DE10318730A1 - Method for operating a data processing unit and data processing system for performing the method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Datenverarbeitungseinheit (2), die bedarfsweise unter Rückgriff auf spezifisch hinterlegte Zieladressen Daten aus einer zugeordneten Speichereinheit (4) einliest, wobei vor einem Zugriff auf die Speichereinheit (4) die von der Datenverarbeitungseinheit (2) jeweils ausgegebene Zieladresse über einen hinterlegten Verschlüsselungsalgorithmus in eine tatsächliche Zieladresse umgesetzt wird.The invention relates to a method for operating a data processing unit (2) which, if necessary, reads in data from an assigned storage unit (4) using specifically stored target addresses, the data output by the data processing unit (2) being accessed before accessing the storage unit (4) Target address is converted into an actual target address using a stored encryption algorithm.
Description
Verfahren zum Betreiben einer Datenverarbeitungseinheit sowie Datenverarbeitungssystem zur Durchführung des Verfahrensmethod for operating a data processing unit and data processing system to carry out of the procedure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Datenverarbeitungseinheit, die bedarfsweise unter Rückgriff auf spezifisch hinterlegte Zieladressen Daten aus einer zugeordneten Speichereinheit einliest. Sie bezieht sich weiter auf ein Datenverarbeitungssystem, insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahrens mit einer derartigen Datenverarbeitungseinheit.The The invention relates to a method for operating a data processing unit, which if necessary with recourse to specifically stored destination addresses data from an assigned Reads storage unit. It also relates to a data processing system, especially for implementation of such a method with such a data processing unit.
In Datenverarbeitungssystemen kommen üblicherweise Datenverarbeitungseinheiten wie beispielsweise μ-Controller, μ-Prozessoren oder allgemein Prozessoren, zum Einsatz, in denen eingespeicherte Funktionsabläufe nach einem vorgegebenen Ablaufplan abgearbeitet werden. Dazu greift die jeweilige Datenverarbeitungseinheit üblicherweise auf in einer zugeordneten Speichereinheit hinterlegte Informationen zu, wobei beispielsweise einzelne Programmfunktionen oder auch Datensätze zur weiteren Be- oder Verarbeitung eingelesen werden. Beim bedarfsweisen Zugriff der Datenverarbeitungseinheit auf die jeweilige Speichereinheit wird dabei üblicherweise in der Art eines Indexpunkts oder Startpunkts für die folgende, einzulesende Information eine geeignete Zieladresse von der Datenverarbeitungseinheit an die Speichereinheit übermittelt, wobei anhand der solchermaßen vorgegebenen Zieladresse der Startpunkt für die einzulesenden Informationen vorgegeben wird.In Data processing systems usually come with data processing units such as μ controllers, μ processors or processors in general, in which stored functional processes processed according to a specified schedule. To do this the respective data processing unit usually in an assigned Storage unit stored information, for example individual program functions or data records for further machining or processing be imported. When access to the data processing unit is required the respective storage unit is usually in the form of a Index point or starting point for the following information to be read is a suitable destination address transmitted from the data processing unit to the storage unit, being based on such specified starting address the starting point for the information to be read is specified.
Bei einem derartigen System können jedoch im Allgemeinen die jeweiligen Speicherinhalte direkt lesbar sein, so dass ein eingelesenes Informationselement unmittelbar auch einem auszuführenden Informationselement entspricht. Dadurch ist es bei unauthorisiertem Zugriff auf ein Speicherabbild, beispielsweise durch unauthorisiertes Auslesen des Programmspei chers, Röntgenmethoden oder Abschleifen des Gehäuses, grundsätzlich möglich, dass das in der Datenverarbeitungseinheit oder dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem hinterlegte Programm oder Arbeitsprogramm anhand der Speicheradressen und -inhalte in der Art einer Rekompilierung wiederherzustellen oder zu rekonstruieren. Insbesondere kann somit das komplette Programm nebst zugehöriger Konstantwerte und möglicher Applikationsdaten wiederhergestellt werden, so dass auch bei eigentlich geheim zu haltenden Programmen oder Funktionen eine Entschlüsselung denkbar wäre.at such a system however, the respective memory contents can generally be read directly be, so that a read information element immediately one to be executed Corresponds to information element. This makes it unauthorized Access to a memory dump, for example through unauthorized ones Reading out the program memory, X-ray methods or grinding the housing, in principle possible, that that's in the data processing unit or the parent Data processing system deposited program or work program based on the memory addresses and contents in the manner of a recompilation restore or reconstruct. In particular, it can the complete program with associated constant values and possible ones Application data can be restored, so that actually at programs or functions to be kept secret would be conceivable.
