JP2023047970A - Alteration detection circuit and alteration detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、悪意のある回路(以下、「悪意回路」と言う)等の挿入に伴う不正を効率よく検知することができる改ざん検知回路及び改ざん検知方法に関する。 The present invention relates to a tampering detection circuit and a tampering detection method capable of efficiently detecting fraud associated with insertion of a malicious circuit (hereinafter referred to as "malicious circuit").
従来、IC(Integrated Circuit)チップが搭載されたボードの電源に不正電圧を印加し、回路を誤動作させる、または、電源ノイズ等の内部信号を読取り、暗号鍵を抜き取る不正技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, fraudulent techniques are known in which an unauthorized voltage is applied to the power supply of a board on which an IC (Integrated Circuit) chip is mounted to cause the circuit to malfunction, or an internal signal such as power supply noise is read to extract the encryption key.
例えば、特許文献1には、ICチップの裏面シリコン基板を介したノイズ観測やフォルト注入等のセキュリティ攻撃を防ぎ、かつ、裏側からの物理攻撃すなわち暴露攻撃を検知する裏面埋込配線構造の技術が開示されている。
For example,
しかしながら、上記特許文献1のものは、複数のICチップが基板に実装され、それぞれのICチップに電源を供給する電源配線に悪意回路が挿入された場合に、悪意回路の挿入を検知できず電源配線に流れる電源ノイズより内部信号を抜き取られる可能性がある。このため、悪意回路等の挿入に伴う不正をいかに効率よく検知するかが重要な課題となっている。
However, in the
本発明は、上記従来技術の問題点(課題)を解決するためになされたものであって、悪意回路等の挿入に伴う不正を効率よく検知することができる改ざん検知回路及び改ざん検知方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems (problems) of the prior art described above, and provides a tampering detection circuit and a tampering detection method that can efficiently detect fraud associated with the insertion of a malicious circuit or the like. intended to
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、少なくとも第1のデジタル回路と該第1のデジタル回路に電圧を供給する第1の電源回路とを有する第1のICチップと、第2のデジタル回路と該第2のデジタル回路に電圧を供給する第2の電源回路とを有する第2のICチップとが搭載され、前記第1のデジタル回路及び第2のデジタル回路が所定の動作を行う基板に対する改ざんを検知する改ざん検知回路であって、前記第1の電源回路に供給される電圧に重畳された第1のノイズ信号を測定する第1の測定回路と、前記第1の測定回路により測定された第1のノイズ波形を記憶する第1の記憶回路と、前記第2の電源回路に供給される電圧に重畳された第2のノイズ信号を測定する第2の測定回路と、前記第2の測定回路により測定された第2のノイズ波形を記憶する第2の記憶回路と、前記第1のノイズ波形を受信し、受信した第1のノイズ波形と前記第2のノイズ波形との相関関係を算定する算定回路と、前記相関関係に基づいて、前記基板に対する改ざんの有無を判定する判定回路とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a first IC chip having at least a first digital circuit and a first power supply circuit that supplies voltage to the first digital circuit; a second IC chip having a second digital circuit and a second power supply circuit for supplying voltage to the second digital circuit; A tampering detection circuit for detecting tampering with an operating substrate, the first measuring circuit measuring a first noise signal superimposed on a voltage supplied to the first power supply circuit; a first memory circuit for storing the first noise waveform measured by the measurement circuit; and a second measurement circuit for measuring a second noise signal superimposed on the voltage supplied to the second power supply circuit. , a second memory circuit for storing a second noise waveform measured by the second measurement circuit; a circuit for receiving the first noise waveform; and a received first noise waveform and the second noise waveform. and a determination circuit for determining whether or not the substrate has been tampered with based on the correlation.
また、本発明は、上記発明において、前記算定回路は、前記第1のノイズ波形と前記第2のノイズ波形との相互相関値を算定することを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the above invention, the calculation circuit calculates a cross-correlation value between the first noise waveform and the second noise waveform.
また、本発明は、上記発明において、前記第2の記憶回路は、前記算定回路により算定された過去の相互相関値を記憶し、前記判定回路は、前記算定回路により算定された相互相関値と、前記第2の記憶回路に記憶された過去の相互相関値との差が所定のしきい値以上である場合に、前記基板に対する改ざんが行われたと判定することを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the above invention, the second storage circuit stores past cross-correlation values calculated by the calculation circuit, and the determination circuit stores the cross-correlation values calculated by the calculation circuit. and determining that the substrate has been tampered with when a difference from the past cross-correlation value stored in the second storage circuit is equal to or greater than a predetermined threshold value.
また、本発明は、上記発明において、前記判定回路は、前記算定回路により算定された相互相関値と、前記第2の記憶回路に記憶された過去の相互相関値との差が所定のしきい値以上である場合に、前記第1の電源回路と前記第2の電源回路とが接続される共通電源線に対して悪意回路が挿入された可能性があると判定することを特徴とする。 Further, in the present invention, in the above invention, the determination circuit determines that the difference between the cross-correlation value calculated by the calculation circuit and the past cross-correlation value stored in the second storage circuit exceeds a predetermined threshold. If it is equal to or greater than the value, it is determined that there is a possibility that a malicious circuit has been inserted into a common power line connecting the first power supply circuit and the second power supply circuit.
また、本発明は、上記発明において、前記第1のICチップのデジタル回路に対して入力されるリセット信号を契機として前記第1の測定回路による前記第1のノイズ波形の測定を行い、前記第1のICチップのデジタル回路に対して入力されるリセット信号を契機として前記第2の測定回路による前記第2のノイズ波形の測定を行うことを特徴とする。 Further, in the above invention, the first noise waveform is measured by the first measurement circuit triggered by a reset signal input to the digital circuit of the first IC chip, and the first noise waveform is measured by the first measurement circuit. The second noise waveform is measured by the second measurement circuit with a reset signal input to the digital circuit of one IC chip as a trigger.
また、本発明は、上記発明において、所定のテストデータを生成する生成回路をさらに備え、前記第1のデジタル回路及び第2のデジタル回路に前記テストデータを入力することにより所定の動作を行わせることを特徴とする。 In the above-described invention, the present invention further includes a generation circuit that generates predetermined test data, and inputs the test data to the first digital circuit and the second digital circuit to cause predetermined operations to be performed. It is characterized by
また、本発明は、上記発明において、前記算定回路は、それぞれカットオフ周波数が異なり、前記カットオフ周波数に基づいて前記第1のノイズ波形から高周波成分を除去する複数のローパスフィルタ回路と、前記複数のローパスフィルタ回路により前記第1のノイズ波形から高周波成分が除去された複数の第3のノイズ波形と前記第2のノイズ波形の相関値をそれぞれ算定する複数の相関値算定回路とを備え、前記複数の相関値算定回路でそれぞれ算定された相関値から、相関値が最大となるカットオフ周波数を算定することを特徴とする。 Further, in the present invention, in the above invention, the calculation circuit includes a plurality of low-pass filter circuits each having a different cutoff frequency and removing high frequency components from the first noise waveform based on the cutoff frequency; a plurality of correlation value calculation circuits for calculating correlation values of a plurality of third noise waveforms obtained by removing high-frequency components from the first noise waveform and the second noise waveform by the low-pass filter circuit of The cutoff frequency at which the correlation value is maximized is calculated from the correlation values calculated by the plurality of correlation value calculation circuits.
