专利名称：磁阅读器的磁头的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及磁阅读器中使用的磁头。
磁头72具有一个磁心和缠绕在该磁心上的一个线圈。控制单元76是一个计算机，其具有CPU、存储器、硬盘、光盘机和软盘机。尽管没有示出，显示器(显示部件)、键盘(输入部件)以及打印机(输出部件)通过接口电缆和控制单元76连接。
当带有磁条的磁卡71沿着磁头72的末梢(磁心间隙)穿过磁卡阅读器70的引导槽时，磁心周围的磁通改变并且产生感应的电动力从而电流流过磁心以抵消磁通的变化。该电流经接口电缆73从磁心流过模数转换器74并且由该模数转换器作为模拟信号检测。模数转换器74把从磁头72输入的模拟信号转换成对应的数字信号。数字信号经接口电缆75从模数转换器74输出到控制单元76。控制单元76放大该数字信号并且通过显示器和/或打印机分别以字符数据或打印数据输出数字信号。另外，控制单元76按数字信号的形式把数据存储在它的存储器里。
磁卡阅读器通常分类为手动地沿着引导槽移动磁卡的手动送入型阅读器以及通过驱动带或驱动滚轮移动从卡入口中插入的磁卡的电机驱动插入型阅读器。
在图7中所示的磁卡阅读器70，如果任何部件和接口电缆73、75连接，有可能非法地通过电缆73读出经过磁头72的模拟信号或者通过电缆75读出经模数转换器74转换的数字信号。还有可能通过电缆73、75非法地读出存储器中存储的数据。鉴于磁卡上的记录方法，磁卡上写入和从磁卡读出数据都是相对容易的。因此，利用非法读出的以模拟或数字信号为形式的数据容易复制磁卡。
依据本发明，提供一种适用于从磁存储介质读出数据的磁阅读器磁头。
该磁头包括一个适用于感测在存储介质上以模拟信号的形式存储的数据的带有线圈的磁心，一个电气上和该线圈连接并适用于把模拟信号转换成相应的数字信号的模数转换器芯片，以及一个电气上和该模数转换器芯片连接并适用于加密数字信号的集成电路。
本发明包括以下实施例。该磁头还包括一个定义磁头的外周边表面的并在其中包含磁心、模数转换器芯片和集成电路的外壳。
通过合成树脂把模数转换器芯片和集成电路固定在该外壳内。
磁阅读器包括一个适用于解密由该集成电路加密的数字信号的并且电气上和磁头的集成电路连接的节点终端。
该集成电路是从包含微处理器、门阵列、现场可编程门阵列和专用硬件的一组中选择的。
磁存储介质是磁卡并且磁阅读器是磁卡阅读器。
图1是示意示出磁卡阅读器1的方块图，图2示意示出卡读出台2的内部结构，而图3是示出包含在卡读出台2中的磁头17的部分剖开的透视图。在图3中，磁头17的磁心19使它的梢端19a和磁卡23的上表面接触。图3通过部分地剖开在外壳18中装填的合成树脂22示出外壳18的内部。
如从图1清楚那样，磁卡阅读器1包括适用于感测磁卡23的磁化层26上以电信号形式存储的数据的卡读出台2以及经接口电缆3和卡读出台2连接的数据控制台4(终端节点)。数据控制台4是一个包括CPU(中央处理器)、存储器(辅助存储器)、硬盘、光盘机和软盘机的计算机。适用于以字符信息的形式输出数据的显示器5(显示部件)、适用于添加和/或改变数据的键盘6(输入部件)以及适用于以打印信息的形式输出数据的打印机6(输出部件)经接口电缆7、8和数据控制台4连接。
如可从图2中看出那样，卡读出台2为电机驱动插入型，并且具有位于它的正面的卡入口9、位于它的背面的卡出口10以及从卡入口9延伸到卡出口10的卡引导轨11。卡读出台2的纵向中部设有后面会更详细说明的磁头17。在入口9、出口10和磁头17附近，分别设置光敏器12、13、14，以对沿着引导轨11移动的磁卡23进行位置检测。一旦把磁卡23插入到卡读出台2的入口9中，磁卡23被自动地沿着引导轨11移动并且从出口10弹出。
在卡读出台2中，组成磁头17的磁心19(见图3)的梢端19a对着引导轨11。卡23在卡读出台2内设置的带15上沿着引导轨11移动。通过电机16的转动带15被驱动。
