NL1025356C2

NL1025356C2 - Slimme kaarten met daarin opgenomen beschermingsschakelingen die vermogensanalyseaanvallen voorkomen en werkwijzen voor het gebruik daarvan.

Info

Publication number: NL1025356C2
Application number: NL1025356A
Authority: NL
Inventors: Seo-Kyu Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2006-05-30
Also published as: DE102004003078B4; FR2851065B1; JP4607466B2; FR2851065A1; NL1025356A1; CN100382102C; GB2398139B; US20040158728A1; GB2398139A; ITMI20040071A1; US7620823B2; CN1525392A; KR20040071509A; GB0401498D0; KR100528464B1; DE102004003078A1; JP2004240958A

Description

Slimme kaarten met daarin opgenomen beschermingsschakelingen die vermogensanalyseaanvallen voorkomen en werkwijzen voor het gebruik 5 daarvan.

Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op slimme kaartinrich-10 tingen en werkwijzen voor het gebruik daarvan.

Achtergrond van de uitvinding

Slimme kaarten met een geïntegreerde schakelingen worden regelma-15 tig gebruikt in creditcard-, bankkaart- en identificatiekaarttoepas-singen en andere op een kaart gebaseerde toepassingen die veilige gegevenstransacties vereisen. Slimme kaarten bevatten typisch een ingebedde geïntegreerde schakeling die zowel microverwerkingseenhei-donderdelen als niet-vluchtig geheugen omvat, welk geheugen beveiligde 20 informatie kan opslaan (bijvoorbeeld geheime sleutelcodes, cryptogrammen, toegangswoorden, etc.) en andere informatie die kan worden gebruikt door de microverwerkingseenheid. Het gebruik van geheime codes maakt het de slimme kaarten mogelijk beveiligde cryptografische berekeningen of communicaties uit te voeren wanneer zij worden 25 gebruikt in combinatie met slimme-kaartlezers en andere compatibele inrichtingen.

Vele technieken zijn ontwikkeld om de beveiligde informatie die is opgeslagen in de slimme kaarten onwettig te verkrijgen. Sommige van deze technieken omvatten cryptanalytische technieken, die in het 30 algemeen geclassificeerd kunnen worden in twee categorieën. Deze categorieën omvatten passieve aanvalstechnieken en actieve aanvals-technieken. In een passieve aanvalstechniek worden bewerkingen typisch | uitgevoerd om externe elektrische karakteristieken van een slimme ! kaart te meten wanneer deze normale bewerkingen ondergaat. Bijvoor- 35 beeld kunnen externe stroom en spanningssignalen die worden opgewekt of ontvangen door de slimme kaart worden gemeten om interne beveiligde informatie af te leiden zonder de kaart of zijn interne componenten te beschadigen of te vernietigen. Daarentegen kan in een actieve aanvalstechniek beveiligde informatie worden afgeleid door de kaart op een - 2 - wijze te onderzoeken die één of meer interne onderdelen beschadigt of vernietigt en de kaart onbruikbaar maakt voor zijn bedoelde gebruik.

Bepaalde passieve aanvallen kunnen een vermogensopnamecurve van een slimme kaart analyseren wanneer de kaart cryptografische bewerkin-5 gen uitvoert. Deze soorten passieve aanvallen bevatten zowel eenvoudige vermogensanalyse (SPA) aanvallen en differentiële vermogensana-lyse (DPA) aanvallen. In een SPA aanval evalueert een aanvaller een enkele vermogensopnamecurve en bepaalt uit die curve de identiteit van de instructies en mogelijk het Hamming gewicht van gegevenswoorden die 10 gelezen worden van of geschreven worden naar de kaart. In een DPA aanval kan de aanvaller echter een aantal vermogensopnamecurven evalueren. Deze passieve aanvallen worden vollediger beschreven in een artikel door A. Shamir, getiteld "Protecting Smart Cards from Passive Power Analysis with Detached Power Supplies", Cryptographic Hardware 15 and Embedded Systems (CHES), LNCS 1965 (200), blz. 71-77.

