DE102016122926A1 - Sensor for providing a physically unclonable function, manufacturing method, identification device and readout system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Sensor (3) zum Bereitstellen einer physikalisch unklonbaren Funktion für eine Identifizierungsvorrichtung (1), mit einer Funktionseinrichtung (6), welche ein Trägerelement (8) und eine Mehrzahl von an und/oder in dem Trägerelement (6) angeordneten Füllelementen (11) umfasst, wobei die Füllelemente (11) nach einem einmaligen Anordnungsmuster an und/oder in dem Trägerelement (8) angeordnet sind, und mit einer Messeinrichtung (7), an welcher eine elektrische Größe als Ausgabe der physikalisch unklonbaren Funktion auslesbar ist, welche durch das Anordnungsmuster der Füllelemente (11) und durch eine relative Lage der Füllelemente (11) zu der Messeinrichtung (7) gegeben ist, wobei die Funktionseinrichtung (6) relativ zu der Messeinrichtung (7) bewegbar ausgebildet ist und die an der Messeinrichtung (7) ablesbare elektrische Größe abhängig von der relativen Lage der Füllelemente (11) zu der Messeinrichtung (7) ist.The invention relates to a sensor (3) for providing a physically nonclonable function for an identification device (1), comprising a functional device (6), which comprises a carrier element (8) and a plurality of filling elements arranged on and / or in the carrier element (6) (11), wherein the filling elements (11) are arranged according to a unique arrangement pattern on and / or in the carrier element (8), and with a measuring device (7), at which an electrical quantity can be read out as output of the physically unclonable function, which is given by the arrangement pattern of the filling elements (11) and by a relative position of the filling elements (11) to the measuring device (7), wherein the functional device (6) relative to the measuring device (7) is designed to be movable and at the measuring device ( 7) readable electrical variable depending on the relative position of the filling elements (11) to the measuring device (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zum Bereitstellen einer physikalisch unklonbaren Funktion mit einer Funktionseinrichtung, welche ein Trägerelement und eine Mehrzahl von an und/oder in dem Trägerelement angeordneten Füllelementen umfasst, wobei die Füllelemente nach einem einmaligen Anordnungsmuster an und/oder in dem Trägerelement angeordnet sind, und mit einer Messeinrichtung, an welcher eine elektrische Größe als Ausgabe der physikalisch unklonbaren Funktion auslesbar ist, welche durch das Anordnungsmuster der Füllelemente und durch eine relative Lage der Füllelemente zu der Messeinrichtung gegeben ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensors. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Identifikationsvorrichtung mit einem derartigen Sensor. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Auslesesystem für eine Identifizierungsvorrichtung.The present invention relates to a sensor for providing a physically non-clonable function with a functional device which comprises a carrier element and a plurality of filling elements arranged on and / or in the carrier element, wherein the filling elements are arranged according to a unique arrangement pattern on and / or in the carrier element , and with a measuring device, on which an electrical variable is read out as an output of the physically unclonable function, which is given by the arrangement pattern of the filling elements and by a relative position of the filling elements to the measuring device. Moreover, the present invention relates to a method for producing such a sensor. Furthermore, the present invention relates to an identification device with such a sensor. Finally, the present invention relates to a readout system for an identification device.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf Identifizierungsvorrichtungen, welche in Form von Kreditkarten, Geldkarten, EC-Karten, Zugangskarten, Tags oder Schlüsseln bereitgestellt werden. Die Nutzung einer solchen Identifizierungsvorrichtung ist immer mit einem Sicherheitsrisiko verbunden, da auf einer solchen Karte viele Informationen gespeichert werden, welche als Daten von außen leicht ausgelesen werden können. Aus dem Stand der Technik sind Karten mit einem Magnetstreifen bekannt, der sich meist auf der Kartenrückseite befindet und auf welchem die Daten gespeichert sind.The interest here is directed to identification devices which are provided in the form of credit cards, debit cards, debit cards, access cards, tags or keys. The use of such an identification device is always associated with a security risk because on such a card many information is stored, which can be easily read as data from the outside. From the prior art cards with a magnetic strip are known, which is usually located on the back of the card and on which the data is stored.
Üblicherweise ist auf diesem Magnetstreifen neben den persönlichen Daten auch eine persönliche Identifikationsnummer (PIN) gespeichert. Die Daten auf diese Magnetstreifen lassen sich leicht mittels kommerziell verfügbarer Kartenlesegeräte auslesen. Der Schutz vor kriminellem Missbrauch ist daher nur sehr gering.Usually, a personal identification number (PIN) is stored on this magnetic strip in addition to the personal data. The data on these magnetic strips can be read easily by means of commercially available card readers. The protection against criminal abuse is therefore very low.
Ein verbesserter Schutz ist durch die Integration von Speicherchips in die Karte gegeben. Hier sind die Daten in einem elektronischen Speicher abgelegt. Erkennbar sind derartige Chips an einer speziellen Elektrodenfläche, die sich meist auf der Vorderseite der Karte befindet. Die Chip-Technologie soll das Kopieren und Fälschen der Bankdaten eindämmen. Der Datensatz wird sicher versteckt und die Karte wird bei Gebrauch auf Echtheit geprüft. Außerdem ist eine PIN nötig. Durch seine interne Struktur bietet der Chip die Möglichkeit, Zusatzfunktionen zu implementieren. Ferner sind aus dem Stand der Technik Geldkarten bekannt, deren Chips einen eingebauten Mikrocontroller umfassen. Dieser wiederum besteht aus einem Mikroprozessor (CPU), einem ROM (Read Only Memory), auf dem das Betriebssystem installiert ist, einem RAM (Random Access Memory) als Arbeitsspeicher und einem EEPROM (Electrical Erasable And Programmable Read Only Memory) als Datenspeicher. Die wichtigsten Aufgaben des Betriebssystems bestehen in der Ablaufsteuerung, der Datenübertragung, der Datenverwaltung und der Ausführung von kryptografischen Algorithmen. Zwischen den Bankterminals und der Karte besteht ein Master-Slave-Verhältnis, wobei das Terminal die Master-Rolle übernimmt und die Geldkarte die Slave-Rolle. Hauptaufgabe dieser Rollenvergabe besteht darin, dass die Geldkarte keinerlei Informationen von sich aus über sich preisgibt. Erst wenn der Master mit korrekten Kommandos die Karte dazu auffordert, stellt das Betriebssystem die nötigen Informationen zur Verfügung. Zur weiteren Verbesserung der Sicherheit der Karten werden physikalische und logische Maßnahmen ergriffen. Letztere werden dabei durch eine PIN unterstützt. Trotz aufwendiger Architektur und Kryptografie sind aber auch diese Karten vor unerlaubtem Missbrauch nicht absolut sicher.An improved protection is given by the integration of memory chips in the card. Here the data is stored in an electronic memory. Recognizable are such chips on a special electrode surface, which is usually located on the front of the card. The chip technology is intended to curb the copying and counterfeiting of bank data. The record is safely hidden and the card is checked for authenticity in use. In addition, a PIN is required. Due to its internal structure, the chip offers the possibility to implement additional functions. Furthermore, from the prior art money cards are known, the chips include a built-in microcontroller. This in turn consists of a microprocessor (CPU), a ROM (Read Only Memory), on which the operating system is installed, a RAM (Random Access Memory) as a working memory and an EEPROM (Electrical Erasable And Programmable Read Only Memory) as data storage. The most important tasks of the operating system are the process control, the data transfer, the data management and the execution of cryptographic algorithms. There is a master-slave relationship between the bank terminals and the card, with the terminal assuming the master role and the cash card the slave role. The main task of this role assignment is that the cash card does not reveal any information about itself. Only when the master requests the card with correct commands does the operating system provide the necessary information. To further improve the security of the cards physical and logical measures are taken. The latter are supported by a PIN. Despite complex architecture and cryptography, however, these cards are also not completely secure against unauthorized misuse.
