JP2001265459A

JP2001265459A - 制御プログラム、制御プログラムを含むデバイス、制御プログラムの作成方法、および、制御プログラムの動作方法

Info

Publication number: JP2001265459A
Application number: JP2001003116A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Itou; 基志伊藤; Hiroshi Ueda; 宏植田; Shinji Sasaki; 真司佐々木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】開発期間および／またはコストおよび／また
は安全性の面で優れてた制御プログラムを提供するこ
と。【解決手段】制御プログラムが、マイコン１０２の動
作を制御する制御プログラムであって、データ変換回路
１０３によって復元可能な隠蔽プログラムと、非隠蔽プ
ログラムと含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御プログラム、
制御プログラムを含むデバイス、制御プログラムの作成
方法、および、制御プログラムの動作方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ソフトウェア並びにプログラ
ムと呼ばれるものには、大別して２つある。一方は、音
楽または映像などのコンテンツであり、他方は、中央演
算装置（ＣＰＵまたはマイコンまたはＭＰＵと略す）を
制御するコンピュータプログラムである。本明細書にお
いて、前者を指す場合はコンテンツと表現し、特に言及
しない限り、「プログラム」および「ソフトウェア」は
後者のコンピュータプログラムを意味する。

【０００３】近年、音楽または映像などのコンテンツが
ディジタル化され、コンテンツの著作権を保護する重要
度が増している。コンテンツの著作権を保護するための
手法の１つとしてコンテンツを暗号化することが挙げら
れる。コンテンツを暗号化した場合、この暗号化された
コンテンツを再生するためには暗号を解読することが必
要となる。そこで、そのようなコンテンツを再生する再
生装置を開発するためには、暗号作成者とライセンスを
結び、暗号の解読方法を入手するのと同時に、解読方法
が他人に漏れないように、何らかの保護手段を講じて再
生装置に組み込むことが求められる。

【０００４】暗号の解読がＬＳＩなどのハードウェア手
段としてデバイスに組み込まれている場合、ＬＳＩの製
造技術をもつ専門の人でないかぎり、ＬＳＩの中のアル
ゴリズムを解析することは不可能である。しかしなが
ら、暗号の解読がソフトウェアによって行われる場合、
そのソフトウェアの実行ファイルから例えば逆アセンブ
ルを行うことで暗号の解読ができる人物（いわゆるハッ
カー）によって解析されて、不正に利用されるおそれが
ある。そうしたハッカーに対抗するために、解析するこ
とが困難なソフトウェア（ＴａｍｐｅｒＲｅｓｉｓｔ
ａｎｔＰｒｏｇｒａｍ）技術が開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ソフト
ウェア技術だけによって解析を困難にしたプログラム
は、ソフトウェア技術によって解析することが不可能と
は言えない。また、ＬＳＩなどのハードウェアによる暗
号解読手段をデバイスに組込むことは、近年の開発競争
において、開発速度の観点から、および／または、コス
ト面から不利に働く傾向がある。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、デバイスに組
み込まれた制御プログラムの特徴を生かした、ハードウ
ェアとソフトウェアを組み合わせた制御プログラムの隠
蔽方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の制御プログラム
は、マイコンの動作を制御する制御プログラムであっ
て、データ変換回路によって復元可能な隠蔽プログラム
と、非隠蔽プログラムとを含む。

【０００８】前記隠蔽プログラムを復元した復元プログ
ラムは、少なくとも１つの関数と、該復元プログラム内
における該少なくとも１つの関数の相対的な番地を示す
相対番地リストと、を含み、該相対番地リストは、前記
復元プログラムの所定の位置に配置されてもよい。

【０００９】本発明のデバイスは、マイコンと、該マイ
コンの動作を制御する制御プログラムを格納するプログ
ラムメモリであって、該制御プログラムは隠蔽プログラ
ムと非隠蔽プログラムとを含む、プログラムメモリと、
該プログラムメモリから複製された該隠蔽プログラムを
格納する書換可能メモリと、該書換可能メモリに格納さ
れた該隠蔽プログラムを復元プログラムに復元するデー
タ変換回路と、を備える。

