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  • Os bilhetes avulsos de papel do Métro de Montréal, ao contrário do que parecem, funcionam como tags NFC, comunicando-se com as catracas por meio de um chip MIFARE Ultralight EV1 interno e uma antena de folha metálica
  • O campo magnético criado pelo leitor da catraca fornece energia ao bilhete e troca dados com ele, de modo que a validação do tíquete termina em 35 ms, mais rápido que um piscar de olhos
  • Esse chip é uma estrutura de baixo custo que oferece 48 bytes ou 108 bytes de EEPROM de usuário; não tem criptografia, mas possui UID de 7 bytes, assinatura do UID, bloqueio de memória e um contador unidirecional de 24 bits
  • Internamente, ele é composto por interface RF, EEPROM, bomba de carga e lógica digital baseada em células padrão, sendo estimado em cerca de processo de 180 nm e aproximadamente 8.000 portas e 45.000 transistores
  • Graças à venda em wafer e ao die ultrapequeno, o preço do chip cai para cerca de 9 centavos por unidade, permitindo seu uso em bilhetes descartáveis mesmo somando a folha de antena e os custos de impressão

A estrutura NFC dentro do bilhete de papel

  • O bilhete de papel do Métro de Montréal funciona como uma tag NFC que libera a passagem ao ser encostada na catraca
  • O desenho dourado no lado direito da superfície parece os contatos de um chip EMV de cartão de crédito, mas na verdade não é um contato funcional, e sim um desenho falso impresso com tinta
  • O circuito real fica em uma fina folha plástica no interior do papel
    • Uma camada de folha metálica forma a antena em espiral
    • Um pequeno chip NFC, que parece um pontinho preto, é ligado aos dois lados da fiação da antena
    • A faixa metálica diagonal no canto superior esquerdo funciona como uma ponte que completa o circuito da antena em espiral em uma folha bidimensional
  • O chip mede 570µm × 485µm, cerca do tamanho de um grão de sal, e sua espessura é de 75µm ou 120µm, de modo que não pode ser percebido ao toque dentro do bilhete

Como a validação acontece em 35 ms sem bateria

  • NFC é um método em que leitor e tag trocam dados a curta distância por meio de um campo magnético
  • O campo magnético gerado pelo leitor da catraca alimenta a tag e, ao mesmo tempo, envia dados para ela
  • Tanto o leitor quanto a tag têm antenas em forma de bobina e, quando são colocados próximos, trocam sinais por acoplamento indutivo, como enrolamentos de um transformador
  • Ao encostar o bilhete na catraca, a comunicação NFC termina em 35 ms, mais rápido que um piscar de olhos
  • Se a tag fornecer dados válidos de bilhete, a entrada no metrô é liberada

Recursos e segurança do MIFARE Ultralight EV1

  • O chip presente no bilhete é o MIFARE Ultralight EV1 da NXP, um chip barato para aplicações de bilhetes descartáveis
  • Sua função básica é fornecer blocos de dados ao leitor
    • Os dados são armazenados em uma pequena EEPROM
    • Uma versão oferece 48 bytes de memória de usuário
    • Outra versão oferece 108 bytes de memória de usuário
  • O chip Ultralight não tem o suporte a criptografia presente em chips mais avançados
    • O nível de segurança não é muito diferente do de ingressos de shows com QR code ou código de barras impressos
    • A responsabilidade por impedir o uso duplicado do mesmo bilhete e validar os dados recai sobre o leitor e o sistema de backend
  • Ele também oferece recursos melhores que os de um bilhete impresso
    • Recebe um UID de 7 bytes único durante a fabricação
    • O UID é assinado para impedir a criação de UIDs falsos
    • A assinatura do UID é gerada com um algoritmo ECC, mas o chip em si não executa operações criptográficas; ele apenas fornece os bytes de assinatura gravados na fabricação
    • Há suporte para acesso à memória protegido por senha e bloqueio de páginas de memória
    • A senha é transmitida sem criptografia, então a segurança é fraca
  • Três contadores unidirecionais de 24 bits podem ser usados para funções como limitar o número de utilizações
    • Os contadores só podem ser incrementados, não reduzidos
    • Eles contam com recurso anti-tearing para evitar atualizações parciais mesmo se o cartão for removido durante a gravação

