Элементы защиты банкнот. Частное расследование
Тема элементов защиты банкнот меня заинтересовала после прочтения рекламной статьи на geektimes, в которой описывался карманный приборчик распознающий спец элемент «И» (anti-stokes luminescence).
Мир методов защит документов и банкнот от подделки оказался очень интересным и увлекательным. В чем то, даже теперь понимаю Виктора Ивановича Баранова.
Как оказалось, информациях о конкретных элементах и фишечках защит весьма скудна. А те статьи в Интернете, что можно найти, как правило, даже иллюстрации использует одни и те же.
Ничего принципиально нового я не «открыл», но возможно, результаты моих экспериментов покажутся кому то интересными.
Условно, для себя, я разделил методы проверки на две группы:
1. Элементы защиты доступные для проверки без специальных средств (максимум лупа).
2. Исследование с использованием «инструментальных» средств (UV, IR источники и т.п.)
Тема по п1. просто огромна и интересна, но она относительно широко освещена в открытых материалах и в этой статье я ее не затрагиваю.
Для экспериментов был собран приборчик:
Камера превращается в инфракрасную ближнего диапазона, путем удаления IR фильтра и заменой его на кусочек проявленной цветной пленки (не засвеченный хвостовик пленки).
Магнитные метки
Для отслеживания наличия магнитных меток использовал головку от считывателя магнитных карт и двухкаскадный усилитель на ОУ LM358. Оцифровка сигнала и вывод на экран как осциллограммы, что бы оценить зрительно.
Коэффициент усиление подбирал экспериментальным методом. Степень намагниченности карты с HiCo полосой на порядок выше, чем у банкноты.
Что можно сказать по экспериментам с таким примитивным датчиком? Участки с магнитными свойствами у банкнот есть. Это все. Подделать купюру под такой датчик, на мой взгляд, элементарно.
Встречаются упоминания (патенты) про следующие варианты проверки аутентичности меток:
Видел фотографии из документации к профессиональным приборам, которые показывают в 2D цветное изображение степени намагниченности. В этой же документации вскользь упоминалось про информацию, которая может быть закодирована в магнитных метках документов и которую визуально видно в данном приборе.
Попробовал способ, которым часто проверяется юстировка магнитных головок в эмбоссерах. Магнитный порошок (сойдет и тонер от лазерного принтера) на магнитную полосу.
Способ позволяет оценить и качество записи и отклонения в расположение дорожек и пр. и пр.
Увы. С купюрой не сработало. И шершавая бумага/краска вместо гладкой поверхности и намагниченность не та.
Так и не смог определить, если «секретные» кодировки на магнитных метках купюр. Скорее всего нет.
Инфракрасное изображение. Метамерные краски
Пожалуй, самый распространенный способ контроля в детекторах. По некоторой информации (примеры подделок) научились подделывать еще в начале 2000-х.
Euro, RUB
Для российских и банкнот и евро никаких неожиданностей и сюрпризов. Все в точности по образцам на сайте ЦБ. Однако есть некоторые хитрости/рекомендации:
«Старые» банкноты USD 100 (1996 и 2006) вызвали некоторое замешательство. Вначале даже подумал «а не подделки ли».
На одной купюре вообще не было «белых» полос, на других были «грязноватые» и с нечеткими краями. Оказалось, после копания в интернете, так и должно быть.
Банкнота, без каких-либо меток в инфракрасном свете — оказалась образца 1996.
Возможно, из-за того, что на этих банкнотах отсутствуют IR метки, это вызывает проблемы при обмене этих купюр во многих странах (туристы сталкиваются с этим в ОЭА, Китай, Таиланд, Мальдивы).
Принципиальной разницы между банкнотами серии 2006 и 2009 (сиреневые) в IR «цвете» нет.
Но полосы на всех новых банкнотах гораздо контрастнее и с четкими краями.
Спецэлемент «М»
Спецэлемент «М» это часть изображения, напечатанного краской, практически «белой» в свете IR 940nm источника и поглощающей («черной») в свете IR 850nm.
Встречается не на всех видах купюр, и нужно знать в каких дизайнах и номиналах он должен быть, а в каких нет.
Метка «М» это очень упрощенный метод спектрального анализа краски. Более правильный способ – это спектральный анализ красок, используемый в профессиональном оборудовании для экспертизы:
Для RUB купюр метка очень контрастная и ее отлично видно, если попеременно подсвечивать 940nm и 850nm.
Никакой информации о подделках не нашел. Но, почему то не на всех купюрах используется. На некоторых дизайнах есть, на некоторых нет.
Например, не было на купюрах номинала 5000. появилось на купюрах 5000 образца 2010 года.
На 500 рублевых купюрах нашел на всех. Причем этой краской напечатан номер. А не пятнышко в левой части купюры, как на большинстве изображений найденных в Интернет.
На 1000 рублевых двух разных дизайнов не нашел.
«Яркость» банкноты в свете 850nm и 940nm «на глаз» одинакова. Похоже, этот способ защиты не применяется.
По банкнотам USD достоверной информации нет. Поэтому говорю только за те банкноты, которые у меня были на руках и которые я проверял сам.
Цвет краски печати темно зеленый. «Яркость» банкноты в свете 850nm и 940nm «на глаз» одинакова.
В Интернете кочует одна и та же цветная гифка с мигающей печатью казначейства. В реале, разница в яркости краски печати не так сильно заметна, но она есть.
