FR2851065A1 - Cartes a microprocesseur ayant des circuits de protection qui empechent des attaques par analyse de puissance, et procedes pour les faire fonctionner - Google Patents
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Abstract
Une carte à microprocesseur comprend un dispositif à circuit intégré (14) contenant de l'information sécurisée. La carte comporte un circuit de protection (16) configuré pour protéger le dispositif à circuit intégré, en empêchant une extraction non autorisée de l'information sécurisée, par l'utilisation d'une technique d'analyse de puissance. Ceci est accompli en maintenant à une tension pratiquement uniforme au moins une ligne d'alimentation (28) électriquement connectée au dispositif à circuit intégré. La tension uniforme masque les opérations effectuées par le dispositif à circuit intégré (14) vis-à-vis d'un matériel externe susceptible d'effectuer une attaque. En particulier, un condensateur variable (24) est incorporé pour fournir un courant de déplacement à la ligne d'alimentation (28) et au dispositif à circuit intégré, et la capacité de ce condensateur est diminuée progressivement à une vitesse appropriée pour maintenir une tension constante sur la ligne d'alimentation (28).
Description
La présente invention concerne des dispositifs
consistant en cartes à microprocesseur, et des procédés pour les faire fonctionner.
Des cartes à circuit intégré comportant un 5 microprocesseur ont été utilisées fréquemment dans des applications de carte de crédit, de carte bancaire et de carte d'identification, ainsi que dans d'autres applications basées sur des cartes et exigeant des transactions de données sécurisées. Des cartes à 10 microprocesseur comprennent de façon caractéristique un circuit intégré incorporé qui contient à la fois des composants de microprocesseur et une mémoire non volatile, qui peut stocker de l'information sécurisée (par exemple des codes de clés secrètes, des cryptogrammes, des mots de 15 passe, etc.) et une autre information que le microprocesseur peut utiliser. L'utilisation de codes secrets permet à des cartes à microprocesseur d'accomplir des communications ou des calculs cryptographiques sécurisés lorsqu'elles sont utilisées en association avec 20 des lecteurs de cartes à microprocesseur et d'autres dispositifs compatibles.
De nombreuses techniques ont été développées pour acquérir illégalement l'information sécurisée stockée à l'intérieur de cartes à microprocesseur. Certaines de ces 25 techniques comprennent des techniques cryptanalytiques, qui peuvent être classées de façon générale en deux catégories.
Ces catégories comprennent des techniques d'attaque passive et des techniques d'attaque active. Dans une technique d'attaque passive, des opérations sont accomplies de façon 30 caractéristique pour mesurer des caractéristiques électriques externes d'une carte à microprocesseur pendant qu'elle subit des opérations normales. Par exemple, des signaux de courant et de tension externes générés ou reçus par la carte à microprocesseur peuvent être mesurés pour 35 extraire une information sécurisée interne, sans endommager ni détruire la carte ou ses composants internes. Au contraire, dans une technique d'attaque active, une information sécurisée peut être extraite en sondant la carte d'une manière qui endommage ou détruit un ou plusieurs composants internes et rend la carte inutilisable pour son utilisation prévue.
Certaines attaques passives peuvent analyser une courbe de consommation de puissance d'une carte à microprocesseur pendant que la carte accomplit des opérations cryptographiques. Ces types d'attaques passives 10 comprennent à la fois des attaques par analyse de puissance simple (ou SPA pour "Simple Power Analysis"), et des attaques par analyse de puissance différentielle (ou DPA pour "Differential Powser Analysis"). Dans une attaque par SPA, un attaquant évalue une seule courbe de consommation 15 de puissance et détermine à partir de cette courbe l'identité des instructions et éventuellement le poids de Hamming de mots de données qui sont lus ou écrits dans la carte. Cependant, dans une attaque par DPA, l'attaquant peut évaluer de multiples courbes de consommation de 20 puissance. Ces attaques passives sont décrites plus complètement dans un article de A. Shamir, intitulé "Protecting Smart Cards from Passive Power Analysis with Detached Power Supplies", Crytographic Hardware and Embedded Systems (CHES), LNCS 1965 (200), pages 71-77.
Les figures 1 et 2 illustrent des opérations pour effectuer une attaque par SPA sur une carte à microprocesseur contenant une puce de circuit intégré (CI) 1. Cette puce est décrite plus complètement aux pages 420424 d'un ouvrage de W. Rankl et W. Effing intitulé Smart 30 Card Handbook, John Wiley & Sons, Ltd. (ISBN 0 471 98875 8) (2000) . Comme illustré, la puce à CI 1, qui comprend un microprocesseur et des éléments de mémoire 2, a six bornes.
