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
| نویسنده: مهنوش خوینی |
| ناشر: مهندسی فناوری های نوین پایوند |