また、本発明は、上記発明において、前記第1の測定回路及び第1の記憶回路は、前記第1のICチップ内に形成され、前記第2の測定回路、第2の記憶回路、前記算定回路及び前記判定回路は、前記第2のICチップ内に形成されたことを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the above invention, the first measurement circuit and the first storage circuit are formed in the first IC chip, and the second measurement circuit, the second storage circuit, the calculation The circuit and the determination circuit are formed in the second IC chip.
また、本発明は、少なくとも第1のデジタル回路と該第1のデジタル回路に電圧を供給する第1の電源回路とを有する第1のICチップと、第2のデジタル回路と該第2のデジタル回路に電圧を供給する第2の電源回路とを有する第2のICチップとが搭載され、前記第1のデジタル回路及び第2のデジタル回路が所定の動作を行う基板に対する改ざんを検知する改ざん検知回路における改ざん検知方法であって、前記第1のICチップが、前記第1の電源回路に供給される電圧に重畳された第1のノイズ信号を測定する第1の測定工程と、前記第1のICチップが、前記第1の測定工程により測定された第1のノイズ波形を第1の記憶回路に格納する第1の格納工程と、前記第2のICチップが、前記第2の電源回路に供給される電圧に重畳された第2のノイズ信号を測定する第2の測定工程と、前記第2のICチップが、前記第2の測定工程により測定された第2のノイズ波形を第2の記憶回路に格納する第2の格納工程と、前記第1のノイズ波形を受信し、受信した第1のノイズ波形と前記第2のノイズ波形との相関関係を算定する算定工程と、前記相関関係に基づいて、前記基板に対する改ざんの有無を判定する判定工程とを含むことを特徴とする。 Further, the present invention provides a first IC chip having at least a first digital circuit and a first power supply circuit that supplies voltage to the first digital circuit, a second digital circuit and the second digital circuit. and a second IC chip having a second power supply circuit for supplying voltage to the circuit is mounted, and the first digital circuit and the second digital circuit perform predetermined operations. A method for detecting tampering in a circuit, wherein the first IC chip measures a first noise signal superimposed on a voltage supplied to the first power supply circuit; a first storing step in which the IC chip stores the first noise waveform measured in the first measuring step in a first storage circuit; and the second IC chip stores in the second power supply circuit a second measuring step of measuring a second noise signal superimposed on the voltage supplied to the second IC chip, measuring the second noise waveform measured by the second measuring step; a calculating step of receiving the first noise waveform and calculating a correlation between the received first noise waveform and the second noise waveform; and the correlation and a determination step of determining whether or not the substrate has been tampered with based on the relationship.
本発明によれば、悪意回路等の挿入に伴う不正を効率よく検知することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently detect fraud due to insertion of a malicious circuit or the like.
以下に、本発明に係る改ざん検知回路及び改ざん検知方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of a tampering detection circuit and a tampering detection method according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[実施形態1]
<改ざん検知回路の概要>
まず、本実施形態1に係る改ざん検知回路の概要について説明する。本実施形態1では、基板上に複数のICチップが実装され、それぞれのICチップの電源回路に電源を外部から供給する共通電源線に悪意回路が挿入された場合について説明する。
[Embodiment 1]
<Outline of tampering detection circuit>
First, an overview of the falsification detection circuit according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, a case where a plurality of IC chips are mounted on a substrate and a malicious circuit is inserted into a common power supply line for externally supplying power to the power supply circuit of each IC chip will be described.
近年、複数のICチップを搭載した基板上に、回路の誤動作を与える、または、ICチップの内部情報を読み取ることを目的として、プリント基板の配線の改ざんや悪意回路が挿入される脅威(オンボード改ざん)が存在する。また、ICチップ内部においても、故障解析向け微細加工技術による意図しない改ざん(オンチップ改ざん)が施される恐れがある。 In recent years, there has been a threat of tampering with the wiring of a printed circuit board or inserting malicious circuits on a circuit board on which multiple IC chips are mounted for the purpose of causing circuit malfunction or reading the internal information of the IC chips (on-board tampering) exists. Also, inside the IC chip, there is a risk of unintended tampering (on-chip tampering) due to microfabrication technology for failure analysis.
本実施形態1では、基板上に複数にICチップが実装され、第1のICチップの改ざん検知回路において、第1のICチップが所定の動作を行う場合の第1のノイズ波形を計測し、記憶するとともに、第2のICチップにおいて計測された第1のICチップが所定の動作を行う場合の第2のノイズ波形を、ノイズ波形共用バスを介して受信し、測定した第1のノイズ波形と受信した第2のノイズ波形の相互相関値を算定する。そして、算定された相互相関値と記憶した過去の相互相関値を比較することにより、ICチップが実装された基板に改ざんが行われたか否かを検知することができるようにしている。
In
図1は、本実施形態1に係る改ざん検知回路の概要を説明するための説明図である。図1に示すように、ICチップ1A及びICチップ1Bは、インターポーザ40に実装されている。インターポーザ40は、ICチップの微細な間隔で配置された入出力端子をプリント基板に実装できる間隔に広げるために用いられる基板である。そしてICチップ1A及びICチップ1Bは、インターポーザ40に実現された共通電源線L1及びノイズ波形データ共有バスB1に接続されている。また、悪意回路80は、インターポーザ40の共通電源線L1のノードN3に接続されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the outline of the falsification detection circuit according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
