータを無効化する。

ブロック管理には、不良ブロックの管理、ウェアレベリング、ガベージコレクション、等が含まれる。

ホストＩ／Ｆ１１は、ＳＳＤ３と、ＳＳＤ３の外部装置であるホスト２およびセキュアマイコン７の各々との通信を行うハードウェアインタフェースである。ホストＩ／Ｆ１１は、ホスト２から様々なコマンド、例えば、Ｉ／Ｏコマンド、各種制御コマンドを受信する回路として機能する。Ｉ／Ｏコマンドには、ライトコマンド、リードコマンド、が含まれ得る。制御コマンドには、アンマップコマンド（トリムコマンド）、フォーマットコマンドが含まれ得る。フォーマットコマンドは、ＳＳＤ３全体をアンマップするためのコマンドである。ホストＩ／Ｆ１１は、コマンドに応じた応答やデータをホスト２に送信する送信回路としても機能する。

ホストＩ／Ｆ１１はさらに、セキュアマイコン７との間で様々な情報を送受信する送受信回路として機能する。セキュアマイコン７から受信する情報には、例えばデータ暗号鍵を生成するための鍵情報が含まれる。

ＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１４は、ＤＲＡＭ６のアクセスを制御するように構成されたＤＲＡＭ制御回路として機能する。ＤＲＡＭ６の記憶領域は、ＦＷ６１を格納するための領域や、リード／ライトバッファ等として利用されるバッファ領域に割り当てられる。

暗号回路１５はデータの暗号化および復号を行う。暗号回路１５は、例えば、ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３を介してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータを暗号化し、ＮＡＮＤインタフェース１３を介してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータを復号する。暗号回路１５は、例えばＣＰＵ１２によって設定されるデータ暗号鍵を用いて、データの暗号化および復号を行う。

データ暗号鍵は、暗号回路１５内の、例えばレジスタに格納される。したがって、暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵は、ＳＳＤ３への電力供給が遮断されたことに応じて消失する揮発性の鍵である。

ＯＴＰメモリ１６は、各々に１回データを書き込み可能な複数の記憶素子（すなわちメモリセル）を含む。ＯＴＰメモリ１６内の各記憶素子は、データを一度だけ書き込み可能な不可逆性の記憶素子である。ＯＴＰメモリ１６として、例えば電気ヒューズ（ｅ−Ｆｕｓｅ）が用いられるが、これに限定されない。ＯＴＰメモリ１６は、データ暗号鍵を生成するためのＯＴＰ鍵情報１６１を格納している。

ＣＰＵ１２は、ホストＩ／Ｆ１１、ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ１３、およびＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ１４を制御するように構成されたプロセッサである。ＣＰＵ１２は、ＤＲＡＭ６にロードされたＦＷ６１実行することによって様々な処理を行う。つまり、ＦＷ６１はＣＰＵ１２の動作を制御するための制御プログラムである。ＣＰＵ１２は、上述のＦＴＬの処理に加え、ホスト２からの様々なコマンドを処理するためのコマンド処理等を実行することができる。なお、ＦＴＬ処理およびコマンド処理の一部または全部は、メモリコントローラ４内の専用ハードウェアによって実行されてもよい。

ＣＰＵ１２は暗号回路１５に設定するデータ暗号鍵を生成するために、例えば、セッション鍵生成部１２１、鍵情報受信部１２２、および暗号鍵生成部１２３として機能し得る。ＣＰＵ１２は、例えばＦＷ６１を実行することにより、これら各部として機能する。

セッション鍵生成部１２１は、メモリコントローラ４とセキュアマイコン７との間の接続において、セッションが確立された場合に、セッション鍵の生成および交換を行う。セッション鍵生成部１２１は、セッションが確立される毎にセッション鍵の生成および交換を行ってもよいし、メモリコントローラ４とセキュアマイコン７との間で最初にセッションが確立された際に１度だけ、セッション鍵の生成および交換を行ってもよい。セッション鍵は共通鍵として利用され得る。

鍵情報受信部１２２はセキュアマイコン７から、データ暗号鍵を生成するために用いる鍵情報を受信する。この鍵情報は、例えばセキュアマイコン７内に格納されたルート鍵情報２２１である。また、データ暗号鍵は、暗号回路１５がデータの暗号化および復号を行う際に用いる暗号鍵である。

暗号鍵生成部１２３は、セキュアマイコン７から受信したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵を生成する。そして、暗号鍵生成部１２３はルート鍵を用いてデータ暗号鍵を生成する。つまり、データ暗号鍵は、ルート鍵情報２２１とＯＴＰ鍵情報１６１とから間接的に導出され得る。

暗号鍵生成部１２３は、生成されたデータ暗号鍵を暗号回路１５に設定する。上述したように、暗号回路１５はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータをデータ暗号鍵で暗号化し、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出したデータをデータ暗号鍵で復号する。

なお、鍵情報受信部１２２はセキュアマイコン７から、データ暗号鍵を生成するために用いる情報として、ルート鍵情報２２１ではなく、暗号化されたルート鍵情報２２１、ルート鍵、および暗号化されたルート鍵のいずれか１つを受信してもよい。

セキュアマイコン７から共通鍵で暗号化されたルート鍵情報２２１を受信した場合、鍵情報受信部１２２は、その暗号化されたルート鍵情報２２１を共通鍵で復号する。あるいは、セキュアマイコン７から公開鍵で暗号化されたルート鍵情報２２１を受信した場合、鍵情報受信部１２２は、その暗号化されたルート鍵情報２２１を秘密鍵で復号する。暗号鍵生成部１２３は、復号されたルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵を生成する。そして、暗号鍵生成部１２３はルート鍵を用いてデータ暗号鍵を生成する。

また、セキュアマイコン７からルート鍵が受信された場合、暗号鍵生成部１２３は、そのルート鍵を用いてデータ暗号鍵を生成する。

さらに、セキュアマイコン７から共通鍵で暗号化されたルート鍵を受信した場合、鍵情報受信部１２２は、その暗号化されたルート鍵を共通鍵で復号する。あるいは、セキュアマイコン７から公開鍵で暗号化されたルート鍵を受信した場合、鍵情報受信部１２２は、その暗号化されたルート鍵を秘密鍵で復号する。暗号鍵生成部１２３は、復号されたルート鍵を用いてデータ暗号鍵を生成する。

データ暗号鍵を生成するより詳細な例については、図２から図１３を参照して後述する。

セキュアマイコン７は、ＣＰＵ２１、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２、Ｉ／Ｆ２３等を備える。これらＣＰＵ２１、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２、およびＩ／Ｆ２３は、バス２０を介して相互接続されていてもよい。

ＣＰＵ２１はセキュアマイコン７内の各部の動作を制御するように構成されたプロセッサである。ＣＰＵ２１は、例えばＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されている制御プログラムを実行することによって様々な処理を行う。この制御プログラムはＦＷとも称される。ＣＰＵ２１は、ＳＳＤ３で用いられるデータ暗号鍵の生成に必要な鍵情報を管理するための処理を実行できる。ＣＰＵ２１の動作は、ＣＰＵ２１によって実行されるＦＷによって制御される。なお、鍵情報の管理のための処理の一部または全部は、セキュアマイコン７内の専用のハードウェア（例えば処理回路）によって実行されてもよい。

ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２は、各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含む。ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２には、ＳＳＤ３で用いられるデータ暗号鍵の生成に必要な鍵情報（例えばルート鍵情報２２１）が格納される。なお、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２の代わりに、各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含む別の種類の不揮発性メモリが用いられてもよい。

Ｉ／Ｆ２３は、セキュアマイコン７と、セキュアマイコン７の外部のホスト２およびＳＳＤ３の各々との通信を行うハードウェアインタフェースである。Ｉ／Ｆ２３は、ホスト２およびＳＳＤ３の各々との間で、様々なコマンドやデータを送受信する回路として機能する。

ホスト２から受信されるコマンドには、鍵情報消去コマンドが含まれる。鍵情報消去コマンドは、Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅのためのコマンドの１つであり、ＴＣＧ規格やその他インタフェース規格に定義されたデータ消去コマンドに準拠し得る。鍵情報消去コマンドは、ＳＳＤ３内の暗号回路１５に設定されるデータ暗号鍵を生成するための鍵情報（例えばルート鍵情報２２１）を、消去または変更するためのコマンドである。

鍵情報が消去されたことにより、ＳＳＤ３のメモリコントローラ４はデータ暗号鍵を生成できなくなる。そのため、データ暗号鍵を用いて暗号化され、ＳＳＤ３に格納された暗号化データを復号できなくなるので、データの漏洩を防止できる。つまり、鍵情報消去コマンドに応じてデータ暗号鍵を生成するための鍵情報を消去または変更することにより、ＳＳＤ３に格納された暗号化データを消去したものとみなすＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅを実現できる。

ＣＰＵ２１は、ＳＳＤ３のメモリコントローラ４がデータ暗号鍵を生成するために用いる鍵情報を管理するために、セッション鍵生成部２１１、鍵情報送信部２１２、鍵情報消去部２１３、および証明書発行部２１４として機能し得る。

