מערכות תשלום Embedded הן עמוד השדרה של המסחר המודרני, המאפשר עסקאות מהירות, נוחות ומאובטחות על פני טרמינלים נקודה-של מכירה, מכשירים ניידים, לבישים, ואינטרנט של דברים (IoT) מספק נקודות קצה.במרכז המערכות האלה הוא מרכיב קריטי: את Secure Element (SE) פלטפורמה מיוחדת זו של טמפל-resistant תוכנן לאחסון נתונים רגישים ולבצע פעולות הצפנה פונקציונלית בסביבה מבודדת מאוד, אך היא גם מענה חיוני עבור פתרונות אבטחה חיוניים, אך ורק עבור ניהול מאובטחים.

מה זה Secure Element?

A Secure Element הוא רכיב חומרה ייעודי או תוכנה המספק סביבה מועשרת לביצוע עבור אחסון נתונים רגישים - כגון אישורי תשלום, מפתחות קריפטוגרפיים וסימון אימות - וכן לביצוע פעולות מאובטחות כמו חתימה דיגיטלית והצפנה.הנכס הבסיסי של SE הוא היכולת שלו לבודד תהליכים רגישים ממערכת ההפעלה העיקרית ויישומים הפועלים על המכשיר.בידוד זה מושג באמצעות שילוב של התנגדות tam פיזית ובקרת גישה הגיונית.

סוגים של יסודות מאובטחים

יסודות מאובטחים מגיעים במספר גורמים צורה, כל אחד מהם מתאים לתרחישים שונים של פריסה:

  • (FLT:0) Embedded SE (eSE): ההרחבה 1 נמכר ישירות על לוח המעגל המודפס של המכשיר (PCB) Common בטלפונים חכמים, טאבלטים, ומכשירי IoT.
  • כרטיס משולב של Universal Integrated Circle Card (UICC) / SIM מבוסס SE:03FLT:1 המודול הרשום (SIM) בטלפונים סלולריים יכול לארח SE.זה ניתן להזיז אך עדיין מציע אבטחה חזקה לעתים קרובות עבור תשלומים NFC ואימות רשת נייד.
  • (FLT:0MicroSD מבוסס SE:FLT:1) כרטיס זיכרון נשלף הכולל שבב SE.
  • (FLT:0) Software מבוסס SE (Host Card Emulation - HCE): יישום תוכנה המשתמש במעבד הראשי של המכשיר עם תמיכה סביבתית מבוססת ביצוע מהימן (TEE) בעוד גמישה ויעילה יותר, זה בדרך כלל נחשב פחות מאובטח מאשר חומרה SEs כי הוא מסתמך על בידוד תוכנה ולא על חומרה ייעודית.

חומרה מול Software Secure Elements

הבחירה בין חומרה ותוכנה SEs כוללת את רמת ההגנה הגבוהה ביותר בין אבטחה, עלויות וגמישות. Hardware SEs (SE, UICC) להציע את הרמה הגבוהה ביותר של הגנה מפני התקפות פיזיות, התקפות צד-ערוצי תוכנה.הם כוללים מעבדי הצפנה ייעודיים, גנרטורים מספרים אקראיים, הצפנה זיכרון, ו- טמפל-dections (H עם TEE) ולהפחית את עלויות חומרה קלות יותר, אך יש צורך לבצע עדכונים אוטומטיים עבור מערכות הפעלה.

מדוע חשוב יסודות מאובטחים עבור תשלומים

יישום טכנולוגיית Secure Element מביא הטבות למדידה במערכות תשלומים משובצות:

חוסר פשרות של ביטחון

SEs להגן על נתונים רגישים מפני התקפות פיזיות ומרוחקות.גם אם התוקף מקבל שליטה מלאה של מערכת ההפעלה של המכשיר, SE נשאר מבודד, מונע החילוץ של מפתחות פרטיים או אסימוני תשלום.תכונות כגון מנעול מאובטח, הצפנה פלאש, ואמצעי נגד ערוצים צד לעשות חומרה SEs עמידים באופן יוצא דופן.

