Con chip nhỏ vận hành vé tàu điện ngầm Montréal
(righto.com)- Vé giấy dùng một lần của Métro Montréal thực ra hoạt động như một thẻ NFC, với chip MIFARE Ultralight EV1 bên trong và ăng-ten lá kim loại giao tiếp với cổng soát vé
- Từ trường do đầu đọc ở cổng soát vé tạo ra cấp nguồn cho vé và trao đổi dữ liệu; việc xác thực vé hoàn tất trong vòng 35ms, nhanh hơn một cái chớp mắt
- Chip này có kiến trúc giá rẻ, cung cấp EEPROM người dùng 48 byte hoặc 108 byte; không có mã hóa nhưng có UID 7 byte, chữ ký UID, khóa bộ nhớ và bộ đếm một chiều 24 bit
- Bên trong gồm giao diện RF, EEPROM, charge pump và logic số dựa trên standard cell; ước tính dùng quy trình khoảng 180nm, với khoảng 8.000 cổng và 45.000 transistor
- Nhờ bán theo wafer và die siêu nhỏ, giá chip giảm xuống khoảng 9 cent mỗi chiếc; kể cả cộng thêm chi phí tấm ăng-ten và in ấn, vẫn đủ rẻ để đưa vào vé dùng một lần
Cấu trúc NFC bên trong vé giấy
- Vé giấy của Métro Montréal hoạt động như một thẻ NFC: chạm vào cổng soát vé là cổng mở
- Hoa văn màu vàng ở mặt ngoài bên phải trông giống các tiếp điểm chip EMV trên thẻ tín dụng, nhưng không phải tiếp điểm thật mà chỉ là hoa văn giả được in bằng mực
- Mạch thật nằm trong một tấm nhựa mỏng bên trong lớp giấy
- Lớp lá kim loại tạo thành ăng-ten dạng cuộn dây
- Chip NFC trông như một chấm đen nhỏ được nối với hai đầu dây ăng-ten
- Dải kim loại chéo ở góc trên bên trái đóng vai trò như một cầu nối để hoàn thiện mạch ăng-ten xoắn ốc trên tấm hai chiều
- Kích thước chip là 570µm × 485µm, cỡ một hạt muối; độ dày 75µm hoặc 120µm nên không thể cảm nhận được bên trong vé
Quy trình xác thực trong 35ms mà không cần pin
- NFC là cách đầu đọc và thẻ trao đổi dữ liệu ở khoảng cách ngắn bằng từ trường
- Từ trường do đầu đọc ở cổng soát vé tạo ra vừa cấp nguồn cho thẻ vừa gửi dữ liệu
- Cả đầu đọc và thẻ đều có ăng-ten dạng cuộn dây; khi đặt gần nhau, chúng trao đổi tín hiệu bằng ghép cảm ứng giống như các cuộn dây của máy biến áp
- Khi chạm vé vào cổng soát vé, giao tiếp NFC kết thúc trong vòng 35ms, nhanh hơn một cái chớp mắt
- Nếu thẻ cung cấp dữ liệu vé hợp lệ, bạn có thể vào ga tàu điện ngầm
Tính năng và bảo mật của MIFARE Ultralight EV1
- Chip trong vé là MIFARE Ultralight EV1 của NXP, một chip giá rẻ cho ứng dụng vé dùng một lần
- Vai trò cơ bản của nó là cung cấp các khối dữ liệu cho đầu đọc
- Dữ liệu được lưu trong một EEPROM nhỏ
- Một phiên bản cung cấp bộ nhớ người dùng 48 byte
- Phiên bản khác cung cấp bộ nhớ người dùng 108 byte
- Chip Ultralight không có hỗ trợ mã hóa như các chip cao cấp hơn
- Mức bảo mật không khác nhiều so với vé biểu diễn có in mã QR hoặc mã vạch
- Trách nhiệm ngăn dùng trùng một vé và xác thực dữ liệu thuộc về đầu đọc và hệ thống backend
- Nó cũng có một số tính năng tốt hơn vé in thông thường