セッション鍵生成部２１１は、セキュアマイコン７とメモリコントローラ４との間のセッションが確立された場合に、セッション鍵の生成および交換を行う。セッション鍵生成部２１１は、セッションが確立される毎にセッション鍵の生成および交換を行ってもよいし、セキュアマイコン７とメモリコントローラ４との間で最初にセッションが確立された際に１度だけ、セッション鍵の生成および交換を行ってもよい。セッション鍵は共通鍵として利用され得る。

鍵情報送信部２１２は、データ暗号鍵を生成するために用いられるルート鍵情報２２１を、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２から読み出し、メモリコントローラ４に送信する。なお、鍵情報送信部２１２は、ルート鍵情報２２１を暗号化してメモリコントローラ４に送信してもよい。

鍵情報消去部２１３は、ホスト２から鍵情報消去コマンドを受信したことに応じて、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されているルート鍵情報２２１を消去するための暗号消去処理を行う。鍵情報消去部２１３は、ホスト２から直接、鍵情報消去コマンドを受信してもよいし、ホスト２からメモリコントローラ４を介して鍵情報消去コマンドを受信してもよい。

暗号消去処理では、ルート鍵情報２２１が消去され、新たなルート鍵情報２２１に更新される。鍵情報消去部２１３は、例えばルート鍵情報２２１が格納されたＮＯＲ型フラッシュメモリ２２内の記憶領域に乱数を書き込む（上書きする）ことによって、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されているルート鍵情報２２１を消去する。なお、この書き込まれた乱数が、新たなルート鍵情報２２１として管理されてもよい。

証明書発行部２１４は、鍵情報消去部２１３によって行われた暗号消去処理において、ＳＳＤ３のＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納されたデータが消去されたことと、そのデータ消去が確実になされたこととを証明する電子証明書を発行する。証明書発行部２１４は、暗号消去処理を実行した際のログデータ（以下、消去ログとも称する）に対して、秘密鍵を用いてデジタル署名を付与して、電子証明書を発行する。

なお、セキュアマイコン７では、データ暗号鍵を生成するために用いられる情報として、ルート鍵情報２２１の代わりに、ルート鍵が管理されてもよい。その場合、鍵情報送信部２１２は、ルート鍵を、あるいは暗号化されたルート鍵を、メモリコントローラ４に送信する。また、鍵情報消去部２１３は、ホスト２から鍵情報消去コマンドを受信したことに応じて、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されているルート鍵を消去する。

以上の構成により、情報処理システム１においてデータの漏洩に対するセキュリティを強化できる。ＳＳＤ３は、例えば、セキュアマイコン７から受信したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いてルート鍵３０１を生成し、ルート鍵３０１を用いてデータ暗号鍵を生成する。この場合、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１を消去することにより、ＳＳＤ３はデータ暗号鍵を生成できなくなる。したがって、データ暗号鍵を用いて暗号化され、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された暗号化データを復号できないようにするデータ消去（すなわちＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅ）を実現できる。

ところでＳＳＤ３では、例えばＯＴＰ鍵情報１６１を用いて直接または間接に導出されるデータ暗号鍵が用いられる場合がある。この場合、ＯＴＰ鍵情報１６１を用いて直接または間接にデータ暗号鍵を導くための情報がＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納されている。この情報は、例えば暗号化されたデータ暗号鍵であり、ＯＴＰ鍵情報１６１を用いた復号により、データ暗号鍵が導出される。

このＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された情報を消去することによって、Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅを実現することも可能であるが、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に対する物理アクセスによってデータの漏洩や改ざんが起きることも想定される。そのため、このようなＳＳＤ３ではより信頼度が高いＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅを実現するために、ＯＴＰ鍵情報１６１が消去される。

ＯＴＰ鍵情報１６１が消去された場合にも、ＳＳＤ３ではデータ暗号鍵を生成できないので、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された暗号化データを復号できなくすることによるデータ消去を実現できる。

しかし、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１を消去した場合、ＳＳＤ３を再利用するためには、新たなＯＴＰ鍵情報１６１をＯＴＰメモリ１６に格納する必要がある。これは、ＯＴＰメモリ１６内の各記憶素子が、データを一度だけ書き込み可能な不可逆性の記憶素子であるためである。そのため、ＯＴＰ鍵情報１６１を消去する方法を用いる場合には、メモリコントローラ４が、新たなＯＴＰ鍵情報１６１を格納するための記憶素子（記憶領域）を備えている必要がある。

ＯＴＰメモリ１６の記憶素子を大量にメモリコントローラ４内に実装することは、メモリコントローラ４のコスト増を招く。そのため、ＯＴＰ鍵情報１６１を消去する方法を、Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅが頻繁に要求されるアプリケーションにおいて利用されるＳＳＤ３に適用することは難しい。また、特定分野のアプリケーションにも対応できるように、メモリコントローラ４の共通設計としてＯＴＰメモリ１６の多数の記憶素子（例えば多数のｅ−Ｆｕｓｅ素子）を設けることも難しい。

本実施形態では、上述したように、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１を消去し、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１を消去しない。そのため、Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅが行われる毎に新たなＯＴＰ鍵情報１６１を書き込むための大量のＯＴＰメモリ１６の記憶素子を、メモリコントローラ４に設ける必要がない。

さらに、工場のような環境ではなく、ＳＳＤ３が実際に使用されるユーザ環境で、ＯＴＰメモリ１６に対する確実な消去動作（例えばｅ−Ｆｕｓｅ素子の切断）を保証することは、印加される電圧の安定性等から難しいことがある。これに対して、セキュアマイコン７内のＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に対する消去動作は、ユーザ環境であっても信頼性が高い。

本実施形態のＳＳＤ３は、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１だけでなく、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１も用いて、データ暗号鍵を生成する。そのため、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１が消去されるならば、ＯＴＰメモリ１６に対する信頼性の低い消去動作が行われなくてもよい。したがって、鍵情報を消去することによるＳＳＤ３のＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅの信頼性を高めることができ、データの漏洩に対するセキュリティを強化できる。

また、本実施形態のセキュアマイコン７では、鍵情報消去コマンドに応じてルート鍵情報２２１が消去される際に、新たなルート鍵情報２２１が生成されてもよい。つまり、鍵情報消去コマンドに応じて、ルート鍵情報２２１が更新されてもよい。セキュアマイコン７では、例えばＮＯＲ型フラッシュメモリ２２が利用可能である間、何度でもルート鍵情報２２１を更新できる。したがって、ルート鍵情報２２１を更新できる間、何度でもＳＳＤ３のデータ消去を行って、ＳＳＤ３を再利用できる。これにより、確実、且つ多くの回数のデータ消去に対応することが求められるアプリケーションで利用されるＳＳＤ３において、メモリコントローラ４に大量のＯＴＰメモリ１６を設けるためのコストを低減できる。

図２から図１３を参照して、ＳＳＤ３のメモリコントローラ４がセキュアマイコン７から受信した鍵情報を用いてデータ暗号鍵を生成する幾つかの例を具体的に説明する。

（データ暗号鍵生成の第１の例）
図２はメモリコントローラ４によってデータ暗号鍵３０２が生成される第１の例を示す。この第１の例では、セキュアマイコン７からメモリコントローラ４に送信されるルート鍵情報２２１の機密性および完全性を考慮しない場合を例示する。第１の例では、ＯＴＰ鍵情報１６１がメモリコントローラ４内のＯＴＰメモリ１６に秘匿されているので、ルート鍵情報２２１の機密性および完全性については考慮しないものとしている。

セキュアマイコン７の鍵情報送信部２１２は、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２からルート鍵情報２２１を読み出す。鍵情報送信部２１２は、読み出したルート鍵情報２２１をそのままメモリコントローラ４に送信する。

メモリコントローラ４の鍵情報受信部１２２は、セキュアマイコン７からルート鍵情報２２１を受信する。暗号鍵生成部１２３は、受信したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６から読み出したＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵３０１を生成する。暗号鍵生成部１２３は、例えばＮａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ（ＮＩＳＴ ＳＰ） ８００−１３３ “Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｋｅｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ”や、ＮＩＳＴ ＳＰ ８００−１０８ “Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ”に記載された鍵導出方法を用いて、ルート鍵３０１を生成する。

ＮＩＳＴ ＳＰ ８００−１３３に記載された鍵導出方法を用いる場合、暗号鍵生成部１２３は、ルート鍵情報２２１とＯＴＰ鍵情報１６１との排他的論理和（ＸＯＲ）演算や、ＯＴＰ鍵情報１６１を用いた暗号処理によるルート鍵情報２２１の変換により、ルート鍵３０１を生成する。また、ＮＩＳＴ ＳＰ ８００−１０８に記載された鍵導出方法を用いる場合、暗号鍵生成部１２３はルート鍵情報２２１をラベル（すなわち入力データ）とする鍵導出関数により、ルート鍵３０１を生成してもよい。

暗号鍵生成部１２３は、生成したルート鍵３０１を用いて、間接または直接に導かれるデータ暗号鍵３０２を生成する。暗号鍵生成部１２３は、ルート鍵３０１を用いた特定の演算処理によりデータ暗号鍵３０２を生成する。より具体的には、暗号鍵生成部１２３は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された、暗号化されたデータ暗号鍵３０２を、ルート鍵３０１で復号することにより、データ暗号鍵３０２を生成する。

