ES2243039T3 - Procedimiento de transferencia de datos encriptados entre un modulo de identficacion del abonado y un terminal de radio movil. - Google Patents
Procedimiento de transferencia de datos encriptados entre un modulo de identficacion del abonado y un terminal de radio movil.Info
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Abstract
PROCEDIMIENTO DE TRANSFERENCIA DE INFORMACION ENTRE UN MOVIL DE IDENTIFICACION DE ABONADO (109 Y UN TERMINAL MOVIL (20) QUE CONSTITUYE UNA ESTACION DE UN SISTEMA DE RADIOCOMUNICACION, E EL QUE UNA PARTE AL MENOS DE LAS INFORMACIONES TRANSFERIDAS ENTRE DICHO MODULO Y DICHO TERMINAL ESTAN PROTEGIDAS POR ENCRIPTACION. TANTO EL MODULO DE IDENTIFICACION DE ABONADO COMO EL TERMINAL MOVIL ESTAN PROVISTOS DE MEDIOS DE ENCRIPTACION (18) QUE EMPLEAN UNA CLAVE EN LA QUE UNA PARTE AL MENOS ESTA CONSTITUIDA POR UN DATO (TIME) VARIABLE, QUE ES CARACTERISTICO DEL SISTEMA.
Description
Procedimiento de transferencia de datos
encriptados entre un módulo de identificación del abonado y un
terminal de radio móvil.
El dominio de la invención es el de los sistemas
de radiocomunicaciones y, principal pero no exclusivamente, de los
sistemas como el "GSM" (del inglés "Global System for Mobile
communications") y el "DCS" 1800 (del inglés "Digital
Cellular System").
De una forma general, en un sistema de ese tipo,
el usuario se comunica a través de una estación móvil constituida
por un terminal móvil que coopera con un módulo de identificación
del abonado, corrientemente denominado tarjeta "SIM" (del
inglés "Subscriber Identity Module", en el estándar GSM).
La recomendación GSM 11.11 preconiza que los
datos ligados a los servicios ofrecidos por las redes de
radiocomunicaciones sean, como los datos ligados a la identificación
del abonado, almacenados en zonas de memoria de la tarjeta SIM.
La norma de telecomunicación europea "ETS"
(del inglés "European Telecommunication Standard") define la
interfaz entre el módulo de identificación del abonado y el
terminal móvil.
Según las recomendaciones GSM 11.11 y 11.14, se
utiliza un juego de comandos relativos a la utilización de la
tarjeta SIM, denominado "SIM Application Toolkit" en inglés, y
juego de comandos SIM en lo que sigue. Este juego de comandos SIM
reagrupa un conjunto de aplicaciones y de procedimientos asociados
que pueden ser utilizados en el curso de las sesiones de
comunicación entre un terminal móvil y una tarjeta SIM que está
asociada a él. Las comunicaciones entre un terminal móvil y una
tarjeta SIM asociada son descritas especialmente en la solicitud de
patente DE 19 527 715.
Generalmente, la tarjeta SIM es una tarjeta con
microchip destinada a personalizar la estación móvil. En efecto, la
personalización de la estación móvil es necesaria en el caso de los
terminales móviles portátiles que comportan un riesgo elevado de
pérdida o de robo, pudiendo conducir a una utilización
fraudulenta.
La solución ofrecida al usuario para limitar el
riesgo de una utilización fraudulenta es el empleo de una tarjeta
SIM extraible, que el usuario podrá retirar del terminal móvil,
todas las veces que él deba separarse de este último. Sin tarjeta
SIM, el terminal móvil ya no podrá permitir más que un número
limitado de tipos de comunicación, las comunicaciones de emergencia,
en particular.
De todas formas, esta medida no resuelve
completamente el problema. Es posible todavía a un defraudador en
posesión de un terminal móvil simular la tarjeta SIM que le está
asociada normalmente, con vistas a una utilización fraudulenta de
este terminal móvil, eventualmente después de haber interceptado
los mensajes intercambiados regularmente entre este terminal móvil
y su tarjeta SIM.
La investigación de una utilización fraudulenta
de ese tipo es temida en particular desde la comercialización de
las tarjetas denominadas "de prepago". En efecto, después del
reconocimiento (de forma fraudulenta) de que una estación contiene
una tarjeta de ese tipo, la utilización de la estación se hace
libre, porque el tiempo de comunicación se supone imputado a la
cuenta prepagada incluida en la tarjeta. La situación es similar en
el caso de cuentas prepagadas cargadas a partir de una tarjeta
también prepagada (el fraude se dirige sobre el cargo de la
cuenta).
