DE102007041694A1

DE102007041694A1 - Verfahren zur Sicherstellung der Authentizität von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen, digitales Aufzeichnungsgerät und Steuerungsprogramm

Info

Publication number: DE102007041694A1
Application number: DE200710041694
Authority: DE
Inventors: Zsolt Öry
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-05

Abstract

Zur Sicherstellung der Authentizität von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen wird eine bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz mit einem digitalen Aufzeichnungsgerät erzeugte Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels digital signiert, wobei der private Schlüssel ausschließlich in einem geschützten Speicherbereich des Aufzeichnungsgeräts gespeichert ist. Ein Zugriff auf den privaten Schlüssel wird nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme eingeräumt.

Description

In vielen Bereichen hat die digitale Photographie bereits die herkömmliche Photographie verdrängt. Während Digitalphotographien bei gewöhnlichen Bildaufnahmen weitreichende Vorteile bieten, bestehen in Bereichen, in denen es auf Beweiskraft und Authentizität von Bildern ankommt, immer noch erhebliche Nachteile. Digitale Bildaufnahmen sind nämlich äußerst einfach nachzubearbeiten und damit auch zu verfälschen. Insbesondere existiert bei digitalen Bildaufnahmen kein einem Negativ zu vergleichendes Aufzeichnungsmedium, das eine Grundlage bilden könnte, um eine Verfälschung zu erkennen.
Daher weisen digitale Bildaufnahmen im Vergleich zu herkömmlichen Photographien eine deutliche geringere Beweiskraft, beispielsweise bei Aufnahmen von Verkehrsunfällen oder bei Tatortphotographien von Verbrechen, die einer Ermittlung eines Tathergangs dienen können. In diesen Fällen besteht regelmäßig ein großes Interesse zumindest einer involvierten Partei, Aufnahmen zu verfälschen oder deren Authentizität zu bezweifeln. Eine vergleichbare Problematik ergibt sich auch bei digitalen Tonaufnahmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine wirksame Sicherung von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen gegenüber Verfälschungen ermöglicht, sowie eine geeignete Implementierung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, ein digitales Aufzeichnungsgerät mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen und ein Steuerungsprogramm mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß zur Sicherstellung der Authentizität von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen eine bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz mit einem digitalen Aufzeichnungsgerät erzeugte Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels digital signiert wird. Dabei ist der private Schlüssel ausschließlich in einem geschützten Speicherbereich des Aufzeichnungsgeräts gespeichert. Ein Zugriff auf den privaten Schlüssel wird nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme eingeräumt. Auf diese Weise kann eine Verfälschung einer digitalen Bild- oder Tonaufnahme wirksam verhindert werden.
Vorzugsweise wird der Zugriff auf den privaten Schlüssel ausschließlich für eine ausgewählte Funktion zur digitalen Signatur freigeschaltet. Hierdurch können Manipulationsmöglichkeiten weiter eingeschränkt werden, insbesondere wenn die ausgewählte Funktion zur Sicherstellung ihrer Identität signiert oder fest in einen elektronischen Schaltkreis eines digitalen Aufzeichnungsgeräts integriert ist.
Ein zum privaten Schlüssel gehöriger öffentlicher Schlüssel kann beispielsweise in einer Speichereinheit des digitalen Aufzeichnungsgeräts abrufbar verfügbar gemacht werden. Der private Schlüssel kann auch einer Gruppe von Aufzeichnungsgeräten zugeordnet werden, so daß sich hierdurch der Aufwand zur Verwaltung privater und öffentlicher Schlüssel reduziert. Mit diesem Ansatz kann zumindest der Typ des digitalen Aufzeichnungsgeräts festgehalten werden, was in vielen Anwendungsfällen bereits ausreichend ist.