暗号鍵生成部１２３は、生成したデータ暗号鍵３０２を暗号回路１５に設定する。暗号鍵生成部１２３は、生成したデータ暗号鍵３０２を、例えば暗号回路１５内のレジスタに記憶させる。

図３のフローチャートは、セキュアマイコン７において実行される鍵情報送信処理の手順の第１の例を示す。

まず、セキュアマイコン７はＳＳＤ３のメモリコントローラ４とのセッションを確立したか否かを判定する（ステップＳ１１）。セッションを確立する際には、メモリコントローラ４との間でセッション鍵（共通鍵）の生成と交換が行われてもよい。このセッション鍵の生成や共有／交換のやり方については、ＳＰ８００−５６Ａ、ＳＰ８００−５６Ｂ、ＳＰ８００−１３５などに準拠した形で実施してもよい。ここで利用される公開鍵、共通鍵、および暗号アルゴリズム用のパラメータなどは、セキュアマイコン７とメモリコントローラ４とで事前に共有あるいは（公開鍵暗号の場合は）配布などされているとする。メモリコントローラ４とのセッションを確立していない場合（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、メモリコントローラ４とのセッションを確立したか否かが再度判定される。

メモリコントローラ４とのセッションを確立した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、セキュアマイコン７はＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１をメモリコントローラ４に送信し（ステップＳ１２）、鍵情報送信処理を終了する。

図４のフローチャートは、メモリコントローラ４において実行される暗号鍵設定処理の手順の第１の例を示す。

まず、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７とのセッションを確立したか否かを判定する（ステップＳ２１）。セキュアマイコン７とのセッションを確立していない場合（ステップＳ２１のＮＯ）、ステップＳ２１に戻り、セキュアマイコン７とのセッションを確立したか否かが再度判定される。

セキュアマイコン７とのセッションを確立した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７からルート鍵情報２２１を受信したか否かを判定する（ステップＳ２２）。セキュアマイコン７からルート鍵情報２２１を受信していない場合（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２２に戻り、セキュアマイコン７からルート鍵情報２２１を受信したか否かが再度判定される。

セキュアマイコン７からルート鍵情報２２１を受信した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、メモリコントローラ４は、受信したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵３０１を生成する（ステップＳ２３）。メモリコントローラ４はルート鍵３０１を用いてデータ暗号鍵３０２を生成する（ステップＳ２４）。そして、メモリコントローラ４は、このデータ暗号鍵３０２を暗号回路１５に設定し（ステップＳ２５）、暗号鍵設定処理を終了する。

以上の図２から図４を参照して説明した構成および手順により、ＳＳＤ３の暗号回路１５にデータ暗号鍵３０２が設定される。したがって、暗号回路１５はデータ暗号鍵３０２を用いて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータを暗号化できると共に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータを復号できる。

（データ暗号鍵生成の第２の例）
図５はメモリコントローラ４によってデータ暗号鍵３０２が生成される第２の例を示す。この第２の例では、セキュアマイコン７からメモリコントローラ４に送信されるルート鍵情報２２１の機密性および完全性を保証するために、ルート鍵情報２２１が共通鍵暗号方式で伝送される場合を例示する。

セキュアマイコン７の鍵情報送信部２１２は、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２からルート鍵情報２２１を読み出す。鍵情報送信部２１２は共通鍵３０３でルート鍵情報２２１を暗号化して、暗号化ルート鍵情報３０４を取得する。そして、鍵情報送信部２１２は暗号化ルート鍵情報３０４をメモリコントローラ４に送信する。

共通鍵３０３は、例えばセキュアマイコン７の出荷前にセキュアマイコン７内に格納された鍵であり得る。あるいは、メモリコントローラ４とのセッションを確立した際に共有される通信用のセッション鍵が共通鍵３０３として用いられてもよい。セキュアマイコン７とメモリコントローラ４との間で共通鍵を共有するための方法としては、ＮＩＳＴ ＳＰ ８００−３８Ｆ “Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｂｌｏｃｋ Ｃｉｐｈｅｒ Ｍｏｄｅｓ ｏｆ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ： Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｋｅｙ Ｗｒａｐｐｉｎｇ”に記載された方法が用いられ得る。

メモリコントローラ４の鍵情報受信部１２２は、セキュアマイコン７から暗号化ルート鍵情報３０４を受信する。鍵情報受信部１２２は受信した暗号化ルート鍵情報３０４を共通鍵３０５で復号して、ルート鍵情報２２１を取得する。共通鍵３０５は、セキュアマイコン７で用いられている共通鍵３０３と同一の鍵である。セキュアマイコン７で用いられている共通鍵３０３と同様に、共通鍵３０５は、ＳＳＤ３の出荷前にＳＳＤ３内に格納された鍵であってもよいし、セキュアマイコン７とのセッションを確立した際に共有されるセッション鍵であってもよい。

暗号鍵生成部１２３は、復号により得られたルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６から読み出したＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵３０１を生成する。ルート鍵３０１を生成するための鍵導出方法については上述した通りである。

暗号鍵生成部１２３は、生成したルート鍵３０１から間接または直接に導かれるデータ暗号鍵３０２を生成する。そして、暗号鍵生成部１２３は、生成したデータ暗号鍵３０２を暗号回路１５に設定する。

図６のフローチャートは、セキュアマイコン７において実行される鍵情報送信処理の手順の第２の例を示す。ここでは、メモリコントローラ４とのセッションを確立した際に生成および交換されるセッション鍵が、共通鍵３０３として用いられる場合を例示する。

まず、セキュアマイコン７はＳＳＤ３のメモリコントローラ４とのセッションを確立したか否かを判定する（ステップＳ３１）。メモリコントローラ４とのセッションを確立していない場合（ステップＳ３１のＮＯ）、ステップＳ３１に戻り、メモリコントローラ４とのセッションを確立したか否かが再度判定される。

メモリコントローラ４とのセッションを確立した場合（ステップＳ３１のＹＥＳ）、セキュアマイコン７はメモリコントローラ４との間でセッション鍵の生成および交換を行う（ステップＳ３２）。これにより、セキュアマイコン７とメモリコントローラ４との間で共通鍵３０３，３０５として用いられるセッション鍵が共有される。セキュアマイコン７は共通鍵３０３（すなわちセッション鍵）で、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２から読み出されたルート鍵情報２２１を暗号化して、暗号化ルート鍵情報３０４を得る（ステップＳ３３）。そして、セキュアマイコン７は暗号化ルート鍵情報３０４をメモリコントローラ４に送信し（ステップＳ３４）、鍵情報送信処理を終了する。

図７のフローチャートは、メモリコントローラ４において実行される暗号鍵設定処理の手順の第２の例を示す。ここでは、メモリコントローラ４とのセッションを確立した際に生成および交換されるセッション鍵が、共通鍵３０５として用いられる場合を例示する。

まず、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７とのセッションを確立したか否かを判定する（ステップＳ４１）。セキュアマイコン７とのセッションを確立していない場合（ステップＳ４１のＮＯ）、ステップＳ４１に戻り、セキュアマイコン７とのセッションを確立したか否かが再度判定される。

セキュアマイコン７とのセッションを確立した場合（ステップＳ４１のＹＥＳ）、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７との間でセッション鍵の生成および交換を行う（ステップＳ４２）。これにより、メモリコントローラ４とセキュアマイコン７との間で共通鍵３０３，３０５として用いられるセッション鍵が共有される。

メモリコントローラ４はセキュアマイコン７から暗号化ルート鍵情報３０４を受信したか否かを判定する（ステップＳ４３）。暗号化ルート鍵情報３０４を受信していない場合（ステップＳ４３のＮＯ）、ステップＳ４３に戻り、暗号化ルート鍵情報３０４を受信したか否かが再度判定される。

暗号化ルート鍵情報３０４を受信した場合（ステップＳ４３のＹＥＳ）、メモリコントローラ４は共通鍵３０５（すなわちセッション鍵）で、受信した暗号化ルート鍵情報３０４を復号して、ルート鍵情報２２１を得る（ステップＳ４４）。なお、暗号化ルート鍵情報３０４が共通鍵３０３で暗号化されたものでないならば、共通鍵３０５を用いた復号でルート鍵情報２２１を得ることはできないので、暗号鍵設定処理が終了する。共通鍵３０５を用いた暗号化ルート鍵情報３０４の復号結果は、例えばＣｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ（ＣＲＣ）符号を含む。メモリコントローラ４は、共通鍵３０５を用いた暗号化ルート鍵情報３０４の復号結果として、ルート鍵情報２２１が得られたかどうかを、ＣＲＣ符号を用いて検証できる。

あるいは、暗号化ルート鍵情報３０４が、ＮＩＳＴ ＳＰ ８００−３８Ｆに準拠した共通鍵３０３で暗号化されたものである場合、セキュアマイコン７は、その暗号化の際にチェック用のデータを併せて生成する。セキュアマイコン７は、暗号化ルート鍵情報３０４と共に、生成したチェック用のデータをメモリコントローラ４に送信する。メモリコントローラ４は、共通鍵３０５を用いた暗号化ルート鍵情報３０４の復号結果として、ルート鍵情報２２１が得られたかどうかを、このチェック用のデータを用いて検証できる。

