DE69805155T2 - Integrierte Schaltung und Chipkarte mit einer solchen Schaltung - Google Patents

Integrierte Schaltung und Chipkarte mit einer solchen Schaltung

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen integrierten Schaltkreis, umfassend eine erste Verarbeitungseinheit und einen nicht-flüchtigen Speicher zur Speicherung eines Schlüssels, wobei die erste Verarbeitungseinheit angeordnet ist, um einen kryptographischen Algorithmus unter Verwendung des gespeicherten Schlüssels auszuführen, und sie bezieht sich auf eine Smartcard, die einen solchen Schaltkreis umfasst.
  • Solche integrierten Schaltkreise werden in verschiedenen Systemen verwendet, die gegen Eindringen/Verwendung durch nicht-autorisierte Personen geschützt sind. Der gespeicherte Schlüssel wird verwendet, um den Klartext von verschlüsselten Nachrichten unter Verwendung des kryptographischen Algorithmus zu erhalten. Als ein Beispiel eines Systems, in welchem solch ein integrierter Schaltkreis verwendet werden kann, sei ein Bezahl-Fernsehsystem erwähnt.
  • Die EP-A-0 434 551 beschreibt ein Datenverarbeitungssystem, das tragbare Objekte, wie z. B. Karten, verwendet, die Speicherchips und einen Verarbeitungsschaltkreis beinhalten, wobei eine erste Speicherzone elektrisch löschbar ist und bei Anforderung durch die Verarbeitungsschaltkreise in dem Objekt beschreibbar ist. Zufallszahlen werden erzeugt, die einen ersten Parameter berücksichtigen, der der ersten Zone entnommen wird, und wenigstens einen zweiten Parameter berücksichtigen, der in eine zweite, nicht-flüchtige Zone des Objektes geschrieben ist, wobei der Inhalt dieser zweiten Zone jedes Mal modifiziert wird, wenn die erste Zone gelöscht wird, so dass die Kombination der Parameter niemals nach den verschiedenen Löschoperationen der ersten Zone identisch ist.
  • Im Hinblick auf die Verfügbarkeit von immer mehr verbesserter technischer Ausrüstung zum Prüfen integrierter Schaltkreise und ihres Betriebs besitzen nicht- autorisierte Personen die Möglichkeit, einen gespeicherten Schlüssel von einem integrierten Schaltkreis dieses Typs zu lesen, wobei die Sicherheit des Systems aufgebrochen wird.
  • Die Erfindung zielt auf die Vorgabe eines integrierten Schaltkreises des oben erwähnten Typs mit verbesserter Sicherheit. Zu diesem Zweck ist der integrierte Schaltkreis der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-flüchtige Speicher wenigstens zwei nicht-flüchtige Speicherelemente umfasst, wobei jedes Speicherelement einen Anteil des in dem kryptographische Algorithmus verwendeten Schlüssels speichert und jedes Speicherelement mit der ersten Verarbeitungseinheit über einen unabhängigen Bus angeschlossen ist.
  • Auf diese Weise wird ein integrierter Schaltkreis mit erhöhter Komplexität erhalten, wobei beide Busse und/oder logische Schaltkreise innerhalb der Verarbeitungseinheit untersucht werden müssen, um den vollständigen Schlüssel aufzudecken.
  • Gemäß der Erfindung kann die Komplexität in einem Schaltkreis weiter erhöht werden, wobei zweite und dritte Verarbeitungseinheiten vorgesehen sind, die zweite Verarbeitungseinheit an jedes Speicherelement über den entsprechenden unabhängigen Bus angeschlossen ist, wobei jedes Speicherelement einen Schlüsselanteil für die ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten speichert, die ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten diese Schlüsselanteile verwenden, um einen Ausgangs-Schlüsselanteil festzulegen, wobei die Ausgänge der ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten an die dritte Verarbeitungseinheit angeschlossen sind, um die Ausgangs-Schlüsselanteile der dritten Verarbeitungseinheit vorzugeben, die angeordnet ist, um einen kryptographischen Algorithmus auszuführen.
  • Die Erfindung sei weiter erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen zwei Ausführungsbeispiele in einer sehr schematischen Weise gezeigt sind.
  • Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des integrierten Schaltkreises gemäß der Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des integrierten Schaltkreises gemäß der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten Weise ein Schaltungsdiagramm eines integrierten Schaltkreises, umfassend eine Verarbeitungseinheit 1, ein erstes nicht- flüchtiges Speicherelement 2 und ein zweites nichtflüchtiges Speicherelement 3. Die Speicherelemente 2, 3 sind jeweils an die Verarbeitungseinheit 1 über einen unabhängigen Datenbus 4, 5 angeschlossen.
  • Die Verarbeitungseinheit ist angeordnet, um einen kryptographischen Algorithmus auszuführen, wobei eine verschlüsselte Nachricht oder Ähnliches mittels eines Schlüssels entschlüsselt wird. In dem beschriebenen integrierten Schaltkreis speichert das Speicherelement 2 einen ersten Anteil des Schlüssels, und das Speicherelement 3 speichert einen zweiten Anteil des Schlüssels, so dass der vollständige Schlüssel auf keinem der Datenbusse 4, 5 verfügbar ist. Die Schlüsselanteile werden innerhalb der Verarbeitungseinheit 1 kombiniert und in dem kryptographischen Algorithmus verwendet, um verschlüsselte Nachrichten zu entschlüsseln, die über einen nicht gezeigten Eingangsbus erhalten werden.
  • Mittels der beschriebenen Speicherung des Schlüssels in der Form von zwei getrennten Schlüsselanteilen, einem Anteil in jedem Speicher 2 oder 3, wird die Komplexität des integrierten Schaltkreises erhöht und hierdurch der Zugriff auf den Schlüssel für nicht-berechtigte Personen schwieriger, wenn nicht gar unmöglich gemacht.
  • Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des integrierten Schaltkreises der Erfindung, wobei die Komplexität des integrierten Schaltkreises durch Hinzufügung einer zweiten Verarbeitungseinheit 6 und einer dritten Verarbeitungseinheit 7 weiter erhöht ist. Wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind zwei nicht-flüchtige Speicherelemente 2 und 3 vorgesehen und zwei unabhängige Datenbusse 4 und 5, die die Speicherelemente 2, 3 mit der Verarbeitungseinheit 1 und der zweiten Verarbeitungseinheit 6 verbinden. Jedes Speicherelement 2 und 3 speichert zwei Schlüsselanteile, einen für jede der ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten 1 und 6. Jede der ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten 1 und 6 kombiniert die Schlüsselanteile, die von den Speicherelementen 2, 3 empfangen werden, in einen Ausgangs-Schlüsselanteil, der der dritten Verarbeitungseinheit vorgegeben wird, wie dies durch die Verbindungen 8 und 9 entsprechen angezeigt ist. Die dritte Verarbeitungseinheit 7 kombiniert die zwei Ausgangs-Schlüsselanteile, die von den ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten 1, 6 empfangen werden, in einen Schlüssel, der in einem kryptographischen Algorithmus verwendet wird, der durch diese dritte Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Es liegt auf der Hand, dass die Komplexität dieses integrierten Schaltkreises von Fig. 2 dergestalt ist, dass der zur Ausführung des kryptographischen Algorithmus' benötigte Schlüssel nicht erfasst werden kann.
  • Es sei vermerkt, dass die ersten, zweiten und dritten Verarbeitungseinheiten 1, 6 und 7 als ein logischer Schaltkreis hergestellt werden können.
  • Es sei ferner vermerkt, dass die Kombination der Schlüsselanteile zum Erhalt des Schlüssel oder des Ausgangs-Schlüsselanteils (im Falle des Ausführungsbeispiels von Fig. 2) durch irgendeine Kombination ausgeführt werden kann, wie z. B. eine XOR-Operation oder eine ähnliche Operation.
  • Obgleich in den obigen Ausführungsbeispielen zwei Speicherelemente verwendet werden, um zwei Schlüsselanteile zu speichern, ist es ebenfalls möglich, mehr als zwei Speicherelemente zu haben mit unabhängigen Datenbussen zum Speichern von mehr als zwei Schlüsselanteilen, die zu kombinieren sind, um den echten Schlüssel für den kryptographischen Prozess zu erhalten.
  • Integrierte Schaltkreise gemäß der Erfindung können vorteilhaft in Smartcards für ein Bezahl-Fernsehsystem mit verbesserter Sicherheit gegen Eindringen durch Schwarzseher verwendet werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die in einer Anzahl von Weisen innerhalb des Rahmens der Ansprüche verändert werden können.

