DE19512266A1 - Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung vor Manipulation - Google Patents
Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung vor ManipulationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung
vor Manipulation.
Es ist bekannt, elektronische Schaltungen, die Teil komplexer System sind, so zu
konstruieren, daß bestimmte Betriebsparameter dieser Systeme eingehalten
werden. Beispielsweise hat man integrierte Schaltungen der Elektronik von Kraft
fahrzeugen so codiert, daß eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschritten
werden kann. Da sich diese Schranke mit einigem technischen Aufwand über
winden läßt, sind derartige Maßnahmen zwar zur Umsetzung einer freiwilligen
Selbstbeschränkung von Herstellern geeignet, nicht aber, wenn gesetzliche
Bestimmungen zu erfüllen sind.
Ferner ist es bekannt, elektronische Geräte vor Diebstahl zu schützen, indem ein
funktionswesentlicher Teil der Schaltung vom Gerät abnehmbar und transportabel
ausgebildet wird. Im Falle, daß der funktionswesentliche Schaltungsteil dennoch
in die Hände eines Diebes gelangt, ist dieser Schutz aber wirkungslos.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders wirksamen Schutz
elektronischer Schaltungen gegen unberechtigten Umgang damit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gehäuse vor
gesehen wird, das einen funktionswesentlichen Teil der elektronischen Schaltung
vollständig umgibt und das eine Wandung aus einem elektrisch isolierenden
Material aufweist, durch die hindurch eine Vielzahl von elektrischen Leitungen, die
mit dem Schaltungsteil verbunden sind, an die Außenseite des Gehäuses
verlaufen und in die eine Vielzahl von feinen Drähten eingebettet sind, die interne
Leitungsverbindungen des Schaltungsteils bilden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es am wirksamsten ist, die
Schaltung selbst bzw. Teile davon gegen jede Manipulation daran zu schützen.
Dies wird gemäß der Erfindung gewährleistet, indem die Schaltung zerstört wird,
wenn versucht wird, Zugang dazu zu erlangen. Eine derart geschützte Schaltung
ist also geeignet, sicherheitsrelevante Überwachungsfunktionen durchzuführen,
z. B. für den Betrieb von militärischen oder industriellen Geräten und Anlagen.
In der bevorzugten Ausführungsform bilden die feinen Drähte ein engmaschiges
Geflecht um den Schaltungsteil herum und umfaßt das Gehäuse außerdem
wenigstens einen geschlossenen und elektrisch isolierten Hohlkörper, der eine
Flüssigkeit enthält, die elektrischen Strom leitet, z. B. eine flache Kunststoffhülle,
die an der Innenseite der Gehäusewandung anliegt und die mit Säure gefüllt ist.
Selbst wenn es bei einem Aufbruchversuch gelänge, die Verbindungen über die
feinen Drähte aufrechtzuerhalten, würden dann elektrische Verbindungen inner
halb des Gehäuses kurzgeschlossen oder zerstört werden. Diese Zerstörung
erfolgt besonders zuverlässig, wenn sich in dem Gehäuse integrierte Schaltungen
mit freiliegendem Chip befinden.
Eine dieser integrierten Schaltungen ist vorzugsweise eine integrierte Schaltung
aus einem Paar individueller korrespondierender integrierter Schaltungen. Der
korrespondierende Chip wird in der Schaltung außerhalb des Gehäuses
vorgesehen, mit der das Gehäuse zwecks Austauschbarkeit über Steckverbinder
verbunden sein kann. Der im Gehäuse enthaltene Chip überprüft regelmäßig das
Vorhandensein des korrespondierenden Chips, und die Schaltung stellt ihren
Betrieb ein, wenn dies nicht der Fall ist. Vorzugsweise befindet sich hierzu
innerhalb des Gehäuses eine Stromquelle, die funktionswesentliche Leitungs
verbindungen und/oder elektronische Bauteile durch Überbeanspruchung zerstört.
Der ordnungsgemäße Betriebszustand des Schaltungsteils in dem Gehäuse läßt
sich durch ein Thermoelement überwachen, wobei ebenfalls eine Zerstörung
eingeleitet wird, wenn bestimmte Grenzwerte überschritten werden.