La presente invención pretende proponer una
solución a este problema, encaminada a hacer todo fraude,
cualquiera que sea, tan difícil que se convierte en improbable.
A este fin, la invención tiene pues por objeto un
procedimiento de transferencia de información entre un módulo de
identificación del abonado y un terminal móvil que constituye una
estación de un sistema de radiocomunicación. Según la invención,
una parte al menos de las informaciones transferidas entre dicho
módulo y dicho terminal es protegida por cifrado, por medio de una
clave utilizada tanto en dicho módulo como en dicho terminal. Esta
clave está definida en parte al menos por un dato del sistema
variable periódicamente.
Según la invención, el dato variable
periódicamente es una función de reloj propia del sistema de
radiocomunicación.
Preferentemente, dicha clave está, además,
definida al menos parcialmente por otro dato propio de la estación
móvil.
También preferentemente, los datos que definen
dicha clave son reunidos, tanto en dicho módulo como en dicho
terminal, con ocasión de cada transferencia de informaciones
protegida por cifrado.
La invención tiene igualmente por objeto un
terminal móvil y una tarjeta SIM adaptados entre sí a fin de poder
aplicar dicho procedimiento de transferencia de informaciones
cifradas.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán con la lectura de la descripción siguiente de un modo de
realización de la invención, dado a simple título de ejemplo no
limitativo, con referencia a las figuras anexas en las cuales:
- la figura 1 presenta un esquema simplificado de
un modo de realización de un módulo de identificación del abonado
según la invención;
- la figura 2 presenta un esquema simplificado de
un modo de realización de un terminal móvil según la invención,
destinado a cooperar con el módulo de identificación del abonado de
la figura 1;
- la figura 3 es un organigrama simplificado de
un modo de realización del procedimiento de transferencia de
información de la invención;
- la figura 4 representa un mensaje transmitido
desde un terminal móvil a un módulo de identificación del abonado
en el marco del procedimiento de la figura 3;
- la figura 5 representa los medios que permiten
la obtención de una clave de cifrado, en el módulo de
identificación del abonado de la figura 1.
La descripción siguiente trata de la ejecución de
la invención en el caso particular de un sistema de
radiocomunicación según el estándar GSM. Está claro que el experto
en la técnica sabrá extender los principios mencionados hasta aquí
no solamente al sistema DCS1800 ya mencionado, sino también a otros
tipos de sistemas de radiocomunicación.
La figura 1 representa el diagrama general de un
modo de realización de una tarjeta SIM 10 constituida
principalmente por un soporte 11 que lleva las zonas de contacto de
conexión 12 y un microchip semiconductor 13. Esta comprende en
particular los medios de tratamiento de datos 14 (típicamente, un
microprocesador), acoplados a un bus bidireccional al cual están
conectadas las zonas de contacto 12, por medio de una unidad de
transmisión 16, así como una memoria 17. Una unidad de cifrado 18
está acoplada a la unidad de transmisión 16 y la memoria 17
comprende una zona 19 reservada para la información de cifrado.
La memoria 17, de forma clásica, comprende una
memoria permanente 171 en la cual están inscritos los datos que
están asociados a un abonado telefónico que permite la explotación
de una estación móvil que incorpora la tarjeta SIM 10, así como los
programas necesarios para el funcionamiento del microprocesador 14.
Estos datos pueden estar inscritos allí por el operador de una red
de radiocomunicación, o por un agente comercial, y tienen,
generalmente, un carácter permanente. Ciertos datos, sin embargo,
pueden ser modificados por acción especial del microprocesador 14 y
tienen así un carácter semipermanente. La memoria 17 comprende
también una memoria de trabajo 172 utilizada por el microprocesador
para almacenar los datos procedentes de un terminal móvil en el
cual está insertada la tarjeta SIM 10, así como los datos
resultantes de los tratamientos llevados a cabo por el
microprocesador 14, algunos de los cuales deben ser transmitidos al
terminal móvil. La zona de memoria 19 será preferentemente
distribuida entre la memoria permanente 171 y la memoria de trabajo
172, como se verá por lo que sigue en referencia a la figura 5.
