KR20160075653A - 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기 - Google Patents

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Abstract

베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기를 위한 시스템은 모바일 폰과 MST(magnetic stripe transmission) 장치를 포함한다. 상기 모바일 폰은 결제 카드의 자기 스트라이프 데이터를 포함한 펄스 스트림을 전송하도록 구성된다. 상기 MST 장치는 파형 정형기, 드라이버, 및 인덕션 장치를 포함한다. 상기 MST 장치는 상기 모바일 폰으로부터 상기 펄스 스트림을 수신하고, 상기 수신된 펄스 스트림을 정형 및 증폭하고, 및 상기 자기 스트라이프 데이터를 포함한 고에너지 자기 펄스를 생성하여 방출하도록 구성된다. 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스는 자기 판독 헤드에 의해 원격으로 검출된다. 상기 MST 장치는, 차폐, 와전류 손실, 및 상기 자기 판독 헤드의 제한된 인덕턴스 값을 보상하기 위해 상기 펄스 스트림을 정형한다.

Description

베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기{BASEBAND NEARFIELD MAGNETIC STRIPE DATA TRANSMITTER}
본 발명은 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기(baseband nearfield magnetic stripe data transmitter)를 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 스마트폰 또는 기타 전자 장치에서 POS(Point of Sale) 거래 단말로 결제 카드 데이터를 전송하는 자기 스트라이프 데이터 전송기에 관한 것이다.
자기 스트라이프 결제 카드(magnetic stripe payment card)에는 결제 카드 데이터를 포함하는 자기 스트라이프가 붙어있다. 자기 스트라이프 결제 카드는 다른 카드들 중에서도 신용, 직불, 기프트, 및 쿠폰 카드를 포함한다. 상기 데이터는, 상기 스트라이프에 임베드된 자성 입자들(magnetic particles)의 오리엔테이션(orientation)을 교차시킴으로써, 상기 자기 스트라이프 상에 "쓰여진다". 카드 데이터는, 카드를 자기 스트라이프 판독기(MSR: magnetic stripe reader)를 통해 스와이프(swipe)함으로써, POS(Point of Sale)에서 상기 자기 스트라이프로부터 판독(read)된다. 상기 판독기는 판독기 헤드(reader head) 및 이와 연관된 디코딩 회로를 포함한다. 카드가 상기 판독기를 통해 스와이프되면, 상기 자기 스트라이프는 상기 판독기 헤드의 앞에서 이동한다. 교차 극성 자기 도메인(alternating polarity magnetic domain)을 포함한 자기 스트라이프의 움직임은, 상기 판독기 헤드의 좁은 센싱 구멍(sensing aperture)에서 자기장 변동을 생성한다. 상기 판독기 헤드는 상기 자기장 변동을 등가 전기 신호로 변환한다. 상기 디코딩 회로는 상기 전기 신호를 증폭하고 디지털화하여, 최초에 상기 자기 스트라이프 상에 쓰여진 것과 동등한 데이터 스트림(data stream)을 재생성한다. 상기 자기 스트라이프의 인코딩 방식은 국제 표준 ISO 7811 및 7813에 설명되어 있다.
스마트폰이 보급되고 및 성능이 향상됨에 따라서, 상기 스마트폰을 모바일 지갑(mobile wallet)으로 사용하고, POS에서 지불 수단으로 사용하기 원하는 요구가 상승하고 있다. 이를 채택하기 위한 주된 장애요소는 모바일 폰과 POS 단말 사이의 데이터 전송 채널의 부재였다. 이에 관하여 수 많은 대안이 제안되어 왔다. 상기 대안들은, 폰의 화면 상에 표시된 데이터를 POS 단말에 수동으로 입력하는 방법, 폰의 화면상에 표시된 2D 바코드를 2D 바코드 리더로 판독하는 방법, 폰에 부착된 RFID 태그를 이용하는 방법, 모바일 폰의 어플리케이션에 의해 구동되는 내장 NFC(near field communications) 하드웨어를 이용하는 방법을 포함한다. 상기 방법들 중에서, 2D 바코드 및 NFC가 가장 유망하다고 여겨진다. 그러나, 이들의 광범위한 채택은, POS에서의 적합한 판독 장치의 부재로 인해 좌절되었으며, NFC의 경우에도, 수 많은 스마트폰에서의 표준화된 NFC 사양(capability)의 부재로 인하여 좌절되었다.
따라서, 결제 카드 데이터 또는 다른 정보를 스마트폰 또는 기타 전자 장치에서 POS 거래 단말로 원격으로 전송하기 위한 보다 향상된 장치 및 방법에 대한 필요성(needs)이 있다.
본 발명은, 스마트폰 또는 기타 전자 장치에서 POS 거래 단말로 상기 단말의 MSR을 통해 결제 카드 데이터 또는 기타 정보를 원격으로 전송하는 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기를 위한 시스템 및 방법을 설명한다.
