JP2009536389A - 回路装置付きセンサ - Google Patents

Abstract

本発明は、センサ、特にＩＣカードの少なくとも１つの信号搬送線への攻撃を検出するセンサに関する。このセンサは、第１の電源電圧より高い瞬間電圧値を検出する第１の回路と第２の電源電圧より低い瞬間電圧値を検出する第２の回路を具える回路装置を具え、前記第１及び第２の電源電圧間の範囲外の電圧値を検出したとき、信号を発生し、この信号を保護手段を起動する基準とすることができる。

Description

本発明はセンサ、特にＩＣカードなどの信号搬送線への攻撃を検出するためのセンサに関する。

スマートカードとしても知られるＩＣカードは今日では非常に頻繁に使われている。そのようなＩＣカードは通常、好ましくはハードウェア論理、メモリ及びマイクロプロセッサを含む集積電子チップを有するプラスチックカードとして具体化される。そのようなＩＣカードはキャッシュレス支払いの金銭取引といった特定の取引を実行するため、及び／又は、使用者の識別又は認証を実行するために使用されている。これらのカードは、例えば場所やサービスへのアクセスを可能にしたり、口座を管理したり、それに関連する取引を許可することができる。

それゆえ、ＩＣカードに格納されている秘密情報は、悪用されるおそれがあるために、一般に外部から入手不能である。とくに伝送すべき情報を暗号化する暗号化データは特に重要である。それゆえ暗号化データは極めて慎重に扱うべきで、それゆえ厳重に保護すべきである。

このタイプのＩＣカードのみならず、安全のために保護すべき信号を有する他の回路、例えば有料テレビジョンのためのセットトップボックス又はディジタル権利管理のためのＤＲＭ回路なども、暗号化データのような格納機密又は秘密情報のために、格納データを手に入れようする攻撃を頻繁に受けている。

通常、ＩＣカードのセキュリティ及び格納データに対するこのような攻撃は、カードを規格外で使用することによって試みられる。温度、電源電圧、クロック周波数などの規格外のパラメータの使用が可能であり、また電圧スパイクや入射放射光の使用が可能である。このような規格外使用において、ＩＣカードのチップはその機能が乱されるため、無制御のデータアクセス又は無制御の動作が可能になり、これにより秘密データに関する情報を入手することができる。

ＩＣチップに格納された秘密データへのこのような不所望な攻撃を回避もしくは防止するために、このようなＩＣチップは電圧や温度や周波数や電圧スパイクや入射光放射を検出できるセンサを具える。もし不所望な攻撃がこれらのセンサの１つで検出されれば、ＩＣチップを再び規定の状態にして無制御動作を回避するために、リセットが実行され、すなわち、チップはそのブートシーケンスを再起動する。

ＵＳ６５４２０１０Ｂ２から既知のように、既知のＩＣカードでは、内蔵検出器が静的信号に対する電圧スパイクを検出するために使用され、即ち電源線の不変性をモニタする。

ＵＳ６７４５３３１Ｂ１から、電源回路の過電圧もしくは不足電圧を検出する、ＩＣカードのための検出装置が既知である。

ＵＳ２００３／０２２６０８２Ａ１は電源電圧の短時間の電圧偏差を検出するいわゆる電圧グリッチ検出機能を公開している。

これらの先行技術文献は、電源線として一定の電圧レベルにある線に関するものである。しかし、これらの手段は信号搬送線には適さない。

さらに、攻撃に対する防御として、セキュリティ関連の信号線はＩＣチップの多層構造の下部金属層に配置される。これらの下部金属層の上にある線の実際の操作は確かに上部層の論理レベルを妨害したり歪ませたりしないようにできるが、それでもなおこれらの操作の結果として妨害信号が下部層に結合され得る。論理１の場合は電源電圧より高い電圧であるかもしれず、また論理０の場合は接地レベルより低い電圧であるかもしれない。十分に速い電圧変動の結果として、このレベルより下の信号は妨害され得る。妨害信号は、その十分に急勾配の電圧エッジが使用されるとき、付加的に配置された金属化層を介して容量的に結合されることもある。

本発明の目的は、特にＩＣカードのセキュリティを向上するセンサ又は回路配置であって、攻撃の場合に、ＩＣカードに適した防御機構を起動できるものを提供することにある。

本発明によれば、この目的は、特にＩＣカードの少なくとも１つの信号搬送線への攻撃を検出するセンサによって達成される。このセンサは、第１の電源電圧より高い瞬間電圧値を検出する第１の回路と第２の電源電圧より低い瞬間電圧値を検出する第２の回路を具える回路装置を具え、前記第１及び第２の電源電圧間の範囲外の電圧値を検出したとき、信号を発生し、この信号を保護手段を開始する基準とすることができる。本発明によれば、これにより、監視下の信号搬送線の電圧が許容範囲外にあるとき、これを検出して、不正使用又は攻撃であると推定することができる。

