DE3781612T2 - Verfahren zum beglaubigen der echtheit von daten, ausgetauscht durch zwei vorrichtungen, die oertlich oder entfernt mittels einer uebertragungsleitung verbunden sind. - Google Patents

Verfahren zum beglaubigen der echtheit von daten, ausgetauscht durch zwei vorrichtungen, die oertlich oder entfernt mittels einer uebertragungsleitung verbunden sind.

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DE3781612T2 DE8787401620T DE3781612T DE3781612T2 DE 3781612 T2 DE3781612 T2 DE 3781612T2 DE 8787401620 T DE8787401620 T DE 8787401620T DE 3781612 T DE3781612 T DE 3781612T DE 3781612 T2 DE3781612 T2 DE 3781612T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beglaubigen der Echtheit von Daten, die zwischen zwei Vorrichtungen ausgetauscht werden, die örtlich oder entfernt mittels einer Übertragungsleitung miteinander verbunden sind, wobei jede Vorrichtung mindestens einen Speicher und Bearbeitungsschaltungen aufweist.
  • Die Erfindung findet insbesondere Anwendung auf Speicherkarten, die mit einer externen Vorrichtung fernverbunden sind, um durch die Karte die Echtheit eines von der externen Vorrichtung übertragenen Datenwerts zu beglaubigen oder um durch die externe Vorrichtung die Echtheit eines von der Karte übertragenen Datenwerts zu beglaubigen.
  • Die meisten Anwendungen, die Speicherkarten verwenden, führen klassische Schreib- und Leseabläufe für Daten im Speicher der Karte aus. Die Gültigkeit der Abläufe setzt die Echtheit der zwischen der Karte und der externen Vorrichtung ausgetauschten Daten voraus, d. h., daß ein empfangener Datenwert genau mit einem ausgegebenen Datenwert übereinstimmt. Diese Echtheit ist jedoch nicht garantiert, da die Karte und die externe Vorrichtung durch einen klassischen Übertragungskanal fernverbunden sind, der von einem Fälscher beobachtet werden kann, der die Möglichkeit hat, den Datenwert während der Übertragung zu ändern. Dieses Problem ist insbesondere bei Bankanwendungen wichtig, wo die ausgetauschten Datenwerte Geldguthaben oder -schulden betreffen.
  • Eine Lösung dieses Problems kann darin bestehen, die zu übertragenden Daten zu chiffrieren, jedoch ist diese Lösung nicht völlig zufriedenstellend. Tatsächlich dechiffriert der Empfänger den Datenwert, um ihn unverschlüsselt zu erhalten,
  • jedoch ist nicht sicher, daß dieser Datenwert tatsächlich dem ausgegebenen entspricht.
  • Ein Verfahren zum Beglaubigen der Echtheit eines Datenwerts durch eine erste Vorrichtung, der in einer Speicheradresse vorhanden ist, die durch eine zweite Vorrichtung bestimmt wird, ist im Dokument FR-A-2526977 beschrieben. Die erste und die zweite Vorrichtung berechnen jeweils ein Ergebnis auf Grundlage desselben Algorithmus, wobei sie den zu beglaubigenden Datenwert, seine Adresse und Position im Speicher und einen Geheiinkode berücksichtigen, den die erste und die zweite Vorrichtung kennen. Das von der zweiten Vorrichtung berechnete Ergebnis wird zur ersten übertragen, um dort mit demjenigen verglichen zu werden, das von der ersteren berechnet wurde. Die Echtheit wird von der ersten Vorrichtung dann beglaubigt, wenn die zwei Ergebnisse übereinstimmen.
  • Dieses Verfahren setzt demgemäß voraus, daß die Vorrichtung, die die Bestätigung der Echtheit ausstellt, vorab die Speicheradresse und den Wert des Datenwerts kennt, den sie beglaubigen soll. Tatsächlich nimmt dieses Verfahren des Standes der Technik an, daß die Beglaubigung eines durch eine Vorrichtung empfangenen Datenwertes auf einen Dialog zwischen der Sendevorrichtung und der Empfangsvorrichtung für den Datenwert hin durch die Sendevorrichtung selbst bewirkt wird.