Fig. 1-2 illustreren bewerkingen om een SPA aanval uit te voeren op een slimme kaart die een geïntegreerde schakeling (IC) chip 1 bevat. Deze chip 1 is vollediger beschreven op blz. 420-424 van een tekstboek van W. Rankl en W. Effing, getiteld "Smart Card Handbook", 20 John Wiley & Sons, Ltd. (ISBN 0 471 98875 8) (2000) . Zoals geïllu streerd is, heeft de IC chip 1, die een microverwerkingseenheid en geheugenelementen 2 omvat, zes aansluitingen. Deze aansluitingen bevatten een voedingsaansluiting (Vcc), een aardereferentieaansluiting (GND), een herinstelaansluiting (RST) voor het ontvangen van een 25 herinstelsignaal, een klokaansluiting (CLK) voor het ontvangen van een kloksignaal, een I/O aansluiting die geconfigureerd is om opdrachten en/of gegevens (DATA) af te geven en te ontvangen, en een aansluiting voor gereserveerd gebruik (RFÜ). De voedingsaansluiting Vcc ontvangt een externe spanning (getoond als Vx) . Een stroommeter (A) is ook 30 verschaft voor het meten van de grootte en richting van een stroomsig-naal lx dat wordt geleverd aan de IC chip 1. Zoals begrepen zal worden door de deskundigen in de techniek kan de stroom die gemeten wordt door de stroommeter (A) de aard van de bewerkingen die uitgevoerd worden reflecteren, wanneer de externe spanning Vx wordt aangelegd op 35 de IC chip 1 en de microverwerkingseenheid en geheugenelementen 2 bewerkingen ondergaan. Aldus, zoals geïllustreerd is door fig. 2 kan het stroomsignaal lx een golfvorm vormen die identificeert of de IC kaart 1 een non-bewerking (NOP), een vermenigvuldigingsbewerking (MUL) of een sprongbewerking (JMP) ondergaat. Bovendien kan door het opnemen 40 en evalueren van de stroomgolfvorm als een functie van tijd cryptana- 4 nO ^ cft - 3 - lyse een SPA aanval uitvoeren en daarbij een geheime code afleiden die wordt bewaard door het geheugenelement. De IC chip 1 van fig. 1 is ook ontvankelijk voor DPA aanvallen die de grootte en richting van differentiële ingangsstromen kan evalueren.

5 U.S. octrooi No. 6 507 913 ten name van Shamir openbaart een inrichting voor het beschermen van slimme kaarten tegen SPA en DPA aanvallen wanneer zij in kaartlezers worden gebracht. Zoals geïllustreerd is door fig. 1 van het '913 octrooi bevat de inrichting twee condensatoren 3 en 4 die zijn ingebed in een slimme kaartsubstraat 10 (bijvoorbeeld een kunststofkaart). De condensatoren 3 en 4 worden geschakeld in een afwisselende heen-en-weer reeks, zodat op een gegeven tijdstip één van hen wordt geladen door een externe voeding en de andere wordt ontladen door een slimme kaart chip 1. Aldus blijft tijdens de werking van de slimme kaart 10 de externe voeding ontkop-15 peld van de slimme kaart chip 1. Desalniettemin, omdat de spanningen op de condensatoren 3 en 4 verminderd zullen worden met een hoeveelheid die proportioneel is met de hoeveelheid stroom die wordt geconsumeerd door de chip 1 tijdens elk schakelinterval, kan het mogelijk zijn om indirect het stroomopnameprofiel van de chip 1 te detecteren 20 door het evalueren van de externe gepulseerde stroomgolfvormen die verschaft worden aan de condensatoren 3 en 4, nadat zij gedeeltelijk ontladen zijn in elke cyclus. Dienovereenkomstig kunnen, niettegenstaande de additionele bescherming die verschaft wordt door het apparaat van het '913 octrooi, SPA en DPA aanvallen nog steeds moge-25 lijk zijn.

Samenvatting van de uitvinding

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvatten beveili-30 gingssystemen voor een geïntegreerde-schakeling met verminderde ontvankelijkheid voor passieve en actieve aanvallen. In sommige uitvoeringsvormen functioneert een slimme kaart als een beveiligingssysteem en deze slimme kaart omvat een geïntegreerde schakelingsinrichting met beveiligde informatie daarin. Een beschermingsschakeling wordt ook 35 verschaft in de slimme kaart. Deze beschermingsschakeling is geconfigureerd om de geïntegreerde schakelingsinrichting te beschermen door het voorkomen van ongeautoriseerd ophalen van de beveiligde informatie door gebruik van een vermogensanalysetechniek. Dit wordt gedaan door ten minste één voedingslijn die elektrisch verbonden is met de 40 geïntegreerde schakelingsinrichting op een in hoofdzaak uniforme 1 nORO r £> _ - 4 - spanning te houden, wanneer de geïntegreerde schakelingsinrichting actief is. Deze uniforme spanning functioneert om de bewerkingen die worden uitgevoerd door de geïntegreerde schakelingsinrichting te maskeren, en daardoor deze bewerkingen te verbergen voor externe of 5 interne apparatuur die ontworpen kan zijn om een passieve aanval of een actieve aanval te ondersteunen. In het bijzonder is een variabele condensator verschaft om een positieve verplaatsingsstroom aan de voedingslijn en de geïntegreerde schakeling te leveren, terwijl de capaciteit van de variabele condensator geleidelijk wordt verminderd 10 op een geschikte snelheid om een constante voedingsspanning op de voedingslijn te ondersteunen.

Overeenkomstig voorkeursaspecten van deze uitvoeringsvorm omvat de beschermingsschakeling een besturingsschakeling die geconfigureerd is om een waarde van de variabele condensator te vergroten in reactie op 15 het detecteren van een toename in een spanning van de voedingslijn en is deze verder geconfigureerd om de waarde van de variabele condensator te verminderen in reactie op het detecteren van een vermindering in de spanning van de voedingslijn. Op deze wijze kan de spanningsre-gulerende relatie worden behouden tijdens een actief tijdsinterval met 20 een voldoende lange duur om de geïntegreerde schakeling in staat te stellen zijn bedoelde functies uit te voeren.

