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Die Erfindung betrifft ein Wireless Tag ('drahtlose Markierung'; häufig auch 'RFID-(Radio Frequency Identification)-Tag', oder 'Wireless Label' genannt) mit Kryptoeigenschaft (im folgenden 'Krypto-Wireless-Tag' genannt), d. h. einer Eigenschaft zum Halten von Datenblöcken, die verschlüsselte Daten, entsprechende Kryptoschlüssel und/oder digitale Signaturen enthalten, ein Verfahren zum Betreiben des Krypto-Wireless-Tags und ein Wireless-Kryptosystem zur Verwendung des Krypto-Wireless-Tags.
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Wireless Tags sind Markierungen, wie beispielsweise Etiketten, die einen Datensatz unterschiedlicher Länge – meist in Potenzen von 2, d. h. 32 bit, 64 bit, 128 bit etc. – tragen. Die Datensätze sind berührungslos auslesbar und/oder schreibbar, typischerweise über ein von einem Lesegerät und/oder einem Schreibgerät ausgegebenen Funksignal (RFID-Tag). Die Art des Auslesens ist über ein Leseprotokoll definiert, welches über einen Befehlssatz spezifiziert ist. Das Auslesen bzw. Beschreiben kann über Standards erfolgen, wie sie zum Beispiel von den Organisationen
EPC-global (z. B. EPC Tag Data Standards version 1.1, Rev. 1.25);
EAN.UCC (z. B. General EAN.UCC Specification version 5.0);
ISO, IEC, Komitee JTC-1 von ISO und IEC inklusive Automatic Identification and Data Capture (AIDC), hier speziell Unterkomitee 31 (SC31) mit den Arbeitsgruppen 1–3 (WG1–3) zu 'Automatic Identification and Data Capture' sowie WG4 zu 'RFID for Item Management';
ANSI, z. B. ANSI INCITS T6 – RFID und ANSI INCITS T20 – Real Time Location Systems (RTLS)
verabschiedet werden oder worden sind. Die Datensätze können einen oder mehrere Datenblöcke enthalten, wie einen Datenblock für eine Prüfsumme, einen Datenblock für eine Hersteller-Identifizierung etc. Dabei können grundsätzlich auch ein oder mehrere frei verfügbare Datenblöcke im Datensatz vorhanden sein, z. B. für herstellerbestimmte Produktangaben.
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Bei den bisher bekannten Wireless Tags ist es problematisch, dass der Datensatz meist auch von Unbefugten lesbar ist. Dazu wurde vorgeschlagen – siehe ”Der Spiegel” 46/2004, S. 194, Spalten 1 und 2 – die Funketiketten durch Passwörter zu schützen, was teuer, langsam und aufwendig ist.
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Die
WO 01/57807 A1 beschreibt ein Verfahren zur Authentifizierung eines RFID-Tags, bei dem kryptographische Daten auf dem RFID-Tag gespeichert werden. Dazu wird die Tag-Adresse mit Hilfe eines kryptographischen Verfahrens bearbeitet und das Ergebnis auf dem RFID-Tag sowie in einer Datenbank abgelegt. Zur Authentifizierung des RFID-Tag wird das Ergebnis auf dem Tag mit dem Eintrag in der Datenbank verglichen und bei Übereinstimmung eine positive Authentifizierung gewährt. Dieses Verfahren umfasst jedoch kein vollständiges kryptographisches Verfahren, da keine Entschlüsselung der auf dem RFID-Tag gespeicherten Daten stattfinden muss. Es wird lediglich ein transformierter Index auf dem RFID-Tag abgespeichert, unverändert wieder ausgelesen und verglichen. Dadurch wird zwar eine Authentifizierung des RFID-Tag ermöglicht, jedoch keine erhöhte Sicherheit gegen die Lesbarkeit der Nutzdaten durch Unbefugte gewährleistet.
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Die
WO 03/050757 A1 beschreibt ein System zur möglichst abhörsicheren Kommunikation zwischen einem RFID-Tag und einem Schreib-/Lesegerät unter Zuhilfenahme einer Datenbank. Dazu muss der RFID-Tag selbst mit einem Prozessor bzw. einer eigenen Logik-Einheit ausgestattet sein, um die Anfragen des Schreib-/Lesegerätes beantworten zu können. Zur Einrichtung der abhörsicheren Datenleitung wird eine Authentifizierung der. Verbindung durchgeführt. Dazu werden auf dem RFID-Tag Datenfelder mit Zufallszahlen beschrieben, die für die Authentifizierung der Verbindung zum RFID-Tag herangezogen und mit eine externen Datenbankeintrag verglichen werden. Ist die Verbindung erst hergestellt zum RFID-Tag, bietet auch dieses bekannte System keine Sicherheit vor unbefugtem Zugriff auf die Nutzdaten auf dem RFID-Tag.
