DE3904215C2 - Verfahren und Anordnung zur Identifikation eines Benützers einer Chipkarte - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Identifikation eines Benützers einer ChipkarteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Identifikation eines
Benützers einer Chipkarte, bei welchem die Chipkarte mit einem
Terminal in Verbindung steht und die Identifikation des Benut
zers gegeben ist, falls ein Identifikationscode des Benutzers
mit einem Identifikationscode der Chipkarte übereinstimmt.
Chipkarten sind Plastikkarten, die mit einer integrierten
Halbleiterschaltung versehen sind. Sie werden unter anderem
für den elektronischen Zahlungsverkehr (Bargeldbezug, Bezah
lung von Waren, Ueberweisungen etc.) eingesetzt (siehe z. B.
"Sicherheit im elektronischen Zahlungsverkehr", J. Klinger, H.
Otter, E und M, Jahrgang 104, Heft 12). Um die Wahrscheinlich
keit unbefugter erfolgreicher Benutzung klein zu halten, wird
bei der Verwendung der Karte die Identifikation des Benutzers
durch einen geheimen Identifikationscode, genannt PIN (Perso
nal Identification Number) verlangt. Dieser PIN sollte natur
gemäss keinem Dritten und sicherlich auch nicht jedem Auto
maten, an dem die Karte benutzt wird, zugänglich gemacht we
rden. Die Automaten können nämlich in einem grossen Netz nicht
alle als sicher angesehen werden. Manipulationen sind selbst
an den als besonders sicher geltenden bankbetriebenen Geldau
tomaten festgestellt worden. Aus diesem Grund wurde in letzter
Zeit verschiedentlich die Forderung gestellt, die Chip
karten seien zur Eingabe des PIN's mit einer Tastatur zu
versehen ("Plastikkarten - wie intelligent ist sicher"
von A. S. Glass und J. L. Massey, Landis & Gyr Mitteilun
gen 32 (1985) 2).
Es wird ebenfalls als notwendig erachtet, die Chipkarte
mit einem Display zu versehen. Auf diese Weise z. B. kann
verhindert werden, daß der Automat auf seiner Anzeige
dem Benutzer einen kleinen Betrag ausweist und nach des
sen Genehmigung einen großen Betrag abbucht.
Man ist somit zum Schluß gekommen, daß für den sicheren
Einsatz von Chipkarten sowohl ein Display als auch eine
Tastatur auf der Karte benötigt werden. Eine Chipkarte
mit einer Tastatur hat allerdings beträchtliche Nach
teile. Da diese Tastatur klein sein muß, dürfte sie ins
besondere im Winter nicht besonders bedienungsfreundlich
sein. Ferner ist sie ein zusätzliches Element, das aus
fallen kann, insbesondere wenn die Chipkarte in der Ge
säßtasche gebogen wird. Wenn die Tastatur nur zur Einga
be des PIN's verwendet wird, lassen zudem Abnützungser
scheinungen Rückschlüsse auf den PIN zu. Schließlich er
höht das Anbringen einer Tastatur die Herstellungskosten
solcher Karten.
Mit der EP 0 173 103 A2 wird ein IC-Kartensystem vorge
schlagen, das zwar keine Tastatur besitzt, bei dem je
doch der Kartenbesitzer seine Karte selbst mit dem PIN-
Code und einem IPIN (Initialization Personal Identifica
tion Number)-Code laden muß, nachdem die Karte bereits
zwei Herstellungsstationen durchlaufen hat. Es sind so
mit drei unterschiedliche Stationen bis zur endgültigen
Fertigstellung der Karte erforderlich, was einen erheb
lichen Aufwand bedeutet.
Ein weiterer Vorschlag gemäß der EP 0 243 873 A2 be
schäftigt sich ebenfalls mit den Identifikationssicher
heit, und zwar durch ein System, das den PIN-Code mit
einem zweiten zuvor auf der Karte gespeicherten PIN-Code
(R-PIN) vergleicht, wobei die Sicherheitsmaßnahmen im
wesentlichen darin liegen, daß ein Zeitvergleichsver
fahren bezüglich der Dauer zweier Identitätsermitt
lungsschritte durchgeführt wird, bei dem auch die Zahl
und Dauer wiederholter Versuche berücksichtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur
Identifikation eines Benutzers einer Chipkarte, bei wel
chem die Chipkarte mit einem Terminal in Verbindung
steht und die Identifikation des Benutzers gegeben ist,
falls ein Identifikationscode des Benutzers mit einem
Identifikationscode der Chipkarte übereinstimmt, anzuge
ben, welches die Identifikation des Benutzers erlaubt,
ohne daß die Chipkarte einer Tastatur bedarf und ohne
daß das Terminal den Identifikationscode erfahren kann.
