JPH0713873A - チップ・カードのキーを保護する装置 - Google Patents

チップ・カードのキーを保護する装置

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JPH0713873A
JPH0713873A JP6107782A JP10778294A JPH0713873A JP H0713873 A JPH0713873 A JP H0713873A JP 6107782 A JP6107782 A JP 6107782A JP 10778294 A JP10778294 A JP 10778294A JP H0713873 A JPH0713873 A JP H0713873A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ・カード内のキーを保護する装置を提
供する。 【構成】 本発明はチップ・カードのキーを保護する装
置に関する。この装置は、 − 各キーが多様化キーを用いて暗号化されること、 − 各暗号キーに依存する情報に対応する保護情報が生
成され、各暗号キーに関連付けられること、 − カード上に設置された検出手段により、カードの検
出手段によって保護情報をカードのキーから生成された
検査情報と比較することにより、キーの完全性を検査す
ることができること、及び − 阻止手段により、検査情報が保護情報と同一でない
場合に、そのキーによるそれ以降の計算がすべて阻止で
きることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチップ・カードのキーを
保護する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チップ・カードの機密保護は、チップの
ハードウェア構想と特にカードの操作システムに使われ
ている暗号メカニズムに基づいている。
【0003】対称型又は非対称型アルゴリズムによって
使用されるカード内のキーは秘密である。マイクロ・コ
ンピュータ・カードの利用により機密保護が確保されて
いるシステムにとって、キーの秘密性は最高に重要なこ
とである。
【0004】今日では、キーの内容を何らかの手段によ
って見つけ出すために応用できる理論的方法がある。こ
の方法は、キーを構成する二進要素を記録する不揮発性
メモリ(例えばEPROM又はEEPROM)の全ての
セルを次々に反転させるものである。この方法は、メモ
リの基本セルの論理内容(又は電荷)を選択的に変化さ
せることのできる電子的又は物理的手段によって実施す
ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような操
作を実施するには、チップ上のメモリ・セルの物理的配
置の規則を知り、かつユーザが情報にアクセスできるよ
うに、マスク自体によって管理される物理アドレスと相
対的又は絶対的論理アドレスとの対応関係を確保できる
ことが絶対に必要である。
【0006】キーを構成する二進要素を含むメモリ・セ
ル1個の配置が識別されると、当該セルを、例えば、X
線に選択的にさらすことができる。
【0007】キーに対する攻撃は、当該カードにそのキ
ーを使用して計算を行わせ、得られた結果を保存し、次
に上述の手段により1個のセルの内容の修正(この修正
は、セルの充電又は放電のいずれかの一方向にのみ可能
である)を試みてから、上述の計算を再度行わせること
である。電荷に変化がなかった場合、即ち、セルの二進
値に変化がなかった場合は、同じ結果が得られる。そう
でない場合は、結果は修正される。こうして攻撃された
キーの1ビットの値を決定することができる。このよう
に次々に進めることにより、キーを構成するビット全体
の値を決定することができる。
【0008】この攻撃方法は、n個のカード上に設置さ
れており、上述の手順によりn個のカードそれぞれの1
ビットずつを攻撃することにより、n個のカードのそれ
ぞれに設置されているベース・キーのすべてのビットを
決定することができる、ベース・キー又はマザー・カー
ドのキーの場合を考えてみればさらに効果的である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述の
欠点を軽減することである。
【0010】この目的は、各キーが多様化されたキーを
用いて暗号化される、チップ・カードのキーの保護装置
に次のものを含めることによって達成される。
【0011】− 生成され、暗号化された各キーに関連
付けられた多様化キーに依存する情報に対応する保護情
報。
【0012】− 保護情報をカードのキーから生成され
た検査情報と比較することにより、暗号化されたキーの
完全性を検査することのできる、カード上に設置された
検出手段。
【0013】− 検査情報が保護情報と同一でない場合
に、そのキーによるそれ以降の計算をすべて阻止する阻
止手段。
