Brevet FR2638868A1 — publié le 19900511

_ X_ 2638868 SYSTEME DE TELECHARGEMENT SECURISE D'UN TERMINAL ET PROCEDÉ MIS EN OEUVRE. La présente invention concerne un système de téléchargement sécurisé d'un terminal et le procédé mis en oeuvre par un tel système. Il est connu de pouvoir télécharger des machines de traitement de données, 'mais le problème qui se pose est de protéger ces machines contre des téléchargements intempestifs voire frauduleux. Ainsi si une machine comporte des mémoires partagées en zones de programmes certifiées "CPZ" et en zones de programmes non certifiées "NPZ", il est nécessaire de prévoir des moyens permettant de s'assurer que les programmes téléchargés dans la zone certifiée, l'ont été, selon une procédure qui garantit qu'ils n'ont pas été fraudés. Par ailleurs, le problème est également de proposer un système souple et hybride qui permette à la fois, selon les désirs et les applications, d'être très protégé ou ouvert selon des degrés plus ou moins grands. Ce but est atteint par le fait que le système comprenant une unité centrale reliée par une ligne de transmission à un terminal comportant une mémoire divisée en une mémoire programme et une mémoire de travail, la mémoire programme comprenant elle-même une mémoire volatile, une mémoire sauvegardée du type EEPROM ou RAM avec pile et une mémoire résidente du type ROM ou PROM est caractérisé en ce que chacune des mémoires constituant la mémoire programme sont partagées au moins en une zone non certifiée et une zone certifiée, le terminal comportant un programme interpréteur entre un programme écrit dans un langage compact universel et le langage propre au microprocesseur du terminal et un programme de gestion de consigne chargé d'exécuter une consigne autorisée par un mot de commande, ce programme interpréteur et de gestion de consigne ayant un niveau de priorité permettant -2- d'accéder à chacune des parties de la mémoire et un programme de contr8le du téléchargement comportant au moins une instruction (CHSB) dont le mot de commande est stocké dans un des registres de la zone de travail et exprime les possibilités de téléchargement des différentes zones. Selon une autre caractéristique, le mot de commande comporte un premier champ destiné à commander un téléchargement et une lecture dans la zone non certifiée, un deuxième champ destiné à commander un téléchargement et une lecture dans la zone certifiée, un troisième champ destiné à autoriser le lancement d'un programme en zone programme non certifiée "NPZ", un quatrième champ destiné à autoriser le lancement d'un programme en zone programme certifiée "CPZ", un cinquième champ destiné à commander un téléchargement et une lecture des registres de la mémoire de travail, un sixième champ permettant d'autoriser l'ouverture d'une session. Selon une autre caractéristique, le programme de téléchargement comporte en outre au moins une instruction de transfert de bloc-mémoire de la zone non certifiée vers la zone certifiée dont l'exécution n'est rendue possible par l'interpréteur que dans le cas o cette instruction est ellemême stockée dans une zone certifiée. Ce programme de téléchargement ne peut être accédé que par une adresse déterminée commençant par une instruction spécifique. Selon une autre caractéristique, le programme de téléchargement comporte une instruction de transfert de blocs de registre vers la zone certifiée exécutable uniquement dans le cas o celle-ci est stockée dans la zone certifiée. - 3 - Selon une autre caractéristique, la mémoire programme eomporte en outre une zone boite à lettres. Selon une autre caractéristique, les zones bottes à lettres ne sont accessibles que sur présentation d'une clé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaStront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique d'un système selon l'invention; - la figure 2 représente le schéma d'organisation des mémoires d'un terminal; - la figure 3 représente le contenu du mot des deux registres exprimant les possibilités offertes au