NFC Эксперт Как устроены пластиковые карты
Платежная карта (смарт-карта) — это микропроцессор, помещенный в кусок пластика стандартизированного размера, который при контакте со считывателем получает достаточное для работы питание и запускает операционную систему с установленным в ней платежным приложением (чаще всего Java-applet в *nix-подобной операционной системе). Бесконтактные смарт-карты, которыми уже давно являются карты оплаты проезда в городском транспорте и стремительно становятся банковские карты (
), работают по тому же принципу, только питание получают от электромагнитного поля считывателя на кассе или турникете. Все бесконтактные банковские карты и подавляющее большинство транспортных объединяет стандарт
https://www.youtube.com/watch?v=WycnKVNRx0w
Банк или транспортная компания закупают «болванки» карт и записывают на них свое приложение с «платежными данными» клиента. Этот процесс, называемый персонализацией, осуществляется в так называемых персобюро, которые могут быть как внутренними подразделениями поставщиков услуг, так и отдельными компаниями на рынке.
В процессе персонализации данные на карте зашифровываются и закрываются ключами, что делает невозможным их изменение. Более того, архитектура современных смарт-карт позволяет на аппаратном уровне различать их состояние до и после персонализации, что полностью исключает возможность изменения (подделки), например, ваших платежных данных после того, как карта выпущена.
Эволюция карт от магнитной полосы (
) до смарт-карт с чипом (
) и бесконтактным интерфейсом (
) привела к тому, что форм-фактор карты перестал иметь значение. Это дает возможность использовать в качестве «носителя» карты любой объект: пластиковую карту, часы, браслет, стикер, брелок и, конечно же, смартфон.
NFC — это всего лишь технология беспроводной передачи данных. Такая же, как Bluetooth или WiFi, только работает на небольшом расстоянии и не очень высокой частоте (13,56 MHz), что является ее преимуществом, так как исключает вероятность «случайного» соединения.
В то же время NFC — это расширение существующего стандарта бесконтактных смарт-карт ISO 14443, который, как мы уже отметили, используется в современных банковских картах, пропусках в офис и на парковку, проездных билетах в метро, «Тройках» и «Подорожниках». Другими словами, стандарт NFC наследует весь стандарт ISO 14443, за счет чего реализуется 100% совместимость NFC-смартфонов, бесконтактных карт и существующей инфраструктуры приема.
В NFC-совместимом телефоне, чтобы он был полноценным NFC-устройством, кроме NFC-антенны и NFC-контроллера должен быть так называемый Secure Element — отдельный микропроцессор, подобный тому, что находится в пластиковых картах. Он и будет отвечать за безопасное хранение и выполнение платежных приложений (например, MasterCard Mobile PayPass).
Платежная карта (или смарт-карта) представляет собой микропроцессор, помещенный в металлический корпус, который в свою очередь, установлен в пластиковый прямоугольник определенного размера. В микропроцессоре установлена своя операционная система, куда записывается платежное приложение конкретного поставщика услуги, которое затем «совмещается» с платежными данными конкретного клиента.
Данные на карте зашифровываются и закрываются специальными ключами, так что изменить их позднее невозможно. Помимо этого, можно различить состояние карты до и после персонализации, а это означает, что полностью исключается возможность подделывания каких-либо данных после того, как карта выпущена.
Контактируя со считывателем, карта получает необходимое для работы питание, запускает операционную систему и установленное в ней приложение, которое в свою очередь «общается» со считывателем. Бесконтактные карты работают точно так же, только питание получают от электромагнитного поля считывателя на кассе или турникете.
Для пластиковой карты была важна определенная стандартизированная форма, чтобы карта могла быть считана в любом терминале, но с переходом к бесконтактным картам форма перестала иметь значение, что дает возможность использовать в качестве «носителя» карты (микропроцессора с платежным приложением) практически любой объект, будь то браслет, часы, брелок, пластиковую карту или телефон.
Платежная функция телефона
Для того чтобы воспользоваться мобильным телефоном в качестве носителя платежных карт, в него необходимо установить похожий микропроцессор, куда можно будет записывать платежные приложения. Такой микропроцессор в телефоне называется Secure Element, а NFC-модуль выполняет функции контроллера.
Secure Element может быть либо встроенным в материнскую плату телефона, либо находиться на отделяемом модуле: SIM-карте или SD-карте.
Запись платежной карты в телефон
Если в телефоне находится такой же микропроцессор, как и в пластиковых картах, то в телефон можно записывать такие же платежные приложения и осуществлять бесконтактные платежи, поднесением телефона к считывателю.
