POS-терминал YARUS T2100 в турникете общественного транспорта. Подсистема приема бесконтактных карт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Пояснительная записка

к выпускной работе на тему:

«POS-терминал YARUS T2100 в турникете общественного транспорта. Подсистема приема бесконтактных карт»

Исполнитель

ст. гр. МП-45 Разинкин Д.В.

Руководитель проекта

к.т.н., доцент П.Ю.Чумаченко

Москва 2013

Перечень сокращений

АЭ - Аэроэкспресс

БСК - Бесконтактные смарт-карты

ББК - Бесконтактные банковские карты

ОС - операционная система

ПМ - программный модуль

ПО - программное обеспечение

СКУД - система контроля и доступа

ARM - Advanced RISC Machine

BER - Basic Encoding Rules

EMV - Europay, MasterCard и VISA

ISO - International Organization for Standardization

NFC - Near Field Communication

RFID - Radio Frequency Identification

POS - Point of sale

POS YARUS - POS-терминал «YARUS»

PKI - Public Key Infrastructure

XML - Extensible Markup Language

Введение

C развитием современного транспорта и увеличением пассажиропотока в крупных городах возникает необходимость безналичной оплаты проезда бесконтактными картами. Ритм современной жизни требует упрощать оплату где бы то ни было. Технологии бесконтактной оплаты позволяют увеличить скорость прохода через системы контроля в транспорте (турникет), уменьшить или совсем избавиться от очередей.

Банковские карты давно стали привычным атрибутом современной жизни. В общем случае банковская карта представляет собой пластиковую основу с наклеенной магнитной полосой. Такие карты популярны, но постепенно заменяются чиповыми и чиповыми бесконтактными. Чип имеет существенно более высокую степень защиты по сравнению с магнитной полосой. Секретный ключ, идентифицирующий карту в банковских операциях, хранится в защищенной памяти, он записывается в память чипа на стадии изготовления, и его невозможно оттуда извлечь с помощью внешних устройств, не нарушая целостности самого чипа.

Также популярны смарт-карты (англ. smart card) -- пластиковые карты со встроенной микросхемой. В большинстве случаев смарт-карты содержат микропроцессор и операционную систему, контролирующую устройство и доступ к объектам в его памяти. Кроме того, смарт-карты, как правило, обладают возможностью проводить криптографические вычисления.

Смарт-карты находят всё более широкое применение в различных областях, от систем накопительных скидок до кредитных и дебетовых карт, студенческих билетов, телефонов стандарта GSM и проездных билетов.

В России реализуются десятки государственных и частных проектов, основанных на применении смарт-карт Mifare. Практически каждый житель сколько нибудь крупного города имеет карту Mifare.

Наиболее массовое применение -- оплата транспортных услуг. В метрополитене уже давно используют Classic 1k и Ultralight.

Наземный транспорт -- Classic 1k. Известны программы выдачи карт социальной защиты пенсионерам и студентам (Classic 1k), например Социальная карта москвича. Новые типы загранпаспортов и некоторые визы используют технологию SmartMX.

Оплата бесконтактными картами очень удобна - клиент просто прикладывает ее к считывающему устройству. Такая технология позволяет значительно сократить время покупки билетов, что очень важно для пассажиров общественного транспорта.

Провести оплату бесконтактными картами позволяют Point Of Sale (POS) терминалы - аппаратно-программные комплексы, позволяющие осуществлять торговые операции с банковскими и смарт-картами.

На сегодня рынок POS-терминалов представляют фирмы VeriFone, IBM, Sagem, Toshiba TEC Corporation, Magensa, , InterCard и другие - в целом, по всему миру, в Азии, Европе и Северной Америке - компаний, разрабатывающих POS_терминалы, более 50. Важным качеством POS_терминалов является их надежность, но, до недавнего времени, не существовало терминала, приспособленного к российским условиям. Предложенное фирмой «Терминальные Технологии» решение «ЯРУС» («YARUS») прошло многоуровневую сертификацию в PCI Lab, связанную со стандартами защиты данных, и является первым российским решением на рынке POS_терминалов. POS-терминал «YARUS» (далее POS YARUS) является полностью совмещенным с контрольно-кассовой машиной и предоставляет возможность использования GPRS-модуля или интерфейса Ethernet для подключения к сети Интернет.

Для использования в турникете общественного транспорта лучше всего подходит терминал YARUS T2100. Ярус Т2100 представляет собой полнофункциональный POS-терминал со встроенным бесконтактным картридером.