如图3中所看出，磁头17包括覆盖磁头的外周边表面的外壳18，带有线圈(未示出)的磁头19，电气上和该线圈连接的模数转换器芯片20，以及电气上和模数转换器芯片20连接的微处理器21(集成电路)。在磁头17中，磁心19、模数转换器芯片20以及微处理器21包含在外壳18内。在磁头17内，磁心19的梢端19a从外壳18的下端向外暴露。尽管未示出，微处理器21包括算术单元、控制单元和高速缓存。
通过在外壳18内填充的合成树脂22整体地把模数转换器芯片20和微处理器21固定在外壳18的内部。至于合成树脂22，最好采用适当的热固合成树脂。也有可能用热塑合成树脂代替热固合成树脂。
磁卡23包括彩色印刷层24、基层25、磁化层26、屏蔽层27和印刷层28，按这个顺序这些层叠加在磁卡23的下表面上。在磁卡23中，磁化层26由铁磁材料构成，而基层25由聚对苯二甲酸乙二酯制成。
当磁卡23经卡入口9插入卡读出台2时，光敏器12检测磁卡23并且向数据控制台4输出卡插入信号。一旦接收卡插入信号，数据控制台4向磁头17的微处理器21输出读该卡23上存储的数据的命令。
当磁卡23的磁化层26通过组成磁头17的磁心19的梢端19a(即，磁心间隙)时，在磁心19周围磁通改变，于是产生电动力并且电流在线圈中流过。流过该线圈的电流的值取决于磁通的变化并且以模拟信号的形式输入到模数转换器芯片20。该模数转换器芯片20把模拟信号转换成对应的数字信号。接着把该数字信号输入到和模数转换器芯片20连接的微处理器21。微处理器21加密数字信号。然后加密后的数字信号从微处理器21输出到数据控制台4。
如果光敏器13、14检测出磁卡23经过磁头17并且接着从卡出口10弹出，光敏器13、14分别向数据控制台4输出卡通过信号。响应这些卡通过信号，数据控制台4命令微处理器21停止读数据。
数据控制台4具有一个放大器(未示出)以放大数字信号并且解密已由该放大器放大的数字信号。数据控制台4可以向显示器5或打印机6输出解密后的数字信号。数据控制台4在存储器中存储加密或解密的数字信号。数据控制台4包含高速缓存，从而还可以在高速缓存中存储加密或解密的数字信号。
图4是一个流程图，示出在数据控制台4和微处理器21之间进行的加密和解密顺序。在依据本发明的磁卡阅读器1中，采纳公钥密码系统(RSA公钥密码系统)在数据控制台4和微处理器21之间加密和解密数据。
一旦接收来自光敏器12的卡插入信号，数据控制台4产生一个用于加密磁卡23上存储的数据的公钥30和一个用于解密已在该方式下加密的数据的私钥31。
私钥31输入到CPU的密钥管理实用程序32，在其中按预定方式对私钥31分配地址。接着把私钥31从密钥管理实用程序32输入到存储器的私钥文件33并且存储在其中。另一方面，把公钥30经接口电缆3从数据控制台4输入到微处理器21的密钥管理实用程序34并且在密钥管理实用程序34中按预定方式对公钥30分配地址。把公钥30从密钥管理实用程序34输入到微处理器21的高速缓存并且存储在该高速缓存的公钥文件35中。
一旦接收来自模数转换器芯片20的数字信号36，微处理器21从公钥文件35取出公钥30并且利用该公钥30形成RSA算法37。微处理器21根据该RSA算法37加密数字信号36并且经接口电缆3向数据控制台4输出加密后的数字信号36。一旦接收来自微处理器21的加密数字信号36，数据控制台4从存储器的私钥文件33取出私钥31并且利用该私钥31形成RSA算法38。从私钥文件33取出的私钥31和已由微处理器21使用的加密数字信号36的公钥30相对应。数据控制台4根据RSA算法38解密加过密的数字信号36，从而得到磁卡23上存储的数据39。
在依据本发明的磁卡阅读器1中，模数转换器芯片20和微处理器21都包含在外壳18内，从而，在不拆开磁头17下，不可能把适应于非法地读出以模拟或数字信号为形式的数据的部件连接到磁卡阅读器1上。因此，难以非法读出数据。在磁卡阅读器1中，磁头17含有适用于对磁卡23上存储的数据进行加密的微处理器21。从而，即使非法读出磁卡23上存储的数据，在不解密加过密的数据下不能使用该数据。这样实际上不可能复制磁卡23。
图5是示意示出磁卡阅读器的替代实施例40的方块图，而图6是示出在微处理器21和主计算机43进行的加密和解密的顺序。
