时钟频率监测电路及方法技术

本发明专利技术属于电路技术领域，公开了一种时钟频率监测电路及方法，采用本发明专利技术提供的时钟频率监测策略能够实现对待监测工作时钟信号的时钟频率的实时监测，并且可复用同一个时钟频率监测电路，一定程度上可以提高安全芯片的面积利用率；另外，采用本发明专利技术，可以实时监测有意攻击者通过极大改变待监测工作时钟信号的时钟频率以窃取用户机密信息或密钥的攻击行为，提高该时钟频率监测策略的可用性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于电路
，公开了一种，采用本专利技术提供的时钟频率监测策略能够实现对待监测工作时钟信号的时钟频率的实时监测，并且可复用同一个时钟频率监测电路，一定程度上可以提高安全芯片的面积利用率；另外，采用本专利技术，可以实时监测有意攻击者通过极大改变待监测工作时钟信号的时钟频率以窃取用户机密信息或密钥的攻击行为，提高该时钟频率监测策略的可用性。【专利说明】
本专利技术涉及电路
，具体而言，尤其涉及一种可应用于集成电路芯片(例如安全芯片)的。
技术介绍
安全芯片，即可信任平台模块(TruSTed Platform Module, TPM)，为一可独立进行密钥生成、加解密的装置，其内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，为计算机(例如笔记本)提供加密和安全认证服务。在现实应用当中，采用安全芯片进行加密，密钥被存储在硬件当中，以致硬件在被窃之后，被窃的数据无法或难以解密，从而可以更好的保护用户的数据安全，进而保护用户的商业隐私和/或技术秘密。在安全芯片的具体应用过程中，通常需要监测目标电路的工作时钟频率，这是因为有些有意的攻击者会通过改变目标电路的工作时钟频率,例如到极高或者极低，并通过分析采集数据的变化情况得到用户机密信息或密钥。已知地，对于用于对目标电路的工作时钟频率进行监测的频率监测电路而言,传统的实现方法是:其一，在安全芯片内部生成一个时钟基准，将待监测的工作时钟信号与此时钟基准相比较，并由此得出待监测工作时钟信号的时钟频率是否高于或者低于时钟基准的时钟频率，最终根据所述判断得到一安全芯片复位信号或者安全芯片停机信号并输出。通常而言，如图1所示，在实际应用当中会对待监测的工作时钟频率的正常时钟频率范围约定一个上限和下限，并以这个上限和下限来分别设定所述时钟基准的时钟频率，之后根据待监测工作时钟信号的时钟频率是否处于所述正常时钟频率范围之内，若是，则判定该当前待监测工作时钟合法，若待监测工作时钟信号的时钟频率低于所述下限或高于所述上限，则判定该当前待监测工作时钟为非法，此时生成一安全芯片复位信号或者安全芯片停机信号并输出。其二，如图2所示，其应用一个时钟基准，并通过对待监测工作时钟的时钟频率根据不同的分频系数采用分频电路进行分频处理，以分别确定出一个待监测工作时钟处于正常工作时的时钟频率的上下限，之后再将处理得到的时钟频率分别与时钟基准进行比较，以确定待监测工作时钟信号的时钟频率是否处于所述正常时钟频率范围之内。然而，采用上述两种实现方法以进行时钟频率监测时，具有以下问题:第一，这两种方法都需要应用两个频率监测电路，并且在实际应用当中，用户希望对于待监测工作时钟信号的时钟频率的监测是实时的，因此基于该两种实现方法不能分时复用一个频率监测电路；并且由于需要应用两个频率监测电路，因此对于安全芯片的面积而言也是一种资源的浪费；第二，在安全芯片的正常工作过程中，待检测工作时钟的时钟频率的抖动通常很小，所述待监测工作时钟处于正常工作时的时钟频率的上下限通常被设置为一个较小的频率范围，然而，在正常工作过程中，有意攻击者通过极大改变待监测工作时钟信号的时钟频率，以获得用户机密信息或密钥，采用上述两种传统的时钟频率监测方法无法检测到这种“攻击行为”。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种。本专利技术实施例采用如下技术方案实现:一种时钟频率监测电路,包括:频率比较电路，用于将输入的待监测工作时钟频率以及从时钟基准电路获取的基准时钟频率进行比较，并将比较结果输出至控制及判断逻辑电路；控制及判断逻辑电路，用于在识别至少一时钟基准修调开启信号后，依据频率比较电路的输入生成基准时钟修调变量并发送至校准及修调控制电路；以及进一步用于在识别至少一时钟监测开启信号后，依据频率比较电路的输入确定待监测工作时钟频率是否合法，并输出频率监测结果；校准及修调控制电路，用于依据获取的基准时钟修调变量生成时钟修调命令并发送至时钟基准电路；时钟基准电路，用于依据获取的时钟修调命令将其输出的基准时钟频率修调至以待监测工作时钟频率为基准的第一波动带宽范围之内。