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Dokumentenidentifikation DE69535480T2 03.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0000789912
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR IDENTIFIZIERUNG UND AUTHENTIFIZIERUNG VON VERSCHIEDENEN MAGNETISCHEN MEDIEN
Anmelder Washington University, St. Louis, Mo., US
Erfinder INDECK, Ronald S., Olivette, MO 63132, US;
MULLER, Marcel Wettstein, St. Louis, MO 63108, US;
ENGEL, George Lawrence, St. Louis, MO 63126, US;
HEGE, Alan Lee, St. Louis, MO 63104, US
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69535480
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.08.1995
EP-Aktenzeichen 959295239
WO-Anmeldetag 14.08.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/US95/10324
WO-Veröffentlichungsnummer 1996008012
WO-Veröffentlichungsdatum 14.03.1996
EP-Offenlegungsdatum 20.08.1997
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G11B 23/28(2006.01)A, F, I, 20070327, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04K 1/00(2006.01)A, L, I, 20070327, B, H, EP   H04L 9/00(2006.01)A, L, I, 20070327, B, H, EP   G06K 7/08(2006.01)A, L, I, 20070327, B, H, EP   G06K 19/12(2006.01)A, L, I, 20070327, B, H, EP   G07F 7/08(2006.01)A, L, I, 20070327, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Die Quellen für Rauschen in einem Rücklesesignal von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium wurden untersucht und identifiziert. Eine von diesen Quellen umfasst die Unregelmäßigkeiten und Defekte in der Mikrostruktur des Magnetmediums selbst. Über viele Jahre hinweg wurde gedacht, dass das von dieser Quelle erzeugte Rauschen wie bei dem von anderen identifizierten Quellen erzeugten Rauschen zufällig ist, und wurde nur einer statistischen Analyse für seine Bestimmung unterzogen. Die Erfinder haben kürzlich demonstriert, dass diese Rauschkomponente stattdessen deterministisch, d. h. dauerhaft und reproduzierbar, in Abhängigkeit vollständig von der Kopf-Medium-Position und von der magnetischen Historie des Mediums ist. Wie durch Experimente bestätigt, die von den Erfindern durchgeführt wurden, sind, wenn kein Signal auf das Medium geschrieben war und es nur Gleichspannungsfeldern ausgesetzt wurde, die beobachteten Rücklesesignale fast identisch. Der magnetische Beitrag zum Rücklesesignal unter diesen Bedingungen ergibt sich aus räumlichen Schwankungen in der Magnetisierung des Mediums: magnetische Bereiche, Welligkeit, lokale Schwankungen des Anisotropiefeldes und Sättigungsmagnetisierung. Diese lokalen Eigenschaften werden wiederum durch die Morphologie und die magnetischen Eigenschaften der einzelnen Körner, die den Bereich bilden und die sich nach der Abscheidung nicht ändern, beeinflusst. Daher ist das Rauschen von einem nominal gleichmäßig magnetisierten Bereich, das in einer festen Position auf einem Magnetmedium gemessen wird, reproduzierbar. Wie von den Erfindern gezeigt, kann ein Magnetmedium gleichspannungsgesättigt werden und sein Ausgangssignal dann gemessen werden, um seinen remanenten Zustand oder sein remanentes Rauschen zu bestimmen. Die Erfinder haben bestätigt, dass dieses remanente Rauschen eine Funktion der magnetischen Mikrostruktur ist, indem sie das remanente Rauschen nach positiver Gleichspannungssättigung mit dem remanenten Rauschen nach einer negativen Gleichspannungssättigung verglichen haben. Es wurde festgestellt, dass diese Wellenformen virtuelle "Spiegelbilder" voneinander sind, wodurch eine enge Korrelation demonstriert wurde. Ebenso wurden andere Methodologien verwendet, um zu bestätigen, dass das remanente Rauschen deterministisch war, reproduzierbar war und mit der physikalischen Mikrostruktur des Magnetmediums selbst in Beziehung stand. Remanentes Rauschen, das durch die permanente Mikrostruktur entsteht, weist identifizierbare Eigenschaften auf, die für diese permanente Mikrostruktur nach praktisch einer beliebigen magnetischen Historie charakteristisch sind. Siehe Spatial Noise Phenomena of Longitudinal/Magnetic Recording Media von Hoinville, Indeck und Muller, IEEE Transactions on Magnetics, Band 28, Nr. 6.

Es besteht auf dem Fachgebiet ein lang empfundener Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Identifizieren oder Kennzeichnen von verschiedenen Arten von Dokumenten sowie der breiten Vielfalt von im Voraus aufgezeichneten Magnetmedien, die derzeit in den Vereinigten Staaten und in der ganzen Welt vermarktet und/oder vertrieben werden. Beispiele von diesen Magnetmedien umfassen diejenigen, die in der Unterhaltungsindustrie hergestellt und verkauft werden, einschließlich magnetischer und magnetooptischer Platten und Bänder, Kassettenbänder, Zweispulen-Bänder, Videobänder usw. Noch ein weiterer Hauptmarkt in Magnetmedien ist das ungeheure Volumen von Computerprogrammen, die auf Disketten routinemäßig verkauft und/oder vertrieben werden. Magnetmedien werden auch für andere Zwecke verwendet, für die es wichtig ist, Originale identifizieren und authentifizieren zu können, einschließlich Videobändern, Kassettenbändern und anderen Voraufzeichnungen von Telephongesprächen auf Magnetmedien, Videoaufzeichnungen von kriminellen Aktivitäten und andere derartige Untersuchungs- und dokumentarische Verwendungen. Noch ein weiteres Beispiel für einen Bedarf auf dem Fachgebiet für die Authentifizierung und Überprüfung von Magnetmedien liegt im Magnetdatenkartengebiet. Beispiele von Magnetdatenkarten umfassen die gut bekannte Kreditkarte sowie ATM-Karten, Lastschriftkarten, Sicherheits- oder ID-Karten, Massentransitkarten und sogar Fluglinientickets oder andere Dokumente, die Magnetstreifen für die magnetische Aufzeichnung von Daten darauf aufweisen. Wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, weist theoretisch jede Magnetdatenkarte einen Magnetstreifen mit im Voraus aufgezeichneten Magnetdaten auf, die verwendet werden, um die Kontonummer des Kunden oder irgendwelche anderen derartigen Identifikationsdaten aufzuzeichnen. Ungeheure Summen von Geld gehen jährlich durch Fälschung und anderes betrügerisches Kopieren und Verwendungsschemen verloren, die theoretisch beseitigt werden könnten, wenn eine Vorrichtung und eine Methodologie zum zuverlässigen Authentifizieren und Überprüfen der Identität einer Magnetkarte implementiert werden könnten, bevor sie für ihre zugehörige Transaktion anerkannt wird. Noch weitere Beispiele erstrecken sich auf Papierdokumente und dergleichen, für die einige spezifische Anstrengungen bestanden, denen sich die Erfinder bewusst sind.

