JP2010056730A - Encryption processor and integrated circuit - Google Patents

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Hiromi Nobukata
浩美 信方
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an encryption processor which reduces a capacity of a capacitor to be disposed, and has a resistant against DPA (Differential Power Analysis) attack. <P>SOLUTION: In the encryption processor, a monitor part MNT1 includes a function so that during a non-encryption operation in the encryption circuit 115, the first switch P1 and the second switch N1 are switched on to connect an encryption circuit 115 and a capacitor C1 to a power source line LV111 and a reference power source line LV112, and during an encryption operation in the encryption circuit 115, the first switch P1 and the second switch N1 are switched off to separate the encryption circuit 115 and the capacitor C1 from the power source line and the reference power source line and the first switch P1 and the second switch N1 are turned on so as to replenish the charge of the capacitor C1 that have decreased due to encryption operation of the encryption circuit 115 with charges of the capacitor C1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、暗号処理装置およびそれを搭載した集積回路に関するものである。   The present invention relates to a cryptographic processing device and an integrated circuit on which the cryptographic processing device is mounted.

ICカードでは、ホストコンピュータとデータのやり取りを行うとき、その過程でICカードに格納されている秘密情報が漏れても問題を発生させないために、やり取りするデータには暗号化したデータを用いる。   In the IC card, when data is exchanged with the host computer, encrypted data is used as exchanged data so that no problem occurs even if secret information stored in the IC card leaks in the process.

この暗号化の方法として、現在最も多く用いられているのは共通鍵暗号である。
たとえばDES(Data Encryption Standard)では、データの暗号化にはICカードの所有者とホストコンピュータが同じ鍵を所有する。そして、DESでは、データの送信側はデータをその鍵で暗号化して送信し、データの受信側は同じ鍵で復号化してメッセージを取り出す。
As the encryption method, common key encryption is most frequently used at present.
For example, in DES (Data Encryption Standard), an IC card owner and a host computer have the same key for data encryption. In DES, the data transmission side encrypts the data with the key and transmits the data, and the data reception side decrypts the data with the same key and takes out the message.

通信の過程で悪意の第三者が盗聴しても、鍵を有していない限りは復号化してメッセージを取り出すのは困難である。
また、暗号化・復号化のときに使う鍵は、ICカード内のEEPROM等の不揮発性メモリに格納される。
暗号化・復号化時にはCPUを介さないで直接ICカード内の暗号エンジンに転送されるような制御により、ICカードの所有者やICカードの開発エンジニアすら鍵データを取り出すことが不可能な構成を採ってセキュリティを保持している。
Even if a malicious third party eavesdrops in the course of communication, it is difficult to decrypt and extract a message unless it has a key.
A key used for encryption / decryption is stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM in the IC card.
A configuration in which key data cannot be extracted even by the IC card owner or IC card development engineer by control that is directly transferred to the encryption engine in the IC card without going through the CPU at the time of encryption / decryption. Adopt security.

しかし、ICカードの消費電流を測定し、それに統計処理を施して鍵を取り出すという攻撃方法(DPA:Differential Power Analysis)が P.Kocher らにより報告された。
このDPA攻撃では、異なる1000個程度の平文を用いて暗号化演算を行ってその時の消費電流波形を取得し、鍵を推定して消費電流を統計処理することにより、鍵を取り出すことが可能となる。
However, P. Kocher et al. Reported an attack method (DPA: Differential Power Analysis) in which the current consumption of an IC card was measured, and statistical processing was performed on it to extract the key.
In this DPA attack, it is possible to extract a key by performing an encryption operation using about 1000 different plaintexts, obtaining a current consumption waveform at that time, estimating a key, and statistically processing the current consumption. Become.

実際のDPA攻撃は、図1に示すような様な測定系を用いて行われる。   An actual DPA attack is performed using a measurement system as shown in FIG.

図1の測定系1においては、まず、外部電源から暗号演算回路を含むLSI(IC:集積回路)2の電源ピンPPに1〜十Ω程度の抵抗Rを介して電圧供給する。
そして、デジタルオシロスコープ3で抵抗Rの一端の電圧を測定することによって動作電流波形を測定して、これをパーソナルコンピュータ(パソコン)4のハードディスク等に取り込む。
暗号演算させる平文はパソコン4から発生させた乱数等をシステム基盤5側に供給して暗号演算する。
所定の数の平文と、それに対応した電流波形の取得が完了した後は、パソコン4で鍵を推定しての暗号化のシミュレーション(simulation)を行う。
そして、着目ノードの値に基づいて消費電流波形をグループ分けし、各グループの平均電流の差分を取ってピーク電流の発生の有無で推定鍵の妥当性を判断する。
In the measurement system 1 of FIG. 1, first, a voltage is supplied from an external power supply to a power supply pin PP of an LSI (IC: integrated circuit) 2 including a cryptographic operation circuit via a resistor R of about 1 to 10Ω.
Then, the operating current waveform is measured by measuring the voltage at one end of the resistor R with the digital oscilloscope 3, and this is taken into the hard disk or the like of the personal computer (personal computer) 4.
The plaintext to be cryptographically operated is cryptographically calculated by supplying a random number generated from the personal computer 4 to the system base 5 side.
After the acquisition of the predetermined number of plaintexts and the corresponding current waveforms, the personal computer 4 estimates the key and performs an encryption simulation.
Then, the current consumption waveforms are grouped based on the value of the node of interest, the difference between the average currents of each group is taken, and the validity of the estimation key is determined based on whether or not the peak current is generated.

ピークが検出されなければ、別の6ビット(bit)鍵を選択して同じ処理を行い、ピークが検出されれば、対象のSボックス(Sbox)を変更して次の6ビット鍵を求める。
そして、8個のSbox について各々の6ビット鍵が求まれば、残り 56−48=8 [ bit ] は全数攻撃しても 28=256回で求まる。
If no peak is detected, another 6-bit key is selected and the same process is performed. If a peak is detected, the target S box is changed to obtain the next 6-bit key.
Then, if each 6-bit key is obtained for 8 Sboxes, the remaining 56-48 = 8 [bit] can be obtained with 2 8 = 256 times even if all attacks are performed.

DPA攻撃の脅威は、攻撃するのに特別な装置を必要としない点と、電流波形の取得さえ終れば、鍵を推定しての電流波形の統計処理による鍵の取り出しには数十時間程度しか必要としない点である。
そして、攻撃に必要な電流波形は、外部電源とIC(集積回路)の電源端子または外部GND(グランド)とICのGND(グランド)端子の間に抵抗を挿入し、抵抗端の波形をデジタルオシロスコープを介してパソコンに取り込む事によって取得できる。
取得した電流波形には、鍵に関する演算の微小な動作電流が含まれ、これを統計処理により取り出す。
The threat of a DPA attack is that a special device is not required to attack, and once the acquisition of the current waveform is completed, it takes only about tens of hours to extract the key by statistical processing of the current waveform after estimating the key. It is a point that is not necessary.
The current waveform required for the attack is a digital oscilloscope with a resistor inserted between the external power supply and the IC (integrated circuit) power supply terminal or between the external GND (ground) and the GND terminal of the IC. It can be obtained by importing to a PC via
The acquired current waveform includes a small operating current for the calculation related to the key, and this is extracted by statistical processing.

この暗号演算に関する電流波形の取得を困難とする方法として、たとえば特許文献1に開示された方法が知られている。   As a method for making it difficult to obtain a current waveform related to this cryptographic operation, for example, a method disclosed in Patent Document 1 is known.

図2は、特許文献1に開示された方法を採用したICの構成例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an IC adopting the method disclosed in Patent Document 1. In FIG.

このIC10は、CPU11、ROM12、RAM13、他の周辺回路14、暗号回路15、キャパシタC、およびスイッチ16を有する。   The IC 10 includes a CPU 11, a ROM 12, a RAM 13, another peripheral circuit 14, an encryption circuit 15, a capacitor C, and a switch 16.

この構成では、IC10内の暗号回路15の電源線17を、スイッチ16を介して外部電源を含むその他の電源線18と接続する構成が採られている。
そして、暗号部分の電源線17にはグランド(GND)線19との間にキャパシタCが配置されている。暗号演算の時以外はスイッチ16をONし、このキャパシタCを充電しておく。そして、暗号命令が発行されたときはスイッチ16をOFFしてキャパシタC11の充電電荷で暗号回路15において暗号演算を実行する。
特開2000−196584号公報
In this configuration, a configuration is adopted in which the power supply line 17 of the encryption circuit 15 in the IC 10 is connected to another power supply line 18 including an external power supply via the switch 16.
A capacitor C is arranged between the power line 17 of the encryption part and the ground (GND) line 19. The switch 16 is turned on and the capacitor C is charged except during the cryptographic operation. When the encryption command is issued, the switch 16 is turned off and the encryption circuit 15 executes the encryption operation with the charge of the capacitor C11.
JP 2000-196484 A

上記構成を採ると、暗号演算時の電流はキャパシタから供給されることになり、電源端子またはGND端子からの暗号演算の動作電流の取得は困難となる。   If the said structure is taken, the electric current at the time of a cryptographic calculation will be supplied from a capacitor, and acquisition of the operation current of the cryptographic calculation from a power supply terminal or a GND terminal will become difficult.

ところが、たとえばDES暗号を実行するのに少なくとも16クロックは必要で、この間ほぼ同じ大きさの動作電流が流れ、これに必要な電荷を保持するためにはかなりの容量のキャパシタが必要となる。   However, for example, at least 16 clocks are required to execute the DES encryption, and an operating current of almost the same magnitude flows during this period, and a capacitor having a considerable capacity is required to hold the charge necessary for this.

本発明は、配置するキャパシタの容量を低く抑え、なおかつ、DPA攻撃に対して耐性のある暗号処理装置および集積回路を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a cryptographic processing device and an integrated circuit that suppresses the capacitance of a capacitor to be arranged and is resistant to a DPA attack.

