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Datengarten /25
Die Welt ist ein Rechteck und hat Goldkontakte:
Chipkarten
07.12.2006: Datengarten /25 – Chipkarten Philipp Fabian Benedikt Maier
Überblick:
­ Exkurs: Magnetkarten
­ Allgemeines
­ Speicherkarten
­ Prozessorkarten
­ Workshop
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Exkurs::Magnetkarten
Magische Streifen ­ Exkurs::Magnetkarten
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Exkurs::Magnetkarten
­ Magnetstreifen als Datenspeicher
­ 3 Datenspuren unterschiedlicher Datendichte
Spur1: 79 Zeichen, Spur2: 40 Zeichen, Spur3: 107 Zeichen
­ Modulation der Daten mit Aiken­Bi­Phase (Hä?) ­ Zwei Arten von Karten: HiCo und LoCo
HiCo = 2750 – 4000 Oersted (vergl. ROM)
LoCo = 300 Oersted (vergl. EEPROM)
­ Norm: ISO 7811, Entwickelt in 50er, 60er Jahren
­ Fazit: Billiger Speicher für Gebiete die keine oder nur wenig Sicherheit erfordern.
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Exkurs::Magnetkarten::Aiken­Bi­Phase
­ Plötzliche Frequenzverdopplung symbolisiert binäre 1
­ Takt und Daten sind somit verflechtet, karte kann
mit variabler Geschwindigkeit durchgezogen werden
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Exkurs::Magnetkarten::Anwendungsgebiete
Zutrittskontrollen in Hotels
Kennzeichnung von Waren
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Exkurs::Magnetkarten::Anwendungsgebiete
Kundenkarten
Kreditkarten
(Elektronische Prägungszone)
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Exkurs::Magnetkarten::Anwendungsgebiete
Fahrkarten (Barcelona): Nur ISO­Spur 2 aufgedruckt.
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Exkurs::Magnetkarten::Anwendungsgebiete
EC­Karten?
Wir erinnern uns:
­ Fazit: Billiger Speicher für Gebiete die keine oder nur wenig Sicherheit erfordern.
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Exkurs::Magnetkarten::Praxisteil
Praxisteil: Wir lesen eine Magnetkarte mit dem HackPad aus
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Allgemeines::Wissenswertes
­ ISO­Norm für alle Chipkarten ist ISO7816
­ Juergen Dethloff erfand 1967 Chipkarte (Patent)
­ Es gibt zwei Sorten von Chipkarten: dumme „Speicherkarten“ und intelligente „SmartCards“
­ Anwendungsgebiete: Telefonkarten, PayTV, Krankenkasse, Kundenkarten ect...
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Allgemeines::Abmessungen
Dicke: Maximale Obergrenze für Selbstbauten ist 1mm
Länge: Überlänge bei Selbstbauten in der Regel üblich
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Allgemeines::ISO vs. AFNOR
Afnor: Chip lieght höher und ist um 180Grad gedreht.
Links: Karte mit Chip in AFNOR­Position
Rechts: Karte mit Chip in ISO­Position
Warum das? ==> Kompatibilität mit Magnetkarten die ihren Magnetstreifen in der Mitte tragen (Parkhauskarten) 07.12.2006: Datengarten /25 – Chipkarten Philipp Fabian Benedikt Maier
Allgemeines::Anschlüsse
­VCC: +5V, VPP: Obsolet, GND: Masse, RST: Reset signal
CLK: Takt, I/O: Daten
­Pin 4 und 8 werden oft als Hilfskontakte für Programmiergeräte
verwendet bzw. fehlen bei vielen Chipkarten
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Allgemeines::Anschlüsse
­Bei jeder Chipkarte ist der I/O Port in Open­Collector­Bauweise augeführt und kann sowol Eingabe als auch Ausgabe sein.
­RST und CLK sind immer reine Eingabe­Anschlüsse.
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Speicherkarten
Besser als Magnetkarten: Elektronische Speicherkarten
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Speicherkarten
­ Besteht im wesentlichen aus simplen Eeprom
­ Kein Prozessor, nur Logikgatter für Zugriffskontrolle
==> Erstmals Schutz von Daten möglich!
­ Syncrone Schnittstelle: i2c oder 3w
­ Typen: SLE4436, SLE4432 ect...
