УСТРОЙСТВО СО СРЕДСТВАМИ КОММУНИКАЦИИ И ГНЕЗДОМ ДЛЯ ЧИПА
DEVICE WITH COMMUNICATION MEDIUMS AND CHIP SOCKET

Изобретение относится к устройству со средствами коммуникации, которое выполнено для размещения чипа.
Чип-карты используются для множества различных вариантов применения. Сферой применения является аутентификация, например, в контексте электронного осуществления банковских сделок (онлайн-банкинг) или также в банкоматах. Еще одной сферой применения является использование в качестве ключа для электронного замка, например, автомобильного замка или замка на входе в здание. Чип-карты также используются для сохранения и подтверждения активов, например, актива для использования предлагаемых телекоммуникационных услуг. Чип-карты часто содержат накопитель, простую логику или процессор. Производительность процессора может использоваться, например, для обработки программного кода, который может быть сохранен, например, в накопителе чип-карты и может служить для самых различных целей.
Чтобы получить доступ к чип-карте и тем самым сделать ее пригодной для использования, необходима возможность доступа к чип-карте, то есть к ее накопителю, ее логике или ее процессору снаружи. Доступ может быть либо контактным, либо бесконтактным. Контактная коммуникация в некоторых ситуациях может быть преимущественной с точки зрения технической безопасности. Кроме того, затраты на обеспечение контактной коммуникации могут быть ниже. Для контактной коммуникации чип-карта может быть оснащена контактами на поверхности. Но бесконтактная коммуникация может быть в некоторых ситуациях применения комфортнее для пользователя чип-карты. Примеры бесконтактных коммуникационных технологий, которыми может владеть чип-карта, охватывают Bluetooth, RFID (radio-frequency identification) и коммуникацию ближнего поля (near field communication, NFC). Существуют так называемые чип-карты двойного интерфейса, которые оснащены как для контактной, так и для бесконтактной коммуникации.
Задача изобретения заключается в создании устройства, которое расширяет возможности коммуникации с чип-картой.
Эта задача согласно изобретению решается посредством устройства со средствами коммуникации, которое выполнено для размещения чипа. Чип-карта выполнена для бесконтактной коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения. Кроме того, устройство включает в себя средства коммуникации, которые выполнены для обеспечения возможности бесконтактной коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. Первый интерфейс аппаратного обеспечения и второй интерфейс аппаратного обеспечения при этом являются интерфейсами аппаратного обеспечения различного типа. Средства коммуникации выполнены для обеспечения возможности коммуникации средств коммуникации с чип-картой, когда чип-карта размещена в гнезде.
Если для бесконтактной коммуникации выполненная с первым интерфейсом аппаратного обеспечения чип-карта устанавливается в гнездо предлагаемого устройства, то средства коммуникации устройства коммуницируют с чип-картой. Поскольку средства коммуникации выполнены для обеспечения возможности бесконтактной коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения, посредством средств коммуникации может последовать коммуникация между вторым интерфейсом аппаратного обеспечения и чип-картой. Доступ к чип-карте обеспечивается посредством второго интерфейса аппаратного обеспечения и средств коммуникации. При этом с чип-картой можно коммуницировать так, как если бы она сама была разработана для коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. Эта возможность коммуникации существует наряду с возможностью коммуницировать с чип-картой бесконтактно посредством первого интерфейса аппаратного обеспечения. За счет того, что первый интерфейс аппаратного обеспечения и второй интерфейс аппаратного обеспечения являются интерфейсами аппаратного обеспечения различного типа, чип-карта доступна посредством двух различных типов интерфейсов аппаратного обеспечения. Возможности бесконтактной коммуникации с чип-картой расширены. В различных ситуациях управления можно использовать соответственно лучше подходящий по причине своих специфических свойств интерфейс аппаратного обеспечения, чтобы коммуницировать с чип-картой.
Предлагаемое устройство может быть, прежде всего, мобильным устройством. Это может быть автономное устройство, которое в любом случае не постоянно требует внешнего электропитания. Устройство может иметь пространственно компактное устройство. Оно может быть для этого в рамках примера осуществления обходиться без средств отображения и/или пользовательских средств ввода, например кнопок, регуляторов или сенсорного экрана (Touchscreen), то есть не иметь индикации и/или средств ввода. В примере осуществления габариты устройства меньше или равны предусмотренным согласно стандарту ISO 7810:2003 габаритам для чип-карты полного размера (full-size). Это действует, по меньшей мере, в отношении площади устройства. Но габариты устройства, прежде всего его площадь, могут быть ограничены не только популярным стандартом для габаритов чип-карт, но и геометрия устройства может полностью соответствовать геометрии, предписанной таким стандартом для чип-карт, или быть полностью отличным от такого стандарта.
Чип-карты содержат по меньшей мере одну интегральную микросхему (integrated circuit, IC), то есть чип, который расположен на носителе, прежде всего, пластиковом носителе или же утоплен в него. Схема может включать в себя, например, одно запоминающее устройство. Запоминающее устройство может быть энергонезависимым ЗУ. Называя лишь некоторые примеры, запоминающее устройство может быть постоянным запоминающим устройством (read-only memory, ROM), флеш-накопителем, EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), сегнетоэлектрическим запоминающим устройством с непосредственным доступом (ferroelectric random access memory, FRAM) или фазовой памятью с непосредственным доступом (phase-change random access memory, PCRAM). Дополнительно или в качестве альтернативы схема может содержать энергозависимую память с непосредственным доступом (random access memory, RAM). Некоторые примеры схемы включают в себя простую логику или процессор. Под процессором в этой спецификации следует понимать, среди прочего, контрольные блоки, микропроцессоры, микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры (DSP), специализированные интегральные схемы (application specifc integrated circuit, ASIC) или программируемые пользователем матрицы логических элементов (FPGA).
Чип-карты известны в самых различных вариантах выполнения.