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Ein weiteres Problem besteht darin, das der gelesene Datensatz mit vergleichsweise wenig Aufwand interpretiert und abgeändert werden kann. Dadurch könnten Produktpiraten – ggf. unter Kenntnis der Datensätze authentischer Wireless Tags – eigene Tags herstellen, die im normalen Betrieb eine Unterscheidung zur Originalware nicht erlauben. Auch könnten Hersteller oder Händler eine Wareninformation ändern, z. B. ein Verfallsdatums etc., ohne dass dies einfach nachzuweisen ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vergleichsweise einfache und schnelle Möglichkeit zur Lösung eines oder mehrerer der oben angesprochenen Probleme bereitzustellen. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lesbarkeit eine Wireless Tags für Unbefugte erschweren zu können. Es ist eine weitere spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verfälschung von Wireless Tags erschweren zu können. Es ist noch eine spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Authentifizierung und/oder Identifizierung des Tags oder damit verbundener Gegenstände erleichtern zu können.
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Diese Aufgabe wird durch einen Krypto-Wireless-Tag nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben mindestens eines Wireless-Tags nach Anspruch 4 und ein Wireless-Kryptosystem nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Der Krypta-Wireless-Tag enthält einen auslesbaren Datensatz, welcher mindestens einen Kryptodatenblock umfasst. Dabei ist die Form des Datensatzes zunächst unerheblich und nicht auf standardisierte Formate beschränkt. Der Datensatz kann auch der Kryptodatenblock sein, also keine weiteren Datenblöcke aufweisen. Der Datensatz kann mehrere Kryptodatenblöcke mit verschiedenen Funktionen und/oder Schlüsseln aufweisen. Unter Kryptodatenblock wird ein Bereich von Daten verstanden, welchem mindestens ein kryptographischer Schlüssel zum Verschlüsseln, Entschlüsseln oder Identifizieren (z. B. zum digitalen Signieren) von Daten zugewiesen ist, d. h. einen solchen Schlüssel umfasst und/oder einen Hinweis darauf umfasst, wo ein solcher Schlüssel bereitgestellt wird.
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Durch Abfrage des Schlüssels und kann erstens ein Krypto-Wireless-Tag individuell identifiziert, und damit authentifiziert, werden, wobei der Schlüssel, z. B. eine digitale Signatur, aufgrund seiner kryptographischen Natur nicht einfach hergestellt oder verfälscht werden kann. Zweitens kann – alternativ oder in Kombination – der Schlüssel dazu verwendet werden, um den ganzen weiteren Datensatz oder einen Teil hiervon zu verschlüsseln, so dass nur der für den autorisierten Zugriff eingerichtete Nutzer die verschlüsselten Daten lesen bzw. schreiben kann. Da die Schlüssel nicht wie ein Passwort jedes Mal eingegeben werden müssen, können die kryptographischen Verfahren einfach und schnell, ggf. vollautomatisch, durchgeführt werden.
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Es kann jede Form eines Wireless-Tags verwendet werden.
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Der Krypto-Wireless-Tag ist vorteilhafter zu einem oder mehreren Standards, wie beispielsweise oben ausgeführt, konform. Dies kann beispielsweise durch die Belegung eines freien (Teil-)Feldes auf dem Tag durch den Schlüssel bzw. Schlüsselhinweis geschehen.
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Es kann jedes geeignete Schlüsselverfahren zum Ver- bzw. Entschlüsseln von Daten und/oder zum Signieren bzw. Authentifizieren bzw. Verifizieren verwendet werden.
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Dem Kryptodatenblock kann zur schnelleren Erkennung bzw. Kennzeichnung als solcher ein Krypto-Qualifier zugeordnet sein. Unter Krypto-Qualifier wird ein String verstanden, der das Vorhandensein eines Kryptodatenblocks anzeigt. Der Krypto-Qualifier kann ein eigener Datenblock sein oder Teil des Kryptodatenblocks.
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Es ist zur direkten Anwendung des Kryptografieverfahrens vorteilhaft, wenn der mindestens eine Kryptodatenblock – das heisst: der eine Kryptodatenblock oder mindestens einer aus einer Vielzahl von Kryptodatenblöcken – einen kryptographischen Schlüssel umfasst, da so ein Beziehen des zum Wireless-Tag individuell gehörigen Schlüssels von extern durch den Hinweis entfallen kann. Der Schlüssel kann auch über mehrere Kryptodatenblöcke verteilt sein.
