home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Hacker Chronicles 1 / HACKER1.ISO / phrk4 / phrack37.6 < prev    next >
Text File  |  1992-09-26  |  46KB  |  860 lines

  1.                Card-O-Rama: Magnetic Stripe Technology and Beyond
  2.                                        or
  3.                      "A Day in the Life of a Flux Reversal"
  4.  
  5.                                    Written by
  6.  
  7.                              oooOO Count Zero OOooo
  8.                          Restricted Data Transmissions
  9.  
  10.                                November 22, 1992
  11.  
  12.  
  13. Look in your wallet.  Chances are you own at least 3 cards that have magnetic
  14. stripes on the back.  ATM cards, credit cards, calling cards, frequent flyer
  15. cards, ID cards, passcards,...cards, cards, cards!  And chances are you have NO
  16. idea what information is on those stripes or how they are encoded.  This
  17. detailed document will enlighten you and hopefully spark your interest in this
  18. fascinating field.  None of this info is "illegal"...but MANY organizations
  19. (the government, credit card companies, security firms, etc.) would rather keep
  20. you in the dark.  Also, many people will IMMEDIATELY  assume that you are a
  21. CRIMINAL if you merely "mention" that you are "interested in how magnetic
  22. stripe cards work."  Watch yourself, ok?  Just remember that there is nothing
  23. wrong with wanting to know how things work, although in our present society,
  24. you may be labelled a "deviant" (or worse, <gasp> a "hacker")!
  25.  
  26. Anyway, I will explain in detail how magstripes are encoded and give several
  27. examples of the data found on some common cards.  I will also cover the
  28. technical theory behind magnetic encoding, and discuss magnetic encoding
  29. alternatives to magstripes (Wiegand, barium ferrite).  Non-magnetic card
  30. technology (bar code, infrared, etc.) will be described.  Finally, there will
  31. be an end discussion on security systems and the ramifications of emergent
  32. "smartcard" and biometric technologies.
  33.  
  34.                                   *DISCLAIMER*
  35.  
  36. Use this info to EXPLORE, not to EXPLOIT.  This text is presented for
  37. informational purposes only, and I cannot be held responsible for anything you
  38. do or any consequences thereof.  I do not condone fraud, larceny, or any other
  39. criminal activities.
  40.  
  41.                                   *A WARNING*
  42.  
  43. Lately, I've noticed a few "books" and "magazines" for sale that were FILLED
  44. with FILES on a variety of computer topics.  These file were originally
  45. released into the Net with the intention of distributing them for FREE.
  46. HOWEVER, these files are now being PACKAGED and sold FOR PROFIT.  This really
  47. pisses me off.  I am writing this to be SHARED for FREE, and I ask no payment.
  48. Feel free to reprint this in hardcopy format and sell it if you must, but NO
  49. PROFITS must be made.  Not a fucking DIME!  If ANYONE reprints this file and
  50. tries to sell it FOR A PROFIT, I will hunt you down and make your life
  51. miserable.  How?  Use your imagination.  The reality will be worse.
  52.  
  53.  
  54.              **  MAGSTRIPE FIELDS, HEADS, ENCODING/READING **
  55.  
  56. Now, I'll get down to business!
  57.  
  58. First, I am going to explain the basics behind fields, heads, encoding and
  59. reading.  Try and absorb the THEORY behind encoding/reading.  This will help
  60. you greatly if you ever decide to build your own encoder/reader from scratch
  61. (more on that later).  FERROMAGNETIC materials are substances that retain
  62. magnetism after an external magnetizing field is removed.  This principle is
  63. the basis of ALL magnetic recording and playback.  Magnetic POLES always occur
  64. in pairs within magnetized material, and MAGNETIC FLUX lines emerge from the
  65. NORTH pole and terminate at the SOUTH.  The elemental parts of MAGSTRIPES are
  66. ferromagnetic particles about 20 millionths of an inch long, each of which acts
  67. like a tiny bar magnet.  These particles are rigidly held together by a resin
  68. binder.  The magnetic particles are made by companies which make coloring
  69. pigments for the paint industry, and are usually called pigments.  When making
  70. the magstripe media, the elemental magnetic particles are aligned with their
  71. North-South axes parallel to the magnetic stripe by means of an external
  72. magnetic fields while the binder hardens.
  73.  
  74. These particles are actually permanent bar magnets with TWO STABLE POLARITIES.
  75. If a magnetic particle is placed in a strong external magnetic field of the
  76. opposite polarity, it will FLIP its own polarity (North becomes South, South
  77. becomes North).  The external magnetic field strength required to produce this
  78. flip is called the COERCIVE FORCE, or COERCIVITY of the particle.  Magnetic
  79. pigments are available in a variety of coercivities (more on that later on).
  80.  
  81. An unencoded magstripe is actually a series of North-South magnetic domains
  82. (see Figure 1).  The adjacent N-S fluxes merge, and the entire stripe acts as a
  83. single bar magnet with North and South poles at its ends.
  84.  
  85. Figure 1:               N-S.N-S.N-S.N-S.N-S.N-S.N-S.N-S <-particles in stripe
  86. ---------
  87.        represented as-> N-----------------------------S
  88.  
  89.  
  90. However, if a S-S interface is created somewhere on the stripe, the fluxes will
  91. REPEL, and we get a concentration of flux lines around the S-S interface (same
  92. with N-N interface).  ENCODING consists of creating S-S and N-N interfaces, and
  93. READING consists of (you guessed it) detecting 'em.  The S-S and N-N interfaces
  94. are called FLUX REVERSALS.
  95.  
  96.                             ||| ||| <-flux lines
  97. Figure 2:      N------------N-N-S-S-----------------S
  98. ---------     flux lines -> ||| |||
  99.  
  100.  
