CZ304736B6

CZ304736B6 - Zařízení klíče a zámku

Info

Publication number: CZ304736B6
Application number: CZ2001-3987A
Authority: CZ
Inventors: Inge LidĂ©n; BjĂ¶rn Magnusson; Rolf Norberg; Johan WarnstrĂ¶m; Reijo Hakkarainen; Hannu Sivonen; Gudrun Brennecke; Christophe Chanel; Jens GĂĽrtler; JĂĽrgen KrĂĽhn; Alain Varenne; J. M. Thomas; Lance G. Schoell; Gilbert Andre; Christian Darmanin; Arnaud Lefebvre; Walter Hammer; Claude-Eric Jaquet; Nicolas Peguiron
Original assignee: Assa Abloy Ab
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-05-05
Publication date: 2014-09-17
Also published as: HUP0202020A2; CA2371179A1; PL351620A1; EE04859B1; JP2002544415A; NO20015433D0; IL146168A0; EP1181424B1; CZ20013987A3; NZ514985A; NO336376B1; PT1181424E; DE60014362D1; KR100611502B1; ES2230110T3; ATE278090T1; BR0010334A; EE200100585A; HU222702B1; AU4792800A

Abstract

Zařízení klíče a zámku zahrnuje klíč (10), mající první elektronické obvody (14), a zámek (20), mající druhé elektronické obvody (24). Klíč (10) a zámek (20) ukládají tajné informace, z nichž některé jsou unikátní pro každé zařízení. Klíč (10) a zámek (20) si vyměňují náhodné číslo přes konektory (15, 25) a provádějí v příslušných obvodech výpočet na základě náhodného čísla a tajných informací. Pokud porovnání výpočtů v obvodech poskytne očekávaný výsledek, je elektrický blokovací mechanismus (40) posunut do odblokované polohy.

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se obecně týká zařízení klíče a zámku, přičemž přesněji se týká elektromechanického zařízení klíče a zámku a zařízení klíče.

Dosavadní stav techniky

Z dosavadního stavu techniky je známo množství různých zamykacích zařízení, které využívají elektronická zařízení pro zvýšení bezpečnosti zámku a pro zajišťování efektivní správy, řízení a kontroly klíčů a personálu. Požadavky na zamykací systémy s vysokou úrovní zabezpečení a současně se snadnou správou a řízením se ale nepřetržitě zvyšují.

Anglická patentová přihláška GB 2 309 046 popisuje zámek, který vysílá náhodné klíče do klíče, který aplikuje šifrovací algoritmus na toto náhodné číslo a vysílá kódové slovo zpět do zámku.

V zámku se potom toto kódové slovo porovnává s požadovaným kódovým slovem, které je generováno aplikací stejného šifrovacího algoritmu na uvedené náhodné číslo. Potom se generuje potvrzovací signál, pokud kódové slovo a požadované kódové slovo jsou v podstatě, ale ne nezbytně zcela, v souladu. Popsaný systém klíče a zámku má několik omezení a nevýhod. Komunikace mezi zámkem a klíčem je bezdrátová, což zavádí šum do přenášených informací. Úroveň zabezpečení je tudíž snížena, protože musí být povolen určitý stupeň neshody mezi výsledky, vypočítanými v zámku, a výsledky dodanými klíčem. To by mohlo být přípustné při použití jako automobilového zámku, což je také případ uvedeného spisu, ale v obvyklých použitích zámků. Navíc je klíč omezen na použití s jedním jediným zámkem, což způsobuje, že systém je nepoužitelný jako systém s hlavním (univerzálním) klíčem.

Evropská patentová přihláška EP 0 816 600 popisuje systém s jednoduchým (neuniverzálním) klíčem, kteiý zahrnuje zámek, klíče a kodifikátor. Zámek obsahuje elektronický obvod, který ukládá přístupový kód a identifikační kódy pro klíče se specifickými omezeními. Klíče obsahují elektronické obvody, které ukládají přístupové kódy projeden nebo několik klíčů. Jednou nevýhodou popsaného systému s jednoduchým klíčem je to, že je možné přečíst nebo zachytit data, což snižuje úroveň zabezpečení.

EP 0 427 465 A popisuje bezdatabázový bezpečnostní systém zahrnující přenosnou inteligentní kartu a hostitelský počítač mající ověřovací zařízení, který ukládá kódovanou verzi tajného kódu sdruženého s autorizovanou inteligentní kartou. To eliminuje potřebu počítače pro ukládání individuálních osobních identifikačních čísel pro každého uživatele vyžadujícího přístup k počítači.

Podle US 4 887 292 je navržen systém elektronického zámku s „nepřístupovým seznamem“, který identifikuje klíče, jimž má být zabráněno v otevření zámků systému. Datumové kódované nepřístupové seznamy jsou neseny v pamětech jak zámků, tak i klíčů systému. Když klíč zabírá do zámku, datumové kódy seznamů zámku a klíče jsou porovnány pro stanovení, který seznam je aktuálnější. Tento seznam je potom přenesen do druhé jednotky, přičemž je přepsán její původní seznam. Následující interakce kterékoliv z těchto jednotek s dalšími zámky a klíči budou dále šířit neaktuálnější data nepřístupových seznamů. Takto mohou být nové nepřístupové seznamy zaváděny do celého systému jednoduše jeho zapsáním do jednoho nebo několika klíčů. Jak jsou tyto klíče používány se zámky a tyto zámky s dalšími klíči, seznam se v systému šíří.