Erfindungsgemäss besteht die Lösung darin, dass die Chipkarte
mindestens eine Zufallszahl erzeugt und mittels eines karten
eigenen Displays dem Benutzer bekannt gibt und der Benutzer
über das Terminal einen Zufallscode eingibt, welcher sich aus
einer Verknüpfung des Identifikationscode des Benützers mit
der mindestens einen Zufallszahl ergibt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Verknüp
fung eine Subtraktion oder Addition dar.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Zu
fallszahlen zufällige Permutationen der Ziffern "0"-"9", und
die Verknüpfung entspricht einer Neudefinition einer Tastatur
des Terminals gemäss den Permutationen.
Zum Verknüpfen durch eine Subtraktion wird ein Verfahren be
vorzugt, bei welchem das Terminal eine Impulstaste umfasst,
wobei die Chipkarte auf das Drücken der Impulstaste mit einem
Erhöhen oder Erniedrigen einer bestimmten Ziffer der angezeig
ten Zufallszahl reagiert und der Benutzer mittels der Impuls
taste die Zufallszahl so verändert, dass auf dem Display sein
Identifikationscode erscheint.
Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere bevorzugte Aus
führungsformen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie
len und im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert wer
den.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum
Durchführen eines erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 eine Darstellung eines Verfahrens, bei welchem die
Verknüpfung eine Subtraktion ist;
Fig. 3 eine Darstellung eines Verfahrens, bei welchem die
Zufallszahlen Permutationen der Ziffern "0"-"9"
sind; und
Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer Tastatur zur
Eingabe des Geheimschlüssels.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung zum
Durchführen eines erfindungsgemässen Verfahrens. Sie umfasst
drei Parteien, welche miteinander Informationen austauschen.
Eine erste Partei bildet ein Terminal 1, eine zweite eine
Chipkarte 3 und eine dritte ein Benutzer 7.
Das Terminal 1 besitzt zumindest eine Tastatur 2, über welche
der Benutzer einen Zufallscode eingeben kann. In der Praxis
wird es zudem eine Anzeige und einen Anschluss an ein Daten
netz aufweisen. Solche und weitere Elemente des Terminals 1
sind aber für das erfindungsgemässe Verfahren ohne Bedeutung.
Als Terminal kann beispielsweise eine Kasse eines Ladenge
schäfts dienen.
Die Chipkarte 3 umfasst ein Display 4 und eine integrierte
Halbleiterschaltung, welche z. B. eine Rechenlogik 5 und einen
Datenspeicher 6 aufweist. Das Display 4 wird von der Rechenlo
gik 5 angesteuert und ist fähig, eine oder mehrere Zufallszah
len anzuzeigen. Auch der Datenspeicher 6 wird von der Rechen
logik 5 kontrolliert.
Die Chipkarte 3 und das Terminal 1 stehen miteinander in Ver
bindung, was mit einer Datenleitung 9 angedeutet wird. Diese
Datenleitung 9 wird einerseits bei der Identifikation des Be
nutzers, andererseits aber auch z. B. zum Lesen oder Aendern
von Daten des Datenspeichers 6, verwendet.
Der Benutzer 7 gilt als identifiziert, wenn sein Identifika
tionscode 8a, im folgenden kurz PIN genannt, mit dem PIN 8b
der Chipkarte 3 übereinstimmt. Aus Sicherheitsgründen ist es
gut, wenn der Benutzer seinen PIN 8a auswendig weiss und ihn
nirgends niedergeschrieben hat. Der PIN 8b der Chipkarte 3 be
findet sich im Datenspeicher 6 und zwar gesichert gegen unbe
fugtes Lesen. Auf keinen Fall sollte es für das Terminal 1
möglich sein, über die Datenleitung 9 auf irgendeine Art den
PIN 8b aus der Chipkarte 3 herauszulesen.
Der Kern der Erfindung liegt darin, dass der Benutzer zwar nur
via Terminal 1 seinen PIN 8a an die Chipkarte 3 geben kann,
dass aber das Terminal 1 oder ein Beobachter keine Möglichkeit
hat, den wahren Wert des PIN's ausfindig zu machen. Dies wird
dadurch erreicht, dass die Chipkarte 3 eine dem Terminal 1 un
bekannte Zufallszahl erzeugt und über das Display 4 dem Benut
zer 7 anzeigt. Der Benutzer 7 seinerseits verknüpft diese Zu
fallszahl auf vorgegebene Weise mit seinem PIN 8a. Ein durch
diese Verknüpfung erhaltener Zufallscode K wird auf der Tasta
tur 2 eingetippt und vom Terminal 1 an die Chipkarte 3 weiter
gegeben. Die Chipkarte kann den im Zufallscode K enthaltenen
PIN prüfen, da sie ja sowohl die Zufallszahl als auch den PIN
8b und die Verknüpfung kennt.