­ Fazit: Einfachste Form einer Chipkarte,
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Speicherkarten::3WProtokoll (Telefonkartenprotokoll)
­ 2 Steuerleitungen: Reset, Takt
­ Ausgabe auf I/O Port
­ Befehle:
­ Reset
­ Adresszähler erhöhen
­ Schreiben
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Speicherkarten::Anwendungen
Kundenkarte (3W)
Guthabenkarte für
Copyshop (i2c)
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Speicherkarten::Anwendungen
Krankenversichertenkarte
(i2c)
Telefonkarte für Krankenhaustelefone (i2c)
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Speicherkarten::Anwendungen::Die Telefonkarte
­ Auch eine Speicherkarte: Die Telefonkarte der Telekom
­ Verwendetes Protokoll: 3W
­ Irreversiebler Oktalzähler für Restgutaben
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Speicherkarten::Anwendungen::Die Telefonkarte
­ Unter Schwarzlicht aufleuchtene Seriennummer
­ SLE4436 ( )
­ Sicherheitsmerkmale?
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Tron
­ Tron (Boris F.) 8 Juni 1972 – Oktober 1998
­ Todesumstände nicht geklärt
­ Entwickelte um 1994 den weltweit ersten Telefonkartensimulator für Kartentelefone
der Deutschen Telekom
­ Dublizierte D2 Kundenkarte (D2­Hack)
­ Forschungen im PayTV Bereich.
Weitere Infos unter: http://www.tronland.org 07.12.2006: Datengarten /25 – Chipkarten Philipp Fabian Benedikt Maier
Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Die Motivation
­ Telefonkarten sind Eeprom Speicher mit Zugrifflogik
­ Zugriffslogik verhindert wiederaufladen, interner Zähler kann nur herunterzählen
­ Telefone waren nur durch Shutter geschützt ansonsten fehlte jeglicher Schutz
­ Ein Eeprom­Speicher kann mit einem Microcontroller
nachgebildet werden ==> Telefonkartenemulator
<== Ein ATmega8 von Atmel, ob man damit eine Telefonkarte nachbilden kann?
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Angriff
­ 3W Protokoll:
==> Implementierung besonders leicht
­ Telefone haben Shutter:
==> Überwindung mit sehr dünnen Drähten möglich
(Tron verwendete Drähte aus Kopfhörerkabeln)
­ Seriennummer:
==> Aus Datenschutzgründen haben immer 100
Karten die gleiche Seriennummer, wir
leihen sie uns einfach eine von einer anderen Karte
==> Nun können wir kostenlos telefonieren?
Antwort: Heute nicht mehr.
(Telefonkarten­Hack zeigt: Sicherheit ist ein Prozess)
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Abwehr
­ Abschalten der Versorgungsspannung:
==> Schlechte Fälschung setzt sich zurück
auf den Nennbetrag
­ Stress Timing:
==> Microcontroller zu langsam, echte
Logik verkraftet auch schnellere Zyklen
­ Kapazitätsmessung:
==> Imitate verraten sich durch ihre großen
Leiterflächen
­ Challange­Response
==> Echtheit der karte wird durch Kryptographisches
Verfahren verifiziert
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Callange­Resp.
­ Das Telefon verifziert die Karte anhand eines Geheimnisses
welches nur Karte und Telefon bekannt ist. 07.12.2006: Datengarten /25 – Chipkarten Philipp Fabian Benedikt Maier
Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Praxisteil
Wir stellen eine Challange­Response Anfrage
(Leider heute nur virtuell durchführbar)
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Praxisteil
Deceed's Smartlab: Speicherinhalt der Karte
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Praxisteil
Deceed's Smartlab: Karteninformationen
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Praxisteil
Deceed's Smartlab: Einzelne Abfrage
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Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Praxisteil
Deceed's Smartlab: 23 Abfragen
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Prozessorkarten
Besser als Speicherkarten: Computer für die Hosentasche
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Prozessorkarten
­ Besteht aus vollwertigem Computer mit Betriebsystem
daher der Name: SmartCard (Smart=Intelligent)
­ Hohe Sicherheit im vergleich zu Speicherkarten
­ Asyncrone Schnittstelle, ähnlich wie RS232
­ (gängige) Protokolle: T=0, Byte orientiert
T=1, Block orientiert
­ Anwendungsgebiete: PayTV, EC bzw. GeldKarte, PGP/GPG
­ Fazit: Prozessorkarten sind „erwachsene“ Chipkarten.
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Prozessorkarten::Der ATR
­ ATR bedeutet Answer To Reset (Einschaltmeldung)
­ Legt Protokollparameter fest (Geschwindigkeit, T=?, usw.) ­ Wird frühestens nach 400 und spätestens nach 40000 Takten
gesendet.