일반적으로, 일 측면에 따른 본 발명은, 모바일 폰 및 MST(magnetic stripe transmission) 장치를 포함한, 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기를 위한 시스템을 제공한다. 상기 모바일 폰은 결제 카드의 자기 스트라이프 데이터를 포함한 펄스 스트림(a stream of pulses)을 전송하도록 구성된다. 상기 MST 장치는 파형 정형기(wave shaper), 드라이버, 및 인덕션(induction) 장치를 포함한다. 상기 MST 장치는 상기 모바일 폰으로부터 상기 펄스 스트림을 수신하고, 상기 수신된 펄스 스트림을 정형(shape) 및 증폭하고, 및 상기 자기 스트라이프 데이터를 포함한 고에너지 자기 펄스(high energy magnetic pulses)를 생성하여 방출하도록 구성된다. 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스는 자기 판독 헤드(magnetic read head)에 의해 원격으로 검출(pick up)되도록 구성될 수 있다. 상기 MST 장치는, 차폐(shielding), 와전류 손실(eddy current loss) 및 상기 자기 판독 헤드의 제한된 인덕턴스 값을 보상하기 위해 상기 수신된 펄스 스트림을 정형한다.
본 발명의 상기 측면에 따른 실시 예들은 다음을 포함한다. 상기 자기 판독 헤드는 차폐된 인클로저(enclosure)에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 파형 정형기는 상기 차폐된 인클로저의 내부에서 빠르게 줄어드는 자기장을 보상하기 위해, DC 성분을 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스에 부가한다. 상기 자기 판독 헤드는 제한된 대역폭(bandwidth)을 가진 증폭기를 포함하며, 상기 파형 정형기는, 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스의 상승 시간(rise time)이 상기 자기 판독 헤드 증폭기의 제한된 대역폭 내에 있게 제어하도록 구성된다. 상기 자기 판독 헤드 증폭기의 상기 제한된 대역폭은 10msec 및 60 msec 사이의 범위 내에 있다. 상기 자기 판독 헤드는 디코더를 더 포함하며, 상기 파형 정형기는 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스의 상승 시간이 상기 디코더의 타이밍 제한(timing constraints) 내에 있게 제어하도록 구성된다. 상기 자기 판독 헤드는 차폐된 인클로저(enclosure)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 드라이버는 바이폴라 드라이버(bipolar driver)를 포함하며, 상기 차폐된 인클로저를 투과(penetrate)하기에 충분한 세기를 가진 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스를 생성하도록 구성된다. 상기 바이폴라 드라이버는, 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스를 위해, 1 암페어(Ampere)보다 큰 값을 가진 바이폴라 인덕터 전류를 생성하도록 구성된다. 상기 자기 판독 헤드는 자기 판독 헤드 인덕터를 포함하며, MST의 인덕션 장치는 0.5인치보다 먼 거리에서 상기 자기 판독 헤드 인덕터와 느슨하게 커플링된(loosely coupled) 트랜스포머를 형성하도록 구성된다. 상기 MST의 상기 인덕션 장치는 하나 또는 그 이상의 권선을 가진 루프를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 권선은, 상기 자기 판독 헤드의 센싱 구멍(sensing aperture)을 포함하는 충분히 넓은 영역 위로 확산되는 자속선(magnetic flux line)을 생성하고, 적절한 시한 전류 펄스(properly timed current pulse)가 그 최대값에 도달하게 하도록 설정된 인덕턴스 값을 생성함으로써 상기 자기 판독 헤드 인덕터에서 최대의 유도 전압을 야기하도록 구성된다. 상기 하나 또는 그 이상의 권선의 인덕턴스값 대 저항값의 비는 10μH/Ohm 및 80μH/Ohm 사이의 범위 내에 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 권선은 600mm2 및 1700mm2사이의 범위의 면적을 둘러싼다. 상기 인덕션 장치는 공간적으로 분산된 2 또는 그 이상의 인덕터들의 어레이(array)를 포함한다. 상기 공간적으로 분산된 2 또는 그 이상의 인덕터들의 어레이는, 600mm2 및 1700mm2사이의 범위의 면적을 커버(cover)한다. 상기 인덕션 장치는 철 또는 페라이트(ferrite) 코어를 포함하며, 상기 코어는 상기 인덕션 장치를 통해 흐르는 고전류 하에서 포화되지 않도록 설계된다. 상기 결제 카드의 상기 자기 스트라이프 데이터의 일부는, 재전송 공격(replay attack) 또는 복제 공격(copy attack)을 방지하는 크립토그래픽하게(cryptographically) 생성된 동적 엘리먼트(dynamic element)로 대체된다. 상기 크립토그래픽하게 생성된 동적 엘리먼트는, 상기 MST 또는 상기 모바일 폰에서 생성된다. 상기 크립토그래픽하게 생성된 동적 엘리먼트는, 상기 결제 카드의 상기 자기 스트라이프 데이터, MST 식별 번호(identification number, ID number), 및 각각의 데이터 전송마다 증가(increment)되는 시퀀스 번호(sequence number)를 이용하여 생성되며, 암호키(encryption key)에 의해 암호화되는 보안 해시(secure hash)를 포함한다.