【0014】別の特徴によれば、保護情報が、暗号キー
が書き込まれているカードの秘密ゾーンにある。
【0015】別の特徴によれば、検出手段がキー訂正手
段を含む。
【0016】別の特徴によれば、多様化キーを用いて暗
号キーの暗号化を行うアルゴリズムが、利用アルゴリズ
ムとは異なっていて、カードの秘密ゾーンに保存されて
いる。
【0017】別の特徴によれば、保護情報が検査合計
(チェックサム)である。
【0018】別の特徴によれば、保護情報が巡回冗長検
査である。
【0019】別の特徴によれば、保護情報が所与の値を
有する暗号キーの(CCCi)ビット数(CBVip)
である。
【0020】別の特徴によれば、保護情報が、秘密キー
(CS)を用いて計算された署名(Sip)である。
【0021】別の特徴によれば、検出手段が、カードの
マイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムで
ある。
【0022】本発明のもう一つの目的は、前述の欠点を
軽減することのできるチップ・カードを提供することで
ある。
【0023】この目的は、チップ・カードに次のものを
含めることによって達成される。
【0024】− 多様化キーを用いて暗号化されたキ
ー。
【0025】− チェックサム又は冗長巡回コード
(A.CA.S.C.)の計算アルゴリズムと各キーに
関連する保護情報とを用いて計算された、キーに依存す
る情報に対応する保護情報。
【0026】− 保護情報をカードのキーから生成され
た検査情報と比較することにより、キーの完全性を検査
することのできる、カード上に設置された検出手段。
【0027】− 検査情報が保護情報と同一でない場合
に、そのキーによるそれ以降の全ての計算を阻止する、
カード上に置かれた阻止手段。
【0028】本発明のもう一つの目的は、本発明による
装置の利用方法を提供することである。
【0029】この目的は、当該利用方法に、情報内容の
完全性を検査する操作の後に、特定の暗号化/解読アル
ゴリズム(A.S.C.C.)及びキー(C.SP.D
i)により暗号キー(CCCi)を解読する操作と、カ
ードのダイナミック・メモリ(4)の保護されたゾーン
又はカードの不揮発性メモリ(3)の保護されたゾーン
中に、キーを1セッションの持続期間中いつでも利用で
きる状態で保存する操作を含めることによって達成され
る。
【0030】本発明の最後の目的は、本発明による装置
中で利用するために、少なくとも1個のキーをカードに
導入する方法を提供することである。
【0031】この目的は、少なくとも1個のユーザ・キ
ーを導入する方法に次の諸ステップを含めることによっ
て達成される。
【0032】− 非暗号ユーザ・キー(CU)を、カー
ドのスタティック・メモリ又は不揮発性メモリに含まれ
る特定のキー暗号化アルゴリズム(A.S.C.C.)
と多様化キー(C.SP.Di)によって暗号化して、
暗号キー(CCCi)を得るステップ。
【0033】− カードのスタティック・メモリに含ま
れるチェックサム又は巡回冗長コード(A.CA.S.
C.)の計算アルゴリズムによって保護情報を計算する
ステップ。
【0034】− 不揮発性メモリの秘密ゾーン中に暗号
キー(CCCi)と保護情報(CS又はCCR)とを保
存するステップ。
【0035】別の特徴によれば、導入方法はさらに次の
ステップを含む。
【0036】− 暗号キー(CCU)をロードするステ
ップ。
【0037】− 非暗号化ユーザ・キー(CU)を得る
ために、カードに含まれる暗号化/解読ユーザ・アルゴ
リズムと、好ましくは多様化された、関連ユーザ・キー
(CUAi)によってキーを解読するステップ。
【0038】
【実施例】添付の図面を参照しながら以下の説明を読め
ばその他の特徴と利点がわかるはずである。
【0039】図1に示すように、本装置は、当該装置の
動作に必要なプログラムを格納するROM型のスタティ
ック・メモリ(2)にバス(5)を介して接続されたマ
イクロプロセッサ(1)を備える集積回路を有する。こ
のバス(5)はまた、例えばEPROM又はEEPRO
M型の不揮発性書込み可能メモリ(3)をプロセッサ
(1)に接続する。メモリ(3)は、ユーザ・メモリと
して機能し、とりわけ秘密ゾーン(ZS)に書き込まれ
た、所与のユーザに割り当てられた利用キー(CCC
i)を含む。
【0040】このメモリ(3)は、秘密ゾーン(ZS)
と他のゾーンとに分割されており、秘密ゾーン(ZS)
に対する読取り又は書込みアクセスは、オペレーティン
グ・システム(OS)の制御下でマイクロプロセッサ
(1)からのみ可能であり、メモリ(3)の他のゾーン
へのアクセスは、当該メモリに含まれる情報とオペレー
ティング・システム(OS)の一部をなすメモリ・アク
セス管理アルゴリズムとに応じて、プロセッサ(1)か
ら、又は外部から接続(6)を介して行うことができ
る。このようなアーキテクチャは、フランス特許出願第
