DE60035331T2 - System und Verfahren zum Unterdrücken von elektromagnetischer Strahlung einer kryptographischen Vorrichtung mit einer integrierten Schaltung - Google Patents

System und Verfahren zum Unterdrücken von elektromagnetischer Strahlung einer kryptographischen Vorrichtung mit einer integrierten Schaltung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Anmeldung teilt gemeinsame Elemente der Offenbarung mit der gemeinsam beauftragten, anhängigen Europäischen Anmeldung Nr.: 99125306.3 , eingereicht am 17. Dezember 1999, veröffentlicht als EP-A-1 022 683 und mit dem Titel: SYSTEM AND METHOD FOR SUPPRESSING CONDUCTED EMISSIONS BY A CRYPTOGRAPHIC DEVICE (übersetzt: System und Verfahren zum Unterdrücken geführter Aussendungen durch eine kryptographische Vorrichtung) und der Europäischen Anmeldung Nr. 00 126 516.4 , veröffentlicht als EP-A-1 107 502 mit dem Titel: SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING DIFFERENTIAL POWER ANALYSIS ATTACKS (DPA) ON A CRYPTOGRAPHIC DEVICE (übersetzt: System und Verfahren zum Verhindern differenzieller Leistungsanalyseangriffe (DPA) auf eine kryptographische Vorrichtung), die am gleichen Tag wie die vorliegende eingereicht worden ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zum Ausführen von kryptographischen Vorgängen, und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Erhöhen der Sicherheit derartiger Systeme; insbesondere auf solche Systeme, die zum Überprüfen der Bezahlung von Porto verwendet werden.
  • US-A-5,533,123 beschreibt ein Verfahren zum Begrenzen von geführten Aussendungen durch eine gesicherte Verarbeitungseinheit SPU (Englisch: Secured Processing Unit), die Verschlüsselung und Entschlüsselung und verschiedene Algorithmen ausführt, wobei die SPU einen SPU-Chip umfasst und mindestens einen wesentlichen Teil der kryptographischen Vorgänge ausführt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Einbauens der SPU in eine fälschungs- bzw. manipulationssichere Struktur, Bereitstellen von Leistung an die SPU von einer externen Batterie und einer Systemspannungsleitung, und Isolieren von zumindest einem Teil der SPU von der externen Batterie, wenn die Systemleistung abgeschaltet wird.
  • EP-A-0 463 261 beschreibt eine IC Karte mit verbesserten Schaltkreisen zur Leistungszuführungsumschaltung, in denen ein Spannungsabfall über eine Diode des Schaltkreises zur Leistungszuführungsumschaltung klein gehalten wird, so dass die IC Karte stets richtig betrieben werden kann.
  • Kryptographische Systeme haben viele Anwendungen, sowohl für die sichere Übertragung von Information als auch für die Authentifizierung und Überprüfung der Quelle der Information. Eine derartige Anwendung ist die Überprüfung von Porto bzw. Postgebühren.
  • Die überwältigende Mehrheit der Postdienste rund um die Welt erfordert eine Vorauszahlung für die von den Postdiensten bereitgestellten, postalischen Diensten. Vorauszahlung erfordert jedoch einen überprüfbaren Beweis von bezahltem Porto. Die traditionelle Gebührenbriefmarke ist ein wichtigstes Beispiel eines derartigen Beweises.
  • Eine andere (Anwendung) ist die Verwendung von Postgebührenmessgeräten, die einige Nachteile von Postgebührenbriefmarken mindern. Die ersten Postgebührenmessgeräte waren mechanische Geräte, die Druck- und Rechnungsfunktionen gesichert miteinander verbunden hatten. Das mechanische Messgerät, das über viele Jahre perfekt war, wurde zu einem weit verbreiteten, grundlegenden Geschäftsgerät. Die Abrechnungs- und Maschinensteuerungsfunktionen wurden computerisiert als in den späten 70'ern elektronische Postgebührenmessgeräte eingeführt wurden. Dies ermöglichte neue Merkmale, einschließlich nach Abteilungen unterschiedener Abrechnung, und computergesteuerter Rücksetzung des Messgeräts. Die grundlegende Sicherheit des Postgebührennachweises blieb jedoch dieselbe, und hängt von zwei Merkmalen ab: 1) physikalische Sicherheit des Druckvorgangs, d.h. das Drucken des Portonachweises kann nicht ohne entsprechende Abrechnung auftreten, und 2) forensische bzw. kriminaltechni sche Erkennbarkeit, das heißt betrügerische postalische Freimachungsvermerke können von rechtmäßigen Freimachungsvermerken unterschieden werden.
  • Das Zusammenkoppeln des Druck- und Abrechnungsmechanismus innerhalb eines abgesicherten, fälschungs- bzw. manipulationssicheren Rahmens sorgt für die physikalische Sicherheit des Druckens. Eine Inspektion der Vorrichtung zeigt normalerweise Fälschungen. Die effektive forensische Erkennbarkeit von gefälschten postalischen Freimachungsvermerken hängt ab von der Nichtverfügbarkeit alternativer Mechanismen, die zum Fälschen von Freimachungsvermerken geeignet sind. Bis vor kurzem waren ernsthafte Versuche zum Erzeugen gefälschter Freimachungsvermerke unter Verwendung eines alternativen Druckmechanismus erkennbar.
  • Heute bietet die mögliche Verwendung von leicht verfügbaren, preiswerten, computer-getriebenen Druckern zum Drucken von Portonachweisen neue Möglichkeiten für Kundenannehmlichkeit bzw. Verbraucherfreundlichkeit und wesentliche Kostenvorteile. Jedoch erfordert die Verwendung derartiger Drucker neue Wege des Überprüfens des Portozahlungsnachweises, so wie das zuerst in den US-Patenten 4,641,347 , 4,641,346 , 4,757,537 und 4,775,246 angeregt war. Zu dieser Zeit wurde bemerkt, dass die Sicherheit von Portonachweisen abhängt von der Sicherheit der in dem Freimachungsvermerk gedruckten Information, einschließlich der Nachrichtenauthentifizierung und Integrität.
  • US Patente 4,841, 555 und 4,725,718 erweiterten diese Idee auf nicht gesichertes Drucken von Porto bzw. Postgebühren; und offenbarten die Notwendigkeit, dass zumindest ein Teil der Information in dem Freimachungsvermerk für eine Partei, die nicht im Besitz einer gewissen geheimen Information ist, zufällig erscheinen muss. Derartige zufällig aussehen de Information wird normalerweise als ein digitales Merkmal bzw. Token bezeichnet.
