BR102019006593A2

BR102019006593A2 - PHYSICAL NON-CLONABLE FUNCTIONS ON BANK CARDS OR SECURITY IDENTIFICATION CARDS

Info

Publication number: BR102019006593A2
Application number: BR102019006593-1A
Authority: BR
Inventors: Roger Steven Cannon; William Corbett; Gary A. Denton; Carl E. Sullivan; James Paul Drummond; Kelly Ann Killeen
Original assignee: Lexmark International, Inc.
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-13

Abstract

“funções não clonáveis físicas em cartões de banco ou cartões de identificação para a segurança” na invenção descrita, as características do campo magnético de partículas magnetizadas colocadas aleatoriamente são exploradas pelo uso das flutuações do campo magnético produzidas pelas partículas medida por um sensor. as partículas magnetizadas geram um campo magnético complexo próximo à superfície de um chip de circuito integrado em um cartão de banco ou cartão de identificação que pode ser usado como uma impressão digital. o posicionamento e orientação das partículas magnetizadas é um processo descontrolado e, portanto, a interação entre o sensor e as partículas é complexa. a aleatoriedade da magnitude e direção do campo magnético próximo da superfície do material que contém as partículas magnéticas pode ser usada para obter um identificador único para um item tal como um chip de circuito integrado em um cartão de banco ou cartão de identificação que transporta o puf.“Physical non-clonable functions on bank cards or security identification cards” in the described invention, the magnetic field characteristics of randomly placed magnetized particles are exploited by the use of the magnetic field fluctuations produced by the particles measured by a sensor. the magnetized particles generate a complex magnetic field near the surface of an integrated circuit chip on a bank card or ID card that can be used as a fingerprint. the positioning and orientation of the magnetized particles is an uncontrolled process and, therefore, the interaction between the sensor and the particles is complex. the randomness of the magnitude and direction of the magnetic field near the surface of the material containing the magnetic particles can be used to obtain a unique identifier for an item such as an integrated circuit chip on a bank card or ID card that carries the poof .

Description

PHYSICAL NON-CLONABLE FUNCTIONS ON BANK CARDS OR SECURITY IDENTIFICATION CARDS

REFERENCES TO RELATED ORDERS

[001] Este pedido reivindica a prioridade e benefício como uma continuação do pedido de patente U.S. n°15/808.573, intitulado “Physical Unclonable Functions in Integrated Circuit Chip Packaging for Security”, depositado em 9 de novembro de 2017.[001] This application claims priority and benefit as a continuation of U.S. patent application No. 15 / 808,573, entitled “Physical Unclonable Functions in Integrated Circuit Chip Packaging for Security”, filed on November 9, 2017.

BACKGROUND 1. FIELD OF THE INVENTION

[002] A presente divulgação se refere, em geral, a sistemas contra falsificação e, mais particularmente, a funções não clonáveis físicas.[002] The present disclosure refers, in general, to counterfeiting systems and, more particularly, to non-clonable physical functions.

2. DESCRIPTION OF RELATED TECHNIQUE

[003] Os chips de circuitos integrados falsificados (“ICCs”) são uma grande preocupação no setor de fornecimento de componentes eletrônicos devido a problemas de confiabilidade e segurança. Tais ICCs falsificados estão afetando muitos setores industriais, incluindo computadores, impressão, telecomunicações, eletrônicos automotivos, médicos, bancos, energia/rede elétrica, aeroespacial e sistemas militares. As consequências podem ser dramáticas quando sistemas críticos começam a falhar ou a agir de maneira mal-intencionada devido ao uso de componentes falsificados ou de baixa qualidade, causando falhas menores, maiores ou de missão, incluindo problemas de saúde ou segurança.[003] Counterfeit integrated circuit chips (“ICCs”) are a major concern in the electronic component supply sector due to reliability and security issues. Such counterfeit ICCs are affecting many industrial sectors, including computers, printing, telecommunications, automotive electronics, doctors, banks, power / power, aerospace and military systems. The consequences can be dramatic when critical systems begin to fail or act maliciously due to the use of counterfeit or low-quality components, causing minor, major or mission failures, including health or safety problems.

[004] A Lei de Autorização de Defesa Nacional (NDAA) de 2012, por exemplo, está focada em empreiteiros de defesa que não examinam seus equipamentos para peças falsificadas pode haver responsabilidade civil e criminal por contratados que não eliminem peças eletrônicas falsificadas em equipamentos militares, de acordo com o artigo da Forbes, “Forbes article, “NDAA May Put Defense Contractors In Prison For Counterfeit Parts,’’ 14 de fevereiro de 2012.[004] The National Defense Authorization Act (NDAA) of 2012, for example, is focused on defense contractors who do not examine their equipment for counterfeit parts. There may be civil and criminal liability for contractors who do not eliminate counterfeit electronic parts in military equipment. , according to the Forbes article, “Forbes article,“ NDAA May Put Defense Contractors In Prison For Counterfeit Parts, '' February 14, 2012.

[005] As ferramentas e tecnologias usadas pelos contra feitores tornaram-se extremamente sofisticadas e bem financiadas. Por sua vez, isso também exige métodos mais sofisticados para detectar peças eletrônicas falsificadas que entram no mercado. A segurança intrínseca de hardware é um mecanismo que pode fornecer segurança com base nas propriedades inerentes de um dispositivo eletrônico. Uma função não clonável física ("PUF") pertence ao domínio da segurança intrínseca do hardware.[005] The tools and technologies used by counterfeiters have become extremely sophisticated and well financed. This, in turn, also requires more sophisticated methods to detect counterfeit electronic parts entering the market. Hardware intrinsic security is a mechanism that can provide security based on the inherent properties of an electronic device. A non-clonable physical function ("PUF") belongs to the domain of hardware intrinsic security.

