Бесконтактные смарт-карты EM-Marin и Mifare

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕСКОНТАКТНЫХ СМАРТ-КАРТ SMART CARDS (КАРТ EM-MARIN и MIFARE)

Бесконтактные пластиковые карты являются одним из основных элементов систем радиочастотной идентификации объектов (RFID -систем). По сравнению с широко распространенными в настоящее время методами идентификации по штрих коду или по информации на магнитной полосе, RFID - системы имеют ряд существенных преимуществ. Идентификация объекта производится по уникальному цифровому коду, хранимому в памяти чипа смарт-карты и излучаемому в диапазоне радиоволн. ЧИП размещается непосредственно в теле пластиковой карты, тут же размещается антенна, с помощью которой производится прием и излучение радиоволн. Кроме уникального идентификационного кода ЧИП может содержать перезаписываемую защищенную память, элементы кодирования и т.д. Опрос бесконтактных пластиковых смарт карт производится автоматически с помощью приемо-передающего устройства (ридера). Энергию, необходимую для формирования ответного сигнала, смарт карточки получают по радиолинии от ридера.

• Высокая надежность и неограниченный ресурс смарт карты (обеспечивается отсутствием необходимости механического контакта между картой и ридером)
• Большая скорость обмена информацией между смарт картой и ридером (доли секунды)
• Возможность многоразового использования смарт карты (при чтении неограниченное число раз, при перезаписи до 100 000 раз)
• Высокая надежность хранения информации (информация на смарт карте не подвержена воздействию внешних полей и может храниться до 10 лет)
• Высокая степень защиты от подделок (смарт карту практически не возможно подделать)
• Возможная многофункциональность бесконтактных пластиковых смарт карт (карточки могут нести большой объем перезаписываемой информации и использоваться одновременно для целого ряда приложений)

Указанные выше преимущества бесконтактных пластиковых смарт карт cmart cards определяют варианты их использования. Наиболее типичными из них являются следующие:

• Электронный контроль доступа и учет рабочего времени персонала предприятий и организаций (в качестве карты em marine, пластиковые карты доступа, карта em marine, модули карты доступа, карты доступа proximity, em marine clamshell, смарт карты доступа, proximity em marine)
• Системы платного доступа на различные объекты (аттракционы, тренажерные залы, подъемники и как бесконтактные пластиковые карты доступа, em marin, карты em marin, карты систем контроля доступа, магнитная карта доступа, карта контроля доступа
  
• Системы электронных платежей за пользование различными видами общественного транспорта
• Системы электронных платежей за услуги для владельцев транспортных средств (расчеты на АЗС, парковках, платных дорогах и т.д.)
• Системы защиты и сигнализации на транспортных средствах
  Мини платежи за услуги и товары (электронный кошелек)

Интеллектуальные бесконтактные смарт карты (БСК) - карты универсального применения с большими функциональными возможностями для использования в качестве единого документа в платежных системах, для банковских расчетов, на транспорте, универсального документа для идентификации человека в различных системах контроля доступа, хранения личных информационных данных и т.д.

По способу записи информации RFID метки делятся на:

• R/W - метки для (read/write, многократное чтение/запись)
• WORM -метки (Write Once Read Many, однократная запись и многократное считывание)
• R/O - метки (Read-Only -только чтение).

Существующие в настоящее время системы RFID различаются, как правило, несущей частотой используемых радиосигналов, типом модуляции, протоколом обмена и объемом информации, размещаемой на карточке.

В настоящее время можно выделить три основных частотных диапазона, в которых работают системы RFID:

Низкочастотные (100-500 КГц). Рабочая дальность считывания 5-30 см. Она ограничивается габаритами антенны, так как на этих частотах размеры антенны должны быть достаточно велики. В этом диапазоне широкое распространение получили карточки с ЧИПами, работающими на частоте 125 КГц и использующими протокол швейцарской фирмы EM-Marin. Совместимыми с этими ЧИПами являются ЧИПы фирм Temic, Atmel, Microchip и российской фирмы Ангстрем.
К указанной группе бесконтактных пластиковых смарт карт относится предлагаемые нашей фирмой бесконтактные карточки ISO EM-Marin для прямой печати.
В среднечастотном диапазоне скорость приема/передачи информации значительно выше, чем в низкочастотном. Это обстоятельство позволяет ридеру легко различать несколько смарт карт, одновременно находящихся в поле его антенны (функция антиколизии), что значительно расширяет область использования бесконтактных пластиковых смарт карт. Разработки микросхем для среднечастотной области имеются у ряда известных производителей. Это Philips (технология Mifare), Microchip, Infineon (бывшая компания Siemens) и другие. В данном частотном диапазоне также присутствует достаточно высокий уровень промышленных электромагнитных помех. Несмотря на это низкочастотный диапазон широко используется в БСК Proximity для систем контроля доступа.