- Khi sản xuất, chip được nạp UID 7 byte duy nhất
- UID được ký để ngăn tạo UID giả
- Chữ ký UID được tạo bằng thuật toán ECC, nhưng bản thân chip không thực hiện phép toán mật mã mà chỉ cung cấp các byte chữ ký được ghi khi sản xuất
- Hỗ trợ truy cập bộ nhớ được bảo vệ bằng mật khẩu và khóa các trang bộ nhớ
- Mật khẩu được truyền không mã hóa nên bảo mật yếu
- Ba bộ đếm một chiều 24 bit có thể được dùng cho các chức năng như giới hạn số lần sử dụng
- Bộ đếm chỉ có thể tăng, không thể giảm
- Bộ đếm có tính năng anti-tearing để tránh cập nhật dở dang nếu thẻ bị nhấc ra trong lúc cập nhật
Quy trình lấy chip ra để chụp ảnh
- Để chụp ảnh chip, cần lấy tấm nhựa có gắn ăng-ten ra khỏi vé giấy rồi chỉ để lại die silicon
- Quá trình xử lý gồm nhiều bước
- Ngâm vé trong nước để làm mềm giấy, rồi cạo đi để lộ lõi nhựa
- Cắt một mảnh nhựa nhỏ chứa chip và cho vào axit sulfuric đang sôi khoảng 30 giây để loại bỏ nhựa và keo
- Lớp bảo vệ bề mặt passivation là lớp dày 1,1µm gồm silicon nitride và PSG; lớp này được loại bỏ bằng axit phosphoric đang sôi
- Lặp lại xử lý bằng Armour Etch và axit hydrochloric để loại bỏ lớp oxide và lớp kim loại
- Khi loại bỏ lớp kim loại và polysilicon, cấu trúc silicon lộ ra
- Các vùng silicon được pha tạp biểu thị transistor
- Các hình chữ nhật màu trắng là tụ điện
- Tụ điện được dùng để khớp tần số cộng hưởng với ăng-ten, lọc nguồn và tăng điện áp bằng charge pump
- Chip quá nhỏ nên rất dễ thất lạc trong quá trình xử lý
- Chỉ cần chạm vào chip hoặc thổi hơi cũng có thể làm nó bay đi
- Khi gắp bằng nhíp, chip có thể bật ra và biến mất
- Cách an toàn nhất khi chuyển giữa các bước xử lý và lam kính hiển vi là đặt chip trong giọt nước rồi di chuyển bằng pipet
Các khối bên trong: RF, logic số, EEPROM
- Ở bên trái chip là giao diện RF kết nối với ăng-ten
- Chuyển tín hiệu tần số cao thành dữ liệu số
- Trích xuất năng lượng từ tín hiệu ăng-ten để vận hành chip
- Phần lớn chip là logic số xử lý 18 lệnh có thể nhận từ đầu đọc
- Các lệnh
Wake-up,Haltđiều khiển trạng thái chip - Các lệnh
Read,Writetruy cập bộ nhớ EEPROM - Các lệnh
Read_Cnt,Incr_Cnttruy cập bộ đếm
- Các lệnh
- Khi nhiều thẻ được đưa tới đầu đọc cùng lúc, chức năng anticollision cho phép đọc mà không bị xung đột
- Nếu phát hiện xung đột, đầu đọc dùng thuật toán NFC tiêu chuẩn để lần lượt chọn từng thẻ dựa trên số định danh
- Thuật toán này dùng 4 lệnh của chip
- EEPROM giữ dữ liệu ngay cả khi không có nguồn
- Thời gian lưu dữ liệu được thiết kế là 10 năm
- Ghi EEPROM cần điện áp cao hơn phần còn lại của chip
- Mạch giao diện EEPROM tạo ra các tín hiệu cần thiết
- Các khối chính nhìn thấy trên die như sau
- Mảng ô lưu trữ EEPROM ở phía trên
- Charge pump bên phải EEPROM
- Giao diện EEPROM giữa EEPROM và logic số
- Bốn bond pad là các điểm nối ăng-ten; nếu muốn, có thể hỗ trợ hai ăng-ten song song
