카드 리더
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1. 개요
카드 리더는 메모리 카드, 스마트 카드, 마그네틱 카드 또는 펀치 카드에 저장된 데이터를 읽는 데 사용되는 전자 장치이다. 메모리 카드 리더는 USB 인터페이스를 통해 콤팩트플래시, SD 카드, MMC 등의 메모리 카드에 접근하며, 스마트 카드 리더는 스마트 카드를 읽는 데 사용된다. 마그네틱 카드 리더는 마그네틱 띠에 저장된 데이터를 읽고, 펀치 카드 리더는 펀치 카드의 정보를 읽는다. 카드 리더는 신원 확인, 접근 통제, 금융 거래, 데이터 처리 등 다양한 분야에서 활용되며, 외장형, 내장형, PC 카드형, 어댑터형 등 여러 형태로 제공된다.
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2. 카드 리더의 종류
카드 리더는 읽을 수 있는 카드의 종류에 따라 다음과 같이 나뉜다.
- 메모리 카드 리더: 콤팩트플래시(CF), 시큐어 디지털(SD), 멀티미디어카드(MMC) 등 다양한 메모리 카드의 데이터를 읽고 쓸 수 있다.
- 스마트 카드 리더: 스마트 카드를 읽는 전자 기기로, 접촉식과 비접촉식으로 나뉜다.
- 마그네틱 카드 리더: 마그네틱 띠 카드의 정보를 읽는 장치이다.
- 펀치 카드 리더: 펀치 카드의 구멍 유무를 통해 데이터를 읽는 장치이다.
2. 1. 메모리 카드 리더
메모리 카드 리더는 USB 인터페이스를 갖추고 있으며 콤팩트플래시(CF), 시큐어 디지털(SD), 멀티미디어카드(MMC)와 같은 메모리 카드에 들어있는 데이터를 읽고 쓰는 데 쓰이는 장치이다. 대부분의 카드 리더는 쓰기 기능뿐 아니라 펜 드라이브의 역할도 한다.
원래, 메모리 카드에서 읽기를 수행하는 장치가 '''메모리 카드 리더'''이며, 쓰기를 수행하는 것이 '''메모리 카드 라이터'''이다. 이 두 가지 기능을 모두 갖춘 것이 '''메모리 카드 리더/라이터'''이지만, 이를 단순히 메모리 카드 리더라고 부르는 경우가 많다.
여러 종류의 메모리 카드에 접근할 수 있는 다중 카드 리더가 널리 사용된다. miniSD 메모리 카드나 메모리 스틱(PRO)Duo와 같이 작은 메모리 카드는 어댑터를 사용하여 삽입해야 하는 경우도 있지만, 최근에는 어댑터 없이 직접 삽입할 수 있는 타입이 주류를 이루고 있다.
메모리 카드 리더 제조사는 메모리 카드 규격이 새로 확립되거나 파생될 때마다 이에 대응하기 위해 재설계를 반복하고 있다. 따라서 SD 카드의 예로 SDHC 등의 규격 대응을 확인하는 것뿐만 아니라 대응하는 용량도 확인하는 것이 바람직하다.
장치에는 메모리 카드에 접근 중임을 나타내는 램프 (LED)가 장착되어 있다. 접속 중인 메모리 카드를 제거하는 행위는 기록된 데이터가 손상되는 원인이 된다.[1]
2. 2. 스마트 카드 리더
스마트 카드 리더는 스마트 카드를 읽는 전자 기기이다. 일부 자판에는 내장형 카드 리더가 탑재되어 있기도 하다. 개인용 컴퓨터용 외장 기기나 드라이브 베이에 장착하는 모델도 있으며, 일부 노트북 컴퓨터는 내장형 스마트 카드 리더를 갖추고 있다.스마트 카드 리더는 스마트 카드의 집적 회로에 전력을 공급하고, 통신 규약을 통해 카드 상의 고정 주소에 읽기와 쓰기를 할 수 있다. 일부 스마트 카드 리더는 펌웨어 업그레이드가 가능하다.
스마트 카드 리더는 전류를 사용하여 카드에 내장된 회로나 자기적 특징에서 데이터를 읽는다. 접촉식 스마트 카드 리더는 스마트 카드의 집적 회로에 물리적으로 연결되어 카드 내 회로에 전력을 공급하고, 통신 프로토콜을 사용하여 카드에서 데이터를 읽는다. 은행 업무나 신원 확인에 사용되는 스마트 카드 리더는 개인 식별 번호(PIN)로 확인하기 위해 키보드에 연결될 수 있다. 반면 비접촉식 스마트 카드는 전파 또는 자기장을 사용하여 원격으로 정보를 전송하며, 대부분 약 50.80cm 이하의 범위를 가진다.
