DE19836218A1 - Chip card has inductance which can be connected in series with connecting wires supplying power to chip from terminal - Google Patents
Chip card has inductance which can be connected in series with connecting wires supplying power to chip from terminalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Chipkarte, enthaltend mindestens einen Chip 6 in dem elektronische Elemente wie Prozessoren, elektronische Speicher enthalten sind. Die Chipkarte enthält zur elektrischen Energieversorgung des Chips und zur bidirektionalen Datenübertragung von und zum Chip verschiedene Übertragungsmittel wie Kontakte A1, B1 und/oder kontaktfreie Übertragungsmittel wie Spule(n) mit Induktivität L1 und/oder Kondensato ren und/oder sonstige Energie- und Datenübertragungsmittel. Durch Mes sung des elektrischen Leistungsverbrauches oder/und von Spannungsspit zen in einem Terminal, welches dem Chip einer Karte elektrische Energie zuführt, ist es möglich, Informationen über die Funktionsweise des Chips zu gewinnen. Je nachdem welche Befehle im Chip 6,4 abgearbeitet wer den, ist beispielsweise der Stromverbrauch unterschiedlich bestimmt. Der Stromverbrauch kann bei einer Kontaktkarte beispielsweise in einem Ter minal, in das die Karte eingesteckt wird, gemessen werden, indem in einfa cher Weise ein Fachmann eine Stromverbrauchsmessung an den Kontak ten der Karte durchführt. Es kann auch Information über die Funktionswei se eines Chips gewonnen werden, indem Magnetfelder außerhalb des Chips einer Karte gemessen werden. Es können auch Spannungsspitzen als Auswirkungen von zeitlich veränderlichem Leistungsverbrauch des Chips oder von Chipteilen in der Karte als Informationsquelle über die Ar beitsweise des Chips dienen. Die Ausführung unterschiedlicher Programm befehle mit unterschiedlichem Stromverbrauch kann eine Ursache für die Spannungsspitzen sein. Auch können Spannungsspitzen (Glitches) zwecks Störung des Ablaufes in einem Mikroprozessor zugeführt werden, womit sich z. B. Verschlüsselungsverfahren in den Karten ausspähen lassen kön nen (siehe hierzu die Ausgabe Nr. 16 des Fachmagazins "Elektronik" vom 4. August 1988, ab Seite 44: Helmut Lemure: Wie sicher sind Chipkar ten?"). The invention relates to a chip card containing at least one chip 6 in which electronic elements such as processors and electronic memories are contained. The chip card contains for the electrical energy supply of the chip and for bidirectional data transmission from and to the chip various transmission means such as contacts A1, B1 and / or non-contact transmission means such as coil (s) with inductance L1 and / or capacitors and / or other energy and data transmission means. By measuring the electrical power consumption and / or voltage peaks in a terminal which supplies electrical energy to the chip of a card, it is possible to obtain information about the functioning of the chip. Depending on which commands are processed in the chip 6 , 4 , the power consumption is determined differently, for example. In a contact card, for example, the power consumption can be measured in a terminal into which the card is inserted by a person skilled in the art carrying out a power consumption measurement on the contacts of the card in a simple manner. Information about the functioning of a chip can also be obtained by measuring magnetic fields outside the chip of a card. Voltage peaks can also serve as the effects of time-varying power consumption of the chip or of chip parts in the card as a source of information about the mode of operation of the chip. The execution of different program commands with different power consumption can be a cause of the voltage peaks. Voltage peaks (glitches) can also be supplied in order to disrupt the process in a microprocessor. B. Have encryption methods spied on the cards (see issue no. 16 of the specialist magazine "Electronics" from August 4, 1988, from page 44: Helmut Lemure: How secure are chip cards? ").
