JPH11272828A - 集積回路を有するチップカ―ド - Google Patents
集積回路を有するチップカ―ドInfo
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- JPH11272828A JPH11272828A JP11030024A JP3002499A JPH11272828A JP H11272828 A JPH11272828 A JP H11272828A JP 11030024 A JP11030024 A JP 11030024A JP 3002499 A JP3002499 A JP 3002499A JP H11272828 A JPH11272828 A JP H11272828A
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Abstract
止する、マイクロプロセッサおよびメモリを有するチッ
プカードを提供する。 【解決手段】 マイクロプロセッサが複数のレジスタを
含み、これらのレジスタの内少なくともPSWレジスタ
がプログラム状況ワードを含み、このプログラム状況ワ
ードにおいて、少なくとも1つの予め決められたモード
ビットの値がユーザモードまたはシステムモードを決定
し、前記PSWレジスタの少なくとも一部と、前記シス
テムモードにおいてのみ使用されるすべてのレジスタお
よびメモリセグメントとに対するアクセスを、前記モー
ドビットが前記ユーザモードを示す場合、禁止するよう
にした。
Description
サおよびメモリの形態における制御ユニットを設けた集
積回路を含むチップカードに関係する。
該カードが秘密関連情報を含む用途に使用される。これ
は、例えば、預金残高または貸出し限度額、および個人
秘密番号も含む銀行カードの場合か、例えば個人秘密番
号の入力後のみに読み出し可能とすべき患者に関する秘
密情報を含む患者カードの場合である。さらに、これら
のようなカードは、与えられた部屋または建物へのアク
セスを制御するのにも使用される。あるチップカード
は、別個のユーザプログラムを前記メモリに含み、所望
のプログラムのみをアクセス可能にすることができ、複
数の用途に好適であることが望ましい。これらのような
場合において、あるユーザプログラムのデータおよび部
品に他のユーザプログラムによってアクセスできないこ
とが特に重要である。
にあるユーザプログラムのデータの、他のユーザプログ
ラムまたは他の操作による読み出しまたは変更の目的の
ための、非承認すなわち望ましくないアクセスをできる
だけ確実に防止する、マイクロプロセッサおよびメモリ
を有するチップカードを提供することである。
り、主として、プログラム状況ワードレジスタ(PSW
レジスタ)が、値がユーザモードまたはシステムモード
を示す少なくとも1つのモードビットを含むことにおい
て達成される。前記ユーザモードにおいて、前記モード
ビットの対応するビット値は、前記PSWレジスタの少
なくとも一部と、前記システムモードにおいてのみ使用
されるすべてのレジスタおよびメモリセグメントとへの
アクセスを禁止する。したがって、秘密関連情報を含
む、すべてのこれらのようなレジスタおよびメモリに
は、前記システムモードにおいてのみアクセスすること
ができる。前記システムモードは、明らかに外部から読
み出しまたは変更ができない、常時格納されたプログラ
ムによって動作する。このプログラムは、関連した用途
に依存しない。
を、リリースするために、その秘密関連機能に関して一
回のみテストすればよいという利点を提供する。銀行ま
たは健康保険会社のような適切な機関によって発生さ
れ、前記カードにロードされた、前記ユーザプログラム
を、この場合において特別にテストする必要はない。ア
プリケーションプログラムの枠組みにおける秘密データ
への各アクセスは、前記システムプログラムによって独
占的に起こる。前記システムプログラムは、すべての異
なったユーザプログラムが明確且つ確実に互いに分離さ
れ、ユーザプログラムが、どのような他のプログラムま
たはそこで使用されるデータにもアクセスできないこと
を保証する。
データの承認されたアクセスに対して、所定のジャンプ
が前記システムプログラムにおいて常にトリガされ、前
記モードビットを切り替える。全レジスタおよび全記憶
場所は、前記システムモードにおいてアクセス可能であ
る。他方において、しかしながら、前記システムモード
において、要求されたアクセスが実際に許可されるかど
うかを容易に検査することができる。このテストを、不
正なユーザによって不活性化することはできない。ま
た、すべてのデータ入力動作およびすべての出力動作
は、秘密データへのアクセスと等価である。
ムに関する所定の記憶場所セグメントの解放とは、前記
メモリを、セグメントとも呼ばれる所定の区域に再分す