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Es ist zum Erschweren eines unberechtigten Auslesens und Abänderns vorteilhaft, wenn mindestens ein anderer Datenblock – bei Bedarf einschließlich eines anderen Kryptodatenblocks – auf der Basis des mindestens einen Kryptodatenblocks verschlüsselt ist. So lassen sich auch Herstellerangaben, Produkt-IDs, Verfallsdaten etc. vor unberechtigtem Zugriff schützen.
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Es ist, u. a. zum Einsatz von sicheren und weit verbreiteten Schlüsselverfahren vorteilhaft, wenn eine 'Public-Key-Methode', bei der ein eineindeutiges Krypt-Schlüsselpaar zum Einsatz kommt, welches auch als öffentlicher Schlüssel ('Public Key) und privater Schlüssel ('Privat Key', 'Secret Key') bezeichnet wird. Bekannte, vorteilhafte Beispiele für Verschlüsselungen zur Nutzung bei einem Krypto-Wireless-Tag basieren auf dem internationalen Standard OpenPGP (RFC2440) oder PGP. Insbesondere bevorzugt wird das vom GNU-Privacy-Project (GnuPP) entwickelte Verschlüsselungsprogramm GNU-Privacy-Guard (GnuPG).
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Diese asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren können z. B. angewandt werden, wenn der mindestens eine Kryptodatenblock den öffentlichen Schlüssel umfasst. Der private/geheime Schlüssel ist vorteilhafterweise auf einem speziellen Keyserver abgelegt, z. B. beim Hersteller oder in einem Trustcenter.
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Es können selbstverständlich auch andere – symmetrische und asymmetrische – Schlüsselverfahren mit entsprechenden Schlüsseln verwendet werden. Das Verschlüsselungsverfahren ist nicht eingeschränkt, kann also auf gleichen oder andere Verschlüsselungsalgorithmen bzw. -programmen basieren, wie allg. RSA-Verschlüsselungen, SSL, SSH, SHA-1, MD-5, diverse Huffman-Verfahren etc.
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Der Schlüssel bzw. die Schlüsselpaare können auch als Einmalcodes (sog. ”One-Time-Pads” oder OTPs) ausgelegt sein, analog zum PIN/TAN-Verfahren beim Online-Banking.
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Es können auf einem Wireless Tag auch digitale Signaturen und Daten-Schlüssel gleichzeitig aufgebracht sein; so kann die Signatur gleichzeitig verschlüsselt sein etc.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben mindestens eines Krypto-Wireless-Tags gelöst, bei dem mindestens ein Kryptodatenblock mittels mindestens eines Lesegeräts ausgelesen wird und mindestens ein kryptographisches Verfahren unter Verwendung mindestens eines dem mindestens einen Krytodatenblock zugewiesenen Schlüssels durchgeführt wird. Unter zugewiesen wird hier verstanden, dass der Schlüssel entweder im Kryptodatenblock vorhanden ist – und ggf. noch extrahiert werden muss – oder dass der Schlüssel durch einen verlinkten Zugriff erlangt werden kann. Durch das kryptographische Verfahren kann, z. B. je nach Art des Tags, des De- bzw. Encodings und der Schlüsselart, eine Ver- und/oder Entschlüsselung durchgeführt werden oder eine digitale Signatur verifiziert werden.
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Dabei wird eine geeignete Infrastruktur vorausgesetzt, die z. B. sichere Datenleitungen (z. B. SSL-verschlüsselt), Datenbanken (z. B. auf speziellen Kryptoservern), Geräte (z. B. zugangsgesichert und verdongelt), Programme (z. B. zugangsgeschützt) etc. umfassen kann.
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Insbesondere vorteilhaft, speziell für die Verwendung von asymmetrischen Schlüsselverfahren, wenn das Durchführen des kryptographischen Verfahrens mittels eines asymmetrischen Schlüsselverfahrens, wie eines RSA-basierten Verfahrens wie PGP oder GnuPG usw., geschieht, wobei mindestens einer der Kryptodatenblöcke des Tags einen öffentlichen Schlüssel umfasst, und der mindestens eine externe Kryptodatenblock einen geheimen Schlüssel umfasst.
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Zur sicheren Durchführung des Verfahrens ist es günstig, wenn der weitere, externe Kryptodatenblock von einer Kryptodatenbank stammt, insbesondere wenn diese ein Teil eines Trustcenters oder speziell gesicherten Bereiches ist.