  • Die Grundlage für die Sicherheit von postalischen Rückflüssen bzw. Gewinnen in der digitalen Welt sind zwei neue Erfordernisse: 1) Sicherheit des Vorgangs zum Erzeugen des digitalen Merkmals, und 2) automatische Erkennbarkeit, d.h. gefälschte digitale Merkmale können durch automatische Mittel erkannt werden.
  • Eine kryptographische Transformation, die auf ausgewählte Daten auf dem Poststück angewendet wird, erzeugt das digitale Merkmal. Die Daten können folgendes umfassen: Portowert, Datum, Postleitzahl des geographischen Auslieferungsgebiets, Information über die Empfängeradresse, Messgerätedaten und Stückzähler. Derartige Daten werden normalerweise als postalische Daten bezeichnet. Die zum Erzeugendes digitalen Merkmals verwendete, geheime Information ist im allgemeinen ein kryptographischer Schlüssel, der innerhalb der Abrechnungsvorrichtung gehalten wird. Ein Überprüfungsgerät mit Zugang zu einem Überprüfungsschlüssel, der der geheimen Information der Abrechnungsvorrichtung entspricht, validiert das digitale Merkmal. Einige kryptographische Algorithmen und Protokolle sind für diesen Zweck untersucht worden. US Patent 4,853,961 beschreibt entscheidende Aspekte von Kryptographie mit öffentlichen Schlüsseln für Postversendungsanwendungen. Siehe Jose Pastor, CRYPTOPOST, "A Universal Information-Based Franking System for Automated Mail Processing" (übersetzt: "Ein universelles, informations-basiertes Frankierungssystem für automatisierte Postverarbeitung"), Proceedings of the Fourth Advanced Technology Conference of the U.S. Postal Service, Vol. I, Seiten. 429-442, Nov. 1990. Siehe auch Jose Pastor, CRYPTOPOST, „A Cryptographic Application to Mail Processing" (übersetzt: „Eine kryptographische Anwendung für Postverarbeitung"), Journal of Cryptology, 3 (2), Seiten 137-146, Nov. 1990.
  • Zwei Verfahren zum Vorlegen eines postalischen Prüfzeichens mit betrügerischem Nachweis der Bezahlung sind ein gefälschter Freimachungsvermerk und ein kopierter Freimachungsvermerk. Der erstere ist ein rechtmäßig erscheinender, nicht bezahlter Freimachungsvermerk, der insbesondere einen kryptographischen Überprüfungsprozess erfüllt. Der letztere ist eine Nachbildung eines rechtmäßigen, bezahlten Freimachungsvermerks. Derartige gefälschte Freimachungsvermerke werden notwendigerweise jeglichen kryptographischen Überprüfungsprozess erfüllen und müssen durch andere Mittel erkannt werden, beispielsweise doppelte Poststücknummern, usw., was keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Vorbeugung bzw. den Schutz vor gefälschten Freimachungsvermerken.
  • Ein gefälschter Freimachungsvermerk kann durch Überprüfen des digitalen Merkmals erkannt werden. Die Überprüfung zeigt, dass das digitale Merkmal durch einen kryptographischen Algorithmus mit Zugang zu dem geheimen Schlüssel des Messgeräts erzeugt worden ist. Die in dem Freimachungsvermerk gedruckte Information und ein Zugang zu einem Überprüfungsschlüssel sind ausreichend zum Erkennen von gefälschten Freimachungsvermerken solange der geheime Schlüssel des Messgeräts vertraulich ist. In einem System mit öffentlichem Schlüssel liefert eine digitale Signatur die Datenauthentifizierung und den Integritätsnachweis. In einem System mit symmetrischem Schlüssel liefert ein Nachrichtenauthentifizierungscode (MAC, Englisch: Message Authentication Code) eine vergleichbare Überprüfung.
  • Unter Annahme der Integrität der Überprüfungssoftware und Hardware kann nur ein beeinträchtigter Geheimschlüssel des Messgeräts überprüfbare gefälschte Freimachungsvermerke erzeugen. Messgeräte können durch Zerstören des physikalischen Schutzes des Schlüssels durch Verfälschen oder durch Ableiten des Schlüssels aus Freimachungsvermerkdaten durch Kryptoanalyse beeinträchtigt bzw. kompromittiert werden. Allgemein ist ein Fälschen erkennbar, wenn der physikalische Schutz der Sicherheitskomponente des Porto- bzw. Postgebührenmesssystems ausreichend ist, wie beispielsweise erläutert in FIPS 140-1, „Security Requirements for Cryptographic Modules" (übersetzt: „Sicherheitserfordernisse für kryptographische Module"), National Institute for Standards and Technology (übersetzt: Nationales Institut für Standards und Technologie), Jan. 1994 und ein Schutz vor physikalischem Verfälschen bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
  • Im allgemeinen sind vielfältige kryptographische Vorgänge zum Erzeugen von digitalen Merkmalen zum Authentifizieren von postalischen Freimachungsvermerken und zum Überprüfen derartiger Freimachungsvermerke wohlbekannt und die Einzelheiten von verschiedenen Systemen brauchen hier für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht weiter besprochen zu werden, außer anzumerken, dass die Robustheit aller derartiger Operationen in Bezug auf Kryptoanalyse von der Schwierigkeit des Lösens bestimmter mathematischer Probleme abhängt, beispielsweise diskrete logarhithmische Probleme oder dem Faktorisieren einer großen zusammengesetzten Zahl (siehe: „The USPS published draft specifications: The INFORMATION BASED INDICIA PROGRAMM (IBIP) INDICIUM SPECIFICATION" (übersetzt: „Die veröffentlichenden Entwurfspezifikationen des US Postdiensts: Die Spezifikation des Freimachungsvermerks nach dem informationsbasierten Freimachungsvermerkprogramm (IBIP)), datiert 13. Juni 1996; „The INFORMATION BASED INDICIA PROGRAMM POSTAL SECURITY DEVICE SPECIFICATION" (übersetzt: „Die Spezifikation für ein postalisches Sicherheitsgerät des informationsbasierten Freimachungsvermerkprogramms"), datiert 13. Juni 1996; und „The INFORMATION BASED INDICIA PROGRAMM HOST SYSTEM SPECIFICATION" (übersetzt: „Die Spezifikation für ein Leitrechner system des informations-basierten Freimachungsvermerkprogramms), datiert 09. Oktober 1996, die zusammengenommen die vom US Postdienst (U.S.P.S.) vorgeschlagenen Erfordernisse für ein auf kryptographisch gesicherten Freimachungsvermerken basiertes Portobezahlungssystem definieren).
