DE2734456A1

DE2734456A1 - Datenabtastsystem zum bestimmen der gueltigkeit eines aufzeichnungstraegers

Info

Publication number: DE2734456A1
Application number: DE19772734456
Authority: DE
Inventors: John Leroy Moschner
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1977-07-30
Publication date: 1978-02-09
Also published as: FR2360943B1; JPS6135589B2; US4094462A; JPS5317239A; FR2360943A1; CA1094689A; GB1536372A

Description

Ein Anwendungsgebiet eines Datenverarbeitungssystems zum Feststellen der Gültigkeit eines Aufzeichnungsträgers ist das Gebiet der automatischen Warenvertriebs- oder Banksysteme, wie beispielsweise der automatischen Geldausgabegeräte, die durch einen Kunden unter Steuerung eines Aufzeichnungsträgers in Form einer Kredit- oder Identifikationskarte betätigt werden können. Bei einem bekannten Bargeldausgabesystem trägt jede Karte magnetisch aufgezeichnete Informationen, die unter anderem die Kontonummer des Kunden enthalten. Bei einem solchen System führt der Kunde seine Identifikations- oder Kreditkarte in ein Geldausgabegerät ein, wo verschiedene Gültigkeitsprüfungen, wie beispielsweise eine Paritätsprüfung der magnetisch aufgezeichneten Informationen, durchgeführt werden und die Echtheit der Kontonummer festgestellt wird. Ein Nachteil dieses bekannten Systems besteht darin, daß es unter bestimmten Umständen einer nicht berechtigten Person möglich ist, die magnetisch aufgezeichneten Informationen, die unter anderem die Kontonummer eines Kunden enthalten, von einer gestohlenen gültigen Karte auf eine unbeschriebene Karte gleichen oder ähnlichen Aufbaus zu kopieren, wodurch es der nicht berechtigten Person möglich wird, das System unberechtigterweise zu bedienen und dadurch in betrügerischer Weise Zugang zu dem Konto der gestohlenen Karte zu erhalten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Datenabtastsystem der genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden können.

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Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kreditkarte oder eines anderen Identifikationsmittels, mit zwei Informationsspuren, welche sich in Wirkbeziehung mit entsprechenden Abtast- und/oder Aufzeichnungsmitteln befinden;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Systems zum Feststellen der Rechtmäßigkeit einer Kreditkarte oder eines anderen Identifikationsmittels; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungseinheit zum Erzeugen einer Sicherheitsnummer aus zwei von der Kreditkarte abgelesenen Größen.

In Fig. 1 ist ein Identifikationsmedium, wie beispielsweise eine Kreditkarte 10, dargestellt, auf welchem ein erster Streifen 12 und ein zweiter Streifen 14 angeordnet sind, die beide eine Information zu speichern vermögen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl und Anordnung der Streifen bzw. der einen Code tragenden Bereiche auf der Karte unterschiedlich sein kann und daß verschiedene Materialien und Codierungsmittel für die Streifen bzw. Bereiche verwendet werden können. Bei dem beschriebenen Ausfuhr ungsbeispiel ist der Streifen 12 ein Magnetstreifen, in welchem Informationen aufgezeichnet oder gelöscht und von dem Informationen abgelesen werden können. Dagegen sind in dem Streifen 14 Informationen permanent gespeichert, so daß eine Löschung derselben bzw. eine Neuaufzeichnung von In-

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formationen nicht möglich ist. Eine Möglichkeit zur Realisierung dieses permanente Informationen tragenden Streifens 14 ist die Verwendung eines Beugungsgittermusters.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, arbeitet mit dem Streifen 12 ein magnetischer Lese- Schreibkopf 16 zusammen, dessen Aufgabe es ist, auf dem Streifen 12 in codierter Form aufgezeichnete Informationen abzulesen, gegebenenfalls diese Informationen zu löschen und an deren Stelle andere Informationen aufzuzeichnen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Karte enthält die in dem Streifen 12 zu speichernde Information eine Kunden-Kontonummer und/oder andere kundenbezogene Daten und eine Sicherheitsnummer, die aus einer Kombination der kundenbezogenen Nummer mit einer anderen Größe abgeleitet wird, wie dies im folgenden noch beschrieben wird. In diesem Streifen können noch weitere Informationen enthalten sein, die jedoch für die vorliegenden Zwecke nicht von Bedeutung sind.

Wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, arbeitet mit dem Beugungsgitterstreifen 14 ein Lesekopf 18 zusammen. Zeichen, beispielsweise in Form von Dezimalziffern, können durch entsprechend orientierte reflektierende Beugungsgitter dargestellt sein. Eine Folge solcher Beugungsgitter wird nacheinander gelesen, indem jeweils die winkelmäßige Orientierung des gebeugten Lichtstrahls, vorzugsweise des gebeugten Lichtstrahls erster Ordnung, für aufeinanderfolgende Gitter dieser Folge festgestellt wird.

Die in dem Streifen 14 zu speichernde Information wird im folgenden als "Einzigartigkeitsnummer" bezeichnet.

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Diese Nummer wird bereits bei der Herstellung der Karte in dieser verkörpert. Die Einzigartigkeitsnummer ist für jede Karte verschieden und ist völlig unabhängig von den kundenbezogenen Daten, wie beispielsweise der Kunden-Kontonummer.

Die Köpfe 16 und 18 sind in der Lage, Informationen von den Streifen 12 und 14 abzulesen, wenn diese in unmittelbare Nähe zu den Köpfen gebracht werden und eine Relativbewegung zwischen den Streifen und den Köpfen erfolgt. Im Falle des Magnetstreifens 12 und des diesem zugeordneten Kopfes 16 erfolgt eine Aufzeichnung in ähnlicher Weise.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung dargestellt, welche die in den Streifen 12 und gespeicherten Informationen dazu verwendet, die Rechtmäßigkeit der Karte 10 zu bestimmen. Wie bereits im vorangehenden erwähnt, sind in dem Streifen 12 eine Kundennummer oder andere kundenbezogene Daten und eine Sicherheitsnummer und in dem Streifen 14 eine Einzigartigkeitsnummer gespeichert. Beim Lesen der Karte 10 mittels der Köpfe 16 und 18 werden die von dem Streifen 12 abgelesenen Informationen in ein Speicherregister 20 und die von dem Streifen 14 abgelesenen Informationen in ein Speicherregister 22 eingegeben. Das Speicherregister 20 ist in zwei Abschnitte 24 und 26 geteilt, so daß die von dem Streifen 12 abgelesene Kundennummer bzw. andere kundenbezogene Daten in dem Abschnitt 24 gespeichert sind, während die von dem Streifen 12 abgelesene Sicherheitsnummer in dem Abschnitt 26 gespeichert ist.

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Sowohl die Kundennummer bzw. die anderen in dem Abschnitt 24 des Registers 20 gespeicherten Daten als auch die in dem Register 22 gespeicherte Einzigartigkeitsnummer werden an eine Datenverarbeitungseinheit 28 angelegt, die in Fig. 2 als einziger Block dargestellt ist. Die Arbeitsweise einer Ausführungsform der Verarbeitungseinheit wird später noch im einzelnen beschrieben; an dieser Stelle sei nur gesagt, daß die Kundennummer oder anderen Daten und die Einzigartigkeitsnummer in der Verarbeitungseinheit 28 in Abhängigkeit von einer vorbestimmten mathematischen Funktion miteinander kombiniert werden, um eine Sicherheitsnummer zu erzeugen, die über einen Leiter 30 zu einem der beiden Eingänge einer Vergleichseinheit 32 übertragen wird. An einer zwischen der Verarbeitungseinheit 28 und der Vergleichseinheit 32 vorgesehenen Abzweigung 34 des Leiters 30 kann die von der Verarbeitungseinheit 28 zum Zwecke der Aufzeichnung auf eine neue Karte oder auch zu einem beliebigen anderen Zweck erzeugte Sicherheitsnummer abgegriffen werden. Der andere Eingang zu der Vergleichseinheit 32 ist über einen Leiter 36 direkt mit dem Abschnitt 26 des Speicherregisters 20 verbunden, welcher, wie bereits erwähnt, die von der Spur 12 der Karte 10 gelesene Sicherheitsnummer speichert.

Die Vergleichseinheit 32, die von bekannter Art und von bekanntem Aufbau sein kann, vergleicht die an den beiden Eingängen auftretenden Informationen und erzeugt an ihrem Ausgang 38 ein Signal, um anzuzeigen, ob die von der Karte 10 abgelesene Sicherheitsnummer mit der von der Verarbeitungseinheit 28 aus der ebenfalls von der Karte abgelesenen Kundennummer bzw. den anderen Daten und der Einzigart igke it snummer erzeugten Sicherheitsnummer identisch ist

