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Die
vorliegende Erfindung betrifft Adaptervorrichtungen für
kontaktbehaftete Chipkarten und Chipkartenlesegeräte, um
einen drahtlosen Datenaustausch zu ermöglichen. Die Erfindung
betrifft ferner ein Datenübertragungssystem für
Chipkarten und Lesegeräte sowie geeignete Übertragungsverfahren.
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Chipkarten,
welche auch als Integrated Circuit Cards (ICC) oder Smart Cards
bezeichnet werden, sind aus Plastikkarten und eingebauten Mikrochips
aufgebaut. Die in der Plastikkarte eingebetteten Mikrochips weisen
dabei üblicherweise Hardwarelogiken, Speicher oder auch
Mikroprozessoren auf. Bei entsprechenden Chipkarten, die mit einem Speicher
ausgestattet sind, spricht man auch von Speicherkarten. Zum Beispiel
sind Telefonkarten, die Geldkarte oder die Krankenkassenkarte als
Speicherkarten ausgeführt. Sofern die Chipkarte einen Mikroprozessor,
beispielsweise für Verschlüsselungs- oder Signaturberechnungen
aufweist, spricht man auch von einer Prozessorkarte. Chipkarten
haben einen weiten Einsatzbereich, zum Beispiel als Schlüssel
bei Zutrittskontrollen oder Bezahlsystemen.
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Um
die meist standardisierten Chipkarten zu lesen und mit Daten zu
beschreiben, sind dedizierte Lese- beziehungsweise Schreibgeräte
notwendig, wobei die jeweilige Chipkarte mit Strom versorgt wird und
eine Datenkommunikation eingeleitet wird. Man unterscheidet im Wesentlichen
zwischen kontaktbehafteten Chipkarten und kontaktlosen Chipkarten. Bei
der kontaktbehafteten Variante der Chipkarte muss ein galvanischer
Kontakt zwischen dem jeweiligen Chipkartenleser und den Kontaktflächen
auf der Chipkarte hergestellt werden. Dadurch kann zum Beispiel
die Chipkarte, beziehungsweise der darin eingebettete Mikrochip,
mit Strom oder einem Taktsignal, beispielsweise für einen
synchronen Datentransfer zwischen den Schaltungen der Chipkarte und
dem Lesegerät, versorgt werden.
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Der
Datentransfer kann auch asynchron ähnlich einer RS232 Schnittstelle
erfolgen, wobei der externe Takt als Zeitbasis verwendet wird.
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Bei
kontaktlosen Chipkarten werden in der Regel die Stromversorgung
und der Datenaustausch über eine Drahtlos- oder Funkschnittstelle
realisiert. Dabei wird häufig die sogenannte RFID-Technik
(Radio Frequency Identification) angewendet. Ferner sind auch aufwändigere,
sogenannte Dual-Interface-Chipkarten bekannt, welche mehrere Schnittstellen,
also zum Beispiel sowohl Kontakte als auch ein RFID-Interface aufweisen.
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Häufig
ist bereits eine Infrastruktur aus Lese- und Schreibgeräten
für ältere kontaktbehaftete Chipkarten vorhanden.
Bei der Zugangskontrolle dienen entsprechende Chipkartenlesegeräte,
welche an einen zentralen Server angeschlossen sind, zum Beispiel
als Schlossersatz. In der 1 ist ein
Beispiel für ein Zugangssystem mit Chipkarten als Schlüssel dargestellt.
Die entsprechenden Eingänge sind zum Beispiel jeweils mit
einem Chipkartenlesegerät LG1, LG2 ausgestattet. Ein jeweiliges
Lesegerät LG1, LG2 weist eine Steuereinrichtung SG1, SG2
auf, welche beispielsweise an Kontaktgins C1, C2 verbunden ist und
entsprechende Schreib- oder Lesesignale an eine eingeschobene Chipkarte
CC1, CC2, einkoppelt. Die Lesegeräte sind beispielsweise
an einen zentralen Server SV angeschlossen, der die eigentliche
Zugangskontrolle, wie zum Beispiel Schlossfreigabe oder eine Protokollierung
der Zugriffe von Chipkartenbenutzern, durchführt. Auf den
jeweiligen Chipkarten CC1, CC2 können beispielsweise kodierte
Zugangsberechtigungen oder Identifikationen der Chipkarteninhaber
abgelegt sein.
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In
der Regel besteht dabei eine bereits aufwändige Infrastruktur
zum Lesen von kontaktbehafteten Chipkarten. Häufig ist
es gewünscht, derartige kontaktbehaftete Chipkartensysteme
auf kontaktlose Systeme zu migrieren, da das drahtlose Auslesen
der Chipkartendaten häufig anwenderfreundlicher ist.
