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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datencodierung
auf einem Magnetspeichermedium und zum Lesen von Daten von einem
Magnetspeichermedium sowie eine Vorrichtung zum Lesen von Daten
von einem Magnetspeichermedium.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Magnetspeichermedien
wie zum Beispiel Bänder
werden schon seit langem gern zur Datenspeicherung verwendet. Magnetspeichermedien werden
für viele
Zwecke eingesetzt. Als Beispiele seien genannt: Computerfestplatten,
Magnetbandkassetten, die sich zur Datensicherung von Computerfestplatten
eignen, und Magnetstreifen zur Datenspeicherung auf Identifikationskarten.
In dem Maße, wie
die Technik voranschreitet und der Informationsbedarf immer größer wird,
entwickelt es sich für
die Nutzer aller Speichermedien, einschließlich Magnetspeichermedien,
zum Vorteil, wenn Informationen mit immer höherer gespeichert werden. Magnetspeichermedien
speichern Informationen mittels der Herstellung magnetischer Übergänge auf
einem Speichermedium. Das Erhöhen
der Dichte mittels der Erhöhung
der Anzahl der Übergänge auf
einem Speichermedium führt
oft zu einem Anstieg der Kosten, die enorm sein können, wenn
eine sehr große
Anzahl von Übergängen auf
einer kleinen Fläche
unterzubringen ist. Des Weiteren besteht aufgrund der inhärenten technischen
Beschränkungen
sowie aufgrund der Beschränkungen,
die der Natur des Speichermediums eigen sind, in der Regel eine
Grenze für
die Informationsdichte, die auf einem Magnetspeichermedium erreicht
werden kann, besonders wenn gängige Standardkomponenten
verwendet werden sollen. Des Weiteren spezifizieren Standards, die
in vielen Anwendungen, wie zum Beispiel Magnetidentifikationskarten,
Gültigkeit
haben, die Dichte der Informationen, die mittels magnetischer Übergänge auf
den Speichermedien untergebracht werden können. Zum Beispiel spezifizieren
die Standards für
das Codieren von Informationen auf den Magnetstreifen von Kreditkarten
oft die Informationen, die auf der Karte angeordnet werden, und
das Verfahren, mit dem die Informationen zu schreiben sind. Um eine
Kompatibilität zwischen
den verschiedenen Karten und Kartenlesegeräten zu erreichen, müssen die
Karten den Stan dards entsprechen. Viele Standards lassen keinen Raum
für andere
Informationen außer
den Informationen, die in den Standards spezifiziert sind, wenn das
Vergrößern des
Informationsgehalts der Karten von der Erhöhung der Anzahl magnetischer Übergänge auf
einer Karte abhängen
soll.
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Ähnliche
Beschränkungen
bestehen für
andere Magnetspeichermedien, wie zum Beispiel Magnetbänder, in
Fällen,
in denen es wünschenswert
wäre, die
Dichte von auf dem Speichermedium gespeicherten Informationen zu
erhöhen,
aber wegen zu befolgender Standards oder Beschränkungen des Speichermediums
ist es unmöglich,
die Anzahl magnetischer Übergänge auf
dem Speichermedium zu erhöhen.
Das gilt besonders im Fall von Finanzidentifikationskarten, wie
zum Beispiel Kredit- oder Debitkarten. Auf Magnetstreifen-Kredit-
oder – Debitkarten steht
in der Regel nur eine kleine Fläche
zur magnetischen Informationsspeicherung zur Verfügung. Der Inhalt
dieser Informationen wird durch Standards festgeschrieben, die durch
Institutionen wie zum Beispiel MASTERCARD® und
VISA® erlassen
werden. Die Standards lassen in der Regel keinen Platz für zusätzliche
Informationen.
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Es
würde sich
oft als nützlich
erweisen, zusätzliche
Sicherheitsinformationen auf Kredit- oder Debitkarten unterzubringen,
aber wegen der Standards für
das Design der Karten steht kein Platz zur Verfügung, um Zusatzinformationen
in Form zusätzlicher
magnetischer Übergänge hinzuzufügen.
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Außerdem kommt
es zu Situationen, in denen es erforderlich sein kann, Informationen
auf einem Magnetspeichermedium in einer Weise zu speichern, die
für Geräte transparent
ist, die nach einem bestimmten Standard arbeiten, die aber auch
durch Geräte
gelesen werden kann, die nach einem anderen Standard arbeiten. Zum
Beispiel kann es wünschenswert
sein, Authentifizierungsinformationen auf einer Identifizierungskarte
wie zum Beispiel einer Kreditkarte in einer Weise zu codieren, die
für vorhandene
Lesegeräte
transparent ist, die aber auch durch Lesegeräte gelesen werden kann, die
dafür ausgelegt
sind, die Authentifizierungsinformationen zu detektieren.
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Die
Codierungsstandards für
die magnetische Datenspeicherung definieren in der Regel eine Nennanordnung
magnetischer Übergänge, die
zur Darstellung von Daten verwendet werden, und gestatten innerhalb
einer bestimmten Toleranz Abweichungen von dieser Nennanordnung.
Magnetische Übergänge werden
in der Regel durch Detektieren von Spitzenpunkten in einem Signal
erkannt, die durch Vorbeigleiten der Magnetspeichermedien an einem
Lesekopf erzeugt werden. In einem typischen Magnetcodierungsprozess
weichen die Spitzenpunkte und darum auch die erkannten magnetischen Übergänge von
der Nennposition ab. Die Abweichung von der präzisen Anordnung der Spitzenpunkte
wird als "Jitter" bezeichnet. Das
oben zitierte Patent von Fernandez beschreibt Techniken zum Lesen von
Jitter-Mustern zum Definieren einer magnetischen Signatur für ein Magnetspeichermedium,
die zur Authentifizierung dieses Magnetspeichermediums verwendet
wird.