최신 PC/SC CCID 사양은 새로운 스마트 카드 소프트웨어 프레임워크를 정의한다. 이 프레임워크는 특정 장치 클래스 `0x0B`를 가진 USB 장치와 함께 작동하며, PC/SC 호환 운영 체제에서는 장치 드라이버가 필요하지 않다. 운영 체제가 기본적으로 드라이버를 제공하기 때문이다.
PKCS#11은 API로, 스마트 카드와 같은 암호화 토큰에 대한 일반 인터페이스를 정의하여 컴퓨팅 플랫폼에 독립적으로 설계되었다. 이를 통해 응용 소프트웨어는 리더 세부 사항을 알 필요 없이 작동할 수 있다.
스마트 카드 리더는 제조 과정이나 배송 전 공급망에서 리더가 변조되는 공급망 공격의 표적이 되기도 한다. 불량 장치는 고객의 카드 세부 정보를 캡처하여 범죄자에게 전송한다.[2]
비접촉식 스마트 카드는 고주파 무선 주파수(125 kHz 대신 13.56 MHz)를 사용하여 더 많은 데이터를 전송하고 여러 카드와 동시에 통신할 수 있다. 또한 리더에 접촉할 필요가 없으며 지갑에서 꺼낼 필요도 없다. 대부분의 출입 통제 시스템은 비접촉식 스마트 카드의 일련 번호만 읽으며, 카드 메모리는 사용자의 생체 인식 데이터(예: 지문 템플릿)를 저장하는 데 사용될 수 있다. 이러한 경우 생체 인식 리더는 먼저 카드에 있는 템플릿을 읽은 다음 사용자가 제시한 손가락(손, 눈 등)과 비교한다. 이 방식은 사용자의 생체 인식 데이터가 컨트롤러나 리더의 메모리에 분산 및 저장될 필요가 없어 시스템을 단순화하고 메모리 요구 사항을 줄여준다.
2. 2. 1. 통신 규약
스마트 카드 리더는 다양한 통신 규약을 사용하여 스마트 카드와 통신한다.| 이름 | 설명 |
|---|---|
| T=0 | ISO/IEC 7816-3에 정의된 비동기 반이중 바이트 수준 전송 규약. |
| T=1 | ISO/IEC 7816-3에 정의된 비동기 반이중 블록 수준 전송 규약. |
| T=2 | 미래에 사용할 것을 대비하여 남겨둠. |
| T=3 | 미래에 사용할 것을 대비하여 남겨둠. |
| 비접촉 | 비접촉 인터페이스 ISO/IEC 14443를 통한 APDU 전송. |
카드가 표준 전송 규약을 이용하지 않지만 사유/맞춤식 통신 규약을 이용한다면 통신 규약 T=14를 소유한다.[1]
2. 3. 마그네틱 카드 리더
마그네틱 띠 카드의 정보를 읽는 장치이다. 마그네틱 띠 기술은 일반적으로 마그-스트라이프라고 불리며, 카드에 접합된 자기 산화물 띠 때문에 이렇게 불린다. 마그-스트라이프 카드는 다른 카드 기술에 비해 저렴하며 프로그래밍하기 쉽다. 마그네틱 띠는 같은 공간에서 바코드가 저장할 수 있는 것보다 더 많은 데이터를 저장한다. 마그-스트라이프는 바코드보다 생성하기 더 어렵지만, 마그-스트라이프의 데이터를 읽고 인코딩하는 기술은 널리 보급되어 있으며 쉽게 구할 수 있다. 또한 마그네틱 띠 기술은 잘못된 판독, 카드 마모 및 데이터 손상에 취약하다. 이러한 카드는 판독 장치 위에 외부 장치를 배치하여 읽은 데이터를 가로채는 일부 형태의 정보 절도에도 취약하다.2. 4. 펀치 카드 리더
최초의 펀치 카드 판독기는 자카드 직조기에서 사용되었는데, 펀치 카드를 기계적 제어 막대에 대고 눌러 카드상의 데이터를 직기의 갈고리 위치로 변환했다. 카드에 구멍이 있으면 막대가 통과하고, 구멍이 없으면 막대가 밀려 갈고리가 제 위치에서 벗어나게 된다.1890년 탭핑 머신을 시작으로, 펀치 카드의 데이터는 카드의 구멍을 통해 전기 회로가 연결되는지, 또는 펀칭되지 않은 카드의 부분이 회로를 차단하는지를 감지하여 읽었다.