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Es
wird dann zum Beispiel kein zusätzlicher Vorgang des Einschiebens
in ein entsprechendes Chipkartenlesegerät erforderlich,
da die kontaktlose Kommunikation zwischen Chipkarten und einem entsprechenden
Lesegerät auch über eine gewisse Entfernung erfolgen
kann. Außerdem sind die Kontakte eines kontaktbehafteten
Systems in Folge der mechanischen Belastungen beim Einstecken und
Entfernen der Karte deutlich anfälliger gegen Verschmutzung
und Beschädigung. Soll daher bei einer vorhandenen kontaktbehafteten
Infrastruktur für Chipkarten und deren Lesegeräte
eine Umstellung auf drahtlose Kommunikation erfolgen, ist üblicherweise
die Anschaffung entsprechender neuer Geräte notwendig.
Ferner besteht ein erheblicher Aufwand darin, diese neuen Geräte
zu installieren und zum Beispiel alle verteilten Chipkarten durch
neue auszutauschen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit
anzugeben, ein vorhandenes kontaktbehaftetes Chipkartensystem für
die kontaktlose Datenübertragung zu verwenden.
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Diese
Aufgabe wird durch Adaptervorrichtungen mit den Merkmalen der Patentansprüche
1 und 10 gelöst.
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Demgemäß ist
eine Adaptervorrichtung für die drahtlose Datenübertragung
von einer kontaktbehafteten Chipkarte vorgesehen, welche Kontaktierungsmittel
zum Kontaktieren der Kontaktflächen der Chipkarte und eine
Sendeeinrichtung aufweist. Die Sendeeinrichtung macht dabei kontaktgebunden auslesbare
Chipkartendaten einer Empfangseinrichtung drahtlos zugänglich.
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Die
Adaptervorrichtung ermöglicht, dass beispielsweise drahtlose
oder kontaktlose Lesegeräte installiert werden und dennoch
kontaktbehaftete Chipkarten weiter verwendet werden können.
Dies geschieht durch die Adaptervorrichtung, welche beispielsweise
als eine Einschubhülle für die kontaktbehaftete
Chipkarte ausgeführt ist.
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Die
Sendeeinrichtung ist vorzugsweise als eine Drahtlosschnittstelle,
insbesondere als ein analoges RFID-Frontend ausgestaltet. Ein auch
als Transponder bezeichnetes RFID-Frontend besteht im Wesentlichen
aus einer Antenne (Spule oder Dipol) und einem Mikrochip, welche
im Kunststoff der Chipkarte integriert sind.
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Drahtlose
oder kontaktlose Datenübertragung von der Sendeeinrichtung
zu einer Empfangseinrichtung kann insbesondere verschlüsselt
erfolgen, wobei eine entsprechende Steuereinrichtung den jeweiligen
Verschlüsselungsalgorithmus realisiert.
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Vorzugsweise
weist die Adaptervorrichtung ein Aktivierungsmittel, insbesondere
einen Schalter, zur Aktivierung und/oder Deaktivierung der Sendeeinrichtung
auf. Damit ist es möglich, dass der Benutzer oder Inhaber
der kontaktbehafteten Chipkarte und der Adaptervorrichtung eine
drahtlose Datenübertragung, beispielsweise zu einem Lesegerät,
autorisieren kann. Ein unbeabsichtigtes Auslesen der Chipkartendaten
wird damit verhindert.
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Vorzugsweise
weist die Adaptervorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche
derart eingerichtet ist, dass eine Datenübertragung von
der Adaptervorrichtung gemäß einem standardisierten
Drahtlosübertragungsprotokoll für Chipkarten,
insbesondere gemäß einem ISO/IEC 14443 Protokoll
erfolgt. Die Adaptervorrichtung kann ferner zur Aufnahme einer Chipkarte,
insbesondere nach einem ISO/IEC 7816 Standard,
ausgestaltet sein. Die entsprechenden internationalen Standards
geben Größen der Plastikkarte vor sowie die Anordnung
der Kontaktflächen darauf an. Die Übertragungsprotokolle
sind in der Regel datenrahmenbasiert.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Adaptervorrichtung
stehen die Daten der Chipkarte als Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktgebundene Chipkarten bereit. Dabei ist eine
Steuereinrichtung der Adaptervorrichtung derart eingerichtet, dass
die Datenrahmen des Übertra gungsprotokolls für
kontaktgebundene Chipkarten als Nutzdaten von Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktlose Chipkarten an der Drahtlosschnittstelle
bereitgestellt werden.
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Alternativ
sieht eine Ausführungsform der Adaptervorrichtung bei Vorliegen
der Daten der Chipkarte als Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls für
kontaktgebundene Chipkarten mit Chipkartennutzdaten eine Steuereinrichtung
vor, welche derart eingerichtet ist, dass die Chipkartennutzdaten
als Nutzdaten von Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktlose Chipkarten an der Drahtlosschnittstelle
bereitgestellt werden. Somit werden die Nutzdaten des Datenrahmens
für kontaktgebundene Chipkarten in die Nutzdatenfelder
der Datenrahmen für Chipkarten übertragen.
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Die
Erfindung schafft ferner eine Adaptervorrichtung für ein
kontaktbehaftetes Chipkartenlesegerät zum drahtlosen Datenempfang,
insbesondere von einer kontaktlosen Chipkarte. Die Adaptervorrichtung weist
eine Empfangseinrichtung zum drahtlosen Empfang von Chipkartendaten
und Kontaktierungsmittel zur elektrischen Verbindung mit Kontakten
des Chipkartenlesegerätes auf. Die Kontaktierungsmittel sind
zum Kontaktieren mit einer kontaktbehafteten Chipkarte geeignet,
und es wird eine Übertragung der Chipkartendaten zu dem
Chipkartenlesegerät ermöglicht.