Um die Sicherheit der Identifizierungsvorrichtung bzw. der Karten zu erhöhen, ist es erforderlich, eindeutig zuordenbare und nicht klonierbare Unikate zur Identifikation der Kartennutzer bereitzustellen. In diesem Zusammenhang sind aus dem Stand der Technik sogenannte physikalisch unklonbare Funktionen (PUF - Physical Unclonable Function) bekannt. Diese PUFs können in unterschiedlicher Form ausgebildet werden. In order to increase the security of the identification device or of the cards, it is necessary to provide uniquely assignable and non-clonable unique items for identifying the card users. In this context, so-called physically unclonable functions (PUF - Physical Unclonable Function) are known from the prior art. These PUFs can be formed in different forms.
Die bekanntesten Lösungen basieren auf elektronischen Prinzipien. Beispielsweise sind elektronische PUFs aus Silizium bekannt, deren elektronische Schaltungen in der Regel winzige Abweichungen aufweisen. Diese nicht-reproduzierbaren Abweichungen machen die Schaltung einzigartig. Aus diesem Grund werden solche Schaltungen auch als „Chip-Fingerabdruck“ bezeichnet. Der Aufwand, derartige PUFs in großen Stückzahlen herzustellen, ist jedoch verhältnismäßig hoch.The best-known solutions are based on electronic principles. For example, electronic PUFs made of silicon are known, whose electronic circuits usually have tiny deviations. These non-reproducible deviations make the circuit unique. For this reason, such circuits are also referred to as a "chip fingerprint". The effort to produce such PUFs in large numbers, however, is relatively high.
Zur Verringerung des Aufwands sind physikalisch unklonbare Funktionen bekannt, welche auf optischen Prinzipien basieren. Hierzu beschreibt die
Nachteil der optischen Verfahren ist die aufwändige optische Identifikationstechnik. So wird beispielsweise ein optisches Fenster und zur eindeutigen Identifikation eine aufwändige optische Analysetechnik benötigt. Zudem muss außerdem sichergestellt sein, dass das optische Fenster nicht durch Kratzer oder Schichten in seinen Eigenschaften beeinträchtigt wird. Disadvantage of the optical process is the complex optical identification technology. For example, an optical window and for unambiguous identification a complex optical analysis technique is needed. In addition, it must also be ensured that the optical window is not impaired by scratches or layers in its properties.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik physikalisch unklonbare Funktionen bekannt, die durch einen Sensor bereitgestellt werden. So beschreibt beispielsweise die
Ferner beschreibt die
Derartige physikalisch unklonbare Funktionen, die durch einen Sensor bereitgestellt werden, weisen grundsätzlich den Nachteil auf, dass diese beispielsweise mit einer entsprechenden Auswerteeinrichtung ausgelesen werden können. Somit kann die erforderliche Sicherheit nicht gewährleistet werden.Such physically unclonable functions, which are provided by a sensor, basically have the disadvantage that they can be read out, for example, with a corresponding evaluation device. Thus, the required security can not be guaranteed.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Identifizierungsvorrichtung der eingangs genannten Art auf einfache Weise sicherer ausgestaltet werden kann. Zudem soll ein entsprechendes Auslesesystem zum Auslesen der Identifizierungsvorrichtung bereitgestellt werden.It is an object of the present invention to provide a solution as an identification device of the type mentioned in a simple manner can be made safer. In addition, a corresponding readout system for reading the identification device should be provided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sensor, durch ein Verfahren, durch eine Identifizierungsvorrichtung sowie durch ein Auslesesystem mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a sensor, by a method, by an identification device and by a readout system with the features according to the respective independent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer Sensor dient zum Bereitstellen einer physikalisch unklonbaren Funktion für eine Identifizierungsvorrichtung. Der Sensor umfasst eine Funktionseinrichtung, welche ein Trägerelement und eine Mehrzahl von an und/oder in dem Trägerelement angeordneten Füllelementen umfasst, wobei die Füllelemente nach einem einmaligen Anordnungsmuster an und/oder in dem Trägerelement angeordnet sind. Zudem umfasst der Sensor eine Messeinrichtung, an welcher eine elektrische Größe als Ausgabe der physikalisch unklonbaren Funktion auslesbar ist, welche durch das Anordnungsmuster der Füllelemente und durch die relative Lage der Füllelemente zu der Messeinrichtung gegeben ist. Dabei ist die Funktionseinrichtung relativ zu der Messeinrichtung bewegbar ausgebildet ist. Des Weiteren ist die an der Messeinrichtung ablesbare elektrische Größe abhängig von der relativen Lage der Füllelemente zu der Messeinrichtung.A sensor according to the invention serves to provide a physically unclonable function for an identification device. The sensor comprises a functional device which comprises a carrier element and a plurality of filling elements arranged on and / or in the carrier element, wherein the filling elements are arranged according to a unique arrangement pattern on and / or in the carrier element. In addition, the sensor comprises a measuring device, on which an electrical variable can be read out as the output of the physically unclonable function, which is given by the arrangement pattern of the filling elements and by the relative position of the filling elements to the measuring device. In this case, the functional device is designed to be movable relative to the measuring device. Furthermore, the readable on the measuring device electrical size depends on the relative position of the filling elements to the measuring device.
Der Sensor kann in einer Identifizierungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Geldkarte, einer EC-Karte, einer Kreditkarte, einer Zugangskarte, einer Smartcard, einem Tag oder einer Schlüsselkarte eingesetzt werden. Mit dem Sensor kann eine physikalisch unklonbare Funktion (PUF - Physical Unclonable Function) bereitgestellt werden. Der Sensor umfasst das Trägerelement und eine Mehrzahl von Füllelementen, die insbesondere die elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften des Trägerelements beeinflussen. Diese Füllelemente können bevorzugt in das Trägermaterial eingebettet sein. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Füllelemente an einer Oberfläche des Trägerelements angeordnet sind. Dabei sind die Füllelemente beliebig bzw. zufällig in und/oder an dem Trägerelement angeordnet. Die Anordnung der Füllelemente an und/oder in dem Trägerelement ist unklonbar bzw. nicht duplizierbar. Ferner umfasst der Sensor die Messeinrichtung, an welcher die elektrische Größe auslesbar ist, welche die Funktionseinrichtung beschreibt. Insbesondere beschreibt die elektrische Größe die Anordnung der Füllelemente zueinander und/oder die relative Lage der Füllelemente zu der Messeinrichtung. Die elektrische Größe, die an der Messeinrichtung ausgelesen werden kann, stellt die Ausgabe der physikalisch unklonbaren Funktion dar. Diese Ausgabe kann auch als Response bezeichnet werden. Der physikalisch unklonbaren Funktion kann eine Eingabe bzw. eine sogenannte Challenge zugeführt werden. Eine solche Eingabe kann beispielsweise durch ein elektrisches Signal bereitgestellt werden, welches an der Messeinrichtung angelegt wird oder in diese eingeprägt wird.The sensor can be used in an identification device, such as a cash card, a debit card, a credit card, an access card, a smart card, a tag or a key card. With the sensor, a physically unclonable function (PUF - Physical Unclonable Function) can be provided. The sensor comprises the carrier element and a plurality of filling elements which in particular influence the electrical and / or magnetic properties of the carrier element. These filling elements may preferably be embedded in the carrier material. Alternatively or additionally, it can be provided that the filling elements are arranged on a surface of the carrier element. The filling elements are arbitrarily or randomly arranged in and / or on the carrier element. The arrangement of the filling elements on and / or in the carrier element is unklonbar or not duplicatable. Furthermore, the sensor comprises the measuring device, on which the electrical variable is readable, which describes the functional device. In particular, the electrical variable describes the arrangement of the filling elements to one another and / or the relative position of the filling elements to the measuring device. The electrical quantity which can be read out at the measuring device represents the output of the physically unclonable function. This output can also be called a response. The physically unclonable function can be fed with an input or a so-called challenge. Such input may be provided, for example, by an electrical signal applied to or impressed on the measuring device.