本発明の第1の観点の暗号処理装置は、電源線と、基準電源線と、電源端子および基準電源端子に所定の電力を受けて暗号演算を行う暗号回路と、上記暗号回路の上記電源端子と上記基準電源端子との間に並列に接続されたキャパシタと、上記電源線と上記電源端子との間に接続された第1スイッチと、上記基準電源線と上記基準電源端子との間に接続された第2スイッチと、上記電源端子と上記基準電源端子の電圧をモニタするモニタ部と、を有し、上記モニタ部は、上記暗号回路における非暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオンにして上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを接続し、上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をしたことにより減少した上記キャパシタの電荷を補充するように上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする機能を含む。   A cryptographic processing device according to a first aspect of the present invention includes a power supply line, a reference power supply line, a power supply terminal and a cryptographic circuit that performs a cryptographic operation by receiving predetermined power at the reference power supply terminal, and the power supply terminal of the cryptographic circuit. And a capacitor connected in parallel between the reference power supply terminal, a first switch connected between the power supply line and the power supply terminal, and a connection between the reference power supply line and the reference power supply terminal And a monitor unit that monitors the voltages of the power supply terminal and the reference power supply terminal, and the monitor unit performs the first switch and the second switch during the non-cryptographic operation in the cryptographic circuit. The encryption circuit and the capacitor are connected to the power supply line and the reference power supply line by turning on the switch, and the first switch and the second switch are turned off at the time of cryptographic operation in the encryption circuit. Then, the encryption circuit and the capacitor are disconnected from the power supply line and the reference power supply line, and the charge of the capacitor reduced by performing the encryption operation of the encryption circuit with the charge of the capacitor is replenished. A function of turning on the switch and the second switch is included.

本発明の第2の観点の集積回路は、電源線と、基準電源線と、上記電源線と上記基準電源線に接続された回路と、電源端子および基準電源端子に所定の電力を受けて暗号演算を行う暗号回路と、上記暗号回路の上記電源端子と上記基準電源端子との間に並列に接続されたキャパシタと、上記電源線と上記電源端子との間に接続された第1スイッチと、上記基準電源線と上記基準電源端子との間に接続された第2スイッチと、上記電源端子と上記基準電源端子の電圧をモニタするモニタ部と、を有し、上記モニタ部は、上記暗号回路における非暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオンにして上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを接続し、上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をしたことにより減少した上記キャパシタの電荷を補充するように上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする機能を含む。   An integrated circuit according to a second aspect of the present invention includes a power supply line, a reference power supply line, a circuit connected to the power supply line and the reference power supply line, and a predetermined power received at the power supply terminal and the reference power supply terminal. An encryption circuit that performs an operation; a capacitor connected in parallel between the power supply terminal and the reference power supply terminal of the encryption circuit; a first switch connected between the power supply line and the power supply terminal; A second switch connected between the reference power supply line and the reference power supply terminal; and a monitor unit for monitoring the voltage of the power supply terminal and the reference power supply terminal. In the non-cryptographic operation, the first switch and the second switch are turned on to connect the cryptographic circuit and the capacitor to the power supply line and the reference power supply line. The capacitor reduced by turning off the first switch and the second switch, disconnecting the encryption circuit and the capacitor from the power supply line and the reference power supply line, and performing encryption operation of the encryption circuit with the charge of the capacitor A function of turning on the first switch and the second switch so as to replenish the electric charge.

好適には、上記モニタ部は、上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をした結果、上記キャパシタの電荷が所定の値以上に減少すると、当該減少分の電荷を補充するまで上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする。   Preferably, the monitor unit turns off the first switch and the second switch during the cryptographic operation in the cryptographic circuit, disconnects the cryptographic circuit and the capacitor from the power supply line and the reference power supply line, and As a result of the cryptographic operation of the cryptographic circuit using the charge of the capacitor, when the charge of the capacitor decreases to a predetermined value or more, the first switch and the second switch are turned on until the reduced charge is replenished.

好適には、上記モニタ部は、上記暗号回路における非暗号演算時には上記第1スイッチをオンにし、暗号演算時には上記第1スイッチをオフにし、上記電源端子電位に応じた第1電圧と所定の第1の基準電圧に応じた第1の比較基準電圧とを比較し、上記第1電圧が上記第1の比較基準電圧以下となっている間上記第1スイッチをオンにする第1の比較器と、上記暗号回路における非暗号演算時には上記第2スイッチをオンにし、暗号演算時には上記第2スイッチをオフにし、上記基準電源端子電位に応じた第2電圧と所定の第2の基準電圧に応じた第2の比較基準電圧とを比較し、上記第2電圧が上記第2の比較基準電圧以上となっている間上記第2スイッチをオンにする第2の比較器と、を含む。   Preferably, the monitor unit turns on the first switch at the time of non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, turns off the first switch at the time of cryptographic computation, and a first voltage corresponding to the power supply terminal potential and a predetermined first voltage. A first comparator that compares a first comparison reference voltage corresponding to one reference voltage and turns on the first switch while the first voltage is equal to or lower than the first comparison reference voltage; In the cryptographic circuit, the second switch is turned on during non-cryptographic computation, the second switch is turned off during cryptographic computation, and a second voltage corresponding to the reference power supply terminal potential and a predetermined second reference voltage A second comparator for comparing with a second comparison reference voltage and turning on the second switch while the second voltage is equal to or higher than the second comparison reference voltage.

好適には、上記モニタ部は、上記電源線の電圧と上記第1の基準電圧との差電圧を分圧した電圧を上記第1の比較基準電圧として、上記電源端子電圧を上記第1電圧として上記第1の比較器に与え、上記基準電源線の電圧と上記第2の基準電圧との差電圧を分圧した電圧を上記第2の比較基準電圧として、上記基準電源端子電圧を上記第2電圧として上記第2の比較器に与える。   Preferably, the monitor section uses a voltage obtained by dividing a voltage difference between the voltage of the power line and the first reference voltage as the first comparison reference voltage, and the power terminal voltage as the first voltage. A voltage obtained by dividing the difference voltage between the voltage of the reference power supply line and the second reference voltage is applied to the first comparator as the second comparison reference voltage, and the reference power supply terminal voltage is set to the second comparator voltage. The voltage is given to the second comparator.

好適には、上記モニタ部は、上記第1の基準電圧を上記第1の比較基準電圧として、上記電源端子電圧と上記基準電源端子電圧との差電圧を複数に分圧した第1分圧電圧を上記第1電圧として上記第1の比較器に与え、上記第2の基準電圧を上記第2の比較基準電圧として、上記電源端子電圧と上記基準電源端子電圧との差電圧を複数に分圧した上記第1分圧電圧より低い第2分圧電圧を上記第2電圧として上記第2の比較器に与える。   Preferably, the monitor unit uses the first reference voltage as the first comparison reference voltage, and a first divided voltage obtained by dividing a difference voltage between the power supply terminal voltage and the reference power supply terminal voltage into a plurality of voltages. Is supplied to the first comparator as the first voltage, the second reference voltage is used as the second comparison reference voltage, and the voltage difference between the power supply terminal voltage and the reference power supply terminal voltage is divided into a plurality of voltages. The second divided voltage lower than the first divided voltage is applied to the second comparator as the second voltage.

好適には、上記暗号回路は、1ラウンド分の演算回路を含み、当該演算回路を所定回数動作させて暗号演算を行う機能を有し、上記モニタ部は、ラウンド演算終了から次の演算開始までの期間、上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする。   Preferably, the cryptographic circuit includes a calculation circuit for one round, and has a function of performing a cryptographic calculation by operating the arithmetic circuit a predetermined number of times, and the monitor unit performs from the end of the round calculation to the start of the next calculation During this period, the first switch and the second switch are turned on.

好適には、上記キャパシタは、少なくとも1ラウンド演算に必要な電荷を蓄える容量値に設定される。   Preferably, the capacitor is set to a capacitance value that stores a charge required for at least one round operation.

本発明によれば、暗号回路における非暗号演算時には、モニタ部により、第1スイッチおよび第2スイッチをオンにして暗号回路およびキャパシタと電源線および基準電源線とが接続される。これにより、暗号回路およびキャパシタの端子電位は電源線と基準電源線と同電位に保持される。
暗号回路における暗号演算時には、モニタ部により第1スイッチおよび第2スイッチがオフにされ、暗号回路およびキャパシタと電源線および基準電源線とが切り離される。
この状態で、キャパシタの電荷で暗号回路の演算が行われる。そして、キャパシタの電荷で暗号回路の暗号演算をしたことにより減少したキャパシタの電荷は、モニタ部により第1スイッチおよび第2スイッチがオンにされて補充される。
According to the present invention, at the time of non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, the monitor unit turns on the first switch and the second switch to connect the cryptographic circuit, the capacitor, the power supply line, and the reference power supply line. As a result, the terminal potentials of the encryption circuit and the capacitor are held at the same potential as the power supply line and the reference power supply line.
At the time of cryptographic calculation in the cryptographic circuit, the monitor unit turns off the first switch and the second switch, and the cryptographic circuit, the capacitor, the power supply line, and the reference power supply line are disconnected.
In this state, the operation of the encryption circuit is performed with the charge of the capacitor. Then, the charge of the capacitor, which is reduced by performing the cryptographic operation of the encryption circuit with the charge of the capacitor, is supplemented by turning on the first switch and the second switch by the monitor unit.

本発明によれば、配置するキャパシタの容量を低く抑え、なおかつ、DPA攻撃に対して十分な耐性を確保することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress the capacitance of a capacitor to be arranged low and to secure sufficient resistance against a DPA attack.

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図3は、本発明の第1の実施形態がICカードに使われるLSIの構成例を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an LSI used in an IC card according to the first embodiment of the present invention.

