WO1992020042A1 - Procede de verrouillage pour carte a memoire - Google Patents

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    • G07F7/08—Mechanisms actuated by objects other than coins to free or to actuate vending, hiring, coin or paper currency dispensing or refunding apparatus by coded identity card or credit card or other personal identification means
    • G07F7/10—Mechanisms actuated by objects other than coins to free or to actuate vending, hiring, coin or paper currency dispensing or refunding apparatus by coded identity card or credit card or other personal identification means together with a coded signal, e.g. in the form of personal identification information, like personal identification number [PIN] or biometric data
    • G07F7/1008—Active credit-cards provided with means to personalise their use, e.g. with PIN-introduction/comparison system
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/31719—Security aspects, e.g. preventing unauthorised access during test

Definitions

  • the present invention relates to methods which make it possible to lock memory cards, essentially to prevent fraudulent use thereof.
  • Memory cards also called “smart cards” are very often used in applications, banking for example, which require great security against * s fraudulent use. Fraudulent use may be committed not only by a thief, but also by the regular owner of the card. In fact, in the different stages, manufacturing the chip, transport, personalization, etc., which precedes the handing over of the card to the customer, we gradually limit the scope of a component (the chip) which can have multiple uses at the start. If he can then repeat these steps upstream, the card holder may use it for uses for which he is not authorized, for example multiple bank withdrawals, or exceeding the planned ceiling.
  • the invention provides a locking method for a memory card comprising a central processor, a ROM read-only memory, an writable EPROM memory and a random access memory RAM, in which the operation of at least one executable program is blocked.
  • protected memorized in the ROM with a logical lock registered in the EPROM, mainly characterized in that one copies this logical lock several times in the EPROM, and that one carries out a logical OR on the whole of the original lock and its copies to block the running of the protected program on the detection of at least one copy (including the original) of the lock.
  • the component 101 for memory card shown in FIG. 1 is an integrated circuit which in this example comprises a read only memory 102 (ROM), a writable memory 103 (EPROM), a central processor 104 (CPU) and a random access memory 105 (RAM). It may include an electrically erasable programmable memory (EEPROM) 106.
  • ROM read only memory
  • EPROM writable memory
  • CPU central processor
  • RAM random access memory
  • EEPROM electrically erasable programmable memory
  • the CPU (1 ⁇ 4) is an organ of the microprocessor type which uses an executable program fixed at the manufacturing of the component in ROM 101, as well as data written in 1 EPROM 103 during the different stages, personalization for example, which follow this manufacturing from the component until the card is delivered to the end customer.
  • the PJ-iM 105 allows the CPU to write and use temporary data during operation. It is erased when the card is no longer under voltage.
  • a lock is entered in the EPROM 103.
  • the locks are not stored in this memory because the risk exists that these locks are erased by the central processor.
  • a lock is registered which prevents this personalization from being restarted.
  • Personalization is an operation which consists in writing data specific to the user into the EPROM, and this writing is done by the CPU using a program present in ROM, under the command of instructions from the 'outside.
  • the program contains instructions which make it possible to check whether the lock is present in the 1 EPROM, and to prohibit the recording in the EPROM in this case. This prohibition is generally done by blocking the various elements of the program that allow personalization.
  • the copies of the locks are preferably stored in separate locations and distributed over the entire extent of the EPROM, so as to offset the effect of a local chip defect and to complicate the efforts of a possible fraudster.
  • This logical OR can be carried out for example according to a flowchart shown in FIG. 2.
  • a current index i is positioned at 1 (202).
  • a test 204 is carried out on its existence (value of the bit assigned to this lock). If it is present, the program crashes (205). If it is absent, the index i is incremented (206) by 1.
  • a test 207 is then carried out on the value of i. As long as i is less than or equal to year + 1, where n is the number of copies (original included) of the lock to be checked, we go back to step 203, which makes it possible to read the next copy of the lock.
