Modellierung und Implementierung einer Schnittstelle zwischen PC und RFID-Tags. Kevin Schlieper Sönmez Ulutürk Dominik Zeiger

Transkript

1 Modellierung und Implementierung einer Schnittstelle zwischen PC und RFID-Tags Kevin Schlieper Sönmez Ulutürk Dominik Zeiger

2 Gliederung 2 FEIG Reader Technische Daten Speicherstrukturen Kommunikationsprotokoll Lesermodi OBID Funktions- und Klassenbibliotheken NFC-Tags Philips Mifare Standard 1K Philips Mifare Ultralight 1K Programm Demos Bisheriges Fazit Nächste Schritte

3 FEIG ID CPR.M02 3 NFC-Reader/-Writer Frequenz: 13,56 MHz Unterstützte Transponder ISO A/B (z.b. Mifare Standard, Mifare Ultralight, my-proximity) ISO Verbindung über einen USB-Port, der jedoch intern auf einen COM-Port gemappt wird.

4 Speicherstrukturen des Readers 4 Datencontainer Eindimensionale Speicherstruktur Zur Übergabe von Befehlsparametern und Speicherung von Konfigurationsparametern auszuführender Befehl Anzahl zu lesender Blöcke

5 Speicherstrukturen des Readers 5 Tabelle Mehrdimensionale Speicherstruktur Speicherung der Daten von gelesenen NFC-Tags Manipulieren der Daten und anschließendes Senden an den Reader möglich Index UID Transponder-Typ

6 Befehlsstruktur 6 Befehle sind in Befehlsgruppen unterteilt ID CPR.M02 Commands ISO Standard Commands [0xB0] Inventory, Read/Write Multiple Blocks, Select ISO Commands [0xB0] ISO Commands [0xB0] ISO Special Commands [0xB1] ISO Special Commands [0xB2] z.b. Mifare Value Commands, Authent Mifare Befehlsgruppe wird mit sendprotocol() übertragen Konkreter Befehl wird als Parameter in Datencontainer übergeben

7 Kommunikation zwischen Reader und PC 7 Kommunikation erfolgt über ein spezielles Kommunikationsprotokoll Kommunikationsablauf: 1. Parameter werden in einen Datencontainer des Readers geschrieben. setdata(parameter, Wert) 2. Auszuführenden Befehl senden. sendprotocol(bytecode) 3. Speicherung des Ergebnisses in Datencontainer oder Tabelle. 4. Auslesen der Ergebnisse aus dem Zwischenspeicher. GetStringData(gewünschter_Wert) (Lesen aus Container) GetStringTableData(gewünschter_Wert) (Lesen aus Tabelle)

8 Lesermodi 8 Der Reader kann in 3 verschiedenen Modi operieren Addressed Mode Es können sich mehrere Tags im Reader-Field befinden. Ein bestimmter Tag wird anhand seiner einmaligen Identifikationsnummer angesprochen. Bei jedem Befehl, muss die UID übergeben werden. Non-Addressed Mode Nur ein Tag darf sich im Reader-Field befinden. Kommunikation findet direkt mit einzigem Tag im Feld statt. Keine vorherige Auswahl notwendig. Selected Mode Selektion eines bestimmten Tags im Reader-Field. Alle nachfolgenden Befehle operieren auf dem selektierten Tag.

9 Beispiel: Auslesen der Seriennummern 9 reader.setdata(fedm_isc_tmp_b0_cmd, (byte)0x01); // Command Inventory reader.deletetable(iso_table); // Tabelleninhalt komplett löschen back = reader.sendprotocol((byte)0xb0); // ISOCmd String[] returnstring = new String[reader.getTableLength(ISO_TABLE)]; // Alle Transponderdaten sind in der Tabelle enthalten for(int cnt=0; cnt< reader.gettablelength(iso_table); ++cnt) { returnstring[cnt] = reader.getstringtabledata(cnt, ISO_TABLE, DATA_SNR); }

