ЧИП-КАРТЫ. УСТРОЙСТВО и ПРШСИЕНИЕ УПП1ШЫ ДТт ЧИП-КАРГ

Поскольку чип-карта, по сути, представляет собой лишь специфический вид корпусирования интегральных микросхем, было бы разумно, чтобы любой специалист по электронике имел свободный доступ к технической документации на элементы, используемые в чип-картах. Однако, поскольку они применяются в совершенно особых отраслях, лишь часть документации на устройства и элементы, используемые в чип-картах или для работы с ними, открыта для свободного доступа. Поэтому для сбора информации, содержащейся в этой главе, потребовался большой запас терпения, упорства и времени (несколько лет).

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

В табл. 2.1 приведены основные характеристики интегральных микросхем, наиболее часто используемыхв производстве персонализируемых карг с памятью (так называемых синхронных карт), насчить[ва-ющих уже четыре поколения. Метод классификации карт выбран совершенно произвольно и основан на количестве битов памяти.

В списке представлены наиболее известные компании, среди которых - SGS-Thomson, с самого начала занимающая место мирового лидера, хотя это право и оспаривается многими другими производителями. Некоторые из них - те, которые не сочли уместным сообщать дополнительную информацию в достаточном объеме, -в таблице не упомянуты. Кроме того, некоторые крупные компании, применяющие чип-карты, разрабатывают свои собственные маски , для интегральных микросхем и поэтому не предоставляют описания на них. Поэтому представленная картина не является исчерпывающей, но все же охватывает подавляющее большинство карт, нахрдящ1П1ся в обращении в настоящее время.

Первая из представленных в списке микросхем типа ST 1001 (память ЭППЗУ пМОП объемом 256 бит) предназначена исключительно для производства французских телефонных карт: заказать ее могут только лицензированные поставщики этой услуги. Сбыт осуществляется под полным контролем FRANCE TELECOM.

В начале истории своего развития (1983 год) эта интегральная микросхема называлась ЕТ 1001. затем TS1001, причем смена наименования была обусловлена небольшими изменениями топологии кристалла. Последняя версия, которая уже более десяти лет используется в карточках FRANCE TELECOM, выпускается с 1987 года Поскольку это изделие представляет большой интерес для применеши в са.чых

Таблице: 2.1. Основные интегральные микросхемы, применлеше в шп-ксртах

число ! Попола-

Защита

Сферы пр

разных областях помимо телефонии, было необходимо предусмотреть специальный вариант, который исключал бы возможность незаконного производства настоящих фальшивых телекарг .

Именно поэтому микросхема ST 1200 практически идентична ST 1001; едннственное отличие состоит в том, что перед поставкой заказчику в девятый бит прописывается единица Таким образом, даже tcnu бы чистые карты на микросхеме ST 1200 появились на рынке, преобразовать irx в телекарты, по крайней мере французские, было бы невозможно, поскольку нельзя простыми средствами поменять значение указанного бита на ноль.

чип-КАРгы УСТРОЙСТВО И nPHMFHFt/ м росхсшдтчип-кт

в указанную cxliaiTb эаписьшаются данные о под-ишностн кристалла или серии, впоследствии уже не поддающиеся изменению. Это так называемая зона изготовителя, или :юиа идентификоз^ии. Остал ь-иые 160 бит составляют мну единиц; именно в данной об.пасти ис-полшггелыюе устройство прожигает нолик*, всякий раз, как единица расходуется.

Рк. 21. Кристат ЕТ W01 фронцузской телефонноИ корги 1увелтенс в 50 роз]

Микросхемой ST 1200 оснащены карты GPM 256 компании Gemplus, их аналоги (F 256 компапии Schlumberger и т.д) и некоторые ключи с па.чятью,> (модель МК 10 компании SEFEA) Ecti, и так называемые вторые поставщики этой шнфосхемы, например Texas Instruinenrs и Siemens

Рис. 2.2 Розрушениав при записи защитна, перешчю /увеличено в 500 роз)

Первые 96 бит в памяти annSS защищены от .записи невосста-навлнваемым разрушением лавкой перемычьп на заключительнсм этапе персонификации крпстал.па непосредственно наэаво !. причем

Рис. 23. То же перемычка перед разрушением (увеличено в 5D0 раз)

Если для обработки карточек применяется трехконтактный*-протокат! связи, описанный в табл. 2.2, то восемь контактов микромодуля (ISO 1 - ISO 8) следует использовать в соответствии с п\ назначением, представленным на рис. 2.4.