  • Als Teil eines vorgeschlagenen, informationsbasierten Freimachungsvermerkprogramms (IBIP, Englisch: Information-Based Indicia Programm) hat der US Postdienst (USPS) als Maße für Robustheit vorgeschlagen: 1024 Bit RSA, 124 Bit DSS oder 160 Bit ECDSA.
  • Derzeit gibt es zwei Postgebührenmesssystemtypen: geschlossene Systeme und offene Systeme. In einem geschlossenen System ist die Systemfunktionalität ausschließlich auf die Messaktivität gerichtet. Eine Messvorrichtung eines offenen Systems ist eine Postgebührennachweisvorrichtung mit einem nicht-dedizierten Drucker, d.h. einem, der nicht sicher mit einem gesicherten Abrechnungsmodul verbunden ist und der für andere Zwecke benutzt werden kann. Freimachungsvermerke von offenen Systemen, die durch den nicht-dedizierten Drucker gedruckt werden, werden dadurch sicher gemacht, dass Information über den Adressaten in dem verschlüsselten Nachweis des auf das Poststück gedruckten Freimachungsvermerks für eine nachfolgende Überprüfung eingeschlossen wird. Beispiele von Messvorrichtungen in offenen Systemen umfassen auf Personalcomputern (PC) basierte Geräte mit Einfach-/Multi-Tasking Betriebssystemen, Mehrfachbenutzeranwendungen und digitale Drucker.
  • Herkömmliche mechanische und elektronische Postgebührenmessvorrichtungen als geschlossenes System haben bisher die Verbindung zwischen dem Drucken und dem Abrechnen gesichert. Die Integrität der physikalischen Messbox ist durch periodische Inspektionen des Messgeräts überwacht worden. Digital druckende Postgebührenmessgeräte, die Postgebühren messgeräte vom geschlossenen System sind, enthalten typischerweise einen digitalen Drucker, der an ein Mess-(Abrechungs-)Gerät gekoppelt ist, was hierin als eine postalische Sicherheitsvorrichtung (PSD, Englisch: Postal Security Device) bezeichnet wird. Digital druckende Postgebührenmessvorrichtungen haben die Notwendigkeit für eine physikalische Inspektion aufgehoben, in dem die Verbindung zwischen den Abrechnungs- und den Druckmechanismen kryptographisch gesichert wird. Im Wesentlichen erzeugen neue, digital druckende Postgebührenmessgeräte eine sichere Punkt-zu-Punkt Kommunikationsverbindung zwischen der Abrechnungseinheit und dem Druckkopf. Siehe beispielsweise US Patent Nr. 4,802,218 , erteilt an Christopher B. Wright et al. und nun dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung abgetreten.
  • Ein Beispiel eines digital druckenden Postgebührenmessgeräts mit sicherer Druckkopfkommunikation ist der Personal PostTM, das von Pitney Bowes Inc. aus Stamford, CT hergestellt wird. Ein Beispiel eines digital druckenden Postgebührenmessgeräts in einem sicheren Gehäuse bzw. Rahmen ist der PostPerfectTM, der ebenfalls von Pitney Bowes Inc. hergestellt wird. Beide Typen von digital druckenden Systemen können kryptographisch gesicherte, digitale Merkmale verwenden.
  • Wie oben angemerkt, beruht die Sicherheit von kryptographisch gesicherten Postgebührenmesssystemen, ebenso wie andere kryptographische Informationssysteme, auf einer Annahme, dass die geheime Information, d.h. der Kryptoschlüssel, der innerhalb einer gesicherten kryptographischen Vorrichtung gespeichert ist, gegenüber einer Offenlegung gegenüber jedweden Angreifer geschützt sind. Wenn die physikalische Sicherheit in Wirkung getreten ist, wurde angenommen, dass ein Angreifer den Kryptoschlüssel nur erhalten kann, indem er alle möglichen, dem verwendeten Algorithmus zugeordneten Kryptoschlüssel probiert (symmetrische Algorithmen) oder durch Ausführen einer komplexen mathematischen Suche (asymmetrische Algorithmen). Für akzeptierte kryptographische Algorithmen ist diese Suche unerschwinglich teuer, beispielsweise erfordert das Erhalten eines 1024 Bit RSA Schlüssels 230 Jahre Berechnung mit einem 300 MHz PC.
  • Eine kürzlich veröffentlichte Technik, differenzielle Leistungsanalyse (DPA, Englisch: Differential Power Analysis) unterminiert diese Annahme und bedroht in ernsthafter Weise die Sicherheit von kryptographischen Vorrichtungen. Die Technik umfasst das Beobachten und die Analyse von Fluktuationen in der Leistungsleitung bzw. Netzleitung einer kryptographischen Vorrichtung (im Folgenden gelegentlich "geführte Aussendungen" (Englisch: "Conducted Emissions") genannt), um das von der Vorrichtung benutzte kryptographische Geheimnis, d.h. den Kryptoschlüssel, zu bestimmen. Ein DPA Angriff ermöglicht es, geheime geschützte Information von einer als sicher eingestuften, kryptographischen Vorrichtung zu extrahieren, indem die Fluktuationen der Leistungsaufnahme über der Zeit gemessen werden und dann eine komplizierte Analyse dieser Information ausgeführt wird. Wenn der kryptographische Prozessor seine kryptographischen Funktionen ausführt, wie etwa das Verschlüsseln oder Signieren, dann schalten sich in dem Prozessor enthaltene Transistoren an und aus, was die Menge des Stroms verändert, der von der den Prozessor mit Leistung versorgenden Quelle gezogen wird. Angenommen, dass der Angreifer einiges Wissen über die von dem kryptographischen Prozessor ausgeführten Funktionen hat, kann der Angreifer die Stromänderungen mit Daten, die verarbeitet werden, und den verwendeten Kryptoschlüsseln korrelieren. Jeder Typ einer gesicherten kryptographischen Vorrichtung, der seine Betriebsleistung von einer externen Quelle bezieht, ist potentiell gegenüber einem Angriff gefährdet. Derartige Geräte umfassen Smartcards, PC (PCMCIA) Karten und Platinen, einschließlich Vorrichtungen, die innerhalb eines geschützten Rahmens untergebracht sind. Wenn eine derartige kryptographische Vorrichtung einem DPA Angriff ausgesetzt ist, dann kann der Kryptoschlüssel in einem Zeitraum von Tagen oder Wochen erhalten werden. Viele der gegen die DPA Angriffe vorgeschlagenen Gegenmaßnahmen umfassen das Einführen von Signalrauschen oder Filtern auf der Netz- bzw. Leistungsleitung, zufällige Zeitsteuerung und Verzögerungen während der kryptographischen Verarbeitung und das Einfügen von zusätzlichen Operationen. Diese Maßnahmen machen den Angriff viel schwieriger. Jedoch kann ein Angreifer diese überwinden, indem er mehr Abtastwerte der Netzleitungsfluktuationen erhält und kompliziertere analytische Techniken anwendet.
