DE102019001674A1 - Sensor, measuring and evaluation module for integration or embedding in a mobile device and method for determining the authenticity of a product with the sensor, measuring and evaluation module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Überprüfung der Echtheit eines Produkts, wobei ein echtes Produkt ein vorgegebenes geheimes Merkmal aufweist, das mittels elektromagnetischer Strahlung anregbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul das Produkt auf das Vorhandensein und die Eigenschaften des geheimen Merkmals prüft und auswertet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul.Erfindungsgemäß ist das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobilgerät integrierbar bzw. einbettbar, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul aus einem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des geheimen Merkmals besteht und aus einem Elektronik-Modul besteht, wobei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Moduls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Messsignalen entstandenen digitalen Messsignale des geheimen Merkmals und Entscheidung über dessen Echtheit, sowie einem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Optik-Modul erfassbar ist.The invention relates to a sensor, measuring and evaluation module for checking the authenticity of a product, a real product having a predetermined secret feature that can be excited by means of electromagnetic radiation, the sensor, measuring and evaluation module checking the product for the presence and checks and evaluates the properties of the secret feature. The invention also relates to a method for determining the authenticity of a product with the sensor, measuring and evaluation module. According to the invention, the sensor, measuring and evaluation module can be integrated or embedded in a mobile device, the sensor, measuring and evaluation module from an optics module for recording the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consists of an electronics module, the electronics module consisting of an analog module for amplification and digital-analog or analogue digital conversion of the measurement signals of the optics module, a digital module for evaluating the digital measurement signals of the secret feature resulting from the analog measurement signals and deciding on its authenticity, as well as an interface module for forwarding the result of the authenticity check to the mobile device, whereby the mobile device displays the result of the authenticity check and / or one of the authenticity carries out pending action, wherein the product is introduced into the mobile device or brought into the vicinity of the mobile device, so that the secret feature can be detected by the optics module.
Description
Die Erfindung betrifft ein Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Überprüfung der Echtheit eines Produkts, wobei ein echtes Produkt ein vorgegebenes geheimes Merkmal aufweist, das mittels elektromagnetischer Strahlung anregbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul das Produkt auf das Vorhandensein und die Eigenschaften des geheimen Merkmals prüft und auswertet. Ein derartiges Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird auch als Embedded-Genuineness-Sensor-Modul (eGSM) bezeichnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul.The invention relates to a sensor, measuring and evaluation module for checking the authenticity of a product, a real product having a predetermined secret feature that can be excited by means of electromagnetic radiation, the sensor, measuring and evaluation module checking the product for the presence and checks and evaluates the properties of the secret feature. Such a sensor, measurement and evaluation module is also referred to as an embedded genuineness sensor module (eGSM). The invention also relates to a method for determining the authenticity of a product with the sensor, measurement and evaluation module.
Die Erfindung betrifft hierbei die Absicherung von Produkten und Systemen aus mehreren zusammenwirkenden Produkten, beispielsweise für die in-situ Echtheitsprüfung von Verbrauchsmaterial in einem Mobilgerät.The invention relates to the protection of products and systems made up of several interacting products, for example for the in-situ authenticity check of consumables in a mobile device.
Für die Absicherung und Echtheitsprüfung von Waren, Etiketten, Zollstempeln, Pässen und dergleichen, kommen heutzutage Handgeräte zum Einsatz, die entweder eine bestimmte Stoffeigenschaft prüfen und dem Anwender das Prüfergebnis sofort anzeigen, oder über kryptographische Prüfung mit oder ohne Server-/Internetanbindung die Echtheit eines Produktes bestätigen.Nowadays, hand-held devices are used to secure and authenticate goods, labels, customs stamps, passports and the like, which either test a certain material property and display the test result to the user immediately, or the authenticity of a device via cryptographic testing with or without a server / internet connection Confirm product.
Echtheitsprüfungen, die mit einem Mobiltelefon vollzogen werden, sind entweder auf Code- oder Chip-Basis mit Signatur- oder Datenbank-Prüfung angelegt, oder verwenden nur einfachere Nachweisverfahren (beispielsweise mittels Kamera und Blitz), weil das Mobiltelefon über keine speziellen Sensoren für Echtheitsprüfungen verfügt.Authenticity checks that are carried out with a mobile phone are either based on a code or chip with signature or database verification, or only use simpler verification methods (e.g. using a camera and flash) because the mobile phone does not have any special sensors for authenticity checks .
Die Gefahr von Produktfälschungen wird auf Grund der fortschreitenden Globalisierung und Digitalisierung zukünftig weiter zunehmen und den Verbraucher/Patienten immer mehr vor die Frage der Echtheit der benutzen Produkte/Medikamente stellen. Hersteller von Markenartikeln müssen aus Gründen der Produkthaftung und der Reputation die Echtheit der vertriebenen Produkte sicherstellen. Allein mit digitalen Methoden kann diese Herausforderung nicht oder nur unzulänglich gelöst werden.The risk of product counterfeiting will continue to increase in the future due to advancing globalization and digitization, and consumers / patients will increasingly be confronted with the question of the authenticity of the products / drugs used. For reasons of product liability and reputation, manufacturers of branded goods must ensure the authenticity of the products they sell. This challenge cannot be solved or only inadequately with digital methods alone.