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oder nicht. Das an dem Ausgang 38 erzeugte Signal kann dann in einer beliebigen gewünschten Weise zur Anzeige dafür verwendet werden, ob die erforderliche Identität zwischen den beiden Größen bzw. Nummern vorhanden ist oder nicht. Falls beispielsweise keine Identität gegeben ist, dann kann jede weitere Funktion des Gerätes, in dem die Karte verwendet wird, verhindert werden; eine andere Möglichkeit besteht darin, die eingegebene Karte in der Maschine festzuhalten oder es kann ein akustischer, visueller oder auch andersartiger Alarm ausgelöst werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die kundenbezogenen Daten, wie beispielsweise die Kunden-Kontonummer, als ein Eingangsparameter in die Algorithmus-Verarbeitungseinheit 28 eingegeben wird. Falls solche kundenbezogene Daten nicht eingegeben werden, bestünde für einen Betrüger die Möglichkeit, unerlaubten Zugang zu einem anderen als seinem eigenen Konto zu erhalten. Dies könnte beispielsweise in der Weise geschehen, daß die Kontonummer und gegebenenfalls andere erforderliche Daten von einer gestohlenen Karte auf die eigene rechtmäßige Karte mittels einer einfach zu bauenden magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung kopiert werden. Hierbei würde der Betrüger denjenigen Bereich der Spur 12, in dem die Sicherheitsnummer enthalten ist, nicht ändern. Er hätte dann ein Duplikat der gestohlenen Karte, mit der Ausnahme, daß die Einzigartigkeitsnummer und die Sicherheitsnummer unverändert bleiben. Falls die durch den Prüfalgorithmus erzeugte Sicherheitsnummer lediglich aus der Einzigartigkeitsnummer erzeugt würde, dann würde die betrügerische Karte die Sicherheitsprüfung unerkannt durchlaufen. Wie dies später

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im einzelnen noch beschrieben wird, verwendet die Verarbeitungseinheit 28 einen Algorithmus, welcher kundenbezogene Daten, wie beispielsweise eine Kontonummer, als einen Eingangsparatneter verwendet. Selbstverständlich können statt oder außer der Kontonummer auch andere kundenbezogene Daten verwendet werden.

Ein geeigneter Algorithmus zum Verknüpfen einer Kontonummer oder anderer kundenbezogener Daten mit einer Einzigartigkeitsnummer ist in dem in Fig. 3 schematisch dargestellten System 48 realisiert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß verschiedene Arten mathematischer Operationen oder Kombinationen solcher Operationen verwendet werden können, um eine aus einer Kombination der Kundendaten, wie beispielsweise einer Kontonummer, und einer Einzigartigkeitsnummer abgeleitete Sicherheitsnummer zu erzeugen. Das in Fig. 3 dargestellte System 48 ist somit nur eine von vielen Möglichkeiten, für die Realisierung der in Fig. 2 dargestellten Verarbeitungseinheit 28. Dieses System kann außerdem auf verschiedene Weise verwirklicht werden, beispielsweise durch Verwendung diskreter Einheiten für die verschiedenen Funktionsblöcke oder durch Verwendung geeigneter programmgesteuerter Verarbeitungseinheiten.

Das in Fig. 3 dargestellte System 48 enthält zwei Codewandler 50 und 52 zur Umwandlung der auf der Karte 10 gespeicherten codierten Informationen in digitale Informationen. Dieses Verfahren kann auch als Dezimal-Zuordnung bezeichnet werden, da die in einer beliebigen codierten Form auf der Karte gespeicherten Informationen

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jeweils eine bestimmte Dezimalzahl repräsentieren, welche anschließend in dem in Fig. 3 dargestellten System ablaufenden Verfahren zur Erzeugung einer Sicherheitsnummer verwendet wird. Der Codewandler 50 dient dazu, die in dem Streifen 10 magnetisch aufgezeichneten Informationen, in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Kunden-Kontonummer-Information, in bekannter Weise in eine Nummer umzuwandeln, während der Codewandler 52 dazu dient, die aus dem Beugungsgitterstreifen 14 abgetastete Information, in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Einzigartigkeitsinformation, umzuwandeln.

Der Ausgang des Codewandlers 50 ist mit dem Eingang einer "Kontraktionsschaltung" 54 verbunden, welche die Länge der von dem Streifen 12 abgelesenen Kontonummer auf eine Länge von "K" Ziffern vermindert, welche mit der Ziffernzahl "K" der von dem Streifen 14 abgelesenen Einzigart igkeitsnummer übereinstimmt. Normalerweise enthält die Kontonummer eine höhere Ziffern- oder Stellenzahl als die Einzigartigkeitsnummer; ist jedoch das Umgekehrte der Fall, dann kann selbstverständlich anstelle der Kontonummer auch die Einzigartigkeitsnummer kontrahiert, d.h. stellenzahlmäßig verringert werden. Die Kontraktionsschaltung 54 enthält im wesentlichen einen Addierer, der die erforderlichen mathematischen Operationen für die Kontraktion durchführt, wie dies im folgenden noch näher beschrieben wird.