일 측면에 따른 본 발명은, 모바일 폰 및 MST 장치를 포함한, 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기를 위한 시스템을 제공할 수 있다.
각 도면들에 있어서 유사한 참조부호는 유사한 구성을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기 시스템의 개괄도이다.
도 2는 본 발명에 따른, 요구되는 자기장을 생성하기 위해 사용되는 전형적인 인덕터의 개략도이다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기 시스템의 개괄도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기 시스템의 개괄도이다.
도 5는, 도 4의 실시 예를 위한, 인덕터 전류 대 시간 및 자기 판독 헤드 출력 전압 대 시간의 도해적 표현이다.
도 6은 두 인덕터의 어레이(array)를 나타낸다.
도 7은 인덕터 자기장을 나타낸다.
본 발명은 스마트폰 또는 기타 전자 장치에서 POS(Point of Sale) 거래 단말로 결제 카드 데이터를 전송하는 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기를 위한 시스템 및 방법을 설명한다.
본 발명의 주제로서의 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 전송(Baseband Nearfield magnetic stripe transmission)은, 스마트폰으로부터 떨어진 POS 단말로 데이터를 전송하기 위해 펄스 변조된 자기장을 사용한다. 상기 시스템은, 판독 헤드에 접촉하거나 매우 가까이(1mm 미만) 접근시키지 않아도, 또는 카드 판독 슬롯에 카드를 삽입할 필요도 없이, 카드 데이터를 POS 단말의 판독기로 전송할 수 있다. 나아가, 상기 시스템은, Narenda et al.의 US 7,954,716에 설명된 자기 스트라이프 카드, 종래의 자기 스트라이프 에뮬레이션(magnetic stripe emulation), 또는 전자식 자기 스트라이프(electronic magnetic stripes)와 함께 요구된 스와이프 동작에 대한 필요를 제거하였다.
자기장은 고출력 드라이버 회로에 의해 구동되는 특별하게 설계된 인덕터에 의해 생성된다. 상기 인덕터의 고유한 구조로 인해, 복잡한 무지향성(omnidirectional) 자기장이 멀리서 POS 단말에 위치한 자기 스트라이프 판독 헤드로 투과할 수 있도록 한다.
도 2를 참조하면, 인덕터(124)는 바깥쪽 치수가 약 40x30 mm이고 다발 두께가 약 3 mm인, 하나 또는 그 이상의 사각형 권선 다발(125)을 포함할 수 있다. 인덕터(124)는 각 펄스의 끝점에서 적절한 시한 전류 펄스가 그 최대값에 도달하도록 하는 인덕턴스 값을 가진다. 또한, 자기 스트라이프 카드가 자기 판독 헤드 앞에서 스와이프될 때 상기 자기 판독 헤드에 의해 검출되는 자기 신호와 매우 유사한 자기장을 생성하기 위해, 드라이버 회로로부터의 전류를 정형(shape)함에 있어서 인덕턴스값과 권선 저항값의 비율은 중요하다. 예를 들면, 상기 인덕턴스 대 권선 저항의 비는 80 μΗ/Ohm이다.
상기 인덕터의 물리적 형상은, 자속선(magnetic flux line)이 상기 판독 헤드의 센싱 구멍(sensing aperture)을 포함하는 충분히 넓은 영역 위로 확산되도록 보장한다. 상기 인덕터 권선은 에나멜로 절연된 마그넷 와이어(magnet wire)이거나, 또는, 대안적으로, 상기 인덕터는 경성 인쇄 회로 기판(rigid printed circuit substrate) 또는 가요성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit substrate) 상에 레이아웃(lay out)된 도체 패턴(conductor traces)에 의해 형성되는 나선형 인덕터(spiral inductor)로 구현될 수 있다.
상기 인덕터가 정지 인덕터(stationary inductor)라 하더라도, 상기 인덕터는, 자기 스트라이프의 이동에 의해 생성되는 자기장 변동과 유사한 일련의 자기 펄스를 야기시키는 일련의 시한 전류 펄스(a series of timed current pulses)에 의해 구동된다. 상기 자기장의 변조(modulation)는 표준 자기 스트라이프 인코딩을 따르며, 이에 따라, 판독기의 출력부에서 자기 스트라이프로부터 획득될 수 있었던 것과 동일한 전기적 펄스 스트림을 야기시킨다.
