DE10153659A1

DE10153659A1 - Verfahren zur Erkennung geänderter Nutzinhalte in einem EEPROM

Info

Publication number: DE10153659A1
Application number: DE2001153659
Authority: DE
Inventors: Hermann Ruckerbauer; Oliver Kiehl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung geänderter Nutzinhalte in einem elektrisch programmier- und löschbaren Nur-Lese-Speicherbaustein (EEPROM), insbesondere auf Computerbaugruppen, wobei die Nutzinhalte des EEPROMs herstellerseitig bei oder nach der Herstellung des EEPROMs eingestellt werden, das durch folgenden Schritt gekennzeichnet ist: DOLLAR A (A) Speicherung eines oder mehrerer Bytes einer verschlüsselten Checkinformation im EEPROM durch dessen Hersteller, wobei zur Verschlüsselung der Checkinformation ein nur dem Hersteller bekannter Verschlüsselungsalgorithmus und die gespeicherten Nutzinhalte verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung geänderter Nutzinhalte in einem elektrisch programmier- und löschbaren Nur-Lese-Speicherbaustein (EEPROM), insbesondere auf Computerbaugruppen, wobei die Nutzinhalte des EEPROMs herstellerseitig bei oder nach der Herstellung und/oder nach dem Einbau des EEPROMs eingestellt werden und ein zur Durchführung des Verfahrens programmiertes EEPROM.
Computerbaugruppen beinhalten zum Teil EEPROMs (Electrically Erasable Erogrammable Read Qnly Memories), die zum Beispiel Betriebsparameter der Baugruppe enthalten können. Diese Parameter werden bei oder nach Herstellung der Baugruppe werksseitig eingestellt und sollen in der Anwendung zum Beispiel von der Zentraleinheit eines Computersystems zwar gelesen aber typischerweise nicht geändert oder überschrieben werden können. Die EEPROM-Bausteine lassen in gewissem Maße ein erneutes Schreiben und Löschen zu. Ein EEPROM-Hersteller garantiert zum Beispiel ca. 100.000 Schreibzyklen.
Grundsätzlich ist es wünschenswert, eine nachträgliche Veränderung der als Nutzinhalte vom Hersteller im EEPROM gespeicherten Daten zu unterbinden. Fehlbedienungen oder auch Computerviren können durch Überschreiben dieser Daten eine Baugruppe nachhaltig unbrauchbar machen oder anderweitig schädigen.
Im Stand der Technik werden verschiedene Methoden verwendet, um ein Überschreiben der EEPROM-Nutzinhalte zu vermeiden. So haben bekannte EEPROMs zum Beispiel einen Hardwareschreibschutz, indem ein Pin des EEPROM-Bausteins auf ein vorbestimmte Potential gelegt wird. Zum Beispiel verhindert hohes Potential an dem Bausteinpin das Schreiben in das EEPROM. Weiterhin kann ein Softwareschreibschutz durch einen speziellen Befehl, der ein Schreibschutzregister im EEPROM setzt, das Überschreiben der EEPROM-Nutzinhalte verhindern.
Diese Methoden haben jedoch verschiedene Nachteile oder können zumindest zum Teil umgangen werden. Fällt ein DIMM- Speichermodul, auf dem sich ein solches EEPROM befindet, bei einem Anwender aus und kommt zur Untersuchung zum Hersteller zurück, untersucht dieser als erstes, ob die als Nutzinhalte im EEPROM gespeicherten Parameter korrekt sind. Ergibt diese Untersuchung, dass falsche Parameter im EEPROM für den Ausfall verantwortlich sind, kann man nicht nachvollziehen, ob diese Parameter bereits bei der Auslieferung des DIMM-Moduls falsch programmiert oder beim Anwender verändert wurden.
Durch Setzen des oben erwähnten Hardware/Software-Schreibschutzes hat man bislang versucht, eine Änderung der EEPROM- Nutzinhalte zu verhindern. Wie bereits erwähnt, ist es aber häufig möglich, den entsprechenden Schreibschutz zu umgehen, zum Beispiel durch Software, oder es ist zum Beispiel aus logistischen Gründen beim Modultest gar nicht gewünscht, den Schreibschutz zu setzen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung geänderter Nutzinhalte in einem EEPROM anzugeben, das ohne einen Hardware/Software-Schreibschutz mit hoher Sicherheit eine Veränderung dieser Nutzinhalte erkennbar macht und gleichzeitig eine Aussage gestattet, ob diese Änderung bereits herstellerseitig oder beim Anwender erfolgte.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird durch den Hersteller im EEPROM eine herstellerseitig verschlüsselte Checkinformation in einem oder mehreren Bytes des EEPROM gespeichert, wobei zur Verschlüsselung ein nur dem Hersteller bekannter (geheimer) Verschlüsselungsalgorithmus und die im EEPROM gespeicherten Nutzinhalte verwendet werden.
