بررسی انواع کارتهای هوشمند

1) مقدمه

در سال­های اخیر سیستم­های شناسایی خودکار و کارتهای هوشمند در بسیاری از صنایع به شدت رواج یافته­اند. این سیستم­ها روشهایی را برای فراهم نمودن اطلاعاتی در مورد افراد، کالاها، انسان­ها و … شامل می­شوند. در روش­های سنتی بیشتر از بارکد برای این منظور استفاده می­شد. اما امروزه راهکاری که از نظر فنی بهینه ­تر ­باشد، استفاده از تکنولوژی کارت­های هوشمند غیر تماسی است. این تکنولوژی اطلاعات بیشتری را با امنیت بالاتر و دسترسی ساده­تر، درون یک تراشه الکترونیکی نگهداری می­کند و امکاناتی را برای مدیریت بهتر فرایند در سیستم­ها ارائه می­کند.

کارت­های هوشمند غیرتماسی، همانطور که از نامشان بر می­آید، نیازی به برقراری اتصال الکتریکی با کارتخوان ندارند و می­توانند داده­ها را تا مسافت نسبتاً کوتاهی به صورت بیسیم ارسال و دریافت نمایند. این مسئله باعث می­شود که کاربری آنها در سیستم، ساده­تر باشد. اما چنانچه خواهیم دید، این سهولت استفاده، به قیمت بروز مجموعه­ای از تهدیدات امنیتی خواهد بود که ملاحظات پشت صحنه سیستم را نسبت به کارت­های تماسی پیچیده­تر می­کند. تکنیک­های استفاده شده برای انتقال داده­ها و توان در کارت­های هوشمند غیرتماسی چندان جدید نیستند و سالهاست که در سیستم­های شناسایی فرکانس رادیویی  استفاده می­شوند. امروزه کارت­های RFID نیز به عنوان زیرمجموعه­ای از کارت­های هوشمند غیرتماسی قابل تقسیم­بندی هستند.

2) تقسیم بندی کارت های هوشمند از نظر واسط ارتباطی با کارتخوان

به طور کلی کارت­های هوشمند از نظر نوع واسط ارتباطی با کارتخوان به سه دسته تقسیم می­شوند:

  • کارت های تماسی: کارت­هایی هستند که از واسط الکتریکی برای برقراری ارتباط با کارتخوان استفاده می­کنند و از اینرو نیاز به تماس فیزیکی برای برقراری اتصال الکتریکی با آن تجهیزات دارند.
  • کارت های غیر تماسی: کارت­هایی هستند که از واسط رادیویی و بر مبنای فرکانس رادیویی برای برقراری ارتباط با کارتخوان استفاده می­کنند و از اینرو نیازی به تماس فیزیکی با آن تجهیزات را ندارند.
  • کارت های ترکیبی: نوع ترکیبی در واقع هر دو واسط الکتریکی و رادیویی را پشتیبانی می­کند.

3) مقایسه کارت ­های تماسی و غیر تماسی

برخلاف کارت هوشمند تماسی که کاملاً از تکنولوژی مدارات مجتمع دیجیتال بهره می­برد، در کارت­های غیرتماسی با توجه به وجود مدارات فرستنده و گیرنده الزاماً باید از هر دو تکنولوژی دیجیتال و آنالوگ استفاده شود. این مسئله یکی از دلایل گرانتر بودن کارت­های غیرتماسی نسبت به کارت­های تماسی است. اما این مطلب بدان معنا نیست که کارت­های هوشمند غیر تماسی کاملاً با کارت­های تماسی متفاوت هستند. در واقع تفاوت کارت­های تماسی و غیر تماسی، چنانچه در بالا نیز اشاره شد، در واسط ارتباطی آنها با دنیای بیرون کارت می­باشد. البته تفاوت واسط ارتباطی باعث می­شود که تغییراتی در سخت­افزارها، نرم­افزارها و پروتکل­های ارتباطی لایه پایین ایجاد شود. اما با این حال بخش عمده در کارت­های هوشمند غیرتماسی با کارت­های هوشمند تماسی یکسان است.

