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Alternative Testmethoden zur schnellen Überprüfung der Funktionalität von Chipkarten (ATÜF)

Kurzbezeichnung: Testmethoden bei Chipkarten

Fogra-Nr. 82.002
Projektleiter: A. Müller
Förderung: BMWi (IGF) über AiF
 

Laufzeit: 01.03.2017 - 31.08.2019

Aufgabenstellung und Relevanz

Im Markt der Smart Cards wird eine extrem hohe Funktionssicherheit gefordert. Aus diesem Grund betreiben Hersteller großen Aufwand, um die Alterung und Belastungen einer Karte in der Praxis zu simulieren. Das Projekt verfolgt das Ziel, der Industrie einen praxisgerechten, vollumfäglichen und schnellen Funktionstest zur Verfügung stellen zu können. Auch sollen die Ergebnisse in die Normenarbeit einfließen, denn der aktuelle Stand der einschlägigen Kartennormen ist zu Projektbeginn in Hinblick auf die Bewertung der Kartenfunktionalität unbefriedigend. Entweder sind die in den ISO-Normen festgelegten Funktionstests zu umfangreich, um sie in eine Prozessüberwachung oder bei umfangreichen Untersuchungen zu integrieren, oder nicht genügend aussagekräftig.

Wir wissen, dass eine Korrelation zwischen den physikalischen Kenngrößen der Chipkarte und der Funktionalität ihrer Applikationsschnittstelle bestehen muss. Zum Ansprechen dieser Applikationsschnittstelle und der Interpretation ihrer Reaktion sollen Methoden entwickelt werden, die einen realen und schnellen Funktionstest ermöglichen. Die Ergebnisse dieses Projekts sollen Kartenherstellern gezielt helfen, ihren Herstellungsprozess zu stärken sowie die Funktionalität ihrer Chipkartenprodukte in der geforderten Einsatzdauer und unter den gegebenen Einsatzbedingungen sicherzustellen.

Arne Müller

Abteilungsleiter Sicherheitsanwendungen

+49 89 431 82 - 271

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Lösungsweg

Für das Projekt ist es wichtig, dass die Auswahl der Testmuster (Smart Cards) die eingesetzten Technologien widerspiegelt.

Eine anfängliche Charakterisierung dient als fundierte Grundlage für die nachfolgende Analyse möglicher Korrelationen zwischen den physikalischen Kenngrößen der Karte und ihrer Applikationsschnittstelle. Das Ziel in jedem Arbeitspaket des Projekts ist es, die Strukturen und Abläufe der Kommunikation zwischen Chipkarte und Lesegerät in den verschiedenen Ansprechschichten (OSI-Modell) möglichst genau zu erfassen.

Auf diese Weise ist jede Veränderung im Ansprechverhalten einer Karte detailliert abzubilden. Mithilfe der zusammen mit den Chipherstellern erarbeiteten Prüfroutinen soll die Basis für die spätere, eindeutige Zuordnung der physikalischen, chemischen und klimatischen Einflüsse auf das Ansprechverhalten bzw. den physikalischen Kenngrößen der Smart Cards geschaffen werden.

Erzielte Ergebnisse

Die Untersuchungen zeigen, dass mithilfe der Erfassung von Resonanzfrequenz und Güte eine gute Charakterisierung der Funktion von kontaktlosen Smart Cards möglich ist. Zusammen mit dem entwickelten Testkommando kann die Funktionsqualität der Karten bestimmt werden. Die Karten können damit sowohl in ihrem Ausgangszustand als auch in ihren Zuständen nach diversen Belastungsszenarien gut charakterisiert werden. Auch der Einfluss von physikalischen, chemischen und alterungsbedingten Belastungen – unter Berücksichtigung zeitlicher Faktoren – ist mit den neuen Methoden simulierbar.

Untersuchungen an gezielt manipulierten Karten ergeben, dass eine Differenzierung zwischen verschiedenen Fehlerursachen möglich ist.

Aufgrund der geringen Testdauer eignet sich das Testkommando für eine „100 %-Prüfung“ an allen produzierten Chipkarten im Rahmen der Prozessüberwachung. Voraussetzung ist jedoch, dass für jede individuell entwickelte Karte ein eigener Toleranzbereich definiert wird. Es ist nicht möglich, in diesem Zusammenhang eine allgemeine Toleranz unabhängig des verbauten Chips, des Antennendesigns und der Verbindungstechnologie zu definieren.