MST의 주된 장점은 기존의 POS 카드 결제 단말의 인프라스트럭쳐와 동작한다는 점에 있다. NFC 또는 2D 바코드와 달리 외부 판독기 또는 새로운 단말을 설치하지 않아도 된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예(100)에 있어서, 적절한 드라이버(122) 및 인덕터(124)는, 폰(110)의 오디오 잭(112)에 연결된 작은 캡슐(120) 내에 포함된다. 스마트폰(110)에는 지갑(wallet) 소프트웨어 어플리케이션(102)이 로드(load)된다. 상기 폰(110)은 그것의 오디오 잭(112)을 통해 자기 스트라이프 전송기(120)와 연결된다. 표준 ISO/ABA 자기 스트라이프 카드를 판독할 수 있는 일반적인 카드 결제 단말(140)이 구비된 POS 위치에서 결제를 수행하기 위해, 소비자는 자신의 스마트폰(110)에서 상기 지갑 어플리케이션(102)를 선택하고, 그가 결제에 사용하기 원하는 프리로드(preload)된 결제 카드(예: Visa, MasterCard, Amex)중 하나를 선택한다. 소비자는 폰(110)을 들고 POS 단말(140)에 (1 내지 2 인치) 접근시키고, 상기 폰(110) 상의 결제 아이콘/키(104)를 누른다. 상기 폰(110)의 지갑 어플리케이션(102)은, 상기 선택된 카드의 자기 스트라이프 데이터를 포함한 펄스 스트림을 오디오 잭(112)를 통해 MST(120)로 전송한다. 상기 MST(120)는, 적절히 변조된 고에너지 자기 임펄스(impulse)(130)의 형태로 상기 펄스를 증폭, 정형 및 방출한다. 상기 자기 임펄스(130)는 POS 결제 단말(140)에 위치한 자기 스트라이프 판독 헤드(142)에 의해 검출(pick up)되고, 전기적 펄스로 변환된다. 표준 자기 스트라이프 카드가 POS 결제 단말의 판독 슬롯을 통해 스와이프된 것처럼, 상기 변환된 전기적 펄스는 디코더(144)에 의해 디코딩되고, POS 단말(140)의 CPU(central processing unit)(146)에 의해 처리된다. 가맹점주(merchant)는 결제 금액을 입력하고, 거래(transaction)는 POS 단말(140)에 의해 네트워크(150)를 통해 결제 거래 프로세서(160)로 전송된다. 상기 거래 프로세서(160)는 거래 승인을 회신하고, 상기 POS 단말(140)은 영수증을 프린트 출력한다. 카드 입력 방법을 제외하고, 상기 전체 거래는 표준 자기 스트라이프 카드를 이용한 것과 동일한 방법으로 완료된다.
MST(120)의 또 다른 실시 예에 따르면, 보안성은, 상기 프로세서로 전송되는 별도의 보안 무선 메시지와, 상기 결제 단말을 통해 전송되는 거래를 보충하는 스마트폰에 의해 향상되고, 이때, 상기 2개의 거래는 인증 목적을 위해 결합된다.
도 3을 참조하면, 또 다른 실시 예에 따르면, MST(120)는 MSR 헤드(142a)와 통합되어, 자기 스트라이프 정보를 판독 및 전송할 수 있는 단일의 장치를 이룬다. 전자 지갑(102)과 연동(in conjunction with)되는 MST 및 MSR의 상기 결합은, 결제 카드들을 전자 지갑에 로드하고, 이후 POS 시스템(140)으로 결제 카드 데이터를 전송하는, 간편하고 안전한 수단을 제공한다. 나아가, 각 개인이 MST를 구비하고 있고, 상기 각 개인이 자신의 카드 정보를 다른 개인의 MST에 포함된 카드 판독기를 가진 상기 다른 개인의 모바일 폰으로 전송할 수 있는 경우, 상기 실시 예는 신용카드 또는 직불카드를 이용한 간편한 개인 대 개인간 결제를 가능하게 한다.
