EP2195793A1 - Procede de generation de masques dans un objet communiquant et objet communiquant correspondant - Google Patents

Procede de generation de masques dans un objet communiquant et objet communiquant correspondant

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EP2195793A1
EP2195793A1 EP08803273A EP08803273A EP2195793A1 EP 2195793 A1 EP2195793 A1 EP 2195793A1 EP 08803273 A EP08803273 A EP 08803273A EP 08803273 A EP08803273 A EP 08803273A EP 2195793 A1 EP2195793 A1 EP 2195793A1
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mask
communicating object
data
communicating
diversified
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Frédéric Amiel
Laurent Gauteron
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Thales DIS France SA
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Gemalto SA
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Publication date
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    • G07F7/08—Mechanisms actuated by objects other than coins to free or to actuate vending, hiring, coin or paper currency dispensing or refunding apparatus by coded identity card or credit card or other personal identification means
    • G07F7/10—Mechanisms actuated by objects other than coins to free or to actuate vending, hiring, coin or paper currency dispensing or refunding apparatus by coded identity card or credit card or other personal identification means together with a coded signal, e.g. in the form of personal identification information, like personal identification number [PIN] or biometric data
    • G07F7/1008—Active credit-cards provided with means to personalise their use, e.g. with PIN-introduction/comparison system
    • G—PHYSICS
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    • G06F2221/2153—Using hardware token as a secondary aspect

Definitions

  • the field of the invention is that of communicating objects, such as in particular smart cards, mobile phones or PDAs. More specifically, the present invention relates to a method of generating masks in a communicating object.
  • the term "mask” will be used to denote a digital function intended to mask sensitive data or instructions of a program that is to be kept secret in the communicating object.
  • data is for example a key, a code, an identifier of the owner of the card or an algorithm or instructions that we do not wish to disclose to a possible attacker.
  • This data is not stored "in the clear” in the map.
  • it is known to apply a mathematical function to this sensitive data item. The resulting data is then a masked data stored in the memory of the card. Subsequently, if one wishes to read this sensitive data, an inverse mathematical function of the previous one is applied to the masked data and the sensitive data can then be recovered for its use, for example for the execution of a program.
  • the mathematical function is for example an exclusive-Ou.
  • FIG. 1 represents the masking of a data item comprising i bytes do to d ,.
  • the mask used to mask the data item 10 is denoted 1 1 and also comprises i bytes bo to h ,.
  • the masking function here is an exclusive-or-function 12.
  • the masking therefore consists in producing an octet-oriented Exclusive-O.
  • the data 10 is regenerated, the exclusive-or-function being reversible.
  • the present invention aims to overcome this disadvantage.
  • one of the objectives of the invention is to propose a data masking method for a communicating object making it possible to mask a very large number of data without the need to memorize more than one mask or at least a number of masks important.
  • the application of diversifiers to the master mask thus makes it possible to obtain diversified masks which are used to mask the data.
  • the reversible function used is an exclusive function.
  • the application of a diversifier to the master mask consists in applying a rotation to the master mask.
  • the generation of diversified masks consists of simple rotations of the master mask.
  • a master mask of 256 bytes it will be possible to generate 256 different masks if the rotation is oriented bytes. It is of course also possible to perform rotations at the bit level, which further increases the number of different masks that can be generated.
  • the diversifier is preferably generated pseudo-randomly in the communicating object. This has the advantage of being able to hide data on the fly.
  • the masks masters are diversified from one object communicating to another. Thus, even if an attacker manages to discover the master mask of a communicating object, he will not be able to unmask the data stored in another communicating object since their masks are different.
  • the invention also relates to a communicating object comprising means for implementing such a method.
  • the communicating object preferably consists of a smart card.
  • FIG. masking a data, according to the state of the art FIG. 2 represents a preferred mode of implementation of the method according to the invention.
  • Figure 1 has been described above with reference to the state of the art.
  • FIG. 2 represents a preferred mode of implementation of the method according to the invention.
  • a mask 11, called master mask is used.
  • the master mask 1 1 is stored in the communicating object.
  • the invention proposes applying a diversifier D to the master mask 11 in order to generate a diversified mask 14.
  • the diversifier D is a simple pointer which marks the byte of the master mask 1 1 which will be used to mask the first byte of the data item 10.