De besturingsschakeling kan een vergelijkingsorgaan omvatten dat geconfigureerd is om de spanning van de voedingslijn met een referen-tiespanning te vergelijken, die geleverd kan worden door een batterij 25 op de chip. Een op/aftelorgaan kan ook worden verschaft, dat elektrisch verbonden is met een uitgang van het vergelijkingsorgaan. Dit op/aftelorgaan kan functioneren om een afnemend telsignaal te genereren wanneer de spanning op de voedingslijn toeneemt tot boven de referentiespanning. Deze toename in de spanning van de voedingslijn 30 kan optreden wanneer de slimme kaart verbonden is met een externe voedingsbron. Bij wijze van alternatief kan het telorgaan functioneren om een toenemend telsignaal te genereren wanneer de spanning op de voedingslijn afneemt tot onder de referentiespanning tijdens het actieve tijdsinterval. In sommige uitvoeringsvormen kan een digitaal-35 naar-analoog omzetter (DAC) ook worden verschaft om een digitaal telsignaal te converteren in een analoog signaal dat een besturings-aansluiting van de variabele condensator stuurt. Op deze wijze functioneren het vergelijkingsorgaan, het telorgaan, de omzetter en de variabele condensator gezamenlijk als een voorkeursspanningsregelor- 1 n?5.°, - - 5 - gaan dat de spanning op de voedingslijn op een in hoofdzaak uniforme waarde houdt tijdens het actieve tijdsinterval.

Nog verdere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvatten een slimme kaart die gevormd wordt door een substraat met een 5 geïntegreerde schakelingsinrichting daarin. Een beschermingsschakeling is ook verschaft in het substraat. De beschermingsschakeling is geconfigureerd om cryptanalytische analyse van de geïntegreerde schakelingsinrichting te voorkomen door ten minste één voedingslijn die elektrisch verbonden is met de geïntegreerde schakelings-10 inrichting, op een in hoofdzaak constante voedingsspanning (Vs) te houden. Deze beschermingsschakeling omvat een variabele condensator met een capaciteit die gelijk is aan Cv en een eerste aansluiting die elektrisch verbonden is met de voedingslijn. De beschermingsschakeling bevat ook schakelingselementen daarin die verbonden zijn met een 15 besturingsaansluiting van de variabele condensator en de voedingslijn. Deze elementen functioneren als middelen voor het variëren van de besturingsaansluiting zodat de volgende relatie geldig wordt gehouden over een ontlaadtijdinterval (tl-tot-t2) wanneer de geïntegreerde schakelingsinrichting actief is en de variabele condensator positieve 20 verplaatsingsstroom levert aan de geïntegreerde schakelingsinrichting:

Jlddt = Vs (Cv(tl) - Cv(t2)), waarin Vs de in hoofdzaak constante voedingsspanning op de voedings-25 lijn representeert, Id de positieve verplaatsingsstroom representeert die verschaft wordt aan de voedingslijn, Cv(t2) de capaciteit van de variabele condensator op tijdstip t2 representeert, Cv(tl) de capaciteit van de variabele condensator op tijdstip tl representeert en Cv(tl) groter is dan Cv(t2).

30 In.nog verdere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de beschermingsschakeling worden geconfigureerd om cryptanalytische analyse van de geïntegreerde schakelingsinrichting .te voorkomen door een signaallijn die elektrisch verbonden is met de geïntegreerde schakelingsinrichting op ongeveer een eerste spanning te houden door 35 gebruik te maken van een variabel energieopslagelement dat geconfigureerd is om lading aan de signaallijn te leveren wanneer genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting actief is. Dit variabel energieopslagelement kan worden gekozen uit de groep die bestaat uit variabele condensatoren, variabele inductoren en combinaties daarvan.

40 1 0253 sfi - 6 -

Korte beschrijving van de tekening

Fig. 1 illustreert een slimme kaart chip volgens de stand van de techniek.

5 Fig. 2 illustreert een stroomgolfvorm die kan worden geëvalueerd wanneer een SPA aanval op de slimme kaart chip van fig. 1 wordt uitgevoerd.

Fig. 3 is een blokschema van een slimme kaart volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

10 Fig. 4 is een elektrisch schema van de besturingsschakeling van fig. 3.

Fig. 5 is een elektrisch schema van het op/aftelorgaan van fig. 3.

Fig. 6A-6D zijn tijdregelingsgolfvormen die een bewerking van de 15 beschermingschakeling van fig. 3 illustreren.

Fig. 7 is een schema dat een variabele condensator met parallelle platen illustreert die ten opzichte van elkaar bewegen in reactie op een analoog signaal.

