(57)【要約】少なくとも１つの物理パラメータに関するデジタル情報を記録するためセキュアセンサチップを提供する方法及び装置であって、以降の記録が、少なくとも１つの物理パラメータが実際に指定されたチップによって記録されたものであるかというそれの真正性に関して検証可能であり、これが、センサチップにコーティング形式によるＣＰＵＦ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を設けることによって実現され、センサチップのすべてのデジタル入出力を制御するマイクロコントローラとセンサチップの両方がＣＰＵＦコーティングに埋め込まれる方法及び装置。
2008517508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの物理パラメータに関するデータを記録するセンサによってデジタル情報を記録する方法であって、
前記センサをセンサチップに設けるステップと、
前記チップにＣＰＵＦ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）コーティングにより形成されたＣＰＵＦを設けるステップと、
ＣＰＵＦコントローラによって前記センサチップのすべての入力及びすべての出力を制御するステップと、
前記センサチップと前記ＣＰＵＦコントローラの両方を前記ＣＰＵＦコーティングに埋め込むステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記出力されたデータが前記特定のセンサチップ上に記録されていることを証明する電子プルーフを、前記記録されたデータの出力と共に提供するステップをさらに有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記センサチップによって光を記録するステップをさらに有する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
ＣＣＤカメラチップ又はＣＭＯＳカメラチップによって実行されるよう前記光記録を調整するステップをさらに有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
デジタルカメラ又はデジタルビデオカメラに前記センサを設けるステップをさらに有する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記センサチップによって人間の虹彩パターンをマッピングするステップをさらに有する、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記センサチップによって人間の指紋パターンをマッピングするステップをさらに有する、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記センサチップによって音声を記録するステップをさらに有する、請求項２記載の方法。
【請求項９】
前記センサチップによって人間の声のパターンをマッピングするステップをさらに有する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
センサチップを有し、少なくとも１つの物理パラメータに関するデジタル情報を記録するセンサであって、
前記センサチップには、ＣＰＵＦ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）コーティングの形式によるＣＰＵＦが設けられ、
前記センサチップのすべてのデジタル入力及び出力は、マイクロコントローラであるＣＰＵＦコントローラによって制御され、
前記センサチップと前記ＣＰＵＦコントローラの両方が、前記ＣＰＵＦコーティングに埋め込まれるセンサ。
【請求項１１】
前記チップは、光検出素子から構成される光検出チップである、請求項１０記載のセンサ。
【請求項１２】
前記チップは、光検出素子のアレイから構成される、請求項１１記載のセンサ。
【請求項１３】
前記チップは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）チップである、請求項１２記載のセンサ。
【請求項１４】
前記チップは、ＣＭＯＳカメラチップである、請求項１２記載のセンサ。
【請求項１５】
前記チップは、人間の虹彩パターンをマッピングするよう構成される、請求項１１乃至１４何れか一項記載のセンサ。
【請求項１６】
前記チップは、人間の指紋パターンをマッピングするよう構成される、請求項１１記載のセンサ。
【請求項１７】
前記チップは、人間の声のパターンを記録するよう構成される、請求項１０記載のセンサ。
【請求項１８】
クロックモジュールが、前記チップに埋め込まれ、これにより、前記ＣＰＵＦコントローラからの出力が、前記記録の時間の記録を含む、請求項１０記載のセンサ。
【請求項１９】
ポジショニングシステムモジュールが、前記チップに埋め込まれ、これにより、前記ＣＰＵＦコントローラからの出力が、前記記録の位置の記録を含む、請求項１０記載のセンサ。
【請求項２０】
前記チップには、光、温度、圧力、音声、加速度、速度、挙動、位置、湿度及び電磁エネルギーの群からの物理パラメータの何れか１つに対するセンサである素子が少なくとも設けられる、請求項１０記載のセンサ。
【請求項２１】
前記チップは、光電子センサ、レーザセンサ、放射能の放射のためのセンサ及び化学センサ（化学成分又は化合物を検知する）の群からのセンサ素子を有する、請求項１０記載のセンサ。
【請求項２２】