초창기 펀치 카드 판독기는 구멍을 통과할 때 미세한 수은 컵에 담가 전기 회로를 완성하는 핀을 사용했다. 1920년대 후반에 IBM은 구멍이 브러시 사이를 통과할 때마다 롤러와 전기적 접촉을 하기 위해 금속 브러시를 사용하는 카드 판독기를 개발했다.[3]
1965년부터는 광전 센서를 사용하여 천공 카드를 읽는 광학식 펀치 카드 리더가 사용되었다. IBM 2501은 초창기 광학식 천공 카드 판독기의 한 예시이다.
광전 천공 카드 판독기 특허는 1971년에 발급되었다.[4]
3. 카드 리더의 형태
카드 리더는 외장형, 내장형, PC 카드형, 어댑터형 등 다양한 형태로 제공된다.[7] 각 제조사에서 다양한 종류의 제품을 판매하고 있으므로, 사용 환경에 따라 적절한 제품을 선택해야 한다.
3. 1. 외장형
초기 제품에는 패러럴 포트나 SCSI 연결 방식이 존재했다. USB가 보급된 이후에는 연결에 주로 USB가 사용되었다. USB 2.0을 지원하는 제품을 사용하면 더 빠른 속도로 메모리 카드에 접근할 수 있다.[7]메모리 카드 접근에 필요한 전력은 적고, USB로부터 공급받는 것으로 충분한 경우가 많아, 별도로 AC 어댑터를 사용하지 않는 경우가 많다.[7]
윈도우 XP처럼 대용량 저장 장치 클래스를 지원하는 OS에서는 장치 드라이버를 설치하지 않고 바로 사용할 수 있어 범용성이 높지만, 윈도우 98과 같은 구형 OS에서는 별도의 드라이버를 설치해야 한다. 드라이버는 CD-ROM으로 제공되거나, 제조사 웹사이트에서 다운로드해야 할 수 있다.[7]
최근에는 드라이버를 다운로드하여 구하는 경우가 많지만, 윈도우 98의 수요 감소로 인해 드라이버가 제공되지 않는 경우가 많아 사실상 지원 대상에서 제외되는 추세이다.[7]
3. 2. 내장형
PC, 노트북, 게임기 등에 내장된 형태이다. USB, SCSI 외에도 IDE (ATA) 및 SATA 연결 제품도 존재한다. IDE 연결은 HDD (SSD)를 대체할 목적으로 사용되는 경우가 많으며, 작동 중에 미디어를 교체할 수 없거나, 가능하더라도 탈착식 HDD와 마찬가지로 특수한 수단이 필요하다.[7] 게임기에서도 저장을 위해 장착되는 경우가 있다.3. 3. PC 카드형
PC 카드 슬롯에 삽입하여 사용하는 형태이다. 대부분 PC 카드 Type II 규격이며, 접속 램프를 장착하지 않은 경우도 있다.3. 4. 어댑터형
다른 외부 보조 기억 장치를 통해 접근하기 위해 사용하는 형태이다. 어댑터를 장착하여 다른 메모리 카드처럼 사용할 수 있다. 플로피 디스크 형태의 어댑터(스마트 미디어의 플래시 패스 등)도 있으며, 메모리 카드를 삽입하여 플로피 디스크로 사용할 수 있다.[7]
4. 카드 리더의 활용
카드 리더는 다양한 분야에서 활용되고 있다.
일부 은행에서는 고객에게 휴대용 스마트 카드 리더기를 발급하여 전자 결제 애플리케이션을 지원한다. 예를 들어, 칩 인증 프로그램(CAP)은 피싱 방지 대책으로 온라인 거래를 인증하기 위해 EMV 은행 카드를 사용한다.[1] 겔트카르테는 독일의 전자 지갑 시스템으로, 카드 리더기를 사용하여 카드 소지자가 카드에 저장된 금액과 마지막 몇 번의 거래 내역을 확인할 수 있도록 한다.[1]
1890년 탭핑 머신을 시작으로, 펀치 카드의 데이터는 카드의 구멍을 통해 전기 회로가 연결되는지, 또는 펀칭되지 않은 카드의 부분이 해당 회로를 차단하는지를 감지하여 읽었다. 초창기 펀치 카드 판독기는 구멍을 통과할 때 미세한 수은 컵에 담가 전기 회로를 완성하는 핀을 사용했다. 1920년대 후반, IBM은 금속 브러시를 사용하는 카드 판독기를 개발했다.[3] 1965년까지, 천공 카드는 광전 센서를 사용하여 읽혔으며, IBM 2501은 초창기 광학식 천공 카드 판독기의 한 예이다.[4]
20세기 동안 펀치 카드 리더는 인구 조사 데이터, 재무 데이터, 정부 계약을 포함한 데이터를 표로 만들고 처리하는 데 사용되었다.[6] 펀치 카드 투표는 1965년부터 2002년 미국 투표 지원법에 의해 사실상 금지될 때까지 미국에서 널리 사용되었다.