Nachteil an den aus dem Stand der Technik bekannten Geräten und Verfahren ist, dass Geräte für den Nachweis von speziellen Merkmalsstoffen eher groß und teuer sind, oder auf dem Produkt Platz für einen visuell sichtbaren Code oder für einen Chip benötigt wird. Der in ein Handgerät integrierte, in-situ Echtheitsnachweis von kleinem Verbrauchsmaterialien, wie beispielsweise Tabaksticks (auch HEETS® genannt) für Tabakerhitzer oder Insulin-Ampullen, oder Echtheitsprüfung mit dem Mobiltelefon, ist mit der aus dem Stand der Technik bekannten Technologie nicht möglich.The disadvantage of the devices and methods known from the prior art is that devices for the detection of special feature substances are rather large and expensive, or space is required on the product for a visually visible code or for a chip. The in-situ authentication of small consumables, such as tobacco sticks (also called HEETS®) for tobacco heaters or insulin ampoules, or authentication with a mobile phone, integrated in a hand-held device, is not possible with the technology known from the prior art.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik behoben werden.The invention is therefore based on the object of developing a generic sensor, measuring and evaluation module in such a way that the disadvantages of the prior art are eliminated.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the features of the independent claims. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobilgerät integrierbar bzw. einbettbar, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul aus einem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des geheimen Merkmals besteht und aus einem Elektronik-Modul besteht, wobei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Moduls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Messsignalen entstandenen digitalen Messsignale des geheimen Merkmals und Entscheidung über dessen Echtheit, sowie einem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Optik-Modul erfassbar ist.According to the invention, the sensor, measurement and evaluation module can be integrated or embedded in a mobile device, the sensor, measurement and evaluation module consisting of an optics module for recording the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consists of an electronics module, whereby the electronics module consists of an analog module for amplification and digital-analog or analog-digital conversion of the measuring signals of the optics module, a digital module for evaluating the analog measuring signals digital measurement signals of the secret feature and decision about its authenticity, as well as a Interface module for passing on the result of the authenticity check to the mobile device, the mobile device displaying the result of the authenticity check and / or performing an action dependent on the authenticity, with the product being introduced into the mobile device or brought into the vicinity of the mobile device, see above that the secret feature can be detected by the optics module.
Alternativ dazu ist das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobilgerät integrierbar bzw. einbettbar und sendet über ein ebenfalls integriertes Interface-Modul die Ergebnisse der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul erfassbar ist. Hierbei kann das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul aus einem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des geheimen Merkmals bestehen und aus einem Elektronik-Modul bestehen, wobei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Moduls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Messsignalen entstandenen digitalen Messsignalen des geheimen Merkmal und Entscheidung über die Echtheit des Produkts sowie einem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht. Alternatively, the sensor, measurement and evaluation module can be integrated or embedded in a mobile device and sends the results of the authenticity check to the mobile device via a likewise integrated interface module, the mobile device displaying the result of the authenticity check and / or one of the authenticity performs dependent action, the product being introduced into the mobile device or brought into the vicinity of the mobile device so that the secret feature can be detected by the sensor, measurement and evaluation module. Here, the sensor, measurement and evaluation module can consist of an optics module for recording the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consist of an electronics module, the electronics module being an analog module for amplification and digital-to-analogue or analog-to-digital conversion of the measurement signals of the optics module, a digital module for evaluating the digital measurement signals of the secret feature resulting from the analogue measurement signals and a decision on the authenticity of the product and an interface module to pass on the result of the authenticity check to the mobile device.
Dabei werden bevorzugt mehrere oder alle beschriebenen Module des Sensor-, Mess- und Auswertungsmoduls als Mikrosystem integriert. Ein Großteil oder alle Einheiten und/oder Module, vor allem die analogen und digitalen Schaltkreise können in ein Mixed-Signal-ASIC zusammengefasst werden, also in einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis für gemischt analoge und digitale Elektronik-Bauteile.Several or all of the described modules of the sensor, measurement and evaluation module are preferably integrated as a microsystem. Most or all of the units and / or modules, especially the analog and digital circuits, can be combined in a mixed-signal ASIC, i.e. in an application-specific integrated circuit for mixed analog and digital electronic components.
