專利名稱：在非易失性存儲(chǔ)器器件上嵌入的系統(tǒng)軟件復(fù)制保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器器件，具體涉及一種在非易失性存儲(chǔ)器器件上復(fù)制保護(hù)的系統(tǒng)和方法。
諸如閃速ROM(只讀存儲(chǔ)器)之類的非易失性存儲(chǔ)器器件常常遭受嚴(yán)重的盜版復(fù)制。這種盜版復(fù)制導(dǎo)致了制造者和消費(fèi)者的附加成本。因此，制造者已經(jīng)設(shè)計(jì)幾種方法以用于防止固件的未授權(quán)復(fù)制。
一種這樣的方法是采用讀保護(hù)嵌入ROM。這樣的讀保護(hù)嵌入ROM是一種僅允許從CPU(中央處理單元)核心取指令的嵌入ROM存儲(chǔ)器。然而，這種讀保護(hù)嵌入ROM方法不容易在采用分級(jí)總線結(jié)構(gòu)和高速緩沖管理的系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步，在掩膜ROM的情況下，對(duì)于每種應(yīng)用需要完全定制的保護(hù)芯片。在OTP ROM的情況下，特定的裝置是需要用于程序設(shè)計(jì)的裝置。最終，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的盜版復(fù)制者可以打開并復(fù)制一個(gè)單獨(dú)的芯片以繞過嵌入讀保護(hù)ROM。
一種替換的方法是使用專用鑒定芯片。然而，這種方法是有缺陷的，因?yàn)槠湫枰粋€(gè)諸如串行總線之類的支持硬件和來自系統(tǒng)微控制器或處理器的其他資源。
同樣地，還需要用于非易失性存儲(chǔ)器器件上的固件的改進(jìn)的復(fù)制保護(hù)。還需要這種復(fù)制保護(hù)容易并且低成本地實(shí)現(xiàn)。
通過根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以很大程度上解決已有技術(shù)中的這些和其他問題。根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器芯片復(fù)制保護(hù)采用一個(gè)存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰的讀保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)。剩余的存儲(chǔ)區(qū)還執(zhí)行常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)功能。即使芯片被復(fù)制，也不能復(fù)制被保護(hù)的存儲(chǔ)區(qū)。
為測(cè)試一個(gè)存儲(chǔ)器是否具有一個(gè)有效復(fù)制，通過系統(tǒng)軟件產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的種子值并且，使用第一密鑰，產(chǎn)生第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)。具有第二密鑰的相同種子值將產(chǎn)生后面涉及的第二函數(shù)。
為完成測(cè)試，該系統(tǒng)必須將第一函數(shù)的正確值寫回反-復(fù)制器件。當(dāng)且僅當(dāng)提供要求的應(yīng)答，才允許系統(tǒng)從反復(fù)制器件讀回第二函數(shù)的匹配值。同樣，輸出隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)被系統(tǒng)識(shí)別為錯(cuò)誤，從而是復(fù)制的結(jié)果。在該情況下，在不向下進(jìn)行的情況下系統(tǒng)暫停操作。
為實(shí)現(xiàn)復(fù)制保護(hù)器件，可以結(jié)合用于函數(shù)和比較實(shí)現(xiàn)的控制邏輯使用非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)。該函數(shù)可以被構(gòu)成查找表，對(duì)于非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)該表易于實(shí)現(xiàn)，另外，系統(tǒng)軟件用于實(shí)現(xiàn)詢問和應(yīng)答輪詢，以及如果檢測(cè)到無效復(fù)制就掛起系統(tǒng)的判定。