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Wenn
die Abweichung von der Nennposition eines magnetischen Übergangs,
oder der Jitter, kontrolliert werden kann, so stellt dies zusätzliche
Informationen dar, die zum Codieren von Daten verwendet werden können. Das
oben zitierte Patent von Fernandez beschreibt die Verwendung eines
bereits vorhandenen Jitters als eine Quelle zusätzlicher Informationen zur
Authentifizierung eines Speichermediums, beschreibt aber nicht die
Verwendung von kontrolliertem Jitter als ein Mittel zum Codieren
von Informationen auf einem Speichermedium.
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Stand der Technik
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US 5,616,904 beschreibt
den Nachweis eines zufälligen
Jitters unterhalb einer vorgegebenen Standardgrenze. Dieser wird
dann als Fingerabdruckmuster für
die Echtheit der Aufzeichnung verwendet. Jedoch bedeutet das bewusste
Erzeugen eines zufälligen
Jitters nicht das Codieren zusätzlicher Bits
und ihr Aufzeichnen durch Abweichungen von den Nennpositionen der
herkömmlichen
Bits für
ein späteres
Decodieren dieser Bits.
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Aus
US 5,254,843 ist ein Verfahren
zum Sichern magnetisch codierter Daten unter Verwendung inhärenter Veränderungen
bei den Zeitpunkten magnetisch codierter Daten in Kombination mit
dem zufällig
variierenden Effekt eines Magnetspeichermediums bekannt. Diese Verweisquelle
lehrt das Anordnen von Daten auf einem Magnetspeichermedium in einer
Weise, die dafür
benutzt werden kann, eine Jittersignaturnummer für die anschließende Authentifizierung
des Magnetspeichermediums zu erzeugen. Allerdings lehrt
US 5,254,843 nicht das Erreichen
einer erhöhten
Datendichte durch Verwenden einer Datenkette, wobei herkömmliche
Bits mit zusätzlichen
Bits verschmolzen werden.
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Zu lösendes Problem
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Das
Problem, das durch die vorliegende Erfindung zu lösen ist,
besteht darin, eine Technik zum Erhöhen der Dichte von Informationen,
die auf einem Magnetspeichermedium gespeichert sind, vorzuschlagen,
die keine Erhöhung
der Anzahl magnetischer Übergänge auf
dem Speichermedium erfordert und die eine präzise gesteuerte Anordnung magnetischer Übergänge auf
dem Speichermedium benutzt, um zusätzliche Informationen zu definieren,
die für Geräte transparent
sind, die nicht dafür
ausgestattet sind, zusätzliche
Informationen zu lesen.
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Lösung des Problems
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Das
oben dargelegte Problem wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und
5 oder des Anspruchs 6 gelöst.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Ein
Informationsspeichersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
eine Vorrichtung zum Beschreiben von Speichermedien, die dafür geeignet ist,
präzise
Anordnungen magnetischer Übergänge auf
einem Magnetspeichermedium vorzunehmen. Die Schreibvorrichtung schreibt
herkömmliche
Bits entlang einem Magnetspeichermedium durch Anordnen magnetischer Übergänge entlang
der Länge
des Speichermediums gemäß einem
vorgegebenen Standard. Um zum Beispiel eine binäre "1" zu
schreiben, kann die Schreibvorrichtung einen Übergang von "niedrig" zu "hoch" anordnen, gefolgt – nach einem
schmalen Intervall – von
einem Übergang
von "hoch" zu "niedrig", wobei ein schmales
Intervall vor einem Übergang
folgt. Um eine binäre "0" zu schreiben, kann die Schreibvorrichtung einen Übergang von "niedrig" zu "hoch" anordnen, gefolgt – nach einem
breiten Intervall – von
einem Übergang
von "hoch" zu "niedrig", wobei kein Intervall
folgt, bevor das nächste
Bit beginnen kann. Das Anordnen jedes Übergangs ist durch einen Standard
definiert, der eine Nennanordnung und eine zulässige Abweichung von der Nennposition
definiert.
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Um
zusätzliche
Bits zu codieren, ordnet die Schreibvorrichtung Übergänge zwischen Bits in Positionen
an, die von der Nennposition abweichen. Um eine zusätzliche "0" zu codieren, ordnet die Schreibvorrichtung
den Übergang
vor der Nennposition an. Um eine zusätzliche "1" zu
codieren, ordnet die Schreibvorrichtung den Übergang hinter der Nennposition
an. Die Abweichungen von der Nennposition liegen innerhalb von Toleranzen,
die durch den Standard zum Codieren von Bits definiert werden, wobei es
sich um einen Standard handeln kann, der von Lesegeräten des
Standes der Technik verwendet wird. Zum Beispiel gestattet ein zum
Stand der Technik gehörender
Standard für
das Schreiben von Daten auf eine Magnetidentifizierungskarte eine
Abweichung von 8% von der Nennposition. Um eine zusätzliche "0" zu codieren, kann die Schreibvorrichtung
einen Übergang
dergestalt anordnen, dass die Distanz zwischen dem Übergang,
der das Bit beginnt, und dem Übergang,
der das Bit beendet, mindestens 3% größer ist als die Nenndistanz
zwischen den Übergängen. Um
eine zusätzliche "1" zu codieren, kann die Schreibvorrichtung
einen Übergang
dergestalt anordnen, dass die Distanz zwischen dem Übergang, der
das Bit beginnt, und dem Übergang,
der das Bit beendet, mindestens 3% kleiner ist als die Nenndistanz
zwischen den Übergängen. Die
Vorgabe, dass die Abweichung mindestens 3% von der Nennposition
beträgt,
unterscheidet Abweichungen, die zusätzliche Daten darstellen, von
zufällig
auftretenden Abweichungen. Herkömmliche
Schreibvorrichtungen sind in der Regel in der Lage, Übergänge innerhalb von
3% der Nennposition anzuordnen, so dass, wenn erkannt wird, dass
ein Übergang
3% oder mehr von der Nennposition abweicht, er mit Gewissheit als
Daten darstellend interpretiert werden kann.
