ساختار کارت هوشمند

تاریخچه کارت هوشمند:

کارت هوشمند نخستین بار درسال 1968 و توسط دانشمند آلمانی علوم موشکی "هلموت گروتروپ" و همکارش یورگن دتهلوف اختراع شد و درنهایت درسال 1982 به ثبت رسید. نخستین استفاده عمومی و گسترده از کارت هوشمند در سال 1983، برای پرداخت های الکترونیکی تلفن های اعتباری فرانسوی به وقوع پیوست.

کارت هوشمند ، کارتی پلاستیکی در اندازه کارت اعتباری است که در آن یک یا چند تراشه به صورت مدار مجتمع قرار گرفته اند. درساخت آن از یک یا چند فناوری نظیر نوار مغناطیسی، بارکد، اطلاعات بیومتریک و شناسایی تصویر که توسط ماشین قابل تشخیص است استفاده میشود. تلفیق یک کارت پلاستیکی معمولی و یک میکروپروسسور، اجازه میدهد که مقدار زیادی اطلاعات به صورت آنلاین یا آفلاین ذخیره، پردازش و قابل دسترس شود.

جنس کارت هوشمند:

کارت هوشمند دو نوع است: کارت های حافظه که فقط شامل حافظه غیر فرار و فرآیندهایی برای تامین امنیت هستند. و کارت های ریزپردازنده ای که ریزپردازنده و حافظه فرار هم دارند. جنس این کارت ها پلاستیک و معمولا از نوع پلیمر PVC و گاهی هم ABS است. گاهی نیز هولوگرامی (مجموعه ای از بارکد) برای جلوگیری از جعل و ساخت کارتهای تقلبی روی آن نصب میشود. همچنین ، کارت های هوشمند را میتوان براساس نوع تراشه ، نوع سطح تماسی و نوع سیستم عامل به سه دسته تقسیم بندی کرد. کارتهای هوشمند از نظر اندازه و شکل ظاهری ، شبیه کارتهای مغناطیسی معمولی هستند. ولی درون این کارت ها کاملا با کارتهای معمولی متفاوت است. کارتهای مغناطیسی معمولی یک تکه پلاستیک ساده با یک نوار مغناطیسی هستند در حالی که کارت های هوشمند درون خود یک ریز پردازنده دارند.

این ریز پردازنده معمولا در زیر یک اتصال طلایی در یک طرف کارت قرار دارد. این ریز پردازنده در کارت های هوشمند در حقیقت جایگزین نوار مغناطیسی در کارت های معمولی شده است.

هشت پایه روی کارت تنها مجرای ارتباطی با دستگاه کارت خوان است. کارتهای هوشمند میتوانند چند درصد بار بیشتر از یک کارت معمولی (نوار مغناطیسی) داده ذخیره کنند و با ذخیره الگوریتم های رمزنگاری، امنیت تبادلات را بهبود بخشند. اطلاعات ذخیره شده در تراشه آی سی از طریق یک ماجول الکترونیکی که به یک ترمینال یا یک دستگاه خواننده کارت متصل است و یا از طریق یک میدان مغناطیسی، انتقال یابد.

کارتهای هوشمند میتوانند تا 8 کیلو بایت (حافظه با دسترسی تصادفی برای خواندن و نوشتن اطلاعات) ، 364 کیلو بایت ROM (حافظه فقط خواندنی) 256 کیلو بایت PROM (حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی) و یک ریزپردازنده 16 بیتی داشته باشند.

کارت هوشمند (که با نام‌های «کارت چیپ‌دار» یا «کارت با مدار مجتمع» هم شناخته می‌شود) کارتی است که بر روی آن مدار مجتمع نصب شده‌است. از این نوع کارت می‌توان به‌جای کارت اعتباری و کارت پول یا در سیستم‌های امنیتی کامپیوتری، سیستم‌های تشخیص هویت و بسیاری موارد دیگر استفاده کرد.

کارت‌های هوشمند از نظر اندازه و شکل ظاهری، شبیه به کارتهای اعتباری معمولی هستند.

