TARJETAS INTELIGENTES

Presentación del tema: "TARJETAS INTELIGENTES"— Transcripción de la presentación:

1 TARJETAS INTELIGENTES
Dpto. de Ingeniería Telemática - Universidad Carlos III de Madrid Mª Celeste Campo Vázquez

2 Índice Introducción Tipos de tarjetas Arquitectura
Lectores de tarjetas y terminales Seguridad Estándares y tecnologías Aplicaciones

3 Introducción Definición y ventajas
Dispositivo electrónico insertado en una tarjeta de plástico Proporciona: Almacenamiento persistente y protegido Capacidad de procesamiento Amplio uso en Europa y Asia: 70% de los europeos usa tarjetas inteligentes: Telefonía móvil Sistema sanitario Parkings y tickets

4 Introducción Uso

5 Introducción Mercado Fuente: Market 2004 Worldwide shipment
EuroSmart (

6 Introducción Mercado por regiones
Fuente: Market 2004 Worldwide shipment EuroSmart (

7 Introducción Perspectiva de mercado en 2005
Fuente: Market 2004 Worldwide shipment EuroSmart (

8 Introducción Historia
Tarjetas de papel: Primeras tarjetas Utilizadas como tarjetas de visita Se deterioran fácilmente Principios de los años 50 en EEUU aparecen las tarjetas de plástico: Mayor duración y mejor imagen Datos impresos en relieve Seguridad basada en métodos visuales Dinners Club las utiliza por primera vez para que sus mejores clientes realizarán sus pagos

9 Introducción Historia
A las tarjetas de plástico se le añade una banda magnética: Gran difusión gracias a su uso masivo en la Banca Mundial Se basa en los mismos mecanismos que las cintas de música o vídeo Permite automatizar los procesos Mayor seguridad: protección a través de un PIN Inconvenientes: Los datos están grabados superficialmente Relativamente sencillo y poco costoso realizar duplicados Sensible a campos electromágneticos existente que pueden deteriorar la banda magnética Capacidad reducida de almacenamiento (255 caracteres)

10 Introducción Historia
A principios de los 70 y gracias a los avances de la microelectrónica a las tarjetas de plástico se les incorporá un circuito integrado (chip). A finales de los 70 comienzan a aparecer los primeros productos comerciales, como resultado de proyectos tecnológicos franceses en campos como la banca, la telefonía pública, la sanidad, la universidad,... En los años 80 se implanta con éxito: Carte Bancaire (1982/1984) Servicio de telecomunicaciones (1984). Nuevos campos de aplicación: prepago telefónico, tarjetas monedero,...

11 Tipos de tarjetas Introducción
Clasificación: Tipo de circuito integrado Tarjetas de memoria Tarjetas con microprocesador Mecanismo de conexión tarjeta/lector: Tarjetas con contactos Tarjetas sin contactos Tarjetas híbridas

12 Tipos de tarjetas Tarjetas de memoria
Se utilizan fundamentalmente como dinero electrónico, las más conocidas son las tarjetas de pre-pago telefónico de las cabinas. Proporcionan mayor seguridad que las tarjetas de banda magnética pero tienen un coste superior. Su seguridad no es suficiente para ciertas operaciones. Se distinguen dos niveles: Tarjetas protegidas o tarjetas lógicas. Tarjetas no protegidas. Capacidad de almacenamiento limitada (aprox. 4KB). Mayor complejidad en el lector que en la tarjeta. Otras aplicaciones: Tarjetas de sistema sanitario. Tarjetas de fidelización.

13 Tipos de tarjetas Tarjetas con microprocesador
Son las que se denominan tarjetas inteligentes o smart cards. Su mayor difusión en los últimos años se ha conseguido por su uso en telefonía móvil GSM. Su valor añadido viene por su capacidad de proceso: Mayor seguridad. Capacidad de realizar nuevas operaciones de forma interna. Mayor capacidad de almacenamiento (aprox. 4-64KB). El coste de las tarjetas es elevado lo que impide su utilización en determinadas aplicaciones, aunque: Los lectores son menos complejos y por lo tanto menos costosos. Pueden ser multiaplicación y multiproveedor. Lenta aceptación de estas tarjetas en el sistema bancario.

