Brevet FR2784773A1 — publié le 20000421

PROCEDE DE CONTRÈLE D'UN TERMINAL MUNI D'UN CONNECTEUR DE CARTE A MICROMODULES A CONTACTS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un terminal muni d'un connecteur de carte à micromodules à contacts. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans le domaine des appareils qui utilisent des cartes à micromodules à contacts, on est amené à résoudre des problèmes provenant de contacts de plus ou moins bonne qualité qui engendrent des échanges électriques souvent défectueux et de lutter contre des fraudes qui découlent de l'interruption de certains contacts entre la carte et le connecteur de carte, ou de l'utilisation de micromodules permettant de simuler les cartes normalement utilisées. Les terminaux peuvent être dotés d'un système permettant la détection d'" inserts " introduits dans le connecteur de carte dans le but de les relier à des systèmes de simulations extérieurs. De tels " détecteurs de connexion externe " permettent de rejeter ce type de fausses cartes. Cependant, la technique des fraudeurs a évolué et les fausses cartes actuelles ont souvent des supports au format classique d'une carte bancaire. Le point faible de ces cartes est alors le composant qui nécessite un oscillateur propre SP 15706.C DB dont la consommation est supérieure à celle des cartes à mémoire non falsifiées. Les dispositifs de l'art antérieur présentent les inconvénients suivants: * Lorsque des échanges sont interrompus parce que le terminal détecte une substitution de carte, cette substitution peut être déclenchée quand le terminal relie une carte à mémoire dont le contenu est différent de celui qu'il avait mémorisé à l'introduction de la carte. Souvent ces " substitutions " ne correspondent pas à une vraie substitution, et sont dues à des échanges douteux entre la carte et le terminal. * Lorsque des cartes à mémoire sont détruites parce que des écritures se produisent à des endroits inattendus, les lectures correspondantes sont erronées ou transformées en écritures. * Lorsque des cartes sont refusées parce que la zone d'identification lue est incorrecte, il se peut que la lecture de cette zone soit erronée. * De nombreuses fraudes se font par masquage des contacts ou retrait du module sans retrait de la carte. Lorsque l'on veut ensuite écrire dans la carte, le terminal ne peut plus assurer l'écriture, toutefois l'utilisateur a pu obtenir le service désiré. * D'autres fraudes se font à l'aide de micromodules encartés qui utilisent des microprocesseurs pour simuler des cartes normalement utilisées par l'application (par exemple télévision à péage, terminaux téléphoniques). La miniaturisation des composants électroniques, en particulier des microcontrôleurs, permet la fabrication SP 15706.C DB artisanale de cartes à mémoire se rapprochant du format ISO. Les dispositifs de l'art connu ne permettent pas la détection de telles fausses cartes de taille réduite. L'analyse de ces différents cas montrent que, pour les trois premiers cas, il y a souvent mauvaise lecture de la carte. Cette mauvaise lecture est due à un (ou des) contact(s) mal établi(s) entre le micromodule et le lecteur de carte du terminal. De tels contacts peuvent sembler bons mais il est prouvé que des perturbations interviennent quand le contact a une résistance supérieure à environ 200 mQ. Dans le quatrième cas, il y a coupure des contacts entre le micromodule et le lecteur de carte du terminal. Le cinquième cas demande une approche différente qui consiste à essayer de détecter la présence d'une horloge ou une consommation qui ne correspond pas au composant d'une carte à mémoire. L'invention a pour objet un procédé de contrôle d'un terminal muni d'un connecteur de carte à micromodules à contact permettant de pallier les inconvénients de ces dispositifs de l'art antérieur. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un terminal muni d'un connecteur de carte à micromodules à contact, caractérisé en ce que lors de l'introduction de la carte dans le connecteur on vérifie que la résistance d'au moins un contact de la carte est bien inférieure à une première valeur déterminée, par exemple 200 mQ; et en ce que en cours de communication entre la carte et le terminal on SP 15706.C DB vérifie que la résistance d'au moins un contact est bien inférieure à une seconde valeur déterminée, par exemple 1 MQ ou 2 MQ, ou 5Q selon le montage utilisé. Avantageusement on vérifie, de plus, que deux contacts, qui ne doivent jamais être reliés entre eux, ne sont pas en court-circuit. On mesure en outre la consommation du composant de la carte de manière à détecter la présence d'un microprocesseur en lieu et place de ladite carte. Dans un premier mode de réalisation le terminal recherche immédiatement la présence d'un microcontrôleur par détection de fausses cartes puis examine la qualité des contacts avant de lire la zone d'identité pour amorcer le dialogue terminal/carte, puis dès que le terminal passe en phase de numérotation, il active la détection de fraude au masquage par mesure de résistance, le détecteur restant actif durant toute la communication. Dans un second mode de réalisation le terminal examine la qualité des contacts, puis recherche la présence d'un microcontrôleur par détection de fausses cartes avant de lire la zone d'identité pour amorcer le dialogue terminal/carte, puis, dans une phase de numérotation, lance un cycle qui fait alterner la détection de fraude au masquage et la détection de connexion externe ou la détection de fausses cartes. Avantageusement on utilise des balais à contact divisés, chacun, en deux lames de contact aptes à porter sur un contact unique de la carte. On mesure alors la résistance entre ces deux lames de contact. Pour effectuer la mesure des contacts, on peut SP 15706.C DB également mettre en série tous les doubles contacts et mesurer la résistance ainsi obtenue. La présente invention concerne également un connecteur d'insertion de carte à micromodules à contact, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un balais de contact divisé en deux lames de contact aptes à porter sur un contact unique de la carte, et des moyens de mesure de la résistance entre deux lames de contacts. Le procédé de l'invention permet de mesurer et surveiller la qualité de ces contacts pendant le temps o la carte est utilisée. Si la résistance de contact entre le connecteur et la carte est inférieure à par exemple 200 mn, le contact est bon, sinon il peut y avoir des lectures aléatoires ou une coupure du contact. Si les lectures sont aléatoires, on a une possibilité de refus de la carte en cours d'utilisation et si le contact est coupé, il y a dysfonctionnement de la carte ou fraude. Dans le cas d'utilisation de micromodules permettant de simuler les cartes normalement utilisées, ce procédé tient compte du fait que les cartes à mémoire doivent toujours recevoir un signal d'horloge venant du terminal hôte. Avec l'apparition de nouveaux microcontrôleurs plus petits et plus rapides, il est possible de fabriquer artisanalement des fausses cartes à mémoire à base de microcontrôleurs. Ces cartes n'utilisent pas le signal d'horloge venant du terminal pour créer leur propre rythme. Le microcontrôleur de la carte falsifiée possède sa propre référence de temps, bâtie autour d'un quartz, d'un résonateur céramique ou d'un réseau constitué d'une résistance et d'une capacité. Le procédé de l'invention permet de détecter SP 15706.C DB de telles cartes ayant leur propre référence de temps. De plus la consommation d'un microprocesseur au repos étant très supérieure à celle d'une carte à mémoire au repos, le procédé de l'invention permet de distinguer une fausse carte utilisant un microprocesseur d'une carte à mémoire, en mesurant le courant consommé. C'est une variante plus simple de détection de la présence de microcontrôleurs. Accessoirement, le procédé de l'invention permet de déterminer quand il faut changer un connecteur soit à la suite de l'usure normale de ce composant, soit après un incident ou un acte de vandalisme. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - la figure 1 illustre une mesure de résistance de contact selon le procédé de l'invention, - la figure 2 illustre un connecteur de l'art connu, - les figures 3 et 4 illustrent le connecteur de 1'invention, - les figures 5 et 6 illustrent deux scénarios de fonctionnement du procédé de l'invention, donnés à titre d'exemple, - les figures 7A et 7B, et 8A, 8B et 8C représentent les organigrammes de fonctionnement correspondants respectivement aux scénarios illustrés sur les figures 5 et 6, - la figure 9 illustre un exemple de réalisation détaillée de mesure de résistance de contact et de contrôle de bonne lecture, SP 15706.C DB - la figure 10 illustre un exemple de réalisation de la détection d'une résistance de contact supérieure à 3,2 ohms, - la figure 11 illustre un exemple de réalisation détaillée de mesure de résistance de contact et de détection de fraudes, - la figure 12 illustre un exemple de détecteur de fraudes simplifié, - les figures 13A à 13D illustrent le principe de la détection anti-fraude au masquage, - les figures 14A à 14C illustrent un exemple de réalisation détaillée de mesure de résistance de contact complète et de détection de fausses cartes, - la figure 15 illustre un dispositif de contrôle de la consommation de la carte. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un terminal muni d'un connecteur de carte à micromodules à contact. Selon le procédé de l'invention, lors de l'introduction de la carte dans le connecteur on mesure les résistances de tous les contacts, ou au moins de certains contacts. Les lectures sont considérées comme fiables si les résistances de contact (Rc) sont inférieures ou égales à une certaine valeur, 200 mQ par exemple. Sinon on signale au terminal qu'il y a potentiellement un fonctionnement défectueux. A titre d'exemple on pourrait ainsi avoir: * Si Rc 200 m 2, alors carte acceptée. SP 15706.C DB * SI 200 mQ * Si Rc > 5 , alors carte refusée. De plus, en cours de communication, on surveille au moins un contact. Si la résistance Rz de ce contact devient supérieure à une valeur donnée, par exemple 1 MQ ou 2 MQ ou 5 Q suivant le montage utilisé, il est réputé interrompu et on peut soupçonner que les contacts sont masqués. Des fraudeurs peuvent introduire une plaque conductrice pour tromper le système. Aussi, pour pallier une telle éventualité, dans le procédé de l'invention, on surveille deux contacts qui ne doivent jamais être en court-circuit. A l'introduction d'une plaque conductrice, la résistance Ri, mesurée entre ces contacts, devient nulle et indique une fraude. Si Rz > 1 MQ (par exemple), ou si Ri = 0, alors on a fraude par masquage. Comme illustré sur la figure 1, pour pouvoir mesurer la résistance de contact, le balais de contact du connecteur peut être divisé en deux lames de contact 12 qui portent sur un contact unique 10 de la carte. Un système 11 situé derrière ces deux balais mesure alors la résistance entre les deux lames. Ce système fournit une information simplement en " bon " si la résistance est inférieure à 200 mQ par exemple, ou " mauvais " sinon. L'invention peut aussi fournir une information de type " bon " si il y a contact, " mauvais " sinon. Des systèmes de commutation qui permettent d'assurer le passage de la phase mesure de résistance à la phase utilisation normale sont classiques. SP 15706.C DB La figure 2 illustre un connecteur de l'art connu, avec une carte 14 munie de contacts 10. La figure 3 illustre le connecteur 15 de l'invention. La figure 4 illustre ce connecteur de l'invention, avec une carte introduite dans celui-ci. Les microcontrôleurs utilisant la technologie CMOS, leur consommation est donc rythmée par l'horloge propre du microcontrôleur. Le procédé de l'invention permet, en outre, de détecter la présence d'un microprocesseur en lieu et place d'une carte à mémoire à l'aide de la simple mesure de la consommation du composant et donc du courant d'alimentation de la carte. Exemple de réalisation en publiphonie On va à présent étudier un exemple de réalisation du procédé de l'invention, en publiphonie. Un cycle complet de l'acceptation d'une carte, du contrôle de lecture correcte et de rejet des fraudes au masquage est donné ici, à titre d'exemple, sous forme de deux scénarios qui peuvent être modifiés: - un premier scénario illustré sur la figure 5, - un second scénario illustré sur la figure 6. Les organigrammes correspondants décrivant le fonctionnement du procédé de l'invention sont donnés respectivement aux figures 7A et 7B; et aux figures 8A, 8B et 8C. Ces deux scénarios montrent deux exemples d'enchaînement des actions dès l'introduction d'une carte. Le tri entre carte synchrones et asynchrones (TRI) permet de connaître le type de la carte SP 15706.C DB introduire. Les cartes à mémoires