CC BY
84
Анализ параметров сигналов, воспроизводимых с карт с магнитной полосой
Ключевые слова:
Карты с магнитной полосой, идентификационные документы, аппарат контроля продукции, банковские карты
Инфраструктура систем безналичных расчетов, использующих карты с магнитной полосой, продолжает доминировать над комплексами, ориентированными на применение более перспективных контактных и бесконтактных электронных карт. При эксплуатации систем с магнитными картами возникает ряд проблем, например в цифровых сигналах, считываемых с магнитной полосы карт, из-за явления неконтакта с ней блока магнитных головок, могут возникнуть ошибки. Это связано с тем, что воспроизводимые сигналы подвергаются достаточно глубокой паразитной амплитудной модуляции, влияющей на процессы порогового формирования в тракте записи-воспроизведения. По этой причине актуально исследование характеристик сигналов, получаемых с магнитной полосы карт, вводимых в эксплуатацию.
Зелевич Е.П.,
профессор MW^ Костарев А.Н.,
соискатель MW^ e-mail: oiris.mUci@gmail.com
Носители, применяемые для точной магнитной записи не испытывают таких климатических и механических воздействий, которые возникают при использовании магнитных карт (MK), незащищенных от различных внешних воздействий. Характеристики карт с магнитной полосой определены стандартами ИСO/MЭК 78 Ю и 78ll. Стандарт ИСO/MЭК /81G регламентирует основные физические свойства, включая материалы, конструкцию, характеристики и номинальные размеры карт, а стандарт ИСО/ MЭК 78l l устанавливает характеристики магнитной полосы карты, метод кодирования информации, формат записи данных и др. [l].
В число контролируемых параметров входят: физические характеристики магнитного материала (толщина магнитного слоя, шероховатость поверхности, профиль поверхности, сцепление магнитной полосы1 с картой), эксплуатационные характеристики магнитного материала (амплитуда сигнала воспроизводимого с магнитной полосы, стирание информации, плотность записи и др.) и технические характеристики кодирования информации на дорожках.
Стандарт ИСO/MЭК 78ll, содержащий методику определения эксплуатационных характеристик магнитного материала карт, отсылает к образцовой эталонной карте, магнитный материал которой соответствует по своим характеристикам первичному эталону Standard
Reference Material 3200 (SRM 3200). Значение коэрцитивной силы магнитного материала не регламентируется. При необходимости стандартные значения этого параметра (300...500 Э) задается фирмами изготовителями карт. Более высокие значения коэрцитивной силы магнитного материала обеспечивают повышенную стойкость к случайному стиранию информации в процессе эксплуатации. Однако это увеличивает стоимость карты и осложняет процедуру коррекции записанной информации, необходимую, например, при списывании использованного ресурса в автономных устройствах. Это связано с тем, что в этом случае следует использовать специальные блоки магнитных головок и усилители записи, развивающие большие токи [3].
Для сигналов, записываемых на магнитную полосу, используется метод двухчастотной синфазной записи, обеспечивающий последовательную запись данных с самосинхронизацией на каждой дорожке.
В состав записанной таким кодом информации входят данные и синхросигнал. Изменение потока намагниченности между перепадами синхронизации означает логическую единицу, а его отсутствие — логический ноль. Данные в виде непрерывной синхронной последовательности сигналов записываются в режиме насыщения, причем вектор намагничивания должен быть параллельным дорожке на магнитной полосе с допустимым отклонением.
На способность магнитной полосы карт хранить и воспроизводить информацию существенно влияют изменения в процессе производства. Для того чтобы гарантировать совместимость и качество, соответствующее стандар-
ту, магнитные полосы регулярно тестируют. Оценка качества магнитных носителей по стабильности уровня воспроизводимого сигнала ведется на двух этапах: в процессе отбраковки магнитных лент, используемых для производства карт, и после их нанесения на поверхность пластиковых карт. На первом этапе производится полный контроль магнитного слоя ленты путем организации непрерывного процесса записи-воспроизведения сигнала прямоугольной формы (меандра).
Воспроизведенный сигнал оценивается пороговым формирователем. В случае занижения уровня сигнала на его входе относительно установленного порога на контролирующее устройство поступают сигналы об отбраковке того или иного участка магнитного носителя. По результатам контроля может быть принято решение о полной отбраковке всей испытуемой кассеты или части магнитной ленты.
Повторное испытания магнитного носителя производятся при персонализации карт, предполагающей воспроизведение сформированной по трем дорожкам информации и сравнение ее с исходной. В случае несовпадения результатов сравнения производится повторное воспроизведение информации и, в случае необходимости, отбраковка карты, после чего процесс повторяется для следующего образца карты.
Ввиду значимости определения соответствия параметров карт существующим требованиям, контроль эксплуатационных электромагнитных характеристик МК принятый в международной практике производится при техническом контроле качества готовой продукции на предприятии-изготовителе (выборочный контроль) и при поставках карт клиенту, например,
зо
T-Comm #6-2GG9
в банковском учреждении.