  • the other bytes are taken one after the other, in a simplified implementation mode. This produces a diversified mask 14 whose first byte is b, _i and the last byte is b ,. So we have simply applied a rotation to the bytes of the master mask 11. It is also possible to apply rotations to the bits of the master mask 1 1, the rotation then being oriented bits.
  • the bytes d 0 to d of the data 10 are masked using the bytes of the diversified mask 14 to provide the masked data item 15.
  • the masked data item 15 In order to be able to unmask the masked data item 15, it is stored in the object communicating with the diversifier D which was used to generate the diversified mask 14, that is to say with the diversifier having made it possible to obtain it.
  • the masked datum 15 is therefore associated with the diversifier D.
  • another diversifier When writing or creating another data in the card, another diversifier will be generated, preferably in a random manner, to generate another diversified mask that will be used to hide this other data.
  • the advantage of the invention is that it is possible to generate as many diversified masks as there are bytes (or bits) in the master mask 11.
  • the storage of the diversifier D is little greedy in memory, typically one byte.
  • the diversifier D1 will be applied to the first master mask and the diversifying D2 to the second master mask.
  • Each byte of a datum to be masked will be masked, for example by means of the exclusive-or-function, by a byte of the first diversified mask and by a byte of the second diversified mask.
  • the diversifiers D1 and D2 will then be stored with the masked data.
  • For a master mask of 256 bytes it is then possible to generate 256 2 different masks.
  • the invention is particularly applicable in a Java environment, diversifiers can be stored with the header of Java objects.
  • the reversible or exclusive function is not the only one that can be used: it is possible to use a DES function or a simple rotation. Any reversible function is suitable for the invention.
  • the diversifier D is preferably generated randomly or pseudo-randomly when the data item 10 is written / created in the communicating object or at each restart of the communicating object.
  • the master masks 1 1 are preferably diversified. This ensures that in the event of a successful attack on a communicating object, the attacker in possession of a master mask can not unmask the hidden data in another communicating object.
  • the invention applies to any communicating object, such as for example mobile phones and preferably to smart cards, for example to multi-application smart cards.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de génération de masques dans un objet communiquant, les masques étant destinés à masquer des données à stocker dans l'objet communiquant. Au moins un masque maître (11) est stocké dans l'objet communiquant. Selon l'invention, le procédé consiste à : appliquer au moins un diversifiant (D) au masque maître (11), de manière à générer un masque diversifié (14); masquer par une fonction réversible (12) la donnée (10) à stocker dans l'objet communiquant à l'aide du masque diversifié (14), le masquage générant une donnée masquée (15); stocker la donnée masquée (15) dans l'objet communiquant avec le diversifiant (D) ayant servi à générer le masque diversifié (14) ayant permis d'obtenir la donnée masquée (15). L'invention concerne également un objet communiquant comprenant des moyens mettant en œuvre un tel procédé.

Description

Procédé de génération de masques dans un objet communiquant et objet communiquant correspondant
Le domaine de l'invention est celui des objets communiquants, tels que notamment les cartes à puce, les téléphones mobiles ou les PDAs. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de génération de masques dans un objet communiquant.
Dans la suite de cette description, on appellera « masque » une fonction numérique destinée à masquer une donnée sensible ou des instructions d'un programme que l'on désire garder secrète dans l'objet communiquant. Dans le domaine de la carte à puce, une telle donnée est par exemple une clé, un code, un identifiant du propriétaire de la carte ou alors un algorithme ou des instructions que l'on ne souhaite pas divulguer à un attaquant éventuel. Ces données ne sont donc pas stockées « en clair » dans la carte. Afin de masquer une donnée sensible dans une carte à puce, il est connu d'appliquer une fonction mathématique à cette donnée sensible. La donnée résultante est alors une donnée masquée qui est stockée dans la mémoire de la carte. Ultérieurement, si l'on souhaite lire cette donnée sensible, une fonction mathématique inverse de la précédente est appliquée à la donnée masquée et la donnée sensible peut alors être récupérée pour son utilisation, par exemple pour l'exécution d'un programme.
La fonction mathématique est par exemple un Ou-Exclusif.
La figure 1 représente le masquage d'une donnée 10 comprenant i octets do à d,. Le masque utilisé pour masquer la donnée 10 est noté 1 1 et comporte également i octets bo à h,. La fonction de masquage est ici une fonction Ou-exclusif 12. La donnée masquée est notée 13 et comporte i octets C0 à c,, avec c, = d, © b,. Le masquage consiste donc à réaliser un Ou-exclusif orienté octet.
En appliquant le masque 11 à la donnée masquée 13 par la fonction Ou- exclusif, on régénère la donnée 10, la fonction Ou-exclusif étant réversible.
L'inconvénient de cette solution connue est qu'il est possible à un attaquant de retrouver le masque 11 en injectant des fautes dans l'objet communiquant, par exemple une carte à puce, ou en exploitant des dysfonctionnements de celui-ci. Ces attaques sont également appelées des attaques par « dump » en anglais. Si le masque 11 est révélé à l'attaquant, celui-ci pourra sans difficulté particulière lire l'ensemble des données masquées mémorisées dans l'objet communiquant. Une solution pour pallier à cet inconvénient lié à la présence d'un masque unique est de prévoir plusieurs masques dans l'objet communiquant et de changer de masque en fonction de l'application ou du type de donnée à masquer. Cette solution présente néanmoins l'inconvénient de nécessiter la mémorisation de plusieurs masques dans l'objet communiquant, ce qui n'est guère envisageable lorsque la ressource mémoire est petite, ce qui est le cas des cartes à puce.
La présente invention a pour objectif de remédier à cet inconvénient.
Plus précisément, un des objectifs de l'invention est de proposer un procédé de masquage de données pour objet communiquant permettant de masquer un nombre très important de données sans nécessiter de mémorisation de plus d'un masque ou tout du moins d'un nombre de masques important.
Cet objectif, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, est atteint grâce à un procédé de génération de masques dans un objet communiquant, les masques étant destinés à masquer des données à stocker dans l'objet communiquant, au moins un masque maître étant stocké dans l'objet communiquant, le procédé consistant à :
- appliquer au moins un diversifiant au masque maître, de manière à générer un masque diversifié ;
- masquer par une fonction réversible la donnée à stocker dans l'objet communiquant à l'aide du masque diversifié, le masquage générant une donnée masquée ;
- stocker la donnée masquée dans l'objet communiquant avec le diversifiant ayant servi à générer le masque diversifié ayant permis d'obtenir la donnée masquée.
L'application de diversifiants au masque maître permet ainsi d'obtenir des masques diversifiés qui sont utilisés pour masquer les données. De préférence, la fonction réversible utilisée est une fonction Ou-Exclusif.
Avantageusement, l'application d'un diversifiant au masque maître consiste à appliquer une rotation au masque maître. Ainsi, la génération de masques diversifiés consiste en de simples rotations du masque maître. Pour un masque maître de 256 octets, il sera donc possible de générer 256 masques différents si la rotation est orientée octets. Il est bien entendu également possible d'effectuer des rotations au niveau bit, ce qui augmente encore le nombre de masques différents pouvant être générés.
Le diversifiant est de préférence généré de manière pseudo-aléatoire dans l'objet communiquant. Ceci présente l'avantage de pouvoir masquer les données à la volée. Avantageusement, les masques maîtres sont diversifiés d'un objet communiquant à un autre. Ainsi, même si un attaquant réussit à découvrir le masque maître d'un objet communiquant, il ne pourra pas démasquer les données mémorisées dans un autre objet communiquant puisque leurs masques maîtres sont différents. L'invention concerne également un objet communiquant comprenant des moyens de mise en œuvre d'un tel procédé.
L'objet communiquant consiste préférentiellement en une carte à puce. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de mise en œuvre préférentiel, donné à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente le principe de masquage d'une donnée, conformément à l'état de la technique ; la figure 2 représente un mode de mise en œuvre préférentiel du procédé selon l'invention. La figure 1 a été décrite précédemment en référence à l'état de la technique.
La figure 2 représente un mode de mise en œuvre préférentiel du procédé selon l'invention.
Dans ce mode de mise en œuvre préférentiel, un masque 11 , appelé masque maître, est utilisé. Le masque maître 1 1 est mémorisé dans l'objet communiquant. L'invention propose d'appliquer un diversifiant D au masque maître 11 afin de générer un masque diversifié 14.