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass sich die Funktionseinrichtung und insbesondere das Trägerelement der Funktionseinrichtung zumindest bereichsweise relativ zu der Messeinrichtung bewegbar ausgebildet ist. Die Funktionseinrichtung kann also relativ der Messeinrichtung bewegt werden. Wenn beispielsweise ein externes Feld auf den Sensor wirkt, kann das Trägerelement verformt und/oder verschoben werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Messeinrichtung feststehend ausgebildet ist und die Funktionseinrichtung als bewegliches Teil ausgebildet ist, welches sich in Abhängigkeit von dem äußeren Feld oder einer äußeren Einwirkung relativ zu der Messeinrichtung bewegt. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass sich zumindest ein Teil der Funktionseinrichtung oder des Trägerelements relativ zu der Messeinrichtung bewegt. Dies bewirkt, dass sich auch die Füllelemente, die an und/oder in dem Trägerelement angeordnet sind, relativ zu der Messeinrichtung bewegen. Dadurch wird die relative Lage zumindest einiger der Füllelemente zu der Messeinrichtung in Abhängigkeit von dem äußeren Feld oder der äußeren Einwirkung verändert. Auf diese Weise kann an der Messeinrichtung die elektrische Größe ausgelesen werden, welche abhängig von dem Feld ist, welches auf den Sensor einwirkt. Damit ist die Ausgabe der physikalisch unklonbaren Funktion abhängig von der zuvor bestimmten äußeren Einwirkung auf den Sensor. Ein Zugangscode oder eine Identifizierung kann dadurch bereitgestellt werden, dass die elektrische Größe für die vorbestimmte äußere Einwirkung oder das vorbestimmte Feld, das auf den Sensor wirkt, ausgelesen wird. Da die elektrische Größe für diese vorbestimmte äußere Einwirkung nicht bekannt ist und auch nicht ausgelesen werden kann, kann eine besonders sichere physikalisch unklonbare Funktion mithilfe des Sensors bereitgestellt werden.According to one essential aspect of the present invention, it is provided that the functional device and in particular the carrier element of the functional device at least partially relative to the measuring device is designed to be movable. The functional device can thus be moved relative to the measuring device. For example, if an external field acts on the sensor, the support member may be deformed and / or displaced. In particular, it is provided that the measuring device is designed to be stationary and the functional device is designed as a movable part, which moves in dependence on the external field or an external action relative to the measuring device. In addition, it can be provided that at least a part of the functional device or of the carrier element moves relative to the measuring device. This has the effect that the filling elements, which are arranged on and / or in the carrier element, also move relative to the measuring device. Thereby, the relative position of at least some of the filling elements is changed to the measuring device in dependence on the external field or the external influence. In this way, the electrical size can be read on the measuring device, which is dependent on the field, which acts on the sensor. Thus, the output of the physically unclonable function is dependent on the previously determined external influence on the sensor. An access code or identification may be provided by reading out the electrical quantity for the predetermined external action or the predetermined field acting on the sensor. Since the electrical quantity for this predetermined external influence is not known and can not be read out, a particularly secure physically unclonable function can be provided by means of the sensor.
Bevorzugt ist die Funktionseinrichtung mittels eines auf den Sensor wirkenden elektrischen Felds, magnetischen Felds und/oder Gravitationsfelds relativ zu der Messeinrichtung bewegbar und die an der Messeinrichtung ablesbare elektrische Größe ist abhängig von dem elektrischen Feld, dem magnetischen Feld und/oder dem Gravitationsfeld. Die Funktionseinrichtung kann also dadurch relativ zu der Messeinrichtung bewegt werden, dass ein vorbestimmtes äußeres Feld auf den Sensor wirkt. Hierzu kann beispielsweise eine Beeinflussungsvorrichtung dienen, mittels welcher ein vorbestimmtes Feld, welches auf den Sensor wirkt, bereitgestellt oder beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann die Funktionseinrichtung dadurch bewegt werden, dass ein äußeres elektrisches Feld an dem Sensor angelegt wird. Dieses elektrische Feld kann eine vorbestimmte elektrische Feldstärke und/oder eine vorbestimmte Richtung aufweisen. Dies eignet sich insbesondere, wenn die Füllelemente elektrische leitfähige Partikel aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionseinrichtung dadurch bewegt werden, dass außen an dem Sensor ein magnetisches Feld angelegt wird. Auch dieses magnetische Feld kann eine vorbestimmte magnetische Feldstärke, eine vorbestimmte magnetische Flussdichte und/oder eine vorbestimmte Richtung aufweisen. Dies eignet sich insbesondere dann, wenn die Füllelemente magnetisch leitfähige oder magnetische Partikel umfassen. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass beeinflusst wird, wie das Gravitationsfeld bzw. die Gewichtskraft auf den Sensor wirkt. Beispielsweise kann der Sensor bewegt werden oder entsprechend ausgerichtet werden. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Sensor um einen vorbestimmten Neigungswinkel geneigt wird. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass der Sensor auf vorbestimmte Weise beschleunigt wird. Somit ergeben sich unterschiedliche äußere Einwirkungen, die auf den Sensor wirken können, um die Funktionseinrichtung relativ zu der Messeinrichtung zu bewegen. Diese äußeren Felder, die auf den Sensor wirken, können zudem kombiniert werden. Damit kann die physikalisch unklonbare Funktion auf unterschiedliche Weisen gestellt werden.Preferably, the functional device is movable relative to the measuring device by means of an electric field, magnetic field and / or gravitational field acting on the sensor, and the electrical variable readable at the measuring device is dependent on the electric field, the magnetic field and / or the gravitational field. The functional device can thus be moved relative to the measuring device, that a predetermined external field acts on the sensor. For this purpose, for example, serve an influencing device, by means of which a predetermined field which acts on the sensor, can be provided or influenced. For example, the functional device may be moved by applying an external electric field to the sensor. This electric field may have a predetermined electric field strength and / or a predetermined direction. This is particularly suitable if the filling elements have electrically conductive particles. Alternatively or additionally, the functional device can be moved by applying a magnetic field to the outside of the sensor. This magnetic field may also have a predetermined magnetic field strength, a predetermined magnetic flux density and / or a predetermined direction. This is particularly suitable when the filling elements comprise magnetically conductive or magnetic particles. Furthermore, it can be provided that it is influenced how the gravitational field or the weight force acts on the sensor. For example, the sensor can be moved or aligned accordingly. It is preferably provided that the sensor is inclined by a predetermined inclination angle. Furthermore, it can be provided that the sensor is accelerated in a predetermined manner. Thus, there are different external effects that can act on the sensor to move the functional device relative to the measuring device. These outer fields, which act on the sensor, can also be combined. This allows the physically unclonable function to be set in different ways.
