KR100484996B1 - 전자 현금 카드 위조 방지 확인 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금전적인 값을 저장하기 위해 마이크로 칩을 사용하는 전자 현금 스마트 카드(11)의 위조를 방지하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이러한 카드는 최근에 보안 코드를 파괴하는 전자적인 기술을 사용함으로써 위조되어 왔다. 그러한 위조는 도 1에 도시한 바와 같이 카드 위에 미리 또는 나중에 기록된 확인 데이타(19)와 함께 도 3에 도시한 바와 같이 광학 메모리 띠(17, 41, 74)를 스마트 카드에 접착함으로써 방지될 수 있다. 이 광학 확인 데이타는 광검출기 어레이(65)에 의하여 판독될 것이고 자금의 전송 동안에 전달되거나 현금의 분배를 제어하는데 국부적으로 사용되어질 수 있다. 따라서, 수정된 전자 현금 카드를 성공적으로 위조하기 위해서는 정확한 전자적이고 광학적인 요구를 맞추어야 한다.

Description

전자 현금 카드 위조 방지 확인 방법 및 시스템{ANTI-COUNTERFEIT VALIDATION METHOD AND SYSTEM FOR ELECTRONIC CASH CARDS}

본 발명은 스마트 카드를 위한 광학 보안 방법 및 장치에 관한 것이다.

전자 거래는 원거리에서 상거래를 하거나 전자적으로 결재를 하기 위한 방법이다. 인터넷, 대화형 네트워크와 케이블 및 현금 자동 지급기(Automatic Teller Machine;ATM) 등이 전자 거래에 이용되고 있다. 반도체 메모리 또는 마이크로 프로세서 및 메모리를 구비한 마이크로칩을 포함하는 스마트 카드가 약 18 년 전에 발명되었다. 과거 몇 년 동안 전자 지갑 또는 전자 핸드백이라고 불리는 이러한 카드에 금전적인 가치를 저장하기 위한 노력이 있어 왔다. 보다 잘 알려진 현금 카드 시스템 중의 하나는 은행과 현금 카드 발행자들의 집단이 소유하는 몬덱스 카드(Mondex card), 즉 몬덱스 전자 현금 스마트 카드(Mondex electronic cash smart cards)이다. 몬덱스 카드 시스템과 기타 전자 현금 스마트 카드들은 변조 불가능한 것으로 선전되었다. 이는 마이크로칩의 보안 코드를 파괴하는 연구를 수행하고 있던 벨 통신 연구소(Bellcore)와 와이즈만(Weizmann) 대학 및 테크니언(Technion) 대학의 관심을 끌게 되었다. 이 연구 기관들은 보안 코드를 파괴하는 것을 성공했고 보안 코드를 가지는 유효한 전자 현금 스마트 카드가 복제될 수 있다는, 즉 위조될 수 있다는 그들의 결과를 1996 년 11 월에 발표했다. 재정 재단들이 당면한 문제는 주요한 수단인 전자 현금 스마트 카드가 위조될 수 있는 상황에서 어떻게 그들이 인터넷이나 기타 네트워크를 통한 전자 거래를 수행할 계획을 진행시키느냐였다.

본 발명의 목적은 전자 현금 스마트 카드의 위조를 방지하는 방법과 장치를 고안하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 카드의 평면도.

도 2는 도 1에 따른 카드 상의 박형의 광학 기록 띠의 확대도.

도 3은 도 1의 카드의 광학 기록 물질 상의 정확한 위치에 기록하기 위한 광학 장치의 평면도.

상기 목적은 전자 현금 마이크로칩을 포함하는 플라스틱으로 된 지갑 크기의 판에 접착된 미리 포맷된 광학 메모리 띠를 가지는 스마트 카드에 의하여 달성되었다. 광학 메모리 띠 상의 데이타 트랙은 통상적으로 12 미크론 또는 7.5 미크론으로 분리되어 있고, 직경이 1내지 3 미크론인 기록된 점들을 사용한다. 카드의 확인 데이타는 천 개 내지 백만 개의 기록된 점들로 이루어진다.

확인 데이타는 은행이나 카드 발행자에 의해서 저전압 레이저 장치로 기록된다. 또한, 확인 데이타는 카드 제조업자에 의해서 저전압 레이저나 사진 석판 기술(photolithography)을 사용하여 카드 상에 기록될 수 있다. 몇몇 보안 장치 하에서 유효화(validation)는 카드 제조업자와 카드 발행자 양방의 기록들을 포함한다.

