CN1434375A - 半导体集成电路及装载它的数据载体 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种半导体集成电路及装载它的数据载体，通过装载测量从非接触IC卡进入读写器通信区域到实际接收读写器命令为止的时间的计数器，将该计数器的测量时间用作随机数值，能够产生高速、无规则性且同样预测困难的随机数数据，实现非接触式IC卡的小型化。

Description

半导体集成电路及装载它的数据载体
技术领域
本发明涉及半导体集成电路、装载这种半导体集成电路的非接触型信息介质以及包含该非接触型信息介质的非接触型信息系统。
背景技术
近年来，利用线圈的互感现象并采用规定波长的电波供给功率、同时进行数据收发的非接触IC卡等数据载体已进入实用阶段。该非接触IC卡根据在与非接触IC卡之间进行电波收发的读写器与非接触IC卡之间能够进行通信的距离，大致可分为紧贴型、接触型及远离型等，关于它们的标准规格也正在建立之中。
特别是从读写器到10cm左右的距离内能够使用的接近型非接触IC卡，若例如用于定期票等用途，则能够在车站剪票口等处不用从卡套中取出非接触IC卡，根据与读写器在非接触状态下的信息交换，进行剪票口闸门的开闭控制等，能够在非常广泛的范围中使用。
下面用图14到图16说明以往的装载有半导体集成电路的非接触式IC卡有关的技术。
图14所示为非接触IC卡系统的简图。
非接触式IC卡1与读写器2的通信，是非接触式IC卡1一旦接近读写器2，则利用电磁波以非接触方式进行功率传输及信号交换，读写器2将非接触式IC卡1的信息与主机3进行发送与接收。
非接触式IC卡1如图15所示构成。
非接触式IC卡1由非接触IC卡用LSI11、天线线圈12及调谐谐用电容13构成。非接触式IC卡用LSI11利用模拟电路部20、逻辑电路部21、存储器电路部22及随机数发生电路23等构成。
对由读写器2的天线线圈4输出的电磁波5进行接收发送用的天线线圈12与非接触IC卡用LSI11的焊盘36及37连接。调谐用电容13与天线线圈12连接。天线线圈12接收来自读写器2的电磁波5，在天线线圈12的两端(焊盘36与焊盘37之间)产生交流电压。
在天线线圈12的两端产生的交流电压输入至模拟胆略部20。模拟电路部20利用整流电路30、电源电路31、时钟发生电路32、解调电路33、调制电路34、复位发生电路35等构成。利用整流电路30及电源电路31产生使逻辑电路部21、存储器电路部22及随机数发生电路23工作用的电源电压。
复位发生电路35对电源31的产生电压进行监控，在达到非接触式IC卡用LSI11不引起误动作的电源电压大小时，接触复位信号，非接触式IC卡用LSI11进行工作。
在非接触式IC卡1与读写器2之间收发的数据叠加在交流电磁波5上，用解调电路33解调(在非接触式IC卡1接收来自读写器2的数据时)，或者用调制电路34调制(在非接触式IC卡1向读写器2发送数据时)。在非接触式IC卡1与读写器2之间收发的数据用于逻辑电路部21进行处理，指定地址或数据存入存储器电路部22，指定地址读出或写入。
为了防止写入非接触式IC卡1的数据非法流出或窜改，上述IC卡1与读写器2在进行数据交换时，进行相互认证的处理。即读写器2与对自己发送的查询信号而返回规定应答信号的非接触式IC卡1之间进行相互认证处理。作为相互认证处理的方法，已知有采样密钥的方法。
这里简单说明非接触式IC卡1与读写器2之间进行的采样密码的相互认证处理。
首先，读写器2对非接触式IC卡1发送内部产生的随机数a。非接触式IC卡1用自己的密钥将接收的随机数a变换为随机数A，并将随机数A返回给读写器。在读写器2中，利用与特定的非接触式IC卡1之间公用的密钥，将上述生成的随机数a进行处理，求得随机数A’，将求得的随机数A’与上述从非接触式IC卡1返回来的随机数A进行比较。读写器2在随机数A与随机数A’一致时，确认该非接触式IC卡1为正规的卡。
