DE3783171T2 - Verfahren zum wechseln eines grundschluessels und zum beglaubigen eines aus einem vorherbestimmten grundschluessel hergestellten schluessels und system zu seiner verwirklichung. - Google Patents

Verfahren zum wechseln eines grundschluessels und zum beglaubigen eines aus einem vorherbestimmten grundschluessel hergestellten schluessels und system zu seiner verwirklichung.

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DE3783171T2 DE8787401621T DE3783171T DE3783171T2 DE 3783171 T2 DE3783171 T2 DE 3783171T2 DE 8787401621 T DE8787401621 T DE 8787401621T DE 3783171 T DE3783171 T DE 3783171T DE 3783171 T2 DE3783171 T2 DE 3783171T2
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wechseln eines Grundschlüssels und zum Bestätigen eines auf diese Weise gewechselten Schlüssels als ein auf der Basis eines vorbestimmten Grundschlüssels erstellter Schlüssel, sowie auf ein System zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Ein solches Verfahren ermöglicht insbesondere das Wechseln von Geheimschlüsseln, die in tragbaren Medien, beispielsweise in Speicherkarten, gespeichert sind.
  • Der Aufschwung von Anwendungen, bei denen tragbare Objekte wie Karten benutzt werden, ist im wesentlichen auf das Aufkommen von Speicherkarten zurückzuführen, bei denen ein wesentliches Merkmal darin besteht, daß sie Verarbeitungsschaltungen enthalten. Diese Schaltungen umfassen im allgemeinen einen Mikroprozessor, der nicht nur Berechnungen an Daten durchführt, die von außen eingegeben worden sind, sondern auch an internen Daten, die von außen her unzugänglich sind.
  • Solche Karten werden an Anwender von dazu ermächtigten Organisationen ausgegeben, die Dienstleistungen mit Hilfe von Apparaten oder Endgeräten anbieten, die der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden und mit der der Anwender seine Karte vorübergehend verbindet.
  • Jeder Apparat erbringt die geforderte Dienstleistung erst, wenn er sich zuvor vergewissert hat, daß die Karte von Anfang an als eine Karte erstellt worden ist, die den Zugang zu dieser Dienstleistung eröffnet.
  • Es muß also unter allen Umständen vermieden werden, daß eine für den Zugang zu einer Dienstleistung (A) erstellte Karte in gleicher Weise für einen Zugang zu einer Dienstleistung (B) verwendet wird und daß ein Betrüger keine falsche Karte erstellen oder simulieren kann, die den Zugang zur Dienstleistung (A) und/oder (B) ermöglicht.
  • Diese Ziele werden allgemein dadurch erreicht, daß zunächst ein Informationsaustausch in Form eines Dialogs zwischen der Karte und dem Apparat erfolgt.
  • Eine Art des Dialogs, wie er in dem US-Patent 4 471 216 der Anmelderin beschrieben ist, das deren FR-Patent 2 469 760 entspricht, berücksichtigt einen Geheimschlüssel, der nur der ermächtigten Organisation bekannt ist und der gleichzeitig in der Karte und in dem Apparat gespeichert ist. Beispielsweise berechnet die Karte ein Ergebnis, das von ihrem Geheimschlüssel abhängt, und der Apparat berechnet ein ebensolches Ergebnis, das von seinem Geheimschlüssel abhängt. Die Ergebnisse werden von dem Apparat verglichen, der den Zugang zu der gewünschten Dienstleistung nur im Falle der Identität oder der Übereinstimmung der Ergebnisse freigibt. Diese Bedingung wird nur erfüllt, wenn die Schlüssel der Karte und des Geräts identisch sind.
  • Alle Geräte, die dafür ausgelegt worden sind, eine gegebene Dienstleistung zu erbringen, haben die Fähigkeit, die Gesamtheit der Karten zu erkennen, die von einer ermächtigten Organisation ausgegeben worden sind, um den Zugang zu dieser Dienstleistung zu eröffnen.
  • Für einen in einem Gerät gespeicherten Geheimschlüssel gibt es jedoch n Karten der gleichen Familie, die diesen Geheimschlüssel besitzen (wobei n insbesondere bei Bankanwendungen mehrere Millionen annehmen kann). Wenn es jedoch einem Betrüger gelingt, das Geheimnis dieses Schlüssels zu durchbrechen, hat er die Möglichkeit, falsche Karten herzustellen und zu verteilen, die dann von den Apparaten als gültig erkannt werden. Eine solche Folge wäre katastrophal und erforderte das Ändern des Geheimschlüssels und die Verteilung neuer Karten.