【００１０】前記データ変換回路が誤り訂正回路として
機能してもよい。

【００１１】前記復元プログラムは、少なくとも１つの
関数と、該復元プログラム内における該少なくとも１つ
の関数の相対的な番地を示す相対番地リストと、を含
み、該相対番地リストは、前記復元プログラムの所定の
位置に配置されてもよい。

【００１２】本発明の制御プログラムの作成方法は、該
制御プログラムの一部の対象プログラムを制御対象のデ
バイスに備わるデータ変換回路の変換に対する逆変換を
施し、該制御プログラムの一部に隠蔽プログラムを作成
する、プログラム逆変換ステップと、該隠蔽プログラム
を含む該制御プログラムを、マイコンの動作を制御する
ためにプログラムメモリに格納するプログラム格納ステ
ップと、を包含する。

【００１３】前記プログラム逆変換ステップは、非隠蔽
プログラムを作成するステップと、前記隠蔽プログラム
と該非隠蔽プログラムを関連付けて前記制御プログラム
を合成するステップと、を包含してもよい。

【００１４】本発明の制御プログラムの動作方法は、制
御プログラムの動作方法であって、該制御プログラムの
一部である隠蔽プログラムをプログラムメモリから書換
可能メモリに複製するプログラム複製ステップと、該プ
ログラム複製ステップにより複製された該隠蔽プログラ
ムをデータ変換回路によって復元プログラムに復元する
プログラム復元ステップと、該制御プログラムに含まれ
る非隠蔽プログラムと、該復元プログラムとを実行する
プログラム実行ステップと、を包含する。

【００１５】前記復元プログラムを前記書換可能メモリ
から消去するプログラム消去ステップをさらに包含して
もよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００１７】以下の説明において、特に言及しない場
合、「プログラム」は制御プログラムを意味する。制御
プログラムは、その命令に基づいてマイコンを動作させ
る（すなわち、制御プログラムがマイコンの動作を制御
する）のに対し、一般のコンテンツプログラムはマイコ
ンからの命令にしたがって読み出される点で両者は異な
る。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態におけるデバ
イス１００の構成の一例を示すブロック図である。図１
で示されるデバイス１００は、制御プログラムを格納す
る不揮発性メモリであるプログラムメモリ１０４と、プ
ログラムメモリ１０４に格納された制御プログラムの命
令に従ってデバイス１００を制御する小型演算素子（Ｍ
ＰＵ：ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｅｒＵｎｉｔ）で
あるマイコン１０２と、マイコン１０２の作業データ等
を一時的に格納する書換可能メモリ１０５と、データを
可逆的に変換するデータ変換回路１０３と、その他の回
路１０６と、それらを接続する内部バス１０７とから構
成される。ここで、プログラムメモリ１０４として、再
生専用メモリ、１回書込可能メモリ（ＯｎｅＴｉｍｅ
ＲＯＭ）、またはフラッシュメモリを使用してもよ
い。また、書換可能メモリ１０５として、データの保持
動作が不要なスタティックメモリ（ＳｔａｔｉｃＭｅ
ｍｏｒｙ）またはデータの保持動作が必要なダイナミッ
クメモリ（ＤｙｎａｍｉｃＭｅｍｏｒｙ）、具体的には
ＤＲＡＭを使用してもよい。デバイス１００が情報記憶
装置の場合、その他の回路１０６として、データ誤り訂
正回路が情報記憶装置内に設けられてもよい。