terminal; - la figure 4 résume la partition des mémoires du terminal; - la figure 5 représente une procédure de téléchargement selon l'invention; 30. - la figure 6 représente les transferts d'information réalisables entre les entités de l'invention. La figure 1 représente un ordinateur principal ou h8te (1), relié par une ligne de transmission de données (2) à un terminal ou lecteur (3) éloigné de cet ordinateur principal (1). Ce terminal (3) comporte un ensemble de - 4 - mémoires (30, 31, 32) organisées de la manière suivante. Une première mémoire (31) est constituée par une mémoire volatile type RAM, une deuxième mémoire (32) est constituée par une mémoire sauvegardée type RAM a sauvegardée par une pile ou mémoire EEPROM, et une troisième mémoire (30) et constituée par une mémoire résidente du type PROM ou ROM. Le terminal comporte en outre un lecteur (33) d'objets portables (34) constitués par un circuit microcalculateur, comprenant un 1c microprocesseur et une mémoire programmable, connectable à l'extérieur par des contacts. Pour plus de détails sur la constitution d'un tel objet portable, on pourra se référer à la demande de brevet FR 2 401 459 correspondante au brevet US 4 211 919 et pour les détails sur le microcalculateur associé avec une mémoire programmable, on se référera à la demande de brevet FR 2 461 301 correspondante au brevet US 4 382 279. L'ensemble de ces mémoires est utilisé comme mémoire de programme exécutable et interprétable et comme zone de travail constituée de registres d'usages généraux. La zone de travail est essentiellement constituée par une partie (314) de la mémoire RAM (31). La mémoire programme (fig.2) contient vingt pages de mémoire de seize K/octets chacune de la mémoire volatile (31). La mémoire sauvegardée constituée de trente six pages de seize K/octets de la mémoire (32) et la mémoire résidente est constituée de huit pages de seize K/octets de la mémoire (30). Chaque zone mémoire volatile, zone mémoire sauvegardée et zone mémoire résidente est subdivisée en deux ou trois sous- zones appelées zones programme certifiées "CPZ", zone programme non certifiée "NPZ" et boite à lettres "BL". Les subdivisions des mémoires définissent des niveaux de sécurité pour les programmes contenus par ces mémoires. Ainsi les programmes implantés dans une zone "CPZ" seront -5- dits de niveau de sécurité certifié tandis que les programmes implantés dans une zone "NPZ" sont des programmes de niveau de sécurité non certifié. Les boites à lettres sont des zones d'accès contrôlées par une clé. Elles contiennent essentiellement des données. Un programme interpréteur et gestionnaire de consignes (GdC) résidant dans une mémoire du type ROM ou PROM (35) assure l'interprétation entre les programmes écrits dans un langage compact évolué et indépendant du matériel utilisé et le langage propre au microprocesseur installé dans le terminal. Le gestionnaire de consignes est quant à lui chargé d'exécuter une consigne autorisée par un des octets de commande ECW1, ECW2 décrit ci-après. A ce programme interpréteur et gestionnaire de consignes sont donnés les droits d'accès les plus larges supérieurs à ceux des zones "NPZ" ou "CPZ". Les programmes implantés dans les zones "CPZ" de la mémoire permettent des lectures/écritures dans toutes les zones "NPZ", ou "CPZ", aussi bien de la mémoire volatile (31), que de la mémoire sauvegardée (32) ou de la mémoire résidente (30) et seulement des lectures et écritures sous contrôle du programme interpréteur et d'un programme d'application dans les zones boites à lettres, avec des règles d'écriture et de lecture définies par le programme d'application, au moment de la création de la boite à lettres. Les programmes implantés dans les zones "NPZ" (311, 321, 301) sont affectés du niveau de sécurité non certifié et ont seulement le droit de faire des lectures/écritures dans la zone "NPZ" (311, 321) des mémoires volatiles sauvegardées et résidentes, et ne peuvent faire que des lectures et écritures sous contrôle de l'interpréteur (300) dans les zones boites à lettres (313, 323) des mémoires volatile (31) ou sauvegardée (32). La figure 4 résume la partition des mémoires du terminal et les différents droits d'accès à ces mémoires. - 6 - Le fonctionnement du système va être explicité ci-après. Initialement, un terminal équipé d'un lecteur contient dans la zone mémoire sauvegardée au moins une instruction CHSB dont les octets de commandes associés à cette instruction permettent l'acceptation ou non de certaines consignes envoyées par l'ordinateur hôte de téléchargement. Cette instruction CHSB comporte deux octets de commande "ECW1", "ECW2" dont les bits représentés à la figure 3 sont chargés dans des registres de la mémoire de travail (314) aux adresses FFEB et FFEC de cette dernière pour indiquer au gestionnaire de consignes les consignes qui peuvent être acceptées ou non. Lors de l'exécution et du décodage d'une consigne de téléchargement, de lancement de programme, de lecture, ou d'ouverture d'une session, le gestionnaire de consignes va lire les octets de commande. Ainsi, en partant des poids faibles vers les poids forts, le premier bit du premier octet ECW1 autorise le téléchargement et la lecture de la zone NPZ; le deuxième bit autorise le téléchargement et la lecture de la zone "CPZ"; le troisième bit autorise le lancement externe à partir de l'hôte (1) d'un programme en "NPZ"; le quatrième bit autorise le lancement externe à partir de l'hôte (1) d'un programme en "CPZ"; le cinquième bit significatif constitué par le premier bit du deuxième mot de commande ECW2 autorise le téléchargement et la lecture d'une banque de registre constituée par une partie de la mémoire de travail (314); le sixième bit constitué par le deuxième bit du deuxième octet ECW2 autorise l'ouverture d'une session. -7 Lorsque les bits de ces deux mots sont à zéro, les consignes de téléchargement, de lancement de programme ou d'ouverture de session correspondantes ne sont pas prises en compte par le gestionnaire de consignes du terminal, et lorsque ces bits sont à un, les consignes sont prises en compte. Lorsque le terminal est livré, les mots ECW1, ECW2 ont leurs bits positionnés, par défaut, de façon à permettre toutes les possibilités d'acceptation des différentes consignes. Ceci autorise donc l'ordinateur hôte à télécharger directement en zone "CPZ" un programme "TELE SEC" (3220) qui permettra par la suite de faire du téléchargement sécuritaire. Ce téléchargement pouvant être précédé ou non d'une certification ou authentification. Une autre solution peut également consister à livrer des terminaux déjà équipés dans une zone "CPZ" (322) de la mémoire sauvegardée d'un programme de téléchargement sécuritaire. Ce programme modifie si nécessaire les registres ECW1/ECW2 et exécute un ensemble d'instructions qui permettent de mettre en oeuvre deux scénarios possibles. Selon un premier scénario, le programme téléchargé par l'ordinateur hôte pourra, par une instruction de branchement "GOTO" ou "CALL" suivie de l'adresse (ADCPZ1) de début du programme de téléchargement sécuritaire "TELE SEC", appeler ce programme implanté dans la zone "CPZ", ce programme débutant impérativement par une instruction ENTRY. Ce programme "TELE SEC" représenté à la figure 5 contient entre autre une instruction TPP RSC1, RSC2 et se termine par une instruction "RET" rendant la main au programme situé en "NPZ". L'instruction "ENTRY" est un point d'entrée obligatoire d'une routine de niveau certifié pour tout programme situé en NPZ. Cela permet d'éviter que l'hôte ou un programme en - 8 - "NPZ" puisse accéder en n'importe quel point d'un programme situé en "CPZ". Ainsi, comme representé en fig. , dans le cas o le programme en "NPZ" comporte une instruction "CALL AD CPZ2" demandant un branchement à l'adresse CPZ2 d'une zone "CPZ" et que l'instruction à cette adresse est autre qu'une instruction "ENTRY", l'interpréteur détectera un accès interdit. L'instruction TPP permet de recopier un bloc-mémoire programme SC1 dans un bloc de mémoire programme