Digitale Karte

Eine digitale Karte ^{[ 1 ]} ist entweder ein physisches Objekt, wie beispielsweise eine Speicherkarte in einer Kamera ^{[ 2 ] [ 3 ]} , oder, zunehmend seit 2017, der digitale Inhalt einer virtuellen Karte oder Cloud-Karte – also eine digitale Repräsentation einer physischen Karte. Sie dienen einem gemeinsamen Zweck: Identitätsmanagement , Kreditkarte , Debitkarte oder Führerschein . Im Gegensatz zu einer Magnetstreifenkarte kann eine nicht-physische digitale Karte jede Art von Karte emulieren (imitieren). ^{[ 4 ] [ 1 ]}

Ein Smartphone oder eine Smartwatch kann Inhalte des Kartenausstellers speichern; Rabattangebote und Neuigkeiten können drahtlos über das Internet übertragen werden . Diese virtuellen Karten werden im öffentlichen Nahverkehr in sehr großem Umfang eingesetzt und ersetzen dort Papiertickets und die früheren Magnetstreifenkarten. ^{[ 5 ]}

Die magnetische Aufzeichnung auf Stahlband und -draht wurde um 1900 von Valdemar Poulsen in Dänemark zur Audioaufzeichnung erfunden. ^{[ 6 ]} In den 1950er Jahren wurde die magnetische Aufzeichnung digitaler Computerdaten auf mit Eisenoxid beschichtetem Kunststoffband entwickelt. 1960 entwickelte IBM im Rahmen eines Vertrags mit der US-Regierung für ein Sicherheitssystem ein zuverlässiges Verfahren zur Befestigung von Magnetstreifen auf Plastikkarten . ^{[ 7 ]} Zahlreiche Normen der Internationalen Organisation für Normung (ISO ) – ISO/IEC 7810 , ISO/IEC 7811 , ISO/IEC 7812 , ISO/IEC 7813 , ISO 8583 und ISO/IEC 4909 – definieren heute die physikalischen Eigenschaften solcher Karten, darunter Größe, Flexibilität, Position des Magnetstreifens, magnetische Eigenschaften und Datenformate. Diese Normen legen auch die Eigenschaften von Finanzkarten fest, einschließlich der Zuordnung von Kartennummernbereichen zu verschiedenen ausstellenden Instituten.

Mit dem Aufkommen des technologischen Fortschritts in Form von leistungsstarken und stets mitgeführten Smartphones , Handhelds und Smartwatches wurde der Begriff „digitale Karte“ eingeführt. ^{[ 1 ]}

Am 26. Mai 2011 veröffentlichte Google seine eigene Version der cloudbasierten Google Wallet mit digitalen Karten – Karten, die online erstellt werden können, ohne dass man zunächst eine physische Karte benötigt. Allerdings geben alle Händler derzeit sowohl physische als auch digitale Karten aus. ^{[ 8 ]} Es gibt mehrere Anbieter virtueller Karten in verschiedenen Regionen, beispielsweise Weel in Australien und Privacy in den USA.

Im Jahr 2021 kündigte Mastercard an, dass „ab 2033 keine Mastercard-Kredit- und Debitkarten mehr Magnetstreifen haben werden“. ^{[ 9 ]}

Eine Magnetstreifenkarte ist eine Karte, die Daten auf magnetischem Material speichert, das auf einer Plastikkarte angebracht ist. Ein Computer kann den Karteninhalt aktualisieren. Der Magnetstreifen wird gelesen, indem er an einem Lesekopf vorbeigezogen wird . Magnetstreifenkarten werden häufig für Kreditkarten , Personalausweise und Fahrkarten verwendet. Sie können auch einen RFID- Chip , einen Transponder und/oder einen Mikrochip enthalten , der meist für Zutrittskontrolle oder elektronisches Bezahlen eingesetzt wird.

Magnetische Speichermedien waren seit dem Zweiten Weltkrieg bekannt, Computerdatenspeicher seit den 1950er Jahren. ^{[ 7 ]}

1969 hatte der IBM-Ingenieur Forrest Parry die Idee, ein Stück Magnetband – damals das gängigste Speichermedium – auf eine Plastikkarte zu kleben. Er probierte es aus, war aber mit dem Ergebnis unzufrieden. Die Bandstreifen verzogen sich leicht, und die verwendeten Klebstoffe beeinträchtigten die Funktion des Bandes. Nach einem frustrierenden Tag im Labor, an dem er vergeblich nach einem Klebstoff suchte, der das Band sicher hielt, ohne seine Funktion zu beeinträchtigen, kam er mit mehreren Magnetbandstreifen und Plastikkarten nach Hause. Seine Frau Dorothea Parry bügelte gerade Wäsche. Als er ihr erklärte, warum er so frustriert war – er schaffte es nicht, das Band so auf dem Plastik zu befestigen, dass es nicht abfiel, ohne seine Funktion zu beeinträchtigen –, schlug sie vor, das Band mit dem Bügeleisen anzuschmelzen. Er probierte es aus, und es funktionierte. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Die Hitze des Bügeleisens reichte gerade aus, um das Band mit der Karte zu verbinden.