- Việc nhận dạng một phần mạch analog chưa chắc chắn
- Cấu trúc hình bầu dục lớn có thể là transistor RF dùng để thay đổi tải nhằm gửi dữ liệu ngược về đầu đọc
- Hoặc có thể là diode Zener điều chỉnh điện áp chip
- Cấu trúc phía dưới có thể là diode RF chỉnh lưu tín hiệu ăng-ten để tạo nguồn cho chip
Thẻ gửi dữ liệu ngược bằng điều chế tải
- Thẻ gửi dữ liệu ngược về đầu đọc bằng điều chế tải (load modulation) thay vì bật bộ phát
- Khi thay đổi tải ở hai đầu ăng-ten, năng lượng bị hấp thụ từ đầu đọc thay đổi một chút
- Đầu đọc phát hiện khác biệt này qua biến thiên điện áp trên ăng-ten phát của chính nó
- Tín hiệu điều chế tải yếu hơn tín hiệu phát 80dB, nhưng đầu đọc vẫn có thể phát hiện và trích xuất các bit dữ liệu
- Tần số hoạt động được chia theo từng mức
- Đầu đọc phát bằng sóng mang 13.56MHz
- Thẻ bật/tắt tải ở 848kHz, bằng 1/16 sóng mang
- Truyền bit diễn ra ở 106kbit/s, bằng 1/8 tần số điều chế
- Tải của thẻ NFC có thể là điện trở hoặc tụ điện
- Điện trở hấp thụ trực tiếp tín hiệu
- Tụ điện thay đổi tần số cộng hưởng của ăng-ten để điều chỉnh lượng tín hiệu truyền tới thẻ
- Trên die có nhiều tụ điện và không thấy điện trở lớn, nên chip này được cho là dùng tụ điện làm tải
Quy trình sản xuất và logic standard cell
- Từ ảnh phóng đại die, dựa trên các vùng silicon được pha tạp và chiều rộng cổng transistor MOS, kích thước đặc trưng của chip được ước tính khoảng 180nm
- Quy trình 180nm được dùng rộng rãi vào cuối thập niên 1990, và đã cũ hơn quy trình 22nm tiên tiến vào thời điểm MIFARE Ultralight EV1 ra mắt tháng 10/2012
- Quy trình cũ phù hợp với đặc tính và cấu trúc chi phí của chip này
- Một phần đáng kể diện tích chip là mạch analog và bốn bond pad, nên dù giảm logic số thì tổng diện tích cũng không giảm nhiều
- Chip nhỏ hơn nữa sẽ khó gắn lên ăng-ten một cách thực tế
- Đây là chip cho thị trường giá rẻ dùng một lần, nên phải sản xuất rẻ nhất có thể
- Quy trình mới hơn có thể tăng số chip trên mỗi wafer, nhưng chi phí sản xuất wafer cũng tăng
- Mạch số được triển khai bằng logic standard cell
- Bắt đầu từ thư viện standard cell như cổng NAND hoặc flip-flop
- Các cell được thiết kế với chiều cao cố định và bố trí theo hàng
- Dây kim loại phía trên các cell tạo thành mạch mong muốn
- Mật độ và hiệu quả kém hơn layout tùy chỉnh hoàn toàn, nhưng thiết kế nhanh và rẻ
- Chip dùng logic CMOS
- Mỗi cổng logic gồm transistor NMOS và PMOS
- Để đơn giản hóa sản xuất, NMOS và PMOS được bố trí ở các hàng riêng
- Transistor PMOS lớn hơn nên có thể phân biệt trong ảnh
- Vùng logic được ước tính có khoảng 8.000 cổng và khoảng 45.000 transistor
- Quy mô này chỉ vừa đủ để đưa vào một vi điều khiển đơn giản như 8051
- Nếu có vi điều khiển, cũng cần không gian lưu phần mềm
