скачать рефераты

скачать рефераты

 
 
скачать рефераты скачать рефераты

Меню

Управление смарт-картами с применением персонального компьютера скачать рефераты

Управление смарт-картами с применением персонального компьютера

22

Курсовой проект

«Управление смарт-картами с применением персонального компьютера»

Введение

Смарт-карты в наше время нашли широкое применение в метро, таксофонах, банках, в секретных объектах, в программах для ПК где нужен физический ключ для её запуска. Так как смарт-карты имеют малые размеры то их удобно переносить, во-вторых подделка карты невозможна без прямого контакта с оригиналом. Также карты служат не менее 5 лет. Если карта теряется можно всегда сделать дополнительную проверку вторым паролем.

В ПК можно подсоединить до 4-х картридеров (через порт LPT) без аппаратных затрат и обработка будет вестись независимо. Но одна проблема возникающая если нужно обрабатывать информацию хранящуюся в карте в больших размерах в очень короткое время. Так например что бы перебрать все комбинации одного байта в карте нужно затратить 1 мин. Также время доступа к ячейке памяти прямо пропорционально зависит от её положения в памяти. В стандартных смарт-картах частота кристалла достигает 4 МГц.

У каждой из типов карт есть свои функции и методы доступа к ним. У исследуемого нами типа карт есть определенный набор функций к которым нам дает доступ чипы SLE4436/SLE5533.

Основные сведения о смарт-картах

Все карты использующиеся на сегодняшний день соответствуют международному стандарту ISO 7816.

Стандарт ISO 7816 состоит из следующих разделов:

· физические характеристики;

· размеры и расположение контактов;

· электронные сигналы и протоколы передачи;

· команды для обмена информацией для межотраслевого взаимодействия;

· идентификаторы приложений;

· межотраслевые элементы данных;

· межотраслевые команды SCQL.

Объектами наблюдения будут выступать наиболее применяемые карты «Укртелеком», а также «Харьковский Метрополитен» так как они являются наиболее доступными.

На рис. 1 представлены физические характеристики смарт-карт, определенные в первой части стандарта ISO 7816.

Рис. 1

У смарт-карт нет источника питания, дисплея и клавиатуры. Взаимодействие с окружающим миром производится с помощью последовательного коммуникационного интерфейса, имеющего восемь контактов. Расположение и размеры контактов описываются во второй части стандарта ISO 7816. На рис. 2 показаны контакты смарт-карты.

Рис. 2

Внешне карточки разных типов можно различить по форме контактов чипа изображенных на рисунках 3 и 4.

Рис. 3 Рис. 4

Первая и вторая карточки отвечают стандартам ISO 7816-1 и ISO 7816-2 соответственно.

У карточек данного типа есть также тип AFNOR, который отличается лишь тем, что его чип развернут на 180°. На рис. 5 изображено нормальное расположение, на рис. 6 типа AFNOR.

Рис. 5 Рис. 6

Карточки содержат электрически программируемое ПЗУ емкостью 256 * 1 бит с последовательной побитной выдачей информации и внутренним инкрементным счетчиком адреса. Операция записи производит изменение состояния ячеек памяти «в одну сторону», обратное изменение (стирание) интерфейсом карточки не предусмотрено (на защищенных типах). Память можно было бы стереть ультрафиолетом, но чип закрыт контактной панелью и специальной смолой. Можно применить для стирания чипа жесткое излучение. Казалось бы, можно запрограммировать заново всю карточку, однако первые 96 бит памяти, где прошиты тип карточки и код производителя, защищены от записи предохранителем, пережигаемым на заводе после прошивки чипа. По этим причинам использованную карточку нельзя «перезарядить», чтобы она работала, как новая. Единственный способ обмануть смарт-карту - использовать электронный эмулятор. Но есть и карты которые позволяют переписывать некоторые области памяти, например карты «Харьковский Метрополитен» позволяют перезаписывать 56 бит памяти в которой хранится CRC код.

На карточке используются только 16 байт. Все остальные равны 0xFF или 0x00.

Все карты должны придерживаться единому стандарту (размер носителя, положение и размеры контактов). Нижеуказанных параметров, в соответствии со стандартом ISO 7816, придерживаются все производители смарт-карт.

Габариты чипа должны соответствовать следующим размерам:

- длина 85.60 мм;

- ширина 53.98 мм;

- толщина 0.76 мм

Также на чипе определено восемь контактных областей, каждая из которых по крайней мере 2 мм шириной и 1.7 мм высотой. Назначение контактов указано ниже (табл. 1 и табл. 2).

Таблица 1. Типично для стандарта ISO 7816

Номер контакта

Обозначение

Назначение

1

VCC

Напряжение питания (Vdd) (+5 V, max. 200 mA)

2

R/W

Read/Write

3

CLK

Тактовая частота

4

RST

Сигнал сброса

5

GND

Земля (VSS)

6

VPP

Напряжение программирования (5-25 V)

7

I/O

Данные вход / выход

8

FUSE

Таблица 2. Типично для стандарта ISO 7816-2

Номер контакта

Обозначение

Назначение

1

VCC

Напряжение питания (Vdd) (+5 V, max. 200 mA)

2

RST

Сигнал сброса

3

CLK

Тактовая частота

4

Резерв

5

GND

Земля (VSS)

6

Резерв

7

I/O

Данные вход / выход

8

Резерв

Карточки типа ISO 7816-2 совместимы сверху вниз с карточками типа ISO 7816-1. Для распознавания типа карточки таксофон начинает работать по стандарту ISO 7816-2, и если вместо данных идут только одни единицы, переходит на тип ISO 7816-1.

