ESKÉ VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická BAKALÁ SKÁ PRÁCE Petr Horák

ýESKÉ VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická

BAKALÁěSKÁ PRÁCE

2008

Petr Horák

ýESKÉ VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Katedra mČĜení

Testování odolnosti magnetických karet

Vedoucí práce

Autor

Doc. Ing. Petr Kašpar, CSc.

Petr Horák

Praha 2008

Prohlášení Prohlašuji, že jsem svou bakaláĜskou práci vypracoval samostatnČ a použil jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v pĜiloženém seznamu. Nemám závažný dĤvod proti užití tohoto školního díla ve smyslu § 60 Zákona þ.121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o zmČnČ nČkterých zákonĤ (autorský zákon).

V Praze dne 22.1. 2009

...............................

PodČkování:

Tímto bych chtČl podČkovat panu Doc. Ing. Petru Kašparovi, CSc., vedoucímu bakaláĜské práce, za jeho þas a cenné rady. Dále pak všem, kteĜí mi pomohli k úspČšnému dokonþení práce.

Anotace Tato práce shrnuje poznatky o magnetických kartách, tj. jejich kódování, þtení a hlavnČ o jejich odolnosti. Výstup práce zhodnocuje vlivy bČžnČ používaných komerþních zaĜízení, které využívají permanentní magnety, na spolehlivost zápisu na kartČ. ZaĜízení, které napĜíklad ke svému uzavĜení používají permanentní magnet, je v našem okolí více než dost. V práci jsem se snažil otestovat nČkolik tČchto zaĜízení a vysledovat, þím se data na kartách poškodí, a jestli je možno kartu ochránit.

Annotation This document summarizes information about magnetic cards, their encryption, reading and mainly their magnetic field immunity. Effects of casual commercial accessories using permanent magnets and the impact on the recording reliability of magnetic cards are evaluated. Accessories, using magnetic closing for example, are very common in our surroundings. I tried to run tests with number of various accessories to find the cause of the data damage and how to prevent it.

OBSAH: Úvod.......................................................................................................1 1 Popis magnetických karet .................................................................2 1.1. Základní popis karet ................................................................................................. 2 1.2. Kódování dat............................................................................................................. 2 1.3. Formát dat ................................................................................................................. 5 1.4. Detekování chyb ....................................................................................................... 7

2 Magnetický záznam............................................................................8 2.1. Magnetické a elektrické vlastnosti hlav .................................................................. 8 2.1.1 Záznamová hlava .................................................................................................... 8 2.1.2 Snímací hlava.........................................................................................................11 2.2. Použité þteþky karet ................................................................................................12

3 Testování odolnosti ......................................................................... 15 3.1. StejnosmČrné pole...................................................................................................16 3.2. Magnetický zámek kabelky .....................................................................................20 3.3. Reklamní magnet .....................................................................................................24 3.4. Pouzdro na iPod ......................................................................................................26 3.5. Reklamní diáĜ ...........................................................................................................27 3.6. StĜídavé pole ............................................................................................................29

Literatura ............................................................................................. 31

Úvod Tato práce vznikla na katedĜe mČĜení a zabývá se odolností magnetických karet, které v našem bČžném životČ zaujímají dĤležité místo. AĢ se jedná o platební karty, docházkové karty þi vstupní karty na pracovišti. Troufám si tvrdit, že vČtšina obyvatel vlastní alespoĖ jednu kartu s magnetickým proužkem, a proto je dĤležité se zabývat i jejich odolností. Je nespoþet vlivĤ, které mohou kartu nevratnČ zniþit. Jedním z nich jsou magnetická pole v našem okolí. Tato práce si klade za cíl tyto vlivy zhodnotit. První kapitolu této práce tvoĜí teoretický popis samotných karet s magnetickým proužkem a zpĤsobu zápisu a þtení tČchto karet. Druhá kapitola se zaobírá samotnou teorií magnetického záznamu a þtení magnetických médií. V tĜetí kapitole jsou popsány provádČné testy a následuje zhodnocení výsledkĤ testĤ.