Рис. 2 YARUS T2100

Принципиальным отличием T2100 от обычных ридеров бесконтактных карт является то, что в него могут загружаться библиотеки и приложения, реализующие обработку EMV карт и связь с банковским хостом. В транспорте с большим пассажиропотоком критично быстродействие, поэтому требуется мгновенный выбор протоколов взаимодействия и быстрая обработка карты.

Целью данной выпускной работы является разработка ПО, обеспечивающее возможность прохода через турникет общественного транспорта с помощью POS-терминала «YARUS Т2100», используя бесконтактные банковские карты EMV или смарт-карты Mifare.

1. Специальный раздел. Исследовательская часть

1.1 Предварительные исследования

Турникет (фр. tourniquet) -- устройство, предназначенное для ограничения прохода людей в случае, когда необходима проверка права входа и выхода для каждого проходящего. Основная задача турникета -- создать физическую преграду перед человеком, до его авторизации, которая может осуществляться с помощью механизмов или электронных устройств, или до принятия решения сотрудником, отвечающим за пропуск на территорию. Турникет относится к классу систем контроля и управления доступом.

В общественном транспорте турникеты используются в метрополитене, на железнодорожных станциях, в автобусах, троллейбусах, трамваях и др. Наиболее используемые способы авторизации пассажира:

смарт-карты;

бумажные карты с магнитной полосой;

считывание штрих-кодов билета;

эмуляция карт устройством NFC (например мобильным телефоном).

Наиболее распространены следующие способы оплаты:

наличный расчет в кассе;

покупка билета через автомат;

активация смарт-карт;

оплата мобильным телефоном с помощью технологии NFC.

набирает популярность оплата бесконтактными банковскими картами EMV.

Банковская карта - пластиковая карта, привязанная к одному или нескольким расчётным счетам в банке. Используется для оплаты товаров и услуг, в том числе через Интернет, а также снятия наличных. Карты бывают дебетомвые и кредитные. Дебетомвые карты используются для распоряжения собственными деньгами, находящимися на расчетном счете в банке. Кредитные карты используется для распоряжения деньгами банка, которые при совершении платежа автоматически берутся у банка в кредит (их требуется вернуть банку).

Виды банковских карт по технологии:

карты с магнитной полосой

карты с чипом (микропроцессором), которые в зависимости от способа связи выделяют:

Бесконтактные карты;

Контактные карты (ISO/IEC 7810, ISO/IEC 7816...).

комбинированные магнитно-чиповые карты.

Большинство платёжных карт имеют определённый стандартом ISO 7810 (Идентификационные карты) ID-1 формат -- 85,6 Ч 53,98 мм -- и используют в качестве носителя данных магнитную полосу.

В большинстве этого типа карт магнитная полоса содержит похожую на пластик плёнку. Магнитная полоса располагается на расстоянии 5,66 мм от края карты и имеет 9,52 мм в длину. В полосе содержатся три дорожки по 2,79 мм шириной каждая. Первая и третья дорожки обычно имеют плотность записи в 210 бит на дюйм длины (8,27 бит на мм), в то время как на второй дорожке плотность составляет 75 бит на дюйм (2,95 бита на мм). Каждая дорожка может содержать 7-битные буквенно-цифровые символы и 5-битные цифровые символы. Стандарты первой дорожки были созданы авиапромышленностью (Международная ассоциация воздушного транспорта). Стандарты второй дорожки создала банковская индустрия (American Bankers Association). Стандарты третьей дорожки сформированы ссудо-сберегательной ассоциацией.

На лицевой стороне карты может быть любое изображение (граффити, картина, фотография) или просто фон. Кроме того, присутствуют логотип платёжной системы, номер карты, имя владельца и срок действия карты.

На обратной стороне карты находится магнитная полоса, бумажная полоса с подписью владельца, а на некоторых -- CVV2 (англ. Card Verification Value 2) -- трёхзначный код проверки подлинности карты) код или его аналог.

В конце 1990-х в кредитные карты стали интегрироваться чипы. Чип-карты содержат микропроцессор и операционную систему, контролирующую устройство и доступ к объектам в его памяти. Кроме того, как правило, обладают возможностью проводить криптографические вычисления.

Рис. 2 Банковские карты

EMV (Europay, MasterCard и VISA) -- международный стандарт для операций по банковским картам с чипом. Этот стандарт разработан совместными усилиями компаниями Europay, MasterCard и Visa, чтобы повысить уровень безопасности финансовых операций. Основное отличие для пользователя карты стандарта EMV -- это требование ввода ПИН-кода при проведении любого платежа через терминал (например, в магазинах, ресторанах).