Подозреваю, что это не было задумано как специальный признак, а просто особенность спектральной характеристики этой краски. Особенность, которая была просто замечена на российских детекторах с анализом спецэлемента «М».
Но, в принципе, можно на это полагаться как на упрощенный спектральный анализ краски в отраженном свете.
Очень четко отслеживается печать и номер под ней. Практически так же, как и на российских купюрах. Ярко зеленая краска печати и номера в белом свете.
Ультрафиолет
Просмотр в УФ излучении считается уже ненадежным способом (первое что подделывают). Кроме того, при дневном свете очень сложно рассмотреть что то. Хоть способ и простой, но «неудобный».
И, наверное, поддельную купюру, напечатанную на бумаге, светящейся в UV и без UV видно сразу как подделку.
Cветодиод (noname) заявленный как 365nm скорее ближе к 400nm или просто имеет сильную засветку фиолетовым видимым светом. От этого плохой контраст и быстро устают глаза.
Для профессионального детектора LED UV подсветка была бы не удобна. Хотя, возможно, мне попались такие светодиоды (из двух разных заказов на eBay).
Euro и новые USD
Картинка в целом соответствует заявленным эталонным изображениями, но следует отметить, что изображение для глаза не столь уже контрастное как при освещении UV лампой и глаза быстро устают.
Увидеть красивые светящиеся звезды при использовании LED UV с сильной фиолетовой засветкой — нужно напрячься и включить немого воображения.
Розовую полоску лучше рассматривать на просвет. Не понимаю, почему сделано так, что на более мелких купюрах полоса светится гораздо сильней, чем на крупных. Это же неудобно. Полосу не так хорошо видно, как ожидал.
RUB номинала 1000 и 5000 образца 2010
Случайно нашел, что кусочек изображения обладает свойствами фосфоресценции после накачки UV. Если поднести участок банкноты вплотную к UV светодиоду, а потом выключить светодиод/отвести банкноту в сторону, то участок банкноты светится ярким зеленым светом.
Свечение затухает в 2..1.5 сек.
Анти-Стокс (Anti-Stokes luminescence)
Поиск по русскоязычному сегменту по слову «Анти-Стокс» дает исключительно ссылки на производителей и перепродавцов оборудования или гаджетов для проверки банкнот.
С непременной надписью об уникальности технологии, о том что «позволяет однозначно судить о подлинности банкноты», о том что «существует защитный признак, который не удалось воспроизвести никому» и даже о том, что эта технология секретна и строго охраняется на государственном уровне.
Но первое что приходит в голову: Краска с Анти-Стокс эффектом используется везде. Начиная от купюр небольшим номиналом, заканчивая одноразовыми акцизными наклейками.
Т.е. это не может быть эксклюзивной технологией и набрать фальшивомонетчикам материал на подделки есть где.
Поиск по «anti-stokes luminescence» дает гораздо больше информации:
Способы детектирования Анти-Стокс эффекта
В профессиональном оборудовании для экспертов это чаще всего упоминается в контексте рублевых банкнот. Похоже никто кроме России и Китая (новые юани) этот метод защиты не применяет.
Визуальное отслеживание свечения пятна IR (от 900nm) лазера
Лазерный модуль IR диапазона относительно не дорого стоит и прост в использовании. Относительная низкая цена, если покупать лазерный модуль, а не готовый «фонарик» на который продавцы в России накрутили минимум 400% прибыли.
Основные недостатки варианта форм фактора «фонарик»:
Например, очень маленькие светящиеся пятнышки разбросаны по этой области купюр 1000 RUB. Если не знаешь – не найдешь. И рассмотреть можно только под лупой и в темноте.
Сфотографировать не получилось. Но они там есть. возможно это дефект производства. А может быть так и задумано.
Профессиональное оборудование для экспертов имеет мощную (не лазерную) IR подсветку (900-1100nm) для проявления эффекта на всей исследуемой поверхности.
Автоматическое детектирование Анти-Стокс меток
В описаниях счетчиков банкнот и автоматических детекторах упоминаются «пульсирующий режим» лазера (к сожалению, без подробностей и без ссылок на патенты). Причем утверждается, что контролируется и аутентичность материала метки. Возможно это по принципу U.S. Pat. No. 4,047,033
Вариант с парой IR светодиод и IR фотодиод (или фототранзистор?). Некоторые продавцы таких девайсов утверждает, что контролируется и аутентичность материала метки. На фотках с двух сторон платы карманного детектора отчетливо видена схема управления IR светодиодом (транзисторный ключ) и весьма похоже, что это фототранзистор/фотодиод в затемненном компаунде. (US 20040031931 A1)
После анализа всей доступной информации (патенты), я для себя вывел предположения:
Советы по выбору детектора банкнот
Частные лица и организации, не желающие получать за свои товары или услуги вместо денег обычные бумажки, просто обязаны проверять всю наличность на детекторах банкнот. Они бывают самыми разными: от простейших устройств в виде ручек или брелоков до мощных профессиональных конструкций, через которые можно ежеминутно прогонять целые пачки денег. Выбирать детектор нужно исходя из собственных нужд, которые должны совпадать с техническими характеристиками аппарата.
Принцип работы
Прибор, определяющий подлинность купюр, должен быть не только в финансовых и банковских организациях, но и в любой, даже самой мелкой торговой точке. Современные детекторы распознают подделки:
• элементам, видимым в инфракрасном свете;
• краскам, которые меняют оттенок в зависимости от угла зрения.
