스마트카드

3. 구조

스마트카드는 일반적으로 신용카드와 비슷한 크기로 제작된다. ISO/IEC 7810 표준에 따르면, ID-1 크기는 85.60×53.98mm이다. SIM 카드에 주로 사용되는 ID-000 크기는 25×15mm이다. 두 크기 모두 두께는 0.76mm이다.

스마트카드는 변조 방지 보안 시스템(예: 보안 암호 프로세서 및 보안 파일 시스템)을 포함하고, 보안 서비스(예: 메모리 내 정보 보호)를 제공한다.^[99]

• VCC: 전원 공급 단자
• RST: 리셋 신호
• CLK: 클럭 신호
• GND: 접지
• VPP: 프로그램 전압 (미사용)
• I/O: 데이터 입출력

• EEPROM만.
• EEPROM, ROM, RAM 및 마이크로프로세서.
• EEPROM, ROM, RAM, 마이크로프로세서 및 보안 요소.^[99]

4. 종류

스마트카드는 그 작동 방식과 기술적 특징에 따라 여러 종류로 나뉜다.

• '''접촉식 카드'''

• '''비접촉식 카드'''

• '''하이브리드 카드''' (Hybrid Card)

• '''콤비 카드''' (Combi Card)

• '''듀얼 인터페이스 카드'''

• '''복합 카드''' (Complex Card)

• 하나 이상의 버튼
• 디지털/알파벳/터치 키보드
• 소형 디스플레이 (예: 동적 카드 보안 코드(CSC))
• 더 큰 디지털 디스플레이 (예: OTP, 잔액, QR 코드)
• 영숫자 디스플레이
• 지문 센서
• LED
• 부저 또는 스피커

• 일회용 비밀번호 제공
• 계정 정보 제공
• 계산 기능 제공
• 거래 보안 수단 제공
• 사용자 인증 수단 제공

각 방식에 따른 국제 표준은 다음과 같다.

• '''접촉식 IC 카드''': ISO/IEC 7816 (Part 1 - 15), 일본 산업 규격 JIS X 6300
• '''비접촉식 IC 카드''': ISO/IEC 14443, JIS X 6321 - 6323

• 밀착형
• 근접형 (Type A, Type B): 유럽에서는 Type A 카드 (특히 네덜란드 필립스 일렉트로닉스의 MIFARE), 미국에서는 모토로라의 Type B 카드가 보급되었다.
• 근방형
• 원격형

5. 표준

ISO/IEC 7810은 1985년에 제정된 신용카드와 직불 카드 규격으로, 일반적인 신용카드의 크기를 85.60×53.98mm로 정의하고 있다. SIM 카드에 사용되는 ID-000 크기는 25×15mm이며, 두께는 모두 0.76mm이다.^[4] 1987년에는 ISO/IEC 7810에서 정의된 ID 카드에 IC칩을 내장한 형태의 IC 카드 표준인 ISO/IEC 7816이 제정되었다.

ISO는 스마트 카드의 표준에 있어 근간을 이루어 각 폭 넓은 분야에 걸쳐 표준작업을 수행하고 있다.

Bull CP8 Transac, Gemplus, Hewlett-Packard, Microsoft, Siemens Nixdorf, Sun Microsystems사는 PC와 IC card의 상호이용을 위한 노력으로 1996년 5월에 Workgroup을 결성하여 PC/SC(Personal Computer/Smart Card)란 규격을 제정하였다.

6. 응용 분야

스마트카드는 금융, 통신, 교통, 신분증, 보안, 의료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

• 금융: 신용카드, 직불카드, 현금카드, 전자화폐 등으로 사용된다.
• 통신: 휴대폰 SIM 카드, UIM 카드 등에 사용된다.
• 교통: 교통카드, 고속도로 통행료 지불 등에 사용된다.
• 신분증: 주민등록증, 운전면허증, 여권, 공무원증 등으로 사용된다.
• 보안: 컴퓨터 로그인, 네트워크 접근 제어, 디지털 서명 등에 사용된다.
• 의료: 건강보험증, 전자 의무 기록 등에 사용된다.
• 기타: 유료 TV 시청 카드, 공중전화 카드, 아케이드 게임 등에도 사용된다.

6. 1. 한국에서의 스마트카드 응용 사례

스마트 카드는 일본 버스에서도 특히 21세기에 들어서면서 각 사업자에서 도입이 본격화되고 있다.

그 외에 실증 실험을 하고 있는 회사도 있다.

