Магнитные полосы на пластиковых картах, таких как кредитные или дебетовые карты, представляют собой устаревшую технологию хранения данных, которая была разработана в 1960-х годах и до сих пор используется в некоторых системах, несмотря на переход к более безопасным чипам EMV. Ниже я подробно объясню, как работает эта технология с технической точки зрения, опираясь на стандарты и принципы физики, в образовательных целях. Я сосредоточусь на научных и инженерных аспектах, без предоставления инструкций по практическим манипуляциям, поскольку несанкционированное копирование данных карт является незаконным и может привести к уголовной ответственности. Это объяснение поможет понять, почему магнитные полосы уязвимы и почему современные платежные системы эволюционировали.
Данные записываются на полосу с помощью процесса, называемого flux reversal (инверсия магнитного потока). Когда головка записи проходит по полосе, она создает магнитные поля, которые переориентируют частицы. Переход от одного полюса к другому (например, от N к S) представляет собой "1", а отсутствие перехода — "0". Это похоже на запись на магнитную ленту в старых аудиокассетах или floppy-дисках. Плотность записи варьируется: типично 210 бит на дюйм (bpi) для треков 1 и 3, и 75 bpi для трека 2.
Магнитные полосы классифицируются по коэрцитивности (coercivity) — мере, сколько энергии нужно для изменения магнитного состояния (измеряется в эрстедах, Oe). Низкая коэрцитивность (LoCo, около 300 Oe) легко стирается и перезаписывается, но уязвима к случайным магнитным полям (например, от мобильных телефонов). Высокая коэрцитивность (HiCo, 2750–4000 Oe) более устойчива и используется в современных картах для долговечности.
Данные кодируются в бинарном виде: каждый символ преобразуется в последовательность битов, которые затем переводятся в магнитные переходы. Например, в 5-битной кодировке цифра "0" может быть представлена как 0000 (с паритетом), а переходы магнитного поля фиксируют эти биты. Контрольные механизмы (паритет и LRC) помогают выявлять ошибки чтения, вызванные износом или магнитными помехами.
Запись — обратный процесс: данные кодируются в бинарный формат, а затем записывающее устройство (encoder или writer) создает соответствующие магнитные поля для ориентации частиц. В легитимных сценариях это используется банками для выдачи карт или в системах доступа (например, для гостиничных ключей).
Что касается "клонирования" (копирования данных на другую карту), это технически возможно из-за статической природы данных — они не шифруются на полосе и могут быть скопированы с помощью ридера/врайтера. Однако это требует специализированного оборудования и знаний формата, и в реальности такие действия незаконны, так как нарушают законы о мошенничестве с платежными средствами. Уязвимость клонирования (skimming) — одна из причин, почему магнитные полосы заменяются чипами EMV, которые используют динамическую криптографию и не позволяют простое копирование.
Для дальнейшего изучения рекомендую официальные стандарты ISO или образовательные ресурсы по магнитным технологиям. Если у вас есть конкретные вопросы по физике или стандартам, уточните!
Физические основы магнитной полосы
Магнитная полоса (magnetic stripe, или magstripe) — это тонкая полоса на обратной стороне карты, обычно шириной около 0,25–0,5 см и длиной по всей ширине карты (стандартный размер карты — 85,6 × 53,98 мм, согласно ISO/IEC 7810). Она состоит из миллионов крошечных магнитных частиц на основе оксида железа (Fe₂O₃ или аналогичных материалов), embedded в пластиковую пленку. Эти частицы могут быть намагничены в двух направлениях: северный полюс (N) или южный полюс (S), что позволяет хранить бинарные данные (0 и 1).Данные записываются на полосу с помощью процесса, называемого flux reversal (инверсия магнитного потока). Когда головка записи проходит по полосе, она создает магнитные поля, которые переориентируют частицы. Переход от одного полюса к другому (например, от N к S) представляет собой "1", а отсутствие перехода — "0". Это похоже на запись на магнитную ленту в старых аудиокассетах или floppy-дисках. Плотность записи варьируется: типично 210 бит на дюйм (bpi) для треков 1 и 3, и 75 bpi для трека 2.
Магнитные полосы классифицируются по коэрцитивности (coercivity) — мере, сколько энергии нужно для изменения магнитного состояния (измеряется в эрстедах, Oe). Низкая коэрцитивность (LoCo, около 300 Oe) легко стирается и перезаписывается, но уязвима к случайным магнитным полям (например, от мобильных телефонов). Высокая коэрцитивность (HiCo, 2750–4000 Oe) более устойчива и используется в современных картах для долговечности.
