專利名稱：適于檢測通過傳送能量進行的攻擊的電子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于保護電子部件領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種適于檢測主動攻擊的電子部件。
背景技術(shù)：
將主動攻擊與被動攻擊進行區(qū)分是常用手段。被動攻擊是攻擊者僅僅滿足于觀察部件活動的攻擊。相反，主動攻擊是通過注入故障從而攻擊者在部件正在執(zhí)行敏感算法或命令時在 物理上干擾部件的攻擊。在部件處，這種干擾表現(xiàn)為能量的傳送(例如光或電磁能量)。這種能量傳送造成 電流的增大，從而將部件置于非預期和脆弱的狀態(tài)。已知響應于通過來自激光器的光能來注入故障，通過分析智能卡的行為來評估智 能卡的安全性。圖1示出了這種評估的原理。參照圖1，部件10串聯(lián)連接在具有電阻R的兩個電阻器之間，一個電阻連接至地， 而另一個連接至正電壓Vcc，然后，使用激光脈沖來照射部件。在光干擾時刻并貫穿其持續(xù)時間，這種能量傳送造成部件上游(Vcc)和下游 (Gnd)的過剩電流。這種過剩電流可以由兩個原因造成·它可以由光脈沖引入，其中光產(chǎn)生與電子一樣多的空穴；這些空穴流向正電壓 Vcc，電子流向地，從而影響電流il和i2 ；·它也可以由部件中的短路電流引起，短路電流本身是由光脈沖造成的。目前，沒有已知方法來檢測這種攻擊。文獻EP 1 804 199描述了一種用于檢測攻擊的方法，所述攻擊在于改變正電壓 Vcc0不幸的是，該方法不用于檢測通過傳送能量進行的攻擊，這種攻擊與上述激光攻擊具 有相同類型，并且對電壓Vcc沒有作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提供一種適于檢測通過傳送能量進行的攻擊的部件。更具體地，本發(fā)明提供了一種電子部件，包括·參考獲得裝置，用于獲得被稱為參考幅度的物理幅度，所述幅度可動態(tài)調(diào)整，并 且表示所述部件的預期活動；·比較器裝置，適于將所述參考幅度與表示所述部件的實際活動的、相同類型的幅 度進行比較；以及·檢測器裝置，適于根據(jù)所述比較的結(jié)果來檢測攻擊。相應地，本發(fā)明提供了一種用于保護電子部件的保護方法，包括 參考獲得步驟，用于獲得“參考”物理幅度，所述幅度可動態(tài)調(diào)整以表示所述部件的預期活動；·比較步驟，將所述參考幅度與表示所述部件的實際活動的、相同類型的幅度進行 比較；以及·檢測步驟，根據(jù)所述比較步驟的結(jié)果來檢測攻擊。一般地，本發(fā)明尋求檢測通過部件的電流的任何異常增大。通過示例，可以通過將表示部件實際消耗的電流的電流與可動態(tài)調(diào)整并且表示部 件的預期活動的可變參考電流進行比較，來實現(xiàn)本發(fā)明。在特定實施例中，本發(fā)明的電子部件包括邏輯單元，適于產(chǎn)生幅度與上述可變參 考電流相等的電流。更準確地，如果在正常使用期間，部件的消耗在很大程度上取決于其在執(zhí)行命令 時的活動，則本發(fā)明提出，通過根據(jù)部件在給定時刻的預期活動來調(diào)整參考幅度，從而執(zhí)行 動態(tài)監(jiān)控。因此，在給定時刻，本發(fā)明的部件監(jiān)控其電流消耗的水平是否超過閾值，其中閾值 根據(jù)芯片的活動而動態(tài)變化。如果在給定時刻超過閾值，則意味著部件正受到通過傳送能 量進行的攻擊，并且可以觸發(fā)警報以對此進行響應。在具體實施例中，電子部件包括至少一個模塊，在給定時刻，參考電流表示在該時 刻活動的模塊的最大預期消耗。在具體實施例中，邏輯單元具有與部件所具有的所述模塊的數(shù)目相同數(shù)目的并聯(lián) 電阻器，每個電阻器經(jīng)由開關(guān)連接至所述模塊之一，并且其大小被確定為使得當所述模塊 活動時，流過所述電阻器的電流表示該時刻所述模塊的預期最大消耗。在具體實施例中，電子部件模塊包括處理器，適于根據(jù)與邏輯單元的電阻器相關(guān) 聯(lián)的模塊的活動或非活動特性來設置與所述電阻器相關(guān)聯(lián)的開關(guān)。