  • Zur Abhilfe dieses Nachteils sieht die Erfindung vor, die Geheimschlüssel der Karten anhand eines gleichen Grundschlüssels zu wechseln, wobei die Apparate die Möglichkeit haben, sie als Schlüssel zu erkennen, die anhand eines gleichen Grundschlüssels erstellt worden sind. Somit wird jede Karte einen eigenen Geheimschlüssel haben, der verschieden von den den anderen Karten zugeordneten Schlüsseln ist.
  • Nach der Erfindung ist ein Verfahren zum Wechseln eines Grundschlüssels durch ein Initialisierungssystem, wobei jeder gewechselte Schlüssel in einem Speicher einer Objektvorrichtung gespeichert ist, sowie zur Ermöglichung des Erkennens durch ein Auswertungssystem, ob der gewechselte Schlüssel einer Objektvorrichtung anhand eines vorbestimmten Grundschlüssels richtig erstellt worden ist, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß zum Wechseln eines zuvor in einem Speicher des Initialisierungssystems gespeicherten Grundschlüssels Sb:
  • durch Verarbeitungsschaltungen dieses Systems ein gewechselter Schlüssel Sd berechnet wird, indem der Grundschlüssel Sb sowie ein zu jeder Objektvorrichtung gehörigen Wechselparameter Du einer kombinatorischen, kommutativen, eineindeutigen Transformation (T) unterzogen werden, so daß gilt: Sd - Du (T) Sb,
  • - der auf diese Weise berechnete gewechselte Schlüssel Sd in dem Speicher der Objektvorrichtung gespeichert wird,
  • - und daß zum Erkennen des gewechselten Schlüssels Sd einer Objektvorrichtung als anhand eines Basisschlüssels Sb erstellt:
  • die Objektvorrichtung mit einem Auswertungssystem verbunden wird, die mit einem Speicher versehen ist, in dem der Basisschlüssel Sb gespeichert ist, und durch Verarbeitungsschaltungen dieses Systems ein Zwischenparameter Pu berechnet wird, indem auf die Transformation (T) ein jeder Objektvorrichtung zugeordneter Datenwert Cu sowie der zuvor genannte Wechselparameter Du angewendet wird, so daß gilt: Pu = Cu (T) Du,
  • und einerseits durch das Auswertungssystem ein erstes Zertifikat R1 berechnet wird, das von einem externen Datenwert Ex und einem ersten Schlüssel K1 abhängt, so daß gilt: R1 = f3 (K1, Ex), mit K1 = Sb (T) Pu, und andererseits durch die Objektvorrichtung ein zweites Zertifikat R2 berechnet wird, das von dem externen Datenwert Ex und einem zweiten Schlüssel K2 abhängt, derart, daß gilt: R2 = f4 (K2, Ex), mit K2 = Sd (T) Cu,
  • wobei die zwei Zertifikate (R1, R2) identisch sind, wenn der gewechselte Schlüssel Sd der Objektvorrichtung anhand des gleichen Grundschlüssels Sb wie der im Auswertungssystem gespeicherte Grundschlüssel berechnet worden ist.
  • Gemäß einem Merkmal dieses Verfahrens ist die Transformation (T) eine Antivalenz-Funktion.
  • Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein Initialisierungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptanspruch dadurch gekennzeichnet, daß es zur Initialisierung einer Objektvorrichtung mit einem gewechselten Schlüssel Sd folgendes enthält:
  • - Verbindungsmittel mit der Objektvorrichtung, - einen Speicher, in dem ein Grundschlüssel sowie ein Programm gespeichert sind, - Verarbeitungsschaltungen zum Berechnen des gewechselten Schlüssels Sd durch Ausführung des Programms, das eine kommutative, kombinatorische, eindeutige Transformation (T) auf den Grundschlüssel sowie auf einen jeder Objektvorrichtung zugeordneten WechseIparameter Du anwendet, so daß gilt: Sd = Sb (T) Du.
