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特開2024-81152単一のＰＵＦ回路ソースから得られた複数ハードウェア署名を有するデバイスおよび関連方法、システムと適用
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024081152
(43)【公開日】2024-06-17
(54)【発明の名称】単一のＰＵＦ回路ソースから得られた複数ハードウェア署名を有するデバイスおよび関連方法、システムと適用
(51)【国際特許分類】
H04L 9/32 20060101AFI20240610BHJP
H04L 9/10 20060101ALI20240610BHJP
【ＦＩ】
H04L9/32 200A
H04L9/10 Z
H04L9/32 200E
【審査請求】有
【請求項の数】37
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023204770
(22)【出願日】2023-12-04
(31)【優先権主張番号】111146646
(32)【優先日】2022-12-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(31)【優先権主張番号】18/076523
(32)【優先日】2022-12-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】523455275
【氏名又は名称】智能資安科技股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100196117
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 利恵
(72)【発明者】
【氏名】方 偉騏
(72)【発明者】
【氏名】ニコラス－ジーン ロジャー ファイエ
(72)【発明者】
【氏名】萬 孟廷
(72)【発明者】
【氏名】郭 凱源
(72)【発明者】
【氏名】劉 柏廷
(57)【要約】 （修正有）
【課題】単一の物理的複製不可能関数（ＰＵＦ）エントロピーソースを使用することで複数の唯一のデジタル署名を生成する装置及び方法を提供する。
【解決手段】装置が備えるＰＵＦエントロピーソース３００は、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソース、乱数生成器及び準静的な投票メカニズムを含む。動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、デバイスおよび回路の動作中にいつでもアクセスを測定することができる回路システムであり、デジタルトリガ信号測定回路を除いて、他の電子プロセスに依存せず、電源入れサイクル又は特定の電子電圧オフセット又はインピーダンスオフセットに依存しない。乱数生成器は、ホストデバイスの要求に応じて、任意の関数、機構又はエンジンのために真性乱数を直接取得する。準静的な投票メカニズムは、デジタル署名インデックス登録メカニズム又はデジタル署名インデックス回復及びロードメカニズムの間に使用される。
【選択図】図３
【解決手段】装置が備えるＰＵＦエントロピーソース３００は、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソース、乱数生成器及び準静的な投票メカニズムを含む。動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、デバイスおよび回路の動作中にいつでもアクセスを測定することができる回路システムであり、デジタルトリガ信号測定回路を除いて、他の電子プロセスに依存せず、電源入れサイクル又は特定の電子電圧オフセット又はインピーダンスオフセットに依存しない。乱数生成器は、ホストデバイスの要求に応じて、任意の関数、機構又はエンジンのために真性乱数を直接取得する。準静的な投票メカニズムは、デジタル署名インデックス登録メカニズム又はデジタル署名インデックス回復及びロードメカニズムの間に使用される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トリガ信号によるデバイスの動作中いつでも測定を受けることができ、その測定結果が準静的なデジタルデバイスプリントおよび真性乱数を生成するために利用可能である、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースを生成する電子回路と、
前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの測定結果を使用する乱数生成器回路と、
前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの測定結果を使用し、準静的なデジタルデバイスプリントパターンを生成する準静的な投票メカニズムと、
準静的なデジタルデバイスプリントをランダム化およびシャッフルするための１組のデジタルビットシャッフルおよびトグル関数（digital bitwise shuffle and toggle functions）と、
乱数、静的および準静的なデジタルシーケンスを入力として取得し、絡み合われたデジタル出力を生成するキー派生関数エンジンと、
暗号化および復号化メカニズムの両方を含み、前記回路内で任意に複製することができ、唯一のデジタル署名として使用される複数の唯一のＰＵＦ式デジタルシーケンスを作成または登録並びに回復およびロードする能力を提供する１組のフォーマット保持暗号化および復号化エンジンと、
特定のチェックポイントデータが保存され、前記デバイスケイ素領域内に統合されてもよいが、必ずしも統合される必要ない不揮発性メモリ媒体と、
システムの入力および出力を管理するために前記システムのターゲットホストデバイスに配置された通信インタフェースと、
命令を実行するとともに前記ターゲットホストデバイスまたは接続デバイスからの複数デジタル署名セキュリティゾーンシステムの結果が提供されるためのシステムコントローラとを含み、
前記フォーマット保持暗号化および復号化エンジンは、デジタルキーとデジタル入力データ、暗号化データまたは平文データを、暗号化データ又は平文データを出力するための入力としてのシーケンスを取り、対称的な暗号化メカニズムであることを特徴とする複数デジタル署名セキュリティゾーンシステム。
前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの測定結果を使用する乱数生成器回路と、
前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの測定結果を使用し、準静的なデジタルデバイスプリントパターンを生成する準静的な投票メカニズムと、
準静的なデジタルデバイスプリントをランダム化およびシャッフルするための１組のデジタルビットシャッフルおよびトグル関数（digital bitwise shuffle and toggle functions）と、
乱数、静的および準静的なデジタルシーケンスを入力として取得し、絡み合われたデジタル出力を生成するキー派生関数エンジンと、
暗号化および復号化メカニズムの両方を含み、前記回路内で任意に複製することができ、唯一のデジタル署名として使用される複数の唯一のＰＵＦ式デジタルシーケンスを作成または登録並びに回復およびロードする能力を提供する１組のフォーマット保持暗号化および復号化エンジンと、
特定のチェックポイントデータが保存され、前記デバイスケイ素領域内に統合されてもよいが、必ずしも統合される必要ない不揮発性メモリ媒体と、
システムの入力および出力を管理するために前記システムのターゲットホストデバイスに配置された通信インタフェースと、
命令を実行するとともに前記ターゲットホストデバイスまたは接続デバイスからの複数デジタル署名セキュリティゾーンシステムの結果が提供されるためのシステムコントローラとを含み、
前記フォーマット保持暗号化および復号化エンジンは、デジタルキーとデジタル入力データ、暗号化データまたは平文データを、暗号化データ又は平文データを出力するための入力としてのシーケンスを取り、対称的な暗号化メカニズムであることを特徴とする複数デジタル署名セキュリティゾーンシステム。
【請求項2】
前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、電力供給が異常発生した後、電源入れサイクル、システムタイムパルス周波数、およびプロセスの影響を受けることなく、いつでも測定を受けることができるＰＵＦセルユニットアレイである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記乱数生成器回路は、真正乱数生成器であって、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースの二元状態結果の反復測定値を用い、他の擬似乱数生成アルゴリズムの補助を必要とせずに真性乱数を直接生成させる真正乱数生成器である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記準静的な投票メカニズムは、前記ＰＵＦエントロピーソースの二元状態測定結果の反復測定値を用い準静的なデジタルデバイスプリントを生成する静的計数回路であり、各測定反復期間の準静的なデジタルデバイスプリントは同じであっても異なっていてもよい、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記シャッフルおよびトグル関数は、前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの内部生成の真性乱数を用い、任意の関数の共通のリソースブロックとして実施することができ、関数によって使用される定義された静的パラメータは、変化が生じても正しい機能に影響を及ぼさない、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記シャッフルおよびトグル関数は、ハードウェア回路システムまたはソフトウェアで実施することができる、
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
キー派生関数は、定義された内部デジタルパラメータを有するチェックサム関数およびハッシュの定義された制御ループから構成される回路である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記システムの設計は、ハードウェアシリコン回路システムまたはソフトウェアで実施することができる、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項9】