مطابق آنچه در شکل  نشان داده شده است، ساختار کارت­های هوشمند غیرتماسی از دو بخش آنالوگ و دیجیتال تشکیل شده است. قسمت آنالوگ وظیفه ارسال و دریافت اطلاعات و تهیه توان مدارات بخش دیجیتال را بر عهده دارد. قسمت دیجیتال نیز مانند کارت­های هوشمند تماسی، بخش­های اصلی مانند پردازنده، حافظه­ها و مدارات رمزنگاری را شامل می­شود. در واقع به همین خاطر  است که کارت­های ترکیبی نیز به سادگی قابل ایجاد هستند.

از مهمترین مزایای کارت­های غیرتماسی نسبت به کارت­های تماسی می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • به خاطر عدم نیاز به تماس فیزیکی، سرعت انجام تراکنش­ها بالاتر و حجم بیشتری از داده­ها در زمان کمتر قابل انتقال است.
  • کاربری آن از نظر کاربر نهایی ساده­تر است.
  • امکان ارتباط با چند کارتخوان وجود دارد.

با این حال این نوع کارت­ها معایبی نیز دارند که کاربرد آنها را در برخی از زمینه­ها محدود می­کند. به عنوان مثال، کارت­های غیرتماسی، با توجه به نیاز به آنتن جهت برقراری ارتباط رادیویی، تنها در ابعاد کارت­های اعتباری ساخته می­شوند. مسئله مهمتر دیگر که بر سر راه به کار گیری کارتهای غیرتماسی وجود دارد، مسئله امنیت است. در این نوع کارت­ها، اطلاعات در زمان مخابره بیشتر در معرض خطر دسترسی غیرمجاز و سوء استفاده قرار دارند. بنابراین، وجود یک پردازنده برای انجام عملیات رمزنگاری و رمزگشایی و به طور کلی تضمین امنیت ارتباط، ضروری به نظر می‌رسد. موضوع دیگر که به آن اشاره نیز شد، گرانتر بودن کارت­های غیرتماسی نسبت به کارت­های تماسی است. این مسئله در مورد کارتخوان­های آنها نیز صدق می­کند.

4) ساختار سیستم های مبتنی بر کارت های غیر تماسی

مشابه با سیستم­ کارت­های تماسی، در سیستم­های مبتنی بر کارت­های هوشمند غیرتماسی نیز سه موجودیت کلی، همواره وجود دارد:

  • سیستم میزبان یا کنترل
  • کارتخوان غیرتماسی
  • کارت هوشمند غیرتماسی

چنانچه خواهیم دید، این سیستم­ها در رنج فرکانسی گسترده­ای از 130 کیلوهرتز موج­بلند تا 5.8 گیگاهرتز مایکروویو کار می­کنند. روش­های مبتنی بر میدان الکتریکی، مغناطیسی و الکترومغناطیسی نیز برای تزویج فیزیکی استفاده می­شوند. فاصله بین کارت و کارتخوان نیز در انواع مختلف از چند میلیمتر تا 15 متر متنوع می­باشد. معیارهای عمده برای طبقه­بندی سیستم­های مبتنی بر کارت­های هوشمند غیر تماسی عبارتند از:

  • قابلیت­های کارت مثل پردازش­ها و توابعی که در کارت روی داده­ها اعمال می­شود.
  • فرکانس کاری کارتخوان
  • روش تزویج فیزیکی بین کارت و کارتخوان
  • برد یا فاصله کارت و کارتخوان
  • فعال یا غیرفعال بودن کارت از نظر تغذیه

5) طبقه بندی سیستم از لحاظ قابلیت­ های کارت

سیستم­های مبتنی بر کارت هوشمند غیر تماسی از نقطه نظر پردازش­ها و توابعی که بر روی داده­ها در کارت انجام می­شود، به سه دسته سیستم های کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم می­شوند.

1-5) سیستم ­های کوچک

این سیستم­ها یک محدوده را مانیتور نموده و حضور یک نشان در آن حوزه را آشکار می­کنند. نشان­های فقط خواندنی که دارای یک ریزتراشه هستند، زیرمجموعه این سیستم­ها هستند. این ریزتراشه­ها فقط دربرگیرنده یک دیتای ثابت چند بایتی که همانا یک شماره سریال منحصر به فرد است، می­باشند. در صورتی که چنین ریزتراشه­ای در حوزه تحت پوشش یک کارتخوان قرار گیرد، به طور مداوم شروع به انتشار شماره سریال خود می­نماید.  در این سیستم­ها، امکان آدرس­دهی یک کارت یا نشان خاص وجود ندارد بلکه ارتباط یک طرفه از کارت به سمت کارتخوان می­باشد. در این نوع سیستم­ها الزاماً باید تنها یک کارت در حوزه تحت پوشش کارتخوان قرار داشته باشد، در غیر اینصورت به خاطر تداخل، امکان آشکارسازی حضور کارت وجود ندارد.

