AT401205B

AT401205B - System zur identifizierung eines kartenbenutzers

Info

Publication number: AT401205B
Application number: AT0151581A
Authority: AT
Inventors: Helmut Groettrup
Original assignee: Gao Ges Automation Org
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1996-07-25
Also published as: FR2480009B1; BE888254A; SE8102026L; ATA151581A; CH656243A5; JPS56157551A; JPH0143343B2; GB2073461B; SE454392B; DE3013211A1; GB2073461A; FR2480009A1; DE3013211C2

Description

AT 401 205 B

Die Erfindung betrifft ein System zur Identifizierung eines Kartenbenutzers anhand einer persönlichen Identifizierungsnummer, bestehend aus einer Ausweiskarte mit maschinenlesbaren, kundenbezogenen Daten und einem Automaten, der die Daten der Karte und die zusätzlich in das System eingegebene persönliche Identifizierungsnummer erfaßt, die erfaßten Daten nach zweimaliger nacheinander erfolgender Verschlüsselung zu einem Resultat verarbeitet und das Resultat mit einer auf der Karte aufgezeichneten Vergleichsinformation auf Übereinstimmung prüft.

Die Anwendung einer persönlichen Identifikationsnummer (PIN) im automatischen Geld- und Dienstleistungsverkehr soll sicherstellen, daß eine Automatenkarte ausschließlich von ihrem rechtmäßigen Eigentümer erfolgreich benutzt werden kann.

Mit der Handhabung der PIN sind im wesentlichen zwei Verfahrensgänge verbunden, - die Kartenpersonalisierung, d. h. in diesem Zusammenhang die Verschlüsselung der PIN sowie die Übertragung des Verschlüsselungsergebnisses und der künden- und bankspezifischen Daten auf die Ausweiskarte, • die Benutzeridentifizierung, d. h. die Verifizierung der bei der Personalisierung festgelegten Verschlüsselung bei jedem Gebrauch der Automatenkarte.

Zur Verschlüsselung der PIN sind viele Möglichkeiten bekannt geworden.

Einfache Systeme der genannten Art, wie z. B. in der US-PS 3 657 521 beschrieben, verbinden z. B. kundenbezogene Daten wie die Kontonummer, im folgenden PAN genannt, über eine vorbestimmte Funktion mit einer von der ausgebenden Stelle vorgegebenen PIN.

Bei der Benutzeridentifizierung wird der vorgegebene Zusammenhang zwischen Kontonummer und PIN, nachdem der Benutzer seine PIN in den Automaten eingegeben hat. auf seine Richtigkeit überprüft.

Stehen einem Betrüger mehrere Karten zur Verfügung, so kann bei diesen herkömmlichen Systemen nicht ausgeschlossen werden, daß er den Zusammenhang zwischen den Kartendaten und der PIN findet und damit von gestohlenen Karten die zugehörige PIN herleiten kann.

Es sind Systeme bekannt geworden, die komplexe Algorhithmen benutzen, um die PIN mit den kundenspezifischen Daten zu verknüpfen; z. B. der "NBS Data Encryption Standard Algorithm" oder auch "DES” genannt (siehe auch US-PS 4 123 747). Ein besonderes Merkmal derartiger Verschlüsselungssysteme besteht darin, daß der Algorithmus an sich ohne eine Gefährdung des Systems bekannt sein darf, solange der Schlüssel, mit dem Klartextdaten über den Algorithmus schlüsselspezifisch chiffriert werden, geheim bleibt. Daher ist auch der Algorithmus in Form eines IC-Bausteins erhältlich. Zur Verschlüsselung kundenspezifischer Daten werden beispielsweise die PAN sowie PIN auf den DES-Baustein geführt und unter gleichzeitiger Zuführung einer Geheiminformation (Schlüssel) verschlüsselt. Das Ergebnis der Verschlüsselung wird für spätere Vergleiche auf der Karte gespeichert. Die Sicherheit des Systems liegt, wenn ein derartiger DES-Baustein zur Verfügung steht, in der Geheimhaltung des Schlüssels. Wird ein Schlüssel, der bei Anwendung in den bisher bekannt gewordenen Systemen zwingend an mehreren Stellen (karten-ausgebende Institution, Automat) gespeichert sein muß, bekannt, sind alle mit dem Schlüssel bearbeiteten Ausweiskarten unter Zuhilfenahme des DES-Bausteins der betrügerischen Manipulation zugänglich. Eine Verringerung des Risikos wäre durch die Aufteilung der ausgegebenen Ausweiskarten in relativ kleine Gruppen unter Verwendung verschiedener, den jeweiligen Gruppen zugeordneter Schlüssel möglich. Die Benutzung eines Schlüssels für jeweils nur eine stark begrenzte Zahl von Ausweiskarten ist aus organisatorischen und technischen Gründen jedoch unwirtschaftlich.

