Entwicklung standardisierter Performance-Tests zur Optimierung der Leistungsfähigkeit und Interoperabilität in der NFC-Technik
Kurzbezeichnung: Performance-Tests in der NFC-Technik
Fogra-Nr. 82.006
Projektleiter: A. Müller
Förderung: BMWK (IGF) über AiF
Laufzeit: 01.01.2021 - 31.12.2022
Aufgabenstellung und Relevanz
Angesichts des rasanten technologischen Fortschritts ergeben sich immer neue Anwendungsfelder für die NFC-Technik. Neben den Bereichen Zahlungsverkehr, Identifikation/Zutrittskontrolle und Ticketing entstehen neue Einsatzmöglichkeiten in der Industrie 4.0 und im Internet der Dinge. Dabei ist entscheidend, dass die eingesetzten Transponder mit den entsprechenden Lesegeräten kompatibel sind.
Aufgrund einer Ausweitung der Anwendungsbereiche, einer Vielzahl an Anbieter und einer fehlenden Standardisierung ist dies nicht immer gegeben. An diesem Punkt knüpft dieses Forschungsvorhaben an. Es sollen standardisierte Performance-Tests auf der Basis von ISO/IEC 14443 entwickelt werden.
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Lösungsweg
Im ersten Schritt müssen geeignete Testfälle definiert werden, die die wesentlichen, für die Applikation benötigten Funktionen ansprechen. Diese werden in Kooperation mit den entsprechenden Karten- und Lesegeräteherstellern ausgearbeitet und programmiert. Die davon geprüften Fähigkeiten bzw. Funktionen des Transponders müssen vom Hersteller implementiert werden. Um die Leistungsfähigkeit bewerten zu können, wird die Zeit gemessen, die der Transponder zum Abarbeiten vorgegebener Aufgaben benötigt. Damit diese Zeitmessung unabhängig von der internen Taktrate des Prozessors ist, wird als Taktnormal die fest vorgegebene Sendefrequenz des Lesers von 13,56 MHz verwendet. Ein Timer der Karte wird auf den Lesertakt aufgeschaltet und vermisst einen Teil des Programmablaufs.
Erzielte Ergebnisse
Ziel war es, Kommandos zu identifizieren, mit deren Hilfe eine Aussage bezüglich der applikativen Funktionsfähigkeit von Chipkarten getroffen werden kann. Hierbei diente als Grundlage zur Beurteilung der Eignung eines Kommandos die von der Chipkarte benötigte Antwortzeit. Auf diese Weise werden Messwerte generiert, die interpretiert und bewertet werden können. Es zeigte sich in diesem Zusammenhang, dass sich vor allem kryptographische Kommandos zur Bewertung der Funktionsfähigkeit eignen, da sie viel Rechenleistung des Prozessors in der Chipkarte in Anspruch nehmen, wodurch dessen Energieverbrauch ansteigt.
Es stellte sich beispielsweise heraus, dass die Antwortzeiten durch mechanische Biegung des Kartenkörpers je nach Chipkarte bis zu 35 % ansteigen. Aufgrund der sehr geringen Testdauer eignen sich die Testkommandosequenzen für eine „100 %-Prüfung“ an allen produzierten Chipkarten im Rahmen der Prozessüberwachung. Voraussetzung ist jedoch, dass für jede individuell entwickelte Karte ein eigener Toleranzbereich für ihre Antwortzeit definiert wird. Es ist nicht möglich, eine allgemeine Toleranz unabhängig des verbauten Chips, des Antennendesigns und der Verbindungstechnologie zu definieren.