O processo de extrair e fotografar o chip

  • Para fotografar o chip, é preciso retirar do bilhete de papel a folha plástica com a antena e então deixar apenas o die de silício
  • O processo ocorre em várias etapas
    • O bilhete é deixado na água para amolecer o papel, que depois é raspado para revelar o núcleo plástico
    • Um pequeno pedaço de plástico contendo o chip é cortado e colocado em ácido sulfúrico fervente por cerca de 30 segundos para remover o plástico e o adesivo
    • A camada de proteção superficial, a passivação, é uma camada de 1,1µm de nitreto de silício e PSG, removida com ácido fosfórico fervente
    • Tratamentos repetidos com Armour Etch e ácido clorídrico removem o óxido e a camada metálica
  • Depois de remover a camada metálica e o polissilício, a estrutura de silício fica visível
    • As regiões de silício dopado indicam os transistores
    • Os retângulos brancos são capacitores
    • Os capacitores são usados para ajustar a frequência de ressonância com a antena, filtrar a alimentação e elevar a tensão com a bomba de carga
  • Como o chip é extremamente pequeno, há grande risco de perdê-lo durante o processo
    • Ele pode voar com um toque ou até com um sopro
    • Pode escapar da pinça e desaparecer
    • Ao transferi-lo entre as etapas de tratamento e as lâminas do microscópio, a forma mais segura foi colocá-lo em uma gota d’água e movê-lo com uma pipeta

Blocos internos: RF, lógica digital e EEPROM

  • No lado esquerdo do chip fica a interface RF, ligada à antena
    • Ela converte sinais de alta frequência em dados digitais
    • Também extrai energia do sinal da antena para alimentar o chip
  • A maior parte do chip é ocupada pela lógica digital, que processa 18 comandos que podem ser recebidos do leitor
    • Os comandos Wake-up e Halt controlam o estado do chip
    • Os comandos Read e Write acessam o armazenamento EEPROM
    • Os comandos Read_Cnt e Incr_Cnt acessam os contadores
  • Quando vários cartões são apresentados ao leitor ao mesmo tempo, o recurso de anticollision permite a leitura sem conflitos
    • Se uma colisão for detectada, o leitor seleciona os cartões um a um com base no número de identificação usando o algoritmo padrão de NFC
    • Esse algoritmo usa 4 comandos do chip
  • A EEPROM mantém os dados mesmo sem alimentação
    • A retenção de dados foi projetada para 10 anos
    • A gravação na EEPROM exige tensão mais alta que o restante do chip
    • O circuito de interface da EEPROM gera os sinais necessários
  • Os principais blocos visíveis no die são os seguintes
    • A matriz de células de armazenamento EEPROM na parte superior
    • A bomba de carga à direita da EEPROM
    • A interface EEPROM entre a EEPROM e a lógica digital
    • Os quatro bond pads são os pontos de conexão da antena e, se desejado, podem suportar duas antenas em paralelo
  • A identificação de algumas partes do circuito analógico não é conclusiva
    • A grande estrutura oval pode ser um transistor RF que altera a carga para devolver dados ao leitor
    • Ou pode ser um diodo Zener que regula a tensão do chip
    • A estrutura inferior pode ser um diodo RF que retifica o sinal da antena para gerar a alimentação do chip

Modulação de carga: como a tag devolve dados

  • Em vez de ligar um transmissor, a tag devolve dados ao leitor por modulação de carga (load modulation)
  • Ao mudar a carga entre os terminais da antena, a energia absorvida pelo leitor muda levemente
    • O leitor detecta essa diferença pela variação de tensão em sua própria antena transmissora
    • O sinal de modulação de carga é 80 dB mais fraco que o sinal transmitido, mas o leitor ainda consegue detectá-lo e extrair os bits de dados
  • A frequência de operação é dividida em etapas
    • O leitor transmite em uma portadora de 13,56MHz
    • A tag liga e desliga a carga em 848kHz, que corresponde a 1/16 da portadora
    • A transmissão de bits ocorre a 106kbit/s, que corresponde a 1/8 da frequência de modulação
  • A carga de uma tag NFC pode ser um resistor ou um capacitor
    • Um resistor absorve diretamente o sinal
    • Um capacitor altera a frequência de ressonância da antena para ajustar a quantidade de sinal transferida à tag
    • Como há muitos capacitores no die e não aparecem resistores grandes, estima-se que esse chip use capacitores como carga

