JP2003228521A - 集積回路の動作のブロック - Google Patents

集積回路の動作のブロック

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JP2003228521A JP2002343590A JP2002343590A JP2003228521A JP 2003228521 A JP2003228521 A JP 2003228521A JP 2002343590 A JP2002343590 A JP 2002343590A JP 2002343590 A JP2002343590 A JP 2002343590A JP 2003228521 A JP2003228521 A JP 2003228521A
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リアデ ピエール−イヴァン
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STMicroelectronics SA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路にふくまれる情報への不正なアクセ
スを検出したときに集積回路をブロックする方法を提供
する。 【解決手段】 集積回路のランダムアクセスメモリーで
実行される第２プログラムを発生する第１プログラムを
実行する。該第２プログラムは複数の命令シークエンス
をふくみ、各シークエンスは他のシークエンスへのブラ
ンチで終了する。次に第２プログラムを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集積回路の秘密侵害
に対する安全に関し、特に、そのメモリーの侵害への試
みがあるときに、集積回路の正常動作をブロックする技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の応用例はスマートカードで、１
又は複数の集積回路チップが秘密保持、又は秘密データ
の使用の機能を実行する。
【０００３】この種の応用、及びより一般にはアルゴリ
ズム及び／又は秘密データを実行する集積回路を使用す
る応用では、集積回路はしばしば秘密を盗むことを意図
した不正なユーザによる侵害の試みにさらされる。プロ
グラムの実行の場合にはデータの符号化つまり暗号化ア
ルゴリズムを決定することを試みる。
【０００４】集積回路にふくまれるキー又は秘密量の場
合には対応するデータを決定することが試みられる。
【０００５】集積回路の秘密量に対する侵害の試みは一
般にアタックと呼ばれる。２つのタイプのアタックが知
られている。第１のアタックは回路によるアルゴリズム
の実行の間の集積回路の消費電力を解析する。アタック
は電力消費の単純な電力解析（ＳＰＡ）又は差動電力解
析（ＤＳＡ）でありうる。アタックは回路の電力消費
と、この回路のチップで処理され秘密量をふくむディジ
タルデータの使用との間の直接又は統計的依存性を評価
することからなる。実際、処理回路によるアルゴリズム
処理において、回路の消費電力と処理されるデータの間
には依存性がある。侵入者は回路に発生し従って可視
で、アルゴリズムが使用したデータを用いて、回路に埋
め込まれた秘密データを決定する。
【０００６】アタックの第２のカテゴリは差動侵害解析
（ＤＦＡ）アタックに関する。このアタックは集積回路
が実行するアルゴリズムの進行に誤りを発生させ、秘密
情報をとり出す。
【０００７】スマートカード又は一般に秘密データをも
つ集積回路は、侵害の試み又は一般に侵害の試みの疑い
のある正しくないパラメータを検出する機能を有する。
【０００８】従って、しばしば、エンドレスループで命
令を実行することにより素子をブロックすることが望ま
れる。無限ループ動作が素子の単なる停止よりも好まし
いのは、制御をユーザに戻さず、従って侵入者による解
析をより困難にするからである。
【０００９】命令の無限ループ動作の欠点は、集積回路
により実行されるプログラムがブロックしたという事実
を侵入者に表示してしまうことにある。特に、電力消費
解析では、ループで実行される命令を検出することが可
能である。次に、侵入者は彼の行動により素子の秘密領
域に接触したことを知ることができる。次に彼は命令カ
ウンタに干渉してループから抜け出すことができ、従っ
て素子はひ弱となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は侵害の試みを
