JP2023525896A - デジタル情報をセキュアに処理するためのセキュアエレメント - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 セキュアエレメント（１００）は、セキュアエレメントの外部のメモリ（２００）に記憶されたデジタル情報をセキュアに処理するためのセキュアプロセッサ（１１０）と、デジタル情報を外部メモリ（２００）からセキュアエレメント（１００）にロードするように、かつセキュアプロセッサ（１１０）によって当該デジタル情報を処理する前に暗号化アルゴリズムを実行することによって当該デジタル情報を前処理するように構成されたロード及び前処理システムと、を有する。システムは、セキュアエレメント（１００）の内部メモリ（１２２）からロードされたデジタル情報のバージョン番号を読み出し、暗号化アルゴリズムを実行する際に当該バージョン番号を使用する。【選択図】図２

Description

本開示は、コンピュータセキュリティの分野に関し、より正確には、コード（アプリケーション）及び／又はデータなどのデジタル情報をセキュアに処理することに関する。
一般に、セキュアエレメントとしても既知である、デジタル情報をセキュアに処理することができる処理デバイス、例えば、スマートカード又はチップは、１つ以上のプロセッサ（例えば、ホストプロセッサ及びセキュアプロセッサ）、並びに１つ以上のメモリ（揮発性メモリ、キャッシュメモリ、及び不揮発性メモリ）などのハードウェアリソースを含む。処理デバイスは、通常、オペレーティングシステムの制御下で動作し、１つ以上のソフトウェアコンポーネント又はアプリケーションを使用することによって、プログラム命令を実行する。アプリケーションが実行されるとき、アプリケーションに必要とされるデジタル情報（コード及びデータ）及びアプリケーションによって作り出されたデータは、不揮発性メモリに記憶することができ、実行又は処理される必要があるとき、デジタル情報は、揮発性メモリ又はキャッシュメモリにロードされ得る。
セキュアエレメントは、いくつかの処理モジュール、いくつかのメモリ、及びいくつかの機能を有するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｈｉｐ、システムオンチップ）に埋め込まれ得る。ＳｏＣは、より大きいモジュール、例えば、ＩｏＴデバイス（モノのインターネットデバイス）に統合され得る。
ＩｏＴシステムのような制約環境では、セキュアエレメントは、限定された量の情報、典型的にはカウンタ及び／又は鍵を記憶するために使用される、ＯＴＰ（ｏｎｅ ｔｉｍｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ、ワンタイムプログラマブル）メモリなどの小さい不揮発性メモリのみを有し得る。セキュアエレメントは、デジタル情報（例えば、コード及び／又はデータ）を記憶するために使用されない。セキュアエレメントのコストを低く保つために、デジタル情報は、セキュアエレメントの外側に位置する外部不揮発性メモリ（例えば、ＳｏＣ内又はＳｏＣの外側のモジュール内のフラッシュメモリ）に記憶される。この外部メモリは、セキュアエレメントの内部記憶容量よりも大きい、例えば、数メガバイトの大きい記憶容量を有する。外部メモリに記憶されたデジタル情報は、セキュアプロセッサのセキュリティレベルと同等の高いセキュリティレベルで保護されるべきである。より正確には、プライバシー、完全性、認証性、及び鮮度において保証されるべきである。鮮度に関して、デジタル情報は、有効なデータ送信が悪意を持って又は不正に繰り返され又は遅延されるネットワーク攻撃の一形態であるリプレイ攻撃（プレイバック攻撃としても既知である）から保護されるべきであることを意味する。
セキュアエレメントは、悪意のある攻撃から、特にリプレイ攻撃から保護される必要がある。リプレイ攻撃（プレイバック攻撃としても既知である）は、ハッカーが有効なデータ送信を盗聴し、それを傍受し、次いで、それを不正に遅延させるか又は繰り返して、ハッカーが望むことを行うように受信器（この場合、セキュアエレメント）を操る悪意のある攻撃である。
セキュアエレメントは、外部デジタル情報をＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ－Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）などの内部メモリにセキュアにインポートするローダを有する。デジタル情報断片がインポートされると、もはや有効ではない当該デジタル情報断片の以前のバージョンによって置き換えられたかどうかが検証される。
欧州特許第２ ８６０ ６６０号は、ホストプロセッサ（host processor、ＨＣＰＵ）及び関連するホストメモリと、セキュアプロセッサ（secure processor、ＳＣＰＵ）及び関連するセキュアメモリと、複数のキャッシュラインを記憶するセキュアキャッシュメモリと、キャッシュラインをホストプロセッサからセキュアプロセッサにロードするのを制御するキャッシュコントローラと、を有する、ＳｏＣを含む、データ処理システムを開示している。キャッシュメモリは、ハッシュ関数を使用して計算された各キャッシュラインのフィンガープリントを含む完全性テーブルを記憶する。キャッシュラインがセキュアプロセッサにロードされるとき、その完全性は、セキュアプロセッサによって計算されたキャッシュラインのフィンガープリントと完全性テーブルから抽出された対応するフィンガープリントとの比較に成功することによって検証される。
そのような解決策は、完全性テーブルをセキュアエレメントの内部メモリ（例えば、ＲＡＭ）にロードすることを必要とする。例えば、外部メモリが１ＭＢのデジタル情報を記憶し、デジタル情報が、各々３２Ｂのフィンガープリント又はＴＡＧを有する１ＫＢの断片にセグメント化される場合、セキュアエレメントの内部メモリＲＡＭに記憶される完全性テーブルは、３２ＫＢの記憶容量を有するべきである。ＩｏＴデバイスのような記憶容量がほとんどない処理デバイスの場合、そのような解決策は、セキュアエレメント内にあまりにも多くの記憶容量を必要とするため、適切ではない場合がある。
本開示は、この状況を改善することを意図している。
本開示は、デジタル情報をセキュアに処理するためのセキュアエレメントに関し、当該デジタル情報はセグメント化され、セキュアエレメントの外部のメモリ内の複数のＭ個のセグメントに記憶され、セキュアエレメントは、
－複数のＭ個のデジタル情報セグメントをセキュアに処理するためのセキュアプロセッサと、
－外部メモリからのデジタル情報セグメントをセキュアエレメントにロードし、セキュアプロセッサによって当該デジタル情報セグメントを処理する前に、暗号化アルゴリズムを実行することによって当該デジタル情報セグメントを前処理するように構成されたシステムと、を含み、
本システムは、ロードされたデジタル情報セグメントの識別情報を判定することであって、当該識別情報の判定は、当該デジタル情報セグメントのバージョン番号を取得することを含む、判定することと、当該識別情報を使用することによって暗号化アルゴリズムを実行することと、を行うように構成されていて、
本システムは、複数のＭ個のデジタル情報セグメントのそれぞれのバージョン番号を含むバージョンテーブルを外部メモリからセキュアエレメントの内部メモリにロードするように、かつ内部メモリに記憶されたバージョンテーブルにロードされている各デジタル情報セグメントのバージョン番号を読み出すように構成されていることを特徴とする。
これにより、暗号化アルゴリズムは、外部メモリに記憶されたデジタル情報のバージョン番号（又は外部メモリに記憶されたデジタル情報断片）を入力として使用する。デジタル情報のバージョン番号は、当該デジタル情報（又はデジタル情報断片）を前処理するために暗号化して使用される。これは、外部メモリ内のデジタル情報と（又はデジタル情報断片と）関連付けられ、セキュアエレメントにロードされる。バージョン番号は、初期値（例えば、ゼロ）を有することができ、例えば、セキュアエレメントによる処理中に、デジタル情報（又はデジタル情報断片）が修正されるたびにインクリメントさせることができる。デジタル情報（又はデジタル情報断片）は、そのバージョン番号に暗号化して結合される。セキュアエレメントは、このバージョン番号を内部に記憶し、これは少ないメモリ容量しか必要としない。これにより、セキュアエレメントは、大容量記憶を必要とすることなく、悪意のあるリプレイ攻撃から保護される。そのため、本開示は、良好なセキュリティレベルを必要とするローエンドデバイスに適用することができる。
