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RÉSUMÉ
La carte à puces désigne les supports de sécurité contenant un circuit électronique intégré capable de mémoriser ou de traiter les informations. La carte à puces est à la base de la sécurité de nombreux systèmes informatiques. Elle a fait ses preuves dans plusieurs secteurs en tant que moyen de paiement, d’identification ou d’authentification sûre pour les utilisateurs. Cet article traite des technologies semi-conducteur pour les cartes à puces, de l’importance de la cryptologie et de la sécurité physique et logique. Il décrit aussi les différents types de cartes à puces, leur architecture, leur construction et fabrication, et s’intéresse aux systèmes d’exploitation avant de présenter les perspectives d’avenir.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Pierre TUAL : Ancien directeur des relations industrielles, - Direction technologie et innovation, Gemalto - Auteur de la version originale de l’article 2007
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Stéphane GRELLIER : Mobile software security & services manager , - Gemalto, Meudon, France - Auteur de la version actualisée de 2019
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Joseph LEIBENGUTH : Physical document security R&D product director – Technical advisor, - Gemalto, Saint-Cloud, France - Auteur de la version actualisée de 2019
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Philippe PROUST : Embedded & core security director, - Gemalto, Géménos, France - Auteur de la version actualisée de 2019
INTRODUCTION
Le nom de carte à puces est couramment utilisé pour désigner des supports de sécurité en matière plastique aux mêmes dimensions qu’une carte de crédit et qui contiennent un circuit électronique intégré capable de mémoriser ou de traiter les informations. L’AFNOR (Association Française de Normalisation) a retenu le terme de cartes à microcircuits à contacts, car l’interface électrique de ces cartes est assurée par des liaisons galvaniques. Des cartes à interface sans contact, basée sur la liaison radiophonique, se sont imposées depuis plusieurs années, et ont permis l’adoption de nouveaux facteurs de forme comme le passeport électronique. Ils sont aujourd’hui au cœur de la croissance avec l’adoption du paiement sans contact par un nombre croissant de pays.
La carte à puces, dont la gestation a pu sembler très longue, est à la base de la sécurité des systèmes informatiques. Elle a désormais fait ses preuves dans de nombreux secteurs de l’activité humaine en tant que moyen de paiement, d’identification sur les réseaux fixes (de type Internet), mobiles (GSM ou UMTS) ou multimédia (télévision à péage), d’authentification pour les services gouvernementaux (cartes d’identité, passeports électroniques). La carte SIM, ou USIM, clé d’accès aux réseaux de téléphonie mobile, et son équivalent Secure Element (SE) pour l’internet des objets (IoT), au facteur de forme plus petit, constitue probablement le composant électronique intelligent le plus utilisé dans le monde (5,6 milliards d’unités vendues en 2017 !). De même, la carte bancaire à microcalculateur, dont l’utilisation s’est généralisée en France depuis 1992, a connu une croissance quasi exponentielle avec une généralisation de son utilisation en Europe, au Japon, en Chine, ainsi qu’aux États-Unis en version sans contact.
Grâce aux progrès continuels des semi-conducteurs, des technologies de fabrication et de l’évolution des techniques de programmation utilisables, des développements considérables de la carte à puces ont pu avoir lieu et se poursuivent. La carte à puces et ses variantes constituent, pour beaucoup d’applications, une solution particulièrement bien adaptée aux enjeux socio-économiques de notre société.
L’objet de cet article est d’apporter une vue d’ensemble sur les briques technologiques développées spécifiquement pour les cartes à puces et sur leur importance dans la fiabilité et la sécurité physique et logique de ce produit. La diversité des compétences requises pour concevoir les cartes à puces, produire le composant électronique et la carte dans son ensemble, fabriquer les cartes à plusieurs milliards d’unités par an, explique la force de cette industrie et le potentiel qu’elle offre dans le futur.
En électronique et en informatique, il existe un grand nombre d’abréviations et de termes anglais, ils sont repris en tant que tels en fin d’article.
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MOTS-CLÉS
sécurité numérique Internet des Objets cybersécurité cartes à puce éléments de sécurité passeports électroniques
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2007 par Jean-Pierre TUAL
DOI (Digital Object Identifier)
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Cryptologie et sécurité
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2. Semi-conducteurs pour cartes à puces
Le cœur d’une carte à puces est constitué d’un composant électronique monolithique en silicium introduit dans l’épaisseur d’une carte en plastique. Avant d’aborder les deux grandes familles de composants utilisés pour les cartes à logique câblée et celles à microprocesseur, donnons un aperçu des technologies qui permettent de réaliser ces puces.
2.1 Technologies
À la genèse des cartes à puces, deux filières technologiques étaient en présence selon le type de transistor utilisé pour réaliser les circuits logiques. D’un côté, la technologie dite bipolaire réalisant un effet d’amplification de courant par la diffusion de porteurs majoritaires à travers les jonctions adjacentes de trois semi-conducteurs dopés. De l’autre, la technologie MOS (Metal Oxide Semiconductor) fondée sur des transistors unipolaires utilisant la conduction d’un seul type de porteurs dans un mince canal contrôlé par une électrode isolée. Suivant en cela la logique économique reprise par l’ensemble de l’industrie électronique, l’industrie de la carte à puces s’est ralliée massivement, dès l’origine, à la filière MOS. Les raisons principales sont, d’une part, des puissances consommées beaucoup plus faibles qu’en bipolaire, et d’autre part de très grandes capacités d’intégration. Au cours des deux dernières décennies, un autre avantage déterminant est l’évolution de la technologie CMOS (Complementary MOS), qui se traduit par une très faible consommation et une bonne immunité au bruit. La figure 1 montre le schéma de principe d’un transistor CMOS.
Dans les cartes à puces, il faut pouvoir mémoriser des informations confidentielles, y compris en l’absence d’alimentation des circuits. Cette caractéristique constitue l’un des éléments fondamentaux des composants pour cartes à puces : en plus d’un microprocesseur spécialisé, les cartes doivent embarquer différents types de mémoires spécialisées. Celles-ci sont utilisées selon la nature de la mémorisation considérée, la vitesse de fonctionnement et la volatilité des informations stockées.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RIVEST (R.L.), SHAMIR (A.), ADLEMAN-COMMUN (L.) - A method for obtaining digital signatures and public-key crypto systems. - ACM, vol. 21, n° 2, p. 120-126 (1978).
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(2) - UGON (M.), GUILLOU (L.C.) - Les cartes à puces. - La Recherche n° 176 (1986).
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(3) - RANKL (W.), EFFING (W.) - * - . – Smart card Handbook John Wiley & Sons (2002).
-
(4) - GUILLOU (L.C.), QUISQUATER (J.J.) - A practical Zero Knowledge protocol fitted to security microprocessor minimising both transmission and memory. - Proc. Eurocrypt. Springer Verlag (1988).
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(5) - GUEZ (F.), ROBERT (C.), LAURET (A.) - Les cartes à microcircuit. - Masson (1988).
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(6) - Smart Card 2000. - Édité par D. Chaum-North...
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