Brevet FR3093203A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Procédé d'authentification Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs ou circuits élec- troniques. La présente description s'applique de façon plus particulière à un procédé authentification entre deux dispositifs ou circuits électroniques précédant, par exemple, un procédé de communication entre ces deux dispositifs ou circuits. Technique antérieure [0002] Une communication entre deux dispositifs, ou circuits, électroniques est souvent précédée d'une phase d'authentification. Pendant cette phase, un procédé d'authentification, mis en oeuvre par les deux dispositifs, permet de vérifier si les deux dispositifs sont autorisés à communiquer ensemble. [0003] Les procédés d'authentification sont souvent utilisés lors de communication entre un dispositif de type terminal, comme par exemple un ordinateur, une imprimante, ou un terminal de paiement, et un équipement ou dispositif électronique de type périphérique, par exemple un consommable ou un accessoire. Le procédé d'authentification permet, dans ce cas, de valider l'accès du dispositif de type périphérique aux données et/ou à des fonctionnalités du dispositif de type terminal. Le procédé d'authentification est un premier moyen de protection contre les dispositifs malveillants essayant d'accéder à des données et/ou à des fonctionnalités d'autres dispositifs. [0004] Un exemple usuel de procédé d'authentification utilisé, par exemple entre un or- dinateur et un utilisateur, est l'utilisation d'un identifiant et d'un mot de passe. [0005] Il serait souhaitable de pouvoir améliorer, au moins en partie, les procédés d'authentification connus de dispositifs électroniques. Résumé de l'invention 100061 11 existe un besoin pour des procédés d'authentification plus fiables. 100071 11 existe plus particulièrement un besoin pour des procédés d'authentification de type Vérificateur/Candidat (de l'anglais Verifier/Proyer) plus fiables. 100081 Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des procédés d'authentification connus, et plus particulièrement tout ou partie des inconvénients des procédés connus d'authentification de type Vérificateur/Candidat (de l'anglais Verifier/ Proyer). 100091 Un mode de réalisation prévoit un procédé d'authentification d'un premier circuit par un deuxième circuit, le deuxième circuit stockant au moins une première donnée et au moins une deuxième donnée, la deuxième donnée correspondant au résultat de l'application d'une première fonction de chiffrement qui correspond à la fonction 2 inverse d'une deuxième fonction de chiffrement, comprenant les étapes successives suivantes : le deuxième circuit envoie, au premier circuit, au moins ladite deuxième donnée ; le premier circuit déchiffre ladite deuxième donnée avec la deuxième fonction ; et le premier circuit envoie une troisième donnée représentative de la première donnée au deuxième circuit pour authentification. [0010] Un autre mode de réalisation prévoit un procédé d'authentification, mis en oeuvre par un premier circuit adapté à mettre en oeuvre une fonction de chiffrement, comprenant les étapes successives suivantes : recevoir une deuxième donnée d'un deuxième circuit stockant au moins une première donnée et au moins une deuxième donnée, la deuxième donnée correspondant au résultat de l'application d'une première fonction de chiffrement qui correspond à la fonction inverse d'une deuxième fonction de chiffrement ; déchiffrer ladite deuxième donnée avec la deuxième fonction ; et envoyer une troisième donnée représentative de la première donnée au deuxième circuit pour authentification. [0011] Un autre mode de réalisation prévoit un procédé d'authentification, mis en oeuvre par un deuxième circuit stockant au moins une première donnée et au moins une deuxième donnée, la deuxième donnée correspondant au résultat de l'application d'une première fonction de chiffrement qui correspond à la fonction inverse d'une deuxième fonction de chiffrement, comprenant les étapes successives suivantes : envoyer au moins ladite deuxième donnée à un premier circuit adapté à mettre en oeuvre la deuxième fonction de chiffrement ; recevoir une troisième donnée représentative de la première donnée du premier circuit pour authentification. [0012] Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit vérifie la correspondance entre la troisième donnée et la première donnée. [0013] Selon un mode de réalisation, la troisième donnée correspond à la première donnée encodée par une troisième fonction différente de la deuxième fonction. [0014] Selon un mode de réalisation, la troisième fonction est une fonction de signature. [0015] Selon un mode de réalisation, la troisième fonction est une fonction de chiffrement. [0016] Selon un mode de réalisation, la première donnée sert de clé de chiffrement ou de clé de signature à la troisième fonction. [0017] Selon un mode de réalisation, la deuxième fonction n'est connue que du premier circuit. [0018] Selon un mode de réalisation, la deuxième donnée correspond à l'application de la première fonction de chiffrement à une combinaison de la première donnée et d'une quatrième donnée. [0019] Selon un mode de réalisation, la quatrième donnée est une donnée aléatoire. [0020] Selon un mode de réalisation, la combinaison est une concaténation. [0021] Selon un mode de réalisation, la combinaison est une fonction OU exclusif. 3 100221 Selon un mode de réalisation, les première et deuxième données sont stockées dans une table de correspondance. [0023] Un autre mode de réalisation prévoit un circuit stockant au moins une première donnée et au moins une deuxième donnée, la deuxième donnée correspondant au résultat de l'application d'une première fonction de chiffrement qui correspond à la fonction inverse d'une deuxième fonction de chiffrement, adapté à : envoyer au moins ladite deuxième donnée à un deuxième circuit adapté à mettre en oeuvre la deuxième fonction de chiffrement ; et à recevoir une troisième donnée représentative de la première donnée du deuxième circuit pour authentification. [0024] Un autre mode de réalisation prévoit un circuit adapté à: recevoir au moins une deuxième donnée d'un deuxième circuit stockant au moins une première donnée et au moins une deuxième donnée, la deuxième donnée correspondant au résultat de l'application d'une première fonction de chiffrement qui correspond à la fonction inverse d'une deuxième fonction de chiffrement ; déchiffrer ladite deuxième donnée avec la deuxième fonction ; et envoyer une troisième donnée représentative de la première donnée au deuxième circuit pour authentification. [0025] Un autre mode de réalisation prévoit un circuit comprenant une table de corres- pondance dans laquelle sont stockées : au moins une deuxième donnée, la deuxième donnée correspondant au résultat de l'application, à une première donnée, d'une première fonction de chiffrement qui correspond à la fonction inverse d'une deuxième fonction de chiffrement ; et au moins une troisième donnée représentative de la première donnée. Brève description des dessins [0026] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0027] [fig.1] la figure 1 représente, de façon schématique, un schéma-bloc illustrant un exemple d'un procédé d'authentification ; [0028] [fig.2] la figure 2 représente, de façon schématique, un schéma-bloc illustrant un mode de mise en oeuvre d'un procédé d'authentification ; et [0029] [fig.3] la figure 3 représente, de façon schématique, un schéma-bloc illustrant un mode de mise en oeuvre d'un autre procédé d'authentification. Description des modes de réalisation 100301 De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. [0031] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, cc procédé d'authentification peut s'adapter aux procédés de communication usuels. [0032] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0033] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. [0034] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sen- siblement", et "de l'ordre de" signifient à 10% près, de préférence à 5 % près. [0035] La figure 1 illustre, de façon schématique et sous forme de blocs, la mise en oeuvre d'un procédé d'authentification entre deux circuits 100 (Verifier) et 200 (Proyer). [0036] Le circuit 100 fait, par exemple, partie d'un équipement, alors que le circuit 200 fait, par exemple, partie d'un consommable ou d'un accessoire. Le circuit 100 tient le rôle de circuit vérificateur auprès duquel le circuit 200, circuit candidat, s'authentifie. [0037] Le procédé d'authentification de la figure 1 est un procédé d'authentification de type Vérificateur/Candidat (de l'anglais