최근에 저는 여행을 꽤 많이 다녔는데, 비접촉 기술만으로 버스/지하철 탑승이나 커피/맥주 비용을 지불할 수 있다는 사실에 감사할 수 있었습니다. Apple/Google/Samsung-Pay 기반 시스템에서는 기술 장치의 잠금을 적극적으로 해제해야 하며 이로 인해 결제 프로세스가 다소 느려집니다.
뒤에 많은 사람들이 기다리고 있는 가운데 줄을 서서 기다리고 있는데 뭔가 잘못되면 건배하세요 🥪.
나는 열성적인 NERD 로서 여전히 얼굴에 여드름이 있었기 때문에 CASIO F-91W를 착용했습니다. 이 전설적인 시계는 세련된 디자인, 견고한 구조, 인상적인 배터리 수명( 약 7년 지속)으로 전 세계 기술 애호가들의 손목을 우아하게 만들어줍니다. 80년대 쿼츠 채용으로 시작된 디지털 시계 혁명의 상징이 되었습니다.
지갑 에서 신용카드/체크카드를 꺼내고, 주머니 에서 핸드폰을 꺼내지 않고, 시계를 PoS 에 가까이 가져가서 모던 한 핀치 로 결제할 수 있으면 좋겠다고 생각했어요- 하루의 마법 ✨.
그래서 나는 순수한 해킹 스타일에 향수와 혁신을 결합하여 새로운 삶을 살고 다음 단계 로 끌어올리기로 결정했습니다.
NFC ( Near Field Communication ) 기술을 사용하면 관련된 두 장치 간에 직접적인 물리적 접촉 없이 정보를 교환할 수 있습니다. 비접촉식 결제카드 의 경우 PoS 슬롯에 삽입하거나 PIN 코드를 입력하지 않고도 사용할 수 있어 금융거래가 더욱 빠르고 편리해집니다.
플라스틱(또는 금속) 비접촉 결제 카드 내부에는 다음과 같은 여러 구성 요소가 있습니다.
마이크로칩 : 종종 보안 집적 회로 ( IC ) 칩 또는 스마트 칩 이라고도 하며 카드의 두뇌 역할을 하며 CPU (카드 작동을 제어하고 데이터 처리를 관리함), 메모리 와 같은 다양한 하위 구성 요소를 포함합니다. (계정 세부 정보, 거래 내역 및 보안 키 와 같은 데이터 정보 저장) 및 암호화 코어 ( 진정 난수 생성 가능, 산술 문제 해결에 도움, 데이터 암호화/암호 해독 수행 및 인증 프로세스에 도움이 될 수 있음) 카드와 단말기의).
안테나 : 일반적으로 구리 또는 알루미늄 으로 만들어지며 무선 주파수 신호를 송수신하여 비접촉 통신을 가능하게 합니다. 효율적인 신호 전송을 보장하기 위해 특정 패턴으로 설계되었습니다.
안테나를 통해 정보를 전달 하여 공간이나 물질을 이동할 수 있는 에너지의 한 형태인 무선 주파수를 송수신 할 수 있습니다. NFC 프로토콜의 주파수는 13.56MHz 입니다(경우에 따라 결제 시스템이나 ATM의 경우 약 14.5 ~ 15.5MHz 로 다양하고 약간 더 높을 수 있음). 자유 공간의 파장 (간단히 말하면 λ-람다 기호로 표시됨은 단일 파동 주기의 길이를 측정한 값임)은 빛의 속도 상수 (~ 300,000Km/s)를 대상으로 나누어 계산합니다. 빈도.
따라서 이상적인 안테나는 22.12미터 길이의 와이어로 구성되어야 하지만 관례에 따라 람다의 비율 (λ/2, λ/4, λ/8, λ/16 등)이 적절하게 선택됩니다. 또 다른 중요한 요소는 와이어의 전기 임피던스 입니다. 이는 주로 와이어 자체의 단면적 뿐만 아니라 와이어의 재료 , 저항률 에 따라 달라집니다.
