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作者:Jim Harrison, Lincoln Technology Communications特邀作者

每个人,特别是每个设计工程师,现在都越来越重视安全性。我们甚至都没有意识到,每人每天要在手机上输入20次6位数的密码(或指纹),以及输入其他各种app密码20次。您正在设计的新装置或设备实际上也需要访问保护。

如果我正在设计主要的工业控制系统,会希望增加访问控制以及记录谁更改了设备上的哪些设置的功能,测试设备、自动售货机、消费类可穿戴设备、区域访问等也是如此,并且它们很容易实现。

“图1:近场通信(NFC)的部分应用”
图1:近场通信(NFC)的部分应用

为了极大的方便用户,您会使用NFC读卡器。NFC以RFID为基础进行了扩展,允许双向无线通信,具有较高的数据传输率(高达424kbps),但是读卡距离短得多,为4至10cm。较短的读卡距离也非常有利于安全性。注意,也有一份标准,ISO 15693,针对的是最长1 m的较长读卡距离(大多数使用较大的天线)。

NFC的一个应用领域就是新一代的信用卡,允许用户通过将卡贴近来完成支付。美国向芯片信用卡(NFC版本的前身)的转换非常缓慢,令人沮丧。欧洲和南美多年以来已经在使用这种更安全的芯片信用卡。但是美国有13,000家金融机构,需要就这些事宜达成一致,进而拖慢了普及速度。

我们现在在美国使用的芯片卡需要读卡器与芯片发生物理接触。EMV(代表Europay、Mastercard和Visa)是配备安全认证芯片的信用卡的全球标准。这些符合EVM标准的卡已经为信用卡公司带来了巨大回报。由于诈骗分子不能轻易读取旧式信用卡的磁条数据,实体商家的信用卡诈骗损失在2017年下降接近28%,减少至39亿美元。然而,网上信用卡诈骗事件仍然在持续出现。

“图2:新型闪付非接触信用卡很快就会推出”
图2:新型闪付非接触信用卡很快就会推出

EMV标准也适用于下一代信用卡 — 即NFC。我们许多人已经转向使用手机的NFC功能来完成零售支付,我们的信用卡很快将采用NFC,并且支持闪付。

NFC规范

ISO/IEC 14443是一部由四部分组成的国际标准,适用于采用读卡器天线、近距离工作在13.56MHz(~4cm)的非接触智能卡,其中详细规定了必要的调制和传输协议。该协议适用于访问控制和安全认证 — 非金融交易。ISO/IEC 18000-3是适用于RFID的通用规范。综合了解技术规范的最佳方式是访问NFC Forum。但是,您甚至可能根本不需要看这些规范,IC制造商已经为您完成了所有工作,有许多低成本芯片组可完成工作。

工作方式

对于NFC,读卡器侧产生13.56MHz的射频场,并轮询查找附近的设备。标签在发现射频场内的另一设备后,将开始“侦听”设置命令。然后读卡器轮询标签,查找其使用的信号技术(NFC-A、NFC-B和NFC-F)。标签进行响应,然后读卡器将继续采用与三种信号方法之一相关的调制方法、比特级编码、位率以及其他参数建立通信链路。

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图3: 基本NFC连接

可用的芯片

MAX66242 DeepCover®安全认证器为应答器IC,集成ISO/IEC 15693和ISO 18000-3 Mode 1兼容的RF前端、I2C前端、基于FIPS 180的SHA-256引擎以及4096位用户EEPROM。器件提供对称质询-应答安全认证能力。IC通过从HF射频场收集的能力进行自动供电。可配置电源输出可提供高达5mA电流,提供足够强的场强。

“图4:MAX66242
图4:MAX66242 DeepCover安全认证器应答器可通过I2C从传感器收集数据

每片器件拥有工厂编程、有保证的唯一64位ID。芯片能够从连接的传感器或外设收集信息,并通过RF端口提供数据。器件采用3.3V电源,工作温度范围为-20°至85°C,提供±8kV HBM ESD保护。

Maxim还提供MAX66300 DeepCover非接触式主机安全认证器,器件集成RFID收发器和SHA-256安全认证器协处理器。器件为设计师提供4页32字节的用户存储器、4个主密钥、多个可编程保护选项、76字节中间结果SRAM、硬件真随机数发生器,以及唯一的64位串号。

“图5:MAX66300
图5:MAX66300 DeepCover非接触主机安全认证器从标签轮询数据

芯片的RF功率输出高达200mW,其ASK上行链路调制度从7%至30%可调,具有可选的接收器低通和高通滤波器。器件的接收增益从0dB至最高40dB可选。器件可工作在单或双天线模式,采用开关键控(OOK)调制。IC采用TQFN56封装,工作在-40°至85°C温度范围,具有天线短路保护。器件集成3.3或5V电源,具有±2kV HBM ESD保护,天线连接上具有±4kV保护。

此外,MAX66300-24XEVKIT 读卡器和标签评估板使其非常容易设计。也可以考虑MAX66242EVKIT标签评估板。

Maxim也提供许多版本的DeepCover安全微控制器,例如MAX32560。该器件为基于Arm® Cortex®-M3的SoC,具有384Kb系统SRAM和8Kb AES自加密NVSRAM。器件具有ISO 14443 type A/B EMV兼容的非接触读卡器(带有内部收发器)、安全引导加载程序(带公钥安全认证)、AES/DES/SHA硬件加速器、模运算硬件加速器、10线密码键盘控制器、真随机数发生器、芯片屏蔽、6个防篡改传感器和256位电池备份AES密钥存储。

将NFC安全增加到任何设计都是提高客户安全性以及您自身取得成功的直接、有效途径。

本文转载自:美信半导体
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