1

_______________________1 Popis magnetických karet_____________________

1 Popis magnetických karet 1.1. Základní popis karet Základem magnetické karty je klasický magnetický pásek. Po zmagnetování se na jeho povrchu vytvoĜí spousta malých permanentních magnetĤ. Pokud chceme na kartu zaznamenat nČjaká data, potĜebujeme dosti silnou magnetickou indukci pĤsobící na jeden z permanentních magnetĤ. Je dĤležité pĤsobit pĜesnČ na jedno místo, jinak by se samotný proces záznamu ovlivĖoval a tím znehodnocoval data, která pĜepsat nechceme þi která jsme právČ pĜepsali. Magnetické proužky bychom mohli rozdČlit na dva typy podle hustoty, s jakou jsou schopny informace zaznamenat. Na této informaci záleží, zda bude zaĜízení schopno s danou kartou pracovat þi nikoliv. Karty tak dČlíme na LoCo (Low Coercivity) tedy karty s nízkou koercitivitou a HiCo (High Coercivity) karty s vysokou koercitivitou ( HiCo=2750 - 4000 OE, LoCo=300 - 650 OE, 1 oersted = 79.557 A/m). Existují dva standarty zabývající se magnetickými kartami, a to ISO 7810, který se zabývá fyzickými vlastnostmi, a ISO 7811, který se zabývá vlastnostmi magnetického pásku. Tato kapitola Vznikla nastudováním pĜedevším literatury [3] a [4].

1.2. Kódování dat Údaj je kódován na magnetický proužek obdobnČ jako na páskových poþítaþových discích. Karty v širším mČĜítku byly zavedeny hlavnČ díky tomu, že výrobní technologie byla díky poþítaþovému prĤmyslu velmi rozvinutá. Specifikace pro všechny aspekty magnetického proužku mĤžeme najít v ISO7811 þást 1 až 6. Magnetický proužek na bankovních a kreditních kartách má typicky tĜi stopy informací. Stopa 1 je alfanumerická a obvykle zaznamenává jméno držitele karty v doplĖku s jejich þíslem karty. Stopa 2 (stĜední dráha) je jen numerická a kóduje þíslo karty držitele a vypršení doby platnosti. Stopa 3 je typicky nepoužita nebo vyhrazená pro vlastní užití organizací, která kartu poskytuje lidem, a má mnoho rĤzných kódovacích norem. Ke þtení každé dráhy se vyžaduje magnetická þtecí 2


hlava v pĜíslušné vzdálenosti od okraje karty. Pozice každé dráhy je pĜesnČ dána normou ISO a je vidČt na Obr. 1.

Obr. 1 - PĜevzatý z literatury [3]

VČtšina þteþek karet má tĜi vodiþe pro datový výstup plus samozĜejmČ dva vodiþe pro napájení a uzemnČní. Typicky jsou napájeny z 5V DC zdroje s TTL kompatibilním výstupem signálu. Podstatou þteþky je magnetická þtecí hlava podobná hlavČ u kazetových pĜehrávaþĤ. ýteþka pĜemČĖuje analogový signál z hlavy do þasových a datových signálĤ a signálu detekujícího, zda je karta platná. Typicky elektrické napČtí +5V pĜedstavuje logickou nulu a nízké napČtí 0V pĜedstavuje logickou jedniþku. Obr. 2 pĜedvádí znázornČní signálĤ generovaných do snímaþe karet, když karta projde kolem þtecí hlavy. První signál CLD jde do „nuly“ a signalizuje, zda je karta ve snímaþi, série pulsĤ na RCL signalizuje, že údaj na RDT vodiþi je platný. Ukázané poĜadí je pro první znak na stopČ 2, kterým je start bit 1011. NejdĜíve je kódován LSb (nejménČ významný bit) a postupuje se až k paritnímu bitu.

3


Obr. 2 – PĜevzatý z literatury [3]

Následující tabulky ukazují pĜesné kódování jednotlivých znakĤ na každé stopČ. Tabulky jsou pĜevzaty z anglického manuálu ke þteþce karet. Proto jsou znaky jako start bit, stop bit a oddČlovaþ v angliþtinČ. V tabulce 1 vidíme kódování dat pro první stopu, které je složitČjší díky použití alfanumerických znakĤ. V tabulce 2 je vidČt rozložení bitĤ pro jednotlivá þísla a znaky spoleþnČ s paritním bitem. ObČ tabulky jsem vzal z literatury [3].

Tabulka 1 – Stopa 1 bez paritního bitu

4


Tabulka 2 – Stopa 2 a 3 s paritním bitem

1.3. Formát dat (a) Stopa 1 – IATA Standart pro data na první stopČ byl vyvinut Mezinárodní asociací leteckých dopravcĤ (IATA - International Air Transport Association) a obsahuje alfanumerické informace o letenkách nebo další databázové pĜístupy. Na kreditních kartách tato stopa typicky obsahuje jméno vlastníka karty, stejnČ jako výstupek na pĜední stranČ karty. Specifikace dovoluje 79 znakĤ. Každý znak je 7 bitĤ dlouhý, složený z 6 bitového znakového kódu a paritního bitu. Data jsou kódována s hustotou 210bpi.

