DE10136384C2 - Vorrichtung zum rechnergesteuerten Erzeugen einer Vielzahl von Datensätzen - Google Patents

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum rechnergesteuerten Erzeugen einer Vielzahl von Datensätzen, mit einer numerischen Einheit, welche die Vielzahl der Datensätze erzeugt, einer Zentraleinheit 9, welche Daten an die numerische Einheit sendet und die Datensätze von dieser empfängt, wobei die Datensätze abhängig von den gesendeten Daten erzeugt werden, wobei die numerische Einheit eine Vielzahl von Chipmodulen 31, 32, 33 zum Erzeugen der Datensätze umfasst. In dem entsprechenden Verfahren empfängt die numerische Einheit Daten, erzeugt Datensätze abhängig von den empfangenen Daten und stellt die Datensätze bereit, wobei zum Erzeugen der Datensätze eine Vielzahl von Chipmodulen verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von einer Vielzahl von Daten­ sätzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Datenverkehr über das Internet, lokale Netze, Kommunikationsnetze oder Mas­ senspeicher als Transportmedium besteht ein wachsendes Bedürfnis Daten nur verschlüsselt zu übertragen, die Herkunft der Daten zu verifizieren und Übertra­ gungs- oder Kommunikationspartner zu authentisieren. Übernommen werden kön­ nen solche Verschlüsselungs-, Signatur- oder Authentisierungsfunktionen sowohl von entsprechender Software als auch von einer spezialisierten Hardwareeinheit, die im folgenden auch als kryptographische Einheit bezeichnet wird.

Insbesondere wenn eine Vielzahl von entsprechenden Vorgängen verarbeitet wer­ den muss, wird aufgrund der höheren Geschwindigkeit häufig eine kryptographi­ sche Einheit verwendet. Beispielsweise der Betreiber einer Internetseite, die nur für Mitglieder zugänglich sein soll und deren Inhalte verschlüsselt an die Mitglieder übertragen werden sollen, muss serverseitig eine leistungsstarke kryptographische Einheit bereitstellen. Diese kann dann die Authentisierung der Mitglieder sowie die Verschlüsselung der Daten für die Übertragung zentral vornehmen.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines solchen Datenservers 1, der Daten über das Internet 2 als Transportmedium für Endgeräte 3, 4 und 5 bereitstellt. In dem Datenserver 1 ist neben einer Bereitstellungseinheit 7 eine Zentraleinheit 9 zur Steuerung einer kryptographischen Einheit 8 und der Bereitstellungseinheit 7 an­ geordnet. Bereitzustellende Daten, Kundendaten, sowie für die Verschlüsselung bzw. Authentisierung notwendige Daten werden in einem Datenspeicher 6 abge­ legt.

Für eine Authentisierung des Endgerätes 3 kann die Zentraleinheit 9 von der kryp­ tographischen Einheit 8 durch entsprechende Eingangsdaten Vergleichsdaten an­ fordern, die für eine erfolgreiche Authentisierung mit den vom Endgerät erhaltenen Authentisierungsdaten übereinstimmen müssen. Sollen nach erfolgreicher Authentisierung Daten an das Endgerät 3 übertragen werden, so werden diese aus dem Datenspeicher 6 ausgelesen, und mittels der kryptographischen Einheit 8 ver­ schlüsselt.

Wichtig ist in einem derartigen System die Absicherung der gespeicherten Daten in dem Datenspeicher 6 gegen unbefugten Zugriff. Ein solcher Zugriffsversuch kann beispielsweise erfolgen durch einen Hacker von seinem Endgerät 4 aus, oder durch Personen die Zugang zu dem Datenserver 1 haben. Weiter verstärkt wird dieses Problem, falls nicht nur ein Datenserver 1, sondern eine Vielzahl von Daten­ servern mit den gleichen Daten arbeiten soll.