在一種變型中，開關(guān)可以通過硬件裝置來設置。在具體實施例中，比較器裝置由存在輸入電容器的寄存器構(gòu)成，所述輸入電容器 適于根據(jù)表示實際消耗電流的電流是否超過參考電流來進行充電或放電。在本發(fā)明的具體實施例中，表示實際消耗電流的電流是通過實際消耗的電流的電 流鏡來獲得的。在本發(fā)明的具體實施例中，通過用于檢測目的的電流鏡的電流等于部件實際消耗 的電流。在一種變型中，通過電流鏡的電流小于部件實際消耗的電流，并與部件實際消耗 的電流成比例，從而能夠使用遠小得多的電流電平來檢測故障，以限制電流鏡所消耗的電流量。在本發(fā)明的另一實施例中，考慮用于確定部件的預期和實際活動的性質(zhì)的物理幅 度是電壓。因此，在具體實施例中，本發(fā)明的電子部件包括用于獲得可動態(tài)調(diào)整并且表示部 件的預期活動的“參考”電壓的裝置，以及適于將所述參考電壓與表示部件的實際消耗的電 壓進行比較的比較器裝置。本發(fā)明還提供了一種智能卡(或微電路卡)，符合ISO 7816標準，并包括由如上所 述的電子部件構(gòu)成的微控制器。
在具體實施例中，上述保護方法的各個步驟由計算機程序指令來確定。因此，本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)介質(zhì)上的計算機程序，所述程序適于在微電路卡 中實現(xiàn)，所述程序包括適于實現(xiàn)如上所述的第一保護方法的步驟的指令。程序可以使用任何編程語言，并且可以是源代碼、目標代碼、或源代碼與目標代碼 之間的代碼的形式，如部分編譯的形式，或者任何其他所需形式。本發(fā)明還提供了一種計算機可讀數(shù)據(jù)介質(zhì)，包括如上所述的計算機程序指令。數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是能夠存儲程序的任何實體或設備。例如，所述介質(zhì)可以包括存儲 裝置，如只讀存儲器(ROM)、光盤ROM (CD ROM)、或微電子電路ROM、或甚至磁記錄裝置，例如 軟盤或硬盤。此外，數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是可傳輸介質(zhì)，如電或光信號，適于經(jīng)由電纜或光纜、通過無 線電、或通過其他方式來傳送。具體地，本發(fā)明的程序可以從因特網(wǎng)類型的網(wǎng)絡中下載。備選地，數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是其中結(jié)合有程序的集成電路，所述電路適于執(zhí)行所討論 的方法，或者在執(zhí)行所討論的方法時使用。


參照示出具有非限制特性的實施例的附圖，通過以下描述，本發(fā)明的其他特性和 優(yōu)點將變得顯而易見。附圖中·圖1，如上所述，示出了本發(fā)明可以檢測的主動攻擊；以及 圖2至4示出了根據(jù)本發(fā)明具體實施例的3個電子部件。
具體實施例方式第一實施例的詳細描述圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的智能卡150。智能卡150符合ISO 7816標準。智能卡150具有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子 部件10。微電路卡150，或者更具體為其中使用的電子部件10，適于經(jīng)由以觸點形式實現(xiàn) 的通信接口 300來與卡外部的實體交換數(shù)據(jù)。在該實施例中，本發(fā)明由硬件裝置實現(xiàn)。在本示例中，電子部件10具有3個模塊11、12和13。根據(jù)本發(fā)明，電子部件10具有邏輯單元20，適于產(chǎn)生可變幅度的電流，稱為“參
考”電流Ieef °在本實施例中，邏輯單元20包括并聯(lián)的3個電阻器Rl、R2和R3。這些電阻器中 的每一個的一個端子經(jīng)由PMOS開關(guān)連接至正電源Vcc，一個端子接地。在本實施例中，經(jīng)由例如PMOS類型的開關(guān)，電阻器Rl至R3中的每一個可以連接 至或不連接至所述模塊11至13之一，當所討論的模塊活動時，該開關(guān)關(guān)閉，否則該開關(guān)開
