JPH08185361A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暗号化したプログラムを外部から入力し、半
導体集積回路装置の内部で復号化を行い、プログラムの
解析を困難にする。 【構成】 制御プログラムが格納されるシステムメモリ
２には、暗号化された制御プログラムを復号化する所定
の復号アルゴリズムに基づく復号鍵ＦＫおよび復号鍵Ｆ
Ｋを用いて復号アルゴリズムを処理する復号手続きＦＴ
が格納されている。ＣＰＵ５は暗号化された制御プログ
ラムを外部メモリやハードディスクなどから入出力回路
３を介してＲＡＭ４に一旦格納し、復号鍵ＦＫ、復号手
続きＦＴのソフトウェアに基づいて復号化を行い、復号
化された制御プログラムをシステムメモリ２に格納し、
ＲＡＭ４の内容を消去する。制御プログラムはスーパー
バイザ以外においてシステムメモリ２に格納されている
データを読み出しを禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、マイクロプロセッサにおける制御プログラ
ムの秘匿に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、命
令格納用メモリであるＲＯＭなどを内蔵していない半導
体集積回路装置では、アドレスバス、データバスおよび
制御信号用バスを外部に開放し、これらの信号を用いて
外部メモリから命令をロードしている。

【０００３】なお、ＲＯＭなどを内蔵していない半導体
集積回路装置の外部メモリによる拡張技術について詳し
く述べてある例としては、オーム社、１９８８年１２月
２０日発行、湯田幸八、伊藤彰（著）「マイクロコンピ
ュータ入門テキスト」、Ｐ１９０がある。

【０００４】また、本発明者の検討によれば、プログラ
ムを格納するシステムメモリを内蔵している半導体集積
回路装置であっても、メモリの大容量化に対応するため
にアドレスバス、データバスおよびコントロール信号を
外部に開放する外部拡張モードを有しているものがあ
る。

【０００５】なお、半導体集積回路装置の外部拡張モー
ドについて詳しく述べてある例としては、電波新聞社、
昭和５４年９月１日発行「マイコン」１９７９年９月
号、Ｐ３６〜Ｐ３７がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な半導体集積回路装置では、次のような問題点があるこ
とが本発明者により見い出された。

【０００７】すなわち、外部メモリに命令を格納するた
めにアドレスバス、データバスおよびコントロール信号
が外部開放されているので、信号解析を行うだけで容易
に実行命令、またはプログラムが解析されてしまう。

【０００８】また、外部メモリがＲＯＭであると、プロ
グラムの更新時に着脱を容易にするためにＩＣソケット
上にＲＯＭが実装されている場合があり、このＲＯＭを
取り外し、ＲＯＭライタなどによってプログラム解析を
行うことも可能である。

【０００９】さらに、制御プログラムを格納するための
メモリであるシステムメモリが半導体集積回路装置内部
に設けられている場合であっても、システムメモリに格
納されたプログラムはアクセス保護されていず、ユーザ
メモリ空間へ容易に読み出されてしまう。

【００１０】本発明の目的は、暗号化したプログラムを
外部から入力し、半導体集積回路装置内部で復号化を行
うことによって、容易にプログラムを解析できないよう
にする半導体集積回路装置を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、暗号化されたデータを復号化する復号化手段を設
け、復号化手段により外部バスから入力される暗号化さ
れたデータを復号化するものである。

【００１４】本発明の半導体集積回路装置は、前記復号
化手段が、所定の復号アルゴリズムに基づく復号鍵と復
号アルゴリズムを処理する復号手続きが格納された記憶
手段と、復号化処理を制御する中央処理装置とよりな
り、外部バスから入力される暗号化されたデータを中央
処理装置が復号鍵および復号手続きに基づいて復号化を
行うものである。

【００１５】本発明の半導体集積回路装置は、前記復号
化手段が、所定の復号アルゴリズムに基づく復号鍵が格
納された記憶手段と、復号アルゴリズムを処理する復号
処理装置とよりなり、外部バスから入力される暗号化さ
れたデータを復号処理装置が記憶手段に格納された復号
鍵を用いて復号化を行うものである。

【００１６】本発明の半導体集積回路装置は、前記記憶
手段が、スーパーバイザ以外におけるアクセスが禁止さ
れる制御プログラムが格納されるシステムメモリであ
り、前記データが本半導体集積回路装置の制御プログラ
ムであるものである。