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Zum Schutz vor unberechtigtem Lesen des Tag-Datensatzes ist es auch ein Vorteil, wenn erst durch das Durchführen des kryptographischen Verfahrens mindestens ein anderer Datenblock – u. U. auch ein weiterer Kryptodatenblock – des Krypto-Wireless-Tags, der auf der Basis des mindestens einen Kryptodatenblocks verschlüsselt worden ist, unverschlüsselt lesbar gemacht wird.
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Dabei ist es zunächst unerheblich, welcher Instanz (z. B. einem Programm oder dem Endnutzer) die Daten lesbar gemacht werden bzw. auf welchem Layer/welchen Layern (siehe Beschreibung zu 1) das Durchführen des kryptographischen Verfahrens geschieht.
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Zur schnellen und einfachen Authentifizierung ist es günstig, wenn durch die Anwendung des kryptographischen Verfahrens die auf mindestens einem Kryptodatenblock enthaltene mindestens eine Signatur des Krypto-Wireless-Tags verifiziert wird.
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Es ist zum Betreiben des Verfahrens auch vorteilhaft, wenn die Anwendung des kryptographischen Verfahrens im Lesegerät, in einem diesem nachgeschalteten externen Krypto-Client oder Krypto-Modul (entspr. einer Krypto-Programmkomponente, im folgenden nur noch als Krypto-Modul bezeichnet) – hier: einer hard- oder software-implementierten eigenen Vorrichtung zur Durchführung des Schlüsselverfahrens und/oder in einer Middleware, z. B. am sog. ”Point-of-Sale”/PoS, geschieht. Der Krypto-Client oder das Krypto-Modul können auch im Schreib-/Lesegerät integriert sein oder in anderen Programmen, insbesondere der Middleware, wobei ein Ansprechen des Krypto-Clients oder -Moduls dann günstigerweise über ein eigenes Application Programming Interface (API) geschieht.
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Insbesondere zum einfachen und schnellen Lesen von Tags, im speziellen bei Verwendung verschlüsselter und normaler Wireless-Tags, ist es günstig, wenn für den Fall, dass das Lesegerät beim Auslesen des Wireless-Tags das Vorhandensein des mindestens einen Kryptodatenblocks zunächst nicht erkennt, in Abhängigkeit von der ausgegebenen Fehlermeldung das Lesegerät zur Erkennung des mindestens einen Kryptodatenblocks konfiguriert wird, und der Lesevorgang mindestens einmal wiederholt wird.
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Unter ”Lesen” im oben beschriebenen Verfahren wird auch ein Schreiben von Daten verstanden, wobei das Lesegerät (bzw. Lese-/Schreibgerät) nun zum Schreiben der Daten eingerichtet ist; und das oben genannte Verfahren in geeigneter Weite entsprechend umgekehrt wird; beispielsweise muss statt einer De- eine Encryption erfolgen und zwar vor Betätigung des Schreibgeräts (bzw. Lese-/Schreibgeräts).
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Auch umfasst das Verfahren kombinierte Lese- und Schreibschritte.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Wireless-Kryptosystem gelöst, das mindestens ein Lesegerät zum Auslesen (bzw. Schreibgerät zum Beschreiben) des mindestens einen Kryptodatenblocks eines Krypto-Wireless-Tags umfasst, weiterhin eine Datenleitung zu einer Kryptodatenbank, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des kryptographischen Verfahrens unter Verwendung mindestens eines Kryptodatenblocks des Krypto-Wireless-Tags sowie eines von der Kryptodatenbank lieferbaren externen Kryptodatenblocks, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des kryptographischen Verfahrens zum Empfang des Kryptodatenblocks des Krypto-Wireless-Tags und zum Empfang des externen Kryptodatenblocks eingerichtet ist. Je nach Betriebsart (Lesen/Schreiben) können dann z. B. unverschlüsselte Daten an eine Middleware ausgegeben, oder verschlüsselte Daten zum Schreibgerät geschickt werden.
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Das Wireless-Kryptosystem ist besonders günstig, wenn die Vorrichtung zur Durchführung des kryptographischen Verfahrens als – hardware- oder softwareimplementierter Krypto-Client oder Krypto-Modul vorliegt, der z. B. in dem Schreib/Lesegerät implementiert ist und/oder in einer den Lesegerät nachgeschalteten eigenständigen Form (z. B. einem Dongle oder einer Krypto-Box) und/oder in einer Middleware integriert ist. Bei Integration in andere Programme kann das Krypto-Modul z. B. über APIs oder als Unterprogramm angesprochen werden.
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Selbstverständlich ist auch ein Wireless-Kryptosystem umfasst, welche statt bzw. zusätzlich nicht nur zum Lesen und Entschlüsseln von auf dem Krypto-Wireless-Tag abgelegten Daten ausgerüstet ist, sondern auch zum Verschlüsseln und Schreiben von Daten auf den Krypto-Wireless-Tag.