[006] Na indústria de impressoras, suprimentos de impressora falsificados, incluindo ICCs, são um problema para os consumidores. Os suprimentos falsificados podem ter um desempenho ruim e podem danificar as impressoras. Os fabricantes de impressoras usam sistemas de autenticação para deter os falsificadores. Os PUFs são um tipo de sistema de autenticação que implementa uma função física unidirecional. Idealmente, um PUF não pode ser replicado de forma idêntica e, portanto, é difícil falsificá-lo. A incorporação de um PUF na embalagem do dispositivo eletrônico, incluindo ICCs, detém os falsificadores.[006] In the printer industry, counterfeit printer supplies, including ICCs, are a problem for consumers. Counterfeit supplies can perform poorly and can damage your printers. Printer manufacturers use authentication systems to deter counterfeiters. PUFs are a type of authentication system that implements a unidirectional physical function. Ideally, a PUF cannot be replicated in the same way and therefore is difficult to counterfeit. The incorporation of a PUF in the packaging of the electronic device, including ICCs, stops counterfeiters.

SUMMARY

[007] Na invenção descrita, as características do campo magnético de partículas magnetizadas colocadas aleatoriamente são exploradas pelo uso das flutuações do campo magnético produzidas pelas partículas medidas por um sensor, tal como um sensor de efeito Hall, ou um conjunto de tais sensores. A invenção consiste em um ICC encapsulado ou supermoldado por um substrato que contém partículas magnéticas. As partículas magnetizadas geram um campo magnético complexo próximo à superfície de ICC que pode ser usado como uma “impressão digital”. O posicionamento e orientação das partículas magnetizadas é um processo descontrolado e, portanto, a interação entre o sensor e as partículas é complexa. Assim, é difícil duplicar o dispositivo de tal forma que o mesmo padrão magnético e padrão de localização física de partículas surjam. A aleatoriedade da magnitude e direção do campo magnético próximo da superfície do material que contém as partículas magnéticas pode ser usada para obter um identificador único para um item tal como um chip de circuito integrado que transporta o PUF. Além disso, a colocação do dispositivo na camada superior de um chip de circuito integrado protege os circuitos subjacentes de serem inspecionados por um atacante, por exemplo, para engenharia reversa. Quando um falsificador tenta remover todo ou porção do revestimento, a distribuição do campo magnético deve mudar, destruindo, assim, o identificador único original.[007] In the described invention, the magnetic field characteristics of magnetized particles placed at random are exploited by using the fluctuations in the magnetic field produced by the particles measured by a sensor, such as a Hall effect sensor, or a set of such sensors. The invention consists of an ICC encapsulated or supermolded by a substrate containing magnetic particles. The magnetized particles generate a complex magnetic field close to the ICC surface that can be used as a "fingerprint". The positioning and orientation of the magnetized particles is an uncontrolled process and, therefore, the interaction between the sensor and the particles is complex. Thus, it is difficult to duplicate the device in such a way that the same magnetic pattern and pattern of physical location of particles arise. The randomness of the magnitude and direction of the magnetic field near the surface of the material containing the magnetic particles can be used to obtain a unique identifier for an item such as an integrated circuit chip that carries the PUF. In addition, placing the device on the top layer of an integrated circuit chip protects the underlying circuits from being inspected by an attacker, for example, for reverse engineering. When a counterfeiter attempts to remove all or part of the coating, the distribution of the magnetic field must change, thereby destroying the original unique identifier.

[008] A invenção, em uma das modalidades da mesma, é dirigida a um chip de circuito integrado coberto ou encapsulado por um PUF compreendendo partículas magnéticas colocadas aleatoriamente.[008] The invention, in one of its modalities, is directed to an integrated circuit chip covered or encapsulated by a PUF comprising magnetic particles placed at random.

[009] A invenção, em outra modalidade da mesma, é dirigida a um chip de circuito integrado usado em uma impressora ou componente de fornecimento de impressora, tal como um cartucho de toner, que é coberto ou encapsulado por um PUF compreendendo partículas magnéticas colocadas aleatoriamente.[009] The invention, in another embodiment, is directed to an integrated circuit chip used in a printer or printer supply component, such as a toner cartridge, which is covered or encapsulated by a PUF comprising magnetic particles placed randomly.

[010] A invenção, em ainda em outra modalidade da mesma, é dirigida para um chip de transação EMV (Europay, Mastercard, Visa) ou microchip embutido em um cartão de banco coberto por um PUF compreendendo partículas magnéticas colocadas aleatoriamente.[010] The invention, in yet another modality of the same, is directed to an EMV transaction chip (Europay, Mastercard, Visa) or microchip embedded in a bank card covered by a PUF comprising magnetic particles placed at random.

[011] A invenção, em ainda outra modalidade da mesma, é dirigida a um aparelho tendo um chip de transação EMV montado em substrato que forma o corpo de um cartão de banco, onde uma pluralidade de partículas magnetizadas é dispersas no substrato para formar um PUF.[011] The invention, in yet another embodiment, is directed to a device having an EMV transaction chip mounted on a substrate that forms the body of a bank card, where a plurality of magnetized particles are dispersed on the substrate to form a PUF.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[012] Os desenhos anexos incorporados e que fazem parte do relatório ilustram vários aspectos da presente divulgação e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da presente divulgação.[012] The attached drawings incorporated in the report illustrate various aspects of this disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of this disclosure.