Der Begriff "Magnetmedium", wie in dieser ganzen Patentbeschreibung verwendet, sollte als sich auf eine beliebige Substanz, ein beliebiges Material, eine beliebige Oberfläche oder eine beliebige physikalische Ausführungsform beziehend verstanden werden, die durch ihr Magnetfeld abgetastet werden kann, ob dieses Magnetfeld intrinsisch oder induziert ist. Wie vorstehend angegeben, gibt es viele klassische Beispiele von Magnetmedien, die sich in einer engen Hinsicht als jene Oberflächen vorgestellt werden können, die dazu ausgelegt sind, die Codierung von Informationen wie z. B. Daten, Musik und dergleichen mit magnetischen, analogen oder digitalen Daten zu empfangen. Es gibt jedoch andere Beispiele, die innerhalb der Definition der Erfinder enthalten sind, wie z. B. magnetische Tinte, die auf eine Oberfläche durch einen Sprüh- oder lithographischen oder anderen Prozess aufgebracht wird, Photokopierprozesse, die einen elektrostatisch aufgebrachten magnetischen Toner verwenden, die Suspension von Metallflocken oder anderen magnetisierbaren Teilchen in verschiedenen Fluiden wie z. B. Farbe, die auf eine Oberfläche aufgebracht werden kann und die dann trocknet, um die Metallflocken zu fixieren, und sogar diejenigen Materialien, die keinen externen Fluss besitzen, aber die, wenn sie gepulst werden, beispielsweise ein externes empfindliches Feld erzeugen. Unter dem Verständnis dieser Definition für den Begriff "Magnetmedium" kommen noch weitere physikalische Beispiele in den Sinn, einschließlich beliebiger Papierdokumente, auf die magnetische Tinte aufgebracht ist, wie z. B. Schecks, Bankwechsel, Geldanweisungen und andere verkäuflichen oder nicht verkäuflichen Finanzinstrumente, wie z. B. Wertpapiere, Aktienzertifikate usw.

Wie in einem Artikel mit dem Titel Novel Applications of Cryptography in Digital Communications von Omura, IEEE Communications Magazine, Mai 1990, angeführt, ist ein Verfahren zum Erzeugen von fälschungssicheren Gegenständen offenbart. Wie darin angeführt, besteht die Grundidee darin, ein gewisses eindeutiges "Kennzeichen" des Papiers zu messen und es unter Verwendung des Geheimschlüssels des Herstellers beispielsweise eines Aktienzertifikats zu signieren (zu verschlüsseln). Das Kennzeichen wird durch Bewegen eines schmalen starken Lichtstrahls entlang einer Linie auf dem Papier und Messen der Lichtintensität, die durch das Papier hindurchtritt, erhalten. Die Lichtintensitätsfunktion, die durch das eindeutige zufällige Muster der Papierfasern entlang der Linie bestimmt ist, bildet dann das Kennzeichen des speziellen Stücks Papier. Dieses Kennzeichen wird dann digitalisiert und durch die Geheimverschlüsselungsfunktion verschlüsselt. Das verschlüsselte Kennzeichen wird dann separat auf das Papier in digitaler Form wie z. B. als Strichcode gedruckt. Zu einem späteren Datum kann die Echtheit des Aktienzertifikats unter Verwendung einer nicht geheimen öffentlichen Entschlüsselungsfunktion, um die verschlüsselten Daten auf dem Papier zu entschlüsseln und die Intensitätsfunktion oder das Kennzeichen, das darauf aufgezeichnet wurde, zu rekonstruieren, überprüft werden. Als nächstes wird die tatsächliche Intensitätsfunktion des Aktienzertifikats gemessen. Wenn diese neu gemessene Intensitätsfunktion mit der aus den entschlüsselten Daten rekonstruierten Intensitätsfunktion übereinstimmt, kann das Dokument als echt deklariert werden. Dieses Schema nutzt ein gut bekanntes Geheimhaltungssystem, das als Kryptosystem mit öffentlichem Schlüssel bezeichnet wird. Dieses System verwendet eine Falltür-Einweg-Funktion. Ein Benutzer wählt einen Geheimschlüssel (die Falltür) und nach dem Anwenden der Falltür-Einweg-Funktion auf die Daten bestimmt die Prozedur einen Algorithmus, der zum Decodieren verwendet wird, und der öffentlich bekannt gemacht wird. Die Falltür-Einweg-Funktion wird auch verwendet, um die verschlüsselte Nachricht zu erzeugen. Dann kann jeder andere Benutzer die ursprüngliche Nachricht durch Anwenden des Algorithmus auf das Kryptogramm verstehen. In diesem System kann niemand sonst eine öffentlich lesbare Nachricht erzeugen, die der Falltür des Urhebers zuzuschreiben ist, da nur der Urheber die Kenntnis dieses Algorithmus hat. Dies verhindert den simplistischen Fälschungsversuch des Änderns des im Voraus aufgezeichneten Kennzeichens, so dass es mit dem Kennzeichen eines gefälschten Dokuments übereinstimmt.

Ein nochmals weiteres Beispiel eines Versuchs im Stand der Technik, Gegenstände zu kennzeichnen oder fälschungssicher zu machen, ist im US-Patent 4 806 740 gezeigt. Wie darin gezeigt, ist auf einem Gegenstand wie z. B. einem Aktienzertifikat ein Streifen eines Magnetmediums mit einer variablen Dichte, die sich aus der Ungleichmäßigkeit des Papiers ergibt, abgelagert, der Prozess der Ablagerung des Magnetmediums auf dem Dokument und die Dispersion von Magnetteilchen innerhalb des Mediums. Die Dichteschwankungen werden zufällig erzeugt, wenn das Magnetmedium aufgebracht wird, was ein eindeutiges Dokument bietet, da diese Dichteschwankungen fest und reproduzierbar sind, um das Dokument zu identifizieren. Ein zweiter Magnetstreifen ist auch auf das Dokument aufgebracht, aber dieser Magnetstreifen besteht aus einem Medium, das gemäß gut bekannten Standards auf dem Aufzeichnungsfachgebiet als Teil eines magnetischen Lese/Schreib-Systems eng spezifiziert und stark gesteuert ist. Im Betrieb wird der ungleichmäßige Magnetstreifen gelöscht, durch eine Standardaufzeichnung, die aus einem linearen Gleichspannungssignal oder einem linearen Wechselspannungssignal oder einem linearen Vorspannungssignal besteht, aufgezeichnet. Nach der Aufzeichnung tastet ein anderer Kopf die magnetische Charakteristik des aufgezeichneten Magnetstreifens ab, die in ein digitales, maschinenlesbares Format umgesetzt wird, und dann separat auf dem zweiten Magnetstreifen in einer einfachen Schreibfunktion aufgezeichnet wird. Zur Authentifizierung wird das Aktienzertifikat unter einen anderen Satz von Köpfen geführt, der zuerst die digital aufgezeichnete maschinenlesbare Darstellung des abgetasteten Rauschsignals liest, und dann liest ein zweiter Satz von Köpfen den Magnetstreifen mit variabler Dichte, indem er ihn zuerst löscht, dieselbe Standard-Rauschfunktion aufzeichnet und dann das Ausgangssignal der im Voraus aufgezeichneten Rauschfunktion abtastet, wenn es durch den Magnetstreifen mit variabler Dichte "verzerrt" wird. Wenn es mit der aufgezeichneten Darstellung davon übereinstimmt, dann wird das Dokument als echt und original deklariert. Mit dem Verfahren des '740-Patents müssen folglich ein Paar von Magnetstreifen auf das Dokument aufgebracht werden und ein festgelegtes Signal (als Rauschen bezeichnet) muss aufgezeichnet werden, gemessen werden und dann sein Ausgangssignal digital aufgezeichnet werden. Ferner muss einer der Magnetstreifen in einem anderen als einem Aufzeichnungsindustriestandard und in einer zufälligen Weise aufgebracht werden, um die Zufälligkeit des Ausgangssignals davon zu gewährleisten. Diese Schritte machen das Verfahren des '740-Patents schwierig und unzweckmäßig zu implementieren.