Низкий уровень выходного сигнала, размагничивание, неполное стирание сигнала, дефектный магнитный носитель и т.п. могут серьезно повлиять на надежность работы системы в процессе эксплуатации. Выпуск даже единственного пакета, средних объемов, с некачественными или бракованными картами вызовет резкое недовольство пользователей и может повлечь значительные издержки. По этой причине было бы целесообразно, при использовании МК в системах безналичных расчетов, контролировать их качество полностью, а не выборочно.
Основным показателем качества магнитного носителя является уровень сигнала воспроизводимого с карты, при заданных токах записи. Соответствие амплитуды сигнала требованиям стандарта проверяется при помощи "окна" ИСО/МЭК определяемого стандартом ИСО/МЭК 7811-2 ИСО/МЭК 7811-6.
Амплитуда сигнала, считываемого с эталонной карты, принимается за 100%. После этого рассчитывается "окно" ИСО/МЭК. При записи информации на магнитном материале с любыми защитными покрытиями номинальными токами записи с плотностью, равной 8 ипн/мм, амплитуда воспроизводимого сигнала должна лежать в пределах от 80 до 130% эталонной амплитуды.
Амплитуда воспроизводимого сигнала, полученная при указанной выше плотности записи, при токе записи, равном 500% от величины номинального значения II?, не должна превышать амплитуду сигнала, полученного при той же плотности, но при токе записи, равном 350% от величины номинального тока. Между этими двумя точками траектория кривой не должна иметь подъем.
При тех же токах записи информации, но при плотности 20 ипн/мм, амплитуда воспроизводимого с магнитной полосы сигнала не должна быть меньше 70% амплитуды сигнала, полученного при плотности записи 8 ипн/мм.
Магнитный материал карты должен обеспечивать стирание информации до уровня остаточного сигнала не более 3% эталонной амплитуды сигнала постоянным током, равным 350% номинального тока.
Главный параметр, который необходимо контролировать, — уровень воспроизводимого сигнала. Заниженный уровень воспро-
изводимого сигнала приводит к некорректному считыванию информации с магнитной полосы.
Полная оценка качества магнитных носителей на пластиковых картах выполняется также с учетом такого важного показателя как джиттер. Его параметры на выходе канала записи-воспроизведения, зависят как от качества магнитного носителя и его взаимодействия с блоком магнитных головок, так и от принципов построения канала записи-воспроизведения. Для контроля джиттера разработаны специализированные измерительные устройства, аналогичные используемым в системах передачи данных
Отметим, что некоторые аппараты для считывания информации с магнитной полосы, могут работать только в условиях, когда значения джиттера лежат в определенных пределах.
Причиной неправильного считывания информации с карты также могут быть отклонения в плотности записи, приводящие к эффектам, аналогичным тем, которые характерны в случае возникновения аномально высоких значений джиттера.
Отметим, что обеспечение взаимозаменяемости магнитных носителей является одним из основных требований для любых типов ЗУ, использующих сменный носитель информации, к которым также относятся магнитные карты. Для магнитных лент эта задача решена на основе системы! эталонирования, базирующейся на Главном международном эталоне магнитной ленты (ГЭЛ). Через вторичные эталоны! характеристики ГЭЛ передавались контрольным лентам, с помощью которых непосредственно проверялась се-
рийная продукция. В системе эталонирования участвовали два вида контрольно-измерительной аппаратуры: для эталонов и для контрольных лент. Такая система эталонирования позволяла "привязать" характеристики серийной продукции к характеристикам эталона для каждого производителя, гарантируя необходимый уровень взаимозаменяемости магнитных лент.
Задача обеспечения взаимозаменяемости МК во многом сложнее, чем для магнитных лент. В первую очередь она объясняется широкой номенклатурой МК и технологий их изготовления, обусловленной многообразием областей применения МК. Это делает затруднительным, а в ряде случаев невозможным, обеспечение характеристик МК с помощью одного и того же контрольно-измерительного средства, что приводит к расширению их номенклатуры. Вместе с тем, каждое из этих контрольно-измерительных средств должно быть "привязано" к международному эталону, принятому 1БО, — магнитной ленте 51?М 3200, что дает право производителю МК сертифицировать свою продукцию.