Es ist Ziel dieser Erfindung Spannungsspitzen, die sich im Chip einer Karte bilden und bei messtechnischer Auswertung außerhalb der Karte Informa tionen über die Arbeitsweise des Chips geben, vor ihrer Auswertung abzu blocken. Gleichzeitig soll Ausforschungen der Karte durch Einspeisung von hochfrequenten Signalen ausgeschlossen werden. Mit den angegebenen Mitteln soll die Sicherheit von Chipkarten erhöht werden. Es wird auf die Anmeldung DE 198 26 151.9 sowie auf das Patent DE 39 35 364 als Stand der Technik verwiesen.It is the aim of this invention voltage peaks that are in the chip of a card form and with metrological evaluation outside the card Informa give information about how the chip works before submitting it block. At the same time, the map is to be researched by feeding in high-frequency signals can be excluded. With the specified The security of chip cards is to be increased. It is on the Application DE 198 26 151.9 and on the patent DE 39 35 364 as prior art referred to the technology.
Die Patentbeschreibung gestattet es, die gestellte Aufgabe zu erfüllen.The patent description allows the task to be fulfilled.
Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 enthalten.The essential features of the invention are contained in claim 1.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Chipkarte mit einem Chip, in dem unterschiedliche ansteuerbare Bauelemente wie Speicher, Mikropro zessoren enthaltenden sind. Zur Energieversorgung des Chips und zur'bi direktionalen Datenübertragung von und zum Chip können unterschiedlich ste Mittel dienen. Es sind Kontaktverbindungen A1 auf der Karte mit A2 im Terminal (siehe Fig. 1) möglich, es können auch Mittel zur kontaktlosen Datenübertragung in der Form von Spulen (L1, L2 siehe Fig. 1) vorhan den sein. Es können auch Kondensatoren und/oder sonstige Energie und Datenübertragungen und/oder Mittel vorgesehen sein, wie sie als elektro nische, miniaturisierte Elemente zur Aufnahme von Schall oder Druck oder zur kapazitiven Aufnahme elektrischer Signale bei Fingerprintsensoren vorhanden sind. Über die elektrische Leitungsverbindung W1 wird die Energieversorgung des Chips 6 z. B. vom Kontakt A1 zur Verfügung ge stellt, d. h. es fließt im Regelfall der im Chip verbrauchte Strom durch den Leitungsweg W1. Sofern ein Elektronikteil 2.1.2, wie es in der DE 39 35 364 beschrieben ist, nicht vorhanden ist, ist W1 direkt mit der Leitung A verbunden und A kann sich im Chip in mindestens zwei elektrische Lei tungswege B, C aufteilen. Einzelheiten sind hierzu in der Anmeldung DE 198 26 151.9 zu finden. Über die Kontaktverbindung A1 mit A2 erfolgt die Energieversorgung des Chips 6 aus einem Terminal beispielsweise durch den Pluspol einer Gleichspannungsquelle, wobei B1 mit B2 den dazugehö rigen Minuspol, das Bezugspotential GND darstellt. Wird mindestens eine Spule mit Induktivität L1 auf der Karte und/oder im Chip 6 zur Verfügung gestellt, kann diese Induktivität genutzt werden, um Spannungsspitzen, welche bei Zu- oder Abschalten von Leistungsverbrauch im Chip der Karte auftreten, abzublocken. Abblocken ist in dem Sinne zu verstehen, dass der elektrische Widerstand einer Induktivität für hochfrequente Signale extrem hoch ist und diese Signale den induktiven Widerstand nicht überwinden können. Zu diesem Zweck wird eine Spule mit Induktivität L1 mit ihren bei den elektrischen Anschlusspunkten S7, S8 in die Verbindungsleitung W1 seriell geschaltet. Spannungsspitzen, die mit ihren hohen Frequenzanteilen über die Leitungen W1 und/oder W2 ohne Induktivität bestens übertragen werden, finden nun in dem Übertragungsweg W1 eine hohe Induktivität L1 vor, und werden in dem oben dargestellten Sinne abgeblockt. Die gleiche Wirkung hat die Induktivität auch für hochfrequente Signale, die von au ßerhalb der Karte, z. B. aus einem Terminal T1 über A2 eingespeist wer den. Auch in diesem Falle können