這樣本發(fā)明提供一種改進(jìn)的在非易失性存儲(chǔ)器固件上的非易失性復(fù)制保護(hù)。根據(jù)本發(fā)明的固件復(fù)制保護(hù)相對(duì)成本較低并且相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)結(jié)合下面的附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)可以較好地理解本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施的示范的非易失性存儲(chǔ)器芯片的方框圖；圖2是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的操作流程圖；圖3是示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的操作流程圖；和圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施的示范查找表實(shí)現(xiàn)的圖。
圖1-4示出用于非易失性存儲(chǔ)器芯片復(fù)制保護(hù)的系統(tǒng)和方法。正如下面詳細(xì)討論的，根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器芯片復(fù)制保護(hù)采用一個(gè)存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰的讀保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)而剩余的存儲(chǔ)區(qū)還執(zhí)行常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)功能。即使芯片被復(fù)制，也不能復(fù)制被保護(hù)的存儲(chǔ)區(qū)。
為測(cè)試一個(gè)存儲(chǔ)器是否是一個(gè)有效復(fù)制，通過系統(tǒng)軟件產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的種子值并且，使用第一密鑰，產(chǎn)生第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)。具有第二密鑰的相同種子值將產(chǎn)生后面涉及的第二函數(shù)。為完成測(cè)試，該系統(tǒng)必須將第一函數(shù)的正確值寫回反-復(fù)制器件。當(dāng)且僅當(dāng)提供要求的應(yīng)答，才允許系統(tǒng)從反復(fù)制器件讀回第二函數(shù)的匹配值。同樣，輸出隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)被系統(tǒng)識(shí)別為錯(cuò)誤，從而是復(fù)制的結(jié)果。在該情況下，在不向下進(jìn)行的情況下系統(tǒng)暫停操作。
現(xiàn)在按照?qǐng)D1，示出示范非易失性存儲(chǔ)器芯片100的方框圖。該非易失性存儲(chǔ)器芯片可以是，例如，諸如EPROM，或閃速存儲(chǔ)器之類的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器芯片包括一個(gè)耦合到數(shù)據(jù)總線110的存儲(chǔ)器庫101。該存儲(chǔ)器庫101包括一個(gè)公用ROM存儲(chǔ)器區(qū)102和一個(gè)被保護(hù)的ROM區(qū)105。處理單元90可以耦合到存儲(chǔ)器芯片100。處理單元90實(shí)施系統(tǒng)軟件，后面將更為詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器芯片復(fù)制保護(hù)采用一個(gè)存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰(寄存器A和B)的讀保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)105。如果芯片被復(fù)制，被保護(hù)的存儲(chǔ)區(qū)不能被復(fù)制。用戶可以選擇存取密鑰，然后通過制造者將該存取密鑰燒制入被保護(hù)的存儲(chǔ)區(qū)并且不能再次被讀出。應(yīng)該注意到盡管下面描述了第一和第二存取密鑰，根據(jù)所述實(shí)施較多或較少的密鑰也是可能的。這樣，附圖僅是示意性的。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施，可以采用三個(gè)寄存器，寄存器C，寄存器D，以及寄存器E。正如下面詳細(xì)解釋的，寄存器C是只寫入寄存器，寄存器D是只寫入寄存器，以及寄存器E是只讀寄存器。
使用寄存器C以存儲(chǔ)一個(gè)“種子”值。通過系統(tǒng)軟件產(chǎn)生隨機(jī)種子值并且在接收時(shí)將其存儲(chǔ)在寄存器C。如下面詳細(xì)描述的，系統(tǒng)軟件還用于將一個(gè)值寫入寄存器D。特別是，通過已被制造者預(yù)編程的函數(shù)F(A，C)的系統(tǒng)軟件使用寄存器D來存儲(chǔ)一個(gè)“猜測(cè)”值。寄存器E用于存儲(chǔ)已從寄存器E被讀回的一個(gè)測(cè)試值。具體地說，當(dāng)且僅當(dāng)寄存器D中的值與A和C，F(xiàn)(A，C)的函數(shù)結(jié)果匹配時(shí)，寄存器E的輸出值與B和C，f(B，C)的第二函數(shù)結(jié)果匹配。否則在寄存器E將存儲(chǔ)一個(gè)不同值。