メモリコントローラ４は、取得したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵３０１を生成する（ステップＳ４５）。以降のステップＳ４６およびステップＳ４７の手順は、図４のフローチャートを参照して上述したステップＳ２４およびステップＳ２５の手順とそれぞれ同様である。

なお、共通鍵３０５として用いられるセッション鍵の生成および交換は、ＳＳＤ３の起動時間を延ばす要因となる。そのため、メモリコントローラ４は、受信したセッション鍵共通鍵３０５を、ＯＴＰ鍵情報１６１を用いて暗号化した暗号化セッション鍵を、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に保存しておいてもよい。この場合、メモリコントローラ４は、保存した暗号化セッション鍵をＯＴＰ鍵情報１６１を用いて復号し、セキュアマイコン７から受信した暗号化ルート鍵情報３０４をセッション鍵共通鍵３０５を用いて復号し、ルート鍵３０１を生成できる。

以上の図５から図７を参照して説明した構成および手順により、ＳＳＤ３の暗号回路１５にデータ暗号鍵３０２が設定される。したがって、暗号回路１５はデータ暗号鍵３０２を用いて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータを暗号化できると共に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータを復号できる。

（データ暗号鍵生成の第３の例）
図８はメモリコントローラ４によってデータ暗号鍵３０２が生成される第３の例を示す。この第３の例では、セキュアマイコン７からメモリコントローラ４に送信されるルート鍵情報２２１の機密性および完全性を保証するために、ルート鍵情報２２１が公開鍵暗号方式（例えばＲＳＡ）で伝送される場合を例示する。

セキュアマイコン７の鍵情報送信部２１２は、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２からルート鍵情報２２１を読み出す。鍵情報送信部２１２は公開鍵３０６でルート鍵情報２２１を暗号化して、暗号化ルート鍵情報３０８を取得する。公開鍵３０６は、例えばＲＳＡ公開鍵である。公開鍵３０６は、セキュアマイコン７の出荷前にセキュアマイコン７内に格納されるか、メモリコントローラ４から受信され得る。鍵情報送信部２１２は、暗号化ルート鍵情報３０８をメモリコントローラ４に送信する。

メモリコントローラ４の鍵情報受信部１２２は、セキュアマイコン７から暗号化ルート鍵情報３０８を受信する。鍵情報受信部１２２は受信した暗号化ルート鍵情報３０４を、公開鍵３０６に対応する秘密鍵３０７で復号して、ルート鍵情報２２１を取得する。秘密鍵３０７は、例えばＲＳＡ秘密鍵である。秘密鍵３０７は、ＳＳＤ３の出荷前にＳＳＤ３内に格納されるか、あるいはメモリコントローラ４によって生成され得る。

メモリコントローラ４の暗号鍵生成部１２３は、復号により得られたルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６から読み出したＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵３０１を生成する。ルート鍵３０１を生成するための鍵導出方法については上述した通りである。

暗号鍵生成部１２３は、生成したルート鍵３０１から間接または直接に導かれるデータ暗号鍵３０２を生成する。そして、暗号鍵生成部１２３は、生成したデータ暗号鍵３０２を暗号回路１５に設定する。

図９のフローチャートは、セキュアマイコン７において実行される鍵情報送信処理の手順の第３の例を示す。

まず、セキュアマイコン７はＳＳＤ３のメモリコントローラ４とのセッションを確立したか否かを判定する（ステップＳ５１）。メモリコントローラ４とのセッションを確立していない場合（ステップＳ５１のＮＯ）、ステップＳ５１に戻り、メモリコントローラ４とのセッションを確立したか否かが再度判定される。

メモリコントローラ４とのセッションを確立した場合（ステップＳ５１のＹＥＳ）、セキュアマイコン７は公開鍵３０６で、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１を暗号化して、暗号化ルート鍵情報３０８を得る（ステップＳ５２）。そして、セキュアマイコン７は暗号化ルート鍵情報３０８をメモリコントローラ４に送信し（ステップＳ５３）、鍵情報送信処理を終了する。

図１０のフローチャートは、メモリコントローラ４において実行される暗号鍵設定処理の手順の第３の例を示す。

まず、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７とのセッションを確立したか否かを判定する（ステップＳ６１）。セキュアマイコン７とのセッションを確立していない場合（ステップＳ６１のＮＯ）、ステップＳ６１に戻り、セキュアマイコン７とのセッションを確立したか否かが再度判定される。

セキュアマイコン７とのセッションを確立した場合（ステップＳ６１のＹＥＳ）、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７から暗号化ルート鍵情報３０８を受信したか否かを判定する（ステップＳ６２）。暗号化ルート鍵情報３０８を受信していない場合（ステップＳ６２のＮＯ）、ステップＳ６２に戻り、暗号化ルート鍵情報３０８を受信したか否かが再度判定される。

暗号化ルート鍵情報３０８を受信した場合（ステップＳ６２のＹＥＳ）、メモリコントローラ４は秘密鍵３０７で、受信した暗号化ルート鍵情報３０８を復号して、ルート鍵情報２２１を得る（ステップＳ６３）。なお、暗号化ルート鍵情報３０８が秘密鍵３０７に対応する公開鍵３０６で暗号化されていないならば、秘密鍵３０７を用いた復号でルート鍵情報２２１を得ることはできないので、暗号鍵設定処理が終了する。秘密鍵３０７を用いた暗号化ルート鍵情報３０８の復号結果は、例えばＣＲＣ符号を含む。メモリコントローラ４は、秘密鍵３０７を用いた暗号化ルート鍵情報３０８の復号結果として、ルート鍵情報２２１が得られたかどうかを、ＣＲＣ符号を用いて検証できる。

メモリコントローラ４は、取得したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いて、ルート鍵３０１を生成する（ステップＳ６４）。以降のステップＳ６５およびステップＳ６６の手順は、図４のフローチャートを参照して上述したステップＳ２４およびステップＳ２５の手順とそれぞれ同様である。

以上の図８から図１０を参照して説明した構成および手順により、ＳＳＤ３の暗号回路１５にデータ暗号鍵３０２が設定される。したがって、暗号回路１５はデータ暗号鍵３０２を用いて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータを暗号化できると共に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータを復号できる。

（データ暗号鍵生成の第４の例）
図１１はメモリコントローラ４によってデータ暗号鍵３０２が生成される第４の例を示す。この第４の例では、セキュアマイコン７のＮＯＲ型フラッシュメモリ２２内にルート鍵情報２２１の代わりにルート鍵３０１が格納され、セキュアマイコン７からメモリコントローラ４にルート鍵３０１が共通鍵暗号方式で伝送される場合を例示する。ＳＰ８００−３８Ｆに準拠するなどの共通鍵暗号方式での伝送により、ルート鍵３０１の機密性および完全性が保証される。

セキュアマイコン７の鍵情報送信部２１２は、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２からルート鍵３０１を読み出す。鍵情報送信部２１２は共通鍵３０３でルート鍵３０１を暗号化して、暗号化ルート鍵３１０を取得する。セキュアマイコン７とメモリコントローラ４とで共有される共通鍵３０３，３０５については、データ暗号鍵生成の第２の例において上述した通りである。共通鍵３０３，３０５は、ルート鍵３０１を暗号化し、復号するためのルート鍵暗号鍵とも称される。鍵情報送信部２１２は暗号化ルート鍵３１０をメモリコントローラ４に送信する。

メモリコントローラ４の鍵情報受信部１２２は、セキュアマイコン７から暗号化ルート鍵３１０を受信する。鍵情報受信部１２２は受信した暗号化ルート鍵３１０を共通鍵３０５で復号して、ルート鍵３０１を取得する。

暗号鍵生成部１２３は、復号により得られたルート鍵３０１から間接または直接に導かれるデータ暗号鍵３０２を生成する。そして、暗号鍵生成部１２３は、生成したデータ暗号鍵３０２を暗号回路１５に設定する。

ルート鍵３０１を共通鍵暗号方式で伝送する場合には、ルート鍵情報２２１またはルート鍵３０１を公開鍵暗号方式で伝送する場合よりも、メモリコントローラ４においてルート鍵３０１を生成するための計算負荷が低減され、処理時間を短縮できる。これは一般に、あるデータを共通鍵で暗号化して共通鍵で復号する処理が、そのデータを公開鍵で暗号化して秘密鍵で復号する処理よりも、計算負荷が低く、処理時間が短いためである。

図１２のフローチャートは、セキュアマイコン７において実行される鍵情報送信処理の手順の第４の例を示す。ここでは、メモリコントローラ４とのセッションを確立する際に生成および交換されるセッション鍵が、共通鍵３０３として用いられる場合を例示する。

ステップＳ７１およびステップＳ７２の手順は、図６のフローチャートを参照して上述したステップＳ３１およびステップＳ３２の手順とそれぞれ同様である。これにより、セキュアマイコン７は共通鍵３０３として用いられるセッション鍵を取得する。

