امروزه با توجه به سهميه بندي بنزين و متداول تر شدن استفاده از کارت هوشمند تصميم گرفتيم تا در مقالهاي کوتاه به مقوله کارتهاي هوشمند بپردازيم .
مقدمه
کارتهاي پلاستيکي در کشورهاي صنعتي ، قسمتي از زندگي روزمره مردم شده و مرتباً نيز انواع جديدي از کارتها به مردم پيشنهاد ميشود . از اين کارتها براي مصارف گوناگوني مانند کارت شناسايي ، مجوز ورود ، دريافت و پرداخت پول و ... استفاده ميشود .
کارتهای هوشمند که در حال حاضر در دنيا بصورت گستردهاي فراگير شدهاند اولين بار در سال 1968 توليد شد و ده سال بعد بطور انبوه مورد استفاده قرار گرفت . جدا از ويژگيهای امنيتی و سهولت استفاده، کارت هوشمند راهی کارا و امن برای تجارت الکترونيکی و بهرهگيری از خدمات به حساب ميآمد و بدين ترتيب بود که کارت هوشمند در زندگی ميليونها نفر وارد شد .
کارت هوشمند چيست؟
آيا کارت هوشمند همان کارت پلاستيکي است که روزگاری در دستگاههای خودپرداز (ATM (Automated Teller Machine بانکها استفاده میشود ؟
جواب اين سوال منفي است . اينگونه کارتها عموماً فقط يک کارت پلاستيکی هستند با يک نوار مغناطيسی که بر روی اين نوار اطلاعاتی ذخيره شده است .
يک کارت هوشمند، واقعاً هوشمند است؛ اما سوالي که مطرح ميشود اينست که چه نيازي است که اين کارتها هوشمند باشد؟
کارتهای قديمي ATM و کارتهای ديگری که نوار مغناطيسی دارند امنيت را فراهم نمیکنند و سختافزاری در درون آنها تعبيه نــــــشده است. آنها بيشتر مانند يک نوار صوتی هستند که امنيت زيادي ندارند. اما در کارتهاي هوشمند ، با استفاده از تراشه ، امنيت به همراه سهولت در استفاده ، فراهم شده است.
انواع کارت هوشمند از نظر عملکرد :
کارتهای هوشمند از نظر عملکرد به دو دستهی "کارتهای حافظه" و "کارتهای ميکروپروسسوری" تقسيم ميشوند. گاهی اصطلاح کارت هوشمند فقط در مورد دستهي دوم به کار ميرود .
کارتهای اوليهي کارت هوشمند، واقعاً هوشمند نبودند چرا که ميکروپروسسور نداشتند. اين کارتها معمولا کارت حافظه ناميده ميشوند . کارت حافظه قادرند اطلاعات محدودی را ذخيره کند . اين اطلاعات توسط نرمافزار دستگاههاي کارتخوان ( host computer ) ميتوانند خوانده شوند . بسته به نيازهای امنيتی، اطلاعات روی حافظه ميتواند محافظت شود که به اينگونه کارتها، "کارتهای حافظهای محافظت شده" ميگويند . برای مثال برخی کارتهای تلفن از اينگونه هستند و برای جلوگيری از عمل بارگذاری مجدد ( reload ) محافظت شدهاند و کارتهای حافظهای محافظت نشده در برخی کاربردها که نياز به امنيت نيست بکار برده ميشوند .
کارتهای هوشمند واقعی ( کارتهای ميکروپروسسوری ) داراي يک تراشهي مدار مجتمع يا :
( ICC (Integrated Circuit Chip هستند . اين تراشه معمولاً يک ميکروکنترلر با توان محاسبهاي محدود می باشد و دارای ورودی/ خروجی است و از نظر ابعاد مشابه کارتهای نوار مغناطيسی است.
معاری تراشهي ميکروکامپيوتر کارت هوشمند:
کارت هوشمند ، کامپيوتري است که داراي پروسسور ( CPU ) و حافظه ( Memory ) ميباشد . قدرت پروسسور کارتهای هوشمند امروزي تقريباً مشابه قدرت اولين کامپيوترهای شخصی IBM است.
شکل زیر ، معماری ميکروکامپيوتر کارت هوشمند را نشان ميدهد . علاوه بر پروسسور، حافظه و کنترل تغذيه ، مدارات خاصي نيز براي امنيت و ارتباط با دنياي بيرون وجود دارد. درون کارت ، اطلاعات از درون يک باس عبور ميکنند که تحت کنترل واحد منطق امنيتي ( Scurity Logic ) است.