Eine Absicherung gegen unbefugten Zugriff wird üblicherweise durch in Software implementierte Sicherheitsmaßnahmen, durch physikalische Abschirmung, organi­ satorische Maßnahmen oder bauliche Maßnahmen am Aufstellort des Datenser­ vers erreicht. Dadurch wird der Datenserver aber unflexibel, schwer wartbar oder nicht mehr erweiterbar.

Ähnliche Probleme, insbesondere der Konflikt von hoher zu erzielender Leistung und angestrebter Flexibilität treten auch allgemein bei der Verwendung numeri­ scher Einheiten auf.

Die Veröffentlichung "IBM@Server zSeries 900 Overview" (http:/ /www.vm.ibm.­ com:2003/pdfs/G11.pdf) zeigt einen Datenserver mit integrierten kryptographischen Coprozessoren, der zusätzlich integrierte PCI-Steckkarten mit kryptographischen Coprozessoren verwendet.

Ferner zeigt die Veröffentlichung "IBM 4758 PCI Cryptographic Coprocessor" (http:/ /web.arcvhive.org.web/20010419075228/http:/ /www-3.ibm.com/security/­ cryptocards/html/overhardware.html) eine PCI-Steckkarte, die mit einem gekap­ selten kryptographischen Modul versehen ist.

In Chipkarten angeordnete Chipmodule werden, beispielsweise als Geldkarte oder SIM-Karte eines Handys, als personalisierte Chipmodule zur sicheren Speicherung von Daten oder zur Verschlüsselung von auszutauschenden Daten des Besitzers der Chipkarte verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexiblere Vorrichtung zum Erstel­ len einer Vielzahl von Datensätzen bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsfor­ men der Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum rechnergesteu­ erten Erzeugen von einer Vielzahl von Datensätzen, eine numerische Einheit, wel­ che die Vielzahl der Datensätze erzeugt, eine Zentraleinheit, welche Daten an die numerische Einheit sendet und die erzeugten Datensätze von dieser empfängt, wobei die Datensätze abhängig von den gesendeten Daten erzeugt werden, und die numerische Einheit eine Vielzahl von Chipmodulen zum Erzeugen der Daten­ sätze umfasst. In einem entsprechenden Verfahren empfängt die numerische Ein­ heit Daten, erzeugt Datensätze abhängig von den empfangenen Daten und stellt die Datensätze bereit, wobei zum Erzeugen der Datensätze eine Vielzahl von Chipmodulen verwendet werden.

Durch die Verwendung einer Vielzahl von Chipmodulen wird die Vorrichtung und das Verfahren in Ihrer Ausgestaltung flexibel und bei Fehlern leicht wartbar. Wei­ terhin kann die Rechenleistung durch eine frei wählbare Anordnung, Verknüpfung und Ansteuerung nahezu beliebig angepasst werden.

Vorzugsweise ist die numerische Einheit eine kryptographische Einheit. Insbeson­ dere in diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, dass durch die Verwendung der Chipmodule zusätzlich die Sicherheit der verarbeiteten Daten, sowie der zur Verar­ beitung verwendeten Informationen, wie beispielsweise Zufallszahlen oder Schlüs­ seln, frei skalierbar erhöht werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Vielzahl von Schnittstelleneinheiten, in welches jeweils eines der Chipmodule re­ versibel einsetzbar ist. Somit sind die Chipmodule einfach austauschbar, wodurch sowohl fehlerhafte Chipmodule leicht ersetzt werden können als auch Chipmodule mit unterschiedlicher Funktionalität gegeneinander ausgetauscht werden können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Chip­ module so mit der Zentraleinheit verbunden, dass sie für eine parallele Erzeugung der Datensätze einzeln ansteuerbar sind. Durch die parallele Verwendung der Chipmodule zum Erstellen der Datensätze wird die Gesamtgeschwindigkeit der Vorrichtung durch die Anzahl der angesteuerten oder eingesetzten Chipmodule wählbar.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Chipmodule in der Vorrichtung die Datensät­ ze zumindest teilweise in verschlüsselter Form erzeugen. Dann können die ver­ schlüsselt erzeugten Datensätze nicht unberechtigt gelesen werden.

Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die verschlüsselt erzeugten Datensätze auch in der Zentraleinheit nur teilweise entschlüsselbar sind. Damit kann erreicht werden, dass die Datensätze nur von einem berechtigten Empfänger, der den ent­ sprechenden Schlüssel besitzt, entschlüsselt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gibt es in der Vielzahl der Chipmodule einzelne Chipmodule oder Funktionsgruppen mit Chipmodulen, die angepasst sind spezielle Funktionen in der numerischen Einheit zu überneh­ men. Durch diese Aufgaben- oder Funktionsteilung können spezialisierte Chipmo­ dule verwendet werden, die genau an Ihr Aufgabengebiet angepasst sind, also so­ wohl schneller sein können, da sie nicht noch andere Funktionen beherrschen müssen, als auch funktionsabhängig auf Eigenschaften, wie beispielsweise Copro­ zessor oder großen Speicher verzichten können. Funktionsgruppen erlauben an­ wendungsspezifische Lösungen beispielsweise aus einem Baukastensystem, aber auch flexible Lösungen mit gleicher Grundstruktur und austauschbaren Kompo­ nenten. Beispielsweise könnten bestimmte Chipmodule nur zur Schlüsselspeiche­ rung, bei gesicherter Transfermöglichkeit zu den verarbeitenden Chipmodulen, verwendet werden, um in der Vorrichtung auf einfachem aber sicherem Wege nur die Schlüssel austauschbar zu machen.

Vorzugsweise ist ein in den Chipmodulen ausführbarer Code und zumindest ein Teil der für Erzeugung der Datensätze verwendeten Informationen unveränderbar in den Chipmodulen gespeichert. Mit dieser Ausführungsform kann eine besonders sichere Vorrichtung realisiert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil eines in den Chipmodulen ausführbaren Codes in den Chipmodulen reversibel änderbar gespeichert, wodurch die einzelnen Chipmodule in ihrer Funktionalität anpassbar werden.

Vorzugsweise ist der ausführbare Code in den Chipmodulen geeignet, die Sicher­ heit von darin gespeicherten oder in Ihnen verarbeiteten Informationen gegen un­ befugte Benutzung zu gewährleisten. Somit kann aus dem einzelnen Chipmodul oder der Vielzahl der Chipmodule außerhalb der Vorrichtung keine an sich zu schützende Information gewonnen werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich, wenn eine erste Gruppe der Chipmodule zum Empfang der Daten mit der Zentraleinheit verbunden ist, und eine zweite Gruppe der Chipmodule zum Übertragen der Da­ tensätze mit der Zentraleinheit verbunden ist. Durch eine entsprechende Anord­ nung können numerische Einheiten in der Art eines neuronalen Netzes verwirklicht werden. Dabei kann die Zuordnung eines der Chipmodule zu einer der Gruppen dynamisch erfolgen.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn eine Verbindungseinheit die Chipmo­ dule der ersten Gruppe mit den Chipmodulen der zweiten Gruppe verbindet. Somit sind die Ausgangsdaten der ersten Gruppe als Eingangsdaten für die zweite Grup­ pe verwendbar. Gleichzeitig kann die Übertragung somit durch die Verbindungs­ einheit steuerbar sein.

