Brevet FR2745404A1 — publié le 19970829

La présente invention concerne les objets portatifs à mémoire tels que les cartes à puce, comportant un crédit initial permettant d'accéder à un service tant que ce crédit n'est pas épuisé. L'un des problèmes que posent de tels objets réside dans leur abandon par le détenteur à l'épuisement du crédit. On a cherché à centraliser la récupération de ces objets pour éviter leur dissémination et l'un des moyens mis en oeuvre dans ce but consiste, pour inciter le détenteur à se rendre à un point de collecte à conférer à l'objet une fonction de billet ou de ticket de loterie. Le principe consiste donc à associer à l'objet un numéro qui est comparé au point de collecte à une table de numéros gagnants. Le collecteur peut alors retenir tous les objets qui lui sont présentés et délivrer au porteur d'un objet gagnant ou ne retenir que les objets perdants et indiquer au porteur le montant du lot gagné permettant à ce porteur de récupérer son lot auprès d'un tiers habilité qui gardera l'objet gagnant après l'avoir neutralisé. La mise en oeuvre de ce moyen requiert cependant un certain nombre de précautions pour éviter la fraude à tous les stades de la vie de l'objet (carte). Ainsi, au stade de l'association d'une carte et d'un numéro gagnant il convient de prévenir toute tentative de la part d'un préposé indélicat de l'émetteur de l'objet pour repérer et retenir à son profit tout ou partie des cartes gagnantes. Par ailleurs au stade final de la collecte des cartes, il convient d'empêcher la réutilisation de cartes gagnantes par un proposé indélicat du collecteur voire par le porteur lui-même. Enfin il est souhaitable de ne permettre à la carte sa fonction de ticket de loterie qu'après épuisement de son crédit initial, afin de dissuader les utilisateurs de ne considérer ces cartes que comme des tickets de loterie, ce qui les détourneraient de leur fonction première et afin de pouvoir affecter à quelques unes de ces cartes des lots plus importants que leur propre valeur marchande. A cet effet l'invention a donc pour premier objet un dispositif portatif à mémoire à loterie, comportant une première zone de mémoire effaçable et inscriptible à la manière d'un boulier, destinée à recevoir au moment de la personnalisation un crédit initial d'unités à décomptage irréversible, et au moins une seconde zone effaçable et inscriptible, cette seconde zone constituant une zone d'inscription pour une valeur modifiée après chaque décompte (ou multiple de décomptes) d'unités selon une fonction de la valeur présente dans cette zone, la valeur présente dans cette zone après le décompte de la dernière unité du crédit constituant la clé d'une fonction de décryptage d'une information chiffrée introduite au moment de la personnalisation de l'objet dans une troisième zone non réinscriptible de la mémoire. L'invention a pour second objet un procédé de personnalisation d'un dispositif portatif conforme à celui décrit ci-dessus qui consiste à choisir un nombre aléatoire associé à une information, à inscrire ce nombre dans la seconde zone susdite, à utiliser ce nombre dans une fonction de calcul pour obtenir un résultat qui en dépend, à mettre en oeuvre cette fonction de calcul autant de fois moins une que la carte contient d'unités ou de multiples d'unités correspondant au crédit initial, à utiliser le dernier résultat de cette fonction de calcul comme clé de cryptage pour chiffrer l'information associée au nombre aléatoire et à stocker l'information chiffrée dans la v troisième zone. De manière préférée, la fonction de calcul est construite pour pouvoir être traitée par des calculateurs de puissances de calcul différentes, sa mise en oeuvre lors de la personnalisation étant effectuée par le calculateur le plus puissant. Un troisième objet de l'invention consiste en un système d'exploitation du dispositif portatif personnalisé conformément au procédé ci-dessus qui comprend au moins un terminal associé à une unité de gestion du décomptage des unités et à un calculateur destiné à appliquer la fonction de calcul après le décomptage de chaque unité ou multiple d'unités à partir de la valeur présente dans la seconde zone de mémoire de l'objet portatif et à présenter à cette mémoire le résultat obtenu par cette application. De manière avantageuse, la puissance du calculateur et/ou la structure de la fonction sont telles que le temps de calcul est de l'ordre de la seconde. Selon l'invention le système comprend également au moins un terminal différent du terminal susdit associé à une unité d'identification de l'information codée qui comporte un calculateur pour appliquer une fonction de décryptage inverse de la fonction de cryptage, avec pour clé la valeur présente dans la seconde zone de mémoire lorsque l'ensemble des décomptes a été réalisé et qui, l'information étant déchiffrée, inscrit dans au moins une partie de la seconde zone de mémoire un code d'invalidation de la carte correspondant à la dernière application de calcul à la valeur présente dans cette zone de mémoire. La structure de mémoire d'une carte conforme