DE60211841T2

DE60211841T2 - Vorrichtung zur Aktualisierung und zum Entzug der Gültigkeit einer Marke in einer Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln

Info

Publication number: DE60211841T2
Application number: DE60211841T
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Fairfax Aull; Thomas C. Fairfax Kerr; William E. Arbutus Freeman; Mark A. Mt. Airy Bellmore
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: DE60211841D1; EP1326368B1; EP1326368A3; US7206936B2; US20030115466A1; JP2003234729A; EP1326368A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Widerruf und zum Aktualisieren von Marken bzw. Token in einer Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln ("public key infrastructure"; PKI) und im Besonderen ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Verwalten von Verschlüsselungs-, Signatur- und Rollen-Zertifikaten/privaten Schlüsseln, die in einer Marke enthalten sind.
2. Diskussion des verwandten Standes der Technik
Seit Jahrhunderten haben Einzelpersonen, Regierungen und Unternehmenseinheiten nach Mechanismen und Techniken gesucht, durch welche sensible Information an autorisierte Parteien über große Entfernungen übertragen werden kann und noch sicher bleibt. Das Problem, dass sich den obigen Einheiten darstellt, ist, wie Information zu den Einzelpersonen oder Einheiten, welche sie benötigen, gesandt werden kann und immer noch sichergestellt werden kann, dass nicht-autorisierte Parteien nicht in der Lage sind, die übertragene Information zu verstehen, sollte sie abgefangen werden. Frühe Verfahren zum Sichern von Information haben Verwürfelungstechniken, Nachschlagetabellen, Ersatzchiffren und Codebücher verwendet, in welchen Buchstaben oder Ausdrücke für die ursprünglichen Buchstaben und Ausdrücke in der Information ausgetauscht würden. Diese Techniken benötigen es häufig, dass sowohl der Sender als auch der Empfänger von Information Zugang zum gleichen "Codebuch" haben. Eine Gefahr bei einer solchen Technik ist es, dass das Codebuch in nicht-autorisierte Hände fallen könnte.
Im frühen 20. Jahrhundert, und insbesondere während des 2. Weltkriegs, wurden Codebücher durch elektromechanische Chiffriermaschinen ersetzt. Sowohl der Sender als auch der Empfänger würden eine identische Chiffriermaschine besitzen, welche zum Verschlüsseln und Entschlüsseln von gesendeten Nachrichten verwendet wird.
Um es schwieriger zu machen, diese Nachrichten zu entschlüsseln, weisen die Chiffriermaschinen die Möglichkeit auf, die in einer Nachricht verwendete Chiffre zu ändern oder die alle paar Worte innerhalb einer Nachricht verwendete Chiffre zu ändern. Um dies zu erreichen, würde die Chiffriermaschine den Anfangszustand oder Schlüssel wissen müssen, welcher verwendet wird, um die Nachricht zu verschlüsseln.
In den letzten Jahren sind Chiffriermaschinen durch digitale Verschlüsselungsalgorithmen ersetzt worden, in welchen sowohl der Sender als auch der Empfänger eine identische Kopie des digitalen Verschlüsselungsalgorithmus aufweisen als auch einen gemeinsamen Schlüssel, der verwendet wird, um Nachrichten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Sowohl der Verschlüsselungsalgorithmus als auch der Schlüssel werden sowohl vom Sender als auch vom Empfänger geheim gehalten.
Noch aktueller ist eine andere Verschlüsselungstechnik entwickelt worden, in welcher zwei unterschiedliche Schlüssel für die Verschlüsselung und die Entschlüsselung verwendet werden. Ein öffentlicher Schlüssel wird frei an jeden übermittelt, der ihn benötigt, und wird dazu verwendet, Nachrichten für einen bestimmten Empfänger zu verschlüsseln. Der Empfänger würde einen zugeordneten privaten Schlüssel besitzen, welcher verwendet werden kann, um die mit dem zugeordneten öffentlichen Schlüssel verschlüsselte Nachricht zu entschlüsseln. Für jeden öffentlichen Schlüssel existiert nur ein privater Schlüssel, und für jeden privaten Schlüssel existiert nur ein öffentlicher Schlüssel. Wenn man eine Nachricht an mehrere Empfänger sendet, ist es notwendig, den öffentlichen Schlüssel jedes Empfängers zu besitzen. Die Nachricht würde dann unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels jedes Empfängers getrennt verschlüsselt und dann diesem bestimmten Empfänger übermittelt. Falls daher 10 unterschiedliche Einheiten die gleiche Nachricht empfangen sollen, würden 10 unterschiedliche Nachrichten übertragen, wobei jede Nachricht mit dem öffentlichen Schlüssel der Einzelperson verschlüsselt ist. Mit dem Aufkommen des Internets hat eine solche Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln eine erhebliche Akzeptanz erfahren, wie es in der Anfrage für Kommentare, Nr. 2459 (RFC 2459), von Housley et al., betitelt "Internet X.509 Public Key Infrastructure" diskutiert ist, welche hierin vollinhaltlich eingeführt wird.
