Trotz dieser Vorteile bergen Touchscreens zusätzliche Sicherheitslücken, die gegen entschlossene Kartendiebe behoben werden müssen. Die Einhaltung des Payment Card Industry Data Security Standard (PCI DSS) ist daher entscheidend für die Entwicklung sicherer Hardware-/Software-Systeme. Diese ermöglichen es Kunden, robuste und geschützte Zahlungsprodukte zu entwickeln, ohne dabei auf Benutzerfreundlichkeit oder ein ansprechendes Design zu verzichten. Dieser Artikel beschreibt die Entwicklung von Point-of-Sale-Zahlungssystemen (POS), die Sicherheitslücken ihrer Touchscreens und die Kriterien für die PCI-Zertifizierung von Touchscreen-Terminals.

Touchscreens in POS-Terminals:
Seit Jahrzehnten bezahlen Verbraucher weltweit Waren und Dienstleistungen mit Kreditkarten an POS-Terminals. Diese Terminals wurden nach und nach mit kleinen, kostengünstigen Bildschirmen ausgestattet, um Händlern und Nutzern mehr Informationen zum Transaktionsstatus bereitzustellen. An den Seiten oder am unteren Bildschirmrand wurden Schaltflächen hinzugefügt, die mit den virtuellen Schaltflächen übereinstimmten. So konnte der Nutzer Händleroptionen wie Kartentyp (z. B. Kredit- oder Debitkarte), Trinkgeldbetrag und Belegdruck auswählen. Der Benutzer gab Kartennummern und PIN-Codes über mechanische Tastaturen ein. Dies trifft auf die meisten heute noch gebräuchlichen Kassenterminals zu.
Ein Trend in der Zahlungsbranche ist der Ersatz kleiner monochromer Touchscreens und mechanischer Tasten durch größere Farb-Touchscreens. Diese Farbdisplays sind optisch ansprechender und sprechen sowohl Händler als auch Kunden an. Touchscreens ermöglichen es Anbietern von Kassenterminals außerdem, auf seitliche/untere Tasten und mechanische Tastaturen zu verzichten. Dies verbessert die Systemzuverlässigkeit, da bewegliche Teile, die mit der Zeit verschleißen (sowohl der interne Tastenschaltermechanismus als auch die Beschriftung der Tastenoberfläche), entfallen. Touchscreens tragen auch dazu bei, das Eindringen von Wasser in den Bereich der Tasten des Terminals zu verhindern. Schließlich unterstützen Farb-Touchscreens Händler bei ihren Branding- und Werbemaßnahmen – Trends, die die zunehmende Größe moderner Touchscreens an Zahlungsterminals aller Art vorantreiben.

elektronische TouchscreensAbbildung 1 – Beispiele für Touchscreens


Ein weiterer Trend hin zu größeren Touchscreens in Zahlungssystemen ist der Aufstieg elektronischer Kassen (ECRs), die als Ergänzung zu Point-of-Sale-Terminals (POS-Terminals) eingesetzt werden. Elektronische Kassen werden sowohl in traditionellen Geschäften mit mehreren Kassen als auch in den immer beliebter werdenden Selbstbedienungsläden verwendet. ECR-Systeme helfen Einzelhändlern, Umsätze zu erfassen, Verkaufsfehler zu minimieren, Bestandsdaten zu verwalten und gleichzeitig die Finanztransaktion in ihren Systemen zu dokumentieren. ECR-Touchscreens bieten große Flexibilität bei der Eingabe von Daten wie Produkttyp und -menge, Optionen wie dem Kauf von Einkaufstüten und der Auswahl von Zahlungsmethoden. Da ECRs in der Regel keine sicheren Zahlungsgeräte sind, werden sie häufig mit POS-Terminals kombiniert, die Zahlungen per Karte, Smartphone und Smartwatch verarbeiten.
Mit der Zeit verschmelzen ECRs und POS-Terminals zunehmend zu einem einzigen, sicheren, touchscreenbasierten Zahlungssystem. Touchscreen-Größen von ca. 3,5" bis 42" sind zu einem festen Bestandteil moderner ECRs und Point-of-Sale-Terminals geworden. Nutzerinteraktion, die Einführung kontaktloser NFC-Technologie, die Anbindung an Mobiltelefone und die Integration von Funktionen in ein einziges System treiben den Aufstieg von fest installierten Tablet-/Kiosk- oder akkubetriebenen Handheld-POS-Terminals anstelle von eigenständigen ECR-POS-Systemen voran. Handheld-POS-Terminals ermöglichen es Händlern, Zahlungen überall zu akzeptieren, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Geschäfts. Der rasant wachsende Trend zu kontaktlosen Zahlungen, der Benutzerfreundlichkeit und Komfort bietet, hat zu einem Anstieg unbemannter und autarker öffentlicher Zahlungsterminals in Verkaufsautomaten, Parkuhren, automatischen Zapfsäulen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge geführt. Größere Touchscreens ermöglichen es Händlern nicht nur, mehr Informationen über gekaufte Artikel anzuzeigen, sondern tragen auch dazu bei, zusätzliche Einnahmequellen durch Produktwerbung und Promotionen zu generieren.