  101. The external magnetic field used to flip the polarities is produced by a
  102. SOLENOID, which can REVERSE its polarity by reversing the direction of CURRENT.
  103. An ENCODING head solenoid looks like a bar magnet bent into the shape of a ring
  104. so that the North/South poles are very close and face each other across a tiny
  105. gap.  The field of the solenoid is concentrated across this gap, and when
  106. elemental magnetic particles of the magstripe are exposed to this field, they
  107. polarize to the OPPOSITE (unlike poles attract).  Movement of the stripe past
  108. the solenoid gap during which the polarity of the solenoid is REVERSED will
  109. produce a SINGLE flux reversal (see Figure 3).  To erase a magstripe, the
  110. encoding head is held at a CONSTANT polarity and the ENTIRE stripe is moved
  111. past it.  No flux reversals, no data.
  112.  
  113.                               | |  <----wires leading to solenoid
  114.                               | |       (wrapped around ring)
  115.                             /-|-|-\
  116.                            /       \
  117. Figure 3:                  |       | <----solenoid (has JUST changed polarity)
  118. ---------                  \       /
  119.                             \ N S / <---gap in ring.. NS polarity across gap
  120.       N----------------------SS-N-------------------------S
  121.                              ^^
  122.                    <<<<<-direction of stripe movement
  123.  
  124.           S-S flux reversal created at trailing edge of solenoid!
  125.  
  126.  
  127. So, we now know that flux reversals are only created the INSTANT the solenoid
  128. CHANGES its POLARITY.  If the solenoid in Figure 3 were to remain at its
  129. current polarity, no further flux reversals would be created as the magstripe
  130. moves from right to left.  But, if we were to change the solenoid gap polarity
  131. >from NS to *SN*, then (you guessed it) a *N-N* flux reversal would instantly be
  132. created.  Just remember, for each and every reversal in solenoid polarity, a
  133. single flux reversal is created (commit it to memory).  An encoded magstripe is
  134. therefore just a series of flux reversals (NN followed by SS followed by NN).
  135.  
  136. DATA! DATA! DATA!  That's what you want!  How the hell are flux reversals read
  137. and interpreted as data?  Another solenoid called a READ HEAD is used to detect
  138. these flux reversals.  The read head operates on the principle of
  139. ELECTROMAGNETIC RECIPROCITY: current passing thru a solenoid produces a
  140. magnetic field at the gap, therefore, the presence of a magnetic field at the
  141. gap of a solenoid coil will *produce a current in the coil*!  The strongest
  142. magnetic fields on a magstripe are at the points of flux reversals.  These are
  143. detected as voltage peaks by the reader, with +/- voltages corresponding to
  144. NN/SS flux reversals (remember, flux reversals come in 2 flavors).
  145.  
  146. See Figure 4.
  147.  
  148.               magstripe---> -------NN--------SS--------NN---------SS------
  149.  
  150. Figure 4:     voltage-----> .......+.........-.........+...........-.....
  151. ---------
  152.                                    ----------          -------------
  153.             peak readout-->        |        |          |           |
  154.                            --------|        |----------|           |----
  155.  
  156.  
  157. The "peak readout" square waveform is critical.  Notice that the voltage peak
  158. remains the same until a new flux reversal is encountered.
  159.  
  160. Now, how can we encode DATA?  The most common technique used is known as
  161. Aiken Biphase, or "two-frequency coherent-phase encoding" (sounds impressive,
  162. eh?).  First, digest the diagrams in Figure 5.
  163.  
  164. Figure 5:       ----------        ----------        ----------
  165. ---------       |        |        |        |        |        |  <- peak
  166.          a)     |        |--------|        |--------|        |     readouts
  167.                 *   0    *   0    *   0    *   0    *   0    *
  168.  
  169.  
  170.                 -----    -----    -----    -----    -----    -
  171.                 |   |    |   |    |   |    |   |    |   |    |
  172.         b)      |   |----|   |----|   |----|   |----|   |----|
  173.  
  174.                 *   1    *   1    *   1    *   1    *   1    *
  175.  
  176.                 -----    ----------        -----    -----    -
  177.                 |   |    |        |        |   |    |   |    |
  178.         c)      |   |----|        |--------|   |----|   |----|
  179.  
  180.                 *   1    *   0    *   0    *   1    *   1    *
  181.  
  182.  
  183. There you have it.  Data is encoded in "bit cells," the frequency of which is
  184. the frequency of '0' signals.  '1' signals are exactly TWICE the frequency of
  185. '0' signals.  Therefore, while the actual frequency of the data passing the
  186. read head will vary due to swipe speed, data density, etc, the '1' frequency
  187. will ALWAYS be TWICE the '0' frequency.  Figure 5C shows exactly how '1' and
  188. '0' data exists side by side.
  189.  
  190. We're getting closer to read DATA!  Now, we're all familiar with binary and how
  191. numbers and letters can be represented in binary fashion very easily.  There
  192. are obviously an *infinite* number of possible standards, but thankfully the
  193. American National Standards Institute (ANSI) and the International Standards
  194. Organization (ISO) have chosen 2 standards.  The first is
  195.  
  196.  
  197.                          ** ANSI/ISO BCD Data format **
  198.  
  199. This is a 5-bit Binary Coded Decimal format.  It uses a 16-character set, which
  200. uses 4 of the 5 available bits.  The 5th bit is an ODD parity bit, which means
  201. there must be an odd number of 1's in the 5-bit character..the parity bit will
  202. "force" the total to be odd.  Also, the Least Significant Bits are read FIRST
  203. on the strip.  See Figure 6.
  204.  
  205. The sum of the 1's in each case is odd, thanks to the parity bit.  If the read
  206. system adds up the 5 bits and gets an EVEN number, it flags the read as ERROR,
  207. and you got to scan the card again (I *know* a lot of you out there *already*
  208. understand parity, but I got to cover all the bases...not everyone sleeps with
  209. their modem and can recite the entire AT command set at will, you know).  See
  210. Figure 6 for details of ANSI/ISO BCD.
  211.  