El modo general de funcionamiento de la tarjeta
SIM, inicialmente inactiva, es la realización de una sesión
incializada por el terminal móvil, de acuerdo con el juego de
comandos SIM mencionado anteriormente, y dando lugar a la
transmisión de datos por las zonas de contacto 12 y la unidad de
transmisión 16, con destino al microprocesador 14. En respuesta, el
microprocesador 14, en relación con la memoria 17 desarrolla un
programa que proviene de la memoria permanente 171 que le lleva a
almacenar los datos suministrados por el terminal móvil en la
memoria de trabajo 172, a tratar estos datos y a extraer otros de
la memoria permanente 171, para preparar los resultados del
tratamiento que son almacenados en la memoria de trabajo 172. En
este marco, el microprocesador 14 causa, igualmente, la
transferencia de datos de los resultados preparados en la memoria
de trabajo 172, por el órgano de transmisión 16, en dirección al
terminal móvil. Llevadas a cabo estas transferencias de datos,
eventualmente múltiples, la sesión se termina y la tarjeta SIM se
vuelve a quedar inactiva.
Según la invención, la tarjeta está dispuesta,
por la adición de la unidad de cifrado 18 y de la zona de memoria
de información de cifrado 19, de manera que las transferencias de
datos que se acaban de mencionar sean protegidas por cifrado. La
técnica de cifrado es bien conocida y no será descrita aquí.
Necesita de una clave, seguida de datos de cifrado confidenciales,
combinados en la unidad de cifrado 18 con los datos a transmitir,
para suministrar una secuencia de señales ininteligibles, salvo para
aquel que posee la clave que permite proceder a la operación
inversa, el descifrado, que restituye la información original. La
clave se engendra en la unidad de cifrado 18 con la ayuda de una
información de clave que puede ser preparada por el microprocesador
14 y serle comunicada por el bus 15. Esto se discutirá más tarde en
el marco de la descripción del procedimiento de transferencia de
información de la invención, hecha refiriéndose a la figura 3.
La figura 2 representa el diagrama general de un
modo de realización de un terminal móvil 20 que comprende medios de
tratamiento de datos 21 (típicamente un microprocesador) asociados a
una memoria 23, los cuales pilotan, vía un bus bidireccional, los
otros medios del terminal.
El microprocesador 21 comanda entre otras cosas
los diferentes dispositivos de interfaz 24 a 26 respectivamente con
una pantalla 28, un teclado 29 y un conjunto micrófono/altavoz 210.
Comanda en particular un dispositivo de transmisión 27 asociado al
bloque de elementos de contacto 211 que entran en contacto eléctrico
con las zonas de contacto de una tarjeta SIM insertada en el
terminal. Adicionalmente según la invención, un dispositivo de
cifrado 212 está acoplado al dispositivo de transmisión 27 y la
memoria 23 comprende un emplazamiento 231 reservado para la
información de cifrado.
No se describirá el funcionamiento de este
terminal móvil 20, lo que saldría del alcance de la presente
invención. Es suficiente indicar que, en el curso de este
funcionamiento, la explotación requiere que sean utilizadas las
informaciones almacenadas en la tarjeta SIM. El microprocesador 21
del terminal móvil inicializa entonces una sesión, de acuerdo al
juego de comandos SIM mencionado anteriormente, y dando lugar a las
transferencias de datos en los dos sentidos por el dispositivo de
transmisión 27 y el bloque de elementos de contacto 211, en el
marco definido en la descripción relativa a la figura 1.
Según la invención, el terminal móvil está
dispuesto, por la adición del dispositivo de cifrado 212 y del
emplazamiento de memoria de información de cifrado 231, de manera
que las transferencias de datos, como ya se ha mencionado, sean
protegidas por cifrado.
La figura 3 ilustra un modo de ejecución de la
invención en un procedimiento de transferencia de información entre
un módulo de identificación del abonado del tipo de la tarjeta SIM
de la figura 1 y un terminal móvil de radiocomunicación del tipo
del de la figura 2.
Se sitúa, a título de ejemplo, en el caso en el
que el usuario acaba de apretar las teclas de su teclado 29 para
una llamada de salida. Éste termina apoyándose sobre una tecla de
validación y, en ese momento, el terminal debe avisar a la tarjeta
SIM para controlar si la llamada está autorizada o no y, en el caso
de una tarjeta de prepago, si el crédito que queda permite el envío
de la llamada.
