Brevet FR2719924A1 — publié le 19951117

La présente invention concerne un procédé de déverrouillage de l'accès d'un outil de téléchargement d'un fichier, à un calculateur de pilotage du fonctionne- ment d'au moins un organe fonctionnel d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé dans lequel le fichier à télécharger comprend entre autres des informations d'identification du calculateur dans lequel il doit être téléchargé et une clef d'accès à celui-ci et le calculateur comporte une unité à microprocesseur associé à des moyens de mémorisa- tion dans lesquels sont stockées des informations d'iden- tification du calculateur et une clef d'accès à celui-ci. On connaît déjà dans l'état de la technique, des calculateurs de pilotage de ce type qui comportent une unité à microprocesseur associée à des moyens de mémorisa- tion. Les progrès de la technologie informatique ont permis par utilisation de circuits numériques de plus en plus performants, d'apporter beaucoup plus de souplesse à la réalisation des systèmes informatiques notamment embarqués à bord des véhicules automobiles. Cependant, l'introduction croissante de program- mes dans les équipements, s'accompagne de nouveaux problè- mes liés à la nature spécifique du produit logiciel et à son élaboration. La souplesse de modification est telle qu'elle absorbe la majeure partie des adaptations de système, mais cette souplesse n'est qu'apparente car une modification mineure de code peut avoir des répercutions sur l'ensemble du logiciel. Les problèmes de maintenance des logiciels sont d'un ordre différent de ceux du matériel. En effet, un logiciel ne tombe pas en panne, mais il faut pour le corriger ou le modifier le même niveau de compétence que pour l'élaborer. Or, la structure actuelle des calculateurs et les méthodes d'accès à ceux-ci sont telles que ceux-ci ne sont pas protégés efficacement contre des modifications de programmes non autorisées. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de déverrouillage de l'accès d'un outil de téléchargement d'un fichier, à un calculateur de pilotage du fonctionne- ment d'au moins un organe fonctionnel d'un véhicule automobile, dans lequel le fichier à télécharger comprend entre autres des informations d'identification du calcula- teur dans lequel il doit être téléchargé et une clef d'accès à celui-ci et le calculateur comporte une unité à microprocesseur associée à des moyens de mémorisation dans lesquels sont stockées des informations d'identification du calculateur et une clef d'accès à celui-ci, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - transmission par le calculateur d'au moins certaines des informations d'identification stockées dans les moyens de mémorisation de celui-ci, à destination de l'outil de téléchargement; - vérification par l'outil de téléchargement de la cohérence entre les informations d'identification transmises par le calculateur et les informations d'iden- tification correspondantes contenues dans le fichier à télécharger; - en cas de cohérence entre ces informations, génération par l'outil de téléchargement d'une demande de déverrouillage du calculateur; - en réponse à cette demande, génération par le calculateur, d'un nombre aléatoire et calcul à l'aide d'une relation déterminée d'un premier code de déverrouil- lage à partir de ce nombre aléatoire et de la clef d'accès stockée dans les moyens de mémorisation de celui-ci; - émission par le calculateur, à destination de l'outil de téléchargement, du nombre aléatoire; - calcul par celui-ci, à l'aide de la relation déterminée, d'un second code de déverrouillage à partir du nombre aléatoire fourni par le calculateur et de la clef d'accès contenue dans le fichier à télécharger; - transmission par l'outil de téléchargement de ce second code de déverrouillage à destination du calcula- teur; - comparaison par le calculateur des premier et second codes de déverrouillage; et - en cas de correspondance entre les premier et second codes, déverrouillage du calculateur, pour permet- tre l'accès à celui-ci par l'outil de téléchargement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé qui représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un calculateur de pilotage. On reconnaît sur cette figure, un calculateur de pilotage d'au moins un organe fonctionnel d'un véhicule automobile, du type comportant une unité à microprocesseur désignée par la référence générale 1 associée à des moyens de mémorisation 2. Ce calculateur peut aussi bien être un calcula- teur de contrôle du fonctionnement du moteur du véhicule, qu'un calculateur de commande de boîte de vitesses élec- tronique, de contrôle de suspension, de climatisation ou encore d'ordinateur de bord. Tous ces systèmes