DE19604206A1 - Transponder zum Übertragen insbesondere sicherheitstechnisch relevanter Daten zu einem Basisgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transponder zum Übertragen insbesondere si­ cherheitstechnisch relevanter Daten zu einem Basisgerät.

Transponder sind in verschiedenen Ausführungsformen und für mannigfache Einsatzzwecke bekannt. Sie weisen eine Energieversorgung, eine Sende-/Empfangseinheit und eine zentrale Logik-Steuereinheit auf.

Als Anwendungsbeispiel solcher Transponder ist deren Integration in einen Kraftfahrzeugzündschlüssel als Teil einer elektronischen Wegfahrsperre zu nennen. Sobald der Zündschlüssel mit dem Transponder in das Fahrzeug­ zündschloß gesteckt wird, wird eine im Bereich der Lenksäule angeordnete Sende-/Empfangsspule aktiviert, die mit dem Motormanagement-Basisgerät verbunden ist.

Über diese Spule wird der Transponder im Zündschlüssel vom Basisgerät mittels eines gesendeten elektromagnetischen Feldes angesprochen, wobei der Transponder seine Betriebsspannung aus der Feldenergie des vom Ba­ sisgerät abgestrahlten Signals entnimmt. In der zentralen Logik-Steuer­ einheit des Transponders ist nun ein bestimmter Code gespeichert, der dem Basisgerät über die Sende-/Empfangseinheit des Transponders über­ mittelt wird. Ist der Code korrekt, so läßt das microcomputer-gestützte Motormanagement ein Anlassen des Motors zu. Gleichzeitig kann auf den Transponder des Zündschlüssels vom Basisgerät ein neuer Code übertragen und im Transponder gespeichert werden. Dieser Code wird beim nächsten Anlassen des Motors wiederum abgefragt, so daß ein Diebstahl des Fahr­ zeuges durch Kurzschließen und Wegfahren praktisch unmöglich ist.

Weitere Anwendungszwecke von Transpondern sind beispielsweise Zugangs­ kontrolleinrichtungen für sicherheitstechnisch sensible Gebäude und Ge­ bäudebereiche. Hierbei werden mit einem gespeicherten Sicherheitscode versehene Transponder beispielsweise in Knopfform an ein Kleidungsstück des Trägers geheftet und von entsprechenden Zugangskontrollgeräten im Bereich von Eingangstüren zu den genannten sicherheitsempfindlichen Ge­ bäudekomplexen automatisch abgefragt.

Ein Bereich, in den die eingangs erörterten Transponder noch keinen Ein­ gang gefunden haben, ist das Gebiet von Kredit- und Scheckkarten. Bei diesen handelt es sich nach wie vor um übliche Plastikkarten mit einem Magnetstreifen, die in ein Lesegerät am Bankautomaten eingeführt werden. Über eine Tastatur des Automaten kann die persönliche Geheimzahl (PIN-Code) eingegeben werden. Dieser Ablauf trifft auch für Kreditkarten mit integriertem Micro-Chip zu, die z. B. als kombinierte Kredit-/Telefonkarte verwendbar sind. Auch hier muß die Karte erst in das Telefonkartengerät eingeführt und über die Tastatur der PIN-Code als Nachweis eingegeben werden, daß der Kartenbenutzer auch der tatsächlich berechtigte Karten­ inhaber ist.

Wie die Praxis mit automatenlesbaren Kredit- und Scheckkarten zeigt, sind diese in sicherheitstechnischer Hinsicht durchaus noch verbesserungsbe­ dürftig. So kann nämlich einerseits bei der Eingabe des PIN-Codes an einem Geldautomaten dieser Code durch nichtberechtigte Personen erkannt und nach einem Entwenden der Scheckkarte diese unberechtigt verwendet werden. Vielerlei Trickbetrügereien etc. sind bekannt geworden, mit denen ein unberechtigter Kartenzugriff in die Tat umgesetzt wurde. Viele Bank­ kunden empfinden daher den üblichen Geschäftsablauf an Bankautomaten und den Umgang mit üblichen Kredit- und Scheckkarten für sicherheits­ technisch bedenklich. Ferner wird der Bankautomatenverkehr unnötig da­ durch erschwert, daß unterschiedliche Banken Automaten mit unterschied­ lichen Bedienungselementen und Benutzeroberflächen verwenden.