Ein vorgegebenes geheimes Merkmal ist ein Merkmal, das einem Anwender nicht bekannt ist. Hierbei ist dem Anwender üblicherweise weder die Anwesenheit des geheimen Merkmals auf oder in dem Produkt, noch die Zusammensetzung und die Eigenschaften des geheimen Merkmals bekannt. Beispielsweise ist ein vorgegebenes geheimes Merkmal eine bestimmte Kombination seltener Erden, die in das Material des Produkts eingebracht oder auf die Oberfläche des Produkts aufgebracht sind und die mit Infrarotstrahlung ausgelesen werden können. Alternativ kann ein vorgegebenes geheimes Merkmal ein lumineszierender Stoff sein, der mit elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge anregbar ist und der nach Anregung mit dieser elektromagnetischen Strahlung elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge aussendet, die von der bestimmten Wellenlänge der anregenden elektromagnetischen Strahlung verschieden ist. Alternativ kann ein vorgegebenes geheimes Merkmal auch die Oberflächenbeschaffenheit des Produkts in einem bestimmten Teilbereich der Oberfläche des Produkts oder der gesamten Oberfläche des Produkts sein. Ein anderes vorgegebenes geheimes Merkmal wäre beispielsweise auch eine in einem Hologramm versteckte Information, die nur bei einem bestimmten Betrachtungswinkel, bei Anregung mit kohärenter Strahlung oder bei Anregung mit elektromagnetischen Strahlung einer bestimmten Wellenlänge auslesbar ist.A predetermined secret feature is a feature that is not known to a user. In this case, the user is usually neither aware of the presence of the secret feature on or in the product, nor the composition and properties of the secret feature. For example, a predetermined secret feature is a specific combination of rare earths which are incorporated into the material of the product or applied to the surface of the product and which can be read using infrared radiation. Alternatively, a predetermined secret feature can be a luminescent substance which can be excited with electromagnetic radiation of a specific wavelength and which, after being excited with this electromagnetic radiation, emits electromagnetic radiation of a specific wavelength that is different from the specific wavelength of the exciting electromagnetic radiation. Alternatively, a predetermined secret feature can also be the surface properties of the product in a certain sub-area of the surface of the product or of the entire surface of the product. Another predetermined secret feature would be, for example, information hidden in a hologram, which can only be read at a certain viewing angle, when excited with coherent radiation or when excited with electromagnetic radiation of a certain wavelength.
Die Erfindung hat somit den besonderen Vorteil, ein Echtheits-SensorSystem anzubieten, das klein genug ist, um in ein Handgerät, wie beispielsweise einen Tabakerhitzer, eine Insulinspritze oder ein Mobiltelefon integriert zu werden, und vor Manipulation geschützt das Ergebnis der Prüfung an das Handgerät oder an ein anderes, übergeordnetes System zu melden.The invention thus has the particular advantage of offering an authenticity sensor system that is small enough to be integrated into a handheld device, such as a tobacco heater, an insulin syringe or a mobile phone, and the result of the test on the handheld device or protected against manipulation to report to another, higher-level system.
Das Mobilgerät weist also besonders bevorzugt neben seiner Funktion als beispielsweise Tabakerhitzer, Insulinspritze, Schreibstift oder Mobiltelefon die zusätzliche und von dieser Funktion unabhängige Funktion als Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul auf. Das Handgerät besitzt also neben der zusätzlich integrierten Echtheitsprüfung, eine oder mehrere Hauptfunktionen, wie z.B. Telefonieren, Schreiben, Pässe scannen.In addition to its function as, for example, a tobacco heater, insulin syringe, pen or mobile phone, the mobile device particularly preferably has the additional function, which is independent of this function, as a sensor, measuring and evaluation module. In addition to the additionally integrated authentication, the hand-held device has one or more main functions, such as Phoning, writing, scanning passports.
Besonders bevorzugt befindet sich das gesamte Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in einem Volumen mit einer Länge, Breite und Höhe von etwa 3 mm x 3 mm x 3 mm bis etwa 10 mm x 10 mm x 10 mm, um die Integration der Echtheiterkennung in ein Mobil- oder Handgerät zu ermöglichen. Dies Volumen entspricht etwa dem Volumen einer Kamera eines aus dem Stand der Technik bekannten Mobiltelefons.The entire sensor, measurement and evaluation module is particularly preferably located in a volume with a length, width and height of about 3 mm x 3 mm x 3 mm to about 10 mm x 10 mm x 10 mm in order to integrate the authenticity detection in to enable a mobile or handheld device. This volume corresponds approximately to the volume of a camera of a cell phone known from the prior art.
Als Schnittstellen zum Mobil- oder Handgerät werden besonders bevorzugt der Anschluss für eine Stromversorgung, eine serielle Schnittstelle (beispielsweise USB, i2c, SPI, RS232) und/oder eine Wireless/Funk-Schnittstelle (beispielsweise NFC, RFID, Bluetooth, WLAN), sowie eine optische Schnittstelle für die Echtheitserkennung integriert. Das Modul ist gegen Angriffe von außen durch Bohrschutz und Löschung von Programm und Daten bei erkannter Intrusion geschützt.The connection for a power supply, a serial interface (e.g. USB, i 2 c, SPI, RS232) and / or a wireless / radio interface (e.g. NFC, RFID, Bluetooth, WLAN) are particularly preferred as interfaces to the mobile or handheld device. , as well as an optical interface for authentication. The module is protected against external attacks by drilling protection and deletion of programs and data when intrusion is detected.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass für die sichere Kommunikation zum Mobil- oder Handgerät oder zum übergeordneten System ein Embedded-Secure-Element (eSE), TPM, TEE (Trusted Execution Environment, z.B. arm-Trustzone, oder ähnliches in das Elektronik-Modul integriert ist, sodass sich das eGSM durch aus dem Stand der Technik bekannte Challenge-Response-Verfahren nach außen authentisieren kann.According to a preferred embodiment, it is provided that for secure communication with the mobile or handheld device or with the higher-level system, an embedded secure element (eSE), TPM, TEE (Trusted Execution Environment, e.g. arm trust zone, or the like) Module is integrated so that the eGSM can authenticate itself to the outside using challenge-response processes known from the prior art.