有利には、本システムは、デジタル情報セグメントの識別情報を判定することであって、当該識別情報の判定は当該デジタル情報セグメントのセグメント識別子を取得することを更に含む、判定することと、当該識別情報を使用することによって暗号化アルゴリズムを実行することと、を行うように構成され、当該セグメント識別子は、外部メモリ内の対応するデジタル情報セグメントに割り当てられたインデックス又は対応するデジタル情報セグメントのヘッダ内に存在する識別子のいずれかである。
デジタル情報（又はデジタル情報断片）の識別子は、そのバージョン番号に加えて、デジタル情報を前処理するために暗号化して使用することができる。
識別子は、短い情報断片、例えば、外部メモリ内のデジタル情報断片のインデックスである。典型的には、デジタル情報は、デジタル情報断片に分割され、デジタル情報断片はインデックス付けされ、外部メモリに記憶される。デジタル情報断片は、外部メモリ内の所与の位置にスタックされるか、又はより一般的には配置され得る。デジタル情報断片に割り当てられたインデックスは、外部メモリ内のこれらのデジタル情報断片の位置に依存し得る。
有利には、当該セキュアエレメントは、暗号化アルゴリズムを実行する際に本システムによって使用される、セキュアエレメントに一意に生成された、少なくとも１つの一意の暗号鍵を記憶する。
バージョン番号の使用により、デジタル情報の以前のバージョンによるデジタル情報（又はデジタル情報断片）の置換を防止する。デジタル情報（又はデジタル情報断片）の識別子の使用により、セキュアエレメントにロードされた別の有効なデジタル情報によるデジタル情報の置換を防止する。一意の鍵の使用により、別のセキュアエレメント又はデバイスからのデジタル情報によるデジタル情報の置換を防止する。バージョン番号、識別子、及び一意の鍵を組み合わせて使用することにより、多くの異なる攻撃から暗黙的に保護するが、大きい記憶容量を必要としない、先行技術のＴＡＧ解決策と同等の解決策を有することが可能になる。
本システムは、少なくとも１つの一意の暗号鍵及びデジタル情報の識別情報を入力として使用することによって、暗号化アルゴリズムによって使用される少なくとも１つの暗号鍵を生成する鍵導出関数を含むことができる。
暗号化アルゴリズムは、ロードされたデジタル情報セグメントを認証する認証アルゴリズムを含むことができる。代替的に、又は追加的に、暗号化アルゴリズムは、ロードされたデジタル情報を暗号解除するための暗号解除アルゴリズムを含むことができる。これにより、デジタル情報（又はデジタル情報断片）のバージョン番号及び／又は識別子は、認証のためだけでなく、デジタル情報の暗号解除のためにも使用することができ、セキュリティを向上させる。
例えば、本システムは、デジタル情報セグメントの識別情報を入力として使用することによって、暗号解除アルゴリズムによって使用される、初期化ベクトルを生成するように構成されている。
外部メモリに記憶されたデジタル情報は、例えば、「暗号化－次いで－ＭＡＣ」アプローチに基づく、認証された暗号化メカニズムによって保護することができる。その場合、セキュアエレメント内のデジタル情報をセキュアに処理する前に、デジタル情報を認証し、次いで暗号解除することが必要とされる。そのような構成では、デジタル情報のバージョン番号及び識別子をその認証のための入力として使用することにより、最高レベルのセキュリティが提供される。実際、この認証が失敗した場合、デジタル情報は、暗号解除されない。
有利には、本システムは、当該バージョンテーブルの鮮度情報を、セキュアエレメントの内部不揮発性メモリに記憶された鮮度カウンタと比較することによって、当該バージョンテーブルの鮮度情報を検証するように更に構成されている。
全てのデジタル情報断片の鮮度又は一貫性は、バージョンテーブルによって認証される。それらのＴＡＧ（フィンガープリント）の代わりに、デジタル情報断片のバージョン番号を使用することにより、セキュアエレメント内の内部記憶リソースを節約することが可能になる。例えば、１ＫＢの断片又はフラグメントに記憶された１ＭＢのデジタル情報を記憶する外部メモリが各々３２ＢのＭＡＣのようなＴＡＧを有する場合、全てのデジタル情報断片のＴＡＧを含む完全性テーブルのサイズは３２ＫＢになる。本開示では、バージョン番号が数バイト、例えば、３Ｂのサイズを有すると仮定すると、セキュアエレメントに記憶される必要があるバージョンテーブルのサイズはわずか３ＫＢである。そのため、本開示により、２９ＫＢの内部記憶容量を節約することが可能になる。
バージョンテーブルの鮮度情報の検証により、鮮度に対する信頼の連鎖（アンチリプレイ）を構築することによってセキュリティが保証される。
内部不揮発性メモリは、ＯＴＰ（ワンタイムプログラマブル）メモリとすることができる。
本システムは、バージョンテーブルをセキュアエレメントの起動手順でロードするように構成することができる。
有利には、本システムは、ロードされたバージョンテーブルを認証及び暗号解除するように構成されている。
本システムは、バージョンテーブルのヘッダから鮮度情報を読み出すように構成することができる。
有利には、セキュアエレメントは、デジタル情報（又はデジタル情報断片）のセグメントがセキュアプロセッサによって処理されるときに修正される場合に、修正されたデジタル情報セグメント及び更新されたバージョンテーブルを外部メモリに書き込み、内部不揮発性メモリ内の鮮度カウンタをインクリメントする動作を制御するように構成された更新モジュールを備える。
本開示の第２の態様は、先に定義されたセキュアエレメントと、デジタル情報を記憶するための外部メモリと、を含む、システムに関する。
本開示の第３の態様は、セキュアエレメントによってデジタル情報をセキュアに処理するための方法に関し、当該デジタル情報は、セグメント化され、セキュアエレメントの外部のメモリ内の複数のＭ個のセグメントに記憶され、本方法は、セキュアエレメントによって実行される以下の工程：
－外部メモリからのデジタル情報をセキュアエレメントにロードする工程と、
－当該デジタル情報セグメントのバージョン番号を取得することによって、ロードされたデジタル情報セグメントの識別情報を判定する工程と、
－セキュアエレメントのセキュアプロセッサによって当該デジタル情報セグメントを処理する前に、当該識別情報を使用して暗号化アルゴリズムを実行することによって当該デジタル情報セグメントを前処理する工程と、
セキュアプロセッサによってデジタル情報セグメントをセキュアに処理する工程と、を含み、
本方法は、
外部メモリからの複数のＭ個のデジタル情報セグメントのそれぞれのバージョン番号を含むバージョンテーブルをセキュアエレメントの内部メモリにロードする工程と、内部メモリに記憶されたバージョンテーブルにロードされている各デジタル情報セグメントのバージョン番号を読み出す工程と、を更に含む、ことを特徴とする。
本方法は、バージョンテーブルの当該鮮度情報を、セキュアエレメントの内部不揮発性メモリに記憶された鮮度カウンタと比較することによって、当該バージョンテーブルの鮮度情報を検証する工程を更に含むことができる。
本開示の他の特徴、目的、及び利点は、添付の図面を参照してなされた非限定的な実施形態の詳細な記述を読むことによってより明確になるであろう。
図１は、第１の実施形態による、ＳｏＣ（システムオンチップ）に埋め込まれたセキュアエレメントを示す。
図２は、第１の実施形態による、起動手順中に動作するセキュアエレメント及び外部メモリを簡略化して示す。
図３は、第１の実施形態による、外部メモリからのデジタル情報をロード及び前処理（又は読み出す）の手順中に動作するセキュアエレメント及び外部メモリを簡略化して示す。
図４は、第１の実施形態による、修正されたデジタル情報断片及び更新されたバージョンテーブルを外部メモリに書き込む手順中に動作するセキュアエレメント及び外部メモリを簡略化して示す。