Ces bornes comprennent une borne d'alimentation (Vcc), une borne de référence de masse (GND), une borne de 35 restauration (RST) pour recevoir un signal de restauration, une borne d'horloge (CLK) pour recevoir un signal d'horloge, et une borne d'E/S qui est configurée pour émettre et recevoir des ordres et/ou des données (DONNEES), et une borne à usage réservé (RFU). La borne d'alimentation Vcc reçoit une tension externe (indiquée par Vx). Un 5 ampèremètre (A) est également incorporé pour mesurer l'intensité et la direction d'un signal de courant Ix qui est fourni à la puce à CI 1. Comme l'homme de l'art le comprendra, lorsque la tension externe Vx est fournie à la puce de CI 1 et le microprocesseur et les éléments de 10 mémoire 2 subissent certaines opérations, le courant mesuré par l'ampèremètre (A) peut représenter la nature des opérations en cours d'accomplissement. Ainsi, comme illustré par la figure 2, le signal de courant Ix peut constituer une forme d'onde qui identifie si la carte à CI 15 1 est en train de subir une non- opération (NOP), une opération de multiplication (MUL) ou une opération de saut (JMP). En outre, en capturant et en évaluant la forme d'onde de courant en fonction du temps, une cryptanalyse peut effectuer une attaque par SPA, et extraire ainsi un 20 code secret retenu par l'élément de mémoire. La puce de circuit intégré 1 de la figure 1 est également sensible à des attaques par DPA, qui peuvent évaluer l'intensité et la direction de courants d'entrée différentiels.
Le brevet des E.U.A. no 6 507 913 délivré à Shamir 25 décrit un dispositif pour protéger des cartes à microprocesseur contre des attaques par SPA et DPA lorsqu'elles sont insérées dans des lecteurs de cartes.
Comme illustré par la figure 1 du brevet 6 507 913, le dispositif comprend deux condensateurs 3 et 4 qui sont 30 noyés à l'intérieur d'un substrat de carte à microprocesseur (par exemple une carte en matière plastique). Les condensateurs 3 et 4 sont commutés selon une séquence de va-et-vient alternée, de façon qu'à un instant donné quelconque l'un d'entre eux soit en cours de 35 charge par une alimentation externe, et l'autre soit en cours de décharge par une puce de carte à microprocesseur, 1. Ainsi, pendant le fonctionnement de la carte à microprocesseur 10, l'alimentation externe reste déconnectée de la puce de carte à microprocesseur 1.
Néanmoins, du fait que les tensions sur les condensateurs 3 5 et 4 seront réduites d'une quantité proportionnelle à l'intensité du courant consommé par la puce 1 pendant chaque intervalle de commutation, il peut être possible de détecter indirectement le profil de consommation de courant de la puce 1, en évaluant les formes d'onde de courants 10 pulsés externes qui sont fournis aux condensateurs 3 et 4, après que ceux-ci ont été partiellement déchargés dans chaque cycle. Par conséquent, malgré la protection supplémentaire que procure le dispositif du brevet 6 507 913, des attaques par SPA et DPA peuvent encore être possibles.
Des modes de réalisation de la présente invention comprennent des systèmes de sécurité pour circuit intégré ayant une sensibilité réduite à des attaques passives et actives. Dans certains modes de réalisation, une carte à microprocesseur fonctionne comme un système de sécurité et 20 cette carte à microprocesseur comprend un dispositif à circuit intégré contenant une information sécurisée. Un circuit de protection est également incorporé à l'intérieur de la carte à microprocesseur. Ce circuit de protection est configuré pour protéger le dispositif à circuit intégré, en 25 empêchant une extraction non autorisée de l'information sécurisée, par l'utilisation d'une technique d'analyse de puissance. Ceci est effectué en maintenant à une tension pratiquement uniforme au moins une ligne d'alimentation qui est connectée électriquement au dispositif à circuit 30 intégré, pendant que le dispositif à circuit intégré est actif. Cette tension uniforme agit de façon à masquer les opérations effectuées par le dispositif à circuit intégré, et cache ainsi ces opérations vis-àvis d'un matériel externe ou interne qui peut être conçu pour supporter une 35 attaque passive ou une attaque active. En particulier, un condensateur variable est incorporé pour fournir un courant de déplacement positif à la ligne d'alimentation et au circuit intégré, pendant que la capacité du condensateur variable est progressivement diminuée à une vitesse appropriée pour maintenir une tension d'alimentation constante sur la ligne d'alimentation.
Conformément à des aspects préférés de ce mode de réalisation, le circuit de protection comprend un circuit de commande qui est configuré pour augmenter une valeur du condensateur variable en réponse à la détection d'une 10 augmentation d'une tension de la ligne d'alimentation, et est en outre configuré pour diminuer la valeur du condensateur variable en réponse à la détection d'une diminution de la tension de la ligne d'alimentation. De cette manière, la relation de régulation de tension peut 15 être maintenue pendant un intervalle de temps actif ayant une durée suffisamment longue pour permettre au circuit intégré d'accomplir ses fonctions prévues.