5


SS

FC

PAN

FS

CC

Jméno

FS

DoplĖková data

ES

LRC

Tabulka 3 – Rozložení dat na první stopČ

SS… start bit FC… formát kódu PAN… primární þíslo úþtu (max. 19 þísel) FS…oddČlovaþ polí CC…kód zemČ (max. 3 znaky) Jméno (max. 26 znakĤ) ES…stop bit DoplĖková data: •

datum vypršení platnosti karty (4 znaky)

•

servisní znak (2 znaky)

•

další data

b) Stopa 2 ABA Standart pro data na druhé stopČ byl vyvinut Spoleþností amerických bankéĜĤ (American Bankers Association - ABA) a obsahuje pouze þíselné údaje. Na kreditních kartách tato stopa typicky obsahuje þíslo kreditní karty, která je opČt i na pĜední stranČ karty. Specifikace dovoluje 40 þíslic. Každá þíslice je 5 bitĤ dlouhá zahrnující 4 bity þíslic v BCD kódu a paritní bit. Data jsou

SS

PAN

kódována

FS

s

hustotou

DoplĖková data Tabulka 4 - Rozložení dat na druhé stopČ

6

75bpi.

ES

LRC


c) Stopa 3 THRIFT Standart pro data na tĜetí stopČ byl vyvinut spoleþností Thrift Industry a obsahuje

jen

þíselné

informace,

které

mohou

být

pĜehrány

nebo

aktualizovány, když je karta používána. Existuje mnoho rozdílných specifikací a použití pro tĜetí stopu. Stopa obsahuje 107 þíslic. Poþet bitĤ a þíslic je shodný se stopou 2. Hustota dat 210bpi.

SS

FC

Data

FS

Data

ES

LRC

Tabulka 5 - Rozložení dat na tĜetí stopČ

1.4. Detekování chyb Používají se dvČ techniky detekování chyb, a to paritní bity a LRC (Longitudinal redundancy check). LRC je znakový kód, který je poþítán pĜi zápisu na kartu a kontroluje se pĜi þtení z karty. LRC obsahuje kombinaci bitĤ, kterou tvoĜí celkový poþet „1“ kódovaných v odpovídající bitové lokaci všech znakĤ (vþetnČ start a stop bitu a samotného LRC) v datech na jedné stopČ. Ke kontrole LRC se provede XOR na všechny kódové znaky, pĜi tom ignorujeme paritu. Výsledek musí být nula. DĤvodem pro použití tČchto dvou metod je udČlat detekci chyb více robustní. NapĜíklad, když je znak pĜeþten se dvČma chybnými bity, tak parita vyjde naprosto v poĜádku, ale LRC neprojde a vyjde nám chybový stav.

7

2 Magnetický záznam Táto þást je vČnovaná teorii magnetického záznamu a popisu použitých þteþek magnetických karet. U magnetického záznamu bude popsána funkce záznamových a þtecích hlav a nČkteré jejich elektrické a magnetické vlastnosti. Celá kapitola vznikla nastudováním literatury [2] a [5].

2.1. Magnetické a elektrické vlastnosti hlav Magnetické vlastnosti hlavy urþuje materiál, ze kterého je vyrobeno jádro hlavy. Vhodným materiálem bývá slitina železa a niklu nazývaná permaloy. Tento materiál se vyznaþuje velkou permeabilitou, na druhou stranu je jeho nedostatkem malá mechanická pevnost. Z elektrických parametrĤ je potĜeba uvést stejnosmČrný odpor a indukþnost. StejnosmČrný odpor hlavy urþuje mČrný odpor, prĤĜez a délka vodiþĤ vinutí. Používá se mČdČný drát s emailovou izolací a minimálním možným prĤmČrem. U snímacích hlav klesá prĤmČr až na hodnotu 0,03 mm. Indukþnost pĜedstavuje hlavní þást impedance hlavy. Tato impedance se bere v potaz pĜi návrhu zesilovaþĤ (záznamový a snímací), a to z hlediska šumového pĜizpĤsobení (snímací hlava) nebo z hlediska vytvoĜení konstantního magnetizaþního proudu(záznamová hlava).