POS-Sicherheit und PCI-Konformität:
Die Sicherheit von Nutzerdaten wie der primären Kontonummer (PAN), Kreditkartendaten (Nummer, Ablaufdatum und CVV) und der Benutzer-PIN hat bei der Entwicklung von Zahlungssystemen höchste Priorität. Magnetstreifenkarten wiesen systembedingte Sicherheitslücken auf und waren anfälliger für Fehler, da sich die Streifen mit der Zeit abnutzten und Magnetfeldern ausgesetzt waren. Sicherere Kartenzahlungsmethoden wie Chip und PIN (DIP) und NFC (Tap) bieten Alternativen. Ergänzt werden diese Methoden durch alternative Authentifizierungsmechanismen wie QR-Codes (auf Papier oder mobil) und Biometrie (z. B. Fingerabdruck-, Gesichts- oder Augenerkennung). Die Einführung von Touchscreens spielt jedoch eine neue und besondere Rolle für die Sicherheit von PIN-Eingabesystemen, wenn sie mechanische Tastaturen ersetzen.

elektronische Touchscreens 2
Abbildung 2 – Zwei-Prozessor-Architektur für POS


Die Datenübertragung per Touch und PIN ist anfällig für Man-in-the-Middle-Angriffe durch Touch-Sensor-Overlays, Subschichten und sogar Probe-Angriffe auf den Kommunikationsbus zwischen dem Touch-IC und der sicheren Host-MPU, wie bereits erwähnt. Die Firmware des Touch-Controllers ist anfällig für Hacking, wodurch Angreifer eine Hintertür einrichten und Kartendaten extrahieren können. Die Konfiguration des Touch-Controllers ist modifizierbar und kann so Schwachstellen in Systemen öffnen, die zuvor Sicherheitszertifizierungen bestanden haben.
Darüber hinaus müssen Touchscreens für den Außenbereich Technologien zur Bewältigung extremer Umgebungsgeräusche, aktiver NFC-Interferenzen, strenger Emissionsnormen, eines erweiterten Temperaturbereichs, der Erkennung dicker Handschuhe und extremer Feuchtigkeitsbeständigkeit, einschließlich der Beständigkeit gegenüber hochleitfähigen Reinigungsflüssigkeiten, die andernfalls Fehlfunktionen des Touchscreens auslösen würden, aufweisen. Schwachstellen in nicht authentifizierten Konfigurationen und Software-Updates können zudem zu Denial-of-Service-Angriffen in Kombination mit Ransomware-Angriffen führen und potenziell das gesamte Netzwerk lahmlegen, wenn Endgeräte mit dem zentralen Update-System verbunden sind. Ein Beispiel hierfür ist ein Netzwerk von Ladestationen für Elektrofahrzeuge mit integrierten Zahlungsterminals. Dies schafft zusätzliche Herausforderungen und Chancen für die Entwickler von Touchscreen-Zahlungssystemen.


PCI-Konformität als Lösung.
Der Payment Card Industry Security Standards Council (PCI SSC), gegründet von den führenden Zahlungskartenanbietern (Visa, MasterCard, American Express, Discover und JCB), hat den weltweit anerkannten PCI DSS zum Schutz von Karteninhaberdaten entwickelt und verwaltet. Zahlungsanbieter und Acquirer sind verpflichtet, Produkte zu entwickeln, die den PCI-Standards entsprechen, um die Speicherung, Übertragung und Verarbeitung von Nutzerdaten zu schützen. Je nach Art der Zahlungsanwendung können die PCI-Konformitätsanforderungen variieren, was Auswirkungen auf Hardware-, Software- und Systemdesign haben kann.


