Lector de tarjetas chip

Lector de tarjetas chip
Las nuevas tarjetas telefónicas en España
El artículo publicado en el número 7 de la revista TODO ELECTRÓNICA sobre tárjelas inteligentes, trataba de forma monográfica las tarjetas telefónicas en España; pero mientras se preparaba la edición de la revista, apareció un nuevo modeio de tarjeta
de prepago que es necesario estudiar para conocer todos los
tipos existentes en el mercado.
Como complemento, se presenta un lector de tarjetas empleando un ordenador personal que permite conocer el contenido de la información almacenada en cualquiera de los tipos de
tarjetas telefónicas de prepago disponibles en !a actualidad en
España.
En principio cabe decir que lodo lo que se expone a continuación no se hace con ánimo de perjudicar a la Compañía
Telefónica, sino solamente con fines educativos.
Entrando en materia, se puede decir que las nuevas tarjetas
se distinguen fácilmente del resto, ya í¡ue el chip tiene en este
caso solamente 6 contactos frente a ios 8 que presentan los
modelos anteriores.
En la figura 1 se aprecia un ejemplo de una de las tarjetas
del nuevo tipo.
Rsr
CLK
R'/W
I/O
Figura 2. ("fonograma de las tárjelas G + D de 6 y 8 contactos.
una menor cantidad de memoria que tas tarjetas.de 8 contactos.
En el caso de las tarjetas de ó contactos, son fabricadas por
G + D, al menos los modelos que hemos utilizado para hacer
las pruebas que nos han llevado a conocer los datos que aquí
exponemos, recordemos que G + D también fabricaba un tipo
de tarjeta de 8 contactos.
Contenido de las tarjetas
Las tarjetas de 6 contactos disponen_de 16 bytes o. lo que es
¡b mismo, 12S bits de memoria, es oecir, la "mitad (Je memoria
que las tarjetas de 8 contactos. De la información contenida en
ia memoria de una tarjeta, y sobre todo del contador del crédito, veremos varios ejemplos.
Debido a la reciente salida al mercado de esle tipo de tarjetas, no se ha podido realizar un estudio exhaustivo sobre su
contenido, quedando aún algunas lagunas sobre el origen de la
información leída en la memoria de la tarjeta, si bien el contenido y funcionamiento relativo al contador del crédito sí es
totalmente conocido. A continuación se va a describir su comportamiento que difiere del que realizan las tarjetas de 8 contactos utilizando una zona de memoria como contadores rápido
y lento.
En el caso de las tarjetas de 6 contactos el descuento del
crédito se realiza a través de 5 posiciones de memoria que forman un contador octal de 5 etapas, siendo ésle el encargado de
guardar (a información correspondiente al crédito, además para
diferenciarse un poco más. si cabe, en este caso el disponible
depende de que los bits estén a «1». mientras que en las tarjetas
de 8 contactos, en las zonas de memoria rápida y lenta, ei crédito disponible depende del número de ceros que reslan en cada
zona, descontándose el crédito en la memoria de forma secuencia!, poniéndose bits a « I » .
El decremento del importe correspondiente se va haciendo
de abajo hacia arriba o de la zona menos a la más significativa,
del byte 13 al 9. de forma que cuando se necesita un importe
superior al disponible en el byle de menor peso, se recurre al
byte inmediatamente superior, se le resta o «quita» un «I» y se
convierte en 8 unos en ei byle inferior y así sucesivamente hasta
agotar el contenido det crédito disponible en la memoria.
Por la lógica utilizada en la construcción de las tarjetas, se
impide que al realizar una operación de escritura en la zona del
contador, el resultado obtenido sen mayor ai valor disponible
con anterioridad, de tal forma queda justificado que mi es posi-
-¿
Anverso de una tarjeta telefónica de prepago de 6 contados.
