DE102017202086A1 - Authentication device, authentication system and method for authenticating a user of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Authentifikationseinrichtung (30) für ein Fahrzeug (20), umfassend:- einen Mikrokontroller (32);- eine Karten-Funkschnittstelle (31) zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Fahrzeug, wobei die Authentifikationseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, in einem Aktivzustand ein Authentifizierungsverfahren, insbesondere eine Challenge-Response-Authentifizierung, durchzuführen, wobei ein Sensormittel (33) mittels dem die Authentifikationseinrichtung (30) aus dem Aktivzustand in einen Passivzustand bringbar ist, wobei in dem Passivzustand kein Authentifizierungsverfahren durchgeführt wird.The invention relates to an authentication device (30) for a vehicle (20), comprising: - a microcontroller (32); - a card radio interface (31) for bidirectional communication with the vehicle, wherein the authentication device (30) is adapted to an authentication state, in particular a challenge-response authentication to perform an active state, wherein a sensor means (33) by means of which the authentication device (30) from the active state can be brought into a passive state, wherein in the passive state, no authentication method is performed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Authentifikationseinrichtung, ein Authentifikationssystem und Verfahren zur Authentifikation eines Nutzers eines Fahrzeugs.The invention relates to an authentication device, an authentication system and a method for authenticating a user of a vehicle.
Bekannte Authentifikationssystem/Berechtigungssysteme für Fahrzeuge, wie z. B. sog. passive schlüssellose Systeme oder sog. hands-free entry/go Systeme bzw. Keyless Entry/go Systeme, erfordern es nicht, ein Berechtigungsmittel bzw. eine Authentifikationseinrichtung, z.B. einen mechanischen oder Funk-Schlüssel, in die Hand zu nehmen, um bestimmte Aktionen auszulösen.Known authentication system / authorization systems for vehicles, such. So-called passive keyless systems or so-called hands-free entry / go systems or keyless entry / go systems, do not require an authorization means or an authentication device, e.g. a mechanical or wireless key to take in hand to trigger certain actions.
So ist es mit derartigen Systemen beispielsweise möglich, ein Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Berechtigungsmittels bzw. Authentifikationssystem zu entriegeln und durch das bloße Betätigen eines Startknopfes zu starten. Ermöglicht wird dies durch das Berechtigungsmittel bzw. einen Keyless-Entry-Schlüssel mit einem Chip, den der Nutzer mit sich führt.Thus, it is possible with such systems, for example, to unlock a vehicle without active use of an authorization means or authentication system and start by the mere pressing a start button. This is made possible by the authorization means or a keyless entry key with a chip, which the user carries with him.
Bei Systemen aus dem Stand der Technik sendet das Fahrzeug ein schwaches Signal mit einer Reichweite von wenigen Metern, das die Authentifikationseinrichtung empfängt. Die Authentifikationseinrichtung sendet daraufhin ein Signal an das Fahrzeug, das das Fahrzeug dazu benutzt, zu entscheiden, ob es sich um ein autorisiertes Berechtigungsmittel handelt und ob darauf basierend Zugangs- bzw. Fahrberechtigungsbefehle umgesetzt werden können (vgl. Challenge-Response-Authentifizierung).In prior art systems, the vehicle transmits a faint signal with a range of a few meters that the authentication device receives. The authentication device then sends a signal to the vehicle, which uses the vehicle to decide whether it is an authorized authorization means and whether based on access authorization commands can be implemented (see Challenge-Response authentication).
Solche Authentifikationssystem setzen also keine bewusste Nutzerinteraktion an der Authentifikationseinrichtung voraus, sondern überprüfen nur, ob die Authentifikationseinrichtung in den Momenten, in denen eine Überprüfung der Autorisierung erfolgen soll, in unmittelbarer Nähe zum Auto - im Falle des Zuganges - bzw. im Auto - im Falle einer Fahrberechtigung - ist.Thus, such authentication system do not require conscious user interaction at the authentication device, but only check whether the authentication device in the moments in which a review of the authorization should be in the immediate vicinity of the car - in the case of access - or in the car - in the case a driving authorization - is.
Im Kontext dieser Authentifikationssystem rücken Angriffsszenarien, die eben auf spezielle Eigenschaften der damit verbundenen Technologien zurückgreifen, in den Vordergrund.In the context of this authentication system, attack scenarios, which rely on special features of the associated technologies, come to the fore.