또 다른 실시 예에 따르면, 자기 스트라이프 전송은, 토큰화된(tokenized) 카드 데이터를 POS 단말로 전송하기 위해 사용된다. 상기 실시 예에 있어서, 실제 결제 카드 번호는, 크립토그래픽하게(cryptographically) 생성된 토큰(token)에 의해 대체되고, 상기 토큰은, 표준 PAN(primary account number)과 유사한 포맷으로 이루어진 토큰 데이터를 포함한, 트랙 데이터(track data)의 포맷으로 이루어진다. 상기 PAN은 유효한 BIN(bank identification number)을 포함할 수 있다. 이러한 토큰은, 카드 발행자 또는 또 다른 온라인 소스(source)로부터 다운로드되거나, 또는 로컬하게(locally) 생성된다. 토큰의 MST 전송은, 1회의 거래에만 유효한 크립토그래픽하게 생성된 토큰을 전송함으로써 유효한 카드 번호의 전송을 대체한다. 따라서 상기 토큰의 MST 전송은, 기존의 POS 하드웨어를 전혀 교체할 필요 없이, 표준 자기 스트라이프에 내재된 보안 리스크를 제거한다. 다양한 실시 예에 따르면, 하나 이상의 트랙 데이터는, 기존의 POS 하드웨어 및 소프트웨어와의 호환성(compatibility)을 향상시키기 위해 전송된다. 이러한 실시 예의 경우, Track 1 데이터의 전송은 Track 2 데이터의 전송에 뒤이어 이루어지거나, 또는 Track 2 데이터의 전송은 Track 1 데이터의 전송에 뒤이어 이루어질 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, MST(120)는 카드 데이터의 보안 로컬 저장소(secure local storage)를 제공하고, 인덕터 구동 회로(122)를 직접적으로 구동하는 보안 마이크로컨트롤러(secure microcontroller)(126)를 더 포함한다. 상기 실시 예는, 저장-및-전송 모드에서 MST가 폰으로부터 분리되어 동작하도록 한다. 일부 실시 예에 있어서, 상기 MST는, 카드 데이터 및 기타 개인 정보의 보안 저장을 위한 휘발성 및 비휘발성 메모리를 더 포함한다.
또한, 또 다른 가능한 실시 예는 폰(110) 및 MST(120) 사이에 블루투스TM 통신을 사용한다. 이 경우, 쌍방향(two-way) 통신은 강화된 보안성(security) 및 유연성(flexibility)을 위해 사용되고, 상기 쌍방향 통신은, MST의 보안 마이크로컨트롤러(126)에 의해 형성된 보안 엘리먼트(secure element)에 저장된 카드 데이터의 폰에 의한 검색(retrieval)을 포함한다.
또한, 또 다른 가능한 실시 예에 있어서, MST(120)는 카드 데이터를 부분적으로 또는 전체적으로 암호화하기 위해 그것에 내장된(built-in) 보안 마이크로프로세서(126)를 사용하며, 이를 자기장을 통해 POS 카드 판독기로 전송한다.
또한, 또 다른 가능한 실시 예에 있어서, 결제 카드 데이터는 동적으로(dynamically) 변경되는 CVV(card verification value) 데이터를 포함한다. 이 경우, 상기 CVV 데이터의 동적 변경에 의해 거래의 보안성은 향상된다.
도 4를 참조하면, 본 발명(100)의 또 다른 실시 예에 따르면, 자기 스트라이프 전송기(MST)(120)는 파형 정형기(121), 바이폴라 드라이버(123), 및 루프 인덕터(124)를 포함한다. 스마트폰(110)에는 지갑 소프트웨어 어플리케이션(102)이 로드되고, 그것의 오디오 잭(112)을 통해 MST(120)와 연결된다. 표준 ISO/ABA 자기 스트라이프 카드를 판독할 수 있는 일반적인 카드 결제 단말(140)이 구비된 POS 위치에서 결제를 수행하기 위해, 소비자는 자신의 스마트폰(110)에서 상기 지갑 어플리케이션(102)를 선택하고, 그가 결제에 사용하기 원하는 프리로드(preload)된 결제 카드(예: Visa, MasterCard, Amex)중 하나를 선택한다. 소비자는 폰(110)을 들고 POS 단말(140)에 (1 내지 2 인치) 접근시키고, 상기 폰(110) 상의 결제 아이콘/키(104)를 누른다. 상기 폰(110)의 지갑 어플리케이션(102)은, 상기 선택된 카드의 자기 스트라이프 데이터를 포함한 펄스 스트림을 오디오 잭(112)를 통해 MST(120)로 전송한다. 상기 MST(120)는, 적절히 변조된 고에너지 자기 임펄스(130)의 형태로 상기 펄스를 증폭, 정형, 및 방출한다. 상기 자기 임펄스(130)는 POS 결제 단말(140)에 위치한 자기 스트라이프 판독 헤드(142)에 의해 검출(pick up)되고, 전기적 펄스로 변환된다. 표준 자기 스트라이프 카드가 POS 결제 단말의 판독 슬롯을 통해 스와이프된 것처럼, 상기 변환된 전기적 펄스는 디코더(144)에 의해 디코딩되고, POS 단말(140)의 CPU(146)에 의해 처리된다. 가맹점주는 결제 금액을 입력하고, 거래는 POS 단말(140)에 의해 네트워크(150)를 통해 결제 거래 프로세서(160)로 전송된다. 상기 거래 프로세서(160)는 거래 승인을 회신하고, 상기 POS 단말(140)은 영수증을 프린트 출력한다. 카드 입력 방법을 제외하고, 상기 전체 거래는 표준 자기 스트라이프 카드를 이용한 것과 동일한 방법으로 완료된다.