  • Die Erfindung lindert diesen Nachteil, und sie erlaubt es, die Echtheit eines empfangenen Datenwertes nicht nur dahingehend zu bestätigen, daß er mit dem ausgegebenen Datenwert übereinstimmt, sondern dies auch für einen solchen, der von einer erinächtigten Sendevorrichtung ausgegeben wurde. So erlaubt es die Erfindung, gleichzeitig einen bei seiner übertragung veränderten Datenwert festzustellen, wie auch einen Datenwert, der von einer nichtermächtigten Sendevorrichtung ausgegeben wurde.
  • Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren zum Beurkunden der Echtheit eines Datenwerts vor, der zwischen einer Sende- und einer Empfangsvorrichtung ausgetauscht wird, die über einen herkömmlichen Übertragungskanal miteinander verbunden sind, wobei jede Vorrichtung über mindestens einen Speicher und Verarbeitungsschaltungen verfügt, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Schritte aufweist:
  • - Erstellen einer chiffrierten Nachricht M auf der Ebene der Sendevorrichtung durch Abarbeiten eines ersten Programms, das durch erste Verarbeitungsschaltungen ausgeführt wird und das eine Chiffrierfunktion f2 eines nichtsingulären Algorithmus mindestens auf den Chiffrierschlüssel S2 dieses Algorithmus und auf einen ersten Parameter X in solcher Weise anwendet, daß die Nachricht M eine Funktion zumindest des Chiffrierschlüssels und des ersten Parameters ist, wobei der Chiffrierschlüssel S2 des Algorithmus im Speicher der Sendevorrichtung vorabgespeichert ist und der erste Parameter X in mindestens ein erstes Feld, das einer vorgegebenen Bedingung genügt, und ein zweites Feld aufgeteilt ist, das für den Wert des Datenwerts repräsentativ ist, das weiterhin folgende Schritte aufweist:
  • - Übertragen der Nachricht M zur Empfangsvorrichtung und Abarbeiten eines zweiten Programms, das von zweiten Verarbeitungsschaltungen ausgeführt wird, um die Dechiffrierfunktion f1 des genannten Algorithmus zumindest auf die Nachricht M und den im Speicher der Empfangsvorrichtung vorabgespeicherten Dechiffrierschlüssel S1 anzuwenden, um einen zweiten Parameter X' zu erhalten, der demgemäß eine Funktion der Nachricht M und des Dechiffrierschlüssels ist;
  • - Zerlegen des zweiten Parameters X' in mindestens ein erstes Feld und ein zweites Feld und Verifizieren, daß das erste Feld des zweiten Parameters X' derselben vorgegebenen Bedingung genügt wie das erste Feld des ersten Parameters X, um hieraus abzuleiten, daß der Wert des Datenwerts des zweiten Feldes des zweiten Parameters mit dem Wert des Datenwerts des zweiten Feldes des ersten Parameters X übereinstimmt.
  • Gemäß einem Vorteil der Erfindung ist es möglich, über eine Fernverbindung Informationen völlig sicher in eine Empfangsvorrichtung zu schreiben, die insbesondere durch einen tragbaren Gegenstand, wie eine Kreditkarte, gebildet wird.
  • Weitere Vorteile, Wirkungen und Einzelheiten erscheinen im Licht der folgenden erläuternden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur, die als Beispiel dient und die schematisch die Hauptelemente oder Schaltungen zeigt, die das Realisieren des erfindungsgemäßen Verfahrens erlauben.
  • Gemäß der Figur sind zwei elektronische Vorrichtungen (1, 2) örtlich oder entfernt mittels eines klassischen elektronischen oder optischen Übertragungskanals (L) miteinander verbunden.
  • Die Vorrichtung (1) weist mindestens einen Speicher (M1), Verarbeitungsschaltungen (T1) und eine Eingangs/Ausgangs- Schnittstelle (I1) auf. Alle Schaltungen sind miteinander über einen Verbindungsbus (b1) verbunden.
  • Die Vorrichtung (2) weist mindestens einen Speicher (M2), Verarbeitungsschaltungen (T2), eine Eingangsvorrichtung für Daten, wie eine Tastatur (CL), und eine Eingangs/Ausgangs- Schnittstelle (T2) auf. Alle Schaltungen sind miteinander über einen Verbindungsbus (b2) verbunden.
