1. La sicurezza delle applicazioni
di Mobile Payment
Sviluppo di un'applet Java Card che implementa
un protocollo di Mutua Autenticazione fra un
cellulare con tecnologia NFC e un POS
Candidato Responsabile Corresponsabile
Paolo Di Rollo Prof.ssa Maria De Marsico Prof. Carlo Maria Medaglia

2. Lo stage è stato svolto presso il CATTID (Centro per le
Applicazioni della Televisione e delle Tecniche di
Istruzione a Distanza).
Obiettivi
• Individuare eventuali punti di debolezza nelle procedure
attualmente in uso nei sistemi di Mobile Proximity
Payment
• Intervenire al fine di creare e implementare un
protocollo di comunicazione che aumenti il livello di
sicurezza.
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3. I Mobile Payment
• Cosa sono?
Con Mobile Payment si intende «ogni pagamento che ha
inizio, viene confermato e ricevuto attraverso l’uso di
dispositivi mobili».
• Principali Tipologie di Pagamento
 Remote - pagamenti che utilizzano tecnologie server-
side, quali SMS, IVR (Interactive Voice Response), USSD
(Unstructured Supplementary Service Data) etc.
 Proximity - pagamenti che riguardano principalmente
transazioni offline e la cui logica di funzionamento è
concentrata lato terminale (client-side). Vi è la necessità di
una vicinanza fisica tra acquirente e venditore.
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4. Proximity Payment con Tecnologia NFC
I Mobile Proximity Payments all’interno della SEPA (Single Euro
Payments Area) sono basati solo sull’uso della tecnologia Near
Field Communication (NFC).
NFC
L’NFC è una tecnologia wireless che:
• Opera su un canale RF (Radio Frequency) a 13,56 Mhz
• Lavora su distanze limitate (< 10 cm)
• Prevede tre modalità operative:
– Card Emulation
– Reader Mode
– P2P
Card Emulation
Il cellulare, con al suo interno l’applicazione di pagamento, agisce
come una carta in un sistema di pagamento contactless e può
dunque sfruttare l’intera infrastruttura di pagamento esistente.
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5. Smart Card
Una Smart Card è un particolare circuito integrato che al
contrario delle tradizionali carte a banda magnetica possiede:
• Maggiore capacità memoria (ROM, RAM e EEPROM)
• Una CPU
• Un coprocessore crittografico (opzionale)
• Un sistema operativo (Java Card, Multos etc.)
• Offre maggiore sicurezza
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6. Il Secure Element (SE)
Il SE è un luogo sicuro nel quale mantenere i dati sensibili
relativi all’utente. Può essere allocato all'interno di uno dei
seguenti dispositivi:
• UICC (Universal Integrated Circuit Card)
• Smart Chip integrato
• Memory Card
SmartMX
SmartMX (Memory eXtension) è una smart card
multi-applicazione ideata da Philips, integrata nel
Nokia 6212 utilizzato per lo sviluppo della tesi.
Lo SmartMX ha le seguenti caratteristiche:
• Possiede una CPU ed un coprocessore crittografico
• Supporta Java Card
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7. Problemi di sicurezza nella comunicazione
La tecnologia NFC, essendo figlia dei sistemi RFId ne eredita
anche tutte le problematiche di sicurezza.
Le minacce di cui bisogna tener conto sono:
• Intercettazione: possibilità che un attaccante intercetti la
comunicazione.
• Attacco Man-In-The-Middle: possibilità che un attaccante si
inserisca nella comunicazione e alteri i messaggi scambiati tra
i dispositivi di ignari possessori.
• Disturbo della comunicazione: possibilità che un attaccante
disturbi il campo RF dei dispositivi che comunicano.
• Replay Attack: possibilità che un attaccante replichi un
messaggio precedentemente scambiato tra i dispositivi.
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8. Soluzioni
Il migliore approccio per difendersi dalle minacce appena
descritte è:
• L’Autenticazione dei dispositivi che comunicano attraverso
l’uso di certificati digitali
• La costruzione di un canale sicuro attraverso l’uso della
crittografia asimmetrica
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9. Sistemi di pagamento Attuali 1/3
PayPass
• Sviluppato da Mastercard
• Non prevede l’uso di PIN
• Il Centro Elaborativo provvede al controllare delle
credenziali.
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10. Sistemi di pagamento Attuali 2/3
Felica Mobile
• Utilizza una Smart Card Sony
• Attualmente utilizzata in Giappone
• Le infrastrutture per i Mobile Payment sono fornite dagli
operatori telefonici
• Le applicazioni sono fornite dai Service Provider
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11. Sistemi di pagamento Attuali 3/3
Google Wallet
• Annunciato a giugno 2011
• Per pagare attraverso la comunicazione con un POS,
l’utente deve associare i dati della carta di credito
all’applicazione presente sul dispositivo mobile
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12. Standard EMV
Lo standard EMV è stato definito dalle maggiori organizzazioni
mondiali di carte di pagamento: Europay, Mastercard e Visa.