Le circuit de commande peut inclure un comparateur qui est configuré pour comparer la tension de la ligne 20 d'alimentation avec une tension de référence, qui peut être maintenue par une batterie incorporée sur la puce. Un compteur réversible, qui est connecté électriquement à une sortie du comparateur, peut également être incorporé. Ce compteur réversible peut fonctionner de manière à générer 25 un signal de comptage décroissant lorsque la tension sur la ligne d'alimentation augmente au- dessus de la tension de référence. Cette augmentation de la tension de la ligne d'alimentation peut se produire lorsque la carte à microprocesseur est connectée à une source d'alimentation 30 externe. D'autre part, le compteur peut fonctionner de façon à générer un signal de comptage croissant lorsque la tension sur la ligne d'alimentation diminue audessous de la tension de référence pendant l'intervalle de temps actif. Dans certains modes de réalisation, un convertisseur 35 numériqueanalogique (CNA) peut également être incorporé pour convertir un signal de comptage numérique en un signal analogique qui attaque une borne de commande du condensateur variable. De cette manière, le comparateur, le compteur, le convertisseur et le condensateur variable fonctionnent collectivement comme un régulateur de tension 5 préféré qui maintient la tension sur la ligne d'alimentation à une valeur pratiquement uniforme pendant l'intervalle de temps actif.
D'autres modes de réalisation supplémentaires de la présente invention comprennent une carte à microprocesseur 10 formée sur un substrat ayant un dispositif à circuit intégré à l'intérieur. Un circuit de protection est également incorporé dans le substrat. Le circuit de protection est configuré pour empêcher une analyse cryptanalytique du dispositif à circuit intégré en 15 maintenant à une tension d'alimentation (Vs) pratiquement constante au moins une ligne d'alimentation qui est connectée électriquement au dispositif à circuit intégré.
Ce circuit de protection comprend un condensateur variable ayant une capacité égale à Cv et une première borne 20 connectée électriquement à la ligne d'alimentation. Le circuit de protection comprend également, à l'intérieur de lui, des éléments de circuit qui sont connectés à une borne de commande du condensateur variable et à la ligne d'alimentation. Ces éléments fonctionnent comme des moyens 25 pour faire varier la borne de commande de façon que la relation suivante soit maintenue valide sur un intervalle de temps de décharge (tl à t2) lorsque le dispositif à circuit intégré est actif et le condensateur variable fournit un courant de déplacement positif au dispositif à 30 circuit intégré : Ild dt = Vs(Cv(tl) - Cv(t2)> avec les notations suivantes: Vs représente la tension pratiquement constante sur la ligne d'alimentation, Id représente le courant de déplacement positif qui est fourni à la ligne d'alimentation, Cv(t2) représente la capacité du condensateur variable à l'instant t2, Cv(tl) représente la capacité du condensateur variable à l'instant tl et Cv(tl) est plus grande que Cv(t2).
Dans d'autres modes de réalisation supplémentaires de la présente invention, le circuit de protection peut être configuré pour empêcher une analyse cryptanalytique du dispositif à circuit intégré en maintenant approximativement à une première tension une ligne de 10 signal qui est connectée électriquement au dispositif à circuit intégré, en utilisant un élément de stockage d'énergie variable qui est configuré pour fournir une charge à la ligne de signal lorsque le dispositif à circuit intégré est actif. Cet élément de stockage d'énergie 15 variable peut être sélectionné dans le groupe comprenant des condensateurs variables, des inductances variables et des combinaisons de ceux-ci.
On va maintenant décrire la présente invention de façon plus complète en se référant aux dessins annexés, qui 20 montrent des modes de réalisation préférés de l'invention.
Cette invention peut cependant être mise en oeuvre sous de nombreuses formes différentes, et ne doit pas être considérée comme étant limitée aux modes de réalisation présentés ici; ces modes de réalisation sont présentés au 25 contraire pour que cet exposé soit approfondi et complet et permette à l'homme de l'art d'apprécier pleinement le cadre de l'invention. Des éléments semblables sont toujours désignés par des numéros de référence semblables, et des lignes de signaux et des signaux sur celles-ci peuvent être 30 désignés par les mêmes caractères de référence. Des signaux peuvent également être synchronisés et/ou subir des opérations booléennes mineures (par exemple une inversion) sans être considérés comme des signaux différents. Dans les dessins: La figure 1 illustre une puce de carte à microprocesseur conforme à l'art antérieur.