hochfrequente Signale in den eingespei sten Spannungsspitzen (fachmännisch auch Spikes oder Schaltspitzen) die Induktivität L1 nicht überwinden.In the invention, it is a chip card with a chip in which different controllable components such as memory, microprocessors are included. A wide variety of means can be used to supply energy to the chip and for bi-directional data transmission from and to the chip. There are contact connections A1 on the card with A2 in the terminal (see FIG. 1), means for contactless data transmission in the form of coils (L1, L2 see FIG. 1) can also be present. Capacitors and / or other energy and data transmissions and / or means can also be provided, such as are present as electronic, miniaturized elements for recording sound or pressure or for capacitive recording of electrical signals in fingerprint sensors. Via the electrical line connection W1 the power supply of the chip 6 z. B. from the contact A1 available ge, ie it usually flows the current consumed in the chip through the conduction path W1. If an electronic part 2.1.2 , as described in DE 39 35 364, is not available, W1 is connected directly to line A and A can be divided into at least two electrical line paths B, C in the chip. Details can be found in the application DE 198 26 151.9. Via the contact connection A1 to A2, the energy supply of the chip 6 takes place from a terminal, for example through the positive pole of a direct voltage source, with B1 with B2 the associated negative pole, which represents the reference potential GND. If at least one coil with inductance L1 is provided on the card and / or in chip 6 , this inductance can be used to block voltage peaks which occur when power consumption is switched on or off in the chip of the card. Blocking is to be understood in the sense that the electrical resistance of an inductor for high-frequency signals is extremely high and these signals cannot overcome the inductive resistance. For this purpose, a coil with inductance L1 is connected in series with its connection points W1 at the electrical connection points S7, S8. Voltage peaks, which are best transmitted with their high frequency components via the lines W1 and / or W2 without inductance, now find a high inductance L1 in the transmission path W1 and are blocked in the sense described above. The inductance also has the same effect for high-frequency signals that come from outside the card, e.g. B. fed from a terminal T1 via A2 who the. In this case, too, high-frequency signals in the voltage peaks fed in (technically also spikes or switching peaks) cannot overcome the inductance L1.
Aus der DE 39 35 364 sind Chipkarten bekannt geworden, die sowohl kon taktbehaftet als auch kontaktfrei benutzt werden können. Es ist in den Karten, wie sie die DE 39 35 364 beschreibt, mindestens eine Spule vor handen, die im Kartenmaterial eingebettet ist, die eine Induktivität L1 hat. Diese Spule kann mit ihrer Induktivität L1 verwendet werden, um das Ab locken von Spannungsspitzen zu gewährleisten. Als Vorteil ergibt sich bei dieser Spule ihre hohe Induktivität, die erforderlich ist, um eine hohe Ener gieübertragung von Spule L2 im Terminal T2 zur Kartenspule L1 zu ge währleisten. Eine hohe induktivität erhöht die Blockwirkung gegen Übertra gung von Spannungsspitzen.DE 39 35 364 chip cards have become known that both kon clocked as well as non-contact can be used. It is in the Cards as described in DE 39 35 364, at least one coil act, which is embedded in the map material, which has an inductance L1. This coil can be used with its inductance L1 to measure the Ab to ensure lure of voltage peaks. The advantage of This coil has its high inductance, which is required to achieve a high ener Transfer from coil L2 in terminal T2 to card coil L1 guarantee. A high inductance increases the blocking effect against transmission generation of voltage peaks.