Одним возможным вариантом выполнения является SIM-карта (SIM = subscriber identity module). Под понятием „SIM-карта" здесь объединены различные варианты осуществления SIM-карт. К ним относятся, например, мини-SIM-карты, микро-SIM-карты и нано-SIM-карты. Но чип-карта может быть, например, также банковской картой или телефонной картой и иметь обычную для таких чип-карт геометрию согласно ISO 7816 ID-1.
То, что чип-карта выполнена для бесконтактной коммуникации, может означать, что она содержит по меньшей мере один компонент, который необходим для обеспечения возможности бесконтактной коммуникации с чип-картой.
Но чип-карта не должна включать в себя все необходимые для бесконтактной коммуникации чип-карты компоненты. Например, чип-карта может включать в себя управление, то есть контроллер, который обеспечивает возможность бесконтактной коммуникации чип-карты, в то время как дополнительно необходимая антенна не является составной частью чип-карты.
То, что коммуникация, для которой выполнена чип-карта, является бесконтактной коммуникацией, может означать, что между чип-картой и первым интерфейсом аппаратного обеспечения не должно быть непосредственного физического соединения, чтобы чип-карта могла коммуницировать с первым интерфейсом аппаратного обеспечения. Бесконтактную коммуникацию можно называть также беспроводной и сенсорной. Для бесконтактной коммуникации чип-карта может соответствовать, например, одному из стандартов 10536, ISO 14443 или ISO 15693. Коммуникация может быть однонаправленной или двунаправленной.
Понятие интерфейса аппаратного обеспечения наглядно показывает, что интерфейс отличается от чисто программного интерфейса, который, например, служит для вызова составной части компьютерной программы (application programming interface, API). Первый интерфейс аппаратного обеспечения может включать в себя компоненты программного обеспечения, которые необходимы для бесконтактной коммуникации с чип-картой.
Некоторыми возможными примерами первого интерфейса аппаратного обеспечения являются интерфейс Bluetooth, интерфейс NFC, интерфейс RFID, интерфейс для беспроводной локальной сети (wireless local area network, WLAN), сертифицированный беспроводной интерфейс USB (certified wireless USB, CWUSB) и инфракрасный интерфейс (IR).
Первый интерфейс аппаратного обеспечения является интерфейсом аппаратного обеспечения, внешним для устройства. Например, он может быть составной частью устройства различных приборов. Примером такого прибора является ПК (персональный компьютер), например настольный ПК, планшетный ПК или другие виды мобильных ПК (ноутбуков/лаптопов). Другие примеры: мобильные телефоны, например смартфоны, «наладонники» (КПК) (Personal Digital Assistant, PDA), игровые консоли, телевизионные приставки, электронные замки, например автомобильные замки или замки зданий, банкоматы и терминалы, например терминалы для кредитных карт.
Приведенные выше разъяснения в отношении первого интерфейса аппаратного обеспечения действуют также в отношении второго интерфейса аппаратного обеспечения.
Устройство для размещения, которое может принимать чип-карту, может быть выполнено так, что гнездо приведено в соответствие чип-карте. Прежде всего, может быть скорректирована геометрия чип-карты. Если средства коммуникации устройства и чип-карта выполнены для контактной коммуникации между собой, когда чип-карта размещена в гнезде, гнездо может иметь контакты, соответствующие контактам чип-карты. Гнездо может включать в себя, например, также блокировку, которая должна находиться в блокированном состоянии, чтобы чип-карта и средства коммуникации могли коммуницировать между собой, например, потому что только в блокированном состоянии имеется достаточно хороший контакт между контактами гнезда и контактами чип-карты.
К средствам коммуникации устройства могут относиться все компоненты устройства, которые служат для бесконтактной коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения.
Например, к средствам коммуникации может относиться антенна, которая необходима для коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. Еще одним примером компонента, который может относиться к средствам коммуникации, является контроллер. Он может, например, иметь функцию извлечения полезной информации (payload), переданной по второму интерфейсу аппаратного обеспечения, из полученных данных при получении данных из второго интерфейса аппаратного обеспечения, например, посредством антенны средства коммуникации, в соответствии использованному вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. С другой стороны, контроллер может иметь функцию подготовки полезной информации в соответствии протоколу, если он должен быть передан устройством или же установленной чип-картой во второй интерфейс аппаратного обеспечения. Для осуществления собственной передачи в направлении второго интерфейса аппаратного обеспечения контроллер может, например, генерировать соответствующий сигнал и, например, подавать на антенну средства коммуникации, чтобы она отправляла его. Средства коммуникации можно понимать как соответствующий второму интерфейсу аппаратного обеспечения интерфейс аппаратного обеспечения устройства.
То, что первый интерфейс аппаратного обеспечения и второй интерфейс аппаратного обеспечения имеют различный тип, прежде всего, может включать в себя, что средства коммуникации выполнены только для обеспечения возможности коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения, но не выполнены для обеспечения возможности коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения. Средства коммуникации в этом случае соответствуют только второму интерфейсу аппаратного обеспечения, но не первому интерфейсу аппаратного обеспечения. Соответственно чип-карта может быть выполнена только для обеспечения возможности коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения, но не выполнены для обеспечения возможности коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. Например, если первый интерфейс аппаратного обеспечения является одним из упомянутых выше в качестве примера интерфейсов аппаратного обеспечения (Bluetooth, NFC, RFID, WLAN, CWUSB, IR), второй интерфейс аппаратного обеспечения по причине их различного типа может быть одним из других выше названных интерфейсов аппаратного обеспечения.
То, что средства коммуникации выполнены для обеспечения возможности коммуникации средств коммуникации с чип-картой, когда чип-карта размещена в гнезде, может означать, что коммуникация второго интерфейса аппаратного обеспечения с чип-картой может происходить непосредственно с помощью средств коммуникации без необходимости промежуточного включения других компонентов коммуникации. Возможен непосредственный доступ к чип-карте посредством средств коммуникации. Это отличает изобретение от систем, в которых между средствами коммуникации и чип-картой включен, например, процессор, который, например, также выполняет другие задачи кроме коммуникации с чип-картой, и который должен сработать, чтобы могла выполняться коммуникация с чип-картой. Согласно изобретению, напротив, возможна коммуникация с чип-картой, как если бы она сама была разработана для коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. Для второго интерфейса аппаратного обеспечения не следует, что сама чип-карта не рассчитана для коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения.
