JP2005250538A

JP2005250538A - デバイス間通信装置

Info

Publication number: JP2005250538A
Application number: JP2004055915A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yanase; 康一柳瀬
Original assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Current assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】デバイス間通信装置のセキュリティを高くする。
【解決手段】デバイス２０は交互に外部データバス１０および内部データバス２３に接続される２個のスクランブル回路２１，２２を持ち、デバイス３０は交互に外部データバス１０および内部データバス３３に接続される２個のスクランブル回路３１，３２を持つ。各スクランブル回路２１，２２，３１，３２のうちの内部データバスおよび外部データバスに接続されていないスクランブル回路ではコントローラ２５，３５によりスイッチパターンの変更が行われ、次回のスクランブル用として待機する。スイッチパターンは各デバイスに共通のパターンとなるよう変更が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のデバイス間を接続する外部データバスについてセキュリティを施したデバイス間通信装置に関するものである。

ＣＰＵ−外部メモリ、ＣＰＵ−ＣＰＵ等の複数の半導体デバイス間で通信を行う場合、図３に示すように、外部データバス１０により例えば２個のデバイス２０Ａ，３０Ａ間を接続し、この外部データバス１０によりデータ、アドレス、制御信号等をやりとりすることが行われる。このとき、外部データバス１０の複数の配線からプローブを取ることが可能であるが、これを第三者に実行されると、デバイス２０Ａ，３０Ａ間でやりとりされる情報を観測され、回路の内部動作を不正に解読・推定される恐れがある。

そこで、外部データバス１０にダミー信号を同時に送信したり、データそのものを暗号化して送信する方法等が提案されている。また、ＣＰＵと外部メモリとの間を接続する場合にその間にビット配線配列の変換回路を挿入してＣＰＵと外部メモリとの配線関連を通常と異ならせる手法（例えば、特許文献１）も提案されている。
特開平５−３２４４８４号公報

ところが、上記したダミー信号を送信する手法では外部データバスの信号線の数がより多く必要となり、またデータを暗号化する手法ではデバイス内に複雑な暗号化処理機能を搭載する必要があり、いずれも回路規模が増大するという問題があった。また、ビット配線配列の変換回路を使用する手法は、外部メモリ以外のデバイスに適用するときは、当該デバイスでの内部データバスの内容が通常と異なってしまうので、実際には適用できないという問題があった。

本発明の目的は、外部データバスが接続される複数のデバイスの内部データバスには何らの影響を与えることなく、外部データバスに強力なセキュリティを付与できるようにしたデバイス間通信装置を提供することである。

請求項１にかかる発明のデバイス間通信装置は、外部データバスに接続された複数デバイスのそれぞれに、該デバイスの内部データバスを前記外部データバスに接続するスクランブル手段を設け、該各スクランブル手段に同一の配線切替パターンを設定したことを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のデバイス間通信装置において、前記配線切替パターンを複数種類用意するとともに、前記各スクランブル手段の前記配線切替パターンを任意又は一定の時間間隔毎に別の配線切替パターンに変更する制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のデバイス間通信装置において、前記スクランブル手段が交互に前記内部データバスおよび前記外部データバスに接続される２個のスクランブル回路からなり、該２個のスクランブル回路の一方が前記内部データバスおよび前記外部データバス回路に接続されている間に前記他方のスクランブル回路が別の配線切替パターンに切り替えられるようにしたことを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項２又は３に記載のデバイス間通信装置において、前記複数種類の配線切替パターンのうちに、前記内部データバスをスルーで前記外部データバスに接続するスルーパターンを含むことを特徴とする。

本発明によれば、各デバイスに、該デバイスの内部データバスを外部データバスに接続するスクランブル手段を設け、該各スクランブル手段に同一の配線切替パターンを設定するので、外部データバスが接続される複数のデバイスの内部データバスには何らの影響を与えることなく、外部データバスに強力なセキュリティを付与できる。また、スクランブル手段の配線切替パターンを時々刻々とランダムに変化させることにより、そのセキュリティはより強力となる。さらに、配線切替パターンをスルーパターンに設定することにより、正当な検証作業に支障が生じることはない。さらに、各デバイスについて、そのデバイス本来の動作仕様・入出力仕様等は一切変更が必要なく、また本来のシステムに対してたかだか数本の専用信号線と各デバイス内に若干の回路を追加するだけで実現できるので、大きなコスト高を招くこともない。

本発明では、各デバイスの入出力部に２個のスクランブル回路（スクランブル手段）を備える。この２個のスクランブル回路は交互に内部データバスおよび外部データバスの両者に接続される。内部データバスおよび外部データバスに接続されていないスクランブル回路では制御手段によりスイッチパターン（配線切替パターン）の変更が行われ、次回のスクランブル用として待機する。スイッチパターンは各デバイスに共通のパターンとなるよう変更が行われる。以下、詳しく説明する。