embarqués sur véhicule, peuvent en effet présenter une structure basée sur l'em- ploi d'un microprocesseur ou d'un microcontrôleur associé à des mémoires. Les moyens de mémorisation 2 comprennent par exemple: 1) une mémoire non volatile 3 adaptée pour stocker un programme de démarrage du calculateur, 2) une mémoire flash 4 adaptée pour stocker au moins un programme d'application pour l'organe fonction- nel, 3) au moins une mémoire de données 5, et 4) une mémoire non volatile électriquement pro- grammable 6 adaptée pour stocker des informations d'iden- tification du calculateur et dudit au moins un programme d'application. Le calculateur doit en effet contenir un pro- gramme de démarrage ou de "BOOT" implanté dans une mémoire non volatile de type EEPROM ou flash paginée du coeur numérique afin de permettre par exemple le lancement d'un téléchargement du programme d'application dans le calcula- teur. La mémoire de programme d'application correspond à une zone de stockage du programme qui permet au calcula- teur électronique d'assurer la fonction pour lequel il a été conçu. Il inclut aussi bien le programme que les données ainsi que les calibrations. La mémoire de données 5 est en fait une zone de données correspondant à la place de mémoire nécessaire au traitement des caractères reçus, par exemple sur une ligne de diagnostic du véhicule et au programme de télécharge- ment de celui-ci. La mémoire non volatile électriquement program- mable 6 de stockage des informations d'identification du calculateur est utilisée dans la mesure o le calculateur doit posséder une zone d'identification contenant les paramètres nécessaires d'une part à l'identification du calculateur et d'autre part, à l'identification du pro- gramme d'application. Pour les calculateurs munis d'une mémoire EEPROM, la zone d'identification est stockée dans cette mémoire afin d'être sauvegardée en permanence, tandis que pour les autres calculateurs, elle est stockée directement dans la mémoire Flash EPROM. Cette zone d'identification comporte en outre les informations suivantes: LABEL TAILLE RANGE CHKSUM Mot 0O..65535 CLEF Mot -32768..32767 FOURNISSEUR Octet 0O..255 SYSTEME Octet 0..255 DATE-1 3 Octets 00..00..00/31..12..999 APPLICATION Octet 0..255 VERSION Octet 0..255 EDITION 2 Octets 0O..255/0..255 DATE-2 3 Octets 00..00..00/31..12..99 SITE Octet 0O..255 SIGNATURE 3 Octets 00.00.00 NOMBRE Octet O..255 Cette zone d'identification comporte en fait les zones suivantes: 1) CHKSUM qui correspond à une zone de somme de contrôle de la mémoire Flash après téléchargement du code et cette information peut être donnée sur 16 bits. La zone d'identification n'est pas intégrée dans le calcul de la somme de contrôle. Cette zone peut conte- nir le complément à deux du modulo 65536 de la somme des octets téléchargés. Après téléchargement, le calculateur doit calculer sa somme de contrôle qui additionnée à la somme de contrôle de la zone d'identification doit être égale à zéro. 2) CLEF qui correspond à une zone de clef d'accès au calculateur. Cette information sur 16 bits par exemple, donne la clef d'accès au programme de télécharge- ment et cette clef est inopérante lorsque sa valeur est égale à zéro. 3) FOURNISSEUR qui correspond à une zone d'iden- tification du fournisseur du calculateur codée par exemple sur 8 bits et qui permet d'identifier celui-ci à partir d'une logique de codage déterminée quelconque. 4) SYSTEME qui correspond à une zone d'identifi- cation de la famille du calculateur, c'est à dire la définition du matériel de cette famille, codée par exemple sur 8 bits. ) DATE-1 qui correspond à une zone d'indication de la date de fabrication du calculateur, par exemple sur trois octets. Le premier octet peut indiquer le jour du mois de fabrication, le second, le mois de l'année, et le troisième, l'année du siècle. 6) APPLICATION qui correspond à une zone d'iden- tification du type d'application, codée par exemple sur 8 bits, auquel est destiné le programme d'application et qui correspond à une version de matériel différente pour un système donné. 7) VERSION qui correspond à une zone d'identifi- cation de la version du programme d'application stocké, c'est à dire une information codée sur 8 bits par exemple, qui caractérise la version du logiciel qui fonctionne dans le calculateur. 