지불 카드는 자체 전원이 필요하지 않은 수동 장치입니다. 대신 스마트폰 이나 비접촉식 결제 단말기 등 활성 NFC 장치에 근접하면 전자기 유도 에 의해 전원이 공급됩니다. 능동형 NFC 장치는 자기장을 생성하여 NFC 의 대상 장치 안테나 에 전류를 유도합니다. 이 유도 전류는 활성 장치가 작동하고 통신할 수 있도록 하여 활성화하기에 충분한 전력을 제공합니다.
대부분의 기존 기술 스마트 카드 에는 플라스틱(또는 수지) 인클로저에 안테나가 내장되어 있으며 칩에 납땜되어 결과적으로 유도 전류 에서 직접 전원을 공급받습니다.
새로운 지불 카드 기술은 마이크로칩 과 안테나 모듈 사이에 유선 접촉이 필요 없는 이중 인터페이스 로 구성됩니다. 카드 본체의 안테나 에는 칩 모듈이 내장된 영역 주위에 몇 개의 추가 회전이 있습니다. 이 카드 본체 안테나는 마이크로칩 모듈에 직접 통합된 작은 루프 안테나 에 유도적 으로 결합됩니다 . 안테나를 칩 모듈에 부착(예: 접착, 용접 또는 납땜)할 필요가 없으므로 카드 생산 공정이 단순화됩니다.
카드의 플라스틱 봉투 안에 있는 안테나 모양이 (현실적으로) 어떻게 생겼는지 궁금하십니까?
일렬로 연결된 "사각형"은 가변 커패시터처럼 작동합니다. 이는 여러 레벨에 접목된 권선과 함께 모듈이 서로 다른 주파수에서 결합될 수 있도록 합니다.
전반적으로 구성 요소가 함께 작동하여 안전하고 편리한 비접촉식 거래를 가능하게 합니다. 안테나는 무선 통신을 가능하게 하며, 마이크로칩은 데이터 처리, 보안, 인증을 관리하여 카드 소유자 정보의 개인정보 보호와 무결성을 보장합니다.
복잡 하고 눈 에 보이지 않는 전파 의 세계를 '보기' 위해서는 특정 장비 에 의존해야 했습니다.
이 특정 시나리오에서는 PCB 의 마이크로스트립 안테나를 NanoVNA 용 프로브로 활용하기 위해 RFID-RC522 칩이 잠식되었습니다.
C10 및 C11 커패시터의 납땜을 제거하고 두 개의 암 점퍼 와이어 커넥터를 그 자리에 납땜하는 작업을 진행했습니다.
그런 다음 NanoVNA 장치와 함께 제공되는 동축 커넥터 케이블을 떼어냈습니다. 내부 코어 와이어(+)를 외부 실드 메쉬(-)에서 분리한 후 분리 가능한 인터페이스를 갖기 위해 수 점퍼 와이어 커넥터를 각각 납땜했습니다(이론에 따르면 점퍼 와이어가 길수록 작동 시 "노이즈" 가 높아집니다 ). RF 값을 읽으므로 가능한 한 짧게 유지하십시오).
이 "프랑켄슈타인" 안테나 프로브를 S11 → CH0 입력을 통해 NanoVNA 와 결합함으로써 전파를 헤엄칠 수 있었습니다.
저는 NanoVNA + RFID-RC522 콤보로 시작했습니다.
일단 켜지면 NanoVNA는 많은 정보를 표시하지만 대부분 이 목적과 관련이 없습니다 . 메뉴 이동에 도움이 되는 휠 기반 조이스틱과 함께 저항성 터치스크린이 있습니다.
초점은 모두 노란색 추적에 있으므로 DISPLAY 하위 메뉴로 이동하여 TRACE 1 (청록색), TRACE 2 (녹색) 및 TRACE 3 (자홍색)을 두 번 클릭하여 불필요한 추적을 모두 비활성화했습니다. 화면에서 사라지는 것을 볼 수 있습니다.
그런 다음 BACK → SCALE → SCALE/DIV를 클릭하고 "4"를 설정했습니다(비율이 좋습니다).
ENT 버튼을 눌러 확인했습니다.
그런 다음 메인 메뉴로 돌아가 STIMULUS 를 클릭했습니다.
START를 클릭하여 12.5MHz를 설정했습니다.
STOP을 클릭하면 16MHz가 설정됩니다.
이런 방식으로 장치가 12.5 ~ 16MHz 대역의 신호만 표시하도록 하여 모든 신호를 필터링하는 것이 가능합니다.
