DE2907389B2 - Verfahren zum Codieren eines Satzes von Berechtigungskarten - Google Patents
Verfahren zum Codieren eines Satzes von BerechtigungskartenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Codieren eines Satzes von Berechtigungskarten nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Erfindung läßt sich besonders wirksam auf dem Gebiet der automatischen Geräte anwenden, die eine
große Sicherheit gegen Betrug aufweisen müssen. Dies ist beispielsweise der Fall bei automatischen Ausgabeeinrichtungen
für Banknoten. Einen weiteren und noch neueren Anwendungsfall könnten Telefonapparate mit
fortlaufender Bezahlung darstellen, für die der Benutzer Karten kaufen muß, die eine bestimmte Anzahl von
Gebühreneinheiten verkörpern, worauf dann eine solche Karte in den Apparat einzuführen ist, um ihn
freizugeben, und die einzelnen Gebühreneinheiten nacheinander und in regelmäßigen Abständen während
der Dauer der Verbindung entwertet werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Bei den heute üblichen Techniken wird vor allem mit magnetischer Codierung gearbeitet, wie dies beispielsweise
für Dauerkarten bei gewissen öffentlichen Verkehrsmitteln oder für Kreditkarten aus Kunststoff
zutrifft, die mit Spuren aus magnetischem Material versehen sind und beispielsweise den Zugang zu
automatischen F.inrichtiingen zur Banknotenausgabe
ermöglichen können, l.cidcr ist es jedoch für gut
organisierte Betrüger relativ einfach, den auf einer solchen Karte eingeschriebenen Code zu entschlüsseln
und dann eine falsche Karte zu reproduzieren.
Bekannt und von etwas höherem Sicherheitsgrad ist , weiter die Möglichkeit einer Codierung mittels optischer
Beugungsgitter, wobei die betreffende Karte dann ein oder mehrere solche Gitter trägt, die in den meisten
Fällen durch Kopieren eines Originalgitters erhalten sind. In eiu?m Lesegerät für das Entschlüsseln des Codes
in und die Identifizierung der jeweiligen Karte werden
dann diese Beugungsgitter mit Lichtstrahlen beleuchtet, und es erscheinen dann Beugungsstrahlen in genau
festgelegten Richtungen, die von der Einfallsrichtung für das Gitter und von der Strichteilung der Gitter
η abhängen. Es reicht datier aus, wenn das Lesegerät
Detektoren an den Stellen enthält, wo normalerweise ein Beugungsstrahl aufzufangen ist
Diese Arbeitsweise führt bereits zu einer relativ schwer nachzuahmenden Codierung, wenn man die
jo elementare Vorsichtsmaßregel trifft, das oder die
Beugungsgitter in ein transparentes Harz von extremer Haftfähigkeit einzubetten; es ist da nämlich praktisch
unmöglich, das jeweilige Beugungsgitter durch Abformen zu reproduzieren, da jeder Versuch, die Gitter
durch Abreißen der sie abdeckenden Harzschicht freizulegen, zu vollständiger Zerstörung der Gitter
führen muß.
So soll durch ein bekanntes Verfahren der eingangs
genannten Art (vgl. DE-AS 25 38 875) eine große
ju Fälschungssicherheit zusammen mit einem hohen
Übertragungswirkungsgrad erreicht werden, ohne zahlreiche Fotodetektoren wie bei Matrixanordnungen zu
benötigen.
Aber auch eine solche Codierung mit Hilfe von
Aber auch eine solche Codierung mit Hilfe von
« Beugungsgittern und der Graviermaschine bietet dennoch keine absolute Sicherheit, da ein Fälscher
immer noch durch Untersuchung der Lichtbeugung an den Gittern einer gültigen Karte die Strichteilung dieser
Gitter bestimmen und die Gitter dann auf mechanischem oder holographischem W?ge reproduzieren
könnte. Dies setzt zwar offensichtlich einen erheblichen technischen Aufwand voraus, es ist aber durchaus
vorstellbar, daß auch ein solcher Aufwand hinreichend gut organisierte kriminelle Vereinigungen nicht abhalten
wird, da die aus einem solchen Betrug zu ziehenden Gewinne hinreichend groß sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Fälschungssicherheit gegenüber dem bekannten Verfahren
zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß
durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird auf' die Zeichnung Bezug genommen, in der eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist Das dargestellte Beispiel bezieht sich auf die Codierung und Prüfung von Karten, die für eine fortlaufende Gebührenentrichtung bei von öffentlichen Sprechstellen aus geführten Ferngesprächen bestimmt sind. In der Zeichnung zeigt
Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird auf' die Zeichnung Bezug genommen, in der eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist Das dargestellte Beispiel bezieht sich auf die Codierung und Prüfung von Karten, die für eine fortlaufende Gebührenentrichtung bei von öffentlichen Sprechstellen aus geführten Ferngesprächen bestimmt sind. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Karte mit gemäß der Erfindung codierten
Gebühreneinheiten und
fc5 tung zum Auslesen und Prüfen solcher Karten und zum
fortlaufenden Entwerten der einzelnen Gebühreneinheiten.
beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann und eine
Folge von Aufdrucken 2 trägt, die in der Praxis ebensoviel reflektierende beugungsgitter sind, jedes
dieser Gitter wird durch Einprägung von Strichen mit Hilfe einer Negativmatrize erhalten, die ihrerseits
ausgehend von einem Originalgitter gewonnen wird, das mit Hilfe einer üblichen Graviermaschine graviert
worden ist Die einzelnen Streifen sind in üblicher Weise mit einer sehr dünnen Schicht aus Metall überzogen, um
eine reflektierende Oberfläche zu schaffen, die ihrerseits
mit einem durchsichtigen Kunstharz überzogen ist, das sowohl auf der.reflektierenden Oberfläche als auch auf
dem Trägermaterial der Karte 1 fest haftet, so daß es von den Gittern nicht abgezogen werden kann, ohne
diese zu zerstören. Jedes solche Gitter stellt eine Gebühreneinheit für Ferngespräche dar, und die
gesamte Karte 1 kann dann am Postschalter für einen ihren Gesamtwert entsprechenden Geldbetrag erworben
werden, wie dies heute bereits für Karten von Postwertzeichen geschieht, die nacheinander zum
Frankieren von Briefen Verwendung finden.
Anzumerken ist im übrigen, daß alle Beugungsgitter
auf alle gültigen und in Umlauf befindliche'. Karten,
deren Anzahl wahrscheinlich bedeutend, aber begrenzt und durch die Ausgangsorganisation kontrollierbar ist
durch Kopieren ein und desselben Originalgitters gewonnen werden, das mit Hilfe einer üblichen
Maschine zum Gravieren von Beugungsgittern erhalten worden ist
Die Herstellung eines solchen Originalgitters geschieht durch Eingravieren von genau parallel zueinander
verlaufenden und gleichen Abstand voneinander aufweisenden Strichen in ein Trägermaterial mit einer
Teilung, die von einigen 100 bis zu einigen 1000 Strichen
je mm variieren kann. Die Herstellung dieses Gitters erfolgt auf Präzisionsmaschinen, bei denen sich ein
Gravierwerkzeug aus Diamant in einer Pendelbewegung oberhalb eines Trägers für das Gitter bewegt der
seinerseits auf einem Schlitten schrittweise vorwärtsbewegt wird; das Gravierwerkzeug wird im allgemeinen
nur während 'iiner Halbperiode seiner Pendelbewegung
aktiv, und der Träger für das Gitter verschiebt sich während des Rücklaufs des Werkzeugs jeweils um einen
Teilungsschritt Die genaue Lagekontrolle wird durch interferrometrische Messung gewährleistet.