sont des cartes synchrones. Le détecteur de connexion externe (DCE), s'il est actif, détecte une éventuelle connexion externe. Dans le premier scénario le terminal recherche immédiatement la présence d'un microcontrôleur par détection de fausses cartes (DFC) puis examine la qualité des contacts avant de lire la zone d'identité (ZI) pour amorcer le dialogue terminal/carte. Dès que le terminal passe en phase de numérotation il active la détection de fraude au masquage par mesure de résistance. Le détecteur reste actif durant toute la communication. Le second scénario démarre comme le précédent mais la mesure de la qualité des contacts précède la détection de fausses cartes. Par contre la phase de numérotation lance un cycle qui fait alterner la détection de fraude au masquage et la détection de connexion externe ou la détection de fausses cartes. Il est possible de mixer aléatoirement tous ces types de détection. La fréquence d'alternance de ces dispositifs est fixée ici par une temporisation qui est, par exemple, réglée arbitrairement à 10 secondes. * Mesure de résistance des contacts Un exemple de mesure de résistances de contact et de contrôle de bonne lecture (MRC/LEC) est illustré sur la figure 9. Sur cette figure des balais doubles reposent sur les contacts de carte et notamment les contacts n 8 (C8), n 2 (C2), n 3 (C3) et n 5 (C5). Le premier balai de la première paire 21 est relié à la tension +5V au travers d'une résistance R et à une première entrée A d'un comparateur de tension 20 dont SP 15706.C DB la seconde entrée B est reliée à une tension de 50 mV. Le second balai de la première paire 21 est relié au premier balai de la seconde paire 22. Le second balai de la seconde paire 22 est relié au premier balai de la troisième paire 23. Le second balai de la troisième paire 23 est relié au premier balai de la quatrième paire 24. Le second balai de la quatrième paire 24 est relié à la masse. Le comparateur 20 permet de mesurer la résistance totale Rtot. Cette résistance Rtot doit être égale à: Rtot=R+E (R contact (200 mQ par contact)) X (R contact) = 16x0,2Q=3,2Q I=10 mA Rtot=5/10- 2 = 500 Q 500 Q étant grand devant 3,2 Q on règle le courant pour obtenir 32 mV avec un bon lecteur en A avec 490 Q BON => S = 0 Si A > 50 mV =>MAUVAIS => S = 1 (les 50 mV sont arbitraires ici et seule un ensemble de mesures permet de trouver la bonne valeur à adopter suivant le type de lecteur). Cette figure 9 donne donc un exemple de réalisation élémentaire de la mesure des contacts. On met en série tous les doubles contacts et on mesure la résistance ainsi obtenue. Chaque contact balais/plot doit faire moins de 200 mQ en théorie. On fait ainsi passer un courant dans la résistance obtenue et on mesure la tension aux bornes de cette résistance. Pour plus de commodité, il est possible de ne mesurer que certains contacts représentatifs. SP 15706.C DB La figure 10 illustre un exemple de montage testé pour mesurer avec assez de précision des résistances faibles. La réalisation complète nécessitant des commutations qui introduisent des résistances parasites non calibrées et dont il faut tenir compte, le montage doit être étalonné avec des connecteurs réels sur un montage industriel; ce qui ne présente aucune difficulté pour un homme de l'art. Cette figure 10 illustre une réalisation d'un circuit de détection d'une résistance de contact de valeur supérieure à 3,2 ohms. La résistance de contact est représentée par la résistance 40, un courant de 10 mA la traverse créant une tension à ses bornes qui est comparée à une tension limite de 34 mV. Si la résistance de contact est supérieure à environ 3,4 Ohms, la sortie S du comparateur bascule bien à 5 volts. L'état de cette sortie est facilement identifiable par un système logique. Le calibrage des résistances permet de s'adapter à une résistance de contact qui dépend du nombre de contacts pris en compte (mesurés) et des résistances parasites du système de commutation. * Contrôle de la fraude au masquage Dans un contrôle de la fraude au masquage, on vérifie que les contacts entre la carte et le lecteur ne sont pas coupés. Pour réaliser une telle coupure, le fraudeur peut introduire un bout de carton dans le lecteur. Les liaisons électriques carte/lecteur sont alors coupées et les balais doubles sont