CN103034804B - 安全芯片及其攻击检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于安全芯片的攻击检测电路及其安全芯片。所述攻击检测电路包括：采样网络，用于对电源和地上的电压毛刺进行采样滤波处理，且能将电源和地上的噪声信号、抖动与电压毛刺攻击加以区分；检测电路，用于对采样网络输出的信号进行检测；输出级，用于对检测电路的输出信号进行处理并输出检测结果。由于攻击检测电路对安全芯片的电源或地受到的半入侵电压毛刺攻击进行检测，并输出相应的检测结果，因此，当收到攻击时，可以向安全芯片系统提出警告，由系统采取适当的安全措施预防安全隐患，从而提高了安全芯片系统的抗故障攻击能力。
Description
技术领域
本发明属于安全芯片的设计领域，特别涉及检测安全芯片被入侵的一种电路。
背景技术
安全芯片在信息社会的各个领域中应用广泛，其主要功能包括对用户关键数据的安全存储、加密、解密以及身份识别等。
正因为安全芯片中数据的重要性，故障攻击成为获取安全芯片中数据的主要攻击手段之一。故障攻击指让芯片工作在非正常工作条件下，比如异常电压、温度、时钟频率、电磁环境、等等，这些非正常的工作条件可能诱导芯片发生错误的行为，让芯片内部的一些安全操作失效，导致芯片采取的安全措施被旁路，进而泄漏机密数据。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能检测到安全芯片的电源和地是否受到电压毛刺攻击的安全芯片及其攻击检测电路。
一种用于安全芯片的攻击检测电路，其包括：采样网络，用于对电源和地上的电压毛刺进行采样滤波处理，且能将电源和地上的噪声信号、抖动与电压毛刺攻击加以区分；检测电路，用于对采样网络输出的信号进行检测；输出级，用于对检测电路的输出信号进行处理并输出检测结果。
一种安全芯片，其特征在于包括如上的攻击检测电路。本发明具体实施方式，由于攻击检测电路对安全芯片的电源或地受到的半入侵电压毛刺攻击进行检测，并输出相应的检测结果，因此，当收到攻击时，可以向安全芯片系统提出警告，由系统采取适当的安全措施预防安全隐患，从而，防止机密信息因为系统安全操作未正确进行而泄漏，提高了安全芯片系统的抗故障攻击能力。
附图说明
图1为本发明攻击检测电路的具体实施方式的电路示意图。
图2为图1所示的电路在电源和地受到电压毛刺攻击时内部信号与输出信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明攻击检测电路的具体实施方式，该攻击检测电路内置于安全芯片内部，其包括：
采样网络20，用于对电源和地上的电压毛刺进行采样滤波处理；且能将电源和地上的噪声信号、抖动与电压毛刺攻击加以区分；
检测电路21，用于对采样网络输出的信号进行检测；
输出级22，用于对检测电路的输出信号进行处理并输出检测结果。
具体的，采样网络20、检测电路21以及输出级22可以是如下结构：
采样网络20包括：电阻R1，R2，R3，R4和电容C1，C2；电阻R3、电容C2与电阻R4串联，再与电容C1并联；电阻R1连接于电源与电容C1接近电源的一端之间；电阻R2连接于地与电容C1接近地的一端之间。采样网络20中的电阻R1，R2，R3，R4和电容C1，C2，对电源和地上的噪声和电压毛刺进行滤波、采样，节点VA和VB的低通截止频率要高于节点VC和VD的低通截止频率，确保有效的滤掉电源和地上的正常噪声信号、抖动。
检测电路21包括：一个P型MOS管M1，一个N型MOS管M2，电阻R5、R6，一个反相器INV，一个缓冲器BUF，两个D触发器。电阻R5的一端与MOS管M1的漏极、缓冲器BUF的输入端连接，电阻R5的另一端与地连接；电阻R6的一端与MOS管M2的漏极、反相器INV的输入端连接，电阻R6的另一端与电源连接；MOS管M1的源极与采样网络20中电容C2接近电源的一端连接，栅极与采样网络20中电容C1接近电源的一端连接；MOS管M2的源极与采样网络20中电容C2接近地的一端连接，栅极与采样网络20中电容C1接近地的一端连接；缓冲器BUF的输出端与第一个D触发器的时钟输入端CK连接，反相器INV的输出端与第二个D触发器的时钟输入端CK连接；两个D触发器的数据输入端D与MOS管M1的源极连接，两个D触发器的复位端RN与使能信号EN连接。
输出级22包括或门，或门的一个输入端VG与检测电路中一个D触发器的正向数据输出端连接，或门的另一个输入端VH与检测电路中另一个D触发器的正向数据输出端连接，或门的输出端为检测电路的输出。
工作时，VA和VC为检测电路21中的P型MOS管M1提供采样电压，VB和VD为检测电路21中的N型MOS管M2提供采样电压，VA与VC的电压差为VGS1，VB与VD的电压差为VGS2。检测电路21中的P型MOS管M1的阈值电压为VTHP，N型MOS管M2的阈值电压为VTHN。