次いで、セキュアマイコン７は共通鍵３０３で、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵３０１を暗号化して、暗号化ルート鍵３１０を得る（ステップＳ７３）。そして、セキュアマイコン７は暗号化ルート鍵３１０をメモリコントローラ４に送信し（ステップＳ７４）、鍵情報送信処理を終了する。

図１２のフローチャートは、メモリコントローラ４において実行される暗号鍵設定処理の手順の第４の例を示す。ここでは、メモリコントローラ４とのセッションを確立した際に生成および交換されるセッション鍵が、共通鍵３０５として用いられる場合を例示する。

ステップＳ８１およびステップＳ８２の手順は、図７のフローチャートを参照して上述したステップＳ４１およびステップＳ４２の手順とそれぞれ同様である。これにより、メモリコントローラ４は共通鍵３０５として用いられるセッション鍵を取得する。

次いで、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７から暗号化ルート鍵３１０を受信したか否かを判定する（ステップＳ８３）。暗号化ルート鍵３１０を受信していない場合（ステップＳ８３のＮＯ）、ステップＳ８３に戻り、暗号化ルート鍵３１０を受信したか否かが再度判定される。

暗号化ルート鍵３１０を受信した場合（ステップＳ８３のＹＥＳ）、メモリコントローラ４は共通鍵３０５で、受信した暗号化ルート鍵３１０を復号して、ルート鍵３０１を得る（ステップＳ８４）。なお、暗号化ルート鍵３１０が共通鍵３０３で暗号化されたものでないならば、共通鍵３０５を用いた復号でルート鍵３０１を得ることはできないので、暗号鍵設定処理が終了する。共通鍵３０５を用いた暗号化ルート鍵３１０の復号結果は、例えばＣＲＣ符号を含む。メモリコントローラ４は、共通鍵３０５を用いた暗号化ルート鍵３１０の復号結果として、ルート鍵３０１が得られたかどうかを、ＣＲＣ符号を用いて検証できる。

あるいは、暗号化ルート鍵３１０が、ＮＩＳＴ ＳＰ ８００−３８Ｆに準拠した共通鍵３０３で暗号化されたものである場合、セキュアマイコン７は、その暗号化の際にチェック用のデータを併せて生成する。セキュアマイコン７は、暗号化ルート鍵３１０と共に、生成したチェック用のデータをメモリコントローラ４に送信する。メモリコントローラ４は、共通鍵３０５を用いた暗号化ルート鍵３１０の復号結果として、ルート鍵３０１が得られたかどうかを、このチェック用のデータを用いて検証できる。

メモリコントローラ４は、取得したルート鍵３０１を用いてデータ暗号鍵３０２を生成する（ステップＳ８５）。そして、メモリコントローラ４は、このデータ暗号鍵３０２を暗号回路１５に設定し（ステップＳ８６）、暗号鍵設定処理を終了する。

以上の図１１から図１３を参照して説明した構成および手順により、ＳＳＤ３の暗号回路１５にデータ暗号鍵３０２が設定される。したがって、暗号回路１５はデータ暗号鍵３０２を用いて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータを暗号化できると共に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータを復号できる。

上述したデータ暗号鍵生成の第１乃至第４の例を含む様々な方法を用いて、メモリコントローラ４は、セキュアマイコン７から受け取ったルート鍵情報２２１またはルート鍵３０１を用いてデータ暗号鍵３０２を生成し、暗号回路１５に設定できる。また、上述したデータ暗号鍵生成の第２乃至第４の例では、共通鍵暗号方式や公開鍵暗号方式により、機密性および完全性を保証してルート鍵情報２２１またはルート鍵３０１をセキュアマイコン７からメモリコントローラ４に伝送する方法を示した。本実施形態には、第２乃至第４の例に示した方法に限らず、伝送されるルート鍵情報２２１またはルート鍵３０１の機密性および完全性を保証するための様々な方法を適用できる。

（Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅ）
図１４のフローチャートは、セキュアマイコン７（より詳しくは鍵情報消去部２１３）において実行される暗号消去処理の手順の例を示す。ここでは、メモリコントローラ４がデータ暗号鍵３０２を生成するための鍵情報として、ルート鍵情報２２１がセキュアマイコン７内に格納されている場合を例示する。

まず、セキュアマイコン７はホスト２から鍵情報消去コマンドを受信したか否かを判定する（ステップＳ９１）。鍵情報消去コマンドを受信していない場合（ステップＳ９１のＮＯ）、ステップＳ９１に戻り、鍵情報消去コマンドを受信したか否かが再度判定される。

鍵情報消去コマンドを受信した場合（ステップＳ９１のＹＥＳ）、セキュアマイコン７はＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１を消去する（ステップＳ９２）。セキュアマイコン７は、例えば乱数で上書きすることにより、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１を消去する。これにより、メモリコントローラ４がルート鍵３０１を生成するために用いるルート鍵情報２２１が、セキュアマイコン７内のＮＯＲ型フラッシュメモリ２２から消去される。

メモリコントローラ４は、ルート鍵情報２２１が消去されたので、これ以降に、ルート鍵３０１およびデータ暗号鍵３０２を生成することができない。そのため、メモリコントローラ４はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出した暗号化データを復号できない。したがって、ルート鍵情報２２１の消去により、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅが実現される。

なお、セキュアマイコン７は、ホスト２から鍵情報消去コマンドを受信した場合に、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１を更新してもよい。この場合、セキュアマイコン７は、鍵情報消去コマンドに応じた暗号消去処理が行われる前後で、異なるルート鍵情報２２１をメモリコントローラ４に送信する。

また、セキュアマイコン７がホスト２から鍵情報消去コマンドを受信した場合、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１が消去されるだけでなく、メモリコントローラ４が現在使用しているデータ暗号鍵３０２も無効化（例えば消去）され得る。図１５および図１６のフローチャートを参照して、セキュアマイコン７とメモリコントローラ４とにおいて実行される暗号消去処理について説明する。

図１５はセキュアマイコン７において実行される暗号消去処理の手順の別の例を示す。
まず、セキュアマイコン７はホスト２から鍵情報消去コマンドを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。鍵情報消去コマンドを受信していない場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り、鍵情報消去コマンドを受信したか否かが再度判定される。

鍵情報消去コマンドを受信した場合（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、セキュアマイコン７はメモリコントローラ４にデータ暗号鍵３０２の無効化を要求する（ステップＳ１０２）。この要求に応じて、メモリコントローラ４は暗号回路１５に設定されているデータ暗号鍵３０２を無効化する。

セキュアマイコン７はデータ暗号鍵３０２の無効化が完了したことを示す応答をメモリコントローラ４から受信したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。メモリコントローラ４から応答を受信していない場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り、応答を受信したか否かが再度判定される。

メモリコントローラ４から応答を受信した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、セキュアマイコン７はＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１を消去する（ステップＳ１０４）。

図１６は、メモリコントローラ４において実行される暗号消去処理の手順の例を示す。
まず、メモリコントローラ４はセキュアマイコン７からデータ暗号鍵３０２の無効化が要求されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。データ暗号鍵３０２の無効化が要求されていない場合（ステップＳ１１０のＮＯ）、ステップＳ１１０に戻り、データ暗号鍵３０２の無効化が要求されたか否かが再度判定される。

データ暗号鍵３０２の無効化が要求された場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、メモリコントローラ４は暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵３０２を無効化する（ステップＳ１１１）。メモリコントローラ４は、例えば暗号回路１５内のレジスタに記憶されたデータ暗号鍵３０２を無効化する。そして、メモリコントローラ４はデータ暗号鍵３０２の無効化が完了したことをセキュアマイコン７に通知する（ステップＳ１１２）。

図１５および図１６に示した暗号消去処理により、メモリコントローラ４がルート鍵３０１を生成するために用いたルート鍵情報２２１が、セキュアマイコン７内のＮＯＲ型フラッシュメモリ２２から消去されると共に、ルート鍵情報２２１（より詳しくはルート鍵情報２２１を用いて生成されたルート鍵３０１）を用いて生成され、暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵３０２が無効化される。

メモリコントローラ４はルート鍵情報２２１が消去されたので、これ以降にルート鍵３０１およびデータ暗号鍵３０２を生成することができない。そのため、メモリコントローラ４はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出した暗号化データを復号できない。したがって、ルート鍵情報２２１の消去により、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅが実現される。

さらに、暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵３０２が無効化されるので、メモリコントローラ４がこれ以降に、既に消去されたルート鍵情報２２１に由来するデータ暗号鍵３０２でデータを暗号化し、暗号化データをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込むことを回避できる。ルート鍵情報２２１が消去された後に、暗号回路１５に残存したデータ暗号鍵３０２でデータが暗号化され、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれた場合、ＳＳＤ３の再起動等によって暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵３０２が消失したならば、メモリコントローラ４はその書き込まれた暗号化データを復号できない。したがって、暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵３０２を無効化することにより、復号できなくなる暗号化データがＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にさらに書き込まれることを防止できる。