函數(shù)F(A，C)和f’(B，C)可以通過邏輯單元106在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生或者被實(shí)施為存儲(chǔ)在邏輯單元106的查找表。該函數(shù)可以是兩個(gè)變量的任何預(yù)定函數(shù)。
參照?qǐng)D2較為詳細(xì)地示出了本發(fā)明一個(gè)方面的操作。特別是，圖2示出一個(gè)用于存儲(chǔ)用戶存取密鑰的示范程序。在步驟302，用戶選擇存取密鑰A和B。作為一種替換，可以由制造者提供存取密鑰A和B。在步驟304，系統(tǒng)將存取密鑰A和B存儲(chǔ)在被保護(hù)的ROM104。這樣，例如，可以以各種方式存儲(chǔ)存取密鑰A和B，例如使用公知的燒制技術(shù)。最終，在步驟306，系統(tǒng)產(chǎn)生函數(shù)F(A，C)和f’(B，C)的查找表。接著將該函數(shù)存儲(chǔ)在邏輯單元106以由系統(tǒng)以后使用。
圖3是示出本發(fā)明另一個(gè)方面的操作的流程圖。特別是，圖3的流程圖示出“詢問和應(yīng)答”程序。在步驟402，系統(tǒng)軟件將隨機(jī)種子值寫入寄存器C。作為響應(yīng)，在步驟406，408，邏輯單元106讀取寄存器C并使用存取密鑰A和B產(chǎn)生F(A，C)和f’(B，C)。接著系統(tǒng)軟件將F(A，C)的猜測(cè)和估算寫入寄存器D。由制造者預(yù)程編該猜測(cè)和估算。在步驟412，將寄存器D內(nèi)的值與邏輯單元106產(chǎn)生的F(A，C)的值進(jìn)行比較。如果值匹配，則在步驟414，使用f’(B，C)加載寄存器E，該f’(B，C)在步驟408通過邏輯單元106產(chǎn)生。否則，在步驟410系統(tǒng)軟件根據(jù)D產(chǎn)生隨機(jī)值，但是該值不等于f’(B，C)，該值在步驟416加載到寄存器E。
如上所述，可以使用一個(gè)或多個(gè)查找表實(shí)施函數(shù)F(A，C)和f’(B，C)。圖4示出該方法的一種實(shí)現(xiàn)?？梢允褂盟膫€(gè)(4)256X4位ROM存儲(chǔ)器402a-502d實(shí)現(xiàn)16(16)位函數(shù)500。例如，可以使用下面的函數(shù)實(shí)施函數(shù)F(A，C)F(A，C)=F1(A1，C1)·212+F2(A2，C2)·28+F3(A3，C3)·24+F4(A4，C4)即，在表1 502a實(shí)現(xiàn)F1，在表2 502b實(shí)現(xiàn)F2，在表3 502c實(shí)現(xiàn)F3，以及在表4 502d實(shí)現(xiàn)F4?？梢灶愃频貙?shí)現(xiàn)函數(shù)f’(B，C)。應(yīng)該注意到上述等式只是使用多于一個(gè)表的的復(fù)制保護(hù)函數(shù)一種可能的實(shí)現(xiàn)。這樣，上述等式僅是示意性的。
權(quán)利要求
1．一種固件復(fù)制保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于被保護(hù)存儲(chǔ)器(105)，用于存儲(chǔ)多個(gè)存取密鑰(A，B)，所述存取密鑰不能由系統(tǒng)軟件讀?。坏谝淮鎯?chǔ)器位置，用于存儲(chǔ)種子值(108)；第二存儲(chǔ)器位置(108)，用于存儲(chǔ)第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)的估算，所述第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)是所述種子值和所述多個(gè)存取密鑰中的第一個(gè)的函數(shù)；以及第三存儲(chǔ)器位置(108)，如果所述第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)通過比較則用于存儲(chǔ)第二復(fù)制保護(hù)函數(shù)的結(jié)果，所述第二復(fù)制保護(hù)函數(shù)是所述種子值和所述多個(gè)存取密鑰中的第二個(gè)的函數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的固件復(fù)制保護(hù)系統(tǒng)，所述多個(gè)存取密鑰(A，B)為用戶可選擇。
3．如權(quán)利要求2所述的固件復(fù)制保護(hù)系統(tǒng)，所述第一，第二，以及第三存儲(chǔ)器位置(108)包括第一，第二，和第三寄存器。
4．如權(quán)利要求3所述的固件復(fù)制保護(hù)系統(tǒng)，其中如果所述固件不是一個(gè)復(fù)制品則所述第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)通過所述估算。
