پایان نامه کارت های هوشمند- مقاله سخت افزار کامپیوتر

فهرست مطالب

چکیده ۱
مقدمه ۲
تاریخچه کارت های هوشمند ۵
فصل اول : مشخصات کارت هوشمند ۱۰
۱٫مشخصات فیزیکی کارت هوشمند ۱۱
۲٫ دسته بندی های کارت هوشمند ۱۲
۲٫۱٫دسته بندی بر اساس سطح تماسی ۱۲
كارت‌هاي هوشمند تماسي(Contact Smart Card) 12
كارت‌هاي هوشمند غيرتماسي(Contactless Smart Card) 13
كارت‌هاي هوشمند تركيبي(Dual-Interface Smart Card) 14
۲٫۲٫دسته بندی بر اساس نوع تراشه ۱۴
انواع تراشه های کارت هوشمند ۱۴
تراشه های دارای حافظه ۱۴
مدارهای مجتمع خاص منظوره ۱۵
تراشه های دارای ریز پردازنده ۱۵
۳٫افزایش کارایی و سرعت تعامل ۱۶
۴٫استانداردهای کارت هوشمند ۱۶
استانداردهای بین المللی کارت هوشمند ۱۷
ISO/7816(استاندارد کارتهای هوشمند تماسی) ۱۷
استانداردهای کارت هوشمند غیر تماسی ۱۸
فصل دوم : اجزاء کارت هوشمند ۱۹
۱٫ اجزای اصلی کارت ۲۰
۱٫۱ چاپ و برچسب گذاری ۲۰
۲٫۱برجسته سازی ۲۱
۳٫۱تصویر سه بعدی ۲۱
۴٫۱قاب نشانگر ۲۲
۵٫۱ اجزای لمسی ۲۲
۶٫۱ علامت مغناطیسی ۲۲
۷٫۱ پیمانه تراشه ۲۳
۸٫۱ انتن ۲۳
۲٫ ریز کنترل کننده های کارت هوشمند ۲۴
۲٫۱ پردازشگر ۲۸
۲٫۲ حافظه ۲۹
۲٫۲٫۱ ROM 30
۲٫۲٫۲ SRAM 30
۲٫۲٫۳ DRAM 31
۲٫۲٫۴EPROM 32
۲٫۲٫۵ Flash & EEPROM 33
۲٫۳ سخت افزار تکمیلی ۳۳
فصل سوم : امنیت کارت هوشمند ۳۶
۱٫ حملات رایج بر کارت های هوشمند ۳۷
۱٫۱ مقدمه برای طبقه بندی حملات ۳۷
۱٫۲ طبقه بندی حمله کنندگان ۳۸
۱٫۲٫۱ حملات از طریق خروجی به دارنده کارت و مالک کارت ۳۹
۱٫۲٫۲ حملات از طریق دارنده کارت به خروجی ۳۹
۱٫۲٫۳ حملات از طریق دارنده کارت به مالک اطلاعات ۳۹
۱٫۲٫۴ حملات از طرف صادر کننده علیه دارنده کارت ۴۱
۱٫۲٫۵ حملات از طریق تولید کننده علیه صاحب اطلاعات ۴۱
۲٫ اجرای سریع الگوریتم های رمزی AES در کارت های هوشمند ۴۱
۲٫۱ روش ترکیب شده ی AES 44
۲٫۱٫۱ الگوریتم انتخابی AES 45
۲-۲ برنامه ریزی حافظه ی COS 49
۲٫۲٫۱ روش CSOD 51
۲٫۳ مرحله اجرا ۵۲
۳٫ طراحی اصولی پردازشگرهای کارت هوشمند مقاوم در برابر دستکاری ۵۳
۳٫۱ حملات هجومی ۵۵
۳٫۱٫۱ باز کردن بسته بندی کارت هوشمند ۵۵
۳٫۱٫۲ بازسازی طرح ۵۵
۳٫۱٫۳ ریزیابشگری دستی ۵۵
۳٫۱٫۴ تکنیکهای بازخوانی حافظه ۵۶
۳٫۱٫۵ تکنیکهای پرتوی ذره ۵۶
۳٫۲ حملات غیر هجومی ۵۷
۳٫۳ چاره جویی ها ۵۸
۳٫۳٫۱ سیگنال حالتی تصادفی ۵۸
۳٫۳٫۲ چند شیاره کردن تصادفی ۶۰
۳٫۳٫۳ حسگرهای فرکانس پایین قوی ۶۱
۳٫۳٫۴ نابودی مدار بندی تست ۶۲
۳٫۳٫۵ شمارشگر برنامه محدود شده ۶۳
۳٫۳٫۶ شبکه های حسگر لایه بالا ۶۴
فصل چهارم : طراحی کارت هوشمند ۶۵
طراحی و آزمایش تراشه کارت هوشمند با استفاده از شبکه ۶۶
۱٫ طـراحــی و ازمــایش تــراشه کارت هوشمنــد با استفــاده از شبکــه بـــر اساس تــراشه خودکار چرخه ای ۶۶
۱٫۱ تراشه کارت هوشمند کار رکن ۳ ۶۷
۲٫۱ ساختار زنجیره ۶۸
۱٫۲٫۱ پروتکل پیوند خودزمان ۶۹
۱٫۲٫۲ انجام قابل سنجش ۶۹
۱٫۲٫۳ تعویض پکت اطلاعاتی ۷۱
۱٫۳ ترکیب و مجتمع کردن تراشه کارت هوشمند با استفاده از زنجیره ۷۲
۱٫۳٫۱ ساختار شبکه ۷۲
۱٫۳٫۲ ادابپتور (مبدل برق) رابط شبکه ۷۳
فصل پنجم : کاربردهای کارت هوشمند ۷۵
کاربردهای کارت هوشمند ۷۶
۱٫ کاربرد های شناسایی ۷۷
۲٫ کاربرد های مالی ۷۷
۲-۱- خدمات حمل و نقل درون شهری و بین شهری ۷۸
۲-۲- خدمات کارت در حوزه گردشگری ۸۰
۲-۳- خدمات کارت هوشمند در حوزه فرهنگی – رفاهی ۸۱
۲-۴ خدمات کارت در حوزه پرداخت های شهروندان ۸۳
۵-۲ خدمات کارت در حوزه نیروی انسانی ۸۴
۳٫ كاربرد‌هاي نگهداري اطلاعات ۸۴
كارت‌هاي هوشمند چند منظوره ۸۵
قسمت هايي از تکنولوژی های ساخت کارت هوشمند در ايران ۸۷
نتیجه ۸۹
منابع ۹۰