14 Tipos de tarjetas Tarjetas con contactos
Estandarizado por ISO7816-2 Existen tarjetas de 6 contactos (tarjetas telefónicas). Los contactos pueden ser un punto débil. Aplicaciones: bancarias, telefonía móvil,...

15 Tipos de tarjetas Tarjetas sin contactos
Pueden ser: De memoria: se les llama normalmente Tags. Inteligentes: son las que se conocen como tarjetas sin contactos Comunicación entre el lector y la tarjeta a través de señales electromagnéticas: RF de baja potencia: alcanza distancias de hasta 10 m. RF de alta potencia: alcanzan distancias superiores a 10 m. Ventaja: menor número de fallos. Inconvenientes: mayor potencia del micro, mayor complejidad, mayor coste. Se emplean en sistemas con: Transacciones rápidas. Información intercambiada reducida. Transporte público, acceso a edificios,...

16 Arquitectura Introducción
CPU: Procesador de 8 bits/16 bits Coprocesador criptográfico 5 Mhz, 5V/3V ROM (Read Only Memory): SISTEMA OPERATIVO Datos y aplicaciones almacenados en producción 16 KB EEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM) SISTEMA DE FICHEROS (datos) Aplicaciones 32 KB RAM (Random Access Memory): 4KB

17 Arquitectura Sistema Operativo
Dota a la tarjeta de inteligencia El sistema operativo se encarga: Gestionar la memoria: Normalmente se organiza en un sistema de ficheros Controla las estructuras de datos dentro de los ficheros Seguridad: Control de acceso a los ficheros Restringir las operaciones que se pueden hacer con los ficheros No dejar que se ejecute nada que no esté contemplado Operaciones criptográficas: creación de claves, firma/verificación, cifrado/descifrado,... Juego de instrucciones establecido: Identifica qué operaciones se pueden realizar, y cómo deben utilizarse

18 Arquitectura Sistema Operativo
Propietarios de propósito específico: Son sistemas operativos creados con una misión específica, para una tarjeta monedero, para una tarjeta GSM,... Propietarios de propósito general: Son sistemas operativos creados por fabricantes, con el objetivo de poder utilizarse en diferentes aplicaciones El desarrollo de aplicaciones está cerrado Gran variedad y con múltiples diferencias Abiertos: Son sistemas operativos sobre los que se pueden programar aplicaciones en lenguajes de más alto nivel (C o Java). El desarrollo de aplicaciones se abre a terceros

19 Arquitectura Sistema de ficheros
La mayoría de la tarjetas tienen un sistema de ficheros similar al que tenemos en nuestro ordenador Sistema de ficheros formado por: Ficheros dedicados (DF): son el equivalente a los carpetas (directorios): Fichero maestro (MF): directorio raíz Ficheros elementales (EF): son el equivalente a los ficheros (archivos). Se realiza direccionamiento lógico utilizando identificadores de ficheros (FID) de 2 bytes Se establecen condiciones de seguridad de acceso a los ficheros: DF se protegen las operaciones de creación/borrado EF se protegen las operaciones de creación/borrado y lectura/escritura

20 Arquitectura Conjunto de Instrucciones
Varios estándares definen conjuntos de instrucciones que pueden soportar las tarjetas inteligentes: ISO/IEC GSM 11.11 EN 726-3 prEN 1456 También existen tarjetas programables: aceptan la carga dinámica de programas, y son éstos los que determinan los comandos que soporta la tarjeta: Java Card MultOS WfSC

21 Lectores de tarjetas y terminales
Lectores de tarjetas: conectores que actúan como interfaz entre la tarjeta y el dispositivo de comunicación Terminales: computador con capacidad de control de acceso a la tarjeta PINpads Terminales de punto de venta Cajeros automáticos Controles de acceso mediante identificación biométrica Ejemplos:

22 Lectores de tarjetas y terminales Comunicación terminal-tarjeta
Tarjeta nunca inicializa la comunicación Protocolo de comunicación en tres capas: Aplicaciones APDU (Application Protocol Data Unit) Definido por el estándar ISO7816-4 T=0 y T=1 Variantes de protocolo asíncrono de comunicación half-duplex Definido por el estándar ISO7816-3

23 Seguridad Introducción
¿Por qué son más seguras las tarjetas inteligentes? Almacena y comprueba el PIN/Password internamente Ejecución de algoritmos criptográficos internamente Por lo tanto, nunca se envía información sensible al sistema externo para su comprobación Ciclo de vida: Fase de fabricación Fase de pre-personalización Fase de personalización Fase de utilización Fase final

24 Seguridad Hardware Mecanismos de protección: Ataques:
Procesador y memoria en el mismo chip, ocultar los buses, anular modos de prueba,... Detección de variaciones en la señal del reloj, reguladores del voltaje,... Ataques: Lectura óptica de la memoria Manipulación externa de la señal del reloj Altas temperaturas, rayos-X Análisis del voltaje suministrado a la tarjeta

25 Seguridad Software Mecanismos de protección: PIN y contadores
Test de inicio Control de I/O por el sistema operativo Desactivación completa por software Seguridad introducida en las aplicaciones Ataques: Análisis de las instrucciones soportadas Suplantación de la entidad externa (PIN)

26 Seguridad Autenticación usuario - tarjeta
PIN: Método más utilizado…pero no es el más seguro Métodos biométricos: Características físicas pertenecientes al usuario Varios métodos: ADN Huella dactilar Iris …. Necesidades: No invasivo Coste de almacenamiento/procesamiento

27 Seguridad Interacción tarjeta - aplicación
Autenticación externa: terminal ante la tarjeta Autenticación interna: tarjeta ante el terminal Seguridad de mensajes: Modo de operación protegido (MAC: Message Authentication Code) Autenticación e integridad Modo de operación protegido (MAC+cifrado) Autenticación, integridad y confidencialidad.

28 Seguridad Funciones criptográficas
Almacenamiento seguro: Algoritmos de clave privada: clave Algoritmos de clave pública: clave privada y certificado Cálculos criptográficos: Algoritmos de clave privada: DES, 3-DES Algoritmos de clave pública: RSA, DSA, curvas elípticas (sin coprocesador) Mecanismos seguros: las claves no abandonan la tarjeta.

29 Estándares y tecnologías
ISO7816 EMV ICC Tecnologías: Desarrollo de aplicaciones off-card: OCF PC/SC Desarrollo de aplicaciones on-card: Java Card WfSC MultOS Visa Open Platform

30 Aplicaciones Comercio electrónico
Proporcionar seguridad a las aplicaciones: autenticación, no repudio y privacidad. Usos principales: Almacén de dinero que nos permita realizar pagos en la red Medio de autenticación de usuarios Realizar firmas digitales Privacidad en las comunicaciones Tickets electrónicos Aplicaciones de fidelización

31 Aplicaciones Otras Autenticación y acceso seguro: Sistema sanitario:
Alternativa al uso de passwords Ejemplos: Acceso a estaciones de trabajo Acceso a redes Comunicaciones seguras Sistema sanitario: Identificación del paciente Almacenamiento seguro de información del paciente

32 Aplicaciones Otras Sistemas bancarios: Telefonía móvil GSM:
Monederos electrónicos: Ventajas: sistemas de pago off-line, pagos pequeños Desventajas: incompatibilidad entre los diferentes sistemas Tarjetas de crédito/débito (American Express, VISA,...) Telefonía móvil GSM: Seguridad en las comunicaciones Independencia del terminal móvil Desarrollo de nuevas aplicaciones proporcionando servicios de valor añadido SIM Application Toolkit

33 Aplicaciones Otras DNI digital que incluirá:
Un certificado electrónico para autenticar la personalidad del ciudadano. Un certificado para firmar electrónicamente, con la misma validez jurídica que la firma manuscrita. Claves para su utilización. La fórmula de la huella digital en formato electrónico. La fotografía digitalizada. La imagen digitalizada de la firma manuscrita. Los datos impresos en la tarjeta.