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Durch
die Erfindung können vorhandene Chipkartenlesegeräte
mit Kontakten auch für eine Drahtlosdatenkommunikation
mit kontaktlosen Chipkarten verwendet werden. Sofern eine Migration
von einem kontaktbehafteten Chipkartensystem mit Lesegerät
und Chipkarten auf Drahtloschipkarten erfolgen soll, ermöglicht
die Erfindung somit die Weiterverwendung der Lesegeräte.
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Die
Empfangseinrichtung ist dabei vorzugsweise als Drahtlosschnittstelle,
insbesondere als analoges RFID-Frontend ausgestaltet. Ferner kann ein
Aktivierungsmittel, insbesondere ein Schalter, zur Aktivierung und/oder
Deaktivierung der Empfangseinrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise
ist ferner eine Steuereinrichtung der Adaptervorrichtung vorgesehen,
welche derart eingerichtet ist, dass eine verschlüsselte
Datenübertragung von der Chipkarte zu der Empfangseinrichtung
erfolgt. Die Adaptervorrichtung weist vorzugsweise einen Abschnitt
auf zum Einschub in das Chipkartenlesegerät, wobei der
Einschub insbesondere der Form einer Chipkarte nach einem ISO/IEC
7816 Standard entspricht.
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Vorzugsweise
hat die Adaptervorrichtung eine Steuereinrichtung, welche derart
eingerichtet ist, dass eine Datenübertragung von der Adaptervorrichtung
zu dem jeweiligen Chipkartenlesegerät gemäß einem
standardisierten Übertragungsprotokoll für kontaktbehaftete
Chipkarte, insbesondere nach einem ISO/IEC 7816 Protokoll,
erfolgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Adaptervorrichtung
liegen die Daten der Chipkarten als Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktlose Chipkarten vor. Die Daten der Chipkarten werden
empfangen und eine Steuereinrichtung der Adaptervorrichtung ist
vorgesehen, welche derart eingerichtet ist, dass die Datenrahmen
des Übertragungsprotokolls für kontaktlose Chipkarten
als Nutzdaten von Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktbehaftete Chipkarten an den Kontaktierungsmitteln
bereitgestellt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Adaptervorrichtung
liegen die Daten der Chipkarte als Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktlose Chipkarten mit Chipkartennutzdaten bereit
und es ist eine Steuereinrichtung der Adaptervorrichtung vorgesehen,
welche derart eingerichtet ist, dass die Chipkartennutzdaten als
Nutzdaten von Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktbehaftete Chipkarten an dem Kontaktierungsmittel bereitgestellt
werden. Die für das Chipkartenlesegerät vorgesehenen
Daten entsprechen damit vollständig den erwarteten Daten
für kontaktbehaftete Chipkarten.
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Die
Erfindung schafft darüber hinaus ein Datenübertragungssystem
für eine kontaktbehaftete Chipkarte und ein Chipkartenlesegerät
für kontaktbehaftete Chipkarten mit einer ersten Adaptervorrichtung
zur drahtlosen Datenübertragung von einer kontaktbehafteten
Chipkarte und einer zweiten Adaptervorrichtung für ein
kontaktbehaftetes Chipkartenlesegerät zum drahtlosen Datenempfang.
Die beiden Adaptervorrichtungen sind dabei vorzugsweise an Chipkarten
und/oder Chipkartenlesegeräte gekoppelt.
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Das
erfindungsgemäße Datenübertragungssystem
ermöglicht die einfache Migration von einem kontaktbehafteten
Chipkartensystem auf drahtlose Datenübertragung von Chipkarten
zu Lesegeräten und damit weiteren zentralen Servereinrichtungen.
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Die
Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zum Übertragen
von Chipkartendaten einer kontaktbehafteten Chipkarte zu einem kontaktlosen
Chipkartenlesegerät vor. Dabei werden die Chipkartendaten über
eine kontaktbehaftete Schnittstelle als Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls
für kontaktgebundene. Chipkarten ausgelesen und die Chipkartendaten
werden in Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls für
kontaktlose Chipkarten eingebettet. Dann werden die eingebetteten
Chipkartendaten an einer Drahtlosschnittstelle zum Abruf durch ein kontaktloses
Chipkartenlesegerät bereitgestellt.
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In
einer Variante des Verfahrens werden die folgenden Verfahrensschritte
ausgeführt:
- – Auslesen der
Chipkartendaten über eine kontaktbehaftete Schnittstelle
als Datenrahmen eines Übertragungsprotokolls für
kontaktgebundene Chipkarten;
- – Einfügen der vollständigen Datenrahmen
als Nutzdaten eines Übertragungsprotokolls für
kontaktlose Chipkarten; und
- – Übertragen der Datenrahmen gemäß dem Übertragungsprotokoll
für kontaktlose Chipkarten.