Somit werden gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ein oder mehrere Bytes im EEPROM dazu verwendet, eine verschlüsselte Checkinformation des Herstellers zu speichern. Zum Beispiel sind die Bytes 99-127 für herstellerspezifische Inhalte vorgesehen. Durch die Verwendung dieser verschlüsselten Checkinformation, bei der die Verschlüsselung ausschließlich vom Hersteller bestimmt und auch nur dem Hersteller bekannt ist, kann dieser bei einem Rücklauf des EE- PROMs prüfen, ob die Daten im EEPROM noch mit der verschlüsselten Checkinformation übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, sind die EEPROM-Nutzinhalte mit Sicherheit, nachdem der Hersteller das EEPROM beschrieben hat, geändert worden. Selbstverständlich ist eine richtige Einspeicherung der verschlüsselten Checkinformation beim letzten Test durch den Hersteller vorausgesetzt.
Somit wird durch die Verwendung eines oder mehrere Bytes im EEPROM für die verschlüsselte Checkinformation erreicht, dass eine Veränderung des Inhalts des EEPROMs durch nicht autorisierte Personen oder durch Computerviren erkennbar ist.
Der Konsistenzprüfung der Nutzinhalte durch den EEPROM und/oder im EEPROM durch den Hersteller mittels der verschlüsselten im EEPROM gespeicherten Checkinformation kann auch eine Prüfung der verschlüsselten Checkinformation unter Verwendung des Verschlüsselungsalgorithmus einschließen.
Die verschlüsselte Checkinformation ist bevorzugt eine Checksumme.
Die verschlüsselte Checkinformation kann im EEPROM entweder statt einer üblicherweise darin gespeicherten durch einen öffentlich bekannten Kodier- und/oder SPD-Algorithmus ermittelten Checksumme oder zusätzlich zu dieser durch einen geheimen Kodier- und/oder SPD-Algorithmus ermittelten Checksumme gespeichert werden.
Bei einer Ausführungsform kann der Verschlüsselungsalgorithmus einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel enthalten, und dem Anwender kann ein Programm zur Verfügung gestellt werden, welches ihm erlaubt, die Konsistenz der Nutzinhalte im EEPROM durch die Verwendung des öffentlichen Schlüssels anhand der verschlüsselten Checkinformation zu prüfen. Die Kenntnis des gesamten Verschlüsselungsalgorithmus verbleibt aber beim Hersteller des EEPROMs oder der Baugruppe.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beiliegenden Zeichnungsfiguren näher erläutert.
Die Zeichnungsfiguren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 tabellarisch ein Beispiel einer durch einen bekannten Kodier- und/oder SPD-Algorithmus ermittelten herkömmlichen Checksumme zur Prüfung der Konsistenz der Nutzinhalte in einem EEPROM;
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Programms zur Verschlüsselung und Speicherung der erfindungsgemäß durch Verschlüsselung gebildeten Checkinformation, und
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Konsistenzchecks von im EEPROM gespeicherten Nutzinhalten unter Verwendung der darin gespeicherten verschlüsselten Checkinformation.
Dem in der Tabelle der Fig. 1 gezeigten Beispiel liegt ein öffentlich bekannter Kodier- und/oder SPD-Algorithmus (Jedec) zur Bildung einer Checksumme zugrunde. Die z. B. unter der Kodier- und/oder SPD-Byteadresse 63 gespeicherte Checksumme sagt aus, ob die im EEPROM gespeicherten Nutzinhalte noch konsistent sind.
Der unter der Adresse 63 in der in Fig. 1 gezeigten Tabelle gespeicherten Checksumme für die Bytes 0-62 liegt ein Koder- und/oder SPD-(Serial Presence Detect)Algorithmus zugrunde, der