Der Ausgang der Kontraktionsschaltung 54 ist mit einem Eingang einer arithmetischen Verarbeitungseinheit 56 verbunden, dessen anderer Eingang mit einer Klemme 60 verbunden ist, an welchen eine bestimmte ausgewählte Konstante angelegt wird, mit welcher die durch die Schaltung 54

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kontrahierte Kontonummer kombiniert wird, und zwar durch eine im folgenden definierte Multiplikationsoperation. In ähnlicher Weise ist der Ausgang des Codewandlers 52 mit dem Eingang einer zweiten arithmetischen Verarbeitungseinheit 58 verbunden, deren anderer Eingang mit einer Klemme 62 in Verbindung steht, an die eine ausgewählte Konstante angelegt wird, mit der die vom Codewandler 52 kommende Einzigartigkeitsnummer in einer noch zu beschreibenden Multiplikationsoperation kombiniert wird.

Die Ausgänge der arithmetischen Verarbeitungseinheiten 57 und 58 werden an Permutations- oder Mischstufen 64 bzw. 66 angelegt. In jeder dieser Mischstufen werden kreuzweise Verbindungen vorgenommen, in der Weise, daß der Stellenwert der verschiedenen Ziffern der Kontonummer und der Einzigartigkeitsnummer in an sich bekannter Weise gemischt oder permutiert werden.

Die einzelnen Ziffernausgänge der Mischstufen 64 und 66 werden dann den Eingängen einer arithmetischen logischen Verarbeitungseinheit 68 zugeführt, in welcher verschiedene arithmetische oder logische Operationen, die allgemein als mathematische Operationen bezeichnet werden, für jede der Ziffernausgänge der Mischstufen 64 und 66 gemäß einem vorbestimmten Schema durchgeführt werden können, um weitere Manipulationen, Kombinationen oder Änderungen der von der Kontonummer und der Einzigartigkeitsnummer abgeleiteten Ziffern durchzuführen. Einige der Komponenten innerhalb der arithmetischen Verarbeitungseinheit 68, welche die gewünschten Funktionen durchführen, sind in Fig. 3 dargestellt und mit den Bezugszeichen 70, 72 und 74 versehen, wobei diesen Komponenten jeweils Ziffernausgänge so-

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wohl der Mischstufe 64 als auch der Mischstufe 66 zugeführt sind. Die Komponenten 70, 72 und 74 sind lediglich beispielhaft gewählt und stellen keinesfalls alle Funktionen dar, die in der arithmetischen Verarbeitungseinheit 68 durchgeführt werden können. Die Komponenten 70, 72 und 74 können, falls erwünscht, jeweils durch einen entsprechenden integrierten Schaltkreis gebildet werden.

Die Ausgänge der verschiedenen Komponenten der arithmetischen Verarbeitungseinheit 68 werden dann einer Kompressionsschaltung 76 zugeführt, in welcher ein Torschaltungsnetzwerk enthalten ist, das beispielsweise eine Vielzahl von AUSSCHLIESSLICH-ODER-Gliedern enthält, deren Funktion es ist, die Anzahl der von der arithmetischen Verarbeitungseinheit 68 angelegten Ziffernstellen auf eine Zahl zu vermindern, die eine bequeme Aufzeichnung auf den Streifen 12 als Sicherheitsnummer ermöglicht, welche am Ausgang 78 der Kompressionsschaltung 76 auftritt.

Der in dem in Fig. 3 dargestellten System verkörperte Algorithmus wird nun im folgenden anhand einer Folge von Schritten beschrieben, welche in allgemeiner Form den verschiedenen in Fig. 3 dargestellten Blöcken entsprechen. Dieser Algorithmus wurde so ausgewählt, daß die Kontonummer A und die Einzigartigkeitsnummer U sich in der Sicherheitsnummer S widerspiegeln. Typischerweise kann die Kontonummer A 8 bis 19 Ziffern, die Einzigartigkeitsnummer U 8 bis 12 Ziffern und die Sicherheitsnummer S 5 bis 8 Ziffern aufweisen. Aus diesem Grunde gibt es

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zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten von A und U, die in jedem möglichen Wert von S abgebildet werden können.

