DE10319558A1 - Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerschnittstelle, geschützt an Hand biometrischer Parameter, sowie Verfahren zur biometrischen proprietären Eintragung - Google Patents
Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerschnittstelle, geschützt an Hand biometrischer Parameter, sowie Verfahren zur biometrischen proprietären EintragungInfo
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Abstract
Eine portable Datenspeichervorrichtung (100) mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, wobei die Vorrichtung eine serielle Computerbusschnittstelle (14) mit biometrischen (Fingerabdruck-)Technologien integriert, um zu gewährleisten, dass eine Daten- und Informationsspeicherung innerhalb der Vorrichtung (100) durch persönliche biometrische Informationen gesichert ist. Die Speichervorrichtung (100) wirkt als eine portable Festplatte, die über die serielle Computerbusschnittstelle (14) mit einer beliebigen Computerplattform mit einem seriellen Computerbushost verbunden werden kann, und lediglich der Benutzer bzw. die Benutzer mit den autorisierten Finterabdruck-Biodaten können Zugriff auf die Daten erhalten, die in der Vorrichtung (100) gespeichert sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft portable Datenspeichervorrichtungen und betrifft insbesondere eine Datenspeichervorrichtung, die eine serielle Computerbusschnittstelle mit biometrischen (Fingerabdruck-)Technologien integriert, um zu gewährleisten, dass eine Daten- und Informationsspeicherung innerhalb der Vorrichtung mit persönlicher biometrischer Information gesichert ist. Die Speichervorrichtung arbeitet wie bzw. als eine portable Festplatte, die über eine serielle Computerbusschnittstelle an einer beliebigen Computerplattform mit einem seriellen Computerbushost verbunden werden kann. Der Benutzer kann dann auf die in der Speichervorrichtung gespeicherten Daten zugreifen und diese zurückgewinnen, oder kann Daten in die Speichereinrichtung hinein speichern. Da die Daten in der Vorrichtung durch einen persönlichen biometrischen Informationsschlüssel geschützt sind, kann lediglich die Person mit autorisierten Fingerabdrücken die Funktion der Speichervorrichtung aktivieren.
- Bekannte Vorrichtungen verwenden eine Sensor- bzw. Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von biometrischen Charakteristika, derart, dass die Vorrichtung über einen seriellen Computerbus mit einem System verbunden wird und dass eine biometrische Identifikation erforderlich ist, um die Funktion des Systems in Gang zu setzen. Die US 6,125,192 offenbart einen Fingerabdrucksensor, der über einen seriellen Computerbus mit einem digitalen System verbunden ist, derart, dass ein Zugriff auf das digitale System eine Berechtigungsermittlung mittels Fingerabdruck erfordert. In ähnlicher Weise offenbart die US 6,353,472 eine Vorrichtung zur Ermittlung der Berechtigung einer Person durch deren Fingerabdrücke, und zwar vor Autorisierung für den Betrieb, und offenbart ferner, dass die Verbindung bzw. der Anschluss dieser Vorrichtung an den Betriebsmodus erfolgen kann über eine serielle Computerbusschnittstelle. Kein Dokument des Standes der Technik offenbart die Verwendung einer Fingerabdruck-Berechtigungsermittlung an einer portablen Festplatte, die mit einer Computerplattform über einen seriellen Computerbus verknüpft werden kann, derart, dass die Fingerabdruck- Berechtigungsermittlung erforderlich ist, um auf Informationen zuzugreifen, die auf der Platte gespeichert ist.