Bevorzugt ist die an der Messeinrichtung ablesbare elektrische Größe abhängig von einer Neigung des Sensors. Mit anderen Worten ist der Sensor als physikalischer Neigungssensor ausgebildet. Wenn der Sensor um einen vorbestimmten Neigungswinkel geneigt wird, wird das Trägerelement in Folge der Gravitation verformt und/oder verschoben. Die Bewegung des Trägerelements bzw. der Funktionseinrichtung in Folge der Gravitation ist abhängig von der aktuellen Neigung des Sensors. Bevorzugt ist die Funktionseinrichtung als bewegliches Teil ausgebildet ist, welches sich in Abhängigkeit von der Neigung des Sensors relativ zu der Messeinrichtung bewegt. Dadurch wird die relative Lage zumindest einiger der Füllelemente zu der Messeinrichtung in Abhängigkeit von der Neigung des Sensors verändert. Auf diese Weise kann an der Messeinrichtung die elektrische Größe ausgelesen werden, welche abhängig von der aktuellen Neigung des Sensors ist. Damit ist die Ausgabe der physikalisch unklonbaren Funktion abhängig von der aktuellen Lage des Sensors. Ein Zugangscode oder eine Identifizierung kann dadurch bereitgestellt werden, dass die elektrische Größe für eine vorbestimmte Neigung bzw. einen vorbestimmten Neigungswinkel ausgelesen wird.Preferably, the readable on the measuring device electrical variable is dependent on a tilt of the sensor. In other words, the sensor is designed as a physical tilt sensor. When the sensor is tilted by a predetermined inclination angle, the support member is deformed and / or displaced due to gravity. The movement of the carrier element or of the functional device as a consequence of gravity depends on the current inclination of the sensor. Preferably, the functional device is designed as a movable part, which moves in dependence on the inclination of the sensor relative to the measuring device. Thereby, the relative position of at least some of the filling elements is changed to the measuring device in dependence on the inclination of the sensor. In this way, the electrical size can be read on the measuring device, which is dependent on the current inclination of the sensor. Thus, the output of the physically unclonable function depends on the current position of the sensor. An access code or an identification may be provided by reading out the electrical quantity for a predetermined inclination or a predetermined inclination angle.
Bevorzugt beschreibt die elektrische Größe, welche an der Messeinrichtung auslesbar ist, eine Kapazität zwischen der Funktionseinrichtung und der Messeinrichtung. Der Sensor ist also bevorzugt als kapazitiver Sensor ausgebildet. Bei den Füllelementen, welche in und/oder an dem Trägerelement angeordnet sind, handelt es sich insbesondere um elektrisch leitfähige Füllelemente. Durch das einmalige Anordnungsmuster dieser elektrisch leitfähigen Füllelemente kann die Kapazität zwischen der Funktionseinrichtung und der Messeinrichtung beeinflusst werden. Ferner wird die Kapazität von der relativen Lage der Füllelemente bzw. der Funktionseinrichtung zu der Messeinrichtung beeinflusst. Diese ist wiederum abhängig von dem Feld, welches aktuell auf den Sensor wirkt. Durch die Anordnung der Füllelemente gemäß dem einmaligen Anordnungsmuster ist jeder Sensor ein Original und als solches identifizierbar. Die Identifikation erfolgt durch die Messung der Kapazität des Sensors bzw. durch die Messung der Spannung in Abhängigkeit von dem äußeren Feld, welches auf den Sensor wirkt. Darüber hinaus bietet die Kapazitätsmessung den Vorteil, dass diese auf einfache und kostengünstige Weise durchgeführt werden kann. Zudem kann die Messung der Kapazität mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden.The electrical variable, which can be read out at the measuring device, preferably describes a capacitance between the functional device and the measuring device. The sensor is thus preferably designed as a capacitive sensor. The filling elements, which are arranged in and / or on the carrier element, are in particular electrically conductive filling elements. Due to the unique arrangement pattern of these electrically conductive filling elements, the capacitance between the functional device and the measuring device can be influenced. Furthermore, the capacity is influenced by the relative position of the filling elements or the functional device to the measuring device. This is again depending on the field currently acting on the sensor. Due to the arrangement of the filling elements according to the unique arrangement pattern, each sensor is an original and identifiable as such. The identification is carried out by measuring the capacitance of the sensor or by measuring the voltage as a function of the external field, which acts on the sensor. In addition, the capacity measurement offers the advantage that it can be carried out in a simple and cost-effective manner. In addition, the measurement of the capacity can be performed with the required accuracy.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die elektrische Größe, welche an der Messeinrichtung auslesbar ist, ein Magnetfeld beschreibt, welches von der Funktionseinrichtung bereitgestellt wird. In diesem Fall können beispielsweise als die Füllelemente magnetische Partikel oder Elemente in und/oder an dem Trägerelement angeordnet sein. In diesem Fall kann die Messeinrichtung einen Sensor zur Messung des Magnetfelds aufweisen.It can also be provided that the electrical variable, which is readable at the measuring device, describes a magnetic field which is provided by the functional device. In this case, for example, magnetic particles or elements may be arranged in and / or on the carrier element as the filling elements. In this case, the measuring device may have a sensor for measuring the magnetic field.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Messeinrichtung ein Substratelement auf, auf welchem zumindest eine Sendeelektrode und zumindest eine Empfangselektrode angeordnet sind, wobei zum Auslesen der elektrischen Größe eine Beeinflussung eines elektrischen Wechselfelds zwischen der zumindest einen Sendeelektrode und der zumindest einen Empfangselektrode durch zumindest einen Bereich der Funktionseinrichtung bestimmbar ist. Das Substratelement der Messeinrichtung kann beispielsweise durch eine Leiterplatte bereitgestellt werden. Auf diesem Substratelement ist zumindest eine Sendeelektrode angeordnet, an welcher eine elektrische Wechselspannung angelegt werden kann. Zwischen der Sendeelektrode und der Empfangselektrode bildet sich ein elektrisches Wechselfeld aus. Dabei sind die Sendeelektrode und die Empfangselektrode derart ausgebildet, dass sich zumindest ein Teil bzw. ein Bereich der Funktionseinrichtung in dem Wechselfeld befindet. Durch die Beeinflussung des elektrischen Wechselfelds durch die Funktionseinrichtung kann die Kapazität zwischen der Messeinrichtung und der Funktionseinrichtung bestimmt werden. Beispielsweise kann ein Wechselstrom an der Empfangselektrode gemessen werden. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Kapazität bzw. der elektrischen Größe.According to one embodiment, the measuring device has a substrate element, on which at least one transmitting electrode and at least one receiving electrode are arranged, wherein for reading the electrical variable, an influencing of an alternating electric field between the at least one transmitting electrode and the at least one receiving electrode can be determined by at least one region of the functional device is. The substrate element of the measuring device can be provided for example by a printed circuit board. At least one transmitting electrode, on which an electrical alternating voltage can be applied, is arranged on this substrate element. Between the transmitting electrode and the receiving electrode, an alternating electric field is formed. In this case, the transmitting electrode and the receiving electrode are designed such that at least a part or a region of the functional device is located in the alternating field. By influencing the alternating electric field by the functional device, the capacitance between the measuring device and the functional device can be determined. For example, an alternating current can be measured at the receiving electrode. This allows a simple and reliable determination of the capacity or the electrical size.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messeinrichtung ein erstes Substratelement und ein zweites Substratelement auf und die Funktionseinrichtung ist zwischen dem ersten Substratelement und dem zweiten Substratelement angeordnet. Mit anderen Worten ist die Messeinrichtung zweiteilig ausgebildet. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das erste Substratelement, das zweite Substratelement und die Funktionseinrichtung im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Funktionseinrichtung bzw. das Trägerelement der Funktionseinrichtung kann im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Trägerelement als Membran ausgebildet. Insbesondere ist die Funktionseinrichtung derart zwischen dem ersten Substratelement und dem zweiten Substratelement angeordnet, dass sich das Trägerelement zwischen dem ersten Substratelement und dem zweiten Substratelement verformen bzw. bewegen kann. Auf dem ersten Substratelement sind zumindest ein Sendeelement und zumindest ein Empfangselement angeordnet. Auch auf dem zweiten Substratelement sind zumindest ein Sendeelement und zumindest ein Empfangselement angeordnet. Somit können einerseits die Kapazität zwischen dem ersten Substratelement und der Funktionseinrichtung und andererseits die Kapazität zwischen dem zweiten Substratelement und der Funktionseinrichtung bestimmt werden. Auf diese Weise kann eine differentielle Kapazitätsmessung ermöglicht werden. Dies ermöglicht eine besonders exakte Bestimmung der Kapazität als elektrische Größe.According to a further embodiment, the measuring device has a first substrate element and a second substrate element, and the functional device is arranged between the first substrate element and the second substrate element. In other words, the measuring device is formed in two parts. In particular, it can be provided that the first substrate element, the second substrate element and the functional device are arranged substantially parallel to each other. The functional device or the carrier element of the functional device can be substantially plate-shaped. Preferably, the carrier element is designed as a membrane. In particular, the functional device is arranged between the first substrate element and the second substrate element such that the carrier element can deform or move between the first substrate element and the second substrate element. At least one transmitting element and at least one receiving element are arranged on the first substrate element. Also on the second substrate element at least one transmitting element and at least one receiving element are arranged. Thus, on the one hand, the capacitance between the first substrate element and the functional device and, on the other hand, the capacitance between the second substrate element and the functional device can be determined. In this way, a differential capacitance measurement can be made possible. This allows a particularly accurate determination of the capacity as electrical variable.