Dieser Algorithmus wurde insbesondere für Kreditkarten mit dem Einzigartigkeitsmerkmal entwickelt und ist deshalb besonders für diese Anwendung geeignet. Es sind jedoch auch andere Anwendungen für den Basis-Algorithmus möglich, wie beispielsweise für die Fehlerprüfung bei der Datenübertragung oder für die Prüfung von Kenn- oder Losungswörtern beim Zugang zu Einrichtungen mit hoher Sicherheitsstufe. Aus diesem Grunde werden bei der folgenden Beschreibung des Algorithmus allgemeine mathematische Ausdrücke verwendet.

Es gibt Umstände, die es erfordern, Elemente von zwei primären Gruppen A und U in Gliedern einer sekundären Gruppe £5 auszudrücken. Die Gruppe der möglichen Kombinationen von Elementen von A mit Elementen von U übersteigen im allgemeinen weit die Anzahl der Elemente in S, so daß mehrere mögliche Kombinationen von A und U in jeden Wert von S abgebildet werden können. Es wird ein Algorithmus benötigt, um das Abbildungsverfahren zu definieren. Dieser muß ausreichend komplex sein, so daß er aus einer kleinen oder mittleren Anzahl von Mustern codierter Karten nicht in betrügerischer Weise rekonstruiert werden kann.

Das Abbildungsverfahren erfolgt in sechs Schritten, die im folgenden anhand der verschiedenen in Fig. 3 dargestellten Blöcke veranschaulicht werden.

Schritt 1 - Dezimal-Zuordnung (Blöcke 50 und 52)

Ordne jedem Element der Menge A eine einmalige Dezimalzahl mit einer Länge von L Ziffern zu. Wähle L so,

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daß 10 größer als die Zahl der Elemente der Menge A ist. Ordne in ähnlicher Weise jedem Element der Menge U eine einmalige K-stellige Zahl zu, so daß 10 größer als die Zahl der Elemente der Menge U ist.

Im einfachsten Falle, in welchem die Elemente von A und U ganze Dezimalzahlen sind, ist dieser Schritt nicht erforderlich. In anderen Fällen ist eine Binär-Dezimal-Umwandlung erforderlich. In dem allgemeinen Fall (in welchem beispielsweise A oder U aus alphanumerischen Daten besteht) kann eine beliebig geeignete Umwandlung bzw. Darstellung der Elemente der primären Menge in ganze Dezimalzahlen gewählt werden. Das Ergebnis dieses Dezimalzuordnungsverfahrens ist eine L-stellige Dezimalzahl A und eine K-stellige Dezimalzahl U.

Schritt 2 - Kontraktion (Block 54) Falls K^L, dann ist es erforderlich, die Länge der längeren Zahl zu verringern, um sie der kleineren Zahl bzw. Nummer anzupassen. Zum Zwecke der Veranschaulichung sei angenommen, daß beispielsweise L> K ist. In diesem Falle ist aus A (der L-stelligen Zahl) eine K-stellige Zahl A' zu bilden.

Wenn A = a_L ... a_R+1 a_R ... a₂ Λ_χ dann ist A' = a' a'_K_* ··♦ ^a*2 ^al worin

^a'l <^{mod 10}> - ^ai + ³K-I ^{+ a}2K+l ⁺ ·*· a'₂ (mod 10) = B₂ + a_K+2 + a_2K+2 + ...

a'_K (mod 10) = a_R + a_2R -mit a. = 0 für i> L

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Falls K> L, dann erfolgt das Kontraktionsverfahren in ähnlicher Weise im Hinblick auf die Zahl U statt auf die Zahl A.

Schritt 3 - Multiplikation (Blöcke 56 und 58) In Schritt 3 werden die Ziffern von A' und U mit einer Gruppe ausgewählter Konstanten multipliziert, um den Versuch, den Algorithmus zu entschlüsseln, zu erschweren. Das Ergebnis ist eine Abbildung von A' in X und von U in Y. Die Multiplikation kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:

X = K Niedrigste Ziffernstellen von

Λ-1

a'. . 10

Y=K niedrigste Ziffernstellen von

Α-λ

d_± . U₁ . 10

worin a' = die Ziffern von A^f u, = die Ziffern von U

c., d. = zufällig gewählte Ziffern aus der Menge (1, 3, 7, 9)

Die Auswahl der Konstanten c und d kann willkürlich erfolgen, jedoch ist es zweckmäßig, die Auswahl auf die Menge (1, 3, 7, 9) zu beschränken, da bei Verwendung anderer ganzer Zahlen die Möglichkeit besteht, daß zwei verschiedene Werte von A (oder U) zu dem gleichen Wert für X (oder Y) führen, was jedoch unerwünscht ist.