  • Während es wichtig ist, dass die Sicherheitsgemeinschaft (Englisch: Security Community) in ihrer Gesamtheit Mittel findet, um entweder diese Angriffe abzuwehren oder um die zu ihrer Ausführung erforderliche Zeit und das erforderliche Wissen in großem Maße zu verlängern, wird dies als besonders wichtig für die erfolgreiche Anwendung von kryptographisch gesicherten Postgebührenmesssystemen angesehen. In vielen, wenn nicht den meisten, anderen kryptographischen Systemen, sind die kryptographischen Vorrichtungen und ihre zugeordneten Schlüssel unter der Aufsicht des "Besitzers", der im Prinzip ein Interesse daran hat, diese zu beschützen. Postgebührenmesssysteme sind jedoch nicht unter der Aufsicht von irgendeiner Partei, die sich am meisten mit der Systemintegrität befasst, dem Systemverkäufer oder dem Postdienst, sondern bei einem Postversender, der, wenn er unehrlich ist, jeden Grund hat, zu versuchen, das System zu bezwingen. Um das Problem weiter zu verkomplizieren, ist die verringerte Notwendigkeit für physikalische Inspektionen ein erwünschter Vorteil von digitalen Postgebührenmesssystemen, was das Fenster der Möglichkeiten für unehrliche Postversender weiter öffnet. Und die große Anzahl von Systemen im Gebrauch wird die Wahrscheinlichkeiten stark ver größern, dass einige in die Hände der Unehrlichen fallen; und selbst ein einziges Messgerät, das beeinträchtigt bzw. kompromittiert wird, kann verwendet werden, um wesentliche Mengen von gefälschten Freimachungsvermerken zu erzeugen, weil ein erfolgreich gefälschter Freimachungsvermerk durch die zum Erkennen von einfach gefälschten Freimachungsvermerken verwendeten Verfahren nicht leicht erkannt wird. Darüber hinaus können Postgebührenmesssysteme Tausende von verschlüsselten Nachrichten, d.h. postalische Freimachungsvermerke, pro Tag versenden, was die Datensammlungsaufgabe eines DPA Angreifers stark vereinfacht. Und alle diese Probleme müssen gelöst werden, ohne wesentliche zusätzliche Postversendungskosten hinzuzufügen.
  • Vergleichbare Betrachtungen gelten auch für andere Typen von Wertmesssystemen, was Systeme sind, die in ähnlicher Weise die Auslieferung, den Empfang oder die Bezahlung für andere Formen von Werten (beispielsweise Steuerstempelmessgeräte) abrechnen oder überprüfen, indem Freimachungsvermerke oder anderen Typen von Nachrichten, die kryptographisch gesichert werden können, erzeugt werden.
  • Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, kryptographische Vorrichtungen und insbesondere krypotographisch gesicherte Postgebührenmesssysteme bereitzustellen, die einen Schutz gegenüber DPA Angriffen bereitstellen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Begrenzen geführter Aussendungen (englisch: conducted emissions) von einer kryptographischen Vorrichtung, die kryptographische Funktionen ausführt, wobei die kryptographische Vorrichtung einen integrierten Schaltkreis mit einem Sicherheitsgehäuse umfasst, wobei der integrierte Schaltkreis eine Reihe von Zellen enthält und mindestens einen Teil der kryptographischen Funktionen ausführt, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen von Leistung für den integrierten Schaltkreis aus einer ersten Leistungsquelle bzw. einem ersten Netzteil, wobei das erste Netzteil extern in Bezug auf das Sicherheitsgehäuse ist; Anordnen eines Leistungsspeicherschaltkreises innerhalb des Sicherheitsgehäuses für den integrierten Schaltkreis, wobei der Leistungsspeicherschaltkreis eine zweite Leistungsquelle bzw. ein zweites Netzteil und einen Ladeschaltkreis enthält, wobei der Ladeschaltkreis an einem Ende der Reihe der Zellen des integrierten Schaltkreises angeordnet ist; Isolieren von mindestens einem Teil des die Reihe von Zellen enthaltenden, integrierten Schaltkreises von dem ersten Netzteil während zumindest eines Teils des Teils der kryptographischen Funktionen; und Bereitstellen von Leistung an den mindestens einen Teil des die Reihe von Zellen enthaltenden, integrierten Schaltkreises des zweiten Netzteils für zumindest einen Teil der Zeit, während der der integrierte Schaltkreis den mindestens einen Teil des Teils der kryptographischen Funktionen ausführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen von Leistung die folgenden Schritte: Umschalten von mindestens einem Teil des die Reihe der Zellen enthaltenden, integrierten Schaltkreises von dem ersten Netzteil auf das zweite Netzteil vor oder während des Teils der kryptographischen Funktionen; und Umschalten von mindestens dem Teil des die Reihe von Zellen enthaltenden, integrierten Schaltkreises von dem zweiten Netzteil auf das erste Netzteil, nachfolgend auf oder während des Teils der kryptographischen Funktionen.
  • Gemäß einer anderen Variante speichert das zweite Netzteil Leistung von dem ersten Netzteil und stellt Leistung an zumindest einen Teil des die Reihe von Zellen enthaltenden, integrierten Schaltkreises bereit während zumindest dem Teil der Zeit, während der der integrierte Schaltkreis den mindestens einen Teil des Teils der kryptographischen Funktionen ausführt.
  • Gemäß einer anderen Variante sind die kryptographischen Funktionen in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt und das zweite Netzteil speichert Leistung von dem ersten Netzteil zwischen alternierenden einzelnen der Segmente.
  • Gemäß einer anderen Variante enthält das zweite Netzteil eine Vielzahl von Kondensatoren, wobei jeder der Vielzahl der Kondensatoren in der Nähe einer entsprechenden einzelnen der Zellen angeordnet ist.
  • Gemäß einer anderen Variante ist die Erfindung auf andere Typen von Wertmesssystemen, in denen kryptographisch gesicherte Freimachungsvermerke als Nachweis für den empfangenen, ausgelieferten oder gekauften Wert verwendet werden, anwendbar.