La distribución de los terminales es !a siguiente (coincide en
posición con los 6 terminales superiores de las tarjetas de 8 contactos que se describen en el artículo antes mencionado; aparece entre paréntesis la numeración correspondiente a los terminales para la tarjeta de 8 contactos):
1 Vcc
2 R7W
3 CLK
(1)
(2)
(3)
4 GND
5 Vpp
6 I/O
(5)
(6)
(7)
(puesta a « I » )
Vcc: es la tensión de alimentación (5 V)
R7W: realiza la selección de lectura/escritura de dalos
CLK: es la entrada de reloj
GND: es la tensión de referencia (O V)
Vpp; es la tensión de programación (puesta a «1»)
I/O: es la línea de entrada/salida de dalos
La gráfica siguiente representa el protocolo utilizado para la
comunicación entre la tarjeta y la cabina y. si hacemos memoria, recordaremos que coincide con la utilizada por la tarjeta
O + D de 8 contados.
Pero las diferencias externas no son las únicas que aparecen
a medida que vamos conociendo el funcionamiento de las tarjetas, en primer lugar se puede decir de ellas que disponen de
89
ble recargar este Upo de tárjelas, ya que en ningún '•aso se
puede incrementar el valor de la zona del corlador, solamente
se puede dccrerncnlar.
Bylc(bit)
1(1 8)
2J9..16)
307..24)
4(25.32)
5(33..40)
6(41. .48)
7(49-56)
8(57..64)
9(65-72)
10(73..80)
11 (81 ..88}
12(89..%)
13(97-104)
14(105-112)
15(113 120)
16(121.,129)
Binario
He\.
I1(X)000()
CO
01111000
78
0110 IT01U
62
0011 0000
30
0010 0111
27
0101 0001 51
0100 1000 48
0111 0100 74
0000 0000
00
0001 111U
1E
00000000
00
0111 1110 7E
0001 1111 1F
1111 mi
FF
1111 1111
FF
1111 1111 FF
Comentario
Información relativa al fabrieanic y al país, se repite
en todas las tarjetas ulilizadas
El resultado obtenido es l.i suma tkl producto corrcspiiiidiente y nos da el crcdilu disponible en l;i (arjcUi, a tílulo de
ejemplo, vamos a comprobar el saldo disponible en la tarjeta
cuyo contenido se expuso anteriormente:
Byte
Binario
y
oooo oooo
10
11
12
13
Posiblemente el número de
señe
Hexadecimal «1 útiles» Multiplicador Valor
ai
0001 1110
1E
OOOO OOOO
(X)
0111 1110
7E
0001 1111
• 1F
T O
o
T
4
II
6
4
A L
4096
512
fvt
8
1
o
2048
0
48
4
2100
Tabla 3: Distribución de la información en el contador octal
correspondiente al saldo paia una tarjeta nueva de 2KX) pesetas.
Contador octal de 5 etapas
que almacena el crédito
disponible
3 b
y|es
(24 blts
*
íundldos
en fábrica como tesl
Tabla 1: Contenido de la memoria de una tarjeta telefónica
de 6 rontactos de 2.100 pesetas antes de ser usada.
Comentando el contenido de la memoria de las tarjetas de
6 contactos, y en concreto los valores que aparecen en la tabla 1, se puede decir que los primeros 4 bytes, aparentemente,
aportan información sobre el país de uso y del fabricante.
La información que aparece en los bytes del 5 al 8 almacena datos cuyo origen no está toialmente comprobado, y pueden
ser del tipo: número de serie de la tarjeta, valor facial o bien un
control de paridad que la cabina utilice para verificar la autenticidad de la tarjeta.
En las posiciones de memoria 65 a 104, bytes del 9 al 13, se
sitúa un contador octal de 5 etapas, de forma que el valor de la
tarjeta va a depender de la información almacenada en estas
posiciones de memoria.
En los bytes del 14 al 16 se almacenan «1» en todos los bits,
sirviendo de control de calidad al proceso de grabación de la
memoria de la tarjeta.
