بطاقة ذكية

البطاقة الذكية هي بطاقة بلاستيكية تحتوي على شريحة يمكن حفظ المعلومات الرقمية والأبجدية فيها، وتتوافق مع أجهزة حاسوبية، ونستطيع قراءة البيانات داخل الشريحة وتحويلها إلى معلومات مقروءة تعتمد على طبيعة البرنامج والشيفرة الإلكترونية المحفوظة بها. 
تختلف أحجام التخزين من شريحة إلى أخرى بالبطاقة الذكية فتتنوع من 1 كيلوبايت إلى 1 ميجابايت.
يمكن استخدامها كبطاقات الصراف الآلي وبطاقات الائتمان إلا أنها تحتوي على معالج صغير وذاكرة، وغالباُ تحتوي البطاقة الذكية على معلومات مهمة كالسجلات الطبية أو معلومات الحسابات المصرفية للمستخدم. ويتطلب استخدامها إدخال رقم سري، وفي حالة سرقة البطاقة الذكية يكون من الصعب جداً على غير صاحب البطاقة معرفة الرقم السري الخاص بالبطاقة.

في ألمانيا

تم ابتكار واختراع البطاقات الذكية بواسطة عالم الصواريخ الألماني هيلموت جروتروب وزميلة العالم جورجين ديثلوف في عام 1968، وتم اعتماد براءة الاختراع في عام 1982 وأول استخدام جماعي للبطاقات في التليفونات المدفوعة بفرنسا عام 1983 وسجل رولاند مورينو براءة ابتكار تصوره لبطاقة الذاكرة في عام 1974 وفي عام 1977، ابتكر هونيويل بول أول بطاقة ذكية مزودة بمعالج دقيق. وفي عام 1978، سجل بول براءة اختراع الحاسب الدقيق ذي الشريحة الواحدة القابل للبرمجة SPOM مع تعريف البنية الضرورية لبرمجة الشريحة تلقائيا. بعد ذلك بثلاث سنوات صنعت موتورولا أول بطاقة بمعالج دقيق وفقا لهذا الاختراع، ثم سجل بول ما يقرب من 1200 براءة اختراع مرتبطة بالبطاقات الذكية.

في فرنسا

وجاء الاستخدام الثاني للبطاقات الذكية مع دمج الرقائق الصغيرة في بطاقات الخصم الفرنسية ( البطاقة الزرقاء Carte Bleue ) عام 1992، حيث يقوم المستهلك بسداد المدفوعات بإدخال البطاقة في ماكينة التاجر ثم يدخل الرقم الشخصي قبل قبول العملية. وفي منتصف التسعينات ازدهرت في جميع دول اوربا أنظمة المحافظ الإلكترونية التي تعتمد على البطاقات الذكية وتحتوي رقائقها الإلكترونية على القيمةالمالية التي لا تخزن في حساب خارجي، بحيث لا تحتاج التي تقبل البطاقة إلى الاتصال بالشبكة، ومن أشهر هذه الدول ألمانيا والنمسا وبلجيكا وفرنسا وهولندا وسويسرا والسويد وفلندا وبريطانيا والدنمارك والبرتغال.

ازدهار التسعينات

ثم حدث الزدهار الأكبر في البطاقات الذكية في نهاية التسعينات مع طرح شريحة خط المحمول الذكية، ومع انتشار وذيوع التليفونات المحمولة في أوروبا، أصبحت البطاقات الذكية أيضا شائعة، وفي عام 1993 وافقت ماركة الدفع العالمية ماستركارد وفيزا ويوروباي على التعاون معا لتطويير المعايير لاستخدام البطاقات الذكية مع بطاقات الائتمان أو بطاقات الخصم، وتم اطلاق الاصدار الأول من اصدار EMV ( الحروف الاولى من Europay و Visa و Mastercard ) في عام 1994. وقامت شركة EMVco المسئولة عن صيانة النظام على المدى البعيد بترقية المعيار في عام 2000 ثم إلى 2004.

نظام تحصيل الاجرة

وبدأت البطاقات الذكية اللاتلامسية – التي تعمل بتكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية قريبة المدى - تصبح شائعة بشكل متزايد في طبقات السداد والتذاكر، مثل النقل الجماعي، ووافقت فيزا وماستر بطاقة على اصدار سهل التنفيذ يجري تشغيله حاليا في الولايات المتحدة، وحول العالم، يجري تركيب أنظمة البطاقات اللاتلامسية لجمع الاجرة من أجل زيادة الكفاءة في النقل الجماعي، والمعايير العديدة التي ظهرت في هذا المجال هي معايير محلية وغير متوافقة مع بعضها البعض.