（ルート鍵情報２２１が複数台のＳＳＤ３で用いられる場合）
セキュアマイコン７が複数台のＳＳＤ３で用いられる１つの鍵情報を管理する場合、上述したデータ暗号鍵生成の第１乃至第３の例のように、セキュアマイコン７がルート鍵３０１ではなく、ルート鍵情報２２１を管理することが望ましい。データ暗号鍵生成の第１乃至第３の例では、複数のＳＳＤ３の各々で用いられるルート鍵３０１が、セキュアマイコン７から提供されるルート鍵情報２２１と、各ＳＳＤ３内に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを組み合わせて生成される。そのため、あるＳＳＤ３の脆弱性によってルート鍵３０１が漏洩したとしても、漏洩したルート鍵３０１は、他の各ＳＳＤ３で用いられるルート鍵３０１とは異なっている。したがって、あるＳＳＤ３から漏洩したルート鍵３０１を用いて生成されたデータ暗号鍵３０２で、他のＳＳＤ３に格納された暗号化データが復号されることを防止できる。

また、ルート鍵情報２２１が漏洩した場合には、各ＳＳＤ３に対して、ホスト２等からＯＴＰ鍵情報１６１の消去が要求されてもよい。ＯＴＰ鍵情報１６１を消去するための消去動作では、ＯＴＰメモリ１６内の、少なくともＯＴＰ鍵情報１６１の格納に用いられていた各記憶素子が、書き込み済みであることを示す状態になる（例えばゼロにされる）。これにより、漏洩したルート鍵情報２２１を用いて、各ＳＳＤ３に格納された暗号化データが復号されることを防止できる。

さらに、複数台のＳＳＤ３の各々には、その１つのルート鍵情報２２１（あるいは１つのルート鍵３０１）に由来するデータ暗号鍵３０２で暗号化されたデータが格納されている。もし、それら複数台のＳＳＤ３に格納されたデータ全てを消去するのではなく、その中の特定のＳＳＤ３に格納されたデータを破棄する場合には、そのＳＳＤ３内のＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１を消去してもよい。これにより、このＳＳＤ３ではデータ暗号鍵３０２を生成できなくなるので、データ暗号鍵３０２を用いて暗号化され、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納された暗号化データを復号できないようにするＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅを実現できる。

（書き換え可能なＦＷを用いる場合）
ＣＰＵ１２によるセッション鍵生成部１２１、鍵情報受信部１２２、および暗号鍵生成部１２３の各機能は、ＲＯＭ等に格納された書き換え不能なＦＷ６１ではなく、書き換え可能なＦＷ（以下、第２ＦＷと称する）を実行することによって実現されてもよい。この第２ＦＷは、ＳＳＤ３の起動時に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からＤＲＡＭ６にロードされるか、あるいはセキュアマイコン７から受信され、ＤＲＡＭ６にロードされる。

第２ＦＷを実行するＣＰＵ１２は、ＳＳＤ３がＴＣＧストレージサブクラス（ＳＳＣ）を実現するためのデータ保護方法に準拠しているかに応じて、データ暗号鍵３０２を生成するための処理を変更する。ＳＳＣに準拠するために用いるデータ保護方法としては、例えば、メモリコントローラ４内のＯＴＰ鍵情報１６１に由来するデータ暗号鍵３０２を用いてデータを暗号化する第１のデータ保護方法や、ＯＴＰ鍵情報１６１と、メモリコントローラ４の外部の鍵情報とに由来するデータ暗号鍵３０２を用いてデータを暗号化する第２のデータ保護方法が利用できる。

第２ＦＷを実行するＣＰＵ１２は、メモリコントローラ４が第１のデータ保護方法に準拠しているならば、ＯＴＰ鍵情報１６１に由来するデータ暗号鍵３０２を生成して、暗号回路１５に設定する。これに対して、メモリコントローラ４が第２のデータ保護方法に準拠しているならば、ＣＰＵ１２は、ＯＴＰ鍵情報１６１と、メモリコントローラ４の外部の鍵情報（例えばセキュアマイコン７内のルート鍵情報２２１）とに由来するデータ暗号鍵３０２を生成して、暗号回路１５に設定する。

より具体的には、ＣＰＵ１２は、ＳＳＤ３と接続されたセキュアマイコン７が存在するか否かに応じて、データ暗号鍵３０２の生成に、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１を用いるかどうかを制御してもよい。ＳＳＤ３と接続されたセキュアマイコン７が存在しない場合、ＣＰＵ１２は、例えばＯＴＰ鍵情報１６１を用いてデータ暗号鍵３０２を生成する。

これに対して、ＳＳＤ３と接続されたセキュアマイコン７が存在する場合、ＣＰＵ１２は、ＯＴＰ鍵情報１６１と、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１とを用いてデータ暗号鍵３０２を生成する。つまり、ＣＰＵ１２は、ＳＳＤ３と接続されたセキュアマイコン７が存在する場合に、セッション鍵生成部１２１、鍵情報受信部１２２、および暗号鍵生成部１２３として機能する。

このように、第２ＦＷを実行するＣＰＵ１２は、メモリコントローラ４が準拠しているＴＣＧ ＳＳＣの規格に応じて、動作を変更できる。したがって、第２ＦＷを実行するＣＰＵ１２は、第１のデータ保護方法にだけ準拠しているメモリコントローラ４の動作には影響を与えない。そして、第２のデータ保護方法に準拠しているメモリコントローラ４において、第２ＦＷを実行するＣＰＵ１２は、セッション鍵生成部１２１、鍵情報受信部１２２、および暗号鍵生成部１２３の機能により、ＯＴＰ鍵情報１６１と、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１とに由来するデータ暗号鍵３０２を生成できる。

なお、第２ＦＷがセキュアマイコン７（例えばＮＯＲ型フラッシュメモリ２２）に格納されている場合、セキュアマイコン７の鍵情報消去部２１３は、ホスト２から鍵情報消去コマンドを受信したことに応じて、ルート鍵情報２２１だけでなく、第２ＦＷも消去してもよい。これにより、ＯＴＰ鍵情報１６１とルート鍵情報２２１とを用いてルート鍵３０１を生成し、データ暗号鍵３０２を生成するための制御プログラムが失われるので、メモリコントローラ４ではルート鍵３０１およびデータ暗号鍵３０２を生成できない。したがって、ＳＳＤ３に格納された暗号化データが復号できなくなることによるＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅを実現できる。

（消去証明）
ＳＳＤ３のようなストレージの廃棄や再利用のために、ストレージに格納されたデータが消去されたことと、そのデータ消去が確実になされたことを証明することとを、電子証明書として保証する場合がある。

メモリコントローラ４は、例えばセキュアブートを行うことにより、改ざんされたプログラム（例えばマルウェア）が実行されないように制御される場合に、消去コマンドおよびダンプコマンドの実行ログに対してデジタル署名を付与して、データの消去を証明する電子証明書を発行し得る。セキュアブートは、ＳＳＤ３の起動時に、ブートローダ、ＦＷ等の各プログラムを実行する前に当該プログラムを検証し、検証により正当性があると判断されたプログラムを実行する起動方法である。

ホスト２は、ＳＳＤ３のデータが確実に消去されたかどうかを検証する場合、当該ＳＳＤ３の識別情報を含む電子証明書を取得し、この電子証明書に付与されたデジタル署名を用いて電子証明書の正当性を検証する。つまり、正当な電子証明書であるならば、ホスト２は、ＳＳＤ３のデータが消去され、且つそのデータ消去が確実になされたことが証明されていると判断する。これに対して、正当な電子証明書でないならば、ホスト２は、ＳＳＤ３のデータが消去されていない、あるいはデータ消去が確実になされたことが証明されていないと判断する。

本実施形態では、セキュアマイコン７が鍵情報消去コマンドに応じた暗号消去処理において、ＳＳＤ３に格納されたデータが消去されたことと、そのデータ消去が確実になされたこととを証明する電子証明書を発行し得る。より詳しくは、セキュアマイコン７は鍵情報消去コマンドに応じた暗号消去処理を実行した際のログデータ（消去ログ）に対して、秘密鍵を用いてデジタル署名を付与して、電子証明書を発行する。

図１７はセキュアマイコン７によってデジタル署名４０３が生成される例を示す。セキュアマイコン７の鍵情報消去部２１３は、ホスト２から鍵情報消去コマンドを受け取ったことに応じて、ルート鍵情報２２１を消去する暗号消去処理を実行する。その際、鍵情報消去部２１３は、暗号消去処理の実行過程や実行結果に関する情報を含む消去ログ４０１を生成する。

証明書発行部２１４は消去ログ４０１のハッシュ値４０２を算出する。証明書発行部２１４は算出したハッシュ値４０２を秘密鍵４０４で暗号化することにより、デジタル署名４０３を取得する。秘密鍵４０４は、例えばＲＳＡ秘密鍵である。秘密鍵４０４は、セキュアマイコン７の出荷前にセキュアマイコン７内に格納されるか、あるいはセキュアマイコン７によって生成され得る。

次いで、証明書発行部２１４はデジタル署名４０３を付与した電子証明書を発行する。電子証明書は、例えば、消去ログ４０１、セキュアマイコン７の識別情報（ＩＤ）、ＳＳＤ３の識別情報、および消去が行われた日時を示すタイムスタンプを含む。

