จากหัวข้อ ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับบัตรสมาร์ทการ์ด ตอน ประเภทของบัตรสมาร์ทการ์ด(Smart Card) มาหัวข้อต่อไปเลย เป็นหัวข้อเกี่ยวกับ ส่วนประกอบและโครงสร้างของบัตรสมาร์ทการ์ด(Smart Card Component & Structure)
ส่วนประกอบและโครงสร้างของบัตรสมาร์ทการ์ด(Smart Card Component & Structure)
บัตรสมาร์ทการ์ดประกอบด้วยบัตรพลาสติก กาวหรือวัสดุที่ใช้เชื่อมต่อ และหน้าสัมผัสที่บรรจุชิปบัตรสมาร์ทการ์ดเรียบร้อยแล้ว ซึ่งส่วนประกอบต่าง ๆ แสดงให้เห็นดังรูป
รูปส่วนประกอบของบัตรสมาร์ทการ์ด
ส่วนประกอบของบัตรสมาร์ทการ์ด(Smart Card Component) ประกอบไปด้วย
1.
ตัวบัตรพลาสติก
บัตรสมาร์ทการ์ด เป็นชิป IC ขนาดเล็กที่ถูกสร้างขึ้นเช่นเดียวกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ นำมาติดลงบนหน้าสัมผัส และทำการฝังลงบนในเนื้อบัตรพลาสติก ซึ่งพลาสติกที่นิยมนำมาทำเป็นตัวบัตรจะใช้พลาสติก 4 ชนิดได้แก่ PVC (Poly vinyl Chlorides), ABS (Acrylonitrile Butadiene styrene), PC(Polycarbonate) , และ PET (Polyethylene Terephthaiate) ในประเทศไทยจะใช้บัตรพลาสติกชนิด PVC มากเป็นอันดับหนึ่ง ส่วนอันดับสองเป็นบัตรพลาสติกชนิด ABS ซึ่งบัตรพลาสติกชนิด PVC นำมาใช้เป็นบัตรพลาสติกชนิด ATM , บัตรเครดิต-เดบิต ,บัตรประชาชน ฯลฯ ส่วนบัตรพลาสติกชนิด ABS ไม่ค่อยพบว่าใช้งานกันมากนักเนื่องจากราคาสูงกว่า และลายที่พิมพ์ลงบนบัตรไม่สวยงามคงทนเท่าบัตรพลาสติกชนิด PVC จะพบก็เพียงบัตรพลาสติกชนิดเนื้อผสมโดยใช้บัตรพลาสติกชนิด ABS เป็นแกนและฉาบผิวพลาสติกชนิด PVCแต่ความทนทานของตัวบัตรจะสู้บัตรพลาสติกเนื้อ PVC ล้วนไม่ได้
- ID-1 54 x 85.6 mm (ISO 7810 credit card format)
- ID-00 33 x 66 mm
- ID-000 15 x 25 mm (small GSM SIM card)
รูปการแบ่งชนิดของบัตรตามรูปร่างที่นำไปใช้งานและขนาด
สำหรับบัตรพลาสติกอีกสองชนิดที่เหลือ ยังไม่พบว่ามีการใช้งานในประเทศไทย อาจเนื่องมาจากราคาที่สูงเกินไปของวัสดุที่นำมาใช้เป็นตัวบัตร และคุณสมบัตรที่ด้อยกว่าตัวบัตรพลาสติกชนิด PVC แต่ข้อเสียที่สำคัญของพลาสติกชนิด PVC ก็ไม่ด้อยไปกว่าข้อดีของมัน นั่นก็คือมันไม่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติซึ่งเท่ากับเป็นขยะสำหรับสิ่งแวดล้อมเลยทีเดียว
2. หน้าสัมผัสและชิปบัตรสมาร์ทการ์ด(Smart card Module)
