WO2003041022A1 - Procede de transaction securisee entre un telephone mobile equipe d'un module d'identification d'abonne (carte sim) et un serveur d'application - Google Patents

Procede de transaction securisee entre un telephone mobile equipe d'un module d'identification d'abonne (carte sim) et un serveur d'application Download PDF

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WO2003041022A1
WO2003041022A1 PCT/FR2002/003580 FR0203580W WO03041022A1 WO 2003041022 A1 WO2003041022 A1 WO 2003041022A1 FR 0203580 W FR0203580 W FR 0203580W WO 03041022 A1 WO03041022 A1 WO 03041022A1
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Pierre De Belen
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Apeera Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to the field of transactions between an application server and mobile equipment, in particular a telephone, equipped with a subscriber identification module, for example a SIM card.
  • a subscriber identification module for example a SIM card.
  • Such equipment makes it possible to exchange digital data in a secure form, for example in the form of an order packet in a format defined by the GSM 03.48 standard.
  • the object of the invention is to propose a method for ensuring digital exchanges and transactions between an application server and a telephone identified with a high degree of security, by:
  • the invention relates, in its most general sense, to a secure transaction method between a mobile telephone equipped with a subscriber identification module (SIM card) and an application server, characterized in that it comprises a step of secure exchange of public keys between the server and the subscriber and of registration by the subscriber of the public key Ks_pub of the server, and of registration on the server of the public key Ku_pub of the subscriber , a purchasing step downloadable applications consisting of preparing a digital request file on the mobile equipment, and transmitting to the server on the one hand said digital file in the form of a message and on the other hand transmitting an encrypted condensate, a step of transmission of an order by the server to the subscriber in the form of a signed digital file and in the form of a condensate of said file, and a step of transmission by the server to the subscriber of a downloadable application [MIDLET] comprising only part code
  • FIG. 1 represents a general view of the architecture of the system implemented by the invention
  • Figure 2 shows a schematic view of the transmission of the public key from the subscriber to the server
  • Figure 3 shows a schematic view of the transmission of the public key from the server to the subscriber -
  • Figure 4 shows a schematic view of the payment transaction
  • FIG. 5 represents a schematic view of the order reception operation
  • FIGS 6 and 7 show schematic views of rights protection operations
  • FIGS. 8 and 9 represent schematic views of the operations for verifying the origin and the integrity of the loaded applications.
  • the invention implements an application server (1) comprising a short message server
  • SMS Session Management
  • the subscriber receiving the services provided by the application server (2) is equipped with mobile equipment, for example a mobile telephone (3) equipped in a known manner by a subscriber identification module (4) in the form of a SIM card.
  • the subscriber and the server exchange their respective public keys.
  • a first step is to identify the subscriber by the application server.
  • the public key calculated by the card is transmitted to the server using a secure SMS. This technique has the advantage of never removing the public key from the card.
  • third-party certificates may be used.
  • FIG. 2 represents a schematic view of the operation for generating the public and private keys of the subscriber.
  • the subscriber identification module (4) generates a bi-key comprising: a private key Ku_priv a public key Ku-pub. This key pair generation is carried out in the SIM card, and is not transmitted to the environment of the card.
  • the public key Ku_ ⁇ ub is transmitted to the server (1) in the order packet conforming to the GSM standard 03.48, in the "DATA" field, in the form of a short SMS secure message.
  • the server also generates a Ks-priv key pair, Ks pub as shown in FIG. 3.
  • Ks pub is encrypted with the subscriber's public key Ku_pub is transmitted to the subscriber in the form of a short SMS message.
  • the JAVA JAM application engine of the mobile equipment decrypts the command packet and stores the public key Ks_pub of the server on the memory of the mobile equipment.
  • the process includes downloadable application purchase operations [MIDLETs].
  • the subscriber's request takes the form of a digital file which is transmitted to the server (1) via the MODEM channel.
  • the mobile equipment calculates a condendate (5) [HASH] which is transmitted to the server in an encrypted form by an encryption function F (RES, Ku_priv) with the private key of the subscriber.
  • the server verifies the integrity of the request and authenticates the sender of the request by recalculating the condensate of the digital file received on the Modem channel and by comparison with the condensate decrypted with the public key Ku_public of the user, previously recorded.
  • the reception of commands is described with reference to FIG. 5.
  • the commands are service instructions issued by the server (1) to one or more subscribers. This is for example an order loading an application [MIDLET] on a subscribed device, or deleting such an application. Orders from the RFS via the SMS channel must be signed, to be sure that an order, 'CLEAR' for example, has been sent by the operator.