Im Chip 6 kann eine Schaltung 2.1.2 vorgesehen sein, wie sie beispiels weise in der DE 39 35 364 beschrieben ist. Schaltung 2.1.2 erzeugt ein lo gisches Signal an einem Punkt E3, das in Abhängigkeit von dem Auftreten von Spannung an den Kontakten oder an einer Spule logisch "high" oder logisch "low" liefert. Der logische Wert des Signals E3 kann verwendet werden, um beispielsweise Schalter so zu steuern, dass die Punkte S7, S8 einer Spule in den Leitungsweg W1 seriell eingebracht werden. Der Weg W1 ist hierzu zu öffnen und die Spule S1 in die geöffnete Strecke einzu bringen. Die Spule ist derart in den elektrischen Verbindungsweg vom Chip in der Karte zum Versorgungskontakt A1 auf der Karte geschaltet. Eine Karte, mit einer Spule, die sowohl kontaktfrei als auch kontaktbehaftet ar beiten kann, ist somit in besonderer Weise gegen das Ausspähen von Spannungsspitzen auf der Karte zu schützen. Die Spule der Karte hat so mit zwei Funktionen. In der ersten dient sie als Transformatorspule für Energie und Daten, in der zweiten als induktiver Widerstand zum Ablocken von hochfrequenten Anteilen in Spannungsspitzen. Damit können die im Markt befindlichen Karten mit Namen wie CombiCard oder "Dual-Interface- Card" die Kontaktfunktion einer Karte in besonderer Weise schützen und gleichzeitig die Vorteile des kontaktfreien Betriebes bieten.A circuit 2.1.2 can be provided in chip 6 , as described, for example, in DE 39 35 364. Circuit 2.1.2 generates a logic signal at a point E3 which, depending on the occurrence of voltage on the contacts or on a coil, supplies a logic "high" or logic "low". The logical value of the signal E3 can be used, for example, to control switches in such a way that the points S7, S8 of a coil are introduced into the line path W1 in series. The path W1 has to be opened for this purpose and the coil S1 has to be brought into the opened path. The coil is thus connected in the electrical connection path from the chip in the card to the supply contact A1 on the card. A card with a coil that can work both without contact and with contact ar is therefore to be protected in a special way against spying on voltage peaks on the card. The coil of the card has two functions. In the first it serves as a transformer coil for energy and data, in the second as an inductive resistor for blocking high-frequency components in voltage peaks. This means that the cards on the market with names such as CombiCard or "Dual Interface Card" can protect the contact function of a card in a special way and at the same time offer the advantages of contactless operation.
In der DE 198 26 151.9 und ihren Zusatzanmeldungen sind Mittel 5 vorge sehen, die die Wirkungen von zeitlich veränderlichen Leistungsbelastun gen und/oder das Auftreten von Spannungsspitzen vermeiden oder aus gleichen. Kommt Mittel 5 zusätzlich zum Einsatz, ergibt sich der Vorteil, dass eine Aufteilung des Strompfades A in die Pfade B,C in der beschrie benen Weise zu einem konstanten Strom in A führt, indem das Mittel 5 Stromverbrauch zu oder abschaltet. Damit ergibt sich ein besonderer Vor teil. Da in A ein konstanter Strom fließ, fließt dieser auch durch die Spule mit der Induktivität L1. Bekanntlich erfolgt in einer Spule Selbstinduktion bei wechselndem Stromfluss, wobei die Selbstinduktion mit wachsendem L1 zunimmt. Selbstinduktion kann zu unerwünschten Effekten (z. B. zusätz lichen Spannungsspitzen) in einer Schaltung führen. Bei konstantem Stromfluss tritt keine Selbstinduktion auf. Liegt die Spule mit L1 in dem Leitungsweg A oder in einer Verlängerung davon, ist die Spule durch den konstanten Stromfluss in A vor Selbstinduktion geschützt. Der konstante Stromfluss in A kann von Schaltspitzen/Spannungsspitzen überlagert sein, die durch Schaltflanken beim Schalten von Leistungen des Mittels 5 und/oder des Mittels 4 verursacht werden. Diese Spannungsspitzen werden in der zuvor beschriebenen Weise durch eine Spule mit Induktivität L1 ab geblockt. In DE 198 26 151.9 and its additional applications, means 5 are provided which prevent or compensate for the effects of time-varying power loads and / or the occurrence of voltage peaks. If means 5 are additionally used, there is the advantage that dividing the current path A into paths B, C in the manner described leads to a constant current in A by means of means 5 switching current consumption on or off. This results in a special part. Since a constant current flows in A, it also flows through the coil with inductance L1. As is known, self-induction takes place in a coil with changing current flow, the self-induction increasing with increasing L1. Self-induction can lead to undesired effects (e.g. additional voltage peaks) in a circuit. With constant current flow, no self-induction occurs. If the coil with L1 lies in the line path A or in an extension thereof, the coil is protected against self-induction by the constant current flow in A. The constant current flow in A can be superimposed by switching peaks / voltage peaks, which are caused by switching edges when switching powers of means 5 and / or means 4 . These voltage peaks are blocked in the manner described above by a coil with inductance L1.