前記不揮発性メモリ媒体は、前記システムに内部または外部で統合されることができる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記通信インタフェースは、外部インタフェースから独立して、ホストターゲットデバイスに従って中央システムコントローラと統合される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記デバイスの動作サイクル中いつでも乱数生成器に要求してもよい、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記回復されたデジタル署名は、前記システムまたはユーザによって定義された時間または期間をデバイス揮発性メモリに記憶することができる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記通信インタフェースおよび中央システムコントローラは、プロセッサユニットである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
前記デジタル署名の作成および回復の管理は、ホストデバイス命令または予め定義されたユーザ命令および入力動作に依存し、他の装置およびホストデバイスの動作サイクル、電源投入および関数に影響を及ぼさない、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
ホストデバイスによって見られるデバイス出力は、真正乱数生成器ユニットの出力またはフォーマット保持暗号化／復号化の出力のみである、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項16】
他の固定デジタル入力から独立し、各反復のための異なるデジタル署名を作成するために、各登録および反復プロセスをランダム化するために使用される真正乱数生成器と、
デバイス動作中の任意の与えられた要求の後に、唯一のシステムデジタル動作すなわちデジタルデバイスプリントを測定するために使用される動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、
誤り訂正符号アルゴリズムを実行することなく、固定入力、ＰＵＦエントロピーソースおよびチェックポイントデータに基づいて、複数の曲線暗号エンジンを用いて、唯一のデジタル署名に向けて収束することで、前記暗号化された唯一のデジタル署名を回復するので、暗号化された唯一のデジタル署名およびチェックポイントデータを生成するために、順次に配列されたキー派生関数、スクランブル関数、シャッフル関数、トグル関数、チェックサム関数、およびフォーマット保持暗号化／復号化関数を含む論理回路と、
ターゲットインデックスデジタル署名を回復およびロードするために使用される各異なるデジタル署名数学的チェックポイントデータを保存する不揮発性記憶媒体とを含む、
ことを特徴とするデジタル署名インデックス登録システム。
デバイス動作中の任意の与えられた要求の後に、唯一のシステムデジタル動作すなわちデジタルデバイスプリントを測定するために使用される動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、
誤り訂正符号アルゴリズムを実行することなく、固定入力、ＰＵＦエントロピーソースおよびチェックポイントデータに基づいて、複数の曲線暗号エンジンを用いて、唯一のデジタル署名に向けて収束することで、前記暗号化された唯一のデジタル署名を回復するので、暗号化された唯一のデジタル署名およびチェックポイントデータを生成するために、順次に配列されたキー派生関数、スクランブル関数、シャッフル関数、トグル関数、チェックサム関数、およびフォーマット保持暗号化／復号化関数を含む論理回路と、
ターゲットインデックスデジタル署名を回復およびロードするために使用される各異なるデジタル署名数学的チェックポイントデータを保存する不揮発性記憶媒体とを含む、
ことを特徴とするデジタル署名インデックス登録システム。
【請求項17】
前記真正乱数生成器は、前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースの結果の出力を入力として使用する論理的なビット演算である、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記論理回路は、真正乱数生成器と、必要に応じて複数の結果である動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、任意のデジタルホストデバイス入力とで、デジタル署名登録を行う、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項19】
前記不揮発性記憶媒体は、唯一の乱数のセットと唯一のＰＵＦエントロピーソースのセットと指定されていない場合にシステム内部に固定可能な唯一の任意のデジタル入力とに付加された特定の数学的チェックポイントデータを記憶する、ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項20】
デジタルチェックポイントデータは、不揮発性メモリ媒体に保存し、１つの唯一のインデックスデジタル署名を回復、ロードするために使用され、また、
前記不揮発性メモリ媒体は、単一システム上でデジタル署名の多様性を可能にする複数の唯一のデジタル署名を生成するために、チェックポイントデータの１つまたは複数のバージョンを保存することができる、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
前記不揮発性メモリ媒体は、単一システム上でデジタル署名の多様性を可能にする複数の唯一のデジタル署名を生成するために、チェックポイントデータの１つまたは複数のバージョンを保存することができる、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項21】
標準的な通信プロトコルを介してホストまたは接続デバイスと互いに通信するための通信インタフェースをさらに備え、前記不揮発性記憶媒体に保存された前記デジタル署名数学的チェックポイントデータは、前記通信インタフェースを介して前記ホストまたは接続デバイスによって与えられる特定のインデックスに基づいて保存し、インデックス化される、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項22】
前記チェックポイントデータは、定義されたデジタル入力と同様に装置の固有システムに別個に付加され、各デジタル署名値または使用されるデジタル入力に関するいかなる手がかりも提示しない一連の乱数である、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項23】
システムは、唯一のデジタルチェックポイントデータの複数のバージョンを作成することができるように構成される、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項24】
システムは、デバイスのケイ素系ハードウェア、またはファームウェアソフト実装によって実施される、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項25】
動的測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、
１組の順序に配列されたキー派生関数、トグル関数、チェックサム関数、フォーマット保持暗号化／復号化関数を有する論理回路であって、固定入力、エントロピーソースおよびチェックポイントデータに基づくデータチェックポイントおよび複数の曲線暗号関数を利用し、前記暗号化された唯一署名に向かって収束することで、システム関数ブロックに類似する前記暗号化された唯一のデジタル署名を取得する論理回路と、
デジタル署名数学的チェックポイントを読み取るための不揮発性記憶媒体と、を含む、
ことを特徴とするＰＵＦデジタル署名回復装置。
１組の順序に配列されたキー派生関数、トグル関数、チェックサム関数、フォーマット保持暗号化／復号化関数を有する論理回路であって、固定入力、エントロピーソースおよびチェックポイントデータに基づくデータチェックポイントおよび複数の曲線暗号関数を利用し、前記暗号化された唯一署名に向かって収束することで、システム関数ブロックに類似する前記暗号化された唯一のデジタル署名を取得する論理回路と、
デジタル署名数学的チェックポイントを読み取るための不揮発性記憶媒体と、を含む、
ことを特徴とするＰＵＦデジタル署名回復装置。
【請求項26】
動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、要求されるたびに唯一の測定結果を提供する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項27】
前記論理回路は、不揮発性メモリ記憶媒体からのターゲットインデックスチェックポイント情報、新しいＰＵＦソース結果測定値、および任意のホストまたは接続デバイスによるデジタル入力に基づいて、前記デジタル署名の回復およびロードを実行し、前記デジタル入力は、パラメータ、または予め設定された値として固定される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項28】
不揮発性メモリ媒体のチェックポイントデータは、通信インタフェースシステムを介してホストデバイスによってターゲットされ、回復、ロードされるために選択されたデジタル署名インデックスを構成する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項29】
前記論理回路は、ホストデバイスのデジタル入力に従って唯一のデジタル署名を回復する、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項30】
システムは、唯一のデジタルチェックポイントデータの複数のバージョンを作成することができるように構成される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項31】
システムは、デバイスのケイ素系ハードウェア、またはファームウェアソフト実装によって実施される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項32】
各異なるインデックスハードウェアデジタル署名を作成または登録および回復するために使用され、デバイスの動作中にいつでも測定を受けることができる動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、
動的に測定可能なデータすなわちＰＵＦエントロピーソースである真正乱数生成器エンジンと、
外部または内部に記憶され、それぞれが１つの特定のハードウェア署名インデックスに関連付けられた異なるインデックス集合にアクセスし、署名登録メカニズムの間に生成し、署名の回復とロードメカニズムに使用される永続的で動的なデジタルアクセスエンジンと、
固定および動的パラメータに基づいてインデックスハードウェアデジタル署名のチェックポイントデータを作成することを担当するハードウェアデジタル署名登録メカニズムと、