図５は、第１の実施形態による、セキュアエレメントによって実行される、デジタル情報をセキュアに処理する方法のフローチャートを示し、デジタル情報は、外部メモリに記憶されている。
図６は、第１の実施形態による、セキュアエレメントによってデジタル情報断片が修正されたときに実行される更新手順のフローチャートを示す。
図７は、第１の実施形態による、セキュアエレメントを概略的に表す。
図１は、第１の実施形態による、セキュアエレメント１００及び外部メモリ２００（すなわち、セキュアエレメント１００の外部のメモリ）を含むシステムを示している。セキュアエレメント１００は、例えば、スマートカード又はチップである。これは、いくつかの処理ユニット、いくつかのメモリ及びいくつかの機能（図示せず）を有するＳｏＣ（システムオンチップ）３００に埋め込むことができる。ＳｏＣ３００は、より大きいモジュール４００に統合され得る。外部メモリ２００は、セキュアエレメント１００の外部にある。これは、セキュアエレメント１００のセキュアプロセッサの異なるシリコン基板上に構築することができる。例えば、外部メモリは、ＳｏＣ３００の外側のモジュール４００内に配置される。しかしながら、外部メモリ２００は、ＳｏＣ３００に配設され得る。例えば、このより大きいモジュール４００は、ＩｏＴデバイス（典型的には、一意の識別子と、ネットワークを介してデータを転送する能力と、が提供される）、電気通信装置、位置特定システム、自動車又は航空機のような車両などであり得る。ＩｏＴデバイスの例には、スマートメータ、スマートカメラ、センサ、トラッカ、タグ、検出器、モニタ、ウェアラブルアイテム及び衣類、スマートホームデバイス、医療及びヘルスケアデバイス、ライフサイエンスデバイス、セットトップボックス、並びに５Ｇネットワークなどの電気通信ネットワークにおけるエッジデバイスが含まれる。
セキュアエレメント１００の異なる例示的な使用事例（限定的なものではない）を以下に示す。
第１の使用事例では、セキュアエレメント１００は、電気通信システム又は装置のモデムに統合することができる。そのような場合、セキュアエレメント１００は、ネットワーク認証を処理し、セキュアアプリケーションをダウンロードすることができる。
第２の使用事例では、セキュアエレメント１００は、タコグラフに統合し、位置データをセキュアに処理することができる。
第３の使用事例では、セキュアエレメント１００は、セキュアデータ輸送を確保及び管理するために、車両、例えば、自動車又は航空機に統合することができる。
外部メモリ２００は、デジタル情報を記憶する。「デジタル情報」という用語は、実行可能コード、又は実行可能コードによって生成されるか若しくは実行可能コードによって使用される情報、又はセキュアエレメント１００によって使用若しくは処理される任意の他のデータなどの、セキュアエレメント１００にロードされやすいデータを指す。
セキュアエレメント１００は、明細書において後で説明するように、外部メモリ２００に記憶されたデジタル情報をロードし、前処理し（又は読み出し）、セキュアに処理することを意図している。
外部メモリ２００は、不揮発性メモリであり得る。
本実施形態では、メモリのセグメント化が、外部メモリ２００において使用される。これは、デジタル情報がセグメント化され、セグメント（「フラグメント」とも呼ばれる）に記憶されることを意味する。デジタル情報セグメントは、セグメント化から生じるデジタル情報断片である。セグメント化は、デジタル情報を記憶し、転送し、前処理するために使用される。
例えば、外部メモリ２００は、「Ｓｉ」と称されるＭ個のデジタル情報セグメントを記憶し、１≦ｉ≦Ｍである。Ｍ個のセグメントＳｉは、Ｍ１個のコードセグメント及びＭ２個のデータセグメントを含むことができ、Ｍ１≧０及びＭ２≧０である。デジタル情報セグメントは、実装態様に応じて、同じサイズを有するか、又は異なる場合があるそれぞれのサイズを有することができる。いくつかの実施形態では、セキュアエレメント１００は、キャッシュ実装を有する。その場合、セキュアエレメント１００は、所定のサイズのキャッシュライン（デジタル情報セグメントに対応する）をロード及び記憶するように構成されたキャッシュコントローラ（典型的には、キャッシュハードウェアコンポーネント）を有することができる。他の実施形態では、デジタル情報セグメントは、ソフトウェアコンポーネント又はアプリケーションを実行するときに、セキュアプロセッサによって要求されるデジタル情報断片であり得る。そのような場合、セグメントは、異なるそれぞれのサイズを有し得る。
デジタル情報セグメントＳｉは、外部メモリ２００内の記憶中、及び外部メモリ２００からセキュアエレメント１００への転送中のセキュリティを保証するために、認証された暗号化アルゴリズムによって保護されている。第１の実施形態では、デジタル情報を保護するために使用される認証された暗号化は、周知の「暗号化－次いで－ＭＡＣ」（Encrypt-then-MAC、ＥｔＭ）アプローチに基づく。ＥｔＭアプローチは、認証された暗号化のための非常に堅牢なアプローチと考えられている。各デジタル情報セグメントＳｉに対して、外部メモリ２００は、エレメント［Ｓｉ］｜ＭＡＣ［Ｓｉ］を記憶し、暗号化鍵（後述する）で暗号化され、認証鍵（これも後述する）で計算された暗号化されたセグメント［Ｓｉ］の認証エレメントＭＡＣ［Ｓｉ］と連結されたセグメントＳｉを含む。認証エレメントＭＡＣ［Ｓｉ］は、ＭＡＣ機能によって計算することができる。
本開示では、括弧「［］」は、エレメントの暗号化された形態を表し、記号「｜」は、２つのエレメントの連結を表す。
バージョン番号Ｖｉは、各デジタル情報セグメントＳｉに帰属し、このデジタル情報セグメントＳｉがセキュアエレメント１００によって修正されたときに、インクリメントされる。１つのデジタル情報セグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉのサイズは、小さく、一般に数バイト、例えば３バイトであり得る。最初に、デジタル情報が外部メモリ２００に記憶されるとき、１≦ｉ≦Ｍである全てのデジタル情報セグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉは、初期値、例えば、ゼロ（しかし、１つ又は任意の他の値とし得る）に設定することができる。次いで、Ｍ個のセグメントＳｉのうちの１つの特定のセグメント（ここでは「Ｓｊ」と称される）が修正されるたびに、そのバージョン番号Ｖｊは、例えば、１だけ（すなわち、Ｖｊ＝Ｖｊ＋１）インクリメントされる。
加えて、第１の実施形態では、デジタル情報の各セグメントは、ＩＤＳｉと称される関連付けられたセグメント識別子を有する。このセグメント識別子ＩＤＳｉは、セグメントを識別する短い情報断片である。セグメント識別子ＩＤＳｉは、外部メモリ２００内のセグメントＳｉのインデックスとすることができる。典型的には、インデックスは、例えば、外部メモリ２００に記憶されたセグメントＳｉのそれぞれの位置に応じて、外部メモリ２００内のデジタル情報Ｓｉのセグメントに割り当てられる。これらのインデックスは、セキュアエレメント１００によって、セグメント識別子ＩＤＳｉとして使用することができる。それらはまた、バージョンテーブルにおけるセグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉをインデックス付けするために使用することができる。セキュアエレメント１００内のキャッシュ実装の場合、キャッシュブロックアドレスは、コードをフェッチするか又はデータをロードするためにアドレスによって与えられ、セグメント（又はブロック）識別子ＩＤＳｉとして使用することができる。これらのキャッシュブロックアドレスは、外部メモリ２００内のブロック（セグメント）のインデックスに対応する。同じキャッシュブロックアドレスが、バージョンテーブルにバージョン番号をインデックス付けするために使用することができる。