Verifier/Prover), dans lequel le circuit candidat 200 doit transmettre, au circuit vérificateur, une donnée secrète, par exemple un mot de passe, pour s'authentifier. [0038] Le déroulement d'un exemple de ce procédé est le suivant. [0039] Coté circuit 100, un bloc 101 (Generate C) illustre une première étape du procédé dans laquelle le circuit vérificateur 100 génère une donnée C. Une nouvelle donnée C est générée à chaque exécution du procédé d'authentification. Chaque donnée C est différente de celle du procédé d'authentification précédant. A titre d'exemple, la donnée C est générée par un compteur, ou par un système de génération de nombre aléatoire. [0040] La donnée C est ensuite envoyée au circuit candidat 200. [0041] Côté circuit 200, un bloc 201 (H) illustre une étape d'encodage de la donnée C à l'aide d'une donnée secrète S détenue par le circuit candidat 200. La donnée C est encodée à l'aide d'une fonction d'encodage H utilisant la donnée secrète S comme clé de chiffrement ou de signature. A titre d'exemple, la fonction H est une fonction de chiffrement, par exemple une permutation. Selon un autre exemple, la fonction H est une fonction de signature. [0042] La donnée encodée, notée R, est ensuite envoyée au circuit vérificateur 100. [0043] Un bloc 103 (Vcrify) du circuit 100 illustre une étape de vérification, par le circuit vérificateur 100, de la donnée encodée R reçue du circuit candidat. Pour cela, le circuit vérificateur utilise une fonction de vérification Vcrify. La fonction Vcrify prend, en entrée, la donnée C contenue dans le circuit 100, la donnée encodée R et fournit, en sortie, une information VF représentative du résultat de l'authentification, par exemple un drapeau comprenant un état Vrai et un état Faux. L'état Vrai signifie que l'authentification a fonctionné et l'état Faux signifie l'inverse. Selon un mode de réalisation, le circuit 100 connaît la donnée secrète S, et la fonction Vcrify prend en outre la donnée secrète S en entrée. A titre d'exemple, dans cc cas, la donnée secrète S est utilisée comme clé de chiffrement symétrique, la fonction Vcrify déchiffre la donnée R avec la donnée secrète S, puis vérifie si elle conforme à la donnée attendue. Selon un autre exemple, la fonction Vcrify ne requiert pas le déchiffrement de la donnée encodée R. [0044] Un inconvénient du procédé d'authentification décrit en relation avec la figure 1 est qu'une personne réussissant à analyser le fonctionnement du circuit vérificateur 100 pourrait créer un circuit candidat clone adapté à s'authentifier auprès du circuit vérificateur, par exemple en extrayant la donnée secrète S et/ou la fonction de chiffrement H. [0045] La figure 2 illustre, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de mise en oeuvre d'un procédé d'authentification entre deux circuits 300 (Verifier) et 400 (Prover). Le procédé d'authentification est un procédé d'authentification de type interrogation/réponse, ou question/réponse (de l'anglais challenge/response). [0046] Le circuit 300 fait, par exemple, partie d'un équipement, alors que le circuit 400 fait, par exemple, partie d'un consommable ou d'un accessoire. Le circuit 300 tient le rôle de circuit vérificateur auprès duquel le circuit 400, circuit candidat, s'authentifie. [0047] Le circuit vérificateur 300 comprend une table de correspondance, ou base de données, 301 comprenant plusieurs couples de données (A, A'). Chaque couple de données (A, A') est composé (l'une donnée A, générée de façon similaire à la donnée C décrit en relation avec la figure 1, et d'une donnée A' définie par la formule suivante : [Math. I] A' in i(A F F) dans laquelle : - f' représente la fonction inverse d'une fonction de chiffrement secrète f; et - A" est une combinaison de la donnée A et d'une donnée aléatoire rand. 6 [0048] Plus particulièrement, A" est définie par la formule suivante : [Math.2] A" = g(A; rand) dans laquelle : - g est une fonction de combinaison ; et - rand est la donnée aléatoire. [0049] Chaque donnée A est stockée dans la table de correspondance 301 à la conception du circuit 300. Plus particulièrement, pendant une phase de personnalisation du circuit 300, un circuit extérieur au circuit 300 récupère les données A de la table de correspondance 301 pour calculer les données A correspondantes. Les données A' sont ensuite stockées dans la table