4 Die Magnetkarte
Eine Magnetkarte besteht im wesentlichen aus zwei Bestandteilen: dem Trägermatenal
und dem Magnetstreifen. Als Trägermatenal kommen je nach Anwendung verschiedene
Werkstoffe in Frage: bei Bankkarten verwendet man Kunststoff (vgl. Abschnitt 2.1) und
bei Parkscheinen verwendet man Pappe (vgl. Abschnitt 2.2). Es ist ganz klar, daß von
einer EC- oder Kreditkarte eine Iängere Lebensdauer erwartet wird, als von einem
Parkschein. Von der Anwendung hängt auch die Wahl des Magnetstreifens ab. Möchte man
eine ISO-konforme Karte mit drei Spuren haben (siehe Abschnitt 4.3), wählt man ein
12.7 mm (1/2 Zoll) breites Magnetband.
Im folgenden wird der Herstellungsprozeß einer Magnetkarte beschneben, die einen
Träger aus Kunststoff besitzt. Dabei besteht der Träger nicht aus einer einzelnen
Schicht, sondern aus typisch vier Schichten. Als Ausgangsmatenal dient ein ca. 90 mm
bis 100 mm breites Kunststoffband mit einer Dicke von 200 Clm· Solche Bänder liefert
die Industne in Rollen aus. Bei der Herstellung einer Magnetkarte werden vier dieser
Bänder laminiert. Darunter versteht man, daß die Kunststoffbänder durch Hitze und
einem hohen Druck miteinander "verschmolzen" werden. Soll die Magnetkarte als
Werbeträger dienen, erfolgt der Druck auf der obersten und/oder auf der untersten Schicht.
Anschließend wird der Magnetstreifen mit einem Schmelzkleber auf den Träger
gebracht und in einem zusätzlichen Laminierungsschritt dauerhaft gegen ein eventuelles
Ablösen gesichert.
Der aufgebrachte Druck und der Magnetstreifen können zusätzlich geschützt werden,
indem man in einem letzten Schntt transparente Overlays auf Vorder- und
Rückseite der Karte laminiert. Beim Herstellungsprozeß ist darauf zu achten,
daß die maximale
Kartendicke von 0.76 mm, die nach ISO erlaubt ist, nicht überschritten wird.
Die äußeren Abmessungen der Magnetkarte, die zu Identifikationszwecke verwendet
wird, und die Lage des Magnetstreifens auf dem Trägermatenal sind genormt. Eine
typische Magnetkarte ist in Abbildung 4-1 zu sehen. Die äußeren Begrenzungen der
Magnetkarte müssen laut ISO 7810 in dem Rahmen liegen, der durch zwei konzentnsche
Rechtecke mit den Abmessungen 85.72 mm x 54.03 mm und 85.47 mm x 53.92 mm
gebildet wird. Die abgerundeten Ecken der Karte weisen einen Radius von 3.18 mm auf.
Wie in Abschnitt 4.1 bereits erwähnt, darf die maximale Dicke der Karte 0.76 mm nicht
überschreiten.
Abb. 4-1: Äußere Abmessungen der Magnetkarte nach ISO und Lage,
in dem sich der Magnetstreifen befinden muß.
Der Bereich für den Magnetstreifen wird in Bezug auf die obere und die rechte Kante
der Magnetkarte angegeben. Dabei wird angenommen, daß die Karte, wie in Abbildung
4-1 gezeigt, onentiert ist. Der Magnetstreifen darf maximal 5.54 mm von der oberen
und 2.92 mm von der rechten Bezugskante entfernt liegen. Die Breite des
Magnetstreifens hängt davon ab, welche Spuren (siehe Abschnitt 4.3) man verwenden möchte.
Nach den ISO-Vorschnften muß sich der Magnetstreifen bis 11.89 mm unterhalb der
oberen Bezugskante erstrecken, wenn man nur Spur 1 und 2 verwendet, und 15.82 mm,
wenn man noch zusätzlich die Spur 3 verwendet. Das erste gültige Daten-Bit muß in
einem Abstand von 7.44 mm von der rechten Kartenkante gesehen auf dem
Magnetstreifen stehen. Hier handelt es sich um das erste Bit des Startzeichens. Das letzte
Daten-Bit, dabei handelt es sich um das des LRC (Longitudinal Redundancy Check)-
Zeichens, muß spätestens 6.93 mm vor der linken Kartenkante stehen.
Innerhalb des Magnetstreifens kann die Information in drei Spuren geschneben werden.
