Smartcards und RFID. Christian Koch. 26. April

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1 Smartcards und RFID Christian Koch 26. April 2006 Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

2 1 Smartcards Geschichte Aufbau und Funktionsweise Einsatzgebiete (Auswahl) Sicherheitsrisiken 2 RFID Geschichte Aufbau und Funktionsweise Sicherheitsrisiken Spaß am Gerät 3 Schlußbemerkungen 4 Lizenz Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

3 Geschichte Smartcards Geschichte 1968 Dethloff, Gröttrup: Identifizierungsschalter 1974 Moreno (Innovatron): System zur Speicherung von Daten in einem unabhängigen, tragbaren Gegenstand 1978 erster Feldversuch der Firma Bull mit Chipkarten bei französischen Banken 1985 Standardisierung der physikalischen Eigenschaften von Identifikationskarten (ISO 7810) 1986 Einsatz als Telefonkarte bei der Deutschen Bundespost 1987 Standardisierung von Identifikationskarten mit integrierter Schaltung (ISO 7816) 1991 erste Massenanwendung von Prozessorchipkarten im D-Netz der Deutschen Bundespost 1993 Einführung der Krankenversichertenkarte in Deutschland 2005 elektronische Patientenkarte ecard in Österreich Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

4 Standardabmessungen Smartcards Aufbau und Funktionsweise 85 mm (3.35 inches) 54 mm (2.13 inches) Thickness: 0.8 mm (0.032 inches) Smart Card Standard Dimensions Abbildung: GEMPLUS. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

5 Blockschaltbild Smartcards Aufbau und Funktionsweise digitale Logik oder Mikrocontroller kryptographischer Prozessor Zugriffsschutz ROM/Flash Programm EEPROM Daten RAM flüchtige Daten Zufallszahlengenerator serielle Schnittstelle E/A Vcc RST CLK GND Stromversorgung Schutzschaltung HF-Schnittstelle optional Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

6 Klassifikation Smartcards Aufbau und Funktionsweise Die folgende Abbildung stellt eine mögliche Einteilung von Chipkarten dar. galvanische Kopplung Kombikarten induktive Kopplung Chipkarten Speicherkarten Prozessorkarten ohne Zugriffsschutz mit Zugriffsschutz ohne Kryptoprozessor mit Kryptoprozessor Zu den Speicherkarten gehören die Telefonkarte und die Krankenversichertenkarte. Die GeldKarte ist eine Prozessorkarte. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

7 Smartcards Lage der elektrischen Kontakte Aufbau und Funktionsweise ISO beschreibt Lage der elektrischen Kontakte: Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

8 Elektrische Signale Smartcards Aufbau und Funktionsweise ISO beschreibt elektrische Signale an den Kontakten: VCC Betriebsspannungszufuhr, typ. 5 V, 10 ma, optionale Nutzung durch die Karte RST Rücksetzeingang CLK Takteingang, optionale Nutzung durch die Karte I/O serieller Datenein- oder -ausgang (halbduplex, 9600 bps) GND Bezugspotential Masse Der Kontakt C6 diente bei älteren Karten der Zuführung der Programmierspannung VPP. Bei aktuellen Karten wird diese Spannung aus der Betriebsspannung mit Hilfe einer Ladungspumpe erzeugt. Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

9 Krankenversichertenkarte Smartcards Einsatzgebiete (Auswahl) Karte sollte billig sein nur einfache Speicherkarte ohne Sicherheitslogik Speicherchip ST14C02 (2 kbit) der Firma SGS-Thomson Ansteuerung gemäß I 2 C-Protokoll der Firma Philips Karte läßt sich über wahlfreien Zugriff beliebig lesen und beschreiben enthält Daten gemäß SGB V 291 Abs. 2 Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

10 Smartcards Einsatzgebiete (Auswahl) Global System for Mobile communications kurz: GSM, CEN prets Subscriber Identity Module (SIM) ist als Prozessorkarte ausgeführt enthält u. a. 128 bit-schlüssel K i, der zusammen mit Algorithmus A3 der Authentifizierung gegenüber Basisstation und mit Algorithmus A8 der Berechnung des Schlüssels K c dient 64 bit-schlüssel K c dient symmetrischer Chiffrierung Dateizugriffskontrolle über PINs: K i, Telefonbuch, Benutzerdaten Einsatz der SIM auch im Festnetz denkbar: Anwender jederzeit über eine einzige Telefonnummer erreichbar Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

11 GeldKarte Smartcards Einsatzgebiete (Auswahl) offener Standard vom Zentralen Kreditausschuß (ZKA) zugelassene Chips von Infineon und Philips zugelassene Betriebssysteme: BS v4.1 und multifunktionales SECCOS zugelassene Maskenhersteller: GEMPLUS und Giesecke & Devrient keine PIN bei Benutzung der GeldKarte erforderlich Abrechnung erfolgt über Schattenkonten bei den Evidenzzentralen Anonymität nur bei Benutzung einer kontoungebundenen White card und Bargeldaufladung Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

12 Angriffe auf Terminal Smartcards Sicherheitsrisiken Anzapfen der Verbindung zwischen Chipkarte und Terminal Verschlüsselung Manipulation des Datenstromes Signatur Man-in-the-middle-Angriff Authentifizierung Replay-Attacke Zeitstempel, TAN Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

13 Angriffe auf Karte Smartcards Sicherheitsrisiken Fälschen (Kopieren) einer Chipkarte Kartendaten durch PIN schützen Terminal zeigt Betrag x an, bucht aber Betrag y ab Superchipkarten mit eingebautem Display und Tastatur Terminal protokolliert PIN-Eingaben und speichert diese zusammen mit dem Namen des Karteninhabers ab, dann Mißbrauch der Karte möglich Informationsgewinn durch Analyse der schwankenden Stromaufnahme der Chipkarte willkürliche, zufällige Modulation der Stromaufnahme geschickte Manipulation der Betriebsspannung brown-out-schutz in der Karte Öffnen des Chips und Anbringen von Mikronadeln um Daten auszulesen Sandwich-Struktur der Leiterbahnen Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