Das Modul kann direkt in ein Mobil- oder Handgerät, auch als Host bezeichnet, integriert werden und prüft beispielsweise die Echtheit von Verbrauchsmaterial. Fällt die Echtheitsprüfung positiv aus, wird die Steuerung des Handgerätes über die erfolgreiche Prüfung informiert und kann mit dem normalen Betrieb, beispielsweise dem erhitzen von Tabak fortfahren und/ oder dem Benutzer die Echtheit des Materials mitteilen. Im negativen Fall kann der weitere Betrieb verweigert werden und/oder der Nutzer über die fehlende Echtheit des Verbrauchsmaterials informiert werden. Durch eine optional authentisierte/verschlüsselte Kommunikation zwischen dem Sicherheits-Modul und dem Host-System, wird eine Manipulation der Freigabe/ Anzeige verhindert.The module can be integrated directly into a mobile or handheld device, also known as a host, and checks, for example, the authenticity of consumables. If the authenticity check is positive, the control of the hand-held device is informed of the successful check and can continue with normal operation, for example heating tobacco, and / or inform the user about the authenticity of the material. In the negative case, further operation can be refused and / or the user can be informed about the lack of authenticity of the consumable material. An optional authenticated / encrypted communication between the security module and the host system prevents manipulation of the release / display.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Optik-Modul aus mindestens einem Emitter für elektromagnetische Strahlung eines oder mehrerer bestimmter Wellenlängenbereiche, beispielsweise einer LED, und mindestens einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise einer Photodiode. Emitter und Detektor können jeweils mit Filtern belegt werden. Zwischen Emitter, Detektor und der Messfläche des eGSM können weitere, den Strahlengang beeinflussende Mittel platziert werden, beispielsweise Linsen, Lichtleiter etc. Das Optik-Modul kann entweder direkt auf dem Hauptkörper des eGSM angebracht sein, oder über ein flexibles Kabel angeschlossen sein, wenn die Messfläche an einen besonders kleinen Ort geführt werden muss. Alternativ kann die Messfläche über einen ein- oder mehrkanaligen Lichtleiter zum Messobjekt verlegt werden.According to a preferred embodiment, the optics module consists of at least one emitter for electromagnetic radiation of one or more specific wavelength ranges, for example an LED, and at least one detector for electromagnetic radiation, for example a photodiode. Filters can be assigned to the emitter and detector. Between the emitter, detector and the measuring surface of the eGSM, other means influencing the beam path can be placed. for example lenses, light guides, etc. The optics module can either be attached directly to the main body of the eGSM or connected via a flexible cable if the measuring surface has to be guided to a particularly small location. Alternatively, the measuring surface can be laid to the measuring object via a single or multi-channel light guide.
Das Elektronik-Modul des eGSM besteht aus Analog-Modul, Digital-Modul, Interface-Modul und optional einem Schutz-Modul mit Schutz-Logik, das das eGSM vor externen Angriffen und Spionage schützt. Alle Teile des Elektronik-Moduls werden vorzugsweise, Platzsparend in einem Mixed-Signal-ASIC integriert.The electronic module of the eGSM consists of an analog module, digital module, interface module and optionally a protection module with protection logic that protects the eGSM from external attacks and espionage. All parts of the electronics module are preferably integrated in a mixed-signal ASIC to save space.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Analog-Modul aus mindestens einem Transimpendanzverstärker sehr hoher Dynamik, um kleine Ströme hochauflösend Messen zu können, einem Verstärker mit variabler Verstärkung, mindestens einem Analog/Digital-Wandler und mindestens einem Digital/Analog-Wandler. Transimpedanz-Wandler, Verstärker und A/D-/D/ A-Wandler können jeweils auch für einen Kanal verschmolzen sein. Der Analog-Teil hat mindestens einen solchen Kanal, vorzugsweise mehrere Kanäle, optional mit Multiplexer.According to a preferred embodiment, the analog module consists of at least one transimpendance amplifier with very high dynamics in order to be able to measure small currents with high resolution, an amplifier with variable gain, at least one analog / digital converter and at least one digital / analog converter. Transimpedance converters, amplifiers and A / D / D / A converters can each also be merged for one channel. The analog part has at least one such channel, preferably several channels, optionally with a multiplexer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Digital-Modul aus mindestens aus einem Prozessor (MCU) mit mindestens einem Kern, flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Speichereinheiten (RAM, SRAM, Flash, etc.), einem eingebetteten Sicherheitselement (embedded Secure Element - eSE), das auch in den Prozessor integriert sein kann, wie dies beispielsweise in der arm M23 oder M33 Architektur vorgeschlagen wird und optional einer Schutz-Logik zur Erkennung von Angriffen.According to a preferred embodiment, the digital module consists of at least one processor (MCU) with at least one core, volatile and / or non-volatile memory units (RAM, SRAM, Flash, etc.), an embedded security element (embedded secure element - eSE) , which can also be integrated into the processor, as is proposed, for example, in the arm M23 or M33 architecture, and optionally a protection logic for the detection of attacks.