  • the server (1) prepares a digital file corresponding to the order and transmits it via the Modem channel or in the form of a short SMS message to the subscriber, in a form signed by a signature function F (Sign, Ks_pub). It also calculates a condensate transmitted to the subscriber.
  • the subscriber's SIM card performs a validity test and executes the command if the test is positive.
  • FIGs 6 and 7 show schematic views of rights protection operations. This operation prevents an application [MIDLET] from being used only by the person who purchased it.
  • the server generates a random symmetric key when loading a file. This key is used to encrypt certain parts of the MIDLET.
  • the MIDLET is then sent with the symmetric key encrypted by the client's public key.
  • the symmetric key is then decrypted in the card which stores a couple [MIDLETID, symmetric key]
  • the JAVA JAM application engine asks the card to decrypt (using the symmetric key) the coded pieces. We do not code the entire MIDLET because the bandwidth between the phone's RAM and the SIM card is quite low.
  • FIGS. 8 and 9 represent schematic views of the operations for verifying the origin and the integrity of the loaded applications.
  • the provenance check is carried out at loading, and the integrity check each time it is used.
  • the server sends the MIDLET and its signature.
  • the card decrypts the signature and saves the result of the HASH function in association with an ID from the MIDLET.
  • the card then checks the validity of the signature and communicates the result to the JAM.
  • the server On loading, the server sends the MIDLET and its signature.
  • the card decrypts the signature is saved the result of the HASH function in association with an ID from the MIDLET
  • the card then checks the validity of the signature and communicates the result to the JAM.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de transaction sécurisée entre un téléphone mobile équipé d'un module d'identification d'abonné (carte SIM) et un serveur d'application, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'échange sécurisé des clés publiques entre le serveur et l'abonné et d'enregistrement par l'abonné de la clé publique Ks_pub du serveur, et d'enregistrement sur le serveur de la clé publique Ku_pub de l'abonné, une étape d'achat d'applications téléchargeables consistant à préparer un fichier numérique de demande sur l'équipement mobile, et à transmettre au serveur d'une part ledit fichier numérique sous forme d'un message et d'autre part de transmettre un condensat chiffré, une étape de transmission de commande par le serveur à l'abonné sous forme de fichier numérique signé et sous forme d'un condensat dudit fichier, et une étape de transmission par le serveur à l'abonné d'une application téléchargeable [MIDLET] comprenant une partie seulement codée.

Description

PROCEDE DE TRANSACTION SECURISEE ENTRE UN TELEPHONE MOBILE EQUIPE D'UN MODULE D'IDENTIFICATION D'ABONNE (CARTE SIM) ET UN SERVEUR D'APPLICATION
La présente invention concerne le domaine des transactions entre un serveur d'application et un équipement mobile, notamment un téléphone, équipé d'un module d'identification d'abonné, par exemple une carte SIM.
De tels équipements permettent d'échanger des données numériques sous une forme sécurisée, par exemple sous la forme de paquet de commande selon un format défini par la norme GSM 03.48.
Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant d'assurer des échanges et transactions numériques entre un serveur d'application et un téléphone identifiés avec un haut degré de sécurité, par :
- une authentif ication de l'utilisateur par le serveur (paiement) une authentif ication du serveur par l'utilisateur (réception de commandes)
- une protection des droits (copyright) lors de l'exécution de MIDLET une certification de la MIDLET par l'intermédiaire d'une signature. A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de transaction sécurisé entre un téléphone mobile équipé d'un module d'identification d'abonné (carte SIM) et un serveur d'application, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'échange sécurisé des clés publiques entre le serveur et l'abonné et d'enregistrement par l'abonné de la clé publique Ks_pub du serveur, et d'enregistrement sur le serveur de la clé publique Ku_pub de l'abonné, une étape d'achat d'applications téléchargeables consistant à préparer un fichier numérique de demande sur l'équipement mobile, et à transmettre au serveur d'une part ledit fichier numérique sous forme d'un message et d'autre part de transmettre un condensât chiffré, une étape de transmission de commande par le serveur à l'abonné sous forme de fichier numérique signé et sous forme d'un condensât dudit fichier, et une étape de transmission par le serveur à l'abonné d'une application téléchargeable [MIDLET] comprenant une partie seulement codée .