چکیده

از حدود چهاردهه قبل، اولین کارت های هوشمند به بازار عرضه شدند و به دلیل کاربردهای گسترده آنها با سرعت فزاینده ای در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار گرفتند. یک کارت هوشمند عبارت است از جسم فیزیکی کارت که یک تراشه رایانه ای برروی آن نصب شده باشد. ظرفیت حافظه این کارت ها بین ۱ الی ۶۴ کیلو بایت قابل تغییر است. از طرفی، قابلیت ذخیره سازی و پردازش اطلاعات و نیز، قابلیت بالای مراقبت از اطلاعات ذخیره شده، کاربرد این کارت ها را به کلیه عرصه های زندگی انسان گسترش داده است. در این پروژه ضمن معرفی کارت-های هوشمند و اشاره ای به تاریخچه ظهور و رشد آنها، به فناوری انواع کارت های هوشمند پرداخته شده و پس از برشمردن مزایای استفاده از این کارت ها، به کاربردهای کارت در پنج حوزه مختلف، از جمله: حمل و نقل؛ گردشگری؛ فرهنگی – رفاهی؛ پرداخت های روزمره شهروندان و خدمات نیروی انسانی سازمان ها

مقدمه

درحال حاضر، بشر به اين حقيقت دست پيدا كرده است كه انتقال فيزيكي،زمانبر،هزينه زا ومحدودكننده است و براي آنكه بتواند اين مشكل را مرتفع كند، از ابزارهاي مختلف سودجسته است . اما وسيله اي كه بيش از وسايل ديگر، مورداستفاده قرارگرفته وتاكنون بسياري از مشكلات را حل كرده است و ازطرفي محدوديتهاي كمتري نيز دارد،انتقال اطلاعات ازطريق تكنولوژيهاي ارتباطي است .