Diese bezeichnet man als Spur 1, Spur 2 und Spur 3. Die Lage dieser Spuren
innerhalb des Magnetstreifens wird in Bezug auf die obere Kante der Karte angegeben. Dabei
ist die Lage der Spuren 1 und 2 durch die ISO 7811-4 und die der Spur 3 durch die ISO
7811-5 festgelegt. Die genauen Verhältnisse sind in Abbildung 4-2 wiedergegeben.
Abb. 4-2: Lage der drei ISO-Spuren innerhalb des Magnetstreifens.
Die Informationen - bei einer Magnetkarte also die magnetischen Flußwechsel - stehen
auf den drei Spuren mit unterschiedlichen Bit-Dichten. Die ISO 7811-4 regelt, daß die
Bit-Dichte auf Spur 1 210 bpi (bpi = bits per inch) und auf Spur 2 75 bpi beträgt. Auf
Spur 3 beträgt die Bit-Dichte gemäß ISO 7811-5 wieder 210 bpi. In den ISO B1ättern
stehen die angelsächsischen Werte, die nicht dem metnschen Einheitensystem
entsprechen. Die Angabe in dieser Form ist aber in der Magnetkartentechnik üblich und wir
werden uns daran anlehnen. Meist werden wir die im metnschen Einheitensystem
umgerechneten Werte mit angeben. So entsprechen im metnschen Einheitensystem die
Angaben 75 bpi 3 Bit/mm und 210 bpi 8.3 Bit/mm.
Die Darstellung der Zeichen auf der Spur ] wird mit 7-Bit inklusive einem
PantätsBit, welches die Daten-Bits auf ungerade Parität ergänzt, codiert. Damit
lassen sich auf
dieser Spur alphanumensche Zeichen unterbnngen. Die zugrundeliegende
Zeichensatztabelle wird im Abschnitt 4.5.2 angegeben. Die Bildung des Pantäts-Bits wird im Ab-
schnitt 4.5.3 beschneben. Auf Spur 2 und 3 werden die Zeichen mit 5-Bit inklusive
einem Pantäts-Bit codiert. Durch die 5-Bit breiten Zeichen lassen sich nur numensche
Zahlen im BCD (Binary Coded Dezimal)-Code darstellen. Die Zeichensatztabelle für
die ci-Bit-Codierung ist in Abschnitt 4.5.1 gedruckt.
Aus der Schreibdichte und der Anzahl der Bits pro Zeichen ergibt sich eine
maximale Anzahl von Zeichen, die aufjeder Spur geschneben werden können. Auf Spur
1 beträgt diese maximal 79, auf Spur 2 maximal 40 und auf Spur 3 maximal 107 Zeichen.
Die Angaben gelten inklusive Start-, Stop- und LRC-Zeichen. Das LRC-Zeichen ist die
Prüfiiffer für den gesamten Datensatz der einzelnen Spuren und wird in Abschnitt 4.5.4
erläutert. Eine Zusammenfassung der Spurparameter findet sich in Tabelle 4-1.
| Spur |
Schreibdichte |
Bits pro Zeichen |
Anzahl der Zeichen |
| 1 |
210 bpi |
7 |
79 |
| 2 |
75 bpi |
5 |
40 |
| 3 |
210 bpi |
5 |
107 |
Neben den drei ISO-Spuren gibt es noch anwenderspezifische Spuren. Bei Parkscheinen,
die es in Form einer Magnetkarte aus Pappe gibt, befindet sich der Magnetstreifen
mittig in der Längsnchtung der Karte. Für diese Kartentypen exisitieren
selbstverständlich ebenfalls Magnetkartengeräte. Eine Abbildung eines solchen Gerätes
befindet sich
im Kapitel 9.
Bei der Telefonkarte der Italienischen SIP (vgl. Abschnitt 2.3) wird eine nicht
ISOkonforme Spurlage benutzt. Hierbei handelt es sich um eine anwenderspezifische
Spurlage, die willliürlich gewählt werden kann, damit ein Mißbrauch der Magnetkarte durch
Dntte verhindert wird.
Codierung der Zeichen auf Spur 2 und 3 erfolgt laut ISO 7811-2 mit 5 Bit inklusive
Paritäts-Bit. Mit den CBit lassen sich insgesamt 16 Zeichen darstellen. Darunter befinden
sich numensche Ziffern zwischen O und 9 im BCD-Code sowie ein Start-, Stop-
und Trennzeichen. Der zugehönge Zeichensatz inklusive Pantäts-Bit ist in Tabelle 4-2
aufgelistet.
| Referenzzahl |
Paritäts-Bit |
b3 |
b2 |
b1 |
b0 |
Zeichen |
| 0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
| 2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
| 3 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
| 4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
| 5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
| 6 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
| 7 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
| 8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
| 9 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
| 10 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
(a) |
| 11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
; |
| 12 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
(a) |
| 13 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
= |
| 14 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
(a) |
| 15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
? |
´;´: Startzeichen ´=´: Trennzeichen ´?´: Stopzeichen (a): für Hardwaresteuerung benötigt
Zeichensatz der 5-Bit-Codierung inklusive Paritäts-Bit
Die Codierung der Zeichen auf Spur 1 erfolgt laut ISO 7811-2 mit 7 Bit inklusive
Paritäts-Bit. Mit den 6-Bit lassen sich insgesamt 64 Zeichen darstellen. Darunter befinden
sich numerische und alphanumerische Ziffern sowie ein Start-, Stop- und Trennzeichen.
