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CA 02452672 2003-12-30
WO 03/088262 PCT/FR03/01205
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Procédé de modification des données d'une carte à mémoire lors
d'une transaction
Domaine technique
La présente invention concerne les systèmes dans
lesquels une partie des enregistrements de données mémorisés
dans la carte est modifiée lors d'une transaction effectuée
avec un lecteur de la carte et concerne plus particulièrement
un procédé de modification des données d'une carte à mémoire
lors d'une transaction avec un lecteur.
Etat de la technique
Les cartes à mémoire encore appelées cartes à puce sont
de plus en plus utilisées comme support de données associées
aux titulaires des cartes. Parmi ces cartes' les cartes sans
contact pour lesquelles l'échange d'informations se fait par
couplage électromagnétique â distance entre une antenne logée
dans la carte et un lecteur associé ont été développés comme
moyens d'accès à des zones d'accès contrôlé, moyen
d'identification de personnes ou encore porte-monnaie
électroniques.
La mémoire contenant les données dans une carte à puce
est généralement une mémoire non volatile, effaçable et ré-
inscriptible et de préférence du type EEPROM. Ce type de
mémoire est divisée en une pluralité d'emplacements contenant
des enregistrements de données d'une longueur déterminée par
exemple 32 octets.
Lors d'une transaction, plusieurs enregistrements
contenus dans la mémoire de la carte doivent généralement être
modifiés pour être adaptés aux nouvelles conditions résultant
de la transaction. Malheureusement, la mémoire, et en
particulier lorsqu'il s'agit d'une mémoire EEPROM, nêcessite
un temps d'effacement/écriture relativement long (par exemple
5ms), pendant lequel une coupure d'alimentation éventuelle
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fait courir le risque de perdre les données contenues dans
l'enregistrement.
En outre, les différentes opérations de la transaction
pendant lesquelles plusieurs enregistrements de données sont
modifiés fonctionnent en mode tout ou rien. Pour des raisons
de sécurité de la transaction, il est en effet indispensable
de recommencer toute la transaction si une coupure
d'alimentation vient à se produire durant le cours de la
transaction, sous peine de perdre irrémédiablement des données
sensibles (par exemple le solde créditeur d'un porte-monnaie
électronique) s'il n'est pas possible de repartir du début de
la transaction.
De manière à apporter une réponse au problème énoncé ci
dessus on a songé à mémoriser l'enregistrement de donnêes dans
une mêmoire tampon avant de procéder à sa modification.
Lorsque toutes les modifications ont été apportées aux
enregistrements à modifier, les anciens enregistrements sont
effacés de la mémoire tampon.
Malheureusement, cette méthode nécessite pour chaque
enregistrement une opération de sauvegarde dans la zone
tampon, une opération d'effacement de l'enregistrement à
modifier, une opération de ré-écriture et une opération
d'effacement de l'enregistrement ancien dans la zone tampon,
soit 4 opérations par enregistrement. Lorsque la transaction
comporte beaucoup d'opérations, par exemple 8 opérations comme
ce peut ëtre le cas, la transaction peut prendre un temps
important incompatible avec le temps mis par le geste du
titulaire de la carte prêsentant celle-ci au lecteur. En
outre, cette méthode présente l'inconvénient majeur que les
enregistrements de la zone de données se trouvent toujours aux
mêmes emplacements et que la zone tampon occupe une place fixe
dans la mémoire, ceci augmente le « stress » de la mémoire et
limite le nombre de transactions pouvant être effectuées dans
la mesure où le nombre d'opérations pour chaque emplacement
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est limité à une valeur donnée garantie par le fabricant de
silicium.
Un autre problème qui s'ajoute à ceux mentionnés ci
dessus, concerne la désignation des secteurs libres où placer
les enregistrements modifiés. La méthode classique consiste à
balayer la mémoire pour trouver un secteur libre. Cette
opération prend du temps qui s'ajoute au temps nécessaire pour
les opêrations d'enregistrement et d'effacement déjà
mentionnés. Mais ce temps devient très important et
incompatible avec le temps de transaction lorsqu'il y a
plusieurs enregistrements à modifier et donc plusieurs
recherches de secteurs libres.