- Vì giao thức đơn giản và số transistor ít, nhiều khả năng chip được triển khai bằng phần cứng dựa trên state machine và bộ đếm hơn là vi điều khiển
EEPROM và mạch nâng điện áp
- Dữ liệu chip được lưu trong EEPROM tương tự bộ nhớ flash
- Tùy mã linh kiện, chip cung cấp EEPROM 640 bit hoặc 1312 bit
- Hai phiên bản dường như dùng cùng một triển khai EEPROM, còn phiên bản rẻ hơn bị giới hạn dung lượng khả dụng
- EEPROM trong ảnh die trông như lưới 64×64 nên giống một bộ nhớ 4K bit
- Chưa rõ vì sao nó trông lớn hơn dung lượng công bố
- Có thể đã đếm sai dung lượng do cấu trúc ô nhớ
- Có thể lưu dữ liệu không nằm trong bản đồ bộ nhớ EEPROM, như bộ đếm một chiều và chữ ký UID
- Nếu chip có vi điều khiển, không gian EEPROM bổ sung có thể được dùng để lưu mã
- EEPROM cần điện áp tương đối cao, 10–20V, để lưu bit
- Điện áp này được tạo bởi mạch charge pump chuyển mạch tụ điện ở tần số cao
- Mạch gồm nhiều tụ điện lớn ở bên phải EEPROM được cho là charge pump
Cấu trúc chi phí giúp có vé dùng một lần
- Lý do chip NFC có thể được đưa vào vé dùng một lần là vì chip có thể được sản xuất rất rẻ
- Để hạ giá, chip không được bán như linh kiện đóng gói mà được bán theo wafer, sau đó mới gắn vào vé
- Trên Digikey có thể mua wafer silicon 8 inch với giá 9.000 USD
- Một wafer cung cấp 100.587 chip
- Giá mỗi chip khoảng 9 cent
- Theo datasheet, số die tốt tiềm năng là 103.682 die mỗi wafer
- Sản lượng thực tế đạt 97%, và wafer đi kèm một tệp cho biết die nào là die tốt
- Trong sản xuất chip thông thường, die lỗi được đánh dấu bằng chấm mực, nhưng với chip này mỗi die còn nhỏ hơn chấm mực nên cách đó không phù hợp
- Nếu cần nhiều chip hơn, có thể mua wafer 12 inch với giá 19.000 USD
- Wafer 12 inch cung cấp 215.712 chip
- Nhà sản xuất vé gắn từng chip lên tấm ăng-ten rồi in vé
- Quy trình này cộng thêm vài cent, nhưng kết quả là vé giá rẻ có thể dùng một lần rồi bỏ
Khác biệt giữa thẻ Occasional và thẻ Opus
- Đối tượng phân tích là thẻ Occasional của Montréal, L’Occasionnelle
- Có thể dùng cho một chuyến đi hoặc tối đa 3 ngày
- Không thể nạp lại và bị bỏ sau khi dùng
- Với nhu cầu sử dụng dài hạn, người ta dùng thẻ Opus
- Đây là thẻ nhựa, không phải giấy
- Có thể dùng lâu hơn
- Triển khai chuẩn Calypso và cung cấp bảo mật cao hơn
- Calypso dùng mã hóa như AES, DES, ECC và cung cấp bộ nhớ EEPROM lớn hơn
- Loại chip và nhà sản xuất chip bên trong thẻ Opus chưa được phân tích
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Thực ra khá giống nhau. Tầng truyền thông vật lý thì khác, nhưng các tầng giao thức phía trên gần như giống hệt
Thẻ thông minh tiếp xúc tuân theo ISO 7816, còn thẻ không tiếp xúc MIFARE là ISO 14443 Type A và giao thức tuân theo ISO 7816-4