然后，非接触式IC卡对读写器2发送内部生成的随机数b。在这种情况下，读写器2用自己的密钥将接收的随机数b变换为随机数B，并将随机数B返回非接触式IC卡1。非接触式IC卡利用与特定的读写器2之间公用的密钥，将上述生成的随机数b进行处理后，将随机数B’与上述从读写器2返回来的随机数B进行比较。非接触式IC卡1在随机数B与随机数B’一致时，确认该读写器2为正规的读写器。
在非接触式IC卡1及读写器2内装有生成上述相互认证处理所用的随机数的随机数发生电路23。
通常，为了产生预测困难的随机数，是采用基于电阻体热骚动的热噪声信号源。但是，由于热噪声信号只能产生非常微小的电压变动(约50μV左右)，因此必须要高灵敏度的放大器。此外，由于非接触式IC卡1的电源电压是将电磁波整流后产生的，因此对于电源电压作为噪声叠加了很大的电磁波载波分量及发送数据信号分量，所以将基于电阻体热骚动的热噪声信号进行放大是非常困难的。为此，通常非接触式IC卡1用的随机数发生电路23是采用了逻辑电路。
图16所示为以往的随机数发生电路23的一个例子。
随机数发生电路23是称之为所谓48位M系列随机数发生电路，由级联(多级串联0的1位移位寄存器41、2位移位寄存器42、25位移位积存器43、20位移位寄存器44、构成将各位移位寄存器输出之和输入至第1级的20位移位寄存器44的输入端的加法电路的加法器51、51及51构成。
1位移位寄存器41利用与CLK电路32输出的时钟信号CLK同步动作的触发器55及传输门56构成。在利用逻辑电路部21的内部所含CPU选择的地址15F2H的地址线从“L”切换为“H”时，将触发器55的输出端作为随机数数据D10输出。
2位移位寄存器42、25位移位寄存器43及20位移位寄存器44的电路是分别仅将移位的位数数量的与上述1位移位寄存器41相同的电路串联而成的。2位移位寄存器42在选择地址15F2H时，输出随机数数据D11及D12。25位移位寄存器43在选择地址15F2H、15F3H、15F4H及15F5H时，输出随机数数据D13到D17、D18到D115、D20到D27及D28到D211。20位移位寄存器44在选择地址15F5H、15F6H、15F7H时，输出随机数数据D212到D215、D30到D37及D38到D315。
发明内容
上述构成的随机数发生电路23生成的随机数具有以一定时间重复的规定的生成模式。
因此，存在读写器材2与非接触式IC卡1之间交换的通信数据被窃取并确定随机数生成模式的情况。这样一旦确定随机数的模式，则即使密钥及加密处理的内容不知道，但通过将随机数a与随机数A加以对应的表格，也能够伪造非接触式IC卡1。同样，通过采用将随机数b与随机数B加以对应的表格，能够伪造读写器2。
为了有效防止利用上述通信数据窃取而伪造非接触式IC卡1或读写器2，就要求即使窃取通信数据也不能解读生成模式那样程度的高级随机数生成电路。但是，若采用复杂的随机数生成电路，虽能够有效防止非法解读随机数生成模式，但电路尺寸变大。特别是在非接触式IC卡1的情况下，希望内装的随机数生成电路的尺寸要小。
此外，非接触式IC卡1在进行上述相互认证处理的通信处理执行前，必须执行下述处理，即如在基于内部生成的随机数的时刻，使对于来自读写器2查询处理的应答信号的应答时间变化等，避免与其他非接触式IC卡输出的应答信号的冲突。为了提高非接触式IC卡与读写器2之间的通信速度，希望有高速工作的随机数生成电路。
本发明的目的在于提供一种半导体集成电路，它能够以简单的构成使内装该电路的非接触式IC卡(非接触信息介质)小型化，而且能够高速产生无规则的同样预测困难的随机数数据。
为了解决上述问题，本发明的数据载体用半导体集成电路为了产生上述随机数，通过装有由逻辑电路构成的计数器，在非接触式IC卡进入读写器2的通信区域后，实际测量到接收读写器的命令为止的时间，将该值(测量时间)作为随机数值使用，这样非接触式IC卡1进入读写器2的通信区域，能够生成没有完全同样周期性的随机数。因此，对于来自怀有恶意的第三者的攻击，能够容易实现非常难以伪造的安全的非接触式IC卡。