Vorzugsweise wird die digitale Signatur über die Aufzeichnungsdatei und zumindest einen Zeitstempel berechnet. Auf diese Weise kann nicht nur eine Verfälschung verhindert werden, sondern gleichzeitig eine beweiskräftige Erfassung eines Aufzeichnungszeitpunkts erfolgen. Zusätzlich kann die digitale Signatur über eine dem Aufzeichnungsgerät zugeordnete Positionsinformation berechnet werden. Außerdem kann ein satellitengestütztes Positionsermittlungssystem auch zur Bereitstellung des Zeitstempels genutzt werden. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann der Zeitstempel ferner mittels eines privaten Schlüssels eines Betreibers des Positionsermittlungssystems digital signiert werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Zeitstempel mit einer durch eine in das Aufzeichnungsgerät integrierte Uhr bereitgestellten Referenzzeit verglichen und die digitale Signatur nur dann erstellt, wenn Zeitstempel und Referenzzeit um maximal einen vorgebbaren Wert voneinander abweichen. Auf diese Weise ergibt sich eine weitere Einschränkung von Manipulationsmöglichkeiten bei gleichzeitiger Erhöhung der Beweiskraft durch zuverlässige Erfassung des Aufzeichnungszeitpunkts.
Das erfindungsgemäße digitale Aufzeichnungsgerät weist eine eine Signatureinrichtung zur Erzeugung einer digitalen Signatur einer bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz erzeugten Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels. Außerdem ist eine Speichereinrichtung mit einem geschützten Speicherbereich zur Speicherung des privaten Schlüssels vorgesehen. Des weiteren umfaßt das Aufzeichnungsgerät eine Kontrolleinrichtung zur Einräumung eines Zugriffs auf den privaten Schlüssel nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme. Mit einer derartige Vorrichtung kann eine Verfälschung einer digitalen Bild- oder Tonaufnahme wirksam verhindert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch durch ein Steuerungsprogramm implementiert werden, das in einen Arbeitsspeicher einer rechnerbasierten Einrichtung ladbar ist und zumindest einen Codeabschnitt aufweist. Bei Ausführung dieses Codeabschnitts wird eine bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz mit einem digitalen Aufzeichnungsgerät erzeugte Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels digital signiert. Dabei ist der private Schlüssel ausschließlich in einem geschützten Speicherbereich des Aufzeichnungsgeräts gespeicher. Außerdem wird bei Ausführung des Codeabschnitts ein Zugriff auf den privaten Schlüssel nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme eingeräumt. Die genannten Schritte werden ausgeführt, wenn das Steuerungsprogramm in der rechnerbasierten Einrichtung abläuft.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die
Figur eine schematische Darstellung eines zur Durchführung eines Verfahrens zur Sicherstellung der Authentizität von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen geeigneten digitalen Aufzeichnungsgeräts.
In der Figur ist ein digitales Aufzeichnungsgerät 1 für Bild- bzw. Tonaufnahmen dargestellt, welches eine Erfassungseinheit 2 zur digitalen Bild- und/oder Tonsequenzaufnahme aufweist. Die Erfassungseinheit 2 umfaßt beispielsweise eine Abtasteinrichtung sowie einen Quantisierer und führt einer Signatureinrichtung 3 des Aufzeichnungsgeräts 1 eine bei einer Bild- und/oder einer Tonsequenzerfassung erzeugte Aufzeichnungsdatei 21 zu.
Zur Erzeugung einer digitalen Signatur der Aufzeichnungsdatei 21 übermittelt die Signatureinrichtung 3 eine Meldung 31 zur Anforderung eines dem Aufzeichnungsgerät 1 zugeordneten privaten Schlüssels 41 an eine Kontrolleinrichtung 5. Die Kontrolleinrichtung ist zur Einräumung eines Zugriffs auf den privaten Schlüssel 41 vorgesehen, der in einem geschützten Speicherbereich einer Speichereinrichtung 4 des Aufzeichnungsgeräts 1 gespeichert ist. Der Zugriff wird nur bei der Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz und nur zur digitalen Signatur der Aufnahme eingeräumt. Aus diesem Grund wird die Aufzeichnungsdatei 21 nicht sofort der Speichereinrichtung 4 zugeführt, sondern zunächst der Signatureinheit 3.
In der Kontrolleinrichtung 5 wird die Meldung 31 zur Anforderung des dem Aufzeichnungsgerät 1 zugeordneten privaten Schlüssels 41 aus Zulässigkeit geprüft. Bei positivem Überprüfungsgebnis übermittelt die Kontrolleinrichtung 5 eine Meldung 51 zum Auslesen des privaten Schlüssels 41 an die Speichereinrichtung 4. Daraufhin übermittelt die Speichereinrichtung 4 den angeforderten privaten Schlüssel 41 an die Kontrolleinrichtung 5, die den privaten Schlüssel 41 zur Erstellung der digitalen Signatur an die Signatureinrichtung 3 weiterleitet.