前記チップには、前記モジュールによって記録されたイベントを記録するメモリが設けられる、請求項１０記載のセンサ。
【請求項２３】
前記ＣＰＵＦコントローラは、前記センサチップに一体化される、請求項１０記載のセンサ。
【請求項２４】
前記ＣＰＵＦコントローラは、前記出力されたデータが前記特定のセンサチップ上に記録されていることを証明する電子プルーフを含むデータを出力するよう構成される、請求項１０記載のセンサ。
【請求項２５】
請求項１乃至２４何れか一項記載のセンサが設けられたデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データの真正性について、すなわち、以降に使用されるデータがもとの記録されたデータを構成するか否かについて、以降においてチェック可能である、データ又はデータシーケンスを記録するセンサチップを実現することに関する。例えば、ピクチャ又はビデオシーケンスが記録されるデジタルカメラ及びデジタルビデオカメラの利用において、以降に再生されるピクチャ又はビデオシーケンスを構成するデータの真正性が、もとの記録されたデータについてチェックすることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラが販売されている。デジタルカメラは、デジタル写真撮影の１つの側面にすぎない。画像をキャプチャするため、デジタルカメラを必要とするが、デジタル写真撮影のコンセプト全体を網羅する多数の各種ツール及び装置が存在する。実際、完全なデジタル写真撮影手段を開発するため、必要とされるすべては、ユーザがＰＣ上で及びなじみのあるスナップショット形式の両方によりピクチャを撮影、格納、管理及び表示することに役立つように協調するプロダクトシステムである。技術進歩のおかげで、当該システムが今日利用可能である。それは、実質的に、デジタルカメラ、スキャナ、フォトクオリティプリンタ、フォト編集ソフトウェア及びデジタルフォトアルバムから構成される。
【０００３】
初心者にとっては、デジタルカメラは、画像の画質に関するフレキシビリティの高さなどの利益をユーザに提供する。写真が撮影された後に、フォト編集及びエンハンスメントの多くが実行される。この特徴は、従来のフィルムカメラに対する利点である。従来のフィルムカメラでは、ユーザは、所望の写真を撮影する前に、すべてのセッティングを手動により適切に調整しなければならない。デジタルカメラは、それがコンピュータにインポートされ、適切なイメージングソフトウェアがロードされると、写真のほとんどすべての側面を訂正する機能を提供する。
【０００４】
デジタル写真撮影のファンの多くは、撮影された写真を操作するのに使用されるイメージングソフトウェアによりもたらされる。フォト編集ソフトウェアは、個人がプレゼンテーションのために少しのスパイスを加え、又は画像を変形することを楽しむことを可能にする。フォト編集ソフトウェアを使用することによって、電子メール、コンピュータケーブル、スキャナ、ディスケット又はスマートカードを開始コンピュータにインポートされた画像に特殊効果を加えることができる。その可能性は多数ある。初心者ユーザから最も精通していると考えられるユーザまで魅了する多くのフォト編集ソフトウェアパッケージが、市場に存在する。
【０００５】
デジタルカメラにおいて最も使用される画像記録装置は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。ＣＣＤは、リンク又は結合したキャパシタのアレイを有する集積回路として提供される。外部回路の制御の下、各キャパシタはそれの電荷をそれの近傍の１つ又は他のものに転送することができる。
【０００６】
画素格子を含むＣＣＤが、光検知装置としてデジタルカメラ、光スキャナ及びビデオカメラに使用される。それらは、通常は入射光の７０％に応答し（約７０％の量子化効率を意味する）、入射光の約２％しかキャプチャしない写真フィルムより効率的なものにする。画像はキャパシタアレイ上のレンズによって投射され、各キャパシタにその位置における光度に比例した電荷を蓄積させる。ラインスキャンカメラに使用される１次元アレイは、画像の１つのスライスをキャプチャし、ビデオ及びスチルカメラに使用される２次元アレイは、画像全体又はそれの矩形部分をキャプチャする。アレイが画像に露光されると、制御回路は各キャパシタにそのコンテンツをそれの近傍に転送させる。アレイの最後のキャパシタが、それの電荷を当該電荷を電圧に変換するアンプに放出する。このプロセスを繰り返すことによって、制御回路は、アレイのコンテンツ全体を可変的な電圧に変換し、サンプリング、デジタル化及びメモリへの格納がなされる。格納された画像は、プリンタ、記憶装置又はビデオディスプレイに転送することができる。
【０００７】
写真はしばしば、訴訟などにおける証拠として使用される。また、公衆スペースにあるセキュリティカメラからのビデオ映像は、犯罪捜査の証拠としてますます利用されてきている。さらに、多くの各種状況において、人々は、自分がどこにいたか、又は起こったことを目撃したことを証明するために画像を示す。上述したようなケースでは、提示された画像の完全性及び真正性に依ることが可能であることが、最も重要である。すなわち、それが改ざんされていないこと、それが実際に以降において表示される最初の公開時にカメラチップによって記録されたもとの画像であることを画像に依拠することが可能であるか。上述したように今日では多数のデジタル画像編集ソフトウェアが市販されているため、その生成後に画像が変更されていないことを確信することができるか。
【０００８】