­ Kann bis zu 15 byte frei wählbare Zeichen enthalten
(sog. „Historical Characters“)
­ Beginnt mit Inital Character (üblich: 3B)
­ Nach Senden des ATR wartet die Karte auf Befehle
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Prozessorkarten::Der ATR
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Prozessorkarten::Der ATR::Praxisteil
Praxisteil: Wir untersuchen den ATR einer OpenPGP Karte
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Prozessorkarten::Die Kommunikation
­ Smartcards sind schüchtern: Sie reden nur wenn sie gefragt werden.
­ Kommunikation im Frage/Antwort Stiel
­ Fragen und Antworten werden APDUs (Application Protocol
Data Units) genannt.
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Prozessorkarten::Die Kommunikation
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Prozessorkarten::Die Kommunikation::APDUs
­ Wie APDUs gesendet werden hängt vom verwendeten Protokoll ab (Vorsicht Falle!)
­ Bei T=0 werden APDUs Byte für Byte verschickt.
­ Bei T=1 werden APDUs in einem Block von bytes verschickt.
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Prozessorkarten::Die Kommunikation::APDUs
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Prozessorkarten::Die Kommunikation::T=0
­ Byte­orientiertes Protokoll
­ Leicht zu implementieren, wenig Rechenleistung/Speicher
nötig
­ Sendet Kommando APDUs in zwei Teilen (Vorisicht Falle!)
­ Übertragungsfehler werden auf Byte­Ebene gehandhabt.
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Prozessorkarten::Die Kommunikation::T=0
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Prozessorkarten::Anwendungen:
PayTV Karte
Geldkarte (Hybridkarte)
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Prozessorkarten::Anwendungen:
SIM­Karte (Handy)
OpenPGP RSA Karte
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Prozessorkarten::Angriffe?
­ Patzer können jedem Kartenhersteller passieren!
­ Overflow­Attacke mit falschen Le, Lc bytes
==>Ordentlich programmiertes KartenOS
­ Chip­Gehäuse in Salpetersäure auflesen und mit Microprobing­
Station manipulieren
==>Lichtsensoren, Passivierungsschicht­Detektoren
==>ROM in tiefere Waver­Schichten einbetten
==>Dummy Strukturen auf Chip
­ Side­Channal­Analyse
==>Rauscharme Cryptologik / Störrauschen erzeugen
­ Eeprom­Bereich mit übermäßig vielen Anfragen zerstören
==>Eeprom­Prüfroutinen, Redundante Speicher.
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Prozessorkarten::ECOS
ECOS: Das freie Betriebsystem für Chipkarten
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Prozessorkarten::ECOS::Features
­ Läuft auf fast allen Karten mit Atmel AVR
(z.B.: Mega8, 16, 128, AT90S8515, ChipcardLab,
Funcard, geekKarte, Megafun161 usw...)
­ Pin Autentifikation mit Fehlbedienungszähler
­ Eeprom Speicherverwaltung (für internes Eeprom)
­ FlashRom Speicherverwaltung
­ T=0
­ 3W Speicherkartenemulation (nur lesend) ­ OpenSource!
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Prozessorkarten::ECOS::Waverkarten
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Prozessorkarten::ECOS::Towitoko­Chipdrive­Terminal
­ Läuft mit Linux (PCSC, OpenCT, Gsmartcard...) und Windows
­ Tolerantes design, verzeiht ISO­Patzer
­ Echte 3,57 Mhz Takt (==> Loggen mit Season Interface möglich)
­ Stromversorgung vom Rechner
­ Anschluss: Seriell
­ Aufsetzkontakte
Fazit: Bestes Smartcard Terminal
welches ich bisher hatte!
==> Dickes Lob an Towitoko!
Ganze Arbeit geleistet! 07.12.2006: Datengarten /25 – Chipkarten Philipp Fabian Benedikt Maier
Quellen und Materialien
­ Bildquellen:
­Sofern nicht anders angegeben selbst erstellt
Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten: Challange Resp.
(Kartentelefon links):
http://www.gsho.de
­Speicherkarten::Tron und die Telefonkarten::Tron:
http://www.tronland.org
­ Recherche
­http://www.gsho.de
­http://www.wikipedia.de
­Rankl, Effing: Handbuch der Chipkarten
­ Downloads zum Vortrag:
­http://www.runningserver.com (unter TheLab)
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Workshop
Workshop: Wir bauen uns unsere eigene SmartCard
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