1. die Binärinformation in den Adressen 0-62 in Dezimalzahlen umwandelt (letzte Spalte in Fig. 1),
2. alle aus den Binärwerten der Adressen 0-62 gebildeten Dezimalzahlen summiert,
3. die Summe durch 256 teilt,
4. den verbliebenen Rest (im Beispiel dezimal 34 < 256) in eine Binärzahl zurückverwandelt und
5. diese Binärzahl (einzelnes Byte) in der Adresse 63 als Checksumme speichert.

Dasselbe Ergebnis lässt sich durch Addition der Binärwerte in den Adressen 0-62 und die Löschung aller Bitstellen mit Ausnahme des niedrigstwertigen Bytes erreichen, welches dann die Checksumme ist.
Das oben beschriebene eine einfache Checksumme bildende Verfahren ermöglicht eine Prüfung, ob die Nutzinhalte im EEPROM noch konsistent sind. Da dieser Algorithmus jedoch veröffentlicht ist, gibt es die Möglichkeit, dass er in einem Virus verwendet wird, um eine Änderung der EEPROM-Inhalte zu verdecken.
Dabei kann ein Problem entstehen, wenn zum Beispiel durch ein Virus die Daten im EEPROM so geändert werden, dass das System nicht mehr zuverlässig arbeitet (z. B. durch Umstellen der MIN. CAS Latency von 2,5 auf 2 bei DDR-Speichern im EEPROM) und dann der Wert des SPD-Checkbytes entsprechend angepasst wird.
Ein Anwender kann dann nicht entscheiden, ob der entsprechende Eintrag im EEPROM korrekt ist, wenn in dieser Weise der SPD-Checksummenwert im EEPROM angepasst wurde.
Fig. 2 zeigt in Form eines Flussdiagramms ein Programm zur Verschlüsselung und Speicherung einer erfindungsgemäß gebildeten verschlüsselten Checksumme in einem EEPROM. Zunächst wird im Schritt S1 im EEPROM die Nutzinformation gespeichert. In den Schritten S2 und S3 wird mit Hilfe des nur dem Hersteller bekannten Verschlüsselungsalgorithmus die Checkinformation aufgrund der im Schritt S1 gespeicherten Nutzinhalte gebildet und schließlich im Schritt S4 im EEPROM gespeichert.
Fig. 3 zeigt in Form eines Flussdiagramms ein Programm für einen Konsistenzcheck der im EEPROM gespeicherten Nutzinhalte unter Verwendung der herstellerseitig im EEPROM gespeicherten Checkinformation. Zunächst werden im Schritt S10 die Nutzinhalte und die Checkinformation aus dem EEPROM gelesen. Im Schritt S11 wird der Konsistenzcheck der gelesenen Nutzinhalte auf der Grundlage der gelesenen Checkinformation durchgeführt. Gleichfalls kann die gelesene verschlüsselte Checkinformation durch den Hersteller unter Verwendung des Verschlüsselungsalgorithmus geprüft werden (in Fig. 3 nicht gezeigt), wenn die Nutzdaten zuvor als korrekt erkannt wurden.
Im Schritt S12 wird abgefragt, ob die Nutzinformation korrekt ist oder nicht. Ist die Nutzinformation korrekt, wird das Programm beendet. Ist die Nutzinformation nicht korrekt oder konsistent, erfolgt eine Fehlermeldung (Schritt S13).
Wie schon erwähnt, kann die gebildete Checkinformation eine Checksumme sein.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nur noch der Hersteller den EEPROM-Inhalt ändern und den Checkwert anpassen. Jegliche nicht autorisierte Änderung am EEPROM-Inhalt würde sofort auffallen. Die Komplexität der Verschlüsselung bestimmt die Sicherheit des Verfahrens. Würde man eine Checksumme unter Verwendung einer einfachen Quersummenbildung bestimmen, wäre ein solcher Algorithmus mit relativ wenig Aufwand zu entschlüsseln, auch wenn man einmalig auftretende Verschlüsselungswerte (sogenannte Unique-Werte, wie zum Beispiel Datum der Herstellung, Seriennummer des Produkts und/oder des EEPROMs) als Teile der Verschlüsselung verwendet.
Setzt man komplexere Verschlüsselungsverfahren ein, kann man einer unbefugten Decodierung mit hoher Sicherheit mit großer Wahrscheinlichkeit begegnen.
Setzt man als Verschlüsselungsalgorithmus ein Prinzip mit öffentlichem und privatem Schlüssel ein, wie es bei der PGP- Software zur Verschlüsselung von E-Mails bereits verwendet wird, ist es sogar möglich, dem Anwender ein Programm zur Verfügung zu stellen, indem dieser durch den öffentlichen Schlüssel die Möglichkeit erhält, den Nutzinhalt des EEPROMs auf Korrektheit zu prüfen. Dieses Verfahren erlaubt aber nicht, dass der Anwender die vom Hersteller verschlüsselte Checkinformation an einen neuen EEPROM-Inhalt anpassen kann.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung geänderter Nutzinhalte in einem elektrisch programmier- und löschbaren Nur-Lese-Speicherbaustein (EEPROM), insbesondere auf Computerbaugruppen, wobei die Nutzinhalte des EEPROMs herstellerseitig bei oder nach der Herstellung des EEPROMs eingestellt werden, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