POS 단말(들)에 사용되는 자기 스트라이프 판독 헤드(들)는, 상기 헤드의 바로 앞에 위치한 상기 헤드의 센싱 구멍의 근처 및 안쪽에서 비롯하는 자기장에만 민감하도록 설계된다. 상기 판독 헤드(들)는 상기 센싱 구멍 바깥의 외부 자기장을 무시하도록 설계된다. 의도된 검출 거리(pick-up distance)는 1인치의 수 분의 1이고, 감지 범위는(field of sensitivity)는 몇 도의 폭(a few degrees wide)만을 가진다. 추가적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 판독 헤드(들)는, 상기 헤드의 의도된 센싱 구멍 바깥의 자기장 변동을 현저히 감쇠시키는 금속 쉴드(141)에 의해 둘러싸인다. 나아가, 상기 쉴드(141)는, 단말의 프레임 접지(frame ground)와 연결되고, 상기 프레임 접지는 외부적으로 비롯하는 공통 모드 신호와 연결된 접지로 분기(分岐; shunt)된다. 이러한 설계 특징들은, 상기 헤드가 인근의 전기 장치, 전송기, 또는 휴대폰으로부터의 노이즈를 검출하지 않도록 보장하기 위한 것이다. 또한, 상기와 같은 설계 특징들은, 일반적인 인덕터와 자기 스트라이프의 이동에 의해 생성된 것과 유사한 펄스들이 사용되는 경우에, 카드 데이터의 원격 유도(remote induction)를 방지한다.
따라서, 0.5 인치보다 먼 거리 및 대부분의 각도에서 상기 판독 헤드의 쉴드(141)를 투과하는 것은 특별한 테크닉을 요하며, 상기 특별한 테크닉은 본 발명의 일 주제이다. 이러한 테크닉은, 상기 헤드의 내부 인덕터로 도달하는 신호가 왜곡으로부터 자유롭고, 적절한 형상 및 타이밍을 가지는 것을 보장한다. 이러한 요구사항들을 충족시키기 위해, MST(120)는, 차폐(shielding), 와전류, 및 판독 헤드(142)의 제한된 인덕턴스에 의한 영향을 보상하기 위해, 파형 정형기(121)로 파형을 미리 정형한다. 도 5를 참조하면, 상기 헤드(142)의 차폐된 인클로저(enclosure)(141)의 내부에서 빠르게 줄어드는 자기장 및 상대적으로 낮은 판독 헤드 권선의 인덕턴스의 영향을 보상하기 위해, 높은 DC 성분(81)은 인덕터 전류(80)에 부가되었다. 추가적으로, 상기 판독 헤드 증폭기는 제한된 대역폭(bandwidth)을 가진다. 충분한 유도 신호의 진폭을 달성하기 위해, 펄스 상승 시간(82)은 10 내지 60 msec으로 제어된다. 이는, 펄스 상승 시간이 디코더 회로의 타이밍 제약(timing constraint)에서 벗어나지 않고 상기 판독 헤드 증폭기의 대역폭에 포함되도록 보장한다.
나아가, 0.5인치보다 먼 곳에서 요구되는 투과성(penetration)을 달성하기 위해, 적절한 드라이버(123)는, 1 암페어를 초과하는 충분히 큰 전류를 가진 자기 펄스를 생성(deliver)하여야 한다. 또한, 판독 헤드에서의 적절한 출력을 생성하기 위해, 상기 전류는 바이폴라(bipolar)이어야 하며, 피크 전류의 40%를 초과하는 높은 DC 성분을 포함하여야 한다.
MST의 인덕션 장치(124)는 0.5인치보다 먼 거리에서 카드 판독 헤드(142)와 느슨하게 커플링된(loosely coupled) 트랜스포머(transformer)를 형성하도록 특수하게 설계되며, 이때, 상기 MST의 인덕터(124)는 제1 차측이고, 상기 판독 헤드의 인덕터는 제2 차측이다. 상기 제1 차측과 상기 제2 차측 사이의 커플링은 매우 느슨하고, 와전류에 의한 손실 및 상기 헤드의 쉴드(141)에 의한 높은 손실로 인하여, 상기 전류 구동 인덕터는 특수한 레벨(level)과 형상(shape)을 가져야 한다. 따라서, 생성되는 자기장은, 상기 손실들이 보상되고 상기 판독 헤드의 인덕터에서 충분한 신호가 유기되기에 충분한 세기(intensity)를 가져야 한다.
