جهت استفاده بهتر از گوگل کروم استفاده نمایید.
توجه نمایید که این پایان نامه با فرمن WORD بوده و قابل ویرایش است.
نکته : این پایان نامه کامل بوده و آماده پرینت می باشد.
پایان نامه کارت های هوشمند
ديباچه
آنچه در پي مي آيد، مجموعه مطالبي است كه پس از تحقيق و بررسي فراوان از ميان منابع مختلف بدين شكل گردآوري شده است. كليه مطالب در ارتباط با كارت هوشمند در پنج فصل گردآوري شده است تا خواننده علاقه مند به مطالب، پس از مطالعه به يك اشراف كلي در مورد كارت هوشمند دست يابد.
مطالب مطروحه به نحو ساده اي بيان شده اند و براي تفهيم به پيش نياز خاصي احتیاج نمي باشد . تلاش بر اين بوده است تا با رعايت سير منطقي بيان مطالب، مطالب خاصي ناگفته باقي نماند وخواننده به دركي وسيع (و نه الزاما عميق!) درباره ي كارت هوشمند برسد.
در فصل اول در مورد خصوصيات فيزيكي يك كارت و ويژگي هاي تراشه و استانداردهاي موجود و تكنولوژي هاي مرتبط صحبت مي شود.
در فصل دوم اجزاء و مولفه هاي يك سيستم كارتي هوشمند مورد بحث و بررسي قرار خواهند گرفت.
فصل سوم اختصاص به ساختار مديريت چرخه دوام كارت دارد.
در فصل چهارم امكانات كارت هاي هوشمند براي استفاده در آژانس ها مورد بررسي قرار گرفته است.
و در نهايت فصل پنجم اختصاص به مزاياي نسبي كارت هاي هوشمند در مقايسه با ديگر تكنولوژي هاي مرتبط دارد.
فصل اول -مقدمهاي بر كارت هاي هوشمند (introduction to smart cards)
واژه ي كارت هوشمند از لحاظ ظاهري پر طمطراق و از لحاظ مفهومي نيز بسيار مبهم است و به شكل هاي گوناگون از اين واژه استفاده مي شود . سازمان بين المللي استانداردها[1] از واژه ي كارت هاي مدار مجتمع[2] استفاده مي كند كه شامل وسايلي مي شود كه در آن ها يك مدار مجتمع در داخل يك كارت شناسايي پلاستيكي كه داراي استاندارد ISO 1است كار گذاشته شود . اين كارت در ابعاد 85.6*53.98 *0.76 ميليمتر مانند كارت هاي بانكي كه داراي نوار مغناطيسي هستند ساخته مي شود .
كارت هاي مدار مجتمع در دو شكل تماسي[3] و بدون تماس[4] موجود مي باشند . نوع تماسي به سادگي بوسيله كانكتور طلايي رنگ قابل تشخيص مي باشد.
گرچه استاندارد ايزو (2-7816) ، 8 كنتاكت را تعريف مي كند، ولي در واقع فقط 6 كنتاكت از 8 كنتاكت براي ارتباط با دنياي خارج به كار گرفته مي شوند. . كارت هاي بدون تماس ممكن است داراي باتري باشند خصوصا در نوع super smart cardsكه داراي صفحه كليد مجتمع و صفحه نمايش LCDمي باشند. به طور كلي نيروي عامل براي كارت هاي بدون تماس الكترونيكي بوسيله حلقه ي القايي كه از پرتوي الكترومغناطيسي فركانس پايين استفاده مي كند ، تامين مي شود به همين شكل سيگنال ارتباطي مخابره مي شود و يا مي توان از كوپلينگ خازني و يا حتي ارتباط بصري استفاده كرد .
كارت هاي تماسي بخاطر استفاده گسترده از آن ها به عنوان يك كارت پيش پرداخت تلفني در فرانسه و در اكثر كشورهاي اروپايي رايج ترين ICCموجود بودند . بيشتر كارت هاي تماسي شامل يك مدار مجتمع ساده مي باشند ، گرچه در بعضي از تجربه هاي آزمايشي از دو تراشه استفاده مي شود . تراشه به تنهايي ميان سازندگان مختلف ، براي كاربردهاي مختلف داراي انواع نسبتا زيادي است .