با توجه به کارکرد ساده، فقط خواندنی بودن و توان مصرفی کم، این نوع سیستم­ها معمولاً سیستم­های ارزان و کم هزینه­ای هستند. سیستم­های فقط خواندنی در تمامی محدوده­های فرکانسی که برای سیستم­های RFID تعریف شده است، می­توانند موجود بوده و کار کنند. توان اندک ریزتراشه، باعث می­شود که برد نسبتاً زیادی حاصل شود. این سیستم­ها در جاهایی که مقدار داده کمی لازم است مناسب بوده و میتواند جایگزین مناسبی برای سیستم های بار کد باشند.

2-5) سیستم ­های متوسط

این نوع سیستم­ها کارت­های حافظه قابل نوشتن را شامل می­شوند. اندازه این حافظه­ها از چندبایت تا بیش از 100 کیلوبایت EEPROM (برای نمونه­های غیرفعال یا بدون باتری سرخود) یا SRAM (برای نمونه­های فعال یا دارای باتری سرخود)، می­باشد. این کارت­های با کمک ماشین حالت ثابت و دائمی که برای آنها طراحی شده است، قابلیت پردازش فرامین ساده صادره توسط کارتخوان، مثل خواندن و نوشتن را دارا می­باشند. در این نوع سیستم­ها، روش­های ضدتداخل را نیز بکار می­برند تا برخلاف سیستم­های کوچک، امکان بکارگیری کارت­های مختلف در حوزه تحت پوشش کارتخوان وجود داشته باشد و هر کارت بتواند به صورت منحصر به فرد آدرس­دهی شود. در این سیستم­ها از روش­های امنیتی نظیر احراز هویت بین کارت و کارتخوان و رمزنگاری نیز استفاده می­شود. لازم به ذکر است که سیستم­های متوسط، در تمامی فرکانس­های تعریف شده برای سیستم­های RFID قابل ایجاد هستند.

3-5) سیستم­ های بزرگ

در این سیستم­ها کارت­های مبتنی بر ریزپردازنده و دارای سیستم­عامل استفاده می­شوند. استفاده از ریزپردازنده باعث می­شود که توابع پیچیده­تر رمزنگاری و الگوریتم­های احراز هویت قابل تحقق باشند. کارت­هایی که در این سیستم­ها استفاده می­شوند، معمولاً دارای کمک پردازنده­های رمزنگاری هستند و این مسئله زمان انجام محاسبات را به میزان قابل توجهی کاهش می­دهد. این سیستم­ها تقریباً همگی در فرکانس 13.56 مگاهرتز کار می­کنند.

6) تقسیم­ بندی از نظر تغذیه کارت

یک مشخصه مهم در سیستم­های مبتنی بر کارت­های هوشمند غیر تماسی، ولتاژ تغذیه کارت است. از نظر تغذیه این کارت­ها به دو دسته فعال و غیر فعال تقسیم می­شوند.

کارت­های غیرفعال دارای منبع تغذیه سرخود نبوده و از اینرو توان مورد نیاز برای کارت باید از طریق میدان الکتریکی یا مغناطیسی کارتخوان تأمین گردد. در مقابل کارت­های فعال دارای یک باتری سرخود جهت تأمین ولتاژ تغذیه تراشه هستند.

7) طبقه ­بندی از نظر محدوده فرکانس کاری

یکی دیگر از مشخصه­های مهم سیستم­های کارت هوشمند غیرتماسی، فرکانس کاری آنها است. منظور از این فرکانس، در واقع فرکانسی است که کارتخوان تبادلات خود را بر مبنای آن انجام می­دهد. فرکانس­های کاری مختلف در این سیستم­ها به سه دسته تقسیم می­شوند:

  • فرکانس پایین که از 30 تا 300 کیلوهرتز می­باشد.
  • فرکانس بالا یا فرکانس رادیویی  که از 3 تا 30 مگاهرتز است.
  • فرکانس فوق­العاده بالا از 300 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز و مایکروویو که بیشتر از 3 گیگاهرتز را شامل می­شوند.

