Что такое смарт-карта? Применение и виды.

Старт-карта (smart — интеллектуальная, разумная) — это обычная пластиковая карта со встроенной микросхемой. Степень «интеллектуальности» микросхемы может быть очень разным — от простейшего контроллера чтения/записи данных в электронную память карты, до микропроцессора, имеющего развитую систему команд, встроенную файловую систему и т.п. Смарт-карта способна выполнять сложные операции по обработке информации и сохранять ее. Отсюда и название — Smart (интеллектуальная) карта.

Смарт-карточка была изобретена французом Роланом Морено в середине 70-х годов, но только в конце 80-х годов технологические достижения сделали ее достаточно удобной и недорогой для практического использования.

Существует несколько видов классификации смарт-карт (например, по типу микросхемы, которая в ней встроенная и по функциям, которые выполняет смарт-карта). Простейшие типы карт содержат только память, более сложные являются микро-ЭВМ, которая обеспечивает большой набор сервисных функций. Рассмотрим некоторые из них.

В зависимости от типа микросхемы, встроенной в карту, различают следующие типы смарт-карт:

# карточки с программируемым постоянным устройством для запоминания (PROM) является самым простым типом карт. Основное их применение — расчеты за телефонные переговоры;

# карточки с энергозависимой перепрограммированной памятью (EEPROM) позволяют перезаписывать информацию, хранящуюся в них. Основное их применение — хранение индивидуальных данных;

# карточки с защищенной перепрограммированной памятью, которые обеспечивают доступ для чтения/записи только после ввода специального кода. Основное их применение — расчетные карты или хранения защищенных индивидуальных данных;

# многофункциональные карты содержат большой объем энергозависимой перепрограммированной памяти, а также специальный микропроцессор и встроенную операционную систему, обеспечивающую набор сервисных функций. Эти карты могут применяться для любых приложений, включая расчеты пользователя.

По назначению можно выделить:

# Карты-счетчики — применяются для такого типа расчетов, когда требуется вычитание фиксированной суммы за каждую платежную операцию. Такие карточки еще называют предоплаченными карточками. Наибольшее распространение в мире получили телефонные карты памяти, владельцы которых могут сделать определенное количество телефонных звонков, поскольку в телефонах-автоматах единица времени разговора имеет фиксированную цену. Карточка применяется в контактном режиме (микросхема физически контактирует с считывающих устройств. При каждом новом контакте число «разрешенных звонков» в памяти карточки уменьшается на один бит памяти. После того, как лимит оплаченных звонков исчерпан, карточка перестает функционировать.

Аналогично карты-счетчики применяются при оплате за проезд, автостоянку, лифты и т.п.

# Карты памяти — используются для хранения информации. Само их название говорит о том, что микросхема карты содержит только запоминающее устройство.

Есть два типа таких карточек: с защищенной и незащищенной памятью:

— В картах с незащищенной памятью нет ограничений по чтению или записи данных. Использовать такие карты в качестве платежных карт очень опасно. Достаточно легально приобрести такую карту, скопировать ее память на диск, а дальше после каждой покупки восстанавливать ее память копированием начального состояния данных с диска. Понятно, что такую операцию может выполнить только квалифицированный программист, но практика показывает, что людей, способных на это, достаточно.

— В карточках с защищенной памятью используется специальный механизм для разрешения чтения/записи или удаления информации. Чтобы провести эти операции необходимо ввести специальный секретный код (а иногда и не один). Как правило, карты с защищенной памятью содержат область, куда записываются идентификационные данные. Эти данные не могут быть изменены, что очень важно для обеспечения невозможности фальсификации карточки. Карточки с защищенной памятью можно использовать, как платежное средство, а также для хранения конфиденциальных данных.

# Микропроцессорные карты похожи на карты памяти, но микросхема содержит микропроцессор (чип-модуль), что делает эти карточки действительно интеллектуальными.