  • Die Speicher (M1, M2) sind z. B. in mindestens zwei Speicherbereiche (Z1, Z2) aufgeteilt. Wenn Informationen oder Daten einmal in den Speicherbereichen (Z1) eingeschrieben sind, werden sie gesperrt, damit für Lesen und Schreiben von außen nicht auf sie zugegriffen werden kann. Auf die Informationen und Daten, die einmal in den Speicherbereichen (Z2) eingeschrieben sind, kann lesend nicht mehr von außen zugegriffen werden. Dagegen kann auf alle in den Speicherbereichen (Z1, Z2) eingeschriebenen Informationen intern frei durch die Verarbeitungsschaltungen zugegriffen werden. Die Speicher (M1, M2) verfügen allgemein über einen weiteren Arbeitsbereich (Z3), zum Puffern von Zwischeninformation im Verlauf von Abläufen, wie sie durch die Verarbeitungsschaltungen ausgeführt werden.
  • Die Vorrichtung (1) besteht beispielsweise aus einem tragbaren Gegenstand, wie einer Karte, wohingegen die Vorrichtung (2) eine externe Vorrichtung repräsentiert, die mit einer Karte, die vorübergehend mit der externen Vorrichtung verkoppelt ist, einen Dialog führen kann. Der Dialog, der sich zwischen der Karte und der Vorrichtung aufbaut, erlaubt es, normalerweise zur Lieferung eines Dienstes oder einer Zugriffsberechtigung über nicht dargestellte zugehörige Schaltungen zu gelangen, deren Art von der beabsichtigten Anwendung abhängt.
  • Jeder Dialog beinhaltet notwendigerweise einen Austausch von Informationen, und es wird nun angenommen, daß die externe Vorrichtung (2) dazu gebracht wird, einen Datenwert (d) an die Karte (1) zu übertragen.
  • Eine erste Sicherheitsmaßnahme besteht darin, den Datenwert (d) nicht im Klartext zu übertragen, welcher Datenwert vor dem Sendevorgang in solcher Weise chiffriert wird, daß die Karte (1) dazu in der Lage ist, bestätigen zu können, daß der dechiffrierte Datenwert richtig mit dem ausgegebenen Datenwert (d) übereinstimmt.
  • Der Datenwert (d) kann ein solcher sein, der aus einer Berechnung folgt, wie sie von den Verarbeitungsschaltungen (T2) der externen Vorrichtung (2) ausgeführt wird, oder ein über die Tastatur (CL) der externen Vorrichtung (2) eingegebener Datenwert, der eventuell durch die Verarbeitungsschaltungen (T2) vorverarbeitet ist.
  • Die Chiffrierung des Datenwerts (d) wird durch ein Programm (P2) erhalten, das in einem Speicherbereich (Z1) des Speichers (M2) vorabgespeichert ist und das durch die Verarbeitungsschaltungen (T2) ausgeführt wird. Dieses Programm (P2) ist die Realisierung einer Chiffrierfunktion (f2) mit einem nichtsingulären Algorithmus. Diese Funktion (f2) berücksichtigt zumindest einen Chiffrierschlüssel (S2), der im Speicherbereich (Z1) des Speichers (M2) vorabgespeichert ist, und einen Parameter (X), der mit dem Datenwert (d) verknüpft ist.
  • Genauer gesagt ist der Parameter (X) in mehrere Felder (X1, X2, .. Xn) aufgeteilt, wobei mindestens eines dieser Felder einer vorgegebenen Beziehung genügen muß und mindestens ein Feld vorhanden ist, das für den Wert (v) oder die Binärdarstellung des Datenwerts (d) repräsentativ ist.
  • Z. B. weist der Parameter (X) drei Felder (X1, X2, X3) auf, mit:
  • - X1 = X2 = ad (d)
  • - X3 =
  • wobei ad(d) die Speicheradresse der Karte (1) ist, unter der der Datenwert (d) eingeschrieben werden soll, und (v) der Wert des Datenwerts (d) ist.
  • Es wird so eine chiffrierte Nachricht (M) erhalten, wie:
  • M = f2(X), S2).