デジタル画像の記録への利用のためのさらなる具体例は、特定のバイオメトリックが所与の場所及び時間において測定されたことを証明することである。一例となるシナリオは、ユーザが自分の指紋や虹彩の画像をセンサ上に提供することによって、ユーザが建物にアクセス可能となるシステムにおいてあげられるかもしれない。いくつかの理由のため、どの人がある時間に建物を実際に訪れたか知る必要がある場合、誰が建物に入ったかについての確実な情報を取得することを所望する。誰か（システムオペレータでさえ）が測定された識別画像の偽のログを生成することが不可能であるべきである。
【０００９】
背景技術に関してここで選ばれた具体例はカメラチップを参照しているが、本明細書の説明は、半導体チップ／プロセッサによって物理パラメータを登録するすべてのタイプの従来技術によるセンサチップに該当する。
【００１０】
Ｇａｓｓｅｎｄ、Ｃｌａｒｋｅ、Ｄｅｖａｄａｓ、ｖａｎ  Ｄｉｊｋによる“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ”（１８ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ９−１３，２００２，Ｌａｓ  Ｖｅｇａｓ）からの学会論文は、“被制御ＰＵＦが、ＰＵＦにより規定される特定のアイデンティティを有するプロセッサチップ上でのみあるコード部分が実行されることを保証するのに利用することが可能である”理論を開示している。当該文献の開示は、参照することによって本出願にそのすべてが含まれる。この学会の議事録に開示された主要なアイデアが、以下において参照される。
【００１１】
ＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、複雑な物理系を利用してのみ評価可能なランダム関数である。ＰＵＦは、各種方法（シリコン、光学、音響、コーティングなど）により実現可能であり、認証識別アプリケーションにおいて利用可能である。暗号キーがＰＵＦの評価から求めることが可能であり、これらのキーは、例えば、認証用に利用可能である。“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＣＰＵＦ）”という用語は、セキュリティ装置内の分離不可な方法によりＰＵＦに物理的結合されたセキュリティアルゴリズムを介してのみアクセス可能なＰＵＦを規定する。ハッカーがコントローラへの物理的アクセスを取得することによって、セキュリティアルゴリズムを回避しようとする場合、このことはＰＵＦの破壊とキー物質の破壊を導くこととなる。制御は、ＰＵＦがシンプルな認証識別アプリケーションを超えることを可能にする基本的アイデアである。
【００１２】
ＰＵＦ及び被制御ＰＵＦは、スマートカード識別情報、認証された実行及びソフトウェアライセンシングを含む多数の用途を可能にする。現在のスマートカードでは、暗号キーは、通常はＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）又は他の不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）に格納される。スマートカードを所持する人が多数の十分説明されたアタックの１つを通じてそれのデジタルキー情報を抽出することによって、それのクローンを生成することが可能である。チップを認証するのに利用可能なスマートカードの一意的なＰＵＦによって、暗号キーを不揮発性メモリに格納する必要はない。シリコンＰＵＦの場合には、スマートカードハードウェア自体が秘密キーとなる。ＰＵＦをコーティングする場合、ＩＣの周りのコーティングがキーを形成する。このようなキーは複製することができず、そのため、それを操作、抽出及びその利用を継続することが可能である。
【００１３】
認証された実行は、特定の計算が特定のプロセッサチップ上で実行され、所与の結果を生成したことを当該計算をリクエストした人に証明する証明書を生成する。このとき、その人は、チップの所有者に依ることなく、自分がチップを製造したことを証明することが可能であって、計算を実際に実行することなく結果を構成可能なチップ製造者の信頼に依拠することができる。認証された実行は、悪意あるボランティアに対してプロテクトするため、グリッドコンピューティング及び他の形式の分散計算に大変有用である。実際、認証された実行は、計算が個人によって販売可能であり、顧客にサービスの信頼性が保証可能なアノニマス計算のためのビジネスモデルを証明書の生成を介し可能にすることができる。
【００１４】
被制御ＰＵＦはまた、ＰＵＦにより規定された特定のアイデンティティを有するプロセッサチップ上でのみあるコード部分が実行されることを保証するのに利用可能である。このように、略奪されたコードを実行することができなくなる。
【００１５】
キーが秘密に保持されることが可能である場合、古典的な暗号プリミティブによって、いわゆるデジタルＰＵＦを生成することが可能である。ＩＣに秘密キーｋと擬似ランダムハッシュ関数ｈが備えられ、改ざん耐性技術がＩＣからｋを抽出することを不可能にするのに利用される場合、関数
ｘ→ｈ（ｋ，ｘ）
はＰＵＦとなる。制御ロジックがＰＵＦと共に改ざん耐性ＩＣに埋め込まれる場合、ＣＰＵＦが効果的に生成される。
【００１６】