fc 2.4. Обозночеиие контактов /у^икромодулр в стандорте ISO 7В16

Для чтения II .laniiCH данных карточки используется набор мик рокоманд, прелставляющнх собой вполне определенные последовательности логических уровней, подаваемых на контакты ISO 2

ЧИП-КАРТЫ. УСТРОЙСТЮ и ПРИМЕНЕНИЕ

Таблица 22. Трехтнтоктным лротаюл связи

ишРПС^МЫДЛЯ ЧИП-КАРТ

И ISO 4, а обмен данными идет через контакт ISO 7. При этом питание подается на контакты ISO 1 (Vcc), ISO 6 (Vpp) и ISO 5 (GND).

Стоит отметить, что даже в режиме чтения на контакт ISO 6 должно подаваться напряжение, не меньшее Vcc, то есть 5 В. Контакт ISO 8 должен быть заземлен при записи в области первых 96 бит памяти, но только при условии, что цела защитная перемычка. У всех карт, находящихся в обращении, защитная перемычка разрушена. Это можно легко проверить, включив обычный омметр между von-тактами ISO 5 и ISO б;.заметного отклонения стрелки не происходит, а значит, перемычка необратимо разрушена.

Микрокоманда RESET позволяет в любое время, в том числе при подаче питания, установить счетчик адреса памяти в 0. После выполнения этой команды на контакте ISO 7 можно считать самый первый бит (часто называемый нулевым). Микрокоманда UP в свою очередь инкрементнрует счетчик адреса, н TaKiiM образом можно перейти к следущему биту.

Сразу надо отметить, что в счетчике адреса не предусмотрено никаких средств для обратного счета. Чтобы заново выбрать уже считанный бит, нужно все начать с нуля: либо выполнить команду RESET и обычным образом установить нужный адрес, либо продолжать считать до него после переполнения иа адресе 256.

Наконец, микрокоманда PROGRAM позволяет преобразовать в 1 текущий бит, если он имеет значение О (другими словами, израсходовать единицу услуг ) - конечно, при условии, что этот бит не находится в зоне изготовителя, а защитная перемычка разрушена. Процесс записи предполагает подачу напряжения 21 Б на контакт ISO 6 (Vpp); при этом напряжение Vcc должно подаваться заранее.

Понятно, что, поскольку используется память ЭППЗУ, пустая в нуляхе, преобразовать все единицы в нули возможно только путем полного стирания всей области памяти микросхемы ультрафиолетовым излучением (что исключено, так как кристалл герметично заварен в тело карты).

Второе поколение микросхем ПЗУ (двухуровневые КМОП ЭСППЗУ - EEPROM CMOS bivoltage) не только обеспечивает еще больший уровень защиты, но и дает дополнительные возможности. В данном случае память ЭППЗУ заменена памятью ЭСППЗУ (допускающей повторную запись); кроме того, добавлена логика обработки конфиденциальных кодов.

Интегральнная микросхема ST 1301 компании SGS-Thomson стала первой лишросхемой этого класса. Ее память объемом 416 бит защищена плавкой перемычкой и секретными кодами (как пользователя, так и владельца), а также содержит программируемую логическую матрицу. Этой микросхемой оснащены карты GPM416 компании Gemplus и их аналоги, а также некоторые ключи с памятью (например, МК20 компании SEFEA). На рис. 2.5 показано назначение восьми контактов микромодуля, а на рис. 2.6 приведено распре-1еленне памяти этой микросхемы:

зона изготовителя размером 16 бит. Программируется раз и навсегда непосредственно на заводе SGS-Thomson и служит для идентификации заказчика (иначе говоря, издателя карты или владельца);

зона владельца размером 48 бит. раз и навсегда программируемая заказчиком при персонализации карты;

ключ-носитель 16 бит Программируется SGS-Thomson одновременно с кодом, называемым транспортным?-, который заказчик должен предоставлять при персонализации карты. Впоследствии это будет конфиденциальный код пользователя, и его можно заменить на новый, если сначала представить старый код;

счетчик ошибок длиной 4 бита, который фтжирует количество попыток ввести неверный код. Он обнуляется при вводе правильного кода, Hti если были последовательно произвадены четыре неверные попытки, то микросхема полностью блокируется;

лона № 1 длиной 12 бит. доступная как для считывания, так и для записи данных. Полностью стирается при вводе правильного кода;