  212. Figure 6:        ANSI/ISO BCD Data Format
  213. ---------
  214.  
  215.  * Remember that b1 (bit #1) is the LSB (least significant bit)!
  216.   * The LSB is read FIRST!
  217.   * Hexadecimal conversions of the Data Bits are given in parenthesis (xH).
  218.  
  219.         --Data Bits--   Parity
  220.         b1  b2  b3  b4   b5    Character  Function
  221.  
  222.         0   0   0   0    1        0 (0H)    Data
  223.         1   0   0   0    0        1 (1H)      "
  224.         0   1   0   0    0        2 (2H)      "
  225.         1   1   0   0    1        3 (3H)      "
  226.         0   0   1   0    0        4 (4H)      "
  227.         1   0   1   0    1        5 (5H)      "
  228.         0   1   1   0    1        6 (6H)      "
  229.         1   1   1   0    0        7 (7H)      "
  230.         0   0   0   1    0        8 (8H)      "
  231.         1   0   0   1    1        9 (9H)      "
  232.         0   1   0   1    1        : (AH)    Control
  233.         1   1   0   1    0        ; (BH)    Start Sentinel
  234.         0   0   1   1    1        < (CH)    Control
  235.         1   0   1   1    0        = (DH)    Field Separator
  236.         0   1   1   1    0        > (EH)    Control
  237.         1   1   1   1    1        ? (FH)    End Sentinel
  238.  
  239.  
  240.            ***** 16 Character 5-bit Set *****
  241.                 10 Numeric Data Characters
  242.                 3 Framing/Field Characters
  243.                 3 Control Characters
  244.  
  245.  
  246. The magstripe begins with a string of Zero bit-cells to permit the self-
  247. clocking feature of biphase to "sync" and begin decoding.  A "Start Sentinel"
  248. character then tells the reformatting process where to start grouping the
  249. decoded bitstream into groups of 5 bits each.  At the end of the data, an "End
  250. Sentinel" is encountered, which is followed by an "Longitudinal Redundancy
  251. Check (LRC) character.  The LRC is a parity check for the sums of all b1, b2,
  252. b3, and b4 data bits of all preceding characters.  The LRC character will catch
  253. the remote error that could occur if an individual character had two
  254. compensating errors in its bit pattern (which would fool the 5th-bit parity
  255. check).
  256.  
  257. The START SENTINEL, END SENTINEL, and LRC are collectively called "Framing
  258. Characters", and are discarded at the end of the reformatting process.
  259.  
  260.  
  261.                         ** ANSI/ISO ALPHA Data Format **
  262.  
  263. Alphanumeric data can also be encoded on magstripes.  The second ANSI/ISO data
  264. format is ALPHA (alphanumeric) and involves a 7-bit character set with 64
  265. characters.  As before, an odd parity bit is added to the required 6 data bits
  266. for each of the 64 characters.  See Figure 7.
  267.  
  268. Figure 7:
  269. ---------             ANSI/ISO ALPHA Data Format
  270.  
  271.    * Remember that b1 (bit #1) is the LSB (least significant bit)!
  272.    * The LSB is read FIRST!
  273.    * Hexadecimal conversions of the Data Bits are given in parenthesis (xH).
  274.  
  275.  
  276.          ------Data Bits-------   Parity
  277.          b1  b2  b3  b4  b5  b6     b7    Character   Function
  278.  
  279.           0   0   0   0   0   0     1      space (0H) Special
  280.           1   0   0   0   0   0     0        ! (1H)      "
  281.           0   1   0   0   0   0     0        " (2H)      "
  282.           1   1   0   0   0   0     1        # (3H)      "
  283.           0   0   1   0   0   0     0        $ (4H)      "
  284.           1   0   1   0   0   0     1        % (5H)   Start Sentinel
  285.           0   1   1   0   0   0     1        & (6H)   Special
  286.           1   1   1   0   0   0     0        ' (7H)      "
  287.           0   0   0   1   0   0     0        ( (8H)      "
  288.           1   0   0   1   0   0     1        ) (9H)      "
  289.           0   1   0   1   0   0     1        * (AH)      "
  290.           1   1   0   1   0   0     0        + (BH)      "
  291.           0   0   1   1   0   0     1        , (CH)      "
  292.           1   0   1   1   0   0     0        - (DH)      "
  293.           0   1   1   1   0   0     0        . (EH)      "
  294.           1   1   1   1   0   0     1        / (FH)      "
  295.  
  296.           0   0   0   0   1   0     0        0 (10H)    Data (numeric)
  297.           1   0   0   0   1   0     1        1 (11H)     "
  298.           0   1   0   0   1   0     1        2 (12H)     "
  299.           1   1   0   0   1   0     0        3 (13H)     "
  300.           0   0   1   0   1   0     1        4 (14H)     "
  301.           1   0   1   0   1   0     0        5 (15H)     "
  302.           0   1   1   0   1   0     0        6 (16H)     "
  303.           1   1   1   0   1   0     1        7 (17H)     "
  304.           0   0   0   1   1   0     1        8 (18H)     "
  305.           1   0   0   1   1   0     0        9 (19H)     "
  306.  
  307.           0   1   0   1   1   0     0        : (1AH)   Special
  308.           1   1   0   1   1   0     1        ; (1BH)      "
  309.           0   0   1   1   1   0     0        < (1CH)      "
  310.           1   0   1   1   1   0     1        = (1DH)      "
  311.           0   1   1   1   1   0     1        > (1EH)      "
  312.           1   1   1   1   1   0     0        ? (1FH)   End Sentinel
  313.           0   0   0   0   0   1     0        @ (20H)   Special
  314.  