  • the invention also proposes to write the lock in the RAM by copying it * from the copies located in the EPROM.
  • the blocking test of the protected program is then done by a logical OR on the copies in EPROM and on the copy (possibly the copies) in RAM.
  • an update program for this copy in RAM is run from time to time, so as to be sure that the lock is still in RAM. be launched regularly by a counter, or randomly by a program for generating random events of a type known elsewhere.
  • This copy can be made for example according to a flowchart shown in FIG. 3.
  • a current index i is positioned at 1 (302).
  • We test (305) then the value of the index i, and as long as this index is not equal to n + 1 we go to a step 307 where we read in the EPROM the copy i (original included) of the lock.
  • this program can include an additional test step which leads to the output at 306 as soon as the presence of the lock in RAM has been recognized, that is to say from the first reading thereof at step 303 in the normal case where the lock has not been cleared.
  • the invention proposes to use, during the test sequences of the chip, and even during the subsequent sequences throughout the manufacture of the smart card, a "false" lock registered only in the RJ-iM.
  • the test program which makes it possible to check the operation of the chip by simulating for example the course of normal programs, avoids writing locks and their copies in the EPROM and uses only a copy, "false” in some way so, written into RAM.
  • the presence of this copy in RAM blocks the prohibited programs, verification which is essential, but when the supply of the chip is cut, the content of the RAM is erased and the false lock disappears.
  • the chip manufacturer enters a first lock on it that blocks the programs it intends to reserve.
  • This operation can be repeated at each stage of the card manufacturing and thus each manufacturer can test the functioning of the card downstream, but not upstream. In this way one can detect an anomaly early which would only be seen in a later stage and then reject the product during manufacture, which saves the costs of a subsequent manufacture which would only lead to an unusable product.

Abstract

L'invention concerne les procédés permettant de protéger les cartes "à puce" contre les usages frauduleux. Elle consiste à copier plusieurs fois un verrou original dans la mémoire EPROM (103) de la puce et à exécuter un OU logique (203-208) sur la présence du verrou et de ses copies. La présence d'une seule copie (original compris) bloque le déroulement du programme protégé par le verrou. Elle permet de protéger un programme même si toutes les copies, sauf une, du verrou sont effacées.

Description

PROCEDE DE VERROUILLAGE POUR CARTE A MEMOIRE.
La présente invention se rapporte aux procédés qui permettent de verrouiller les cartes à mémoire, essentiellement pour empêcher les utilisations frauduleuses de celles-ci. Les cartes à mémoire, dites aussi "cartes à puce" sont très souvent utilisées dans des applications, bancaires par exemple, qui nécessitent une grande sécurité contre le*s usages frauduleux. L'usage frauduleux peut être le fait non seulement d'un voleur, mais aussi du possesseur régulier de la carte. En effet, dans les différentes étapes, fabrication de la puce, transport, personnalisation ... , qui précèdent la remise de la carte au client, on limite peu à peu le champs d'action d'un composant (la puce) qui peut avoir au départ des usages multiples. S'il peut alors reprendre en amont ces étapes, le possesseur de la carte pourra utiliser celle-ci pour des usages auxquels il n'est pas autorisé, des retraits bancaires multiples par exemple, ou excédant le plafond prévu. II est connu d'interdire ce genre de chose en verrouillant chacune de ces étapes par des verrous logiques qui empêchent de relancer les opérations correspondant à ces étapes. Ces verrous sont généralement formés d'un bit (ou d'un mot) inscrit dans la mémoire non volatile (EPROM ou EEPROM) du circuit de la carte à la fin de l'étape en cours. Le programme qui correspond à cette étape vient tester, avant de démarrer, la présence de ce bit et ne démarre pas si celui-ci est reconnu. Cette solution n'est pas totalement satisfaisante, parce qu'il arrive que ces verrous s'effacent accidentellement.