V US 4 736 419 je popsán systém elektronického zámku, mající klíč pro šifrování dat, fyzicky a elektronicky chráněný před identifikací pro ochranu elektronického zařízení před použitím neautorizovanou osobou. Tento systém zámku zahrnuje dva obvody klíče, které implementují klíč pro šifrování dat, a algoritmus pro šifrování náhodných dat. Klíč pro šifrování dat a algoritmus jsou

- 1 CZ 304736 B6 fyzicky chráněny před fyzickou identifikací prostřednictvím jejich začlenění v integrovaném obvodu. Druhý obvod klíče, shodný s prvním je začleněn do obvodu zámku pro generování dvou výstupních signálů. Jeden výstupní signál reprezentuje odemčený stav systému, zatímco druhý reprezentuje uzamčený stav. Signál náhodných dat je aplikován na dva obvody klíče pro zašifrování klíčem pro šifrování dat a algoritmem. Obvod zámku dále zahrnuje obvod pro potvrzení shody, který generuje výstupní signál pro odemčený stav, když šifrovaná data ze dvou obvodů klíče se shodují po předem stanovenou časovou periodu. V opačném případě tento obvod pro potvrzení shody generuje výstupní signál pro uzamčený stav.

Cílem předkládaného vynálezu je vytvořit elektromechanické zařízení zámku v úvodu zmiňovaného typu, u kterého uživatel nerozpozná jakýkoliv rozdíl při použití oproti tradičnímu plně mechanickému zámku.

Dalším cílem tohoto vynálezu je vytvořit zařízení zámku, které je bezpečnější a spolehlivější než doposud známé zámky.

Dalším cílem vynálezu je vytvořit zařízení zámku, u kterého je usnadněno přidělování klíčů.

Dalším cílem předkládaného vynálezu je zajistit snadnost přidávání nebo vymazávání autorizace pro přístup k ovládání (zamykacího) válce klíčem.

Dalším cílem tohoto vynálezu je vytvořit elektromechanické zařízení zámku se spolehlivým přenosem dat a energie mezi klíčem a válcem a s krátkodobým zpožděním pro ovládání válce.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je vytvoření zařízení zámku, které umožňuje snadnou výměnu a vylepšení z mechanického na elektromechanický zámek existujícího zařízení zámku.

Dalším cílem tohoto vynálezu je vytvoření zařízení zámku, u kterého systém klíče není limitován mechanickými omezeními.

Podstata vynálezu

Vynález je založen na tom, že mezi klíčem a zámkem nejsou vyměňovány žádné tajné kódy, ale namísto toho náhodné číslo generující potřebné informace pro stanovení, zda klíč je autorizován. Toto náhodné číslo je použito společně s identifikací klíče nebo zámku, aby se tak dosáhlo kombinace zámku klíče se zlepšenými vlastnostmi.

Podle předkládaného vynálezu je tedy vytvořeno zařízení klíče a zámku, které je definováno v patentovém nároku 1. Je tedy vytvořeno zařízení zámku a klíče, mající klíč a zámek, zahrnující:

- první zařízení mající

- první elektronický procesor,

- první paměť, spojenou s uvedeným prvním elektronickým procesorem, a

- první konektor, spojený s uvedeným prvním elektronickým procesorem,

- druhé zařízení mající

- druhý elektronický procesor,

- druhou paměť, spojenou s uvedeným druhým elektronickým procesorem, a

- druhý konektor, spojený s uvedeným druhým elektronickým procesorem a upravený pro mechanickou spolupráci s uvedeným prvním konektorem, když je uvedený klíč zasunut do zámku, pro přenos informací mezi uvedeným zámkem a klíčem, a

- zdroj energie,

- mechanický blokovací mechanismus, a

-2CZ 304736 B6

- elektrický blokovací mechanismus, upravený pro blokovací činnost zámku, když je do zámku zasunut neautorizovaný klíč, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že

- uvedená první paměť je upravena pro uložení veřejného identifikátoru (PKID; PLID) a tajného identifikátoru (SKID; SLIĎ),

- uvedená druhá paměť je upravena pro uložení veřejného identifikátoru (PKIDl; PLIDl) a tajného identifikátoru (SKIDl; SLÍD Í) pro autorizovaná první zařízení,

- uvedený první elektronický procesor je uspořádán pro vlastní identifikaci uvedenému druhému elektronickému procesoru prostřednictvím uvedeného veřejného identifikátoru (PKID; PLID), a

- uvedený první a druhý elektronický procesor jsou uspořádány pro výměnu náhodného čísla (RND) a pro výpočet příslušného řídicího slova (CODEKEY; CODELOCK) s použitím alespoň části uvedeného tajného identifikátoru (SKID; SLIĎ) a alespoň části uvedeného náhodného čísla (RND),

- přičemž uvedený elektrický blokovací mechanismus je uveden do odblokované polohy, pokud uvedená kódová slova, vypočítaná v uvedeném prvním respektive druhém elektronickém procesoru, jsou shodná.