המונחים: Compliance

רשתות תשלומים ורגולטורים מחייבים את השימוש ב- Secure Elements מוסמך לאחסון נתונים של בעלי כרטיס וביצוע הסמכת העסקה כגון EMVCo (עבור יישומים ללא מגע), PCI PTS (מועצת תקני אבטחה PCI - אבטחת עסקאות PIN), ו- Common Criteria (למשל, EAL5+) נדרשים לאישור שוק.

אמון הצרכן

כאשר הצרכנים יודעים שנתוני התשלום שלהם מאוחסנים שבב ®Tamper-הוכחה ולא בזיכרון המכשיר הכללי, הם נוטים יותר לאמץ תשלומים ניידים וחסרי מגע. SEs מדגישים את הטענות הביטחוניות של ארנקים דיגיטליים גדולים כמו Apple Pay, Google Pay ו-Samsamsung Pay.

גמישות והתאמה

מודרני SEs לתמוך יישומי תשלום מרובים בו זמנית, ומאפשר מכשיר אחד לטפל אשראי, חיוב, מעבר כרטיסי נאמנות.הם גם להתאים מסגרות סטנדרטיות בתעשייה כגון GlobalPlatform, המאפשר ניהול תפוח מאובטח ועדכונים אוויריים.

אדריכלות ואדריכלות

הבנת הארכיטקטורה הפנימית של אלמנט מאובטח מסייעת למפתחים ולאדריכלי מערכת לקבל החלטות מושכלות. A חומרה טיפוסית SE מכילה:

  • יחידה לעיבוד:0Central Processing Unit (CPU): ההרחבה 1 (CPU): לעתים קרובות כוח נמוך 32 סיביות או 16 סיביות מעבד מותאם לפעילות קריפטוגרפית.
  • (ב) ויקרא י"ד:2 (ב) ,2 ,5 ,5 , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • EEPROM / Flash: Stores applets, מפתחות ונתונים תצורה.
  • RAM: משמש עבור נתונים טרנספורמטיביים במהלך עיבוד העסקה.
  • (FLT:0Crypto Accelerator:FIRLT:1) מנועים המוקשים עבור AES, DES, RSA, ECC, ו- SHA פונקציות כדי להאיץ את פעולות ההצפנה.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) ;Tamper Detection Circuits: FLT:1 חיישנים עבור גלימות מתח, קיצוניות טמפרטורה, סטיות תדירות שעון, וחדירה פיזית. Upon זיהוי, SE יכול למחוק נתונים רגישים או לגרום נעילה בטוחה.
  • (FLT:0) ,Comput Interfaces: FLT:1 בדרך כלל I2C, SPI, ISO 7816 (מגע), או NFC (ללא מגע) לאינטראקציה עם המכשיר המארח.

    • בצד התוכנה, SE מפעילה מערכת הפעלה מיוחדת (למשל, ג'אווה Card, MULTOS או RTOS קניינית) שמנהלת ביצוע תפוחים, גישה זיכרון ותקשורת.המפרט הגלובלי של GlobalPlatform הוא תקן התעשייה עבור פרוטוקולי ערוצים מאובטחים וניהול חיי התפוח.

    המונחים: Integrating Elements

    שילוב של SE למערכת תשלום מוטבעת דורש תכנון זהיר על פני חומרה, קושחה ושכבות יישום.צעדים הבאים מתווה זרימת עבודה טיפוסית.

    בחירת סוג ו-Nordor

    בחר את הגורם הצורה (SE, UICC, microSD) מבוסס על עיצוב מכני המכשיר, עלות היעד ושימוש המיועד מקרים. העריך ספקים (למשל, NXP, STMielectronics, Infineon, Samsung) עבור אישורי אבטחה, שרשרת אספקה, אמינות פיתוח כלי תאימות.

    אינטגרציה קשה

    Embedd the SE לתוך הפריסה, לשים לב לאמינות האות, אספקת החשמל decoupling, ואת אמצעי אבטחה פיזיים (למשל, מגן, ציפוי אנטי טמפר) עבור תשלומים ללא מגע, לשלב אנטנה NFC עם התאמת עכבות ולהכוונן אותו לממשק RF SE.מבחן תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ולהבטיח כי SE אינו חשופים ללחץ מכני.