في كافة المجالات

ويجري حاليا استخدام البطاقات الذكية على نطاق واسع في نظام الهوية الشخصية على المستويات الاقليمية والقومية والدولية، وذلك في بطاقات هوية المواطنين وتراخيص القيادة وبطاقات المرضى وغيرها، كما يجري حاليا تركيب البطاقات الذكية اللاتلامسية في جوازات السفر الالكترونية المزودة بالبيانات الحيوية لتحسين الأمان في صناعة السفر والسياحة الدولية.

توقع ثورة قادمة في سوق البطاقات الذكية

توقعت دراسة حديثة أن تبلغ قيمة سوق البطاقات الذكية بمنطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا نحو 328.5 مليون دولار أمريكي بحلول العام 2014. كما توقعت الدراسة التي أجرتها المؤسسة البحثية والاستشارية العالمية المستقلة "فروست أند سوليفان" أن تستحوذ الهواتف الذكية والأجهزة الجوالة على نسبة 64.6% من هذه البطاقات التي تشمل أيضا بطاقات التعريف والائتمان ومختلف بطاقات التحكم الذكية.

أشهر أنواعها

تتميز استخدامات البطاقة الذكية بأنها متنوعة ، كما تتنوع تكنولوجيات تصنيعها ووسائل تشغيلها ، وبالتالى كان لابد أنت تتعدد أنواعها ومسمياتها ، وفي الواقع العملى تتنوع هذه الأنواع وفقا لعدة معايير منها كيفية قراءة وكتابة البيانات على البطاقة ووفقا لهذا النوع لدينا البطاقات التلامسية واللاتلامسية ، ونوع الرقاقة المزروعة في البطاقة وامكانياتها وفيما يلى شرح لهذه الانواع.

البطاقات التلامسية

أشهر أنواع البطاقات الذكية وأكثر شيوعها ، وينبغى وضعها في جهاز القراءة بحيث يحدث تلامس مباشر على سطح مناطق الاتصال الذهبية في البطاقة،ويحدث نقل الأوامر والبيانات وحالة البطاقة عبر نطاق التلامس المادى الكهربية .ويستخدم في جميع أحجام البطاقات و أنواع الشرائح الالكترونية. البطاقات ذات خاصية التلامس يجب أن تدخل في القاريء لكي تتم عملية نقل المعلومات. تحتوي البطاقات من هذا النوع على شريحة ذهبية صغيرة طول قطرها حوالي نصف بوصة في مقدمة البطاقة، بدلا من الشريط المغناطيسي الموجود في الخلف كما في بطاقات الائتمان . عندما تدخل البطاقة في القاريء تتصل مع وصلات كهربائية وهي التي من خلالها يتم تنقل المعلومات من و إلى الشريحة. البطاقات التلامسية تستخدم ثمانية دبابيس الكترونية لتتمكن من الاتصال الفعلي بالقاريء خمسة دبابيس الكترونية معرفة على انها(Vcc(+5VDC) , reset , clock ,ground,input/output(I/O).

البطاقات اللاتلامسية

كل ما تتطلبه هو الاقتراب لمسافة معينة من جهاز القراءة ، حيث تحتوى كل من البطاقات الذكية وجهاز القراءة على هوائى لاسلكى قصير المدى ، وتتواصل الهوائيات لاسلكيا باستخدام ترددات الراديو اللاسلكية. وتعتمد على تكنولوجيا التحقق من الهوية لاسلكيا RFID ، وبدلامن إدخال البطاقة في جهاز القراءة يتم تمريره بالقرب من السطح الخارجى لجهاز القراءة. وتعمل هذه البطاقات بذاكرة محدودة وبتردد 125 ميجا هرتز ، أما البطاقات اللاتلامسية التي يمكن قراءتها وتعديلها فتتواصل بتردد13.65 ميجا هيرتز ، ومن عيوب البطاقات اللاتلامسية تققيد وظائف التشفير وذاكرة المستخدم مقابل بطاقات المعالج الدقيق والمسافة المحدودة بين البطاقة وجهاز القراءة المطلوبة للتشغيل.