  315.           1   0   0   0   0   1     1        A (21H)   Data (alpha)
  316.           0   1   0   0   0   1     1        B (22H)     "
  317.           1   1   0   0   0   1     0        C (23H)     "
  318.           0   0   1   0   0   1     1        D (24H)     "
  319.           1   0   1   0   0   1     0        E (25H)     "
  320.           0   1   1   0   0   1     0        F (26H)     "
  321.           1   1   1   0   0   1     1        G (27H)     "
  322.           0   0   0   1   0   1     1        H (28H)     "
  323.           1   0   0   1   0   1     0        I (29H)     "
  324.           0   1   0   1   0   1     0        J (2AH)     "
  325.           1   1   0   1   0   1     1        K (2BH)     "
  326.           0   0   1   1   0   1     0        L (2CH)     "
  327.           1   0   1   1   0   1     1        M (2DH)     "
  328.           0   1   1   1   0   1     1        N (2EH)     "
  329.           1   1   1   1   0   1     0        O (2FH)     "
  330.           0   0   0   0   1   1     1        P (30H)     "
  331.           1   0   0   0   1   1     0        Q (31H)     "
  332.           0   1   0   0   1   1     0        R (32H)     "
  333.           1   1   0   0   1   1     1        S (33H)     "
  334.           0   0   1   0   1   1     0        T (34H)     "
  335.           1   0   1   0   1   1     1        U (35H)     "
  336.           0   1   1   0   1   1     1        V (36H)     "
  337.           1   1   1   0   1   1     0        W (37H)     "
  338.           0   0   0   1   1   1     0        X (38H)     "
  339.           1   0   0   1   1   1     1        Y (39H)     "
  340.           0   1   0   1   1   1     1        Z (3AH)     "
  341.  
  342.           1   1   0   1   1   1     0        [ (3BH)    Special
  343.           0   0   1   1   1   1     1        \ (3DH)    Special
  344.           1   0   1   1   1   1     0        ] (3EH)    Special
  345.           0   1   1   1   1   1     0        ^ (3FH)    Field Separator
  346.           1   1   1   1   1   1     1        _ (40H)    Special
  347.  
  348.               ***** 64 Character 7-bit Set *****
  349.                   * 43 Alphanumeric Data Characters
  350.                   * 3 Framing/Field Characters
  351.                   * 18 Control/Special Characters
  352.  
  353.  
  354. The two ANSI/ISO formats, ALPHA and BCD, allow a great variety of data to be
  355. stored on magstripes.  Most cards with magstripes use these formats, but
  356. occasionally some do not.  More about those later on.
  357.  
  358.  
  359.                       ** Tracks and Encoding Protocols **
  360.  
  361. Now we know how the data is stored.  But WHERE is the data stored on the
  362. magstripe?  ANSI/ISO standards define *3* Tracks, each of which is used for
  363. different purposes.  These Tracks are defined only by their location on the
  364. magstripe, since the magstripe as a whole is magnetically homogeneous.  See
  365. Figure 8.
  366.  
  367. Figure 8:
  368. ---------          <edge of card>
  369.          _________________________________________________________________
  370.          |                  ^         ^         ^
  371.          |------------------| 0.223"--|---------|-------------------------
  372.          |                  |         | 0.353"  |            ^
  373.          |..................|.........|.........| 0.493"     |
  374.          | Track #1  0.110"           |         |            |
  375.          |............................|.........|...     <MAGSTRIPE>
  376.          |                            |         |            |
  377.          |............................|.........|...         |
  378.          | Track #2  0.110"                     |            |
  379.          |......................................|...         |
  380.          |                                      |            |
  381.          |......................................|...         |
  382.          | Track #3  0.110"                                  |
  383.          |..........................................         |
  384.          |                                                   |
  385.          |------------------------------------------------------------------
  386.          |
  387.          |                   <body of card>
  388.          |
  389.  
  390.  
  391. You can see the exact distances of each track from the edge of the card, as
  392. well as the uniform width and spacing.  Place a magstripe card in front of you
  393. with the magstripe visible at the bottom of the card.  Data is encoded from
  394. left to right (just like reading a book).  See Figure 9.
  395.  
  396.  
  397. Figure 9:
  398. ---------          ANSI/ISO Track 1,2,3 Standards
  399.  
  400.      Track     Name     Density     Format    Characters     Function
  401.    --------------------------------------------------------------------
  402.        1       IATA     210 bpi     ALPHA        79        Read Name & Account
  403.        2       ABA       75 bpi      BCD         40        Read Account
  404.        3       THRIFT   210 bpi      BCD        107        Read Account &
  405.                                                            *Encode* Transaction
  406.  
  407.  
  408.    *** Track 1 Layout: ***
  409.  
  410.              | SS | FC |  PAN  |   Name   | FS |  Additional Data | ES | LRC |
  411.  
  412.  SS=Start Sentinel "%"
  413.  FC=Format Code
  414.  PAN=Primary Acct. # (19 digits max)
  415.  FS=Field Separator "^"
  416.  Name=26 alphanumeric characters max.
  417.  Additional Data=Expiration Date, offset, encrypted PIN, etc.
  418.  ES=End Sentinel "?"
  419.  LRC=Longitudinal Redundancy Check
  420.  
  421.  
  422.    *** Track 2 Layout: ***
  423.  
  424.            | SS |  PAN  | FS |  Additional Data  | ES | LRC |
  425.  
  426.  SS=Start Sentinel ";"
  427.  PAN=Primary Acct. # (19 digits max)
  428.  FS=Field Separator "="
  429.  Additional Data=Expiration Date, offset, encrypted PIN, etc.
  430.  ES=End Sentinel "?"
  431.  LRC=Longitudinal Redundancy Check
  432.  
  433.  
  434.    *** Track 3 Layout: **  Similar to tracks 1 and 2.  Almost never used.
  435.                            Many different data standards used.
  436.  
  437.  
  438.    Track 2, "American Banking Association," (ABA) is most commonly used.  This
  439. is the track that is read by ATMs and credit card checkers.  The ABA designed
  440. the specifications of this track and all world banks must abide by it.  It
  441. contains the cardholder's account, encrypted PIN, plus other discretionary
  442. data.