許容電圧範囲から出た事実の検出後の保護手段としては、攻撃を示す信号が発生する場合には、特にＩＣカードのチップのリセットを実行するか、或いはチップの回路全体を少なくともその都度不活性化するのが好ましい。

フォリングショート信号を生成するための回路装置および／または過度の信号を生成するための回路装置が少なくとも二つのＦＥＴにより形成されるとすればそれは大きな利点である。全部の回路装置がＦＥＴから作られればそれも利点である。

上記の回路装置がＩＣチップ、特にＩＣカードの一般的チップ論理と統合されれば、特に有利である。この結果としてセンサは目標とされた巧みな操作のためにそう簡単に識別できない。回路全体が論理トランジスタのみから作ることができ、それ故に小さな空間や表面も要求するので有利に可能である。

本発明はＩＣカードの回路を保護するためだけでなく、一般にセキュリティのために保護されるべき信号を持つ回路のために用いられる。例えばディジタル著作権管理のためのＤＲＭ回路や有料テレビのためのセットアップボックスのための回路である。

さらなる有利な実施の形態は従属請求項において示される。

以下の添付の図面に関する説明は、限定されない例により与えられ、本発明の理解をよりよくするものである。

図１はその上にＩＣチップ２が配置されたＩＣカード１の概略図を示す。ＩＣチップに端部に複数のコンタクトフェース又はタブ３が設けられ、これらのコンタクトフェース又はタブ３を介してコンタクトＩＣカード１のＩＣチップ２を他の器具と電気接触させることができるとともに、データや信号をそれぞれの器具とＩＣカード１のＩＣチップ２の間で交換できる。

図２は、例えばＩＣカード１のＩＣチップ２の信号搬送線１１への攻撃を検出する回路装置１０又はセンサの一実施例の概略図を示す。図には、信号搬送線１１は、他の回路装置１２にデータや信号を供給すること、また信号を内部でも送ることが示されている。信号搬送線を出発点と考えると、信号搬送線１１を監視する回路１３と１４が設けられる。回路１３及び１４を具える回路配置は、妥当性検査に関して信号搬送線１１を監視するとともに、信号搬送線１１に存在する瞬間電圧値が２つの電源電圧の間の範囲内にあるかについて永続的な監視を実行する。回路１４の出力(信号１５)は監視する信号１１が低電源電圧レベルより上にあることを確かめ、回路１３の出力（信号１６）は監視する信号１１が高電源電圧レベルより下にあることを確かめる。信号１６、１７の何れか一方がもはや許容電圧範囲を確認しない瞬間、これは攻撃の試みとして指示することができる。これはＮＡＮＤ回路１８によって実現可能であり、その出力信号はセンサ信号１９を表わす。続いて、安全のために、リセットを実行することができ、また回路全体を少なくともその都度不活性化することができる。

図３は本発明に従う回路装置２０のさらなる実施例を示す。回路装置２０は信号搬送線２１の電圧を信号siginに基づいて観測する。本発明による回路装置２０の一部を形成する第１の回路２２は、信号搬送線２１に接続又は結合される。回路２２において、２つのトランジスタＭＰ０及びＭＰ３は、２つのドレイン電極が相互に接続され、２つのゲート電極がともに正又は高電源電圧のvdd電位に接続されるように相互接続される。トランジスタＭＰ０のソース電極は回路２１に接続され、トランジスタＭＮ３のソース電極は、負又は低電源電圧のgnd電位に接続される。ＭＰ０とＭＮ３の２つのドレイン電極はさらにインバータ２５に接続される。

第２の回路２３もまた本発明による回路装置２０の一部として信号搬送線２１に接続又は結合される。回路２３におけるトランジスタＭＮ０とＭＰ３は、２つのドレイン電極が相互接続されるとともに回路２４に接続されるように相互接続される。ＭＮ０とＭＰ３の２つのゲート電極はともに前記の負電源電圧のgnd電位に接続される。トランジスタＭＮ０のソース電極は信号線２１に接続され、トランジスタＭＰ３のソース電極は前記の正電源電圧の電位Ｖddに接続される。

しかしながら、入力信号siginと出力信号sigoutとの間の、それぞれトランジスタＭＰ１、ＭＮ１及びＭＰ２、ＭＰ２２からなる２つのインバータ３０及び３１は、本発明による回路配置又はセンサ一部を形成するわけではない。それらは監視する信号siginにより駆動する必要がある回路の代替回路として示されているに過ぎない。