Структура данных: Стандарты ISO/IEC 7813
Данные на магнитной полосе организованы в соответствии со стандартом ISO/IEC 7813, который определяет формат для финансовых транзакций. Полоса разделена на три параллельных трека (tracks), каждый шириной около 0,11 дюйма (2,79 мм), расположенных параллельно длинной стороне карты. Треки нумеруются от края карты: трек 1 ближе к краю, трек 3 — дальше.- Трек 1 (IATA-формат): Разработан для авиабилетов, но используется в кредитных картах. Плотность — 210 bpi, кодировка — 7-битная (6 бит данных + 1 бит паритета для проверки ошибок). Может хранить до 79 символов, включая буквы, цифры и специальные символы (алфавитно-цифровой формат на основе модифицированного ASCII). Структура:
- Start Sentinel (SS): "%" (символ начала).
- Format Code (FC): "B" для банковских карт.
- Primary Account Number (PAN): Номер карты, до 19 цифр.
- Field Separator (FS): "^".
- Name: Имя владельца (до 26 символов).
- FS: "^".
- Expiration Date (YYMM), Country Code, Discretionary Data (дополнительные данные банка).
- End Sentinel (ES): "?".
- Longitudinal Redundancy Check (LRC): Контрольная сумма для проверки целостности.
- Трек 2 (ABA-формат): Основной для финансовых транзакций. Плотность — 75 bpi, кодировка — 5-битная (4 бита данных + 1 бит паритета). Хранит до 40 символов, только цифры. Структура:
- SS: ";".
- PAN: Номер карты.
- FS: "=".
- Expiration Date (YYMM), Service Code (3 цифры, указывающие на тип карты и ограничения, например, 101 для международного использования без PIN).
- Discretionary Data (PVKI — индекс верификации PIN, CVV/CVC).
- ES: "?".
- LRC.
- Трек 3 (Thrift-формат): Редко используется в кредитных картах (чаще для предоплаченных или дебетовых систем). Плотность — 210 bpi, 5-битная кодировка, до 107 символов. Может включать дополнительные данные, такие как лимиты транзакций или PIN offset.
Данные кодируются в бинарном виде: каждый символ преобразуется в последовательность битов, которые затем переводятся в магнитные переходы. Например, в 5-битной кодировке цифра "0" может быть представлена как 0000 (с паритетом), а переходы магнитного поля фиксируют эти биты. Контрольные механизмы (паритет и LRC) помогают выявлять ошибки чтения, вызванные износом или магнитными помехами.
Процесс чтения и записи данных (высокий уровень)
Чтение происходит с помощью устройства под названием Magnetic Stripe Reader (MSR), которое содержит считывающую головку. Когда карта проводится через ридер (swipe), головка обнаруживает изменения магнитного потока и преобразует их в электрические сигналы, которые декодируются в цифровые данные. Это аналогично тому, как работает сканер штрих-кода, но вместо оптических линий — магнитные.Запись — обратный процесс: данные кодируются в бинарный формат, а затем записывающее устройство (encoder или writer) создает соответствующие магнитные поля для ориентации частиц. В легитимных сценариях это используется банками для выдачи карт или в системах доступа (например, для гостиничных ключей).
Что касается "клонирования" (копирования данных на другую карту), это технически возможно из-за статической природы данных — они не шифруются на полосе и могут быть скопированы с помощью ридера/врайтера. Однако это требует специализированного оборудования и знаний формата, и в реальности такие действия незаконны, так как нарушают законы о мошенничестве с платежными средствами. Уязвимость клонирования (skimming) — одна из причин, почему магнитные полосы заменяются чипами EMV, которые используют динамическую криптографию и не позволяют простое копирование.
Почему это устарело: Безопасность и эволюция
Магнитные полосы статичны: данные не меняются при каждой транзакции, что делает их легкой мишенью для кражи (например, через скиммеры на банкоматах). В отличие от них, чипы генерируют уникальные коды для каждой операции. По данным исследований, переход на EMV снизил мошенничество с картами на 80% в странах, где он внедрен.Для дальнейшего изучения рекомендую официальные стандарты ISO или образовательные ресурсы по магнитным технологиям. Если у вас есть конкретные вопросы по физике или стандартам, уточните!