  443.  
  444. Track 1, named after the "International Air Transport Association," contains
  445. the cardholder's name as well as account and other discretionary data.  This
  446. track is sometimes used by the airlines when securing reservations with a
  447. credit card; your name just "pops up" on their machine when they swipe your
  448. card!
  449.  
  450. Since Track 1 can store MUCH more information, credit card companies are trying
  451. to urge retailers to buy card readers that read Track 1.  The *problem* is that
  452. most card readers read either Track 1 or Track 2, but NOT BOTH!  And the
  453. installed base of readers currently is biased towards Track 2.  VISA USA is at
  454. the front of this 'exodus' to Track 1, to the point where they are offering
  455. Track 1 readers at reduced prices thru participating banks.  A spokesperson for
  456. VISA commented:
  457.  
  458.      "We think that Track 1 represents more flexibility and the potential
  459.      to deliver more information, and we intend to build new services
  460.      around the increased information."
  461.  
  462. What new services?  We can only wait and see.
  463.  
  464. Track 3 is unique.  It was intended to have data read and WRITTEN on it.
  465. Cardholders would have account information UPDATED right on the magstripe.
  466. Unfortunately, Track 3 is pretty much an orphaned standard.  Its *original*
  467. design was to control off-line ATM transactions, but since ATMs are now on-line
  468. ALL THE TIME, it's pretty much useless.  Plus the fact that retailers and banks
  469. would have to install NEW card readers to read that track, and that costs $$.
  470.  
  471. Encoding protocol specifies that each track must begin and end with a length
  472. of all Zero bits, called CLOCKING BITS.  These are used to synch the self-
  473. clocking feature of biphase decoding.  See Figure 10.
  474.  
  475. Figure 10:                              end sentinel
  476.                      start sentinel      |  longitudinal redundancy check
  477.                       |                  |  |
  478.       000000000000000 SS.................ES LRC 0000000000000000
  479.        leading           data, data, data           trailing
  480.        clocking bits                                clocking bits
  481.        (length varies)                             (length varies)
  482.  
  483. THAT'S IT!!!  There you have the ANSI/ISO STANDARDS!  Completely explained.
  484. Now, the bad news.  NOT EVERY CARD USES IT!  Credit cards and ATM cards will
  485. follow these standards.  BUT, there are many other types of cards out there.
  486. Security passes, copy machine cards, ID badges, and EACH of them may use a
  487. PROPRIETARY density/format/track-location system.  ANSI/ISO is REQUIRED for
  488. financial transaction cards used in the international interbank network.  All
  489. other cards can play their own game.
  490.  
  491. The good news.  MOST other cards follow the standards, because it's EASY to
  492. follow a standard instead of WORKING to make your OWN!  Most magstripe cards
  493. other than credit cards and ATM cards will use the same Track specifications,
  494. and use either BCD or ALPHA formats.
  495.  
  496.  
  497.                      ** A Bit About Magstripe Equipment **
  498.  
  499. "Wow, now I know how to interpret all that data on magstripes!  But.waitasec,
  500. what kind of equipment do I need to read the stripes?  Where can I buy a
  501. reader?  I don't see any in Radio Shack!!"
  502.  
  503. Sorry, but magstripe equipment is hard to come by.  For obvious reasons, card
  504. readers are not made commonly available to consumers.  How to build one is the
  505. topic for another file (this file is already too long).
  506.  
  507. Your best bets are to try and scope out Electronics Surplus Stores and flea
  508. markets.  Do not even bother trying to buy one directly from a manufacturer,
  509. since they will immediately assume you have "criminal motives."  And as for
  510. getting your hands on a magstripe ENCODER...well, good luck!  Those rare
  511. beauties are worth their weight in gold.  Keep your eyes open and look around,
  512. and MAYBE you'll get lucky!  A bit of social engineering can go a LONG way.
  513.  
  514. There are different kinds of magstripe readers/encoders.  The most common ones
  515. are "swipe" machines: the type you have to physically slide the card thru.
  516. Others are "insertion" machines: like ATM machines they 'eat' your card, then
  517. regurgitate it after the transaction.  Costs are in the thousands of dollars,
  518. but like I said, flea markets and surplus stores will often have GREAT deals
  519. on these things.  Another problem is documentation for these machines.  If you
  520. call the manufacturer and simply ask for 'em, they will probably deny you the
  521. literature.  "Hey son, what are you doing with our model XYZ swipe reader?
  522. That belongs in the hands of a "qualified" merchant or retailer, not some punk
  523. kid trying to "find out how things work!"  Again, some social engineering may
  524. be required.  Tell 'em you're setting up a new business.  Tell 'em you're
  525. working on a science project.  Tell 'em anything that works!
  526.  
  527. 2600 Magazine recently had a good article on how to build a machine that copies
  528. magstripe cards.  Not much info on the actual data formats and encoding
  529. schemes, but the device described is a start.  With some modifications, I bet
  530. you could route the output to a dumb terminal (or thru a null modem cable) in
  531. order to READ the data.  Worth checking out the schematics.
  532.  
  533. As for making your own cards, just paste a length of VCR, reel-to-reel, or
  534. audio cassette tape to a cut-out posterboard or plastic card.  Works just as
  535. good as the real thing, and useful to experiment with if you have no expired or
  536. 'dead' ATM or calling cards lying around (SAVE them, don't TOSS them!).
  537.  
  538.  
  539.                       ** Examples of Data on Magstripes **
  540.  
  541. The real fun in experimenting with magstripe technology is READING cards to
  542. find out WHAT THE HELL is ON them!  Haven't you wondered?  The following cards
  543. are the result of my own 'research'.  Data such as specific account numbers and
  544. names has been changed to protect the innocent.  None the cards used to make
  545. this list were stolen or acquired illegally.
  546.  
  547. Notice that I make careful note of "common data." This is data that I noticed
  548. was the same for all cards of a particular type.  This is highlighted below the
  549. data with asterisks (*).  Where I found varying data, I indicate it with "x"'s.
