DE19922946A1 - Verfahren zum Einbringen von Authentikationsdaten auf eine Hardwareeinheit - Google Patents

Abstract

Beim vorliegenden Verfahren zum Einbringen von Authentikationsdaten auf eine Hardwareeinheit, die wenigstens einen privaten Schlüssel enthält, werden die außerhalb der Hardwareeinheit vorliegenden Authentikationsdaten mit dem öffentlichen Schlüssel außerhalb der Hardwareeinheit verschlüsselt und anschließend an die Hardwareeinheit übertragen. Durch diese Maßnahmen ist eine größtmögliche Sicherheit bezüglich der Übertragung der Authentikationsdaten gewährleistet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen von Authentikationsdaten auf eine Hardwareeinheit, die wenig­ stens einen privaten Schlüssel enthält.

Zur Absicherung eines elektronischen Datenverkehrs wird zuneh­ mend asymmetrische Kryptographie eingesetzt. Das Kennzeichen der asymmetrischen Kryptographie ist der Einsatz eines Schlüs­ selpaars, bestehend aus einem geheimen privaten Schlüssels so­ wie einem öffentlichen allgemein zugänglichen Schlüssel.

Die Schlüsselpaare werden für praktisch alle Maßnahmen zur Si­ cherung elektronischer Daten eingesetzt: Beispiele hierfür sind Signaturen, Integritätsschutz, Vertraulichkeit, Ver­ schlüsselung, Identitätsnachweis, Authentikation, Zertifikat­ produktion, Copyrightschutz, und vieles mehr.

Zunehmend werden die privaten Schlüssel in speziellen Hard­ wareeinheiten erzeugt und sicher gespeichert. Derartige Hard­ wareeinheiten sind außerdem in der Lage, Verschlüsselungen oder Signaturen auszuführen, so daß der oder die privaten Schlüssel die Hardwareeinheit zu keinem Augenblick ihrer Le­ benszeit verlassen. Weder bei der Erzeugung noch bei der Spei­ cherung noch bei der Ausführung der kryptographischen Opera­ tionen verläßt der private Schlüssel die Hardwareeinheit. Ein Beispiel für eine Infrastruktur, in der solche Hardwareein­ heiten zukünftig eingesetzt werden sollen, sind die Public- Key-Infrastrukturen im Rahmen von Signaturgesetzen. Weltweit gibt es vergleichbare Infrastrukturen bzw. werden solche In­ frastrukturen aufgebaut. Besonders verbreitet als Hardware­ einheiten sind Chipkarten mit Prozessoren oder PCMCIA-Karten.

An den privaten Schlüssel wird die Anforderung gestellt, daß er sicher gespeichert werden kann und bei seiner Anwendung zu kryptographischen Prozessen die Hardwareeinheit nicht verläßt.

Hardwareeinheiten bieten in der Regel einen zweifachen Schutz­ mechanismus. In der Hardwareeinheit sind der oder die privaten Schlüssel gespeichert. Zur Verwendung des oder der privaten Schlüssel ist also der physische Besitz der Hardwareeinheit notwendig. Der rechtmäßige Besitzer muß sich aber andererseits gegenüber der Hardwareeinheit als solcher ausweisen. In die Hardwareeinheit wird ein personenabhängiger Datensatz eingele­ sen, mit dem die Hardwareeinheit die Rechtmäßigkeit seines Be­ sitzers überprüfen kann.

Hierzu kann eine PIN-Nummer vorgesehen sein. Eine geheime PIN (persönliche Indentifizierungsnummer) wird in die Karte einge­ lesen und dem Besitzer auf vertraulichem Wege mitgeteilt.

Durch Eingabe der PIN weist der Benutzer sich gegenüber der Hardwareeinheit als berechtigt aus.

Der Gebrauch von biometrischen Merkmalen stellt eine weitere Verfahrensweise zur Verfügung. Die Hardware verfügt über einen Mechanismus, um beispielsweise einen Fingerabdruck oder einen Abdruck der Augeniris abzunehmen. Das Ergebnis des Einlesens des biometrischen Merkmals wird mit einem internen Datensatz verglichen. Auf diese Weise wird die Berechtigung des Nutzers überprüft. Auch in diesem Szenario sind die personenbezogenen Datensätze, die in die Hardwareeinheit eingelesen werden, ver­ traulich in die Hardwareeinheit einzubringen.

