DE19911673A1 - Verfahren und Anordnung für den Schutz der Daten auf einer Smartcard - Google Patents
Verfahren und Anordnung für den Schutz der Daten auf einer SmartcardInfo
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Abstract
An den Kontakten der externen Stromversorgung für eine Smartcard sind mit geeigneter Meßtechnik Rückschlüsse auf die verarbeiteten Daten des internen Mikrochips möglich - Differential Power Analysis (DPA). Um einen Mißbrauch von Smartcards auszuschließen, muß die DPA wirkungsvoll verhindert werden. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird eine DPA dadurch verhindert, daß die Versorgungsspannung für den aktiven Rechnerchip während der Berechnung der vertraulichen Daten von der externen Stromversorgung für die Smartcard entkoppelt wird. Die technische Lösung kann durch eine integrierte Batterie, eine Gleichspannungsstabilisierung oder ein integriertes HF-Schaltnetzteil erreicht werden. DOLLAR A Bei Verwendung der Gleichspannungsstabilisierung oder eines HF-Schaltnetzteils kann die Versorgungsspannung für den aktiven Rechnerchip über einen zufallsgesteuerten elektronischen Schalter geführt werden, so daß zusätzlich eine Verschleierung der an den Smartcardkontakten noch zu messenden Impulse erreicht wird.
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet des Schutzes der Daten auf einer Smartcard.
Nach dem Stand der Technik ist bekannt, daß an den Kontakten der Stromversorgung einer
Smartcard mit Hilfe geeigneter Meßtechnik und Meßverfahren Rückschlüsse auf die
verarbeiteten Daten des internen Mikrochips gezogen werden können. Besonders bei der
Berechnung kryptografischer Algorithmen ist eine DPA "Differential Power Analysis"
durch Hacker leicht möglich (siehe www.cryptography.com/dpa/technical/index.html -
Autor Paul Kocher).
Mit der vorliegenden Erfindung soll erreicht werden, daß Rückwirkungen vom Rechnerchip
an den äußeren Kontakten der Smartcard nicht auswertbar sind.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Rückwirkungen vom Rechnerchip während der
Berechnung der vertraulichen Daten durch stromversorgungsmäßige Entkoppelung von der
externen Versorgungsspannung weitestgehend verhindert werden und zusätzlich eine
Verschleierung noch auftretender Impulse angewendet werden kann.
Im einfachsten Fall wird die stromversorgungsmäßige Entkoppelung durch eine integrierte
Batterie erreicht, die im Smartcard-Normalbetrieb über die externe Versorgungsspannung
(z. B. 5 V) gepuffert wird und bei der Berechnung vertraulicher Daten den Rechnerchip
galvanisch von der übrigen Schaltung abtrennt. Die Abtrennung der internen Batterie
erfolgt softwaregesteuert über ein Mikrorelais oder einen elektronischen Schalter. Da die
interne Batterie während der Berechnung der vertraulichen Daten von der externen
Versorgungsspannung abgetrennt wird, ist eine DPA nicht möglich (siehe Fig. 1).
Es ist Stand der Technik, eine Batterie in eine Smartcard zu integrieren (siehe Wirtschafts
woche Nr. 4 vom 21.01.1999).
Anstelle der internen Batterie kann auch eine Gleichspannungsstabilisierung integriert
werden, die durch Spannungsumsetzung, z. B. von 5 V auf 1,2 V, den Rechnerchip von der
übrigen Schaltung stromversorgungsmäßig entkoppelt (siehe Fig. 2). An den
Eingangsklemmen der Stabilisierungsschaltung dürfen keine Rückwirkungen durch
unterschiedliche Stromaufnahme (charakteristische Impulse) des Rechnerchips meßbar
sein.
Optional kann die Stabilisierungsschaltung durch einen elektronischen Schalter gesteuert
werden, um wahlweise oder zufallsgesteuert den Rechnerchip seine Versorgungsspannung
zu liefern. In den Ausschaltlücken liefert ein integrierter Kondensator die Energie. Somit
kann zusätzlich eine Verschleierung eventuell noch über die Klemmen der externen
Stromversorgung (Smartcardkontakte) meßbarer Impulse erfolgen.
Eine stromversorgungsmäßige Entkoppelung für den Rechnerchip von der übrigen
Schaltung kann auch durch ein hochfrequentes Schaltnetzteil erreicht werden, das anstelle
der Batterie oder Gleichspannungsstabilisierung integriert wird (siehe Fig. 3). Die
geschaltete Spannungswandlung kann z. B. von 5 V auf 1,2 V erfolgen. An den
Eingangsklemmen des Schaltnetzteils dürfen keine Rückwirkungen durch unterschiedliche
Stromaufnahme (charakteristische Impulse) des aktiven Rechnerchips meßbar sein.
Die geschaltete Spannungswandlung kann optional durch einen elektronischen Schalter
gesteuert werden, um wahlweise oder zufallsgesteuert den Rechnerchip die
Versorgungsspannung zu liefern. In den Ausschaltlücken liefert ein integrierter Kondensator
die Energie. Somit kann eine Verschleierung eventuell doch noch über die externen
Klemmen der externen Stromversorgung zu messenden Impulse erfolgen. Hier erfolgt eine
doppelte Verschleierung, denn der geschaltete Spannungswandler arbeitet vorzugsweise mit
einer höheren Frequenz als die Taktfrequenz des Rechnerchips.
Claims (3)
1. Verfahren für den Schutz der Daten auf einer Smartcard,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Auswertbarkeit der vom Rechnerchip berechneten vertraulichen Daten an den
Kontakten für die externe Stromversorgung - Differential Power Analysis - dadurch
verhindert wird, daß die Versorgungsspannung für den aktiven Rechnerchip während der
Berechnung der vertraulichen Daten von der externen Stromversorgung entkoppelt
wird, und
daß zusätzlich eine Verschleierung der an den äußeren Smartcardkontakten noch
auftretenden Impulse angewendet werden kann.
2. Anordnung für den Schutz der Daten auf einer Smartcard,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Entkoppelung der Versorgungsspannung für den aktiven Rechnerchip
von der externen Stromversorgung während der Berechnung der vertraulichen Daten
durch folgende Bauteile erfolgen kann
- a) integrierte Batterie
- b) Gleichspannungsstabilisierung
- c) integriertes HF-Schaltnetzteil.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Gleichspannungsstabilisierung oder integriertem HF-
Schaltnetzteil die Spannungszuführung zum aktiven Rechnerchip über einen
zufallsgesteuerten elektronischen Schalter erfolgen kann und dadurch zusätzlich eine
Verschleierung der an den äußeren Smartcardkontakten noch zu messenden Impulse
erreicht wird.
Priority Applications (2)
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PCT/EP2000/001453 WO2000054230A1 (de) | 1999-03-09 | 2000-02-23 | Verfahren und anordnung für den schutz der daten auf einer smartcard |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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