DE10006062C2 - Tastaturschlüssel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesicherten Verarbeitung bezie­ hungsweise Übertragung digitaler Daten, insbesondere zur Übertragung vertraulicher Daten in vernetzten Computersystemen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur vorteilhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In vielen Bereichen des täglichen Lebens wird heutzutage der Austausch digitaler Daten über vernetzte Computersysteme betrieben. Inzwischen gewinnt auch der Zahlungsverkehr unter Benutzung offener Computernet­ ze, wie beispielsweise dem Internet, zunehmend an Bedeutung. Da die Datenströme, insbesondere in offenen Netzen wie dem Internet, abgehört werden können, entsteht das Problem, vertrauliche Daten bei der Über­ mittlung vor unbefugtem Einblick zu schützen, also die Vertraulichkeit der übertragenen Daten herzustellen.

Weiterhin muß die Herkunft der Daten, also die Authentizität, gesichert sein und schließlich müssen die Daten vor Manipulation geschützt sein, also deren Integrität gesichert sein.

Zur Lösung dieses Problems ist eine große Anzahl an Verfahren bekannt, mit denen die Vertraulichkeit, Integrität bzw. Authentizität der übertra­ genen Daten gewährleistet werden kann. Hier sind beispielsweise der sog. Kerberos®-Authentifikationsdienst, das symmetrische Data-Encryption- Standard-Verfahren (DES®) und dessen Abwandlungen oder auch die asymmetrischen Standard-Public-Key-Verfahren, wie zum Beispiel RSA® oder Diffie-Hellmann, zu nennen.

Diese bekannten Verfahren wurden bisher jedoch nur für die Datenüber­ tragung zwischen den einzelnen Computersystemen eines Computernetz­ werks angewendet. Damit kann zwar eine gesicherte Datenübertragung auf dem Computernetz selbst gewährleistet werden, ein Angriff auf vertrauliche Daten, insbesondere durch auf dem Rechner vorhandene, unbefugt auf die vertraulichen Daten zugreifende Programme wie Viren oder sog. Trojanische Pferde ist innerhalb des einzelnen Computersy­ stems jedoch nach wie vor möglich. Die auf diese Weise unbefugt gewon­ nenen Daten können anschließend, evtl. auch zu einem späteren Zeit­ punkt, über das Netz verschickt und so zentral gesammelt und ausgewer­ tet werden.

Um das Abfragen einer Tastatureingabe, insbesondere eines über die Tastatur eingegebenen Paßworts durch unbefugte Viren oder Trojanische Pferde auszuschließen wird vereinzelt eine Paßworteingabe mittels Mausbewegungen über eine am Bildschirm dargestellte Tastatur durchge­ führt. Jedoch besteht auch hier das Problem, daß die Mausbewegungen durch unbefugte Mittel abgefragt werden können.

In der DE 41 26 760 ist ein Verschlüsselungsverfahren und ein Tasta­ tureingabegerät für sicherheitsrelevante Daten beschrieben. Bei dem dort beschriebenen Eingabegerät werden die in eine Tastatur eingegebenen Daten unmittelbar mit der Tastenbetätigung verschlüsselt. Die Verschlüs­ selung erfolgt durch einen unmittelbar mit der Tastatur verbundenen, dauerhaft programmierten Prozessor. Ein Abschalten der Verschlüsselung ist nicht möglich. Das Tastatureingabegerät ist als eigenständige Hard­ wareeinheit ausgeführt. Die Anwendung des Verschlüsselungsverfahrens setzt spezielle Hardware in Form des beschriebenen Tastatureingabegerät voraus.

In der DE 195 40 973 C2 ist ein Verfahren zur Eingabesicherung und für Transaktionen von digitalen Informationen beschrieben. Das Verfahren setzt eine Spezialtastatur voraus, so dass bei einem handelsüblichen Computer die Tastatur auszutauschen ist. Die in die Spezialtastatur eingegebenen Daten werden in unverschlüsselter Form an einen PC, an dem die Tastatur angeschlossen ist, weitergeleitet. Die Spezialtastatur weist eine zusätzliche Signatureinrichtung auf, die die eingegebenen Daten digital signiert, so dass deren Echtheit und Unverfälschtheit garantiert werden kann. Die von der Spezialtastatur erzeugte Signatur wird über eine zusätzliche Interfaceeinheit (beispielsweise über eine Steckkarte) dem Bussystem des Computer zugeführt. Die eingegebenen Daten selbst werden über das Tastaturkabel in unverschlüsselter Form an den Computer übermittelt, damit die Spezialtastatur zusammen mit handelsüblichen Computern, sowie darauf installierter Standardsoftware verwendet werden kann. Somit liegen die Daten auf dem Computer in unverschlüsselter Form vor.

In der US 5 737 422 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens beschrieben, mit dem geschützte Daten auf die Anfrage eines Computers hin von einem anderen, in einem Computer­ netzwerk eingebundenen Computer sicher verschickt werden können. Die Daten werden dazu in verschlüsselter Form über das Netzwerk verschickt. Beim beschriebenen System ist es nicht erforderlich, dass ein Passwort über das Netzwerk verschickt werden muss. Auf den Computern selbst liegen die Daten jedoch in unverschlüsselter Form vor.

In der JP 11-353 280 A wird ein weiteres, auf einem Public-Key-Ver­ fahren beruhendes Verfahren zur gesicherten Datenübertragung über ein Computernetzwerk beschrieben. Auch bei diesem Verfahren liegen die Daten auf dem Computer in unverschlüsselter Form vor.