    ניהול מפתח מאובטח

    ניהול מפתח הוא השלב הקריטי ביותר.מפתחי Cryptographic המשמשים להתאמה אישית של כרטיס תשלום, הודעות מאובטחות וחתימה על העסקה חייב להיות מיוצר ומאוחסן באופן בלעדי בתוך SE.הפרקטיקות הבאות הן חובה:

    • ליצור מפתחות על שבב באמצעות חומרת SE; לעולם לא להזריק מפתחות ממקור חיצוני אלא אם כן באמצעות ישיבה בטוחה.
    • השתמש במבנה מפתח היררכי (למשל, מפתח מאסטר) הנוצר מפתחות ליישום / פרופיל) כדי להגביל את החשיפה.
    • יישום פיזור מפתח המבוסס על מזהה מכשיר ייחודי כדי למנוע פשרה המונית.
    • מפתחות בחנות בכתיבה, זיכרון מוגן לקריאה (למשל, OTP (תוכנית חד פעמית) עבור מפתחות שורש).
    • הקמת ערוץ מאובטח (למשל, GlobalPlatform SCP02/SCP03) בין SE לבין שרת המסירה.

    לקבלת הדרכה נוספת, התייחס ל- SP 800-57 ₪ (FLT:0) ל- Key ManagementofLT:1.

    4.התעד לפיתוח

    יש לפתח יישומים (applets) באמצעות לוח הזמנים הנתמך של SE (Java Card, MULTOS, וכו ') התפוח מתקשר עם המעבד הראשי של המכשיר באמצעות פקודות APDU (Application Protocol Data Unit) פקודות, לעתים קרובות באמצעות ISO 7816 או 14443s.מפתחים צריכים למנף את GlobalPlat API (LT: Globalplarated Book) ו-ALT1.

    5.בדיקה והסמכת

    לפני הפריסה, המערכת המשולבת חייבת לעבור בדיקות קפדניות:

    • (ב) ,0) בדיקות מפונקטיביות: 1FLT:1 אימות כל פקודות APDU, זרימת עסקאות והתנהגות תפוח.
    • בדיקה אחרונה ב-17 במאי 2010. ^ FLT:0.0.1924:0.10.10.1.09.10.10.2013: 00.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.
    • (FLT:0) בדיקות תאימות: FLT 1 הגשת המסוף או המכשיר לאישור מעבדות עבור EMVCo רמה 1 (פיזית, חשמל וממשק RF) והסמכת רמה 2 (בקשת תשלום) וכן אישור PCI PTS אם יש צורך.
    • בדיקה אחרונה ב-6 ביולי 2010. ^ FLT:0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.

    הסמכה יכולה לקחת חודשים ודורש תיאום הדוק עם ספק SE ומתקני הבדיקה. ספקים רבים SE מציעים יישומים pre-certified עיצובים הפניה חומרה כדי להאיץ את התהליך.

    תקנים ותעודות

    אחריות לסטנדרטים בתעשייה היא בלתי ניתנת להשגה עבור מערכות תשלום.תקני מפתח כוללים:

    • (FLT:0 GlobalPlatform: FLT:1, תקן המוביל עבור טכנולוגיית שבב מאובטח, כיסוי ניהול מחזור חיים של תפוחים, ערוצים מאובטחים וניהול כרטיס /SE. GlobalPlatform משמשים על ידי רוב של SEs מסחריים.
    • (FLT:0)VCoeur:FLT:1 בבעלות רשתות כרטיסיות גדולות, EMVCo מגדיר את המפרט עבור עסקאות תשלום מבוסס שבב, כולל ממשקים ללא מגע וללא מגע. EMVCo נדרשת לכל מכשיר שמעבד תשלומים EMV.
    • (FLT:0)PCI PTS (אבטחת עסקאות): ההרחבה 1 (ה-PIN) A סט של דרישות אבטחה עבור מכשירי כניסה PIN ומסופי תשלום. SEs המשמשים במכשירים אלה חייבים לעמוד במודול האבטחה של PCI PTS (HSM) או דרישות אבטחה מאובטחות פאן.
    • (FLT:0)Common קריטריה (ISO 15408): ההרחבה הבינלאומית להערכת אבטחת המידע. SEs for high-security Applications לעתים קרובות לכוון את רמת הערכת הערכת ההתמחות (EAL) 5+ ומעלה.
    • (FLT:0)FIPS 140-303:FLT:1 US תקן פדרלי עבור מודולים קריפטוגרפיים, בעוד לא תמיד חובה עבור תשלומים, הוא מאומצ באופן נרחב עבור הממשלה וארגון SEs.