Многие из этих элементов успешно подделываются, однако создавать полностью идентичные купюры фальшивомонетчики еще не научились. Поэтому устройство, сверяющее все защитные элементы, дает 100%-ную гарантию подлинности обработанных купюр.
Выбор детектора банкнот
Подбирая детектор валют, нужно ориентироваться на следующие параметры:
• объемы наличных денег, которые вы будете проверять с помощью устройства;
• тип валюты, с которой может работать прибор;
• точность детекции (количество оригинальных признаков, которые будет сверять устройство).
От этих и других характеристик напрямую зависит цена детектора банкнот, а также удобство и продолжительность его работы.
Виды детекторов
Все детекторы валют делятся на 2 большие группы.
Автоматические устройства – дорогие профессиональные детекторы с высокой производительностью, которые не требуют участия оператора в процессе проверки. Прибор захватывает купюру, затем с помощью специальных датчиков сканирует каждую ассигнацию, сверяя наличие и расположение меток с эталонными значениями. В случае несовпадения устройство сигнализирует об этом оператору, выводя ошибку на экран. Среди моделей данного типа существуют устройства, сканирующие по одной банкноте за раз или сразу целые пачки купюр. При непрерывном сканировании детектор помещает все подозрительные банкноты в отдельный карман, чтобы упростить дальнейшую работу оператора. При покупке стоит учитывать, что чем больше видов проверки на подлинность осуществляет такой аппарат, тем дольше будет производиться анализ. Некоторые модели данного типа оснащаются функциями определения типа валюты, номинала, суммирования и проч.
Просмотровые (ручные) устройства – преимущественно бюджетные аппараты, проверяющие банкноты с помощью ультрафиолетовых и инфракрасных ламп, а также магнитных и оптических приспособлений. При этом решение о подлинности купюры остается за оператором. Дешевые аппараты обычно совершают детекцию по одному критерию – к примеру, оснащаясь только ультрафиолетовой лампой. Более дорогие устройства называются комплексными и проверяют банкноты сразу по нескольким признакам. Дополнительно они могут оснащаться лупой для просмотра микротекста, а также видеомышью.
Существуют как стационарные детекторы, так и портативные варианты, которые имеют компактные размеры, невысокую цену и ограниченную функциональность. Для небольших магазинов и частных предпринимателей вполне подойдут просмотровые модели, а вот для банков, пунктов обмена валют и организаций с большим оборотом наличных денег лучше приобретать автоматические детекторы.
Виды контроля
Детекторы валют могут проверять банкноты следующими способами:
•ультрафиолетовый контроль– самый распространенный и дешевый тип, для которого нужны только лампы, обеспечивающие соответствующий диапазон света. Иногда наличие детектора с данным типом проверки требуют надзорные органы, например при продаже акцизной продукции;
•антистокс-контроль iAS– интеллектуальная система, определяющая вид и интенсивность реакции краски, содержащей антистоксовский люминофор, на лазерное излучение. Считается самым надежным способом проверки, так как спецэлемент «И» еще не научились подделывать;
•контроль в белом отраженном свете – определяет следы оптико-переменной краски, вид печати, скрытые изображения, а также голограммы и различные дефекты;
•контроль в косопадающем отраженном свете(как правило, с увеличением) – позволяет рассмотреть муаровые полосы и буквы «РР», т.н. кипп-эффект;
•контроль в белом проходящем свете – выявляет водяные знаки, перфорацию, защитные нити и изображения, которые должны совмещаться на обеих сторонах купюр;
•визуализатор скрытых изображений – показывает скрытые защитные голограммы с помощью лазерного луча, направленного под определенным углом;
•инфракрасный контроль – позволяет увидеть изображения, нанесенные красками, которые проявляются в инфракрасном свете. Для данного типа проверки обязательно наличие дисплея, так как никак иначе увидеть результат просвечивания нельзя;
•геометрический контроль – сравнивает размеры купюр с эталонными значениями;
•магнитный контроль – дает возможность идентифицировать метки, нанесенные красками с магнитными свойствами;
•контроль оптической плотности – сверяет оптическую плотность материала купюры со значениями, заложенными в память устройства;
•контроль оптического образа– позволяет сверять расположение текстовых, графических и других элементов относительно друг друга и краев банкноты;
•контроль спецэлемента «М»– способ, позволяющий выявить специальную метку с помощью двух ИК-ламп, излучающих разную длину волн;
•спектральный анализ– позволяет сравнивать состав краски на банкноте с эталонным соотношением цветовой гаммы, принятым в конкретной стране.
Чем больше видов контроля реализовано в детекторе, тем, как правило, выше будет его цена и тем правдоподобнее окажутся результаты проверки. К примеру, устройства, оборудованные только ультрафиолетовыми лампами, принимают деньги, случайно попавшие в стиральную машинку, за фальшивые купюры, поскольку после контакта с водой и моющими веществами они теряют соответствующие метки.
Технические характеристики
Детекторы банкнот могут быть настроены на проверку как одной, так и нескольких валют: рублей, долларов, евро. Некоторые модели могут работать с денежными единицами других стран. С помощью дорогих приборов можно проверять до 50 разных видов валют.