Gerade bei geheimhaltungsbedürftigen Programmabläufen oder Informationsinhalten ist somit eine Absicherung gegen unberechtigten Zugriff nur bedingt möglich.Just for those in need of confidentiality program sequences or informational content is thus a safeguard against unauthorized persons Access is limited.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Datenverarbeitungseinheit der oben genannten Art anzugeben, mit dem in der Art einer zuverlässigen Geheimhaltung eine besonders günstige Absicherung gegen unauthorisiertes Entschlüsseln von auf der Datenverarbeitungseinheit hinterlegten Programmen möglich ist. Zudem soll ein für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes Datenverarbeitungssystem mit einer derartigen Datenverarbeitungseinheit angegeben werden.The The invention is therefore based on the object of a method for operating to specify a data processing unit of the type mentioned above, with the kind of reliable Secrecy is a particularly favorable one Protection against unauthorized decryption on the data processing unit stored programs is possible. In addition, a for the implementation particularly suitable data processing system with the method of such a data processing unit can be specified.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem vor einem Zugriff der Datenverarbeitungseinheit auf die Speichereinheit die von der Datenverarbeitungseinheit jeweils ausgegebene Zieladresse über einen hinterlegten Verschlüsselungsalgorithmus in eine tatsächliche Zieladresse umgesetzt wird.Regarding the In accordance with the method, this object is achieved in that before the Data processing unit on the storage unit by the data processing unit each given destination address via a stored encryption algorithm into an actual destination address is implemented.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für die Datenverarbeitungseinheit eine besonders wirkungsvolle Absicherung gegen die Rekonstruktion hinterlegter Programme erreichbar ist, indem die für eine Rekompilierung erforderliche systematische Zusammenfügung einzelner Programmbausteine und Dateninhalte systematisch erschwert wird. Dazu sollte eine geeignete Verschleierung von Querverknüpfungen zwischen einzelnen Bestandteilen oder Elementen der hinterlegten Programme oder Dateninhalte vorgesehen sein. Als ein besonders geeigneter Ansatzpunkt hierfür ist eine gezielte Verschleierung der Zieladressen vorgesehen, über die die Datenverarbeitungseinheit selektiv auf die Speichereinheit zugreift. Mit einer derartigen Verschlüsselung der Zieladressen ist somit ein konsistentes Zusammenfügen einzelner Programmelemente ohne Kenntnis des für die Verschleierung verwendeten Verschlüsselungsalgorithmus weitgehend ausgeschlossen. Mit der Verschlüsselung wird insbesondere die sogenannte Einsprungstabelle oder Interrupt-Vektor-Tabelle geeignet modifiziert, in der insbesondere die Zieladressen für die Initialisierung von Unterfunktionen oder Unterprogrammen auf der Speichereinheit hinterlegt sind.The Invention is based on the consideration that for the data processing unit is a particularly effective safeguard against the reconstruction of stored programs can be reached by the for a recompilation systematic assembly of individual Program blocks and data content is systematically made difficult. To do this, there should be a suitable concealment of cross-links between individual components or elements of the deposited Programs or data content can be provided. As a particularly suitable one Starting point for this a targeted concealment of the destination addresses is provided via the the data processing unit selectively accesses the storage unit. With such encryption The destination addresses are thus a consistent combination of individual ones Program elements without knowing what is used for obfuscation encryption algorithm largely excluded. With encryption, in particular so-called entry table or interrupt vector table is suitable modified, in particular the target addresses for the initialization of sub-functions or sub-programs on the storage unit are deposited.
