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     Versrgungsspannung des Mikrochips
 214   \end{block}
 215 \end{frame}
 216
 217 \begin{frame}
 218   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 219   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 220   \begin{block}{Ablaufschema}
 221     \begin{enumerate}
 222       \item Aktivierung der Kontakte durch das Terminal
 223       \item Reset der Karte durch das Terminal
 224       \item ATR der Karte
 225       \item Abfolge von Datentransferen zwischen Karte und Terminal
 226       \item Deaktivierung der Kontakte durch das Terminal
 227     \end{enumerate}
 228   \end{block}
 229 \end{frame}
 230
 231 \begin{frame}
 232   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 233   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 234   \onslide<1->{Aktivierung der Kontakte}
 235   \onslide<7->{/ Reset / ATR}
 236   \begin{columns}
 237   \column{6cm}
 238   \begin{pgfpicture}{0cm}{0cm}{6cm}{6cm}
 239     % print contacts
 240     \onslide<1->{
 241     \pgfputat{\pgfxy(0,5)}{\pgfbox[left,base]{RST}}
 242     \pgfputat{\pgfxy(0,4)}{\pgfbox[left,base]{VCC}}
 243     \pgfputat{\pgfxy(0,3)}{\pgfbox[left,base]{VPP}}
 244     \pgfputat{\pgfxy(0,2)}{\pgfbox[left,base]{CLK}}
 245     \pgfputat{\pgfxy(0,1)}{\pgfbox[left,base]{$I/O_{sync}$}}
 246     \pgfputat{\pgfxy(0,0)}{\pgfbox[left,base]{$I/O_{async}$}}
 247     }
 248     % rst low
 249     \onslide<2->{
 250     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,5)}
 251     \pgflineto{\pgfxy(2,5)}
 252     \pgfstroke
 253     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,4)}
 254     \pgflineto{\pgfxy(2,4)}
 255     \pgfstroke
 256     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,3)}
 257     \pgflineto{\pgfxy(2,3)}
 258     \pgfstroke
 259     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,2)}
 260     \pgflineto{\pgfxy(2,2)}
 261     \pgfstroke
 262     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,1)}
 263     \pgflineto{\pgfxy(2,1)}
 264     \pgfstroke
 265     \pgfmoveto{\pgfxy(1.6,0)}
 266     \pgflineto{\pgfxy(2,0)}
 267     \pgfstroke
 268     }
 269     % rst low & vcc high
 270     \onslide<3->{
 271     \pgfmoveto{\pgfxy(2,5)}
 272     \pgflineto{\pgfxy(2.5,5)}
 273     \pgfstroke
 274
 275     \pgfmoveto{\pgfxy(2,4)}
 276     \pgflineto{\pgfxy(2,4.5)}
 277     \pgflineto{\pgfxy(2.5,4.5)}
 278     \pgfstroke
 279
 280     \pgfmoveto{\pgfxy(2,3)}
 281     \pgflineto{\pgfxy(2.5,3)}
 282     \pgfstroke
 283     \pgfmoveto{\pgfxy(2,2)}
 284     \pgflineto{\pgfxy(2.5,2)}
 285     \pgfstroke
 286     \pgfmoveto{\pgfxy(2,1)}
 287     \pgflineto{\pgfxy(2.5,1)}
 288     \pgfstroke
 289     \pgfmoveto{\pgfxy(2,0)}
 290     \pgflineto{\pgfxy(2.5,0)}
 291     \pgfstroke
 292     }
 293     % rst low & vcc high & i/o high
 294     \onslide<4->{
 295     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,5)}
 296     \pgflineto{\pgfxy(3,5)}
 297     \pgfstroke
 298     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,4.5)}
 299     \pgflineto{\pgfxy(3,4.5)}
 300     \pgfstroke
 301     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,3)}
 302     \pgflineto{\pgfxy(3,3)}
 303     \pgfstroke
 304     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,2)}
 305     \pgflineto{\pgfxy(3,2)}
 306     \pgfstroke
 307
 308     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,1)}
 309     \pgflineto{\pgfxy(2.5,1.5)}
 310     \pgflineto{\pgfxy(3,1.5)}
 311     \pgfstroke
 312     \pgfmoveto{\pgfxy(2.5,0)}
 313     \pgflineto{\pgfxy(2.5,0.5)}
 314     \pgflineto{\pgfxy(3,0.5)}
 315     \pgfstroke
 316     }
