專利名稱：具有模糊功耗的數(shù)據(jù)載體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有數(shù)據(jù)處理設備的數(shù)據(jù)載體，和用于例如這種數(shù)據(jù)載體的具有數(shù)據(jù)處理設備的電子部件。
近來關于數(shù)據(jù)載體的安全性的懷疑有所提高，現(xiàn)在正規(guī)定可通過監(jiān)視數(shù)據(jù)載體的功耗來決定與安全有關的數(shù)據(jù)。的確，在所有邏輯操作期間，因此也在敏感操作或子操作期間(例如加密計算)，根據(jù)結果或邏輯電平通過在邏輯電路中切換操作來消耗當前功率。因此，借助數(shù)學方法(相關，功率分析)，測量電路消耗的功率可以用于攻擊，以便找出秘密數(shù)據(jù)(密鑰)。
本發(fā)明的目的是阻止這種嘗試成功。
通過把負載電路連接到數(shù)據(jù)載體的電源，并至少在數(shù)據(jù)處理設備的與安全有關的操作期間有意影響數(shù)據(jù)載體的功耗，而實現(xiàn)這一目的。
這樣，可以從外面測量的功耗不再相應于數(shù)據(jù)處理設備單獨的功耗，該功耗也包括另外的部件功耗，該另外的部件其優(yōu)選不直接與數(shù)據(jù)處理設備的內部操作相關。
當構造該負載電路為可變鎮(zhèn)流電阻器時，就獲得一個特別簡單的實施例，在最簡單的場合該可變鎮(zhèn)流電阻器可以包含晶體管或串和并聯(lián)的晶體管網(wǎng)絡，與數(shù)據(jù)處理設備并聯(lián)連接到同一電源引線。通過適當控制一個或多個負載電阻器可以調整不同的負載狀態(tài)。
給一個更復雜的實施例提供一種電路安排，構造該電路以便至少與數(shù)據(jù)處理設備的一部分互補，并可以與數(shù)據(jù)處理設備并行控制。這樣在與安全有關的操作期間啟動的開關狀態(tài)的變化以互補方式同時執(zhí)行。即使功耗應該隨不同的邏輯電平而不同，但是在理想情況下由于互補的開關狀態(tài)，功耗是恒定的。然而，因為不能從外面檢測什么功耗與在與安全有關的操作中實際包含的邏輯狀態(tài)有關和什么功耗包含在僅為屏蔽的目的而并行發(fā)生的互補開關狀態(tài)中，因此，甚至不需要追求固定功耗。因此甚至不需要以互補方式構造用于與安全有關的操作所需要的所有開關電路部件，相反只使一部分電路部件互補就夠了。
優(yōu)選負載電路和數(shù)據(jù)處理設備集成在一個公共電路中，因為對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的該目的，負載電路與數(shù)據(jù)處理設備相分離比當這些電路部件以物理分離的方式排列在數(shù)據(jù)載體上需要更多的技術手段。特別當需要的電路元件與一塊芯片里的互補電路元件物理混合時，分析在與安全有關的操作中實際涉及的電路元件更加復雜。
下面詳細說明本發(fā)明。
本發(fā)明例如用于所謂的芯片卡1或用于這種芯片卡的集成電路3(芯片卡芯片)。不同的結構(例如SIM卡，用于終端的安全訪問模型，無接點或雙接口應答器)是適宜的，在無接觸方式下，例如通過交流電流感應，或依靠內部電力供應源(例如可再充電電池)，電力通過觸點2是可能的。因此，本發(fā)明適用于任一類型的電源。如果本發(fā)明與相關芯片結合的話，也不能通過有意針對在芯片卡內提供的電源嘗試而抽取可用信息。


圖1表示具有嵌入芯片3的這種芯片卡1，嵌入芯片3通過內部線4連接到接觸域2。
一般說，也可以構造以互補復制芯片的所有邏輯元件。作為芯片的所有邏輯元件的一個例子，圖2表示第一“與”門5。該“與”門5的輸入經(jīng)由邏輯反相器6，7連接到第二“與”門8，其形成互補門和作為互補負載。優(yōu)選插入延遲元件到第一“與”門5的輸入線以便補償反相器6，7的信號延遲。因為當?shù)谝弧芭c”門5的兩個輸入是邏輯“1”時其輸出切換到邏輯“1”，而當?shù)谝弧芭c”門5的輸入都為邏輯值“0”時第二“與”門8的輸出切換到“1”，因此當?shù)谝弧芭c”門5的所有輸入都設定為“0”或“1”時，不能從外面識別是否存在切換。