Bevorzugt ist das Trägerelement aus einem elastischen Material, insbesondere einem Polymer, gebildet und/oder das Trägerelement ist als Membran ausgebildet. Wie bereits erläutert, kann das Trägerelement zumindest bereichsweise als Membran ausgebildet sein oder ein Membran umfassen. In Abhängigkeit von dem äußeren Feld, welches auf den Sensor wirkt, ändert sich die Durchbiegung der Membran und somit auch die Kapazität zwischen der Funktionseinrichtung und der Messeinrichtung, welche feststehend zu der Funktionseinrichtung angeordnet ist. Das Trägerelement kann aus einem Polymer hergestellt werden. Beispielsweise kann das Trägerelement aus einem Naturkautschuk oder einem Silikon hergestellt werden. Insbesondere kann das Trägerelement aus dem Material PDMS (Polydimethylsiloxan) hergestellt werden. The carrier element is preferably formed from an elastic material, in particular a polymer, and / or the carrier element is designed as a membrane. As already explained, the carrier element can be formed at least in regions as a membrane or comprise a membrane. Depending on the external field, which acts on the sensor, the deflection of the membrane and thus also the capacitance between the functional device and the measuring device, which is arranged fixed to the functional device, changes. The support member may be made of a polymer. For example, the carrier element may be made of a natural rubber or a silicone. In particular, the carrier element can be made of the material PDMS (polydimethylsiloxane).
Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise ein Trägerelement bereitgestellt werden. Das Grundmaterial zur Herstellung kann beispielsweise im flüssigen Zustand bereitgestellt werden und anschließend kann das Grundmaterial ausgehärtet werden. In dieses Grundmaterial können zudem auf einfache Weise die Füllelemente eingebettet werden. Durch die Auswahl des Grundmaterials können die mechanischen Eigenschaften des Trägerelements bestimmt werden. Zum Aushärten kann das flüssige Grundmaterial in eine entsprechende Form eingebracht werden. Damit können beliebige Formen auf einfache und zuverlässige Weise realisiert werden.This can be provided in a simple and inexpensive way, a support member. The base material for the production can be provided, for example, in the liquid state and then the base material can be cured. In addition, the filling elements can be embedded in this base material in a simple manner. By selecting the base material, the mechanical properties of the carrier element can be determined. For curing, the liquid base material can be introduced into a corresponding mold. Thus, any shapes can be realized in a simple and reliable manner.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Füllelemente der Funktionseinrichtung als elektrisch leitfähige Partikel zur Beeinflussung einer elektrischen Leitfähigkeit der Funktionseinrichtung, als magnetische leitfähige Partikel zur Beeinflussung einer magnetischen Leitfähigkeit der Funktionseinrichtung und/oder als Masseelemente zur Beeinflussung einer Verformung des Trägerelements ausgebildet. Als die Füllelemente kann die Funktionseinrichtung elektrisch leitfähige Partikel aufweisen, die beispielsweise durch Ruß oder Metallstäube bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionseinrichtung als die Füllelemente magnetische oder magnetisch leitfähige Partikel aufweisen. Die Verteilung dieser elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Partikel in dem Trägerelement kann homogen, aber auch inhomogen sein. Zudem kann die Funktionseinrichtung als die Füllelemente Masseelemente aufweisen, welche die Verformung des Trägerelements bzw. der Membran bei dem von außen auf den Sensor wirkenden Feld beeinflussen. Solche Masseelemente können beispielsweise durch Metallkugeln, insbesondere Stahlkugeln, bereitgestellt werden. Die Masseelemente können bevorzugt auch elektrisch oder magnetisch leitfähig sein. Dabei ist der Durchmesser der Masseelemente im Vergleich zu einem Durchmesser der elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Partikel deutlich höher. Der Durchmesser der Masseelemente ist insbesondere kleiner oder gleich der Dicke der Membran bzw. des Trägerelements. Die Anzahl und Verteilung der Masseelemente über die Membranfläche ist ebenfalls bevorzugt stochastisch. Es kann auch vorgesehen sein, dass Masseelemente mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden.In a further embodiment, the filling elements of the functional device are electrically conductive particles for influencing a electrical conductivity of the functional device, designed as magnetic conductive particles for influencing a magnetic conductivity of the functional device and / or as mass elements for influencing a deformation of the carrier element. As the filling elements, the functional device may comprise electrically conductive particles which are provided, for example, by soot or metal dusts. Alternatively or additionally, the functional device may have magnetic or magnetically conductive particles as the filling elements. The distribution of these electrically and / or magnetically conductive particles in the carrier element can be homogeneous, but also inhomogeneous. In addition, the functional device may have, as the filling elements, mass elements which influence the deformation of the carrier element or the membrane in the field acting externally on the sensor. Such mass elements can be provided for example by metal balls, in particular steel balls. The mass elements may preferably also be electrically or magnetically conductive. In this case, the diameter of the mass elements is significantly higher compared to a diameter of the electrically and / or magnetically conductive particles. The diameter of the mass elements is in particular less than or equal to the thickness of the membrane or of the carrier element. The number and distribution of the mass elements across the membrane surface is also preferably stochastic. It can also be provided that mass elements with different diameters are used.