5．一種用于固件保護(hù)的方法，其特征在于在保護(hù)存儲(chǔ)器(108)存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰(A，B)；存取一個(gè)種子值；產(chǎn)生第一和第二復(fù)制保護(hù)函數(shù)；使用系統(tǒng)軟件估算所述第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)的輸出；和如果所述第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)的所述估算和所述第一復(fù)制保護(hù)函數(shù)的所述輸出相同則存儲(chǔ)所述第二復(fù)制保護(hù)函數(shù)的輸出。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，所述第二函數(shù)是所述種子值和所述第二存取密鑰的函數(shù)。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)所述種子值。
8．一種固件復(fù)制保護(hù)器件，其特征在于裝置(105)，用于存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰并防止所述第一和第二存取密鑰被復(fù)制；裝置(108)，用于存儲(chǔ)一個(gè)種子值；裝置(101，106)，用于將所述種子值和所述第一存取密鑰的第一函數(shù)與系統(tǒng)軟件所進(jìn)行的一個(gè)估算進(jìn)行比較，如果所述固件還未被復(fù)制則所述估算和第一函數(shù)相同；以及裝置(101，106)，如果所述固件還未被復(fù)制用于實(shí)現(xiàn)所述種子值和所述第二存取密鑰的第二函數(shù)。
9．如權(quán)利要求8所述的固件復(fù)制保護(hù)器件，其中所述第一函數(shù)實(shí)現(xiàn)裝置(101，106)包括一個(gè)用于存儲(chǔ)所述第一函數(shù)的結(jié)果的存儲(chǔ)器(108)。
10．如權(quán)利要求9所述的固件復(fù)制保護(hù)器件，其中所述第二函數(shù)實(shí)現(xiàn)裝置(101，106)包括一個(gè)用于存儲(chǔ)所述第二函數(shù)的結(jié)果的存儲(chǔ)器(108)。
11．如權(quán)利要求9所述的固件復(fù)制保護(hù)器件，其中所述種子值被隨機(jī)產(chǎn)生。
12．一種固件復(fù)制保護(hù)器件，其特征在于非易失性存儲(chǔ)器器件(102)，具有用于存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰的讀保護(hù)區(qū)(105)；邏輯電路(106)，被配置為實(shí)現(xiàn)作為隨機(jī)變量和所述存取密鑰中的第一個(gè)的第一函數(shù)以及被配置為實(shí)現(xiàn)作為所述隨機(jī)變量和所述第二存取密鑰的第二函數(shù)；第一寄存器(108)，用于存儲(chǔ)所述隨機(jī)變量；第二寄存器(108)，用于儲(chǔ)存由所述第一函數(shù)的系統(tǒng)軟件進(jìn)行的估算；以及第三寄存器(108)，如果所述第二寄存器的內(nèi)容與所述第一函數(shù)匹配則存儲(chǔ)所述第二函數(shù)。
13．如權(quán)利要求12所述的固件復(fù)制保護(hù)器件，其中所述第一和第二存取密鑰不能由所述系統(tǒng)軟件讀取。
14．如權(quán)利要求12所述的固件復(fù)制保護(hù)器件，其中所述邏輯單元(106)將所述第一和第二函數(shù)實(shí)現(xiàn)為查找表。
全文摘要
非易失性存儲(chǔ)器芯片保護(hù)采用存儲(chǔ)第一和第二存取密鑰的讀保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū),如果該芯片被復(fù)制,則被保護(hù)的存儲(chǔ)器區(qū)(105)不能被復(fù)制。產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)種子數(shù)并且,使用第一密鑰,產(chǎn)生第一函數(shù)。如果該函數(shù)的輸出與一個(gè)實(shí)際密鑰的公知輸出函數(shù)匹配,則產(chǎn)生第二密鑰,該第二密鑰是該種子值和第二存取密鑰的函數(shù)。如果第二個(gè)數(shù)與所要求的值匹配,則允許存取。否則,輸出一個(gè)隨機(jī)數(shù),該隨機(jī)數(shù)被系統(tǒng)識(shí)別為錯(cuò)誤,從而為復(fù)制的結(jié)果。在該情況下,禁止對(duì)系統(tǒng)的訪問。
文檔編號(hào)G11C16/22GK1296265SQ0013239
公開日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者T·－M·陳 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)北美公司