Podle předkládaného vynálezu je rovněž vytvořeno zařízení klíče, které je definováno v patentovém nároku 19.

Je tedy také vytvořeno zařízení klíče, zahrnující

- první elektronický procesor,

- první paměť, spojenou s uvedeným prvním elektronickým procesorem, a

- první konektor, spojený s uvedeným prvním elektronickým procesorem, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že

- uvedená první paměť je upravena pro uložení veřejného identifikátoru (PKID) a tajného identifikátoru (SKID),

- uvedený první elektronický procesor je uspořádán pro vlastní identifikaci druhému elektronickému procesoru zámku prostřednictvím uvedeného veřejného identifikátoru (PKID), a

- uvedený první elektronický procesor je uspořádán pro přijetí náhodného čísla (RND) a pro výpočet řídicího slova (CODE KEY; CODE LOCK) s použitím alespoň části uvedeného tajného identifikátoru (SKID; SLIĎ) a alespoň části uvedeného náhodného čísla (RND),

- přičemž elektrický blokovací mechanismus uvedeného zámku je uveden do odblokované polohy, pokud uvedená kódová slova, vypočítaná v uvedeném prvním respektive druhém elektronickém procesoru, jsou shodná.

Další výhodná provedení jsou definována v závislých patentových nárocích.

Předkládaný vynález tedy vytváří zařízení klíče a zámku a zařízení klíče, prostřednictvím kterých jsou překonány nebo alespoň umenšeny alespoň některé z problému dosavadního stavu techniky.

Vynález je v následujícím popisu popsán prostřednictvím příkladného provedení ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje celkový pohled na zámek a klíč podle předkládaného vynálezu; Obr. 2a znázorňuje bokorys prvního provedení klíče podle předkládaného vynálezu Obr. 2b znázorňuje bokorys druhého provedení klíče podle předkládaného vynálezu

-3 CZ 304736 B6

Obr. 3 znázorňuje blokové schéma elektronických obvodů zařízení klíče a zámku podle předkládaného vynálezu;

Obr. 4a ilustruje přehled elektronických informačních prvků klíče;

Obr. 4b ilustruje přehled elektronických informačních prvků zámku;

Obr. 5 znázorňuje vývojový diagram; a popisující provedení ověřovacího postupu podle předkládaného vynálezu; a

Obr. 6 znázorňuje vývojový diagram; a popisující alternativní provedení ověřovacího postupu podle předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Níže bude uveden detailní popis předkládaného vynálezu. Na obr. 1 je znázorněn klíč 10 a zámek 20. Obě tyto hlavní části jsou tvarovány stejně jako známé zařízení. To znamená, že uživatel, již zvyklý na obvyklé tradiční zámky, nebude zažívat jakékoliv obtíže při použití zámku podle předkládaného vynálezu. Rovněž to znamená, že existující běžný zamykací válec může být nahrazen zamykacím válcem znázorněným na obr. 1. Jakékoliv vylepšení běžného plně mechanického zámku tudíž může proběhnout bez vzniku jakýchkoliv problémů.

Výhodně je zámek přímo k použití připraveným („plug and play“) válcem (zámkem) nebo „nezávislým“ válcem (zámkem) s možností přijímat klíče se správným mechanickým a elektrickým kódem.

Jedním znakem zámku je to, že může vyloučit (vypudit) klíče ze zámku elektricky. Správný klíč může otáčet vložkou, pokud je plně zasunut, a v obou směrech, jak je dáno příslušným zámkem nebo západkou, ke které je upevněn válec. Jakmile je klíč již vyjmut, začíná nový autorizační cyklus, když je klíč opět zasunut.

Zamykací válec je tvořen pouzdrem 21 a jádrem nebo vložkou 22, umístěnou ve vrtání v pouzdru 21, jak je běžné. Válec rovněž zahrnuje běžné mechanické blokovací prvky (nejsou znázorněny). Ve vložce 22 je umístěn elektrický blokovací prostředek a ovladač 40 (znázorněn na obr. 3), přičemž funkcí ovladače je ovládat blokovací prostředek. Funkcí mechanických a elektrických blokovacích prostředků je blokovat ovládání (činnost) zámku, pokud by zasunutý klíč prezentoval nesprávný mechanický a/nebo elektrický kód.

Jednotlivý uživatel tudíž nerozpozná jakýkoliv rozdíl s použitím tradičního mechanického klíče. Takový uživatel zasune svůj klíč a otáčí jím, dokud západka zámku nebo zástrčka není zatažena (nebo posunuta do zamčené polohy). Jediným rozdílem je to, že na klíči může být displej nebo jiná indikace, která udává zbývající energii baterie, aby tak byla poskytnuta indikace, že baterie již byla vybita na úroveň vyžadující její výměnu.

Typem mechanického blokovacího prvku by mohl být jakýkoliv běžný prvek, jako je čep, závora, koule a lamela, nebo prostřednictvím volného otáčení válcové vložky.

Základní zajišťovací poloha je vždy zamčeno (uzavřeno). To zajišťuje, že nedojde k volnému průchodu neautorizovaných osob v případě, například, výpadku elektřiny. Zamčená poloha by měla být mechanicky zajištěna, když je klíč vyjmut z válce, nebo když je vrácen do polohy zasouvání pro lamelový válec.