磁卡阅读器40包括一个卡读出台41。卡读出台41中含有和图3中相同的磁头17，该磁头适用于把磁卡23上存储的数据转换成对应的数字信号并且加密该数字信号。磁卡阅读器40的卡读出台41的结构和图2中示出的结构相同，从而省略对它的详细说明。磁卡阅读器40通过接口电缆42外部连接到主计算机43(节点终端)。
安装在卡读出台41上的磁头17包括外壳18，带有线圈的磁心19，模数转换器芯片20和微处理器21(MPU)。磁头17、磁心19和模数转换器芯片20包含在外壳18之内，其中利用合成树脂22把模数转换器芯片20和微处理器21整体地固定在外壳18内(见图3)。
主计算机43是一个具有CPU、存储器、硬盘、光盘机和软盘机的计算机。通过接口电缆44、45，显示器46(显示部件)、键盘47(输入部件)和打印机(输出部件)和主计算机43连接。
在卡读出台41中，若光敏器12检测出磁头23经卡入口9插到卡读出台41中，光敏器12向主计算机43输出卡插入信号。一旦接收卡插入信号，主计算机43命令磁头17的微处理器21读卡23上存储的数据。
若光敏器13、14检测出磁卡23通过磁卡17并从卡出口弹出，光敏器13、14分别向主计算机43输出卡通过信号。响应这些卡通过信号，主计算机43命令微处理器21停止读数据。
该磁卡阅读器40采纳为公钥密码系统(RSA密码系统)和公用钥(common key)密码系统(DES密码系统)的组合的MIX密码系统在微处理器21和主计算机43之间加密和解密数据。
MIX密码系统是一种利用分别由RSA密码系统和DES密码系统提供的好处的加密系统。更具体地，在有利方面上基于DES算法的数据处理速率快到大约是基于RSA算法的数据处理速率的1/100，但在不足方面上DES算法难以安全地分发密钥并且要管理的密钥的数量大。RSA密码系统优点是不仅不必传送公钥并且要管理的密钥的数量远少于由DES密码系统管理的密钥的数量。从而MIX密码系统利用DES密码系统提供的高数据处理速率的优点并且利用RSA密码系统提供的简易密钥管理的优点。按照MIX密码系统，微处理器21根据DES算法58解密数据并且根据RSA算法56解密用来形成另一个DES算法64的公用钥57(DES钥)。
一旦接收来自光敏器12的卡插入信号(见图2)，如图6中所示，主计算机43产生一个用于RSA算法的公钥50和一个用来解密加过密的公用钥57的私钥51。私钥51输入到CPU的密钥管理实用程序52并且由密钥管理实用程序52按预定方式分配地址。从密钥管理实用程序52把私钥51输入到存储器的私钥文件53并存储在其中。公钥50经接口电缆42从主计算机43输入到微处理器21的密钥管理实用程序54并且由密钥管理实用程序54分配地址。从密钥管理实用程序54把公钥50输入到高速缓存的公钥文件55并存储在其中。
一旦接收来自模数转换器芯片20的数字信号59，微处理器21从公钥文件55取出公钥50并且利用该公钥50形成RSA算法56。微处理器21生成用于DES算法58的公用钥57(DES钥)并且接着根据RSA算法56加密该公用钥57。微处理器21利用该公用钥57形成DES算法58并且根据DES算法58加密数字信号59。把公用钥57输入到密钥管理实用程序60并且由密钥管理实用程序60按预定方式分配地址。把公用钥57从密钥管理实用程序60输入到微处理器21的高速缓存中的公用钥文件61并存储在其中。微处理器21通过接口电缆42向主计算机43输出加过密的公用钥57以及加过密的数字信号59。
一旦接收来自微处理器21的加密公用钥57和加密数字信号59，主计算机43对加密公用钥57分配地址，接着在存储器的临时文件62中存储公用钥57，从存储器的私钥文件53取出私钥51并且利用该私钥51形成RAS算法38。主计算机43根据RSA算法63解密加过密的公用钥57。主计算机43利用解密的公用钥57形成DES算法64。主计算机43根据DES算法64解密加过密的数字信号59，从而得到磁卡23上存储的数据65。