如果并行于第一和第二“與”門添加第三和第四“與”門，用單一反相器連接到其輸入之一，則每次當輸入的一個邏輯值變化時，這四個“與”門中確有一個將切換。然而，因為芯片卡中的芯片要承受機械負載，因此它們不能超過給定尺寸。因此，考慮到如果僅構造執(zhí)行敏感操作的邏輯元件作為互補，這就足夠了。對于復制兩種可選方案看起來很有吸引力。另一方面，由于功耗而使騙子感興趣的與安全有關的電路元件能以互補邏輯提供在芯片上，以便被并行控制。例如，如果在加密計算期間，以騙子不知道的密鑰的形式輸入秘密，則在給定時刻邏輯電平在某節(jié)點上變高，如果這在計算中是隨機的(前一狀態(tài)可能高或低)，則在互補邏輯中在類似節(jié)點產(chǎn)生低狀態(tài)(緊接前一狀態(tài)是高或低)。
因此，對于敏感操作，低-高轉變的數(shù)目和高-低轉變的數(shù)目完全相等，而在給定時刻為高的節(jié)點的數(shù)目精確相應于為低的節(jié)點的數(shù)目。由互補邏輯需要的表面區(qū)精確相應于由被復制的邏輯需要的表面區(qū)。
另一方面，通過切換不同的負載狀態(tài)也可能實現(xiàn)復制所有邏輯組合的互補機，如果它不相同的話。
圖3表示一個互補機10，該互補機經(jīng)由線11連接到執(zhí)行加密計算的芯片的部件9與安全有關的電路元件的節(jié)點。與被檢測的節(jié)點的狀態(tài)有關，互補機10計算適當?shù)呢撦d，并經(jīng)由開關晶體管12切換負載晶體管13的計算的數(shù)目。
這一步驟針對功耗的產(chǎn)生，其獨立于數(shù)據(jù)或密鑰，但不一定是恒定，以便實現(xiàn)抵抗使用功耗作為起始點的攻擊(簡單或差分功率分析)。在任何場合，本目的都不是通過復雜的控制概念來實現(xiàn)恒定的電路功耗。
本概念可以獨立于邏輯構造(同步或異步電路技術)實現(xiàn)。
權利要求
1．一種包括數(shù)據(jù)處理設備的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，提供連接到數(shù)據(jù)載體的電源的負載電路，以便至少在數(shù)據(jù)處理設備的與安全有關的操作期間影響數(shù)據(jù)載體的功耗。
2．如權利要求1所述數(shù)據(jù)載體，其特征在于，負載電路由可變負載電阻器形成。
3．如權利要求1所述數(shù)據(jù)載體，其特征在于，構造為與數(shù)據(jù)處理設備至少一部分互補的電路裝置可以與數(shù)據(jù)處理設備并行控制。
4．如權利要求1所述數(shù)據(jù)載體，其特征在于，將負載電路構造成以便依靠它自身的邏輯來控制，該邏輯意在產(chǎn)生對數(shù)據(jù)處理設備的功耗互補的負載狀態(tài)。
5．一種電子部件，特別是提供有數(shù)據(jù)處理設備的集成部件，其特征在于，安排內部連接到該電子部件電源的負載電路，使得至少在數(shù)據(jù)處理設備的與安全有關的操作期間影響該電子部件的功耗。
6．如權利要求5所述電子部件，其特征在于，該負載電路由可變負載電阻器組成。
7．如權利要求5所述電子部件，其特征在于，由一個電路裝置形成該負載電路，將該電路裝置構造成以便與至少數(shù)據(jù)處理設備的一部分互補，并可以與該數(shù)據(jù)處理設備并行控制。
8．如權利要求5所述電子部件，其特征在于，該負載電路可以依靠它自身的邏輯來控制，安排該邏輯用以產(chǎn)生與數(shù)據(jù)處理設備的功耗互補的負載狀態(tài)。
全文摘要
為防止通過測量提供有數(shù)據(jù)處理設備的數(shù)據(jù)載體中的功耗檢索數(shù)據(jù),建議給該數(shù)據(jù)載體的電源連接一個負載電阻,以便至少在該數(shù)據(jù)處理設備的與安全有關的操作期間影響該數(shù)據(jù)載體的功耗。
文檔編號B42D15/10GK1292111SQ99803526
公開日2001年4月18日 申請日期1999年10月28日 優(yōu)先權日1998年11月3日
發(fā)明者P·蒂林格, K·烏利, S·阿諾, W·埃貝爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司