isolés. La détection de cette coupure entre balais donne l'indication de fraude. Un seul contact peut suffire. SP 15706.C DB Si les fraudeurs utilisent une surface métallique pour leurrer le procédé de l'invention, cette surface est détectée comme un court- circuit par le coupleur du terminal. Pour que cette réalisation soit totalement indépendante, le procédé de l'invention teste le court- circuit entre deux plots éloignés qui ne doivent jamais être reliés. Un dispositif de mise en oeuvre d'une telle caractéristique ne présente aucune difficulté de réalisation, les états à tester étant franchement différents. La figure 11 illustre un tel dispositif et la figure 12 donne un exemple de réalisation très simple. La figure 11 illustre un exemple de réalisation détaillée de mesure de résistance de contacts et de détection de fraudes (MRC/FRA). Un premier balai double 30 est disposé sur un premier contact 31 (C8, ou réservé pour utilisation future, ou contrôle de fusible) de la carte 32, le premier balai étant inutilisé, l'autre étant relié à une tension Vce au travers d'une résistance Ri et à une première entrée d'un comparateur de tension 33 dont la seconde entrée reçoit une tension Vx,y. Un second balai double 35 est disposé sur un second contact 36 (C5, ou masse) de la carte, le premier balai étant relié à la masse, l'autre étant relié à la première entrée du comparateur de tension 33 au travers d'une résistance R2. La coupure entre balais et contact carte détermine une fraude avec un isolant et le court-circuit de R2 indique une fraude avec une plaque conductrice. La figure 13 explique le fonctionnement de cette détection. La figure 13A (V=V0) illustre le cas normal, la figure 13B (V=VCC) illustre le cas SP 15706.C DB " isolant " et la figure 13C (V=0) illustre le cas " conducteur ". Le courant i dans la résistance R2 dépend de l'état des contacts des doubles balais des plots C5 et C8. Dans le cas o il n'y a pas de fraude (cas normal) les balais sont reliés aux contacts de la carte et R2 n'est pas court-circuitée. Alors par exemple i=V/11; R2 valant 10 fois Ri (Il suffit que R2 soit grande devant Ri). Dans le cas o il y a fraude avec un isolant (cas coupure) la masse, en particulier, est coupée. Il n'y a plus de courant dans le pont de résistance et i=0. Si la fraude est faite à l'aide d'un conducteur (cas court-circuit) la résistance R2 est court-circuitée. Par exemple le courant i=V/1; la résistance R1 étant faible devant R2. Il est donc possible de déterminer une plage de courant o le fonctionnement est normal, comme illustré sur la figure 13D. Pour faire cohabiter ces trois fonctions, surtout si on veut tester tous les contacts, la figure 14 donne les différentes fonctions à intégrer. Cette figure illustre un exemple de réalisation détaillée de mesure de résistance de contact (MRC) complète et de détection de fausses cartes (DFC), la carte étant référencée 32. Elle illustre les trois configurations de mesure: la configuration MRC/LEC (figure 14A), la configuration MRC/FRA (figure 14B) et la configuration DFC (figure 14C). Il y a aussi la configuration " normal ". Un coupleur de l'art connu permet d'assurer le passage à ces quatre configurations par une commutation adéquate. SP 15706.C DB La figure 12 illustre un détecteur de fraude simplifié, qui comprend un détecteur de seuil haut 39 et un détecteur de seuil bas 40. Cette réalisation a pour but de détecter les fraudes au masquage. Elle permet aussi de tester le contact de masse 41 d'une manière grossière (résistances de contact supérieures à 5 KQ qui induisent des perturbations graves). On détecte la coupure du contact de masse dans le cas o un fraudeur introduit un objet isolant, et le court-circuit entre deux contacts si c'est un objet conducteur. Seul le contact de masse 41 est équipé d'un contact double et il n'y a plus de commutation. Au repos, quand la carte 42 est introduite, un courant de 0,lmA circule dans la résistance R et le contact de masse est établi. Vb=OV et Vh=5V. Si on introduit un élément isolant entre la carte 42 et les balais du lecteur, la masse est isolée, il n'y a plus de courant dans la résistance R et Vb=5V et donc Sb=l. Si on introduit un élément conducteur entre la carte 42 et les balais du lecteur, la résistance R est court-circuitée. Vh