Zur Verschlüsselung kann ein geeigneter Verschlüsselungsalgorithmus wie beispielsweise DES, Triple DES o.ä. eingesetzt sein. Eine besonders wirksame Verschleierung der verwendeten Zieladressen ist dabei auf einfache Weise erreichbar, indem vorteilhafterweise zur Umsetzung der Zieladresse in die tatsächliche Zieladresse ein Verschlüsselungsalgorithmus auf Basis eines CRC ("Cyclic Redundancy Check")-Polynoms verwendet wird.to encoding can use a suitable encryption algorithm such as DES, Triple DES or similar. be used. A special one effective concealment of the destination addresses used is on easily achieved by advantageously implementing the destination address into the actual Destination an encryption algorithm based on a CRC ("Cyclic Redundancy Check ") - polynomials is used.
Für eine besonders hohe Absicherung gegen unauthorisierte Entschlüsselung hinterlegter Programme ist zudem vorgesehen, dass eine Übertragung von bei der Analyse einer Datenverarbeitungseinheit gewonnenen Erkenntnissen auf eine baugleiche, andere Datenverarbeitungseinheit grundsätzlich unmöglich ist. Dazu wird vorteilhafterweise selbst für den Fall, dass eine Herstellung der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit in vergleichsweise großen Stückzahlen vorgesehen ist, für jede individuelle Datenverarbeitungseinheit spezifisch ein eigener, nicht auf eine baugleiche andere Datenverarbeitungseinheit übertragbarer Verschlüsselungsalgorithmus verwendet. Damit ist selbst für den Fall, dass in der Art eines unauthorisierten Zugriffs durch Demontage der Datenverarbeitungseinheit von deren sämtlichen Komponenten inklusive den für die Speicherung des Verschlüsselungsalgorithmus vorgesehenen Elementen ein komplettes Speicherabbild beschafft wird, die Nutzung von daraus gewonnenen Erkenntnissen für die unauthorisierte Entschlüsselung baugleicher, anderer Datenverarbeitungseinheiten ausgeschlossen.For a particularly high level of security against unauthorized decryption Programs also provide that it is fundamentally impossible to transfer knowledge gained from the analysis of a data processing unit to an identical, different data processing unit. For this purpose, even in the event that the respective data processing unit is to be manufactured in comparatively large numbers, an individual encryption algorithm is used specifically for each individual data processing unit, which encryption algorithm cannot be transferred to an identical data processing unit. Even in the event that a complete memory image is obtained in the manner of unauthorized access by dismantling the data processing unit from all of its components, including the elements provided for storing the encryption algorithm, the knowledge gained from this for the unauthorized decryption is identical in construction, others Data processing units excluded.
Bezüglich des Datenverarbeitungssystems wird die genannte Aufgabe gelöst mit einem datenseitig zwischen die Datenverarbeitungseinheit und die Speichereinheit geschalteten Codiermodul, das bei einem Zugriff auf die Speichereinheit die von der Datenverarbeitungseinheit jeweils ausgegebene Zieladresse in eine tatsächliche Zieladresse umsetzt.Regarding the Data processing system is solved with a task on the data side between the data processing unit and the storage unit switched coding module when accessing the storage unit the destination address output by the data processing unit into an actual Implements destination address.
Vorteilhafterweise greift das Codiermodul dabei zur Umsetzung der Zieladressen auf ein CRC-Polynom zurück. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das CRC-Polynom dabei individuell für die jeweilige Datenverarbeitungseinheit erzeugt, so dass eine spezifisch auf die jeweilige Datenverarbeitungseinheit zugeschnittene, nicht übertragbare Codierung erreichbar ist.advantageously, picks up the coding module to implement the target addresses a CRC polynomial back. In a further advantageous embodiment, the CRC polynomial is included individually for the generated respective data processing unit, so that a specific tailored to the respective data processing unit, non-transferable Coding is achievable.
Eine weitere Absicherung insbesondere im Hinblick auf unauthorisierte analytische Zugriffe auf die jeweilige Datenverarbeitungseinheit ist erreichbar, indem das Datenverarbeitungssystem vorteilhafterweise ein Controllermodul umfasst, das die Zugriffe auf die Speichereinheit steuert, wobei die das Codiermodul bildenden Elemente, insbesondere die für die Verschlüsselung der Zieladressen verwendeten funktionalen Bestandteile, dezentral hinterlegt sind. Durch eine derartige dezentrale Hinterlegung ist nämlich eine geschlossene, konsistente Entschlüsselung des insgesamt verwendeten Verschlüsselungsverfahrens nicht ohne weiteres möglich.A further protection especially with regard to unauthorized analytical access to the respective data processing unit is advantageously achieved by the data processing system comprises a controller module that accesses the storage unit controls, the elements forming the coding module, in particular the for the encoding the functional components used, decentralized are deposited. Such a decentralized deposit is one closed, consistent decryption of the total used encryption method not easily possible.