Crédito disponible
Parece necesario centrarnos en la zona que almacena la
información correspondiente a la cantidad disponible en la tarjeta, en primer lugar hay que considerar e) número de «1» que
tiene cada uno de los bytes implicados (del 9 al 13) en el contador sin que tenga ningún «0» a la derecha, esta consideración
se debe a que el «0» se utiliza como marcador en el caso del
descontaje.de! importe, y cuando deja algún o algunos «1» a su
izquierda, los deja como no válidos a efectos del conteo del
importe final. También hay que prescindir de) valor almacenado
en el bit menos significativo (el de la derecha) de cada byte, ya
que no se considera nunca, independientemente del valor que
tenga.
En función de la posición de memoria en la que tengamos el
«1», va a tener un valor distinto, el valor total en pesetas se
obtiene de multiplicar el número de «1» «útiles» de cada byte
por el valor asignado y sumarlos finalmente según el contador
octal utilizado, a continuación se detalla el valor del multiplicador en cada caso:
Byte
Multiplicador
9
10
11
12
13
4096
512
64
8
1
El crédito disponible en esta tarjeta es de 2.100 pesetas, y
dicho valor se obtiene en este caso de los byles número 10, 12
y 13, de forma general en los bytes del 9 al 13. Se debe multiplicar el número de «1» «útiles» (aparecen en negrita) por el
multiplicador correspondiente al byte en e! que estemos, según
se indica en la tabla 3, finalmente se deben sumar todas las cantidades y el resultado es el importe del crédito disponible en la
tarjeta. En esle caso, según aparece en la tabla, se obtiene como
disponible la cantidad de 2.100 pesetas.
Para que quede más claro, vamos a considerar otro ejemplo
como es el caso de la misma tarjeta ya totalmente descargada,
el contenido de la zona correspondiente al crédito es:
Byte
9
10
11
12
13
Tabla 4: Distribución de la información en el contador octal
para una tarjeta cun 0 pesetas de saldo disponible.
En este caso tanto los bytes 9 y 10, como el 11 están vacíos
de «1», por tanto, su valor es 0.
En el caso de la posición 12, tiene un único «i», pero está a
la derecha y, por tanto, no se considera, el valor del byte 12 es
0. Por lo que respecta al byte 13, tiene 6 «1», pero tiene- un 0
en la posición 7, por tanto todos los unos que hay a su izquierda no son válidos, y el «1» que resta está en el bit de la derecha, no teniendo validez tampoco, el resultado es 0, siendo el
total de crédito disponible de la tarjeta de 0 pesetas.
A diferencia de las tarjetas de 8 contactos, en las que el descuento mínimo es de 5, 10 ó 20 pesetas, dependiendo del caso y
de las condiciones de uso, en las tarjetas de 6 contactos se pueden realizar decrcmentos con importe de 1 peseta, con lo cual
podemos llegar a pensar que la Compañía Telefónica está realizando un fraude a los untarías de estas tárjelas, ya que técnicamente es posible descontar peseta a pésela el ini¡iorte; por tañía,
no hay motivo a redondear, v además siempre por defecto, a
múltiplos de 5 péselas.
•
-Finalmente, vamos a considerar otro ejemplo: en este caso la
tarjeta no se encuentra ni llena, ni vacía, se encuentra con un
valor intermedio, 1.515 pesetas. Veamos cómo se distribuye en
este caso la información en el contador octal:
Byte
9
10
U
12
13
Tañía 2' Valor del multiplicador en fundón de l:i posición
üc memorta del contador tidal tic 5 etapas.
Binario Hexadecimal «1 útiles» Multiplicador Valor
OOOO OOOO
00
0
4096
0
OOOO 0000
00
0
512
0
OOOO OOOO
00
0
64
0
OOOO 0001
01
0
8
0
1011 1101
BD
0
1
0
T O T A L
0
Binario Hexadecimal «1 útiles» Multiplicador Valor
0000 OOOO
00
0
4096
0
OOOO 0110
06
2
"512
1024
1111 1110
FE
7
64
448
0011 1110
3E
5
8
40
1010 1111
AI7
3
1
3
T O T A L
1515
Tabla 5: Información almacenada en el cnmador nttiil para
una tárjela con 1.515 poseí ¡is Jt s:ilild disponible.
