DE10129469A1 - Chipkartenleser und Verfahren zum sicheren Austausch von Daten zwischen einer Chipkarte und einem Chipkartenleser - Google Patents

Chipkartenleser und Verfahren zum sicheren Austausch von Daten zwischen einer Chipkarte und einem Chipkartenleser

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DE10129469A1 DE2001129469 DE10129469A DE10129469A1 DE 10129469 A1 DE10129469 A1 DE 10129469A1 DE 2001129469 DE2001129469 DE 2001129469 DE 10129469 A DE10129469 A DE 10129469A DE 10129469 A1 DE10129469 A1 DE 10129469A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Chipkartenleser (11) mit einer Schnittstelle (5), über die Daten mit einer Chipkarte (6) ausgetauscht werden können. Der Chipkartenleser (11) enthält einen ersten Taktgenerator (1) mit einer ersten Taktsequenz (f1), die den zeitlichen Ablauf der Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte (6) und dem Chipkartenleser (11) über die Schnittstelle (5) bestimmen soll, und einen zweiten Taktgenerator (2) mit einer zweiten Taktfrequenz (f2). Der Chipkartenleser (11) enthält außerdem ein Element, das so ausgebildet ist, daß es vor der Übertragung von Daten von der Chipkarte (6) auf den Chipkartenleser (11) anhand der zweiten Taktfrequenz (f2) überprüfen kann, ob die erste Taktfrequenz (f1) in einem vorgegebenen Bereich liegt, der zur Übertragung von Daten von der Chipkarte (6) auf den Chipkartenleser (11) erlaubt ist. Das Element kann ein Steuersignal über die Schnittstelle (5) zur Chipkarte (6) abgeben, wodurch die Datenübertragung zwischen der Chipkarte (6) und dem Chipkartenleser (11) freigegeben oder gesperrt wird, je nachdem, ob die erste Taktfrequenz (f1) in dem erlaubten Intervall liegt oder nicht. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum sicheren Austausch von Daten zwischen einer Chipkarte (6) und einem Chipkartenleser (11).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Chipkartenleser und ein Verfahren zum sicheren Austausch von Daten zwischen einer Chipkarte und einem Chipkartenleser.
  • Kryptographische Systeme, wie sie z. B. heutzutage für Geldtransaktionen eingesetzt werden, bei denen geheime Informationen (wie Schlüssel (Keys) oder Paßwörter) von einer Chipkarte zu einem Chipkartenleser nur in einem bestimmten Zeitfenster übertragen werden können, wobei die Zeitinformationen in bezug auf die zulässige Übertragungszeit über das vom Mikroprozessor des Chipkartenlesers gelieferte Taktsignal zur Chipkarte übertragen werden, bevor die Übertragung der sensiblen Daten von der Chipkarte zum Chipkartenleser erfolgen kann, leider unter erheblichen Sicherheitsmängeln.
  • Solche Systeme lassen sich nämlich unter Umständen dadurch manipulieren, daß z. B. durch Anlegen einer variablen Taktfrequenz an die vom Chipkartenleser aus gesteuerte Übertragungsschnittstelle zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser versucht wird, in der Zukunft liegende Zeitpunkte, an denen eine Übertragung erlaubt ist, künstlich zu erzeugen und diese Informationen an die Chipkarte zu übertragen, so daß von dieser dann die geheimen Informationen zur Schnittstelle übertragen werden, von der sie dann ausgespäht werden können.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen solchen Mißbrauch von Chipkarten/Chipkartenleser-Systemen zu erschweren.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Chipkartenleser mit einer Schnittstelle, über die Daten mit einer Chipkarte ausgetauscht werden können, einem ersten Taktgenerator mit einer ersten Taktfrequenz, die den zeitlichen Ablauf der Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser über die Schnittstelle bestimmen soll, einem zweiten Taktgenerator mit einer zweiten Taktfrequenz und einem Element gelöst, das so ausgebildet ist, daß es vor der Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser anhand der zweiten Taktfrequenz überprüfen kann, ob die erste Taktfrequenz in einem vorgegebenen Bereich liegt, der zur Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser erlaubt ist, und ein Steuersignal über die Schnittstelle zur Chipkarte abgeben kann, wodurch die Datenübertragung zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser freigegeben oder gesperrt wird, je nachdem, ob die erste Taktfrequenz in dem erlaubten Intervall liegt oder nicht.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zum sicheren Austausch von Daten zwischen einer Chipkarte und einem Chipkartenleser gelöst, bei dem eine erste Taktfrequenz erzeugt wird, die den zeitlichen Ablauf der Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser über die Schnittstelle bestimmen soll, und unabhängig davon eine zweite Taktfrequenz erzeugt wird, vor der Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser anhand der zweiten Taktfrequenz überprüft wird, ob die erste Taktfrequenz in einem vorgegebenen Bereich liegt, der zur Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser erlaubt ist, ein Steuersignal über die Schnittstelle vom Chipkartenleser zur Chipkarte abgeben wird, wodurch die Datenübertragung zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser freigegeben oder gesperrt wird, je nachdem, ob die erste Taktfrequenz in dem erlaubten Intervall liegt oder nicht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielhalber erläutert. In der Zeichnung zeigt
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Chipkartenlesers und einer Chipkarte.
