專(zhuān)利名稱(chēng)：Ic侵入檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加密處理的電子設(shè)備，其包括至少兩個(gè)通過(guò)連接裝置耦合的電子電路，其中所述連接裝置被安排用于在兩個(gè)電子電路之間傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。
本發(fā)明還涉及用于加密處理的方法，其使用包括至少兩個(gè)通過(guò)連接裝置耦合的電子電路的電子設(shè)備，該方法包括通過(guò)所述連接裝置在兩個(gè)電子電路之間傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟。
背景技術(shù)：
加密設(shè)備用于保護(hù)信息在存儲(chǔ)、處理或傳輸中不被未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)或者修改，以及不對(duì)授權(quán)用戶(hù)拒絕服務(wù)。加密設(shè)備的例子有智能卡、安全身份令牌、移動(dòng)電話(huà)安全系統(tǒng)、電子錢(qián)包、電視解擾設(shè)備等。差分能量分析(DPA)是一種用于從加密系統(tǒng)獲取信息的已知技術(shù)。差分能量分析的原理是測(cè)量加密設(shè)備的功率消耗，并且將該信息與該加密設(shè)備上運(yùn)行的邏輯門(mén)和軟件的行為相關(guān)聯(lián)。為了根據(jù)功率消耗簡(jiǎn)檔導(dǎo)出信息，必須使用某種形式的探測(cè)器監(jiān)視加密設(shè)備所生成的信號(hào)。通過(guò)在大組功率消耗簡(jiǎn)檔上使用合適的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，可以導(dǎo)出秘密參數(shù)，比如用戶(hù)的私有密鑰。簡(jiǎn)單能量分析(SPA)是更簡(jiǎn)單的攻擊形式，不需要統(tǒng)計(jì)分析。除了加密設(shè)備的功率消耗之外，還可以測(cè)量其電磁輻射，用來(lái)導(dǎo)出秘密參數(shù)。使用這種秘密參數(shù)的例子有加密或解密任意數(shù)據(jù)、驗(yàn)證命令或請(qǐng)求等。
通過(guò)隨機(jī)化或者最小化加密設(shè)備的功率消耗，可以增加該設(shè)備對(duì)抗諸如能量分析攻擊等技術(shù)的保護(hù)級(jí)別。例如，在Benini等在2003年6月2號(hào)到6號(hào)的Proceedings Design Automation Conference(設(shè)計(jì)自動(dòng)化會(huì)議)論文集的第36-41頁(yè)發(fā)表的“Energy-Aware DesignTechniques for Differential Power Analysis Protection(針對(duì)差分能量分析保護(hù)的能量已知設(shè)計(jì)技術(shù))”，描述了一種加密設(shè)備，其具有實(shí)現(xiàn)所有需求功能性的第一執(zhí)行單元和只實(shí)現(xiàn)第一執(zhí)行單元的一部分功能性的第二執(zhí)行單元。輸入數(shù)據(jù)由第一執(zhí)行單元或第二執(zhí)行單元處理。由于第二執(zhí)行單元減少的功能性，對(duì)于給定的輸入值，其功率消耗小于第一執(zhí)行單元的功率消耗。選擇器基于對(duì)輸入值的觀察，確定在給定周期中激活哪個(gè)執(zhí)行單元，以便改變加密設(shè)備在一段時(shí)間上的功率消耗。
Irwin，J.等在2002年的Proceedings of the IEEE InternationalConference on Application-Specific Systems，Architectures，andProcessors(IEEE關(guān)于特殊應(yīng)用的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和處理器的國(guó)際會(huì)議)的會(huì)議集的第286-295頁(yè)的“Instruction stream Mutation for Non-Deterministic Processors(用于非確定處理器的指令流轉(zhuǎn)變)”中描繪了一種具有所謂的轉(zhuǎn)變單元的非確定處理器，轉(zhuǎn)變單元在處理器的管線(xiàn)之中緊鄰于執(zhí)行單元之前。因此，該單元可以使用專(zhuān)用表中所存儲(chǔ)的關(guān)于物理寄存器中的值的活性狀態(tài)的信息，在將每個(gè)指令發(fā)送到所述執(zhí)行單元之前檢查和操作該指令。使用該信息，所述轉(zhuǎn)變單元能夠檢驗(yàn)?zāi)男┘拇嫫靼杏玫闹?，以及哪些寄存器包含可被重?xiě)的值。轉(zhuǎn)變單元執(zhí)行的一個(gè)操作是，通過(guò)使用一致性指令的概念，改變所述指令使得它們的意義相同但是對(duì)寄存器的使用和映射不相同。在這種思想下，將一條指令增加到原始指令，以使該指令序列與原始指令具有相同意義，但是產(chǎn)生不同的功率消耗簡(jiǎn)檔。只要給定指令的一致性是有效的，處理器可以隨機(jī)決定將一致性序列或是原始指令轉(zhuǎn)發(fā)到執(zhí)行單元。
當(dāng)前技術(shù)的電子設(shè)備的缺點(diǎn)在于它們只是使得從用于加密處理的電子設(shè)備獲得秘密信息更困難。通過(guò)增加功率消耗簡(jiǎn)檔的測(cè)量數(shù)目，這通過(guò)自動(dòng)化該過(guò)程可以很容易地實(shí)現(xiàn)，仍然有可能從所述電子設(shè)備獲取秘密信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于加密處理的電子設(shè)備，該設(shè)備檢測(cè)用于從該電子設(shè)備中獲取秘密信息的某種形式的探測(cè)器的存在。
