KR20060132921A - 참 난수들의 부정조작 방지 생성 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진정한 난수(authentic random number)를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 전하 교환 과정(electric charge exchanging process)의 확률적 분포 기간(stochastic distributed duration)(t)의 기초상에서 진정한 난수를 획득하는 것으로 이루어진다. 이를 위해, 메모리 셀(cell)들 예를 들면 EEPROM 또는 FLASH 메모리 셀들의 전하를 교환하기 위한, 충전 펌프(charging pump)에 의해 수행되는 상기 과정들이 언급된다.

Description

참 난수들의 부정조작 방지 생성{MANIPULATION PROOF PRODUCTION OF AUTHENTIC RANDOM NUMBERS}

본 발명은 참 난수(true random number)를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 접근 보호 또는 암호화를 위해, 우수한 부정조작 방지 난수(tamper-proof random number)들을 생성할 필요가 있다. 차량 이모빌라이저(immobilizer)들과 관련하여, 상기 난수들은 예를 들어 많은 경우에 임베디드(embedded) 시스템을 동반하는 엔진 제어 시스템 레벨에서 생성되고, 가능한 부정조작(tampering)으로 인해 외부 소스들의 사용은 제외되고 연관된 추가적인 일부분의 비용들에 기인하여 특별한 회로들의 사용도 배제된다.

참 난수를 생성하기 위한 한 가지 공지된 방법은 별개의 잡음 소스로부터의 신호들에 대한 A/D 변환의 최하위 비트(low-order bit)들을 사용하는 것이다. 그러나, 이는 상당한 비용을 부과한다. 마찬가지로 외부 이벤트, 예를 들면 사용자에 의해 수행되는 키 디프레션(key depression) 기간이라는 시간 기준을 통해 참 난수를 생성하는 것도 공지되어 있다. 그러나, 상기 해결책은 시스템이 통신을 개시하고 그에 따라 외부 이벤트에 앞서 난수를 생성해야만 하는 경우에는 적어도 제 외된다. 참 난수들의 생성을 제외하고서, 의사 난수(pseudorandom number) 시퀀스를 이용하여 예를 들어 시스템의 비휘발성 메모리의 현재 상태(current status)를 저장하는 것이 또한 공지되어 있다. 그러나, 의사 난수들의 품질은 참 난수들과 비교하여 만족스럽지 못하다.

본 발명의 목적은 예를 들어 메모리 절약 방식으로, 장비의 실행 시간에 무관하게, 제어 장치의 동작 주기들 사이의 저장 없이 그리고 외부 소스(랜덤 트리거(random trigger))들 없이, 참 난수가 신속히, 즉 밀리세컨드 범위 내에서 생성될 수 있도록 하는 방법 및 장치를 특정하는 것이다.

상기 목적은 독립항들의 특징들에 의해 달성된다.

본 발명의 유용한 실시예들 및 개선예들은 종속항들로부터 도출될 것이다.

본 발명에 따른 방법은 참 난수가 전하 반전 과정(electrical charge reversal process)의 확률적 분포 기간(stochastically distributed duration)에 기초하여 생성되는 일반적인 종래 기술에 근거를 둔다. 상기 해결책은 참 난수, 즉 의사 난수가 아닌 난수를 생성한다. 또한, 상기 방법은 외부 회로에 의해 조작될 수 없다. 많은 경우, 관련 시스템의 기존 구성과 비교하여 어떠한 추가적인 구성요소들도 요구되지 않으며, 그 결과로 추가적인 비용들도 최소화된다. 본 발명에 따른 방법의 다른 장점은, 이후에 조작될 수 있거나 또는 오히려 리셋(reset)될 수 있는 상태(state)를 저장할 필요가 없다는 것이다. 임의의 경우 다른 기능들을 수행할 뿐만 아니라 난수도 생성해야만 하는 시스템의 불가분의 부분(integral part)이 되는 임의의 구성요소 내에서 확률적 소스를 구성하는 전하 반전 과정이 수행될 수 있을 경우에, 본 발명의 방법은 특히 유용하다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들에서는, 전하 반전 과정이 하나 이상의 메모리 셀의 전하 반전(charge reversal)을 동반하도록 되어 있다. 메모리 셀들은 어쨌든 최신 시스템들의 불가분의 부분이고, 그에 따라 전하 반전 과정을 실행하기 위해 특히 비용면에서 효과적인 기초를 구성한다.

이와 관련하여 예를 들어 하나 이상의 메모리 셀은 EEPROM 메모리 셀일 수 있다. EEPROM 메모리 셀의 전하 반전 과정의 기간은, 어느 참 난수들이 생성될 수 있는지에 기초한 비교적 큰 확률적 변동(variation)들에 영향을 받는다.