설정이 잘 되었는지 확인하기 위해 안테나 표면에 여분의 NFC 태그를 올려 놓았습니다.
간단한 규칙: 낮은 웨지가 깊을수록 "공명"이 높아집니다 .
즉, 테스트에 사용된 NFC 태그가 안테나 와 잘 결합되어 있다는 의미입니다(접근하는 태그/카드 에 따라 13.56MHz 주파수 주변의 범위가 달라지는 것은 절대적으로 정상입니다).
Proxmark3 장치로 이동하려면 컴퓨터가 필요합니다. 원래 GitHub 저장소 내에서 모든 설치 지침을 찾을 수 있었습니다(매우 철저하고 잘 설명되어 있음). 저는 macOS 에서 실행 중이므로 신속하게 추출 기반 튜토리얼을 사용했습니다.
처음 실행하기 전에 장치 펌웨어를 사용 가능한 최신 버전 으로 업그레이드하는 것이 좋습니다 . 그렇게 하려면 절차에 따라 "반쯤 숨겨진" 버튼을 누르고 누른 상태에서 마이크로 USB 케이블을 연결해야 합니다. 이러한 방식으로 장치는 DFU 모드 로 부팅됩니다.
DFU 모드 에 들어가면 다음 명령을 실행하십시오.
pm3-플래시-모두
그리고 모든 것을 "자동으로" 수행해야 합니다.
완료되면 Micro-USB 케이블을 Proxmark3 에서 분리했다 가 다시 연결하면 직렬 포트 목록에서 해당 케이블을 감지할 수 있습니다. 다음 명령을 실행하여:
> 오후 3시
이제 NFC 해킹/감사의 마법의 세계로 들어갈 수 있습니다.
Proxmark3 도구에는 대화형 셸이 있습니다. 이 기계를 사용하면 매우 흥미롭고 복잡한 일부 작업( 불법적인 작업도 가능)을 수행할 수 있으므로 문서의 모든 정보를 연구해 보시기 바랍니다.
테스트하기 위해 고주파수 안테나 표면 위에 NanoVNA 에 사용된 것과 동일한 NFC 태그를 배치했습니다.
대화형 셸에서 다음 명령을 실행합니다.
> pm3 → HF 검색
NFC 와 관련된 정보를 읽을 수 있었습니다.
참고: NanoVNA 및 Proxmark3 장치는 모두 전기적으로 잘 "절연"되어 있지만 금속이나 이와 유사한 전도성 표면에 배치하면 약간의 소음이 발생할 수 있습니다. 견고하게 작동하도록 고무 마우스 패드 위에 올려 놓았습니다. 판독값에서 "이상한" 동작에 직면하는 경우 이 점을 명심하십시오.
마지막 명령을 기억하여 결제 카드 읽기로 이동해 보겠습니다.
> pm3 → HF 검색
관찰할 수 있듯이 카드에 더 복잡 하고 안전한 작업을 위한 "스마트 칩"이 포함되어 있기 때문에 출력이 이전 출력보다 훨씬 더 장황 합니다. 이 출력은 나중에 비교할 때 유용합니다.
문제 없다. 모든 장비가 완벽하게 작동하고 설정이 완료되었으며 이제 가장 흥미로운 부분으로 이동할 수 있습니다.
내 결제 카드 의 유형을 확인하기 위해 카드를 찢어야 했습니다.
납땜 스테이션의 열풍 노즐( 100°C로 설정)을 사용하여 원을 가까이, 멀리, 앞뒤로 그려 카드 칩 주변 표면을 가열하기 시작했습니다.
돌이킬 수 없는 피해를 방지하는 진짜 비결은 같은 자리에 너무 오랫동안 머물지 않는 것입니다(모든 것이 녹아내리는 것을 방지).
약 45초 ~ 1분 동안 가열한 후 핀셋으로 칩 주변을 부드럽게 털기 시작했고 여러 번 흔들어서 플라스틱 하우징에서 칩을 분리할 수 있었습니다.
접착제 잔여물 로 약간 덮여 있기는 하지만 통합 안테나 의 권선을 볼 수 있으므로 내부 칩 에서 외부 안테나 까지 납땜 이음부가 없습니다.
