特許 7560535 暗号化物理複製困難関数回路ヘルパーデータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】暗号化物理複製困難関数回路ヘルパーデータ

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/10 20060101AFI20240925BHJP

【ＦＩ】

H04L9/10 Z

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022502570

(86)(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-23

(86)【国際出願番号】 US2020053134

(87)【国際公開番号】W WO2021071691

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2023-09-25

(31)【優先権主張番号】62/912,351

(32)【優先日】2019-10-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/978,631

(32)【優先日】2020-02-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509285746

【氏名又は名称】クリプトグラフィ リサーチ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】ベスト，スコット，シー．

(72)【発明者】

【氏名】ウィットナー，ジョエル

【審査官】平井 誠

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１３８７５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第３０４６０９５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、
複数の暗号化ヘルパーデータセットを格納する不揮発性メモリであって、前記複数の暗号化ヘルパーデータセットが、複数の鍵の互いとは異なる前記複数の鍵のそれぞれのものを使用して復号可能である、不揮発性メモリと、
物理複製困難関数回路であって、前記複数の暗号化ヘルパーデータのそれぞれの復号化バージョンであるそれぞれの復号化ヘルパーデータセットを使用する前記物理複製困難関数回路に基づいて、複数の異なる指紋値を出力する物理複製困難関数回路と、を備える、システム。

【請求項2】

前記システムの第１の認証が、前記複数の異なる指紋値のうちの第１のものに基づく、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記システムの第２の認証が、前記複数の異なる指紋値のうちの第２のものに基づく、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記複数の鍵のうちの第１のものを受信し、前記複数の鍵のうちの前記第１のものに基づいて、前記複数の暗号化ヘルパーデータセットのうちの第１のものから前記複数の暗号化ヘルパーデータセットの前記復号化バージョンのうちの第１のものを生成するプロセッサであって、前記複数の暗号化ヘルパーデータセットのうちの前記第１のものが、前記複数の異なる指紋値のうちの第１のものを出力するために前記物理複製困難関数回路によって使用される、プロセッサ、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記複数の暗号化ヘルパーデータセットのうちの前記第１のものが、前記複数の異なる指紋値のうちの前記第１のものを出力するために前記物理複製困難関数回路によって使用された後に、前記プロセッサが、前記複数の鍵のうちの第２のものを受信し、前記複数の鍵のうちの前記第２のものに基づいて、前記複数の暗号化ヘルパーデータセットのうちの第２のものから前記複数の暗号化ヘルパーデータセットの前記復号化バージョンのうちの第２のものを生成し、前記複数の暗号化ヘルパーデータセットのうちの前記第２のものが、前記複数の異なる指紋値のうちの第２のものを出力するために前記物理複製困難関数回路によって使用される、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記複数の暗号化ヘルパーデータセットの前記復号化バージョンのうちの前記第２のものが生成された後に、前記システムの外部の検証ソフトウェアが、前記複数の異なる指紋値のうちの前記第２のものを出力し、および前記複数の異なる指紋値のうちの前記第２のものを出力しない前記物理複製困難関数回路に基づいて、前記システムが真正であることを決定することである、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記複数の異なる指紋値のうちの前記第１のものが、暗号化データの第１のブロックを復号化するために使用され、前記複数の異なる指紋値のうちのうちの前記第２のものが、暗号化データの第２のブロックを復号化するために使用される、請求項５に記載のシステム。

【請求項8】

前記暗号化データの第１のブロックが、前記システムによって実行される第１の実行可能コードを含み、前記暗号化データの第２のブロックが、前記システムによって実行される第２の実行可能コードを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

認証方法であって、
検証システムから第１の復号鍵を受信することと、
前記第１の復号鍵を使用して、不揮発性メモリから、物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路ヘルパーデータの第１のブロックを復号化することと、
第１のＰＵＦ回路出力値を生成するために、前記ＰＵＦ回路によって、前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第１のブロックを使用することと、
前記第１のＰＵＦ回路出力値に基づいて、前記検証システムに第１の認証値を提供することと、
前記検証システムから前記第１の復号鍵を受信した後に、前記検証システムから第２の復号鍵を受信することと、
前記第２の復号鍵を使用して、不揮発性メモリから、ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックを復号化することと、
第２のＰＵＦ回路出力値を生成するために、前記ＰＵＦ回路によって、前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックを使用することと、
前記第２のＰＵＦ回路出力値に基づいて、前記検証システムに第２の認証値を提供することと、を含む、方法。

【請求項10】

前記第１のＰＵＦ出力値が、前記第１の認証値を生成するために使用される第１の鍵分割に寄与し、前記第２のＰＵＦ出力値が、前記第２の認証値を生成するために使用される第２の鍵分割に寄与する、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第２の復号鍵を提供した後に、前記検証システムが、前記ＰＵＦ回路を含むシステムが真正であることを示すものとして、前記第１のＰＵＦ回路出力値に基づく認証値を受諾しない、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

第１のチャレンジ刺激の第１のインジケータを受信することであって、前記第１のチャレンジ刺激が、前記第１のＰＵＦ回路出力値を生成するために、前記ＰＵＦ回路によって使用される、受信することをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記第１のチャレンジ刺激が、前記第２のＰＵＦ回路出力値を生成するために、前記ＰＵＦ回路によって使用される、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

第２のチャレンジ刺激の第２のインジケータを受信することであって、前記第２のチャレンジ刺激が、前記第２のＰＵＦ回路出力値を生成するために、前記ＰＵＦ回路によって使用される、受信することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

認証されるシステムであって、
ホストシステムへのインターフェースと、
前記インターフェースに結合された証明者集積回路と、を備え、前記証明者集積回路が、
物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路ヘルパーデータの第１のブロック、およびＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックを、暗号化形態で格納する不揮発性メモリであって、前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第１のブロックが、第１の復号鍵を使用して復号化され、前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックが、第２の復号鍵を使用して復号化される、不揮発性メモリと、
前記インターフェースから前記第１の復号鍵を受信し、前記第１の復号鍵を使用して前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第１のブロックを復号化する処理回路と、
前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第１のブロックを使用して、第１のＰＵＦ回路出力値を生成するＰＵＦ回路と、
前記第１のＰＵＦ回路出力値に基づいて、前記インターフェースに提供される第１の認証値を生成する前記処理回路と、
前記インターフェースから前記第１の復号鍵を受信した後に、第２の復号鍵を受信し、前記第２の復号鍵を使用して前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックを復号化する前記処理回路と、
前記ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックを使用して、前記第１のＰＵＦ回路出力値とは異なる第２のＰＵＦ回路出力値もまた生成する前記ＰＵＦ回路と、
前記第１の認証値が前記インターフェースに提供された後に、前記第２のＰＵＦ回路出力値に基づいて、前記インターフェースに提供される第２の認証値を生成する前記処理回路と、を備える、システム。

【請求項16】

前記第１のＰＵＦ出力値が、前記第１の認証値を生成するために使用される第１の鍵分割に寄与し、前記第２のＰＵＦ出力値が、前記第２の認証値を生成するために使用される第２の鍵分割に寄与する、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記第２の復号鍵が受信された後に、前記第２のＰＵＦ回路出力値に基づく認証値が、前記ＰＵＦ回路を含む前記システムが真正であることを示す、請求項１５に記載のシステム。