En outre , lors du démarrage du système à la mise sous tension de la carte, on passe nécessairement par une phase d'initialisation qui peut permettre aux fraudeurs de neutraliser la mémoire volatile (RAM) et d'outrepasser le verrouillage.
Enfin, on ne peut pas tester complètement le composant de la carte à la fin de la fabrication de celui-ci, puisque cela impliquerait d'activer les verrous et empêcherait de revenir en arrière pour livrer au fabricant de là carte' des composants non personnalisés. On est donc obligé de tester le composant puis la carte à chaque étape entre la fabrication du composant, en plaçant les verrous successivement.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un procédé de verrouillage pour carte à mémoire comprenant un processeur central, une mémoire morte ROM, une mémoire inscriptible EPROM et une mémoire vive RAM, dans lequel on bloque le fonctionnement d'au moins un programme exécutable protégé mémorisé dans la ROM avec un verrou logique inscrit dans l'EPROM, principalement caractérisé en ce que l'on copie plusieurs fois ce verrou logique dans l'EPROM, et que l'on effectue un OU logique sur l'ensemble du verrou original et de ses copies pour bloquer le déroulement du programme protégé sur la détection d'au moins une copie (original compris) du verrou.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées, qui représentent :
- la figure 1, le schéma d'un composant pour carte à mémoire; - la figure 2, un organigramme de contrôle d'un verrou; et
- la figure 3, un organigramme de copie d'un verrou.
Le composant 101 pour carte à mémoire représenté sur la figure 1, est un circuit intégré qui comporte dans cet exemple une mémoire morte 102 (ROM) , une mémoire inscriptible 103 (EPROM) , un processeur central 104 (CPU) et une mémoire vive 105 (RAM) . Il peut comporter une mémoire programmable et effaçable électriquement (EEPROM) 106. Ce dispositif est connu et on n'a pas représenté les liaisons entre ces différentes parties. Le CPU (1Θ4) est un organe du type microprocesseur qui utilise un programme exécutable figé à la fabrication du composant dans la ROM 101, ainsi que des données inscrites dans l1EPROM 103 lors des différentes étapes, personnalisation par exemple, qui suivent cette fabrication du composant jusqu'à la remise de la carte au client final. La PJ-iM 105 permet au CPU d'inscrire et d'utiliser des données temporaires pendant son fonctionnement. Elle s'efface lorsque la carte n'est plus sous tension.
Dans l'art connu, à chaque étape importante de la fabrication de la carte on inscrit un verrou dans l'EPROM 103. Quand il y a une mémoire EEPROM on ne stocke pas les verrous dans cette mémoire car le risque existe que ces verrous soient effacés par le processeur central. Par exemple, lorsque la personnalisation de la carte est terminée on inscrit un verrou qui empêche de recommencer cette personnalisation. La personnalisation est une opération qui consiste à inscrire dans l'EPROM des données particulières à l'utilisateur, et cette inscription est faite par le CPU à l'aide d'un programme présent en ROM, sous la commande d'instructions provenant de l'extérieur. Le programme contient des instructions qui permettent de vérifier si le verrou est présent dans l1EPROM, et d'interdire l'inscription dans l'EPROM dans ce cas. Cette interdiction se fait généralement par blocage des différents éléments du programme qui permettent la personnalisation.
Selon l'invention, on stocke dans l'EPROM plusieurs copies des verrous, et on vérifie lors de l'exécution de l'un des programmes protégés par l'un de ces verrous l'ensemble de l'original et des copies du verrou correspondant à ce programme. Si au moins un seul des verrous ainsi vérifiés est reconnu, ' le déroulement du programme protégé est interrompu. Ceci consiste donc à faire un OU logique sur la présence des verrous pour interdire l'exécution du programme. Exprimé d'une autre manière, on effectue un ET logique sur l'absence de verrous pour autoriser l'exécution du programme. Cette dualité de présentation est courante en informatique et correspond par exemple à celle qui est induite par la définition des niveaux haut et bas. Dans la suite du texte, nous nous placerons dans la première présentation, où l'on effectue un OU logique pour interdire l'exécution du programme. De même, on se limitera à la description des opérations pour un seul verrou protégeant un seul programme. L'extension à plusieurs verrous distincts est immédiate.
