DE19816572A1 - Security module to prevent manipulation of data - Google Patents

The data security unit has a circuit board (11) on which are mounted a security module (1), a battery (10) and a manipulation circuit (9). The elements are embedded in an X ray absorbent material (2). Positioned over the electronics is an X ray detector (6) and an optical detector (5) that are used together with the manipulation element to prevent illegal changes

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Sicherheitsmodul insbesondere zur Verhinderung des Auslesens oder der unberechtigten Manipulation sicherheitsrelevanter Daten. Diese Daten können sicher­ heitsrelevante Teile eines Maschinenprogramms, Guthabenwerte oder andere sicherheitsrelevante Funktionen betreffen.The invention relates to an arrangement for a security module in particular to prevent reading or unauthorized persons Manipulation of security-relevant data. This data can be safe Safety-relevant parts of a machine program, credit values or other security-related functions.

Ein derartiger Modul wird beispielsweise in ASICS in Frankiermaschi­ nen oder Chipkarten für den Geldverkehr oder in Geldautomaten ein­ gesetzt.Such a module is used for example in ASICS in franking machines cards or smart cards for money transactions or in ATMs set.

Zum allgemeinen Schutz und zum Schutz gegen Manipulationen wird der Sicherheitsmodul üblicherweise mit einer aushärtenden Verguß­ masse umgeben, siehe EP 0 717 370 A2. Die Vergußmasse ist in der Regel ein Epoxydharz oder ein anderer geeigneter Plast.For general protection and protection against manipulation the security module usually with a hardening potting surround mass, see EP 0 717 370 A2. The sealing compound is in the Usually an epoxy resin or another suitable plastic.

Damit werden Manipulationen zwar erschwert, jedoch nicht verhindert. Um Manipulationen an einem derartigen Sicherheitsmodul vornehmen zu können, würde man zunächst denselben einer Röntgenuntersu­ chung unterziehen und anschließend an den für einen Zugang geeig­ neten Stellen aufschleifen oder aufbohren.This makes manipulation difficult, but not prevented. To manipulate such a security module to be able to do this, one would first have the same X-ray examination  undergo and then suitable for access Grind or drill open areas.

Weiterhin ist noch eine Beeinflussung über die elektrischen An­ schlüsse möglich.Furthermore there is an influence on the electrical connection conclusions possible.

Eine andere bekannte Schutzmaßnahme besteht darin, den Sicher­ heitsmodul mit einer Folie mit einem mäanderförmigen Leiter hoher Packungsdichte zu umschließen und mit diesem elektrisch zu koppeln, siehe Bennet Yee "Using Secure Coprncessors" May 1994 CMU-CS- 94-149, School of Computer Science Carnegie Mellon University Pittsburgh, page 7.Another known protective measure is the safe unit with a film with a meandering conductor high To enclose packing density and to couple it electrically, see Bennet Yee "Using Secure Coprncessors" May 1994 CMU-CS- 94-149, School of Computer Science Carnegie Mellon University Pittsburgh, page 7.

Der Leiter wird von einer Langlebensdauerbatterie gespeist. Bei Durch­ trennung an irgendeiner Stelle werden der Stromkreis unterbrochen und infolgedessen die sicherheitsrelevanten Daten im Sicherheitsmo­ dul gezielt manipuliert bis hin zur vollständigen Löschung derselben.The conductor is powered by a long-life battery. When through disconnection at any point the circuit is interrupted and consequently the security-relevant data in the security mo dul manipulated to the point of complete deletion of the same.

Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung der Manipulations­ sicherheit.The purpose of the invention is to improve the manipulation safety.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen die bewirkt, daß Röntgenuntersuchungen verhindert werden und sepa­ rate Versuche mittels Aufbohren oder Aufschleifen nicht zum ge­ wünschten Erfolg führen.The invention has for its object to provide an arrangement which has the effect that x-ray examinations are prevented and sepa Do not try to drill or grind desired success.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.According to the invention, this object is achieved according to the main claim solved. Further advantageous features of the invention are the Unteran to take sayings.

Aufgrund der fakultativen Staffelung von Schutzhüllen und Detektoren werden je nach Bedürfnis und Aufwandsberechtigung ein sicherer Schutz gegen unberechtigte Manipulationen erreicht.Due to the optional staggering of protective sleeves and detectors become a safer one depending on the need and the right to spend Protection against unauthorized manipulation achieved.

Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using the exemplary embodiment explained.