34 Resumen Tarjetas inteligentes mecanismo que proporciona un alto nivel de seguridad al consumidor en B2C Su implantación masiva presenta problemas: Interoperabilidad Coste de la tarjetas

35 TARJETAS INTELIGENTES Java Card
Dpto. de Ingeniería Telemática - Universidad Carlos III de Madrid Mª Celeste Campo Vázquez

36 Índice Introducción Características Alternativas: Comparativa
Windows for Smart Card MULTOS Comparativa

37 Introducción Java Card permite tener tecnología Java en tarjetas inteligentes Ventajas: Independencia de plataforma Multiaplicación Flexibilidad Aplicaciones post-personalización Compatible con estándares de tarjetas inteligentes Gran comunidad de desarrolladores “Write Once Run Anywhere”

38 Características Arquitectura Java Card
Hardware y sistema nativo de la tarjeta inteligente Métodos nativos JCVM CLASES DEL SISTEMA GESTIÓN DE APPLETS DE TRANSACCIONES I/O OTROS SERVICIOS API EXTENSIONES ESPECíFICAS INSTALADOR JCRE Applets Applet monedero ID fidelización

39 Características Limitaciones Java Card
Gestión dinámica de contenidos en la tarjeta: Open Platform desarrollada por VISA: Descarga/borrado dinámica y segura de aplicaciones. Canales de comunicación seguros entre aplicación del host y aplicación en la tarjeta. PIN global compartido entre aplicaciones. Interoperabilidad entre Java Card de diferentes fabricantes Mejora de herramientas de desarrollo

40 WfSC: Windows for Smart Card
Introducción de Microsoft en las tarjetas inteligentes. Primera versión estable en Mayo de 1999 (WfSC v1.1) Tiene licencia como sistema operativo. Características: Configuración del sistema operativo: GSM. Funciones criptográficas. ISO Card Manager opcional. Tarjeta multifunción más que mutiaplicación. Aplicaciones en Visual Basic. No define las gestión de contenidos de la tarjeta: posible adopción de OP.

41 MULTOS Origen en el sector financiero para monedero electrónico.
Especificaciones estables desde 1998. Características: Máquina virtual MULTOS adaptada a tarjetas inteligentes. Aplicaciones en lenguaje MEL y C. Security Manager con criptografía RSA (co-procesador criptográfico) obligatorio. Certificación ITSEC E6. Descarga de aplicaciones después de la entrega al usuario final. Versión actual MULTOS 5 (Septiembre 2000): Interfaz dual: con y sin contactos. Soporte GSM: SecureSIM.

42 Comparativa* Por tamaño de código: Por velocidad de ejecución:
MULTOS aplicaciones en MEL. Java Card aplicaciones en Java. WfSC aplicaciones en Visual Basic. Por velocidad de ejecución: MULTOS aplicaciones en C. * Fuente: Consult Hyperion

43 Comparativas técnicas
Java Card MULTOS WfSC Ámbito API JVM JCRE VM Entorno de ejecución Gestor de aplicaciones S.O. Configurable Multifunción no multiaplicación Portabilidad Portabilidad a nivel de bytecode (JC2.1) Portabilidad de ejecutables Sin probar Personalización Personalización previa a la descargar Personalización previa y post descarga.

44 Comparativas técnicas
Java Card MULTOS WfSC Lenguaje Java MEL, C, Java Visual Basic Extensión del API API extensible Definidas en el estándar:interfaz sin contactos y aplicaciones GSM Definidas en el estándar: GSM e ISO Procesador Optimizado para 32 bit Optimizado para 8 bit RSA co-procesador Diseñado para procesadores de 8 bit Seguridad Completa a través de los Protection Profile Completa Nivel básico configurable

45 Referencias Smart Card Application Development Using Java. Hansmann, Nickous, Schäck, Seliger. Smart Card Developer's Kit. Scott B. Guthery, Timoty M. Jurgensen. Multos: ISO: EMV ICC, Visa Open Platform: OCF: Java Card: MULTOS: WfSC: tc01.mspx