固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)銷毀方式的探討及應(yīng)用

王翠芝 周象泉

摘 要：大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)的安全越來越引起重視，對數(shù)據(jù)的存儲要求也越來越高，固態(tài)硬盤（Solid State Disk） 是一種可智能銷毀的新型存儲器件，與普通硬盤相比，固態(tài)硬盤具有抗震動、低熱量、體積小、工作溫度范圍大、數(shù)據(jù)安全等優(yōu)點(diǎn)，特別是在固態(tài)硬盤中的可銷毀功能使得在關(guān)鍵時(shí)刻能實(shí)現(xiàn)對機(jī)密數(shù)據(jù)的保護(hù)，但具體采取何種手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的徹底銷毀成為關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：固態(tài)硬盤（SSD）；物理銷毀；邏輯銷毀。

中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展已進(jìn)入到快車道，數(shù)字中國智慧社會建設(shè)日益提上日程，數(shù)據(jù)安全關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至軍事機(jī)密，竭盡全力發(fā)展更先進(jìn)、更高級、更安全的電子系統(tǒng)，另一方面，也窮其所能破解對方的電子系統(tǒng)，而作為數(shù)據(jù)載體的硬盤，在通過各種加密手段防止破解的同時(shí)，數(shù)據(jù)銷毀、各種應(yīng)急環(huán)境下的快速刪除或者銷毀數(shù)據(jù)也成了應(yīng)用重點(diǎn)之一。

在過去的電影中曾出現(xiàn)這樣的鏡頭，坐在指揮所內(nèi)輕輕按下一個(gè)按鍵后，這一可控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的包括手機(jī)、電腦等所有器件全部都化為灰燼……現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)。

固態(tài)硬盤（Solid State Disk） 是一種可智能銷毀的新型存儲器件，與普通硬盤相比，固態(tài)硬盤具有訪問延遲小、 低功耗、無噪音、抗震動、低熱量、體積小、工作溫度范圍大、數(shù)據(jù)安全等優(yōu)點(diǎn)

總體來說，銷毀數(shù)據(jù)分兩類：

一種是物理銷毀，芯片直接損毀掉，物理性的銷毀，沒有修復(fù)的可能。物理銷毀方式一般會使用下面手段：錘子或者其他重物壓碎；強(qiáng)酸溶液銷毀；炸藥銷毀；高電壓將芯片擊穿。

另一類是邏輯銷毀，僅僅銷毀數(shù)據(jù)，不損壞物理芯片，SSD銷毀數(shù)據(jù)后可以直接使用，或者通過量產(chǎn)工具進(jìn)行量產(chǎn)后繼續(xù)使用；

一、邏輯銷毀又分幾類：

（一）是按銷毀速度，快速銷毀，按一下物理按鍵幾秒之內(nèi)完成數(shù)據(jù)刪除；其中又分為：

（1）硬件觸發(fā)銷毀方式。

利用數(shù)據(jù)銷毀線，按下銷毀按鈕即可實(shí)現(xiàn)智能銷毀，銷毀過程可通過綠色指示燈的閃爍進(jìn)行監(jiān)控，指示燈滅，銷毀結(jié)束；中途突然掉電，下次通電時(shí) 不做任何操作，只做銷毀，確保數(shù)據(jù)徹底銷毀。固態(tài)硬盤銷毀后，可通過再次重啟，利用硬盤分區(qū)工具對硬盤進(jìn)行格式化后可再次使用，且通過提高主控芯片和閃存顆粒質(zhì)量，優(yōu)化閃存各塊的擦除次數(shù)平均化，優(yōu)化讀寫操作流程，減少讀寫操作的平均響應(yīng)時(shí)間，提高了固態(tài)硬盤的使用壽命，保證了固態(tài)硬盤的可靠性。

（2）軟件觸發(fā)銷毀方式：

數(shù)據(jù)銷 毀也稱軟銷毀，是指用戶通過指定引腳進(jìn)行觸發(fā)操作，固態(tài)硬盤主控制器識別用戶觸發(fā)后執(zhí)行數(shù)據(jù)銷毀命令，對Flash內(nèi)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行銷毀的過程。數(shù)據(jù)銷毀功能將銷毀固態(tài)硬盤內(nèi)的所有用戶信息，但是不會對主控固件造成任何影響，同時(shí)也不會造成硬盤內(nèi)各器件損傷，用戶只需再次上電后進(jìn)行格式化即可重新正常使用。數(shù)據(jù)銷毀的執(zhí)行時(shí)間受SSD容量大小和Flash芯片類型的影響，銷毀速度一般不低于2.5GB/s。

計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)利用特定的應(yīng)用軟件，發(fā)出安全銷毀指令，固態(tài)硬盤的主控芯片接到銷毀指令后，將連接的閃存芯片的數(shù)據(jù)進(jìn)行銷毀的方式。

（二）是數(shù)據(jù)覆蓋和填充，根據(jù)容量大小通常好耗費(fèi)幾個(gè)小時(shí)，這些數(shù)據(jù)銷毀方式可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，更多是通過硬件實(shí)現(xiàn)。

快速刪除通常并不刪除數(shù)據(jù)，因此，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，但是，在緊急的客觀環(huán)境之下，快速刪除是有其存在的必然性和重要性。