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Optional
können ferner die Schritte durchgeführt werden:
Empfangen der Datenrahmen gemäß dem Übertragungsprotokoll
für kontaktlose Chipkarten und Extrahieren der Datenrahmen
des Übertragungsprotokolls für kontaktgebundene
Chipkarten aus den Nutzdaten der Datenrahmen gemäß dem Übertragungsprotokoll
für kontaktlose Chipkarten.
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Ein
Vorteil dieser Variante des Verfahrens besteht insbesondere darin,
dass die Datenrahmen für das Übertragungsprotokoll
für kontaktlose Chipkarten genutzt werden können.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Es zeigt dabei:
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1 ein
kontaktgebundenes Chipkartensystem nach dem Stand der Technik;
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2 ein
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Adaptervorrichtung
zur drahtlosen Datenübertragung von einer kontaktbehafteten Chipkarte;
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3 ein
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für eine
Adaptervorrichtung für ein kontaktbehaftetes Chipkartenlesegerät
zum drahtlosen Datenempfang;
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4 ein
erstes Beispiel für Datenrahmen von kontaktbehafteten und
kontaktlosen Chipkarten;
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5 ein
Ablaufdiagramm einer ersten Variante eines Übertragungsverfahrens
von Chipkartendaten einer kontaktbehafteten Chipkarte;
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6 Beispiele
für Datenrahmen von kontaktbehafteten und kontaktlosen
Chipkarten;
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7 ein
Ablaufdiagramm einer zweiten Variante eines Übertragungsverfahrens
zum Übertragen von Chipkartendaten einer kontaktbehafteten Chipkarte;
und
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8 eine
Illustration eines Ausführungsbeispiels für ein
Datenübertragungssystem für Chipkarten und Chipkartenlesegeräte.
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In
den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben
Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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Die
Begriffe kontaktlos und drahtlos bzw. die Begriffe drahtgebunden,
kontaktgebunden und kontaktbehaftet werden im Folgenden synonym
verwendet.
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In
der 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Adapters 1 zur
Kopplung an eine kontaktbehaftete Chipkarte 14 dargestellt.
Die im Folgenden auch als Chipkartenadapter bezeichnete Adaptervorrichtung 1 weist
eine Steuereinrichtung 2 auf, die über eine Koppelungsleitung 10 an
eine Speichereinrichtung 4 gekoppelt ist, die beispielsweise
einen RAM-Speicher und einen ROM-Speicher für die Betriebssoftware
und die abgespeicherten Nutzdaten für die Steuereinrichtung 2 aufweist.
Die Steuereinrichtung 2, die beispielsweise als Mikrocontroller
bei einer Prozessorkarte ausgestaltet sein kann, ist über eine
weitere Koppelungsleitung 11 an eine Schnittstellenschaltung 3 gekoppelt,
welche wiederum über geeignete Kopplungsleitungen 9 mit
Kontaktierungsmitteln 8 verbunden ist, die geeignet sind,
Kontaktflächen 19 einer Chipkarte 14 zu
kontaktieren.
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Die
Steuereinrichtung 2 ist über eine weitere Leitung 12 an
eine Drahtlosschnittstelle 5, welche als RFID-Frontend
ausgestaltet ist, gekoppelt. Die entsprechende Drahtlosschnitt stelleneinrichtung 5 dient als
Sendeeinrichtung und weist zum Beispiel eine RFID-Antenne 6 und
einen entsprechenden RFID-Controller 7 auf. Damit ist es
möglich, dass die Adaptereinrichtung 1 über
die Drahtlosschnittstelle 5 eine drahtlose oder kontaktlose
Datenübertragung mit einem entsprechenden Chipkartenlesegerät 13 durchführt.
Die Drahtloskommunikation ist in der 2 durch
den Doppelpfeil DL angedeutet.
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Über
die Kontaktierungsmittel 8, beispielsweise Kontaktgins,
welche auf die Kontaktflächen 19 der Chipkarte 14 greifen,
ist eine Kopplung an das Datensystem der Chipkarte 14 möglich.
Die Chipkarte 14, welche für kontaktgebundenen
Datenaustausch ausgelegt ist, weist ebenfalls eine Steuereinrichtung 15,
beispielsweise einen Mikroprozessor auf, der über geeignete
Leitungen 22 an einem RAM-Speicher 16 und einen
ROM-Speicher 17 gekoppelt ist, sowie an eine Schnittstelleneinrichtung 18,
welche die physikalische Verbindung beispielsweise mittels geeigneter
Treiberbauelemente zu den Kontaktflächen 19 herstellt.
Als Mikrocontroller wird üblicherweise eine Kombination
von Mikroprozessor, Speicher und einem I/O-Interface als Single-Chip-Computer
bezeichnet. Teile der Chipkarte entsprechen somit einem Mikrocontroller.
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Die
Chipkarte 14 kann ferner optional eine Stromversorgung 20 aufweisen,
welche die aktiven Bauelemente der Chipkarte, nämlich die
Speicher 16, 17, die Steuereinrichtung 15 und
Schnittstellen oder I/O-Einrichtung 18 mit Energie versorgt.