ることによって簡単に実現され、このとき、異なったユ
ーザプログラムは、異なったセグメントに実際に関係す
る。したがって、異なったユーザプログラムのメモリ区
域は、互いに確実に分離する。
ントの一部のみへのアクセスを可能にし、あるセグメン
ト内の境界アドレスを示す追加のレジスタを設けること
ができる。各アドレス、すなわち、最下位ビットを、こ
のようなレジスタの内容と自動的に比較する。これらの
レジスタは、再び前記システムモードにおいてのみ、読
み出すことができ、書き込むことができる。
には、書き込まれたデータと共にその値を前記記憶場所
に書き込まれたビットグループを格納する。このとき、
読み出しに応じて、前記記憶場所の対応する区域の内容
が、このビットグループに対応するかどうかを検査す
る。対応していない場合、読み出しを禁止する。
いてレジスタまたは記憶場所にアクセスすることを望
み、このようなアクセスがこのユーザプログラムによっ
て許可されていない場合、特別なシステムメッセージの
代わりに、単に、空のメモリセル、すなわち、前記カー
ドの製造後に書き込まれていないセルに対応する値を出
力することができる。このようにして、不正なユーザ
は、彼または彼女が、実際に、空の記憶場所にアクセス
したのか、禁止された記憶場所にアクセスしたのかを認
識することができない。さらに、このような値は、前記
システムモードにおける無条件ジャンプに対応する。
モリ区域の禁止は、前記システムモードにおいてのみ変
更可能なレジスタによって起こる。これらのレジスタ
は、特別機能すなわちSFレジスタの少なくとも一部を
形成する。これらのレジスタを、当該レジスタ内のバス
を介して相互接続する。さらにこの内部レジスタバス
は、内部データバスに対するインタフェースを有し、こ
のインタフェースを経て、データを前記データバスから
前記レジスタに書き込みことができ、または、前記レジ
スタを前記データバスに対して読み出すことができる。
好適には、前記レジスタバスを、前記システムモードに
おいてのみ閉じられるスイッチによって再分する。これ
は、関連したレジスタと、したがって間接的にすべての
アクセス不可能な記憶場所とを禁止する、きわめて簡単
な可能性を構成する。
重要な、マイクロプロセッサの部分を図式的に示す。デ
ータバスを経て所定のアドレスに設定することができ、
そうでない場合は自律的にカウントするプログラムカウ
ンタ10を、多数のデータ線および制御線を含む内部バ
ス11に接続する。明瞭にするために、この図および他
の図において、必要な制御信号を、前記プログラムカウ
ンタに対しても、他の要素に対しても示さない。
モリ管理ユニットMMU 14に与え、メモリ管理ユニ
ットMMU 14は、メモリ20にアドレス信号および
制御信号を、接続部15を経て供給する。メモリ20
は、実際には、複数のメモリユニット、すなわち、特
に、前記システムプログラムまたはその主要な部分のた
めのROMと、ユーザプログラムおよび、秘密番号のよ
うな所定の固定されたデータのためのEEPROMと、
明白に、個々の処理ステップ中に中間結果を格納するた
めに働く揮発性RAMとから成る。これらの個々のメモ
リを、接続部15を経て制御信号によって選択する。接
続部29を経て、アドレスされた記憶場所から読み出し
たデータを出力し、書き込み可能な記憶場所に書き込む
べきデータを供給する。
としてメモリ20に供給するために、MMU 14をバ
ス11に直接接続する。さらに、MMU 14を、簡単
にするために1つのブロックとして示したレジスタ18
に接続し、このレジスタ18は、メモリ20におけるど
のユニットを選択すべきかについての指示と、加えて、
選択されたメモリユニットにおけるどのメモリ区域また
はアドレス区域がアドレスされるかについての指示とを
含む。この目的のため、明白に、前記EEPROMメモ
リユニットを、一般的にセグメントと呼ばれる区域に再
分する。各ユーザプログラムを、関連するユーザプログ
ラムが書き込まれるときに規定されるプログラム情報お
よびデータに関する1つ以上の所定のセグメントに割り
当てる。これらの割り当てを、以下に詳細に説明するよ
うに、前記システムプログラムによって独占的に変更す
ることができる。
力部をバス11に接続する。明白に、演算ユニットおよ
び累算器と他のレジスタとを含む、このユニットの内部
構造は、それ自体既知であり、したがって詳細には示さ
ない。ユニット12の結果を、バス11に再び供給す
る。さらに、けた上げ信号、けたあふれ信号またはゼロ
値のような、計算の実行中に生じるいくつかの信号を、
接続部13を経て、いわゆるプログラム状況ワードの一
部を含むレジスタ26に供給する。前記プログラム状況
ワードの第2の部分を、レジスタ28に格納する。
は、本チップカード内、すなわち前記マイクロプロセッ
サと同じチップにおけるコプロセッサからの、データの
入力または出力のために、接続部25を経て前記マイク