  • Gemäß einem anderen Merkmal ist ein Auswertungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptanspruch dadurch gekennzeichnet, daß es zum Wiedererkennen des gewechselten Schlüssels Sd, der in einer Objektvorrichtung gespeichert ist, folgendes enthält:
  • - Verbindungsmittel mit der Objektvorrichtung,
  • - einen Speicher, in dem ein Programm gespeichert ist sowie Verarbeitungsschaltungen zum Berechnen eines Zwischenparameters Pu durch Ausführung des Programms, das eine kommutative, kombinatorische, eineindeutige Transformation auf einen jeder Objektvorrichtung zugeordneten Wechselparameter Du sowie auf einen jeder Objektvorrichtung zugeordneten Datenwert Cu anwendet, so daß gilt: Pu = Du (T) Cu,
  • - einen Speicher in dem ein Grundschlüssel Sb und ein Programm gespeichert sind, sowie Verarbeitungsschaltungen zum Berechnen eines Zertifikats R1 durch Ausführung des Programms, wobei gilt:
  • R1 = f3 (K1, Ex)
  • mit K1 = Sb (T) Pu,
  • wobei Ex eine externe Information ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden erläuternden Beschreibung unter Bezugnahme auf die als Beispiel angefügten Zeichnungen.
  • - Fig. 1 zeigt schematisch ein Initialisierungssystem zur Erläuterung der ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • - und Fig. 2 zeigt in schematischer Form ein Auswertungssystem zur Erläuterung der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Allgemein ist das erfindungsgemäße Verfahren in eine Initialisierungsphase und eine Auswertungsphase aufgeteilt. Die Initialisierungsphase besteht darin:
  • - daß von einem Initialisierungssystem anhand eines vorbestimmten Grundschlüssels ein gewechselter Schlüssel berechnet wird,
  • - und daß dieser auf diese Weise gewechselte Geheimschlüssel in einem Speicher eines tragbaren Objekts gespeichert wird.
  • Diese erste Phase wird von einer ermächtigten Organisation verwirklicht, die das tragbare Objekt dann an einen Benutzer abgibt, wobei jedes tragbare Objekt einen anderen Geheimschlüssel aufweist. Jeder Benutzer kann dann mit Hilfe seines tragbaren Objekts den Zugang zu Dienstleistungen verlangen, jedoch kann dieser Zugang nur nach einer Kontrolle bestätigt werden, die auf der Basis des Erkennens des gewechselten, in dem tragbaren Objekt gespeicherten Schlüssel durchgeführt wird. Diese Kontrolle ist Gegenstand der zweiten Phase oder der Auswertungsphase, die später noch beschrieben wird.
  • Das Initialisierungssystem (1), das in Fig. 1 dargestellt ist, besteht insbesondere aus einer Quellenvorrichtung (CMI), einer Zwischenvorrichtung (DI2), einer Eingabevorrichtung wie einer Tastatur (CL) sowie einer Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle (10).
  • Die Quellenvorrichtung (CM1) enthält insbesondere einen Speicher (M1), Verarbeitungsschaltungen (T1) wie einen Mikroprozessor und eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle (I1). Die Gruppe dieser Schaltungen steht über einen Verbindungsbus (b1) miteinander in Verbindung.
  • Im Speicher (M1) der Quellenvorrichtung (CM1) sind wenigstens die folgenden Informationen gespeichert:
  • - ein Zwischen-Geheimschlüssel (Sm),
  • - ein Rechenprogramm (P1), dessen Funktion später noch erläutert wird.
  • Die Zwischenvorrichtung (DI2) enthält insbesondere einen Speicher (M2), Verarbeitungsschaltungen (T2) wie einen Mikroprozessor sowie eine Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle (I2). Die Gesamtheit der Schaltungen ist über einen Verbindungsbus (b2) miteinander verbunden.
  • Der Speicher (M2) der Zwischenvorrichtung (DI2) enthält folgende Informationen:
  • - einen vorbestimmten Grundschlüssel (Sb),
  • - ein Programm (P2), dessen Funktion später noch erläutert wird.
  • Die Schnittstellen (I1, I2) der Quellenvorrichtung (CM1) und der Zwischenvorrichtung (DI2) sind ebenso wie die Tastatur (CL) und die Initialisierungsschnittstelle (1) über einen Verbindungsbus (b0) miteinander verbunden.
  • Ein zu initialisierendes tragbares Objekt (CU3) enthält insbesondere einen Speicher (M3), Verarbeitungsschaltungen (T3) wie einen Mikroprozessor sowie eine Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle (I3). Die Gesamtheit der Schaltungen ist über einen Verbindungsbus (b3) miteinander verbunden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das tragbare Objekt (CU3) oder die Benutzerkarte von einer Speicherkarte gebildet, wie sie in den US-Patenten 4 211 919 und 4 382 279 beschrieben ist, die den FR-Patenten 2 401 459 und 2 461 301 der Anmelderin entsprechen.