Alternativ kann Schritt 3 auch durch die folgenden Gleichungen realisiert werden:

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X₁ (mod 10) - C₁ a_± ^f i = 1,2,...K y_± (aod 10) - Ci₁ U₁ i = 1,2,...K

Hierdurch wird die Sicherheit des Algorithmus geringfügig vermindert, jedoch sind diese Rechenvorgänge wesentlich einfacher auszuführen bzw. zu realisieren.

Schritt 4 - Permutation (Blöcke 64 und 66)

Um den Algorithmus weiter gegen eine Entschlüsselung zu schützen, werden die Ziffernstellen von X und Y in willkürlicher Weise vertauscht. Hierdurch ergeben sich neue Werte X* und Y', wobei jedoch die gleichen Ziffern wie bei X und Y vorhanden sind, lediglich in anderer Reihenfolge bzw. in anderen Stellenwerten.

Schritt 5 - Kombination (Block 68)

In Schritt 5 werden die Ziffern von X¹ und Y* arithmetisch und/oder logisch kombiniert. Das Verfahren besteht darin, eine Gruppe von K-Funktionen θ., bis 9„ aus der folgenden Liste auszuwählen (mit Ersatz), wobei diese Liste lediglich als Beispiel aufzufassen ist, da, erwunschtenfalls, auch andere Funktionen möglich sind:

+ Addition

- Subtraktion

9 EXKLUSIV-ODER

<ϊ EXKLUSIV-ODER, Ergebnis komplementiert

V logisches ODER

V logisches ODER, Ergebnis komplementiert ζ logisches UND

ζ logisches UND, Ergebnis komplementiert Korrespondierende Ziffern von X' und Y' werden dann als Eingänge für diese Funktionen verwendet, um K Ziffern Z₁ bis Zg zu erzeugen, worin

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wird beispielsweise als θο V gewählt, dann ist ^z3 - ^x>3 v y^f3

Die oben beschriebenen logischen Operationen werden jeweils für die einzelnen Bits der in binär-dezimalcodierter Form dargestellten numerischen Ziffern durchgeführt. Arithmetische Operationen, die eine negative Zahl ergeben, werden als Zweier-Komplement verkürzt auf die vier stellenwertmäßig niedrigsten Bits dargestellt. Das Ergebnis von Schritt 5 sind K Ziffern z- bis ζ. , welche sorgfältig verschlüsselte Kombinationen darstellen, die von der Kontonummer A und der Einzigartigkeitsnummer U abgeleitet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß es möglich ist, daß einige der erhaltenen Ziffern z. keine gültigen binärcodierten Dezimalzahlen mehr sind. Dies kann in einem Teil des Schrittes 6 korrigiert werden. Schritt 6 - Kompression (Block 76) Der letzte Schritt besteht in der Verminderung der K Ziffern z- bis z. auf eine Zahl S, welche auf den Magnetstreifen aufgezeichnet werden kann, worin S = ^sj^sj_i ···· ^S2^S1* ^Dies kann erreicht werden durch eine EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung bestimmter Ziffern z_± und Änderung des Bits mit dem höchsten Stellenwert auf 0 immer dann, wenn ein ungültiges binär codiertes Dezimalzeichen erzeugt wurde. Wenn S eine Länge von J Ziffern haben soll, dann wird das Verfahren gemäß der folgenden Gleichungen durchgeführt:

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⁵1 ^{= Z}l · ^ZJ₊1 ^{Q Z}2J₊1

⁵2 ^{= Z}2 * ^zJ+2 ^{β Z}2J+2

⁸J ~ ^ZJ ^{φ Z}2J ^{Q Z}3J · ··· worin ζ. = 0 für i > K ist.

Falls eine der Ziffern s. eine nichtgültige binär codierte Dezimalzahl ist, dann wird das stellenwertmäßig höchste Bit in O geändert.

Die oben beschriebenen sechs Schritte bilden das Verfahren zum Ableiten des J-stelligen Wertes von S aus der L-stelligen Zahl A und der K-stelligen Zahl U. Das Verfahren wurde zum Zwecke der Erläuterung in sechs Schritte aufgeteilt. Bei der praktischen Ausführung können benachbarte Schritte zur Vereinfachung der Ausführung auch zusammengefaßt werden.