Микропроцессор — это микросхема (интегральная схема, чип), которая способна хранить большой объем информации и выполнять арифметические и логические операции. Микропроцессорные карты, практически являются микрокомпьютерами со своим процессором, оперативной и постоянной памятью и даже операционной системой. Как правило, в такие карточки встроены криптографические средства, обеспечивающие шифрование информации.

Микропроцессоры, установленные на смарт-картах, имеют следующие основные характеристики:

— тактовая частота до 5 МГц

— объем оперативной памяти (ОЗУ) до 256 байт (для выполнения команд)

— объем постоянной памяти (ПЗУ) до 10 Кбайт (для хранения операционной системы)

— емкость перезаписываемой энергозависимой памяти до 8 Кбайт.

В карточку встраивается специализированная операционная система, обеспечивающая большой набор сервисных операций и средств безопасности.

Операционная система карты поддерживает файловую систему, предусматривающую разграничение доступа к информации. Для информации, хранящейся в любой записи (файл, группа файлов, каталог), могут устанавливаться такие режимы доступа:

— всегда доступна для чтения/записи. Этот режим позволяет чтение/запись информации без знания специальных секретных кодов

— доступна для чтения, но требует специальных полномочий для записи. Этот режим позволяет свободное чтение информации, но позволяет запись только после ввода специального секретного кода

— специальные полномочия для чтения/записи — этот режим позволяет доступ для чтения или записи после предъявления специального секретного кода, причем коды для чтения и записи могут быть разными

— недоступна — этот режим не позволяет читать или записывать информацию. Информация доступна только внутренним программам карточки. Обычно этот режим устанавливается для записей, содержащих криптографические ключи.

Карты обеспечивают разный спектр сервисных команд. Для банковской деятельности это средства ведения электронных платежей. К специальным средствам относятся возможность блокировки работы с картой. Различают два вида блокировки при предъявлении неправильного транспортного кода и при несанкционированном доступе.

Суть транспортного блокировки заключается в том, что доступ к карточке невозможен без предъявления специального транспортного кода. Этот механизм необходим для защиты от нелегального использования карточек при хищении при пересылке карты от производителя к потребителю. Карточка может быть активизирована только при предъявлении правильного транспортного кода.

Суть блокировки при несанкционированном доступе заключается в том, что если при доступе к информации несколько раз неправильно был предъявлен код доступа, то карточка вообще перестает быть работоспособной. При этом, в зависимости от установленного режима, карта может быть впоследствии либо активизирована при предъявлении специального кода, либо нет. В последнем случае карточка становится непригодной для дальнейшего использования.

# Карты оптической памяти были изобретены в 1981 г. Они имеют большую емкость, чем карты памяти, но данные на них могут записываться только один раз. В таких карточках используется WORM-технология (однократная запись — многократное чтение). Запись и чтение информации с такой карточки производится специальной аппаратурой с использованием лазера (откуда другое название — лазерная карта). Технология, использованная в карточках, подобная той, которая используется в лазерных дисках.

Основное преимущество таких карточек — возможность хранения больших объемов информации. Они используются для карманных «историй болезни», но в банковских технологиях пока распространения не получили из-за высокой стоимости как самих карточек, так и считывающих средств.

# Примером Суперсмарт-карты может служить многоцелевая карта фирмы Toshiba, используемая в системе VISA. Помимо всех возможностей обычной смарт-карты, эта карта имеет небольшой дисплей и вспомогательную клавиатуру для ввода данных. Эта карта объединяет в себе кредитную, дебетовую карты, а также выполняет функции часов, календаря, калькулятора, осуществляет конвертацию валюты, может служить записной книжкой и т.д. Из-за высокой стоимости суперсмарт-карты не получили сегодня широкого распространения, но их использование будет расти, поскольку они очень перспективны.

По доступу различают контактные и бесконтактные смарт-карты:

# Наибольшее распространение сегодня получили контактные карты. При установке карты в ридер, металлические контакты, расположенные на поверхности карты, сталкиваются (механический контакт) с контактами ридера, после чего между ними может осуществляться обмен информацией.