이러한 유형의 결제 카드는 이전 단락에서 설명한 대로 카드 플레이트 내부에 숨겨진 더 큰 안테나와 공진 하고 결합하는 작은 내장 안테나가 있는 칩 의 조합인 새로운 기술 범주에 속하는 것으로 밝혀졌습니다.
CASIO F-91W 시계 분해로 넘어가 올인에 들어갔습니다. 방해받지 않고 작업하기 위해 먼저 손목 밴드를 제거했습니다.
그런 다음 핀셋과 작은 드라이버를 사용하여 뼈까지 찢을 수 있었습니다. (내부 회로를 맞춤 설정할 의도가 없었기 때문에 비접촉 결제 외에도 편리할 것이기 때문에 중앙 장치를 그대로 두었습니다. 항상 시간 상담 가능해요 😂).
이전에 사용했던 히트건으로 전면 플레이트를 가열하여(동일한 온도를 100°C 로 설정, 거리에서 동일한 hi-lo 원형 패턴) 약 1.5분 동안 내부에서 외부로 상당한 양의 힘을 가했습니다. 시계 케이스를 넣었더니 큰 힘을 들이지 않고도 자연스럽게 튀어나왔네요 .
철거된 카드 의 성격을 확인해보니 안테나가 한 개가 아닌 두 개였다 . 나는 명확하게 보고 싶어서 장비를 기억해 냈습니다.
개별적으로 살펴보면 각각 고유한 작동 주파수가 있습니다. 카드 하우징 자체는 ~ 15.28MHz 에서 공진합니다.
그러나 함께 짝을 이루면 결과적으로 개별 주파수와는 완전히 다른 새로운 주파수가 생성됩니다. 카드 하우징 + 칩은 ~ 14.85MHz에서 공진합니다.
다음 단계로의 계획에서 이 실험을 통해 매칭 안테나를 처음부터 재생하기 위한 가산/감산 합성 접근 방식을 활용하려면 두께 및/또는 투자율을 포함하여 임피던스 외에 다른 요소를 고려해야 한다는 것을 깨달았습니다. 재료의.
안테나를 다루는 일은 쉬운 일이 아닙니다 . 수년간의 테스트와 좌절을 통해 얻은 많은 이론 적이고 실제적인 경험이 일부 실험실에서 소진되었을 수도 있습니다.
전반적으로 안테나 튜닝은 안테나 시스템의 성능을 최적화하기 위한 매우 중요한 설계 프로세스 입니다. 여기에는 안테나 의 길이, 표면 크기, 임피던스 매칭, SWR (정재파비) 최소화를 수학적으로 조정하여 원하는 공진 , 효율적인 전력 전달 및 작동 특성을 달성하는 작업이 포함됩니다.
오케이, 그런데…
극도로 게으른 우리 해커들은 최대의 결과를 얻기 위해 항상 최소한 의 노력으로 최단 경로를 찾습니다.
위의 설명을 인정하면서 나의 목표는 안테나 설계 프로세스를 반복하는 가능한 가장 빠른 방법을 제공하기 위해 전자기적 지루함을 파헤치는 특정 작업을 해결하는 것이었습니다. 이를 위해 저는 홈브루 NFC 안테나를 맹목적으로 튜닝하는 게토(그러나 영리한) 방법인 소위 "낚시 튜닝"(이 놀라운 이름을 제안한 나의 진정한 친구이자 지지자인 Daniele G.에게 감사드립니다)을 발명했습니다.
간단히 말해서, 이 과정에는 기본 개념과 재료가 포함됩니다. 새로운 결제 카드 기술의 사양을 통해 칩을 아주 단단히 감아야 하며 NFC 리더와 충분한 공명을 얻으려면 주변에 외부 코일이 있어야 한다는 것을 이해할 수 있었습니다.
활성 장치의 NFC 판독 절차는 특정 및 고정 주파수가 아닌 주파수 간격에 걸쳐 확산 됩니다. 주어진 경계 조건에서 장치 결합의 본질적인 변동성은 상대적으로 높으므로 작은 부정확성도 동일하게 허용됩니다.
![결제카드 칩 사이즈 측정(폭)
](https://cdn.hackernoon.com/images/vSoRcyvb6dP2JiCy2a0lFEycpoa2-ow1k35vy.png)
나는 정밀한 구경을 가지고 칩 크기를 얻었습니다.