8) طبقه بندی از نظر روش تزویج فیزیکی

بر مبنای این ساختار، تنوعی از تکنیک­ها برای ارتباط بین کارت­های غیرتماسی با کارتخوان و ارسال داده و انرژی، موجود بوده و استفاده می­شود. این تکنیک­ها به صورت زیر قابل طبقه­بندی هستند:

  • ارسال با استفاده از امواج رادیویی یا مایکروویو
  • ارسال نوری
  • تزویج خازنی
  • تزویج القایی

روش­های مبتنی بر تزویج خازنی و تزویج القایی مناسب­ترین روش­ها برای کارت­های مسطح که فاقد منبع تغذیه بر روی خود هستند، به شمار می­روند.

1-8) روش ارتباطی مبتنی بر تزویج القایی

در حال حاضر تزویج القایی رایجترین تکنیک مورد استفاده در کارت­های هوشمند غیرتماسی است. این روش برای ارسال انرژی و دیتا در این کارت­ها استفاده می­شود. محدودیت­ها و الزامات مختلف از جمله مقررات اخذ مجوز رادیویی، منجر به تنوع گسترده­ای در پیاده­سازی­های واقعی شده است.

در برخی از کاربردها مثل کنترل دسترسی، تنها کافی است که بتوان دیتای ذخیره شده در کارت را خواند. بنابراین راهکارهای فنی ساده­ای برای آنها ممکن خواهد بود. به خاطر مصرف توان اندک در آنها (که در حدود چند ده میکرووات می­باشد)، محدوده کارکرد آنها از نظر فاصله با کارتخوان تا حدود یک متر قابل توسعه می­باشد. ظرفیت حافظه آنها تنها حدود چندصد بیت می­باشد. در صورتی که قرار باشد دیتایی نیز در کارت نوشته شود، مصرف توان به بیشتر از 100 میکرووات افزایش می­یابد. در نتیجه محدوده کارکرد آنها در مد نوشتن، به حدود 10 سانتی­متر کاهش می­یابد، چرا که مقررات اخذ مجوز از افزایش دلخواه توان منتشر شده توسط تجهیزات مربوط به عملیات نوشتن، ممانعت می­کند. توان مصرفی کارت­های مدارمجتمع حتی بیشتر از این هم خواهد بود و نوعاً حدود 100 میلی­وات می­باشد. بنابراین در این نوع کارت­ها فاصله از کارتخوان، حتی محدودتر از آن هم خواهد شد.

همه کارت­هایی که از روش تزویج القایی استفاده می­کنند، مستقل از فاصله کارکرد و توان مصرفی، طبق یک قاعده پایه یکسان کار می­کنند. بر این اساس یک یا چند سیم­پیچ درون بدنه کارت بکار گرفته می­شوند تا به عنوان المان تزویج عمل کنند و به همراه یک یا چند تراشه در تبادل دیتا و انرژی نقش ایفا کنند.

2-8) روش ارتباطی مبتنی بر تزویج خازنی

اگر فاصله بین کارت و ترمینال خیلی کوچک باشد، این امکان وجود دارد که دیتا با استفاده از تزویج خازنی انتقال داده شود. طبق شکل 9 در این روش، وقتی که کارت در مجاورت ترمینال قرار می­گیرد، سطوح هادی در بدنه کارت و ترمینال به صورت صفحات یک خازن عمل می­کنند. ظرفیت خازنی که با این روش حاصل می­شود به اندازه سطوح تزویج­کننده و فاصله آنها از یکدیگر بستگی دارد. حداکثر اندازه با ابعاد کارت محدود می­شود و حداقل فاصله با عایق لازم بین سطوح تعیین می­شود. با صرف هزینه و تلاش قابل قبول، یک ظرفیت خازنی در حد چند ده پیکوفاراد قابل حصول خواهد بود. این میزان برای انتقال انرژی لازم برای راه­اندازی یک ریزپردازنده کافی نخواهد بود. بنابراین این روش تنها برای انتقال دیتا استفاده می­شود و توان مورد نیاز به صورت القایی منتقل می­شود. این روش ترکیبی در استاندارد ISO/IEC 10 536 برای کارت­های تزویج بسیار نزدیک استاندارد شده است. همانطور که از نام آن پیداست، این روش برای فواصل بسیار کوتاه قابل استفاده است.