【００１７】

【作用】上記した本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、暗号化されたデータを復号化する復号化手段を設け
ることにより、外部バスから入力される暗号化されたデ
ータを半導体集積回路装置の内部で復号化することがで
きる。

【００１８】上記した本発明の半導体集積回路装置によ
れば、復号処理を専用の復号処理装置ではない中央処理
装置で実行することにより復号処理装置を削減でき、復
号手続きを変更可能とすることにより融通性を高めるこ
とができる。

【００１９】上記した本発明の半導体集積回路装置によ
れば、専用の復号処理装置で復号化を行うことにより復
号化を高速化することができる。

【００２０】上記した本発明の半導体集積回路装置によ
れば、スーパーバイザ以外におけるアクセスを禁止した
システムメモリの一部に復号鍵および復号手続きを格納
することによって、復号処理を秘匿化することができ
る。

【００２１】それにより、暗号化されたデータ以外の信
号の観測を防止でき、制御プログラムの解析、いわゆ
る、リバースエンジニアリングを困難にすることができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２３】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
よるデータの復号化が行われるマイクロコンピュータの
要部ブロック図である。

【００２４】本実施例１において、マイクロコンピュー
タ（半導体集積回路装置）１には、オペレーティングシ
ステムのカーネルなどの制御プログラムが格納される書
き換え可能な不揮発性のメモリであるシステムメモリ
（記憶手段）２が設けられている。

【００２５】このシステムメモリ２には、暗号化された
制御プログラムなどのデータを復号化する所定の復号ア
ルゴリズムに基づく復号鍵ＦＫおよび復号鍵ＦＫを用い
て復号アルゴリズムを処理するプログラムからなる復号
手続きＦＴが格納されており、これら復号鍵ＦＫおよび
復号手続きＦＴは、システムメモリ２に格納されるの
で、ユーザは書き換えを任意に行うことができる。

【００２６】暗号化の方式には、暗号化および復号化を
同一の鍵で行う対称暗号系方式および暗号化の鍵と復号
化の鍵が異なる非対称暗号系方式があり、どちらの方式
を用いてもよい。

【００２７】暗号化ならびに復号化は、所定のビット列
における交換または反転などの可逆的操作を鍵を用いて
制御するものである。

【００２８】マイクロコンピュータ１は、外部バスＢｇ
を介してデータの入出力を行う入出力回路３および入出
力回路３から入力された所定のデータを格納するＲＡＭ
４が設けられている。

【００２９】また、マイクロコンピュータ１には、マイ
クロコンピュータ１のすべての制御を司るＣＰＵ（中央
処理装置）５が設けられ、ＣＰＵ５と復号鍵ＦＫと復号
手続きＦＴとで復号化手段ＦＳが構成される。これらシ
ステムメモリ２、入出力回路３、ＲＡＭ４およびＣＰＵ
５は、内部バス６を介して接続されている。

【００３０】さらに、マイクロコンピュータ１は、図示
しない例外処理回路、ＭＭＵ（メモリ管理ユニット）、
タイマ、ＳＣＩおよびＤＭＡコントローラなどの周辺機
能回路が設けられている場合もある。

【００３１】次に、本実施例の作用について説明する。

【００３２】まず、システムメモリ２に格納されている
制御プログラムを更新する場合を考える。

【００３３】通常、マイクロコンピュータ１は、電源が
投入されるとシステムメモリ２に格納されている制御プ
ログラムを実行するが、起動時のオプション、パーソナ
ルコンピュータ（図示せず）などのキーボードにおける
特定組合せのキーを押すまたはマイクロコンピュータ１
の起動後の制御プログラムにおけるシステム更新メニュ
ーを実行することによって、制御プログラムを更新する
システム更新モードとなる。

【００３４】システム更新モードとなったマイクロコン
ピュータ１には、暗号化された制御プログラムが、外部
バスＢｇに接続された外部メモリやハードディスクなど
から入出力回路３を介して入力され、ＲＡＭ４に一旦格
納される。

【００３５】次に、ＲＡＭ４に格納された制御プログラ
ムは、ＣＰＵ５がシステムメモリ２に格納されている復
号鍵ＦＫおよび復号手続きＦＴのソフトウェアに基づい
て復号化を行い、エラーがなければ復号化された制御プ
ログラムがシステムメモリ２に格納され、制御プログラ
ムの更新が行われる。また、エラーが発生した場合は、
パーソナルコンピュータのモニタなどにエラー表示され
る。いずれの場合もＲＡＭ４の復号化された制御プログ
ラムは消去される。