Um hier eine Abhilfe zu schaffen, kann daran gedacht werden, übliche Transponder als Scheckkarten einzusetzen. Hierbei stellt sich jedoch das Problem, daß bei diesen üblichen Transpondern nur jeweils in dessen zentraler Lokig-Steuereinheit gespeicherte Codes automatisch von einem Basisgerät abgefragt werden. Es kann also nicht überprüft werden, ob der jeweilige Transponder-Anwender auch tatsächlich, der Berechtigte ist.

Ausgehend von den geschilderten Problemen beim Stand der Technik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Transponder der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß sich sein Anwendungsgebiet ins­ besondere in sicherheitssensible Bereiche ausdehnen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 an­ gegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist der Transponder in einen karten­ förmigen Grundkörper integriert und mit einer Eingabetastatur versehen, mittels derer insbesondere sicherheitstechnisch relevante Daten in den Transponder eingebbar und zum Basisgerät übertragbar sind.

Aufgrund des erfindungsgemäßen konstruktiven Aufbaus des Transponders ist es möglich, daß über den Transponder selbst mit einem entsprechenden Basisgerät kommuniziert werden kann. So kann also durch Eingabe eines PIN-Codes am Transponder selbst und dessen Übertragung zum Basisgerät von letzterem überprüft werden, ob der aktuelle Benutzer des Transpon­ ders dessen rechtmäßiger Inhaber ist.

Ferner können andersartige Daten für die Durchführung verschiedenerlei Aktionen über entsprechende Steuercodes in den Transponder eingegeben und zum Basisgerät übertragen werden.

Unter Bezugnahme auf den eingangs genannten Fall von Kredit- oder Scheckkarten läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Transponder etwa fol­ gender Ablauf beim Abheben von Bargeld von einem Bankautomaten reali­ sieren:

Vorwegzuschicken ist, daß der Bankautomat, in dem das Basisgerät inte­ griert ist, keinerlei Eingabetastatur mehr benötigt. Er weist lediglich einen Bildschirm und eine entsprechende Sende-/Empfangseinrichtung auf, mit der der drahtlose Kontakt zu dem Transponder hergestellt wird. Der Transponder selbst ist vorzugsweise nach Art einer Scheckkarte ausgebil­ det und mit einer Folientastatur als Eingabetastatur, versehen. Sobald der Träger einer solchen Transponderkarte in den Sende-/Empfangsbereich des Bankautomaten tritt, wird die drahtlose Kommunikationsverbindung zwi­ schen Basisgerät und Transponderkarte aufgebaut und es werden die Kon­ todaten aus der zentralen Logik-Steuereinheit des Transponders vom Ba­ sisgerät abgefragt. Letzteres stellt gleichzeitig eine Verbindung zu einem Zentralcomputer her, in dem alle PIN-Codes von Scheckkarten gespeichert sind und ermittelt so die für die in Benutzung befindliche Transponder­ karte den zutreffenden PIN-Code. Dieser PIN-Code ist nun vom Benutzer über die Tastatur am Transponder einzugeben und wird zum Basisgerät übertragen. Wird vom Basisgerät der ihm übertragene PIN-Code als richtig erkannt, so ist der Inhaber der Transponder-Karte autorisiert, entspre­ chende Transaktionen, wie Abheben von Geld oder Abrufen des aktuellen Kontostandes durchzuführen.