 317     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high
 318     \onslide<5->{
 319     \pgfmoveto{\pgfxy(3,5)}
 320     \pgflineto{\pgfxy(3.5,5)}
 321     \pgfstroke
 322     \pgfmoveto{\pgfxy(3,4.5)}
 323     \pgflineto{\pgfxy(3.5,4.5)}
 324     \pgfstroke
 325
 326     \pgfmoveto{\pgfxy(3,3)}
 327     \pgflineto{\pgfxy(3,3.5)}
 328     \pgflineto{\pgfxy(3.5,3.5)}
 329     \pgfstroke
 330
 331     \pgfmoveto{\pgfxy(3,2)}
 332     \pgflineto{\pgfxy(3.5,2)}
 333     \pgfstroke
 334     \pgfmoveto{\pgfxy(3,1.5)}
 335     \pgflineto{\pgfxy(3.5,1.5)}
 336     \pgfstroke
 337     \pgfmoveto{\pgfxy(3,0.5)}
 338     \pgflineto{\pgfxy(3.5,0.5)}
 339     \pgfstroke
 340     }
 341     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high & activate clock
 342     \onslide<6->{
 343     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,5)}
 344     \pgflineto{\pgfxy(4,5)}
 345     \pgfstroke
 346     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,4.5)}
 347     \pgflineto{\pgfxy(4,4.5)}
 348     \pgfstroke
 349     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,3.5)}
 350     \pgflineto{\pgfxy(4,3.5)}
 351     \pgfstroke
 352
 353     \pgfrect[fill]{\pgfxy(3.5,2)}{\pgfxy(0.5,0.5)}
 354
 355     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,1.5)}
 356     \pgflineto{\pgfxy(4,1.5)}
 357     \pgfstroke
 358     \pgfmoveto{\pgfxy(3.5,0.5)}
 359     \pgflineto{\pgfxy(4,0.5)}
 360     \pgfstroke
 361     }
 362     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high & activate clock
 363     % reset & io_sync atr
 364     \onslide<7->{
 365     \pgfmoveto{\pgfxy(4,5)}
 366     \pgflineto{\pgfxy(4,5.5)}
 367     \pgflineto{\pgfxy(4.5,5.5)}
 368     \pgfstroke
 369
 370     \pgfmoveto{\pgfxy(4,4.5)}
 371     \pgflineto{\pgfxy(4.5,4.5)}
 372     \pgfstroke
 373     \pgfmoveto{\pgfxy(4,3.5)}
 374     \pgflineto{\pgfxy(4.5,3.5)}
 375     \pgfstroke
 376     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4,2)}{\pgfxy(0.5,0.5)}
 377     \pgfmoveto{\pgfxy(4,1.5)}
 378     \pgflineto{\pgfxy(4.5,1.5)}
 379     \pgfstroke
 380
 381     \color{blue}
 382     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4,1)}{\pgfxy(0.5,0.5)}
 383     \color{black}
 384
 385     \pgfmoveto{\pgfxy(4,0.5)}
 386     \pgflineto{\pgfxy(4.5,0.5)}
 387     \pgfstroke
 388     }
 389     % rst low & vcc high & i/o high & vpp high & activate clock
 390     % reset & io_sync atr & io_async atr
 391     \onslide<8->{
 392     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,5.5)}
 393     \pgflineto{\pgfxy(6,5.5)}
 394     \pgfstroke
 395
 396     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,4.5)}
 397     \pgflineto{\pgfxy(6,4.5)}
 398     \pgfstroke
 399     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,3.5)}
 400     \pgflineto{\pgfxy(6,3.5)}
 401     \pgfstroke
 402     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4.5,2)}{\pgfxy(1.5,0.5)}
 403     \pgfmoveto{\pgfxy(4.5,1.5)}
 404     \pgflineto{\pgfxy(6,1.5)}
 405     \pgfstroke
 406
 407     \color{blue}
 408     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4.5,1)}{\pgfxy(1.5,0.5)}
 409     \color{red}
 410     \pgfrect[fill]{\pgfxy(4.5,0)}{\pgfxy(1.5,0.5)}
 411     \color{black}
 412     }
 413   \end{pgfpicture}
 414   \column{6cm}
 415   \begin{enumerate}
 416     \pause
 417     \item RST auf 'low state'
 418     \pause
 419     \item VCC anlegen
 420     \pause
 421     \item I/O auf 'high state'
 422     \pause
 423     \item VPP 'idle state' anlegen
 424     \pause
 425     \item CLK anlegen
 426     \pause
 427     \item RST auf 'high state'\\
 428           ATR auf $I/O_{sync}$
 429     \pause
 430     \item ATR auf $I/O_{async}$