  • In einer Variante erzeugen die kryptographischen Operationen ein digitales Merkmal für einen postalischen Freimachungsvermerk.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein kryptographisches System bereitgestellt zum Ausführen von kryptographischen Funktionen bzw. Operationen, umfassend: einen integrierten Schaltkreis mit einem Sicherheitsgehäuse, wobei der integrierte Schaltkreis eine Reihe von Zellen umfasst, die einen Teil eines Prozessors zum Ausführen von kryptographischen Funktionen ausbilden; eine erste Leistungsquelle bzw. ein erstes Netzteil, das mit dem Prozessor verbunden ist und diesen mit Leistung versorgt, wobei das erste Netzteil extern in Bezug auf das Sicherheitsgehäuse des integrierten Schaltkreises ist; einen Leistungsspeicherschaltkreis innerhalb des Sicherheitsgehäuses des in tegrierten Schaltkreises, der mit zumindest einem Teil des aus der Reihe von Zellen ausgebildeten Prozessors verbunden ist und diese mit Leistung versorgt, wobei der Leistungsspeicherungsschaltkreis eine zweite Leistungsquelle bzw. ein zweites Netzteil und einen Aufladeschaltkreis umfasst, wobei der Aufladeschaltkreis physikalisch an einem Ende der Reihe der Zellen angeordnet ist; und wobei der Leistungsspeicherungsschaltkreis antwortend ist auf ein Leistungssteuerungssignal von dem Prozessor zum Umschalten zwischen dem ersten Netzteil und dem zweiten Netzteil, wobei der Leistungsspeicherungsschaltkreis so betreibbar ist, dass er zumindest einen Teil des aus der Reihe von Zellen ausgebildeten Prozessors von dem ersten Netzteil isoliert, so dass das zweite Netzteil so betreibbar ist, dass Leistung an zumindest einem Teil des aus der Reihe von Zellen ausgebildeten Prozessors bereitgestellt wird, wenn der Prozessor zumindest einen Teil der kryptographischen Funktionen ausführt.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem technischen Gebiet offensichtlich beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung, die unten gegeben wird. In den Zeichnungen gilt:
  • 1 ist Blockdiagramm einer herkömmlichen kryptographischen Vorrichtung (Stand der Technik);
  • 2 ist ein Schaltkreis für vorübergehende Leistungsspeicherung zur Verwendung mit der Vorrichtung der 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein halbschematisches Blockdiagramm eines herkömmlichen Entwurfs eines integrierten Schaltkreises, der eine Anordnung von Standardzellen umfasst;
  • 4 ist ein halbschematisches Blockdiagramm eines integrierten Schaltkreises mit einem Speicherschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist ein halbschematisches Blockdiagramm eines integrierten Schaltkreises mit einem Speicherschaltkreis gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Schaubild, das für den Strom, der von einem Teil einer von dem in 1 gezeigten Gerät ausgeführten Erzeugung einer RSA Signatur repräsentativ ist, vor der Implementierung der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein Schaubild, das für den Strom, der von einem Teil der von dem Gerät in 1 ausgeführten Erzeugung einer RSA Signatur gezogen wird, repräsentativ ist, nach der Implementierung der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm von alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Verweis nun auf 1 wird ein Blockdiagramm einer allgemein mit 10 bezeichneten, herkömmlichen kryptographischen Vorrichtung gezeigt. Die kryptographische Vorrichtung 10 umfasst einen herkömmlichen Prozessor 20, der zum Ausführen von kryptographischen Operationen mit einem optionalen kryptographischen Koprozessor 22 verbunden ist, einen nicht-flüchtigen Speicher 24, einen Direktzugriffsspeicher 26 und einen Nur-Lese-Speicher 28. Die kryptographische Vorrichtung 10 ist innerhalb eines gesicherten Gehäuses 34 eingeschlossen. Das gesicherte Gehäuse 34 kann jedes herkömmliche Mittel zum Verhindern von Zugriff auf die kryptographische Vorrichtung 10 sein. Beispielsweise kann das sichere Gehäuse 34 ein in einem Epoxy- oder Keramikgehäuse eingekapselter Chip mit integriertem Schaltkreis, wobei das Gehäuse einen Zugriff auf den integrierten Schaltkreis ohne Zerstörung des integrierten Schaltkreises verhindert. Die Leistung für die kryptographische Vorrichtung 10 wird an der Netzleitung bzw. Leitungsleitung 30 eingegeben. Eingabe-/Ausgabekommunikationen treten an der Eingabe-/Ausgabe-Leitung 32 auf. Es sollte verstanden werden, dass die kryptographische Vorrichtung 10 als eine Anzahl von einzelnen Komponenten oder als ein einziger integrierter Schaltkreis, wie etwa eine Smartcard, implementiert werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung 10 ein Postgebührenmesssystem umfassen, in dem der Prozessor 20 durch ein in dem Nur-Lese-Speicher 28 gespeicherten Programmcode gesteuert wird, um die Funktionen eines Postgebührenmesssystems auszuführen, wie etwa das Abrechnen von Postgebühren bzw. Porto in dem nicht-flüchtigen Speicher 24 und das Steuern eines Druckers (nicht gezeigt) zum Ausdrucken eines postalischen Freimachungsvermerks einschließlich eines digitalen Merkmals, das durch Verschlüsselung von postalischer Information durch den Coprozessor 22 ausgebildet worden ist. Einzelheiten des Aufbaus, der Programmierung und des Betriebs eines derartigen Postgebührenmesssystems sind bekannt und brauchen für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung hier nicht weiter besprochen zu werden, außer dass anzumerken ist, wie oben besprochen, dass der Schutz der verwendeten Kryptoschlüssel von Seitenkanalangriffen, wie etwa DPA, sowohl entscheidend für die Sicherheit eines derartigen Postgebührenmesssystems als auch innerhalb der Randbedingungen eines derartigen Systems schwierig zu erzielen ist.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung 10 andere Typen von Wertmesssystemen umfassen.
  • Mit Verweis nun auf 2 wird ein allgemein mit 40 bezeichnetes Leistungsspeicherungssystem gezeigt, das mit der kryptographischen Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Leistungsspeicherschaltkreis 40, der bei der Leitung 36 mit der Netzleitung 30 verbunden ist, umfasst einen Kondensator C1 und einen Ladeschaltkreis 41, der aus dem Transistor Q1 und den drei Widerständen R1, R2 und R3 aufgebaut ist. Durch Anordnen des Leistungsspeicherschaltkreises 40 zwischen der externen Leistungseingabeleitung 30 und dem Krypto-Koprozessor 22 wirkt der Transistor Q1 als ein Schalter unter der Steuerung der Leistungs- bzw. Netzsteuerleitung 42, so dass der Schaltkreis 40 steuert, ob Leistung durch die externe Leistungseingabe bei der Netzleitung 30 oder dem Kondensator C1 zugeführt wird.
