Viviamo in un mondo in cui usiamo le Smart Card quotidianamente, dal prelievo di denaro dal bancomat, all'attivazione del nostro cellulare, all'accesso al lavoro. Sono ovunque ed è forse uno dei componenti hardware più utilizzati. Ma cosa sono le Smart Card e come funzionano? Continua a leggere per scoprire come funzionano queste carte.
Se vi siete mai chiesti come funziona il chip all'interno della SIM del vostro telefonino, della carta di credito del vostro telefonino o della chiave elettronica dell'ultimo albergo in cui avete soggiornato. Vi diciamo che sono tutte Smart Card e hanno un comune funzione.
Che cos'è una smart card?
Una Smart Card è una tessera di plastica che include al suo interno un circuito integrato. Detto circuito integrato può essere un microcontrollore di sicurezza con o senza memoria interna oppure includere un solo chip di memoria. Tutte le Smart Card possono essere collegate ad un lettore dedicato per poter leggere i propri dati oppure tramite contactless tramite interfaccia radio dedicata.
Le Smart Card hanno le seguenti utilità:
- Sono utilizzati per carte di credito o di debito.
- Le carte SIM di diverso tipo negli smartphone sono Smart Card.
- Schede del personale in molte aziende, che consentono loro di timbrare in entrata e in uscita.
- Servono a fornire un accesso sicuro alle reti private.
- Come sistema per prevenire la pirateria nei servizi televisivi via cavo e via satellite. Attualmente in estinzione.
Come funziona una Smart Card?
La maggior parte delle Smart Card sono schede di memoria, quindi non contengono un microcontrollore integrato e richiedono che il lettore elabori direttamente i dati inclusi nella scheda, tuttavia esistono varianti il cui circuito integrato contiene un microcontrollore, il che in molti casi sostituisce la classica banda magnetica che usavano
Il microcontrollore contenuto nelle Smart Card non è diverso da qualsiasi altro microcontrollore sul mercato. Che integra in un unico hardware diversi KB di RAM memoria, alcune decine di KB di memoria ROM già registrata in origine e diverse KB di memoria ROM programmabile.
A seconda del tipo di applicazione e della sensibilità dei dati, verrà implementato o meno un microcontrollore, il cui compito è garantire che i dati inclusi nella memoria della scheda non siano accessibili illegalmente.
Come comunica una Smart Card?
Indipendentemente dal tipo di hardware di cui stiamo parlando, le Smart Card comunicano utilizzando 7 pin diversi. Quali sono le seguenti:
- CCV: Poiché le Smart Card non hanno un alimentatore interno, hanno bisogno del lettore di carte per alimentare la carta. Lo fa attraverso questo tipo con una tensione +5 V DC.
- GND : Collegamento a terra.
- OROLOGIO : Il segnale di clock della Smart Card, segna l'impulso a cui vengono inviati i dati.
- VP: La tensione di programmazione, viene utilizzata per manipolare i dati della ROM programmabile, sia per aggiungerne di nuovi, cancellarli o sovrascriverli.
- I/O: Il pin attraverso il quale i dati vengono trasmessi da e verso la Smart Card. Essendo un singolo pin ci troviamo di fronte ad un'interfaccia seriale.
- Alcune Smart Card hanno due pin aggiuntivi per comunicare con un interfaccia USB esterna. Anche se non tutte le Smart Card hanno questi pin attivi e vengono utilizzati solo in casi specifici.
Come è organizzata la memoria su una Smart Card?
Alcune Smart Card, avendo al suo interno un microcontrollore, hanno quindi memoria RAM in modo che detto microcontrollore possa funzionare. Questo ricordo si chiama RAM funzionante o RAM funzionante e, come la RAM convenzionale, è dipende dalla scheda che riceve alimentazione , quindi una volta rimossa la Smart Card dal lettore, i tuoi dati andranno persi per sempre.
Oltre alla RAM funzionante, le Smart Card con microcontrollore contengono una ROM dove si trova il sistema operativo della stessa . Questa ROM è lunga diversi kilobyte e i diversi algoritmi di crittografia e sicurezza eseguiti dal microcontrollore sono codificati all'interno e che sono essenziali per determinate applicazioni. La RAM è di sola lettura ed è incorporata nella Smart Card durante la sua fabbricazione, quindi i suoi dati non possono essere modificati.
All'interno della ROM c'è un'area chiamata la ROM segreta , questo include informazioni altamente sensibili, tra i dati che solitamente vengono archiviati sono i seguenti:
- La chiave univoca del produttore , che ne esiste uno solo per ogni scheda prodotta e verrà utilizzato per gli esercizi di cifratura e decrittazione effettuati dal microcontrollore della scheda.
- La codici utente , che contengono il PIN della carta di credito o del cellulare. In alcuni modelli di Smart Card, questi dati si trovano nella ROM programmabile. Il che li rende meno sicuri.
- A codice segreto , che serve per evitare duplicati e falsificazioni della carta.
L'ultima memoria è la ROM programmabile, questo è un tipo di ROM che può essere riscritto tramite segnali elettrici. Quindi siamo di fronte a una memoria EEPROM. Non tutti i lettori di smart card hanno la capacità di manipolare la ROM programmabile, ma altri lo fanno. Ad esempio, un bancomat ha questa capacità, ma un semplice lettore USB non ha questa capacità.
Tipi di smart card
Attualmente possiamo trovare due tipi di Smart Card utilizzati quotidianamente in modo massiccio da centinaia di milioni di persone in tutto il mondo.
La prima tipologia di Smart Card sono quelle che seguono lo standard ISO 7816, ma che sono memory card e possono contenere al suo interno una ROM programmabile tra 1 Kbit e 1 Mbit di informazioni programmabile tramite interfaccia EEPROM I2C, di cui tra 3 Kbit-64 Kbit corrispondono al segmento sicuro non accessibile dall'interfaccia. Tra quelli che seguono lo standard ISO 7816 ci sono Smart Card con microcontrollore integrato . In questo caso, le informazioni che la tua ROM programmabile può memorizzare di solito non sono superiori a 144 KB , dato che devi lasciare spazio per il microcontrollore.
Il terzo tipo sono Carte contactless, che non utilizzano ISO 7816 e di solito utilizzano protocolli proprietari per il trasferimento dei dati. Queste schede trasmettono i dati tramite un'interfaccia radio ad altissima frequenza in modalità wireless, quindi non richiedono una connessione a un lettore di schede e non utilizzano i pin per la comunicazione.
E per finire abbiamo quelli che hanno microcontrollori specializzati integrati per diversi tipi e che hanno utilità molto più specifiche e concrete. Tra questi ci sono i sistemi di lettura delle impronte digitali e i sistemi biometrici per l'analisi dei fluidi. Quindi hanno anche applicazioni in medicina, sebbene queste siano apparentemente diverse dalle classiche Smart Card, il loro funzionamento è lo stesso.