  • Diese Nachricht (M) wird durch den Übertragungskanal (L) an die Karte (1) übertragen. Die Verarbeitungsschaltungen (T1) der Karte (1) führen auf die empfangene Nachricht (M) hin ein Programm (P1) aus, wie es im Speicherbereich (Z1) des Speichers (M1) vorabgespeichert ist. Dieses Programm (P1) ist die Realisierung des Inversen der Funktion (f1), oder die Dechiffrierfunktion für den nichtsingulären Algorithmus, wie er beim Chiffriervorgang durch das externe Mittel (2) verwendet wurde. Das Programm (P1) dechiffriert die Nachricht (M) mittels mindestens eines Dechiffrierschlüssels (S1), der im Speicherbereich (Z1) des Speichers (M1) abgespeichert ist und z. B. folgende Form hat:
  • f1(M, S1) = X'.
  • Der so erhaltene Parameter (X') ist, wie der Parameter (X), in mehrere Felder (X'1, X'2, ..., X'n) unterteilt, und die Verknüpfungsbedingungen, die von den Feldern des Parameters (X) erfüllt werden, müssen in gleicher Weise durch die entsprechenden Felder des Parameters (X') erfüllt sein. Wenn das vorstehend gegebene Beispiel wieder aufgegriffen wird, ist der Parameter (X') in drei Felder (X'1, X'2, X'3) unterteilt.
  • Wenn die Felder (X'1, X'2) derselben Beziehung wie die Felder (X1, X2) genügen, d. h. daß die Informationen dieser Felder identisch sind und unter der Adresse (ad) des Datenwerts (d) gleich sind, geht, gemäß der Erfindung, die Karte davon aus, daß das Feld (X'3) den Wert (v) des Datenwerts (d), wie er vom externen Mittel übertragen wurde (2), zutreffend wiedergibt.
  • Die Karte (1) kann hierauf mittels der Verarbeitungsschaltungen (T1) ein Einschreiben des Datenwerts (d) in die Adresse (ad) des Speicherbereichs (Z2) oder (Z3) des Speichers (M1) der Karte (1) ausführen.
  • Im umgekehrten Fall geht die Karte (1) davon aus, daß der Wert (v) der Information des Feldes (X'3) des Parameters (X') nicht mit dem Wert (v) des ausgegebenen Datenwerts (d) übereinstimmt. Unter diesen Bedingungen berücksichtigt die Karte (1) die empfangene Nachricht (M) nicht, und zwar in der Kenntnis, daß
  • - ein Fehler in der Übertragung der Nachricht (M) vorlag,
  • - eine Änderung der Nachricht (M) während der Übertragung stattfand,
  • - die Nachricht (M) nicht von einer ermächtigten Sendevorrichtung ausgegeben wurde, da der Chiffrierschlüssel (S2) nicht mit dem Dechiffrierschlüssel (S1) der Karte (1) übereinstimmt, von der angenommen wird, daß es sich um eine gute Karte handelt.
  • Um die Sicherheit beim Übertragen des Datenwerts (d) zu erhöhen, kann das Chiffrierprogramm (P2) auch eine Zufallszahl (E) berücksichtigen. Auf diese Weise wird derselbe Datenwert (d) unterschiedlich chiffriert, um zu verhindern, daß ein Fälscher eine frühere Nachricht (M) wiederverwenden kann.
  • Die Zufallszahl (E) wird von der Karte selbst geliefert. Genauer gesagt wird die Zahl dem Speicherbereich (Z2) oder einem Steuerbereich entnommen, in dem mindestens ein Bit nach jedem Nutzen der Karte (1) verändert wird. Die Zufallszahl wird danach durch das Wort des Speicherbereichs (Z1) gebildet, der das letztgenannte modifizierte Bit enthält. Es ist zu beachten, daß die Zahl (E) vor dem Chiffriervorgang an das externe Mittel (2) übertragen wird.
  • In Abänderung kann die Zufallszahl (E) durch den Anfangsinhalt desjenigen Wertes gebildet sein, der in derjenigen Adresse (ad) des Speichers liegt, in die eingeschrieben werden soll. Da das Einschreiben eines Datenwerts in einen Speicher Wort für Wort erfolgt, erfordert das Einschreiben eines Datenwerts (d) von mehreren Wörtern wortweises Übertragen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Zufallszahl (E), die jedesmal verschieden ist und durch den Inhalt des Worts unter der Adresse (ad) gebildet wird und die nacheinander geändert wird, bis der Datenwert (d) vollständig eingeschrieben ist.