대부분의 카드는 JIS X 6319-4와 사이바네 규격에 준거하는 칩을 채용하고 있어 기술적으로 동일한 단말 장치에서 읽고 쓸 수 있다. 이를 이용하여 2013년 3월 23일부터 "교통계 IC 카드 전국 상호 이용 서비스"를 시작하여 전국 10종의 교통계 IC 카드가 승차 카드・전자 화폐(PiTaPa에 의한 전자 화폐로서의 이용 제외)로 상호 이용 가능하게 되었다. 또한, 일부 지역 단위로 도입되고 있는 IC 카드 지역에 대해서는 "교통계 IC 카드 전국 상호 이용 서비스"의 10종의 카드로 이용 가능(반대의 경우는 기본적으로 불가)한 경우가 있다.

이 외에 지역 단위로 도입되고 있는 IC 카드에 대해서는 개별적으로 상호 이용・일방 이용을 가능하게 하고 있는 경우가 있다.

• 「Asaca CARD」(아사히카와 전기 궤도) ⇔「Do 카드」(도호쿠 버스)
• 「icsca」(센다이 시 교통국) ⇔ "Suica"(센다이 지역만. Suica 이외는 일방 이용 취급)
• 「ecomyca」(도야마 지철) ⇔「passca」(도야마 라이트 레일)
• 「RapiCa」(가고시마현 내의 버스 등) ⇔「이와사키 IC 카드」(이와사키 코퍼레이션)
• 「ICOCA」⇒「PASPY」(히로덴 및 히로시마현 내)
• 「ICOCA」「PiTaPa」⇒「Hareca」(오카덴 및 료비 버스, 시모덴 버스, 주테츠 버스) "hanica"(한큐 버스・한신 버스)、「CI-CA」(나라 교통)「NicoPa」(신키 버스)「란덴 카드」(아라시 전철)

7. 보안

스마트 카드는 보안 공학을 통해 변조 방지 설계를 거쳤기 때문에 개인 식별 작업에 적합하다고 알려져 왔다. 칩은 일반적으로 일부 암호화 알고리즘을 구현한다. 그러나 알고리즘의 내부 상태 일부를 복구하는 데는 여러 가지 방법이 있다.

차분 전력 분석은 특정 암호화 또는 복호화 작업에 필요한 정확한 시간과 전류를 측정하는 것이다. 이를 통해 RSA와 같은 공개 키 알고리즘에서 사용되는 온칩 개인 키를 추론할 수 있다. 일부 대칭 암호 구현은 타이밍 또는 전력 분석 공격에 취약할 수 있다.

스마트 카드는 산, 연마재, 용제 또는 기타 기술을 사용하여 물리적으로 분해하여 온보드 마이크로프로세서에 무제한으로 접근할 수 있다. 이러한 기술은 칩에 영구적인 손상을 입힐 위험이 있지만, 훨씬 더 자세한 정보(예: 암호화 하드웨어의 사진 현미경 사진)를 추출할 수 있다.

IC 카드는 마그네틱 카드보다 안전하다고 여겨져, 위조 방지 등 보안 향상을 목적으로 대체가 진행되고 있다. 마그네틱 스트라이프 상의 정보는 부정하게 읽고 쓰는 것을 방지하는 장치가 없기 때문에, 비교적 저렴한 장치로 위조나 복사가 가능하다. 반면, IC 카드의 경우 IC 칩으로 접근 제어를 할 수 있기 때문에, 위조를 하려면 IC 칩을 분해하고, 전용 장치를 사용하여 내부를 해석해야 하므로, 그 수고와 비용이 드는 만큼 안전하다. 그러나 1990년대 중반부터 폴 코처(Paul Kocher)나 로스 앤더슨(Ross Anderson) 등의 연구에 의해 부채널 공격 등 수많은 공격 방법이 개발되어, 비밀 키를 읽어내는 것이 용이한 IC 카드도 존재한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 새로운 공격 방법에 대처한 IC 카드의 개발이 과제가 되고 있다.

IC 카드는 위조나 변조 등의 부정 행위가 자기 카드보다 어렵다는 점을 기대하고 있다. 그 근거는 다음과 같다.