درباره کارت های هوشمند

کارت هاى هوشمند، یکى از جدیدترین پدیده هاى تکنولوژیکى هستند که در آینده اى نزدیک تاثیرى محسوس بر زندگى انسان مدرن خواهند نهاد.

در حال حاضر حدود ۲۰ میلیون نفر در سراسر جهان از این نوع کارت ها استفاده مى کنند، ولى با این حال هنوز عمومیت نیافته اند و تحلیلگران در مورد کارت هاى هوشمند بیش از حال به آینده چشم دوخته اند.

کارت هوشمند یک کارت معمولی مانند کارت تلفن راه دور ویا کارت عابر بانک می باشد که البته با تفاوتهایی است : در کارتهای هوشمند تراشه سخت افزاری وجود دارد که برخی از اطلاعات در آن درج می شود ، تفاوت عمده کارتهای هوشمند با کارتهای الکترونیکی در امکان ذخیره اطلاعات وخوانی اطلاعات و تغییر در اطلاعات کارت هوشمند است که کارتهای معمولی این امکان را ندارد.

کارت الکترونیکی ( کارت عابر بانک)

ساده بگویم شما یک کارت بانکی دارید، داخل این کارت اطلاعاتی نیست بلکه یک کدکلیدی است که معادل یک شمارنده که وقتی وارد سیستم عابر بانک می کنید از شبکه سرور مرکزی اطلاعات شماره شما را دریافت می کند و ارتباطتان با بانک برقرار می شود و شما می توانید عملیات بانکی انجام کنید پس از پایان کار ، کارت شما تغییر نمی کند اماکارت هوشمند به گونه ای دیگر است
یا کارت تلفن هزینه اولیه در تراشه آن درج شده باهر تماس میزانی از آن کم می شود.

کارت هوشمند

ساده بگویم ، کارت هوشمند بنزین شما ،حاوی اطلاعاتی مانند نام ؛ نام خودرو؛ مشخصات پلاک و … و میزان سهمیه بنزین شماست حال شما ست سوختگیری خودرو رو انجام می دهید کارت هوشمند را وارد دستگاه می کند مشخصات شما از کارت خوانده می شود، میزان سوختگیری تاریخ و … در کارت هوشمند درج می شود و اگر کارت شما حامل پول الکترونیکی باشد از کارت شما پول برداشته می شود در این حالت پس از پایان کار اطلاعات جدید در داخل کارت نگهداری می شود و کارت حامل پیامهاست.

کارت بنزین کارت الکترونیکی یا هوشمند :

فکر می کنم با قرایت توضیحات کارشناس مربوطه کارتهای بنزین کارتها هوشمند باشند که یکی از دلایل انتخاب این نوع کارتها به جای کارتهای معمولی الکترونیکی امکان تغییر در ساختار کارت بدون نیاز به تعویض کارت است؛ البته دستکاری کارتها برای افراد غیرمسوول آسانتر است

مثالی از کارت هوشمند

برای درک راحتر موضوع یک نوع کارت هوشمند به نقل از مجله فوکوس در شماره مربوط به ماه دسامبر ،۲۰۰۴ مس آویم تا با با ارایه یک کارت هوشمند به عنوان نمونه، برخى از قابلیت هاى آن را برشمرده است.

این کارت حاوى ده بخش اصلى است که هر کدام کاربردى خاص دارند و حاوى اطلاعات ویژه اى هستند.

۱- اطلاعات شخصى:

در این بخش نام و نام خانوادگى شخص، شماره پاسپورت، شماره بیمه شخصى، شماره گواهینامه، آدرس، زمان تولد، جنسیت و اطلاعاتى از این قبیل درج مى شود که قسمت اعظم این اطلاعات فقط توسط بخش هاى ادارى ذیربط قابل خواندن است.

۲- مشخصات فردى:

مشخصاتى چون قد، وزن و سایر مولفه هایى که بنا به موقعیت و یا سلیقه شخص قابل تغییر است در این بخش ذخیره خواهند شد. همچنین این قابلیت نیز در نظر گرفته شده است تا اندازه لباس و حتى نوع تغذیه نیز (براى خریدهاى خودکار) در این بخش درج شود.