インデックスチェックポイントデータを利用しインデックスハードウェアのデジタル署名を回復するとともにデジタル署名登録メカニズムに使用されるのと同じ固定および／または動的パラメータを再利用するハードウェアデジタル署名回復メカニズムとを含む、
ことを特徴とする動的かつ再利用可能なＰＵＦ型の複数唯一のデジタルハードウェア署名作成および回復システム。
動的に測定可能なデータすなわちＰＵＦエントロピーソースである真正乱数生成器エンジンと、
外部または内部に記憶され、それぞれが１つの特定のハードウェア署名インデックスに関連付けられた異なるインデックス集合にアクセスし、署名登録メカニズムの間に生成し、署名の回復とロードメカニズムに使用される永続的で動的なデジタルアクセスエンジンと、
固定および動的パラメータに基づいてインデックスハードウェアデジタル署名のチェックポイントデータを作成することを担当するハードウェアデジタル署名登録メカニズムと、
インデックスチェックポイントデータを利用しインデックスハードウェアのデジタル署名を回復するとともにデジタル署名登録メカニズムに使用されるのと同じ固定および／または動的パラメータを再利用するハードウェアデジタル署名回復メカニズムとを含む、
ことを特徴とする動的かつ再利用可能なＰＵＦ型の複数唯一のデジタルハードウェア署名作成および回復システム。
【請求項33】
前記動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、ハードウェア設計においてのみ実施することができ、他の要素はソフトウェアまたはハードウェアによって実施することができる、
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項34】
前記チェックポイントデータを内部または外部に保存するための永続的で動的なデジタルアクセスエンジンは、デバイスの動作中の任意の特定の時間に起動または使用されることができる即時読み取り／書き込みプロトコルの論理設計である、
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項35】
ハードウェアデジタル署名の登録エンジンは、回復およびローディング機構の成功を保証するために、暗号関数集合の使用に基づく唯一のチェックポイントデータを作成する、
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項36】
ハードウェアイレットの回復エンジンは、唯一のチェックポイントデータを読み取り、ターゲットハードウェアイレットを取得し、唯一のデジタル署名を前記同じセットまたは少なくとも１つの暗号関数を使用して回復する、
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項37】
システムの動作中にいつでも、前記システムによって入力された命令に応じて、異なるハードウェアデジタル署名の作成、更新、または検索を行う、ことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物理的複製不可能関数（ＰＵＦ）技術に関し、特に、単一のＰＵＦ回路ソースから得られた複数ハードウェア署名を有する装置および関連する方法と適用に関する。
【背景技術】
【0002】
物理的複製不可能関数（ＰＵＦ）は、物理システムに組み込まれた機能である。ＰＵＦソースは、実際には真性ランダムパターン生成システムであり、同じ論理または構造下で、生成された結果を複製することはできない。一般的なＰＵＦソースとしては、ヒトのＤＮＡや大気雑音などがある。エレクトロニクスの分野では、ランダム半導体パラメータの変化が発生した半導体プロセスにおいてＰＵＦソースの唯一性が見出されるように、半導体技術によってＰＵＦソースを設計した。したがって、共通の半導体設計構造では、それぞれの設計はランダムで常に同じようなデジタルパターンと動作を引き起こす。
【0003】
システムは、このようなＰＵＦソース（またはエントロピーソースと呼ばれる）に基づいて、デジタルＩＤ、ハードウェア署名またはデジタル署名と呼ばれた変化しないデジタルシーケンスを抽出可能なＰＵＦアルゴリズムを実行することができる。
【0004】
ハードウェア署名またはデジタル署名は、真正乱数生成器（ＴＲＮＧ）と組み合わせると従来技術で知られている信頼ルートシステムを展開するために使用できるケイ素チップの唯一のＩＤである。
【0005】
従来技術および関連技術では、発明者は、ＰＵＦソースを利用し、補助データとも呼ばれた、追加的に保存されたチェックポイントデータと選択的に協働し、物理的に添付されたデジタル署名を生成または取得し、さらに、暗号化アプリケーションに必要なＰＵＦ派生キーを提供するために使用される。
【0006】
従来技術では、システムは、単一のＰＵＦエントロピーソースからのハードウェアデジタル署名を使用する。暗号システムのために使用される安全認証情報または独自のデジタルシーケンスを更新する必要がある度に、この単一のハードウェアデジタル署名から作成または生成され、共有されず、永続的に保存されない。信頼ルートハードウェアセキュリティシステムは、必要な安全認証情報を確立するために、単一のハードウェアデジタル署名を使用して導入される。
【0007】
現在、同じチップ内に複数の独立した（非派生）ハードウェアデジタル署名を作成することができる既知のシステムは存在せず、したがって、単一のＰＵＦソースシステムに直接由来する安全認証情報は、多重性および多様性を提供できない。
【0008】
従来のシステムでは、まず単一のＰＵＦエントロピーソースを単一のハードウェアデジタル署名に付属させ、さらにこのハードウェアデジタル署名に基づいて複数の安全認証情報を取得する。
【0009】
従来技術の主な欠点は、デジタル署名が一度実施されると、提供するキーが変更されないことである。換言すれば、従来技術は、デバイスの各動作時間または電源入れシーケンスごとに、単一のＰＵＦエントロピーソースのみを単一の独立したデジタル署名に付属させることができる。
【0010】
デジタル署名が破損、またはチェックポイントが破損している場合は、ＰＵＦ関連のプロセスをすべて終了してから電源を入れ直さない限り、即座に変更、更新、または回復することはできない。従来の技術的な事例では、破損したデジタル署名は永続的なセキュリティの脅威にさえなる。
【0011】
したがって、各署名を自身のＰＵＦ派生キーまたはＰＵＦデジタルシーケンスに添付することができるように、複数デジタル署名を作成し、更新し、取得することができるＰＵＦハードウェアデジタル署名が必要とされるため、すべての電子システムは、アプリケーションごとに異なるシステム実体および関係側の複数の組のデジタルＩＤを設定することができる。
【発明の概要】
【0012】
本発明は、単一のＰＵＦエントロピーソースを使用することで複数の唯一のデジタル署名を生成することができる回路およびシステムに関する。ＰＵＦエントロピー回路システムのソースを介して、単一のケイ素の唯一のパターンが表れているが、本発明の方法およびシステムを実施することにより、ＰＵＦソースとも呼ばれる（ＰＵＦソース自体がエントロピーソースである）唯一の準静的なデジタルデバイスプリント（quasi-static digital device print）とは、直接乱数としてではないが、本発明の真正乱数生成器により生成された真性乱数と絡み合うことにより、１組の新しいデジタル署名を生成することができる。関連する特許および技術は、ＰＵＦソースから同じ唯一のデジタル署名をスムーズに再取得するためにキー派生方法によってなされたものであり、本発明は、この唯一のデジタル署名を直接使用することは全くなく、この方法に基づいて、単純なキー派生機能の手順とは別にランダムに絡み合った複数デジタル署名を取得する。
【0013】
本発明が採用する技術は、ＰＵＦシステム構造の面でいくつかの関連する前例に類似しており、同様に静的エントロピーおよび動的エントロピーの両方を有するランダム化ＰＵＦソース、チェックポイント材料を生成するための回路、デジタルＩＤが回復に成功したかどうかを検証するための検証回路、およびチェックポイント材料を使用する最終的なデジタル署名回復回路を含む。しかし、本発明は、チェックポイントデータを生成し、ＰＵＦ完全性を検証し、各唯一の署名を回復する方法が、真性乱数、設計されたキー派生関数、フォーマット保持暗号化／復号化、シャッフルおよびトグル関数、および論理デジタル回路システムの絡み合った複数の独立したデジタル署名を作成することによって、複数の唯一性を付加することができるという点で異なる。すべての署名のルートキーは、異なる数学曲線内に隠されており、特定のデジタル署名回復プロセスのためにのみ使用され、本発明の回路によって作成される他のすべての安全認証情報は、元の準静的なデジタルデバイスプリントまたはＰＵＦソースに直接関連付けられるのではなく、各ロックされたデジタル署名にのみ関連付けられる。言い換えると、これは、動的であり、変更可能であり、更新可能な特性を有する第２の再ランダム化唯一性を有し、ホストデバイスを効果的に保護することができるＰＵＦシステム回路である。デジタル署名が攻撃によって破損しても、他のデジタル署名や元の準静的なデジタルデバイスプリントは影響を受けない。
【0014】
本発明のＰＵＦシステム回路は、ハードウェアの形態で実現され動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、ケイ素系ハードウェア回路システム、またはいくつかの実施形態ではプロセッサファーム、またはハードウェアＰＵＦシステムの下にある構成要素に従属するように設計され、または分離された実体などの形態で外接する不揮発性メモリ記憶装置を含む、様々な方法で実現可能な他の論理および暗号回路ブロックとを含む。
【0015】
本発明のシステムは、マイクロプロセッサまたはプロセッサまたはカスタム回路の内部または外部の任意の電子システムに、すべてのデジタル秘密保存のための金庫を構築することができるように、ＰＵＦ式安全認証情報提供要素の形態として実施することができ、また、複数の唯一の真性ハードウェアＩＤの揮発性生成および回復に依存することで保存必要のない安全認証情報を提供することができ、したがって、標準的なセキュリティ暗号秘密保存の痕跡を全く含まない揮発性唯一の回路によってこれらの秘密を取得することができる。
【0016】
