RU183728U1 - CRYPOGRAPHIC METER READER - Google Patents

CRYPOGRAPHIC METER READER Download PDF

Info

Publication number
RU183728U1
RU183728U1 RU2018122710U RU2018122710U RU183728U1 RU 183728 U1 RU183728 U1 RU 183728U1 RU 2018122710 U RU2018122710 U RU 2018122710U RU 2018122710 U RU2018122710 U RU 2018122710U RU 183728 U1 RU183728 U1 RU 183728U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
reader
microcontroller
power supply
Prior art date
Application number
RU2018122710U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Мосиенко
Original Assignee
Сергей Александрович Мосиенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Александрович Мосиенко filed Critical Сергей Александрович Мосиенко
Priority to RU2018122710U priority Critical patent/RU183728U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183728U1 publication Critical patent/RU183728U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00—Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области автоматической бесконтактной идентификации объектов, а конкретно к считывателям данных с криптографических меток, содержащим антенну и беспроводный микроконтроллер, для передачи и приема данных в/от сети сотовой связи и блокчейн-сети с возможностью аутентификации и идентификации криптографических меток, установленных на критических объектах авиационной, автомобильной, космической и фармацевтической промышленности.Техническим результатом данной полезной модели является повышение защиты от копирования встроенного программного обеспечения (firmware) микроконтроллера считывателя криптографических меток.Указанный технический результат достигается за счет того, что считыватель криптографических меток содержит модем сотовой связи, первую антенну, устройство чтения SIM-карты, микроконтроллер, NFC-считыватель, вторую антенну, считыватель меток, обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса, третью антенну, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания и порт внешнего электропитания, чип безопасной аутентификации (Security Chip).The utility model relates to the field of automatic non-contact identification of objects, and specifically to data readers from cryptographic tags containing an antenna and a wireless microcontroller for transmitting and receiving data to / from a cellular communication network and blockchain network with the possibility of authentication and identification of cryptographic tags installed on critical objects of the aviation, automotive, space and pharmaceutical industries. The technical result of this utility model is to increase protection against mines the firmware of the cryptographic tag reader microcontroller. The technical result is achieved due to the fact that the cryptographic tag reader contains a cellular modem, a first antenna, a SIM card reader, a microcontroller, an NFC reader, a second antenna, a tag reader, possessing nuclear magnetic resonance properties, a third antenna, the Start button, indication LEDs, a power supply unit and an external power supply port, a secure authentication chip (Security C hip).

Description

Полезная модель относится к области автоматической бесконтактной идентификации объектов, а конкретно к считывателям данных с криптографических меток, содержащим антенну и беспроводный микроконтроллер, для передачи и приема данных в/от сети сотовой связи и блок-чейн сети возможностью аутентификации и идентификации криптографических меток, установленных на критических объектах авиационной, автомобильной, космической и фармацевтической промышленности.The utility model relates to the field of automatic non-contact identification of objects, and specifically to data readers from cryptographic tags containing an antenna and a wireless microcontroller for transmitting and receiving data to / from a cellular communication network and block chain network with the ability to authenticate and identify cryptographic tags installed on critical facilities of the aviation, automotive, space and pharmaceutical industries.

Известно устройство передачи данных (считывания данных и передачи данных), описанное в патенте США №4333072 от 01.06.1982. Устройство состоит из следующих компонентов: пассивный приемоответчик и радиочастотный сканер.A device for transmitting data (reading data and transmitting data) is known, described in US patent No. 4333072 from 06/01/1982. The device consists of the following components: passive transponder and radio frequency scanner.

Недостатком этого устройства является то, что система идентификации работает только локально.The disadvantage of this device is that the identification system works only locally.

В патенте США №6549119 от 15.04.2003, описана мобильная электронная система передачи данных (считывания данных и передачи этих данных на базовую станцию), состоящая из устройства опроса (радиочастотный сканер) и приемоответчика. Недостаток устройства - локальное действие системы, которое составляет несколько десятков метров.US Pat. No. 6,549,119 of 04/15/2003 describes a mobile electronic data transmission system (reading data and transmitting this data to a base station), consisting of a polling device (radio frequency scanner) and a transponder. The disadvantage of this device is the local action of the system, which is several tens of meters.

В патенте США №5986550 от 16.11.1999, описан считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Недостаток устройства заключается в том, что невозможно считывать данные от микрочипов и передавать на большие расстояния.In US patent No. 5986550 dated 11/16/1999, a tag reader having nuclear magnetic resonance (NMR) properties is described. The disadvantage of this device is that it is impossible to read data from microchips and transmit over long distances.

В патенте РФ на полезную модель №35935 от 20.10.2003, описано мобильное устройство, которое содержит радиочастотный сканер, пассивный приемоответчик, антенну, GSM модем, дисплей, микрофон, устройство считывания абонентной идентификационной карточки (SIM-карты), динамик, энергонезависимую память, порт ввода-вывода.In the patent of the Russian Federation for utility model No. 35935 dated 10/20/2003, a mobile device is described that contains a radio frequency scanner, a passive transponder, an antenna, a GSM modem, a display, a microphone, a reader of a subscription ID card (SIM card), a speaker, non-volatile memory, input-output port

Недостаток этого устройства является невозможность определения подлинности бесконтактного микрочипа, встроенного в документы или платежную карту и, как следствие, низкая надежность идентификации.The disadvantage of this device is the inability to determine the authenticity of a contactless microchip embedded in documents or a payment card and, as a consequence, low identification reliability.