啟ο更準確地，當例如模塊11變?yōu)榛顒訒r，模塊11產(chǎn)生活動信號IAmi，該信號使連接 至模塊11的PMOS開關(guān)閉合，并且電流流過電阻器R1，該電流幅度為IK1，由(Vcc-O)/Rl給
出ο在本發(fā)明的該實施例中，電阻器Rl的大小被配置為使得電流Iki與模塊11的最大
6消耗相對應。類似地，電阻器r2和r3的大小被配置為使得在模塊12和13活動時，流過電 阻器r2和r3的電流ik2和ik3與這些模塊中每一個的最大消耗相對應。因此，在任何給定時刻，參考可變電流ikef與活動模塊11至13的最大消耗相對應。電子部件10實際消耗的電流寫為ironsq。在這里所示的示例中，電子部件10包括·第一電流鏡，由兩個pmos晶體管tl、t2組成，適于復制流過晶體管tl的分支、 并且由晶體管t2的分支中的電子部件10實際消耗的電流；·第二電流鏡，由兩個nmos晶體管τ3、τ3組成，適于復制流過晶體管τ4的分支中 的邏輯單元20的參考電流ikef。在本示例中，nmos晶體管t3和t4具有相同的大小。在這里描述的實施例中，電子部件10具有節(jié)點nd，節(jié)點nd具有·輸入分支，包括晶體管T2，并傳送幅度為Icqnsq ΜΙΚ·的電流；·第一輸出分支，包括晶體管τ4，并傳送幅度為ikef的電流；以及 第二輸出分支，連接至寄存器reg的輸入電容器15的電極，并傳送幅度為ikk的 電流。通過對節(jié)點nd應用kirwioff定律ireg — iconso_mieeoe_iref自然地，當晶體管tl和t2相同時，以下適用ireg — iconso-1eef然而，晶體管tl和t2可以被選擇為不同。例如，為了避免過度增大的消耗，t2可 以是tl的1/10。在這種情況下，對電阻器給出更大10倍的電阻，使得電流ikef與ironsq—ΜΙΚ· 相當。在這里描述的實施例中，部件10具有適于存儲二進制值的寄存器reg，該值取決 于電容器15的充電/放電特性。在正常情況下，電流ikk為負，因為參考可變電流ikef被選擇為與活動模塊11至 13的最大消耗相對應；電容器15放電，寄存器reg處于低電平。相反，當電子部件10受到造成將過剩電流傳送至部件的主動攻擊時，此時該部件 的實際消耗超過參考電流，并且ikk為正；電容器15充電，寄存器reg處于高電平。因此，讀取寄存器reg的電平用于將參考電流ikef與部件10實際消耗的電流icqnsq 進行比較。在這里描述的實施例中，從寄存器reg的輸出值可以產(chǎn)生警報信號，以處理按照 這種方式檢測的攻擊。第二實施例的詳細描述圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的智能卡150。在本實施例中，本發(fā)明部分通過軟件裝置來實現(xiàn)。電子部件10包括處理器17， 適于激活/去激活每個模塊11至13。在本實施例中，通過總線，電子部件10首先與隨機存取存儲器(ram)600相關(guān)聯(lián)， 其次與非易失性存儲器200(例如為電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)類型)相關(guān)聯(lián)。 智能卡150的非易失性存儲器200構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)介質(zhì)。存儲器200包含根據(jù)本發(fā) 明的計算機程序pg40，該程序具有適于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的保護方法的指令。
在該實施例中，電子部件10具有配置模塊18，配置模塊18具有與模塊11至13中 的每一個相關(guān)聯(lián)的配置比特。與模塊相關(guān)聯(lián)的比特的值由處理器17根據(jù)模塊的活動/非活動特性來設置。在該實施例中，與電阻器Rl至R3中的每一個相關(guān)聯(lián)的PMOS開關(guān)根據(jù)與對應于電 阻器的模塊相關(guān)聯(lián)的比特的值來開啟或關(guān)閉。在該實施例中，處理器17監(jiān)控寄存器REG的狀態(tài)，并在該狀態(tài)超過第二電平時觸