Первыми в РФ попытались перенести карту в телефон сотовые операторы, например, «МТС» и банк «Русский Стандарт», «Мегафон» и транспортная карта в г. Екатеринбург, «Билайн» и транспортная карта в г. Казань и т.п. Чтобы сделать это, им понадобилось закупить специальные SIM-карты с Secure Element, договориться с транспортной компанией или банком о записи на эти карты платежного приложения, осуществить процесс «контактной персонализации», а затем обменивать старые SIM-карты абонентов на новые.
Потребителям пришлось посещать центры обслуживания операторов для замены SIM-карт, а в итоге они получили только одну определенную карту в телефоне, после истечения срока действия которой всю операцию придется повторить. Однако если клиентам будут нужны несколько разных карт и в разных регионах, то SIM-карте придется долго путешествовать, перед попаданием в руки пользователей.
Если в телефоне с поддержкой NFC находится такой же микропроцессор, как и в пластиковых картах, вывод напрашивается сам собой — в телефон можно записывать такие же платежные приложения и прикосновением телефона к считывателю осуществлять такие же бесконтактные платежи.
Первую попытку поместить карту в телефон в РФ осуществили сотовые операторы, например, «МТС» и банк «Русский Стандарт», «Мегафон» и транспортная карта в г. Екатеринбург, «Билайн» и транспортная карта в г. Казань и т.п. Для этого им потребовалось закупить партию специальных UICC SIM-карт с Secure Element, договориться с банком или транспортной компанией о предварительной записи туда платежного или транспортного приложения, отвезти SIM-карты в персобюро для осуществления привычного в отрасли процесса «контактной персонализации», а потом обменивать старые SIM-карты абонентов на новые в центрах обслуживания.
https://www.youtube.com/watch?v=BXt6nmQHzkY
Да, поместить карту в телефон таким образом можно, и это работает. Но что делать, если вам нужен другой банк? Или транспортная компания в другом городе? А может, в двух городах? SIM-карте придется как следует попутешествовать по всем инстанциям перед попаданием в ваши руки, а сотовому оператору — договориться со всеми этими компаниями. При этом для перевыпуска банковской карты, например, по причине окончания срока действия, операцию придется повторить.
Удаленная загрузка карт
К счастью, в отличие от пластиковой карточки, телефон является интерактивным устройством, которое всегда на связи (будь то Wi-Fi или сотовая сеть), а значит записывать в него карточки можно, во-первых, удаленно, а во-вторых, только тех поставщиков услуг, которые нужны именно вам. Для осуществления этой функции была сформулирована роль TSM (
) — доверенного посредника, объединяющего, с одной стороны, поставщиков услуг (банки, транспорт и т.д.), а с другой — чипы Secure Element во всех их формах. Именно такую платформу TSM мы разработали в компании i-Free и сертифицировали на соответствие всем необходимым стандартам.
Основные функции TSM:
- Агрегация различных поставщиков услуг. Банк или другой поставщик услуг подключается к TSM по стандартному протоколу и получает доступ ко множеству Secure Element, т.е. получает возможность выпускать карты для множества пользователей. При этом ему не нужно договариваться отдельно с каждым сотовым оператором или с каждым производителем телефонов. Эту часть TSM называют SP TSM (Service Provider TSM).
- Агрегация различных Secure Element. Владелец Secure Element (сотовый оператор или производитель телефонов) подключается к TSM по стандартному протоколу и получает доступ ко множеству поставщиков услуг, т.е. получает возможность предоставить своим пользователям множество сервисов. При этом ему не нужно договариваться отдельно с каждым сервис-провайдером, не нужно учитывать особенности каждого сервиса, аппаратных и системных возможностей разных Secure Element. Эту часть TSM называют SEI TSM (Secure Element Issuer TSM).
К счастью, телефон является интерактивным устройством, которое всегда на связи. Следовательно, в него можно удаленно записывать платежные карты и именно тех поставщиков услуг, которые нужны конкретным пользователям. Для осуществления этой функции была сформулирована роль TSM (Trusted Service Manager), который объединяет с одной стороны поставщиков услуг (Service Provider TSM), а с другой стороны чипы Secure Element в любых форма-факторах (Secure Element Issuer TSM). Такая платформа TSM и была разработана нами в компании i-Free и сертифицирована на соответствие всем необходимым мировым стандартам.