Klíč 10 zahrnuje držadlo 11 a dřík nebo list 12, viz obr. 2a. Držadlo _H zahrnuje baterii 13 a elektronické obvody 14 zahrnující, mikroprocesorový čip s přidruženou pamětí, a tak dále, jejichž funkce bude popsána později ve spojení s odkazy na obr. 3. List 12 je vytvořen na svém vnějším konci a konektorem 15, upraveným pro spolupráci s konektorem v zámku 20. Elektronické obvo-4CZ 304736 B6 dy jsou napájeny baterií 13, jak je naznačeno vzájemně spojovací čárou na obr. 2a, a jsou rovněž spojeny s konektorem 15.

Alternativní provedení klíče podle předkládaného vynálezu je ilustrováno na obr. 2b. V tomto provedení je konektor 15' umístěn na hraně držadla JJ pro spolupráci s konektorem na čele zámku 20. Ve všech ostatních aspektech funguje konektor 15', znázorněný na obr. 2b, jako konektor 15, znázorněný na obr. 2a.

Baterie 13, vytvořená v klíči 10, je jakoukoliv baterií běžného typu, která je dostupná v obchodech, prodávajících fotoaparáty, kamery a/nebo hodinky, v drogeriích, a podobně. Baterie je držena na místě prostřednictvím běžného držáku na baterie. Tímto způsobem je dosaženo toho, že je snadné vyměnit použitou baterii. Jediným nástrojem, který je potřeba, je mince nebo podobně. V alternativním provedení je tam, kde je to upřednostněno, použito těsnění nebo otevírání s vysokou úrovní zabezpečení.

Výměna baterie nevymaže data a ani neovlivní nepříznivé funkce. Po výměně baterie budou ale muset být nastaveny hodiny. Toto nastavení hodin se provádí prostřednictvím, například, zasunutí do programovací jednotky klíče.

Když je baterie již téměř vybitá, je uživatel upozorněn, že je potřebná výměna baterie. To se provádí prostřednictvím, například LCD displeje, bzučáku, nebo zvyšujícím se počtem selhání při odblokování. Teplota čipu je použita pro kompenzaci snižujícího se napětí a zabraňuje předčasnému upozornění na výměnu baterie.

Zamezování odblokování začíná tehdy, když elektronika zjistí příliš nízkou úroveň napětí při obvyklé teplotě. Klíč potom bude otevírat pouze při každém druhém pokusu a postupně stále řidčeji. Tímto způsobem je uživatel upozorněn na skutečnost, že je čas pro výměnu baterie.

Elektronika

Níže budou podrobněji popsány elektronické obvody klíče 10 a zámku 20.

Elektronické obvody jsou dobře chráněny proti jakékoliv formě manipulace, nepovoleného čtení nebo změny informací. V této souvislosti byla provedena předběžná opatření pro zabezpečení a izolování všech elektrických modulů před manipulacemi z vnějšku, zneužití a rizikům vůči okolnímu prostředí. Například byl mikroprocesor zkonstruován s prostředky pro ochranu integrity paměti na čipu.

Nyní bude ve spojení s odkazy na obr. 2a, obr. 2b a obr. 3, popsána elektronika klíče JO.

Z obr. 3 je patrné, že elektronika klíče 10 zahrnuje mikroprocesor 16, první paměť 17 a 18, a analogový obvod 19. Baterie 13 je spojena s mikroprocesorem 16. Baterie 13 je ale rovněž spojena s konektorem 15, přičemž energie z baterie 13 v klíči 10 může být přenášena do elektroniky v zámku 20.

Mikroprocesor 16 může být jakéhokoliv obvyklého typu. Je ale výhodné, když je mikroprocesor zakázkovým obvodem, obsahujícím součásti potřebné pro provádění důležitých algoritmů, jak je diskutováno níže. To rovněž dále zvyšuje rychlost, se kterou se provádí ověřovací procedura, což pak brání nežádoucím zpožděním při ovládání zámku. Šifrovací algoritmus může být realizován zcela nebo částečně hardwarem nebo softwarem uvnitř mikroprocesoru 16.

Elektronika klíče rovněž zahrnuje analogovou část nebo analogový obvod 19, který působí jako propojovací rozhraní s digitální elektronikou. Odpovídající analogová část 29 je vytvořena v zámku, viz popis níže. V zámku analogová ěást 29 funguje jako propojovací rozhraní s ovladačem 40.

-5CZ 304736 B6

Analogové části či obvody rovněž provádějí různé doplňkové úlohy, jako například je detekování, že klíč je v kontaktu se zámkem. Tyto analogové části rovněž provádějí velmi důležitou zabezpečovací úlohu; tyto části chrání elektroniku a ovladač proti manipulaci/otevření zámku nebo klíče prostřednictvím elektronických útoků, jako je vysoké napětí, proud, opakované pokusy kódů, a tak dále. Tato ochrana může být dosažena prostřednictvím destrukce analogové části v klíči a/nebo zámku, takže je zaručeno, že ovladač nepřejde do odblokované polohy.