検出したときの集積回路で実行する従来の動作の欠点を
克服することを目的とする。
【００１１】本発明の別の目的は、素子が干渉の検出に
反応したということを侵入者が検知することを阻止する
解決を提供することにある。
【００１２】本発明の更に別の目的は侵入の試みの度毎
に集積回路が異なる動作をすることにより再現不可能な
解決を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、集積回路にふくまれる情報への不正な
アクセスの試みを検出したときに該集積回路をブロック
する方法において、前記集積回路のランダムアクセスメ
モリーで実行される第２プログラムを発生する第１プロ
グラムを実行し、該第２プログラムは複数の命令シーク
エンスをふくみ、各シークエンスは他のシークエンスへ
のブランチで終了し、及び前記第２プログラムを実行す
る方法を提供する。
【００１４】本発明の実施例によると、前記ランダムア
クセスメモリーの中にジャンプアドレステーブルを発生
させ、該ジャンプアドレスは相互に所定数のアドレスだ
け相違し、該ジャンプテーブルのひとつのアドレスにブ
ランチする命令をジャンプアドレスの前のアドレスに置
き、中間のアドレスを所定の命令セットからランダムに
選択される命令で充填する。
【００１５】本発明の実施例によると、前記ジャンプテ
ーブルは第２プログラムの各発生毎にランダムに充填さ
れる。
【００１６】本発明の実施例によると、前記の予め定め
られる命令セットは、前記集積回路の重要エリアにブラ
ンチする命令をふくまない。
【００１７】本発明の実施例によると、前記の予め定め
られる命令セットは、前記集積回路のＲＯＭにアクセス
又はジャンプする命令、又は命令を停止する命令をふく
まない。
【００１８】本発明の実施例によると、前記第２プログ
ラムのブランチ命令はジャンプテーブルからランダムに
アドレスを選択する。
【００１９】本発明の実施例によると、ランダム命令で
処理されるデータを蓄積するバッファを使用する。
【００２０】本発明は、又、少なくともひとつの非揮発
メモリー（２）とひとつの実行可能な揮発メモリー
（６）を有し、上記ブロック方法を実行する手段をふく
む、集積回路を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】明瞭化のために、本発明の理解に
必要な部材とステップのみを図示し記述する。特に、図
１は集積回路の全ての素子を示すものではない。
【００２２】本発明の特徴は、侵入の試みにより素子を
ブロックする必要の度毎にランダムなプログラムコード
の発生を提供することにある。
【００２３】図１は本発明を適用する集積回路１の例を
示す。本発明の実施のために、集積回路１は、ＲＯＭ、
ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等で構成される非揮発メモリー
（ＮＶＭ）２を有する。回路は又中央処理ユニット３
（ＣＰＵ）を有し、メモリー２とバス４により通信す
る。回路１は外部と１又は複数のバス５により通信す
る。図１では単一のマルチワイヤ結合を示す。しかし、
このことは全ての制御、検出、及び処理信号がこれらの
ワイヤを通過することを意味する。上述の素子は従来の
スマートカードに装置されている。
【００２４】本発明の実施のために、集積回路１はさら
に実行可能な揮発メモリー６（ＥＶＭ）を有する。これ
は例えば実行可能なＲＡＭである。この条件は発生され
たプログラムが実行可能な素子を非揮発メモリー２を用
いずにブロックするために必要である。この機能はプロ
グラムブロックのランダム発生と関連する。
【００２５】回路素子の他の部分は詳述しない。それは
回路の応用に関連して全ての通常の素子をふくむ。
【００２６】図２は、単純化された時間ダイヤグラムに
より、本発明により素子をブロックする方法の実施例を
示す。
【００２７】図３は本発明によりブロックプログラムの
命令を実行可能なＲＡＭ６に書いた後のＲＡＭ６の内容
の例により、本発明の方法の実施の例を示す。
【００２８】素子の侵害の試みの検出（ブロック１０、
検出）、より一般には、ブロックになると考えられる異
状な動作の検出により、本発明の方法は初期化される。
この検出は従来技術である。
【００２９】次のステップ１１（ジャンプテーブル発
生）は、ＲＡＭの利用アドレスをふくむジャンプ又はブ
ランチ（ジャンプテーブル、図３）のテーブルの発生を