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In den folgenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung schematisch näher ausgeführt.
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1 zeigt skizzenhaft ein Schichtenmodell (”Layer-Modell”) des Datenprozesses eines Wireless-Tags;
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2 zeigt skizzenhaft ein Lese-/Schreibverfahren eines herkömmlichen Wireless-Tags nach dem Stand der Technik;
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3 zeigt in seinen Teilfiguren 3(a) bis 3(d) jeweils Varianten zum Betrieb des Krypto-Wireless-Tags.
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In 1 ist ein Layer-Modell von Wireless-Tags gezeigt.
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Layer 1 ist der physikalische Layer und durch die Spezifikation für die unterschiedlichen Wireless Tags definiert. Dieser Layer beschreibt, wie Daten physikalisch auf einem Wireless Tag geschrieben und ausgelesen werden.
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Layer 2 ist der Encoding-Layer. Dieser Layer beschreibt, wie der Datenstrom, der auf einen Wireless Tag geschrieben oder von einem Wireless Tag gelesen wird, strukturiert ist, d. h. unter anderem, welche Informationsfelder er enthält und wie diese Felder (die Daten dieser Felder) von entsprechenden Schreib- bzw. Lesegeräten, und/oder der Middleware-Software interpretiert wird. Layer 2 kann die Encoding-Schemata von bekannten Standards, wie bspw. EAN und anderen enthalten. Dieser Layer wird weitestgehend für die Rückwärtskompatibilität für die derzeitig existierenden Encoding-Schemata benutzt. Grundsätzlich ist es möglich, neue Encoding Schemata zu definieren, möglichst soweit diese nicht mit den bestehenden Encoding-Schemata im Widerspruch stehen, so dass die Konsistenz von bereits bestehenden Encoding Standards gewahrt wird. Die Begriffe ”Encoding” bzw. ”Decoding” beziehen sich also nicht auf kryptographische Verfahren und sollten somit nicht mit den Ausdrücken ”Encryption” bzw. ”Decryption” verwechselt werden.
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Layer 3, der als User-Data-Layer bezeichnet wird, enthält frei definierbare Daten. Dieser Layer 3 kann sowohl Character-Daten als auch numerische Daten umfassen. Ganz allgemein kann Layer 3 jegliche Art von Daten enthalten, die ein Benutzer auf den Wireless Tag schreiben möchte. Selbstverständlich muss hierbei auf die bestehende Speicherlimitierung geachtet werden. Die Daten, die sich in Layer 3 befinden, müssen nicht nach einer in einem Standard definierten Struktur gespeichert sein, und müssen deshalb von darüber liegenden Software- und/oder Hardwareinstanzen kontrolliert werden. In diesem Layer erfolgt keine Interpretation der Daten.
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Layer 4 stellt die daten-interpretierende Instanz dar und wird als Application-Layer bezeichnet. Dies ist eine geeignete Infrastruktur (Software und/oder Hardware), welche die Information besitzt, wie die Daten aus Layer 2 und/oder Layer 3 zu interpretieren sind. Layer 4 erhält und produziert Daten und prozessiert diese in entsprechend, z. B. vom Anwender, nutzbare Daten. Dies kann eine Software-Anwendung, z. B. ein (Unter-)Programm, ein Gerätetreiber oder jegliche Ressource sein, die Layer 3 bedient.
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Der Prozess durch die Layer wird durch Durchlaufen der Schichten von einem höheren Layer auf einen niedrigeren Layer, oder umgekehrt, erreicht. Jeder Layer ist unabhängig vom anderen, und jeder Layer stellt deshalb ein Interface zum Datenaustausch bereit. Dies ist notwendig, um bspw. die Architektur von Geräten, wie bspw. Lesegeräten, oder von Software Anwendungen zu definieren. Falls z. B. ein Lesegerät für Wireless-Tags vorhanden ist, das für das Auslesen von Layer 2 konzipiert ist, muss zur Erlangung der vollständigen Funktionalität über die Layer die Software für das Lesegerät eine Layer 2-konforme Software sein.
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In diesem Layer-Modell kann nun Krypto-Technologie auf die Layer 2, Layer 3 und Layer 4 angewandt werden (siehe ”Schloss”-Symbol).
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In dieser Figur wird zur einfacheren Darstellung nicht zwischen Verschlüsseln (Encryption), Entschlüsseln (Decryption) von Information und digitalem Signieren von Informationen bzw. des Wireless Tags an sich differenziert.