ICチップ1Aは、デジタル回路10A、改ざん検知回路20A及び電源回路30Aを有する。デジタル回路10Aは、タブレット端末、ウェアラブル機器、ドローン機器あるいはIoT端末などにおいて使用することが可能な回路である。また、デジタル回路10Aは、信号の秘匿性を高める暗号化及び復号の回路を含んでいてもよい。また、ICチップ1Bは、デジタル回路10B、改ざん検知回路20B及び電源回路30Bを有する。
The
ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、デジタル回路10Aが所定の動作を行った場合のデジタル回路10A及び電源回路30Aの電源電圧の第1のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、改ざん検知回路20Aは、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bにおいて、デジタル回路10Aが所定の動作を行った場合に測定した第2のノイズ波形を、ノイズ波形データ共有バスB1を介して受信し、改ざん検知回路20Aに記憶した第1のノイズ波形と受信した第2のノイズ波形との相互相関値を算定する。そして、算定された相互相関値が、過去の相互相関値と比較して所定のしきい値以上になる場合は、改ざんが行われたと判定する。
The
具体的に、ICチップ1A及びICチップ1Bの電源回路30A及び30Bに電源を供給している共通電源線L1の改ざん検知について説明する。ICチップ1AとICチップ1Bは、インターポーザ40上の共通電源線L1により、それぞれの電源回路30A及び30Bに電源が供給されている。改ざん検知回路20Aは、デジタル回路10Aが所定の動作を行う場合の電源回路30Aの共通電源線L1上のノードN1における第1のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、改ざん検知回路20Bは、デジタル回路10Aが所定の動作を行う場合の電源回路30Bの共通電源線L1上のノードN2における第2のノイズ波形を測定し、記憶する。その後、改ざん検知回路20Aは、改ざん検知回路20Bに記憶されたノードN2の第2のノイズ波形を、ノイズ波形データ共有バスB1を介して受信し、改ざん検知回路20Aに記憶しているノードN1の第1のノイズ波形と受信したノードN2の第2のノイズ波形との相互相関値を算定し、記憶する。
Specifically, detection of tampering with the common power line L1 that supplies power to the
共通電源線L1上のノードN1のインピーダンスとノードN2のインピーダンスは、悪意回路80が接続される前とノードN3において悪意回路80が接続された場合とでは、悪意回路80の影響により異なる。したがって、ノードN1で測定された第1のノイズ波形とノードN2で測定された第2のノイズ波形は、悪意回路80がない場合と異なるため、改ざん検知回路20Aで算定される相互相関値は、悪意回路80が接続されていない場合の相互相関値と異なる値を示す。そして、悪意回路80が接続されていない過去の相互相関値と悪意回路80が接続されている相互相関値を比較し、相互相関値の差が所定のしきい値以上になる場合に共通電源線L1に改ざんが行われたことを検知することができる。
The impedance of node N1 and the impedance of node N2 on common power supply line L1 differ due to the influence of
また、ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aの動作とICチップ1Bの改ざん検知回路20Bの動作とは可換であるため、ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aにおいて改ざん検知を行った結果と、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bにおいて改ざん検知を行った結果とに基づいて、改ざんを相互検知することによって改ざん検知の確度を向上させることもできる。
Further, since the operation of the
<改ざん検知回路の構成>
次に、改ざん検知回路20Aの構成について説明する。図2は、図1に示した改ざん検知回路20Aの構成を示す構成図である。図2に示すように、改ざん検知回路20Aは、ノイズ測定回路21A、ノイズ記憶回路24A及びノイズ解析回路25Aを有する。ノイズ測定回路21Aは、複数の測定回路22Aを有し、例えば、デジタル回路10Aのコア電源電圧、コアグランド電圧、ICチップ1Aの基板電位及び電源回路30Aの共通電源線L1の電圧を測定する。
<Configuration of falsification detection circuit>
Next, the configuration of the
ノイズ記憶回路24Aは、ノイズ測定回路21Aで測定したノイズ波形を記憶する。また、ノイズ解析回路25Aで算定された相互相関値を記憶する。ノイズ解析回路25Aは、ノイズ測定回路21Aで測定した第1のノイズ波形と、他のICチップ、例えばICチップ1Bのノイズ記憶回路24Bに記憶された第2のノイズ波形を、ノイズ波形データ共有バスB1を介して受信し,受信した第2のノイズ波形と測定した第1のノイズ波形の相互相関値を算定して、ノイズ記憶回路24Aに記憶する。また、ノイズ解析回路25Aは、算定された相互相関値と過去に記憶された相互相関値を比較し、相互相関値の差をしきい値と比較することにより改ざんが行われているか否かを判定する。
The
<ノイズ波形データ及び相関値データ>
次に、ノイズ記憶回路24Aに記憶されるノイズ波形データ及び相関値データについて説明する。図3は、図2に示したノイズ記憶回路24Aに記憶されるノイズ波形データ及び相関値データの一例を示す図である。図3(a)に示すように、ノイズ波形データは、ノードに対して、時刻及び電圧を対応付けて記憶する。図3(a)では、ノードnに対して、時刻「tn+2」では、電圧「Vn+2」、時刻「tn+1」では、電圧「Vn+1」、時刻「tn」では、電圧「Vn」、時刻「tn-1」では、電圧「Vn-1」、時刻「tn-2」では、電圧「Vn-2」を対応付けている状況を示している。
<Noise waveform data and correlation value data>
Next, noise waveform data and correlation value data stored in the
また、ノードkに対して、時刻「tk+2」では、電圧「Vk+2」、時刻「tk+1」では、電圧「Vk+1」、時刻「tk」では、電圧「Vk」、時刻「tk-1」では、電圧「Vk-1」、時刻「tk-2」では、電圧「Vk-2」を対応付けている状況を示している。また、ノードiに対しては、時刻「ti+2」では、電圧「Vi+2」、時刻「ti+1」では、電圧「Vi+1」、時刻「ti」では、電圧「Vi」、時刻「ti-1」では、電圧「Vi-1」、時刻「ti-2」では、電圧「Vi-2」を対応付けている状況を示している。 Further, for the node k, the voltage “V k+2 ” at the time “t k+2 ”, the voltage “V k+1 ” at the time “t k +1 ”, and the voltage "V k ", time "t k-1 " is associated with voltage "V k-1 ", and time "t k-2 " is associated with voltage "V k-2 ". Also, for the node i, the voltage "V i+2 " at the time "t i+ 2 ", the voltage "V i+1 " at the time "t i+1 ", and the voltage "V i+1 " at the time "t i ": The voltage "V i " and the time "t i-1 " are associated with the voltage "V i-1 ", and the time "t i-2 " is associated with the voltage "V i-2 ".
また、図3(b)に示すように、相関値データは、ノードに対して、時刻及び相関値を対応付けて記憶する。図3(b)では、ノードnに対して、時刻「tn+2」では、相関値「C12n+2」、時刻「tn+1」では、相関値「C12n+1」、時刻「tn」では、相関値「C12n」、時刻「tn-1」では、相関値「C12n-1」、時刻「tn-2」では、相関値「C12n-2」を対応付けている状況を示している。 Further, as shown in FIG. 3(b), the correlation value data is stored by associating the time and the correlation value with the node. In FIG. 3B, for the node n, the correlation value "C12 n+2 " at the time "t n+2 ", the correlation value "C12 n +1 " at the time "t n+ 1 ", the time Correlation value “C12 n ” at “t n ”, correlation value “C12 n-1 ” at time “t n-1 ”, and correlation value “C12 n -2 ” at time “t n -2 ”. It shows the status of attachment.
