Wir leben in einer Welt, in der wir täglich Smart Cards verwenden, vom Geldabheben am Geldautomaten über die Aktivierung unseres Mobiltelefons bis hin zur Anmeldung bei der Arbeit. Sie sind überall und es ist möglicherweise eine der am häufigsten verwendeten Hardwarekomponenten. Aber was sind Smart Cards und wie funktionieren sie? Lesen Sie weiter, um herauszufinden, wie diese Karten funktionieren.
Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie der Chip in der SIM-Karte Ihres Mobiltelefons, der Kreditkarte Ihres Mobiltelefons oder dem elektronischen Schlüssel des letzten Hotels, in dem Sie übernachtet haben, funktioniert Funktion.
Was ist eine Smartcard?
Eine Smart Card ist eine Plastikkarte, die einen integrierten Schaltkreis enthält. Dieser integrierte Schaltkreis kann ein Sicherheits-Mikrocontroller mit oder ohne internem Speicher sein oder nur einen Speicherchip umfassen. Alle Smart Cards können an einen dedizierten Leser angeschlossen werden, um ihre Daten zu lesen, oder kontaktlos über eine dedizierte Funkschnittstelle.
Smart Cards verfügen über die folgenden Dienstprogramme:
- Sie werden für Kredit- oder Debitkarten verwendet.
- SIM-Karten verschiedener Typen in Smartphones sind Smart Cards.
- Personalausweise in vielen Unternehmen, mit denen sie sich ein- und ausstempeln können.
- Sie dienen dem sicheren Zugang zu privaten Netzwerken.
- Als System zur Verhinderung von Piraterie in Kabel- und Satellitenfernsehdiensten. Derzeit vom Aussterben bedroht.
Wie funktioniert eine Smartcard?
Die meisten Smart Cards sind Speicherkarten, enthalten also keinen integrierten Mikrocontroller und erfordern, dass das Lesegerät die auf der Karte enthaltenen Daten direkt verarbeitet. Es gibt jedoch Varianten, deren integrierte Schaltung einen Mikrocontroller enthält, der in vielen Fällen den klassischen Magnetstreifen ersetzt die sie benutzten
Der in den Smart Cards enthaltene Mikrocontroller unterscheidet sich nicht von jedem anderen Mikrocontroller auf dem Markt. Die in einer einzigen Hardware mehrere KB von . integriert RAM Speicher, mehrere zehn KB ROM-Speicher, der bereits im Ursprung aufgezeichnet wurde, und mehrere KB programmierbarer ROM-Speicher.
Abhängig von der Art der Anwendung und der Sensibilität der Daten wird ein Mikrocontroller implementiert oder nicht, dessen Aufgabe es ist, sicherzustellen, dass auf die im Speicher der Karte enthaltenen Daten nicht illegal zugegriffen wird.
Wie kommuniziert eine Smartcard?
Unabhängig von der Art der Hardware, über die wir sprechen, kommunizieren Smart Cards über 7 verschiedene Pins. Welche sind die folgenden:
- VCC: Da die Smart Cards keine Stromversorgung im Inneren haben, benötigen sie den Kartenleser, um die Karte mit Strom zu versorgen. Dies geschieht über diesen Typ mit einer Spannung von +5 V DC.
- GND : Masseanschluss.
- CLOCK : Das Taktsignal der Smart Card markiert den Impuls, an den die Daten gesendet werden.
- VP: Die Programmierspannung wird verwendet, um die programmierbaren ROM-Daten zu manipulieren, sei es, um neue hinzuzufügen, zu löschen oder zu überschreiben.
- Ich / O: Der Pin, über den Daten zur und von der Smart Card übertragen werden. Da wir ein einzelner Pin sind, haben wir es mit einer seriellen Schnittstelle zu tun.
- Einige Smartcards haben zwei zusätzliche Pins zur Kommunikation mit einem externe USB-Schnittstelle. Obwohl nicht alle Smart Cards diese Pins aktiv haben und sie nur in bestimmten Fällen verwendet werden.
