طراحی مشترک سخت افزاری نرم افزاری اثر انگشت سازگار روی کارت

امروزه ، امنیت تبدیل به  نیاز واقعی برای جامعه شده است و چالشی واقعی برای فعالیتهای روزمره مانند کنترل دستیابی ، ترمینالهای حافظه ، حمل و نقل عمومی ، اینترنت و .. است که در ان تعیین اعتبار کاربر قبل از ارائه دسترسی به اطلاعات محرمانه ، ممکانهای مربوطه و یا  منابع محدود ، ضروری است.

پیاده سازی یک سیستم شناسایی فردی قابل اعتماد نه بر مبنای موضوعات آسیب پذیری مانند کلیدهای فیزیکی یا کلمات عبور ضروری به نظر می رسد . شیوه های شناسایی مبتنی بر بیومتریک ( یعنی شناسایی صورت ، عنبیه ، و اثر انگشت ...) همراه با تکنولوژی های کارت هوشمند ، یک راه حل چالش انگیزی را برای این نیاز بوجود آورده است .

این مقاله طراحی مشترک سخت افزاری نرم افزاری یک سیستم سازگار با کارت اثر انگشت را تشریح می کند که مسئول سازگاری دو مجموعه از جزئیات اثر انگشت به شیوه های امن و قابل اعتماد است . ساختار سیستم پیشنهاد شده تشکیل شده از میکروکنترلر 8 بیت همه منظوره و یک 40-kgates FPGA است که همه در یک سیستم روی قطعه چیپ جایگذاری شده اند . راه حل خوبی که از عملکرد به جای دیدگاه هزینه تشریح شده است . 

سیستم شناسایی شخصی مبتنی بر کارتهای هوشمند قابل حمل ، عاملیت پنهانی و بیومتریک ها دارای مزایای امنیتی خاصی است . در طی مرحله ثبت ، این سیستم خاصیت بیومتریک خاصی از کاربر را ارزیابی می کند . از این ارزیابی ، قالبی بدست می آید که همراه با هر اطلاعات دیگر کاربر روی کارت هوشمند ذخیره شده است . برای افزایش قدرت سیستم ، این اطلاعات را می توان قبل از تحویل آن به کارت هوشمند رمزگذاری کرد .

 

در طی مرحله شناسایی ، ویژگیهای بیومتریک کاربر دوباره ارزیابی شده و با قالب ذخیره شده قبلی  مقایسه م یشود . اگر آنها به اندازه کافی مشابه باشند ، فرض بر این است که شخص ثبت شده قبلی اکنون حاضر است . هر چند ، اگر هر دو بیومتریک متفاوت باشند ، چنین استنتاج می شود که نگهدارنده کارت هوشمند فعلی جاعل است و کسی نیست که ادعا می کند . در نتیجه فرایند شناسایی بیومتریک ، سیستم یا کاربر را پذیرش می کند و یا رد می کند ، بنابراین قدرت و امنیت برنامه کلی را در مقابل حملات تقلبی بهبود می بخشد . در میان همه ویژگیهای فیزیولوژی و رفتاری ، اثر انگشت به طور شیوه ای است که به طور گسترده برای شناسایی افراد استفاده می شود . نویسندگان کار خود را روی بیومتریک های اثر انگشت و تکنولوژی کارتهای هوشمند برای ساختن یک سیستم شناسایی مبتنی بر  اثر انگشت قابل حمل و خودکار متمرکز کرده اند .

 

امروزه ، استفاده از AFAS ( سیستم شناسایی خودکار اثر انگشت ) مستلزم قدرت محاسباتی بالا است . مراحل آن  عبارتند از : 

• دریافت تصویر اثر انگشت . حاوی گرفتن تصویر دیجیتالی از اثر انگشت کاربر می باشد . 

• پردازش / افزایش ، برای بهبود کیفیت پرینت کلی . 

• فرایند استخراج ویژگی ، که در ان این ویژگیهای متمایز از اثر انگشت اخذ می شوند . 

• انطباق ویژگیهای اخذ شده در طی مرحله شناسایی ( مربوط به جستجوی اثر انگشت ) با توجه به آن مواردی که به عنوان قالب در مرحله ثبت ذخیره شده است . به عبارت دیگر ، کارتهای هوشمند محاسبات محدودی دارد که با کانالهای ارتباطی کم سرعت، ظرفیتهای ذخیره کوچک و قدرت پردازش کاهش یافته اجرا می شوند . 