図１８はデジタル署名４０３が付与された電子証明書５００を用いて、ＳＳＤ３のデータ消去が証明されているか否かが判定される例を示す。ここでは、ホスト２が、ＳＳＤ３の識別情報を含む電子証明書５００を用いて、当該ＳＳＤ３のデータ消去が証明されているか否かを判定する場合を例示する。

ホスト２は電子証明書５００に含まれる消去ログ４０１を取得し、消去ログ４０１のハッシュ値５０２（以下、第１ハッシュ値５０２と称する）を算出する。また、ホスト２は、セキュアマイコン７の公開鍵５０５で、電子証明書５００に付与されたデジタル署名４０３を復号して、ハッシュ値５０４（以下、第２ハッシュ値５０４と称する）を算出する。公開鍵５０５は、例えばＲＳＡ公開鍵である。ホスト２はセキュアマイコン７から公開鍵５０５を予め受信していてもよい。

ホスト２は第１ハッシュ値５０２と第２ハッシュ値５０４とを比較して、一致しているか否かを判定する。第１ハッシュ値５０２と第２ハッシュ値５０４とが一致しているならば、ホスト２はデジタル署名４０３が付与された電子証明書５００により、ＳＳＤ３のデータ消去が証明されていると判断する。これに対して、第１ハッシュ値５０２と第２ハッシュ値５０４とが異なっているならば、ホスト２はデジタル署名４０３が付与された電子証明書５００により、ＳＳＤ３のデータ消去が証明されていないと判断する。

このような消去証明のための構成により、デジタル署名４０３が付与された電子証明書５００が正当であることに基づいて、ユーザはＳＳＤ３に格納されたデータが確実に消去されたことを確認できる。セキュアマイコン７は、ルート鍵情報２２１を消去する暗号消去処理を実行した際にデジタル署名４０３を付与した電子証明書５００を発行することにより、ルート鍵情報２２１に由来するデータ暗号鍵３０２で暗号化されたデータの消去を保証できる。

図１９のフローチャートは、セキュアマイコン７において実行される電子証明書の発行を含む暗号消去処理の手順の例を示す。

ステップＳ１２１およびステップＳ１２２の手順は、図１４のフローチャートを参照して上述したステップＳ９１およびステップＳ９２の手順とそれぞれ同様である。

なお、ステップＳ１２１およびステップＳ１２２の手順は、図１５のフローチャートを参照して上述したステップＳ１０１からステップＳ１０４までの手順に置き換えられてもよい。この場合、セキュアマイコン７は、メモリコントローラ４内の暗号回路１５に設定されたデータ暗号鍵３０２が無効化されたことを確認した上で、ルート鍵情報２２１を消去できる。

ルート鍵情報２２１を消去した後、セキュアマイコン７は鍵情報消去コマンドの実行ログ４０１（すなわち消去ログ）のハッシュ値４０２を算出する（ステップＳ１２３）。セキュアマイコン７はハッシュ値４０２を秘密鍵４０４で暗号化して、デジタル署名４０３を生成する（ステップＳ１２４）。そして、セキュアマイコン７はデジタル署名４０３を付与した電子証明書５００を発行する（ステップＳ１２５）。セキュアマイコン７は、例えばホスト２に、デジタル署名４０３を付与した電子証明書５００を送信してもよい。

以上の暗号消去処理により、セキュアマイコン７はルート鍵情報２２１を消去することによって、ＳＳＤ３のデータ消去を行うと共に、そのデータ消去を保証する電子証明書５００を発行できる。

なお、電子証明書５００は、ＳＳＤ３のメモリコントローラ４によって発行されてもよい。例えばＳＳＤ３が破棄される場合に、ホスト２から鍵情報消去コマンドを受信したことに応じて、メモリコントローラ４はＯＴＰ鍵情報１６１を消去してもよい。その際、メモリコントローラ４は、ＯＴＰ鍵情報１６１を消去した処理のログデータに対して、秘密鍵を用いてデジタル署名４０３を生成する。そして、メモリコントローラ４はデジタル署名４０３を付与した電子証明書５００を発行する。これにより、そのＳＳＤ３からのデータの消去を証明できる。この電子証明書５００は、例えば、ログデータ、ＳＳＤ３の識別情報、およびＯＴＰ鍵情報１６１を消去した日時を含む。電子証明書５００はさらに、セキュアマイコン７の識別情報を含んでいてもよい。

ＳＳＤ３では、ＣＰＵ１２に、上述したセキュアマイコン７の鍵情報消去部２１３と証明書発行部２１４と同様の機能を持たせることにより、ＯＴＰ鍵情報１６１を消去し、デジタル署名４０３を付与した電子証明書５００を発行する。

ホスト２は、あるＳＳＤ３のメモリコントローラ４によって発行された電子証明書５００を用いて、そのＳＳＤ３からのデータの消去が証明されているかどうかを検証する。この検証方法は、図１８を参照して上述した方法と同様である。

ホスト２は、ＳＳＤ３からのデータの消去が証明されている場合、そのＳＳＤ３に対応する識別情報を有するＳＳＤ３とのセッションの確立を禁止してもよい。これにより、既に破棄されたＳＳＤ３へのアクセスを防止できる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ＳＳＤ３のメモリコントローラ４はデータ暗号鍵３０２を生成するためのルート暗号鍵情報２２１またはルート鍵３０１を、外部のセキュアマイコン７から取得する。これに対して第２実施形態では、ＳＳＤ３がセキュアマイコン７を内蔵する。

第２実施形態と第１実施形態とでは、ＳＳＤ３がセキュアマイコン７を内蔵し、メモリコントローラ４内にセキュアマイコン７との通信を行うインタフェースがさらに設けられる構成のみが異なる。以下、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

図２０は第２実施形態に係る情報処理システム１の構成を示す。図２０に示すように、セキュアマイコン７はＳＳＤ３の内部に設けられている。より具体的には、セキュアマイコン７は、例えばＳＳＤ３に内蔵された基板上に設けられている。セキュアマイコン７の構成は第１実施形態と同様である。

また、メモリコントローラ４は、第１実施形態において上述した構成に加えて、セキュアマイコン７との通信を行うマイコンＩ／Ｆ１７を備えている。メモリコントローラ４はホストＩ／Ｆ１１ではなく、マイコンＩ／Ｆ１７を介して、セキュアマイコン７との通信を行う。マイコンＩ／Ｆ１７は、Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）、Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＳＰＩ）等のインタフェース規格に準拠する。

マイコンＩ／Ｆ１７は、セキュアマイコン７の各々との通信を行うハードウェアインタフェースである。マイコンＩ／Ｆ１７は、セキュアマイコン７との間で様々なコマンドや情報を送受信する送受信回路として機能する。

より具体的には、メモリコントローラ４はマイコンＩ／Ｆ１７を介して、ルート鍵情報２２１、暗号化ルート鍵情報３０４，３０８、または暗号化ルート鍵３１０をセキュアマイコン７から受信する。

また、メモリコントローラ４は、セキュアマイコン７で処理すべきコマンドをホスト２から受信した場合に、そのコマンドをマイコンＩ／Ｆ１７を介してセキュアマイコン７に送出する。メモリコントローラ４は、例えば、ホスト２からホストＩ／Ｆ１１を介して受信した鍵情報消去コマンドを、マイコンＩ／Ｆ１７を介してセキュアマイコン７に送出する。

ＳＳＤ３がセキュアマイコン７を内蔵することにより、ＳＳＤ３の起動時にホストＩ／Ｆ１１が使用可能な状態になる前に、メモリコントローラ４とセキュアマイコン７との間でセッションを確立して、セッション鍵（すなわち共通鍵３０３，３０５）を共有できる。

以上説明したように、第１および第２実施形態によれば、データの漏洩に対するセキュリティを強化できる。

ＳＳＤ３において、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含む。ＯＴＰメモリ１６は、各々にデータを１回書き込み可能な複数の記憶素子を含み、ＯＴＰ鍵情報１６１を格納する。メモリコントローラ４は、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１を受信し、ＯＴＰ鍵情報１６１とルート鍵情報２２１とを用いてルート鍵３０１を生成し、ルート鍵３０１を用いてデータ暗号鍵３０２を生成する。メモリコントローラ４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込むべきデータをデータ暗号鍵３０２で暗号化し、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出したデータをデータ暗号鍵３０２で復号する。

また、セキュアマイコン７において、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２は、各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含み、ＳＳＤ３で用いられるデータ暗号鍵３０２を生成するためのルート鍵情報２２１を格納する。ＣＰＵ２１は、ルート鍵情報２２１をＳＳＤ３に送信する。ＣＰＵ２１は、ホスト２からルート鍵情報２２１の消去が要求された場合、ＮＯＲ型フラッシュメモリ２２に格納されたルート鍵情報２２１を消去する。

このように、ＳＳＤ３は、セキュアマイコン７から受信したルート鍵情報２２１と、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１とを用いてルート鍵３０１を生成し、ルート鍵３０１を用いてデータ暗号鍵３０２を生成する。この場合、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１を消去することにより、ＳＳＤ３はデータ暗号鍵３０２を新たに生成できなくなる。そして、データ暗号鍵３０２を用いて暗号化され、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納されたデータが復号できなくなるので、データの漏洩を防止できる。