При покупке обязательно обратите внимание на тип питания. Большинство моделей работают от сети, однако некоторые аппараты обеспечивают пользователям большую мобильность, имея возможность также питаться от аккумуляторов или автомобильного прикуривателя. Для работы портативных устройств обычно достаточно нескольких пальчиковых батареек.
Выбирая устройство, также стоит проверить количество и мощность ламп. Бюджетные конструкции оборудованы одним осветительным прибором, а в дорогих моделях обычно устанавливается по 2-3 ультрафиолетовые лампы на 4-9 Вт. Люминесцентные лампы белого света обычно имеют чуть меньшую мощность – от 2 до 6 Вт. Белая косопадающая и отраженная подсветка могут быть реализованы с помощью отдельных светодиодов.
Не забывайте уточнять у продавца и оперативность работы прибора. Особенно это важно для профессиональных устройств, которые устанавливаются в банках и пунктах обмена валют. Скорость работы дорогих автоматических аппаратов составляет от 100 банкнот в минуту.
Дополнительные опции
Детекторы банкнот могут оснащаться такими полезными опциями, как:
• дисплей, с помощью которого пользователь оценивает элементы, недоступные для обычного восприятия;
• устройство для подсчета купюр, а также их суммирования;
• сенсорный датчик для автоматического включения и выключения устройства;
• подключение дополнительных приборов: принтера, компьютера, ручной видеокамеры, выносного дисплея;
• выносная лупа: в некоторых моделях реализовано увеличение в 20 и более раз с возможностью ИК, УФ или белой подсветки;
• выносная мышь для ручной проверки подлинности, которая может питаться как от детектора, так и от батареек;
• карандаш для химического анализа банкнот;
• противоскользящее основание, обеспечивающее надежную фиксацию устройства.
Большое количество опций и дополнительных приспособлений увеличивает цену прибора и повышает достоверность результатов проверки.
Стоимость детекторов банкнот
Самые дешевые просмотровые модели детекторов можно приобрести за 700-1000 руб. Они оборудованы системами ультрафиолетовой детекции и представляют собой аппараты с малым весом и скромными габаритами. Модели, позволяющие проверять подлинность не только рублей, но и европейской валюты стоят от 3000 рублей.
За 2-5 тыс. руб. сегодня продаются автоматические приборы, совмещающие несколько видов детекции: по размеру, оптической плотности, магнитным меткам. Некоторые модели оснащаются системой инфракрасной детекции, а также возможностью проверки не только рублей, но и долларов либо евро. Автоматические высокоскоростные мультивалютные устройства, оснащенные дисплеями и возможностью большинства видов проверки, стоят от 7,5 тыс. руб. Если при этом предусмотрены возможность подсчета банкнот с определением номинала, подключение компьютера, принтера и дополнительного монитора, выносная лупа с большим увеличением и подсветкой, видеомышь и другие опции, цена подобных устройств вырастает до 20-25 тыс. руб. Отдельные модели могут работать как от сети, так и от аккумуляторов, а также оснащаться большими поворотными цветными ЖК-мониторами.
Устройства высшей ценовой категории обычно приобретаются для финансовых организаций и крупных компаний. Чтобы купить детектор валют для небольших торговых точек, будет достаточно 3-5 тыс. руб.
Техника для проверки подлинности денег
Много веков, с самого времени изобретения денег, идет противостояние эмитентов валют и фальшивомонетчиков. Первые используют все более изощренные способы защиты, а вторые находят способы их подделывать. Современные банкноты имеют настолько сложные защитные признаки, что проверка их невозможна без специальных технических средств. Кроме того, зачастую требуется обеспечить проверку подлинности вообще без участия человека, например, в платежных терминалах, или в банках при автоматизированной обработке больших объемов наличности.
Рассмотрим подробно, как защищены современные валюты, как происходит проверка подлинности (валидация) и что за аппаратура для этого применяется.
Человекочитаемые признаки
Методов защиты от подделки придумано огромное количество. Но к сожалению, далеко не все из них годятся для автоматической валидации. Либо защитный элемент тяжело считать и представить в цифровом виде, либо нет четких критериев «проверка пройдена/не пройдена», либо то и другое вместе. Так что лучшим валидатором по-прежнему остается зоркий глаз эксперта.
Человекочитаемые признаки очень разнообразны, интересны, и каждый год изобретаются все новые и новые. По-хорошему, их описание тянет на отдельную статью, но поскольку речь дальше пойдет все-таки об аппаратуре, ограничимся кратким перечнем.
Машиночитаемые признаки
А что же рассматривать и проверять машинам? Набор машиночитаемых признаков подлинности гораздо скромнее.
Размеры банкноты
Габаритные размеры банкноты, строго говоря, не относятся к защитным признакам, но большинство детекторов проверяют их в первую очередь. Прежде всего, это позволяет сразу отсечь всякий мусор: обрывки купюр, посторонние предметы, слипшиеся и сложенные деньги. А во-вторых, это простой, но довольно надежный способ распознать валюту и номинал банкноты.
Габариты проверяются оптическим способом, сканированием в проходящем свете. Если прибор не оборудован полноразмерным сканером, он может определять только один из размеров, измеряя время перекрытия датчиков банкнотой при её протягивании через механизм. Также, по ослаблению светового потока, прибор определяет сдвоенные банкноты.