このICカード(電子デバイス)100は、LSI(集積回路)110を有する。
LSI110は、図3に示すように、CPU111、マスクROM112、RAM113、他の周辺回路114、暗号回路115、第1の比較器COMP P、第2のCOMP Nが集積化されている。
LSI110は、さらに第1スイッチとしてのpチャネルMOS(PMOS)トランジスタP1、第2スイッチとしてのnチャネルMOS(NMOS)トランジスタN1、抵抗R1、R2、R3、R4、およびキャパシタC1が集積化されている。
The IC card (electronic device) 100 includes an LSI (integrated circuit) 110.
As shown in FIG. 3, the LSI 110 includes a CPU 111, a mask ROM 112, a RAM 113, another peripheral circuit 114, an encryption circuit 115, a first comparator COMP. P, second COMP N is integrated.
The LSI 110 further integrates a p-channel MOS (PMOS) transistor P1 as a first switch, an n-channel MOS (NMOS) transistor N1 as a second switch, resistors R1, R2, R3, R4, and a capacitor C1. .

そして、比較器COMP P,COMP N、PMOSトランジスタP1、NMOSトランジスタN1、抵抗R1、R2、R3、R4によりモニタ部MNT1が構成される。
また、CPU111、マスクROM112、RAM113、他の周辺回路114等により回路系が形成される。
And the comparator COMP P, COMP N, a PMOS transistor P1, an NMOS transistor N1, and resistors R1, R2, R3, and R4 constitute a monitor unit MNT1.
A circuit system is formed by the CPU 111, the mask ROM 112, the RAM 113, other peripheral circuits 114, and the like.

本実施形態のICカード100は、外部電源から電源電圧“Vcc”が供給される電源線LV111およびGND線(接地線)LV112には、CPU111、マスクROM112、RAM113、他の周辺回路114等が接続されている。
ただし、ICの電源端子または接地端子は、DPA攻撃時に抵抗を介して外部電源電圧Vccの供給ラインまたは外部GNDラインに接続されるため、本実施形態においてはこれらと区別して各々“Vc”,“Vs”と表記する。
In the IC card 100 of this embodiment, a CPU 111, a mask ROM 112, a RAM 113, other peripheral circuits 114, and the like are connected to a power supply line LV111 and a GND line (ground line) LV112 to which a power supply voltage “Vcc” is supplied from an external power supply. Has been.
However, since the power supply terminal or ground terminal of the IC is connected to the supply line of the external power supply voltage Vcc or the external GND line via a resistor at the time of DPA attack, in this embodiment, “Vc”, “ Vs ”.

CPU111は、マスクROM112に記憶されたプログラムに従って、あるいはRAM113をアクセスしてICカード100の全体の制御を行う。
CPU111は、暗号回路115への暗号命令を発行等する機能を有している。
The CPU 111 controls the entire IC card 100 in accordance with a program stored in the mask ROM 112 or by accessing the RAM 113.
The CPU 111 has a function of issuing a cryptographic command to the cryptographic circuit 115 and the like.

電源線LV111にはPMOSトランジスタP1が接続され、GND線LV112にはNMOSトランジスタN1が接続されている。
そして、暗号回路115の電源端子TVcdesがPMOSトランジスタP1を介して電源線LV111に接続され、電源端子TVsdesがNMOSトランジスタN1を介してGND線LV112に接続されている。
電源端子TVcdesと電源端子TVsdesとの間には、暗号回路115に並列にキャパシタC1が接続されている。
A PMOS transistor P1 is connected to the power supply line LV111, and an NMOS transistor N1 is connected to the GND line LV112.
The power supply terminal TVcdes of the encryption circuit 115 is connected to the power supply line LV111 via the PMOS transistor P1, and the power supply terminal TVsdes is connected to the GND line LV112 via the NMOS transistor N1.
A capacitor C1 is connected in parallel with the encryption circuit 115 between the power supply terminal TVcdes and the power supply terminal TVsdes.

電源端子TVcdesに接続されたキャパシタの一方の端子TVCは比較器COMP Pの非反転入力端子(+)に接続されている。電源端子TVsdesに接続されたキャパシタの他方の端子TVSは比較器COMP Nの非反転入力端子(+)に接続されている。
電源端子TVcdesの電圧が第1電圧として第1の比較器COMP Pの非反転入力端子(+)に与えられる。同様に、電源端子TVsdesの電圧が第2電圧として第2の比較器COMP Nの非反転入力端子(+)に与えられる。
One terminal TVC of the capacitor connected to the power supply terminal TVcdes is a comparator COMP. It is connected to the non-inverting input terminal (+) of P. The other terminal TVS of the capacitor connected to the power supply terminal TVsdes is a comparator COMP. N non-inverting input terminal (+) is connected.
The voltage at the power supply terminal TVcdes is the first voltage as the first comparator COMP It is given to the non-inverting input terminal (+) of P. Similarly, the voltage at the power supply terminal TVsdes is set to the second voltage COMP as the second voltage. N is applied to the non-inverting input terminal (+).

第1の比較器COMP Pの反転入力端子(−)は、外部電源電圧“Vc”に対して一定の電位差を保つ図示しない基準電圧回路の第1の基準電圧Vrefpを電圧“Vc”との間で抵抗R1とR2で抵抗分割した電圧“Vdiv12”を供給する端子TV12が接続されている。
電圧“Vdiv12”は第1の比較基準電圧として第1の比較器COMP Pに与えられる。
比較器COMP Pの出力はPMOSトランジスタP1のゲートに接続されている。
First comparator COMP The inverting input terminal (−) of P is connected to the first reference voltage Vrefp of a reference voltage circuit (not shown) that maintains a constant potential difference with respect to the external power supply voltage “Vc” with resistors R1 and R2 between the voltage “Vc”. A terminal TV12 for supplying a resistance-divided voltage “Vdiv12” is connected.
The voltage “Vdiv12” is used as the first comparator COMP as the first comparison reference voltage. Given to P.
Comparator COMP The output of P is connected to the gate of the PMOS transistor P1.

比較器COMP Nの反転入力端子(−)は、外部電源電圧“Vs”に対して一定の電位差を保つ図示しない基準電圧回路の第2の基準電圧Vrefnを電圧“Vs”との間で抵抗R3とR4で抵抗分割した電圧“Vdiv34”を供給する端子TV34が接続されている。
電圧“Vdiv34”は第2の比較基準電圧として第2の比較器COMP Nに与えられる。
比較器COMP Nの出力はNMOSトランジスタN1のゲートに接続されている。
Comparator COMP The inverting input terminal (−) of N has a resistance R3 and R4 between a second reference voltage Vrefn of a reference voltage circuit (not shown) that maintains a constant potential difference with respect to the external power supply voltage “Vs” and a voltage “Vs”. A terminal TV34 for supplying a voltage “Vdiv34” obtained by resistance division is connected.
The voltage “Vdiv34” is the second comparator COMP as the second comparison reference voltage. Given to N.
Comparator COMP The output of N is connected to the gate of the NMOS transistor N1.

ここで、キャパシタC1の高電圧側について説明する。   Here, the high voltage side of the capacitor C1 will be described.

第1の比較器COMP Pおよび第2の比較器COMP Nには、互いに逆論理の制御信号CTL PとCTL Nが入力される。 First comparator COMP P and second comparator COMP N is a control signal CTL of opposite logic to each other P and CTL N is entered.

図4は、図3の第1の比較器COMP Pの構成例を示す回路図である。図5は、図4の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 4 shows the first comparator COMP of FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of P. FIG. FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG.

第1の比較器COMP Pは、PMOSトランジスタP11,P12、およびNMOSトランジスタN11〜N14により構成される。 First comparator COMP P is composed of PMOS transistors P11 and P12 and NMOS transistors N11 to N14.

PMOSトランジスタP11,P12のソースが電源電位に接続されている。PMOSトランジスタP11のドレインがNMOSトランジスタN11のドレイン、自身のゲート、およびPMOSトランジスタP12のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタP12のドレインがNMOSトランジスタN12のドレインに接続され、その接続点が信号CP Pの出力端子TOPに接続されている。
NMOSトランジスタN11とN12のソース同士が接続され、その接続点がNMOSトランジスタN13のドレインに接続され、NMOSトランジスタN13のソースが接地されている。
NMOSトランジスタN14のドレインが出力端子TOPに接続され、ソースが接地されている。
NMOSトランジスタN11のゲートが非反転入力端子(+)に接続され、NMOSトランジスタN12のゲートが反転入力端子(−)に接続されている。
NMOSトランジスタN13のゲートが制御信号CTL Pの供給ラインに接続され、NMOSトランジスタN14のゲートが制御部信号CTL Nの供給ラインに接続されている。
The sources of the PMOS transistors P11 and P12 are connected to the power supply potential. The drain of the PMOS transistor P11 is connected to the drain of the NMOS transistor N11, its gate, and the gate of the PMOS transistor P12.
The drain of the PMOS transistor P12 is connected to the drain of the NMOS transistor N12, and the connection point is the signal CP. It is connected to the P output terminal TOP.
The sources of the NMOS transistors N11 and N12 are connected to each other, the connection point is connected to the drain of the NMOS transistor N13, and the source of the NMOS transistor N13 is grounded.
The drain of the NMOS transistor N14 is connected to the output terminal TOP, and the source is grounded.
The gate of the NMOS transistor N11 is connected to the non-inverting input terminal (+), and the gate of the NMOS transistor N12 is connected to the inverting input terminal (−).
The gate of the NMOS transistor N13 is connected to the control signal CTL Connected to the supply line of P, the gate of the NMOS transistor N14 is connected to the control unit signal CTL. N supply lines.