Damit können sich insgesamt fünf stochastische Faktoren ergeben: Die Konzentration der elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Partikel, die Verteilung der leitfähigen Partikel, die Anzahl der Masseelemente, die Größe bzw. der Durchmesser der Masseelemente und die Verteilung der Masseelemente. Durch diese stochastischen Faktoren ist ein hohes Maß an Zufälligkeit garantiert. Dies bedeutet, dass es mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit keinen weiteren identischen Sensor gibt. Zum anderen ist es praktisch auch nahezu unmöglich, den Sensor identisch nachzubilden. Wenn verschiedene Sensoren hergestellt werden, sind diese physikalisch verschieden und praktisch nicht klonierbar. Somit können auf zuverlässige Weise physikalisch unklonierbare Funktionen bereitgestellt werden.This can result in a total of five stochastic factors: the concentration of the electrically and / or magnetically conductive particles, the distribution of the conductive particles, the number of mass elements, the size or the diameter of the mass elements and the distribution of the mass elements. These stochastic factors guarantee a high degree of randomness. This means that there is very unlikely to be another identical sensor. On the other hand, it is virtually impossible to replicate the sensor identically. When different sensors are made, they are physically different and virtually non-clonable. Thus, physically unclonable functions can be reliably provided.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Sensors. Hierbei werden die Funktionseinrichtung und die Messeinrichtung bereitgestellt. Zum Bereitstellen der Funktionseinrichtung wird ein Grundmaterial zum Herstellen des Trägerelements in einem flüssigen Zustand bereitgestellt. Ferner werden die Elemente mit dem Material vermischt und anschließend wird das Material ausgehärtet. Wie bereits erläutert, kann die Funktionseinrichtung aus einem Polymer und insbesondere aus dem Material PDMS gefertigt werden. Dieses Material bzw. Grundmaterial kann im flüssigen Zustand bereitgestellt werden. Hierzu können beispielsweise zwei Komponenten des Grundmaterials vermischt werden. In dieses flüssige Grundmaterial können dann die Füllelemente eingebracht werden. Als die Füllelemente können elektrisch leitfähige Partikel, magnetische leitfähige Partikel und/oder Masseelemente, welche bevorzugt durch Metallkugeln gebildet sind, eingebracht werden. Anschließend können das Grundmaterial und die Füllelemente miteinander vermischt werden. Das Mischen kann dabei derart erfolgen, dass die Füllelemente im Wesentlichen homogen oder gleichmäßig verteilt in dem Material angeordnet sind. Bevorzugt werden die Füllelemente derart in das Material eingebracht, dass die Füllelemente inhomogen bzw. ungleichmäßig verteilt in dem Material angeordnet sind. Durch das Vermischen ergibt sich das einmalige Anordnungsmuster der Füllelemente in dem Trägermaterial. Anschließend kann das Grundmaterial zusammen mit den Füllelementen in eine Form eingebracht werden und dort ausgehärtet werden. Bei dem Aushärten kann eine Vernetzungsreaktion erfolgen. Vor dem Aushärten kann das Grundmaterial, in welches die Füllelemente eingebracht sind, mit Vakuum beaufschlagt werden, sodass gegebenenfalls Luftblasen aus dem flüssigen Material entfernt werden können.A method according to the invention is used to produce a sensor according to the invention. In this case, the functional device and the measuring device are provided. To provide the functional device, a base material for producing the carrier element in a liquid state is provided. Further, the elements are mixed with the material and then the material is cured. As already explained, the functional device can be manufactured from a polymer and in particular from the material PDMS. This material or base material can be provided in the liquid state. For this purpose, for example, two components of the base material can be mixed. In this liquid base material then the filling elements can be introduced. As the filling elements, electrically conductive particles, magnetic conductive particles and / or mass elements, which are preferably formed by metal balls, are introduced. Subsequently, the base material and the filling elements can be mixed together. The mixing can be carried out such that the filling elements are arranged substantially homogeneously or evenly distributed in the material. Preferably, the filling elements are introduced into the material such that the filling elements are arranged inhomogeneously or unevenly distributed in the material. The mixing results in the unique arrangement pattern of the filling elements in the carrier material. Subsequently, the base material can be introduced together with the filling elements in a mold and cured there. During curing, a crosslinking reaction can take place. Before curing, the base material, in which the filling elements are introduced, be subjected to vacuum, so that, if necessary, air bubbles can be removed from the liquid material.
Zur Herstellung der Messeinrichtung kann eine Leiterplatte bereitgestellt werden, welche zumindest eine Metallisierungsschicht aufweist. Bei der Leiterplatte handelt es sich vorzugsweise meine verhältnismäßige dünne Leiterplatte, die insbesondere aus einem flexiblen Material gefertigt ist. Die Metallisierungsschicht kann zum Bereitstellen der Sendeelektroden und/oder Empfangselektroden strukturiert werden. Die Sendeelektroden und/oder Empfangselektroden können auf der Vorderseite der Leiterplatte ausgebildet werden. Auf der Rückseite der Leiterplatte kann eine flächige Masseelektrode bzw. Metallisierungssicht vorhanden sein. So kann insgesamt der Sensor auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden.To produce the measuring device, a printed circuit board can be provided which has at least one metallization layer. The printed circuit board is preferably my relatively thin printed circuit board, which is made in particular of a flexible material. The metallization layer can be structured to provide the transmitting electrodes and / or receiving electrodes. The transmitting electrodes and / or receiving electrodes may be formed on the front side of the printed circuit board. On the back of the circuit board, a planar ground electrode or metallization view may be present. Thus, overall, the sensor can be manufactured in a simple and cost-effective manner.
Eine erfindungsgemäße Identifizierungsvorrichtung umfasst einen erfindungsgemäßen Sensor. Die Identifizierungsvorrichtung kann bevorzugt als Geldkarte, als EC-Karte, als Smartcard, als Tag, als Zugangskarte oder als Schlüssel(karte) ausgebildet sein. Die Identifizierungsvorrichtung kann insbesondere als Karte ausgebildet sein, welche einen Kartenkörper umfasst. In diesen Kartenkörper kann der Sensor integriert sein. Der Sensor ist insbesondere mittels eines mikrotechnischen Herstellungsverfahrens gefertigt. Insbesondere ist der Sensor als Mikrosensor ausgebildet. Beispielsweise kann der Sensor eine Höhe aufweisen welcher geringer als 0,7 mm, bevorzugt, geringer als 0,5 mm, ist. Damit wird es möglich, den Sensor in den Kartenkörper zu integrieren, der nach der ISO-Norm 7816 ausgebildet ist und eine Dicke von 0,76 mm aufweist. Der Sensor kann in einer Aussparung des Kartenkörpers angeordnet sein. Der Sensor kann auch bei der Herstellung des Kartenkörpers in das Material des Kartenkörpers eingegossen werden. Insbesondere ist der Sensor derart in dem Kartenkörper angeordnet, dass sich die Funktionseinrichtung relativ zu der Messeinrichtung bewegen kann.An identification device according to the invention comprises a sensor according to the invention. The identification device may preferably be in the form of a cash card, a debit card, a smartcard, a tag, an access card or a key (card). The identification device may in particular be designed as a card, which comprises a card body. The sensor can be integrated in this card body. The sensor is manufactured in particular by means of a microtechnical manufacturing process. In particular, the sensor is designed as a microsensor. For example, the sensor may have a height which is less than 0.7 mm, preferably less than 0.5 mm. This makes it possible to integrate the sensor into the card body, which is designed according to ISO standard 7816 and has a thickness of 0.76 mm. The sensor may be arranged in a recess of the card body. The sensor can also be cast in the manufacture of the card body in the material of the card body. In particular, the sensor is arranged in the card body such that the functional device can move relative to the measuring device.
Bevorzugt ist der Sensor derart in und/oder an einem Grundkörper der Identifizierungsvorrichtung angeordnet, dass der Sensor nicht zerstörungsfrei von dem oder aus dem Grundkörper entfernt bzw. entnommen werden kann. Wenn die Identifizierungsvorrichtung als Karte ausgebildet ist, kann der Grundkörper durch den Kartenkörper gebildet sein. Beispielsweise kann der Sensor mit dem Grundköper stoffschlüssig verbunden sein und insbesondere verklebt sein. Somit kann verhindert, werden dass der Sensor als Ganzes von dem Grundkörper entfernt werden kann und somit der Aufbau des Sensors untersucht werden kann.Preferably, the sensor is arranged in and / or on a base body of the identification device such that the sensor can not be removed or removed from the base body in a non-destructive manner. If the identification device is designed as a card, the basic body can be formed by the card body. For example, the sensor may be materially connected to the base body and in particular glued. Thus, it can be prevented that the sensor as a whole can be removed from the main body and thus the structure of the sensor can be examined.
Darüber hinaus kann die Identifizierungsvorrichtung einen Mikrocontroller aufweisen. Dieser Mikrocontroller kann wiederum einen Mikroprozessor und entsprechende Speicher umfassen. Auf diesen Speichern können personengebundene Daten gespeichert sein. Auf diesem Mikrocontroller kann ein Betriebssystem zum Ablauf gebracht werden. Darüber hinaus kann die Identifizierungsvorrichtung eine Schnittstelle bzw. eine Elektrodenfläche zur Kontaktierung der Identifizierungsvorrichtung aufweisen. Diese Schnittstelle kann auch elektrisch mit dem Sensor und insbesondere mit der Messeinrichtung des Sensors verbunden sein. Somit wird es ermöglicht, die elektrische Größe von der Messeinrichtung auszulesen.In addition, the identification device may have a microcontroller. This microcontroller may in turn comprise a microprocessor and corresponding memory. Personal data may be stored on these memories. An operating system can be run on this microcontroller. In addition, the identification device may have an interface or an electrode surface for contacting the identification device. This interface can also be electrically connected to the sensor and in particular to the measuring device of the sensor. Thus, it is possible to read the electrical quantity from the measuring device.