à l'invention, son mode de personnalisation et le système d'exploitation qui est mis en oeuvre constituent autant de moyens permettant de limiter les possibilités de fraude tant au stade de la personnalisation qu'au stade de l'utilisation de cette carte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 illustre la structure de la mémoire d'un objet conforme à l'invention, - la figure 2 illustre par un schéma le procédé de personnalisation de cet objet, - la figure 3 illustre schématiquement l'une des phases mises en oeuvre dans le système d'exploitation de la carte, - la figure 4 illustre schématiquement les opérations effectuées par le système d'exploitation lorsque la carte est épuisée. La mémoire représentée schématiquement à la figure 1 comporte trois zones. La première zone 1 est constituée, dans le cas de la figure, par deux registres à huit bits destinés à fonctionner de manière connue comme boulier pour le décompte des unités formant le crédit installé dans la carte. Une seconde zone 2 dite "zone d'état" comporte dans le cas de figure 48 bits. Elle est inscriptible et effaçable. Dans une troisième zone 3 comprenant ici 64 bits, il est possible d'inscrire une information une seule fois, protégée de manière connue par un fusible et qui ne peut être par la suite que lue. La figure 2 illustre le procédé de personnalisation de la carte selon l'invention, cette opération de personnalisation n'intéressant que les zones 2 et 3 de la mémoire. A partir d'une table aléatoire constituée d'un ensemble de nombre N-par exemple de 48 bits - et à partir d'une table de gains constituée d'un nombre déterminé de gains G, on tire, pour la carte considérée, un nombre N de cet ensemble, et un gain G. Ce nombre N est introduit dans la zone d'état 2 de la carte et dans une unité de calcul 4 comme valeur de départ d'un traitement au moyen d'une fonction F. Cette fonction est une fonction mathématique complexe qui à partir du nombre N donne un résultat sous forme d'un autre nombre de 48 bits. Pour les besoins de l'explication on supposera que le crédit de la carte se compose de 64 unités et que, en phase d'utilisation de la carte, le système d'exploitation décrit ci-après, intervient à chaque décompte d'unités. Dans une variante, il pourrait intervenir que tous les deux, trois,. décomptes, cela dépendant du choix de l'émetteur de la carte. L'unité de calcul 4 traite le nombre N en étant appliquée 63 fois. Le dernier résultat de ce traitement constitue un nombre de 48 bits utilisés comme clé K d'une fonction de cryptage ou chiffrage 1/DES de la valeur G du gain. La valeur G du gain chiffré est un nombre de 64 bits KG qui est inscrit dans la zone 3 de la mémoire de la carte. Lorsque la carte est utilisée, elle est introduite dans un terminal d'exploitation qui, de manière classique, procède au décompte des unités en livrant le service correspondant à ce décompte et, selon l'invention, procède à un traitement de la donnée contenue dans la zone de mémoire 2. Ce traitement consiste en ce qu'à chaque décompte d'unités, la valeur de la donnée contenue dans cette mémoire 2 est présentée à l'entrée d'un calculateur 5 qui lui applique la fonction F pour obtenir un résultat R. Ce résultat est alors inscrit dans la zone 2 en remplacement de la valeur précédente. Lorsque la dernière unité est consommée, le nombre contenu dans la zone 2 est une dernière fois traité par la fonction F et le dernier résultat est inscrit à nouveau dans cette zone 2 aux lieu et place de la valeur précédente. On comprend que pour 64 unités décomptées, il y a eu 63 applications successives de la fonction F si bien que le nombre qui se trouve dans la zone 2 correspond exactement au nombre K c'est-à-dire à la clé de chiffrage du gain inscrit dans la zone 3. La carte comporte donc tous les éléments nécessaires à un dernier traitement pour connaître la valeur du gain qu'elle contient. Le porteur d'une carte épuisée est alors incité, pour connaître cette valeur, à se rendre soit chez le détaillant qui lui a vendu la carte, soit auprès d'un centre collecteur spécialisé qui est habilité à payer les gains inscrits. Dans cet organisme il existe un terminal connecté à une unité de traitement de la carte représenté schématiquement à la figure 4. Par ce terminal, la carte épuisée est reliée à une unité de traitement 6 comportant un calculateur DES permettant le décryptage de la carte en utilisant la valeur inscrite dans la zone 2 comme clé de décryptage de l'information contenue dans la zone de mémoire 3 de la carte. Le résultat de ce déchiffrage apparaît en clair sur n'importe quel écran d'affichage ou terminal d'impression 7 accessible au porteur de la carte. Comme le centre collecteur est habilité au paiement, il procède donc au paiement du gain et ce paiement étant exécuté, une phase finale de traitement de la carte est enclenchée ; elle consiste à présenter en entrée d'une autre unité de calcul 8 la valeur contenue dans la zone de mémoire 2 de la carte, cette unité de calcul appliquant à cette valeur la fonction F pour une soixante quatrième fois afin d'inscrire