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple non limitatif de réalisation, faisant référence aux dessins annexés où : la figure 1 représente une vue générale de l'architecture du système mis en œuvre par l'invention ; la figure 2 représente une vue schématique de la transmission de la clé publique de l'abonné au serveur la figure 3 représente une vue schématique de la transmission de la clé publique du serveur à l'abonné - La figure 4 représente une vue schématique de l'opération de paiement
La figure 5 représente une vue schématique de l'opération de réception de commandes
Les figures 6 et 7 représentent des vues schématiques des opérations de protection des droits
Les figures 8 et 9 représentent des vues schématiques des opérations de vérification de la provenance et de l'intégrité des applications chargées.
L'invention met en œuvre un serveur d'application (1) comprenant un serveur de messages courts
(SMS) via un réseau de télécommunication exploité par un opérateur (2) . L'abonné destinataire des services fournis par le serveur d'application (2) est équipé d'un équipement mobile, par exemple un téléphone mobile (3) équipé de façon connue par un module d'identification de l'abonné (4) sous forme de carte SIM. L'abonné et le serveur procèdent à un échange de leurs clés publiques respectives.
Une première étape consiste à identifier l'abonné par le serveur d'application.
Pour relier, de façon certaine, un nom de client à une clé publique, on transmet au serveur la clé publique calculée par la carte grâce à un SMS sécurisé. Cette technique présente l'avantage de ne jamais faire sortir la clé publique de la carte.
Si le SMS sécurisé n'est pas utilisable, on pourra utiliser des certificats de tierce partie.
L'échange de clés s'effectue de manière aléatoire .
La figure 2 représente une vue schématique de l'opération de génération des clés publiques et privées de l'abonné. Le module d'identification de l'abonné (4) génère une bi-clé comportant : une clé privée Ku_priv une clé publique Ku-pub. Cette génération de bi-clé est réalisée dans la carte SIM, et n'est pas transmise à l'environnement de la carte .
La clé publique Ku_ρub est transmise au serveur (1) dans le paquet de commande conforme à la norme GSM 03.48, dans le champ "DATA", sous forme de message court SMS sécurisé.
Le serveur génère également un bi-clé Ks-priv, Ks pub comme représenté en figure 3. La clé publique Ks pub est chiffré avec la clé publique Ku_pub de l'abonné est est transmise à l'abonné sous forme de message court SMS.
Le moteur d'application JAVA JAM de l'équipement mobile déchiffre le paquet de commande et enregistre sur la mémoire de l'équipement mobile la clé publique Ks_pub du serveur.
Le procédé comporte des opérations d'achat d'application téléchargeable [MIDLETs] .
L'achat de MIDLETs doit être sécurisé. Le but est de s'assurer que c'est bien le bon client qui donne l'ordre d'acheter. On doit donc signer la demande. La demande est émise par le canal modem. En effet pour acheter des MIDLETS l'utilisateur se servira du PACKAGE MANAGER qui initialise le modem. La figure 4 représente une vue schématique de l'opération de paiement.
La demande de l'abonné prend la forme d'un fichier numérique qui est transmis au serveur (1) par le canal MODEM. Parallèlement, l'équipement mobile calcule un condendat (5) [HASH] qui est transmis au serveur sous une forme chiffrée par une fonction de chiffrement F(RES, Ku_priv) avec la clé privée de l'abonné.
Le serveur vérifie l'intégrité de la demande et authentifie l'émetteur de la demande par recalcul du condensât du fichier numérique reçoit sur le canal Modem et par comparaison avec le condensât déchiffré avec la clé publique Ku_publique de l'utilisateur, précédemment enregistrée . La réception de commandes est décrite en référence à la figure 5. Les commandes sont des instructions de service émises par le serveur (1) à l'intention d'un ou de plusieurs abonnées. Il s'agit par exemple d'une commande de chargement d'une application [MIDLET] sur un équipement abonné, ou d'effacement d'un telle application. Les commandes provenant du RFS par le canal SMS doivent être signées, pour être sûr qu'une commande, 'EFFACE' par exemple, a bien été envoyée par l'opérateur.
Le serveur (1) prépare un fichier numérique correspondant à la commande et la transmet par le canal Modem ou sous forme de message court SMS à l'abonné, sous une forme signé par une fonction de signature F(Sign, Ks_pub) . Il calcule par ailleurs un condensât transmis à l'abonné. La carte SIM de l'abonné procède à un test de validité et exécute la commande si le test est positif.
Les figures 6 et 7 représentent des vues schématiques des opérations de protection des droits. Cette opération permet d'éviter qu'une application [MIDLET] ne puisse être utilisée que par la personne qui 1 ' a achetée .
Le serveur génère une clé symétrique aléatoire lors du chargement d'un fichier. Cette clé sert à crypter certaines parties de la MIDLET.
La MIDLET est ensuite envoyée avec la clé symétrique cryptée par la clé publique du client. La clé symétrique est alors décryptée dans la carte qui stocke un couple [MIDLETID, clé symétrique] A chaque demande d'utilisation d'une MIDLET le moteur d'application JAVA JAM demande à la carte de décrypter (en utilisant la clé symétrique) les morceaux codés. On ne code pas toute la MIDLET car la bande passante entre la mémoire vive du téléphone et la carte SIM est assez faible.
Les figures 8 et 9 représentent des vues schématiques des opérations de vérification de la provenance et de l'intégrité des applications chargées. On doit assurer la provenance et l'intégrité de la MIDLET. La vérification de la provenance est effectuée au chargement, et la vérification de l'intégrité à chaque utilisation. Au chargement le serveur envoie la MIDLET et sa signature .
La carte décrypte la signature et sauvegarde le résultat de la fonction de HASH en association avec une ID de la MIDLET La carte vérifie ensuite la validité de la signature et communique le résultat à la JAM
Au chargement le serveur envoie la MIDLET et sa signature.
La carte décrypte la signature est sauvegarde le résultat de la fonction de HASH en association avec une ID de la MIDLET
La carte vérifie ensuite la validité de la signature et communique le résultat à la JAM

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de transaction sécurisée entre un téléphone mobile équipé d'un module d'identification d'abonné (carte SIM) et un serveur d'application, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'échange sécurisé des clés publiques entre le serveur et l'abonné et d'enregistrement par l'abonné de la clé publique Ks_pub du serveur, et d'enregistrement sur le serveur de la clé publique Ku_pub de l'abonné, une étape d'achat d'applications téléchargeables consistant à préparer un fichier numérique de demande sur l'équipement mobile, et à transmettre au serveur d'une part ledit fichier numérique sous forme d'un message et d'autre part de transmettre un condensât chiffré, une étape de transmission de commande par le serveur à l'abonné sous forme de fichier numérique signé et sous forme d'un condensât dudit fichier, et une étape de transmission par le serveur à l'abonné d'une application téléchargeable [MIDLET] comprenant une partie seulement codée .
2 - Procédé de transaction sécurisée selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l ' étape d' échange sécurisé des clés publiques comporte une étape de génération par le module d' identif ication de l ' abonné (4 ) d' une bi-clé comportant une clé privée Ku_priv et une clé publique Ku-pub et une opération de transmission de la clé publique Ku_pub au serveur ( 1) sous forme de message court sécurisé , et une opération de génération d' une bi-clé Ks-priv, Ks_jpub , puis de transmission par le serveur à l ' abonné de ladit clé publique Ks_pub chiffrée avec la clé publique Ku_pub de sous forme de message court . 3 - Procédé de transaction sécurisée selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que l'étape d'achat d'application téléchargeable [MIDLETs] comporte une opération de transmission au serveur d'un fichier numérique par le canal MODEM et de calcul par l'équipement mobile émetteur de la commande d'un condendat (5) [HASH] qui est transmis au serveur sous une forme chiffrée par une fonction de chiffrement F(RES, Ku_priv) avec la clé privée de l'abonné et une opération de vérification de l'intégrité de la demande et d' authentification par l'émetteur de la demande par recalcul du condensât du fichier numérique reçoit sur le canal Modem et par comparaison avec le condensât déchiffré avec la clé publique Ku_publique de l'utilisateur, précédemment enregistrée.
4 - Procédé de transaction sécurisée selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de transmission d'une commande comporte une opération de préparation par le serveur (1) d'un fichier numérique correspondant à la commande et de transmission par le canal Modem ou sous forme de message court SMS à l'abonné, sous une forme signé par une fonction de signature F(Sign, Ks_pub) et de calcul d'un condensât transmis à l'abonné.
5 - Procédé de transaction sécurisée selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de protection des droits consiste à générer, par le serveur, d'une clé symétrique aléatoire lors du chargement d'un fichier, ladite clé servant à crypter certaines parties de la MIDLET.
6 - Procédé de transaction sécurisée selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'application [MIDLET] est ensuite envoyée avec la clé symétrique cryptée par la clé publique du client, la clé symétrique étant ensuite décryptée dans la carte qui stocke un couple [MIDLETID, clé symétrique]
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