# Бесконтактные пластиковые карты являются одним из основных элементов систем радиочастотной идентификации объектов (RFID — систем), которые работают на расстоянии от ридера (вместе с чипом в пластиковой карточке размещается антенна, с помощью которой производится прием и излучение радиоволн).

Чтение и перезапись информации на карте осуществляется посредством радиосигнала, передаваемого ридером и принимается индукционной катушкой карты. Благодаря «индуктивной пидзарядке» микросхема карты получает возможность передавать информацию обратно на ридер. Американская компания AT&T работает с бесконтактными финансовыми карточками, но наибольшее распространение бесконтактные смарт-карты получили в системах контроля доступа в помещение. Расстояние между картой и считывающих устройств может колебаться от нескольких миллиметров до нескольких метров в зависимости от конструкции, которая используется.

Основными преимуществами бесконтактных пластиковых карт является:

— высокая надежность и неограниченный ресурс карты (обеспечивается отсутствием необходимости механического контакта между картой и ридером)

— большая скорость обмена информацией между картой и ридером (мсек)

— возможность многократного использования (чтения — неограниченное число раз, перезапись — до 100 000 раз)

— высокая надежность хранения информации (информация на карте не подвержена воздействию внешних полей и может храниться до 10 лет)

— высокая степень защиты от подделок (карточку практически невозможно подделать)

— возможность многфункциональности бесконтактных пластиковых карточек (карточки могут нести большой объем перезаписываемой информации и использоваться одновременно для целого ряда приложений).

Указанные выше преимущества бесконтактных пластиковых карт определяют сферу их применения. Типичные из них:

— электронный контроль доступа и учет времени рабочего, персонала предприятий и организаций

— системы платного доступа на различные объекты (аттракционы, тренажерные залы, подъемники и т.д.)

— системы электронных платежей за пользование различными видами общественного транспорта

— системы электронных платежей за услуги для владельцев транспортных средств (расчеты на АЗС, автостоянках, платных дорогах и т.д.)

— системы защиты и сигнализации на транспортных средствах

— системы лояльности покупателей

— платежи за услуги и товары (электронный кошелек).

Существующие сегодня системы RFID различаются, как правило, частотой радиосигналов, используемых типом модуляции, протоколом обмена и объемом информации, которая размещена на карте.

На сегодня можно выделить три основных частотных диапазона, в которых работают системы RFID:

— низкочастотный диапазон (до 150 кГц)

— среднечастотный диапазон (13,56 МГц)

— высокочастотный диапазон (850 — 950 МГц и 2,4 — 5 ГГц).

В низкочастотном диапазоне широкое распространение получили карточки с чипами, работающими на частоте 125 кГц и используют протокол швейцарской фирмы EM-Marin. Совместимыми с этими чипами является чипы фирм Temic, Atmel, Microchip и российской фирмы Ангстрем.

В среднечастотным диапазоне скорость приема/передачи информации значительно выше, чем в низкочастотном. Это позволяет ридеру легко различать одновременно несколько карт, которые находятся в поле его антенны (функция антиколизии), что значительно расширяет сферу использования бесконтактных пластиковых карт. Разработки микросхем для среднечастотной области у таких известных производителей, как Philips (технология Mifare), Microchip, Infineon (бывшая компания Siemens) и другие.

Рассмотрим характеристики бесконтактной смарт-карты Mifare фирмы Schlumberger:

— технология EEPROM, read/write (8 КБ)

— рабочая дистанция между картой и антенной 10 см

— рабочая частота 13,56 MHz

— многофункциональность (память разделена на 16 секторов, каждый из которых защищен двумя ключами)

— условия доступа определены пользователем

— высокий уровень секретности (идентификация, кодирование, иерархическая структура ключей, уникальный серийный номер)

— функции кошелька (увеличение/уменьшение операций на чипе)

— бесконфликтность (антиконфликтний алгоритм допускает наличие нескольких карт в районе операции)

— высокая скорость чтения/записи (106КБ)

— время транзакции менее 100 мс

— высокая надежность (отсутствие контактов)

— карта работает без батарей

— размер и форма карты соответствуют стандарту ISO.

