[发明专利]一种高线性补偿的电流平整电路

说明书

技术领域

本发明涉及电路电子领域，具体涉及高线性补偿的电流平整电路结构用于抵抗密码芯片的差分功耗分析攻击。

背景技术

智能卡等密码设备在电信、金融、企业安全和政府等各种行业部门中得以广泛应用，其安全的重要性不言而喻。尽管密码设备的嵌入式特性使攻击者无法直接接触密码芯片中的密钥信息，但密码芯片工作时会泄漏一定的功耗、电磁辐射等侧信道信息，差分功耗分析(Differential Power Analysis，DPA)攻击技术利用密钥数据与这些信息之间的相关性，通过数理统计等方式可分析得出密钥的值。由于DPA攻击的非入侵性，普适性且简单易行等特点，其对智能卡等密码芯片的安全性造成了严重威胁。抵抗DPA攻击最基本的思想是消除密码芯片的工作电流与其执行算法时使用的数据的相关性。

电流平整技术通过使密码芯片的供电电源端的电流保持相对恒定，消除了密码芯片的功耗与密码算法中数据的相关性，能够增加攻击者的攻击难度，是一种比较实用的防守措施。与其它防护措施相比，电流平整技术具有很多优势。首先，电流平整电路的设计者无需了解原有密码设备的内部算法或电路，且电流平整电路不会影响原有密码芯片的功能；再者，相对其他防护措施，电流平整电路的设计更简单易行。为了达到较好的电流平整效果，电流平整电路中电流补偿单元的线性度就显得非常重要，而现有解决方案中电流补偿单元通常采用简单的跨导放大器，不能有效地解决线性度不足的问题。

发明内容

本发明为了解决目前电流注入补偿单元线性度的不足，达到高线性补偿的目的，提出了一种高线性补偿的电流平整电路。

本发明的高线性补偿的电流平整电路改进了电流注入补偿模块的结构，它包括电流检测模块1和电流注入补偿模块2；

电流检测模块1，用于检测流经密码核心电路的电流I_core产生的变化电流ΔI_core，并转换变化电流ΔI_core为相应的变化电压ΔV，还用于将变化电压ΔV发送给电流注入补偿模块2；

电流注入补偿模块2，用于将变化电压ΔV线性转换为补偿电流ΔI_B，并通过补偿电流ΔI_R对变化电流ΔI_core进行补偿，使总的电源端检测到的变化电流ΔI_tot被削平；

电流检测模块1分别设置有变化电流ΔI_core采集端和变化电压ΔV输出端；电流注入补偿模块2分别设置有变化电压ΔV输入端和补偿电流ΔI_R输出端；电流检测模块1的变化电压ΔV输出端与电流注入补偿模块2的变化电压ΔV输入端连接；

电流注入补偿模块2由放大器A、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4和第五NMOS管M5至第十NMOS管M10组成，

第三PMOS管M3的栅极与漏极短接并同时与第四PMOS管M4的栅极、第五NMOS管M5的漏极、第十NMOS管M10的漏极连接，

第五NMOS管M5的源极和第六NMOS管M6的漏极同时与放大器A的同相输入端连接，

第十NMOS管M10的栅极和第九NMOS管M9的栅极同时与放大器A的输出端连接，

第九NMOS管M9的源极和第八NMOS管M8的漏极同时与放大器A的反相输入端连接，

第八NMOS管M8的源极与第七NMOS管M7的漏极连接，

第三PMOS管M3的源极、第四PMOS管M4的源极和第九NMOS管M9的漏极接电源端VDD，

第六NMOS管M6的源极、第七NMOS管M7的源极和第十NMOS管M10的源极接地，

第六NMOS管M6的栅极接第三偏置电压V_c，第七NMOS管M7的栅极接第四偏置电压V_d和第八NMOS管M8的栅极接第五偏置电压V_e；

第四PMOS管M4的漏极为电流注入补偿模块2的补偿电流ΔI_R输出端；第四PMOS管M4的漏极与密码核心电路的地端连接，

第五NMOS管M5的栅极为电流注入补偿模块2的变化电压ΔV输入端。