[013] A Figura 1 é uma vista de um chip integrado.[013] Figure 1 is a view of an integrated chip.

[014] A Figura 2 é uma vista de um chip integrado com partículas magnetizadas moldadas dentro do invólucro.[014] Figure 2 is a view of an integrated chip with magnetized particles molded into the housing.

[015] A Figura 3 é uma vista de um chip integrado com um conjunto de sensores formados acima do chip com partículas magnetizadas moldadas dentro do invólucro.[015] Figure 3 is a view of an integrated chip with a set of sensors formed above the chip with magnetized particles molded into the housing.

[016] A Figura 4 é uma vista ortogonal de um substrato contendo partículas magnéticas e não magnéticas.[016] Figure 4 is an orthogonal view of a substrate containing magnetic and non-magnetic particles.

[017] A Figura 5 é uma vista lateral de um leitor de PUF e PUF.[017] Figure 5 is a side view of a PUF and PUF reader.

[018] A Figura 6 é uma vista da frente de um cartão de banco com um chip de transação EMV.[018] Figure 6 is a front view of a bank card with an EMV transaction chip.

[019] A Figura 7 é uma vista posterior de um cartão de banco com uma tira magnética.[019] Figure 7 is a rear view of a bank card with a magnetic strip.

[020] A Figura 8 é um dispositivo de leitura de chip para cartão de banco.[020] Figure 8 is a bank card chip reading device.

[021] A Figura 9 é uma vista de extremidade do dispositivo de leitura de chip do cartão de banco.[021] Figure 9 is an end view of the bank card chip reader.

[022] A Figura 10 é um fluxograma de um método de criação de um dispositivo seguro.[022] Figure 10 is a flow chart of a method for creating a secure device.

[023] A Figura 11 é um perfil de campo magnético ao longo de um trajeto definido.[023] Figure 11 is a magnetic field profile along a defined path.

[024] As Figuras 12a, 12b e 12c são representações tridimensionais da densidade do fluxo magnético medida através da área resolvida em três componentes de coordenadas, Bx, By e Bz.[024] Figures 12a, 12b and 12c are three-dimensional representations of the magnetic flux density measured through the area resolved in three coordinate components, Bx, By and Bz.

DETAILED DESCRIPTION

[025] Na descrição que se segue, referência é feita aos desenhos em anexo, onde os numerais iguais representam elementos semelhantes. As modalidades são descritas em detalhe suficiente para permitir aos versados na técnica praticar a presente divulgação. Deve ser entendido que outras modalidades podem ser usadas e que o processo, mudanças elétricas e mecânicas, etc., podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente divulgação. Exemplos meramente tipificam possíveis variações. Porções e características de algumas modalidades podem ser incluídas ou substituídas pelas de outras. A descrição seguinte, portanto, não deve ser tomada em um sentido limitativo e o escopo da presente divulgação é definido apenas pelas reivindicações anexas e as equivalentes das mesmas.[025] In the description that follows, reference is made to the attached drawings, where the same numerals represent similar elements. The modalities are described in sufficient detail to allow those skilled in the art to practice the present disclosure. It should be understood that other modalities can be used and that the process, electrical and mechanical changes, etc., can be done without departing from the scope of this disclosure. Examples merely typify possible variations. Portions and characteristics of some modalities can be included or replaced by others. The following description, therefore, should not be taken in a limiting sense and the scope of this disclosure is defined only by the appended claims and their equivalent.

[026] Com referência agora aos desenhos e particularmente à Figura 1, quando um ICC 1001 é fabricado, ele é tipicamente empacotado por ser anexado a uma estrutura metálica de chumbo 1008 que é conectada a almofadas de solda 1002 e 1003 por ligações de fio 1004 e 1005, e, sem seguida, fechado em um encapsulante 1006 que depois é curado. O chip encapsulado é, em seguida, moldado em um invólucro de plástico 1007.[026] Referring now to the drawings and particularly to Figure 1, when an ICC 1001 is manufactured, it is typically packaged by being attached to a lead metal frame 1008 that is connected to solder pads 1002 and 1003 by wire connections 1004 and 1005, and then closed in an encapsulant 1006 which is then cured. The encapsulated chip is then molded into a 1007 plastic housing.

[027] Com referência agora à Figura 2, em uma modalidade da invenção, o invólucro de plástico moldado 1007 é substituído pelo invólucro de plástico moldado ou substrato 2007 onde disperso no substrato é uma pluralidade de partículas magnetizadas 4014. As partículas são distribuídas aleatoriamente de tal forma que é extremamente difícil reproduzir a distribuição exata e o alinhamento das partículas. Preferencialmente, as partículas são magnetizadas antes da dispersão no substrato para adicionar mais aleatoriedade ao perfil do campo magnético resultante. Assim, o substrato 2007 e as partículas 4014 formam uma função não clonável física fora do invólucro de plástico moldado.[027] With reference now to Figure 2, in one embodiment of the invention, the molded plastic wrap 1007 is replaced by the molded plastic wrap or substrate 2007 where dispersed on the substrate is a plurality of 4014 magnetized particles. The particles are randomly distributed from such that it is extremely difficult to reproduce the exact distribution and alignment of the particles. Preferably, the particles are magnetized prior to dispersion on the substrate to add more randomness to the resulting magnetic field profile. Thus, the 2007 substrate and the 4014 particles form a physical non-clonable function outside the molded plastic shell.