    עמידה בסטנדרטים אלה אינה רק תיבת בדיקה; היא מספקת אימות עצמאי כי SE ושילובו מאובטחים מפני וקטורים ידועים.

    ניהול מפתח הטוב ביותר (Expanded)

    מכיוון שהפשרה של מפתח אחד יכול לסכן מערכת תשלום שלמה, ניהול מפתח דורש את העדיפות הגבוהה ביותר.השיטות הטובות ביותר מרחיבות מעבר לדור ולאחסון:

    • (FLT:0Key Lifecycle Management: FLT:1) מדיניות Define ליצירת מפתח, הפעלה, סיבוב, תגמול והרס. השתמש במערכות אוטומטיות כדי לאכוף את המדיניות הזו.
    • (FLT:0) Secure Provisioning: FLT:1 רק מזרקת מפתחות לתוך SE במתקן מאובטח פיזית (למשל, אתר ייצור מוסמך) או באמצעות תהליך בטוח over-the-air באמצעות הצפנה סימטרית ואימות הדדי.
    • (FLT:0Key Usage Separationcio:FLT:1) השתמש במפתחות שונים למטרות שונות (למשל, אימות, הצפנה, חתימה) לעולם אל תשתמשו במפתחות על פני סביבות מרובות (ייצור לעומת מבחן).
    • (FLT:0) Audit and Logging:FLT:1 Log all key Management (דור, שימוש, הרס) במסלולי ביקורת עמידים על ידי טמפר.
    • (FLT:0)Post-Quantum Readness:FearLT:1) החל להעריך את ההשפעה של מחשוב קוונטי על אלגוריתמים אסימטריים נוכחיים (RSA, ECC) ותכנן הגירה לקריפטוגרפיה מבוססת על יונקים או אחרים לאחר קריפטוגרפיה.

    אתגרים ב- Secure Element Deployment

    למרות היתרונות הביטחוניים שלה, פריסת טכנולוגיית SE מציגה מספר אתגרים שיש לטפל בהם:

    תאימות והתאמה

    ספקים שונים SE ורשתות תשלום עשויים להשתמש ביישום שונה במקצת של GlobalPlatform או EMVCo. מבטיח כי SE יחיד יכול לעבוד באופן חלקה על פני מספר רכישות וסוגים טרמינלים דורש בדיקות רבת-פעולה.בנוסף, מסופי תשלום מורשת עשויים להיות חסרי תמיכה בתכונות חדשות יותר SE (למשל, העברת נתונים ללא מגע גבוה).

    עדכון מאובטח וניהול פטך

    SEs צריך לקבל עדכוני קושחה ותפוח לאורך מחזור החיים שלהם כדי לתקן פרצות או להוסיף יכולות חדשות.עם זאת, עדכון SE דורש ערוץ מאובטח ולא חייב להתפשר על מפתחות קיימים או תצורה.עדכונים אוויריים חייבים להיות אותנטיים בקפידה ואומתים.חלק מהם יש זיכרון פלאש מוגבל, ביצוע עדכונים גדולים לא מעשי.

    חששות הפרטיות של המשתמש

    עסקאות תשלום כרוכות במידע אישי רגיש. SEs חייב להבטיח כי נתונים כגון מספרי כרטיס והיסטוריית העסקה אינם דלפים למעבד הראשי של המכשיר או יישומי צד שלישי.אפילו metadata (למשל, זמני עסקאות) יכולים להיות רגישים.

    עלויות ומורכבות

    Hardware SEs להוסיף כמה דולרים לחשבונות חומרים (BOM) עבור כל מכשיר, אשר יכול להיות משמעותי עבור רמות גבוהות, נמוך עלות IoT נקודות קצה.בנוסף, תהליך ההסמכה הוא יקר וזמן-consuming. קבוצות קטנות עלולות למצוא את זה מאתגר לנווט את הנוף ההסמכה ללא תמיכה הספק.

