BAB 2 SMART CARD (BAGIAN 1)

Pada bagian kali ini dijelaskan dengan singkat mengenai smart card sebagai pijakan awal untuk mempelajari Java Card. Bagi pembaca yang ingin mempelajari lebih mendalam mengenai teknologi smart card bisa membaca referensi lain. Pembaca yang sudah mempunyai cukup pengetahuan tentang smart card dapat melewati bagian ini.

GAMBARAN AWAL MENGENAI SMART CARD

Smart card sering disebut kartu chip, atau kartu Integrated Circuit (IC). IC yang berisi elemen untuk transmisi, penyimpanan, dan pemrosesan data; menyatu dengan kartu yang seukuran dengan kartu kredit plastik. Smart card ada yang mempunyai bagian yang timbul pada satu sisi dan garis magnetik pada sisi lainnya. Bentuk fisik dan karakteristik smart card diatur dalam ISO 7816 bagian 1 (ISO 7816-1). ISO 7816 merupakan dokumen standar untuk industri smart card.

Smart card tidak mempunyai daya, tampilan, ataupun keyboard. Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, smart card dimasukkan atau didekatkan pada Card Acceptance Device (CAD) yang dihubungkan ke komputer.

JENIS SMART CARD

Smart card dapat dikategorikan menjadi kartu memori dan kartu mikroprosesor. Smart card dapat juga dikategorikan menjadi kartu contact dan kartu contactless berdasarkan pada perbedaan cara pengaksesan kartu.

Kartu memori dan kartu mikroprosesor

Smart card yang diproduksi paling awal dengan jumlah sangat banyak adalah kartu memori (memory card). Kartu memori tidak pintar karena tidak berisi mikroprosesor. Pada kartu memori tertanam sebuah chip memori yang tidak ada logika pemrograman di dalamnya.

Kartu memori bisa membawa data 1K – 4K. Kartu memori awalnya digunakan sebagai kartu prabayar untuk telepon umum atau untuk barang dan jasa lain yang dijual secara prabayar. Kartu ini tidak mempunyai CPU untuk memproses data, proses datanya dilakukan oleh sirkuit sederhana yang bisa mengeksekusi sedikit perintah yang sebelumnya telah diprogram. Sirkuit tersebut mempunyai fungsi yang terbatas dan tidak dapat diprogram ulang sehingga kartu memori tidak dapat digunakan ulang.

Banyaknya kebutuhan akan keamanan dalam penyimpanan data dan pengaksesan data, dapat dipenuhi melalui memori yang terlindungi atau logika pemrograman yang aman. Contohnya, kartu telepon prabayar dapat berisi logika untuk mencegah bertambahnya nilai. Namun, kartu memori dapat dipalsukan dengan sangat mudah. Keuntungan kartu memori hanya terletak pada teknologinya yang sederhana dan harganya yang murah.

Sebaliknya, kartu mikroprosesor, seperti namanya, berisi sebuah prosesor. Kartu mikroprosesor memberikan keamanan lebih besar dan kemampuan yang multi fungsi. Dengan kartu mikroprosesor, data tidak secara langsung tersedia untuk aplikasi eksternal. Mikroprosesor mengendalikan pengaksesan data dan pengaksesan memori berdasarkan beberapa kondisi yang harus dipenuhi (password, enkripsi dan lain lain) dan berdasarkan perintah dari aplikasi eksternal. Banyak fitur-fitur kartu mikroprosesor saat ini dibuat dengan dukungan kriptografi. Kartu mikroprosesor sangat berguna untuk aplikasi yang membutuhkan keamanan data. Kartu mikroprosesor sangat fleksibel. Kartu mikroprosesor dapat dioptimalkan untuk satu aplikasi atau dapat menggabungkan beberapa aplikasi yang berbeda dalam satu kartu. Fungsionalitasnya hanya dibatasi oleh kapasitas memori dan kemampuan komputasi. Kartu ini digunakan secara luas untuk kontrol akses, aplikasi bank, aplikasi loyalti perdagangan, telekomunikasi nirkabel, dan sebagainya, dimana keamanan dan kerahasiaan data adalah fokus utamanya.

Harga kartu mikroprosesor turun drastis pada awal tahun 1990-an. Kartu ini biasanya berharga 1 – 20 dolar AS, tergantung kapasitas memori dan fungsionalitas software dalam kartu.