- Das US-Patent 4,210,899 von Swonger et al. offenbart einen optischen Fingerabdruck-Scan-Leser, der mit einer zentralen Verarbeitungsstation zusammenarbeitet, um eine Zugriffsanwendung zu sichern, wie z. B. das Zulassen einer Person zu einem Ort oder das Bereitstellen eines Zugriffs auf ein Computerterminal. Das US-Patent 4,525,859 von Bowles offenbart in ähnlicher Weise eine Videokamera zum Einfangen eines Fingerabdruckbildes und verwendet die Linien ("minutiae") der Fingerabdrücke, d. h. die Verzweigungen und Enden der Fingerabdruckkämme, um eine Übereinstimmung mit einer Datenbasis von Referenz- Fingerabdrücken zu bestimmen. Unglücklicherweise können verschmutzte bzw. geleckte Finger das optische Sensieren beeinflussen oder ein optischer Sensor kann durch Präsentation einer Fotografie oder eines gedruckten Bildes eines Fingerabdruckes anstelle eines wahren echten bzw. lebenden Fingerabdruckes getäuscht werden. Optische Sensoren können sperrig sein und empfänglich für Stöße, Vibrationen und Oberflächenverunreinigungen. Demgemäß kann ein optischer Fingerabdrucksensor im Dienst unverlässlich sein, zusätzlich dazu, dass er sperrig ist und relativ teuer auf Grund von Optiken und sich bewegenden Teilen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fingerabdrucksensor und verwandte Verfahren zum genauen Erfassen eines Fingerabdruckes anzugeben, wobei der Sensor kompakt, verlässlich und relativ kostengünstig ist.
- Demgemäß werden die vielen Nachteile und Mängel von bekannten optischen Sensoren bei der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung von kapazitiven oder elektrischen Feldsensoren überwunden.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, anzugeben, wobei die Informationsspeicherung innerhalb der Vorrichtung gesichert ist durch persönliche biometrische Information. Zusätzlich hierzu erfolgt der Kommunikationspfad zwischen einer beliebigen Computerplattform (mit einem seriellen Computerbushost) und der in der Vorrichtung gespeicherten Information über eine serielle Computerbusklienten/Host-Schnittstelle wie USB, FireWire (IEEE1394) oder irgendeine serielle Verbindung von einem Computer.
- Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, biometrisch geschützt, anzugeben, mit:
- - einer eingebetteten bzw. integrierten biometrischen Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit und einem eingebetteten Sensor, wobei der Sensor eine beliebige kapazitive oder elektrische felderfassende Vorrichtung sein kann;
- - einem Flashspeicher oder Flashspeichern, und zwar als Speichervorrichtung mit beliebiger Speicherkapazität und dazu ausgelegt, Daten und Informationen zu speichern;
- - einer Mikrocontroller- und Datenverarbeitungseinheit, bei der es sich im eine Vorrichtung handelt, die dafür verantwortlich ist, eine Schnittstelle zu bilden zu der eingebetteten Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit, dem Hostcomputersystem und der Speichervorrichtung, und bei der es sich um ein Durchlaufsystem bzw. Gateway handelt für Daten zur Speicherung in den Flashspeicher bzw. zur Wiedergewinnung aus dem Flashspeicher, und zwar mit biometrischem Informationsschutz;
- - einem eingebauten proprietären Datenverschlüsselungsschema für Daten und Informationen, und zwar zur sicheren Verwahrung innerhalb der Speichervorrichtung; und
- - einem proprietären Eintragungsschema für die biometrische Fingerabdruckeintragung ("fingerprint enrollment").
- Mit der Verbreitung von Computern und Computernetzwerken in sämtlichen Aspekten des Geschäfts- und des täglichen Lebens, sei es auf dem finanziellen, dem medizinischen, dem Ausbildungs-, dem Regierungs- und dem Kommunikationsgebiet, wächst das Interesse an sicherem Datenzugriff. Ein Verfahren zum Bereitstellen von Sicherheit gegenüber nicht autorisiertem Zugriff auf Daten besteht in der Verwendung von persönlichen biometrischen Daten anstelle von Passwörtern, um Zugriff auf die Daten zu erlangen. Im Gegensatz zu Passwörtern sind persönliche biometrische Daten einzigartig und können nicht gestohlen oder reproduziert werden, so dass lediglich die autorisierte Person die Daten betrachten kann.