Aufgrund der Integration der Tastatur in die Transponderkarte kann die Eingabe von sicherheitsrelevanten Daten sehr unauffällig und geschützt vor Einblicken Fremder erfolgen. Bei entsprechender Übung kann die Transponderkarte beispielsweise in der Jackentasche oder in einer Hand­ tasche belassen und die Tastatur "blind", also völlig uneinsehbar für Dritte betätigt werden. Ein weiterer Vorteil der Transponderkarte liegt darin, daß immer mit der karteneigenen Tastatur gearbeitet wird, so daß unterschiedliche Bedienelemente an verschiedenen Basisgeräten, wie sie beispielsweise bei den herkömmlichen Bankautomaten anzutreffen sind, grundsätzlich nicht auftreten können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tastatur mit der Logik-Steuereinheit des Transponders gekoppelt, wobei Tastatureingaben Ände­ rungen im Zustand der Steuerlogik bewirken. Näheres hierzu ist dem Aus­ führungsbeispiel entnehmbar.

Ein besonders vorteilhaftes Energieversorgungs- und Sende-/Empfangskon­ zept sieht vor, daß die Energieversorgung und die Sende-/Empfangseinheit einen gemeinsamen Antennenschwingkreis aufweisen, über den eine vom Basisgerät eingestrahlte elektromagnetische oder magnetische Schwingung vom Transponder empfangen wird. Diese wird einerseits in elektrische Energie zur Versorgung der Transponderkomponenten umgewandelt und an­ dererseits zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen Basisgerät und Transponder moduliert. Die Transponderkarte benötigt also keine eigen­ ständige Stromversorgung.

Eine Energieversorgung durch photovoltaische Solarzellen und/oder eine in den kartenförmigen Grundkörper integrierte Batterie ist natürlich grund­ sätzlich denkbar. Diese Sende-/Empfangseinheit weist dann eine in die Karte eingebettete Antenne zum Empfang/Senden einer modulierten oder nichtmodulierten (elektro-)magnetischen Schwingung auf.

Die Datenübertragung zwischen Transponder und Basisgerät kann zwar un­ verschlüsselt erfolgen. Aus Sicherheitsgründen ist jedoch eine verschlüs­ selte Datenübertragung zu bevorzugen.

Zusammenfassend ist der erfindungsgemaße Tastaturtransponder durch sei­ ne Verwendung als kontaktlos mit einem Bank-, Service-, Verkaufsautoma­ ten oder dergleichen Basisgerät kommunikationsfähige Identifikations- und/oder Kreditkarte zu charakterisieren, mittels derer Tastatur Daten und insbesondere persönliche Identifikationsnummern (PIN-Codes), Geldbeträge, Serviceanweisungen oder dergleichen in den Automaten ein­ gebbar sind. Der Tastaturtransponder ist somit als hochsichere Kredit-, Scheck-, persönliche Telefonkarte (bei der die Telefonkostenabrechnung im Kreditverfahren nachträglich über das Konto erfolgt), als Zugangskon­ trollkarte für hochsensible Sicherheitsbereiche oder dergleichen einsetzbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann dessen kartenförmiger Grund­ körper auch noch mit einem maschinenlesbaren Magnetstreifen versehen sein, so daß der Transponder z. B. wie eine übliche Scheckkarte an her­ kömmlichen Bankautomaten einsetzbar ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nach­ folgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu­ tert wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Tastaturtrans­ ponders,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Tastaturtransponders gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild des zur Kommunikation mit dem Tastaturtrans­ ponder verwendeten Hochfrequenzgenerators an einem Basisgerät.

Wie aus Fig. 1 deutlich wird, weist der als Ganzes mit 1 bezeichnete Ta­ staturtransponder einen kartenförmigen Grundkörper 2 aus PVC-Material auf. Die Dimensionen dieses Grundkörpers und die Ausgestaltung sind äquivalent einer üblichen Kreditkarte gewählt. In einem Bereich des Grundkörpers 2 ist darin eine Folientastatur 3 eingebettet, deren nume­ rische Tasten 4.1 und Funktionstasten 4.2 auf der in Fig. 1 nach oben weisenden Hauptoberfläche des Grundkörpers 2 liegen und durch Finger­ druck betätigbar sind. Auf der Rückseite des Grundkörpers 2 ist ein üb­ licher maschinenlesbarer Magnetstreifen 5 vorgesehen (punktiert ange­ deutet).