図１は本発明の実施例１のデバイス間通信装置の回路図である。１０は１６本の配線からなる外部データバス、２０，３０はこの外部データバス１０を介して相互に信号のやりとりが行われるデバイス、４０は両デバイス２０，３０に制御信号を送る制御部である。

デバイス２０において、２１，２２はバス配線配列を切り替えるスクランブル回路であり、一方の端子群が１６本の配線からなる内部データバス２３に共通接続され、他方の端子群がセレクタ２４の端子群２４ａ，２４ｂにそれぞれ接続されている。このセレクタ２４の端子群２４ｃは外部データバス１０に接続されている。２５はスクランブル回路２１，２２にスイッチパターン設定信号Ｓ１，Ｓ２を送り、セレクタ２４にスクランブル回路切替信号Ｓ３を送るコントローラであり、図２のインデックス「０」〜「９」のスイッチパターンのテーブルが格納されている。インデックス「０」は元の配線配列を変更しないスイッチパターン、インデックス「１」〜「９」は変更する互いに異なる種類のスイッチパターンである。

デバイス３０において、３１，３２はバス配線配列を切り替えるスクランブル回路であり、一方の端子群が１６本の配線からなる内部データバス３３に共通接続され、他方の端子群がセレクタ３４の端子群３４ａ，３４ｂにそれぞれ接続されている。このセレクタ３４の端子群３４ｃは外部データバス１０に接続されている。３５はスクランブル回路３１，３２にスイッチパターン設定信号Ｓ１’，Ｓ２’を送り、セレクタ３４にスクランブル回路切替信号Ｓ３’を送るコントローラであり、図２のインデックス「０」〜「９」のスイッチパターンのテーブルが格納されている。以上のスクランブル回路３１，３２は前記スクランブル２１，２２と同じであり、セレクタ３４は前記セレクタ２４と同じである。

制御部４０は、暗号化／解除モード切替信号Ｓ４を入力することにより、コントローラ２５，３５に対してインデックス信号Ｓ５やスクランブル回路切替トリガ信号Ｓ６を送ったり、そのコントローラ２５，３５からスイッチパターン設定完了信号Ｓ７、Ｓ７’を受信する。インデックス信号Ｓ５は図２に示すインデックス「０」〜「９」のいずれか１つのスイッチパターンをスクランブル回路２１，２２，３１，３２に設定する信号であり、コントローラ２５，３５がこれを受信すると、図２のテーブルからスイッチパターンを選択し、スクランブル回路２１，２２，３１，３２に設定する。制御部４０、セレクタ２４，３４、コントローラ２５，３５は請求項の制御手段を構成する。

さて、本実施例１のデバイス間通信装置では、システムの起動時あるいはリセット時は暗号化／解除モード切替信号Ｓ４は「解除モード」となるが、その切替信号を「暗号化モード」に切り替えると、例えば、図１の状態となる。

この図１の状態では、セレクタ２４によってスクランブル回路２１が選択され、セレクタ３４によってスクランブル回路３１が選択されている。スクランブル回路２１，３１には図２のインデックス「４」のスイッチパターンが設定されている。よって、このときは、内部データバス２３の配線配列がスクランブル回路２１によって図２のインデックス「４」の内容に変更されて外部データバス１０に接続される。また、この外部データバス１０の配線配列がスクランブル回路３１によって同じインデックス「４」の内容に変更されて元の配線配列に復元され、内部データバス３３に接続される。以上により、内部データバス２３，３３の配線配列は元の配線配列から変化しないので、デバイス２０，３０内でのデータ処理は従来通りに行うことができるが、外部データバス１０の配線配列がインデックス「４」の配線配列に変更されるので、その外部データバス１０の配線をプローブして情報を解読・推定することは困難乃至不可能となる。

この間、制御部４０では、例えば、図２のインデックス「６」のインデックス信号Ｓ５をコントローラ２５，３５に対して出力し、コントローラ２５，３５ではこのインデックス信号Ｓ５に基づき現在非アクティブとなっているスクランブル回路２２，３２に対してインデックス「６」のスイッチパターン設定信号Ｓ２、Ｓ２’を出力し、スイッチパターンを設定する。このときは、図１に示すようにスクランブル回路２２，３２に対してスイッチパターンが設定される。