То, что средства коммуникации выполнены для обеспечения возможности коммуникации средств коммуникации с чип-картой, когда чип-карта размещена в гнезде, может включать в себя, что со стороны средств коммуникации имеются все компоненты для коммуникации с чип-картой, по меньшей мере, если действует проводное соединение между чип-картой или же гнездом и средствами коммуникации, как оно может потребоваться в любом случае для контактной коммуникации с чип-картой. Например, средства коммуникации могут включать в себя контроллер, который выполнен для коммуникации с чип-картой. Этот контроллер одновременно может быть выполнен для обеспечения возможности бесконтактной коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения. В качестве альтернативы для этой цели средства коммуникации могут включать в себя еще один контроллер. Средства коммуникации могут быть выполнены для владения как протоколом для коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения, так и протоколом для коммуникации с чип-картой. Коммуникация может включать в себя однонаправленный или двунаправленный обмен данными.
То, что коммуникация средств коммуникации с чип-картой возможна, если она размещена в гнезде, включает в себя, что при необходимости кроме простой установки или иного введения чип-карты в гнездо должны быть выполнены дополнительные шаги прежде, чем будет возможна коммуникация между чип-картой и средствами коммуникации. Такой шаг может быть, например, блокировкой чип-карты в гнезде, например, чтобы возник достаточный контакт между чип-картой и гнездом.
Согласно одному примеру осуществления чип-карта может использоваться в целях обеспечения безопасности.
Примерами таких целей обеспечения безопасности являются, среди прочего, цели идентификации и/или цели аутентификации и/или цели шифрования. Если чип-карта может использоваться в целях обеспечения безопасности, то ее также можно назвать элементом безопасности (secure element).
Например, в запоминающем устройстве чип-карты может быть заложен уникальный код, который идентифицирует собственника чип-карты и с помощью которого он может идентифицировать себя в другом объекте. Его сферой применения является, например, контроль доступа к автомобилям или зданиям, причем доступ предоставляется только после успешной аутентификации, или также регистрация в компьютере. Чип-карта может использоваться также в рамках двухфакторной аутентификации, при которой, например, наряду с чип-картой, необходим личный идентификационный код (PIN), например, как обычно для использования банкоматов. Существует множество других примеров. Но уникальный код может использоваться, например, также для электронной подписи документа. Код может быть, например, частным ключом собственника к чип-карте, который вместе с официальным ключом образует ассиметричную пару ключей. Пара ключей может быть, например, парой ключей RSA (RSA = Rivest, Shamir, Adleman). Но на чип-карте, например, может быть сохранен тайный ключ, который может использоваться для симметричного шифрования или дешифрования, например, документов или коммуникации. Также при необходимости включенный в чип-карту процессор может использоваться в целях обеспечения безопасности, прежде всего, в целях аутентификации и/или в целях шифрования. Например, процессор может выполнять операции шифрования или он в контексте процедуры «ответ-вопрос» может участвовать в генерации ответа (response) на поставленную задачу (challenge).
Согласно одному примеру осуществления, при котором чип-карта может использоваться в целях обеспечения безопасности, устройство образует токен, когда чип-карта размещена в гнезде.
Когда чип-карта размещена в гнезде, то предлагаемое устройство также может рассматриваться как используемое в целях обеспечения безопасности, поскольку чип-карта может использоваться в целях обеспечения безопасности. Используемое в целях обеспечения безопасности, переносное устройство, прежде всего, такое, которое может использоваться в целях идентификации и/или в целях аутентификации, называют токен или токен безопасности. Токены существуют в различных вариантах выполнения, все которые охвачены здесь. Некоторыми примерами таких вариантов выполнения являются, например, осуществление токена в форме брелока для ключей и варианты осуществления, которые похожи на варианты осуществления обычных USB-накопителей (USB = Universal Serial Bus).
Согласно одному примеру осуществления чип-карта выполнена для контактной коммуникации и устройство выполнено для обеспечения возможности контактной коммуникации с чип-картой, когда чип-карта размещена в гнезде.
Контактная коммуникация средств коммуникации с чип-картой может быть преимущественной, если контактная коммуникация может выполняться по сравнению с бесконтактной коммуникацию проще и безопаснее.
Поскольку в рамках этого примера осуществления чип-карта выполнена как для бесконтактной коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения, так и для контактной коммуникации, чип-карта является в этом примере осуществления так называемой чип-картой двойного интерфейса. Примером подобной чип-карты двойного интерфейса является чип-карта, которая оснащена как для соответствующей ISO 7816 контактной коммуникации, так и для соответствующей ISO 14443 бесконтактной коммуникации. Настройка чип-карты для контактной коммуникации может включать в себя, что чип-карта имеет контакты, которые контактируются снаружи, например, потому что они расположены на поверхности чип-карты. Настройка устройства для обеспечения возможности контактной коммуникации с чип-картой может включать в себя, что со стороны устройства имеются контакты для контактирования чип-карты, например, в гнезде устройства, а также что между контактами устройства и средствами коммуникации предусмотрено проводящее соединение.
Согласно одному примеру осуществления бесконтактная коммуникация, для которой выполнена чип-карта, является бесконтактной коммуникацией с меньшим радиусом действия, чем радиус действия бесконтактной коммуникации, для обеспечения возможности которой выполнены средства коммуникации.
По причине различных радиусов действия средства коммуникации по сравнению бесконтактной коммуникацией, для которой выполнена сама чип-карта, обеспечивают возможность большего радиуса действия коммуникации. То есть за счет использования примера осуществления предлагаемого устройства возможна коммуникация с чип-картой на большей дистанции.
Согласно одному примеру осуществления бесконтактная коммуникация, для которой выполнена чип-карта, является пассивной коммуникацией, а бесконтактная коммуникация, для обеспечения возможности которой выполнены средства коммуникации, является активной коммуникацией.