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Um
ein Anhäufen
von Fehlern zu verhindern, werden zusätzliche Bits durch Justieren
der Anordnung von Übergängen zwischen
auf herkömmliche Weise
codierten Bits dargestellt. Das Justieren der Anordnung eines Übergangs,
der Elemente eines Bit-Paares trennt, braucht nicht die Anordnung
der Übergänge am Beginn
und am Ende des Bit-Paares zu verändern. Darum können die Übergänge am Anfang
und am Ende des Bit-Paares in ihren Nennpositionen bleiben.
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Ein
Lesegerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung liest Übergänge, um
Bits zu decodieren, wobei es Sequenzen von Übergängen gemäß vorgegebenen Standards zum
Codieren und Decodieren von Daten als "Einsen" oder "Nullen" interpretiert. Das Lesegerät detektiert
auch die Anordnung von Übergängen, die
von der Nennanordnung abweichen, um zusätzliche Daten zu detektieren.
Das Lesegerät
detektiert Abweichungen von Übergängen zwischen Bits.
Wenn zum Beispiel die Distanz zwischen Übergängen mindestens 3% größer als
die Nenndistanz ist, so kann die Abweichung von der Nennposition
als eine zusätzliche "0" darstellend interpretiert werden, wohingegen,
wenn die Distanz zwischen Übergängen mindestens
3% kleiner als die Nenndistanz ist, die Abweichung von der Nennposition
als eine zusätzliche "1" darstellend interpretiert werden kann.
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Ein
Lesegerät
des Standes der Technik, das eine Karte oder ein anderes Magnetspeichermedium liest,
die bzw. das gemäß den Techniken
der vorliegenden Erfindung codiert wurde, kann Bits lesen, die auf
herkömmliche
Weise codiert wurden, ohne die zusätzlichen Bits zu detektieren,
die durch Anordnung von Übergängen codiert
wurden. Dies gestattet zum Beispiel das Hinzufügen von Sicherheits- oder anderen
Authentifizierungsinformationen, die durch entsprechende Lesegeräte detektiert
werden können,
die aber keine Lesegeräte
behindern, die nicht in geeigneter Weise für das Detektieren der Informationen
ausgestattet sind.
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Wenn
ein Magnetspeichermedium, das mit einer Schreibvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung codiert wurde, durch ein Lesegerät des Standes der Technik gelesen
wird, so werden die Bits gelesen, die durch Übergänge dargestellt werden. Bits, die
durch die Anordnung von Übergängen codiert wurden,
werden nicht detektiert und behindern nicht das Lesen der auf herkömmliche
Weise codierten Informationen.
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Ein
vollständigeres
Verstehen der vorliegenden Erfindung sowie weitere Merkmale und
Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung
und den angehängten
Zeichnungen hervor.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A veranschaulicht
einen Abschnitt einer Magnetkarte, die für das Lesen und Schreiben gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet ist.
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1B veranschaulicht
in größerem Detail einen
Magnetstreifenbereich der Magnetkarte von 1A.
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2A veranschaulicht
eine Datenkette, die gemäß einem
Codierungsstandard des Standes der Technik codiert wurde.
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2B veranschaulicht
eine Datenkette, die gemäß einem
Codierungsstandard des Standes der Technik codiert wurde.
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3 veranschaulicht
eine Datenkette, die gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung codiert wurde.
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4 veranschaulicht
eine Datenkette, die gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung codiert wurde.
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5 veranschaulicht
ein Magnetlese- und -schreibgerät
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung.
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6 veranschaulicht
einen Prozess zum Schreiben von Magnetdaten gemäß der vorliegenden Erfindung.
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7 veranschaulicht
einen Prozess zum Lesen von Magnetdaten gemäß der vorliegenden Erfindung.
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8 veranschaulicht
einen Prozess zum Beschreiben einer Magnetkarte gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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9 veranschaulicht
einen Prozess zum Lesen und Authentifizieren einer Magnetkarte gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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1A veranschaulicht
eine Rückansicht
einer gängigen
Magnetkarte 100, die gemäß dem Standard ISO ID-1 aufgebaut
ist, einem weithin beachteten Standard für die Gestaltung von Magnetkarten,
wobei ein Magnetstreifenbereich 102 gezeigt ist, der vorteilhafterweise
durch ein System gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben und gelesen werden kann. Die Karte 100 ist
53,98 mm hoch, 85,60 mm breit und 0,76 mm dick und hat Ecken, wie zum
Beispiel die Ecke 103, mit einem Radius von 3,18 mm. Der
Magnetstreifenbereich 102 ist 82,55 mm breit und 10,28
mm hoch. Der Magnetstreifenbereich 102 hat einen oberen
Rand 104, der 5,54 mm von der Oberkante 106 der
Karte 100 entfernt ist, und einen unteren Rand 108,
der 15,82 mm von der Oberkante 106 der Karte 100 entfernt
ist. Ein rechter Rand 110 des Magnetstreifenbereichs 102 ist
2,92 mm von der rechten Kante 112 der Karte 100 entfernt.
