JP2003198529A - 集積回路識別子からの秘密量の再生 - Google Patents

集積回路識別子からの秘密量の再生

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ヴィダール リュク
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路の識別子にもとづく秘密量の発生方
法と回路を提供する。 【解決手段】 物理パラメータネットワークからとり出
される第１デジタルワード（１２）を、非揮発メモリ素
子（１４）に蓄積される第２ワードと結合（１３）す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路又はその
種の回路をふくむ電子ユニットから来る秘密量の使用に
関する。例えば、本発明はそのような秘密量をプログラ
ムにより暗号キー、集積回路識別の秘密量又は認証方法
に使用することに関する。特に、本発明は集積回路チッ
プの製造に関連する物理パラメータネットワークからと
り出される集積回路チップのデジタル識別子の利用に関
する。
【０００２】
【従来の技術】物理パラメータネットワークからとり出
される識別子を用いて、例えば、集積回路チップの認証
又は提供されるデータを符号化することが重要になって
きている。その理由はこの手法は侵害される可能性のあ
る蓄積素子に永久保存せずに、２進語を集積回路の中に
埋め込むことを可能とするからである。従って不正に対
するシステムの信頼度が向上する。さらに、物理パラメ
ータネットワークの使用により、所定の製造から得られ
る異なる集積回路チップに対して、相互に異なるデジタ
ル識別子を得ることができる。
【０００３】一般に、集積回路のデジタル識別子が外部
に提供されるのは遠隔システムに送信するために符号化
またはスクランブルした後である。後者は、一般に識別
子を知らずに、受信したワードを使用する。
【０００４】本発明の応用の例は金銭処理のためのスマ
ートカードで、プリペイドであれ又はなかれ、スマート
カードリーダと接触し又は接触せずに、計数ユニットと
の間で伝送を行なう。
【０００５】別の応用例は、ユーザ側に個別デコーダを
使用するデータ伝送システムである。この場合、デコー
ダは集積回路の物理パラメータネットワークからとり出
される識別子を利用する認証回路をふくむ。支払いシス
テムに用いられるスマートカードリーダとの類似性か
ら、ユーザレベルでリーダがスマートカードと組合さ
れ、認証はリーダとは別のシステムで行なわれる。
【０００６】物理パラメータネットワークからとり出さ
れる集積回路識別子を利用することの欠点は、その個別
的及び固定した性質による。
【０００７】従って、侵入者が識別子又は識別子をふく
むデジタルワード（認証値または符号化キー）への侵入
に成功すると、集積回路を交換する以外に解決法がな
い。実際、識別子が侵入された可能性があるときは、安
全性の面からこの識別子をもはや利用しないことが望ま
しい。この現象は一般に符号化キー、又は認証装置又は
より一般に秘密量の廃止として知られる。
【０００８】キー又は集積回路の物理パラメータネット
ワークの使用にもとづく秘密量の廃止に代る解決が無い
ことにより、その他の点では非常に有用なこれら識別子
の使用を限定的とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は集積回路の物
理パラメータネットワークからとり出されるデジタル識
別子の従来の欠点を解決することを目的とする。
【００１０】本発明は、特に、物理パラメータネットワ
ークからとり出される識別子にもとづく秘密量又はキー
を、集積回路を代えずに、廃止できるようにすることを
目的とする。
【００１１】廃止の場合には、物理パラメータネットワ
ークの数をデジタル識別子の数に乗算することが可能で
ある。しかし、この方法では集積回路が大きくなるとい
う欠点がある。さらに可能な識別子の数が限定される。
【００１２】さらに、物理パラメータネットワークから
くるワードのサイズより大きなサイズの秘密量を提供す
ることができる。
【００１３】本発明の他の目的は物理パラメータネット
