Мікропроцесор, зокрема для застосування в чіп-картці, який містить блок керування, а також корпус, що оточує блок керування

1 Мікропроцесор, зокрема для застосування в чіп-картці, що містить блок керування, а також корпус, що оточує блок керування, причому в зоні корпуса (6) розміщений щонайменше один здатний аналізувати стан оточення датчик (5), з'єднаний з блоком (3) керування, причому в зоні корпуса (6) розміщена щонайменше одна речовина, що може бути виявлена датчиком, який відрізняється тим, що речовина містить щонайменше дві складові, причому щонайменше одна із складових перебуває в наперед заданій концентрації, що може бути зареєстрована датчиком (5), причому мікропроцесор виконано таким чином, що Винахід стосується мікропроцесора, зокрема, для чіп - картки, що містить блок управління та корпус, що оточує блок управління Крім того, винахід стосується чіп-картки з таким мікропроцесором Розрахунки з невеликими сумами грошей у зростаючій мірі здійснюються за допомогою системи чіп-карток Для цього чіп - картка має функцію "накопичувача грошей", причому, на чіп - картці передбачено мікропроцесор, що містить блок управління, запам'ятовуючий пристрій (ЗП) для зберігання записаної на картку суми грошей, ін підведений до нього сигнал, що відповідає наперед заданій концентрації, може бути записаний на тривалий час, і блок (3) керування виконаний таким чином, що він може бути переведений в пасивний режим, коли датчик (5) формує сигнал, що відповідає концентрації, ВІДМІННІЙ ВІД наперед заданої концентрації 2 Мікропроцесор за п 1, який відрізняється тим, що датчик виконано таким чином, що він формує вихідний сигнал, який має гістерезисну характеристику при повторному опитуванні мінливого стану оточення 3 Мікропроцесор за п 1 або 2, який відрізняється тим, що датчик (5) розміщений всередині корпуса 4 Мікропроцесор за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що датчик формує цифровий вихідний сигнал 5 Мікропроцесор за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що датчик формує аналоговий вихідний сигнал 6 Мікропроцесор за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що мікропроцесор (1) виконано таким чином, що в ньому може бути записаний на тривалий час сигнал від щонайменше одного датчика 7 Чіп-картка, що містить мікропроцесор за будьяким з пп 1-6 терфейс, зокрема, для введення та виведення необхідних для розрахунку даних, вузол управління процесом обробки даних, а також ЗП команд, в який записана робоча програма для вузла управління Такі системи застосовуються в кредитних картках, в системі оплати абонентського телебачення, а також в системах контролю доступу до захищених пристроїв та будівель Уже незабаром після введення в дію перших систем чіп - карток було здійснено спроби маніпулювання чіп - картками з метою незаконного отримання вигоди, що дають такі картки Так, робилися q 00 (О 46118 спроби імітувати чіп - картки і заповнювати їх пам'ять маніпульованими даними Для протидії цим спробам записані в пам'яті чіп - карток дані кодувалися таким чином, що їх імітація більше не була можливою Для цього використовували алгоритми DES, FES, DAS, DEA і RSA Одначе, як і раніше, особливим недоліком відомих систем чіп-карток є те, що крізь оточуючий мікропроцесор корпус до нього можна простим чином доступитися Для цього корпус мікропроцесора протягом певного часу витравлюють агресивною речовиною, наприклад, кислотою, в результаті чого мікропроцесор оголюється Після ЦЬОГО структура оголеного мікропроцесора може бути проаналізована Для цього на виводи мікропроцесора можуть бути подані різні сигнали і таким чином може бути одержана записана в ЗП команд програма управління процесом обробки даних В результаті може бути декодована інформація, наприклад, записана в ЗП даних Європейський патент № 0 565 480 А2 ілюструє застосування у чіп - картках індикаторних елементів, які на фізичні чи ІНШІ спроби порушення функціонування чіп-карток реагують однозначним і доказовим чином В патенті ФРН №41 15 398 А1 описано спосіб виготовлення бюдатчика з плоскою поверхнею, що зменшує небезпеку руйнування мембран Він охоплює операції виготовлення ізолятора затвора, виготовлення і структурування полікремнієвого шару, виготовлення витрку і стоку, оголення активної зони затвора, розміщення польового транзистора всередині корпуса таким чином, що активна зона затвора польового транзистора розміщена всередині вікна корпуса, і нанесення біологічної чи біохімічної