Daten werden auf dem Kartenmagnetstreifenbereich 102 in
der Weise codiert, dass ein erstes Bit 114 7,44 mm von dem rechten
Rand 112 der Karte 100 beginnt. Der Magnetstreifenbereich 102 enthält eine
erste, eine zweite und eine dritte Spur 116, 118 bzw. 120.
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1B ist
eine detailliertere Ansicht des Magnetstreifenbereichs 102 der
Karte 100, welche die erste, die zweite und die dritte
Magnetspur 116, 118 bzw. 120 veranschaulicht.
Die erste Magnetspur 116 ist 5,66 mm von der Oberkante 106 der
Karte entfernt und hat einen oberen Rand 122, der 0,12
mm von dem oberen Rand 104 des Magnetstreifens 102 entfernt
ist. Die erste Magnetspur 116 ist 2,80 mm breit.
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Die
zweite Spur 118 hat einen oberen Rand 124, der
0,50 mm von einem unteren Rand 126 der ersten Spur 116 entfernt
ist. Die zweite Spur 118 ist 2,80 mm breit.
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Die
dritte Spur 120 hat einen oberen Rand 128, der
0,76 mm von einem unteren Rand 130 der zweiten Spur 116 entfernt
ist. Die dritte Spur 120 ist 2,80 mm breit. Die dritte
Spur 120 hat auch einen unteren Rand 132, der
0,56 mm von dem unteren Rand 108 des Magnetstreifenbereichs 102 entfernt
ist.
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Obgleich
im vorliegenden Text eine Magnetkarte 100 als ein Beispiel
veranschaulicht ist, versteht es sich, dass die Lehren der vorliegenden
Erfindung auch auf andere Magnetspeichermedien ausgedehnt werden
können,
wie zum Beispiel Bänder,
Disketten oder sonstige gewünschte
Formen von Magnetspeichermedien, die dafür geeignet sind, Daten mit
Hilfe magnetischer Übergänge darzustellen.
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2A veranschaulicht
eine beispielhafte Datenkette 200, die gemäß einem
zum Stand der Technik gehörenden
Aufzeichnungssystem geschrieben wurde. Die Datenkette 200 ist
nicht maßstabsgerecht
dargestellt. Die Datenkette 200 ähnelt Daten, die auf die Spuren
1 und 3 einer Magnetkarte, wie zum Beispiel der Karte 100,
geschrieben werden können.
Hier sind als Beispiele ein erstes Bit 202, das als eine "0" codiert ist, und ein zweites Bit 204,
das als eine "1" codiert ist, veranschaulicht.
Es ist zu erkennen, dass das erste Bit 202 einen Übergang 208 an
einem linken Rand und einen Übergang 210 an
einem rechten Rand enthält.
Der Übergang 210 kann
in einer Nennposition 0,12 mm von dem Übergang 208 angeordnet
sein oder kann sich innerhalb einer Toleranz von 8% von der Nennposition
befinden. Der Übergang 210 kann
somit zwischen 0,11 mm und 0,13 mm von dem Übergang 208 entfernt
liegen, das heißt
zwischen den Grenzen 212 und 214. Das Bit 204 enthält einen Übergang 216 an
einem linken Rand und einen oberen Übergang 218, gefolgt
von einem unteren Übergang 220.
Der obere Übergang 218 kann
sich in einer Nennposition 0,06 mm von dem Übergang 216 befinden
oder kann um 10% von der Nennposition abweichen. Somit kann sich
der obere Übergang
innerhalb eines Bereichs von 0,054 mm bis 0,066 mm von dem Übergang 216 befinden, das
heißt
zwischen den Grenzen 222 und 224. Der untere Übergang 220 kann
sich an einer Nennposition 0,05 mm von dem oberen Übergang 218 befinden oder
kann um 10% von der Nennposition abweichen. Das heißt, der
untere Übergang 220 kann
sich innerhalb eines Bereichs von 0,045 mm bis 0,055 mm von dem
oberen Übergang 218 befindet,
das heißt
zwischen den Grenzen 226 und 228. Weil die Position des
oberen Übergangs 218 relativ
zu dem Übergang 216 ebenfalls
innerhalb eines Bereichs fallen kann, kann der untere Übergang 220 innerhalb
eines Bereichs von 0,099 mm bis 0,121 mm von dem Übergang 216 fallen.
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2B veranschaulicht
eine beispielhafte Datenkette 250, die gemäß einem
zum Stand der Technik gehörenden
Aufzeichnungssystem geschrieben wurde. Die Datenkette 250 ist
nicht maßstabsgerecht
gezeichnet. Die Datenkette 250 ähnelt Daten, die auf die Spur 2 einer
Magnetkarte, wie zum Beispiel der Karte 100, geschrieben
werden können.
Die Abmessungen sind für
ein erstes Bit 252, das als eine "0" codiert
ist, und für
ein zweites Bit 254, das als eine "1" codiert
ist, gezeigt. Es ist zu erkennen, dass das erste Bit 252 einen Übergang 256 an
einem linken Rand und einen Übergang 258 an
einem rechten Rand enthält.
