(57)【要約】【課題】  チップカードの演算速度をランダム化させることによって外部からの攻撃を阻止するデジタル電子部品を提供する。【解決手段】  本発明のデジタル電子部品は、クロックＨによって決定される同期成分１０を有する電気及び電磁気式解析から保護されるデジタル電子部品において、少なくとも与えられた時間内に最小値及び最大値間をランダムに周波数を変化させ、前記クロックＨを供給する周波数発生器１２、及び前記クロックＨの周波数変化のランダム性を制御する手段１３を備えるようにした。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック（Ｈ）によって決定される同期成分（１０）を有する電気及び電磁気式解析から保護されるデジタル電子部品において、少なくとも与えられた時間内に最小値及び最大値間をランダムに周波数を変化させ、前記クロック（Ｈ）を供給する周波数発生器（１２）、及び前記クロック（Ｈ）の周波数変化のランダム性を制御する手段（１３）を備えることを特徴とするデジタル電子部品。
【請求項２】
前記周波数発生器は、少なくとも２つの周波数合成器（ＳＦ１，…ＳＦｎ）と、切替手段（２０）とを備えることを特徴とする請求項１記載のデジタル電子部品。
【請求項３】
前記周波数発生器は、少なくとも２つのＰＬＬ回路と、切替手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のデジタル電子部品。
【請求項４】
前記同期成分は、チップカードの主要部（１０）であることを特徴とする請求項１記載のデジタル電子部品。
【請求項５】
前記制御装置（１３）は、主要部（１０）によって操作されることを特徴とする請求項４記載のデジタル電子部品。
【請求項６】
前記同期成分はメモリーであることを特徴とする請求項１記載のデジタル電子部品。
【請求項７】
前記同期成分（１０）は、ケーブル同期関数であることを特徴とする請求項１記載のデジタル電子部品。
【請求項８】
前記クロック（Ｈ）の周波数変位は１Ｍｈｚと１００Ｍｈｚの間を含むことを特徴とする請求項１記載のデジタル電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気及び／又は電磁式解析から保護されるデジタル電子部品に係り、より詳しくはチップカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の属する技術分野は、例えば、消費電流の解析手段により、又は放出された電磁波の解析により、データ抽出（通常、暗号鍵と共に）を有効にするためのメカニズムであるチップカードのようなデジタル電子部品の実施に関する。このような解析には、一般に、ＳＰＡ(Simple Power Analysis)，ＤＰＡ(Differential Power Analysis)又はＳＥＭＡ(Simple Electrical Magnetic Analysis)，ＤＥＭＡ(Differential Electrical Magnetic Analysis)と呼ばれるものがある。
【０００３】
このような解析によって、チップカードの主要部が何を行うか、どのデータが最後に処理されるのかを解明することは可能である。従って、このデータを送信するために使用する、単一の（又は複数の）暗号鍵にアクセスすることは可能である。そのような侵入は、全く危険を伴うものではないかもしれない、なぜならば、構成要素が変わらないままであるので、起こりうることを後で検証することは可能ではないからである。
【０００４】
「差分出力解析入門、及び関連する取り組み」（インターネットサイト：www.cryptography.com、暗号法研究、１９８８）と題する、ポール  コーチャー、ジョシュァ  ジャフェ、そしてベンジャミン  ジュンの記事に記載されているように、この解析法は、大きな影響があるかもしれない、なぜならば、彼らは、暗号化された通信に使用される暗号鍵を復元することを許可しているからである。さらに、そのような攻撃は、素早く設定されたり、容易に入手可能な装置を使用することで実行されるかもしれない。このような攻撃を実現するための所要時間は、攻撃（ＤＰＡ，ＳＰＡ）の種類によって決まり、そして、熟考された構成要素の機能によって異なる。ＤＰＡ攻撃は何時間もかかるのに対し、ＳＰＡ攻撃は、構成要素が一つであるために２，３秒ですむ。
【０００５】
今日のデジタル電子工学は、このような電気的又は電磁気的解析を鑑みれば、最低限のものであり、保護されるものではない。攻撃の二つのファミリーは、一方が複数のソフトウエア、他方が複数のハードウエアに存在する。データに関しては、チップカードの主要部によって処理される。
【０００６】
一つ目のファミリーによれば、ある技術的解決法は、できる限りランダムに消費電流を提供することにあり、この消費電流は、主要部によって処理されるデータに対し関連する確率は低い。このように、命令の手順をランダム化すること、あるいは処理されたデータを可能な限りランダムに提供することは可能である。
【０００７】
二つ目のファミリーによれば、以下に挙げるいずれか一方を行うことが可能である。
【０００８】
・消費電流及び主要部によって処理される命令の間の関連性を完全に理解するのを困難にするために、可能な限り安定した電流を提供すること。
【０００９】
・主要部の二つの等しい演算を非同期化するために消費電流をランダム化すること。
【００１０】
本発明は、二つ目のケースに属する。
【００１１】