8) EDITION qui correspond à une zone d'indica- tion de l'état de modification du programme d'application stocké, codée par exemple sur 16 bits. Le poids fort de cette zone peut correspondre à l'état de modification du logiciel, tandis que le poids faible peut correspondre à l'état de modification de la calibration. Pour les calculateurs qui n'utilisent pas d'indices de calibration, le poids faible peut être forcé à zéro. 9) DATE-2 qui correspond à une zone d'indication de la date de chargement de la version/Edition du pro- gramme d'application stocké. Cette information par exemple sur trois octets identifie la dernière date de programma- tion ou de reprogrammation de la version/Edition du programme du calculateur. Le codage de cette zone est identique à celui de la zone DATE-1. ) SITE qui correspond à une zone d'identifica- tion du site o s'est produit le premier chargement d'un programme d'application dans la mémoire Flash, qui peut se présenter sous la forme d'une information sur 8 bits, codée de manière déterminée quelconque pour identifier ce site. 11) SIGNATURE qui correspond à une zone d'iden- tification de la signature du site o s'est produit le chargement du programme d'application stocké, codée d'une manière déterminée quelconque sur trois octets pour identifier le lieu de reprogrammation du calculateur, et enfin 12) NOMBRE qui correspond à une zone d'indica- tion du nombre de programmes d'application chargés dans la mémoire Flash. Cette information par exemple sur 8 bits identifie le nombre de programmes d'application qui ont été chargés dans ce calculateur et permet également d'identifier la présence d'un programme d'application. Cette variable est gérée directement par le calculateur et permet à tout moment de connaître le nombre de programmations réellement effectuées sur le calculateur et permet par exemple d'identifier les programmations faites par des organismes non autorisés. Afin d'assurer le téléchargement d'un programme d'application dans les meilleures conditions, cette zone d'identification doit être programmée et/ou remise à jour de la manière suivante. La programmation du calculateur peut en effet être découpée en trois phases distinctes qui sont pour la première, une phase correspond à une fabrication du calcu- lateur associée à une première programmation par le fournisseur de celuici, pour la seconde, une phase qui peut être réalisée soit chez le fournisseur du calcula- teur, soit chez l'utilisateur et qui correspond à la programmation de la première application dans celui-ci, et enfin pour la troisième, une phase qui est réservée au service après-vente pour la gestion des évolutions de logiciel. Pour la première phase de programmation chez le fournisseur du calculateur, celui-ci doit programmer une partie de la zone d'identification afin d'identifier le produit et ce d'une façon décrite dans le tableau suivant. Dans ce tableau, les informations codées par le fournisseur sont notées X. LABEL VALEUR REMARQUE CHKSUM O CLEF 0 Autorisation d'écriture FOURNISSEUR XX Code du fournisseur SYSTEME XX DATE-1 XXXX Date de fabrication APPLICATION XX VERSION 0 EDITION 0 _ DATE-2 0 SITE FE SIGNATURE 0 NOMBRE FE Une fois le calculateur livré par exemple chez un fabricant de véhicules automobiles, celui-ci est implanté sur véhicule et la seconde phase de programmation de celui-ci se produit par exemple sur la ligne de montage du véhicule. Cette seconde phase de programmation permet de mettre en place le programme d'application. Cette opération est par exemple réalisée par téléchargement de ce programme dans la mémoire correspon- dante du calculateur, par l'intermédiaire d'une ligne de téléchargement, notée 7 sur la figure. Cette ligne de téléchargement permet de charger au moins un programme d'application dans la mémoire Flash et de remettre à jour la zone d'identification dans la mémoire non volatile électriquement programmable. Cependant, avant d'effectuer le téléchargement de ce code, l'outil de téléchargement correspondant doit corréler des paramètres de la zone d'identification du calculateur avec des paramètres à implanter et qui corres- pondent par exemple aux zones de SYSTEME et d'APPLICATION décrites précédemment. En effet, ces paramètres SYSTEME et APPLICATION du code à implanter doivent être identiques à ceux stoc- kés. La zone d'identification est alors modifiée de la façon suivante, les modifications opérées lors de cette seconde phase de programmation étant notées Y. ISABEL VALEUR REMARQUE CHKSUM YYYY CLEF YYYY FOURNISSEUR XX Code du fournisseur SYSTEME XX DATE-1 XXXXXX Date de fabrication APPLICATION XX VERSION YY EDITION YY DATE-2 YYYYYY SITE YY SIGNATURE O NOMBRE 01 Première programmation Il est impératif que la procédure de télécharge- ment modifie la zone d'identification pour la remettre à jour seulement après la transmission de données et le téléchargement du programme. La troisième phase de programmation, par exemple en service après vente, ne diffère de la précédente que par le fait qu'elle s'effectue sur le véhicule par exemple en service après vente. Avant d'effectuer le téléchargement du code, l'outil de téléchargement doit