Der Übergang 258 kann
sich in einer Nennposition 0,34 mm von dem Übergang 256 befinden
oder kann sich innerhalb einer Toleranz von 5% von der Nennposition
befinden. Der Übergang 258 kann
sich somit zwischen 0,32 mm und 0,36 mm von dem Übergang 256 befinden,
das heißt
zwischen den Grenzen 260 und 262.
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Das
Bit 254 enthält
einen Übergang 264 an einem
linken Rand und einen unteren Übergang 266, gefolgt
von einem oberen Übergang 268.
Der untere Übergang 266 kann
sich in einer Nennposition 0,170 mm von dem Übergang 264 befinden
oder kann um 7% von der Nennposition abweichen. Somit kann sich
der untere Übergang 266 innerhalb
eines Bereichs von 0,158 mm bis 0,182 mm von dem Übergang 264 befinden,
das heißt
zwischen den Grenzen 270 und 272. Der obere Übergang 268 kann
sich an einer Nennposition 0,05 mm von dem unteren Übergang 266 befinden
oder kann um 10% von der Nennposition abweichen. Das heißt, der
obere Übergang 268 kann
sich innerhalb eines Bereichs von 0,045 mm bis 0,055 mm von dem
unteren Übergang 266 befinden,
das heißt
zwischen den Grenzen 274 und 276. Weil die Position
des unteren Übergangs 266 relativ
zu dem Übergang 264 ebenfalls
innerhalb eines Bereichs fallen kann, kann der obere Übergang 268 innerhalb
eines Bereichs von 0,203 mm bis 0,237 mm von dem Übergang 264 fallen.
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3 veranschaulicht
eine Datenkette 300, die gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung geschrieben wurde. Die Datenkette 300 ist nicht maßstabsgerecht
gezeichnet. Die Datenkette 300 kann zweckmäßigerweise
auf eine Spur, wie zum Beispiel Spur 1 oder 3 der Karte 100 von 1, geschrieben werden. Die Datenkette 300 enthält eine Reihe
von Bits, die durch Sequenzen magnetischer Übergänge codiert wurden, von denen
die Bits 302, eine "1", 304, eine "0", 306, eine "0", und 308, eine "1", als Beispiele genannt sind. Ein Übergang 310 trennt
die Bits 302 und 304, und ein Übergang 312 trennt
die Bits 306 und 308. Die Übergänge 310 und 312 sind
nicht in einer Nennposition gemäß dem standardmäßigen Datencodierungssystem,
durch das sie geschrieben werden, angeordnet. Statt dessen ist der Übergang 310 so
angeordnet, dass die Distanz zwischen dem Übergang 310, der das
Bit 304 beginnt, und dem Übergang 315, der das
Bit 304 beendet, mindestens 3% größer als die Nenndistanz, die
erreicht werden würde,
wenn das Bit 304 an der Nennposition 314 beginnen
würde.
Der Übergang 312 ist
so angeordnet, dass die Distanz zwischen dem Übergang 312, der das
Bit 308 beginnt, und dem Übergang 317, der das
Bit 308 beendet, mindestens 3% kleiner ist als die Nenndistanz,
die erreicht werden würde,
wenn das Bit 308 an der Nennposition 316 beginnen
würde.
Auf diese Weise wird eine zusätzliche "0" zwischen den Bits 302 und 304 codiert, und
eine zusätzliche "1" wird zwischen den Bits 306 und 308 codiert.
Die Anordnung der Übergänge 310 und 312 liegt
innerhalb des Toleranzbereichs für
die Anordnung von Übergängen und
stört darum
nicht das exakte Lesen der Bits 302 und 304. Jedoch
ist ein in geeigneter Weise konstruiertes Lesegerät in der
Lage, die Anordnung der Übergänge 310 und 312 zu
lesen, um die Bits zu interpretieren, die durch die Anordnung der Übergänge 310 und 312 dargestellt werden.
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Auf
diese Weise kann durch Anordnen von Übergängen zwischen Bits für jeweils
zwei Bits, die durch Sequenzen von Übergängen codiert wurden, ein zusätzliches
Bit codiert werden. Weil jedes zusätzliche Bit durch Anordnen
des Übergangs
zwischen Elementen eines Bit-Paares codiert wird, wird das Problem
der Fehleranhäufung
vermieden. Zum Beispiel befinden sich die Übergänge 315 und 317, die
jeweils am Ende eines zweiten Bits eines Paares auftreten, in die
Nennpositionen 318 bzw. 320. Wenn jedes Bit, das
auf herkömmliche
Weise codiert wurde, noch ein zusätzliches Bit durch Anordnen
eines Übergangs
codiert bekommen würde,
so könnten
die zusätzlichen
Bits zu angehäuften
Abweichungen von der Nennposition führen, was sich zu einer erheblichen
Abweichung summieren würde.
Zum Beispiel würde
eine Kette von 5 aufeinanderfolgenden "Einsen" bis zu dem Moment, wo die fünfte "1" geschrieben wird, zu einer Abweichung
von 15% von der Nennposition führen.
Jedoch gewährleistet
das Anordnen des Übergangs,
der von der Nennposition an der Grenze zwischen zwei auf herkömmliche
Weise codierten Bits abweicht, dass das Codieren zusätzlicher
Bits nicht dazu führt,
dass die Länge
eines Bit-Paares von der Nennlänge
abweicht. Jedes Bit-Paar weicht von der Nennlänge nur in dem Ausmaß ab, das
durch gewöhnliche
Abweichungen und Fehler verursacht wird, die in dem Schreibprozess
inhärent
sind.