Durch schrittweise Verbesserungen zwischen 1969 und 1973 konnte der später als Universal Product Code (UPC) bekannte Code entwickelt und vermarktet werden . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} Diese Entwicklungsarbeit führte dazu, dass IBM die ersten Kredit- und Ausweiskarten aus Kunststoff mit Magnetstreifen herstellte, die von Banken, Versicherungen, Krankenhäusern und vielen anderen Institutionen verwendet wurden. ^{[ 12 ] [ 15 ]}

Zu den ersten Kunden zählten Banken, Versicherungen und Krankenhäuser, die IBM Rohplastikkarten mit ihren Logos sowie eine Liste der zu kodierenden und auf die Karten zu prägenden Kontaktdaten und Daten lieferten. ^{[ 15 ]} Die Herstellung umfasste das Aufbringen des Magnetstreifens auf die bedruckten Plastikkarten mittels des von IBM entwickelten Heißprägeverfahrens. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Die Entwicklungsarbeiten von IBM begannen 1969, erforderten aber noch weitere Verbesserungen. Zu den notwendigen Schritten, um die Magnetstreifenmedien in ein branchenübliches Gerät umzuwandeln, gehörten:

1. Die internationalen Standards für den Inhalt von Stripe-Datensätzen werden festgelegt, einschließlich der Frage, welche Informationen in welchem ​​Format vorliegen und welche definierenden Codes verwendet werden.
2. Feldtests des vorgeschlagenen Geräts und Standards für die Marktakzeptanz.
3. Entwicklung der Fertigungsschritte, die für die Massenproduktion der benötigten großen Anzahl an Karten erforderlich sind.
4. Die vorhandene Ausrüstung so zu modifizieren, dass sie Streifen und die dazugehörigen Daten ausgeben und empfangen kann.

Diese Schritte wurden zunächst von Jerome Svigals von der Advanced Systems Division von IBM in Los Gatos, Kalifornien , von 1966 bis 1975 geleitet.

Bei den meisten Magnetstreifenkarten ist der Magnetstreifen in einer kunststoffähnlichen Folie eingebettet. Er befindet sich 5,7 mm vom Kartenrand entfernt und ist 9,5 mm breit. Der Magnetstreifen enthält drei Spuren mit jeweils 2,8 mm Breite. Die Spuren eins und drei werden typischerweise mit 210 Bit pro Zoll (8,27 Bit pro mm) aufgezeichnet, während Spur zwei üblicherweise eine Aufzeichnungsdichte von 75 Bit pro Zoll (2,95 Bit pro mm) aufweist. Jede Spur kann entweder 7-Bit-alphanumerische oder 5-Bit-numerische Zeichen enthalten. Die Standards für Spur 1 wurden von der Luftfahrtindustrie (IATA) entwickelt , die Standards für Spur 2 von der Bankenbranche (ABA) und die Standards für Spur 3 von der Sparkassenbranche.

Magnetstreifen, die diesen Spezifikationen entsprechen, können in der Regel von den meisten Kassensystemen gelesen werden. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Allzweckcomputer, die für die erforderlichen Aufgaben programmiert wurden. Beispiele für Karten, die diesen Standards entsprechen, sind Geldautomatenkarten , Bankkarten (Kredit- und Debitkarten wie Visa und MasterCard ), Geschenkkarten , Kundenkarten , Führerscheine , Telefonkarten , Mitgliedskarten , Karten für den elektronischen Leistungstransfer (z. B. Lebensmittelmarken ) und nahezu alle Anwendungen, bei denen kein Geldwert oder vertrauliche Informationen auf der Karte selbst gespeichert werden. Viele Videospiel- und Unterhaltungszentren nutzen mittlerweile Debitkartensysteme auf Basis von Magnetstreifenkarten.