本実施形態では、外部メモリ２００に記憶された各デジタル情報セグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉ及び識別子ＩＤＳｉが、認証された暗号化アルゴリズムにおいて入力として使用される。例えば、セグメントＳｉを認証するために使用されるＭＡＣアルゴリズムなどの認証アルゴリズムは、以下に表されるように、バージョン番号Ｖｉ及びセグメントＳｉの識別子ＩＤＳｉを入力として取る鍵導出関数（ｋｅｙ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＫＤＦ）によってマスタ鍵ｋ１（又はソース鍵ｋ１）から導出される認証鍵ｋ１＿Ｓｉを使用する。
ｋ１＿Ｓｉ＝ＫＤＦ（ｋ１、Ｖｉ、ＩＤＳｉ）
加えて、セキュリティを向上させるために、セグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉ及び識別子ＩＤＳｉを使用して、デジタル情報セグメントＳｉを暗号化することもできる。例えば、暗号化アルゴリズムは、セグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉ及び識別子ＩＤＳｉを入力として取る鍵導出関数（ＫＤＦ）によってマスタ鍵ｋ２（又はソース鍵ｋ２）から導出される暗号化鍵ｋ２＿Ｓｉを使用する。
ｋ２＿Ｓｉ＝ＫＤＦ（ｋ２、Ｖｉ、ＩＤＳｉ）
鍵ｋ１及びｋ２は、秘密鍵とすることができる。有利には、これらの鍵ｋ１及びｋ２は、セキュアエレメント１００に対して一意に生成される。それらは、セキュアエレメント１００自体によって生成することができる。鍵ｋ１及びｋ２は、第１の実施形態では、異なる。しかしながら、それらは、他の実施形態では、同じ鍵とすることができる。
全ての暗号化され認証されたセグメント［Ｓｉ］｜ＭＡＣ［Ｓｉ］（１≦ｉ≦Ｍである）は、外部メモリ２００に記憶される。それらは、外部メモリ２００のメモリ領域内でスタック（及び順序付け）することができる。
外部メモリ２００は、図２～図４において「ＣｔｒｌＯｂｊ」と称されるバージョンテーブルを更に記憶する。バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊは、外部メモリ２００に記憶された全てのデジタル情報セグメントＳｉ（１≦ｉ≦Ｍである）のそれぞれの現在の（有効な）バージョン番号Ｖｉを含む。バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊに含まれるバージョン番号Ｖｉは、セグメントＳｉが外部メモリ２００に配置されるものと同じ順序で配置することができる。より一般的には、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂ内のバージョン番号Ｖｉは、対応するセグメントＳｉを外部メモリ２００内でインデックス付けすることと同じ方法でインデックス付けすることができる。これにより、セグメントＳｉをそれらの順序番号又はインデックスによって識別することが可能になる。代替的に、デジタル情報セグメントは、セグメント内にセグメント識別子を有することができる。セグメントのヘッダ内に存在するこれらのセグメント識別子は、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ内のバージョン番号Ｖｉに関連付けられ得る。
更に、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊは、鮮度情報に帰属する。典型的には、この鮮度情報は、「ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ」と称されるバージョンテーブルのバージョン番号である。この鮮度情報は、デジタル情報が外部メモリ２００内のセグメントに最初に記憶されるときのバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊに帰属する、初期値、例えば、ゼロを有する。これは、後で説明するように、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの内容が修正されるたびにインクリメントすることができる。バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鮮度情報ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎは、外部メモリ２００、例えば、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊのヘッダに記憶される。
バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊはまた、例えば、認証された暗号化アルゴリズムを使用することによって、外部メモリ２００内のその記憶、及びセキュアエレメント１００と外部メモリ２００との間のその転送のために保護することができる。例えば、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊは、鍵ｋ１で暗号化され、次いで、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ（ここでは暗号化された形式の）の認証エレメントが、鍵ｋ２を使用して、ＭＡＣアルゴリズムなどの認証アルゴリズムで計算される。外部メモリ２００は、暗号化されたバージョンテーブル［ＣｔｒｌＯｂｊ］ｋ１及びその認証エレメントＭＡＣ［ＣｔｒｌＯｂｊ］を記憶する。任意の他の認証された暗号化アルゴリズムが使用され得る。
セキュアエレメント１００は、セキュア中央処理装置ＣＰＵ（又はセキュアプロセッサ）１１０と、複数の内部メモリ１２１、１２２、１３０と、ロード及び前処理システム１４０とを備える。
セキュアプロセッサとしても既知であるセキュアＣＰＵ１１０は、セキュリティクリティカルなアプリケーションのための高い保証レベルの証明を有するセキュリティ特徴を有する。これは、統合ハードウェア知的財産コア（intellectual property core、ＩＰコア）とすることができる。
第１の内部メモリ１２１は、中央処理装置１１０による処理の前にデジタル情報セグメントＳｉを記憶するためのものである。これは、例えば、キャッシュメモリである。
第２の内部メモリ１２２は、セキュアＣＰＵ１１０によって要求されたデジタル情報セグメントのバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを記憶するためのものである。これは、ＲＡＭなどの揮発性メモリとすることができる。
第１の内部メモリ１２１及び第２の内部メモリ１２２は、内部揮発性メモリシステム１２０の一部である。それらは、別個のメモリ又は１つのメモリの異なる領域とすることができる。
第３の内部メモリ１３０は、鍵及びカウンタのようなデータを記憶するための永続的（不揮発性）メモリである。より正確には、内部メモリ１３０は、ロード及び前処理システム１４０によって又はセキュアプロセッサ１１０によって実行される暗号化アルゴリズムで使用される、マスタ鍵ｋ１及びｋ２のような鍵と、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊに関連する鮮度カウンタ「ＦＣ」を記憶することができる。永続的内部メモリ１３０は、ＯＴＰ（ワンタイムプログラマブル）不揮発性メモリとすることができる。
ロード及び前処理システム１４０は、
－バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを外部メモリ２００からセキュアエレメント１００にロードする機能、
－デジタル情報断片（セグメント）を外部メモリ２００からセキュアエレメント１００にロードする機能、
－第２の内部メモリ１２２（ＲＡＭ）に記憶されるバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを前処理する機能、
－第１の内部メモリ１２１（キャッシュメモリ）に記憶され、セキュアプロセッサ１１０によって処理されるデジタル情報断片（セグメント）を前処理する機能、及び
－ロードされたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鮮度をチェックする機能、を含むいくつかの機能を有する。