Im Aufsatz "Datenschutz durch Datenverschlüsselung" im Sonderdruck aus Nachrichtentechnische Zeitschrift, Band 29 1976/6 Seiten 439 bis 440 von J. Spielvogel ist eine Ver- und Entschlüsselungsvorrichtung be­ schrieben, welche durch einen Ein-/Ausschalter beziehungsweise über eine Befehlskette, welche über eine elektrische Schnittstelle übermittelt wird, ein- und ausgeschaltet werden kann. Ferner sind Verschlüsselungs­ geräte wie das Gerät "SecuriCrypto" bekannt, welche einen Ein-/Aus­ schalter aufweisen. Diese Geräte sind zusätzlich zu einem Computer anzuschaffen. Auf den Computern, an denen die Dateneingabe erfolgt, liegen die Daten unabhängig vom Status der Ver- und Entschlüsselungs­ vorrichtung in unverschlüsselter Form vor.

Im US-Patent US 5,812,671 A wird ein weiteres Verfahren zur gesicher­ ten Übertragung von Daten über ein Computernetzwerk vorgeschlagen, durch das das Problem der Verteilung von kryptographischen Schlüsseln vereinfacht werden soll. Bei dem beschriebenen Übertragungsverfahren verfügt ein zentraler Rechner über die kryptographischen Schlüssel der an das Netzwerk angeschlossenen Arbeitsplatzrechner. Wenn ein Arbeits­ platzrechner A Daten an einen Arbeitsplatzrechner B senden will, so verschlüsselt der Arbeitsplatzrechner A die Nachricht mit seinem kryp­ tographischen Schlüssel und sendet diese in verschlüsselter Form an den zentralen Rechner. Der zentrale Rechner, der über die kryptographischen Schlüssel beider Arbeitsplatzrechner A und B verfügt, entschlüsselt die vom Arbeitsplatzrechner A empfangene Nachricht, verschlüsselt sie mit dem Schlüssel des Arbeitsplatzrechners B und sendet die Nachricht anschließend an den Arbeitsplatzrechner B, der diese wiederum mit seinem kryptographischen Schlüssel entschlüsselt. Auf den Arbeitsplatzrechnern sowie auf dem zentralen Computer liegen die Daten folglich in unverschlüsselter Form vor. Darüber hinaus ist zusätzliche Hardware in Form des zentralen Rechners erforderlich.

Im US-Patent 5,864,683 A ist ein Schnittstellencomputer beschrieben, der einen gesicherten Anschluss eines internen Netzwerks (LAN) an ein externes Netzwerk (WAN), wie beispielsweise dem Internet, beschreibt, welcher im Vergleich zu bekannten "Firewalls" eine erhöhte Sicherheit aufweist. Der Schnittstellencomputer empfängt die Daten, welche in verschlüsselter Form von einem Arbeitsplatzrechner ausgehend in einem internem Netzwerk übertragen werden, entschlüsselt diese und unterzieht die Daten einer Inhaltskontrolle. Zusätzlich findet eine Kontrolle statt, ob der jeweilige Benutzer über ausreichende Rechte verfügt, einen gewissen Netzwerkdienst zu nutzen. Sofern die Benutzerrechte ausreichend sind und der Inhalt der zu übertragenden Daten keine Verletzung der Sicher­ heitsregularien darstellt, werden die Daten vom Schnittstellencomputer verschlüsselt und über das externe Netzwerk weiter gesendet. Auch bei diesem System ist einerseits eine gesonderte Hardware für den Schnitt­ stellencomputer erforderlich, andererseits liegen die Daten sowohl auf dem Schnittstellencomputer als auch auf den angeschlossenen Arbeits­ platzcomputern in unverschlüsselter Form vor.

Im US-Patent US 5,406,624 A wird eine Sicherheitseinrichtung zur gesicherten Eingabe von Daten in einen Computer beschrieben. Die Sicherheitseinrichtung wird zwischen Tastatur und Computer bezie­ hungsweise zwischen Computer und Anzeigeeinheit eingeschleift. Sie verfügt über ein eigenes Rechnersystem, welches in einem transparenten Modus sowie in einem Sicherheitsmodus betrieben werden kann. Wenn die Sicherheitseinrichtung anhand von Befehlsfolgen der Tastatur bezie­ hungsweise des Computers erkennt, dass nunmehr sicherheitsrelevante Daten eingegeben werden sollen, so werden die Daten von der Sicher­ heitseinrichtung verschlüsselt und in verschlüsselter Form an den angeschlossenen Computer weitergegeben. Werden dagegen nicht­ sicherheitsrelevante Daten eingegeben, so werden diese im transparenten Modus der Sicherheitseinrichtung direkt und in unverschlüsselter Form an den Computer weitergegeben, so dass auf dem Computer installier­ te Standardprogramme weiter verwendet werden können. Die Sicherheits­ einrichtung ist dabei als gesonderte Hardware ausgeführt, welche zusätz­ lich zum eigentlichen Computer anzuschaffen ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den bisherigen hardwareseitigen Aufwand unter Ausnutzung von Betriebssystemfunktionen ("system call") zu reduzieren und dennoch eine hohe Sicherheitsfunktion zu gewährleis­ ten.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die in das Computersystem einge­ henden Daten vor der Weiterbenutzung, also beispielsweise Weiterverar­ beitung in einem Programm, Zwischenspeicherung im Arbeitsspeicher oder Weiterleiten an ein anderes Computersystem, einem kryptographi­ schen Verfahren unterzogen werden, so dass die Daten innerhalb des bzw. der Computersysteme in kryptographisch verschlüsselter Form vorliegen. Dabei wird das kryptographische Verfahren nur bei der Übertragung bestimmter, insbesondere sicherheitsrelevanter Daten angewendet. Die eingehenden Daten werden mittels vom Betriebssystem zur Verfügung gestellter Zugriffsmöglichkeiten an den als Software ausgeführten Ver­ schlüsselungsclient übertragen. Eine solche Zugriffsmöglichkeit kann vom Betriebssystem beispielsweise durch Anpassung der Gerätetreiber (also der Umsetzung eines komponentenspezifischen Formats in ein standardisiertes Format einer Computereinheit) oder unmittelbar danach zur Verfügung gestellt werden. Bei der Ausnutzung entsprechender Zugriffsmöglichkeiten kann es insbesondere vereinfacht werden, unter­ schiedlichste Devices zu verwenden, da die Zugriffsmöglichkeiten des Betriebssystems in der Regel so ausgeführt sind, dass keine Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsweise der jeweiligen Device mehr besteht.