【請求項18】

前記インターフェースが、第１のチャレンジ刺激の第１のインジケータをさらに受信し、前記第１のチャレンジ刺激が、前記第１のＰＵＦ回路出力値を生成するために前記ＰＵＦ回路によって使用される、請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

前記第１のチャレンジ刺激が、前記第２のＰＵＦ回路出力値を生成するために前記ＰＵＦ回路によって使用される、請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

前記インターフェースが、第２のチャレンジ刺激の第２のインジケータをさらに受信し、前記第２のチャレンジ刺激が、前記第２のＰＵＦ回路出力値を生成するために前記ＰＵＦ回路によって使用される、請求項１８に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【図面の簡単な説明】

【0001】

【図1A-1C】認証システムを図示する。

【図2】認証システムの動作方法を図示するフローチャートである。

【図3A-3D】ソフトウェアコードを認証するシステムを図示する。

【図4】ソフトウェアコードの認証方法を図示するフローチャートである。

【図5】認証デバイスを構成するためのシステムを図示する。

【図6】認証されたソフトウェアコードを実行するようにシステムを構成する方法を図示するフローチャートである。

【図7】処理システムを図示するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0002】

「物理複製困難関数」（ＰＵＦ）回路は、マイクロプロセッサダイなどの半導体デバイスのための一意識別子として機能し得る物理的に定義された「デジタル指紋」を生成する回路である。一般に、ＰＵＦ回路は、集積回路の製造中に、自然に、かつ必然的に発生する固有の物理的変形に依存する。これらの変形は、従来の再現可能な回路によって確実に生成され得るものよりも小さいため、いわゆる「ヘルパーデータ」は、ＰＵＦ回路自体がそうでなくても、そのダイ上のＰＵＦ出力が時間の経過とともに再現可能であることを保証するために、ＰＵＦ回路を備えた各集積回路ダイに対して生成される。

【0003】

実施形態では、複数のヘルパーデータソリューション（別名、ヘルパーデータブロック）、したがって、複数の可能なＰＵＦ出力値が、所与の集積回路ダイのために生成される。これらのヘルパーデータブロックは、暗号化され、集積回路ダイ上の不揮発性メモリに格納される。実施形態では、各ヘルパーデータブロックは、暗号化されているため、各ヘルパーデータブロックは、その集積回路ダイに格納されている他の暗号化ヘルパーデータブロックとは異なる復号鍵によってのみ復号化することができる。他の実施形態では、各暗号化ヘルパーデータブロックは、異なる復号鍵のセットに依存する。例えば、第１の暗号化データブロックは、第１の鍵のみを必要とし得るが、第２のブロックは、第１および第２の両方を必要とする、などである。

【0004】

実施形態では、検証システムは、第１のヘルパーデータブロックが復号化されることを可能にする第１の鍵を提供する。復号化された第１のヘルパーデータブロックは、ＰＵＦ回路に提供される。ＰＵＦ回路は、集積回路と検証システムの間の認証プロセス中にさらに使用される第１のＰＵＦ出力を生成するために、この復号化ヘルパーデータを使用する。

【0005】

第１のＰＵＦ出力が敵対者によって危険にさらされるときに（または任意の期間（例えば、１年）後に）、検証システムは、再構成される。検証システムは、第１のＰＵＦ出力値ではなく、第２のＰＵＦ出力値（第１とは異なる）に基づいて真正性を決定するように再構成される。検証システムはまた、第２の暗号化ヘルパーデータブロックが復号化されることを可能にする第２の鍵（第１の鍵とは異なる）を提供するように再構成される。この復号化された第２のヘルパーデータを使用することは、ＰＵＦ回路が第２のＰＵＦ出力値を生成する結果をもたらす。

【0006】

したがって、（侵害された）第１のＰＵＦ出力値のみを有する敵対者の複製もしくは偽造システムまたは集積回路は、システムが第２の鍵を利用するように再構成された後に、検証システムで正しく認証されなくなる。しかしながら、最初に第２の暗号化データブロックでプロビジョニングされた真正システムは、第２のＰＵＦ出力値を生成することができ、したがって、正常に認証される。

【0007】

システムが第２の鍵を利用するように再構成されると、敵対者は、第２のＰＵＦ出力値を取得しようと試みる可能性がある。しかしながら、第２のＰＵＦ出力値は、第２の復号鍵が検証システムに提供されるまでフィールドで生成されないため、偽造者は、リバースエンジニアリングを開始するために、検証システムが第２の復号鍵で再構成されるまで待機しなければならない。これは、（１）検証システムが第２の復号鍵および第２の暗号化ヘルパーデータブロックの使用を開始するとすぐに、第１のＰＵＦ出力値のみを有する敵対者の偽造品が機能しなくなること、（２）敵対者が、第２のＰＵＦ出力値を侵害するために労力および出費を繰り返さなければならないこと、の２つの注目すべき効果を有する。暗号化ヘルパーデータブロックおよび関連する鍵の数は、（メモリの制約内で）任意に多くなり得るため、偽造者は、リバースエンジニアリングプロセスを何度も繰り返さなければならず、偽造を継続するために要求される労力が倍増する。

【0008】

図１Ａ～図１Ｃは、認証システムを図示する。図１Ａでは、認証システム１００は、システム１１０と、ホストプロセッサ１２０と、更新システム１２５と、を備える。システム１１０は、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）１３０と、プロセッサ１５０と、物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路１８０と、インターフェース１１５と、を含む。ＮＶＭ１３０、プロセッサ１５０、およびＰＵＦ回路１８０は、証明集積回路１１１の実装に含まれ得る。ホストプロセッサ１２０は、検証ソフトウェア（またはファームウェア）１２１を含む。更新システム１２５は、複数の復号鍵１７１～１７３を含む。

【0009】

システム１１０は、インターフェース１１５を介してホストプロセッサ１２０に動作可能に結合されている。システム１１０は、少なくともシステム１１０をホストプロセッサ１２０に対して認証するために、ホストプロセッサ１２０に対して動作可能に結合されている。ホストプロセッサは、少なくともシステム１１０が真正であることを検証するための検証ソフトウェア１２１を含む。システム１１０は、例えば、プリンタカートリッジであり得る。ホストプロセッサ１２０は、プリンタが偽造プリンタカートリッジを使用していないことを保証するための、例えば、システム１１０を認証するプリンタの一部であり得る。

【0010】

ホストプロセッサ１２０は、更新システム１２５に動作可能に結合されている。ホストプロセッサ１２０は、例えば、検証ソフトウェア１２１への更新ならびに／またはホストプロセッサ１２０および／もしくはシステム１１０を含むデバイスを操作する追加情報を受信するために、更新システム１２５に動作可能に結合されている。ホストプロセッサ１２０は、ネットワーク（図１Ａ～図１Ｃには示されていない）を介して更新システム１２５に動作可能に結合され得る。ホストプロセッサ１２０は、ホストプロセッサ１２０と更新システム１２５との間の通信を提供することができる任意の手段によって、更新システム１２５に動作可能に結合され得る。実施形態では、更新システム１２５は、インターネット接続サーバ上で実行されるソフトウェアプロセスであり、ホストプロセッサ１２０と更新システム１２５との間の通信は、処理ノード、ルータ、ゲートウェイ、それらの組み合わせを含む様々なネットワーク要素間でデータを搬送するための物理的および／または無線データリンクを含む、有線および／または無線通信ネットワークを含み得、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、およびインターネットワーク（インターネットを含む）を含み得る。データを搬送するための物理メディア、追加のプロセッサ、ルータ、ゲートウェイ、ならびに物理的および／または無線データリンクなどの他の要素は、ホストプロセッサ１２０および更新システム１２５との間の通信を容易にするために存在し得るが、明確にするために省略されている。