Zur Erhöhung der Sicherheit in der Handhabung der PIN ist es auch bekannt geworden (DOS 29 01 521), die Daten der Ausweiskarte einer zweistufigen Verschlüsselung zu unterziehen.

Hierzu werden (siehe dazu Fig. 1) einem zukünftigen Karteninhaber eine PAN sowie eine PIN zugeordnet. Letztere kann auch vom Kunden frei gewählt sein, beispielsweise in Form einer 4stelligen Zahl. Nun wird eine erste Verschlüsselung der PAN durchgeführt, wobei die PIN in Kombination mit einer ersten, geheimen Sicherheitszahl als Schlüssel dient.Eine sich dabei ergebende sogenannte erste Schlüsselzahl (Yi) wird über eine vorbestimmte Transformation in eine zweite Schlüsselzahl (Y2) überführt. Aus der Entschlüsselung dieser zweiten Schlüsselzahl, wobei eine zweite, geheime Sicherheitszahl als Schlüssel dient, ergibt sich eine Prüfzahl (PCN), die beispielsweise auf der Karte gespeichert wird.

Zur Benutzeridentifikation wird die von der Karte gelesene PAN mit Hilfe der PIN und der ersten Sicherheitszahl verschlüsselt, so daß sich bei ordnungsgemäßen Daten wieder die erste Schlüsselzahl (Y1) ergibt. Außerdem wird die von der Karte gelesene Prüfzahl (PCN) mit Hilfe der zweiten Sicherheitszahl verschlüsselt, so daß sich hier die zweite Schlüsselzahl (Y2) ergibt. Die Schlüsselzahlen müssen die bei der Kartenausgabe bzw. Personalisierung festgelegte Transformation erfüllen.

Die gegenüber vorgenannten Systemen höhere Sicherheit ist insbesondere dann gegeben, wenn zwei unterschiedliche Sicherheitszahlen, d. h. zwei verschiedene Schlüssel angewendet werden. 2

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Nachteilig ist der für den zweiten Schlüssel notwendige zusätzliche Speicherbedarf sowie die damit verbundenen zusätzlichen Geheimhaltungsmaßnahmen.

Dies gilt vor allem für die institutsübergreifenden offline-Systeme, bei denen jeder Kunde nicht nur zum institutseigenen, sondern auch zu institutsfremden Automaten Zugriff haben soll.

Da in jedem Automaten die Gesamtheit aller verwendeten Schlüssel gespeichert sein muß, steigt die Unwirtschaftlichkeit des Systems mit der Zahl der beteiligten Automaten. Ebenso wächst mit der Zahl der beteiligten Automaten die Gefährdung des Sicherheitssystems, da jeder Automat alle zur Manipulation des Systems notwendigen "Geheimnisse" enthält.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein System zur Handhabung der persönlichen Idenfika-tionsnummer vorzuschlagen, das unter Beibehaltung der grundsätzlich hohen Sicherheit einer Zweistufenverschlüsselung die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit in der Handhabung der PIN verbessert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei mindestens einer der beiden Verschlüsselungen eine bestimmte, nicht ausspähbare und kartenspezifische Eigenschaft der Ausweiskarte durch einen Schlüsselleser des Automaten abgetastet und mit dem Ergebnis der Abtastung ein Schlüssel erzeugt wird, der bei dieser Verschlüsselung eingesetzt wird.