Um dabei auch eine besonders gute Absicherung gegen eine Informationsbeschaffung durch destruktive und/oder invasive Maßnahmen in die Hardwarekomponenten zu erreichen, sind die das Codiermodul bildenden Elemente in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung in einem räumlich schwer zugänglichen Bereich des Controllermoduls hinterlegt. Als räumlich schwer zugänglicher Bereich kommt dabei insbesondere ein in der Hardwarearchitektur des Controllermoduls vergleichsweise tief- oder innenliegender Bereich in Betracht, der destruktiv oder invasiv lediglich nach Abtrag anderer wesentlicher Bestandteile des Controllermoduls zugänglich ist.Around thereby also a particularly good protection against information gathering through destructive and / or invasive measures in the hardware components to achieve, the elements forming the coding module are further advantageous embodiment in a spatially difficult to access Area of the controller module. As spatially difficult to access The area comes in particular in the hardware architecture of the controller module comparatively deep or internal area into consideration, the destructive or invasive only after removal of others essential components of the controller module is accessible.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass gerade durch die Verschlüsselung der Zieladressen beim bedarfsweisen Zugriff der Datenverarbeitungseinheit auf die Speichereinheit bei einem unauthorisierten Zugriff auf die Speicherinhalte eine konsistente Rekonstruktion der hinterlegten Programme oder Funktionseinheiten weitgehend ausgeschlossen ist. Die Programm- und Dateninhalte sind somit nicht ohne weiteres auslesbar, wobei insbesondere möglicherweise unauthorisiert gewonnenes Datenmaterial ohne Kenntnis des bei der Verschlüsselung verwendeten Verfahrens und seiner Parameter nicht verwertet werden kann. Gerade das solchermaßen mögliche "Verstecken" oder "Verbergen" der Einsprung- oder Interrupt-Vektor-Tabelle auf der Speichereinheit unterbindet vergleichsweise wirkungsvoll ein Redesign von programmierter Software. Durch eine zusätzliche generische Abwandlung des Codes bei der individuellen Programmierung des Controllers oder der Datenverarbeitungseinheit lasen sich auch bei der Übertragung von Erkenntnissen zwischen Datenverarbeitungseinheiten gleichen Typs keine Rückschlüsse mehr auf die Struktur von dort hinterlegten Programmen ziehen.The Advantages achieved with the invention are in particular that just through encryption the destination addresses when the data processing unit accesses as required to the storage unit in the event of unauthorized access to the Memory contents a consistent reconstruction of the stored Programs or functional units are largely excluded. The program and data contents are therefore not easily readable, in particular, possibly unauthorized Data obtained without knowledge of the encryption method and its parameters are not used can. That is exactly how it is possible "hiding" or "hiding" the entry or interrupt vector table on the storage unit prevents comparatively effectively a redesign of programmed software. With an additional generic Modification of the code in the individual programming of the controller or the data processing unit can also be read during the transmission of knowledge between data processing units Type no more conclusions drag on the structure of programs stored there.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch ein Datenverarbeitungssystem.On embodiment the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it the figure shows schematically a data processing system.
Das
Datenverarbeitungssystem
Beispielsweise
zur Initialisierung weiterer Unterfunktionen oder auch zur Beschaffung
notwendiger Zwischen- oder Zusatzdaten greift die Datenverarbeitungseinheit
Allerdings
könnte
bei einem unauthorisierten Zugriff auf die Speicherinhalte in der
Datenverarbeitungseinheit
Dazu
ist datenseitig zwischen die Datenverarbeitungseinheit
Hardewareseitig
umfasst das Datenverarbeitungssystem
- 11
- DatenverarbeitungssystemData processing system
- 22
- DatenverarbeitungseinheitData processing unit
- 44
- Speichereinheitstorage unit
- 66
- Codiermodulencoding module
- 88th
- Datenleitungdata line
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