Brevet FR3058544A1 — publié le 20180511

Module et carte à puce à mesure photo pléthysmographique L'invention concerne la sécurité des transactions utilisant des cartes à puce sans contact ou des cartes à puce à double interface de communication à 5 contacts et sans contact. Etat de la technique Les cartes à puce dites à contact utilisent un module microélectronique pourvu de contacts galvaniques. Pour effectuer une transaction, elles doivent donc io être insérées, comme cela est bien connu, dans la fente d'un lecteur de cartes à puce pourvu de contacts correspondants. Lors de l'insertion de la carte à puce dans le lecteur, le lecteur demande à l'utilisateur la tabulation d'un code PIN, qui est ensuite vérifié, et cette opération prend du temps. En outre, lorsque le code PIN est vérifié, la transaction nécessite une communication en ligne avec le 15 serveur des opérateurs bancaires, ce qui représente un délai de latence supplémentaire. Les opérateurs ont donc mis sur le marché des cartes à puce dites sans contact, ou des cartes à puce à double interface de communication. Elles sont pourvues d'une antenne connectée à la puce microélectronique de la carte, de 20 façon à pouvoir communiquer par voie radiofréquence avec des lecteurs sans contact appropriés. De ce fait, une transaction ne nécessite plus l'insertion de la carte dans le lecteur, il suffit de présenter la carte à puce à faible distance du lecteur pour effectuer une transaction. L'opération est bien plus rapide que les transactions avec des cartes à contact. 25 Mais un problème de sécurité se pose, dans la mesure où le lecteur ne demande plus de code PIN lors de l'opération. Par conséquent, le lecteur n'est pas en mesure de vérifier que le porteur de la carte est bien son titulaire ou un usager autorisé. Il pourrait s'agir de n'importe qui en possession de la carte, par exemple un individu qui aurait volé ou trouvé la carte. En conséquence, les opérateurs, 30 principalement les banques émettrices de cartes de paiement sans contact, ont pris des mesures pour limiter la fraude dans l'utilisation des cartes sans contact. Elles ont fixé un maximum, généralement de l'ordre de 20 Euros, pour le montant 3058544 2 des transactions. Bien entendu, cette restriction limite l'expansion des transactions avec des cartes sans contact, puisqu'elles ne peuvent être utilisées que pour la catégorie des transactions de faible montant. Afin d'accroître la sécurité des transactions et par conséquent étendre 5 l'usage des cartes sans contact à des transactions portant sur des montants plus élevés, il a été proposé d'inclure dans la carte une reconnaissance des empreintes digitales de l'utilisateur. Mais le problème de la sécurité n'est pas entièrement résolu, puisque tout un chacun laisse ses empreintes digitales sur la plupart des objets qu'il touche, et par conséquent les empreintes digitales peuvent être io copiées et utilisées pour tromper la carte et effectuer des transactions frauduleuses. Buts de l'invention Un but général de l'invention est par conséquent de proposer des cartes à 15 puce sans contact, ou des cartes à puce à double interface de communication à contact et sans contact qui soient dépourvues des inconvénients précités. Un but spécifique de l'invention est de proposer des cartes à puce sans contact, ou des cartes à puce à double interface de communication à contact et sans contact, qui permettent une identification plus sûre du porteur lors de la 20 transaction sans contact, de façon que les banques et autres organisations émettrices de cartes puissent relâcher certaines contraintes pesant sur les transactions sans contact, en particulier la limitation à des transactions de faible montant, de manière à permettre le développement des transactions sans contact. L'invention cherche également un moyen d'augmenter la confiance des 25 utilisateurs dans l'utilisation de cartes sans contact pour effectuer des transactions importantes, par exemple des transactions bancaires sans limite de montant. L'invention a également pour but de permettre de faire une transaction sans contact plus sûre qu'une transaction à contact avec code PIN, tout en ayant une vitesse d'exécution bien inférieure, proche de la vitesse d'une transaction sans 30 contact actuelle. 