Trotz der hohen Sicherheit der Zweistufen Verschlüsselung ergibt sich seitens der Automaten dadurch ein vertretbarer Speicheraufwand, da in mindestens einer Verschlüsselungsstufe eine jeweils von der Ausweiskarte gelesene Geheiminformation (Schlüssel) mitverarbeitet wird und ohne besondere zusätzliche Maßnahmen jeder Ausweiskarte ein anderer Schlüssel zugeordnet werden kann, wodurch die Sicherheit des Systems weiter erhöht wird.

Wie noch gezeigt wird, erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise die gesamte Geheiminformation auf die an der Handhabung der PIN beteiligten "Ebenen" (Institutsebene mit PIN-Ausgabe, Personalisierungsebene mit Kartenausgabe, Automatenebene mit Benutzeridentifizierung) zu verteilen, ohne daß die notwendige Gesamtinformation zur Herleitung der PIN auf einer der Ebenen in ihrer Gesamtheit verfügbar ist.

Zur Darstellung der Schlüsselinformation auf den Ausweiskarten kommen sicherungstechnisch hochwertige Verfahren zur Anwendung, die die Erkennung und Nachbildung der Information unmöglich machen bzw. derart erschweren, daß der notwendige Aufwand vor allem auch aus gerätetechnischer Sicht den erzielbaren Gewinn wesentlich übersteigt. Die Art der Code-Darstellung auf der Ausweiskarte ist freigestellt, solange die o. g. Forderungen erfüllt sind. Sie kann beispielsweise durch Aufbringen schwer identifizierbarer magnetischer, leitfähiger, fluoreszierender oder anderer Stoffe vorgenommen werden. In gleicher Weise kann aber auch die Verwendung eines der Ausweiskarte eigentümlichen Herstellungsmerkmals einer Herstellungstoleranz oder auch optisch codierte Aufzeichnungen verwendet werden.

Erfindungsgemäße Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 System zur Handhabung der PIN nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 System zur Handhabung der PIN nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Handhabung der PIN gemäß dem Stand der Technik. Das Verfahren ist unterteilt in die Verfahrensgäng Personalisierung 1 und Kundenidentifizierung 2.

Zur Personalisierung werden einem zukünftigen Karteninhaber eine PAN 3 sowie eine PIN 4 zugeordnet. Letztere kann vom Kunden gewählt sein, beispielsweise in Form einer 4stelligen Zahl. Nun wird in einem ersten Verschlüsselungsbaustein 7 die Verschlüsselung der PAN 3 durchgeführt, wobei die PIN 4 in Kombination mit einer ersten geheimen Sicherheitszahl 5 als Schlüssel dient. Eine sich dabei ergebende sogenannte erst Schlüsselzahl Yi wird über eine vorbestimmte Transformation 8 in eine zweite Schlüsselzahl Y2 überführt. Aus der Entschlüsselung dieser zweiten Schlüsselzahl Y2 im Baustein 10, wobei eine zweite geheime Sicherheitszahl 11 als Schlüssel dient, ergibt sich eine Prüfzahl PCN, die beispielsweise auf der Karte 12 gespeichert ist.

Zur Benutzeridentifikation wird die von der Karte gelesene PAN 3 mit Hilfe der PIN 4 und der ersten Sicherheitszahl 5 verschlüsselt, so daß sich bei ordnungsgemäßen Daten wieder die erste Schlüsselzahl Y1 ergibt. Außerdem wird die von der Karte gelesene Prüfzahl PCN mit Hilfe der zweiten geheimen Sicherheitszahl 11 im Baustein 12 verschlüsselt, so daß sich hier die zweite Schlüsselzahl Y2 ergibt. Die Schlüsselzahlen Yi und Y2 müssen die bei der Kartenausgabe bzw. Personalisierung festgelegte Transformation erfüllen, was in einem Vergleicher 15 überprüft wird.