2.1.1 Záznamová hlava Je to þást zaĜízení, kde se pomocí elektrického signálu zmagnetuje nosiþ informace, v našem pĜípadČ magnetický pásek karty. Záznamový proud I teþe pĜes vinutí hlavy a vyvolá magnetické pole H, které mĤžeme popsat vztahem:

8

__________________________2 Magnetický záznam ________________________

H = K 1 I sin ωt

(1)

kde H je intenzita magnetického pole I - záznamový proud Ȧ - kruhová frekvence sinusového signálu t - þas K1 - konstanta úmČrnosti Magnetická páska, která se pohybuje pĜed štČrbinou (vzduchovou mezerou) záznamové hlavy bude zmagnetována tak, že v každém bodČ nosiþe bude informace smyslu a velikosti magnetizace. Vlivem ztrát pĜi záznamu se nebude remanentní tok magnetické pásky Ɏr rovnat toku vytvoĜeného hlavou Ɏ:

φ r = K 2 I sin ωt

(2)

kde Ɏr je remanentní magnetický tok I - záznamový proud Ȧ - kruhová frekvence sinusového signálu t - þas K2 - konstanta úmČrnosti

Magnetické a elektrické vlastnosti Záznamová hlava má vytvoĜit dostateþnČ silné magnetizaþní pole v okolí štČrbiny a hlavnČ v té þásti, pĜes kterou prochází magnetický nosiþ. PrĤbČh intenzity magnetického pole v prostoru štČrbiny a nad ní ukazuje Obr. 3. Siloþáry v každém místČ urþují smČr intenzity a jak je vidČt podle Obr. 4, v prostoru pĜed a za štČrbinou pĜevládá pĜíþná složka, naproti tomu uprostĜed štČrbiny pĜevládá podélná složka pole vzhledem k pohybu nosiþe (podélná je ve smČru pohybu, pĜíþná kolmo na smČr). Záznamová zóna se nachází mezi siloþárami 0,5 a 0,6. Intenzita magnetického pole, kterou znázorĖuje siloþára 0,5, má hodnotu 19.103 A/m a siloþára 0,6 odpovídá 24.103 A/m.

9


Obr. 3 – PĜevzatý z literatury [2]

Aby se úplnČ zmagnetovaly magnetické þástice celé aktivní vrstvy, musí mít siloþára 0,5 vČtší, anebo stejnou hodnotu jako urþitá kritická hodnota pĜibližnČ se rovnající koercitivní síle Hc dané pásky. To znamená, že hodnota intenzity magnetického pole pro naše úþely musí být vyšší. V této kapitole se vychází ze starší literatury [2], která byla dostupná. Ta se zabývala hlavnČ záznamem na magnetofonový pásek. Tudíž hodnoty nesedí na magnetické karty. Pro kartu s vysokou koercitivitou by se intenzita magnetického pole pohybovala v rozsahu od 218.103 A/m do 318.103 A/m. Indukþnosti záznamové hlavy se pohybují v rozmezí od 0,2 do 20mH.

10


Obr. 4 - PĜevzatý z literatury [2]

2.1.2 Snímací hlava Magnetický obvod snímací hlavy se budí pĜes její štČrbinu remanentním tokem Ɏr z pásky. Hlava pĜedstavuje zdroj indukovaného napČtí na základČ Faradayova zákona:

U =n

dφr dt

kde U je indukované napČtí ve vinutí snímací hlavy n - poþet závitĤ vinutí hlavy dɎr/dt - þasová zmČna magnetického toku

11

(3)


Magnetické a elektrické vlastnosti Snímací hlava má dodávat co nejvyšší napČtí na vstup snímacího zesilovaþe. Z toho vyplývá, že je výhodné použít jádra s velkou poþáteþní permeabilitou a malou koercitivní silou. Indukþnosti bývají v rozmezí od 3 do 100mH.

2.2. Použité þteþky karet (a) ýteþka Cipher 1023

Obr. 5

Na Obr. 5 je vidČt první použitá þteþka Cipher 1023. Po protažení karty se dekódovaná data zobrazují v otevĜeném textovém dokumentu. ýteþka mĤže komunikovat pomocí dvou kabelĤ. Na stranČ þteþky je konektor DB-15 female, kdežto pĜipojení k poþítaþi se dČje buć pomocí klávesnicového rozhraní PS/2, nebo pomocí RS-232(COM) sériové linky. Rozhraní lze nastavit pomocí devíti pĜepínacích DIPĤ na spodní stranČ samotné þteþky. DIPy jsou oznaþovány SW1 - SW9.