- Die vorliegende Erfindung verwendet ein proprietäres Datenverschlüsselungsschema, wobei die Daten, die in der portablen Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, gespeichert sind, geschützt werden durch einen persönlichen biometrischen Fingerabdruckschlüssel, und auf die Daten kann lediglich zugegriffen werden, wenn der autorisierte Fingerabdruck in die biometrische Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit eingegeben wird.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, anzugeben, bei der es sich um eine leicht zu gebrauchende portable Miniatur-Datenspeichervorrichtung mit großer Speicherkapazität handelt. Die vorliegende Erfindung ist von kleiner Größe und in der Lage, riesige Dateien zu speichern, wie Buchhaltungsdatendateien, CAD-Dateien, riesige Präsentationsdateien, Multimediadateien.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, anzugeben, die benutzerfreundlich ist, sich in jede beliebige Computerplattform über die serielle Computerbusschnittstelleneinheit einstecken lässt ("plug in"), und den autorisierten Fingerabdruck bereit zu stellen, wobei auf Daten von der Computerplattform aus zugegriffen werden kann.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein schnelles Verfahren zum Zugreifen auf Daten anzugeben, die in der portablen Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, gespeichert sind. Dies lässt sich ersehen aus deren kurzer biometrischer Verifikations- und Systemzugriffszeit.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, anzugeben, bei der nicht mehr als 25 Benutzer mit autorisiertem Zugriffsrecht ausgestattet sind.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine portable Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, anzugeben, die Verschlüsselungsschlüssel ("encryption keys") verwendet, um die Datenspeicherung innerhalb der portablen Datenspeichervorrichtung zu sichern, und zwar in ihrem proprietären Daten-Bio-Verschlüsselungsschema ("Data Bio-Encryption Scheme"), wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
- Die vorliegende Erfindung ergibt sich noch deutlicher unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnung, in der:
- Fig. 1 ein Diagramm der portablen Datenspeichervorrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 2 ein Flussdiagramm des funktionalen Systemblockdiagramms ("System Functional Block Diagram") gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
- Fig. 3 ein Flussdiagramm der funktionalen Flüsse des proprietären Daten-Bio-Verschlüsselungsschemas ("Functional Flows of Proprietary Data Bio-Encryption Scheme") gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
- Unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung im Detail und zunächst insbesondere auf deren Fig. 1 und 2, wird eine portable Datenspeichervorrichtung 100 gezeigt, die eine serielle Computerbusschnittstelleneinheit 14, einen Fingerabdrucksensor 12 und ein Gehäuse 10 aufweist, das eine eingebettete biometrische Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit 20, eine Mikrocontroller- und Datenverarbeitungseinheit 30 und einen Flashspeicher 40 einschließt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Fingerabdrucksensor 12 verbunden mit der biometrischen Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit 20, die eine biometrische Verarbeitungseinheit 22 und eine Biodaten-Speichereinheit 24 beinhaltet. Die biometrische Verarbeitungseinheit 2 ist verbunden mit einer Zugriffssteuerungs- Entscheidungseinheit 32 und ist dann verbunden mit einer Datenverarbeitungseinheit 34 der Mikrocontroller- und Datenverarbeitungseinheit 30.
- Gemäß den Fig. 2 und 3 setzt der Benutzer der Datenspeichervorrichtung 100, wenn in Anwendungsbetrieb, seinen Finger auf den Fingerabdrucksensor 12 (der als ein Lesegerät wirkt). Der Sensor 12 scannt den Fingerabdruck des Benutzers und die Fingerabdruck-Biodaten werden an die eingebettete biometrische Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit 20 gesendet. In der eingebetteten biometrischen Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit 20 verifiziert die biometrische Verarbeitungseinheit 22 die Fingerabdruck- Biodaten an Hand der eingetragenen Biodaten, die gespeichert sind und verschlüsselt sind als ein Verschlüsselungsschlüssel ("Encryption Key") in der Biodaten-Speichereinheit 24. Wenn die Verifikation fehlschlägt, wird dem Benutzer der Zugriff auf die Daten in der Platte verweigert, oder er muss seinen Fingerabdruck neu scannen. Wenn die Verifikation erfolgreich ist, bereitet die biometrische Verarbeitungseinheit 22 einen Verschlüsselungszeiger ("encryption pointer") vor, der den Verschlüsselungsschlüssel von der Biodaten-Speichereinheit 24 gewinnt. Der gewonnene Verschlüsselungsschlüssel wird dann in einem Polynom-Anhängeprozess ("polynomial appending process") gesichert. Ein in der Fabrik codierter Schlüssel oder der Entschlüsselungsschlüssel, zusammen mit dem Verschlüsselungsschlüssel, triggern den Verschlüsselungs/Entschlüsselungsprozess in der Mikrocontroller- und Datenverarbeitungseinheit 30. Die Zugriffssteuerung-Entscheidungseinheit 32, nachdem sie getriggert worden ist, befiehlt der Datenverarbeitungseinheit 34, die in dem Flashspeicher 40 gespeicherte Information zu extrahieren und sie an die Computerplattform zu senden, mit der die Platte verbunden ist, und zwar über die serielle Computerbusschnittstelleneinheit 14 des Host/der Vorrichtung.