ふくむ。対応するプログラムは非揮発メモリーにふくま
れ、ＲＡＭの残りの部分から選択されるジャンプアドレ
スＡＤＲ−ＪＵＭＰｉ（ＡＤＲ−ＪＵＭＰ１，ＡＤＲ−
ＪＵＭＰ２，・・・，ＡＤＲ−ＪＵＭＰＮ）を発生す
る。実際には、スマートカードの応用に従ったわずかな
特定のレジスタ、ジャンプテーブルをふくむアドレス、
及び後述のワークバッファを除き、メモリーの全体が利
用可能である。
【００３０】ジャンプテーブルの発生に必要なパラメー
タは発生されるジャンプの数Ｎ、実行可能なＲＡＭにお
けるこれらジャンプのための利用可能なアドレスの範
囲、及び、必要ならば、２つの連続するジャンプの間の
最小距離（アドレスの数で）である。これらのパラメー
タ自身は、発生プログラムの実行毎に予め定められる認
可された値の範囲でランダムに選択される。
【００３１】ジャンプテーブル（ＪＵＭＰ ＴＡＢＬ
Ｅ）は例えばメモリー６の最後で初期化される。
【００３２】ジャンプテーブルのひとつの記録に対応す
るブランチのアドレスに先行する各アドレスに、発生プ
ログラムは、ジャンプテーブルのひとつのアドレスにも
とづいてブランチ命令（ＲＤ ＪＵＭＰ）を挿入する。
ジャンプテーブルは他のメモリーアドレスにブランチす
るための命令を直接ふくむか、又は、ブランチ命令ＲＤ
ＪＵＭＰを起動するパラメータを構成するアドレス値
をふくむ。
【００３３】次に、ブロックプログラム発生プログラム
は一連のランダム命令ＲＤ ＩＮＳＴを発生する（ステ
ップ１３、ランダム命令発生）。これらの命令は認可さ
れた命令のリストからランダムに選択され、メモリー６
の空のアドレスを充填する。
【００３４】従って、命令ＲＤ ＩＮＳＴは、ブロック
プログラムのループ動作を阻止するためのわずかな特定
の命令を除いて、ランダムに選択される。特に、ジャン
プテーブルに影響するジャンプ、ストップ、書き込みの
各動作と、ＲＯＭ２のアルゴリズム又はデータの重要な
素子をふくむエリアへのアクセスは避けなければならな
い。単純には、ブロックプログラムの命令のランダム選
択においてＲＯＭへのアクセスの命令を禁止する。
【００３５】好ましくは、次に、メモリー６の全ての空
いたアドレスにランダム命令を充填して、発生プログラ
ムが終了したときに、空のアドレスがないようにする。
【００３６】好ましい実施例によると、命令ＲＤ ＩＮ
ＳＴはスマートカードの応用プログラムで正常に実行さ
れる命令を集めた予め確立した命令リストから選択され
る。このプログラムの利点はブロックを実行するための
プログラムが正常なプログラムに可能な限り似ているこ
とである。
【００３７】最後に、メモリー６に蓄積されたプログラ
ムを実行する（ステップ１４、実行）。例えば、実行は
プログラムが記述されるＲＡＭの第１アドレスからスタ
ートする。又は、ブロックプログラムの実行のスタート
はランダム命令ＲＤ ＩＮＳＴ又はジャンプ命令ＲＤ
ＪＵＭＰをふくむ任意のアドレスを選択することもでき
る。
【００３８】オプションとして、メモリー６の一部にワ
ークバッファ（データバッファ）をもうけて、ランダム
データ（ＲＤ ＤＡＴＡ）を挿入し、安全性に重要でな
く、ＲＯＭに格納されるアルゴリズムで使用するように
してもよい。例えば、非揮発メモリーにふくまれる暗号
アルゴリズムを、このアルゴリズムが保護されるべき素
子のひとつでなければ、ランダムデータにもとづいて実
行してもよい。従って、非揮発メモリーの任意の需要で
ない機能を呼び出すことができ、ブロックプログラムを
実プログラムのようにすることができる。
【００３９】レジスタ（データバッファ）の発生はステ
ップ１２（データバッファ発生）で行われ、これは例え
ばステップ１１の後、又は前で行われる。このステップ
のために、知る必要のあるパラメータはレジスタに割当
てられるＲＡＭのアドレスの数と可能なデータの範囲で
ある。
【００４０】各命令ＲＤ ＪＵＭＰで指定されるジャン
プテーブルのラインは、例えば、可能なラインからラン
ダムに選択され、つまり先行の命令ＲＤ ＪＵＭＰで未
だ選択されていないラインが選択される。発生プログラ
ムでは命令ＲＤ ＪＵＭＰが、直前の命令ＲＤ ＪＵＭ
Ｐに続くアドレスを指定していないということをチック
することが提供される。これは、単一の命令セットでの
ブロックプログラムのループ動作を避けるためである。
【００４１】本発明の利点は、各部がブロックを必要と
する度毎にランダムにプログラムを発生することによ
り、その態様がひとつのブロックから他のブロックへの