  550. In those cases, NUMBER of CHARACTERS was consistent (the number of "x"'s equals
  551. the number of characters...one to one relationship).
  552.  
  553. I still don't know what some of the data fields are for, but hopefully I will
  554. be following this file with a sequel after I collect more data.  It ISN'T easy
  555. to find lots of cards to examine. Ask your friends, family, and co-workers to
  556. help!  "Hey, can I, ahh, like BORROW your MCI calling card tonight?  I'm
  557. working on an, ahh, EXPERIMENT.  Please?"  Just...be honest!  Also, do some
  558. trashing.  People will often BEND expired cards in half, then throw them out.
  559. Simply bend them back into their normal shape, and they'll usually work (I've
  560. done it!).  They may be expired, but they're not ERASED!
  561. -------------------------------------------------------------------------------
  562. -=Mastercard=-  Number on front of card -> 1111 2222 3333 4444
  563.                 Expiration date -> 12/99
  564.  
  565. Track 2 (BCD,75 bpi)-> ;1111222233334444=99121010000000000000?
  566.                                              ***
  567.  
  568. Track 1 (ALPHA,210 bpi)-> %B1111222233334444^PUBLIC/JOHN?
  569.                            *
  570. Note that the "101" was common to all MC cards checked, as well as the "B".
  571. -------------------------------------------------------------------------------
  572. -=VISA=-  Number on front of card -> 1111 2222 3333 4444
  573.           Expiration date -> 12/99
  574.  
  575. Track 2 (BCD,75 bpi)-> ;1111222233334444=9912101xxxxxxxxxxxxx?
  576.                                              ***
  577. Track 1 (ALPHA,210 bpi)-> %B1111222233334444^PUBLIC/JOHN^9912101xxxxxxxxxxxxx?
  578.                            *
  579.  
  580. Note that the "101" was common to all VISA cards checked, as well as the "B".
  581. Also, the "xxx" indicates numeric data that varied from card to card, with no
  582. apparent pattern.  I believe this is the encrypted pin for use when cardholders
  583. get 'cash advances' from ATMs.  In every case, tho, I found *13* digits of the
  584. stuff.
  585. -------------------------------------------------------------------------------
  586. -=Discover=-  Number on front of card -> 1111 2222 3333 4444
  587.               Expiration date -> 12/99
  588.  
  589. Track 2 (BCD,75 bpi)-> ;1111222233334444=991210100000?
  590.                                              ********
  591.  
  592. Track 1 (ALPHA,210 bpi)-> %B1111222233334444^PUBLIC/JOHN___^991210100000?
  593.                                                                 ********
  594. Note, the "10100000" and "B" were common to most DISCOVER cards checked.  I
  595. found a few that had "10110000" instead.  Don't know the significance.  Note
  596. the underscores after the name JOHN.  I found consistently that the name data
  597. field had *26* characters.  Whatever was left of the field after the name was
  598. "padded" with SPACES.  So...for all of you with names longer than 25 (exclude
  599. the "/") characters, PREPARE to be TRUNCATED! ;)
  600. -------------------------------------------------------------------------------
  601. -=US Sprint FON=-  Number on front of card -> 111 222 3333 4444
  602.  
  603. Track 2 (BCD,75 bpi)-> ;xxxxxx11122233339==xxx4444xxxxxxxxxx=?
  604.                                         *
  605.  
  606. Track 1 (ALPHA,210 bpi)-> %B^ /^^xxxxxxxxxxxxxxxxx?
  607.                            *
  608.  
  609. Strange.  None of the cards I check had names in the Track 1 fields.  Track 1
  610. looks unused, yet it was always formatted with field separators.  The "xxx"
  611. stuff varied from card to card, and I didn't see a pattern.  I know it isn't
  612. a PIN, so it must be account data.
  613. -------------------------------------------------------------------------------
  614. -=Fleet Bank=-  Number on front of card -> 111111 222 3333333
  615.                 Expiration date -> 12/99
  616.  
  617. Track 2 (BCD,75 bpi)-> ;1111112223333333=9912120100000000xxxx?
  618.                                              ****
  619.  
  620. Track 1 (ALPHA,210 bpi) ->
  621.          %B1111112223333333^PUBLIC/JOHN___^9912120100000000000000xxxx000000?
  622.           *                                    ****
  623.  
  624. Note that the "xxx" data varied.  This is the encrypted PIN offset.  Always 4
  625. digits (hmmm...).  The "1201" was always the same.  In fact, I tried many ATM
  626. cards from DIFFERENT BANKS...and they all had "1201".
  627. -------------------------------------------------------------------------------
  628. (Can't leave *this* one out ;)
  629. -=Radio Shack=-  Number on front of card -> 1111 222 333333
  630.                  NO EXPIRATION data on card
  631.  
  632. Track 2 (BCD,75 dpi)-> ;1111222333333=9912101?
  633.                                       *******
  634.  
  635. Note that the "9912101" was the SAME for EVERY Radio Shack card I saw.  Looks
  636. like when they don't have 'real' data to put in the expiration date field, they
  637. have to stick SOMETHING in there.
  638. -------------------------------------------------------------------------------
  639.  
  640. Well, that's all I'm going to put out right now.  As you can see, the major
  641. types of cards (ATMs, CC) all follow the same rules more or less.  I checked
  642. out a number of security passcards and timeclock entry cards..and they ALL had
  643. random stuff written to Track 2.  Track 2 is by FAR the MOST utilized track on
  644. the card.  And the format is pretty much always ANSI/ISO BCD.  I *did* run into
  645. some hotel room access cards that, when scanned, were GARBLED.  They most
  646. likely used a character set other than ASCII (if they were audio tones, my
  647. reader would have put out NOTHING...as opposed to GARBLED data).  As you can
  648. see, one could write a BOOK listing different types of card data.  I intended
  649. only to give you some examples.  My research has been limited, but I tried to
  650. make logical conclusions based on the data I received.