• CPU와 메모리가 1칩화되어 있으며, 에폭시 수지 등으로 굳혀져 있다. 접촉형의 경우 외부 단자(I/O, CLK, RST, Vcc, Vpp, GND의 6개), 비접촉형의 경우 내장 안테나만이 메모리에 접근하는 수단이다.
• 내부 배선이 노출되지 않아 제어 신호를 조작하거나 버스 신호를 모니터링하기 어렵다.
• 칩을 분해하여 직접 메모리를 읽어내려면 고가의 전용 장치가 필요하다.
• 외부 단자나 내장 안테나에서의 접근에는 CPU에 의한 접근 제어(비밀번호 등)를 걸 수 있기 때문에, 부정하게 읽고 쓰는 것이 어렵다.

• 1997년 9월, 몬덱스 카드(Hitachi's H8/3101, 스윈던의 실험에서 사용)에 내부 정보를 읽어낼 수 있는 취약점이 있다는 것이 공개되었다.^[161] 이 취약점은 적어도 1996년 5월경에는 발견되었지만, 이 취약점에 대처한 새로운 칩 "H8/3109"가 나올 때까지 비밀로 유지되었다. IC 칩 내의 끊어진 퓨즈를 마이크로 프로브를 이용하여 연결하면 테스트 모드가 되어, 외부 단자로 메모리 내용을 덤프할 수 있었다. 발견한 것은 TNO의 기술자로, Eurocrypt'97에서 발표했다. 스윈던 실험에서는 공통 키 암호 기반의 전자 화폐를 사용하고 있어, 1장의 카드에서 비밀 키가 읽히면 시스템 전체에 영향을 미치므로, 충격적인 보고였다.
• 1999년 6월, 프랑스의 뱅크 카드가 위조되어, 위조한 기술자가 체포되는 사건(2000년 1월)이 일어났다(지하철 표를 구입했기 때문에). 위장이 가능했던 원인은 카드의 인증에 사용되는 RSA 암호의 키 길이가 충분히 길지 않아, 계산기로 해독되었기(소인수 분해) 때문이다.
• 1992년 12월, 지멘스의 SLE44C80S가 크래킹되어, ROM 코드(Chip Management System)가 읽혀졌다(역 어셈블한 리스트를 공개). SLE44는 독일의 전자 서명 카드나 게르트 카르테(Geld kartes)에서 사용되고 있는 IC 칩이다. Siemens사에 따르면, 프로그래밍 가능한 카드의 ROM 코드를 읽어낸 것뿐이며, 이 정보를 이용하여 게르트 카르테나 전자 서명 카드를 공격할 수 있는 것은 아니라고 한다.
• 2002년 5월, GSM에서 사용되고 있는 SIM 카드의 비밀 키를 1분 만에 획득할 수 있는 공격 방법이 발표되었다. partitioning attack이라는 사이드 채널 공격의 일종이다. 많은 SIM 카드에 구현되어 있는 COMP128의 키(128bit)를 획득하기 위해서는 8개의 선택 평문이 필요하다.
• 2004년 3월, 일본의 LSI 기술자가 시판 IC 카드에 사용되고 있는 LSI를 꺼내, 내부 메모리를 관찰할 수 있다는 것을 보였다. 필요한 장치는 고가이지만, 누구나 입수할 수 있는 LSI 고장 분석용 제품이다. 이러한 장치의 구입 금액보다 IC 카드를 공격해서 얻을 수 있는 금액이 적은 것이 바람직하며, 고장 분석 기술의 진화에 맞춰 보안 대책도 재검토하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
• 2007년 12월, Chaos Communication Congress에서 Mifare Classic chip의 암호 회로를 분석한 결과, 취약점(난수의 엔트로피 부족)이 발견되었다는 발표가 있었다.^[161]
• 2011년 이전부터, B-CAS 카드의 프로그램 및 비밀 키가 해석되었을 가능성이 지적되고 있다. "Friio"용 디지털 방송에서의 접근 제어 방식 회피 프로그램 "softcas"(이후 IC 카드의 물리적 실체를 필요로 하지 않는 것을 동일하게 부름)는, 공식 스펙에서는 IC 카드의 B-CAS는 2 TSID(이후 4 TSID로 개량됨)가 처리 가능한 한계인데 반해, softcas는 전 세계에 있는 softcas 클라이언트의 요청에 응하고 있으며, 진짜 B-CAS 카드가 아닌 것은 분명했다. 2011년 이후, B-CAS 카드의 각 블록에 대한 접근 키가 해독되어, IC 카드의 커널에 대한 접근 이외의 모든 키가 추출된다. 이를 이용하여 여러 B-CAS 카드에 대한 크래킹이 이루어졌다(그 결과 사전자기적 기록 부정 작성죄에 대한 형사 재판에서 유죄가 나오는 자가 발생).^[162] 최종적으로 B-CAS 프로그램 블록이 추출되어 리버스 엔지니어링을 거쳐, 스탠드얼론으로 작동하는 B-CAS 에뮬레이터 softcas(winscard.dll)가 소스 코드와 함께 공개되었고, 그 후 Linux, macOS 및 기타 OS로 이식되었다. IC 카드의 PHY 키는 해독하지 못했기 때문에, 빈 IC 카드를 B-CAS 카드로 만드는 것은 불가능하므로, 시판 튜너에 본 프로그램을 적용하는 것은 불가능하다.

