Brevet FR2775371A1 — publié le 19990827

La présente invention concerne un procédé de déver- rouillage de l'accès d'un outil de téléchargement d'un fi- chier, à un calculateur de pilotage du fonctionnement d'au moins un organe fonctionnel d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention con- cerne 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 ce- lui-ci et le calculateur comporte une unité à microprocesseur associé à des moyens de mémorisation dans lesquels sont stock- ées des informations d'identification 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 mémorisation. Les progrès de la technologie informatique ont per- mis par utilisation de circuits numériques de plus en plus performants, d'apporter beaucoup plus de souplesse à la réali- sation des systèmes informatiques notamment embarqués à bord des véhicules automobiles. Cependant, l'introduction croissante de programmes dans les équipements, s'accompagne de nouveaux problèmes liés à la nature spécifique du produit logiciel et à son élabora- tion. La souplesse de modification est telle qu'elle ab- sorbe 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 com- pétence 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. Pour résoudre ces problèmes, le document FR-A-2 719 924 propose un 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 fonctionnel d'un véhi- cule automobile, 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 ce- lui-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, comportant les étapes de: - transmission par le calculateur d'au moins cer- taines 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'identification cor- respondantes contenues dans le fichier à télécharger; - en cas de cohérence entre ces informations, géné- ration par l'outil de téléchargement d'une demande de déver- rouillage 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 déverrouillage à par- tir 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 dé- terminée, d'un second code de déverrouillage à partir du nom- bre 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 calculateur; - comparaison par le calculateur des premier et se- cond codes de déverrouillage; et - en cas de correspondance entre les premier et se- cond codes, déverrouillage du calculateur, pour permettre l'accès à celui-ci par l'outil de téléchargement. Le but de l'invention est de perfectionner ce pro- cédé pour améliorer sa résistance aux manipulations frauduleu- ses. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire d'enclenchement du fonctionnement de moyens temporisés d'inhibition du déverrouillage du calcula- teur pendant une période de temps prédéterminée, en cas de discordance entre les premier et second codes. 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 auto- mobile, du type comportant une unité à microprocesseur dési- gnée par la référence générale 1 associée à des moyens de mé- morisation 2. Ce calculateur peut aussi bien être un calculateur de contrôle du fonctionnement du moteur du véhicule, qu'un calculateur de commande de boîte de vitesses électronique, de contrôle de suspension, de climatisation ou encore d'ordina- teur de bord. Tous ces systèmes embarqués sur véhicule, peuvent en effet présenter une structure basée sur l'emploi d'un mi- croprocesseur ou d'un microcontrôleur associé à des mémoires. Les moyens de mémorisation 2 comprennent par exem- ple: 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 fonctionnel, 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'ap- plication. Le calculateur doit en effet contenir un programme de démarrage ou de "BOOT" implanté dans une mémoire non vola- tile 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 calculateur. La mémoire de programme d'application correspond à une zone de stockage du programme qui permet au calculateur 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 téléchargement de celui-ci. La mémoire non volatile électriquement programmable 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 programme 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 par exemple les informations suivantes: LABEL CHKSUM CLEF FOURNISSEUR SYSTEME DATE-1 APPLICATION VERSION EDITION DATE-2 SITE SIGNATURE NOMBRE Cette zone d'identification comporte en fait par exemple 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 contenir le complément à deux du modulo 65536 de la somme des octets télé- chargés. 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. Cette zone n'est pas nécessaire si d'autres moyens de contrôle sont utilisés. 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 téléchargement et cette clef est inopérante lorsque sa valeur est égale par exemple à FFFF, ce qui lorsqu'elle est modifiée, ne permet plus de reve- nir à sa valeur inopérante. 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 lo- gique de codage déterminée quelconque. 4) SYSTEME qui correspond à une zone d'identifi- cation de la famille du calculateur, c'est à dire la défini- tion 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 fa- brication, 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 sys- tème 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 ca- ractérise la version du logiciel qui fonctionne dans le calcu- lateur. 