第1の比較器COMP Pには、互いに逆論理の制御信号CTL PとCTL Nが入力され、暗号演算以外の時には制御信号CTL Pがローレベル、制御信号CTL Nがハイレベルに設定される。
その結果、出力端子TOPからの出力信号CP Pはローレベルで出力される。これによりPMOSトランジスタP1がONしてICの電源端子“Vc”からキャパシタC1へ充電される。
充電完了後、比較器COMP Pの非反転入力端子(+)入力はICの電源端子“Vc”と同じ電位となり反転入力端子(−)の抵抗分割電圧“Vdiv12”より高くなっている。
First comparator COMP P includes control signals CTL having opposite logics to each other. P and CTL When N is input and it is not a cryptographic operation, the control signal CTL P is low level, control signal CTL N is set to a high level.
As a result, the output signal CP from the output terminal TOP P is output at a low level. As a result, the PMOS transistor P1 is turned ON, and the capacitor C1 is charged from the power supply terminal “Vc” of the IC.
After completion of charging, the comparator COMP The non-inverting input terminal (+) input of P becomes the same potential as the power supply terminal “Vc” of the IC and is higher than the resistance division voltage “Vdiv12” of the inverting input terminal (−).

暗号演算時には、制御信号CTL Pがハイレベル、制御信号CTL Nがローレベルに設定される。
これにより、第1の比較器COMP Pがアクティブとなるが、この段階では非反転入力端子(+)入力の電圧の方が高い。このため、第1の比較器COMP Pの出力信号CP Pはハイレベルで出力される。その結果、PMOSトランジスタP1がカットオフし、暗号回路115とキャパシタC1はICの電源端子“Vc”から切り離される。
そして、暗号演算によりキャパシタC1の電荷が消費されると電源端子“TVcdes”に接続されたキャパシタC1の一端子TVCの電位は徐々に低下していく。
そして、その電圧が反転入力端子(−)の入力電圧“Vdiv12”より低下すると、第1の比較器COMP Pの出力信号CP Pはローレベルに反転する。これにより、PMOSトランジスタP1がONし、キャパシタC1のノードTVC(“TVcdes”)がICの外部端子“Vc”と接続されて、電荷がキャパシタC1に充電されていく。
そして、キャパシタC1の端子電圧が電圧“Vdiv12”より高くなると、再び第1の比較器COMP Pの出力信号CP Pはハイレベルに反転して、暗号回路115の電源端子“Vcdes”とキャパシタC1の端子TVCはICの電源端子“Vc”から切り離される。
これにより、その後の暗号演算によってキャパシタC1のノードTVC(“TVcdes”)の電圧は再び降下する。これらの動作を、暗号演算期間中繰り返す。
  At the time of cryptographic computation, the control signal CTL P is high, control signal CTL N is set to a low level.
  As a result, the first comparator COMP P becomes active, but the voltage at the non-inverting input terminal (+) input is higher at this stage. For this purpose, the first comparator COMP P output signal CP P is output at a high level. As a result, the PMOS transistor P1 is cut off, and the encryption circuit 115 and the capacitor C1 are disconnected from the power supply terminal “Vc” of the IC.
  When the charge of the capacitor C1 is consumed by the cryptographic operation, the potential of the one terminal TVC of the capacitor C1 connected to the power supply terminal “TVcdes” gradually decreases.
  When the voltage falls below the input voltage “Vdiv12” of the inverting input terminal (−), the first comparator COMP P output signal CP P is inverted to low level. As a result, the PMOS transistor P1 is turned ON, the node TVC (“TVcdes”) of the capacitor C1 is connected to the external terminal “Vc” of the IC, and the capacitor C1 is charged.
  When the terminal voltage of the capacitor C1 becomes higher than the voltage “Vdiv12”, the first comparator COMP again. P output signal CP P is inverted to high level, and the power supply terminal “Vcdes” of the encryption circuit 115 and the terminal TVC of the capacitor C1 are disconnected from the power supply terminal “Vc” of the IC.
  As a result, the voltage of the node TVC (“TVcdes”) of the capacitor C1 drops again by the subsequent cryptographic operation. These operations are repeated during the cryptographic calculation period.

暗号演算期間が終了し、制御信号CTL Pがローレベル、制御信号CTL Nがハイレベルに変化すると、第1の比較器COMP Pの出力信号CP Pはローレベルに固定される。
その結果、PMOSトランジスタP1はONして、キャパシタC1のノードTVC(“Vcdes”)の電圧もICの外部電圧“Vc”と同じ電位に保持される。
以上の動作において、DPA攻撃の対象となる「鍵に起因した回路動作」による電流はICの電源端子から切り離されたキャパシタC1から供給されるため、ICの電源端子“Vc”に現れることはない。
そして、キャパシタの電位が所定の電位より下がった時、ICの電源端子“Vc”により充電されるが、この充電電流からそれまでに消費された電荷のうち「鍵に起因する」充電電流だけを取り出すのは不可能である。
The cryptographic operation period ends and the control signal CTL P is low level, control signal CTL When N changes to high level, the first comparator COMP P output signal CP P is fixed at a low level.
As a result, the PMOS transistor P1 is turned ON, and the voltage of the node TVC (“Vcdes”) of the capacitor C1 is also held at the same potential as the external voltage “Vc” of the IC.
In the above operation, the current due to the “circuit operation caused by the key” subject to the DPA attack is supplied from the capacitor C1 separated from the power supply terminal of the IC, and therefore does not appear at the power supply terminal “Vc” of the IC. .
When the potential of the capacitor falls below a predetermined potential, it is charged by the power supply terminal “Vc” of the IC, but only the charging current “caused by the key” out of the charge consumed up to this point is charged. It is impossible to take it out.

次に、キャパシタC1の低電圧側について説明する。   Next, the low voltage side of the capacitor C1 will be described.

図6は、図3の第2の比較器COMP Nの構成例を示す回路図である。図7は、図6の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 6 shows the second comparator COMP of FIG. It is a circuit diagram which shows the structural example of N. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG.

第2の比較器COMP Nは、NMOSトランジスタN21,N22、およびPMOSトランジスタP21〜P24により構成される。 Second comparator COMP N is constituted by NMOS transistors N21 and N22 and PMOS transistors P21 to P24.

NMOSトランジスタN21,N22のソースが接地電位に接続されている。NMOSトランジスタN21のドレインがPMOSトランジスタP21のドレイン、自身のゲート、およびNMOSトランジスタN22のゲートに接続されている。
NMOSトランジスタN22のドレインがPMOSトランジスタP22のドレインに接続され、その接続点が信号CP Nの出力端子TONに接続されている。
PMOSトランジスタP21とP22のソース同士が接続され、その接続点がPMOSトランジスタP23のドレインに接続され、PMOSトランジスタP23のソースが電源電位に接続されている。
PMOSトランジスタP24のドレインが出力端子TONに接続され、ソースが電源電位に接続されている。
PMOSトランジスタP21のゲートが非反転入力端子(+)に接続され、PMOSトランジスタP22のゲートが反転入力端子(−)に接続されている。
PMOSトランジスタP23のゲートが制御信号CTL Nの供給ラインに接続され、PMOSトランジスタP24のゲートが制御部信号CTL Pの供給ラインに接続されている。
The sources of the NMOS transistors N21 and N22 are connected to the ground potential. The drain of the NMOS transistor N21 is connected to the drain of the PMOS transistor P21, its gate, and the gate of the NMOS transistor N22.
The drain of the NMOS transistor N22 is connected to the drain of the PMOS transistor P22, and the connection point is the signal CP. N output terminals TON are connected.
The sources of the PMOS transistors P21 and P22 are connected to each other, the connection point is connected to the drain of the PMOS transistor P23, and the source of the PMOS transistor P23 is connected to the power supply potential.
The drain of the PMOS transistor P24 is connected to the output terminal TON, and the source is connected to the power supply potential.
The gate of the PMOS transistor P21 is connected to the non-inverting input terminal (+), and the gate of the PMOS transistor P22 is connected to the inverting input terminal (−).
The gate of the PMOS transistor P23 is connected to the control signal CTL. Connected to the N supply line, the gate of the PMOS transistor P24 is connected to the control unit signal CTL. Connected to the P supply line.

第2の比較器COMP Nには、互いに逆論理の制御信号CTL PとCTL Nが入力され、暗号演算以外の時には制御信号CTL Pがローレベル、制御信号CTL Nがハイレベルに設定される。
その結果、出力端子TONからの出力信号CP Nはハイレベルで出力される。これによりNMOSトランジスタN1がONしてICの電源端子“Vs”とキャパシタC1の他端子TVSが接続され負の電荷が充電される。
その後、第2の比較器COMP Nの非反転入力端子(+)入力はICの電源端子“Vs”と同電位となり反転入力端子(−)の抵抗分割電圧“Vdiv34”より低くなっている。
Second comparator COMP N is a control signal CTL of opposite logic to each other P and CTL When N is input and it is not a cryptographic operation, the control signal CTL P is low level, control signal CTL N is set to a high level.
As a result, the output signal CP from the output terminal TON N is output at a high level. As a result, the NMOS transistor N1 is turned ON and the power supply terminal “Vs” of the IC and the other terminal TVS of the capacitor C1 are connected to charge negative charges.
Then the second comparator COMP The N non-inverting input terminal (+) input has the same potential as the power supply terminal “Vs” of the IC and is lower than the resistance division voltage “Vdiv34” of the inverting input terminal (−).