대안적으로, 하나 이상의 메모리 셀이 FLASH 메모리 셀일 수도 있다. FLASH 메모리들은 점점 사용되고 있으며, 그에 따라 많은 경우에 추가적인 비용들 없이 참 난수들을 집중적으로 생성하기 위해 적합한 기초를 제공한다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들에서는, 또한 전하 반전 과정이 전하 펌프를 이용하여 수행되도록 되어 있다. 전하 펌프들은 보통 예를 들어 EEPROM들과 관련하여 사용되는데, 많은 경우에 온칩(on-chip)의 전하 펌프들이 제공된다.

본 발명에 따른 방법을 이용함으로써, 전하 반전 과정의 확률적 기간이 카운터(counter)를 이용하여 결정되는 추가적인 이점이 있고, 난수를 위한 기초로서 사용되는 카운터 상태(count)에 대하여 전하 반전 과정의 끝에서 최대 변동들이 생성되도록 하기 위해 상기 카운터의 클로킹(clocking)이 가능한 한 높은 것이 유용하다.

본 발명에 따른 방법은 임베디드 시스템, 특히 자동차의 엔진 제어 시스템에 의해 수행되도록 규정되는 경우에 특히 유용하다. 이러한 경우, 또한 우수한 난수들의 생성이 요구되는 환경들 하에서 사용되는 모든 임베디드 시스템들은 본질적으로 적합하다.

본 발명에 따른 장치는 전하 반전 과정의 확률적 분포 기간에 기초하여 참 난수를 생성하는 일반적인 종래 기술에 근거를 둔다. 이는, 동일하거나 또는 비슷한 방식으로 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명된 장점들 및 특징들을 생성하며, 반복들을 피하기 위해 앞서 말한 상응하는 설명들이 참조된다.

하기에 설명되는 본 발명의 장치에 대한 유용한 개선예들에 대해 필요한 변경이 동일하게 적용될 수 있고, 이것과 관련하여, 본 발명에 따른 방법에 관련된 상응하는 설명들에 대한 참조가 이루어진다.

본 발명에 따른 장치는 난수를 생성하기 위해 전하 반전을 겪는 하나 이상의 메모리 셀을 가지도록 유용하게 개선된다.

유용하게도, 하나 이상의 메모리 셀이 EEPROM 메모리 셀일 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 메모리 셀이 FLASH 메모리 셀일 수도 있다.

본 발명에 따른 장치는 전하 반전 과정을 수행하기 위한 전하 펌프를 구비함으로써 바람직하게 개선된다.

본 발명에 따른 장치와 관련하여, 추가적으로 전하 반전 과정의 확률적 분포 기간을 기록하기 위한 카운터가 제공될 수 있다.

임베디드 시스템, 특히 자동차의 엔진 제어 시스템이 장치로서 제공되는 본 발명에 따른 장치의 실시예들은 특히 유용한 것으로 간주된다.

본 발명의 본질적인 기본 개념은 제어 유닛의 불가분의 부분인 전하 펌프와 같은, 시스템의 일부를 형성하는 구성요소가 어쨌든 사용되는 경우 추가적인 시스템 비용들 없이 가상적으로(virtually) 참 난수들이 생성될 수 있다는 것이다. 본 발명은 모든 에이전시(agency)들이 기존의 시스템들을 이용하여(즉, 특별히 제공되는 구성요소들 없이, 독립적이고 부정조작 방지된 생성기들(트리거들)에 대한 접근 없이) 우수한, 참 난수를 생성해야만 하는 경우에 특히 적합하다. 상기 에이전시들은, 이에 제한되는 것은 아니나, 특히 비용면에서 최적화된 모든 임베디드 시스템들을 포함한다. 자동차 엔지니어링의 환경에서, 난수들은 예를 들어 접근 보호(보수 작업을 포함함)를 위해 그리고 암호화(예 : 차량 이모빌라이저들)를 위해 특히 요구된다.

본 발명의 실시예들이 동봉한 도면들을 참조하여 예시로서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한 순서도,

도 2는 메모리 셀의 가능한 전하 반전 과정들을 나타내는 그래프, 및

도 3은 엔진 제어 시스템의 구성요소들에 대한 단순화된 블록 구성도.