Dans un mode de mise en œuvre préférentiel, le diversifiant D est un simple pointeur qui marque l'octet du masque maître 1 1 qui sera utilisé pour masquer le premier octet de la donnée 10. Sur la figure 2, le diversifiant D pointe sur l'octet b,_i et c'est donc cet octet qui sera le premier du masque diversifié. Les autres octets sont pris les uns à la suite des autres, dans un mode de mise en œuvre simplifié. On obtient ainsi, un masque diversifié 14 dont le premier octet est b,_i et le dernier octet est b,. On aura donc simplement appliqué une rotation aux octets du masque maître 11. Il est également possible d'appliquer des rotations aux bits du masque maître 1 1 , la rotation étant alors orientée bits.
Ensuite, les octets d0 à d, de la donnée 10 sont masqués à l'aide des octets du masque diversifié 14 pour fournir la donnée masquée 15.
Afin de pouvoir démasquer la donnée masquée 15, celle-ci est stockée dans l'objet communiquant avec le diversifiant D qui a servi à générer le masque diversifié 14, c'est-à-dire avec le diversifiant ayant permis de l'obtenir. La donnée masquée 15 est de ce fait associée au diversifiant D. Lors de l'écriture ou de la création d'une autre donnée dans la carte, un autre diversifiant sera généré, de préférence de manière aléatoire, afin de générer un autre masque diversifié qui servira au masquage de cette autre donnée.
L'avantage de l'invention est qu'il est possible de générer autant de masques diversifiés qu'il y a d'octets (ou de bits) dans le masque maître 11. Le stockage du diversifiant D est peu gourmand en place mémoire, typiquement un octet.
Afin de renforcer la sécurité du procédé selon l'invention, il est possible d'utiliser plus d'un masque maître, par exemple deux, et de générer deux diversifiants D1 et D2. Le diversifiant D1 sera appliqué au premier masque maître et le diversifiant D2 au second masque maître. Chaque octet d'une donnée à masquer sera masqué, par exemple à l'aide de la fonction Ou-exclusif, par un octet du premier masque diversifié et par un octet du second masque diversifié. Les diversifiants D1 et D2 seront alors stockés avec la donnée masquée. Pour un masque maître de 256 octets, il est alors possible de générer 2562 masques différents. L'invention s'applique particulièrement bien dans un environnement Java, les diversifiants pouvant être stockés avec l'entête des objets Java.
La fonction réversible Ou-Exclusif n'est pas la seule qui puisse être employée : il est possible d'utiliser une fonction DES ou alors une simple rotation. Toute fonction réversible convient à l'invention. Le diversifiant D est de préférence généré aléatoirement ou pseudo- aléatoirement lorsque la donnée 10 est inscrite/créée dans l'objet communiquant ou à chaque redémarrage de l'objet communiquant.
D'un objet communiquant à un autre, les masques maîtres 1 1 sont de préférence diversifiés. Ceci assure qu'en cas d'attaque réussie sur un objet communiquant, l'attaquant en possession d'un masque maître ne puisse démasquer les données masquées dans un autre objet communiquant.
L'invention s'applique à tout objet communiquant, tel que par exemple aux téléphones portables et préférentiellement aux cartes à puce, par exemple aux cartes à puce multi-applicatives.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de génération de masques (14) dans un objet communiquant, lesdits masques (14) étant destinés à masquer des données (10) à stocker dans ledit objet communiquant, au moins un masque maître (1 1 ) étant stocké dans ledit objet communiquant, ledit procédé consistant à :
- appliquer au moins un diversifiant (D) audit masque maître (11 ), de manière à générer un masque diversifié (14) ;
- masquer par une fonction réversible (12) ladite donnée (10) à stocker dans ledit objet communiquant à l'aide dudit masque diversifié (14), ledit masquage générant une donnée masquée (15) ;
- stocker ladite donnée masquée (15) dans ledit objet communiquant avec le diversifiant (D) ayant servi à générer le masque diversifié (14) ayant permis d'obtenir ladite donnée masquée (15).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite fonction réversible est une fonction Ou-Exclusif (12).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite application d'un diversifiant (D) audit masque maître (11 ) consiste à appliquer une rotation audit masque maître (11 ).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit diversifiant (D) est généré de manière pseudo-aléatoire dans ledit objet communiquant.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les masques maîtres (11 ) sont diversifiés d'un objet communiquant à un autre.
6. Objet communiquant comprenant des moyens de mise en œuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 5.
7. Objet communiquant selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste en une carte à puce.
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