しかしながら、このタイプのＣＰＵＦはあまり満足いくものではない。第１に、それは高品質の改ざん耐性を必要とする。このような改ざん耐性を提供するのに利用可能なシステムがいくつかある。例えば、ＩＢＭのＰＣＩ暗号コプロセッサは、セキュリティセンシティブ（ｓｅｃｕｒｉｔｙ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）なプロセスを実行可能な改ざん検知及び改ざん応答環境内に４８６クラスプロセッシングサブシステムをカプセル化する。スマートカードはまた、その多くが破られてきた隠しキー（ｈｉｄｄｅｎ  ｋｅｙ）をプロテクトするためのバリアを搭載している。しかしながら一般に、効果的な改ざん耐性パッケージは、高価で大きなものである。第２に、デジタルＰＵＦは、メーカー耐性ではない。ＰＵＦメーカーは、同一の秘密キーを有する複数のＩＣを自由に製造し、又はＩＣの改ざん耐性パッケージングを破り、秘密キーを抽出しようとする者は、ＰＵＦのクローンを容易に製造可能である。
【００１７】
これら２つの弱点のため、デジタルＰＵＦはデジタル形式によりキーを格納することに対するセキュリティ効果を提供せず、このため、従来技術によるキー格納システムを利用することがより良い。
【００１８】
ＩＣ内部の各装置（ゲート及びワイヤ）の遅延の統計的変動を利用することによって、マーケー耐性ＰＵＦを製造可能である（シリコンＰＵＦ）。同一のロット又はウェハから製造されたＩＣは、固有の遅延変動を有する。各種製造ステップ期間中のプロセス温度及び圧力変化などによって、ウェハ全体及びウェハ毎にはダイのランダムな変化が存在する。このランダムな要素による遅延変動の大きさは、５％以上となる可能性がある。
【００１９】
遅延のオンチップ測定は、大変高い精度により実行可能であり、このため、２以上のＩＣにおける対応するワイヤの遅延が比較されるとき、信号対ノイズレシオは大変高いものとなる。回路の装置セットの遅延は、装置セットが大きなものである場合、大変高い確率により同一の回路を実現する複数のＩＣにおいて一意的なものとなる。これらの遅延は、デジタルＰＵＦにおける明示的な隠れキーと対照的に、非明示的な隠れキーに対応する。環境変化が装置の遅延の変化を引き起こす可能性があるが、原則的に遅延レシオを利用した遅延の相対的な測定は、周囲の温度の変動や電力供給の変動などの環境変動に対するロウバスト性を提供する。
【００２０】
学会リファレンスは、ＤＲＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒｉｇｈｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）システムのケースにおいて重要となる、ソフトウェアの特定部分が特定のプロセッサ上でのみ実行可能となることがどのように保証可能であるか記載している。ソフトウェアプログラムを実行した結果については何も保証されていない。特定のプロセッサは、何れかの者によって認証可能な実行のプルーフを与えることはできない。
【００２１】
他のタイプのＰＵＦは、“キャパシティブ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）ＰＵＦ”（又は“コーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）ＰＵＦ”）である。コーティングＰＵＦは、コーティングがチップをカバーすることによって誘導されるローカル（ランダム）キャパシタンスを測定するチップの上部メタルレイヤのキャパシティブセンサのアレイから構成される。これらのキャパシタンスは、コーティングから一意的な識別子又はキーを導くのに利用される。
【００２２】
材料系は、ＩＣの上に直接塗布され、不均一な電気（誘電）特性を有するコーティングから構成される。キャパシティブセンサは、ＩＣ上に存在し、上部メタルレイヤに埋め込まれる。多数のセンサ構成によってＩＣをカバーし、そのうちの１以上を選択的にアドレッシングすることによって、複数のキー（すなわち、チャレンジに対するレスポンス）を読み出すことが可能である。さらなるチャレンジ・レスポンスペアは、異なる周波数を測定することによって、又は異なる電圧変調振幅によって生成可能である。
【００２３】
このタイプのＰＵＦの重要な効果は、材料及び測定システムの相対的なシンプルさである。外部装置を必要としないため、測定はわずかな追加的コストにより実行されるが、センサ及びデータ処理は単にＩＣ自体に一体化することができる。通常は、上部メタルレイヤのカバレッジは、極めてわずかな機能ライン（ほとんどタイリング）しか有さず、このため、これは追加のコストなく検知構成をコーティングすることによって置き換えることが可能である。追加的な効果は、ＰＵＦ自体を破壊することなく測定システムに直接アクセスする（又は読み出す）ことが不可能であるということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の課題は、あるセンサチップ上であるプログラムを実行する際の出力がデジタルデータであって、当該データが実際に当該センサチップによる記録の結果であることを保証する付属のプルーフを含む装置及び方法を提供することである。これにより、記録プログラムが実行されたこと及び当該データが特定されたセンサチップ上への記録の結果であることが保証される。被制御ＰＵＦ（ＣＰＵＦ）を取り出し、これをセンサチップに単に接続することは（ワイヤ又は回路ボードを介し）、完全な保護及び安全を保証するのに十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の一特徴によると、方法の独立クレームに規定されるような方法が開示される。
【００２６】