發(fā)信號。第三實施例的詳細描述圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的智能卡150。在該實施例中，電子部件10具有節(jié)點ND，節(jié)點ND具有·入口分支，包括晶體管T2，并傳送幅度為Icqnsq ΜΙΚ·的電流；·第一輸出分支，具有電阻器R，并傳送幅度為IrasQ—ΜΙΚ·的電流；以及·第二輸出分支，連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器34的輸入，傳送幅度為0的電流。在電阻器R的端子上的電壓通過歐姆定律獲得UC0NS0_MIEE0E 一 R * Ic0NS0_MIRE0E在這里描述的實施例中，電子部件10包括寄存器四，包含電壓Uotsq MI_的數(shù)字 值，Uews■■表示電子部件10的實際消耗。在該實施例中，電子部件10具有寄存器觀，包括根據(jù)模塊11至13中每一個的 活動，表示在電子部件10的端子上的預期電壓的值。作為示例，該寄存器可以直接由模塊 來配置。在這里描述的實施例中，電子部件10包括減法器35，適于取得寄存器28與四的 內(nèi)容之間的差值，進位信號(carry signal)連接至寄存器REG。因此，在給定時刻，如果部件10的實際消耗超過所述時刻的預期消耗，則寄存器 REG的值等于1 ；然后，警報信號切換至第二電平。在上述3個實施例中的每一個中，在警報信號切換至第二電平時(該電平表示主 動攻擊)，可以進行各種動作。作為示例，以下是可能的·擦除智能卡150的非易失性存儲器中存儲的密碼密鑰；·擦除智能卡150的非易失性存儲器中全部或部分；和/或·將軟件標記設置為1，每次智能卡150上電時讀取該標記，檢測到1值將禁止對 智能卡的任何使用。
權(quán)利要求
1.一種電子部件(10)，包括 參考獲得裝置(20)，用于獲得被稱為參考幅度的物理幅度(Ikef，uras()—MIK·)，所述幅度 可動態(tài)調(diào)整，并且表示所述部件(10)的預期活動； 比較器裝置(REG，17)，適于將所述參考幅度(Ikef，Ueef)與表示所述部件的實際活動 的、相同類型的幅度(IOTSQ—，Iconso' UC0NS0_MIEE0E)進行比較；以及 檢測器裝置，適于根據(jù)所述比較的結(jié)果來檢測攻擊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子部件(10)，其特征在于，所述電子部件(10)包括比較 器裝置(REG，17)，適于將表示所述部件實際消耗的電流(Ιω·)的電流(Ira^jmrai, IraJ與 可動態(tài)調(diào)整以表示所述部件的預期活動的可變參考電流(Ikef)進行比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子部件(10)，其特征在于，所述電子部件(10)包括邏輯 單元(20)，適于產(chǎn)生幅度與所述可變參考電流(Ikef)相等的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電子部件，其特征在于，所述電子部件包括至少一個模 塊(11，12，13)，在給定時刻，所述參考電流(Ikef)表示在該時刻活動的模塊的最大預期消
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子部件，其特征在于，所述邏輯單元00)具有與部件所具 有的所述模塊的數(shù)目相同數(shù)目的并聯(lián)電阻器(R1，R2，R3)，每個電阻器經(jīng)由開關(guān)連接至所述 模塊之一，并且其大小被確定為使得當所述模塊活動時，流過所述電阻器的電流表示該時 刻所述模塊的預期最大消耗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子部件，其特征在于，所述電子部件包括處理器，適于根 