بدین دلیل است که ساختار کارتهای هوشمند به یک تنگنا تبدیل شده است ، و امکان بکارگیری همه مراحل شناسایی بیومتریک در کارت هوشمند وجود ندارد . تا کنون ، فقط حسگرهای اثر نگشت که در کارتهای هوشمند کم و بیش با موفقیت ترکیب شده اند : تنها برخی انواعی که در دسترس هستند و کارتهایی که همه خواص ISO را با توجه به سیستمهای مبتنی بر اثر انگشت در دسترس امروزی که بر شیوه های سازگار با کارت  اجرا نمی کند : آن وظایف سنگین محاسباتی – دریافت تصویر ، بهبود تصویر و استخراج ویژگی – خارج از کارت هوشمند انجام می شوند ، و  تنها آن وظایفی که هزینه کمتری دارند – مانند ذخیره قالب اثر انگشت و سازگاری ویژگی – در داخل کارت انجام می شود . 

ساختار کلی این سیستمهای سازگار با کارت از 4 بلوک تشکیل شده است ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است : 

شکل 1- ساختار سیستم سازگار با کارت 

- حسگر  اثر انگشت : در ترمینال نوشتن / خواندن کارت هوشمند قرار دارد و مسئول مرحله دریافت اثر انگشت به صورت خودکار می باشد . 

- واحد پردازشگر استخراج و یژگی و تصویر ، نیز در ترمینال نوشتن / خواندن کارت هوشمند قرار دارد و مسئول واحدهای پردازش تصویر است . 

- واحد انطباق : مسئول مقایسه بین ورودی و  اثر انگشتهای مرجع است ، که در کارت هوشمند قابل حمل جایگذاری شده است . 

- واحد سیستم ارتباط رمزگذار / رمزگشا : برای تضمین عملکرد با اطمینان اطلاعات در زمان • انتقال اطلاعات بین کارت هوشمند و دنیای خارجی استفاده می شود . 

شما می توانید هر گونه اطلاعات شخصی را در کارت هوشمند ذخیره سازی کنید ، از جمله شماره شناسایی ، قالب اثر انگشت یا هر گونه اطلاعات امنیتی به شیوه ای که افراد غیر مسئول نتوانند هرگز به آن دست یابند . داده ها روی کارت هوشمند در برابر حملات خارجی به خوبی محافظت شده اند . زمانی که قالب اثر انگشت مالک کارت هوشمند ذخیره شده ، هرگز از روی کارت هوشمند پاک نمی شود . به همین شیوه ، زمانی که قالب و ویژگیهای ورودی داخل کارت هوشمند هستند ، مقایسه بیومتریک به صورت داخلی انجام می شود و فقط نتیجه شناسایی به میزبان خارجی ارسال می شود .

ساختار سنتی کارتهای هوشمند بر مبنای قالب میکروکنترلر به همراه بلوکهای کاربردی گسترده بود : CPU به عنوان قلب سیستم ، حافظه ROM ، برای قرار دادن سیستم عملیاتی کارت ، حافظه غیر فرار EEPROM یا حافظه FLASH ، برای ذخیره سازی داده های برنامه خاص و یا کد برنامه ، حافظه RAM ، که به عنوان حافظه کاری پردازشگر کار می کند ، رابط کاربری I/O ، که به عنوان کانال ارتباطی برای انتقال / دریافت داده استفاده می شود . علاوه بر این هر کارت هوشمند دارای مدیریت نیرو و چرخه کنترل ساعت دارد که به صورت خاص برای ذخیره انرژی در حالتهای کاری غیر فعال طراحی شده است . سازمان بین المللی استاندارد سازی ، این برنامه های سطح بالای الکتریکی فیزیکی و ویژگیهای پروتکل ارتباطی کارتهای هوشمند را روی ISO 7816 توصیف کرده است . 

 

برای بهبود سطح امنیت کارتهای هوشمند ، ویژگیهای جدید مانند تولید کنندگان اعداد تصادفی یا پردازشگرهای کمکی ثبت اخیرا به عنوان بلوکهای سخت افزاری کمکی ترکیب شده اند . این امر به پیاده سازی عملیات ثبت داخل کارت هوشمند اجازه می دهد . علاوه بر این ، خطوط تحقیقاتی جدید برای معرفی ویژگیهای بیومتریک در داخل کارتهای هوشمند باز شده است . هرچند ، همه آنها فقط با پیاده سازی های نرم افزار محور سیستم های منطبق کننده درگیر هستند . این کار با سازگاری الگوریتم سازگاری اصلی که به صورت سنتی در قالبهای نامحدود انجام شده است ، مانند کامپیوترهای شخصی ، برای منابع محدود که در قالب کارتهای هوشمند نشان داده می شود ، و اولویت بندی دقت نهایی برنامه روی موضوعات مهم دیگری مانندنیازهای برنامه همزمان . برای تنظیم یک مثال ، در پن و همکاران ، الگوریتم سازگاری اثر انگشت مبتنی بر pc اصلی را در یک الگوریتم حافظه بهینه تبدیل کردند تا آن را در منابع حافظه در دسترس کارت هوشمند استاندارد ثابت کند.

مقاله آموزش طراحی مشترک سخت افزاری نرم افزاری اثر انگشت سازگار روی کارت ادامه دارد............