9) مکانیزم­ های ممانعت از تداخل

طبق شکل، وقتی که کارت­های غیرتماسی مورد استفاده قرار می­گیرند، این احتمال وجود دارد که دو یا چند کارت به طور همزمان در محدوده تحت پوشش آن ترمینال قرار گرفته باشند. بنابراین تمامی کارت­هایی که در محدوده ترمینال قرار دارند سعی دارند تا به فرامین دریافتی از ترمینال پاسخ دهند. از اینرو اگر اقدامات مناسبی اتخاذ نشود، داده­ها تداخل نموده و از دست می­روند. روش­های فنی که برای جلوگیری از تداخل در چنین شرایطی بکارگرفته می­شوند را روش­های ممانعت از تداخل یا روش­های ضدتداخل می­نامند.

عملکرد همزمان چند کارت در محدوده تحت پوشش ترمینال (دسترسی چندگانه) با استفاده از روش­های ضدتداخل

در ارتباطات بیسیم، تبادل دیتا بین واحدهای سیار و ایستگاه­های پایه، به کرات با چنین وضعیتی مواجه می­شود و تحت عنوان دسترسی چندگانه شناخته شده است. به عنوان مثال، شبکه تلفن موبایل که در آن تمامی کاربران در یک سلول رادیویی خاص به طور همزمان قرار گرفته اند به یک ایستگاه پایه دسترسی می­یابند. روش­های مختلفی برای تمایز سیگنال­های مربوط به کاربران مختلف از هم، توسعه داده شده است. این روش­های ضدتداخل به چهار دسته تقسیم شده­اند:

  • دسترسی چندگانه مبتنی بر تقسیم فضا (SDMA): این روش سعی در محدود نمودن یا اسکن کردن محدوده فضای عملیاتی حول ترمینال دارد به گونه­ای که در هر لحظه از زمان تنها یک کارت در دسترس باشد. این روش با توجه به پیچیدگی و هزینه بالایی که دارد، در مورد کارت­های غیرتماسی استفاده نمی­شود.
  • دسترسی چندگانه مبتنی بر تقسیم زمان (TDMA): در این روش هر کارت رفتار زمانی منحصر به فردی دارد و از اینرو به صورت یکتا می­تواند توسط کارتخوان آدرس­دهی شود. این روش رایجترین تکنیک مورد استفاده می­باشد.
  • دسترسی چندگانه مبتنی بر تقسیم فرکانس (FDMA): در این روش از فرکانس­های حامل متفاوت برای کانال­های انتقال مختلف استفاده می­شود. این روش نیز پرهزینه و پیچیده بوده و برای کارت­های غیرتماسی استفاده نمی­شود.
  • دسترسی چندگانه مبتنی بر تقسیم کد (CDMA): این روش نیز پرهزینه و پیچیده بوده و برای کارت­های غیرتماسی استفاده نمی­شود.

10) استانداردسازی در صنعت کارت هوشمند غیرتماسی

1-10) برد و فاصله کاری

در حال حاضر سه استاندارد مختلف بر حسب فاصله تعامل بین کارت و ترمینال تدوین شده است. استانداردهای مذکور در جدول زیر لیست شده­اند. هر یک از این استانداردها استفاده از راهکارهای فنی مختلف را اجازه می­دهند. به منظور ایجاد قابلیت همکاری بین راهکارهای مختلف، ترمینال­های کارتخوان باید همه این اختیارات را پشتیبانی نمایند.

جدول استانداردهای کامل شده در خصوص کارت­های هوشمند غیرتماسی
ردیف استاندارد نوع کارت محدوده برد
1 ISO/IEC 10536 مجاورت بسیار نزدیک تا حدود یک سانتی­متر
2 ISO/IEC 14443 PICC تا حدود ده سانتی­متر
3 ISO/IEC 15693 VICC تا حدود یک متر

1-1-10) استاندارد کارت های تزویج خیلی نزدیک، ISO/IEC 10536

با توجه به اینکه ریزپردازنده­های موجود در کارت­های اولیه توان مصرفی بالایی داشتند و انتقال دیتا برای مسافت­های طولانی را غیر ممکن می­کرد، فرایند استانداردسازی با کارت­های تزویج خیلی نزدیک، (استاندارد ISO/IEC 10536) شروع شد. این نوع کارت­ها در فاصله بسیار نزدیک با ترمینال کار می­کنند به گونه­ای که گاهاً این کارت­ها یا باید در داخل ترمینال وارد شوند یا بر روی آن قرار داده شوند. استاندارد ISO/IEC 10536 شامل 4 بخش می­باشد:

بخش اول: مشخصه­های فیزیکی

بخش دوم: ابعاد و موقعیت نواحی تزویج

بخش سوم: سیگنال­های الکترونیکی و رویه ریست

بخش چهارم: پاسخ به ریست و پروتکل­های انتقال

نکات مهم در مورد این استاندارد عبارتند از:

  • سازگاری آن با استاندارد ISO 7816
  • عملکرد آن با جهت­های دلخواه کارت نسبت به کارتخوان
  • فرکانس کریر انتقال بین 3 تا 5 مگاهرتز
  • مبادله دوطرفه دیتا در تزویج­های خازنی و القایی
  • توان مصرفی کارت کمتر از 150 میلی­وات

بخش اول استاندارد مشخصه­های فیزیکی کارت را تعریف می­کند. در این خصوص الزاماتی مشابه با کارت­های تماسی در نظر گرفته شده است. با این حال، از آنجا که کارت­های غیرتماسی نیازی به ایجاد یک مسیر هادی بین سطح کارت و تراشه موجود در بین لایه­های کارت ندارند، از اینرو تراشه مذکور نسبت به دشارژ الکترواستاتیکی (ESD) که می­تواند موجب آسیب­دیدگی تراشه شود، غیر حساس است. بنابراین در استاندارد، ولتاژ تست به اندازه 10 کیلوولت (در مقایسه با 1.5 کیلوولت در کارت­های تماسی)، در نظر گرفته شده است.

بخش دوم استاندارد موقعیت و ابعاد المان­های تزویج را مشخص می­کند. از آنجا توافقی روی یک روش واحد صورت نگرفته است، اجزای تزویج خازنی و القایی هر دو به­گونه­ای در استاندارد لحاظ شده­اند که بتوانند روی یک کارت و ترمینال واحد تعبیه شوند.

آرایش المان­های تزویج در کارت­های غیرتماسی

1 سیم­پیچ تزویج در بدنه کارت
2 سطوح تزویج خازنی در بدنه کارت
3 اتصالات جهت تماس با تراشه

آرایش المان­های تزویج در یک ترمینال برای کارت­های غیرتماسی

4 سیم­پیچ­های تزویج در ترمینال
5 سطوح تزویج خازنی در ترمینال

موقعیت و اندازه نواحی تزویج در کارت و ترمینال­های غیرتماسی

بخش دوم استاندارد در سال 1996 منتشر شده است و مهم­ترین بخش آن می­باشد. این بخش روش­های مدولاسیون مورد استفاده برای انتقال دیتا به روش­های تزویج خازنی و القایی را بیان می­کند. با توجه به اینکه در استاندارد روی یک روش واحد برای این منظور توافق نشده است، از اینرو ترمینالی که با استاندارد سازگار باشد، باید هر دو روش را پشتیبانی نماید و هر دو روش ممکن است در یک کارت واحد پیاده­سازی شوند.

به طور خلاصه سیستم­های مبتنی بر کارت­های با مجاورت بسیار نزدیک از روش­های میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی برای تزویج فیزیکی بهره می­برند و با توجه به اینکه عملکرد این کارت­ها بر مبنای تشعشع میدان نیست، به صورت تئوری در محدوده فرکانسی از فرکانس DC تا 30 مگاهرتز، توانایی کار دارند. با توجه به فاصله کم بین کارت و کارتخوان در سیستم­های مبتنی بر کارت­های با مجاورت بسیار نزدیک، میزان توان بیشتری قابل انتقال بوده و از اینرو حتی کارت­هایی که تراشه آنها از نوع ریزپردازنده باشد، نیز در این سیستم­ها قابل بکارگیری است.

