BR102021006577A2 - SYSTEM FOR CONNECTOR PROTECTION FOR SMART CARDS IN EQUIPMENT THAT REQUIRE DATA SECURITY - Google Patents
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Abstract
Apresenta um sistema que protege as partes internas e terminais externos de Conector para Cartão inteligente (SmartCard) com processo de envolvimento físico com circuito impresso maleável (FPC) conectado à Placa de Circuito Impresso (PCI) com sensoriamento. A proteção é em todas as direções, exceto na face frontal do Conector para Cartão Inteligente (SmartCard) para possibilitar a inserção do Cartão Inteligente (SmartCard) ao equipamento. O Circuito Impresso Maleável (FPC) envolve o Conector para Cartão Inteligente (SmartCard), sendo que o suporte de proteção é sobreposto, total ou parcialmente, sobre o Conector para Cartão Inteligente (SmartCard) impedindo que o FPC seja retirado. No suporte de proteção há um alojamento para conector tipo zebra que é responsável pelo sensoriamento entre as PCI’s presentes nas faces superior e inferior do Conector para Cartão Inteligente (SmartCard) e também impede acesso aos terminais traseiros do conector que está sendo protegido. Na ocorrência de uma invasão ao Conector para Cartão Inteligente (SmartCard), o acionamento de qualquer um dos sensores comunica ao processador que destrói todas as chaves de segurança que criptografam as informações sigilosas armazenadas em uma memória eletrônica. It presents a system that protects the internal parts and external terminals of Connector for Smart Card (SmartCard) with physical wrapping process with soft printed circuit (FPC) connected to the Printed Circuit Board (PCI) with sensing. The protection is in all directions, except on the front face of the Connector for Smart Card (SmartCard) to allow the insertion of the Smart Card (SmartCard) to the equipment. The Malleable Printed Circuit (FPC) surrounds the Smart Card Connector (SmartCard), and the protection support is superimposed, totally or partially, on the Smart Card Connector (SmartCard), preventing the FPC from being removed. In the protection support there is a zebra-type connector housing that is responsible for sensing between the PCI's present on the upper and lower faces of the Connector for Smart Card (SmartCard) and also prevents access to the rear terminals of the connector being protected. In the event of an invasion of the Smart Card Connector (SmartCard), the activation of any of the sensors tells the processor that it destroys all the security keys that encrypt the confidential information stored in an electronic memory.
Description
[001] Refere-se o presente relatório descritivo ao privilégio de invenção de um dispositivo de proteção eletrônico-mecânico de conectores para cartão inteligente (SmartCard) utilizados em equipamentos que exigem altos níveis de segurança, dotado de sensores de circuitos de alta segurança, de modo a proteger informações sigilosas, contra intrusão e acessos não autorizados.[001] This descriptive report refers to the privilege of inventing an electronic-mechanical protection device for smart card connectors (SmartCard) used in equipment that requires high levels of security, equipped with high security circuit sensors, of in order to protect confidential information, against intrusion and unauthorized access.
[002] Os equipamentos seguros como terminais de pontos de venda (PDV ou em inglês POS – Point of Sales), terminais PINPAD, teclado encriptado, este último normalmente utilizado em equipamentos de autoatendimento e até mesmo equipamentos leitores de cartões inteligentes, permitem aplicações como pagamentos de despesas utilizando diversos meios de pagamento tais como: cartões de crédito, cartões de débito, cartões inteligentes, transações bancárias, validações eletrônicas, etc.[002] Secure equipment such as point-of-sale terminals (POS or POS – Point of Sales), PINPAD terminals, encrypted keyboard, the latter normally used in self-service equipment and even smart card reader equipment, allow applications such as payment of expenses using various means of payment such as: credit cards, debit cards, smart cards, bank transactions, electronic validations, etc.