Известен современный идентификационный беспроводный считыватель, описанный в патенте на полезную модель №72592 от 10.01.2008. Современный идентификационный беспроводный считыватель, описанный в патенте на полезную модель №72592 от 10.01.2008, содержит модем сотовой связи, первую антенну, устройство чтения SIM-карты, микроконтроллер, NFC-считыватель, вторую антенну, считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса, третью антенну, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания и порт внешнего электропитания.Known modern identification wireless reader, described in the patent for utility model No. 72592 from 01/10/2008. The modern wireless identification reader described in Utility Model Patent No. 72592 dated January 10, 2008, contains a cellular modem, a first antenna, a SIM card reader, a microcontroller, an NFC reader, a second antenna, a tag reader with nuclear magnetic resonance properties, and a third antenna, Start button, indication LEDs, power supply unit and external power supply port.

Описанный в патенте на полезную модель №72592 от 10.01.2008 современный идентификационный беспроводный считыватель выберем за прототип.Described in the patent for utility model No. 72592 dated January 10, 2008, we will choose a modern identification wireless reader for the prototype.

Недостатки прототипа: возможность подделки (фальсификации) считывателя при массовом производстве на заводе-производителе, которая объясняется низкой защитой от копирования встроенного программного обеспечения (firmware или прошивка) микроконтроллера.Disadvantages of the prototype: the possibility of counterfeiting (falsification) of the reader during mass production at the manufacturing plant, which is explained by low copy protection of the firmware (firmware or firmware) of the microcontroller.

Из литературы известно, что прошивкой (Firmware) называют содержимое энергонезависимой памяти микроконтроллера, микропроцессора или любого цифрового вычислительного устройства, в которой содержится его программа. Широко известным примером Firmware является BIOS, поставляемая вместе с материнской платой компьютера и обеспечивающая начальную подготовку компьютера к запуску операционной системы.From the literature it is known that Firmware refers to the contents of the non-volatile memory of a microcontroller, microprocessor, or any digital computing device that contains its program. A well-known example of Firmware is the BIOS, which comes with the motherboard of the computer and provides the initial preparation of the computer to start the operating system.

Таким образом, техническим результатом данной полезной модели является повышение защиты от копирования встроенного программного обеспечения (firmware) микроконтроллера считывателя криптографических меток.Thus, the technical result of this utility model is to increase the copy protection of the firmware of the cryptographic tag reader microcontroller.

Технический результат достигается за счет того, считыватель криптографических меток, содержащий модем сотовой связи, выполненный с возможностью работы в глобальной системе мобильной связи (GSM) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS), первую GSM антенну, устройство чтения идентификационной карточки абонента (SIM-карты), считыватель радиочастотных идентификационных бесконтактных микроконтроллеров (near field communication - NFC-считыватель), предназначенный для передачи энергии и считывания идентификационных данных, записанных в память бесконтактного микроконтроллера, вторую антенну, выполненную с возможностью передачи энергии и получения идентификационных данных с частотой радиоканала 13,56 МГц, микроконтроллер, предназначенный для подключения внешних устройств и управления работой всех элементов и блоков, считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), предназначенного для формирования импульса и индикации меток состоящих из ферромагнитного и/или антиферромагнитного, и/или ферримагнитного металла/сплава обладающего свойствами ЯМР благодаря электрическими/магнитными дипольными или туннельными переходами между Штарка-Зеемана уровнями, третью антенну, предназначенную для передачи импульса с частотой от 1 МГц до 1 ГГц и получения отклика от меток со свойствами ЯМР, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания, порт внешнего электропитания, предназначенный для подключения внешнего источника электропитания, дополнительно содержит чип безопасной аутентификации (Security Chip), предназначенный для защиты от копирования встроенного программного обеспечения (firmware) считывателя криптографических меток, при этом первый вход-выход упомянутого модема соединен с GSM антенной, второй вход-выход модема сотовой связи соединен с первым входом-выходом микроконтроллера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом упомянутого NFC-считывателя, третий вход упомянутого модема сотовой связи соединен со вторым выходом блока электропитания, четвертый вход-выход упомянутого модема сотовой связи соединен с первым входом-выходом устройства чтения SIM-карты, третий вход-выход NFC-считывателя соединен с входом-выходом второй антенны, второй вход упомянутого NFC-считывателя соединен с четвертым выходом блока электропитания, при этом считыватель меток обладающих свойствами ЯМР третьим входом-выходом соединен с третьей антенной, третий вход-выход упомянутого микроконтроллера соединен с первым входом-выходом считывателя меток обладающих свойствами ЯМР, первый вход блока электропитания соединен с выходом порта внешнего электропитания, третий выход упомянутого блока электропитания соединен с четвертым входом микроконтроллера, пятый выход блока электропитания соединен со вторым входом считывателя меток обладающих свойствами ЯМР, при этом пятый вход микроконтроллера соединен с кнопкой "Пуск", а шестой выход упомянутого микроконтроллера соединен со светодиодами индикации, первый вход-выход чипа безопасной аутентификации (Security Chip), соединен с седьмым входом-выходом упомянутого микроконтроллера.The technical result is achieved due to the fact that a cryptographic tag reader containing a cellular communication modem configured to operate in a global mobile communications system (GSM) and a packet switching system in mobile networks (GPRS), a first GSM antenna, a subscriber’s ID card reader ( SIM cards), a reader of radio-frequency identification contactless microcontrollers (near field communication - NFC-reader), designed to transfer energy and read identification data recorded in memory a non-contact microcontroller, a second antenna capable of transmitting energy and obtaining identification data with a radio channel frequency of 13.56 MHz, a microcontroller designed to connect external devices and control the operation of all elements and blocks, a tag reader with nuclear magnetic resonance (NMR) properties, intended for pulse generation and indication of labels consisting of a ferromagnetic and / or antiferromagnetic and / or ferrimagnetic metal / alloy with NMR properties thanks to electric / magnetic dipole or tunnel junctions between the Stark-Zeeman levels, a third antenna designed to transmit a pulse with a frequency of 1 MHz to 1 GHz and to receive a response from tags with NMR properties, the Start button, indication LEDs, power supply unit, port external power supply, designed to connect an external power source, additionally contains a security authentication chip (Security Chip), designed to protect against copying firmware (firmware ) a cryptographic tag reader, wherein the first input-output of the said modem is connected to a GSM antenna, the second input-output of the cellular modem is connected to the first input-output of the microcontroller, the second input-output of which is connected to the first input-output of the said NFC reader, the third the input of said cellular modem is connected to the second output of the power supply unit, the fourth input-output of said cellular modem is connected to the first input-output of the SIM card reader, the third input-output of the NFC reader is connected to I home-output of the second antenna, the second input of the said NFC-reader is connected to the fourth output of the power supply unit, while the tag reader having NMR properties is connected to the third antenna by the third input-output, the third input-output of the mentioned microcontroller is connected to the first input-output of the tag reader having NMR properties, the first input of the power supply unit is connected to the output of the external power supply port, the third output of the mentioned power supply unit is connected to the fourth input of the microcontroller, the fifth output is The power supply lock is connected to the second input of the reader of tags with NMR properties, while the fifth input of the microcontroller is connected to the “Start” button, and the sixth output of the mentioned microcontroller is connected to the indication LEDs, the first input-output of the security authentication chip (Security Chip) is connected to the seventh input -exit of the mentioned microcontroller.

