rfid/rfid_talk_g.tex

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  23
  24 \begin{document}
  25
  26 \title{{\bf R}adio {\bf F}requency {\bf Id}entification (RFID)}
  27 \subtitle{Technik, Standards, Anwendungen und Gefahren der kontaktlosen Smartcards}
  28 \author[F. Zirkelbach]{Frank Zirkelbach\\ \texttt{hackbard@hackdaworld.org}}
  29 \date{Sion, Februar 2006}
  30
  31 %\beamerdefaultoverlayspecification{<+->}
  32
  33 \AtBeginSection[]
  34 {
  35   \begin{frame}<beamer>
  36     \frametitle{Agenda}
  37     \tableofcontents[currentsection]
  38   \end{frame}
  39 }
  40
  41 \begin{frame}
  42   \titlepage
  43 \end{frame}
  44
  45 \begin{frame}
  46   \frametitle{Agenda}
  47   \tableofcontents%[pausesections]
  48 \end{frame}
  49
  50 \section{Einf"uhrung in die Technik der Smartcards}
  51
  52   \subsection{Was sind Smartcards}
  53
  54 \begin{frame}
  55   \frametitle{Smartcard Einf"uhrung}
  56   \begin{block}{Aufbau / Bestandteile}
  57     \begin{itemize}
  58       \item Plastikkarte mit eingebautem Mikrochip\\
  59             {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (ICC)
  60             \begin{itemize}
  61               \item Hardwarelogik oder Mikroprozessor
  62               \item Speicher (ROM, EEPROM, RAM)
  63             \end{itemize}
  64       \item Ein/Ausgabeschnittstelle
  65     \end{itemize}
  66   \end{block}
  67 \end{frame}
  68
  69 \begin{frame}
  70   \frametitle{Smartcard Einf"uhrung}
  71   \begin{block}{Anwendung}
  72     \begin{itemize}
  73       \item (automatische) Identifikation
  74       \item Daten / Informationshalter
  75       \item Zahlungssystem / Guthabenkarten
  76       \item Zugangskontrolle / PayTV
  77     \end{itemize}
  78   \end{block}
  79 \end{frame}
  80
  81   \subsection{Arten von Smartcards}
  82
  83 \begin{frame}
  84   \frametitle{Unterscheidung von Chipkarten}
  85   \framesubtitle{Familie der Chipkarten}
  86   \includegraphics[width=10cm]{ccf.eps}
  87 \end{frame}
  88
  89 \begin{frame}
  90   \frametitle{Unterscheidung von Chipkarten}
  91   \framesubtitle{Speicherkarten / Prozessorkarten}
  92   \begin{columns}
  93     \column{6cm}
  94     {\small Speicherkarte - synchrone Chipkarte}
  95     \begin{center}
  96     \includegraphics[width=6cm]{sc-schem-s.eps}
  97     \end{center}
  98     \column{6cm}
  99     {\small Prozessorkarte - asynchrone Chipkarte}
 100     \begin{center}
 101     \includegraphics[width=6cm]{sc-schem-as.eps}
 102     \end{center}
 103   \end{columns}
 104 \end{frame}
 105
 106   \subsection{Kontaktbehaftete Chipkarten}
 107
 108 \begin{frame}
 109   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 110   \framesubtitle{ISO/IEC 7816 - Standard der kontaktbehafteten Chipkarten}
 111   \begin{block}{ISO 7816-1: Physikalische Eigenschaften}
 112     mechanische, elektrische und magnetische Belastbarkeit
 113   \end{block}
 114   \begin{block}{ISO7816-2: Abmessungen und Lokalisierung der Kontakte}
 115     \begin{itemize}
 116       \item Gr"osse der Kontakte
 117       \item Kontaktpositionen
 118       \item Kontaktbelegung
 119     \end{itemize}
 120   \end{block}
 121 \end{frame}
 122
 123 \begin{frame}
 124   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 125   \framesubtitle{ISO/IEC 7816 - Standard der kontaktbehafteten Chipkarten}
 126   \begin{block}{ISO 7816-3: Elektrische Eigenschaften und "Ubertragungsprotokolle}
 127     \begin{itemize}
 128       \item elektr. Signalbeschreibung
 129       \item Strom- und Spannungswerte
 130       \item Betriebsablauf der ICCs
 131       \item {\bf A}nswer {\bf T}o {\bf R}eset (ATR)
 132     \end{itemize}
 133   \end{block}
 134 \end{frame}
 135
 136 \begin{frame}
 137   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 138   \framesubtitle{ISO/IEC 7816 - Standard der kontaktbehafteten Chipkarten}
 139   \begin{block}{ISO 7816-4: Definition interindustrieller Kommandos}
 140     \begin{itemize}
 141       \item stellt Schnittstelle zur Anwendung dar
 142       \item Nachrichten, Kommandos, Antworten (insbesondere ATR)
 143       \item Struktur der Daten/Dateien
 144       \item Zugriff auf Dateien/Daten/Algorithmen
 145       \item S/M Methoden (Secure Messaging)
 146     \end{itemize}
 147   \end{block}
 148 \end{frame}
 149
 150 \begin{frame}