 431   \end{enumerate}
 432   \end{columns}
 433 \end{frame}
 434
 435 \begin{frame}
 436   \frametitle{kontaktbehaftete Chipkarten}
 437   \framesubtitle{Betriebsablauf (ISO 7816-3)}
 438   \begin{block}{2) Reset der Karte}
 439
 440   \end{block}
 441 \end{frame}
 442
 443   \subsection{Kontaktlose Chipkarten / RFID}
 444
 445 \begin{frame}
 446   \frametitle{kontaktlose Chipkarten}
 447   \framesubtitle{Die verschiedenen Standards}
 448     \begin{itemize}
 449       \item 10536: {\bf C}lose coupling {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (1 cm)
 450       \item 14443: {\bf P}roximity {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (10 cm)
 451       \item 15693: {\bf V}icinity {\bf I}ntegrated {\bf C}ircuit {\bf C}ard (1 m)
 452       \item 18000: Standard zur Auto-Identifikation von Objekten\\
 453                    (Standard umfasst alle global akzeptierten Frequenzen)
 454     \end{itemize}
 455 \end{frame}
 456
 457 \begin{frame}
 458   \frametitle{Komponenten eines RFID Systems}
 459 \end{frame}
 460
 461 \begin{frame}
 462   \frametitle{Komponenten eines RFID Systems}
 463   \framesubtitle{}
 464 \end{frame}
 465
 466 \begin{frame}
 467   \frametitle{Standards / Anwendungen}
 468 \end{frame}
 469
 470 \section{RFID Technik}
 471
 472   \subsection{Physik der RFID}
 473
 474   \subsection{RFID Elektronik}
 475
 476 \begin{frame}
 477   \frametitle{RFID Elektronik}
 478   \framesubtitle{RFID Tags/Transponder}
 479 \end{frame}
 480
 481 \begin{frame}
 482   \frametitle{RFID Elektronik}
 483   \framesubtitle{RFID Reader}
 484 \end{frame}
 485
 486 \begin{frame}
 487   \frametitle{RFID Elektronik}
 488   \framesubtitle{RFID Detektoren}
 489 \end{frame}
 490
 491 \begin{frame}
 492   \frametitle{RFID Elektronik}
 493   \framesubtitle{(Passive) RFID Sniffer}
 494 \end{frame}
 495
 496 \begin{frame}
 497   \frametitle{RFID Elektronik}
 498   \framesubtitle{RFID Tag Emulator}
 499   Ersetzen \dq verloren gegangener\dq{} RFID Tags ;)
 500 \end{frame}
 501
 502   \subsection{Standards / Protokolle}
 503
 504 \section{Sicherheit und Datenschutz}
 505
 506   \subsection{Sicherheitsaspekte der RFID}
 507
 508 \begin{frame}
 509   \frametitle{Sicherheit}
 510   \framesubtitle{Abh"orgefahr}
 511 \end{frame}
 512
 513 \begin{frame}
 514   \frametitle{Sicherheit}
 515   \framesubtitle{Clonen der RFID}
 516 \end{frame}
 517
 518 \begin{frame}
 519   \frametitle{Datenschutz}
 520   \framesubtitle{Verlust der informationellen Selbstbestimmung}
 521 \end{frame}
 522
 523 \begin{frame}
 524   \frametitle{Sicherheit}
 525   \framesubtitle{Kontrolle durch RFID}
 526 \end{frame}
 527
 528   \subsection{Gegenma"snahmen}
 529
 530 \begin{frame}
 531   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 532   \framesubtitle{Energiezufuhr verhindern}
 533   \begin{itemize}
 534     \item Faradayscher K"afig
 535     \item Besch"adigung der Antenne
 536   \end{itemize}
 537 \end{frame}
 538
 539 \begin{frame}
 540   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 541   \framesubtitle{Deaktivierung}
 542 \end{frame}
 543
 544 \begin{frame}
 545   \frametitle{Gegenma"snahmen}
 546   \framesubtitle{Zerst"orung}
 547 \end{frame}
 548
 549 \section{Beispiele f"ur Anwendungen der RFID}
 550
 551   \subsection{MRTD - der ePass}
 552
 553 \begin{frame}
 554   \frametitle{Einsatzgebiete}
 555   \framesubtitle{MRTD / ePass}
 556 \end{frame}
 557
 558   \subsection{MensaCard - bargeldlos Kaffee trinken}
 559
 560 \begin{frame}
 561   \frametitle{Einsatzgebiete}
 562   \framesubtitle{Bargeldloses Zahlen mit der MensaCard}
 563   in progress
 564 \end{frame}
 565
 566 \end{document}