[发明专利]用于为加密核提供处理时钟信号的方法和时钟产生电路

说明书

为加密核提供处理时钟信号的时钟产生电路，包括：时钟发生器和时钟预处理模块。时钟发生器设置为，产生具有根据第一随机选择从第一数量的预定时钟频率中随机选择的第一时钟频率的第一时钟信号，借助处理器核中执行的频率选择程序进行第一随机选择，频率选择程序设置为在特定选择时间点重新进行第一随机选择。时钟预处理模块与时钟发生器连接以接收第一时钟信号且被设置为产生处理时钟信号并提供给加密核，其中通过乘以对应于第二随机选择从第二数量的缩放因子中随机选择的缩放因子由第一时钟频率导出处理时钟信号的处理频率，分别在特定数量的处理时钟信号时钟后重新进行第二随机选择。还提供加密电路、提供处理时钟信号的方法和执行加密的方法。

技术领域

本发明涉及用于为加密核提供处理时钟信号（Verarbeitungstaktsignal）的方法和时钟产生电路，以及涉及加密电路和用于执行一次或多次加密的方法。

背景技术

许多现代电子设备、例如智能卡或控制设备中的微控制器都实现（implementieren）加密方法（例如AES——Advance Encryption Standard（高级加密标准），或DES——Data Encryption Standard（数据加密标准））以实现数据加密或实现与其他设备的经加密的通信。可以借助于所谓的旁道攻击来攻击这种加密，在旁道攻击中分析所使用的加密方法的物理实现。

更具体地说，在其中实现加密方法的电子电路、例如微处理器或FPGA（现场可编程门阵列，可编程逻辑门）在执行密码方法期间的能量消耗或电磁辐射可以提供关于所使用的密钥的提示。对此的基础是假设：加密方法的各个步骤的能量消耗取决于相应所处理的数据（待加密的数据，密钥），例如因为不同的二进制值（对应于不同的数据）具有不同数量的'0'或'1'，并且在处理'0'时的能量消耗与处理'1'时的能量消耗不同。

基于该假设，（对于假设的待加密数据）可以为可能的密钥或密钥的可能部分（例如AES中所谓的部分或轮密钥（Rundenschlüssel））对在加密方法内如下特定时间点的相应能量消耗进行建模以获得大量的假设能量消耗值，其中在所述特定时间点出现了特征性能量消耗（在AES方法中例如适合的是将“SubBytes”函数的输入或输出作为时间点）。此外，可以测量在（使用假设的待加密数据）执行该方法期间大量能量消耗变化过程（英语：powertraces（功率轨迹）），并且可以分析所测量的大量能量消耗值与大量假设能量消耗值之间的相关性，以找到可能的（部分）密钥。在此重要的是在加密方法内分别在特定时间点进行测量。

发明内容

根据本发明，提出了具有独立专利权利要求的特征的时钟产生电路和用于为加密核提供处理时钟信号的方法以及加密电路和用于执行一次或多次加密的方法。有利的设计方案是从属权利要求和以下描述的主题。

根据本发明，通过所述时钟产生电路或用于提供处理时钟信号的方法以及对应地通过所述加密电路或用于执行加密的方法首先根据第一随机选择从第一数量的时钟频率中选择第一时钟频率，并且通过使用根据第二随机选择而从第二数量的缩放因子中选择的缩放因子来缩放所述第一时钟频率而获得用于执行加密的处理时钟频率。所述第一随机选择和所述第二随机选择连续地、在特定选择时间点或在一个或多个处理时钟（Verarbeitungstakt）之后被改变。由此实现：所述加密核为了加密并且在加密期间使用连续变化的时钟频率，即所述处理时钟信号的时钟具有连续变化的持续时间，使得执行特定加密步骤的准确时间点对于潜在攻击者而言以未知的方式变化，因此所述攻击者更难将能量消耗测量分配给所述加密方法的准确步骤。原则上，在所述处理时钟信号中所包含的不同频率、即不同的时钟长度越多，攻击者就必须测量越多的能量消耗变化过程。