В частном варианте упомянутый блок электропитания содержит аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения и стабилизатор электропитания.In a particular embodiment, said power supply unit comprises a storage battery, a voltage converter, and a power supply stabilizer.

Заявленная полезная модель иллюстрируется следующим чертежом: фиг. 1, на которой показана структурная схема считывателя.The claimed utility model is illustrated by the following drawing: FIG. 1, which shows a block diagram of a reader.

Рассмотрим структуру и работу считывателя 1.Consider the structure and operation of the reader 1.

Как видно из чертежа фиг. 1, считыватель 1 содержит модем сотовой связи 3, первую GSM антенну 2, устройство чтения SIM-карты 4, считыватель 8, вторую антенну 9, микроконтроллер 5, считыватель меток обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 6, третью антенну 7, кнопку "Пуск" 10, светодиоды индикации 11, блок электропитания 12 и порт внешнего электропитания 13, чип безопасной аутентификации (Security Chip) 14.As can be seen from the drawing of FIG. 1, the reader 1 contains a cellular modem 3, a first GSM antenna 2, a SIM card reader 4, a reader 8, a second antenna 9, a microcontroller 5, a tag reader with nuclear magnetic resonance (NMR) properties 6, a third antenna 7, a button " Start "10, indication LEDs 11, power supply unit 12 and external power supply port 13, Security Authentication Chip (Security Chip) 14.

Модем сотовой связи 3 соединен с первой GSM антенной 2 и устройством чтения SIM-карты 4, микроконтроллером 5. Считыватель 8 соединен со второй антенной 9 и микроконтроллером 5. Считыватель меток обладающих свойствами ЯМР 6 соединен с третей антенной 7 и микроконтроллером 5. Security Chip 14 соединен с микроконтроллером 5. Кнопка "Пуск" 10 и светодиоды индикации 11 соединены с микроконтроллером 5.The cellular modem 3 is connected to the first GSM antenna 2 and the SIM card reader 4, the microcontroller 5. The reader 8 is connected to the second antenna 9 and the microcontroller 5. A tag reader with NMR properties 6 is connected to the third antenna 7 and the microcontroller 5. Security Chip 14 connected to the microcontroller 5. The Start button 10 and the indication LEDs 11 are connected to the microcontroller 5.

Блок электропитания 12 соединен с входами модема 3, микроконтроллера 5, считывателя 8, считывателя меток, обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса 6 и выходом порта внешнего электропитания 13.The power supply unit 12 is connected to the inputs of the modem 3, the microcontroller 5, the reader 8, the reader tags having the properties of nuclear magnetic resonance 6 and the output port of the external power supply 13.