Obr. 3 rovněž znázorňuje paměti 17 a 18, spojené s mikroprocesorem 16. Funkcí první paměti 17 v klíči 10 je ukládat data, týkající se ID (identifikátoru) klíče, ID zámku, a tak dále, viz popis níže. Paměť 18 je nenarušitelná paměť, chráněná proti vnějším fyzickým pokusům o přečtení jejího obsahu. V této paměti 18 jsou uloženy všechny tajné informace, jako například kódy pro šifrování. Pro dosažení větší bezpečnosti by v této paměti 18 mohl být rovněž uložen software.

Z bezpečnostních důvodů jsou všechna důležitá data, která jsou v pamětích 17 a J_8, šifrována s použitím algoritmů diskutovaných podrobněji níže. Je tedy obtížné tato data interpretovat v tom nepravděpodobném případě, že neautorizovaná osoba by byla schopna přečíst obsah paměti.

Elektronika zámku 20 je téměř shodná s elektronikou klíče J_0 s tím rozdílem, že v zámku není baterie a případně je v zámku přídavný budicí obvod ovladače (není znázorněn). V zámku 20 je konektor 25, upravený pro spolupráci s konektorem j_5 za účelem umožnění přenosu energie a dat mezi klíčem 10 a zámkem 20. Kontaktní bod mezi konektory 15 a 25 je tudíž využit pro přenos jak energie, tak i dat. Materiál klíče, který je z vhodného kovu, slouží jako zem. Konektor 25 je spojen s mikroprocesorem 26 s druhými pamětmi 27 a 28. Hardware mikroprocesoru 16. Tím je dosaženo úspor nákladů, přičemž bude rovněž snazší programovat elektronické obvody klíče a zámku.

Jednou výhodou zařízení klíče a zámku podle předkládaného vynálezu je to, že pro klíč a zámek mohou být použity odpovídající čipy. Mikroprocesor může pracovat v různých režimech, s a bez připojení k baterii, a bez trvalého napájení, jako zámek nebo klíč, jako ovládající ovladač nebo ne, a tak dále, což snižuje náklady. Tímto způsobem je dosaženo toho, že baterie může být umístěna v klíči, ve válci nebo jak v klíči, tak i ve válci.

Elektronické obvody odmítají vstup každému, pokud byly paměti narušeny. Pro obnovení stavu je použito systémového klíče společně s programovacím softwarem pro opětovnou instalaci klíčů ve válci. Stav potom může být ověřen testovacím blokem.

Standardní funkcí ovladače je elektricky odblokovat (otevřít) blokovací mechanismus a mechanicky opětovně zablokovat (zavřít) mechanismus, když je klíč vytažen. Opětovné zablokování mechanismu může být rovněž prováděno, když je vložka otočena zpět do zamčené polohy válce. Elektronické obvody mohou být rovněž použity pro elektrické opětovné zablokování blokovacího mechanismu, pokud je to žádoucí.

Informační prvky

Všechny klíče a zámky mají unikátní elektronickou identitu nebo kód, zahrnující několik informačních prvků řídících funkci klíčů a zámků. Informační prvky klíče nebo zámku budou nyní popsány ve spojení s odkazy na obr. 4a respektive obr. 4b.

Elektronický kód je rozdělen do různých segmentů pro použití výrobci, distributory a zákazníky. Některé veřejné prvky jsou společné pro zařízení systému s hlavním klíčem, zatímco pro tajné informace je vytvořen tajný segment.

Pro předkládaný vynález platí, že každý elektronický kód klíče zahrnuje následující relevantní části, viz obr, 4a:

-6CZ 304736 B6 • veřejný ID klíče (PKID) • tajný ID klíče (SKID) • šifrovací klíč (K_DEs)

Stejně tak platí, že každý elektronický kód zámku zahrnuje následující části, viz obr. 4b:

• veřejný ID zámku (PLID) • tajný ID zámku (SLIĎ) • šifrovací klíč (Kdes)

Základní prvky budou nyní popsány poněkud podrobněji.

PKID/PLID - Veřejný identifikátor klíče/zámku

PKID/PLID unikátně identifikuje zařízení v systému s hlavním klíčem. Jak název naznačuje, tato informace je veřejná, tj., nejsou učiněna žádná speciální opatření pro zabránění několik v přečtení této informace.

SKID/SLID - Tajný identifikátor klíče/zámku

Tajná identita zařízení je náhodně generované číslo, které, ve výhodném provedení vynálezu, je stejné pro jednu skupinu zařízení. Jak jméno naznačuje, je tato informace skrytá z vnějšku, to jest je nečitelnou informací, použitou uvnitř zařízení.

Kdes - Šifrovací klíč

K_DES zahrnuje náhodně generovaný šifrovací klíč. Ve výhodném provedení vynálezu je použito šifrovacího algoritmu DES, částečně z důvodů jeho rychlosti, a zejména výhodně je použito trojitého algoritmu DES (3DES).

Ve výhodném provedení vynálezu je K_DEs zcela shodný ve všech zařízeních systému s hlavním klíčem.

Kdes není žádným způsobem čitelný z vnějšku aje použit algoritmy prováděnými uvnitř zařízení klíče a zámku. To je velmi důležitý znak, protože vylučuje možnost zkopírování klíče pouhým přečtením obsahu jeho paměti.

Kdes může být použit v autorizačních procesech probíhajících mezi různými zařízeními, jako je tomu v provedení popsanému ve spojení s odkazy na obr. 6. Aby tedy klíč byl schopen ovládat zámek, musí mít jak klíč, tak i zámek stejný K_DEs· V opačném případě autorizační proces selže, jak bude podrobněji popsáno níže.