Claims (5)

1. Integrierter Schaltkreis, umfassend eine erste Verarbeitungseinheit und einen nicht-flüchtigen Speicher zur Speicherung eines Schlüssels, wobei die erste Verarbeitungseinheit angeordnet ist, um einen kryptographischen Algorithmus unter Verwendung des gespeicherten Schlüssels auszuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-flüchtige Speicher wenigstens zwei nicht-flüchtige Speicherelemente umfaßt, wobei jedes Speicherelement einen Anteil des in dem kryptographischen Algorithmus verwendeten Schlüssels speichert und wobei jedes Speicherelement mit der ersten Verarbeitungseinheit über einen unabhängigen Bus angeschlossen ist.
2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei zweite und dritte Verarbeitungseinheiten vorgesehen sind, die zweite Verarbeitungseinheit an jedes Speicherelement über den entsprechenden unabhängigen Bus angeschlossen ist, wobei jedes Speicherelement einen Schlüsselanteil für die ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten speichert, die ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten diese Schlüsselanteile verwenden, um einen Ausgangs-Schlüsselanteil festzulegen, wobei die Ausgänge der ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten an die dritte Verarbeitungseinheit angeschlossen sind, um die Ausgangs-Schlüsselanteile der dritten Verarbeitungseinheit vorzugeben, die angeordnet ist, um einen kryptographischen Algorithmus auszuführen.
3. Verfahren zur Ausführung eines kryptographischen Algorithmus unter Verwendung eines Schlüssels, wobei erste und zweite Anteile des Schlüssels in nicht-flüchtigen Speicherelementen gespeichert sind, die ersten und zweiten Schlüsselanteile einer ersten Verarbeitungseinheit über unabhängige Busse vorgegeben werden und die Schlüsselanteile in dieser Verarbeitungseinheit kombiniert werden, um den kryptographischen Algorithmus auszufühen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei dritte und vierte Schlüsselanteile in nicht-flüchtigen Speicherelementen gespeichert sind, die dritten und vierten Schlüsselanteile einer zweiten Verarbeitungseinheit über die unabhängigen Busse vorgegeben werden, wobei die ersten und zweiten Schlüsselanteile und die dritten und vierten Schlüsselanteile in den ersten und zweiten Verarbeitungseinheiten entsprechend in erste und zweite Ausgangs- Schlüsselanteile kombiniert werden, wobei die Ausgangs-Schlüsselanteile in einer dritten Verarbeitungseinheit kombiniert werden, um einen endgültigen kryptographischen Algorithmus auszuführen.
5. Smartcard, umfassend einen integrierten Schaltkreis gemäß Anspruch 1 oder 2.
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