該目的是利用根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)備的特征在于監(jiān)測(cè)電路，監(jiān)測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)連接裝置的電容中的偏差并且在偏差超過(guò)預(yù)定值的時(shí)候產(chǎn)生警告信號(hào)。為了從用于加密處理的電子設(shè)備導(dǎo)出秘密信息，必須測(cè)量該電子設(shè)備上的一些信號(hào)，例如測(cè)量該設(shè)備的兩個(gè)電子電路之間的連接裝置的電流或電壓信號(hào)。在電子電路的連接裝置上使用某種形式的探測(cè)器將改變?cè)撨B接裝置的電容。通過(guò)直接或間接地監(jiān)測(cè)連接裝置的電容中的變化，能夠檢測(cè)到探測(cè)器的存在和生成警告信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于，監(jiān)測(cè)電路被用來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)所述連接裝置傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)并且將所監(jiān)測(cè)的信號(hào)與參考信號(hào)做比較。作為電容中的變化的結(jié)果，將由于探測(cè)器的存在而改變信號(hào)在相應(yīng)連接裝置上的過(guò)渡。通過(guò)監(jiān)視特定連接裝置上的信號(hào)傳輸，以及將該信號(hào)與參考信號(hào)做比較，可以確定被監(jiān)測(cè)的信號(hào)是否與參考信號(hào)不同。如果確實(shí)不同，則推斷出該電子設(shè)備受到意在獲取秘密信號(hào)的攻擊。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于所述電子電路包括邏輯電路和存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件用于存儲(chǔ)邏輯電路輸出的數(shù)據(jù)，并且在電子電路的接口上提供穩(wěn)定信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于所述監(jiān)測(cè)電路是傳播延遲檢測(cè)電路。由于電容的變化，將影響該信號(hào)的傳播延遲并且可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于所述監(jiān)測(cè)電路是轉(zhuǎn)換速率(slew-rate)偏差檢測(cè)電路。由于電容中的變化，該信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率將被影響并且這將被測(cè)量。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于所述監(jiān)測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)連接裝置的電容的值并且比較監(jiān)測(cè)到的值和參考值。直接監(jiān)測(cè)連接裝置的電容的缺點(diǎn)是電容不受所述電子設(shè)備工作的電壓的變化影響。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于從在所述電子設(shè)備上執(zhí)行的Monte-Carlo分析導(dǎo)出所述參考信號(hào)。通過(guò)從模擬導(dǎo)出參考信號(hào)，不需要額外的電路來(lái)生成參考信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于所述電子設(shè)備還包括偽電子電路，其具有電容可以與連接裝置的電容相比較的偽連接裝置，其中監(jiān)測(cè)電路還被安排用于通過(guò)監(jiān)測(cè)偽連接裝置來(lái)確定參考信號(hào)，此時(shí)偽連接裝置傳送與通過(guò)連接裝置傳送的相同的數(shù)據(jù)信號(hào)。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是外部影響，例如來(lái)自其它電子設(shè)備的外部影響，將影響被監(jiān)測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)兩者。因此，這樣的影響將不會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)到被監(jiān)測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)之間偏差的錯(cuò)誤檢測(cè)，這增加了該設(shè)備的可靠性。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的特征在于所述電子設(shè)備還被安排使用警告信號(hào)來(lái)對(duì)該電子設(shè)備的至少一部分下電。通過(guò)對(duì)該電子設(shè)備的至少一部分下電，阻止了從該設(shè)備獲取秘密信息。
依照本發(fā)明，用于加密處理的方法的特征在于該方法還包括監(jiān)測(cè)連接裝置的電容中的偏差并且如果偏差超過(guò)預(yù)定值生成警告信號(hào)的步驟。在電子電路的節(jié)點(diǎn)上使用某種形式的探測(cè)器將改變連接裝置的電容。通過(guò)監(jiān)測(cè)連接裝置的電容中的改變，可以檢測(cè)到探測(cè)器的存在并且生成警告信號(hào)。