وظيفه ی Vccتامين ولتاژ مورد نياز براي به كار انداختن تراشه است كه در گذشته Vccمعمولا 5 ولت بود ولي امروزه تراشه ها با يك ولتاژ 3 ولتي شروع به كار مي كنند كه اين ولتاژ كمتر بواسطه پيشرفت هايياست كه در تكنولوژي نيمه هادي ها بدست آمده است . Vssولتاژ زمين مورد نياز در برابر ولتاژ Vccاست. resetخط سيگنالي است كه براي راه انداختن وضعيت مدار مجتمع بعد از روشن شدن به كار ميرود . سيگنال ساعت[1] به عنوان، ولت محرك منطق مدار مجتمع به كار مي رود و همينطور در نقش رابط ارتباط سري ظاهر ميشود . دو سرعت متداول براي ساعت 4.92 MHz , 3.57 MHzاست . در گذشته سرعت كمتر در اروپا رايج تر بوده است ولي امروزه تا اندازه ي زيادي محبوبيت خود را از دست داده است .
ممكن است اين سوال پيش آيد كه چرا اين فركانس هاي نا آشنا انتخاب شده اند و چرا فركانس سرراست 5 MHZانتخاب نشده است . از هر دوي اين فركانس ها به عنوان فركانس حاصل فرعي رنگي[2] در دنياي تلويزيون استفاده مي شود . سيستم PALبراي فرمان دادن از فركانس 4.92 MHZاستفاده مي كند . در حاليكه فركانس 3.57 MHZبوسيله استاندارد NTSCآمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد .
كنتاكتور Vppبراي سيگنال ولتاژ بالا مورد نياز كه براي برنامه ريزي حافظه EPROMضروري است به كار ميرود . كنتاكتور IOخط سيگنالي است كه بوسيله آن تراشه دستورات را دريافت و اطلاعات را با دنياي خارج مبادله مي كند .
نخستين موارد استفاده از كارت هاي ICبراي ذخيره ي اطلاعات قابل حمل و بازيابي آن ها بوده است . از اين رو اجزاي اصلي يك ICماژول هاي حافظه هستند . ليست زير انواع رايج تر حافظه را ارائه مي كند .
- حافظه فقط خواندني ROM
- حافظه فقط خواندني قابل برنامه ريزي P ROM
- حافظه فقط خواندني قابل برنامه ريزي و قابل پاك كردن EPROM
- حافظه فقط خواندني قابل برنامه ريزي و قابل پاك كردن الكتريكي EEPROM
- حافظه با دستيابي تصادفي RAM
يك تراشه خاص ممكن است دارای يك يا تعداد بيشتري از انواع حافظه باشد . اين حافظه ها هر يك داراي خصوصيات منحصر به فردي هستند . ROMنوعي از حافظه است كه پس از ساخت بوسيله شركت سازنده ، ديگر قابل تغيير نيست. اين نوع حافظه قيمت پاييني دارد به اين خاطر كه حداقل فضا را در لايه ي سيليكون اشغال كرده است .
مشكل اصلي ROM، طولاني بودن فرآيند توليد آن و نيز تغييري ناپذيري پس از ساخت است . با توجه به اين مشكلات و نيز ميزان اندك سفارشات قيمت آن ها در مقايسه با ديگر حافظه ها بسيار پايين است .
حافظه ي P ROMبواسطه لنيكهاي ذوب شونده ، بوسيله كاربر قابل برنامه ريزي است . اما براي عمليات برنامه ريزي نياز به جريان ولتاژ بالا است و از چنين وسايلي معمولا در كارت هاي مدار مجتمع استفاده نمي شود .
EPROMها در گذشته به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفتند اما چنین اسمی برای این کاربردها مناسب نبود . با وجود اینکه این حافظه بوسیله اشعه ماوراء بنفش قابل پاک شدن است در ICCدریچه کوارتنز لازم هیچ وقت در دسترس نیست حافظه یک بار قابل برنامه ریزی است از این رو به آنها OTPکه مخفف one time programmable است نیز می گویند .
تحویل اساسی در EEPROMها صورت گرفت.این حافظه توسط کاربر قابل پاک شدن بود و همینطور دفعات زیادی قابل نوشتن بود ( بین 10000 تا 000,000,1مرتبه در کاربردهای معمولی ) .
تمام حافظه هایی که تا کنون توصیف شدند غیر فرار بودند به عبارت دیگر هنگامی که ارتباط با منبع تجزیه از بین برود ، آنها محتویات خود را حفظ می کنند. در حافظه های RAMشرایط به گونه ای دیگر است . RAMیک نوع حافظه فرار است و به محض اینکه منبع نیروی لازم را تامین نکند ، اطلاعات از بین می روند. در فصل های بعدی به بررسی جزء به جزء هر یک از این حافظه ها می پردازیم .