Ein nochmals weiteres Beispiel eines Versuchs des Standes der Technik, ein Magnetmedium zum Authentifizieren von Kreditkarten, Dokumenten und dergleichen zu verwenden, ist im US-Patent 4 985 614 von Pease et al., herausgegeben am 15. Juni 1991, zu finden. Dieses '614-Patent ist tatsächlich im Konzept zum vorstehend erörterten '740-Patent insofern ziemlich ähnlich, als es sich auf die makroskopischen Variationen, nachstehend "Makro"-Variationen genannt, in einem Magnetmedium und ihren Effekt auf ein darauf aufgezeichnetes "Verstärkungs"-Signal in einer Ausführungsform oder eigenständig in einer zweiten Ausführungsform konzentriert. Bei beiden Ausführungsformen werden diese "Makro"-Variationen durch Lesen einer gewählten Länge von ungefähr 2,6 Inch (68,04 mm) eines Magnetstreifens zwischen 3 und 9 mal (in der bevorzugten Ausführungsform 5) und dann Korrelieren der gesammelten Datenpunkte, um die Effekte von Kopfrauschen, elektrischem Rauschen und irgendeinem anderen Nicht-Medium-Rauschen "auszumitteln", bestimmt. Diese Korrelation führt zu einem "repräsentativen Profil", das die Varianzen darstellt, die durch diese Makroeffekte in einem Signal induziert werden würden, wenn es auf diesem Abschnitt von 2,6 Inch (68,04 mm) des Magnetstreifens aufgezeichnet werden würde. Wenn diese Variationen nicht signifikant genug sind, um eine zuverlässige Korrelation zu erzeugen, was auf einen Mangel an signifikanten makroskopischen Ungleichmäßigkeiten im Medium hindeutet, wird das Medium verworfen. Dies ist eine Angabe, dass das Medium mit zu geringer Variation von der Spezifikation hergestellt wurde oder ansonsten nicht genügend Makroebenenvariation aufweist, die aufgrund eines Wasserzeichens oder dergleichen des Herstellers vorhanden sein könnte, um zuverlässig nachweisbare und reproduzierbare Variationen in einem aufgezeichneten Signal zu induzieren. Das '614-Patent schlägt auch vor, dass Makroebenenrauschen durch lokales Ändern der scheinbaren magnetischen Charakteristiken des Streifens verstärkt werden kann, wie z. B. durch Anordnen von magnetischen Symbolen auf dem Substrat, das unter dem magnetischen Bereich liegt, oder durch Prägen von ausgewählten Bereichen des magnetischen Materials, um eine gewisse Menge des Materials physikalisch zu bewegen. Da die gemessenen Rauschpegel signifikante Effekte auf die Spitzen eines aufgezeichneten Verstärkungssignals haben, wird eine einfache Spitzenerfassungs- und -halteschaltung als ausreichend zum Sammeln der Daten gelehrt, und ein einfacher "Vergleich" des im Voraus aufgezeichneten "repräsentativen Profils" mit den gegenwärtig abgetasteten Datenpunkten wird als ausreichend zum Feststellen, ob das Medium echt ist, gelehrt. Daher konzentriert sich nicht nur das '614-Patent auf die Verwendung von Makroebenenrauschen, seine Vorrichtung und Methodologie, die zum Implementieren eines Makroebenenrauschdetektors offenbart sind, werden als außerstande, ein Mikrostruktur-Rauschebenenkennzeichen zuverlässig zu erzeugen und seine Existenz zu einer späteren Zeit zu validieren, um ein Original zu authentifizieren, angenommen.

Um diese und weitere Probleme im Stand der Technik zu lösen, haben die Erfinder ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung der eindeutigen, deterministischen, remanenten Rauschcharakteristik des Magnetmediums selbst aufgrund seiner magnetischen Mikrostruktur entwickelt, um nicht nur Dokumente, sondern andere Gegenstände und bedeutender das Magnetmedium selbst zu kennzeichnen, so dass es identifiziert und authentifiziert werden kann. Dieses erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Entdeckung, dass die mikroskopische Struktur des Magnetmediums selbst eine permanente zufällige Anordnung von Mikromerkmalen und daher deterministisch ist. Mit anderen Worten, sobald es hergestellt ist, bleibt die physikalische Mikrostruktur des Aufzeichnungsmediums für alle herkömmlichen Aufzeichnungsprozesse fest. In teilchenförmigen Medien ändert sich die Position und Orientierung jedes Teilchens nicht innerhalb des Bindemittels für irgendein Anlegen eines Magnetfeldes; in Dünnschichtmedien bleiben die mikrokristallinen Orientierungen und Korngrenzen der Schicht während der Aufzeichnungs- und Wiedergabeprozesse stationär. Es ist die Magnetisierung innerhalb jedes dieser festen Mikromerkmale, die gedreht oder modifiziert werden kann und die die Basis des magnetischen Aufzeichnungsprozesses bildet. Wenn ein Bereich eines Magnetmediums in einer Richtung durch ein großes angelegtes Feld gesättigt wird, hängt die remanente Magnetisierung stark von der Mikrostruktur des Mediums ab. Dieser remanente Zustand ist für irgendeinen Punkt auf der Aufzeichnungsoberfläche deterministisch. Jedes Teilchen oder Körnchen im Medium ist Hunderte bis Tausende von Angström in der Abmessung. Aufgrund ihrer kleinen Größe enthält ein kleiner Bereich der magnetischen Oberfläche eine sehr große Anzahl dieser physikalischen Entitäten. Obwohl der Herstellungsprozess normalerweise Anstrengungen umfasst, um diese Teilchen auszurichten, besteht immer eine gewisse Streuung von individuellen Orientierungen und Positionen. Die tatsächlichen Abweichungen sind für einen Bereich der Oberfläche des Mediums eindeutig, was diese Orientierung zu einer Signatur oder einem "Kennzeichen" dieses Mediums macht. Diese Verteilung absichtlich oder nicht absichtlich zu reproduzieren, ist praktisch unmöglich, da dies eine genaue Manipulation der Orientierung von zahlreichen Teilchen auf der Submikrometerebene zur Folge hätte. Somit kann die Orientierung eines großen Satzes von Teilchen an einem speziellen Abschnitt einer Aufzeichnungsoberfläche dieses Medium eindeutig identifizieren. In Experimenten haben die Erfinder festgestellt, dass das remanente Rauschen von einer Länge zwischen etwa 30 Mikrometern und 4300 Mikrometern genügend Daten bereitstellt, um ein Magnetmedium zu "kennzeichnen". Dies kann den 66040 Mikrometern (2,6 Inch) Länge gegenübergestellt werden, die im '614-Patent erforderlich ist, um ein Magnetmedium mit Makrorauschen zu kennzeichnen.

Im Wesentlichen ist die vorliegende Erfindung elegant einfach und zur Implementierung durch herkömmliche Aufzeichnungsköpfe ausgelegt, wie sie üblicherweise in theoretisch jeder Lese- oder Lese/Schreib-Vorrichtung zu finden sind und verwendet werden, die derzeit von der Öffentlichkeit allgemein verwendet wird. Solche Beispiele umfassen Kreditkartenleser, Abspielgeräte für magnetooptische Platten, Kassettenabspielgeräte, VCRs und Personalcomputer. Ferner kann ein Kartenleser mit theoretisch jeglicher Vorrichtung oder jeglichem Prozess gekoppelt werden und der Kartenleser als "Pförtner" verwendet werden, um eine Eingabe oder einen Zugriff nur durch diejenigen zu gestatten, die eine gültige Passkarte für die Authentifizierung präsentieren können. Aufgrund der relativ kleinen Menge an "Magnetmedium", das erforderlich ist, um eine genaue Kennzeichnung zu erreichen, erstreckt sich die Anwendung der vorliegenden Erfindung gut über Magnetaufzeichnungsoberflächen hinaus, wie vorstehend erörtert. Die auf Bankschecks aufgebrachten magnetischen Nummern weisen beispielsweise eine ausreichende Länge auf, um für eine genaue "Kennzeichnung" jedes individuellen Schecks zu sorgen.