บัตรสมาร์ทการ์ดโมดูลหรือหน้าสัมผัสของชิปบัตรสมาร์ทการ์ด คือ ส่วนที่แสดงความเป็นตัวตนของชิปบัตรสมาร์ทการ์ดที่ชัดเจนที่สุด บัตรสมาร์ทการ์ดบางชนิดเมื่อหยิบขึ้นมาเราอาจไม่ทราบได้เลยว่ามันคือ บัตรสมาร์ทการ์ดที่มีการฝังชิปไว้ในเนื้อบัตร ดังนั้นการที่จะระบุลงไปว่าบัตรใดเป็นบัตรบัตรสมาร์ทการ์ดนั้น ต้องที่หลักการทำงานและลูกเล่นของบัตรเป็นหลัก ซึ่งต้องใช้ประสบการณ์เกี่ยวกับบัตรสมาร์ทการ์ดพอสมควร
3. โครงสร้างและองค์ประกอบต่างๆ ในการใช้งานบัตรสมาร์ทการ์ด
บัตรสมาร์ทการ์ดที่มีอยู่ในปัจจุบันมีหลายชนิด ซึ่งผู้ผลิตได้แข่งทั้งเทคโนโลยี และราคาทำให้บัตรสมาร์ทการ์ดถูกลงอย่างมาก รวมทั้งอุปกรณ์เสริมก็มีราคาถูกลงเช่นกัน ประโยชน์ที่ได้จากบัตรสมาร์ทการ์ดมีหลายอย่าง เช่น บัตรเครดิต, บัตรเดบิต, บัตรแทนเงินสด, บัตรแทนสมุดเงินฝาก, บัตรประชาชน, บัตรสุขภาพ, บัตรบันทึกการตรวจโรค, บัตรอนุญาตเข้าออกสถานที เป็นต้น ทั้งนี้แล้วแต่ว่าจะคิดและนำไปใช้กับงานอะไร จุดเด่นชองบัตรสมาร์ทการ์ด คือ ความสามารถในการประมวลผลในตัวเอง และการรักษาความปลอดภัยในข้อมูล
3.1 พื้นฐานของบัตรสมาร์ทการ์ด
พื้นฐานของบัตรสมาร์ทการ์ด มาจากไมโครโปรเซสเซอร์ การนำชิปหน่วยความจำ(EEPROM) มาลงในบัตรพลาสติก โดยมีหน้าสัมผัสเป็นขาเชื่อมต่อระบบภายนอก การนำเอาชิปหน่วยความจำมาใส่ในบัตรพลาสติก ทำให้เกิดขอดีมากกว่าใช้แถบแม่เหล็กนอกจากนี้ยังได้มีการเพิ่มวงจรป้องกันลงไปอีก เพื่อให้ผู้ออกบัตร (card issue) สามารถกำหนดสิทธ์ในการเข้าถึงบัตรด้วยวงจรเมทริกธรรมดา ต่อมามีการออกแบบวงจร ให้สามารถกำหนดPIN สำหรับเข้าถึงบัตร ต้องทำการเข้ารหัสทุกครั้งเมื่อบัตรทำงานซึ่งต่อมามีการนำไมโครโปรเซสเซอร์มาใส่ลงในบัตรสมาร์ทการ์ด ทำให้การเข้าถึงข้อมูลไม่เหมือนแบบหน่วยความจำ การใส่ไมโครโปรเซสเซอร์ลงไปในบัตรสมาร์ทการ์ด ทำให้ต้องมีส่วนของOS (Operating System) สำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ เพื่อให้ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถทำงานได้
3.2 องค์ประกอบต่างๆในการใช้งานบัตรสมาร์ทการ์ด
- ตัวบัตรและตัวซิป ตัวบัตรและตัวชิปโดยหลักการแล้ว บัตรสมาร์ทการ์ด เป็นเพียงบัตรที่มีชิป ฝังตัวอยู่ สามารถเก็บข้อมูลและประมวลผลได้เท่านั้น ผู้ออกแบบมีหน้าที่นำบัตรมาใช้ให้เกิดประโยชน์และทำให้ปลอดภัยกับข้อมูลภายในบัตร