그러므로, 인덕터(124)는 전송 기능에 적합하도록 매우 특수한 특성들을 가지도록 설계된다. 상기 인덕터(124)는, 강한 자기장을 생성하는데 필요한 고전류를 허용하기 위한 충분히 낮은 권선 저항을 가진다. 아울러, 상기 인덕터(124)는 상기 전류 펄스의 상승 시간을 제어하기 위한 충분한 인덕턴스를 가진다. 상기 요구되는 인덕턴스는, 권선 저항이 3ohm을 초과하여 증가하지 않으면서도, 수 많은 (20 이상의) 권선 수(number of turns)를 부여(mandate)한다. 상기와 아울러, 상기 인덕터는, 도 7에 도시된 바와 같이, 무효인 부분(nulls)이 거의 없는 충분히 고르게 분산된 자기장을 제공하기 위한 형상을 가진다. 이러한 인덕터는, 도 2에 도시된 것과 같은, 넓은 면적(600 내지 1700mm2)을 에워싸는 단일의 인덕터이거나, 또는, 도 6에 도시된 것과 같은, 동일한 면적을 커버하는, 2 이상의 인덕터들(182a, 182b)이 공간적으로 분산된 어레이(180)이다. 상기 인덕터(들)은, 상기 인덕터(들)을 통해 구동되는 고전류 하에서 포화되지 않도록 설계된 철 또는 페라이트(ferrite) 코어를 가질 수 있다. 예를 들어, 인덕터(124)는 15mm - 50mm 범위의 길이(92)를 가진다. 또 다른 예를 들어, MST(120)는, 15mm - 50mm 범위의 거리만큼 이격된 2개의 인덕터(182a, 182b)의 어레이(180)를 포함한다.
종래의 자기 스트라이프 데이터 포맷은 복사를 방지하는 특성을 포함하지 않는다. 반면, MST는 자기 스트라이프 포맷으로 카드 데이터를 전송하므로, 전송되는 실제 데이터는 물리적인 카드의 자기 스트라이프에 포함된 데이터와 동일할 필요가 없다.
상기 MST 발명은 보안 전송 옵션을 포함하며, 상기 보안 전송 옵션에서, 상기 카드 데이터는, 임의(discretionary) 데이터 필드의 일부를 크립토그래픽하게(cryptographically) 생성된 동적 엘리먼트(dynamic element)로 대체하는 것에 의해 적절히 변조된다. 상기 MST의 하드웨어 또는 폰에서 생성되는 보안 데이터 엘리먼트는 보안 해시(secure hash)를 포함하며, 상기 보안 해시는 카드 데이터, MST ID, 및 각각의 전송마다 증가(increment)하는 시퀀스 번호(sequence number)를 이용하여 생성되고, 상기 보안 해시는 카드 발행자 또는 또 다른 서드 파티(third party)로부터 공급된 키(Key)에 의해 암호화된다. 상기 키의 발행자는 상기 키를 이용하여 상기 보안 해시를 계산할 수 있으며, 따라서 당해 거래가 정당한(legitimate) 카드 데이터를 이용한 정당한 장치로부터 비롯된 것인지를 검증할 수 있다. 상기 보안 해시는 매 거래마다 예측할 수 없는 방식으로 변화하므로, (상기 키를 모르는) 사기꾼(fraudster)은 새로운 거래를 위한 유효한 해시를 계산할 수 없다. 각 거래는 시퀀스 번호를 포함하므로, 수취인(recipient)은 재거래(replay)를 확인할 수 있다. 또한, 상기 보안 해시는, 원래의 임의 데이터 필드의 중요한 부분을 대체하므로, MST 거래로부터 캡처된 데이터는 유효한 위조 카드를 제작하는데 적합하지 않다.
단지, 소매업자 및 매입자(acquirer)에 의해 사용되지 않는 카드 데이터의 일부만을 수정함으로써, 상기 방법은 기존의 소매 POS 및 매입자 처리 시스템(acquirer processing system)과의 호환성을 보장한다.
본 발명의 몇몇 실시 예들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 기술 사상 및 권리범위에서 벗어나지 않는 한 다양한 변형례가 이루어질 수 있다고 이해되어야 한다. 따라서, 다양한 실시 예들은 이하 특허청구범위의 권리범위에 속할 수 있다.