Карточка Mifare — это многофункциональная смарт-карта, которая осуществляет обработку информации с помощью аппаратной логики. Благодаря многофункциональности, на карте Mifare может одновременно работать 16 независимых приложений, поддерживая высокий уровень точности и безопасности.

Они могут работать с широким спектром модулей чтения/записи, которые соответствуют различным потребностям и требованиям. Основываясь на этих модулях, интеграторы систем могут легко создавать аппараты Mifare для чтения/записи, согласно индивидуальным потребностям клиентов.

Прикладные системы на основе смарт-карт делятся на три основные категории: контроль доступа, хранения данных и финансовые системы.

# Карты контроля доступа используются, чтобы получить физический доступ к зданиям, комнат, автостоянок, загорожен территорий и т.п., а также для получения логического доступа к компьютерам или информации, содержащейся в компьютере.

Карты доступа в помещения обычно используют те компании, которые хотят ограничить доступ в помещения, а также наблюдать за тем, кто посещает определенные помещения. Служащим компании выдаются смарт-каргкы, на которых записан уровень доступа, определенный для каждого служащего. Карточка также может содержать фотографию, имя, номер владельца (ID) и т. д., нанесенные на поверхность карты. На карте могут быть запрограммированы различные уровни безопасности.

Для входа на территорию (в двери, ворота, лифт и т.д.) служащий должен вставить свою карточку в считывающее устройство и набрать свой PIN-код на вспомогательной клавиатуре. В некоторых системах, требующих повышенной защиты, может использоваться также биометрическая информация, например, отпечатки пальцев, характеристики голоса, вид оболочки глаза, которая сравнивается с той информацией, которая записана на смарт-карте. Если карта и PIN-код (или биометрические параметры) подлинные, то считывающее устройство посылает сигнал открыть дверь (ворота и т. д.). Двери удерживаются закрытыми сильной электромагнитной блокировкой, которая сигнал отключает. Если дверей много, то различные считывающие устройства могут быть соединены с компьютером, который выполняет проверку доступа и посылает сигналы для открытия дверей. Компьютер может также использоваться, чтобы контролировать и сообщать о перемещении сотрудников (вход и выход).

Бесконтактные карты используются тогда, когда требуется доступ без выполнения каких-либо манипуляций. Если сотрудник носит на одежде такую карточку, то при прохождении сотрудника рядом с ридером последний автоматически открывает двери.

Карты доступа часто используются для оплаты услуг и товаров. Служащий вносит на карту определенную сумму, которую потом тратит в кафе или при покупке еды и напитков в специальных автоматах, принадлежащих фирме.

Карты логического доступа позволяют управлять доступом к компьютерам и компьютерным сетям. Для доступа к компьютеру пользователь должен вставить смарт-карту в ридер и ввести свой PIN-код. Программное обеспечение позволяет установить несколько уровней безопасности, которые управляются системным администратором. Определенный уровень безопасности (доступа) может быть присвоен всем пользователям, группе пользователей, а также отдельным лицам.

# Карточки хранения данных используются для хранения информации о здоровье и историй болезни, студенческих зачетных ведомостей, гарантийной или сопроводительной информации и т.д.

Наибольший потенциал для хранения данных на смарт-картах есть в здравоохранении. Концепция пожизненной карты уже хорошо разработана на западе. Она выдается человеку при рождении и сохраняется всю жизнь. На карте может храниться информация об истории болезней человека, лекарства, принимаемые, рецепты, аллергические реакции, страховки и т.д.

Различные уровни защиты позволяют иметь доступ к конфиденциальной информации только тем, у кого есть на это право.

Водительские удостоверения — другая большая потенциальная прикладная система для смарт-карт хранения данных, которая в настоящее время разрабатывается. Смарт-карты студентов уже используются в нескольких университетах.