اين انتقال ، علاوه بر آنكه باعث پيشبرد فعاليتها مي گردد، محدوديتهاي انتقال فيزيكي را نداشته و حتي در مواردي بهتر ازآن عمل مي كند. به عنوان مثال ، در انتقال فيزيكي ، امكان بروز اشتباه ، دوباره كاري و… به وفور مشاهده مي شود درحالي كه در انتقال اطلاعات ، اين موارد به حداقل مقدار خودمي رسند. انتقال اطلاعات نيازمند يك تكنولوژي است كه در جهان به عنوان تكنولوژي اطلاعات ( INFORMATION TECHNOLOGY ) شناخته مي شود .

تكنولوژي اطلاعات داراي اين ويژگي است كه مرز علم و دانش را برداشته و ازتجمع دانايي در يك فرد يا يك مجموعه جلوگيري مي كند .با اين تكنولوژي ، ارتباط كشورها و مردمان آن بيشتر و نزديكتر شده و جهان به سمت يك دهكده جهاني پيش مي رود. درنهايت باعث مي شود كه مكان ، معني فعلي خود را ازدست داده و محدوديتهاي مكاني ازبين برود .

از آنجايي كه اين تكنولوژي باعث مي شود كه تمامي حرفه ها به صورت جهاني بتوانند از آن بهره گيري كنند، لزوم آشنايي و استفاده از آن ، ثابت مي شود. به عنوان مثال ،توليدكنندگان براي تمامي مراحل خريد مواداوليه ، توليد زير قطعات ، مونتاژ قطعات وفروش محصولات خود نياز به بهره گيري مناسب از تكنولوژي اطلاعات دارند چرا كه چنانچه اين بهره گيري به صورت مناسب وجود نداشته باشد، باعث از دست رفتن فرصتهاي مختلف مي گردد .

روند تكنولوژي اطلاعاتي اين حقيقت را نشان مي دهد كه يا بايد با اين تكنولوژي آشنا شده و حداكثر استفاده را از آن كرد يا اينكه چشم و گوش را به روي آن بست و آن راناديده گرفت .

نگاهي گذرا به چگونگي پيشرفت كشورهاي توسعه يافته و روند پيشرفت آنها نشان مي دهد كه اين كشورها در اين تكنولوژي پيشقدم بوده و از آن به نحو مناسب استفاده مي كنند. درحالي كه ساير كشورها به نحو مناسب از اين تكنولوژي استفاده نمي كنند .

با استفاده از اين تكنولوژي ، پياده سازي سيستم هاي مختلف كه قبلا بدون دستيابي به چنين ابزاري ، مشكل به نظر مي رسيد، راحت تر و عملي تر شده است . به عنوان مثال ،شركتهاي مختلف براي انجام BENCHMARKING نياز به شناسايي رقبا و نقاط قوت وضعف آنها دارند كه به نظر مي رسد با جهاني شدن اين تكنولوژي ، اين شناسايي بسيارساده تر شده و به وسيله انتقال اطلاعات اين شركتها مي توانند به نحو مناسب عملياتBENCHMARKING را انجام داده و موقعيت خود را ارتقا بخشند. اين موضوع بويژه درايران حائزاهميت است ، چرا كه ايران در وضعيتي است كه اگر از فوايد اين تكنولوژي بهره نبرد قطعا از كشورهاي مختلف عقب خواهدافتاد .

بايستي توجه داشت كه براي دستيابي به اين اهداف ، استفاده از تكنولوژي اطلاعات لازم است ولي كافي نيست

تاریخچه کارت های هوشمند

براساس گزارش های منتشر شده، اولین کارت هوشمند حاوی یک ریزپردازنده، در سال ۱۹۶۷ میلادی و توسط دو مهندس آلمانی ابداع شد. این اختراع منتشر نشد تا اینکه یک روزنامه نگار فرانسوی در سال ۱۹۷۴ م، اختراع کارت هوشمند را در فرانسه به ثبت رسانیده و خبر ظهور این فناوری را منتشر کرد.