12

__________________________2 Magnetický záznam ________________________ SW1 - oznaþuje, zda je þteþka pĜipojena pomocí klávesnicového rozhraní, nebo pomocí RS -232, pokud je v pozici „Vypnuto“(pozice dole) je nastaveno klávesnicové rozhraní a naopak. Klávesnicové rozhraní: SW2 – hlavní blokovaþ SW3-SW8 – klávesnicový nebo terminálový typ SW9 – nastavení prodlevy mezi znaky (0m sec/25m sec)

Sériové rozhraní: SW2 - nastavení poþtu datových bitĤ Vyp. 7 / Zap. 8) SW3,4 - nastavení parity (Zap. Zap. Bez parity / Vyp. Zap Sudá / Zap. Vyp. Lichá) SW5,6 - nastavení rychlosti pĜenosu (38400, 19200, 9600, 2400bps) SW7-9 - nastavení pĜenášecího módu Další nastavení þteþky lze provést setup programem, který má firma Cipher volnČ ke stažení na svých stránkách. ýteþka musí být ovšem pĜipojena do COM portu, pak jdou nastavit tyto parametry: hlasitost „pípnutí“ pĜi þtení, nastavení prodlevy mezi znaky, pĜenášení start a stop znakĤ, opaþné pĜenášení dat (první se pĜenese Stopa 3), zpráva „NO READ“ (pokud se nepĜeþte celá stopa, tak se vypíše tato hláška), možnost dekódovat pouze nČkterou stopu, možnost nastavení speciálních znakĤ mezi stopami, na zaþátku a na konci stopy a nakonec editaþní mód. V editaþním módu jdou nastavit parametry pĜenosu jako délka pĜenesených dat nebo úsek pĜenesených dat. ýteþka byla nastavena tak, že pĜenáší pouze þíslo karty ze stopy 2. Kabel s RS-232 koncovkou jsme nemČli k dispozici, takže jsme výše uvedené parametry nemohli nastavovat, ovšem pro naše úþely nebylo nutné þteþku pĜenastavovat. Po zniþení karty þteþky stejnČ neþetly nic, takže nám staþilo þtení þísla karty z druhé stopy.

13


b) ýteþka MSR – 2000

Obr. 6

Na Obr. 6 je vidČt druhá použitá þteþka MSR -2000. ýteþka komunikuje pomocí klávesnicového rozhraní. StejnČ jako pĜedchozí þteþka, po protažení karty nahrává již dekódovaná data do textových editorĤ (Notepad, WORD…). U této þteþky lze pomocí softwaru nastavit pouze, jakou bude þíst stopu (þte všechny 3 stopy), v jakém poĜadí þte stopy, zda se zobrazí start a stop znak a možnost nastavení speciálních znakĤ mezi stopami, na zaþátku a na konci stopy pro pĜehlednČjší oddČlení vypsaných dat.

14

3 Testování odolnosti Ve firmČ IMA (Institut mikroelektronických aplikací), která se zabývá rozvojem a nabídkou systémĤ využívajících identifikaþní a biometrické technologie, jsme poĜídili magneticky mČkké i tvrdé karty. Firma nám též vyšla vstĜíc a všechny karty nám na svém kodéru nechala zapsat. Pro pĜehlednost byla zapsána na všech kartách stejná data. Na první stopČ, která umožĖuje zápis alfanumerických znakĤ byl zapsán následující ĜetČzec: 1234567890123456781PETRHORAK. Na druhou stopu lze zapsat pouze þíselné údaje, proto byl ĜetČzec zkrácen o jméno. Data na druhé stopČ byla tedy následující: 1234567890123456781.

Ve všech provedených testech byly testovány jak magneticky tvrdé tak i mČkké karty. Všechny testy byly pro srovnání provádČny na obou þteþkách. ýteþky od rĤzných výrobcĤ se mohou lišit v citlivosti, to znamená že pĜi pĤsobení stejnosmČrného pole bude jedna þteþka karty ještČ þíst, aþkoli druhá þteþka už nebude schopna data z karty reprodukovat. Používaný zobrazovaþ magnetického pole (literatura [6] a [7]) je zaĜízení na testování rozložení magnetického pole. Je vyroben ze speciálního materiálu, který je nanesen uvnitĜ prĤhledné fólie. Zelený film pĜedstavuje miliony magnetických þástic v oleji. Po pĜiložení na magnet nebo magnetické zaĜízení jsou þástice pĜitahovány k pólĤm magnetu. Na pólech zobrazovaþ ztmavne, zatímco v místech mezi severním a jižním pólem se objeví svČtlá barva.