Anhand des privaten Schlüssels 41 berechnet die Signatureinrichtung 3 die digitale Signatur 32 für die Aufzeichnungsdatei 21 und übermittelt die Aufzeichnungsdatei 21 sowie die digitale Signatur 32 nach erfolgreicher Berechnung zur dauerhaften Speicherung an die Speichereinrichtung 4. Zur Berechnung der digitalen Signatur 32 ermittelt die Signatureinrichtung 3 einen Hash-Wert für die Aufzeichnungsdatei 21, der dann mittels des privaten Schlüssels 41 verschlüsselt wird.
Nach Ablauf einer vordefinierten Zeitspannen ab Empfang der digitalen Aufzeichnungsdatei 21 in der Signatureinrichtung 3 übermittelt die Kontrolleinrichtung 5 eine Meldung 52 mit einem Reset-Befehl an die Signatureinrichtung 3. Der Reset-Befehl bewirkt eine Löschung von Speicher- oder Registerinhalten in der Speichereinrichtung 3, insbesondere eine Löschung von Informationen über die Aufzeichnungsdatei 21 und den privaten Schlüssel 41, so daß auf diese Informationen nicht mehr manipulativ zurückgegriffen werden kann.
Zur Überprüfung der Authentizität der von der Aufzeichnungsdatei 21 umfaßten Bild- bzw. Toninformationen wird in einer in der Figur nicht näher dargestellten Überprüfungseinrichtung zunächst die digitale Signatur 32 anhand eines dem privaten Schlüssel zugeordneten öffentlichen Schlüssels zunächst entschlüsselt und der von der digitalen Signatur 32 umfaßte Hash-Wert extrahiert. Anschließenden wird in der Überprüfungseinrichtung ein Hash-Wert für die Aufzeichnungsdatei 21 berechnet und dieser mit dem aus der digitalen Signatur 32 extrahierten Hash-Wert auf Übereinstimmung verglichen. Bei positivem Vergleichsergebnis können die von der Aufzeichnungsdatei umfaßten Bild- bzw. Toninformationen als authentisch betrachtet werden.
Mit der vorangehend beschriebenen Vorgehensweise ist eine beweiskräftige Sicherung von Digitalphotos oder digitalen Tonaufnahmen vor unbemerkter Nachbearbeitung und eine nachprüfbaren Zuordnung eines digitalen Bildes oder einer digitalen Tonsequenz zu einer Kamera oder einem Rekorder möglich. Da die Vorgehensweise auf allgemein anerkannten digitalen Signatur- bzw. Verschlüsselungsverfahren beruht, ist eine Implementierung technisch machbar.
Die Funktionalität zur Sicherstellung der Authentizität von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen kann beispielsweise bei der Herstellung von Optikchips für Digitalkameras in die Hardware integriert werden. Auf diese Weise kann ein unautorisiertes Auslesen des privaten Schlüssels wirksam verhindert werden. Derartige Ansätze werden außerdem bereits erfolgreich realisiert, beispielsweise beim Chip der elektronischen Gesundheitskarte in Deutschland, und können damit als technisch beherrschbar angesehen werden.
Der öffentliche Schlüssel kann zusätzlich in einer elektronisch auslesbaren Form in den Optikchip eingearbeitet werden, wodurch eine Überprüfung der Authentizität vereinfacht wird. Alternativ kann der öffentliche Schlüssel auf den Optikchip oder auf das Kameragehäuse aufgedruckt oder dort eingeprägt sein.
Positionsermittlungssysteme wie GPS oder das geplante Galileo können darüber hinaus zur Sicherstellung eines auch hinsichtlich Aufnahmeort und Aufnahmezeitpunkt authentischen Digitalphotos genutzt werden. Derartige Positionsermittlungssysteme stellen mit Zeitangaben versehene zentimetergenaue Positionssignale bereit, die zudem vom jeweiligen Betreiber digital signiert sind. Dies läßt sich bei einem Optikchip der oben beschriebenen Art dadurch ausnutzen, indem in den Optikchip zusätzlich eine hochgenaue Uhr einschließlich Energievorsorgung integriert wird. Die Uhr wird bei der Herstellung des Optikchip eingestellt, wobei die Einstellung später nicht mehr verändert werden kann. Die von der Uhr bereitgestellte Zeitinformation kann mit der Zeitinformation eines Positionsermittlungssystems verglichen werden. Falls sich hierbei signifikante Abweichungen ergeben, wird eine Erstellung einer digitalen Signatur für eine Aufnahme abgebrochen werden. Hierzu kann herstellerseitig eine Toleranzschwelle definiert werden, bei deren Überschreitung keine Signaturerstellung erfolgt.