Ein erfindungsgemäßes Auslesesystem für eine erfindungsgemäße Identifizierungsvorrichtung umfasst eine Beeinflussungsvorrichtung zum Beeinflussen eines auf die Identifizierungsvorrichtung wirkenden elektrischen Felds, magnetischen Felds und/oder Gravitationsfelds. Darüber hinaus umfasst das Auslesesystem eine Auswertevorrichtung zum Auslesen der elektrischen Größe des Sensors der Identifizierungsvorrichtung bei dem auf die Identifizierungsvorrichtung bzw. den Sensor wirkenden elektrischen Feld, magnetischen Feld und/oder Gravitationsfeld. Das Auslesesystem kann ein Terminal umfassen, welches die Beeinflussungsvorrichtung und die Auswertevorrichtung umfasst. Das Terminal kann eine entsprechende Aufnahme für die Identifizierungsvorrichtung bzw. die Karte aufweisen. In diese Aufnahme kann der Nutzer bzw. der Inhaber die Identifizierungsvorrichtung einbringen. Mit der Beeinflussungsvorrichtung kann dann ein elektrisches Feld bereitgestellt werden. Hierzu kann die Beeinflussungsvorrichtung beispielweise elektrisch leitfähige Platten aufweisen, an denen jeweils ein elektrisches Potential angelegt werden kann und zwischen welchen die Identifikationsvorrichtung angeordnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Beeinflussungsvorrichtung zumindest einen Elektromagneten oder eine Spule aufweisen, mit dem ein vorbestimmtes magnetisches Feld bereitgestellt werden kann. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass mittels der Beeinflussungsvorrichtung ein flächenmäßig inhomogenes elektrisches und/oder magnetisches Feld bereitgestellt wird. Das elektrische Feld oder das magnetische Feld, welches mit der Beeinflussungsvorrichtung bereitgestellt wird, kann sich auch in Abhängigkeit von der Zeit ändern. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Identifikationsvorrichtung mit Hilfe der Beeinflussungsvorrichtung bewegt wird bzw. die Lage der Identifikationsvorrichtung verändert wird. Somit kann beeinflusst werden, wie das Gravitationsfeld auf den Sensor wirkt. Beispielsweise kann die Identifikationsvorrichtung mit der Beeinflussungsvorrichtung in eine vorbestimmte Lage bewegt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Identifikationsvorrichtung mithilfe der Beeinflussungsvorrichtung eine vorbestimmte Ausrichtung gebracht wird. Mit der Beeinflussungsvorrichtung kann die Identifizierungsvorrichtung zusammen mit dem Sensor insbesondere geneigt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels der Beeinflussungsvorrichtung vorbestimmte Beschleunigung auf die Identifikationsvorrichtung ausgeübt wird. Die Beeinflussungsvorrichtung kann beispielsweise eine Halteeinheit zum Halten der Identifizierungsvorrichtung und einen Aktor zum Bewegen der Identifizierungsvorrichtung bzw. der Halteinheit aufweisen. Mit dem Aktor kann dann die Identifizierungsvorrichtung und eine Längsachse und/oder eine Hochachse geneigt werden. Der Aktor kann bevorzugt mehrere Freiheitsgrade bezüglich der Translation und Rotation aufweisen. Somit kann beispielsweise der Neigungswinkel vorgegeben werden, um den die Identifizierungsvorrichtung geneigt wird. Ferner können Trajektorien und/oder Kreisbahnen vorgegeben werden, entlang derer die Identifizierungsvorrichtung mit der Beeinflussungsvorrichtung zumindest abschnittsweise bewegt werden kann. Die Funktionseinrichtung des Sensors bewegt sich in Folge des Gravitationsfelds unterschiedlich, je nach Ausrichtung bzw. Neigung des Sensors. Mit der Beeinflussungsvorrichtung kann das Feld, welches auf den Sensor wirkt, präzise vorgegeben werden. Zudem können mit der Beeinflussungsvorrichtung unterschiedliche Felder, also das elektrische Feld, das magnetische Feld und/oder das Gravitationsfeld bereitgestellt und/oder kombiniert werden. Die jeweiligen Felder können auch mittels der Beeinflussungsvorrichtung eingestellt werden. Mithilfe der Auswertevorrichtung kann die elektrische Größe bzw. die Kapazität des Sensors ausgelesen werden. Die Auswertevorrichtung kann mit der Identifizierungsvorrichtung mitbewegt werden oder ortsfest zu dieser angeordnet sein.An inventive reading system for an identification device according to the invention comprises an influencing device for influencing an electric field, magnetic field and / or gravitational field acting on the identification device. In addition, the readout system comprises an evaluation device for reading out the electrical size of the sensor of the identification device in the case of the electric field, magnetic field and / or gravitational field acting on the identification device or the sensor. The readout system may comprise a terminal which comprises the influencing device and the evaluation device. The terminal may have a corresponding receptacle for the identification device or the card. In this recording, the user or the owner can bring the identification device. With the influencing device, an electric field can then be provided. For this purpose, the influencing device may comprise, for example, electrically conductive plates, on each of which an electrical potential can be applied and between which the identification device can be arranged. Alternatively or additionally, the influencing device may comprise at least one electromagnet or a coil, with which a predetermined magnetic field can be provided. It can also be provided that an areally inhomogeneous electric and / or magnetic field is provided by means of the influencing device. The electric field or magnetic field provided with the influencing device may also change with time. Furthermore, it can be provided that the identification device is moved with the aid of the influencing device or the position of the identification device is changed. Thus, it can be influenced how the gravitational field acts on the sensor. For example, the identification device with the influencing device can be moved to a predetermined position. It can also be provided that the identification device is brought to a predetermined orientation by means of the influencing device. With the influencing device, the identification device can be inclined in particular together with the sensor. It can also be provided that predetermined acceleration is exerted on the identification device by means of the influencing device. The influencing device may comprise, for example, a holding unit for holding the identification device and an actuator for moving the identification device or the holding unit. The identification device and a longitudinal axis and / or a vertical axis can then be tilted with the actuator. The actuator may preferably have a plurality of degrees of freedom with respect to translation and rotation. Thus, for example, the inclination angle can be specified by which the identification device is inclined. Furthermore, trajectories and / or circular paths can be specified, along which the identification device with the influencing device can be moved at least in sections. The functional device of the sensor moves differently as a result of the gravitational field, depending on the orientation or inclination of the sensor. With the influencing device, the field which acts on the sensor can be specified precisely. In addition, different fields, ie the electric field, the magnetic field and / or the gravitational field can be provided and / or combined with the influencing device. The respective fields can also be adjusted by means of the influencing device. By means of the evaluation device, the electrical size or the capacitance of the sensor can be read out. The evaluation device can with the identification device be moved or arranged to be stationary.