如图2的波形图所示，当电源和地上的电压毛刺的脉冲宽度和幅度超过电压毛刺检测电路的检测阈值时，|VGS1|>|VTHP|，VGS2>VTHN，此时检测电路21中的P型MOS管M1和N型MOS管M2将开启，电流分别流过电阻R5和R6，再通过缓冲器BUF和反相器INV，分别在输出端VE和VF输出正脉冲。
电压毛刺检测电路使能信号EN为低电平时，检测电路21中的两个D触发器处于复位状态，输出为低电平；当使能信号EN为高电平时，VE和VF输出正脉冲将触发检测电路21中的两个D触发器输出高电平，输出级22中的或门对检测电路21中的两个D触发器输出结果进行或操作，并作为电压毛刺检测电路的检测结果OUT输出。
芯片正常工作时，电源和地上会存在一定脉冲宽度和幅度的噪声、电压抖动。例如，电压毛刺检测电路的检测阈值为脉冲宽度为大于1ns，脉冲幅度大于0.7倍的电源电压，在这个条件下，电压毛刺检测电路将对电路工作时电源和地上的噪声级正常电压抖动进行过滤，不会误触发电压毛刺检测电路，确保电路可靠、稳定工作。而当电源和地上地电压毛刺达到电压毛刺检测电路的检测阈值时，安全芯片系统通过判断电压毛刺检测电路输出电平的高低来判断安全芯片是否受到电压毛刺攻击。
本发明具体实施方式中，采样网络对电源和地上的电压毛刺进行采样滤波处理，在对电源和地上的电压毛刺进行采样的同时，还要对电源和地上的噪声进行滤波，以防电源和地上的噪声误触发电压毛刺检测电路，确保电压毛刺检测电路工作正常、可靠。
当检测到安全芯片的电源或地受到半入侵电压毛刺攻击后，将向安全芯片系统提出警告，由系统采取适当的安全措施预防安全隐患，防止机密信息因为系统安全操作未正确进行而泄漏。本发明提高了安全芯片系统的抗故障攻击能力。
上述具体实施方式说明但并不限制本发明，本领域的技术人员能在权利要求的范围内设计出多个可代替实例。所属领域的技术人员应该意识到，对在没有违反如所附权利要求书所定义的本发明的范围之内，可对具体实现方案做出适当的调整、修改等。因此，凡依据本发明的精神和原则，所做的任意修改和变化，均在所附权利要求书所定义的本发明的范围之内。
Claims (4)
1.一种用于安全芯片的攻击检测电路，其特征在于，该攻击检测电路包括：
采样网络，用于对电源和地上的电压毛刺进行采样滤波处理，且能将电源和地上的噪声信号、抖动与电压毛刺攻击加以区分；
检测电路，用于对所述采样网络输出的信号进行检测；
输出级，用于对所述检测电路的输出信号进行处理并输出检测结果；
所述采样网络包括：
电阻R1，R2，R3，R4和电容C1，C2；
其中，所述电阻R3、所述电容C2与所述电阻R4串联连接，再与所述电容C1并联；所述电阻R1连接于电源与所述电容C1接近电源的一端之间；电阻R2连接于地与电容C1接近地的一端之间；
其中，所述采样网络中的所述电阻R1，R2，R3，R4和所述电容C1，C2，对电源和地上的噪声和电压毛刺进行滤波、采样，所述电阻R1与所述电容C1之间的节点VA和所述电阻R2与所述电容C1之间的节点VB的低通截止频率要高于，所述电阻R3与电容C2之间的节点VC和所述电阻R4与电容C2之间的节点VD的低通截止频率，确保有效的滤掉电源和地上的正常噪声信号、抖动。
2.如权利要求1所述的攻击检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：
一个P型MOS管M1，一个N型MOS管M2，电阻R5、R6，一个反相器INV，一个缓冲器BUF，第一D触发器，第二D触发器；
其中，所述电阻R5的一端与所述MOS管M1的漏极、所述缓冲器BUF的输入端连接，所述电阻R5的另一端与地连接；所述电阻R6的一端与所述MOS管M2的漏极、所述反相器INV的输入端连接，所述电阻R6的另一端与电源连接；所述MOS管M1的源极与所述采样网络中所述电容C2接近电源的一端连接，栅极与所述采样网络中所述电容C1接近电源的一端连接；所述MOS管M2的源极与所述采样网络中所述电容C2接近地的一端连接，栅极与所述采样网络中所述电容C1接近地的一端连接；所述缓冲器BUF的输出端与所述第一D触发器的时钟输入端CK连接，所述反相器INV的输出端与所述第二D触发器的时钟输入端CK连接；所述第一D触发器及所述第二D触发器的数据输入端D与所述MOS管M1的源极连接，复位端RN与使能信号EN连接。
3.如权利要求2所述的攻击检测电路，其特征在于，所述输出级包括或门，所述或门的一个输入端VG与所述检测电路中所述第一D触发器的正向数据输出端连接，所述或门的另一个输入端VH与所述检测电路中所述第二D触发器的正向数据输出端连接，所述或门的输出端为所述检测电路的输出。
4.一种安全芯片，其特征在于包括如权利要求1至3中任意一项所述的攻击检测电路。
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