20 Beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen

De onderhavige uitvinding zal nu hierin vollediger worden beschreven onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarin voorkeursuitvoeringsvormen volgens de uitvinding getoond zijn. Deze 25 uitvinding kan echter belichaamd worden in vele verschillende vormen en dient niet beschouwd te worden als beperkt zijnde tot de uitvoeringsvormen die hierin beschreven zijn; beter gezegd zijn deze uitvoeringsvormen verschaft zodat deze publicatie grondig en compleet zal zijn, en volledig het bereik van de uitvinding aan de deskundigen 30 in de techniek zal overbrengen. Gelijke verwijzingscijfers verwijzen naar gelijke elementen in de gehele publicatie en naar signaallijnen en signalen daarop kan worden verwezen door dezelfde verwijzingskarakters . Signalen kunnen ook worden gesynchroniseerd en/of kleine Booleanse bewerkingen (bijvoorbeeld inversie) ondergaan zonder andere 35 signalen geacht te worden te zijn.

Er wordt nu verwezen naar fig. 3. Een slimme kaart 10 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal worden beschreven. Deze slimme kaart 10 omvat een substraat 11 met een slimme kaart chip 12 daarin. De slimme kaart chip 12 is geïllustreerd met een 40 geïntegreerde-schakelingsinrichting 14 en een beschermingsschakeling 1 02 53 S 6 * - 7 - 16, die elektrisch verbonden zijn met een voedingslijn 28. Zoals geïllustreerd is, is de voedingslijn 28 elektrisch verbonden met een voedingsaansluiting (getoond als Vs) van de geïntegreerde-schake-lingsinrichting 14 en een ingangsaansluiting van de beschermingsscha-5 keling 16. De geïntegreerde schakelingsinrichting 14 kan een conventionele berekeningsinrichting zijn die verschillende slimme kaartbe-werkingen uitvoert en beveiligde informatie opslaat. De geïnte-greerde-schakelingsinrichting 14 is geïllustreerd met een microver-werkingseenheid 18 en een geheugeninrichting 20 (bijvoorbeeld een 10 niet-vluchtig geheugeninrichting) die geconfigureerd is om beveiligde informatie aan en van de microverwerkingseenheid 18 te leveren resp. te ontvangen. In sommige andere uitvoeringsvormen kan de geïntegreerde schakelingsinrichting 14 verder gedefinieerd zijn door additionele en/of andere geïntegreerde schakelingselementen dan die 15 welke geïllustreerd zijn in fig. 3.

De voedingslijn 28 kan verbonden zijn met een voedingsaansluiting van de slimme kaart 10. Tijdens normale bewerkingen inclusief die in reactie op het inbrengen van de slimme kaart 10 in een kaart-leesorgaan of andere inrichting kan de voedingsaansluiting stroom Ix 20 ontvangen van een externe spanningsbron Vx. Zoals geïllustreerd is, is een externe schakelaar SW10 verschaft om de levering van voeding aan de slimme kaart 10 te besturen.

De slimme-kaart chip 12 kan een overspanningsbeschermingsschake-ling 26 bevatten die elektrisch verbonden is met de voedingslijn 28. 25 Deze overspanningsbeschermingsschakeling 26 is geïllustreerd met een diode D10 en een weerstand R10, die elektrisch in serie verbonden zijn. Zoals begrepen zal worden door de deskundigen in de techniek zal de overspanningsbeschermingsschakeling 26 functioneren om de geïntegreerde schakelingsinrichting 14 en de beschermingsschakeling 30 16 te beschermen tegen excessieve spanningspieken, die kunnen optreden in reactie op het periodiek schakelen van de externe schakelaar SW10.

De beschermingsschakeling 16 is geïllustreerd met een besturingsschakeling 22, een variabele condensator 24 (Cv) en een 35 klokgenerator 25. Zoals geïllustreerd is, is de variabele condensator 24 geconfigureerd om aan de voedingslijn 28 een positieve verplaat-singsstroom (Id) toe te voeren wanneer de externe schakelaar SW10 open is en negatieve verplaatsingsstroom wanneer de externe schakelaar SW10 gesloten is en de variabele condensator 24 geladen wordt. 40 De grootte van de capaciteit die verschaft wordt door de variabele 1025356- - 8 - condensator 24 wordt gevarieerd door het toenemen of afnemen van de analoge waarde van een besturingssignaal, dat getoond is als SC. Dit besturingssignaal SC wordt gegenereerd aan een uitgang van de bestu-ringsschakeling 22. De capaciteit van de variabele condensator 24 kan 5 omgekeerd proportioneel zijn aan de analoge waarde van het besturingssignaal SC. Dienovereenkomstig kan een afname in het besturingssignaal SC leiden tot een toename in de capaciteit van de variabele condensator 24 en een toename in het besturingssignaal SC kan leiden tot een afname in de capaciteit van de variabele condensator 24.