また、ノードkに対して、時刻「tk+2」では、相関値「C11k+2」、時刻「tk+1」では、相関値「C11k+1」、時刻「tk」では、相関値「C11k」、時刻「tk-1」では、相関値「C11k-1」、時刻「tk-2」では、相関値「C11k-2」を対応付けている状況を示している。また、ノードiに対しては、時刻「ti+2」では、相関値「C11i+2」、時刻「ti+1」では、相関値「C11i+1」、時刻「ti」では、相関値「C11i」、時刻「ti-1」では、相関値「C11i-1」、時刻「ti-2」では、相関値「C11i-2」を対応付けている状況を示している。なお、ここでは、相関値C12は、相互相関値を、相関値C11は、自己相関値を表わしている。自己相関値は、例えばICチップ1Aのデジタル回路10Aのコア電源電圧のノイズ波形について、あらかじめ工場出荷時のノイズ波形をノイズ記憶回路24Aに記憶し、ICチップ1Aの電源投入時に、工場出荷時のノイズ波形と測定したノイズ波形の相関を取った値である。
Further, for the node k, the correlation value “C11 k+2 ” at time “t k+2 ”, the correlation value “C11 k+1 ” at time “t k+1 ”, and the correlation value “C11 k+1 ” at time “t k ” , the correlation value “C11 k ”, the correlation value “C11 k-1 ” at the time “t k-1 ”, and the correlation value “C11 k -2 ” at the time “t k -2 ”. showing. For node i, the correlation value is "C11i +2" at time "ti+2 " , the correlation value is "C11i+1" at time "ti +1 ", and the correlation value is "C11i +1 " at time "ti+ 1 ". Then, the correlation value “C11 i ”, the correlation value “C11 i- 1 ” at the time “t i-1 ”, and the correlation value “C11 i -2 ” at the time “t i- 2 ” are associated. is shown. Here, the correlation value C12 represents the cross-correlation value, and the correlation value C11 represents the autocorrelation value. For the autocorrelation value, for example, the noise waveform of the core power supply voltage of the
<ノイズ解析回路の構成>
次に、ノイズ解析回路25Aの構成について説明する。図4は、図2に示したノイズ解析回路25Aの構成を示す構成図である。図4に示すように、ノイズ解析回路25Aは、ノイズ波形相互相関回路26A、ノイズ波形自己相関回路26B、ノイズ波形周波数スペクトル解析回路26C及び改ざん判定回路26Dを有する。ノイズ波形相互相関回路26Aは、2つのICチップの同じ測定ノード、例えば、共通電源線L1のノイズ波形の相互相関値を算定する回路である。具体的には、ICチップ1Aの共通電源線L1のノードN1の第1のノイズ波形と、ノイズ波形データ共有バスB1を介して受信したICチップ1Bの共通電源線L1のノードN2の第2のノイズ波形の相互相関値を算定し、ノイズ記憶回路24Aに記憶する。
<Configuration of noise analysis circuit>
Next, the configuration of the
ノイズ波形自己相関回路26Bは、ICチップ上の同じ測定ノード、例えば、デジタル回路10Aのコア電源電圧ノードのノイズ波形の自己相関値を算定する回路である。具体的には、ICチップ1Aのデジタル回路10Aのコア電源電圧ノードのノイズ波形を、過去のICチップ1Aのデジタル回路10Aのコア電源電圧ノードのノイズ波形と自己相関値を算定し、ノイズ記憶回路24Aに記憶する。なお、過去のノイズ波形は、工場出荷時にあらかじめ測定したノイズ波形でもよい。
The noise waveform autocorrelation circuit 26B is a circuit that calculates the autocorrelation value of the noise waveform of the same measurement node on the IC chip, eg, the core power supply voltage node of the
ノイズ波形周波数スペクトル解析回路26Cは、測定回路22Aで測定したノイズ波形の周波数スペクトルを解析する回路である。具体的には、ノイズ波形に含まれる周波数成分を解析し、各周波数に対する信号の絶対値を算定し、ノイズ記憶回路24Aに記憶する。
The noise waveform frequency
改ざん判定回路26Dは、ノイズ波形相互相関回路26A、ノイズ波形自己相関回路26B及びノイズ波形周波数スペクトル解析回路26Cで算定された相関値及び周波数スペクトラムデータの過去のデータと測定したデータとを比較し、比較した差が所定のしきい値を越えるか否かにより改ざんが行われているか否かを判定する回路である。
The
<ノイズ波形の測定>
次に、ノイズ測定回路21Aのノイズ波形の測定について説明する。図5(a)は、図2に示したノイズ測定回路21Aのノイズ波形の測定を説明する説明図である。図5(a)に示すように、ノイズ測定回路21Aは、複数の測定回路22Aを有し、測定回路22Aは、増幅回路23A、ADC(Analog Digital Converter)23B及び制御回路23Cを有する。ここでは、外部電源回路31Aから電源回路30Aに電源を提供する共通電源線L1に悪意回路80が接続されていない場合の共通電源線L1のノイズ波形を測定する場合を説明する。
<Measurement of noise waveform>
Next, noise waveform measurement by the
増幅回路23Aは、共通電源電圧に重畳するノイズ信号を増幅する。ADC23Bは、アナログのノイズ信号をデジタル信号に変換する。制御回路23Cは、デジタル回路10Aのリセット信号をトリガに、共通電源電圧のノイズ波形の測定を開始し、所定の時間測定を行った後に動作を停止する。次に、悪意回路80が接続された場合についてのノイズ波形測定について説明する。図5(b)に示すように、悪意回路80が電源回路30Aと外部電源回路31Aの間に挿入されている。この場合も、測定回路22Aの動作は、悪意回路80が挿入されていない場合と同じであるが、共通電源線L1のノードN1のインピーダンスが悪意回路80を挿入されたことにより変化するため、測定されるノイズ波形も変化する。
The
次に、ノイズ測定回路21Aがノイズ波形を測定する場合の動作を説明する。図6は、図2に示したノイズ測定回路21Aのノイズ波形を測定する場合のタイミングチャートである。図6に示すように、外部電源電圧のノイズ波形は、外部電源電圧がt1で投入され、外部電源電圧が十分に安定した時刻t2にデジタル回路10Aに対して入力されるリセット信号によりリセットする。そしてリセット信号が立ち上がった時刻t3からノイズ波形の測定を開始する。ノイズ波形は、悪意回路80が接続されるような改ざんが行われると測定ノードのインピーダンスが変化するため、図6に示すように測定されるノイズ波形は、改ざんが行われていない回路のノイズ波形と異なる。
Next, the operation when the
上述してきたように、本実施形態1では、ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、デジタル回路10Aが所定の動作を行う場合のデジタル回路10A及び電源回路30Aの電源の第1のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、改ざん検知回路20Aは、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bにおいてデジタル回路10Aが所定の動作を行う場合に測定した第2のノイズ波形を、ノイズ波形データ共有バスB1を介して受信し、改ざん検知回路20Aに記憶した第1のノイズ波形と受信した第2のノイズ波形との相互相関値を算定する。そして、算定された相互相関値が、過去の相互相関値との差が所定のしきい値以上になる場合は、改ざんが行われたと判定するように構成したので、配線の改ざんや悪意回路等の挿入に伴う不正を効率よく検知することができる。
As described above, in the first embodiment, the
[実施形態2]
