Все особенности функционирования этой разновидности электронных ключей закладываются на стадии проектирования так называемого ASIC-чипа (заказной интегральной микросхемы специального применения). Как правило, такому чипу свойственны достаточно сложная внутренняя организация и нетривиальные алгоритмы функционирования. Логику его работы практически невозможно реализовать с помощью стандартных наборов микросхем, а содержащийся в его памяти микрокод — считать и расшифровать либо сэмулировать. Устойчивость к эмуляции является одним из главных критериев качества защиты. Объектом здесь может быть как протокол взаимодействия ключа с портом, так и сам ключ. Устройства, построенные на базе EEPROM-памяти, используют для защиты от эмуляции изменяемые и «зашумленные» протоколы обмена с портом. Ключи на базе ASIC-чипа снабжены дополнительной защитой, реализованной в виде сложной функции, статистический анализ которой невозможно провести за приемлемое время. Одной из разновидностей реализации подобных функций является использование ASIC-микросхемы в качестве внешнего вычислителя (по отношению к процессору компьютера). В этом случае из ключа извлекается некая значимая информация, влияющая на ход выполнения программы. Такая методика значительно усложняет процесс снятия защиты.