10 Zoals geïllustreerd is door fig. 7, kan een variabele condensa tor 24 worden gedefinieerd door een paar parallelle elektroden die geconfigureerd zijn om ten opzichte van elkaar te bewegen in reactie op een besturingssignaal SC. Een bovenelektrode 44 en een onderelek-trode zijn verschaft. De bovenelektrode 44 kan worden beschouwd 15 elektrisch verbonden te zijn met een relatief hoge spanning (bijvoorbeeld 5 volt), die ontvangen wordt van knooppunt 42. De onderelek-trode bevat een buitenelektrodedeel 46 dat het besturingssignaal SC ontvangt, en een binnenelektrodedeel 45 dat elektrisch verbonden is met een aardepotentiaal (GND). Wanneer het besturingssignaal SC in 20 spanning toeneemt, wordt de spanning Vc tussen de elektroden verminderd en de afstand "d" neemt toe als de bovenelektrode 44 naar boven beweegt in reactie op de naar boven gerichte kracht F die verschaft wordt door de veer 13 (F = kx, waarin k een veerconstante is en x de migratieafstand van de bovenelektrode 44 representeert). Omdat de 25 capaciteit van de variabele condensator 24 gerelateerd is door de uitdrukkiing C = εΑ/d, waarin A dat elektrodegebied representeert en ε een diëlektrische constante representeert, zal de capaciteit afnemen als d toeneemt en omgekeerd. Aldus kunnen fluctuaties in de analoge waarde van het besturingssignaal SC worden bestuurd om de 30 capaciteit van de variabele condensator 24 te variëren. Beschrijvingen van conventionele variabele condensatoren kunnen ook worden gevonden in de volgende ÜS octrooien: 5 173 835, 5 192 871, 5 965 912, 6 278 158, 6 400 550 en 6 441 449. In alternatieve uitvoeringsvormen kan de beschermingsschakeling 16 een variabel opslagelement 35 gebruiken dat geselecteerd is uit de groep die bestaat uit variabele condensatoren, variabele inductoren en combinaties daarvan.

Zoals geïllustreerd is door fig. 4 kan de besturingsschakeling 22 een spanningsvergelijkingsorgaan 30 bevatten dat geconfigureerd is om een voedingsspanning (Vs) op de voedingslijn 28 met een referen-40 tiespanning die getoond is als Vref te vergelijken. In sommige geval- 1 025356' - 9 - len kan de referentiespanning worden gegenereerd door een batterij 36. De waarde van de referentiespanning Vref kan worden ingesteld op een niveau dat enigszins lager is dan de waarde van de externe spanningsbron Vx (bijvoorbeeld, Vref = 5,0 volt en Vx = 5,1 volt).

5 Gebaseerd op de geïllustreerde configuratie van het vergelijkingsor-gaan 30 zal het digitale uitgangssignaal CR worden ingesteld op een logische 0 waarde wanneer Vs > Vref en een logische 1 waarde wanneer Vs ; < Vref. Dit digitale uitgangssignaal CR is verschaft als een ingangssignaal naar een op-/aftelorgaan 32.

10 Een voorbeeld telorgaan 32 is geïllustreerd door fig. 5. In het bijzonder bevat het geïllustreerde telorgaan 32 drie flip-flops (TFF0-TFF2), vier EN-poorten (AN1-AN4), twee OF-poorten (OR1-OR2) en een inverteerorgaan INV1. De drie flip-flops zijn geïllustreerd als T-type flip-flops. Het telorgaan 32 genereert een meervoudig bittel-15 signaal (S2-S0) dat synchroon wordt opgehoogd of verlaagd met het kloksignaal CLK. Zoals begrepen zal worden door de deskundige in de techniek kan een T-type flip-flop worden opgebouwd uit een J-K meester-slaaf flip-flop, door J en K ingangen met elkaar te verbinden. Op deze wijze zal een T = 1 ingang resulteren in een ware 20 uitgang Q die synchroon aan-/uitgaat met het kloksignaal CLK en een T = 0 ingang zal resulteren in een ware uitgang die onveranderd blijft in reactie op het kloksignaal CLK. Als het digitale uitgangssignaal CR is ingesteld op een logische 1 waarde, zal het meervoudige bittelsignaal S2-S0 dienovereenkomstig toenemen met één bit bij elke 25 cyclus van een minimale waarde van S2,S1,S0 = (0,0,0) tot een maximale waarde van S2,S1,S0 = (1,1,1). Anderzijds, als het digitale uitgangssignaal CR is ingesteld op een logische 0 waarde, zal het meervoudige bittelsignaal S2-S0 afnemen met één bit per cyclus tot een minimale waarde van S2,S1,S0 - (0,0,0). De snelheid waarop het 30 meervoudige bittelsignaal S2-S0 verandert, is een functie van de frequentie van het kloksignaal CLK.

Er wordt opnieuw verwezen naar fig. 4. Het meervoudig bittelsignaal S2-S0 wordt geleverd aan een digitaal-naar-analoog omzetter (DAC) 34 die een analoog uitgangssignaal SC genereert met een grootte 35 die toeneemt in reactie op een toenemend meervoudig bittelsignaal S2-S0 en afneemt in reactie op een afnemend meervoudig bittelsignaal S2-S0. Dienovereenkomstig zal, wanneer de voedingsspanning Vs groter is dan Vref (en CR = 0), de grootte van het analoge uitgangssignaal SC progressief afnemen synchroon met het kloksignaal CLK. Daarentegen 40 zal, wanneer de voedingsspanning Vs minder is dan Vref (en CR = 1) , de 1025356- - 10 - grootte van het analoge uitgangssignaal SC progressief toenemen synchroon met het kloksignaal CLK.