  • Die Benutzerkarte (CU3) ist über eine die Schnittstellen (I0, I3) verbindende Ubertragungsleitung (L) mit dem Initialisierungssystem gekoppelt. Eine solche Leitung (L) ist insbesondere in dem US-Patent 4 556 958 beschrieben, das dem FR-Patent 2 483 713 der Anmelderin entspricht.
  • Das Initialisierungssystem (1) hat somit die Aufgabe, anhand eines vorbestimmten Grundschlüssels (Sb) einen gewechselten Schlüssel (Sd) zu berechnen.
  • Das Berechnungsprinzip ist wie folgt: An einem ersten Zeitpunkt werden ein Wechselparameter (Du) anhand von für jede zu initialisierende Benutzerkarte spezifischen Daten sowie ein Zwischen-Grundschlüssel (Sm) berechnet. An einem zweiten Zeitpunkt wird anhand des Wechselparameters (Du) und des vorbestimmten Grundschlüssels (Sb) der gewechselte Schlüssel (Sd) berechnet.
  • In einer ersten Ausführungsform wird die Berechnung des Wechselparameters (Du) durch die Quellenvorrichtung (CM1) bewirkt, und die Berechnung des gewechselten Schlüssels (Sd) wird durch die Zwischenvorrichtung (DI2) bewirkt.
  • Genauer gesagt führen die Verarbeitungsschaltungen (T1) der Quellenvorrichtung (CM1) das vorgenannte Programm (P1) zum Berechnen eines Wechselparameters (Du) in der Weise aus, daß gilt:
  • Du = fl (Sm, Eu, Cu)
  • Darin sind (Sm) der in dem Speicher (M1) gespeicherte Zwischen-Grundschlüssel, (Eu) ein für die Benutzerkarte (CU3) spezifischer, an der Tastatur (CL) eingegebener Datenwert, der im Speicher (M3) gespeichert ist, und (Cu) ein für die Benutzerkarte (CU3) spezifischer Wechseldatenwert, der entweder extern ist und vor der Abspeicherung im Speicher (M3) mittels der Tastatur CL) eingegeben wird oder intern ist und bereits zuvor im Speicher (M3) abgespeichert worden ist.
  • Im Anschluß daran berechnet die Zwischenvorrichtung (DI2) einen gewechselten Schlüssel (Sd) aus dem in ihrem Speicher (M2) gespeicherten vorbestimmten Grundschlüssel (Sb) und aus dem von der Quellenvorrichtung (CM1) berechneten und durch den Bus (b0) zur Zwischenvorrichtung (DI2) übertragenen Wechselparameter (Du).
  • Der gewechselte Schlüssel (Sd) wird von den Verarbeitungsschaltungen (T2) berechnet, die das Programm (P2) ausführen, das aus der Durchführung einer kombinatorischen, eindeutigen Transformation (T) besteht, derart:
  • Sd = Sb (T) Du
  • Beispielsweise ist diese Transformation eine Antivalenz-Funktion.
  • Schließlich wird der auf diese Weise berechnete gewechselte Schlüssel (Sd) im Speicher (M3) der Karte (CU3) gespeichert.
  • Es sei bemerkt, daß der Speicher (M3) der Benutzerkarte (CU3) vorteilhafterweise in wenigstens zwei Zonen (Z1, Z2) unterteilt ist. Die Speicherzone (Z1) ist derart, daß die einmal gespeicherten Informationen von außen her unzugänglich sind, während sie ausschließlich für die Verarbeitungsschaltungen (T3) zugänglich sind. Die Speicherzone (Z2) ist derart, daß die gespeicherten Informationen gelesen, jedoch von außen gelesen aber nicht verändert werden können. Solche Speicherzugriffe sind insbesondere in dem US-Patent 4 211 919 der Anmelderin beschrieben, die deren FR-Patent 2 401 459 entspricht.
  • Da die Speicherzone (Z1) die Geheimhaltung der gespeicherten Informationen ermöglicht, wird der gewechselte Schlüssel (Sd) in dieser Zone abgespeichert, während die zum Benutzer gehörigen Daten (Eu, Cu) in der Zone (Z2) gespeichert sind.
  • Die beschriebene Initialisierungsphase wird allgemein dadurch abgeschlossen, daß in den Speicher (M3) der Karte (CU3) mehrere weitere, für jeden Anwendungsfall spezifische Informationen geschrieben werden.
  • Eine auf diese Weise durch eine ermächtigte Organisation initialisierte Benutzerkarte wird einem Benutzer übergeben, für den dann eine Dienstleistung erbracht werden kann, zu der ihn seine Karte berechtigt, indem die Karte mit einem damit beauftragten und von der ermächtigten Organisation verwalteten Apparat oder Gerät verbunden wird.
