Технология голографической записи Tapestry - до 200 Гб на одном сменном диске

Рынок корпоративных носителей информации стабильно растёт. Растут и объёмы данных, используемых в работе на предприятиях. Эти данные нуждаются в резервном копировании и хранении в отдельном месте на случай непредвиденных потерь. Ранее для бэкапа использовались жёсткие диски (у тех, кто победнее) или ленточные носители (у тех, кто побогаче). Но совершенно ясно, что время ленточных носителей ушло в прошлое.

 

 

Сегодня индустрия требует нового типа носителей, имеющего объём, сопоставимый со стримерными картриджами и жёсткими дисками, но быстрого, надёжного и обеспечивающего защиту от несанкционированного доступа к данным.

Возможно, такими носителями смогут стать новые голографические диски Tapestry, разработанные компанией Inphase Technologies.

Голографическая запись на диск

Прежде всего, голографический метод записи на носитель отличается от других методов, существовавших до сих пор. Он даёт возможность избавиться от ограничений, накладываемых площадью поверхности носителей, так как запись осуществляется не на плоскости, а в пространстве, на всей толщине носителя. Современные способы записи позволяют записывать один бит на носитель в один момент времени. В отличие от них, голографический способ позволяет записывать миллионы бит одной вспышкой лазерного луча. Благодаря этому, значительно возрастает скорость записи данных. Вот как выглядит в разрезе привод для голографической записи на диск:

Привод для голографической записи

Первый коммерческий привод с возможностью голографической записи появится в продаже уже в этом году и будет способен записывать до 200 Гб на один диск. В дальнейшем ёмкость одного диска будет плавно увеличиваться до 1.6 Тб. Итак, как же происходит запись на голографический диск?

Запись на голографический диск

Лазерный луч разделяется на два луча, один из которых пишет данные (сигнальный) и эталонный. Голограмма формируется, когда два этих луча пересекаются в носителе. Процесс преобразования данных в сигнальный луч производится специальным модулятором SLM (spatial light modulator), он преобразует единицы и нули цифрового потока в "шахматное поле" белых и чёрных точек. Данные образуют собой двумерный массив, матрицу, содержащую миллионы бит. Общее число бит определяется разрешающей способностью модулятора.

Способ голографической записи

В точке соприкосновения эталонного луча и проекции "шахматной доски" на носитель производится запись. Когда эталонный луч складывается с белым пятном шахматной доски и попадает на носитель, происходит химическая реакция и на носителе остаётся след. Соответственно, там, где было чёрное пятнышко доски, след не остаётся. Изменяя угол наклона эталонного луча, длину его волны или положение носителя, на одну и ту же площадь носителя удаётся записать множество различных голограмм одновременно. Процесс записи голограмм на одной глубине носителя был назван мультиплексированием. Компания InPhase Tech разработала различные способы мультиплексирования, путём изменения угла эталонного луча и другими методами, в результате чего появилась возможность значительно увеличить объём хранимой на носителе информации, накладывая голограммы друг на друга множество раз.

Считывание информации

Для считывания информации необходим только эталонный луч. Он отражает голограмму, воссоздавая "шахматную доску" из чёрных и белых квадратиков, которая затем проецируется на специальный чувствительный элемент. Этот элемент параллельно расшифровывает миллионы бит, за счёт чего удаётся достичь высокой скорости считывания данных.

Способ голографического считывания

Носитель информации

Естественно, компании InPhase Tech пришлось находить новый носитель информации, который обладал бы высокой фоточувствительностью, стабильностью, оптической чистотой, возможностью лёгкого производства, который бы не разрушался при считывании, не подвергался воздействию внешних факторов и при этом оставался бы лёгким и тонким.

Таким носителем стал фото-полимер, из которого стали изготавливать диски, заключённые в специальном картридже. Диск имеет диаметр 130 мм, чуть больше, чем стандартный компакт-диск или DVD. Когда свет попадает на этот материал, происходит химическая реакция, вырабатываются фотоны, записывающие данные. Этот процесс нельзя обратить, поэтому потребовалось создать дополнительные средства защиты, гарантирующие целостность записи как в процессе, так и после.

Диск Tapestry

Диск Tapestry: CD-R объёмом 200 Гб

Защита данных

Объёмное считывание в корне отличается от считывания компакт-дисков или магнитных носителей. Здесь нет возможности считать информацию напрямую, как скажем, с компакт-диска, где можно считать точки и штрихи или с жёсткого диска, где можно определить положение магнитных доменов. Здесь всё по-иному, по трёхмерному. Помимо этого, компании InPhase Tech удалось принять на вооружение и несколько методов защиты данных от несанкционированного доступа, причём как физических, так и логических.

Каждый диск Tapestry имеет встроенный чип, используемый для хранения карты данных, чем-то напоминающей FAT жёсткого диска. В этой библиотеке хранятся все данные о партициях, формате и положении данных. При установке диска в устройство, прежде всего, производится считывание информации с этого чипа. Если эти данные утеряны, считать информацию будет очень сложно, практически невозможно. Эти карты данных могут быть зашифрованы методом криптования, так что доступ к ним получит только владелец информации.

Другое средство защиты - ватермарки, встроенные в диск. Прежде, чем считать данные, потребуется считать и распознать ватермарки, закодированные в носителе.

Ещё одно средство защиты - изменение длины волны лазера. Малейшее изменение длины волны лазера позволит защитить данные от считывания другими приводами, на которых установлена другая длина волны. Не зная длины волны, считать данные не получится. Длина волны лазера может изменяться от 403 до 407 нм.

Уникальные маркировки так же используются для защиты данных. Чтобы считать эти маркировки, потребуется использовать красный лазер и знать точные адреса хранения этих маркировок. Если не известны их адреса, то считать информацию не получится. По крайней мере, на обычном Tapestry приводе.

Так же имеется возможность защитить данные от считывания на другом приводе посредством привязки их к прошивке своего привода. Прошивка может изменять способы записи страниц на диск, положения заголовков и т.д. и т.п. На плате электроники привода располагается модуль OTP PROM, способный программироваться пользователем. Этот блок при записи обращается к разным частям прошивки привода и считывает оттуда идентификаторы, используемые при записи. Вскрыть эту защиту практически невозможно, так что если вы хотите "привязать" ваши данные именно к вашему приводу Tapestry, вы сможете это сделать.

Последний, наиболее эффективный метод защиты данных - фазовая маска. Суть её заключается в том, что привод может накладывать определённую маску на пути лазерного луча, несущего данные. Эта маска потребуется как при записи, так и при считывании данных. После применения фазовой маски считать данные на стандартных приводах уже не получится. Эту функцию можно установить на некоторых приводах по заказу без увеличения стоимости продукта. Каждая маска уникальна, она получается с использованием генератора случайных чисел и повторить её не удастся.

Таким образом, хранение информации на голографических дисках Tapestry гарантирует защиту информации от несанкционированного доступа.

Привод Tapestry с диском

Напоследок

Сегодня приводы Tapestry позволяют записывать 200 Гигабайтные диски со скоростью 20 Мб/с. До 2010 года компания InPhase Tech обещает достигнуть ёмкости 1.6 Тб и скорости записи 120 Мб/с. Время хранения данных на одном диске составляет не менее 50 лет, то есть эти диски очень долговечны, особенно по сравнению со стримерными картриджами.

Нельзя ожидать, что такой носитель, рассчитанный на корпоративный рынок, будет стоить дёшево. Однако, возможно, развитие технологий голографической записи позволит когда-нибудь перенести их и на потребительский рынок.

LIKE OFF
19/01.2005