Processo de fabricação e lógica de células padrão

  • Com base nas regiões de silício dopado e na largura das portas dos transistores MOS nas imagens ampliadas do die, o tamanho de feature do chip é estimado em cerca de 180 nm
  • O processo de 180 nm foi amplamente usado no fim dos anos 1990 e já era antigo em comparação com o então avançado processo de 22 nm quando o MIFARE Ultralight EV1 foi lançado, em outubro de 2012
  • Um processo mais antigo combina com as características e a estrutura de custo desse chip
    • Uma parte considerável da área do chip é ocupada pelo circuito analógico e pelos quatro bond pads, então reduzir a lógica digital não diminuiria muito a área total
    • Um chip menor seria impraticamente difícil de fixar à antena
    • Como é um chip voltado ao mercado descartável e de baixo custo, ele precisa ser fabricado o mais barato possível
    • Processos mais modernos podem aumentar o número de chips por wafer, mas também elevam o custo de fabricação do wafer
  • O circuito digital é implementado com lógica de células padrão
    • O projeto começa a partir de uma biblioteca de células padrão, como portas NAND e flip-flops
    • As células têm altura fixa e são dispostas em linhas
    • A fiação metálica acima das células forma o circuito desejado
    • A densidade e a eficiência são menores que em um layout totalmente customizado, mas o projeto é mais rápido e barato
  • O chip usa lógica CMOS
    • Cada porta lógica é composta por transistores NMOS e PMOS
    • Para simplificar a fabricação, NMOS e PMOS são colocados em linhas separadas
    • Os transistores PMOS são maiores e podem ser distinguidos nas imagens
  • A área lógica é estimada em cerca de 8.000 portas e aproximadamente 45.000 transistores
    • Essa escala mal seria suficiente para acomodar um microcontrolador simples como um 8051
    • Se houvesse um microcontrolador, também seria necessário espaço para armazenar o software
    • Como o protocolo é simples e o número de transistores é pequeno, é mais provável que a implementação seja em hardware baseado em máquina de estados e contadores, e não em microcontrolador

EEPROM e circuito elevador de tensão

  • Os dados do chip são armazenados em EEPROM, semelhante à memória flash
  • Dependendo do número da peça, ele oferece 640 bits ou 1312 bits de EEPROM
    • As duas versões parecem usar a mesma implementação de EEPROM, com a versão mais barata limitando a capacidade disponível
  • A EEPROM nas fotos do die parece uma grade 64×64, o que a faria parecer um armazenamento de 4K bits
  • A razão de ela parecer maior que a capacidade declarada não é conclusiva
    • Pode ter havido erro na contagem da capacidade por causa da estrutura das células
    • Dados que não fazem parte do mapa de memória EEPROM, como o contador unidirecional e a assinatura do UID, podem estar armazenados ali
    • Se o chip tiver um microcontrolador, espaço adicional de EEPROM poderia ser usado para armazenar código
  • A EEPROM precisa de uma tensão relativamente alta, de 10 a 20 V, para armazenar bits
    • Essa tensão é gerada por um circuito de bomba de carga que comuta capacitores em alta frequência
    • O circuito com vários capacitores grandes à direita da EEPROM é estimado como a bomba de carga

A estrutura de custo que torna possível o bilhete descartável

  • O motivo de um chip NFC poder ser usado em um bilhete descartável é que ele pode ser fabricado a um custo extremamente baixo
  • Para reduzir o preço, o chip não é vendido como componente encapsulado, mas sim em wafer, sendo depois montado no bilhete
  • Na Digikey, é possível comprar um wafer de silício de 8 polegadas por 9.000 dólares
    • Um único wafer fornece 100.587 chips
    • O preço unitário fica em cerca de 9 centavos
    • Segundo o datasheet, o número potencial de dies bons por wafer é 103.682
    • O rendimento real é de 97%, e o wafer vem com um arquivo que informa quais dies são bons
  • Na fabricação comum de chips, dies defeituosos são marcados com um ponto de tinta, mas neste caso cada die é menor que um ponto de tinta, então esse método não serve
  • Se for necessário um número maior de chips, é possível comprar um wafer de 12 polegadas por 19.000 dólares
    • Um wafer de 12 polegadas fornece 215.712 chips
  • O fabricante do bilhete monta cada chip na folha de antena e depois imprime o bilhete
    • Esse processo adiciona mais alguns centavos, mas ainda assim resulta em um bilhete barato que pode ser usado uma vez e descartado