ところで、上記実施形態1では、ノイズ波形を測定する場合のデジタル回路10Aの動作については特定されていない。したがって、実施形態2では、ノイズ波形を測定する場合に、特定のテストデータを生成してデジタル回路10Aで動作させる場合について説明する。
[Embodiment 2]
By the way, in the first embodiment, the operation of the
<改ざん検知回路の概要>
本実施形態2に係る改ざん検知回路の概要について説明する。図7は、本実施形態2に係る改ざん検知回路の概要を説明するための説明図である。ICチップ1C及びICチップ1Dは、インターポーザ40に実装されている。ICチップ1Cは、デジタル回路10C、改ざん検知回路20C及び電源回路30Aを有する。また、ICチップ1Dは、デジタル回路10D、改ざん検知回路20D及び電源回路30Bを有する。
<Outline of tampering detection circuit>
An overview of the falsification detection circuit according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the outline of the falsification detection circuit according to the second embodiment. The
ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、ノイズ測定回路21A、ノイズ記憶回路24A、ノイズ解析回路25A、検知制御回路27A及びテストデータ生成回路28Aを有する。ここでノイズ測定回路21A、ノイズ記憶回路24A及びノイズ解析回路25Aは、実施形態1と同様のものである。検知制御回路27Aは、相互相関値を算定するためにテストデータの設定をテストデータ生成回路28Aに行う。
The
そして、検知制御回路27Aは、テストデータ生成回路28Aにノイズ発生のトリガ信号を送信し、デジタル回路10Cにテストデータを実行させ、ノイズ波形を測定する。具体的には、例えば、ICチップ1Cのデジタル回路10Cがテストデータで動作をしている時に、ノイズ測定回路21Aは、ICチップ1Cの電源回路30Aの共通電源線L1上のノードN1の第1のノイズ波形を測定する。また、ICチップ1Dにおいて、デジタル回路10Cがテストデータで動作をしいる時に、ノイズ測定回路21Bは、ICチップ1Dの電源回路30Bの共通電源線L1上のノードN2の第2のノイズ波形を測定し、ノイズ記憶回路24Bに記憶する。そしてICチップ1Cのノイズ解析回路25Aは、ICチップ1Dにて測定した第2のノイズ波形をICチップ1Dのノイズ記憶回路24Bからノイズ波形・検知制御データ共有バスB2を介して受信し、ICチップ1Cで測定した第1のノイズ波形と受信した第2のノイズ波形との相互相関値を算定する。そして算定された相互相関値を過去の相互相関値と比較し、相互相関値の差が所定のしきい値より大きい場合は、改ざんが行われたと判定する。
Then, the
次に、本実施形態2に係る改ざん検知回路20C及び改ざん検知回路20Dの動作手順について説明する。図8は、図7に示した改ざん検知回路20Cの動作を説明するシーケンスチャートである。図8に示すように、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、ノイズのテストデータをテストデータ生成回路28Aに設定する(S1)。次に、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、ノイズ発生のトリガをICチップ1Cのテストデータ生成回路28A及びICチップ1Dの改ざん検知回路20Dに送信する(S2)。
Next, operation procedures of the
ICチップ1Dの改ざん検知回路20Dは、ノイズ発生トリガを受信する(S3)。テストデータ生成回路28Aは、ノイズ発生トリガを受信したならば、テストデータを生成し、テストデータをデジタル回路10Cにおいて実行させる(S4)。そして、ICチップ1Dの改ざん検知回路20Dは、ICチップ1Dの測定ノードにおける第2のノイズ波形を測定し、記憶する(S5)。また、ICチップ1Cのノイズ測定回路21CもICチップ1Cの測定ノードにおける第1のノイズ波形を測定し、記憶する(S6)。
The
そして、ICチップ1Dの改ざん検知回路20Dは、ICチップ1Dのノイズ記憶回路24Dに記憶した第2のノイズ波形をノイズ波形・検知制御データ共有バスB2を介して送信し(S7)、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、受信した第2のノイズ波形と測定した第1のノイズ波形の相互相関値を算定する(S8)。そして、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、算定した該相互相関値と記憶した過去の相互相関値を比較し、相互相関値の差が所定のしきい値より大きい場合は、改ざんが行われたと判定し、差分が所定のしきい値より小さい場合は、改ざんが行われていないと判定する(S9)。
Then, the
このように、実施形態2に係る改ざん検知回路は、テストデータ生成回路28Aを備えることにより、いつも同じテストデータをデジタル回路10Aにて動作させた状態でノイズ波形を測定することができるため、相互相関値の精度を向上させることができる。
As described above, the tampering detection circuit according to the second embodiment includes the test
[実施形態3]
ところで、上記実施形態1及び2では、ノイズ波形の類似性を相関値としていたが、実施形態3では、ノイズ波形の相互相関値をローパスフィルタ回路のカットオフ周波数と関連付けた場合について説明する。
[Embodiment 3]
By the way, in
<改ざん検知回路の概要>
本実施形態3に係る改ざん検知回路の概要について説明する。図9は、本実施形態3に係る改ざん検知回路の概要を説明するための説明図である。図9に示すように、第1のノイズ波形は、それぞれカットオフ周波数が異なり、カットオフ周波数に基づいて第1のノイズ波形から高周波成分を除去する複数のローパスフィルタ回路32によって、高周波成分が除去された複数の第3のノイズ波形を算定する。そして、複数の第3のノイズ波形と、第2のノイズ波形とを相関値算定回路33において各カットオフ周波数における相関値を算定する。この算定された各カットオフ周波数における相関値から、相関値が最大となるカットオフ周波数(fcPDN)を算定する。このカットオフ周波数(fcPDN)を共通電源線L1の特徴量、すなわち、相互相関値に相当する評価値として記憶する。
<Outline of tampering detection circuit>
An overview of the falsification detection circuit according to the third embodiment will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the outline of the falsification detection circuit according to the third embodiment. As shown in FIG. 9, the first noise waveform has different cutoff frequencies, and the high frequency components are removed by a plurality of low-pass filter circuits 32 that remove high frequency components from the first noise waveform based on the cutoff frequencies. A plurality of third noise waveforms are calculated. Then, the correlation value calculation circuit 33 calculates the correlation value at each cutoff frequency of the plurality of third noise waveforms and the second noise waveform. From the calculated correlation values at each cutoff frequency, the cutoff frequency (fc PDN ) with the maximum correlation value is calculated. This cutoff frequency (fc PDN ) is stored as an evaluation value corresponding to the feature quantity of the common power line L1, that is, the cross-correlation value.