[003] O uso de cartões inteligentes (SmartCards) tem se tornado bastante frequente devido aos recursos que possui e também por sua segurança maior que cartões magnéticos apenas. Para assegurar que as informações ligar do cartão inteligente (SmartCard) não sejam interceptadas ou capturadas quando o cartão inteligente estiver inserido no conector próprio presente nos equipamentos seguros, faz-se necessário o uso de disposição construtiva segura.[003] The use of smart cards (SmartCards) has become quite frequent due to the resources it has and also because of its greater security than magnetic cards alone. To ensure that the information connected to the smart card (SmartCard) is not intercepted or captured when the smart card is inserted in the proper connector present in secure equipment, it is necessary to use a safe constructive arrangement.
[004] O presente sistema de proteção baseia-se no envolvimento físico de toda a superfície externa do conector para cartões inteligentes (SmartCards), exceto a face que permite a inserção do cartão inteligente (SmartCard) no conector, presentes em terminais de pontos de venda, POS, PINPAD, leitores de cartões inteligentes (SmartCard) ou teclado encriptado, com a utilização de circuito impresso maleável (FPC – Flexible Printed Circuit), que protege mecanicamente, não apenas parte traseira do conector para cartão inteligente (SmartCard), mas suas duas laterais, a parte superior e a parte inferior do mesmo, podendo não conter adesivos ou resinas depositados em áreas específicas do circuito impresso maleável, para que fiquem totalmente inacessíveis, impossibilitando ataques externos. Além disso, o sistema de proteção é complementado através de monitoração de sensores ativos através de pontos de conexão do circuito impresso maleável com circuitos de alarme implantados em placa de circuito impresso, cuja descrição detalhada segue abaixo.[004] This protection system is based on the physical involvement of the entire external surface of the connector for smart cards (SmartCards), except the face that allows the insertion of the smart card (SmartCard) into the connector, present in terminals of points of sales, POS, PINPAD, smart card readers (SmartCard) or encrypted keyboard, using flexible printed circuit (FPC – Flexible Printed Circuit), which mechanically protects not only the back of the connector for smart card (SmartCard), but its two sides, the upper part and the lower part, and may not contain adhesives or resins deposited in specific areas of the malleable printed circuit, so that they are completely inaccessible, making external attacks impossible. In addition, the protection system is complemented by monitoring active sensors through connection points of the malleable printed circuit with alarm circuits implanted in the printed circuit board, whose detailed description follows below.
[005] Um circuito impresso maleável (FPC) é um circuito eletrônico impresso sobre material flexível não condutor. Esse circuito eletrônico é impresso nas faces externas, podendo ser em apenas uma das faces ou em duas faces ou em suas camadas intermediárias, caso seja um Circuito Impresso Maleável com múltiplas camadas, podendo também ser sobrepostos formando várias camadas de circuitos. Estes circuitos possuem a forma de mosaicos randômicos cobrindo toda a superfície do FPC, de tal sorte que, ao serem rompidas ou perfuradas, são detectadas por circuitos especializados de segurança que indicam uma tentativa de invasão do sistema.[005] A malleable printed circuit (FPC) is an electronic circuit printed on flexible non-conducting material. This electronic circuit is printed on the outer faces, which can be on just one side or on two faces or on its intermediate layers, in case it is a Malleable Printed Circuit with multiple layers, and can also be superimposed, forming several layers of circuits. These circuits are in the form of random mosaics covering the entire surface of the FPC, in such a way that, when they are broken or perforated, they are detected by specialized security circuits that indicate an attempt to invade the system.
[006] A solução proposta também possui a proteção contra ataques químicos de ablação, ataques mecânicos de delaminação e perfuração da FPC, através do uso de uma malha randômica eletrônica que é ligada ao circuito de segurança que detecta qualquer tentativa de ataque.[006] The proposed solution also has protection against chemical attacks of ablation, mechanical attacks of delamination and perforation of the FPC, through the use of a random electronic mesh that is connected to the security circuit that detects any attack attempt.
