(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給電圧源から電子回路に供給電流を送出する回路装置であって、
第１の所定の定電流とこれよりも大きい第２の所定の定電流を送出するように切り換えられ、その入力が前記供給電圧源に接続され、一方その出力がエネルギー蓄積素子および電子回路に接続される制御可能な電流源装置と、
第１基準電圧およびこれよりも高い第２基準電圧を生成する第１基準電圧源と、
供給電流の供給によって電子回路およびエネルギー蓄積素子で生成される供給電圧を前記第１および第２基準電圧と比較し、供給電圧が前記第２基準電圧よりも高い場合に前記電流源装置を前記第１定電流に切り換え、且つ供給電圧が前記第１基準電圧よりも低い場合に前記電流源装置を前記第２定電流に切り換える比較装置と、
前記電流源装置を前記電子回路によって直接切り換える切り換えリードとを備え、
前記電子回路は電子データ処理のプログラム可能装置として構成され、また電子データ処理に伴って電流源装置の切換命令が生じることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記第１基準電圧よりも低く、電子回路の特定動作のための供給電圧の最小値を表す第３基準電圧を与える第２基準電圧源と、
比較のために前記第３基準電圧および前記供給電圧が供給され、前記供給電圧が前記第３基準電圧よりも低い場合に電子回路を基本状態にリセットするリセット装置とを含む請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
電子回路の選択可能機能の実行により直接切換が予め決定される請求項１に記載の回路装置。
【請求項４】
上記請求項１〜３のいずれかに記載の回路装置を含むチップカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は供給電流を送出する回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
以後ＤＰＡと略す「差分電力解析」という語は、電子回路の供給電流の測定または供給電圧の電圧下降の測定によって供給電流を電子回路に印加し、また電子回路の入力および出力信号を測定して電子回路で行われている動作に関する情報を獲得する方法を表す。ＤＰＡは、識別機器のプログラム可能な集積電子回路における暗号化命令またはデータを発見する分析方法として特に知られるようになった。これは、クレジットカード、アクセス制御等のセキュリティに影響を及ぼすものである。
【０００３】
本発明の目的は、供給電流や供給電圧を測定することによって電子回路の内部動作に関する情報の獲得を不可能にする電子回路の供給電流を送出する回路装置を提供し、ＤＰＡ手段によって電子回路の詳細の好ましくない発見を防止することにある。
【０００４】
このような本発明の目的は、供給電圧源から電子回路に供給電流を送出する回路装置であって、
第１の所定の定電流とこれよりも大きい第２の所定の定電流を送出するように切り換えられ、その入力が前記供給電圧源に接続され、一方その出力がエネルギー蓄積素子および電子回路に接続される制御可能な電流源装置と、
第１基準電圧およびこれよりも高い第２基準電圧を生成する第１基準電圧源と、
供給電流の供給によって電子回路およびエネルギー蓄積素子で生成される供給電圧を前記第１および第２基準電圧と比較し、供給電圧が前記第２基準電圧よりも高い場合に前記電流源装置を前記第１定電流に切り換え、且つ供給電圧が前記第１基準電圧よりも低い場合に前記電流源装置を前記第２定電流に切り換える比較装置と、
前記電流源装置を前記電子回路によって直接切り換える切り換えリードとを備え、
前記電子回路は電子データ処理のプログラム可能装置として構成され、また電子データ処理に伴って電流源装置の切換命令が生じることを特徴とする回路装置により達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明により提案された過程は電子回路内部で行われる処理とは関係なく電子回路の供給電流および供給電圧を提供するので、供給電流および供給電圧はＤＰＡによって抽出されうる測定量としては使用されなくなる。これはＤＰＡによる電子回路への攻撃を効果的に阻止する。また本発明は、ある制限内で供給電流を電子回路の実際の電力必要条件に適合させることができるという利点を有する。
【０００６】
本発明によれば、供給電流は電子回路の全体的動作の間は一定ではないが、電子回路の内部処理に関する情報が周囲に知れることなく電子回路の実際の電力必要条件に適合される。一方、電子回路の電力消費が低い場合、供給電流を減少させることができ、また電子回路の最も高いと考えられる電力必要条件、すなわち電子回路の電力消費が最も高くなる電子回路の機能に対する電力必要条件に対応する数値を常に仮定する必要はない。その結果、供給電力は電子回路に対して更に効果的に使用されるが、このような高い効率および改善された費用効率を得るためにＤＰＡによる攻撃に対する保護を低下させることはない。
【０００７】
