Brevet FR2654288A1 — publié le 19910510

La présente invention a pour objet un procédé d'authentifica- tion d'une carte à microprocesseur et à un système le mettant en oeuvre. Dans un réseau de télévision à péage, tel que celui décrit par les demandes de brevets français 88 06 121 et 87 17 092, les déco- deurs des abonnés nécessitent, pour désembrouiller des émissions crypées, des cartes à microprocesseur (connues sous l'appellation de "tsmart cards") Pour limiter les risques de fraude, on peut prévoir de changer ces cartes périodiquement, par exemple chaque trimestre, en "dévalidant" les cartes venant à expiration par envoi d'une ten- sion appropriée à une entrée déterminée de la carte Toutefois, ces réseaux ne sont pas prévus pour détecter l'utilisation de cartes contrefaites ou de simulateurs de cartes. La présente invention a pour objet un procédé empêchant d'utiliser des cartes contrefaites ou de les simuler, ou de réutili- ser des cartes à microprocesseur après la fin de leur période de vali- dité, dans un système comportant au moins un centre de gestion et au moins un terminal qui lui est relié. La présente invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé, dispositif simple et ne nécessi- tant pas de transformations importantes du matériel déjà utilisé sur lequel il peut être implanté. Le procédé conforme à l'invention consiste à faire produire aux cartes de chaque terminal, pendant au moins une partie du temps pendant lequel une carte y est insérée, au moins une opération d'au- thentification De façon avantageuse, l'opération d'authentification comprend au moins deux opérations combinatoires différentes, qui sont effectuées à partir d'un nombre choisi aléatoirement par les cartes et/ou d'un nombre secret mémorisé dans les cartes Si la réponse d'une carte est incorrecte, le lecteur de cartes inhibe la carte. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention, est du type comprenant au moins un centre de gestion relié à au moins un dispositif lecteur de cartes à microprocesseur, et selon l'inven- tion le lecteur de cartes comporte des moyens de commande de produc- tion de signaux d'authentification, des moyens d'analyse de réponse des cartes introduites dans le dispositif lecteur et des moyens de de commande d'inhibition et/ou de dévalidation de cartes Le centre de gestion comporte des moyens pour produire des messages de commande d'opérations d'authentification. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, dont la figure unique est un bloc diagramme d'un système incluant un dispositif conforme à l'invention. L'invention est décrite ci-dessous en référence à un réseau de télévision à péage, mais il est bien entendu qu'elle peut être mise en oeuvre dans de nombreux autres systèmes comportant au moins un centre de gestion et/ou de contrôle et/ou de distribu- tion de biens ou de prestations payantes diverses appelé ici sim- plement "centre de gestion", relié par câbles ou par ondes radio- électriques à un ou plusieurs appareils accessibles à des utilisa- teurs ou à des abonnés se servant de cartes à microprocesseur pour obtenir ces prestations A titre d'exemple, on peut citer un sys- tème bancaire ou un réseau de pompes à essence ou un réseau de caisses enregistreuses de magasins de vente de produits divers ou bien un système de surveillance de mouvements de bien et/ou de per- sonnes. Pour simplifier les explications, on n'a représenté sur le dessin, en plus de l'émetteur 1 de programmes de télévision, qu'un seul récepteur de télévision, qu'un seul récepteur de télévision d'abonné 2. L'émetteur 1 diffuse, au moins une partie du temps, des pro- grammes cryptés. Le récepteur 2 comporte dans son canal vidéo (non représenté en détail), un circuit numérique 3 de désembrouillage, par exemple tel que celui décrit dans la demande de brevet français 88 06 121. Le circuit 3 est relié à un circuit 4 d'interface coopérant avec une carte 5 à microprocesseur ("smart card") ou une carte à mircroprocesseur et à "jetons" (carte pré-chargée comportant un cer- tain nombre de connexions, correspondant chacune à un crédit de pro- gramme "pay per view") qui sont "grillées" au fur et à mesure de l'u- tilisation de la carte. Comme précisé dans la demande de brevet précitée, l'émetteur 1 diffuse, en plus des programmes, des données permettant de désem- brouiller ces programmes lorsqu'ils sont embrouillés à l'émission. La carte 5 permet de désembrouiller ces programmes, par exemple de la façon décrite dans la susdite demande de brevet français. Selon l'invention, l'émetteur 1 diffuse sous la commande d'un circuit 1 ', en plus desdites données de désembrouillage et, de préférence indépendamment de ces données, des messages d'authen- tification Ces messages d'authentification sont avantageusement cryptés de toute façon appropriée La carte 5 comporte, dans sa section protégée, en plus des données permettant de désembrouiller lesdits programmes, des données permettant de décrypter lesdits messages et d'y répondre. Bien entendu, les données secrètes de "signature" de chaque carte sont uniques et donnues uniquement du centre de gestion, deux cartes ne peuvant avoir la même "signature". Les messages émis, de préférence irrégulièrement, par l'émet- teur 1 sont cryptés et, de préférence mélangés à des données de ser- vice Selon un mode de réalisation avantageux, ces messages comman- dent à un circuit 4 ' du lecteur de cartes 4 de faire effectuer à la carte 5 au moins deux opétations combinatoires différentes. La carte 5 comporte dans une zone de sa mémoire, inhibée en accès depuis l'extérieur, en particulier deux sortes de données: d'une part son identité ID, qui n'est pas nécessairement secrète, et d'autre part au moins un nombre secret S très long (plusieurs cen- taines de bits par exemple), qui représente sa "signature". L'indentité ID peut avantageusement servir à mettre hors service des cartes contrefaites En effet, il est presque certain que des cartes contrefaites sont toutes identiques à