Équipe 11 - Université Laval

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Équipe 11 - Université Laval
MÉTeC: monnaie électronique par téléphonie cellulaire
Rapport de projet - version finale
présenté à
Robert Bergevin et Christian Gagné
par
Équipe 11 — X-Cell
matricule
nom
07 144 132
David Bouchard
08 321 689
Hugo Lemieux
06 293 161
Éric Nshimiye
06 207 914
Éric Perras
08 161 135
Maxime Pouliot
signature
Université Laval
17 avril 2009
Historique des versions
version
date
30 janvier 2009
3 février 2009
10 février 2009
17 février 2009
7 mars 2009
26 mars 2009
07 avril 2009
description
Création du document
Ajout de l’introduction et de la description
Ajout des besoins et objectifs
Ajout du cahier des charges
Ajout de conceptualisation et analyse de faisabilité
Ajout de l’étude préliminaire
Ajout du concept retenu
Table des matières
Table des figures
vii
Liste des tableaux
viii
1 Introduction
1
2 Description
2
3 Besoins et objectifs
3.1 Volet portefeuille électronique
3.2 Volet bornes . . . . . . . . . .
3.3 Volet paiements . . . . . . . .
3.4 Volet serveurs . . . . . . . . .
3.5 Hiérarchisation des objectifs .
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3
3
3
4
4
4
4 Cahier des charges
4.1 Critères, pondérations et barèmes . . . . . .
4.2 Considérations sur la taille d’une transaction
4.3 Volet Portefeuille . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Température . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Prix . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3 Dimensions . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4 Consommation électrique . . . . . . .
4.3.5 Compatibilité . . . . . . . . . . . . .
4.3.6 Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.7 Capacité de stockage . . . . . . . . .
4.3.8 Taux de transfert . . . . . . . . . . .
4.4 Volet Bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.1 Température . . . . . . . . . . . . . .
4.4.2 Prix . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.3 Dimensions . . . . . . . . . . . . . .
4.4.4 Compatibilité . . . . . . . . . . . . .
4.4.5 Sécurité - Microcontrôleur . . . . . .
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6
6
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10
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TABLE DES MATIÈRES
4.5
4.6
4.7
4.4.6 Sécurité - Émetteur-Récepteur Cellulaire . . .
4.4.7 Capacité de stockage . . . . . . . . . . . . . .
4.4.8 Durabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.9 Taux de transfert . . . . . . . . . . . . . . . .
Volet Paiements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.1 Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.2 Temps de connexion . . . . . . . . . . . . . .
Volet Serveur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6.1 Serveur - Sécurité . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6.2 Unité de traitement - Puissance de traitement
4.6.3 Unité de stockage - Capacité de stockage . . .
4.6.4 Serveur - Prix . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6.5 Hébergement - Frais d’utilisation . . . . . . .
4.6.6 Hébergement - Bande passante . . . . . . . .
4.6.7 Hébergement - Unités de baie . . . . . . . . .
Maison de qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5 Conceptualisation et analyse de faisabilité
5.1 Diagramme de fonctions du projet MÉTeC . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Paiements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Connectivité sans fil sur courte distance . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
5.2.1.2 Analyse d’un type de connectivité sans fil : Bluetooth . . . .
5.2.1.3 Analyse d’un type de connectivité sans fil : NFC . . . . . .
5.2.1.4 Synthèse de l’analyse pour la connectivité sans fil sur courte
distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Portefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 Fonctionnalités logicielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 Microcontrôleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
5.3.2.2 Analyse du microcontrôleur ADUC7019BCPZ62I d’Analog
Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2.3 Analyse du microcontrôleur MSP430F5419 de Texas Instrument
5.3.2.4 Analyse du microcontrôleur AT89C5130A - RDTUM - ND
d’Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2.5 Analyse du microcontrôleur AT90SC320288RCT d’Atmel . .
5.3.2.6 Synthèse de l’analyse du microcontrôleur . . . . . . . . . . .
5.3.3 Mémoire cryptographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3.1 Analyse de la mémoire Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.4 Module de communication sans fil sur courte distance pour le portefeuille
5.3.4.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
11
11
11
11
11
11
12
12
12
12
12
13
13
13
13
13
15
15
17
17
17
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18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
22
22
TABLE DES MATIÈRES
Analyse module NFC : Émetteur-récepteur RFID MLX90121
de Melexis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.4.3 Analyse module NFC : Émetteur-récepteur PN511 de NXP
5.3.4.4 Analyse module NFC : Microread de Inside Contactless . . .
5.3.4.5 Synthèse de l’analyse pour le module de communication sans
fil sur courte distance pour le portefeuille . . . . . . . . . .
5.4 Bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1 Fonctionnalités logicielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 Microcontrôleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
5.4.2.2 Analyse du microcontrôleur Samsung S3C2410A . . . . . . .
5.4.2.3 Analyse du microcontrôleur Atmel AT91SO100 . . . . . . .
5.4.2.4 Analyse du processeur Texas Instruments OMAP-L137ZKBT3
5.4.2.5 Synthèse de l’analyse pour le microcontrôleur . . . . . . . .
5.4.3 Connectivité cellulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.3.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
5.4.3.2 Analyse : TC65i Wireless Module de Cinterion . . . . . . .
5.4.3.3 Analyse : MC75i Wireless Module de Cinterion . . . . . . .
5.4.3.4 Analyse : Q2686 Wavecom de Sierra Wireless . . . . . . . .
5.4.3.5 Analyse : Module EDGE TM3 de Teltonika . . . . . . . . .
5.4.3.6 Synthèse de l’analyse pour la connectivité cellulaire . . . . .
5.4.4 Mémoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.4.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
5.4.4.2 Analyse de la mémoire Numonyx NAND01G-B2B . . . . . .
5.4.4.3 Analyse de la mémoire uDiskOnChip de SanDisk . . . . . .
5.4.4.4 Analyse de la mémoire Serial NAND MT29F1G01ZACHC de
Micron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.4.5 Analyse de la mémoire S29AL016M de Spansion . . . . . . .
5.4.4.6 Analyse de la mémoire sécurisée CryptoCompanion d’Atmel
5.4.4.7 Synthèse de l’analyse pour la mémoire . . . . . . . . . . . .
5.4.5 Module de communication sans fil sur courte distance pour les bornes
5.4.5.1 Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
5.4.5.2 Analyse module NFC : Core Module ACMA de Arygon technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.5.3 Analyse module NFC : NRM-1100 de Numa Electronics . .
5.4.5.4 Analyse module NFC : Émetteur-récepteur RFID MLX90121
5.4.5.5 Analyse module NFC : UCM108 de ASK . . . . . . . . . . .
5.4.5.6 Analyse module NFC : SM130 de SonMicro . . . . . . . . .
5.4.5.7 Synthèse de l’analyse pour la communication sans fil courte
distance des bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.1 Fonctionnalités logicielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2 Unité de stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iii
5.3.4.2
22
23
23
23
23
23
24
24
24
25
25
26
26
26
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29
30
30
30
31
31
32
32
32
32
32
33
33
33
34
TABLE DES MATIÈRES
5.5.2.1
5.5.2.2
5.5.2.3
5.5.3
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Analyse de l’unité iSAN Storage 400 de Digital Storage . . .
Analyse de l’unité Xserve d’Apple jumelée au réseau de stockage externe V-Trak E Class de Promise technology . . . .
5.5.2.4 Analyse de l’unité Sun Fire X4540 Server de Sun Microsystems
5.5.2.5 Analyse l’unité de Sun StorageTek SL3000 de Sun Microsystems
5.5.2.6 Synthèse de l’analyse pour l’unité de stockage . . . . . . . .
Hébergement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.3.1 Analyse du plan d’hébergement de iWeb.ca . . . . . . . . .
5.5.3.2 Analyse du plan d’hébergement de Fastservers . . . . . . . .
iv
34
34
34
35
35
35
36
36
36
6 Étude préliminaire
38
6.1 Sommaire des concepts globaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
6.2 Concept 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
6.2.1 Volet portefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
6.2.1.1 Microcontrôleur du portefeuille : AT89C5130A-RDTUM-ND
d’Atmel jumelé à la Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel 39
6.2.1.2 Module de communication NFC du portefeuille : PN511 de
39
NXP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1.3 Évaluation des dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
6.2.1.4 Évaluation du prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
6.2.1.5 Évaluation de la consommation électrique . . . . . . . . . .
40
6.2.2 Volet bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
6.2.2.1 Microcontrôleur de la borne : Samsung S3C2410A jumelé au
41
CryptoCompanion d’Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.2 Émetteur-Récepteur cellulaire de la borne : TC65i Wireless
41
Module de Cinterion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.3 Mémoire de la borne : Numonyx NAND01G-B2B . . . . . .
41
6.2.2.4 Module de communication NFC de la borne : MLX90121 de
Melexis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
6.2.2.5 Évaluation des dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
6.2.2.6 Évaluation du prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
6.2.3 Volet serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
6.2.3.1 Unité de stockage du serveur : Sun Fire X4540 Server de Sun
Microsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
6.2.3.2 Hébergement du serveur : iWeb.ca . . . . . . . . . . . . . .
43
6.3 Concept 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
6.3.1 Volet portefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
6.3.1.1 Microcontrôleur du portefeuille : MSP430F5419 de Texas Instrument jumelé à la Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel 44
6.3.1.2 Module de communication NFC du portefeuille : MLX90121
44
6.3.1.3 Évaluation des dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
6.3.1.4 Évaluation du prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
TABLE DES MATIÈRES
v
6.3.1.5 Évaluation de la consommation électrique . . . . . . . . . .
6.3.2 Volet bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2.1 Microcontrôleur de la borne : Atmel AT91SO100 . . . . . .
6.3.2.2 Émetteur-Récepteur cellulaire de la borne : Q2686 Wavecom
de Sierra Wireless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2.3 Mémoire de la borne : S29AL016M de Spansion . . . . . . .
6.3.2.4 Module de communication NFC de la borne : MLX90121 . .
6.3.2.5 Évaluation des dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2.6 Évaluation du prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.3 Volet serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.3.1 Unité de stockage du serveur : Xserve d’Apple et V-Trak E
Class de Promise Technology . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.3.2 Hébergement du serveur : iWeb.ca . . . . . . . . . . . . . .
Concept 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1 Volet portefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1.1 Microcontrôleur du portefeuille : ADUC7019BCPZ62I d’Analog Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1.2 Module de communication NFC du portefeuille : PN511 de
NXP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1.3 Évaluation des dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1.4 Évaluation du prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.1.5 Évaluation de la consommation électrique . . . . . . . . . .
6.4.2 Volet bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2.1 Microcontrôleur de la borne : Texas Instruments OMAP L137ZKBT3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2.2 Émetteur-Récepteur cellulaire de la borne : TC65i Wireless
Module de Cinterion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2.3 Mémoire de la borne : Serial NAND MT29F1G01ZACHC de
Micron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2.4 Module de communication NFC de la borne : SM130 de SonMicro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2.5 Évaluation des dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.2.6 Évaluation du prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.3 Volet serveurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.3.1 Unité de stockage du serveur : Sun Fire X4540 Server de Sun
Microsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4.3.2 Hébergement du serveur : Fastservers . . . . . . . . . . . . .
Synthèse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Matrice de décision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
45
45
7 Concept retenu
7.1 Évaluation du concept final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Description du concept final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
53
54
6.4
6.5
6.6
46
46
46
46
47
47
47
47
47
48
48
48
48
48
49
49
49
49
49
50
50
50
50
50
50
51
52
TABLE DES MATIÈRES
7.3
7.4
7.2.1 Volet paiement . . . . . . . . . .
7.2.2 Volet portefeuille . . . . . . . . .
7.2.3 Volet bornes . . . . . . . . . . . .
7.2.4 Volet serveurs . . . . . . . . . . .
Spécification sur les coûts . . . . . . . .
Diagramme fonctionnel du concept final
vi
.
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.
.
.
54
54
55
55
56
56
Bibliographie
58
A Liste des sigles et des acronymes
61
B Figures complémentaires
63
Table des figures
3.1 Hierarchisation des objectifs du volet portefeuille. . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Hiérarchisation des objectifs des volets paiements, bornes et serveurs. . . . .
4
5
5.1
Diagramme des fonctions du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
7.1
Concept retenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
B.1 Fonctionnement du dispositif Melexis 90121 [21] . . . . . . . . . . . . . . . .
B.2 Fonctionnement du dispositif PN511 de NXP [26] . . . . . . . . . . . . . . .
B.3 Fonctionnement du dispositif Microread de Inside Contactless [19] . . . . . .
63
64
64
vii
Liste des tableaux
4.1 Cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Maison de qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
14
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
17
18
19
21
5.15
5.16
5.17
5.18
Aspects à examiner pour le choix de la connectivité sans fil sur courte distance
Synthèse de l’analyse pour la connectivité sans fil sur courte distance . . . .
Aspects à examiner pour le choix du microcontrôleur du portefeuille . . . . .
Synthèse de l’analyse pour le microcontrôleur du portefeuille . . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix du module de communication sans fil sur
courte distance pour le portefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Synthèse de l’analyse pour le module de communication sur courte distance
du portefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix du microcontrôleur des bornes . . . . . . .
Synthèse de l’analyse du microcontrôleur des bornes . . . . . . . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix de la connectivité cellulaire des bornes . .
Synthèse de l’analyse pour la connectivité cellulaire des bornes . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix de la mémoire des bornes . . . . . . . . . .
Synthèse de l’analyse pour la mémoire des bornes . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix du module de communication sans fil sur
courte distance des bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Synthèse de l’analyse pour le module de communication sans fil courte distance
des bornes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix de l’unité de stockage du serveur . . . . . .
Synthèse de l’analyse pour l’unité de stockage du serveur . . . . . . . . . . .
Aspects à examiner pour le choix de l’hébergement du serveur . . . . . . . .
Synthèse de l’analyse pour l’hébergement du serveur . . . . . . . . . . . . . .
6.1
6.2
6.3
Sommaire des concepts globaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Synthèse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Matrice de décision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
51
52
7.1
Concept final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
viii
22
24
25
26
27
28
29
31
31
33
34
35
36
37
Chapitre 1
Introduction
Dans un soucis d’éfficacité énergétique, les civilisations occidentales sont constamment à
la recherche de nouvelles solutions pour économiser temps et argent. Le projet de Monnaie
Électronique par Téléphonie Cellulaire (MÉTeC), proposé par un consortium formé des plus
grandes compagnies de téléphonie cellulaire canadiennes, met de l’avant une nouvelle façon
de simplifier les transactions monétaires tout en réduisant le besoin d’une monnaie d’échange
physique.
Le projet vise à implanter un dispositif permettant aux utilisateurs du réseau sans-fil
d’effectuer des paiements de faible valeur par l’intermédiaire de leur téléphone portable. En
installant des bornes électroniques de paiement à des points stratégiques comme dans les
transports en communs, les parcomètres, les distributrices et les dépanneurs, on arriverait
ainsi à réduire l’utilisation de la monnaie telle qu’on la connait. De plus, sachant que la
proportion des ménages ayant accès à un téléphone cellulaire a atteint 72% en 2008 au
Canada, le choix d’intégrer cette technologie dans un appareil aussi largement répandu semble
évident. La conception de ce système, proposée dans le cadre du cours de Design I, a été laissée
aux bons soins de l’équipe X-Cell formé de cinq étudiants qualifiés de l’Université Laval. Elle
permettra aux propriétaires de sans-fil d’effectuer leurs transactions quotidiennes sans subir
l’encombrement que crée l’argent sonnant.
Ce document présentera une description du projet ainsi qu’un cahier des charges relatifs
à sa réalisation. Ensuite, il s’attardera sur des possibilités de solutions et sur une étude
préliminaire de leur faisabilité pour en arriver à la solution la plus adaptée aux données du
problème.
1
Chapitre 2
Description
L’équipe X-Cell, chargée du projet MÉTeC (Annexe A), devra développer une technologie
sécurisée à tous les niveaux pour l’industrie de la téléphonie cellulaire à la grandeur du
Canada. Le matériel et les logiciels qui seront ajoutés aux téléphones devront donc être
standardisés afin de permettre d’intégrer facilement les nouveaux dispositifs au marché.