Beispielsweise stellt das bekannte Betriebssystem WINDOWS® der Firma MICROSOFT® eine solche Zugriffsmöglichkeit in Form von sogenannten "Hook"-Funktionen zur Verfügung. Diese Funktionen sind beispielsweise im Artikel "Nachgehakt - Windows-Nachrichten filtern mit Hook-Funktionen" von Kai-Uwe Mrkor in der Zeitschrift c't 1999, Heft 5 Seite 272 bis 281 beschrieben. Auch andere Betriebssysteme wie beispielsweise APPLE-OS® der Firma APPLE® oder UNIX® (z. B. LINUX, Sun Solaris®, Hewlett Packard-UX® usw.) stellen wirkungsähn­ liche Zugriffsmöglichkeiten zur Verfügung. Vorteilhaft bei der Ausnut­ zung betriebssytemseitiger Funktionen für das Verschlüsselungsverfahren ist, dass bereits vorhandene Komponenten (die Hardware) weiter verwen­ det werden können. Zu bedenken ist dabei, dass um so mehr gerätespezi­ fische Eigenheiten berücksichtigt werden müssen, je früher und damit je näher an der Komponente das Verschlüsselungsverfahren angewendet wird, so dass es unter Umständen sinnvoll sein kann, die Verschlüsselung der ankommenden Daten erst zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise erst im Anschluss an den Gerätetreiber, vorzunehmen. In jedem Fall wird der unbefugte Zugriff auf sicherheitsrelevante Daten, beispielsweise durch Viren oder Trojanische Pferde, dadurch erschwert, dass die Daten innerhalb des Computersystems nur noch in kryptographisch verschlüs­ selter Form vorliegen und in dieser Form weiterverarbeitet, zwischenge­ speichert bzw. übertragen werden. Eine kryptographische Verschlüsse­ lung erfolgt jedoch nur bei der Übertragung bestimmter, insbesondere sicherheitsrelevanter Daten wie beispielsweise Passwörtern. Bei nicht sicherheitsrelevanter Daten kann dagegen auf die kryptographische Verschlüsselung der Daten gänz­ lich verzichtet werden. Somit wird einerseits die nötige Sicherheit insbe­ sondere Vertraulichkeit der Datenübertragung andererseits auch größt­ möglicher Datendurchsatz der Übertragung bei geringstmöglicher Inan­ spruchnahme der Betriebsmittels des Computersystems gefördert. Auch können dadurch die für andere, insbesondere bereits vorhandene und nicht auf die Zusammenarbeit mit dem kryptographischen Verfahren angepasste Anwendungen eingehende Daten ohne Probleme von diesen anderen Anwendungen empfangen werden. Je nach Erfordernis können aus dem Computersystem hinausgehende Daten vorab einem inversen kryptographischen Verfahren unterzogen werden.

Es ist unerheblich, ob die Verschlüsselung in einer externen Komponente, einer internen Komponente, betriebssystemseitig, beispielsweise durch Anpassung der Gerätetreiber (also der Umsetzung eines komponentenspe­ zifischen Formats in ein standardisiertes Format einer Computereinheit) oder unmittelbar danach, programmtechnisch, schaltungstechnisch oder als Kombination daraus, erfolgt. Vorteilhaft bei einer betriebssystemsei­ tigen Anwendung des Verschlüsselungsverfahrens ist, daß bereits vorhan­ dene Komponenten (die Hardware) weiter verwendet werden können. Zu bedenken ist dabei ferner, daß um so mehr gerätespezifische Eigenheiten berücksichtigt werden müssen, je früher und damit je näher an der Kom­ ponente das Verschlüsselungsverfahren angewendet wird, so daß es unter Umständen sinnvoll sein kann, die Verschlüsselung der ankommenden Daten erst zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise erst im Anschluß an den Gerätetreiber, vorzunehmen. In jedem Fall wird der unbefugte Zugriff auf sicherheitsrelevante Daten, beispielsweise durch Viren oder Trojanische Pferde, dadurch erschwert, daß die Daten innerhalb des Computersystems nur noch in kryptographisch verschlüsselter Form vorliegen und in dieser Form weiterverarbeitet, zwischengespeichert bzw. übertragen werden. Je nach Erfordernis können aus dem Computersystem hinausgehende Daten, vorab einem inversen kryptographischen Verfahren unterzogen werden.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das kryptographische Verfahren von einem Verschlüsselungsclient auf die von einer Device her eingehenden Daten angewendet wird. Als Device sind, wie in der Com­ putertechnik üblich, alle eigenständigen Einheiten, die mit dem Compu­ tersystem zusammenarbeiten, zu verstehen. Dieser Begriff umfaßt bei­ spielsweise externe und interne Geräte wie Tastaturen, Laufwerke, Modems, Massenspeicher, Netzwerkarten und andere Einheiten. Durch die Anwendung des kryptographischen Verfahrens auf die von einer Device her eingehenden Daten liegen alle von den jeweiligen eigenstän­ digen Einheiten stammenden Daten innerhalb des Rechners nur in ver­ schlüsselter Form vor, so daß ein Angriff entsprechend erschwert wird. Ist eine bidirektionale Kommunikation mit der Device erforderlich können zumindest die Steuersignale, aber auch die sonstigen Daten, je nach Erfordernis, vor dem Versand durch den Verschlüsselungsclient zunächst einem inversen kryptographischen Verfahren unterzogen wer­ den. Wie bereits ausgeführt, kann die Verschlüsselung oder auch die Entschlüsselung bereits in der Eingabeeinrichtung oder aber auch be­ triebssystemseitig erfolgen. Der Verschlüsselungsclient kann dabei beliebig schaltungstechnisch, programmtechnisch oder auch als eine Kombination, beispielweise als Programm das auf Funktionen eines kryptographischen Co-Prozessors zugreift, realisiert sein.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die von einer Eingabeein­ richtung, insbesondere die von einer Tastatureinrichtung stammenden Daten erfindungsgemäß einem kryptographischen Verfahren unterzogen werden. Unter Eingabeeinrichtung sind dabei beliebige, Anwendereinga­ ben aufnehmende Systeme zu verstehen, wie beispielsweise Touchscre­ ens, Computermäuse, Fingerabdruckscanner, Kartenlesegeräte oder ähnliches. Über alle diese Geräte werden sicherheitsrelevante Daten, beispielsweise Zugangscodes, Paßwörter, Fingerabdrücke und ähnliches eingegeben, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vor Angriffen geschützt werden können. Als Tastatureinrichtung sind nicht nur Tastatu­ ren an sich, sondern auch, wie bei modernen Computertastaturen in zunehmenden Maße üblich, integrierte Geräte mit Touchpads, Kartenlese­ geräte und dergleichen, zu verstehen. Gerade über die Tastatur werden häufig sicherheitsrelevante Daten, beispielsweise in Form von Paßwörtern eingegeben, so daß hier Schutzmaßnahmen gegen Angriffe besonders vorteilhaft sind.