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4 veranschaulicht
eine Datenkette 400, die gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung geschrieben wurde. Die Datenkette 400 ist nicht maßstabsgerecht
gezeichnet. Die Datenkette 400 kann in geeigneter Weise
auf eine Spur, wie zum Beispiel die Spur 2 der Karte 100 von 1, geschrieben werden. Die Datenkette 400 enthält eine
Reihe von Bits 402, 404, 406 und 408,
die durch Sequenzen magnetischer Übergänge codiert wurden, von denen das
Bit 402 eine "1" ist, Bit 404 eine "0" ist, Bit 406 eine "0" ist und Bit 408 eine "1" ist. Ein Übergang 410 trennt
die Bits 402 und 404, und ein Übergang 412 trennt
die Bits 406 und 408. Die Übergänge 410 und 412 sind
nicht in einer Nennposition gemäß dem standardmäßigen Datencodierungssystem,
durch das sie geschrieben werden, angeordnet. Statt dessen ist der Übergang 410 so
angeordnet, dass die Distanz zwischen dem Übergang 411, der das
Bit 402 beginnt, und dem Übergang 410, der das
Bit 402 beendet, mindestens 3% größer ist, als es erreicht werden
würde,
wenn der Übergang 410 in
einer Nennposition 414 angeordnet werden würde. Der Übergang 412 ist
so angeordnet, dass die Distanz zwischen dem Übergang 415, der das
Bit 406 beginnt, und dem Übergang 412, der das
Bit 406 beendet, mindestens 3% kleiner ist, als es erreicht
werden würde,
wenn der Übergang 412 in
einer Nennposition 419 angeordnet werden würde. Das
Anordnen des Übergangs 410 codiert
eine zusätzliche "0", und das Anordnen des Übergangs 412 codiert
eine zusätzliche "1". Das Anordnen der Übergänge 410 und 412 liegt
innerhalb des Toleranzbereichs für
das Anordnen von Übergängen und
stört darum
nicht das exakte Lesen der Bits 402 und 404. Jedoch
ist ein in geeigneter Weise kon struiertes Lesegerät in der
Lage, die Anordnung der Übergänge 410 und 412 zu
lesen, um die Bits zu interpretieren, die durch das Anordnen der Übergänge 410 und 412 dargestellt
werden. Eine Anhäufung von
Fehlern wird durch das Anordnen von Übergängen, die von der Nennposition
zwischen Bit-Paaren abweichen, vermieden. Somit ist zu erkennen,
dass sich die Übergänge 415 und 420,
die jeweils am Ende eines Bit-Paares auftreten, in den Nennpositionen 422 bzw. 424 befinden.
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5 veranschaulicht
ein Magnetlese- und -schreibgerät 500 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das System 500 enthält einen Lesekopf 502, einen
Schreibkopf 504, einen Leseverstärker 506, einen Schreibverstärker 508,
einen Analog-Digital (A/D)-Wandler 510, einen Digital-Analog (D/A)-Wandler 512 und
einen Prozessor 514. Wenn eine Magnetspur beschrieben werden
soll, so werden die zu schreibenden Daten in den Prozessor 510 eingespeist,
der die Daten an den D/A-Wandler 512 zum Umwandeln in ein
analoges Format weitersendet. Der D/A-Wandler 512 speist
die analogen Daten in den Schreibverstärker 508 ein, der
sie verstärkt und
an den Schreibkopf 504 sendet, wenn eine Magnetspur 516 neben
dem Lesekopf 502 und dem Schreibkopf 504 vorbeigeführt wird.
Der Lesekopf detektiert Sequenzierungsdaten, die auf der Spur 516 vorhanden
sind, wenn die Spur 516 neben dem Schreibkopf 502 vorbeigeführt wird.
Die Sequenzierungsdaten werden in den Prozessor 514 eingespeist,
der die Sequenzierungsdaten zum Steuern des Schreibvorgangs verwendet,
einschließlich
des zeitlichen Ablaufs und der Anordnung von Schreibvorgängen.
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Der
Schreibkopf 504 ordnet magnetische Übergänge auf der Magnetspur 516 gemäß einem Standard
zum Codieren von Bits an. Der Schreibkopf 504 ordnet herkömmliche
Bits und zusätzliche
Bits auf der Spur 516 an. Herkömmliche Bits werden auf der
Spur 516 durch Schreiben von Sequenzen magnetischer Übergänge angeordnet.
Zusätzliche
Bits werden auf der Spur 516 durch die Auswahl der Position
von Übergängen zwischen
herkömmlichen
Bits dargestellt. Zum Darstellen von Daten wird das Anordnen von Übergängen zwischen
herkömmlichen Bits
in einer von einer Nennposition abweichenden Position gemäß einem
Codierungsstandard verwendet. Die Übergänge weichen von der Nennposition
innerhalb von Toleranzen ab, die durch den Standard definiert werden,
die aber ausreichen, um durch ein geeignetes Lese- und Schreibsystem,
wie zum Beispiel das System 500, identifiziert zu werden.
Zum Beispiel kann eine zusätzliche "0" dargestellt werden, indem ein Übergang
so angeordnet wird, dass die Distanz zwischen Übergängen, aus denen das herkömmliche
Bit besteht, um +3% von der Nennposition abweicht, während eine
zusätzliche "1" dargestellt werden kann, indem ein Übergang
so angeordnet wird, dass die Distanz zwischen Übergängen, aus denen das herkömmliche
Bit besteht, um –3%
von der Nennposition abweicht.