暗号演算時には、制御信号CTL Pがハイレベル、制御信号CTL Nがローレベルに設定される。
これにより、第2の比較器COMP Nがアクティブとなるが、この段階では非反転入力端子(+)入力の電圧の方が低い。このため、第2の比較器COMP Nの出力信号CP Nはローレベルで出力される。その結果、NMOSトランジスタN1がカットオフし、暗号回路115とキャパシタC1はICの電源端子(GND端子)“Vs”から切り離される。
そして、暗号演算によりキャパシタC1の負の電荷が消費されると電源端子“TVsdes”に接続されたキャパシタC1の一端子TVSの電位は徐々に上昇していく。
そして、その電圧が反転入力端子(−)の入力電圧“Vdiv34”より高くなると、第2の比較器COMP Nの出力信号CP Nはハイレベルに反転する。これにより、NMOSトランジスタN1がONし、キャパシタC1のノードTVS(“TVsdes”)がICの外部端子“Vs”と接続されて、負の電荷がキャパシタC1へ充電されていく。
そして、キャパシタC1の端子電圧が電圧“Vdiv34”より低くなると、再び第2の比較器COMP Nの出力信号CP Nはローレベルに反転して、暗号回路115の電源端子“Vsdes”とキャパシタC1の端子TVSはICのGND端子“Vs”から切り離される。
これにより、その後の暗号演算によってキャパシタC1のノードTVS(“TVsdes”)の電圧は再び上昇する。これらの動作を、暗号演算期間中繰り返す。
At the time of cryptographic computation, the control signal CTL P is high, control signal CTL N is set to a low level.
As a result, the second comparator COMP N becomes active, but the voltage at the non-inverting input terminal (+) input is lower at this stage. For this reason, the second comparator COMP N output signal CP N is output at a low level. As a result, the NMOS transistor N1 is cut off, and the encryption circuit 115 and the capacitor C1 are disconnected from the power supply terminal (GND terminal) “Vs” of the IC.
When the negative charge of the capacitor C1 is consumed by the cryptographic operation, the potential of the one terminal TVS of the capacitor C1 connected to the power supply terminal “TVsdes” gradually increases.
When the voltage becomes higher than the input voltage “Vdiv34” of the inverting input terminal (−), the second comparator COMP N output signal CP N is inverted to high level. As a result, the NMOS transistor N1 is turned on, the node TVS (“TVsdes”) of the capacitor C1 is connected to the external terminal “Vs” of the IC, and the capacitor C1 is charged with negative charges.
Then, when the terminal voltage of the capacitor C1 becomes lower than the voltage “Vdiv34”, the second comparator COMP again. N output signal CP N is inverted to a low level, and the power supply terminal “Vsdes” of the encryption circuit 115 and the terminal TVS of the capacitor C1 are disconnected from the GND terminal “Vs” of the IC.
As a result, the voltage of the node TVS (“TVsdes”) of the capacitor C1 rises again by the subsequent cryptographic operation. These operations are repeated during the cryptographic calculation period.

暗号演算期間が終了し、制御信号CTL Pがローレベル、制御信号CTL Nがハイレベルに変化すると、第2の比較器COMP Nの出力信号CP Nはハイレベルに固定される。
その結果、NMOSトランジスタN1はONして、キャパシタC1のノードTVS(“Vsdes”)の電圧もICの外部電圧“Vs”と同じ電位に保持される。
以上の動作において、DPA攻撃の対象となる「鍵に起因した回路動作」による電流はICの電源端子から切り離されたキャパシタC1から供給されるため、ICの電源端子“Vs”に現れることはない。
そして、キャパシタの電位が所定の電位より上がった時、ICの電源端子“Vs”により充電されるが、この充電電流からそれまでに消費された電荷のうち「鍵に起因する」放電電流だけを取り出すのは不可能である。
The cryptographic operation period ends and the control signal CTL P is low level, control signal CTL When N changes to high level, the second comparator COMP N output signal CP N is fixed at a high level.
As a result, the NMOS transistor N1 is turned on, and the voltage of the node TVS (“Vsdes”) of the capacitor C1 is also held at the same potential as the external voltage “Vs” of the IC.
In the above operation, the current due to the “circuit operation caused by the key” subject to the DPA attack is supplied from the capacitor C1 separated from the power supply terminal of the IC, and therefore does not appear at the power supply terminal “Vs” of the IC. .
Then, when the potential of the capacitor rises above a predetermined potential, it is charged by the power supply terminal “Vs” of the IC, but only the discharge current “caused by the key” out of the charge consumed so far from this charging current. It is impossible to take it out.

以上を踏まえて図3の回路動作を図8のタイミングチャートに関連付けて説明する。
図8は、2回のDES演算が実行されている場合を示している。
Based on the above, the circuit operation of FIG. 3 will be described in association with the timing chart of FIG.
FIG. 8 shows a case where two DES operations are executed.

暗号演算が実行されていないとき、上述したように、制御信号CTL Nがハイレベルであり、制御信号CTL Pがローレベルに設定される。
制御信号CTL Nがハイレベルであることにより第1の比較器COMP Pの出力信号CP Pがローレベルとなり、PMOSトランジスタP1がONする。
制御信号CTL P”がローレベルであることにより第2の比較器COMP Nの出力信号CP N”がハイレベルとなり、NMOSトランジスタN1がONする。
その結果、暗号回路115の電源端子TVcdes,TVsdesと,キャパシタC1の両端TVC,TVSがICの外部電源“Vc”および“Vs”に接続され、キャパシタは外部電源と同電位に制御されている。
When the cryptographic operation is not executed, as described above, the control signal CTL N is high and the control signal CTL P is set to a low level.
Control signal CTL Since N is high, the first comparator COMP P output signal CP P goes low and the PMOS transistor P1 is turned on.
Control signal CTL The second comparator COMP is detected when P ″ is at a low level. N output signal CP N ″ goes high and the NMOS transistor N1 is turned on.
As a result, the power supply terminals TVcdes and TVsdes of the encryption circuit 115 and both ends TVC and TVS of the capacitor C1 are connected to the external power supplies “Vc” and “Vs” of the IC, and the capacitor is controlled to the same potential as the external power supply.

暗号演算が開始されると、制御信号CTL PおよびCTL Nが反転することにより、比較器COMP Pの出力信号CP Pがハイレベルとなり、第2の比較器COMP Nの出力信号CP N”がローレベルとなる。
その結果、PMOSトランジスタP1およびNMOSトランジスタN1がカットオフする。
これにより、暗号回路115の電源端子TVcdes,TVsdesと,キャパシタC1の両端TVC,TVSがICの外部電源“Vc”および“Vs”から切り離され、暗号回路115ではキャパシタC1の電荷で演算が実行される。
そして、演算の進行と共にキャパシタC1の電荷が所定の値以上に減少すると、比較器で検知されてPMOSトランジスタP1およびNMOSトランジスタN1がONして外部電源から電荷が供給され、暗号演算が継続される。
When the cryptographic operation is started, the control signal CTL P and CTL When N is inverted, the comparator COMP P output signal CP P goes high and the second comparator COMP N output signal CP N ″ goes low.
As a result, the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 are cut off.
As a result, the power supply terminals TVcdes and TVsdes of the encryption circuit 115 and both ends TVC and TVS of the capacitor C1 are disconnected from the external power supplies “Vc” and “Vs” of the IC, and the encryption circuit 115 performs an operation with the charge of the capacitor C1. The
Then, when the charge of the capacitor C1 decreases to a predetermined value or more as the calculation progresses, it is detected by the comparator, the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 are turned on, the charge is supplied from the external power source, and the cryptographic calculation is continued. .

暗号演算期間が終了すると、制御信号CTL Pがローレベルに、制御信号CTL Nがハイレベルに切り替えられる。
これにより、暗号回路115の電源端子TVcdes,TVsdesと,キャパシタC1の両端TVC,TVSがICの外部電源“Vc”および“Vs”に接続され、キャパシタC1は外部電源と同電位に充電される。
When the cryptographic operation period ends, the control signal CTL When P is low, the control signal CTL N is switched to high level.
Thus, the power supply terminals TVcdes and TVsdes of the encryption circuit 115 and both ends TVC and TVS of the capacitor C1 are connected to the external power supplies “Vc” and “Vs” of the IC, and the capacitor C1 is charged to the same potential as the external power supply.

以上の動作において、暗号演算の進行に伴ってキャパシタ電圧が降下するとPMOSトランジスタP1およびNMOSトランジスタN1をONさせてICの外部電源と接続して電荷を補償する制御が行われる。
このため、キャパシタC1に蓄えられる電荷は、1回の暗号演算に消費される電荷全てである必要はなく、キャパシタの容量を低く抑えられる。
In the above operation, when the capacitor voltage drops with the progress of the cryptographic operation, the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 are turned on and connected to the external power supply of the IC to compensate the charge.
For this reason, the charge stored in the capacitor C1 does not have to be all the charge consumed for one cryptographic operation, and the capacitance of the capacitor can be kept low.

[第2実施形態]
図9は、本発明の第2の実施形態がICカードに使われるLSIの構成例を示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an LSI used in an IC card according to the second embodiment of the present invention.

本第2の実施形態が上述した第1の実施形態と異なる点は、以下の点にある。
本第2の実施形態では、キャパシタC1と並列に接続された抵抗R5,R6,7により形成された抵抗列が配置されている。
そして、抵抗R5とR6の接続点N56が第1の比較器COMP Pの非反転入力端子(+)に接続され、抵抗R6とR7の接続点N67が第2の比較器COMP Nの反転入力端子(−)に接続されている。
接続点N56の電圧が第1の分圧電圧として第1の比較器COMP Pの非反転入力端子(+)に与えられる。同様に、接続点N67の電圧が第2の分圧電圧として第2の比較器COMP Nの非反転入力端子(+)に与えられる。
第1の比較器COMP Pの反転入力端子(−)には第1の基準電圧Vrefpが直接第1の比較基準電圧として供給され、第2の比較器COMP Nの非反転入力端子(+)には第2の基準電圧Vrefnが直接第2の比較基準電圧として供給される。
The second embodiment is different from the above-described first embodiment in the following points.
In the second embodiment, a resistor string formed by resistors R5, R6, and 7 connected in parallel with the capacitor C1 is disposed.
The connection point N56 between the resistors R5 and R6 is the first comparator COMP. The connection point N67 of the resistors R6 and R7 is connected to the non-inverting input terminal (+) of P, and the second comparator COMP It is connected to the N inverting input terminal (−).
The voltage at the node N56 is used as the first divided voltage, and the first comparator COMP It is given to the non-inverting input terminal (+) of P. Similarly, the voltage at the connection point N67 becomes the second divided voltage and the second comparator COMP. N is applied to the non-inverting input terminal (+).
First comparator COMP The first reference voltage Vrefp is supplied directly to the inverting input terminal (−) of P as the first comparison reference voltage, and the second comparator COMP The second reference voltage Vrefn is directly supplied to the N non-inverting input terminal (+) as the second comparison reference voltage.