En una primera etapa 31, el terminal móvil llama
al juego de comandos SIM para una sesión denominada CONTROL DE
LLAMADA. Esta sesión comprende varias partes. La primera, denominada
ENTRADA DE USUARIO, comienza con una etapa 31, denominada LLAMADA,
que comprende la activación de la tarjeta SIM y el envío por el
terminal móvil a la tarjeta SIM (con más precisión, al
microprocesador de la tarjeta) de un mensaje 41 que está ilustrado
en la figura 4. Este mensaje comprende, entre otros, un dato ST que
lo identifica como perteneciente a un comando SIM, un dato TS que
identifica el tipo de sesión (en este caso ENTRADA USUARIO), una
indicación S que lo identifica como primer mensaje de una sesión y,
por fin, un dato TIME. Este dato TIME es una información variable
en el tiempo y propia del sistema de radiocomunicación, de tal
suerte que no es necesario prever medios para crearla, y que es
suficiente leerla en el terminal móvil sobre un dispositivo que la
contiene ya para otro uso; ésta será, ventajosamente, la
información de tiempo denominada "reloj GSM", que comprende los
elementos T1, T2, T3 bien conocidos en el sistema GSM y definidos
por las recomendaciones 05.02 y 05.10 de la norma GSM. La etapa 31
comprende también, claro está, la recepción de este mensaje en la
tarjeta SIM. Esta etapa se lleva acabo sin cifrado, es decir, que el
dispositivo de cifrado 212 del terminal móvil y la unidad de
cifrado 18 de la tarjeta SIM no están activos y no intervienen en
la transmisión.
La transmisión de este mensaje conduce a una
etapa 32, denominada CÁLCULO CLAVE, que comprende el cálculo de una
clave de cifrado, de acuerdo a las disposiciones ilustradas en la
figura 5. La figura 5 se refiere, más particularmente, a la
ejecución de este cálculo en la tarjeta SIM, pero se verá que el
mismo cálculo se efectúa también en el terminal móvil. Una zona
171.1 de la memoria permanente 171 contiene una clave madre CM.
Ésta es propia del fabricante o del operador y ha sido inscrita allí
al mismo tiempo que los demás datos vinculados al abonado
telefónico. Otra zona 171.2 de la memoria 171 contiene una
indicación IMEI (del inglés International Mobile Equipment
Identity, en la terminología del sistema GSM), número propio del
terminal móvil e inscrito en la tarjeta durante la suscripción del
abonado como se indicó anteriormente. El dato TIME es, por fin,
registrado temporalmente, en el curso de la etapa 31, en una zona
172.1 de la memoria de trabajo 172. Estos tres elementos son
combinados en un dispositivo de combinación 51 para producir en 52
una información generadora de la clave CS. El dispositivo de
combinación 51 puede estar conectado por cables en la unidad de
cifrado 18, enviándole el microprocesador los tres elementos
anteriores, o puede estar programado para ser llevado a cabo por el
microprocesador 14, que suministra entonces directamente la
información CS a la unidad de cifrado 18.
Paralelamente, no es necesario describirlo en
detalle, el mismo proceso se lleva a cabo en el terminal móvil, en
emplazamientos representados colectivamente como 231 de la memoria
23 que contiene de la misma manera los tres elementos anteriores y
los medios que están previstos para combinarlos, de acuerdo con la
figura 5, en una información generadora de clave que está
finalmente disponible en el dispositivo de cifrado 212.
La etapa 33, denominada AR, consiste a
continuación esencialmente en la transmisión por la tarjeta SIM al
terminal móvil de una señal de acuse de recepción y de orden de
ejecución de la transmisión cifrada. Esto da como resultado la
puesta en acción simultánea de la unidad de cifrado 18 y del
dispositivo de cifrado 212 con respecto a los datos transmitidos en
los dos sentidos a través de la interfaz terminal/tarjeta SIM que
se interpone en el trayecto de la transmisión de datos entre la
unidad de transmisión 16 o el dispositivo de transmisión 27 y el
elemento fuente o destinatario, microprocesador 14 o memoria 172,
en la tarjeta SIM, microprocesador 21 o memoria 23, en el terminal
móvil.