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Es kann unterschieden werden, auf welchem Layer die Ver- bzw. Entschlüsselung stattfindet, und welche der auf einem Wireless Tag gespeicherten Informationen der Verschlüsselung unterliegen. Das bedeutet, dass alle oder Teile der gespeicherten Daten der Verschlüsselung (also hier: Encryption, Decryption oder einer Digitalen Signatur) unterliegen.
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Für die Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten auf Krypto-Wireless-Tags können prinzipiell alle bekannten Krypto-/Schlüsselverfahren verwendet werden. Es ist zur Implementierung und z. B. dem Aufbau der Infrastruktur günstig, verbreitete Schlüsselverfahren zu verwenden, wie sie z. B. für die Ver- und Entschlüsselung von Emails verwendet werden. Hierzu können Krypto-Technologien auf dem aktuellen Stand der Technik verwendet werden, wie bspw. PGP (Pretty Good Privacy) oder GnuPG Verschlüsselungsprogramme, bzw. Verschlüsselungsalgorithmen. Hierbei durchläuft ein limitierter oder unlimitierter Bitstrom einen Verschlüsselungsprozess und wird in einen verschlüsselten Bitstrom verwandelt. Da es auf Wireless-Tags heutzutage noch eine Limitierung in der Speicherkapazität gibt, kann der verschlüsselte Bitstrom auf die Größe des physikalisch verfügbaren Speicherplatzes angepasst werden. Als Konsequenz hieraus ist die Menge an speicherbaren Daten durch den physikalischen Layer 1 limitiert.
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Die heutige Krypto-Technologie erlaubt, in Kombination mit einer entsprechenden Infrastruktur, Krypto-Schlüsselpaare als digitale Signatur bzw. Identifizierungsschlüssel auf Wireless-Tags zu verwenden, gegen welche eine Authentifizierung durchgeführt werden kann. Diese digitale Signatur bzw. der Identifizierungsschlüssel kann benutzt werden, um Wireless-Tags, und somit auch den mit diesem Tag verbundenen Gegenstand, zu identifizieren und/oder zu authentifizieren. Weiterhin kann die digitale Signatur bzw. der Identifizierungsschlüssel als Index auf eine Datenquelle genutzt werden, welche mehr Informationen zur Verfügung stellen kann. Digitales Signieren hat den Vorteil, dass mit fest definierten Bitstromlängen gearbeitet werden kann. Jeder Krypto-Schlüssel, der für diese Methode verwendet wird, hat eine definierte Länge, die vom verwendeten Verschlüsselungsmodus abhängt (bspw. 64 bit oder 2024 bit Krypto-Schlüssel). Sollte die Bitstromlänge des verwendeten Schlüssels die, vom physikalischen Layer 1 vorgegebene, Bitstromlänge überschreiten, können Kompressionsalgorithmen angewendet werden, um die Bitstromlänge des Krypto-Schlüssels anzupassen. Auf einem Krypto-Wireless-Tag können auch mehrere Datenblöcke mit mehreren Funktionen, wie z. B. Verschlüsselung und Signatur, aufgebracht sein.
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Die zugrundeliegende Infrastruktur kann ganz oder teilweise der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden, oder ganz oder teilweise auf Instanzen beschränkt werden.
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Der auf dem Wireless-Tag abgelegte Datensatz weist die allgemeine, ggf. vom jeweiligen Layer abhängige, Struktur {B1|B2| ... |KB1|Bi|Bi + 1|KB3| ...} auf mit B1, B2, ..., Bi, Bi + 1, ... allgemeinen Datenblöcken und KB1, KB2 Kryptodatenblöcken. Die Zahl, Länge und Reihenfolge der Datenblöcke kann beliebig den Erfordernissen angepasst sein. KB1 kann beispielsweise ein öffentlicher Schlüssel sein, KB2 eine digitale Signatur etc. Die allgemeinen Datenblöcke B1, B2, ..., Bi, Bi + 1, ... können teilweise oder ganz selbst verschlüsselt sein oder als ganzes nicht verschlüsselt sein. Datenblöcke können auf jedem Layer definiert werden.
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2 zeigt skizzenhaft ein Lese-/Schreibverfahren eines herkömmlichen, unverschlüsselten Wireless-Tags nach dem Stand der Technik.