【００３６】さらに、システムメモリ２に格納された復
号鍵ＦＫおよび復号手続きＦＴは、制御プログラムと同
様に、ユーザが任意に書き換えることが可能であるが、
スーパーバイザ以外においてシステムメモリ２に格納さ
れているデータを読み出すことは禁止されている。

【００３７】本発明では、動作中は常にスーパバイザの
管理下におかれ、ユーザの不当な命令はスーパバイザが
阻止する。

【００３８】また、ＭＭＵを用いてシステムメモリはシ
ステムアドレス空間に配置され、ユーザアドレス空間か
らは見えない。システムコールを発行すると一時的にス
ーパバイザモードに移行するが、システムメモリの内容
をユーザアドレス空間にコピーするような処理のシステ
ムコールは実装しないので実行できない。

【００３９】それにより、本実施例１においては、制御
プログラムを更新する場合に、暗号化された制御プログ
ラムがマイクロコンピュータ１に入力され、その制御プ
ログラムをマイクロコンピュータ１の内部において復号
化してシステムメモリ２に格納することによって、制御
プログラムなどソフトウェアのプログラム解析を困難に
できる。

【００４０】また、スーパーバイザ以外において、シス
テムメモリ２に格納されているデータの読み出しが制御
プログラムにより禁止されるので、スーパーバイザ以外
におけるシステムメモリの読み出しを防止できる。

【００４１】（実施例２）図２は、本発明の実施例２に
よるデータの復号化が行われるマイクロコンピュータの
要部ブロック図である。

【００４２】本実施例２においては、マイクロコンピュ
ータ１に暗号化されたデータである制御プログラムを復
号化するアルゴリズム処理部である復号器（復号処理装
置）７が設けられている。

【００４３】システムメモリ２には、復号鍵ＦＫが格納
されている。これら復号鍵ＦＫおよび復号器７により暗
号化されたデータを復号化する復号化手段ＦＳが構成さ
れている。本実施例においても、復号鍵ＦＫは、システ
ムメモリ２に格納されているので任意に復号鍵ＦＫの内
容を書き換えることが可能である。

【００４４】前記実施例１と同様に、入出力回路３を介
して入力された暗号化された制御プログラムはＲＡＭ４
に一旦格納され、復号器７がシステムメモリ２に格納さ
れた復号鍵ＦＫを用いて制御プログラムの復号化を行
う。

【００４５】次に、ＣＰＵ５が復号の結果コードを判定
し、エラーがない場合ＲＡＭ４において復号化された制
御プログラムをシステムメモリ２に格納し、エラーが発
生した場合はパーソナルコンピュータのモニタなどにエ
ラー表示される。いずれの場合もＲＡＭ４において復号
化された制御プログラムを消去する。

【００４６】さらに、システムメモリ２に格納された復
号鍵ＦＫは、制御プログラムと同様に、ユーザが任意に
書き換えることが可能となるが、このシステムメモリ２
には、本実施例２においても、スーパーバイザ以外にお
いてシステムメモリ２に格納されているデータを読み出
すことを禁止している。

【００４７】それにより、本実施例２でも、暗号化され
た制御プログラムがマイクロコンピュータ１に入力さ
れ、その制御プログラムをマイクロコンピュータ１の内
部において復号化してシステムメモリ２に格納すること
によって、制御プログラムなどのソフトウェアの解析を
困難にでき、スーパーバイザ以外におけるシステムメモ
リ２のデータの読み出しが制御プログラムにより禁止さ
れるので、スーパーバイザ以外におけるシステムメモリ
の読み出しを防止できる。

【００４８】また、制御プログラムの復号化を専用に行
う復号器７を設けたことによって、復号化に必要な時間
を大幅に短縮することができる。

【００４９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５０】たとえば、前記実施例１では、復号鍵ＦＫ
および復号手続きＦＴは、制御プログラムが格納される
システムメモリ２の一部に格納したが、図３に示すよう
に、復号鍵ＦＫおよび復号手続きＦＴを格納する専用の
ＲＯＭ（記憶手段）８を設け、ＣＰＵ５およびＲＡＭ
（記憶手段）８ａによって復号化手段ＦＳを構成しても
よい。

【００５１】また、前記実施例２でも、復号鍵ＦＫをシ
ステムメモリ２の一部に格納したが、図４に示すよう
に、復号鍵ＦＫを格納する専用のＲＯＭ８ａを設け、復
号器７およびＲＯＭ８ａによって復号化手段ＦＳを構成
してもよい。