Zusätzlich zum Bedarf nach der Verschlüsselung und Entschlüsselung von Nachrichten hat sich mit dem Aufkommen von elektronischer Post (E-Mail) und dem Internet ein Bedürfnis nach einem sicheren Mechanismus entwickelt, um eine Genehmigung und eine Annahme durch eine Einzelperson anzuzeigen. In der Vergangenheit würde eine Einzelperson typischerweise seine Genehmigung oder Annahme für solche Dinge wie einen Vertrag oder eine Bestellung durch eine handgeschriebene Unterschrift, einen Stempel oder ein Siegel zeigen, welche von dieser Einzelperson bereitgehalten würden. Jede andere, der versucht, eine solche Unterschrift, Stempel oder Siegel nachzumachen, würde Straftaten begehen. Mit dem Aufkommen von E-Mail und dem Internet ist ein Bedürfnis entstanden, aus der Einfachheit und der Geschwindigkeit der E-Mail einen Vorteil zu ziehen, um eine Genehmigung oder Annahme eines Vertrags oder eines Kaufs durch eine Person oder eine Einheit mit richtiger Befugnis anzuzeigen. Dies ist als eine digitale Signatur bzw. Unterschrift bekannt geworden, in welcher eine Einzelperson ein Dokument digital signieren bzw. unterschreiben kann.
Diese digitale Signaturfähigkeit ist unter Verwendung der gleichen Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln, wie sie oben beschrieben worden ist, implementiert worden. Statt jedoch ein ganzes Dokument zu verschlüsseln, wird das Dokument selbst durch einen Einweg-Hash-Algorithmus hindurchgeführt, welcher ein kleines Dokument erzeugt, das als ein Extrakt bezeichnet wird. Dieser Extrakt wird dann unter Verwendung des privaten Schlüssels der Einzelperson verschlüsselt, der auch als ein privater Signaturschlüssel bzw. Unterschriftenschlüssel bekannt ist, und an das Dokument angehängt. Der Empfänger des Dokuments kann die Authentizität der digitalen Signatur (des Extrakts) durch Herausziehen der Signatur aus dem Dokument und Neuberechnen der Hash-Funktion des Dokuments, um eine Ausgabe als den empfangenen Extrakt zu erzeugen, verifizieren. Durch Verwendung des öffentlichen Signaturschlüssels, der in dem Dokument enthalten ist oder vorher empfangen wurde, ist es möglich, den Extrakt des Dokuments zu entschlüsseln und ihn mit dem Extrakt zu vergleichen, der erneut berechnet wurde. Falls die beiden Extrakte übereinstimmen, ist die Signatur dann authentifiziert, und das empfangene Dokument wurde als mit dem durch den Absender signierten Dokument als identisch nachgewiesen. Daher ist es unter Verwendung der oben angesprochenen Infrastruktur mit öffentlichem Schlüssel möglich, sowohl Nachrichten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln als auch Dokumente digital zu signieren.
Jedoch bestehen bei der oben angesprochenen Infrastruktur mit öffentlichem Schlüssel verschiedene Beschränkungen. Eine solche Beschränkung ist es, dass, damit eine Gruppe von Einzelpersonen oder Einheiten die verschlüsselten Nachrichten sendet und empfängt, jede Einzelperson ein Schlüsselpaar mit einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel erzeugt haben muss. Ferner muss jede Einzelperson oder Einheit in einer Gruppe einen getrennten öffentlichen Signaturschlüssel und einen privaten Signaturschlüssel aufweisen, um Dokumente digital zu signieren. Damit andere Mitglieder der Gruppe in der Lage sind, empfangene Nachrichten zu entschlüsseln, ist es für Mitglieder der Gruppe notwendig, Schlüsselpaare einschließlich des privaten Schlüssels auszutauschen. Dies kann notwendig sein, wenn ein Mitglied der Gruppe aufgrund von Krankheit oder Reise nicht im Büro ist. Wo ein solcher Austausch von Schlüsselpaaren nicht stattfindet, wenn eine dringende verschlüsselte Nachricht beispielsweise in das Finanzbüro, die Personalabteilung oder eine Ingenieurgruppe in dem Unternehmen hereinkommt, kann nur die Person, welche den privaten Schlüssel hält, die Nachricht entschlüsseln. Wenn diese Person nicht verfügbar ist, wird die Nachricht nicht entschlüsselt und der Absender wird keine sofortige Antwort erhalten. Wenn jedoch Schlüsselpaare von Mitgliedern einer Gruppe ausgetauscht werden, können alle Mitglieder, welche einen privaten Schlüssel der Person besitzen, alle an diese Person gesendeten Nachrichten entschlüsseln können, und zwar unabhängig von der Natur der Nachricht oder seiner Vertraulichkeit. Dies erzeugt erhebliche Probleme für Geschäfte, welche auf Kundenanfragen schnell antworten müssen und in denen ein Kundenvertrauen aufrechterhalten werden muss. Dies kann man am besten in Anwaltspraxen, Arztpraxen und beim Militär sehen, wo eine Verzögerung beim Ausgeben einer Antwort sehr teuer sein kann. Weiterhin ist es für eine große Gruppe von Einzelpersonen oder Einheiten mühsam, Schlüsselpaare miteinander auszutauschen. Wo beispielsweise eine Gruppe 30 Einzelpersonen umfasst, muss eine Gesamtzahl von 30 × 30, oder 900 Austauschungen von Schlüsselpaaren durchgeführt werden, damit jeder in der Gruppe in der Lage ist, jede von einem anderen Mitglied der Gruppe empfangene Nachricht zu entschlüsseln.