本発明の一態様によれば、システムは、トリガ信号によってデバイスの動作中いつでも測定を受けることができ、その測定結果が準静的なデジタルデバイスプリントおよび真性乱数を生成するために利用可能であって動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースを生成する電子回路と、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの測定結果を使用する乱数生成器回路と、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの測定結果を使用し準静的なデジタルデバイスプリントパターンを生成する準静的な投票メカニズムと、準静的なデジタルデバイスプリントをランダム化およびシャッフルするための１組のデジタルビットシャッフルおよびトグル関数（digital bitwise shuffle and toggle functions）と、乱数、静的および準静的なデジタルシーケンスを入力として取得し、絡み合われたデジタル出力を生成するキー派生関数エンジンと、暗号化および復号化メカニズムの両方を含み、前記回路内で任意に複製することができ、唯一のデジタル署名として使用される複数の唯一のＰＵＦ式デジタルシーケンスを作成または登録並びに回復およびロードする能力を提供する１組のフォーマット保持暗号化および復号化エンジンと、特定のチェックポイントデータが保存され、前記デバイスケイ素領域内に統合されてもよいが、必ずしも統合される必要ない不揮発性メモリ媒体と、標準通信協定によってホストまたは接続デバイスとデータの相互通信を行うのに用いられ、前記システムの入力および出力を管理するために前記システムのターゲットホストデバイスに配置された通信インタフェースと、命令を実行するとともに前記ターゲットホストデバイスまたは接続デバイスからの前記複数デジタル署名セキュリティゾーンシステムの結果が提供されるためのシステムコントローラとを含む。また、フォーマット保持暗号化および復号化エンジンは、デジタルキーとデジタル入力データ、暗号化データまたは平文データを、暗号化データ又は平文データを出力するための入力としてのシーケンスを取り、対称的な暗号化メカニズムである。
【0017】
本発明の一実施形態によれば、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、電力供給が異常発生した後、電源入れサイクル、システムタイムパルス周波数、およびプロセスの影響を受けることなく、いつでも測定を受けることができるＰＵＦセルユニットアレイである。
【0018】
本発明の一実施形態によれば、乱数生成器回路は、真正乱数生成器であって、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースの二元状態結果の反復測定値を用い、他の擬似乱数生成アルゴリズムの補助を必要とせずに真性乱数を直接生成させる真正乱数生成器である。
【0019】
本発明の一実施形態によれば、準静的な投票メカニズムは、ＰＵＦエントロピーソースの二元状態測定結果の反復測定値を用い準静的なデジタルデバイスプリントを生成する静的計数回路であり、各測定反復期間の準静的なデジタルデバイスプリントは同じであっても異なっていてもよい。
【0020】
本発明の一実施形態によれば、シャッフルおよびトグル関数は、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースからの内部生成の真性乱数を用い、任意の関数の共通のリソースブロックとして実施することができ、関数によって使用される定義された静的パラメータは、変化が生じても正しい機能に影響を及ぼさない。また、シャッフルおよびトグル関数は、ハードウェア回路システムやソフトウェアで実施することができる。
【0021】
本発明の一実施形態によれば、キー派生関数は、定義された内部デジタルパラメータを有するチェックサム関数およびハッシュの定義された制御ループから構成される回路である。
【0022】
本発明の一実施形態によれば、ＰＵＦエントロピーソースを除いて、システムの残りの部分の設計は、ハードウェアシリコン回路システムまたはソフトウェアで実施されてもよい。
【0023】
本発明の一実施形態によれば、不揮発性メモリ装置は、システムに内部または外部で統合されることができる。
【0024】
本発明の一実施形態によれば、通信インタフェースは、外部インタフェースから独立して、ホストターゲットデバイスに従って中央システムコントローラと統合される。
【0025】
本発明の他の態様によれば、デジタル署名インデックス登録システムは、他の固定デジタル入力から独立し、各反復のための異なるデジタル署名を作成するために、各登録および反復プロセスをランダム化するために使用される真正乱数生成器と、デバイス動作中の任意の与えられた要求の後に、唯一のシステムデジタル動作すなわちデジタルデバイスプリントを測定するために使用される動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、誤り訂正符号アルゴリズムを実行することなく、固定入力、ＰＵＦエントロピーソースおよびチェックポイントデータに基づいて、複数の曲線暗号エンジンを用いて、唯一のデジタル署名に向けて収束することで、前記暗号化された唯一のデジタル署名を回復するので、暗号化された唯一のデジタル署名およびチェックポイントデータを生成するために、順次に配列されたキー派生関数、スクランブル関数、シャッフル関数、トグル関数、チェックサム関数、およびフォーマット保持暗号化／復号化関数を含む論理回路と、ターゲットインデックスデジタル署名を回復およびロードするために使用される各異なるデジタル署名数学的チェックポイントデータを保存する不揮発性記憶媒体と、を含む。
【0026】
本発明の一実施形態によれば、真正乱数生成器は、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースの結果の出力を入力として使用する論理的なビット演算である。
【0027】
本発明の一実施形態によれば、論理回路は、真正乱数生成器と、必要に応じて複数の結果である動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、任意のデジタルホストデバイス入力とで、デジタル署名登録を行う。
【0028】
本発明の一実施形態によれば、不揮発性記憶媒体は、唯一の乱数のセットと唯一のＰＵＦエントロピーソースのセットと指定されていない場合にシステム内部に固定可能な唯一の任意のデジタル入力とに付加された特定の数学的チェックポイントデータを記憶する。
【0029】
本発明の一実施形態によれば、デジタルチェックポイントデータは、前記不揮発性メモリ媒体に保存し、１つの唯一のインデックスデジタル署名を回復、ロードするために使用され、また、前記不揮発性メモリ媒体は、単一システム上でデジタル署名の多様性を可能にする複数の唯一のデジタル署名を生成するために、チェックポイントデータの１つまたは複数のバージョンを保存することができる。
【0030】
本発明の一実施形態によれば、不揮発性メモリ媒体に保存されたチェックポイントデータは、通信インタフェースを介して前記ホストまたは接続デバイスによって与えられた特定のインデックスに保存し、インデックス化される。
【0031】
本発明の一実施形態によれば、チェックポイントデータは、定義されたデジタル入力と同様に前記装置の固有システムに別個に付加され、各デジタル署名値または使用されるデジタル入力に関するいかなる手がかりも提示しない一連の乱数である。
【0032】
本発明の他の態様によれば、ＰＵＦデジタル署名回復装置が提供される。なお、ここの装置は、「メカニズム」とも呼ばれる。ＰＵＦデジタル署名回復装置は、動的測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、１組の順序に配列されたキー派生関数、トグル関数、チェックサム関数、フォーマット保持暗号化／復号化関数を有する論理回路であって、固定入力、エントロピーソースおよびチェックポイントデータに基づくデータチェックポイントおよび複数の曲線暗号関数を利用し、前記暗号化された唯一署名に向かって収束することで、システム関数ブロックに類似する前記暗号化された唯一のデジタル署名を取得する論理回路と、デジタル署名数学的チェックポイントを読み取るための不揮発性記憶媒体と、を含む。
【0033】
本発明の一実施形態によれば、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、要求されるたびに唯一の測定結果を提供する。
【0034】
本発明の一実施形態によれば、論理回路は、不揮発性メモリ記憶媒体からのターゲットインデックスチェックポイント情報、新しいＰＵＦソース結果測定値、および任意のホストまたは接続デバイスによるデジタル入力に基づいて、前記デジタル署名の回復およびロードを実行し、前記デジタル入力は、パラメータ、または予め設定された値として固定されてもよい。
【0035】
本発明の一実施形態によれば、不揮発性メモリ媒体のチェックポイントデータは、通信インタフェースシステムを介してホストデバイスによってターゲットされ、回復、ロードされるために選択されたデジタル署名インデックスを構成する。
【0036】
本発明の一実施形態によれば、唯一のデジタル署名は、ホストデバイスのデジタル入力に従って回復される。
【0037】
本発明の他の態様によれば、フォーマット保持暗号化および復号化エンジンが提供される。前記フォーマット保持暗号化と復号化エンジンは、１つの入力キー、または入力署名、および１つの入力平文データ、または入力暗号化データを採用し、入力キーまたは入力署名に基づいて入力平文データまたは入力暗号化データに対する変更を実行する１組のシャッフルおよびトグル関数と、ビット入力置換テーブルを利用することで前記シャッフルおよびトグル関数ブロックの前記出力を置換するＸＯＲ演算エンジンと、前の関数出力の出力値についてハッシュ値を作成するチェックサム関数と、定義された数の反復を有し、フォーマット保持暗号化または復号化アルゴリズムの最終出力が、最終シャッフルおよびトグル関数の結果を最終出力とする準備ができたときを判断する制御ループと、を含む。
【0038】
本発明の一実施形態によれば、デジタル入力署名は、対称暗号化キーとして使用され、ホストデバイスは、通信を通じてホストデバイスが暗号化または復号するデータを提供し、関連する結果を受信する。
【0039】
本発明の一実施形態によれば、デジタル入力キーは、対称暗号化キーとして使用され、ホストデバイスは、暗号化または復号されるべきデータを提供し、その結果を不揮発性メモリ媒体に記憶する。
【0040】
本発明の一実施形態によれば、フォーマット保持暗号化エンジンは、データ入力暗号化を実行する。
【0041】
本発明の一実施形態によれば、フォーマット保持復号化エンジンは、データ入力復号化を実行する。
【0042】
本発明の一実施形態によれば、デジタル署名は、対称暗号化キーとして使用され、ホストデバイスは不揮発性メモリ媒体からロードされた入力要求データを暗号化または復号化する。
【0043】
本発明の一実施形態によれば、システムは、デバイスの動作サイクル中いつでも、唯一のデジタルチェックポイントデータの複数のバージョンを回復することができる。
【0044】
本発明の一実施形態によれば、デバイスの動作サイクル中いつでも乱数生成器に要求してもよい。
【0045】
本発明の一実施形態によれば、回復されたデジタル署名は、システムまたはユーザによって定義された時間または期間をデバイス揮発性メモリに記憶することができる。
【0046】