ロプロセッサの外部からロードすることができると共
に、データをこの外部に出力することもできるレジスタ
24を設ける。
ニット30に至る特別バス23を介して相互接続する。
他のレジスタを、接続ユニット30に続く点線によって
示すように、バス23に接続してもよい。接続ユニット
30を、前記プログラム状況ワードの一部のためのレジ
スタ26に至る内部バス21と、結合ユニット22とに
も接続し、この結合ユニット22は、別個には図示しな
い制御線を経て適切に駆動される場合、バス21をバス
11に接続する。バス21および23は、マイクロプロ
セッサにおける特別な機能レジスタに関する慣例的な内
部バスを構成する。これらの2つの部分は、接続ユニッ
ト30が前記2つのバス部分を、線27を経た制御によ
って相互接続する場合、単一のバスを構成する。
タ28の所定の部分に接続する。このビットの値は、前
記マイクロプロセッサが、前記システムモードにおいて
動作するか、前記ユーザモードにおいて動作するかを決
定する。このビットの値が前記システムモードを示す場
合、接続ユニット30は、2つのバス部分21および2
3を相互接続し、したがって単一のバスを形成するよう
に駆動され、この単一のバスを経て、図示したレジスタ
18、24、26および28や、図示しない可能な他の
レジスタのような、すべての特別機能レジスタが相互接
続される。前記ユーザモードにおけるモードビットの対
応する他のビットのため、接続ユニット30は制御線2
7を介して駆動され、2つのバス部分21および23は
互いに分離する。このとき、バス23に接続されたレジ
スタ18、28および24と他のレジスタとには、もは
やアクセスすることができず、すなわち、書き込みも読
み出しもできない。
移行を、特別ジャンプ命令の制御の下で行ない、この特
別ジャンプ命令によって、レジスタ28におけるモード
ビットを前記システムモードに切り替える。同時に、前
記システムプログラムの開始を要求し、変更することが
できないように、その主要な内容を固定する。前記シス
テムプログラムにおいて、例えば、レジスタ18を変更
し、その後のユーザプログラム中の、他のメモリユニッ
トまたはメモリユニットにおける他のセグメントのアク
セスを可能にすることができる。前記システムプログラ
ムの終了時に、レジスタ28におけるモードビットは再
び元に切り替えられ、したがって、バス23に対する接
続部は、制御線27を経て接続ユニット30において再
び遮断され、その結果、この接続部に接続されているレ
ジスタには、もはやアクセスすることができなくなる。
細な表現である。バス21からバス23へのデータの伝
送は、スイッチ302を経て起こり、バス23からバス
21へ伝送すべきデータは、スイッチ304を経て伝わ
る。スイッチ302および304を、共に制御線27を
経て駆動する。図2に示すスイッチ302および304
の位置において、前記接続部は遮断され、固定されたデ
ータ値を有する線306から来るデータは、バス21に
伝送される。このデータ値は、例えば、前記システムモ
ードへのジャンプを行なう前記ジャンプ命令の値に対応
する。したがって、許可されないレジスタに、ユーザプ
ログラムにおいて禁止された方法においてアクセスして
も、前記ジャンプ命令に対応する値が読み出される。こ
の値を命令として判断すべき場合、このような禁止され
たアクセスは、ユーザによって変更することができない
固定された命令列のみが実行される前記システムモード
へのジャンプを常にトリガする。
より詳細な表現である。バス11に対する接続部は、ア
ドレス計算機140に通じ、このアドレス計算機140
において、バス11からのデータをアドレスとして、図
1におけるレジスタ18から接続部19を経て来る上位
アドレス部分と結合し、接続部141を経て出力するよ
うにする。接続部141は、ブロッキングユニット14
4および比較器142に通じる。比較器142の第2入
力部をレジスタ32の出力部に接続し、このレジスタ3
2を特別機能レジスタとしてバス23にも接続し、前記
システムモードにおいてのみアクセス可能とし、前記シ
ステムモードにおいてアドレス制限に関する値をロード
することができる。前記アドレス制限を、好適には、接
続部141におけるアドレス対と比較し、前記アドレス
が予め決められた制限内にある場合、比較器142は、
線141を経てブロッキングユニット144を使用可能
にし、前記アドレスを図1のメモリ20に接続部15を
経て供給する。このようにして、関連したユーザプログ
ラムに関係するセグメントの一部へのアクセスを、前記
ユーザモードにおいて禁止することができる。
の防衛を、図4において図式的に示す。図1のメモリ2
0の記憶場所の内容を読み出し、対応するデータを接続
部29を経て出力する場合、前記データを比較器42
と、さらにブロッキングユニット40とに供給する。比