 151   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 152   \framesubtitle{Kontakte der Chipkarte (ISO 7816-2/3)}
 153   \begin{columns}
 154   \column{7cm}
 155   \begin{center}
 156   \includegraphics[width=6cm]{sc-io.eps}
 157   \end{center}
 158   \column{6cm}
 159   \begin{itemize}
 160     \item VCC: Versorgungsspannung
 161     \item RST: Reset
 162     \item CLK: Clock / Taktgeber
 163     \item GND: Ground
 164     \item VPP: Programmierspannung
 165     \item I/O: Input / Output
 166   \end{itemize}
 167   \end{columns}
 168 \end{frame}
 169
 170 \begin{frame}
 171   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 172   \framesubtitle{Kontakte der Chipkarte (ISO 7816-2/3)}
 173   \begin{block}{I/O}
 174     \begin{itemize}
 175       \item fungiert als Eingangs- bzw. Ausgangsleitung zum Datenaustausch
 176       \item serielle Datenleitung
 177       \item im Empfangsmodus Leitung im 'high (mark) state'
 178       \item Sender kann Leitung auf 'low (space) state' heben
 179       \item Karte und Terminal nie gleichzeitig im Sendemodus
 180     \end{itemize}
 181   \end{block}
 182 \end{frame}
 183
 184 \begin{frame}
 185   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 186   \framesubtitle{Kontakte der Chipkarte (ISO 7816-2/3)}
 187   \begin{block}{VPP}
 188   L"osch- bzw. Programmierspannung f"ur den internen nicht fl"uchtigen Speicher (EEPROM)
 189     \begin{itemize}
 190       \item Programmiermodus: 'active state'
 191       \item Nicht-Programmiermodus: 'passive state'
 192     \end{itemize}
 193   \end{block}
 194   \begin{block}{CLK}
 195   \begin{itemize}
 196     \item Taktgeber f"ur den Mikrochip
 197     \item 2 Frequenzen:
 198           \begin{itemize}
 199             \item $f_i$, (initial freq.) w"ahrend Antwort auf Reset
 200             \item $f_s$, (subsequent freq.) im sp"ateren Betrieb
 201           \end{itemize}
 202   \end{itemize}
 203   \end{block}
 204 \end{frame}
 205
 206 \begin{frame}
 207   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 208   \framesubtitle{Kontakte der Chipkarte (ISO 7816-2/3)}
 209   \begin{block}{RST}
 210     Zur"ucksetzen des {\bf P}rogram {\bf C}ounters (PC)
 211   \end{block}
 212   \begin{block}{VCC}
 213     Versorgungsspannung des Mikrochips
 214   \end{block}
 215   \begin{block}{GND}
 216     gemeinsame R"uckleitung, definiert das Nullpotential der Schaltung
 217   \end{block}
 218 \end{frame}
 219
 220 \begin{frame}
 221   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 222   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 223   \begin{block}{Ablaufschema}
 224     \begin{enumerate}
 225       \item Aktivierung der Kontakte durch das Terminal
 226       \item Reset der Karte durch das Terminal
 227       \item ATR der Karte
 228       \item Abfolge von Datentransferen zwischen Karte und Terminal
 229       \item Deaktivierung der Kontakte durch das Terminal
 230     \end{enumerate}
 231   \end{block}
 232 \end{frame}
 233
 234 \begin{frame}
 235   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 236   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 237   \onslide<1->{Aktivierung der Kontakte}
 238   \onslide<7->{/ Reset / ATR}
 239   \begin{columns}
 240   \column{6cm}
 241   \begin{pgfpicture}{0cm}{0cm}{6cm}{6cm}
 242     % print contacts
 243     \onslide<1->{
 244     \pgfputat{\pgfxy(0,5)}{\pgfbox[left,base]{RST}}
 245     \pgfputat{\pgfxy(0,4)}{\pgfbox[left,base]{VCC}}
 246     \pgfputat{\pgfxy(0,3)}{\pgfbox[left,base]{VPP}}
 247     \pgfputat{\pgfxy(0,2)}{\pgfbox[left,base]{CLK}}
 248     \pgfputat{\pgfxy(0,1)}{\pgfbox[left,base]{$I/O_{sync}$}}
 249     \pgfputat{\pgfxy(0,0)}{\pgfbox[left,base]{$I/O_{async}$}}
 250     }
 251     % rst low
 252     \onslide<2->{
 253     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,5)}
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 255     \pgfstroke
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 259     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,3)}
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 261     \pgfstroke
 262     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,2)}
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 265     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,1)}