Ein eingebettetes Sicherheitselement (eSE) ist ein vor Manipulation geschützter Chip, der in das eGSM eingebettet werden kann. Daten und Schlüsselmaterial werden hier vor dem Zugriff Dritter geschützt gespeichert und Daten nur an Berechtigte ausgegeben.An embedded security element (eSE) is a chip that is protected against manipulation and can be embedded in the eGSM. Data and key material are saved here so that they are protected from access by third parties and data is only given to authorized persons.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Interface-Modul aus dem Anschluss für eine Stromversorgung und verschiedenen Schnittstellen zum Datenaustausch mit dem Host-System und optional mit der Cloud. Es wird vorzugsweise mindesten eine Daten-Schnittstelle mit Kabel (beispielsweise USB, SPI, I2C, RS232) oder eine Funkschnittstelle (beispielsweise NFC, RFID, Wifi, Bluetooth, LoRaWAN) vorgesehen. Der Kabel Anschluss kann über eine flexible Leitung und Platinen-Steckverbinder, wie in einem Mobiltelefon erfolgen.According to a preferred embodiment, the interface module consists of the connection for a power supply and various interfaces for data exchange with the host system and optionally with the cloud. At least one data interface with cable (for example USB, SPI, I 2 C, RS232) or a radio interface (for example NFC, RFID, WiFi, Bluetooth, LoRaWAN) is preferably provided. The cable connection can be made via a flexible cable and circuit board connector, as in a mobile phone.
Durch die geringe Bauform, den geringen Stromverbrauch und insbesondere die flexible Positionierung der Messfläche, kann das eGSM zur Echtheitsprüfung in jedes beliebige Handgerät integriert werden.Due to the small design, the low power consumption and especially the flexible positioning of the measuring surface, the eGSM can be integrated into any handheld device for authentication purposes.
Das erfindungsgemäße eGSM kann in höheren Stückzahlen sehr kostengünstig mit Standard Halbleiterverfahren produziert werden.The eGSM according to the invention can be produced in large numbers very inexpensively using standard semiconductor processes.
Die direkte Absicherung von Verbrauchsmaterialien hilft den Herstellern von Markenartikeln, ihre hohen Investitionskosten für Technologie zu schützen, und auch dem Kunden zu garantieren, dass er nur original-Material verwendet. Dies ist insbesondere bei Medikamenten oder anderen sicherheits- oder gesundheitsrelevanten Produkten essentiell. Auch für die Prüfung von Banknoten und Sicherheitsdokumenten kann ein Handgerät mit integriertem eGSM genutzt werden.The direct hedging of consumables helps manufacturers of branded goods to protect their high investment costs for technology, and also to guarantee customers that they are only using original material. This is particularly essential for drugs or other safety or health-related products. A hand-held device with an integrated eGSM can also be used to check banknotes and security documents.
Durch die leichte Integrationsmöglichkeit in Host-Geräte, mit einer standardisierten Host-Schnittstelle, braucht nicht für jede Anwendung ein eigener Formfaktor für das eGSM entwickelt werden. Die Anwender-Software wird bevorzugt von Anwendern selbst entwickelt.Due to the easy integration option in host devices with a standardized host interface, a separate form factor does not have to be developed for the eGSM for each application. The user software is preferably developed by users themselves.
Nachfolgend werden einige Anwendungsformen der Erfindung beschrieben:
- Durch die Integration des eGSM in einen Tabakerhitzer bzw. Inhalator für eZigaretten und eines von dem eGSM erfassbaren geheimen Merkmals in die Tabaksticks bzw. HEETs kann die ausschließliche Verwendung von originalen Tabaksticks sichergestellt werden. Dies schützt gleichermaßen den Hersteller der Markenartikel wie den Anwender. Es gibt hierbei mehrere Möglichkeiten mit dem Einlegen von nicht originalem Verbrauchsmaterial ohne geheimen Merkmal umzugehen. So kann entweder der Anwender nur über die Verwendung von nicht originalem Verbrauchsmaterial informiert werden, die „Rauch“-Funktion aber trotzdem durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Benutzung des nicht originalen Verbrauchsmaterials unterbunden werden und/oder eine entsprechende Information in die Cloud gesendet werden.
- By integrating the eGSM in a tobacco heater or inhaler for e-cigarettes and a secret feature that can be recorded by the eGSM in the tobacco sticks or HEETs, the exclusive use of original tobacco sticks can be ensured. This protects the manufacturer of the branded goods as well as the user. There are several ways to deal with the insertion of non-original consumables without a secret feature. Either the user can only be informed about the use of non-original consumables, but the "smoke" function can still be carried out. Alternatively or additionally, the use of the non-original consumables can be prevented and / or corresponding information can be sent to the cloud.
Durch die Integration des eGSM in Medikamenten-Dosiereinheiten, wie beispielsweise Insulin-Pens und des geheimen Merkmals in die zugehörigen Insulin-Ampullen, kann die ausschließliche Verwendung von Original-Material sichergestellt werden. Dies schützt den Patienten vor gefährlichen Fälschungen.By integrating the eGSM in drug dosing units such as insulin pens and the secret feature in the associated insulin ampoules, the exclusive use of original material can be ensured. This protects the patient from dangerous counterfeits.
Durch die Integration des eGSM in Pass-Scanner kann die Merkmalsprüfung von dem in dem Passpapier integriertem geheimen Merkmal sowohl in stationäre, als auch in mobile Geräte integriert werden.By integrating the eGSM in passport scanners, the feature check of the secret feature integrated in the passport paper can be carried out can be integrated into stationary as well as mobile devices.