圖1示出了用于加密處理的電子設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。
圖2示意性示出了高速緩沖存儲(chǔ)器控制器和指令高速緩沖存儲(chǔ)器之間的接口。
圖3示出了探測(cè)器對(duì)于在連接兩個(gè)電子電路的節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?br> 圖4示出了高速緩沖存儲(chǔ)器控制器的一部分，其包括傳播延遲檢測(cè)電路。
圖5示出了傳播延遲檢測(cè)電路的一個(gè)實(shí)施例。
圖6示出了互斥元件的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于加密處理的電子設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，例如智能卡的一部分。該電子設(shè)備包括多個(gè)單元，即總線(xiàn)接口單元BIU、高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC、數(shù)據(jù)高速緩沖存儲(chǔ)器DC、指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC、存儲(chǔ)器管理單元MMU、轉(zhuǎn)換后備緩沖器TLB、核心管線(xiàn)CP、協(xié)同處理器COP和乘法/除法單元MDU。電子設(shè)備的所述各種單元，即電子電路，通過(guò)箭頭指示的連接裝置耦合。例如，協(xié)同處理器COP與核心管線(xiàn)CP耦合，以便從核心管線(xiàn)CP接收數(shù)據(jù)以及指令，和向核心管線(xiàn)輸出數(shù)據(jù)?？偩€(xiàn)接口單元BIU與數(shù)據(jù)總線(xiàn)耦合(圖1未示出)，以便接收輸入數(shù)據(jù)和發(fā)送輸出數(shù)據(jù)。例如，總線(xiàn)接口單元BIU所接收的數(shù)據(jù)是必須由電子設(shè)備加密的數(shù)據(jù)，并且隨后加密過(guò)的數(shù)據(jù)被通過(guò)總線(xiàn)接口單元BIU發(fā)送到數(shù)據(jù)總線(xiàn)。在運(yùn)行中，加密算法所需的指令被存儲(chǔ)在指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC中和/或主存儲(chǔ)器(圖1未示出)中。核心管線(xiàn)CP通過(guò)向存儲(chǔ)器管理單元MMU發(fā)送虛擬存儲(chǔ)器地址請(qǐng)求指令。該虛擬存儲(chǔ)器地址由存儲(chǔ)器管理單元MMU使用轉(zhuǎn)換后備緩沖器TLB譯碼成物理存儲(chǔ)器地址。通過(guò)轉(zhuǎn)換后備緩沖器TLB，存儲(chǔ)器管理單元MMU確定在指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC中是否可以獲得該指令。如果指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC中的該指令可用，則從指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC獲取該指令并且將其發(fā)送到核心管線(xiàn)CP。否則，必須通過(guò)總線(xiàn)接口單元BIU從主存儲(chǔ)器取出該指令。將所需的指令和要處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到核心管線(xiàn)CP進(jìn)行處理。核心管線(xiàn)CP確定在處理中是否要調(diào)用乘法/除法單元MDU或協(xié)同處理器COP。所得到的數(shù)據(jù)被發(fā)送到數(shù)據(jù)高速緩沖存儲(chǔ)器DC，或者通過(guò)總線(xiàn)接口單元BIU發(fā)送到主存儲(chǔ)器。在不同實(shí)施例中，所述電子設(shè)備可以包括不同數(shù)目的單元和/或具有不同功能性的單元。例如，可以存在更多協(xié)同處理器來(lái)執(zhí)行專(zhuān)用指令，或者可以不存在轉(zhuǎn)換后備緩沖器。
圖2示意性示出了高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC和指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC之間的接口。高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC分別包括存儲(chǔ)元件201和203，而指令高速緩沖存儲(chǔ)器分別包括存儲(chǔ)元件205和207。存儲(chǔ)元件201和205通過(guò)地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)209耦合，而存儲(chǔ)元件207和203通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)211耦合。數(shù)據(jù)總線(xiàn)209和211是例如32比特寬數(shù)據(jù)總線(xiàn)。在替代實(shí)施例中，可以存在不同的連接裝置來(lái)耦合電子電路，例如一條或多條直接線(xiàn)或者是組合總線(xiàn)209和211的一個(gè)總線(xiàn)。存儲(chǔ)單元201-207可以是鎖存器，也就是說(shuō)當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(圖2未示出)具有第一值時(shí)從它們的輸入端到輸出端傳送數(shù)據(jù)元素并且當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)具有第二值時(shí)掛起輸出數(shù)據(jù)的已知電路。