Die Maschinen zum Gravieren von Beugungsgittern sind extrea genau, um den Abstund zwischen den
einzelnen Strichen genau gleichzuhalten, wobei die Genauigkeit in der Größenordnung von 10~9m liegt
jedoch wird in Ausführung der Erfindung in den Mechanismus für die schrittweise Verschiebung der
Gitter eine willkürliche Unregelmäßigkeit eingeführt um der normalen Periodiziiät der Striche eine weitere
periodische Änderung zu überlagern. Dazu kann man beispielsweise in der kinematischen Steuerkette für die
Vorschubschraube Tür den das Gitter tragenden Wagen oder Schlitten ein normales Zahnrad durch ein
äquivalentes Zahnrad ersetzen, das geringfügig exzentrisch angeordnet ist. Es ergibt sich dann ausgehend von
einem markierten Strich beispielsweise yon Anfang an eine progressive Verringerung der Schrittweite für die
Striche wahrend der ersten Hälfte des Umlaufs des exzentrischen Zahnrades, und sodann eine progressive
Verlängerung der Schrittweite während der zweiten Hälfte des Umlaufs dieses Zahnrades, so daß der Strich
nach einem vollen Umlauf des exzentrischen Zahnrades wieder an der nurmalen Stelle liegt, und diese
Verformung des Gitter« setzt sich mit der gleichen Periode fort Bei dieser Arbeitsweise kann man
gleichzeitig an Hand der Größe der jeweils gewählten Exzentrizität auf die Maximalamplitude für den Fehirr
und an Hand der Anzahl der Zähne des modifizierten
Es läßt sich sich zeigen und durch die praktische Erfahrung bestätigen, daß ein solcher periodischer
Fehler im Gitter zum Auftreten von Satellitenbeugungsstrahlen oder Phantomstrahlen führt deren Winkelabstand
zu beiden Seiten der normalen Beugungsstrahlen gleicher Ordnung umgekehrt proportional zur Periode
des Fehlers und deren Intensität proportional zum Quadrat der Maximalamplitude des Fehlers ist
Beugungsgitter bleibt die Schrittweise oder genauer die Anzahl der Striche je Millimeter unverändert, so daß
auch die Richtungen der rückgestrahlten Strahlen für die verschiedenen Beugungsordnupgen unverändert
bleiben. Es treten jedoch zusätzlich Satellitenbeugungs-
>o strahlen auf, deren Richtung und Intensität eine
Funktion der Periode bzw. der Maxirmlamplitude des in
die Regelmäßigkeit für den Strichabstfud eingeführten
Fehler sind, und diese Eigenschaft IaBt sich dazu ausnutzen, anhand einer Prüfung von Richtung und
Intensität aller Beugungsstrahlen nachzuweisen, ob ein auf einer vorgelegten Karte aufgebrachtes Gitter zu
dem von dem jeweiligen Original abgenommenen Satz gehört, das mit Hilfe der willkürlich gestörten
Graviermaschine erzeugt worden ist
jo In F i g. 2 ist nun ein Schema für ein entsprechendes
Prüfgerät dargestellt wobei dieses Gerät ein Zusatzgerät zu einem üblichen Telefonapparat darstellt wie er in
öffentlichen Fernsprechzellen üblich ist so daß dieser Apparat in der Zeichnung nicht eigens nahegestellt ist
J5 Das Prüfgerät selbst ist in der schematischen Darstellung von Fig.2 in einem dichten Gehäuse 5
untergebracht das mit einem transparenten Fenster ausgestattet ist, auf das eine Karte 1 gemäß Fig. 1
aufgelegt werden kann, die dann durch eine Klappe 7 festgehalten wird Weiter besitzt das dargestellte
Prüfgerät einen Schlitten 10, der sich auf Schienen 11 durch einen Schraubenmechanismus 12 in Translationsbewegung versetzen läßt der seinerseits durch einen
Getriebemotor 13 angetrieben werden kann. Der Schlitten 10 trägt einen Spiegel 15, der einen von einer
Lichtquelle 17, die beispielsweise ein Heüum/Neon-Lager
sein kann, kommenden Lichtstrahl auf die Karte 1 umlenkt. Außerdem trägt der Schlitten 10 drei
Detektoren 19, 20 und 21, deren Einfallsrichtungen auf der Karte 1 mit dem vom Spiegel 15 reflektierten
Laserstrahl zusammenfallen.
Die Detektoren 19,20 und 21 sind über nachgiebige
Leiter mit einem in F i g. 2 in Form eines Blockes 22 dargestellten Rechner verbunden, der außerdem
Steuerorgane für die Inbetriebsetzung und die Umkehrung der Laufrichtung des Getriebemotors 13 enthält.
Außerdem ist der Block 22 mit einer im Brennpunkt eines elliptischen Reflektors 25 angeordneten Infrarotlampe
24 elektrisch verbunden, und weiter steuert er über eine Leitung ?7 den Mechanismus für den Betrieb
des angeschlossenen Telefonapparats.