Vorzugsweise werden Chipkarten mit Chipmodulen eingesetzt, die zur Verwendung in einer der beschriebenen Vorrichtungen angepasst sind, da Chipkarten ver­ gleichsweise günstig, leicht zu handhaben und zu verwalten sind.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein System mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Viel­ zahl von Chipmodulen umfasst;

Fig. 2 eine numerische Einheit mit untereinander verbundenen Chipmodu­ len; und

Fig. 3 ein System zur Bereitstellung von Daten über das Internet mit einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine Zentraleinheit 9, die mit einer Bereitstellungseinheit 7 und einem Datenspeicher 6 verbunden ist. Als numerische Einheit wird eine Vielzahl von Chipmodulen 31, 32 und 33 verwendet, die hier in Chipkarten angeordnet sind. Diese sind jeweils in Schnittstelleneinheiten 41, 42 und 43 reversibel einsetzbar und damit mit der Zentraleinheit 9 verbindbar. Wie mit den weiteren Verbindungslinien zur Zentraleinheit 9 angedeutet, können neben den Chipmodulen 31 bis 33 weitere Chipmodule über die gleiche oder weitere Schnittstellen mit der Zentralein­ heit 9 verbunden sein.

Die Zentraleinheit 9 steuert die Chipmodule 31 bis 33 für eine Erzeugung von Da­ tensätzen an, indem sie entsprechende Daten an die Chipmodule sendet. Die Chipmodule 31 bis 33 sind so mit der Zentraleinheit verbunden, dass sie für eine parallele Erzeugung von Datensätzen angesteuert werden können. Die Zent­ raleinheit 9 empfängt dann die in den Chipmodulen 31 bis 33 erzeugten Datensät­ ze.

Mit einem Computer als Zentraleinheit 9 können beispielsweise ein oder mehrere USB-Anschlüsse verwendet werden, um den Computer mit der Vielzahl von Schnittstelleneinheiten bzw. mit dem beschriebenen Netz oder Verbund der Viel­ zahl von Chipmodulen zu verbinden. Dabei kann eine Umsetzung des Kommuni­ kationsprotokolls des Netzes oder Verbund der Chipmodule 31 bis 33 auf das Kommunikationsprotokoll des einzelnen Chipmoduls durch die Schnittstelleneinheit 41 bis 43 erfolgen oder dieses Netzprotokoll kann mit dem Kommunikationsproto­ koll des Chipmoduls identisch sein, so dass eine Netzschnittstelle im Chipmodul integriert ist. Je komplexer und zeitaufwendiger die Berechnung in den Chipmodu­ len 31 bis 33 ist, desto höher ist die Einsparung durch diese Parallelisierung ge­ genüber üblichen numerischen Einheiten.

Durch die Verwendung der Vielzahl von Chipmodulen werden die Nachteile der zusätzlichen Kommunikationszeit mit den Chipmodulen und einer möglicherweise langsameren Erzeugung der Datensätze in den Chipmodulen im Vergleich zu spe­ zialisierter Hardware ausgleichbar.

Der Anwendungsbereich für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist vielfältig und kann in einem System gemäß Fig. 3 beispielsweise auch die Funktionen einer Zertifizierung von Schlüsseln, Zertifikatsprüfung, Schlüsselvergabe oder Authenti­ sierung von Transaktionen übernehmen. Wie mit diesen Beispielen gezeigt, kann die numerische Einheit also eine kryptographische Einheit sein. Andererseits kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer numerischen Einheit auch allgemeiner eingesetzt werden, beispielsweise für reine Berechnungen, Datenformatierungen oder das noch zu Fig. 2 zu beschreibende Anwendungsbeispiel.

Die an Chipmodule von einer Schnittstelleneinheit übertragenen Daten enthalten typischerweise Steuerdaten und optional zusätzlich Eingangsdaten. Die Chipmo­ dule erkennen anhand der Steuerdaten die auszuführende Funktion, beispielswei­ se "Verschlüsseln der Eingangsdaten mit temporärem Schlüssel", führen diese Funktion aus und senden das Ergebnis oder zumindest eine Statusmeldung aus, die anzeigt ob die Funktion erfolgreich ausgeführt werden konnte. Der erzeugte Datensatz kann entweder gesendet oder für ein späteres Auslesen oder als Zwi­ schenergebnis in dem Chipmodul gespeichert werden.