Внутри карточки находится счетчик адреса разрядностью 9 бит. То есть после чтения каждых 512 бит все начинается сначала.

Обычно на картах второго типа вся важная информация храниться в защищенной части памяти 9-13 байты (65-104 биты). Что бы выяснить сколько «юнитов» осталось на карте (поездок, времени) нужно посчитать сколько единиц в каждом из байтов (9-13 байты), и воспользоваться формулой , где S - количество юнитов.

Электрические характеристики Rst, Clk, Vpp, I/O контактов

Для каждого из контактов Rst, Clk, Vpp, I/O, Vcc есть свои допустимые напряжения входов и выходов.

В таблице 3 указаны напряжения для нормальной работы карты для контакта Rst.

Таблица 3

Обозначение

Режим

Минимум

Максимум

Единица измерения

Высокий

уровень

Один из двух

Ток max=+/ - 200 uA

4

Vcc

V

Ток max=+/ - 10 uA

Vcc-0.7

Vcc

V

Низкий уровень

Ток max=+/ - 200 uA

0

0.6

V

В таблице 4 указаны напряжения для нормальной работы карты для контакта Clk.

Таблица 4

Обозначение

Режим

Минимум

Максимум

Единица измерения

Высокий уровень

(входной)

Один из трех

Ток max=+/ - 200 uA

2.4

Vcc

V

Ток max=+/ - 20 uA

0.7*Vcc

Vcc

V

Ток max=+/ - 10 uA

Vcc-0.7

Vcc

V

Низкий уровень

(входной)

Ток max=+/ - 200 uA

0

0.5

V

Емкость входная 30 pF

В таблице 5 указаны напряжения для нормальной работы карты для контакта программирования Vpp.

Таблица 5

Обозначение

Режим

Минимум

Максимум

Единица измерения

Vpp

Ipp

Состояние (программирование не производится)

0.95*Vcc

1.05*Vcc

20

V

mA

Vpp

Ipp

Активное состояние (программирование карты)

0.975*P

1.025*P

I

V

mA

Обычно P=5 и I=50

При программировании контроллера потребляемая мощность не превышает 1.5W.

В таблице 6 указаны напряжения для нормальной работы карты для контакта ввода / вывода I/O.

Таблица 6

Обозначение

Режим

Минимум

Максимум

Единица измерения

Высокий уровень (входной)

Один из двух

Ток max=+/ - 500uA

2

Vcc

V

Ток max=+/ - 50uA

0.7*Vcc

Vcc

V

Низкий уровень (входной)

Ток max=+/ - 1mA

0

0.8

V

Высокий уровень (выходной)

Один из двух

Ток max=+/ - 100uA

2.4

Vcc

V

Ток max=+/ - 20uA

3.8

Vcc

V

Низкий уровень (выходной)

Ток max=+/ - 1mA

0

0.4

V

Емкость входная и выходная 30 pF

Принципиальная схема подсоединения к смарт-карте управляющего интерфейса

Смарт-карта вставляется в приемное устройство (Card Acceptance Device, CAD), которое соединяется с компьютером. Кроме того, в состав приемного устройства может входить терминал, считыватель и интерфейсный механизм (interface device, IFD). В числе его основных функций - обеспечение смарт-карты энергией и установление соединения для обмена данными.

В процессе взаимодействия два компьютера обмениваются пакетами данных, которые создаются на основе определенного набора протоколов. Смарт-карты общаются с окружающим миром при помощи собственных пакетов данных, которые называются APDU (Application Protocol Data Units). Пакеты APDU содержат либо команду, либо ответное сообщение. Технология смарт-карт моделирует широко известный интерфейс «ведущий-ведомый» (master-slave), в котором самой смарт-карте отводится пассивная роль. Другими словами, смарт-карта всегда ждет от терминала команду APDU. Затем она выполняет указанное действие и посылает терминалу ответный пакет, подтверждающий выполнение команды. Между картой и терминалом происходит непрерывный обмен пакетами APDU, содержащими команды и ответы на них.

Микросхема в телефонной карточке имеет 8 выводов, но реально используются только 5. Наиболее простым вариантом является сборка «ридера» для подключения его к LPT-порту компьютера (рис 7).

Рис. 7

В таблице 7 приведены соответствия номеров контактов LPT порта и их обозначений.

Таблица 7

Номер контакта

Обозначение

2

D0

3

D1

4

D2

5

D3

11

BUSY

10

ACK

25

GND

Элементы схемы:

S1-S4 - выключатели, предназначенные для того, что бы при вытаскивании или вставке карты не было замыкания между контактами LPT порта.

R1 - резистор, предназначен для того, что бы светодиод VD1 не вышел из строя, так как светодиод рассчитан на = 20 mA. Установлен R1 = 800 Ом при =10 mA, что соответствует нормальной работе светодиода.

Страницы: 1, 2