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Wenn
ein Magnetspeichermedium, das durch ein System wie zum Beispiel
das System 500 beschrieben wurde, durch ein System des
Standes der Technik gelesen wird, so werden die Bits, die als Sequenzen
von Übergängen codiert
sind, normalerweise gelesen, weil sie innerhalb der Toleranzen des Standards
zum Codieren des Speichermediums liegen. Jedoch werden die zusätzlichen
Bits, die durch Anordnen von Übergängen codiert
wurden, nicht detektiert.
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Wenn
ein System wie zum Beispiel das System 500 verwendet wird,
um ein Speichermedium zu lesen, das zuvor mit herkömmlichen
und zusätzlichen
Bits codiert wurde, so detektiert der Lesekopf 502 magnetische Übergänge und
erzeugt ein Signal, das an den Leseverstärker 506 gesendet
wird. Der Lesekopf 502 erzeugt ein präzises Signal, anhand dessen
die Position und die Zeitpunkte magnetischer Übergänge identifiziert werden können. Der
Leseverstärker 506 leitet
das Signal an den A/D-Wandler 510 weiter, der das Signal
in eine digitale Form umwandelt und es dem Prozessor 514 zuführt. Der
Prozessor 514 detektiert die Bits, die auf herkömmliche
Weise als Sequenzen von Übergängen codiert
wurden. Außerdem
detektiert der Prozessor 514 die Positions- und Zeitpunktdaten
in dem Signal und erkennt Abweichungen von Nennpositionen von Übergängen, die
zum Codieren zusätzlicher
Bits verwendet wurden.
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Es
versteht sich, dass ein Gerät ähnlich dem Gerät 500 konstruiert
werden kann, das in der Lage ist, eine auf herkömmliche Weise codierte Magnetspur
oder eine Spur wie zum Beispiel die Spur 516 zu lesen,
jedoch ohne die Fähigkeit
zum Schreiben. Ein solches Gerät
würde Komponenten
wie zum Beispiel den Lesekopf 502, den Leseverstärker 506,
den A/D-Wandler 510 und den Prozessor 514 ent halten. Die
Arbeitsabläufe
in dem Gerät
würden
den Lesevorgängen ähneln, die
oben für
das Gerät 500 beschrieben
wurden.
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6 veranschaulicht
einen Prozess zum Schreiben von Daten 600 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei Schritt 602 werden eine Reihe von herkömmlichen
und eine Reihe von zusätzlichen
Bits zum Schreiben assembliert. Bei Schritt 604 werden die
Reihe von herkömmlichen
Bits und die Reihe von zusätzlichen
Bits zu einem Datenstrom verschmolzen. Bei Schritt 606 wird
der Datenstrom in eine Reihe magnetischer Übergänge umgesetzt. Jedes herkömmliche
Bit wird durch eine Reihe magnetischer Übergänge gemäß einem Codierungsstandard
dargestellt, und jedes zusätzliche
Bit wird durch einen Übergang
dargestellt, der eine Position aufweist, die von einer Nennposition
gemäß dem Codierungsstandard
abweicht. Jedes zusätzliche
Bit wird durch einen Übergang
zwischen zwei herkömmlichen
Bits dargestellt. Der Übergang,
der das zusätzliche
Bit darstellt, weicht von der Nennposition um einen definierten
Betrag ab, wobei der definierte Betrag innerhalb der Toleranz fällt, die
durch den Codierungsstandard zugelassen wird. Bei Schritt 608 wird
jedes Bit auf ein Magnetspeichermedium geschrieben. Jedes herkömmliche
Bit wird durch Schreiben einer Reihe magnetischer Übergänge auf
das Speichermedium geschrieben, und jedes zusätzliche Bit wird durch Anordnen eines Übergangs
zwischen einem Paar herkömmlicher
Bits in einer Position, die von der Nennposition abweicht, geschrieben.
Bei 610 wird das Magnetspeichermedium gelesen, und die
Daten, die von dem Speichermedium ausgelesen werden, werden mit
den Daten verglichen, von denen erwartet wurde, dass sie auf das
Speichermedium geschrieben werden. Wenn die Daten, die gelesen wurden,
mit den erwarteten Daten übereinstimmen,
so schreitet der Prozess zu Schritt 612 weiter, und der
Schreibprozess endet erfolgreich. Wenn die Daten, die gelesen wurden,
nicht mit den erwarteten Daten übereinstimmen,
so schreitet der Prozess zu Schritt 614 weiter, und es
wird ein Warnhinweis ausgegeben, dass der Schreibprozess gescheitert
ist.
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7 veranschaulicht
einen Prozess 700 zum Lesen von Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bei Schritt 702 wird ein Magnetspeichermedium
an einem Lesekopf vorbeigeführt.
Bei Schritt 704 werden magnetische Übergänge detektiert, die auf dem
Speichermedium gespeichert sind. Bei Schritt 706 wird eine Sequenz
magnetischer Übergänge, die ein
codiertes herkömmliches
Bit darstellen, gemäß einem
Codierungsstandard in das Bit umgesetzt, das durch die Sequenz von Übergängen dargestellt
wird. Bei Schritt 708 wird das Bit gespeichert. Bei Schritt 710 wird
ein Übergang,
der zwei codierte Bits trennt, untersucht, um festzustellen, ob
seine Anordnung von einer Nennanordnung gemäß dem Codierungsstandard, der
zum Codieren der Bits verwendet wurde, abweicht. Wenn die Anordnung
von der Nennposition um einen vorgegebenen Betrag abweicht, so wird
der Übergang
als ein zusätzliches
codiertes Bit erkannt und gespeichert. Wenn die Anordnung nicht um
den vorgegebenen Betrag von der Nennposition abweicht, so wird kein
zusätzliches
Bit erkannt. Bei Schritt 712 wird eine Sequenz magnetischer Übergänge, die
ein codiertes Bit darstellen, gemäß einem Codierungsstandard
in das Bit umgesetzt, das durch die Sequenz von Übergängen dargestellt wird. Bei Schritt 714 wird
das zusätzliche
Bit gespeichert. Bei Schritt 716 werden die Parameter des
Leseprozesses untersucht, um festzustellen, ob noch weitere Lesevorgänge auszuführen sind.