Необходимо отметить, что NFC/RFTD считыватели 8 и криптографические метки 15 широко известны из уровня техники и описаны, например, в книге В.Л. Джуняна, В.Ф. Шаньгина "Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смар-карты", М.: ООО "Издательство ACT": Издательство "НТ Пресс", 2004.It should be noted that NFC / RFTD readers 8 and cryptographic tags 15 are widely known in the art and are described, for example, in the book of V.L. Dzhunyana, V.F. Shangina "Electronic Identification. Contactless Electronic Identifiers and Smart Cards", Moscow: ACT Publishing House LLC: NT Press Publishing House, 2004.

Заявленный считыватель 1 работает следующим образом. При включении переключателя "Питание" (на чертеже не показано) подается электропитание на все элементы считывателя 1.The claimed reader 1 operates as follows. When the "Power" switch is turned on (not shown in the drawing), power is supplied to all elements of the reader 1.

Работа считывателя 1 будет начата только после запуска программы Firmware, которая находиться в микроконтроллере 5. Встроенная программа (Firmware), записанная в энергонезависимую память микроконтроллера 5, обращается к Security Chip 14.Reader 1 will only start working after launching the Firmware program, which is located in microcontroller 5. The firmware (Firmware) recorded in the non-volatile memory of microcontroller 5 refers to Security Chip 14.

Security Chip 14 содержит ключи безопасности, генерируемые в кристалле физически-неклонируемой функцией (PUF). Ключ генерируется по изменениям порогового напряжения МОП-транзистора, что является случайным процессом. В этом же кристалле генерируется так называемый партнерский публичный ключ, необходимый для шифрования публичного ключа и исключения выдачи приватного ключа за пределы чипа. Firmware микроконтроллера 5 получив от Security Chip 14 ключ, начинает работу. Таким образом, Security Chip 14 обеспечивает схему защиты начальной загрузки микроконтроллера 5, аутентификации считывателя 1. Получить ключ можно лишь в лабораторных условиях, однако, пользы это не принесет намеревающимся взламывать Security Chip 14. Даже Security Chip 14, изготовленные из одной пластины, не имеют взаимосвязи по ключам. Само же извлечение ключа в лаборатории - довольно затратный процесс.Security Chip 14 contains security keys generated in the chip by a physically nonclonable function (PUF). The key is generated by changes in the threshold voltage of the MOS transistor, which is a random process. In the same crystal, the so-called partner public key is generated, which is necessary to encrypt the public key and prevent the private key from being issued outside the chip. Firmware of microcontroller 5 receives a key from Security Chip 14 and starts working. Thus, Security Chip 14 provides a bootstrap protection circuit for microcontroller 5, reader authentication 1. The key can only be obtained in the laboratory, however, it will not bring any benefit to intending to crack Security Chip 14. Even Security Chip 14 made from one plate does not have key relationships. Extracting the key in the laboratory itself is a rather costly process.

Основной криптографический ключ не остается в памяти Security Chip 14 или в каком-то статическом состоянии. Когда требуется, цепь генерирует уникальный для конкретного Security Chip 14 ключ, который мгновенно исчезает, если больше не используется. При попытках жестких физических воздействий чувствительные электрические характеристики цепи меняются, что затрудняет проведение атаки на Security Chip 14.The main cryptographic key does not remain in the memory of Security Chip 14 or in some static state. When required, the circuit generates a unique key for a specific Security Chip 14 key, which instantly disappears if it is no longer used. When trying hard physical influences, the sensitive electrical characteristics of the circuit change, which makes it difficult to conduct an attack on Security Chip 14.

При ошибке выполнения процедуры аутентификации Security Chip 14, никакой информации от Security Chip 14 в микроконтроллер 5 не передается, микроконтроллер 5 включает красный светодиод "тревога" ("Alarm") индикации 11 и отключает все элементы считывателя 1 от блока электропитания 12.If the authentication procedure Security Chip 14 fails, no information is sent from Security Chip 14 to the microcontroller 5, the microcontroller 5 turns on the red “Alarm” LED of indication 11 and disconnects all elements of the reader 1 from the power supply unit 12.

Таким образом, если Security Chip 14, не поддельный, проходит аутентификация считывателя 1 и микроконтроллер 5 запускает дальнейшую работу.Thus, if Security Chip 14, not a fake one, passes the authentication of reader 1 and the microcontroller 5 starts further work.

При нажатии кнопки "Пуск" 10 сигнал поступает на микроконтроллер 5, который запускает считыватель меток обладающих свойствами ЯМР 6.When the "Start" button 10 is pressed, the signal is transmitted to the microcontroller 5, which starts the tag reader with NMR properties 6.

Считыватель ЯМР 6 через третью антенну 7 излучает сигнал на частотах от 1 МГц до 1 ГГц. Предварительно нанесенная на поверхность микрочипа 15 метка (на чертеже не показана) состоит из ферромагнитного и/или антиферромагнитного, и/или ферримагнитного металла/сплава обладающего свойствами ЯМР благодаря электрическими/магнитными дипольными или туннельными переходами между Штарка-Зеемана уровнями.The NMR reader 6 through the third antenna 7 emits a signal at frequencies from 1 MHz to 1 GHz. A mark (not shown) preliminarily deposited on the surface of the microchip 15 consists of a ferromagnetic and / or antiferromagnetic and / or ferrimagnetic metal / alloy with NMR properties due to electric / magnetic dipole or tunnel junctions between the Stark-Zeeman levels.