۳- ایمنى بیومتریک:

ویژگى هاى امنیتى در این بخش ذخیره مى شوند. نه تنها اثر انگشت بلکه سوابق امنیتى و مسایلى نظیر ورود و خروج از کشور در این بخش نوشته و از آن خوانده مى شوند. در اماکنى نظیر فرودگاه ها، کاربرد این قابلیت کارت هاى هوشمند در تامین امنیت و نیز تسهیل در امر نظارت بسیار خوب برآورد مى شود. در موارد خاص، براى امنیت بیشتر مى توان یکى از اطلاعات مندرج در کارت (نظیر اثر انگشت) را با نمونه زنده سنجید.

۴- ابرکلید:

با این ویژگى مى توان بسیارى از امکانات را شخصى کرد. مثلاً یک اتومبیل مى تواند توسط یک کارت خوان ساده و صرفاً با دسترسى به این بخش از کارت، فقط براى صاحب اتومبیل به کار افتد. هم اکنون بسیارى از در منازل و یا کیف ها توسط کارت هایى باز مى شوند که مطمین تر از کلید یا رمز هستند. در بخش کوچکى از یک کارت هوشمند دسته اى از این کارت ها حضور خواهند داشت.

۵- اطلاعات پزشکى:

اطلاعات ضرورى پزشکى بر روى کارت هاى هوشمند قرار خواهند گرفت تا در موارد اورژانس و همچنین عادى پزشکى مورد استفاده قرار گیرند. این امر به ویژه در هنگام بروز سوانح کاربرد بسیار مهمى خواهد یافت چرا که در اغلب این موارد شخص سانحه دیده بیهوش است و دسترسى به سوابق پزشکى و یا بستگان وى مستلزم صرف وقت غیرقابل تامینى خواهد بود. هم اکنون در کره جنوبى کارت هاى پزشکى درمانى به صورت جداگانه مورد استفاده قرار مى گیرند و علاوه بر ثبت و نگهدارى سوابق پزشکى، پرداخت هزینه درمان هم از طریق آنها انجام مى گیرد.

۶- پول الکترونیکى:

کارت هاى اعتبارى، کارت هاى خرید و همچنین پول الکترونیکى همگى برروى یک کارت هوشمند مى توانند جمع شوند تا یک شخص با جیبى خالى از پول و یا کارت هاى رنگارنگ به راحتى به خرید یا سفر برود. همچنین این قابلیت پیش بینى شده است که فعالیت هاى آن لاین اقتصادى دارنده کارت هوشمند نیز در کیوسک هاى مخصوصى به کارت هوشمند منتقل شود.

۷- تراشه:

قلب کارت هوشمند تراشه آن است و وسعتى در حدود ۲۵ میلى متر مربع دارد که از مدارات مجتمعى به همراه یک ماژول حافظه تشکیل شده است. نیروى لازم براى کار کردن این تراشه معمولاً به واسطه یک «میدان القایى» الکترومغناطیسى که کارت خوان آن را مهیا مى کند، تامین خواهد شد. البته در صورتى که کارت ها به صورت «همیشه روشن» مورد نیاز باشند مى توان این نیرو را توسط باترى بسیار کوچک ناخنى تامین کرد.

۸- پخش شخصى:

اگر این امکان به وجود آید که در حجمى کوچک بتوان یک وب سرور کوچک بى سیم را سوار کرد، این همان چیزى است که طراحان کارت هوشمند به آن «حباب دیجیتالى» مى گویند و امیدوارند تا با پیشرفت فناورى بتوانند آن را توسط یک کارت تامین کنند. در این صورت همیشه افراد مى توانند بخش خاصى از اطلاعاتشان را با دیگران به اشتراک بگذارند.

۹- انباره اطلاعات:

این بخش نیز چشم به راه آینده اى است تا فناورى ذخیره اطلاعات بتواند دست کم یک گیگابایت اطلاعات را در حجم کوچکى بر روى یک کارت ذخیره و بازیابى کند. بدین سان هر فرد مى تواند _ به جاى استفاده از حافظه هاى کمکى نظیر حافظه فلش به راحتى اطلاعات مورد نظر خود را حمل کند.