Чип-карты, которые выполнены для бесконтактной коммуникации, часто выполнены только для пассивной бесконтактной коммуникации, потому что это может быть возможным с меньшими затратами, чем настройка для активной коммуникации. Причина этого заключается в том, что для пассивной коммуникации со стороны чип-карты не должны предусматриваться средства электропитания, например конденсатор или батарея. Но радиус действия и скорость передачи при пассивной коммуникации часто ограничены по сравнению с активной коммуникацией. Если средства коммуникации предлагаемого устройства выполнены для обеспечения возможности активной бесконтактной коммуникации, тем самым за счет использования устройства возможна коммуникация с чип-картой на большей дистанции и более высокой скоростью передачи.
Под пассивной коммуникацией здесь можно понимать, прежде всего, коммуникацию, при которой одному партнеру по коммуникации не требуется собственное электропитание для осуществления коммуникации. Он может получать необходимую для коммуникации энергию, например, из электрического поля другого партнера по коммуникации, который подсоединен к электропитанию. Примеры коммуникационных техник, которые допускают одного пассивного партнера по коммуникации, включают в себя NFC и RFID. Соответственно под активной коммуникацией можно понимать коммуникацию, при которой оба партнера по коммуникации должны быть подключены к электропитанию, чтобы иметь возможность осуществляться коммуникацию.
То, что чип-карта выполнена для пассивной бесконтактной коммуникации, означает, что чип-карта выполнена для выполнения при пассивной коммуникации роли пассивного партнера по коммуникации.
Согласно одному примеру осуществления устройство включает в себя средства электропитания.
За счет средств электропитания можно достичь того, что могут быть предусмотрены средства коммуникации, выполненные для обеспечения возможности активной бесконтактной коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения, и устройство тем не менее остается независимым от внешнего электропитания, в результате чего оно может представлять собой автономное устройство.
Средства электропитания могут включать в себя, например, конденсатор, батарею, аккумулятор или солнечный элемент. Средства электропитания могут быть назначены средствам коммуникации, прежде всего, быть соединены с ними. Может быть предусмотрено, что устройство выполнено для заряда средств электропитания. Например, устройство может включать в себя назначенную средствам электропитания катушку, посредством которой можно подавать средствам электропитанию энергию для заряда за счет индукции. Согласно одному примеру осуществления бесконтактная коммуникация, для которой выполнена чип-карта, является бесконтактной коммуникацией с меньшей скоростью передачи, чем скорость передачи бесконтактной коммуникации, для обеспечения возможности которой выполнены средства коммуникации.
По причине различных скоростей передачи средства коммуникации по сравнению бесконтактной коммуникацией, для которой выполнена сама чип-карта, обеспечивают возможность более высокой скорости передачи. То есть за счет использования примера осуществления предлагаемого устройства возможна более быстрая коммуникация с чип-картой.
Согласно одному примеру осуществления средства коммуникации выполнены для обеспечения возможности Bluetooth-коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения.
Второй интерфейс аппаратного обеспечения в контексте этого примера осуществления можно назвать Bluetooth-интерфейсом. Средства коммуникации можно назвать средствами коммуникации Bluetooth. Интерфейсы Bluetooth сегодня имеются во многих приборах различного типа. Например, большая часть смартфонов, лэптопов и планшетных ПК имеют интерфейс Bluetooth. За счет устройства согласно примеру осуществления обеспечивается возможность доступа к чип-карте посредством таких приборов. От разработанного специально для доступа к чип-карте терминала в этом случае можно отказаться. По сравнению с другими бесконтактными коммуникационными технологиями, например NFC, Bluetooth предлагает более высокую скорость передачи и больший радиус действия. Например, радиус действия может составлять до 100 м, а скорость передачи - несколько МБит/с.
Понятие Bluetooth-коммуникации включает здесь в себя коммуникацию по стандарту Bluetooth-Low-Energy (BLE). В рамках изобретения может быть преимущественной настройка средств коммуникации как средств коммуникации для коммуникации по стандарту BLE, поскольку следствием может быть сравнительно низкая потребность средств коммуникации в энергии. Последний может обеспечивать возможность меньшего размера энергоемкости энергоаккумулирующих средств, которые могут потребоваться для эксплуатации средств Bluetooth-коммуникации со стороны устройства.
Энергоаккумулирующие средства меньшей энергоемкости могут отличаться от энергоаккумулирующих средств большей энергоемкости меньшими габаритами. Поэтому они могут проще интегрироваться в предлагаемое устройство. Кроме того, при использовании BLE не требуется сопряжение, поэтому обеспечивается доступ нескольких систем к чип-карте.
Согласно одному примеру осуществления бесконтактная коммуникация, для которой выполнена чип-карта, является коммуникацией ближнего поля (NFC).
Первый интерфейс аппаратного обеспечения в контексте этого примера осуществления можно назвать NFC-интерфейсом. Коммуникация ближнего поля - это техника, для которой уже выполнено множество чип-карт. Она может привносить при использовании в различных сферах применения преимущества по комфорту. Одновременно посредством NFC может осуществляться пассивная коммуникация. Следовательно предлагаемая чип-карта может быть выполнена для пассивной бесконтактной коммуникации ближнего поля, то есть при коммуникации ближнего поля брать на себя роль пассивного партнера по коммуникации, в результате чего для коммуникации ближнего поля не требуется предоставлять энергию от предлагаемого устройства. Радиус действия при коммуникации ближнего поля часто находится всего лишь в порядке нескольких сантиметров, а максимальная скорость передачи - ниже 0,5 Мбит/с.
Особо преимущественным можно считать настройку средств коммуникации для обеспечения возможности Bluetooth-коммуникации со вторым интерфейсом аппаратного обеспечения, и если одновременно бесконтактная коммуникация, для которой выполнена чип-карта, является коммуникацией ближнего поля. Доступ к чип-карте может осуществляться в этом случае посредством коммуникации ближнего поля, с другой стороны с помощью устройства может осуществляться доступ по Bluetooth. Коммуникация с чип-картой становится возможной с большим радиусом действия и более высокой скоростью передачи, чем при коммуникации ближнего поля. Коммуникация ближнего поля и коммуникация и по Bluetooth могут особо хорошо дополнять друг друга.