  • Vor der Erbringung dieser Dienstleistung muß der Apparat gewährleisten, daß die präsentierte Karte einen authentischen Geheimschlüssel aufweist, d.h., daß dieser Schlüssel ausgehend von dem der geforderten Dienstleistung eigenen Grundschlüssel berechnet und in allen Apparaten abgespeichert worden ist, die mit der Erbringung dieser Dienstleistung beauftragt sind. Im gegenteiligen Fall würde der Apparat eine falsche Karte oder auch eine einwandfreie Karte feststellen, die jedoch nicht für die Erbringung der von diesem Apparat abzugebenden Dienstleistung initialisiert worden ist.
  • Diese Kontrolle ist Gegenstand der zweiten Phase des Verfahrens, nämlich der Auswertungsphase, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wird.
  • Das Auswertungssystem (4) besteht aus einer Steuervorrichtung (CM4), einer Zwischenvorrichtung (DI5), einer Eingabevorrichtung (CL), beispielsweise einer Tastatur und einer Eingangs- Ausgangs-Schnittstelle (IO).
  • Die Steuervorrichtung (CM4) besteht insbesondere aus einem Speicher (M4), Verarbeitungsschaltungen (T4) wie einem Mikroprozessor und einer Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle (I4). Die Gesamtheit der Schaltungen ist mittels eines Verbindungsbus (b4) miteinander verbunden.
  • Im Speicher (M4) sind wenigstens folgende Informationen abgespeichert:
  • - die während der Initialisierungsphase verwendeten Geheimschlüssel (Sm, Sb),
  • - das ebenfalls in der Initialisierungsphase verwendete Programm (P1) zum Berechnen des Wechselparameters (Du),
  • - und ein Programm (P3), dessen Funktion anschließend noch erläutert wird.
  • Die Zwischenvorrichtung (DI5) besteht insbesondere aus einem Speicher (M5), Verarbeitungsschaltungen (T5) wie einem Mikroprozessor und einer Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle (I5). Die Gesamtheit dieser Schaltungen ist mittels eines Verbindungsbus (b5) miteinander verbunden.
  • Der Speicher (M5) der Zwischenvorrichtung (DI5) enthält wenigstens das Programm (P2), dessen Funktion später noch erläutert wird.
  • Die Schnittstellen (I4, I5) der Steuervorrichtung (CM4) und der Zwischenvorrichtung (DI5) sind miteinander und mit der Tastatur (CL) sowie der Schnittstelle (I0) des Auswertungssystems (4) mittels eines Verbindungsbus (b0) verbunden.
  • Es sei angenommen, daß eine Benutzerkarte (CU3) wie zuvor initialisiert und vorübergehend mit dem Auswertungssystem (4) verbunden wird. Dieses Verbinden geschieht mittels einer Übertragungsleitung (L) des oben erwähnten Typs, die die Schnittstelle (I0) des Systems (4) und die Schnittstelle (I3) der Karte (CU3) miteinander verbindet.
  • An einem ersten Zeitpunkt berechnet die Steuervorrichtung (CM4) den Wechselparameter (Du) erneut durch Ausführen des Programms (P1) mittels der Verarbeitungsschaltung (T4). Dieser Parameter (Du) ist derart:
  • Du = fl (Sm, Eu, Cu)
  • wobei die Parameter (Eu, Cu) aus dem Speicher (M3) der Benutzerkarte (CU3) entnommen werden.
  • Nach der Berechnung wird der Wechselparameter zur Zwischenvorrichtung (DI5) übertragen, deren Verarbeitungsschaltungen (T5) das Programm (P2) ausführen, um einen Parameter (Pu) wie folgt zu erhalten:
  • Pu = Du (T) Cu
  • wobei (Cu) der aus dem Speicher (M3) der Benutzerkarte (CU3) entnommene Parameter ist.
  • In diesem Stadium des Verfahrens ist es wichtig, eine Besonderheit der Erfindung zu beachten. Die Steuervorrichtung (CM4) und die Zwischenvorrichtung (DI5) führen die erneute Berechnung eines Wechselschlüssels (Sd) anhand des Grundschlüssels (Sb) für seinen anschließenden Vergleich mit dem in der Benutzerkarte (CU3) gespeicherten Schlüssel nicht direkt durch. Der Wechselschlüssel (Sd) wird daher noch mehr geschützt. Damit jedoch der Wechselschlüssel (Sd), der in der Benutzerkarte (CU3) gespeichert ist, erkannt werden kann, berechnen die Steuervorrichtung (CM4) und die Karte (CU3) das als Zertifikat bezeichnete Ergebnis. Diese Zertifikate würden identisch, wenn der gewechselte Schlüssel (Sd) der Karte (CU3) anhand des gleichen Grundschlüssels (Sb) wie der im Speicher (M4) der Steuervorrichtung (CM4) gespeicherte Schlüssel berechnet worden ist. Die Identität der zwei Zertifikate beruht auf den Beziehungen, die zwischen den Geheimschlüsseln (Sb, Sd) und den Parametern (Pu, Du) vorhanden sind, wie anschließend erläutert wird.