A diferença entre os cartões Occasional e Opus

  • O objeto analisado é o cartão Occasional de Montreal, L’Occasionnelle
    • Pode ser usado para uma única viagem ou por até 3 dias
    • Não é recarregável e é descartado após o uso
  • Para uso de longo prazo, é utilizado o cartão Opus
    • É um cartão de plástico, não de papel
    • Pode ser usado por mais tempo
    • Implementa o padrão Calypso e oferece segurança mais alta
  • O Calypso usa criptografia como AES, DES e ECC, além de oferecer armazenamento EEPROM maior
  • O tipo e o fabricante do chip dentro do cartão Opus não foram analisados

1 comentários

 
GN⁺ 2024-06-24
Comentários do Hacker News
  • Na prática, é bem parecido. A camada física de comunicação é diferente, mas as camadas superiores do protocolo são quase idênticas
    Smart cards com contato seguem a ISO 7816, e cartões MIFARE sem contato são ISO 14443 Type A, com protocolo seguindo a ISO 7816-4
    Não é surpreendente se você considerar que o ecossistema de smart cards com contato queria oferecer suporte também a cartões sem contato com mudanças mínimas no software do host, nos leitores e na lógica interna do cartão. Também é comum que o mesmo dispositivo ofereça suporte tanto a contato quanto a sem contato, como cartões de crédito, cartões bancários e dispositivos FIDO
    É parecido com a relação entre WiFi e Ethernet cabeada. A camada física é muito diferente, mas logicamente são compatíveis e o mesmo software dá suporte aos dois

    • Tenho certo orgulho de ter feito parte, por volta de 1997, da equipe que criou o primeiro site de internet banking de um banco do meu país
      Na época, era possível pagar contas em papel amplamente usadas, e a primeira UI era uma tabela HTML comum, com rótulos e campos de entrada. Fizemos um protótipo em que a imagem da conta em papel era usada como fundo e os campos de entrada eram colocados nas posições onde os números reais apareciam
      O usuário podia deixar ao lado a conta em papel recebida pelo correio e digitar os números criando na tela uma cópia correspondente 1:1 do papel. Todo mundo entendia facilmente qual número colocar em qual lugar
      A reação foi imediata, então todos os formulários passaram a seguir esse princípio, todos os apps de bancos o implementaram, e ele ainda é usado hoje
    • No entanto, só a ISO 14443-4 usa o mesmo protocolo da ISO 7816. Em outras palavras, a ISO 14443-4 é uma representação das camadas superiores da ISO 7816 sobre uma interface física diferente
      O MIFARE Ultralight, na prática, não implementa 14443-4/7816/APDUs no estilo smart card. O IC tem desempenho muito menor, por isso é bem mais simples
      O que confunde ainda mais é que alguns ICs MIFARE de fato implementam a ISO 14443-4. Por exemplo, cartões MIFARE DESFire de função fixa ou ICs de smart card programáveis como o SmartMX fazem isso, mas nem todos fazem
    • Como analogia, está mais para uma antena WiFi que parece um cabo Cat 5 de 6 polegadas e tem um RJ-45 desenhado na ponta
  • Códigos QR parecem melhores como mídia de bilhete
    Este cartão tem cerca de 100 bytes, enquanto um código QR pode conter 2 KB ou mais
    Isto é impresso com tinta sobre um substrato plástico barato; um código QR é só tinta. Se quiser, dá para usar processos de impressão ainda mais baratos
    Este método exige depender de um fornecedor específico de tecnologia de bilhetes por décadas. Códigos QR podem ser exibidos em uma tela ou impressos em papel, e você pode trocar livremente os fornecedores de todos os componentes, de apps móveis a tipos de papel, impressoras físicas e leitores. Em uma área como bilhetagem de transporte público, operada em escala de décadas, essa flexibilidade não deve ser subestimada
    Para emissão de bilhetes substitutos, este método exige retirar um objeto físico, enquanto códigos QR podem ser enviados por e-mail, WhatsApp, screenshot ou foto, e também é possível trocar um QR code em papel, se quiser
    Este leitor RFID é barato e durável. Leitores ópticos para QR code também podem ser quase tão baratos e robustos, mas não são exatamente iguais; nesse único item, o RFID vence por pouco