第1の実施形態においては、“Vcdes”の制御では“Vc”付近の電圧をNMOS入力の差動アンプで制御し、“Vsdes”の制御では“Vs”付近の電圧をPMOS入力の差動アンプで制御している。このため、動作電流が大きくなる傾向にある。   In the first embodiment, in the control of “Vcdes”, a voltage near “Vc” is controlled by an NMOS input differential amplifier, and in the control of “Vsdes”, a voltage near “Vs” is controlled by a PMOS input differential amplifier. It is controlled by. For this reason, the operating current tends to increase.

これに対して、本第2の実施形態では、比較する電圧は“Vc”と“Vs”の中間辺りの電圧であるため、比較器での動作電流を低く抑えられるという特徴がある。   On the other hand, the second embodiment is characterized in that the operating current in the comparator can be kept low because the voltage to be compared is a voltage around “Vc” and “Vs”.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態を図10、図11、図12、および図13に関連付けて説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, and FIG.

図10は、一般的なDES演算回路の構成を示す図である。図11は、F関数部の構成例を示す図である。図12はDESの動作タイミング例を示す図である。
図13は、本発明の第3の実施形態に係る動作タイミングを示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a general DES arithmetic circuit. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the F function unit. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of operation timing of DES.
FIG. 13 is a diagram showing operation timing according to the third embodiment of the present invention.

図10のDES演算回路200は、初期置換部[IP(Initial Permutation)]210、スイッチ(SW)220、左レジスタ(Lレジスタという)230、右レジスタ(Rレジスタ)240、F関数部250、EXOR演算部260、逆置換部(IP-1)270、および暗号文出力部(Crypto)280を有する。 10 includes an initial replacement unit [IP (Initial Permutation)] 210, a switch (SW) 220, a left register (referred to as an L register) 230, a right register (R register) 240, an F function unit 250, and an EXOR. An arithmetic unit 260, an inverse replacement unit (IP −1 ) 270, and a ciphertext output unit (Crypto) 280 are included.

スイッチ(SW)220は、Lレジスタ側スイッチ220LとRレジスタ側スイッチ220Rとを含む。
スイッチ220Lの作動接点aは初期置換部210の出力に接続され、作動接点bはRレジスタ240の出力に接続され、固定接点cがLレジスタ230の入力に接続されている。
スイッチ220Rの作動接点aは初期置換部210の出力に接続され、作動接点bはEXOR演算部260の出力に接続され、固定接点cがRレジスタ240の入力に接続されている。
The switch (SW) 220 includes an L register side switch 220L and an R register side switch 220R.
The operating contact a of the switch 220L is connected to the output of the initial replacement unit 210, the operating contact b is connected to the output of the R register 240, and the fixed contact c is connected to the input of the L register 230.
The operation contact a of the switch 220R is connected to the output of the initial replacement unit 210, the operation contact b is connected to the output of the EXOR operation unit 260, and the fixed contact c is connected to the input of the R register 240.

図10のDES演算回路200において、スイッチ(SW)220L,220Rは、DES演算開始時には固定接点cが作動接点“a”側に接続されている。
DES演算が開始されると、平文を初期置換部210においてIP置換後、2つの32ビットデータL,Rに分けられる。そして、制御クロックに基づく制御タイミングとしてのラッチパルス(Latch Pulse)Latの立ち上がりでLレジスタ230およびRレジスタ240へ取り込まれる。これと並行してスイッチ220L,220Rにおいて、固定接点cの接続を作動接点“b”側に切り替える。
In the DES operation circuit 200 of FIG. 10, the switches (SW) 220L and 220R have the fixed contact c connected to the working contact “a” side at the start of the DES operation.
When the DES operation is started, the plaintext is replaced with two 32-bit data L 0 and R 0 after IP replacement in the initial replacement unit 210. Then, it is taken into the L register 230 and the R register 240 at the rising edge of a latch pulse (Latch Pulse) Lat as a control timing based on the control clock. In parallel with this, in the switches 220L and 220R, the connection of the fixed contact c is switched to the working contact “b” side.

このデータ取り込みによってLレジスタ230およびRレジスタ240の出力が“L0”,“R0”になる。
その後、これらのレジスタ格納値に基づいて、F関数部250とEXOR演算部260を適用したラウンド(Round)演算が実行され、その結果が再度、スイッチ(SW)220L,220Rを介してLレジスタ230およびRレジスタ240の入力に供給される。
With this data fetching, the outputs of the L register 230 and the R register 240 become “L 0 ” and “R 0 ”.
After that, based on these register stored values, a round operation is applied to which the F function unit 250 and the EXOR operation unit 260 are applied, and the result is again transmitted to the L register 230 via the switches (SW) 220L and 220R. And supplied to the input of the R register 240.

さらに、次のクロックサイクルのラッチパルスLatの立ち上がりでLレジスタ230およびRレジスタ240へ取り込まれ、その出力が更新されることにより次のラウンドの演算が開始される。
この動作を16クロックサイクル繰り返した後、演算結果を逆置換部(IP-1)270へ出力して逆置換変換を実行し、暗号文として出力する。
Furthermore, the next round operation is started by taking in the L register 230 and the R register 240 at the rising edge of the latch pulse Lat in the next clock cycle and updating the output.
After repeating this operation 16 clock cycles, and outputs the calculation result to the reverse replacement section (IP -1) 270 perform the inverse substitution conversion, and outputs it as cipher text.

F関数部250は、図11に示すように、非線形処理を実行する複数(図11では8)のSボックス(Sbox)S1〜S8を有する。
前段からの入力値F−in、すなわち、R(n−1)は拡張部(EX)251によって48ビットに拡大される。
さらに、鍵スケジュール部から入力する鍵(48ビット)KnとEXORが実行され、その出力が6ビットずつ非線形変換処理を実行する複数のSボックスS1〜S8に入力される。各SボックスS1〜S8では、変換テーブルを適用した6ビットから4ビットへの非線形変換処理が実行される。
SボックスS1〜S8からの出力ビット4×8=32ビットは、置換部(P)252に入力されて、ビット位置の入れ替え処理がなされ、F関数出力32ビットを生成して出力する。
As shown in FIG. 11, the F function unit 250 includes a plurality (8 in FIG. 11) of S boxes S 1 to S 8 that execute nonlinear processing.
The input value F-in from the previous stage, that is, R (n-1) is expanded to 48 bits by the extension unit (EX) 251.
Furthermore, the key (48 bits) Kn and EXOR input from the key schedule part are executed, and the output is input to a plurality of S boxes S 1 to S 8 for executing nonlinear transformation processing by 6 bits. In each of the S boxes S 1 to S 8 , non-linear conversion processing from 6 bits to 4 bits to which a conversion table is applied is executed.
The output bits 4 × 8 = 32 bits from the S boxes S 1 to S 8 are input to the replacement unit (P) 252, where the bit position is replaced, and 32 bits of F function output are generated and output.

暗号回路は通常、1ラウンド(Round)分の演算回路を配置し、その演算回路を所定の回数動作させて暗号演算を行う。
この構成では、ラウンド(Round)の最初でレジスタの格納値を更新するとそこから一連の暗号演算が実行され、演算結果はレジスタの入力に供給される。
In general, the cryptographic circuit includes a calculation circuit for one round, and performs a cryptographic operation by operating the arithmetic circuit a predetermined number of times.
In this configuration, when the stored value of the register is updated at the beginning of the round, a series of cryptographic operations are executed from there and the operation result is supplied to the input of the register.

たとえば上述したDES暗号の場合、Lレジスタ230およびRレジスタ240への取り込み信号であるラッチパルスLatの立ち上りで、Lレジスタ230およびRレジスタ240の格納値および出力値が変化する。
すると、これによってF関数部250での演算およびその先のEXOR演算が行われ、演算結果はLレジスタ230およびRレジスタ240の入力に供給される。
そして、この期間に「鍵に起因する演算」が実行されてその電流がリーク電流として電源端子に現れるが、演算が終了すると、次のラッチパルスLatの立ち上りまでは暗号回路115での電力消費はない。
For example, in the case of the DES encryption described above, the stored values and output values of the L register 230 and the R register 240 change at the rise of the latch pulse Lat, which is a signal taken into the L register 230 and the R register 240.
As a result, the calculation in the F function unit 250 and the EXOR calculation ahead are performed, and the calculation result is supplied to the inputs of the L register 230 and the R register 240.
Then, during this period, “calculation due to the key” is executed and the current appears as a leakage current at the power supply terminal. When the calculation is completed, power consumption in the encryption circuit 115 is not increased until the next rise of the latch pulse Lat. Absent.

したがって、本発明の第1および第2の実施形態に示したような構成を適用した場合、演算終了から次のラッチパルスLatの立ち上りまでの期間にプリチャージ動作を行えばラウンド(Round)演算の開始毎にプリチャージが完了した状態から演算を開始できる。
ここで、プリチャージ動作とは、PMOSトランジスタP1およびNMOSトランジスタN1をオンにしてキャパシタC1に充電することをいう。
したがって、必要なキャパシタの容量も1ラウンド(Round)分の演算に必要な電荷を供給できるだけのもので良くなる。
Therefore, when the configurations as shown in the first and second embodiments of the present invention are applied, if the precharge operation is performed during the period from the end of the calculation to the rise of the next latch pulse Lat, round calculation is performed. The calculation can be started from the state where the precharge is completed at each start.
Here, the precharge operation refers to charging the capacitor C1 by turning on the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1.
Therefore, the required capacitance of the capacitor is sufficient to supply the charge necessary for one round of calculation.

