Jonas Cella, Vinicius Dal Bó Abella Smart Card Jonas Cella, Vinicius Dal Bó Abella Programação de Periféricos – PUCRS/FACIN 2008-1

História dos Smart Cards Teve inicio com o surgimento da tecnologia de fabricação de chips, nos últimos 40 anos. Os cartões evoluíram dos cartões de códigos de barras, tarja magnética, até chegar nos ICCs (integrated circuit cards). Em 1974 os ICCs foram patenteados, e generalizadamente intitulados Smart Cards.

Tipos de Smart Cards Embora possam ser classificados de diversas formas quanto a forma ou tamanho, existem duas classes principais de Smart Cards. Por contato físico. Sem contato físico.

Smart Card – Por contato físico O cartão é inserido em uma leitora, onde os contados dos terminais do cartão com os da leitora permitem a troca de dados entre ambos. Na figura ao lado um cartão de contato físico.

Smart Card – Por contato físico Por serem mais baratos, os cartões por contato são ainda os mais utilizados. Oferecem um nível razoável de segurança e uma vasta gama de aplicações. Podem ser chamados também de Memory Cards ou Cartões de Memória.

Smart Card – Sem contato físico Não necessitam de contato físico com a leitora. A transferência de dados é feita por ondas eletromagnéticas. A ausência de contado prolonga a vida útil do cartão e aumenta a velocidade de transferência.

Smart Card – Sem contato físico Também podem ser chamados de Microprocessor Card ou Cartões Microprocessados. Apesar de ser microprocessado, pode ser usado apenas como o portador de um chip de identificação em pulseiras, relógios, anéis, etc. Mas não por isso perdendo o conceito de Smart Card.

Características – Custo Faixa de preço vária entre US$ 2,00 e US$ 10,00. O custo aumenta a medida que a capacidade de armazenamento e processamento aumentam, porém diminuem conforme maior for o volume de produção.

Características - Fabricação Os cartões podem ser feitos de PVC (PolyVinyl Choride) ou em ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene). Em PVC é possível criar formas em alto relevo, porem não é reciclável. O ABS não é modelável em alto relevo, mas é um composto reciclável.

Características - Confiabilidade Para cartões por contato são garantidos 10.000 ciclos de leitura/escrita. Os cartões devem atender as especificações da ISO (International Standards Organization). Passam por testes como: torção, flexibilidade, desgaste, eletricidade estática, campo magnético entre outros.

Características - Armazenamento A grande maioria dos Smart Cards utiliza memórias EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Possuem 8K – 128Kbit de memória, porém pode ser expandida significativamente devidos as modernas técnicas de compressão. 1Kbit armazena em torno de 128 caracteres.

Características - Processamento Cartões antigos usavam um micro-controlador de 8-bits com clock de 16MHz. Cartões modernos usam um micro- controlados RISC de 32-bits rodando com clock de 25 a 32MHz. Cartões modernos podem possuir ainda um co-processador dedicado para criptografia.

Características - Segurança As informações armazenadas no chip são difíceis de serem copiadas ou alteradas, ao contrário do que acontece com cartões de tarja magnética que podem ser facilmente clonados. O micro-processador e o co-processador do chip suportam criptografia, autenticação e assinatura digital a fim de impedir a cópia ou alteração de dados.

Smart Cards Microprocessados Possui os elementos principais de um computador, CPU, memórias, e IO. Possuem um sistema operacional gravado no cartão, que permite a comunicação com a leitora. Smart Cards Microprocessados podem conter máquinas virtuais embarcadas.

Smart Cards Microprocessados Possui um sistema com 3 memórias. ROM, EEPROM e RAM. Na ROM é armazenado o sistema operacional. Na EEPROM é armazenado os dados dos aplicativos, ou seja, ela pode ser lida ou escrita. A RAM por ser escassa, é usada tanto pela aplicação quanto por rotinas do sistema operacional.

Smart Cards Microprocessados Antigamente era usado um processador de 8- bits, tipicamente utilizando um conjunto de instruções dos chips Motorola 6805 ou Intel 8051. Atualmente isso é feito com um processador RISC de 32 bits. Alguns fabricantes implementam instruções próprias para uso específico.

Smart Cards Microprocessados

Smart Cards Microprocessados O processo de criptografia exige cada vez mais processamento da CPU. Um processo de decriptação RSA 1024 bits, por exemplo, pode demorar até 10 segundos. Alguns fabricantes adicionam co- processadores afim de agilizar essa tarefa.

Smart Cards Microprocessados O canal de entrada e saída do Smart Card é serial e unidirecional, ou seja, os bits são mandados/recebidos um a um em um único sentido. Esta comunicação pode ser feita via protocolo I2C. O Hardware do Smart Card permite velocidades de até 115.200 bps.

Aplicações Serviços financeiros: impede a clonagem. Telefonia celular: chips de celulares. Serviços de TV a cabo: evitar fraudes disponibilizando uma identificação à cada usuário. Controle de acesso (segurança): assinatura digital para acesso à recursos.

Smart Cards - I2C O protocolo I2C, desenvolvido pela Philips, tem como objetivo interfacear a comunicação entre unidades micro-controladoras e circuitos integrados que desempenham as mais diversas funções. É um protocolo a dois fios (clock e dados), e é bidirecional. A taxa de transmissão pode chegar a até 100Kbits/s.

I2C Ao lado pode ser vista a pinagem de um circuito de I2C. A0...A1 – bits de endereço. A2 – 0 p/write 1 p/read. Vss – Gnd. Vcc – 5V WP – write protect. SCL – clock I2C. SDA – Dados I2C.

I2C

I2C

I2C

I2C Função em C para a escrita em uma posição definida. char smart_write(unsigned char pos, unsigned char conteudo) { I2CSTART(); //inicialiaza o barramento wr_i2c(0xa0); //coloca slave e bit de escrita no bus wr_i2c(pos); //posicao da memoria a ser escrita wr_i2c(conteudo);//conteudo a ser escrito I2CSTOP(); //encerra o bus espera(10); //tempo para digestao }

I2C

I2C Função em C para a leitura em uma posição definida. char smart_read(char pos) { unsigned char num=0; I2CSTART(); //inicializa o bus wr_i2c(0xA0); //escreve slave com escrita wr_i2c(pos); //posicao a ser escrita I2CSTART(); //re-start wr_i2c(0xa1); //slave e bit leitura num=rd_i2c(1); //le o dado I2CSTOP(); //para o bus return num; }

I2C