Les copies des verrous sont de préférence stockées à des emplacements disjoints et répartis sur toute l'étendue de l'EPROM, de manière à pallier l'effet d'un défaut local de la puce et à compliquer les efforts d'un fraudeur éventuel.
Ce OU logique peut s'effectuer par exemple selon un organigramme représenté sur la figure 2. Après le départ dans une étape 201 du programme protégé, on positionne à 1 (202) un indice courant i. On lit ensuite dans une étape 203 l'original du verrou à vérifier, puis on effectue un test 204 sur son existence (valeur du bit affecté à ce verrou) . Si celui-ci est présent, le programme se bloque (205). S'il est absent, on incrémente (206) de 1 l'indice i. On effectue ensuite un test 207 sur la valeur de i. Tant que i est inférieur ou égal a n + 1, où n est le nombre de copies (original compris) du verrou à vérifier, on repart à l'étape 203, ce qui permet de lire la copie suivante du verrou. Quand i est égal a n + 1, cela signifie que l'on a testé la présence du verrou et de toutes ses copies et que 1'on n'en a trouvé aucune. On passe donc à la suite (208) de l'exécution du programme, qui a été autorisée par cette absence. Cet organigramme effectue donc bien un OU logique, puisque la présence d'une seule copie du verrou bloque l'exécution du programme. La lecture des copies suivantes est bien sûr inutile.
Pour éviter les fraudes lors de la séquence d'initialisation à la mise sous tension de la carte, l'invention propose aussi d'inscrire le verrou dans la RAM en le recopiant*à partir des copies situées dans 1'EPROM. Le test de blocage du programme protégé se fait alors par un OU logique sur les copies en EPROM et sur la copie (éventuellement les copies) en RAM.
En outre, lors du déroulement de tous les programmes exécutables on lance de temps en temps un programme de mise à jour de cette copie en RAM, de manière à être sûr que le verrou est toujours dans la RAM.Ce programme de mise à jour peut être lancé régulièrement par un compteur, ou de manière aléatoire par un programme de génération d'événements aléatoires de type connu par ailleurs.
Cette copie peut s'effectuer par exemple selon un organigramme représenté sur la figure 3. Après le démarrage de la copie dans une étape 301, on positionne à 1 (302) un indice courant i. On lit ensuite (303) le verrou qui a été copié dans la ΕH H et on réinscrit (304) celui-ci au même endroit. On teste (305) alors la valeur de l'indice i, et tant que cet indice n'est pas égal à n + 1 on passe à une étape 307 où l'on lit dans 1'EPROM la copie i (original compris) du verrou. Après cette lecture, on incrémente (308) i de 1 et on vient inscrire le verrou dans la RAM au même emplacement que précédemment, en revenant donc à l'étape 304. Lorsque i = n +1, toutes les copies de l'EPROM ont été lues et on sort alors de l'étape de test 305 pour passer à la suite du programme (306) qui a été interrompu pour lancer ce programme de mise à jour de la copie du verrou en RAM.
Le cas échéant, ce programme peut comporter une étape de test supplémentaire qui amène sur la sortie en 306 dès que l'on a reconnu la présence du verrou en RAM, c'est-à-dire dès la première lecture de celui-ci à l'étape 303 dans le cas normal où le verrou n'a pas été effacé. On a bien toujours un OU logique, et les opérations sont plus rapides.