[028] O perfil do campo magnético próximo da superfície do ICC pode ser medido por um sensor magneto resistivo externo, um sensor de efeito Hall (não mostrado), ou um conjunto de tais sensores, em estreita proximidade com a superfície superior do ICC. Uma vez que os elementos sensores estão tipicamente a cerca de 0,3-0,5mm abaixo da superfície do dispositivo sensor, o diâmetro médio de tamanho de partícula usando o sensor de efeito Hall ou o sensor magneto resistivo é, preferencialmente, maior que 0,1 mm. Observe que o diâmetro de uma partícula não esférica é o diâmetro da menor esfera que envolve a partícula. Outras opções de sensores incluem a tecnologia de sensores magneto-ópticos, que é capaz de trabalhar com tamanhos menores de partículas magnéticas, mas é mais cara de implementar e sujeita a problemas de contaminação.[028] The profile of the magnetic field near the surface of the ICC can be measured by an external resistive magnet sensor, a Hall effect sensor (not shown), or a set of such sensors, in close proximity to the upper surface of the ICC. Since the sensor elements are typically about 0.3-0.5 mm below the surface of the sensor device, the average particle size diameter using the Hall effect sensor or the resistive magnet sensor is preferably greater than 0 , 1 mm. Note that the diameter of a non-spherical particle is the diameter of the smallest sphere that surrounds the particle. Other sensor options include magneto-optical sensor technology, which is capable of working with smaller sizes of magnetic particles, but is more expensive to implement and subject to contamination problems.

[029] As medições do perfil do campo magnético podem ser feitas dentro de uma área definida ou ao longo de um trajeto definido: reto, circular, ou qualquer trajeto arbitrariamente selecionado e definido, e registrado na fundição de ICC. A Figura 11 mostra um perfil de campo magnético ao longo de um trajeto definido onde a densidade de fluxo magnético foi resolvida em três componentes de coordenadas Bx, By e Bz. A Figura 12 mostra um perfil de campo magnético medido sobre uma área retangular como seria exibido pela área definida sobrepondo um ICC. O perfil é uma representação tridimensional da densidade do fluxo magnético medida em toda a área. O vetor de densidade de fluxo magnético foi resolvido em três componentes de coordenadas, Bx, By e Bz, mostrados separadamente nas Figuras 12a, 12b e 12c. Os dados do perfil do campo magnético seriam assinados por uma chave privada e gravados na memória não volátil do ICC (“NVM”) durante a programação. Após a instalação do ICC em um cartão de circuito, a “impressão digital” magnética é mais uma vez lida por um sensor magneto resistivo externo e o perfil magnético é comparado aos valores armazenados no chip para autenticar o ICC. Este sistema tornaria muito difícil para os ICCs falsificados entrarem em aplicações de alto valor. O sistema seria razoavelmente barato de implementar com autenticação quase instantânea dos ICCs sobre moldados a PUF.[029] Measurements of the magnetic field profile can be made within a defined area or along a defined path: straight, circular, or any path arbitrarily selected and defined, and recorded in the ICC smelter. Figure 11 shows a magnetic field profile along a defined path where the magnetic flux density has been resolved into three components of coordinates Bx, By and Bz. Figure 12 shows a magnetic field profile measured over a rectangular area as would be displayed by the defined area overlapping an ICC. The profile is a three-dimensional representation of the magnetic flux density measured over the entire area. The magnetic flux density vector was solved in three coordinate components, Bx, By and Bz, shown separately in Figures 12a, 12b and 12c. The magnetic field profile data would be signed by a private key and recorded in the non-volatile memory of the ICC (“NVM”) during programming. After installing the ICC on a circuit card, the magnetic “fingerprint” is once again read by an external resistive magnet sensor and the magnetic profile is compared to the values stored on the chip to authenticate the ICC. This system would make it very difficult for counterfeit ICCs to enter high-value applications. The system would be reasonably inexpensive to implement with almost instant authentication of ICCs over PUF-shaped.

[030] Com referência agora à Figura 3, em uma segunda modalidade da invenção, o uso de partículas magnetizadas 4014 cria uma impressão digital magnética única que pode ser aplicada à fabricação de ICCs por sobre moldagem do chip encapsulado 1001 com um substrato contendo partículas magnetizadas 2007. O termo “sobre moldados” é usado aqui amplamente para significar qualquer coisa, desde a adição de uma camada de superfície parcial sobre o ICC até o encapsulamento completo do ICC. Um ou mais sensores, tais como um sensor de efeito Hall 3001, são formados acima do corpo do chip e encaixados dentro do invólucro 2007. Nesta modalidade, o(s) sensor(es) 3001 pode gravar uma série de leituras de intensidade magnética analógica, em várias localizações ao longo do substrato, em uma, duas ou três direções de coordenadas. Esse sensor de efeito Hall “interno” pode medir diâmetro médio de tamanho de partícula que são menores que 0,1 mm. Como essas medições são voltagens analógicas, com um número suficiente de medições e resolução analógica a digital suficiente, valores únicos podem ser derivados a partir das medições. Estes valores podem ser usados para chaves privadas, sementes, etc. que não são armazenados na memória do dispositivo. Em vez disso, eles são lidos e derivados pelo dispositivo “em voo” (ou seja, durante a operação), tornando assim ineficazes quaisquer ataques por falsificadores no próprio chip. Se um falsificador tentasse extrair a chave privada a partir do ICC, é altamente provável que a camada magnética sobre moldada seja perturbada e a chave privada seja perdida.[030] With reference now to Figure 3, in a second embodiment of the invention, the use of 4014 magnetized particles creates a unique magnetic fingerprint that can be applied to the manufacture of ICCs by over-molding the encapsulated chip 1001 with a substrate containing magnetized particles 2007. The term “over molded” is used here widely to mean anything from the addition of a partial surface layer over the ICC to the complete encapsulation of the ICC. One or more sensors, such as a Hall 3001 effect sensor, are formed above the chip body and fitted within the 2007 housing. In this mode, the 3001 sensor (s) can record a series of analog magnetic intensity readings , at various locations along the substrate, in one, two or three coordinate directions. This “internal” Hall effect sensor can measure average particle size diameters that are less than 0.1 mm. Since these measurements are analog voltages, with a sufficient number of measurements and sufficient analog to digital resolution, unique values can be derived from the measurements. These values can be used for private keys, seeds, etc. that are not stored in the device's memory. Instead, they are read and derived by the device “in flight” (that is, during operation), thus making any attacks by counterfeiters on the chip itself ineffective. If a forger tried to extract the private key from the ICC, it is highly likely that the over-molded magnetic layer will be disturbed and the private key will be lost.