Видимое изображение
Образ банкноты в видимом свете получают сканированием, либо в проходящем свете, либо в отраженном (каждая сторона отдельно), либо и так, и так. Прибор может проверять не всю поверхность, а только несколько характерных зон. В таком случае достаточно отдельных датчиков, каждый из которых представляет собой оптопару: светодиод+фотодиод.
Для надежной валидации требуется полное изображение, и в этом случае применяются фотоприемные линейки, похожие на те, что стоят в обычных сканерах. Разрешение линеек может лежать в диапазоне от 10 до 200 DPI, причем повышение разрешения не всегда приводит к росту качества распознавания.
Сканирование может проводиться в одном цвете (как правило, красный, реже белый), а может быть полноцветным. Во втором случае сканер содержит несколько цветовых каналов. Далеко не всегда это стандартные RGB. Базовые цвета выбираются исходя из спектров краски распознаваемой валюты. Цветов может быть больше трех: скажем, красный (640 нм), зеленый (525 нм), синий (
450 нм) и темно-красный (
750 нм, почти на границе с инфракрасным), в котором хорошо видны особенности рисунка долларов США.
Инфракрасное изображение
Изображение в инфракрасном свете (880-940 нм) является одним из основных машиночитаемых признаков. При печати банкнот применяются специальные, т.н. метамерные краски. Рисунок, выполненный такими красками, может выглядеть однородным в видимом свете, но в ИК иметь четко различимые темные и светлые участки.
Рис. 1. Инфракрасный образ банкноты 1000 RUB модификации 2010 г. Изображение с сайта cbr.ru
Рис. 2. Инфракрасный образ банкноты 100 USD. Изображение с сайта banknot-spb.ru
Рис. 3. Инфракрасный образ банкноты 500 EUR. Изображение с сайта banknot-spb.ru
Кроме того, сканирование в ИК на просвет позволяет надежно распознавать водяные знаки, защитные ленты и металлизированные элементы банкноты. ИК сканирование позволяет определять оптическую плотность бумаги, используя её как еще один проверяемый признак, или просто для отбраковки сдвоенных листов.
Ультрафиолетовые метки
В качестве одного из защитных признаков купюры содержат метки, нанесенные люминофорами, которые при облучении ультрафиолетом светятся в видимом спектре. Существуют люминофоры всех цветов радуги, так что банкнота под УФ выглядит очень красиво.
Рис. 4. Ультрафиолетовые метки банкноты 100 RUB модификации 2004 г. Изображение с сайта cbr.ru
Доллары смотрятся гораздо скромнее, светится одна узкая полоса, цвет зависит от номинала.
Рис. 5. Ультрафиолетовые метки банкноты 50 USD. Изображение с сайта banknot-spb.ru
Зато евро сверкает всеми красками.
Рис. 6. Ультрафиолетовые метки банкноты 500 EUR. Изображение с сайта banknot-spb.ru
Также люминесцентыми свойствами обладают защитные волокна (у RUB и EUR), причем разные волокна имеют разный цвет свечения. В сплетенных волокнах на рублях одна нить светится, а вторая нет, из-за чего волокно выглядит пунктирным. Еще одним защитным признаком является отсутствие фоновой люминесценции бумаги. Обычная писчая бумага содержит оптические отбеливатели, из-за которых под УФ она светится голубым цветом. Деньги печатают на неотбеленной бумаге, которая фонового свечения не дает.
Для проверки УФ-меток валидатор оборудуется ультрафиолетовой лампой или светодиодами (360-380 нм). Свечение меток улавливается фотоприемниками видимого спектра, которые закрыты светофильтрами, отсекающими первичный ультрафиолет. Самые простые детекторы проверяют только отсутствие фоновой люминесценции бумаги, приборы более высокого уровня снимают полный скан. Свечение защитных волокон практически не проверяется в силу их малого размера и нерегулярности расположения.
Магнитные метки
На некоторые участки банкноты наносится краска, обладающая магнитными свойствами. Например, на рублях РФ модификаций до 2004 года включительно магнитным является номер банкноты (зеленого цвета). На рублях модификации 2010 года магнитными свойствами обладают определенные фрагменты изображения.
Рис. 7. Магнитные элементы банкноты 1000 RUB модификации 2010 г. Изображение с сайта cbr.ru
Доллары США имеют несколько магнитных зон причудливой формы.
Рис. 8. Магнитные элементы банкноты 100 USD. Изображение с сайта banknot-spb.ru
На евро магнитится защитная нить, номер и фрагмент изображения.
Рис. 9. Магнитные элементы банкноты 500 EUR. Изображение с сайта banknot-spb.ru
Магнитные метки подразделяются на «жесткие» и «мягкие». Первые выполняются с применением магнитотвердых материалов и могут сохранять собственную намагниченность. «Мягкие» метки размагничиваются сразу при отключении внешнего поля. Для распознавания магнитных меток используются считывающие головки, похожие на обычные магнитофонные. Головки для валидаторов, как правило, широкие (2-5 см), чтобы захватывать большую площадь. Для считывания «жестких» меток банкнота сначала протаскивается над постоянным магнитом, а затем над головками, которые ловят остаточную намагниченность.
Cпецэлемент «И»
Обычные люминофоры излучают свет с длиной волны больше, чем у возбуждающего излучения. Например, при засветке ультрафиолетом излучается видимый свет. Существует класс веществ, называемых антистоксовскими люминофорами, для которых этот закон не выполняется. На свойствах антистоксовских люминофоров основано действие защитного элемента «И». [4]
При освещении элемента интенсивным инфракрасным светом (с длиной волны 940-960 нм) он начинает излучать в зеленой области спектра (
520 нм). На рублях антистоксовские метки расположены на лицевой стороне внизу слева (серые цифры номинала) и справа (серый фон номинала).