ワークにより集積回路識別子の個々の特性を抑圧しない
解決を提供することにある。
【００１４】本発明はさらに集積回路の小型化と互換性
のある解決を提供することにある。
【００１５】本発明はさらに秘密量を使うシステム側で
透明な解決を提供することを目的とする。つまり、上記
システムは、秘密量をより安全にするために使われた手
段を知る必要がない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】これらの目的及び他の目
的を達成するために、本発明は物理パラメータネットワ
ークからとり出される第１デジタルワードを非揮発メモ
リ素子に蓄積される第２ワードと結合する、集積回路の
識別子にもとづく秘密量を発生する方法を提供する。
【００１７】本発明の実施例によると、前記第２ワード
が先行の秘密量の廃止後に修飾される。
【００１８】本発明の実施例によると、前記第２ワード
がランダムに発生される。
【００１９】本発明の実施例によると、少なくとも前記
第１ワードと前記秘密量が集積回路のセキュア領域の素
子に蓄積される。
【００２０】本発明の実施例によると、前記第２ワード
が前記第１ワードの少なくとも一部によってスクランブ
ルされる。
【００２１】本発明は、又、物理パラメータネットワー
クからとりだされる第１デジタルワードから得られる、
集積回路の識別子の廃止されることになる秘密量を修飾
する方法において、前記第１ワードを非揮発メモリ素子
に蓄積される第２ワードと結合し、新しい秘密量の発生
が必要となる毎に前記第２ワードを変化させる方法を提
供する。
【００２２】本発明は、又、物理パラメータネットワー
クにもとづき集積回路チップに固有の第１ワードの発生
器と、第２デジタルワードをふくむ非揮発メモリ素子
と、２つのワードを結合して前記秘密量を提供する結合
器とを有することを特徴とする、集積回路の内部で秘密
量を発生する回路を提供する。
【００２３】本発明の実施例によると、秘密量を廃止す
るときに前記第２ワードが置き換えられる。
【００２４】本発明の実施例によると、前記非揮発メモ
リ素子の入力／出力部にスクランブラを有し、該スクラ
ンブラは物理パラメータネットワークからの前記第１ワ
ードの少なくとも一部を使用する。
【００２５】本発明の実施例によると、前記第２デジタ
ルワードを構成するランダムワードの発生器を有する。
【００２６】本発明の実施例によると、前記物理パラメ
ータネットワークからの第１デジタルワードと前記秘密
量を形成するワードの蓄積を短寿命とするための手段が
ふくまれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】明瞭化のために、発明の理解に必
要な集積回路の素子のみを図示し、記述する。特に、本
発明の物理パラメータネットワーク特性による秘密量の
発生に参加しない集積回路又は電子サブアセンブリの素
子については図示せず、それは本発明の対象ではない。
さらに、秘密量の使用（例えば認証又は符号化）は、集
積回路の中であれ、外であれ、詳述しない。本発明は従
来の任意の方法に適用される。
【００２８】本発明の特徴は、集積回路の秘密量の発生
のためのセルの中で、物理パラメータネットワークから
の第１デジタルワードを発生セルの中の非揮発メモリ素
子に蓄積される第２デジタルワードと組合せることにあ
る。デジタルデータの符号化、集積回路又はより一般に
はその中にふくまれる電子素子又はサブアセンブリの認
証に使用される実際の秘密量は、上記組合せの結果のワ
ードにより形成される。
【００２９】図１は、集積回路２の秘密量キーを発生す
るセル１の第１実施例のブロック図である。集積回路２
は他の素子もふくむが図示しない。秘密量キーを発生す
るセル１のみが本発明に関係する。この量は他のシステ
ムによる集積回路の認証、又は、回路２の中での別の処
理の後別のデータを符号化することに使用される。
【００３０】セル１は集積回路チップの製造と関連する
物理パラメータネットワーク１０（ＰＰＮ）をふくむ。
ネットワーク１０は大量の信号を提供し、一時的蓄積素
子１２（ＲＥＧ１）に蓄積される第１デジタルワードを
