مقاله بررسی انواع کارت های هوشمند

چکیده
کارت های هوشمند در طول چهار دهه اخیر تحول گسترده ای در ذخیره و پردازش اطلاعات ایجاد کرده اند. این کارت ها با داشتن تراشه های حافظه و پردازشگر، توانایی نگهداری و مدیریت اطلاعات حساس را فراهم می کنند و کاربردهای متنوعی در حوزه های مالی، حمل و نقل، گردشگری، فرهنگی-رفاهی و مدیریت نیروی انسانی پیدا کرده اند. کارت های هوشمند شامل انواع تماسی، غیرتماسی و ترکیبی بوده و استانداردهای بین المللی متعددی برای تضمین امنیت و کارایی آنها تدوین شده است. استفاده از این کارت ها نه تنها سرعت و دقت تعاملات اطلاعاتی را افزایش می دهد، بلکه امکان انجام تراکنش ها و مدیریت داده ها را به صورت امن و پایدار فراهم می سازد. این مقاله ضمن بررسی تاریخچه و مشخصات فیزیکی و نرم افزاری کارت های هوشمند، به اجزاء، امنیت، طراحی و کاربردهای گسترده آنها در زندگی روزمره و فعالیت های سازمانی پرداخته است.

مقدمه
در عصر حاضر، پیشرفت فناوری اطلاعات یکی از مؤلفه های کلیدی توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی در سطح جهان محسوب می شود. نیاز به پردازش سریع و امن اطلاعات و کاهش محدودیت های انتقال فیزیکی، باعث شکل گیری ابزارهای نوین ارتباطی شده است که کارت های هوشمند یکی از برجسته ترین نمونه های آن هستند. کارت هوشمند، که ترکیبی از یک جسم فیزیکی و یک تراشه پردازشگر است، توانایی ذخیره و پردازش حجم قابل توجهی از اطلاعات را دارد و می تواند در محیط های مختلف با امنیت بالا عمل کند. ظرفیت حافظه کارت های هوشمند معمولاً بین یک تا ۶۴ کیلوبایت متغیر است و بسته به نوع تراشه و کاربرد، امکان پردازش داده ها و اجرای الگوریتم های رمزگذاری پیشرفته را فراهم می آورد.

کارت های هوشمند با مزایای متعددی که ارائه می کنند، جایگزین مناسبی برای روش های سنتی انتقال و ذخیره اطلاعات محسوب می شوند. این کارت ها با کاهش خطاهای انسانی، سرعت بالای پردازش و امکان مدیریت چندمنظوره اطلاعات، به ابزاری حیاتی در محیط های شهری و سازمانی تبدیل شده اند. به عنوان نمونه، در سیستم های پرداخت الکترونیک، کارت های هوشمند امکان انجام تراکنش ها با امنیت بالا و ثبت دقیق سوابق مالی را فراهم می کنند. در حوزه حمل و نقل، کارت های غیرتماسی موجب تسهیل جابه جایی افراد و کاهش تراکم در ایستگاه ها شده اند و در زمینه گردشگری، کارت های هوشمند امکان ارائه خدمات متنوع و شخصی سازی شده را فراهم می آورند.

ساختار کارت های هوشمند شامل اجزاء مختلفی همچون تراشه، ریزپردازنده، حافظه، آنتن و بخش های فیزیکی دیگر است که با استانداردهای بین المللی هماهنگ شده اند. استانداردهای ISO/7816 و سایر پروتکل ها تضمین کننده سازگاری، امنیت و عملکرد مطمئن کارت ها هستند. امنیت کارت های هوشمند از اهمیت ویژه ای برخوردار است و شامل روش های پیشرفته برای مقابله با حملات هجومی و غیرهجومی می شود. الگوریتم های رمزگذاری مانند AES، سیستم های چندشیاره و حسگرهای امنیتی، از جمله فناوری هایی هستند که امنیت اطلاعات در کارت ها را به سطح بالایی می رسانند.

طراحی کارت های هوشمند نیز با بهره گیری از شبکه های تراشه ای، پردازشگرهای مقاوم و پروتکل های تبادل اطلاعات، امکان اجرای دقیق و قابل اعتماد فرآیندهای پردازشی را فراهم می کند. کارت های چندمنظوره که قابلیت ترکیب خدمات مختلف از جمله پرداخت، شناسایی و نگهداری اطلاعات را دارند، نمونه ای از پیشرفت های مدرن در این حوزه هستند. در ایران نیز بخشی از فناوری های طراحی و تولید کارت های هوشمند در حال توسعه است و استفاده از این کارت ها در خدمات عمومی و سازمانی به تدریج در حال گسترش است.