2-1-10) کارت­ های غیرتماسی با تزویج ریموت

کارت­های غیرتماسی با تزویج ریموت، کارت­هایی هستند که از فاصله حدود چند سانتی­متر تا یک متر می­توانند با ترمینال ارتباط برقرار کنند. این تعریف در واقع در مقابل کارت­های با تزویج خیلی نزدیک بوجود آمده است که در آن دسته، کارت باید تقریباً چسبیده به کارتخوان باشد. کارت­های با تزویج ریموت با توجه به امکان برقراری ارتباط با فاصله از کارتخوان برای کاربردهای بیشتری قابل استفاده هستند. برخی از این کاربردها عبارتند از:

  • کنترل دسترسی
  • شناسایی آیتم­های متحرک
  • گواهینامه هوشمند رانندگی
  • گذرنامه الکترونیک
  • بلیط­های هواپیمایی
  • کیف پول الکترونیکی
  • شناسایی لوازم و کالاها
1-2-1-10) استاندارد کارت های تزویج نزدیک،  ISO14443

استاندارد ISO 14443 یک استاندارد بین­المللی برای کارت­های هوشمند غیرتماسی از نوع تزویج نزدیک یا PICC است و در چهار قسمت تدوین شده است:

  • بخش اول: مشخصه­های فیزیکی
  • بخش دوم: واسط فرکانس رادیویی (RF) برای سیگنال و توان
  • بخش سوم: راه­اندازی کارت و روش­های ضد تداخل
  • بخش چهارم: پروتکل انتقال

همانطور که اشاره شد این استاندارد مربوط به کارت­هایی است که تا فاصله 10 سانتی­متری از ترمینال کار می­کنند و توانی که با این مسافت قابل انتقال است برای راه­اندازی ریزپردازنده کارت کافی است. فرکانس رادیویی در کارت­های سازگار با این استاندارد، 13.56 مگاهرتز است. با توجه به اهمیت استاندارد ISO 14443، در ادامه این استاندارد را با جزئیات بیشتر مورد بررسی قرار می­دهیم.

1-1-2-1-10) استاندارد ISO 14443-1

بخش اول استاندارد ISO 14443 مربوط به ویژگی‌های فیزیکی کارت و تحمل­پذیری آن می­باشد. ویژگی‌های فیزیکی که در این بخش پوشش داده می­شوند، عبارتند از:

  • ابعاد کارت که مطابق با استاندارد ISO 7810 برای کارتهای نوع تماسی، می­باشد.
  • کیفیت سطح کارت برای چاپ.
  • مقاوت مکانیکی
  • مقاومت در برابر اشعه x و امواج ماوراء بنفش
  • حساسیت به میدان مغناطیسی
  • دمای کاری که باید بین 0 تا 50 درجه سانتی­گراد باشد.
2-1-2-1-10) استاندارد ISO 14443-2

بخش دوم استاندارد ISO 14443 موارد زیر را شامل می­شود:

  • ویژگی‌های انتقال توان و اطلاعات
  • انتقال توان به صورت تزویج القایی با مدولاسیون فرکانس 56MHz±7KHz
  • انتقال اطلاعات که به دو صورت زیر است:
  • نوع :Aمدولاسیون بیتی
  • نوعB : رمزشده

زمانبندی پروتکل بیتی از پیش تعریف شده و نرخ انتقال اطلاعات برابر 106KB مشخص شده است. انتقال اطلاعات در هر دو نوع به صورت نیمه دوطرفه با سرعت پیش فرض 106Kbps در هر جهت است. دیتای انتقالی از کارت به کارتخوان با زیرحامل 847.5 کیلوهرتزی مدوله می‌شود.

تفاوت نوع A و B شامل نحوه مدولاسیون برای تزویج، نحوه کدینگ بیتی یا بایتی و روش مقابله با تداخل است.

5-1-2-1-10) استاندارد ISO 14443-3

در این بخش از استاندارد به راه­اندازی کارت و روش­های ضد تداخل پرداخته می­شود. این بخش از استاندارد شامل موارد زیر می­گردد:

  • وارسی دستگاه کارتخوان تا وارد شدن کارت در حوزه کارتخوان
  • زمانبندی و قالب کلی دستور و دیتا
  • فرمت درخواست و پاسخ مربوطه
  • روشهای ضد تداخل و آدرس­دهی منحصر به فرد کارت. آدرس دهی کارت بر اساس شماره سریال منحصر به فرد به کارتهاست، اما جزئیات آن در نوع A و B متفاوت است. به عنوان مثال در نوع A فرایند با استفاده از جستجوی باینری شناسه‌های منحصر به­فرد انجام می­شود و در نوع B با استفاده از روش علامت‌گذاری اسلات‌های خاص عمل می‌کند.
6-1-2-1-10) استاندارد ISO 14443-4

این بخش از استاندارد پروتکل انتقال در کارت­های غیرتماسی PICC و رویه­های مربوط به فعال و غیرفعال نمودن پروتکل را برای کارت­های نوع A و B توصیف می­کند. لازم به ذکر است که این ارتباط از نوع نیمه دوطرفه بلوکی است و معمولاً تحت عنوان T=CL شناخته می­شود.