90
.
„. La información que aparece en la tabla 5 nos muestra el
contador ocla! de cinco etapas de una tarjeta con 1,515 pesetas
je saldo, dicho impone se obtiene del siguiente desglose: en la
wsición 9 no existe ningún »1», por lanío, el valor corresponlienie es O pesetas, en el caso de la posición 10, hay 2 «1», que
nultiplicados por 512, hacen un total de 1.024 pesetas, en la
aosición 11 nos encontramos 7 «1», lo que da un total de 448
;in más que hacer el producto 7 * 64, En la posición 12 hay 5
«1», multiplicados por 8, valor correspondiente a dicha posición,
dan 40 péselas y, por último, en la posición 13 hay solamente 3
«1» «útiles», ya que se eliminan aquellos que tiene algún «O» a
su derecha y además los «1» que hay en el bit de la derecha no
se consideran, por tanto, de los 6 «1» que hay en este byte,
solamente son «útiles» 3, que multiplicados por 1, dan 3 pesetas.
La suma del resultado obtenido por los 5 bytes da un total de
1.515 pesetas que es el crédito disponible en la tarjeta.
Programa lector
Por lo que respecta al programa lector de tarjetas, lo único
que se limita a hacer es generar un protocolo similar al que
emplean las cabinas telefónicas para conocer la información
almacenada, y si todo está correcto, identificar el crédito disponible y permitir la llamada.
El protocolo generado es idéntico al que aparece en la figura 2. Para eUo se utiliza el puerto paralelo del ordenador personal, direccionándolo como entrada/salida y permitiendo obtener
la respuesta de la tarjeta telefónica al «estímulo» generado, el
resultado de dicho envío/recepción de la información se muestra
en la pantalla en el formato que aparece en las figuras 3, 4 y 5:
í fliinona =.?8
.1? miciioia = i2'
ÍT, OtlIUOIl). = 3D.
33 O f l l C G I d l - Í5
U-00111000'T 38
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Fabricaile: Obrrlhur
tbnrro d. strit: B ? UB1.J9J7
Pa¡«: España
Prrgio: 1000 fti
Dilor atiual:
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IC) 1)97 - P. titano» - B..flbaríj
- Salva büí
S - l/iiii Byt»
J. Abril // eas
l'antalla obtenida por e) programa lector pan una larjela de 8 contados tipil B.
comentada anteriormente, como es el Checksum o byle de control, encargado de hacer una suma del número de «1» en una
zona de memoria (ver artículos aparecidos en 100° ELECTRÓN!*
CA 6 y 7); también el nombre de! fabricante y el número de
serie (con interrogación en el caso de no tener la certeza de que
sea el correcto).
1 10101011
9 13000011
1Í 11111111
,JST1TI1t11
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(t)- 1ÍJ7'- PJ tasanosa -*a. Sbarca « J. ftbril II. cas.
89-00111110 = 3 E '
í-' ,13ií!t11.^ «Flili 1111111.1 =MF
113 11Í1H11 - FF
7
31
«1
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177
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^ Ujlir. attmlí
»-uHfliia, i f .
•jt 11111116 = a
1ÍT1I111111
1 1J1D1100 = BC
t IOOPOOII - «J
u 11111111 - ri
25 11111111 - ri
Pantalla obtenida por el programa Icflor para una larjeti de 8 contactos lipo C.
(I-
• '-
. ' - . • - . . " . : ! : . '
-Balor ailual: ISIS.'.
'
Aparece también el dato «España» indicando que coincide
con el patrón eslablecido para las tárjelas en este país (el lector
sirve para tarjetas de otros países en algunos casos). Se indica el
valor facial de la tarjeta y finalmente el crédito disponible.
Se dispone de las mismas opciones que en el caso de la tarjeta de 6 contados y por último aparece el nombre de los autores del programa.
Este programa es capaz de extraer de la tarjeta loda la
•nformación que se ha mencionado anlcriormtnle del contenido
de la memoria, y además identificar si la tárjela es de 6 ó de 8
contactos, también el fabricante y en algunos casos (serie C de
8 contactos, del fabricante G +• D) el número de serie de la tarjeia que aparece impreso en el reverso de la misma.
Este programa lector (ejecutable) se encuentra disponible en
la dirección de Internet: http;//vo]t¡o.ujaen.es/pub/líirjcl¡i/ir\rjela.exe y el fuente en BASIC se encuentra en el mismo directorio con el nombre Iarjeta.zip.
•' • .
ENIIB! - repite
-ESC --lerriioa
• S - Salía Bylfí ' B'- Saina bit*. _•
(C) 1W - t. Cátanoui -• B. flbjrca -' J.'RtriJ // caiinouaCtrfpis.ujato.es'
Pantalla obtenida por el programa lector para una tárjela de 6 contactos.
En este caso aparece en la pantalla en una columna loda la
información disponible en el interior de la tarjeta (16 bytes),
dicha información está expresada de la forma siguiente: en primer lugar está el número ordinal del primer byte del octeto que
va a continuación, seguidamente van los 8 bits correspondientes
a ese byte y el valor hexadecimal correspondiente.
En la parte derecha de la pantalla aparece la distribución de
los termínales de la tarjeta con su nombre correspondiente, así
como el nombre del terminal al que se conecta en el puerto
paralelo para poder realizar la lectura. Justo debajo se encuentra el nombre del fabricante, así como el número de serie, que
al aparecer con una interrogación indica que no es seguro que
ese sea el correcto, si bien corresponde a una zona que es probable que lo sea.
Finalmente aparece el crédito disponible en la tarjeta. Además en la parle inferior aparece un menú de opciones como es:
Repetir, acabar o bien salvar en un fichero en formato byics o
bits la lectura realizada.
En las figuras 4 y 5 aparece la lectura realizada en 2 tipos
de tarjeta de 8 contactos.
En ambos casos (figuras 4 y 5), aparece en la pantalla toda
la información almacenada en el interior de la tárjela (32 byies)
de la misma forma que se explicó para las tarjetas de 6 contactos. También aparece el gráfico que representa la distribución
de terminales y debajo una información m;ís amplia que la
Circuito lector
El circuito que ¡mplemcnta el lector es sumamente sencillo y
reduce la circuitcría al mínimo, ya que solamente necesita el
conccior que une el circuito ni ordenador personal ;\ través del
puerto paralelo y otro que es el que permite leer ln tárjela y la
placa de circuito impreso que os la que permite la conexión y
ensamblado del conjunUi. siendo su montaje muy sencillo.
El conexionado que se realiza entre el puerto paralelo y la
tarjeta es el siguiente:
Por lo que respecta .il conexionado rc;ili/;ido en el circuito,
se puede destacar por ejemplo, el hecho do que este sistema,
debido al bajo consumo de hi tarjeta, no precisa alimentación
externa, y ,, ti»n;i del propio puerto rumíelo, coricrclamcntc de
los terminales 5, d y 7. que covrcsponucn ¡i 1)3, D-I y D5. res-
91
ejemplo), si bien su h;i rcalizüdo csln elección por nuifiwb, ti-:,,
economía y simplicidad,
En la figura 8 se observa la placa de circuito impreso mudianle la que se ha realizado el lector de tárjelas diip.
CONECTAR T O R J E T A
CONECTOR DB3S
Placa de circuilu impreso del lector de larjtl:is chip.