Eine weitere bestehende Beschränkung betrifft die Sicherheit und Übertragbarkeit der Zertifikate/privaten Schlüssel. Typischerweise weisen Nutzern zugeordnete Zertifikate sowohl private als auch öffentliche Schlüssel auf, von denen jeder auf einem Computer gespeichert ist. Diese Zertifikate/privaten Schlüssel werden auch häufig auf die Verwendung in solchen Computersystemen beschränkt, in welchen sie gespeichert sind. Falls daher ein Nutzer wünscht, ein anderes Computersystem zu verwenden, muss er seine Zertifikate/privaten Schlüssel auf dieses System übertragen. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Verbindung von Personal Computern mit dem Internet bezüglich einer Infiltration und Schädigung durch nicht-autorisierte Dritte verletzlich ist. Falls daher private Schlüssel zur Verschlüsselung und Signatur-Zertifikate/private Schlüssel auf einem Personal Computer gespeichert sind, welcher direkt oder indirekt mit dem Internet verbunden ist, ist es möglich, die Zertifikate/privaten Schlüssel zu kopieren und mit einigem Aufwand das Passwort zu bestimmen, das benötigt wird, um die Zertifikate/privaten Schlüssel zu verwenden.
Eine weitere Beschränkung dieser Zertifikate/privaten Schlüssel ist es, dass sie auf die Verwendung in und zwischen Computersystemen zum Austausch digitaler Information oder zu Signaturzwecken beschränkt sind. Es ist in einem Unternehmen oder einer Behördeneinheit häufig notwendig, für bestimmte physikalische Bereiche einen beschränkten Zugang aufzuweisen. Normalerweise sind diese Bereiche durch Sicherheitswachen geschützt, welche Ausweise überprüfen, um Zugang durch Einzelpersonen zu erlauben. Jedoch müssen diese Ausweise nicht notwendigerweise authentisch oder aktuell sein. Daher kann eine Einzelperson, deren Zugang zu einem bestimmten Bereich widerrufen worden ist, diesen Bereich weiterhin betreten, falls sie ihren Ausweis behält.
Was daher benötigt wird, ist ein Verfahren und ein Computerprogramm, in welchem Zertifikate/private Schlüssel auf einer tragbaren Vorrichtung gespeichert werden können, welche von einem autorisierten Nutzer einfach physikalisch getragen werden kann. Diese physikalische Vorrichtung sollte in der Lage sein, eine erhebliche Zahl von Zertifikaten/privaten Schlüsseln aufzunehmen, welche diesem Nutzer zugeordnet sind. Weiterhin sollte diese physikalische Vorrichtung von einem Computersystem lesbar sein, welches nicht notwendigerweise das normale Computersystem ist, auf das von dem Nutzer zurückgegriffen wird. Die Zertifikate/privaten Schlüssel, die innerhalb dieser physikalischen Vorrichtung enthalten sind, sollten in der Lage sein, auf die gleiche Weise wie jede andere Verschlüsselungs- oder Signatur-Zertifikate/private Schlüssel in einem PKI-System zu arbeiten. Zusätzlich sollten diese Zertifikate/privaten Schlüssel vor einem nicht-autorisierten Zugriff im Fall eines Verlustes oder Diebstahl geschützt sein. Und weiter sollte diese physikalische Vorrichtung auch eine spezielle Klasse von Zertifikaten/privaten Schlüsseln enthalten, welche eine Rolle oder organisatorische Gruppe darstellt, und einem autorisierten Nutzer einen Zugriff auf Information für diese Gruppe erlauben würde als auch die Fähigkeit, für die Gruppe Verpflichtungen einzugehen oder eine Genehmigung zu signalisieren. Und weiterhin sollte diese physikalische Vorrichtung von einer solchen Art sein, dass sie als Identifikationsmittel zum Zugang zu beschränkten Bereichen und Information verwendet werden kann.
Referenzen von Interesse auf dem Gebieten von Marken bzw. Token und Systemen mit einer Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln umfassen US 6,003,014 an Lee et al. und "Applied Cryptography", 2. Ausgabe, von Bruce Schneier, John Wiley and Sons, USA, 1996. US 6,003,014 diskutiert ein Verfahren zur Verwendung einer Smartcard, um Zugang durch eine Zugangsvorrichtung nach Zahlung eines Werts (V) zu erlangen. Der Text aus Applied Cryptography diskutiert verschiedene Merkmale von Verschlüsselungssystemen mit öffentlichem Schlüssel/privatem Schlüssel einschließlich der Verwendung von Passphrasen und dergleichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Token bzw. eine Marke (130), die einem Nutzer (132) in einer Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln entspricht, offenbart, worin die Marke eine in der Marke (130) verschlüsselte Kennzeichnungsnummer bzw. Identifikationsnummer umfasst; ferner einen in der Marke (130) gespeicherten eindeutigen privaten Schlüssel, wobei der eindeutige private Schlüssel einem Zertifikat für bzw. mit einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel für die Marke (130) entspricht; und eine Vielzahl von dem Nutzer (132) entsprechenden Zertifikaten, die in der Marke (130) verschlüsselt und gespeichert sind, wobei jedes aus der Vielzahl der Zertifikate ein Paar aus öffentlichem und privatem Schlüssel umfasst und jedes aus der Vielzahl der Zertifikate dazu geeignet ist, dass darauf unter Verwendung einer dem Nutzer (132) bekannten Passphrase zugriffen wird und es unter Verwendung des eindeutigen privaten Schlüssels entschlüsselt wird.
Vorzugsweise umfasst die Vielzahl der Zertifikate ein Signaturzertifikat, ein Verschlüsselungszertifikat und/oder ein Rollenzertifikat, das einer organisatorischen Rolle entspricht, von welcher der Nutzer ein Mitglied ist. In einem Beispiel ist die Marke eine Smartcard (130).