15

__________________________3 Testování odolnosti ________________________

3.1. StejnosmČrné pole Prvním dĤležitým testem bylo testování obou druhĤ karet ve stejnosmČrném poli. PostupnČ se nastavovala velikost magnetické indukce, pĜi prvních testech zhruba po 10mT, pozdČji na kritických hodnotách jemnČji. Karty jsem postupnČ protahoval magnetickým polem, viz Obr. 7. Po každém protažení jsem kontroloval na obou þteþkách, zda jsou data na kartČ ještČ þitelná. Hodnota indukce, pĜi které došlo k poškození dat (Bdest), se pro rĤzné karty lišila. ýteþka Cipher 1023 pĜestávala þíst karty již pĜi nižší hodnotČ indukce, což je zpĤsobeno nižší citlivostí této þteþky.

Obr. 7

Hodnoty pro jednotlivá mČĜení jsou uvedeny v tabulce 6. Jak je vidČt pro námi zapsané karty, se hodnota Bdest pĜíliš neliší pro HiCo ani LoCo karty. Na LoCo kartách, kde byla zapsaná i první stopa, jsme sledovali rychlejší poškození dat na této stopČ. První stopa pĜestávala být þitelná zpravidla pĜi hodnotČ magnetické 16

__________________________3 Testování odolnosti ________________________ indukce o 10 mT menší, než byla Bdest. Komerþní karty VISA dosáhly více než šestinásobnČ vČtší odolnosti. PĜedpoklad je takový, že je to zpĤsobeno jinou volbou magneticky tvrdého materiálu pro souþasné kreditní karty. V minulosti byly používány materiály s horšími parametry, a proto se data na kartČ spolehlivČ porušila tĜeba magnetickým zámkem u kabelky a dalšími zaĜízeními, které obsahují permanentní magnet. To bude vidČt z dalších testĤ. Poslední dvČ karty VISA jsou karty, které jsme zniþili a zkusili znovu zapsat na používaném kodéru, což vylouþilo možnost, že námi zapsané karty mají nižší odolnost právČ kvĤli kvalitČ kodéru.

Karty

Bdest (mT)

1. LoCo 2. LoCo 3. LoCo 4. LoCo 5. LoCo 6. LoCo 7. LoCo

Cipher 1023 92

MSR – 2000 110

89 95 85 96 85 80

100 110 91 104 96 90

1. HiCo 2. HiCo 3. HiCo 4. HiCo 5. HiCo 6. HiCo 7. HiCo

100 90 85 85 85 70 80

130 100 110 102 93 85 100

VISA HiCo VISA HiCo VISA HiCo VISA HiCo

590 620 580 595

630 650 590 650 Tabulka 6

MČĜení bylo provádČno ve vzduchové mezeĜe mezi distanþními vložkami, jak je vidČt na Obr. 7., aby se zaruþila homogenita pole. Pokud by se distanþní vložky nepoužily, mČĜení by nebylo prĤkazné. Z modelu jha

vytvoĜeném v programu

GEMINI jsem odeþetl (Obr. 9), že rozdíl mezi hodnotou magnetické indukce ve vzduchové mezeĜe a na povrchu nástavcĤ je znaþný. PĜi proudu 1A bylo na povrchu 93mT, kdežto ve vzduchové mezeĜe jen 65mT. PĜi proudu 3A byl rozdíl už markantní. Na povrchu nástavcĤ 287mT, zatímco ve vzduchové mezeĜe pouze 186mT. Z toho je vidČt, že pokud by se nepoužily distanþní vložky a karta se

17


Obr. 8

dotkla povrchu nástavce, tak by na ní pĤsobila jiná indukce než kterou mČĜíme ve vzduchové mezeĜe. MČĜení by tedy nemČlo žádnou cenu. Model je pouze orientaþní, od reálného jha se bude lišit. Z velikosti jha a pĜedpokladu použitého drátu na vinutí s prĤmČrem 3mm, jsem vypoþítal poþet závitĤ. Vyšlo 533 závitĤ, tato hodnota mĤže být v reálu jiná, napĜíklad díky použití jiného prĤmČru drátu na vinutí. Na Obr. 8 jsou vidČt siloþáry magnetického toku.