本発明の一実施形態によれば、通信インタフェースおよび中央システムコントローラは、プロセッサユニットであってもよい。
【0047】
本発明の一実施形態によれば、デジタル署名の作成および回復の管理は、ホストデバイス命令または予め定義されたユーザ命令および入力動作に依存し、他の装置およびホストデバイスの動作サイクル、電源投入および関数に影響を及ぼさない。
【0048】
本発明の一実施形態によれば、ホストデバイスによって見られるデバイス出力は、真正乱数生成器ユニットの出力またはフォーマット保持暗号化／復号化の出力のみである。
【0049】
本発明の他の態様によれば、動的で再利用可能なＰＵＦ式複数の唯一デジタルハードウェア署名の作成および回復システムは、各異なるインデックスハードウェアデジタル署名を作成または登録および回復するために使用され、デバイスの動作中にいつでも測定を受けることができる動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、データを動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースである真正乱数生成器エンジンと、外部または内部に記憶され、それぞれが１つの特定のハードウェア署名インデックスに関連付けられた異なるインデックス集合にアクセスし、署名登録メカニズムの間に生成し、署名の回復とローディング機構に使用される永続的で動的なデジタルアクセスエンジンと、固定および動的パラメータに基づいてインデックスハードウェアデジタル署名のチェックポイントデータを作成することを担当するハードウェアデジタル署名登録メカニズムと、インデックスチェックポイントデータを利用しインデックスハードウェアベースのデジタル署名を回復するとともにデジタル署名登録メカニズムに使用されるのと同じ固定および/または動的パラメータを再利用するハードウェアデジタル署名回復メカニズムと、を含む。
【0050】
本発明の一実施形態によれば、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースは、ハードウェア設計においてのみ実施することができ、他の要素は、ソフトウェアまたはハードウェアによって実施することができる。
【0051】
本発明の一実施形態によれば、チェックポイントデータを内部または外部に保存するための永続的で動的なデジタルアクセスエンジンは、デバイスの動作中の任意の特定の時間に起動または使用されることができる即時読み取り／書き込みプロトコルの論理設計である。
【0052】
本発明の一実施形態によれば、ハードウェアデジタル署名の登録エンジンは、回復およびローディング機構の成功を保証するために、暗号関数集合の使用に基づく唯一のチェックポイントデータを作成する。
【0053】
本発明の一実施形態によれば、ハードウェア署名回復機構は、唯一のターゲットハードウェア署名インデックスのチェックポイントデータを読み取り、この唯一のデジタル署名を、同じ組、または少なくとも同じ暗号関数を使用して回復する。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】図１は、通信インタフェースを介してネットワークセキュリティアプリケーションに対して複数デジタル署名安全認証情報（複数デジタル署名セキュリティゾーン）を提供することができる電子回路と接続する、特定の実施形態ではホストデバイスまたは接続デバイスと呼ばれる電子機器を示す図である。
【図2B】図２Ｂは、ＰＵＦエントロピーソースの設計がハードウェアに物理的に統合されなければならず、残りの回路システムはソフトウェアおよび/または物理的ハードウェアのような異なる形態で組み込むことができる、図１の複数デジタル署名セキュリティゾーン回路システムの一実施形態を示す図である。
【図3】図３は、トリガ信号の要求に応じて、製造されたケイ素デバイスの各実体に唯一の真性乱数および準静的なデジタルデバイスプリントを提供することができるＰＵＦエントロピーソースサブシステムを示す図である。
【図5A】図５Ａは、図５Ｂのシステムと互いに対称的な暗号メカニズムであって、フォーマット保持暗号化（１）ブロックとなる、図２Ａおよび図２Ｂのシステムにおいて使用されたフォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）の回路の実施方法およびフローを説明する図である。
【図5B】図５Ｂは、図５Ａのシステムと互いに対称的な暗号メカニズムであって、フォーマット保持復号化（１）ブロックとなる、図２Ａおよび図２Ｂのシステムにおいて使用されたフォーマット保持復号化（ＦＰＤ）の回路の実施方法およびフローを説明する図である。
【図5C】図５Ｃは、その出力および入力シーケンスがホストデバイス通信インタフェースを介して行き来し、その結果が図７で説明したプロセスの後に回復された署名Ｘに依存され、ＦＰＥ（２）関数となる、図２Ａおよび図２Ｂの複数デジタル署名セキュリティゾーン実体において使用されたフォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）の回路の実施方法およびフローを説明する図である。
【図5D】図５Ｄは、その出力および入力シーケンスがホストデバイス通信インタフェースを介して行き来し、その結果が図７で説明したプロセスの後に回復された署名インデックスＸに依存され、図５Ｃの復号化動作であって、ＦＰＤ（２）関数となる、図２Ａおよび図２Ｂの複数デジタル署名セキュリティゾーン実体において使用されたフォーマット保持復号化（ＦＰＤ）の回路の実施方法およびフローを説明する図である。
【図6】図６は、図３の動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソースと、図４、図５Ａ、図５ＢのＫＤＦおよびＦＰＥの方法を使用し、署名インデックスＸ登録を実行する回路の実施方法およびフローを説明する図である。
【0055】
本発明の上述および他の目的、特徴、利点と実施例をより分かりやすくするため、添付図面の説明は以下のとおりである。
図面の様々な特徴および構成要素は、通常の作業方法に従って、本発明に関連する特定の特徴および構成要素を最適な方法で示すために、実際のスケールで描かれていない。また、異なる図面間で同様の要素および構成要素を参照するために、同じまたは類似の構成要素番号が使用される。
図面の様々な特徴および構成要素は、通常の作業方法に従って、本発明に関連する特定の特徴および構成要素を最適な方法で示すために、実際のスケールで描かれていない。また、異なる図面間で同様の要素および構成要素を参照するために、同じまたは類似の構成要素番号が使用される。
【発明を実施するための形態】
【0056】
以下は、提供された主題の異なる特徴を構築するための異なる実施形態または例を提供する。以下に述べる成分および配列方式の特定例は、本開示を簡略化するためのものであり、制限を構成することを目的としていない。要素の寸法および形状は、開示された範囲または数値によっても限定されないが、要素のプロセス条件または所望の特性に依存し得る。例えば、本発明の技術的特徴は、理想的な実施例を意図した断面図を用いて説明される。したがって、製造プロセスおよび／または公差のために、図示された形状が異なることが予想され、そのように限定されるべきではない。
【0057】
なお、空間的相対性の用語、例えば、「下」、「…の下」、「より下」、「…の上」および「より上」等は、図面に示された要素または特徴の間の関係を容易に記述するために用いられる。また、空間的相対性の用には、図示した方向の他に、要素の使用や操作時の異なる方向も含まれる。
【0058】
日増しに高まる安全性の挑戦に鑑み、個別の電子機器は、体系的に物理的複製不可能関数（ＰＵＦ）システムを組み入れ始め、それを唯一のケイ素ＤNＡ回路に相当する基礎とし、信頼できる装置間の接続を確立し、および装置の付属の単一暗号解読規則、唯一の暗号学キーセットおよび各種の接続サービスの唯一識別可能なデジタル署名を確立することに用いる。
【0059】
したがって、ＰＵＦシステムおよびその回路の機能を実現するために、現代の電子機器の主な課題は、一般的な方法で製造されるが、特定のデジタル課題に対する唯一のデジタル応答を可能にする回路またはシステムを、それ自体に組み込むことである。このような回路またはシステムは、同じ製造規則およびプロセスを有する同じシステム設計で、回復可能かつ測定可能なデジタル唯一性を基礎として使用することができ、デジタル取引およびアプリケーションにおける装置の安全性を確保する。
【0060】
ＰＵＦシステム構造は、ＰＵＦエンジンと組み合わせて、唯一のデジタルシーケンスを作成し、回復することができるＰＵＦエントロピー回路システムソースを含む。例えば、ＰＵＦエントロピーソースにＳＲＡＭ論理を使用するシステムなどのいくつかの現時点で普及しているＰＵＦシステム技術では、ＰＵＦエンジンは、いわゆるチェックポイントデータ（いくつかの従来技術では補助データとも呼ばれる）を使用し、ＰＵＦエントロピーソースのランダム性からのデジタル秘密と絡みあった唯一のデジタルＰＵＦシーケンスを検索する。他のＰＵＦシステム技術では、チェックポイントデータを必ずしも使用せず、測定されたＰＵＦエントロピー回路システムのソース応答を処理した後、デジタル唯一シーケンスを直接回復する。しかしながら、これらのＰＵＦ方法は、PUFエントロピーのソースと絡み合ったチェックポイントデータの記録を持たないが、唯一のデジタルＰＵＦシーケンス応答の変更、更新、または絡み合ったインディングは、いずれも元のＰＵＦエントロピー回路システムに関連つけされなければならず、何らかの攻撃によって損傷を受けると問題が生じるため、その柔軟性は低い。
【0061】
補助データとも呼ばれるチェックポイントデータを使用する従来のＰＵＦシステムでは、誤り訂正符号回路システムによってＰＵＦエントロピーソースの測定値の変動を訂正し、ＰＵＦエントロピーソースから唯一のデジタルシーケンスが成功に回復されることを保証する。本発明はチェックポイントデータも使用しているが、誤り訂正符号に依存するのではなく、キー派生関数式とフォーマット保持デジタル暗号解読結合の曲線暗号化アルゴリズムを利用し、さらにデジタルシャッフルと論理式演算を加える。曲線暗号化ＰＵＦエンジンを使用することは、ビット誤り率、ＰＵＦエントロピーソースによって測定されるハミング内距離（intra-hamming distance）、およびハミング間距離（inter-hamming
distance）に関してより大きなマージンを提供することができる。なぜならば、曲線暗号は、デジタル状態分布を平衡化することができ、これらの誤りまたは変動を完全に修正することなく、ビットの変動を可能にするからである。
distance）に関してより大きなマージンを提供することができる。なぜならば、曲線暗号は、デジタル状態分布を平衡化することができ、これらの誤りまたは変動を完全に修正することなく、ビットの変動を可能にするからである。
【0062】