Autorizační tabulka

V každém zámku je uložena autorizační tabulka v elektronické paměti. Autorizační tabulka určuje, které klíče jsou přijímány příslušným zámkem. Nyní bude diskutováno uspořádání a funkce.

Ve své základní formě autorizační tabulka jednoduše uvádí seznam klíčů, autorizovaných v příslušném zámku, viz obr. 5 pod záhlavím „LOCK“. Pro inicializaci ověřovací procedury tedy musí být v seznamu autorizovaných klíčů PKID klíče, zasunutého do zámku. Klíč je uveden v seznamu prostřednictvím svého unikátního identifikátoru, kteiý je určen prostřednictvím PKID, jak již bylo vysvětleno v předcházejícím popisu.

-7 CZ 304736 B6

Jak již bylo uvedeno, když je klíč uveden v seznamu v autorizační tabulce, je rovněž uložen odpovídající tajný identifikátor klíče SK.ID pro příslušný klíč. Ve výhodném provedení je SKID stejný pro všechny klíče z jedné skupiny klíčů aje použit z důvodů zabezpečení. Není možné přečíst SKID z klíčů nebo zámků, aniž by nebyly provedeny speciální ověřovací procedury prostřednictvím systémového klíče.

Ověřovací procedura

V aplikacích, kde je autorizační tabulka uložena v paměti válce zámku pro řízení přístupových práv ve dveřích, se provádí identifikační nebo ověřovací procedura. První, základní procedura bude vysvětlena níže ve spojení s odkazy na obr. 5, na kterém jsou na levé straně ilustrovány kroky, prováděné v elektronických obvodech 14 klíče, a na pravé straně jsou ilustrovány kroky, prováděné v elektronických obvodech 24 zámku. Předtím, než je ověřovací procedura inicializována, je do zámku 20 zasunut příslušný klíč 10.

V předkládaném příkladu je hodnota PKID zasunutého klíče „1234“ a hodnota SKID je „0017“. Hodnota PLID je „9876“. Seznam autorizovaných klíčů v zámku obsahuje PLID a SLIĎ pro všechny autorizované klíče, to jest PKIDl a SKIDl pro první klíč, PKID2 a SKID 2 pro druhý klíč, a tak dále. V předkládaném příkladu data pro první klíč odpovídají datům pro zasunutý klíč.

Nejprve v kroku 100 je z paměti 17 klíče vyjmut PKID aje vysílán do elektronických obvodů 24 zámku. V předkládaném případě je vysílána informace „1234“, což je veřejná informace. Tato informace je v kroku 200 přijímána a zpracována elektronickými obvody 24, které prohledávají autorizační tabulky, aby jistily, zda přijatý PKID se shoduje s kterýmkoliv ze vstupů v této tabulce. V předkládaném příkladu přijatý PKID odpovídá PKID l a ověřovací procedury tudíž může postoupit do kroku 210.

V kroku 210 elektronické obvody zámku generují náhodné slovo RND, jehož hodnota je v předkládaném příkladu „4711“. Toto náhodné slovo je v kroku 220 vysíláno do elektronických obvodů klíče, kde je v kroku 110 přijato a zpracováno. Jak elektronické obvody klíče, tak i elektronické obvody zámku nyní znají hodnoty RND a SKID.

V následujících krocích 120 a 230 pro klíč respektive pro zámek jsou vypočítána kódová slova CODEKEY v klíči respektive CODELOCK v zámku. V tomto zjednodušeném příkladu jsou kódová slova vypočítána jako funkce RND a SKID a přesněji tedy jako jednoduchý součet hodnot RND a SKID. To poskytuje následující výpočet.

RND 4711

SKID 0017 kódové slovo 4728

V kroku 130 elektronické obvody klíče vysílají své vypočítané kódové slovo CODE KEY, „4728“, do zámku, který v kroku 240 přijímá a zpracovává tuto informaci. V elektronických obvodech zámku jsou potom v kroku 250 porovnána kódová slova CODE KEY a CODE LOCK. Pokud jsou kódová slova CODE KEY a CODE LOCK zcela shodná, je ověřovací procedura úspěšně dokončena a v kroku 260 je ovladač 40 posunut do odblokované polohy.

Mikroprocesory 16 a 26 v klíči respektive v zámku tudíž mají příslušný kód a algoritmus. Když je ze zámku do klíče komunikováno náhodné číslo, je spuštěn výpočet v příslušném mikroprocesoru £6 a 26. Výsledky výpočtů jsou porovnány, a pokud jsou zcela shodné, je prostřednictvím ovladače 40 uvolněn elektrický blokovací mechanismus.

Funkce klíčů a zámku tudíž mohou být vyjádřeny následujícím způsobem:

-8CZ 304736 B6

Funkce klíče (náhodné číslo, tajný identifikátor) = výsledek (klíče)

Funkce zámku (náhodné číslo, tajný identifikátor) = výsledek (zámku)

Pokud výsledek (klíče) = výsledku (zámku) pak OK!