Стандарт EMV определяет физическое, электронное и информационное взаимодействие между банковской картой и платёжным терминалом для финансовых операций. Существуют стандарты, основанные на ISO/IEC 7816 для контактных карт, и стандарты ISO/IEC 14443 для бесконтактных карт.

Основные преимущества -- повышенный уровень безопасности транзакций и возможность более точного контроля транзакций в «оффлайн». Одна из целей EMV -- повысить функциональность карт (например, платежная карта с электронным проездным).

Повышенный уровень безопасности обеспечивается за счёт ухода от визуального контроля (проверка продавцом голограммы, подписи, сверка имени с удостоверением личности) к использованию ПИН-кода и криптографических алгоритмов, таких как DES, Triple DES, RSA и SHA для аутентификации карты. Время проведения транзакции сопоставимо с онлайновыми транзакциями.

Новый уровень безопасности позволил банкам и эмитентам карт перенести ответственность за утерянные средства таким образом, что теперь (с 1 января 2005 года в ЕС) торгующие организации несут ответственность за мошеннические транзакции, совершенные при помощи систем, не поддерживающих стандарт EMV.

Чип имеет существенно более высокую степень защиты по сравнению с магнитной полосой. Секретный ключ чипа, идентифицирующий карту в банковских операциях, хранится в защищенной памяти, он записывается в память чипа на стадии изготовления, и его невозможно оттуда извлечь с помощью внешних устройств, не нарушая целостности самого чипа. Регулярно публикуемая многими национальными банками статистика показывает значительное снижение случаев мошенничества при использовании EMV. ПИН-код чипа проверяется самим чипом, в отличие от ПИН-кода магнитной полосы, который проверяется компьютером банка. Это обстоятельство усложняет перехват ПИН-кода при передаче в банк, хотя, с другой стороны, делает возможным перехват ПИН-кода шиммером. Так же чип в отличие от магнитной полосы не подвержен воздействию магнитных полей.

Смарт-карты (англ. smart card) -- пластиковые карты со встроенной микросхемой. Назначение смарт-карт -- одно- и двухфакторная аутентификация пользователей, хранение ключевой информации и проведение криптографических операций в доверенной среде.

Смарт-карты находят всё более широкое применение в различных областях, от систем накопительных скидок до кредитных и дебетовых карт, студенческих билетов, телефонов стандарта GSM и проездных билетов.

По всему миру были внедрены бесконтактные системы сбора оплаты за проезд в общественном транспорте. Различные развивающиеся стандарты при близком рассмотрении не совместимы, хотя бесконтактная технология MIFARE от компании Philips имеет существенную долю в торговле в США и Европе.

Рис. 3 Смарт-карты

Смарт-карты также были внедрены в идентификацию личности и документацию на региональном, национальном и международном уровне. Гражданские карточки, водительские права и медицинские документы. Пластиковые карты нашли применение в системе Российского медицинского страхования граждан (ОМС) и становятся все более распространенными. Бесконтактные смарт-карты внедряются в биометрические паспорта, чтобы увеличить уровень безопасности в международных поездках.

Все смарт-карты можно разделить по способу обмена со считывающим устройством на:

Контактные смарт-карты с интерфейсом ISO 7816.

Контактные смарт-карты с USB интерфейсом.

Бесконтактные (RFID) смарт-карты.

Существуют карты, которые включают в себя как контактные, так и бесконтактные интерфейсы.

По функциональности карты можно разделить на:

карты памяти (содержат некоторое количество данных и механизм разграничения доступа к ним) интеллектуальные карты (содержат микропроцессор и возможность управлять данными на карте)

Контактные смарт-карты с интерфейсом ISO 7816 имеют зону соприкосновения, содержащую несколько небольших контактных лепестков. Когда карта вставляется в считыватель, чип соприкасается с электрическими коннекторами, и считыватель может считать и\или записать информацию с чипа. Форма карты, контактов, их расположение и назначение регламентируются в стандартах ISO/IEC 7816 и ISO/IEC 7810.

Стандарт ISO/IEC 7816 регламентирует также протоколы обмена и некоторые аспекты работы с данными, которые используются и для других смарт-карт. Контактные карты не содержат батареек; энергия поддерживается считывателями.

Наиболее массовые контактные смарткарты -- это SIM карточки сотовой связи, таксофонные карты, некоторые банковские карточки.

Контактные смарт-карты с USB интерфейсом обычно представляют собой микросхему обычной ISO 7816 карты совмещенную с USB-считывателем в одном миниатюрном корпусе. Это делает применение смарт-карт для компьютерной аутентификации гораздо удобнее.