3058544 3 Principe de la solution selon l'invention: L'invention prévoit, dans son principe, de détecter une donnée biométrique moins exposée à la copie que les empreintes digitales, et de l'utiliser 5 pour valider l'identité de l'utilisateur de la carte, à chaque utilisation. L'invention prévoit en effet de lire, à partir des doigts de l'utilisateur, une signature cardiovasculaire du porteur, notamment le rythme cardiaque, en utilisant les principes de la photo pléthysmographie, et à la comparer avec une signature de référence préalablement stockée dans la carte. - io La photo pléthysmographie est une technique d'exploration fonctionnelle vasculaire non invasive utilisée pour diagnostiquer des affections liées au débit sanguin. Le principe consiste à éclairer une zone du corps, et à mesurer la lumière réfléchie par cette partie du corps. La lumière réfléchie est représentative de l'individu diagnostiqué. 15 L'invention prévoit donc dans son principe, de doter la carte à puce d'une LED d'émission, de poser le doigt de l'utilisateur dessus lors d'une transaction avec un lecteur de carte à puce sans contact, et de mesurer la lumière réfléchie par le doigt, à l'aide d'une photodiode également placée sur la carte à puce. Les principes de la photo pléthysmographie indiquent que la lumière réfléchie 20 constitue une signature unique, représentative de l'individu qui est ainsi éclairé. L'invention a donc pour objet une carte à puce à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact avec un lecteur qui l'alimente par voie radiofréquence, comprenant un corps de carte et un module microélectronique inséré dans une cavité du corps de carte, caractérisée en ce 25 qu'elle comporte une LED émettrice apte à envoyer un signal lumineux vers un doigt d'un utilisateur, et une photodiode pour capter la lumière réfléchie par ledit doigt et pour la transmettre à un microcontrôleur disposé sur le module microélectronique et pourvu d'un logiciel d'analyse photo pléthysmographique. Selon un premier mode de réalisation, la LED et la photodiode sont disposées 30 sur une face du corps de carte et connectées au module microélectronique. 3058544 4 Mais de préférence, la LED et la photodiode sont disposées directement sur le module microélectronique. Selon un mode de réalisation avantageux, la LED et la photodiode du module sont encapsulées dans une résine d'encapsulation transparente, de façon à 5 permettre l'émission et la réception de signaux lumineux. Selon un mode de réalisation de l'invention, la carte à puce comporte, au fond de sa cavité, une zone transparente à la lumière, et le module est disposé dans la cavité en présentant la LED et la photodiode en face de ladite zone transparente. - io Selon l'invention, le module microélectronique possède un microcontrôleur pourvu d'une mémoire apte à stocker une information photo pléthysmographique de référence, représentative du titulaire de la carte à puce. Le microcontrôleur du module comporte un logiciel d'analyse photo pléthysmographique comporte des étapes consistant à: 15 - vérifier la présence d'une information photo pléthysmographique de référence dans une mémoire de la carte; - en cas d'absence d'une information photo pléthysmographique de référence, lancer une routine de mesure pour initialiser la carte avec une information photo pléthysmographique de référence; 20 - vérifier l'identité de l'utilisateur de la carte en testant le code PIN de l'utilisateur; - si le code PIN saisi par l'utilisateur est correct, stocker la mesure de référence (32) en mémoire, dans le cas contraire (34), rejeter la transaction; - en cas de présence en (31) d'une information photo pléthysmographique 25 de référence, lancer une nouvelle routine de mesure pour effectuer une nouvelle transaction avec la carte à puce; - comparer le résultat de la nouvelle mesure avec l'information photo pléthysmographique de référence; - en cas de correspondance du résultat de la nouvelle mesure avec 30 l'information photo pléthysmographique de référence, autoriser la nouvelle transaction avec la carte à puce, dans le cas contraire (39), rejeter la transaction. 3058544 L'invention a également pour objet l'utilisation de la carte à puce décrite plus haut, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes pour la réalisation d'une transaction, après initialisation de la carte et stockage d'une information photo pléthysmographique de référence : 5 - poser un doigt sur la zone entourant la LED et la photodiode ; - approcher la carte à faible distance du lecteur sans contact ; - attendre la confirmation par le lecteur de l'exécution de la transaction. Résumé de l'invention - io L'invention a par conséquent pour objet une carte à puce à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact avec un lecteur qui l'alimente par voie radiofréquence, comprenant un corps de carte, et un module microélectronique inséré dans une cavité du corps de carte, caractérisée en ce qu'elle comporte une LED émettrice apte à envoyer un signal lumineux vers un 15 doigt d'un utilisateur, et une photodiode pour capter la lumière réfléchie par ledit doigt et pour