Das Klonen von Magnetstreifen lässt sich durch den Einsatz von Leseköpfen und Firmware für Magnetkarten erkennen, die eine während des Herstellungsprozesses permanent in alle Magnetstreifen eingebettete Signatur magnetischen Rauschens auslesen können. Diese Signatur kann in Verbindung mit gängigen Zwei-Faktor-Authentifizierungsverfahren verwendet werden, die bei Geldautomaten, Debitkarten-/Kassensystemen und Prepaid-Karten zum Einsatz kommen.

Bei einigen Kartentypen werden die ISO-Standards hinsichtlich der Art der in den einzelnen Spuren aufgezeichneten Daten bewusst ignoriert; stattdessen werden eigene Datensequenzen verwendet. Dazu gehören Hotelschlüsselkarten, die meisten U-Bahn- und Busfahrkarten sowie einige nationale Prepaid-Telefonkarten (z. B. für Zypern ) , bei denen das Guthaben direkt auf dem Datenträger gespeichert und verwaltet und nicht aus einer entfernten Datenbank abgerufen wird.

Magnetkarten verfügen über bis zu drei Spuren, Spur 1, 2 und 3. Spur 3 wird von den großen internationalen Kartennetzwerken praktisch nicht genutzt und ist aufgrund des schmaleren Magnetstreifens oft gar nicht auf der Karte vorhanden. Kartenlesegeräte im Kassenbereich lesen fast immer Spur 1 oder Spur 2, manchmal auch beide, falls eine Spur nicht lesbar ist. Die für eine Transaktion erforderlichen minimalen Karteninhaberdaten sind auf beiden Spuren vorhanden. Spur 1 hat eine höhere Bitdichte (210 Bit pro Zoll gegenüber 75 Bit pro Zoll), ist die einzige Spur, die alphabetischen Text enthalten kann, und enthält daher auch als einzige den Namen des Karteninhabers.

Spur 1 ist mit dem Code DEC SIXBIT plus ungerader Parität geschrieben . Die Informationen auf Spur 1 von Finanzkarten liegen in verschiedenen Formaten vor: A (reserviert für die proprietäre Verwendung durch den Kartenaussteller), B (siehe unten), CM (reserviert für die Verwendung durch den ANSI-Unterausschuss X3B10) und NZ (verfügbar für die Verwendung durch einzelne Kartenaussteller).

Format B:

• Start-Sentinel  — ein Zeichen (in der Regel '%')
• Formatcode="B"  — ein Zeichen (nur Buchstaben)
• Primäre Kontonummer (PAN) – bis zu 19 Zeichen. Stimmt in der Regel, aber nicht immer, mit der auf der Vorderseite der Karte aufgedruckten Kreditkartennummer überein.
• Feldtrennzeichen  — ein Zeichen (in der Regel '^')
• Name  – 2 bis 26 Zeichen, Nachnamen gegebenenfalls durch Leerzeichen getrennt, Trennzeichen für Nachnamen: /
• Feldtrennzeichen  — ein Zeichen (in der Regel '^')
• Ablaufdatum  – vier Zeichen im Format JJMM.
• Servicecode  — drei Zeichen
• Optionale Daten  – können Folgendes umfassen: PIN-Verifizierungsschlüsselindikator (PVKI, 1 Zeichen), PIN-Verifizierungswert (PVV, 4 Zeichen), Kartenverifizierungswert oder Kartenverifizierungscode (CVV oder CVC, 3 Zeichen)
• Endwächter  — ein Zeichen (in der Regel '?')
• Longitudinale Redundanzprüfung ( LRC ) – es handelt sich um ein Zeichen und ein Gültigkeitszeichen, die aus anderen Daten auf der Spur berechnet werden.

Dieses Format wurde von der Bankenbranche (ABA) entwickelt. Die Datenübertragung erfolgt mit einem 5-Bit-Schema (4 Datenbits + 1 Paritätsbit), wodurch sechzehn mögliche Zeichen möglich sind: die Ziffern 0–9 sowie die sechs Sonderzeichen  : ; < = > ? . (Die Wahl dieser Sonderzeichen mag ungewöhnlich erscheinen, aber durch ihre Verwendung deckt der Zeichensatz den ASCII- Bereich von 0x30 bis 0x3f ab.) Das Datenformat ist wie folgt:

• Startzeichen  — ein Zeichen (in der Regel ';')
• Primäre Kontonummer (PAN) – bis zu 19 Zeichen. Stimmt in der Regel, aber nicht immer, mit der auf der Vorderseite der Karte aufgedruckten Kreditkartennummer überein.
• Trennzeichen  — ein Zeichen (in der Regel '=')
• Ablaufdatum  – vier Zeichen im Format JJMM.
• Servicecode  – dreistellig. Die erste Ziffer legt die Austauschregeln fest, die zweite die Autorisierungsverarbeitung und die dritte den Leistungsumfang.
• Ermessensdaten  – wie in Spur eins
• Endwächter  — ein Zeichen (in der Regel '?')
• Die Längsredundanzprüfung ( LRC ) besteht aus einem Zeichen und einem Gültigkeitszeichen, die aus anderen Daten im Datentrack berechnet werden. Die meisten Lesegeräte stellen die LRC nicht zur Anzeige bereit, sondern verwenden sie zur internen Überprüfung der Eingabe.

Gängige Servicecodes bei Finanzkarten:

Erste Ziffer

1: Internationaler Austausch OK

2: Internationaler Austausch, Verwendung von ICs (Chips) nach Möglichkeit

5: Nur nationaler Austausch, außer im Rahmen bilateraler Abkommen

6: Nationaler Datenaustausch nur im Rahmen bilateraler Abkommen; Verwendung von ICs (Chips) nach Möglichkeit

7: Kein Austausch außer im Rahmen eines bilateralen Abkommens (geschlossener Kreislauf)

9: Test

Zweite Ziffer

0: Normal

2: Kontaktieren Sie den Aussteller über Online-Kanäle.

4. Kontaktaufnahme mit dem Emittenten nur online, außer im Rahmen einer bilateralen Vereinbarung.

Dritte Ziffer

0: Keine Einschränkungen, PIN erforderlich

1: Keine Einschränkungen

2: Nur Waren und Dienstleistungen (keine Barzahlung)

3: Nur am Geldautomaten, PIN erforderlich

4: Nur Barzahlung

5: Nur Waren und Dienstleistungen (keine Barzahlung), PIN erforderlich

6: Keine Einschränkungen, PIN nach Möglichkeit verwenden

7: Nur Waren und Dienstleistungen (kein Bargeld), nach Möglichkeit mit PIN bezahlen

Die auf den Magnetstreifen amerikanischer und kanadischer Führerscheine gespeicherten Daten werden von der American Association of Motor Vehicle Administrators (AAMVA) spezifiziert . Nicht alle Bundesstaaten und Provinzen verwenden Magnetstreifen auf ihren Führerscheinen. Eine Liste derjenigen, die dies tun, finden Sie in der AAMVA-Liste. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

Folgende Daten sind auf Spur 1 gespeichert: ^{[ 20 ]}

Folgende Daten sind auf Spur 2 gespeichert:

• ISO-Ausstelleridentifikationsnummer (IIN) - 6-stellig ^{[ 21 ]}
• Führerschein-/Identifikationsnummer – 13-stellig
• Feldtrennzeichen  - im Allgemeinen '='
• Ablaufdatum (JJMM) - 4-stellig
• Geburtsdatum (JJJJMMTT) - 8 Ziffern
• DL/ID# Überlauf - 5 Ziffern (Falls in diesem Feld keine Informationen eingegeben werden können, wird stattdessen ein Feldtrennzeichen verwendet.)
• Sentinel beenden - ein Zeichen ('?')

Folgende Daten sind auf Spur 3 gespeichert:

Hinweis: Die einzelnen Bundesstaaten verwenden unterschiedliche Informationsformate; die Vorgehensweisen sind nicht einheitlich. Hinweis: Einige Bundesstaaten, wie beispielsweise Texas ^{[ 22 ],} haben Gesetze, die den Zugriff auf und die Nutzung elektronisch lesbarer Informationen auf Führerscheinen oder Personalausweisen unter bestimmten Umständen einschränken.

Chipkarten sind eine neuere Generation von Karten, die einen integrierten Schaltkreis enthalten . Einige Chipkarten verfügen über Metallkontakte, um die Karte elektrisch mit dem Lesegerät zu verbinden ; es gibt auch kontaktlose Karten , die ein Magnetfeld oder Funkfrequenzen ( RFID ) zum Auslesen aus der Nähe verwenden.

Hybrid-Smartcards verfügen neben dem Chip auch über einen Magnetstreifen – diese Kombination findet sich am häufigsten bei Zahlungskarten , um sie an Zahlungsterminals ohne Smartcard-Lesegerät verwenden zu können.