Среднечастотные (10-15 МГц). Обеспечивает меньшие габариты антенны и большую дальность считывания. Более высокая частота работы обеспечивает быстрый обмен данными, поэтому возможно построение на базе транспортеров типа Read/Write, работающих на частоте 13,56 МГц, БСК - смарт карт. Данное направление наиболее перспективно на сегодняшний момент. Высокая частота позволяет выполнить антенну в печатном виде, что может обеспечить производство дешевых и малогабаритных идентификаторов. Для среднечастотного диапазона наша фирма предлагает бесконтактные карточки Mifare Standart.

Высокочастотные (850-950 МГц и 2,4-5 ГГц). Предназначены, в основном, для использования там, где требуется большое расстояние (10 - 15 м) и высокая скорость считывания, например, контроль железнодорожных вагонов при движении состава, автомобилей и т.д. Большие расстояния действия высокочастотных систем FRID достигаются за счет применения остронаправленных антенн ридеров и высоких мощностей запросного сигнала, т.е. такие системы значительно сложнее и дороже предыдущих и требуют специальной аппаратуры для считывания. На современном рынке RFID систем транспондеры (метки) для таких систем представлены продукцией фирм Amtech и Micro Desing ASA. Указанные транспондеры содержат внутри себя приемопередатчик и в виде пластиковых карт в настоящее время не выпускаются.

В настоящее время в БСК применяются микросхемы (Чипы) соответствующие стандартам:
1. Для частоты 125 КГц - EM-Marin (память 64 бит, только чтение) .
2. Для частоты 13,56 МГц - Mifare с объемом памяти 1Кбайт и Mifare light с объемом памяти 0,5 Кбайт. По использованию этих Чипов в производстве БСК стандарт Mifare, разработанный фирмой Philips Royal Electronics N.V. составляет 90% рынка БСК

Семейство Mifare включает в себя три основные группы продуктов:

• пластиковые карты и чип модули Mifare Ultralight
• пластиковые карты и чип модули Mifare Standard
• пластиковые карты и чип модули Mifare Pro/Prox

Mifare Standard это RFID система с частотой 13.56 МГц и расстоянием чтения записи до 10 см. Скорость обмена информацией между картой и считывателем составляет 106 Кбод. ИС Mifare Standard имеет 1024 байта EEPROM, которая разбита на 16 секторов. Каждый сектор защищен двумя ключами, что позволяет использовать их для нескольких приложений.

ИС Mifare Ultralight появилась как логическое дополнение к Mifare Standard. Она предназначена для интеграции в дешевую бумажную карту. Главные ее отличия это меньший объем памяти (512 бит) и отсутствие шифрования при передаче данных. Основными применением этих карт могут быть разовые пропуска, транспортные билеты с небольшим временем действия и т.д.

Группа Mifare Pro и Prox ориентирована на приложения, где требуется самый высокий уровень безопасности. ИС этой группы имеют двойной интерфейс контактный ISO 7816 и бесконтактный ISO 14443A. ИС Mifare Pro и Prox имеют встроенный микропроцессор (80С51), сопроцессор, реализующий Triple-DES алгоритм шифрования данных и большой объем EEPROM (до 16Кбайт) с возможностью конфигурирования пользователем. Кроме того, семейство Mifare Prox имеет дополнительно Frame X криптосопроцессор позволяющий использовать это семейство для кредитных и банковских карт.

Принцип работы пары: бесконтактная карта - считыватель.
Пара "карта-proximity считыватель" работает следующим образом (рисунок А). Считыватель содержит генератор, который запитывает антенну считывателя. Излучаемая антенной считывателя энергия принимается антенной карты и используется для питания микросхемы (чип), которая при появлении питания с помощью модулятора (М) начинает модулировать сигнал считывателя кодом, записанным в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) карты.

Модулированный сигнал в считывателе детектируется, усиливается и поступает на микроконтроллер, который преобразует принятый от смарт карты сигнал к виду, удобному для передачи на внешнее устройство, к которому подключен считыватель. На рисунке Б показано внутреннее устройство двух типов смарт карт карт: слева карта низкочастотная (125 кГц), о чем говорит антенна с большим количеством витков, а справа карта на 13,56 МГц с печатной антенной.

Правила эксплуатации бесконтактных пластиковых карт

Запрещается изгиб смарт-карты более чем на 20°, стирка в моющих средствах, контакт с органическими растворителями, нагрев выше 85° и другие действия, приводящие к механическим повреждениям карточки.
Желательно избегать ношения смарт карты совместно с ключами, монетами и др. твердыми предметами, т.к. это может привести к повреждению изображения на карточке и самой карточки.