اهمیت کارت های هوشمند تنها به انتقال و پردازش اطلاعات محدود نمی شود، بلکه امکان یکپارچه سازی خدمات مختلف، مدیریت امن داده ها و افزایش کارایی تعاملات انسانی و سازمانی را فراهم می کند. پیشرفت و استفاده از این فناوری، مسیر توسعه دیجیتال و هوشمندسازی زندگی روزمره را تسهیل می سازد و به مرور زمان نقش کارت های هوشمند در تسهیل خدمات شهری، اقتصادی و فرهنگی پررنگ تر خواهد شد.

فهرست مطالب :
الف-چکیده ۹
ب-مقدمه ۱۰
ج-تاریخچه کارت های هوشمند ۱۲
د-فصل اول : مشخصات کارت هوشمند ۱۷
۱٫۱مشخصات فیزیکی کارت هوشمند ۱۷
۱٫۲ دسته بندی های کارت هوشمند ۱۸
• ۲٫۱٫ ۱دسته بندی بر اساس سطح تماسی ۱۸
• ۲٫۲٫۱کارت های هوشمند تماسی(Contact Smart Card) 18
• ۳٫۲٫۱کارت های هوشمند غیرتماسی(Contactless Smart Card) 19
• ۴٫۲٫۱کارت های هوشمند ترکیبی(Dual-Interface Smart Card) 20
• ۱٫۲٫ .۵دسته بندی بر اساس نوع تراشه ۲۰
• ۶٫۲٫۱انواع تراشه های کارت هوشمند ۲۰
• ۷٫۲٫۱تراشه های دارای حافظه ۲۱
• ۸٫۲٫۱مدارهای مجتمع خاص منظوره ۲۱
• ۹٫۲٫۱تراشه های دارای ریز پردازنده ۲۲
۳٫۱٫افزایش کارایی و سرعت تعامل ۲۲
۴٫۱٫استانداردهای کارت هوشمند ۲۳
• ۱٫۴٫۱استانداردهای بین المللی کارت هوشمند ۲۳
• ISO/7816 2.4.1(استاندارد کارتهای هوشمند تماسی) ۲۴
• ۳٫۴٫۱ استانداردهای کارت هوشمند غیر تماسی ۲۵
ه-فصل دوم : اجزاء کارت هوشمند ۲۶
۱٫۲ اجزای اصلی کارت ۲۶
• ۱٫۱٫۲ چاپ و برچسب گذاری ۲۷
• ۲٫۱٫۲ برجسته سازی ۲۸
• ۳٫۱٫۲ تصویر سه بعدی ۲۸
• ۴٫۱٫۲ قاب نشانگر ۲۸
• ۵٫۱٫۲ اجزای لمسی ۲۹
• ۶٫۱٫۲ علامت مغناطیسی ۲۹
• ۷٫۱٫۲ پیمانه تراشه ۲۹
• ۸٫۱٫۲ انتن ۳۰
۲۲٫ ریز کنترل کننده های کارت هوشمند ۳۰
• ۱٫۲٫۲ پردازشگر ۳۵
• ۲٫۲٫۲ حافظه ۳۶
۱٫۲٫۲٫۲ROM 37
۲٫۲٫۲٫۲SRAM 37
۳٫۲٫۲٫۲DRAM 38
.۲۴٫۲٫۲EPROM 39
۵٫۲٫۲٫۲ Flash & EEPROM 40
• ۳٫۲ سخت افزار تکمیلی ۴۰
و-فصل سوم : امنیت کارت هوشمند ۴۳
۱٫۳ حملات رایج بر کارت های هوشمند ۴۳
• ۱٫۱٫۳ مقدمه برای طبقه بندی حملات ۴۳
• ۲٫۱٫۳ طبقه بندی حمله کنندگان ۴۴
۱٫۲٫۱٫۳ حملات از طریق خروجی به دارنده کارت و مالک کارت ۴۵
۲٫۲٫۱٫۳ حملات از طریق دارنده کارت به خروجی ۴۶