Например, в этом случае можно использовать устройство, чтобы инициализировать или персонализировать чип-карту посредством Bluetooth-коммуникации. Программное обеспечение можно установить на чип-карту, сконфигурировать или удалить посредством Bluetooth-коммуникации. Также блокировка и разблокировка чип-карты, внесение средств или запрос состояния чип-карты могут осуществляться по Bluetooth. То есть, все эти действия могут выполняться беспроводным способом Over-the-Air (OTA). Другие повседневные варианты использования чип-карты, например в случае применения для оплаты, применения для контроля доступа и электронных проездных или применения с входными билетами, напротив, могут осуществляться посредством коммуникации ближнего поля. Но коммуникация по Bluetooth также может использоваться в рамках указанных выше случаев применения. Если устройство образует токен, когда чип-карта размещена в гнезде, то функциональность токена может использоваться не только посредством NFC, но и по Bluetooth, например, посредством токена при Bluetooth-коммуникации может выполняться электронная подпись, проводиться аутентификация, подтверждаться транзакция, совершаться платеж или возможно шифрование или дешифрование данных. Перечисленные выше в связи с использованием по Bluetooth функции и варианты применения могут использоваться также по NFC. В общем, список функций и вариантов применения, указанный здесь, ни в коем случае не является окончательным, есть множество других примеров, которые здесь не названы только по причинам наглядности.
Согласно одному примеру осуществления устройство включает в себя дополнительные средства коммуникации, которые выполнены для обеспечения возможности бесконтактной коммуникации чип-карты с первым интерфейсом аппаратного обеспечения.
Чип-карта может быть выполнена для бесконтактной коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения, не включая все необходимые для этой коммуникации средства. Дополнительные средства коммуникации могут дополнять настройку чип-карты для бесконтактной коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения и таким образом обеспечивать возможность коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения. Дополнительные средства коммуникации в этом случае должны предоставляться внешне не относительно чип-карты и предлагаемого устройства.
Дополнительные средства коммуникации могут включать в себя, например, антенну, которая необходима для коммуникации чип-карты с первым интерфейсом аппаратного обеспечения, не включаются самой чип-картой. Необходимый для коммуникации чип-карты с первым интерфейсом аппаратного обеспечения может, напротив, быть предусмотрен со стороны чип-карты и составлять настройку чип-карты для бесконтактной коммуникации с первым интерфейсом аппаратного обеспечения.
Согласно одному примеру осуществления дополнительные средства коммуникации, по меньшей мере, частично можно деактивировать.
За счет, по меньшей мере, частичной деактивации дополнительных средств коммуникации можно прекратить коммуникацию первого интерфейса аппаратного обеспечения с чип-картой. Это может предлагать преимущества безопасности, поскольку в этом случае исключен доступ к чип-карте посредством первого интерфейса аппаратного обеспечения.
По меньшей мере, частично имеющая место возможность деактивации дополнительных средств коммуникации здесь может означать, что в деактивированном состоянии дополнительные средства коммуникации не могут использоваться, поэтому коммуникация чип-карты с первым интерфейсом аппаратного обеспечения не возможна. Возможность деактивации может иметь место, например, за счет включенного в предлагаемое устройство переключателя. Он может быть выполнен для установления или прерывания соединения между чип-картой и дополнительными средствами коммуникации, в результате чего в прерванном состоянии дополнительные средства коммуникации использовать нельзя. Но также может быть выключен электронный компонент дополнительных средств коммуникации, например, за счет отделения от электропитания. Дополнительные средства коммуникации могут, по меньшей мере, частично деактивироваться механически. Возможность механической деактивации может иметь то преимущество, что деактивация и при необходимости реактивация могут выполняться просто, прежде всего, без наличия особых знаний у оператора. Например, в случае предусмотренного для деактивации / реактивации переключателя может быть предусмотрен механический элемент включения, посредством которого переключатель может переводиться из одного в другое коммутационное положение.
Согласно одному примеру осуществления чип-карта может быть размещена в устройстве.
Например, чип-карта может быть постоянно размещена в устройстве. Например, чип-карта постоянно размещена в гнезде (и тем самым постоянно в устройство). Например, устройство и постоянно установленная в устройство чип-карта, как описано выше, образуют токен, прежде всего токен безопасности.
Чип-карта должна, например, пониматься как постоянно установленная в гнездо, если она неразъемно соединена с гнездом. Неразъемное соединение может быть разъединено только с разрушением. Примеры неразъемных соединений - клеевые соединения, соединения посредством пайки, сварочные соединения, термокомпрессионные соединения и соединения на заклепках.
Если средства коммуникации устройства и чип-карта, как описано выше, выполнены для контактной коммуникации между собой, когда чип-карта размещена в гнезде, гнездо может иметь контакты, соответствующие контактам чип-карты. Например, контакты чип-карты с соответствующими контактами гнезда спаяны или склеены (например, посредством электропроводящего клея), в результате чего чип-карта постоянно размещена в гнезде. Это преимущественно, например, чтобы обеспечить по возможности хороший электрический контакт между чип-картой и устройством и предотвратить разделение чип-карты и устройства.
Под гнездом следует понимать, например, конструктивное пространство устройства, которое выполнено для размещения чип-карты. Например, в этом конструктивном пространстве не расположены другие элементы устройства, чтобы чип-карту можно было установить в него. Например, устройство может включать в себя плату с контактами для контактирования чип-карт. Например, конструктивное пространство устройства, в котором находится чип-карта, когда контакты чип-карты соединены с соответствующими контактами на плате, следует понимать как гнездо. Например, в этом конструктивном пространстве на плате не расположены другие элементы.
Согласно одному примеру осуществления устройство является частью автомобильного ключа. Например, устройство выполнено как автомобильный ключ и/или расположено как компонент в автомобильном ключе.
