Čipové karty

Čipová karta (smart card) je plastická karta o velikosti běžné platební karty, která obsahuje zabudovaný čip. Tento ...


Čipová karta (smart card) je plastická karta o velikosti běžné platební karty,
která obsahuje zabudovaný čip. Tento čip slouží jako paměť, na které jsou
uložena data. Často je však čipová karta natolik inteligentní, že obsahuje na
svém čipu samostatný jednočipový procesor, který může provádět různé výpočty,
včetně kryptografických operací. Skutečnost, že tento procesor je umístěn v
jediném čipu, zajišťuje odolnost čipové karty proti útoku a karta při svých
výpočtech není závislá na poměrně zranitelném vnějším prostředí. Vzhledem k
těmto vlastnostem jsou čipové karty často využívány v aplikacích, které
požadují silné zabezpečení dat a bezpečné provádění kryptografických operací v
prostředí, které není bezpečné.
Typy čipových karet
Čipové karty jsou dvojího druhu kontaktní a bezkontaktní. Kontaktní čipové
karty se dají snadno rozeznat podle typického tvaru osmice kontaktů, jak je
známe například z telefonních karet. Kontaktní karta musí být v okamžiku její
činnosti zasunuta v konektoru nebo v takzvané čtečce. Bezkontaktní kartu může
její majitel držet v ruce nebo nosit připnutou na svém oděvu, protože používají
pro styk s vnějším světem a pro napájení elektromagnetickou indukční smyčku.
Karta se skládá ze 3 základních částí: z plastového nosiče o rozměrech 85,60 mm
x 53,98 mm x x 0,80 mm, z plošného spoje, který obsahuje 8 kontaktů konektoru a
z čipu integrovaného obvodu. Schopnosti čipové karty jsou dány schopnostmi
jejího čipu. Podle jejich schopností dělíme čipové karty na 3 skupiny: na
paměťové čipové karty, na paměťové čipové karty se speciální logikou a na
procesorové čipové karty.
Paměťové čipové karty
Obsahují na svém čipu pouze elektricky programovatelnou polovodičovou paměť
(obvykle typu EEPROM nebo EPROM). Tato paměť slouží pro zapamatování údajů,
které jsou z karty přečteny při jejím zasunutí do čtečky. Údaje, uložené na
kartě, jsou obvykle údaje o držiteli karty. Paměťové karty jsou nejvíce
používány jako zdravotní karty a obsahují zdravotní údaje o držiteli karty.
Karty se speciální logikou
Obsahují na svém čipu opět elektricky programovatelnou polovodičovou paměť,
která však bývá doplněna nějakou speciální logickou funkcí. Příkladem takovéto
logiky může být ochrana přístupu k datům na kartě pomocí hesla nebo PINu (pak
zpravidla hovoříme o paměťové kartě chráněné PINem). Jiným příkladem může být
paměťová karta, do které lze pouze zapisovat logické jedničky a nikoli logické
nuly (přibližně takto funguje klasická telefonní karta) nebo karta, která
obsahuje čítač nějakých jednotek (tyto karty se obvykle používají jako
předplatní, telefonní nebo parkovací karty).
Procesorové karty
Jsou nejuniverzálnější skupinou. Na svém čipu mají jednočipový mikroprocesor,
který je schopen sám provádět více či méně složité výpočty. Mezi tyto výpočty
velmi často patří schopnost zašifrovat nebo dešifrovat data pomocí klíče, který
je uložen na kartě, což dává tomuto typu karet značné možnosti pro
kryptografickou autentizaci nebo pro realizaci platebních transakcí. Jelikož
tyto čipové karty patří k nejuniverzálnějším a v oblasti zabezpečení k
nejpoužívanějším, budeme se zabývat pouze kontaktními procesorovými čipovými
kartami.