In seiner einfachsten Implementierung muss ein herkömmlicher Aufzeichnungskopf nur einen festgelegten Abschnitt eines Magnetmediums gleichspannungssättigen und dann das remanente Rauschen, das verbleibt, "lesen" oder "wiedergeben". Der Zweckmäßigkeit halber kann das Kennzeichen aus dem Bereich zwischen zwei aufgezeichneten magnetischen Übergängen, die sich bereits auf dem Medium an der Stelle befinden, erhalten werden. Dieses remanente Rauschen, das ein analoges Signal ist, kann dann digitalisiert und im Medium selbst oder anderswo in einem maschinenlesbaren Format, vielleicht unter Verwendung einer Falltürfunktion aufgezeichnet werden. Folglich wurde das Magnetmedium mit seinem Kennzeichen "markiert". Die Überprüfung oder Authentifizierung dieses Magnetmediums wird einfach durch Umkehren dieses Prozesses erreicht, außer dass in den sicherheitsempfindlicheren Anwendungen das digital aufgezeichnete Kennzeichen unter Verwendung des öffentlich bekannten Schlüssels entschlüsselt werden muss. Sollte das gemessene remanente Rauschen dem remanenten Rauschen, wie aufgezeichnet, entsprechen, wird das Magnetmedium authentifiziert.

Es gibt viele Variationen in der Verwendung des Verfahrens der Erfinder, die seine Welt von Anwendungen erweitern. Einige Anwendungen müssen beispielsweise nicht die Verwendung einer Falltürfunktion erfordern, wie beispielsweise wenn die codierten Gegenstände nicht öffentlich verteilt werden und statt dessen nur für die Zwecke des Benutzers identifiziert werden. Ein solches Beispiel wäre für die Verwendung bei Lagergegenständen. Ein Bankscheck umfasst beispielsweise magnetische Nummern entlang seiner unteren Kante, die verwendet werden, um den Bankscheck in verschiedenen Stufen im Scheckeinlösungssystem der Finanzwelt zu verarbeiten. An irgendeinem oder mehreren ausgewählten Punkten in diesem System kann ein Kennzeichen verwendet werden, um zu überprüfen, ob der Scheck gültig ist und keine Fälschung ist. In dieser Anwendung kann der Bankscheck von der Ausgabeinstitution gekennzeichnet werden, wenn Bankschecks Kontoinhabern für ihre Verwendung gegeben werden. Dies würde die weit verbreitete Fälschung von Bankschecks unter Verwendung von entweder genauen oder ungenauen Kontoinhaberinformationen, die auf den Scheck gedruckt sind, beseitigen. In dieser Weise können kommerzielle Bankinstitute sicherstellen, dass nur ihre bedruckten und autorisierten Schecks von ihren Kontoinhabern verwendet werden und durch das Scheckeinlösungssystem eingelöst werden. Diese Anwendung des Kennzeichnungsprozesses der Erfinder würde signifikante Mengen an Betrug im kommerziellen Banksystem beseitigen.

Die Verwendung der vorliegenden Kennzeichnungserfindung mit anderen Finanzinstrumenten würde viele andere Arten von Betrug, Fälschung und dergleichen mit minimaler Unterbrechung oder Modifikation an derzeit verwendeten Dokumentierungsparadigmen durch Drucken von Kontonummern, Zertifikatnummern und anderen Identifikationsindizien oder -daten und das Lesen davon, wenn diese Finanzinstrumente verarbeitet werden, beseitigen. Aktienzertifikate, Wertpapierzertifikate, Inhaberobligationen, Wertpapiercoupons, Schatzwechsel und andere Finanzinstrumente könnten gekennzeichnet werden, um ihre Fälschung zu beseitigen. Das Lesen und die Überprüfung des Kennzeichens wird zur gleichen Zeit leicht erreicht, wie die magnetische Zertifikatnummer, Kontonummer, ID-Nummer oder andere Nummern auf dem Instrument gelesen werden, wenn das Instrument durch verschiedene Punkte in seiner Verarbeitung durch die Finanzmärkte verarbeitet wird. Unter Verwendung der bereits implementierten speziellen Nummerierung und von bereits implementierten Lesern kann dieses erhöhte Niveau an Schutz für die Echtheit mit minimaler Änderung in der Verarbeitungsmaschinerie erreicht werden. An sich sind die Vorrichtung und das Verfahren der Erfinder zur Anpassung an diese spezielle Anwendung einzigartig geeignet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine vergrößerte repräsentative Darstellung der mikroskopischen Struktur eines Bereichs eines Magnetmediums;

2 ist eine vergrößerte Darstellung von mehreren Spuren eines Magnetmediums mit einer mikroskopischen Struktur, die repräsentativ darauf gezeigt ist;

3 ist eine Teilansicht einer Spur von Magnetmedien, auf denen ihr Kennzeichen in einem maschinenlesbaren Code aufgezeichnet ist;

4 stellt drei herkömmliche Aufzeichnungsköpfe und ein darunter laufendes Magnetmedium dar;

5 ist eine Ansicht einer Kreditkarte, auf der Kennzeichendaten zum Lesen durch einen Kreditkartenleser codiert sind;

6 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Überprüfung eines magnetischen Kennzeichens;

7 ist ein Blockdiagramm der in 6 gezeigten magnetischen Auslöseschaltung;

8 ist ein schematisches Diagramm einer Implementierung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Personalcomputers;

9 ist ein schematisches Diagramm des in der Implementierung von 8 verwendeten Speichers;

10 ist ein schematisches Diagramm der in der Implementierung von 8 verwendeten Auslöseschaltungen;

11 ist ein schematisches Diagramm der in der Implementierung von 8 verwendeten Vorverstärkerschaltungen;

12 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung zum Überprüfen eines magnetischen Kennzeichens, die zur Implementierung in einer integrierten Schaltung aufgebaut ist;

13 ist ein schematisches Diagramm einer Korrelationsschaltung unter Verwendung von Ein-Bit-Datenströmen;

14 ist ein schematisches Diagramm eines aktiven Differenzierers;

15 ist ein schematisches Diagramm des Schwellenwertgenerators;

16 ist ein schematisches Diagramm des ADC-Referenzgenerators;

17 ist ein schematisches Diagramm einer Verstärkungsschaltung;

18 ist ein Diagramm von einem Lesen eines Kreditkarten-Magnetstreifens;

19 ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Teils der Wellenform in 18;

20 ist eine Wellenform, die die Korrelation von zwei Kennzeichen angibt; und

21 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts eines Finanzinstruments wie z. B. eines Bankschecks, die die Verwendung der Magnettintennummerierung in der vorliegenden Erfindung detailliert darstellt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie in 1 gezeigt, ist ein Bereich eines Magnetmediums 20 mit mehreren mikrokristallinen Strukturen 22 in einem zufälligen Muster aufgebaut. Diese mikrokristalline Struktur 22 besteht aus Teilchen oder Körnern, die von Hunderten bis Tausenden Angström im Durchmesser variieren. Die Ansicht von 1 ist stark erweitert und vergrößert, um diese physikalische Mikrostruktur darzustellen. Ausführungsformen in Bezug auf die 2 bis 5, 18, 19 sind Beispiele, die zum Verstehen der Erfindung nützlich sind, jedoch keine Ausführungsformen der Erfindung, wie beansprucht, sind. Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich diese mikrokristalline Struktur durch das ganze Magnetmedium, selbst wenn das in 2 gezeigte Magnetmedium 24 selbst aus Spuren 26, 28, 30 bestehen kann, wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist. Obwohl schematisch als separate Bereiche gezeigt, kann das Kennzeichen von irgendeinem Abschnitt des Mediums 24 erhalten werden.