ロード及び前処理システム１４０のこれらの機能は、以下に記載されるコンポーネント１４１～１４５によって実装される。それらは、ハードウェアコンポーネント、又はソフトウェアコンポーネント、又はハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントとの組み合わせとすることができる。セキュアプロセッサ１１０は、ソフトウェアコンポーネントを実行するように配置されている。図７では、コンポーネント１４１～１４５は、セキュアプロセッサ１１０の外側に表されているが、それらは、少なくとも部分的にセキュアプロセッサ１１０（特にソフトウェアコンポーネント）の内部に配置され得る。
ロード及び前処理システム１４０は、第１のローダ１４１、第２のローダ１４２、認証検証モジュール１４３、暗号解除モジュール１４４、及び鮮度チェックモジュール１４５（又はアンチリプレイチェックモジュール）を有する。
第１のローダ１４１は、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを外部メモリ２００からロードするためのものである。第２のローダ１４２は、デジタル情報セグメントＳｉを外部メモリ２００からロードするためのものである。
認証検証モジュール１４３は、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ及びデジタル情報セグメントＳｉなどのロードされたデータを認証するように構成されている。本実施形態では、これらのセグメントのバージョン番号及び識別子を入力として使用して、デジタル情報セグメントを認証するために認証鍵として使用される鍵をマスタ鍵ｋ１から導出するＭＡＣ機能及び鍵導出関数ＫＤＦを実装する。
暗号解除モジュール１４４は、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ及びデジタル情報セグメントＳｉなどのロードされたデータを暗号解除するように構成されている。本実施形態では、これらのセグメントのバージョン番号及び識別子を入力として使用して、デジタル情報セグメントを暗号解除するために暗号解除鍵として使用される鍵をマスタ鍵ｋ２から導出する暗号解除アルゴリズム及び鍵導出関数ＫＤＦを実装する。
代替的に、鍵導出関数は、認証検証モジュール１４３及び暗号解除モジュール１４４の両方によって使用される、１つの別個のコンポーネント１４６（図７において破線ブロックによって表される）において実装され得る。
鮮度チェックモジュール１４５は、デジタル情報をセキュアに処理する方法の記載において後述するように、このバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊが外部メモリ２００からロードされると、ＯＴＰメモリ１３０内の内部鮮度カウンタＦＣに対するバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鮮度をチェックするように構成されている。
セキュアエレメント１００は、本明細書において後で説明するように、セキュアプロセッサ１１０がデジタル情報の１つ以上のセグメントを修正したときに、外部メモリ２００を更新するための更新モジュール１５０を更に含むことができる。
ホストプロセッサ又はＣＰＵ（図示せず）は、セキュアエレメント１００の制御下でいくつかの動作を実行するために、例えば、バージョンテーブル又はセグメントをロードするために、セキュアエレメント１００の外側、例えば、ＳｏＣ３００内に提供され得る。これにより、ロードは、セキュアエレメント１００の要求に応じて、システムバス又はホストＣＰＵを通して実行され得る。
セキュアエレメント１００は、後で説明するように、暗号学的暗号化の機能を含む他の暗号機能及びＭＡＣ機能のような認証機能を有し、これは、セキュアＣＰＵ１１０がデータ（典型的には、デジタル情報セグメント及びバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ）を暗号化及び認証することを可能にする。暗号学的暗号化の機能及び認証機能は、コンポーネント１４８、１４９によって実装される。後者は、ソフトウェアコンポーネント、又はハードウェアコンポーネント、又はハードウェアとソフトウェアコンポーネントの組み合わせのいずれかである。
セキュアプロセッサ、又はセキュア中央処理装置（ＣＰＵ）、１１０は、内部（キャッシュ）メモリ１２１にロードされたデジタル情報断片をセキュアに処理又は使用するように構成されている。これは、セキュリティクリティカルなアプリケーションを実行することを意図している。セキュアプロセッサ１１０はまた、認証された暗号解除及び認証された暗号化などのセキュアエレメントの動作を制御するように構成されている。加えて、デジタル情報セグメントが処理中に修正されたとき、セキュアＣＰＵ１１０は、内部メモリ１２２内のバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの更新、及びアトミックトランザクションによって実行されなければならない永続的メモリ２００及び１３０の更新（すなわち、外部メモリ２００における修正されたセグメント及びバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの更新、並びに内部メモリ１３０内の鮮度カウンタＦＣの更新）も制御することができる。
更新モジュール１５０は、後で説明されるように、セキュアプロセッサ１１０の制御下で、デジタル情報セグメントが処理中に修正されたときに、ＯＴＰメモリ１３０内の鮮度カウンタをインクリメントし、外部メモリ２００を更新する機能を有する。これは、主にソフトウェアに基づくことができる。内部ＯＴＰメモリ１３０内の鮮度カウンタをインクリメントするアクション、並びに修正されたデジタル情報セグメント及び更新されたバージョンテーブルを外部メモリ２００に書き込むことによって外部メモリ２００を更新するアクションは、有利には、機能的な理由から単一のアトミックトランザクションによって共に実行される。
セキュアエレメント１００はまた、外部不揮発性メモリ２００に直接アクセスするハードウェアインターフェース１６０を有する。
セキュアエレメント１００のコンポーネントは、有利には、信頼されており、これは、それらが障害を誘発するように操作され得ないことを意味する。
ここで、セキュアエレメント１００によって外部メモリ２００に記憶されたデジタル情報をセキュアに処理する方法を、図２～図６を参照して記載する。本方法は、以下の３つの手順、すなわち、
－セキュアエレメント１００（図２及び図５）をスイッチオンした後に実行される起動手順、
－起動手順に続き、セキュアプロセッサ１１０（図３及び図５）によってデジタル情報をセキュアに処理する前に実行される、読み出し又は前処理手順、及び
－セキュアプロセッサによる処理中にデジタル情報断片が修正されたときに実行される更新手順（図４及び図６）、に分けることができる。
起動手順（図２及び図５）
最初に、セキュアエレメント１００がスイッチオンされる。続いて、ブート又は起動手順が、セキュアエレメント１００によって実行される。この起動手順中に、セキュアエレメント１００は、ブートプロセスをセキュアにすることができるセキュリティプロトコル（例えば、セキュアブート）を実行することができる。起動手順において、第１のローダ１４１は、工程Ｓ５０において、外部メモリ２００から読み出されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊをロードする。より正確には、暗号化された形式で、そのＭＡＣと連結されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ、［ＣｔｒｌＯｂｊ］ｋ１｜ＭＡＣ［ＣｔｒｌＯｂｊ］が、外部メモリ２００からセキュアエレメント１００にロードされる。次いで、認証検証モジュール１４３は、工程Ｓ５１において、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを認証する。この目的のために、認証検証モジュール１４３は、鍵ｋ２を使用して、ロードされた暗号化されたバージョンテーブル、［ＣｔｒｌＯｂｊ］ｋ１のＭＡＣを計算し、計算されたＭＡＣを、バージョンテーブルＭＡＣ［ＣｔｒｌＯｂｊ］でロードされたＭＡＣと比較する。認証が成功した場合、暗号化されたバージョンテーブル［ＣｔｒｌＯｂｊ］ｋ１は、工程Ｓ５２において、鍵ｋ１を使用して、暗号解除モジュール１４４によって暗号解除される。認証が失敗した場合、工程Ｓ５１の後にエラー工程Ｓ７０が続く。例えば、エラー工程Ｓ７０において、デジタル情報を処理するための方法が中止される（中断される）。