次に、第1のノイズ波形をカットオフ周波数の異なるローパスフィルタ回路32において、カットオフ周波数以上の周波数成分を除去した第3のノイズ波形の一例について説明する。図10は、第1のノイズ波形をローパスフィルタ回路のカットオフ周波数以上の周波数成分を除去した第3のノイズ波形の一例を示す図である。図10に示すように、ここでは、4種類のカットオフ周波数の異なるローパスフィルタ回路32を用いた場合を示している。図10(a)は、第1のICチップの共通電源線L1のノードN1の第1のノイズ波形を示している。また、図10(b)は、第2のICチップの共通電源線L1の第2のノイズ波形を示している。このように第2のICチップで測定した第2のノイズ波形は、第1のICチップと第2のICチップを実装したインターポーザ40における共通電源線L1の寄生インピーダンスにより寄生ローパスフィルタが形成され電源のノイズ波形の伝播にローパスフィルタの効果があり、高周波成分が除去された波形となる。 Next, an example of a third noise waveform obtained by removing frequency components above the cutoff frequency from the first noise waveform in the low-pass filter circuit 32 having a different cutoff frequency will be described. FIG. 10 is a diagram showing an example of a third noise waveform obtained by removing frequency components equal to or higher than the cutoff frequency of the low-pass filter circuit from the first noise waveform. As shown in FIG. 10, here, the case of using four low-pass filter circuits 32 with different cutoff frequencies is shown. FIG. 10(a) shows a first noise waveform at the node N1 of the common power line L1 of the first IC chip. Also, FIG. 10(b) shows a second noise waveform of the common power line L1 of the second IC chip. As described above, the second noise waveform measured by the second IC chip is generated by a parasitic low-pass filter formed by the parasitic impedance of the common power line L1 in the interposer 40 on which the first IC chip and the second IC chip are mounted. has the effect of a low-pass filter on the propagation of noise waveforms, resulting in waveforms from which high-frequency components have been removed.
図10(c)は、第1のノイズ波形をカットオフ周波数1MHzのローパスフィルタ回路32により、1MHz以上の周波数成分を除去した第3のノイズ波形を示している。図10(d)は、第1のノイズ波形をカットオフ周波数10MHzのローパスフィルタ回路32により、10MHz以上の周波数成分を除去した第3のノイズ波形を示している。図10(e)は、第1のノイズ波形をカットオフ周波数25MHzのローパスフィルタ回路32により、25MHz以上の周波数成分を除去した第3のノイズ波形を示している。図10(f)は、第1のノイズ波形をカットオフ周波数100MHzのローパスフィルタ回路32により、100MHz以上の高周波成分を除去した第3のノイズ波形を示している。 FIG. 10(c) shows a third noise waveform obtained by removing frequency components of 1 MHz or higher from the first noise waveform by a low-pass filter circuit 32 with a cutoff frequency of 1 MHz. FIG. 10(d) shows a third noise waveform obtained by removing frequency components of 10 MHz or higher from the first noise waveform by a low-pass filter circuit 32 with a cutoff frequency of 10 MHz. FIG. 10(e) shows a third noise waveform obtained by removing frequency components of 25 MHz or higher from the first noise waveform by a low-pass filter circuit 32 with a cutoff frequency of 25 MHz. FIG. 10(f) shows a third noise waveform obtained by removing high frequency components of 100 MHz or higher from the first noise waveform by a low-pass filter circuit 32 with a cutoff frequency of 100 MHz.
相関値の算定は、第1のノイズ波形のすべての時間に対して算定を行うのではなく、例えば第1のICチップのデジタル回路のリセット後のクロック信号の立ち上がりに起因するピーク波形などの近傍に図10(b)に示すように相関ウィンドウを設けて、この範囲で相関を取っている。なお、相関ウィンドウは、第1のノイズ波形と第2のノイズ波形の相関値を算定する場合に、その相関値が最大になるように第2のノイズ波形の相関ウィンドウの時間方向のオフセット値を算定しておく。なお、相関ウィンドウは、クロック信号の立ち下がりに起因するピーク波形、リンギング成分に相当するピーク波形を契機に設定してもよい。 Calculation of the correlation value is not performed for the entire time of the first noise waveform, but for the vicinity of the peak waveform caused by, for example, the rise of the clock signal after resetting the digital circuit of the first IC chip. is provided with a correlation window as shown in FIG. 10(b), and the correlation is obtained within this range. When calculating the correlation value between the first noise waveform and the second noise waveform, the correlation window is set such that the correlation value of the correlation window of the second noise waveform is maximized. Calculate. Note that the correlation window may be set with a peak waveform caused by the fall of the clock signal or a peak waveform corresponding to the ringing component as a trigger.
次に、改ざん検知回路のカットオフ周波数の変化の一例について説明する。図11は、図9に示した改ざん検知回路のカットオフ周波数の変化の一例を示す図である。図11に示すように、ここでは、20種類の異なるカットオフ周波数を持つローパスフィルタ回路32を用いた場合を示している。共通電源線L1に悪意回路80を接続すると、カットオフ周波数対相関値の特性が変化する。図11では、改ざんが行われていない共通電源線L1の最大相関値を持つカットオフ周波数は29MHzであるのに対し、悪意回路80が挿入された共通電源線L1では、最大相関値を持つカットオフ周波数は23MHzに変化する状態を示している。
Next, an example of change in the cutoff frequency of the tampering detection circuit will be described. 11 is a diagram showing an example of changes in the cutoff frequency of the falsification detection circuit shown in FIG. 9. FIG. As shown in FIG. 11, here, the case of using low-pass filter circuits 32 having 20 different cutoff frequencies is shown. When the
このように、実施形態3に係る改ざん検知回路は、第1のノイズ波形をカットオフ周波数の異なる複数のローパスフィルタ回路32により、カットオフ周波数以上の高周波成分が除去された複数の第3のノイズ波形と第2のノイズ波形の相関値をそれぞれ算定し、算定されたそれぞれの相関値から、相関値が最大となるカットオフ周波数を算定し、共通電源線L1の特徴量とすることにより、その特徴量の変化によって共通電源線L1に悪意回路80を接続するような改ざんを検出することができる。
As described above, the tampering detection circuit according to the third embodiment converts the first noise waveform into a plurality of third noise waveforms in which high-frequency components equal to or higher than the cutoff frequency are removed by the plurality of low-pass filter circuits 32 having different cutoff frequencies. The correlation values of the waveform and the second noise waveform are respectively calculated, and from the calculated correlation values, the cutoff frequency at which the correlation value is maximized is calculated and used as the feature quantity of the common power supply line L1. Alteration such as connecting the
なお、上記の実施形態1、2及び3では、改ざん検知回路20A、20B、20C及び20Dは、それぞれICチップ1A、1B、1C及び1Dのチップ内に形成されているが、改ざん検知回路が独立のICチップに形成されていてもよい。
In
<変形例1>
ところで、上記の各実施形態では、ICチップ1A、1B、1C及び1Dがインターポーザ40で接続されている場合について、説明したが、ここでは、ICチップ1A及び1Bがプリント基板に実装され接続されている場合について説明する。
<
By the way, in each of the above embodiments, the case where the IC chips 1A, 1B, 1C, and 1D are connected by the interposer 40 has been described, but here, the
まず、変形例1に係る改ざん検知回路20Aが実装された複数ICチップをプリント基板に搭載された場合について説明する。図12は、変形例1の概要を説明するための説明図である。図12に示すように、ICチップ1A及び1Bは、パッケージ50A及び50Bに封入されている。ここでパッケージは、樹脂モールドを使用した樹脂パッケージやセラミックを用いたセラミックパッケージである。