本発明のさらなる特徴によると、装置の独立クレームに規定されるような装置が開示される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の特徴によってもたらされる効果は、チップを用いた任意のタイプのセンサをセキュアにすることが可能となるということである。当該手段は、センサチップを、好ましくはコーティングＰＵＦであるＰＵＦと組み合わせ、“電子プルーフ”を使用することによって、センサに使用されるセンサチップによって測定／記録されるデータが真正であることが証明可能であるという意味において、セキュアなセンサを創出する。このため、測定データと共に、当該測定データが特定のセンサチップによって実際に測定されたものであるという暗号的にセキュアなプルーフが取得される。
【００２８】
「センサチップ」という用語は、物理パラメータを記録するのに用いられるすべてのタイプのチップを有し、これにより、「チップ」という用語は、プロセッサやＡＳＩＣなどの均等物を含む。センサチップは、
・カメラへの画像記録などのための光検出素子を利用することによって光を検出し（ここで、「光」という用語は、少なくとも可視光、赤外光及び紫外光を含む）、
・温度検知素子を利用することによって温度を検出し、
・圧力検知素子を利用することによって圧力を検出し、
・音声記録素子を利用することによって音声を検出し、
・ラジオ及びレーダ波を検出し、
・加速度、速度、挙動、位置（ＧＰＳなど）、湿度を検出するよう構成可能である。
【００２９】
センサはさらに、光電センサ、レーザセンサ、放射能の放射のためのセンサ、化学センサ（化学成分又は化合物を検知する）の群からのセンサ素子を含むことが可能である。
【００３０】
センサチップの周囲のコーティングＣＰＵＦは、評価が容易であるが、複製又は特性化が極めて困難であるという特性を有している。従って、コーティングレイヤは、組み合わされたセンサチップとＣＰＵＦを一意的に特定するのに利用可能である。センサチップのすべてのデジタル入出力は、ＰＵＦにアクセス可能なマイクロプロセッサ（ＣＰＵＦコントローラ）によって制御される。予め規定されたプロトコルのみが、当該マイクロプロセッサ上で実行可能である。これらのプロトコルは、チップがセキュアな方法によりよってのみ利用可能となるように構成される（ＰＵＦレイヤに関する秘密情報をリークすることなく）。
【００３１】
これらのプロトコルの１つは、実施例において後述されるように、センサチップに所望のデータを記録させ、実行の証明書と共にそれを出力に提供させる。この証明書は、センサチップが埋め込まれる特定のＣＰＵＦの一意的な（複製不可な）特性を利用する。アドバーサリは、偽の実行の証明書を生成するのにチップを悪用することはできない。なぜなら、これは、センサチップへの物理的アクセスを取得することによってのみ実現可能である所定のプロトコルの外部の命令の実行を必要とするためである。チップがＣＰＵＦによりコーティングされているため、チップに侵入することは、ＣＰＵＦの特性を変更又は破壊し、無効な実行証明書をもたらすこととなる。
【００３２】
実行の証明書は、あるデータ記録がそれのＰＵＦの特性によって特定される特定の“セキュアなセンサチップ”によって実行されたことを何れかのベリファイア（ｖｅｒｉｆｉｅｒ）に証明する。もちろん、追加的なアイデンティティ値（一意的な数）が、識別を容易にするのに追加可能である。
【００３３】
本開示の利用による大変重要な１つの効果は、センサチップと共にコントローラが、センサの出力データがコントローラによって直接処理可能であり、センサチップとコントローラとの間の通信にハッカーが影響を与えることができないように、ＣＰＵＦコーティングの内部に配置される。ハッカーがチップに侵入し、センサチップ及び／又は埋め込まれたコントローラに固有の情報又はコードにアクセスすることを所望する場合、ハッカーは、チップに物理的にアクセスしなければならず、ＰＵＦコーティングに親友しなければならず、これは、キーマテリアルを破壊し、有効な証明書がもはやチップから生成不可となる。
【００３４】
センサチップと共にコントローラは、センサチップの出力データがコントローラによって識別処理可能であり、これにより、ハッカーがセンサチップとコントローラとの間の通信に影響を与えることができなくなるように、ＣＰＵＦコーティングの内部に配置される。上記の従来技術リファレンスは、ソフトウェアの特定部分が特定のプロセッサ上でのみ実行可能となることを保証することが可能であるということを説明している。ソフトウェアプログラムの実行結果については何も保証しない。本発明は、センサが何れかの者によって検証可能なプログラム実行を実際に提供することが可能であるということを開示している。従って、特定のプログラムを実行した出力（ここでは、センサを用いた測定）はデジタルデータであり、当該データが実際に当該センサによる測定の結果であることを付属の証明書が保証する。これによって、特定されたセンサチップ／プロセッサ上で測定プログラムが実行されたこと（及び当該データが結果であること）が保証可能である。この証明書は、センサにアクセス可能な何れかの者（独立した主体など）によって検証可能である。
【００３５】
本発明の上記及び他の特徴は、以降に説明される実施例を参照して明らかとなる。
【００３６】
本発明の適用は、特定のセンサチップを利用することによって記録されたデータが、実際にセキュリティカメラ（監視用に利用されるものなど）などにおいて当該センサチップによって記録されたものであることを検証する必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明による方法を実行するためのいくつかの実施例が、添付した図面によってサポートされる以下の記載において説明される。