Điều này không có gì đáng ngạc nhiên nếu nghĩ rằng hệ sinh thái thẻ thông minh tiếp xúc muốn hỗ trợ cả thẻ không tiếp xúc với thay đổi tối thiểu ở phần mềm host, đầu đọc và logic bên trong thẻ. Cũng có nhiều trường hợp cùng một thiết bị hỗ trợ cả tiếp xúc lẫn không tiếp xúc, như thẻ tín dụng, thẻ ngân hàng, thiết bị FIDO
Nó giống quan hệ giữa WiFi và Ethernet có dây. Tầng vật lý rất khác nhau, nhưng về logic thì tương thích và cùng một phần mềm hỗ trợ cả hai
Khi đó có thể thanh toán các hóa đơn giấy được dùng rộng rãi, và UI ban đầu là một bảng HTML bình thường có nhãn và ô nhập. Tôi đã thử làm một nguyên mẫu đặt hình hóa đơn giấy làm nền, rồi đặt các ô nhập vào đúng vị trí có các con số thực tế
Người dùng chỉ cần đặt hóa đơn giấy nhận qua bưu điện bên cạnh, rồi nhập số như thể tạo một bản sao trên màn hình khớp 1:1 với tờ giấy. Ai cũng dễ hiểu phải điền số nào vào đâu
Phản hồi đến ngay lập tức, nên mọi biểu mẫu đều làm theo nguyên tắc này, mọi ứng dụng ngân hàng đều triển khai nó, và đến giờ vẫn còn dùng
MIFARE Ultralight thực ra không triển khai APDU kiểu 14443-4/7816/thẻ thông minh. IC có hiệu năng thấp hơn nhiều nên đơn giản hơn nhiều
Điều gây rối hơn là một số IC MIFARE thật sự triển khai ISO 14443-4. Ví dụ như thẻ MIFARE DESFire dạng chức năng cố định hoặc IC thẻ thông minh lập trình được như SmartMX, nhưng không phải tất cả đều như vậy
Mã QR có vẻ là phương tiện vé tốt hơn
Thẻ này chỉ khoảng 100 byte, còn mã QR có thể chứa hơn 2KB
Cách này là in mực trên nền nhựa rẻ tiền, còn mã QR chỉ là mực. Nếu muốn còn có thể dùng quy trình in rẻ hơn nữa
Cách này sẽ khiến bạn phải phụ thuộc vào một nhà cung cấp công nghệ vé cụ thể trong hàng chục năm tới. Mã QR có thể hiển thị trên màn hình hoặc in ra giấy, và bạn có thể tùy ý thay đổi nhà cung cấp cho mọi thành phần, từ ứng dụng di động đến loại giấy, máy in vật lý và thiết bị đọc. Trong lĩnh vực vận hành theo đơn vị hàng chục năm như vé giao thông công cộng, không nên đánh giá thấp sự linh hoạt này
Với việc phát hành vé thay thế, cách này cần nhận hiện vật, còn mã QR có thể gửi qua email, WhatsApp, ảnh chụp màn hình, ảnh chụp, và nếu muốn cũng có thể đổi mã QR giấy
Đầu đọc RFID này rẻ và bền. Đầu đọc quang cho mã QR cũng có thể gần như rẻ và bền như vậy, nhưng không hoàn toàn giống, nên riêng hạng mục này RFID thắng sít sao
Mã QR có bốn vấn đề. Bản in có thể bị sao chép, mã QR động cũng có thể bị chụp màn hình, theo định nghĩa nó chỉ đọc, và đầu đọc chậm cũng như người dùng phải căn hướng cho đúng
NFC có thể đọc/ghi, có phạm vi khoảng 10cm, và thẻ lớn có thể chứa tối đa 4KB dữ liệu. Ultralight có thể thay thế vé một lượt và cũng có thể tái sử dụng như vé từ được thu hồi ở cửa ra
Hàng chục năm nghiên cứu phát triển đã được đầu tư để làm cho những hệ thống như vậy hoạt động tốt ở quy mô lớn tại các ga tàu đông đúc nhất thế giới, và mã QR không đáp ứng được yêu cầu. Có thể xem một lát cắt của R&D ban đầu tại https://www.jreast.co.jp/e/development/tech/pdf_6/tec-06-40-..., trong đó bàn về các yêu cầu kỹ thuật mà những hệ thống như vậy phải thỏa mãn