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Es wird ein Wireless-Tag 10 mit einem Encoding-Schema, aber ohne Verschlüsselung, verwendet. Die Daten des Wireless-Tags 10 werden mittels eines Lesegerätes 20 ausgelesen und durch eine Middleware 40 verarbeitet. Die Middleware 40 – z. B. ein Verwaltungsprogramm auf SAP-Basis o. ä. – verarbeitet die Daten zu Informationen, die für den Endbenutzer (hier durch Figuren angedeutet) eine Aussagekraft besitzen. Dieser Endbenutzer könnte bspw. ein Verkäufer, Transporteur, Händler, Zollbeamter oder Endkunde sein. Das Encoding, also die Umsetzung von Informationen auf einen höherwertigen Layer, geschieht in dieser Figur hinter dem Lese gerät 20, ggf. auch durch eine in dem Lesegerät integrierte Einheit bzw. Software, und dann in einer weiteren Stufe vor dem Endbenutzer (das En- bzw. Decoding ist symbolisch durch die Rädchen angedeutet).
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Das Schreiben von Information auf den Wireless-Tag 10 geschieht in Umkehrung dieses Vorgehens. Dabei ist kein Lesegerät 20, sondern ein entsprechendes Schreibgerät zu verwenden, vorzugsweise ein kombiniertes Schreib-/Lesegerät 20; statt Encoding wird Decoding angewandt.
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In dem hier beschriebenen Prozess gibt es keine Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung.
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3a zeigt skizzenhaft eine Verfahren zum Lesen und/oder Schreiben eines Krypto-Wireless-Tags 1.
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Das Lese- bzw. Schreibgerät 20 besitzt die Funktion, Wireless-Tags 1 zu ent- bzw. zu verschlüsseln. Hierzu ist das Lese- bzw. Schreibgerät 2 an eine geeignete Infrastruktur angeschlossen, die ihm die entsprechenden Informationen, die zum Ver- bzw. Entschlüsseln der Wireless-Tags 1 notwendig sind, zur Verfügung stellt. Die Infrastruktur umfasst in dieser Figur eine Kryptodatenbank 5 mit zum Ver- bzw. Entschlüsseln notwendiger Information wie einem geheimen Schlüssel. Die Datenbank kann Teil der Infrastruktur, z. B. eines Firmennetzes, sein oder mit dieser funktional verbunden sein, z. B. als unabhängiges Trustcenter, das über eine Datenverbindung mit dem Firmennetz in Verbindung steht.
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In dieser Figur werden bei Lesen somit verschlüsselte Daten aus dem Lesegerät 2 ausgelesen, mittels des auf dem Tag enthaltenen öffentlichen Schlüssels und des geheimen Schlüssels der Kryptodatenbank 5 entschlüsselt und dann wie gewohnt weiterverarbeitet, also hier decodet bzw. encodet.
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3b zeigt skizzenhaft ein weiteres, zu 3a ähnliches, Verfahren zum Lesen und/oder Schreiben des Krypto-Wireless-Tags 1.
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Hier wird zwischen das Lese- bzw. Schreibgerät 2 und die Middleware 4 eine entsprechende Instanz eingefügt, die als Krypto-Client oder -Krypto-Modul 3 bezeichnet ist. Die Daten werden in dieser Variante nicht direkt vom Lese- bzw. Schreibgerät 2 an die Middleware 4 geschickt bzw. umgekehrt, sondern passieren auf diesem Weg den Krypto-Client bzw. – Modul 3, welcher die Ver- bzw. Entschlüsselung vornimmt. Der Krypto-Client bzw. -Modul 3 ist an eine geeignete Infrastruktur, hier mit einer Datenbank 5, angeschlossen, die ihm die entsprechende Information, die zum Ver- bzw. Entschlüsseln der Daten notwendig ist, z. B den öffentlichen Schlüssel, zur Verfügung stellt.
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3c zeigt skizzenhaft ein weiteres, zu den 3a und 3b ähnliches, Verfahren zum Lesen und/oder Schreiben des Krypto-Wireless-Tags 1.
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Diese Variante ist sehr ähnlich zur Variante in 3b, nur dass hier der Krypto-Client bzw. das Krypto-Modul 3 Bestandteil der Middleware 4 ist. Die Middleware 4 selbst, z. B. ein SAP-Programm oder eine andere Verwaltungssoftware, besitzt ein Application Programming Interface (API), welches von einer geeigneten Infrastruktur verwendet werden kann, welche die entsprechenden Information, die zum Ver- bzw. Entschlüsseln der Daten notwendig ist, hier aus einer Kryptodatenbank 5 zur Verfügung stellt.
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3d zeigt skizzenhaft ein weiteres, zu den 3a bis 3c ähnliches, Verfahren zum Lesen und/oder Schreiben des Krypto-Wireless-Tags 1.
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In dieser Variante befindet sich der Krypto-Client/-Modul 3 zum Ver- bzw. Entschlüsseln zwischen Middleware 4 und dem Endbenutzer.