    • Trabalho com bilhetagem de transporte público há 30 anos e também participei do Octopus de Hong Kong, o primeiro sistema fora do Japão
      Os problemas dos códigos QR são quatro: os impressos podem ser copiados, QR codes dinâmicos também podem virar screenshot, por definição são somente leitura, e os leitores são lentos e exigem que o usuário alinhe bem a orientação
      NFC permite leitura/escrita, tem alcance de cerca de 10 cm, e cartões maiores podem armazenar até 4 KB de dados. Ultralight pode substituir bilhetes unitários e também pode ser reutilizado, como bilhetes magnéticos recolhidos na saída
    • As principais desvantagens que tornam QR codes geralmente inadequados para esse uso já foram bastante mencionadas. Eles não têm estado, são fáceis demais de copiar, sujam facilmente com uso repetido, são lentos por limitações ópticas e, para funcionar quando o leitor estiver offline, exigiriam um livro-razão central com 100% de disponibilidade
      Décadas de pesquisa e desenvolvimento foram dedicadas a fazer sistemas desse tipo funcionarem bem em larga escala nas estações de trem mais movimentadas do mundo, e códigos QR não atenderam aos requisitos. Um recorte da P&D inicial pode ser visto em https://www.jreast.co.jp/e/development/tech/pdf_6/tec-06-40-..., que trata dos requisitos técnicos que sistemas assim precisam satisfazer
    • O problema dos códigos QR é que eles são somente leitura
      Não sei sobre Montreal, mas o transporte público de Moscow também usa bilhetes de papel parecidos, também MIFARE Ultralight, que podem ser comprados para várias viagens. Quando você usa o bilhete, a catraca ou o validador incrementa um contador unidirecional para que o próximo dispositivo saiba quantas viagens restam
      Com QR code, isso é impossível a menos que os leitores ou os dispositivos dos usuários mantenham conexão contínua com a internet a um servidor central para rastrear o estado de todos os bilhetes, o que é impraticável
    • Uma vantagem do RFID é que é possível modificar o bilhete durante o uso. Na verdade, foi por isso que Montreal escolheu esta solução
      A validação do bilhete não usa conexão com a internet; o próprio bilhete é atualizado para o estado usado
      Eu gostaria de dizer que é um método muito mais resiliente, mas já vi ônibus demais que não conseguem cobrar a tarifa, então não tenho certeza se isso é realmente verdade
    • Duas grandes vantagens dos códigos QR são que eles são mais baratos de produzir e muito fáceis de exibir na tela de um smartphone
      Em todos os outros aspectos, ICs sem contato são mais poderosos. Podem ser regravados, permitindo bilhetes reutilizáveis; podem oferecer autenticação challenge-response, possibilitando uso offline seguro; e, como resultado, as transações nos portões ficam mais rápidas. Na prática, a leitura também parece muito menos exigente
  • Interessante. Usei esse tipo de bilhete pela primeira vez recentemente na Europa e, como não imaginei que pudesse haver um chip NFC dentro, fiquei meio perdido sem saber como escanear
    Por outro lado, minha esposa, que não é nada técnica, simplesmente presumiu que era para encostar e entendeu de forma intuitiva na hora

