예전에는 카드에 데이터를 저장하기 위해 MSR(Magnetic Stripe Reading)방식만 사용 되었습니다.
아시는대로 카드 뒷면에 마크네틱 까만띠가 있는 카드입니다.
하지만 단순히 수byte 데이터를 읽고 쓰기만 할 수 있기 때문에 카드 복제등이 쉬웠습니다.
카드에 저장메모리와 데이터를 암호화 할 수 있는 cpu가 내장된 카드가 나오죠.
이런 카드를 스마트(smart) 카드라 합니다.
스마트카드는 통신방식에 따라 두가지로 나눌 수 있습니다.
바로 접촉식(contact type)과 비접촉식(contactless type) 입니다.
카드에 보면 손톱만 하게 금박이 붙어 있는 카드가 접촉식 카드이며, 금박부분은 통신을 위한 접촉핀 입니다. 통신을 위한 clock, data, 전원등으로 구성되어 있습니다.
반면 비접촉식 카드는 아무것도 보이지 않습니다. 무선으로 통신을 하기 때문이죠.
비접촉식 카드는 카드 내부에 둥글게 안테나가 감겨져 있습니다.
위그림은 비접촉식 카드인 Mifare® Card입니다.
이두가지 방식을 모두 가지고 있는 카드도 있습니다. 콤비(Combi)카드와 하이브리드(Hybrid)카드 입니다.
콤비카드는 접촉식과 비접촉식을 담당하는 cpu가 따로 있는 카드입니다.
하이브리드카드는 하나의 cpu에서 접촉식과 비접촉식을 모두 담당하는 카드입니다.
그리고 기존 MSR방식과 호환성을 가지기 위해 스마트카드도 카드 뒷쪽에 자기띠(Magnetic Stripe)를 가지고 있는 카드가 많습니다.
비접촉식(contactless) 카드는 우리 일상에서 많이 사용고 있습니다.
예를 들면, 지하철/버스등에 사용하는 교통카드, T-Money카드, 멤버쉽카드, 신용카드등 이 있습니다.
비접촉식 카드는 말그대로 접촉을 하지 않고 데이터를 주고 받기 때문에 RF통신을 합니다.
카드에 배터리가 없음에도 카드에 내장된 메모리와 cpu가 동작을 합니다.
원리자체는 간단합니다. 유도전류를 얻기 위한 코일의 1차측 2차측 이라고 생각하시면 됩니다.
카드리더의 안테나가 1차측 이고, 카드의 안테나가 2차측이 되는 것 입니다. 카드리더 안테나 에서 13.56MHz의 교류가 흐르고 카드를 가까이 대면 유도기전력에 의해 2차측 카드 안테나에 유도전류가 발생하는 것입니다. 이것을 정류하여 카드의 메모리와 cpu가 power on이 되는 것입니다.
데이터 통신은 13.56MHz에 변/복조 한 데이타를 실어 보내는 형태로 이루어 집니다.
비접촉식 스마트 카드에 대한 규약을 정의 해놓은 것이 ISO/IEC14443 입니다.
ISO14443은 Type A프로토콜과 Type B프로토콜 두가지에 대해 정의 되어 있습니다.
Type A는 ASK100% 변조 방식이고, Type B는 ASK10%변조 방식입니다.
Type A와 Type B는 통신 상위 layer 의 송수신 데이타 포맷도 틀립니다.
Type A 카드의 프로토콜을 보면
카드power on -> Request -> Select -> 카드 데이타 송수신 프로토콜
위와 같은 순서로 카드 처리를 합니다.
Mifare®라는 프로토콜은 아래와 같습니다.
카드power on -> Request -> Select -> Mifare Authentication -> 카드 데이타 read/wirte
즉 카드 Select과정까지는 Type A와 동일 합니다. 하지만 Mifare®만의 암호화 방식을 이용하여 카드 데이타를 블럭단위로 read/wirte 할 수 있습니다.
이 Mifare®는 Phillips에서 만든 프로토콜이며, 교통카드 등 현재 여러 카드에 사용되고 있습니다.