Le client voulant effectuer un paiement de moins de 5$ devra approcher son cellulaire
d’une borne pour créer un lien sans contact avec celle-ci. Les paiements se font ensuite à
partir d’un portefeuille électronique contenu dans le téléphone de l’utilisateur. Le portefeuille
devra être rechargeable en tout temps à partir du compte bancaire ou de la carte de crédit
de l’utilisateur via le réseau cellulaire. En guise de confirmation du paiement, le cellulaire
devra afficher le montant de la transaction en cours. De plus, pour des achats d’une valeur
supérieure à 5$, une confirmation par un NIP sera nécessaire pour compléter l’opération.
Un système sécurisé de communication sur courte distance devra aussi être établi entre les
bornes et les téléphones pour éviter les transactions non désirées. Les bornes devront servir
d’interface entre le système de paiement et les différents dispositifs sur lesquels elles seront
installées. Elles devront aussi communiquer quotidiennement avec les serveurs informatiques
du consortium via le réseau cellulaire. Par ailleurs, aucune confirmation avec les serveurs du
consortium ne sera nécessaire au moment de la transaction. Les serveurs devront gérer les
transactions et les comptes des clients via internet. Tout le système devra évidemment être
à l’épreuve des fraudes.
La présentation d’une étude de faisabilité, d’une conception préliminaire ainsi que le
développement des bornes et des serveurs font partie du mandat de notre équipe. Finalement,
le consortium désire connaître les coûts associés au matériel et aux logiciels permettant le
portefeuille électronique, aux bornes de paiement, aux serveurs et à l’exploitation du système.
2
Chapitre 3
Besoins et objectifs
Comme il a été mentionné au chapitre 2, notre client désire obtenir une étude de faisabilité, une conception préliminaire, un plan de développement du portefeuille électronique,
des bornes et des serveurs et le coût total associé au projet MÉTeC (Annexe A).Dans le but
de satisfaire au mieux ces besoins, ce chapitre présentera les différents objectifs à atteindre
dans l’élaboration du système. Pour mettre en évidence l’importance relative des objectifs,
on en retrouve également une hiérarchisation à la section 3.5.
3.1
–
–
–
–
–
–
3.2
Volet portefeuille électronique
Standardiser le dispositif permettant le portefeuille pour le marché canadien
Minimiser le volume du dispositif permettant le portefeuille électronique
Avoir une faible consommation électrique
Assurer la sécurité et l’intégrité du solde de l’utilisateur
Fonctionner entre -20 et 45°C
Minimiser les coûts
Volet bornes
–
–
–
–
Assurer l’ergonomie
Fonctionner entre -40 et 50°C
Permettre l’installation sur la majorité des dispositifs de paiement existants
Assurer la capacité des bornes à emmagasiner et transférer quotidiennement les informations transactionnelles
– Éviter toute perte ou modification des données
– Minimiser les coûts
3
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
3.3
–
–
–
–
3.4
4
Volet paiements
Établir un système de communication sans fil sur courte distance efficace et sécuritaire
Éviter les conflits et les problèmes de transmission
Minimiser le temps de transmission des données
Minimiser le temps de connexion
Volet serveurs
– Gérer de façon efficace et sécuritaire les transferts de fonds
– Faciliter la recharge du portefeuille électronique à partir de n’importe quel endroit
desservi par le réseau cellulaire
– Assurer une capacité de stockage suffisante pour l’archivage des données sur une période
minimale de 5 ans
– Minimiser les coûts
3.5
Hiérarchisation des objectifs
La figure 3.1 présente la hiérarchisation des objectifs pour le volet portefeuille, alors que
la figure 3.2 présente celle des volets paiements, bornes et serveurs.
Fig. 3.1 – Hierarchisation des objectifs du volet portefeuille.
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
Fig. 3.2 – Hiérarchisation des objectifs des volets paiements, bornes et
serveurs.
5
Chapitre 4
Cahier des charges
Pour arriver à combler les objectifs définis au chapitre 3, la section 4.1 présente les différents critères qui serviront à évaluer la validité des concepts trouvés ainsi que la pondération
et le barème associé à ceux-ci. Les sections 4.3 à 4.6 contiennent la justification de l’importance relative de ces critères.
4.1
Critères, pondérations et barèmes
Tab. 4.1 –
Critère d’évaluation
4.3 Volet Portefeuille
Général
4.3.1 Température [°C]
Pond.
45%
23%
Cahier des charges
Barème
Fonction (%)
Min.
Max.
-20
50
−x
30
−x
2000
−x
0,54
4.3.2 Prix [$]
5%
e
4.3.3 Dimensions [mm3 ]
11%
e
4.3.4 Consommation
électrique [mW]
Microcontrôleur
4.3.5Compatibilité
7%
e
17%
2 Port UART
1 port SPI ou I2C
4.3.6 Sécurité
12%
0 :Aucune
0.15 :Clé symétrique
0.5 :Clé asymétrique
0.65 :Clé asymétrique
+ clé symétrique
0.75 :Clé asymétrique
+ clé symétrique
+ signature
1 :Clé asymétrique
+ clé symétrique
+ signature
+ mémoire
cryptographique
4.3.7 Capacité de stockage [Ko]
Module de communication
5%
5%
1−e
4.3.8 Taux de transfert [Kbits/s]
5%
1 - e 400
−x
1
−x
Suite à la page suivante
6
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
Critère d’évaluation
4.4 Volet Bornes
Général
4.4.1 Température [°C]
Pond.
35%
6%
Barème
7
Fonction (%)
3%
e 150
4.4.3 Dimensions [cm3 ]
Microcontrôleur
4.4.4 Compatibilité
3%
9%
e
4.4.5 Sécurité
9%
50
3 Port UART
1 Port USB/RS-232
Contrôleur mémoire
0 :Aucun
0.15 :Clé symétrique
0.5 :Clé asymétrique
0.65 :Clé asymétrique
+ clé symétrique
0.75 :Clé asymétrique
+ clé symétrique
+ signature
1 :Clé asymétrique
+ clé symétrique
+ signature
+ mémoire
cryptographique
SSL et/ou
HTTPS
15%
−x
64
−x
100000
4.4.7 Capacité de stockage [Mo]
9%
4.4.8 Durabilité [Cycles]
Module de communication
6%
5%
1-e
4.4.9 Taux de transfert [Kbits/sec]
4.5 Volet Paiements
Communication
4.5.1 Sécurité
4.5.2 Temps de connexion [s]
4.6 Volet Serveur
Unité de stockage
4.6.1 Sécurité
5%
1 - e 400
1-e
−x
Distance [cm]
0
10
1
20%
10%
Redondance
−x
50
−x
10
−x
150000
4.6.2 Puissance de traitement
7%
1-e
4.6.3 Capacité de stockage [To]
2%
1-e
1%
10%
4.6.5Frais d’utilisation [$/mois]
4%
4.6.6Bande passante [Mbits]
4.6.7Unités de baie
6%
4.2
-40
−x
20
Émetteur-Récepteur
Cellulaire
4.4.6Sécurité
4.6.4 Prix [$]
Hébergement
Max.
−x
4.4.2 Prix [$]
Mémoire
Min.
e
−x
e 2000
1-e
−x
10
8 unités
Considérations sur la taille d’une transaction
Afin d’estimer la taille des données à échanger lors d’une transaction entre un portefeuille
électronique et une borne, nous avons simulé une transmission sécurisée par le protocole
SSL entre un client et un hôte. La taille des clés était 1024 bits chaque et nous devions
transmettre l’identité du client, de la commande, de la borne, l’heure et la date ainsi que le
montant de la transaction pour un total de 40 octets. Suite à cette transmission, nous avons
étudié l’ensemble des données transmises pour remarquer que 17Ko avaient été échangés pour
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
8
l’authentification et 8Ko avaient été nécessaire à l’envoi des 40octets de données sous forme
chiffrée. Au niveau des serveurs, nous avons estimé que l’enregistrement d’une transaction
chiffrée dans la base de données occuperait 1Ko.
4.3
Volet Portefeuille
Le volet portefeuille est un élément très important dans notre projet du fait qu’il constitue
l’essentiel de l’interface de l’utilisateur. C’est pourquoi nous lui accordons une importance
équivalente à 45%.
4.3.1
Température
Il est impératif que le dispositif du portefeuille soit fonctionnel dans une plage de température semblable à celle des cellulaires qui l’accueilleront, c’est-à-dire entre -20 et 45°C.
4.3.2
Prix
Les clients devront endosser les coûts supplémentaires générés par l’ajout des dispositifs permettant le portefeuille électronique dans leur téléphone. Il sera donc important de
minimiser les coûts d’implantation des dispositifs dans chaque cellulaire afin de rendre la
technologie plus accessible aux clients. C’est pourquoi nous avons établi qu’un prix raisonnable se situerait sous la barre des 30$ pour l’achat des composantes à implanter dans les
cellulaires.
4.3.3
Dimensions
Les dispositifs doivent être installés à l’intérieur des cellulaires. Leurs dimensions doivent
alors être minimisées afin de ne pas en compromettre l’ergonomie. Comme un cellulaire moyen
possède un volume de 64000 mm3 , nous avons donc déterminé qu’un volume idéal serait égal
ou inférieur à 3% de ce volume, soit environ 2000mm3 .
4.3.4
Consommation électrique
Afin de ne pas compromettre l’utilisation normale du téléphone sans fil, nous devons
minimiser la consommation électrique nécessaire au fonctionnement des dispositifs que nous
ajouterons à chaque cellulaire. Une batterie moyenne de téléphone portable a une tension
de 3,7V à ses bornes et peut délivrer 700mA/h. Elle peut donc délivrer une puissance totale
de 2,59w pendant une heure. Supposons qu’une utilisation normale du téléphone portable
nécessite une recharge aux deux jours. On a donc 2,59W qu’on divise en 48h, ce qui nous
donne une puissance disponible de 54mW. Pour ne pas affecter les capacités du téléphone,
les composantes nécessaires au portefeuille électronique devraient utiliser, en mode veille, 1%
de cette valeur, soit 0,54mW.
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
4.3.5
9
Compatibilité
Le microcontrôleur qui dirigera les opérations reliées au paiement sans fil devra communiquer avec différents dispositifs, dont le module de communication sans fil et le contrôleur du
téléphone. Pour se faire, il doit comporter au moins 2 ports séries (UART). De plus, l’ajout
d’une mémoire sécurisée peut être envisageable. Ainsi, le microcontrôleur devrait aussi posséder un port SPI ou I2C qui servent à communiquer avec la mémoire.
4.3.6
Sécurité
Afin de protéger l’intégrité du portefeuille qui contiendra le solde du client et qui devra
communiquer avec les bornes lors des transactions, le système embarqué du portefeuille devra
au minimum chiffrer les données transmises et les données stockées sur la mémoire interne.
Le barème est conçu de manière à ce qu’une solution qui n’offre aucun niveau de sécurité ait
la note 0. Par contre, une solution qui offre un chiffrement hybride symétrique/asymétrique
et des clés signées par un certificat de sécurité stockées sur une mémoire cryptographique
sécurisée se verra attribuer une note parfaite. Une solution offrant en partie ces avantages
pourra se voir attribuer une note entre 0 et 1, tout dépendant de ses caractéristiques.
4.3.7
Capacité de stockage
Le dispositif du portefeuille devra stocker des données telles que la clé privée, la clé
publique du cellulaire et la clé publique du certificat d’autorité à raison de 128 octets par clé,
soit 384 octets. Le solde du client, qui devra également être stocké, aura une taille évaluée
à environ 4 octets. Le dispositif devra donc avoir une capacité de stockage d’au moins 388
octets. Nous établirons une valeur acceptable à 1Ko afin de permettre une certaine flexibilité
et de pouvoir enregistrer un court historique des transactions effectuées.
4.3.8
Taux de transfert
Le taux de transfert de données entre la borne et le cellulaire et vice versa doit être
très rapide pour que l’échange s’effectue instantanément après la connexion. La transaction
doit être instantanée, soit moins qu’une seconde. Comme nous avons établi que la taille des
données de transactions et de sécurité est d’environ 200 Kbits, un taux de transfert acceptable
devrait s’approcher de 400 Kbits/s pour permettre une transaction à l’intérieur de la moitié
d’une seconde.
4.4
Volet Bornes
Le volet bornes est l’un des plus importants, car celles-ci feront le lien entre l’appareil
sur lequel elles seront branchées, le cellulaire du client et les serveurs du consortium. C’est
pourquoi nous avons attribué à cette section une importance relative de 35%.
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
4.4.1
10
Température
Il est primordial que les bornes soient fonctionnelles peu importe les conditions et le
milieu dans lequel elles seront installées. Puisqu’elles pourront être utilisées dans des appareils
comme des parcmètres, elles devront résister aux températures extrêmes du Canada. C’est
pourquoi les différentes composantes des bornes devront être fonctionnelles sur une plage de
températures allant de -40 à 50°C.
4.4.2
Prix
Les bornes seront vendues ou louées aux commerçants afin qu’elles soient installées sur
divers appareils. Il est donc prioritaire de minimiser les coûts de production pour que le prix
des bornes soit abordable pour les commerçants. Nous évaluons qu’un prix raisonnable pour
l’achat des dispositifs qui constituent la borne devrait se situer sous les 150$. Plus les coûts
d’achat seront bas, plus la solution se verra attribuer une bonne cote par rapport à ce critère.
4.4.3
Dimensions
Les dimensions des bornes ne doivent pas être trop élevées, car elles seront installées
dans des dispositifs comme des distributrices, des parcmètres ou tout simplement sur un
comptoir-caisse. Pour cette raison, une taille idéale pour une borne serait sous les 20 cm3 .
4.4.4
Compatibilité
Le microcontrôleur de la borne devra faire le lien entre la mémoire, le système de télécommunication courte-distance, le dispositif de paiement sur lequel la borne sera connectée
et le modem de télécommunication avec le réseau cellulaire. Pour-ce, le microcontrôleur devra posséder un minimum de 3 ports UART, un standard très utilisé dans l’électronique,
et un port USB ou RS-232 afin de pouvoir communiquer avec le dispositif de paiement. De
plus, le microcontrôleur de la borne devra être en mesure de gérer un minimum de mémoire
externe afin d’enregistrer les transactions. Pour ce faire, il devra posséder minimalement un
bus mémoire parallèle ou un port série SPI.
4.4.5
Sécurité - Microcontrôleur
Les bornes serviront à effectuer des transactions monétaires entre des clients et des commerçants. Afin que le système ne puisse être fraudé et que les données transmises lors des
transactions restent intègres et secrètes, le microcontrôleur des bornes devra au minimum
chiffrer les données transmises et les données stockées sur la mémoire interne. Le barème est
conçu de manière à ce qu’une solution qui n’offre aucun niveau de sécurité ait la note 0.
Par contre, une solution qui offre un chiffrement hybride symétrique/asymétrique et des clés
signées par un certificat de sécurité stockées sur une mémoire cryptographique sécurisée se
verra attribuer une note parfaite. Une solution offrant en partie ces avantages pourra se voir
attribuer une note entre 0 et 1, tout dépendant de ses caractéristiques.
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
4.4.6
11
Sécurité - Émetteur-Récepteur Cellulaire
Les bornes devront communiquer quotidiennement avec les serveurs du consortium via le
réseau cellulaire. Pour ce faire, les bornes devront être équipées d’un émetteur-récepteur sans
fil qui devra transmettre de façon sécuritaire les données transactionnelles vers les serveurs.
Les solutions étudiées devront donc gérer au minimum le protocole SSL ou HTTPS afin de
permettre des transmissions chiffrées et sécurisées.
4.4.7
Capacité de stockage
Les bornes devront être équipées d’un minimum de mémoire afin de pouvoir enregistrer les
transactions pendant au moins 24h. Nous avons estimé que l’enregistrement d’une transaction
sous forme chiffrée prendra un maximum de 1Ko et qu’une borne pourra enregistrer un
minimum de 10 000 transactions sans transmission aux serveurs. La capacité minimale requise
est donc estimée à 10Mo. Cependant, par souci de prévention par rapport à d’éventuelles
mises à jour du système et pour minimiser l’impact de la limite de cycles d’écriture que
peut supporter un bloc de mémoire, nous estimons qu’une capacité supérieure à 64Mo serait
idéale.