鍵ｋ２による認証及びバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鍵ｋ１による暗号解除の後、工程Ｓ５３において、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鮮度が、鮮度検証モジュール１４５によってチェックされる。この目的のために、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊのヘッダに含まれる鮮度情報ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎが、ＯＴＰメモリ１３０に記憶された鮮度カウンタＦＣと比較される。
バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鮮度情報ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎが、ＯＴＰメモリ１３０に記憶された鮮度カウンタＦＣと一致する場合、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊの鮮度が正常にチェックされ、本方法は、デジタル情報セグメントＳｉをロードして前処理する工程Ｓ５４～Ｓ５９に進む。ロードされたバージョンテーブルの鮮度のチェックが失敗した場合、本方法はエラー工程Ｓ７１に進む。例えば、エラー工程Ｓ７１において、デジタル情報を処理するための方法が中止される（中断される）。
読み出し又は前処理手順（図３及び図５）
起動手順の後に、外部メモリ２００からデジタル情報セグメントを読み出す又は前処理するために、セキュアエレメント１００によって実行される読み出し又は前処理手順が続く。
ロード及び前処理手順は、１≦ｉである複数のデジタル情報セグメントＳｉの各々に対して反復的に繰り返される工程Ｓ５４～Ｓ５９（以下に記載）を含む。ロード及び前処理手順の間、インデックス「ｉ」は、いくつかのデジタル情報セグメントが外部メモリ２００内で連続的にフェッチされ、次いで、セキュアエレメント１００によって経時的に前処理される順序を表す。このフェッチの順序（又はロードの順序）は、デジタル情報セグメントが外部メモリ２００にスタックされる順序に必ずしも対応しない。言い換えれば、Ｓｉが、セキュアエレメント１００によって現在ロードされ、前処理されているデジタル情報セグメントであると仮定されるとき、Ｓｉ＋１は、ロードされ、前処理されるべき次のデジタル情報セグメントである。しかし、Ｓｉ及びＳｉ＋１は、外部メモリにおいて連続的にスタックされたセグメントではない場合がある。
工程Ｓ５４において、保護された形態のデジタル情報セグメントＳｉがロードされる。より正確には、第２のローダ１４２は、鍵ｋ１＿Ｓｉで暗号化され、鍵ｋ２＿Ｓｉで計算された暗号化されたセグメント［Ｓｉ］の認証エレメントＭＡＣ［Ｓｉ］と連結されたデジタル情報セグメントＳｉを含むエレメント［Ｓｉ］｜ＭＡＣ［ｓｉ］をロードする。
工程Ｓ５５において、認証検証モジュール１４３は、内部メモリ１２２に記憶されたバージョンテーブルＣｒｔｌＯｂｊからバージョン番号Ｖｉを取得する。これは、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊからセグメント識別子ＩＤＳｉも取得するが、これは、このＩＤＳｉがバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ内のバージョン番号Ｖｉのインデックスに対応しているからである。次いで、工程Ｓ５６において、認証検証モジュール１４３は、［Ｓｉ］のＭＡＣを計算し、それを［Ｓｉ］がロードされたＭＡＣ［Ｓｉ］と比較することによって、暗号化されたセグメント［Ｓｉ］を認証する。このＭＡＣを計算するために、モジュール１４３は、メモリ１３０内で読み出されたマスタ鍵ｋ２から鍵ｋ２＿Ｓｉを導出し、セグメントＳｉ（工程Ｓ５５において読み出された）のバージョン番号Ｖｉ及び識別子ＩＤＳｉを鍵導出関数の入力として使用する。認証が成功した（すなわち、計算されたＭＡＣがロードされたＭＡＣに一致する）場合、暗号化されたセグメント［Ｓｉ］は、次いで、工程Ｓ５８において、暗号解除モジュール１４３によって暗号解除される。暗号解除は、マスタ鍵ｋ１（メモリ１３０から読み出された）から計算された鍵ｋ１＿Ｓｉを使用し、鍵導出関数（ＫＤＦ）の入力として、工程Ｓ５７において、メモリ１２２に記憶されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊから取得されたバージョン番号Ｖｉ及びセグメントＳｉの識別子ＩＤＳｉを使用する。認証が失敗した場合、工程Ｓ５６の後にエラー工程Ｓ７２が続く。例えば、エラー工程Ｓ７２において、デジタル情報を処理するための方法が中止される（中断される）。代わりに、デジタル情報セグメントＳｉが削除され得る。
前処理手順中、工程Ｓ５５及びＳ５７において、ロード及び前処理システム１４０は、内部メモリ１２２（例えば、ＲＡＭ）からデジタル情報セグメントＳｉのバージョン番号Ｖｉ及び識別子ＩＤＳｉを取得し、セグメントＳｉを前処理するために使用される認証及び暗号解除の暗号化アルゴリズムを実行する際の入力としてセグメントＳｉのこの識別情報を提供する。代替的に、内部メモリ１２２に記憶されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊからのセグメントＳｉの識別情報は、２つの暗号化アルゴリズムのうちの１つのみによって、好ましくは、認証アルゴリズムによって使用され得る。しかしながら、セグメントＳｉの識別情報を使用して暗号解除を行えば、セキュリティが向上する。
暗号解除鍵を生成するために入力としてセグメントバージョン番号及びセグメント識別子を使用する代わりに、バージョン番号Ｖｉ及びセグメント識別子ＩＤＳｉを使用して、デジタル情報セグメント［Ｓｉ］を暗号解除するために暗号解除モジュール１４４によって使用される初期化ベクトルＩＶを生成し得る。
デジタル情報セグメントＳｉの認証及び暗号解除の後、セグメントＳｉは、工程Ｓ５９において、セキュアプロセッサ１１０のキャッシュメモリ１２１にロードされる。
次いで、工程Ｓ６０において、デジタル情報セグメントＳｉは、セキュアプロセッサ１１０によってアクセス可能であり、セキュアプロセッサ１１０によってセキュアに処理され得る。例えば、セキュアプロセッサは、デジタル情報セグメントＳｉを処理することによって、セキュアな（又はセキュリティクリティカルな）アプリケーションを実行する。
工程Ｓ５４～工程Ｓ５９は、プロセスがエラーのために事前に中止されない限り、外部メモリ２００からセキュアエレメント１００に連続的にロードされるデジタル情報セグメントＳｉに対して反復的に繰り返される。
更新手順（図４及び図６）
デジタル情報セグメント（ここでは、「Ｓｊ」と称し、１≦ｊ≦Ｍである）がセキュアプロセッサ１１０によって処理されるとき、工程Ｓ８０において、その処理中に修正される可能性がある。デジタル情報セグメントＳｊの修正されたバージョンは、Ｓｊ’と称される。そのような場合、更新手順が達成され、ここで図４及び図６を参照して記載する。