При размещении около антенны 7 микрочипа 15, на который предварительно был нанесена метка со свойствами ЯМР, возникает эффект Штарка-Зеемана, при котором возникает отклик сигнала, который фиксируется третьей антенной 7. Далее сигнал поступает на считыватель 6 и микроконтроллер 5, который анализирует полученный сигнал. Пример микрочипа 15 с меткой со свойствами ЯМР (криптографическая метка) приведен в патенте на полезную модель РФ №51256 от 16.09.2005.When a microchip 15 is placed near antenna 7, on which a label with NMR properties was previously applied, the Stark-Zeeman effect occurs, in which a signal response occurs, which is recorded by the third antenna 7. Next, the signal is transmitted to reader 6 and microcontroller 5, which analyzes the received signal . An example of a microchip 15 with a label with the NMR properties (cryptographic label) is given in the patent for utility model of the Russian Federation No. 51256 of September 16, 2005.

Если метка со свойствами ЯМР на микрочипе 15, не обнаружена (поддельный микрочип), то микроконтроллер 5 включает красный светодиод индикации 11 - "No Detect " и останавливает работу считывателя 1. Если метка со свойствами ЯМР обнаружена на микрочипе 15, то микроконтроллер 5 включает желтый светодиод индикации 11 - "Detect " и передает сигнал на запуск считывателя 8. Считыватель 8 формирует сигнал, который излучается через вторую антенну 9 на частоте 13,56 МГц. В антенне микрочипа 15 (на чертеже не показано) наводится электрический сигнал, энергия которого используется для питания микрочипа 15. Антенна 9 считывателя 8 принимает ответный сигнал микрочипа 15 с той же частотой 13,56 МГц, модулированной в соответствии с кодом микрочипа 15. В считывателе 8 происходит декодирование, обработка, анализ кода микрочипа 15 с проверкой контрольной суммы, серийного номера микрочипа 15, вычислением рабочего ключа и выполнением процедуры аутентификации.If the label with the NMR properties on the microchip 15 is not detected (fake microchip), then the microcontroller 5 turns on the red LED 11 “No Detect” and stops the reader 1. If the label with the NMR properties is detected on the microchip 15, the microcontroller 5 turns on yellow indication LED 11 is “Detect” and transmits a signal to start the reader 8. The reader 8 generates a signal that is emitted through the second antenna 9 at a frequency of 13.56 MHz. An antenna of the microchip 15 (not shown in the drawing) induces an electrical signal whose energy is used to power the microchip 15. The antenna 9 of the reader 8 receives the response signal of the microchip 15 with the same frequency of 13.56 MHz, modulated in accordance with the code of the microchip 15. In the reader 8, decoding, processing, and analysis of the microchip 15 code takes place, verifying the checksum, serial number of the microchip 15, calculating the working key, and performing the authentication procedure.

При ошибке выполнения процедуры аутентификации никакой информации от считывателя 8 в микроконтроллер 5 не передается, микроконтроллер 5 включает красный светодиод индикации 11 - "Alarm".If the authentication procedure fails, no information is transmitted from the reader 8 to the microcontroller 5, the microcontroller 5 turns on the red LED 11 “Alarm”.

В случае успешного окончания процедуры аутентификации формируется посылка и поступает в микроконтроллер 5, который включает зеленый светодиод индикации 11 - "ID Ok". Обмен информацией между микрочипом 15 и считывателем 8 производится согласно стандарту на бесконтактные карты ISO 14443, тип А.In case of successful completion of the authentication procedure, a package is formed and enters the microcontroller 5, which turns on the green LED indication 11 - "ID Ok". The exchange of information between the microchip 15 and the reader 8 is carried out according to the standard for contactless cards ISO 14443, type A.

Микроконтроллер 5 передает считанную с микрочипа 15 информацию в модем сотовой связи 3, который через антенну 2 передает информацию на базовую приемопередающую станцию сотового оператора связи (на чертеже не показано). Далее информация от базовой приемопередающая станция сотового оператора связи передается в контроллер базовой станции (на чертеже не показано). Далее сигнал от контроллера базовой станции сотового оператора связи поступает в центр коммутации мобильной связи и через маршрутизатор поступает в сеть передачи данных (TCP/IP), к которой подключен сервер получения и обработки данных (на чертеже не показано). На сервере получения и обработки данных происходит идентификация данных криптографической метки (микрочипа) 15. Данные от сервера получения и обработки данных может быть передана в блокчейн сеть (на чертеже не показано).The microcontroller 5 transmits the information read from the microchip 15 to the cellular communication modem 3, which through the antenna 2 transmits information to the base transceiver station of the cellular communication operator (not shown). Further, information from the base transceiver station of the cellular communication operator is transmitted to the controller of the base station (not shown in the drawing). Next, the signal from the controller of the base station of the cellular telecom operator enters the mobile switching center and through the router enters the data network (TCP / IP), to which the server for receiving and processing data is connected (not shown in the drawing). The cryptographic tag (microchip) data is identified on the data receiving and processing server 15. Data from the data receiving and processing server can be transferred to the blockchain network (not shown in the drawing).