Wie ist der Speicher auf einer Smart Card organisiert?
Einige Smart Cards, die einen Mikrocontroller im Inneren haben, haben daher einen RAM-Speicher, damit dieser Mikrocontroller arbeiten kann. Diese Erinnerung heißt Arbeits-RAM oder Arbeits-RAM und wie herkömmlicher RAM ist es hängt von der empfangsleistung der karte ab , so dass Ihre Daten für immer verloren gehen, sobald die Smart Card aus dem Lesegerät entfernt wird.
Neben dem Arbeitsspeicher enthalten die Smart Cards mit Mikrocontroller ein ROM, in dem sich das Betriebssystem desselben befindet . Dieses ROM ist mehrere Kilobyte lang und die verschiedenen Verschlüsselungs- und Sicherheitsalgorithmen, die vom Mikrocontroller ausgeführt werden sind im Inneren kodiert und für bestimmte Anwendungen unabdingbar. Der RAM ist schreibgeschützt und wird bei der Herstellung in die Smart Card eingebaut. seine Daten können daher nicht geändert werden.
Innerhalb des ROM gibt es einen Bereich, der als geheimer ROM bezeichnet wird , dazu gehören hochsensible Informationen, zu den üblicherweise gespeicherten Daten gehören:
- Das eindeutiger Schlüssel des Herstellers , die für jede hergestellte Karte nur eine gibt und für die vom Mikrocontroller der Karte durchgeführten Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsübungen verwendet wird.
- Das Benutzercodes , die die PIN der Kreditkarte oder des Mobiltelefons enthalten. Bei einigen Smartcard-Modellen befinden sich diese Daten im programmierbaren ROM. Das macht sie weniger sicher.
- A Geheim Code , die verwendet wird, um Duplikate und Fälschungen der Karte zu vermeiden.
Der letzte Speicher ist das programmierbare ROM, eine Art ROM, die durch elektrische Signale neu beschrieben werden kann. Wir stehen also vor einem EEPROM-Speicher. Nicht alle Chipkartenleser haben die Fähigkeit, programmierbares ROM zu manipulieren, aber andere tun dies. Ein Geldautomat verfügt beispielsweise über diese Kapazität, ein einfacher USB-Leser jedoch nicht.
Smartcard-Typen
Derzeit finden wir zwei Arten von Smart Cards, die täglich von Hunderten Millionen Menschen auf der ganzen Welt massiv verwendet werden.
Die erste Art von Smartcards sind diejenigen, die dem ISO 7816-Standard entsprechen, aber Speicherkarten sind und enthalten können ein ROM programmierbar zwischen 1 Kbit und 1 Mbit an Informationen die über eine I2C-EEPROM-Schnittstelle programmiert werden können, von denen zwischen 3 Kbit-64 Kbit dem sicheren Segment entsprechen, auf das die Schnittstelle nicht zugreifen kann. Unter denen, die dem ISO 7816-Standard folgen, sind Smart Cards mit integriertem Mikrocontroller . In diesem Fall sind die Informationen, die Ihr programmierbares ROM speichern kann, normalerweise nicht höher als 144 KB , da Sie Platz für den Mikrocontroller lassen müssen.
Der dritte Typ sind Kontaktlose Karten, die ISO 7816 nicht verwenden und verwenden normalerweise proprietäre Protokolle für die Datenübertragung. Diese Karten übertragen Daten drahtlos über eine Ultrahochfrequenz-Funkschnittstelle, daher benötigen sie keine Verbindung zu einem Kartenleser und verwenden die Pins nicht für die Kommunikation.
Und zum Abschluss haben wir diejenigen, die spezielle Mikrocontroller für verschiedene Typen integriert haben und die über viel spezifischere und konkretere Dienstprogramme verfügen. Darunter sind Fingerabdruck-Lesesysteme und biometrische Systeme zur Flüssigkeitsanalyse. Sie haben also auch Anwendungen in der Medizin, diese unterscheiden sich zwar offenbar von den klassischen Smart Cards, ihre Funktionsweise ist dieselbe.