Aus der Darstellung der Fig. 1 ist ersichtlich, daß sowohl bei der Personalisierung als auch bei der Benutzeridentifikation im Automaten sämtliche Systemdaten, also auch sämtliche Geheimschlüssel und dgl., vorhanden sein müssen. Die Gefahr des Geheimnisverrats oder der Ausspähung der für die Handhabung des Systems notwendigen Daten und Maßnahmen ist deshalb relativ groß. 3

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Fig. 2 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform zur Handhabung der PIN gemäß der Erfindung.

In der Handhabung der PIN wird, durch strichpunktierte Linien markiert, zwischen drei Verfahrensebenen unterschieden: - die Instituts-Ebene 15, in der dem Kunden die entsprechenden Kundendaten PAN zugeordnet werden, - die Personalisierungs-Ebene 16, in der die Ausweiskarte mit allen notwendigen Kunden- und Bankdaten versehen wird, - die Automaten-Ebene 17, in der die Ausweiskarten-Daten gelesen und auf Zugehörigkeit zur eingetasteten PIN geprüft werden.

Zweckmäßigerweise wird von den kartenausgebenden Instituten die Zuteilung der kundenspezifischen Daten PAN 18 an den zukünftigen Kartenbesitzer übernommen.

Die PIN 19, z. B. eine 4stellige Zahl, kann der Kunde gegebenenfalls selbst wählen. Die vom Kunden gewählte und nur ihm bekannte PIN 19 sowie die PAN 18 werden auf den Algorithmus-Baustein 20 geführt und in diesem mit Hilfe eines ersten geheimen Schlüssels, generiert aus einem Schlüsselspeicher 21, zu einem Zwischenwert ZW verarbeitet. Zwischenwert ZW und zugehörige kundenbezogene Daten PAN werden auf einem Magnetband 22 gespeichert.

Die von den einzelnen Instituten gefertigten Magnetbänder werden zur endgültigen Fertigstellung der Ausweiskarten 23 zentralen Personalisierungsstellen 16 zugeführt. Hier werden die Magnetbanddaten gelesen und wieder einem Algorithmus-Baustein 24, der wie der Baustein 20 aufgebaut sein kann, zugeführt. Der die Daten manipulierende zweite Schlüssel wird an dieser Stelle jedoch von einer geheimen Karteninformation, angedeutet durch die Schraffur 7, mit Hilfe eines am Schlüsselleser 25 angeschlossenen Lesekopfes 28 ermittelt. Das Ergebnis der Verschlüsselung, die Schlüsselzahl SZ, wird gemeinsam mit den kundenbezogenen Daten PAN beispielsweise auf der Magnetspur 26 der Karte 23 gespeichert.

Zur Benutzeridentifizierung 17 gibt der Kunde seine geheime PIN 19 über eine Tastatur in den Automaten ein. Die PIN wird gemeinsam mit der von der Karte gelesenen PAN unter Zuführung des ersten geheimen Schlüssels aus dem Schlüsselspeicher 21 verschlüsselt. Das Ergebnis wird unmittelbar einem zweiten Algorithmus-Baustein 24 zugeführt und unter Zuführung des zweiten geheimen Schlüssels, der wieder mit Hilfe eines Schlüssellesers 25 bzw. des Lesekopfes 28 von der Ausweiskarte 23 gewonnen wird, verschlüsselt.

Bei ordnungsgemäßem Ablauf stimmt das Ergebnis der zweifachen Verschlüsselung mit der auf der Magnetspur 26 gespeicherten Schlüsselzahl SZ überein. Der Vergleicher 27 liefert ein Ja-Signal, das entweder mit einer optischen Anzeige gekoppelt oder mit der geräteinternen Elektronik verbunden ist, die mittels entsprechender elektronischer Signale das Prüfergebnis anzeigt und damit die Einleitung entsprechender weiterer Verfahrensschritte wie z. B. die Ausgabe des gewünschten Kreditbetrages ermöglicht.