мембрани на активну зону затвора В статті "An ISFET-FIA system for high precision pH recording" в журналі Sensors and Actuators B, 15-116 (91993) 68-74 (P Woias et al) описано ISFET-датчик для вимірювання значення рН в рідині, який має стабільність і високу точність вимірювання навіть при незначних швидкостях потоку рідини В європейському патенті № 0 481 881 А1 описано інтегральну схему, що містить програмований запам'ятовуючий пристрій, ЗП даних, порт введення/виведення даних і регістр Регістр накопичує від датчиків сигнали про незвичайні умови роботи При виникненні незвичайних умов роботи мікропроцесор припиняє роботу Тому задачею винаходу є розробка мікропроцесора або чіп-картки, захищеного чи, ВІДПОВІДНО, захищеної від маніпулювання Ця задача вирішена шляхом реалізації об'єктів незалежних пунктів формули винаходу ВИГІДНІ вдосконалення винаходу відображені в додаткових пунктах формули винаходу Згідно З винаходом, ця задача вирішена зокрема, також тим, що в зоні корпусу мікропроцесора розміщений з'єднаний з блоком управління датчик, який аналізує стан середовища, що оточує його, причому, блок управління виконано таким чином, що він може бути переведений в неактивний стан в разі одержання від датчика сигналу, який свідчить про певний стан його оточення Альтернативно блок управління може бути виконаний також таким чином, що він може бути переведений в неактивний стан в разі неодержання від датчика сигналу, який свідчить про певний стан його оточення В основу винаходу покладено ідею розробки чіп-картки, оснащеної мікропроцесором, доступ до якого не може бути здійснений без переведення в пасивний режим чи руйнування простим ХІМІЧНИМ та/або фізичним способом Для цього передбачений датчик, з'єднаний з блоком управління Блок управління періодично опитує датчик і перевіряє, чи реєструє датчик стан оточення, який співпадає, наприклад, зі станом оточення при виготовленні мікропроцесора Якщо оточення датчика змінено, наприклад, дією ХІМІЧНОГО засобу, змінюється сформований датчиком сигнал, який реєструється і розпізнається блоком управління В цьому разі блок управління переходить у пасивний режим, завдяки чому навіть при оголеному мікропроцесорі його функціонування не може бути відтворене простим чином 3 огляду на сказане вище, термін "блок управління" слід розглядати широко, тобто з ладу може бути виведена будь-яка складова мікропроцесора чи чіп-картки, що перешкоджає чи утруднює доступ до даних чи структури ЗП даних, ЗП програм чи блока управління Згідно З винаходом, можна також застосувати датчик, який як "стан оточення" реєструє наявність типових ХІМІЧНИХ засобів, що використовуються для оголення мікропроцесорів Так, можуть бути застосовані датчики, які спрацьовують на кислоти Якщо такий датчик реєструє наявність кислоти в зоні корпуса, слід вважати, що робиться спроба маніпуляції з мікропроцесором Цей стан розпізнає блок управління, який після цього переходить в пасивний режим Згідно З винаходом, можливе одночасне застосування обох форм здійснення, причому, тоді застосовуються два датчики чи один датчик з подвійною функцією В такому разі блок управління виконується таким чином, що він переводиться в пасивний режим, коли до нього від одного датчика надходить сигнал, який означає попередньо заданий "підозрілий" стан оточення, та/або коли від іншого датчика не надходить сигнал, який означає попередньо заданий "нормальний" стан оточення При цьому вузол управління переводиться в пасивний режим, коли щонайменше один із датчиків реєструє стан оточення, ВІДМІННИЙ ВІД нормального Згідно З винаходом, при цьому датчик, що реєструє попередньо заданий стан оточення, не обмежується датчиком, який реагує на наявність чи відсутність ХІМІЧНОГО засобу Можуть бути застосовані також датчики, що реєструють фізичні зміни, зокрема, механічні датчики чи датчики тиску Такі механічні датчики можуть бути виконані у вигляді тонких провідників у зоні корпусу, які при оголенні мікропроцесора неодмінно мають бути розірвані У вдосконаленій формі здійснення винаходу в зоні корпусу поміщена речовина, що може бути розпізнана датчиком, причому, речовина може складатися щонайменше із двох складових, із яких щонайменше одна може бути розпізнана датчиком Завдяки застосуванню такої речовини, є мож 46118 ливість на момент виготовлення мікропроцесора створити певний стан його оточення, причому, саме при застосуванні багатокомпонентної речовини шляхом зміни співвідношення складових у суміші