【0011】

システム１１０のプロセッサ１５０は、ＮＶＭ１３０およびＰＵＦ回路１８０に動作可能に結合されている。プロセッサ１５０は、インターフェース１１５に動作可能に結合されている。プロセッサ１５０は、インターフェース１１５を介してホストプロセッサ１２０と通信し得る。実施形態では、ＰＵＦ回路１８０は、ＰＵＦ回路１８０の物理的特性（例えば、抵抗、静電容量、閾値電圧、接続性など）のチップ固有の変形に基づいて指紋値を生成するために使用される。ＰＵＦ回路１８０は、１つ以上の改ざん防止（すなわち、シールド）構造を追加的に含み得る。物理的特性は、製造中に導入されるランダムな物理的要因に依存する。これは、これらの物理的特性におけるチップ間の変形を予測不可能かつ制御不能にし、指紋値を変更せずにＰＵＦ回路１８０および／または改ざん防止構造を重複、複製、または修正することが事実上不可能になる。

【0012】

実施形態では、ＮＶＭ１３０は、暗号化ヘルパーデータブロック１６１～１６３の複数のセット１６０でプロビジョニングされ、それらを格納する。本明細書に記載されるように、ＰＵＦ回路１８０の役割は、チップ固有のデジタル識別子または指紋を導出するために、製造の変形を活用することである。したがって、指紋は、製造されたＰＵＦ回路１８０の特定のインスタンスに結び付けられている。ＰＵＦ回路の例は数多くあり、それらの多くは、それ自体で、または任意選択的なチャレンジ刺激１６９（例えば、電圧、電流、デジタル値など）が提供された後に、ノイズの多いビットストリングを生成するように構成されている。ノイズの多いビットストリームは、典型的には、ＰＵＦ応答と称される。刺激は、典型的には、ＰＵＦチャレンジ（別名、ＰＵＦチャレンジ刺激）と称される。例えば、ＰＵＦ回路１８０は、ノイズの多いビットストリングを生成するように、制御または「チャレンジ」され得る。ＰＵＦ回路１８０が複数回チャレンジされるとき、ＰＵＦ回路１８０は、異なるノイズの多いビットストリームを１回以上生成し得る。これらのノイズの多いビットストリームの相違を、ＰＵＦ回路１８０によって出力される単一の安定した指紋値に解読することは、ヘルパーデータを使用して解読される。ヘルパーデータは、例えば、安定したビットインジケータ、エラー訂正コードなどを含み得る。ヘルパーデータは、より正式には、Ａｒｍｋｅｎｅｃｈｔ らの「Ａ Ｆｏｒｍａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ２０１１ ＩＥＥＥ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ Ｐｒｉｖａｃｙ，３９７頁～４１２頁，２０１１で定義されており、これは、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0013】

図１Ｂに少なくとも部分的に図示された実施形態では、検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０は、第１の復号鍵１７１でプロビジョニングされる。ホストプロセッサ１２０は、更新システム１２５によって復号鍵１７１を提供され得る。ホストプロセッサ１２０は、図１Ａ～図１Ｃに示されていない初期構成／製造システムによって復号鍵１７１を提供され得る。認証シーケンスの開始前または開始近くで、復号鍵１７１は、インターフェース１１５を介してホストプロセッサ１２０上で実行している検証ソフトウェア１２１によってプロセッサ１５０に通信される。プロセッサ１５０は、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化するために、復号鍵１７１を使用する。本明細書に記載されるように、ホストプロセッサ１２０には、他の暗号化ヘルパーデータブロック１６２～１６３を復号化する復号鍵１７２～１７３が提供されないため、復号鍵１７１が、他の暗号化ヘルパーデータブロック１６２～１６３を復号化するために、使用することができないことに留意されたい。代替的な実施形態では、ヘルパーデータブロックのうちの１つ（例えば、ヘルパーデータブロック１６１）は、非暗号化フォーマットで格納される場合があり、後続のブロック（例えば、暗号化ヘルパーデータブロック１６２～１６３）のみが暗号化フォーマットで格納されることに留意されたい。これは、例えば、（非暗号化ヘルパーデータブロックを利用する）初期シリコンを分析する敵対者が、後続のデータブロックに復号プロセスが必要であることを認識しないようにするために行われる場合がある。

【0014】

本明細書に記載されるように、ホストプロセッサ１２０上で実行している検証ソフトウェア１２１は、インターフェース１１５を介してシステム１１０に復号鍵１７１を提供する。本明細書において考察されるように、復号鍵１７１は、「Ｎの１」であり、ここで、「Ｎ」は、少なくとも２である。第１の復号鍵１７１を使用して、プロセッサ１５０は、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化する。プロセッサ１５０は、復号化ヘルパーデータ（別名、復号化バージョン）をＰＵＦ回路１８０に提供する。第１の復号化ヘルパーデータを使用して、ＰＵＦ回路１８０は、第１のヘルパーデータブロックに関連付けられた第１のＰＵＦ出力値を生成する。プロセッサ１５０は、認証プロセスの一部として、この第１のＰＵＦ出力値を、単独で、または他の鍵データ（例えば、ＮＶＭコアから受信された）と組み合わせて使用する。特に、プロセッサ１５０は、検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０に対してシステム１１０を認証するために、この第１のＰＵＦ出力値を使用する。

【0015】

ＰＵＦ出力値が認証プロセスで使用され得ることによるアプローチは、数多く存在する。例えば、第１のＰＵＦ出力値は、私有鍵として（または私有鍵導出プロセスへの入力として）使用され得、検証ソフトウェア１２１は、システム１１０の真正性を検証するために、チャレンジ／応答プロトコル（例えば、標準の「ＳＳＨ」プロトコルによって使用される公開／私有認証プロセスと同様）を利用する場合がある。他のアプローチは、公開鍵／私有鍵ではなく対称鍵または事前共有鍵に依存する場合があり、この場合、ＰＵＦ出力は、鍵として、共有秘密として、または鍵／秘密導出プロセスへの入力として再び使用され得る。他のアプローチは、ＰＵＦ出力値に基づいて、システム１１０内の異なるサブシステムを選択的に有効または無効にする場合がある。一般に、本明細書に記載されるような暗号化ヘルパーデータブロックの使用は、それ自体がＰＵＦ技術と互換性がある任意の認証プロセスと互換性を持たせることができる。