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 267     \pgfstroke
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 270     \pgfstroke
 271     }
 272     % rst low & vcc high
 273     \onslide<3->{
 274     \pgfmoveto{\pgfxy(2,5)}
 275     \pgflineto{\pgfxy(2.5,5)}
 276     \pgfstroke
 277
 278     \pgfmoveto{\pgfxy(2,4)}
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 280     \pgflineto{\pgfxy(2.5,4.5)}
 281     \pgfstroke
 282
 283     \pgfmoveto{\pgfxy(2,3)}
 284     \pgflineto{\pgfxy(2.5,3)}
 285     \pgfstroke
 286     \pgfmoveto{\pgfxy(2,2)}
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 288     \pgfstroke
 289     \pgfmoveto{\pgfxy(2,1)}
 290     \pgflineto{\pgfxy(2.5,1)}
 291     \pgfstroke
 292     \pgfmoveto{\pgfxy(2,0)}
 293     \pgflineto{\pgfxy(2.5,0)}
 294     \pgfstroke
 295     }
 296     % rst low & vcc high & i/o high
 297     \onslide<4->{
 298     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,5)}
 299     \pgflineto{\pgfxy(3,5)}
 300     \pgfstroke
 301     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,4.5)}
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 303     \pgfstroke
 304     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,3)}
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 311     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,1)}
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 315     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,0)}
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 317     \pgflineto{\pgfxy(3,0.5)}
 318     \pgfstroke
 319     }
 320     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high
 321     \onslide<5->{
 322     \pgfmoveto{\pgfxy(3,5)}
 323     \pgflineto{\pgfxy(3.5,5)}
 324     \pgfstroke
 325     \pgfmoveto{\pgfxy(3,4.5)}
 326     \pgflineto{\pgfxy(3.5,4.5)}
 327     \pgfstroke
 328
 329     \pgfmoveto{\pgfxy(3,3)}
 330     \pgflineto{\pgfxy(3,3.5)}
 331     \pgflineto{\pgfxy(3.5,3.5)}
 332     \pgfstroke
 333
 334     \pgfmoveto{\pgfxy(3,2)}
 335     \pgflineto{\pgfxy(3.5,2)}
 336     \pgfstroke
 337     \pgfmoveto{\pgfxy(3,1.5)}
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 339     \pgfstroke
 340     \pgfmoveto{\pgfxy(3,0.5)}
 341     \pgflineto{\pgfxy(3.5,0.5)}
 342     \pgfstroke
 343     }
 344     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high & activate clock
 345     \onslide<6->{
 346     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,5)}
 347     \pgflineto{\pgfxy(4,5)}
 348     \pgfstroke
 349     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,4.5)}
 350     \pgflineto{\pgfxy(4,4.5)}
 351     \pgfstroke
 352     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,3.5)}
 353     \pgflineto{\pgfxy(4,3.5)}
 354     \pgfstroke
 355
 356     \pgfrect[fill]{\pgfxy(3.5,2)}{\pgfxy(0.5,0.5)}
 357
 358     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,1.5)}
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 360     \pgfstroke
 361     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,0.5)}
 362     \pgflineto{\pgfxy(4,0.5)}
 363     \pgfstroke
 364     }
 365     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high & activate clock
 366     % reset & io_sync atr
 367     \onslide<7->{
 368     \pgfmoveto{\pgfxy(4,5)}
 369     \pgflineto{\pgfxy(4,5.5)}
 370     \pgflineto{\pgfxy(4.5,5.5)}
 371     \pgfstroke
 372
 373     \pgfmoveto{\pgfxy(4,4.5)}
 374     \pgflineto{\pgfxy(4.5,4.5)}
 375     \pgfstroke
 376     \pgfmoveto{\pgfxy(4,3.5)}
 377     \pgflineto{\pgfxy(4.5,3.5)}
 378     \pgfstroke
 379     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4,2)}{\pgfxy(0.5,0.5)}
 380     \pgfmoveto{\pgfxy(4,1.5)}
 381     \pgflineto{\pgfxy(4.5,1.5)}
 382     \pgfstroke
 383
 384     \color{blue}
 385     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4,1)}{\pgfxy(0.5,0.5)}
 386     \color{black}
 387
 388     \pgfmoveto{\pgfxy(4,0.5)}
 389     \pgflineto{\pgfxy(4.5,0.5)}
 390     \pgfstroke
 391     }
 392     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high & activate clock
 393     % reset & io_sync atr & io_async atr
 394     \onslide<8->{
 395     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,5.5)}
 396     \pgflineto{\pgfxy(6,5.5)}
 397     \pgfstroke
 398
 399     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,4.5)}