Über sieben matrizenartig mit den Tastenreihen und -spalten der Folienta­ statur 3 gekoppelten Leitungen 6 steht die Folientastatur 3 mit einer zen­ tralen Logik-Steuereinheit 7 in Verbindung. Der eigentliche Aufbau der Logik-Steuereinheit 7 wird später anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Schließlich weist der Tastaturtransponder 1 eine in den Grundkörper 2 eingebettete Antennenspule 8 auf, mittels derer Signale zwischen dem Ta­ staturtransponder 1 und dem in Fig. 3 gezeigten Hochfrequenzgenerator eines Basisgerätes übertragen werden können.

In Fig. 2 ist der schaltungstechnische Aufbau des Tastaturtransponders 1 als Blockschaltbild dargestellt. Strichliert ist wiederum der Grundkörper 2 angedeutet. Zudem sind in Fig. 2 die Antennenspule 8 und die Folienta­ statur 3 mit den sieben Leitungen 6 wiederzufinden. Die Steuereinheit 7 ist in dieser Figur punktiert umrissen.

Die Antennenspule 8 bildet zusammen mit dem parallel geschalteten Kon­ densator 9 einen Schwingkreis 10, der mit den Eingangsanschlüssen 11, 12 eines Brückengleichrichters 13 verbunden ist. Der Schwingkreis 10 ist ferner über einen Widerstand 14 mit einem MOSFET 15 gekoppelt, des­ sen Basisanschluß 16 vom entsprechenden Ausgang eines Microchips 17 ge­ steuert wird. Zu dessen Energieversorgung sind die Ausgangsanschlüsse 18, 19 des Brückengleichrichters 13 mit einem Kondensator 20 verbunden, der parallel über den Betriebsspannungsanschlüssen 21 des Mikrochips 17 liegt.

In nicht näher dargestellter Weise ist der Mikrochip 17 mit entsprechend programmierten ROM′s und EEPROM′s sowie einem Tastaturtreiber ver­ sehen, um einerseits alle bekannten Elemente eines RF-Transponders, die für das Senden und Empfangen der Daten, das Speichern von Daten und für deren Verschlüsselung benötigt werden, zu realisieren und ande­ rerseits den Status der Folientastatur 3 in die Logik mit einzubeziehen.

Der in einem Basisgerät - wie z. B. einem tastaturlosen Bankautomaten - enthaltene und die eigentliche drahtlose Kommunikationsstrecke zum Trans­ ponder aufbauende Hochfrequenzgenerator 22 ist in Fig. 3 dargestellt. Herzstück ist ein Mikrocontroller 23, der über eine übliche Datenver­ bindung 24 mit einem Hostcomputer kommuniziert. Der Mikrocontroller steht mit einem Modulator 25 in Verbindung, mittels dem die Ausgangsspannung des Generators 26 steuerbar ist. Letzterer liegt in einem Serienschwing­ kreis 27′ der von einem Kondensator 28 und einer Spule 29 mit großem Durchmesser gebildet ist. Die Resonanz des Serienschwingkreises 27 ent­ spricht der Grundfrequenz des Generators 26.

Der Serienschwingkreis 27 ist ferner mit einer Filter- und Demodulator-Einheit 30 gekoppelt, die ein vom Tastaturtransponder 1 empfangenes Sig­ nal filtert und demoduliert. Das so bearbeitete Signal wird vom Mikro­ controller 23 rekonstruiert und weiterverarbeitet.

Folgendes Funktionsbeispiel für die Anwendung eines erfindungsgemäßen Tastaturtransponders in Form eines drahtlos mit einem Bankautomaten kommunizierenden Tastaturtransponders 1 ist anzugeben:

Der externe Hochfrequenzgenerator 22 im Bankautomaten erzeugt ein mit bestimmter Frequenz oszillierendes Magnetfeld mit Hilfe des Serienschwing­ kreises 27. Dieses Magnetfeld breitet sich im Raum um die Spule 29 aus. Sobald ein von einer Person gehaltener Tastaturtransponder 1 in den Sen­ debereich des Hochfrequenzgenerators 22 gelangt, wird im Transponder-Schwingkreis 10 eine Spannung induziert, die sich aufgrund der Reso­ nanzeigenschaften auf Werte aufschaukelt, die den Brückengleichrichter 13 leitfähig machen. Dadurch wird der Kondensator 20 aufgeladen, bis die Betriebsspannung des Mikrochips 17 erreicht wird. Dadurch beginnt dieser Mikrochip 17 in üblicher Weise mit seinem Reset-Zyklus, nach dessen Ende das im Mikrochip 17 über die entsprechenden ROM′s und EEPROM′s ge­ speicherte Programm abläuft, wobei in erfindungsgemäßer Weise der Status der Folientastatur 3 mit einbezogen wird. Entsprechend dem ablaufenden Programm wird der MOSFET 15 durchgesteuert oder im hochohmigen Zustand belassen. Wird der MOSFET 15 leitfähig, so reduziert sich der Strom durch die Antennenspule 8, wodurch das Magnetfeld um sie herum ebenfalls re­ duziert wird. Diese Magnetfeldänderung wird im Hochfrequenzgenerator 22 als geringfügige Laständerung registriert, die in der nachgeschalteten Filter- und Demodulatoreinheit 30 erfaßt′ gefiltert, decodiert und mit Hilfe des Mikrocontrollers 23 aufbereitet wird. Damit kann also ein Datenaus­ tausch zwischen Tastaturtransponder 1 und einem Basisgerät stattfinden. In umgekehrter Richtung können entsprechend modulierte Signale über den Schwingkreis 10 an den Tastaturtransponder 1 übermittelt werden, die di­ rekt vom Mikrochip 17 über den Signaleingang 31 erfaßt und weiterverar­ beitet werden können.

Claims (9)

1. Transponder zum Übertragen insbesondere sicherheitstechnisch relevan­ ter Daten zu einem Basisgerät mit einer Energieversorgung, einer Sende-/Empfangseinheit und einer zentralen Logik-Steuereinheit, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Transponder (1) in einem kartenförmigen Grundkör­ per (2) integriert und mit einer Eingabetastatur (3) versehen ist, mittels derer insbesondere sicherheitstechnisch relevante Daten in den Transpon­ der (1) eingebbar und zum Basisgerät übertragbar sind.

2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) nach Art einer Scheckkarte ausgebildet und die Eingabe­ tastatur eine Folientastatur (3) ist.

3. Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabetastatur (3) mit der Logik-Steuereinheit (7) des Transponders (1) gekoppelt ist und Tastatureingaben Änderungen im logischen Zustand der Steuereinheit (7) bewirken.

4. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Energieversorgung und die Sende-/Empfangseinheit einen ge­ meinsamen Antennenschwingkreis (10) aufweisen, über den eine vom Basis­ gerät eingestrahlte (elektro)-magnetische Schwingung empfangbar und ei­ nerseits in elektrische Energie zur Versorgung der Transponderkomponen­ ten (15, 17) umwandelbar und andererseits zur bidirektionalen Datenüber­ tragung zwischen Basisgerät und Transponder (1) modulierbar ist.

5. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Energieversorgung durch photovoltaische Solarzellen und/oder eine in den kartenförmigen Grundkörper integrierte Batterie erfolgt.

6. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinheit eine in den kartenförmigen Grundkörper (2) eingebettete Antenne (8) zum Empfang/Senden einer modu­ lierten oder nichtmodulierten (elektro-)magnetischen Schwingung aufweist.

7. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine verschlüsseite Datenübertragung zwischen Transponder (1) und Ba­ sisgerät.

8. Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch seine Verwendung als kontaktlos mit einem Bank-, Service-, Verkaufsau­ tomaten oder dergleichen Basisgerät kommunikationsfähige Identifikations- und/oder Kreditkarte, mittels derer Eingabetastatur (3) Daten, insbeson­ dere persönliche Identifikationsnummer, Geldbeträge, Instruktionsbefehle oder dergleichen in den Automaten eingebbar sind.

9. Transponder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der kar­ tenförmige Grundkörper (2) mit einem maschinenlesbaren Magnetstreifen versehen ist.