Mit Bezug nun auf 3 und 4 sind mehrere herkömmliche Aufzeichnungsköpfe 32, 34, 36 in einem Kopftransport 37 mit einem sich bewegenden Magnetmedium 38 gezeigt, das steuerbar an den Aufzeichnungsköpfen 32, 34, 36 vorbei angetrieben wird, wie alles auf dem Fachgebiet gut bekannt ist. Diese Aufzeichnungsköpfe 3236 können ein beliebiger magnetischer Wandler oder magnetooptischer Wandlerkopf sein, wie auf dem Fachgebiet bekannt. Die Aufzeichnungsköpfe 3236 sind alle mit einer elektronischen Schaltung 39 verbunden, wie auf dem Fachgebiet gut bekannt, um ihr Eingangssignal und Ausgangssignal zu steuern und zu lesen und ferner Signale zur Wiedergabe oder anderen Verwendung zu verarbeiten. Obwohl nur drei Köpfe 32, 34, 36 in 4 gezeigt sind, ist es durchaus für Fachleute verständlich, dass mehrere Aufzeichnungsköpfe in beliebiger Anzahl ebenso leicht bereitgestellt sein können und, wie hierin gelehrt, erforderlich sein können, um die Zwecke der vorliegenden Erfindung zu bewirken. Die Erfinder haben einen Prototypen konstruiert, der die Betriebsfähigkeit der Erfindung unter Verwendung eines einzelnen Kopfs demonstriert. Wie in 3 gezeigt, kann das magnetische "Kennzeichen" in einem festgelegten Bereich 40 eines Dünnschicht-Magnetmedium oder -Bandes 42, das repräsentativ in 3 als Dünnschichtband gezeigt ist, in einer zweiten Position 44 auf dem Dünnschicht-Magnetmedium oder -Band 42 in einem digitalisierten, maschinenlesbaren Code 46 oder dergleichen aufgezeichnet werden.

Die Erfinder haben eine Methodologie zum Lesen oder Bestimmen der remanenten Mikrostruktur-Rauschcharakteristik des Bereichs 40 des Magnetmediums, der "gekennzeichnet" wird, verwendet. Vorzugsweise liegt dieser Bereich 40 in der Größenordnung von einigen zehn bis hundert Mikrometern. Dieser Bereich wird dann gleichspannungsgesättigt und dann einem "Lese"-Schritt zum Bestimmen des dadurch erzeugten remanenten Rauschens unterzogen.

Es sollte selbstverständlich sein, dass das Kennzeichen immer da ist, ob über das Medium aufgezeichnet wurde oder nicht. Daher ist es nicht streng erforderlich, dass der festgelegte Abschnitt des Mediums, der das Kennzeichen enthält, gleichspannungsgesättigt wird oder in derselben Polarität gleichspannungsgesättigt wird, um das Kennzeichen zu erhalten. Statt dessen ist es nur wichtig, dass das remanente Rauschen in einer Weise bestimmt wird, die erleichtert, dass es erfolgreich mit dem früher bestimmten remanenten Rauschen korreliert wird. Ferner soll es selbstverständlich sein, dass der Ausdruck "Magnetmedium" viel breiter als nur eine magnetische Oberfläche ist, die zur Aufzeichnung von analogen Daten oder magnetischen "Einsen" und "Nullen" verwendet wird. Der Ausdruck "Magnetmedium" umfasst irgendeine magnetische Oberfläche oder Substanz, die durch ihr Magnetfeld abgetastet werden kann.

Wenn diese Information in einer "Einzelaufnahmen"-Messung erhalten wird, dann umfassen die Ergebnisse sowohl elektronisches Rauschen als auch das remanente Rauschen, das der Orientierung der Teilchen zuzuschreiben ist. Da dieses "Rauschen" oder "remanente Rauschen" als analoges Signal elektronisch bestimmt wird, kann diese Information dann digitalisiert und mit zwischen etwa zehn und hundert digitalen Informationsbits aufgezeichnet werden, wie es repräsentativ als Code 46 in 3 gezeigt werden kann. In Experimenten haben die Erfinder mehrere Messungen durchgeführt und ihre Ergebnisse gemittelt, um das elektronische Rauschen zu beseitigen, das in der gemessenen Wellenform vorhanden ist. Es wurde jedoch ein hoher Korrelationskoeffizient beobachtet, wenn die zwei Datensätze, d. h. Einzelaufnahme und gemittelt, verglichen wurden, wodurch demonstriert wurde, dass ein Einzelaufnahmenlesen leicht im Vergleich zu einem gemittelten Satz von Daten in einer kommerziellen Anwendung verwendet werden konnte. Der normierte Kreuzkorrelationskoeffizient r wird verwendet, wobei

wie von den Erfindern in ihrem vorstehend erwähnten früheren veröffentlichten Artikel erläutert.

Um das "Kennzeichen" oder remanente Rauschen wiederzugewinnen oder zu messen, wird der Prozess ebenso wiederholt und, wenn zwei Einzelaufnahmen-Wellenformen verglichen werden, wurde eine kleinere Korrelation dazwischen erfahren. Die mit zwei Einzelaufnahmen-Wellenformen erfahrene Korrelation war jedoch signifikant und demonstrierte deutlich die Brauchbarkeit dieses Verfahrens ebenso für eine kommerzielle Anwendung.

Wie in 18 gezeigt, ist der zur Kennzeichnung verwendete Abschnitt des Signals in Bezug auf den Rest des aufgezeichneten Signals sehr klein. Wie in 19 gezeigt, kann der eingekreiste Abschnitt oder das Kennzeichen von 18 verstärkt werden, um die Wellenform genauer zu zeigen. In 20 erzeugt eine Korrelation unter Verwendung der vorliegenden Erfindung eine definierbare "Spitze", die die Existenz des Kennzeichens im Medium bestätigt.

Wie in 5 gezeigt, umfasst eine praktische Implementierung für die vorliegende Erfindung eine Magnetdatenkarte 48, auf der sich ein Magnetstreifen 50 befindet, wobei der Magnetstreifen 50 mit einem Code 52 codiert ist, der ein Kennzeichen eines Bereichs 54 des Magnetstreifens 50 darstellt. Wenn die Magnetdatenkarte 48 durch einen Kartenleser 56 "gezogen" wird, kann der Kartenleser 56 folglich den Code 52 lesen und ihn übersetzen, um die gespeicherten Kennzeichendaten zu bestimmen, das Kennzeichen im Bereich 54 des Magnetstreifens 50 lesen, sie für einen Vergleich vergleichen, und wenn sie übereinstimmen, dann die Magnetdatenkarte 48 als echte Karte authentifizieren, die nicht geändert wurde und die anerkannt werden kann. Alternativ muss das Kennzeichen nicht auf der Karte gespeichert sein, sondern kann statt dessen zentral gespeichert sein, wie in einer Datenbank anderswo.