corréler certains des paramètres de la zone d'identification avec les paramètres à implanter. Ces paramètres sont les paramètres de SYSTEME, d'APPLICATION, de VERSION et d'EDITION. Les paramètres de SYSTEME, d'APPLICATION et de VERSION du code à implanter devront être identiques à ceux correspondants stockés, tandis que le paramètre d'EDITION du code à implanter devra être strictement supérieur au paramètre d'EDITION stocké de la zone d'identification. Dans le cas de calculateurs de contrôle du fonctionnement des moteurs reliés à un clavier d'antidé- marrage codé, il interdit, une fois verrouillé, toute communication avec les lignes de téléchargement, de sorte qu'il est nécessaire de réaliser un déverrouillage préala- ble du calculateur par ce clavier d'antidémarrage codé. La troisième phase de programmation se traduit par les modifications suivantes de la zone d'identifica- tion (modifications notées Z). L.:EL VALEUR REMARQUE CHKSUM ZZZZ CLEF YYYY FOURNISSEUR XX Code du fournisseur SYSTEME XX DATE-1 XXXXXX Date de fabrication APPLICATION XX VERSION YY EDITION ZZ DATE-2 ZZZZZZ SITE ZZ SIGNATURE ZZZZZZ NOMBRE ZZ Incrémentation Z=Y+l Une autre programmation peut également être réalisée lors de l'implantation d'un calculateur de rechange. Le calculateur ne possédant à l'origine que l'étiquette du fournisseur, une seconde étiquette est adjointe par les services après vente lors de la pro- grammation de ce calculateur de rechange. Cependant, cette programmation d'un calculateur de rechange ne diffère pas des procédures décrites précé- demment et seule la zone d'identification est modifiée, et se présente de la façon suivante (modifications notées W). = =^B VALEUR REMARQUE CHKSUM WWWw CLEF WWWW FOURNISSEUR XX Code du fournisseur SYSTEME XX DATE-1 XXXXXX Date de fabrication APPLICATION XX VERSION WW EDITION WW DATE-2 WW SITE FD SIGNATURE WWWWWW NOMBRE 01 Première programmation On conçoit alors que la structure du calculateur permet une remise à niveau très simple du ou des program- mes d'application chargés dans celui-ci et une remise à jour de la zone d'identification. Le téléchargement de ces différentes informa- tions peut par exemple être réalisé par l'intermédiaire d'un outil de téléchargement connecté à une ligne de téléchargement quelconque raccordée à l'ensemble à micro- processeur. Cet outil de téléchargement comporte donc en mémoire les différentes informations nécessaires à ce téléchargement, c'est-à- dire les informations d'identifi- cation du calculateur et la clef d'accès à celui-ci, le nouveau programme d'application pour l'organe fonctionnel, à télécharger dans la mémoire flash du calculateur et les informations de remise à jour de la zone d'identification du calculateur et dudit au moins un programme d'applica- tion. Cependant, pour éviter un effacement ou une reprogrammation parasite ou non-autorisé du calculateur, celui-ci doit posséder un certain nombre de sécurités n'autorisant cette reprogrammation que dans certaines conditions. On conçoit alors que toute étape de reprogramma- tion de ce calculateur doit être précédée par une phase de déverrouillage de l'accès de l'outil de téléchargement d'un fichier quelconque à ce calculateur de pilotage. Cette phase de déverrouillage de l'accès peut être illustrée par exemple par le tableau suivant, dans lequel la colonne de gauche explique les différentes opérations effectuées par le calculateur tandis que la colonne de droite explique les différentes opérations effectuées par l'outil de téléchargement. __':___/1 CALCULATEUR OUTIL DE TELECHARGEMENT 1 Lecture du fichier à té- lécharger, extraction des données d'identification et de la CLEF d'accès au calculateur. 2 Demande des informations d'identification du calcu- lateur 3 Envoi des informations d'identification du _calculateur 4 Vérification de la cohére- nce entre les informations du fichier et les informa- * tions du calculateur 5 Demande de deverrouillage phase 1 6 Génération d'un nombre aléatoire (uuuu) 7 Lecture de la CLEF d'accès dans la zone d'identification du _ calculateur (Z.I). 