    • Passei por algo parecido com a minha esposa. Eu sou da área técnica, mas sou péssimo para lidar com ferramentas e coisas do tipo, e com bilhetes é a mesma coisa
      Se ninguém me mostrar como usar, provavelmente vou tentar descobrir algum lugar para inserir. Minha esposa não tem nenhuma dificuldade com essas coisas e pequenos utensílios
      Com a IKEA é igual: sempre dependo do manual e sigo tudo à risca; se faltar um único passo nas instruções, fico extremamente frustrado
    • O cartão não tem aquele símbolo de NFC com três arcos, parecido com o ícone de Wi‑Fi? O desenho impresso imitando uma inserção de chip acaba confundindo ainda mais
    • Engraçado. Tudo ao meu redor que funciona por aproximação é de plástico, então acho que eu teria ficado igualmente confuso. Fico curioso para saber como sua esposa pensou nisso
    • Fiquei curioso para saber onde você mora. Chicago usa esses bilhetes de papel sem contato desde 2013
  • Descobri recentemente que, por cerca de 100 dólares, uma gráfica faz cartões NFC personalizados. Não é preciso ser uma grande agência de transporte com um contrato de longo prazo para milhões de unidades, nem desenvolver um app NFC JavaCard personalizado
    Usei isso para transformar o cartão de fidelidade por QR code do bar de um amigo em uma versão com cartão NFC; quando fica na carteira, parece muito mais bacana do que aqueles cartões de carimbo de papel molenga de outros bares

    • Também dá para comprar cartões em branco. Eu tinha alguns na época da faculdade. Também dá para conseguir uma impressora de cartões; não consigo achar o preço exato agora, mas não era absurdamente cara
      Em teoria, dá para cuidar de tudo em um só lugar, da codificação do cartão à impressão, incluindo informações personalizadas
  • Dá para usar em automações por toque em locais específicos em casa ou ao redor do carro. Ao tocar em uma tag NFC, o celular pode executar um atalho personalizado para ações locais ou um script SSH para um Linux SBC/micro PC. O tempo de resposta é de cerca de 1 segundo, e até o iPhone SE2 tem leitor NFC
    Para pessoas com deficiência visual, também dá para colar tags NFC em objetos e fazer o celular ler uma descrição em áudio quando for encostado no objeto

    • Isso me lembra um pouco o Nabaztag. Ou talvez seja quase o contrário. Eles também conseguiam ler algo parecido com NFC e executar ações
  • Perguntas sobre chips NFC podem ser feitas diretamente ao autor :-)

    • Ótimo texto. Fico curioso sobre a economia desse método em comparação com outras soluções descartáveis
      Bilhetes antigos de tarja magnética ou sistemas de leitura óptica/código de barras são muito mais baratos de fabricar?
      Imagino que a tarja magnética tenha uma taxa maior de falha de leitura nas catracas e cause problemas, e tanto a tarja magnética quanto a leitura óptica exigem inserir o bilhete na máquina, aumentando a complexidade e o número de peças móveis
    • Fico curioso sobre como o ID único é programado em cada chip
      Os chips no wafer devem sair inicialmente todos iguais, então queria saber em que ponto do processo eles são selecionados individualmente e recebem sua identidade única. Gostaria de saber se isso é feito por contato elétrico direto antes de serem separados, ou por algum link de curta distância
    • Fico curioso sobre como conseguem fazer o chip tão inacreditavelmente fino
      Eles não devem usar um wafer de 75 µm/120 µm durante todo o processo de produção; isso é literalmente a espessura de um fio de cabelo humano. Será que um wafer de 200/300 mm consegue se sustentar sozinho nessa espessura e ainda suportar todo o estresse do processo de produção?
    • Fico curioso sobre o quão difícil é clonar um chip MIFARE Ultralight EV1. Foi dito que o UID é assinado, mas dá simplesmente para copiar essa assinatura? Basta comprar algum chip mágico do mesmo projeto que permita gravar o UID/serial?
      Fico curioso sobre qual é o mecanismo real que impede a clonagem em DESFire e em outros chips NFC seguros
    • Fico curioso sobre onde isso se encaixa no ecossistema NFC mais amplo
      Que tecnologias grandes sistemas de metrô como Omny, Clipper e Smartrip usam; como a Apple e o Google implementam alguns protocolos NFC nos dispositivos de forma mais programável e como isso funciona; e se isso tem relação com o protocolo usado em cartões de crédito
      Também fico curioso sobre a relação com o Felica, amplamente usado no Japão. Houve notícias de que uma fábrica que produzia esses chips pegou fogo, causando escassez, e isso abriu uma brecha para a Apple entrar no mercado com o NFC do iPhone
  • No trecho que diz que “o chip Ultralight tem algumas funcionalidades a mais do que um bilhete impresso. Na fabricação, ele recebe um código identificador exclusivo de 7 bytes (UID), e o UID é assinado para impedir a criação de UIDs falsos”, o problema é que eles também podem ser clonados com muita facilidade. Dá até para fazer com um Flipper Zero comum
    Se quiser segurança de verdade, é preciso usar um esquema de challenge-response. Ou seja, cada cartão recebe de fábrica um par exclusivo de chaves privada/pública, e a chave pública é assinada pela fábrica. Para verificar a autenticidade, o terminal fornece um nonce aleatório, o cartão assina com a chave privada, e o terminal verifica com a chave pública da fábrica
    A parte sobre “deixar o chip cair e ter que distinguir entre a poeira sob o microscópio e o chip” é realmente impressionante. Não faço ideia de como uma máquina fabrica algo que até um humano tem dificuldade de manusear, nem como consegue orientá-lo de forma consistente para que o processo de bonding funcione