二、銷毀的實(shí)現(xiàn)手段

一般來說，無論是邏輯還是物理銷毀，都可以通過指定的pin來執(zhí)行銷毀，Host端和SSDdevice端統(tǒng)一pin的定義就可以通過按鍵來銷毀。

通過按鍵進(jìn)行銷毀，需要做誤觸發(fā)處理，通常會設(shè)定按鍵幾秒以后開始觸發(fā)銷毀功能。

通過高壓手段的物理燒毀比邏輯銷毀要困難非常多，比較難的是如何保證每一片閃存顆粒都被燒毀掉，理論上，可以通過很多手段，將芯片一片片依次燒毀，從實(shí)踐上來看，一片芯片通常會燒很長時(shí)間，而且燒毀后不會自動跳到下一個(gè)芯片進(jìn)行燒毀，或者某個(gè)芯片無法燒毀等等。

三、應(yīng)用場景

（一）加速度感應(yīng)物理自毀固態(tài)硬盤

這是某國戰(zhàn)斗機(jī)上的應(yīng)用，設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是當(dāng)戰(zhàn)斗機(jī)在戰(zhàn)斗中被擊中而墜毀時(shí)，如何保障軍事數(shù)據(jù)不泄露，被擊中時(shí)飛行員可能已經(jīng)失去生命，即使飛行員沒有失去生命，也把最寶貴的時(shí)間都留給飛行員去逃生，而不是在有效的逃生機(jī)會里去銷毀數(shù)據(jù)，因此，當(dāng)飛機(jī)開始墜毀時(shí)，SSD內(nèi)部的加速度感應(yīng)器會感應(yīng)加速度，并且在達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)啟動銷毀程序，將SSD進(jìn)行物理燒毀，無需人工干預(yù)，即使敵方找到了墜毀戰(zhàn)斗機(jī)，內(nèi)部的軍事數(shù)據(jù)已經(jīng)蕩然無存。

（二）遠(yuǎn)程銷毀

遠(yuǎn)程銷毀目前已經(jīng)相當(dāng)平民化，iphone手機(jī)也具備遠(yuǎn)程銷毀數(shù)據(jù)的功能，SSD很多解決方案也是通過內(nèi)部裝一個(gè)sim卡來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程銷毀。因此，通過短信等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)銷毀對目前技術(shù)來說已經(jīng)很Low。

無論是GPS和SIM卡，面臨的同樣問題就是信號問題。

（三）離開規(guī)定區(qū)域一定距離自動銷毀

限定電腦或者硬盤在一定的范圍內(nèi)使用，例如：指揮所內(nèi)部，當(dāng)監(jiān)測到電腦離開指定范圍的距離時(shí)，自動啟動銷毀程序。

（四）外部電源被切斷后繼續(xù)執(zhí)行物理銷毀

當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)銷毀的過程中外部電源被切斷，SSD通過自帶的電池等繼續(xù)完成銷毀任務(wù)

（五）當(dāng)硬盤上當(dāng)后繼續(xù)執(zhí)行未完成的銷毀操作

當(dāng)SSD在執(zhí)行銷毀任務(wù)的過程中被切斷外部電源，銷毀任務(wù)被中斷，當(dāng)SSD重新上電后，繼續(xù)執(zhí)行未完成銷毀任務(wù)。

這種做法的缺點(diǎn)在于，如果對方通過拆解芯片來破解，未被銷毀的數(shù)據(jù)就會存在被破解的風(fēng)險(xiǎn)。

（六）重新進(jìn)行pin的定義，當(dāng)SSD離開原先的設(shè)備重新插入新的設(shè)備后啟動燒毀任務(wù)

將SSD與客戶硬件進(jìn)行綁定，SSD不具備通用性，在不清楚pin定義的情況下，插入其他設(shè)備試圖破解數(shù)據(jù)會導(dǎo)致SSD直接被燒毀。

總結(jié)：

鑒于以上綜述，固態(tài)硬盤智能銷毀的硬件觸發(fā)的優(yōu)勢及固態(tài)硬盤的可重復(fù)利用性，本課題采用了固態(tài)硬盤一鍵智能硬件觸發(fā)銷毀方式，利用SATA接口中的P13啟動智能銷毀觸發(fā)，通過計(jì)算機(jī)機(jī)箱面板上的觸發(fā)設(shè)備（按鍵或開關(guān)）觸發(fā)硬盤控制器銷毀Flash內(nèi)部所有數(shù)據(jù)。該觸發(fā)設(shè)備與SATA接口的P13相連，通過一個(gè)至少2S的低電平觸發(fā)脈沖觸發(fā)硬盤內(nèi)控制器執(zhí)行數(shù)據(jù)銷毀流程。一鍵智能銷毀后，在下次重啟或上電后硬盤內(nèi)數(shù)據(jù)全部被清除，利用硬盤分區(qū)工具對硬盤進(jìn)行格式化后就可再次使用。

針對閃存的存儲特性，一鍵智能銷毀雖然很不會對固態(tài)硬盤產(chǎn)生影響，但同樣存在閃存數(shù)據(jù)塊擦除的不均衡，導(dǎo)致通過個(gè)別閃存塊的擦除次數(shù)過多，使固態(tài)硬盤的使用用壽命降低問題，優(yōu)化均衡閃存各塊的擦除次數(shù)，優(yōu)化讀寫操作流程，減少讀寫操作的平均響應(yīng)時(shí)間，且通過提高主控芯片和閃存顆粒質(zhì)量和緩存芯片，提高了固態(tài)硬盤的讀寫速度和使用壽命，確保固態(tài)硬盤的可靠性。