【００３８】
本発明の一実施例は、チップ及びマイクロコントローラ（本明細書では、マイクロコントローラは、単にコントローラと呼ばれる）を、好ましくは、コーティングＰＵＦの形式によるＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）レイヤによりコーティングすることによって実現される。本実施例の概略図が、本発明の一実施例によるセンサチップが示される図１に図示される。この図において、センサチップは参照番号１により参照されている。センサチップは、入力ライン３と出力ライン４により外部と接続されるマイクロコントローラ２（ＣＰＵＦコントローラと呼ばれる）により制御される。これらの入力及び出力ラインが、外部との唯一の接続となる。センサチップとマイクロコントローラ２の両方が、ＣＰＵＦコーティング５に埋め込まれている。図示された例では、センサチップ１は、ＣＣＤチップなどのデジタルカメラチップによって表現されると仮定される。
【００３９】
図２ａ〜２ｄにおいて、ＣＰＵＦコーティングに含まれるモジュールの具体例が示される。図２ａは、センサチップ１と一体化され、ＣＰＵＦコントローラ２に接続され、これにより記録されたパラメータの時間がセキュアに記録可能なクロックモジュール６を示す。図２ｂは、センサチップ１に一体化され、ＣＰＵＦコントローラ２に接続され、これにより、記録されたパラメータの位置がセキュアに記録可能なポジショニングモジュール７を示す。図２ｃは、クロックモジュール６とポジショニングモジュール７がＣＰＵＦコントローラ２と一体化され、これにより、パラメータイベントの時間と位置がセキュアに記録可能なチップを示す。さらに、追加的メモリ８が、センサチップ１による改ざんのイベントがあったときの時間及び／又は位置を登録するときの利用のため、及び／又はパラメータの記録のための時間の位置及び時間を記録するため、ＣＰＵＦコーティングに埋め込まれるようにしてもよい。もちろん、ログ処理メモリ８を含むよう図２ａ又は２ｂによる実施例を拡張するなど、他の組み合わせも可能である。
【００４０】
ＰＵＦは、評価が容易であって、特性化が困難な関数である。具体例として、光一方向関数、シリコンＰＵＦ（上述した）及びコーティングＰＵＦがあげられる。それらは、デジタルＰＵＦ（一方向関数）に関して複製不可であるという効果を有する。このことは、それらを認証及び識別のために大変適したものにする。シリコンＰＵＦは、ＰＵＦに一体化されたＩＣ内部のゲート及びワイヤの遅延の統計的変動を利用する。
【００４１】
暗号プロトコルの重要な機構は、プルーバ（ｐｒｏｖｅｒ）Ｐが秘密情報の一部を知っていて、これにより、それのアイデンティティを証明することが可能であるか検証することをベリファイア（ｖｅｒｉｆｉｅｒ）Ｖが所望するなど、チャレンジ・レスポンス機構である。このため、ＶはチャレンジｃをＰに送信し、Ｐはｃを用いて、ｃ及びＰのみに知られている知識の固有の部分に基づきアンサーを形成する。Ｖは、Ｐにより与えられるアンサーをチェックし、それを受け入れるか否か決定する。通常の実現形態は、Ｐが公開キーＰＫを発行し、対応するキーＳＫを秘密にしておく公開鍵暗号化に基づく。Ｖは、乱数ｒを選択し、ＰＫを用いてそれを暗号化し、Ｐに送信する。Ｐのチャレンジは、ランダムなユーザ値ｒを提供することである。明らかに、ＰがＳＫを知っている場合には、Ｐは自分がＳＫを知っているという事実を証明する適切なアンサーをＶに提供することができる。
【００４２】
前のセクションのデジタルアプローチの問題点は、アタッカーがプルーバ装置Ｐをオープンにし、ＳＫを読み出し、他の装置においてこの情報を利用し、これにより、Ｐのふりをすることが可能となるということである。これが可能となる理由は、Ｐに格納される秘密情報が複製可能であるためである。さらに、上記の従来技術において確認された学会論文に提案されるシリコンＰＵＦは、温度、キャパシティブフィールド、電力供給変動などの環境の変化の影響を受けるようである。このことは、それらを再生不可能なイベントにし得る。この場合、それらは、すべての状況において認証及び識別のために確実には利用することができない。従って、本発明の一特徴によると、ＰＵＦを複製不可な装置（工場においてさえ）のある固有の特性（外部の変化にあまり反応しない）に基づくものとし、より詳細には、それをＩＣ（チップ、プロセッサ）上の特殊なコーティングに基づくものとすることが開示されている。このようなコーティングは、装置の改ざんを検出するのに利用可能である。このアイデアは、レイヤの製造過程における固有のランダム性によって、上記特性が装置に固有のものであるということを検知することによって、コーティングの存在が検証され、これにより、それから一意的な装置識別子を求めることが可能となるということである。誘電特性が、あるタイプのキャパシタンス（又はインピーダンス）測定を利用することによって決定可能である。最も実際的なケースでは、キャパシタンスは、各個別装置に一意的な方法により周波数に依存する。この効果は、チャレンジに対するレスポンスを生成するに際する効果として利用可能である。
【００４３】
自らを特定するため、装置はベリファイアからチャレンジｃを受け取る。これは、例えば、以下のようなレスポンスを生成することによって実現可能である。
【００４４】
ｒ＝ｈ２（ｃ，ＰＵＦ（ｈ１（ｃ）））          （１）