2401459号(米国特許第4211919号)及び
第2461301号(米国特許第4382279号)に
更に詳しく記載されている。カードのマイクロプロセッ
サ(1)はまた、例えばRAM型のダイナミック・メモ
リ(4)とバス(5)を介して接続されている。カード
の回路は、外部と接続されており、接続(6)を介し
て、その動作に必要なある種のコマンド又はある種の情
報を受け取る。プログラム・メモリ(2)は、秘密ゾー
ンへのアクセスとの区別を行い、実行すべき命令が当該
ゾーンへのアクセス様式と適合しているかどうか検査す
ることのできるメモリ・アクセス管理アルゴリズムを含
むオペレーティング・システム(OS)の他に、以下で
定義するそれぞれの役割を持つ他のプログラムをも含ん
でいる。
【0041】プログラムA.S.C.C.は、後で説明
する役割を持つ、特有のキー暗号化/解読アルゴリズム
を形成する。
【0042】プログラムA.CA.S.Cは、チェック
サム又は巡回冗長コード(CCR)の計算アルゴリズ
ム、又は所与の論理値を有するキーのビット数を決定す
るアルゴリズム、又は秘密キー(CS)に基づいて署名
を決定するアルゴリズムであり得る。
【0043】最後に、プログラムA.CUは、ユーザ・
キーの暗号化/解読アルゴリズムであって、暗号化又は
解読に使用することができる。
【0044】カードは、その納入時に、カードの秘密ゾ
ーン(ZS)に書き込まれた(C.SP.Di)と称す
る特有の多様化された保護キーを含んでいる。この特有
のキー(C.SP.Di)は、ベース・キーから、多様
化アルゴリズムによって作成されたもので、プログラム
(A.CA.S.C.)の利用によってこれを保護する
ことができる。多様化の方法として、例えばフランス特
許第2600190号及び第2601795号(米国特
許第4811393号)によって知られる方法を利用す
ることができる。
【0045】有資格組織がキーを使ってカードをロード
しようとする時、この組織はカードを端末に接続し、当
該端末は、接続(6)を介してカードのマイクロプロセ
ッサ(1)に、ユーザ暗号キー(CCU)又は非暗号キ
ー(UC)を、当該キーのロード命令(図3の31)と
共に送出する。暗号キーの場合は、この命令を実行する
際に、オペレーティング・システム(OS)が、ステッ
プ(32)で当該暗号キー(CCU)をユーザ・キー
(CU)に解読するためにアルゴリズム(A.CU)と
関連するユーザ・キー(CUAi)とを呼び出し、次い
でオペレーティング・システム(OS)はステップ33
に進む。ユーザ・キーが暗号キーでない場合は、オペレ
ーティング・システムは直接、ステップ33に進み、特
有の多様化キー(C.SP.Di)を利用して、特有の
キー暗号化アルゴリズム(A.S.C.C.)を実行し
て、マイクロプロセッサ(1)がユーザ・キー(CU)
を(CCCi)と称する暗号キーに暗号化できるように
する。このアルゴリズムが実行されるとオペレーティン
グ・システム(OS)に制御が戻り、オペレーティング
・システムはステップ34で、計算アルゴリズムを実行
する。ユーザ暗号キー(CCU)は、暗号化のために同
じアルゴリズム(ACU)と同じ関連ユーザ・キー(C
UAi)とを使用した、機密保護された外部手段から供
給されたことに留意されたい。
【0046】マイクロプロセッサ(1)は、このアルゴ
リズムを実行し、チェックサム(SCip)、又は保護
情報を構成する巡回冗長コード(CCRiP)、又は署
名(Sip)、又はキー(CBVip)を構成する同じ
値のビット数のカウントを計算する。この保護情報(S
Cip又はCCRip又はSip又はCBVip)は、
メモリ(3)の秘密ゾーン中に直接、又はオペレーティ
ング・システム(OS)を介して、キー(CCCi)と
保護情報(SCip又はCCRip又はSip又はCB
Vip)との間に結合を確立することにより、キー(C
CCi)に関連付けられる。この場合、この結合はメモ
リ・アクセス管理アルゴリズムにのみ知られることにな
る。したがって、キー(CCCi)は秘密ゾーン(Z
S)に保存され、一方、保護情報(SCip又はCCR
ip又はSip又はCBVip)は、メモリ(3)中の
他の場所、例えば、メモリ・アクセス管理アルゴリズム
中に生じるインデクスによって規定されたゾーン中に
(キー(CCCi)のアドレスの所に)保存されること
が考えられる。アルゴリズム(A.CA.S.C)は、
チェックサムの計算の場合は、例えば暗号キー(CCC
i)のバイト全体の加算命令である。この例では、この
操作の結果、メモリ・アクセス管理アルゴリズムの指定
する場所、又は追加バイトの形でキーと同じ保存場所
に、保護情報が保存されることになる。
【0047】この方法は、メモリの秘密ゾーンに保存す
べきキーが導入されるごとに系統的に実施することがで
き、後述の利用プロセスの使用が可能になる。
【0048】カードの利用中に、端末は、カードのマイ