 400     \pgflineto{\pgfxy(6,4.5)}
 401     \pgfstroke
 402     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,3.5)}
 403     \pgflineto{\pgfxy(6,3.5)}
 404     \pgfstroke
 405     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4.5,2)}{\pgfxy(1.5,0.5)}
 406     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,1.5)}
 407     \pgflineto{\pgfxy(6,1.5)}
 408     \pgfstroke
 409
 410     \color{blue}
 411     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4.5,1)}{\pgfxy(1.5,0.5)}
 412     \color{red}
 413     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4.5,0)}{\pgfxy(1.5,0.5)}
 414     \color{black}
 415     }
 416   \end{pgfpicture}
 417   \column{6cm}
 418   \begin{enumerate}
 419     \pause
 420     \item RST auf 'low state'
 421     \pause
 422     \item VCC anlegen
 423     \pause
 424     \item I/O auf 'high state'
 425     \pause
 426     \item VPP 'idle state' anlegen
 427     \pause
 428     \item CLK anlegen
 429     \pause
 430     \item RST auf 'high state'\\
 431           ATR auf $I/O_{sync}$
 432     \pause
 433     \item ATR auf $I/O_{async}$
 434   \end{enumerate}
 435   \end{columns}
 436 \end{frame}
 437
 438 \begin{frame}
 439   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 440   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 441   {\bf A}nswer {\bf T}o {\bf R}eset
 442   \begin{block}{Asynchrone "Ubertragung}
 443   \begin{itemize}
 444     \item Zeichen"ubertragung "uber den I/O-Kontakt
 445     \item Zeichen $\equiv$ 1 Byte (8 Bit)
 446   \end{itemize}
 447   \end{block}
 448   \begin{block}{Synchrone "Ubertragung}
 449   \begin{itemize}
 450     \item "Ubertragung einer Serie von Bits via I/O
 451     \item Synchron mit CLK-Signal
 452   \end{itemize}
 453   \end{block}
 454 \end{frame}
 455
 456 \begin{frame}
 457   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 458   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 459   ATR bei asynchroner "Ubertragung: Bit-Dauer
 460   \begin{definition}
 461   Die Zeitdauer f"ur die Darstellung eines Bits am I/O-Kontakt ist definiert als $1 \, etu$
 462   ({\bf e}lementary {\bf t}ime {\bf u}nit).
 463   \end{definition}
 464   \begin{itemize}
 465     \item Karten mit interner CLK:\\
 466           $1 \, etu = 1/9600 \, s$
 467     \item Karten mit externer CLK:\\
 468           $1 etu = \frac{372}{f_i}$ ($1 \, MHz < f_i < 5 \, MHz$)\\
 469           Bsp.: $f_i = 3.5712 \, MHz \Rightarrow$ 9600 baud
 470   \end{itemize}
 471 \end{frame}
 472
 473 \begin{frame}
 474   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 475   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 476   \begin{block}{Aufbau eines Zeichens}
 477   \begin{itemize}
 478     \item Startbit im 'low state'
 479     \item 8 Datenbits ($b_0$ bis $b_7$)\\
 480           \begin{itemize}
 481             \item 'direct convention': $b_0$ (LSB) ... $b_7$ (MSB)\\
 482                   'low state' $\equiv$ 0, 'high state' $\equiv 1$
 483             \item 'inverse convention': $b_0$ (MSB) ... $b_7$ (LSB)\\
 484                   'low state' $\equiv$ 1, 'high state' $\equiv 0$
 485           \end{itemize}
 486     \item Parit"atsbit $b_p$ (gerade Anzahl von Einsen in $b_0, \ldots,b_7,b_p$)
 487   \end{itemize}
 488   \end{block}
 489   \begin{center}
 490   \includegraphics[width=11cm]{char-frame.eps}
 491   \end{center}
 492 \end{frame}
 493
 494 \begin{frame}
 495   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 496   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 497   \begin{block}{ATR bei asynchroner "Ubertragung: Struktur und Inhalt}
 498   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 499     \hline
 500     1 & 'initial character' & $T_s$ \\
 501     \hline
 502     2 & 'format character' & $T_0$ \\
 503     \hline
 504     3 & 'interface characters' & $TA_i,TB_i,TC_i,TD_i$ \\
 505     \hline
 506     4 & 'historical characters' & $T_1,\ldots,T_k$ \\
 507     \hline
 508     5 & 'check character' & $T_{ck}$ \\
 509     \hline
 510   \end{tabular}
 511   \end{block}
 512 \end{frame}
 513
 514 \begin{frame}
 515   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 516   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 517   ATR bei asynchroner "Ubertragung: 'initial character' $T_s$
 518   \begin{block}{'direct convention'}