Рис. 10. Антистоксовские элементы банкноты 5000 RUB модификации 2010 г. Изображение с сайта cbr.ru
Существуют люминесцентные метки с более сложной методикой проверки, например, требующие облучения лазером и светящиеся в ИК-диапазоне.
Cпецэлемент «М»
Данный элемент защиты представляет собой краску, которая имеет разный коэффициет поглощения на разных участках спектра в ИК-области. Если освещать банкноту попеременно светом 940 нм и 850 нм, элемент «М» будет выглядеть мигающим (при наблюдении в ИК свете, опять же). [5]
На рублях модификаций до 2001 года такой элемент присутствовал в виде точки, ленты или участка изображения. Про более поздние модификации достоверных данных нет.
Рис. 11. Спецэлемент «М» банкноты 500 RUB. Изображение с сайта banknot-spb.ru
На долларах США аналогичными свойствами обладает печать Казначейства.
Рис. 12. Спецэлемент «М» банкноты 100 USD. Изображение с сайта banknot-spb.ru
Секретные признаки
Для того, чтобы усложнить работу фальшивомонетчикам, публикуется информация далеко не обо всех защитных признаках. Существуют засекреченные элементы защиты, о которых неизвестно широкой публике, и которые проверяются только самим Центробанком. Косвенным источником информации о них могут служить патенты. Для защиты от подделки может применяться много всего интересного.
Например, идентификация по характеристикам разгорания и послесвечения люминофора. [11] Или применение электролюминофоров. [12] Или внедрение в бумажную массу волокон, обладающих магнитными свойствами. [13] Или металлизированные элементы, имеющие строго определенные резонансы в СВЧ-диапазоне. [14] Или даже наноалмазы (без шуток!). [15]
Гознак для производителей машин продает спецальный прибор для проверки спец признаков (производится на заводе ЛОМО в Санкт-Петербурге). Работает он как USB устройство. Что там внутри — неизвестно, для надежности весь прибор опечатан.
Устройства обработки банкнот
Просмотровые детекторы
Просмотровый детектор только визуализирует защитные признаки, а решение о том, подлинная банкнота или нет, принимает оператор. С одной стороны прибор получается максимально простым и дешевым, а с другой — требует определенных навыков работы.
Ультрафиолетовый детектор представляет собой одну или несколько УФ-ламп, часто с лупой и масштабной сеткой. Люминесценцию защитных элементов проверяют «на глаз».
Рис. 13. Ультрафиолетовый детектор CoinMate SLD-16M. Изображение с сайта coinmate.us
Инфракрасный детектор устроен немного сложнее. Он содержит ИК-подсветку рабочей области, камеру с соответствующим фильтром и дисплей, показывающий картинку с камеры. Для контроля спецэлемента «М» применяются две группы подсветки, с разными длинами волн, которые включаются попеременно. Спецэлемент при этом выглядит мигающим.
Рис. 14. Инфракрасный детектор Grace IRD-800. Изображение с сайта grace-chn.com
Существуют комбинированные (ИК+УФ) приборы. Кроме того, просмотровые детекторы могут комплектоваться выносными камерами (для изучения подозрительных фрагментов «вблизи»), детекторами магнитных меток и тому подобными аксессуарами.
Рис. 15. Универсальный детектор Dors 1200 с выносной камерой и визуализатором магнитных меток. Изображение с сайта dors.ru
Автоматические детекторы
Рис. 16. Принцип работы автоматического детектора подлинности
Самые простые детекторы имеют лишь несколько одиночных фотодетекторов и, таким образом, сканируют несколько отдельных строк изображения, обычно в ИК-диапазоне. Более продвинутые модели считывают полное изображение банкноты при помощи фотоприемной линейки. Дополнительно могут присутствовать магнитные датчики и УФ-подсветка.
Рис. 17. Детектор DoCash 430 c открытым трактом. Видны дискретные фотодатчики и магнитные головки. Изображение с сайта docash.ru
Рис. 18. Детектор Dors 230 c открытым трактом. Видна фотоприемная линейка. Изображение с сайта systema.biz
Cчетчики и сортировщики
Рис. 19. Принцип работы счетчика банкнот
Стоит сказать, что проверка подлинности есть далеко не во всех счетчиках. Простейшие модели не умеют ничего, кроме механического пересчета и отбраковки слипшихся банкнот или листов, которые сильно отличаются по размеру (например, обрывков).
Счетчики классом повыше уже имеют датчики УФ и магнитных меток. Еще более дорогие машины осуществляют полное сканирование банкноты в ИК диапазоне. С этого момента счетчик уже способен определять валюту и номинал проходящих через него купюр. Можно пересчитать пачку денег и сразу узнать, сколько в ней банкнот каждого номинала, и какова общая сумма.
Счетчики высшего класса ведут сканирование в видимом, ИК-, УФ-диапазонах, считывают магнитные метки, а также измеряют толщину бумаги механическим или ёмкостным методом. Последняя особенность позволяет отличать новые банкноты от изношенных, порванных и склееных. Таким образом, счетчик может вести сортировку по валюте, номиналу, ориентации, подлинности и изношенности.