# Финансовые карты. Финансовая сфера, конечно же, потенциально широка для использования смарт-карт. Во всем мире запланировано и осуществляется множество проектов, которые используют «предоплаченые» смарт-карты. Смарт-карты могут выполнять любые функции, от простого применения — вместо монет в телефонах, в общественном транспорте, до сложных систем, позволяющих совершать покупки в магазинах без использования наличных или кредитных карт. Большинство людей сегодня имеет при себе несколько кредитных карточек, так как каждый вид обслуживания требует своей карточки. Поскольку смарт-карта может поддерживать различные прикладные системы, можно выпустить одну смарт-карту, владелец которой просто подписывается на нужные ему услуги. Если в будущем потребуется новая услуга, то поддержка ее может быть добавлена на имеющуюся карту.

Различие между «предоплаченной» и кредитной карточкой состоит в том, что деньги фактически хранятся на предоплаченной карте. Простейшая «предоплаченная» карточка покупается с записанной на ней некоторой суммой и используется до тех пор, пока все деньги не потрачены, и, подобно телефонным карточкам, после этого выбрасываются. На сложных картах сумма денег записывается самим владельцем карты. По мере расходования денег владелец может «положить» на карточку дополнительную сумму. Предоплаченные карточки, обычно называют «денежными картами».

Совместимость смарт-карт с различными приложениями — предмет основного внимания промышленников, системных интеграторов, выпускающих организаций, правительств и большинства пользователей. Нормы Международной организации по стандартизации устанавливают для смарт-карт физический, электрический формат и формат передачи данных. Многие смарт-карты были разработаны и используются для специфических изолированных прикладных задач, многие проекты содержат в себе идею совместимости смарт-карт с различными приложениями, различными городами и даже странами.

Проекты, например, рассчитанные для авиалиний и туристических агентств, должны поддерживать многофункциональные смарт-карты для интуристов, позволяя приобретать билеты, арендовать автомобили и автоматически конвертировать валюту.

Смарт-карты используются в различных финансовых приложениях, обеспечивая сохранность, целостность и конфиденциальность информации. Технологии интеллектуальных карт достаточно разнообразны, и возможности применения этих карт во многом зависят от выбранной технологии и программно-аппаратных решений. Одно из самых распространенных приложений смарт-карт — их использование как электронных кошельков. Электронные кошельки позволяют хранить в своей памяти определенную сумму, тратить которую можно без авторизации.

По платежным системам пластиковые карты можно разделить на:

— международные карты, которые действуют в большинстве стран мира (распространяются кредитными учреждениями по соглашению с зарубежными банками, так и эмитированные непосредственно зарубежными банками)

— национальные, действующие в пределах любого государства

— локальные, действующие на определенной части территории государства (это платежные системы, в которых банк-эмитент карт является одновременно и банком-эквайером, но другие банки-эмитенты не могут принадлежать к этой системе)

— карточки, которые действуют в одной конкретной учреждении.

По принадлежности к учреждению-эмитенту карты делятся на:

— банковские карты, эмитент которых — банк или консорциум банков

— коммерческие карты, выпускаемые нефинансовыми учреждениями (коммерческими компаниями для расчетов в торговой и сервисной сети данной компании

— карты, выпущенные организациями, чьей деятельностью непосредственно является эмиссия пластиковых карт и создание инфраструктуры по их обслуживанию.

Как видим, классифицировать пластиковые карточки можно по целому ряду параметров. Но один из главных параметров — целевое назначение карточки.

Пластиковые карты можно разделить на банковские (платежные), идентификационные, клубные и дисконтные.

Идентификационными карточками называют выполненные в виде пластиковых карточек документы, позволяющие удостоверять личность человека, как гражданина, жителя определенного региона, работника некоего предприятия. Также в виде идентификационных карт могут быть изготовлены водительские права, разрешение на ношение оружия, удостоверения на право получения различных видов льгот или медицинское обслуживание и т.п. Такие карты имеют, как правило, фотографию владельца, его фамилию, имя, отчество, дату рождения, дату выдачи и окончания срока действия, специальные номера и служебные отметки.