위조자들은 고객의 마이크로칩 제조에 접근할 수 있는 반면에, 전세계에 광학 메모리 카드 제조업체는 단지 3 개 회사 뿐이다. 이들 각 3 개의 광학 카드 제조업체들은 서로 다르고 구별되는 광학 저장 매체를 사용한다. 이러한 제조 공장을 건설하기 위해서는 약 2,000 만 달러와 고도의 기술적 노하우를 필요로 한다. 이러한 광학 메모리 카드 제조 공장 중 하나는 미국에 있고 나머지 둘은 일본에 있는데, 이들은 카드의 광학 메모리 부분의 제조와 배포 상에 있어서와 레이저 쓰기 장치에 있어서 위조자가 접근할 수 없는 기술인 보안상의 제어를 사용한다.

확인 데이타는 광학적으로 판독되어야 하고 위조할 수 없도록 사용되어져야만 한다. 데이타를 판독하기 위한 방법과 장치는 CCD 어레이, 기타 광검출기 어레이 또는 단일 광검출기를 포함한다. 광검출기 어레이는 선형적으로 배치된 것일 수 있거나 또는 단일 광검출기가 사용되어질 수 있는데, 양자의 경우 카드는 이동할 수 있어야 한다. 2 차원적인 광검출기 어레이의 경우에 있어서, 카드는 이동을 필요로 하지 않지만 그 대신에 확인 데이타 이미지가 전자적으로 판독되어야 한다. 2 차원적인 CCD 어레이를 사용하여 광학 메모리로부터 데이타를 판독하는 것은 미국 특허 제4,745,484호와 제4,864,630호에 기재되어 있다. 선형 광검출기 어레이를 사용하여 광학 메모리를 판독하는 것은 미국 특허 제4,634,850에 기재되어 있다. 단일 광검출기를 사용하여 광학 메모리를 판독하는 것은 미국 특허 제4,500,777호와 제4,544,835호에 기재되어 있다.

전자 현금 스마트 카드 상의 확인 데이타는 자금이 지불되기 전에 광검출기를 포함하는 판독 장치에 의하여 판독되고 전자 현금 카드의 유효성을 결정하기 위하여 국부적으로 저장된 기준 데이타와 전자적으로 비교된다. 이 기능들은 공중 키오스크(kiosk)에서 전자 상거래 시스템의 일부분으로서 수행될 수 있다. 자동 판매기가 위조 동전이나 화폐를 거부하는 것처럼 공중 키오스크(kiosk)도 확인 데이타의 중요 요소를 포함하지 않는 카드는 받아들이지 않는다.

또한, 확인 데이타는 금전 전송의 수령인에 의하여 확인되어질 수 있다. 금전 지불자의 키오스크로부터 발생된 확인 데이타는 금전 전송이 피지불자에게 접수되기 전에 확인 데이타의 유효성을 결정하는 금전 피지불자의 키오스크(kiosk)로 전송된다.

도 1을 참조하면, 대부분의 신용 카드와 공통된 크기를 갖는 스마트 카드(11)가 도시되어 있다. 카드의 기판 물질(13)은 유전체, 예컨대 미국 특허 제5,365,655호와 제5,134,773호에 개시되어 있는 것과 같이, 보통 내부에 칩을 포함하는 폴리비닐 염화물 또는 이와 유사한 물질과 같은 플라스틱이다. 폴리카보네이트가 좋다. 원판의 마감 표면은 저반사율을 가져야 하는데, 10 % 미만인 것이 좋다.

기판(13)은 띠(17)를 포함한다. 띠는 통상적으로 16 또는 35 밀리미터의 폭을 가지고 카드의 길이까지 연장되어 있다. 대안으로서, 띠는 다른 크기와 방향을 가질 수도 있다. 두께가 중요한 것은 아니지만, 그 띠는 통상적으로 60 내지 200 미크론 정도로 비교적 얇다. 레이저 기록 물질로 이루어진 띠는 카드(11)의 양면에 있을 수 있다. 그 띠는 편평하게 하는 임의의 편리한 방법에 의해서도 카드에 만들어질 수 있다.

그 띠(17)는 접착제로 카드에 부착되고 도 3에 도시된 바와 같이 띠(17)를 먼지와 긁힘으로부터 보호하고 편평하게 유지하도록 투명 라미네이트 쉬트(76)로 피복한다. 쉬트(76)는 투명 랙커(transparent lacquer)와 같은 얇고 투명한 플라스틱 쉬트 라미네이트 또는 코팅 물질이다. 그 물질은 폴리카보네이트 플라스틱으로 제조되는 것이 좋다.