La figure 2 illustre une forme d'onde de courant qui peut être évaluée lorsqu'on effectue une attaque par SPA sur la puce de carte à microprocesseur de la figure 1.
La figure 3 est un schéma synoptique d'une carte à 5 microprocesseur conforme à un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 4 est un schéma électrique du circuit de commande de la figure 3.
La figure 5 est un schéma électrique du compteur 10 réversible de la figure 3.
Les figures 6A-6D sont des diagrammes temporels qui illustrent le fonctionnement du circuit de protection de la figure 3.
La figure 7 est un schéma qui illustre un 15 condensateur variable ayant des armatures parallèles qui se déplacent l'une par rapport à l'autre en réponse à un signal analogique.
En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire une carte à microprocesseur 10 conforme à un mode 20 de réalisation de la présente invention. Cette carte à microprocesseur 10 comprend un substrat 11 ayant à l'intérieur une puce de carte à microprocesseur 12. La puce de carte à microprocesseur 12 est illustrée sous une forme incluant un dispositif à circuit intégré 24 et un circuit 25 de protection 16, qui sont connectés électriquement à une ligne d'alimentation 28. Comme illustré, la ligne d'alimentation 28 est connectée électriquement à une borne d'alimentation (représentée par Vs) du dispositif à circuit intégré 14 et à une borne d'entrée du circuit de protection 30 16. Le dispositif à circuit intégré 14 peut être un dispositif de calcul classique qui effectue diverses opérations de carte à microprocesseur et conserve de l'information sécurisée. Le dispositif à circuit intégré 14 est illustré sous une forme incluant un dispositif à 35 microprocesseur 18 et un dispositif de mémoire 20 (par exemple un dispositif de mémoire non volatile) qui est configuré pour échanger de l'information sécurisée avec le dispositif à microprocesseur 18. Dans certains autres modes de réalisation, le dispositif à circuit intégré 14 peut être défini en outre par des éléments à circuit intégré 5 supplémentaires et/ou différents de ceux illustrés par la figure 3.
La ligne d'alimentation 28 peut être couplée à une borne d'alimentation de la carte à microprocesseur 10.
Pendant des opérations normales, incluant celles effectuées 10 en réponse à l'insertion d'une carte à microprocesseur 10 dans un lecteur de cartes ou un autre dispositif, la borne d'alimentation peut recevoir un courant Ix à partir d'une source de tension externe Vx. Comme illustré, un interrupteur SW10 est incorporé pour commander la 15 fourniture d'énergie à la carte à microprocesseur 10.
La puce de carte à microprocesseur 10 peut inclure un circuit de protection contre les surtensions, 26, qui est connecté électriquement à la ligne d'alimentation 28.
Ce circuit de protection contre les surtensions 26 est 20 illustré sous une forme incluant une diode D10 et une résistance R10 qui sont connectées électriquement en série.
Comme l'homme de l'art le comprendra, le circuit de protection contre les surtensions 26 fonctionnera de façon à protéger le dispositif à circuit intégré 14 et le circuit 25 de protection 16 contre des pointes de tension excessives, qui peuvent se produire sous l'effet de la commutation périodique de l'interrupteur externe SW10.
Le circuit de protection 16 est illustré sous une forme incluant un circuit de commande 22, un condensateur 30 variable 24 (Cv) et un générateur d'horloge 25. Comme illustré, le condensateur variable 24 est configuré pour fournir à la ligne d'alimentation 28 un courant de déplacement positif (Id) lorsque l'interrupteur externe SW10 est ouvert et un courant de déplacement négatif 35 lorsque l'interrupteur externe SW10 est fermé et le condensateur variable 24 est en cours de charge. La grandeur de la capacité que procure le condensateur variable 24 est changée en augmentant ou en diminuant la valeur analogique d'un signal de commande, représenté par SC. Ce signal de commande SC est généré sur une sortie du 5 circuit de commande 22. La capacité du condensateur variable 24 peut être inversement proportionnelle à la valeur analogique du signal de commande SC. Par conséquent, des diminutions du signal de commande SC peuvent conduire à des augmentations de la capacité du condensateur variable 10 24, et des augmentations du signal de commande SC peuvent conduire à des diminutions de la capacité du condensateur variable 24.