la transmettre à un contrôleur pourvu d'un logiciel d'analyse photo pléthysmographique. Selon l'invention, le module microélectronique possède en mémoire une 20 information photo pléthysmographique de référence, représentative du titulaire de la carte à puce. Ceci permet de comparer la nouvelle donnée d'identification de l'utilisateur de la carte, à chaque tentative de transaction, avec celle préalablement stockée. Si la comparaison est positive, la transaction est autorisée. L'invention prévoit que la LED et la photodiode du module sont encapsulées 25 dans une résine d'encapsulation transparente, de façon à permettre l'émission / réception du signal lumineux. En variante, la carte comporte, au fond de sa cavité, une zone transparente à la lumière, et le module est disposé dans la cavité en présentant la LED et la photodiode en face de la zone transparente. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés dans lesquels : 3058544 6 - la figure 1 est une vue de dessous (face arrière) d'un module microélectronique pour carte à puce sans contact, équipé avec des moyens de mesure photo pléthysmographiques; - la figure 2 est une vue en coupe transversale A-A d'un module s microélectronique pour la carte à puce de la figure 1; - la figure 3 est un schéma électrique du système incluant le lecteur sans contact et la carte à puce avec un module incluant un contrôleur pour la gestion des données vasculaires; - la figure 4 est un organigramme fonctionnel du logiciel exécuté à bord - 10 du microcontrôleur du module. Description détaillée On a représenté en figure 1 une vue de dessous (face arrière) d'un 15 module microélectronique 1 pour carte à puce sans contact conforme à l'invention. Le module est un module à fonctionnement dual à contact et sans contact, il comporte des contacts 2 en face avant, non visibles sur la figure 1 mais visibles sur la figure 2. Ce module est destiné à être fixé dans une cavité 3 d'un corps 4 de carte à puce, comme représenté en figure 2. Le module 1 comporte une antenne 5 20 dont les spires s'étendent en périphérie du module. Cette antenne 5 est de préférence destinée à être couplée avec une antenne de plus grande taille située sur le corps de carte (non représentée), qui elle-même permettra de communiquer avec l'antenne d'un lecteur de carte à puce sans contact. Au centre du module 1 est fixée une puce RF 6, dont les plots de sortie sont 25 connectés aux bornes 7,8 de l'antenne du module. En plus de ces éléments connus dans le domaine des modules pour cartes sans contact, le module 1 selon l'invention comporte une LED d'émission 9, une photodiode de réception 10, un convertisseur analogique-numérique 11, et un microcontrôleur 12 pour la gestion et le traitement des signaux relatifs à l'analyse 30 photo pléthysmographique. Le microcontrôleur 12 et le convertisseur 11 sont représentés comme étant distincts de la puce RF 6, mais bien entendu, il serait possible d'intégrer les 7 3058544 nouvelles fonctions du convertisseur et du microcontrôleur, directement dans une puce RF modifiée, il s'agit simplement d'une problématique d'intégration plus poussée, qui ne change pas le concept de l'invention. La figure 2 représente en vue en coupe transversale A-A le module 1 de la 5 figure 1 inséré dans la cavité 3 du corps de carte 4. Le corps de carte 4 n'est représenté que partiellement. On pourrait bien entendu utiliser le module électronique seul, mais le facteur de forme usuel est celui d'une carte à puce intégrant le module. La coupe transversale A-A est réalisée en avant de la LED 9 et des puces 6, 11, 12 du convertisseur, du microcontrôleur et de la puce RF. Les io puces 6, 11, 12 sont fixées sur un substrat isolant 13 qui porte aussi les spires de l'antenne 5 (non représentées sur la figure 2 pour simplifier), et qui porte les contacts 2 sur la face opposée du substrat. Dans le mode de réalisation représenté, la LED 9, la photodiode 10 et les puces 6, 11, 12 du module sont encapsulées dans une résine transparente 14 sur la 15 face arrière du module 1, permettant à la LED 9 d'émettre son rayonnement vers l'extérieur, et à la photodiode 10 de recevoir le rayonnement réfléchi par un doigt de l'utilisateur de la carte à puce. Dans ce mode de réalisation, la cavité 3 du corps de carte 4 possède un fond transparent 15, de manière à laisser passer les rayonnements utilisés par le 20 module. Le module est alors inséré dans la cavité 3 avec la LED 9 et la photodiode 10 positionnées en regard du fond transparent 15 de la cavité du corps de carte. Un autre mode de réalisation serait envisageable, les LED 9 et photodiode 10 étant positionnées sur la face avant (c'est-à-dire apparente) du module, et protégées par une résine d'encapsulation transparente. 