널리 사용되는 온라인 3D CAD 도구를 사용하여 칩 홀더(중앙에 위치)가 있는 간단한 스풀을 설계할 수 있었고, 3D 프린터 의 도움으로 돌출할 수 있는 내부 및 외부 와이어 권선을 위한 공간을 남겨 두었습니다.
나는 0.10mm 에나멜 구리선(매우 저렴하고 가격이 몇 달러에 불과함)을 사용하여 가장 안쪽 칩 하우징 주위에 감기 시작한 다음 가장 바깥쪽 스풀 에 코일을 계속 생성했습니다.
모든 것을 순조롭게 진행 하기 위해 Proxmark3 도구와 함께 제공되는 기능이 매우 유용하다는 것을 알았습니다. 다음 명령을 실행하여:
> pm3 → HF 조정
고주파수 안테나 표면에 접근하는 모든 NFC 호환 태그의 전압 강하 ( mV (밀리볼트) 단위) 를 실시간 으로 관찰할 수 있습니다.
간단한 규칙: 전압 강하 가 높을수록 안테나 공진이 커집니다 (따라서 결합이 더 효율적 입니다).
(낚시 튜닝 기술 시연)
위 시연 영상에서 볼 수 있듯이 왼손 은 스풀을 Proxmark3 안테나 표면(아래 사진)과 일직선으로 유지하고 있습니다.
오른손 은 pm3 → hf tune 연속 판독값을 주시하면서 스풀 에서 와이어를 천천히 당기고 있습니다. 3mV / 14mV 에서 가장 높은 전압 강하(최대 11mV 에 도달)에 도달하면서 계속했습니다.
그런 다음 스풀 에서 초과하는 와이어를 잘라내어 나중에 오류가 발생하거나 보다 세밀한 주파수 트리밍을 위해 약간의 여유분을 유지합니다. 이제 가장 귀여운 인클로저에 다시 감을 수 있는 0.10mm 전자기 와이어의 임의 길이 안테나 와이어(내 길이는 약 1.6미터 )가 있습니다.
전면 플레이트 에서 후면 플레이트 까지 CASIO F-91W 디지털 시계에는 금속 커버, 배터리 홀더, 코인 셀 배터리, PCB, 디스플레이, 플라스틱 케이스 등 여러 층 의 구성 요소가 있습니다. 화면 보호기. 뒷면 에 안테나를 설치하는 것이 작동하지 않습니다 . (저를 믿으세요. 저는 이 결론에 도달하기 전에 무한한 시도와 문제 해결을 수행했습니다.) 이는 방해 하고 뒷면 에 배치된 잠재적인 NFC 안테나가 NFC 리더와 적절하게 페어링되는 것을 허용하지 않는 "차폐" 구성 요소가 너무 많기 때문입니다.
(시계의 원래 미학을 훼손하지 않고) 괜찮은 안테나 디자인을 얻기 위해 3D CAD 소프트웨어에서 원본 전면 플레이트를 복제했습니다. 여기서 칩을 고정 할 영역을 잘라내고 전체 둘레에 구멍을 새겼습니다. 안테나 선을 감아주세요 .
뒷판은 원래 금속판을 PLA 기반 3D 프린팅 으로 교체하기로 결정했습니다.
이를 통해 순전히 미적인 균일성을 유지하면서 금속판의 존재로 인해 발생하는 전자기 소음을 감소 시키는 전체 구조를 보장할 수 있었습니다.
필요한 와이어의 올바른 양을 이해하기 위해 NanoVNA + RFID-RC522 장치 콤보를 통해 공진 피크를 자주 테스트하면서 와이어를 한 번에 작은 덩어리 하나씩 풀고 절단 했습니다 .
또한 Proxmark3 장치를 사용하여 새로운 형태로 축소된 비접촉 결제 카드가 여전히 잘 판독되는지 확인했습니다.
3D 프린트 (시계 디스플레이용)로 인해 전면 플레이트에 남겨진 구멍을 초투명 에폭시 수지 로 채워 유리 마감을 구현했습니다.
충분히 강력한( 48W ) UV 램프 에 한 면당 약 1~2분 동안 노출되면 UV 수지 의 중합 (경화)이 촉진됩니다.