de correspondance 301. Ainsi, pendant la phase de vie du circuit 300, le circuit 300 ne stocke que les données A et A'. Un avantage de cette caractéristique est que ni la fonction secrète f, ni sa fonction inverse f1 n'est connue du circuit vérificateur 300. [0050] Le déroulement du mode de mise en oeuvre de cc procédé est le suivant. [0051] Côté circuit 300, un bloc 303 (Pick a pair) illustre une étape de choix, dans la table de correspondance 301, d'un couple de données (A, A'). A titre d'exemple, le circuit vérificateur 300 choisit un couple de données de façon aléatoire. [0052] La donnée A' du couple (A, A') est ensuite envoyée au circuit candidat 400. [0053] Un bloc 401 (f) du circuit 400 illustre une étape d'extraction de la donnée A" à partir de la donnée A'. Pour cela, le circuit 400 utilise la fonction de chiffrement secrète f, que le circuit 300 ne connaît pas, pour obtenir la donnée A". [0054] Un bloc 403 (Extract A) illustre une étape d'extraction de la donnée A à partir de la donnée A". Comme dit précédemment, la fonction g est une fonction permettant de combiner la donnée A avec la donnée aléatoire rand. Selon un mode de réalisation, la fonction g est une fonction de concaténation de la donnée A et de la donnée rand, et, dans ce cas, la fonction permettant l'extraction de A est une fonction de troncage permettant de supprimer la donnée rand. [0055] Un bloc 405 (H) illustre une étape de chiffrement de la donnée secrète S détenue par le circuit candidat 400. La donnée secrète S est encodée à l'aide de la donnée A et d'une fonction de d'encodage H similaire à celle décrite en relation avec la figure 1. [0056] La donnée secrète encodée, notée R, est ensuite envoyée au circuit vérificateur 300. [0057] Un bloc 305 (Verify) du circuit 300 illustre une étape de vérification, par le circuit vérificateur 300, de la donnée secrète encodée R reçue du circuit candidat. Pour cela, le circuit vérificateur utilise une fonction de vérification Verify du type de la fonction Verify décrite en relation avec la figure 1, fournissant la valeur binaire VF. [0058] Un avantage de ce mode de réalisation est qu'une personne ayant accès aux données A' et R transmises entre les circuits 300 et 400, dans certains modes de réalisation, 7 contenue dans le circuit 300, ne pourra pas avoir accès à la donnée secrète S sans connaître la fonction de chiffrement secrète f. Il n'est donc pas nécessaire dc protéger le circuit 300 contre l'extraction dc cette fonction secrète. [0059] Un autre avantage dc cc mode de réalisation est qu'une personne ayant accès aux données et aux fonctionnalités du circuit vérificateur 300 ne pourront pas générer de nouveaux couples (A, A') car la fonction secrète f n'est encodée que dans le circuit candidat 400. [0060] Ainsi, les circuits 300 et 400 adaptés à mettre en oeuvre le procédé décrit en relation avec la figure 2 sont définis par les caractéristiques suivantes. [0061] Le circuit 300 comprend une table de correspondance stockant les données A et A'. Le circuit 300 est en outre adapté à mettre en oeuvre la fonction Vcrify. [0062] Le circuit 400 est adapté à mettre en oeuvre la fonction de chiffrement f et la fonction H, et à extraire la donnée A à partir de la donnée A". [0063] La figure 3 illustre, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de mise en oeuvre d'un procédé d'authentification entre deux circuits 500 (Verifier) et 600 (Proyer). Le procédé d'authentification est un procédé d'authentification de type interrogation/réponse, ou question/réponse (de l'anglais challenge/responsc). [0064] Le circuit 500 fait, par exemple, partie d'un équipement, alors que le circuit 600 fait, par exemple, partie d'un consommable ou d'un accessoire. Le circuit 500 tient le rôle de circuit vérificateur auprès duquel le circuit 600, circuit candidat, s'authentifie. [0065] Le circuit vérificateur 500 comprend une table de correspondance, ou base de données, 501 comprenant plusieurs triplés de données (B, B', rand). Chaque triplé de données (B, B', rand) est composé d'une donnée B, générée de façon similaire à la donnée C décrit en relation avec la figure 1, d'une donnée aléatoire rand et d'une donnée B' définie par la formule suivante : [Math.3] f-1(B ") dans laquelle : - f représente la fonction inverse d'une fonction de chiffrement secrète f; et - B" est une