とり出す回路１１（ＥＸＴＲＡＣＴ）と関連する。
【００３１】物理パラメータネットワークは例えば電子
パラメータを測定する従来のネットワークにより構成さ
れる。例えば、トランジスタのスレッシュホルド電圧の
測定、抵抗の測定、浮遊容量の測定、電流源により発生
する電流の測定、時定数（例えばＲＣ回路）の測定、発
振周波数の測定などである。これらの特性は集積回路の
技術的及び製造方法のバラツキに対応するので、考慮さ
れる電気量は製造に固有であり、集積回路の署名を構成
する。
【００３２】電気パラメータを利用して第１デジタルワ
ードを得ることは周知である。例えば、電気信号はＡ／
Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、多重化され
て、レジスタ１２に蓄積されるワードを構成する。
【００３３】物理パラメータネットワークとしては、時
間測定を使用する回路を使用することができる。例え
ば、ＥＥＰＲＯＭ型メモリの読取り／書込み時間が測定
される。この型の物理パラメータネットワークの例はＵ
Ｓ特許第５,８１８,７３８に記述されている。
【００３４】さらに、物理パラメータネットワークはフ
ランス特許出願０,１０４,５８５に記述されるようなラ
ッチネットワークで構成することができる。
【００３５】本発明によると、レジスタ１２に蓄積され
るデジタルワードは、非揮発メモリ素子１４（ＮＶＭ）
に蓄積された第２デジタルワードをうけとる結合器１３
（ＣＯＭＢ）に提供される。デジタルワード１４は、好
ましくは、必要なとき、つまり、廃止のために秘密量を
変更する必要があるときに、ランダム発生器１５（ＲＮ
Ｇ）により発生される。
【００３６】結合器１３は秘密量を提供し、メモリ素子
１６（ＲＥＧ２）に、好ましくは一時的に、蓄積され
る。とり出しセルは中央ユニット１７（ＣＵ）により制
御される。中央ユニットは集積回路の残りの部分とも通
信する。ユニット１７の機能は、必要なときに例えば集
積回路の認証プロセスの実行により秘密量を発生させ、
セル１の異なる素子の動作を同期させることである。ユ
ニット１７は、又、前に使用した秘密量を廃止したとき
に、素子１４に蓄積される新しいデジタルワードを発生
させる。この機能は、一例として、発生器１５と蓄積素
子１４を結合するリンクに挿入され、ユニット１７によ
り制御されるスイッチ１９により、図式的に示される。
【００３７】好ましくは、セル１の全体は集積回路のい
わゆるセキュア領域（ＳＥＣＵＲＥ）にもうけられる。
セキュア領域は集積回路の直接電気測定による不正の試
みに対して保護することを意味する。例えば、それは樹
脂に埋め込まれたセルで、侵入者がその内容を検出しよ
うとするとその溶融温度により回路が破壊される。
【００３８】別の実施例として、素子１５によるランダ
ムな発生に代えて、非揮発メモリ（図示なし）の蓄積テ
ーブルに数個のデジタルワードを蓄積することができ
る。ワードの再発生が必要となる毎にセルはワードのひ
とつを選択する（既に使用したワードの再使用はしな
い）。この場合、テーブルをふくむメモリはセキュア領
域にある。
【００３９】中央制御ユニット１７から他の素子への別
の接続は図示せず、それは本明細書に従って当業者に容
易である。
【００４０】本発明の利点は、物理パラメータネットワ
ークのデータを集積回路に蓄積される別のデータと組合
せることにより、集積回路を交換せずにとり出しセル１
が提供する数値を廃止できることにある。実際、素子１
４に蓄積されるデジタルワードの再発生はランダム発生
器１５によりトリガすることができる。このワードを結
合器２３が使用して別の数値又はキーＫＥＹを発生す
る。
【００４１】発生された量ＫＥＹは本発明の意味での集
積回路の署名を構成する。つまり、例えば認証におい
て、秘密量を使うシステムは、それは組合せであるとい
うことを知る必要はない。
【００４２】本発明の別の利点は、物理パラメータネッ
トワークからのメモリ素子に永久的には蓄積されていな
いデータを、非揮発メモリに蓄積されたデジタルワード
と組合せることにより、物理パラメータネットワークか
らのデータの使用にリンクした長所が保持され、特に、
直接電気測定による検出可能性がないことにある。