25 Dans les deux modes de réalisation, l'utilisation de la carte à puce selon l'invention est la même, comme illustré par la figure 3. Le système de transaction comporte un lecteur RF 20 qui comporte une antenne 21 susceptible d'être couplée avec une antenne de la carte à puce. Dans le mode de réalisation représenté, la carte à puce comporte un corps de carte (non représenté) pourvu d'une première 30 antenne 22 au format dit ID1, en série avec une antenne 23 de plus petite taille faisant office de concentrateur. Le module électronique 1 de la carte à puce comporte une antenne de module 24 , couplée avec l'antenne concentrateur 23. 3058544 8 Bien entendu, d'autres configurations des antennes sont possibles, sans remettre en cause le principe de l'invention. Les bornes de l'antenne 24 du module de la carte à puce sont connectées aux bornes de sortie de la puce RF 6 classique de la carte à puce. Selon l'invention, 5 le module comporte des fonctions supplémentaires, soit séparées de la puce RF comme représenté, soit intégrées à ladite puce. Un microcontrôleur 12 est connecté à la puce RF 6 dont il reçoit les signaux en provenance du lecteur 20. Il comporte un processeur et une mémoire (non représentés). La mémoire contient un programme d'analyse des signaux échangés io avec la LED 9 et la photodiode 10, et une information photo pléthysmographique de référence chargée avant la première utilisation de la carte. Pour réaliser une transaction sans contact avec un lecteur sans contact 20, l'utilisateur approche la carte de l'antenne 21 du lecteur, puis positionne un doigt 25 au-dessus de la zone de la LED 9 et de la photodiode 10 du module 1. 15 Le lecteur sans contact 20 alimente par couplage électromagnétique les circuits électroniques de la carte à puce. Le microcontrôleur 12 envoie à la LED 9 une commande d'émission d'un signal lumineux. Ce signal lumineux se réfléchit sur le doigt 25 de l'utilisateur et est capté par la photodiode 10, qui convertit le signal lumineux reçu, en un signal électrique analogique contenant l'information photo 20 pléthysmographique. Ce signal analogique est converti en un signal numérique par le convertisseur analogique-numérique 11, puis transmis au microcontrôleur 12, qui va procéder à l'analyse du signal reçu, à l'aide de son logiciel interne. La figure 4 représente l'organigramme fonctionnel du logiciel implanté dans le microcontrôleur. Les étapes mises en oeuvre sont les suivantes: 25 En 30, la carte à puce pourvue du module photo pléthysmographique est approchée du lecteur sans contact 1. pour entrer dans son champ électromagnétique. Ceci a pour effet de transmettre à la carte l'énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner la carte à puce. En 31, le microcontrôleur 12 vérifie si une information photo 30 pléthysmographique de référence est déjà stockée dans la mémoire du microcontrôleur. Dans la négative, il faut commencer à produire, en 32, une telle information de référence, à partir du doigt de l'utilisateur. A la fin de la mesure, 9 3058544 pour stocker l'information de référence de l'utilisateur, il faut vérifier que l'utilisateur est le bon et qu'il peut stocker cette information de référence. Le logiciel du microcontrôleur 12 lui demande donc en 33 de saisir un code PIN sur le lecteur, et ce code PIN est comparé avec celui stocké dans la carte à puce par l'émetteur de la 5 carte. En cas de concordance des codes, l'information mesurée en 32 est stockée en mémoire du microcontrôleur en 35, comme information photo pléthysmographique de référence. Dans le cas contraire, la mesure est rejetée et l'initialisation de la carte s'arrête. A la prochaine utilisation de la carte, le test en 31 indiquera qu'une io information vasculaire photo pléthysmographique de référence est présente. On peut alors procéder à une nouvelle mesure en 36, dans le cadre d'une transaction avec la carte à puce. En 37, le logiciel du microcontrôleur 12 compare un certain nombre de paramètres de la nouvelle mesure, avec les paramètres correspondants de la 15 mesure de référence. Cette comparaison se fait selon des techniques connues dans le domaine de la pléthysmographie, qui ne seront pas décrites ici. Si la nouvelle mesure ne correspond pas à la mesure de référence stockée, la transaction bancaire est rejetée en 38. Si au contraire la nouvelle mesure correspond à la signature vasculaire de 20 référence stockée, la transaction bancaire est autorisée en 39. Avantages de l'invention L'invention atteint les buts fixés en proposant une identification biométrique 25 de l'utilisateur de la carte, sans pénaliser la vitesse d'exécution de la transaction sans contact. La signature cardiaque ne laisse pas de traces et ne peut donc être copiée à l'insu de l'utilisateur de la carte, à la différence de ses empreintes digitales. Cette carte à puce peut donc réaliser des transactions plus sécurisées. 