De capaciteit van de variabele condensator Cv 24 is geconfigureerd om af te nemen in reactie op een toenemend uitgangssginaal SC 5 en toe te nemen in reactie op een afnemend uitgangssignaal SC. In het bijzonder zijn de besturingsschakeling 22 en de variabele condensator 24 zodanig geconfigureerd dat de volgende relatie geldig zal blijven over een geheel laadtijdinterval van tO tot tl, tijdens welk de externe schakelaar SW10 gesloten is en de variabele condensator 24 10 geladen wordt door de externe spanningsbron Vx: -ild(t)dt = Vs (Cv(tl) - Cv (tO)), (1) 15 waarin Vs de in hoofdzaak constante voedingsspanning op de voedings-lijn 28 representeert, Id de verplaatsingsstroom die verschaft wordt door de variabele condensator 24 aan de voedingslijn 28 representeert, Cv(tl) de capaciteit van de variabele condensator 24 aan het einde van het laadtijdinterval (wanneer de externe schakelaar SW10 20 heropend is) representeert en Cv(t0) de capaciteit van de variabele condensator 24 wanneer de externe schakelaar SW10 gesloten is representeert. Wanneer de schakelaar SW10 gesloten is tijdens het tijdinterval van tO tot tl zal de verplaatsingsstroom Id negatief zijn.

De besturingsschakeling 22 en variabele condensator 24 zijn ook 25 zodanig geconfigureerd dat de volgende relatie geldig zal zijn over een geheel ontlaadtijdinterval van tl tot t2, tijdens welk de externe schakelaar SW10 open is en de variabele condensator positieve verplaatsingsstroom levert aan de geïntegreerde schakelingsinrichting 14: 30 -Jld(t)dt = Vs (Cv(tl) - Cv (t2) ), (2) waarin Vs de in hoofdzaak constante voedingsspanning op de voedingslijn 28 representeert, Id de positieve verplaatsingsstroom die ver-35 schaft wordt aan de voedingslijn 28 representeert, Cv(t2) de capaciteit van de variabele condensator 24 aan een einde van een actief tijdinterval (wanneer de externe schakelaar SW10 van open naar gesloten schakelt) representeert en Cv(tl) de capaciteit van variabele condensator 24 representeert wanneer de externe schakelaar SW10 40 voor het eerst geopend wordt.

1 D?53SR

- 11 -

Er wordt nu verwezen naar fig. 6A. Een tijdregelingsschema is verschaft dat een relatie tussen ingangsstroom Ix tegen de tijd illustreert, voor laadtijdperioden wanneer de externe schakelaar SW10 gesloten is en de externe spanningsbron Vx positieve stroom levert 5 aan de slimme kaart 10 en voor ontlaadtijdperioden wanneer de externe schakelaar SW10 open is en variabele condensator 24 ontladen wordt door de geïntegreerde-schakelingsinrichting 14. In fig. 6B is een tijdregelingsschema verschaft dat de hoeveelheid lading Q op de variabele condensator 24 als een functie van tijd illustreert. In 10 fig. 6C is een tijdregelingsschema verschaft dat illustreert hoe de capaciteit van de variabele condensator 24 wordt veranderd om een constante voedingsspanning Va op de voedingslijn 28 te houden. Wanneer de externe schakelaar SW10 gesloten is, vergroot de variabele condensator 24 zijn capaciteit bij een toenemende snelheid die 15 voldoende is om een constante voedingsspanning Vs te houden en wanneer de externe schakelaar SW10 open is, vermindert de variabele condensator 24 zijn capaciteit bij een afnemende snelheid die voldoende is om de constante voedingsspanning Vs te houden. Aldus, zoals geïllustreerd is door fig. 6D, kan de constante voedingsspanning Vs 20 worden gehouden op een constant niveau dat bepaald wordt door een waarde van de referentiespanning (Vref) die wordt aangelegd op de positieve aansluiting van het spanningsvergelijkingsorgaan 30.

In de tekeningen en beschrijving zijn typische voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding geopenbaard en, hoewel specifieke 25 termen gebruikt zijn, zijn zij slechts gebruikt op een algemene en beschrijvende wijze en niet voor beperkende doeleinden, waarbij het kader van de uitvinding uiteengezet is in de volgende conclusies.