можна здійснювати кодування стану оточення При застосуванні датчика, що КІЛЬКІСНО реагує на ХІМІЧНІ сполуки, можна реєструвати наявність речовини, що має певний КІЛЬКІСНИЙ склад Завдяки такій формі здійснення винаходу, можна запобігти спробі маніпуляції з мікропроцесором, при якій на першому етапі оголюють мікропроцесор, а на другому етапі в зону датчика вводять речовину з метою відновлення активного режиму мікропроцесора Навіть при знанні складових речовини практично неможливо відтворити її у первинному складі Завдяки такому простому кодуванню, значно підвищується надійність мікропроцесора згідно з винаходом Згідно З ІНШОЮ формою здійснення винаходу, датчик вмонтовано всередині корпусу При цьому речовину, на яку реагує датчик, вводять в покривний матеріал або в матеріал корпусу мікропроцесора Факт розкривання корпуса відразу ж реєструється датчиком, внаслідок чого блок управління переводиться в пасивний режим, в якому його функції виявити не можна Згідно З особливо вигідною формою здійснення винаходу, датчик виконаний у вигляді бюдатчика Такі датчики ВІДОМІ ІЗ рівня техніки і можуть бути виготовлені надійними, точними і мініатюрними, що робить їх придатними для застосування у поєднанні з мікропроцесорами Так, наприклад, ВІДОМІ датчики для вимірювання вмісту цукру в крові людини, які просто можуть бути застосовані для під'єднання мікропроцесора згідно з винаходом Такі бюдатчики можуть швидко і точно визначати як наявність речовини, так і наявність окремих складових речовини в суміші Завдяки цьому, бюдатчики можуть бути застосовані як у ролі якісних датчиків, що реагують лише на наявність певної речовини, так і в ролі КІЛЬКІСНИХ датчиків, за допомогою яких можуть бути визначені концентрації речовин Згідно З особливо простою формою здійснення винаходу, датчик в мікропроцесорі згідно з винаходом формує цифровий вихідний сигнал Такий датчик особливо придатен для КІЛЬКІСНОГО аналізу Такі датчики призначені для розпізнавання факту застосування кислот для розкривання корпусу мікропроцесора При здійсненні описаного вище мікропроцесора датчик може формувати також аналоговий вихідний сигнал Саме у зв'язку з окремо від блока управління чи від корпусу мікропроцесора розміщеним датчиком досягається підвищений ступінь захисту проти небажаних маніпуляцій, зокрема, саме тоді, коли необхідні для роботи пристрою управління стани оточення, що реєструються датчиком, зберігаються в блоці управління або в ЗП даних мікропроцесора Дані, що характеризують необхідний для роботи блока управління стан оточення, можуть бути зчитані лише тоді, коли датчик утримує блок управління в активному режимі Датчик розпізнає спробу маніпуляції з мікропроцесором, вимикає блок управління і, тим самим, блокує доступ до даних до втручання в них Датчик, що формує аналоговий сигнал, особливо просто може бути застосований разом із відомими мікропроцесорами, оскільки вони, як правило, уже вміщують цифро-аналоговий перетворювач, який перетворює дані такого датчика таким чином, що вони можуть бути оброблені мікропроцесором Особливо вигідним у поєднанні з описаним вище мікропроцесором згідно з винаходом є датчик, сигнал якого характеризується гістерезисом при повторному опитуванні мінливого стану оточення Це означає, що після оголення датчика доступ до мікропроцесора блокується і він не може бути переведений в робочий режим навіть в разі відновлення стану оточення датчика Завдяки самому по собі небажаному гістерезису характеристики датчика, той самий датчик в разі зміщеного в часі відновлення його оточення, наприклад, при видаленні і наступному накладанні тієї самої речовини в зоні датчика формує сигнал, ВІДМІННИЙ ВІД початкового Тому при нанесені навіть ідентичної речовини в зону датчика він формує сигнал, ВІДМІННИЙ ВІД сигналу, який формувався при виготовленні мікропроцесора згідно з винаходом Пристрій управління виконано таким чином, що він реєструє цю ВІДМІННІСТЬ і може встановити факт маніпулювання в зоні мікропроцесора І, нарешті, особливу перевагу має мікропроцесор згідно з винаходом, виконаний таким чином, що поданий на нього сигнал сенсора може бути запам'ятований на тривалий час Таке запам'ятовування сигналу, поданого на мікропроцесор щонайменше від одного датчика, може бути застосоване передовсім тоді, коли стан оточення датчика в момент виготовлення має бути порівняний зі станом оточення в ПІЗНІШИЙ момент часу Таке запам'ятовування може бути здійснене в мікропроцесорах, відомих із