[007] A solução de envolver o conector para Cartão Inteligente (SmartCard) desta forma é, do ponto de vista de montagem, bastante simples, e consequentemente, de custo baixo, mas extremamente eficiente. Como o circuito impresso maleável pode ser posteriormente adesivado ou resinado, a tentativa de acesso interno do conector para Cartão Inteligente (SmartCard) torna o processo destrutivo.[007] The solution of involving the Smart Card (SmartCard) connector in this way is, from the point of view of assembly, quite simple, and consequently, low cost, but extremely efficient. As the malleable printed circuit can be later adhesived or resined, the attempt to access the Smart Card (SmartCard) connector internally makes the process destructive.
[008] A solução proposta para detecção de ataque utiliza trilhas múltiplas, dispostas em passos milimétricos, ou em frações de milímetros, formando uma malha randômica, conectadas à Placa de Circuito Impresso, através de contatos soldados presentes na face do Circuito Impresso, através de contatos soldados presentes na face do Circuito Impresso Maleável abaixo do conector de Cartão Inteligente (SmartCard), portanto esses contatos ficam protegidos em todas as direções, pois fica presente na FPC entre a Placa de Circuito Impresso e o Conector para Cartão Inteligente. Estas trilhas são confeccionadas em material, como por exemplo, o cobre, que permite trilhas de espessuras da ordem de 6 mils ou menores ainda.[008] The proposed solution for attack detection uses multiple tracks, arranged in millimeter steps, or in fractions of millimeters, forming a random mesh, connected to the Printed Circuit Board, through soldered contacts present on the face of the Printed Circuit, through soldered contacts present on the face of the Malleable Printed Circuit below the Smart Card connector (SmartCard), therefore these contacts are protected in all directions, as it is present in the FPC between the Printed Circuit Board and the Connector for Smart Card. These tracks are made of material, such as copper, which allows tracks with a thickness of around 6 mils or even smaller.
[009] Como resultado da análise do estado da técnica, o privilégio de invenção aqui descrito pretende propor uma técnica inovadora com recursos de proteção para impedir o acesso não autorizado ao interior do Conector para Cartão Inteligente (SmartCard) presente em terminal de ponto de venda, POS, PINPAD, leitores de cartão inteligente e teclado encriptado e com custos reduzidos.[009] As a result of the analysis of the state of the art, the privilege of invention described here intends to propose an innovative technique with protection features to prevent unauthorized access to the interior of the Smart Card Connector (SmartCard) present in a point of sale terminal , POS, PINPAD, smart card readers and encrypted keyboard at reduced costs.
[010] Assim sendo, a fim de permitir uma melhor elucidação do objeto em questão, proceder-se-á à sua descrição pormenorizada com referência aos desenhos seguintes, onde:
A Figura 1 – ilustra a vista da área reservada para o conector para Cartão Inteligente (SmartCard) que deseja-se proteger, com o sistema de proteção por envolvimento físico (Circuito Impresso Maleável – FPC), e já apresentando a infraestrutura necessária, que é composta por 1 PCI (Placa de Circuito Impressa) com contatos para a FPC, por onde é injetado o sinal eletrônico do circuito de proteção na malha randômica presente na FPC (Circuito Impresso Maleável), sendo que é possível a utilização de FPC’s adicionais para elevar o grau de proteção da solução, contatos na PCI para conector do tipo zebra, encaixe suporte de proteção da parte traseira do conector para cartões inteligentes (SmartCard), protegendo acessos aos pinos com sinais do conector para SmartCard da zebra e conector para interligação da PCI interior e da PCI superior, incorporando maior proteção de acesso ao Conector SmartCard nessas duas direções, sendo que essas PCI’s podem apresentar circuitos de mechas nelas próprias ou as mechas estarem presentes em FPCs adicionais, sendo possível também a combinação de PCI’s e FPC’s nessa solução;
A Fig. 2 – ilustra o início da montagem do envolvimento do Conector SmartCard pelo circuito impresso maleável – FPC. Observa-se que o FPC é projetado para envolver a área abaixo do conector SmartCard suas laterais direita e esquerda, sua parte traseira e a área superior do mesmo, lembrando que o FPC é conectado à PCI, através de solda nos respectivos contados do FPC, por onde é injetado o sinal eletrônico do circuito de proteção na malha randômica.