8 Avec la CLEF d'accès du calculateur et le nombre aléatoire (uuuu) calcul par la formule: (FI (CLEF), F2(uuuu)) d'un premier code de déverrouillage (wwww) 9 Envoi du nombre aléa- toire (uuuu) Avec la CLEF d'accès du fichier et le nombre aléa- toire (uuuu) calcul par la formule: (F1 (CLRIF), F2(uuuu)) d'un second code de déver- rouillage (vvvv) 11 Demande de déverrouillage phase 2, envoi du second code de déverrouillage 12 Comparaison du premier code de déverrouillage du calculateur (wwww) et du second code de déverrouillage de l'outil de télécharge- ment (vvvv) 13 Si égalité alors dé- verrouillage de l'ac- cès au calculateur Sinon le calculateur reste verrouillé Cette phase de déverrouillage comporte une première étape au cours de laquelle l'outil de télécharge- ment lit le fichier à télécharger et en extrait des données d'identification du calculateur et du programme d'application et la clef d'accès au calculateur. Ensuite, se présente une étape de demande des informations d'identification du calculateur par l'outil de téléchargement. Le calculateur transmet alors au moins certaines des informations d'identification stockées dans les moyens de mémorisation de celui-ci, à destination de l'outil de téléchargement. Cet outil vérifie la cohérence entre les infor- mations d'identification transmises par le calculateur et les informations d'identification correspondantes conte- nues dans le fichier à télécharger. En cas de cohérence entre ces informations, l'outil de téléchargement génère une demande de déver- rouillage du calculateur. En réponse à cette demande, le calculateur génère un nombre aléatoire puis lit la clef d'accès contenue dans la zone d'identification du calculateur. Ensuite ce calculateur, à l'aide d'une relation déterminée, calcule un premier code de déverrouillage à partir de ce nombre aléatoire et de la clef d'accès stockée dans les moyens de mémorisation de celui-ci. Le calculateur émet ensuite à destination de l'outil de téléchargement, le nombre aléatoire. L'outil de téléchargement calcule, à l'aide de la relation déterminée, un second code de déverrouillage à partir du nombre aléatoire fourni par le calculateur et de la clef d'accès contenue dans le fichier à télécharger. Ensuite, ce second code déverrouillage est transmis par l'outil de téléchargement à destination du calculateur, qui compare les premier et second codes de déverrouillage pour, en cas de correspondance entre ces premier et second codes, assurer son déverrouillage afin de permettre l'accès à celui-ci par l'outil de télécharge- ment. On conçoit alors que cette phase de déverrouil- lage du calculateur donne accès aux fonctions d'effacement de la mémoire flash pour le programme d'application, au téléchargement d'un nouveau programme d'application dans celle-ci et de mise à jour de la zone d'identification de ce calculateur et du programme d'application. Ceci permet d'augmenter la sécurité de program- mation de ces calculateurs. REVENDICATIONS 1. Procédé de déverrouillage de l'accès d'un outil de téléchargement d'un fichier, à un calculateur de pilotage du fonctionnement d'au moins un organe fonction- nel d'un véhicule automobile, dans lequel le fichier à télécharger comprend entre autres des informations d'iden- tification du calculateur dans lequel il doit être télé- chargé et une clef d'accès à celui-ci et le calculateur comporte une unité à microprocesseur (1) associée à des moyens de mémorisation (2) dans lesquels sont stockées des informations d'identification du calculateur et une clef d'accès à celui-ci, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - transmission par le calculateur d'au moins certaines des informations d'identification stockées dans les moyens de mémorisation de celui-ci, à destination de l'outil de téléchargement; - vérification par l'outil de téléchargement de la cohérence entre les informations d'identification transmises par le calculateur et les informations d'iden- tification correspondantes contenues dans le fichier à télécharger; - en cas de cohérence entre ces informations, génération par l'outil de téléchargement d'une demande de déverrouillage du calculateur; - en réponse à cette demande, génération par le calculateur, d'un nombre aléatoire (uuuu) et calcul à l'aide d'une relation déterminée, d'un premier code de déverrouillage (wwww) à partir de ce nombre aléatoire et de la clef d'accès stockée dans les moyens de mémorisation de celui- ci; émission, par le calculateur à destination de l'outil de téléchargement, du nombre aléatoire (uuuu); - calcul par celui-ci, à l'aide de la relation déterminée, d'un second code de déverrouillage (vvvv) à partir du nombre aléatoire (uuuu) fourni par le calcula- teur et de la clef d'accès contenue dans le fichier à télécharger; transmission par l'outil de téléchargement de ce second code de déverrouillage (vvvv) à destination du calculateur; - comparaison par le calculateur des premier et second codes de déverrouillage; et - en cas de correspondance entre les premier et second codes, déverrouillage du calculateur, pour permet- tre l'accès à celui-ci par l'outil de téléchargement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données d'identification du calculateur et la clef d'accès à celui-ci sont stockées dans une mémoire non volatile électriquement programmable des moyens de mémorisation (2) associés à l'unité à microprocesseur (1).