Dazu sind diese Elemente über geeignete Stromleitungen 21 an
die Stromversorgung 20 gekoppelt. Die Chipkarte 14 ist
in der Regel für einen Datenaustausch gemäß einem
standardisierten Protokoll für kontaktbehaftete Chipkarten
ausgelegt. Ebenso ist jedoch auch eine Chipkarte ohne eigene Stromversorgung möglich,
welche ihre Energie aus dem im Folgenden beschriebenen Adapter bezieht.
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Die
Adaptervorrichtung 1 ermöglicht nun, dass trotzdem
eine Datenübertragung DL an ein Chipkartenlesegerät 13 erfolgen
kann, welches für den drahtlosen Datenaustausch nach einem entsprechenden
standardisierten Protokoll arbeitet. Dazu führt, gesteuert
von der Steuereinrichtung 2, die Adaptervorrichtung 1 beispielsweise Übertragungsverfahren,
wie sie im Weiteren bezüglich der 4–7 näher
erläutert werden, durch.
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Die
Adaptervorrichtung 1 kann zum Beispiel als eine Hülle
für eine kontaktbehaftete Chipkarte 14 ausgestaltet
sein, sodass sich die Chipkarte 14 passgenau in einen Einschub
einfügen lässt und anschließend über
die Kontaktierungsmittel 8, wie zum Beispiel Kontaktierungspins
der Adaptervorrichtung 1, eine elektrische Verbindung hergestellt
werden kann. Die Steuereinrichtung 2 liefert beispielsweise
entsprechende Signale über ihre Schnittstelleneinrichtung 3 und
die Kontaktleitungen 9 an die Chipkarte 14. Dies
kann zum Beispiel ein Ausleseprotokoll für die in den RAM-Speichern 16 abgelegten
Daten der Chipkarte 14 sein. Die somit akquirierten Daten,
welche zum Beispiel in Form von Datenrahmen abgefragt werden, können
dann über die RFID-Schnittstelleneinrichtung 5 Drahtlosauslesegeräten 13 bereitgestellt
werden.
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Optional
kann die Adaptervorrichtung 1 mit einer eigenen Stromversorgung 20' ausgestattet
werden, die die Elemente 2, 3, 4, 5 über
geeignete Leitungen 21 mit Energie versorgt. Es ist dann
auch möglich, dass eine eingeschobene kontaktbehaftete Chipkarte 14 durch
die Adaptervorrichtung 1 über die Kontaktierung 9 mit
Strom versorgt wird. Die Adaptervorrichtung 1 kann dann
beispielsweise als eine aktives RFID-Tag angesehen werden. Alternative
ist auch eine drahtlose Energieversorgung der Adaptervorrichtung 1 von
dem Lesegerät 13 denkbar.
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Es
ist damit kein Austausch von bereits ausgegebenen kontaktbehafteten
Chipkarten notwendig, wenn eine Migration eines vorhandenen Chipkartensystems
von drahtgebunden oder kontaktgebunden auf drahtlos erfolgen soll.
Der Chipkartenadapter 1 emuliert sozusagen die Schnittstelle
einer kontaktlosen Chipkarte. Dies kann insbesondere durch geeignete
Programmierung oder Ausgestaltung der Steuereinrichtung 2 in Übereinstimmung
mit entsprechenden ISO-Normen, insbesondere der ISO/IEC
14443 erfolgen.
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Um
die in der Chipkarte 14 abgespeicherten Daten von dem kontaktlosen
Lesegerät 13 auszulesen, wird von dem Lesegerät 13 beispielsweise
durch induktive oder kapazitive Kopplung Energie an die Adaptervorrichtung 1 übertragen.
Dies erfolgt über die Antenne 6 des RFID-Fontends 5. Übliche
Frequenzen für ein entsprechendes Magnetfeld liegen bei
13,56 MHz oder 135 KHz. Die durch das Magnetfeld erzeugte Spannung
in der Spule 5 kann als Spannungsversorgung für
die elektronischen Bauelemente des Chipkartenadapters 1 und
insbesondere der Steuereinrichtung 2 beziehungsweise dem
Mikroprozessor 2, der Drahtlosschnittstelleneinrichtung 7,
der Speichereinrichtung 4 und der Schnittstelleneinrichtung 3 dienen.
Aus einer entsprechenden induzierten Wechselspannung kann eine Taktfrequenz abgeleitet
werden, womit der entsprechende Steuerchip 2 einen Systemtakt
für den Betrieb der elektronischen Bauelemente generiert.
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Um
die akquirierten Chipkartendaten von dem Chipkartenadapter 1 zum
Kartenlesegeräte 13 zu übertragen, wird
in der Regel eine Lastmodulation verwendet. Dies kann durch Ein-
und Ausschalten eines einzelnen Lastwiderstands, welcher in der
Adaptervorrichtung 1 vorgesehen ist, erfolgen. Analog können
Daten in die Chipkarte 14 beziehungsweise deren Speicher 16 geschrieben
werden, indem die Adaptervorrichtung 1 entsprechende Daten
zum Beispiel über Amplitudenabtastung von einem entsprechenden
Schreibgerät 13 empfängt und in geeigneter Form
durch die Steuereinrichtung 2 gesteuert an die Kontaktflächen 19 der
Chipkarte 14 legt.
