一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，包括依次電連接的頻率采樣電路、數據轉換電路、比較器及監控器；所述頻率采樣電路，用于根據芯片時鐘頻率進行電壓采樣，并輸出采樣電壓VI；所述數據轉換電路，用于根據芯片時鐘頻率對頻率采樣電路的采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算，并輸出均值電壓信號VO；所述比較器，用于將所述輸出的均值電壓信號VO與基準電壓VREF進行比較，并輸出比較結果；監控器，用于根據比較結果判斷芯片時鐘頻率是否發生異常，并在芯片時鐘頻率發生異常時發出報警信號。本發明專利技術技術方案，有效實現了對芯片時鐘頻率攻擊的檢測并及時進行報警。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于集成電路設計領域，特別涉及。
技術介紹
在信息的價值越來越被人們重視的情況下，信息安全已經成為了業界討論的熱點，安全芯片在信息社會的各個領域中應用廣泛，其主要功能包括對用戶關鍵數據的安全存儲、加密、解密以及身份識別等。正因為安全芯片中數據的重要性，且隨著攻擊技術的不斷發展，故障攻擊成為獲取安全芯片中數據的主要攻擊手段之一。故障攻擊指讓芯片工作在非正常工作條件下，比如異常電壓、溫度、時鐘頻率及電磁環境等，這些非正常的工作條件可能誘導芯片發生錯誤的行為，讓芯片內部的一些安全操作失效，導致芯片采取的安全措施被旁路，進而泄漏機密數據。其中，針對芯片時鐘頻率的攻擊是非物理攻擊中最常見的一種攻擊手段，然而針對該種類型的攻擊目前尚還沒有設計精確的芯片抗攻擊系統去檢測和應對該種類型的攻擊。
技術實現思路
本專利技術旨在解決上述現有技術中存在的技術問題，提供一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，有效對芯片的時鐘頻率攻擊進行檢測并及時報警。本專利技術的實施例提供一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，包括依次電連接的頻率采樣電路、數據轉換電路、比較器及監控器；所述頻率采樣電路，用于根據芯片時鐘頻率進行電壓采樣，并輸出采樣電壓VI ；所述數據轉換電路，用于根據芯片時鐘頻率對頻率采樣電路的采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算，并輸出均值電壓信號VO ；所述比較器，用于將所述輸出的均值電壓信號VO與基準電壓VREF進行比較，并輸出比較結果；監控器，用于根據比較結果判斷芯片時鐘頻率是否發生異常，并在芯片時鐘頻率發生異常時發出報警信號。進一步地，所述頻率采樣電路包括電壓源，M分頻器，開關電容電路，第一電阻；所述電壓源與開關電容電路的輸入端相連接，開關電容電路的輸出端與第一電阻的一端相連接，第一電阻的另一端接地；所述開關電容電路的輸出端還通過一 RC濾波電路與數據轉換電路的輸入端相連接；所述芯片時鐘頻率經過M分頻器分頻后控制所述開關電容電路工作，并通過開關電容電路的輸出端輸出米樣電壓VI。進一步地，所述開關電容電路包括第一可控開關、第二可控開關、第一電容及雙相不交疊時鐘電路，所述電壓源、第一可控開關、第二可控開關及所述第一電阻的一端依次電連接，所述第一可控開關的兩端并接所述第一電容，所述雙向不交疊電路的輸入端與M分頻器的輸出端電連接，雙向不交疊電路的輸出端分別與第一可控開關及第二可控開關的控制端電連接；所述雙向不交疊電路，用于根據M分頻后的芯片時鐘頻率控制輸出兩個不交疊控制信號控制所述第一可控開關及第二可控開關交替導通。進一步地，所述數據轉換電路包括模數轉換器，移位寄存器，加法器，除法器及數模轉換器；所述模數轉換器、移位寄存器、加法器、除法器及數模轉換器依次電連接；所述模數轉換器的輸入端與所述開關電容電路的輸出端相連接，用于根據芯片時鐘頻率對所述采樣電壓VI進行模數轉換；所述移位寄存器，用于根據芯片時鐘頻率對模數轉換后的數據進行移位操作；所述加法器，用于對M次移位后的數據進行累加計算；所述除法器，用于根據分頻后的芯片時鐘頻率對累加后的和數據進行除以M運算；所述數模轉換器，用于根據分頻后的芯片時鐘頻率對除法器計算的數據進行數模轉換，并輸出均值電壓信號V0。