本发明的半导体集成电路，在数据载体侧识别读写器发送的信号后、数据载体应答并将信号返回的非接触式信息系统中，由所述数据载体使用，包括
整流电路，接收由读写器发送载波并进行整流，
解调电路，将输入的接收信号解调并重放数据，以及
随机数发生电路，对从所述整流电路的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器为止的时钟信号进行计数、对时间间隔进行计数并产生随机数。
此外，半导体集成电路，设置对由接收读写器发送的载波进行接收整流的所述整流电路的输出信号作为输入，检测该输入电压超过规定值的时刻的复位发生电路，随机数发生电路利用所述复位发生电路的输出信号开始计数。
此外，识别对输入的接收信号进行解调、重放数据的所述解调电路的解调信号或所述接收信号所含的同步信号，随机数发生电路结束所述计数。
此外，所述时钟信号是将由读写器发送的载波利用时钟发送电路进行分频后得到的同步型时钟。
此外，还包括将所述随机发生电路生成的随机数返回所述读写器的逻辑电路部。
本发明的半导体集成电路，在数据载体侧识别读写器发送的信号后、数据载体应答并将信号返回的非接触式信息系统中，由所述数据载体使用，包括
整流电路，接收由读写器发送载波并进行整流，
解调电路，将输入的接收信号解调并重放数据，
第1随机数发生电路，对从所述整流电路的输出电压超过第1规定值的时刻起到识别所述读写器为止的时间间隔进行计数，并产生随机数，以及
第2随机数发生电路，对从所述整流电路的输出电压超过第2规定值起到识别所述读写器为止的时间间隔进行计数，并产生随机数。
此外，还包括将所述第1及第2随机数发生电路生成的随机数返回所述读写器的逻辑电路部。
本发明的半导体集成电路，在数据载体侧识别读写器发送的信号后、数据载体应答并将信号返回的非接触式信息系统中，由所述数据载体使用，其特征在于，包括
整流电路，接收由读写器发送载波并进行整流，
解调电路，将输入的接收信号解调并重放数据，
第1随机数发生电路，对从所述整流电路的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器为止的第1时钟信号进行计数、对时间间隔进行计数并产生随机数，以及
第2随机数发生电路，对从接收读写器发送的载波进行接收并整流的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器为止、与所述第1时钟信号不同的第2时钟信号进行计数、对时间间隔进行计数并产生随机数。
此外，所述第1时钟信号是对由读写器发送的载波利用时钟发生电路进行分频得到的同步型时钟，
所述第2时钟信号是异步时钟发生电路产生的异步时钟。
此外，还包括将所述第1及第2随机数发生电路生成的随机数返回所述读写器的逻辑电路部。
本发明的半导体集成电路，是在上述本发明的半导体集成电路的任一个电路中，设置
并行串行变换电路，将随机数发生电路产生的位并行的随机数变换为位串行，以及
M系列随机数发生电路，将并行串行变换电路的随机数输出作为初始值，产生M系列随机数。
本发明的半导体集成电路，是在所述本发明的半导体集成电路的任一个电路中，用二进制计数器构成随机数发生电路，
设置选择所述二进制计数器计数的时钟信号的第1选择电路，以及选择将所述二进制计数器复位的复位信号的第2选择电路。
此外，本发明的数据载体，装载上述任一项任一项所述的半导体集成电路。
附图说明
图1表示本发明半导体集成电路(实施形态1的)的主要部即随机数发生电路的构成图。
图2表示该实施形态1的非接触式IC卡与读写器的通信时序图。
图3表示该实施形态1的电源电压及复位信号很非接触IC卡与读写器之间的距离关系的说明图。
图4表示该实施形态1的图2所示时间范围A中的各信号波形图。
图5表示该实施形态1的接收信号等待时间的概率分布的说明图。