エラー訂正コード（error-correcting codes）で独自のデジタルシーケンスを回復することには、以下の欠点もある。たとえば、検出されたエラーの数に応じて必要な計算量が異なり、エラーの数は時間とともに増加する可能性がある。次に、回復されたデジタル署名が実際に正しいかどうかをシステムが知ることができない場合があり、その結果、エラーが誤検出されたり、エラーの一部が欠落したりする可能性がある。
【0063】
複数の曲線暗号アルゴリズムを使用することにより、ＰＵＦシステムは、ＰＵＦエントロピーソース測定値のすべての誤りを完全に修正する必要がなく、唯一のデジタルシーケンスを回復できる。それは複数の数学曲線の収束によって統計的に唯一解に近づき、ＰＵＦエントロピーソース内の時間に伴って必然的に現れる変化を考慮するため、正確な唯一デジタル署名を回復する上でより大きな余裕を提供することができる。また、このようなより複雑な変換試行錯誤型変換曲線メカニズムは、システムが結果の有効性を検査することを可能にし、長期的に誤報結果の回数を０に近くまで低下させることに役立ち、したがってホストデバイスの安全性を損なうことなく、従来ではたまたま現れたデジタル署名誤報結果が真の陽性結果に置き換えられる。
【0064】
さらに、本発明は、元のＰＵＦエントロピーソースからの単一の唯一のデジタルパターンをランダム化曲線暗号数学的解にさらに絡み合わせることができ、同じＰＵＦエントロピー回路システムのソースからのデジタル唯一署名の無限個のすべての作成および検索（または、いくつかの実施形態では、回復と呼ばれる）を回復可能な真のランダム化チェックポイントデータコードに絡み合われることに相当する第２のデジタル唯一性を提供することができるように、ＰＵＦエンジンが加えられる。
【0065】
言い換えると、本発明のシステムは、単一のＰＵＦエントロピーソースおよびＰＵＦエンジンを組み込んだ単一のバルクシステム回路のみであれば、単一のケイ素デバイス内のすべてのＰＵＦシステムに関連する従来技術に匹敵する効率を提供することができる。
【0066】
特定の実施形態では、文字Ｘは、本発明のシステムによって生成および回復され得る複数デジタル署名のうちの１つを表す。
【0067】
図１の１００は本発明のシステムであり、そのホストデバイスまたは接続デバイス１１０は、例えば汎用非同期送受信伝送器（ＵＡＲＴ）、シーケンス周辺インタフェース（ＳＰＩ）、集積回路バス（Ｉ２Ｃ）、高次拡張可能インタフェース（ＡＸＩ）などの様々な標準インタフェースである通信インタフェース１２０を備えた任意のコンピュータシステムまたは演算プロセッサであってよいが、これらに限定されない。このシステムは、ホストデバイスまたは接続デバイス１１０によって通信インタフェース１２０を介して要求されたすべてのＰＵＦ関連関数を実行するための回路システムであってセキュリティゾーンとも呼ばれる複数デジタル署名セキュリティゾーン１３０を有する。図１のセキュリティゾーン回路システム１３０は、複数デジタル署名セキュリティゾーンと呼ばれ、ターゲットホスト電子機器に外部または内部で接続する。外部の電子機器は、署名Ｘ登録および回復エンジン１３４の動作を実行するために、どの唯一のデジタル署名インデックスＸを使用するかを選択することができ、かつ複数デジタル署名セキュリティゾーン１３０に対して特定のデジタルシーケンスを送受信することができる。デバイスは、特定の入力デジタルシーケンスを使用してもよいし、使用しよしなくてもよく、さらに、各デジタル署名インデックスＸが特定の実施形態ではトークンと呼ばれるデジタル入力に絡み合われることができる。ホストデバイス１１０が入力トークンを指定しない場合、本発明のシステムは、デジタル署名の多様性および各デジタル署名インデックスＸのランダム性に影響を及ぼさないプリトークン値を使用することができる。各デジタル署名は、乱数生成器１３２、任意のユーザ入力トークン、および共通の動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース１３１を使用し、その特定のランダム化チェックポイントデータ集合１３５に絡み合われる。したがって、このＰＵＦエントロピーソースを動的にトリガし、任意の特定のチェックポイントデータ集合をいつでも選択することができることは、単一のデバイス内で単一のＰＵＦエントロピーソースを使用し複数の独立したハードウェア・デジタル・スタンピングを生成することを可能にする理由である。トークンと呼ばれる特定の固定パラメータおよび／または利用者入力により、他のハードウェア署名との絡みを取得することができる。本発明におけるホストまたは接続デバイス１１０の出力は、乱数生成器１３２または暗号化／復号化入出力サブシステム１３３の出力であり、本発明の実施形態における乱数生成器１３２は真正乱数生成器である。
【0068】
図２Ａおよび図２Ｂに示す複数デジタル署名セキュリティゾーン２０００は、通信インタフェース２４００を介して他のシステムと接続する。動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソース２０２０、乱数生成器２０３０、準静的な投票メカニズム２０４０、不揮発性メモリ媒体２０５０、演算管理および通信インタフェース管理のためのシステムコントローラ２０６０、二元シャッフルおよびトグル関数式エンジン、１つまたは複数のキー派生関数式（ＫＤＦ）２０８１およびフォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）２０８２および復号化（ＦＰＤ）２０８３を含む曲線暗号エンジン２０８０、１組の論理演算関数と連携するＰＵＦ論理プロセッサエンジン２０９０、曲線暗号エンジン２０８０の関数を再利用するＰＵＦ検査エンジン２１００システム、およびＰＵＦシステムの残りの部分の回復されたデジタル署名インデックスＸに関して独立したシーケンス復号化を実行するために選択可能な第２バージョンのフォーマット保持暗号化（２）２２００およびフォーマット保持暗号化（２）２３００を含む。２２００および２３００で構成されるこの追加のＦＰＥ-ＦＰＤ対称暗号化システムは、ＡＥＳなどの標準暗号アルゴリズムをさらに含むことができる。
【0069】
図２Ｂに示すように、動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソース２０２０および乱数生成器２０３０は、ハードウェア設計によってオンチップ・ハードウェアゾーン（非フレキシブル）に組み込まれるにすぎず、本明細書の他の全ての関数およびシステムブロック２４００、２０５０、２０６０、２０７０、２０８０、２０９０、２１００、２２００、２３００、および２４００は、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれかにより実施可能である。
【0070】
システムコントローラ２０６０に接続された各システムブロックは、それぞれ独立した実施形態で説明され、システムコントローラ２０６０は、ホストデバイスまたは接続デバイス１１０からの関連する命令要求を受信した後、各システムブロックの制御および相互接続を実行することを担当する。
【0071】
ＰＵＦエントロピーソース３００は、図３に基づく動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソース３１０であり、これは、デバイスおよび回路の動作中にいつでもアクセスを測定することができる回路システムであり、デジタルトリガ信号測定回路を除いて、他の電子プロセスに依存せず、例えば、電源入れサイクルまたは特定の電子電圧オフセットまたはインピーダンスオフセットに依存しない。
【0072】
ＰＵＦエントロピーソースの動的測定結果は、乱数生成器３２０および準静的な投票メカニズム３３０の両方の異なるプロセスで使用される。本発明の実施形態の乱数生成器３２０は真正乱数生成器である。
【0073】
乱数生成器３２０は、独立して使用することができ、ホストデバイスの要求に応じて、本発明の任意の関数、機構、またはエンジンのために真性乱数を直接取得する。準静的な投票メカニズム３３０は、デジタル署名インデックスＸ登録６００メカニズムまたはデジタル署名インデックスＸ回復およびロード７００メカニズムの間に使用される。
【0074】
図３では、乱数生成器３２０は、ＲＮセットとも呼ばれ、特定の実施形態ではＲＮセットＸとも呼ばれる真性乱数セットを、作成されている現在の電子署名インデックスを表すために出力する。署名インデックスＸの生成または作成過程、すなわち署名インデックスＸ登録６００の期間では、デジタル署名インデックスＸ登録および回復エンジン１３４は、図６の登録６００および図７の回復およびロード７００にそれぞれ説明されているように、特定のセットの１組の乱数（ＲＮセットＸ）を使用して、特定の署名インデックスＸをそのランダム化チェックポイントデータ１３５に絡み合われる。いずれかの時点で異なる乱数セット（ＲＮセットＸ）が生成されるので、新たに作成された各デジタル署名Ｘは、異なる乱数セット（ＲＮセット）に絡み合い、署名の多様性を達成することができる。
【0075】
装置が使用されていないか、または動作していない場合、インデックスＸ１３５のチェックポイントデータは、ユーザ入力、トークンおよび固定パラメータの絡み、ならびにＰＵＦエントロピーソース３００の変化する測定値と組み合わせた計算においてのみ有用かつ論理的である真性乱数列とは異なるものではない。
【0076】
複数デジタル署名セキュリティゾーン２０００の特定の実施形態のさらなる説明では、乱数生成器エンジンの結果はＲＮセットと呼ばれ、準静的な投票メカニズム３３０の出力はＰＵＦソースと呼ばれる。どちらの結果も新しい電子署名インデックスＸの作成に使用されるが、ＰＵＦソースのみが以前に作成された電子署名Ｘの回復に使用される。以前に作成されたデジタル署名ＸをＰＵＦソースで回復する場合、インデックスＸ１３５のチェックポイントデータおよび統合曲線暗号エンジン２０８０アルゴリズムを利用する。各ＰＵＦエントロピーソース１３１の測定値において、完全な修正を必要としないいくつかのビット変化が生じても、アルゴリズムは、ランダム化された記憶のチェックポイントインデックスＸ１３５および各変化ＰＵＦエントロピーソース１３１測定値から、ランダム化されていないデジタル署名（つまり根っからの）を回復することができる。
【0077】
図４に示すＫＤＦエンジンブロック図またはメカニズム４００は、図２Ａおよび図２Ｂの曲線暗号エンジン２０８０の一部である。ＫＤＦ４００は、チェックサム関数４１０、３２ビットサイズの周期冗長検査（ＣＲＣ３２）４２０、およびハッシュ関数４３０から構成される、設計された制御周期を含む。ＫＤＦ４００は、キー＃と呼ばれる初期入力キーと入力トークンの２つのデジタル入力を取る。ホストデバイスが通信インタフェースを介して入力トークンを指定しない場合、入力トークンは予め設定された値に固定されてよい。
【0078】
入力キー＃は更新後に再びデジタルシーケンスの形で入力されるが、この場合Ｃと呼び、ハッシュ関数４３０の出力結果となる。入力Ｃは、固定入力トークンと結合され、すべてまたは一部がＣＲＣ３２
