rfid/rfid_talk_g.tex

   1 \documentclass{beamer}
   2
   3 \mode<presentation>
   4 {
   5 %\usetheme{Berkeley}
   6 \usetheme{Warsaw}
   7 %\usetheme{Singapore}
   8 \setbeamercovered{transparent}
   9 }
  10 \usepackage{verbatim}
  11 \usepackage[german]{babel}
  12 \usepackage[latin1]{inputenc}
  13 \usepackage[T1]{fontenc}
  14 \usepackage{amsmath}
  15 \usepackage{ae}
  16 \usepackage{aecompl}
  17 \usepackage{colortbl}
  18 \usepackage{pgf,pgfarrows,pgfnodes,pgfautomata,pgfheaps,pgfshade}
  19 %\usepackage{pstricks}
  20 \usepackage{graphicx}
  21 \graphicspath{{../img}}
  22 \usepackage{hyperref}
  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 -
  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)}
 254     \pgflineto{\pgfxy(2,5)}
 255     \pgfstroke
 256     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,4)}
 257     \pgflineto{\pgfxy(2,4)}
 258     \pgfstroke
 259     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,3)}
 260     \pgflineto{\pgfxy(2,3)}
 261     \pgfstroke
 262     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,2)}
 263     \pgflineto{\pgfxy(2,2)}
 264     \pgfstroke
 265     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,1)}
 266     \pgflineto{\pgfxy(2,1)}
 267     \pgfstroke
 268     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,0)}
 269     \pgflineto{\pgfxy(2,0)}
 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)}
 279     \pgflineto{\pgfxy(2,4.5)}
 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)}
 287     \pgflineto{\pgfxy(2.5,2)}
 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)}
 302     \pgflineto{\pgfxy(3,4.5)}
 303     \pgfstroke
 304     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,3)}
 305     \pgflineto{\pgfxy(3,3)}
 306     \pgfstroke
 307     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,2)}
 308     \pgflineto{\pgfxy(3,2)}
 309     \pgfstroke
 310
 311     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,1)}
 312     \pgflineto{\pgfxy(2.5,1.5)}
 313     \pgflineto{\pgfxy(3,1.5)}
 314     \pgfstroke
 315     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,0)}
 316     \pgflineto{\pgfxy(2.5,0.5)}
 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)}
 338     \pgflineto{\pgfxy(3.5,1.5)}
 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)}
 359     \pgflineto{\pgfxy(4,1.5)}
 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}answer {\bf T}o {\bf R}equest
 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 \end{frame}
 465
 466
 467   \subsection{Kontaktlose Chipkarten / RFID}
 468
 469 \begin{frame}
 470   \frametitle{kontaktlose Chipkarten}
 471   \framesubtitle{Die verschiedenen Standards}
 472     \begin{itemize}
 473       \item 10536: {\bf C}lose coupling {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (1 cm)
 474       \item 14443: {\bf P}roximity {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (10 cm)
 475       \item 15693: {\bf V}icinity {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (1 m)
 476       \item 18000: Standard zur Auto-Identifikation von Objekten\\
 477                    (Standard umfasst alle global akzeptierten Frequenzen)
 478     \end{itemize}
 479 \end{frame}
 480
 481 \begin{frame}
 482   \frametitle{Komponenten eines RFID Systems}
 483 \end{frame}
 484
 485 \begin{frame}
 486   \frametitle{Komponenten eines RFID Systems}
 487   \framesubtitle{}
 488 \end{frame}
 489
 490 \begin{frame}
 491   \frametitle{Standards / Anwendungen}
 492 \end{frame}
 493
 494 \section{RFID Technik}
 495
 496   \subsection{Physik der RFID}
 497
 498   \subsection{RFID Elektronik}
 499
 500 \begin{frame}
 501   \frametitle{RFID Elektronik}
 502   \framesubtitle{RFID Tags/Transponder}
 503 \end{frame}
 504
 505 \begin{frame}
 506   \frametitle{RFID Elektronik}
 507   \framesubtitle{RFID Reader}
 508 \end{frame}
 509
 510 \begin{frame}
 511   \frametitle{RFID Elektronik}
 512   \framesubtitle{RFID Detektoren}
 513 \end{frame}
 514
 515 \begin{frame}
 516   \frametitle{RFID Elektronik}
 517   \framesubtitle{(Passive) RFID Sniffer}
 518 \end{frame}
 519
 520 \begin{frame}
 521   \frametitle{RFID Elektronik}
 522   \framesubtitle{RFID Tag Emulator}
 523   Ersetzen \dq verloren gegangener\dq{} RFID Tags ;)
 524 \end{frame}
 525
 526   \subsection{Standards / Protokolle}
 527
 528 \section{Sicherheit und Datenschutz}
 529
 530   \subsection{Sicherheitsaspekte der RFID}
 531
 532 \begin{frame}
 533   \frametitle{Sicherheit}
 534   \framesubtitle{Abh"orgefahr}
 535 \end{frame}
 536
 537 \begin{frame}
 538   \frametitle{Sicherheit}
 539   \framesubtitle{Clonen der RFID}
 540 \end{frame}
 541
 542 \begin{frame}
 543   \frametitle{Datenschutz}
 544   \framesubtitle{Verlust der informationellen Selbstbestimmung}
 545 \end{frame}
 546
 547 \begin{frame}
 548   \frametitle{Sicherheit}
 549   \framesubtitle{Kontrolle durch RFID}
 550 \end{frame}
 551
 552   \subsection{Gegenma"snahmen}
 553
 554 \begin{frame}
 555   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 556   \framesubtitle{Energiezufuhr verhindern}
 557   \begin{itemize}
 558     \item Faradayscher K"afig
 559     \item Besch"adigung der Antenne
 560   \end{itemize}
 561 \end{frame}
 562
 563 \begin{frame}
 564   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 565   \framesubtitle{Deaktivierung}
 566 \end{frame}
 567
 568 \begin{frame}
 569   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 570   \framesubtitle{Zerst"orung}
 571 \end{frame}
 572
 573 \section{Beispiele f"ur Anwendungen der RFID}
 574
 575   \subsection{MRTD - der ePass}
 576
 577 \begin{frame}
 578   \frametitle{Einsatzgebiete}
 579   \framesubtitle{MRTD / ePass}
 580 \end{frame}
 581
 582   \subsection{MensaCard - bargeldlos Kaffee trinken}
 583
 584 \begin{frame}
 585   \frametitle{Einsatzgebiete}
 586   \framesubtitle{Bargeldloses Zahlen mit der MensaCard}
 587   in progress
 588 \end{frame}
 589
 590 \end{document}