このプリチャージ期間は、ICのワーストの動作条件での演算が行われたときの演算終了時から次のラッチパルスLatの立ち上りまでの期間で設定すれば良い。一方でこの期間に要求されるのは、各ラウンド(Round)演算で消費された電荷を充電するのに必要な時間であり、これが確保されていれば良い。
高速で操作させる暗号回路に関しては、この設定を厳密に行う必要があるが、ICカード等の十数MHz程度の低速のクロックで動作するものに関しては、各ラウンド(Round)演算は多くの場合、クロックの半周期以内で終了してしまう。
したがって、このような特性をもつ製品では、クロックの後半のパルスでプリチャージを行う制御を行えば、演算動作と重なること無くプリチャージが行える。
This precharge period may be set in a period from the end of the calculation when the calculation is performed under the worst operating condition of the IC to the rise of the next latch pulse Lat. On the other hand, what is required during this period is the time required to charge the electric charge consumed in each round operation, and it is sufficient that this is ensured.
For cryptographic circuits that operate at high speed, this setting must be made strictly. However, for those that operate with a low-speed clock of about a dozen MHz, such as an IC card, round calculations are often performed. It ends within a half cycle of the clock.
Therefore, in a product having such characteristics, precharge can be performed without overlapping operation operations if control is performed to perform precharge with the second half of the clock pulse.

図13は、各ラウンド(Round)の暗号演算がクロックの前半で終了し、クロックの後半でプリチャージを行う制御を行う場合のタイミング図を示す。   FIG. 13 is a timing chart in the case where the control of performing the precharge in the second half of the clock is performed after the encryption operation of each round (Round) is completed in the first half of the clock.

この場合、ラウンド(Round)演算で消費された電荷はそのクロックの後半の期間で充電され、仮にラウンド(Round)演算中に所定のレベルより降下しても比較器による制御により充電が実行される。
この構成の場合、必要なキャパシタ容量は1ラウンド(Round)分の演算に必要な電荷を蓄えられる容量でよい。
In this case, the electric charge consumed in the round calculation is charged in the latter half of the clock, and even if it falls below a predetermined level during the round calculation, the charge is executed by the control of the comparator. .
In the case of this configuration, the necessary capacitor capacity may be a capacity capable of storing charges necessary for one round of calculation.

容量を、1ラウンド(Round)演算に必要な電荷を蓄える値にマージンを見込んだ値に設定すれば、ラウンド(Round)演算を実行している間に電圧が所定のレベル以下に下がることはない。
そして、消費された電荷はラウンド(Round)演算終了から次のラウンド(Round)演算開始までの時間に充電される。
したがって、この容量に設定できれば、図14に示すように、比較器およびそれによる制御は不要となり、比較電圧を発生させる抵抗列も不要となる。
If the capacity is set to a value that allows for a margin in the value that stores the charge required for one round operation, the voltage will not drop below a predetermined level while the round operation is being performed. .
The consumed electric charge is charged in the time from the end of the round calculation to the start of the next round calculation.
Therefore, if this capacity can be set, as shown in FIG. 14, the comparator and the control by it are unnecessary, and the resistor string for generating the comparison voltage is also unnecessary.

以上説明したように、本実施形態によれば、共通鍵の暗号回路115において、暗号回路ブロックの電源−GND間に並列にキャパシタC1が配置されている。
そして、回路ブロックの電源端子を、PMOSトランジスタP1を介してLSIの電源線LV111と接続し、GND端子をNMOSトランジスタN1を介してLSIのGND線LV112と接続する構成が採用されている。
さらに、暗号回路115の電源端子およびGND端子電圧をモニタする回路を配置し、所定の電圧を超えた場合にPMOSトランジスタP1およびNMOSトランジスタN1をONさせて電荷を供給する構成が採用されている。
したがって、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the common key encryption circuit 115, the capacitor C1 is arranged in parallel between the power supply and GND of the encryption circuit block.
A configuration is adopted in which the power supply terminal of the circuit block is connected to the LSI power supply line LV111 via the PMOS transistor P1, and the GND terminal is connected to the GND line LV112 of the LSI via the NMOS transistor N1.
Further, a configuration is adopted in which a circuit for monitoring the power supply terminal and the GND terminal voltage of the encryption circuit 115 is arranged, and when the voltage exceeds a predetermined voltage, the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 are turned on to supply charges.
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

容量に蓄えた電荷で暗号演算を行うことにより、DPA攻撃は不可能となる。
キャパシタは、暗号演算で電荷が減少すると、モニタ部により外部電源から充電される制御が行われるため、容量を小さくできる。
各ラウンド(Round)演算終了から次のクロックの立ち上がりまで十分な時間がある場合、各ラウンド(Round)演算期間でラウンド(Round)演算終了後にキャパシタを充電する制御が可能で、この場合さらにキャパシタの容量を小さく抑えることができる。
A DPA attack becomes impossible by performing a cryptographic operation with the charge stored in the capacity.
When the charge is reduced by the cryptographic operation, the capacitor is controlled by the monitor unit to be charged from the external power source, so that the capacity can be reduced.
If there is sufficient time from the end of each round calculation to the next clock rise, it is possible to control charging the capacitor after the round calculation ends in each round calculation period. The capacity can be kept small.

DPA攻撃の測定系の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the measurement system of a DPA attack. 特許文献1に開示された方法を採用したICの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of IC which employ | adopted the method disclosed by patent document 1. FIG. 本発明の第1の実施形態に係るICカードに使われるLSIの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of LSI used for the IC card based on the 1st Embodiment of this invention. 図3の高電圧側比較器COMP Pの構成例を示す回路図である。High-voltage side comparator COMP of FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of P. FIG. 図4の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 4. 図3の低電圧側比較器COMP Nの構成例を示す回路図である。Low-voltage side comparator COMP of FIG. It is a circuit diagram which shows the structural example of N. 図6の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。7 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 6. 図3の回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。4 is a timing chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 3. 本発明の第2の実施形態に係るICカードに使われるLSIの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of LSI used for the IC card based on the 2nd Embodiment of this invention. DES演算回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a DES arithmetic circuit. F関数部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of F function part. DESの動作タイミング例を示す図である。It is a figure which shows the example of an operation timing of DES. 本発明の第3の実施形態に係る動作タイミングを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement timing which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態に対応した好適なLSIの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the suitable LSI corresponding to 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100,100A,100B・・・ICカード(電子デバイス)、110,110A,100B・・・LSI、111・・・CPU、112・・・マスクROM、113・・・RAM、114・・・周辺回路、115・・・暗号回路、C1・・・キャパシタ、MNT1,MNT1A,MNT1B・・・モニタ部、COMP P,COMP N・・・比較器、P1・・・PMOSトランジスタ、N1・・・NMOSトランジスタ、R1〜R6・・・抵抗。 100, 100A, 100B ... IC card (electronic device), 110, 110A, 100B ... LSI, 111 ... CPU, 112 ... mask ROM, 113 ... RAM, 114 ... peripheral circuit 115, encryption circuit, C1, capacitor, MNT1, MNT1A, MNT1B, monitor unit, COMP P, COMP N... Comparator, P1... PMOS transistor, N1... NMOS transistor, R1 to R6.

Claims (14)

