CN106603157A - 一种物理多点光攻击设备 - Google Patents

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齐振彬
高顺贤
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
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Abstract

本发明提供一种物理多点光攻击设备，是一种针对智能卡等领域进行物理多点激光脉冲注入的设备。主要用于智能卡信息安全领域中，是检测智能卡产品应对激光扰动测试能力的专用设备。本发明的特征是：由激光器、光纤、光纤准直器、CCD摄像头和可调平台组成，其中将激光器与两路光纤连接，两路光纤末端分别连接光纤准直器，使激光器经由光纤发出的光变为平行光，从而减少激光能量的损失，实现激光能量的聚焦，然后通过CCD摄像头观测两束激光光斑，使其移至所需分析芯片表面的目标位置，以此实现物理多点光攻击测试分析；其中目标位置的定位通过光纤连接手持红外激光器，其发射出的可见红光确保定位的精确性。该设备具有定位准确，激光能量损耗小，操作方便，成本较低，效率高等特点。

Description

一种物理多点光攻击设备
技术领域
本发明涉及一种物理多点光攻击设备，用于智能卡安全领域中检测智能卡产品应对激光扰动测试的能力。
背景技术
在计算机和网络技术的发展过程中，信息安全起着尤为重要的作用。智能卡芯片是保证信息安全的重要设备，其内置CPU，带有包括DES、RSA等多种密码算法，利用密码技术完成身份认证。
以激光注入为代表的注入攻击，是评价智能卡芯片安全性的重要手段。激光注入攻击是将光脉冲注入到芯片的某个合适的位置，观察智能卡芯片的反应，分析其是否泄漏敏感信息。
激光注入设备的好坏，在很大程度上决定了激光注入攻击的能力。激光注入攻击设备主要包括单点光攻击、时间多点光攻击和物理多点光攻击3类。相对而言，物理多点光攻击是更深层次的分析技术。
以荷兰Riscure公司产品为代表的传统物理多点光攻击设备，是在单点光攻击设备的基础上加入另一路光通道，大多是通过将光纤一端连接激光器，另一端进行去封装剥开处理，使其裸露出光纤的玻璃纤维芯，然后在测试过程中，将剥开的一端靠近在芯片的目标位置，以此完成的。
由于激光器通过光纤发出的光，在光纤的出射端口存在发散现象，如对于SI光纤，其出射端口有效传输距离为几微米左右。将剥开的光纤一端调节靠近芯片目标位置距离几微米是很难完成的，且随着间距的增加，入射到芯片表面的激光有效能量呈线性减小，并不能实际反映平台软件中所设置的激光能量参数值，存在比较严重的误差，从而不能实际反映目标产品的实际性能，极有可能会导致对所研发产品安全性能的误判。且现有光攻击设备中在调节第二路激光入射到目标芯片的位置是手动调节的，人为因素干扰大。因此研发操作方便且精度高的物理多点光攻击设备，是本发明的创研动机。
发明内容
本发明旨在解决上述的问题，提出“一种物理多点光攻击设备”，该光攻击设备分为五部分(如图1所示)：一是激光器，所用激光器可采用两个单路激光器(如图2所示)或一个两路激光器(如图3所示)，可采用的激光器类型为可调谐激光器、二极管激光器或半导体固态激光器等；二是光纤(如图1所示)，光纤可根据所用激光器波长的不同可以选用单模光纤和多模光纤；三是光纤准直器(如图1所示)，由于所要进行安全性分析的芯片尺寸较小，为了确保对芯片具体位置进行光攻击分析，需使入射到芯片表面的激光斑点很小，因此需采用超小型光纤准直器，可以保证出射的激光斑点达到微米级别；四为CCD(如图1所示)，需采用放大倍数可调节的红外缩放摄像头；五为可调平台，需采用步幅小精度高的步进电机控制的XY两轴可调平台或XYZ三轴可调平台。
发明人对仪表仪器的操作、电子电路和光学原理有着深入研究，从而启发了本发明的产生。本发明的工作原理是：上位机软件对CCD、激光器和可调平台进行控制，实现对CCD缩放倍数的调节、设置激光器的波长和能量大小以及对可调平台进行移动调节；将芯片固定于可调平台上，调节CCD观察芯片的物理结构，然后通过光学三维精密调节架，对光纤准直器出射至芯片表面的光斑位置调至所需要进行激光脉冲攻击的位置，可通过手持红外激光器连接光纤准直器产生可见光斑；将两束入射至芯片表面的光斑位置调整至所需位置后，运行上位机软件对芯片表面进行激光脉冲攻击(如图4所示)。
本发明中所设计的可调平台可实现对目标芯片的夹持固定和三维方向移动。
本发明的光攻击设备虽为物理多点光攻击设备，但可以通过只运行一路激光实现单点光攻击和时间多点光攻击测试分析。
本发明所用激光器可以选用可调谐激光器、二极管激光器或半导体固态激光器等。
本发明中所使用的光纤为单模或多模光纤。
本发明中所使用光纤准直器为出射小光斑的超小型光纤准直器。
本发明只对工作原理和所用模块进行约束，不对设备外形和尺寸进行约束，可据具体需求实现不同的外形和尺寸。
附图说明
图1示范了本发明的实施，解释本发明的原理
图2为运用两个单路激光器结构的物理多点光攻击设备示意图
图3为运用双路激光器结构的物理多点光攻击设备示意图
图4为物理多点光攻击设工作原理示意图
具体实施方式
为使得本发明的技术方案的内容更加清晰，以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
首先，将待测试分析目标芯片固定在可调平台上，通过上位机软件调节CCD缩放倍数，直至观测到清晰的芯片表面结构位置；
然后，将手持红外激光器连接光纤准直器，开启手持红外激光器后，使光纤准直器发出可见的红光斑点，调节光学三维精密移动架，使红光斑点移动至待分析的芯片表面位置，依次将两个光纤准直器移动至相应的角度(如图4所示)；
其次，断开光纤准直器与手持红外激光器的连接，将光纤准直器连接至连有激光器的光纤的另一端，在上位机软件中，对激光器的光强和波长参数进行设置(如图4所示)；
最后，运行上位机软件，开始对目标芯片进行物理多点光攻击测试分析。
以上所述是本发明应用的技术原理和具体实施方式，依据本发明的构想所做的等效变换，只要其所运用的方案仍未超出说明书和附图所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内，特此说明。

Claims (6)

1.一种物理多点光攻击设备，其特征是：由激光器、光纤、光纤准直器、CCD摄像头和可调平台组成，其中将激光器与两路光纤连接，两路光纤末端分别连接光纤准直器，使激光器经由光纤发出的光变为平行光，减少激光能量的损失，实现激光能量的聚焦，然后通过固定于可调平台上的CCD摄像头观测两束激光光斑，使其移至所需分析芯片表面的目标位置，以此实现物理多点光攻击测试分析；其中目标位置的定位通过光纤连接手持红外激光器，其发射出的可见红光确保定位的精确性。
2.权利要求1所述设备，其特征在于，所述激光器为可调谐激光器、半导体固态激光器或二极管激光器等。
3.权利要求1所述设备，其特征在于，所述光纤为单模光纤或多模光纤。
4.权利要求1所述设备，其特征在于，所述光纤准直器为超小型光纤准直器。
5.权利要求1所述设备，其特征在于，所述固定于可调平台上的CCD为放大倍数可调节的红外缩放摄像头。
6.权利要求1所述设备，其特征在于，所述可调平台为XY两轴可调平台或XYZ三轴可调平台。
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