- Bevor die Platte bzw. Festplatte verwendet werden kann, muss der Benutzer seine Fingerabdruck-Biodaten in die eingebettete biometrische Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit 20 eintragen ("enroll"). Bei der ersten Eintragung muss der Benutzer seinen Fingerabdruck von dem Fingerabdrucksensor 12 scannen lassen, und die Fingerabdruck-Biodaten werden mittels der biometrischen Verarbeitungseinheit 22 verarbeitet und dann in der Biodaten- Speichereinheit 24 gespeichert. Der Benutzer muss seinen Fingerabdruck fünfmal scannen, um eine genaue Ablesung der Fingerabdruck-Biodaten mittels der biometrischen Verarbeitungseinheit 22 zu gewährleisten, und zwar bevor diese in der Biodaten- Speichereinheit 24 gespeichert werden. Bis zu maximal 25 unterschiedliche Fingerabdrücke können eingetragen werden und daher lassen sich bis zu 25 Benutzer eintragen.
- Nachdem der erste Benutzer eingetragen ist, muss ein weiterer Benutzer, falls er Zugriff auf die Information haben möchte, die auf der Platze gespeichert ist, zunächst eingetragen werden. Bevor er eingetragen werden kann, muss der erste Benutzer zunächst seinen Fingerabdruck einer Berechtigungsermittlung unterziehen, und wenn diese erfolgreich ist, können die darauffolgenden Benutzer ihre Fingerabdruck-Biodaten eintragen. Deren Eintragungsprozess ist der gleiche wie bei dem ersten Benutzer.
- Erfindungsgemäß wird der Fingerabdruck des Benutzers mittels der Vorrichtung eingescannt und verifiziert, was nachstehend beschrieben wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Datenverschlüsselungsschema zum sicheren Behalten von Daten und Informationen innerhalb der portablen Datenspeichereinrichtung mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter, verwendet, und das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte:
- - Scannen des Fingerabdruckes eines Benutzers mittels des Fingerabdrucksensors;
- - Verarbeiten des gescannten Fingerabdruckbildes mittels der biometrischen Verarbeitungseinheit, die das Bild an Hand von Fingerabdruck-Biodaten von einem Benutzer bzw. von Benutzern verifiziert, die als Verschlüsselungsschlüssel in der Biodaten-Speichereinheit gespeichert ist bzw. sind;
- - Anfordern eines weiteren Fingerabdrucks zum erneuten Scannen von dem Benutzer, falls die Verifikation fehlschlägt;
- - Vorbereiten eines Verschlüsselungszeigers, der den Verschlüsselungsschlüssel aus der Biodaten-Speichereinheit gewinnt, wenn die Verifikation erfolgreich ist; und
- - Sichern des gewonnenen Verschlüsselungsschlüssels in einem Polynom-Anhängeprozess ("polynomial appending process").
- Bei der vorliegenden Erfindung triggert ein in der Fabrik codierter Schlüssel zusammen mit dem Verschlüsselungsschlüssel den Datenverschlüsselungs/Entschlüsselungsprozess in der Datenverarbeitungseinheit, und zwar über die Zugriffssteuerung- Entscheidungseinheit; und die Datenverarbeitungseinheit extrahiert dann Daten aus dem Flashspeicher und sendet sie an die Computerplattform, und zwar über die serielle Computerbusschnittstelleneinheit des Host/der Vorrichtung.