Например, устройство с чип-картой выполнено для аутентификации собственника устройства, пользователя устройства и/или владельца устройства в системе автомобильного замка. Кроме того, устройство с чип-картой выполнено, например, для аутентификации собственника, пользователя и/или владельца устройства в других системах, таких как система замка здания, системы управления парковочными местами, системы бэк-офиса и/или системы менеджмента.
Например, чип-карта и/или дополнительные средства коммуникации и/или средства коммуникации выполнены для бесконтактной коммуникации с системой автомобильного замка в автомобиле и/или другими системами. Например, чип-карта и/или дополнительные средства коммуникации поддерживают коммуникацию NFC, как описано выше. Например, средства коммуникации поддерживают коммуникацию по Bluetooth, как описано выше. Это, например, преимущественно, чтобы поддерживать различные протоколы коммуникации и тем самым достичь по возможности высокой совместимости с множеством других существующих систем.
В запоминающем устройстве чип-карты, например, может быть заложен уникальный код, который может идентифицировать собственника, пользователя и/или владельца чип-карты и/или устройства с помощью которого он может аутентифицировать себя в системе автомобильного замка. Например, уникальный код сообщается непосредственно по чип-карте и/или дополнительным средствам коммуникации и/или средствам коммуникации в систему автомобильного замка (например, отправляется). Например, автомобиль открывается только в том случае и/или иммобилайзер автомобиля активируется только в том случае, если система автомобильного замка распознает собственника устройства по уникальному коду, как имеющего право на открытие автомобиля.
В отличие от механических автомобильных замков, это преимущественно, например, если автомобильный ключ, частью которого является устройство, должно служить не только для аутентификации в автомобиле, но и в нескольких автомобилях (например, нескольких автомобилях транспортного парка оператора программ группового пользования автомобилем). Например, уникальный код во всех системах автомобильных замков автомобилей может быть запрограммирован так, что группа пользователей автомобилей может быть без проблем расширена и уменьшена за счет корректировки программирования.
Например, собственник, владелец и/или пользователь чип-карты и/или устройства может аутентифицироваться по уникальному коду также в одной или нескольких системах. В качестве альтернативы в запоминающем устройстве чип-карты может быть заложен по меньшей мере один уникальный код, который может идентифицировать собственника чип-карты и с помощью которого он может аутентифицировать себя в других системах. Например, уникальный код сообщается непосредственно по чип-карте и/или дополнительным средствам коммуникации и/или средствам коммуникации в другие системы (например, отправляется).
Это преимущественно, например, для того, чтобы обеспечить по возможности эффективное использование устройства в различных сферах применения. Например, собственник устройства, пользователь устройства и/или владелец устройства может использовать устройство не только для аутентификации в системе автомобильного замка, но также и для оплаты (например, за парковку).
Уникальный код может быть назначен, например, одному лицу или группе лиц. Примером уникального кода является, например, сертификат пользователя и/или один или несколько ключей. Как описано выше, код может быть, например, частным ключом собственника к чип-карте, который вместе с официальным ключом образует ассиметричную пару ключей. Но на чип-карте, например, может быть сохранен тайный ключ, который может использоваться для симметричного шифрования или дешифрования, например, документов или коммуникации. Также при необходимости включенный в чип-карту процессор может использоваться в целях обеспечения безопасности, прежде всего, в целях аутентификации и/или в целях шифрования. Например, процессор может выполнять операции шифрования или он в контексте процедуры «ответ-вопрос» может участвовать в генерации ответа (response) на поставленную задачу (challenge).
Согласно примеру осуществления устройство используется для аутентификации в системе автомобильного замка.
Ниже примеры осуществления изобретения будут разъяснены подробнее на основании чертежей. При этом на чертежах показаны:
Фиг. 1 схематическое представление примера осуществления предлагаемого устройства,
Фиг. 2А схематическое представление примера чип-карты, которая может быть размещена в гнезде устройства согласно фиг.1,
Фиг. 2Б схематическое представление компонентов внутри чип-карты согласно фиг. 2А,
Фиг. 3 схематическое представление устройства согласно фиг. 1, причем чип-карта согласно фиг. 2А и фиг. 2Б размещена в гнезде, в контексте примера окружения для применения устройства и чип-карты.
На фиг. 1 показано схематическое представление примера осуществления предлагаемого устройства 100.
Устройство 100 имеет гнездо 110 для микро-SIM-карты, далее называемой просто SIM-карта. В гнезде 110 расположены контакты 111, которые контактируют с контактами SIM-карты, если SIM-карта размещена в гнезде 110. Устройство 100 к тому же включает в себя средства 120 Bluetooth-коммуникации. Они предназначены для коммуникации по стандарту Bluetooth-Low-Energy. Средства 120 Bluetooth-коммуникации включают в себя Bluetooth-антенну 121 и микроконтроллер 122. Для электропитания микроконтроллера 122 предусмотрена батарея 130. Батарея 130 является одноразовой батареей. В качестве альтернативы также может использоваться перезаряжаемая батарея. Для перезарядки батареи в этом случае устройство 100 может включать в себя катушку (не показана), посредством которой батарея может быть заряжена индуктивно. Средства 120 Bluetooth-коммуникации соединены с контактами 111 гнезда 110 через соединение 140. Устройство 100 к тому же включает в себя средства 150 коммуникации по NFC.
К ним относятся NFC-антенна 151 и переключатель 152.
Переключатель 152 можно привести в действие механически посредством толкателя (не показан). В закрытом состоянии переключателя 152 NFC-антенна 151 соединена посредством соединения 160 с контактами 111 гнезда 110. Посредством средства 120 Bluetooth-коммуникации обеспечивается возможность коммуникации установленной в гнездо 110 SIM-карты с интерфейсом Bluetooth. В соответствии технологии Bluetooth эта коммуникация выполняется бесконтактно. Посредством средства 150 коммуникации по NFC при закрытом переключателе 152 также обеспечивается возможность коммуникации установленной в гнездо 110 SIM-карты с интерфейсом NFC. Устройство 100 не включает в себя средства индикации или пользовательские средства ввода.