可替代地，可以使用不同電路，例如觸發(fā)器，其在時(shí)鐘信號(hào)的邊緣掛起數(shù)據(jù)。在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，存儲(chǔ)在高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC的存儲(chǔ)元件201中的數(shù)據(jù)和地址被鎖存在地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)209上。在時(shí)鐘的下一個(gè)上升沿，所述數(shù)據(jù)和地址被讀入指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC的存儲(chǔ)元件205之中。如果任何人想要從所述電子設(shè)備導(dǎo)出秘密信息，則其將探測(cè)器放置在地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)209上，來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)，即在高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC和指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC之間的信號(hào)的電流和/或電壓。但是，在地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)209上增加探測(cè)器將改變地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)209的電容，并且將因此改變信號(hào)在該地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的傳輸。參照?qǐng)D3，示出了通過(guò)連接裝置305互連的兩個(gè)電子電路301和303。在圖3的上面部分，示出了在沒(méi)有探測(cè)器附加在連接裝置305的情況下，典型的信號(hào)傳輸，這是通過(guò)電壓和時(shí)間的關(guān)系示出的。在圖3的下面部分，在連接裝置305上附加了用于監(jiān)測(cè)電子電路301和303之間的信號(hào)流動(dòng)的探測(cè)器307，并且在電壓針對(duì)時(shí)間的圖中示出了該探測(cè)器的存在對(duì)信號(hào)傳輸?shù)牡湫陀绊?。預(yù)期這樣的效果是由于增加了組合節(jié)點(diǎn)305和探測(cè)器307的電容，產(chǎn)生較慢的轉(zhuǎn)換速率并且增加了信號(hào)的延遲時(shí)間。如果由探測(cè)器307引起的電容的增長(zhǎng)充分高，以至引起信號(hào)傳輸中可測(cè)量的變化，則能夠檢測(cè)到信號(hào)傳輸中的該變化。
圖4示出了高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC的一部分，其包括傳播延遲檢測(cè)電路401。高速緩沖存儲(chǔ)器控制器還包括存儲(chǔ)元件403和偽存儲(chǔ)元件405。存儲(chǔ)元件403和405用來(lái)存儲(chǔ)要發(fā)送給指令高速緩沖存儲(chǔ)器(圖4中未示出)的第一地址比特。應(yīng)注意到，地址比特也被認(rèn)為是當(dāng)通過(guò)連接裝置傳送時(shí)導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)比特。地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407耦合到存儲(chǔ)元件403，并且通過(guò)該總線(xiàn)將第一地址比特發(fā)送到高速緩沖存儲(chǔ)器控制器。地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407和偽存儲(chǔ)元件405都被耦合到傳播延遲檢測(cè)電路401。為了每一個(gè)要通過(guò)總線(xiàn)407(例如32比特寬總線(xiàn))發(fā)送的每個(gè)地址和數(shù)據(jù)比特，重復(fù)包括存儲(chǔ)元件403和405以及傳播延遲檢測(cè)電路401的電路。在替代實(shí)施例中，不為要通過(guò)總線(xiàn)407發(fā)送的每個(gè)地址和數(shù)據(jù)比特重復(fù)偽存儲(chǔ)元件405和檢測(cè)電路401，也就是說(shuō)不是數(shù)據(jù)總線(xiàn)407的所有連接都被監(jiān)測(cè)。在運(yùn)行中，在同步時(shí)鐘發(fā)生器(圖4未示出)生成的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)413，由高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC經(jīng)由存儲(chǔ)元件403和偽存儲(chǔ)元件405兩者中的連接415存儲(chǔ)地址的第一比特。在下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)413，將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)元件403中的所述地址的第一比特鎖存在地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407的相應(yīng)連接上，同時(shí)將偽存儲(chǔ)元件405中存儲(chǔ)的地址的相同第一比特鎖存在連接裝置409上。