une carte valide et ont donc toutes la même identité Une personne du centre de ges 7 tion peut acheter auprès d'un ou de plusieurs revendeur des cartes suspectes et en vérifier l'authenticité, ce qui est facile à faire puisque le fabricant de cartes communique au centre de gestion les données mémorisées dans les cartes Si la vérification révèle que les cartes sont contrefaites, il suffit au centre de gestion d'en- voyer des ordres de dévalidation aux cartes ayant cette même iden- tité. Les opérations combinatoires effectuées par les cartes d'un réseau reposent sur des concepts statistiques, et la loi des grands nombres, assurant une connaissance nulle du nombre secret S ("zéro knowledge") On se référera par exemple à l'article de MM GOLDWAS- SER, MICALI et RACKOFF: "The knowledge Complexity of Interactive Proof Systems", 17th ACM Symposium on Theory of Computation, mai 1985 ainsi qu'à l'article de A SHAMIR: "Identity-Based Cryptosystems and Signature Schemes", Proceedings of Crypto'84, notes de lecture dans Computer Science n O 196, Editions Springer, 1985. Pour ce faire, la carte 5 ne transmet jamais la valeur S au lecteur de cartes mais soit un nombre obtenu (par exemple par élévation au carré) à partir d'un nombre choisi aléatoirement par la carte, soit un nombre résultant de la combinaison de S avec ce nombre choisi aléatoirement L'émetteur 1 demande, de façon aléa- toire, au lecteur de cartes 4 de faire effectuer à la carte 5 soit un calcul à partir dudit nombre obtenu à partir d'un nombre choisi aléatoirement pour retrouver ce nombre choisi, (extraction d'une racine carrée pour l'exemple précité), soit une combinaison dudit nombre choisi aléatoirement avec le nombre S Ainsi, la carte 5 ne transmet jamais au lecteur 4 le nombre secret S, mais des nombres à partir desquels il est extrêmement improbable de retrouver S, ce qui est d'autant plus vrai si les opérations effectuées pa la carte sont rapprochées dans le temps. Pour augmenter la sécurité, on peut prévoir de dévalider définitivement la carte 5 au premier faux résultat (inhibition phy- sique) On peut en outre faire afficher dans le récepteur 2, par exemple sur l'écran de ce récepteur, une indication de carte non valide Bien entendu, le lecteur de cartes 5 doit alors comporter des moyens empêchant tout "pirate" de bloquer un signal de dévali- dation de la carte, par exemple tels que ceux décrits dans la Demande de Brevet N O 89 14 417 de la demanderesse. On peut également prévoir que l'émetteur 1 envoie, aléa- toirement, aux différents récepteurs des messages-leurres, c'est- à-dire des messages ne commandant aux cartes aucune opération ou commandant des opérations factices. REVENDICATIONS 1 Procédé d'authentification d'une carte à microprocesseur dans un système comportant au moins un centre de gestion et/ou de contrôle et/ou de distribution de prestations relié à au moins un terminal comprenant au moins un lecteur de cartes à microprocesseur, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire produire aux cartes de chaque terminal, pendant au moins une partie du temps pendant lequel une carte y est insérée, au moins une opération d'authentifi- cation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'opération d'authentification est commandée par des messages produits par le centre de gestion. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'opération d'authentification comprend au moins deux opé- rations combinatoires différentes. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les opérations combinatoires sont effectuées à partir d'un nombre choisi aléatoirement par les cartes. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que l'une au moins des opérations combinatoires est effectuée à partir d'un nombte secret mémorisé dans les cartes. 6 Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac térisé par le fait que si le résultat de l'opération effectuée par une carte est incorrect, on inhibe le fonctionnement du terminal en question. 7 Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac térisé par le fait que si le résultat de l'apération effectuée par une carte est incorrect, cette carte est dévalidée physiquement. 8 Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé par le fait que lorsque l'opération effectuée par une carte est incorrecte, un dispositif d'affichage du terminal affiche une indication de carte non valide. 9 Procédé selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le centre de gestion envoie en outre des messages- leurres. 10 Dispositif d'authentification d'une carte à microproces- seur dans un système comportant au moins un centre de gestion ( 1) relié à au moins un terminal,2 comprenant au moins un lecteur du cartes à microprocesseur, caractérisé par le fait que le lecteur du terminal comporte des moyens ( 4 ') de commande de production de signaux d'authentification, des moyens d'analyse de réponse des cartes utilisées ( 5) et des moyens de commande d'inhibition et/ou de dévalidation de cartes. 11 Dispositif d'authentification selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le centre de gestion comporte des moyens ( 1 ') pour produire des messages de commande d'opérations d'authenti- fication. 12 Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, carac térisé par le fait que l'on mémorise dans les cartes au moins un nombre secret (S). 13 Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, carac- térisé par le fait que l'on mémorise dans les cartes l'identité de ces cartes (ID). 14 Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, carac- térisé par le fait que chaque lecteur de cartes comporte des moyens empêchant de bloquer un signal de dévalidation des cartes utilisées. Système de télévision à péage, caractérisé par le fait qu'il met en oeuvre le procédé d'authentification selon l'une des revendications 1 à 9. 16 Système de télévision à péage, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'authentification selon l'une des revendications 10 à 14. A_