4.4.8
Durabilité
Les bornes doivent avoir la capacité de traiter un nombre important de transactions par
jour pendant plusieurs années, et ce même si les modules de mémoire ont une durée de vie
limitée. Bien que nous utiliserons des modules avec une plus grande capacité pour limiter
l’utilisation intensive de chaque bloc de mémoire, nous devons tout de même choisir des
modules avec un nombre important de cycles d’écriture maximum par bloc. Nous avons fixé
la valeur idéale à 100000 cycles.
4.4.9
Taux de transfert
Voir la section 4.3.8
4.5
Volet Paiements
Le volet paiement constitue le lien entre les cellulaires et les bornes. Il est donc important
que la technologie utilisée à cet effet soit adéquate, sans quoi tout le système deviendrait
inopérant. Les critères pour le choix du type de communication adéquat sont explicités ici.
4.5.1
Sécurité
Il est important qu’un achat ne puisse pas être facturé accidentellement à un utilisateur
du système. À cet effet, la portée de la communication sans fil sur courte distance devra être
limitée à un maximum de 10 cm.
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
4.5.2
12
Temps de connexion
Le temps de connexion entre le cellulaire et une borne lors d’une transaction est très
déterminant. Le cellulaire doit être détecté presque instantanément lorsqu’il entre dans un
rayon de 10cm de la borne. Pour cette raison, nous évaluons qu’un temps de connexion devrait
se situer obligatoirement sous une seconde.
4.6
Volet Serveur
Le serveur devra recevoir les informations transactionnelles provenant des bornes et créditer le compte des commerçants. Il devra également transmettre de l’information sur la
recharge du portefeuille électronique afin d’ajouter le montant désiré au solde de l’utilisateur. Comme le rôle du serveur est primordial dans l’accomplissement des transactions, nous
attribuons une importance de 20% à ce volet.
4.6.1
Serveur - Sécurité
La sécurité des données sur le serveur devra être assurée par un mécanisme de redondance tant au niveau de l’alimentation qu’au niveau des données numériques et des unités
de traitement. Ces mécanismes empêcheront les interruptions de services ainsi que la perte
de donnée en cas de défaillance de certaines composantes du serveur.
4.6.2
Unité de traitement - Puissance de traitement
L’unité de traitement du serveur devra être en mesure de gérer l’enregistrement et la
vérification des données en provenance des bornes, les transactions entre les comptes des
clients, des commerçants et du consortium ainsi que l’hébergement du site Web. Afin d’évaluer
la puissance de traitement du serveur, nous utiliserons une cote attribuée par la Standard
Performance Evaluation Corporation[33]. Cette cote est attribuée en fonction du nombre
d’opérations à virgules flottantes effectuées par le système étudié par rapport à un système
de référence UltraSPARC-II doté d’un processeur de 296MHz. La cote de référence étant de
1, nous estimons qu’un système avec une puissance de traitement adéquate doit posséder une
cote supérieure à 50.
4.6.3
Unité de stockage - Capacité de stockage
L’unité de stockage devra enregistrer toutes les transactions effectuées avec les commerçants et les consommateurs afin de pouvoir s’y référer en cas de besoin. Étant donné que
le coût des unités de stockage est en constante diminution, une capacité initiale pour une
durée de cinq ans sera offerte dans la solution du projet et des unités additionnelles pourront
être ajoutées en cas de besoin. Nous estimons que dans les périodes où les services seront
les plus sollicités, les serveurs devront enregistrer 5000000 de transactions par jour à raison
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
13
d’1Ko chaque. Le stockage nécessaire pour archiver 1 an de transactions est de 365jours x
4,77 Go/jour, soit 2 To. Pour une durée de cinq ans on a donc une valeur de 10 To.
4.6.4
Serveur - Prix
Le prix de l’unité de stockage n’est pas très significatif étant donné qu’il sera toujours très
faible comparativement au reste du projet et pourra être amorti sur l’ensemble des utilisateurs
du système. Un prix raisonnable pour l’achat des serveurs pour le lancement du projet serait
de 150000$.
4.6.5
Hébergement - Frais d’utilisation
Les frais d’utilisation incluent les frais de location des unités de baie, le débit de la
connexion ainsi que la quantité d’information en gigaoctets pouvant être transférée par année.
Le prix devra être un facteur limitant de notre choix d’hébergement, car il peut rapidement
devenir très élevé.
4.6.6
Hébergement - Bande passante
La bande passante devra offrir un débit acceptable pour tous les services. Les bornes
transmettront au moins une fois par jour le relevé des transactions qui ont été effectuées.
Nous avons estimé le nombre de transactions maximal à 5000000 par jour lors des périodes
où les services seront les plus sollicités. Supposant que les bornes envoient en moyenne 100
transactions à la fois vers le serveur et que la transmission des données d’une transaction
sous forme chiffrée prend 8Ko(voir section 4.2), la taille des données d’authentification devient
négligable.Le serveur aura donc 24 heures pour assembler les 40Go de données, ce qui exige
un débit de 3,7Mbits/s. Le serveur devra aussi transmettre toute l’information nécessaire aux
banques et permettre la connectivité au site internet pour permettre aux clients de recharger
leur portefeuille. La valeur idéale sera donc de 10Mbits/s.
4.6.7
Hébergement - Unités de baie
Pour héberger l’ensemble du serveur, nous devrons disposer d’un minimum de 8 unités
de baies soit 4 pour l’unité de stockage et 4 pour l’unité de traitement.
4.7
Maison de qualité
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
14
Tab. 4.2 – Maison de qualité
MÉTéC
Unités de baie
Frais d’utilisation
Bande passante
O
Prix
Stockage
X
Capacité de stockage
O
Sécurité
X
Puissance de traitement
O
Temps de connexion
X
Hébergement
Serveurs
Sans fil
Mémoire
Sans fil
Taux de transfert
Durabilité
Comm cell
Sécurité
Microcontrôleur
Compatibilité
Sécurité
Général
Dimensions
Prix
Température
Sans fil
Taux de transfert
Paiements
Capacité de stockage
Y
Compatibilité
Capacité de stockage
Consommation électrique
Sécurité
Général
Dimensions
Prix
Température
Portefeuille
Standardiser le dispositif permettant le porte-
Bornes
Microcontrôleur
Portefeuille
Sécurité
Légende
X : Fort, Y : Moyen, O : Faible
X
feuille pour le marché canadien
Minimiser le volume du dispositif
X
Avoir une faible consommation électrique
X
Assurer la sécurité et l’intégrité du solde de
X
O
l’utilisateur
Fonctionner entre -20 et 45°C
X
Minimiser les coûts
X
Assurer l’ergonomie
X
Bornes
Fonctionner entre -40 et 50°C
X
Permettre l’installation sur la majorité des dis-
X
positifs de paiement existants
Assurer la capacité des bornes à emmagasiner et
transférer quotidiennement les transactions
Éviter toute perte ou modification des données
X
Minimiser les coûts
Établir un système de communication sur courte
Paiements
X
Y
X
O
O
distance efficace et sécuritaire
Éviter les conflits et les problèmes de transmis-
X
sion
Minimiser le temps de transmission
Y
Y
Minimiser le temps de connexion
X
ritaire
Faciliter la recharge du portefeuille à partir
O
X
d’internet et de n’importe quel endroit desservi
par le réseau cellulaire
Assurer une capacité de stockage suffisante pour
X
O
l’archivage des données sur 5 ans
X
Minimum 8
Redondance
<1s
0 à 10cm
SSL ou HTTPS
3 UART, 1 USB/RS232, mémoire
-40 à 50°C
X
2 UART 1 SPI ou I2C
Minimiser les coûts
-20 à 50°C
Serveurs
Gérer les transactions de façon efficace et sécu-
Chapitre 5
Conceptualisation et analyse de
faisabilité
Afin de clarifier les liens entre chacune des parties du projet, la section 5.1 présente un
diagramme récapitulatif des fonctions du système. Les sections 5.3 à 5.5 présentent les différentes solutions qui s’offrent à notre équipe pour l’élaboration de concepts. Ces solutions
seront d’abord analysées selon les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux du projet. Les concepts qui seront retenus suite à cette analyse pourront par la suite
faire l’objet d’une évaluation plus complète.
5.1
Diagramme de fonctions du projet MÉTeC
Nous avons divisé le projet global en trois systèmes, soit le cellulaire, la borne et les serveurs. Le cellulaire sera composé d’un dispositif de télécommunication sans fil courte distance
qui communiquera avec la borne et d’un microcontrôleur qui fera le lien avec le processeur
du cellulaire afin de pouvoir afficher de l’information sur l’écran et interagir avec le téléphone
pour la recharge et le paiement. La borne sera également composée d’un microcontrôleur qui
fera le lien entre le dispositif de télécommunication sans fil courte distance qui communiquera
avec les portefeuilles électroniques, la mémoire qui sauvegardera les transactions jusqu’a ce
qu’elles soient transmises, le module de télécommunication par réseau cellulaire afin d’envoyer les données transactionnelles vers les serveurs et enfin avec le dispositif de paiement
sur lequel la borne sera connectée. Les serveurs seront composés d’unités de traitement et
d’unités de mémoire afin d’archiver les transactions. Un système de vérification s’assurera
que le montant ajouté aux portefeuilles électroniques balance avec les montants dépensés.
Finalement, les serveurs seront dotés d’une connexion internet afin de recevoir les données des
bornes, permettre la recharge des portefeuilles électroniques via internet et le réseau cellulaire
et effectuer les transactions bancaires entre les clients et les commerçants.
La figure 5.1 présente le diagramme de fonctions du système.
15
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
Fig. 5.1 – Diagramme des fonctions du projet
16
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.2
5.2.1
17
Paiements
Connectivité sans fil sur courte distance
Dans cette section seront exposées différentes options de communication qui pourraient
être envisageables dans l’élaboration d’une solution. En fonction du type de connectivité
retenue, différents dispositifs permettant celle-ci seront présentés aux sections 5.3.4 à 5.4.5.
5.2.1.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.1 présente les critères à atteindre pour la connectivité sans fil sur courte
distance selon les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
Tab. 5.1 – Aspects à examiner pour le choix de la connectivité sans fil sur
courte distance
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
5.2.1.2
– Le type de connectivité doit permettre une portée maximale de 10cm pour assurer une transaction volontaire du
client.
– Le type de connectivité choisi ne doit pas avoir de faille
évidente dans l’optique de l’utiliser pour transmettre des
devises monétaires.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Le type de connectivité doit être présent sur le marché à
l’heure actuelle.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
Analyse d’un type de connectivité sans fil : Bluetooth
Analyse : La communication sans fil bluetooth [12] est une technologie relativement récente, mais dont les caractéristiques lui ont permis de prendre rapidement de l’expansion.
Elle permet entre autres l’élimination des connexions filaires dans plusieurs appareils et permet une communication sans fil à faible coût monétaire et énergétique. Il en existe trois
classes principalement différentiées par la portée du signal. Les classes 1,2 et 3 permettent
respectivement des portées maximales de 100 mètres, 10 à 20 mètres et moins de 20 mètres.
Néanmoins, aucune classe ne permet une portée maximale de 10cm. De ce fait, notre critère de sécurité n’est pas satisfait. Une connexion Bluetooth possède un temps de connexion
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
18
moyen d’environ six secondes, ce qui est largement trop élevé pour l’utiliser pour un dispositif
de paiement. De plus, pour qu’une connexion bluetooth s’établisse entre un cellulaire et une
borne, il est nécessaire que le portable se trouve dans une position de recherche de signal
en tout temps. De ce fait, il devient vulnérable aux attaques de personnes malveillantes qui
peuvent alors se connecter plus facilement au téléphone en question.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : L’incapacité à satisfaire notre critère de sécurité et notre critère de temps
de connexion fait de la technologie Bluetooth une solution à rejeter pour le présent projet.
5.2.1.3
Analyse d’un type de connectivité sans fil : NFC
Analyse : La technologie NFC [17] est principalement utilisée dans les cartes à puces
servant à l’identification personnelle ou aux paiements sans contacts. Ce type de communication RFID utilise une fréquence type de 13,56 MHz. Ce type de connectivité possède une
portée maximale moyenne de 10cm et une vitesse de transfert relativement rapide. Le temps
de connexion moyen est de 0,1 seconde, ce qui est excellent pour l’utilisation que l’on veut
en faire. Par ailleurs, le principe de fonctionnement réside dans l’activation d’un dispositif
passif par un dispositif actif. Plus précisément, la borne crée un champ permanent autour
d’elle-même. Ce champ active le fonctionnement du dispositif à l’intérieur du cellulaire lorsqu’il est introduit dans un rayon de 10 cm de la borne pour établir la communication. Dû
à ce principe d’initiateur et de cible passive et à la proximité nécessaire pour effectuer une
transaction, la sécurité est donc bien assurée.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : La technologie NFC permet une communication sur un maximum de 10cm
et possède un temps de connexion largement inférieur à une seconde. Ces caractéristiques
satisfont pleinement nos critères de sécurité et de temps de connexion.
5.2.1.4
Synthèse de l’analyse pour la connectivité sans fil sur courte distance
Le tableau 5.2 contient un résumé de l’analyse pour la connectivité sans fil sur courte
distance.
Tab. 5.2 – Synthèse de l’analyse pour la connectivité sans fil sur courte
distance
Concepts
Bluetooth
NFC
Aspects
physiques
non
oui
Aspects
économiques
Aspects
temporels
oui
oui
Aspects
environnementaux
Décision
rejeté
retenu
À la lumière de cette analyse, seuls les dispositifs permettant une connectivité de type
NFC seront considérés pour la suite de l’analyse de faisabilité.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.3
5.3.1
19
Portefeuille
Fonctionnalités logicielles
Le microcontrôleur du portefeuille électronique devra permettre d’effectuer des transactions, mais aussi de gérer la quantité d’argent présente dans celui-ci. Lorsque la ligne d’interruption reliant le module NFC au microcontrôleur deviendra active, le programme à l’intérieur
de ce dernier devra effectuer la transaction et permettre d’afficher le montant en cours de
traitement sur l’écran du téléphone portable. De plus, il devra attendre une confirmation
par NIP de l’utilisateur avant d’autoriser une transaction supérieure à 4,99$. Dans le but de
sécuriser les transactions, le logiciel devra gérer le chiffrement des données échangées avec les
bornes ou les serveurs et authentifier les clés publiques qui lui seront envoyées à l’aide d’un
certificat de sécurité. La consultation du solde et la recharge du portefeuille se feront par
voie téléphonique. L’utilisateur pourra appeler à un certain un numéro de téléphone pour
accéder à son compte protégé par un NIP afin de connaître son solde et effectuer la recharge
du portefeuille.
5.3.2
Microcontrôleur
5.3.2.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.3 présente les critères à atteindre pour le microcontrôleur du portefeuille
selon les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
Tab. 5.3 – Aspects à examiner pour le choix du microcontrôleur du portefeuille
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
– Le microprocesseur doit fonctionner à des températures allant de -20 à 50°C.
– Le microprocesseur doit posséder un minimum de 2 ports
UART et un port SCI ou I2C afin d’être compatible avec
l’ensemble des composantes
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des composantes qui sont présentement disponibles sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.3.2.2
20
Analyse du microcontrôleur ADUC7019BCPZ62I d’Analog Device
Caractéristiques : Le microcontrôleur ADUC7019BCPZ62I [1] effectue ses opérations
à une vitesse de 40 MIPS, possède 8192 bits de SRAM, 64Kb de mémoire flash, une interface
UART et 2 interfaces SPI ou I2C. Il maintient son fonctionnement entre -40 et 125°C et coûte
6,42$ l’unité. Ses dimensions sont de 6mm x 6mm x 4,81mm.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification :Ce microcontrôleur fonctionne dans la plage de température voulue et
bien qu’il ne possède qu’un seul port UART, il peut cependant se connecter aux autres
périphériques grâce à ses deux interfaces SPI ou I2C.