傳播延遲檢測(cè)電路401對(duì)總線(xiàn)407的所述相應(yīng)連接上的信號(hào)傳輸采樣，形式為表示信號(hào)在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電壓電平的一對(duì)值(V1，V2)。延遲傳播檢測(cè)電路401對(duì)連接裝置409上的信號(hào)傳輸采樣，形式為表示信號(hào)在相同的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電壓電平的一對(duì)值(E1，E2)。將所述值對(duì)(V1，V2)和值對(duì)(E1，E2)相比較，并且如果兩對(duì)不匹配，那么通過(guò)延遲傳播檢測(cè)電路401生成警告信號(hào)411。值對(duì)(E1，E2)是用于同實(shí)際信號(hào)(V1，V2)相比較的參考信號(hào)，因此連接裝置409的電容應(yīng)該與地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407的連接的電容可比，地址比特通過(guò)地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407發(fā)送到指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC。相似的，對(duì)應(yīng)于地址和數(shù)據(jù)比特的另一個(gè)比特的每個(gè)延遲傳播檢測(cè)電路將其測(cè)試到的值對(duì)(V1，V2)和(E1，E2)相比較，并且如果它們不匹配則生成警告信號(hào)?？梢酝ㄟ^(guò)使用OR門(mén)的樹(shù)組合傳播延遲檢測(cè)電路的警告信號(hào)輸出，以便在一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的傳播延遲檢測(cè)電路生成警告信號(hào)的情況下，生成一個(gè)警告信號(hào)。該警告信號(hào)用于對(duì)核心管線(xiàn)CP(參見(jiàn)圖1)下電，并且從而中止電子設(shè)備執(zhí)行的所有運(yùn)行過(guò)程。下電包括完全關(guān)斷以及將單元置于某種形式的休眠模式。在將探測(cè)器附加到地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407的情況下，在該總線(xiàn)的相應(yīng)連接上的信號(hào)傳輸受到影響，如圖3所示。由傳播延遲檢測(cè)電路采樣的時(shí)間點(diǎn)可以選擇為，使得對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)难舆t超過(guò)信號(hào)傳輸延遲中的自然變化所述對(duì)(V1，V2)等于邏輯的(0，1)，同時(shí)對(duì)(E1，E2)等于邏輯的(1，1)，然后這激活了警告信號(hào)411。否則，如果對(duì)(V1，V2)和(E1，E2)都等于(1，1)，則不生成警告信號(hào)。
圖5示出了傳播延遲檢測(cè)電路401的一個(gè)實(shí)施例，傳播延遲檢測(cè)電路對(duì)地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407的連接的數(shù)據(jù)傳輸和連接裝置409的數(shù)據(jù)傳輸采樣。傳播延遲檢測(cè)電路包括微調(diào)延遲匹配器501和互斥元件503，并且其在兩個(gè)接收到的信號(hào)，即對(duì)應(yīng)于連接裝置409的參考信號(hào)和對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)總線(xiàn)407的實(shí)際信號(hào)，之間進(jìn)行裁定。如果存在探測(cè)器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總線(xiàn)407，當(dāng)與參考信號(hào)對(duì)比時(shí)實(shí)際信號(hào)被延遲，并且作為結(jié)果互斥元件503允許參考信號(hào)傳播，設(shè)置警告信號(hào)411。如果不存在探測(cè)器，則應(yīng)允許實(shí)際信號(hào)傳播，在這種情況下不設(shè)置警告信號(hào)411。為了考慮實(shí)際信號(hào)的傳輸中的自然變化，通過(guò)微調(diào)延遲匹配器501延遲偽信號(hào)。微調(diào)延匹配器501延遲偽信號(hào)，以使對(duì)于實(shí)際信號(hào)的延遲中的自然變化不生成警告信號(hào)，而在其它情況下生成警告信號(hào)。
圖6示出了互斥元件503的一個(gè)實(shí)施例，其包括NAND門(mén)601和603以及邏輯反相器605和607。在兩次信號(hào)傳輸之間，分別位于NAND門(mén)601和603的第一輸入端口上的參考信號(hào)609和實(shí)際信號(hào)611都為低。結(jié)果，在NAND門(mén)601和603的第二輸入端口上的信號(hào)為高。如果實(shí)際信號(hào)611在參考信號(hào)609之前變?yōu)楦?，則NAND門(mén)601的第二輸入端口上的信號(hào)變?yōu)榈停Y(jié)果參考信號(hào)被NAND門(mén)601阻塞。警告信號(hào)613保持為低。如果偽信號(hào)609在實(shí)際信號(hào)611之前變?yōu)楦?，則實(shí)際信號(hào)611被NAND門(mén)603阻塞，并且警告信號(hào)被設(shè)置為高。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，通過(guò)使用Monte-Carlo分析在地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407上的信號(hào)傳輸，而從模擬中獲得表示參考信號(hào)的對(duì)(E1，E2)。可以將計(jì)算出的參考信號(hào)存儲(chǔ)在傳播延遲電路的存儲(chǔ)器中，并用于同地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)407上的信號(hào)傳輸?shù)臉颖具M(jìn)行比較。