A Fig. 3 – ilustra o FPC montado e envolvendo todo o Conector SmartCard, exceto a abertura para inserção do Cartão SmartCard propriamente dito. A Fita FPC é caracterizada por um desenho específico, para envolver três laterais e as superfícies inferior e superior do Conector SmartCard, entremeada com circuitos randômicos de proteção, que é conectado à PCI, sendo que suas partes são adesivadas ou resinadas de modo a impedir que o FPC seja retirado sem antes ser danificado e gerar alarmes correspondentes. Desta forma, na figura pode-se visualizar o processo de envolvimento físico do Conector SmartCard pelo FPC;
A Fig. 4 – ilustra a montagem do suporte de proteção dos contatos traseiros do conector de SmartCard. Esse suporte de proteção também possui um conector do tipo Zebra que realiza o contato entre as placas de circuito impresso inferior e superior, lembrando que essas PCI’s possuem uma de suas camadas como circuito em forma de mechas, circuitos randômicos, por onde sinais de monitoramento estão ativos. Dessa forma, se houver tentativa de separar as PCI’s o sistema irá gerar alarmes. O conector do tipo Zebra também impede acessos pela parte traseira do conector SmartCard, pois se houver tentativa de rompimento do mesmo para se atingir os contatos do Conector SmartCard o sistema gerará alarme imediatamente. O suporte de proteção sobrepõe-se ao FPC que envolve o Conector SmartCard, impedindo que a parte traseira seja acessada bem como protegendo as laterais direita e esquerda e a superfície superior do Conector contra remoção do adesivo ou resina que fixa o FPC após montado, garantindo nível de proteção adicional ao sistema;
A Fig. 5 ilustra o sistema de proteção do Conector SmartCard completamente montado, utilizando proteção adicional de mecha com circuito randômico sobre a PCI superior. Nota-se visualmente que o Conector SmartCard fica protegido em todas as direções, além do que há a proteção do gabinete do equipamento que pode ser terminal de ponto de venda, POS, PINPAD, leitor d cartão inteligente (SmartCard) ou teclado encriptado que possui ou não sistema de proteção de abertura (tamper proof) inserindo maior dificuldade de acesso ao conector SmartCard, isto garante um nível de proteção muito maior nesta solução apresentada; e
A Fig. 6 – ilustra o sistema de proteção do Conector SmartCard em perspectiva contendo todas as suas partes e peças.[010] Therefore, in order to allow a better elucidation of the object in question, a detailed description will be made with reference to the following drawings, where:
Figure 1 – illustrates the view of the area reserved for the Smart Card (SmartCard) connector that you want to protect, with the protection system by physical wrapping (Maleable Printed Circuit – FPC), and already showing the necessary infrastructure, which is composed of 1 PCI (Printed Circuit Board) with contacts for the FPC, through which the electronic signal of the protection circuit is injected into the random mesh present in the FPC (Maleable Printed Circuit), and it is possible to use additional FPC's to raise the degree of protection of the solution, contacts on the PCI for zebra-type connector, fitting for protection of the rear part of the connector for smart cards (SmartCard), protecting access to pins with signals from the connector for SmartCard for zebra and connector for interconnection of the PCI inside and on the upper PCB, incorporating greater protection of access to the SmartCard Connector in these two directions, and these PCB's may have fuse circuits in themselves or the wicks are present in additional FPCs, it is also possible to combine PCI's and FPC's in this solution;
Fig. 2 – illustrates the beginning of assembly involving the SmartCard Connector by the malleable printed circuit – FPC. It can be seen that the FPC is designed to surround the area below the SmartCard connector, its right and left sides, its back and its upper area, remembering that the FPC is connected to the PCI, through soldering on the respective contacts of the FPC, through which the electronic signal of the protection circuit is injected into the random loop.