ここで、ｃはチャレンジを表し、ｒはレスポンスを表し、ハッシュ関数ｈ１及びｈ２は物理的に分離不可にＰＵＦとリンクされる。コーティングを含む装置は、コーティングのローカルな物理特性（キャパシタンス、インピーダンスなど）を測定することが可能ないくつかのセンサを有する。チャレンジｃ１の一部は、センサの何れのサブグループが使用されるか決定するのに利用される。一例として、ｎ個のセンサのアレイを想到できるであろう。チャレンジのｃ１部分は、何れのセンサが利用可能であるか規定する。あるいは、ｃ１は、１つでなく、いくつかのセンサ（すなわち、キャパシタ）を指定する。このとき、これらは測定のためパラレルに接続することができる。
【００４５】
チャレンジｃに対するレスポンスを生成するための第２ステップでは、チャレンジの部分ｃ１によって示されるセンサのサブセットを用いて、測定を行う必要がある。１つの可能性は、チャレンジｃの部分ｃ２を用いて測定をパラメータ化することである。測定結果又はそれのハッシュ（式（１））が、チャレンジｃに対する装置のレスポンスｒとなる。
【００４６】
概略すると、少なくともマイクロコントローラと共にセンサチップ（ＡＳＩＣ及びプロセッサの形式を有することが可能な）と、一部の実施例では、さらにクロックモジュール、ポジショニングシステムモジュール、及びパラメータ化された測定を利用してチップ上で測定されるローカルに変化する物理特性（キャパシタンス、抵抗など）を有するコーティングを有するすべてのものを含むＩＣとして実現されるＰＵＦが請求される。測定パラメータはチャレンジから導かれ、レスポンスは測定結果から導かれる。
【００４７】
ＣＰＵＦでは、セキュリティプログラムは、ＰＵＦがセキュリティプログラムから２つのプリミティブ関数ＧｅｔＳｅｃｒｅｔ（．）とＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ（．）を介してのみアクセス可能となるように、ＰＵＦにリンクしたセキュリティアルゴリズムの制御の下で使用される。ＧｅｔＳｅｃｒｅｔ（．）は、ＰＵＦへの入力がプリミティブ関数が実行されるセキュリティプログラムの表現に依存することを保証する。ＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ（．）は、ＰＵＦの出力がプリミティブ関数が実行されるセキュリティ関数の表現に依存することを保証する。この依存性のため、これらのプリミティブ関数が異なるセキュリティプログラム内部から実行される場合、ＰＵＦへの入出力は異なる。さらに、これらのプリミティブ関数は、新たなチャレンジ・レスポンスペアの生成が、従来技術において説明されたように、規制及びセキュアにすることが可能であることを保証する。
【００４８】
従来技術において説明された認証された実行は、ユーザのみに知られている秘密のＰＵＦチャレンジ・レスポンスペアに基づき、ユーザが出力を計算することが可能なチャレンジに対するＧｅｔＳｅｃｒｅｔ（．）プリミティブを利用する。このように、当該出力は、ユーザがＰＵＦアルゴリズムを有する特定のプロセッサチップ上でアルゴリズムを実行したことを証明するため、ユーザに対して利用することが可能である。
【００４９】
しかしながら、ユーザは、自らのチャレンジ・レスポンスペアを用いて自ら結果を生成することが可能であったため、プログラムが特定のプロセッサ上でアクティブに実行されたことを第三者に証明するため出力を利用することはできない。しかしながら、例えば、電子取引システムでは、プログラム（番組を視聴するための料金を支払うためのプログラムなど）が特定のプロセッサ上で実行されたことを第三者に実際に証明することが可能であることが望ましい。
【００５０】
従って、本発明では、何れか第三者によって検証可能な証明書としての電子プルーフと呼ばれる、特定のプロセッサ上での特定の計算のための実行のプルーフとして利用可能な証明結果の生成を可能にする方法が利用される。このタイプの電子プルーフは、センサチップによって記録されるデータの配信と共にセンサチップの外部にマイクロコントローラの出力よって配信される。
【００５１】
上記課題は、
・プリミティブ関数を呼び出すセキュリティプログラムの少なくとも一部の表現の少なくとも一部に依存した出力を返すランダム関数にアクセスする少なくとも１つのプリミティブ関数を有する被制御インタフェースを介し、セキュリティプログラムのみからアクセス可能なランダム関数（ＰＵＦなど）を有するセキュリティ装置（本発明のセンサチップなど）上でセキュリティプログラムの制御の下、プログラム命令を実行するステップと、
・ランダム関数を利用して、被制御インタフェースを介しランダム関数にアクセスすることによって、第１モードで操作するセキュリティプログラムの実行中に証明結果を計算するステップと、
・ランダム関数を利用して、被制御インタフェースを介しランダム関数にアクセスすることによって、第２モードにより動作する同一のセキュリティプログラムの実行中に証明結果を検証するステップと、
を有するプログラム命令の実行の真正性を証明する方法によって実現される。
【００５２】
セキュリティプログラムは、同一又は異なる実行ランにおいて異なる動作モードにより実行可能である。同一のプログラムにおいて少なくとも２つの動作モードを有することによって、セキュリティプログラムは、効果的に、異なるプログラム実行にいてランダム関数を利用することが可能である。ランダム関数にアクセスするプリミティブ関数はまた異なるモードにより動作する同一のセキュリティプログラムであるセキュリティプログラムの少なくとも一部の表現に依存するため、ランダム関数へのアクセスは、これら各モードによるセキュリティプログラムについて保証され、他の何れのセキュリティプログラムもランダム関数によって提供されるセキュリティを脅かす方法によってはランダム関数にアクセスすることはできない。このため、その他のモードの機能がすでに明確に規定され、セキュリティプログラムが始めて実行される間に制限されるとき、“マルチモード”プログラムは効果的なコンセプトである。