Модем сотовой связи 3 выполнен с возможностью работы в глобальной системе мобильной связи (GSM) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS). Модем 3 имеет устройство чтения идентификационной карточки абонента (SIM-карты) 4 в которую вставляется SIM карта оператора сотовой связи, предварительно приобретенная пользователем. Там, где у сотовых операторов GSM связи нет сервиса системы пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS), может быть использована служба коротких сообщений SMS (Short Message Service).The cellular modem 3 is configured to operate in a global mobile communication system (GSM) and a packet switching system in mobile networks (GPRS). The modem 3 has a device for reading a subscriber’s identification card (SIM card) 4 into which a SIM card of a mobile operator, previously purchased by the user, is inserted. Where cellular GSM operators do not have a packet switching service in mobile networks (GPRS), the Short Message Service can be used.

Микроконтроллер 5 предназначен для подключения внешних устройств, например, считывателей 6 и 8, кнопки "Пуск" и чипа безопасной аутентификации (Security Chip) 14. Микроконтроллер 5 может иметь универсальный порт ввода-вывода (на чертеже не показано), для подключения внешних устройств. При подключении к порту микроконтроллера 5 внешних устройств (на чертеже не показано), например, компьютера, можно вводить программы и данные (номера телефонов и т.п.) в память считывателя 1 встроенную в микроконтроллер 5 (на чертеже не показано). Микроконтроллер 5 управляет работой внутренних и внешних устройств подключенных к считывателю 1: считывателями 6 и 8, модемом 3 и Security Chip 14. Security Chip 14 содержит ключи безопасности и обеспечивает схему защиты начальной загрузки микроконтроллера 5. Основной криптографический ключ не остается в памяти Security Chip 14. Когда требуется, цепь генерирует уникальный для конкретного Security Chip 14 ключ, который мгновенно исчезает, если больше не используется.The microcontroller 5 is designed to connect external devices, such as readers 6 and 8, the Start button and the security authentication chip (Security Chip) 14. The microcontroller 5 can have a universal input-output port (not shown in the drawing), for connecting external devices. When external devices (for example, not shown) are connected to the microcontroller 5 port, for example, a computer, you can enter programs and data (phone numbers, etc.) into the memory of the reader 1 built into the microcontroller 5 (not shown). Microcontroller 5 controls the operation of internal and external devices connected to reader 1: readers 6 and 8, modem 3 and Security Chip 14. Security Chip 14 contains security keys and provides a bootstrap protection circuit for microcontroller 5. The main cryptographic key does not remain in the Security Chip 14 memory When required, the circuit generates a unique key for a specific Security Chip 14 key, which instantly disappears if it is no longer used.

Таким образом, введением в схему считывателя криптографических меток 1 чипа безопасной аутентификации Security Chip 14, достигается технический результат полезной модели: повышение защиты от копирования встроенного программного обеспечения (firmware) микроконтроллера 5 считывателя криптографических меток 1.Thus, by introducing the Security Chip 14 secure authentication chip into the cryptographic tag reader circuit 1, the technical result of the utility model is achieved: increased copy protection of the firmware of the microcontroller 5 of the cryptographic tag reader 1.

Микроконтроллер 5 имеет возможность шифровать передаваемые данные от считывателя 1. Архитектура современных микроконтроллеров 5 позволяют эффективно реализовать аппаратную поддержку национальных алгоритмов шифрования (например, российских ГОСТ Р 34.10-2001, ГОСТ 28147-89, ГОСТ Р 34.11 94) и представить эту реализацию вместе с исходными кодами на сертификацию. При этом микроконтроллер 5 может поддерживать как имеющиеся западные алгоритмы шифрования данных и, соответственно, обеспечивает совместимость с имеющимися приложениями, так и национальные алгоритмы шифрования данных.Microcontroller 5 has the ability to encrypt the transmitted data from reader 1. The architecture of modern microcontrollers 5 allows you to effectively implement hardware support for national encryption algorithms (for example, Russian GOST R 34.10-2001, GOST 28147-89, GOST R 34.11 94) and present this implementation along with the original certification codes. At the same time, microcontroller 5 can support both existing western data encryption algorithms and, accordingly, ensures compatibility with existing applications, as well as national data encryption algorithms.

Электропитание считывателя 1 осуществляется от блока электропитания 12, через который происходит электропитание всех элементов устройства: модема 3, микроконтроллера 5, считывателей 6 и 8, Security Chip 14.The power supply of the reader 1 is carried out from the power supply unit 12, through which power is supplied to all elements of the device: modem 3, microcontroller 5, readers 6 and 8, Security Chip 14.

В частном случае, блок электропитания 12 содержит аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения и стабилизатор электропитания (на чертеже не показано). Через порт внешнего электропитания 13 осуществляется зарядка аккумуляторной батареи (на чертеже не показано) блока электропитания 12.In the particular case, the power supply unit 12 comprises a battery, a voltage converter and a power supply stabilizer (not shown in the drawing). Through the external power supply port 13, the battery (not shown) is charged by the power supply unit 12.

Изготовление считывателя 1, изображенного на фиг. 1, осуществляют из типовых радиоэлектронных компонентов (РЭК). РЭК могут быть: считыватель 8 на основе микросхемы U2270B фирмы ATMEL, микроконтроллер 5, например, MEGA AVR ATMEGA 128L-8AU компании ATMEL, модем сотовой связи 3 типа G20 компании Motorola, Security Chip 14 типа DS28E38 компании Maxim. Остальные элементы - типовые РЭК, широко используемые в промышленности.The manufacture of the reader 1 shown in FIG. 1, is carried out from a typical electronic components (REC). The RECs can be: reader 8 based on ATMEL microchip U2270B, microcontroller 5, for example, ATMEL MEGA AVR ATMEGA 128L-8AU, Motorola type 3 cellular modem, Motorim Security Chip 14, type Max28 DS28E38. The remaining elements are typical RECs widely used in industry.