10 OBID - Funktionsbibliotheken 10 C-Bibliotheken zum Zugriff auf den Reader FECOM, FEUSB und FETCP Herstellung der Verbindung zum Reader Verwaltung mehrerer Verbindungen Plattformabhängig FEISC Plattformunabhängiger Zugriff auf Reader Protokollunterstützung Funktionen zur Ausführung aller Befehle Definition von Konstanten zur Abstraktion der Bit-Ebene Kommunikation basiert auf FECOM, FEUSB, FETCP oder eigenen Kommunikationsbibliotheken

11 OBID - Klassenbibliotheken 11 Klassenbibliotheken zur bequemen Kommunikation mit dem Reader C++-Klassenbibliothek FEDM Baut auf C-Bibliothek FEISC auf Übernimmt Teile der Ressourcenverwaltung, wie z.b. das öffnen und schließen von Kommunikationsports Java- und.net-klassenbibliotheken Bauen auf FEDM auf Nur Wrapperschicht, Funktionsumfang entspricht FEDM Allerdings erweiterte Fehlerbehandlung durch Nutzung von Exceptions Vor- und Nachteile beschränken sich auf die der jeweiligen Programmiersprache

12 OBID - Klassenbibliotheken 12

13 Mifare Standard 1K 13 Features 1k Speicher Kollisionssicher bei mehreren Tags Sicherheit (später mehr) Hardwareaufbau des Mifare Standard Kommunikationsaufbau RF Feld induziert Strom im Tag (Power on Request) => Tag geht in einen IDLE Zustand und sendet eigene UID aus (Identification) User wählt gewünschten Tag per UID aus (Selection) Aushandeln der Verbindung (Challenge) und Freigabe der Kommunikation durch User eingegeben Key (Authenfication) Folienmaster Max Mustermann 7. Oktober 2007

14 Mifare Standard 1K 14 Speicheraufbau 16 Sektoren 4 Blöcke pro Sektor 16 Byte pro Block Nutzdaten etwa 750 Bytes Schreibzugriffe auf etwa 100k Zyklen begrenzt unterstützte Operationen Inventory (weißt Tags an ihre UID zurückzugeben) Select (selektiert anzusprechenden Tag) Read/Write Blocks (liest/schreibt Daten an geg. Addresse) Authent Mifare (initiiert die Authenfication Phase) Halt (deselektiert den Tag)

15 Mifare Standard Sicherheit 15 vielfältige Sicherheitsfeatures 3-pass Authentifizierung beim Kommunikationsaufbau verschlüsselte Kommunikation einzigartige Serialnummer pro Tag jeder Sektor mir 2 verschiedenen 48 Bit Keys absicherbar physikalisch-/hardwarebegrenzte Verzögerung Tag nur im selected Mode ansprechbar (4ms) Authentifizierung (2ms) Brute-Force: 2^47 Möglichkeiten x 6ms => Jahre

16 Mifare UltraLight 1K 16 ähnlicher Aufbau wie Mifare Standard ohne Verschlüsselung oder Key s 32 bit OTP (one time programmable) Register legt Zugriffsrechte auf den Speicher fest konfigurierbar so dass ein Tag nur 1 bis x-mal verwendbar ist (z.b. für Konzerttickets) keine authent Mifare Unterstützung

17 ISOStart Demo 17

18 Java Demo 18

19 Bisheriges Fazit 19 Schlechte Dokumentationen Es existieren mehrere Dateien Vieles muss gesucht werden, da keine Verweise existieren Nicht alles steht in der Doku, manchmal muss im Code nach Antworten gesucht werden Code in der Java-Doku ist keine Java-Syntax Wissensaneignung nahm relativ viel Zeit in Anspruch Nur einer kann an dem Reader arbeiten Simulationstool wäre sehr hilfreich, wie beim NFC-Handy

20 Nächste Schritte 20 Grundlegende Kommunikation Daten aus den Tags auslesen mit Java.NET-Bibliothek evaluieren Implementierung eines Szenarios Datenbankanbindung herstellen Von konkreter Implementierung abstrahiertes UI

21 Quellen 21 OBID Handbücher pdf pdf

22 22 FRAGEN?