Durch die Integration des eGSM in BOS-Funkgeräte, beispielsweise Polizei-Funkgeräte, werden Amtsträger in die Lage versetzt, Zollstempel, Pässe und andere gesicherte Dokumente, mobil auf Echtheit zu prüfen.By integrating the eGSM into BOS radios, such as police radios, public officials are able to check customs stamps, passports and other secure documents for authenticity while on the move.
Durch die direkte Integration des eGSM in Mobiltelefone oder andere Mobilgeräte, oder die Integration in ein an ein Mobiltelefon oder anderes Mobilgerät ansteckbares USB-C, Mini-USB oder Lightning-Zusatzmodul, kann die Echtheitsprüfung von geheimen Merkmalen in praktisch jedes mobile Gerät verlegt werden. Kunden können so elegant die Echtheit von im Internet bestellten Marken-Artikeln prüfen, beispielsweise Akkus, Zubehör, Geräte, Textilien, Schuhe, etc. Ein System mit einem geheimen Merkmal wird damit für Markenartikler immens interessanter, weil sich die Möglichkeiten zur Prüfung potenzieren. Ein derartiges mobiles Gerät könnte die Bauform eines Kugelschreibers aufweisen, der auf der einen Seite Kugelschreiber und auf der anderen Seite Echtheitsprüfgerät ist. Das Gerät kann mit einem kleinen Display oder nur zwei LEDs und zwei Tasten ausgestattet sein. Auch die Echtheit von Banknoten könnte damit geprüft werden.By integrating the eGSM directly into mobile phones or other mobile devices, or by integrating it into a USB-C, mini-USB or Lightning add-on module that can be plugged into a mobile phone or other mobile device, the authentication of secret features can be relocated to practically any mobile device. Customers can elegantly check the authenticity of branded articles ordered on the Internet, for example batteries, accessories, devices, textiles, shoes, etc. A system with a secret feature is therefore immensely more interesting for branded goods, because the possibilities for checking are increased. Such a mobile device could have the design of a ballpoint pen, which is a ballpoint pen on the one hand and an authentication device on the other. The device can be equipped with a small display or just two LEDs and two buttons. It could also be used to check the authenticity of banknotes.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit einem vorgenannten erfindungsgemäßen Sensor-, Messund Auswertungsmodul bzw. eGSM mit den folgenden Schritten:
- a) durch Einlegen des Produkts in das Mobilgerät oder Annähern des Produkts an das Mobilgerät und/oder Drücken einer Taste und/oder eine andere Handlung des Benutzers am Mobilgerät wird die Bestimmung der Echtheit gestartet,
- b) das Mobilgerät sendet über das Interface-Modul einen Befehl an das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul, mit der Bestimmung der Echtheit zu beginnen,
- c) durch das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird mittels elektromagnetischer Strahlung das geheime Merkmal im zu prüfenden Produkt angeregt und die vom geheimen Merkmal emittierte elektromagnetische Strahlung gemessen und ein entsprechendes Messsignal bereitgestellt,
- d) durch das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird das Messsignal ausgewertet, das Ergebnis der Auswertung analysiert, über die Echtheit des Produkts entschieden und über das Interface-Modul das Ergebnis der Entscheidung an das Mobilgerät gesendet,
- e) das Mobilgerät nimmt das Ergebnis der Entscheidung entgegen und zeigt je nach Ergebnis der Entscheidung eine entsprechende Meldung für den Benutzer an und/oder gibt bei einem echten oder originalen Produkt die Verwendung des Produkts im Mobilgerät frei.
- a) by inserting the product into the mobile device or bringing the product closer to the mobile device and / or pressing a button and / or another action by the user on the mobile device, the determination of authenticity is started,
- b) the mobile device sends a command to the sensor, measurement and evaluation module via the interface module to begin determining the authenticity,
- c) the sensor, measurement and evaluation module stimulates the secret feature in the product to be tested by means of electromagnetic radiation and the electromagnetic radiation emitted by the secret feature is measured and a corresponding measurement signal is provided,
- d) the measurement signal is evaluated by the sensor, measurement and evaluation module, the result of the evaluation is analyzed, the authenticity of the product is decided and the result of the decision is sent to the mobile device via the interface module,
- e) the mobile device receives the result of the decision and, depending on the result of the decision, displays a corresponding message for the user and / or, in the case of a real or original product, enables the use of the product in the mobile device.