クロプロセッサ(1)に、例えば証明書の検査作業のた
めに、例えばユーザ暗号キー(CCCi)など、あるキ
ーの使用を要求する命令を発行する(フランス特許出願
第2601476号、第2601535号、第2592
510号(米国特許第4825052号)参照)、そこ
でオペレーティング・システム(OS)は、秘密ゾーン
(ZS)内でそのキー(CCCi)を探し出し、ステッ
プ(21)で、アルゴリズム(A.CA.S.C)を始
動させて、チェックサムの計算アルゴリズムを実行す
る。このようにして算出された検査情報(CCRiv又
はSCiv又はSiv又はCBViv)は、図2のステ
ップ(22)で、キーの導入時に保存された保護情報
(25)(CCRip又はSCip又はSip又はCB
Vip)と比較される。ステップ21でアルゴリズム
(A.CA.S.C)によって行われた計算の結果得ら
れた検査情報が保護情報と同一でない場合は、マイクロ
プロセッサ(1)は、エラー信号を発生し、必要ならば
端末上にエラーを示す情報の表示をさせ、あるいはキー
(CCCi)を無効にする。検査動作が正常に進展し、
比較結果が肯定であった場合は、オペレーティング・シ
ステムの次のステップ(23)が実行される。このステ
ップは、暗号キー(CCCi)を特定のキー暗号化アル
ゴリズム(A.S.C.C.)及びキー(C.SP.D
i)によって解読するステップである。このアルゴリズ
ム(A.S.C.C.)はROMメモリ(2)に保存さ
れているので、いかなる時点でも、ユーザ又は端末から
アクセスできない。このアルゴリズムA.S.C.C.
の実行は、マイクロプロセッサ(1)により、キー
(C.SP.Di)の助けを借りて行われ、その結果、
ユーザ・キー(CU)が得られる。この結果は、次のス
テップ(24)で、例えば前述の証明書検査プロセスに
後で利用できるように、RAM(4)、又はEEPRO
M(3)の秘密でないゾーンに保存される。この保存
は、せいぜい1セッション、即ちカードが端末に接続さ
れている間だけ行われる。保存されたユーザ・キー(C
U)は、同じセッション中に行われた計算の結果である
場合にしか利用できず、そのことは、活動化された標識
(CUAct)により、例えば、キー(CU)が活動状
態であり同じセッション中に計算されたことを示すよう
に、標識を1に設定することによって表される。
【0049】この標識(CUAct)は、セッションの
始めに必ずゼロに戻しておく。計算に際し、(CU)を
使用する前にテスト・ステップ(25)を実行して、標
識(CUAct)が、必要とされる“1”の値を有する
か否かを判定する。そうである場合は、(CU)を利用
して計算を行い、そうでない場合は、カードはエラー信
号を発生して、端末に制御を渡し、それにより、端末は
(CU)決定シーケンスを起動することができる。
【0050】当業者の理解の及ぶ範囲内の全ての修正
も、本発明の趣旨に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】保護装置を構成する様々なエレメントの概略図
を示す。
【図2】本発明による装置を利用するアルゴリズムの概
略図を示す。
【図3】本発明による装置中にキーを設置する方法を示
す図である。
【符号の説明】 1 プロセッサ 2 スタティック・メモリ 3 不揮発性書込み可能メモリ 4 RAM 5 バス 6 接続

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各キー(CCCi)が、多様化キーを用
    いて暗号化されること、 各暗号キー(CCCi)に依存する情報に対応する保護
    情報(SCip又はCCRip又はSip又はCBVi
    p)が生成され、各暗号キーに関連付けられること、 カード上に設置された検出手段により、保護情報をカー
    ドのキー(CCCi)から生成された検査情報(SCi
    v又はCCRiv又はSiv又はCBViv)と比較す
    ることにより、暗号キー(CCCi)の完全性を検査す
    ることができること、及び阻止手段(1、OS)によ
    り、検査情報が保護情報と同一でない場合に、そのキー
    (CCCi)によるそれ以降の計算がすべて阻止できる
    ことを特徴とする、チップ・カードの保護装置。
  2. 【請求項2】 装置保護情報(SCip又はCCRip
    又はSip又はCBVip)が、暗号キー(CCCi)
    が書き込まれているカードの秘密ゾーン(ZS)にある
    ことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 検出手段がキー訂正手段を含むことを特
    徴とする、請求項1又は2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 多様化キー(C.SP.Di)を用いて
    暗号キーの暗号化を行うアルゴリズム(A.S.、C.