Physische Karten, die alle drei Merkmale (Magnetstreifen, Chip und RFID-Chip) enthalten, werden ebenfalls immer seltener. Der Magnetstreifen ist die unsicherste Zahlungsmethode, insbesondere im Vergleich zur Tokenisierung. In Europa verschwand der Magnetstreifen ab 2024 von Mastercard-Karten, und US-Banken werden die Ausgabe ab 2027 einstellen. ^{[ 23 ]}

Überblick über digitale/virtuelle Zahlungskartentypen

Zahlungskarten lassen sich in drei verschiedene Typen unterteilen: digitale Karten, virtuelle Karten und primär digitale Karten. Jeder Typ verfügt über spezifische Funktionen, die auf die Bedürfnisse von Verbrauchern und Unternehmen zugeschnitten sind.

Digitale Karten

Digitale Karten sind virtuelle Versionen physischer Zahlungskarten und enthalten identische Kartendaten wie Kartennummer, Ablaufdatum und CVV-Code. Im Wesentlichen spiegelt eine digitale Karte die physische Karte des Karteninhabers wider und ermöglicht so die einfache Nutzung in physischen und digitalen Umgebungen. Beispielsweise kann eine digitale Karte für kontaktloses Bezahlen in einer mobilen Geldbörse (z. B. Apple Pay oder Google Pay) hinterlegt werden, während die physische Karte weiterhin für Transaktionen vor Ort, wie beispielsweise bei einer Autovermietung, verwendet werden kann.

Virtuelle Karten

Virtuelle Karten existieren ausschließlich digital und sind über Online-Plattformen oder mobile Endgeräte zugänglich. Es gibt keine physische Version dieser Karten, und Karteninhaber rufen ihre Kartendaten – Kartennummer, Ablaufdatum und CVV – über digitale Schnittstellen wie mobile Apps oder Webportale ab. Virtuelle Karten werden häufig für schnelle und sichere Online-Transaktionen verwendet, da sie das Risiko des Diebstahls physischer Karten verringern und einfach erstellt oder deaktiviert werden können. Sie sind besonders beliebt für einmalige oder zeitlich begrenzte Transaktionen im E-Commerce und bei Abonnementdiensten.

Digital-First-Karten

Digital-First-Karten werden zunächst digital erstellt, ähnlich wie virtuelle Karten, bieten aber die Möglichkeit, sie mit einer physischen Karte zu verknüpfen. Im Gegensatz zu herkömmlichen physischen Karten verzichten diese Karten aus Sicherheits- und ästhetischen Gründen in der Regel auf geprägte oder gedruckte Kartendetails wie Kartennummer oder Karteninhabername. Dieses Design macht Digital-First-Karten ideal für Marketing und Branding, da Herausgeber das Erscheinungsbild der Karte individuell anpassen können, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen. Virtual-First-Karten werden zunehmend von Fintech-Unternehmen und Firmen eingesetzt, die digitale Vorteile mit einer physischen Präsenz verbinden möchten. ^{[ 24 ]}

Auf der DEF CON 24 präsentierte Weston Hecker das Thema „Hacking von Hotelschlüsseln und Kassensystemen“. In seinem Vortrag beschrieb Hecker die Funktionsweise von Magnetstreifenkarten und nutzte Spoofing-Software ^{[ 25 ]} sowie einen Arduino , um sich über vorbeigehendes Servicepersonal administrative Zugriffsrechte an Hotelschlüsseln zu verschaffen. Hecker behauptet, er habe administrative Schlüssel von Kassensystemen auf anderen Systemen verwendet und sich so effektiv Zugriff auf jedes System mit Magnetstreifenleser verschafft, um privilegierte Befehle ausführen zu können.

Die Identifizierung mit einer digitalen Karte erfolgt üblicherweise auf verschiedene Weise:

1. Dem Kassierer wird ein QR-Code auf dem Smartphone des Kunden angezeigt . Der individuelle QR-Code gewährleistet die Privatsphäre jedes Kunden.
2. Eine NFC -Protokollverbindung wird hergestellt, indem das Smartphone in die Nähe des NFC- Lesegeräts gehalten wird (unter Verwendung der Host-Kartenemulationsmethode ).
3. Durch die Verwendung von IoB (Identifikation über Bluetooth, eine veraltete Methode, die nur noch selten verwendet wird) oder PoB (Zahlung über Bluetooth).

• Magnetstreifenformate , archiviert am 28. September 2014 in der Wayback Machine
• Ein kurzer Vergleich von Magnetstreifen- und RFID-Technologie (2012)
• Eine kurze Geschichte der wiederprogrammierbaren Kartentechnologie (2012)
• Standards für magnetische Entwickler und magnetische Codierung