Компоненты устройства 100, включая микроконтроллер 122 как интегральную микросхему, встроены в пластиковый носитель 101.
На фиг. 2А показано схематическое представление примера микро-SIM-карты 200, которая может быть размещена в гнезде 110 устройства 100 согласно фиг. 1. SIM-карта 200 имеет на поверхности контактную поверхность 210, имеющую несколько контактов 211.
На фиг. 2Б показано схематическое представление компонентов внутри чип-карты 200 согласно фиг. 2А.
Чип-карта 200 включает в себя микроконтроллер ввода/вывода (I/O рС) 220, процессор (central processing unit, CPU) 230, ROM 240, RAM 250 и EEPROM 260. Вместо EEPROM 260 или в дополнение к нему можно было бы предусмотреть, например, флеш-накопитель. Микроконтроллер 220 соединен с процессором 230, в результате чего возможен обмен данными между микроконтроллером 220 и процессором 230. Кроме того, процессор 230 соединен с ROM 240, RAM 250 и EEPROM 260, в результате чего он может обращаться к этим компонентам. SIM-карта 200 является так называемой чип-картой двойного интерфейса, которая выполнена как для контактной коммуникации по стандарту ISO 7816, так и для бесконтактной коммуникации по стандарту ISO 14443. Для этого микроконтроллер 220 выполнен соответственно и было предусмотрено соединение микроконтроллера 220 с контактами 211 SIM-карты 200.
В ROM 240 сохранен уникальный, заданный изготовителем код SIM-карты 200. Для выполнения программы в процессоре 230 программный код сначала загружается в RAM 250. Также во время выполнения программы в RAM 250 сохраняются параметры. Программы и данные, которые пользователь сохраняет на SIM-карте 200, сохраняются в EEPROM 260. Подключение ROM 240, RAM 250 и EEPROM 260 к микроконтроллеру 220 осуществлено посредством процессора 230.
SIM-карта 200 может использоваться в целях обеспечения безопасности. Поэтому также ее можно назвать элементом безопасности (secure element). Например, она может использоваться в целях идентификации, в целях аутентификации и/или в целях шифрования. Например, сохраненный в ROM 240, уникальный, заданный изготовителем код SIM-карты 200 может использоваться для контроля доступа за счет того, что он может быть передан с SIM-карты 200 в соответствующий терминал доступа. Подобным образом она может использоваться также для того, чтобы получить доступ к компьютеру. Также она может использоваться, например, вместе с PIN для двухфакторной аутентификации, например, чтобы получить выплату из банкомата. Согласно другому примеру частный ключ пары ключей RSA может быть сохранен в EEPROM 260, и использоваться для электронной подписи документов. Но на SIM-карте также может быть сохранен, например, тайный ключ, для симметричного шифрования или дешифрования. В рамках другого примера процессор 230, когда он выполняет сохраненную в EEPROM 260 компьютерную программу, может выполнить операцию шифрования или же дешифрования или в контексте процедуры «вопрос-ответ» участвовать в генерации ответа (response).
На фиг. 3 показано схематическое представление устройства 100 согласно фиг. 1, причем SIM-карта 200 согласно фиг. 2А и фиг. 2Б размещена в гнезде 110, в контексте примера окружения для применения устройства 100 и SIM-карты 200.
Контакты 211 SIM-карты 200 прилегают к контактам 111 гнезда 110. Гнездо 110 может включать в себя блокировку (не показан на фиг. 3), которая в блокированном состоянии обеспечивает хороший контакт между контактами 111 и контактами 211 SIM-карты 200. Как уже было разъяснено выше, SIM-карта 200 может использоваться в целях обеспечения безопасности, в результате чего устройство 100 образует токен, когда SIM-карта 200 размещена в гнезде 110. В отличие от фиг. 1а на фиг. 3 переключатель 152 закрыт, в результате чего на фиг. 3 имеет место соединение NFC-антенны 151 с контактами 111 гнезда 110 и тем самым с SIM-картой 200.
На фиг. 3 показан внешний относительно устройства 100 терминал 310 и также внешний относительно устройства 100 ПК 320. Терминал 310 включает в себя NFC-интерфейс 311 аппаратного обеспечения. ПК 320 включает в себя Bluetooth-интерфейс 321 аппаратного обеспечения. ПК 320 подключен к интернету 330. В отличие от показанного на фиг. 3, конечно также и терминал 310 может быть подключен к интернету 330.
Терминал 310 и ПК 320 здесь замещают другие приборы, которые могут включать в себя соответствующие интерфейсы аппаратного обеспечения.
Микроконтроллер 122 средств 120 Bluetooth-коммуникации выполнен как для Bluetooth-коммуникации, так и для контактной коммуникации с SIM-картой. Он владеет протоколами для Bluetooth-коммуникации и для контактной коммуникации с SIM-картами. Кроме того, он может генерировать соответствующие электрические выходные сигналы и также обрабатывать. Электрическое соединение между SIM-картой 200 и средствами 120 по Bluetooth-коммуникации гарантировано посредством контактов 111 и соединения 140. Тем самым устройство 100 выполнено для того, чтобы обеспечивать возможность контактной коммуникации с SIM-картой 200, когда SIM-карта 200 размещена в гнезде 110. За счет контактного соединения SIM-карты 200 со средствами 120 Bluetooth-коммуникации с низкими расходами на реализацию осуществляет безопасную коммуникацию между SIM-картой 200 и средствами 120 Bluetooth-коммуникации.
Средства 150 коммуникации по NFC образуют по сравнению со средствами 120 Bluetooth-коммуникации дополнительные средства коммуникации. Если переключатель 152 закрыт и SIM-карта 200 размещена в гнезде 110, то SIM-карта подключена в NFC-антенне 151. NFC-антенна позволяет в этом случае бесконтактную коммуникацию SIM-карты 200 с NFC-интерфейсом 311. Отсоединение NFC-антенны 151 от гнезда 110 и тем самым от SIM-карты 200 может выполняться простым способом. Для этого только необходимо механически перевести переключатель 152 в открытое состояние. NFC-антенна 151 в этом случае больше не может использоваться, то есть она деактивирована. Нежелательная NFC-коммуникация между терминалом 310 или же его NFC-интерфейсом 311 и SIM-картой 200 в этом случае исключена. Безопасность повышена.