В качестве примера можно привести изделия Rutoken, eToken.

Бесконтактные смарт-карты (БСК) - это смарт-карты, в которых карта общается со считывателем через технологию RFID (Radio Frequency IDentification). Требуется подносить карточки достаточно близко к считывателю, чтобы провести необходимые операции. Они часто применяются в областях, где необходимо провести операцию быстро, например, в общественном транспорте.

Стандарт для бесконтактных смарт-карт -- ISO/IEC 14443, реже ISO/IEC 15693.

Для работы с бесконтактными смарт-картами применяется технология RFID- способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Как и контактные смарт-карты, бесконтактные не имеют батареек. В них встроена катушка индуктивности, чтобы запасти энергию для начального радиочастотного импульса, который затем выпрямляется и используется для работы карточки.

Рис. 4 RFID метки

Примеры широко используемых бесконтактных смарт-карт это проездные в метрополитене и наземном транспорте, электронные («биометрические») паспорта, некоторые виды карт в системах контроля доступа (СКУД).

Карты памяти содержат некоторое количество данных и фиксированный механизм разграничения доступа к ним. Как правило это карты для микроплатежей на транспорте, таксофонах, в парках отдыха, карты лояльности клиентов и т. п.

В качестве механизма ограничения доступа могут выступать как очень простые (однократная запись, пароль, уникальный номер) так и посложнее (взаимная аутентификация с использованием стандартных симметричных криптоалгоритмов AES, DES).

Карты памяти -- наиболее распространенные смарт-карты. Примеры: проездные в метрополитене и наземном транспорте, таксофонные карты.

Интеллектуальные карты содержат микропроцессор и возможность загружать алгоритмы его работы. Возможные действия таких карт включают в себя комплексные действия при аутентификации, сложные протоколы обмена, регистрация фактов доступа и т. п.

Помимо симметричной криптографии (AES, DES) знают асимметричную (RSA), алгоритмы инфраструктуры открытых ключей (PKI), имеют аппаратные генераторы случайных чисел, усиленную защиту от физической атаки.

Примеры -- электронные («биометрические») паспорта и визы, SIM карточки сотовой телефонии.

В рамках данной выпускной работы разрабатывается специальное программное обеспечение для российского POS YARUS T2100, обеспечивающее возможность использовать банковские карты EMV и смарт карты mifare в транспорте.

Карты стандарта EMV уже используются в некоторых странах, таких как США, Великобритания, Канада. В России аналогов систем, реализующих поддержку таких карт в СКУД транспорта еще нет.

1.2 Обзор аппаратно-программных составляющих POS YARUS 2100

POS-терминал (Point of Sale) - это специальное электронное банковское оборудование, устанавливаемое рядом с кассовым аппаратом торгово-сервисного предприятия и позволяющее считывать информацию с магнитной полосы или чипа карточки и осуществлять связь с банком для проведения авторизации с целью осуществления операции по банковской карточке.

POS-терминалы, или торговые терминалы, предназначены для обработки транзакций при финансовых расчетах с использованием пластиковых карточек с магнитной полосой, чиповых карт (в том числе бесконтактных) и смарт-карт. Использование POS-терминалов позволяет автоматизировать операции по обслуживанию карточки и существенно уменьшить время обслуживания. Возможности и комплектация POS-терминалов варьируются в широких пределах, однако типичный современный терминал снабжен устройствами чтения смарт-карт, карт с магнитной полосой, чиповых карт, энергонезависимой памятью, портами для подключения ПИН-клавиатуры (клавиатуры для набора ПИН-кода), принтера, соединения с ПК или с электронным кассовым аппаратом, GPRS модулем, Ethernet интерфейсом.

Ярус Т2100 (YARUS T2100) - POS-терминал с встроенным бесконтактным картридером. В него могут загружаться приложения, реализующие обработку EMV карт и связь с банковским хостом. Обладает свойством автоматического распознавания типа карты (EMV либо Mifare) на начальном этапе обмена и мгновенный выбор соответствующей программы обработки. Это свойство делает Т2100 уникальным для применений в транспорте, где критично время обработки карты. По схемотехнике и программному обеспечению Ярус Т2100 полностью совместим со всей продуктовой линейкой YARUS и использует унифицированное ПО со всеми вытекающими отсюда преимуществами по удаленной загрузке ключей, приложений и конфигурированию.