Die Verknüpfung selbst ist nicht geheim, d. h. auch ein unbe
fugter Benutzer darf wissen, dass sie z. B. durch eine Subtrak
tion gegeben ist.
Die Zufallszahl ändert sich natürlich jedesmal, wenn der Be
nutzer 7 sich identifizieren muss. Folglich ist der Zufalls
code K auch zufällig. Das Terminal 1 kann auch nicht aus einer
Reihe von Zufallscoden K, welche auf dem selben PIN basieren,
den PIN 8a selbst ausfindig machen.
Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben. Sie beziehen sich sowohl auf die Art
der Verknüpfung als auch auf die Art der Eingabe des Zufalls
codes K.
Fig. 2 stellt ein erfindungsgemässes Verfahren dar, bei wel
chem die Verknüpfung einer Subtraktion entspricht. Ein solches
Verfahren wird im folgenden Differenzverfahren genannt. Zu
oberst ist ein PIN dargestellt. In diesem Beispiel ist er
fünfstellig und hat den Wert "31990". Darunter ist eine fünf
stellige Zufallszahl Z mit dem Wert "43763" beispielhaft ange
schrieben. Sie kann echt (durch Rauschdiode erzeugt) oder syn
thetisch (Zufallsgenerator) sein. Sie wird auf dem Display 4
dem Benutzer 7 angezeigt. Der Benutzer 7 berechnet nun im Kopf
stellenweise die Differenz zwischen PIN und Zufallszahl Z. Den
resultierenden Zufallscode K gibt er über die Tastatur 2 des
Terminals 1 ein.
Im vorliegenden Beispiel subtrahiert er für die letzte Stelle
des Zufallscodes K von der "0" des PIN's die "3" der Zufalls
zahl Z und tippt das Resultat, eine "7", ein. Für die zweit
letzte Stelle des Zufallscodes K subtrahiert er von der "9"
die "6" und tippt wiederum das Resultat, eine "3", ein. Auf
diese Weise gibt er den ganzen Zufallscode K, nämlich "98237",
ein.
Wenn die Rechenlogik 5 den Zufallscode K (hier "98237") erhal
ten hat, addiert sie die angezeigte Zufallszahl Z (hier
"43763") zum Zufallscode K und vergleicht die so erhaltene
Summe mit dem im Datenspeicher 6 abgelegten PIN 8b. Wenn der
PIN 8a des Benutzers 7 übereinstimmt mit dem abgelegten PIN 8b
der Chipkarte 3, dann gilt der Benutzer als identifiziert und
der Datenaustausch von Nutzdaten (Abbuchen von Geldbeträgen
usw.) kann beginnen.
Es liegt natürlich ebenso im Sinn der Erfindung, wenn die
Chipkarte 3 parallel zum Benutzer 7 einen eigenen Zufallscode
bildet und diesen dem Terminal bekannt gibt. D. h. der Ver
gleich der Zufallscode, und damit der PIN, wird im Terminal 1
anstatt in der Chipkarte 3 durchgeführt. Diese Variante kann
dann in Betracht gezogen werden, wenn es genügt, wenn das
Terminal 1 weiss, ob der Benutzer zugelassen werden soll oder
nicht. Dies kann z. B. in Sicherheitssystemen der Fall sein.
Das anhand von Fig. 7 beschriebene Ausführungsbeispiel lässt
sich ohne weiteres zu einem sogenannten Summenverfahren modi
fizieren, in dem statt subtrahiert eben addiert wird. Addiert
und subtrahiert wird ganz allgemein mit Vorteil modulo 10,
d. h. stellenweise und ohne Ueberträge (das Resultat von einer
Addition von 9 + 3 ist 2 und nicht 12).
Fig. 3a zeigt als Alternative zum Differenzverfahren ein soge
nanntes Permutationsverfahren. Die Chipkarte 3 besitzt dazu
ein zehnstelliges Display 4. Die Stellen des Displays 4 sind
durchnummeriert von "0" bis "9" (Fig. 3b). Der PIN wird zif
fernweise eingegeben. Für jede Ziffer des PIN's erzeugt die
Chipkarte 3 zufallsmässig eine Permuation der Ziffern "0" bis
"9".