【0016】

検証ソフトウェア１２１は、暗号化ヘルパーデータブロック１６２～１６３のための復号鍵１７２～１７３を最初は提供されないので、敵対者は、「Ｎ－１」ヘルパーデータブロック１６２～１６３を復号化することができない。換言すれば、たとえ敵対者がシステム１１０のＮＶＭを完全に侵害し、それによってそのすべてのコンテンツを知っていたとしても、敵対者は、検証ソフトウェア１２１に復号鍵１７２（次いで、認証システム１００に提供される）が提供されるまで、暗号化ヘルパーデータブロック１６２に関連付けられる第２のＰＵＦ出力値を決定することができない。同様に、敵対者は、検証ソフトウェア１２１に復号鍵１７３が提供されるまで、暗号化ヘルパーデータブロック１６３に関連付けられた第３のＰＵＦ出力値を決定することができないなどである。

【0017】

したがって、例えば、敵対者が、暗号化ヘルパーデータブロック１６１に関連付けられた第１のＰＵＦ出力値に加えて、すべてのＮＶＭコンテンツ（暗号化ヘルパーデータブロック１６２および１６３を含む）を取得し、システム１１０の互換性のある複製を送り出す場合、ホストプロセッサ１２０上で実行している検証ソフトウェア１２１は、（例えば、更新システム１２５を介して）異なる暗号化ヘルパーデータブロック１６１～１６３を復号化する異なる復号鍵１７２～１７３の使用を開始するために、更新され得る。複製されたチップは、もはや互換性がなくなる。敵対者がＮＶＭからの暗号化ヘルパーデータブロック１６１～１６３のコピーを有するとしても、そのデータは、ＮＶＭのコンテンツとは異なり、ＰＵＦ回路１８０自体は複製可能ではないので、互換性のある部分では有用ではない。

【0018】

このプロセスは、図１Ｂおよび図１Ｃを参照してさらに図示されている。図１Ｂでは、認証システム１０１は、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化するために使用され得る復号鍵１７１でプロビジョニングされた検証ソフトウェア１２１を含む。検証ソフトウェア１２１は、暗号化ヘルパーデータブロック１６２を復号化するために使用され得る復号鍵１７２、または暗号化ヘルパーデータブロック１６３を復号化するために使用され得る復号鍵１７３でプロビジョニングされていない。

【0019】

実施形態では、復号鍵１７１は、認証プロセスの一部としてシステム１１０に提供されている（鍵１ １７１からの点線の矢印によって図１Ｂに図示される）。他の実施形態では、復号鍵１７１は、認証プロセスの前に（例えば、電源投入またはリセットプロセスの一部として）システム１１０に提供されている。プロセッサ１５０は、第１の暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化するために、復号鍵１７１を使用する。第１の復号化ヘルパーデータブロック１８１は、ＰＵＦ回路１８０に提供されている。チャレンジ刺激１６９は、任意選択的に、ＰＵＦ回路１８０に提供され得る。実施形態では、チャレンジ刺激１６９は、暗号化ヘルパーデータブロック１６１、ＮＶＭ１３０内の別の暗号化ソース、および／または検証ソフトウェア１２１から復号化され得る。換言すれば、ヘルパーデータブロック１８１とチャレンジ刺激１６９との組み合わせは、暗号化されて、ＮＶＭ１３０に格納され得る。検証ソフトウェア１２１からであろうとＮＶＭ１３０からであろうと、チャレンジ刺激１６９は、同じ復号化ヘルパーデータブロック１８１を使用しながら、ＰＵＦ回路１８０が複数の異なる指紋値を生成することを可能にする。これらの複数の異なる指紋値は、認証スキームの一部としてソフトウェア１２１によって使用され得る。

【0020】

ＰＵＦ回路１８０は、第１の復号化ヘルパーデータブロック１８１を使用して、第１のＰＵＦ出力値１８５を生成する。ＰＵＦ回路１８０は、第１のＰＵＦ出力値１８５をプロセッサ１５０に提供する。本明細書に記載されるように、プロセッサ１５０は、システム１１０と検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０との間の認証プロセスにおいて、第１のＰＵＦ出力値１８５を使用し得る。

【0021】

図１Ｃでは、認証システム１０２は、暗号化ヘルパーデータブロック１６２を復号化するために使用され得る第２の復号鍵１７２でプロビジョニングされた検証ソフトウェア１２１を含む。検証ソフトウェア１２１は、任意選択的に、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化するために使用され得る第１の復号鍵１７１でプロビジョニングされ得る。検証ソフトウェア１２１は、暗号化ヘルパーデータブロック１６３を復号化するために使用され得る復号鍵１７３でプロビジョニングされていない。

【0022】

実施形態では、復号鍵１７２は、認証プロセスの一部としてシステム１１０に提供されている（鍵２ １７２からの点線の矢印によって図１Ｃに図示される）。他の実施形態では、暗号鍵１７２は、認証プロセスの前に（例えば、電源投入またはリセットプロセスの一部として）システム１１０に提供されている。プロセッサ１５０は、第２の暗号化ヘルパーデータブロック１６２を復号化するために、復号鍵１７２を使用する。第２の復号化ヘルパーデータブロック１８２は、ＰＵＦ回路１８０に提供されている。チャレンジ刺激１６９は、任意選択的に、ＰＵＦ回路１８０に提供され得る。実施形態では、チャレンジ刺激１６９は、暗号化ヘルパーデータブロック１６２、ＮＶＭ１３０内の別の暗号化ソース、および／または検証ソフトウェア１２１から復号化され得る。換言すれば、ヘルパーデータブロック１８２とチャレンジ刺激１６９との組み合わせは、暗号化されて、ＮＶＭ１３０に格納され得る。検証ソフトウェア１２１からであろうとＮＶＭ１３０からであろうと、チャレンジ刺激１６９は、同じ復号化ヘルパーデータブロック１８２を使用しながら、ＰＵＦ回路１８０が複数の異なる指紋値を生成することを可能にする。これらの複数の異なる指紋値は、認証スキームの一部としてソフトウェア１２１によって使用され得る。

【0023】

ＰＵＦ回路１８０は、第２の復号化ヘルパーデータブロック１８２を使用して、第２のＰＵＦ出力値１８６を生成する。ＰＵＦ回路１８０は、第２のＰＵＦ出力値１８６をプロセッサ１５０に提供する。本明細書に記載されるように、プロセッサ１５０は、システム１１０と検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０との間の認証プロセスにおいて、第２のＰＵＦ出力値１８６を使用することができる。

【0024】

図２は、認証システムの動作方法を図示するフローチャートである。図２に図示されるステップは、認証システム１００、認証システム１０１、認証システム１０２、および／またはそれらの構成要素のうちの１つ以上によって実行され得る。第１の復号鍵は、検証システムから受信される（２０２）。例えば、システム１１０は、検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０から、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化するために使用され得るが、他の暗号化ヘルパーデータブロック１６２～１６３を復号化するためには使用されない第１の復号鍵１７１を受信し得る。いくつかの実施形態では、後続の暗号化ヘルパーデータブロック１６２～１６３は、第１の復号鍵１７１を含む復号鍵のセットに依存することに留意されたい。例えば、暗号化データブロック１６１は、第１の復号鍵１７１のみを要求する場合がある一方、第２のブロック１６２は、第１の復号鍵１７１および第２の鍵値の両方を要求するなどである。