 519   \includegraphics[width=11cm]{direct-conv.eps}
 520   \end{block}
 521 \end{frame}
 522
 523 \begin{frame}
 524   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 525   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 526   ATR bei asynchroner "Ubertragung: 'initial character' $T_s$
 527   \begin{block}{'inverse convention'}
 528   \includegraphics[width=11cm]{inverse-conv.eps}
 529   \end{block}
 530 \end{frame}
 531
 532 \begin{frame}
 533   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 534   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 535   ATR bei asynchroner "Ubertragung: 'format character' $T_0$
 536   \begin{block}{MS Halfbyte - Vorhandensein von 'interface characters'}
 537   \begin{tabular}{|l|l|}
 538   \hline
 539   $T_0[4]$ & $TA_1$ wird gesendet \\
 540   \hline
 541   $T_0[5]$ & $TB_1$ wird gesendet \\
 542   \hline
 543   $T_0[6]$ & $TC_1$ wird gesendet \\
 544   \hline
 545   $T_0[7]$ & $TD_1$ wird gesendet \\
 546   \hline
 547   \end{tabular}
 548   \end{block}
 549   \begin{block}{LS Halfbyte - 'historical characters'}
 550   Anzahl der 'historical characters': $0000_2 - 1111_2 \, (0-15)$
 551   \end{block}
 552 \end{frame}
 553
 554 \begin{frame}
 555   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 556   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 557   ATR bei asynchroner "Ubertragung: 'interface characters'
 558   \begin{block}{MS Halfbyte von $TD_i$}
 559   \begin{tabular}{|l|l|}
 560   \hline
 561   $TD_i[4]$ & $TA_{i+1}$ wird gesendet \\
 562   \hline
 563   $TD_i[5]$ & $TB_{i+1}$ wird gesendet \\
 564   \hline
 565   $TD_i[6]$ & $TC_{i+1}$ wird gesendet \\
 566   \hline
 567   $TD_i[7]$ & $TD_{i+1}$ wird gesendet \\
 568   \hline
 569   \end{tabular}
 570   wobei $TD_0 \equiv T_0$
 571   \end{block}
 572   \begin{block}{LS Halfbyte von $TD_i$}
 573   Protokolltyp: $0000_2 - 1111_2 \, (0-15)$
 574   \end{block}
 575   $TA_i,TB_i,TC_i$: Protokollparameter
 576 \end{frame}
 577
 578 \begin{frame}
 579   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 580   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 581   %ATR bei asynchroner "Ubertragung: 'interface characters'
 582   \begin{block}{Protokolltypen ($TD_1$)}
 583   \begin{itemize}
 584   \item $T=0$ asynchrones, halbduplex Zeichen-"Ubertragungsprotokoll
 585   \item $T=1$ asynchrones, halbduplex Block-"Ubertragungsprotokoll
 586   \item $T=2-15$ reserviert f"ur zuk"unftige Standardisierungen
 587   \end{itemize}
 588   \end{block}
 589   \begin{block}{Protokollparameter ($TA_i,TB_i,TC_i$)}
 590   \begin{columns}
 591   \column{5cm}
 592   \begin{itemize}
 593     \item Frequenz und Bit-Dauer
 594     \item extra Guardtime
 595     \item Zeichen/Block Wartezeit
 596     \item T=1 Fehlererkennung durch LRC bzw. CRC
 597   \end{itemize}
 598   \column{5cm}
 599   \begin{itemize}
 600     \item L"ange eines T=1 Block Informationsfeldes
 601     \item Programmierspannung und Strom
 602   \end{itemize}
 603   \end{columns}
 604   \end{block}
 605 \end{frame}
 606
 607 \begin{frame}
 608   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 609   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 610   ATR bei asynchroner "Ubertragung: 'historical \& check characters'
 611   \begin{block}{'historical characters' - Information "uber}
 612   \begin{itemize}
 613     \item Hersteller der Karte
 614     \item verwendeter Chip
 615     \item ROM im Chip
 616     \item Hinweise zur Benutzung
 617   \end{itemize}
 618   \end{block}
 619   \begin{block}{'check character' $T_{ck}$}
 620   \begin{itemize}
 621     \item $T_1$ xor $T_2$ xor $\ldots$ xor $T_{ck}$ $=$ $0$
 622     \item kein $T_{ck}$ f"ur Protokoll $T=0$
 623   \end{itemize}
 624   \end{block}
 625 \end{frame}
 626
 627 \begin{frame}
 628   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 629   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 630   ATR bei {\bf synchroner} "Ubertragung
 631   \begin{block}{Taktfrequenz und Bit-"Ubertragung}
 632   \begin{itemize}
 633     \item Frequenzen zwischen $7$ und $50 \, kHz$
 634     \item 'direct convention':
 635           \begin{itemize}
 636             \item 'high state' $\equiv 1$
 637             \item LSB zuerst
 638           \end{itemize}
 639     \item Bit-"Ubertragung:
 640           \begin{itemize}
 641             \item Bit anlegen
 642             \item CLK auf 'high state'
 643             \item CLK auf 'low state'
 644           \end{itemize}
 645   \end{itemize}
 646   \end{block}
 647
 648 \end{frame}
 649
 650 \begin{frame}
 651   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 652   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 653   ATR bei {\bf synchroner} "Ubertragung
 654   \begin{block}{Struktur und "Ubertragung des ATR}
 655   \begin{itemize}
 656     \item maximal 32 Bit gro"s (mindestens 8)
 657           \begin{itemize}
 658             \item Byte H1: Protokolltyp
 659             \item Byte H2: Protokollparameter
 660             \item Byte H3,H4: 'historical bytes'
 661           \end{itemize}
 662     \item "Ubertragung in 32 Takten
 663     \item Weiterer Takt f"ur Zustands"anderung von I/O auf 'high state'
 664   \end{itemize}
 665   \end{block}
 666 \end{frame}
 667
 668 \begin{frame}
 669   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 670   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-10)}
 671   ATR bei {\bf synchroner} "Ubertragung
 672   \begin{block}{Protokolltypen: Byte H1}
 673   \begin{tabular}{|l|l|l|l|}
 674   \hline
 675   MS HB   & LS HB   & hex  & Protokoll\\
 676   \hline
 677   0 0 0 0 & 0 0 0 0 & 0x00 & unbenutzt \\
 678   \hline
 679   1 1 1 1 & 1 1 1 1 & 0xff & unbenutzt \\
 680   \hline
 681   1 x x x &         &      & Industriespezifische Protokolle \\
 682   1 0 0 0 &         & 0x82 & Serial Data Access ($I^2C$) \\
 683   1 0 0 1 & 0 0 1 0 & 0x92 & 3 Wire Bus \\
 684   1 0 1 0 &         & 0xa2 & 2 Wire Bus \\
 685   1 0 1 1 &         & 0xb2 & Function Code Bus\\
 686   1 1 x x &         &      & reserviert \\
 687   \hline
 688   andere  &         &      & propriet"ar bzw. reserviert\\
 689   \hline
 690   \end{tabular}
 691   \end{block}
 692 \end{frame}
 693
 694 \begin{frame}
 695   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 696   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-10)}
 697   ATR bei {\bf synchroner} "Ubertragung
 698   \begin{block}{Protokollparameter: Byte H2}
 699   \begin{itemize}
 700     \item L"ange der Dateneinheiten: $2^{\textrm{(H2[2] H2[1] H2[0])}}$ in Bits
 701     \item Gr"o"se des Datenspeichers:
 702           \begin{tabular}{|l|l|l|l|l|}
 703           \hline
 704           H2[6] & H2[5] & H2[4] & H2[3] & Gr"o"se \\
 705           \hline
 706           0 & 0 & 0 & 0 & keine Angabe \\
 707           0 & 0 & 0 & 1 & 128 \\
 708           0 & 0 & 1 & 0 & 256 \\
 709           0 & 0 & 1 & 1 & 512 \\
 710           0 & 1 & 0 & 0 & 1024 \\
 711           0 & 1 & 0 & 1 & 2048 \\
 712           0 & 1 & 1 & 0 & 4096 \\
 713           \hline
 714           \end{tabular}
 715   \end{itemize}
 716   \end{block}
 717 \end{frame}
 718
 719 \begin{frame}
 720   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 721   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3/4)}
 722   ATR bei {\bf synchroner} "Ubertragung
 723   \begin{block}{'historical bytes' H3, H4}
 724   \begin{itemize}
 725     \item "Ahnlich den 'historical bytes' bei asynchronen Karten
 726     \item Als 'Daten' auf der Chipkarte abgelegt
 727   \end{itemize}
 728   \end{block}
 729   Um diese zu interpretieren muss Struktur und Inhalt der Daten auf einer Chipkarte verstanden werden (ISO 7816-4, siehe sp"ater)
 730 \end{frame}
 731
 732 \begin{frame}
 733   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 734   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 735   Auswahl des "Ubertragungsprotokolls bzw der Parameter
 736   \begin{itemize}
 737     \item Terminal: PTS Request (Protocol Type Selection)
 738     \item Karte: PTS Confirm
 739     \item Terminal: Datenaustausch / Ablehnung oder Reset
 740   \end{itemize}
 741 \end{frame}
 742
 743 \begin{frame}
 744   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 745   \framesubtitle{Struktur der Daten (ISO 7816-4)}
 746   Codierungstechnik f"ur Datenobjekte:\\
 747   ({\bf B}asic {\bf E}ncoding {\bf R}ules (BER), ASN.1)
 748   \begin{block}{BER-TLV codiertes Datenobjekt}
 749   \begin{itemize}
 750     \item Datenobjekt-Kennzeichen (Tag)\\
 751           Tag[7], Tag[6]: Klasse\\
 752           Tag[5]: Typ (primitiv/zusammengesetzt)\\