۱۰- بلیت الکترونیکى:

هم اکنون در بسیارى از کشورها مسافران به جاى ارایه بلیت براى استفاده از اتوبوس و مترو، کارت هاى مخصوص آنها را در کارت خوان قرار مى دهند و دستگاه از شارژ کارت ایشان مبلغ مورد نظر را کسر مى کند. کارت هاى هوشمند علاوه بر انجام این وظیفه در سایر پایانه هایى که هم اکنون در آنها بلیت ارایه مى شود (نظیر فرودگاه ها) نیز مى توانند به طرز مشابه مفید فایده باشند.
البته با این امکانات در یک کارت هوشمند مشکل بتوان کارت های بنزین ایران را هوشمند دانست البته با توجه به امکان دستکاری و کرک کارتها( شکستن قفل امنیتی) فکرمیکنم از معماری بسته اطلاعات و کارتهای الکترونیکی مانند عابر کارت استفاده شود که تنها حاوی یک کد شماره شناسایی است و بعد تمام اطلاعات از سرور یا همان کامپیوتر مرکز اخذ شود!!

کارت‌های هوشمند بدون تماس

نسل جدید کارت‌های هوشمند، کارت‌های هوشمند بدون تماس (Contactless) هستند. این کارت‌ها بدون تماس با دستگاه کارت خوان ارتباط برقرار می‌کنند. فقط کافی است این کارت در نزدیکی دستگاه قرار گیرد. این نوع کارت در مواقعی که نیاز به برقراری ارتباط سریع و حتی بدون دخالت دست وجود دارد، کاربرد بسیاری دارد. برای مثال برای ورود یک به اتاق، کارت ممکن است در جیب یا کیف شخص باشد و از همان محل و بدون نیاز به خارج کردن با دستگاه کارت خوان ارتباط برقرار کرده و مجاز بودن ورود بررسی شده و در باز شود. همچنین در بسیاری از سیستم‌های حمل و نقل عمومی در دنیا به دلیل حجم زیاد مسافران و به خاطر سریع تر شدن چک کردن بلیط از این نوع کارت‌ها استفاده می‌شود. هم اکنون کارت‌های اعتباری متروی تهران هم از نوع کارت هوشمند بدون تماس هستند.

کارت هوشمند: الف) کارت هوشمند با تماس(Smart Cards) ب) کارت هوشمند بدون تماس(Contactless)