So sind mittlerweile Angriffsszenarien bekannt, bei denen die zugehörige Funkstrecke des Berechtigungssystems bzw. die Funkstrecke zwischen Schlüssel und Fahrzeug verlängert wird. Hierbei handelt es sich um sog. Relay-Angriffe bzw. relay station attacks (RSA).Thus, attack scenarios are now known in which the associated radio link of the authorization system or the radio link between the key and the vehicle is extended. These are so-called relay attacks or relay station attacks (RSA).
Bei einem derartigen Relaisangriff wird das Signal des Fahrzeugs zum Berechtigungsmittel mittels eines Antennenpaares weitergeleitet bzw. verlängert. Dabei muss eine Antenne/eine Relaisstation nah (typsicherweise weniger als 2 Meter) am Fahrzeug sein und die andere Antenne/Relaisstation nah an dem autorisierten Berechtigungsmittel (typischerweise wenige Meter). Die Distanz zwischen den beiden Relaisstationen (Funkstreckenverlängerungsstationen) kann dabei sehr groß sein und ist lediglich abhängig von der konkreten Implementierung der Relaisstationen, deren Ziel typischerweise krimineller Natur ist und bei denen man auch nicht davon ausgehen kann, dass regulatorische Bestimmungen einschränkend wirken.In such a relay attack the signal of the vehicle is forwarded or extended to the authorization means by means of an antenna pair. One antenna / relay station must be close to the vehicle (typically less than 2 meters) and the other antenna / relay station close to the authorized authority (typically a few meters). The distance between the two relay stations (radio link extension stations) can be very large and is only dependent on the specific implementation of the relay stations whose goal is typically criminal in nature and in which one can not assume that regulatory provisions have a limiting effect.
Folglich kann das Fahrzeug mittels eines Relaisangriffs geöffnet und/oder gestartet werden, obwohl sich die Authentifikationseinrichtung weit außerhalb der üblichen Distanz für eine Öffnung bzw. Fahrberechtigung des Fahrzeugs befindet.Thus, the vehicle may be opened and / or started by means of a relay attack, although the authentication device is far out of the usual distance for an opening or driving authorization of the vehicle.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Authentifikationseinrichtung mit einem besseren Sicherheitsstandard anzugeben. Weiterhin soll ein entsprechendes System und Verfahren angegeben werden.The invention is therefore based on the object to provide an authentication device with a better security standard. Furthermore, a corresponding system and method should be specified.
Diese Aufgabe wird durch das Fahrzeug gemäß Anspruch 1 und durch das System gemäß Anspruch 6 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Authentifizierungseinrichtung für ein Fahrzeug gelöst, wobei die Authentifizierungseinrichtung umfasst:
- - einen Mikrokontroller;
- - eine Karten-Funkschnittstelle zur (bidirektionalen) Kommunikation mit dem Fahrzeug, wobei die Authentifikationseinrichtung dazu ausgebildet ist, in einem Aktivzustand ein Authentifizierungsverfahren, insbesondere eine Challenge-Response-Authentifizierung, durchzuführen,
- - ein Sensormittel mittels dem die Authentifikationseinrichtung aus dem Aktivzustand in einen Passivzustand bringbar ist, wobei in dem Passivzustand kein Authentifizierungsverfahren durchgeführt wird.
- a microcontroller;
- a card radio interface for (bidirectional) communication with the vehicle, wherein the authentication device is designed to perform an authentication method, in particular a challenge-response authentication, in an active state,
- - A sensor means by which the authentication device from the active state can be brought into a passive state, wherein in the passive state, no authentication method is performed.