間で再現不可能なことにある。従って、侵入者は重要な
エリア又は秘密データへのアクセスをする素子の連続的
ブロックを解析することを阻止される。
【００４２】本発明の別の利点は、スマートカードの応
用プログラムに出来るだけ近いところでブロックプログ
ラムを実行できることにある。従って、単純な命令を無
限ループで実行するブロックプログラムの欠点は避けら
れる。
【００４３】もちろん、本発明は種々の変更、修飾、改
良が当業者に可能である。特に、本発明の実務上の実施
は上述の機能的記述にもとづいて当業者に容易である。
本発明のテーブルの中のジャンプの数の選択は応用によ
り定まる。数が多ければ、プログラムの動作は実際の動
作に近くなる。しかし、この数は実行可能なＲＡＭのサ
イズにより限定される。
【００４４】さらに、ランダム命令とワークバッファの
使用及びＲＯＭにふくまれるプログラムの選択は応用に
従って当業者に容易である。
【００４５】上述の変更、修飾、改良は本開示の一部で
あり、本発明の範囲内である。従って、上述の記述は単
なる実施例であり、発明を限定するものではない。発明
は請求の範囲の記載と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】本発明で使用する集積回路を示す。
【図２】本発明による集積回路ブロック方法の実施例の
時間ダイヤグラムを示す。
【図３】本発明による集積回路の非揮発メモリーの構成
例である。
【符号の説明】
１ 集積回路 ２ 非揮発メモリー ３ ＣＰＵ ４ バス ５ バス ６ 揮発メモリー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路（１）にふくまれる情報への不
    正なアクセスの試みを検出したときに該集積回路をブロ
    ックする方法において、 前記集積回路のランダムアクセスメモリー（６）で実行
    される第２プログラムを発生する第１プログラムを実行
    し、 該第２プログラムは複数の命令シークエンスをふくみ、
    各シークエンスは他のシークエンスへのブランチで終了
    し、及び前記第２プログラムを実行する、ことを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 前記ランダムアクセスメモリー（６）の
    中にジャンプアドレステーブルを発生させ、該ジャンプ
    アドレスは相互に所定数のアドレスだけ相違し、 該ジャンプテーブルのひとつのアドレスにブランチする
    命令（ＲＤ ＪＵＭＰ）をジャンプアドレスの前のアド
    レスに置き、 中間のアドレスを所定の命令セットからランダムに選択
    される命令（ＲＤ ＩＮＳＴ）で充填する、請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 前記ジャンプテーブルは第２プログラム
    の各発生毎にランダムに充填される、請求項２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記の予め定められる命令セットは、前
    記集積回路（１）の重要エリアにブランチする命令をふ
    くまない、請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記の予め定められる命令セットは、前
    記集積回路（１）のＲＯＭ（２）にアクセス又はジャン
    プする命令、又は命令を停止する命令をふくまない、請
    求項２記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２プログラムのブランチ命令はジ
    ャンプテーブルからランダムにアドレスを選択する、請
    求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 ランダム命令（ＲＤ ＩＮＳＴ）で処理
    されるデータ（ＲＤＤＡＴＡ）を蓄積するバッファ（デ
    ータバッファ）を使用する、請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 少なくともひとつの非揮発メモリー
    （２）とひとつの実行可能な揮発メモリー（６）を有
    し、請求項１−７のひとつに記載の方法を実行する手段
    をふくむ、集積回路（１）。
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