  • Wenn der Prozessor 20 (oder der Koprozessor 22, abhängig von den Einzelheiten der Programmierung) erkennt, dass kryptographische Operationen nicht ausgeführt werden, dann wird die allgemein mit 42 bezeichnete Leistungssteuerungsleitung verwendet, um den Schalter 41, d.h. den Transistor Q1, zu schließen, was es dem Kondensator C1 erlaubt, Ladung zu akkumulieren. Während kryptographischer Operationen öffnet der Prozessor 20 den Schalter 41 und die in dem Kondensator C1 gespeicherte Ladung wird verwendet, um den kryptographischen Koprozessor 22 durch die allgemein mit 44 bezeichnete Kryptonetz- bzw. Kryptoleistungsleitung mit Leistung zu versorgen. Wenn der Schalter 41 geöffnet ist, werden aus der externen Leistungseingabeleitung 30 keine Leistungsfluktuationen des kryptographischen Koprozessors 22 geführt und folglich können Fluktuationen auf der Leitung 30 nicht mit individuellen kryptographischen Vorgängen korreliert werden, und DPA kann nicht ausgeführt werden.
  • Bestimmte Werte für Komponenten des Schaltkreises 40 in bestimmten Anwendungen werden von der durch die Last des Koprozessors 22 gezogenen Leistung, der Zeit, während der Leistung von dem Kondensator C1 zu ziehen ist, der für den Betrieb erforderlichen, minimalen Spannung und der zum Wiederaufladen verfügbaren Energie abhängen. Die Auswahl dieser Werte für bestimmte Anwendungen liegt innerhalb der Fähigkeiten eines Fachmanns auf dem technischen Gebiet.
  • In einigen Implementierungen kann eine Speichervorrichtung, die groß genug ist, um Leistung für die gesamte kryptographische Operation bereitzustellen, nicht implementiert werden. Wenn beispielsweise die kryptographische Vorrichtung 10 ein einzelner integrierter Schaltkreis ist und die Leistungsspeichereinheit 40 Teil des integrierten Schaltkreises ist, dann kann ein ausreichend großer Kondensator C1 zum Zuführen von Leistung für die gesamte kryptographische Operation nicht verfügbar sein. In derartigen Implementierungen kann eine kleinere Speichervorrichtung verwendet werden, um Leistung für einen Teil der kryptographischen Operation bereitzustellen. Die kryptographische Verarbeitung kann angehalten werden, während die Speichervorrichtung sich wieder auflädt, und wieder aufgenommen werden, nachdem die Speichervorrichtung ausreichend aufgeladen worden ist. Alternativ kann die Verarbeitung weiterlaufen, während die Speichervorrichtung sich wieder auflädt. Jedoch wird in beiden Fällen Information bezüglich des in der kryptographischen Operation verwendeten kryptographischen Schlüssels aus der externen Leistungseingabeleitung 30 herausgeführt, jedoch nicht in dem gleichen Maß wie ohne den Schaltkreis in Funktion. Wenn jede dieser Techniken zusammen mit den vorhergehend besprochenen vorgeschlagenen Gegenmaßnahmen benutzt wird (die Einführung eines Signalrauschens oder eines Filters auf der Leistungsleitung, zufällige Zeitsteuerung und Verzögerungen während der kryptographischen Verarbeitung, und das Einführen von zusätzlichen Operationen), dann kann ein hoher Grad an Widerstandsfähigkeit gegenüber DPA erzielt werden.
  • Es ist aus einer Betrachtung der 2 unmittelbar offensichtlich, dass der Schaltkreis 40 innerhalb des Gehäuses 34 sein muss und dass die Sicherheit gegenüber DPA Angriffen von der Integrität des Gehäuses 34 abhängt. Wenn ein Angreifer in das Gehäuse 34 eindringen kann, dann kann DPA auf der Leitung 44 ausgeführt werden, wenn der Koprozessor 22 von der externen Leistungsleitung bzw. Netzleitung 36 mit Leistung versorgt wird oder nicht. Aus diesem Grunde sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wünschenswert, bei denen die Vorrichtung 10, oder zumindest der kryptographische Operationen ausführende Teil der Vorrichtung, beispielsweise der Koprozessor 22, in einem integrierten Schaltkreis, der auch den Schaltkreis 40 enthält, aufgenommen ist. Das hermetisch abgedichtete Gehäuse eines integrierten Schaltkreises kann nicht ohne große Schwierigkeit durchdrungen werden, ohne dass der Schaltkreis unbrauchbar gemacht wird. Folglich ist man der Meinung, dass das herkömmliche Gehäuse eines integrierten Schaltkreises eine hocheffektive Ausführungsform von, oder eine Ergänzung für, das Gehäuse 34 darstellt, ohne wesentliche Erhöhung der Kosten des integrierten Schaltkreises. Wie oben besprochen, wird dies in Postgebührenmesssystemen besonders vorteilhaft.
  • Unglücklicherweise sind Speichersysteme mit ausreichender Kapazität zum Versorgen eines wesentlichen Teils der kryptographischen Operationen mit Leistung nach der heutigen Technologie zu groß, um auf einen integrierten Schaltkreis implementiert zu werden. Diese Schwierigkeit wird gemäß der vorliegenden Erfindung überwunden, indem der Vorteil des herkömmlichen Entwurfs von integrierten Schaltkreisen ausgenutzt wird.
  • 3 zeigt den herkömmlichen Entwurf eines integrierten Schaltkreises, der aus einer Vielzahl von Standardzellen 50 ausgebildet ist. Die Zellen 50 umfassen viele Konfigurationen von Bauteilen bzw. Komponenten 52A, 52B, 52C, 52Z usw. und sind in einer Matrix angeordnet und durch Metallisierung (nicht gezeigt) miteinander verbunden, um einen integrierten Schaltkreis auszubilden. Die Zellen 50 sind von einer Standardhöhe h und weisen Leistungs- und Erdverbindungen auf, die über die Oberseite und die Unterseite ge leitet sind, so dass, wenn die Zellen 50 in Reihen 54 angeordnet sind, die Leistungs- und Erdverbindungen aufeinander stoßen, um den Leistungsbus Vdd und den Erdebus Gnd auszubilden, die dann mit dem Vdd Anschluss und dem Erdeanschluss zusammen verbunden werden, um dem Schaltkreis Leistung bereitzustellen.