TSM позволяет владельцам Secure Element не интегрироваться с каждым поставщиком услуг и не отвозить к ним всем «носители карт» для контактной персонализации, а поставщикам услуг не подключаться ко всем операторам и производителям телефонов. Сотовым операторам, производителям телефонов и поставщикам услуг достаточно подключиться к TSM по стандартному протоколу и они одновременно интегрируются с множеством партнеров.
Удаленная персонализация и платформа TSM
Платформа TSM обеспечивает удаленное управление чипами Secure Element в телефонах пользователей через безопасный канал связи. По указанию поставщика услуги TSM записывает (или удаляет, например, в случае утери смартфона) персонализационные данные карты в Secure Element телефона, используя сам телефон исключительно как модем.
Ключи от Secure Element хранятся на узкоспециализированных серверах HSM (Hardware Security Module), являющихся неотъемлемой частью платформы TSM. Без участия последнего получить доступ к чипу невозможно — точно по такому принципу работает индустрия пластиковых карт, только ключи находятся в ведении банка или транспортной компании, выпустившей карту.
Какой именно картой оплачивать покупку, выбирает пользователь через приложение «Кошелек», которое отображает выпущенные и доступные для выпуска карты, а также принимает заявки на выпуск новых карт. Заявка отправляется к поставщику услуги, который вместо записи платежных данных на пластиковую карту, передает эти данные через TSM в Secure Element телефона.
Платформа TSM удаленно управляет чипами Secure Element в телефонах пользователей через безопасный канал связи, используя сам телефон в качестве модема. Ключи от Secure Element хранятся на специальных серверах HSM (Hardware Security Module), являющихся неотъемлемой частью TSM, и без участия последнего получить доступ к чипу невозможно.
На основании распоряжения поставщика услуги TSM записывает (или удаляет, например, в случае утери смартфона) данные карты в Secure Element, а также позволяет проводить удаленный аудит выпущенных карт или, например, просматривать актуальный баланс по картам оплаты проезда или картам лояльности для отображения на экране телефона.
Для какой именно выпущенной карты активировать режим оплаты выбирает пользователь, через пользовательское приложение «Кошелёк», которое отображает выпущенные и доступные для выпуска карты, а также принимает заявки на выпуск новых. Поставщик услуги, получая заявку на выпуск карты, передает эти данные Secure Element телефона через платформу TSM.
Оплата банковской картой в телефоне
На сегодняшний день выпущенной в «Кошельке» банковской картой можно оплачивать покупки в магазинах, принимающих карты MasterCard PayPass по всему миру, и доступ в интернет в телефоне для этого не требуется. Банковские терминалы в таких точках продаж обозначаются логотипом бесконтактной оплаты (овальный логотип с волнами вправо), который размещается именно в том месте, где находится антенна в считывателе, и прикладывать телефон (местом где в его корпусе расположена антенна) необходимо к этому логотипу, даже если он находится на экране терминала.
Местонахождение антенны различается в зависимости от модели телефона. Например, в смартфонах Philips Xenium W336 и Philips Xenium W5888 антенна находится чуть ниже центра задней панели, а вот в HTC One она расположена выше — за задней камерой, так как корпус телефона металлический, радио сигнал проходит через узкие пластиковые участки в форме буквы «Т».
На банковских терминалах, оборудованных бесконтактными считывателями, имеется 4 цветовых индикатора. Первый означает готовность к работе, второй — считывание, третий — считывание завершено и можно убирать карту, а четвертый — результат считывания.
При оплате банковской картой в телефоне, как и при оплате обычной пластиковой картой, вас могут попросить ввести PIN-код (который можно получить по звонку в банк) или поставить подпись на чеке. Для покупок на сумму менее 1000 рублей ни PIN-код, ни подпись не потребуются.
Приложение «Кошелёк»
Приложение «Кошелек» работает в операционной системе телефона, которая по определению не является безопасной, и, соответственно, «Кошелек» не несет в себе никаких функций, связанных с безопасностью. Основная роль приложения, кроме демонстрации выпущенных и доступных к выпуску карт, заключается в обеспечении канала связи между Secure Element и TSM, а также предоставлении пользователю интерактивных интерфейсов к приложениям (картам), загруженным в Secure Element.
В большинстве случаев, если приложение «Кошелек» использует встроенный в телефоны Secure Element, то зачастую нет смысла выкладывать его в Google.Play, так как партнерство с производителями телефонов обеспечивает важное преимущество: производитель предустанавливает пользовательское приложение в телефон вместе с прошивкой, его не нужно продвигать, не нужно скачивать или устанавливать — оно уже в телефоне — такое же родное, как «Калькулятор».