Das kann zum Beispiel geschehen, indem man die letzten paar gelesenen
Bits untersucht, um festzustellen, ob sie eine Beendigungssequenz
darstellen, indem man vorgegebene Parameter untersucht, welche die
Menge der zu lesenden Daten bestimmen, indem man Zeitparameter untersucht
oder indem man sich anderer gewünschter
Techniken bedient. Wenn keine weiteren Lesenvorgänge mehr auszuführen sind,
so endet der Prozess bei Schritt 750. Wenn noch weitere
Lesevorgänge
auszuführen
sind, so kehrt der Prozess zu Schritt 702 zurück.
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8 veranschaulicht
ein Verfahren 800 zum Speichern von Magnetkartenauthentifizierungsinformationen
unter Verwendung der Techniken der vorliegenden Erfindung. Bei Schritt 802 werden
Magnetmuster von der Karte gelesen, um einen magnetischen Fingerabdruck
zu lesen. Das Lesen der Magnetmuster und das Identifizieren des
magnetischen Fingerabdrucks können
zweckmäßigerweise
gemäß den Lehren
des oben zitierten Patents von Fernandez bewerkstelligt werden.
Bei Schritt 804 wird eine numerische Darstellung des magnetischen
Fingerabdrucks erzeugt, um einen numerischen Fingerabdruck zu bilden.
Bei Schritt 806 werden Identifizierungsdaten, die auf die
Karte zu schreiben sind, assembliert. Bei Schritt 808 werden
die Identifizierungsdaten und der numerische Fingerabdruck zu einem Datenstrom
verschmolzen. Bei Schritt 810 werden die Identifizierungsdaten und
der numerische Fingerabdruck auf die Karte geschrieben. Die Identifizierungsdaten
werden als herkömmliche
Bits codiert, die durch magnetische Übergänge dargestellt werden, und
der numerische Fingerabdruck wird als zusätzliche Bits codiert, die durch
Anordnen magnetischer Übergänge dargestellt
werden, die herkömmliche
Bits trennen. Auf diese Weise kann der numerische Fingerabdruck
auf die Karte geschrieben werden, während immer noch Platz für alle anderen
Informationen bleibt, die auf der Karte gespeichert werden müssen. Das
Speichern des numerischen Fingerabdrucks beeinträchtigt nicht das Schreiben
anderer Informationen.
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9 veranschaulicht
ein Verfahren 900 zur Kartenauthentifizierung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bei Schritt 902 werden Magnetinformationen von
der Karte ausgelesen. Bei Schritt 904 werden Identifizierungsinformationen,
die als herkömmliche Bits
codiert wurden, interpretiert und gespeichert. Gleichzeitig werden
Magnetmerkmale der Karte gelesen und in eine numerische Darstellung
umgewandelt, um einen numerischen Fingerabdruck zu erzeugen. Bei
Schritt 906 wird der numerische Fingerabdruck gespeichert.
Bei Schritt 908 werden die Übergänge, die herkömmliche
Bits trennen, auf Abweichungen untersucht, um festzustellen, ob
sie zusätzliche
codierte Informationen darstellen. Wenn die Übergänge um nicht mehr als einen
vorgegebenen Betrag von einer Nennposition abweichen, so schreitet
der Prozess zu Schritt 908 weiter, und die Übergänge werden
so interpretiert, dass sie keine codierten Informationen enthalten.
Der Prozess schreitet dann zu Schritt 950 weiter. Wenn
die Übergänge um mehr
als einen vorgegebenen Betrag von einer Nennposition versetzt sind,
so schreitet der Prozess zu Schritt 912 weiter, und die Übergänge werden
so interpretiert, dass sie codierte zusätzliche Informationen enthalten.
Bei Schritt 914 werden die codierten zusätzlichen
Informationen decodiert, um einen decodierten numerischen Fingerabdruck
zu erzeugen. Bei Schritt 916 wird der decodierte numerische
Fingerabdruck mit dem gespeicherten numerischen Fingerabdruck verglichen.
Wenn der decodierte numerische Fingerabdruck nicht innerhalb vorgegebener Toleranzen
mit dem gespeicherten numerischen Fingerabdruck übereinstimmt, so schreitet
der Prozess weiter zu Schritt 918, und die Karte wird zurückgewiesen.
Wenn der decodierte numerische Fingerabdruck mit dem gespeicherten
numerischen Fingerab druck übereinstimmt,
so schreitet der Prozess zu Schritt 950 weiter. Bei Schritt 950 werden
die Identifizierungsinformationen abgerufen und verarbeitet.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung im Kontext einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
offenbart wurde, versteht es sich, dass der Durchschnittsfachmann
eine breite Vielfalt verschiedener Implementierungen verwenden kann,
die sich im Rahmen der obigen Besprechung und der unten folgenden
Ansprüche
bewegen.