Esquema eléctrico del circuí!o.
pecti va mente (líneas de datos). Se utilizan estas 3 líneas porque
son capaces de proporcionar la corriente suficiente para que
funcione el lector. El resto de las conexiones realizadas son:
GND o tensión de referencia, que se toma del terminal 25 de!
puerto paralelo; el termina! R'AV de la tarjeta va unido al ordenador a través de ia línea D2 del puerto paralelo (terminal 4 en
la tarjeta) y la señal de reloj (CLK) a través de la línea DO (terminal 2 de la tarjeta), y para el caso de las tarjetas de 8 contactos, el terminal de reset (RST), terminal 4 de la tarjeta, se
obtiene del pin número 3 del puerto paralelo.
Del terminal 10 del puerto se obtiene la única línea que funciona como entrada, es la correspondiente a ACK'. y va unida
al terminal 6 de la tarjeta (terminal OUT. realmente entrada/salida, I/O).
Por cuestión de comodidad en el manejo y para facilitar la
entrada/salida de !a larjeta telefónica a! cernedor, se recomienda
e! uso de un prolongador o alargadera del puerto paralelo, de
forma que se elimina ia continua necesidad de acceder a la
parte posterior del ordenador personal.
En la figura 7 se puede observar como queda el piototipo ya
terminado:
Fotografía del lector de tarjetas chip.
En lo relativo al diseño del lector cabe hacer algunas consideraciones como es el uso de placa monocara, aún cuando es
necesario utilizar terminales del puerto paralelo, lanío de la
parle superior, como de la inferior del conector. esle problema
se solventa mediante un cable que une el lerminal 25 que es el
único utilizado en la parte inferior del conecto r y que corresponde o la línea de GND o tensión de referencia.
Cabían otras allernativas a la hora de hacer el diseño (cutí
otro lipo de concctor paralelo con terminales acodados, pin
El coneclor de la tárjela es un elemento rclalivamcnlc caro
y difícil de conseguir, por lanío en cada caso puede ser necesario hacer uso del ingenio para obtener Finalmente un sistema
capaz de hacer la misma función mediante oíros métodos.
Existen conectores similares que tienen Ifi contactos en lugar
de los 8 aquí contemplados, este pequeño contratiempo se resuelve fácilmente, ya que al utilizar las liras de pinos, los terminales del coneclor no molestan.
Además se ha realizado el monta je utilizando tiras do pincs
para facilitar la extracción del coneclor do la tarjeta de la placa
en el caso de que exisla algún lipo de anomalía en el funcionamiento del sistema, evitando así el tener que desoldarlo de la
placa de circuilo impreso.
Elementos necesarios:
— 1 conector macho DB25 (puerio paralelo)
— 2 tiras de 4 phies
— 1 placa de circuilo impreso monocara de 35 * (Áí mm
— 1 conector smart card c de tarjeta dct tipo CCM01-1NO3
o similar
— Opcional: cable prolongador del puerto paralelo.
Api ¡cocí ones
El circuito expuesto se ha planteado únicamente como un
lector de tárjelas inteligentes, aunque en realidad permite realizar una gran variedad de aplicaciones, abriendo las puertas al
mundo de unos elementos tan actuales como son las tarjetas
chip y que se pueden utilizar en equipos Ules CUIDO control de
accesos o en cualquier sislcma que nccesilu un ckmcnto en el
que se requiera una información almacenada que permita realizar funciones de identificación, ya que la información almacenada permanece inalterable, al menos un determinadas «mas de la
memoria.
Además de lodo lo expueslo se pueden sacar conclusiones
muy interesantes en aspectos tales cnmo es el conocimiento e
interpretación de los protocolos de comunicación serie utilizados
por algunos circuilos integrados. Oito lema que se ha estudiado
con el artículo y también con el programa lector, es la utilización del puerto paralelo como bus de comunicación bidireccional (entrada/salida) del ordenador personal.
En posteriores entregas realizaremos algún ejemplo de sistema aplicando el leclor como elemento de unión con las Uirjelas
inteligentes.
Ref. L Chip 1
Leclor de Tarjetas Chip con software incluido
P.V.P.: 1,475 Pías. + IVA
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