Ein Kern der vorliegenden Erfindung besteht also darin, die Authentifikationseinrichtung mit einem Sensormittel auszustatten, das es ermöglicht, vorzugsweise manuell die Authentifikationseinrichtung in einen Passivzustand zu versetzen. In einem entsprechenden Passivzustand kann die Authentifikationseinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie auf Anfragen beispielsweise von einem Fahrzeug nicht reagiert. Insofern ist es möglich, in den Authentifikationsprozess einzugreifen, und in Situationen, in denen ein schlüsselloser („keyless“) Zugang zu dem Fahrzeug nicht gewünscht oder unnötig ist, abzuschalten. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs seine Authentifikationseinrichtung dann deaktivieren, wenn er sich zuhause befindet und auf absehbare Zeit keinen Zugang zu seinem Fahrzeug mehr wünscht.A core of the present invention therefore consists in equipping the authentication device with a sensor means which makes it possible, preferably manually, to place the authentication device in a passive state. In a corresponding passive state, the authentication device may be configured such that it does not respond to requests from, for example, a vehicle. As such, it is possible to intervene in the authentication process and shut down in situations where keyless access to the vehicle is undesirable or unnecessary. For example, the user of the vehicle can deactivate his authentication device when he is at home and on no longer wants access to his vehicle for the foreseeable future.
Durch das Vorsehen der Sensormittel und des Passivzustands ist es möglich, die beschriebenen Relay-Angriffe zu vermeiden oder zumindest derart einzuschränken, dass ein Verlust des Fahrzeugs zeitnah erkannt werden kann.By providing the sensor means and the passive state, it is possible to avoid or at least limit the described relay attacks in such a way that a loss of the vehicle can be recognized in a timely manner.
Die Sensormittel können in unterschiedlicher Art ausgeführt sein. Erfindungsgemäß kann das Sensormittel einen Fingerabdrucksensor, einen (mechanischen) Schalter, einen Berührungssensor und/oder andere Betätigungselemente umfassen.The sensor means can be designed in different ways. According to the invention, the sensor means may comprise a fingerprint sensor, a (mechanical) switch, a touch sensor and / or other actuators.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Sensormittel um einen vorzugsweise mechanischen Schalter zur Unterbrechung eines Stromkreises und/oder eines Schaltkreises. Soweit es sich bei der Authentifikationseinrichtung um eine batteriebetriebene Einrichtung handelt, kann eine sehr einfache aber vorteilhafte Ausgestaltung der Authentifikationseinrichtung einfach die Stromversorgung der Authentifikationseinrichtung unterbrechen. Ein prominentes Beispiel hierfür kann ein aktiver RFI D-Tag sein.In one embodiment, the sensor means is a preferably mechanical switch for interrupting a circuit and / or a circuit. As far as the authentication device is a battery-operated device, a very simple but advantageous embodiment of the authentication device can simply interrupt the power supply of the authentication device. A prominent example of this can be an active RFI D tag.
In einer anderen Ausgestaltung ist der Schalter derart in einen Schaltkreis integriert, dass er im passiven Zustand den Schaltkreis unterbricht und/oder funktionslos schaltet. Ein Beispiel hierfür kann ein passiver RFI D-Tag sein, bei dem die notwendige Energie zur Betreibung des Schaltkreises über die Antenne aufgenommen wird. In dieser Konstellation kann der Schalter beispielsweise die Antenne von dem Prozessor trennen, so dass die durch die Antenne aufgenommene Energie nicht zu dem Prozessor gelangt.In another embodiment, the switch is integrated into a circuit such that it interrupts the circuit in the passive state and / or switches without function. An example of this may be a passive RFI D tag, where the necessary energy to drive the circuit is picked up by the antenna. For example, in this configuration, the switch may disconnect the antenna from the processor so that the energy received by the antenna does not reach the processor.
In einer (weiteren) Ausführungsform ist der Mikrocontroller der Authentifikationseinrichtung dazu ausgebildet, das Authentifizierungsverfahren durchzuführen und mindestens einen Zustand des Sensormittels abzufragen, um festzustellen, ob sich die Authentifikationseinrichtung in dem Passivzustand befindet. Letztendlich kann die Authentifikationseinrichtung einen vollwertigen Mikrocontroller bzw. Mikroprozessor umfassen, der komplexe Rechenoperationen ausführen kann. In dieser Konstellation kann unabhängig von einer vorhandenen oder nichtvorhandenen Stromversorgung festgestellt werden, in welchem Zustand sich die Authentifikationseinrichtung befindet und abhängig hiervon auf eine Authentifikationsanfrage reagiert werden.In a (further) embodiment, the microcontroller of the authentication device is designed to perform the authentication method and to query at least one state of the sensor means to determine whether the authentication device is in the passive state. Finally, the authentication device can comprise a full-fledged microcontroller or microprocessor, which can execute complex arithmetic operations. In this constellation, regardless of an existing or non-existent power supply, it can be ascertained in which state the authentication device is located and, depending thereon, responded to an authentication request.