電子回路の電力必要条件は、その構造の機能や動作形態、動作状態として異なる。クロック信号に基づいて同期して動作するＣＭＯＳ構成要素によって構成される電子回路においては、最も高い電力必要条件はクロック信号の縁部からそれほど時間的に経過していない瞬間に存在する。他の時間間隔に関しては、この瞬間に電力要求事項の立上りが大きければ、エネルギー蓄積素子によってこのような電力要求事項を満たすことができる。エネルギー蓄積素子から電子回路へのエネルギーの供給は、適切なエネルギー供給を維持するために切り換えなければならない電流源装置の切換に必要と思われる期間に渡る。これは特に高い電力必要条件が持続する場合である。比較装置は、電子回路に印加される供給電圧の数値は常に第１および第２基準電圧の間の許容範囲にあることを保証する。
【０００８】
本発明による回路装置の興味深い実施例は、第１基準電圧よりも低く、また電子回路の特定の動作に対する供給電圧の最小値となる第３基準電圧を提供する第２基準電圧源と、比較のために第３基準電圧と供給電圧が供給され、供給電圧が第３基準電圧よりも低い場合に基本状態に電子回路をリセットするリセット装置とを含むことを特徴とする。
【０００９】
従って、第２の定電流の供給が電子回路の電力必要条件を適切に満たすことができない場合は、リセット装置は不適切な動作を防ぐために電子回路をその基本状態にリセットする。
【００１０】
本発明による回路装置の他の実施例は、電子回路によって直接電流源装置を切り換える切換リードを含む。特に電子回路において正確に時間指定されている機能を実行する場合、切り換えが開始される前であっても電力必要条件が比較装置によって予測されるとおりに増加する。これによって、電子回路への電力供給の柔軟性が更に増す。従って、電力消費が特に高くなる電子回路での機能過程が行われる前に、可能な最適動作状態にエネルギー蓄積素子を適時に設定することが可能になる。
【００１１】
電子回路が電流源装置の切換命令を含む電子データ処理のプログラム可能装置として構成されている場合、電子回路での選択可能な機能の実行によって電流源装置の直接切換を予め定めておくことは非常に簡単であり、また効果的である。
【００１２】
本発明による回路構成は、セキュリティおよび識別システム、特にチップカードや電子ラベルを要するシステムで好適に使用することができる。本発明の回路装置は、このようなシステムの携帯データ記憶媒体、すなわちチップカードやラベル自体での使用に特に適している。
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１の回路装置は、電子データ処理の集積化されたプログラム可能装置として適切に構成される電子回路１を含む。電子回路１は、外部供給電圧源４に供給電圧源端子２および接地端子３を介して接続されて電子回路１に供給電流を送出する、特にチップカードなどのデータ記憶媒体に収容される。電流ＩＤは、供給電圧源端子２を介して供給電圧源４から回路装置に印加される。同時に供給電圧源端子２は、出力６を介して定電流ＩＣを一時的に出力する制御可能電流源装置５の入力を構成し、また電流は制御可能な電流源装置５の切換状態に応じて第１または第２の所定の定電流の値を想定する。
【００１５】
制御可能な電流源装置５の出力６は、電子回路１の供給電圧入力７と、コンデンサーとして構成されるエネルギー蓄積素子８の端子とに接続される。制御可能電流源装置５の出力６の定電流ＩＣからは、電子回路１の供給電圧入力７への供給電流ＩＬが得られ、また供給電流ＩＬと電流ＩＣとの差がエネルギー蓄積素子８へ流れるか、またはエネルギー蓄積素子８からこの差が抽出される。その結果、エネルギー蓄積素子８を越えて、すなわち電子回路１の供給電圧入力７と接地端子３との間に供給電圧ＵＬが形成される。エネルギー蓄積素子８または電子回路１全体に渡る供給電圧ＵＬは、電子回路１で実行される機能によって生じる供給電流ＵＬの変動に合わせて変動する。
【００１６】
図１に示す装置は、２つの比較器段１０、１１および制御可能な電流源装置５の出力６に接続される非反転入力を備える比較装置９も含んでいるので、供給電圧ＵＬを受ける。図１に示す例において制御可能電流源装置５の出力６と接地端子３との間にも接続され、供給電圧ＵＬが印加される第１基準電圧源は参照番号１２で表されており、第１基準電圧を供給する第１基準電圧出力１３および第２基準電圧を供給する第２基準電圧出力１４を有する。第２基準電圧は、第１基準電圧よりも高くなっている。両基準電圧は、電子回路１の動作中に許容される供給電圧ＵＬの数値の制限値を構成する。第１基準電圧出力１３は比較装置９の第１比較器段１０の反転入力に接続されており、一方第２基準電圧出力１４は比較装置９の第２比較器段１１の反転入力に接続されている。比較器段１０、１１の出力は、制御可能電流源装置５の制御入力１５および１６にそれぞれ接続される。
【００１７】