  • Ein erstes Zertifikat oder Ergebnis (R1) wird von den Verarbeitungsschaltungen (T4) der Steuervorrichtung (CM4) durch Ausführen des Programms (P3) berechnet, das im Speicher (M4) gespeichert ist. Dieses Resultat (R1) ist wie folgt:
  • RI = f3 (K1, Ex)
  • mit KI = Sb (T) Pu
  • Darin sind (Sb) der im Speicher (M4) gespeicherte Grundschlüssel, (Pu) der von der Zwischenvorrichtung (DI5) berechnete Parameter und (Ex) eine beispielsweise mittels der Tastatur (CL) von einer Bedienungsperson oder vom Benutzer von außen eingegebener Datenwert.
  • Die Verarbeitungsschaltungen (T3) der Benutzerkarte (CU3) führen ihrerseits das im Speicher (M3) abgespeicherte Programm (P4) im Verlauf der Initialisierungsphase durch, um ein zweites Zertifikat oder Ergebnis (R2) wie folgt zu erhalten:
  • R2 = f4 (K2, Ex)
  • mit K2 = Sd (T) Cu
  • Darin sind (Sd) der im Speicher (M3) gespeicherte gewechselte Schlüssel, (Cu) der aus der Speicherzone (Z2) entnommene Parameter und (Ex) der zuvor genannte externe Datenwert.
  • Wenn der gewechselte Schlüssel (Sd) aus einem Grundschlüssel (Sb) berechnet worden ist, der mit dem in der Steuervorrichtung (CM4) gespeicherten Schlüssel übereinstimmt, sind die zwei Ergebnisse (R1, R2) aus den folgenden Gründen identisch:
  • - der Zwischenparameter (K2) für die Berechnung des Ergebnisses (R2) ist wie folgt:
  • K2 = Sd (T) Cu
  • mit: Sd = Sb (T) Du
  • so daß gilt: K2 = Sb (T) Du (T) Cu
  • mit: Pu = Cu (T) Du
  • so daß gilt: K2 = Sb (T) Pu = Kl (für die Berechnung des Ergebnisses (R1) verwendeter Parameter).
  • All diese Gleichungen werden erfüllt, weil die verwendete Transformation (T) eine kommutative Transformation ist.
  • Wenn auch nur eine dieser Gleichungen nicht erfüllt wird, wird der gewechselte Schlüssel (Sd) der Objektvorrichtung (CU3) natürlich nicht als authentisch erkannt, und der Dialog wird unterbrochen.
  • Aus dem obigen folgt, daß die Quellenvorrichtung (CM1) und die Zwischenvorrichtung (DI2) des Initialisierungssystems (1) sowie die Steuervorrichtung (CM4) und die Zwischenvorrichtung (DI5) des Auswertungssystems (4) Informationen enthalten, die geheim bleiben müssen, damit ein Betrug unmöglich gemacht wird, der darin bestehen kann, falsche Benutzerkarten (CU3) zu simulieren, die von der Steuervorrichtung (CM4) als authentisch erkannt werden.
  • Es ist daher unbedingt notwendig, Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, um den Zugriff auf in den Speichern (M1, M2, M4 und M5) enthaltene Informationen zu schützen.
  • Eine erste Lösung besteht darin, physische oder Hardwaremäßige Schutzmaßnahmen zu ergreifen, die die Speicher schwer zugänglich machen.
  • Eine zweite Maßnahme besteht darin, nach dem Schreiben der Informationen die Speicherzugriffe so zu sperren, daß sie von außen her unzugänglich werden und nur noch durch die Verarbeitungsschaltungen zugänglich sind, die den Speichern jeweils zugeordnet sind. Diese zweite Lösung ist zufriedenstellend, wenn die Speicher den Speichern der tragbaren Objekte wie den Benutzerkarten (CU3) entsprechen. Genauer gesagt sind der Speicher (M1) und die Verarbeitungsschaltungen (T1) der Quellenvorrichtung (CM1) des Initialisierungssystems (1) einerseits und der Speicher (M4) und die Verarbeitungsschaltungen (T4) der Steuervorrichtung (CM4) des Auswertungssystems (4) andererseits in einer Benutzerkarte integriert, in der jeder Speicher (M1, M4) in wenigstens zwei Speicherzonen (Z1, Z2) unterteilt ist.