Stimmen dagegen beide Zeitinformationen überein, ist sichergestellt, daß es sich um ein aktuelles Positionssignal handelt, wenn diese zusammen mit dem Digitalphoto signiert wird. Das Positionssignal kann dann ggf. vom Betreiber des jeweiligen Positionsermittlungssystem signiert an die Aufzeichnungs datei angehängt werden. Eine Überprüfung erfolgt in entsprechender Weise, indem mit dem der Digitalkamera zugeordneten öffentlichen Schlüssel wie oben angegeben überprüft wird, ob das Digitalphoto tatsächlich mit dieser Digitalkamera oder zumindest einer Digitalkameras des selben Typs aufgenommen worden ist. Anschließend kann anhand eines digitalen Zertifikats des jeweiligen Betreibers eines Positionsermittlungssystems geprüft werden, ob Aufnahmeort und Aufnahmezeitpunkt authentisch sind. Sind beide Prüfungen positiv verlaufen, ist sichergestellt, daß das jeweilige Digitalphoto am angegebenen Ort zur angegebenen Zeit mit der angegebenen Digitalkamera aufgenommen worden ist.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Verfahren zur Sicherstellung der Authentizität von digitalen Bild- und/oder Tonaufnahmen, bei dem – eine bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz mit einem digitalen Aufzeichnungsgerät erzeugte Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels digital signiert wird, wobei der private Schlüssel ausschließlich in einem geschützten Speicherbereich des Aufzeichnungsgeräts gespeichert ist, – ein Zugriff auf den privaten Schlüssel nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme eingeräumt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Zugriff auf den privaten Schlüssel ausschließlich für eine ausgewählte Funktion zur digitalen Signatur freigeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der private Schlüssel einer Gruppe von Aufzeichnungsgeräten zugeordnet ist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein zum privaten Schlüssel gehöriger öffentlicher Schlüssel in einer Speichereinheit des Aufzeichnungsgeräts abrufbar verfügbar gemacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die digitale Signatur über die Aufzeichnungsdatei und einen Zeitstempel berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die digitale Signatur zusätzlich über eine dem Aufzeichnungsgerät zugeordnete Positionsinformation berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem der Zeitstempel durch ein satellitengestütztes Positionsermittlungssystem bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Zeitstempel mittels eines privaten Schlüssels eines Betreibers des Positionsermittlungssystems digital signiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der Zeitstempel mit einer durch eine in das Aufzeichnungsgerät integrierte Uhr bereitgestellten Referenzzeit verglichen wird, und bei dem die digitale Signatur nur dann erstellt wird, wenn Zeitstempel und Referenzzeit um maximal einen vorgebbaren Wert voneinander abweichen.
Digitales Aufzeichnungsgerät, mit – einer Signatureinrichtung zur Erzeugung einer digitalen Signatur einer bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz erzeugten Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels, – einer Speichereinrichtung mit einem geschützten Speicherbereich zur Speicherung des privaten Schlüssels, – einer Kontrolleinrichtung zur Einräumung eines Zugriffs auf den privaten Schlüssel nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme.
Steuerungsprogramm, das in einen Arbeitsspeicher einer rechnerbasierten Einrichtung ladbar ist und zumindest einen Codeabschnitt aufweist, bei dessen Ausführung – eine bei einer Aufnahme eines Bildes und/oder einer Tonsequenz mit einem digitalen Aufzeichnungsgerät erzeugte Aufzeichnungsdatei mittels eines dem Aufzeichnungsgerät zugeordneten privaten Schlüssels digital signiert wird, wobei der private Schlüssel ausschließlich in einem geschützten Speicherbereich des Aufzeichnungsgeräts gespeichert ist, – ein Zugriff auf den privaten Schlüssel nur bei der Aufnahme des Bildes und/oder der Tonsequenz zur digitalen Signatur der Aufnahme eingeräumt wird, wenn das Steuerungsprogramm in der rechnerbasierten Einrichtung abläuft.