图6表示该实施形态1的N位二进制计数器的构成图及时序图。
图7表示本发明半导体继承电路(实施形态2)的随机数发生电路的构成图。
图8表示该实施形态2的第1及第2复位信号和距离关系的说明图。
图9表示该实施形态2的接收信号等待时间T01与T02的关系图。
图10表示本发明半导体集成电路(实施形态3)的随机数发生电路的构成图。
图11表示该实施形态3的时钟发生电路的构成图。
图12表示本发明半导体集成电路(实施形态4)的随机数发生电路的构成图。
图13表示本发明半导体集成电路(实施形态5)的随机数发生电路的构成图。
图14表示非接触式IC卡系统的简图。
图15表示以往的非接触式IC卡的方框图。
图16表示以往的随机数发生电路(M系列随机数发生电路)的构成图。
具体实施方式
下面图用图1到13说明本发明的各实施形态。
此外，对于与表示以往例子的图15起到相同作用的部分，附加相同标号进行说明。
(实施形态1)
图1到图6所示为本发明的(实施形态1)。
图1所示为代替图15所示的非接触式IC卡1的随机数发生电路23装入的随机数发生电路。
随机数发生电路100利用N位二进制计数器101及N个传输门560到56N＝1构成。对N位二进制计数器101输入复位信号102及时钟信号103，有N个输出Q0到QN-1，利用接收开始信号104通过N个传输门560到56N＝1输出N位随机数。
所述时钟信号103是将读写器发送的载波利用时钟发生电路32进行分频后得到的同步型时钟。
图2所示为非接触式IC卡与读写器2的通信时序图。此外，图3所示为非接触IC卡用LSI11内部产生的电源电压及复位信号和非接触式IC卡1与读写器2之间的距离关系。此外，图4所示为将图2的A放大的各种信号波形。
读写器2发送载波根据国际标准ISO/IEC14443为13.56MHZ)，如图2(a)所示，以周期TDL下行链路信号，查询非接触式IC卡1。
一旦非接触式IC卡1接近读写器2，则如图3(a)所示由内部整流电路30生成的电源电压上升，在电源电压达到规定电压以上(在该例中为4.5伏以上)的时刻T1，如图3(b)所示，解除复位信号，非接触式IC卡1将发送数据(上行链路信号)向读写器2发送。
非接触式IC卡1开始接收，通过检测读写器2发送的下行链路信号或利用接收信号的特定模式形成的同步模式，产生接收开始信号104。若能够正常接收，则非接触式IC卡1向读写器2发送上行链路信号，1次事务处理结束。
图5所示为从复位信号102被解除后到接收开始信号104输出为止的接收信号等待时间T0的概率分布。
读写器2发送的下行链路信号虽是一定的周期TDL，但非接触式IC卡1接近读写器2是手动接近的。因而，非接触式IC卡1接近读写器2的周期成为与周期TDL完全不相关的时间间隔。
因此，接收信号等待时间T0如图5所示，在周期TDL时间以下同样成为完全随机的。若测量该接收信号等待时间T0，则完全同样能够用作元周期性的随机数。
图6所示为测量接收信号等待时间T0用的N位二进制计数器101的构成例及时序图。
N位二进制计数器利用N个触发器550到55N-1构成。将时钟信号输入至第1级别的触发器550的CLK，将触发器55的输出NQ返回至输入D，通过这样输出Q0将输入的时钟信号进行2分频后输出。同样，将触发器551到55n-1串联，通过这样进行分频作为Q1到QN输出，对复位信号解除后到接收开始信号出现为止的时钟数进行计数，能够测量接收信号T0。
下面讨论二进制计数器所需要的位数。
读写器2由于不知道非接触式IC卡1是否进入通信范围以内，因此周期性地使(查询信号)与下列链路信号叠加。该下行链路信号的周期TDL根据系统规格来决定，这里若参考ISO/IEC14443的情况为约为5msec。此外，时钟信号由于采用通常的载波，因此为13.56MHZ。
这样，在下行链路信号周期TDL内产生的时钟信号个数为67567个，约为216个。即根据上述条件，利用16位的二进制计数器，能够产生16位的随机数。