【００５３】
セキュリティプログラムの表現に応じた出力を行うことによって、セキュリティ装置上で実行される他の何れかのセキュリティプログラムが、被制御インタフェースを介し同一の入力に対して異なる結果を取得することが（ほとんど）保証される。不正な証明結果を生成するための情報を取得するため、ハッカーなどにより構成された他の任意のセキュリティプログラムは、被制御インタフェースを介しては有用でない結果しか取得できない。なぜなら、結果はハッカーによって利用されるセキュリティプログラムとオリジナルのセキュリティプログラムについて異なるセキュリティプログラム表現に依存するためである。
【００５４】
セキュリティプログラムの表現は、ハッシュ、他のシグネチャ又はその一部とすることが可能である。通常、セキュリティプログラムの表現は、完全なセキュリティプログラムをカバーするが、特殊なケースでは（セキュリティプログラムが、ランダム関数に関係しない多くの部分を有する場合など）、プリミティブ関数の入出力の呼び出し及び処理を取り扱うセキュリティプログラムの部分に表現を限定することが効果的であるかもしれない。
【００５５】
セキュリティプログラム実行中、その出力がまたセキュリティプログラムの表現に依存するプリミティブ関数を用いて、キーを求めることができる。このキーは、証明結果（の一部）を暗号化するのに利用可能である。このキーによって暗号化される結果は、同一又は異なるモードにより同一のセキュリティプログラムの後の実行を除いて役には立たない。
【００５６】
セキュリティプログラムは、典型的には、セキュリティ装置のユーザによって提供される。これはまた、異なるサブシステム又は他のシステムとすることが可能である。
【００５７】
以降の利用のため特定のセキュリティプログラムの迅速な抽出を可能にするため、任意的には、以降の実行について誰が許可されているかの許可に関する情報と共に、同一又は異なるモードによるセキュリティプログラムの以降の実行のため、プログラムコード又はそれのハッシュコードが格納可能である。
【００５８】
この方法を利用して、ＣＰＵＦは、何れか第三者（センサ装置にアクセス可能な）により検証可能な証明書である電子プルーフと呼ばれる実行の証明書を証明結果として生成するのに利用可能である。このタイプの電子プルーフは、本発明の一特徴によると、センサチップによって記録されるパラメータと共に、ＣＰＵＦ内部に埋め込まれたマイクロコントローラから外部に送信することができる。
【００５９】
さらに、ＣＣＤチップとマイクロコントローラは、被制御ＰＵＦであるＣＰＵＦの機能をそれに与えるため、追加的な処理能力により拡張されるべきである。
【００６０】
請求される方法及び装置において利用されるポジショニング（位置決定）システムは、衛星ポジショニングシステム（ＧＰＳ）、地上ベースポジショニング送信機と共にポジションニング衛星を用いたポジショニングシステム、地上ベースポジショニング送信機のみを用いたポジショニングシステムの１つである。
【００６１】
イベントが記録される追加的なメモリが、センサチップ／ＣＰＵＦコントローラに追加することができる。例えば、クロックモジュール及びＧＰＳモジュールからのシーケンシャルデータは、このログに記録することができる。このとき、記録されたデータシーケンスの不規則性が、時間又は一データの改ざんを証明するのに利用することが可能である。（アドバーサリ（ａｄｖｅｒｓａｒｙ）は、偽のＧＰＳ信号を生成しようとし、又は電磁フィールド又はショックを適用することにより内部クロックをリセットしようとすることが可能である。）ログを読み出すことは、ＣＰＵＦコントローラにおいて規定されたプロトコルを介してのみ実行可能である。
【００６２】
本発明が特定の実施例に関して説明されたが、それはここに与えられた特定の形式に限定されるものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付した請求項によってのみ限定される。請求項において、「有する」及び「含む」という用語は、他の要素又はステップの存在を排除するものでない。さらに、個別に列挙されるが、複数の手段、要素又は方法ステップが、１つのユニット又はプロセッサなどによって実現可能であるかもしれない。さらに、各特徴が異なる請求項に含まれているかもしれないが、これらは効果的に組み合わせることが可能であり、各請求項に含めることは、いくつかの特徴の組み合わせが実現可能及び／又は効果的なものでないことを意味するものではない。さらに、単数形の表現は、複数を排除するものでない。従って、「ある」、「第１の」、「第２の」などの表現は、複数を排除しない。請求項の参照符号は、単なる具体例を簡単化するものとして提供されるものであり、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の特徴により埋め込まれたセンサチップを概略的に示す。
【図２】図２は、時間及び位置データを記録するメモリと共に時間及び位置の記録のためのモジュールを含むセンサの各実施例を概略的に示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【国際調査報告】
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