18


Obr. 9

19


3.2. Magnetický zámek kabelky PĜi dalších pokusech jsem karty pokládal na permanentní magnety, které obsahují bČžnČ dostupné produkty, ke kterým by se karta mohla za urþitých okolností pĜiblížit. Prvním takovým pokusem bylo pĜiložení karty k magnetickému zámku kabelky, jak je vidČt z Obr. 10. Na Obr. 14 je pomocí zobrazovaþe magnetického pole vidČt, že i pĜes kartu je pole zámku dobĜe pozorovatelné. Tento test dopadl pro karty nepĜíznivČ. Jak magneticky mČkká tak magneticky tvrdá karta po pĜiložení k zámku byla již neþitelná. Nepomohlo ani vložení karty do ochranného obalu, který se bČžnČ pĜikládá ke kartám. I pĜes nČj byla karta zniþena.

Obr. 10

PĜi mČĜení sondou na povrchu dosahovala hodnota indukce velikosti B = 88,34mT. V programu GEMINI umožĖujícím modelovat elektromagnetická zaĜízení jsem vytvoĜil model zámku kabelky. Z nČho se dají urþit siloþáry magnetického toku a

20

__________________________3 Testování odolnosti ________________________ amplituda magnetické indukce, jak je vidČt na Obr. 11, respektive Obr. 12. Jako materiál permanentního magnetu jsem použil NdFeB. Magnet je umístČn na podložce z magneticky mČkkého železa. Skuteþný zámek kabelky je ještČ zakrytován, proto reálné hodnoty magnetické indukce na povrchu zámku budou menší než na modelu. O kolik menší záleží na tloušĢce krytu, protože velikost indukce se vzdáleností klesá. To je vidČt na Obr. 13 na kterém je graf normálové složky magnetické indukce v závislosti na vzdálenosti od povrchu. Maximální hodnotu na povrchu modelu jsem odeþetl v pravém horním rohu a þinila 606mT. Z tohoto bodu vychází i graf Bn, kontura podle které se graf vykresluje je umístČna na Obr. 12.

Obr. 11

21


Obr. 12

22


Obr. 13

23


Obr. 14

3.3. Reklamní magnet Další test se týkal reklamního magnetu, který slouží jako dekorace þi jako v našem pĜípadČ upoutávka na nČjakou událost. Pokud se magnet pĜiložil pĜímo na kartu, aĢ už magneticky mČkkou, nebo magneticky tvrdou, karta již nebyla þitelná. Zde ovšem karty spolehlivČ ochránil obal, jak je vidČt na Obr. 15 i pĜes pĜímý kontakt s obalem, byla karta posléze þitelná naprosto bez žádných problémĤ. Na Obr. 16 je názornČ vidČt magnetické pole, kde pĜi mČĜení sondou dosahovala na povrchu hodnota indukce nejvyšší velikosti B = 19,38mT.

24


Obr. 15

MČĜení sondou na povrchu pĜedmČtu není dobĜe definované, protože neznáme pĜesnČ vzdálenost aktivní þásti Hallovy sondy od povrchu pouzdra sondy. I tak je ale zĜejmé, že i daleko menší hodnota indukce než v testu 3.1 dokáže data na kartČ poškodit. Je to zpĤsobeno tím, že v tomto testu (3.1) na magnetický proužek pĤsobilo pole pouze v kolmém smČru. V podélném smČru nebylo možno mČĜit, protože magnety nešly roztáhnout do takové míry, aby se mezi nČ vešla celá karta.

25


Obr. 16

3.4. Pouzdro na iPod U dalšího testu bylo testováno pouzdro na iPod. Na Obr. 17 je vidČt magnet, který pouzdro obsahuje na obou stranách. Magnety se ovšem mírnČ liší. PĜi mČĜení sondou se na jedné stranČ objevilo pole o velikosti 112mT, kdežto na stranČ druhé až 147,5mT. Po pĜiložení karty na povrch pouzdra byla karta zniþena. Jelikož z testovaných produktĤ byly tyto magnety nejsilnČjší, karty neochránil ani obal. UvnitĜ pouzdra již pole nedosahuje takové velikosti, aby bylo možné kartu zniþit. Zatím u žádného testu nebylo zmínČno, jak reagovaly komerþní karty VISA. To proto, že souþasné kreditní karty spolehlivČ vydržely všechna pole magnetĤ, kterými bylo na karty pĤsobeno. To znamená, že ani nejsilnČjší magnet u tohoto pouzdra na iPod data na kartČ nepoškodil.