띠(17)를 형성하는 고해상도 레이저 기록 물질은 그 물질이 얇은 판에 형성될 수 있는한 직접 판독후 기록(direct read-after-write;DRAW)의 광학 디스크로 사용되도록 개발된 임의의 반사 기록 물질도 될 수 있다. 통과성 물질에 비해 반사성 물질이 갖는 한가지 장점은 판독/기록 장치가 모두 카드의 한쪽 면에 있다는 것과, 데이타 저장 용량이 배가되며 자동 촛점이 용이하다는 것이다. 예컨대, 드 봉(de Bont)등에게 부여된 미국 특허 제4,230,939호는 고해상도 물질로서 Bi, Te , Ind, Sn , Cu, Al , Pt, Au, Rh , As, Sb , Ge , Se , Ga와 같은 반사성 물질로 이루어진 얇은 금속 기록층을 개시하고 있다.

바람직한 물질로는 반사율이 높고 융점이 낮은 것들인데, 특히 Cd , Sn , Tl , Ind, Bi 및 아말감과 같은 것이 해당된다. 유기 콜로이드 형상의 반사성 금속 표면의 현탁 물질은 또한 낮은 용융점의 레이저 기록 매체를 형성한다. 은은 그러한 물질 중의 하나이다. 전형적인 기록 매체가 미국 특허 제4,314,260호, 제4,298,684호, 제4,278,758호, 제4,278,756호 및 제4,269,917호에 기재되어 있는데, 이 특허들은 모두 본 출원인에게 양도되었다.

선택된 레이저 기록 물질은 이 위에 기록되도록 사용되어지는 레이저에 적합하여야 한다. 일부 물질들은 특정 파장에 있어서 다른 물질들보다 더 민감하다. 적외선에 대해 감도가 양호한 것이 좋은데, 적외선이 투과성 라미네이트 쉬트 상의 긁힘과 먼지에 의해 영향을 가장 적게 받기 때문이다. 선택된 기록 물질은 신호대 잡음비가 좋아야 하고, 사용되는 판독/기록 시스템과의 높은 대조 데이터 비트를 형성하여야 한다.

그 물질은 화씨 약 180(섭씨 82 도)의 온도하에서 장기간 동안 데이타를 손실하여서는 아니된다. 또한, 그 물질은 최소한 초당 수 천 비트(bits/sec)의 속도로 기록되어 질 수 있어야 한다. 이는 통상적으로 오랜 가열 시간을 필요로 하거나 열이 가해진 상태에서 느린 화학적 반응에 의존하고 단지 초당 수 비트(bits/sec)의 기록 속도가 허용되는 물질의 사용을 배제하기 위함이다. 다수의 고반사성 레이저 기록 물질들이 광학 데이타 디스크 분야에 사용되어 왔다.

데이타는 반사성의 층 그 자체의 주변 부분에 점들을 형성하여 데이터 점 내의 반사도를 변화시킴으로써 기록된다. 데이타는 기록되지 않은 영역의 주변의 반사성 필드와 기록된 점들의 광반사 대조를 검출함으로써 판독된다. 주변 필드 반사도의 절반 미만의 점 반사도는 적어도 2대 1의 대조 비율을 만들어 내는데, 그것으로 판독하기에 충분하다. 더 큰 대조가 좋다. 띠 필드의 반사도는 약 50 %이고, 반사 필드 내의 점들의 반사도는 10 % 미만이어서 대조비가 5대 1 이상인 것이 좋다. 이와 달리, 데이타는 그 띠의 반사도를 증가시킴으로써 기록될 수도 있다. 예컨대, 기록 레이저는 그 줄 위의 미세하게 울퉁불퉁한 스파이크 필드를 녹여서 편평하고 윤택있는 점들을 생성할 수 있다. 이 방법은 SPIE, 제329권, 광학 디스크 기술(1982년 판), 제202 페이지에 기재되어 있다. 주변의 스파이크형 필드의 반사도보다 2 배 이상의 점 반사도는 적어도 2대 1의 반사비를 만들어 내는데, 이는 판독을 위한 충분한 대조이다.