逻辑电路部21将利用随机数发生电路100的计数输出而生成的随机数或用自己的密钥将该系数输出变换后的随机数返回前述读写器2。
在本实施例中，计数器是采用异步二进制加法计数器，但采用同步计数器或减法计数器也同样有效。
此外，这里的Q0到QN-1是直接并行输出的，但将各位进行重新排列也是有效的，具有来说，如QN-1到Q0那样进行重新排列，则能够更增加随机性。
(实施形态2)
图7到图9所示为本发明的(实施形态2)。
(实施形态1)的随机数发生电路100生成的接收信号等待时间T0虽然确实是随机数，但存在的问题是，16位程度的随机数位数较少。若位数少，则在进行非接触式IC卡1与读写器2的相互认证时，恶意的第三者若进行216次的试行，则有1次成功。因此，为了得到更进一步安全的非接触式IC卡1，必须增加随机数的位数。
图7所示为代替图15所示的非接触式IC卡1的随机数发生电路23装入的随机数发生电路110。
图8所示为第1复位信号112及第2复位信号113和非接触式IC卡1与读写器2之间的距离关系。图9所示为信号等待时间T01与T02的关系。
随机数发生电路110利用作为第1及第2随机数发生电路的2个16位二进制计数器111a及111b、和32个传输门560到5615及5616到5631构成。
16位二进制计数器111a利用第1复位信号112进行时钟信号103的计数，16位二进制计数器111b利用第2复位信号113进行时钟信号103的计数。
数第1复位信号112如图8(a)及(b)所示，以通常的非接触式IC卡用LSI11的工作下限电压(4.5伏)及解除距离约10cm进行设定，设定为使得非接触式IC卡LSI11内部的存储器电路部22能够正常进行数据写入的工作。
第2复位信号113如图8(a)及(c)所示，以4.3伏即比第1复位信号112仅低0.2伏进行设定。
这里，采用4.3伏左右的电压，是非接触式IC卡用LSI11的内部逻辑电路进行正常动作而不产生问题的电压。第2复位信号113在以复位电压4.3伏进行设定时，在非接触式IC卡1与读写器2之间的距离约12cm时能够进行解除。第1复位信号112与第2复位信号113的解除距离之差约为2cm。
在车站剪票口等处使用非接触IC卡系统时，人的移动速度为时速6km左右，以大约12msec移动复位信号1与第2复位信号113的解除距离之差2cm。由于一般的下行链路信号的周期TDL为5msec，因此复位信号1与第2复位信号113的解除距离之差的2cm中，具有下行链路信号的周期TDL的2.4个周期部。
如图9所示，利用Q0到Q15决定的接收信号等待时间T01及利用Q16到Q31决定的接收信号等待时间T02具有相关性。但是，在实际使用时，由于人的移动速度变化，因此接收信号等待时间T01与T02的倍数从2.4倍的斜率开始，每次非接触式IC卡1进入读写器2的通信区域都变化，相关性非常弱。因此，将Q0到Q15及Q16到Q31的位并行配置，通过这样能够用作随机数。
逻辑电路部21将利用随机数发生电路110的计数输出而生成的随机数或用自己的密钥将该系数输出变换后的随机数返回前述读写器2。
这里，Q1到Q31是直接并行输出的，但将各位进行重新排列也是有效的。
由上可知，为了得到32位以上的随机数，若准备几个复位信号及16位二进制计数器，就能够简单实现。
(实施形态3)
图10及图11所示为本发明的(实施形态3)。
(实施形态1)的随机数发生电路生成的接收信号等待时间T0虽然确实是随机数，但存在的问题是，16位程度的随机数位数较少。若位数少，则自爱进行非接触式IC卡1与读写器2的相互认证时，恶意的第三者若进行216次的试行，则有1次成功。因此，必须增加随机数的位数。
图10所示为代替图15所示的非接触式IC卡1的随机数发生电路23装入的随机数发生电路。
随机数发生电路120利用作为第1及第2随机数发生电路的2个16位二进制计数器111a及111b、和32个传输门560到5631构成。