Comme illustré par la figure 7, un condensateur variable 24 peut être défini par une paire d'électrodes 15 parallèles qui sont configurées de façon à se déplacer l'une par rapport à l'autre, en réponse à un signal de commande SC. Il existe une électrode supérieure 44 et une électrode inférieure. L'électrode supérieure 44 peut être considérée comme étant connectée électriquement à une 20 tension relativement élevée (par exemple 5 volts), qui est reçue d'un noeud 42. L'électrode inférieure comprend une partie d'électrode extérieure 46, qui reçoit le signal de commande SC, et une partie d'électrode intérieure 45 qui est connectée électriquement à un potentiel de référence de 25 masse (GND). Lorsque la tension du signal de commande SC augmente, la tension Vc entre les électrodes est diminuée et la distance 'd"l augmente au fur et à mesure que l'électrode supérieure 44 se déplace vers le haut en réponse à la force ascendante F produite par le ressort 13 30 (F = kx, expression dans laquelle k est une constante de rappel et x représente la distance de déplacement de l'électrode supérieure 44). Du fait que la capacité du condensateur variable 24 est liée par l'expression C = úA/d, dans laquelle A représente l'aire des électrodes et ú 35 représente une constante diélectrique, la capacité diminuera lorsque d augmente, et inversement. Par conséquent, des fluctuations de la valeur analogique du signal de commande SC peuvent être commandées pour faire varier la capacité du condensateur variable 24. On peut également trouver des descriptions de condensateurs 5 variables classiques dans les brevets de E.U.A. suivants: 5 173 835, 5 192 871, 5 965 912, 6 278 158, 6 400 550 et 6 441 449. Dans d'autres modes de réalisation, le circuit de protection 16 peut utiliser un élément de stockage variable qui est sélectionné dans le groupe comprenant des 10 condensateurs variables, des inductances variables et des combinaisons de ceux-ci.
Comme illustré sur la figure 4, le circuit de commande 22 peut inclure un comparateur de tension 30 qui est configuré pour comparer une tension d'alimentation (Vs) 15 sur la ligne d'alimentation 28 avec une tension de référence, représentée par Vref. Dans certains cas, la tension de référence peut être générée par une batterie 36.
La valeur de la tension de référence Vref peut être fixée à un niveau qui est légèrement inférieur à la valeur de la 20 source de tension externe Vx (par exemple Vref = 5,0 volts et Vx = 5,1 volts). Sur la base de la configuration illustrée pour le comparateur 30, le signal de sortie numérique CR sera fixé à une valeur logique 0 chaque fois que Vs > Vref, et à une valeur logique 1 chaque fois que Vs 25 < Vref. Ce signal de sortie numérique CR est fourni comme un signal d'entrée à un compteur réversible 32.
La figure 5 illustre un exemple du compteur 32. En particulier, le compteur 32 illustré comprend trois bascules (TFFO-TFF2), quatre portes ET (ANl-AN4), deux 30 portes OU (ORl-OR2) et un inverseur INV1. Les trois bascules sont illustrées comme des bascules de type T. Le compteur 32 génère un signal de comptage à plusieurs bits (S2-SO) qui est incrémenté ou décrémenté en synchronisme avec le signal d'horloge CLK. Comme l'homme de l'art le 35 comprendra, une bascule de typé T peut être réalisée à partir d'une bascule maître - esclave J-K, en connectant ensemble les deux entrées J et K. De cette manière, un signal d'entrée T = 1 donnera un signal de sortie direct Q qui change d'état en synchronisme avec le signal d'horloge CLK, et un signal d'entrée T = 0 donnera un signal de 5 sortie direct qui reste inchangé en réponse au signal d'horloge CLK. Par conséquent, si le signal de sortie numérique CR est fixé à une valeur logique 1, alors le signal de comptage à plusieurs bits S2-SO sera incrémenté d'un bit à chaque cycle à partir d'une valeur minimale de 10 S2, Si, S0 = (0, 0, 0) jusqu'à une valeur maximale de S2, Si, SO = (1, 1, 1). D'autre part, si le signal de sortie numérique CR est fixé à une valeur logique 0, alors le signal de comptage à plusieurs bits S2-S0 sera décrémenté d'un bit à chaque cycle jusqu'à une valeur minimale de S2, 15 Si, SO = (0, 0, 0) . La cadence à laquelle le signal de comptage à plusieurs bits S2-SO change est fonction de la fréquence du signal d'horloge CLK.
En se référant à nouveau à la figure 4, on note que le signal de comptage à plusieurs bits S2-SO est appliqué à 20 un convertisseur numériqueanalogique (CNA) 34, qui génère un signal de sortie analogique SC ayant une grandeur qui augmente en réponse à un signal de comptage à plusieurs bits S2-SO croissant, et diminue en réponse à un signal de comptage à plusieurs bits S2-SO décroissant. Par 25 conséquent, chaque fois que la tension d'alimentation Vs est plus grande que Vref (et CR = 0), la grandeur du signal de sortie analogique SC diminuera progressivement en synchronisme avec le signal d'horloge CLK. Au contraire, chaque fois que la tension d'alimentation Vs est inférieure 30 à Vref (et CR = 1), la grandeur du signal de sortie analogique SC augmentera progressivement en synchronisme avec le signal d'horloge CLK.