A partir de ese momento, las etapas 34..., 35
denominadas TRANSMISIÓN 1..., TRANSMISIÓN N comprenden la
transmisión de los datos en forma cifrada. La transmisión entre la
tarjeta SIM, lo mismo si está interceptada a nivel de las zonas de
contacto 12 o de los elementos de contacto 211, ya no puede ser
explotada. Más aún, no es posible falsificarla. El objetivo de la
invención es, así, alcanzado.
Las informaciones generadoras de clave, que son
las mismas en la tarjeta SIM y en el terminal móvil, son ejecutadas
en un dispositivo generador de clave tal como un registro con
decalaje por reacción, tanto en la unidad de cifrado 18 como en el
dispositivo de cifrado 212 y producen dos claves idénticas, una
utilizada para el cifrado en el extremo de emisión y la otra para
el cifrado en el extremo de recepción.
La figura 3 ilustra, después de las etapas 31 a
35 ya descritas y relativas a una transferencia de datos designada
por ENTRADA USUARIO, otra transferencia denominada ESTABLECIMIENTO
DE LLAMADA, que es una de las transferencias previstas en el juego
de comandos SIM, en la cual una etapa 36 denominada LLAMADA
AUTORIZADA comprende el envío, cifrado, de un mensaje que indica que
la llamada definida por la etapa 31 está autorizada. Esto dará como
resultado la emisión efectiva de la llamada considerada por el
terminal móvil, según el sistema GSM. Paralelamente, otra etapa 37,
denominada VISUALIZACIÓN, de una transferencia VISUALIZACIÓN TEXTO,
comanda la visualización de un texto que corresponde a la operación
de llamada en curso en la pantalla del terminal móvil. Al final de
la sesión, en una etapa 38 denominada FIN, la unidad de cifrado 18
y el dispositivo de cifrado 212 son desactivados. La clave utilizada
anteriormente no es aplicable. La sesión se cierra. Otra sesión
deberá tener lugar sobre el modelo de la que acabamos de
describir.
Es bien evidente que las descripciones que
preceden pueden dar lugar a numerosas variantes sin salir, por
tanto, del alcance de la invención tal como ésta está definida en
las reivindicaciones. La composición de la clave puede, en
particular, ser diferente desde el momento en que comprende una
información variable dependiendo del sistema. El número IMEI podría
así ser reemplazado por otro número propio del abonado y disponible
en la tarjeta SIM como en el terminal móvil. Otra información
variable del sistema (distancia de la estación base, nivel de
emisión, etc.) podría reemplazar al reloj GSM. El modo de empleo de
la información generadora de clave podría ser diferente, el
microprocesador de la tarjeta y del terminal pudiendo, por ejemplo,
encargarse completamente del cifrado, en lugar de un órgano
dedicado del tipo de la unidad 18 o del dispositivo 212.
Igualmente, la ejecución de una clave calculada se hace sobre la
base de una sesión del juego de comandos SIM. Es posible, por
supuesto, por las disposiciones al alcance de un experto en la
técnica, adoptar otra base, sea una transferencia simple, sea por
contra todo un período de actividad del terminal. Los ejemplos
descritos en lo que precede no representan en efecto más que
soluciones preferidas en la aplicación proyectada.
Claims (4)
1. Procedimiento de transferencia de información
entre un módulo de identificación del abonado (10) y un terminal
móvil (20) que constituyen una estación de un sistema de
radiocomunicación, en el cual una parte al menos de las
informaciones transferidas entre dicho módulo y dicho terminal
están protegidas por cifrado, por medio de una clave (CS) utilizada
tanto en dicho módulo (10) como en dicho terminal (20),
caracterizado porque la clave (CS) está definida, al menos en
parte (TIME), por un dato variable periódicamente (T1, T2, T3) de
dicho sistema.
2. Procedimiento de transferencia de información
de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el
dato variable periódicamente (T1, T2, T3) es una función de reloj
propia del sistema de radiocomunicación.
3. Procedimiento de transferencia de información
de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque
la clave (CS) está definida en otra parte al menos por un dato
(IMEI) propio de la estación móvil.
4. Procedimiento de transferencia de información
de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque
los datos que definen dicha clave (CS) son reunidos, tanto en dicho
módulo (10) como en dicho terminal (20), con ocasión de cada
transferencia de informaciones protegida por cifrado.
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