8) EDITION qui correspond à une zone d'indication 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 programme d'ap- plication stocké. Cette information par exemple sur trois oc- tets identifie la dernière date de programmation ou de repro- grammation 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'identification 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 charge- ment 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'indication 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 calcu- lateur et permet à tout moment de connaître le nombre de pro- grammations réellement effectuées sur le calculateur et permet par exemple d'identifier les programmations faites par des or- ganismes non autorisés. D'autres moyens de contrôle peuvent également être envisagés pour reconnaître de telles programmations frauduleu- ses. 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 calculateur associée à une première programmation par le fournisseur de celui-ci, pour la seconde, une phase qui peut être réalisée soit chez le fournisseur du calculateur, 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 réser- vée 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 par- tie 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 O Autorisation d'écriture FOURNISSEUR XX Code du fournisseur SYSTEME XX DATE-1 XXXX Date de fabrication APPLICATION XX VERSION O EDITION O DATE-2 O SITE FE SIGNATURE O 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 met- tre en place le programme d'application. Cette opération est par exemple réalisée par télé- chargement de ce programme dans la mémoire correspondante du calculateur, par l'intermédiaire d'une ligne de télécharge- ment, 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 correspondent 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 stockés. La zone d'identification est alors modifiée de la façon suivante, les modifications opérées lors de cette se- conde phase de programmation étant notées Y. - LABEL 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 0 NOMBRE 01 Première programmation Il est impératif que la procédure de téléchargement modifie la zone d'identification pour la remettre à jour seu- lement 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'ou- til 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 VER- SION du code à implanter devront être identiques à ceux cor- respondants 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 fonc- tionnement des moteurs reliés à un clavier d'antidémarrage co- dé, il interdit, une fois verrouillé, toute communication avec les lignes de téléchargement, de sorte qu'il est nécessaire de réaliser un déverrouillage préalable du calculateur par ce clavier d'antidémarrage codé. La troisième phase de programmation se traduit par les modifications suivantes de la zone d'identification (modifications notées Z). : LABEL VALEU.:. 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 réali- sée lors de l'implantation d'un calculateur de rechange. Le calculateur ne possédant à l'origine que l'éti- quette du fournisseur, une seconde étiquette est adjointe par les services après vente lors de la programmation de ce calcu- lateur de rechange. Cependant, cette programmation d'un calculateur de rechange ne diffère pas des procédures décrites précédemment et seule la zone d'identification est modifiée, et se présente de la façon suivante (modifications notées W). LABEL 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 O1 Première programmation On conçoit alors que la structure du calculateur permet une remise à niveau très simple du ou des programmes d'application chargés dans celui-ci et une remise à jour de la zone d'identification. Le téléchargement de ces différentes informations peut par exemple être réalisé par l'intermédiaire d'un outil de téléchargement connecté à une ligne de téléchargement quel- conque raccordée à l'ensemble à microprocesseur. Cet outil de téléchargement comporte donc en mé- moire les différentes informations nécessaires à ce téléchar- gement, c'est-à-dire les informations d'identification du cal- culateur 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'application. Cependant, pour éviter un effacement ou une repro- grammation 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 reprogrammation de ce calculateur doit être précédée par une phase de déver- rouillage 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 effec- tuées par le calculateur tandis que la colonne de droite ex- plique les différentes opérations effectuées par l'outil de téléchargement. _____ CAL U&EUR OTL ETL.HRGMN I Lecture du fichier à té- lécharger, extraction des données d'identification et de la CLEF d'accès au cal- culateur. 