【0025】

第１の復号鍵を使用して、不揮発性メモリからの物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路ヘルパーデータの第１のブロックを復号化する（２０４）。例えば、第１の復号鍵１７１を使用して、プロセッサ１５０は、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を不揮発性メモリ１３０から取得し、暗号化ヘルパーデータブロック１６１を復号化し得る。ＰＵＦ回路によって、ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第１のブロックは、第１のＰＵＦ回路出力値を生成するために使用される（２０６）。例えば、ＰＵＦ回路１８０は、第１のＰＵＦ出力値１８５を生成するために、復号化ヘルパーデータブロック１８１を使用し得る。

【0026】

第１のＰＵＦ回路出力値に基づいて、第１の認証値は、導出され、検証システムに提供される（２０８）。例えば、ＰＵＦ出力値１８５に基づいて、プロセッサ１５０は、検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０に認証値を提供し得る。認証値は、例えば、システム１１０を認証するために使用される、復号化値、暗号化値、トークン、鍵分割値、チャレンジ／応答プロトコルの結果などであり得る。実施形態では、第１のＰＵＦ回路出力値は、それ自体で、または他のデータと組み合わせて、第１の認証値を生成するために、チャレンジ／応答プロトコル中にそれ自体が使用される秘密鍵または私有鍵のいずれかの生成または導出に寄与する。

【0027】

検証システムから第１の復号鍵を受信した後に、第２の復号鍵は、検証システムから受信される（２１０）。例えば、復号鍵１７１を受信した後に、システム１１０は、検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０から、暗号化ヘルパーデータブロック１６２を復号化するために使用することができるが、他の暗号化ヘルパーデータブロック１６１または１６３を復号化するためには使用することができない第２の復号鍵１７２を受信し得る。例では、検証ソフトウェア１２１は、第１のＰＵＦ出力値１８５が敵対者および／または偽造者によって侵害された後に、または他の方法で、決定された後に、第２の復号鍵１７２でプロビジョニングされる。次いで、この第２の復号鍵１７２は、第１の復号鍵１７１の代わりに、認証プロセスの一部としてシステム１１０に提供される。別の例では、検証ソフトウェア１２１は、選択された期間（例えば、１年）の後に、第２の復号鍵１７２でプロビジョニングされる。その選択された期間の後に、次いで、この第２の復号鍵１７２は、第１の復号鍵１７１の代わりに、認証プロセスの一部としてシステム１１０に提供される。いくつかの実施形態では、システム１１０が第２の復号鍵１７２を受信した後に、認証プロセスは、第１の復号鍵１７１および第２の復号鍵１７２の両方に依存し得ることに留意されたい。

【0028】

第２の復号鍵を使用して、不揮発性メモリからのＰＵＦ回路データの第２のブロックを復号化する（２１２）。例えば、第２の復号鍵１７２を使用して、プロセッサ１５０は、暗号化ヘルパーデータブロック１６２を不揮発性メモリ１３０から取得し、暗号化ヘルパーデータブロック１６２を復号化し得る。ＰＵＦ回路によって、ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第２のブロックは、第２のＰＵＦ回路出力値を生成するために使用される（２１４）。例えば、ＰＵＦ回路１８０は、第２のＰＵＦ出力値１８６を生成するために、復号化ヘルパーデータブロック１８２を使用し得る。

【0029】

第２のＰＵＦ回路出力値に基づいて、第２の認証値は、導出され、検証システムに提供される（２１６）。例えば、ＰＵＦ出力値１８６に基づいて、プロセッサ１５０は、検証ソフトウェア１２１を実行しているホストプロセッサ１２０に認証値を提供し得る。認証値は、例えば、システム１１０を認証するために使用される、復号化値、暗号化値、トークン、鍵分割値、チャレンジ／応答プロトコルの結果などであり得る。実施形態では、第２のＰＵＦ回路出力値は、それ自体で、または他のデータと組み合わせて、第２の認証値を生成するために、チャレンジ／応答プロトコル中にそれ自体が使用される秘密鍵または私有鍵のいずれかの生成または導出に寄与する。

【0030】

したがって、第１のＰＵＦ出力値１８５のみをコピーした偽造システム／集積回路は、これらの偽造品が真正であることを示す検証ホストプロセッサ１２０をもはやもたらさない。しかしながら、第２の暗号化ヘルパーデータブロック１６２でプロビジョニングされている真正システム１１０は、第２のＰＵＦ出力値１８６を生成することができ、認証され得る。

【0031】

敵対者は、第２のＰＵＦ出力値１８６を取得しようとする可能性がある。しかしながら、第２のＰＵＦ出力値１８６は、第２の復号鍵１７２が検証ソフトウェア１２１に提供されるまでフィールドで生成されないため、敵対者は、リバースエンジニアリングシステム１１０を開始するために、検証ソフトウェア１２１が第２の復号鍵１７２で再構成されるまで待機しなければならない。したがって、検証ソフトウェア１２１が第２の復号鍵１７２および第２の暗号化ヘルパーデータブロック１６２の使用を開始するとすぐに、第１のＰＵＦ出力値１８５のみを有する偽造品は、機能しなくなる。また、敵対者は、第２のＰＵＦ出力値１８６を侵害するために、第１のＰＵＦ出力値１８５を侵害するために使用される労力および出費を繰り返さなければならない。暗号化ヘルパーデータブロック１６１～１６３および関連する復号鍵１７１～１７３の数は、任意に多くなり得るため、偽造者は、リバースエンジニアリングプロセスを何度も繰り返さなければならず、それによって、対応する数だけ偽造を継続するために要求される労力が倍増し得る。

【0032】

システム１１０が敵対者によって複製されていないことを保証することができることに加えて、暗号化ヘルパーデータの概念は、代替的に、真正システム内のファームウェアが許可されていない互換性のあるシステム内にコピーされていないことを保証するために、使用することができる。図３Ａ～図３Ｄは、ソフトウェアコードを認証するシステムを図示する。図３Ａでは、システム３００は、システム３１０と、ホストプロセッサ３２０と、を備える。ホストプロセッサ３２０内で実行している検証ソフトウェア３２１は、ヘルパーデータ復号鍵３７１でプロビジョニングされている。システム３１０は、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）３３０と、プロセッサ３５０と、物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路３８０と、インターフェース３１５と、を含む。不揮発性メモリ３３０は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１および暗号化組み込みソフトウェア３５１でプロビジョニングされ、それらを格納する。不揮発性メモリ３３０はまた、システム３１０の通常の機能を実装する組み込みソフトウェア（別名、ファームウェア）を含む。

【0033】

システム３１０は、インターフェース３１５を介してホストプロセッサ３２０に動作可能に結合されている。システム３１０は、任意選択的に、システム３１０をホストプロセッサ３２０に対して認証し得る。システム３１０のプロセッサ３５０は、ＮＶＭ３３０およびＰＵＦ回路３８０に動作可能に結合されている。プロセッサ３５０は、インターフェース３１５に動作可能に結合されている。プロセッサ３５０は、インターフェース３１５を介してホストプロセッサ３２０と通信し得る。実施形態では、ＰＵＦ回路３８０は、ＰＵＦ回路１８０を参照して本明細書に記載されるものと同じ方法で指紋値を生成するために使用される。