Definisce regole comuni per le applicazioni di pagamento basate
su Smart Card e prevede:
• L’autenticazione offline della carta
• L’utilizzo di una infrastruttura PKI (Public Key Infrastructure)
• L’esistenza di una Autorità di Certificazione (CA)
Esistono due meccanismi che rispettano le regole definite dallo
standard EMV:
• SDA (Static Authentication Data)
• DDA (Dynamic Authentication Data)
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13. SDA
• SDA è uno schema che utilizza le firme digitali e lavora
attraverso la crittografia asimmetrica.
• Il fornitore della smart card firma tutti i dati sensibili presenti
sulla carta attraverso la propria chiave privata.
• Tutti i terminali (POS) che possiedono la chiave pubblica del
fornitore possono verificare l’integrità e l’autenticità dei dati.
• Un attaccante può tuttavia intercettare i dati firmati e quindi
clonare la carta.
Issuer CA Acquirente
Dati Firmati
dall’Issuer
Certificato
dell’Issuer
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14. DDA
• DDA, come SDA, è uno schema che utilizza le firme digitali e
lavora attraverso la crittografia asimmetrica.
• In questo schema ogni carta possiede una coppia di chiavi
(pubblica e privata) che utilizza, in fase di autenticazione, per
firmare dati random inviati da un terminale (POS).
• Ogni terminale che possiede il certificato digitale della Smart
Card può verificare la firma apposta e quindi verificare che
non sia stata contraffatta.
Issuer CA Acquirente
Certificato
digitale Issuer
Certificato
digitale Smart
Card
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15. L’idea
Lo standard EMV non prevede l’autenticazione del
POS nei confronti della carta.
Un attaccante potrebbe contraffare il software del
POS per commettere frode nei confronti
dell’acquirente ignaro.
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16. SecureWallet
• Borsellino elettronico per transazioni offline.
Gli APDU (Application Protocol Data Unit)
• Autenticazione nei confronti del POS. una
rappresentano il mezzo attraverso il quale
Smart Card comunica con il mondo esterno e
• Autenticazione del standard ISO 7816.
sono definiti nello POS.
• Creazione di un canale di comunicazione fra
CLA INS P1 P2 Lc Data Le
telefono e POS, protetto attraverso l’uso della
crittografia.
• Transazioni di pagamento attraverso lo scambio di
APDU cifrati.
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17. Strumenti a disposizione
Nokia 6212
Classic
POS
Ingenico
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18. Protocollo Progettato
Il Protocollo può essere suddiviso in tre fasi principali:
1. Mutuo Scambio dei certificati digitali
• Il POS invia il proprio certificato digitale X.509
• L’Applet invia il proprio certificato X.509
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19. Protocollo Progettato
Il Protocollo può essere suddiviso in tre fasi principali:
2. Scambio della Chiave di Sessione
• Il POS invia la prima metà della chiave di sessione
DES, cifrata attraverso la chiave pubblica dell’Applet
con l’RSA
• L’Applet invia la seconda metà della chiave di
sessione DES, cifrata attraverso la chiave pubblica
del POS con l’RSA
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20. Protocollo Progettato
Il Protocollo può essere suddiviso in tre fasi principali:
3. Invio dell’APDU di pagamento cifrato
• Il POS invia il comando di pagamento cifrato con la
chiave di sessione DES
• L’Applet decifra il comando e, se il credito è
sufficiente, completa la transazione di pagamento
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21. Test
Il test del sistema di pagamento è stato effettuato su diversi input
ed i risultati proposti sono il frutto di una media effettuata sulla
valutazione complessiva dei risultati.
Complessivamente una transazione ha impiegato 6,04 secondi e
i risultati sono mostrati nel dettaglio nel grafico che segue.
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22. Conclusioni e Sviluppi futuri
I Mobile Payment sono ormai una realtà e uno dei
fattori che a mio avviso permetterebbe la diffusione su
larga scala di questa tecnologia, è lo sviluppo di
standard di sicurezza comuni.
Il sistema progettato ha un notevole potenziale ma
necessita di modifiche e ulteriori sviluppi al fine di
migliorarne le prestazioni.
• Utilizzo delle Curve Ellittiche
• Verifica della firma digitale
• Sviluppo di un nuovo tipo di certificato digitale
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23. Grazie per l’attenzione
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