    • Para segurança real, challenge-response não é necessariamente obrigatório. Outra opção é armazenar os UIDs usados em um banco de dados
      Se for um bilhete de uso único, basta verificar a assinatura do UID, marcá-lo como usado na primeira utilização e recusar todas as utilizações posteriores
      Se você clonar o cartão, ele vai funcionar uma vez. Ou seja, alguém com o equipamento adequado poderia passar por perto, roubar o bilhete e usá-lo antes do dono legítimo. Só com um Flipper Zero, o alcance é curto demais para isso, mas é possível. Para um bilhete único de metrô, não acho que seja algo muito preocupante
      Para aumentar a segurança de bilhetes com múltiplas viagens, dá para usar um código rotativo. Cada vez que o bilhete é escaneado e o UID é verificado, algum código é lido da memória NFC e precisa bater com a sequência; então o próximo código é escrito de volta na memória para ser apresentado da próxima vez. Assim, a cópia fica invalidada. Dá para roubar o bilhete, mas, sem quebrar a criptografia do lado do servidor, não dá para derrotar o sistema
      Para bilhetes mais valiosos, como passes mensais de deslocamento, dá para usar challenge-response
    • Se o sistema de verificação usar o recurso de senha do MIFARE Ultralight, ele não é clonado com tanta facilidade. Para bilhetes descartáveis que são invalidados imediatamente assim que lidos, isso pode ser suficiente, e o peso do lado do CI é bem menor
    • Considerando o tempo e o equipamento envolvidos, não vale nem um pouco a pena. Mesmo que você tivesse tudo isso, se fosse pego provavelmente tentariam puni-lo com rigor para servir de exemplo
      Uso não autorizado de computador, fraude ou qualquer outra coisa poderiam ser aplicados. Não há motivo para fazer isso para economizar 4 dólares em um bilhete, em estações cheias de câmeras
    • No fim, o que você consegue clonar é apenas o ID do bilhete que você mesmo vai usar. Você pode comprar um bilhete e cloná-lo, mas o que ganha com isso? No momento em que usar um dos dois pela primeira vez, ele ainda será verificado no backend
      O risco real é alguém clonar um bilhete comprado por outra pessoa antes de ele ser usado; isso é uma falha de segurança, mas provavelmente um problema muito pequeno no uso real
      Para passes diários, pode haver um pequeno problema. Alguém poderia comprar um passe diário e vender cópias por um preço menor. Ainda assim, é provável que não seja um problema grande o bastante para justificar o uso de chips mais caros
    • Se usar challenge-response, agora é preciso aceitar que você fica vulnerável a ataques de negação de serviço. Isso inclui interrupções de serviço causadas por falhas de infraestrutura externa, como acidentes com escavadeiras
      O processo de bonding também não é tão consistente assim. A taxa de falha é de 3%, e, a cada pedido, é preciso aceitar um “mapa de chips defeituosos” exclusivo
  • É surpreendente que fabricar milhões de bilhetes com chip dentro pareça exagerado demais do ponto de vista de resíduos
    Pelo que entendi, eles são descartáveis
    O metrô de Nova Délhi, na Índia, antigamente usava tokens de plástico com esse tipo de chip, mas, ao fim da viagem, era preciso devolver o chip para sair da estação
    Hoje eles usam um sistema de QR impresso e até eliminaram o papel. Você compra o bilhete pelo app móvel, paga por pagamento instantâneo via UPI e então mostra o código QR do celular ao scanner para seguir viagem
    Quem tem passe mensal recebe um cartão baseado em chip RFID