优选地，频率比较电路还用于将输入的标准时钟以及从时钟基准电路获取的基准时钟频率进行比较，并将比较结果输出至控制及判断逻辑电路；在识别所述时钟基准修调开启信号之前，所述控制及判断逻辑电路还用于识别至少一校准开启信号，并据此依据输入的标准时钟以及从时钟基准电路获取的基准时钟生成校准变量，并将其发送至校准及修调控制电路；所述校准及修调控制电路还用于依据获取的校准变量生成校准命令并发送至时钟基准电路；时钟基准电路还用于依据获取的校准命令将其输出的基准时钟频率调整至以标准时钟为基准的第二波动带宽范围之内。优选地，在识别至少一时钟监测开启信号后，所述控制及判断逻辑电路依据频率比较电路的输入判断待监测工作时钟频率是否合法的策略为:如果待监测工作时钟频率与时钟基准电路输出的基准时钟频率的差值在第三波动带宽范围之内，则确定所述待监测工作时钟合法，否则，确定所述待监测工作时钟非法；或者，如果待监测工作时钟频率与时钟基准电路输出的基准时钟频率的比值在第四波动带宽范围之内，则确定所述待监测工作时钟合法，否则，确定所述待监测工作时钟非法。优选地，所述时钟基准电路包括:电流生成单元、可修调电流源阵列、电容、电压比较器、放电控制逻辑单元以及逻辑开关，其中:所述电流生成单元的第一输入端连接至外部电压基准，其第二输入端与电容的第一端连接，其输出端与可修调电流源阵列的第一输入端连接；所述可修调电流源阵列的第二输入端连接至校准及修调控制电路，其输出端分别连接至电压比较器的正输入端以及电容的第二端；所述电容的第一端接地；所述电压比较器的负输入端连接至外部电压基准，其输出端连接至放电控制逻辑单元的输入端；所述放电控制逻辑单元的输出端用于向逻辑开关输出开关控制信号； 所述逻辑开关并联于所述电容的两端。优选地，所述时钟基准电路还包括电压基准产生电路，其包括依次串联的分压电阻Rkh、分压电阻Rkef以及分压电阻、，所述分压电阻Reh的一端连接至带隙基准电压Vbandgap,所述分压电阻R&的一端接地。一种安全芯片，其包括如上所述的时钟频率监测电路，所述时钟频率监测电路包括:频率比较电路，用于将输入的待监测工作时钟频率以及从时钟基准电路获取的基准时钟频率进行比较，并将比较结果输出至控制及判断逻辑电路；控制及判断逻辑电路，用于在识别至少一时钟基准修调开启信号后，依据频率比较电路的输入生成基准时钟修调变量并发送至校准及修调控制电路；以及进一步用于在识别至少一时钟监测开启信号后，依据频率比较电路的输入确定待监测工作时钟频率是否合法，并输出频率监测结果；校准及修调控制电路，用于依据获取的基准时钟修调变量生成时钟修调命令并发送至时钟基准电路；时钟基准电路，用于依据获取的时钟修调命令将其输出的基准时钟频率修调至以待监测工作时钟频率为基准的第一波动带宽范围之内。一种时钟频率监测方法，应用于如上所述的时钟频率监测电路，其包括如下步骤:时钟基准修调步骤:频率比较电路将输入的待监测工作时钟频率以及从时钟基准电路获取的基准时钟频率进行比较，并将比较结果输出至控制及判断逻辑电路；控制及判断逻辑电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时钟频率监测电路，其特征在于，包括：频率比较电路，用于将输入的待监测工作时钟频率以及从时钟基准电路获取的基准时钟频率进行比较，并将比较结果输出至控制及判断逻辑电路；控制及判断逻辑电路，用于在识别至少一时钟基准修调开启信号后，依据频率比较电路的输入生成基准时钟修调变量并发送至校准及修调控制电路；以及进一步用于在识别至少一时钟监测开启信号后，依据频率比较电路的输入确定待监测工作时钟频率是否合法，并输出频率监测结果；校准及修调控制电路，用于依据获取的基准时钟修调变量生成时钟修调命令并发送至时钟基准电路；时钟基准电路，用于依据获取的时钟修调命令将其输出的基准时钟频率修调至以待监测工作时钟频率为基准的第一波动带宽范围之内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓勇，王新亚，
申请(专利权)人：深圳国微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44