对各16位二进制计数器111a及111b输入具有互相不同频率的第1时钟信号103a及第2时钟信号103b。
产生第2时钟信号103b的时钟发生电路124如图11所示，是将2N+1级(奇数级)的反相器串联的环形振荡器。第1时钟信号103a是将读写器2发送的载波利用时钟发生电路32进行分频后得到的同步型时钟，以载波的周期(这时为13.56MHZ)工作。第2时钟信号103b是以环形振荡器的级数或反相器125的能力所决定的频率工作。
若将该时钟发生电路124的常数设定为13.56MHZ的2倍左右，则与(实施形态2)相同，能够简单地增加随机数的位数。
逻辑电路部21将利用随机数发生电路120的计数输出而生成的随机数或用自己的密钥将该系数输出变换后的随机数返回前述读写器2。
这里，Q1到Q31是直接并行输出的，但将各位进行重新排列也是有效的。
由上可知，为了得到32位以上的随机数，若备几对时钟信号及16位二进制计数器，就能够简单实现。
(实施形态4)
图12所示为本发明的(实施形态4)
(实施形态1)的随机数发生电路生成的接收信号等待时间T0虽然确实是随机数，但存在的问题，16位程度的随机数位数较少。若位数少，则在进行非接触式IC卡1与读写器2的相互认证时，恶意的第三者若进行216次的试行，则有1次成功。因此，必须增加随机数的位数。
在采用(实施形态2)及(实施形态3)的随机数发生电路时，各16位之间虽然有非常弱的相关性，但是仍具有相关性。因此，必须更进一步产生同样的随机数。
图12所示为代替图15所示的非接触式IC卡1的随机数发生电路23装入的本发明(实施形态4)的随机数发生电路。
随机数发生电路130利用16位二进制计数器111a及111b、32个传输门560到5631、16位并行串行变换电路131、M系列随机数发生电路132、以及M位串行并行变换电路133构成。
M系列随机数发生电路132为了进行逻辑动作，必须在复位信号解除时设定初始值。即由于在复位信号解除后，若不设定初始值，则M系列随机数发生电路132的内部各移位寄存器的输出信号全部处于“L”状态时，则永远仅输出“L”。
通常，仅采用M系列随机数发生电路132，在用随机数发生电路时，初始值设定是很重要的。因此，一般将各非接触式IC卡1的存储器电路部22的内部设定的识别编号用作初始值，进行随机数生成。通过采用这样的结构，能够生成每个非接触式IC卡1都不相同的伪随机数。
但是，若采用这样的方法进行随机数生成，则由于初始值一定，因此电源接通后的随机数生成，则由于初始一定，因此电源接通后的随机数不断重复。此外，作为随机数源的初始值装在存储器电路部22内，若有恶意的第三者通过解析掌握了存储器的存储内容，则能够容易知道随机数的发生模式，在保密性上不能说是安全的。
因此，对M系列随机数发生电路132使用(实施形态1)的随机数发生电路得到的随机数作为初始值，通过这样能够生成更安全的与M系列随机数发生电路132的位数对应的多位数的随机数。
在该(实施形态4)中，为了(实施形态1)的随机数发生电路得到的随机数的扩大及位间的扩散，采用了16位的并行串行变换电路131及M系列随机数发生电路132，但对(实施形态2)或(实施形态3)产生的随机数，同样可以用16位的并行串行变换电路131及M系列随机数发生电路132实施。
(实施形态5)
图13所示为本发明的(实施形态5)
前述的(实施形态1)到(实施形态4)的随机数发生电路在通常的使用状态下，接收信号等待时间T0确实是随机数。但是，恶意的第三者若将非接触式IC卡1每次都相同地接近读写器1，则不构成随机数，每次将输出相同的值。因此，必须增加随机性。
图13所示为代替图15所示的非接触式IC卡1的随机数发生电路23装入的随机数发生电路。
随机数发生电路140利用16位二进制计数器111、16个传输门560到5615、选择器141a及141b构成。
对于16位二进制计数器111的时钟，是利用选择器141a选择具有互相不同频率的第1及第2时钟信号103a及103b的某一个信号输入。