La capacité du condensateur variable Cv 24 est adaptée pour diminuer en réponse à un signal de sortie SC 35 croissant et à augmenter en réponse à un signal de sortie SC décroissant. En particulier, le circuit de commande 22 et le condensateur variable 24 sont configurés de façon que la relation suivante reste valide sur un intervalle de temps de charge entier, de tO à ti, pendant lequel l'interrupteur externe SW10 est fermé et le condensateur 5 variable 24 est chargé par la source de tension externe Vx -Ild(t)dt = Vs(Cv(tl) - Cv(tO) ) (1) avec les notations suivantes: Vs représente la tension d'alimentation pratiquement constante sur la ligne 10 d'alimentation 28, Id représente le courant de déplacement qui est fourni par le condensateur variable 24 à la ligne d'alimentation 28, CV(t1) représente la capacité du condensateur variable 24 à la fin de l'intervalle de temps de charge (lorsque l'interrupteur externe SW10 est 15 réouvert) et Cv(tO) représente la capacité du condensateur variable 24 lorsque l'interrupteur externe SW10 est fermé.
Lorsque l'interrupteur SW10 est fermé pendant l'intervalle de temps allant de tO à tl, le courant de déplacement Id est négatif.
Le circuit de commande 22 et le condensateur variable 24 sont également configurés de façon que la relation suivante reste valide sur un intervalle de temps de décharge entier, de tl à t2, pendant lequel l'interrupteur externe SW10 est ouvert et le condensateur 25 variable 24 fournit un courant de déplacement positif au dispositif à circuit intégré 14: Ild(t)dt = Vs(Cv(tl) - Cv(t2)) (2) avec les notations suivantes: Vs représente la tension d'alimentation pratiquement constante sur la ligne 30 d'alimentation 28, Id représente le courant de déplacement positif fourni à la ligne d'alimentation 28, Cv(t2) représente la capacité du condensateur variable 24 à la fin d'un intervalle de temps actif (lorsque l'interrupteur externe SW10 commute de l'état ouvert à l'état fermé) et Cv(tl) représente la capacité du condensateur variable 24 lorsque l'interrupteur externe SWlo est ouvert initialement.
En se référant maintenant à la figure 6A, on voit un diagramme temporel qui illustre une relation entre le courant d'entrée Ix et le temps, pour des périodes de charge au cours desquelles l'interrupteur externe SW10 est fermé et la source de tension externe Vx fournit un courant 10 positif à la carte à microprocesseur 10, et pour des périodes de décharge au cours desquelles l'interrupteur externe SW10 est ouvert et le condensateur variable 24 est déchargé par le dispositif à circuit intégré 14. La figure 6B montre un diagramme temporel qui illustre la valeur de 15 charge Q sur le condensateur variable 24 en fonction du temps. La figure 6C montre un diagramme temporel qui illustre la manière selon laquelle la capacité du condensateur variable 24 est changée dans le but de maintenir une tension d'alimentation Vs constante sur la 20 ligne d'alimentation 28. Lorsque l'interrupteur externe SW10 est fermé, le condensateur variable 24 augmente sa capacité à une vitesse de montée suffisante pour maintenir une tension d'alimentation Vs constante, et lorsque l'interrupteur externe SW10 est ouvert, le condensateur 25 variable 24 diminue sa capacité à une vitesse de descente suffisante pour maintenir la tension d'alimentation Vs constante. Ainsi, comme illustré par la figure 6D, la tension d'alimentation Vs constante peut être maintenue à un niveau constant qui est déterminé par une valeur de la 30 tension de référence (Vref) qui est appliquée à la borne positive du comparateur de tension 30.
Dans les dessins et la description, on a décrit des modes de réalisation préférés caractéristiques de l'invention, et bien que des termes spécifiques soient 35 employés, ils sont utilisés seulement dans un sens générique et descriptif, et non dans un but limitatif, le cadre de l'invention étant défini dans les revendications qui suivent.
Claims (26)
1. Système de sécurité pour circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif à circuit intégré (14) contenant une information sécurisée; et un 5 circuit de protection (16) qui est configuré pour empêcher une extraction non autorisée de l'information sécurisée, avec une technique d'analyse de puissance, en maintenant à une tension pratiquement uniforme (Vs) au moins une ligne d'alimentation (28) qui est connectée électriquement au 10 dispositif à circuit intégré (14), en utilisant un condensateur variable (24) qui est configuré pour fournir un courant de déplacement (Id) à la ligne d'alimentation (28) lorsque le dispositif à circuit intégré (14) est actif.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de protection (16) comprend un circuit de commande (22) qui est configuré pour augmenter une valeur du condensateur variable (24) en réponse à la détection d'une augmentation d'une tension de la ligne d'alimentation 20 (28) et est en outre configuré pour diminuer la valeur du condensateur variable (24) en réponse à la détection d'une diminution de la tension de la ligne d'alimentation (28).