معماری ميکروکامپيوتر کارت هوشمند
محور امنيت کارت ميکروپروسسوري ، تقسيمبندي حافظه و منطق ناظر بر دستيابي به بخشهاي مختلف ميباشد. مسير دسترسي به حافظه از واحد Security Logic عبور ميکند.
مهمترين بخشهاي حافظه ( که شامل کليدهاي محرمانهي خود کارت ميباشند ) اصلاً از خارج کارت قابل دسترسي نيستند. بسياري از ميکروپروسسورهاي کارتهاي هوشمند داراي پردازندههاي محاسباتي کمکي ( Coprocessor ) هستند که در برخي عمليات مانند رمزکردن اطلاعات به پردازنده کمک ميکنند.
يک پورت واحد برای ورودي / خروجي وجود دارد، که يا با اتصال سريال دو طرفه يا با يک رابط بيسيم کار ميکند.
در هر کارت هوشمند نيز مداری برای کنترل تغذيه و کنترل ساعت ( Clock ) وجود دارد . در ادامه به توضيح دو جز اصلی تراشه، يعنی ميکروپروسسور و حافظه ميپردازيم.
1ـ ميکروپروسسور
بيشتر انواع ميکروپروسسورهاي کارتهاي هوشمند فعلي هنوز 8 بيتي هستند، که اغلب بر پايهي طراحي Motorola 6805 يا Intel 8051 ، و با سرعت کلاک 5/3 تا 5 مگا هرتز هستند. امروزه سازندگان در حال تغيير به معماري از 8 بيتي به 32 بيتي براي تراشههاي قدرتمندتر و به ويژه براي استفاده با سيستمهاي عامل چند کاربردي (Multiapplication Operating System ) هستند.
همان طور که گفته شد، در بعضی طراحيها برای افزايش توان پردازش از يک کمک پردازنده برای اهداف خاصی همچون رمزگذاری دادهها در کنار پردازندهي اصلی استفاده ميشود.
2ـ حافظه
حافظه بزرگترين بخش در طراحي IC يک کارت هوشمند است . در کارتهاي هوشمند از چند مدل حافظه استفاده ميشود :
• lاز حافظه ي فقط خواندني ( ROM ) براي ذخيرهي برنامههاي ثابت کارت استفاده ميشود، اين برنامههای ثابت که به ماسک (Mask) نيز معروفند گاهي سيستم عامل کارت در نظر گرفته ميشود، اما اغلب فقط يک برنامه کاربردي است.
بخشي از حافظهي ROM ( که با نام ROM کاربر شناخته ميشود ) نيز ممکن است براي آنچه ما ميتوانيم به عنوان برنامهي کاربردي که در کارت اجرا ميشود در نظر بگيريم، موجود باشد.
• حافظهي قابل برنامهريزي فقط خواندني ( PROM) براي بارگذاری (Loading) شماره سريال و ساير مقادير ثابت کارت به کار ميرود. اين بخش از حافظه اغلب بسيار کوچک است ( تا 32 بايت )
• حافظهي فلش ( Flash Memory )، اغلب براي ذخيرهي برنامههاي اضافي که درون کارت بايد اجرا شوند به کار ميرود. استفاده از اين نوع حافظه در کارتهاي هوشمند امروزي در حال رشد است.
• EEPROM بيشتر براي ذخيرهسازي دادهها استفاده ميشود . حافظه EEPROM در کارت هوشمند، مشابه ديسک سخت در PC ها است و ميتواند در هر زماني نوشته يا خوانده شود. حافظه EEPROM بسيار گرانتر از حافظههای ديگر است با اين وجود اين مهمترين عامل تعيين کننده انعطاف پذيري عمليات کارت است . کارتهاي امروزی تا حدود 64 کيلوبايت حافظه EEPROM دارند . براي بسياري از تراشههاي کارتهاي هوشمند، EEPROM يک بخش بزرگ از فضاي کلي تراشه به حساب ميآيد.( به شکل زیر دقت کنيد )
دو پارامتر مهم براي EEPROM، تعداد دفعات نوشتن روي آن و طول زمان نگهداري اطلاعات است ( بعنوان مثال 10000 بار و 10 سال ) .