5.3.2.3
Analyse du microcontrôleur MSP430F5419 de Texas Instrument
Caractéristiques : Le microcontrôleur MSP430F5419 [38] de Texas Instrument maintient son fonctionnement entre -40 et 85°C et possède une mémoire flash de 128Ko. Il possède
4 ports USCI qui supportent les protocoles UART, SPI et I2C, ce qui en fait un module polyvalent. Ses dimensions sont de 16,2mm x 16,2mm x 1,6mm. Il fonctionne sous une tension
entre 2,2 et 3,6 V et coûte 4,55$ l’unité.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification :Le microcontrôleur MSP430F5419 possède suffisamment d’interfaces pour
assurer sa compatibilité et fonctionne dans la plage de température requise.
5.3.2.4
Analyse du microcontrôleur AT89C5130A - RDTUM - ND d’Atmel
Caractéristiques :Le microcontrôleur AT89C5130A-RDTUM-ND [5] d’ Atmel effectue
ses opérations à fréquence de 48MHz et possède une mémoire flash dédiée au programme de
128Ko ainsi qu’une EEPROM de 32Ko et une RAM de 10Ko. Ses dimensions sont 1,45mm
x 10,10mm x 12,25mm et il possède des interfaces de connexion UART, SPI, USB et TWI.
Il maintient son fonctionnement entre -40 et 85°C et coûte 7,10$ l’unité.
Décision :Ce concept de solution est retenu.
Justification :Ce type de microcontrôleur fonctionne dans la plage de température requise. Bien qu’il ne possède qu’un seul port UART, il peut être connecté aux autres modules
par son port SPI ou TWI.
5.3.2.5
Analyse du microcontrôleur AT90SC320288RCT d’Atmel
Caractéristiques : Le microcontrôleur AT90SC320288RCT [6] d’Amtel est spécialement
conçu pour fonctionner dans des appareils qui requièrent un haut niveau de sécurité. Ce
module est optimisé pour le chiffrement de données et il est protégé contre les attaques
physiques et logicielles. De plus, il peut restreindre ou empêcher l’accès à sa mémoire interne
par les autres périphériques. Il est doté de 320Ko de mémoire ROM dédiée au programme,
288Ko de mémoire EEPROM et 8Ko de RAM. Il est doté d’un port SPI et d’un port TWI
et fonctionne à des températures allant de -25 à 85°C.
Décision : Ce concept de solution est rejeté
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
21
Justification : Bien qu’il soit très sécuritaire et qu’il respecte le critère température,
il ne possède pas assez de ports pour être compatible avec l’ensemble des sous-systèmes du
portefeuille électronique.
5.3.2.6
Synthèse de l’analyse du microcontrôleur
Le tableau 5.4 contient un résumé de l’analyse pour le microcontrôleur du portefeuille.
Tab. 5.4 – Synthèse de l’analyse pour le microcontrôleur du portefeuille
Concepts
ADUC7019
MSP430
AT89
AT90SC
5.3.3
Aspects
physiques
oui, mais
oui
oui, mais
non
Aspects
économiques
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
Décision
retenu
retenu
retenu
rejeté
Mémoire cryptographique
Nous aborderons ici la possibilité d’inclure une mémoire cryptographique à l’intérieur
des cellulaires qui seront équipés de la technologie MÉTeC. Cette composante permettrait
de stocker les clés de chiffrement utilisées de façon sécuritaire. Comme ce dispositif n’est
pas nécessaire à un concept de solution global, il fera uniquement l’objet d’une vérification
vis-à-vis de ses capacités à répondre aux contraintes établies.
5.3.3.1
Analyse de la mémoire Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel
Caractéristiques : La Cryptomemory AT88SC0808CA [9] est une mémoire spécialisée
dans le chiffrement et la sauvegarde sécurisée de données. Elle a une capacité utilisable de
1Ko dans sa mémoire EEPROM, mais elle possède également une mémoire de 256 octets
permettant de stocker de façon sécuritaire des mots de passe ou des clés de chiffrement. De
plus, elle peut enregistrer de façon entièrement secrète et non lisible quatre clés de 64bits
qui servent à sécuriser, chiffrer et authentifier la communication à l’intérieur même de la
mémoire avant que celle-ci permette l’accès au reste des données. Cette mémoire peut donc
gérer par elle-même l’authentification des données qui sont échangées avec le reste du système.
Dans sa version industrielle, elle peut fonctionner à des températures allant de -40 à 85°C.
Cette mémoire peut seulement communiquer par interface série TWI. Ses dimensions sont
de 1,75mm x 5,05mm x 6,2mm et son prix unitaire de 0,61$.
Décision : Ce concept de solution est retenu
Justification : Bien qu’il possède seulement une interface TWI, ce module est retenu.
Il répond au critère de température et il pourra être compatible avec les microcontrôleurs
possédants ce type d’interface. De plus, le port TWI peut être connecté à un port I2C, présent
sur la majorité des processeurs.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
22
5.3.4
Module de communication sans fil sur courte distance pour
le portefeuille
5.3.4.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.5 présente les critères à atteindre pour le module de communication sans fil
sur courte distance selon les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
Tab. 5.5 – Aspects à examiner pour le choix du module de communication
sans fil sur courte distance pour le portefeuille
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
5.3.4.2
– Le module doit fonctionner à des températures allant de
-20 à 50°C.
– Le module doit communiquer sans contact sur une distance
allant de 2 à 10 cm.
– Le module doit être compatible avec les autres composantes
permettant le portefeuille électronique.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des composantes qui sont déjà
sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
Analyse module NFC : Émetteur-récepteur RFID MLX90121 de Melexis
Caractéristiques : L’émetteur-récepteur RFID MLX90121 [21] de la compagnie Melexis
est conçu pour transmettre et recevoir des données à une fréquence de 13,56 MHz. Il est
compatible avec les modes ISO 14443 et ISO 15693, ce qui permet une compatibilité avec
la plupart des dispositifs de paiements sans fil. De plus, il permet une connexion avec un
microprocesseur via un port série et est conçu pour être utilisé à des températures allant de
-40 à 85°C. Il est très compact, ces dimensions sont de 8,20mm x 7,50mm x 2,13 mm. Il peut
être utilisé sur de courtes ou moyennes distances, dépendamment de l’antenne utilisée avec
le dispositif. Il se détaille à 3,53 USD. Voir l’annexe B pour le diagramme fonctionnel du
dispositif.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce dispositif satisfait pleinement tous nos critères.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.3.4.3
23
Analyse module NFC : Émetteur-récepteur PN511 de NXP
Caractéristiques : L’émetteur-récepteur PN511 [26] de la compagnie NXP est un module de communication sur courte distance offrant une grande compatibilité matérielle grâce
à ses différentes interfaces. En effet, ce produit intégrant un microprocesseur présente un port
parallèle de 8 bits, une interface SPI, 1 port série UART (similaire au port RS-232) et une
interface I2C. Par ailleurs, le PN511 peut fonctionner sur une plage de température allant de
-30°C à 85°C. C’est un circuit intégré destiné à être implanté dans de petits dispositifs électroniques. Du point de vue sans fil, il est compatible avec les modes ISO 14443 A, Mifare et
FeliCa. Il permet des taux de transfert de 106, 212 et 424 kbits/s d’après le mode choisi. Son
prix à l’unité est de 12,49$. Voir l’annexe B pour le principe de fonctionnement du dispositif.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce dispositif satisfait pleinement tous nos critères.
5.3.4.4
Analyse module NFC : Microread de Inside Contactless
Caractéristiques : Inside Contactless offre le Microread [19] qui est un dispositif très intéressant au niveau de sa simplicité. Ce dispositif est très compact et comporte une connexion
UART pour communiquer avec un microprocesseur. Il est également compatible avec les
standards ISO 14443 A et B, ISO 15693 et ISO 18092. Il peut établir une connexion sans
fil jusqu’à une distance de 10 cm et fonctionne sur une plage de températures allant de 20°C à 85°C. Il est conçu en fonction d’une implantation directe dans un dispositif cellulaire
par une connexion avec le contrôleur du téléphone. Voir l’annexe B pour plus de détail sur
l’implantation du dispositif.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : Ce dispositif satisfait pleinement tous nos critères, mais Inside Contactless
ne distribue pas son dispositif ouvertement sur le marché. Leur produit n’est donc accessible
que pour les compagnies de téléphonie cellulaire voulant produire un nouveau modèle de
téléphone avec la technologie NFC intégrée. Comme une des demandes du client est de
permettre l’implantation du dispositif dans les modèles existants de téléphones portables, ce
concept de solution doit donc être rejeté.
5.3.4.5
Synthèse de l’analyse pour le module de communication sans fil sur
courte distance pour le portefeuille
Le tableau 5.6 contient un résumé de l’analyse pour la mémoire du portefeuille.
5.4
5.4.1
Bornes
Fonctionnalités logicielles
Le logiciel embarqué dans le microcontrôleur de la borne devra permettre à celle-ci de
communiquer le montant de la transaction avec le dispositif de paiement sur lequel elle sera
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
24
Tab. 5.6 – Synthèse de l’analyse pour le module de communication sur
courte distance du portefeuille
Concepts
MLX12115
PN511
Microread
Aspects
physiques
Oui
Oui
Oui,mais
Aspects
économiques
-
Aspects
temporels
Oui
Oui
Oui
Aspects
environnementaux
-
Décision
retenu
retenu
rejeté
connectée. Il devra également être programmé de manière à vérifier l’intégrité des données
échangées avec le portefeuille en envoyant des accusés de réception à ce dernier et en effectuant des sommes de vérification. Dans le but de sécuriser les transactions, le logiciel devra
gérer le chiffrement des données et authentifier les clés envoyées par les portefeuilles et les
serveurs à l’aide d’un certificat de sécurité. Afin de ne pas engorger le système de communication avec les serveurs, la borne tentera de transmettre ses données vers les serveurs en
envoyant, dans le protocole de connexion, un ordre de priorité basé sur le nombre et l’âge
des transactions enregistrés sur celle-ci. Cette précaution permettra aux bornes de se vider
selon leur importance advenant le cas où le réseau serait surchargé.
5.4.2
Microcontrôleur
5.4.2.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.7 présente les critères à atteindre pour le microcontrôleur des bornes selon
les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
5.4.2.2
Analyse du microcontrôleur Samsung S3C2410A
Caractéristiques : Le microcontrôleur S3C2410A [29] de Samsung est un processeur
32bits à usage très polyvalent. Basé sur une architecture ARM, il fonctionne à une fréquence
maximale de 266Mhz avec une alimentation de 2V. Ce processeur peut contrôler jusqu’a
1Go de mémoire flash externe de type NAND en blocs de 128Mo sur un bus de donnés
parallèle de 8, 16 ou 32 bits en plus de pouvoir gérer des mémoires de type Secure Digital.
Il possède 3 ports UART, 2 ports USB 1.0, 2 ports SPI et un port I2C ou I2S, ce qui en fait
un processeur très compatible et versatile. Dans sa version industrielle, il peut fonctionner à
des températures allant de -40 à 85°C et ses dimensions sont de 14mm x 14mm x 1,16mm.
Son prix unitaire est de 10,41$.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce processeur répond à tous nos critères en plus d’être relativement
puissant et très versatile pour son faible prix.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
25
Tab. 5.7 – Aspects à examiner pour le choix du microcontrôleur des bornes
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
5.4.2.3
– Le microcontrôleur doit posséder un minimum de 3 ports
UART et 1 port RS-232 ou USB afin d’être compatible avec
l’ensemble des composantes
– Le microcontrôleur doit fonctionner à des températures allant de -40 à 50°C
– Le microcontrôleur doit être en mesure de contrôler la mémoire interne de la borne.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des modules qui sont présentement sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
Analyse du microcontrôleur Atmel AT91SO100
Caractéristiques : Le microcontrôleur Atmel AT91SO100 [11] est conçu pour être installé dans des bornes de paiement électronique tel que celles déjà sur le marché. Son processeur
de 32bits est basé sur une architecture ARM sécurisée est assisté par un cryptoprocesseur
dédié. Il peut gérer jusqu’à 16Mo de mémoire externe et est doté d’une mémoire interne de
256bits ultrasécurisée conçue pour sauvegarder des clés de chiffrement de manière entièrement secrète. Ce contrôleur est doté d’un port USB, de deux ports USART, d’un port SPI et
d’un port TWI. Il est également équipé d’un module dédié à la sécurité qui peut détecter les
intrusions, gérer l’accès à la mémoire, protéger les données confidentielles, etc. Finalement,
ce module pour fonctionner sous des températures allant de -40 à 85°C et ses dimensions sont
de 15mm x 15mm x 1,25mm. Son prix unitaire pour une commande de 1000 est de 6,50$.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Bien que ce microcontrôleur ne puisse gérer de la mémoire qu’en petite
quantité et qu’il possède seulement 2 ports UART, ce concept de solution est très sécuritaire
et est doté d’un port SPI, TWI et USB, ce qui le rend relativement compatible.
5.4.2.4
Analyse du processeur Texas Instruments OMAP-L137ZKBT3
Caractéristiques : Le microprocesseur OMAP-L137 [37] est un puissant contrôleur de
32bits conçu entre autres pour le chiffrement à haute vitesse. Il est doté d’un microcontrôleur
ARM9 ainsi que d’un processeur de traitement numérique (DSP) VLIW. Ce microprocesseur
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
26
est peut contrôler de la mémoire flash de type NOR ou NAND sur un bus de données de
8 ou 16 bits en plus de gérer les cartes mémoire de type Secure Digital. Il est doté de
plusieurs interfaces de communications dont trois ports UART, deux ports séries SPI, deux
ports USB 2.0 et un port ethernet 10/100 MB/s, ce qui en fait un processeur très complet.
Dans sa version industrielle, il peut fonctionner sous des températures allant de -40 à 125°C.
Ses dimensions physiques sont de 17,20mm x 17,20mm x 2,05mm. Le prix unitaire de ce
processeur est de 18,93$ pour une commande de 100 copies.
Décision : Cette solution est retenue.
Justification : Ce puissant processeur de petite taille peut fonctionner dans la plage de
température voulue et possède un grand nombre de ports qui assurent la compatibilité de la
composante.
5.4.2.5
Synthèse de l’analyse pour le microcontrôleur
Le tableau 5.8 contient un résumé de l’analyse du microcontrôleur des bornes.
Tab. 5.8 – Synthèse de l’analyse du microcontrôleur des bornes
Concepts
S3C2410A
AT91SO
OMAP
Aspects
physiques
oui
oui, mais
oui
Aspects
économiques
Aspects
temporels
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
Décision
retenu
retenu
retenu
5.4.3
Connectivité cellulaire
5.4.3.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.9 présente les critères à atteindre pour la connectivité cellulaire des bornes
selon les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
5.4.3.2
Analyse : TC65i Wireless Module de Cinterion
Caractéristiques : Le module sans fil TC65i [13] fonctionne sur le réseau GSM et
sur sa version plus évoluée, le GPRS. Bien que ce réseau soit plus lent, avec une vitesse
de transmission de 86 kbps, que les réseaux EDGE et 3G, il est cependant beaucoup plus
répandu et standardisé. Le module TC65i a l’avantage d’être capable de gérer lui-même les
connexions sécurisées en HTTPS, SSL et PKI, ce qui en fait un choix très sécuritaire. Il peut
être relié au microcontrôleur de la borne soit par interface série SPI, RS-232 ou USB, ce qui
en fait un module très versatile. Ses dimensions sont de 33,9mm x 35,0mm x 3,3mm et il
peut fonctionner dans une plage de température allant de -40 à 75°C. Son prix unitaire est
de 49,95$.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
27
Tab. 5.9 – Aspects à examiner pour le choix de la connectivité cellulaire
des bornes
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
– Le module doit fonctionner à des températures allant de
-40 à 50°C.
– Le module doit transmettre sur les réseaux de données
cellulaire en place au Canada, c’est-à-dire GSM, GPRS,
EDGE ou UMTS.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des modules qui sont présentement sur le marché et qui fonctionnent sur les réseaux de
données cellulaires canadiens actuellement fonctionnels.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
Justification : Ce module répond aux critères de compatibilité, de sécurité et de température. Bien qu’il soit relativement lent, il peut gérer par lui-même les connexions sécurisées,
ce qui en fait un choix à considérer.