In dieser Ausführungsform kann beispielsweise das Sensormittel als Fingerabdrucksensor ausgestaltet sein, wobei das Wechseln zwischen einem passiven in einen aktiven Zustand nur dann erfolgt wenn ein bekannter Finger auf die Authentifikationseinrichtung, insbesondere auf den Fingerabdrucksensor aufgelegt werden. Natürlich ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel auch ohne einen Fingerabdrucksensor denkbar, bei dem der Mikrocontroller beispielsweise einfach den Zustand eines mechanischen Schalters oder eines beliebigen anderen Sensormittels abfragt.In this embodiment, for example, the sensor means may be configured as a fingerprint sensor, wherein the switching between a passive to an active state only takes place when a known finger on the authentication device, in particular placed on the fingerprint sensor. Of course, a corresponding embodiment is also conceivable without a fingerprint sensor, in which the microcontroller, for example, simply queries the state of a mechanical switch or any other sensor means.
In einer Ausführungsform ist die Authentifikationseinrichtung relativ klein und tragbar. Bevorzugt ist sie im Scheckkartenformat ausgeführt.In one embodiment, the authentication device is relatively small and portable. Preferably, it is executed in credit card format.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Authentifikationssystem gelöst. In einer Ausführungsform umfasst dieses Authentifikationssystem ein Fahrzeug sowie eine Authentifikationseinrichtung. Vorzugsweise handelt es sich bei der Authentifikationseinrichtung um eine der vorab beschriebenen Authentifikationseinrichtungen. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein.The object mentioned at the outset is furthermore achieved by an authentication system. In one embodiment, this authentication system comprises a vehicle and an authentication device. The authentication device is preferably one of the authentication devices described above. The vehicle may be a motor vehicle.
In einer Ausführungsform hat das Fahrzeug einen Mikroprozessor und eine Fahrzeugfunkschnittstelle, um die Authentifikationseinrichtung zu authentifizieren, wobei das Fahrzeug dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf eine erfolgreiche Authentifikation der Authentifikationseinrichtung in einen geöffneten und/oder fahrbereiten Zustand zu wechseln.In one embodiment, the vehicle has a microprocessor and a vehicle radio interface to authenticate the authentication device, wherein the vehicle is configured to change to an open and / or running state in response to a successful authentication of the authentication device.
Erfindungsgemäß kann also das Fahrzeug den Authentifikationsprozess anstoßen und in Abhängigkeit von dem erzielten Ergebnis das Fahrzeug freigeben. Ein Freigeben kann beispielsweise ein Entriegeln oder Öffnen einer oder mehrerer Türen und/oder ein Umschalten des Fahrzeugs in einen fahrbereiten Zustand sein. In dem fahrbereiten Zustand ist es beispielsweise möglich, den Motor durch das Drücken eines Knopfes zu starten.According to the invention, therefore, the vehicle can initiate the authentication process and release the vehicle depending on the result achieved. A release may be, for example, unlocking or opening one or more doors and / or switching the vehicle to a ready-to-drive state. In the running state, for example, it is possible to start the engine by pressing a button.
In einem Ausführungsbeispiel umfassen das Fahrzeug und die Authentifikationseinrichtung jeweils mindestens einen (digitalen) Schlüssel, um eine verschlüsselte Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Einheiten herzustellen. Die verschlüsselte Kommunikationsverbindung kann auf einem symmetrischen oder auf einem asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren beruhen.In one embodiment, the vehicle and the authentication device each comprise at least one (digital) key to establish an encrypted communication link between the two units. The encrypted communication connection may be based on a symmetric or asymmetric encryption method.
