JP2018206150A - 電子回路 - Google Patents

Abstract

【課題】厳格な認証を行うことができる電子回路を提供することを課題とする。【解決手段】電子回路は、他の電子回路に電力を供給する電源回路（１１１）と、演算開始コマンドを前記他の電子回路に送信し、その後、前記他の電子回路の認証演算に使用されるクロック信号の周波数を変更するためのクロック周波数変更コマンドを前記他の電子回路に送信し、その後、前記他の電子回路から演算応答を受信し、前記演算開始コマンドを送信してから前記演算応答を受信するまでの時間を計測するコントローラー（１１２）とを有し、前記電源回路は、前記他の電子回路の時間に対する消費電流パターンを計測し、前記コントローラーは、前記計測された時間が第１の範囲内であり、かつ前記計測された消費電流パターンが第２の範囲内である場合には、認証成功であると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路に関する。

リーダ／ライタ装置により行われた認証に応答する認証機能を有するデータキャリアが知られている（特許文献１参照）。記録媒体は、リーダ／ライタ装置に認証してもらうために使用するタグ認証用キー、及びリーダ／ライタ装置を認証するためのリーダ／ライタ装置用認証キーのリストを別々に格納している。

また、通信プロトコル格納手段と、ＲＦアナログ受信部と、接触通信用端子部と、コマンド制御手段と、接続選択手段と、コマンド制御手段と、認証コマンド解析手段と、認証コマンド選択手段とを有するデータキャリアが知られている（特許文献２参照）。通信プロトコル格納手段は、外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する。ＲＦアナログ受信部は、外部の通信装置からＲＦ信号で送信される質問信号を受信する。接触通信用端子部は、外部の通信装置と接触通信を行うための端子部である。コマンド制御手段は、ＲＦアナログ受信部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御する。接続選択手段は、ＲＦアナログ受信部または接触通信用端子部の何れか一方とコマンド制御手段とを選択的に接続する。コマンド制御手段は、外部の通信装置との近接通信を行うための近接通信用コマンド、及び外部の通信装置と近傍通信を行うための近傍通信用コマンドを制御する。認証コマンド解析手段は、ＲＦアナログ受信部、または接触通信用端子部により受信した質問信号から、外部の通信装置との間で行う認証レベルを解析する。認証コマンド選択手段は、認証コマンド解析手段の解析結果に基づいて、外部の通信装置との間で行う認証処理で使用する認証コマンドを選択する。コマンド制御手段は、ＲＦアナログ受信部または接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、通信プロトコル格納手段に格納されている通信プロトコルを用いて通信を行う。

また、リーダ／ライタ装置とともにデータキャリアシステムを構成するデータキャリアが知られている（特許文献３参照）。コマンド保持手段は、リーダ／ライタ装置との間で認証を行うための認証用コマンドを格納する領域が少なくとも３つの領域に区画されていて、３つの領域のうち、第１の領域には第１の認証用コマンドが格納され、第２の領域には第２の認証用コマンドが格納され、第３の領域には第３の認証用コマンドが格納されている。信号受信手段は、リーダ／ライタ装置から送信される質問信号を受信する。認証コマンド解析手段は、信号受信手段により受信した質問信号から、リーダ／ライタ装置との間で行う認証レベルを解析する。認証コマンド選択手段は、コマンド解析手段の解析結果に基づいて、リーダ／ライタ装置との間で行う認証処理で使用する認証コマンドを選択する。コマンド読み出し手段は、認証コマンド選択手段によって選択された認証コマンドをコマンド保持手段から読み出す。信号送信手段は、コマンド読み出し手段によって読み出された認証コマンドを用いた質問信号をリーダ／ライタ装置に送信する。

特開２０１０−１８２０３２号公報 特開２００８−１３４７３５号公報 特開２００８−５９２４５号公報

認証回路は、デジタル回路を有する。しかし、デジタル回路は、ツール類の充実により、比較的簡単に複製品を製造可能である。認証回路が、その複製品に対して認証成功の判定することは好ましくない。

本発明の目的は、厳格な認証を行うことができる電子回路を提供することである。

本発明の電子回路は、第１の電子回路と、第２の電子回路とを有し、前記第１の電子回路は、前記第２の電子回路に電力を供給する第１の電源回路と、演算開始コマンドを前記第２の電子回路に送信し、その後、前記第２の電子回路の認証演算に使用されるクロック信号の周波数を変更するためのクロック周波数変更コマンドを前記第２の電子回路に送信し、その後、前記第２の電子回路から演算応答を受信し、前記演算開始コマンドを送信してから前記演算応答を受信するまでの時間を計測する第１のコントローラーとを有し、前記第１の電源回路は、前記第２の電子回路の時間に対する消費電流パターンを計測し、前記第１のコントローラーは、前記計測された時間が第１の範囲内であり、かつ前記計測された消費電流パターンが第２の範囲内である場合には、認証成功であると判定し、前記第２の電子回路は、クロック信号を生成するクロック生成回路と、前記クロック生成回路により生成されたクロック信号に基づき、認証演算を行う演算回路と、前記第１の電子回路から前記演算開始コマンドを受信した場合には、前記演算回路に対して認証演算の開始を指示し、前記第１の電子回路から前記クロック周波数変更コマンドを受信した場合には、前記クロック生成回路に対して生成するクロック信号の周波数の変更を指示し、前記演算回路が認証演算を終了した場合には、前記演算応答を前記第１の電子回路に送信する第２のコントローラーとを有することを特徴とする。

本発明によれば、厳格な認証を行うことができる。

図１は、本発明の実施形態による電子回路の構成例を示す図である。 図２（Ａ）は第１の電子回路の動作を示すフローチャートであり、図２（Ｂ）は第２の電子回路の動作を示すフローチャートである。 図３（Ａ）及び（Ｂ）は、時間に対する消費電流のパターンを示す図である。

図１は、本発明の実施形態による電子回路１００の構成例を示す図である。電子回路１００は、第１の電子回路１０１と、第２の電子回路１０２とを有する。第２の電子回路１０２は、第１の電子回路１０１に対して、接続可能である。第２の電子回路１０２が第１の電子回路１０１に接続されると、第１の電子回路１０１は、第２の電子回路１０２に対して認証を行う。

第１の電子回路１０１は、電源回路１１１と、コントローラー１１２と、タイマー１１３と、インターフェース１１４とを有する。電源回路１１１は、第１の電子回路１０１の電源電圧を生成する。また、電源回路１１１は、第２の電子回路１０２に対して電力を供給し、第２の電子回路１０２の消費電流を計測することができる。コントローラー１１２は、第１の電子回路１０１の制御を行う。タイマー１１３は、時間計測のための時刻情報を生成する。インターフェース１１４は、第２の電子回路１０２に対して通信を行うための通信インターフェースである。

第２の電子回路１０２は、電源回路１２１と、演算回路１２２と、クロック生成回路１２３と、インターフェース１２４と、コントローラー１２５とを有する。電源回路１２１は、第１の電子回路１０１の電源回路１１１から電力の供給を受け、第２の電子回路１０２の電源電圧を生成する。クロック生成回路１２３は、クロック発振回路１２６と、複数のスイッチ１２７〜１２９と、複数の容量１３０〜１３２とを有し、クロック信号を生成する。クロック発振回路１２６は、ＲＣ回路の抵抗部を有する。容量１３０は、スイッチ１２７を介して、クロック発振回路１２６に接続される。容量１３１は、スイッチ１２８を介して、クロック発振回路１２６に接続される。容量１３２は、スイッチ１２９を介して、クロック発振回路１２６に接続される。コントローラー１２５がスイッチ１２７〜１２９を制御することにより、クロック発振回路１２６に接続される容量値が変化し、クロック発振回路１２６が発振するクロック信号の周波数が変化する。クロック生成回路１２３は、ＲＣ回路の容量Ｃを変えることにより、クロック信号の発振周波数を変えることができる。クロック生成回路１２３は、スイッチ１２７〜１２９の制御に応じた周波数のクロック信号を生成する。演算回路１２２は、クロック生成回路１２３により生成されたクロック信号に基づき、認証演算を行う。インターフェース１２４は、第１の電子回路１０１に対して通信を行うための通信インターフェースである。コントローラー１２５は、第２の電子回路１０２の制御を行う。

図２（Ａ）は、第１の電子回路１０１の動作を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、コントローラー１１２は、インターフェース１１４を介して、図３（Ａ）の演算開始コマンド３０１を第２の電子回路１０２に送信する。次に、ステップＳ２０２では、コントローラー１１２は、タイマー１１３を用いて、図３（Ａ）の演算時間Ｔの計測を開始する。具体的には、コントローラー１１２は、図３（Ａ）の演算開始時刻ｔ１をタイマー１１３から取得して記憶する。

次に、ステップＳ２０３では、コントローラー１１２は、タイマー１１３の現在時刻が電流計測時刻であるか否かを判定し、現在時刻が電流計測時刻であると判定した場合にはステップＳ２０４に処理を進め、現在時刻が電流計測時刻でないと判定した場合にはステップＳ２０５に処理を進める。ステップＳ２０４では、電源回路１１１は、コントローラー１１２の制御の下、第２の電子回路１０２の消費電流Ｉ１を計測し、ステップＳ２０５に処理を進める。

ステップＳ２０５では、コントローラー１１２は、タイマー１１３の現在時刻が周波数変更時刻ｔ２であるか否かを判定し、現在時刻が周波数変更時刻ｔ２であると判定した場合にはステップＳ２０６に処理を進め、現在時刻が周波数変更時刻ｔ２でないと判定した場合にはステップＳ２０７に処理を進める。ステップＳ２０６では、コントローラー１１２は、インターフェース１１４を介して、第２の電子回路１０２の認証演算に使用されるクロック信号の周波数を変更するためのクロック周波数変更コマンド３０２（図３（Ａ））を第２の電子回路１０２に送信し、ステップＳ２０７に処理を進める。

クロック生成回路１２３は、スイッチ１２７〜１２９の制御により、複数の周波数のうちのいずれか１つの周波数のクロック信号を生成することができる。それに対応し、コントローラー１１２は、インターフェース１１４を介して、複数の周波数のうちのいずれか１つの周波数に変更するためのクロック周波数変更コマンド３０２を第２の電子回路１０２に送信する。

ステップＳ２０７では、コントローラー１１２は、インターフェース１１４を介して、図３（Ａ）の演算応答３０３を第２の電子回路１０２から受信したか否かを判定し、演算応答３０３を受信していないと判定した場合には、ステップＳ２０３に処理を戻す。ステップＳ２０４では、電源回路１１１は、コントローラー１１２の制御の下、例えば所定時間間隔で、第２の電子回路１０２の消費電流Ｉ１を計測する。すなわち、電源回路１１１は、第２の電子回路１０２の時間に対する消費電流Ｉ１のパターンを計測する。なお、コントローラー１１２は、異なる時刻で複数のクロック周波数変更コマンド３０２を送信してもよい。

ステップＳ２０７において、コントローラー１１２は、演算応答３０３を受信したと判定した場合には、ステップＳ２０８に処理を進める。ステップＳ２０８では、コントローラー１１２は、タイマー１１３を用いて、演算時間Ｔの計測を終了する。コントローラー１１２は、演算開始コマンド３０１を送信してから演算応答３０３を受信するまでの演算時間Ｔを計測する。具体的には、コントローラー１１２は、図３（Ａ）の演算終了時刻ｔ３をタイマー１１３から取得して記憶する。そして、コントローラー１１２は、演算終了時刻ｔ３から演算開始時刻ｔ１を減算することにより、演算時間Ｔを計測する。

次に、ステップＳ２０９では、コントローラー１１２は、演算応答３０３に含まれる認証演算結果データが期待値と同じか否かを判定する。そして、コントローラー１１２は、認証演算結果データが期待値と同じであると判定した場合には、ステップＳ２１０に処理を進め、認証演算結果データが期待値と同じでないと判定した場合には、ステップＳ２１３に処理を進める。

ステップＳ２１０では、コントローラー１１２は、上記の演算時間Ｔが第１の所定範囲内であるか否かを判定する。図３（Ａ）に示すように、演算時間Ｔは、時刻ｔ１〜ｔ２の周波数変更前の演算時間Ｔ１と、時刻ｔ２〜ｔ３の周波数変更後の演算時間Ｔ２との合計時間である。したがって、第１の所定範囲は、クロック周波数変更コマンド３０２が示す周波数に応じて変わる。コントローラー１１２は、演算時間Ｔが第１の所定範囲内であると判定した場合には、ステップＳ２１１に処理を進め、演算時間Ｔが第１の所定範囲内でないと判定した場合には、ステップＳ２１３に処理を進める。

ステップＳ２１１では、コントローラー１１２は、上記の消費電流Ｉ１のパターンが第２の所定範囲内であるか否かを判定する。第２の所定範囲は、クロック周波数変更コマンド３０２が示す周波数に応じて変わる。コントローラー１１２は、消費電流Ｉ１のパターンが第２の所定範囲内であると判定した場合には、ステップＳ２１２に処理を進め、消費電流Ｉ１のパターンが第２の所定範囲内でないと判定した場合には、ステップＳ２１３に処理を進める。

ステップＳ２１２では、コントローラー１１２は、第２の電子回路１０２の認証成功であると判定し、認証成功に対応する処理を行う。ステップＳ２１３では、コントローラー１１２は、第２の電子回路１０２の認証失敗であると判定し、認証失敗に対応する処理を行う。

図２（Ｂ）は、第２の電子回路１０２の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２２１では、コントローラー１２５は、インターフェース１２４を介して、演算開始コマンド３０１を第１の電子回路１０１から受信するまで待機し、演算開始コマンド３０１を第１の電子回路１０１から受信したと判定した場合には、ステップＳ２２２に処理を進める。ステップＳ２２２では、コントローラー１２５は、演算回路１２２に対して、認証演算の開始を指示する。すると、演算回路１２２は、クロック生成回路１２３により生成されたクロック信号に基づき、認証演算を開始する。

次に、ステップＳ２２３では、コントローラー１２５は、インターフェース１２４を介して、クロック周波数変更コマンド３０２を第１の電子回路１０１から受信したか否かを判定する。そして、コントローラー１２５は、クロック周波数変更コマンド３０２を受信したと判定した場合には、ステップＳ２２４に処理を進め、クロック周波数変更コマンド３０２を受信していないと判定した場合には、ステップＳ２２５に処理を進める。

ステップＳ２２４では、コントローラー１２５は、クロック周波数変更コマンド３０２が示す周波数に応じて、クロック生成回路１２３に対して生成するクロック信号の周波数の変更を指示する。具体的には、コントローラー１２５は、クロック周波数変更コマンド３０２が示す周波数に対応する容量１３０〜１３２をクロック発振回路１２６に接続するように、スイッチ１２７〜１２９を制御する。これにより、クロック生成回路１２３は、クロック周波数変更コマンド３０２が示す周波数のクロック信号を生成する。すなわち、クロック生成回路１２３は、生成するクロック信号の周波数を変更する。すると、演算回路１２２は、時刻ｔ２で、変更後の周波数のクロック信号を基に、認証演算を行う。

次に、ステップＳ２２５では、コントローラー１２５は、演算回路１２２の認証演算が終了したか否かを判定する。演算回路１２２は、認証演算が終了した場合には、認証演算結果データ及び認証演算終了信号を出力する。コントローラー１２５は、演算回路１２２の認証演算が終了していないと判定した場合には、ステップＳ２２３に処理を戻し、演算回路１２２の認証演算が終了したと判定した場合には、ステップＳ２２６に処理を進める。ステップＳ２２６では、コントローラー１２５は、インターフェース１２４を介して、上記の認証演算結果データを含む演算応答３０３を第１の電子回路１０１に送信する。

図３（Ｂ）は、他の消費電流Ｉ２のパターンを示す図である。仮に、図２（Ａ）のステップＳ２１１がない場合、コントローラー１１２は、消費電流Ｉ２のパターンが第２の所定範囲内でなくても、演算時間Ｔが第１の所定範囲内である場合には、認証成功であると判定する。この場合、第２の電子回路１０２は、演算時間Ｔの認証条件をクリアするため、時刻ｔ１で認証演算を開始、時刻ｔ４で認証演算を終了し、その後、待機し、時刻ｔ３で演算応答３０３を送信することができる。演算時間Ｔは、時刻ｔ１〜ｔ３の時間である。このように、第２の電子回路１０２は、演算時間Ｔの認証条件をクリアすることが可能である。しかし、第２の電子回路１０２が消費電流のパターンの認証条件をクリアすることは困難である。以下、その理由を説明する。

デジタル回路は、模倣品の製造が可能である。しかし、第２の電子回路１０２の消費電流パターンは、アナログ要素であるため、模倣困難である。第２の電子回路１０２は、ＩＣ製造工場（ファンダリ）を変えると、消費電流パターンが変わってしまう。さらに、クロック周波数変更コマンド３０２により、クロック信号の周波数を途中で変えた場合の演算時間Ｔ及び消費電流パターンは、ＩＣ製造工場毎のプロセス及びレイアウトパターンに依存するため、同じ特性を持つ第２の電子回路１０２の模倣品の製造がより困難である。本実施形態によれば、第１の電子回路１０１は、第２の電子回路１０２に対して厳格な認証を行うことができる。

なお、演算回路１２２は、複数種類の初期データのうちのいずれか１種類の初期データを用いて、認証演算を行うことができる。初期データの種類が変わると、演算回路１２２の認証演算結果データが変わり、第２の電子回路１０２の消費電流Ｉ１のパターンが変わり、演算時間Ｔが変わる。その場合、ステップＳ２０１では、コントローラー１１２は、インターフェース１１４を介して、第２の電子回路１０２に対して複数種類の初期データのうちのいずれか１種類の初期データを用いて認証演算を行わせるための演算開始コマンド３０１を第２の電子回路１０２に送信する。演算回路１２２は、演算開始コマンド３０１が示す初期データを用いて認証演算を行う。ステップＳ２０９の期待値、ステップＳ２１０の第１の所定範囲、及びステップＳ２１１の第２の所定範囲は、演算開始コマンド３０１が示す初期データに応じて変わる。

また、第１のＩＣチップが第１の電子回路１０１及び第２の電子回路１０２を有し、第２のＩＣチップが第１の電子回路１０１及び第２の電子回路１０２を有してもよい。その場合、第１のＩＣチップが第２のＩＣチップを認証することができ、逆に、第２のＩＣチップが第１のＩＣチップを認証することもできる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００ 電子回路
１０１ 第１の電子回路
１０２ 第２の電子回路
１１１ 電源回路
１１２ コントローラー
１１３ タイマー
１１４ インターフェース
１２１ 電源回路
１２２ 演算回路
１２３ クロック生成回路
１２４ インターフェース
１２５ コントローラー
１２６ クロック発振回路
１２７〜１２９ スイッチ
１３０〜１３２ 容量
３０１ 演算開始コマンド
３０２ クロック周波数変更コマンド
３０３ 演算応答

Claims (8)

1. 第１の電子回路と、
   第２の電子回路とを有し、
   前記第１の電子回路は、
   前記第２の電子回路に電力を供給する第１の電源回路と、
   演算開始コマンドを前記第２の電子回路に送信し、その後、前記第２の電子回路の認証演算に使用されるクロック信号の周波数を変更するためのクロック周波数変更コマンドを前記第２の電子回路に送信し、その後、前記第２の電子回路から演算応答を受信し、前記演算開始コマンドを送信してから前記演算応答を受信するまでの時間を計測する第１のコントローラーとを有し、
   前記第１の電源回路は、前記第２の電子回路の時間に対する消費電流パターンを計測し、
   前記第１のコントローラーは、前記計測された時間が第１の範囲内であり、かつ前記計測された消費電流パターンが第２の範囲内である場合には、認証成功であると判定し、
   前記第２の電子回路は、
   クロック信号を生成するクロック生成回路と、
   前記クロック生成回路により生成されたクロック信号に基づき、認証演算を行う演算回路と、
   前記第１の電子回路から前記演算開始コマンドを受信した場合には、前記演算回路に対して認証演算の開始を指示し、前記第１の電子回路から前記クロック周波数変更コマンドを受信した場合には、前記クロック生成回路に対して生成するクロック信号の周波数の変更を指示し、前記演算回路が認証演算を終了した場合には、前記演算応答を前記第１の電子回路に送信する第２のコントローラーとを有することを特徴とする電子回路。
2. 前記演算回路は、認証演算が終了した場合には認証演算結果データを出力し、
   前記第２のコントローラーは、前記認証演算結果データを含む前記演算応答を前記第１の電子回路に送信し、
   前記第１のコントローラーは、前記演算応答に含まれる前記認証演算結果データが期待値と同じであり、かつ前記計測された時間が前記第１の範囲内であり、かつ前記計測された消費電流パターンが前記第２の範囲内である場合には、認証成功であると判定することを特徴とする請求項１に記載の電子回路。
3. 前記第１のコントローラーは、複数の周波数のうちのいずれか１つの周波数に変更するための前記クロック周波数変更コマンドを前記第２の電子回路に送信し、
   前記第１の範囲及び前記第２の範囲は、前記クロック周波数変更コマンドが示す周波数に応じて変わることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子回路。
4. 前記第１のコントローラーは、前記第２の電子回路に対して複数種類の初期データのうちのいずれか１種類の初期データを用いて認証演算を行わせるための前記演算開始コマンドを前記第２の電子回路に送信し、
   前記演算回路は、前記演算開始コマンドが示す初期データを用いて認証演算を行い、
   前記第２の範囲は、前記演算開始コマンドが示す初期データに応じて変わることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子回路。
5. 他の電子回路に電力を供給する電源回路と、
   演算開始コマンドを前記他の電子回路に送信し、その後、前記他の電子回路の認証演算に使用されるクロック信号の周波数を変更するためのクロック周波数変更コマンドを前記他の電子回路に送信し、その後、前記他の電子回路から演算応答を受信し、前記演算開始コマンドを送信してから前記演算応答を受信するまでの時間を計測するコントローラーとを有し、
   前記電源回路は、前記他の電子回路の時間に対する消費電流パターンを計測し、
   前記コントローラーは、前記計測された時間が第１の範囲内であり、かつ前記計測された消費電流パターンが第２の範囲内である場合には、認証成功であると判定することを特徴とする電子回路。
6. 前記コントローラーは、前記演算応答に含まれる認証演算結果データが期待値と同じであり、かつ前記計測された時間が前記第１の範囲内であり、かつ前記計測された消費電流パターンが前記第２の範囲内である場合には、認証成功であると判定することを特徴とする請求項５に記載の電子回路。
7. 前記コントローラーは、複数の周波数のうちのいずれか１つの周波数に変更するための前記クロック周波数変更コマンドを前記他の電子回路に送信し、
   前記第１の範囲及び前記第２の範囲は、前記クロック周波数変更コマンドが示す周波数に応じて変わることを特徴とする請求項５又は６に記載の電子回路。
8. 前記コントローラーは、前記他の電子回路に対して複数種類の初期データのうちのいずれか１種類の初期データを用いて認証演算を行わせるための前記演算開始コマンドを前記他の電子回路に送信し、
   前記第２の範囲は、前記演算開始コマンドが示す初期データに応じて変わることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電子回路。

Images