الف) کارت هوشمند با تماس(Smart Cards) کارت‌های هوشمند از نظر اندازه و شکل ظاهری، شبیه به کارتهای مغناطیسی معمولی هستند. ولی درون این کارت‌ها کاملا با کارت‌های معمولی متفاوت است. کارت‌های مغناطیسی معمولی یک تکه پلاستیک ساده هستند با یک نوار مغناطیسی؛ در حالی که کارت‌های هوشمند درون خود یک ریز پردازنده دارند این ریزردازنده چون بیش از اندازه کوچک است با تکنولوژی خاصی کشت می‌شود (تبدیل یک ترانزیستور اندازه یک نخود به سایزی معادل کوچک‌تر از نوک سوزن). ریزپردازنده معمولاً در زیر یک اتصال طلایی در یک طرف کارت قرار دارد. این ریز پردازنده در کارت‌های هوشمند در حقیقت جایگزین نوار مغناطیسی در کارت‌های معمولی شده‌است. اطلاعاتی را که روی نوار مغناطیسی کارت‌های معمولی وجود دارد می‌توان به راحتی خواند، روی آن نوشت، آن را حذف کرد و یا تغییر داد. به علت وجود همین مشکل نوار مغناطیسی محل خوبی برای نگهداری اطلاعات نیست. به همین دلیل هم برای استفاده از چنین کارت‌هایی نیاز به طراحی شبکه‌های کامپیوتری گسترده، برای تایید صحت و دریافت و پردازش اطلاعات وجود دارد. کارت هوشمند بدون نیاز به چنین امکاناتی به دلیل امنیت خود می‌تواند اطلاعات را در خود ذخیره کرده تا در صورت لزوم در محل‌های مختلف بتوان از این اطلاعات بدون نیاز به اتصال به شبکه استفاده کرد. ریز پردازنده در کارت هوشمند برای امنیت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع کارت هوشمند یک کامپیوتر کوچک است که با کامپیوتری که به دستگاه کارت خوان متصل است ارتباط برقرار می‌کند. تا ریزپردازنده کارت، از معتبر بودن دسترسی به کارت مطمئن نشود، به کارت خوان اجازه دسترسی نمی‌دهد. پس از صدور مجوز دسترسی، کارت خوان می‌تواند همانند یک دیسک با کارت که دارای یک Ram است کار کند؛ اطلاعات را خوانده، پردازش و تغییر دهید. کارت‌های هوشمند می‌توانند تا ۸ کلیو بایت Ram (حافظه با دسترسی تصادفی برای خواندن و نوشتن اطلاعات)، ۳۶۴ کیلو بایت ROM (حافظه فقط خواندنی)، ۲۵۶ کیلوبایت PROM (حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی) و یک ریزپردازنده ۱۶ بیتی داشته باشند. کارت هشمند همچنین از یک واسط سریال برای نقل و انتقال اطلاعات استفاده کرده و انرژی خود را هم از یک منبع بیرونی (مثلاً دستگاه کارت خوان) تامین می‌کند. ریز پردازنده هم برای انجام یک مجموعه عملیات محدود همانند رمزنگاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. کارت‌های هوشمند می‌توانند برای کارت‌های اعتباری، کارت پول‌ها، سیستم‌های امنیتی کامپیوتری، سیستم‌های تشخیص هویت دولتی و بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرند.

ب) کارت هوشمند بدون تماس(Contactless)

کارت هوشمند که شبیه به یک کامپیوتر ساده و کوچک است که می‌تواند از طریق دستگاه کارت خوان و اتصال طلایی خود ارتباط برقرار کند، تا بتوان به اطلاعاتی که درون حافظه این کارت قرار دارد دسترسی پیدا کرد. از آنجایی که این کارت‌ها دارای یک ریز پردازنده هستند و این ریز پردازنده به دسترسی به حافظه کارت نظارت می‌کند، می‌توان به امنیت اطلاعات درون کارت اطمینان داشت و اطلاعات مهم را در آن ذخیره کرد. این کارت‌ها که در سال ۱۹۷۰ عرضه شدند مشکل امنیت را که در دسترسی به کارت‌های معمولی مغناطیسی وجود داشت، برطرف کردند. ولی این نوع کارت‌های هوشمند هم همانند کارت‌های معمولی مغناطیسی نیاز به قرار گرفتن در دستگاه برای خوانده شدن اطلاعات دارند. نسل جدید کارت‌های هوشمند، کارت‌های هوشمند بدون تماس هستند. این کارت‌ها بدون تماس و با تکنولوژی القاء Radio Frequency Identification با دستگاه کارت خوان ارتباط برقرار می‌کنند. فقط کافی است این کارت در نزدیکی دستگاه قرار گیرد. این نوع کارت در مواقعی که نیاز به برقراری ارتباط سریع و حتی بدون دخالت دست وجود دارد، کاربرد بسیاری دارد. برای مثال برای ورود به یک اتاق، کارت ممکن است در جیب یا کیف شخص باشد و از همان محل و بدون نیاز به خارج کردن با دستگاه کارت خوان ارتباط برقرار کرده و مجاز بودن ورود بررسی شده و در باز شود. همچنین در بسیاری از سیستم‌های حمل و نقل عمومی در دنیا به دلیل حجم زیاد مسافران و به خاطر سریع تر شدن چک کردن بلیط از این نوع کارت‌ها استفاده می‌شود. هم اکنون کارت‌های اعتباری متروی تهران هم از نوع کارت هوشمند بدون تماس هستند.استفاده از این کارتها روز به روز بیشتر می‌شود مثلاً در شهرهای تبریز و مشهد جهت استفاده از اتوبوس به عنوان کارت بلیط اتوبوس پیاده سازی شده‌است. از نظر فاصله مجاز برای برقراری ارتباط چند نوع کارت هوشمند وجود دارد. در دو نوع از آن‌ها (نوع A و B)که استاندارد هم شده‌اند، حداکثر فاصله مجاز برای برقراری ارتباط ۱۰ سانتی متر است. این فاصله که به این دلیل است که سیستم (برای مثال کم کردن پول از کارت مترو) به صورت ناخواسته (مثلاً گذشتن از کنار ورودی مترو) عمل نکند. همچنین در یک نوع دیگر حداکثر فاصله مجاز برای برقراری ارتباط ۵۰ سانتی متر در نظر گرفته شده‌است