【００１９】図２は、データ変換回路１０３の一例を示
す回路図である。図２に示されるデータ変換回路１０３
は、１ビットのフリップフロップ２０１〜２０８が直列
に接続されるシフトレジスタである。１ビットの排他的
論理和２１０、２１１、２１２、２１３が、入力とフリ
ップフロップ２０１との間、フリップフロップ２０２と
フリップフロップ２０３との間、フリップフロップ２０
３とフリップフロップ２０４との間、フリップフロップ
２０４とフリップフロップ２０５との間にそれぞれ配置
される。フリップフロップ２０８からの信号は排他的論
理和２１０、２１１、２１２、２１３に入力される。フ
リップフロップ２０１〜２０８は、リセット信号線およ
びクロック信号線にそれぞれ接続される。リセット信号
によりフリップフロップ２０１〜２０８が保持する値は
リセットされる。また、１周期のクロック信号により、
フリップフロップ２０１〜２０７の保持する値は左側に
１ビットずつ移動し、フリップフロップ２０８の保持す
る値は排他的論理和２１０、２１１、２１２、２１３に
入力される。上記のような構成は、エラー訂正理論で用
いられる８次の原始多項式（Ｐｒｉｍｉｔｉｖｅｐｏ
ｌｙｎｏｍｉａｌ）であるＰ（ｘ）＝ｘ⁸＋ｘ⁴＋ｘ³＋
ｘ²＋１を表している。

【００２０】リセット信号によりフリップフロップ２０
１〜２０８の値を０に設定した後に、入力信号を１にし
て最初のクロックを送り、その後は入力を０にして続き
のクロックを送る。このようにして、１クロック毎に出
力されるデータ列を考える。最初のクロックによって、
フリップフロップ２０１（ｘ⁰で示される）の出力は１
に設定される。１クロック毎に出力されるデータ列を１
６進数で表記すると、０１，０２，０４，０８，１０，
２０，４０，８０，１Ｄ，３Ａ，．．．，８Ｅ，０
１，．．．のように表され、周期が２５５個（＝２⁸−
１個）の周期的なデータ列が出力される。この出力デー
タ列の２５６番目に００を加えれば、可逆的な８ビット
のデータ変換ができる。そのデータ変換を１６進数であ
らわすと、００は０１、０１は０２、０２は０４、０３
は０８，．．．，ＦＥは８Ｅ、ＦＦは００となる。また
データ逆変換は、００はＦＦ、０１は００、０２は０
１、０３は１９，．．．，ＦＥは５８、ＦＦはＡＦとな
る。但し、上記のデータ変換はデータ変換の一例にすぎ
ず、可逆的なデータ変換ができれば、どのような回路を
データ変換回路として使用してもよい。誤り訂正回路を
備えたデバイスであれば、このような可逆データ変換手
段が誤り訂正回路に予め存在するので、誤り訂正回路を
データ変換回路として流用することも可能である。

【００２１】図３は、隠蔽プログラムを含む制御プログ
ラムの実行形式を作成するフローチャートを示す。本明
細書において、隠蔽プログラムとは、逆アセンブリなど
のソフトウェア処理によって解析されないプログラムを
示し、隠蔽プログラムはそのままではマイコンに所望の
動作をさせることはできない。また、制御プログラム内
の隠蔽プログラム以外のプログラムを非隠蔽プログラム
と規定する。

【００２２】データ変換回路１０３は可逆的なデータ変
換が可能であるが、本明細書において、データ変換回路
１０３が隠蔽プログラムを作成する変換を「逆変換」と
よび、隠蔽プログラムから動作可能なプログラムに復元
する変換を「復元」とよぶ。

【００２３】ステップ３０１において、隠蔽すべき制御
手順をプログラミングし、隠蔽の対象となる（すなわ
ち、後に隠蔽プログラムとなる）プログラムソース３１
１を作成する。

【００２４】ステップ３０２において、隠蔽対象プログ
ラムソース３１１をコンパイルおよびリンクして、実行
形式のバイナリデータ３１２を生成する。

【００２５】ステップ３０３において、実行形式のバイ
ナリデータ３１２に、上述したデータ逆変換を施して、
逆変換済みのバイナリデータ３１３を生成する。データ
変換回路１０３は可逆的なデータ変換を行い得る。