Bevorzugt weist das Auslesesystem eine Servervorrichtung zum Bestimmen des von der Beeinflussungsvorrichtung beeinflussten elektrischen Felds, magnetischen Felds und/oder Gravitationsfelds und zum Vergleichen der elektrischen Größe bei dem beeinflussten elektrischen Feld, magnetischen Feld und/oder Gravitationsfeld mit einem gespeicherten Wert für die elektrische Größe auf. Die Servervorrichtung kann einen entsprechenden Datenspeicher aufweisen, auf welchem die elektrische Größe für vorbestimmte Felder, die auf den Sensor wirken, gespeichert ist. Hierzu kann die elektrische Größe bzw. die Kapazität für die vorbestimmten Felder, welche auf dem Sensor wirken, zuvor erfasst werden. Beispielsweise können Kapazitätswerte von dem Sensor auf einer oder mehreren Kreisbahnen aufgenommen werden. Beispielsweise können für einen Umlauf bis zu 360 Kapazitätswerte oder Vielfache davon ermittelt werden. Somit kann ein Fingerabdruck des Sensors bereitgestellt werden, der durch die Kapazitätswerte für den unterschiedlichen Neigungswinkel gebildet ist. Zudem können die Kapazitätswerte für die elektrischen und/oder magnetischen Felder, welche auf den Sensor wirken, gespeichert werden. Beispielsweise kann ein Kapazitätswert die elektrische Kapazität des Sensors bei einer vorbestimmten Neigung, einem vorbestimmten auf den Sensor wirkenden elektrischen Feld und/oder bei einem vorbestimmten auf den Sensor wirkenden magnetischen Feld beschreiben. Somit ergeben sich auch hier zahlreiche Varianten, um die elektrische Größe, die am Sensor ausgelesen werden kann, zu verändern.The readout system preferably has a server device for determining the electrical field, magnetic field and / or gravitational field influenced by the influencing device and for comparing the electrical variable in the influenced electric field, magnetic field and / or gravitational field with a stored value for the electrical variable. The server device may have a corresponding data memory on which the electrical quantity for predetermined fields acting on the sensor is stored. For this purpose, the electrical size or the capacity for the predetermined fields, which act on the sensor, be detected in advance. For example, capacitance values may be picked up by the sensor on one or more orbits. For example, up to 360 capacity values or multiples thereof can be determined for one revolution. Thus, a fingerprint of the sensor formed by the capacitance values for the different tilt angle can be provided. In addition, the capacitance values for the electrical and / or magnetic fields which act on the sensor can be stored. For example, a capacitance value may describe the electrical capacitance of the sensor at a predetermined inclination, a predetermined electric field acting on the sensor, and / or a predetermined magnetic field acting on the sensor. Thus, there are also numerous variants here to change the electrical size that can be read out on the sensor.
Das Auslesesystem kann ferner eine Abfrageeinheit aufweisen, mit welcher beispielsweise ein PIN abgefragt werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein anderer personengebundener Schlüssel, wie beispielsweise der Fingerabdruck oder ein Irisscan abgefragt werden. Dies kann je nach Grad der Sicherheitsstufe erfolgen. Die abgefragten personengebundenen Daten werden an die Servervorrichtung übertragen. Mithilfe der Servervorrichtung können dann stochastische Zahlenwerte, welche beispielsweise mithilfe eines Zufallszahlengenerators generiert werden, bestimmt werden. Diese Zahlenwerte können die bestimmten Felder beschreiben, welche auf den Sensor wirken sollen. Beispielsweise können die Zahlenwerte elektrische und/magnetische Felder beschreiben, welche auf den Sensor wirken sollen. Ferner können diese Zahlen auch Trajektorien oder Kreisbahnen beschreiben, entlang derer die Identifizierungsvorrichtung mit der Beeinflussungsvorrichtung zum Einstellen der bestimmten Lage, beispielsweise des bestimmten Neigungswinkels, bewegt wird. Mithilfe der Beeinflussungsvorrichtung kann dann die Identifizierungsvorrichtung in die bestimmte Lage bewegt werden. Mit der Auswertevorrichtung kann dann für das vorbestimmte Feld, welches von außen auf den Sensor wirkt, die Kapazität bzw. die elektrische Größe gemessen werden. Die gemessenen Werte für die elektrische Größe können dann wieder an die Servervorrichtung übertragen werden, welche diese mit den gespeicherten Werten vergleicht. In Abhängigkeit von dem Vergleich kann eine Freigabe oder eine Sperre an das Terminal übertragen werden.The readout system may further comprise an interrogation unit, with which, for example, a PIN can be queried. It can also be provided that another person-related key, such as the fingerprint or an iris scan be queried. This can be done depending on the level of security. The requested personal data is transmitted to the server device. The server device can then be used to determine stochastic numerical values, which are generated, for example, using a random number generator. These numerical values can describe the specific fields which should affect the sensor. For example, the numerical values can describe electrical and / magnetic fields which are to act on the sensor. Furthermore, these numbers may also describe trajectories or circular paths along which the identification device is moved with the influencing device for setting the specific position, for example the specific angle of inclination. By means of the influencing device, the identification device can then be moved into the specific position. With the evaluation device can then be measured for the predetermined field, which acts on the sensor from the outside, the capacity or the electrical size. The measured values for the electrical quantity can then be transmitted again to the server device, which compares these with the stored values. Depending on the comparison, a release or lock may be transmitted to the terminal.
Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Sensor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Identifizierungsvorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Auslesesystem.The preferred embodiments presented with reference to the sensor according to the invention and their advantages apply correspondingly to the method according to the invention, the identification device according to the invention and to the readout system according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Identifizierungsvorrichtung in Form einer Karte, welche einen Sensor zum Bereitstellen einer physikalisch unklonbaren Funktion aufweist; -
2 eine schematische Darstellung des Sensors in einer geschnittenen Seitenansicht sowie eine Auswertevorrichtung zum Auslesen einer elektrischen Größe des Sensors; -
3 einen Sensor gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht; -
4 einen Sensor gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht; -
5 eine Trajektorie, entlang welcher der Sensor bewegt werden kann, um den Sensor in vorbestimmte Neigungswinkel zu positionieren; -
6 mögliche Trajektorien, entlang welcher der Sensor bewegt werden kann; und -
7 ein Auslesesystem für die Identifizierungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
-
1 an identification device in the form of a card having a sensor for providing a physically unclonable function; -
2 a schematic representation of the sensor in a sectional side view and an evaluation device for reading an electrical size of the sensor; -
3 a sensor according to another embodiment in a sectional side view; -
4 a sensor according to another embodiment in a sectional side view; -
5 a trajectory along which the sensor can be moved to position the sensor at predetermined tilt angles; -
6 possible trajectories along which the sensor can be moved; and -
7 a readout system for the identification device in a schematic representation.
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Des Weiteren umfasst die Identifizierungsvorrichtung
Darüber hinaus umfasst die Funktionseinrichtung
Des Weiteren umfasst die Funktionseinrichtung
Die Messeinrichtung
Der Sensor
Zum Auslesen der Kapazität des Sensors
Bei der Herstellung des Sensors
Vorliegend ist schematisch eine erste Teilkapazität C1 dargestellt, die zwischen einer Sendeelektrode
Um eine Identifikation mithilfe des Sensors
Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass die Kapazitätswerte des Sensors 3 für unterschiedliche, vorbestimmte elektrische Felder, die auf dem Sensor
Der personengebundene Schlüssel wird von der Abfrageeinrichtung
Dabei kann die erste Zahl der vier Zahlen beispielsweise eine Trajektorie
Auf einem Datenspeicher
Durch die Verwendung der Identifizierungsvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2722191 A1 [0007]EP 2722191 A1 [0007]
- US 2014/0162464 A1 [0009]US 2014/0162464 A1 [0009]
- US 8622310 B2 [0010]US 8622310 B2 [0010]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- ISO-Norm 7816 [0039]ISO standard 7816 [0039]
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---|---|---|---|---|
US8622310B2 (en) | 2009-12-17 | 2014-01-07 | Nxp B.V. | Token comprising improved physical unclonable function |
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-
2016
- 2016-11-28 DE DE102016122926.1A patent/DE102016122926A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8622310B2 (en) | 2009-12-17 | 2014-01-07 | Nxp B.V. | Token comprising improved physical unclonable function |
EP2722191A1 (en) | 2012-10-18 | 2014-04-23 | Bundesdruckerei GmbH | Identity card with physical unclonable function |
US20140162464A1 (en) | 2012-12-12 | 2014-06-12 | International Business Machines Corporation | Authentication using graphene based devices as physical unclonable functions |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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ISO-Norm 7816 |
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