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In
der 3 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
für eine im Folgenden auch als Lesegerätadapter
bezeichnete Adaptervorrichtung 24 dargestellt. Der Lesegerätadapter 24 dient
der Drahtlosdatenübertragung, beispielsweise von einer kontaktlosen
Chipkarte 26 zu einem Lesegerät 25, welches
für das Lesen von kontaktbehafteten Chipkarten ausgestaltet
ist. Der Lesegerätadapter 24 hat einen der Form
einer Chipkarte ähnlichen Abschnitt 45, welcher
mit Kontaktflächen 33 ausgestattet ist und mit
entsprechenden Lesekontakten einer Chipkartenleseeinrichtung 25 koppeln
kann. Der Lesegerätadapter 24 hat eine Steuereinrichtung 27,
beispielsweise einen geeigneten Mikroprozessor, der an eine Schnittstelleneinrichtung 29 gekoppelt
ist, eine Speichereinrichtung 28 und eine Drahtlosschnittstelle 30,
beispielsweise ein RFID-Frontend. Die Kopplung erfolgt durch geeignete
Kopplungsleitungen 35, 36, 37. Die Schnittstelleneinrichtung 29 ist über
Leitungen 34 an die Kontaktflächen 33 verbunden.
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Die
Speichereinrichtung 28 kann zum Beispiel RAM- und ROM-Speicherbereiche
aufweisen, um zum Beispiel ein Betriebssystem oder eine Programmierung
für den Mikroprozessor 27 aufzunehmen. Das RFID-Frontend 30 verfügt über
eine entsprechende RFID-Antenne 31 und einen Mikrocontroller 32,
welcher zum Beispiel die Modulation oder Ansteuerung der Spule 31 vollzieht. Über
die Drahtlosschnittstelle 30, beziehungsweise das RFID-Frontend,
ist eine Drahtloskommunikation 38 mit einer kontaktlosen
Chipkarte 26 möglich.
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Der
Lesegerätadapter 24 ist in dem Chipkartenlesegerät 25 eingeführt
und simuliert ein Chipkartenlesegerät für kontaktlose
Datenübertragung mit kontaktlosen Chipkarten 26.
Es ist damit möglich, bestehende kontaktgebundene Chipkarteninfrastruktur zu
verwenden, auch wenn die ausgegebenen Chipkarten auf einer Drahtlostechnologie
basieren. Die Steuereinrichtung 28 des Lesegerätadapters 24 kann zum
Beispiel eine verschlüsselte Datenübertragung zwischen
dem RFID-Frontend 30 und den jeweiligen Chipkarten 26 realisieren.
Dies kann durch geeignete Programmierung erfolgen.
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Für
die drahtlose und kontaktgebundene Kommunikation zwischen Chipkarten
und entsprechenden Lesegeräten sind in der Regel Kommunikationsprotokolle
standardisiert vorgegeben. Diese basieren meist auf einer rahmengebundenen
Datenübertragung. Das heißt, es sind Datenrahmen
einer bestimmten Länge vorgegeben, in die Nutzdatenbereiche
und weitere Identifikations- oder Steuerbereiche eingefügt
werden.
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In
der 4 ist eine beispielhafte Umwandlung von Daten
in Datenrahmen für den kontaktgebundenen Datentransport
auf Datenrahmen für den Drahtlosdatentransport dargestellt.
Die 4 zeigt dazu ein Beispiel für einen Datenrahmen
KBPR gemäß einem Übertragungsprotokoll
für kontaktgebundene Chipkartensysteme. Dazu sind an vorgegebenen
Positionen, also Stellen im Datenrahmen KBPR Nutzdatenbereiche ND1
vorgesehen. Ferner können Identifizierungsdaten ID1 in
dem Datenrahmen KBPR vorgesehen sein. Die Nutzdatenbereiche ND1 sind
dann beim Datentransfer über die Datenrahmen KBPR zwischen
kontaktgebundenen Geräten, beziehungsweise Chipkarten,
mit den auf der Chipkarte vorliegenden Daten gefüllt. Alternativ
können die Nutzdaten ND1 mit den einzuschreibenden Daten
für die Abspeicherung auf einer kontaktgebundenen Chipkarte
beschrieben sein.
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Einen ähnlichen
Aufbau haben Datenrahmen DLPR für Übertragungsprotokolle
von kontaktlosen Chipkartensystemen. Diese tragen ebenfalls einen
Nutzdatenbereich ND2 und Identifikationsdaten ID2, beispielsweise
zur Identifizierung des Datenrahmens DLPR als Datenrahmen für
ein Drahtlosübertragungsprotokoll. Um kontaktgebunden abgespeicherte
Daten an eine Einrichtung, zum Beispiel eine Chipkarte oder ein
Kartenlesegerät für kontaktlosen Datentransfer,
zu übertragen, kann, wie in der 4 durch
die gestrichelten Linien angedeutet, eine Integration der Datenrahmen
KBPR für kontaktgebundene Datenübertragung in
die Nutzdatenfelder ND2 der Datenrahmen DLPR für Drahtlosdatenübertragung vorgenommen
werden. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn gemäß der 2 Daten
von einer kontaktgebundenen Chipkarte 14 über
den Chipkartenadapter 1 an eine entsprechende Drahtlosleseeinrichtung 13 drahtlos übertragen
werden sollen.