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen klar, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Modulkonfigurationsdiagramm der in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendeten Software, Firmware und Hardware;
2 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des Ablaufs zum Erlangen einer Marke in der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein modulares Diagramm, das den Ablauf zeigt, der verwendet wird, um ein Paar mit öffentlichem/privatem Schlüssel zu erzeugen, das verwendet wird, um die Zertifikate/privaten Schlüssel zu verschlüsseln, die in der Marke 130 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind;
4 ist ein Flussdiagramm, das die Logik zeigt, die verwendet wird, um Zertifikate/private Schlüssel zu widerrufen, die in einer Marke 130 enthalten sind, welche verloren wurden, und zwar in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 ist ein Flussdiagramm, das die Logik zeigt, die verwendet wird, um Zertifikate/private Schlüssel, die in einer Marke 130 enthalten sind, zu aktualisieren, und zwar in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Diskussion der beispielhaften Ausführungsformen, die auf einen Ablauf zum Widerrufen und Aktualisieren von Marken bzw. Token gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und keineswegs dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu beschränken.
Vor Beginn einer genauen Beschreibung des Erfindungsgegenstands sollte noch die folgende Anmerkung gemacht werden. Wenn es geeignet ist, können gleiche Bezugsziffern und -zeichen verwendet werden, um identische, entsprechende oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figurenzeichnungen zu bezeichnen. Weiterhin können in der folgenden genauen Beschreibung beispielhafte Ausdehnungen/Modelle/Werte/Bereiche angegeben werden, obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.
Vor Einstieg in eine Diskussion der Flussdiagramme ist eine kurze Diskussion der Art und Funktion und Struktur eines Rollenzertifikats notwendig. Wie es aus der Besprechung der 2 bis 5 klar werden wird, beruhen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf einem X.509-Zertifikat (V3), das genau in Abschnitt 4 der RFC 2459 beschrieben ist. Das X.509-Zertifikat ist ein Zertifikat mit öffentlichem Schlüssel, das entweder für Verschlüsselungszwecke oder als Signaturschlüssel verwendet wird. Die in dem X.509-Zertifikat enthaltene Information wird abhängig davon unterschiedlich sein, ob sie als ein Signaturzertifikat oder als ein öffentlicher Schlüssel zur Verschlüsselung eingerichtet ist. Das Rollenzertifikat enthält mindestens die in der folgenden Tabelle 1 gezeigten Felder.
Ein Rollenzertifikat unterscheidet sich von anderen X.509-Zertifikaten (V3) auf drei Arten. Erstens kann der Subjektname des Rollenzertifikats es als ein Rollenzertifikat unterscheiden. Zweitens würden Bits in dem Erweiterungsfeld, wie in Tabelle 1 gezeigt, gesetzt werden, um anzuzeigen, dass das Rollenzertifikat sowohl für eine Verschlüsselung als auch für Signaturzwecke verwendet werden kann. Drittens können einem Rollenzertifikat Richtlinien zugeordnet werden, um Beschränkungen der Verwendungen des Rollenzertifikats anzuzeigen. Diese Richtlinien können auf dem Registrierungs-Webserver 124, der dem Nutzer 132 zugänglich ist, gespeichert werden, wie in 1 gezeigt, wobei der Nutzer ein einem Büro zugeordnetes Signaturzertifikat empfängt. Beispielsweise kann ein Rollenzertifikat von einem Finanzbüro inner halb des Unternehmens ausgegeben werden, um eine Kaufanfrage zu genehmigen. Da jedoch mehrere Einzelpersonen innerhalb des Finanzbüros ein solches Rollenzertifikat als eine Signatur ausgeben können, kann das Rollenzertifikat eine mit ihr verbundene Leitlinie über eine Dollar-Beschränkung aufweisen, wie beispielsweise, dass sie nicht für mehr als 100.000 Dollar gültig ist, für welchen Betrag das Rollenzertifikat gültig ist. Alles oberhalb der Dollarbeschränkung würde das individuelle Signaturzertifikat des Finanzvorstands benötigen, um als gültig angesehen zu werden. Andere Beschränkungen können einem Rollenzertifikat auf einer individuellen Basis zugeordnet werden. Daher kann ein Rollenzertifikat von einem X.509 (V3)-Zertifikat unterschieden werden durch irgendeine oder eine Kombination aus: der für das Rollenzertifikat verwendeten Namenkonventionen; die dem Rollenzertifikat zugeordneten Richtlinien, welche seine Verwendung beschränken; die Fähigkeit, das Rollenzertifikat für eine Verschlüsselung und als eine digitale Signatur einzusetzen, und zwar durch Setzen von Bits in der Erweiterung; als auch durch seine Verwendung durch eine Gruppe von Einzelpersonen zur Verschlüsselung, Entschlüsselung und als eine Gruppensignatur.
1 ist ein modulares Konfigurationsdiagramm der in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendeten Software, Firmware und Hardware. Die in 1 dargestellten Kästen stellen Module, Code, Codesegmente, Befehle, Firmware, Hardware, Anweisungen und Daten dar, welche durch ein Prozessor-basiertes System/Systeme ausführbar sind und in einer Programmiersprache geschrieben sein können, wie beispielsweise in C++, aber nicht darauf beschränkt sind. Es sollte angemerkt werden, dass die in 1 dargestellten Symbole als in getrennten Serverplattformen enthalten gezeigt sind. Jedoch sind diese Module nicht darauf beschränkt, auf getrennten Servern vorhanden zu sein und können auf einem Computer oder jeder Anzahl von Computern vorhanden sein und ausgeführt werden, abhängig von der Anzahl der Nutzer, die das System bewältigen muss, und von den beteiligten Kommunikationen. Die 2 bis 5 sind Flussdiagramme und Modularkonfigurationsdiagramme, welche die durch die in 1 gezeigten Module ausgeführten Operationen bzw. Arbeitsgänge genauer darstellen.