  • 4 zeigt den Einbau der oben beschriebenen Speichereinheit in den integrierten Schaltkreis der 3. Schaltkreise 40, im wesentlichen wie in 2 gezeigt (mit geeigneten Komponentenwerten), werden zwischen den Kryptoleistungsbussen 44 (physikalisch dieselben wie die Busse Vdd) und dem Vdd Anschluss und den Bussen Gnd an dem Ende einer jeweiligen, oder ausgewählten, der Reihen 54 angeschlossen. Ein Leistungssteuersignal kann zugeführt werden, entweder intern von dem integrierten Schaltkreis, um zumindest während eines wesentlichen Teils der von dem Schaltkreis ausgeführten kryptographischen Operationen eine jeweilige Reihe von den Schaltkreisen 40 mit Leistung zu versorgen; oder von einer externen Vorrichtung, die Kenntnis hat, wann kryptographische Operationen ausgeführt werden.
  • Weil eine jeweilige Speichereinheit die Leistung nur zu einem Bruchteil der integrierten Schaltkreise bereitstellt, können die Kondensatoren sehr klein gemacht werden, und es wird angenommen, dass die einzelnen Schaltkreise an den Enden von jeweiligen Reihen 54 mit einer minimalen Veränderung im Layout des integrierten Schaltkreises angeordnet werden können, während die Bereitstellung einer einzelnen Speichereinheit, zum Versorgen des gesamten integrierten Schaltkreises mit Leistung innerhalb der Randbedingungen der Geometrie des integrierten Schaltkreises sehr schwierig oder unmöglich wäre. Insbesondere sollte angemerkt werden, dass keine Veränderung an dem Entwurf oder dem Layout der Anordnung der Standardzellen benötigt wird.
  • 5 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der nur an den Enden der Reihen 54 Ladeschaltkreise 41 angeordnet sind, und eine jeweilige der Zellen 50 durch die Aufnahme von Kondensatoren 56 zwischen dem Bus 44 und dem Bus Gnd für diese Reihe geringfügig abgeändert wird. Es wird angenommen, dass Kondensatoren zum Versorgen von nur einer einzigen Zelle mit Leistung ausreichend klein sind, so dass sie in einen integrierten Schaltkreis, der keinen Platz für zum Versorgen einer gesamten Reihe mit Leistung größenmäßig ausgelegten Speicherschaltkreise aufweisen würde, eingebaut werden können, dies jedoch auf Kosten eines Neuentwurfs der Standardzellen.
  • Mit Verweis nun auf 6 wird ein Schaubild gezeigt, das repräsentativ ist für den gezogenen Strom, wie an der Leitung 30 gemessen, durch einen Teil einer von der kryptographischen Vorrichtung 10 ausgeführten Erzeugung einer RSA Signatur, vor der Implementierung der Erfindung. Der Unterschied zwischen den Quadrierungs- und Multiplikationsvorgängen kann deutlich gesehen werden. Multiplikationsvorgänge 62 erfordern mehr Leistung und sind daher durch höhere Peaks dargestellt als Quadrierungsvorgänge 60. Der verwendete RSA Schlüssel kann von dem Schaubild der 5 leicht abgeleitet werden. Eine Eins ist dargestellt durch ein Quadrat gefolgt von einem Multiplizieren (60–62 und 60'' –62''), während eine Null einfach durch ein Quadrat (60') dargestellt ist.
  • Mit Verweis nun auf 7 wird ein Schaubild gezeigt, das die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Derselbe Teil der Erzeugung einer RSA Signatur, wie in 6 gezeigt, wird in 7 dargestellt, nachdem der Leistungsspeichereinheit 40 in der Form eines externen Schaltkreises zu der kryptographischen Vorrichtung 10 hinzugefügt worden ist. Es sei angemerkt, dass die Peaks, die für die Quadrierungs- und Multiplikationsvorgänge, die vorher in 6 zu beobachten waren, repräsentativ sind, in 7 nicht mehr länger zu beobachten sind.
  • Wie oben besprochen, kann die erforderliche Speicherkapazität weiter verringert werden, in dem die Leistung aus den Speicherschaltkreisen nur für einen Teil der kryptographischen Operationen bereitgestellt wird. Die kryptographischen Operationen werden unterteilt in Segmente, die jeweils abwechselnd von den Speicherschaltkreisen und der externen Leistungsquelle bzw. Netzteil mit Leistung versorgt werden. 8 zeigt verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei der die kryptographischen Operationen in vielfältiger Weise segmentiert werden.
  • Die Zeitachse 70 zeigt kryptographische Operationen, die zwischen Zeiten T0 und T1, T2 und T3 usw. auftreten. (Es ist zu beachten, dass die kryptographischen Operationen nur zur Erleichterung der Darstellung als gleichmäßig bzw. regelmäßig auftretend dargestellt sind, und im allgemeinen sowohl hinsichtlich der Frequenz als auch ihrer Dauer variieren werden.) Die Zeitachse 72 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Leistung für die gesamte Dauer der kryptographischen Operationen von den Speicherschaltkreisen bezogen wird. Diese Ausführungsform stellt den maximalen Schutz gegenüber DPA bereit, erfordert jedoch die größte Kapazität. Die Zeitachse 74 zeigt eine Ausführungsform, bei der abwechselnd mit Leistung versorgte Segmente regelmäßig über die kryptographischen Operationen und in einer festen Reihenfolge über aufeinanderfolgende Operationen verteilt sind. Die Zeitachse 76 zeigt eine Ausführungsform, in der abwechselnd mit Leistung versorgte Segmente selektiv über die kryptographischen Operationen verteilt sind, so dass die kritischsten Operationen auftreten, wenn über aufeinanderfolgende Operationen Leistung aus den Speicherschaltkreisen entnommen wird, und in einer fes ten Reihenfolge. Die Zeitachse 76 zeigt eine Ausführungsform, in der abwechselnd mit Leistung versorgte Segmente zufällig über die kryptographischen Operationen verteilt sind.
  • Es wird angenommen, dass eine feste Reihenfolge der Segmentierung den größten Grad an Schutz gegenüber fortgeschrittenen DPA Angriffen bereitstellt.