進一步地，所述比較器的正向輸入端與數模轉換器的輸出端相連接，用于接收所述均值電壓信號V0，比較器的反向輸入端用于加載基準電壓VREF，比較器的輸出端與監控器相連接，用于輸出比 較結果。進一步地，所述RC濾波電路包括第二電阻及第二電容，所述第二電阻串接在所述模數轉換器的輸入端與所述開關電容電路的輸出端之間，第二電阻與模數轉換器相連接的一端還與第二電容的一端相連接，第二電容的另一端接地。本專利技術還提供一種上述基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統的工作方法包所述工作方法包括以下步驟:控制將芯片時鐘頻率進行M分頻，并根據芯片的時鐘頻率控制頻率采樣電路進行 Trr IrDD-Rl電壓采樣并輸出采樣電壓Γ/ =-.其中，VDD為采樣電路內部的電壓源電壓， RCK + Rl 5 M等效電阻二 —-—，fCLK為芯片的時鐘頻率，R1、Cl為設定值； J CLK.C.1根據芯片時鐘頻率控制數據轉換電路對采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算，并輸出均值電壓信號VO ；比較器接收所述均值電壓信號V0，并與輸入的基準電壓VREF進行比較，輸出比較結果;監控器接收所述比較結果，判斷芯片時鐘頻率是否發生異常，并在異常時控制輸出報警信號。進一步地，所述根據芯片的時鐘頻率控制數據轉換電路對采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算的具體方法包括，在芯片時鐘的每一個時鐘周期，控制對所述采樣電壓VI進行模數轉換一次；在芯片時鐘的每一個時鐘周期，控制對所述模數轉換后的數據進行一次移位操作；控制對M次移位操作后的數據進行累加運算；在芯片時鐘的每一個M分頻后的時鐘周期，控制對累加運算后的數據進行除以M運算；在芯片時鐘的每一個M分頻后的時鐘周期，控制對除以M運算后的數據進行數模轉換，并輸出轉后的均值電壓V0。優選地，比較器接收所述均值電壓信號V0，并與輸入的基準電壓VREF進行比較，且當VO彡VREF時，比較器輸出高電平信號；當VO < VREF時，比較器輸出低電平信號。進一步地，監控器接收比較器輸出的電平信號，并與預設電平信號進行比較，當監控器接收的電平信號與其預設電平信號不一致時，發出報警信號進行報警。以上所述技術方案，整個時鐘頻率檢測電路由頻率采樣電路、數據轉換電路和比較器組成，通過頻率采樣電路的采樣，數據轉換電路的分析處理，通過將分析后的結果進行比較，根據比較結果對芯片的時鐘頻率進行監測，可及時發現系統時鐘頻率的異常，并向系統發出警告，有效實現了對芯片時鐘頻率攻擊的檢測并及時進行報警。附圖說明圖1是本專利技術一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統電路結構示意圖；圖2是本專利技術的芯片抗攻擊系統電路種的各種信號示意圖；圖3是本專利技術一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統的工作流程圖。具體實施例方式為了使本專利技術所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。根據圖1所示，本專利技術提供的一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統的實施例包括依次電連接的頻率采樣電路10、數據轉換電路20、比較器30及監控器40 ；所述頻率采樣電路10，用于根據芯片時鐘CLK的頻率進行電壓采樣，并輸出采樣電壓VI ；所述數據轉換電路20，用于根據芯片時鐘CLK的頻率對頻率采樣電路的采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算，并輸出均值電壓信號VO ；所述比較器30，用于將所述輸出的均值電壓信號VO與基準電壓VREF進行比較，并輸出比較結果；監控器40，用于根據比較結果判斷芯片時鐘CLK的頻率是否發生異常，并在芯片時鐘CLK的頻率發生異常時發出報警信號。