【００２６】ステップ３０４において、逆変換済みのバ
イナリデータ３１３を、他のプログラムソースに組み入
れやすいように、プログラムソース形式（例えばＣ言語
のｃｈａｒ型の配列表記を内容として持つインクルード
ファイル形式）である、逆変換済みのバイナリデータを
表現するデータ配列３１４に変換する。

【００２７】ステップ３０５において、逆変換済みのバ
イナリデータを表現するデータ配列３１４と隠蔽対象で
ない他の制御手順とを結合し、全プログラムソース３１
５を合成する。隠蔽対象でない他の制御手順は、ステッ
プ３０１、ステップ３０２、ステップ３０４の代わりに
ステップ３０１’を経ることで、そのようなプログラム
を作成することができる。

【００２８】ステップ３０６において、全プログラムソ
ース３１５をコンパイルおよびリンクして、デバイス１
００のプログラムメモリ１０４に格納される実行形式の
バイナリデータ３１６を生成する。このとき、隠蔽対象
プログラムソース３１１に対応する復元しなければ実行
できない隠蔽プログラム３１７が、バイナリデータ３１
６内に形成される。

【００２９】上述したバイナリデータ３１６は、予めプ
ログラムメモリ１０４に書込まれて出荷されることもあ
るし、または、最近のパーソナルコンピュータのマザー
ボードで見かけられるように、フラッシュメモリを用い
たプログラムメモリを更新するために、インターネット
経由でバイナリデータ３１６の最新バージョンが配布さ
れることもある。上記のように形成されたバイナリデー
タ３１６は、例え逆アセンブルといった手法を用いて
も、隠蔽された制御手順（隠蔽プログラム）を解析する
ことはできない。

【００３０】図４は、隠蔽プログラムに隠蔽された命令
を実行するフローチャートを示す。図５Ａ〜図５Ｃに示
した隠蔽プログラム、複製プログラムおよび復元プログ
ラムの領域と合わせて説明する。

【００３１】ステップ（４０１）において、図５Ａに示
されるように、プログラムメモリ１０４に格納された制
御プログラム内の隠蔽プログラム３１７を、書換可能メ
モリ１０５に複製し、複製プログラム５０２を作る。複
製プログラム５０２の内容は、隠蔽プログラム３１７の
内容と同一である。

【００３２】ステップ（４０２）において、図５Ｂに示
されるように、書換可能メモリ１０５上の複製プログラ
ム５０２を、データ変換回路１０３を用いて、復元プロ
グラム５０３に復元する。

【００３３】ステップ（４０３）において、マイコン１
０２が、図５Ｂで示された復元プログラム５０３の中の
関数（モジュールとも呼ぶ）を呼び出す。関数の呼び出
しに関する詳細は後述する。

【００３４】ステップ（４０４）において、呼び出した
関数から戻ってきた後に、図５Ｃで示されるように、復
元プログラム５０３が存在した領域５０４を、例えば、
値０で埋めることで消去する。

【００３５】上記ステップ４０１〜４０４はいずれも、
隠蔽プログラム３１７以外の制御プログラム（図５Ａ〜
図５Ｃに非隠蔽プログラム５００として示す）の命令に
基づいたマイコン１０２の動作によって行われる。

【００３６】ステップ（４０２）の復元処理を、全てソ
フトウェアで実行する場合、この復元処理を行うソフト
ウェア部分を解析すれば、隠蔽プログラムが解読される
危険性がある。本発明の実施の形態では、デバイス１０
０に固有のハードウェアであるデータ変換回路１０３を
用いることで、デバイス１００の開発者のみが知り得る
ハードウェア知識が漏れない限り、開発者以外の人物が
隠蔽プログラム３１７を解読することを防ぐことができ
る。