  • In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Chipkartenleser 11 dargestellt, der einen Mikroprozessor 4 mit einem (nicht dargestellten) Speicher umfaßt, in dem unter anderem Programme abgelegt sind, die zur Kommunikation zwischen einer Chipkarte 6 und dem Chipkartenleser 11 sowie zur Verarbeitung von Daten benötigt werden.
  • Der Chipkartenleser 11 kann z. B. einen (in der Fig. 1 nicht dargestellten) Schacht für eine Chipkarte 6 aufweisen, die in der Fig. 1 als SmartCard bezeichnet ist und die ein Kontaktfeld 7 aufweist, über das der Kontakt zum Chipkartenleser 11 hergestellt werden kann, wenn die Chipkarte 7 in den Chipkartenleser eingeführt wird. Ferner weist der Chipkartenleser 11 eine Schnittstelle 5 (CC) auf, über die der Austausch von Daten zwischen der Chipkarte 6 und dem Chipkartenleser 11 möglich ist.
  • Im Chipkartenleser 11 ist ein erster Taktgenerator (f1) 1 vorgesehen, der mit der Schnittstelle 5 verbunden ist und idealerweise eine Taktfrequenz f1 erzeugt, die geeignet ist, um die Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte 6 und dem Chipkartenleser 11 zeitlich in der geforderten Weise zu steuern. Die Taktfrequenz f1 kann z. B. bei zur Zeit verwendeten Chipkarten in der Größenordnung von 32 kHz liegen.
  • Der Chipkartenleser 11 weist darüber hinaus einen zweiten Taktgenerator (f2) 2 auf, der vom ersten Taktgenerator 1 unabhängig ist und eine zweite Taktfrequenz f2 erzeugt, die im vorliegenden Beispiel in der Größenordnung von 4,9 MHz liegen soll und den Systemtakt des Mikroprozessors 4 bildet. Die Frequenz wird über einen Frequenzteiler 3 (d) z. B. um einen Faktor 100 geteilt und steht dann als 49 kHz Frequenz f3 ebenfalls in einer Größenordnung zur Verfügung, die sich zum Vergleich mit der Frequenz f1 eignet. Selbst wenn der 4,9 MHz erzeugende Frequenzgenerator relativ ungenau ist, wird durch das Herunterteilen der Frequenz der Fehler so reduziert, daß er so klein ist, daß ein Vergleich mit der Frequenz f1 des in der Regel genaueren Taktgenerators 1 möglich ist.
  • Beide Taktgeneratoren 1 und 2 bestehen vorzugsweise aus Quarzgeneratoren.
  • Der erfindungsgemäße Chipkartenleser funktioniert nun folgendermaßen:
    Das vom ersten Taktgenerator 1 erzeugte Taktsignal erzeugt in regelmäßigen Zeitabständen ein Interrupt-Signal 9 (11), das zum Mikroprozessor abgegeben wird. Ebenso erzeugt das über den Frequenzteiler d vom zweiten Taktgenerator 2 erzeugte Taktsignal f3 in regelmäßigen Zeitabständen ein Interrupt- Signal 10 (12), das zum Mikroprozessor abgegeben wird. Beide Interrupt-Signale können z. B. Software-Timer im Mikroprozessor auslösen mit deren Hilfe dann überprüft wird, ob die erste Frequenz f1 in einem zulässigen Frequenzintervall oder bei einem zulässigen Frequenzwert liegt, bei dem eine Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte 6 und dem Chipkartenleser 11 erlaubt und/oder möglich ist.
  • Die mit Hilfe des in dem Speicher des Mikroprozessors abgelegten Programmes und des Übertragungsprotokolls zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser gesteuerte Kommunikation mit der Chipkarte ist dann so organisiert, daß vor dem Übertragen von unter Umständen sensiblen Daten (wie digitalen Zugangsschlüsseln oder Paßwörtern) von der Chipkarte 6 auf den Chipkartenleser 11 durch den Mikroprozessor 4 und die Software- Timer anhand der vom zweiten Taktgenerator 2 gelieferten Frequenz f3 überprüft wird, ob die zur Steuerung der Kommunikation über die Schnittstelle erzeugte Frequenz f1 in einem zulässigen Bereich liegt, der für den Datenaustausch zwischen der Chipkarte 6 und dem Chipkartenleser 11 zugelassen ist.
  • Dabei wird vom Mikroprozessor 4 ein Steuersignal über die Schnittstelle zur Chipkarte abgeben, wodurch die Datenübertragung zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser freigegeben oder gesperrt wird, je nachdem, ob die erste Taktfrequenz f1 in dem erlaubten Intervall liegt oder nicht.