با رشد فناوری ساخت و تولید، هزینه تولید یک کارت هوشمند به شدت کاهش یافت تا اینکه در سال ۱۹۸۴ م، با بهره گیری اداره های پست و مخابرات فرانسه ازکارت های تلفن، واقعه مهمی به ثبت رسید. از این تاریخ به بعد، انحصار کارت های هوشمند تنها به عنوان کارت های بانکی، شکسته شد و امروزه کاربردهای گسترده ای از این نوع کارت ها در جامعه مشاهده می گردد.

در سال ۱۹۸۷ م، استانداردی برای نقل و انتقال اطلاعات روی کارت ها به ثبت رسید (۷۸۱۶- iso ) و این استانداردسازی باعث شد تا امروزه کارت های تولید شده توسط سازنده های مختلف، به راحتی از طریق سیستم های مختلف کارت خوان به تبادل و جابجایی اطلاعات بپردازند .

۱ – كارت هوشمند چيست ؟

كارتهاي هوشمند (SMART CARD) كارتهايي هستند كه از يك قسمت پلاستيكي تشكيل گرديده اند كه در داخل آنها يك چيپ ميكروپروسسور (MICROPROCESSORCHIP ) قرار دارد و اطلاعات لازم روي اين چيپها قرار مي گيرند. ميزان و تنوع اطلاعاتي كه در كارت ذخيره مي گردد، به توانايي چيپ داخل آن بستگي دارد .

انواع مختلف كارتهاي هوشمند كه امروزه استفاده مي شود، كارتهاي تماسي ، بدون تماسي و كارتهاي تركيبي هستند .

كارتهاي هوشمند تماسي بايستي در داخل يك كارت خوان قرار داده شوند. اين كارتها يك محل تماس روي صفحه دارند كه تماسهاي الكترونيكي را براي خواندن ونوشتن روي چيپ (زماني كه در داخل كارت خوان قرار دارد)، فراهم مي آورد. نمونه اين كارتها در زندگي روزمره بسيار به چشم مي خورد .

كارتهاي بدون تماس ، يك آنتن سيم پيچي درون خود دارا هستند كه همانند چيپ درداخل كارت ، گنجانده شده است . اين آنتن دروني اجازه انجام ارتباطات و ردوبدل كردن اطلاعات را فراهم مي آورد. براي چنين ارتباطي ، بايستي علاوه بر اينكه زمان ارتباطكاهش يابد، راحتي نيز افزايش پيدا كند. مزيتي كه اين كارت نسبت به حالت قبل دارد اين است كه نياز به كارت خوان ندارد اما بايد توجه داشت كه در اين مورد بايستي ارتباط اوليه توسط آنتن حتما برقرار گردد، درغير اين صورت نمي توان از كارت استفاده كرد .

كارتهاي تركيبي ، به عنوان هم كارتهاي تماسي و هم كارتهاي بدون تماس عمل مي كنند و در حقيقت داخل اين نوع كارتها هم چيپ الكترونيكي و هم آنتن وجود دارد وچنانچه كارت خوان وجود داشته باشد از كارت خوان مي توان استفاده كرد و چنانچه وجود نداشته باشد ، از آنتن كارت مي توان ارتباط را برقرار كرد.

شايد اين سوال پيش آيد كه چرا از كارتهاي هوشمند (كارتهاي حافظه دار) به جاي كارتهاي مغناطيسي استفاده مي شود ؟

پاسخ اين است كه ذخيره سازي اطلاعات در كارتهاي هوشمند هزار مرتبه بيشتر ازكارتهاي مغناطيسي است . مزيت ديگر اينكه اين كارتها از سرعت ذخيره سازي بالا ومكانيسم هاي ايمني قويتري برخوردارند.
۲- كاربردهاي كارت هوشمند

با داشتن كارتهاي هوشمند ديگر نيازي به داشتن كارتهاي ديگر نيست . كاربرد كارتهاي هوشمند به تفصیل درمتن بدان اشاره گردیده است .