【0034】

実施形態では、ＮＶＭ３３０は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１および暗号化ソフトウェア３５１でプロビジョニングされ、それらを格納する。ソフトウェア３２１を実行しているホストプロセッサ３２０は、ヘルパーデータ復号鍵３７１でプロビジョニングされている。ホストプロセッサ３２０は、（図３Ａ～図３Ｄには示されていない）初期構成／製造システム、更新プロセス、および／またはアップグレードプロセスによってヘルパーデータ復号鍵３７１を提供され得る。ヘルパーデータ復号鍵３７１は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化する。ヘルパーデータ復号鍵３７１は、暗号化ソフトウェア３５１を復号化しない。ホストプロセッサ３２０は、暗号化ソフトウェア３５１を復号化するための鍵を提供されていない。

【0035】

ホストプロセッサ３２０上で実行しているソフトウェア３２１は、インターフェース３１５を介してシステム３１０にヘルパーデータ復号鍵３７１を提供する。ヘルパーデータ復号鍵３７１を使用して、プロセッサ３５０は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化する。プロセッサ３５０は、この復号化ヘルパーデータをＰＵＦ回路３８０に提供する。復号化ヘルパーデータを使用して、ＰＵＦ回路３８０は、ＰＵＦ出力値を生成する。プロセッサ３５０は、暗号化ソフトウェア３５１を復号（および任意選択的に実行）するために、このＰＵＦ出力値を、単独で、または他の鍵データ（例えば、ＮＶＭコアから受信された）と組み合わせて使用する。真正システムのＮＶＭ３３０のコンテンツを単にコピーし、それらのコンテンツを互換性のある（ただし無許可の）システムにインストールしただけの敵対者は、その復号プロセスがシステム３１０および暗号化ヘルパーデータブロック３６１に固有である、ＰＵＦ出力値を要求するため、コピーされたコンテンツ内の暗号化ソフトウェア３５１を正しく復号化することができない。このようにして、ＰＵＦ回路および暗号化ヘルパーデータブロックは、真正ファームウェアが、互換性があるが許可されていないシステム内にコピーされることができないことを保証するために、使用することができる。

【0036】

このプロセスは、図３Ｂおよび図３Ｃを参照してさらに図示されている。図３Ｂでは、システム３０２は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化するために使用され得るヘルパーデータ復号鍵３７１でプロビジョニングされたソフトウェア３２１を含む。ソフトウェア３２１は、暗号化ソフトウェア３５１を直接復号化するために使用され得る復号鍵でプロビジョニングされていないことに留意されたい。代わりに、ヘルパーデータ復号鍵３７１は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化するためにのみ使用することができ、次に、暗号化ソフトウェア３５１を復号化するために使用されることができるＰＵＦ出力を生成するために、使用することができる。

【0037】

図３Ｂに図示されるように、ヘルパーデータ復号鍵３７１は、動作可能に結合されたシステム３１０（鍵１ ３７１からの点線の矢印によって図３Ｂに図示される）に提供されている。プロセッサ３５０は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化するために、ヘルパーデータ復号鍵３７１を使用する。復号化ヘルパーデータブロック３８１は、ＰＵＦ回路３８０に提供されている。チャレンジ刺激３６９は、任意選択的に、ＰＵＦ回路３８０に提供され得る。実施形態では、チャレンジ刺激３６９は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１またはＮＶＭ３３０内の別の暗号化ソースおよび／またはソフトウェア３２１から復号化され得る。

【0038】

図３Ｃにおいて、ＰＵＦ回路３８０は、復号化ヘルパーデータブロック３８１を使用して、ＰＵＦ出力値３８５を生成する。ＰＵＦ回路３８０は、ＰＵＦ出力値３８５をプロセッサ３５０に提供する。実施形態では、プロセッサ３５０は、暗号化ソフトウェア３５１を復号化するための鍵として、ここでＰＵＦ出力値３８５を使用し得る。別の実施形態では、プロセッサ３５０は、ＰＵＦ出力値３８５を鍵分割として、またはさもなければ、ＰＵＦ出力値３８５に基づいて暗号化ソフトウェア３５１を復号化する鍵を生成する導出プロセスにおいて使用し得る。実施形態では、復号化ソフトウェア３２９は、ここでプロセッサ３５０によって実行され得る。復号化ソフトウェア３２９は、システム３１０を認証するためにソフトウェア３２１によって使用され得る。例えば、ソフトウェア３２９は、検証ソフトウェア３２１に戻される認証メッセージを含む、システム３１０の動作を構成するために、使用することができる。別の実施形態では、復号化ソフトウェア３２９は、ホストプロセッサ３２０に戻され、そこで実行される。

【0039】

図３Ａ～図３Ｃは、１つの復号化ヘルパーデータブロック３６１を使用した結果である１つのＰＵＦ出力値３８５に基づいて、暗号化ソフトウェア３５１のうちの１つのブロックが復号化されるシステムを図示する。図３Ｄは、暗号化ヘルパーデータ３６１～３６２の複数のブロック３６０が、暗号化ソフトウェア３５１～３５７の複数のブロック３５９を復号化するために複数のヘルパーデータ復号鍵３７１～３７２と組み合わせて使用され得るシステムを図示する。複数のヘルパーデータ復号鍵３７１～３７７が、図１Ａ～図１Ｃおよび図２を参照して記載された認証システムと同様の方法で偽造を阻止するために、時間の経過とともに一度に１つずつホストプロセッサ３２０に解放され得ることも理解されたい。例えば、敵対者は、真正システム３１０内のすべてのファームウェアをコピーし、互換性を保証するために復号化バージョンのソフトウェア３２９を含む場合がある。これらの複製されたシステムは、検証ソフトウェアが新しいヘルパーデータ復号鍵３７２～３７７（新しい暗号化ヘルパーデータブロック３６２～３６７に対応する）を使用して互換性のあるシステムを認証するまで（例えば、１年後）正しく認証する。

【0040】

図４は、ソフトウェアコードの認証方法を図示するフローチャートである。図４に図示されるステップは、システム３００、システム３０１、および／またはそれらの構成要素のうちの１つ以上によって実行され得る。第１の復号鍵は、ホストシステムから受信される（４０２）。例えば、システム３１０は、ソフトウェア３２１を実行しているホストプロセッサ３２０から、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化するために使用され得るが、暗号化ソフトウェア３５１を復号化するためには使用されないヘルパーデータ復号鍵３７１を受信し得る。

【0041】

復号鍵を使用して、不揮発性メモリからの物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路ヘルパーデータのブロックを復号化する（４０４）。例えば、ヘルパーデータ復号鍵３７１を使用して、プロセッサ３５０は、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を不揮発性メモリ３３０から取得し、暗号化ヘルパーデータブロック３６１を復号化し得る。ＰＵＦ回路によって、ＰＵＦ回路ヘルパーデータの第１のブロックは、ＰＵＦ回路出力値を生成するために使用される（４０６）。例えば、ＰＵＦ回路３８０は、ＰＵＦ出力値３８５を生成するために、復号化ヘルパーデータブロック３８１を使用し得る。

【0042】

ＰＵＦ回路出力値に基づいて、第２の復号鍵が生成される（４０８）。例えば、ＰＵＦ出力値３８５に基づいて、プロセッサ３５０は、暗号化ソフトウェア３５１を復号化するために使用することができる復号鍵を導出し得る。