рівня техніки, особливо просто, оскільки вони вже містять невеликий електрично програмований запам'ятовуючий пристрій "тільки ДЛЯ зчитування" (PROM), використовуваний лише для запам'ятовування, наприклад, серійного номера Крім того, винахід стосується чіп-картки з мікропроцесором, виконаним згідно з одним або кількома пунктами 1-Ю формули винаходу Дві форми здійснення, що випливають із пунктів 1-Ю формули винаходу, відображені в залежних пунктах 11 та 12 Нижче винахід детальніше пояснено на прикладі здійснення винаходу з використанням доданих креслень На них зображено фіг 1 блок-схема електронної частини винайденої чіп - картки, фіг 2 діаграма вихідного сигналу типового датчика для винайденої чіп - картки, фіг 3 діаграма вихідного сигналу іншого типового датчика для винайденої чіп - картки На фіг 1 зображено блок-схему чіп - картки згідно з винаходом, яка містить мікропроцесор 1, з'єднаний з контактами 2 стандарту Міжнародної організації зі стандартизації (ISO-контакти), розміщені на поверхні чіп - картки Мікропроцесор 1 містить блок 3 управління і запам'ятовуючий пристрій 4 для даних Крім того, в зоні блока 3 управління розміщено датчик 5 Блок 3 управління, запам'ятовуючий пристрій 4 і датчик 5 розміщені 46118 всередині корпусу 6 Корпус 6 виконано із термічно стверджуваної маси, в яку закладено не зображену речовину, на яку реагує датчик 5 При експлуатації чіп-картки за допомогою мікропроцесора 1 через ISO-контакти 2 здійснюється обмін даними між запам'ятовуючим пристроєм не зображеного пристрою запису/зчитування і запам'ятовуючим пристроєм 4 чіп-картки При кожній, операції з обробки даних блок 3 управління перевіряє, чи виявляє датчик 5 закладену в корпус 6 речовину Поки датчик 5 виявляє наявну в корпусі 6 речовину, блок 3 управління підтримує роботу мікропроцесора Як тільки датчик 5 перестає виявляти наявну в корпусі б речовину, наприклад, видалену внаслідок маніпулювання з чіп-карткою і замінену речовиною, іншого складу, блок 3 управління вимикається примусово і безвідновно Таким чином виключається можливість аналізу функціонування мікропроцесора 1 На фіг 2 зображено робочу діаграму датчика, який може бути встановлений в мікропроцесорі 1 згідно винаходом і в чіп - картці згідно з винаходом По осі абсцис відкладено концентрацію речовин, закладених в корпус 6 Вона змінюється від 0 до 1 По осі ординат відкладено нормовану вихідну напругу датчика в залежності від концентрації речовини в корпусі 6 Так, при концентрації х речовини в корпусі 6 нормована вихідна напруга становить Ux Аналізуючи вихідну напругу Ux, блок З управління може визначити, чи є і в якій концентрації перебуває речовина в оточенні датчика На фіг 3 зображено робочу діаграму датчика, який в основному відповідає датчику, діагра 8 ма якого зображена на фіг 2 Одначе, датчик, діаграма якого зображена на фіг 3, має гістерезисну характеристику Завдяки такій характеристиці, датчик у поєднанні з винайденою чіп-карткою може бути особливо вигідно застосований для захисту від небажаних маніпуляцій, що описано нижче При виготовленні мікропроцесора 1 вихідна напруга иВИх датчика зростає від "0" до значення а Це значення а по закінченні виготовлення мікропроцесора 1 зчитується блоком 3 управління і записується в постійну область запам'ятовуючого пристрою 4 даних Якщо при маніпуляцій з чіп карткою речовина, що оточує датчик 5, видаляється, вихідна напруга датчика 5 знижується до значення р, відображеного на осі ординат на фіг З Це значення р завдяки гістерезисній характеристиці датчика 5 більше, ніж початкове значення "0" перед виготовленням мікропроцесора 1 При повторному нанесенні речовини в зону розміщення датчика 5 його вихідна напруга знову збільшується, а саме до значення у, більшого, ніж значення а, що встановилося після виготовлення мікропроцесора 1 Ця різниця також зумовлена гістерезисною характеристикою датчика 5 Ця різниця у ВИХІДНІЙ напрузі (у-а) реєструється блоком 3 управління, причому, блок управління приймає рішення про факт маніпуляції в області мікропроцесора в тому разі, якщо значення (у-а) перевищує певний допуск, який передбачений з метою запобігання небажаній ВІДМОВІ чіп - картки внаслідок старіння датчика 5 ПМ-3667 Позиційні Назва позначення • _ ) Старі" — 1, 1 мікропроцесор 2. 2 контакт 3. •і блок управління 4. 4 запам'ятовуючий пристрій 4 для даних 5. 5 датчик 6. 6 корпус 46118 10 и Вих у 1 Чх о / / І ФІГ. 2 ФІГ. 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 1—* 1С