Ein Datensatz kann auch verschlüsselt erzeugt oder zumindest übertragen werden, um beispielsweise in der Vorrichtung aus Fig. 1, die Daten für die Überragungs­ strecke zwischen Chipmodul 31, Schnittstelleneinheit 41 und Zentraleinheit 9 für einen Unbefugten unlesbar zu halten. Zusätzlich kann der verschlüsselt erzeugte Datensatz auch für die Zentraleinheit nur teilweise entschlüsselbar sein, um bei­ spielsweise zu gewährleisten, dass die in der sicheren Umgebung des Chipmoduls 31 erzeugten Informationen im erzeugten Datensatz nur von einer berechtigten anderen sicheren Umgebung, beispielsweise intern in einer Chipkarte, entschlüs­ selt werden kann. Analog zu diesem Vorgehen können auch die an die Chipmodule übertragenen Daten verschlüsselt sein, um nur in den Chipmodulen entschlüsselt oder ausgewertet werden zu können.

Die auf den Chipmodulen 31 bis 33 zur Erzeugung der Datensätze verwendeten Informationen wie Schlüssel, Zwischenergebnisse oder Zufallswerte, werden in der Regel auf den Chipmodulen gespeichert in denen sie auch verwendet werden.

Es ist aber möglich, einzelne fehlerhafte Chipmodule auszutauschen, oder aber einzelne Chipmodule funktionsbezogen oder abhängig von den in ihr enthaltenen Schlüsseln zu verwenden. Beispielsweise kann die Vielzahl, der in Fig. 1 nicht dargestellten, aber angedeuteten Chipmodule eine Basisfunktionalität, wie "Ver-/­ Entschlüsseln", "Komprimieren", "Verifizieren" und "Signieren" sichern, während die Chipmodule 31 bis 33 kundenabhängig ausgetauscht werden, um für den Kunden angepasste Datensätze zu erzeugen. Chipmodul 31 enthält in diesem Fall als Schlüsselspeicher die Kundenschlüssel, die verschlüsselt temporär an eines der Chipmodule einer entsprechenden Funktionsgruppe "Verschlüsseln" übertragen wird. Chipmodule 32 und 33 enthalten besondere kundenspezifische Funktionen, beispielsweise zur Erstellung von Datensätzen in einem besonderen Format oder mit einem spezifischen Verschlüsselungsverfahren und möglicherweise ein Konfi­ gurationsfile, das Informationen für die Steuerung der Chipmodule 31 bis 33, aber auch der anderen Chipmodule enthält.

Eine Spezialisierung einzelner Chipmodule beispielsweise auf ein Kommando er­ folgt, da somit die Übertragung von Steuerdaten vermieden werden kann. Weiter­ hin ist die Bildung von Funktionsgruppen aus Chipmodulen, die angepasst sind spezielle Funktionen in der numerischen Einheit zu übernehmen sinnvoll, um eine effiziente Steuerung und Auslastung zu erreichen. Die Steuerung einer Funktions­ gruppe kann zentral von der Zentraleinheit, aber auch von einer entsprechend vermittelnden Zwischeneinheit erfolgen. Die Zuordnung eines Chipmoduls zu Funktionsgruppen kann dynamisch erfolgen und von der Zentraleinheit gesteuert werden, um Ressourcen zu sparen.

In einer kryptographischen Einheit kann für eine weitere Leistungssteigerung der Vorrichtung eine einzelne kryptographische Operation, die möglicherweise auch durch Erzeugung eines Datensatzes in einem Chipmodul ausgeführt werden könnte, auf mehrere Chipmodule verteilt werden. Diese Möglichkeit ist besonders wirkungsvoll für RSA-Operationen bei größeren Schlüssellängen.

Durch die relativ geringen Kosten pro Chipmodul und die freie Skalierbarkeit der internen Sicherheit der Daten auf der Chipkarte, beispielsweise "nicht lesbar", "nur verschlüsselt lesbar" "nicht veränderbar", "nur nach Authentisierung durch den Her­ steller veränderbar" oder "nach Authentisierung durch den Betreiber des Datenser­ vers veränderbar", wird die Vorrichtung besonders flexibel.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit ausführbare Befehlssequenzen oder Code auf die Chipkarte reversibel aufzubringen, um auch die Funktionalität eines einzelnen Chipmoduls in seiner Ausgestaltung anzupassen.

Chipmodule können kontaktlos und/oder kontaktbehaftet mit den entsprechenden Schnittstelleneinheiten kommunizieren. Eine Kommunikation von Chipmodul zu Chipmodul ist zumindest ohne Zwischeneinheit unüblich, aber realisierbar.

Der erzeugte Datensatz wird, wie in Fig. 1 dargestellt, an die Zentraleinheit 9 ge­ sandt. Möglich ist aber auch eine direkte weitere Verwendung dieser ersten er­ zeugten Daten als Steuer- und/oder Eingangsdaten für einen weiteren Schritt zur Erzeugung des gewünschten Datensatzes in anderen Chipmodulen. Dies ist auch unter Beibehaltung der bestehenden Übertragungsprotokolle möglich, wenn bei­ spielsweise wechselweise zwischen den Chipmodulen kontaktbehaftet in die eine Richtung und kontaktlos in die andere Richtung kommuniziert wird. So könnten beispielsweise die Chipmodule 31 und 32 untereinander kontaktlos kommunizieren, also Daten oder Datensätze austauschen. Eine andere Möglichkeit ist, in den Chipmodulen zwei Anwendungen mit jeweils einem logischen Kanal ablaufen zu lassen, die für die Kommunikation mit jeweils einer Richtung, also einem anderen Chipmodul, zuständig sind. Dabei werden zumindest Ausgangsdaten der einen Anwendung, als zu dem nächsten Chipmodul zu übertragende Daten, an die zweite Anwendung weitergegeben werden. Ein Anwendungsfall wird mit Bezug auf Fig. 2 näher beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Chipmodulen 21 bis 28 in einer numerischen Ein­ heit 20, die Eingangsdaten 11 sowie Steuerdaten 12 empfängt und Datensätze 13 sendet. Eine Verbindungseinheit 29 verbindet eine erste Gruppe der Chipmodule 21 bis 24 mit einer zweiten Gruppe der Chipmodule 25 bis 28. Die Verbindungsein­ heit 29 ist über ein Steuersignal 14 steuerbar, so dass auch die Ausgangsdaten 15 der Chipmodule 21 bis 24 auslesbar sind.

Eine derart ausgestaltete Vorrichtung verknüpft die Vorteile der Verwendung von Chipmodulen in der numerischen Einheit mit einer Anordnung in der Art eines neu­ ronalen Netzes. Dabei ist die Zahl der hintereinander angeordneten Gruppen und beteiligten Chipmodule beliebig wählbar.

Die Eingangs- und Steuerdaten 11, 12 steuern die Chipmodule 21 bis 24 zur Er­ zeugung von Ausgangsdaten 15 an, die ihrerseits über die Verbindungseinheit 29 an die Chipmodule 25 bis 28 übertragen werden, um dort wiederum die Erzeugung von Datensätzen 13 zu bewirken. Dabei können zu Kontrollzwecken die Aus­ gangsdaten der Chipmodule 21 bis 24 aus der Verbindungseinheit 29 ausgelesen werden, sowie die Übertragung der Ausgangsdaten zu der zweiten Gruppe der Chipmodule 25 bis 28 über das Steuersignal 14 gesteuert werden.

Die Zuordnung eines Chipmoduls zu einer der beiden Gruppen kann dynamisch erfolgen, um Ressourcen zu sparen. Die Zuordnung muss nicht eindeutig sein und kann zentral gesteuert werden.

