4709 
Как устроена? Устройство смарт-карты включает микросхему, которая хранит информацию и производит логические действия. За интеллект отвечают входящие в чип компоненты.
Какие? Вид карты связан с выполняемыми задачами. Поэтому для каждой сферы применяется конкретный тип микроконтроллера, безопасно работающий в банках, с компьютерами, спутниковым ТВ.
Из этого материала вы узнаете:
Что за устройство смарт-карта
Смарт-карты весьма популярны среди пользователей, причем последние даже не всегда отдают себе отчет в том, что они пользуются именно ими. Что же входит в это понятие:
- SIM-карты;
- кредитные карты;
- чипы в электронных документах.
Иными словами, смарт-карте можно дать такое определение – это адаптированный для криптования микроконтроллер с высоким уровнем безопасности. Что же это означает, как говорится, простыми словами?
По сравнению со стандартным микроконтроллером к чипу памяти смарт-карты доступ осуществляется строго через процессор. А считывание и запись данных осуществляется при помощи адаптирующего программного обеспечения, которое содержится на самой карте. То есть компании-производители сами принимают меры для усложнения контроля процедуры доступа к смарт-карте как на электронном уровне (усложняя ПО), так и на уровне физическом (делая более сложным устройство модулей).
Смарт-карты являются многофункциональными элементами, которые нашли применение в самых разных областях:
- в банковском секторе – усложняют доступ к персональной информации, чем гарантируют защиту от несанкционированного доступа;
- в компьютерной сфере смарт-карты применяются для осуществления доступа к операционной системе, к сети или же к отдельным устройствам;
- сим-карты (вариант смарт-карт) применяются для доступа к закрытым каналам спутниковых коммуникаций (например, к телеканалам).
Модели смарт-карт различаются по показателям надежности и функциональности. При этом у них весьма высокая себестоимость. Это объясняется схожестью технологии их производства с алгоритмами выращивания микропроцессоров – цена чипа зависит от объема встроенной памяти. Впрочем, смарт-карты все равно применяются все более широко, особенно в сфере электронных платежных коммуникаций и в качестве идентификаторов при регулировании доступа.
Внешнее устройство смарт-карты
Традиционные классические размеры смарт-карт – 85,6х53,98х0,76 мм. Структурно они представляют собой тонкую чип-пластину (или сразу несколько), покрытую пластиком. Собственно, именно присутствие чипа придает карте смарт-характеристики. Чаще всего такие модули представлены в таких видах, как:
- Формат ID-1 – карты форм-фактора CR-80.
- SIM-карта – микро-SIM и нано-SIM.
Но в настоящее время на рынок поступают и другие носители, содержащие чип.
Скачивайте и используйте уже сегодня:
10 шагов, которые помогут выбрать добросовестного подрядчика
Поможет сохранить бюджет и уложиться в сроки проекта
К тому же смарт-карты необязательно выполняются исключительно как плоские пластины. К примеру, они могут иметь вид:
- резинового браслета с запаянным внутри чипом;
- пластмассового брелока;
- наклейки и в виде бруска пластика;
- Touch Memory-ключа;
- смарт-ключа, оснащенного USB-интерфейсом (Rutoken, e-Token).
Однако в любом случае везде присутствует функциональная начинка в виде чипа.
Микросхема в устройстве смарт-карты
Чип представляет собой интегральную микросхему, которая содержит набор транзисторов, позволяющих высчитывать логические схемы «если – то». Впрочем, если говорить подробнее, то смарт-карты представляют собой полноценные компьютеры, только в миниатюре. В них присутствуют следующие компоненты:
- Процессор CPU. По сути, это центральный элемент чипа, который и выполняет все вычисления.
- RAM (ОЗУ). Оперативное запоминающее устройство, то есть память смарт-карты для временного хранения результатов вычисления CPU.
- ROM (ПЗУ). Долговременная память. Она нужна для длительного хранения инструкционных файлов. В ПЗУ данные записываются в момент выпуска карты (чтобы туда что-то дописать или изменить, требуется специальное оборудование).
- EPROM (ППЗУ). Это тоже долговременная память, однако заполнить ее можно лишь однократно. К примеру, это может быть информация о владельце смарт-карты или же BIOS.