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Die in den oben aufgeführten und andere geeignete Verfahren zum Betrieb des Krypto-Wireless-Tags 1 können in vielfältigen, durch diese Beschreibung nicht eingeschränkte Anwendungen zum Tragen kommen. Im Folgenden werden einige Anwendungsszenarien und Anwendungsbeispiele ausgeführt.
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1. Verwendung einer Verschlüsselung
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Schutz der Privatsphäre
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Bei Verwendung der momentanen Wireless Tag-Technologie ist ein Schutz der Privatsphäre nicht gewährleistet, d. h. unbefugte Dritte können auf Informationen zugreifen, die der unverschlüsselte Wireless Tag sendet. Bei Verwendung von Krypto-Wireless-Tags ist ein unbefugtes Lesen von Informationen ganz oder teilweise ausgeschlossen. Aus einer Vielzahl möglicher Anwendungsszenarien für Krypto-Wireless-Tags werden folgende Beispiele angeführt:
- (i) Einzelhandel
Zukünftig können Produkte im Einzelhandel mit Krypto-Wireless-Tags versehen werden. Dies erleichtert die Abrechung an der Kasse, da der Einkauf mittels Lesegeräte erfasst werden kann und die Rechnung erstellt wird. Der Zugriff auf die Produktdaten sollte hierbei auf den Verkäufer und den Käufer beschränkt bleiben. Bei nicht verschlüsselten Daten kann ein unbefugter Dritter – z. B. mittels eines geheim angebrachten eigenen Lesegerätes – Informationen über Preise und Anzahl der gekauften Produkte erlangen. Dies wiederum ermöglicht Rückschlüsse auf Produktumsatz, Preisgestaltung und Einkaufsverhalten. Durch den Einsatz von Krypto-Wireless-Tags kann dies verhindert werden.
- (ii) Biometrische Daten – Diagnostik
Menschliche Proben, die von Ärzten an Labors verschickt werden, sind momentan mit den Patientenangaben und dem Untersuchungsauftrag im Klartext versehen. Um diese Informationen vor unbefugten Dritten zu schützen, und um Probenverwechslungen auszuschließen, können die Proben mit Krypto-Wireless-Tags versehen werden.
- (iii) Gepäckbeförderung bei Flugreisen
Bei nationalen und internationalen Flugreisen werden Gepäckstücke mit Barcode-Labels versehen, auf welchen der Abflugs- und Zielort, die Flugnummer sowie der Name des Passagiers für jedermann erkennbar ist. Da bei bestimmten Zielorten erwartet werden kann, dass ein höherwertiger Kofferinhalt vorhanden ist, kommt es dort vermehrt zu Diebstählen. Hier könnte man, um die persönlichen Fluginformationen zu schützen, anstatt der Barcode-Labels zukünftig Wireless-Tags einsetzten.
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2. Verwendung der Digitalen Signatur
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Herkunftsnachweise-Echtheitszertifikate Heutzutage wird branchenübergreifend erheblicher wirtschaftlicher Schaden durch illegal hergestellte, verfälschte oder kopierte Produkte verursacht. Krypto-Wireless-Tags, die eine digitale Signatur tragen, ermöglichen, dass ein ein-eindeutiges Echtheitszertifikat auf Produktebene geführt werden kann. Dies geschieht durch die Verknüpfung von digital signierten Krypto-Wireless-Tags mit einer geeigneten Infrastruktur, bspw. einem hierarchischen Trust-Center, als Authentifizierungsinstanz. Aus einer Vielzahl möglicher Anwendungsszenarien für Krypto-Wireless-Tags werden folgende Beispiele angeführt:
- (i) Plagiate, Falsifikate
Markenartikel, Originalersatzteile, Arzneimittel, Geld und Ausweise, etc. werden mit digital signierten Krypto-Wireless-Tags versehen. Dadurch ist der Hersteller und die Einmaligkeit des Artikels eindeutig nachweisbar. Unter der Voraussetzung einer geeigneten Infrastruktur ist ein weiterer Artikel mit denselben Kennzeichen eindeutig als Fälschung erkennbar.
- (ii) Schutz von Urheberrechten
Um das illegale Vervielfältigen von urheberrechtlich geschützten Inhalten auf digitalen Datenträgern zu verhindern gibt es derzeit kaum geeignete Möglichkeiten. Durch verbinden eines digitalen Datenträgers, der urheberrechtlich zu schützende Inhalte enthält, mit einem Krypto-Wireless-Tag und der geeigneten Infrastruktur werden illegale Vervielfältigungen funktionsunfähig.