Exposé de l'invention
C' est pourquoi le but de l' invention est de réaliser un
procédé de modification de données d'une carte à mémoire lors
d'une transaction qui permette la synchronisation en mode tout
ou rien des modifications à effectuer au cours de la
transaction, ceci pendant une courte période de temps
compatible avec le temps d'accès limité à la carte durant la
transaction, tout en évitant l'utilisation d'une partie de la
mémoire comme mémoire tampon pour la sauvegarde des données et
donc en évitant le « stress » mémoire dû à l'écriture des
données toujours dans les mêmes zones de mémoire.
L'invention concerne donc un procédé de modification des
données dans un système de transaction par carte comprenant
une carte à mémoire et un lecteur apte à lire la carte lorsque
celle-ci se trouve dans une position déterminée par rapport au
lecteur. La carte comprend une première mémoire (RAM) et une
seconde mémoire non volatile, effaçable et ré-inscriptible
(EEPROM), cette dernière comportant des emplacements occupés
par des enregistrements de données en relation avec les
transactions effectuées par la carte, chaque transaction
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entraînant la modification d'au moins un des emplacements de
données ou l'ajout d'un nouvel enregistrement.
Le procédé selon l'invention comprend les étapes
suivantes .
a) pour un enregistrement de données à modifier ou un
enregistrement à ajouter, lire dans un précédent registre de
contrôle se trouvant à un premier emplacement déterminé de la
seconde mémoire l'adresse d'un emplacement libre de la seconde
mémoire,
b) écrire le nouvel enregistrement modifié ou ajouté
dans l'emplacement libre,
c) rêpêter les étapes a) et b) pour chacun des nouveaux
enregistrements à modifier ou à ajouter,
d) écrire dans un deuxième emplacement déterminé de la
seconde mémoire un nouveau registre de contrôle contenant les
adresses des emplacements libres de la seconde mémoire à
utiliser dans la prochaine transaction.
Description brève des dessins
Les buts, objets et caractéristiques de l'invention
apparaîtront plus clairement à la lecture de la description
qui suit faite en référence à la figure unique représentant un
organigramme du procêdê selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Dans la description qui suit, on a supposé que la carte
à puce utilisée pour la transaction comporte une mémoire
EEPROM divisée en secteurs identiques, par exemple de 32
octets. Une caractéristique essentielle de l'invention est
l'utilisation d'un registre de contrôle occupant un des
secteurs de la mémoire. Ce registre de contrôle contient des
données destinées à être utilisées pour effectuer la
transaction parmi lesquelles l'identification des secteurs
libres de la mémoire pouvant être utilisés pour y enregistrer
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des nouvelles données. Le registre de contrôle contient en
particulier les champs suivants .
- FlagOpen . indique si une transaction est ouverte ou non,
- OldSect . indique les numéros des secteurs avant leur
5 modification,
- PrevReg . indique le numéro de secteur où se trouvait le
registre de contrôle précédent.
- NextReg . indique le numéro de secteur où sera écrit le
registre de contrôle suivant,
- FlagClose . indique si la transaction est clôturée ou non,
- NewSect . indique les numéros des secteurs libres pour de
nouvelles modifications,
En supposant qu'une transaction soit effectuée, le
procédé selon l'invention se déroule selon l'organigramme
illustré sur la figure 1. I1 y a tout d'abord une étape
d'initialisation (étape 10) consistant à initialiser 4
variables dans la mémoire RAM de la carte .
- Adresse registre de contrôle . numéro du secteur dans lequel
se trouve le registre de contrôle,
- NbUpdates . variable incrémentée après chaque modification
d'un enregistrement ou ajout d'un nouvel enregistrement.
- TransactionLevel . bit indiquant que la transaction est en
cours,
OldSecteur . indique les numéros de secteurs où sont
enregistrées des données au cours de la transaction.
La deuxiême étape est l'étape d'ouverture de la
transaction (étape 12) au cours de laquelle le bit
TransactionLevel de la mémoire RAM est passé de 0 à 1 et le
champ FlagOpen du registre de contrôle qui était à 0 est
établi à la valeur hexadécimale A5.
A l'étape suivante, on détermine si il y a un
enregistrement à modifier ou à ajouter dans un emplacement de
la mémoire (étape 14). Si c'est le cas, le numéro de l'ancien
secteur est êcrit en mémoire RAM (étape 16), l'adresse du
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secteur dans lequel doit être êcrit le nouvel enregistrement
est lu dans le registre de contrôle (étape 17), le nouvel
enregistrement est écrit dans un secteur identifié par un
numéro lu dans le registre de contrôle (étape 18), et on
effectue les modifications des données de contrôle en mémoire
RAM (étape 20). Le procédé reboucle alors pour déterminer s'il
y a encore un enregistrement à modifier ou à ajouter (étape
14). A noter que l'intérêt de l'invention réside
principalement dans le fait qu'une transaction nécessite
presque toujours de modifier plusieurs enregistrements, ce que
permet l'utilisation du registre de contrôle sans perte de
temps puisque les secteurs libres sont indiqués dans le
registre de contrôle sans nécessité de les rechercher.
