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Funktechnologie im Fahrzeugschlüssel

Der Autoschlüssel wird zur Kreditkarte

14. Februar 2011, 11:46 Uhr | Von Huanyu Gu und Dr. Dirk Wenzel

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

ISO/IEC 14443 – Technik aus der Welt der Zahlungssysteme

Eine weltweit standardisierte, kontaktlose Schnittstelle ist in der ISO/IEC 14443 spezifiziert. Dieser Standard wird bislang hauptsächlich für Zahlungssysteme (Banking) und Fahrscheine (Ticketing) eingesetzt. Die Norm besteht aus vier Teilen:

Teil 1 spezifiziert die physikalischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Abmessungen der verwendeten kontaktlosen Chip-Karten. Aktuell sind aber auch andere Formfaktoren wie Handy und Autoschlüssel in der Diskussion.

In Teil 2 sind die Frequenz von 13,56 MHz und die Modulationsarten der in ISO/IEC 14443 unterschiedenen Typen A und B spezifiziert. Sowohl Typ A als auch Typ B verwenden im Downlink vom Lesegerät zur Karte eine Amplitudenumtastung (Amplitude Shift Keying, ASK), wobei Typ A einen Tastgrad von 100 % sowie eine modifizierte Miller-Codierung verwendet, während Typ B bei einem Tastgrad von 10 % einen NRZ-Code (Non-Return-to-Zero) einsetzt. Im Uplink von der Karte zum Lesegerät kommen bei beiden Typen Lastmodulation sowie ein Hilfsträger mit einer Frequenz von 847 kHz zum Einsatz. Die Modulation des Hilfsträgers erfolgt bei Typ A mit manchester-codiertem On-Off-Keying (OOK), während Typ B eine Zweiphasenumtastung (Binary Phase Shift Keying; BPSK) und wiederum einen NRZ-Code verwendet.

Teil 3 der Norm beschreibt insbesondere die Daten-Frames sowie deren Zeitverlauf als auch die Initiierung des Datenaustausches zwischen Lesegerät und Karte. Ebenso werden Verfahren zur Unterscheidung von mehreren, sich gleichzeitig im Feld befindenden Karten (Anticollision) spezifiziert. Bei Typ A kommt hierfür ein binäres Suchverfahren zur Anwendung, während Typ B eine Zeitscheibenmethode einsetzt.

Teil 4 beschreibt schließlich ein Übertragungsprotokoll im Halb-Duplex-Betrieb unter besonderer Berücksichtigung der Anforderungen an eine kontaktlose Datenübertragung.

Eine Eigenheit von ISO/IEC 14443 ist, dass jedes Lesegerät sowohl die Typen A als auch B unterstützen muss, während die kontaktlosen Karten lediglich einen der beiden Typen A oder B umsetzen müssen. Insbesondere die ISO/IEC 14443 Typ A, die auf der Mifare-Familie von NXP (vormals Philips Semiconductors) basiert, hat weltweit eine große Verbreitung gefunden. Die Hauptanwendungsgebiete liegen dabei in den Bereichen Banking und Ticketing (Bild 1).

Bereits vor zwei Jahren entwickelten NXP und BMW gemeinsam einen Autoschlüssel-Prototyp, der zusätzlich zu den bestehenden proprietären LF- und UHF-Schnittstellen auch eine standardisierte Schnittstelle nach ISO/IEC 14433 Typ A enthält. Damit ermöglicht dieser Schlüssel den kontaktlosen Datenaustausch nach der Norm ISO/IEC 14443 Typ A sowie mit NFC-fähigen Geräten.

NFC (Near Field Communication) ist ein von NXP und Sony gemeinsam entwickelter Übertragungsstandard zur kontaktlosen Datenübertragung über kurze Entfernungen und in der Norm ISO/IEC 18092 spezifiziert. Ein Teil von NFC basiert auf ISO/IEC 14443 Typ A. Daher ist ein Datenaustausch zwischen Lesegeräten nach ISO/IEC 14443 und Geräten möglich, die ISO/IEC 18092 unterstützen. Die ISO/IEC 18092 ebnet damit den Weg der Inte-gration kontaktloser Kartentechnologie in Mobiltelefone und PCs. Ein NFC-fähiges Handy kann neben einem direkten Kommunikationsmodus eine kontaktlose Kartenfunktion und auch eine Lesegeräte-Funktion ermöglichen.

Voraussichtlich bis zum Jahres-ende wird das NXP-IC NCF2970 mit integrierter ISO/IEC-14443-Typ-A-Schnittstelle auf den Markt kommen. Neben Wegfahrsperren, RKE- und PKE-Funktionen ermöglicht dieser Chip damit eine Vielzahl neuer Anwendungsmöglichkeiten, die sich durch die Anbindung des Autoschlüssels an die bestehende ISO/IEC 14443 und aufkommende NFC-Infrastruktur ergeben.

Die Einführung der Schnittstelle ISO/IEC 14443 in Automotive-Applikationen birgt nun auch das Potential, den Autoschlüssel für Bezahlvorgänge zu verwenden. Allerdings verlangen Zahlungstransaktionen zusätzlich zu den Krypto-Coprozessoren (z.B. HT3 oder AES) noch weitere Sicherheitsmechanismen, die im NCF2970 bewusst nicht implementiert wurden. Deshalb wird für diese Anwendungen ein zusätzliches Sicherheitselement benötigt.