۳- ويژگيهاي كارت هوشمند

صداقت (LOYALITY )
كنترل دسترسي
ميزان حافظه
امكان برنامه نويسي

۴- تعداد كارتهاي هوشمند در جهان

در چندین سال قبل حدود۸۰۵ ميليون كارت هوشمند در جهان انتشار يافته و تا سال۲۰۰۰ ، اين رقم به ميزان ۲/۸ ميليون رسید.

۵- تفاوت كاربرد تكنولوژي اطلاعات با روش سنتي

درحال حاضر بيشتر اطلاعات به جاي انتقال فيزيكي ازطريق تكنولوژي اطلاعات منتقل مي گردند. اين امر باعث كاهش زمان ، هزينه و نگهداري امنيت اطلاعات مي شود.هم اكنون اكثر كشورها و از آن جمله ايران نياز به بهره گيري از تكنولوژي اطلاعات را كاملاحس كرده و درجهت تامين اين ابزارها قدم برمي دارند .
تفاوت تكنولوژي اطلاعات و روش سنتي در اين است كه با روش سنتي ، اغلب موارد اطلاعات به طور فيزيكي منتقل مي شوند . مثلا در تجارت ، ابتدا بازاريابي با حضوربازارياب و سپس فرستادن نمونه محصول و درنهايت فرستادن محصول درخواست شده انجام مي شود، درحالي كه با تجارت الكترونيكي بيشتر اطلاعات ردوبدل شده و فرايندفروش سريعتر و كم هزينه تر انجام مي شود . با اين روش مي توان خريداران و فروشندگان بهتري را در زمان كم شناسايي كرد .

اما در روش سنتي به جاي حمل كارتها، دفترچه ها و اطلاعات كاغذي ، كافي است ازيك كارت هوشمند كه تمامي اطلاعات لازم مربوط به فرد را داراست ، استفاده كرد .

با اين كارت مشكل گم شدن برخي مستندات ، فراموشي و اشتباه به حداقل مقدارمي رسد، در ثاني پردازش برخي از اطلاعات به راحتي ميسر است چرا كه اين كارتهابه صورت استاندارد تهيه خواهدشد و لذا اطلاعات دريافت شده توسط افراد/موسسات ديگر ( بر خلاف روش سنتي ) نياز به تفسير ندارد .

۶- زمينه هاي جهاني گسترش كاربرد تكنولوژي اطلاعات در جهان آينده

از آنجايي كه درحال حاضر محدوديتهاي بين كشورها مانند واحد پولي ، مرزهاي كشوري و غيره هنوز به طور كامل حل نشده است و ازطرفي براي اينكه كارتهاي هوشمندهرچه بهتر و راحت تر مورداستفاده واقع شوند، نياز هست كه اين مشكلات حل گردد.چنانچه اين مشكلات حل شود، كاربرد كارتهاي هوشمند بهتر و مفيدتر است. مثلا افراد در مسافرتهاي خارجي ، نياز به حمل پول نداشته و فقط با استفاده از اعتباري كه در كشورمبدا در كارت هوشمند قرار داده اند مي توانند نيازهاي مالي خود را در آن كشور برطرف كنند .

۷- موانع پيش رو براي پياده سازي كارتهاي هوشمند در ايران

درحال حاضر انواع مختلفي از كارتهاي هوشمند در ايران مورداستفاده قرار مي گيرند اما اين ايراد بر آنها وارد است كه اين كارتها ازنظر نوع ، شكل و كاربرد يكسان نيستند .

اما مشكلي كه در اين راستا احساس مي گردد، يكي مساله ارتباط واحد پول كشور مابا ساير كشورها است كه بايستي به نوعي حل شود. مساله ديگر، نياز داشتن به كارت خوانهاي يكسان در كل كشور است كه خود اين كارت خوان نيز بايد براساس استاندارد |۶۱۸۷OSIباشد. مشكل اساسي ديگر اين است كه در كشور بايد فرهنگ استفاده از كارت هوشمند جا بيفتد. بدين معني كه بايد به همه افراد جامعه ، آموزش داد كه براي ازبين بردن صفهاي مختلف در موسسات ، از اين كارت استفاده كنند. يعني با اين كاربايستي نحوه گردش كارها در موسسات و نقاط اشتراك آن با افراد كاملا مشخص و تعيين گردد