- เครื่องอ่านบัตรสมาร์ทการ์ด (Smart card reader) เป็นอุปกรณ์สำหรับติดต่อกับ บัตรสมาร์ทการ์ด โดยภายใน Smart card reader จะประกอบไปด้วย ซอฟต์แวร์ใช้เพื่อติดต่อกับบัตรสมาร์ทการ์ด
3.3 Memory card (synchronous card)
ในการรับส่งข้อมูลใช้หน้าสัมผัสของบัตรสมาร์ทการ์ด ส่วนการรับส่งข้อมูลจะป้อน CLK ให้กับชิป ในการรับ-ส่งข้อมูลจำเป็นต้องให้สัมพันธ์กับ CLKที่ป้อนให้ชิปบัตรสมาร์ทการ์ดชนิดนี้มีส่วนประกอบ
3.4 Processor card (Asynchronous card)
บัตรสมาร์ทการ์ดในปัจจุบันได้มีการใส่ไมโครโปรเซสเซอร์ เพื่อให้ชิปสามารถประมวลผลข้อมูล และเพิ่มความปลอดภัยให้แก่ข้อมูล การนำไมโครโปรเซสเซอร์เข้ามาใส่ในบัตรสมาร์ทการ์ด ทำให้ต้องเพิ่มหน่วยความจำเพื่อเก็บระบบปฏิบัติการ และหน่วยความจำสำหรับประมวลผลข้อมูล และมีการเพิ่มชอบในการประมวลผลทางคณิตศาสตร์เพื่อช่วยในการประมวลผลข้อมูลทางอัลกอริทึมสำหรับการเข้ารหัส-ถอดรหัส ทำให้บัตรสมาร์ทการ์ดชนิด Processor มีการทำงานสูงกว่าชนิด memory หลายเท่า
4. การเชื่อมต่อบัตรสมาร์ทการ์ด
4.1 การสื่อสารกับชิปบัตรสมาร์ทการ์ดในระดับสัญญาณไฟฟ้า
การสื่อสารกับบัตรสมาร์ทการ์ดในระดับสัญญาณมีมาตรฐาน ISO 7816-3 เป็นตัวกำหนดการสื่อสาร ในปัจจุบันระดับแรงดันไฟฟ้าใช้ 3 volt ระดับแรงดันไฟฟ้าจึงอยู่ในระดับ 0-3 volt ทำให้ความสิ้นเปลืองพลังงานลดน้อยลงในการสื่อสารกับชิปบัตรสมาร์ทการ์ดจะใช้แบบ Single bus เป็นหลักจะคลายกับแบบอนุกรมแบบธรรมดาแต่ Single bus ไม่สามารสื่อสารแบบ Full Duplex และในบัตรสมาร์ทการ์ดชนิด memory จะรับส่งสัญญาณตามสัญญาณนาฬิกา ส่วน Processor บัตรสมาร์ทการ์ด จะสามรถ รับ-ส่ง ได้โดยไม่จำเป็นต้องให้สัมพันธ์กับสัญญาณนาฬิกาในการสื่อสารกับบัตรสมาร์ทการ์ดจะ รับ-ส่งข้อมูลคนละเวลากัน และมีรูปแบบบิตข้อมูลในการส่ง 2 แบบ ได้แก่
1. Direct Convention
รูปตัวอย่างการส่งข้อมูล C9 (HEX) = 1100 1001 (binary) ในรูป Direct Convention
2. Converse Convention
รูปตัวอย่างการส่งข้อมูล C9 (HEX) = 1100 1001 (binary) ในรูป Converse Convention
Direct Convention: แทน logic “1” ด้วย Bit = “1”แทน logic “0” ด้วย Bit = “0” และ Bit แรกเป็น LSB
Converse convention: แทน logic “0” ด้วย Bit = “1”แทน logic “1” ด้วย Bit = “0” และ Bit แรกเป็น MSB
แต่ทางที่ดีควรสร้าง Card Driver ให้สามารถตอบสนองการสื่อสารได้ทั้ง 2 แบบ
รูปตัวอย่างการใช้รับ-ส่งข้อมูลในบัตรสมาร์ทการ์ด