[031] Essas modalidades podem, por exemplo, ser implementadas em um chip de circuito integrado em uma impressora ou componente de fornecimento de impressora, como um cartucho de toner, que é usado para autenticar o cartucho de toner para qualquer propósito, bem como executar outras funções como toner monitoramento de nível, contagem de folhas, etc.[031] These modalities can, for example, be implemented on an integrated circuit chip in a printer or printer supply component, such as a toner cartridge, which is used to authenticate the toner cartridge for any purpose, as well as perform other functions such as toner level monitoring, sheet counting, etc.

[032] Uma terceira modalidade da invenção é a aplicação da tecnologia de autenticação de PUF a cartões de banco e cartões de identificação com um chip de transação EMV. Os cartões de banco 6001, por exemplo, estão sob ataque constante de falsificadores. Por esta razão, um chip de transação EMV 6002 montado em um substrato 6003 que substituiu a tira magnética 7001 facilmente falsificadas mostrada na Figura 7, na parte posterior do cartão de banco 6001. Para evitar fraudes, o chip de transação EMV pode ser usado com um número de identificação pessoal (“PIN”), mas muitos cartões carecem dessa proteção extra para conveniência do cliente, para reduzir os requisitos de dados em transações e para evitar atualizações de software para a operação do PIN.[032] A third embodiment of the invention is the application of PUF authentication technology to bank cards and ID cards with an EMV transaction chip. Bank cards 6001, for example, are under constant attack by counterfeiters. For this reason, an EMV 6002 transaction chip mounted on a 6003 substrate that replaced the easily counterfeited magnetic strip 7001 shown in Figure 7 on the back of bank card 6001. To prevent fraud, the EMV transaction chip can be used with a personal identification number (“PIN”), but many cards lack this extra protection for customer convenience, to reduce transaction data requirements and to avoid software updates for PIN operation.

[033] Os cartões de banco com chip de transação EMV são usados principalmente em um formulário com base em contato: o cartão é inserido em um leitor, que cria um circuito que permite o aperto de mãos entre o cartão e o terminal de pagamento. Uma transação única é criada e envolve dados criptográficos embutidos no chip.[033] Bank cards with an EMV transaction chip are mainly used in a contact-based form: the card is inserted into a reader, which creates a circuit that allows handshaking between the card and the payment terminal. A single transaction is created and involves cryptographic data embedded in the chip.

[034] Para cartões que exigem PINs, a transação não pode ser concluída sem o código, que não é transmitido remotamente como com transações de débito e ATM. Alguns cartões são equipados com rádios de comunicações de campo próximo (NFC) para transações EMV sem contato e funcionam com sistemas de ponto de venda.[034] For cards requiring PINs, the transaction cannot be completed without the code, which is not transmitted remotely as with debit and ATM transactions. Some cards are equipped with near field communications (NFC) radios for contactless EMV transactions and work with point of sale systems.

[035] Uma assinatura de PUF magnética única das leituras de intensidade magnética analógica pode substituir o requisito de PIN para autenticar o cartão de banco. A assinatura de PUF seria uma segunda autenticação de fator para o cartão de banco.[035] A single magnetic PUF signature from the analog magnetic intensity readings can replace the PIN requirement to authenticate the bank card. The PUF signature would be a second factor authentication for the bank card.

[036] O substrato de um cartão de banco pode ser fabricado quando disperso no substrato é uma pluralidade de partículas magnéticas. As partículas são distribuídas aleatoriamente de tal forma que é extremamente difícil reproduzir a distribuição exata e o alinhamento das partículas. Assim, o substrato e as partículas do cartão de banco formam uma função não clonável física. O perfil do campo magnético pode ser medido por um sensor externo, tal como um sensor de efeito Hall (não mostrado) próximo da superfície do cartão de banco. Outras opções de sensores incluem a tecnologia de sensores magneto-ópticos. As medições do perfil do campo magnético podem ser feitas dentro de uma área definida ou ao longo de um trajeto definido: reto, circular, ou qualquer trajeto arbitrariamente selecionado e definido, e registrado durante a fabricação do cartão de banco. Os dados do perfil do campo magnético seriam gravados na memória não volátil do chip de transação EVM.[036] The substrate of a bank card can be manufactured when dispersed on the substrate is a plurality of magnetic particles. The particles are randomly distributed in such a way that it is extremely difficult to reproduce the exact distribution and alignment of the particles. Thus, the substrate and the bank card particles form a physical non-clonable function. The profile of the magnetic field can be measured by an external sensor, such as a Hall effect sensor (not shown) near the surface of the bank card. Other sensor options include magneto-optical sensor technology. Measurements of the magnetic field profile can be made within a defined area or along a defined path: straight, circular, or any path arbitrarily selected and defined, and recorded during the manufacture of the bank card. The magnetic field profile data would be written to the non-volatile memory of the EVM transaction chip.