Tôi không biết Montreal thì sao, nhưng giao thông công cộng Moscow cũng dùng vé giấy tương tự, cũng là MIFARE Ultralight, và có thể mua loại nhiều lượt. Khi dùng vé, cửa soát vé hoặc máy kiểm vé tăng một bộ đếm một chiều để thiết bị tiếp theo biết còn bao nhiêu lượt
Với mã QR thì điều này là bất khả thi trừ khi đầu đọc hoặc thiết bị của người dùng duy trì kết nối Internet liên tục đến máy chủ trung tâm để theo dõi trạng thái của mọi vé, và điều đó là không thực tế
Họ không dùng kết nối Internet để xác thực vé, mà cập nhật chính vé đó sang trạng thái đã dùng
Tôi muốn nói đây là cách linh hoạt hơn nhiều, nhưng tôi đã thấy quá nhiều xe buýt không thu được tiền vé nên không chắc có thật vậy không
Ở mọi khía cạnh khác, IC không tiếp xúc mạnh hơn. Nó có thể ghi lại nên cho phép vé tái sử dụng, có thể hỗ trợ xác thực challenge-response nên dùng ngoại tuyến an toàn, và nhờ đó giao dịch ở cổng nhanh hơn. Theo cảm nhận, việc quét cũng ít kén hơn nhiều
Thú vị thật. Gần đây tôi lần đầu dùng loại vé này ở châu Âu, nhưng không nghĩ là bên trong có thể có chip NFC nên loay hoay không biết phải quét thế nào
Trong khi đó vợ tôi, hoàn toàn không phải dân kỹ thuật, lại mặc nhiên nghĩ là phải chạm thẻ và lập tức hiểu ra một cách rất trực quan
Nếu không ai chỉ cách dùng, có lẽ tôi sẽ cố tìm chỗ nào đó để nhét nó vào. Vợ tôi thì chẳng hề thấy những thứ này hay các dụng cụ nhỏ là khó
IKEA cũng vậy, tôi luôn dựa vào hướng dẫn và làm đúng theo đó; nếu hướng dẫn thiếu dù chỉ một bước là tôi cực kỳ bực bội
Gần đây tôi mới biết, chỉ cần trả khoảng 100 đô la cho một nhà in là họ có thể làm thẻ NFC tùy chỉnh. Không nhất thiết phải là một cơ quan giao thông lớn ký hợp đồng dài hạn hàng triệu thẻ, hay phải tự phát triển một ứng dụng JavaCard NFC tùy chỉnh
Tôi đã dùng cách này để biến thẻ thành viên mã QR của quán bar bạn tôi thành phiên bản thẻ NFC; để trong ví thì trông ngầu hơn hẳn mấy thẻ tích dấu bằng giấy mềm oặt của các quán bar khác
Về lý thuyết, có thể xử lý toàn bộ từ mã hóa thẻ đến in ấn tại cùng một nơi, và cũng có thể đưa thông tin tùy chỉnh vào
Có thể dùng cho tự động hóa theo vị trí bằng cách chạm quanh nhà hoặc xe. Khi chạm vào thẻ NFC, điện thoại có thể chạy shortcut tùy chỉnh cho tác vụ cục bộ hoặc một script SSH tới Linux SBC/micro PC. Thời gian phản hồi khoảng 1 giây, và iPhone SE2 cũng có đầu đọc NFC
Với người khiếm thị, cũng có thể dán thẻ NFC lên đồ vật, rồi khi chạm điện thoại vào đồ vật thì điện thoại đọc mô tả âm thanh
Các câu hỏi về chip NFC thì tác giả sẽ trực tiếp trả lời :-)
Vé dải từ kiểu cũ hay cách quét quang học/mã vạch có rẻ hơn nhiều về mặt sản xuất không?