Опытные образцы считывателя 1 изготовлены. Испытания показали, что они соответствует тем требованиям, которые предъявляются к средствам идентификации.The prototypes of the reader 1 are made. Tests have shown that they meet the requirements for identification tools.

Claims (2)

1. Считыватель криптографических меток, содержащий модем сотовой связи, выполненный с возможностью работы в глобальной системе мобильной связи (GSM) и системе пакетной коммутации в сетях подвижной связи (GPRS), первую GSM антенну, устройство чтения идентификационной карточки абонента (SIM-карты), считыватель радиочастотных идентификационных бесконтактных микроконтроллеров (near field communication - NFC-считыватель), предназначенный для передачи энергии и считывания идентификационных данных, записанных в память бесконтактного микроконтроллера, вторую антенну, выполненную с возможностью передачи энергии и получения идентификационных данных с частотой радиоканала 13,56 МГц, микроконтроллер, предназначенный для подключения внешних устройств и управления работой всех элементов и блоков, считыватель меток, обладающих свойствами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), предназначенного для формирования импульса и индикации меток, состоящих из ферромагнитного, и/или антиферромагнитного, и/или ферримагнитного металла/сплава, обладающего свойствами ЯМР, благодаря электрическим/магнитным дипольным или туннельным переходам между Штарка-Зеемана уровнями, третью антенну, предназначенную для передачи импульса с частотой от 1 МГц до 1 ГГц и получения отклика от меток со свойствами ЯМР, кнопку "Пуск", светодиоды индикации, блок электропитания, порт внешнего электропитания, предназначенный для подключения внешнего источника электропитания, отличающийся тем, что дополнительно содержит чип безопасной аутентификации (Security Chip), предназначенный для защиты от копирования встроенного программного обеспечения (firmware) считывателя криптографических меток, при этом первый вход-выход упомянутого модема соединен с GSM антенной, второй вход-выход модема сотовой связи соединен с первым входом-выходом микроконтроллера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом упомянутого NFC-считывателя, третий вход упомянутого модема сотовой связи соединен со вторым выходом блока электропитания, четвертый вход-выход упомянутого модема сотовой связи соединен с первым входом-выходом устройства чтения SIM-карты, третий вход-выход NFC-считывателя соединен с входом-выходом второй антенны, второй вход упомянутого NFC-считывателя соединен с четвертым выходом блока электропитания, при этом считыватель меток, обладающих свойствами ЯМР, третьим входом-выходом соединен с третьей антенной, третий вход-выход упомянутого микроконтроллера соединен с первым входом-выходом считывателя меток, обладающих свойствами ЯМР, первый вход блока электропитания соединен с выходом порта внешнего электропитания, третий выход упомянутого блока электропитания соединен с четвертым входом микроконтроллера, пятый выход блока электропитания соединен со вторым входом считывателя меток, обладающих свойствами ЯМР, при этом пятый вход микроконтроллера соединен с кнопкой "Пуск", а шестой выход упомянутого микроконтроллера соединен со светодиодами индикации, первый вход-выход чипа безопасной аутентификации (Security Chip), соединен с седьмым входом-выходом упомянутого микроконтроллера.1. A cryptographic tag reader containing a cellular modem configured to operate in a global mobile communications system (GSM) and a packet switching system in mobile communications networks (GPRS), a first GSM antenna, a subscriber’s ID card reader (SIM card), near field communication (NFC-reader), a radio-frequency identification chip for contactless microcontrollers, designed to transmit energy and read identification data recorded in the memory of a contactless microcontroller, the second An antenna configured to transmit energy and obtain identification data with a radio channel frequency of 13.56 MHz, a microcontroller designed to connect external devices and control the operation of all elements and units, a tag reader with the properties of nuclear magnetic resonance (NMR), designed to generate a pulse and indication of labels consisting of a ferromagnetic and / or antiferromagnetic and / or ferrimagnetic metal / alloy having NMR properties due to the electric / magnetic dipole m or tunnel transitions between the Stark-Zeeman levels, a third antenna designed to transmit a pulse with a frequency of 1 MHz to 1 GHz and to receive a response from labels with NMR properties, the Start button, indication LEDs, power supply unit, external power supply port, designed for connecting an external power source, characterized in that it additionally contains a security authentication chip (Security Chip), designed to protect against copying the firmware of the cryptographic reader labels, while the first input-output of the said modem is connected to a GSM antenna, the second input-output of the cellular modem is connected to the first input-output of the microcontroller, the second input-output of which is connected to the first input-output of the said NFC reader, the third input of the said the cellular modem is connected to the second output of the power supply unit, the fourth input-output of said cellular modem is connected to the first input-output of the SIM card reader, the third input-output of the NFC reader is connected to the input-output of the second antenna, the second input of the said NFC-reader is connected to the fourth output of the power supply unit, while the tag reader having NMR properties, the third input-output is connected to the third antenna, the third input-output of the mentioned microcontroller is connected to the first input-output of the tag reader having NMR properties, the first input of the power supply unit is connected to the output of the external power supply port, the third output of the mentioned power supply unit is connected to the fourth input of the microcontroller, the fifth output of the power supply unit nen with the second input of the reader of tags with NMR properties, while the fifth input of the microcontroller is connected to the Start button, and the sixth output of the mentioned microcontroller is connected to the indication LEDs, the first input-output of the security authentication chip (Security Chip) is connected to the seventh input - output of said microcontroller. 2. Считыватель криптографических меток по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый блок электропитания содержит аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения и стабилизатор электропитания.2. The cryptographic tag reader according to claim 1, characterized in that said power supply unit comprises a storage battery, a voltage converter, and a power supply stabilizer.
RU2018122710U 2018-06-21 2018-06-21 CRYPOGRAPHIC METER READER RU183728U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122710U RU183728U1 (en) 2018-06-21 2018-06-21 CRYPOGRAPHIC METER READER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122710U RU183728U1 (en) 2018-06-21 2018-06-21 CRYPOGRAPHIC METER READER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183728U1 true RU183728U1 (en) 2018-10-02