- EEPROM (ЭСППЗУ). Данный тип памяти может записываться однократно, но считываться много раз. Она может использоваться для хранения некоторых изменяемых данных собственника карты. Ни ППЗУ, ни ЭСППЗУ хранящейся информации при потере электропитания не утрачивают.
- I/O (ввод/вывод). Это ключевой момент обмена данными с внешним миром.
- Operating System (операционная система или программное обеспечение карты). Любая операционная система является своеобразной инструкцией для «железа», которая хранится на чипе.
- Security Features (система безопасности). Это встроенная система безопасности, в которой используются элементы криптования.
При выработке стандартов производства смарт-модулей разработчики уделяли пристальное внимание вопросу защиты данных посредством их шифрования. По сравнению со всеми другими носителями информации (например, в сравнении с классическими платежными магнитными модулями) смарт-карты имеют ряд преимуществ:
- Создать смарт-карту весьма сложно. Это доступно лишь серьезным производителям. Любая попытка кустарного производства смарт-модуля приведет к его разрушению.
- В каждый смарт-модуль при выпуске заносится уникальный код, благодаря которому перекодирование ППЗУ или же ЭСППЗУ может осуществить исключительно сам производитель смарт-карты. Перепрограммировать чипы (то есть, по сути, взломать их), не обладая данными уникальными кодами, не представляется технически осуществимым.
- Любая смарт-карта содержит перезаписываемые PIN-коды, которые известны только собственникам смарт-модуля. При этом утеря карты вкупе с возможностью ее дальнейшего взлома не грозит собственнику, к примеру, денежного счета, потерей денег. Достаточно всего лишь позвонить в банк и сообщить о пропаже, чтобы ее уникальный номер был занесен в реестр недействительных, после этого воспользоваться смарт-камерой будет невозможно.
Такие PIN-коды позволяют проходить операционную авторизацию в режиме offline, а это в свою очередь упрощает доступ к центрам авторизации. Сравнивая стоимость смарт-карт и, к примеру, магнитных карт, стоит принимать во внимание также цену оборудования, обслуживающего инфраструктуру (у магнитных она дороже).
Внутреннее устройство смарт-карты
В зависимости от своего функционала смарт-карты подразделяются на три типа.
Карты-счетчики
Такие устройства используются для проведения транзакций, при которых каждая операция приводит к уменьшению суммы на счете. То есть речь идет о предоплатных картах (их разновидность – дебетовые карты).
Впрочем, это могут быть и таксофонные карточки (ведь минута разговора всегда имеет фиксированную стоимость). Минимальной сумме оплаты за «квант» разговора ставится в соответствие бит памяти в смарт-модуле. В итоге за потраченные минуты разговора «сгорает» определенное число бит. Таким образом, можно жетоны в автомат закидывать, а вставить предоплаченную карту, деньги будут аккуратно списываться за каждую «проговоренную» минуту. Весьма эргономичная замена.
Предоплатные карты используются не только в таксофонах, но и для организации расчетов при подписке на кабельное телевидение или же для оплаты за проезд (будь то проездной на общественный транспорт на месяц или же автостояночный пропуск).
На заре распространения смарт-карт выпускались только экземпляры, в которых память программировалась только один раз. Это означало, что, после того как условные единицы на карте расходовались полностью, ее приходилось просто выбрасывать.
Современные экземпляры позволяют перезаписывать «полезное содержимое», однако для этого надо знать уникальную кодировку, позволяющую осуществлять данное действие. Со временем на карту стали записывать идентификационные данные владельца, после этого она реально превратилась в полноценный смарт-модуль. Устройства, в которых предусмотрена возможность перезаписи памяти, являются к тому же энергонезависимыми.
Карты с памятью
Название условное – любые карты оснащены памятью. Однако данный тип выделяется в качестве промежуточных от счетчиков к мини-микропроцессорам. Такие устройства обычно используются для хранения данных. Выделяют два их типа:
- с защищенной памятью;
- с незащищенной памятью.
Защищенные карты наиболее «продвинутые» – в них более развитая система обеспечения безопасности (в том числе система обеспечения доступа к данным). Однако до модулей с микропроцессорами таким картам очень далеко.