Аппарат контроля продукции (АКП) является малосерийной продукцией. Он должен быть автоматизирован как в смысле автоматической подачи карт (из стопки в стопку), так и в плане автоматического съема и анализа всей совокупности параметров, по которым производится отбраковка магнитной ленты с обработкой информации для набора полных статистических данных по качеству продукции. С этой целью аппарат контроля параметров МК оснащается встроенным компьютером. АКП калибруется с помощью специальных эталонной и
Рис. 1. Сигнал с выхода усилителя воспроизведения канала цифровой магнитной записи (ЦМЗ), считанный со второй дорожки банковской МК, бывшей в длительном обращении и имеющей значительную степень износа магнитной полосы
Рис. 2. Фрагмент сигнала, представленного на рисунке 1, считанный в интервале 0,5...10 мм расположенного на второй дорожке МК
контрольной карт. Узел записи-воспроизведения должен быть оснащен механизмом транспортирования карт, обеспечивающим возможность многократного провода магнитной полосы карты под блоком магнитных головок. Параметры стенда должны быть согласованы с аналогичными характеристиками оборудования для банковских операций с пластиковыми картами, такими как скорость транспортирования карт относительно блока магнитных головок, сила прижима карты к головке и т.д.
В общем случае последовательность операций, выполняемая аппаратом контроля в автоматическом режиме, следующая:
—определение вольтамперной характеристики эталонной МК при плотности записи 8 ипн/мм путем последовательной записи сигнала в виде "меандра" при разных токах записи, определение из полученных данных эталонных токов записи и эталонных амплитуд воспроизводимого сигнала, калибровку стенда путем установки найденных расчетным путем токов записи;
— контроль насыщения магнитного материала испытуемой МК путем записи сигналов контрольными токами и их последующего воспроизведения с сопоставлением амплитуд сигнала при контрольных токах записи [2, 3];
— контроль амплитуды сигнала воспроизводимого с магнитной полосы испытуемой карты путем сопоставления амплитуд воспроизводимого сигнала с эталонной и испытуемой карт при эталонных токах записи [2, 3];
— контроль разрешающей способности
испытуемой МК путем сопоставления амплитуд воспроизводимого сигнала при плотностях записи 8 ипн/мм и 20 ипн/мм;
— контроль стираемости записи путем записи эталонными токами и стирания постоянным током с последующим определением амплитуды остаточного сигнала;
— контроль дефектности магнитной полосы путем записи заданной последовательности логических символов и анализа воспроизведенных сигналов;
— автоматическая отбраковка МК при выявлении отклонения ее характеристик от установленных техническими условиями;
Таким образом, АКП представляет собой сложную электронно-механическую систему, которая при массовом контроле МК должна быть полностью автоматизированной.
В работе проведены экспериментальные исследования, позволяющие определять влияние характеристик канала записи-воспроизведения, включая износ магнитной полосы МК, на параметры воспроизводимых сигналов, и как следствие, на точность восстановления записанных данных В ходе экспериментов осуществлялась запись измерительной кодовой последовательности, и анализ сигналов, полученных на выходе усилителя воспроизведения. Сигнал, воспроизведенный со второй дорожки магнитной полосы, выведенной из обращения банковской МК, представлен на рис. 1, на котором построена его огибающая. Рассмотрение представленной сигналограммы говорит о
значительной степени износа магнитной полосы МК, что объясняется ее длительным использованием. Для наглядности на рис. 2 представлен фрагмент воспроизведенного сигнала.
Разработана программа, с использованием языка С, позволяющая определять характеристики сигналов, воспроизводимых с МК, включая джиттер. Кроме того, при установлении различных порогов принятия решений при восстановлении воспроизведенных сигналов, имеется возможность осуществлять сравнение записываемой и считанной информационной последовательности.
В результате проведенной работы реализован аппаратно-програмный комплекс, позволяющий проводить сравнительные исследования МК различных типов, инфраструктура обеспечивающая функционирование которых широко развита и не сдает позиции по сравнению с новым поколением идентификационных документов пользователя, функционирующем на основе радиочастотных технологий [5-8].
Литература
1. Зелевич Е.П. Пластиковые карты в связи. — М.: Радио и Связь. —2004. —288 с.
2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7811-2-2002 Карты идентификационные. Способ записи. Часть 2. Магнитная полоса малой коэрцитивной силы.
3. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7811-6-2003 Карты идентификационные. Способ записи. Часть 6. Магнитная полоса большой коэрцитивной силы.
4. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7810-2006 Карты идентификационные. Физические характеристики.
5. Зелевич Е.П. Проблема организации доступа к информационным ресурсам с помощью бесконтактных идентификационных документов пользователя// Т-Сотт, 2008. — спецвыпуск "Информационная безопасность". — С.28-33.
6. Дшхунян В.Л., Шаньгин В.Ф. Электронная идентификация. Бесконтактные электронные идентификаторы и смарт-карты. — М.: НТ Пресс, 2004. — 695 с.
7. Зелевич Е.П. Основные подходы к формированию единого идентификационного пространства// Т-Сотт, 2009. — спецвыпуск "Информационная безопасность". — С.36-37.
8. Зелевич Е.П. Идентификационные технологии для управления процессами в инфоком-муникационной среде// Электросвязь, 2006. — № 2. — С.34-37.