  651.  
  652.  
  653.                            ** Cards of All Flavors **
  654.  
  655. People wanted to store A LOT of data on plastic cards.  And they wanted that
  656. data to be 'invisible' to cardholders.  Here are the different card
  657. technologies that were invented and are available today.
  658.  
  659. HOLLERITH - With this system, holes are punched in a plastic or paper card and
  660.             read optically.  One of the earliest technologies, it is now seen
  661.             as an encoded room key in hotels.  The technology is not secure,
  662.             but cards are cheap to make.
  663.  
  664. BAR CODE -  The use of bar codes is limited.  They are cheap, but there is
  665.             virtually no security and the bar code strip can be easily damaged.
  666.  
  667. INFRARED -  Not in widespread use, cards are factory encoded by creating a
  668.             "shadow pattern" within the card.  The card is passed thru a swipe
  669.             or insertion reader that uses an infrared scanner.  Infrared card
  670.             pricing is moderate to expensive, and encoding is pretty secure.
  671.             Infrared scanners are optical and therefore vulnerable to
  672.             contamination.
  673.  
  674. PROXIMITY - Hands-free operation is the primary selling point of this card.
  675.             Although several different circuit designs are used, all proximity
  676.             cards permit the transmission of a code simply by bringing the card
  677.             near the reader (6-12").  These cards are quite thick, up to
  678.             0.15" (the ABA standard is 0.030"!).
  679.  
  680. WIEGAND -   Named after its inventor, this technology uses a series of small
  681.             diameter wires that, when subjected to a changing magnetic field,
  682.             induce a discrete voltage output in a sensing coil.  Two rows of
  683.             wires are embedded in a coded strip.  When the wires move past
  684.             the read head, a series of pulses is read and interpreted as binary
  685.             code.  This technology produces cards that are VERY hard to copy
  686.             or alter, and cards are moderately expensive to make.  Readers
  687.             based on this tech are epoxy filled, making them immune to weather
  688.             conditions, and neither card nor readers are affected by external
  689.             magnetic fields (don't worry about leaving these cards on top of
  690.             the television set...you can't hurt them!).  Here's an example of
  691.             the layout of the wires in a Wiegand strip:
  692.  
  693.                ||| || ||   | ||| | || ||    |  ||  ||    |   |  ||
  694.                   |  |    | |   | |     ||||     ||  ||||     ||
  695.  
  696.             The wires are NOT visible from the outside of the card, but if
  697.             your card is white, place it in front of a VERY bright light source
  698.             and peer inside.  Notice that the spacings between the wires is
  699.             uniform.
  700.  
  701. BARIUM FERRITE - The oldest magnetic encoding technology (been around for 40
  702.                  yrs!) it uses small bits of magnetized barium ferrite that are
  703.                  placed inside a plastic card.  The polarity and location of
  704.                  the "spots" determines the coding.  These cards have a short
  705.                  life cycle, and are used EXTENSIVELY in parking lots (high
  706.                  turnover rate, minimal security).  Barium Ferrite cards are
  707.                  ONLY used with INSERTION readers.
  708.  
  709. There you have the most commonly used cards.  Magstripes are common because
  710. they are CHEAP and relatively secure.
  711.  
  712.  
  713.                            ** Magstripe Coercivity **
  714.  
  715. Magstripes themselves come in different flavors.  The COERCIVITY of the
  716. magnetic media must be specified.  The coercivity is the magnetic field
  717. strength required to demagnetize an encoded stripe, and therefore determines
  718. the encode head field strength required to encode the stripe.  A range of media
  719. coercivities are available ranging from 300 Oersteds to 4,000 Oe.  That boils
  720. down to HIGH-ENERGY magstripes (4,000 Oe) and LOW-ENERGY magstripes (300 Oe).
  721.  
  722. REMEMBER: since all magstripes have the same magnetic remanence regardless of
  723. their coercivity, readers CANNOT tell the difference between HIGH and LOW
  724. energy stripes.  Both are read the same by the same machines.
  725.  
  726. LOW-ENERGY media is most common.  It is used on all financial cards, but its
  727. disadvantage is that it is subject to accidental demagnetization from contact
  728. with common magnets (refrigerator, TV magnetic fields, etc.).  But these cards
  729. are kept safe in wallets and purses most of the time.
  730.  
  731. HIGH-ENERGY media is used for ID Badges and access control cards, which are
  732. commonly used in 'hostile' environments (worn on uniform, used in stockrooms).
  733. Normal magnets will not affect these cards, and low-energy encoders cannot
  734. write to them.
  735.  
  736.  
  737.                       ** Not All that Fluxes is Digital **
  738.  
  739. Not all magstripe cards operate on a digital encoding method.  SOME cards
  740. encode AUDIO TONES, as opposed to digital data.  These cards are usually
  741. used with old, outdated, industrial-strength equipment where security is not an
  742. issue and not a great deal of data need be encoded on the card.  Some subway
  743. passes are like this.  They require only expiration data on the magstripe, and
  744. a short series of varying frequencies and durations are enough.  Frequencies
  745. will vary with the speed of swiping, but RELATIVE frequencies will remain the
  746. same (for instance, tone 1 is twice the freq. of tone 2, and .5 the freq of
  747. tone 3, regardless of the original frequencies!).  Grab an oscilloscope to
  748. visualize the tones, and listen to them on your stereo.  I haven't experimented
  749. with these types of cards at all.
  750.  
  751.  
  752.                          ** Security and Smartcards **
  753.  
  754. Many security systems utilize magstripe cards, in the form of passcards and ID
  755. cards.  It's interesting, but I found in a NUMBER of cases that there was a
  756. serious FLAW in the security of the system.  In these cases, there was a code
  757. number PRINTED on the card.  When scanned, I found this number encoded on the
  758. magstripe.  Problem was, the CODE NUMBER was ALL I found on the magstripe!