    אתגרים: Best Practices

    כדי לצמצם את האתגרים הללו, יש לשקול את האסטרטגיות הבאות:

    • (FLT:0Engage with SE Vendors מוקדם:03: ⁇ 1) בחר ספק המספק תיעוד מקיף, ערכות הערכה, תחזיות מראש, ותמיכה הסמכה.
    • (FLT:0)Use a Modular Architecture:FLT:1) בנפרד את היישום תשלום לרכיבים שניתן לעדכן באופן עצמאי.
    • (FLT:0) ,Implement Over-the-Air (טא) Update Mechanisms:03FLT:1 עיצוב המערכת מההתחלה עם יכולת אנט בטוחה, באמצעות אימות חזק והצפנה.
    • (FLT:0) Adopt Privacy-by-Design:BuildFLT:1) השתמש בסימון כדי להחליף מספרי חשבון ראשוניים (PANs) עם אסימונים ספציפיים של עסקאות.זה מגביל חשיפה גם אם הנתונים יירוטו.
    • (FLT:0)Leverage Software SEs for Low-Risk Use Cases:Fevolve: 1 עבור בדיקות פנימיות או עסקאות בעלות ערך נמוך, תוכנה SE (HCE עם TEE) עשויה להיות מקובלת.

    מגמות עתידיות בטכנולוגיית Secure Element

    הנוף של אבטחת תשלום מוטבע מתפתח במהירות.מגמות מפתח לצפייה כוללות:

    • (FLT:0) רכיבי Secures (iSE): LT:1 יצרניות Chipmakers משלבות את הפונקציונליות SE ישירות לתוך מעבד היישום או מערכת-on-chip (SoC), צמצום ספירת רכיב ועלות תוך שמירה על אבטחה.
    • (ב) ⁇ :0) הטמעת דרישות עבור חביות ו-IoT: 1FLT:1 מכשירים קטנים-לשעבר-לשעבר כמו טבעות חכמות ואויבי מפתח הקשורים לרכב דורשים זרע אולטרה-נמוך.
    • (FLT:0Cloud-based Secures (HCE/TEEOVA): 1FLT עבור מכשירים שאינם יכולים להכיל דיסקרטי SE, שיפורים בסביבה של הוצאה לאור אמינה (TEEs) וגילוי מרחוק מאפשרים אבטחה חזקה יותר תוכנה בלבד.
    • (FLT:0)Post-Quantum Cryptography:FearLT:1 , מחשבי קוונטים מאיימים על האלגוריתמים הנוכחיים של מפתחי הציבור, SE ספקים מפתחים מאיצים קריפטוקרטיים עבור מערכות הצפנה מבוססות לקטים וקודיים.
    • (FLT:0) אינטגרציה iSIM ו-ISIM:03: התכנסות של SE, eSIM ו- NFC לתוך שבב יחיד (eSIM עם Secure Element) היא עיצוב המכשיר עבור תשלומים ניידים, במיוחד ב-IoT ו- M2M (מכונה-to-machine).

    מסקנה

    טכנולוגיית Secure Element היא סלע מערכות תשלום מוטבעות מאובטחות.על ידי בידוד אישורי תשלום ופעולות הצפנה בחומרה טמפר-resistant, SEs להגן מפני מגוון רחב של התקפות, לאפשר עמידה רגולטורית, ולבנות אמון הצרכנים. יישום מוצלח דורש בחירה זהירה של הסוג SE, ניהול מפתח קפדני, עמידה בסטנדרטים בתעשייה כגון GlobalPlatform ו-EMVCo, יסודי ובדיקה תוך כדי עלות, כמו עלות, כמו עלות, ניהול ביצועים, אפשרות, והתאמה מראש, ניהולית, ניהול ביצועים, והתאמה אישית, ניהולית, וניהול, אפשרות לעדכון מוקדם, ניהול ביצועים, ניהול ביצועים, ניהול ביצועים, וניהול.

    ככל שמערכות אקולוגיות תשלום דיגיטליות מתרחבות לרכיבים, מכוניות מקושרות וקמעונאיות אוטונומיות, התפקיד של יסודות מאובטחות יגדל רק בחשיבותם.מפתחים ואדריכלי מערכת שמשקיעים בהבנה ובפריסת טכנולוגיות SE יתאפשר לספק פתרונות תשלומים מאובטחים, אמינים ומאובטחים לעתיד למחר.