Wenn ein Benutzer eine Karte 1 auf das Fenster legt, wird das den ersten Aufdruck 2 bildende Beugungsgitter
auf dieser Karte 1 durch einen von der Lichtquelle 17
<i> kommenden einfallenden Laserstrahl 30 beleuchtet. Am
Gitter erfolgt dann e..".e Beugung dieses Laserstrahls 30. und es entscehen mehrere gebeugte Strahlen in den
verschiedenen Beugungsordnungen, wie beispielsweise
die in Fig. 2 gezeigten gebeugten Strahlen 31 und 32,
die dann, wenn die Ana nhl der Striche je Millimeter auf
dem Gitter der aufgelegten Karte 1 der Strichanzahl entspricht, für die das Prüfgerät ausgelegt ist, in solcher
Richtung gebeugt werden, daß sie auf die Detektoren 19 bzw. 20 treffen.
Wenn das Gitter auf der aufgelegten Karte t außerdem die dem Originalgitter entsprechenden
Unregelmäßigkeiten in der Teilung aufweist, so treten außerdem ergänzende !Satellitenstrahlen auf. wie dies in
Fig.2 beispielsweise für den gebeugten Strahl 31 mit dem Satellitenstrahl 33 dargestellt ist. der einen solchen
Winkelabstand aufweist, daß er auf den Detektor 21 trifft, und der weiter eine charakteristische relative
Intensität besitzt. Die von den Detektoren IS, 20 und 21
in Reaktion auf die auftreffenden Strahlen 31,32 und 33 abgegebenen Signale werden dem Block 22 zugeführt,
der sie registriert und außerdem das Intensitätsverhältnis zwischen den normalen gebeugten Strahlen und den
entsprechenden Satellitenstrahlen festgestellt. Dieses Intensitätsverhältnis ist nun eine für ein authentisches
Beugungsgitter charakteristische Größe, so daß das im Block 22 aus den aufgefangenen Signalen der
Detektoren 19, 20 und 21 berechnete Verhältnis nur dann den im Block 22 außerdem von vorn herein
gespeicherten Wert annimmt, wenn das jeweilige Beugungsgitter ein Beugungsgitter ist. das eine Kopie
des ursprünglichen Gitters darstellt, das die Basis für die Eichung des gesamten Systems gebildet hat. Die
Feststellung des passenden Intensitätsverhältnisses und damit die Anerkennung der Authentizität der in das
Gerät eingeführten Karte 1 löst dann die Abgabe eines Signals über die Leitung 27 aus, das den angeschlossenen
Telefonapparat in Betrieb setzt. Gleichzeitig läßt der Block 22 die Infrarotlampe 24 zünden, die dann
einen konzentrierten Infrarotstrahl auf das überprüfte Beugungsgitter auf der Karte 1 richtet und dieses durch
die entstehende Wärme zerstört und damit die Karte 1 insoweit entwertet.
Nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne, die bei dem dargestellten Beispiel der Zeitspanne
entspricht, für die jeweils eine Gebühreneinheit zu entrichten ist, wird der Motor 13 in Betrieb gesetzt, um
den Schlitten 10 um eine Strecke zu verschieben, die dem Abstand zwischen zwei Beugungsgittern auf der
Karte 1 entspricht, so daß dann der einfallende Laserstrahl 30 auf ein neues Beugungsgitter auf der
Karte 1 gerichtet ist. Für dieses Beugungsgitter wird dann der Zyklus der Erkennung und Zerstörung in der
oben beschriebenen Weise wiederholt, und dies geschieht, solange das Telefongespräch andauert, der
Reihe nach auch mit den weiteren Beugungsgittern auf der Karte 1, so daß diese nach und nach in
entsprechendem Umfang entwertet wird.
Das beschriebene Verfahren gewährleistet offensichtlich einen sehr hohen Sicherheitsgrad, denn die
Herstellung falscher Karten setzt bei Verwendung dieses Verfahrens voraus, daß die nachgeahmten
Beugungsgitter nicht nur die gleiche Strichdichte aufweisen wie die ordnungsgemäßen Beugungsgitter,
sondern darüber hinaus in der Regelmäßigkeit der Striche auch durch einen Fehler gestört sind, der genau
di« gleiche Periode und die gleiche Maximalamplitiide
aufweist wie der bei der Herstellung des richtigen Originalgitters eingeführte Fehler. Ein Fälscher müßte
also nicht nur über eine Maschine zum Gravieren von Beugungsgittern verfugen, von denen es zur Zeit auf der
ganzen Welt überhaupt nur einige Zehn gibl, sondern er
müßte es außerdem noch fertig bringen, die charakteristische Anomalie in den Beugungsgittern zu reproduzieren,
was praktisch ausgeschlossen ist.