Такие счетчики, как правило, имеют два приемных кармана: основной и отбраковочный, что позволяет не прерывать процесс счета при обнаружении подозрительной банкноты.
Рис. 20. Принцип работы двухкарманного счетчика-сортировщика банкнот
От двухкарманного счетчика ведут свою родословную многокарманные аппараты, чаще называемые сортировщиками банкнот. Самые простые из них выглядят как обычный настольный счетчик, слегка «раздутый» в высоту, с несколькими приемными карманами.
Рис. 21. Сортировщик Kisan K500 Pro. Изображение с сайта kisane.ru
А в высшем ценовом сегменте присутствуют настоящие монстры: машины, занимающие целый стол (а то и несколько), с десятком карманов, с возможностью наращивания, с дополнительными модулями для упаковки денег, с валидацией всего, что только можно, с преферансом и поэтессами.
Видеопрезентация счетно-сортирующей машины JetScan MPS 4200
Купюроприемники
Купюроприемники используются в торговых и игровых автоматах, платежных терминалах, банкоматах и прочих системах самообслуживания. Они обеспечивают прием наличности, определение номинала, валидацию банкнот и укладку в запираемые кассеты. Требования к автономным валидаторам достаточно высоки: почти всегда применяется двусторонний многоканальный оптический сканер, УФ и магнитные детекторы. Купюроприемники оборудуются различными системами, которые препятствуют воздействию на механизм и обману. Например, детектор инородных предметов замечает наличие лески или скотча, за которые можно вытянуть банкноту обратно. Для защиты от вандализма купюроприемники могут снабжаться защитными шторками (шаттерами).
Механизмы приема денег делятся на покупюрные и пачечные. Первые «едят» по одной банкноте, подача идет узкой стороной листа вперед. Пачечные механизмы принимают сразу пачку банкнот, пересчитывают, определяют номиналы и валидируют. Такие купюроприемники устанавливают преимущественно на банкоматы, хотя существуют насадки на обычные покупюрные приемники, позволяющие брать сразу пачку (до 20 банкнот), а затем подавать ее внутрь по одному листу.
Рис. 22. Купюроприемник JCM UBA в сборе с кассетой и отдельно. Изображение с сайта jcm-express2000.ru
Внесенные банкноты после прохода через валидатор попадают в депонентное отделение (Escrow). Объем этого отделения может различаться: от 1 купюры до всей внесенной пачки. В случае отмены операции банкноты из escrow возвращаются. Если операция подтверждена, банкноты укладываются в кассету (Cashbox) — запираемый и опечатанный ящик. Достать деньги из кассеты механизм купюроприемника уже не может. Объем кассет может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч банкнот. Сортировка по номиналам обычно не проводится, в кассету пихаются все купюры подряд.
Отдельно стоит упомянуть рециркуляторы — устройства, способные как принимать, так и выдавать наличность. Не следует путать рециркулятор с парой раздельных устройств: приемник + диспенсер. В последнем случае используются отдельные кассеты для приема и для выдачи, и внесенные купюры могут попасть на выдачу только через инкассацию.
Рециркулятор принимает деньги, сортирует по номиналам и укладывает в отдельные кассеты. Из этих же кассет он может произвести выдачу купюр или, например, отсчитать сдачу. Требования к валидаторам в рециркулирующих системах самые жесткие. Например, испытания в Центробанке РФ прошли не более двух десятков моделей. [6]
Видеопрезентация рециркулятора CashCode B2B
Алгоритмы проверки
Прежде чем рассказывать о применяемых алгоритмах, стоит заметить, что «железо» в различных классах устройств очень разное (— Спасибо, Капитан Очевидность!). Простейшие детекторы работают на 8/16-битных контроллерах, и реализовать в них сложные проверки или обработку больших массивов данных затруднительно. Детекторы высокого уровня, купюроприемники и счетчики банкнот, как правило, управляются ARM-контроллерами или чем-нибудь аналогичным. Для ускорения отдельных операций (обработка изображения, частотные преобразования) применяют DSP-сопроцессоры и FPGA. Производители больших банковских сортировщиков обычно ставят внутрь какой-нибудь промышленный компьютер под управлением Win CE, Linux или QNX.
Для упрощения работы ПО, данные со всех сканеров (видимый, УФ, ИК, магнитный) объединяются в один многоканальный файл. Если необходимо, производится выравнивание и нормализация изображения.
Производители банковской техники тщательно охраняют свои алгоритмы и ноу-хау, так что придется рассказать только наиболее общие моменты. Естественно, простое попиксельное сравнение скана банкноты с образцом не даст ничего хорошего, свой вклад вносят и шумы, и неравномерность подачи, и разная степень изношенности банкнот, и еще куча всего.
На первом этапе при помощи наиболее простых и быстрых алгоритмов валидатор определяет, что перед ним за банкнота: какая валюта и какой номинал. То есть за короткое время отсекается большинство вариантов, чем эта банкнота являться не может. Если по итогам отбора не осталось претендентов, купюра отбраковывается как нераспознанная.
После того, как выбран наиболее вероятный претендент (или несколько, зависит от реализации), начинается собственно валидация. Система проверяет набор признаков, характерных для конкретного номинала конкретной валюты. Существуют признаки «жесткие», первое же несовпадение которых отбраковывает банкноту, и «мягкие», которые приводят к отбраковке «по сумме очков».