combinaison de la donnée B et de la donnée aléatoire rand. [0066] Plus particulièrement, B" est définie par la formule suivante : [Math.4] B = g(B; rand) dans laquelle : - g est une fonction de combinaison ; et - rand est la donnée aléatoire. [0067] Chaque donnée B est stockée dans la table de correspondance 501 à la conception du 8 circuit 500. Pendant une phase de personnalisation du circuit 500, un circuit extérieur au circuit 500 utilise les données B de la table de correspondance 501 pour calculer les données B' correspondantes. Les données B' sont ensuite stockées dans la table de correspondance 501. Les données aléatoires rand utilisées dans le calcul des données B' sont également stockées dans la table de correspondance 501. Ainsi, pendant la phase de vie du circuit 500, le circuit 500 ne stocke que les données B, B et rand. Un avantage de cette caractéristique est que ni la fonction secrète f, ni sa fonction inverse f-, n'est connue du circuit vérificateur 500. [0068] Le déroulement du mode de mise en oeuvre de ce procédé est le suivant. [0069] Un bloc 503 (Pick a triplet) illustre une étape de choix, dans la table de corres- pondance 501, d'un triplé de données (B, B', rand). A titre d'exemple, le circuit vérificateur 500 choisi un triplé de données de façon aléatoire. [0070] Les données B' et rand du triplé (B, B', rand) sont ensuite envoyées au circuit candidat 600. [0071] Un bloc 601 (f) illustre une étape d'extraction de la donnée B" à partir de la donnée B. Le circuit 600 utilise la fonction de chiffrement secrète f pour obtenir la donnée B". [0072] Un bloc 603 (Extract B) illustre une étape d'extraction de la donnée B à partir de la donnée B". Cette étape peut requérir l'utilisation de la donnée aléatoire rand. Comme dit précédemment, la fonction g est une fonction permettant de combiner la donnée B avec la donnée aléatoire rand. Selon un mode de réalisation où les données sont des mots binaires, la fonction g est une fonction de combinaison logique de la donnée B et de la donnée rand selon la formule suivante : [Math.5] g(B; rand )) B erand dans laquelle le symbole symbolise la fonction ou exclusif. [0073] Un bloc 605 (H) illustre une étape de chiffrement de la donnée secrète S détenue par le circuit candidat 600. La donnée secrète S est encodée à l'aide de la donnée B et d'une fonction de d'encodage H similaire à celle décrite en relation avec la figure 1. [0074] La donnée secrète encodée, notée R, est ensuite envoyée au circuit vérificateur 500. [0075] Un bloc 505 (Verify) illustre une étape de vérification, par le circuit vérificateur 500, de la donnée secrète encodée R reçue du circuit candidat. Pour cela, le circuit vérificateur utilise une fonction de vérification Verify de type de la fonction Verify décrite en relation avec les figures 1 et 2. Ainsi, la fonction Verify prend, en entrée, la donnée B et la donnée secrète encodée R, et fournit, en sortie, une information binaire VF. [0076] Les avantages de ce mode de réalisation sont les mêmes que les avantages du mode de réalisation décrit en relation avec la figure 2. 9 [0077] Ainsi, les circuits 500 et 600 adaptés à mettre en oeuvre le procédé décrit en relation avec la figure 2 sont définis par les caractéristiques suivantes. [0078] Le circuit 500 comprend une table de correspondance stockant les données B, B' et rand. Le circuit 500 est en outre adapté à mettre en oeuvre la fonction Vcrify. [0079] Le circuit 600 est adapté à mettre en oeuvre la fonction de chiffrement f et la fonction H, et à extraire la donnée B à partir de la donnée B" et, par exemple, de la donnée aléatoire rand. [0080] Un avantage des procédés d'authentification décrits en relation avec les figures 2 et 3 est qu'ils peuvent être utilisés en complément d'un procédé d'authentification classique, par exemple du type de celui décrit en relation avec la figure 1. [0081] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaitront à l'homme de l'art. [0082] De plus, un circuit candidat du type des circuits 400 et 600 comprenant une table de correspondance comprenant toutes les données R correspondantes aux données A' ou B' envoyé par un circuit vérificateur du type des circuits 300 et 500, est un mode de réalisation. [0083] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. [Revendication I] [Revendication 2] [Revendication 3]