Die in Schritt a) genannte andere Handlung des Benutzers am Mobilgerät kann beispielsweise das Berühren oder Wischen eines bestimmten Feldes auf einem Display eines Smartphones mit einem Finger, ein Sprachbefehle oder eine Textnachricht sein.The other action of the user on the mobile device mentioned in step a) can be, for example, touching or swiping a certain field on a display of a smartphone with a finger, a voice command or a text message.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt a) das Produkt, beispielsweise ein Tabakstick, in das Mobilgerät, beispielsweise ein Tabakerhitzer einer eZigarette, eingeführt und in Schritt e) bei erkannter Echtheit des Produkts die Verwendung des Produkts im Mobilgerät freigegeben. Fällt die Echtheitsprüfung des Produkts dagegen negativ aus, kann die Verwendung des Produkts im Mobilgerät gesperrt werden und/oder ein Warnhinweis durch das Mobilgerät angezeigt oder abgegeben werden.According to a preferred embodiment, in step a) the product, for example a tobacco stick, is introduced into the mobile device, for example a tobacco heater of an e-cigarette, and in step e) the use of the product in the mobile device is enabled if the product is recognized as authentic. If the authenticity check of the product is negative, however, the use of the product in the mobile device can be blocked and / or a warning can be displayed or issued by the mobile device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet mindestens beim Einschalten des Mobilgerätes eine Authentisierung zwischen dem Mobilgerät und dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul statt.According to a preferred embodiment, authentication takes place between the mobile device and the sensor, measurement and evaluation module at least when the mobile device is switched on.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet die Kommunikation zwischen dem Mobilgerät und dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul verschlüsselt und/oder mittels digitaler Signaturen gegen Verfälschung gesichert statt.According to a preferred embodiment, the communication between the mobile device and the sensor, measurement and evaluation module is encrypted and / or secured against falsification by means of digital signatures.
Wichtig im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Echtheitsprüfung ist, dass die Prüfung der Übereinstimmung des Messergebnisses mit dem vorgegebenen Messergebnis für ein echtes oder originales Produkt, ausschließlich in der gesicherten Umgebung des eGSM stattfindet. Es dürfen keine Informationen über die Auswertung im ungesicherten Bereich des Hosts gelangen, deshalb wird an ihn nur das Ergebnis der Prüfung übertragen. So wird verhindert, dass Details zur Echtheitsprüfung leicht ausspioniert werden könnten.In connection with the authenticity check according to the invention, it is important that the check of the conformity of the measurement result with the specified measurement result for a real or original product takes place exclusively in the secure environment of the eGSM. No information about the evaluation may reach the unsecured area of the host, so only the result of the check is transmitted to it. This prevents authenticity check details from being easily spied on.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, soweit dies von dem Schutzumfang der Ansprüche erfasst ist.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations without departing from the scope of the present invention, insofar as this is covered by the scope of protection of the claims.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und der ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Des Weiteren sind die Darstellungen in den Figuren des besseren Verständnisses wegen stark schematisiert und spiegeln nicht die realen Gegebenheiten wider. Insbesondere entsprechen die in den Figuren gezeigten Proportionen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen ausschließlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit. Des Weiteren sind die in den folgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausführungsformen der besseren Verständlichkeit wegen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert. Bei der praktischen Umsetzung können wesentlich komplexere Ausführungsformen zur Anwendung kommen.The advantages of the invention are explained on the basis of the following exemplary embodiments and the supplementary figures. The exemplary embodiments represent preferred embodiments to which, however, the invention is not intended to be restricted in any way. Furthermore, the representations in The figures are highly schematic for better understanding and do not reflect the real conditions. In particular, the proportions shown in the figures do not correspond to the conditions present in reality and serve exclusively to improve the clarity. Furthermore, the embodiments described in the following exemplary embodiments are reduced to the essential core information for better understanding. In the practical implementation, much more complex embodiments can be used.
Im Einzelnen zeigen schematisch:
-
1 einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Sensor-, Mess- und Auswertungsmoduls, -
2 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Echtheitsprüfung, -
3 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Echtheitsprüfung von Verbrauchsmaterial und anschließende Freigabe der Benutzung, -
4 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Authentisierung zwischen Host und eGSM, -
5 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Authentisierung zwischen eGSM/Host und Cloud.
-
1 a structure of a sensor, measurement and evaluation module according to the invention, -
2 an authenticity check according to the invention, -
3 an inventive sequence of an authenticity check of consumables and subsequent approval of use, -
4th an inventive sequence of authentication between host and eGSM, -
5 an inventive sequence of authentication between eGSM / host and cloud.
Das Optik-Modul weist mindestens eine Leuchtdiode LED auf, die über ein optionales Filter F und eine optionales Linse L das geheime Merkmal eines (nicht dargestellten) Produkts mit elektromagnetischer Strahlung eines oder mehrerer bestimmter Wellenlängenbereiche beaufschlagt. Mindestens ein Teil der von dem geheimen Merkmal zurückgestrahlten elektromagnetischen Strahlung wird von mindestens einer Photodiode PD gemessen, wobei sich vor der mindestens einen Photodiode PD ebenfalls jeweils ein Filter F und eine Linse L befinden können.The optics module has at least one light-emitting diode LED, which applies electromagnetic radiation of one or more specific wavelength ranges to the secret feature of a product (not shown) via an optional filter F and an optional lens L. At least part of the electromagnetic radiation reflected back by the secret feature is measured by at least one photodiode PD, a filter F and a lens L also being able to be located in front of the at least one photodiode PD.