Um den für neuronale Netze typischen Lerneffekt im Netz oder Verbund der Chip­ module 21-28 zu erreichen, kann sowohl die Verbindungseinheit 29 frei program­ mierbare Chipmodule entsprechend in Ihrer Programmierung anpassen, oder die in den Chipmodulen in Form ausführbarer Befehlssequenzen enthaltene Programmie­ rung eine Modifikation der internen Abläufe oder Parameter, abhängig von den be­ reits empfangenen Daten steuern.

Ein weiterer Vorteil in der Verwendung von Chipmodulen in einer erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung liegt in der vergleichsweise großen Verbreitung, also hohen pro­ duzierten Stückzahlen und einem entsprechend geringen Preis. Dabei können be­ reits definierte Schnittstellen und vorhandene Schnittstelleneinheiten verwendet werden. Mehrere Schnittstelleneinheiten können auch in einer Übereinheit zusam­ mengefasst werden.

Chipmodule können sowohl durch ihre Software als auch durch Ihre Hardware an­ gepasst sein, symmetrische und/oder asymmetrische Signatur- und Verschlüsse­ lungsverfahren zu unterstützen, intern entsprechende Schlüssel zu generieren, Hashwerte zu bilden (SHA-1, RIPEMD160), Zufallszahlen zu erzeugen und die Sicherheit der Informationen in dem Chipmodul zu gewährleisten.

Die Chipmodule können weiterhin in ihren Hardwareeigenschaften, beispielsweise Speicherplatz (ROM, EEPROM, RAM) und Coprozessoren für symmetrische oder asymmetrische Verschlüsselungsverfahren anwendungsabhängig ausgewählt wer­ den. Typische in Chipkarten verwendete Verschlüsselungsverfahren sind bei­ spielsweise DES, Triple-DES, RSA oder elliptische Kurven. Bisher werden die Chipmodule meist mit 3,5-15 MHz betrieben, wobei technisch ohne weiteres bis zu 60 MHz möglich sind. Als kontaktbehaftete Übertragungsprotokolle zum Chip­ modul werden unter anderem T = 0, T = 1 und T = 14 verwendet.

Die vorhandene Vielzahl von Betriebssystemen für Chipmodule und der mögliche modulare Aufbau der enthaltenen Software bedingt eine hohe Flexibilität und eine gute Auswahlmöglichkeit für die zu verwendenden Chipmodule in der Vorrichtung je nach Anwendung und Funktion. Beispielsweise können in einem ersten Typ von Chipmodul keine Änderungen an der Software in den Chipmodulen vorgenommen werden. Sind auch die Datenstrukturen oder deren Inhalte auf dem Chipmodul nicht mehr änderbar, so ist das Chipmodul zwar auf seine vorab definierte Funktion begrenzt, kann aber andererseits vorab und unabhängig von dessen Einsatz in der Vorrichtung als sicher eingestuft werden. Derartige Sicherheits-Evaluierungen oder Zertifizierungen sind kostenintensiv und können eine weitere Motivation sein, um in sicheren Vorrichtungen nur bereits evaluierte Chipmodule oder Modifikationen da­ von zu verwenden.

Die Flexibilität der Chipmodule steigt von diesem ersten Typ über Typen mit An­ passung der Dateninhalte, Datenstrukturen und Softwareergänzungen bis hin zu einem frei programmierbaren Chipmodul, beispielsweise als JAVA-basiertes Chip­ modul, das ein kontrolliertes Laden von Anwendungssoftware ermöglicht.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum rechnergesteuerten Erzeugen einer Vielzahl von Datensätzen, mit:
einer numerischen Einheit, welche die Vielzahl der Datensätze erzeugt und eine Vielzahl von Untereinheiten für die Erzeugung der Datensätze umfasst;
einer Zentraleinheit (9), welche Daten an die numerische Einheit sendet und die Datensätze von dieser empfängt, wobei die Datensätze abhängig von den gesendeten Daten erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Untereinheit als Chipmodul (31, 32, 33) in einer Chipkarte angeordnet ist,
die Chipkarten in Schnittstelleneinheiten (41, 42, 43) der Vorrichtung reversibel einsetzbar sind, und
die Schnittstelleneinheiten (41, 42, 43) mit USB-Anschlüssen der Zentraleinheit verbunden sind.