4. 1. 신원 확인 및 접근 통제
카드 리더는 물리적 또는 전자적 접근 통제를 위해 식별 카드를 읽거나, 신분증에서 데이터를 읽는 데 사용된다.[1]접근 통제 카드 리더는 물리적 보안 시스템에서 일반적으로 잠긴 문과 같은 접근 통제 지점을 통해 물리적 접근을 허용하는 자격 증명을 읽는 데 사용된다. 또한 정보 보안 시스템에서 데이터에 대한 접근을 통제하는 데 사용될 수 있다. 접근 통제 리더는 자기 띠 리더, 바코드 리더, 근접 리더 또는 스마트 카드 리더일 수 있다.
리더는 카드에서 수집된 데이터 또는 리더에 저장된 데이터를 생체 인식 식별, 즉 지문, 손 형상, 홍채, 음성 인식 및 얼굴 인식과 비교할 수 있다.
생체 인식 시스템이 있는 카드 리더는 메모리에 저장된 템플릿을 식별 과정에서 얻은 스캔과 비교한다. 메모리의 템플릿이 실시간 스캔과 호환될 확률이 충분히 높으면(스캔이 권한이 있는 사람에 속함) 해당 사람의 ID 번호가 제어판으로 전송된다. 그런 다음 제어판은 사용자의 권한 수준을 확인하고 접근 허용 여부를 결정한다. 리더와 제어판 간의 통신은 일반적으로 산업 표준인 Wiegand 인터페이스를 사용하여 전송된다. 유일한 예외는 어떠한 패널도 필요하지 않고 모든 문 손잡이 하드웨어를 직접 제어하는 지능형 생체 인식 리더이다.
생체 인식 템플릿은 리더의 메모리에 저장될 수 있으며, 리더 메모리 크기에 따라 사용자 수를 제한한다(최대 50,000개의 템플릿을 저장할 수 있는 리더 모델이 제조되었다). 사용자 템플릿은 스마트 카드의 메모리에 저장될 수도 있어 시스템 사용자 수에 대한 모든 제한을 제거하거나(이 기술로는 지문만으로는 식별이 불가능함) 중앙 서버 PC가 템플릿 호스트 역할을 할 수 있다. 중앙 서버가 사용되는 시스템의 경우, "서버 기반 인증"이라고 하며, 리더는 먼저 사용자의 생체 인식 데이터를 읽은 다음 처리를 위해 메인 컴퓨터로 전달한다. 서버 기반 시스템은 많은 수의 사용자를 지원하지만 중앙 서버의 안정성과 통신 회선에 의존한다.
생체 인식 리더의 작동 모드는 1:1 및 1:N 두가지가 있다.
- 1:1 모드에서 사용자는 먼저 ID 카드를 제시하거나 PIN을 입력해야 한다. 그런 다음 리더는 데이터베이스에서 해당 사용자의 템플릿을 찾아 실시간 스캔과 비교한다. 1:1 방식은 더 안전하다고 간주되며, 리더가 단 하나의 비교만 수행하면 되므로 일반적으로 더 빠르다. 대부분의 1:1 생체 인식 리더는 "듀얼 기술" 리더이다. 즉, 내장형 근접, 스마트 카드 또는 키패드 리더가 있거나 외부 카드 리더를 연결하기 위한 입력 장치가 있다.