【0043】

第２の復号鍵を使用して、不揮発性メモリからの暗号化ブロックソフトウェアコードは、復号化される（４１０）。例えば、第２の復号鍵としてＰＵＦ出力値３８５を使用して、プロセッサ３５０は、復号化ソフトウェア３２９を生成するために、不揮発性メモリ３３０から暗号化ソフトウェア３５１を取得し、暗号化ソフトウェア３５１を復号化し得る。任意選択的に、ソフトウェアコードのブロックに基づいて、システムは、認証される（４１２）。例えば、復号化ソフトウェア３２９に基づいて、ソフトウェア３２１は、システム３１０が真正であることを検証し得る。この検証は、復号化ソフトウェア３２９の特性（チェックサムなど）および／または復号化ソフトウェア３２９の機能（例えば、チャレンジトークンへの正しい応答など）に基づき得る。ソフトウェアコードが、実行される（４１４）。例えば、プロセッサ３５０および／またはホストプロセッサ３２０は、復号化ソフトウェア３２９を実行し得る。

【0044】

図５は、認証デバイスを構成するためのシステムを図示する。図５では、構成システム５００は、システム５１０と、登録システム５２０と、更新システム５２５と、を備える。システム５１０は、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）５３０と、プロセッサ５５０と、物理複製困難関数（ＰＵＦ）回路５８０と、インターフェース５１５と、を含む。実施形態では、ＮＶＭ５３０、プロセッサ５５０、およびＰＵＦ回路５８０は、システム５１０（例えば、プリンタカートリッジ）内の集積回路５１１（例えば、認証チップ）の実装に含まれ得る。更新システム５２５には、複数の暗号鍵５７１～５７３が提供される（または生成される）。

【0045】

システム５１０は、インターフェース５１５を介して登録システム５２０に動作可能に結合されている。登録システム５２０は、暗号化形態でシステム５１０内に格納される複数のヘルパーデータソリューションを計算するか、または他の方法で、見つけるために、システム５１０に動作可能に結合される。

【0046】

登録システム５２０（例えば、デバイス製造中に使用されるテスターハードウェア）は、更新システム５２５（例えば、１つ以上のテスターハードウェアプラットフォームにセキュリティ鍵を提供することが可能であるＬＡＮ接続サーバ）に動作可能に結合されている。登録システム５２０は、例えば、ＰＵＦ回路５８０に関連付けられた複数のヘルパーデータブロックを暗号化するための暗号鍵５７１～５７３を受信するために更新システム５２５に動作可能に結合されている。これらの暗号化ヘルパーデータブロック５６１～５６３は、ＮＶＭ５３０に格納されている。

【0047】

システム５１０のプロセッサ５５０は、ＮＶＭ５３０およびＰＵＦ回路５８０に動作可能に結合されている。プロセッサ５５０は、インターフェース５１５に動作可能に結合されている。プロセッサ５５０は、インターフェース５１５を介して登録システム５２０と通信し得る。実施形態では、登録システム５２０は、ＰＵＦ回路５８０がＰＵＦ回路５８０の物理的特性（例えば、抵抗、静電容量、閾値電圧、接続性など）のチップ固有の変形に基づいて、複数の安定した指紋値を生成することを可能にする複数のヘルパーデータソリューションを検索するように、ＰＵＦ回路５８０に指示する。ＰＵＦ回路５８０は、１つ以上の改ざん防止（すなわち、シールド）構造を含み得る。物理的特性は、製造中に導入されるランダムな物理的要因に依存する。これは、これらの物理的特性におけるチップ間の変形を予測不可能かつ制御不能にし、指紋値を変更せずにＰＵＦ回路５８０および／または改ざん防止構造を重複、複製、または修正することが事実上不可能になる。

【0048】

実施形態では、登録システム５２０は、ＮＶＭ５３０内に暗号化ヘルパーデータブロック５６１～５６３の複数のブロック５６０を格納するようにプロセッサ５５０に指示する。ＰＵＦ回路５８０は、デジタル識別子または指紋を導出するために、製造の変形を活用する。したがって、指紋は、製造されたＰＵＦ回路５８０の特定のインスタンスに結び付けられている。ＰＵＦ回路５８０は、それ自体で、または任意選択的な刺激５６９（例えば、電圧、電流、デジタル値など）が提供された後に、ノイズの多いビットストリングを生成するように構成されている。ノイズの多いビットストリームは、典型的には、ＰＵＦ応答と称される。刺激は、典型的には、ＰＵＦチャレンジ（別名、ＰＵＦチャレンジ刺激）と称される。

【0049】

実施形態では、システム５１０は、復号鍵５７１を使用して復号化することができる第１の暗号化ヘルパーデータブロックで登録システム５２０によってプロビジョニングされる。登録システム５２０（例えば、製造テスター）には、更新システム５２５（例えば、製造テスターのＬＡＮ接続サーバ）によって復号鍵５７１が提供され得る。実施形態では、復号鍵５７１は、他の暗号化ヘルパーデータブロック５６２～５６３を復号化しない。システム５１０はまた、それぞれ復号鍵５７２～５７３を使用して復号化することができる暗号化ヘルパーデータブロック５６２～５６３で登録システム５２０によってプロビジョニングされる。登録システム５２０には、更新システム５２５によって復号鍵５７２～５７３が提供され得る。実施形態では、復号鍵５７２～５７３は、そのそれぞれの復号鍵５７１～５７３に関連付けられていない他の暗号化ヘルパーデータブロック５６２～５６３を復号化しない。他の実施形態では、後続の暗号化ヘルパーデータブロック５６２～５６３は、第１の復号鍵５７１を含む復号鍵のセットに依存する。例えば、暗号化データブロック５６１は、第１の復号鍵５７１のみを要求する場合がある一方、第２のブロック５６２は、第１の復号鍵５７１および第２の復号鍵５７２の両方を要求するなどである。

【0050】

図６は、認証の理由で、または認証されたソフトウェアコードを実行するために、複数の暗号化ヘルパーデータ画像でシステムを登録する方法を図示するフローチャートである。図６に図示されるステップは、構成システム５００および／またはその構成要素のうちの１つ以上によって実行され得る。ＰＵＦ回路と、不揮発性メモリと、を含む、集積回路が、受信される（６０２）。例えば、構成システム５００は、集積回路５１１（例えば、認証ＩＣ）のインスタンスを含むシステム５１０（例えば、プリンタカートリッジ）のインスタンスを受信し得る。

【0051】

ランダム検索を使用して、ＰＵＦ回路が第１のヘルパーデータを使用して第１の安定した出力値を提供することを可能にする第１のヘルパーデータを見つける（６０４）。例えば、登録システム５２０は、ＰＵＦ回路５８０から第１の安定した出力値を生成する第１のヘルパーデータブロックを見つけるために、ランダム検索を使用し得る。第１のヘルパーデータブロックは、第１の暗号鍵を使用して暗号化される（６０６）。例えば、第１のヘルパーデータブロックは、暗号化ヘルパーデータブロック５６１を生成するために、第１の暗号鍵を使用して暗号化され得る。暗号化された第１のヘルパーデータは、集積回路の不揮発性メモリ内に格納される（６０８）。例えば、登録システム５２０は、暗号化ヘルパーデータブロック５６１をＮＶＭ５３０内に格納するようにシステム５１０を制御または指示し得る。実施形態では、暗号および復号鍵は、同じである（すなわち、対称暗号）。別の実施形態では、暗号および復号鍵は、異なる（すなわち、非対称暗号）。