A) Speicherung eines oder mehrerer Bytes einer verschlüsselten Checkinformation im EEPROM durch den Hersteller des EEPROMs, des Produkts, der Baugruppe und/oder dergleichen, wobei zur Verschlüsselung der Checkinformation ein nur dem Hersteller des EEPROMs, des Produkts, der Baugruppe und/oder dergleichen bekannter Verschlüsselungsalgorithmus und die gespeicherten Nutzinhalte verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Schritt:

A) Prüfung der Nutzinhalte im EEPROM auf Konsistenz durch den Hersteller und/oder den Anwender unter Verwendung der in Schritt (A) eingespeicherten verschlüsselten Checkinformation und der gespeicherten Nutzinhalte.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:

A) Prüfung der im EEPROM gespeicherten verschlüsselten Checkinformation durch den Hersteller unter Verwendung des Verschlüsselungsalgorithmus und der zuvor als korrekt erkannten Nutzinhalte.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschlüsselte Checkinformation eine Checksumme ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschlüsselte Checkinformation im EEPROM statt einer üblicherweise darin gespeicherten, durch einen bekannten SPD-Algorithmus ermittelten Checksumme gespeichert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verschlüsselte Checkinformation zusätzlich zu einer üblicherweise im EEPROM gespeicherten, durch einen bekannten SPD-Algorithmus ermittelten Checksumme gespeichert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlüsselungsalgorithmus einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel enthält und dass dem Anwender ein Programm zur Verfügung gestellt wird, das es ihm erlaubt, die Konsistenz der Nutzinhalte im EEPROM durch Verwendung des öffentlichen Schlüssels anhand der verschlüsselten Checkinformation und der im EEPROM gespeicherten Nutzinhalte zu prüfen.

8. EEPROM, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere für Herstellerinformationen reservierte Bytes eine vom Hersteller durch einen nur ihm bekannten Verschlüsselungsalgorithmus verschlüsselte Checkinformation für einen Konsistenzcheck der EEPROM-Nutzinhalte aufweist.

9. EEPROM nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer DIMM-Computerbaugruppe enthalten ist.