1 zeigt eine beispielhafte Architektur 100, in welcher die erfindungsgemäßen PKI (Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln)-Abläufe angewandt werden können. Jedoch sollte es, wie oben diskutiert, verstanden sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Architektur 100 aus 1 beschränkt ist. Die Architektur 100 umfasst eine Dateneingabe 102, welche eine Dateneingabefunktion für eine autoritative bzw. verbindliche Datenbank 104 durchführt, welche auf der Serverplattform 106 liegt. Eine Serverplattform 106 wird in dieser Beschreibung angeführt, aber es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Serverarchitektur beschränkt ist. Die Serverplattform 106 kann ohne Beschränkungen UNIX- oder Windows NT-Server umfassen. Die autoritative bzw. verbindliche Datenbank 104 enthält Information über Mitglieder der Gruppe oder des Unternehmens, für welche erfindungsgemäße PKI-Dienstleistungen durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Struktur der Gruppe oder des Unternehmens beschränkt, für welche Information in der verbindlichen Datenbank 104 gespeichert wird. Die autoritative Datenbank 104-Information umfasst, ohne Beschränkung, den Namen, die Adresse, Telefonnummern, den Namen des Managers, eine Angestelltenkennung usw. der Mitglieder der Gruppe oder des Unternehmens. Ein Verzeichnis 108 hat die Struktur der Datenbank, ist aber für ein schnelles Nachschlagen von darin gespeicherter Information optimiert statt auf eine schnelle Dateneingabe. Die Daten in dem Verzeichnis 108 werden nicht häufig geändert, aber es wird verlangt, dass es "schnell zugänglich ist und Online als ein schnelles Telefonbuch funktioniert", welches Referenzinformationen über die Mitglieder der Gruppe oder des Unternehmens enthält, die in der autoritativen Datenbank 104 gespeichert sind. Die Instanz 110 für das Zertifikat/den privaten Schlüssel ist eine herkömmliche serienmäßig hergestellte Software, die auf der Serverplattform 106 ausgeführt wird, und eine Speicherung von Zertifikaten/privaten Schlüsseln und zugehöriger Information bereitstellt, welche von der vorliegenden Erfindung wie weiter unten genauer beschrieben verwendet wird. Die Registrierungsinstanz 112 ist ebenfalls eine serienmäßig hergestellte Software, die auf der Serverplattform 106 bezüglich der durch die Erfindung durchgeführten Registrierung ausführbar ist, wie genauer weiter unten beschrieben. Eine Registrierungswebseite 122, welche eine oder mehrere Seiten sein kann, dient als die Nutzerschnittstelle zur Architektur 100 aus 1. Ein Webserver 124 ist eine Softwareanwendung, welche Webseiten wie beispielsweise die Webseite 122 oder andere HTML-Ausgaben auf einen Webbrowser-Client bedient, welcher ohne Einschränkungen ein Apache- oder ein Microsoft Internet Information-Server sein kann. Der Webbrowser 126 liegt auf einer Client-Plattform 128, welche jeder Nutzer-Computer sein kann. Der Webbrowser 126 ist eine Client-Softwareanwendung zum Durchschauen von Webseiten, wie beispielsweise von HTML- oder XML-Protokollen oder anderen Protokollen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Webbrowser 126 ist darauf programmiert, mit PKI-Zertifikaten/privaten PKI-Schlüsseln zu arbeiten, welche von der Zertifikatsinstanz 110 ausgegeben werden. Beispiele von Webbrowsern, welche diese Fähigkeit aufweisen, sind der Netscape Navigator und der Microsoft Internet Explorer. Die Marke 130 ist eine Smartcard oder eine andere Hardware-Marke, die in der Lage ist, PKI-Zertifikate zu erzeugen, zu speichern und zu nutzen. Ein Nutzer 132 ist eine Person, welche die Architektur 100 verwendet. Ein Nutzer 132 durchläuft eine Zahl von Zuständen, welche einen neuen Nutzer, einen aktuellen Nutzer und einen ehemaligen Nutzer, welcher nicht länger ein Mitglied der Gruppe oder des Unternehmens ist, umfassen. Die persönliche Widerrufsinstanz 144 ist eine Person, welche für den Widerruf von Mitgliedern aus dem Netzwerk 100 verantwortlich ist. Die persönliche Registrierungsinstanz 146 ist eine Person, welche für die Registrierung von Mitgliedern in das Netzwerk 100 verantwortlich ist.
Eine Beschränkung besteht bei den Verfahren, welche verwendet werden, um Zertifikate/private Schlüssel für den Nutzer 132 zwischen seiner Marke 130 und der Server-Plattform 106 der Zertifikatsinstanz 110 sicher zu transportieren. In typischen PKI-Architekturen werden ein eindeutiger privater Schlüssel nach X.509 und ein Schlüsselchiffrierzertifikat/privater Schlüssel an jede Serverplattform 106 ausgegeben. Dies wird ausgegeben, um eine SSL ("Secure Socket Layer")-Sitzung zwischen der Server-Plattform 106 und der Client-Plattform 128 zu erzeugen, so dass alle zwischen diesen Plattformen übertragenen Daten verschlüsselt und sicher sind. Jedoch besteht eine große Sicherheitsbeschränkung, weil die letzten "6 inches" des Datenpfads nicht verschlüsselt oder sicher sind; d.h., der Pfad zwischen der Marke 130 und der Client-Plattform 128, mit welcher sie verbunden ist. Diese Daten werden physikalisch in Reintext übertragen.