도 1에 도시된 본 발명의 방법에 대한 실시예는 단계(S1)에서 시작한다. 단계(S2)에서, 카운터가 리셋되어 그 이후의 상기 카운터의 카운터 상태(count)가 참 난수를 생성하기 위한 기초로서 제공되거나 또는 상기 카운터 상태가 직접 상기 난수를 구성한다. 단계(S3)에서, 전하 반전 과정이 개시되고 상기 카운터가 동시에 시작된다. 전하 반전 과정은 특히, 일반적으로 전하 펌프를 이용하여 수행되는 EEPROM 또는 FLASH 메모리 셀에 대한 기록일 수 있다. 단계(S4)에서, 상기 전하 반전 과정이 종료되기 전까지 상기 전하 반전 과정의 종료 여부가 체크된다. 그 다음에 단계(S5)에서, 상기 카운터가 정지된다. 단계(S6)에서, 상기 카운터 상태가 판독되고 참 난수로서 사용된다. 그러나, 필요하다면 최종 난수가 또한 다른 컴퓨팅 기능을 이용하여 생성될 수도 있다. 상기 방법은 단계(S7)에서 종료한다.

도 2는 메모리 셀의 세 개의 확률적으로 분포된 전하 반전 과정들을 나타낸다. 현재의 전하 반전 과정의 실제 기간은 가장 짧은 기간(T')(곡선 Q')과 가장 긴 기간(T'')(곡선 Q'') 사이에 있을 수 있고, 예를 들어 T(곡선 Q)일 수 있다.

도 3은 엔진 제어 시스템에 대한 매우 단순화된 블록 구성도로서, 상기 도시된 엔진 제어 시스템(18)은 임베디드 시스템의 형태이다. 엔진 제어 시스템(18)은 상기 엔진 제어 시스템상에서 수행되는 모든 태스크(task)들을 수행하는데 필요한 많은 수의 다른 구성요소들(도시되지 않음)을 통합시킬 수 있다. 하기에서 보다 상세히 설명되는 모든 구성요소들은 엔진 제어 시스템(18)의 불가분의 부분, 즉 참 난수들을 생성하기 위해 특별히 제공되는 부분이 아니다. 도시된 엔진 제어 시스템(18)은, 메모리 셀(10)의 내용들이 변경될 때 EEPROM(12) 내 메모리 셀 배열(22)의 메모리 셀(10)의 전하를 반전시키기 위해 제공되는 전하 펌프(14)를 구동하기 위한 다른 것들 중에서도 적합한, 정보 처리 기능을 가진 제어기(20)를 가진다. 추가적으로 제어기(20)는 메모리 셀(10)의 전하 반전 과정의 실제 기간이 기록되는데 사용되는 카운터(16)와 통신한다. 당업자는 도 3에 도시된 구성요소들을 이용하여 상기를 깨닫게 될 것이며, 도 1을 참조하여 설명한 방법은 유용한 방식으로 실행될 수 있다. 그러므로 난수를 생성하는 순서는 여기서 다시 설명되지 않을 것이다.

위의 설명, 도면들 및 청구항들에서 개시된 본 발명의 특징들은, 개별적으로든 그리고 어떠한 조합으로든 양쪽 모두에서 본 발명의 구현에 필수적일 수 있다.

Claims (14)

1. 참 난수 생성 방법으로서,

   상기 참 난수는 전하 반전 과정의 확률적 분포 기간(T)에 기초하여 생성되는,

   참 난수 생성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전하 반전 과정은 하나 이상의 메모리 셀(10)의 전하 반전을 동반하는,

   참 난수 생성 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   하나 이상의 메모리 셀(10)은 EEPROM(12)의 메모리 셀인,

   참 난수 생성 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   하나 이상의 메모리 셀(10)은 FLASH 메모리 셀인,

   참 난수 생성 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전하 반전 과정은 전하 펌프(14)를 이용하여 수행되는,

   참 난수 생성 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전하 반전 과정의 확률적 기간(T)은 카운터(16)를 이용하여 기록되는,

   참 난수 생성 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   임베디드 시스템(18), 특히 자동차의 엔진 제어 시스템(18)에 의해 수행되는,

   참 난수 생성 방법.
8. 참 난수 생성에 적합한 장치로서,

   전하 반전 과정의 확률적 분포 기간(T)에 기초하여 참 난수를 생성하는,

   참 난수 생성 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 난수를 생성하기 위해 전하 반전을 겪는 하나 이상의 메모리 셀(10)을 가지는,

   참 난수 생성 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    하나 이상의 메모리 셀(10)은 EEPROM(12)의 메모리 셀인,

    참 난수 생성 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    하나 이상의 메모리 셀(10)은 FLASH 메모리 셀인,

    참 난수 생성 장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전하 반전 과정을 수행하기 위한 전하 펌프(14)를 가지는,

    참 난수 생성 장치.
13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전하 반전 과정의 확률적 분포 기간(T)을 기록하기 위한 카운터(16)를 가지는,

    참 난수 생성 장치.
14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    임베디드 시스템(18), 특히 자동차의 엔진 제어 시스템(18)인,

    참 난수 생성 장치.

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