Fig. 3 – illustrates the FPC assembled and involving the entire SmartCard Connector, except the opening for inserting the SmartCard itself. The FPC Tape is characterized by a specific design, to wrap three sides and the lower and upper surfaces of the SmartCard Connector, interspersed with random protection circuits, which is connected to the PCB, and its parts are adhesive or resined in order to prevent the FPC is removed without first being damaged and generating corresponding alarms. Thus, the figure shows the physical wrapping process of the SmartCard Connector by the FPC;
Fig. 4 – illustrates the assembly of the support to protect the rear contacts of the SmartCard connector. This protection support also has a Zebra-type connector that makes contact between the lower and upper printed circuit boards, remembering that these PCI's have one of their layers as a circuit in the form of wicks, random circuits, through which monitoring signals are active. This way, if there is an attempt to separate the PCI's, the system will generate alarms. The Zebra-type connector also prevents access from the back of the SmartCard connector, as if there is an attempt to break it to reach the SmartCard Connector contacts, the system will immediately generate an alarm. The protective support overlaps the FPC that surrounds the SmartCard Connector, preventing access to the back as well as protecting the right and left sides and the upper surface of the Connector against removal of the adhesive or resin that fixes the FPC after assembly, ensuring additional system protection level;
Fig. 5 illustrates the fully assembled SmartCard Connector protection system, using additional random circuit wick protection over the upper PCB. Visually, it can be seen that the SmartCard Connector is protected in all directions, in addition to the protection of the equipment cabinet that can be a point of sale terminal, POS, PINPAD, smart card reader (SmartCard) or encrypted keyboard that has or not opening protection system (tamper proof) inserting greater difficulty of access to the SmartCard connector, this guarantees a much higher level of protection in this presented solution; and
Fig. 6 – illustrates the SmartCard Connector protection system in perspective containing all its parts and pieces.
[011] Em conformidade com o quanto ilustram as figuras acima mencionadas, o sistema de envolvimento físico do Conector SmartCard é constituído por no mínimo 1 circuito impresso maleável (FPC) montado envolvendo as laterais direita e esquerda do Conector SmartCard bem como suas superfícies superior e inferior e também sua parte traseira, podendo ou não utilizarem adesivo ou resina para proteção adicional contra remoção da FPC, por 2 PCI’s que protegem a parte superior e a parte inferior do Conector SmartCard, uma vez que essas PCI’s possuem circuitos randômicos de proteção, interligados, podendo ou não adicionalmente utilizar 1 ou mais FPS com circuitos randômicos de proteção sobre essas PCI’s, por 1 suporte de proteção da parte traseira do Conector SmartCard, por 1 conector tipo Zebra que além de proteger acessos aos terminais do Conector SmartCard também geram alarme quando houver tentativa de separação das PCI’s, formando, o sistema todo, uma blindagem formidável sobre o Conector SmartCard.[011] In accordance with what the aforementioned figures illustrate, the physical wrapping system of the SmartCard Connector consists of at least 1 malleable printed circuit (FPC) assembled involving the right and left sides of the SmartCard Connector as well as its upper and lower surfaces bottom and also its rear part, which may or may not use adhesive or resin for additional protection against removal of the FPC, by 2 PCI's that protect the upper and lower part of the SmartCard Connector, since these PCI's have random protection circuits, interconnected , additionally being able to use 1 or more FPS with random protection circuits on these PCI's, by 1 protection bracket on the back of the SmartCard Connector, by 1 Zebra-type connector that, in addition to protecting access to the SmartCard Connector terminals, also generates an alarm when there is an attempt to separate the PCI's, forming, the whole system, a formidable shield over the Sma Connector rtCard.
[012] Cada Circuito Impresso Maleável – FPC possui pelo menos dois circuitos com assinaturas diferentes e os FPCs possuem, pelo menos, 1 circuito com assinatura diferente entre si, impedindo também o curto-circuito dos circuitos de proteção.[012] Each Malleable Printed Circuit – FPC has at least two circuits with different signatures and the FPCs have at least 1 circuit with a different signature, also preventing the short circuit of the protection circuits.