1 0253 56

Claims

1. O C O r O - 16 -

1. Beveiligingssysteem voor een geïntegreerde schakeling, omvattende : een geïntegreerde-schakelingsinrichting met beveiligde informatie daarin opgenomen; en 5 een beveiligingsschakeling die geconfigureerd is om ongeautoriseerde terugwinning van de beveiligde informatie met een vermogensanalysetechniek te voorkomen door ten minste één voedings-lijn die elektrisch verbonden is met genoemde geïntegreerde-schake-lingsinrichting op een in hoofdzaak uniforme spanning te houden door 10 gebruik te maken van een variabele condensator die geconfigureerd is om een verplaatsingsstroom te leveren aan de voedingslijn wanneer genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting actief is.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarin genoemde beschermings-15 schakeling een besturingsschakeling omvat die geconfigureerd is om een waarde van de variabele condensator in reactie op het detecteren van een toename in een spanning van de voedingslijn te verhogen en verder geconfigureerd is om de waarde van de variabele condensator in reactie op het detecteren van een afname in de spanning op de 20 voedingslijn te verlagen.

3. Systeem volgens conclusie 2, waarin genoemde besturingsschakeling omvat: een vergelijkingsorgaan dat geconfigureerd is om de spanning 25 van de voedingslijn met een referentiespanning te vergelijken; en een op-/aftelorgaan dat elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd vergelijkingsorgaan.

4. Systeem volgens conclusie 3, waarin genoemde besturingsschake-30 ling verder omvat: een digitaal-naar-analoog omzetter met ten minste één ingang die elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd op-/aftelorgaan en een uitgang die elektrisch verbonden is met de variabele condensator. 35

5. Systeem volgens conclusie 1, verder omvattende een overspan-ningsbeschermingsschakeling die elektrisch verbonden is met de voedingslijn. 1 02 53 5 6 ^ - 13 -

6. Beveiligingssysteem voor een geïntegreerde schakeling, omvattende : een geïntegreerde schakelingsinrichting met beveiligde infor-5 matie daarin opgenomen; en een beschermingsschakeling die geconfigureerd is om ongeautoriseerde terugwinning van de beveiligde informatie te voorkomen door een signaallijn die elektrisch verbonden is met genoemde geïntegreerde-schakelingsinrichting op een in hoofdzaak uniforme 10 spanning te houden door gebruik te maken van een variabele condensator die geconfigureerd is om een verplaatsingsstroom te leveren aan de signaallijn wanneer genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting actief is.

7. Systeem volgens conclusie 6, waarin genoemde beschermingsschakeling een besturingsschakeling omvat die geconfigureerd is om een waarde van de variabele condensator in reactie op het detecteren van een toename in een spanning van de signaallijn te verhogen en verder geconfigureerd is om de waarde van de variabele condensator in 20 reactie op het detecteren van een afname in de spanning op de signaallijn te verlagen.

8. Systeem volgens conclusie 6, waarin genoemde besturingsschakeling omvat: 25 een vergelijkingsorgaan dat geconfigureerd is om de spanning van de signaallijn met een referentiespanning te vergelijken; en een op-/aftelorgaan dat elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd vergelijkingsorgaan.

9. Systeem volgens conclusie 8, waarin genoemde besturingsschakeling verder omvat: een digitaal-naar-analoog omzetter met ten minste één ingang die elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd op-/aftelorgaan en een uitgang die elektrisch verbonden is met de 35 variabele condensator.

10. Systeem volgens conclusie 6, verder omvattende een overspan-ningsbeschermingsschakeling die elektrisch verbonden is met de signaallijn. 40 1Π?53 ςβ - 14 -

11. Slimme kaart, omvattende: een substraat; een geïntegreerde schakelingsinrichting in genoemd substraat; en 5 een beschermingsschakeling in genoemd substraat, waarbij genoemde beschermingsschakeling geconfigureerd is om cryptanalytische analyse van genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting te voorkomen door een voedingslijn die elektrisch verbonden is met genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting op een eerste spanning te houden 10 wanneer genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting actief is, waarbij genoemde beschermingsschakeling omvat: een variabele condensator die geconfigureerd is om een verplaatsingsstroom te leveren aan de voedingslijn wanneer genoemde geïntegreerde schakeling actief is; en 15 een besturingsschakeling die geconfigureerd is om een waarde van de variabele condensator in reactie op het detecteren van een toename van een spanning van de voedingslijn te laten toenemen en verder geconfigureerd is om de waarde van de variabele condensator te laten afnemen in reactie op het detecteren van een afname in de 20 spanning van de voedingslijn.

12. Kaart volgens conclusie 11, waarin genoemde besturingsschakeling omvat: een vergelijkingsorgaan dat geconfigureerd is om de spanning 25 van de voedingslijn met een referentiespanning te vergelijken; en een op-/aftelorgaan dat elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd vergelijkingsorgaan.