8. 장점 및 단점

스마트 카드의 주요 장점은 다음과 같다.

• 유연성: 스마트 카드는 ID, 신용 카드, 저장 가치 현금 카드, 개인 정보 저장소 등 다양한 기능을 동시에 수행할 수 있다. 분실 시 쉽게 교체 가능하며, PIN 등의 보안 수단을 통해 정보 접근을 제한한다.^[160]
• 보안: 전자 키 링 역할을 하여 온라인 연결 없이 정보 및 물리적 장소 접근을 가능하게 한다. 암호화 장치이므로 ATM과 같이 신뢰할 수 없는 기기 없이 정보 암호화 및 해독이 가능하다. 소지자와 상대방 간 다양한 수준의 인증을 제공하며, 사용자 정보를 통해 맞춤형 서비스 제공에 유용하다.
• 휴대성
• 데이터 저장소 용량 증가
• 전기장 및 자기장의 영향을 거의 받지 않는 신뢰성

• 칩이 내장된 플라스틱 또는 종이 카드는 칩이 클수록 손상 가능성이 높다. 특히 비접촉식 카드의 칩과 안테나는 지갑이나 주머니와 같은 가혹한 환경에 취약하다. PVC 카드는 과도하게 구부러지면 파손될 수 있다. 그러나 대규모 은행 시스템에서는 사기 감소 효과가 실패 관리 비용을 상쇄할 수 있다.
• PVC 플라스틱은 생산, 사용, 폐기 과정에서 다른 플라스틱보다 환경에 더 해롭다.^[128] 염소 미함유 플라스틱 및 종이 등 대체 재료가 일부 스마트 카드 애플리케이션에 사용될 수 있다.
• 계정 소유자 컴퓨터가 멀웨어에 감염되면 스마트 카드 보안 모델이 훼손될 수 있다. 브라우저 중간자 공격 멀웨어는 사용자 모르게 거래를 변경할 수 있다. 벨기에의 포르티스와 벨피우스, 네덜란드의 라보뱅크는 스마트 카드와 연결되지 않은 카드 리더기를 결합하여 이 문제를 해결한다.
• 스마트 카드는 보안 공격의 대상이 될 수 있다. 일반적인 목표는 개인 암호화 키를 노출하여 자금 등 안전 데이터를 읽고 조작하는 것이다. 공격자는 특정 모델에 대한 비침습적 공격 개발 후, 일반 스마트 카드 리더로 위장한 장비로 빠르게 다른 카드 공격이 가능하다.^[129]
• 기능 및 보안에 대한 표준이 부족하다. 베를린 그룹은 ERIDANE 프로젝트를 통해 "스마트 카드 기반 POI 장비를 위한 새로운 기능 및 보안 프레임워크"를 제안하여 이 문제를 해결하고자 한다.^[130]

9. 미래 전망

NFC 통신규약을 준수하는 스마트카드가 교통카드 등 근거리 무선통신을 위해 설계되고 있다. ''비접촉식'' 스마트 카드는 카드와 리더기 사이에 물리적인 접촉이 필요하지 않아 결제 및 티켓팅에 점점 더 많이 사용되고 있다. 일반적인 사용 사례로는 대중교통 및 고속도로 통행료가 있으며, 비자와 마스터카드는 2004~2006년 미국에 배포된 버전을 구현했다.

NXP 반도체의 MIFARE 표준 카드는 미국과 유럽에서 상당한 시장 점유율을 차지하고 있으며, 저가형 칩인 NXP 마이페어 울트라라이트(Mifare Ultralight)와 PVC가 아닌 종이/카드/PET를 사용하여 대중교통에서 "비접촉식" 스마트 카드의 사용도 증가했다. 이를 통해 미디어 비용이 절감되어 저가 티켓 및 단기 교통 패스(일반적으로 최대 1년)에 사용할 수 있다.