Vorteilhafterweise werden die dem kryptographischen Verfahren unterzo­ genen Daten von einem autorisierten, als Gateway bezeichneten Mittel empfangen und von diesem einem inversen kryptographischen Verfahren unterzogen, so daß die Daten wieder in ihrer Ursprungsform vorliegen. Dieses Gateway kann je nach Erfordernis beim ursprünglichen, ersten Computersystem, an dem die Daten eingehen, vorgesehen sein, oder auch bei einem zweiten, räumlich davon getrennten Computersystem vorgese­ hen sein oder eventuell auch auf beiden Computersystemen vorhanden sein. Das Gateway kann dabei, wie auch der Verschlüsselungsclient, programmtechnisch, schaltungstechnisch oder als Kombination aus beiden realisiert sein. In jedem Fall liegen die durch das Gateway entschlüssel­ ten Daten wieder in ihrer ursprünglichen Form vor, so daß die Daten weiterverarbeitet werden können, und somit beispielsweise die Zugangs­ berechtigung des Benutzers feststellt werden kann und diesem der Zugang zum System oder bestimmten Systemfunktionen gestattet wird. Auch können die entschlüsselten Daten an andere berechtigte Anwendungen weitergegeben werden.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Daten vor der Über­ tragung zu einem zweiten Computersystem von einem zusätzlichen Verschlüsselungsmittel einem weiteren kryptographischen Verfahren unterzogen werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Daten in verschlüs­ selter Form oder in ihrer ursprünglichen Form, nachdem sie von einem Gateway des ersten Computersystems einem inversen kryptographischen Verfahren unterzogen wurden, vorliegen. Bei dieser erneuten kryptographi­ schen Verschlüsselung kann das ursprüngliche oder auch ein anderes kryp­ tographisches Verfahren verwendet werden. Ebenso kann ein anderer, neuer Schlüssel zur kryptographischen Verschlüsselung benutzt werden. Dadurch wird die Sicherung der Übertragung sicherheitsrelevanter Daten zu einem anderen Computersystem, beispielsweise über offene Netzwerke wie dem Internet, gefördert. Insbesondere kann ein stärkeres, vor Angriffen besser geschütztes kryptographisches Verfahren sowie eine größere Schlüssellänge benutzt werden. Durch diese Ausführungsform kann beispielsweise eine gesicherte Authentifikation auf dem anderen Rechnersystem erfolgen, wie es beispielsweise bei der Genehmigung eines Zahlungsvorgangs beim Homeban­ king erforderlich ist.

Besonders vorzuziehen ist es, wenn zumindest bei der Initialisierung, also dem erstmaligen Aufbau der Datenübertragung zwischen den beiden kommunizie­ renden Partnern, also beispielsweise zwischen Gateway und Verschlüsselungs­ client ein kryptographischer Schlüssel, das anzuwendende kryptographische Verfahren oder beides vereinbart wird. Selbstverständlich kann auch in regel­ mäßigen Abständen eine neuer Schlüssel ausgehandelt werden, um die Sicher­ heit weiter zu erhöhen. Dadurch kann bei jeder Datenübertragung ein neuer Schlüssel verwendet werden, so dass Angriffsmöglichkeiten zusätzlich verrin­ gert werden. Ferner ist es möglich, die Güte der Verschlüsselung der Vertrau­ lichkeit der zu übertragenden Daten anzupassen. Somit kann beispielsweise für Passwörter eine hochsichere Datenverbindung geschaffen werden, um maxi­ male Vertraulichkeit der Daten zu gewährleisten, andererseits kann für die Übertragung öffentlicher Daten ein geringerer Sicherheitsstandard gewählt werden, um die Inanspruchnahme der Betriebsmittel des Computersystems zu verringern und somit einen höheren Datendurchsatz zu fördern.

Eine besonders vorzuziehende Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass überprüft wird, ob auch andere Mittel, insbesondere nicht autorisierte Programme wie Viren oder Trojanische Pferde, auf diese Zugriffsmöglichkeiten des Betriebssystems zugreifen bzw. zuzugreifen beabsichtigen. Dadurch kann ein potentieller Angriff bemerkt werden und Gegenmaßnahmen können eingeleitet werden, wie beispielsweise der Abbruch der Verbindung oder der Versuch, das zuzugreifende Programm zu beenden oder zumindest am Zugriff zu hindern.

Besonders vorzuziehen ist es, wenn eine Meldung generiert wird, und diese beispielsweise in Form einer Warnung an den Benutzer ausgegeben wird, dass die Sicherheit der Datenübertragung nicht mehr gewährleistet ist, so dass dieser geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise den Einsatz von Virenscan­ nern oder eine Neuinstallation des Betriebssystems, ergreifen kann.

Eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Eigenschaft auf, dass sie zumindest ein erstes Mittel aufweist, welches digitale Daten zur Verfügung stellt, ein als Software ausge­ führtes zweites Mittel aufweist, dass die Daten einem kryptographischen Verfahren unterzieht, und diese an andere Mittel des gleichen oder eines anderen Computersystems weitergibt. Das Zweite Mittel ist dabei so ausge­ führt, dass das kryptographische Verfahren nur bei bestimmten, insbesondere sicherheitsrelevanten Daten auf diese angewandt wird. Die vom ersten Mittel zur Verfügung gestellten Daten werden mittels vom Betriebssystem zur Verfü­ gung gestellter Zugriffsmöglichkeiten an das zweite Mittel übertragen. Das zweite Mittel sollte möglichst unmittelbar mit dem ersten Mittel zusammen­ wirken. Andererseits kann es sich als sinnvoll erweisen, andere Mittel zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Mittel zuzulassen, um das zweite Mittel möglichst unabhängig von der besonderen Ausführungsform des ersten Mittels ausführen zu können.

Somit weisen die Einrichtungen die oben im Zusammenhang mit den Verfahren beschriebenen Vorteile ebenfalls auf. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im weiteren unter Bezugnahme auf die nachfolgend genannten Figuren näher erläutert wird. Dabei werden die Bezeichnungen gemäß der Terminologie des Betriebssystems WINDOWS® der Firma MICROSOFT® verwendet. Ähnliche Vorrichtungen finden sich jedoch auch bei anderen Betriebssystemen, insbesondere bei dem Betriebssystem APPLE-OS® der Firma APPLE® sowie bei dem Betriebssys­ tem UNIX® diverser Hersteller, so dass die Erfindung auch mit solchen Computersystemen realisierbar ist. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zur gesicherten Verarbeitung bzw. Übertragung von Daten in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine beispielhafte Ausführung des Verfahrens auf eine Home­ banking-Anwendung in schematischer Darstellung;

Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufschema für einen auf der vorliegen­ den Erfindung basierenden Verschlüsselungsclient;

Fig. 4 ein beispielhaftes Ablaufschema für ein Empfangsmittel (Gateway) der Bank für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Ablauf des Verfahrens auf einer zur Durch­ führung des Verfahrens geeigneten Einrichtung. Die Daten 11, die von einer datenliefernden Device (also einer eigenständigen Einheit) 10, beispielsweise einer Tastatur, herrühren, werden mit Hilfe eines Gerä­ tetreibers (Device Driver) 12 in ein von der Device 10 unabhängiges Datenformat umgewandelt, so daß die Daten 13 nunmehr in einer standar­ disierten Form vorliegen. Das Format der Daten 13 ist also das gleiche unabhängig davon, ob die Daten beispielsweise von einer Tastatur, einem Fingerabdruckscanner, einem Touchscreen, einem Touchpad, einer Maus, einem Kartelesegerät oder ähnlichem herrühren. Es ist ferner von der jeweiligen konkreten Ausführungsform (Bauart) der Device unabhängig. Die standardisierten Daten 13 werden von einem Verschlüsselungsclient 14 einem kryptographischen Verfahren unterzogen, das erfindungsgemäß beliebig ist. Es kann sich dabei insbesondere um das symmetrische DES®-Verfahren oder dessen Abwandlungen, aber auch um asymmetri­ sche Public-Key-Encryption-Verfahren wie dem RSA®-Verfahren oder dem Diffie-Hellmann-Verfahren mit jeweils beliebiger Schlüssellänge handeln. Der Verschlüsselungsclient 14 kann dabei zusätzliche Aufgaben übernehmen, wie beispielsweise die Überwachung, ob andere, nicht autorisierte Mittel wie beispielsweise Viren oder Trojanische Pferde, die Daten der Device lesen wollen, und nötigenfalls eine Warnmeldung für den Benutzer ausgeben.

Die ursprünglichen Daten liegen nach der Anwendung des kryptographi­ schen Verfahrens in einer kryptographisch verschlüsselten. Form 15 vor und können in dieser Form an die jeweilige Anwendung 16, beispielswei­ se das bereits erwähnte und im folgenden weiter beschriebene Gateway, welche sich auf dem ursprünglichen Computersystem, einem anderen Computersystem, oder auch auf beiden Computersystemen befindet, weitergegeben werden. Diese Anwendung 16 kann die verschlüsselten Daten nunmehr einem inversen kryptographischen Verfahren unterziehen, um diese weiterzuverarbeiten, oder um diese an andere Anwendungen weiterzureichen. Es ist auch möglich, daß die Anwendung 16 die Daten 15 nochmals einem kryptographischen Verfahren unterzieht, wobei dieses Verfahren so gewählt werden kann, daß dieses höheren Sicherheitsanfor­ derungen genügt, und erst dann über ein Netzwerk an einen anderen Rechner übermittelt.

In jedem Fall liegen die Daten im Client-Computer 110 (Fig. 2) in kryp­ tographisch verschlüsselter Form vor, so daß insbesondere Angriffe auf die Vertraulichkeit der Daten durch unbefugte Mittel, wie beispielsweise Viren oder Trojanische Pferde, deutlich erschwert werden.

Es ist ebenso denkbar, den Verschlüsselungsclient 14 bereits auf die ursprünglich von der Device gelieferten Daten 11 anzuwenden. Da diese Daten jedoch in einem Format vorliegen, welches von der jeweiligen Device abhängig ist, ist bei diesem Vorgehen eine Anpassung des Ver­ schlüsselungsclients 14 auf die jeweilige Device 10 erforderlich, was einen entsprechenden Aufwand erforderlich macht. Der Vorteil bei diesem Verfahren liegt in einer gegenüber dem vorherigen Verfahren, bei dem erst die Daten 13, die von einem Gerätetreiber 12 geliefert werden, dem kryptographischen Verfahren unterzogen werden, nochmals erhöhter Sicherheit.