欧州特許出願公開第１１１３３８６号明細書には、このような攻撃に鑑みて、チップカードを保護するための解決法が記載されている。この解決法によれば、二つのcondensatorがチップカードに内蔵されており、それらは、常に一方が、外部の電源装置によって充電され、他方がチップカードの構成要素を起動することによって放電される。二つのcondensatorの役割は、素早く交互に動作し、前記構成要素の演算に関して、少しの情報も取り出せないという意味では、電源装置がチップカードの構成要素から分離される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、例えば、解析が困難な、そして恐らく不可能なＳＰＡ／ＤＰＡ、及び／又はＳＥＭＡ／ＤＥＭＡといった、チップカードのようなデジタル電子部品の演算速度をランダムに変化させることによって、上記記載の問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、クロックによって決定される同期成分を有する電気及び／又は電磁気式解析から保護されるデジタル電子部品において、少なくとも与えられた時間内に最小値及び最大値間をランダムに周波数を変化させ、前記クロックを供給する発生手段、及び前記クロックの周波数変化のランダム性を制御する手段を備えることを特徴とするデジタル電子部品に関する。
【００１４】
前記クロックの発生手段は、周波数発生器に命令を出すランダム周波数指示発生器を含んでも構わない。
【００１５】
前記周波数発生器は、少なくとも二つの周波数合成器、又はＰＬＬ回路（Phase Locked Loop）、及びこれらの合成器又は回路間の切換手段を含んでも構わない。
【００１６】
前記同期成分は、チップカードの主要部、メモリー、あるいは、例えばＦＰＧＡタイプ（Field,Programmable Gate Arrays）又はＡＳＩＣタイプ（Application specific integrated Circuit）のようなケーブル同期関数であっても構わない。
【００１７】
周波数変化の範囲は、ＤＰＡ／ＳＰＡ及びＤＥＭＡ／ＳＥＭＡタイプの解析を最大限に阻害するために、可能な限り広くなければならない。考慮されたランダムは、実質的なランダムであり、なぜなら、この場合、クロックの位相又は周波数シフトではなく、操作されたランダム周波数だからである。同期成分の消費電流がこのような方法でクロックを阻害することによって、ランダムにさせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面で説明するように、本発明によれば電気及び／又は電磁気式の攻撃から保護されるデジタル電子部品は、チップカードを例として以下の構成からなる。
【００１９】
つまり、前記チップカードの主要部１０と、ランダム周波数指示発生器１１と、該発生器１１によって操作され、前記主要部にクロックＨを提供し、そして、最小値及び最大値間をランダムに周波数を変化させる周波数発生器１２と、前記クロックＨの周波数を測定し、その周波数変化の実質的なランダムオペレーションを検証することを図る制御装置１３とからなる。
【００２０】
可能な限り大きな前記クロックＨの周波数変位は、１Ｍｈｚ及び１００Ｍｈｚの間に含まれる。
【００２１】
図示された実施例によれば、周波数発生器１２は、制御装置１３のアウトプット１５から供給される信号を制御する、少なくとも二つの周波数合成器ＳＦ１，…ＳＦｎと、これらの合成器ＳＦ１，…ＳＦｎのアウトプット信号Ｆ１…Ｆｎを受け取る多重化及び同期回路２０とから成る。
【００２２】
そして、周波数変化が起こる時に、前記制御装置１３がインプット１６で受け取った信号を解析することによって妨害が起こりえないことを検証し、前記多重化及び同期回路２０にＳＥＬ信号を送ることによって、前記合成器ＳＦ１，…ＳＦｎのアウトプットで複数の周波数の中から一つを選択する。
【００２３】
従って、前記制御装置１３は、以下の方法で操作させてもよい。
【００２４】
まず、ランダム周波数指示発生器１１から新しい値を要求し、前記発生器１１によって制御装置１３に値を与える。そして、前回の値と比較して今回の値のランダム性を制御装置によって検証し、合成器ＳＦ１，…ＳＦｎへ今回の値を送る。
【００２５】
本発明は、演算を実行する主要部の操作をランダム化すること、及びランダムな消費電流の出現を与えることを可能にする。なぜならば、ＳＰＡ／ＤＰＡ及び／又はＳＥＭＡ／ＤＥＭＡを解析することは困難であり、かなり増加する無数の電流解析を必要とするので恐らく無理だからである。
【００２６】
本発明は、主要部を変更しないこと、そして周波数の特有の範囲内で主要部を操作することを許可する。
【００２７】
本発明を保護するための範囲は、前記ランダム周波数指示発生器、及び主要部の指示周期の範囲に応じた周波数変化の周期に依存する。
【００２８】
有利な実施形態によれば、前記制御装置は、主要部によって操作させてもよい。
【００２９】
その他の手段によれば、もし重要と考えられるならば、与えられた時間内にのみ本発明に従ってクロックＨのランダム周波数変化をアクティブにすることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電気及び／又は電磁気式攻撃から保護されるデジタル電子部品を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…主要部
１１…ランダム周波数指示発生器
１２…周波数発生器
１３…制御装置
１５…アウトプット
１６…インプット
２０…多重化及び同期周期
Ｈ…クロック
【図１】
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【国際調査報告】
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