5.4.3.3
Analyse : MC75i Wireless Module de Cinterion
Caractéristiques : Le module de données cellulaires MC75i [14] a pour avantage par
rapport au TC65i de fonctionner sur les réseaux de données EDGE. Il a un débit de transfert
de 236 Kbps et possède les mêmes ports que le TC65i, c’est-à-dire RS-232, SPI et USB. Ses
dimensions sont également de 33,9mm x 35,0mm x 3,3mm et il fonctionne à des températures
allant de -40 à 75°C. Cependant, il ne peut pas gérer par lui-même les connexions sécurisées
avec le serveur.
Décision : Cette solution n’est pas retenue.
Justification : Ce module, bien qu’il soit beaucoup plus rapide, ne peut pas gérer par
lui-même les connexions sécurisées et chiffrées de type SSL ou HTTPS.
5.4.3.4
Analyse : Q2686 Wavecom de Sierra Wireless
Caractéristiques : Le module de communication GSM Q2686 [39] de la compagnie
Sierra Wireless est une unité très complète de télécommunication par réseau cellulaire. Ce
module, fonctionnant sur les réseaux GPRS, contient un processeur ARM 9 qui lui permet de
gérer par lui-même les connexions et la transmission de données chiffrées et sécurisées à l’aide
du protocole SSL. De plus, ce module est doté d’une multitude d’interfaces dont deux ports
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
28
UART, un port USB 2.0 et 2 ports SPI. Le Q2686 modèle B peut fonctionner à des températures allant de -40 à 85°C et a des dimensions de 40,0mm x 32.2mm x 4,0mm. Finalement,
ce transmetteur est doté de la technologie inSIM, c’est-à-dire que sa carte d’identification
SIM est intégrée au coeur du processeur, ce qui élimine les mauvais contacts entre la sim et
le contrôleur. Son prix unitaire pour une commande de 100 est de 78,11$
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce concept respecte parfaitement tous nos critères, c’est-à-dire la température d’opération, la compatibilité et la sécurité de la transmission.
5.4.3.5
Analyse : Module EDGE TM3 de Teltonika
Caractéristiques : Le module TM3 [36] est un transmetteur de données cellulaires
compatible sur les réseaux GSM et EDGE, ce qui en fait un transmetteur relativement
rapide. Il est doté d’interfaces séries, USB et SPI, a des dimensions de 36,4mm x 38,8mm x
5,6mm et peut fonctionner à des températures allant de -20 à 85°C.
Décision : Ce concept de solution n’est pas retenu.
Justification : Ce module ne fonctionne pas sous des températures de -20°C en plus de
de pas gérer les transmissions sécurisées par protocole SSL ou HTTPS.
5.4.3.6
Synthèse de l’analyse pour la connectivité cellulaire
Le tableau 5.10 contient un résumé de l’analyse pour la connectivité cellulaire des bornes.
Tab. 5.10 – Synthèse de l’analyse pour la connectivité cellulaire des bornes
Concepts
TC65i
MC75i
Q2686
TM3
Aspects
physiques
oui
non
oui
non
Aspects
économiques
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
Décision
retenu
rejeté
retenu
rejeté
5.4.4
Mémoire
5.4.4.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.11 présente les critères à atteindre pour la mémoire des bornes selon les
aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
5.4.4.2
Analyse de la mémoire Numonyx NAND01G-B2B
Caractéristiques : La mémoire NAND01G-B2B [25] de la compagnie Numonyx est une
mémoire flash NAND standard avec un bus de données parallèles de 8 bits et des plages de
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
29
Tab. 5.11 – Aspects à examiner pour le choix de la mémoire des bornes
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
– La mémoire doit être compatible avec les microprocesseurs
retenus pour la borne
– La mémoire doit fonctionner à des températures allant de
-40 à 50°C.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des modules qui sont présentement sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
mémoire de 128Mo. Elle peut fonctionner à des températures allant de -40 à 85°C et est dotée
de la technologie ECC qui aide grandement à réduire les erreurs d’écriture sur la mémoire. Sa
durabilité est de 100000 cycles d’écriture, ses dimensions sont de 1,2mm x 12,1mm x 20,2mm
et son prix unitaire est de 4,50$ pour une commande de 2500 unités.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Il répond aux critères de température et de compatibilité avec le microcontrôleur.
5.4.4.3
Analyse de la mémoire uDiskOnChip de SanDisk
Caractéristiques : La mémoire flash uDOC1G [30] de Sandisk est de type NAND et
a une capacité d’un Go. Le module de mémoire est monté sur une carte qui leur permet de
communiquer par interface USB. Il est dotté des technologies ECC et EDC afin de minimiser
les erreurs d’écriture. La version industrielle a une durabilité de 5000000 cycles d’écriture et
fonctionne à des températures allant de -40 à 85°C. Ses dimensions sont de 37,8mm x 32,0mm
x 5,4mm et son prix unitaire est de 113,82$.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : Bien que nos microcontrôleurs soient dotés d’un port USB, ce port
servira en premier lieu à communiquer avec le dispositif de paiement et les drivers requis à
l’utilisation de mémoire via un port USB ne sont pas présents dans nos microcontrôleurs.
5.4.4.4
Analyse de la mémoire Serial NAND MT29F1G01ZACHC de Micron
Caractéristiques : La mémoire Sérial NAND[23] de Micron a pour avantage de pouvoir
communiquer par port série SPI avec le microprocesseur, ce qui la rend compatible avec une
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
30
large gamme de microcontrôleurs. Cependant, un port série a un bus de données d’un seul bit.
Ce modèle peut fonctionner dans une plage de températures allant de -40 à 70°C. Ce module
a une capacité d’un Go et la grosseur d’un bloc de mémoire est de 128Mo. Ses dimensions sont
de 13mm x 10,5mm x 1,0mm, sa durabilité de 100000 cycles d’écriture et son prix unitaire
est de 3,28$
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce modèle de mémoire respecte la plage de températures d’opération de
la borne et son bus de données en séries, bien qu’il soit plus lent, est compatible avec tous
nos microcontrôleurs.
5.4.4.5
Analyse de la mémoire S29AL016M de Spansion
Caractéristiques : La mémoire S29AL016M [32] de Spansion est de type NAND, a une
capacité de 16Mo fonctionne sur un bus de données de 8 bits. La taille des tables de mémoire
est de 2Mo et elle peut fonctionner à des températures allant de -40 à 85°C. Ses dimensions
sont de 1,2mm x 20,2mm x 12,1mm, elle a une durabilité de 100 000 cycles d’écriture et son
prix unitaire est de 1,94$.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Cette mémoire fonctionne dans la plage de températures voulue et est
compatible avec les microcontrôleurs qui supportent la mémoire de type NAND ayant une
taille de blocs de 2M et un bus de 8bits.
5.4.4.6
Analyse de la mémoire sécurisée CryptoCompanion d’Atmel
Caractéristiques : Le module CryptoCompanion AT88SC018 [9] d’Atmel est conçu
pour enregistrer des données de manière sécuritaire et non accessible de l’extérieur. Il possède
une mémoire de 128 octets pour stocker des clés de chiffrement et une mémoire utilisable de
232 octets. Il gère et authentifie par lui-même les communications avec le microcontrôleur et
les périphériques externes et est conçu pour sécuriser les transmissions sur un dispositif hôte.
Il possède seulement une interface TWI ou I2C, a une endurance de 100 000 cycles d’écriture
et des dimensions de 1,75mm x 5,05mm x 6,20mm. Son prix unitaire est de 0,68$.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Bien que sa capacité de stockage soit beaucoup trop faible pour permettre
de sauvegarder les données transactionnelles sur la borne, ce module constitue une solution
très sécuritaire pour le stockage de clés de chiffrement. Nous pourrons donc utiliser ce module
jumelé avec un module de mémoire standard plus spacieux qui s’occupera d’enregistrer les
données transactionnelles.
5.4.4.7
Synthèse de l’analyse pour la mémoire
Le tableau 5.12 contient un résumé de l’analyse pour la mémoire des bornes.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
31
Tab. 5.12 – Synthèse de l’analyse pour la mémoire des bornes
Concepts
Numonyx
Sandisk
Micron
Spansion
Atmel
Aspects
physiques
oui
non
oui
oui
oui, mais
Aspects
économiques
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
Décision
retenu
rejeté
retenu
retenu
retenu
5.4.5
Module de communication sans fil sur courte distance pour
les bornes
5.4.5.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
Le tableau 5.13 présente les critères à atteindre pour le module de communication sans
fil sur courte distance pour les bornes selon les aspects physiques, économiques, temporels et
environnementaux.
Tab. 5.13 – Aspects à examiner pour le choix du module de communication
sans fil sur courte distance des bornes
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
– Le module doit fonctionner à des températures allant de
-40 à 50°C.
– Le module doit communiquer sans contact sur une distance
allant de 2 à 10 cm.
– Le module doit être compatible avec les autres composantes
présentes dans la borne de paiement.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des composantes qui sont déjà
sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.4.5.2
32
Analyse module NFC : Core Module ACMA de Arygon technologies
Caractéristiques : Le Core Module ACMA [3] possède plusieurs types d’interface,
UART, SPI, I2C et USB. Il est compatible avec la norme ISO 14443 et les dispositifs de
cartes à puce Mifare et FeliCa. Il permet une distance de connexion maximale de 10 cm. Par
contre, il n’est fonctionnel qu’à des températures allant de -20°C à 80°C.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : L’incapacité de ce dispositif à fonctionner à des températures inférieures
à -20°C en fait une solution non valide pour le marché canadien.
5.4.5.3
Analyse module NFC : NRM-1100 de Numa Electronics
Caractéristiques : Le NRM-1100 de Numa Electronics [24] propose une compatibilité
USB et UART à la fois. Du point de la communication sans fil, il permet une compatibilité
avec la norme ISO 14443 et les technologies de cartes à puce Mifare et FeliCa. Il possède une
distance de reconnaissance allant jusqu’à un maximum de 10 cm. Cette technologie ne peut
toutefois opérer qu’à des températures allant de 0°C à 50°C.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : L’incapacité de ce dispositif à fonctionner à des températures inférieures
à 0°C en fait une solution non valide pour le marché canadien.
5.4.5.4
Analyse module NFC : Émetteur-récepteur RFID MLX90121
Voir évaluation à la section 5.3.4.2
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce concept de solution répond à tous nos critères.
5.4.5.5
Analyse module NFC : UCM108 de ASK
Caractéristiques : Le UCM108 de ASK [4] est un module RFID fonctionnant à 13,56
MHz et qui supporte les standards ISO 14443, FeliCa et Mifare. Il permet des vitesses de
transfert allant de 106 à 848 kbits/s.Ces dimensions sont de 26x31x2,54 mm. Il possède
également une compatibilité USB. Cette technologie ne peut toutefois opérer qu’à des températures allant de -15°C à 55°C.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : Le UCM108 de Ask ne permet pas une utilisation à des températures
inférieures à -15°C.
5.4.5.6
Analyse module NFC : SM130 de SonMicro
Caractéristiques : Le SM130 de SonMicro [31] est un module RFID fonctionnant à
13,56 MHz et qui supporte les standards ISO 14443 et Mifare. Il permet des vitesses de
transfert jusqu’à 106 kbits/s.Ces dimensions sont de 37,6mm x 30,6mm x 12,9mm. Il possède
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
33
un microprocesseur intégré qui peut gérer la sécurité de la communication et qui peut communiquer avec d’autres dispositifs via des interfaces UART, USB et I2C. Cette technologie
peut être utilisée à des températures allant de -40°C à 85°C. Le prix suggéré pour 100 unités
est de 22,20$.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce produit correspond à tous nos critères.
5.4.5.7
Synthèse de l’analyse pour la communication sans fil courte distance des
bornes
Le tableau 5.14 contient un résumé de l’analyse pour le module de communication sans
fil sur courte distance des bornes.
Tab. 5.14 – Synthèse de l’analyse pour le module de communication sans
fil courte distance des bornes
Concepts
Core Module
ACMA
NRM-1100
MLX90121
UCM108
SM130
5.5
5.5.1
Aspects
physiques
non
Aspects
économiques
non
oui
non
oui
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
Décision
rejeté
rejeté
retenu
rejeté
retenu
Serveurs
Fonctionnalités logicielles
Afin de garantir l’intégrité des données envoyées des bornes vers le serveur, le logiciel présent sur ce dernier enverra des accusés de réception et effectuera des sommes de contrôle. Par
la suite, un logiciel de traitement de base de données s’occupera de stocker les transactions
sur le serveur. Dans le but de protéger le consortium contre d’éventuelles fraudes, un logiciel
vérifiera si les sommes d’argent dépensées par les utilisateurs ne dépassent pas les sommes
ajoutées sur les portefeuilles électroniques. Le serveur devra également être équipé d’un logiciel qui s’occupera des transactions bancaires entre les comptes des utilisateurs, le compte
du consortium (où sera stocké l’argent présent sur le portefeuille des utilisateurs jusqu’à son
utilisation) et les comptes des commerçants. Finalement, le serveur devra aussi permettre
d’héberger un site internet permettant aux utilisateurs d’ouvrir un nouveau compte, d’enregistrer des cartes de crédit ou de débit, de consulter l’historique de leurs transactions et
d’effectuer la recharge de leur portefeuille via internet.
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.5.2
Unité de stockage
5.5.2.1
Critères d’évaluation selon les différents aspects de l’analyse
34
Le tableau 5.15 présente les critères à atteindre pour l’unité de stockage du serveur selon
les aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
Tab. 5.15 – Aspects à examiner pour le choix de l’unité de stockage du
serveur
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
5.5.2.2
– Alimentation redondante.
– Stockage redondant.
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des composantes qui sont présentement disponibles sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
Analyse de l’unité iSAN Storage 400 de Digital Storage
Analyse : Le iSAN Storage 400[15] de Digital Storage est un module de stockage extensible doté d’un processeur Xeon 3,0Ghz qui permet de stocker entre 5 et 40 To de données.
Il a un taux de transfert très élevé (800 Mo/s) et permet plusieurs types de connectivités
telles qu’Ethernet et Fibre Channel. L’unité est, de plus, équipée de la technologie RAID
permettant entre autre la redondance des données, ce qui facilite leur récupération en cas de
défaillance d’un disque dur.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : Bien que ce concept répond aux aspects relatifs au choix de l’unité de
stockage, la compagnie est incapable de nous fournir un prix ce qui fait que nous ne pouvons
évaluer cette solution.
5.5.2.3
Analyse de l’unité Xserve d’Apple jumelée au réseau de stockage externe
V-Trak E Class de Promise technology
Analyse : Le serveur Xserve[2] est une unité de traitement dotée de deux processeurs
Intel Xeon 2,66Ghz quadruple-coeur, 12Go de mémoire deux ports Fibre Channel 4Gbits et
une alimentation redondante. Selon l’organisme SPEC (Standard Performance Evaluation
Corporation), la cote de cette unité de traitement selon le test CFP2006[16] est de 64. Le
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
35
réseau de stockage externe V-Trak[28] est doté de deux contrôleurs RAID reliés au Xserve
par port Fibre Channel et de 16 disques durs d’un terra octet. L’unité de stockage est elle
aussi dotée d’une alimentation redondante. Le prix pour l’unité de traitement Xserve est de
7398$ et celui de l’unité de stockage est de 11999$.
Décision : Ce concept de solution est retenu
Justification : Ce concept répond à toutes les contraintes relatives au choix du serveur.
5.5.2.4
Analyse de l’unité Sun Fire X4540 Server de Sun Microsystems
Analyse : Le Sun Fire X4540[34] est un module de stockage tout-en-un doté de deux processeurs AMD Opteron quadruple-coeur 2,7Ghz, 64Go de RAM et pouvant supporter jusqu’à
48 unités SATA. Selon l’organisme SPEC, la cote de cette unité de traitement selon le test
CFP2006 est de 89. Ce module possède 4 ports Ethernet ainsi qu’une alimentation redondante
évitant les interruptions de services en cas de défaillance d’un boîtier d’alimentation.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce concept répond aux aspects relatifs au choix de l’unité de stockage.