 753           Tag[4]-Tag[0]: Tagnummer
 754     \item L"angenangabe (Length)
 755     \item Datenobjekt-Wert (Value)
 756   \end{itemize}
 757   \end{block}
 758 \end{frame}
 759
 760 \begin{frame}
 761   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 762   \framesubtitle{Sicherheitsarchitektur (ISO 7816-4)}
 763   \begin{block}{Sicherheitsstatus}
 764   Status nach ATR/PTS bzw. Kommandos zur Authentifizierung
 765   \begin{itemize}
 766     \item globaler Sicherheitsstatus
 767     \item auf eine Datei bezogener Status
 768     \item Kommandospezifischer Status
 769   \end{itemize}
 770   \end{block}
 771   \begin{block}{Sicherheitsattribute}
 772    Angabe des notwendigen Sicherheitsstatuses zur Ausf"uhrung eines Kommandos bzw. f"ur den Zugriff auf eine Datei
 773   \end{block}
 774 \end{frame}
 775
 776 \begin{frame}
 777   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 778   \framesubtitle{Sicherheitsarchitektur (ISO 7816-4)}
 779   \begin{block}{Sicherheitsmechanismen}
 780   \begin{itemize}
 781     \item Authentifizierung mit Passwort
 782     \item Authentifizierung mit einem Schl"ussel (Challenge, Authenticate)
 783     \item Authentifizierung mit Daten (digitale Signatur, Checksumme)
 784     \item Datenverschl"usselung (Schl"usselaustausch)
 785   \end{itemize}
 786   \end{block}
 787 \end{frame}
 788
 789 \begin{frame}
 790   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 791   \framesubtitle{APDU Nachrichten (ISO 7816-4)}
 792   \begin{block}{{\bf A}pplication {\bf P}rotocol {\bf D}ata {\bf U}nit}
 793   Dateneinheiten f"ur Kommando-Antwort-Paare
 794   \begin{itemize}
 795     \item enth"alt ein Kommando bzw. eine Antwort
 796     \item Kommando bzw. Antwort kann Daten enthalten
 797   \end{itemize}
 798   \end{block}
 799 \end{frame}
 800
 801 \begin{frame}
 802   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 803   \framesubtitle{APDU Nachrichten (ISO 7816-4)}
 804   \begin{block}{Kommando}
 805   \begin{itemize}
 806     \item Header
 807           \begin{itemize}
 808             \item Class (1 Byte)
 809             \item Instruction (1 Byte)
 810             \item Parameter 1 (1 Byte)
 811             \item Parameter 2 (1 Byte)
 812           \end{itemize}
 813     \item Body
 814           \begin{itemize}
 815             \item Lc field (1-3 Byte)\\
 816                   Anzahl der Bytes im Datenfeld
 817             \item Datenfeld (Lc Byte)
 818             \item Le field (1-3 Byte)\\
 819                   maximal erwartete Datengr"osse in der Antwort
 820           \end{itemize}
 821   \end{itemize}
 822   \end{block}
 823 \end{frame}
 824
 825 \begin{frame}
 826   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 827   \framesubtitle{APDU Nachrichten (ISO 7816-4)}
 828   \begin{block}{Antwort}
 829   \begin{itemize}
 830     \item Body\\
 831           Datenfeld
 832     \item Trailer
 833           \begin{itemize}
 834             \item SW1 (1 Byte), 'processing status'
 835             \item SW2 (1 Byte), 'processing qualifier'
 836           \end{itemize}
 837   \end{itemize}
 838   \end{block}
 839 \end{frame}
 840
 841 \begin{frame}
 842   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 843   \framesubtitle{S/M Secure Messaging (ISO 7816-4)}
 844   \begin{block}{Schutz der Nachrichten von und zur Karte}
 845   \begin{itemize}
 846     \item Datenauthentifizierung
 847     \item vertrauliche Daten
 848   \end{itemize}
 849   \end{block}
 850 \end{frame}
 851
 852 \begin{frame}
 853   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 854   \framesubtitle{Beispiel: Die Versichertenkarte (synchrones 2-WB)}
 855
 856
 857 \end{frame}
 858
 859 \begin{frame}
 860   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 861   \framesubtitle{Beispiel: PayTV Chipkarte (asynchrones, zeichenbasiertes T=0)}
 862   ATR: {\color{red} 3b} {\color{blue} 9f} {\color{green} 21} 0e 49 52 44 45 54 4f 20 41 43 53 03 83 55 00 80 95\\
 863   \begin{itemize}
 864     \item {\color{red} 3b}: 'direct convention'
 865     \item {\color{blue} 9f}: sende $TA_1$, $TD_1$; Anzahl 'historical characters': 15
 866     \item {color{green} 21}: $TA_1$:
 867     \item {\color{} 0e}: sende $TA_2$, $TB_2$, $TC_3$; Protokolltyp T=0
 868   \end{itemize}
 869 \end{frame}
 870
 871   \subsection{Kontaktlose Chipkarten / RFID}