Wie in 6 gezeigt, umfasst ein schematisches Blockdiagramm für eine Vorrichtung zum Authentifizieren eines magnetischen Kennzeichens einen Lesekopf 100 zum Lesen des Magnetmediums 102, das sich auf einer Kreditkarte oder Passkarte 104 befinden kann, obwohl die Kreditkarte und Passkarte keinen Teil der Erfindung bilden. Eine magnetische Auslöseschaltung 106 (einschließlich der in 17 gezeigten Verstärkungsschaltung) beaufschlagt ein logisches Element mit Impulsen, das den Speicher 112 aktiviert, um den Strom von digitalen Daten vom Lesekopf, Va, der durch einen Analog-Digital-Umsetzer 110 erzeugt wird (einschließlich eines in 16 gezeigten Referenzspannungsgenerators), zu speichern. Ein Mikrocontroller 114 verarbeitet dann die Daten und vergleicht sie mit dem ursprünglichen Kennzeichen, um die Kreditkarte oder Passkarte 104 zu authentifizieren. Die magnetische Auslöseschaltung 106 ist in 7 genauer gezeigt. Sie umfasst einen Vorverstärker 116 (in 11 genauer gezeigt), der das Ausgangssignal vom Lesekopf 100 verstärkt, um durch einen Satz von analogen Komparatoren (siehe 10) mit Schwellenwerten, die von Schwellenwertgeneratoren (siehe 15) erzeugt werden, ein positives Impulsausgangssignal 118 und ein negatives Impulsausgangssignal 120 zu erzeugen, wie durch den Zeitablaufgraphen in der unteren Hälfte von 7 gezeigt. Die Logik 108 kann, wie in 8 gezeigt, durch Verbindung mit einem PC über einen Verbindungsstecker 122 implementiert werden. Ein Speicherelement 124 ist in 9 genauer gezeigt, Auslöseschaltungen 126 sind in 10 vollständiger gezeigt und Vorverstärkerschaltungen 128 sind in 11 gezeigt. Ein Blockdiagramm 130 für eine magnetische Kennzeichenvorrichtung ist in 12 gezeigt, die zur Implementierung in einer spezifischen integrierten Schaltung beschaffen ist.

In vielen der Implementierungen der vorliegenden Erfindung ist die Geschwindigkeit, mit der das Magnetmedium an einem Aufzeichnungskopf, Kartenleser oder dergleichen vorbei angetrieben wird, sowohl dann, wenn das magnetische Kennzeichen zuerst gemessen wird, als auch später, wenn das magnetische Kennzeichen gelesen wird, um seine Gültigkeit zu überprüfen oder zu authentifizieren, fest. Einige Beispiele dieser festen Lesegeschwindigkeit umfassen die Geschwindigkeit, mit der eine Diskette in einem Computer gedreht wird, die Geschwindigkeit, mit der ein VCR-Band abgespielt wird, die Geschwindigkeit, mit der ein Audiokassettenband abgespielt wird, das motorisierte Lesen einer ATM-Karte, die Verarbeitung von Bankschecks durch automatisierte Vorrichtungen usw. Dies gilt sogar für bestimmte Kreditkartenanwendungen, bei denen motorisierte Kartenleser implementiert werden könnten. Es gibt jedoch auch andere Anwendungen, für die keine gesteuerte Geschwindigkeit erwartet werden kann. Die heute bekannte am meisten vorherrschende Situation sind vielleicht die umfangreich verwendeten Kreditkartenleser, die einen Einzelhandelsangestellten benötigen, um die Karte durch eine Lesespur zu "ziehen". Für diejenigen Situationen, in denen die Geschwindigkeit des Magnetmediums variabel oder davon verschieden ist, wenn das Kennzeichen zuerst bestimmt wurde, haben die Erfinder eine Anzahl von Methodologien entwickelt, um sicherzustellen, dass dem magnetischen Kennzeichen entsprechende Daten erfasst und im Überprüfungsprozess verwendet werden. Dies hilft, falsche Ablehnungen von gültigen Kreditkarten, Passkarten und dergleichen zu beseitigen. Der Deutlichkeit halber werden diese verschiedenen Methodologien nun mit Bezug auf eine Kreditkarte mit einem Magnetstreifen erläutert. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass diese Methodologien gleichermaßen auf eine beliebige Anwendung anwendbar sind, in der die Geschwindigkeit des Magnetmediums variabel oder potentiell von jener des ursprünglichen Kennzeichnungsschritts verschieden ist.

Mit der Vorrichtung zum Authentifizieren eines magnetischen Kennzeichens, deren Blockdiagramm in 6 gezeigt ist, wird eine Reihe von Datenpunkten, vielleicht 150, zwischen den zwei Auslöseimpulsen genommen, die im Magnetmedium aufgezeichnet sind. Wie mit der magnetischen Auslöseschaltung von 11 gezeigt, wird das Signal "POS PULSE" aktiv, wenn die "Mitte" eines ausreichend großen positiv verlaufenden Impulses erfasst wird. Ebenso ist das Signal "NEG PULSE" aktiv, wenn ein ausreichend großer negativ verlaufender Impuls erfasst wird. Die Ableitung des eingehenden Signals wird unter Verwendung eines aktiven Differenzierers (in 19 genauer gezeigt) genommen, um die Mitte des Impulses aufzufinden. Durch Auffinden der Mitte des Impulses wird der Abstand zwischen der Mitte der Impulse, die den Kennzeichenbereich definieren, folglich fixiert und stellt einen Abstand dar, der jedes Mal, wenn die Kreditkarte durch einen Kreditkartenleser gezogen wird, leicht feststellbar ist. Eine pegelempfindliche Erfassung wird auch durchgeführt, aber dies dient nur zum Helfen, gegen falsche Auslöseereignisse zu schützen. Der A/D-Umsetzer tastet mit einer festen Rate wie z. B. Fs1 ab. Folglich ist der Abstand zwischen Abtastwerten delta x1, wobei delta x1 gleich V1 (Geschwindigkeit der Kreditkarte), dividiert durch Fs1 (die Abtastrate), ist. Wenn die Abtastfrequenz Fs1 einige hundert kHz ist, dann liegt delta x1 in der Größenordnung eines Mikrometers. Die Anzahl von genommenen Abtastwerten P (vielleicht 150) wird gezählt und kann auf der Kreditkarte zusammen mit dem Kennzeichen aufgezeichnet werden. Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, können mehrere Lesevorgänge des magnetischen Kennzeichens durchgeführt und dann gemittelt werden, um die Effekte von Kopfrauschen, elektronischem Schaltungsrauschen und irgendeinem anderen Rauschen als dem Rauschen der magnetischen Mikrostruktur des Magnetmediums zu beseitigen. Dies vollendet den Prozess der Bestimmung des Kennzeichens für eine Kreditkarte.