Beispiel

Zu Veranschaulichungszwecken sei angenommen daß A - 6 4 8 1 8 (L=5) U= 9 6 2 (K=3)

und daß S eine zweistellige Zahl sein soll. (Bei den praktischen Anwendungsfällen sind die Nummern in der Regel wesentlich länger). Es sei ferner angenommen, daß die folgenden den Benutzer festlegenden Parameter zur Realisierung des Algorithmus gewählt wurden:

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Co C₉ C₁ : 7 3 9 ^d3 ^d2 ^dl ^{: 3 9 7}

X' Permutationsfolge : 1-» 3 2*1 3-»2 Y' Permutationsfolge : 1-» 1 2-» 3 3*2 O O O . ι V ir

^H3 ^W2 ^Wl · +, v, x, Aus diesen Daten wird nun im folgenden S abgeleitet.

Schritt 1 - Dezimalzuordnung

Schritt 1 ist nicht erforderlich, da A, U und S ganze Dezimalzahlen sind.

Schritt 2 - Kontraktion

Da L>K ist, muß die 5-stellige Kontonummer A in der oben beschriebenen Weise auf drei Stellen verkürzt werden. Unter Zugrundelegung der oben wiedergegebenen Gleichungen gilt:

A = a₅ a₄ a₃ a₂ aj = 6 4 8 A' = a'₃ a'₂ a'j

worin a'j (mod 10) =a₁ + a₄ =8+4=2 (mod 10) a'₂ (mod 10) =a₂ + a₅ =1+6=7 (mod 10)

^a'₃ ^{= a}3 - ⁸
Somit ist A¹ = 872

Schritt 3 - Multiplikation

X = 3 stellenwertmäßig niedrigste Ziffern von

9 . 2 . 10° + 3 . 7 . 10¹ + 7 . 8 . 10² = 5828

- 828

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Y = 3 stellenwertmäßig niedrigste Ziffern von _± . U₁ . 1O¹"¹

i=:

= 7 . 2 . 10° + 9 . 6 . 1O¹ + 3 . 9 . 1O² = 3254 Y = 254

Schritt 4 - Permutation

Unter Zugrundelegung der obengenannten Permutationsfolge für X' und Y' wird X' 882 (aus 828) und Y' wird 524 (aus 254).

Schritt 5 - Kombination

Z₃ = χ·	3 ^Θ3	y«3 - 8 + 5 =	y'₂ = 8 ν 2	13	(binär)
		=	= LOOO V	LLOL
Z₂ = χ'	2 ^Θ2	= LOLO		(binär)
		^y 1 = 2χ 4 =	OOLO
		= ΟΟΟΟ
Z₁ = χ'	1 ⁶I	= LLLL		χ OLOO
		Kompression	OOLO

Schritt	6 -

Der letzte Schritt besteht darin, die drei Ziffern z. auf einen zweistelligen Wert für S zu reduzieren.

= OOLO

= 2 (dezimal)

5₂ = Z₂ = LOLO. Da dies eine ungültige binärcodierte Dezimalzahl (10) ist, wird sie durch Ändern des stellenwertmäßig höchsten Bits in O in eine gültige binärcodierte Dezimalzahl umgewandelt, d.h., man erhält OOLO.

= 2 (dezimal)
S - 22

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Damit ist die als Beispiel gewählte Ableitung einer zweistelligen Zahl für S aus einer fünfstelligen Kontonummer A und einer dreistelligen Einzigartigkeitsnummer U beendet.

Die Sicherheit ist ein kritisches Problem bei jedem Verschlüsselungsverfahren. Die der Modulo-10-Arithmetik und den logischen Operationen innewohnenden Nichtlinearitäten machen es in hohem Maße unwahrscheinlich, daß durch einen vereinfachten Algorithmus äquivalente Ergebnisse erhalten werden können. Selbst wenn ein Betrüger von dem verwendeten Grundverfahren Kenntnis erlangen sollte, dann benötigt er immer noch die Werte für die zufällig gewählten Parameter c., d. und Θ. sowie die in Schritt 4 verwendete Permutationsfolge, Die Anzahl der möglichen Muster kann aus der in Tabelle wiedergegebenen Daten errechnet werden.

Tabelle 1
Parameter Anzahl der Muster

^ci	diese Faktoren	, dann	4^K	2
d.	4^2K (K!)²	8^K	4^K
		(K!)	sich
		8^K
Permutationen		ergeben
^θχ
ert man

Möglichkeiten für die Auswahl der Parameter. Für K=15 ergeben sich somit beispielsweise etwa 10 verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für den Algorithmus. Damit ist praktisch jeder Versuch der Entzifferung zum Scheitern verurteilt.