V alternativním provedení ověřovací procedury podle předkládaného vynálezu je začleněn výše zmiňovaný šifrovací klíč K_DES. Začlenění šifrovacího klíče K_DES přidává další úroveň zabezpečení. Toto alternativní provedení bude nyní popsáno ve spojení s odkazy na obr. 6, na kterém jsou kroky procesu očíslovány stejně jako na obr. 5, ale s přidaným znakem čárky nahoře.

Když již bylo kódové slovo CODEKEY generováno klíčem je toto kódové slovo šifrováno, viz krok 130'. Při tomto šifrování je pro šifrování použita kombinace hodnot K_DES, SKID a RND. To zajišťuje bezpečnější přenos informací mezi klíčem 10 a zámkem 20. Poté, co bylo šifrované kódové slovo CODE KEY přeneseno z klíče 10 do zámku 20, je v kroku 240' dešifrováno s použitím informací K_DEs, SKIDl a RND, uložených v zámku a v krocích 250' a 260' pokračuje porovnání stejně jako v prvním provedení.

I další znaky mohou být přidány do výše popisovaných procedur ve spojení s odkazy na obr. 5 a obr. 6. Například v kroku 220 může být rovněž s hodnotou RND kroku 220 může být rovněž s hodnotou RND vyslána i hodnota PLID. Tato přidaná informace může být využita více než jen jedním způsobem. Za prvé by mohla být použita pro aktualizaci prověřovacího záznamu v klíči, to jest pro vytvoření seznamu všech zámků, ve kterých již byl klíč použit. V paměti klíče může být také seznam uvádějící všechny zámky, se kterými klíč může být použit. V případě, že PLID není nalezen v tomto seznamu v paměti klíče, ověřovací procedura je přerušena v kroku 110.

V popisovaných příkladech bylo náhodné číslo RND vypočítáno prostřednictvím elektronických obvodů zámku. Je ale zcela zřejmé, že tento výpočet může být rovněž prováděn prostřednictvím elektronických obvodů klíče.

V popisovaných příkladech byly SKID a RND použity jako proměnné při výpočtech kódových slov. Je ale zcela zřejmé, že stejně tak dobře lze použít jiné informační prvky nebo položky. Například může být v klíči uložen seznam autorizovaných zámků, přičemž v tomto seznamu budou uloženy informační prvky PLID a SLIĎ. Namísto nebo přídavně k použití SKID pro vypočítání kódových slov může být použit i SLIĎ. To by bylo obzvláště výhodné v systému průmyslových zámků, ve kterém je mnoho zámků ale málo klíčů.

Popisovaný algoritmus pro vypočítání kódových slov byl pro jednoduchost a pro snadné pochopení použit nerealisticky jednoduchý. Je ale zcela samozřejmé, že v praxi bude použito mnohem dokonalejšího algoritmu.

Výše bylo uvedeno, že například pro výpočet kódových slov se použije celých informačních prvků, je ale zcela zřejmé, že bez snížení zabezpečení může být použito rovněž jen části informačního prvku. Naproti tomu, pokud je použito pouze části, například, tajného identifikátoru, mohlo by to ve skutečnosti zvýšit úroveň zabezpečení, pokud by podvodná osoba zjistila hodnotu tohoto tajného identifikátoru.

Vzhledem k dané bezpečnosti zařízení klíče a zámku podle předkládaného vynálezu jakýkoliv úspěšný útok vyžaduje velmi nákladné vybavení, použité velmi zkušenými a velmi znalými osobami. Jakýkoliv takový úspěšný útok nemá žádný negativní vliv na použití systémů jiných, než je systém vystavení útoku. Tento systém je nahrazen novým systémem neboje zcela přeprogramován, což potom vyžaduje stejné úsilí pro nové úspěšné napadnutí. Pro zajištění takovéto bezpečnosti je v komunikaci mezi klíčem a zámkem vytvořena duální identifikace/ověřování. Navíc pro další zvýšení zabezpečení může být použito skutečného generátoru náhodných čísel.

-9CZ 304736 B6

Výhodná provedení předkládaného vynálezu byla popsána výše. Osoba v oboru znalá snadno nahlédne, že zařízení klíče a zámku podle tohoto vynálezu může být měněno, aniž by byla opuštěna podstata či překročen rozsah vynálezu, jak jsou definovány v připojených patentových nárocích. Mělo by být zcela zřejmé, že paměti 17, 18 a 27, 28 a/nebo analogové části či obvody 19, 29 by mohly být integrovány s příslušným procesorem 16 a 26 nebo by mohly být na samostatných čipech v závislosti na bezpečnostních požadavcích, a podobně.