Mit T1 ist ein Terminal für Karten mit Kontakten A2, B2 mit T2 ein Terminal mit Spule und Induktivität L2 gekennzeichnet. A1 stellt über die elektrische Leitung W1 die Versorgungsspannung, B1 über die elektrische Leitung W2 das Bezugspotential GND für eine Karte zur Verfügung. Eine Spule auf der Karte oder auf dem Chip ist mit ihrer Induktivität L1 dargestellt. Diese Spule ist mit den schaltbaren Verbindungen S7, S8 ausgestattet. Das Teil 2.1.2 stellt symbolisch eine Schaltung dar, wie sie der DE 39 35 364 ange geben ist, die hier die Arbeitsweise über Kontakte A1, B1 oder über Spule L1 indizieren soll. Der Mikroprozessor 4 erhält seinen Gleichstrom unab hängig von seine Herkunft oder Erzeugung über den Leitungsweg A, wobei A in die Wege B, C aufgespalten sein kann. Mit 5 ist ein Mittel gekenn zeichnet, das Leistung (Strom) im Weg C in einer Form schalten kann, die zu einem konstanten Stromfluss in A führt.T1 denotes a terminal for cards with contacts A2, B2 with T2 a terminal with coil and inductance L2. A1 provides the supply voltage via the electrical line W1, B1 via the electrical line W2 the reference potential GND for a card. A coil on the card or on the chip is shown with its inductance L1. This coil is equipped with the switchable connections S7, S8. Part 2.1.2 symbolically represents a circuit as it is given in DE 39 35 364, which is intended to indicate the mode of operation here via contacts A1, B1 or via coil L1. The microprocessor 4 receives its direct current regardless of its origin or generation via the line path A, where A can be split into paths B, C. 5 denotes an agent that can switch power (current) in path C in a form that leads to a constant current flow in A.
Es ist eine besondere Ausgestaltung der Fig. 1 dargestellt, wie sie sich bei Anwendung vorstehender Patentbeschreibung ergibt. Mit Hilfe der In formation des Mittels 2.1.2 ist die Spule mit der Induktivität L1 seriell in den Leitungsweg W1 geschaltet, womit sich W1 in die Teile W1A zwischen Chip und Spule und W1B zwischen Spule und Ausgangskontakt A1 der Chipkarte zum Terminalkontakt A2 aufteilt.A special embodiment of FIG. 1 is shown, as it results from the application of the above patent description. With the help of the information of the means 2.1.2 , the coil with the inductance L1 is connected in series in the line path W1, which divides W1 into the parts W1A between the chip and coil and W1B between the coil and the output contact A1 of the chip card to the terminal contact A2.
Claims (4)
- 1. ein oder mehrere Kontakte A1,B1 zur Energieversorgung des Chips 6 über elektrische Verbindungsleitungen W1,W2 aus einem Terminal T1 dienen,
- 2. wobei mindestens eine Spule mit Induktivität L1 auf der Karte und/oder im Chip 6 vorhanden ist,
- 3. wobei die Spule mit ihren beiden elektrischen Anschlusspunkten S7, S8 in einer Verbindungsleitung W1 und/oder in der zweiten Verbindungs leitung W2 seriell geschaltet liegt oder per Schaltung 2.1.2 in W1 und/oder W2 seriell geschaltet werden kann,
- 4. womit Spannungsspitzen, die mit ihren hohen Frequenzanteilen über die Leitungen W1 und/oder W2 von den Kontakten zum Chip oder vom Chip zu den Kontakten übertragen werden, von der Induktivität L1 abgeblockt werden.