初期セグメントＳｊが修正されたセグメントＳｊ’に変化すると、セキュアプロセッサ１１０は、工程Ｓ８１において、内部メモリ１２２に記憶されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ内の修正されたセグメントＳｊ’のバージョン番号をインクリメントすることによって、内部メモリ１２２に記憶されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを更新する。初期セグメントＳｊのバージョン番号がＶｊであると仮定する場合、修正されたセグメントＳｊ’の新しいバージョン番号はＶｊ＋１である。内部メモリ１２２内のバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを更新する工程Ｓ８１において、セキュアプロセッサ１１０はまた、ここでは内部メモリ１２２に記憶されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊのヘッダ内の、バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊのバージョン番号ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎを更新する。バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊのバージョン番号ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎは、１だけインクリメントされる（ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ＝ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ＋１）。更新されたバージョンテーブル（内部メモリ１２２に記憶された）は、ＣｔｒｌＯｂｊ’と称される。
セキュアエレメント１００はまた、外部メモリ２００を更新する必要がある。より正確には、修正されたデジタル情報断片Ｓｊ’及び更新されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ’を外部メモリ２００に書き込む必要がある。この目的のために、セキュアプロセッサ１１０は、修正されたセグメントＳｊ’及び更新されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ’の外部メモリ２００への転送を制御する前に、工程Ｓ８２において、更新されたバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ’及び修正されたセグメントＳｊ’を認証された暗号化アルゴリズムに差し出す。外部メモリに記憶されたデータを準備するために使用されるものと同じ認証された暗号化アルゴリズムが使用される。本実施形態では、認証された暗号化アルゴリズムは、暗号化－次いで－Ｍａｃアプローチに従う。バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ’の暗号化は、鍵ｋ１を使用し、［ＣｔｒｌＯｂｊ’］ｋ１に適用されるＭＡＣ関数は、鍵ｋ２を使用する。修正されたデジタル情報セグメントＳｊ’の暗号化は、導出された鍵ｋ１＿Ｖｊ＋１を使用し、式中、ｋ１＿Ｖｊ＋１＝ＫＤＦ（ｋ１、Ｖｊ＋１、ＩＤＳｊ）である。修正されたセグメントＳｊ’のセグメント識別子は、対応するセグメントＳｊのセグメント識別子（修正前の）と同じであることに留意されたい。暗号化された形式のデジタル情報の修正されたセグメント［Ｓｊ’］の認証は、導出された鍵ｋ２＿Ｖｊ＋１を使用し、式中、ｋ２＿Ｖｊ＋１＝ＫＤＦ（ｋ２、Ｖｊ＋１、ＩＤＳｊ’）である。
次いで、工程Ｓ８３において、セキュアプロセッサ１１０の制御下で、更新モジュール１５０は、ＯＴＰメモリ１３０内のバージョンテーブルの鮮度カウンタＦＣをインクリメントし、新しいバージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊ’及び改定されたデジタル情報セグメントＳｊ’を外部メモリ２００に書き込む。鮮度カウンタＦＣが、ここでは１だけインクリメントされる。これらの全てのアクション（内部メモリ１３０内のＦＣをインクリメントすること、並びに外部メモリ２００内にＣｔｒｌＯｂｊ’及びＳｊ’を書き込むこと）は、単一のアトミックトランザクションによって共に実行される。そのような動作は、修正がない元の状態と修正のある最終状態の、２つの永続的状態のみを有する。動作は、迅速であるか又は長時間を要することがある。
上記の更新手順に類似した手順は、セキュアエレメント１００によって最初に実行されて、デジタル情報セグメントを暗号化され認証された形式で外部メモリ２００に記憶することができる。セキュアエレメント１００は、外部メモリに記憶されるべきデジタル情報をデジタル情報プロバイダから、例えば、通信ネットワークを通して又はローカル接続を通して、別のマシンにセキュアにロードするように構成されたファームウェアセキュアローダを有することができる。セキュアエレメントは、
－ロードされたデジタル情報をデジタル情報セグメントにセグメント化し、これらのセグメントを認証して暗号化し（修正されたセグメントＳｊ’の更新手順において記載したものと同じ様式で）、それらを外部メモリに書き込むことと、
－バージョンテーブルＣｔｒｌＯｂｊを生成し、このバージョンテーブルを認証して暗号化し（更新手順において記載したものと同じ様式で）、それを外部メモリに書き込むことと、を行うように構成することができる。
第２の実施形態は、第１の実施形態に基づいており、認証された暗号化アルゴリズムのみが、第１の実施形態とは異なる。第２の例示的な実施形態では、認証された暗号化は、「ＭＡＣ－次いで－暗号化－次いで－ＭＡＣ」タイプのアプローチに従う。このアプローチは、各デジタル情報セグメントＳｉに対して、第１の鍵ｋ０＿Ｖｉ（マスタ鍵ｋ０から導出され、バージョン番号Ｖｉを入力として使用する）を使用して、セグメントＳｉの第１のＭＡＣ「ＭＡＣｉ１」を平文で計算し、次いで、第２の鍵ｋ１＿Ｓｉ（マスタ鍵ｋ１から導出され、バージョン番号Ｖｉを入力として使用する）を使用して、セグメントＳｉと第１のＭＡＣとを連結したもの（すなわち、Ｓｉ｜ＭＡＣｉ）１）を暗号化し、次いで、第３の鍵ｋ２＿Ｓｉ（マスタ鍵ｋ２から導出され、バージョン番号Ｖｉを入力として使用する）を使用して、暗号化の結果（すなわち、［Ｓｉ］｜［ＭＡＣｉ］１］）の第２のＭＡＣ「ＭＡＣｉ２」を計算して、保護されたセグメント［Ｓｉ］｜［ＭＡＣｉ１］｜ＭＡＣｉ２を得ることである。
第３の実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態に基づいており、認証動作及び／又は暗号解除動作において入力として使用されるデジタル情報セグメントの識別情報が、デジタル情報セグメントのバージョン番号のみを含むという点でのみ第１の実施形態又は第２の実施形態とは異なる。そのような実施形態は、例えば、セキュアエレメントが１つのデジタル情報セグメント又はデジタル情報断片のみをロードする場合に適切である。
異なるタイプのＭＡＣ機能が使用され得る。例えば、ブロック暗号ベースのメッセージ認証コードアルゴリズムであるＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ－ｂａｓｅｄ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ、暗号ベースのメッセージ認証コード）機能、又は暗号化ハッシュ関数及び秘密暗号鍵を含む特定のタイプのメッセージ認証コード（ｍｅｓｓａｇｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ、ＭＡＣ）であるＨＭＡＣアルゴリズム（ｈａｓｈ－ｂａｓｅｄ ｍｅｓｓａｇｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ、ハッシュベースのメッセージ認証コード）を使用することができる。ＭＡＣ機能の代わりに、任意の他の認証機能を使用することができる。

Claims (14)

  1. デジタル情報をセキュアに処理するためのセキュアエレメント（１００）であって、前記デジタル情報が、セグメント化され、前記セキュアエレメント（１００）の外部のメモリ（２００）内の複数のＭ個のセグメントに記憶され、
    －前記複数のＭ個のデジタル情報セグメントをセキュアに処理するためのセキュアプロセッサ（１１０）と、
    －前記外部メモリ（２００）からのデジタル情報（Ｓｉ）セグメントを前記セキュアエレメント（１００）にロードするように、かつ前記セキュアプロセッサ（１１０）によって前記デジタル情報セグメントを処理する前に、暗号化アルゴリズムを実行することによって前記デジタル情報セグメントを前処理するように構成されたシステム（１４０）と、を含み、