- Erfindungsgemäß beträgt die typische biometrische Verifikations- und Systemzugriffszeit der portablen Speichervorrichtung etwa eine Sekunde und die biometrische Eintragungszeit beträgt etwa eine Sekunde pro Fingerabdruckeingabe, und es wird nicht mehr als 25 Fingerabdrücken ein autorisiertes Zugriffsrecht zugewiesen.
- Obgleich die vorliegende Erfindung mittels einer bestimmten Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht sich, dass Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die in der Spezifikation ausgeführte Beschreibung nicht beschränkt, sondern vielmehr durch die nachstehenden Ansprüche definiert.
Claims (8)
1. Portable Datenspeichervorrichtung (100) mit serieller
Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische
Parameter, mit:
- einer eingebetteten biometrischen Fingerabdruck-
Verarbeitungseinheit (20) und einem
Fingerabdrucksensor (12);
- einem Flashspeicher (40) zur Speicherung von Daten
und Informationen mit beliebiger Speicherkapazität;
- einer Mikrocontroller- und Datenverarbeitungseinheit
(30) zum Bilden einer Schnittstelle mit der
eingebetteten Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit (20), einem
Hostcomputersystem und dem Flashspeicher (40);
- einem eingebauten proprietären
Datenverschlüsselungsschema zum sicheren Halten von Daten und
Informationen innerhalb des Flashspeichers (40); und
- einem proprietären Eintragungsschema zur
biometrischen Fingerabdruckeintragung.
2. Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller
Computerbussschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter,
nach Anspruch 1, wobei die eingebettete biometrische
Fingerabdruck-Verarbeitungseinheit (20) eine biometrische
Verarbeitungseinheit (22) und eine
Biodaten-Speichereinheit (24) aufweist.
3. Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller
Computerbussschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter,
nach Anspruch 2, wobei die biometrische
Verarbeitungseinheit (22) Fingerabdruck-Biodaten von dem
Fingerabdrucksensor (12) liest und die Biodaten in der Biodaten-
Speichereinheit (24) in der Form eines
Verschlüsselungsschlüssels speichert.
4. Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller
Computerbussschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter,
nach Anspruch 2, wobei die Biodaten-Speichereinheit (24)
Fingerabdruck-Biodaten eines Benutzers bzw. von Benutzern
speichert.
5. Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller
Computerbussschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter,
nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Mikrocontroller-
und Datenverarbeitungseinheit (30) eine Zugriffssteuerung-
Entscheidungseinheit (32) und eine
Datenverarbeitungseinheit (34) aufweist.
6. Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller
Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter,
nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die typische
biometrische Verifikations- und Systemzugriffszeit etwa eine
Sekunde oder weniger beträgt.
7. Portable Datenspeichervorrichtung mit serieller
Computerbusschnittstelle, geschützt durch biometrische Parameter,
nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die biometrische
Eintragungszeit eine Sekunde pro Fingerabdruck beträgt, und
wobei nicht mehr als 25 Fingerabdrücken ein autorisiertes
Zugriffsrecht zugeordnet ist.
8. Verfahren zur proprietären Daten-Bio-Verschlüsselung unter
Verwendung einer portablen Datenspeichervorrichtung (100)
mit serieller Computerbusschnittstelle, geschützt durch
biometrische Parameter, mit den Schritten:
1. Scannen eines Fingerabdruckes eines Benutzers mittels
eines Fingerabdrucksensors (12);
2. Verarbeiten des eingescannten Fingerabdruckbildes
mittels einer biometrischen Verarbeitungseinheit
(22), die das Bild an Hand von Fingerabdruck-Biodaten
eines Benutzers bzw. von Benutzern verifiziert, die
als Verschlüsselungsschlüssel in einer Biodaten-
Speichereinheit (24) gespeichert sind;
3. Anfordern eines weiteren Fingerabdruckes zum erneuten
Einscannen von dem Benutzer, wenn die Verifikation
fehlschlägt;
4. Vorbereiten eines Verschlüsselungszeigers, der den
Verschlüsselungsschlüssel aus der Biodaten-
Speichereinheit (24) wiedergewinnt, wenn die
Verifikation erfolgreich ist; und
5. Sichern des zurückgewonnenen
Verschlüsselungsschlüssels in einem Polynom-Anhängeprozess.
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