較器42の他の入力部は、バス23を経てロードされて
いるレジスタ18からデータを受ける。比較器42は、
接続部29におけるデータワードの所定の部分が、レジ
スタ18によって供給されるデータと一致することを検
査する。ブロッキングユニット40は、一致する場合に
おいてのみ線43を経て解放され、このとき、データ
は、接続部45を経て出力される。このデータを、デー
タレジスタ44に、分離して示さない制御線における適
切な制御信号に応じて書き込み、前記データレジスタ4
4が前記データをバス11に供給するか、命令レジスタ
46に書き込み、この命令レジスタが、このデータを命
令として命令デコーダ(図示せず)に供給する。
4を経て図1のメモリ20に書き込むべき場合、このデ
ータを再びブロッキングユニット40に伝送し、ブロッ
キングユニット40において、接続部29を経てメモリ
20に書き込んだ後、レジスタ18の内容と一致するデ
ータを追加する。結果として、このデータが、関連する
ユーザプログラム中に読み出されると、レジスタ18の
内容との必要な一致が検知される。したがって、このテ
ストデータが異なった値を有する他のユーザプログラム
中、異なったユーザプログラムのデータにアクセスする
ことができない。
保護されていないユーザ区域60とへの再分を象徴的に
示す。ユーザ区域60において、スタックメモリ62お
よびプログラムカウンタ64へのアクセスは可能であ
る。さらに、前記プログラム状況ワード用のレジスタ5
9の一方の半分は、前記ユーザ区域に対して利用可能で
ある。レジスタ59の他方の部分は、システム区域50
に対してのみ利用可能である。この部分において、シス
テムスタックメモリ570、571に、レジスタ57を
経てアクセスすることができ、さらに、インタフェース
52を経て、前記メモリにおける書き込み許可を制御す
るレジスタ56や、メモリのアクセス用のレジスタ55
や、入力/出力動作用レジスタ54や、好適には同じチ
ップ上に設けられたコプロセッサ用のレジスタ53のよ
うな特別機能レジスタにもアクセスすることができる。
この種の他のレジスタ(図示せず)を設けてもよい。
には、前記モードビットがセットされている場合にのみ
アクセスすることができる。前記ユーザ区域において、
ここに示したユニット62および64にアクセスするこ
とができるが、システム区域50において示さないユニ
ットにはアクセスすることができない。
の一例を示す。セクション72は、プログラム実行を検
査するのに使用できるビットを含み、これは、プログラ
ムの形成に顕著に重要である。セクション73の内容
は、レジスタ選択のために働く。セクション74の内容
は、割込み要求をマスクするために働く。これらのセク
ションは、前記システムモードにおいてのみ変更するこ
とができる前記プログラム状況ワードの半分に属する。
おいて、読み出すことも変更することもでき、この部分
は、2つのセクション75および76を具え、これらの
セクションは、図1のALU 12において生じるけた
上げ信号を格納する。セクション77を、実際的に、前
記ユーザプログラムと別個に規定することができる。セ
クション78は、図1のALU 12においてけたあふ
れが生じたというメッセージを格納する。セクション7
9は、ALU 12において否定的な結果が生じたこと
を示し、セクションは、計算中に値ゼロが生じたことを
示す。図1のALU 12の信号のみがあるため、これ
らのセクションのアクセスも、前記ユーザモードにおい
て可能にしなければならない。
分のブロック図である。
ある。
る。
いユーザ区域とへの再分を象徴的に示す線図である。
況ワードの配置の一例を示す線図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 マイクロプロセッサと、アドレスを経て
アクセスすることができる複数の記憶場所を持つ少なく
とも1つのメモリとの形態における制御ユニットを設け
た集積回路を含むチップカードであって、前記マイクロ
プロセッサが複数のレジスタを含み、これらのレジスタ
の内少なくともPSWレジスタがプログラム状況ワード
を含み、このプログラム状況ワードにおいて、少なくと
も1つの予め決められたモードビットの値がユーザモー
ドまたはシステムモードを決定し、前記PSWレジスタ
の少なくとも一部と、前記システムモードにおいてのみ
使用されるすべてのレジスタおよびメモリセグメントと
に対するアクセスを、前記モードビットが前記ユーザモ
ードを示す場合、禁止することを特徴とするチップカー
ド。 - 【請求項2】 請求項1に記載のチップカードにおい
て、前記PSWレジスタが、少なくとも1つの第1サブ
レジスタと少なくとも1つの第2サブレジスタとから成
り、前記第1サブレジスタが、前記モードビットと、複
数のレジスタブロックから1つを選択することについて
の情報とを含み、前記第1サブレジスタを、前記システ