5.5.2.5
Analyse l’unité de Sun StorageTek SL3000 de Sun Microsystems
Analyse : Le Sun StorageTek SL3000[35] est un système de bibliothèque modulaire
permettant la sauvegarde automatique sur bande. Il peut contenir jusqu’à 56 lecteurs et
3000 cartouches. 1 Son débit maximal avec une configuration de base à 24 lecteurs est de
10.4 To/h. Il n’offre cependant pas de récupération en cas de défaillance.
Décision : Ce concept de solution est rejeté.
Justification : Ce concept ne n’offre pas de système permettant de récupérer les données
en cas de défaillance.
5.5.2.6
Synthèse de l’analyse pour l’unité de stockage
Le tableau 5.16 contient un résumé de l’analyse pour l’unité de stockage du serveur.
Tab. 5.16 – Synthèse de l’analyse pour l’unité de stockage du serveur
Concepts
iSAN Storage 400
Xserve + V-Trak
Sun Fire X4540
Sun StorageTek
SL3000
1
Aspects
physiques
Oui mais
Oui
Oui
Non
Aspects
économiques
cartouche : peut contenir entre 500 et 800 Go.
Aspects
temporels
Oui mais
Oui
Oui
Oui
Aspects
environnementaux
Décision
rejeté
retenu
retenu
rejeté
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
5.5.3
Hébergement
5.5.3.1
Analyse du plan d’hébergement de iWeb.ca
36
Analyse : iWeb [20] offre un plan de colocation d’unités de baie à Montréal. Leur plan
pour une demie-baie 2 incluant une connexion 10 Mbits ainsi que 500 Go de bande passante
par mois.
Le tableau 5.17 présente les critères à atteindre pour l’hébergement du serveur selon les
aspects physiques, économiques, temporels et environnementaux.
Tab. 5.17 – Aspects à examiner pour le choix de l’hébergement du serveur
Aspects physiques
Aspects économiques
Aspects temporels
Aspects environnementaux
– Il est nécessaire d’obtenir au minimum l’emplacement nécessaire pour 8 unités de baies
– Il n’y a pas d’aspect économique à considérer.
– Il est nécessaire d’utiliser des services qui sont présentement
offerts sur le marché.
– Il n’y a pas d’aspect environnemental à considérer.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce concept répond aux aspects relatifs au choix du plan d’hébergement.
5.5.3.2
Analyse du plan d’hébergement de Fastservers
Analyse : Fastservers [18] offre un plan de colocation d’unités de baie à Chicago. Leur
plan pour une demie-baie incluant une connexion de 1 Mbit et une bande passante illimitée.
Décision : Ce concept de solution est retenu.
Justification : Ce concept répond aux aspects relatifs au choix du plan d’hébergement.
Le tableau 5.18 contient un résumé de l’analyse pour l’unité de stockage du serveur.
2
baie : 44 unités
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
37
Tab. 5.18 – Synthèse de l’analyse pour l’hébergement du serveur
Concepts
iWeb
FastServers
Aspects
physiques
Oui
Oui
Aspects
économiques
Aspects
temporels
Oui
Oui
Aspects
environnementaux
Décision
retenu
retenu
Chapitre 6
Étude préliminaire
Suite à l’analyse de faisabilité réalisée à la section 5, le présent chapitre contient trois
concepts de solution globaux qui feront l’objet d’une évaluation basée sur les critères établis
à la section 4. La section 6.1 présente un tableau résumant ces trois concepts globaux. Un
tableau synthèse des résultats de cette évaluation se retrouve à la section 6.5 du présent
chapitre.
6.1
Sommaire des concepts globaux
Chacun des concepts de solution qui seront évalués dans ce chapitre se trouvent explicité
dans le tableau 6.1.
Tab. 6.1 –
Sommaire des concepts globaux
Sous-catégorie
Concept 1
Concept 2
Concept 3
Contrôleur
du portefeuille
AT89C5130A-RDTUM-ND
jumelé avec la
Cryptomemory AT88SC0808CA
MSP430F5419
jumelé avec la
Cryptomemory AT88SC0808CA
ADUC7019BCPZ62I
Module NFC
du portefeuille
PN511
MLX90121
PN511
S3C2410A
jumelé au
CryptoCompanion
AT91SO100
OMAPL137ZKBT3
Contrôleur
des bornes
Émetteur-Récepteur
cellulaire
TC65i Wireless
Module
Q2686Wavecom
TC65i Wireless
Module
Mémoire
Numonyx
NAND01G-B2B
S29AL016M
Serial NAND
MT29F1G01ZACHC
MLX90121
MLX90121
SM130
Sun Fire X4540
Xserve + V-Trak
Sun Fire X4540
iWeb.ca
iWeb.ca
Fastservers
Module NFC
des bornes
Unité de stockage
Hébergement
38
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.2
39
Concept 1
Le concept 1 est composé comme suit : le volet portefeuille est constitué du microcontrôleur AT89C5130A-RDTUM-ND jumelé à la mémoire cryptographique AT88SC0808CA
et du module de communication NFC PN511. La mémoire cryptographique permettra la
sauvegarde des clés de chiffrement et du solde de l’utilisateur de façon sécuritaire. Le volet
borne comprend le microcontrôleur S3C2C2410A jumelé au CryptoCompanion, de l’émetteurrécepteur cellulaire TC65i Wireless Module, de la mémoire Numonyx NAND01G-B2B et du
module de communication NFC MLX90121. Le volet serveur lui est constitué de deux unités
de stockage Sun Fire X4540 afin d’assurer la redondance de l’unité de traitement. Le serveur
sera logé par le service d’hébergement iWeb.ca.
6.2.1
Volet portefeuille
6.2.1.1
Microcontrôleur du portefeuille : AT89C5130A-RDTUM-ND d’Atmel
jumelé à la Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel
L’évaluation du microcontrôleur AT89C5130A-RDTUM-ND jumelé à la Cryptomemory
AT88SC0808CA d’Atmel qui seront à l’intérieur des téléphones cellulaires repose sur les
critères suivants :
– sécurité ;
– dimensions ;
– prix ;
– consommation électrique ;
– capacité de stockage.
Sécurité : Vu que la mémoire cryptographique nous permet un chiffrement hybride symétrique/asymétrique dont les clés sont signées par un certificat de sécurité et aussi un
stockage sécurisé, la combinaison du microcontrôleur AT89C5130A-RDTUM-ND et de
la mémoire cryptographique AT88SC0808CA se verra attribuer un rendement de 1.
Dimension : Les dimensions de ce microcontrôleur sont de 1,45mm x 10,10mm x 12,25mm
et ceux de la mémoire cryptographique sont de 1,75 x 5,05 x 6,2mm. On obtient donc
un volume total de 234.19mm3
Prix : Le prix de ce microcontrôleur est de 7,10$, celui de la mémoire cryptographique est
de 0,66$. On obtient un prix total de 7,76$.
Consommation électrique : Ce microcontrôleur a une consommation en mode veille de 64nw.
Capacité de Stockage : Une capacité de stockage minimale de 772 octets a été fixée pour le
−x
dispositif du portefeuille. En appliquant la formule 1 − e 1 à la capacité de stockage
d’1Ko de la mémoire cryptographique, on obtient un rendement de 0,63.
6.2.1.2
Module de communication NFC du portefeuille : PN511 de NXP
L’évaluation du module de communication NFC qui sera intégré à l’intérieur des téléphones cellulaires repose sur les critères suivants :
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
–
–
–
–
40
dimensions ;
prix ;
consommation électrique ;
taux de transfert de données.
Dimensions : Le PN511 possède des dimensions de 5x5x0.85 mm, son volume est de 21,25
mm3 .
Prix : Le prix du PN511 est de 12,49$.
Consommation électrique : Le PN511 devant être embarqué à l’intérieur des téléphones
cellulaires, celui-ci devra utiliser l’alimentation fournie par ces derniers. Ce dispositif
fonctionnant à une tension de 3V à un ampérage de 10µA en mode veille, sa consommation calculée à partir de l’équation P = V I est de 0,03mW.
Taux de transfert de données : Le PN511 permettant différents protocoles de transfert, il
permet également un choix du taux de transfert de données pour être conforme à un
ou l’autre de ces protocoles. La vitesse maximale de transfert offerte par le dispositif
de NXP est de 424 kbits/s à la fois pour le protocole Mifare(ISO 14443-A et B) et le
−x(Kbits/sec)
400
protocole FeliCa(ISO 14443-C). Cette valeur utilisée dans la formule 1 - e
donne un rendement de 0,65.
6.2.1.3
Évaluation des dimensions
Le volume total des composantes à intégrer à l’intérieur des téléphones cellulaires correspond à la somme des dimensions du microcontrôleur et du module de communication
−x
NFC. Pour ce concept, le volume est de 255,44 mm3 . Lorsqu’utilisé dans la formule e 2000 , le
rendement de cette solution est de 0,88.
6.2.1.4
Évaluation du prix
Le prix total des composantes à intégrer à l’intérieur des téléphones cellulaires correspond
à la somme des prix d’achat du microcontrôleur et du module de communication NFC. Pour
−x
ce concept, le prix total est de 20,25 $. Lorsqu’utilisé dans la formule e 30 , le rendement de
cette solution est de 0,51.
6.2.1.5
Évaluation de la consommation électrique
La puissance totale nécessaire pour que le système soit fonctionnel est égale à la somme des
puissances nécessaires pour que toutes les composantes présentes dans cette solution soient
opérationnelles. Pour ce concept, la puissance nécessaire est de 0.094mW. Lorsqu’utilisée dans
−x
la formule e 0,54 , le rendement de cette solution est de 0,84.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
41
6.2.2
Volet bornes
6.2.2.1
Microcontrôleur de la borne : Samsung S3C2410A jumelé au CryptoCompanion d’Atmel
L’évaluation du microcontrôleur S3C2410A de Samsung jumelé au CryptoCompanion
d’Atmel qui seront à l’intérieur des bornes repose sur les critères suivants :
– sécurité ;
– prix ;
– dimensions.
Sécurité : Il avait été défini qu’une sécurité optimale serait assurée par un chiffrement hybride
symétrique/asymétrique dont les clés sont stockées dans une mémoire cryptographique.
Le module Cryptomemory permettant de gérer le chiffrement et d’enregistrer de façon
secrète les clés, la combinaison de ce module avec le microcontrôleur de Samsung se
voit attribuer un rendement de 1.
Prix : Le coût du microcontrôleur étant de 10,41$ et celui du Cryptocompanion de 0,61$,
le prix total s’élève à 11,02$.
Dimensions : En additionnant les dimensions du microcontrôleur (14mm x 14mm x 1,6mm)
et du Cryptocompanion (1,75mm x 5,05mm x 6,20mm), on trouve un volume total égal
à 0,368 cm3 .
6.2.2.2
Émetteur-Récepteur cellulaire de la borne : TC65i Wireless Module de
Cinterion
L’évaluation de l’émetteur récepteur cellulaire TC65i de Cinterion qui sera à l’intérieur
des bornes repose sur le critère suivant :
– prix ;
– dimensions.
Prix : Le prix du module TC65i est de 49,95$ par unité.
Dimensions : Les dimensions du module TC65i sont de 33,9mm x 35,0mm x 3,3mm ou
3,9cm3 .
6.2.2.3
Mémoire de la borne : Numonyx NAND01G-B2B
L’évaluation de la mémoire NAND01G-B2B de Numonyx qui sera intégrée à l’intérieur
des bornes repose sur les critères suivants :
– prix ;
– dimensions ;
– capacité de stockage.
Prix : Le prix de cette mémoire est de 4,50$.
Dimensions : Les dimensions de la mémoire sont de 1,2mm x 12,1mm x 20,2mm ou 0,293cm3 .
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
42
Capacité de stockage : La capacité de stockage acceptable avait été définie à 64Mo. Cette
solution possédant une capacité de 1Go, son rendement calculé à partir de la formule
−x
1 − e 64 nous donne 1.
6.2.2.4
Module de communication NFC de la borne : MLX90121 de Melexis
L’évaluation du module de communication NFC qui sera intégré à l’intérieur des bornes
de paiement sans fil repose sur les critères suivants :
– dimensions ;
– prix ;
– taux de transfert de données.
Dimensions : Le MLX90121 se présentant sous la forme d’un circuit intégré, il est relativement compact. Sachant que ce produit possède des dimensions de 8,20x7,50x2,13 mm,
on peut alors déterminer que son volume est de 0,131 cm3 .
Prix : Le dispositif MLX90121 est vendu au prix de 3,53$.
Taux de transfert : Ce dispositif permet une vitesse de transfert allant jusqu’à 424 kbits/s et
est compatible avec les protocoles ISO 14443-B, ce qui exclue l’utilisation du protocole
FeliCa(Norme ISO 14443-C), mais qui permet l’utilisation du protocole Mifare(ISO
14443-A et B). Cette caractéristique vaut donc au dispositif de Melexis un rendement
−x(Kbits/sec)
400
.
de 0,65 lorsque testée dans la formule 1 - e
6.2.2.5
Évaluation des dimensions
Le volume total des composantes à intégrer à l’intérieur des bornes correspond à la somme
des dimensions du microcontrôleur, du module de télécommunication cellulaire, de la mémoire et du module de communication NFC. Pour ce concept, le volume est de 4,692cm3 .
−x
Lorsqu’utilisé dans la formule e 20 , le rendement de cette solution est de 0,79.
6.2.2.6
Évaluation du prix
Le prix total des composantes à intégrer à l’intérieur des bornes correspond à la somme des
prix d’achat du microcontrôleur, du module de télécommunication cellulaire, de la mémoire et
du module de communication NFC. Pour ce concept, le prix total est de 69,00$. Lorsqu’utilisé
−x
dans la formule e 150 , le rendement de cette solution est de 0,63.
6.2.3
Volet serveurs
6.2.3.1
Unité de stockage du serveur : Sun Fire X4540 Server de Sun Microsystems
L’évaluation de l’unité de stockage du serveur reposera sur les critères suivants :
– Puissance de l’unité de traitement ;
– capacité de stockage ;
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
43
– prix.
Puissance de l’unité de traitement : Le Sun Fire X4540 s’est vu attribuer par l’organisme
SPEC une cote de 89 au test CFP2006. En utilisant cette donnée dans la formule 1 −x
e 50 , nous trouvons un rendement de 0,83.
Capacité de stockage : La capacité est de 12 To avec 48 disques de 250 Go. Cependant,
en utilisant une configuration en RAID 1 afin d’assurer la redondance des données, la
capacité réelle est de 6To. Par contre, nous utiliserons deux modules afin d’assurer la
redondance de l’unité de traitement, ce qui ramène la capacité utilisable en RAID 1 à
−x
12To. En utilisant cette donnée dans la formule 1 - e 10 , nous trouvons un rendement
de 0,70.
Prix : Cette unité de stockage se détaille au coût de 21995$. Cependant, afin d’assurer la
redondance de l’unité de traitement, nous en aurons besoin de deux. Le prix total sera
−x
donc de 43990$. En utilisant cette donnée dans la formule e 150000 , nous obtenons un
rendement de 0,75.
6.2.3.2
Hébergement du serveur : iWeb.ca
L’évaluation du service d’hébergement reposera sur les critères suivants :
– Frais d’utilisation.
– Bande passante.
Frais d’utilisation : Le fournisseur iWeb.ca offre le service d’hébergement incluant 1000 Go
−x
de transfert pour $467,10 par mois. En utilisant la formule e 2000 , nous obtenons un
rendement de 0,81.
Bande passante : L’offre de service ci-haut inclut une bande passante de 10 Mbit. En utilisant
−x
la formule 1 − e 10 , nous obtenons un rendement de 0,63.