In einem Ausführungsbeispiel wird über die verschlüsselte Kommunikationsverbindung eine Challenge-Response-Authentifizierung durchgeführt. Vorzugsweise wird also ein zweistufiger Sicherheitsmechanismus implementiert, wobei zunächst eine sichere Kommunikationsverbindung zwischen der Authentifikationseinrichtung und dem Fahrzeug hergestellt wird. Nach der Herstellung dieser verschlüsselten Kommunikationsverbindung authentifiziert sich die Authentifikationseinrichtung in Reaktion auf eine entsprechende Anfrage des Fahrzeugs. Durch einen entsprechenden zweistufigen Mechanismus wird die Sicherheit des Authentifikationsprozesses weiter erhöht.In one embodiment, a challenge-response authentication is performed over the encrypted communication connection. Preferably, therefore, a two-stage security mechanism is implemented, wherein first a secure communication connection between the authentication device and the vehicle is established. After establishing this encrypted communication link, the authentication device authenticates in response to a corresponding request from the vehicle. Through a corresponding two-stage mechanism is the Security of the authentication process further increased.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Authentifikation eines Nutzers eines Fahrzeugs gelöst, die die folgenden Schritte umfasst:
- - Empfang einer Nachricht seitens einer/der Authentifikationseinrichtung des Nutzers;
- - Abfragen eines Sensorzustands eines durch einen Benutzer betätigbaren bzw. benutzbaren Sensormittels;
- - Ermittlung eines Aktivierungszustands basierend auf dem Sensorzustand, wobei die Antwort auf die empfangene Nachricht nur dann übermittelt wird, wenn der Aktivierungszustand angibt, dass sich die Authentifikationseinrichtung in einem Aktivzustand befindet.
- - Receiving a message from one / the authentication device of the user;
- - sensing a sensor state of a user-operable sensor means;
- Determining an activation state based on the sensor state, wherein the response to the received message is transmitted only if the activation state indicates that the authentication device is in an active state.
Für das Verfahren ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits in Verbindung mit dem Authentifikationssystem und der Authentifikationseinrichtung beschrieben wurden.The method has similar advantages as have already been described in connection with the authentication system and the authentication device.
In einer Ausführungsform wird das Verfahren unter Verwendung einer der bereits beschriebenen Authentifikationseinrichtungen durchgeführt. In einer (weiteren) Ausführungsform wird das Verfahren durch ein Authentifikationssystem durchgeführt, wie dieses bereits beschrieben wurde.In one embodiment, the method is performed using one of the authentication devices already described. In a (further) embodiment, the method is performed by an authentication system, as has already been described.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein computerlesbares Speichermedium gelöst, das Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, das beschriebene Verfahren zu implementieren. Auch hier ergeben sich die bereits erläuterten Vorteile.The object mentioned at the outset is furthermore achieved by a computer-readable storage medium which contains instructions which cause at least one processor to implement the described method. Again, there are the advantages already explained.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben, welche anhand von Abbildungen näher erläutert werden.The invention will be described with reference to further embodiments, which are explained in more detail with reference to figures.
Hierbei zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Authentifikationssystem 30, umfassend ein Fahrzeug sowie eine Authentifikationseinrichtung; -
2 eine schematische Darstellung des Bordnetzes des Fahrzeugs aus1 ; -
3 eine schematische Darstellung der Authentifikationseinrichtung aus1 .
-
1 anauthentication system 30 according to the invention comprising a vehicle and an authentication device; -
2 a schematic representation of the electrical system of the vehicle1 ; -
3 a schematic representation of the authentication device1 ,
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numerals are used for identical and equivalent parts.
Bei den Aktuatoren
Erfindungsgemäß hängt an dem Bus
In einer (anderen) Ausführungsform können die Sensoren
Eine korrekte Beantwortung der Anfrage führt dann dazu, dass wie bereits erläutert das Fahrzeug
Der Schalter
Durch das Einnehmen des Passivzustands erhält der Benutzer eine aktive Kontrolle darüber, wie sich die Authentifikationseinrichtung
Die einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich in verschiedenen Weisen kombinieren.The individual embodiments described can be combined in various ways.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Systemsystem
- 2020
- Fahrzeugvehicle
- 2121
- Bordnetzboard network
- 2222
- Sensorensensors
- 2323
- Mikrocontrollermicrocontroller
- 2424
- Aktuatorenactuators
- 2525
- Fahrzeug-FunkschnittstelleVehicle radio interface
- 2727
- Busbus
- 3030
- Authentifikationseinrichtungauthenticator
- 3131
- Karten-FunkschnittstelleCard radio interface
- 3232
- Karten-MikrocontrollerCard microcontroller
- 3333
- Schalterswitch
Claims (11)
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DE102017202086.5A DE102017202086A1 (en) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | Authentication device, authentication system and method for authenticating a user of a vehicle |
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Legal Events
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |