CN106568994A - 接触式智能卡芯片毛刺攻击电路 - Google Patents

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李效白
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Abstract

本发明公开了一种接触式智能卡芯片毛刺攻击电路，包括：一加减运算电路，将符合ISO8716标准的时钟信号和与该时钟信号同步的毛刺信号进行叠加；一毛刺幅值控制电路，用于在毛刺信号的产生时对其幅值进行控制，实现对毛刺信号不同形式的模拟。本发明能够为符合ISO7816标准的接触式智能卡芯片抗毛刺攻击测试提供更好的测试环境，且电路简单，毛刺产生灵活、幅值可调。

Description

接触式智能卡芯片毛刺攻击电路
技术领域
本发明涉及接触式智能卡领域，特别是涉及一种符合ISO7816标准的接触式智能卡芯片毛刺攻击电路。
背景技术
随着半导体制造工艺和集成电路设计能力的不断进步，智能卡芯片的使用越来越广泛。在智能卡的使用过程中，安全性越来越受到各方的重视，尤其是支付领域，对于安全性的要求越来越高。而国内外的黑客不遗余力的对智能卡芯片的各种安全算法进行破译及攻击，使得智能卡芯片对于其本身的硬件及软件的鲁棒性要求越来越高。应运而生的模拟攻击手段的测试设备与测试手段渐渐成为智能卡测试的不可或缺的一道环节。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种接触式智能卡芯片毛刺攻击电路，能够为符合ISO7816标准的接触式智能卡芯片抗毛刺攻击测试提供更好的测试环境，且电路简单，毛刺产生灵活、幅值可调。
为解决上述技术问题，本发明的接触式智能卡芯片毛刺攻击电路，包括：
一加减运算电路，将符合ISO8716标准的时钟信号和与该时钟信号同步的毛刺信号进行叠加；
一毛刺幅值控制电路，用于在毛刺信号产生时对其幅值进行控制，实现对毛刺信号不同形式的模拟。
采用本发明能够产生针对符合ISO7816标准的时钟信号进行各种幅值的毛刺信号叠加与相位控制，以实现进行安全性攻击，为符合ISO7816标准的接触式智能卡芯片抗毛刺攻击测试提供了更好的测试环境，对符合ISO7816标准的接触式智能卡芯片的安全性测试提供了更可靠的保证。
本发明电路结构简单，毛刺信号产生灵活，毛刺信号幅值可调。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是所述接触式智能卡芯片毛刺攻击电路实际产生的效果示意图；
图2是所述接触式智能卡芯片毛刺攻击电路原理框图；
图3是所述接触式智能卡芯片毛刺攻击电路一实施例原理图。
具体实施方式
结合图2所示，所述接触式智能卡芯片毛刺攻击电路，包括：一加减运算电路，一毛刺幅值控制电路。
在符合ISO 7816标准的接触式智能卡通信过程中，在满足ISO 7816标准的时钟信号上，所述加减运算电路叠加毛刺信号。毛刺信号可以出现在所述时钟信号的上升沿，形成一个向上的毛刺信号(参见图1b)；也可以出现在所述时钟信号的上升沿，形成一个向下的毛刺信号(参见图1c)；还可以所述时钟信号的下升沿，形成一个向上的毛刺信号(参见图1a)。所叠加的毛刺信号宽度最短能够达到2纳秒。向上的毛刺信号总的幅值不能超过9V的电源上限。向下的毛刺信号最低不超过-0.7V。所述加减运算电路采用AD8000型高输出电流，高带宽的运算放大器实现。所述毛刺信号与时钟信号都由FPGA(现场可编程门阵列)产生。
所述毛刺幅值控制电路，用于在毛刺信号的产生时对其幅值进行控制，实现对毛刺信号不同形式的模拟，得到了不错的毛刺攻击效果；使得所述接触式智能卡芯片毛刺攻击电路能够满足在满足ISO 7816的时钟信号上产生种类不同的攻击波形。该毛刺幅值控制电路采用PWM(脉冲宽度调制)与肖特基二极管电路实现。
图3是所述接触式智能卡芯片毛刺攻击电路一实施例原理图。在本实施例中，毛刺信号叠加在1MHz，2MHz,3MHz,4MHz一共4种可变频率的CLK(即所述时钟信号，下同)上。图中，F_PWM1和F_PWM2为可编程逻辑器产生的PWM波形。CLK_DOWN为可编程逻辑器件产生的在时钟上沿往下出现毛刺产生的原始毛刺信号。CLK_UP为可编程逻辑器件产生的在时钟上下沿往上出现毛刺产生的原始毛刺信号。F_CLK即可编程逻辑器件产生的原始时钟信号。F_CLK_C为放大选取用控制电平。CLK即为最后的含毛刺的合成时钟信号。
第三运算放大器U53的正向输入端为原始的CLK波形，反向输入由FPGA控制，选择作为跟随器还是放大器形式接入电路。第二运算放大器U52的正向输入电平为通过肖特基二极管钳位的方向向上的毛刺信号。而该输入信号又会与FPGA产生的PWM信号经过滤波后的直流电平进行加法操作。这样就能控制该毛刺产生的幅度。因毛刺的产生与PWM波形的频率改变都由FPGA产生，故此处可以改变FPGA输出的PWM波形的频率占空比来控制幅度的高度。该PWM及滤波电路由第五运算放大器U50产生。毛刺信号能够达到最短2ns的脉宽。同理，第一运算放大器U51产生向下的毛刺信号，也由第五运算放大器U50提供基准电平电路叠加。第四运算放大器U54的正向输入端由第二运算放大器U52，第三运算放大器U53的输出形成加法运算电路，第四运算放大器U54的反向输入端连接第一运算放大器U51的输出端，形成减法运算电路。第二运算放大器U52和第一运算放大器U51不能同时输出信号，毛刺信号同一时间只能有一种攻击形式。通过对毛刺与CLK的相位关系，就能够形成图1所示的3种攻击模型。第一运算放大器U51至第四运算放大器U54采用AD8000型运算放大器。第五运算放大器U50采用ADA4666型运算放大器。
虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合。

Claims (6)

1.一种接触式智能卡芯片毛刺攻击电路，其特征在于，包括：
一加减运算电路，将符合ISO8716标准的时钟信号和与该时钟信号同步的毛刺信号进行叠加；
一毛刺幅值控制电路，用于在毛刺信号产生时对其幅值进行控制，实现对毛刺信号不同形式的模拟。
2.如权利要求1所述的毛刺攻击电路，其特征在于：所叠加的毛刺信号分为三种形式，在所述时钟信号的上升沿形成一个向上的毛刺信号，在所述时钟信号的上升沿形成一个向下的毛刺信号，在所述时钟信号的下升沿，形成一个向上的毛刺信号。
3.如权利要求2所述的毛刺攻击电路，其特征在于：毛刺信号同一时间只能有一种攻击形式。
4.如权利要求2所述的毛刺攻击电路，其特征在于：向上的毛刺信号总的幅值不能超过9V的电源上限；向下的毛刺信号最低不超过-0.7V。
5.如权利要求1所述的毛刺攻击电路，其特征在于：所述毛刺信号与时钟信号都由FPGA产生。
6.如权利要求1所述的毛刺攻击电路，其特征在于：所述毛刺幅值控制电路采用PWM与肖特基二极管电路实现；通过改变PWM波形的频率占空比来控制毛刺信号幅度的高度，肖特基二极管用于限幅。
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