【0052】

ランダム検索を使用して、ＰＵＦ回路が第２のヘルパーデータを使用して第２の安定した出力値を提供することを可能にする第２のヘルパーデータを見つける（６１０）。例えば、登録システム５２０は、ＰＵＦ回路５８０から、第１の安定した出力値とは異なる第２の安定した出力値を生成する第２のヘルパーデータブロックを見つけるために、ランダム検索を使用し得る。第２のヘルパーデータブロックは、第２の暗号鍵を使用して暗号化される（６１２）。例えば、第２のヘルパーデータブロックは、暗号化ヘルパーデータブロック５６２を生成するために、暗号鍵５７２を使用して暗号化され得る。暗号化された第２のヘルパーデータは、集積回路の不揮発性メモリ内に格納される（６１４）。例えば、登録システム５２０は、暗号化ヘルパーデータブロック５６２をＮＶＭ５３０内に格納するようにシステム５１０を制御または指示し得る。

【0053】

上記の方法、システム、およびデバイスは、コンピュータシステムに実装され得るか、またはコンピュータシステムによって格納され得る。上記の方法はまた、非一時的コンピュータ可読媒体に格納され得る。本明細書に記載のデバイス、回路、およびシステムは、当技術分野で利用可能なコンピュータ支援設計ツールを使用して実装され、このような回路のソフトウェア記述を含むコンピュータ可読ファイルによって具体化され得る。これは、認証システム１００、認証システム１０１、認証システム１０２、システム３００、および／または構成システム５００のうちの１つ以上の要素、ならびにそれらの構成要素を含むが、これらに限定されない。これらのソフトウェアの記述は、挙動、レジスタ転送、論理構成要素、トランジスタ、およびレイアウトジオメトリレベルの記述であり得る。さらに、ソフトウェアの記述は、記憶媒体に格納されるか、または搬送波によって通信され得る。

【0054】

このような記述が実装され得るデータ形式には、Ｃなどの挙動言語をサポートする形式、ＶｅｒｉｌｏｇおよびＶＨＤＬなどのレジスタ転送レベル（ＲＴＬ）言語をサポートする形式、ジオメトリ記述言語をサポートする形式（ＧＤＳＩＩ、ＧＤＳＩＩＩ、ＧＤＳＩＶ、ＣＩＦ、およびＭＥＢＥＳなど）、ならびに他の好適な形式および言語が含まれるが、これらに限定されない。さらに、機械可読媒体上のこのようなファイルのデータ転送は、インターネット上の多様な媒体を介して、または、例えば、電子メールを介して電子的に行われ得る。物理ファイルは、４ｍｍ磁気テープ、８ｍｍ磁気テープ、３－１／２インチフロッピー媒体、ＣＤ、ＤＶＤなどの機械可読媒体に実装され得ることに留意されたい。

【0055】

図７は、回路構成要素７２０の表現を含む、処理する、または生成するための処理システム７００の一実施形態を示すブロック図である。処理システム７００は、１つ以上のプロセッサ７０２、メモリ７０４、および１つ以上の通信デバイス７０６を含む。プロセッサ７０２、メモリ７０４、および通信デバイス７０６は、有線および／または無線接続７０８の任意の好適なタイプ、数、および／または構成を使用して通信する。

【0056】

プロセッサ７０２は、メモリ７０４に格納された１つ以上のプロセス７１２の命令を実行して、ユーザ入力７１４およびパラメータ７１６に応答して回路構成要素７２０を処理および／または生成する。プロセス７１２は、電子回路を設計、シミュレート、分析、および／もしくは検証するため、ならびに／または電子回路用のフォトマスクを生成するために使用される任意の好適な電子設計自動化（ＥＤＡ）ツールまたはその一部であり得る。表現７２０は、図に示されるように、認証システム１００、認証システム１０１、認証システム１０２、システム３００、および／または構成システム５００の全部または一部、ならびにそれらの構成要素を記述するデータを含む。

【0057】

表現７２０は、挙動、レジスタ転送、論理構成要素、トランジスタ、およびレイアウトジオメトリレベルの記述のうちの１つ以上を含み得る。さらに、表現７２０は、記憶媒体に格納されるか、または搬送波によって通信され得る。

【0058】

表現７２０が実装され得るデータ形式には、Ｃなどの挙動言語をサポートする形式、ＶｅｒｉｌｏｇおよびＶＨＤＬなどのレジスタ転送レベル（ＲＴＬ）言語をサポートする形式、ジオメトリ記述言語をサポートする形式（ＧＤＳＩＩ、ＧＤＳＩＩＩ、ＧＤＳＩＶ、ＣＩＦ、およびＭＥＢＥＳなど）、ならびに他の好適な形式および言語が含まれるが、これらに限定されない。さらに、機械可読媒体上のこのようなファイルのデータ転送は、インターネット上の多様な媒体を介して、または、例えば、電子メールを介して電子的に行われ得る。

【0059】

ユーザ入力７１４は、キーボード、マウス、音声認識インターフェース、マイクロフォンおよびスピーカー、グラフィックディスプレイ、タッチスクリーン、または他のタイプのユーザインターフェースデバイスからの入力パラメータを含み得る。このユーザインターフェイスは、複数のインターフェイスデバイスに分散され得る。パラメータ７１６は、表現７２０を定義することを助けるために入力される仕様および／または特性を含み得る。例えば、パラメータ７１６は、デバイスタイプ（例えば、ＮＦＥＴ、ＰＦＥＴなど）、トポロジー（例えば、ブロック図、回路記述、概略図など）、および／またはデバイス記述（例えば、デバイス特性、デバイスの寸法、電源電圧、シミュレーション温度、シミュレーションモデルなど）を定義する情報を含み得る。

【0060】

メモリ７０４は、プロセス７１２、ユーザ入力７１４、パラメータ７１６、および回路構成要素７２０を格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の好適なタイプ、数、および／または構成を含む。

【0061】

通信デバイス７０６は、処理システム７００から別の処理もしくは記憶システム（図示せず）に情報を送信し、および／または別の処理もしくは記憶システム（図示せず）から情報を受信する、任意の好適なタイプ、数、および／または構成の有線および／または無線デバイスを含む。例えば、通信デバイス７０６は、回路構成要素７２０を別のシステムに送信し得る。通信デバイス７０６は、プロセス７１２、ユーザ入力７１４、パラメータ７１６、および／または回路構成要素７２０を受信し、プロセス７１２、ユーザ入力７１４、パラメータ７１６、および／または回路構成要素７２０をメモリ７０４に格納させることができる。

【0062】

本発明の上記の説明は、例示および説明の目的で提示されている。網羅的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではなく、上記の教示に照らして他の修正および変形が可能であり得る。実装形態は、本発明の原理およびその実際の用途を最良に説明するために選択および記載されており、それにより、当業者は、企図される特定の使用に適した様々な実施形態および修正で本発明を最大限に利用することができる。添付の特許請求の範囲は、先行技術によって制限される場合を除いて、本発明の他の代替的な実施形態を含むと解釈されるべきであることが意図されている。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】