이제 모든 조각을 하나로 모을 시간입니다.
가위와 핀셋, 전자제품용 양면 수리 테이프를 이용해 전면판 접착면을 재구성하는 데 성공했습니다.
마무리하기 위해 백 플레이트와 원래 나사로 모든 것을 닫는 나머지 구성 요소를 다시 조립했습니다.
시각적인 외관과 핏을 완성해주는 시원한 스트랩도 놓칠 수 없었죠.
CASIO F-91W 에 내장된 비접촉 결제 시스템이 완벽하게 작동한다는 것을 실시간으로 증명하기 위해 여러 상점/자판기에서 물건을 구입했습니다 .
많은 말보다 몇 개의 동영상이 더 가치가 있습니다.
그들은 모두 스마트워치 로 결제하는 데 능숙하지만 빈티지 CASIO를 사용합니까?
노력에 대한 보답 의 순수한 기쁨은 사람들의 놀란 표정을 보는 것 → 😯 계산대에서 내가 지불한 것을 알게 되었을 때 🤣.
내 마음 속에는 몇 가지 생각이 번쩍이고 있습니다.
좀 더 재미있는 것들만요.
또한, 유용하다고 생각되는 여러 문서 와 직접 다운로드 하고 3D 인쇄 할 수 있는 전면 및 후면 플레이트 에 대한 *.STL 파일을 호스팅하는 GitHub 저장소를 만들었습니다 → 여기 .
NFC 기술, 비접촉식 결제 , 전파 영역 으로의 여정은 정말 흥미진진했습니다. 해커 로서 저는 도구, 소프트웨어, 디지털 생태계의 급속한 발전으로 인해 사물을 꿰뚫어 볼 수 있게 하고 끊임없이 변화하는 환경을 포용하도록 도전하는 새로운 가능성의 영역이 열린 시대에 살고 있다는 것이 정말 행운이라고 생각합니다. 기술의. 기술 NERD가 된다는 것은 단순히 전자 제품 이나 코딩 에 대한 열정을 넘어서는 것입니다. 이는 호기심 , 문제 해결 , 그리고 배움 에 대한 끝없는 열망에 의해 주도되는 사고방식을 포함합니다. 이는 각각의 새로운 돌파구가 더 큰 발전을 위한 디딤돌 역할을 하는 발견 에 대한 평생의 다이빙입니다. 이는 혁신의 최전선에 서서 경계를 넓히고 상상력과 기술적 역량을 바탕으로 미래에 기여하는 것입니다.
그러나 기술의 모든 흥분과 경이로움 속에서도 윤리적 고려, 개인 정보 보호 및 책임감 있는 사용의 중요성을 기억해야 합니다. 큰 힘에는 큰 책임이 따른다.
계속해서 탐구하고 , 고치고 , 우리의 지식을 세상과 공유합시다 .
특별한 친구들에게 특별한 감사를 드립니다:
여러분, 정말 EPIC이었습니다 🤙.
이 기사에 제공된 모든 정보는 교육 목적으로만 제공됩니다. 나는 이 튜토리얼에서 얻은 정보를 기반으로 개인이나 단체가 취하는 불법 행위에 대해 책임을 지지 않습니다. 콘텐츠는 일반적인 지침을 제공하기 위한 것이며 제공된 정보를 적용할 때 모든 해당 법률, 규정 및 윤리 표준을 준수하는지 확인하는 것은 귀하의 책임입니다. 튜토리얼을 기반으로 귀하가 취하는 모든 조치는 귀하의 책임과 재량에 따라 수행됩니다. 나는 튜토리얼에 제시된 정보의 사용 또는 오용으로 인해 발생하는 모든 손해, 손실 또는 법적 결과에 대한 모든 책임을 부인합니다. 법률 준수를 보장하기 위해 전문가의 조언을 구하거나 관련 당국과 협의할 것을 강력히 권장합니다. 이 튜토리얼에 액세스하고 사용함으로써 귀하는 제공된 정보를 적용한 결과로 발생할 수 있는 불법 행위 또는 그 결과에 대한 책임으로부터 나를 면제하는 데 동의합니다. 해당 정보를 책임감 있게 사용하고 실제 상황에 적용할 때는 주의를 기울이시기 바랍니다.
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