14 Geschichte RFID Geschichte 1940 Freund-Feind-Erkennungssystem Mark I der Alliierten 1958 Air Traffic Control Radar Beacon System der zivilen Luftfahrt 1960er elektronische Artikelsicherung (Diebstahlsicherung) 1979 Kennzeichnung von Nutztieren 1980er Mautsysteme in USA und Norwegen 1986 Feldversuch von AT&T mit kontaktlosen Chipkarten für Kartentelefone 1993 Texas Instruments stellt RFID-Transponder für elektronische Wegfahrsperre vor 1999 Digital Angel: RFID-Implantat für Menschen 2003 Handelsgruppe Metro beginnt Test von RFID-Warenetiketten im extra Future Store 2005 Reisepaß nun mit eingebautem RFID-Transponder Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

15 RFID Aufbau und Funktionsweise Blockschaltbild eines passiven Transponders Lesegerät Transponder Mikrocontroller Speicher Demodulator Ausgabe Ausgabe f res1! = f res2 = 1 2π LC Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

16 LF-RFID-Systeme RFID Aufbau und Funktionsweise Frequenz bis 135 khz Transponder überwiegend passiv Reichweite bis ca. 50 cm Datenrate max. 4 kbit/s Anwendung Zutrittskontrolle, Zeiterfassung, Kfz-Wegfahrsperre, Tierkennzeichnung, Müllentsorgung Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

17 RFID 134,2-kHz-Transponder (Beispiel) Aufbau und Funktionsweise Abbildung: Texas Instruments. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

18 HF-RFID-Systeme RFID Aufbau und Funktionsweise Frequenz 13,56 MHz Transponder überwiegend passiv Reichweite bis ca. 2 m Datenrate ca. 25 kbit/s Anwendung Produktkennzeichnung, Eintrittskarten, Bibliotheken, edokumente Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

19 RFID 13,56-MHz-Transponder (Beispiel) Aufbau und Funktionsweise Abbildung: Texas Instruments. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

20 UHF-RFID-Systeme RFID Aufbau und Funktionsweise Frequenz 870 MHz Transponder überwiegend passiv Reichweite einige Meter Datenrate ca. 1MBit/s Anwendung Logistik (Paletten, Container) Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

21 RFID UHF-EPC-Transponder (Beispiel) Aufbau und Funktionsweise Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

22 Datensicherheit RFID Sicherheitsrisiken Kopieren ungesicherter RFID-Tags Ändern des Speicherinhalts, z.b. Verfallsdatum, Electronic Product Code Ablösen und ggf. Umkleben des RFID-Tags vom Trägerobjekt Zerstörung des RFID-Tags durch mechanischen oder elektrischen Einfluß unbemerktes Mitbezahlen eines Produkts von einem anderen Kunden an einer RFID-Kasse Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

23 Datenschutz RFID Sicherheitsrisiken versteckte RFID-Tags in Gegenständen, z.b. in Schuhsohlen ungewolltes und unbemerktes Auslesen des RFID-Tags durch versteckte Lesegeräte ohne Deaktivierung viele Jahre funktionsfähig eindeutige Seriennummer zur Verfolgung eines Gegenstands oder einer Person abhören unverschlüsselter Verbindung zwischen Lesegerät und Transponder aus größerer Entfernung, ggf. Replay-Attacke bei Authentifizierung möglich bis jetzt keine kostengünstige Möglichkeit, gespeicherte Daten eines Tags abzufragen Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

24 epass-schutzhülle RFID Spaß am Gerät verhindert das Auslesen und Beschreiben eines RFID-Tags bei Aufbewahrung in der Hülle wirksames Material: Aluminiumfolie Metallabschirmung dämpft das Signal vom Lesegerät zum Transponder Transponder erhält keine zum Betrieb ausreichende Energie mehr Abbildung: Kryptronic. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

25 RFID RFID-Detektor nach FoeBuD Spaß am Gerät arbeitet passiv, d.h. ohne eigene Energiequelle LED leuchtet bei Annäherung an ein 13,56- MHz-RFID-Lesegerät auf L C LED kann als Armreif getragen werden Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

26 RFID-Detektor nach c t RFID Spaß am Gerät benötigt eigene Energiequelle in Form eines 9-Volt-Blocks LED leuchtet bei Annäherung an ein 13,56- MHz-RFID-Lesegerät auf etwas empfindlicher als passiver FoeBuD-Detektor kann in einer Zigarettenschachtel getarnt werden Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

27 RFID-Tagfinder nach c t RFID Spaß am Gerät Schwingkreis wird bei Annäherung eines 13,56-MHz-RFID-Tags Energie entzogen dadurch größerer Strombedarf des Oszillators in der Folge leuchtet D1 auf Christian Koch (christian_koch@gmx.de) Smartcards und RFID 26. April / 30

28 Schlußbemerkungen Anknüpfungspunkte für Selbststudium Handbuch der Chipkarten: RFID-Handbuch: FoeBuD RFID: BSI RFID: BSI RFID Abhören: Datenschleuder epass: Siemens Moby R: Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

29 Schlußbemerkungen Ich bedanke mich für die Aufmerksamkeit. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30

30 Lizenz Lizenz Dieser Inhalt ist unter einem Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen Lizenzvertrag lizenziert. Um die Lizenz anzusehen, gehen Sie bitte zu oder schicken Sie einen Brief an Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. Christian Koch Smartcards und RFID 26. April / 30