  • Eine dritte Lösung besteht darin, die Quellenvorrichtung (CM1) und die Zwischenvorrichtung (DI2) des Initialisierungs-Systems (1) in einer gleichen Anordnung unterzubringen, die beispielsweise in Form eines Gehäuses mit integrierten Schaltungen mit den gleichen Speicherzugriffseigenschaften wie eine vorgenannte Karte ausgeführt ist. Diese Lösung eignet sich auch für die Steuervorrichtung (CM4) und die Zwischenvorrichtung (DI5) des Auswertungssystems (4).
  • In Abwandlung dieser dritten Lösung ist das vorgenannte Gehäuse mit integrierten Schaltungen in einem tragbaren Objekt und insbesondere in einer vorgenannten Speicherkarte untergebracht.

Claims (20)

1. Verfahren zum Wechseln eines Grundschlüssels durch ein Initialisierungssystem, wobei jeder gewechselte Schlüssel in einem Speicher einer Objektvorrichtung gespeichert ist, sowie zur Ermöglichung des Erkennens durch ein Auswertungssystem, ob der gewechselte Schlüssel einer Objektvorrichtung anhand eines vorbestimmten Grundschlüssels richtig erstellt worden ist, dadurch gekennzeichnet,
- daß zum Wechseln eines zuvor in einem Speicher (M2) des Initialisierungssystems (1) gespeicherten Grundschlüssels Sb:
durch Verarbeitungsschaltungen (T1, T2) dieses Systems (1) ein gewechselter Schlüssel Sd berechnet wird, indem der Grundschlüssel Sb sowie ein zu jeder Objektvorrichtung (CU3) gehörigen Wechselparameter Du einer kombinatorischen, kommutativen, eineindeutigen Transformation (T) unterzogen werden, so daß gilt: Sd - Du (T) Sb,
- der auf diese Weise berechnete gewechselte Schlüssel Sd in dem Speicher (M3) der Objektvorrichtung (CU3) gespeichert wird,
- und daß zum Erkennen des gewechselten Schlüssels Sd einer Objektvorrichtung (CU3) als anhand eines Basisschlüssels Sb erstellt:
die Objektvorrichtung (CU3) mit einem Auswertungssystems (4) verbunden wird, die mit einem Speicher (M4) versehen ist, in dem der Basisschlüssel Sb gespeichert ist, und durch Verarbeitungsschaltungen (T4, T5) dieses Systems (4) ein Zwischenparameter Pu berechnet wird, in dem auf die Transformation (T) ein jeder Objektvorrichtung (CU3) zugeordneter Datenwert Cu sowie der zuvor genannte Wechselparameter Du angewendet wird, so daß gilt: Pu = Cu (T) DU,
und einerseits durch das Auswertungssystem (4) ein erstes Zertifikat R1 berechnet wird, das von einem externen Datenwert Ex und einem ersten Schlüssel K1 abhängt, so daß gilt: R1 = f3 (K1, Ex), mit K1 = Sb (T) Pu, und andererseits durch die Objektvorrichtung (CU3) ein zweites Zertifikat R2 berechnet wird, das von dem externen Datenwert Ex und einem zweiten Schlüssel K2 abhängt, derart, daß gilt: R2 = f4 (K2, Ex), mit K2 = Sd (T) Cu,
wobei die zwei Zertifikate (R1, R2) identisch sind, wenn der gewechselte Schlüssel Sd der Objektvorrichtung (CU3) anhand des gleichen Grundschlüssels Sb wie der im Auswertungssystem (4) gespeicherte Grundschlüssel berechnet worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Initialisierungssystem (1) der vorgenannte Wechselparameter Du durch Ausführung eines Programms (P1) berechnet wird, das in seinem Speicher (M1) gespeichert ist und das einen der Objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Datenwert (Eu) berücksichtigt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Programm (P1) auch einen Zwischenschlüssel (Sm) berücksichtigt, der zuvor in dem Speicher (M1) des Initialisierungssystems (1) gespeichert worden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Auswertungssystem (4) der vorgenannte Wechselparameter Du durch Ausführung eines Programms (P1) berechnet wird, das in seinem Speicher (M4) gespeichert ist und einen der Objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Datenwert (Eu) berücksichtigt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Programm (P1) auch einen Zwischenschlüssel (Sm) berücksichtigt, der zuvor in den Speicher (M4) des Auswertungssystems (4) gespeichert worden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorgenannte Transformation (T) eine Antivalenz-Funktion verwendet wird.
7. Initialisierungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Initialisierung einer Objektvorrichtung (CU3) mit einem gewechselten Schlüssel Sd folgendes enthält:
- Verbindungsmittel (I0, I3, L) mit der Objektvorrichtung (CU3), - einen Speicher (M2), in dem ein Grundschlüssel (Sb) sowie ein Programm (P2) gespeichert sind, - Verarbeitungsschaltungen (T2) zum Berechnen des gewechselten Schlüssels Sd durch Ausführung des Programms (P2), das eine kommutative, kombinatorische, eineindeutige Transformation (T) auf den Grundschlüssel sowie auf einen jeder objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Wechselparameter Du anwendet, so daß gilt: Sd = Sb (T) Du.
8. System nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch Verarbeitungsschaltungen (T1) zum Berechnen des vorgenannten Wechselparameters Du durch Ausführung eines Programms (P1), das in einem Speicher (M1) gespeichert ist und das wenigstens einen der Objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Datenwert (Eu) berücksichtigt.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Programm (P1) außerdem einen Zwischenschlüssel (Sm) berücksichtigt, der zuvor in dem Speicher (M1) abgespeichert worden ist.
10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltungen (T1) und der vorgenannte Speicher (M1) in einem tragbaren Objekt, beispielsweise einer Speicherkarte (CM1) integriert sind.
11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltungen (T1, T2) und die Speicher (M1, M2) in einem Gehäuse mit integrierten Schaltungen integriert sind.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Gehäuse in einem tragbaren Objekt, beispielsweise einer Speicherkarte, untergebracht ist.
13. Auswertungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Wiedererkennen des gewechselten Schlüssels Sd, der in einer Objektvorrichtung (CU3) gespeichert ist, folgendes enthält:
- Verbindungsmittel (I0, I3, L) mit der Objektvorrichtung (CU3)
- einen Speicher (M5), in dem ein Programm (P2) gespeichert ist sowie Verarbeitungsschaltungen (T5) zum Berechnen eines Zwischenparameters Pu durch Ausführung des Programms (P2), das eine kommutative, kombinatorische, eineindeutige Transformation (T) auf einen jeder Objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Wechselparameter Du sowie auf einen jeder Objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Datenwert Cu anwendet, so daß gilt: Pu = Du (T) Cu,
- einen Speicher (M4) in dem ein Grundschlüssel Sb und ein Programm (P3) gespeichert sind, sowie Verarbeitungsschaltungen (T4) zum Berechnen eines Zertifikats P1 durch Ausführung des Programms (P3), wobei gilt:
R1 = f3 (K1, Ex)
mit K1 = Sb (T) Pu,
wobei Ex eine externe Information ist.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgenannte Speicher (M4) außerdem ein Programm (P1) enthält, das von den Verarbeitungsschaltungen (T4) ausgeführt wird, um den vorgenannten Wechselparameter Du zu berechnen, und das wenigstens einen der Objektvorrichtung (CU3) zugeordneten Datenwert (Eu) berücksichtigt.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Programm (P1) ferner einen Zwischenschlüssel (Sm) berücksichtigt, der zuvor in den Speicher (M4) gespeichert worden ist.
16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (M4) und die Verarbeitungsschaltungen (T4) in einem tragbaren Objekt (CM4), beispielsweise einer Speicherkarte, integriert sind.
17. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (M4, M5) und die Verarbeitungsschaltungen (T4, T5) in einem Gehäuse mit integrierten Schaltungen integriert sind.
18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Gehäuse in einem tragbaren Objekt, beispielsweise einer Speicherkarte, untergebracht ist.
19. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (M3) der Objektvorrichtung (CU3), der mit dem System verbunden ist, ein Programm (P4) enthält, das durch die Verarbeitungsschaltungen (T3) ausgeführt wird, um ein Zertifikat R2 zu berechnen, bei dem gilt:
R2 = f4 (Ex, K2)
mit K2 = Sd (T) Cu
wobei Ex die vorgenannte externe Information ist und wobei das Zertifikat R2 mit dem von dem System zuvor berechneten Zertifikat R1 identisch sein soll.
20. System nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektvorrichtung (CU3) ein tragbares Objekt, beispielsweise eine Speicherkarte, ist.
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