【００４３】物理パラメータネットワークからの量を他
の量と組合せることの別の利点は、２つの回路が同じ第
１ワード（レジスタ１２）を発生した場合でも異なる数
値ＫＥＹが保証されることである。これは、２つの異な
る回路の物理パラメータネットワークが偶然に同じ応答
をした場合に対応する。
【００４４】本発明の好ましい実施例によると、レジス
タ１２に蓄積されるデータは短命である。つまり、中央
ユニット１７は、秘密量の使用の必要がある毎に物理パ
ラメータネットワークからのデジタルワードのとり出し
を制御し、その発生に続く所定の期間の後レジスタ１２
と１６に蓄積されるワードの消去を制御する。この期間
は通常の秘密データ利用プロセスが必要な処理を実行す
る時間を残すように計算される（例えば集積回路の認証
プロセスが必要なチェックをするのに必要な時間、又は
与えられたアルゴリズムを実行するための符号化プロセ
スのための時間を残す）。
【００４５】素子１３で実行される結合機能は任意の既
知の結合機能とすることができる。ビット毎又は結果の
加算、乗算、減算の単純な機能、又はより複雑な機能を
選択することができる。しかし、集積回路で与えられる
秘密量が廃止可能であるということは結合器の複雑さの
重要性を少なくする。しかし、このことは本発明によ
り、複雑なアルゴリズムの実行を排除するものではな
い。例えば、入力として物理パラメータネットワークか
らのワードを受けとり、パラメータワードとして非揮発
メモリに蓄積されたワードを受けとる、いわゆる１方向
チョッピング関数を実行してもよい。
【００４６】図２は本発明の第２実施例による集積回路
の秘密量を発生するセル１´を示す。セル１´は図１で
説明したセル１の全ての素子をふくむ。しかし、第２実
施例によると、非揮発蓄積素子１４からの第２デジタル
ワードを物理パラメータネットワークからのデジタルワ
ードにより、完全に又は部分的に、スクランブル素子１
８（ＳＣＲＡＭＢ）によりスクランブルする。
【００４７】素子１４にデジタルワードを記録するとき
に、ランダム発生器１５、又は所定のワードテーブルが
スクランブラ１８にワードを提供し、中央ユニット１７
は、レジスタ１２により提供される物理パラメータネッ
トワークからのデジタルワードのスクランブラ１８への
とり出しをトリガする。このスクランブルは通常の任意
の符号化、又は２つのデジタルワード（レジスタ１２か
らと、例えば発生器１５から）の組合せに対応し、素子
１４に蓄積されるワードが得られる。
【００４８】セル１´により量ＫＥＹが発生すると、素
子１８はデコーダとして動作し、レジスタ１２に蓄積さ
れたデジタルワードの全て又は一部を再び使用して、素
子１４からとり出されるワードをデコードし、結果を結
合器１３に提供する。セル１´の動作の残りの部分は図
１で説明した動作に対応する。
【００４９】セル１のセキュア領域（ＳＥＣＵＲＥ）に
集積化されたコーダの使用は、レジスタ１４にふくまれ
るワードを、図２の点線で示すように、この領域の外の
非揮発メモリに蓄積することを可能とする。
【００５０】本発明の利点はセルの外側による量ＫＥＹ
の使用から独立なことである。従って、本発明の実施
は、集積回路により提供される秘密量の利用の従来の手
法と互換性がある。
【００５１】本発明の別の利点は、物理パラメータネッ
トワークからのワードのとり出しにもとづいて秘密量の
揮発性（短寿命の特性）を保持することである。
【００５２】もちろん、本発明は当業者に容易な種々の
変更、修飾、改良が可能である。特に、使用されるデジ
タルワードのサイズは、応用と、所望の秘密量の長さに
よって選択する。この選択は通常のように行なわれ、特
に、とり出しセルに要求される複雑さと使用される認証
プロセサに要求される可能な秘密量の数に従って決定さ
れる。
【００５３】さらに、デジタルワードを記憶するため
に、任意の適応記憶素子を使用することができる。例え
ば、蓄積されるデータの型に従ってメモリ又はメモリの
一部、揮発性又は非揮発性を使用することができる。さ
らに、メモリ素子のデータの書込み又は読取りは直列で
も並列でも行なうことができる。
【００５４】上述の変更、修飾、改良は本開示の一部で