Рис. 5 Общая схема аппаратной части YARUS T2100

Особенности

Стандартная многозадачная ОС Linux;

Многопоточная работа приложений;

Инновационная технология защиты FileInspector;

Инновационная система безопасной удалённой загрузки ключей;

Гибкая система лицензирования приложений;

Небольшой размер приложений благодаря использованию DLL;

Унифицированное базовое ПО для всей продуктовой линейки;

Один бинарный образ приложений для всех устройств;

Унифицированная среда разработки для всех устройств;

SDK;

Защищенная память для хранения Mifare ключей;

4 встроенных слота для SAM модулей; Автоматическое распознавание типа карты; Поддержка всех типов бесконтактных карт. Терминал Т2100 выполняется в нескольких вариантах поставки: Автономный терминал (интерфейсы Ethernet + 2хRS232); Терминал для турникета поставляется без корпуса (интерфейсы Ethernet + RS232 + RS485).

турникет общественный программный yarus

1.3 Структура программной составляющей POS YARUS

Программное обеспечение для терминалов Ярус делится на системное и прикладное. К системному ПО относится:

BootRom -- первая программа, которая стартует на терминале. Она расположена в ROM процессора. BootROM выполняет аутентификацию и запуск загрузочного кода, хранящегося во флэш-памяти; прием загрузочного кода по порту UART0 (RS232) во время фазы инициализации терминала.

Bootloader - программа, выполняемая после BootROM при каждом запуске терминала. После запуска, BootLoader осуществляет проверку статуса системы безопасности. Главными задачами Bootloader являются аутентификация и запуск ОС Linux; контроль схемы обнаружения взлома; получение системных и несистемных модулей через порт UART0 (RS232) во время фазы инициализации терминала.

Модифицированная ОС Linux.

Драйверы. Обеспечивают доступ к аппаратным модулям.

Модули защиты. Предоставляют функциональность, связанную с системой защиты, такую как ввод PIN-кода, аутентификация и проверка программных модулей, проверка паролей и т.п.

Nano-X - оконная система с открытым исходным кодом, предназначенная для предоставления возможностей современных оконных интерфейсов небольшим устройствам и платформам. Предоставляет API для отрисовки окон, надписей, битовых образов и других стандартных элементов оконных систем, а также для обработки событий, связанных с ними (нажатия, ввод и др.)

Рассмотрим основные системные модули:

1) TFC Core. Библиотека TFC Core предоставляет классы для высокоуровневого доступа к базовой функциональности ОС, в частности к файлам, сокетам, мьютексам, дисплею, клавиатуре, системному журналированию, генератору случайных чисел, системе защиты и др.

2) TFC Comm. Библиотека TFC Comm предоставляет классы-обертки над драйверами различных аппаратных модулей (таких как принтер, фискальный регистратор, питание и др.), а также различные вспомогательные классы (события, действия, TLV и др.)

3) TFC GUI. TFC GUI - высокоуровневая объектно-ориентированная библиотека-обертка над Nano-X, предоставляющая классы для создания и обработки элементов графического интерфейса. В состав TFC GUI входят классы различных стандартных диалоговых окон, классы для обработки пользовательского ввода, для работы с шрифтами и др.

4) Spooler - приложение-диспетчер, позволяющее нескольким клиентским приложениям отправлять документы на печать одновременно без возникновения конфликтов. Для формирования печатаемого документа используется формат сообщений PDS. Формат PDS предоставляет возможность управления шрифтами, печать символов и битовых образов, прокрутку бумаги, установку отступов и выравнивания и т.п. Spooler должен быть запущен вручную, либо приложением, использующим его. Также в состав библиотеки входит класс клиента CSpoolerClient, через который приложение может взаимодействовать с диспетчером Spooler.

5) MSR Device Dispatcher (MSRDD) - приложение-диспетчер, позволяющее нескольким клиентским приложениям производить чтение данных с магнитной карты одновременно без возникновения конфликтов. В состав библиотеки входит класс клиента, позволяющий прикладным приложениям взаимодействовать с MSR DD.

6) POS Updater - приложение, предазначенно для удаленной загрузки и обновления ПО POS YARUS. Загрузка\обновление производится путем запуска POS Updater с параметрами, в которых указана конфигурация обновления. Возможна загрузка файлов по протоколам FTP/HTTP/HTTPS.

7) POS Manager - специальное программное приложение для POS YARUS с графическим интерфейсом. Основными функциями POS Manager являются:

составление списка всех приложений, доступных на терминале;

запуск доступного приложения;

удаленная загрузка файлов через FTP/HTTP(S) соединение;

удаление приложений;

обработка кнопок Power/Menu;

запуск различных впомогательных приложений;

конфигурирование терминала;

отображение информации о текущем состоянии терминала.

Размещено на Allbest.ru