6.3
Concept 2
Le concept 2 est composé comme suit : le volet portefeuille est constitué du microcontrôleur MSP430F5419 jumelé à la mémoire cryptographique AT88SC0808CA et du module de
communication NFC MLX90121. Le volet borne comprend le microcontrôleur AT91SO100,
de l’émetteur-récepteur cellulaire Q2686Wavecom, de la mémoire S29AL016M et du module
de communication NFC MLX90121. Le volet serveur lui est constitué de l’unité de traitement
Xserve d’Apple jumelée au réseau de stockage V-Trak E class de Promise Technology et du
service d’hébergement iWeb.ca.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
44
6.3.1
Volet portefeuille
6.3.1.1
Microcontrôleur du portefeuille : MSP430F5419 de Texas Instrument
jumelé à la Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel
L’évaluation du microcontrôleur MSP430F5419 de Texas Instrument jumelé à la Cryptomemory AT88SC0808CA d’Atmel qui seront à l’intérieur des téléphones cellulaires repose
sur les critères suivants :
– sécurité ;
– dimensions ;
– prix ;
– consommation électrique ;
– capacité de stockage.
Sécurité : Parce que la mémoire cryptographique nous permet un chiffrement hybride symétrique/asymétrique dont les clés sont signées par un certificat de sécurité et un
stockage sécurisé, la combinaison du microcontrôleur MSP430F5419 et de la mémoire
cryptographique AT88SC0808CA se verra attribuer un rendement de 1 pour ce critère.
Dimension : Les dimensions du microcontrôleur sont de 16,2mm x 16,2mm x 1,6mm. Celle
de la mémoire cryptographique sont de 1,75mm x 5,05mm x 6,2mm. Lorsque jumelées,
on obtient un volume total de 474,69 mm3 .
Prix : Ce microcontrôleur se détaille à 4,55$ et la mémoire cryptographique à 0,66$. Le prix
total est donc de 5,21$.
Consommation électrique : Ce microcontrôleur a une consommation en mode veille de 9,4nw.
Capacité de Stockage : Une capacité de stockage acceptable de 1Ko a été fixée pour le
−x
dispositif du portefeuille. En appliquant la formule 1 − e 1 à la capacité de stockage
de la cryptomemory, soit 1Ko, on obtient un rendement de 0,63.
6.3.1.2
Module de communication NFC du portefeuille : MLX90121
L’évaluation du module de communication NFC qui sera intégré à l’intérieur des téléphones cellulaires repose sur les critères suivants :
– dimensions ;
– prix ;
– consommation électrique ;
– taux de transfert de données.
Dimensions : Le MLX90121 possédant des dimensions de 8,20mm x 7,50mm x 2,13 mm, son
volume est donc égal à 131 mm3 .
Prix : Le prix du MLX90121 est de 3,53$.
Consommation électrique : Le MLX90121 devant être embarqué à l’intérieur des téléphones
cellulaires, celui-ci devra utiliser l’alimentation fournie par ces derniers. Ce dispositif
fonctionnant à une tension de 3,7V (La tension maximale pouvant être délivrée par une
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
45
batterie de téléphone cellulaire typique) et à un ampérage de 3 µA en mode veille, sa
consommation calculée à partir de l’équation P = V I est de 0,01mW.
Taux de transfert : Ce dispositif permet une vitesse de transfert allant jusqu’à 424 kbits/s et
est compatible avec les protocoles ISO 14443-B, ce qui exclue l’utilisation du protocole
FeliCa(Norme ISO 14443-C), mais qui permet l’utilisation du protocole Mifare(ISO
14443-A et B). Cette caractéristique vaut donc au dispositif de Melexis un rendement
−x(Kbits/sec)
400
.
de 0,65 lorsque testée dans la formule 1 - e
6.3.1.3
Évaluation des dimensions
Le volume total des composantes à intégrer à l’intérieur des téléphones cellulaires correspond à la somme des dimensions du microcontrôleur et du module de communication
−x
NFC. Pour ce concept, le volume est de 605,69mm3 . Lorsqu’utilisé dans la formule e 2000 , le
rendement de cette solution est de 0,73.
6.3.1.4
Évaluation du prix
Le prix total des composantes à intégrer à l’intérieur des téléphones cellulaires correspond
à la somme des prix d’achat du microcontrôleur et du module de communication NFC. Pour
−x
ce concept, le prix total est de 8,74$. Lorsqu’utilisé dans la formule e 30 , le rendement de
cette solution est de 0,75.
6.3.1.5
Évaluation de la consommation électrique
La puissance totale nécessaire pour que le système soit fonctionnel est égale à la somme des
puissances nécessaires pour que toutes les composantes présentes dans cette solution soient
opérationnelles. Pour ce concept, la puissance nécessaire est de 0.019 mW. Lorsqu’utilisée
−x
dans la formule e 0,54 , le rendement de cette solution est de 0.96.
6.3.2
Volet bornes
6.3.2.1
Microcontrôleur de la borne : Atmel AT91SO100
L’évaluation du microcontrôleur AT91SO100 d’Atmel qui sera à l’intérieur des bornes
repose sur les critères suivants :
– sécurité ;
– prix ;
– dimensions.
Sécurité : Le microcontrôleur AT91SO100 d’Atmel étant conçu pour être utilisé dans des
dispositifs ou des bornes de paiements, il possède des caractéristiques de sécurités très
élevées dont une gestion complète du chiffrement et une mémoire sécurisée intégrée
au microcontrôleur. Cette solution, selon l’échelle préétablie, se voit donc attribuer un
rendement de 1.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
46
Prix : Le prix de ce microcontrôleur est établi à 6,50$.
Dimensions : Les dimensions du microcontrôleur sont de 15mm x 15mm x 1,5mm ou
0,281cm3 .
6.3.2.2
Émetteur-Récepteur cellulaire de la borne : Q2686 Wavecom de Sierra
Wireless
L’évaluation de l’émetteur récepteur cellulaire Q2686 de Sierra Wireles qui sera à l’intérieur des bornes repose sur le critère suivant :
– prix ;
– dimensions.
Prix : Le prix de ce module pour une commande de 100 est de 78,11$
Dimensions : Les dimensions de ce module sont de 40,0mm x 32.2mm x 4,0mm ou 5,184cm3 .
6.3.2.3
Mémoire de la borne : S29AL016M de Spansion
L’évaluation de la mémoire NAND01G-B2B de Numonyx qui sera intégrée à l’intérieur
des bornes repose sur les critères suivants :
– prix ;
– dimensions ;
– capacité de stockage.
Prix : Le prix de cette mémoire est de 1,94$.
Dimensions : Les dimensions de la mémoire sont de 1,2mm x 12,1mm x 20,2mm ou 0,293cm3 .
Capacité de stockage : La capacité de stockage minimale idéale avait été définie à 64Mo.
Cette solution ne possède qu’un volume de stockage de 16Mo vu l’incapacité du mi−x
crocontrôleur à en gérer plus. En utilisant cette valeur dans la formule 1 − e 64 , nous
trouvons un rendement de 0,22.
6.3.2.4
Module de communication NFC de la borne : MLX90121
L’évaluation de ce dispositif a déjà été effectuée à la section 6.2.2.4.
6.3.2.5
Évaluation des dimensions
Le volume total des composantes à intégrer à l’intérieur des bornes correspond à la somme
des dimensions du microcontrôleur, du module de télécommunication cellulaire, de la mémoire et du module de communication NFC. Pour ce concept, le volume est de 5,889cm3 .
−x
Lorsqu’utilisé dans la formule e 20 , le rendement de cette solution est de 0,74.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.3.2.6
47
Évaluation du prix
Le prix total des composantes à intégrer à l’intérieur des bornes correspond à la somme des
prix d’achat du microcontrôleur, du module de télécommunication cellulaire, de la mémoire et
du module de communication NFC. Pour ce concept, le prix total est de 90,08$. Lorsqu’utilisé
−x
dans la formule e 150 , le rendement de cette solution est de 0,55.
6.3.3
Volet serveurs
6.3.3.1
Unité de stockage du serveur : Xserve d’Apple et V-Trak E Class de
Promise Technology
L’évaluation de l’unité de stockage du serveur reposera sur les critères suivants :
– puissance de traitement ;
– capacité de stockage ;
– prix.
Puissance de traitement : Le serveur Xserve d’Apple a reçu une cote de 64 au test CFP2006
−x
de l’organisme SPEC. En utilisant cette valeur dans la formule 1 - e 50 , nous trouvons
un rendement de 0,72.
Capacité de stockage : Le réseau de stockage externe V-Trak E Class de Promise technilogy
est livré avec 16 disques durs d’un terra octets. Cependant, étant donné que nous
utiliserons une configuration en RAID 1 afin d’assurer la redondance des données, la
−x
capacité utilisable sera de 8To. En utilisant cette valeur dans la formule 1 - e 10 , nous
trouvons un rendement de 0,55.
Prix : Le prix du serveur Xserve est de 7398$ et celui de l’unité de stockage de 11999$.
Cependant, nous aurons besoin de deux serveurs Xserve afin d’assurer la redondance
de l’unité de traitement. Par contre, une unité de stockage sera suffisante, car les disques
durs, l’alimentation et les contrôleurs RAID sont déjà en double dans ce modèle. Le
−x
prix total s’élèvera donc à 26795$. En utilisant cette valeur dans la formule e 150000 , nous
trouvons un rendement de 0,84.
6.3.3.2
Hébergement du serveur : iWeb.ca
Cette solution a été évaluée à la section 6.2.3.2
6.4
Concept 3
le concept 3 est composé comme suit : le volet portefeuille est constitué du microcontrôleur ADUC7019BCPZ62I et du module de communication NFC PN511. Le volet borne
comprend le microcontrôleur OMAPL137ZKBT3, de l’émetteur-récepteur cellulaire TC65i
Wireless Module, de la mémoire Serial NAND MT29F1G01ZACHC et du module de communication NFc SM130. Le volet serveur lui est constitué de l’unité de stockage Sun Fire
X4540 et du service d’hébergement Fastservers.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
48
6.4.1
Volet portefeuille
6.4.1.1
Microcontrôleur du portefeuille : ADUC7019BCPZ62I d’Analog Device
L’évaluation du microcontrôleur ADUC7019BCPZ62I d’Analog Device qui sera à l’intérieur des téléphones cellulaires repose sur les critères suivants :
– sécurité ;
– dimensions ;
– prix ;
– consommation électrique ;
– capacité de stockage.
Sécurité : Ce microcontrôleur sera programmé pour un chiffrement hybride symétrique /
asymétrique dont les clés sont signées par un certificat de sécurité, mais il ne nous
permet pas un stockage entièrement sécurisé des clés. Selon notre échelle de sécurité,
cette solution se verra donc attribuer un rendement de 0,75.
Dimension : Les dimensions de ce microcontrôleur sont de 6,00mm x 6,00mm x 4,81mm ou
173,16 mm3 .
Prix : Ce microcontroleur est vendu 6,42$ sur le marché.
Consommation électrique : Ce microcontrôleur a une consommation en veille de 0.33 mW
Capacité de Stockage : Une capacité de stockage acceptable de 1Ko a été fixée pour le
−x
dispositif du portefeuille. En appliquant la formule 1 − e 1 à la capacité de stockage
de ce microcontrôleur soit 8Ko, on obtient un rendement de 1.
6.4.1.2
Module de communication NFC du portefeuille : PN511 de NXP
L’évaluation de ce dispositif a déjà été effectuée à la section 6.2.1.2.
6.4.1.3
Évaluation des dimensions
Le volume total des composantes à intégrer à l’intérieur des téléphones cellulaires correspond à la somme des dimensions du microcontrôleur et du module de communication
−x
NFC. Pour ce concept, le volume est de 194,41 mm3 . Lorsqu’utilisé dans la formule e 2000 , le
rendement de cette solution est de 0,90.
6.4.1.4
Évaluation du prix
Le prix total des composantes à intégrer à l’intérieur des téléphones cellulaires correspond
à la somme des prix d’achat du microcontrôleur et du module de communication NFC. Pour
−x
ce concept, le prix total est de 18,91$. Lorsqu’utilisé dans la formule e 30 , le rendement de
cette solution est de 0,53.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.4.1.5
49
Évaluation de la consommation électrique
La puissance totale nécessaire pour que le système soit fonctionnel est égale à la somme des
puissances nécessaires pour que toutes les composantes présentes dans cette solution soient
opérationnelles. Pour ce concept, la puissance nécessaire est de 0,36 mW. Lorsqu’utilisée dans
−x
la formule e 0,54 , le rendement de cette solution est de 0,51.
6.4.2
Volet bornes
6.4.2.1
Microcontrôleur de la borne : Texas Instruments OMAP - L137ZKBT3
L’évaluation du microcontrôleur OMAP-L137ZKBT3 de Texas Instruments qui sera à
l’intérieur des bornes repose sur les critères suivants :
– sécurité ;
– prix ;
– dimensions.
Sécurité : Il avait été défini qu’une sécurité optimale serait assurée par un chiffrement hybride
symétrique/asymétrique dont les clés sont stockées dans une mémoire cryptographique.
Le microcontrôleur OMAP ne permettant pas de stocker de façon entièrement secrète
les clés de chiffrement, il sera cependant programmé afin de chiffrer les donnés dans la
borne. Selon notre échelle de sécurité, cette solution se voit attribuer en rendement de
0,75.
Prix : Le prix de ce microcontrôleur est de 18,93$.
Dimensions : Les dimensions de ce microcontrôleur sont de 17,2mm x 17,2mm x 2,05mm ou
0,606cm3 .
6.4.2.2
Émetteur-Récepteur cellulaire de la borne : TC65i Wireless Module de
Cinterion
Ce module a déjà été traité à la section 6.2.2.2
6.4.2.3
Mémoire de la borne : Serial NAND MT29F1G01ZACHC de Micron
L’évaluation de la mémoire Serial NAND MT29F1G01ZACHC de Micron qui sera intégrée
à l’intérieur des bornes repose sur les critères suivants :
– prix ;
– dimensions ;
– capacité de stockage.
Prix : Le prix de la mémoire est de 3,28$.
Dimensions : Les dimensions de cette mémoire sont de 13mm x 10,5mm x 1mm ou 0,137cm3 .
Capacité de stockage : La capacité de stockage acceptable avait été définie à 64Mo. Cette
−x
solution possède une capacité d’un Go. En utilisant cette valeur dans la formule 1−e 64 ,
nous trouvons un rendement de 1.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.4.2.4
50
Module de communication NFC de la borne : SM130 de SonMicro
L’évaluation du module de communication NFC qui sera intégré à l’intérieur des bornes
de paiement sans fil repose sur les critères suivants :
– dimensions ;
– prix ;
– taux de transfert de données.
Dimensions : Le SM130 de SonMicro possédant des dimensions de 30,6mm x 37,6 x 13 mm,
son volume est donc égal à 14,95 cm3 .
Prix : Le prix du SM130 est de 22,20$.
Taux de transfert : Ce dispositif permet une vitesse de transfert allant jusqu’à 106 kbits/s et
est compatible avec les protocoles ISO 14443-A, ce qui exclue l’utilisation du protocole
FeliCa(Norme ISO 14443-C), mais qui permet l’utilisation du protocole Mifare(ISO
14443-A et B). Cette caractéristique vaut donc au dispositif de Melexis un rendement
−x(Kbits/sec)
400
.
de 0,23 lorsque testée dans la formule 1 - e
6.4.2.5
Évaluation des dimensions
Le volume total des composantes à intégrer à l’intérieur des bornes correspond à la somme
des dimensions du microcontrôleur, du module de télécommunication cellulaire, de la mémoire et du module de communication NFC. Pour ce concept, le volume est de 19,59cm3 .
−x
Lorsqu’utilisé dans la formule e 20 , le rendement de cette solution est de 0,38.
6.4.2.6
Évaluation du prix
Le prix total des composantes à intégrer à l’intérieur des bornes correspond à la somme des
prix d’achat du microcontrôleur, du module de télécommunication cellulaire, de la mémoire et
du module de communication NFC. Pour ce concept, le prix total est de 94,36$. Lorsqu’utilisé
−x
dans la formule e 150 , le rendement de cette solution est de 0,53.
6.4.3
Volet serveurs
6.4.3.1
Unité de stockage du serveur : Sun Fire X4540 Server de Sun Microsystems
L’évaluation de cette unité de stockage a déjà été traitée à la section 6.2.3.1
6.4.3.2
Hébergement du serveur : Fastservers
L’évaluation du service d’hébergement reposera sur les critères suivants :
– Frais d’utilisation.