あり、本発明の範囲にふくまれる。従って、上述の記述
は単なる例示であり発明を限定するものではない。本発
明は請求範囲およびその均等によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により秘密量をとり出すセルの実施例の
ブロック図である。
【図２】図１のとり出しセルの別の実施例である。
【符号の説明】
１ セル ２ 集積回路 １０ 物理パラメータネットワーク １３ 結合器 １４ 非揮発メモリ素子 １５ ランダム発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシェル バルドゥイエ フランス国， 13790 ルーセット， カ ルティエ フォンジュアーヌ (72)発明者 ローラン プラザ フランス国， 13710 フェヴォー， リ ュ ドゥ ジュー デ ブーレ， レジダ ンス レ クロ Ｆターム(参考） 5B035 AA13 AA15 BB09 BC00 CA11 CA29 5J104 NA35 NA39

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物理パラメータネットワーク（１０）か
    らとり出される第１デジタルワード（１０）を非揮発メ
    モリ素子（１４）に蓄積される第２ワードと結合するこ
    とを特徴とする、集積回路（２）の識別子にもとづく秘
    密量（ＫＥＹ）を発生する方法。
  2. 【請求項２】 前記第２ワードが先行の秘密量の廃止後
    に修飾される請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第２ワードがランダムに発生される
    請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも前記第１ワードと前記秘密量
    が集積回路のセキュア領域の素子に蓄積される請求項１
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２ワードが前記第１ワードの少な
    くとも一部によってスクランブルされる、請求項１記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 物理パラメータネットワーク（１０）か
    らとり出される第１デジタルワードから得られる、集積
    回路（２）の識別子の廃止されることになる秘密量（Ｋ
    ＥＹ）を修飾する方法において、前記第１ワードを非揮
    発メモリ素子に蓄積される第２ワードと結合し、新しい
    秘密量の発生が必要となる毎に前記第２ワードを変化さ
    せることを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 物理パラメータネットワーク（１０）に
    もとづき集積回路チップに固有の第１ワードの発生器
    （１１）と、 第２デジタルワードをふくむ非揮発メモリ素子（１４）
    と、 ２つのワードを結合して前記秘密量を提供する結合器
    （１３）とを有することを特徴とする、集積回路（２）
    の内部で秘密量（ＫＥＹ）を発生する回路。
  8. 【請求項８】 秘密量を廃止するときに前記第２ワード
    が置き換えられる請求項７記載の回路。
  9. 【請求項９】 前記非揮発メモリ素子（１４）の入力／
    出力部にスクランブラ（１８）を有し、該スクランブラ
    は物理パラメータネットワーク（１０）からの前記第１
    ワードの少なくとも一部を使用する請求項７記載の回
    路。
  10. 【請求項１０】 前記第２デジタルワードを構成するラ
    ンダムワードの発生器（１５）を有する請求項７記載の
    回路。
  11. 【請求項１１】 前記物理パラメータネットワーク（１
    ０）からの第１デジタルワードと前記秘密量を形成する
    ワードの蓄積を短寿命とするための手段（１７）がふく
    まれる、請求項７記載の回路。
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