- 1:N 모드에서 사용자는 지문 또는 망막 스캔과 같은 생체 인식 데이터를 제시하면 리더는 실시간 스캔을 메모리에 저장된 모든 템플릿과 비교한다. 이 방법은 ID 카드를 휴대하거나 PIN을 사용할 필요가 없기 때문에 대부분의 최종 사용자가 선호한다. 반면에 이 방법은 리더가 일치하는 항목을 찾을 때까지 수천 번의 비교 작업을 수행해야 할 수 있으므로 더 느리다. 1:N 리더의 중요한 기술적 특징은 초당 수행할 수 있는 비교 횟수인데, 이는 사용자가 지연을 알아차리지 않고 문 앞에서 기다릴 수 있는 최대 시간으로 간주된다. 현재 대부분의 1:N 리더는 초당 2,000~3,000개의 일치 연산을 수행할 수 있다.
4. 2. 금융
일부 은행에서는 다양한 전자 결제 애플리케이션을 지원하기 위해 고객에게 휴대용 스마트 카드 리더기를 발급하기도 한다.- 칩 인증 프로그램(CAP)은 피싱 방지 대책으로 온라인 거래를 인증하기 위해 EMV 은행 카드를 사용한다.[1]
- 겔트카르테는 독일의 전자 지갑 시스템으로, 카드 소지자가 카드에 저장된 금액과 마지막 몇 번의 거래 내역을 확인할 수 있도록 카드 리더기를 사용한다.[1]
4. 3. 데이터 처리
1890년 탭핑 머신을 시작으로, 펀치 카드의 데이터는 카드의 구멍을 통해 전기 회로가 연결되는지, 또는 펀칭되지 않은 카드의 부분이 해당 회로를 차단하는지를 감지하여 읽었다. 초창기 펀치 카드 판독기는 구멍을 통과할 때 미세한 수은 컵에 담가 전기 회로를 완성하는 핀을 사용했다. 1920년대 후반에 IBM은 구멍이 브러시 사이를 통과할 때마다 롤러와 전기적 접촉을 하기 위해 금속 브러시를 사용하는 카드 판독기를 개발했다.[3]1965년까지, 천공 카드는 광전 센서를 사용하여 읽혔다. IBM 2501은 초창기 광학식 천공 카드 판독기의 한 예시이다. 광전 천공 카드 판독기 특허는 1971년에 발급되었다.[4] 20세기 동안 펀치 카드 리더는 인구 조사 데이터, 재무 데이터, 정부 계약을 포함한 데이터를 표로 만들고 처리하는 데 사용되었다.[6] 펀치 카드 투표는 1965년부터 2002년 미국 투표 지원법에 의해 사실상 금지될 때까지 미국에서 널리 사용되었다.
5. 비판 및 논란
카드 리더는 공급망 공격과 같이 범죄자들이 고객의 카드 정보를 탈취하는 데 악용될 수 있다는 비판을 받는다.[2] 또한 개인 식별 정보, 금융 정보 등 민감한 정보 유출에 대한 우려도 존재한다.[2]
5. 1. 보안 문제
카드 리더는 공급망 공격과 같은 범죄자들의 표적이 되어 고객의 카드 정보를 탈취하는 데 악용될 수 있다. 특히, 스마트 카드 리더는 제조 과정이나 배송 전 공급망에서 리더가 변조될 위험이 있다.[2] 불량 장치는 고객의 카드 세부 정보를 캡처하여 범죄자에게 전송한다.[2]5. 2. 개인 정보 유출
카드 리더는 개인 식별 정보, 금융 정보 등 민감한 정보를 유출할 수 있다는 우려가 있다. 특히, 비접촉식 스마트 카드 리더는 사용자의 동의 없이 정보가 수집될 수 있다는 점에서 개인 정보 침해 논란이 있다.[2] 비접촉식 카드는 리더에 접촉할 필요가 없으며 지갑이나 가방에서 꺼낼 필요도 없다. 대부분의 출입 통제 시스템은 비접촉식 스마트 카드의 일련 번호만 읽으며 사용 가능한 메모리를 활용하지 않는다.참조
[1]
간행물
"ISO/IEC 7816-3:2006 ''Identification cards — Integrated circuit cards — Part 3: Cards with contacts — Electrical interface and transmission protocols''"
http://www.iso.org/i[...]
[2]
뉴스
Chip and pin scam 'has netted millions from British shoppers'
https://www.telegrap[...]
2008-10-13
[3]
웹사이트
Early Punched Card Equipment, 1880 - 1951
https://ethw.org/Ear[...]
2024-01-25
[4]
특허
Photoelectric punched card and document reader
https://patents.goog[...]
[5]
웹사이트
Reading Business Cards
https://how-ocr-work[...]
2024-01-25
[6]
웹사이트
The IBM punched card
https://www.ibm.com/[...]
2024-01-25
[7]
문서
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