– Bande passante.
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
51
Frais d’utilisation : Le fournisseur Fastservers offre le service d’hébergement incluant 1000
−x
Go de transfert pour $875 par mois. En utilisant la formule e 2000 , nous obtenons un
rendement de 0,66.
Bande passante : L’offre de service ci-haut inclut une bande passante de 1 Mbit. En utilisant
−x
la formule 1 − e 10 , nous obtenons un rendement de 0,10.
6.5
Synthèse des résultats
Tab. 6.2 –
Critère d’évaluation
4.3 Volet Portefeuille
Contrôleur
Sécurité
Dimensions [mm3 ]
Prix [$]
Consommation électrique [mW]
Capacité de stockage [Ko]
Module de communication
sans fil du portefeuille
Dimensions [mm3 ]
Prix [$]
Consommation électrique [W]
Taux de transfert [kb/s]
4.4 Volet Bornes
Microcontrôleur
Sécurité
Prix ($)
Dimensions [cm3 ]
Émetteur-Récepteur
Cellulaire
Prix [$]
Dimensions [cm3 ]
Mémoire
Prix [$]
Dimensions [cm3 ]
Capacité [Mo]
Durabilité [cycles]
Module de communication
sans fil des bornes
Dimensions [cm3 ]
Prix [$]
Taux de transfert [Kb/s]
4.6 Volet Serveur
Unité de stockage
Puissance de traitement [Mo/s]
Capacité de stockage [To]
Prix [$]
Hébergement
Frais d’utilisation [$/mois]
Bande passante [mbit/s]
Synthèse des résultats
Concept 1
Concept 2
Concept 3
AT89C5130A +
Cryptomemory
1
235
7,76
0.064
1
PN511
MSP430F5419 +
Cryptomemory
1
420
4,55
0.009
1
MLX90121
ADUC7019BCPZ62I
21,25
12,49
0,03
424
131
3,53
0,01
424
21,25
12,49
0,03
424
S3C2410A+
Cryptocompanion
1
11,02
0,282
TC65i
AT91SO100
OMAP
1
6,50
0,281
Q2686
0,75
18,93
0,606
TC65i
49,95
3,915
NAND01G-B2B
4,50
0,293
1000
100000
MLX90121
78,11
5,152
S29AL016M
1,94
0,293
16
100000
MLX90121
49,95
3,915
MT29F1G01ZACHC
3,28
137
1000
100000
SM130
0,131
3,53
424
0,131
3,53
424
14,96
22,20
106
Sun Fire X4540
89
12
43990
iWeb.ca
467,10
10
Xserve + V-Trak
64
8
26795
iWeb.ca
467,10
10
Sun Fire X4540
89
12
43990
Fastservers
875,00
1
0,75
174
6,42
0.33
8
PN511
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
6.6
52
Matrice de décision
Tab. 6.3 –
Critère d’évaluation
4.3 Volet Portefeuille
Général
4.3.2 Prix
4.3.3 Dimensions
4.3.4 Consommation électrique
Sous-total
Microcontrôleur
4.3.6 Sécurité
4.3.7 Capacité de stockage
Sous-total
Module de communication
4.3.8 Taux de transfert
Sous-total
4.4 Volet Bornes
Général
4.4.2 Prix
4.4.3 Dimensions
Sous-total
Microcontrôleur
4.4.5 Sécurité
Sous-total
Mémoire
4.4.7 Capacité de stockage
4.4.8 Durabilité
Sous-total
Module de communication
4.4.9 Taux de transfert
Sous-total
4.4 Volet Serveurs
Unité de stockage
4.6.2 Puissance de traitement
4.6.3 Capacité de stockage
4.6.4 Prix
Sous-total
Hébergement
4.6.5Frais d’utilisation
4.6.6Bande passante
Sous-total
Total
Matrice de décision
Pond.(%)
45
23
5
11
7
23
17
12
5
17
5
5
5
35
6
3
3
6
9
9
9
15
9
6
15
5
5
5
20
10
7
2
1
10
10
4
6
10
100
Concept 1(%)
Concept 2(%)
Concept 3(%)
2,55
9,68
5,88
18,11
3,75
8,03
6,72
18,50
2,65
9,90
3,57
16,12
12
3,15
15,15
12
3,15
15,15
9
5,00
14,00
3,26
3,26
3,26
3,26
3,26
3,26
1,89
2,37
4,26
1,65
2,22
3,37
1,59
1,14
2,73
9,00
9,00
9,00
9,00
6,75
6,75
9,00
3,79
12,79
1,99
3,79
5,78
9,00
3,79
12,79
3,26
3,26
3,26
3,26
1,16
1,16
5,81
1,4
0,75
7,96
5,04
1,1
0,84
6,98
5,81
1,4
0,75
7,96
3,25
3,79
7,04
82,52
3,25
3,79
7,04
74,03
2,64
0,57
3,21
69,22
Chapitre 7
Concept retenu
Dans ce chapitre sera exposée la solution finale qui a été choisie par notre équipe en
fonction de l’évaluation des solutions présentées au chapitre 6. D’après les critères d’évaluation
que nous avons établis, c’est cette solution qui répond le mieux aux objectifs du projet
MÉTeC. Le tableau 7.1 présente l’évaluation complète de cette solution. Par ailleurs, la figure
7.1 présente le système dans son ensemble. Elle précise également les différentes solutions
choisies pour chacun des sous problèmes et comment tous les dispositifs utilisés se trouvent
interreliés.
7.1
Évaluation du concept final
Tab. 7.1 –
Concept final
Critère d’évaluation
4.3 Volet Portefeuille
Général
4.3.2 Prix
4.3.3 Dimensions
4.3.4 Consommation électrique
Sous-total
Microcontrôleur
4.3.6Sécurité
4.3.7 Capacité de stockage
Sous-total
Module de communication
4.3.8 Taux de transfert
Sous-total
4.4 Volet Bornes
Général
4.4.2
4.4.3
Sous-total
Microcontrôleur
4.4.5 Sécurité
Sous-total
Mémoire
4.4.7 Capacité de stockage
Suite à la page suivante
53
Valeur
Pond.(%)
20,25$
255,44mm3
0,094mW
-
2,55
9,68
5,88
18,11
1
1Ko
-
12
3,15
15,15
424Kbits/s
-
3,26
3,26
69,00$
4,692cm3
-
1,89
2,37
4,26
1
-
9
9
1000Mo
9
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
Critère d’évaluation
4.4.8 Durabilité
Sous-total
Module de communication
4.4.9 Taux de transfert
Sous-total
4.4 Volet Serveurs
Unité de stockage
4.6.2 Puissance de traitement
4.6.3 Capacité de stockage
4.6.4 Prix
Sous-total
Hébergement
4.6.5Frais d’utilisation
4.6.6Bande passante
Sous-total
Total
7.2
54
Valeur
100000 cycles
-
Pond.(%)
3,79
12,79
424Kbits/s
-
3,26
3,26
89
12To
43990$
-
5,81
1,4
0,75
7,96
467,10$/mois
10Mbits/s
-
3,25
3,79
7,04
82,52
Description du concept final
Dans les prochains paragraphes seront exposées les différentes composantes choisies pour
le concept final ainsi que leur rôle dans le système MÉTeC.
7.2.1
Volet paiement
Dans un premier temps, la recherche de technologie de télécommunications nous a permis
de découvrir le NFC. Cette technologie de RFID possède toutes les caractéristiques de portée
et de temps de connexion nécessaires à l’élaboration d’un système de paiement. De plus,
l’existence de protocoles de paiement tel que Mifare et FeliCa est un énorme avantage du
NFC sur les autres technologies. Pour ces raisons, c’est sur ce type de communication que
notre choix s’est arrêté.
7.2.2
Volet portefeuille
Pour permettre aux téléphones cellulaires d’offrir toutes les nouvelles fonctionnalités relatives au système MÉTeC, il est nécessaire d’intégrer un microcontrôleur capable de gérer
une mémoire et d’entretenir une communication constante avec le contrôleur du téléphone
et avec le module de communication sans fil NFC. Pour cette tâche, nous avons choisi le
microcontrôleur AT89C5130A d’Atmel. Ce dispositif possède des ports UART, SPI et TWI
pour communiquer avec les autres modules à l’intérieur des cellulaires.
Ainsi, le microcontrôleur de la compagnie Atmel communiquera au moyen du port UART
avec le contrôleur du cellulaire pour permettre les fonctions d’affichage et de confirmation à
l’aide d’un NIP pour les montants de plus de 5$.
La connexion SPI servira, pour sa part, à communiquer avec le module de communication
sans fil PN511 de NXP. Le PN511 est un dispositif dit passif, c’est-à-dire qu’il est en état
de veille tant et aussi longtemps qu’il n’est pas excité par un émetteur. Lorsque celui-ci se
connecte à une borne, il envoie un signal d’interruption au microcontrôleur qui peut ensuite
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
55
gérer la transaction en échangeant des informations avec la borne. Le PN511 est compatible
avec les protocoles Mifare et FeliCa. Dans ce cas-ci, on se doit de choisir le protocole Mifare
puisque le MLX 90121 (Voir section 7.2.3) ne supporte pas FeliCa.
Pour sécuriser les transactions, il est essentiel de protéger l’accès aux clés de chiffrement
avec un dispositif prévu à cet effet. Ainsi, la Cryptomemory d’Atmel permet à notre concept
final d’être très sécuritaire, car les clés de chiffrement et le solde de l’utilisateur peuvent être
contenus à l’intérieur de cette mémoire spécialisée. Elle communiquera avec le microcontrôleur
à l’aide d’une connexion TWI.
Toute cette partie du système fonctionne à partir de la batterie de 3,7 volts du cellulaire.
7.2.3
Volet bornes
Afin de pouvoir recevoir le paiement en provenance des cellulaires, les bornes doivent
intégrer un minimum de composantes. D’abord, notre concept final comprend le microcontrôleur S3C2410A de Samsung. Celui-ci permet les connexions UART, SPI, I2C et parallèles
qui sont nécessaires pour communiquer avec les autres modules présents dans les bornes. La
connexion UART sert à l’échange avec le module de communication NFC MLX 90121, la
connexion SPI à faire le lien avec l’émetteur-récepteur cellulaire Cinterion TC65i, le port I2C
sert à communiquer avec le Cryptocompanion d’Atmel et le port parallèle sert à échanger
des données avec la mémoire Numonyx NAND01G-B2B.
Le MLX 90121, lorsqu’utilisé dans le mode actif, produit un champ d’environ 10 cm tout
autour de son boîtier. Ceci permet d’activer un dispositif passif qui entrerait dans cette zone.
Ce dispositif est compatible uniquement avec le protocole Mifare et c’est pour cette raison
que nous utiliserons ce protocole.
Pour ce qui est de l’émetteur-récepteur cellulaire Cinterion TC65i, celui-ci fonctionne sur
le réseau GPRS qui est très répandu et standardisé. De plus, il permet une sécurité accrue
puisqu’il a la capacité de gérer lui-même les connexions sécurisées en HTTPS, SSL et PKI.
C’est ce dispositif qui permettra une connexion avec les serveurs du consortium.
Le Cryptocompanion, de son côté, permet le stockage sécuritaire des clés de chiffrement.
Finalement, la mémoire de Numonyx permet le stockage des données transactionnelles en
attendant que celles-ci soient téléchargées vers les serveurs du consortium.
Tous ces dispositifs seront alimentés par une source de courant continu de 5V.
7.2.4
Volet serveurs
L’unité de traitement retenue est le Sun Fire X4540. Ce module tout-en-un est doté à la
fois d’une puissante unité de traitement et de 48 baies de stockage sur disque dur. L’unité
de traitement est composée de deux processeurs AMD Opteron 2,7GHz et dispose de 64Go
de mémoire vive. Afin d’assurer un service sans interruptions en cas de défaillance du bloc
d’alimentation, cette unité dispose d’une alimentation redondante. Ce serveur est livré avec un
disque dur de 250Go dans chacune de ses 48 baies, ce qui porte sa capacité totale à 12To. Afin
d’assurer la redondance des données et de l’unité de traitement, nous utiliserons deux unités
Sun Fire X4540 configurées en RAID 1. La capacité totale utilisable sera donc de 12To. Les
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
56
serveurs seront connectés au réseau du service d’hébergement via un port Ethernet Gigabyte.
Le service d’hébergement choisi, iWeb.ca, nous fournira 8 baies pour nos installations et nous
disposerons d’une bande passante de 10Mbits/s. La limite de transfert de données est établie
à 1To/mois.
7.3
Spécification sur les coûts
Pour ce qui est du volet portefeuille, le concept retenu nous donne une valeur de 20,25$
pour l’achat des dispositifs à inclure dans chaque téléphone cellulaire. En considérant qu’il y
a environ 3 millions d’utilisateurs de téléphones cellulaires au Canada et que l’introduction
du dispositif à l’intérieur de 5% de la totalité des appareils pour la première année est un
objectif raisonnable, cela nous donne un sous-total de 3037500$ pour la première année. Dans
le cas de la borne, le prix d’achat des dispositifs internes s’élève à 69,00$. En supposant une
production initiale de 5000 bornes, on trouve un sous-total de 345000$ pour la première
année. Finalement, le coût d’achat initial des serveurs est de 43 990 $. À ce montant, il faut
ajouter un total de 467,10$ par mois pour l’hébergement de ceux-ci. Le sous-total pour les
serveurs pour la première année est donc de 49595,20$. Le tout nous donne un grand total
d’environ 3,5 millions de dollar pour les coûts matériels de la première année de service du
système. Ce total n’inclue toutefois pas les frais de production et d’installation des bornes,
les frais d’installation des dispositifs à l’intérieur des appareils cellulaires et les frais d’achat
de serveurs supplémentaires.
7.4
Diagramme fonctionnel du concept final
La figure 7.1 présente le diagramme des systèmes présents dans le concept retenu.
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
Fig. 7.1 – Concept retenu
57
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20presentations/Wavecom%20Q26%20Family%20Wireless%20CPUs%20-%20GSMGPRS%20EDGE%20WCDMA%20HSPA%20CDMA%202000.pdf
Annexe A
Liste des sigles et des acronymes
AMD
Advanced Micro Devices
ARM
Acorn RISC Machines
DIP
Dual In-Line Package
DSP
Digital Signal Processor
ECC
Error Correction Coding ou Error Checking and Correcting
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EEPROM Electrically-Erasable Programmable Read-Only Mémory
GPRS
General Packet Radio Service
GSM
Global System for Mobile communications
HTTPS
HyperText Transfer Protocol Secured
I2C
Inter Integrated Circuit
IrDA
Infrared Data Association
MÉTeC
Monnaie Électronique par Téléphonie Cellulaire
NFC
Near Field Communication
PKI
Public Key Infrastructure
RAM
Random Acces Memory
RAID
Redundant Array of Independent Disks
RFID
Radio-Frequency Identification
SATA
Serial Advanced Technology Attachment
SIM
Subscriber Identity Module
SOIC
Small-Outline Integrated Circuit
SPEC
Standard Performance Evaluation Corporation
SRAM
Static Random Access Memory
SPI
Serial Peripheral Interface
SSL
Secure Sockets Layer
TSSOP
Thin-Shrink Small Outline Package
TWI
Two Wire Interface
UART
Universal Asynchronous Receiver Transmitter
UMTS
Universal Mobile Telecommunications System
61
ANNEXE A. LISTE DES SIGLES ET DES ACRONYMES
USART
USB
USCI
VLIW
Universal Synchronous / Asynchronous Receiver Transmitter
Universal Serial Bus
Universal Serial Communication Interface
Very Long Instruction Word
62
Annexe B
Figures complémentaires
Fig. B.1 – Fonctionnement du dispositif Melexis 90121 [21]
63
ANNEXE B. FIGURES COMPLÉMENTAIRES
Fig. B.2 – Fonctionnement du dispositif PN511 de NXP [26]
Fig. B.3 – Fonctionnement du dispositif Microread de Inside Contactless
[19]
64

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