Die Client-Plattform 128 ist daher ein Hauptpunkt einer Lücke. Bösartiger Code, wie beispielsweise Viren oder Trojanische Pferde, die heimlich auf der Client-Plattform 128 laufen, könnten zwischen der Server-Plattform 106 der Zertifikatsinstanz 110 und der Zielmarke 130 übertragene Daten korrumpieren, ersetzen oder abfangen.
Der springende Punkt unserer Basiserfindung liegt im Erkennen, dass Marken mit einer eindeutigen Identifikations- bzw. Kennungsnummer hergestellt werden, die diesen zugeordnet ist und in einer Nur-Lese-Stelle auf der Marke eingebrannt ist. Wir erzeugen ein eindeutiges Zertifikat mit privatem Schlüssel und öffentlichem Schlüssel für jede Marke. Im Wesentlichen behandeln wir die Marke 130 wie jede andere Endeinheit in einer Infrastruktur mit öffentlichem Schlüssel. Sie hat eine eindeutige Identität. Wir erzeugen ein Zertifikat für einen privaten Schlüssel und einen öffentlichen Schlüssel für sie. Nun kann die Marke 130 der Anfangspunkt oder das Ziel jeglicher signierter und/oder verschlüsselter Datenkommunikationen sein. Vor dieser Erfindung waren Daten, die von der Server-Plattform 106 und der Marke 130 übertragen wurden, zwischen der Server-Plattform 104 und der Client-Plattform 128 verschlüsselt und wurden als Reintext (nicht verschlüsselt) zwischen der Client-Plattform 128 und der Marke 130 weitergeleitet. Nach der Erfindung sind die Daten auf dem ganzen Weg von der Server-Plattform 106 zur Marke 130 verschlüsselt. Die Client-Plattform 128 leitet verschlüsselte Daten weiter, welche sie nicht entschlüsseln oder entpacken kann. Die vorher bestehende Sicherheitslücke tritt nicht auf.
2 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des Ablaufes zum Erhalten einer Marke 130 in der vorliegenden Erfindung. Wie oben diskutiert, kann eine Marke bzw. ein Token 130 eine Smartcard oder eine andere Vorrichtung sein, die fähig ist, PKI-Zertifikate/private PKI-Schlüssel zu speichern und zu verwenden, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Verarbeiten beginnt bei Arbeitsgang 200 und geht augenblicklich mit Arbeitsgang 210 weiter. In Arbeitsgang 210 wird die Marke 130 mit einem eindeutigen Schlüssel geladen, welcher zum Einpacken bzw. 'Wrappen' von Zertifikaten/privaten Schlüsseln verwendet wird, welche öffentliche und private Schlüssel als auch Verschlüsselungszertifikate/private Verschlüsselungsschlüssel, Signaturzertifikate/private Signaturschlüssel und Rollenzertifikate/private Rollenschlüssel umfassen kann. Dieses Einpacken von Zertifikaten/privaten Schlüsseln dient der Funktion des Verschlüsselns und dem daraus folgenden Schützen aller in der Marke 130 enthaltenen Inhalte vor Personen, welche nicht die zugehörige Passphrase besitzen. Das Verarbeiten geht dann mit Arbeitsgang 220 weiter, wo der geheime/private Schlüssel, der in Arbeitsgang 210 in dem Schlüsselpaar erzeugt worden ist, in der Marke 130 gespeichert wird. Wie es genauer in Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben werden wird, ist es für einen Nutzer nicht notwenig, ein sicheres Computersystem zu verwenden, um die Marke 130 zu verwenden und zu aktualisieren, und zwar aufgrund dieses Einpackens von Zertifikaten/privaten Schlüsseln, welche den oben beschriebenen Einpackschlüssel verwenden. Bei Arbeitsgang 230 werden die Identität und Eigenschaften des Nutzers von einer persönlichen Registrierungsinstanz 146 verifiziert. Diese persönliche Registrierungsinstanz 146 kann ein Ausweis oder ein Sicherheitsverantwortlicher sein. Danach signiert die persönliche Registrierungsinstanz 146 eine Anfrage bzw. unterschreibt diese, welche als eine elektronischen Formblatt) vorliegt und welche die Nutzerkennung, die Markenkennung und einen organisatorischen Code enthält. Die Markenkennung wird in jeder Marke während des Herstellungsprozesses eingebettet und ist eine eindeutige Kennung. Diese Information wird an die Zertifikatsinstanz 110 übertragen. In Arbeitsgang 250 überprüft die Zertifikatsinstanz 110 auf redundante Marken 130, die diesem Nutzer zugeordnet sind, und widerruft diese. In Arbeitsgang 260 wird die elektronische Form mit Authentifizierungsdaten durch die Zertifikatsinstanz 110 aus der Organisationsdatenbank des Nutzers ausgefüllt. In Arbeitsgang 270 signiert die persönliche Registrierungsinstanz 146 die elektronische Form nach Überprüfen der Authentifizierungsdaten gegen die vom Nutzer 132 beigebrachten Berechtigungsnachweisen bzw. Beglaubigungsschreiben. Das Verarbeiten geht dann weiter mit Arbeitsgang 280, wo die Zertifikatsinstanz 110 das persönliche Registrierungs-146- Signaturzertifikat/Privatschlüssel validiert. Arbeitsgang 280 dient dazu, die Identität der persönlichen Registrierungsinstanz 146 zu verifizieren und zu verhindern, dass Marken von nicht autorisierten Einzelpersonen ausgegeben werden. Das Verarbeiten macht dann mit Arbeitsgang 290 weiter, wo alle Verschlüsselungs-, Signatur- und Rollenzertifikate/private Schlüssel von der Zertifikatsinstanz 110 erzeugt und in den öffentlichen Schlüssel für die Marke 130 eingepackt wird. Diese Einpackfunktion dient dazu, die Zertifikate/privaten Schlüssel zu verschlüsseln, um ein Abfangen durch nicht-autorisierte Einzelpersonen zu verhindern. Danach kann in Arbeitsgang 300 die Marke 130 die Zertifikate/privaten Schlüssel entpacken, welche unter Verwendung ihres privaten Schlüssels empfangen wurden, und dadurch die Zertifikate/privaten Schüssel aktivieren. Nur die Marke 130 hat einen privaten Schlüssel, welcher auf den öffentlichen Schlüssel passt, und so in der Lage ist, ein Zertifikat/einen privaten Schlüssel zu öffnen und ihn zu aktivieren. Ferner kann eine Passphrase von der Marke 130 benötigt werden, bevor versucht wird, ein Zertifikat/einen privaten Schlüssel zu öffnen. Das Verarbeiten wird dann in Arbeitsgang 310 weitergeführt, wo das Verarbeiten beendet wird.