Der Zufallscode K ergibt sich im vorliegenden Beispiel wie
folgt (Fig. 3a). Die erste Permutation sei "8217940365". Diese
Permutation ist als Neudefinition der Tastatur 2 des Terminals
1 zu verstehen. D. h. im vorliegenden Fall, dass der Benutzer 7
auf der Tastatur 2 eine "8" eingibt, wenn er in Tat und Wahr
heit eine "0" eingeben will. Oder wenn er in Tat und Wahrheit
eine "4" eingeben will, dann muss er auf der Tastatur eine "9"
eintippen usw.. Beim Permutationsverfahren gibt der Benutzer
also seinen PIN unter Berücksichtigung der durch die Permuta
tion gegebenen Neudefinition der Tastatur ein. Gemäss einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugt die Chip
karte für jede Stelle des PIN's zufallsmässig eine neue Permu
tation.
Fig. 3a zeigt ein Beispiel. Der PIN sei wiederum "31990". Für
die Eingabe der ersten Stelle des PIN's, die "3" wird eine
erste Permutation erzeugt, z. B. "8217940365". Um die erste
Stelle seines PIN's, die "3" einzugeben, tippt der Benutzer 7
also auf der Tastatur 2 die "7" ein. Sogleich erzeugt die
Rechenlogik 5 zufallsmässig eine zweite Permutation, z. B.
"6154320798". Die zweite Stelle des PIN's, die "1", wird in
dieser Permutation zufällig gerade auch durch eine "1" darge
stellt. Auf diese Weise gibt der Benutzer 7 seinen ganzen PIN
8a ein (vgl. Fig. 3a).
Das Terminal 1 kennt natürlich die zufälligen Permutationen
nicht und sieht nur den Zufallscode K, hier "71251". Es ist
wichtig, dass für jede Ziffer des PIN's eine neue, zufällige
Permutation erzeugt wird.
Dadurch kann das Terminal aus gleichen Ziffern im Zufallscode
K nicht einmal schliessen, dass auch der PIN an den entspre
chenden Stellen die gleichen Ziffern hat. Beispielsweise sind
beim PIN von der Fig. 3a die dritte und die vierte Stelle
identisch, d. h. je die Ziffer "9", im Zufallscode K sind aber
die dritte und vierte Stelle verschieden, nämlich eine "2" und
eine "5". Andererseits hat der Zufallscode K an der zweiten
und an der fünften Stelle die gleiche Ziffer, nämlich eine
"1", nicht aber der PIN, nämlich eine "1" und eine "0".
Die Tastatur 2 des Terminals 1 braucht nicht unbedingt eine
Zehnertastatur zu sein. Insbesondere für das Differenzverfah
ren (Fig. 2) eignet sich z. B. eine sog. Schiebetastatur.
Fig. 4 zeigt eine solche Schiebetastatur 13. Sie umfasst fünf
Tasten, eine Up-Taste 10, eine Down-Taste 11, eine Left-Taste
14, eine Right-Taste 15 und eine OK-Taste 12. Analog zu Fig. 1
bezeichnet 1 das Terminal und 9 die Datenleitung.
Die Bedienung dieser Schiebetastatur 13 wird nun anhand des in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels erklärt. Der PIN sei wie
derum die Zahl "31990" und die angezeigte Zufallszahl Z
"43763". Die Up-Taste 10 und die Down-Taste 11 wirken als Im
pulstaste, d. h. die Chipkarte reagiert auf das Drücken z. B.
der Up-Taste 10 durch Erhöhen einer gegebenen Stelle des Dis
plays 4 um "1". Analog erniedrigt die Down-Taste 11 eine be
stimmte Stelle der Anzeige um "1". Der Benutzer 7 manipuliert
nun mit der Schiebetastatur 13 die angezeigte Zufallszahl Z
so, dass auf dem Display 4 sein PIN erscheint. Mit Hilfe der
Left-Taste 14 bzw. der Right-Taste 15 hüpft er eine Stelle
nach links bzw. nach rechts.
Im vorliegenden Beispiel stellt der Benutzer 7 die letzte
Stelle seines PIN's, die "0", ein, indem er z. B. siebenmal
hintereinander die Up-Taste 10 oder dreimal hintereinander die
Down-Taste 11 betätigt. Dann hüpft er mit der Left-Taste 14
nach links und stellt die nächste Stelle seines PIN's ein. In
dem er dreimal die Up-Taste drückt, macht er aus der ange
zeigten "6" eine "9". Mittlerweile zeigt das Display 4 die
Zahl "43790" an. Auf völlig analoge Weise modifiziert der Be
nutzer die vorderen drei Stellen und schliesst seine Eingabe
durch die OK-Taste ab. Damit hat er der Chipkarte seinen PIN
bekanntgegeben.