On doit noter que, lorsqu'il s'agit de l'ajout d'un
enregistrement et non pas d'une modification, il n'y a pas
mémorisation d'un numéro de secteur en mémoire RAM puisque ce
secteur n'existe pas, mais mémorisation d'un numéro virtuel 0.
Lorsqu'il n'y a plus d'enregistrement à écrire en
mémoire, un nouveau registre de contrôle contenant des
nouvelles données est écrit dans un secteur libre dont le
numêro est fourni par l'ancien registre de contrôle (étape
18), l'ancien registre de contrôle est effacé (étape 20), les
anciens secteurs contenant des enregistrements qui ont donné
lieu à modification sont effacês (étape 22) et les variables
de contrôle de la mémoire R.AM sont remises à zéro (étape 24).
De façon à illustrer le procédé de l'invention, on peut
considérer l'exemple suivant dans lequel la mémoire EEPROM se
présente de la façon suivante avant la transaction .
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Secteur I Contenu
1 enregistrement # 1
2 enregistrement # 2
3 enregistrement# 3
4 enregistrement# 4
5 registre de trle
con
6 libre, nouveauregistre de
contrle
7 libre, candidatmodification # 1
g libre, candidatmodification # 2
9 libre, candidatmodification # 3
10 libre, candidatmodification # 4
11 libre, candidatmodification # 5
12 libre, candidatmodification # 6
13 libre, candidatmodification # 7
14 libre, candidatmodification # 8
Le registre de contrôle qui se trouve dans le secteur 5
comporte les données ci-dessous .
FlagOpen . 00
- OldSect . 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
- PrevReg . 0
- NextReg . 6
- FlagClose . A5
- NewSect . 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
En supposant que la transaction soit composée des quatre
changements consécutifs .
- modification de l'enregistrement 2
- modification de l'enregistrement 3
- ajout de l'enregistrement 5
- seconde modification de l'enregistrement 2
Après l'étape d'initialisation, les étapes du procédé
sont les suivantes .
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- Ouverture de la transaction . écriture du champ FlagOpen à
A5 en héxadécimal dans le registre actuel et initialisation
des variables
D NbUpdates = 0
S D TransactionLevel = 1
D OldSect[8] - {0,0,0,0,0,0,0,0,0}
- Modification de l'enregistrement #2 . mémoriser l'ancien
secteur #2 en RAM, écrire le nouvel enregistrement dans le
secteur #7, les variables RAM sont .
D NbUpdates = 1
D TransactionLevel = 1
D olasectt8] _ {2,0,0,0,0,0,0,0,0}
- Modification de l'enregistrement #3 . mémoriser l'ancien
secteur #3 en RAM, écrire le nouvel enregistrement au
secteur #8. Les variables RAM sont .
D NbUpdates = 2
D TransactionLevel = 1
D OldSect[8] - {2,3,0,0,0,0,0,0,0}
- Ajout de l'enregistrement #5 . mémoriser l'ancien secteur #0
en RAM (0 signifie l'ancien secteur absent), écrire le
nouvel enregistrement au secteur #9. Les variables RAM sont,
D NbUpdates = 3
D TransactionLevel = 1
D OldSect[8] - {2,3,0,0,0,0,0,0,0}
- Modification de l'enregistrement #2 . mémoriser l'ancien
secteur #7 en RAM, écrire le nouvel enregistrement au
secteur #10. Les variables RAM sont,
D NbUpdates = 4
D TransactionLevel = 1
D OldSect[8] - {2,3,0,7,0,0,0,0,0}
- Clôture de la transaction
D décrémenter TransactionLevel
D écrire le nouveau registre au secteur #6 avec FlagClose = 0
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D effacer l'ancien registre de contrôle
D effacer les anciens secteurs #2, #3, #7
D ëcrire FlagClose â $A5
D initialiser .