tombe à 0 V, Sh=1. De plus le coupleur détecte la tension coupleur. Il est possible de supprimer le détecteur de seuil haut en se fiant à cette tension. On a par exemple: R = 50 KQ, VCC=5 V Les détecteurs peuvent être réglés par exemple: Sh=l pour Vh 0,5V (Rc>5 KQ). SP 15706.C DB * Contrôle de la consommation de la carte La figure 15 illustre un exemple d'une réalisation de la détection de courant dans le cas de fausses cartes à mémoires à base de microcontrôleurs. Les cartes à mémoires ne consomment pas plus de 1,5 mA en phase de repos alors qu'un microcontrôleur, de type PIC 16C71 par exemple, consomme à 20 Mhz un courant de l'ordre de 5 mA à 5 volts. La tension à tester aux bornes de la résistance R5 est comparée à la tension de référence aux bornes de la résistance R6, #2volts. Le courant limite provoquant le basculement est fixé, par exemple, à 2 mA. Si la sortie passe à l'état haut on n'a pas affaire à une carte à mémoire, il faut donc rejeter la carte 32 qui a été lue. SP 15706.C DB GLOSSAIRE DCE Détecteur de Connexion Externe DFC Détecteur de Fausses Cartes ISO Organisation internationale pour la standardisation LEC Contrôle de bonne lecture MRC Mesure de Résistance de Contact MRC/FRA Détection de fraudes par Mesure de Résistance de Contact MRC/LEC Contrôle de bonne lecture par mesure de résistance de contact PIC Type de microcontrôleurs utilisés dans les fausses cartes RUF Réservé pour Utilisation Future TRI Tri entre cartes synchrones et asynchrones VCC Tension d'alimentation de la carte à mémoire SP 15706.C DB REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un terminal muni d'un connecteur de carte à micromodules à contact, caractérisé en ce que, lors de l'introduction de la carte dans le connecteur, on vérifie que la résistance d'au moins un contact de la carte est bien inférieure à une première valeur déterminée; et en ce que, en cours de communication entre la carte et le terminal, on vérifie que la résistance d'au moins un contact est bien inférieure à une seconde valeur déterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on vérifie que deux contacts, qui ne doivent jamais être reliés entre eux, ne sont pas en court- circuit. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on mesure la consommation du composant de la carte de manière à détecter la présence d'un microprocesseur en lieu et place de ladite carte. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le terminal recherche immédiatement la présence d'un microcontrôleur par détection de fausses cartes puis examine la qualité des contacts avant de lire la zone d'identité pour amorcer le dialogue terminal/carte, puis, dès que le terminal passe en phase de numérotation, active la détection de fraude au masquage par mesure de résistance, le détecteur restant actif durant toute la communication. 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le terminal examine la qualité des contacts, puis recherche la présence d'un microcontrôleur par détection de fausses cartes avant de lire la zone d'identité pour amorcer le dialogue terminal/carte, SP 15706.C DB puis, en phase de numérotation, lance un cycle qui fait alterner la détection de fraude au masquage et la détection de connexion externe ou la détection de fausses cartes. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise des balais à contact divisés, chacun, en deux lames de contact aptes à porter sur un contact unique de la carte, et en ce que l'on mesure la résistance entre ces deux lames de contact. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, pour effectuer la mesure des contacts, on met en série toutes les doubles lames de contacts et on mesure la résistance totale ainsi obtenue. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première valeur déterminée est égale à m . 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la seconde valeur déterminée est égale à 1 MQ. 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la seconde valeur déterminée est égale à 5 Q. 11. Connecteur d'insertion de carte à micromodules à contact, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un balai à contact divisé en deux lames de contact aptes à porter sur un contact unique de la carte, et des moyens de mesure de la résistance entre deux lames de contacts. SP 15706.C DB