従って、第１比較器段１０は、供給電圧ＵＬの数値または（電圧の抽出を緩和するために）供給電圧ＵＬの所定の比が第１基準電圧よりも低くなるか、あるいはこの数値よりも高くなったときに、制御可能電流源装置５の第１制御入力１５に存在する切換信号の数値が変化するように構成されている。同様に、第２基準電圧出力１４での第２基準電圧との比較で使用され、供給電圧ＵＬから得られる電圧値が第２基準電圧を超えるか、またはこれよりも低くなると、第２制御入力１６の切換信号の数値が変化する。次に、制御入力１５および１６の切換信号は、第２基準電圧を越えたときに出力６の電流ＩＣが第１の所定の定電流に一致し、また電圧値が第１基準電圧よりも低くなったときに電流ＩＣが第２の所定の定電流に一致するように制御可能電流源装置５を制御する。そのため、供給電圧ＵＬは、第１および第２基準電圧によって決まる数値の許容範囲内に常に維持される。
【００１８】
図１は第２基準電圧源１７も示しており、これには供給電圧ＵＬが供給されるので、制御可能電流源装置５の制御出力６と接地端子３との間に挿入される。この第２基準電圧源１７は、第１基準電圧値よりも低く、電子回路１の適切な動作に必要な供給電圧ＵＬの最小値を表す第３基準電圧を発する。第３基準電圧は、基準電圧出力１８を介して第２基準電圧源１７からリセット装置１９に印加される。リセット装置１９にも、制御可能電流源装置５の出力６および接地端子３を介して供給電圧ＵＬが送られ、この電圧を第３基準電圧と比較する。供給電圧ＵＬが第３基準電圧の値よりも低い場合は、、電子回路１はリセット入力２０を介してその基本状態にリセットされる。これにより、不適切な供給電圧ＵＬに起因する電子回路装置１の誤動作が防止される。
【００１９】
図１の回路装置は、電子回路１から制御可能電流源装置５の別の制御入力に延びる切換リード２１も備えている。制御可能電流源装置５は、切換リード２１を介して電子回路１により直接切り換えられる。このような切り換えは電子回路１の選択可能な機能を実行することにより予め決められており、電子回路１の電力必要条件が増減する前でも行われる。その結果、電流ＩＣまたはエネルギー蓄積素子８からの供給電流ＩＬの抽出は、比較装置９が作動する前でも予測される電子回路１の電力必要条件の変化に適応させることが可能である。このことは、電子回路１が電子データ処理のプログラム可能装置として構成され、既知の電力必要条件を要する所定の機能や命令を実行するようになっていれば、簡素かつ有利に実施することが可能である。
【００２０】
図２は図１に現れる幾つかの電流の時間ｔの関数の変化を示す。図２（ａ）に例示される電子回路１の供給電圧入力７での供給電流ＩＬの一時的変化は、第１の時間間隔における電子回路１の典型的な電流変化を表しており、この電子回路１はＣＭＯＳ回路素子で構成され、各クロック周期で発生する切換が比較的少ない通常動作モードとして考えられる機能実行の場合にクロック信号に同期して動作する。この期間の後にはクロック周期ごとの切換が多い第２の期間が続いており、これを集中動作モードと呼ぶ。最後に、通常動作モードの別の間隔がある。
【００２１】
通常モードおよび集中モードでの電子回路１の異なる電力必要条件に従い、制御可能電流源装置５は通常モードで第１の所定の定電流を、また集中モードで第２の所定の定電流を送出する。これを、電流ＩＣを示す図２（ｂ）に示す。供給電流ＩＬのクロック依存電流ピークは、電流ＩＣでは発生することはない。通常モードおよび集中モードのみは異なる定電流に基づき区別されるが、電子回路における個々の機能の実行に関しては有効情報を漏洩することはない。このような電流ＩＣの一時的変化を実現するために、制御可能電流源装置５は、供給電圧源端子２を介して供給電圧源４から、時間の関数として変化し、図２（ｃ）に示す電流ＩＤを得る。
【００２２】
図２は特に切換リード２１の動作の可能性を示す。この場合における所定の定電流間の推移は、集中モードの第１の大きな電流ピークが現れる前にすでに発生する。逆に、通常モードの第１電流ピークが現れる前に電流ＩＣは元の状態に切り換えられている。電子回路１の電力必要条件、つまり必要な供給電流ＩＬに対するエネルギー蓄積素子８の比率により異なるが、比較装置９を介して制御を行う場合、原則的には電流ＩＣおよびＩＤの図は同一であり、経時的に僅かにシフトする。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、供給電流や供給電圧を測定することによって電子回路の内部動作に関する情報の獲得を不可能にする電子回路の供給電流を送出するので、ＤＰＡ手段による電子回路の詳細の好ましくない開示を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップカード等の携帯データ記憶媒体用の本発明による回路装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回路装置における様々な電流の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１  電子回路
２  供給電圧源端子
３  接地端子
４  外部供給電圧源
５  制御可能な電流源装置
８  エネルギー蓄積素子
９  比較装置
１０、１１  比較器
１２  第１基準電圧源
１３  第１基準電圧出力
１４  第２基準電圧出力
１５、１６  制御入力
１７  第２基準電圧源
１９  リセット装置
２１  切換リード２１
【図１】
0004282865.tif 000002
【図２】
0004282865.tif 000003