また、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１を消去する一方で、ＯＴＰメモリ１６に格納されたＯＴＰ鍵情報１６１を消去しない場合には、ＯＴＰ鍵情報１６１の消去に応じて新たなＯＴＰ鍵情報１６１を書き込むために、ＳＳＤ３に大量のＯＴＰメモリ１６（例えば多数のｅ−Ｆｕｓｅ素子）を設ける必要がない。

さらに、セキュアマイコン７に格納されたルート鍵情報２２１が消去されるならば、ＯＴＰ鍵情報１６１を消去するための、信頼性が低いＯＴＰメモリ１６に対する消去動作を行わなくてもよい。したがって、鍵情報を消去することによるＳＳＤ３のデータ消去（すなわちＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｒａｓｅ）の信頼性を高めることができ、データの漏洩に対するセキュリティを強化できる。

第１および第２実施形態に記載された様々な機能の各々は、回路（処理回路）によって実現されてもよい。処理回路の例には、中央処理装置（ＣＰＵ）のような、プログラムされたプロセッサが含まれる。このプロセッサは、メモリに格納されたコンピュータプログラム（命令群）を実行することによって、記載された機能それぞれを実行する。このプロセッサは、電気回路を含むマイクロプロセッサであってもよい。処理回路の例には、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、コントローラ、他の電気回路部品も含まれる。これら実施形態に記載されたＣＰＵ以外の他のコンポーネントの各々もまた処理回路によって実現されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…情報処理システム、２…ホスト、３…ＳＳＤ、４…メモリコントローラ、５…ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、６…ＤＲＡＭ、７…セキュアマイコン、１１…ホストＩ／Ｆ、１２…ＣＰＵ、１３…ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ、１４…ＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ、１５…暗号回路、１６…ＯＴＰメモリ、１２１…セッション鍵生成部、１２２…鍵情報受信部、１２３…暗号鍵生成部、１６１…ＯＴＰ鍵情報、２１…ＣＰＵ、２２…ＮＯＲ型フラッシュメモリ、２３…Ｉ／Ｆ、２１１…セッション鍵生成部、２１２…鍵情報送信部、２１３…鍵情報消去部、２１４…証明書発行部、２２１…ルート鍵情報。

Claims (19)

1. 複数の記憶素子を含む第１不揮発性メモリと、
   各々にデータを１回のみ書き込み可能な複数の記憶素子を含み、第１鍵情報を格納する第２不揮発性メモリと、
   情報処理装置に格納された第２鍵情報を受信し、前記第１鍵情報と前記第２鍵情報とを用いて第１鍵を生成し、少なくとも前記第１鍵を用いて第２鍵を生成するように構成されるコントローラとを具備し、
   前記コントローラは、前記第１不揮発性メモリに書き込むべきデータを前記第２鍵で暗号化し、前記第１不揮発性メモリから読み出したデータを前記第２鍵で復号するように構成されるメモリシステム。
2. 前記コントローラはさらに、
   共通鍵で暗号化された前記第２鍵情報を前記情報処理装置から受信し、
   暗号化された前記第２鍵情報を前記共通鍵で復号し、
   前記第１鍵情報と復号された前記第２鍵情報とを用いて前記第１鍵を生成し、
   前記第１鍵を用いて前記第２鍵を生成するように構成される請求項１記載のメモリシステム。
3. 前記コントローラはさらに、
   公開鍵で暗号化された前記第２鍵情報を前記情報処理装置から受信し、
   暗号化された前記第２鍵情報を前記公開鍵に対応する秘密鍵で復号し、
   前記第１鍵情報と復号された前記第２鍵情報とを用いて前記第１鍵を生成し、
   前記第１鍵を用いて前記第２鍵を生成するように構成される請求項１記載のメモリシステム。
4. 前記コントローラはさらに、
   共通鍵で暗号化された第３鍵を前記情報処理装置から受信し、
   暗号化された前記第３鍵を前記共通鍵で復号し、
   復号された前記第３鍵を用いて前記第２鍵を生成するように構成される請求項１記載のメモリシステム。
5. 前記コントローラは暗号回路を含み、
   前記コントローラは、前記第２鍵を前記暗号回路に設定し、前記暗号回路を用いて前記第１不揮発性メモリに書き込むべきデータを前記第２鍵で暗号化し、前記暗号回路を用いて前記第１不揮発性メモリから読み出されたデータを前記第２鍵で復号するように構成される請求項１記載のメモリシステム。
6. 前記コントローラはさらに、
   前記情報処理装置による要求に応じて、前記暗号回路に設定された前記第２鍵を無効化し、
   前記第２鍵が無効化されたことを前記情報処理装置に通知するように構成される請求項５記載のメモリシステム。
7. 前記コントローラはさらに、ホストからの要求に応じ、前記第２不揮発性メモリに格納された前記第１鍵情報を消去するように構成される請求項１記載のメモリシステム。
8. 前記コントローラはさらに、
   前記第１鍵情報を消去した処理のログデータに対して、秘密鍵を用いてデジタル署名を生成し、
   前記ログデータ、前記メモリシステムの識別情報、および前記第１鍵情報を消去した日時を含む電子証明書と、前記デジタル署名とを、前記ホストに送信するように構成される請求項７記載のメモリシステム。
9. 前記メモリシステムは、前記情報処理装置を内蔵する請求項１記載のメモリシステム。
10. ホストおよびメモリシステムと通信可能であり、
    各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含み、前記メモリシステムで用いられる第１鍵を生成するための第１鍵情報を格納する不揮発性メモリと、
    前記第１鍵情報を前記メモリシステムに送信するように構成される処理部とを具備し、
    前記処理部は、前記ホストからの要求に応じ、前記不揮発性メモリに格納された前記第１鍵情報を消去するように構成される情報処理装置。
11. 前記処理部はさらに、前記第１鍵情報を共通鍵で暗号化し、暗号化された前記第１鍵情報を前記メモリシステムに送信するように構成される請求項１０記載の情報処理装置。
12. 前記処理部はさらに、前記第１鍵情報を公開鍵で暗号化し、暗号化された前記第１鍵情報を前記メモリシステムに送信するように構成される請求項１０記載の情報処理装置。
13. 前記処理部はさらに、前記第１鍵を共通鍵で暗号化し、暗号化された前記第１鍵を前記メモリシステムに送信するように構成される請求項１０記載の情報処理装置。
14. 前記処理部は、前記第１鍵情報が格納された前記不揮発性メモリ内の記憶領域に乱数を書き込むことにより、前記不揮発性メモリに格納された前記第１鍵情報を消去するように構成される請求項１０記載の情報処理装置。
15. 前記処理部はさらに、
    前記ホストからの要求に応じ、暗号回路に設定された第２鍵を無効化することを前記メモリシステムに要求し、
    前記第２鍵が無効化されたことが前記メモリシステムから通知された場合、前記不揮発性メモリに格納された前記第１鍵情報を消去するように構成される請求項１０記載の情報処理装置。
16. 前記処理部はさらに、
    前記第１鍵情報を消去した処理のログデータに対して、秘密鍵を用いてデジタル署名を生成し、
    前記ログデータ、前記情報処理装置の識別情報、前記メモリシステムの識別情報、および前記第１鍵情報を消去した日時を含む電子証明書と、前記デジタル署名とを、前記ホストに送信するように構成される請求項１０記載の情報処理装置。
17. 情報処理装置とメモリシステムとによって構成される情報処理システムであって、
    前記情報処理装置は、
    各々にデータを複数回書き込み可能な複数の記憶素子を含む第１不揮発性メモリに格納された第１鍵情報を読み出し、
    前記第１鍵情報を前記メモリシステムに送信するように構成され、
    前記メモリシステムは、
    前記情報処理装置から前記第１鍵情報を受信し、
    各々にデータを１回のみ書き込み可能な複数の記憶素子を含む第２不揮発性メモリに格納された第２鍵情報を読み出し、
    前記第１鍵情報と前記第２鍵情報とを用いて第１鍵を生成し、
    少なくとも前記第１鍵を用いて第２鍵を生成し、
    複数の記憶素子を含む第３不揮発性メモリに書き込むべきデータを前記第２鍵で暗号化し、前記第３不揮発性メモリから読み出したデータを前記第２鍵で復号するように構成される情報処理システム。
18. ホストと通信可能であり、
    前記情報処理装置はさらに、前記ホストから鍵情報の消去が要求された場合、前記第１不揮発性メモリに格納された前記第１鍵情報を消去するように構成される請求項１７記載の情報処理システム。
19. 前記情報処理装置はさらに、
    前記第１鍵情報を消去した処理のログデータに対して、秘密鍵を用いてデジタル署名を生成し、
    前記ログデータ、前記情報処理装置の識別情報、前記メモリシステムの識別情報、および前記第１鍵情報を消去した日時を含む電子証明書と、前記デジタル署名とを、前記ホストに送信するように構成される請求項１８記載の情報処理システム。

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