【００３７】次に、関数の呼び出し方法について説明す
る。図６は、隠蔽プログラム３１７が復元された復元プ
ログラム５０３の構造を示す図である。復元プログラム
５０３は、相対番地リスト６０と、プログラム部６６と
を含む。プログラム部６６は、復元プログラム５０３の
外部（すなわち図５Ａの非隠蔽プログラム５００）から
呼び出される公開関数６１、６２と、復元プログラム５
０３の内部から相対番地で呼び出される内部関数６３、
６４、６５とを含む。例えば、公開関数６１、６２は、
非隠蔽プログラム５００から呼び出される。公開関数６
１は相対番地で内部関数６３および内部関数６４を呼び
出し、公開関数６２は相対番地で内部関数６３および内
部関数６５を呼び出す。公開関数が呼び出す内部関数の
数は任意の整数であり得る。

【００３８】相対番地リスト６０は、復元プログラム５
０３の先頭からみた公開関数６１と公開関数６２の相対
番地を列挙したものである。これらの番地の情報は、図
５Ｂの書換可能メモリ１０５に対する復元プログラム５
０３の位置に依存しない情報であり、図３の隠蔽対象プ
ログラムソース３１１をステップ３０２でリンクした情
報から得ることができる。

【００３９】図７は、マイコン１０２から見たアドレス
空間７００を示す。マイコン１０２から見たアドレス空
間７００において、プログラムメモリ１０４と書換可能
メモリ１０５は、それぞれ独自の番地が割付けられた領
域７０１、７０２にそれぞれ位置する。復元プログラム
５０３は、上述したように、隠蔽プログラム３１７が複
製された複製プログラムがデータ変換回路によって復元
されたものであるが、このとき、復元プログラム５０３
はマイコン１０２が指定する所定の番地に配置するよう
に復元される。アドレス空間７００において、復元プロ
グラム５０３は、復元プログラムの先頭番地７０８以降
に配置される。この時、復元プログラム５０３の先頭に
相対番地リスト６０が配置される。相対番地リスト６０
は、公開関数６１の相対番地７０６と公開関数６２の相
対番地７０７を含む。

【００４０】アドレス空間７００における公開関数６１
の絶対番地は、復元プログラムの先頭番地７０８に公開
関数６１の相対番地７０６を加算することによって求め
られる。したがって、マイコン１０２（図１）は、アド
レス空間７００における公開関数６１の絶対番地を指定
することで、公開関数６１を呼び出すことができる。公
開関数６２についても同様である。

【００４１】なお、図７に示される復元プログラム５０
３の相対番地リスト６０は復元プログラム５０３の先頭
に配置されているが、本発明はこれに限定されず、相対
番地リスト６０は復元プログラム５０３と外部のプログ
ラム（すなわち、非隠蔽プログラム５００）との間で取
り決めた所定の位置に配置されていればよい。例えば、
相対番地リスト６０の配置が、復元プログラム５０３の
先頭から１００番地目でも２００番地目でもよい。１０
０番地目であれば、マイコン１０２は、復元プログラム
先頭番地７０８に１００番地を加えることで、相対番地
リスト６０を参照することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の実施の形
態によれば、隠蔽プログラムを含む制御プログラムを作
成でき、この制御プログラムを安全に復元して実行する
ことができる。制御プログラムの復元アルゴリズムは、
デバイスに組み込まれたハードウェアと制御プログラム
自身とで分担しているので、非常に高度なソフトウェア
技術を有した人物であっても、制御プログラムだけを解
析しただけでは分からない。用いるハードウェア（具体
的には、データ変換回路）は簡単な回路でも、暗号の解
読に対して充分な抵抗力を持つことができるので、隠蔽
すべき処理を全てのハードウェアで実現したり、もしく
は全てソフトウェアで実現するのに比較して、開発期間
および／またはコストおよび／または安全性の面で優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるデバイスの構成の
一例を示すブロック図