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande (22) comprend un comparateur (30) qui est configuré pour comparer la tension (Vs) de la ligne d'alimentation (28) avec une tension de référence (Vref); et un compteur réversible (32) qui est connecté électriquement à une sortie du comparateur (30).
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en 30 ce que le circuit de commande (22) comprend en outre un convertisseur numérique-analogique (34) ayant au moins une entrée qui est connectée électriquement à une sortie du compteur réversible (32), et une sortie connectée électriquement au condensateur variable (24).
5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de protection contre les surtensions (26) connecté électriquement à la ligne d'alimentation (28).
6. Système de sécurité pour circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif à circuit 5 intégré (14) contenant de l'information sécurisée; et un circuit de protection (16) qui est configuré pour empêcher une extraction non autorisée de l'information sécurisée, en maintenant à une tension pratiquement uniforme (Vs) une ligne de signal (28) qui est connectée électriquement au 10 dispositif à circuit intégré (14), en utilisant un condensateur variable (24) qui est configuré pour fournir un courant de déplacement (Id) à la ligne de signal (28) lorsque le dispositif à circuit intégré (14) est actif.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en 15 ce que le circuit de protection (16) comprend un circuit de commande (22) qui est configuré pour augmenter une valeur du condensateur variable (24) en réponse à la détection d'une augmentation d'une tension de la ligne de signal (28), et est en outre configuré pour diminuer la valeur du 20 condensateur variable (24) en réponse à la détection d'une diminution de la tension de la ligne de signal (28).
8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de commande (22) comprend: un comparateur (30) qui est configuré pour comparer la tension 25 (Vs) de la ligne de signal (28) avec une tension de référence (Vref); et un compteur réversible (32) qui est connecté électriquement à une sortie du comparateur (30).
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de commande (22) comprend en outre un 30 convertisseur numérique-analogique (34) ayant au moins une entrée qui est connectée électriquement à une sortie du compteur réversible (32), et une sortie connectée électriquement au condensateur variable (24).
10. Système selon la revendication 6, caractérisé 35 en ce qu'il comprend en outre un circuit de protection contre les surtensions (26) connecté électriquement à la ligne de signal (28).
11. Carte à microprocesseur (10), caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat; un dispositif à circuit intégré (14) dans le substrat; et un circuit de protection 5 (16) dans le substrat, ce circuit de protection étant configuré pour empêcher une analyse cryptanalytique du dispositif à circuit intégré (14) en maintenant à une première tension (Vs) une ligne d'alimentation (28) qui est connectée électriquement au dispositif à circuit intégré 10 (14), lorsque ce dispositif à circuit intégré est actif, ce circuit de protection comprenant: un condensateur variable (24) qui est configuré pour fournir un courant de déplacement (Id) à la ligne d'alimentation (28) lorsque le circuit intégré est actif; et un circuit de commande (22) 15 qui est configuré pour augmenter une valeur du condensateur variable (24) en réponse à la détection d'une augmentation d'une tension de la ligne d'alimentation (28), et qui est en outre configuré pour diminuer la valeur du condensateur variable (24) en réponse à la détection d'une diminution de 20 la tension de la ligne d'alimentation (28).
12. Carte selon la revendication 11, caractérisée en ce que le circuit de commande (22) comprend: un comparateur (30) qui est configuré pour comparer la tension (Vs) de la ligne d'alimentation (28) avec une tension de 25 référence (Vref); et un compteur réversible (32) qui est connecté électriquement à une sortie du comparateur (30).
13. Carte selon la revendication 12, caractérisée en ce que le circuit de commande (22) comprend en outre un convertisseur numérique-analogique (34) ayant au moins une 30 entrée qui est connectée électriquement à une sortie du compteur réversible (32), et une sortie connectée électriquement au condensateur variable (24).
14. Carte selon la revendication 11, caractérisée en ce que le substrat est un substrat flexible ayant des 35 dimensions de largeur et de longueur qui sont pratiquement équivalentes aux dimensions de largeur et de longueur d'une carte de crédit.