Claims (18)

  1. 베이스밴드 근접장 자기 스트라이프 데이터 전송기를 위한 시스템에 있어서,
    결제 카드의 자기 스트라이프 데이터를 포함한 펄스 스트림(a stream of pulses)을 전송하도록 구성된 모바일 폰;
    파형 정형기(wave shaper), 드라이버, 및 인덕션(induction) 장치를 포함하되, 상기 모바일 폰으로부터 상기 펄스 스트림을 수신하고, 상기 수신된 펄스 스트림을 정형(shape) 및 증폭하고, 및 상기 자기 스트라이프 데이터를 포함한 고에너지 자기 펄스(high energy magnetic pulses)를 생성하여 방출하도록 구성된 MST(magnetic stripe transmission) 장치;를 포함하고,
    상기 방출되는 고에너지 자기 펄스는 자기 판독 헤드(magnetic read head)에 의해 원격으로 검출(pick up)되도록 구성되고; 및
    상기 MST 장치는, 차폐(shielding), 와전류 손실(eddy current loss), 및 상기 자기 판독 헤드의 제한된 인덕턴스 값을 보상하기 위해 상기 수신된 펄스 스트림을 정형하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기 판독 헤드는 차폐된 인클로저(enclosure)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 파형 정형기는 상기 차폐된 인클로저의 내부에서 빠르게 줄어드는 자기장을 보상하기 위해, DC 성분을 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스에 부가하는, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기 판독 헤드는 제한된 대역폭(bandwidth)을 가진 증폭기를 포함하고, 상기 파형 정형기는, 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스의 상승 시간(rise time)이 상기 자기 판독 헤드 증폭기의 상기 제한된 대역폭 내에 있게 제어하도록 구성되는, 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 자기 판독 헤드 증폭기의 상기 제한된 대역폭은 10msec 및 60 msec 사이의 범위 내에 있는, 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 자기 판독 헤드는 디코더를 더 포함하고, 상기 파형 정형기는 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스의 상기 상승 시간이 상기 디코더의 타이밍 제한(timing constraints) 내에 있게 제어하도록 구성되는, 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기 판독 헤드는 차폐된 인클로저(enclosure)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 드라이버는 바이폴라 드라이버(bipolar driver)를 포함하며, 상기 차폐된 인클로저를 투과(penetrate)하기에 충분한 세기를 가진 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스를 생성하도록 구성되는, 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바이폴라 드라이버는, 상기 방출되는 고에너지 자기 펄스를 위해, 1 암페어(Ampere)보다 큰 값을 가진 바이폴라 인덕터 전류를 생성하도록 구성되는, 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기 판독 헤드는 자기 판독 헤드 인덕터를 포함하고, 상기 MST의 상기 인덕션 장치는 0.5인치보다 먼 거리에서 상기 자기 판독 헤드 인덕터와 느슨하게 커플링된(loosely coupled) 트랜스포머(transformer)를 형성하도록 구성되는, 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 MST의 상기 인덕션 장치는 하나 또는 그 이상의 권선을 가진 루프를 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 권선은, 상기 자기 판독 헤드의 센싱 구멍(sensing aperture)을 포함하는 충분히 넓은 영역 위로 확산되는 자속선(magnetic flux line)을 생성하고, 적절한 시한 전류 펄스(properly timed current pulse)가 그 최대값에 도달하게 하도록 설정된 인덕턴스 값을 생성함으로써 상기 자기 판독 헤드 인덕터에서 최대의 유도 전압을 야기하도록 구성되는, 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 권선의 인덕턴스값 대 저항값의 비는 10μH/Ohm 및 80μH/Ohm 사이의 범위 내에 있는, 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 권선은 600mm2 및 1700mm2사이의 범위의 면적을 둘러싸는, 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 인덕션 장치는 공간적으로 분산된 2 또는 그 이상의 인덕터들의 어레이(array)를 포함하는, 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 공간적으로 분산된 2 또는 그 이상의 인덕터들의 상기 어레이는, 600mm2 및 1700mm2사이의 범위의 면적을 커버(cover)하는, 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 인덕션 장치는, 철 또는 페라이트(ferrite) 코어를 포함하고, 상기 코어는 상기 인덕션 장치를 통해 흐르는 고전류 하에서 포화되지 않도록 설계되는, 시스템.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 결제 카드의 상기 자기 스트라이프 데이터의 일부는, 재전송 공격(replay attack) 또는 복제 공격(copy attack)을 방지하는, 크립토그래픽하게(cryptographically) 생성된 동적 엘리먼트(dynamic element)로 대체되는, 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 크립토그래픽하게 생성된 동적 엘리먼트는, 상기 MST 또는 상기 모바일 폰에서 생성되는, 시스템.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 크립토그래픽하게 생성된 동적 엘리먼트는, 상기 결제 카드의 상기 자기 스트라이프 데이터, MST 식별 번호(identification number), 및 각각의 데이터 전송마다 증가(increment)되는 시퀀스 번호(sequence number)를 이용하여 생성되며, 암호키(encryption key)에 의해 암호화되는 보안 해시(secure hash)를 포함하는, 시스템.
  18. MST(magnetic stripe transmission) 장치는,
    파형 정형기(wave shaper);
    드라이버; 및
    인덕션(induction) 장치;를 포함하고,
    상기 MST 장치는, 모바일 폰으로부터 펄스 스트림을 수신하고, 상기 수신된 펄스 스트림을 정형(shape) 및 증폭하고, 및 자기 스트라이프 데이터를 포함한 고에너지 자기 펄스(high energy magnetic pulses)를 생성하여 방출하도록 구성되고;
    상기 방출되는 고에너지 자기 펄스는, 자기 판독 헤드(magnetic read head)에 의해 원격으로 검출(pick up)되도록 구성되고; 및
    상기 파형 정형기는, 차폐(shielding), 와전류 손실(eddy current loss), 및 상기 자기 판독 헤드의 제한된 인덕턴스 값을 보상하기 위해 상기 수신된 펄스 스트림을 정형하는, MST 장치.
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