    C)が、利用アルゴリズム(ACU)と異なっていて、
    カードの秘密ゾーン(ZS)に保存されていることを特
    徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の装
    置。
  5. 【請求項5】 保護情報(SCip)が検査合計(チェ
    ックサム)であることを特徴とする、請求項1又は4に
    記載の装置。
  6. 【請求項6】 保護情報(CCRip)が巡回冗長検査
    (C.R.C)であることを特徴とする、請求項1又は
    4に記載の装置。
  7. 【請求項7】 保護情報が所与の値を有する暗号キー
    (CCCi)のビット数(CBVip)であることを特
    徴とする、請求項1又は4に記載の装置。
  8. 【請求項8】 保護情報が、秘密キー(CS)を用いて
    計算された署名(Sip)であることを特徴とする、請
    求項1又は4に記載の装置。
  9. 【請求項9】 検出手段が、カードのマイクロプロセッ
    サ(1)によって実行されるアルゴリズム(A.CA.
    S.C)であることを特徴とする、請求項1に記載の装
    置。
  10. 【請求項10】 マイクロプロセッサ(1)と、とりわ
    けカードのオペレーティング・システム(OS)を含む
    スタティック・メモリ(2)と、少なくとも1個のキー
    がその中に保存されている、少なくとも1個の秘密ゾー
    ン(ZS)を有する不揮発性メモリ(3)とを備えるチ
    ップ・カードであって、 − キー(CCCi)が、多様化キー(C.SP.D
    i)を用いて暗号化されること、 − キーに依存する情報に対応する保護情報(SCip
    又はCCRip又はSip又はCBVip)が、チェッ
    クサム又は巡回冗長コードの計算アルゴリズム(A.C
    A.S.C)によって計算され、保護情報が各キー(C
    CCi+(SCip又はCCRip又はSip又はCB
    Vip))に関連付けられること、 − カード上に設置された検出手段により、保護情報を
    カードのキー(CCCi)から生成された検査情報(C
    CRiv又はSCiv又はSiv又はCBViv)と比
    較することにより、キーの完全性を検査することができ
    ること、 − 検査情報が保護情報と同一でない場合に、そのキー
    (CCCi)によるそれ以降の計算をすべて阻止する阻
    止手段(1,OS)がカード上に存在することを特徴と
    するチップ・カード。
  11. 【請求項11】 請求項1から7のいずれか1項に記載
    の装置又は請求項10に記載のカードの利用方法であっ
    て、情報の完全性を検査する操作(22)の後に、特定
    の暗号化/解読アルゴリズム(A.S.C.C)とキー
    (C.SP.Di)により暗号キー(CCCi)を解読
    する操作(23)と、カードのダイナミック・メモリ
    (4)の保護されたゾーン、又はカードの不揮発性メモ
    リ(3)の保護されたゾーン中にキーを1セッションの
    持続期間中いつでも利用できる状態で保存する操作(2
    4)とを含むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項1から7のいずれか1項に記載
    の装置又は請求項11に記載の方法で利用するために、
    チップ・カードに少なくとも1個のユーザ・キーを導入
    する方法であって、 − 非暗号化ユーザ・キー(CU)を、カードのスタテ
    ィック・メモリ又は不揮発性メモリに含まれる特定のキ
    ー暗号化アルゴリズム(A.S.C.C)及び多様化キ
    ー(C.SP.Di)によって暗号化して、暗号キー
    (CCCi)を得るステップと、 − カードのスタティック・メモリ(2)に含まれるチ
    ェックサム又は巡回冗長コードの計算アルゴリズム
    (A.CA.S.C)によって保護情報(SCip又は
    CCRip)を計算するステップと、 − 不揮発性メモリの秘密ゾーン中に暗号キー(CCC
    i)と保護情報(SCip又はCCRip又はSip又
    はCBVip)とを保存するステップとを含むことを特
    徴とする方法。
  13. 【請求項13】 請求項10に記載のチップ・カード中
    に少なくとも1個のユーザ・キーを導入する方法であっ
    て、 − 暗号キー(CCU)をロードする初期ステップと、 − 非暗号化ユーザ・キー(CU)を得るために、カー
    ドに含まれる暗号化/解読ユーザ・アルゴリズム(A.
    CU)と関連キー(CUAi)によってキー(CCU)
    を解読する初期ステップとを含むことを特徴とする方
    法。
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