[037] Quando inserido em um leitor de cartões 8001, o leitor pode varrer um braço de sensor através de uma porção do cartão de banco e um ou mais sensores, tais como sensores de efeito Hall, localizados no braço do sensor mediriam o campo magnético em uma área definida ou ao longo do trajeto definido. Uma configuração mecânica simples com um came de acionamento determinaria o trajeto da varredura do braço do sensor. Alternativamente, como mostrado na Figura 9, o sensor ou conjunto de sensores pode estar em uma localização fixa onde o cartão de banco desliza através dos sensores 8003, 8004, 8005 e 8006 à medida que o cartão de banco é inserido na fenda do leitor 8002. Dados correspondentes às leituras de intensidade magnética ao longo do trajeto de detecção armazenados na memória não volátil do chip de transação EMV e usadas para validar a “impressão digital” magnética detectada pelo leitor de cartão no momento da transação. Esta invenção não requer que o usuário se lembre de um PIN, e o leitor de cartão pode executar a validação localmente. Alternativamente, o leitor de cartão pode ser configurado para transmitir a “impressão digital” magnética para o servidor da empresa do cartão do banco ou localização de nuvem para autenticação remota quando transações de alto valor estiverem ocorrendo. Os dados que são armazenados em uma localização de nuvem são armazenados em uma rede acessível, como a Internet, em dispositivos de armazenamento físico, como servidores de computador e redes de armazenamento.[037] When inserted into an 8001 card reader, the reader can scan a sensor arm through a portion of the bank card and one or more sensors, such as Hall effect sensors, located on the sensor arm would measure the magnetic field in a defined area or along the defined route. A simple mechanical configuration with a drive cam would determine the sweep path of the sensor arm. Alternatively, as shown in Figure 9, the sensor or set of sensors can be in a fixed location where the bank card slides through sensors 8003, 8004, 8005 and 8006 as the bank card is inserted into the slot of reader 8002 Data corresponding to the magnetic intensity readings along the detection path stored in the non-volatile memory of the EMV transaction chip and used to validate the magnetic “fingerprint” detected by the card reader at the time of the transaction. This invention does not require the user to remember a PIN, and the card reader can perform validation locally. Alternatively, the card reader can be configured to transmit the magnetic “fingerprint” to the bank card company's server or cloud location for remote authentication when high value transactions are taking place. The data that is stored in a cloud location is stored on an accessible network, such as the Internet, on physical storage devices, such as computer servers and storage networks.

[038] Como uma camada adicional de segurança, o chip de transação EMV no cartão pode conter informações que orientariam o leitor de cartão para ler a “impressão digital” magnética em uma localização específica no cartão de banco. Essa localização poderia ser diferente para cartões diferentes e acrescentaria ainda outra camada de complexidade à tarefa de falsificar um cartão de banco. Uma posição de variação da "impressão digital" magnética também pode ser configurada para atuar como uma chave de criptografia rotativa. Essa chave rotativa pode mudar em uma base diária, semanal ou mensal. A chave rotativa pode ser tão simples quanto duas chaves nas quais os dados são lidos da “impressão digital” em um movimento para frente ou reverso, o que seria o menos prejudicial para as configurações de leitor de cartões atuais. Algoritmos conhecidos podem ser usados para determinar quando a “impressão digital” roda.[038] As an additional layer of security, the EMV transaction chip on the card may contain information that would guide the card reader to read the magnetic “fingerprint” at a specific location on the bank card. This location could be different for different cards and would add yet another layer of complexity to the task of counterfeiting a bank card. A variation position of the magnetic "fingerprint" can also be configured to act as a rotary encryption key. This rotary switch can change on a daily, weekly or monthly basis. The rotary switch can be as simple as two keys on which the data is read from the “fingerprint” in a forward or reverse motion, which would be the least detrimental to current card reader configurations. Known algorithms can be used to determine when the “fingerprint” runs.

[039] Em outra modalidade, o substrato de cartão de banco para o qual o chip de transação EMV é montado pode ser a localização de uma "impressão digital" magnética tal que a remoção ou alteração do chip de transação EMV distorceria o substrato e alteraria assim a "impressão digital" magnética, tornando a autenticação inoperável. Em uma outra modalidade, o cartão de banco pode ser implementado de forma a causar rasgos na impressão digital se o chip for removido.[039] In another embodiment, the bank card substrate onto which the EMV transaction chip is mounted may be the location of a magnetic "fingerprint" such that removing or changing the EMV transaction chip would distort the substrate and alter thus the magnetic "fingerprint", making authentication inoperable. In another embodiment, the bank card can be implemented to cause tears in the fingerprint if the chip is removed.

[040] O leitor de cartão pode iniciar a autenticação do cartão de banco enviando uma solicitação para o chip de transação EMV no cartão do banco para os dados. O chip de transação EMV de cartão de banco pode desafiar o leitor de cartões e aguardar uma resposta adequada (autenticando o leitor) antes que o chip de segurança do cartão do banco transmita os dados de autenticação da “impressão digital” magnética para o leitor. Este protocolo de desafio e resposta torna mais difícil para os falsificadores adquirirem dados do cartão de banco. Além de usar a "impressão digital" magnética ou a assinatura do cartão de banco, a tecnologia de sensor capacitivo pode ser usada para detectar a presença de partículas magnetizadas distribuídas aleatoriamente no cartão de banco, o que poderia fornecer ainda outra etapa de autenticação para validar o cartão de banco.[040] The card reader can initiate bank card authentication by sending a request to the EMV transaction chip on the bank card for the data. The bank card EMV transaction chip can challenge the card reader and wait for an appropriate response (authenticating the reader) before the bank card security chip transmits the authentication data from the magnetic "fingerprint" to the reader. This challenge and response protocol makes it more difficult for counterfeiters to acquire bank card data. In addition to using magnetic "fingerprint" or bank card signature, capacitive sensor technology can be used to detect the presence of magnetized particles randomly distributed on the bank card, which could provide yet another authentication step to validate the bank card.