데이타 띠(17)는 데이타 레코드를 제공하기 위한 것으로서 디지탈 정보 표시부를 가진다. 디지탈 기계가 판독할 수 있는 데이타는 데이타 트랙이 매우 고밀도의 정보를 가지며 통상적으로 CCD 어레이에 의한 것처럼 통상적으로 투과보다는 반사로 읽혀진다는 점을 제외하고는, 필름의 사운드 트랙과 유사한 점 패턴(19)에 보여지는 것처럼 세로 방향으로 연장된 개별적인 트랙에 기록된다. 그 정보 밀도는 더 큰데, 이는 그 각각의 점 패턴이 직경이 대략 5 내지 10 미크론이고, 각 점 사이가 5 내지 10 미크론정도 이격되어 있기 때문이다. 그 점들은, 예컨대 불딘(Buldin)에게 허여된 미국 특허 제4,278,756호등에서와 같이, 통상적인 방법으로 레이저로 기록된다.

도 2를 참조하면, 카드 기판(70)은 얇은 가요성 물질이고, 레이저 기록 물질(74)을 보유하는 단지 수 밀 두께의 선택적인 2차적 판(72)으로 이루어진다. 그 2차적 판(72)은 주판(主板)(70)에 접착제나 테이프의 고형 접착제와 유사한 접착성 물질에 의하여 고정된다. 레이저 기록 물질은 전술한 어떠한 물질이라도 상관없다. 보호 코팅막(76)이 레이저 기록 물질 위에 피복된다.

레이저 기록 장치는 카드 상의 현미경으로 볼 수 있는 판독 가능한 정보와 조합된 디지탈 정보를 가지는 데이타 띠로 이루어진 도 1 상의 매체의 길이 방향의 측면을 도시하고 있는 도 3에 도시되어 있다. 그 매체의 데이타 띠 부분(41)은 보통 그 띠를 레이저 빔의 궤적 안으로 이동시키는 이동 가능한 받침대(42)에 놓여진다. 레이저 광원(光源)(43), 즉 양호하게는 적외선 파장의 펄스형 반도체 레이저는 광선(45)을 발사하는데, 이 광선은 빛을 평행하게 하고 촛점을 맞춰주는 광학기(47)를 통과한다. 그 광선은 광선의 일부를 촛점 렌즈(51)를 통하여 광검출기(53)에 전달하는 광분배기(49)에 의하여 수집된다. 이어서, 그 광선은 화살표(B)로 표시된 방향으로 축(57) 주위를 회전하도록 장착된 제1 서보 제어형 거울(55)로 향한다. 그 거울(55)의 목적은 대강의 동작 모드에서 데이터 띠의 측면 모서리를 찾아내고, 이어서 미세 동작 모드에서 모서리로부터 미리 결정된 거리에 존재하는 데이터 경로 또는 문자의 위치를 식별하는 것이다.

광선은 거울(55)로부터 거울(61)로 향한다. 이 거울은 축(63)을 중심으로 회전하도록 설치되어 있다. 거울(55)의 목적은 데이타 띠의 길이를 따라 광선을 정교하게 조작하기 위한 것이다. 광선에 대한 데이타 띠의 세로 부분의 대강 제어는 이동 가능한 받침대(42)의 이동에 의해서 이루어진다. 받침대의 위치는 선형 모터로 정해지고 자기 디스크 드라이브에서 사용되는 형태의 폐회로 위치 서보 시스템에 의하여 사용된다. 기준 위치 정보는 모터 제어에 있어서 위치 오차 신호를 발생하고 피드백으로 사용되도록 카드 상에 미리 기록될 수 있다. 데이타 경로를 판독할 때, 거울(55)은 약간 회전된다. 모터는 경로가 다시 판독되도록 마찬가지로 받침대(42)를 세로 방향으로 이동시킨다.

현미경으로 볼 수 있는 판독 가능한 정보를 기록하기 위하여, 모서리로부터 미리 결정된 거리에 있는 문자의 위치를 식별하기 위하여 거울(55)이 사용된다. 거울(57)은 문자 위치로부터 문자 위치까지 세로 방향으로 주사 광선을 이동시킨다. 한 줄의 문자 위치를 판독할 때, 거울(55)은 약간 회전된다. 문자의 위치 내에서, 거울들(55, 57)은 서로 협력하여 광선을 지그재그 패턴이나 래스터형 패턴으로 이동시킨다. 레이저 점들은 문자 위치 내에서 문자를 형성하기 위해서 정해진 위치에 기록된다. 하나의 문자가 기록되면, 거울들(55, 57)은 광선을 다음 문자 위치로 이동시킨다.