2 Demande des informations d'identification du calcu- lateur 3 Envoi des informations d'identification du calculateur 4 Vérification de la cohé- rence entre les informa- tions du fichier et les in- formations du calculateur Demande de déverrouillage 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 nom- bre aléatoire (uuuu) calcul par la formule: (F1 (CLEF), F2(uuuu)) d'un premier code de déverrouillage (wwww) 9 Envoi du nombre aléa- toire (uuuu) Avec la CLEF d'accès du fi- chier et le nombre aléa- toire (uuuu) calcul par la formule: (F1 (CLEF), 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'accès au calculateur Sinon le calculateur reste verrouillé et enclenchement de moyens temporisés d'inhibition du déverrouillage du calculateur pendant une période de temps prédé- terminée. Cette phase de déverrouillage comporte une première étape au cours de laquelle l'outil de téléchargement lit le fichier à télécharger et en extrait des données d'iden- tification du calculateur et du programme d'application et la clef d'accès au calculateur. Ensuite, se présente une étape de demande des in- formations d'identification du calculateur par l'outil de té- léchargement. 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 télé- chargement. Cet outil vérifie la cohérence entre les infor- mations d'identification transmises par le calculateur et les informations d'identification correspondantes contenues dans le fichier à télécharger. En cas de cohérence entre ces informations, l'outil de téléchargement génère une demande de déverrouillage du cal- culateur. 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 dé- terminée, 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'ou- til 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 de déverrouillage est transmis par l'outil de téléchargement à destination du calcu- lateur, qui compare les premier et second codes de déver- rouillage 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 téléchargement. Dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsqu'il y a discordance entre le premier et le second codes, le calcula- teur reste verrouillé et on déclenche le fonctionnement de moyens temporisés d'inhibition du déverrouillage du calcula- teur pendant une période de temps prédéterminée qui peut par exemple être de l'ordre de 10 sec. On conçoit que ceci permet de limiter les risques de manipulations frauduleuses du calculateur par balayage de code en imposant une temporisation entre deux tentatives de déverrouillage du calculateur. Ces moyens d'inhibition comprennent alors par exem- ple un compteur intégré dans une mémoire non volatile du cal- culateur et plus particulièrement des moyens de mémorisation 2 associés à l'ensemble à microprocesseur de celui-ci et adapté pour décrémenter une temporisation de manière que ces moyens restent actifs même en cas de réinitialisation du calculateur. Cette inhibition du déverrouillage du calculateur est obtenue par exemple en bloquant tout échange d'informa- tions de celui-ci avec l'outil de téléchargement. On conçoit alors que cette phase de déverrouillage du calculateur donne accès aux fonctions d'effacement de la mémoire flash pour le programme d'application, au télécharge- ment 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 et le déclenchement de cette phase de déverrouillage peut être conditionné au contrôle de l'état d'activation ou non de l'organe fonctionnel correspondant, afin d'éviter de déverrouiller l'accès au calculateur alors que l'organe fonctionnel est actif, ce qui pourrait poser des problèmes de cohérence de fonctionnement de celui-ci. 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 fonctionnel d'un véhi- cule automobile, 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 ce- lui-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, comportant les étapes de: - transmission par le calculateur d'au moins cer- taines 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'identification cor- respondantes contenues dans le fichier à télécharger; - en cas de cohérence entre ces informations, géné- ration par l'outil de téléchargement d'une demande de déver- rouillage 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 dé- terminée, d'un second code de déverrouillage (vvvv) à partir du nombre aléatoire (uuuu) 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 (vvvv) à destination du calcula- teur; - comparaison par le calculateur des premier et se- cond codes de déverrouillage; et - en cas de correspondance entre les premier et se- cond codes, déverrouillage du calculateur, pour permettre l'accès à celui-ci par l'outil de téléchargement, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire d'en- clenchement du fonctionnement de moyens temporisés d'inhibi- tion du déverrouillage du calculateur pendant une période de temps prédéterminée, en cas de discordance entre les premier et second codes. 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) as- sociés à l'unité à microprocesseur (1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que les moyens temporisés comprennent un compteur intégré dans une mémoire non volatile des moyens de mémorisa- tion (2) associés à l'unité à microprocesseur (1) et adapté pour décrémenter une temporisation. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la clef est inopé- rante lorsque sa valeur est FFFF.