Dải từ có vẻ sẽ gây vấn đề vì tỷ lệ đọc lỗi ở cổng soát vé cao hơn, còn cả dải từ lẫn quét quang học đều đòi hỏi phải đưa vé vào máy, làm tăng độ phức tạp và số bộ phận chuyển động
Các chip trên wafer ban đầu hẳn đều giống nhau; tôi muốn biết ở thời điểm nào trong quy trình chúng được chọn riêng và được gán đặc tính riêng. Không biết việc đó thực hiện qua tiếp xúc điện trực tiếp trước khi tách chip, hay dùng một liên kết tầm gần
Chắc họ không dùng wafer 75µm/120µm trong suốt quy trình sản xuất, vì đó đúng nghĩa là độ dày của một sợi tóc người. Tôi tự hỏi wafer 200/300mm có thể tự đỡ mình ở độ dày đó không, và có chịu được mọi ứng suất trong quy trình sản xuất không
Tôi cũng tò mò cơ chế thực tế ngăn sao chép trong DESFire và các chip NFC bảo mật khác là gì
Các hệ thống tàu điện ngầm lớn như Omny, Clipper, Smartrip dùng gì; Apple và Google triển khai một số giao thức NFC trên thiết bị theo cách có thể lập trình hơn ra sao; và liệu nó có liên quan đến giao thức dùng trong thẻ tín dụng không
Tôi cũng tò mò nó có quan hệ thế nào với Felica vốn được dùng rộng rãi ở Nhật. Có tin rằng trong một thời gian, nhà máy sản xuất chip bị cháy gây thiếu chip, tạo cơ hội để Apple tham gia thị trường bằng NFC trên iPhone
Vấn đề ở đoạn “chip Ultralight có nhiều tính năng hơn vé in một chút. Khi sản xuất, nó được nạp một mã định danh 7 byte (UID) duy nhất, và UID được ký để không thể tạo UID giả” là những thứ đó cũng có thể bị sao chép rất dễ dàng. Một chiếc Flipper Zero bình thường cũng làm được
Nếu muốn bảo mật thật sự thì phải dùng cơ chế challenge-response. Tức là mỗi thẻ được cấp một cặp khóa riêng/khóa công khai duy nhất từ nhà máy, và khóa công khai được nhà máy ký. Khi kiểm tra tính xác thực, thiết bị đầu cuối đưa một nonce ngẫu nhiên, thẻ ký bằng khóa riêng, rồi thiết bị đầu cuối xác minh bằng khóa công khai của nhà máy
Đoạn “làm rơi chip nên phải phân biệt giữa bụi và chip dưới kính hiển vi” thật sự đáng kinh ngạc. Tôi không hình dung nổi máy móc sản xuất những thứ mà con người còn khó thao tác như vậy bằng cách nào, và làm sao chúng căn hướng một cách nhất quán để công đoạn bonding hoạt động được
Nếu là vé dùng một lần, chỉ cần xác minh chữ ký UID, đánh dấu đã dùng khi được dùng lần đầu, rồi từ chối mọi lần dùng sau đó
Nếu sao chép thẻ thì nó sẽ hoạt động một lần. Nghĩa là ai đó với thiết bị phù hợp có thể đi ngang qua và đánh cắp vé rồi dùng trước chủ sở hữu hợp pháp. Chỉ với Flipper Zero thì phạm vi quá ngắn nên không đủ, nhưng về lý thuyết là có thể. Với vé tàu điện ngầm một lượt thì tôi nghĩ không phải chuyện quá đáng lo
Để tăng bảo mật cho vé nhiều lượt, có thể dùng mã rolling code. Mỗi khi vé được quét và UID được xác minh, hệ thống đọc một mã nào đó từ bộ nhớ NFC và mã đó phải khớp với thứ tự, rồi ghi mã kế tiếp trở lại bộ nhớ để xuất trình lần sau. Như vậy bản sao sẽ bị vô hiệu hóa. Có thể đánh cắp vé, nhưng chừng nào không phá được mã hóa phía máy chủ thì không thể qua mặt hệ thống
Với các loại vé có giá trị hơn như vé tháng đi làm, có thể dùng cơ chế challenge-response
Có thể bị áp dụng tội sử dụng máy tính trái phép, gian lận, hoặc bất cứ tội danh nào khác. Ở mọi ga đều có camera, chẳng có lý do gì để làm vậy chỉ nhằm tiết kiệm tiền vé 4 đô la