[013] As camadas externas do circuito impresso maleável (FPC) são projetadas de forma a apresentar em toda a sua superfície trilhas condutoras finas, distribuídas de forma randômica e bastante densa, na forma de uma serpentina. As terminações destas trilhas são conectadas aos circuitos de segurança que ficam monitorando o rompimento dos mesmos. Com isso se houver uma tentativa de se delaminar mecanicamente o circuito externo, para ter acesso às trilhas internas, as trilhas externas de proteção são rompidas, ativando o sistema de segurança. O mesmo acontece se houver uma tentativa de perfurar mecanicamente as camadas externas para acessar as trilhas internas, que provocam o rompimento de uma ou mais trilhas de proteção.[013] The outer layers of the malleable printed circuit (FPC) are designed to present thin conductive tracks across its surface, randomly distributed and quite dense, in the form of a serpentine. The ends of these trails are connected to safety circuits that monitor their breakage. With that, if there is an attempt to mechanically delaminate the external circuit, to gain access to the internal tracks, the external protection tracks are broken, activating the security system. The same happens if there is an attempt to mechanically drill through the outer layers to access the inner tracks, which causes one or more protection tracks to break.
[014] Outra característica importante do Circuito Impresso Maleável – FPC utilizado é sua fragilidade, proposital, pois não possui funcionalidade estrutural e qualquer tentativa de manipulação mais enérgica do mesmo, provoca o rompimento das trilhas físicas de proteção inseridas no circuito. Pode-se ainda utilizar a deposição de adesivo ou resina sobre o FPC para dificultar mais ainda a invasão, pois o adesivo ou a resina adere ao FPC e qualquer tentativa de manipulação rompe o mesmo devido à sua fragilidade e causa alarme do sistema.[014] Another important feature of the Malleable Printed Circuit – FPC used is its purposeful fragility, as it does not have structural functionality and any attempt to manipulate it more energetically causes the disruption of the physical protection tracks inserted in the circuit. You can also use the deposition of adhesive or resin on the FPC to make invasion even more difficult, as the adhesive or resin adheres to the FPC and any attempt to manipulate it breaks it due to its fragility and causes alarm in the system.
[015] O circuito do sistema de segurança, ao detectar a invasão à área do Conector SmartCard, aciona o sensor que comunica ao processador que atua destruindo todas as chaves de segurança que criptografam as informações sigilosas, armazenadas em memória eletrônica. Sem as chaves de segurança, não é possível a recuperação das informações sigilosas da memória e a execução dos processos sigilosos, tornando o equipamento inoperante. Internamente ao processor existe um gerador de números randômicos verdadeiros. Os valores aleatórios desse gerador são utilizados para criar as formas dos sinais dos sensores, servindo para os parâmetros de amplitude, frequência e fase. Esses sinais percorrem o conjunto de sensores e retornam ao microprocessador, cujos circuitos compradores conferem os referidos parâmetros em relação aos sinais originais. Detectando-se diferenças nos parâmetros, o circuito de alarme de invasão é acionado e imediatamente as chaves criptográficas são destruídas tornando o equipamento inoperante e impossibilitando a recuperação das informações.[015] The security system circuit, upon detecting the invasion of the SmartCard Connector area, triggers the sensor that communicates to the processor that acts by destroying all security keys that encrypt the confidential information stored in electronic memory. Without the security keys, it is not possible to recover confidential information from memory and to execute confidential processes, making the equipment inoperable. Internally to the processor there is a true random number generator. The random values of this generator are used to create the shapes of the sensor signals, serving for the amplitude, frequency and phase parameters. These signals go through the set of sensors and return to the microprocessor, whose buyer circuits check the referred parameters in relation to the original signals. If differences are detected in the parameters, the intrusion alarm circuit is activated and immediately the cryptographic keys are destroyed, making the equipment inoperable and making it impossible to recover the information.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] |