進一步地，所述頻率采樣電路10包括一個自身帶有的電壓源VDD，M分頻器12，開關電容電路11及第一電阻Rl ；所述電壓源VDD與開關電容電路11的輸入端相連接，開關電容電路11的輸出端與第一電阻Rl的一端相連接，第一電阻Rl的另一端接地；所述開關電容電路11的輸出端還與數據轉換電路12的輸入本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，其特征在于：包括依次電連接的頻率采樣電路、數據轉換電路、比較器及監控器；所述頻率采樣電路，用于根據芯片時鐘頻率進行電壓采樣，并輸出采樣電壓VI；所述數據轉換電路，用于根據芯片時鐘頻率對頻率采樣電路的采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算，并輸出均值電壓信號VO；所述比較器，用于將所述輸出的均值電壓信號VO與基準電壓VREF進行比較，并輸出比較結果；監控器，用于根據比較結果判斷芯片時鐘頻率是否發生異常，并在芯片時鐘頻率發生異常時發出報警信號。
【技術特征摘要】
1.一種基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，其特征在于:包括依次電連接的頻率采樣電路、數據轉換電路、比較器及監控器； 所述頻率采樣電路，用于根據芯片時鐘頻率進行電壓采樣，并輸出采樣電壓VI ； 所述數據轉換電路，用于根據芯片時鐘頻率對頻率采樣電路的采樣電壓VI進行數據轉換和均值計算，并輸出均值電壓信號VO ； 所述比較器，用于將所述輸出的均值電壓信號VO與基準電壓VREF進行比較，并輸出比較結果； 監控器，用于根據比較結果判斷芯片時鐘頻率是否發生異常，并在芯片時鐘頻率發生異常時發出報警信號。2.根據權利要求1所述的基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，其特征在于:所述頻率采樣電路包括電壓源，M分頻器，開關電容電路，第一電阻； 所述電壓源與開關電容電路的輸入端相連接，開關電容電路的輸出端與第一電阻的一端相連接，第一電阻的另一端接地； 所述開關電容電路的輸出端還通過一 RC濾波電路與數據轉換電路的輸入端相連接；所述芯片時鐘頻率經過M分頻器分頻后控制所述開關電容電路工作，并通過開關電容電路的輸出端輸出米樣電壓VI。3.根據權利要求2所述的基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，其特征在于:所述開關電容電路包括第一可控開關、第二可控開關、第一電容及雙相不交疊時鐘電路，所述電壓源、第一可控開關、第二可控開關及所述第一電阻的一端依次電連接，所述第一可控開關的兩端并接所述第一電容，所述雙向不交疊電路的輸入端與M分頻器的輸出端電連接，雙向不交疊電路的輸出端分別與第一可控開關及第二可控開關的控制端電連接； 所述雙向不交疊電路，用于根據M分頻后的芯片時鐘頻率控制輸出兩個不交疊控制信號控制所述第一可控開關及第二可控開關交替導通。4.根據權利要求3所述的基于時鐘頻率檢測的芯片抗攻擊系統，其特征在于:所述數據轉換電路包括模數轉換器，移位寄存器，加法器，除法器及數模轉換器； 所述模數轉換器、移位寄存器、加法器、除法器及數模轉換器依次電連接； 所述模數轉換器的輸入端與所述開關電容電路的輸出端相連接，用于根據芯片時鐘頻率對所述采樣電壓VI進行模數轉換； 所述移位寄存器，用于根據芯片時鐘頻率對模數轉換后的數據進行移位操作； 所述加法器，用于對M次移位后的數據進行累加計算； 所述除法器，用于根據分頻后的芯片時鐘...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王新亞，吳曉勇，
申請(專利權)人：深圳國微技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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