Numérique et sciences informatiques (spécialité) · TerminaleBac
Systèmes sur puce : exercices corrigés de Terminale NSI
Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Une carte à puce est un petit ordinateur : processeur, RAM qui s'efface hors alimentation, ROM qui contient le système, EEPROM qui conserve les données.
- Son système d'exploitation (COS) joue les mêmes rôles qu'un autre, mais avec des ressources très limitées, des exigences de sécurité accrues et sans interface graphique.
- Trois grandes familles d'attaques matérielles : non invasives (temps, consommation), invasives (carte détruite), par faute (perturbation volontaire).
- Pour chaque exercice : identifier la ressource ou la menace concernée, appliquer la propriété du cours, vérifier l'ordre de grandeur du résultat.
Comment utiliser ces exercices
Ces exercices portent sur le thème « Des circuits aux systèmes sur puces » du programme de Terminale NSI1. Ils sont classés du plus simple au plus exigeant. Cherche d'abord seul(e) avec ton cours sous les yeux, puis ouvre les indices un par un, et enfin compare ta réponse à la correction. Dans une correction, chaque étape correspond à une action précise : si tu bloques, repère l'étape où ton raisonnement diverge.
Rappels utiles avant de commencer
Les exercices à traiter
Les exercices
Exercice 1 Quelle mémoire pour quel usage ?
Une carte à puce contient trois types de mémoire : RAM, ROM et EEPROM2. Pour chacun des besoins suivants, indique la mémoire la plus adaptée et justifie en une phrase.
- Stocker le code du système d'exploitation, écrit en usine.
- Conserver un solde ou un compteur qui doit survivre au retrait de la carte.
- Garder les résultats intermédiaires d'un calcul pendant que la carte est dans le lecteur.
Indice 1
Demande-toi pour chaque besoin : faut-il que la donnée survive à la coupure d'alimentation ? Faut-il pouvoir la modifier ?
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Besoin 1 : le système d'exploitation est enregistré en usine et n'a pas vocation à changer, c'est le rôle de la ROM2.
Besoin 2 : une donnée qui doit rester disponible après redémarrage et qui peut être modifiée relève de l'EEPROM, qui conserve ses données sans alimentation2.
Besoin 3 : un résultat temporaire sert seulement le temps de l'utilisation. La RAM, mémoire de travail dont le contenu disparaît au retrait de la carte, convient2.
Le critère de choix est double : durée de vie de la donnée (temporaire ou durable) et possibilité de la modifier (code figé ou donnée évolutive).
Exercice 2 Que reste-t-il après le retrait de la carte ?
Léa insère sa carte dans un lecteur, effectue une opération, puis retire la carte. Indique, pour chaque affirmation, si elle est vraie ou fausse et corrige-la si besoin.
- A. Le contenu de la RAM est conservé jusqu'à la prochaine insertion.
- B. Le système d'exploitation reste disponible, car il est dans la ROM.
- C. Une donnée écrite en EEPROM pendant l'opération est effacée au retrait.
Indice 1
Relis les propriétés de chaque mémoire : qui garde ses données sans courant ?
Indice 2
Pour B, souviens-toi de l'endroit où le système d'exploitation est enregistré en usine.
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Affirmation A : fausse. Les données de la RAM sont perdues quand la carte est retirée du lecteur2.
Affirmation B : vraie. Le système d'exploitation est préenregistré en ROM en usine2, il ne dépend donc pas de l'alimentation.
Affirmation C : fausse. L'EEPROM conserve les données qui y sont inscrites même quand la carte n'est plus alimentée2. La donnée sera encore là à la prochaine insertion.
Seule la RAM est volatile parmi ces trois mémoires. Retiens la phrase : RAM = travail temporaire, ROM = système figé, EEPROM = données durables.
Exercice 3 Bilan de la mémoire non volatile
Une carte fictive possède 4 Ko de RAM, 64 Ko de ROM et 32 Ko d'EEPROM. Quelle quantité de mémoire non volatile (qui conserve son contenu sans alimentation) la carte offre-t-elle, en Ko ? On prend en compte la ROM et l'EEPROM, qui gardent leur contenu hors alimentation2.
Indice 1
La RAM perd ses données hors alimentation : elle ne compte pas.
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Écarte la RAM, dont les données disparaissent hors alimentation2.