Claims (19)

  1. Ein Verfahren zum Begrenzen geführter Aussendungen durch eine kryptographische Vorrichtung, die kryptographische Funktionen ausführt, wobei die kryptographische Vorrichtung einen integrierten Schaltkreis (10) mit einem Sicherheitsgehäuse (34) umfasst, wobei der integrierte Schaltkreis eine Reihe von Zellen (50) enthält und mindestens einen Teil der kryptographischen Funktionen ausführt, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen von Leistung für den integrierten Schaltkreis (10) aus einer ersten Leistungsquelle bzw. einem ersten Netzteil (30), wobei das erste Netzteil extern in Bezug auf das Sicherheitsgehäuse (34) ist; Anordnen eines Leistungsspeicherschaltkreises (40) innerhalb des Sicherheitsgehäuses für den integrierten Schaltkreis, wobei der Leistungsspeicherschaltkreis eine zweite Leistungsquelle bzw. ein zweites Netzteil (C1; 56) und einen Ladeschaltkreis (41) enthält, wobei der Ladeschaltkreis (41) an einem Ende der Reihe der Zellen (50) des integrierten Schaltkreises angeordnet ist; Isolieren von mindestens einem Teil des die Reihe von Zellen (50) enthaltenden integrierten Schaltkreises (10) von der festen Leistungsquelle (30) während zumindest eines Teiles des Teils der kryptographischen Funktionen; und Bereitstellen von Leistung an den mindestens einen Teil (22) des die Reihe von Zellen (50) enthaltenden integrierten Schaltkreises (10) von dem zweiten Netzteil (C1; 56) für zumindest einen Teil der Zeit, während der der integrierte Schaltkreis den mindestens einen Teil des Teils der kryptographischen Funktionen ausführt.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Bereitstellens von Leistung die folgenden Schritte umfassen: Umschalten von mindestens einem Teil des die Reihe der Zellen (50) enthaltenden, integrierten Schaltkreises (10) von dem ersten Netzteil (30) auf das zweite Netzteil (C1; 56) vor oder während des Teils der kryptographischen Funktionen; und Umschalten von mindestens dem Teil (22) des die Reihe von Zellen (50) enthaltenden, integrierten Schaltkreises (10) von dem zweiten Netzteil (C1; 56) auf das erste Netzteil (30), nachfolgend auf oder während des Teils der kryptographischen Funktionen.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Netzteil (C1; 56) Leistung von dem ersten Netzteil (30) speichert und Leistung an zumindest einen Teil des die Reihe von Zellen (50) enthaltenden, integrierten Schaltkreises bereitstellt während zumindest dem Teil der Zeit, während der der integrierte Schaltkreis den mindestens einen Teil des Teils der kryptographischen Funktionen ausführt.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die kryptographischen Funktionen in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt sind und wobei das zweite Netzteil (C1; 56) Leistung von dem ersten Netzteil (30) zwischen alternierenden einzelnen der Segmente speichert.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Segmente über die kryptographischen Funktionen in einer festgesetzten Reihenfolge verteilt sind.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Segmente in einer zufälligen Reihenfolge über die kryptographischen Funktionen verteilt sind.
  7. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Leistungsquelle einen Kondensator (C1) enthält, wobei der Kondensator (C1) an einem Ende der Reihe von Zellen (50) des integrierten Schaltkreises zusammen mit dem Aufladeschaltkreis (41) angeordnet ist.
  8. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Netzteil eine Vielzahl von Kondensatoren (56) enthält, wobei jede der Vielzahl der Kondensatoren in der Nähe einer entsprechenden einzelnen der Zellen (50) angeordnet ist.
  9. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die kryptographischen Funktionen ein digitales Zeichen für einen postalischen Freimachungsvermerk erzeugen.
  10. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die kryptographischen Funktionen eine Sicherheitsnachricht für ein Wertmesssystem erzeugen.
  11. Ein kryptographisches System zum Ausführen von kryptographischen Funktionen, umfassend: einen integrierten Schaltkreis (10) mit einem Sicher heitsgehäuse (34), wobei der integrierte Schaltkreis eine Reihe von Zellen (50) umfasst, die einen Teil eines Prozessors (20, 22) zum Ausführen von kryptographischen Funktionen ausbilden; eine erste Leistungsquelle bzw. ein erstes Netzteil (30), das mit dem Prozessor verbunden ist und diesen mit Leistung versorgt, wobei das erste Netzteil extern in Bezug auf das Sicherheitsgehäuse (34) des integrierten Schaltkreises ist; einen Leistungsspeicherschaltkreis (40) innerhalb des Sicherheitsgehäuses (34) des integrierten Schaltkreises, der mit zumindest einem Teil des aus der Reihe von Zellen (50) ausgebildeten Prozessors verbunden ist und diesen mit Leistung versorgt, wobei der Leistungsspeicherungsschaltkreis (40) eine zweite Leistungsquelle bzw. ein zweites Netzteil (C1; 56) und einen Aufladeschaltkreis (41) umfasst, wobei der Aufladeschaltkreis (41) physikalisch an einem Ende der Reihe der Zellen (50) angeordnet ist; und wobei der Leistungsspeicherungsschaltkreis (40) responsiv ist auf ein Leistungssteuerungssignal von dem Prozessor zum Umschalten zwischen dem ersten Netzteil (30) und dem zweiten Netzteil (C1; 56), wobei der Leistungsspeicherungsschaltkreis so betreibbar ist, dass er zumindest einen Teil des aus der Reihe von Zellen (50) ausgebildeten Prozessors von dem ersten Netzteil (30) isoliert, so dass das zweite Netzteil so betreibbar ist, dass Leistung an zumindest einem Teil des aus der Reihe von Zellen (50) ausgebildeten Prozessors bereitgestellt wird, wenn der Prozessor zumindest einen Teil der kryptographischen Funktionen ausführt.
  12. Das System nach Anspruch 11, wobei das zweite Netzteil einen Kondensator (C1; 56) enthält, wobei der Kondensator aufgeladen wird zumindest während eines Teils der Zeit und entladen wird, um Leistung an den mindestens einen Teil des aus der Reihe von Zellen ausgebil deten Prozessors für mindestens einen Teil der Zeit zuzuführen, während der die kryptographischen Funktionen ausgeführt werden.
  13. Das System nach Anspruch 12, wobei die kryptographischen Funktionen in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt sind und wobei das zweite Netzteil zwischen alternierenden einen der Segmente erneut aufgeladen wird.
  14. Das System nach Anspruch 13, wobei die Segmente über die kryptographischen Funktionen in einer festgesetzten Reihenfolge verteilt sind.
  15. Das System nach Anspruch 13, wobei die Segmente über die kryptographischen Funktionen in einer zufälligen Reihenfolge verteilt sind.
  16. Das System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das zweite Netzteil eine Vielzahl von Kondensatoren (56) umfasst und ein entsprechender Kondensator in der Nähe von jeder Zelle der besagten Reihen angeordnet ist.
  17. Das System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das zweite Netzteil einen Kondensator (C1) enthält, wobei der Kondensator an einem Ende der Reihe von Zellen (50) des integrierten Schaltkreises zusammen mit dem Aufladeschaltkreis (41) angeordnet ist.
  18. Das System nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die kryptographischen Funktionen ein digitales Zeichen für einen postalischen Freimachungsvermerk erzeugen.
  19. Das System nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die kryptographischen Funktionen eine Sicherheitsnachricht für ein Wertmesssystem erzeugen.
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