تکنولوژی کارت هوشمند (Smart Card) به عنوان یکی از دستاوردهای نوین بشری، تحولی شگرف در حوزه سیستم‌های کاربردهای روزمره انسانها ایجاد کرده‌است. دو مقوله مهم امنیت(Security) و همراه بودن(Mobility) از ویژگی‌های منحصر بفرد این تکنولوژی است. امروزه کاربردهای این تکنولوژی در سطح دنیا در اکثر زمینه‌ها قابل مشاهده بوده و حتی این روند، رو به رشد میباشد. بانکها، مراکز مخابراتی، سازمانهای دولتی، مراکز بهداشتی، مراکز ارائه خدمات، مراکز آموزشی، مراکز تفریحی و... از این دستاوردهای کاربردی این تکنولوژی بهره میگیرند. انواع کارت هوشمند: کارت‌های حافظه تماسی (Contact Memory Card) کارت‌های دارای پردازشگر (Contact CPU Card) کارت‌های حافظه بدون تماس (Contact-less Memory Card) کارت‌های دارای پردازشگر با رابط دوگانه (Dual Interface CPU Card) انواع کارت‌های هوشمند از دیدگاه تکنولوژی ساخت : ارت‌های تماسی (‍Contact) کارت‌های بدون تماس (Contact-less) کارت‌های با رابط دوگانه (Dual Interface)

امنیت اطلاعات در کارت های هوشمند:

اطلاعاتی را که روی نوار مغناطیسی کارت های معمولی وجود دارد، میتوان به راحتی خواند، روی آن نوشت، آن را حذف کرد و یا تغییر داد و به همین علت مشکل نوار مغناطیسی محل خوبی برای نگهداری اطلاعات نیست. از این روی برای استفاده از چنین کارتهایی طراحی شبکه های کامپیوتری گسترده به منظور برای تائید صحت و دریافت و پردازش اطلاعات لازم است اما کارت هوشمند بدون نیاز به چنین امکاناتی به سبب سیستم امنیتی خود اطلاعات را در خود ذخیره میکند تا در صورت لزوم در محل های مختلف بدون نیاز به اتصال به شبکه از این اطلاعات استفاده شود. مفهوم آنلاین و آفلاین بودن سیستم های طراحی شده برای کارت های هوشمند و مغناطیسی نیز در این جا معنا پیدا میکند، بدین ترتیب که سیستم کارت های هوشمند به گونه ای است که برروی آن اطلاعات ذخیره میشود و چون ریزپردازنده درون آن بر دسترسی به اطلاعات کارت نظارت دارد، از امنیت لازم برخوردار است اما در کارتهای مغناطیسی معمولی چون امنیت اطلاعات وجود ندارد، اطلاعات روی شبکه ذخیره میشود و کارت صرفا حاوی کد شناسایی است. بدین ترتیب، برای استفاده از کارتهای مغناطیسی دسترسی به شبکه لازم است و اگر به هر علتی شبکه اطلاعات قطع باشد در آن لحظه نمیتوان از کارت استفاده کرد اما کار کردن با کارتهای هوشمند به شبکه نیاز ندارد و در نتیجه ، سبب بروز مشکلات احتمالی در شبکه اختلال و وقفه ای در کارکرد کارت های هوشمند ایجاد نمیشود.

نمای داخلی کارت های هوشمند :

منبع : الفا

ساختار کارت هوشمند