 872
 873 \begin{frame}
 874   \frametitle{kontaktlose Chipkarten}
 875   \framesubtitle{Begriffserkl"arung}
 876   \begin{block}{{\bf R}adio {\bf F}requency {\bf ID}entification}
 877   \begin{itemize}
 878     \item Funkerkennung
 879     \item ber"uhrungloses Lesen und Speichern von Daten auf Chipkarten
 880     \item viele verschiedene Systeme
 881     \item einige standardisiert, die meisten propriet"ar
 882     \item Unterschiede in
 883           \begin{itemize}
 884             \item Frequenz
 885             \item Modulation
 886             \item Kodierung
 887             \item Protokoll
 888           \end{itemize}
 889   \end{itemize}
 890   \end{block}
 891 \end{frame}
 892
 893 \begin{frame}
 894   \frametitle{kontaktlose Chipkarten}
 895   \framesubtitle{Komponenten eines RFID Systems}
 896   \begin{itemize}
 897     \item Transponder (Tag)
 898     \item Sende-Empfangs-Einheit (Reader)
 899     \item Integration mit anderen Systemen
 900   \end{itemize}
 901 \end{frame}
 902
 903 \begin{frame}
 904   \frametitle{kontaktlose Chipkarten}
 905   \framesubtitle{Die verschiedenen Standards}
 906     \begin{itemize}
 907       \item 11784/11785: Tieridentifikation (134.2 kHz, 4191 bps)
 908       \item 14223: Erweiterung von 11784/11785, mehr Datenspeicher
 909       \item 10536: {\bf C}lose coupling {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (4.9152 MHz, hat sich nie am Markt durchgesetzt, 1 cm)
 910       \item 14443: {\bf P}roximity {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (13.56 MHz, sehr verbreitet, 10 cm)
 911       \item 15693: {\bf V}icinity {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (1 m)
 912       \item 18000: Standard zur Auto-Identifikation von Objekten\\
 913                    (Standard umfasst alle global akzeptierten Frequenzen)
 914     \end{itemize}
 915 \end{frame}
 916
 917 \section{RFID Technik}
 918
 919   \subsection{Physik der RFID}
 920
 921   \subsection{RFID Elektronik}
 922
 923 \begin{frame}
 924   \frametitle{RFID Elektronik}
 925   \framesubtitle{RFID Tags/Transponder}
 926 \end{frame}
 927
 928 \begin{frame}
 929   \frametitle{RFID Elektronik}
 930   \framesubtitle{RFID Reader}
 931 \end{frame}
 932
 933 \begin{frame}
 934   \frametitle{RFID Elektronik}
 935   \framesubtitle{RFID Detektoren}
 936 \end{frame}
 937
 938 \begin{frame}
 939   \frametitle{RFID Elektronik}
 940   \framesubtitle{(Passive) RFID Sniffer}
 941 \end{frame}
 942
 943 \begin{frame}
 944   \frametitle{RFID Elektronik}
 945   \framesubtitle{RFID Tag Emulator}
 946   Ersetzen \dq verloren gegangener\dq{} RFID Tags ;)
 947 \end{frame}
 948
 949   \subsection{Standards / Protokolle}
 950
 951 \section{Sicherheit und Datenschutz}
 952
 953   \subsection{Sicherheitsaspekte der RFID}
 954
 955 \begin{frame}
 956   \frametitle{Sicherheit}
 957   \framesubtitle{Abh"orgefahr}
 958 \end{frame}
 959
 960 \begin{frame}
 961   \frametitle{Sicherheit}
 962   \framesubtitle{Clonen der RFID}
 963 \end{frame}
 964
 965 \begin{frame}
 966   \frametitle{Datenschutz}
 967   \framesubtitle{Verlust der informationellen Selbstbestimmung}
 968 \end{frame}
 969
 970 \begin{frame}
 971   \frametitle{Sicherheit}
 972   \framesubtitle{Kontrolle durch RFID}
 973 \end{frame}
 974
 975   \subsection{Gegenma"snahmen}
 976
 977 \begin{frame}
 978   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 979   \framesubtitle{Energiezufuhr verhindern}
 980   \begin{itemize}
 981     \item Faradayscher K"afig
 982     \item Besch"adigung der Antenne
 983   \end{itemize}
 984 \end{frame}
 985
 986 \begin{frame}
 987   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 988   \framesubtitle{Deaktivierung}
 989 \end{frame}
 990
 991 \begin{frame}
 992   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 993   \framesubtitle{Zerst"orung}
 994 \end{frame}
 995
 996 \section{Beispiele f"ur Anwendungen der RFID}
 997
 998   \subsection{MRTD - der ePass}
 999
1000 \begin{frame}
1001   \frametitle{Einsatzgebiete}
1002   \framesubtitle{MRTD / ePass}
1003 \end{frame}
1004
1005   \subsection{MensaCard - bargeldlos Kaffee trinken}
1006
1007 \begin{frame}
1008   \frametitle{Einsatzgebiete}
1009   \framesubtitle{Bargeldloses Zahlen mit der MensaCard}
1010   in progress
1011 \end{frame}
1012
1013 \end{document}