Fig. 2 zeigt die beispielhafte Anwendung des Verfahrens auf eine Home­ banking-Anwendung in schematischer Darstellung. Dabei befindet sich der Benutzer an einem Client-Computer 110 und gibt an diesem Daten über ein entsprechendes Eingabegerät (Device) 120, hier eine Tastatur, ein. Über ein Netzwerk 101, wobei es sich um ein Local Area Network (LAN, ein lokales Netzwerk), ein Wide Area Network (WAN, ein globa­ les Netzwerk) oder eine Kombination aus beidem handeln kann, gelangen die Daten zu einen Server-Computer 100, welcher sich beispielsweise bei der Bank befindet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel fordert der Benutzer mit einem WWW-Browser 140 (beispielsweise dem "Netscape Navigator®" oder dem "Internet Explorer®") eine WWW-Seite an, die eine entsprechende Eingabemaske für das Homebanking zur Verfügung stellt. Diese WWW-Seite startet zusätzlich ein Programm zur Initialisie­ rung und Durchführung des gesicherten Datenverarbeitungs- und Übertra­ gungsverfahrens. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Java®- Applet mit einer Java®-Bean 143 (also ein Programmteil, das unmittelbar nach dem Laden ausgeführt wird) geladen, wodurch das Java®-Bean 143 initialisiert wird. Das Java®-Bean 143 ruft wiederum das hier auf dem Server-Computer 100 (der nicht unbedingt mit dem Server, der die WWW-Seite zur Verfügung stellt übereinstimmen muß) ausgeführte Gateway 130 auf. Dabei kommuniziert das Java®-Bean 143 mit dem Gateway 130 mittels einer Datenübertragung 115, 116, über das Netzwerk 101, wobei der Datenfluß 115 vom Java®-Bean 143 zum Gateway 130 über den Socket-Server des Java®-Beans 141 zum Socket-Client des Gateways 132 erfolgt, der Datenfluß 116 vom Gateway 130 zum Java®- Bean 143 dagegen über den Socket-Server des Gateways 131 zum Socket- Client des Java®-Beans 142 erfolgt.

Das Gateway erzeugt (generiert) nun einen Schlüssel, welcher zur Durch­ führung des anschließend verwendeten kryptographischen Verfahrens benutzt wird.

Anschließend ruft das Gateway 130 den Verschlüsselungsclient 125 auf. Die Kommunikation zwischen Gateway 130 und Verschlüsselungsclient 125 erfolgt dabei unter Benutzung des Netzwerks 101 über den Daten­ strom 117 vom Socket-Server des Verschlüsselungsclients 121 hin zum Socket-Client des Gateways 132 sowie über den Datenstrom 118 vom Socket-Server des Gateways 131 hin zum Socket-Client des Verschlüs­ selungsclients 122.

Über die Datenverbindung 117, 118 handeln Gateway 130 und Verschlüs­ selungsclient 125 den kryptographischen Schlüssel aus, wodurch der Verschlüsselungsclient 125 auf sicherem Wege einen Schlüssel erhält. Das verwendete kryptographische Verfahren sowie die Schlüssellänge sind dabei beliebig.

Eine direkte Kommunikation des Java®-Beans 143 mit der Hook- Funktion 126, die vom Betriebssystem zur Verfügung gestellt wird, oder mit dem Verschlüsselungsclient 125 ist nicht möglich, da das Sicher­ heitskonzept der Programmiersprache Java® eine solche Kommunikation nicht zuläßt. Aus diesem Grund erfolgt die Kommunikation des Java®- Beans 143 mit der Hook-Funktion 126 über das das Java®-Bean 143 initialisierende Gateway 130 auf dem Server-Computer 100, von diesem aus zu einem entsprechend ausgeführten Verschlüsselungsclient 125 auf dem Client-Computer 1 10, der widerum auf die Hook-Funktion 126 zuzugreifen vermag.

Sobald die Initialisierung des Verschlüsselungsclient 125 abgeschlossen ist, sendet dieser eine "Bereit"-Meldung an das Gateway 130, welches wiederum die "Bereit"-Meldung an das Java®-Bean 143 weitergibt.

Sobald nun bei der im WWW-Browser 140 dargestellten Eingabemaske ein Feld aktiviert wird, welches eine vertraulich zu behandelnde Eingabe erfordert, hier ein Paßwort, wird ein "Focus"-Status auf den Wert "Verschlüsseln" gesetzt. Dieser "Focus"-Status wird dem Verschlüsse­ lungsclient 125 vom Java®-Bean 143 über das Gateway 130 gemeldet, woraufhin dieses von der Tastatur 120 eingehende Daten 127 unmittelbar nach dem Gerätetreiber (Device-Driver) 123 mit Hilfe der "Hook"- Funktion 126 abfängt und dem vereinbarten kryptographischen Verfahren unterzieht. Die an das Gateway 130 weitergeleiteten Daten 117 sind damit verschlüsselt. Dabei ist die "Hook"-Funktion 126 eine vom Be­ triebssystem, in diesem Fall WINDOWS® der Firma MICROSOFT®, zur Verfügung gestellte Funktion. Die verschlüsselten Daten 117 werden vom hier auf dem Server-Computer 100 befindlichen Gateway 130 beim hier dargestellten Ausführungsbeispiel entschlüsselt und anderen, hier nicht dargestellten Anwendungen zur Verfügung gestellt. Zusätzlich sendet der Socket-Server des Gateways 131 über den Datenstrom 116 für jede gedrückte Taste der Tastatur 120 ein beliebiges Zeichen an den Socket- Client des Java®-Beans 142. Dieses stellt, unabhängig vom empfangenen Zeichen, ein beliebiges Zeichen, hier einen Stern, in dem Datenfeld für das einzugebende Paßwort dar, um so eine Rückkopplung an den Benutzer zu bewirken.