30 L'intégration des diodes dans la carte est aisée, surtout lorsqu'elle est réalisée sur le module microélectronique. La faible consommation électrique des 3058544 diodes et du microcontrôleur ne nécessite pas l'intégration de batteries, leurs besoin est couvert par télé alimentation par le lecteur. La fabrication des cartes selon l'invention ne nécessite pas de modifications substantielles à la structure de la carte. Elle consiste donc simplement dans le 5 report d'un module électronique dans la carte, comme pour les cartes connues, et à l'aide des mêmes équipements d'assemblage. Ceci garantit des coûts de fabrication faibles comparables à ceux des cartes connues. L'invention propose également des avantages pour les organismes émetteurs de cartes, puisque la diminution du nombre de transactions frauduleuses permettra 10 d'augmenter les plafonds des valeurs de transactions. 11 REVENDICATIONS1 - Carte à puce à fonctionnement sans contact ou à fonctionnement mixte à contact et sans contact avec un lecteur qui l'alimente par voie radiofréquence, comprenant un corps de carte (4) et un module microélectronique (1) inséré dans une cavité (3) du corps de carte, caractérisée en ce qu'elle comporte une LED émettrice (9) apte à envoyer un signal lumineux vers un doigt d'un utilisateur, et une photodiode (10) pour capter la lumière réfléchie par ledit doigt et pour la transmettre à un microcontrôleur (12) disposé sur le module microélectronique (1) et pourvu d'un logiciel d'analyse photo pléthysmographique. 2 - Carte à puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que la LED (9) et la photodiode (10) sont disposées sur une face du corps de carte (4) et connectées au module microélectronique (1). 3 - Carte à puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que la LED (9) et la photodiode (10) sont disposées directement sur le module microélectronique (1). 4 - Carte à puce selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisée en ce que la LED (9) et la photodiode (10) du module sont encapsulées dans une résine d'encapsulation transparente (14), de façon à permettre l'émission et la réception de signaux lumineux. 5 - Carte à puce selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle 25 comporte, au fond de sa cavité (3), une zone (15) transparente à la lumière, et en ce que le module (1) est disposé dans la cavité (3) en présentant la LED (9) et la photodiode (10) en face de ladite zone transparente (15). 6 - Carte à puce selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisée en ce que le module microélectronique (1) possède un microcontrôleur 12 3058544 (12) pourvu d'une mémoire apte à stocker une information photo pléthysmographique de référence, représentative du titulaire de la carte à puce. 7 - Carte à puce selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que logiciel d'analyse photo pléthysmographique comporte des étapes consistant à: (31): vérifier la présence d'une information photo pléthysmographique de référence dans une mémoire de la carte; (32): en cas d'absence d'une information photo pléthysmographique de 10 référence, lancer une routine de mesure pour initialiser la carte avec une information photo pléthysmographique de référence; (33): vérifier l'identité de l'utilisateur de la carte en testant le code PIN de l'utilisateur; (35): si le code PIN saisi par l'utilisateur est correct, stocker la mesure de 15 référence (32) en mémoire, dans le cas contraire (34), rejeter la transaction; (36): en cas de présence en (31) d'une information photo pléthysmographique de référence, lancer une nouvelle routine de mesure pour effectuer une nouvelle transaction avec la carte à puce; (37): comparer le résultat de la nouvelle mesure avec l'information photo 20 pléthysmographique de référence; (38): en cas de correspondance du résultat de la nouvelle mesure avec l'information photo pléthysmographique de référence, autoriser la nouvelle transaction avec la carte à puce, dans le cas contraire (39), rejeter la transaction. 25 8 - Utilisation de la carte à puce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes pour la réalisation d'une transaction, après initialisation de la carte et stockage d'une information photo pléthysmographique de référence : - poser un doigt sur la zone entourant la LED (9) et la photodiode (10) ; 30 - approcher la carte à faible distance d'un lecteur sans contact ; - attendre la confirmation par le lecteur de l'exécution de la transaction.