First, a case where a plurality of IC chips each having a
そして、複数のパッケージ50Aが、1枚のプリント基板60に実装されている。ICチップ1A及び1Bに印加する共通電源線L1及びノイズ波形データ共有バスB1は、プリント基板60に配線として実現されており、パッケージ50A及び50Bの共通電源線L1及びノイズ波形データ共有バスB1の端子は、半田や半田バンプによってプリント基板60に接続されている。改ざん検知回路20Aの動作は、実施形態1と同様のため説明を省略するが、プリント基板60に悪意回路80が挿入された場合に、改ざん検知回路20Aにより、改ざんが行われたことを検知することができる。
A plurality of
<変形例2>
次に、変形例2では、ICチップ搭載プリント基板を複数個用いて電子モジュールを構成した場合について説明する。図13は、変形例2の概要を説明するための説明図である。図13に示すように、ICチップ1A及び1Bは、それぞれパッケージ50A及び50Bに封入されており、また、それぞれがプリント基板61及び62に実装されている。そして、それぞれのプリント基板61及び62の間で、共通電源線L1及びノイズ波形データ共有バスB1がケーブル等で接続されて電子モジュール70を構成している。
<
Next, in Modified Example 2, a case where an electronic module is configured using a plurality of IC chip-mounted printed circuit boards will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the outline of
ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、ICチップ1Aの電源回路30Aの共通電源線L1のノードN1の第1のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bは、ICチップ1Bの電源回路30Bの共通電源線L1のノードN2の第2のノイズ波形を測定し、記憶する。ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、ノードN1の第1のノイズ波形と、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bからノイズ波形データ共有バスB1経由で受信したノードN2の第2のノイズ波形の相互相関値を算定し、過去の相互相関値と比較することにより、相互相関値の差が所定のしきい値より大きい場合には、プリント基板61とプリント基板62を接続するケーブルに改ざんが行われたと判定する。また、相互相関値の差が所定のしきい値より小さい場合には、改ざんは行われていないと判定する。このように、改ざん検知回路20Aは、プリント基板61とプリント基板62の間を接続したケーブル等に行われた改ざんも検知することができる。
The
<変形例3>
次に、変形例3では、ICチップ搭載のパッケージ50A、50B及び50Cの3個をプリント基板63に実装した場合について説明する。図14は、変形例3の概要を説明するための説明図である。図14に示すように、ICチップ1A、1B及び1Cは、それぞれパッケージ50A、50B及び50Cに封入されており、3つのパッケージ50A、50B及び50Cが1つのプリント基板63に実装されている。それぞれのパッケージ50A、50B及び50Cの共通電源線L1及びノイズ波形データ共有バスB1は、プリント基板63の配線として実現されている。
<Modification 3>
Next, in Modification 3, a case where three IC chip-mounted
ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、ICチップ1Aの電源回路30Aの共通電源線L1のノードN1の第1のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bは、ICチップ1Bの電源回路30Bの共通電源線L1のノードN2の第2のノイズ波形を測定し、記憶する。ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、ノードN1の第1のノイズ波形と、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bからノイズ波形データ共有バスB1経由で受信したノードN2の第2のノイズ波形の相互相関値を算定し、過去の相互相関値と比較することにより、相互相関値の差が所定のしきい値より大きい場合は、ICチップ1AとICチップ1Bの配線で改ざんが行われたと判定する。
The
また、ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bは、ICチップ1Bの電源回路30Bの共通電源線L1のノードN2の第2のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、ICチップ1Cの電源回路30Cの共通電源線L1のノードN4の第4のノイズ波形を測定し、記憶する。ICチップ1Bの改ざん検知回路20Bは、ノードN2の第2のノイズ波形と、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cからノイズ波形データ共有バスB1経由で受信した第4のノードN4のノイズ波形の相互相関値を算定し、過去の相互相関値と比較することにより、相互相関値の差が所定のしきい値より大きい場合は、ICチップ1BとICチップ1Cの配線で改ざんが行われたと判定する。
Further, the
また、ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、ICチップ1Cの電源回路30Cの共通電源線L1のノードN4の第4のノイズ波形を測定し、記憶する。そして、ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aは、ICチップ1Aの電源回路30Aの共通電源線L1のノードN1の第1のノイズ波形を測定し、記憶する。ICチップ1Cの改ざん検知回路20Cは、ノードN4の第4のノイズ波形と、ICチップ1Aの改ざん検知回路20Aからノイズ波形データ共有バスB1経由で受信したノードN1の第1のノイズ波形の相互相関値を算定し、過去の相互相関値と比較することにより、相互相関値の差が所定のしきい値より大きい場合は、ICチップ1CとICチップ1Aの配線で改ざんが行われたと判定する。なお、ICチップ1Aと1Bの改ざん検知結果、ICチップ1Bと1Cの改ざん検知結果及びICチップ1Cと1Aの改ざん検知結果を比較することにより、改ざんの発生場所を推定することも可能である。
Further, the
上記の各実施形態及び各変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。 Each configuration illustrated in each of the above-described embodiments and modifications is functionally schematic, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. That is, the form of distribution/integration of each device is not limited to the illustrated one, and all or part of them can be functionally or physically distributed/integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be configured.
本発明に係る改ざん検知回路及び改ざん検知方法は、悪意回路等の挿入に伴う不正を効率よく検知する場合に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The tampering detection circuit and the tampering detection method according to the present invention are suitable for efficiently detecting fraud associated with the insertion of a malicious circuit or the like.
B1 ノイズ波形データ共有バス
B2 ノイズ波形・検知制御データ共有バス
L1 共通電源線
1A、1B、1C、1D ICチップ
10A、10B、10C、10D デジタル回路
20A、20B、20C、20D 改ざん検知回路
21A、21B、21C ノイズ測定回路
22A 測定回路
23A 増幅回路
23B ADC
23C 制御回路
24A、24B、24C ノイズ記憶回路
25A、25B、25C ノイズ解析回路
26A ノイズ波形相互相関回路
26B ノイズ波形自己相関回路
26C ノイズ波形周波数スペクトル解析回路
26D 改ざん判定回路
27A、27B 検知制御回路
28A、28B テストデータ生成回路
30A、30B、30C 電源回路
31 外部電源回路
32 ローパスフィルタ回路
33 相関値算定回路
40 インターポーザ
50A、50B、50C パッケージ
60、61、62、63 プリント基板
70 電子モジュール
80 悪意回路
B1 Noise waveform data sharing bus B2 Noise waveform/detection control data sharing bus L1
Claims (9)
前記第1の電源回路に供給される電圧に重畳された第1のノイズ信号を測定する第1の測定回路と、
前記第1の測定回路により測定された第1のノイズ波形を記憶する第1の記憶回路と、
前記第2の電源回路に供給される電圧に重畳された第2のノイズ信号を測定する第2の測定回路と、
前記第2の測定回路により測定された第2のノイズ波形を記憶する第2の記憶回路と、
前記第1のノイズ波形を受信し、受信した第1のノイズ波形と前記第2のノイズ波形との相関関係を算定する算定回路と、
前記相関関係に基づいて、前記基板に対する改ざんの有無を判定する判定回路と
を備えたことを特徴とする改ざん検知回路。 A first IC chip having at least a first digital circuit and a first power supply circuit that supplies voltage to the first digital circuit, a second digital circuit that supplies voltage to the second digital circuit A tampering detection circuit for detecting tampering with a substrate on which a second IC chip having a second power supply circuit is mounted, and the first digital circuit and the second digital circuit perform predetermined operations,
a first measurement circuit that measures a first noise signal superimposed on the voltage supplied to the first power supply circuit;
a first storage circuit that stores the first noise waveform measured by the first measurement circuit;
a second measurement circuit for measuring a second noise signal superimposed on the voltage supplied to the second power supply circuit;
a second storage circuit that stores the second noise waveform measured by the second measurement circuit;
a calculation circuit that receives the first noise waveform and calculates a correlation between the received first noise waveform and the second noise waveform;
A tampering detection circuit, comprising: a determination circuit that determines whether or not the substrate has been tampered with based on the correlation.