SC2. Toutefois avant l'exécution de cette instruction l'interpréteur vérifiera par comparaison de l'adresse à laquelle se trouve cette instruction TPP et de l'adresse du bloc-mémoire SC2 que cette instruction est exécutable. En effet, dans le cas o l'instruction TPP se trouve dans la zone mémoire "NPZ" et demande la recopie d'un bloc de mémoire programme situé dans une zone "NPZ" vers un bloc mémoire programme situé dans une zone "CPZ", l'interpréteur n'autorise pas l'exécution de cette instruction. Dans ce cas l'interpréteur va s'arrêter ou se dérouter sur un sous-programme de traitement d'erreurs pour signaler à l'utilisateur qu'il n'a pas voulu exécuter cette instruction. En fait, l'interpréteur fait le contrôle systématique de n'importe quelle instruction, d'o qu'elle vienne, manipulant une adresse pour vérifier si l'endroit o on demande d'accéder est autorisé à partir de l'endroit d'o cette instruction vient. On vérifie par ce moyen que les niveaux du programme correspondant à l'endroit d'o vient l'instruction est bien en accord avec les autorisations d'accès correspondantes à ce niveau données par la figure 4. Ainsi, le mot ECW1 doit avoir le bit O et le bit 2 au niveau "1" et le mot ECW2 doit avoir le bit 1 au niveau "1" pour permettre l'ouverture d'une session de téléchargement par exemple. Seule la possibilité de télécharger et lire en zone "NPZ" et de lancer un programme en zone "NPZ" est conservée. Par la suite tout programme téléchargé par l'hôte en zone "NPZ" comprendra une instruction d'appel du programme "TELE SEC" rangé dans une zone "CPZ" et permettant de faire le transfert d'un bloc-mémoire d'une zone "NPZ" vers un bloc-mémoire d'une zone "CPZ". Un autre scénario peut consister à télécharger un programme "X" en "NPZ", puis à faire authentifier ce programme par un programme d'authentification et de certi- fication en "CPZ". Le lancement du programme "X" peut se faire par une instruction "RUN" de lancement provenant de l'hôte si ECW l'autorise. Le programme "X" s'il est lancé en étant dans une zone "NPZ", a peu de droits. Une autre possibilité consiste à faire implanter en zone "CPZ" le programme "X" comme on l'a vu précedemment et, dans ce cas, il aura tous les droits d'un programme en zone "CPZ". Une procédure d'authentification peut être, par exemple, une procédure similaire à celle décrite dans la demande de brevet français N 86 08 654 du 16 Juin 1986 et déposée au nom de BULL CP8. De même, une procédure de certification de l'authenticité de données peut être, par exemple, une procédure similaire à celle décrite dans la demande de brevet français N 86 10 206 déposée le 11 Juillet 1986 au nom de BULL CP8. Par la modification des mots de commande ECW1/ECW2, on a vu qu'on peut modifier les conditions de téléchargement d'une zone "NPZ" vers une zone "CPZ" et le gestionnaire de consigne est en mesure de déterminer ces conditions en allant lire les mots de commande ECW1/ECW2 qui se trouvent stockés dans les registres de la zone de travail. - 10 - Notons que ECW1, ECW2 déterminent un certain nombre de niveaux: l'ouverture de session peut être autorisée ou non: si "non" la machine est totalement fermée. - l'ouverture de session est autorisée: alors on peut charger soit en "CPZ" ou "NPZ" suivant ECW. Mais on peut très bien interdire le lancement externe pour se laisser la possibilité de l'authentification en interne par une instruction CALL ou GOTO permettant de se dérouter sur le programme d'authentification. Le lancement "RUN" pour être autorisé, s'il ne l'était déjà, est autorisé en modifiant ECW. Les possibilités et la souplesse du système de l'invention sont illustrées par la figure 6. Le schéma représenté à la figure 6 présente les transferts d'information réalisables entre les entités suivantes de l'invention: - zone NPZ de la mémoire programme, - zone CPZ de la mémoire programme, - ressources qui peuvent être un clavier, afficheur, etc, - mémoire des données constituée par une partie de la RAM (31), - hâte. Les flêches de la figure indiquent