برای ادامه بیشتر این بحث باید توجه داشته باشیم که حداکثر قیمت یک ICبه میزان سیلیکون به کار رفته در آن بستگی دارد. کانکتور ایزو به شکلی طراحی می شود تا قطعات مستطیلی سیلیکون ابعادی به اندازه 25 میلیمتر مربع داشته باشند.( گر چه امکان استفاده از ابعاد 35 میلیمتر مربع یا بیشتر نیز وجود دارد ) نکته حائز اهمیت مربوط به قابلیت اطمینان در برابر خطرات ناشی از شکستگی های مکانیکی است که در ابعاد بزرگتر ، بیشتر رخ می دهد. واضح است که به هرحال باید تلاش شود که حجم تراشه را کاهش داده تا هم از لحاظ قیمت و هم از لحاظ حجم متناسب با کاربرد خاص مورد نظر باشد.
گرچه کارت معمولی نیاز به یک حافظه EEPROM (128 Bتا 512B) و منطق کنترل حافظه دارد ، برای کاربرد های پیچیده-تر وجودCPU , RAM , EEPROM, ROMبرای انجام عملیات لازم و ضروری است.در واقع به کاربردن CPUیا ریزپدازنده است که منجر به استفاده از واژه «smart» می شود.
در منطق کنترل باید توجه شود که از این کارت ها هم درارتباطات مخابراتی و هم برای ایجاد روش هایی در جهت حفاظت از حافظه در برابر اعمال خلافکارانه استفاده می شود.
شاید ICCدر واقع همان آرزوی دیرینه انسان ها بوده است که بر خلاف اکثر ذخیره کننده های الکترونیکی و ابزار پردازش در آنها مقوله امنیت لحاظ شده است. بنابراین امروزه ما می توانیم میان انواع مختلف ICCاز لحاظ حجم ( انباره ) وامنیت تفاوت قائل شویم.
oفقط حافظه
oحافظه با منطق امنیت
oحافظه با CPU
از منطق امنیت می توان برای کنترل دسترسی به حافظه استفاده کرد. این دسترسی به حافظه را می توان بوسیله کد دسترسی که معمولاً کد بزرگی هم هست انجام داد ( 64 بیت یا بیشتر ). واضح است که استفاده از حافظه EEPROM باید به شکل سختگیرانه ای مورد کنترل قرار بگیرد. به این دلیل که افراد شیاد می توانند سودهای هنگفتی را با استفاده بدون مجوز از حافظه به جیب بزنند. در فصل های آتی در مورد مقوله امنیت به بحث بیشتری می پردازیم .
در دنیای کارت های هوشمند واژه «کاربرد»1 به طور گسترده ای در توصیف نرم افزارها یا برنامه هایی که توسط ICانجام می شود به کار می رود. در ساده ترین شکل ، یک کاربرد ، مدیریت یک فایل برای سازماندهی اطلاعات ذخیره شده یا دریافتی است. چنین کاربردی به طور کامل در منطق یک تراشه انجام می شود. به همین نحو یک تراشه باید دارای منطق ارتباط باشد که بوسیله آن دستورات توسط دستگاه پذیرنده کارت پذیرفته شوند و بواسطه آن اطلاعات کاربردی را دریافت و انتقال می دهد.
این ICCکه دارای یک CPUمی باشد، می تواند کاربردهای پیچیده ای را انجام داده و حتی کاربردهای چند گانه را نیز انجام دهد، زیرا CPUتوانایی پردازش اطلاعات و تصمیم گیری روی عملیات مختلفی که ممکن است توسط کاربرد درخواست شده را دارد .
1.1) یک کارت ICچگونه ساخته می شود؟ (How the IC card is made?)
طراحی و ساخت یک کارت هوشمند شامل عملیات متعددی است که در آن ها چگونگی تعبیه و جاسازی تراشه بر روی کارت پلاستیکی در کیفیت محصول نهایی بسیار کلیدی است.عملیات تعبیه به ساختمان کارت بستگی دارد و کل عملیات به خصوصیات و نیازهای کاربرد بستگی دارد.برای ویژگی های مشخص باید به صورت مجزا تراشه ، کارت ، نرم افزار مربوط به ROMو نرم افزار کاربرد را تجهیز کرد.نرم افزار ROM توسط فروشنده نیمه هادی که تراشه را می سازد تهیه میشود. سازنده کارت، تراشه را روی کارت پلاستیکی قرار می دهد. پر واضح است که سازنده باید اطلاعات شخصی شده و نرم افزار کاربردی را بار گذاری کند. امنیت یکی از جنبه های اصلی در فرایند ساخت کار هوشمند و درتولید نهایی حیاتی است. به همین دلیل در ادامه و در فصل مقرر به بررسی جداگانه این مقوله می پردازیم شکل زیر مراحل ساخت یک کارت هوشمند را نشان می دهد .