Приложение «Кошелёк» не является электронным кошельком или платежной системой, как скажем, многим известный Visa QIWI Wallet и аналоги. «Кошелёк» — это в первую очередь универсальный интерфейс к приложениям (картам) в Secure Element. Благодаря такому подходу, телефон становится «универсальной интерактивной пластиковой картой».
Основная роль приложения заключается в отображении выпущенных или доступных к выпуску карт и обеспечении канала связи между Secure Element и TSM. Также «Кошелёк» дает пользователю возможность интерактивно управлять картами, загруженными в Secure Element.
Приложение предустанавливается на совместимые телефоны на производстве или добавляется с обновлением программного обеспечения таких телефонов (на момент написания текста это HTC One, Philips W8555 и Philips Xenium W336, а в ближайшее время добавятся HTC One Dual SIM, HTC One Max, HTC One SV, HTC Desire 500 и HTC Desire 600). Другие модели и производители появятся позже.
Первая карта, которая доступна в «Кошельке» уже сегодня — предоплаченная банковская карта «ТКС Банка». «Предоплаченная» означает, что карта выпускается без заключения письменного договора с банком, не связана с вашими другими картами в банке, а также в соответствии с законодательством РФ имеет ограничения на одну операцию (не более 15 000 рублей) и общую сумму операций за месяц (не более 40 000 рублей). При выполнении заявки пользователя на выпуск, карта доставляется в телефон в среденем в течение 10 минут.
Банковская карта, загруженная в «Кошелёк», не является виртуальной, как бы нам не хотелось использовать этот термин для нематериальной карты. После персонализации и активации карта действитльно существует «физически» именно в телефоне и взаимодействует с терминалом на кассе в магазине также, как ее пластиковый прародитель, а банковский термин «виртуальная» используется для карт, предназначенных исключительно для платежей в интернете, и не подразумевает взаимодействия с физической инфраструктурой и множества прочих функций карточных продуктов.
Любая карта в любом телефоне
Для превращения телефона в банковскую карту TSM должен получить доступ к Secure Element либо от производителя этого телефона, либо от владельца SIM-карты (сотового оператора). Так как платежные карты в телефон не переносятся и не «привязываются» (иначе они будут считаться «дубликатами»), а выпускаются заново, то для выпуска в телефон банковской карты какого-либо банка этот банк должен подключиться к TSM.
Таким образом, любую карту в любой телефон выпустить пока не получится, но движение в этом направлении уже идет, и всем участникам рынка очевидно, что это закономерный эволюционный шаг. В этом заинтересованы и производители телефонов (новая функциональность, которая покруче лишнего мегапикселя в камере), и сотовые операторы (примерно по той же причине), и поставщики услуг (новая аудитория и канал продаж с интерактивным взаимодействием), и пользователи (уставшие от множества различных пластиковых карточек).
Сегодня в «Кошельке» можно выпустить банковскую карту «ТКС Банка», до конца года будет доступна также оплата проезда в транспорте: в качестве пилотной зоны стартуют города Вологда и Чебоксары. В следующем году доступных для выпуска карт станет значительно больше. Бесконтактных вам впечатлений!
Платежные карты в телефон не переносятся, не привязываются и не дублируются, а именно выпускаются. Для выпуска карты поставщик услуги должен подключиться к TSM, а TSM должен иметь доступ к Secure Element. Поэтому на сегодня пока еще невозможно выпустить любую карту в любой телефон, но движение идет именно в этом направлении.
Заинтересованность наблюдается у всех участников процесса: и производители телефонов, которым нужна новая интересная функциональность, и сотовые операторы, и поставщики услуг, которым нужна новая аудитория, и, главное, пользователи, уставшие от тяжести пластиковых карт в бумажнике. Выпускать карты в телефон скоро станет таким же привычным делом, как делать фотографии или браузить интернет.
Автор текста: Константин Савченко
Послесловие
Многие процессы (как технологические, так и бизнес), описанные в данном посте, сильно упрощены для облегчения понимания всей картины. Возможно, в некотором смысле данный текст даже больше подойдет журналу «Крестьянка», чем Хабру, однако такого вводного материала не хватало бы для дальнейших публикаций, касающихся платежных карт в телефоне. Основываясь на ваших вопросах и комментариях будем постепенно раскрывать отдельные части этой большой и, надеемся, интересной темы.