在另一個(gè)替代實(shí)施例中，傳播延遲電路可以耦合到該電子設(shè)備的不同單元之間的連接裝置，以便阻止從該設(shè)備獲取秘密信息。例如，參看圖1，傳播延遲電路耦合到高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC和數(shù)據(jù)高速緩沖存儲(chǔ)器DC之間的連接裝置?？商娲?，傳播延遲電路可以耦合到多于一對(duì)單元之間的連接裝置，例如耦合到高速緩沖存儲(chǔ)器控制器CC和指令高速緩沖存儲(chǔ)器IC之間的連接裝置的傳播延遲電路，以及耦合到核心管線(xiàn)CP和協(xié)同處理器COP之間的連接裝置的傳播延遲電路。
在另一個(gè)替代實(shí)施例中，通過(guò)轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)信號(hào)的傳輸。轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)電路測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)男甭剩浔硎巨D(zhuǎn)換速率。參看圖2，探測(cè)器的存在將也會(huì)影響信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率，并且通過(guò)比較實(shí)際信號(hào)和參考信號(hào)(作為偽信號(hào)獲得的或者從Monte-Carlo模擬獲得的)的轉(zhuǎn)換速率，可以檢測(cè)到實(shí)際信號(hào)和參考信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率之間的偏差是否大于從信號(hào)傳輸中的自然變化預(yù)期的偏差。如果所述偏差大于預(yù)期偏差，則生成警告信號(hào)。在I.Rayane等的“A Digital BIST for OperationalAmplifiers Embedded in Mixed-Signal Circuits(用于嵌入在混合信號(hào)電路的運(yùn)算放大器的數(shù)字BIST)”(1999年的Proceedings of theIEEE VLSI Test Symposium的論文集的第304-310頁(yè))中給出了轉(zhuǎn)換速率偏差電路的電路實(shí)現(xiàn)，以及傳播延遲電路的替代電路實(shí)現(xiàn)。
在另一個(gè)替代實(shí)施例中，用于地址和/或數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接的電容被監(jiān)測(cè)。由于探測(cè)器的存在，連接裝置的電容將增加，并且如果監(jiān)測(cè)到的電容值增加到選定的閾值之上，則生成警告信號(hào)?；蛘?，將監(jiān)測(cè)到的電容值與存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的電容參考值相比較，并且如果監(jiān)測(cè)值和參考值之間的偏差大于選定的閾值，則生成警告信號(hào)。連接裝置的電容可以被連續(xù)監(jiān)測(cè)，或者在特定時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測(cè)。用于芯片上電容測(cè)量的電路在以下文章中被描述，Laquai B等的“A new method and test structure foreasy determination of femto-farad on-chip capacitances in a MOSprocess(用于簡(jiǎn)單測(cè)量MOS工藝中的毫微微-法拉芯片上電容的新方法和測(cè)試結(jié)構(gòu))”(1992年的Proceedings of the InternationalConference on Microelectronic Test Stfucture的論文集的第62-66頁(yè))；Khalkhal A.，Girard P.和Nouet P.等的論文“On-chipmeasurement of interconnect capacitances in a CMOS process(對(duì)CMOS工藝中的互連電容的芯片上測(cè)量)”(Proceedings of the IEEE1994 Int.Conference on Microelectronic Test Structure的論文集，1994，第7卷，第130-134)；Nair P.A.等的論文“An on-chipcoupling capacitance measurement technique(芯片上耦合電容測(cè)量技術(shù))(Proceedings of the International Conference on VLSIDesign的論文集，2001，第495-499頁(yè))。
或者，電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)涉及連接裝置的電容的兩個(gè)或多個(gè)屬性，例如轉(zhuǎn)換速率以及信號(hào)的傳播延遲。
