Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

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

Im Zusammenhang von physikalischen, chemischen und klimatischen Belastungstests an Chipkarten definiert ISO/IEC 10373-1 als minimales Kriterium bei der Bewertung der Kartenfunktionalität die Übertragbarkeit der Kartenseriennummer von der Chipkarte an das Lesegerät. Dies alleine stellt jedoch keinen Erkenntnisgewinn dar, warum eine Karte ausfällt, ob es zu zeit- oder benutzungsabhängigen Veränderungen in der Kartenfunktionalität kommt oder ob mit Beeinträchtigungen bzw. Ausfällen in Bezug auf die energetische Kopplung zwischen Lesegerät und Chipkarte zu rechnen ist.

Der derzeitige Stand im Hinblick auf die Bewertung der Kartenfunktionalität durch die ISO ist unzureichend: entweder sind die über die ISO Normen festgelegten Funktions-tests zu umfangreich, um sie in eine Prozessüberwachung zu integrieren oder unzureichend aussagekräftig, da das alleinige Auslesen der Seriennummer deren tatsächliche Funktionalität nicht adäquat wiedergibt. Das Forschungsvorhaben soll Korrelationen zwischen der Applikationsschnittstelle der Chipkarte und ihrer physikalischen Kenngrößen (Resonanzfrequenz und Güte) untersuchen und aufzeigen, ob damit eine schnelle und aussagekräftige Bewertung der Funktionalität sichergestellt werden kann. Resonanzfrequenz und Güte legen den Grad der Energieeinkopplung von Lesegerät zu Chipkarte fest, welcher ausschlaggebend für die Funktionsfähigkeit ist. Mittlerweile gibt es Verfahren auf dem Markt, mit denen die Kenngrößen schnell und zuverlässig bestimmt werden können und welche eine Umsetzung der Forschungsergebnisse ermöglichen würden.

Die Ergebnisse dieses Projekts soll KMUs helfen, ihren Herstellungsprozess zu stärken sowie die Funktionalität ihrer Chipkartenprodukte in der geforderten Einsatzdauer und den gegebenen Einsatzbedingungen sicherzustellen. Damit können sich nicht nur die Hersteller besser auf dem Markt behaupten, sondern auch die Unternehmen und Dienstleister, welche die Kartentechnologie in ihrem Dienstleistungsportfolio integrieren.

Ergebniszusammenfassung:

Die Untersuchungen im Rahmen dieses Projektes zeigten, dass mithilfe der Erfassung von Resonanzfrequenz und Güte mit einem DiraTestTM Card Control System eine gute Charakterisierung von Chipkarten mit Kontaktlos-Funktion möglich ist. Die Karten können dabei in ihrem Ausgangszustand als auch in ihren Zuständen nach diversen Belastungsszenarien hinreichend gut charakterisiert werden, ohne dass ihr Verhalten wie durch ein Lesegerät beeinflusst wird. Es konnte gezeigt werden, dass geringfügige Abweichungen vom Standardverhalten über die bislang häufig durchgeführte Erfassung der Karten-UID (eindeutige Chipnummer) über ein Lesegerät nicht erkennbar sind. In diesem Zusammenhang liefert das im Rahmen dieses Forschungsprojekts entwickelte Testkommando zusätzliche Informationen. Dieser Befehl löst eine Zeitmessung im Prozessor der Karte aus und misst unter Verwendung der Leserfrequenz als Taktnormal die Dauer einer bestimmten Programmsequenz. Wie Untersuchungen zeigten, besteht eine Korrelation zwischen der Güte und der Taktfrequenz. Mit Hilfe dieses Befehls können daher nicht nur Rückschlüsse auf den Zustand der Karte, sondern auch auf ihre Funktionsfähigkeit gezogen werden. Dieses entwickelte Testkommando eignet sich für eine „100 %-Prüfung“ an allen produzierten Chipkarten im Rahmen der Prozessüberwachung, da seine Testdauer im Bereich weniger Millisekunden liegt.

Der Alterungseinfluss auf Karten – auch dessen zeitlicher Faktor – konnte mit den neuen Methoden deutlich herausgearbeitet werden. Besonders die Ergebnisse zu den mechanischen Prüfungen machten nochmals deutlich, dass das bislang oft praktizierte Auslesen der Karten-UID als alleiniges Bewertungskriterium nur sehr unzureichende Informationen liefert.

Untersuchungen an gezielt manipulierten Karten ergaben, dass eine Differenzierung zwischen verschiedenen Fehlerursachen mittels der entwickelten Methoden möglich ist.