    前記システム（１４０）が、ロードされた前記デジタル情報セグメントの識別情報を判定することであって、前記識別情報の前記判定が、前記デジタル情報セグメントのバージョン番号を取得することを含む、判定することと、前記識別情報を使用することによって前記暗号化アルゴリズムを実行することと、を行うように構成されており、
    前記システム（１４０）が、前記複数のＭ個のデジタル情報セグメントの前記それぞれのバージョン番号を含むバージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）を前記外部メモリ（２００）から前記セキュアエレメント（１００）の内部メモリ（１２２）にロードし、前記内部メモリ（１２２）に記憶された前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）にロードされている各デジタル情報セグメントの前記バージョン番号（Ｖｉ）を読み出すように構成されていることを特徴とする、セキュアエレメント（１００）。
  2. 前記システム（１４０）が、前記デジタル情報セグメントの前記識別情報を判定することであって、前記識別情報の前記判定は前記デジタル情報セグメントのセグメント識別子を取得することを更に含む、判定することと、前記識別情報を使用することによって前記暗号化アルゴリズムを実行することと、を行うように構成され、前記セグメント識別子は、前記外部メモリ内の前記対応するデジタル情報セグメントに割り当てられたインデックス又は前記対応するデジタル情報セグメントのヘッダ内に存在する識別子のいずれかである、請求項１に記載のセキュアエレメント。
  3. 前記セキュアエレメントが、前記暗号化アルゴリズムを実行する際に前記システムによって使用される、前記セキュアエレメントに対して一意に生成された、少なくとも１つの一意の暗号鍵を記憶する、請求項１又は２に記載のセキュアエレメント。
  4. 前記システム（１４０）が、前記少なくとも１つの一意の暗号鍵及び前記デジタル情報（Ｓｉ）の前記識別情報を入力として使用することによって、前記暗号化アルゴリズムによって使用される少なくとも１つの暗号鍵を生成する鍵導出関数を含む、請求項３に記載のセキュアエレメント。
  5. 前記暗号化アルゴリズムが、ロードされた前記デジタル情報セグメント（Ｓｉ）を認証する認証アルゴリズム（ＭＡＣ）を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のセキュアエレメント。
  6. 前記暗号化アルゴリズムが、ロードされた前記デジタル情報セグメント（Ｓｉ）を暗号解除する暗号解除アルゴリズムを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のセキュアエレメント。
  7. 前記システム（１４０）が、前記デジタル情報セグメント（Ｓｉ）の前記識別情報を入力として使用することによって、前記暗号解除アルゴリズム（１４４）によって使用される初期化ベクトル（ＩＶ）を生成するように構成されている、請求項６に記載のセキュアエレメント。
  8. 前記システム（１４０）が、前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）の鮮度情報（ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ）を、前記セキュアエレメント（１００）の内部不揮発性メモリ（１３０）に記憶された鮮度カウンタ（ＦＣ）と比較することによって、前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）の前記鮮度情報（ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ）を検証するように更に構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のセキュアエレメント。
  9. 前記システム（１４０）が、前記セキュアエレメント（１００）の起動手順において、前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）をロードするように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のセキュアエレメント。
  10. 前記システム（１４０）が、ロードされた前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）を認証及び暗号解除するように構成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のセキュアエレメント。
  11. 前記デジタル情報（Ｓｊ）のセグメントが、前記セキュアプロセッサ（１１０）によって処理されるときに修正される場合に、前記修正されたデジタル情報（Ｓｊ’）セグメント及び更新されたバージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）を前記外部メモリ（２００）に書き込み、前記内部不揮発性メモリ（１３０）内の前記鮮度カウンタをインクリメントする動作を制御するように構成された更新モジュール（１５０）を更に備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のセキュアエレメント。
  12. 請求項１～１２のいずれか一項に記載のセキュアエレメント（１００）と、デジタル情報を記憶するための外部メモリ（２００）と、を含む、システム。
  13. セキュアエレメント（１００）によってデジタル情報をセキュアに処理するための方法であって、前記デジタル情報は、セグメント化され、前記セキュアエレメント（１００）の外部のメモリ（２００）内の複数のＭ個のセグメントに記憶され、前記セキュアエレメント（１００）によって実行される以下の工程：
    －前記外部メモリ（２００）からのデジタル情報セグメント（［Ｓｉ］ｋ１｜ＭＡＣ［Ｓｉ］）を前記セキュアエレメント（１００）にロードする工程（Ｓ５４）と、
    －前記デジタル情報セグメントのバージョン番号（Ｖｉ）を取得することによって、ロードされた前記デジタル情報セグメントの識別情報を判定する工程と、
    －前記セキュアエレメント（１００）のセキュアプロセッサ（１１０）によって前記デジタル情報セグメント（Ｓｉ）を処理する前に、前記識別情報を使用して暗号化アルゴリズムを実行することよって前記デジタル情報セグメント（［Ｓｉ］ｋ＿１｜ＭＡＣｉ）を前処理する工程（Ｓ５６～Ｓ５８）と、
    －前記セキュアプロセッサ（１１０）によって前記デジタル情報セグメント（Ｓｉ）をセキュアに処理する工程（Ｓ５９）と、を含み、
    前記方法が、
    前記複数のＭ個のデジタル情報セグメントのそれぞれのバージョン番号を含むバージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）を、前記外部メモリ（２００）から前記セキュアエレメント（１００）の内部メモリ（１２２）にロードする工程と、前記内部メモリ（１２２）に記憶された前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）にロードされている各デジタル情報セグメントの前記バージョン番号（Ｖｉ）を読み出す工程と、を更に含むことを特徴とする、方法。
  14. 前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）の鮮度情報（ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ）を、前記セキュアエレメント（１００）の内部不揮発性メモリ（１３０）に記憶された鮮度カウンタ（ＦＣ）と比較することによって、前記バージョンテーブル（ＣｔｒｌＯｂｊ）の前記鮮度情報（ＣｔｒｌＯｂｊ＿Ｖｅｒｓｉｏｎ）を検証する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
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