據(jù)所述模塊的活動或非活動特性來設置所述開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的電子部件，其特征在于，所述比較器裝置由存 在輸入電容器(15)的寄存器(REG)構(gòu)成，所述輸入電容器適于根據(jù)所述表示實際消耗電流 (ICONSO)的電流 (IC0NS0—MIRROR，工CONSO )是否超過所述參考電流來進行充電或放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的電子部件，其特征在于，所述表示實際消耗電流 (ICONSO)的電流(ImNS。—MIRR。R，ICONSO)是從所述實際消耗的電流(IraJ通過電流鏡來獲得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子部件(10)，其特征在于，所述電子部件(10)包括 用于獲得可動態(tài)調(diào)整并且表示所述部件(10)的預期活動的“參考”電壓(Ukef)的裝置(20)；以及 所述比較器裝置(REG，17)適于將所述參考電壓(Ukef)與表示所述部件的實際消耗的電壓(U CONS0_MIRROR )進行比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子部件(10)，其特征在于，所述電子部件(10)包括至少 一個模塊(11，12，1 ；以及寄存器( )，包含表示根據(jù)每個所述模塊(11，12，1 的活動在 所述部件(10)的端子上的預期電壓的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電子部件(10)，其特征在于，所述電子部件(10)包括 電阻器(R)，與所述部件(10)并聯(lián)，傳送表示所述部件實際消耗的電流(IraJ的幅度(I CONS0_MIRROR )的電流；以及 寄存器( )，包含在所述電阻器(R)的端子上并表示所述部件(10)的實際消耗的電壓(U CONS 0_MI RROR/ U -J 數(shù)字值。
12.—種智能卡(150)，符合ISO 7816標準，并包括由根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項 所述的電子部件構(gòu)成的微控制器(10)。
13.一種用于保護電子部件(10)的保護方法，包括 參考獲得步驟，用于獲得“參考”物理幅度(Ikef，Ukef)，所述幅度可動態(tài)調(diào)整以表示所 述部件(10)的預期活動； 比較步驟，將所述參考幅度(Ikef，Ueef)與表示所述部件的實際活動的、相同類型的幅度(ICONSO—MIRROR，ICONSO，UC0NS0_MIRE0E )進行比較(REG, 17)；以及 檢測步驟，根據(jù)所述比較步驟的結(jié)果來檢測攻擊。
14.一種包括指令的計算機程序，當所述程序由計算機執(zhí)行時，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13 所述的保護方法的步驟。
15.一種計算機可讀的記錄介質(zhì)，其上記錄有包括指令的計算機程序，所述指令執(zhí)行根 據(jù)權(quán)利要求13所述的保護方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子部件(10)，包括·參考獲得裝置(20)，用于獲得被稱為參考幅度的物理幅度(IREF)，所述幅度可動態(tài)調(diào)整，并且表示所述部件(10)的預期活動；·比較器裝置(REG)，適于將所述參考幅度(IREF)與表示所述部件的實際活動的、相同類型的幅度(ICONSO_MIRROR)進行比較；以及·檢測器裝置，適于根據(jù)所述比較的結(jié)果來檢測攻擊。
文檔編號G06K19/073GK102129593SQ201010593229
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者休格斯·蒂埃博德拉克勞伊, 尼古拉斯·莫林 申請人:歐貝特科技公司