Die vor unbefugtem Zugriff zu sichernden Bausteine des Systems sind auf allen drei Verfahrensebenen durch eine Schraffur gekennzeichnet. Wie schon angedeutet und durch den Verfahrensablauf der Fig. 2 anschaulich gezeigt, ist die zur Herleitung der PIN notwendige Geheiminformation auf keiner der Ebenen direkt zugreifbar. Diese Tatsache verbunden mit der Anwendung eines Zweistufenverschlüsselungsverfahrens, wobei einer der Schlüssel durch eine geheime, z. B. kartenspezifische Eigenschaft erzeugt wird, ermöglicht ein sicherheitstechnisch hochwertiges und ökonomisches System zur Handhabung der PIN.

Um sicherzustellen, daß die Verbindungsleitung zwischen Lesekopf 28 und Signalauswertungsbaustein 25 nicht abgehört werden kann, sind bei der praktischen Realisierung der Vorrichtung Lesekopf 28 und Baustein 25 in einem gemeinsamen versiegelten Gehäuse untergebracht, in das die Ausweiskarte 23 durch einen Eingabeschlitz eingeführt werden kann.

Wie bereits erwähnt gibt es eine Reihe von Verfahren, Ausweiskarten mit nicht ausspähbaren und nicht nachahmbaren Schlüsselinformationen zu versehen.

So wird beispielsweise in der US-PS 3,620,590 ein holografisches Verfahren beschrieben, um Information gegen unbefugten Zugriff zu sichern. Dazu wird die gewünschte Information über ein spezielles Filter (Master-Code-Filter), optisch verschlüsselt, auf ein Hologramm übertragen, das sich in einer Ausweiskarte befindet. Die verschlüsselte Information ist nur mittels eines Master-Code-Filters rekonstruierbar. Das Filter als Teil des Lesegerätes wird vor unbefugtem Zugriff gesichert.

Alle Verfahren zur Darstellung von Informationen, deren Gehalt nur mit besonderen dem Betrüger nicht zugänglichen Hilfsmitteln und nur mit speziellem Fachwissen rekonstruierbar ist, sind im Rahmen der Erfindung anwendbar.

In diesem Sinne ist es analog zum oben genannten Beispiel ebenso möglich, die Ausweiskarte beispielsweise mit magnetischen oder auch mit fluoreszierenden Mustern auszustatten, deren Informationsgehalt nur mit besonderen, allgemein nicht erhältlichen Geräten und entsprechendem Fachwissen erkennbar ist. 4

Claims

AT 401 205 B In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde des besseren Verständnisses wegen in beiden Verschlüsselungsstufen das gleiche Verschlüsselungsprinzip gewählt (NBS Data Encryption Standard Algorithm). Es gibt eine Vielzahl anderer Verschlüsselungsverfahren, die ebenso im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können. Ebenso ist die Verwendung unterschiedlicher Algorithmen in den beiden Stufen möglich. Patentansprüche 1. System zur Identifizierung eines Kartenbenutzers anhand einer persönlichen Identifizierungsnummer, bestehend aus einer Ausweiskarte mit maschinenlesbaren, kundenbezogenen Daten und einem Automaten, der die Daten der Karte und die zusätzlich in das System eingegebene persönliche Identifizierungsnummer erfaßt, die erfaßten Daten nach zweimaliger nacheinander erfolgender Verschlüsselung zu einem Resultat verarbeitet und das Resultat mit einer auf der Karte aufgezeichneten Vergleichsinformation auf Übereinstimmung prüft, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer der beiden Verschlüsselungen eine bestimmte, nicht ausspähbare und kartenspezifische Eigenschaft der Ausweiskarte (23) durch einen Schlüsselleser (25) des Automaten (17) abgetastet und mit dem Ergebnis der Abtastung ein Schlüssel erzeugt wird, der bei dieser Verschlüsselung eingesetzt wird. Hiezu
2 Blatt Zeichnungen 5