Ainsi donc on dispose en permanence des copies du verrou dans l'EPROM et de la copie dans la RAM. On peut donc tester lors du démarrage par l'utilisateur de chaque opération, correspondant à un programme, la présence non seulement des copies dans 1'EPROM mais aussi de celle dans la RAM, et interdire donc ce démarrage en constatant cette présence. Il est alors impossible à un fraudeur de faire tourner les programmes auxquels il n'a pas accès en manipulant, lors de l'initialisation par exemple, le contenu de la RAM.
Bien entendu, ce test de la présence des copies du verrou peut s'effectuer pendant le déroulement des programmes, de manière régulière ou irrégulière.
De même, on peut aussi copier le verrou à plusieurs endroits différents dans la RAM.
Enfin, l'invention propose d'utiliser, lors des séquences de test de la puce,et même lors des séquences ultérieures tout au long de la fabrication de la carte à puce, un "faux" verrou inscrit uniquement dans la RJ-iM. Pour cela le programme de test, qui permet de vérifier le fonctionnement de la puce en simulant par exemple le déroulement des programmes normaux, évite d'inscrire les verrous et leurs copies dans 1'EPROM et utilise seulement une copie, "fausse" en quelque sorte, inscrite dans la RAM. Ainsi on vérifie bien que la présence de cette copie en RAM bloque les programmes interdits, vérification qui est essentielle, mais lorsque l'alimentation de la puce est coupée, le contenu de la RAM s'efface et le faux verrou disparaît. On peut aussi inscrire un "faux" verrou dans la mémoire EEPROM, pour tester de façon plus complète le composant, sachant qu'on pourra l'effacer par la suite par une commande adéquate.
Ainsi donc on dispose alors d'une puce vierge qui peut être livrée au manufacturier qui doit effectuer l'étape suivante de la fabrication. Eventuellement la fabricant de la puce y inscrit un premier verrou qui bloque les programmes qu'il entend se réserver.
Cette opération peut être répétée à chaque étape de la fabrication de la carte et ainsi chaque manufacturier peut tester le fonctionnement de la carte en aval, mais pas en amont. De cette manière on peut déceler précocement une anomalie qui ne se verrait que dans une étape ultérieure et rejeter alors le produit en cours de fabrication, ce qui économise les coûts d'une fabrication ultérieure qui ne mènerait qu'à un produit inutilisable.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de verrouillage pour carte à mémoire comprenant un processeur central (104) ,une mémoire morte ROM (102) , une mémoire inscriptible EPROM (103) et une mémoire vive 2*vM (105) , dans lequel on bloque avec un verrou logique inscrit dans l'EPROM le fonctionnement d'au moins un programme exécutable protégé mémorisé dans la ROM, caractérisé en ce que l'on copie plusieurs fois ce verrou logique dans *!•EPROM, et que l'on effectue un OU logique (203-208) sur l'ensemble du verrou original et de ses copies pour bloquer le déroulement du programme protégé sur la détection d'au moins une copie (original compris) du verrou.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les copies sont stockées à des emplacements disjoints répartis sur toute l'étendue de 1*EPROM.
3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on copie (301-308) en outre le verrou dans la RAM, et que l'on effectue le OU logique sur le verrou original, ses copies dans la ROM et ses copies dans la RAM.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue des mises à jour des copies du verrou dans la RAM pendant le déroulement des programmes exécutables. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ces mises à jour sont faites à intervalles de temps aléatoires.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que préalablement à 1'inscription du verrou original dans 1*EPROM on inscrit un "faux" verrou dans la RAM pour tester momentanément le blocage du programme protégé; ce verrou et le blocage correspondant disparaissant lorsque la carte est mise hors tension. 7 - Procédé selon 1'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que préalablement à 1'inscription du verrou original dans l'EPROM on inscrit un "faux" verrou dans L'EEPROM (106) pour tester momentanément le blocage du programme protégé; ce verrou et le blocage correspondant étant ultérieurement effacé par une action adéquate.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise plusieurs verrous pour bloquer chacun un programme exécutable.
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