dans la zone 2 un résultat Nf final qui forme un code d'invalidation définitive de la carte. Dans la mesure où le porteur de la carte se présente non pas dans un centre collecteur mais chez un détaillant, seule la première partie du traitement est exécutée par le terminal présent chez le détaillant. Ainsi le porteur de la carte est-il informé du montant de son gain. Il peut alors se présenter au centre collecteur pour le recevoir, le paiement entraînant de préférence de manière automatique l'opération d'invalidation. L'une des caractéristiques de l'invention réside dans la fonction mathématique F appliquée à la détermination de la clé de cryptage et de décryptage. Cette fonction doit demander une puissance de calcul très importante de manière que, traitée par un calculateur ordinateur ordinaire, sa mise en oeuvre demande un temps relativement long de l'ordre de la seconde voir de quelques secondes. Cette qualité est une garantie contre un certain type de fraude qui constituerait, à partir de cartes personnalisées, à lire les zones 2 et 3 de cette carte et à simuler sur un calculateur séparé, la dépense de toutes les unités afin de déterminer sans épuiser la carte, si celle-ci est ou non gagnante. Si chaque étape de calcul prend trois secondes, le temps pour simuler l'épuisement d'une carte prendra trois minutes, et si par exemple, une carte sur mille est gagnante, l'examen d'un lot de mille cartes prendra cinquante heures. Ceci devient tout à fait prohibitif pour un fraudeur. On sait cependant que même si la fonction de calcul demande une puissance très importante il est possible de la construire de manière qu'en utilisant un terminal possédant un secret, le calcul puisse se faire bien plus rapidement. Cette propriété pourra être utilisée au moment de la personnalisation de la carte pour diminuer le temps de calcul nécessaire à cette personnalisation, celle-ci exigeant d'exécuter 63 fois par exemple la fonction. REVENDICATIONS 1. Dispositif portatif à mémoire à loterie, comportant une première zone de mémoire (1) effaçable et inscriptible à la manière d'un boulier destiné à recevoir au moment de la personnalisation un crédit initial d'unités à décomptage irréversible et au moins une seconde zone (2) effaçable et inscriptible, caractérisé en ce que la seconde zone (2) constitue une zone d'inscription pour une valeur modifiable après chaque décompte ou multiple de décompte d'unités selon une fonction de la valeur présente dans cette zone, la valeur présente dans cette zone après le décompte de la dernière unité du crédit constituant la clé d'une fonction de décryptage (DES) d'une information chiffrée introduite au moment de la personnalisation de l'objet dans une troisième zone (3) de mémoire. 2. Procédé de personnalisation d'un dispositif portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à choisir un nombre aléatoire (N) et une information (G), à inscrire ce nombre (N) dans la seconde zone (2) susdite, à utiliser ce nombre (N) dans une fonction de calcul (F) pour obtenir un résultat (R) qui en dépend, à mettre en oeuvre cette fonction de calcul autant de fois moins une que la carte contient d'unités ou de multiples d'unités correspondant au crédit initial, à utiliser le dernier résultat (K) comme clé de cryptage pour chiffrer l'information (G) et à stocker l'information chiffrée (K G) dans la troisième zone (3). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fonction de calcul (F) est construite pour pouvoir être traitée par des calculateurs de puissance de calcul différente, sa mise en oeuvre lors de la personnalisation étant effectuée par le calculateur (4) plus puissant. 4. Système d'exploitation d'un dispositif portatif selon la revendication 1, et personnalisé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un terminal associé à une unité de gestion de décomptage des unités et à un calculateur (5) destiné à appliquer la fonction de calcul (F) après décomptage de chaque unité ou multiple d'unité à partir de la valeur présente dans la seconde zone (2) de mémoire de l'objet portatif et à présenter à cette mémoire pour écriture le résultat (R) obtenu par cette application. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la puissance du calculateur et la structure de la fonction sont telles que le temps de calcul du calculateur d'exploitation est au moins dix fois supérieur au temps de calcul du calculateur de personnalisation. 6. Système selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un terminal différent du terminal susdit associé à une unité (6) d'identification de l'information codée, qui comporte un calculateur pour appliquer une fonction de décryptage (DES), inverse de la fonction de cryptage (1/DES), avec pour clé, la valeur (K) présente dans la seconde zone de mémoire (2) lorsque l'ensemble des unités a été décompté et qui, l'information (K-G) déchiffrée, inscrit dans au moins une partie de cette seconde zone, un code (Nf) de validation de la carte correspondant à la dernière application de la fonction de calcul (F) à la valeur (K) présente dans cette zone de mémoire (2).