【図２】データ変換回路の一例を示す回路図

【図３】隠蔽プログラムを含む制御プログラムの実行形
式の作成フローチャート

【図４】隠蔽プログラムに隠蔽された命令を実行するフ
ローチャート

【図５Ａ】プログラム複製処理におけるプログラム領域
の配置図

【図５Ｂ】プログラム復元処理におけるプログラム領域
の配置図

【図５Ｃ】プログラム消去処理におけるプログラム領域
の配置図

【図６】復元プログラムの構造図

【図７】アドレス空間図

【符号の説明】

６０相対番地リスト６１，６２公開関数６３，６４，６５内部関数１００デバイス１０２マイコン１０３データ変換回路１０４プログラムメモリ１０５書換可能メモリ１０６その他の回路１０７内部バス３１１隠蔽対象プログラムソース３１２実行形式のバイナリデータ３１３逆変換済みのバイナリデータ３１４逆変換済みのバイナリデータを表現するデータ
配列３１５全プログラムソース３１６プログラムメモリに格納される実行形式のバイ
ナリデータ３１７隠蔽プログラム５００非隠蔽プログラム５０２複製プログラム５０３復元プログラム５０４消去されたプログラム領域７００アドレス空間７０１プログラムメモリ領域７０２書換可能メモリ領域

フロントページの続き (72)発明者佐々木真司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5B076 FC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイコンの動作を制御する制御プログラ
ムであって、データ変換回路によって復元可能な隠蔽プ
ログラムと、非隠蔽プログラムとを含む、制御プログラ
ム。
【請求項２】前記隠蔽プログラムを復元した復元プロ
グラムは、少なくとも１つの関数と、該復元プログラム内における該少なくとも１つの関数の
相対的な番地を示す相対番地リストと、を含み、該相対番地リストは、前記復元プログラムの所定の位置
に配置される、請求項１に記載の制御プログラム。
【請求項３】マイコンと、該マイコンの動作を制御する制御プログラムを格納する
プログラムメモリであって、該制御プログラムは隠蔽プ
ログラムと非隠蔽プログラムとを含む、プログラムメモ
リと、該プログラムメモリから複製された該隠蔽プログラムを
格納する書換可能メモリと、該書換可能メモリに格納された該隠蔽プログラムを復元
プログラムに復元するデータ変換回路と、を備えるデバ
イス。
【請求項４】前記データ変換回路が誤り訂正回路とし
て機能する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】前記復元プログラムは、少なくとも１つの関数と、該復元プログラム内における該少なくとも１つの関数の
相対的な番地を示す相対番地リストと、を含み、該相対番地リストは、前記復元プログラムの所定の位置
に配置される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】制御プログラムの作成方法であって、該制御プログラムの一部の対象プログラムを制御対象の
デバイスに備わるデータ変換回路の変換に対する逆変換
を施し、該制御プログラムの一部に隠蔽プログラムを作
成する、プログラム逆変換ステップと、該隠蔽プログラムを含む該制御プログラムを、マイコン
の動作を制御するためにプログラムメモリに格納するプ
ログラム格納ステップと、を包含する、制御プログラム
の作成方法。
【請求項７】前記プログラム逆変換ステップは、非隠蔽プログラムを作成するステップと、前記隠蔽プログラムと該非隠蔽プログラムを関連付けて
前記制御プログラムを合成するステップと、を包含す
る、請求項６に記載の制御プログラムの作成方法。
【請求項８】制御プログラムの動作方法であって、該制御プログラムの一部である隠蔽プログラムをプログ
ラムメモリから書換可能メモリに複製するプログラム複
製ステップと、該プログラム複製ステップにより複製された該隠蔽プロ
グラムをデータ変換回路によって復元プログラムに復元
するプログラム復元ステップと、該制御プログラムに含まれる非隠蔽プログラムと、該復
元プログラムとを実行するプログラム実行ステップと、
を包含する、制御プログラムの動作方法。
【請求項９】前記復元プログラムを前記書換可能メモ
リから消去するプログラム消去ステップをさらに包含す
る、請求項８に記載の制御プログラムの動作方法。