从私钥文件53取出的私钥51一方面对应于微处理器21用来加密公用钥57的公钥50，并且对应于微处理器21用来加密数字信号59的公用钥57。
主计算机43以字符数据的形式向显示器46输出解密的数字信号59并且以打印数据的形式向打印机47输出解密的数字信号59。主计算机43在存储器中存储加密的数字信号59以及解密的数字信号59。
利用该磁卡阅读器40，除非拆开磁头17，不能把任何适用于非法地读出模拟或数字信号形式下的数据的部件连接到其上。在该磁卡阅读器40的情况下，即使非法读出磁卡23上存储的数据，由于数据已被磁头17的微处理器21加密不能立即使用该数据。
公钥密码系统不受RSA密码系统的限制，而是可以采用EPOC密码系统、Rabin密码算法、Diffie-Hellman ElGamal密码系统和Elliptic Curve Diffie-Hellman Elliptic Curve ElGamal密码系统中的任一种。还可以只采用公用钥密码系统。在这种情况下，公用钥密码系统不限于DES密码系统，而是可以是FEAL密码系统、IDEA密码系统、MISTY密码系统、MULTI密码系统和RC2/4/5密码系统中的任一种。
除了微处理器，磁头可包含门阵列、现场可编程门阵列或专用硬件。
卡读出台不受电机驱动插入型的限制，而是可以是手动送入型。接口电缆可以从包括RS-232C电缆、RS-422A电缆和RS-423A电缆的组中选择。
依据本发明的磁头还可以应用于用来读涂上磁墨水的文件夹的磁墨水字符阅读器。
依据本发明的磁头能加密从磁存储介质读出的数据，从而即使非法读出加密数据，除非解密该加密数据仍不能使用该加密数据。在这种方式下，可靠地防止复制该磁存储介质。
通过该在外壳内包含磁心、模数转换器芯片和微处理器的磁头实施例，除非磁头本身被拆开，不可能连接任何适用于在模数转换之前或之后非法读出数据的部件。同时鉴于该特性，几乎不可能非法读出数据。
通过该利用合成树脂把模数转换器芯片和微处理器固定在外壳内的磁头实施例，可以先去掉该合成树脂后拆开该磁头。但是，去掉合成树脂必然破坏模数转换器芯片和微处理器。这种特性进一步可靠防止连接任何适用于对模数转换器芯片和微处理器非法读出数据的部件的企图。
权利要求
1.一种适用于从利用磁性材料存储预定数据的磁存储介质读出所述预定数据的磁阅读器磁头，所述磁头包括一个适用于按模拟信号感测所述存储介质上存储的所述数据的带有一个线圈的磁心，一个电气上和所述线圈连接并适用于把所述模拟信号转换成对应数字信号的模数转换器芯片，以及一个电气上和所述模数转换器芯片连接并适用于加密所述数字信号的集成电路。
2.根据权利要求1的磁头，其中所述磁头还包括一个定义所述磁头的外周边表面的并在其中含有所述磁心、所述模数转换器芯片和所述集成电路的外壳。
3.根据权利要求2的磁头，其中利用合成树脂把所述模数转换器芯片和所述集成电路固定在所述外壳内。
4.根据权利要求1的磁头，其中所述磁阅读器包括一个适用于解密已由所述集成电路加密的所述数字信号的节点终端并且所述节点终端电气上和所述磁头的所述集成电路连接。
5.根据权利要求1的磁头，其中所述集成电路是从包括微处理器、门阵列、现场可编程门阵列和专用硬件的组中选择的。
6.根据权利要求1的磁头，其中所述磁存储介质是磁卡并且所述磁阅读器是磁卡阅读器。
全文摘要
本发明目的是提供一种用于磁阅读器的改进的磁头，从而可在高安全下从磁存储介质读出数据，即，不必忧虑数据可能会被非法读出，并且即使数据被非法读出，非法人员也不能利用这种非法读出的数据。所公开的适用于读出磁卡23上存储的数据的磁卡阅读器的磁头17包括一个用于感测磁卡23上按模拟信号存储的数据的带有一个线圈的磁心，一个适用于把模拟信号转换成对应数字信号的模数转换器芯片20，以及一个适用于加密数字信号的微处理器21。利用合成树脂22把模数转换器芯片20和微处理器21(集成电路)固定在外壳18内。
文档编号G11B5/105GK1450486SQ0312042
公开日2003年10月22日 申请日期2003年3月13日 优先权日2002年4月11日
发明者伊豆山康夫 申请人:Cis电子工业有限公司