2. Vorrichtung zum rechnergesteuerten Erzeugen einer Vielzahl von Datensätzen, mit:
einer numerischen Einheit, welche die Vielzahl der Datensätze erzeugt und eine Vielzahl von Untereinheiten für die Erzeugung der Datensätze umfasst;
einer Zentraleinheit (9), welche Daten an die numerische Einheit sendet und die Datensätze von dieser empfängt, wobei die Datensätze abhängig von den gesendeten Daten erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Untereinheiten über USB-Anschlüsse der Zentraleinheit mit dieser verbunden sind, und
eine USB-Schnittstelle in einem Chipmodul der jeweiligen Untereinheit integriert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Chipmodule (31, 32, 33) so mit der Zentraleinheit (9) verbunden sind, dass sie für eine parallele Erzeugung der Datensätze einzeln ansteuerbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Chipmodule (31, 32, 33) die Datensätze zumindest teilweise in verschlüsselter Form erzeugen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die verschlüsselt erzeugten Datensätze in der Zentraleinheit (9) nur teilweise entschlüsselbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass in der Vielzahl der Chipmodule (31, 32, 33) einzelne Chipmodule (31) oder Funktionsgruppen mit Chipmodulen angepasst sind, spezielle Funktionen in der numerischen Einheit zu übernehmen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Chipmodulen (31, 32, 33) ausführbarer Code und zumindest ein Teil der für die Erzeugung der Datensätze verwendeten Informationen unveränderbar in den Chipmodulen (31, 32, 33) gespeichert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil eines in den Chipmodulen (31, 32, 33) ausführbaren Codes in den Chipmodulen (31, 32, 33) reversibel änderbar gespeichert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe der Chipmodule (21-24) zum Empfangen der Daten mit der Zentraleinheit verbunden ist, und eine zweite Gruppe der Chipmodule (25-28) zum Übertragen der Datensätze mit der Zentraleinheit (9) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 gekennzeichnet durch eine Verbindungseinheit (29), die Chipmodule der ersten Gruppe (21-24) mit den Chipmodulen der zweiten Gruppe (25-28) verbindet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Einheit eine kryptographische Einheit ist.

12. Verfahren zur rechnergesteuerten Erzeugung einer Vielzahl von Datensätzen in einer numerischen Einheit mit den Schritten:
Empfangen von Daten von einer zentralen Einheit;
Erzeugen der Datensätze abhängig von den empfangenen Daten;
Bereitstellen der Datensätze;
wobei zum Erzeugen der Datensätze eine Vielzahl von Untereinheiten verwendet werden
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Erzeugen der Datensätze eine Vielzahl von Chipkarten mit darin angeordneten Chipmodulen verwendet wird, wobei ein Übertragen der Daten über USB-Schnittstellen der zentralen Einheit erfolgt.

13. Verfahren zur rechnergesteuerten Erzeugung einer Vielzahl von Datensätzen, in einer numerischen Einheit, mit den Schritten:
Empfangen von Daten von einer zentralen Einheit;
Erzeugen der Datensätze abhängig von den empfangenen Daten;
Bereitstellen der Datensätze;
wobei zum Erzeugen der Datensätze eine Vielzahl von Untereinheiten verwendet werden;
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Erzeugen der Datensätze eine Vielzahl von Chipmodulen mit integrierter USB-Schnittstelle verwendet wird, und Daten mit der zentralen Einheit über dessen USB-Anschlüsse ausgetauscht werden.