S ~ NbUpdates = 0
~ TransactionLevel = 0
~ OldSect [8] - {x, x, x, x, x, x, x, x, x~
La mémoire EEPROM se présente de la manière suivante
après la transaction
Secteur Contenu aprs la tansaction
1 enregistrement # 1
2 libre
3 libre
4 enregistrement # 4
5 libre, ancien registre de
contrle
6 registre de contrle
7 libre
8 enregistrement # 3
9 enregistrement # 5
10 enregistrement # 2
11 libre, nouveau registre
de contrle
12 libre, candidat modification# 1
13 libre, candidat modification# 2
14 libre, candidat modification# 3
15 libre, candidat modification# 4
16 libre, candidat modification# 5
17 libre, candidat modification# 6
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Le nouveau registre de contrôle contient les données
suivantes .
- FlagOpen . 00
- OldSect . 2, 3, 0, 7, 0, 0, 0, 0
5 - PrevReg . 5
- NextReg . 11
- FlagClose . A5
- NewSect . 12, 13, 14, 15, 16, 17
On voit donc que le nouveau registre de contrôle contient
10 l'identification des secteurs anciens dont les valeurs ont été
fournies par la mémoire RAM, l'identification du secteur où se
trouvait l'ancien registre de contrôle, l'identification du
secteur où devra être mis le prochain registre de contrôle,
les numéros des secteurs libres où devront être écrites les
prochaines modifications, et l'indication (FlagClose) que la
transaction a été clôturée.
Si une coupure d'alimentation se produit durant les
modifications apportées à la mémoire EEPROM, le contenu de la
mémoire RAM est perdu, mais l'état des données permet de
repartir à zéro en effectuant à nouveau toute la transaction
sans crainte d'avoir perdu une donnée sensible. En effet, il
suffit d'effacer tous les secteurs qui ont ëtê susceptibles
d'être écrits à l'aide de nouvelles données, soit en effaçant
tous les secteurs notés « libres » dans le registre de
contrôle, soit en effaçant seulement ceux qui ont été écrits
après avoir scruté leur contenu pour vérifier s'ils ont été
écrits (sinon, ils contiennent des zéros).
On remarquera que si la coupure d'alimentation a lieu
pendant la clôture de la transaction, le fait d'avoir mis la
valeur 0 dans le champ FlagClose du nouveau registre de
contrôle permet de savoir que la transaction n'est pas
clôturée et qu'il faut considérer le contenu des anciens
secteurs qui ne sont effacés qu'à l'avant dernière opération,
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la dernière opération étant l'écriture de FlagClose indiquant
la clôture de la transaction.
Le procédé selon l'invention économise des cycles si on le
compare au procédé faisant appel à la sauvegarde dans une
mémoire tampon. En effet, dans le procédé classique, il faut 4
opérations EEPROM pour chaque modification de données .
écriture dans la zone de mémoire tampon, effacement de
l'emplacement futur, écriture des nouvelles données à cet
emplacement et effacement de l'emplacement de la zone de
mémoire tampon. I1 faut y ajouter la gestion de la mémoire
tampon et la gestion des informations relatives aux données à
stocker.
Par contre, le procédé selon l'invention ne nécessite que
2 opérations EEPROM pour chaque modification, à savoir une
écriture des nouvelles données dans un nouveau secteur et
l'effacement de l'ancien secteur, ainsi que 4 opérations
générales à savoir, l'écriture de FlagOpen dans le registre de
contrôle au début, l'effacement de l'ancien registre de
contrôle, l'écriture du nouveau registre de contrôle et
l'écriture de FlagClose dans le registre de contrôle.
Ainsi, pour N modifications, on peut établir le tableau de
comparaison suivant donnant le nombre d'opérations EEPROM dans
le procédé classique et dans le procédé selon l'invention,
ainsi que le gain réalisé.
Nombre d'oprations
N EEPROM Gain
Classique Invention
4N + 2 2N + 4
1 6 6 0
2 10 8 2
14 10 4
4 18 12 6
5 22 14 B
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Si une opération d'écriture ou d'effacement dans la
mémoire EEPROM dure 5ms, le gain réalisé avec un nombre
minimal de 4 opérations est de 30ms.
En outre, à ce gain de temps, il faut ajouter le gain de
temps résultant du fait qu'il n'est pas nécessaire de balayer
la mémoire EEPROM pour trouver 4 secteurs libres puisque les
numéros des secteurs libres sont indiqués dans le registre de
contrôle.