Der zugehörige Zeichensatz inklusive Pantäts-Bit ist in Tabelle 4-3 aufgelistet.
Die 5- und 7-Bit-Codierungen beinhalten jeweils ein Paritäts-Bit. Mit diesem zusätzlichen
Bit kann die Gültigkeit des Zeichens überprüft werden. Die Berechnung des Bits
erfolgt so, daß die Anzahl der "1" Daten-Bits ungerade wird, d.h die Zeichen werden
auf ungerade (odd) Pantät ergänzt. Dazu einige Beispiele:
1. Paritäts-Bit bei der 5-Bit-Codierung
| Zeichen |
b3 |
b2 |
b1 |
b0 |
--> |
Paritäts-Bit |
| 2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
--> |
0 |
| 3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
--> |
1 |
| 7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
--> |
0 |
1. Paritäts-Bit bei der 7-Bit-Codierung
| Zeichen |
b5 |
b4 |
b3 |
b2 |
b1 |
b0 |
--> |
Paritäts-Bit |
| 2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
--> |
1 |
| 3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
--> |
0 |
| 7 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
--> |
1 |
| F |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
--> |
0 |
Durch das Paritäts-Bit läßt sich prüfen, ob sich ein Bit des Zeichens geändert hat. Das
funktioniert aber nur solange sich nicht z.B zwei Bits des Zeichens auf die gleiche
Weise verändern. So ist es denkbar, daß beim Lesen des mit 5-Bit codierten Zeichens
"7" zwei "1" Bits fälschlicherweise in zwei "0" Bits decodiert wurden. Die Überprüfung
des Paritäts-Bits ergibt in diesem Fall kein Fehler. Es bleibt festzuhalten, daß die
Bildung eines Pantäts-Bits sinnvoll ist, aber keine 100 % Datensicherheit darstellt.
Zur Überprüfung der Gültigkeit einzelner Zeichen auf der Magnetspur dient, wie wir im
letzten Abschnitt gesehen haben, das Paritäts-Bit. Zusätzlich gibt es am Ende jedes
Datensatzes einer Spur ein LRC-Zeichen, welches zur Überprüfung der Gültigkeit des
gesamten Datensatzes dient. Die Bitlänge des LRC-Zeichens entspncht der der Zeichen.
Die Berechnung der einzelnen Bits geschieht folgendermaßen: Man zählt von allen
Zeichen, also inklusive Start- und Stopzeichen, alle"l" Bits an derselben Bitposition und
setzt dann das Bit derselben Position des LRC-Zeichens so, daß die Anzahl gerade wird.
Dies wiederholt man für alle Bitpositionen (bei der 5-Bit-Codierung bO bis b3 und bei
der 7-Bit-Codierung bO bis b5), außer der Position des Pantäts-Bits. Das Paritäts-Bit des
LRC-Zeichens wird ganz normal wie bei den Datenzeichen auf ungerade Pantät er-
gänzt. Das folgende Beispiel soll die Vorgehensweise verdeutlichen.
Nehmen wir an auf der Spur 3 stünden die Zeichen "0123456789", dann errechnet sich
das LRC-Zeichen folgendermaßen:
Zeichen Paritäts-Bit b3 b2 b1 b0 Kommentar
; 0 1 0 1 1 Startzeichen
0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1
2 0 0 0 1 0
3 1 0 0 1 1
4 0 0 1 0 0
5 1 0 1 0 1
6 1 0 1 1 0
7 0 0 1 1 1
8 0 1 0 0 0
9 1 1 0 0 1
? 1 1 1 1 1 Stopzeichen
--> 0 1 0 1 LRC-Zeichen (ohne Paritäts-Bit!)
Das LRC-Zeichen ist demnach "0101" bzw. eine "5". Nun muß noch das Pantäts-Bit
angegeben werden, welches das LRC-Zeichen auf ungerade Pantät ergänzt. In diesem
Fall ist das eine "1". Somit lautet das komplette LRC-Zeichen bei diesem Beispiel:
"10101".