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Wie bereits weiter oben erwähnt, wird das beschriebene Verfahren sowohl dazu verwendet, den Wert für S bei der anfänglichen Codierung der Karte zu erzeugen als auch den auf dem Leiter 30 auftretenden Prüfwert bei jeder Kartenverwendung zu bilden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Wert S von der Karte abgelesen und Ziffer für Ziffer mit dem durch den beschriebenen Algorithmus erzeugten Wert S' verglichen. Stimmen die Werte überein, dann kann das Bankgeschäft weitergeführt werden. Bei Nichtübereinstimmung wird eine Fortführung des Bankgeschäftes verhindert und, falls dies von dem betreffenden Geldinstitut gewünscht ist, kann die möglicherweise gefälschte Karte abgefangen werden.

Der Algorithmus wurde in erster Linie im Hinblick auf eine Anwendung in einem Kreditkartensystem beschrieben. Es sind jedoch selbstverständlich auch andere Anwendungsmöglichkeiten gegeben, und zwar immer dann, wenn zwei bestimmte Gruppen oder Mengen A und U durch Elemente einer kleineren Menge S darzustellen sind.

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Claims

NCR CORPORATION Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung P

Unser Az.: Case 2393/GER

DATENABTASTSYSTEM zum bestimmen der Gültigkeit

EINES AUFZEICHNUNGSTRÄGERS

Patentansprüche:

l) Datenabtastsystem zum Bestimmen der Gültigkeit eines Aufzeichnungsträgers, gekennzeichnet durch einen erste, zweite und dritte Daten tragenden Aufzeichnungsträger, wobei die genannten dritten Daten aus den ersten und zweiten Daten unter Verwendung einer vorbestimmten mathematischen Operation gebildet sind, durch Abtastmittel (16, 18), zum Abtasten der aufgezeichneten ersten, zweiten und dritten Daten; durch eine Datenverarbeitungseinheit (28), die mit den genannten Abtastmitteln gekoppelt ist und die genannte mathematische Operation unter Verwendung der abgetasteten ersten und zweiten Daten zur Bildung vierter Daten auszuführen vermag; und durch eine Vergleichseinheit (32), die mit den genannten Abtastmitteln (16, 18) und mit der Verarbeitungseinheit (28) gekoppelt ist und die genannten vierten Daten mit den abgetasteten dritten Daten vergleicht und ein die Gültigkeit des Aufzeichnungsträgers anzeigendes Ausgangssignal erzeugt.

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2. Datenabtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastmittel einen ersten Abtaster (14) zum Abtasten der ersten und dritten Daten und einen zweiten Abtaster (18) zum Abtasten der zweiten Daten enthalten.

3. Datenabtastsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und dritten Daten in magnetischer und die zweiten in nichtmagnetischer Form aufgezeichnet sind.

4. Datenabtastsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Daten in Form von Beugungsgittern aufgezeichnet sind.

5. Datenabtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch erste (24), zweite (22) und dritte (26) Datenspeicher zur Speicherung der abgetasteten ersten, zweiten und dritten Daten, wobei die Vergleichseinheit (32) mit dem genannten dritten Datenspeicher (26) gekoppelt ist.

6. Datenabtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Daten durch entsprechende erste und zweite mehrziffrige Glieder gebildet werden und daß die Datenverarbeitungseinheit (Fig. 3) mehrere aufeinanderfolgende mathematische Operationsschritte wie Multiplikation, Addition und Permutation für die Ziffern des genannten ersten mehrziffrigen Gliedes und für die Ziffern des genannten zweiten

26. Juli 1977

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mehrziffrigen Gliedes durchzuführen vermag, um dritte und vierte mehrziffrige Glieder gleicher Länge zu erzeugen, und daß die Datenverarbeitungseinheit ferner die genannten dritten und vierten mehrziffrigen Glieder durch logische Operationen ziffernweise miteinander kombiniert, wodurch eine fünfte mehrziffrige Zahl ererhalten wird, die in einem bestimmten mathematischen Bezug zu den genannten vierten Daten steht.

7. Datenabtastsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit (Fig. 3) so ausgebildet ist, daß sie logische Operationen mit den Ziffern der genannten fünften mehrziffrigen Zahl durchführt, um eine sechste mehrziffrige Zahl zu erhalten, die eine geringere Ziffernzahl besitzt als die fünfte mehrziffrige Zahl und die genannten vierten Daten bildet.

8. Datenabtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger die Form einer Kreditkarte besitzt und die genannten ersten Daten eine den Kartenbenutzer identifizierende Information ist.

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