Im folgenden werden die personenbezogenen Daten, wie PIN, Fin­ gerabdruck oder Irismuster, Authentikationsdaten genannt.

Da der Authentikationsdatensatz der Hardwareeinheit die Ent­ scheidung ermöglicht, ob ein Benutzer berechtigt ist den bzw. die privaten Schlüssel zu nutzen, ist die vertrauliche Be­ handlung des Authentikationsdatensatzes ein entscheidendes Kriterium für eine sichere Nutzung der Hardwareeinheit durch den berechtigten Benutzer oder Verbraucher. Da die Erstellung des Authentikationsdatensatzes sowie die Herstellung der Hard­ wareeinheit in der Regel durch verschiedene Personen bzw. Or­ ganisationen vorgenommen wird, ist das Einlesen des Authenti­ kationsdatensatzes in die Hardwareeinheit mit besonderer Auf­ merksamkeit zu verfolgen. Der Authentikationsdatensatz darf dabei nicht in die Hände von unerwünschten dritten Personen gelangen oder überhaupt die Möglichkeit dafür vorgeben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen von Authentikationsdaten auf eine Hardwareein­ heit anzugeben, wobei die Hardwareeinheit wenigstens einen privaten Schlüssel enthält, bei dem ein Zugriff von unberech­ tigten dritten Personen auf den Authentikationsdatensatz wei­ testgehend vermieden werden soll.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Einbringen von Authentikationsdaten auf eine Hardwareeinheit, die wenigstens einen privaten Schlüssel enthält, wobei gemäß der Erfindung die außerhalb der Hardwareeinheit vorliegenden Authentikati­ onsdaten mit einem dem privaten Schlüssel zugeordneten öf­ fentlichen Schlüssel außerhalb der Hardwareeinheit verschlüs­ selt werden und anschließend an die Hardwareeinheit übertragen werden, wo sie mit dem dort gespeicherten geheimen Schlüssel entschlüsselt werden.

Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren ist ein ver­ trauliches Einlesen der Authentikationsdaten in die Hardware­ einheit gewährleistet. Keine dritte Person hat die Möglich­ keit, sich in den Besitz der Authentikationsdaten zu bringen, da der zum Entschlüsseln notwendige private Schlüssel aus­ schließlich in der Hardwareeinheit vorhanden ist.

Vorzugsweise wird wenigstens einer der beiden Schlüssel inner­ halb der Hardwareeinheit erzeugt. Durch diese Maßnahme ist eine zusätzliche Sicherheit gewährleistet, da beispielsweise bei der Erzeugung des privaten Schlüssels innerhalb der Hard­ wareeinheit gewährleistet ist, daß der private Schlüssel zu keinem Zeitpunkt auch während seiner Benutzung außerhalb der Hardwareeinheit vorliegt.

Vorzugsweise kann als Hardwareeinheit eine Chipkarte vorgese­ hen sein. Der Einsatz einer Chipkarte hat sich in der Praxis besonders bewährt.

In einer weiteren Ausgestaltung sind als Authentikationsdaten PIN-Nummern vorgesehen. Die Angabe einer PIN-Nummer gewähr­ leistet einen einfachen Zugang für eine benutzerfreundliche Hardwareeinheit.

Insbesondere sind als Authentikationsdaten biometrische Daten vorgesehen. Biometrische Daten erweisen sich in diesem Zusam­ menhang als besonders fälschungssicher. Außerdem ist eine ein­ deutige Identifizierung des Benutzers der Hardwareeinheit mit Hilfe von biometrischen Daten gewährleistet.

Vorzugsweise kann mit den Authentikationsdaten zugleich ein Zertifikat übertragen werden. Das Zertifikat beurkundet, daß der private Schlüssel tatsächlich dem Benutzer der entspre­ chenden Hardwareeinheit zuzuordnen ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Siche­ rung der Daten ein Transportschlüssel verwendet. Dadurch wird das erfindungsgemäße Verfahren mit weiteren Sicherheitsme­ chanismen ausgestaltet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü­ chen wiedergegeben.