le sens du flux d'information et le texte associé à la flèche définit: - L'instruction permettant l'action de transfert. Les instructions sont: - 11 - - OUT ou IN, instructions d'entrée-sortie, - TPP, transfert de mémoire programme à mémoire programme, - TPR ou GPTR, transfert de mémoire programme à mémoire de données, - TRP ou PPTR, transfert de mémoire de données à mémoire programme. - Le type de mémoire o doit être localisée l'instruction. Le type est spécifié par une ou deux lettres accolées au mnémonique. La minuscule "c" précise que l'instruction est en CPZ seulement. Les minuscules "n, c" précisent que l'instruction est en CPZ ou NPZ. Par exemple, la boucle notée 60 signifie que l'on peut transférer des informations de CPZ en CPZ uniquement grâce à l'instruction TPP implantée en CPZ. Les échanges représentés par la référence 61 spécifient que l'on peut transférer des informations entre les ressources du système et la zone CPZ uniquement grâce à une instruction d'entrée-sortie implantée en zone CPZ. Les échanges représentés par la référence 62 spécifient que l'on peut transférer des informations entre une zone NPZ et une autre entité du système uniquement grâce à une instruction implantée en CPZ ou en NPZ. En ce qui concerne le gestionnaire de consignes, celui-ci exécutera les consignes de téléchargement/lecture en fonction de la valeur ECW1/ECW2, positionnée grâce à l'instruction CHSB implantée en CPZ uniquement. - 12 - REVENDICATIONS t. Système comprenant un terminal relié par une ligne de transmission à une unité centrale, le terminal comportant une mémoire divisée en une mémoire programme et une mémoire vive de travail (314), la mémoire programme comportant elle-même une mémoire volatile (31), une mémoire sauvegardée non volatile (32) et une mémoire résidente (30), caractérisé en ce que chacune des mémoires constituant la mémoire programme est partagée au moins en une zone non certifiée "NPZ" (311, 321, 301) et une zone certifiée "CPZ" (312, 302, 322), le terminal comportant un programme interpréteur (300) entre un programme écrit dans un langage compact évolué et universel et le langage propre au microprocesseur du terminal, ce programme interpréteur et de gestion de consignes pouvant accéder à chacune des parties de la mémoire et un programme de contrôle du téléchargement "TELESEC" comportant au moins une instruction "CHSB" dont le mot de commande "ECW" est stocké dans un des registres de la zone de travail (314) et exprime les possibilités de téléchargement des différentes zones. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire programme comporte en plus des zones de boite à lettres (313, 323). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mot de commande "ECW" comporte un premier champ destiné à commander un téléchargement et une lecture dans une zone non certifiée "NPZ"; un deuxième champ destiné à commander un téléchargement et une lecture dans une zone certifiée "CPZ"; - 13 - un troisième champ destiné à autoriser le lancement d'un programme dans une zone non certifiée "NPZ"; un quatrième.champ destiné à autoriser le lancement d'un programme dans une zone certifiée "CPZ"; un cinquième champ destiné à commander un téléchargement et une lecture des registres de la mémoire de travail (314); un sixième champ permettant d'autoriser l'ouverture d'une session. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le programme de téléchargement comporte une instruction de transfert de bloc mémoire d'une zone non certifiée "NPZ" vers une zone certifiée "CPZ" et que l'exécution de cette instruction n'est rendue possible par l'interpréteur (300) que dans le cas o cette instruction est elle-même stockée dans une zone certifiée "CPZ". 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le programme de téléchargement de ne peut être accédé qu'à une adresse de routine commençant par une instruction spécifique (ENTRY). 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones boîte à lettres ne sont accessibles que sur présentation d'une clé.