۳٫۲٫۱٫۳ حملات از طریق دارنده کارت به مالک اطلاعات ۴۶
۴٫۲٫۱٫۳ حملات از طرف صادر کننده علیه دارنده کارت ۴۸
۵٫۲٫۱٫۳ حملات از طریق تولید کننده علیه صاحب اطلاعات ۴۸
۲٫۳ اجرای سریع الگوریتم های رمزی AES در کارت های هوشمند ۴۸
• ۱٫۲٫۳ روش ترکیب شده ی AES 51
۱٫۱٫۲٫۳ الگوریتم انتخابی AES 52
• ۲٫۲٫۳ برنامه ریزی حافظه ی COS 56
۱٫۲٫۲٫۳ روش CSOD 58
• ۳٫۲٫۳ مرحله اجرا ۶۰
۳٫۳ طراحی اصولی پردازشگرهای کارت هوشمند مقاوم در برابر دستکاری ۶۱
• ۱٫۳٫۳ حملات هجومی ۶۲
۱٫۱٫۳٫۳ باز کردن بسته بندی کارت هوشمند ۶۲
۲٫۱٫۳٫۳ بازسازی طرح ۶۳
۴٫۱٫۳٫۳ ریزیابشگری دستی ۶۳
۵٫۱٫۳٫۳ تکنیکهای بازخوانی حافظه ۶۳
۶٫۱٫۳٫۳ تکنیکهای پرتوی ذره ۶۴
• ۲٫۳٫۳ حملات غیر هجومی ۶۴
• ۳٫۳٫۳ چاره جویی ها ۶۶
۱٫۳٫۳٫۳ سیگنال حالتی تصادفی ۶۶
۲٫۳٫۳٫۳ چند شیاره کردن تصادفی ۶۸
۳٫۳٫۳٫۳ حسگرهای فرکانس پایین قوی ۶۸
۴٫۳٫۳٫۳ نابودی مدار بندی تست ۶۹
۵٫۳٫۳٫۳ شمارشگر برنامه محدود شده ۷۰
۶٫۳٫۳٫۳ شبکه های حسگر لایه بالا ۷۱
ز-فصل چهارم : طراحی کارت هوشمند ۷۳
۱٫۴طراحی و آزمایش تراشه کارت هوشمند با استفاده از شبکه ۷۳
۲٫۴ طـراحــی و ازمــایش تــراشه کارت هوشمنــد با استفــاده از شبکــه بـــر اساس تــراشه خودکار چرخه ای ۷۴
• ۱٫۲٫۴ تراشه کارت هوشمند کار رکن ۳ ۷۵
• ۲٫۲٫۴ ساختار زنجیره ۷۶
۱٫۲٫۲٫۴ پروتکل پیوند خودزمان ۷۶
۲٫۲٫۲٫۴ انجام قابل سنجش ۷۷
۳٫۲٫۲٫۴ تعویض پکت اطلاعاتی ۷۸
• ۳٫۲٫۴ ترکیب و مجتمع کردن تراشه کارت هوشمند با استفاده از زنجیره ۷۹
۱٫۳٫۲٫۴ ساختار شبکه ۸۰
۲٫۳٫۲٫۴ ادابپتور (مبدل برق) رابط شبکه ۸۰
ح-فصل پنجم : کاربردهای کارت هوشمند ۸۲
۱٫۵ کاربردهای کارت هوشمند ۸۳
۲٫۵ کاربرد های شناسایی ۸۴
۳٫۵ کاربرد های مالی ۸۴
• ۱٫۳٫۵خدمات حمل و نقل درونشهری و بین شهری ۸۵
• ۲٫۳٫۵ خدمات کارت در حوزهگردشگری ۸۷
• ۳٫۳٫۵ خدمات کارت هوشمند در حوزه فرهنگی – رفاهی ۸۹
• ۴٫۳٫۵ خدمات کارت در حوزه پرداخت های شهروندان ۹۰
• ۵٫۳٫۵ خدمات کارت درحوزه نیروی انسانی ۹۱
۴٫۵ کاربرد های نگهداری اطلاعات ۹۱
۵٫۵ کارت های هوشمند چند منظوره ۹۲
۶٫۵ قسمت هایی از تکنولوژی های ساخت کارت هوشمند در ایران ۹۴
ط-نتیجه ۹۵
ی-منابع ۹۶