13. Kaart volgens conclusie 12, waarin genoemde besturingsschake-30 ling verder omvat: een digitaal-naar-analoog omzetter met ten minste een ingang die elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd op-/aftelorgaan en een uitgang die elektrisch verbonden is met de variabele condensator. 35

14. Kaart volgens conclusie 11, waarin genoemd substraat een flexibel substraat is met breedte- en lengtedimensies die in hoofdzaak equivalent zijn met breedte- en lengtedimensies van een creditcard. 40 1025356 - 15 -

15. Slimme kaart, omvattende: een substraat; een geïntegreerde schakelingsinrichting in genoemd substraat; en 5 een beschermingsschakeling in genoemd substraat, waarbij genoemde beschermingsschakeling geconfigureerd is om cryptanalytische analyse van genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting te voorkomen door een voedingslijn die elektrisch verbonden is met genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting op een voedingsspanning (Vs) te 10 houden, waarbij genoemde beschermingsschakeling omvat: een variabele condensator met een capaciteit die gelijk is aan Cv en een eerste aansluiting die elektrisch verbonden is met de voedingslijn; en middelen, die elektrische verbonden zijn met de voedingslijn 15 en een besturingsaansluiting van genoemde variabele condensator, voor het variëren van de besturingsaansluiting zodat de volgende relatie geldig wordt gehouden over een ontlaadtijdinterval van tijdstip tl tot tijdstip t2 wanneer genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting actief is: 20 -jld (t) dt = Vs (Cv(tl) - Cv (t2) ) , waarin Id(t) gelijk is aan een grootte van een verplaatsingsstroom 25 die verschaft wordt door genoemde variabele condensator aan de voedingslijn tijdens het ontlaadtijdinterval.

16. Kaart volgens conclusie 15, waarin genoemde middelen voor variëren omvatten: 30 een vergelijkingsorgaan dat geconfigureerd is om de spanning van de voedingslijn met een referentiespanning te vergelijken; en een op-/aftelorgaan dat elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd vergelijkingsorgaan.

17. Kaart volgens conclusie 16, waarin genoemde middelen voor het variëren omvatten: een digitaal-naar-analoog omzetter met ten minste een ingang die elektrisch verbonden is met een uitgang van genoemd op-/aftelorgaan en een uitgang die elektrisch verbonden is mèt de 40 variabele condensator.

18. Kaart volgens conclusie 15, verder omvattende een overspanningsbeschermingsschakeling die elektrisch verbonden is met de voedingslijn. 5

19. Een slimme kaart, omvattende: een substraat; een geïntegreerde schakelingsinrichting in genoemd substraat; en 10 een beschermingsschakeling in genoemd substraat, waarbij genoemde beschermingsschakeling geconfigureerd is om cryptanalytische analyse van genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting te voorkomen door een signaallijn die elektrisch verbonden is met genoemde geïnte-greerde-schakelingsinrichting op ongeveer een eerste spanning te 15 houden door gebruik te maken van een variabel energieopslagelement dat geconfigureerd is om lading te leveren aan de signaallijn wanneer genoemde geïntegreerde schakelingsinrichting actief is, waarbij het genoemde variabele energieopslagelement gekozen is uit de groep die bestaat uit variabele condensatoren, variabele inductoren en combina-20 ties daarvan.

20. Werkwijze voor het bedrijven van een slimme kaart met een geïntegreerde schakelingsinrichting en een variabele condensator daarin, waarbij de werkwijze de stap omvat van: 25 het leveren van positieve verplaatsingsstroom van de variabele condensator aan een voedingslijn die verbonden is met de geïntegreerde schakelingsinrichting, terwijl simultaan een capaciteit van de variabele condensator met een voldoende snelheid afneemt om de voedingslijn op een in hoofdzaak uniforme spanning te houden. 30

21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij de werkwijze verder de stap omvat van: het leveren van een positieve verplaatsingsstroom van de voedingslijn aan de variabele condensator, terwijl simultaan een 35 capaciteit van de variabele condensator wordt verhoogd met een voldoende snelheid om de voedingslijn op de in hoofdzaak uniforme spanning te houden.

22. Werkwijze volgens conclusie 20, waarin het verlagen van de 40 capaciteit van de variabele condensator het verlagen van de capaci- 1025356 - 17 - teit van de variabele condensator in stappen die gesynchroniseerd zijn met een kloksignaal omvat.

23. Werkwijze volgens conclusie 21, waarin het verlagen van de 5 capaciteit van de variabele condensator het verlagen van de capaciteit van de variabele condensator in stappen die gesynchroniseerd zijn met een kloksignaal omvat.

24. Werkwijze volgens conclusie 22, waarin het verlagen van de 10 capaciteit van de variabele condensator de stappen omvat van: het genereren van een meervoudig bittelsignaal dat synchroon met het kloksignaal toeneemt; en het converteren van het meervoudig bittelsignaal in een analoog signaal dat verschaft wordt aan een besturingsaansluiting van de 15 variabele condensator.

25. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin het verhogen van de capaciteit van de variabele condensator de stappen omvat van: het genereren van een meervoudig bittelsignaal dat synchroon 20 met het kloksignaal afneemt; en het converteren van het meervoudig bittelsignaal in een analoog signaal dat verschaft wordt aan een besturingsaansluiting van de variabele condensator.

26. Werkwijze volgens conclusie 24, waarin de stap van het leveren van een positieve verplaatsingsstroom omvat: het vergelijken van een spanning op de voedingslijn met een referentiespanning; en het genereren van een digitaal uitgangssignaal in reactie op 30 genoemde vergelijkingsstap. 1 f)2 5 3 Sfi