Additionne la ROM et l'EEPROM : .
Écris le résultat avec l'unité : Ko.
La carte offre 96 Ko de mémoire non volatile, dont seuls 32 Ko sont réinscriptibles : l'application ne peut donc modifier que cette part.
Exercice 4 Le budget de RAM d'une application
La RAM de la carte fictive précédente fait 4 Ko, soit octets. Une application y réserve trois tampons de octets chacun, plus une pile de octets. Combien d'octets de RAM restent libres pour le système d'exploitation ?
La RAM est la mémoire de travail de la carte2, et les limitations matérielles y sont fortes2.
Indice 1
Calcule d'abord la mémoire totale réservée par l'application.
Indice 2
Soustrais ensuite cette valeur de la taille totale de la RAM.
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Mémoire des tampons : octets.
Mémoire réservée au total : octets.
Mémoire restante : octets.
Il reste 1536 octets. Sur une carte, une application gourmande en RAM laisse très peu de marge au système : c'est une illustration concrète de contraintes matérielles exacerbées2.
Exercice 5 Durée d'un échange avec le lecteur
La carte communique avec le lecteur selon un protocole normalisé, souvent celui de la norme ISO 78162. On suppose, pour l'exercice, un débit de bits par seconde (valeur choisie pour le calcul). Quelle durée faut-il pour transmettre une réponse de octets, sachant qu'un octet vaut 8 bits ?
Indice 1
Convertis d'abord les octets en bits.
Indice 2
Durée = quantité de bits divisée par débit.
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Convertis : bits.
Divise par le débit : .
Calcule : seconde.
La réponse prend 0,2 s. Avec un débit si modeste, la quantité de données échangées avec le lecteur reste un paramètre à surveiller.
Exercice 6 Deviner un code PIN au hasard
Une carte fictive protège un accès par un code à 4 chiffres (chaque chiffre de 0 à 9). Un attaquant tente un code au hasard. Quelle est la probabilité de réussir en trois essais différents, sachant que la carte bloque l'accès après trois erreurs ? Donne le résultat sous forme décimale.
La sécurité d'une carte repose à la fois sur des techniques matérielles et sur des éléments logiciels spécifiques3 : ici, c'est le logiciel qui limite le nombre d'essais.
Indice 1
Compte d'abord le nombre total de codes possibles : 10 choix pour chacun des 4 chiffres.
Indice 2
Trois essais différents couvrent trois codes parmi tous les codes possibles.
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Nombre de codes possibles : .
Trois essais distincts testent trois codes différents, chacun équiprobable.
Probabilité de réussite : .
La probabilité est de 0,0003, soit 0,03 %. Limiter le nombre d'essais rend l'attaque par force brute quasi inefficace.
Exercice 7 Quand le temps de réponse trahit le secret
Une carte fictive, qui ne limite pas le nombre d'essais, vérifie un code à 4 chiffres chiffre par chiffre et s'arrête au premier chiffre faux. Un attaquant mesure le temps de traitement : plus la carte met de temps, plus les premiers chiffres proposés sont justes. Cette technique relève des attaques non invasives par canaux auxiliaires, qui étudient par exemple le temps de traitement d'une commande3.
- Combien d'essais au maximum faut-il avec cette méthode pour retrouver le code, en testant les 10 chiffres possibles pour chaque position ?
- Compare au nombre d'essais d'une recherche exhaustive et donne le rapport.
Indice 1
Avec la mesure du temps, tu peux fixer un chiffre après l'autre.
Indice 2
Pour 10 chiffres possibles par position et 4 positions, compte les essais position par position.
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Par position, au pire essais permettent d'identifier le bon chiffre grâce à la mesure.
Pour 4 positions : essais.
Recherche exhaustive : codes.
Rapport : .
L'attaque est 250 fois moins coûteuse que l'exhaustive, sans abîmer la carte : c'est ce qui rend ces attaques redoutables, et ce qui justifie des logiciels conçus pour que le temps de traitement ne dépende pas du secret.
Exercice 8 Choisir le bon type d'attaque
Pour chaque scénario fictif, nomme la famille d'attaque (non invasive, invasive ou par faute) et indique si la carte reste utilisable ensuite.
- S1. On mesure l'énergie consommée par la carte pendant un calcul pour en déduire des informations sur les données secrètes.