Пороги совпадения/несовпадения обычно настраивают так, чтобы исключить ошибки первого рода — ложное прохождение поддельной купюры. При этом частота ошибок второго рода (ложный отказ валидной банкноты) получается от 0,3% (для счетчиков) до 6% (для автоматических детекторов и купюроприемников).
Описание всех проверяемых признаков хранится в базе валют: отдельная запись для каждого номинала и каждой модификации банкноты. Деньги разных годов выпуска похожи только внешне, но расположение защитных признаков у них совершенно разное. Бывают одновалютные и мультивалютные исполнения валидаторов. В последнем случае валюта может выбираться пользователем или определяться автоматически.
Современные валидаторы поддерживают обновление баз через сеть, при подключении к компьютеру или с флеш-карты. Путем обновления можно добавить поддержку других валют, новых модификаций банкнот и улучшить распознавание старых. Для предотвращения анализа и реверс-инжениринга алгоритмов посторонними лицами, базы передаются и хранятся на приборе в зашифрованном виде.
Перспективы и прогнозы
Отслеживание номеров
Многие счетно-сортирующие машины банковского уровня обладают функцией распознавания номеров банкнот. В большинстве случаев эта возможность не используется. По крайней мере, единой системы отслеживания номеров пока не существует. Несколько лет назад Центробанк России начал эксперимент по регистрации номеров проходящей через него наличности. [7] В опытном порядке оборудование для считывания номеров устанавливается в расчетно-кассовых центрах. [8]
Пока нет и не планируется обязательное оснащение коммерческих банков регистраторами. Но когда такая система начнет работать повсеместно, это будет означать, фактически, конец анонимности наличных денег. Можно будет отследить перемещения каждой отдельной банкноты, появятся «черные списки» номеров, например, украденных банкнот. Подобно кредитным картам, наличные деньги можно будет «заблокировать» по звонку в банк.
RFID-метки
Европейский Центральный Банк ведет исследования в области применения радиочастотных меток (RFID). [9] Аналогичные исследования ведутся и в Японии. Метки планируется внедрять в банкноты в первую очередь как степень защиты от подделок. Действительно, современные криптографические RFID-метки достаточно хорошо защищены от взлома и копирования. Технология пока упирается в относительно высокую стоимость меток (выгодно оснащать ими только купюры крупных номиналов) и их низкую живучесть.
Повсеместная RFID-изация банкнот, теоретически, позволит организовать глобальную систему отслеживания наличных денег, подобно распознаванию номеров, и даже более эффективную. Однако, возможны всякие побочные эффекты, вроде воров-карманников, которые будут выбирать жертву при помощи портативных сканеров. [10] Параноики уже запаслись шапочками кошельками из фольги.
Невоспроизводимые метки и криптографические деньги
Все современные методы защиты от подделок основаны на том, что секретна технология изготовления метки. То есть банк знает, как напечатать защищенную купюру, а фальшивомонетчик — не знает. Такая система, как всякая, основанная на Security through obscurity, не может считаться на 100% надежной. Случаются утечки информации, злоумышленники находят способы подделки все более сложных меток.
Существует принципиально другой подход, основанный на использовании невоспроизводимых меток. То есть каждый экземпляр метки уникален в силу своей природы, изготовить дубликат не может даже сам эмитент. Если метка будет нести в себе какую-либо информацию, то по ней можно идентифицировать каждую банкноту. Достаточно теперь создать базу, хранящую идентификаторы всех подлинных банкнот. Кто не в базе — тот подделка.
Еще удобнее применение асимметричной криптографии. После изготовления метки банк считывает ее, шифрует своим закрытым ключом и печатает на банкноте в виде любого машиночитаемого сообщения (например, штрих-кода или магнитной записи). Для валидации достаточно расшифровать идентификатор при помощи публичного ключа и сравнить с данными метки. Дубликат банкноты изготовить нельзя в силу невоспроизводимости метки, а выпустить другую невозможно без знания приватного ключа банка.
Основная сложность этой технологии — метка должна создаваться на основе случайных процессов, но в то же время должна надежно и повторяемо считываться. Один из возможных механизмов — использование картин спекл-рассеяния. В качестве метки используется взвесь стеклянных шариков в эпоксидном полимере [16] или даже просто поверхность бумаги. [17] В настоящее время данная технология применяется для защиты предметов искусства, но можно ожидать и скорого начала использования для банкнот.
Квантовые деньги
Дальнейшим развитием идеи невоспроизводимых меток являются квантовые деньги. Метка представляет собой набор частиц в определенных квантовых состояниях. Клонирование метки будет невозможным в силу фундаментальных законов квантовой механики (Теорема о запрете клонирования).
На сегодняшний день такая защита относится к области научной фантастики. Пока не найдены способы длительного надежного хранения квантовых состояний даже в лабораторных условиях, не говоря уже о внедрении в банкноты. Кроме того, недавние исследования в области слабых измерений ставят под вопрос саму невозможность копирования квантовых меток.
На картинке для привлечения внимания — Porter Counterfeit Detector, устройство для обнаружения подделок, выпускавшееся в 1920-40х годах в США. Под стекло помещали проверяемую банкноту вместе с заведомо подлинной, и при помощи линеек и масштабной сетки проводили сличение.
Более подробное описание и другие фотографии
Автор выражает благодарность хабраюзеру ice2heart за ценные комментарии и дополнения.