  • Im vorliegenden Beispiel würde dann, wenn die erste Taktfrequenz f1 nicht in dem Bereich von 32 kHz liegt, eine Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte 6 und dem Chipkartenleser 4 über die Schnittstelle 5 verhindert.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz bei kryptographischen Systemen, bei denen geheime Informationen (wie Schlüssel (Keys) oder Paßwörter) von der Chipkarte zum Chipkartenleser nur in einem bestimmten Zeitfenster übertragen werden können, wobei die Zeitinformationen in bezug auf die zulässige Übertragungszeit über das vom Mikroprozessor gelieferte Taktsignal zur Chipkarte übertragen werden, bevor die Übertragung der sensiblen Daten von der Chipkarte zum Chipkartenleser erfolgen kann. Solche Systeme ließen sich in der Vergangenheit dadurch manipulieren, daß z. B. durch Anlegen einer variablen Taktfrequenz f1 an die Übertragungsschnittstelle versucht wurde, in der Zukunft liegende Zeitpunkte, an denen eine Übertragung erlaubt ist, künstlich zu erzeugen und diese Informationen an die Chipkarte zu übertragen, so daß von dieser dann die geheimen Informationen zur Schnittstelle übertragen werden, von der sie unter Umständen dann ausgespäht werden können. Ein solcher Mißbrauch von Chipkarten/Chipkartenleser-Systemen wird durch die vorliegende Erfindung unmöglich gemacht oder zumindestens wesentlich erschwert wird.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Chipkartenleser auch so ausgebildet sein, daß mit Hilfe der Software-Timer die zweite Taktfrequenz f2 anhand der ersten Taktfrequenz f1 in analoger Weise daraufhin überprüft wird, ob sie in einem erlaubten Bereich liegt, der für den Betrieb des Mikroprozessors geeignet ist (Systemtakt).
  • Vorzugsweise kann die Erfindung auch so ausgebildet sein, daß die Überprüfung der ersten Frequenz f1 und/oder der zweiten Frequenz in regelmäßigen Zeitabständen kontinuierlich erfolgt.
  • Der Mikroprozessor des Chipkartenlesers weist vorzugsweise eine Echtzeituhr auf, mit der die Zeitinformationen erzeugt werden, die die zulässigen Zeitfenster definieren.

Claims (9)

1. Chipkartenleser mit einer Schnittstelle, über die Daten mit einer Chipkarte ausgetauscht werden können, einem ersten Taktgenerator mit einer ersten Taktfrequenz, die den zeitlichen Ablauf der Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser über die Schnittstelle bestimmen soll, einem zweiten Taktgenerator mit einer zweiten Taktfrequenz und einem Element, das so ausgebildet ist, daß es vor der Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser anhand der zweiten Taktfrequenz überprüfen kann, ob die erste Taktfrequenz in einem vorgegebenen Bereich liegt, der zur Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser erlaubt ist, und ein Steuersignal über die Schnittstelle zur Chipkarte abgeben kann, wodurch die Datenübertragung zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser freigegeben oder gesperrt wird, je nachdem, ob die erste Taktfrequenz in dem erlaubten Intervall liegt oder nicht.
2. Chipkartenleser nach Anspruch 1, der einen Mikroprozessor aufweist.
3. Chipkartenleser nach Anspruch 2, bei dem die zweite Taktfrequenz von einem Taktgenerator abgeleitet wird, der den Systemtakt des Mikroprozessors liefert.
4. Chipkartenleser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Frequenz in etwa 32 kHz entspricht.
5. Chipkartenleser nach Anspruch 3 oder 4, bei dem ein Frequenzteiler vorgesehen ist, über den die zweite Frequenz aus der Taktfrequenz des zweiten Taktgenerators abgeleitet wird, der den Systemtakt des Mikroprozessors liefert.
6. Chipkartenleser nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Element so realisiert ist, daß es Software-Timer in dem Mikroprozessor umfaßt.
7. Chipkartenleser nach Anspruch 6, bei dem in regelmäßigen Zeitabständen von den beiden Taktgeneratoren Interruptsignale zum Mikroprozessor geliefert werden, die Software-Timer auslösen, wobei durch Vergleich der von den beiden Software- Timern gelieferten Signale der Mikroprozessor ermittelt, ob die erste Taktfrequenz in dem erlaubten Bereich liegt.
8. Chipkartenleser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Element so ausgebildet ist, daß die zweite Taktfrequenz anhand der ersten Taktfrequenz in analoger Weise daraufhin überprüft wird, ob sie in einem erlaubten Bereich liegt.
9. Verfahren zum sicheren Austausch von Daten zwischen einer Chipkarte und einem Chipkartenleser, bei dem eine erste Taktfrequenz erzeugt wird, die den zeitlichen Ablauf der Übertragung von Daten zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser über die Schnittstelle bestimmen soll, und unabhängig davon eine zweite Taktfrequenz erzeugt wird, vor der Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser anhand der zweiten Taktfrequenz überprüft wird, ob die erste Taktfrequenz in einem vorgegebenen Bereich liegt, der zur Übertragung von Daten von der Chipkarte auf den Chipkartenleser erlaubt ist, ein Steuersignal über die Schnittstelle vom Chipkartenleser zur Chipkarte abgeben wird, wodurch die Datenübertragung zwischen der Chipkarte und dem Chipkartenleser freigegeben oder gesperrt wird, je nachdem, ob die erste Taktfrequenz in dem erlaubten Intervall liegt oder nicht.
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