    • O fato de custar só alguns centavos por unidade já reflete que há muito pouco desperdício. Se resíduos preocupam você, é melhor focar em algo mais significativo, como cancelar um voo
      O cartão Opus de plástico também pode ser mais desperdiçador em termos de massa de plástico e chip se não for usado vezes suficientes. Por exemplo, bilhetes de uso único muitas vezes são para turistas; nesse caso, um cartão Opus com chip completo seria desperdício de verdade
    • Acho os tokens de plástico bem inteligentes. Mas, para bilhetes móveis em catracas de transporte público, códigos QR não são uma boa escolha
      Muitas vezes as pessoas demoram para colocar o código na orientação correta e aumentar o brilho o bastante para que ele seja escaneado. Não é algo que você queira enfrentar quando precisa pegar um trem
    • Vale a pena ler a nota de rodapé 2. Existe o Opus card recarregável: https://en.wikipedia.org/wiki/Opus_card
      Não encontrei dados sobre a proporção de uso entre bilhetes avulsos e cartões Opus, mas espero que não seja um volume enorme. Imagino que a maioria das pessoas que usa transporte público regularmente não use bilhetes descartáveis
    • O chip é um pouco menor que um grão de sal. Nesse nível, não parece o tipo mais absurdo de resíduo
  • O MIFARE foi usado no Oyster card de Londres por 20 anos, e em Hong Kong é usado há ainda mais tempo. Claro, não a versão Ultralight.
    Só que o Oyster está sendo descontinuado para a maioria dos usos. Se não for passe de temporada, o pagamento por aproximação, especialmente pelo celular, é muito mais conveniente e gera muito menos desperdício.

    • Acho que várias formas de MIFARE são praticamente o padrão de fato para bilhetes NFC de metrô no mundo todo.
      São Petersburgo usa MIFARE Classic e tokens, e Moscou usa MIFARE Classic no cartão recarregável Troika e MIFARE Ultralight nos descartáveis. O cartão “nol” de Dubai é MIFARE DESFire, o “tap” de Los Angeles é MIFARE Classic, e o Oyster de Londres é MIFARE DESFire EV1. Na prática, revirei a pilha de cartões de transporte que tenho e escaneei os que eu não tinha certeza.
      O único que vi que não era MIFARE e também não era lido pelo Android, mas era lido pelo Flipper Zero, foi o bilhete de papel de Bruxelas. Claro que também há bilhetes que não são NFC. São os que usam tarja magnética, como os bilhetinhos fofos de Paris ou o MetroCard de NYC.
    • O Octopus card de Hong Kong, até onde sei, usa Felica.
      Conceitualmente, é muito parecido com MIFARE. É um CI de função fixa que implementa uma carteira de valor armazenado totalmente offline, mas usa uma pilha diferente da ISO 14443 A em praticamente todas as camadas. Chegou-se a planejar a possibilidade de virar ISO 14443 C, mas no fim isso não aconteceu.
    • Há uma latência perceptível entre cartões por aproximação e o Oyster. Entre as pessoas que conheço, há quem prefira o Oyster porque a catraca abre mais rápido, mesmo tendo que continuar recarregando.
      Espero que um dia não seja mais necessário escolher um desses trade-offs.
    • Estou esperando o dia em que será possível vincular um National Railcard a um cartão bancário por aproximação.
    • Pelo que sei, Montreal também tem planos para bilhetes por aproximação via smartphone. Começaram a falar disso há alguns anos, e fico me perguntando por que ainda não implementaram.
  • Nossa. Da última vez que fui pegar o metrô em Montreal, a fila para comprar esse tipo de bilhete estava tão longa que simplesmente desisti.
    Não havia como pagar diretamente para entrar no metrô; era obrigatório comprar um desses bilhetes. Em Toronto, dá para entrar no metrô encostando o cartão de crédito.
    Além disso, dá para ver esses cartões de Montreal jogados por toda parte nas ruas. Esse sistema de cartões de Montreal parece uma bagunça completa.

    • Mas, com esse modelo, empresas de transporte ridículas como as de Londres conseguem depois fazer cobranças retroativas no cartão de crédito.