빛이 레이저 기록 물질 상의 점으로부터 분산되고 반사됨에 따라, 입사 광선으로부터 반사된 빛의 비율은 아무런 점들이 존재하지 않는 주변 물질에 비례하여 변화한다. 입사 레이저 광선은 데이타 기록 모드에서 점들을 생성하기 위하여 기록 물질의 표면 위에 충분한 레이저 에너지를 전달해야 하지만, 낮은 광선 전력 데이타 판독 모드에서 어려움을 일으키는 표면의 분열을 유발하여서는 안된다. 레이저의 파장은 이 목적을 달성하기 위하여 기록 물질에 적합하여야 한다. 판독 모드에서, 전력은 대략 기록 또는 쓰기 전력의 5 % 내지 10 %에 해당한다.

점과 주변 물질 사이의 반사도의 차이는 선형 어레이나 면 어레이가 될 수 있는 CCD 어레이(65)에 의해서 감지된다. 트랙당 검출기 소자의 수는 판독을 중복시키기 위해 대략 세 개가 된다. 표면은 광검출기 어레이의 감도 스팩트럼에 맞추기 위하여 가까이에서 적외선 전력을 발생하는 저가의 빛을 방출하는 다이오드로 조사(照射)된다.

일단 카드가 마련되면, 광학 띠 상의 미리 기록된 정보 또는 레이저로 쓰여진 정보가 추가된 정보는 손쉬운 복제를 방지하는 데 충분히 복잡함에 틀림없다. 예컨대, 랜덤 숫자의 디지탈 표현인 백만 개의 점들로 이루어진 패턴은 진짜 비밀 번호나 확인 데이타일 수 있다. 카드의 일련번호, 카드의 발행일, 발행자의 지역적 위치 그리고 허용되지 않는 구매의 형태를 나타내는 일련의 그룹의 숫자들이 점들로 부호화될 수 있다. 이 비밀 번호나 확인 데이타가 다른 전자 판독기에 관련된 비밀 번호와 일치될 때, 확인 신호가 발생되고, 진정한 카드임을 나타낸다. 판독기는 전자적으로 비밀 번호 서버와 연결되거나, 비밀 번호는 판독기의 메모리에 저장될 수 있다.

비밀 번호는 전술한 사진 석판 처리나 레이저 처리를 사용하여 카드 제조업자에 의하여 미리 기록될 수 있다. 이와 달리, 비밀 번호는 카드 발행 대리점 또는 카드 제조업자와 카드 발행 대리점 양자에 의하여 기록될 수 있다. 비밀 번호나 확인 데이타는 사용에 있어 한 그룹의 발행자들에게 제한될 수 있다.

Claims (8)

1. 전자 현금 카드 확인 방법에 있어서,

   광학 메모리 띠를 상기 카드에 접착하는 단계와,

   레이저 기록 물질로 된 반사성 층의 주변 부분에 복수 개의 점들을 형성함으로써 상기 광학 메모리 띠 상의 특정한 위치에 광학 확인 데이타를 기록하는 단계와,

   카드 판독 장치에 기준 확인 데이타를 기록하는 단계와,

   상기 주변 부분과 상기 기록된 점들간의 광반사 대조를 검출함으로써 상기 확인 데이타용의 지정된 위치에서 광학 데이타를 판독하는 단계와,

   상기 광학 확인 데이타와 상기 판독 장치 내의 기준 확인 데이타를 비교하는 단계와,

   상기 광학 확인 데이타가 상기 기준 확인 데이타와 정합하는지의 여부에 따라 상기 전자 현금 카드를 수용하거나 거부하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전자 현금 카드와 상기 기준 확인 데이타는 상기 비교 단계 동안에 같은 지리적 위치(geographical location)에 있는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전자 현금 카드와 상기 기준 확인 데이타는 비교 단계 동안에 전자적으로 연결되어 있는 상이한 지리적 위치에 있는 것인 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 광학 메모리 띠 상의 확인 데이타는 카드 제조 기관의 식별 표식(identification)을 포함하는 것인 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 확인 데이타 중 적어도 일부는, 그 식별 표식이 상기 카드에 기록되어 있는 카드 발행 기관에 전달되기 이전에 미리 그 카드에 기록되는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 광학 메모리 띠 상의 상기 기록된 확인 데이타는 레이저나 사진 석판(photolithography)에 의하여 미리 기록된 데이타를 포함하는 것인 방법.
7. 제1항에 있어서,

   카드 판독 시스템 내의 상기 기준 확인 데이타는 한 그룹의 특정된 카드 발행 기관에 제한되는 것인 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 확인 데이타는 카드 일련 번호, 카드 발행일, 발행자의 지역적 위치 및 허용되지 않는 구매의 형태로 이루어진 정보 중 일부를 포함하는 것인 방법.