Sobald der Benutzer des Client-Computers 110 ein anderes Datenfeld aufruft, oder die Eingabemaske des WWW-Browsers 140 verläßt, sendet das Java®-Bean 143 über das Gateway 130 den "Focus"-Status "Unverschlüsselt" an den Verschlüsselungsclient 125.

Daraufhin schickt der Verschlüsselungsclient 125 eine "Bereit"-Meldung an das Gateway 130, welches die "Bereit"-Meldung an das Java®-Bean 143 weitergibt, und gibt daraufhin die Daten der Tastatur 120 unver­ schlüsselt weiter, wendet also das kryptographische Verfahren nicht mehr auf die Daten an.

Es wäre auch denkbar, das Gateway 130 auf dem Client-Computer 110 auszuführen, um dort eine Authentifizierung des Benutzers durchzufüh­ ren. Auch wäre es möglich ein zusätzliches, hier nicht dargestelltes Mittel auf dem Client-Computer 110 vorzusehen, das auf die von der Tastatur 120 an den Server-Computer 100 gesendeten Daten 117 ein zusätzliches, insbesondere ein besonders sicheres, Verschlüsselungsver­ fahren anwendet.

In Fig. 3 ist beispielhaft ein Ablaufschema für den Verschlüsselungscli­ ent 125 dargestellt. Eine Tastatureingabe 127, 200 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel vom Verschlüsselungsclient 125 über die "Hook"- Funktion 126, welche vom Betriebssystem bereitgestellt ist, unmittelbar nach Durchlaufen des Gerätetreibers (Device-Driver) 123 empfangen. Der Verschlüsselungsclient prüft anhand des bereits beschriebenen "Focus"- Status, ob eine gesicherte Eingabe erforderlich ist 201.

Ist der "Focus"-Status "Unverschlüsselt" gesetzt, also eine gesicherte Eingabe nicht erforderlich 205, so erfolgt eine unverschlüsselte Standar­ dübergabe der Daten an andere Anwendungen 206 des Server-Computers 100 und/oder Client-Computers 110, also so, als ob der Verschlüsselung­ sclient 125 nicht vorhanden wäre. Somit können insbesondere bereits vorhandene, nicht auf die Zusammenarbeit mit dem Verschlüsselungscli­ ent eingerichtete Anwendungen problemlos weiterverwendet werden.

Ist dagegen der "Focus"-Status "Verschlüsseln" gesetzt, so ist eine gesicherte Eingabe erforderlich 210. Es erfolgt eine Prüfung 211, ob ein weiteres Mittel auf die "Hook"-Funktion zugreift, also ob ein anderes, nicht autorisiertes Mittel wie beispielsweise ein Virus oder ein Trojani­ sches Pferd die Tastatureingabe abzufragen versucht.

Ergibt die Prüfung, daß ein weiteres Mittel auf die "Hook"-Funktion zugreift 220, so wird versucht, das weitere Mittel zu beenden 221.

Sofern der Versuch, das weitere Mittel zu beenden, nicht erfolgreich ist 225, so ist die Sicherheit, insbesondere die Vertraulichkeit der eingege­ benen Daten nicht mehr gewährleistet. Die Tastatureingabe kann wahl­ weise mit oder ohne Verschlüsselung weitergeleitet werden 226. In jedem Fall erfolgt zusätzlich eine Warnung 227 an den Benutzer, daß die Daten­ sicherheit potentiell nicht gewährleistet ist. Vorteilhafterweise wird die Tastatureingabe jedoch mit Verschlüsselung weitergeleitet, da die Daten dann zumindest während der Übertragung über das Netzwerk 101 ge­ schützt sind.

Ist dagegen das Beenden des weiteren Mittels erfolgreich 222, wird die Eingabe in der Folge verschlüsselt 216, so als ob von vornherein die Abfrage 211, ob ein weiteres Mittel auf die "Hook"-Funktion zugreift, ergeben hätte, daß kein weiteres Mittel auf die "Hook"-Funktion zugreift 215.

Sofern eine Verschlüsselung der eingegebenen Daten 216 erfolgen soll, wird sicherheitshalber überprüft, ob die Verschlüsselung der Tastaturein­ gabe tatsächlich erfolgreich ist.

Ist die Verschlüsselung nicht erfolgreich 230, erfolgt eine Weiterleitung der Tastatureingabe ohne Verschlüsselung 231 an die jeweilige Anwen­ dung und gleichzeitig erfolgt eine Warnmeldung 232 an den Benutzer, daß die Sicherheit der Tastatureingabe 200 nicht gewährleistet ist.

Verläuft die Verschlüsselung dagegen erfolgreich 235, so werden die Daten in verschlüsselter Form an die jeweilige Anwendung übergeben 236.

Verläuft auch die Übergabe erfolgreich 240, so ist der Verschlüsselungs­ prozeß standardmäßig abgeschlossen 241 und die Daten liegen in ver­ schlüsselter Form bei der jeweiligen Anwendung vor, beispielsweise beim bereits beschriebenen Gateway 130.

Verläuft die Übergabe der Daten an die jeweilige Anwendung 236 dage­ gen nicht erfolgreich 245, so wird die Verschlüsselungsfunktion beendet 246. Es kann somit eine erneute Tastatureingabe 247 erfolgen, bei der die Daten nunmehr an die jeweilige Anwendung weitergeleitet werden, wenn auch in unverschlüsselter Form. Zusätzlich erfolgt wiederum eine Warn­ meldung 248 an den Benutzer, daß die Sicherheit der Tastatureingabe 200 nicht gewährleistet ist.

In Fig. 4 ist schließlich für das dargestellte Ausführungsbeispiel einer Homebanking-Anwendung, welches auf der vorliegenden Erfindung basiert, das an sich bekannte Empfangs- und Entschlüsselungsverfahren durch das Gateway 130 des Server-Computers 100 bei der Bank schema­ tisch dargestellt. Die über das Netzwerk 101 am Dateneingang 300 eingehenden Daten 102 werden zunächst daraufhin geprüft, ob diese insbesondere durch einen Verschlüsselungsclient durch Anwendung eines kryptographischen Verfahrens gesichert sind 301.