V klíči byla znázorněna jedna baterie 13. Pokud je ale baterie umístěna jak v klíči, tak i v zámku, není potřebný přenos energie přes konektory 15, 25.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení zámku a klíče, mající klíč a zámek, zahrnující:

- první zařízení (10) mající

- první elektronický procesor (16),

- první paměť (17, 18), spojenou s uvedeným prvním elektronickým procesorem, a

- první konektor (15), spojený s uvedeným prvním elektronickým procesorem,

- druhé zařízení (20) mající

- druhý elektronický procesor (26),

- druhou paměť (27, 28), spojenou s uvedeným druhým elektronickým procesorem, a

- druhý konektor (25), spojený s uvedeným druhým elektronickým procesorem a upravený pro mechanickou spolupráci s uvedeným prvním konektorem (15), když je uvedený klíč zasunut do zámku, pro přenos informací mezi uvedeným zámkem a klíčem, a

- zdroj (13) energie,

- mechanický blokovací mechanismus, a

- elektrický blokovací mechanismus (40), upravený pro blokovací činnost zámku, když je do zámku zasunut neautorizovaný klíč, vyznačující se tím, že

- uvedená první paměť (17, 18) je upravena pro uložení veřejného identifikátoru (PKID; PLID) a tajného identifikátoru (SKID; SLÍD),

- uvedená druhá paměť (27, 28) je upravena pro uložení veřejného identifikátoru (PKIDl;

PLIDl) a tajného identifikátoru (SKIDl; SLÍD Í) pro autorizovaná první zařízení,

- uvedený první elektronický procesor (16) je uspořádán pro vlastní identifikaci uvedenému druhému elektronickému procesoru (26) prostřednictvím uvedeného veřejného identifikátoru (PKID; PLID), a

- uvedený první a druhý elektronický procesor (16, 26) jsou uspořádány pro výměnu náhodného čísla (RND) a pro výpočet příslušného řídicího slova (CODEKEY; CODELOCK) s použitím alespoň části uvedeného tajného identifikátoru (SKID; SLIĎ) a alespoň části uvedeného náhodného čísla (RND),

- přičemž uvedený elektrický blokovací mechanismus (40) je uveden do odblokované polohy, pokud uvedená kódová slova, vypočítaná v uvedeném prvním respektive druhém elektronickém procesoru (16, 26), jsou shodná.

2. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené první zařízení (10) je klíč a uvedené druhé zařízení (20) je zámek.

-10CZ 304736 B6

3. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené první zařízení (10) je zámek a uvedené druhé zařízení (20) je klíč.

4. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený první elektronický procesor (16) a uvedený druhý elektronický procesor (26) jsou upraveny pro šifrování uvedeného kódového slova (CODEKEY, CODELOCK) před jeho komunikováním.

5. Zařízení klíče a zámku podle nároku 4, vyznačující se tím, že uvedené kódové slovo (CODE KEY, CODE LOCK) je šifrováno prostřednictvím alespoň části DES šifrovacího klíče (K_DES).

6. Zařízení klíče a zámku podle nároku 4, vyznačující se tím, že uvedené kódové slovo (CODE KEY, CODE LOCK) je šifrováno prostřednictvím alespoň části uvedeného tajného identifikátoru (SKID, SLIĎ).

7. Zařízení klíče a zámku podle nároku 4, vyznačující se tím, že uvedené kódové slovo (CODE KEY, CODE LOCK) je šifrováno prostřednictvím alespoň části uvedeného náhodného čísla (RND).

8. Zařízení klíče a zámku podle nároku 4, vyznačující se tím, že je upraveno pro zamezení jakékoliv činnosti pro přečtení tajné informace klíče (K_DES).

9. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený první a druhý elektronický procesor (16, 26) jsou zcela shodné, pokud se týká jejich hardwarové konstrukce.

10. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu paměť (18, 28) odolnou proti narušení.

11. Zařízení klíče a zámku podle nároku 10, vy z n a č uj í c í se tí m, že v paměti (18, 28) odolné proti narušení je uložený tajný identifikátor (SKID, SLIĎ).

12. Zařízení klíče a zámku podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvedený první konektor (15) je vytvořen na konci listu (12) klíče.

13. Zařízení klíče a zámku podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvedený první konektor (15) je vytvořen na hraně držadla (11) klíče pro spolupráci s konektorem na vnějším povrchu zámku.

14. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že při potřebě výměny zdroje (13) energie je klíč postupně stále méně provozuschopný.

15. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj (13) energie je zaplombován nebo má přístup s vysokou úrovní zabezpečení.

16. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj (13) energie, jako je baterie, je umístěn v klíči.

17. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující jako je baterie, je umístěn v zámku.

se tím, že zdroj (13) energie,

18. Zařízení klíče a zámku podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený první konektor (15) a uvedený druhý konektor (25) jsou upraveny pro přenos elektrické energie.

19. Zařízení klíče (10), zahrnující:

- 11 CZ 304736 B6

- první elektronický procesor (16),

- první konektor (15), spojený s uvedeným prvním elektronickým procesorem, vyznačující se tím, že

- uvedená první paměť (17, 18) je upravena pro uložení veřejného identifikátoru (PKID) a tajného identifikátoru (SKID),

- uvedený první elektronický procesor (16) je uspořádán pro vlastní identifikaci druhému elektronickému procesoru (26) zámku (20) prostřednictvím uvedeného veřejného identifikátoru (PKID), a

- uvedený první elektronický procesor (16) je uspořádán pro přijetí náhodného čísla (RND) a pro výpočet řídicího slova (CODEKEY; CODELOCK) s použitím alespoň části uvedeného tajného identifikátoru (SKID; SLIĎ) a alespoň části uvedeného náhodného čísla (RND),

- přičemž elektrický blokovací mechanismus (40) uvedeného zámku (20) je uveden do odblokované polohy, pokud uvedená kódová slova, vypočítaná v uvedeném prvním respektive druhém elektronickém procesoru (16, 26), jsou shodná.