Pada umumnya, istilah smart card bisa berupa kartu memori dan kartu mikroprosesor. Akan tetapi, banyak yang lebih suka untuk menyebut kartu mikroprosesor adalah smart card karena intelegensi yang disediakan oleh prosesornya. Sedangkan istilah kartu chip bisa digunakan untuk kartu memori dan kartu mikroprosesor.

Prosesor dapat diprogram dengan tujuan tertentu untuk mendukung lingkungan Java Card. Dalam artikel ini, istilah smart card ditujukan pada kartu mikroprosesor. Kartu memori tidak dibahas lebih lanjut.

Kartu contact dan kartu contactless

kartu contact	kartu contactless

Kartu contact harus dimasukkan ke dalam Card Acceptance Device (CAD), lalu berkomunikasi dengan dunia luar melalui antarmuka komunikasi serial lewat 8 titik kontak (contact points).

Karena kartu contact harus dimasukkan ke dalam CAD dengan cara yang benar dan posisi yang tepat, kartu contactless-lah yang lebih bagus pada situasi yang membutuhkan kecepatan transaksi, seperti transaksi pada sistem transportasi umum dan kontrol pengaksesan gedung.

Kartu contactless tidak perlu dimasukkan ke dalam CAD. Kartu ini berkomunikasi dengan dunia luar melalui antena yang terselubung di dalam kartu. Daya disediakan oleh baterai internal atau dapat juga dikumpulkan oleh antena. Kartu contactless mengirimkan data ke CAD melalui gelombang elektromagnetik.

Karena mikrosirkuit pada kartu contactless disegel di dalam kartu, kartu contactless dapat mengatasi keterbatasan kartu contact, yaitu tidak ada contact yang harus rusak karena seringnya penggunaan kartu, kartu tidak perlu dimasukkan dengan hati-hati ke dalam CAD, dan kartu tidak harus sesuai standar agar dapat masuk ke dalam slot CAD.

Namun, kartu contactless punya kekurangan. Kartu contactless harus dalam jangkauan yang sudah ditentukan untuk pertukaran data dengan CAD. Karena kartu bisa keluar dengan cepat dari jangkauannya, maka durasi transaksi menjadi pendek, sehingga data yang dapat dikirimkan terbatas. Ada kemungkinan suatu transaksi dapat mengambil alih kartu atau data yang dikirim disadap tanpa disadari pemegang kartu. Saat ini, kartu contactless lebih mahal daripada kartu contact. Artikel ini menggunakan kartu contact dalam contohnya, karena lebih umum digunakan.

HARDWARE PADA SMART CARD

Smart card mempunyai titik kontak, CPU yang tertanam, dan beragam jenis memori. Beberapa smart card juga datang dengan coprosesor untuk komputasi matematika.

Titik kontak smart card

Sebuah smart card mempunyai 8 titik kontak. Bentuk dan lokasi kontak diatur dalam ISO 7816-2.

• Titik Vcc menyediakan daya untuk chip. Tegangan Vcc adalah 3-5 volt, dengan deviasi maksimum 10 persen. Smart card di handphone biasanya memiliku Vcc rata-rata 3 volt.
  
• Titik RST digunakan sebagai pengirim sinyal untuk menghidupkan mikroprosesor, dan ini disebut ‘warm reset‘. ‘Cold reset‘ dilakukan dengan mematikan tegangan penyedia daya dan menghidupkannya kembali. Mengambil kartu dari CAD dan memasukkannya lagi bisa disebut ‘cold reset‘.
  
• Prosesor smart card tidak menangani pembuatan internal clock. Titik CLK menyediakan sinyal clock eksternal yang berasal dari clock internal.
  
• Titik GND digunakan sebagai tegangan referensi, nilanya adalah 0 volt.
  
• Titik Vpp ini adalah titik opsional yang digunakan hanya pada kartu versi lama. Ketika digunakan, Vpp menyediakan tegangan dengan 2 level. Tegangan yang lebih rendah disebut keadaan idle yang harus dilakukan CAD sampai level tegangan lainnya (keadaan aktif) diperlukan. Perubahan tegangan diperlukan untuk melakukan pemograman pada memori EEPROM pada beberapa chip smart card yang lama.
  