Liegen die Daten in unverschlüsselter Form 305 vor, so werden diese direkt an die Zielanwendung (Zielapplikation) weitergegeben 315.

Liegen die Daten dagegen in verschlüsselter Form vor 310, wurden also diese vom Verschlüsselungsclient 125 erfolgreich in verschlüsselter Form übergeben 240, so wird zunächst ein Mittel zur Entschlüsselung der verschlüsselten Daten aufgerufen 311, welches ein entsprechendes inver­ ses kryptographisches Verfahren auf die eingegangenen Daten anwendet 312. Die dann in ihrer ursprünglichen Form vorliegenden Daten werden schließlich an die Zielanwendung (Zielapplikation) weitergegeben 315.

Claims (20)

1. Verfahren zur gesicherten Verarbeitung und/oder Übertragung von digitalen Daten, insbesondere bei vernetzten Computersystemen, bei dem in zumindest ein Computersystem eingehende Daten vor der Weiterbenutzung innerhalb des Computersystems einem kryptographi­ schen Verfahren unterzogen werden, wobei das kryptographische Ver­ fahren nur bei der Übertragung bestimmter, insbesondere sicherheits­ relevanter Daten angewendet wird und die eingehenden Daten mittels vom Betriebssystem zur Verfügung gestellter Zugriffsmöglichkeiten an den als Software ausgeführten Verschlüsselungsclient übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zumindest einer Device von einem als Verschlüsse lungsclient wirkenden Mittel dem kryptographischen Verfahren unter­ zogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten einer Eingabeeinrichtung, insbesondere einer Tastatur­ einrichtung, von einem als Verschlüsselungsclient wirkenden Mittel dem kryptographischen Verfahren unterzogen werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten von zumindest einem als Gateway wirkenden Mittel eines der beteiligten Computersysteme empfangen werden und von diesem einem inversen kryptographischen Verfahren unterzogen wer­ den.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten vor der Übertragung zu einem zweiten Computersys­ tem von einem zusätzlichen Verschlüsselungsmittel des ersten Com­ putersystems einem weiteren kryptographischen Verfahren unterzogen werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei der Initialisierung der Datenübertragung ein Schlüssel und/oder das anzuwendende kryptographische Verfahren, insbesondere zwischen Verschlüsselungsclient und dem Gateway, zwischen Verschlüsselungsclient und einem zusätzlichem Verschlüs­ selungsmittel und/oder zwischen zusätzlichem Verschlüsselungsmittel und Gateway vereinbart wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob ein anderes Mittel, insbesondere ein nicht autorisiertes Programm, auf die vom Betriebssystem zur Verfügung gestellte Zugriffsmöglichkeit zugreift beziehungsweise zuzugreifen beabsichtigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Meldung generiert wird, wenn ein anderes Mittel auf die vom Betriebssystem zur Verfügung gestellte Zugriffsmöglichkeit zu­ greift beziehungsweise zuzugreifen beabsichtigt.

9. Einrichtung mit mindestens einer Recheneinheit, die derart einge­ richtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführbar ist.

10. Einrichtung zur gesicherten Verarbeitung und/oder Übertragung von digitalen Daten, insbesondere bei vernetzten Computersystemen, das mindestens folgende Mittel umfasst:
ein erstes Mittel, das digitale Daten zur Verfügung stellt,
ein als Software ausgeführtes zweites Mittel, das die Daten einem kryptographischen Verfahren unterzieht, und an andere Mittel über­ mittelt, wobei das zweite Mittel so ausgeführt ist, dass das kryp­ tographische Verfahren nur bei bestimmten, insbesondere sicherheits­ relevanten Daten auf diese angewandt wird, und die Daten mittels vom Betriebssystem zur Verfügung gestellter Zugriffsmöglichkeiten an das zweite Mittel übertragen werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Device als erstes Mittel vorgesehen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeeinrichtung, insbesondere eine Tastatureinrichtung als erstes Mittel vorgesehen ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein drittes Mittel vorgesehen ist, das die Daten des zweiten Mittels einem inversen kryptographischen Verfahren unter­ zieht.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein viertes Mittel vorgesehen ist, das die Daten des zweiten und/oder dritten Mittels einem weiteren kryptographischen Verfahren unterzieht.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und/oder dritte und/oder vierte Mittel so ausgeführt sind, dass zumindest bei Initialisierung der Datenübertragung zwi­ schen dem zweitem Mittel und dem drittem Mittel oder einem zweiten Computersystem, beziehungsweise dem vierten Mittel und dem zwei­ ten Computersystem ein Schlüssel und/oder das anzuwendende kryp­ tographische Verfahren vereinbart wird.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte und/oder vierte Mittel so ausgeführt ist, dass das kryptographische Verfahren nur bei der Übertragung bestimmter, ins­ besondere sicherheitsrelevanter Daten angewendet wird.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel so ausgeführt ist, dass es erkennt, wenn andere Mittel, insbesondere nichtautorisierte Programme, auf die Zugriffs­ möglichkeiten des Betriebssystems der Einrichtung zugreifen bezie­ hungsweise zuzugreifen beabsichtigen.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel so ausgeführt ist, dass es eine Warnung aus­ gibt, wenn es erkennt, dass andere Mittel auf die Zugriffsmöglich­ keiten des Betriebssystems der Einrichtung zugreifen beziehungswei­ se zuzugreifen beabsichtigen.

19. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeab­ schnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Computer läuft.

20. Computerprogrammprodukt, das auf einem computergeeigneten Medium gespeichert ist und computerlesbare Programmmittel gemäß einem der Ansprüche 9 bis 18 umfasst.