- 1. one or more contacts A1, B1 are used to supply energy to the chip 6 via electrical connecting lines W1, W2 from a terminal T1,
- 2. at least one coil with inductance L1 is present on the card and / or in the chip 6 ,
- 3. the coil with its two electrical connection points S7, S8 is connected in series in a connecting line W1 and / or in the second connecting line W2 or can be connected in series by means of a circuit 2.1.2 in W1 and / or W2,
- 4. With which voltage peaks, which are transmitted with their high frequency components via the lines W1 and / or W2 from the contacts to the chip or from the chip to the contacts, are blocked by the inductance L1.
- 1. die Chipkarte wahlweise sowohl über eine oder mehrere Spulen oder über Kontakte und wahlweise über mindestens eine Spule und zusätz lich über Kontakte zwecks Daten und/oder Energieversorgung zu betrei ben ist,
- 2. wobei mindestens eine der Spulen mit Induktivität L1 seriell in der Ver bindungsleitung W1 verwendet wird.
- 1. the chip card can be operated either via one or more coils or via contacts and optionally via at least one coil and additionally via contacts for the purpose of data and / or energy supply,
- 2. wherein at least one of the coils with inductance L1 is used serially in the connecting line W1.
- 1. im Chip 6 eine Schaltung 2.1.2 vorgesehen ist, die selbsttätig minde stens ein elektronisches Signal E3 liefert, das elektronisch verwertbar indiziert, ob eine elektrische Versorgung der Karte über Kontakte oder/und über mindestens eine Spule erfolgt,
- 2. wobei in Abhängigkeit von E3 die Spule mit ihren Anschlüssen S7, S8 seriell in den elektrischen Verbindungsweg W1 geschaltet wird.
- 1. A circuit 2.1.2 is provided in the chip 6 , which automatically delivers at least one electronic signal E3, which indicates in an electronically usable manner whether the card is supplied with electrical power via contacts or / and at least one coil,
- 2. where, depending on E3, the coil with its connections S7, S8 is connected in series in the electrical connection path W1.
- 1. im Chip 6 Mittel 9 vorgesehen sind, die die Wirkungen von zeitlich ver änderlichen Leistungsbelastungen und/oder Stromflussschwankungen und/oder das Auftreten von Spannungsspitzen vermeiden oder ausglei chen,
- 2. wobei sich durch die Funktion von Mittel 9 ein konstanter Stromfluss mindestens in einem Strompfad A ergibt,
- 3. wobei dieser konstante Stromfluss genutzt wird, um in einer Spule mit Induktivität L1 Selbstinduktion durch Stromflussänderung zur vermeiden ohne die Funktion des Abblockens von Spannungsspitzen zu behindern.
- 1. means 9 are provided in chip 6 , which avoid or compensate for the effects of time-varying power loads and / or fluctuations in current flow and / or the occurrence of voltage peaks,
- 2. where the function of means 9 results in a constant current flow in at least one current path A,
- 3. wherein this constant current flow is used to avoid self-induction by changing the current flow in a coil with inductance L1 without impeding the function of blocking voltage peaks.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
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| DE59904977T DE59904977D1 (en) | 1998-08-10 | 1999-08-10 | CHIP CARD WITH INCREASED CARD SECURITY |
| US09/780,852 US20020020903A1 (en) | 1998-08-10 | 2001-02-09 | Chip card with increased card security |
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Publications (1)
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| DE3143915C2 (en) * | 1981-11-05 | 1987-12-03 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim, De | |
| DE3935364C1 (en) * | 1989-10-24 | 1990-08-23 | Angewandte Digital Elektronik Gmbh, 2051 Brunstorf, De |
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