Если SIM-карта 200 размещена в гнезде 110, устройство 100 может расширять возможности для коммуникации с SIM-картой 200. Можно выполнять не только естественно поддерживаемую SIM-картой 200 NFC-коммуникацию, но также коммуникацию по Bluetooth с SIM-картой 200.
Коммуникация по Bluetooth Bluetooth-интерфейса 321 с SIM-картой 200 может выполняться непосредственно с помощью средств 120 коммуникации, причем другие компоненты коммуникации не должны включаться промежуточно.
Причина заключается в том, что со стороны средств 120 Bluetooth-коммуникации имеются все компоненты для контактной коммуникации с SIM-картой 200 и Bluetooth-коммуникации с Bluetooth-интерфейсом 321. Прежде всего, контроллер 122 владеет протоколами для Bluetooth-коммуникации и для контактной коммуникации с SIM-картами. Возможен непосредственный доступ к SIM-карте 200 посредством средств 120 Bluetooth-коммуникации. При этом с SIM-картой 200 можно коммуницировать так, как если бы она сама была разработана для коммуникации с Bluetooth-интерфейсом 321. Для Bluetooth-интерфейса 321 не следует, что сама SIM-карта 200 не рассчитана для коммуникации с Bluetooth-интерфейсом.
Коммуникация по NFC и коммуникация по Bluetooth дополняют друг друга особо хорошо. Так радиус действия и скорость передачи обеспечиваемой средствами 120 Bluetooth-коммуникации Bluetooth-коммуникации больше, чем при NFC-коммуникации, для которой наряду с контактной коммуникацией, выполнена SIM-карта 200. NFC-коммуникация, напротив, имеет то преимущество, что она позволяет пассивную коммуникацию, то есть коммуникацию, при которой одному партнеру по коммуникации не требуется собственное электропитание для осуществления коммуникации. В данном случае SIM-карта 200 выполнена для пассивной NFC-коммуникации. То есть, в NFC-коммуникации она занимает роль пассивного партнера по коммуникации. Для NFC-коммуникации с NFC-интерфейсом 311 со стороны SIM-карты 200 или же устройства 100 не требуется электропитание. Необходимую для NFC-коммуникации энергию получают при коммуникации с NFC-интерфейсом 311 терминала 310 из созданного NFC-интерфейсом 311 электрического поля. Для Bluetooth-коммуникации, которая является активной коммуникацией, в результате чего со стороны всех партнеров по коммуникации необходимо электропитание, батарея 130 обеспечивает микроконтроллер 121 средств 120 Bluetooth-коммуникации. Но необходимая энергоемкость батареи 120 может быть снижена по сравнению со случаем, когда наряду с коммуникацией по Bluetooth должна быть обеспечена также и другая активная коммуникация. Следствием может быть уменьшенная потребность в конструктивном пространстве. По той же причине также преимущественно, что средства 120 Bluetooth-коммуникации выполнены для коммуникации по стандарту BLE.
Терминалы, которые как терминал 310 выполнены для NFC-коммуникации с чип-картами, используются в большом количестве и для самых различных целей. Небольшой выбор примеров - применение для оплаты, контроля доступа и электронных проездных билетов или входных билетов. В рамках таких вариантов применения SIM-карта 200 может вступать в реакцию посредством NFC-коммуникации с терминалом 310. Если SIM-карта 200 размещена в гнезде 110, то к ней дополнительно можно получить доступ по Bluetooth.
Преимущества Bluetooth перед NFC в отношении радиуса действия и скорости передачи становятся возможными для использования. Сюда добавляется, что Bluetooth-интерфейсы, такие как интерфейс 321 доступны во многих приборах, таких как, например, ПК или смартфоны.
Для вариантов применения, в которых преимуществом являются больший радиус действия и более высокая скорость передачи, может использоваться коммуникация по Bluetooth с SIM-картой 200. Так, например, посредством ПК 320 и его Bluetooth-интерфейса 321 может происходить инициализация, персонализация, блокировка или разблокировка SIM-карты 200. При этом для комфортного взаимодействия могут использоваться средства индикации, например монитор, и средства ввода ПК 320, например мышь и клавиатура, с SIM-картой 200. Также для инсталляции программного обеспечения на SIM-карту 200 и для конфигурации или удаления этого программного обеспечения с помощью устройства 100 посредством ПК 320 по Bluetooth можно получить доступ к SIM-карте 200. Поскольку ПК 320 подключен к интернету 330, по интернету 330, посредством ПК 320 и устройства 100 можно осуществить дистанционный доступ к SIM-карте 200. Также посредством ПК 320 можно, например, загрузить программное обеспечение или медиа-файлы из интернета 330 и сохранить на SIM-карту 200, прежде всего, в EEPROM 260. Перечисленные здесь в связи с использованием по Bluetooth функции и варианты применения могут использоваться также по NFC. То же действительно для обратного случая. В общем, список функций и вариантов применения, указанный здесь, ни в коем случае не является окончательным, есть множество других примеров, которые здесь не названы только по причинам наглядности.
Устройство 100 является переносным и может работать автономно. Для своей работы устройство 100 не требует внешнего электропитания, поскольку NFC-коммуникация может выполняться пассивно, и батарея 130 для средств 120 Bluetooth-коммуникации включает в себя электропитание от устройства 100. Устройство 100 включает в себя все компоненты, которые необходимы для обеспечения Bluetooth-коммуникации и коммуникации по NFC с SIM-картой 200.
На основании этого перечисления, с помощью устройства 100 можно выполнить расширение возможностей коммуникации SIM-карты 200, причем устройство 100 вместе с SIM-картой 200 может использоваться так же хорошо, как и одна SIM-карта 200.