Die Ansteuerung der mindestens einen Leuchtiode LD und der Empfang der Messsignale der mindestens einen Photodiode PD erfolgt über das Analog-Modul (Analog) des Elektronik-Moduls, das hierfür mindestens einen Transimpendanzverstärker Z, V sehr hoher Dynamik, um kleine Ströme hochauflösend Messen zu können, einen Verstärker mit variabler Verstärkung, mindestens einen Analog/Digital-Wandler ADC und mindestens einen Digital/ Analog-Wandler DAC umfasst. Das Optik-Modul und das Elektronik-Modul können hierbei durch ein einziges Modul gebildet werden, so dass beide Module direkt miteinander verbunden sind. Alternativ können das Optik-Modul und das Elektronik-Modul durch separate Module gebildet werden und über Kabel miteinander verbunden sein.The at least one light diode LD is controlled and the measurement signals from the at least one photodiode PD are received via the analog module (analog) of the electronics module, which for this purpose has at least one transimpendance amplifier Z, V of very high dynamics in order to be able to measure small currents with high resolution , a variable gain amplifier, at least one analog / digital converter ADC and at least one digital / analog converter DAC. The optics module and the electronics module can be formed by a single module so that both modules are directly connected to one another. Alternatively, the optics module and the electronics module can be formed by separate modules and connected to one another via cables.
Das Analog-Modul kommuniziert mit einem Digital-Modul (Digital) des eGSM, das aus einer MCU, einem Speicher, einer Schutzlogik und einem eSE besteht. Die Schutzlogik hat die Aufgabe, externe Angriffe auf das eGSM abzuwehren bzw. das eGSM vor einem erfolgreichen Angriff zu zerstören.The analog module communicates with a digital module (digital) of the eGSM, which consists of an MCU, a memory, a protection logic and an eSE. The task of the protection logic is to ward off external attacks on the eGSM or to destroy the eGSM before a successful attack.
Das Digital-Modul wiederum kommuniziert mit einem Interface-Modul (Interface) des eGSM, das dem Anschluss für eine Spannungsversorgung (VC) für das eGSM mit beispielsweise 5 V oder 3,3 V und einer kabelgebundenen (Wired) und/ oder kabellosen (Wireless) Kommunikationseinrichtung mit dem Host besteht.The digital module in turn communicates with an interface module (interface) of the eGSM, which is the connection for a voltage supply (VC) for the eGSM with, for example, 5 V or 3.3 V and a wired (wired) and / or wireless (wireless ) There is a communication facility with the host.
Der Host ist beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Stift oder ein Tabakerhitzer einer eZigarette und zeigt das Ergebnis der Messung des eGSM an. Zusätzlich kann der Host mit einer Cloud kommunizieren und der Cloud das Prüfergebnis mitteilen.The host is, for example, a mobile phone, a pen or a tobacco heater of an e-cigarette and displays the result of the measurement of the eGSM. In addition, the host can communicate with a cloud and report the test result to the cloud.
Bevorzugt wird das Ergebnis der Echtheitsprüfung vom eGSM verschlüsselt und/ oder durch eine Signatur/Hashwert gesichert an den Host übermittelt und somit gegen Manipulation oder Verfälschung gesichert. Dabei spielt das embedded Secure Element eSE die Hauptrolle.The result of the authenticity check is preferably encrypted by the eGSM and / or transmitted to the host in a secure manner by means of a signature / hash value and thus secured against manipulation or falsification. The embedded secure element eSE plays the main role.
Das eGSM wird hierbei in einem Hand-Gerät dazu benutzt, die Echtheit von Verbrauchsmaterial zu prüfen und bei erkannter Echtheit den Gebrauch des Gerätes freizugeben. Je nach Einsatzzweck des Gerätes, wird bei negativer Echtheitsprüfung eine Wiederholung der Prüfung angestoßen und anschließend der Anwender informiert und die weitere Benutzung unterbunden (beispielsweise bei Medikamenten) oder erlaubt oder eingeschränkt erlaubt.The eGSM is used in a hand-held device to check the authenticity of consumables and, if authenticity is recognized, to approve the use of the device. Depending on the intended use of the device, if the authenticity check is negative, a repetition of the check is initiated and then the user is informed and further use is prevented (for example for medication) or allowed or restricted.
Ein Bediener bzw. User schaltet hierbei durch Drücken einer Taste
Der Host gibt in Schritt
Für den Fall gescheiterter Authentisierung „false“ gibt der Host mit Schritt
Die Echtheitsprüfung bzw. Authentisierung wird vorzugsweise von einem in das eGSM integrierten eSE durchgeführt. Je nach Sicherheitsanforderung sollte auch das Host-System ein eSE, ein sicheren Prozessor(-kern), eine Trustzone oder WhiteBox-Security aufweisen.The authenticity check or authentication is preferably carried out by an eSE integrated into the eGSM. Depending on the security requirements, the host system should also have an eSE, a secure processor (core), a trust zone or WhiteBox security.
In vielen Fällen kann auch eine Authentisierung gegenüber einem Server-System in der Cloud sinnvoll sein.
Die Authentisierung wird vorzugsweise von einem in das eGSM integrierten eSE durchgeführt.The authentication is preferably carried out by an eSE integrated into the eGSM.
Die Authentisierung gegenüber einer Cloud kann zusätzlich für sicheren Datentransfer vom oder zum Handgerät oder eGSM, sichere Software-Updates, Schlüssel- und Rechtemanagement oder Pay-Per-Use-Anwendungen genutzt werden.The authentication to a cloud can also be used for secure data transfer from or to the handheld device or eGSM, secure software updates, key and rights management or pay-per-use applications.
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