• Titik I/O digunakan untuk mengirimkan data dan perintah antara smart card dan dunia luar dalam mode half-duplex. Half duplex berarti perintah dan data dikirimkan hanya 1 arah pada waktu tertentu.
  
• Titik RFU digunakan apabila diperlukan.

CPU smart card

Central Processing Unit (CPU) pada kebanyakan smart card saat ini adalah microcontroller 8 bit, yang biasanya menggunakan sekumpulan perintah Motorola 6805 atau Intel 8051, dan dengan kecepatan clock sampai 5 MHz. Smart card yang canggih sering memasukkan ‘clock multiplier‘ (2, 4, atau 8), yang membuat kartu beroperasi sampai 40MHz (5MHz kali 8).

Chip smart card yang baru mempunyai 16 bit atau 32 bit microcontroller, dan smart card dengan arsitektur perintah yang direduksi (RISC) juga tersedia. Di masa mendatang, smart card 16 bit dan 32 bit kemungkinan akan menjadi lebih umum.

Coprosesor smart card

Chip smart card yang didesain untuk digunakan dalam aplikasi keamanan sering mempunyai coprosesor yang dibangun di dalamnya. Sebuah coprosesor kriptografi adalah sebuah IC yang dikhususkan untuk mempercepat kalkulasi, khususnya aritmatika modular dan kalkulasi integer yang besar. Kalkulasi seperti itu disediakan oleh operasi kriptografi, seperti algoritma RSA. Ada tidaknya coprosesor biasanya mempengaruhi harga chip.

Sistem Memori Smart card

Smart card biasanya berisi 3 jenis memori: memori persistent nonmutable (ROM), persistent mutable (EEPROM), dan nonpersistent mutable (RAM).

• ROM (Read Only Memory) digunakan untuk menyimpan program kartu yang tetap. Tidak ada daya yang dibutuhkan untuk menangani data pada jenis memori ini. Akan tetapi, seperti namanya, memori ini tidak dapat ditulisi setelah kartu dibuat. ROM berisi sistem operasi beserta data permanen dan aplikasi user. Proses menulis program dan data ke dalam ROM disebut masking. Ini terjadi selama proses pembuatan chip.
  
• EEPROM (Electronical Erasable Programmable Read Only Memory), seperti ROM, dapat menjaga isi data walaupun daya tidak ada. Perbedaannya adalah isi memori ini dapat dimodifikasi selama penggunaan kartu yang normal. Maka dari itu, EEPROM digunakan untuk penyimpanan data (sama halnya hardisk pada PC). Aplikasi user dapat juga ditulis ke dalam EEPROM setelah kartu dibuat. Parameter penting EEPROM adalah jumlah siklus menulis pada seluruh lifetime kartu, periode penyimpana data, dan waktu pengaksesan. EEPROM pada banyak smart card dapat menerima 10ribu siklus penulisan dan dapat menyimpan data selama 10 tahun. Membaca dari EEPROM sama cepatnya ketika membaca dari RAM, tapi menulis ke EEPROM 1.000 kali lebih lambat daripada menulis ke RAM.
  
• RAM (Random Acces Memory) digunakan sebagai ruang bekerja yang bertempo (temporary) untuk menyimpan dan memodifikasi data. RAM adalah memori nonpersistent, sehingga isi informasi tidak dijaga ketika daya tidak ada. RAM dapat diakses dengan tak terbatas.

ROM lebih murah diantara ketiga memori tersebut. EEPROM lebih mahal dari ROM karena sebuah sel EEPROM memakan ruang 4 kali lebih banyak dari sebuah sel ROM. RAM sangat langka dalam chip
smart card. Sebuah sel RAM kira-kira 4 kali lebih besar dari sel EEPROM.

Sekarang ini, teknologi memori memperoleh popularitas dari smart card. Contohnya, memori flash menjadi lebih umum. Memori flash adalah sejenis memori persistent mutable, ini lebih efisien dalam ruang dan daya daripada EEPROM. Memori flash dapat dibaca bit per bit tetapi hanya dapat diubah sebagai blok. Sehingga, memori flash biasanya digunakan untuk penyimpanan program tambahan atau potongan besar data yang diubah secara penuh.