这里，产生第1时钟信号103a的时钟发生电路是将2N+1级(奇数级)的反相器串联的环形振荡器等，具有频率随电源电压及温度等而变化的时钟频率。
此外，第2时钟信号103b是以读写器2输出的载波周期(在这种情况下为13.56MHZ)工作的。
此外，作为16位二进制计数器111的复位即16位二进制计数器111开始工作的基准信号，是利用选择器114b选择以不同电压开始工作的第1复位信号112及第2复位信号113输入。
这样，利用选择器141a及141b，进行第1及第2时钟信号103a及103b的切换，另外进行第1及第2复位信号112及113的切换，通过这样即使从外部周期性地进行动作，16位二进制计数器111的输出每一次也都改变，即使恶意的第三者将非接触式IC卡1每次都相同地接近读写器2，也每次输出不同的肃静数。因此，能够生成并使用更安全的随机数。
如上所述，本发明的半导体集成电路是在数据载体侧识别读写器发送的信号后数据载体应答并将信号返回的非接触式信息系统中，所述数据载体所使用的半导体集成电路，由于设置从接收读写器发送的载波后整流的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器为止对时钟信号计数以对时间间隔进行计数的随机数发生电路、以及将识别所述读写器的时刻的所述随机发生电路的计数输出用自己的密钥进行变换后的随机数返回所述读写器的逻辑电路部，因此在数据载体进入读写器的通信区域后，测量实际上到接收读写器的命令为止的时间，并将该值(测量时间)作为随机数值使用，通过这样数据载体每次进入读写器的通信区域，能够生成没有完全同样周期性的随机数。因此，对于有恶意的第三者进行的攻击，能够容易实现非常难以伪造的安全的数据载体。
此外，本发明由于设置从接送读写器发送的载波后整流的输出电压超过第1规定值的时刻起到识别所述读写器为止对时间间隔进行计数的第1随机数发生电路、从接送读写器发送的载波后整流的输出电压超过第1规定值的时刻起到根据接收信号认别所述读写器为止对时间间隔进行计数的第2随机数发生电路、以及将识别所述读写器的时刻的所述第1及爹随机数发生电路的计数输出用自己的密钥进行变换后的随机数返回所述读写器的逻辑电路部，或者设置从接收读写器发送的载波后整流的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器为止对第1时钟信号计数以对时间间隔进行计数的第1随机数发生电路、从接收读写器发送的紫波后整流的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器为止对与所述第1时钟信号不同的第2时钟信号计数以对时间间隔进行计数的第2随机数发生电路、以及将识别所述读写器的时刻的所述第1及第2随机数发生电路的计数输出用自己的密钥进行变换后的随机数返回所述读写的逻辑电路部，因此也同样能够容易实现安全的数据载体。

Claims (13)

1.一种半导体集成电路，在数据载体(1)侧识别读写器(2)发送的信号后、数据载体(1)应答并将信号返回的非接触式信息系统中，由所述数据载体(1)使用，其特征在于，包括
整流电路(30)，接收由读写器(2)发送载波并进行整流，
解调电路(33)，将输入的接收信号解调并重放数据，以及
随机数发生电路(100)，对从所述整流电路的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器(2)为止的时钟信号(103)进行计数、对时间间隔(T0)进行计数并产生随机数。
2.如权利权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
设置对由接收读写器(2)发送的载波进行接收整流的所述整流电路(30)的输出信号作为输入，检测该输入电压超过规定值的时刻的复位发生电路(35)，随机数发生电路(100)利用所述复位发生电路(35)的输出信号开始计数。