この設定が完了するとコントローラ２５，３５からそれぞれスイッチパターン設定完了信号Ｓ７、Ｓ７’が制御部４０に送出され、制御部４０がこれを確認するとスクランブル回路切替トリガ信号Ｓ６をコントローラ２５，３５に送出する。これによりコントローラ２５，３５はセレクタ２４，３４にスクランブル回路切替信号Ｓ３、Ｓ３’を送出して、スクランブル回路２１，３１を非アクティブ（非選択）にし、スクランブル回路２２，３２をアクティブ（選択）にする。これによって、内部データバス２３はスクランブル回路２２を経由して外部データバス１０に接続され、その外部データバス１０はスクランブル回路３２を経由して内部データバス３３に接続される。

制御部４０ではコントローラ２５，３５に対して図２に示すインデックス「１」〜「９」のいずれか１つのインデックス信号Ｓ５をランダムな順序で任意のタイミング又は定期的に出力するので、その度にコントローラ２５，３５ではこのインデックス信号Ｓ５によってスクランブル回路２１，２２，３１，３２の内の現在非アクティブとなっているスクランブル回路に対してインデックス「１」〜「９」のいずれか１つのスイッチパターン設定信号を出力してスイッチパターンを設定し、これによりコントローラ２５，３５がスイッチパターン設定完了信号Ｓ７，Ｓ７’を出力し、制御部４０がこれを受信するとスクランブル回路切替トリガ信号Ｓ６をコントローラ２５，３５に出力して、セレクタ２４，３４によりスクランブル回路を切り替える。この切替動作時、デバイス２０，３０本来の入出力動作における物理的およびタイミング的な変更は一切ないままで、外部データバス１０上でやりとりされる信号が切り替えられる。以上により、外部データバス１０の配線配列は時々刻々とランダムに繰り返し切り替えられることになり、その外部データバス１０の配線をプローブして情報を解読・推定することは不可能になる。

暗号化／解除モード切替信号Ｓ４を「解除モード」に設定したときは、制御部４０によって図２のインデックス「０」のインデックス信号Ｓ５が出力し、現在非アクティブになっているスクランブル回路にそのスイッチパターン（スルーパターン）が設定され、その後にそのスクランブル回路がアクティブになる。これにより、外部データバス１０の配線配列は内部データバス２３，３３と同一となり、スルーとなる。この「解除モード」に設定したときは、次に暗号化／解除モード切替信号Ｓ４を「暗号化モード」に切り替えるまで、当該スクランブル回路のスイッチパターンがインデックス「０」のスイッチパターンに保持される。これによって、開発者による検証等を行うことができる。

なお、以上の動作において、制御部４０がインデックス信号Ｓ５を送出してもコントローラ２５，３５からスイッチパターン設定完了信号Ｓ７，Ｓ７’の両方又は一方が受信できないときはエラー時であり、このときはスクランブル回路切替トリガ信号Ｓ６を出力させないようにして、動作異常を防止する。また、図１の構成においては、制御部４０をデバイス２０，３０と別構成としたが、デバイス２０，３０の一方に一体的に組み込んでも良い。さらに、実施例１では２つのデバイス２０，３０間の通信に適用した例で説明したが、外部データバス１０を共通とするシステムに組み込まれる３以上のデバイス間でも同様に実施することができる。

本発明のデバイス間通信装置の回路図である。コントローラ内に格納するインデックスとスイッチパターンのテーブルの説明図である。従来のデバイス間通信装置の回路図である。

符号の説明

１０：データバス
２０，２０Ａ：デバイス、２１，２２：スクランブル回路、２３：内部データバス、２４：セレクタ、２５：コントローラ
３０，３０Ａ：デバイス、３１，３２：スクランブル回路、３３：内部データバス、３４：セレクタ、３５：コントローラ
４０：制御部

Claims

外部データバスに接続された複数デバイスのそれぞれに、該デバイスの内部データバスを前記外部データバスに接続するスクランブル手段を設け、該各スクランブル手段に同一の配線切替パターンを設定したことを特徴とするデバイス間通信装置。
請求項１に記載のデバイス間通信装置において、
前記配線切替パターンを複数種類用意するとともに、前記各スクランブル手段の前記配線切替パターンを任意又は一定の時間間隔毎に別の配線切替パターンに変更する制御手段を設けたことを特徴とするデバイス間通信装置。
請求項２に記載のデバイス間通信装置において、
前記スクランブル手段が交互に前記内部データバスおよび前記外部データバスに接続される２個のスクランブル回路からなり、該２個のスクランブル回路の一方が前記内部データバスおよび前記外部データバス回路に接続されている間に前記他方のスクランブル回路が別の配線切替パターンに切り替えられるようにしたことを特徴とするデバイス間通信装置。
請求項２又は３に記載のデバイス間通信装置において、
前記複数種類の配線切替パターンのうちに、前記内部データバスをスルーで前記外部データバスに接続するスルーパターンを含むことを特徴とするデバイス間通信装置。