  759. Meaning, by just looking at the face of the card, I immediately knew exactly
  760. what was encoded on it.  Ooops!  Makes it pretty damn easy to just glance at
  761. Joe's card during lunch, then go home and pop out my OWN copy of Joe's access
  762. card!  Fortunately, I found this flaw only in 'smaller' companies (sometimes
  763. even universities).  Bigger companies seem to know better, and DON'T print
  764. ALL of the magstripe data right on card in big, easily legible numbers.  At
  765. least the big companies *I* checked. ;)
  766.  
  767. Other security blunders include passcard magstripes encoded ONLY with the
  768. owner's social security number (yeah, real difficult to find out a person's
  769. SS#...GREAT idea), and having passcards with only 3 or 4 digit codes.
  770.  
  771. Smartcard technology involves the use of chips embedded in plastic cards, with
  772. pinouts that temporarily contact the card reader equipment.  Obviously, a GREAT
  773. deal of data could be stored in this way, and unauthorized duplication would be
  774. very difficulty.  Interestingly enough, not much effort is being put into
  775. smartcards by the major credit card companies.  They feel that the tech is too
  776. expensive, and that still more data can be squeezed onto magstripe cards in the
  777. future (especially Track 1).  I find this somewhat analogous to the use of
  778. metallic oxide disk media.  Sure, it's not the greatest (compared to erasable-
  779. writable optical disks), but it's CHEAP..and we just keep improving it.
  780. Magstripes will be around for a long time to come.  The media will be refined,
  781. and data density increased.  But for conventional applications, the vast
  782. storage capabilities of smartcards are just not needed.
  783.  
  784.  
  785.                     ** Biometrics: Throw yer cards away! **
  786.  
  787. I'd like to end with a mention of biometrics: the technology based on reading
  788. the physical attributes of an individual thru retina scanning, signature
  789. verification, voice verification, and other means.  This was once limited to
  790. government use and to supersensitive installations.  However, biometrics will
  791. soon acquire a larger market share in access control sales because much of its
  792. development stage has passed and costs will be within reach of more buyers.
  793. Eventually, we can expect biometrics to replace pretty much ALL cards..because
  794. all those plastic cards in your wallet are there JUST to help COMPANIES
  795. *identify* YOU.  And with biometrics, they'll know you without having to read
  796. cards.
  797.  
  798. I'm not paranoid, nor do I subscribe to any grand "corporate conspiracy," but I
  799. find it a bit unsettling that our physical attributes will most likely someday
  800. be sitting in the cool, vast electronic databases of the CORPORATE world.
  801. Accessible by anyone willing to pay.  Imagine CBI and TRW databases with your
  802. retina image, fingerprint, and voice pattern online for instant, convenient
  803. retrieval.  Today, a person can CHOOSE NOT to own a credit card or a bank
  804. card...we can cut up our plastic ID cards!  Without a card, a card reader is
  805. useless and cannot identify you.
  806.  
  807. Paying in cash makes you invisible!  However, with biometrics, all a machine
  808. has to do is watch... listen...and record.  With government/corporate America
  809. pushing all the buttons.  "Are you paying in cash?..Thank you...Please look
  810. into the camera.  Oh, I see your name is Mr. Smith...uh, oh...my computer tells
  811. me you haven't paid your gas bill...afraid I'm going to have to keep this money
  812. and credit your gas account with it....do you have any more cash?...or would
  813. you rather I garnish your paycheck?"  heh heh
  814.  
  815.  
  816.                        ** Closing Notes (FINALLY!!!!) **
  817.  
  818. Whew...this was one MOTHER of a file.  I hope it was interesting, and I hope
  819. you distribute it to all you friends.  This file was a production of
  820. "Restricted Data Transmissions"...a group of techies based in the Boston area
  821. that feel that "Information is Power"...and we intend to release a number of
  822. highly technical yet entertaining files in the coming year....LOOK FOR THEM!!
  823. Tomorrow I'm on my way to Xmascon '91... we made some slick buttons
  824. commemorating the event...if you ever see one of them (green wreath.XMASCON
  825. 1991 printed on it).hang on to it!... it's a collector's item.. (hahahah)
  826. Boy, I'm sleepy...
  827.  
  828. Remember....    "Truth is cheap, but information costs!"
  829.  
  830. But -=RDT is gonna change all that... ;)  set the info FREE!
  831.  
  832. Peace.
  833.  
  834.                            ..oooOO Count Zero OOooo..
  835.  
  836. Usual greets to Magic Man, Brian Oblivion, Omega, White Knight, and anyone
  837. else I ever bummed a cigarette off.
  838.  
  839. (1/18/92 addition: Greets to everyone I met at Xmascon..including but not
  840. excluding Crimson Death, Dispater, Sterling, Mack Hammer, Erik Bloodaxe,
  841. Holistic Hacker, Pain Hertz, Swamp Ratte, G.A.Ellsworth, Phaedrus, Moebius,
  842. Lord MacDuff, Judge Dredd, and of course hats off to *Drunkfux* for organizing
  843. and taking responsibility for the whole damn thing.  Hope to see all of you
  844. at SummerCon '92!  Look for Cyber-striper GIFs at a BBS near you..heh heh)
  845.  
  846. Comments, criticisms, and discussions about this file are welcome.  I can be
  847. reached at:
  848.                   count0@world.std.com
  849.                   count0@spica.bu.edu
  850.                   count0@atdt.org
  851.  
  852. Magic Man and I are the sysops of the BBS "ATDT"...located somewhere in
  853. Massachusetts.  Great message bases, technical discussions...data made
  854. flesh...electronic underground.....our own Internet address (atdt.org)...
  855. field trips to the tunnels under MIT in Cambridge.....give it a call..
  856. mail me for more info.. ;)
  857.  
  858.  
  859. Downloaded From P-80 International Information Systems 304-744-2253 12yrs+
  860.