3.如权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
识别对输入的接收信号进行解调、重放数据的所述解调电路(33)的解调信号或所述接收信号所含的同步信号，随机数发生电路(100)结束所述计数。
4.如权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述时钟信号(103)是将由读写器(2)发送的载波利用时钟发送电路(32)进行分频后得到的同步型时钟。
5.如权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，还包括
将所述随机发生电路生成的随机数返回所述读写器的逻辑电路部。
6.一种半导体集成电路，在数据载体(1)侧识别读写器(2)发送的信号后、数据载体(1)应答并将信号返回的非接触式信息系统中，由所述数据载体(1)使用，其特征在于，包括
整流电路(30)，接收由读写器(2)发送载波并进行整流，
解调电路(33)，将输入的接收信号解调并重放数据，
第1随机数发生电路(111a)，对从所述整流电路的输出电压超过第1规定值的时刻起到识别所述读写器(2)为止的时间间隔(T01)进行计数，并产生随机数，以及
第2随机数发生电路(111b)，对从所述整流电路(30)的输出电压超过第2规定值起到识别所述读写器(2)为止的时间间隔(T02)进行计数，并产生随机数。
7.如权利要求6所述的半导体集成电路，其特征在于，还包括
将所述第1及第2随机数发生电路生成的随机数返回所述读写器的逻辑电路部。
8.一种半导体集成电路，在数据载体(1)侧识别读写器(2)发送的信号后、数据载体(1)应答并将信号返回的非接触式信息系统中，由所述数据载体(1)使用，其特征在于，包括
整流电路(30)，接收由读写器(2)发送载波并进行整流，
解调电路(33)，将输入的接收信号解调并重放数据，
第1随机数发生电路(111a)，对从所述整流电路的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器(2)为止的第1时钟信号(103a)进行计数、对时间间隔(T01)进行计数并产生随机数，以及
第2随机数发生电路(111b)，对从接收读写器(2)发送的载波进行接收并整流的输出电压超过规定值的时刻起到识别所述读写器(2)为止、与所述第1时钟信号(103a)不同的第2时钟信号(103b)进行计数、对时间间隔(T02)进行计数并产生随机数。
9.如权利要求8所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第1时钟信号(103a)是对由读写器(2)发送的载波利用时钟发生电路(32)进行分频得到的同步型时钟，
所述第2时钟信号(103b)是异步时钟发生电路(124)产生的异步时钟。
10.如权利要求8所述的半导体集成电路，其特征在于，还包括
将所述第1及第2随机数发生电路生成的随机数返回所述读写器的逻辑电路部。
11.如权利要求1、6或8中任一项所述的半导体集成电路，其特征在于，设置
并行串行变换电路(131)，将随机数发生电路产生的位并行的随机数变换为位串行，以及
M系列随机数发生电路(132)，将并行串行变换电路(131)的随机数输出作为初始值，产生M系列随机数。
12.如权利要求1、6或8中任一项所述的半导体集成电路，其特征在于，
用二进制计数器构成随机数发生电路，
设置选择所述二进制计数器计数的时钟信号的第1选择电路(141a)，以及选择将所述二进制计数器复位的复位信号的第2选择电路(141b)。
13.一种数据载体(1)，其特征在于，
装载如权利要求1至12中任一项所述的半导体集成电路。
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