Идентификационные карты могут играть роль ключей-идентификаторов, выдаваемых пользователям системы автоматизированного контроля доступа (access control). Наибольшее распространение в сфере управления доступом получили магнитные карточки, карточки с защищенным штрих-кодом и бесконтактные (proximity-карты). Бесконтактные карты являются на сегодняшний день самым прогрессивным вариантом с точки зрения удобства эксплуатации и срока службы.

Кроме функции безопасности, наличие идентификационных карточек упрощает процесс общения и делает пребывание посетителей или клиентов в учреждении более комфортным. Например, покупателю супермаркета, который ищет к кому бы обратиться за консультацией, легко понять по идентификационной карте, что перед ним продавец, уборщица или сотрудник охраны. Если посетитель забыл или не расслышал имя представленного ему сотрудника, он избежит неудобства, просто взглянув на карту.

Вполне возможна замена паспорта на идентификационную карточку гражданина в виде пластиковой карточки с вмонтированным чипом, на который будет занесена информация о номере карты и который будет единым для использования как в налоговой инспекции, так и в Пенсионном фонде. Планируется, что такая пластиковая карточка одновременно будет и удостоверением водителя.

Карточка ISIC — международная студенческая идентификационная карточка, которая больше 30 лет назад была создана по инициативе UNESCO. Сейчас ISIC — единственное признанное в 95 странах мира официальное удостоверение студента. Штаб-квартира ISIC располагается в Амстердаме, при Международной Студенческой Конфедерации Путешествий (ISTC), которая работает через сеть своих уполномоченных офисов по всему миру.

Пластиковые карточки ISIC, ITIC, IYTC, признанные в мире, как международные удостоверения личности Студента, Преподавателя и Молодежи (от 12 до 26 лет) — приобрели качественно новый статус — владелец одной из таких карт автоматически становится членом международного дисконтного КЛУБа АйСИК.

На сегодняшний день собственниками ISIC стали более 4500 тысяч студентов из разных стран мира.

Клубные и дисконтные карточки выпускаются отдельными организациями, ассоциациями, клубами и распространяются среди членов этих организаций. Владелец такой карточки может получить скидку (discount) на товары или услуги, приобретенные в определенных торговых точках.

# Дисконтные карты (от англ. Discount — скидка) предоставляют определенные скидки и наиболее популярны как способ поощрения постоянных клиентов и привлечения новых. Они позволяют получать владельцу скидки, льготы, привилегированное обслуживание. В свою очередь, предприятие, расширяя круг постоянных клиентов, повышает свой престиж, увеличивает объемы продаж и, соответственно, прибыль. Дисконтные карточки как средство рекламы уже давно получили распространение. Человеку приятно носить в своем кошельке эстетически изготовленную и престижную в понимании окружающих (с надписью «VIP») пластиковую карту. Дисконтную карточку успешно можно использовать в различных рекламных акциях, она является своеобразной визитной карточкой фирмы и одним из эффективных и достаточно дешевых способов рекламы.

Помимо «привлечения» клиентов, у дисконтной пластиковой карты есть еще одна очень важная миссия, которую, правда, многие компании предпочитают не афишировать. Подобные карты есть еще и прекрасным инструментом для маркетинговых исследований. Если карта с магнитной полосой, то с ее помощью легко проследить всю историю клиента: например, как часто он приходит в тот или иной магазин, которые покупки являются постоянными, какие — случайными, какую сумму человек оставляет в магазине и т.п. Не надо тратиться на дорогостоящие исследования, достаточно лишь считать информацию с пластиковой карты.

# Клубные карты — это один из самых надежных и распространенных способов идентификации членов различных клубов, привилегированных гостей дискотек, баров, ресторанов, баз отдыха и т.п. Владельцам таких карт могут предоставляться любые скидки и дополнительные услуги. В некоторые клубы возможен вход только для владельца карты и его гостей. В ряде случаев с помощью такой карты могут оплачиваться услуги и товары этого казино, ресторана, клуба.