Aktuell erfüllen die meisten Anbieter von Kassenterminals die PCI-Datensicherheitsstandards. Der PCI-Sicherheitsmechanismus zielt darauf ab, die PIN von der PAN und anderen Karteninhaberdaten zu trennen. Dies gewährleistet die Sicherheit und Integrität der PIN-Eingabe über die Softwareanwendung und erfordert die aktive Überwachung dieser Software sowie die Verschlüsselung der Benutzerdaten mit einem starken Schlüssel. Zur Authentifizierung des Gerätebenutzers oder -besitzers muss eine Zugriffskontrolle implementiert werden. Fehleralarme werden empfohlen, um vor Manipulationen, Hacking oder Funktionsstörungen zu warnen.
Nutzt ein Zahlungssystem ein separates, für PCI DSS vorzertifiziertes Zahlungsmodul für sichere Kartentransaktionen über ein Kartenlesegerät mit mechanischer Tastatur, überträgt der Touchscreen keine sicheren Informationen über die Kommunikationsleitungen. Die PCI-PIN-Transaktionssicherheitszertifizierung (PTS) des Touchscreens ist nur erforderlich, wenn er zur Eingabe von Kreditkartendaten und/oder PIN-Codes verwendet wird (bekannt als PoG oder PIN on Glass). In diesem Fall muss die Kommunikationsschnittstelle des Touch-Controllers geschützt oder die Daten in den Touch-Nachrichten verschlüsselt werden. Die Verschlüsselung bietet Anbietern von Kassenterminals die Möglichkeit, den integrierten Schaltkreis des Touch-Controllers auf eine einfache und kostengünstige, einlagige, flexible Leiterplatte (FPC) zu verlagern, die mit dem Touchsensor verbunden ist. Diese Konfiguration erlaubt es dem Touchsensor-Anbieter, das komplette Touchsystem zu entwickeln, zu testen und an den Anbieter des Kassenterminals zu liefern, wodurch Kosten gesenkt und die Lieferkette vereinfacht werden.

Allgemeine PCI-Zertifizierungsanforderungen:
Die PCI-Konformitätsrichtlinien für Touchscreens sind im PCI-PTS geregelt. Die Anforderungen an die Sicherheit von PIN-Transaktionen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  • Im System sind Maßnahmen integriert, die im Falle einer physischen oder softwareseitigen Manipulation die Verbindung trennen.
  • Vertrauliche Benutzerdaten müssen (immer verschlüsselt) übertragen werden und sollten nur so lange aufbewahrt werden, wie es erforderlich ist
  • Software-Updates oder ein Neustart sollten nur durchgeführt werden, wenn die Integrität der Software überprüft werden kann.
  • Nur authentifizierte Benutzer können die Software aktualisieren
  • Der Schlüssel muss in einem geschützten Bereich gespeichert werden, und es müssen sichere Mechanismen geschaffen werden, um die ursprüngliche Schlüsselnutzlast im Produktivbetrieb zu schützen
  • Das Gerät muss einen Selbsttest durchführen und etwaige Anomalien melden


Um die Einhaltung der neuesten PCI-Anforderungen zu erleichtern, könnten die folgenden Funktionen auf Systemebene in Touch-Controller-Produkte integriert werden:

  • 24-Stunden-Neustartprogramm
  • 15 Minuten Wartezeit für die manuelle Schlüsseleingabe
  • PIN-Verschlüsselung mit Advanced Encryption Standard (AES) im ISO-4-Format
  • Striktere Verwendung von Verschlüsselungsschlüsseln für ihren vorgesehenen Zweck, mit einer Trennung zwischen Kunden- und Herstellerschlüsselhierarchien.
  • PAN-Verschlüsselung
  • TR-34 Remote Key Upload (RKL) Protokoll


Ein PCI-zertifiziertes Labor validiert den Touchscreen, um sicherzustellen, dass er die Sicherheitsanforderungen des PIN-Transaktionssicherheitsstandards erfüllt. Diese Validierung umfasst die folgenden Tests:

  • Bewertung der Anfälligkeit der PIN-Eingabesicherheit gegenüber Hacking.
  • Bewertung des Zugriffs auf sensible Daten durch Manipulation und Untersuchung des im System verwendeten Reaktionsmechanismus.
  • Validierung von Techniken und Dokumentation des Schlüsselmanagements in der Produktion.


Um es gleich vorweg zu sagen:
Die Entwicklung von Zahlungsterminals erfordert Kenntnisse in der Implementierung einer kompletten Systemlösung und robuster Sicherheitsstandards. Lösungen wie das maXTouch®-Controller-Portfolio von Microchip können diese komplexen Systemherausforderungen mit ihrem integrierten analogen Frontend und der proprietären Firmware bewältigen, die für eine sichere, verschlüsselte Kommunikation mit jeder Endanwendung konfiguriert werden kann.

Ein spezialisiertes Support-Team, wie die Touch-Controller-Experten von Microchip Technology, begleitet Kunden durch die Systementwicklung und unterstützt sie bei der Software- und Controller-Integration sowie bei Produkttests und der Fehlersuche. Dank ihrer Erfahrung in der Zusammenarbeit mit einigen der weltweit führenden Anbieter von Zahlungsterminals und Zertifizierungslaboren erhalten Kunden die Unterstützung, die sie für den kritischen Zertifizierungsprozess benötigen.

Über den Autor:
Vivek Tyagi verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung in der Halbleiterindustrie und ist derzeit Produktmarketing-Manager im Bereich Human Machine Interface (HMI) von Microchip Technology. Er ist verantwortlich für industrielle Produktsegmente wie Kassensysteme und Ladegeräte für Elektrofahrzeuge.

Siehe
https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/HMID/ApplicationNotes/ApplicationNotes/DS00004863A.pdf