Wenn die Karte in Gebrauch ist und es erwünscht ist, ihr Kennzeichen zu authentifizieren, ist es erforderlich, denselben Bereich des Magnetmediums der Karte abzutasten, der zum Zeitpunkt ihrer Kennzeichnung abgetastet wurde. Ferner muss der Abstand zwischen Abtastpunkten derselbe sein wie er war, als die Karte gekennzeichnet wurde, und in unserem Beispiel ist dieser Abstand delta x1. Obwohl es erwünscht ist, dass dies exakt dasselbe ist, haben die Erfinder festgestellt, dass eine gewisse Varianz bis zu einigen Prozent annehmbar sein kann. Das Abtastintervall wird sowohl durch die Abtastfrequenz des A/D-Umsetzers als auch die Geschwindigkeit, mit der sich die Kreditkarte am Lesekopf vorbei bewegt, bestimmt. Für manuelle Kartenleseanwendungen, die riesige Mehrheit, die derzeit in Gebrauch ist, ist für Einzelhandelsgeschäftsbesitzer theoretisch sichergestellt, die Karten mit verschiedenen Raten durch die Kartenleser zu ziehen. Eine Lösung zum Erhalten von Abtastwerten in denselben Intervallen wie das ursprüngliche Abtastintervall besteht darin, stark überabzutasten. Dies kann entweder in der Software oder Hardware durchgeführt werden. Mit anderen Worten, eine Abtastrate Fs2 wird gewählt, die viel größer ist als Fs1. Dies erzeugt ein neues Abtastintervall delta x2, das viel mehr Abtastwerte erzeugt, vielleicht 100 mal mehr, als im ursprünglichen Kennzeichnungsprozess genommen wurden. Mit anderen Worten, anstelle von 150 Abtastwerten können 15000 Abtastwerte genommen werden. Dies erfordert, dass nur jeder M-te Abtastwert verwendet wird, um denselben Datensatz zu liefern. M kann als Verhältnis von Q/P gewählt werden, wobei P die Anzahl von zwischen den zwei Auslöseimpulsen zur Zeit der Kennzeichnung genommenen Abtastwerten ist und Q die Anzahl von am Verkaufspunkt unter Verwendung einer Überabtastfrequenz Fs2 genommenen Abtastwerten ist. Da sich der Abstand zwischen den Auslöseereignissen nicht ändert und das Verhältnis von FS1 zu FS2 bekannt ist, kann die Geschwindigkeit der Karte, wenn sie an der Einzelhandelsgeschäftsstelle gezogen wird, im Vergleich zu ihrer Geschwindigkeit zur Zeit der Kennzeichnung leicht bestimmt werden. Mit diesem Überabtastverfahren kann leicht mathematisch gezeigt werden, dass eine Überabtastung um einen Faktor von ungefähr 100 zu einem effektiven Abtastintervall am Verkaufspunkt führt, das innerhalb 2 % des ursprünglichen Abtastintervalls für Geschwindigkeiten liegt, die nicht kleiner als fünfmal größer als die Geschwindigkeit sind, die zu der Zeit verwendet wurde, zu der das Kennzeichen bestimmt wurde. Falls erforderlich, würde sich eine noch größere Überabtastrate auf noch größere Geschwindigkeitsverhältnisse einstellen.

Die Arbeit von den Erfindern bei der Prototypenherstellung der vorliegenden Erfindung deutet darauf hin, dass eine Größe eines digitalen Worts, die nicht größer als drei Bits ist, zum Codieren des Werts der Kennzeichenabtastwerte ausreichen kann, um unter Verwendung des vorgeschlagenen Korrelationsanalyseverfahrens annehmbare Ergebnisse zu erhalten. Diese kleine Wortgröße deutet darauf hin, dass eine spezifische integrierte Schaltung (IC) dazu ausgelegt werden kann, diese Korrelation durchzuführen. Auf dem Fachgebiet ist gut bekannt (siehe beispielsweise die Literatur über die Sigma-Delta-Umsetzung), dass n-Bit-Worte mit einer Rate r1 aus einem Ein-Bit-Datenstrom konstruiert werden können, vorausgesetzt, dass die Datenrate des Ein-Bit-Datenstroms signifikant höher ist als die Rate r1. Siehe beispielsweise "An integrated Binary Correlator Module" Jespers, et al., IEEE Journal, Juni 1983. In seiner einfachsten Form kann die Wortlänge für jeden Faktor von Vier in der Überabtastrate um ein Bit erhöht werden. Überdies ist es sehr wahrscheinlich, dass im Fall des vorgeschlagenen Korrelationsverfahrens es nicht erforderlich sein könnte, das n-Bit-Datenwort zu konstruieren. Wenn dies der Fall ist, ist das Durchführen der Korrelationen an einem Ein-Bit-Datenstrom trivial. Für den Fall von Ein-Bit-Daten und Signalen mit einem Nullmittelwert (wie z. B. bei Magnetmediumrauschen) ist der Korrelationskoeffizient r durch den folgenden Ausdruck gegeben

Daher kann diese Korrelationsanalyse unter Verwendung eines einfachen Vorwärts/Rückwärts-Zählers 132 durchgeführt werden, wie in 13 gezeigt. Wie darin gezeigt, wird das Ausgangssignal des Lesekopfs 100 durch einen Vorverstärker 116 verstärkt, der einen analogen Komparator 134 mit hoher Abtastrate für die x1-Eingabe in das Logikgatter 136 speist. Die ursprünglichen Kennzeichendaten in einem Ein-Bit-Datenstrom werden synchron eingegeben, so dass das Ausgangssignal des Logikgatters 136 positiv wird, wenn die Bits übereinstimmen, und negativ wird, wenn sie dies nicht tun. Das Ausgangssignal des Vorwärts/Rückwärts-Zählers 132 wird mit einem gewissen Schwellenwert verglichen, was, wenn es über dem Schwellenwert liegt, eine Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Kennzeichen anzeigt.

Genauso wie es möglich ist, einen Ein-Bit-Datenstrom mit einer hohen Rate zu nehmen und ein n-Bit-Wort mit einer niedrigeren Rate zu konstruieren, ist das Umgekehrte auch durchführbar. Mit anderen Worten, zur Zeit der Erzeugung könnte das zu kennzeichnende Magnetmedium beispielsweise mit einem Vier-Bit-A/D-Umsetzer abgetastet werden. Die Kennzeichendaten können dann in Vier-Bit-Worten gespeichert werden. Am Punkt der Authentifizierung könnten die Vier-Bit-Datenabtastwerte in einen Ein-Bit-Datenstrom mit der höheren Rate umgesetzt werden, wie es z. B. in CD-Abspielgeräten neuerer Modelle implementiert wird. Dieser Vier-Bit-Datenstrom wird dann mit dem Ein-Bit-Datenstrom korreliert, der vom analogen Komparator 134 ausgeht.

Noch eine weitere Methodologie zum Sicherstellen der Erfassung von Datenabtastwerten, die jenen entsprechen, die während des ursprünglichen Kennzeichnungsprozesses verwendet werden, beinhaltet im Wesentlichen das Messen der Geschwindigkeit der Kreditkarte und das Einstellen der Abtastrate so, dass sie dieser Geschwindigkeit entspricht. Genauer können zwei Übergänge oder andere Bezugsmarkierungen auf der Karte angeordnet werden, die in einem festen Abstand D auseinander liegen. Die Zeit, die es dauert, bis die Karte vom ersten Übergang zum zweiten Übergang gezogen wird, definiert die Geschwindigkeit, mit der die Karte durch den Leser gezogen wird. Die Abtastrate kann dann so eingestellt werden, dass sie dieser Geschwindigkeit entspricht, was auf der Annahme beruht, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Karte für das zweite Intervall bewegt, jener des ersten Intervalls entspricht. Da diese Abstände nur ein paar hundert Mikrometer sind, ist diese Annahme zuverlässig. Dieses Verfahren erfordert keine Überabtastung, was daher die Menge an Speicher minimiert, die zum Speichern der Datenpunkte erforderlich ist, die während des Überprüfungs- oder Kartenleseschritts gesammelt wurden. Beim Implementieren dieser Methode kann ein Phasenregelkreis verwendet werden, wobei die Eingangsfrequenz durch einen Faktor M dividiert wird und die Rückkopplungsschleife durch einen Faktor N dividiert wird, so dass N über M mal FReferenz gleich Fs (Abtastfrequenz) ist. Die Faktoren M und N können in Abhängigkeit von den anderen Parametern des Systems gewählt werden, wie z. B. der Abtastgröße, der erwarteten Abtastfrequenz, dem Abstand D usw. Wie angegeben, stellt dieses Verfahren den Vorteil der Beseitigung der Überabtastung bereit, was den erforderlichen Speicher verkleinert. Es leidet insofern unter einem Nachteil, als eine Geschwindigkeitsmessung über einen sehr kleinen physikalischen Bereich, mehrere hundert Mikrometer, durchgeführt werden muss, was Genauigkeitsprobleme darstellen kann.