В случае устройств с незащищенной памятью никаких ограничений относительно записи и чтения данных не предусмотрено. Это приборы с полнодоступной памятью – они работают как бинарные файлы. Карта структурируется на логическом уровне, ее долговременная память может быть скопирована в оперативную или же обновлена с помощью специальных операторов.
Если память карточки защищена, то в данном случае применяется особый механизм, позволяющий осуществлять чтение, запись или стирание данных. Для реализации этих операций нужно предъявить особый код (и порой не один) – он контактирует непосредственно с базовой системой карты.
Микропроцессорные карты
В области смарт-модулей они являются последним достижением и сейчас уже применяются практически повсеместно. Характеристики микропроцессоров следующие:
- тактовая частота CPU – до 5 Мгц;
- объем ОЗУ (RAM) – до 256 байт;
- объем ПЗУ – до 10 Кбайт;
- емкость энергонезависимой памяти, подверженной перезаписи – до 8 Кбайт.
Разумеется, данные карты рассчитаны на установку специализированного программного обеспечения и в первую очередь операционной системы, обеспечивающей необходимый набор сервисных операций (включая обеспечение безопасности). Для этого файловая система предусматривает разграничение доступа к информации.
Как уже указывалось выше, смарт-карты предусматривают наличие встроенных криптографических средств, которые позволяют шифровать размещенные данные на гораздо более высоком, чем на магнитной карте, уровне. С появлением смарт-карт широкое распространение получили «цифровые» подписи (всех видов). В картах для этого используется криптоалгоритм DES в совокупности с применением ключевой системы.
Сами смарт-карты условно подразделяются на:
- Контактные смарт-карты. Они имеют контактный интерфейс, который соответствует стандарту ISO 7816. Это наиболее распространенный стандарт (хотя он и не один такой). Подобные смарт-карты различных стандартов применяются в таких сферах, как:
- транспорт;
- финансовые услуги;
- здравоохранение;
- маркетинг и пр.
Это крайне простой и эффективный способ идентификации.
- Бесконтактные смарт-карты. Подобные карточные модули по-другому называют смарт-картами с двойным интерфейсом (стандарт ISO 14443). Данный стандарт разделен на четыре части и работает на тактовой частоте 13,56 MHz при условии минимального расстояния от считывателя (не более 10 см). ISO 14443 как раз и определяет коммуникационные стандарты (в том числе касающиеся взаимодействия карты и считывателя).
Часто задаваемые вопросы об устройстве смарт-карты
Отличается ли смарт-карта от токена?
Токен представляет собой компактное устройство, по форме напоминающее флешку, имеющую разъем USB или микро-USB. Область для хранения данных представлена в токене чипом с защищенной памятью.
В свою очередь смарт-карта – это пластиковая карта, в которую «вшит» полноценный микрокомпьютер. В этом заключается главное отличие между токеном и смарт-картой. Что же касается общего, то данные девайсы имеют одинаковое назначение:
- зашифрованное хранение данных (например, электронной подписи);
- хранение идентифицирующих данных;
- осуществление контроля доступа.
Нужно признать, что функциональность у смарт-модуля намного больше.
Какое устройство смарт-карт безопасно?
Безопасность смарт-модулей зависит от выбора используемой микросхемы. Чип данных устройств отличается от прочих микроконтроллеров так называемым доверенным кремнием. Архитектура подобного микропроцессора «заточена» под безопасное хранение информации, что подразумевает:
- наличие специальных защитных металлических масок;
- отсутствие контрольных точек;
- неправильные схемы структур кремниевых ворот.
Любая ли смарт-карта может быть «электронным кошельком»?
По сути, в качестве платежной можно использовать любую электронную карту. Но далеко не многие смогут удовлетворять требованиям безопасности, предъявляемым к платежным смарт-картам. Помимо надежности большое значение имеет:
- уровень стоимости;
- универсальность с точки зрения функционального предназначения;
- «интеллектуальность» вшитой системы для обеспечения технологии offline.
Если существующие тренды сохранятся, то смарт-карты имеют все шансы стать универсальными идентификаторами человека. Это означает, что в них можно будет «вшить» комплексную систему персональных данных (паспорт, водительское удостоверение, кредитную карту и пр.). И тогда смарт-технологии широким фронтом войдут в нашу жизнь.