ムモードにおいてのみ、読み出し可能および変更可能と
したことを特徴とするチップカード。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のチップカード
において、前記ユーザモードにおいて生じる各割り込み
要求が、前記モードビットを切り替える前記システムモ
ードへのジャンプをトリガし、入力/出力動作と、前記
マイクロプロセッサに結合された制御回路の制御とのた
めに働くすべてのレジスタを、前記システムモードにお
いてのみ使用するようにしたことを特徴とするチップカ
ード。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
のチップカードにおいて、前記レジスタの少なくとも1
つを、現在実行されているプログラムに関するデータを
含んでいるメモリセグメントのアドレスを含む第1セグ
メントアドレスレジスタとし、少なくとも1つの他のレ
ジスタを、好適には他のメモリセグメントのアドレスを
含む第2セグメントアドレスレジスタとし、前記第1お
よび第2セグメントアドレスレジスタの変更を、前記ユ
ーザモードにおいて禁止するようにしたことを特徴とす
るチップカード。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載
のチップカードにおいて、他のレジスタをアドレスレジ
スタとし、これらのアドレスレジスタの各々が、前記セ
グメントアドレスレジスタによって示されるメモリ区域
内の個々のアドレスを示し、各々のアドレスレジスタ
が、前記システムモードにおいてのみ変更することがで
きると共に少なくとも前記アドレスの最上位ビットおよ
びテスト情報を含む関連する補助アドレスレジスタを有
し、前記補助アドレスレジスタのテスト情報を、アドレ
スされた記憶場所の予め決められたビット場所から読み
出された情報と比較し、前記ユーザモードにおいて、ア
ドレスされた記憶場所から読み出された情報の更なる輸
送、または、アドレスされた記憶場所の情報の変更を、
前記テスト情報と読み出された情報とが一致した場合に
のみ可能にするする比較器を設けたことを特徴とするチ
ップカード。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項に記載
のチップカードにおいて、前記ユーザモードにおいてア
ドレスされ、前記システムモードにおいてのみ使用され
るレジスタが、好適には前記集積回路の製造後に変更さ
れていない記憶場所のビットパターンである、予め決め
られたビットパターンのみを出力するようにしたことを
特徴とするチップカード。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
のチップカードにおいて、前記レジスタを、バスを経
て、前記マイクロプロセッサの回路の残りの部分に、前
記システムモードにおいてのみ使用されるレジスタを前
記マイクロプロセッサから離れたバスの端において配置
し、前記モードビットによってのみ制御される抑止ゲー
トを前記バスにおいて前記レジスタの前に置かれるよう
に挿入するようにして接続したことを特徴とするチップ
カード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19804784.3 | 1998-02-06 | ||
| DE19804784A DE19804784A1 (de) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Chipkarte mit integrierter Schaltung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11272828A true JPH11272828A (ja) | 1999-10-08 |
| JP4559552B2 JP4559552B2 (ja) | 2010-10-06 |
Family
ID=7856868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03002499A Expired - Lifetime JP4559552B2 (ja) | 1998-02-06 | 1999-02-08 | 集積回路を有するチップカード |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0935214B1 (ja) |
| JP (1) | JP4559552B2 (ja) |
| DE (2) | DE19804784A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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