Kontaktní procesorové čipové karty
Kontaktní procesorová čipová karta je spojena vnějším světem konektorem. Ačkoli
ISO standard 7816-2 definuje 8 kontaktů tohoto konektoru, v praxi se z nich
využívá pouze 5 nebo 6. Dva z těchto kontaktů (Vcc a Vss) slouží pro napájení
karty. Karta je vždy napájena externě a pro napájení se používá napětí 5 V.
Kontakt Reset slouží pro resetování procesoru karty. Kontakt I/O je použit pro
vstup příkazů a dat do karty a pro výstup dat z karty. Kontakt Clk slouží jako
vstup externích hodin pro procesor a jako referenční kmitočet pro vstup a
výstup dat přes kontakt I/O. Standard ISO 7816 předepisuje použití externích
hodin s kmitočtem 3,5795 MHz a přenosové rychlosti 9 600 Baudů. U některých
nových karet je možno později kartu přeprogramovat pro použití jiného
hodinového kmitočtu a jiné přenosové rychlosti toto přeprogramování ale všechny
karty neumějí a karta nemusí vždy pracovat spolehlivě. Kontakt Vpp je určen pro
přivedení vyššího napájecího napětí, které je nezbytné pro zápis a mazání
pamětí EPROM a EEPROM. V moderních kartách se tento kontakt již nevyužívá,
protože tyto karty si potřebné programovací napětí generují samy na čipu z
napájecího napětí.
Mimo interface pro styk s vnějším světem obsahuje procesorová čipová karta
mikroprocesor a paměti. V současné době má převážná většina čipových karet
8bitový mikroprocesor s instrukční sadou kompatibilní buď s jednočipovými
mikroprocesory Intel, nebo Motorola. Pokud má karta provádět kryptografické
operace s veřejným klíčem, které jsou značně výpočetně náročné (např. pomocí
algoritmů RSA nebo DSS), je vybavena speciálním hardwarovým koprocesorem pro
operace modulární aritmeticky s velkými čísly. Paměť bývá v čipové kartě
rozdělena na několik oblastí, které jsou realizovány různou technologií. Karta
obsahuje paměť RAM (Random Access Memory), která při vyjmutí karty ze čtečky
ztrácí svůj obsah a slouží pouze pro uložení dočasných výsledků při výpočtech.
Kapacita této paměti u většiny karet nepřevyšuje 512 bajtů. Další oblast paměti
bývá realizována pamětí ROM (Read Only Memory), která je nepřepisovatelná a
obsahuje operační systém karty a někdy také samotnou aplikaci karty. Kapacita
této paměti bývá několik kilobajtů, výjimečně i několik málo desítek kilobajtů.
Poslední část paměti je provedena technologií EEPROM (Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory), která je elektricky programovatelná a
mazatelná. Na rozdíl od paměti RAM si však pamatuje informace i po vytažení
karty ze čtečky a obsahuje všechny vitální informace aplikace. Kapacita této
paměti do značné míry ovlivňuje použitelnost karty a na zvyšování kapacity této
paměti bývá kladen největší tlak. U běžných současných karet bohužel kapacita
paměti EEPROM obvykle nepřevyšuje 8 KB.
Logická struktura čipové karty
Paměť EEPROM, která obsahuje data aplikace, je nejdůležitější paměťovou oblastí
čipové karty. Proto je strukturování těchto dat věnována velká pozornost. U
dřívějších karet byl obsah paměti EEPROM adresován běžnou lineární adresou nebo
byl v lepším případě rozdělen do zón. Tento přístup byl však málo flexibilní a
byl záhy opuštěn. V současnosti je tato paměť u většiny moderních karet
rozdělena na soubory. Tyto soubory mohou být organizovány do stromové
struktury, podobně jako soubory u operačního systému MS-DOS nebo UNIX. Kořenový
adresář je nazýván u čipové karty master file (MF), podadresář je nazýván
dedicated file (DF) a datový soubor je v terminologii čipových karet elementary
file (EF).