Wie vorher erwähnt, könnten Kreditkartenleser, die motorisiert sind oder die anderweitig die Geschwindigkeit, mit der die Karte durch den Leser gezogen wird, normieren, verwendet werden, um dieses Abtast- und Anpassungsproblem zu minimieren. Ferner ist es möglich, mehrere der Methodologien zu kombinieren, um dadurch eine Hybridmethodologie zu bilden, die die besten Ergebnisse bereitstellen könnte. Der Kreditkartenleser könnte beispielsweise dazu ausgelegt sein, das Abtastintervall anzupassen, was, wie vorstehend erläutert, idealerweise die Anforderung für eine Überabtastung beseitigt. Die Überabtastung kann jedoch auch in Verbindung mit einem Intervallabgleich verwendet werden, um sicherzustellen, dass Variationen korrigiert werden können.

Wie in 21 gezeigt, umfasst eine Implementierung der vorliegenden Erfindung die Verwendung mit einem Bankscheck 200, wobei die mehreren Magnettintennummern 202 entlang der unteren Kante des Bankschecks 200 jeweils ein "Magnetmedium" umfassen, das als Kennzeichen identifiziert und verwendet werden kann. Das Bezugszeichen 203 enthält beispielsweise magnetische Tinte, die ausreichend lang sein sollte, um die Kennzeichnung der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Für diesen Zweck könnte alternativ irgendeines der normierten Zeichen an irgendeiner seiner Stellen verwendet werden. Um sich auf die sich ändernden Nummern, die in den verschiedenen Positionen auf dem Bankscheck 200 verwendet werden, einzustellen, könnte ferner eine zusätzliche Ziffer sogar nur zum Einstellen auf den Kennzeichnungsprozess hinzugefügt werden. Die Verwendung des Bezugszeichens 203 oder einer zusätzlichen Ziffer würde ermöglichen, dass eine gewisse Gleichmäßigkeit eingeführt und aufrechterhalten wird, da die speziellen Datenbits von Bank zu Bank, Scheckkonto zu Scheckkonto usw. variieren. Wie vorstehend erläutert, kann die digitale Darstellung des Kennzeichens selbst in nicht mehr als drei Ascii- oder anderen Zeichen enthalten sein, was den Bankscheck 200 zum Hinzufügen dieser zusätzlichen Zeichen geeignet macht, um dadurch den Kennzeichenwert unmittelbar auf jedem der Bankschecks 200 aufzuzeichnen. Mit dieser Implementierung kann jeder Bankscheck leicht gekennzeichnet werden und den Wert seines Kennzeichens in einem Magnettintenzeichen für eine unmittelbare Authentifizierung am Verarbeitungspunkt in verschiedenen Stufen im Scheckeinlösungssystem tragen. Alternativ können die Kennzeichendaten verschlüsselt oder in beliebigen der anderen Daten, die bereits auf dem Scheck 200 vorhanden sind, verkörpert werden. Dasselbe würde für andere Finanzinstrumente gelten, einschließlich Aktienzertifikaten, Wertpapieren, Wertpapiercoupons, Inhaberoptionen, Geldanweisungen, kommerziellen Einzelhandelsunternehmens-Geschenkzertifikaten usw. Diese Arten von Magnetmedien können sich im Allgemeinen insofern als nicht aufzeichnende Magnetmedien vorgestellt werden, als ihr Hauptzweck ein anderer als für die magnetische Aufzeichnung von Informationen darauf ist. Mit anderen Worten, die Dezimalzahlen, die mit Magnettinte auf die unteren Kanten von Bankschecks aufgebracht werden, werden in einem Umriss aufgebracht, der selbst Informationen übermitteln soll, d. h. eine Dezimalzahl. Es ist nicht vorgesehen, dass andere Daten auf diesen Magnettintennummern aufgezeichnet werden. Statt dessen sollen die Magnettintennummern selbst gelesen werden, wenn der Scheck verarbeitet wird.

Es ist vorgesehen, dass die Erfindung nur durch den Schutzbereich der hier beigefügten Ansprüche begrenzt ist.


Anspruch[de]
Gegenstand, der auf demselben sein Kennzeichen für die spätere Überprüfung seiner Identität gespeichert hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ein nicht aufzeichnendes Magnetmedium hat, wobei das nicht aufzeichnende Magnetmedium ein Magnetmedium ist, das nicht für die Magnetaufzeichnung von Informationen auf demselben eingerichtet ist, wobei das Kennzeichen eine Darstellung eines remanenten Rauschens des nicht aufzeichnenden Magnetmediums umfasst. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Kennzeichen verschlüsselt ist. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, wobei das remanente Rauschen durch ein erstes Lesen des nicht aufzeichnenden Magnetmediums bestimmt wurde, wobei eine Geschwindigkeit des ersten Lesens in Verbindung mit dem Kennzeichen zu späterer Verwendung beim Ausgleichen von Unterschieden zwischen einer Geschwindigkeit eines nachfolgenden Lesens und der Geschwindigkeit des ersten Lesens gespeichert wird. Gegenstand nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das nicht aufzeichnende Magnetmedium wenigstens einen Abschnitt eines auf ein Finanzinstrument aufgebrachten Zeichens umfasst. Verfahren zum Kennzeichnen eines Gegenstandes zum späteren Bestimmen von dessen Identität, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand, wenigstens zum Teil, ein nicht aufzeichnendes Magnetmedium einschließt, wobei das nicht aufzeichnende Magnetmedium ein Magnetmedium ist, das nicht für die Magnetaufzeichnung von Informationen auf demselben eingerichtet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, ein remanentes Rauschen des nicht aufzeichnenden Magnetmediums zu bestimmen, wobei das remanente Rauschen das Kennzeichen umfasst, und das Kennzeichen für den späteren Vergleich mit der späteren Bestimmung des remanenten Rauschens aufzuzeichnen. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Aufzeichnungsschritt einschließt, das Kennzeichen auf dem Gegenstand aufzuzeichnen. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, das ferner den Schritt umfasst, das Kennzeichen vor dem Aufzeichnen zu verschlüsseln. Verfahren zum Authentifizieren eines Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand wenigstens zum Teil ein nicht aufzeichnendes Magnetmedium einschließt, wobei das nicht aufzeichnende Magnetmedium ein Magnetmedium ist, das nicht für die Magnetaufzeichnung von Informationen auf demselben eingerichtet ist, wobei der Gegenstand ein aufgezeichnetes Kennzeichen hat, wobei das Kennzeichen ein zuvor bestimmtes remanentes Rauschen des nicht aufzeichnenden Magnetmediums ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

– ein remanentes Rauschen unmittelbar von dem nicht aufzeichnenden Magnetmedium zu bestimmen und

– das bestimmte remanente Rauschen mit dem Kennzeichen zu korrelieren, wobei die Korrelation dadurch anzeigt, ob der Gegenstand authentisch ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Kennzeichen auf dem Gegenstand aufgezeichnet ist, wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst, das Kennzeichen unmittelbar von dem Gegenstand zu lesen. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das aufgezeichnete Kennzeichen verschlüsselt ist und der Korrelierungsschritt den Schritt einschließt, das Kennzeichen zu entschlüsseln. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei der Korrelierungsschritt den Schritt einschließt, Unterschiede zwischen einer Geschwindigkeit, mit der das remanente Rauschen zuvor bestimmt wurde, und der Geschwindigkeit, mit der das remanente Rauschen während des Bestimmungsschritts bestimmt wird, auszugleichen.






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