스마트 카드는 지역, 국가 및 국제기구에서 신원 확인 및 자격 부여를 위해 도입되고 있다. 이러한 사용 사례에는 시민 카드, 운전 면허증 및 환자 카드가 포함된다. 말레이시아에서는 의무적인 국가 ID인 마이카드(MyKad)가 8가지 애플리케이션을 지원하며 1,800만 명의 사용자를 보유하고 있다. 비접촉식 스마트 카드는 국제 여행의 보안을 강화하기 위해 ICAO 생체 인식 여권의 일부이다.

복합 카드는 ISO/IEC 7810 표준을 준수하며, 기존의 단일 칩 스마트 카드에 있는 구성 요소 외에 추가적인 구성 요소를 포함하는 스마트 카드이다. 복합 카드는 다음과 같은 다양한 주변 장치를 수용할 수 있다.

• 하나 이상의 버튼
• 디지털 키보드, 알파벳 키보드, 터치 키보드
• 소형 디스플레이 (예: 동적 카드 보안 코드(CSC))
• 더 큰 디지털 디스플레이 (예: OTP 또는 잔액, QR 코드)
• 영숫자 디스플레이
• 지문 센서
• LED
• 부저 또는 스피커

• 일회용 비밀번호 제공
• 계정 정보 제공
• 계산 기능 제공
• 거래 보안 수단 제공
• 사용자 인증 수단 제공

• ABSA,^[82] 남아프리카 공화국
• Banca MontePaschi Belgio,^[83]
• 뱅크 오브 아메리카(Bank of America),^[84] 미국
• BPCE 그룹(BPCE Group),^[85] 프랑스
• 카르파티카 은행(Carpatica Bank),^[86] 루마니아
• 크레디트 유로파 은행(Credit Europe Bank),^[87] 루마니아
• 에르스테 & 슈테이에르마르키셰 은행(Erste & Steiermärkische Bank),^[88] 크로아티아
• 게틴 은행(Getin Bank),^[89] 폴란드
• 뉴캐슬 뱅킹 소사이어티(Newcastle Banking Society),^[90] 영국
• 오렌지 은행(Orange Bank), 프랑스
• 페이팔(PayPal),^[91] 미국
• 시노팩(Sinopac),^[92] 대만
• 소시에테 제네랄(Société Générale),^[93] 프랑스
• 스탠다드 차타드 은행(Standard Chartered Bank),^[94][95] 싱가포르
• 시만텍(Symantec),^[96]
• TEB,^[97] 터키

참조

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_[153] 문서 商標は岡山県バス協会の登録商標である。
_[154] 문서 学生LuLuCa|ルルカは2016年10月31日まではしずてつジャストライン|バス専用だったが、同年11月1日から電車・バス共通化された。ただし、電車・バス共通学生ルルカへの変更は手続きが必要。
_[155] 문서 Type-B
_[156] 문서 これは乗車券だけでなく、特急券としての効力も持っている。
_[157] 문서 2016年9月1日より、名古屋市が交付している敬老パス (名古屋市)|敬老パスがこれまでの磁気カードからmanacaへ順次切り替わり、11月1日からは、同じく名古屋市が交付している福祉特別乗車券 (名古屋市)|福祉特別乗車券も磁気カードからmanacaへ移行となった。
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_[163] 문서 1998年以降発売した全機種が対応可能である事を技術エンスロ委員会の懇談会で表明したのはソニー一社のみで、CA-Systemに関するロジックはFPGAなのでファームウェアアップデートで対応可能とした。一方ソニーからのOEMを受けていない他社は一部の機種で、CA-Systemを含む暗号化・復号処理をハードワイヤードのASICで構築してセキュリティを高めた結果、今回の改定は勿論、それ以前に提唱されたダビング10を含め、セキュリティに対する変更を受け入れられない機種が存在する事を明らかにした。耐タンパー性の観点から、パナソニックと東芝はエンジニアリングスロットからのファームウエアのリモートセキュリティ変更は不可能で、セキュリティに関する変更は適切に署名されたSDカードの挿入のみ対応とした。全カードの交換は部材費で27億円、人件費やエンジニアリングスロットの使用料、ハードウエアの変更・交換などを含む総費用は200億円を超えると試算されており、また問題のあるB-CASカードや受信機は2038年問題で自動的に解決する事から、計画の中には本問題に対する対処を総被害額を超えてまで対応する必要は無い「放置・無視」する事も選択肢に含めている。莫大な費用をかけて旧式となる現行ハイビジョンを救済するより、4K2Kに移行する際に解決すれば良いとも指摘されている