４２０によって処理され、その後、チェックサム関数４１０およびＣＲＣ３２ ４２０の結果は、両方とも、更新されたＣ値を生成するためにハッシュ関数４３０で使用される。ＫＤＦ４００の制御ループが完了すると、ＫＤＦの結果は、出力キー＊(最初の入力キー＃とは異なる)と呼ばれる最新のＣの結果と、制御ループプロセスの累積置換の結果である出力置換テーブルと呼ばれるビット置換インデックステーブルに対応する。
４２０によって処理され、その後、チェックサム関数４１０およびＣＲＣ３２ ４２０の結果は、両方とも、更新されたＣ値を生成するためにハッシュ関数４３０で使用される。ＫＤＦ４００の制御ループが完了すると、ＫＤＦの結果は、出力キー＊(最初の入力キー＃とは異なる)と呼ばれる最新のＣの結果と、制御ループプロセスの累積置換の結果である出力置換テーブルと呼ばれるビット置換インデックステーブルに対応する。
【0079】
図４の実施形態におけるＫＤＦ４００は、本発明のいずれかのプロセスにおいて複数回使用することができ、ＫＤＦ４００は、署名インデックスＸ登録６００、署名インデックスＸ回復およびローディング機構７００、または図２Ａおよび図２Ｂの第２のＦＰＥ（２）２２００およびＦＰＤ（２）２３００の論理内を含む。
【0080】
記載された特定の計算の実施形態では、図５Ａの５１０、図５Ｂの５２０、図５Ｃの５２０、および図５Ｄの５４０のような５１０または５３０フォーマット保持暗号化および５２０または５４０復号化エンジンが、ＫＤＦメカニズム４００に続いて実行される。ＦＰＥおよびＦＰＤは、ＡＥＳと同様の対称復号化演算を実施するが、これは、同じキーおよび初期ベクトルを使用する場合、ＦＰＥの入力５１０または出力５３０が、ＦＰＤの出力および入力５２０または５４０にそれぞれ対応することを意味する。
【0081】
図５Ａおよび図５Ｃは、それぞれ、３２０のＲＮセットから得られる乱数および固定パラメータを使用して演算されるシャッフルおよびトグル関数５１１および５３１、ＸＯＲ演算５１２および５３２、ならびに図４のＫＤＦ４００エンジンで使用されるものと同じまたは異なることができるチェックサム関数５１３および５３３エンジンを含む、ＦＰＥ５１０およびＦＰＥ５３０-２２００機能ブロック図を示す。ＦＰＥエンジンの入力には、入力デジタルキー（すなわち図５Ａの５１０の入力キー＊と図５Ｃの５３０の入力署名である）、入力平文データ（図５Ａおよび図５ＣのＤ）、入力置換テーブルおよび入力トークン（すなわち、図１のシステムにおいて、通信インタフェース１２０を介して任意提供されるユーザ入力である）が含まれる。ＦＰＥ５１０および５３０の出力は、シャッフルおよびトグル関数、ＸＯＲ演算およびチェックサム関数が次々に動作する制御ループからシャッフルおよびトグル関数の最後の結果をとったものである。
【0082】
ＦＰＤ５２０および５４０エンジンは、暗号化エンジンＦＰＥ５１０および５３０と同じ手順に従うが、同じチェックサム関数５２３および５４３、ならびに同じＸＯＲ演算５２２および５４２の実行順序を変更する。このように、入力キー＊、入力置換テーブルおよび入力トークンがＦＰＥおよびＦＰＤのプロセスと同じであれば、入力された暗号化されたデータ（図５Ｂの５２０および図５Ｄの５４０に示すＣである）を対応する出力平文データに復号することができる。
【0083】
図５Ａの５１０および図５Ｂの５３０は、署名インデックスＸ登録６００または署名インデックスＸ回復およびロード７００中のＦＰＥ-ＦＰＤ関数プロセスに対応し、図５Ｃの５２０および図５Ｄの５４０は、回復された署名インデックスＸとともにホストデバイス１１０のデータ演算に使用されるＦＰＥ-ＦＰＤ、すなわち図２Ａ、図２ＢのＦＰＥ（２）２２００およびＦＰＤ（２）２３００に対応する。
【0084】
ホストデバイス１１０の暗号サービスのためのＦＰＥ-ＦＰＤ（２）２２００および２３００エンジンは、ＦＰＥ-ＦＰＤ（１）２０８２および２０８３エンジンが署名インデックスＸ登録６００並びに署名インデックスＸ回復およびロード７００時に使用される置換テーブルおよびトークンとは異なる入力置換テーブルおよび入力トークンを使用することができ、入力トークンは固定値であるか、またはホストデバイスによって指定されることができる。本発明では、異なるパラメータを有するＦＰＥ-ＦＰＤエンジンの数は２つに限定されず、特定の用途または目的に応じて、より多くのＦＰＥ-ＦＰＤエンジンを使用することができる。
【0085】
図６、図７および図８の実施形態で使用されるＦＰＥ-ＦＰＤエンジンは、図２Ａおよび図２ＢのＦＰＥ（１）２０８２およびＦＰＤ（１）２０８３に対応する。図２のＦＰＥ（２）およびＦＰＥ（２）は、ＦＰＥ-ＦＰＤ（３）やその他と同様であってもよいが、署名インデックスＸ登録６００や回復およびロード７００のプロセスには関与しない。
【0086】
本発明のシステムにＦＰＥ（２）２２００およびＦＰＤ（２）２３００またはそれ以上のエンジンを組み込むことは、本発明のシステムのすべての出力シーケンスが、一連の真性乱数シーケンスを備えているかのような挙動をすることを保証し、システムの真正ハードウェアＩＤが、例えば、デバイス認証、対称または非対称暗号化などの標準的なセキュリティおよび暗号化メカニズムのために使用される前に、複数の暗号化保護を受けることをより可能にする。
【0087】
シャッフルおよびトグル関数２０７０、ＰＵＦ論理プロセッサエンジン２０９０のうちのデジタル論理回路システム、ＫＤＦ２０８１およびＦＰＥ-ＦＰＤ２０８２-２０８３エンジンは、３３０によって提供される準静的なデジタルデバイスプリント、測定可能なＰＵＦエントロピーソース３１０、および乱数セット（すなわち３２０で提供されるＲＮセットＸ）とともに、署名インデックスＸ登録６００または回復およびロード７００のプロセスのために使用される。
【0088】
実施形態の他の説明では、図２Ａおよび図２ＢのサブシステムＰＵＦ論理プロセッサエンジン２０９０、ＰＵＦチェックエンジン２１００、およびシャッフルおよびトグル関数エンジン２０７０は、ＫＤＦおよびＦＰＥに加えて他の演算システムブロックを含む。
【0089】
新しい署名インデックスＸを作成するプロセスおよび方法が図６に示され、署名インデックスＸ登録６００と呼ばれる。各新しいインデックスＸは乱数セットＸ（ＲＮセットＸ）に絡み合われ、実体が回路内に含まれるか、または別の方法で接続された不揮発性メモリ２０５０媒体内に安全に保存されるように、保存されてインデックスＸ１３５のランダム化チェックポイントデータを形成するために使用される。
【0090】
署名インデックスＸ登録６００は、特定の既知のデジタル署名インデックスＸを作成または再生成するためのホストデバイス１１０による要求を受信した後、ＰＵＦソースＸ_１およびＲＮセットＸ_１を入力とする署名インデックスＸの作成プロセスである。Ｘは最終的な署名インデックスに対応し、Ｘの後のデジタルはプロセス内の関数の反復回数に対応する。
【0091】
第１の測定準静的なＰＵＦソースＸ_１および第１のＲＮセットＸ_１からスクランブル関数が実行され、デジタルノイズを追加する機能を有する二元論理抽出器によって、第１のデジタルシーケンスがＰＵＦキーＸ_１として抽出され、第２のデジタルシーケンスがＰＵＦデータＸ_１として抽出される。元のＰＵＦソースＸ_１がスクランブルされた後、スクランブルされたマッピングデータＸ_１は、再利用のために保存されなければならず、現在スクランブルされたＰＵＦソースＸ_１も保存される必要がある。
【0092】
図４のＫＤＦエンジン４００は、ランダム化されたＰＵＦキーＸ_１、すなわち入力キー＃を、指定またはプリ入力トークンで処理する。ＫＤＦエンジン４００の出力結果は、ＰＵＦキーＤ_１として示され、図４の出力置換テーブルに対応する定義されたビット置換テーブルも含む。その後、ランダム化されたＰＵＦデータＸ_１は、図５ＡのＦＰＥエンジン５１０によって処理され、その暗号化は、以前のＫＤＦエンジン４００の動作およびＰＵＦキーＤ_１と同じ入力トークンに絡み合われる。
【0093】
この第１のＦＰＥ５１０プロセスによって生成されたチェックポイントデータＸ_１の第１のセットは、元のＰＵＦソースＸ_１をランダム化するために使用されるスクランブルマッピングデータＸ_１インデックスとともに一時的に保存される。
【0094】
その後、第２のＰＵＦソースＸ_２が、図８に記載されているようにＰＵＦ機能的に完全な動作検証手順を実行することを試みるために、準静的な投票メカニズム３３０を介して動的に測定可能なＰＵＦエントロピーソース３１０に要求される。入力トークンが以前の演算と同じである場合、回路は、３３０による異なるＰＵＦソース入力(ＰＵＦソースＸ_２と呼ばれる)と、ＰＵＦソースＸ_１によって使用されるものと同じスクランブルされたマッピングデータＸ_１とを使用し、同じチェックポイントデータＸ_１出力への収束を試みる。
【0095】
ＰＵＦチェックプロセス８００が成功した後、新しいＲＮセットＸ_２を提供し、新しいスクランブル関数を実行するよう３２０に要求することができるが、第１のＲＮセットＸ_１スクランブルマッピングデータを再利用することができる。３３０によって提供される各ＰＵＦソースＸは同一ではないため、同一のスクランブルパラメータは、異なるスクランブルＰＵＦソースＸ結果を生成する。
【0096】
ＰＵＦデータＸ_２シーケンスは、ＰＵＦデータＸ_１が抽出されるように、スクランブルされたＰＵＦソースＸ_２から抽出されてもよい。ＰＵＦキーＸ_２は、ランダムノイズを加えることなく、スクランブルされたＰＵＦソースＸ_１から再び抽出され、さらに、ＫＤＦ４００エンジンによって、以前と同じデジタル入力トークンを使用してＰＵＦキーＤ_２を生成する。ＰＵＦデータＸ_２、ＰＵＦキーＤ_２、および入力トークンは、図５ＡのＦＰＥ５１０エンジンに入力され、更新チェックポイントデータＸ_２、すなわち署名インデックスＸに付随されかつユーザによって提供された揮発性入力トークンと絡み合う最終チェックポイントデータインデックスＸ１３５を生成し、上記トークンは、通常、パスワード、指紋、ハッシュシーケンスなど、または事前設定された入力トークンである。
【0097】
図７は、図６の実施形態における６００に従って前に作成された署名インデックスＸを回復するため、署名インデックスＸ回復およびロード７００のプロセスおよび方法を示す。ホストまたは接続された電子機器１１０は、通信インタフェース１２０を介してキーを選択し署名インデックスＸを回復、ロードする。インデックスＸ回復およびロード７００の署名プロセスにおいて、各インデックスＸは、不揮発性メモリ２０５０の媒体に保存された１組のチェックポイントインデックスＸ１３５に対応し、これらの媒体は、複数デジタル署名セキュリティゾーン２０００のケイ素デバイス内に埋め込まれてもよく、外部接続された形態であってもよい。ホストまたは接続された電子機器１１０がインデックスＸを選択し、ターゲット署名インデックスＸの登録６００のプロセスによって使用されるものと一致する入力トークンを提供すると、署名インデックスＸの回復およびロード７００プロセスを開始することができる。署名用インデックスＸ登録機構６００の間に入力トークンが使用されない場合、署名インデックスＸを作成するために使用される事前設定されたデジタル入力トークンが、署名インデックスＸのロードのために再利用される。署名インデックスＸ回復およびロード７００の最初のステップは、３３０によって生成されたＰＵＦソースＸ_３を回収することである。許容可能な統計的変動は無視されるという原則の下で、ＰＵＦソースＸ_３は、署名インデックスＸを登録および作成するために使用されるＰＵＦソースＸ_１およびＸ_２とは異なる。