[041] Se pelo menos uma face do cartão de banco não for opaca, a presença das partículas magnetizadas pode ser detectada oticamente por um chip de câmera digital ou por um sensor ótico. Similar ao sensor capacitivo, isso poderia fornecer uma etapa de autenticação adicional para o cartão de banco.[041] If at least one face of the bank card is not opaque, the presence of the magnetized particles can be detected optically by a digital camera chip or by an optical sensor. Similar to the capacitive sensor, this could provide an additional authentication step for the bank card.

[042] Essa tecnologia também pode ser usada da mesma maneira descrita acima para autenticar crachás de acesso para instalações seguras ou para outras aplicações, como passaportes, cartão de identificação do governo, carteiras de motorista, etc. A tecnologia de PUF pode ser usada isoladamente como um dispositivo de segurança ou em combinação com um chip de circuito integrado no cartão de identificação ou outro dispositivo de segurança tendo memória não volátil.[042] This technology can also be used in the same manner as described above to authenticate access badges for secure facilities or for other applications, such as passports, government identification cards, driver's licenses, etc. PUF technology can be used alone as a security device or in combination with an integrated circuit chip on the identification card or other security device having non-volatile memory.

[043] A Figura 4 mostra uma região de um substrato 4010. Disperso no substrato está uma pluralidade de partículas magnetizadas 4014. As partículas são distribuídas aleatoriamente de tal forma que é extremamente difícil reproduzir a distribuição exata e o alinhamento das partículas. Assim, o substrato 4010 e as partículas 4014 formam um PUF.[043] Figure 4 shows a region of a 4010 substrate. Scattered on the substrate is a plurality of 4014 magnetized particles. The particles are randomly distributed in such a way that it is extremely difficult to reproduce the exact distribution and alignment of the particles. Thus, substrate 4010 and particles 4014 form a PUF.

[044] A Figura 5 mostra uma vista lateral do substrato 4010 contendo as partículas magnetizadas 4014.[044] Figure 5 shows a side view of the substrate 4010 containing the magnetized particles 4014.

[045] Os dados de campo podem ser medidos enquanto se desloca o PUF em relação a um(s) sensor(es) de campo magnético estacionário 5001, 5002, 5003 ou movendo o(s) sensor(es) de campo magnético 5001, 5002, 5003 próximo de um PUF estacionário, etc. Os sensores são mostrados em orientações variadas, mas essa orientação variada não é necessária. Vários sensores podem ser usados para reduzir o movimento e o tempo necessário para medir o campo magnético em uma área desejada.[045] Field data can be measured while moving the PUF relative to a stationary magnetic field sensor (s) 5001, 5002, 5003 or by moving the magnetic field sensor (s) 5001, 5002, 5003 near a stationary PUF, etc. The sensors are shown in different orientations, but this different orientation is not necessary. Several sensors can be used to reduce motion and the time required to measure the magnetic field in a desired area.

[046] A Figura 10 mostra um exemplo de um método de fazer um dispositivo seguro, tal como um chip de circuito integrado com uma sobreposição de PUF ou um cartão de banco com um chip de transação EMV com um substrato de PUF.[046] Figure 10 shows an example of a method of making a device secure, such as an integrated circuit chip with a PUF overlay or a bank card with an EMV transaction chip with a PUF substrate.

[047] As partículas magnetizadas podem ter qualquer formato e podem conter neodímio e ferro e boro. Alternativamente, as partículas magnetizadas podem conter samário e cobalto. Preferencialmente, as partículas magnetizadas geram um campo magnético suficientemente forte para ser detectado com um detector de baixo custo.[047] Magnetized particles can have any shape and can contain neodymium and iron and boron. Alternatively, the magnetized particles may contain samarium and cobalt. Preferably, the magnetized particles generate a magnetic field strong enough to be detected with a low-cost detector.

[048] Materiais de substrato adequados são usados que permitem que grânulos agregados formados do material de substrato e partículas sejam magnetizadas. As partículas magnetizadas são magnetizadas, por exemplo, sujeitando os grânulos a um campo magnético forte. Após a magnetização, as partículas magnetizadas não se aglutinam porque o material de transporte do grânulo é um sólido. Durante o processo de moldagem, os grânulos são aquecidos e derretidos antes da moldagem.[048] Suitable substrate materials are used that allow aggregated granules formed from the substrate material and particles to be magnetized. The magnetized particles are magnetized, for example, subjecting the granules to a strong magnetic field. After magnetization, the magnetized particles do not stick together because the granule transport material is a solid. During the molding process, the granules are heated and melted before molding.