15. Carte à microprocesseur (10), caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat; un dispositif à circuit intégré (14) dans le substrat; et un circuit de protection 5 (16) dans le substrat, ce circuit de protection étant configuré pour empêcher une analyse cryptanalytique du dispositif à circuit intégré (14) en maintenant à une tension d'alimentation (Vs) une ligne d'alimentation (28) qui est connectée électriquement au dispositif à circuit 10 intégré (14), ce dispositif de protection (16) comprenant: un condensateur variable (24) ayant une capacité égale à Cv et une première borne connectée électriquement à la ligne d'alimentation (28); et un moyen (22) connecté électriquement à la ligne d'alimentation (28) et à une 15 borne de commande du condensateur variable (24) pour faire varier la borne de commande de façon que la relation suivante soit maintenue valide sur un intervalle de temps de décharge, de l'instant tl à l'instant t2, lorsque le dispositif à circuit intégré (14) est actif: 20 Ild(t)dt = Vs ((Cv(tl) - Cv(t2)), le terme Id(t) représentant une grandeur d'un courant de déplacement que le condensateur variable (24) fournit à la ligne d'alimentation (28) pendant l'intervalle de temps de décharge.
16. Carte selon la revendication 15, caractérisée en ce que le moyen variable (22) comprend: un comparateur (30) qui est configuré pour comparer la tension (Vs) de la ligne d'alimentation (28) avec une tension de référence (Vref); et un compteur réversible (32) qui est connecté 30 électriquement à une sortie du comparateur (30).
17. Carte selon la revendication 16, caractérisée en ce que le moyen variable (22) comprend un convertisseur numérique-analogique (34) ayant au moins une entrée qui est connectée électriquement à une sortie du compteur 35 réversible (32), et une sortie connectée électriquement au condensateur variable (24).
18. Carte selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un circuit de protection contre les surtensions (26) connecté électriquement à la ligne d'alimentation (28).
19. Carte à microprocesseur (10), caractérisée en ce qu'elle comprend: un substrat; un dispositif à circuit intégré (14) dans le substrat; et un circuit de protection (16) dans le substrat, ce circuit de protection étant 10 configuré pour empêcher une analyse cryptanalytique du dispositif à circuit intégré (14) en maintenant approximativement à une première tension (Vs) une ligne de signal (28) qui est connectée électriquement au dispositif à circuit intégré (14), en utilisant un élément de stockage 15 d'énergie variable qui est configuré pour fournir une charge à la ligne de signal (28) lorsque le dispositif à circuit intégré (14) est actif, cet élément de stockage d'énergie variable étant sélectionné dans le groupe qui comprend des condensateurs variables (24), des inductances 20 variables et des combinaisons de ceux-ci.
20. Procédé pour faire fonctionner une carte à microprocesseur (10) contenant un dispositif à circuit intégré (14) et un condensateur variable (24), caractérisé en ce qu'il comprend l'étape suivante on fournit un courant de déplacement positif (Id) à partir du condensateur variable (24) à une ligne d'alimentation (28) connectée au dispositif à circuit intégré (14), tout en diminuant simultanément une capacité du condensateur variable (24) à une vitesse suffisante pour maintenir la 30 ligne d'alimentation (28) à une tension pratiquement uniforme (Vref)
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape suivante: on fournit un courant de déplacement positif (Id) à partir de la ligne 35 d'alimentation (28) au condensateur variable (24), tout en augmentant simultanément une capacité du condensateur variable (24) à une vitesse suffisante pour maintenir la ligne d'alimentation (28) à la tension pratiquement uniforme (Vref)
22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé 5 en ce que la diminution de la capacité du condensateur variable (24) comprend la décrémentation de la capacité du condensateur variable en échelons qui sont synchronisés avec un signal d'horloge (CLK).
23. Procédé selon la revendication 21, caractérisé 10 en ce que l'augmentation de la capacité du condensateur variable (24) comprend l'incrémentation de la capacité du condensateur variable (24) en échelons qui sont synchronisés avec un signal d'horloge (CLK).
24. Procédé selon la revendication 22, caractérisé 15 en ce que la diminution de la capacité du condensateur variable (24) comprend les étapes suivantes: on génère un signal de comptage à plusieurs bits (S2-S0) qui augmente en synchronisme avec le signal d'horloge (CLK); et on convertit le signal de comptage à plusieurs bits (S2-S0) en 20 un signal analogique (SC) qui est appliqué à une borne de commande du condensateur variable (24).
25. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'augmentation de la capacité du condensateur variable (24) comprend les étapes suivantes: on génère un 25 signal de comptage à plusieurs bits (S2SO) qui diminue en synchronisme avec le signal d'horloge (CLK); et on convertit le signal de comptage à plusieurs bits en un signal analogique (SC) qui est appliqué à une borne de commande du condensateur variable (24).
26. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'étape de fourniture d'un courant de déplacement positif (Id) comprend - la comparaison d'une tension (Vs) sur la ligne d'alimentation (28) avec une tension de référence (Vref); et la génération d'un signal de sortie 35 numérique (CR) en réponse à l'étape de comparaison.
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