• حافظه RAM ، براي ذخيره سازی کارهای موقت استفاده ميشود. وقتي کارت از کارت خوان برداشته ميشود يا به عبارت ديگر از منبع تغذيهاش جدا ميشود، اطلاعات درون RAM پاک ميشود. در کارتهاي هوشمند ، ظرفيت حافظه RAM بين 128 تا 1024 بايت است.
انواع کارت هوشمند :
کارتهای هوشمند بر اساس نحوهي ارتباط با کارت خوان به 3 دستهي زير تقسيم ميشوند :
1ـ کارتهاي تماسي
2ـ کارتهاي غير تماسي
3ـ کارتهاي کارتهای ترکيبی
کارتهای تماسی و غيرتماسی در ظاهر متفاوتند . کارتهای تماسی يک صفحهي طلايی دارد که اتصالات روی آن قرار دارد. کاربرد اين صفحه برای اتصال پايههای کوچک تراشه با پايه های فلزی کارت خوان ميباشد که طبيعی است که کارتهای غيرتماسی که از راه امواج با کارت خوان ارتباط برقرار ميکنند و فاقد اين صفحه هستند . در زير به تشريح اين 3 نوع ميپردازيم :
• کارتهاي تماسي
همانطور که از نامش پيداست براي استفاده از اين قبيل کارتها، بايد اتصال فيزيکي بين کارت و دستگاه کارتخوان برقرار گردد. به عنوان نمونه، کارتهاي تلفن عمومي جزو اين دسته محسوب ميشوند. مشکل اصلي اين قبيل کارتها، خراب شدن کنتاکتهاي فلزي ( محلهاي تماس ) بر اثر عوامل خارجي مانند ضربه و شرايط فيزيکي محيط است. از اين کارتها به عنوان جايگزيني براي کارتهاي نوار مغناطيسي ، عمدتاً در کاربردهاي مالي و کنترل عبور و کارت تلفن همراه استفاده ميشود . سيم کارتی که در داخل تلفن همراه شما است يک کارت هوشمند ( البته بدون بدنهي پلاستيکی آن ) است.
بيشتر اين کارتها ارتباط خود را با دنياي خارج از طريق يک مجموعهي 6 تا 8 تايي از اتصالات برقرار ميکنند. تماميکارتهاي هوشمند اوليه، حداقل در اروپا، از اين نوع بودند. در شکل زیر، اين 8 اتصال را مشاهده ميکنيد.
اتصالات کارت هوشمند تماسی
• کارتهاي غير تماسي
براي غلبه بر مشکلات کارتهاي تماسي، کارتهاي غير تماسي وارد بازار شد. در اين نوع کارت هوشمند، ارتباط بين کارت و کارتخوان به صورت فيزيکي بر قرار نميشود؛ بلکه از طريق ميدانهاي الکترومغناطيسي و يا فرکانسهاي راديويي ( امواج RF ) صورت ميپذيرد . براي برقراي ارتباط، آنتن مخصوصي بين تراشههاي کارت قرار داده شده است که در فاصلههاي کم ( حدود 50 سانتيمتر ) ميتواند ارتباط ايجاد کند. کاربرد اصلي اين قبيل کارتها در مواردي است که عمليات مورد نظر بايد سريع انجام گيرد، براي نمونه ميتوان به کارتهاي مترو اشاره نمود .
مزيت اصلي اين قبيل کارتها علاوه بر سهولت استفاده، عمر طولانيتر و ضريب ايمني بالاتر آن است . تغذيه اين نوع کارت ممکن است توسط يک باتري فراهم گردد، اما راه حل اتخاذ شده توسط اغلب طراحيهاي کنوني ، دريافت تأمين تغذيه توسط آنتن است، که معمولاً مانند آنتن مخابراتی عمل ميکند. آنها ميتوانند توان مورد نياز براي تغذيهي IC را از ميدان الکترومغناطيسي اطراف خود جمع آوري کنند . همانطور که عنوان شد صنعت راه و ترابری، به ويژه حمل و نقل عمومي، يک مصرف کنندهي بزرگ کارتهاي هوشمند است. کاربردها در اين صنعت به استفاده از کارتهاي غيرتماسي گرايش دارند، که امکان سرعت تبادل بالاتري در هر پايانه را ميدهد، چون نيازي نيست که کارت گذاشته و برداشته شود . سرعت ارتباط براي يک کارت غير تماسي بستگي به توان کارت خوان / فرستنده و فاصله خواندن دارد. زمان هاي تبادل بايد کوتاه باشد، چون ممکن است کارت خيلي سريع از رنج مجاز خارج شود .
