Современные информационные технологии/ 2. Вычислительная техника и программирова­ние

 

 К.ф.-м.н. Искакова А.С., Илипов М.М.

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахстан

О некоторых технических особеностях карт и бесконтактных устройств

Использование контактов в традиционной электронной карточке создает проблемы при использовании, а иногда даже является неизбежным недостатком во многих потенциальных областях применения чип-карт. Работа электронных карт, полностью зависит от качества и надежности контактов, необходимых для подачи питания и обмена данными.

Бесконтактные карты представляют практически неограниченные возможности  и удобства в обращении. Если устранить использование контактов, электронная карточка может стать чрезвычайно надежной и сможет переносить воздействие самых тяжелых условий и агрессивных сред: непогоду, высокие температуры, химические активные вещества.

Возможность бесконтактной связи, причем на некотором расстоянии, позволяет осуществлять обмен информацией даже « в движении», например в случае идентификации лиц, проходящих через открытую дверь.

Изначально чип-карты (телефонные, банковские и т.п.), изобретенные во Франции, выполнялись по стандарту AFNOR. Этот стандарт называют также «смещенные контакты».Затем появились международные стандарты ISO 7816, определяющее центральное расположение контактов микромодуля с дополнительным разворотом его на 1800. Топология «Международной Организации по Стандартизации» (ISO) выделяет для микромодуля место между зоной, отведенной на обороте магнитным полоскам, и зоной на лицевой стороне, предназначенной для размещения текста, выполняемого тиснением, который при совершении сделок может быть скопирован продавцом на квитанцию (слип) при помощи специального устройства.

На самом деле иногда возможно разместить микромодуль и магнитные дорожки в одной и той же зоне, как это было сделано, например, на кредитных карточках VISA. Но при этом пользоваться ими приходилось очень аккуратно – рекомендация ISO не давала никакого преимущества, так как микромодуль, размещенный по центру,все равно попадал в зону неиспользуемой теперь дорожки Т 2.

Таким образом, стандарт определяет и нумерацию контактов микромодулей, которые могут включать в себя до восьми контактов, расположенных согласно рис. 1. Из них два контакта зарезервированы для возможного использования в будущем и обозначаются RFU. Нередко встречаются микромодули  только с шестью контактами.

  Рис. 1. Нумерация контактов микромодулей

Обозначения и наименование каждого из шести основных контактов микромодуля: GND  - общий, Vcc - питание микросхемы (как правило, +5 В), Vpp - Напряжение программирования, RST - RESET-сигнал сброса карточки, CLK – Синхронизация, I/O - Линия последовательного ввода/ вывода данных

Для записи и чтения данных из карт был выделен один контакт (за исключением RFU),поэтому ясно, что обмен должен производиться последовательно, то есть бит за битом. Можно выделить два семейства карт, названных соответственно синхронными и асинхронными.

Карты с простой или защищенной памятью обычно синхронного типа – это означает, что запись и считывание битов осуществляется с помощью внешних синхронизирующих импульсов. Каждый тип синхронных карт имеет свой набор микрокоманд. Микрокоманды – это специальные последовательности логических уровней, подаваемые на определенные контакты и необходимые для того, чтобы считать или записать бит, прекратить работу, ввести конфиденциальный код. В принципе эти карты содержат определенное число битов, обратиться к каждому из которых можно только последовательно, то есть биты расположены один за другим в порядке возрастания их адреса. При этом нельзя обратиться к биту, располженному до текущего адреса, за исключением случая, когда сначала подается команда прервать работу.

Асинхронные карты – это в большинстве случаев карты с микропроцесс-сором, осуществляющим обмен данными в форме байтов (группы по восемь битов). Данные передаются по последовательному каналу и по протоколу, похожему на протокол передачи данных RS 232 или ему подобные: стартовый бит, биты данных, бит контроля четности, стоп-биты, причем обмен ведется со скоростью, существенно меньшей тактовой частьты (иногда всего 9600 бод). Эти байты могут быть данными, адресами или командами, согласно программе, содержащейся в памяти карты и выполняемой ее микропроцессером. Карта может постоянно контролировать свои связи с внешними устройсвами, а это обеспечивает высокую степень надежности и безопасности.

Стандарт ISO 7816 определяет даже самые незначительные детали данного протокола связи и тем не менее допускает многочисленные варианты. В связи с этим практически невозможно подробно разобраться  в работе конкретных асинхронных карт, не имея хотя бы краткого описания той задачи, для решения которой они предназначены.

Информация такого рода, как правило, легкодоступна, в частности при работе с банковскими картами. Хотя на первый взгляд это может показаться странным, указанная особенность никак не влияет на безопосность карты до тех пор, пока конфиденциальные коды владельца и пользователя удерживаются в строгой тайне. И наоборот, с большей частью синхронных карт можно экспериментировать, используя данные, зачастую относительно простые, приведенные в техническом описании на интегральную микросхему, применяемую в карте. Для этого, надо знать, о какой интегральной микросхеме идет речь, если она специально предназначена для использования в карточках, надо получить достаточный объем документации на нее. Эти ценные сведения становятся все более доступными по мере того как повышается уверенность производителей в защищенности их продукции.

 

Литература:

1.     Филлипенко И.В. Математическая модель систем радиочастотной идентификации с кодовым разделением каналов. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2011, 5/3 (53). – С. 34- 36.  

2.     Вертегел В.В. Моделирование системы радиочастотной идентификации // Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 131/2012. Серія: Інформатика, електроніка, зв'язок. — Севастополь, 2012. - С. 95-101.

3.     Дшхунян В.Л. Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смарт-карты / В.Л. Дшхунян, В.Ф. Шаньгин. – М.: ООО «Издательство АСТ»: Издательство «НТ Пресс», 2004ю – 695 с.

4.     Finkenzeller K. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and  Identification (2 nd Edition) / K. Finkenzeller. — John Wiley&Sons, 2003. — 446 p

5.     Чип-карты. Устройство и применение в практических конструкциях. - М.: ДМК, 2000. 176c.

6.      ПК и чип-карты: Пер. С фр. - М.: ДМК Пресс, 2003. – 144c.

7.     http:// card.su/chip_karty.htm Карты с чипами