Der Prozeß des Einlesens von personenbezogenen Daten - insbe­ sondere von Authentikationsdaten - in eine Hardwareeinheit wird als Personalisierung bezeichnet.

Typischerweise werden während der Personalisierung neben den Authentikationsdaten weitere Daten, zum Beispiel Namen, spe­ zielle Seriennummern oder ähnliches, eingelesen. Ferner ist die elektrische Personalisierung oft mit der optischen Perso­ nalisierung (Aufdruck von Namen, Fotos oder ähnlichem) ver­ knüpft.

Die Hardwareeinheit weist wenigstens einen privaten Schlüssel auf. Beim vorliegenden Verfahren zum Einbringen von Authenti­ kationsdaten in die Hardwareeinheit werden die Authentikati­ onsdaten außerhalb der Hardwareeinheit mit dem öffentlichen Schlüssel aus der Hardwareeinheit außerhalb derselbigen ver­ schlüsselt. Anschließend werden die mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselten Authentikationsdaten auf die Hard­ wareeinheit übertragen bzw. in selbige eingelesen und dort mit dem in der Hardwareeinheit gespeicherten geheimen Schlüssel entschlüsselt.

Es gibt somit eine Rollentrennung zwischen der personalisie­ renden Stelle und derjenigen Stelle, die über den Authentika­ tionsdatensatz verfügt bzw. ihn erstellt. Die personalisie­ rende Stelle wird als Personalisierungsstelle bezeichnet. Die Stelle, die über die Authentikationsdaten verfügt, wird als Trusted Party bezeichnet.

Folgende Szenerien im Zusammenspiel mit Personalisierungs­ stelle und Trusted Party sind typisch. Die Personalisierungs­ stelle wird von einem Chipkarten-Hersteller betrieben. Die Trusted Party ist ein Trust-Center bzw. eine Zertifizierungs­ stelle. Die privaten Schlüssel werden auf den Chipkarten des Chipkarten-Herstellers erzeugt und gespeichert. Das Trust- Center beliefert die Personalisierungsstelle des Kartenher­ stellers mit den Authentikationsdaten.

Die Personalisierungsstelle kann auch eine - erweiterte - Re­ gistrierungsstelle sein, wo ein Kunde bzw. Benutzer eine Chip­ karte mit privaten Schlüsseln und den zugehörigen Zertifikaten beantragt. Die Trusted Party ist wiederum ein Trust-Center bzw. eine Zertifizierungsstelle, die der Registrierungsstelle die Authentikationsdaten zum Einlesen in die Chipkarte lie­ fert.

Eine dritte Variante besteht darin, daß sowohl die Personali­ sierungsstelle als auch die Trusted Party durch ein Trust-Cen­ ter betrieben werden, das intern die Rollen Personalisierungs­ stelle und Trusted Party trennt.

Unabhängig von dem vorgegebenen Szenario ist mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren gewährleistet, daß die Authentikations­ daten keiner dritten unerwünschten Person zur Verfügung stehen oder in seine Hände gelangen. Es ist somit ein größtmögliches Maß an Sicherheit für die Geheimhaltung des Authentikati­ onsdatensatzes gewährleistet. Da die Authentikationsdaten mit dem öffentlichen Schlüssel der Hardwareeinheit verschlüsselt werden und sich der zum Entschlüsseln notwendige private Schlüssel nur in der Hardwareeinheit befindet, können die Au­ thentikationsdaten nur in der Hardwareeinheit entschlüsselt werden. Aufgrund der internen Mechanismen der Hardwareeinheit kann der private Schlüssel der Hardwareeinheit nur von den Personen genutzt werden, die über die Trusted Party rechtmäßig in den Besitz der Authentikationsdaten gelangen. Ein Zugriff von unerwünschten dritten Personen auf die Authentikationsda­ ten ist nahezu unmöglich.