【００５２】さらに、システムメモリ２が制御プログラ
ムに比べて容量が小さい場合には、図示しない外部メモ
リに暗号化した制御プログラムを格納し、必要なページ
またはセグメント単位に外部メモリから入出力回路３を
介してスワップインして復号化することも可能である。

【００５３】この場合には、前記実施例２の様に、ハー
ドウェアにより構成された復号器７を用いれば復号を高
速化でき、復号器７を並列動作させればさらに高速化す
ることができる。

【００５４】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００５５】（１）本発明によれば、復号化手段により
暗号化されたデータを復号化することによって、外部バ
スから入力される暗号化されたデータを内部で秘密に復
号化することができ、データの解析を困難にできる。

【００５６】（２）さらに、本発明においては、記憶手
段に格納された復号鍵と復号手続きに基づいて、中央処
理装置が外部バスから入力される暗号化されたデータを
復号化することによって、簡単な回路構成で暗号化され
たデータを復号化することができる。

【００５７】（３）また、本発明では、記憶手段に格納
された復号鍵を用いて、復号アルゴリズムを処理する復
号処理装置を設けることによって、暗号化されたデータ
の復号化の高速化ができる。

【００５８】（４）また、本発明によれば、スーパーバ
イザ以外におけるアクセスを禁止したシステムメモリの
一部に復号鍵および復号手続きを格納することにより、
復号鍵または復号手続きをユーザが任意に書き換えら
れ、より簡単な回路構成で外部バスから入力される暗号
化されたデータを復号化でき、スーパーバイザ以外のシ
ステムメモリの読み出しを防止できる。

【００５９】（５）さらに、本発明においては、上記
（１）〜（４）により、プログラムがシステムメモリに
格納されたパーソナルコンピュータやワークステーショ
ンなどのリバースエンジニアリングを困難にでき、暗号
化を用いることによって、プログラムなどの配布を公衆
回線を用いて行うことも可能となる。

【００６０】（６）また、本発明では、非対称暗号系方
式を用い、各半導体集積回路装置毎に相異なる復号鍵を
設定すれば各半導体集積回路装置は対応する暗号化鍵で
暗号化されたデータ以外を正常に復号化できないことか
ら、プログラムの不正コピー防止にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるデータの復号化が行わ
れるマイクロコンピュータの要部ブロック図である。

【図２】本発明の実施例２によるデータの復号化が行わ
れるマイクロコンピュータの要部ブロック図である。

【図３】本発明の他の実施例によるデータの復号化が行
われるマイクロコンピュータの要部ブロック図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例によるデータの復号
化が行われるマイクロコンピュータの要部ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ マイクロコンピュータ（半導体集積回路装置） ２ システムメモリ（記憶手段） ３ 入出力回路 ４ ＲＡＭ ５ ＣＰＵ（中央処理装置） ６ 内部バス ７ 復号器（復号処理装置） ８ ＲＯＭ（記憶手段） ８ａ ＲＯＭ（記憶手段） ＦＳ 復号化手段 ＦＫ 復号鍵 ＦＴ 復号手続き Ｂｇ 外部バス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 暗号化されたデータを復号化する復号化
   手段を設け、前記復号化手段により外部バスから入力さ
   れる暗号化されたデータを復号化することを特徴とする
   半導体集積回路装置。
2. 【請求項２】 前記復号化手段が、所定の復号アルゴリ
   ズムに基づく復号鍵と前記復号アルゴリズムを処理する
   復号手続きが格納された記憶手段と、復号化処理を制御
   する中央処理装置とよりなり、前記外部バスから入力さ
   れる暗号化されたデータを前記中央処理装置が前記復号
   鍵および前記復号手続きに基づいて復号化を行うことを
   特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。
3. 【請求項３】 前記復号化手段が、所定の前記復号アル
   ゴリズムに基づく前記復号鍵が格納された記憶手段と、
   前記復号アルゴリズムを処理する復号処理装置とよりな
   り、前記外部バスから入力される暗号化されたデータを
   前記復号処理装置が前記記憶手段に格納された前記復号
   鍵を用いて復号化を行うことを特徴とする請求項１記載
   の半導体集積回路装置。
4. 【請求項４】 前記記憶手段が、スーパーバイザ以外に
   おけるアクセスが禁止される制御プログラムが格納され
   るシステムメモリであり、前記データが該半導体集積回
   路装置の制御プログラムであることを特徴とする請求項
   １，２または３記載の半導体集積回路装置。