Angemerkt werden kann noch, daß bei dem oben beschriebenen Beispiel, wo die gewollte Anomalie durch
die Verwendung eines speziellen Zahnrades in der Graviermaschine geschaffen worden ist, durchaus die
Möglichkeit besteht, eine neue Serie von Beugungsgittern mit der gleichen Anomalie herzustellen, doch bleibt
diese Möglichkeit in aller Strenge dem einzigen Konstrukteur und Besitzer des Originalbeugungsgitters
vorbehalten.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht streng auf die oben als Beispiel beschriebene Ausführungsform
beschränkt, sondern sie erstreckt sich in gleicher Weise
auf alle Ausführungsformen, die lediglich in Einzelheiten, in Ausführungsvarianten oder durch die Verwendung
äquivalenter Mittel abweichen.
So kann man bei entsprechender Vermehrung der Anzahl der Detektoren die Satcllitenstrahlen in
mehreren Beugungsordnungen untersuchen, wobei für jede Beugungsordnung das Intensitätsverhältnis zu den
entsprechenden normalen gebeugten Strahlen gemessen werden kann.
Ebenso kann man anstelle der bei dem beschriebenen Beispiel verwendeten reflektierenden Beugungsgitter
strahlungsdurchlässige Beugungsgitter einsetzen, wobei lediglich die Prüfeinrichtung in entsprechender Weise
abzuwandeln ist.
Desgleichen sind auch andere Mittel für die Erzeugung der periodischen Änderungen der Schrittweise
in den einzelnen Gittern denkbar, beispielsweise kommen dafür zyklische lokale Änderungen der
Temperatur in der Graviermaschine in Betracht.
Schließlich kann man auch gleichzeitig mit mehreren zyklischen Störungsquellen arbeiten, die jede Fehler mit
unterschiedlicher Periode und Maximalamplitude in den Mechanismus der Graviermaschine und damit in die
Teilung der Beugungsgitter einführen; dies führ* zu einer noch komplizierteren Verteilung der Satellitenstrahlen,
wodurch es noch entsprechend schwieriger wird, die Fehlereigenschaften festzustellen, um sie
gegebenenfalls nachzuahmen.
Claims (2)
1. Verfahren zum Codieren eines Satzes von Berechtigungskarten für die Steuerung einer Einrichtung
für das öffnen einer Verriegelung oder für
das Auslösen eines Vorgangs sowie zum Prüfen der Gültigkeit einer solchen Karte bei ihrer Vorlage an
der betreffenden Einrichtung,
— bei dem den Karten eines Kartensatzes mindestens ein Beugungsgitter exklusiv zugeordnet
und unmittelbar oder auf dem Umweg über eine Kopie mit Hilfe einer üblichen
Graviermaschine aufgebracht wird, und
— zur Kartenprüfung diese Beugungsgitter mit gebündeltem Licht bestrahlt, und die in mehrere
Teilstrahlen (Satellitenstrahlen) gebeugten Lichtstrahlen analysiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
— daß über den Mechanismus der Graviermaschine
dicCitterteilung innerhalb des Beugungsgitters
mit vorgebbarer Periode und Amplitude
variiert wird, um eine Unregelmäßigkeit der Gitterteilung zu erzeugen, und
— daß bei der Kartenprüfung das Auftreten, die Stellung und die relative Intensität der durch die
Unregelmäßigkeit im Beugungsgitter erzeugten Satellitenbeugungsstrahlen erfaßt, deren intensität
und Winkellage in Bezug auf die normalen Beugungsstrahlen jeweils von der durch den
Mechanismus der Graviermaschine erzeugten Periode i-nd Amplitude der Gitterteilungsvariation
abhängen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man bei der Codierung im Mechanismus der Graviermaschine meht\/e Variationsmöglichkeiten
für die Periode und Amplitude der Änderung der Gitterteilung vorsieht
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