通常の動作では、入力信号siginは、正電源電圧vddと負電源電圧gnd（例えば接地）の間の電圧のみを搬送する。回路２２と２３の２つのトランジスタＭＮ０とＭＰ０は常に存在する電圧と無関係に遮断される。回路２２と２３の抵抗として用いられる２つのトランジスタＭＰ３とＭＮ３によって、ＭＮ０とＭＰ３のドレイン電極における電圧bor_nがvdd電位に接続され、ＭＮ３とＭＰ０のドレイン電極の電圧torがgnd電位に接続される。

かわりに、入力信号siginがＭＰ０の予め決定可能な第１の電圧閾値だけ電源電圧を越える場合には、torの電圧はそれに従って上昇し過電圧を示すだろう。入力信号siginがＭＮ０の電圧閾値だけ電源電圧より降下する場合には、bor_nの電圧は降下し不足電圧を示すだろう。

ＭＰ０／ＭＮ３もしくはＭＰ３／ＭＮ０それぞれのドレイン電極の過電圧および不足電圧を示す２つのセンサ信号は、トランジスタＭＰ４、ＭＮ４のを含むインバータを経由して、トランジスタＭＰ５、ＭＰ６、ＭＮ５、ＭＮ６を含むＮＡＮＤ回路によって共通信号sor_sencedに組み合わされる。入力信号siginが電圧閾値だけ電源電圧を上回る瞬間、信号sor_sencedは活性化される。

インバータ２５の回路は、ＭＰ４とＭＮ４の２つのゲート電極が相互に接続されるとともにＭＰ０とＭＮ３のドレイン電極に相互接続されるように相互接続される。ＭＰ４とＭＮ４の２つのドレイン電極は相互接続されるとともに回路２４に接続される。さらに、ＭＰ４のソース電極はvdd電位に接続され、ＭＮ４のソース電極はgnd電位に接続される。

そして、トランジスタＭＰ５、ＭＮ５、ＭＮ６、ＭＮ６を具えるＮＡＮＤ回路２４は、ＭＰ６とＭＮ６の２つのゲート電極が相互に接続されるとともにＭＮ０、ＭＰ３のドレイン電極に相互接続されるように相互接続される。さらにＭＰ５とＭＮ５の２つのゲート電極は相互に接続されるとともにＭＰ４とＭＮ４のドレイン電極に相互接続される。ＭＰ５とＭＮ５の２つのドレイン電極はＭＰ６のドレイン電極に相互接続されるが、ＭＰ６のソース電極はvdd電位に接続され、ＭＰ５のソース電極もまたvdd電位に接続される。そして、ＭＮ６のソース電極はgnd電位に接続される。最後にMN6のドレイン電極はMN5のソース電極に接続される。信号sor_sensedを搬送する出力線はMN5、MP5及びMP6のドレイン電極と相互接続される。

本回路装置の更に有利な効果は、トランジスタMP0とMN0が電源電圧に対して基板端末を介してダイオードとしても働くために、起こりうる電圧偏差を制限することにある。

ＩＣカードの概略図を示す。 本発明による回路装置の概略図を示す。 本発明による回路装置の回路図を示す。

符号の説明

１ ＩＣカード
２ ＩＣチップ
３ コンタクトフェース
１０ 回路装置
１１ 信号搬送線
１２ 回路装置
１３ 過電圧検査回路
１４ 不足電圧検査回路
１５ 妥当信号
１６ 妥当信号
１８ ＮＡＮＤ回路
１９ センサ信号
２０ 回路装置
２１ 信号搬送線
２２ 過電圧検査回路
２３ 不足電圧検査回路
２４ ＮＡＮＤ回路
２５ インバータ回路
３０ インバータ
３１ インバータ

Claims (6)

1. 第１の電源電圧より高い瞬間電圧値を検出する第１の回路と第２の電源電圧より低い瞬間電圧値を検出する第２の回路を具える回路装置を具え、前記第１及び第２の電源電圧間の範囲外の電圧値を検出したとき、信号を発生し、この信号を保護手段を起動する基準とすることを特徴とする、特にＩＣカードの少なくとも１つの信号搬送線への攻撃を検出するセンサ。
2. 前記信号搬送線の電圧値が前記第１の電源電圧が超えるとき、有効信号を抑圧するか、超過信号を発生することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記信号搬送回路の電圧値が前記第２の電源電圧より低いとき、有効信号を抑圧するか、不足信号を発生することを特徴とする請求項１、２の何れかに記載のセンサ。
4. 前記信号が発生されたとき、特にＩＣカードのＩＣチップのリセットを実行するか、或いはＩＣチップの回路全体を少なくともその都度不活性化することを特徴とする請求項１−３の何れかに記載のセンサ。
5. 前記不足信号および／または前記超過信号を発生する回路が少なくとも２つの電界効果トランジスタによって形成されていることを特徴とする請求項１−４の何れかに記載のセンサ。
6. 前記２つの電界効果トランジスタがそれらのドレイン電極で相互接続されていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ。

Images