In der Figur ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anord­ nung dargestellt.In the figure is a longitudinal section through an arrangement according to the invention shown.

Zur Vereinfachung und zum leichteren Verständnis ist die Darstellung schematisiert ausgeführt. The illustration is for simplification and easier understanding carried out schematically.  

Gemäß Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Anordnung aus:
Referring to FIG. 1, the inventive arrangement of:

• - einem Sicherheitsmodul 1 nebst Manipulationsschaltung 9 und Batterie 10, die gemeinsam auf eine Modulplatine 11 aufgesetzt und elektrisch miteinander verknüpft sind,a security module 1 together with manipulation circuit 9 and battery 10 , which are placed together on a module circuit board 11 and are electrically connected to one another,
• - einer die vorgenannten Baugruppen umgebenden Röntgenstrahlen absorbierenden Hülle 2 a sheath 2 absorbing the x-rays surrounding the aforementioned assemblies
• - einem Röntgenstrahlen-Detektor 6, einem mäanderförmigen elektri­ schen Leiter 4 und mindestens einem Lichtdetektor 5, der mit einem Lichtleiter 51 gekoppelt ist, und die alle elektrisch mit der Modulplatine 11 verbunden sind,an X-ray detector 6 , a meandering electrical conductor 4 and at least one light detector 5 which is coupled to a light conductor 51 and which are all electrically connected to the module board 11 ,
• - einer weiteren, lichtundurchlässigen Hülle 3 und- Another, opaque shell 3 and
• - einem die vorgenannten Bauteile umgebenden, Röntgenstrahlen absorbierenden Gehäuse 7, das auf eine Platine 8 aufgesetzt ist die wiederum elektrisch mit der Modulplatine 11 verbunden ist.- An X-ray absorbing housing 7 surrounding the aforementioned components, which is placed on a circuit board 8 , which in turn is electrically connected to the module circuit board 11 .

Die Manipulationsschaltung 9 ist so beschaffen beziehungsweise pro­ grammiert, daß im Störungsfall sicherheitsrelevante Daten in vorgege­ bener Weise so manipuliert werden, daß der Sicherheitsmodul nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. Die bewußte Manipulation kann auch darin bestehen, das alle sicherheitsrelevanten Daten gelöscht werden. Die Batterie 10 dient zur Stromversorgung des mäanderförmigen Lei­ ters 4 sowie der Manipulationsschaltung 9 und ist als Langlebensdau­ erbatterie ausgeführt.The manipulation circuit 9 is obtained or programmed so that, in the event of a malfunction, security-relevant data are manipulated in a predetermined manner such that the security module no longer works properly. The deliberate manipulation can also consist in the deletion of all security-relevant data. The battery 10 is used to supply power to the meandering conductor 4 and the manipulation circuit 9 and is designed as a long-life battery.

Die Hülle 2 besteht aus einem Gießharz, der mit einem Röntgenstrah­ len absorbierenden Füllstoff aus Blei- und Kupferlegierungen sowie wahlweise weiteren Füllstoffen versetzt ist. Der erste Füllstoff ist vor­ zugsweise eine Mischung aus 85% Mennige -Pb₃O₄- und 15% Cuprit -Cu₂O-. Als weitere Füllstoffe sind wahlweise Quarzpulver, Glaskugeln oder Glasfaser eingesetzt.The shell 2 consists of a casting resin, which is mixed with an X-ray absorbing filler made of lead and copper alloys and optionally other fillers. The first filler is preferably a mixture of 85% red lead -Pb ₃ O ₄ - and 15% cuprite -Cu ₂ O-. Quartz powder, glass balls or glass fiber are used as additional fillers.

Die Hülle 2 kann alternativ auch als Bleimantelgehäuse ausgeführt sein.The casing 2 can alternatively also be designed as a lead jacket housing.

Der Röntgenstrahlen-Detektor 6 außerhalb der Hülle 2 ist mit der Modulplatine 11 und über dieselbe mit der Manipulationsschaltung 9 oder mit dem Sicherheitsmodul 1 direkt elektrisch verbunden.The x-ray detector 6 outside the casing 2 is directly electrically connected to the module board 11 and, via the same, to the manipulation circuit 9 or to the security module 1 .

Dasselbe trifft auf den mäanderförmigen Leiter 4 und den Lichtdetektor 5 zu.The same applies to the meandering conductor 4 and the light detector 5 .