Rủi ro thực sự là trường hợp ai đó sao chép vé sau khi người khác đã mua nhưng trước khi họ dùng; đó là một lỗ hổng bảo mật, nhưng trong sử dụng thực tế khả năng cao là vấn đề rất nhỏ
Với vé ngày thì có thể hơi có vấn đề. Bạn có thể mua một vé ngày rồi bán các bản sao với giá thấp hơn. Dù vậy, nhiều khả năng vấn đề này vẫn chưa đủ lớn để đáng dùng chip đắt hơn nhằm ngăn chặn
Quy trình bonding cũng không nhất quán đến thế. Tỷ lệ lỗi là 3%, và mỗi khi nhận đơn hàng, bạn phải chấp nhận một bản đồ “chip hỏng” duy nhất
Tôi ngạc nhiên vì việc sản xuất hàng triệu tấm vé có chip bên trong trông quá tệ về mặt rác thải
Theo tôi hiểu thì chúng là đồ dùng một lần
Metro New Delhi của Ấn Độ trước đây dùng token nhựa có chip như vậy, nhưng để rời ga sau khi kết thúc hành trình thì phải trả lại chip
Gần đây họ dùng hệ thống QR in, và thậm chí còn bỏ cả giấy. Bạn có thể mua vé bằng ứng dụng di động, thanh toán bằng UPI tức thì, rồi đưa mã QR trên điện thoại cho máy quét để đi qua
Người có vé tháng được cấp thẻ dựa trên chip RFID
Thẻ nhựa Opus nếu không được dùng đủ nhiều thì xét theo khối lượng nhựa và chip, thậm chí có thể còn lãng phí hơn. Ví dụ, vé một lượt thường dành cho du khách; trong trường hợp đó, một thẻ Opus đầy đủ chip thật sự là lãng phí
Mọi người thường mất nhiều thời gian để hiển thị mã đúng hướng và tăng độ sáng đủ để quét được. Đó không phải điều bạn muốn gặp khi đang phải kịp lên tàu
Tôi không tìm được dữ liệu về tỷ lệ sử dụng vé một lượt và thẻ Opus, nhưng hy vọng đó không phải là một lượng khổng lồ. Tôi nghĩ đa số người thường xuyên dùng giao thông công cộng sẽ không dùng vé dùng một lần
MIFARE đã được dùng trong thẻ Oyster của London suốt 20 năm, còn ở Hồng Kông thì được dùng từ lâu hơn nữa. Tất nhiên không phải là phiên bản Ultralight.
Tuy vậy, Oyster đang dần bị loại khỏi phần lớn các mục đích sử dụng. Nếu không phải vé mùa, thanh toán không tiếp xúc, đặc biệt là bằng điện thoại, tiện hơn nhiều và cũng ít lãng phí hơn nhiều.
St Petersburg dùng MIFARE Classic và token, Moscow dùng MIFARE Classic cho thẻ nạp tiền Troika và MIFARE Ultralight cho vé dùng một lần. Thẻ “nol” của Dubai là MIFARE DESFire, thẻ “tap” của Los Angeles là MIFARE Classic, Oyster của London là MIFARE DESFire EV1. Tôi đã lục đống thẻ giao thông mình có và quét những cái chưa chắc chắn để kiểm tra.
Trong số những thứ tôi từng thấy, thứ không phải MIFARE và cũng không đọc được bằng Android nhưng đọc được bằng Flipper Zero chỉ có vé giấy của Brussels. Tất nhiên cũng có vé không dùng NFC. Đó là những loại dùng dải từ, như những chiếc vé nhỏ xinh của Paris hay NYC MetroCard.
Về mặt khái niệm, nó rất giống MIFARE. Đây là IC chức năng cố định triển khai ví giá trị lưu trữ hoàn toàn ngoại tuyến, nhưng dùng một stack khác với ISO 14443 A ở gần như mọi tầng. Từng có kế hoạch để nó có thể trở thành ISO 14443 C, nhưng cuối cùng điều đó đã không xảy ra.
Hy vọng một ngày nào đó chúng ta sẽ không phải chọn một trong những đánh đổi như vậy nữa.
Trời ạ. Lần cuối tôi đến đi tàu điện ngầm Montreal, hàng chờ mua loại vé này dài đến mức tôi bỏ cuộc luôn.
Không có cách nào trả tiền trực tiếp để vào tàu điện ngầm, mà bắt buộc phải mua một trong những vé này. Ở Toronto, bạn có thể chạm thẻ tín dụng để đi tàu điện ngầm.
Hơn nữa, tôi còn thấy thẻ Montreal bị vứt khắp nơi trên phố. Hệ thống thẻ này của Montreal trông thật sự như một mớ hỗn độn.