Podobně jako u operačního systému UNIX, je přístup k jednotlivým souborů
chráněn pomocí přístupových práv. Tato přístupová práva jsou uživateli
přidělena buď na základě toho, že zadá správně některé z definovaných hesel
(která jsou nazývána PIN Personal Identification Number nebo CHV Cardholder
Verification Value), nebo na základě úspěšného provedení některé kryptografické
operace.
Pro manipulaci se soubory čipové karty slouží sada příkazů, které jsou
definovány ve standardu ISO 7816. Tyto příkazy nepokrývají všechny potřebné
činnosti a často jsou jednotlivými výrobci rozšiřovány o proprietární příkazy.
Mezi nejdůležitější příkazy čipové karty patří například:
READ BINARY čte data ze souboru,
WRITE BINARY zapisuje data do souboru,
ERASE BINARY maže data v souboru,
SELECT FILE nastavuje "aktuální soubor", který může být implicitně použit v
následujících příkazech,
VERIFY porovnává verifikační data (typicky heslo nebo PIN), zaslaná čtečkou
kartě s hodnotou, uloženou v kartě,
INTERNAL AUTHENTICATE vypočítá autentizační odpověď z výzvy, zaslané čtečkou a
tajemství (klíče), uloženého v kartě,
EXTERNAL AUTHENTICATE dostává jako vstup autentizační odpověď a v případě její
správnosti nastaví podmínkové bity v kartě.
Vlastnosti čipových karet jsou pokryty především několika nejdůležitějšími
standardy, které vydala mezinárodní standardizační organizace ISO.
Aplikace čipových karet
Telefonní karty jsou nejrozšířenější a každému známá aplikace čipových karet. V
současnosti jsou jako telefonní karty používány paměťové karty se speciální
logikou, které neodpovídají standardům ISO 7816. Vzhledem k nevyhovujícím
bezpečnostním vlastnostem těchto čipových karet jsou však v některých zemích už
postupně nahrazovány modernějšími kartami s kryptografickým zabezpečením.
Čipová karta je také důležitou součástí systému digitálních mobilních telefonů
GSM, kde je nazývána SIM modul (zkratka SIM znamená Subsriber Identity Module)
a ve kterém hraje klíčovou úlohu v kryptografickém zabezpečení telefonního
hovoru.
Zdravotní čipová karta slouží jako identifikační průkaz (potenciálního)
pacienta a nosič informací o pacientovi.
Čipové karty jsou také klíčovou součástí mnoha systému placené televize, např.
šířené kabelovým rozvodem nebo satelitním vysíláním a slouží jako "hlídač", zda
si divák sledovaný kanál nebo pořad skutečně zaplatil.
Čipové karty hrají také důležitou úlohu při zabezpečení přístupu k počítačovým
systémům, kde provádějí kryptografickou autentizaci uživatele a mohou sloužit i
pro zabezpečení samotného přenosu dat.
Identifikační čipová karta může mít spoustu podob nebo názvů. Podle způsobu
použití může fungovat jako elektronický služební průkaz, elektronický občanský
průkaz, elektronický řidičský průkaz, studentská karta, průkaz ke vstupu do
budovy apod.
Elektronické platební systémy s čipovými kartami (obvykle nazývané elektronické
peněženky) mají sloužit jako náhrada hotovosti pro drobné platby. Jejich funkce
je na první pohled podobná funkci magnetických platebních karet, avšak je zde
několik významných rozdílů. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že elektronická
peněženka v sobě obsahuje elektronické peníze a je s ní tedy možno provádět
transakce i bez on-line spojení s bankou. Dalším významným rozdílem je zvýšená
bezpečnost oproti systémům s magnetickými kartami. PIN zákazníka je ověřován
lokálně čipovou kartou a po určitém počtu pokusů o zadání nesprávného PINu se
karta zablokuje.
Jednodušší variantou elektronických platebních karet jsou předplatní karty a
věrnostní čipové karty. Tyto karty neobsahují elektronické peníze, ale tzv.
žetony nebo body, které je možno směnit pouze za velmi omezený okruh zboží nebo
služeb.
8 1671 / ram









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.