前記第1のノイズ波形と前記第2のノイズ波形との相互相関値を算定することを特徴とする請求項1に記載の改ざん検知回路。 The calculation circuit is
2. A tampering detection circuit according to claim 1, wherein a cross-correlation value between said first noise waveform and said second noise waveform is calculated.
前記算定回路により算定された過去の相互相関値を記憶し、
前記判定回路は、
前記算定回路により算定された相互相関値と、前記第2の記憶回路に記憶された過去の相互相関値との差が所定のしきい値以上である場合に、前記基板に対する改ざんが行われたと判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の改ざん検知回路。 The second memory circuit is
storing past cross-correlation values calculated by the calculation circuit;
The determination circuit is
When the difference between the cross-correlation value calculated by the calculation circuit and the past cross-correlation value stored in the second storage circuit is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the substrate has been tampered with. 3. The tampering detection circuit according to claim 2, wherein:
前記算定回路により算定された相互相関値と、前記第2の記憶回路に記憶された過去の相互相関値との差が所定のしきい値以上である場合に、前記第1の電源回路と前記第2の電源回路とが接続される共通電源線に対して悪意回路が挿入された可能性があると判定することを特徴とする請求項3に記載の改ざん検知回路。 The determination circuit is
When the difference between the cross-correlation value calculated by the calculation circuit and the past cross-correlation value stored in the second storage circuit is equal to or greater than a predetermined threshold, the first power supply circuit and the 4. The tampering detection circuit according to claim 3, wherein it is determined that there is a possibility that a malicious circuit has been inserted into a common power supply line connected to the second power supply circuit.
前記第1のICチップのデジタル回路に対して入力されるリセット信号を契機として前記第2の測定回路による前記第2のノイズ波形の測定を行う
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の改ざん検知回路。 Triggered by a reset signal input to the digital circuit of the first IC chip, the first noise waveform is measured by the first measurement circuit;
5. The second noise waveform is measured by the second measurement circuit using a reset signal input to the digital circuit of the first IC chip as a trigger. A tamper detection circuit according to one.
前記第1のデジタル回路及び第2のデジタル回路に前記テストデータを入力することにより所定の動作を行わせることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の改ざん検知回路。 further comprising a generation circuit that generates predetermined test data;
6. The tampering detection circuit according to claim 1, wherein the test data is input to the first digital circuit and the second digital circuit to cause a predetermined operation to be performed.
それぞれカットオフ周波数が異なり、前記カットオフ周波数に基づいて前記第1のノイズ波形から高周波成分を除去する複数のローパスフィルタ回路と、
前記複数のローパスフィルタ回路により前記第1のノイズ波形から高周波成分が除去された複数の第3のノイズ波形と前記第2のノイズ波形の相関値をそれぞれ算定する複数の相関値算定回路とを備え、
前記複数の相関値算定回路でそれぞれ算定された相関値から、相関値が最大となるカットオフ周波数を算定する
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の改ざん検知回路。 The calculation circuit is
a plurality of low-pass filter circuits each having a different cutoff frequency and removing high frequency components from the first noise waveform based on the cutoff frequency;
a plurality of correlation value calculation circuits for calculating correlation values of a plurality of third noise waveforms obtained by removing high frequency components from the first noise waveform by the plurality of low-pass filter circuits and the second noise waveform, respectively; ,
The tampering detection circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein a cutoff frequency at which the correlation value is maximized is calculated from the correlation values calculated by the plurality of correlation value calculation circuits.
前記第2の測定回路、第2の記憶回路、前記算定回路及び前記判定回路は、前記第2のICチップ内に形成された
ことを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載の改ざん検知回路。 the first measurement circuit and the first memory circuit are formed in the first IC chip,
The second IC chip according to any one of claims 1 to 7, wherein the second measurement circuit, the second storage circuit, the calculation circuit, and the determination circuit are formed within the second IC chip. tampering detection circuit.
前記第1のICチップが、前記第1の電源回路に供給される電圧に重畳された第1のノイズ信号を測定する第1の測定工程と、
前記第1のICチップが、前記第1の測定工程により測定された第1のノイズ波形を第1の記憶回路に格納する第1の格納工程と、
前記第2のICチップが、前記第2の電源回路に供給される電圧に重畳された第2のノイズ信号を測定する第2の測定工程と、
前記第2のICチップが、前記第2の測定工程により測定された第2のノイズ波形を第2の記憶回路に格納する第2の格納工程と、
前記第1のノイズ波形を受信し、受信した第1のノイズ波形と前記第2のノイズ波形との相関関係を算定する算定工程と、
前記相関関係に基づいて、前記基板に対する改ざんの有無を判定する判定工程と
を含むことを特徴とする改ざん検知方法。 A first IC chip having at least a first digital circuit and a first power supply circuit that supplies voltage to the first digital circuit, a second digital circuit that supplies voltage to the second digital circuit A tampering detection method in a tampering detection circuit for detecting tampering with respect to a substrate on which a second IC chip having a second power supply circuit is mounted and on which the first digital circuit and the second digital circuit perform predetermined operations. There is
a first measurement step in which the first IC chip measures a first noise signal superimposed on a voltage supplied to the first power supply circuit;
a first storing step in which the first IC chip stores the first noise waveform measured in the first measuring step in a first storage circuit;
a second measurement step in which the second IC chip measures a second noise signal superimposed on the voltage supplied to the second power supply circuit;
a second storing step in which the second IC chip stores the second noise waveform measured in the second measuring step in a second storage circuit;
a calculating step of receiving the first noise waveform and calculating a correlation between the received first noise waveform and the second noise waveform;
and a determination step of determining whether or not the substrate has been tampered with based on the correlation.
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