【0098】
ＰＵＦソースＸ_３は、チェックポイントデータインデックスＸ１３５を用いて、図６のスクランブル関数とは逆の処理を行う逆スクランブル関数によって、署名インデックスＸ登録６００メカニズムにおいて、ＰＵＦソースＸ_２に使用されるスクランブルマッピングデータＸに基づいて逆スクランブルされる。次に、ＰＵＦチェックプロセス８００が、図８の実施形態によって詳細に示されるように実行される。ＰＵＦチェックプロセス８００は、署名インデックスＸ登録機構６００によって使用されるのと同じデジタル入力トークン、チェックポイントインデックスＸ１３５、および新しい動的に測定されたＰＵＦソースＸ_３で、チェックポイントインデックスＸ１３５と組み合わせたＰＵＦソースＸ_３の有効性を評価する。このＰＵＦチェックプロセス８００のターゲットは、新しいＰＵＦソースＸ_３およびチェックポイントデータＸに基づいて、回復キーＸ_２と一致する新しいＰＵＦソースＸ_３から、デジタルシーケンスキーＸ_３を回復することである。成功した場合、回復されたキーＸ_２は保持され、ＫＤＦ４００エンジンを介して同じ一致するデジタル入力トークンを使用して派生する。署名登録段階で取得したキーに一致するキーＤ_２を元に回復した後、署名インデックスＸ登録６００の間に取得した原データＸ２をＦＰＤ２０８３エンジンで取得し、ＰＵＦ論理プロセッサ２０９０エンジン内の組合せ論理抽出器でこのデータから最終的なデジタル列署名インデックスＸを算出する。したがって、デジタルシーケンス署名インデックスＸは、例えば、ＦＰＥ（２）２２００、ＦＰＤ(２)２３００、ＡＥＳ２５６、対称暗号化メカニズムの組み合わせ、ハッシュメカニズム、または認証メカニズムなど、３３０によって生成される本発明の唯一のＰＵＦソース準静的な挙動、３２０によって生成される特定の乱数、１２０を介して提供されるデジタル入力トークン、およびチェックポイントデータ１３５に個別に関連する任意の復号化メカニズムに使用することができる。署名インデックスＸは回復、ロードされると、ＦＰＥ（２）－ＦＰＤ（２）２２００－２３００エンジンを介して、データ暗号化、暗号化されたセキュリティキー保存、または唯一のセキュリティキー生成などの様々なアプリケーションで使用することができ、ＰＵＦエントロピーソース３００の動的に測定可能な特徴を利用して乱数を個別に生成することができる。本発明によれば、いつでも無制限の署名インデックスＸの登録、作成、更新および回復を行うことができる。各署名は、３３０によって生成された各ＰＵＦソースの静的エントロピー、３２０によって生成された真性乱数、および１２０によって提供され、限定されるものではないが、パスワード、ネットワークアドレス、または指紋の形をとることができる他のデジタル入力トークンに依存する。図８は、ＰＵＦチェックプロセス８００の特定の実施形態を示す。新しい署名インデックスＸ登録６００または署名インデックスＸ回復およびロード７００のいずれかであろう、ＰＵＦチェックプロセス８００の目的は、現在のプロセスの入力トークンが、前にチェックポイントデータを作成するために使用されたトークンと同じである場合に、保存されたチェックポイントデータ入力のセットと新しいＰＵＦソース入力との間の関連性を評価することである。署名インデックスＸ登録６００および署名インデックスＸ回復およびロード７００の両方において、新しいＰＵＦソース入力は、スクランブル関数を用いて３３０を介してＰＵＦソースのスクランブルされたバージョンに変換される。周期的に更新されるＰＵＦソースのスクランブルデータは、更新後スクランブルＰＵＦソースと呼ばれ、ＰＵＦキーおよびデータ抽出器、ＫＤＦ４００およびＦＰＤ５２０エンジンの３つのエンジンは、新しいＰＵＦ抽出データと、ロードされたチェックポイントデータ１３５からの復号化結果との間のハミング距離Ｈ１が、定義された閾値ハミング距離を下回るまで、または最大許容サイクル操作回数まで、サイクルを繰り返す。ＰＵＦチェックプロセス８００の第２の部分は、チェックポイントデータ１３５および入力トークンに基づいて、撹乱されたＰＵＦソースを成功に回復し、それをプロセスの第１の部分によって得られた最新の更新された撹乱されたＰＵＦソースと比較することを目的とする。成否の判定基準は、２つの最終的にスクランブルされたソース間のハミング距離Ｈ２であり、２つのソースは、それぞれ、新しいＰＵＦソースプロセスから更新を管理するソース（更新されたスクランブルされたＰＵＦソースと呼ばれる）と、チェックポイントリソースのより多くの部分および新しいＰＵＦソースから回復するソース(インデックスで得たＰＵＦスクランブル値と呼ばれる)とである。ＰＵＦ検査プロセス８００は、デバイスが改ざんされた場合、または何らかの入力に誤りがあった場合、システムがデジタル署名を回復することは一切なく、かつ可能性のある誤報結果を回避し、演算パラメータ、入力トークン、ＰＵＦソース測定値およびチェックポイントデータを含むすべての依存関係の正しい絡みを検査することによって、インデックスＸごとに依存関係の組み合わせが異なる。
【0099】
本発明は、以下のような様々な利点を有する。（１）単一デバイスおよび単一ＰＵＦソース回路の複数の唯一デジタル署名。（２）デジタルコンテンツおよびデバイス唯一のデジタルシーケンスの作成、更新、ロードの面での柔軟性。（３）プロセス独立。（４）装置の生命周期は独立で、電源投入周期および計算時のパルス周波数の影響を受けない。（５）ネットワークセキュリティの脅威が検出された時、自らリセットして回復する能力を有するため、自装置内で多層セキュリティ、検証および許可を実現できる。
【0100】
以上の実施形態は、本発明の技術的解決手段を説明するためのものであって、限定するものではなく、好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本発明の技術的解決手段の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の技術的解決手段の修正または均等な置換を行うことができることを理解するであろう。
【符号の説明】
【0101】
１００ システム
１１０ ホストデバイスまたは接続デバイス
１２０ 通信インタフェース
１３０ 複数デジタル署名セキュリティゾーン
１３１ 動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース
１３２ 乱数生成器
１３３ 暗号化／復号化入出力サブシステム
１３４ 署名Ｘ登録および回復エンジン
１３５ チェックポイントデータ
３００ ＰＵＦエントロピーソース
３１０ 動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース
３２０ 乱数生成器
３３０ 準静的な投票メカニズム
４００ キー派生関数エンジンブロック図
４１０ チェックサム関数
４２０ ＣＲＣ３２
４３０ ハッシュ関数
５１０ フォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）
５１１ シャッフルおよびトグル関数
５１２ ＸＯＲ演算
５１３ チェックサム関数
５２０ フォーマット保持復号化（ＦＰＤ）
５２１ シャッフルおよびトグル関数
５２２ ＸＯＲ演算
５２３ チェックサム関数
５３０ フォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）
５３１ シャッフルおよびトグル関数
５３２ ＸＯＲ演算
５３３ チェックサム関数
５４０ フォーマット保持復号化（ＦＰＤ）
５４１ シャッフルおよびトグル関数
５４２ ＸＯＲ演算
５４３ チェックサム関数
２０００ 複数デジタル署名セキュリティゾーン
２０１０ ハードウェアゾーン
２０２０ 動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース
２０３０ 乱数生成器
２０４０ 準静的な投票メカニズム
２０５０ 不揮発性メモリ
２０６０ システムコントローラ
２０７０ シャッフルおよびトグル関数エンジン
２０８０ 曲線暗号エンジン
２０８１ キー派生関数
２０８２ フォーマット保持暗号化（１）
２０８３ フォーマット保持復号化（１）
２０９０ ＰＵＦ論理プロセッサエンジン
２１００ ＰＵＦチェックエンジン
２２００ フォーマット保持暗号化（２）
２３００ フォーマット保持復号化（２）
２４００ 通信インタフェース
１１０ ホストデバイスまたは接続デバイス
１２０ 通信インタフェース
１３０ 複数デジタル署名セキュリティゾーン
１３１ 動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース
１３２ 乱数生成器
１３３ 暗号化／復号化入出力サブシステム
１３４ 署名Ｘ登録および回復エンジン
１３５ チェックポイントデータ
３００ ＰＵＦエントロピーソース
３１０ 動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース
３２０ 乱数生成器
３３０ 準静的な投票メカニズム
４００ キー派生関数エンジンブロック図
４１０ チェックサム関数
４２０ ＣＲＣ３２
４３０ ハッシュ関数
５１０ フォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）
５１１ シャッフルおよびトグル関数
５１２ ＸＯＲ演算
５１３ チェックサム関数
５２０ フォーマット保持復号化（ＦＰＤ）
５２１ シャッフルおよびトグル関数
５２２ ＸＯＲ演算
５２３ チェックサム関数
５３０ フォーマット保持暗号化（ＦＰＥ）
５３１ シャッフルおよびトグル関数
５３２ ＸＯＲ演算
５３３ チェックサム関数
５４０ フォーマット保持復号化（ＦＰＤ）
５４１ シャッフルおよびトグル関数
５４２ ＸＯＲ演算
５４３ チェックサム関数
２０００ 複数デジタル署名セキュリティゾーン
２０１０ ハードウェアゾーン
２０２０ 動的測定可能なＰＵＦエントロピーソース
２０３０ 乱数生成器
２０４０ 準静的な投票メカニズム
２０５０ 不揮発性メモリ
２０６０ システムコントローラ
２０７０ シャッフルおよびトグル関数エンジン
２０８０ 曲線暗号エンジン
２０８１ キー派生関数
２０８２ フォーマット保持暗号化（１）
２０８３ フォーマット保持復号化（１）
２０９０ ＰＵＦ論理プロセッサエンジン
２１００ ＰＵＦチェックエンジン
２２００ フォーマット保持暗号化（２）
２３００ フォーマット保持復号化（２）
２４００ 通信インタフェース
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7】
【図8】
【外国語明細書】