3 ist ein modulares Diagramm, das den Ablauf darstellt, der verwendet wird, um ein Paar aus öffentlichem/privatem Schlüssel zu erzeugen, das verwendet wird, um die Zertifikate/privaten Schlüssel zu verschlüsseln, die in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Marke 130 enthalten sind. Wie vorher in Bezug auf 2 diskutiert, würde die Zertifikatsinstanz 110 eine Anfrage zur Erzeugung einer Marke bzw. eines Tokens 130 empfangen. Die Zertifikatsinstanz 110 würde dann auf eine Schlüsselerzeugungs-Registrierungsinstanz 320 zugreifen, um das Paar aus öffentlichem/privatem Schlüssel zu erzeugen, das von der Marke 130 verlangt wird. Die Schlüsselerzeugungs-Registrierungsinstanz 320 würde auf einen Kryptobeschleuniger 330 zugreifen, um das Paar aus öffentlichem/privatem Schlüssel zu erzeugen. Sobald das Paar aus öffentlichem/privatem Schlüssel erzeugt worden wäre, würde dieses Schlüsselpaar zum Markenpersonalisierungssystem 340 übermittelt, welches den notwendigen Eintrag in der verbindlichen Datenbank 104 erzeugen würde. Dieser Eintrag würde die Markenkennung enthalten, welche durch die Herstellung der Marke 130 erzeugt wird, und einen eindeutigen öffentlichen Schlüssel für die Marke 130. Danach würde ein passender privater Schlüssel in der Marke installiert werden. Einige Zeit später würden alle Zertifikate/private Schlüssel unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels verschlüsselt werden, der in der autoritativen Datenbank gespeichert ist, und in die Marke 130 in Form eines Herunterladepakets heruntergeladen.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Logik darstellt, welche verwendet wird, um Zertifikate/private Schlüssel zu widerrufen, die in einer Marke 130 enthalten sind, welche verloren gegangen ist, und zwar in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Abarbeiten beginnt in Arbeitsgang 400 und macht unmittelbar mit Arbeitsgang 410 weiter. In Arbeitsgang 410 kontaktiert der Nutzer 132 die persönliche Widerrufsinstanz 144 oder die persönliche Registrierungsinstanz 146, um eine verlorene oder gestohlene Marke 130 zu melden. In Arbeitsgang 420 meldet die Widerrufsinstanz 144 oder die persönliche Registrierungsinstanz 146 den verlorenen Schlüssel 130 der Zertifikatsinstanz 110, welche alle Zertifikate/privaten Schlüssel widerruft, die der Marke 130 zugeordnet sind, so wie sie in der verbindlichen Datenbank 104 enthalten und vorher in Bezug auf 3 diskutiert worden sind. Das Bearbeiten schließt dann in Arbeitsgang 430 ab.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Logik zeigt, die verwendet wird, um Zertifikate/private Schlüssel zu aktualisieren, die in einer Marke 130 enthalten sind, und zwar in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Aktualisieren bzw. Updaten der Marke 130 würde alle Zertifikate/privaten Schlüssel umfassen, die darin enthalten sind, aber würde am relevantesten für Rollen-Zertifikate/private Schlüssel sein, welche sich häufiger ändern würden als die anderen. Das Abarbeiten beginnt in Arbeitsgang 500 und macht unmittelbar mit Arbeitsgang 510 weiter. In Arbeitsgang 510 loggt sich ein Nutzer 132 in die Zertifikatsinstanz 110 ein und fordert eine Aktualisierung bzw. ein Update der Zertifikate/privaten Schlüssel an, die in einer bestimmten Marke 130 enthalten sind. Dieser Ablauf des Einloggens in die Zertifikatsinstanz 110 kann an jedem Computersystem durchgeführt werden, welches die Marke 130 lesen kann. Das Computersystem, wie beispielsweise die Client-Plattform 126, mag ungesichert sein oder ungesicherte Kommunikationen verwenden, da jegliche übermittelte Zertifikate/private Schlüssel in den öffentlichen Schlüssel der Marke 130 eingepackt wären und nur durch den in der Marke 130 enthaltenen privaten Schlüssel aktiviert werden könnten. Das Abarbeiten geht dann weiter zu Arbeitsgang 520, wo die Zertifikatsinstanz 110 vom Nutzer fordert, unter Verwendung des Signaturzertifikats/privaten Schlüssels auf der Marke 130 zu signieren. Dieses Signaturzertifikat/dieser private Signaturschlüssel dient dazu, den Nutzer 132 zu authentifizieren, da eine Passphrase für die Marke ebenfalls durch den Nutzer 132 eingegeben worden wäre. In Arbeitsgang 530 greift die Zertifikatsinstanz 110 auf die autoritative Datenbank 104 zu. Dann wird in Arbeitsgang 540, auf der Grundlage der Markenkennung, bestimmt, ob irgendein Zertifikat/privater Schlüssel, der dem Nutzer und dieser bestimmten Marke 130 zugeordnet ist, sich geändert hat. Falls die Zertifikate/privaten Schlüssel für diese bestimmte Marke 130 