電源線と、
基準電源線と、
電源端子および基準電源端子に所定の電力を受けて暗号演算を行う暗号回路と、
上記暗号回路の上記電源端子と上記基準電源端子との間に並列に接続されたキャパシタと、
上記電源線と上記電源端子との間に接続された第1スイッチと、
上記基準電源線と上記基準電源端子との間に接続された第2スイッチと、
上記電源端子と上記基準電源端子の電圧をモニタするモニタ部と、を有し、
上記モニタ部は、
上記暗号回路における非暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオンにして上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを接続し、
上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をしたことにより減少した上記キャパシタの電荷を補充するように上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする機能を含む
暗号処理装置。
A power line;
A reference power line,
A cryptographic circuit that receives a predetermined power at the power supply terminal and the reference power supply terminal and performs a cryptographic operation;
A capacitor connected in parallel between the power supply terminal of the encryption circuit and the reference power supply terminal;
A first switch connected between the power line and the power terminal;
A second switch connected between the reference power supply line and the reference power supply terminal;
A monitor unit for monitoring the voltage of the power supply terminal and the reference power supply terminal;
The monitor section
At the time of non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch and the second switch are turned on to connect the cryptographic circuit and the capacitor to the power supply line and the reference power supply line.
At the time of cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch and the second switch are turned off, the cryptographic circuit and the capacitor are disconnected from the power supply line and the reference power supply line, and the cryptographic circuit is encrypted with the charge of the capacitor. A cryptographic processing device including a function of turning on the first switch and the second switch so as to replenish the electric charge of the capacitor which has been reduced by the calculation.
上記モニタ部は、
上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をした結果、上記キャパシタの電荷が所定の値以上に減少すると、当該減少分の電荷を補充するまで上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする
請求項1記載の暗号処理装置。
The monitor section
At the time of cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch and the second switch are turned off, the cryptographic circuit and the capacitor are disconnected from the power supply line and the reference power supply line, and the cryptographic circuit is encrypted with the charge of the capacitor. The cryptographic processing device according to claim 1, wherein when the charge of the capacitor decreases to a predetermined value or more as a result of the calculation, the first switch and the second switch are turned on until the reduced charge is replenished.
上記モニタ部は、
上記暗号回路における非暗号演算時には上記第1スイッチをオンにし、暗号演算時には上記第1スイッチをオフにし、上記電源端子電位に応じた第1電圧と所定の第1の基準電圧に応じた第1の比較基準電圧とを比較し、上記第1電圧が上記第1の比較基準電圧以下となっている間上記第1スイッチをオンにする第1の比較器と、
上記暗号回路における非暗号演算時には上記第2スイッチをオンにし、暗号演算時には上記第2スイッチをオフにし、上記基準電源端子電位に応じた第2電圧と所定の第2の基準電圧に応じた第2の比較基準電圧とを比較し、上記第2電圧が上記第2の比較基準電圧以上となっている間上記第2スイッチをオンにする第2の比較器と、を含む
請求項2記載の暗号処理装置。
The monitor section
The first switch is turned on at the time of non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch is turned off at the time of cryptographic computation, and a first voltage according to the power supply terminal potential and a first according to a predetermined first reference voltage A first comparator that turns on the first switch while the first voltage is less than or equal to the first comparison reference voltage;
The second switch is turned on during non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, and the second switch is turned off during cryptographic computation, and a second voltage corresponding to the reference power supply terminal potential and a second voltage corresponding to a predetermined second reference voltage are set. 3. A second comparator that compares two comparison reference voltages and turns on the second switch while the second voltage is equal to or higher than the second comparison reference voltage. Cryptographic processing device.
上記モニタ部は、
上記電源線の電圧と上記第1の基準電圧との差電圧を分圧した電圧を上記第1の比較基準電圧として、上記電源端子電圧を上記第1電圧として上記第1の比較器に与え、
上記基準電源線の電圧と上記第2の基準電圧との差電圧を分圧した電圧を上記第2の比較基準電圧として、上記基準電源端子電圧を上記第2電圧として上記第2の比較器に与える
請求項3記載の暗号処理装置。
The monitor section
A voltage obtained by dividing a voltage difference between the voltage of the power supply line and the first reference voltage is applied to the first comparator as the first comparison reference voltage, and the power supply terminal voltage is applied to the first comparator as the first voltage;
A voltage obtained by dividing a voltage difference between the voltage of the reference power supply line and the second reference voltage is used as the second comparison reference voltage, and the reference power supply terminal voltage is used as the second voltage to the second comparator. The cryptographic processing device according to claim 3.
上記モニタ部は、
上記第1の基準電圧を上記第1の比較基準電圧として、上記電源端子電圧と上記基準電源端子電圧との差電圧を複数に分圧した第1分圧電圧を上記第1電圧として上記第1の比較器に与え、
上記第2の基準電圧を上記第2の比較基準電圧として、上記電源端子電圧と上記基準電源端子電圧との差電圧を複数に分圧した上記第1分圧電圧より低い第2分圧電圧を上記第2電圧として上記第2の比較器に与える
請求項3記載の暗号処理装置。
The monitor section
The first reference voltage is used as the first comparison reference voltage, and the first divided voltage obtained by dividing the voltage difference between the power supply terminal voltage and the reference power supply terminal voltage into a plurality of parts is used as the first voltage. To the comparator of
A second divided voltage lower than the first divided voltage obtained by dividing the difference voltage between the power supply terminal voltage and the reference power supply terminal voltage into a plurality of voltages using the second reference voltage as the second comparison reference voltage. The cryptographic processing apparatus according to claim 3, wherein the second voltage is supplied to the second comparator.
上記暗号回路は、
1ラウンド分の演算回路を含み、当該演算回路を所定回数動作させて暗号演算を行う機能を有し、
上記モニタ部は、
ラウンド演算終了から次の演算開始までの期間、上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする
請求項1記載の暗号処理装置。
The encryption circuit
Including a calculation circuit for one round, having a function of performing a cryptographic operation by operating the calculation circuit a predetermined number of times,
The monitor section
The cryptographic processing apparatus according to claim 1, wherein the first switch and the second switch are turned on during a period from the end of the round calculation to the start of the next calculation.
上記キャパシタは、
少なくとも1ラウンド演算に必要な電荷を蓄える容量値に設定される
請求項6記載の暗号処理装置。
The capacitor is
The cryptographic processing device according to claim 6, wherein the cryptographic processing device is set to a capacity value for storing electric charge required for at least one round operation.
電源線と、
基準電源線と、
上記電源線と上記基準電源線に接続された回路系と、
電源端子および基準電源端子に所定の電力を受けて暗号演算を行う暗号回路と、
上記暗号回路の上記電源端子と上記基準電源端子との間に並列に接続されたキャパシタと、
上記電源線と上記電源端子との間に接続された第1スイッチと、
上記基準電源線と上記基準電源端子との間に接続された第2スイッチと、
上記電源端子と上記基準電源端子の電圧をモニタするモニタ部と、を有し、
上記モニタ部は、
上記暗号回路における非暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオンにして上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを接続し、
上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をしたことにより減少した上記キャパシタの電荷を補充するように上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする機能を含む
集積回路。
A power line;
A reference power line,
A circuit system connected to the power supply line and the reference power supply line;
A cryptographic circuit that receives a predetermined power at the power supply terminal and the reference power supply terminal and performs a cryptographic operation;
A capacitor connected in parallel between the power supply terminal of the encryption circuit and the reference power supply terminal;
A first switch connected between the power line and the power terminal;
A second switch connected between the reference power supply line and the reference power supply terminal;
A monitor unit for monitoring the voltage of the power supply terminal and the reference power supply terminal;
The monitor section
At the time of non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch and the second switch are turned on to connect the cryptographic circuit and the capacitor to the power supply line and the reference power supply line.
At the time of cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch and the second switch are turned off, the cryptographic circuit and the capacitor are disconnected from the power supply line and the reference power supply line, and the cryptographic circuit is encrypted with the charge of the capacitor. An integrated circuit including a function of turning on the first switch and the second switch so as to replenish the charge of the capacitor which has been reduced by the calculation.
上記モニタ部は、
上記暗号回路における暗号演算時には、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチをオフにし、上記暗号回路および上記キャパシタと上記電源線および上記基準電源線とを切り離し、上記キャパシタの電荷で上記暗号回路の暗号演算をした結果、上記キャパシタの電荷が所定の値以上に減少すると、当該減少分の電荷を補充するまで上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする
請求項8記載の集積回路。
The monitor section
At the time of cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch and the second switch are turned off, the cryptographic circuit and the capacitor are disconnected from the power supply line and the reference power supply line, and the cryptographic circuit is encrypted with the charge of the capacitor. The integrated circuit according to claim 8, wherein, as a result of the calculation, when the charge of the capacitor decreases to a predetermined value or more, the first switch and the second switch are turned on until the reduced charge is replenished.
上記モニタ部は、
上記暗号回路における非暗号演算時には上記第1スイッチをオンにし、暗号演算時には上記第1スイッチをオフにし、上記電源端子電位に応じた第1電圧と所定の第1の基準電圧に応じた第1の比較基準電圧とを比較し、上記第1電圧が上記第1の比較基準電圧以下となっている間上記第1スイッチをオンにする第1の比較器と、
上記暗号回路における非暗号演算時には上記第2スイッチをオンにし、暗号演算時には上記第2スイッチをオフにし、上記基準電源端子電位に応じた第2電圧と所定の第2の基準電圧に応じた第2の比較基準電圧とを比較し、上記第2電圧が上記第2の比較基準電圧以上となっている間上記第2スイッチをオンにする第2の比較器と、を含む
請求項9記載の集積回路。
The monitor section
The first switch is turned on at the time of non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, the first switch is turned off at the time of cryptographic computation, and a first voltage according to the power supply terminal potential and a first according to a predetermined first reference voltage A first comparator that turns on the first switch while the first voltage is less than or equal to the first comparison reference voltage;
The second switch is turned on during non-cryptographic computation in the cryptographic circuit, and the second switch is turned off during cryptographic computation, and a second voltage corresponding to the reference power supply terminal potential and a second voltage corresponding to a predetermined second reference voltage are set. 10. A second comparator that compares two comparison reference voltages and turns on the second switch while the second voltage is equal to or higher than the second comparison reference voltage. Integrated circuit.
上記モニタ部は、
上記電源線の電圧と上記第1の基準電圧との差電圧を分圧した電圧を上記第1の比較基準電圧として、上記電源端子電圧を上記第1電圧として上記第1の比較器に与え、
上記基準電源線の電圧と上記第2の基準電圧との差電圧を分圧した電圧を上記第2の比較基準電圧として、上記基準電源端子電圧を上記第2電圧として上記第2の比較器に与える
請求項10記載の集積回路。
The monitor section
A voltage obtained by dividing a voltage difference between the voltage of the power supply line and the first reference voltage is applied to the first comparator as the first comparison reference voltage, and the power supply terminal voltage is applied to the first comparator as the first voltage;
A voltage obtained by dividing a voltage difference between the voltage of the reference power supply line and the second reference voltage is used as the second comparison reference voltage, and the reference power supply terminal voltage is used as the second voltage to the second comparator. The integrated circuit according to claim 10.
上記モニタ部は、
上記第1の基準電圧を上記第1の比較基準電圧として、上記電源端子電圧と上記基準電源端子電圧との差電圧を複数に分圧した第1分圧電圧を上記第1電圧として上記第1の比較器に与え、
上記第2の基準電圧を上記第2の比較基準電圧として、上記電源端子電圧と上記基準電源端子電圧との差電圧を複数に分圧した上記第1分圧電圧より低い第2分圧電圧を上記第2電圧として上記第2の比較器に与える
請求項10記載の集積回路。
The monitor section
The first reference voltage is used as the first comparison reference voltage, and the first divided voltage obtained by dividing the voltage difference between the power supply terminal voltage and the reference power supply terminal voltage into a plurality of parts is used as the first voltage. To the comparator of
A second divided voltage lower than the first divided voltage obtained by dividing the difference voltage between the power supply terminal voltage and the reference power supply terminal voltage into a plurality of voltages using the second reference voltage as the second comparison reference voltage. The integrated circuit according to claim 10, wherein the second voltage is supplied to the second comparator.
上記暗号回路は、
1ラウンド分の演算回路を含み、当該演算回路を所定回数動作させて暗号演算を行う機能を有し、
上記モニタ部は、
ラウンド演算終了から次の演算開始までの期間、上記第1スイッチおよび第2スイッチをオンにする
請求項8記載の集積回路。
The encryption circuit
Including a calculation circuit for one round, having a function of performing a cryptographic operation by operating the calculation circuit a predetermined number of times,
The monitor section
The integrated circuit according to claim 8, wherein the first switch and the second switch are turned on during a period from the end of the round operation to the start of the next operation.
上記キャパシタは、
少なくとも1ラウンド演算に必要な電荷を蓄える容量値に設定される
請求項13記載の集積回路。
The capacitor is
The integrated circuit according to claim 13, wherein the integrated circuit is set to a capacitance value that stores electric charge necessary for at least one round operation.
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