Die Hülle 3 ist lediglich als lichtundurchlässiges Gehäuse ausgeführt, mit dem zusätzlich zu seiner Hauptfunktion - bei Öffnung Auslösung des Lichtdetektors 5 - einerseits ein Augenscheinschutz der Anordnung und andererseits ein Berührungsschutz der eingeschlossenen Detek­ toren erreicht wird.The shell 3 is only designed as an opaque housing, with which in addition to its main function - when opening the light detector 5 - on the one hand a visual protection of the arrangement and on the other hand protection against contact of the included detectors is achieved.

Das Gehäuse 7 ist in diesem Fall vorzugsweise elektromagnetisch abschirmend - Plaste mit Kupfer- und Eisenbeschichtung - ausgeführt und enthält innen eine die nachfolgenden Baugruppen abschirmende Bleiplatte 71. Es kann auch nur vollständig als Bleigehäuse ausgeführt sein.In this case, the housing 7 is preferably electromagnetically shielded - plastics with a copper and iron coating - and contains a lead plate 71 which shields the subsequent assemblies on the inside. It can also be designed entirely as a lead housing.

Die Wirkungsweise wird nach folgend beschrieben.The mode of operation is described as follows.

Wird die gesamte Anordnung mit Röntgenstrahlen bestrahlt und/oder anderen elektromagnetischen Feldern ausgesetzt, so ist auf Grund der Beschaffenheit des Gehäuses 7 nichts erkennbar und der Röntgen­ strahlen-Detektor 6 bleibt inaktiv. Das Gehäuse 7 dient in erster Linie als Schutz bei Routineuntersuchungen durch den Zoll oder andere Kontrolldienste. Wenn sichergestellt ist, daß derartige Untersuchungen für das Gerät unterbleiben, kann das Gehäuse 7 weggelassen werden. Ist das Gehäuse 7 abgenommen und der Teil mit der Hülle 3 wird mit Röntgenstrahlen behandelt, so werden der Röntgenstrahlen-Detektor 6 aktiviert und demzufolge die sicherheitsrelevanten Daten verfälscht beziehungsweise gelöscht.If the entire arrangement is irradiated with X-rays and / or exposed to other electromagnetic fields, nothing can be seen due to the nature of the housing 7 and the X-ray detector 6 remains inactive. The housing 7 serves primarily as protection during routine investigations by customs or other control services. If it is ensured that such tests are not carried out for the device, the housing 7 can be omitted. If the housing 7 is removed and the part with the casing 3 is treated with X-rays, the X-ray detector 6 is activated and, consequently, the security-relevant data is falsified or deleted.

Bei dem Versuch mittels Aufbohren der Hülle 3 werden sowohl der Lichtdetektor 5 als auch der Leiter 4 ausgelöst und die sicherheitsrele­ vanten Daten in analoger Weise wie vorstehend beschrieben unkennt­ lich und damit für weitere Zwecke unmanipulierbar gemacht. Da der Lichtdetektor 5 mit einem Lichtleiter 51 gekoppelt ist, der die gesamte Oberfläche abdecken kann, ist jeglicher Lichteinfall wirksam.In the experiment by boring the casing 3 , both the light detector 5 and the conductor 4 are triggered and the security-relevant data in an analogous manner as described above are made unrecognizable and therefore unmanipulable for other purposes. Since the light detector 5 is coupled to a light guide 51 which can cover the entire surface, any incidence of light is effective.

Schließlich bildet bereits die erste innere Hülle 2 eine sichere Sperre gegen Röntgenuntersuchungen. Finally, the first inner shell 2 already forms a secure barrier against X-ray examinations.

BezugszeichenlisteReference list

11

Sicherheitsmodul
Security module

1111

Modulplatine
Module board

22nd

Hülle aus Gießharz mit Röntgenstrahlen absorbierendem Füllstoff
Cast resin sleeve with X-ray absorbing filler

33rd

lichtundurchlässige Hülle
opaque shell

44th

mäanderförmiger elektrischer Leiter
meandering electrical conductor

55

Lichtdetektor
Light detector

5151

Lichtleiter
Light guide

66

Röntgenstrahlen-Detektor
X-ray detector

77

Röntgenstrahlen absorbierendes Gehäuse
X-ray absorbing housing

7171

Röntgenstrahlen absorbierende Platte im Gehäuse X-ray absorbing plate in the housing

77

88th

Platine
circuit board

99

Manipulationsschaltung
Manipulation circuit

1010th

Batterie
battery