本發(fā)明可以應(yīng)用于同步和異步電子設(shè)備中。在同步設(shè)備中，在每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)將新數(shù)據(jù)的時(shí)速記錄在存儲(chǔ)元件中，引起大電流峰值，例如，大電流峰值借助于差分能量分析相當(dāng)容易檢測(cè)到。在異步系統(tǒng)中，如果相應(yīng)的電子電路已經(jīng)結(jié)束處理，則將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)元件中。結(jié)果，與同步系統(tǒng)相比，電流峰值減小，并且在時(shí)間跨度更寬。但是，對(duì)于異步設(shè)備，仍然能夠使用諸如差分能量分析之類(lèi)的技術(shù)導(dǎo)出秘密信息。
應(yīng)注意到，上述實(shí)施例用于說(shuō)明而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離所附權(quán)利要求范圍的情況下將能夠設(shè)計(jì)各種替代實(shí)施例。在權(quán)利要求中，括號(hào)之間的任何參考符號(hào)不應(yīng)理解為限制權(quán)利要求。單詞“包括”不排除存在權(quán)利要求中所列出的之外的元件或步驟。元件之前的詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這種元件。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的一些可以由同一硬件項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中描述了特定措施的事實(shí)并不意味著不能夠使用這些措施的組合獲益。
權(quán)利要求
1.一種用于加密處理的電子設(shè)備，包括通過(guò)連接裝置耦合的至少兩個(gè)電子電路(IC，CC，CP)，其中所述連接裝置被安排用于在該兩個(gè)電子電路之間傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，其特征在于監(jiān)測(cè)電路(401)被安排用于監(jiān)測(cè)連接裝置的電容中的偏差并且如果該偏差超過(guò)預(yù)定值就生成警告信號(hào)(411)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于加密處理的電子設(shè)備，其中所述監(jiān)測(cè)電路被安排用于監(jiān)測(cè)通過(guò)所述連接裝置傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)并且比較監(jiān)測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述電子電路包括邏輯電路和用于存儲(chǔ)所述邏輯電路輸出的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件。
4.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其中所述監(jiān)測(cè)電路是傳播延遲檢測(cè)電路。
5.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其中所述監(jiān)測(cè)電路是轉(zhuǎn)換速率偏差檢測(cè)電路。
6.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述監(jiān)測(cè)電路被安排用于監(jiān)測(cè)連接裝置的電容的值并且比較監(jiān)測(cè)值和參考值。
7.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其中所述參考信號(hào)是從在該電子設(shè)備上執(zhí)行的Monte-Carlo分析導(dǎo)出的。
8.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備還包括偽電子電路(405)，偽電子電路具有至少一個(gè)其電容與連接裝置的電容可比的偽連接裝置，其中所述監(jiān)測(cè)電路還用于通過(guò)在偽連接裝置傳送與通過(guò)連接裝置傳送的相同的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)監(jiān)測(cè)偽連接裝置來(lái)確定參考信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備還用于使用警告信號(hào)來(lái)對(duì)該電子設(shè)備的至少一部分下電。
10.一種用于加密處理的方法，使用包括至少兩個(gè)通過(guò)連接裝置耦合的電子電路(IC，CC，CP)的電子設(shè)備，該方法包括在該兩個(gè)電子電路之間通過(guò)連接裝置傳送信號(hào)的步驟，其特征在于該方法還包括以下步驟監(jiān)視連接裝置的電容中的偏差；如果該偏差超過(guò)預(yù)定值，則生成警告信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加密處理的電子設(shè)備，該設(shè)備具有通過(guò)連接裝置耦合的至少兩個(gè)電子電路(IC，CC，CP)，其中該連接裝置用于在兩個(gè)電子電路之間傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。該電子設(shè)備還具有監(jiān)測(cè)電路(401)，其被安排用于監(jiān)測(cè)連接裝置的電容的偏差。當(dāng)所述偏差超過(guò)預(yù)定值時(shí)，生成警告信號(hào)(411)。
文檔編號(hào)G06F21/55GK1922564SQ200580005775
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者M·N·O·德克勒克齊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司