این قسمت بیشتر در رابطه با تنظیم نرخ انتقال اطلاعات، مدیریت خطا، فشرده سازی و پنهان سازی بلوک داده، و زنجیر کردن بلوک داده سخن می‌گوید.

2-2-1-10) استاندارد کارت ­های VICC، ISO/IEC 15 693

استاندارد ISO/IEC 15 693 ویژگی­ها و مدهای کاری کارت­های هوشمند غیر تماسی که تا فاصله یک متر کار می­کنند، را توصیف می­کند. این نوع کارت­­ها جهت استفاده در کاربردهایی مثل کنترل دسترسی، مناسب هستند، چرا که با توجه به برد این کارت­ها، لازم نیست که شخص الزاماً کارت را در دست خود بگیرد. لازم به ذکر است که این استارندارد نسبت به موارد ذکر شده قبل، کمتر رایج است، بنابراین در اینجا نیز کمتر به آن می­پردازیم.

2-10) استاندارد ISO/IEC 10373

استاندارد ISO/IEC 10373 روش­های تست کارت­های شناسایی دارای تراشه و بدون تراشه را بیان می­کند و دارای 7 بخش می­باشد که سه بخش از آنها روش­های مرتبط با کارت­های غیرتماسی را مورد بحث قرار می­دهد. لذا در این قسمت اشاره­ای مختصر به این استاندارد خواهیم نمود:

بخش 1: تست مشخصه­های عمومی

بخش 2: کارت­های نوار مغناطیسی

بخش 3: کارت­های مدارمجتمع تماسی و ادوات مرتبط

بخش 4: کارت­های تزویج خیلی نزدیک (Close Coupling Cards)

بخش 5:  کارت­های حافظه از نوع اپتیکی

بخش 6: کارت­های PICC

بخش 7: کارت­های VICC

11) کارتخوان های غیرتماسی

کارتخوان یک المان کلیدی در هر سیستم مبتنی بر کارت هوشمند (تماسی یا غیرتماسی) می­باشد. کارتخوان­های غیرتماسی در انواع ثابت یا دستی و قابل­حمل موجود می­باشند. کارتخوان­هایی که وابسته به PC هستند، از طریق پورت­های سریال RS-232، USB و یا واسط شبکه، قابل اتصال به سیستم کامپیوتری هستند. شکل 15 نمونه­هایی از کارتخوان­های غیرتماسی موجود در بازار را به تصویر می­کشد.

انواع نمونه کارتخوان­های غیرتماسی قابل­حمل و ثابت

کارتخوان، در واقع دارای دو واسط ارتباطی می­باشد. این موجودیت از یک سو با سیستم کنترل در ارتباط است و از سوی دیگر با کارت تعامل دارد. به عبارت دیگر کارتخوان خود واسط بین کارت و سیستم کنترل می­باشد. این موجودیت تحت کنترل سیستم میزبان و با دریافت فرمان از آن، یک سیگنال رادیویی متناسب با آن فرمان تولید می­کند. این سیگنال بوسیله آنتن دستگاه منتشر می­گردد. این سیگنال توسط کارت دریافت و پردازش­های لازم بر روی آن انجام می­شود و پاسخ بار دیگر از طریق کارتخوان به سیستم بازگردانده می­شود.

برخی از مشخصه­های مهم کارتخوانها در زیر لیست شده است:

  • فرکانس کاری
  • ثابت یا قابل حمل بودن
  • قیمت و پشتیبانی تجاری
  • پروتکل­های پشتیبانی شده برای ارتباط با کارت
  • قابلیت شبکه شدن با سیستم میزبان و پروتکل مربوطه
  • قابلیت شبکه شدن با کارتخوان­های دیگر
  • قابلیت ارتقاء میان­افزار مقیم روی کارت

 

انواع کارتهای هوشمند - کارت های هوشمند غیرتماسی

 

نویسنده: مهنوش خوینی
ناشر:  مهندسی فناوری های نوین پایوند

دیدگاه خود را ثبت کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.