- S2. On dissout l'enveloppe avec un acide pour poser des sondes sur le circuit.
- S3. On perturbe ponctuellement l'alimentation pour provoquer un dysfonctionnement au moment d'une opération sensible.
Indice 1
Demande-toi dans chaque cas si le matériel est détruit.
Indice 2
Pour S3, repère l'idée de provoquer délibérément une erreur.
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S1 : on étudie la consommation d'énergie sans toucher au matériel, c'est une attaque non invasive par canal auxiliaire3. La carte reste utilisable.
S2 : mettre à nu le circuit pour microprober est une attaque invasive ; elle permet de voler l'information mais le matériel est détruit3. La carte n'est plus utilisable.
S3 : perturber l'alimentation pour provoquer un dysfonctionnement est une attaque par faute3. La carte n'a pas forcément besoin d'être détruite.
Le critère de tri est le rapport au matériel : observer sans toucher (non invasive), ouvrir et détruire (invasive), déranger volontairement le fonctionnement (faute).
Exercice 9 Expliquer l'architecture d'un système de carte
Rédige, en une dizaine de lignes, une réponse argumentée aux deux questions suivantes.
- Pourquoi le système d'exploitation d'une carte à puce n'a-t-il pas d'interface graphique ?
- Comment une carte peut-elle accueillir plusieurs applications alors qu'un système fermé n'en supporte qu'un ensemble prédéfini ?
Tu peux citer un exemple de technologie.
Indice 1
Pour la question 1, compare avec le DOS, dont la source de cours fait un rapprochement.
Indice 2
Pour la question 2, pense à la notion de machine virtuelle applicative.
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Question 1 : le système d'exploitation de carte à puce n'est pas conçu pour fournir une interface graphique, tout comme le DOS2. La carte n'a ni écran ni clavier propres ; elle répond à des commandes envoyées par un lecteur.
Question 2 : un système fermé est lié au matériel et prévu pour une application ou un ensemble prédéfini2. À l'inverse, un système post-issuance s'appuie sur une machine virtuelle applicative, dont l'environnement d'exécution est sécurisé et authentifié2.
Exemple : Java Card est un système d'exploitation bâti autour de la technologie Java, où les applications sont chargées comme des applets2. Multos est une autre solution, ouverte et non propriétaire2.
Conclusion de ta réponse : les fonctions du système sont génériques et ne dépendent pas d'une application en particulier2, ce qui permet d'ajouter des applications au-dessus.
Une bonne réponse relie un choix technique (pas d'interface, machine virtuelle) à sa raison (matériel limité, sécurité, besoin de généricité).
Les questions qu'on se pose
Que faut-il vraiment savoir pour le bac sur les systèmes sur puce ?
Le thème figure dans l'intitulé « Des circuits aux systèmes sur puces » du programme de Terminale1. Le programme attend surtout que tu saches reconnaître les composants réunis sur une même puce et expliquer ce que cette intégration apporte en vitesse et en consommation. La carte à puce en est un exemple simple : un processeur et plusieurs mémoires (RAM, ROM, EEPROM) sur un seul circuit2. Le système d'exploitation de la carte et les attaques matérielles3 sont des approfondissements : ils aident à comprendre, mais ils ne sont pas au cœur de l'épreuve.
Quelle est la différence entre ROM et EEPROM ?
La ROM est préenregistrée en usine et contient le système d'exploitation2. L'EEPROM conserve les données même sans alimentation2 et sert à stocker des données qui doivent rester disponibles au redémarrage2. Dans les deux cas, le contenu survit à la coupure de courant, mais seule l'EEPROM sert à stocker des données évolutives.
Pourquoi parler de sécurité à propos d'un simple composant électronique ?
Parce que la carte stocke des données secrètes et qu'elle peut être attaquée de plusieurs façons. Sa sécurité repose sur des techniques matérielles propres et sur des éléments logiciels spécifiques, conçus par les développeurs de système d'exploitation ou d'applets3. Ces trois familles d'attaques montrent qu'il faut protéger la carte à la fois par le matériel et par le logiciel.
Sources
Programme visé : Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques - Classe de Terminale, enseignement de spécialité · Éduscol
- Programmes et ressources en numérique et sciences informatiques - Classe de Terminale, enseignement de spécialité, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
- Système d'exploitation pour carte à puce, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.
- Carte à puce, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.
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