[049] O transportador de substrato é então solidificado em um ICC, sobreposto a um ICC, envolvendo um ICC, no corpo de um cartão de banco ou na seção de um cartão de banco abaixo da seção de um cartão de banco abaixo da posição de um chip de transação EVM. Em uma modalidade alternativa, o transportador pode ser, por exemplo, um líquido que se torna sólido por adição de um produto químico, submetendo-o a luz ultravioleta, aumentando a temperatura do mesmo, etc. Fazer com que o transportador se torne sólido bloqueia a distribuição e orientação das partículas. Neste caso, um líquido de alta viscosidade é preferencial de modo que as partículas possam ser magnetizadas pouco antes do material ser moldado. A alta viscosidade retarda o movimento das partículas magnetizadas em direção ao outro enquanto o material está em estado líquido e minimiza a aglomeração das partículas magnetizadas. A aglomeração pode causar falhas no processo de sobre moldagem.[049] The substrate carrier is then solidified into an ICC, superimposed on an ICC, involving an ICC, in the body of a bank card or in the section of a bank card below the section of a bank card below the position of an EVM transaction chip. In an alternative embodiment, the carrier can be, for example, a liquid that becomes solid by the addition of a chemical, subjecting it to ultraviolet light, increasing its temperature, etc. Making the carrier solid means blocking the distribution and orientation of the particles. In this case, a high viscosity liquid is preferred so that the particles can be magnetized just before the material is molded. The high viscosity delays the movement of the magnetized particles towards each other while the material is in a liquid state and minimizes the agglomeration of the magnetized particles. Agglomeration can cause failures in the overmolding process.

[050] A magnetização das partículas na forma de grânulos produz um padrão de campo magnético mais aleatório e, portanto, é mais difícil de ser clonado. Além disso, a aplicação de um campo de magnetização com orientação padronizada ou aleatória pode ser aplicada a um substrato formado com posições de partículas aleatórias, a fim de causar uma maior diversidade de orientação do campo magnético.[050] The magnetization of particles in the form of granules produces a more random magnetic field pattern and is therefore more difficult to be cloned. In addition, the application of a magnetization field with standardized or random orientation can be applied to a substrate formed with positions of random particles, in order to cause a greater diversity of orientation of the magnetic field.

[051] A descrição anterior ilustra vários aspectos e exemplos da presente divulgação. Não pretende ser exaustiva. Pelo contrário, é escolhida para ilustrar os princípios da presente divulgação e a aplicação prática da mesma para permitir que um versado na técnica use a presente divulgação, incluindo as suas diversas modificações que se seguem naturalmente. Todas as modificações e variações estão contempladas dentro do escopo da presente divulgação, conforme determinado pelas reivindicações anexas. Modificações relativamente aparentes incluem a combinação de uma ou mais características de várias modalidades com características de outras modalidades.[051] The previous description illustrates several aspects and examples of the present disclosure. It is not meant to be exhaustive. On the contrary, it is chosen to illustrate the principles of the present disclosure and its practical application to enable one skilled in the art to use the present disclosure, including its various modifications that follow naturally. All modifications and variations are contemplated within the scope of this disclosure, as determined by the attached claims. Relatively apparent modifications include the combination of one or more characteristics of various modalities with characteristics of other modalities.

Claims

Apparatus FEATURED by the fact that it comprises:
a substrate that forms the body of a bank card;
an EVM transaction chip on the bank card;
a plurality of magnetized particles randomly dispersed on the substrate; and
a non-volatile memory on the EVM transaction chip, where the non-volatile memory contains magnetic field profile data measured from the magnetized particles.

Apparatus, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the magnetized particles contain neodymium and iron and boron.

Apparatus according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the magnetized particles contain samarium and cobalt.

Apparatus according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the average particle size diameter of the magnetized particles is greater than 0.1 mm.

Apparatus according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the average particle size diameter of the magnetized particles is less than 0.1 mm.

Apparatus, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the substrate containing the magnetized particles is in direct contact with the EVM transaction chip.

System FEATURED by the fact that it comprises:
a substrate that forms the body of a bank card;
an EVM transaction chip on the bank card;
a plurality of magnetized particles randomly dispersed on the substrate;
a non-volatile memory on the EVM transaction chip that contains magnetic field profile data measured from the magnetized particles;
a card reader; and
one or more sensors in the card reader, where when the bank card is inserted into the card reader, the sensors measure the magnetic field in a defined area or along the defined path of the bank card.

Apparatus according to claim 7, CHARACTERIZED by the fact that the magnetized particles contain neodymium and iron and boron.

Apparatus according to claim 7, CHARACTERIZED by the fact that the magnetized particles contain samarium and cobalt.

Apparatus according to claim 7, CHARACTERIZED by the fact that the average particle size diameter of the magnetized particles is greater than 0.1 mm.

Apparatus according to claim 7, CHARACTERIZED by the fact that the average particle size diameter of the magnetized particles is less than 0.1 mm.

System FEATURED by the fact that it comprises:
a substrate that forms the body of a bank card;
an EVM transaction chip on the bank card;
a plurality of magnetized particles randomly dispersed on the substrate;
a cloud location that contains magnetic field profile data measured from the magnetized particles;
a card reader; and
one or more sensors in the card reader, where when the bank card is inserted into the card reader, the sensors measure the magnetic field in a defined area or along the defined path of the bank card.

Apparatus according to claim 12, CHARACTERIZED by the fact that the magnetized particles contain neodymium and iron and boron.

Apparatus according to claim 12, CHARACTERIZED by the fact that the magnetized particles contain samarium and cobalt.

Apparatus according to claim 12, CHARACTERIZED by the fact that the average particle size diameter of the magnetized particles is greater than 0.1 mm.

Apparatus according to claim 12, CHARACTERIZED by the fact that the average particle size diameter of the magnetized particles is less than 0.1 mm.

Apparatus FEATURED by the fact that it comprises:
a substrate that forms the body of an identification card;
an integrated circuit chip on the identification card;
a plurality of magnetized particles randomly dispersed on the substrate; and
a non-volatile memory on the integrated circuit chip, where the non-volatile memory contains magnetic field profile data measured from the magnetized particles.