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Die 5 illustriert
ein beispielhaftes Ablaufdiagramm, um dies zu bewerkstelligen. Dazu
werden im Schritt S1 zunächst die Datenrahmen gelesen, welche
gemäß einem kontaktgebundenen Übertragungsprotokoll
organisiert sind. Dies kann zum Beispiel durch Auslesen der Chipkartendaten
durch die Kontaktierung der Kontaktflächen 19 mit
den Kontaktmitteln 8 des Chipkartenadapters 1 erfolgen.
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In
einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird dann der gesamte Datenrahmen
KBPR als Nutzdaten in die Nutzdatenfelder ND2 eines Datenrahmens DLPR
für den kontaktlosen Datentransfer eingefügt. Entsprechende
Datenrahmen DLPR können somit im Schritt S3 zur drahtlosen
Datenübertragung, beispielsweise an der Drahtlosschnittstelle 5,
bereitgestellt werden. Nach der Datenübertragung liegen
somit empfangene Datenrahmen DLPR gemäß einem Drahtlosprotokoll
vor.
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Der
Empfang im Verfahrensschritt E1 kann zum Beispiel durch die Drahtloschipkartenleseeinrichtung 13 erfolgen.
In einem Folgeschritt E2 werden dann aus den Nutzdatenfeldern ND2
die Datenrahmen gemäß einem kontaktgebundenen Übertragungsverfahren
extrahiert. Aus diesen Datenrahmen KBPR können die Nutzdaten
ND1 nach dem Weiterleiten an eine entsprechende Dekodierungseinrichtung
im Schritt E3 wieder gewonnen werden. Die Schritte E1–E3
erfolgen dabei im Wesentlichen auf einer Empfängerseite
und die Schritte S1–S3 auf einer Sender- oder Adapterseite.
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In
den 6 und 7 ist eine alternative Variante
eines entsprechenden Übertragungsverfahrens dargestellt.
Die 6 zeigt beispielhafte Datenrahmen KBPR, DLPR für
den kontaktgebundenen beziehungsweise kontaktlosen Datentransport
zwischen Chipkarten und Chipkartenlesegeräten. Dabei entspricht
die Struktur der Datenrahmen KBPR, DLPR der Figur. Anstelle der
Integration eines vollständigen Datenrahmens für
den kontaktgebundenen Datentransfer ist es auch möglich,
die Nutzdaten zunächst zu extrahieren und in die entsprechenden Nutzdatenfelder
für Datenrahmen des kontaktlosen Datentransports einzufügen.
Dies ist in der 6 durch die gestrichelten Linien
dargestellt.
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Die
entsprechenden Verfahrensschritte sind in der 7 in
einem Ablaufdiagramm illustriert. Zunächst wird im Schritt
S21 ein Datenrahmen gemäß einem kontaktgebundenen Übertragungsprotokoll KBPR
gelesen. Dies erfolgt zum Beispiel durch den Chipkartenadapter,
wie er in der 2 dargestellt ist.
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Aus
dem Datenrahmen KBPR werden die Nutzdaten ND1 im Schritt S22 extrahiert.
Diese Daten ND1 entsprechen den aus der Chipkarte ausgelesenen und
dort zunächst abgespeicherten Daten. Dies können
auch Daten sein, welche in eine Chipkarte abgespeichert werden sollen.
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In
dem folgenden Verfahrensschritt S23 werden die Nutzdaten ND1 als
Nutzdaten ND2 in entsprechende Nutzdatenfelder ND2 von Datenrahmen DLPR
für den kontaktlosen Datentransfer zwischen Chipkarten
und Lesegeräten eingefügt.
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Im
Schritt S24 liegt somit ein entsprechender Datenrahmen DLPR vor,
welcher einem Übertragungsprotokoll für kontaktlose
Chipkarten entspricht.
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Auf
einer Empfängerseite, beispielsweise einem entsprechenden
Chipkartenlesegerät, wird im Schritt E21 dieser Datenrahmen
DLPR drahtlos empfangen und weiter verarbeitet. Üblichen
Protokollen gemäß wird dann das Nutzdatenfeld
ND2 extrahiert und damit die von der Chipkarte ausgelesenen und umgewandelten
Nutzdaten empfangen und weiter bearbeitet. Dies geschieht im Schritt
E22.
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Die 8 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Datenübertragungssystems,
in dem Chipkartenadapter und Lesegerätadapter eingesetzt
sind.
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Das
Datenübertragungssystem 39 weist zunächst
eine übliche Chipkarte 14 für den kontaktgebundenen
Datentransfer auf. Da zu hat die Chipkarte ein Kontaktflächenfeld 19.