Zentraler Punkt der Erfindung ist somit die Verschlüsselung der Authentikationsdaten mit dem zuvor aus der Hardwareeinheit ausgelesenen öffentlichen Schlüssel sowie das Senden dieses verschlüsselten Datensatzes über die Personalisierungsstelle an die Hardwareeinheit. Die Personalisierungsstelle liest den oder die öffentlichen Schlüssel aus der Hardwareeinheit aus und sendet sie an die Trusted-Party. Die Trusted-Party er­ stellt die Zertifikate, welche die Zugehörigkeit des privaten Schlüssels zum entsprechenden Benutzer beglaubigen. Die Au­ thentikationsdaten werden mit einem der öffentlichen Schlüs­ sel, die zuvor aus der Hardwareeinheit ausgelesen wurden, von der Trusted-Party verschlüsselt und in dieser verschlüsselten Form an die Personalisierungsstelle geschickt. Die Personalis­ ierungsstelle liest den verschlüsselten Datensatz, der in ei­ ner weiteren Ausgestaltung zugleich mit dem Zertifikat über­ sendet wird, in die Hardwareeinheit ein. In der Hardwareein­ heit werden die verschlüsselten Authentikationsdaten mit Hilfe des zugehörigen privaten Schlüssels entschlüsselt.

Das Verfahren kann mit weiteren Sicherungsmechanismen versehen werden. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Einsatz eines Transportschlüssels zum Übertragen der Daten vorgesehen. Des weiteren kann bei der Verwendung von Chipkarten ein kartenspe­ zifischer Identifikationsschlüssel verwendet werden.

Als Hardwareeinheit sind neben dem Einsatz einer Chipkarte auch alle anderen möglichen Ausführungsformen einer Hardware­ einheit denkbar. PIN-Nummern und biometrische Daten, insbeson­ dere die Abdrücke von Fingern oder der Augeniris, sind als Au­ thentikationsdaten besonders geeignet. Darüber hinaus sind aber alle anderen möglichen Ausführungsformen von Authentika­ tionsdaten für dieses Verfahren einsetzbar.

Die Übertragung der Authentikationsdaten kann mit allen be­ kannten öffentlichen Netzen zum Verbreiten von Daten durchge­ führt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Au­ thentikationsdaten im Sinne der Ende-Zu-Ende-Sicherheit ver­ traulich in die Hardwareeinheit eingelesen werden. Kein drit­ ter Außenstehender, insbesondere auch nicht die Personalisie­ rungsstelle, hat die Möglichkeit, sich in den Besitz der Au­ thentikationsdaten zu bringen, da der zum Entschlüsseln not­ wendige private Schlüssel ausschließlich in der Hardwareein­ heit zur Verfügung steht. Die Sicherheit des Verfahrens wird dadurch erweitert, daß sinnvollerweise der private- und der öffentliche Schlüssel in der Hardwareeinheit generiert werden.

Das folgende Szenario wird zukünftig von besonderer Bedeutung sein:

• - die Hardwareeinheiten sind Chipkarten,
• - die Authentikationsdaten sind PINS,
• - die Trusted-Party ist ein Trust-Center oder eine Zertifizie­ rungsstelle,
• - die Personalisierungsstelle ist Teil des Trust-Centers oder eine Organisationseinheit eines Kartenherstellers oder eine Registrierungsstelle, die die Teilnehmerdaten aufnimmt und die Chipkarten personalisiert und ausgibt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Einbringen von Authentikationsdaten auf eine Hardwareeinheit, die wenigstens einen privaten Schlüssel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der Hardwareeinheit vorliegenden Authen­ tikationsdaten mit einem öffentlichen Schlüssel außerhalb der Hardwareeinheit verschlüsselt werden und anschließend an die Hardwareeinheit übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der private und der öffentliche Schlüssel innerhalb der Hardwareeinheit erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hardwareeinheit eine Chipkarte vorgesehen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Authentikationsdaten PIN-Nummern vorgesehen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Authentikationsdaten biometrische Daten vorgesehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als biometrische Daten der Abdruck eines Fingers vorge­ sehen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Authentikationsdaten ein Zertifikat übertragen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Daten ein Transportschlüssel verwen­ det wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Daten ein kartenspezifischer Identi­ fikationsschlüssel verwendet wird.