سرعت ارتباط در حال حاضر براي کارتهاي غير تماسي، به خاطر کم کردن اين مشکل بسيار بالاتر از کارتهای تماسي است (Kbps 115 در مقابل Kbps 9.6) . برخي از کارتهاي غير تماسي اندکي ضخيمتر از استاندارد ISO هستند، براي اين که آنها به ندرت درون يک کارت خوان قرار خواهند گرفت و ضخامت اضافي آنها را محکم ميکند. اين کارتهاي غيراستاندارد کمتر متداول ميباشند . کارتهاي غيرتماسي در حال حاضر گرانتر از کارتهاي تماسي مشابه هستند. اين اختلاف هزينه با افزايش تعداد آنها به سرعت در حال از بين رفتن است .
• کارتهای ترکيبی
اين نوع کارت ترکيبي از کارتهاي هوشمند تماسي و غيرتماسي است که با هر دو نوع دستگاههاي کارتخوان سازگار است. از اين نوع کارتها براي ساخت کارتهاي چندمنظوره استفاده مي شود .
کاربردهای کارت هوشمند
در کشورهای مختلف، از کارت هوشمند استفادههای متفاوتی ميشود. در زير به چند مورد مهم اشاره ميکنيم :
*در صنعت ارتباطات به عنوان کارت تلفن همگانی، سيم کارت تلفنهای همراه يا کارت عبور در شبکههای پخش ماهوارهاي .
*کاربردهای مالی مثل استفادهي بانکها از کارت هوشمند که به منزلهي هويت الکترونيکی مشتری در نزد بانک ميباشد و يا کارتهای اعتباری .
*تشخيص هويت افراد مثل کارت گواهينامهي هوشمند، پاسپورت الکترونيکی، شناسنامهي هوشمند، کارت دانشجويی و کارت کنترل عبور برای ساختمانهای اداری و کارخانجات .
*در صنعت حمل و نقل عموميبجای بليط، در صنعت هواپيمايی به عنوان بليط الکترونيکی و همچنين کارت پيش پرداخت شده برای بهره مندی از خدماتی مانند بازيها، ارتباط تلفنی و خريدها در طول پرواز و خريد کارت پارکينگ بصورت پيش پرداخت شده .
براي استفاده از قدرت انعطاف يک کارت تراشه و همچنين تا حدودي متعادل کردن قيمت بالاي آن و کاهش تعداد کارتهاي موجود در کيف مردم، توليدکنندگان کارتهای چندکاربردي را پيشنهاد ميدهند که اجازه استفاده از کاربردهاي متنوع بر روي يک کارت را ايجاد ميکند. يک کارت مسافرتي مي تواند نه تنها شامل پرداخت هزينهي اتوبوس باشد، بلکه شامل مقداري پول نقد ، يک کارت تلفن و همينطور يک بليط هوايي و پاسپورت باشد. در کشور مالزی از سال 2001 هر شهروند يک کارت هوشمند چندکاربردي دريافت ميکند که به عنوان کارت شناسايی ملی، گواهينامهي رانندگی، پرداخت عوارض بزرگراهها، نگهداری سوابق پزشکی شخص، انجام تعاملات در تجارتهای الکترونيکی و ... به کار ميبرد . در کشورهای سنگاپور و آفريقای جنوبی نيز طرحهای مشابهی در حال اجرا است .
سخن پاياني
در اين نوشته سعي شد مختصري در مورد چگونگي عملکرد كارتهاي هوشمند و برخي از مزاياي آن را مطالبي را به رشته تحرير در آوريم. اما نكتهاي که بايد به آن اشاره شود اينست که در آيندهاي نه چندان دور براي راحتتر شدن و كاهش فعاليتهاي زائد در امور تجاري از قبيل خدمات بانكي، خريد و فروش لوازم خانگي، خدمات مسافرتي و حتي ذخيره اطلاعات پزشکي افراد ، هر شخص تنها يک کارت هوشمند انحصاري خواهد داشت و از به همراه داشتن کيف پول، گواهينامه، کارت ملي و .... رهايي خواهد يافت .