البطاقات المزدوجة

وهى التي تمزج بين التكنولوجيا التلامسية واللاتلامسية في بطاقة واحدة ، وقد تحتوى هذة البطاقات على شريحتين مختلفتين بخلاف البطاقة ذى الوصلة المزدوجة التي تحتوى على شريحة واحدة مزودة بالوصلتين معا .

بطاقات الذاكرة الضوئية

تستطيع بطاقات الذاكرة الضوئية تخزين حوالى 10 ميجا بت من البيانات ، ولكن بمجرد تسجيل هذه البيانات لايمكن تغييرها أو إزالتها ، وهذا النوع من البيانات مثالى لحفظ السجلات مثل الملفات الطبية وسجلات القيادة وتاريخ السفر ، وهذه البطاقات لا تحتوى على معالجات خاصة بها، واذا كانت البطاقات مشابهه في السعر للبطاقات ذات الشريحة ، فإن أجهزة القراءة التي تتمكن من التعامل مع هذه البطاقات غير شائعة ومكلفة للغاية

أنظمة تشغيل البطاقات الذكية

في حالة البطاقات المزودة بمعاجات دقيقة ، يلزمها وجود نظام تشغيل لادارة الملفات والذاكرة و الوصول للبيانات التي تخدم التطبيقات المختلفة وهو بديهيا ليس نظام تشغيل مثل الويندز بالطبع ، ولكن ه برنامج صغير يتحكم في البطاقة ويدير اتصاله مع أجهزة القراءة في مختلف التطبيقات . يوجد نوعان أساسيان من أنظمة تشغيل البطاقات الذكية :نظام البنية الثابتة للملفات ونظام التطبيقات المتغير ، وكما هو الحال مع أنواع البطاقات الذكية ،يعتمد اختيار نظام تشغيل البطاقة على التطبيق الذي يخدمه البطاقة ، والفرق الآخر بين البطاقات هو إمكانيات التشفير في نظام التشغيل والشريحة ، ويمكن التفريق بين هذه الإمكانيات على أساس المفتاح المتماثل والمفتاح العام.

البنية الثابتة للملفات

يعامل هذا النوع هذه البطاقات على أنه جهاز آمن للحوسبة والتخزين ، وتقوم الشركة المصنعة بتحديد الملفات والصلاحيات مقدما، وهذه المعايير الثابتة مثالية وموفرة في التكلفة لنوع معين من البنية والوظائف الثابتة التي لم تتغير في المستقبل القريب .

نظام التطبيقات المتغير

يساعد هذا النوع من نظم التشغيل المبرمجين على بناء واختبار وتشغيل تطبيقات مختلفة بشكل آمن ، وبسبب انفصال نظام التشغيل عن التطبيقات ، يمكن ترقية البطاقة بسهولة وبشكل متكرر، ومن الأمثلة على ذلك شريحة المحمول التي تستقبل حزمة الترقية والحماية من شبكة المحمول ويتم تغيير تطبيقياتها بشكل تفاعلى .

التشفير في البطاقات الذكية

من المهام التي تقوم بها المعالجات الدقيقة في أغلب البطاقات الذكية تشفيير البيانات بإستخدام لوغاريتمات معقدة ، وتستطيع البطاقات الذكية التشفيرية توليد أزواج المفاتييح لتجنب مخاطر وجود أكثر من نسخة من المفتاح (رغم أن تصميم البطاقات الذكية لا يتيح استخراج المفاتيح الخاصة من البطاقة الذكية ) ، وهذا النوع من البطاقات الذكية يستخدم في التوقيع الرقمى والهوية الآمنة.

أجهزة قراءة البطاقات الذكية

يصف مصطلح جهاز القراءة الوحدة أو الجهاز التي تعتمد على الحاسب الشخصى في المعالجة أما الجهاز الطرفى فهو الجهاز الذي يكتفى ذاتيا ويحتوى على المعالج الخاص به، وتقوم أجهزة القراءة و الاجهزة الطرفية بالقراءة من البطاقات الذكية والكتابة عليها . وتوجد أشكال و أحجام عديدة من أجهزة القراءة حسب التنوع الكبير في التطبيقات ، ويمكن التفرقة بين أجهزة قراءة البطاقات الذكية حسب نوع الوصلة بالحاسب الشخصى وهى إما المنافذ المتسلسلةآر إس 232 ومنافذ يو إس بي وفتحات PCMCIA وفتحات الاقراص المرنة والمنافذ المتوازية ومنافذ الاشعة تحت الحمراء ولوحات المفاتيح.