  • Es ist zu beachten, daß die Erfindung umgekehrt gilt, wenn die externe Vorrichtung (2) einen von der Karte (1) übertragenen Datenwert (d) bestätigt.
  • Die vorstehend angegebenen Programme zum Chiffrieren (P2) und zum Dechiffrieren (P1) können identisch sein, was impliziert, daß die Schlüssel (S1) und (S2) ebenfalls identisch sind. Zu Sicherheitszwecken müssen diese Schlüssel geheim gehalten bleiben, und aus diesem Grund werden sie in Speicherbereiche (Z1) eingeschrieben, auf die von außen nicht zugegriffen werden kann.
  • Als Variante kann der vorstehend angegebene Algorithmus ein für sich öffentlich bekannter Verschlüsselungsalgorithmus sein.

Claims (4)

1. Verfahren zum Beurkunden der Echtheit eines Datenwerts, der zwischen einer Sende- und einer Empfangsvorrichtung ausgetauscht wird, die über einen herkömmlichen übertragungskanal miteinander verbunden sind, wobei jede Vorrichtung über mindestens einen Speicher und Verarbeitungsschaltungen verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:
- Erstellen einer chiffrierten Nachricht (M) auf der Ebene der Sendevorrichtung (2) durch Abarbeiten eines ersten Programms (P2), das durch erste Verarbeitungsschaltungen (T2) ausgeführt wird und das eine Chiffrierfunktion (f2) eines nichtsingulären Algorithmus mindestens auf den Chiffrierschlüssel S2 dieses Algorithmus und auf einen ersten Parameter X in solcher Weise anwendet, daß die Nachricht M eine Funktion zumindest des Chiffrierschlüssels und des ersten Parameters ist, wobei der Chiffrierschlüssel S2 des Algorithmus im Speicher (M2) der Sendevorrichtung (2) vorabgespeichert ist und der erste Parameter X in mindestens ein erstes Feld (X1), das einer vorgegebenen Bedingung genügt, und ein zweites Feld (X2) aufgeteilt ist, das für den Wert (v) des Datenwerts (d) repräsentativ ist, das weiterhin folgende Schritte aufweist:
- übertragen der Nachricht M zur Empfangsvorrichtung (1) und Abarbeiten eines zweiten Programms (P1), das von zweiten Verarbeitungsschaltungen (T1) ausgeführt wird, um die Dechiffrierfunktion f1 des genannten Algorithmus zumindest auf die Nachricht M und den im Speicher (M1) der Empfangsvorrichtung (1) vorabgespeicherten Dechiffrierschlüssel S1 anzuwenden, um einen zweiten Parameter X' zu erhalten, der demgemäß eine Funktion der Nachricht M und des Dechiffrierschlüssels ist;
- Zerlegen des zweiten Parameters X' in mindestens ein erstes Feld (X'1) und ein zweites Feld (X'2) und Verifizieren, daß das erste Feld (X'1) des zweiten Parameters X' derselben vorgegebenen Bedingung genügt wie das erste Feld (X1) des ersten Parameters X, um hieraus abzuleiten, daß der Wert des Datenwerts des zweiten Feldes (X'2) des zweiten Parameters mit dem Wert des Datenwerts (d) des zweiten Feldes (X2) des ersten Parameters X übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt des Berücksichtigens einer Zufallszahl (E) bei den Funktionen (f1, f2) beinhaltet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es dann, wenn die Sendevorrichtung (2) oder die Empfangsvorrichtung (1) ein tragbarer Gegenstand ist, den Schritt beinhaltet, eine Zufallszahl (E) durch den tragbaren Gegenstand dadurch zu erzeugen, daß er einem Steuerspeicherbereich (Z2) entnommen wird, dessen Inhalt bei jedem Gebrauch des tragbaren Gegenstandes verändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schritt des Definierens der vorstehend angegebenen vorgegebenen Bedingung aufweist, der das erste Feld (X1) des ersten Parameters X der Speicheradresse (ad) genügen muß, in die der Datenwert (d) eingeschrieben werden soll.
DE8787401620T 1986-07-11 1987-07-09 Verfahren zum beglaubigen der echtheit von daten, ausgetauscht durch zwei vorrichtungen, die oertlich oder entfernt mittels einer uebertragungsleitung verbunden sind. Expired - Lifetime DE3781612T2 (de)

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