Family

ID=63793907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122710U RU183728U1 (en) 2018-06-21 2018-06-21 CRYPOGRAPHIC METER READER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183728U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778689C1 (en) * 2021-06-29 2022-08-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for magnetic cryptography and a device for its implementation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU35935U1 (en) * 2003-10-20 2004-02-10 Мосиенко Сергей Александрович Mobile identification data transmission device (options)
RU50023U1 (en) * 2005-07-05 2005-12-10 Закрытое акционерное общество "РИМКО-XXI" DEVICE FOR STORAGE AND TRANSFER OF ELECTRONIC PASSPORT AND VISA INFORMATION - ELECTRONIC PASSPORT (OPTIONS)
RU72592U1 (en) * 2008-01-10 2008-04-20 Сергей Александрович Мосиенко MODERN IDENTIFICATION WIRELESS READER
US8782396B2 (en) * 2007-09-19 2014-07-15 Verayo, Inc. Authentication with physical unclonable functions
WO2017021738A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 De La Rue International Limited Puf based mobile user passport identification system and method
US10002277B1 (en) * 2016-12-21 2018-06-19 Merck Patent Gmbh Reader device for reading a marking comprising a physical unclonable function

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU35935U1 (en) * 2003-10-20 2004-02-10 Мосиенко Сергей Александрович Mobile identification data transmission device (options)
RU50023U1 (en) * 2005-07-05 2005-12-10 Закрытое акционерное общество "РИМКО-XXI" DEVICE FOR STORAGE AND TRANSFER OF ELECTRONIC PASSPORT AND VISA INFORMATION - ELECTRONIC PASSPORT (OPTIONS)
US8782396B2 (en) * 2007-09-19 2014-07-15 Verayo, Inc. Authentication with physical unclonable functions
RU72592U1 (en) * 2008-01-10 2008-04-20 Сергей Александрович Мосиенко MODERN IDENTIFICATION WIRELESS READER
WO2017021738A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 De La Rue International Limited Puf based mobile user passport identification system and method
US10002277B1 (en) * 2016-12-21 2018-06-19 Merck Patent Gmbh Reader device for reading a marking comprising a physical unclonable function

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778689C1 (en) * 2021-06-29 2022-08-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for magnetic cryptography and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9773133B2 (en) RFID tag and reader characteristic determination using group keys
US10600298B1 (en) Exit-code-based RFID loss-prevention system
EP1488653B1 (en) Apparatus, method and system for authentication
US9031503B2 (en) Wireless data communications
CN101467157B (en) Method, RFID reader, RFID tag and RFID system for secure communication
US10650201B1 (en) RFID tags with port-dependent functionality
CN107231231B (en) Method and system for terminal equipment to safely access Internet of things
RU72592U1 (en) MODERN IDENTIFICATION WIRELESS READER
CA2490510A1 (en) Multiple rfid anti-collision interrogation method
CN103679254A (en) Novel non-contact type smart IC card and implementation method thereof
US9747768B1 (en) System and method for proving physical presence
CN102594550A (en) RFID internal mutual authentication safety protocol based on secret key array
RU182969U1 (en) CRYPOGRAPHIC METER READER
CN211787195U (en) IC card and information processing system
CN106385320A (en) RFID anti-counterfeit device based on PUF and digital signature and counterfeit authentication method
CN110276423A (en) A kind of RFID Verification System for chip finger print of high encryption
RU182178U1 (en) CRYPTOGRAPHIC LABEL
RU183728U1 (en) CRYPOGRAPHIC METER READER
RU186038U1 (en) CRYPTO METER READER
CN106971207A (en) A kind of Smart Logo system for substation secondary cable drop label
RU184423U1 (en) MOBILE CRIPTOTERMINAL
RU183605U1 (en) MOBILE CRYPTO TERMINAL
US20170053292A1 (en) Method of checking the authenticity of an object
Ritamäki et al. Embedded passive UHF RFID seal tag for metallic returnable transit items
CN105847004A (en) Method for authentication of an object by a device capable of mutual contactless communication, corresponding system and object

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200622