26


Obr. 17

3.5. Reklamní diáĜ Dalším objektem testování byl reklamní diáĜ ýeské spoĜitelny, jehož magnetické pole názornČ vidíme na Obr. 18. UvnitĜ diáĜe nebylo pole natolik silné, aby zniþilo kartu, která ani nebyla chránČná pouzdrem. Ovšem pĜi dotyku magnetického proužku s okrajem diáĜe Obr. 19, kde se pĜímo dotýkal jeho magnetické þásti, již k poškození došlo a karta pĜestala být þitelná, a to jak HiCo tak i LoCo karta. PĜed tímto pĜedmČtem kartu spolehlivČ ochránilo pouzdro. Na povrchu bylo sondou namČĜeno nejvČtší pole 24,98 mT.

27


Obr. 18

28


Obr. 19

3.6. StĜídavé pole K dispozici jsme mČli stĜídavé pole, jehož špiþková hodnota dosahovala velikosti 15.81mT. PĜi této hodnotČ stĜídavého pole se ani magneticky mČkké ani magneticky tvrdé kartČ nic nestalo a nadále byly plnČ þitelné. S vyšší stĜídavým polem se v bČžném životČ nesetkáme, proto nebylo tĜeba provádČt podrobnČjší testy.

29


ZávČr SplnČní této bakaláĜské práce bylo dosaženo nastudováním materiálĤ k magnetickému záznamu a magnetických mČĜení ([1] a [2]). Pokud zhodnotíme vlivy magnetického pole na funkþnost karet, tak z výsledkĤ vyplývá, že souþasné kreditní karty mají takovou odolnost, že je žádný z použitých pĜedmČtĤ nijak neporušil. I zámek kabelky a pouzdro iPodu, kde byly obsaženy nejsilnČjší magnety, nemČly na data na kreditních kartách vliv. Z mČĜení ve stejnosmČrném poli 3.1 je vidČt, že tyto karty mají až šestinásobnČ vČtší odolnost oproti bČžným kartám. KonkrétnČ nejvČtší magnetická indukce, kterou data na kartČ pĜešla bez úhony, je 645mT oproti 125mT na obyþejné kartČ. Tyto bČžnČ dostupné magnetické karty, které se prodávají na našem trhu a hlavnČ s nimi pracují firmy, které dČlají docházkové systémy, dopadly v našich testech špatnČ. PĜed urþitými vlivy je ochránilo pouzdro, ale ve vČtšinČ pĜípadĤ ani pouzdro nezabránilo zniþení dat. Jak je vidČt z mČĜení ve stejnosmČrném poli v kapitole 3.1, není dokonce rozdíl ani mezi magneticky mČkkou a tvrdou kartou. PĜedpokládal jsem, že magneticky tvrdá karta bude mít daleko vČtší odolnost, ale testy ukázaly v nČkolika pĜípadech dokonce pravý opak. Je možné, že firmou deklarované magneticky tvrdé a mČkké karty byly pouze jednoho druhu. Oproti dĜívČjším dobám se odolnost kreditních karet zlepšila. Již není tĜeba mít na pamČti, že nesmíme kartu pĜiblížit tĜeba k magnetickému zámku kabelky. Výrobci zaþali zĜejmČ používat nové magnetické materiály, na kterých se data hned tak neporuší. Ovšem je stále tĜeba dbát opatrnosti pĜi manipulaci s magnetickými kartami, které se v dnešní dobČ využívají hlavnČ pro vstupy do budov. Tyto karty jsou znaþnČ

náchylné

na

poškození

30

jejich

dat.


Literatura [1]

Draxler, K., Kašpar, P., Ripka, P.: Magnetické prvky a mČĜení. ýVUT, Praha 2004

[2]

Fortuna,J.: Magnetický záznam. ALFA, Bratislava 1981

[3]

ERRINGTON , Andrew M.. Credit Card Reader Using PIC12C509 [online]. 10/28/99 [cit. 200812-18]. Dostupný z WWW:

[4]

Beeblebrox Industries Research & Development [online]. 09-Jan-2005 [cit. 2009-01-15]. Dostupný z WWW:

[5]

CipherLab [online]. c2007 [cit. 2008-04-23]. Dostupný z WWW:

[6]

Emovendo [online]. c2003-2009 [cit. 2009-01-15]. Dostupný z WWW:

[7]

ChenYang - Sensors and Measurements [online]. [cit. 2009-01-15]. Dostupný z WWW:

31

ESKÉ VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická BAKALÁ SKÁ PRÁCE Petr Horák

Recommend Documents