Auch bei dieser Eingabeart erfährt das Terminal 1 nur den
Zufallscode (hier "98237"). Es kann daraus keine Information
über den PIN gewinnen.
Im Hinblick auf eine einfache Bedienung sind Up-Taste 10 und
Down-Taste 11 völlig komplementär, d. h. wenn z. B. eine "9" auf
dem Display 4 erscheint, erhält man nach dreimaligem Tippen
der Up-Taste 10 dasselbe, wie nach siebenmaligem Tippen der
Down-Taste 11, nämlich eine "2".
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Up-Taste 10 und
die Down-Taste 11 durch ein Einstellrad ersetzt. Je nachdem in
welche Richtung das Einstellrad gedreht wird, erhöht oder er
niedrigt sich die angezeigte Stelle.
Noch komfortabler wird das Einstellen des Zufallscodes, wenn
das Einstellrad mit sogenanntem soft scroll arbeitet, d. h.
wenn sich durch das Drehen des Einstellrades eine angezeigte
Ziffer kontinuierlich nach oben oder nach unten aus dem
Display verschiebt.
Grundsätzlich kommt das Differenzverfahren reps. das Summen
verfahren mit einem einstelligen Display 4 aus. In der Praxis
dürfte allerding ein mehrstelliges Display 4 vorteilhaft sein,
da es für den Benutzer 7 einfacher ist, zu wissen, welche
Stelle seines PIN's er soeben eingegeben hat. (Im obigen Bei
spiel mit dem PIN "31990" kann es dem Benutzer sonst passie
ren, dass er nicht mehr weiss, ob er soeben die erste oder die
zweite "9" eingestellt hat).
Abschliessend kann gesagt werden, dass das erfindungsgemässe
Verfahren die Identifikation des Benutzers mit hoher Sicher
heit erlaubt, ohne dass die Chipkarte eine problembehaftete
Tastatur aufweisen muss.
Claims (10)
1. Verfahren zur Identifikation eines Benutzers einer Chip
karte, bei welchem
- a) die Chipkarte mit einem Terminal in Verbindung steht, und
- b) die Identifikation des Benutzers gegeben ist, falls ein Identifikationscode des Benutzers mit einem Identifi kationscode der Chipkarte übereinstimmt,
- 1. die Chipkarte (3) mindestens eine Zufallszahl (Z) erzeugt und diese mittels eines karteneigenen Displays (4) dem Benutzer (7) bekannt gibt, und
- 2. der Benutzer (7) über das Terminal (1) einen Zu fallscode (K) eingibt, welcher sich aus einer Verknüpfung des Identifikationscodes des Benutzers (7) mit der minde stens einen Zufallszahl (Z) ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Terminal (1) den Zufallscode (K) an die Chipkarte (3)
weitergibt, welche den Zufallscode (K) identifiziert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verknüpfung eine Subtraktion oder Addition ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zufallszahl (Z) zufällige Permutationen der Ziffern
"0" bis "9" sind, und die Verknüpfung einer Neudefinition
einer Tastatur (2) des Terminals (1) gemäss den Permuta
tionen entspricht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
für jede Stelle des Identifikationscodes (PIN) eine neue
Zufallszahl (Z) erzeugt wird.
6. Anordnung zur Identifi
kation eines Benutzers einer Chipkarte, umfassend
- a) ein Terminal, und
- b) eine Chipkarte,
- 1. die Chipkarte (3) ein karteneigenes Display (4) zum Anzeigen einer Zufallszahl besitzt, und
- 2. das Terminal (1) eine Tastatur (2) zum Eingeben eines Zufallscodes umfasst.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Tastatur (2) eine Impulstaste umfasst, wobei die
Chipkarte (3) auf das Drücken der Impulstaste mit einem
Erhöhen oder Erniedrigen einer bestimmten Ziffer der auf
dem Display (4) angezeigten Zufallszahl reagiert.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Tastatur (2) ein Einstellrad umfasst, wobei die Chip
karte (3) auf das Drehen des Einstellrades mit einem Er
höhen oder Erniedrigen einer bestimmten Ziffer der auf
dem Display (4) angezeigten Zufallszahl reagiert.
9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das Display (4) zehnstellig ist und die Stellen des Dis
plays (4) durchnummeriert sind.
10. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die Tastatur (2) eine Left-Taste (14) und eine
Right-Taste (15) umfasst, mit welchen eine oder mehrere
Stellen nach links resp. nach rechts gehüpft werden kann.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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