sich geändert haben, geht das Verarbeiten dann auf Arbeitsgang 550 über. In Arbeitsgang 550 werden die neu erzeugten Zertifikate/privaten Schlüssel in den öffentlichen Schlüssel der Marke 130 eingepackt. Dieser öffentliche Schlüssel wird von der verbindlichen Datenbank 104 auf der Grundlage der Markenkennungsnummer ausgelesen. In Arbeitsgang 560 werden die neuen Zertifikate/privaten Schlüssel auf die Marke 130 heruntergeladen, und in Arbeitsgang 570 wird jede alte Marke 130, welche durch eine neue Marke 130 ersetzt worden ist, gelöscht. Das Verarbeiten geht dann zu Arbeitsgang 580 über, wo die Marke 130 die neuen Zertifikate/privaten Schlüssel unter Verwendung ihres privaten Schlüssels aktivieren kann. Danach geht das Abarbeiten auf Arbeitsgang 600 über, wo das Verarbeiten beendet wird.
Falls, weiterhin in Bezug auf 5, in Arbeitsgang 540 keine neuen Zertifikate/privaten Schlüssel in der verbindlichen Datenbank 104 gefunden wurden, geht das Verarbeiten dann auf Arbeitsgang 590 über. In Arbeitsgang 590 wird eine Nachricht, die angibt, dass keine neuen Zertifikate/privaten Schlüssel gefunden wurden, an den Nutzer übermittelt, und wiederum wird das Verarbeiten in Arbeitsgang 600 beendet.
Unter Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Organisation in einer Marke enthaltene Zertifikate/private Schlüssel erzeugen, widerrufen und aktualisieren. Sobald der Nutzer eine Marke von einer autorisierten Einheit empfängt, kann der Nutzer diese Marke auf jedem Computer oder jedem System verwenden, welche das geeignete Lesegerät aufweist. Diese Computer brauchen nicht gesichert zu sein oder sichere Kommunikationen für die Zertifikate/privaten Schlüssel auf der Marke aufweisen, um verwendet zu werden, da die heruntergeladenen Zertifikate/privaten Schlüssel in einem öffentlichen Schlüssel eingepackt sind. Weiterhin können, im Fall des Verlusts einer Marke, alle Zertifikate/privaten Schlüssel in der Marke widerrufen werden, und eine neue Marke mit neuen Zertifikaten/privaten Schlüsseln kann dem Nutzer bereitgestellt werden.
Während wir nur einige wenige Beispiele hierin gezeigt und beschrieben haben, ist es so zu verstehen, dass vielfältige Änderungen und Modifikationen, so wie sie dem Fachmann bekannt sind, in Bezug auf die vorliegende Erfindung durchgeführt werden können. Beispielsweise kann jede Art von Computerarchitektur für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung in jeder Mehrzweck-Computersprache geschrieben sein. Auch braucht die Marke nicht darauf beschränkt zu sein, Zertifikate/private Schlüssel zu enthalten, sondern kann auch für Pässe, Kreditkarten, Führerscheine, Geldautomatenkarten oder andere Arten von Karten verwendet werden, da sie alle durch Einpacken in den gleichen öffentlichen Schlüssel wie die Zertifikate/privaten Schlüssel gesichert würden. Daher möchten wir nicht auf die gezeigten und hierin beschriebenen Details beschränkt sein, sondern möchten alle solche Änderungen und Modifikationen abdecken, welche durch den Umfang der angehängten Ansprüche umfasst sind.
Die obige Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird aus einer solchen Diskussion und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass zahlreiche Änderungen, Modifikationen und Variationen daran durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, so wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Marke (130), die einem Nutzer (132) in einer Infrastruktur mit öffentlichen Schlüsseln entspricht, umfassend: eine in der Marke (130) verschlüsselte Kennzeichnungsnummer; einen in der Marke (130) gespeicherten eindeutigen privaten Schlüssel, wobei der eindeutige private Schlüssel einem Zertifikat für einen privaten und einen öffentlichen Schlüssel für die Marke (130) entspricht; und eine Vielzahl von dem Nutzer (132) entsprechenden Zertifikaten, die in der Marke (130) verschlüsselt und gespeichert sind. wobei jedes aus der Vielzahl der Zertifikate ein Paar aus öffentlichem und privatem Schlüssel umfasst und jedes aus der Vielzahl der Zertifikate dazu geeignet ist, dass darauf unter Verwendung einer dem Nutzer (132) bekannten Passphrase zugegriffen und es unter Verwendung des eindeutigen privaten Schlüssels entschlüsselt wird.
Marke (130) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Zertifikate mindestens ein Signaturzertifikat, ein Verschlüsselungszertifikat und ein Rollenzertifikat, das einer organisatorischen Rolle entspricht, welcher der Nutzer angehört, umfassen.
Marke (130) nach Anspruch 1, wobei die Marke eine Smartcard (130) ist.