Was ist Secure Element?

Auch bekannt als: Sicherheitselement, eSE, embedded Secure Element, Sicherheitschip

• Ein Secure Element besitzt einen eigenen Prozessor, eigenen Speicher und ein eigenes Betriebssystem, getrennt vom Hauptprozessor des Geräts
• Bei der Secure-Element-basierten Kartenemulation leitet der NFC-Controller die Daten direkt an den Chip, die App auf dem Betriebssystem ist nicht beteiligt
• Host Card Emulation ab Android 4.4 wurde eingeführt, um Kartenemulation ohne Zugriff auf ein Secure Element zu ermöglichen
• SoftPOS nach PCI MPoC ersetzt den Hardwareschutz durch Verschlüsselung, PIN-Schutz und laufende Prüfung der Geräteumgebung

Wie ein Secure Element aufgebaut ist

Ein Secure Element ist ein kleiner, für sich abgeschlossener Rechner mit eigenem Prozessor, eigenem Speicher und eigenem Betriebssystem. Es besitzt Schutzmechanismen gegen physische Angriffe wie das Abschleifen des Gehäuses, gegen Seitenkanalanalysen über Stromverbrauch oder Laufzeitverhalten und gegen gezielte Fehlerinjektion. Schlüssel verlassen das Element grundsätzlich nicht: Anfragen gehen hinein, Ergebnisse kommen heraus. Genau dieses Bauprinzip macht eine Chipkarte fälschungssicher und ist auch der Grund, warum ein zertifiziertes Kartenterminal seine Schlüssel bei erkanntem Eingriff löschen kann. Für Zahlungsanwendungen werden solche Chips nach anerkannten Sicherheitsverfahren geprüft und zertifiziert.

Bauformen im Mobilgerät

Im Smartphone kommen drei Formen vor. Das eingebettete Secure Element ist fest auf der Platine verlötet und gehört dem Gerätehersteller; Apple nutzt diese Bauform für Apple Pay. Das UICC-basierte Element sitzt auf der SIM-Karte und gehört dem Mobilfunkanbieter — dieses Modell dominierte die frühen Wallet-Versuche und scheiterte an der Frage, wer über den Zugang entscheidet. Die dritte Form ist die austauschbare Speicherkarte mit Sicherheitschip, die heute kaum noch Rolle spielt. Aus dem Streit über den Zugang zum Secure Element entstand ab Android 4.4 die Alternative HCE, die die Kartenemulation ganz ohne diesen Chip ermöglicht.

Warum SoftPOS ohne Secure Element auskommt

SoftPOS läuft auf handelsüblichen Geräten, deren Secure Element dem Hersteller gehört und Zahlungsanwendungen Dritter nicht offensteht. Der PCI-Standard MPoC löst dieses Problem, indem er das Schutzziel von der Hardware entkoppelt: Statt eines geschützten Chips verlangt er Verschlüsselung der Kartendaten, Schutz der PIN-Eingabe, laufende Überwachung der Geräteumgebung und den Abbruch bei erkannter Manipulation. Deshalb prüfen SoftPOS-Lösungen bei jedem Vorgang, ob das Gerät gerootet ist, ob der Bootloader entsperrt wurde, ob Bildschirmaufzeichnung läuft oder Overlay-Fenster eingeblendet sind. Das Sicherheitsniveau wird also über Software und Umgebungskontrolle statt über einen Chip erreicht.

Abgrenzung — womit Secure Element verwechselt wird

Secure Element und Trusted Execution Environment werden oft gleichgesetzt. Ein Secure Element ist eigene, physisch getrennte Hardware mit eigenem Betriebssystem. Eine Trusted Execution Environment ist dagegen ein abgeschotteter Ausführungsmodus auf demselben Hauptprozessor — besser als normale Apps, aber ohne eigenen Chip und ohne dessen physischen Manipulationsschutz. Für Zahlungsanwendungen ist diese Unterscheidung entscheidend, weil nur das Secure Element physische Angriffe abwehrt.

Verwandte Begriffe

Häufige Fragen

Hat mein Smartphone ein Secure Element?

Die meisten aktuellen Smartphones mit Wallet-Funktion besitzen ein eingebettetes Secure Element. Es gehört jedoch dem Gerätehersteller und steht Zahlungsanwendungen Dritter in der Regel nicht offen. Für SoftPOS ist das ohne Belang: Die Händlerfunktion nutzt dieses Element nicht, sondern erreicht das Schutzziel über die Softwareanforderungen des PCI-Standards MPoC.

Ist SoftPOS ohne Secure Element weniger sicher?

Es ist anders abgesichert. Der Hardwareschutz wird durch Verschlüsselung der Kartendaten, geschützte PIN-Eingabe und fortlaufende Prüfung der Geräteumgebung ersetzt. Erkennt die Lösung ein gerootetes Gerät, einen entsperrten Bootloader, laufende Bildschirmaufzeichnung oder eingeblendete Overlay-Fenster, bricht sie die Transaktion ab, statt sie riskant fortzusetzen.

Quellen

• Android Developers — Host-based card emulation, Vergleich Secure Element und HCE
• PCI SSC — Mobile Payments on COTS (MPoC)

Teil des SoftPOS24 Payment-Glossars mit 71 Fachbegriffen zu SoftPOS, Kartenzahlung und Zahlungsverkehr. Fehler entdeckt? Korrektur melden — wir prüfen jede Meldung.