Ferner ist ein Chipkartenlesegerät 25 vorgesehen,
welches ausgestaltet ist, um kontaktgebundene Daten von einer kontaktgebundenen
Chipkarte auszulesen. Dazu hat das Chipkartenlesegerät 25 einen
Einschub 40. In diesem Einschub ist ein Abschnitt 44 eines
Lesegerätadapters 24 einführbar. Auf
diesem Abschnitt 44 ist ein Kontaktfeld 33, wie
bei einer kontaktgebundenen Chipkarte, angeordnet. Der Adapter 24 verfugt über
einen Schalter oder Taster 43, mit dem die Drahtlosübertragung,
welche mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet ist, in Gang
gesetzt werden kann. Der entsprechende Lesegerätadapter 24 kann
zum Beispiel ein Verfahren, wie vorbeschrieben, durchführen.
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Es
ist ein Chipkartenadapter 1 vorgesehen, der in der Art
einer Hülle ausgestaltet ist und einen Einschub 42 für
die Chipkarte 14 aufweist. Die Chipkarte 14 wird über
geeignete Kontaktierungsmittel des Adapters 1 und ihre
Kontaktflächen 19 angekoppelt. Der Chipkartenadapter 1 weist
einen Taster 41 auf, mit dem die beispielsweise in der 2 dargestellte
Drahtlosschnittstelle 5 aktiviert oder deaktiviert werden
kann. Es liegt damit im Ermessen des Verwenders oder Inhabers der
Chipkarte 14 und des Adapters 1, ob die Drahtlosfunktion,
also eine Übertragung der gespeicherten Daten der Chipkarte,
erfolgen soll oder nicht.
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Das
Datenübertragungssystem ermöglicht, übliche
möglicherweise bereits vorhandene Chipkartensysteme für
den kontaktgebundenen Datenaustausch, nämlich ein Chipkartenlesegerät 25 und
eine Chipkarte 14, auch für den drahtlosen Datentransport zu
verwenden. Die beiden Adapter 24, 1 können
zum Beispiel eine verschlüsselte Drahtlosübertragung realisieren.
Dazu sind die entsprechenden Steuereinrichtungen 2, 27,
wie sie in der 2 und 3 dargestellt
sind, entsprechend programmiert. Es ist zum Beispiel möglich,
dass die beiden Adapter 1, 24 zunächst
drahtlos einen gemeinsamen Sitzungsschlüssel für
die vollständig verschlüsselte Drahtloskommunikation
aushandeln und dann die Chipkartennutzdaten verschlüsselt über
die Luftschnittstelle 38 dem Lesegerät 25 übertragen.
Als jeweilige Übertragungsprotokolle kommen insbesondere
für die Drahtlosübertragung ISO/IEC 14443 und
für die kontaktgebundene Übertragung ISO/IEC
7816 in Frage.
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Mittels
dem Datenübertragungssystem und insbesondere der Chipkartenadapter
und der Lesekartenadapter kann eine als rein kontaktbehaftetes Chipkartensystem
betriebene Infrastruktur als kontaktloses System betrieben werden.
Die üblichen und vorhandenen Komponenten, wie kontaktlose
Chipkarten, kontaktbehaftete Chipkarten und Lesegeräte sowie
die entsprechenden Servereinrichtungen und Softwarekomponenten können
vollständig erhalten bleiben. Die Erfindung ermöglicht
eine einfache Migration bei begrenztem Kostenaufwand. Der zusätzliche
Aufwand beschränkt sich auf die Anschaffung der Adapterkomponenten.
Hohe Kosten, die bei einer Anpassung der Software und Schulung von
Personal bei der Migration beziehungsweise des Umbaus von kontaktbehafteten
auf kontaktlose Chipkartensysteme auftreten, werden somit eingespart.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt,
sondern vielfältig modifizierbar. Die in den Zeichnungen
dargestellten Geometrien sind lediglich beispielhaft zu verstehen.
Auch die Datenprotokolle und Datenrahmen zeigen nur generalisiert
bereits standardisierte Übertragungsprotokolle. Selbstverständlich
können weitere Verfahren durch die zum Beispiel programmierbar ausgestalteten
Steuereinrichtungen in den Adaptervorrichtungen durchgeführt
werden. Die Erfindung lässt sich vielfältig anwenden.
Dabei sind nicht nur Zugangssysteme denkbar, sondern auch andere
Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel als Bezahlkarte,
Chipkarten als Fahrkarten, Zugangskarten, Visitenkarten, Geld- oder
Bankkarten und weitere. Neben der angesprochenen Lastmodulation
und kapazitiven oder induktiven Kopplung sind weitere drahtlose
Kopplungsmechanismen zwischen den Adaptern und den Chipkarten oder
Lesegeräten denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO/IEC 14443 [0016]
- - ISO/IEC 7816 [0016]
- - ISO/IEC 7816 [0021]
- - ISO/IEC 7816 [0022]
- - ISO/IEC 14443 [0049]
- - ISO/IEC 14443 [0070]
- - ISO/IEC 7816 [0070]