Außerdem kann sich innerhalb des Gehäuses ein Zeitzähler befinden, der nach
einer voreingestellten Zeit eine Selbstzerstörung auslöst. Nur der rechtmäßige
Benutzer des Systems, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut ist,
erhält vom Hersteller einen neuen, funktionierenden Schaltungsteil. Auf diese
Weise läßt sich z. B. verhindern, daß Waffensysteme, die nur in bestimmte Länder
exportiert werden dürfen, unkontrolliert weiterverbreitet werden.
Mit der Erfindung läßt sich außerdem ein wirksamer Diebstahlschutz für Fahrzeuge
realisieren, z. B. Kraftfahrzeuge. Dazu- wird die Kraftfahrzeugelektronik mit Hilfe
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gesichert, die außerdem einen Funkemp
fänger aufweist, der mit einer externen Antenne verbunden ist. Wird ein Diebstahl
angezeigt, so werden von geeigneten Sendestationen, z. B. weltweit empfang
baren Satelliten, Signale ausgesandt, bei deren Empfang sich die Vorrichtung
selbst zerstört, ggf. mit einer Verzögerung, um Selbstzerstörungen aufgrund von
Fehlalarmen zu vermeiden. Damit der Empfang dieser Signale nicht verhindert
werden kann, befindet sich eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung im
Kraftfahrzeug, die einen Sender enthält. Wenn der Empfänger die Signale dieses
Senders nicht mehr empfängt, wird ebenfalls eine Selbstzerstörung eingeleitet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und aus der Zeichnung, auf die
Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von außen, die
nachfolgend als Zerstörungsschalter bezeichnet wird; und
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Inneren des Zerstörungsschalters von Fig. 1.
Der in Fig. 1 gezeigte Zerstörungsschalter weist ein würfelförmiges Gehäuse 1
aus isolierendem Kunststoff mit einer Kantenlänge von einem Zentimeter oder
einigen Zentimetern auf, dessen Wandung z. B. 2 mm stark ist. Über die gesamte
Wandung verteilt sind darin hauchdünne Drähte 2 eingebettet, die dünner als 0,1
mm sind und die in geringen gegenseitigen Abständen verlaufen, z. B. 0,1 mm.
Das Gehäuse 1 ist über nicht gezeigte Lötstifte, die durch seine Wandung
hindurch verlaufen, auf einer Einschubplatine 3 festgelötet, die eine Steckerleiste
mit einer Vielzahl von Kontakten 4 aufweist, die über Leiterbahnen 5 mit den
Lötstiften des Gehäuses 1 verbunden sind. In der Figur sind zwar nur einige
wenige Kontakte 4 und Leiterbahnen 5 eingezeichnet; ihre Anzahl kann aber
wesentlich höher sein, z. B. Hundert oder mehr. Die Einschubplatine 3 ist auf eine
nicht gezeigte Hauptplatine einer zu sichernden Schaltung aufsteckbar.
Die Drähte 2 in der Wandung des Gehäuses 1 bilden einen oder mehrere
Kontaktkreisläufe, die in Form eines engmaschigen Geflechts um das Gehäuse 1
herumlaufen und die mit einer Kontrollschaltung 6 im Inneren des Gehäuses 1
verbunden sind, wie in Fig. 2 schematisch gezeigt. Eine integrierte Schaltung 7,
die eine oder mehrere beliebige, aber wesentliche Funktionen der zu sichernden
Schaltung ausführt, ist über die Vielzahl von Leiterbahnen 5 und Kontakten 4 mit
der zu sichernden Schaltung verbunden.
Die Kontrollschaltung 6 überprüft ständig den Leitungszustand der Drähte 2, und
wenn sie einen Kurzschluß zwischen den Drähten 2 oder eine Unterbrechung der
Drähte 2 feststellt, versorgt sie die integrierte Schaltung 7 mit Überspannung von
einer Batterie 8, um die integrierte Schaltung 7 zu zerstören.
Während in der gezeichneten Ausführungsform die Kontrollschaltung eine Art
Relaisfunktion ausführt, können in einer alternativen Ausführungsform oder auch
zusätzlich Leitungsverbindungen der zu sichernden Schaltung unmittelbar über
Drähte 2 in der Wandung des Gehäuses 1 geführt sein.
Ein Versuch, das Gehäuse 1 gewaltsam zu öffnen, führt zu einer Durchtrennung
der Drähte 2, während ein Schmelzen des Gehäuses 1 Kurzschlüsse verursacht,
so daß ein Ausfall der zu sichernden Schaltung die Folge ist. Durch Wahl einer
entsprechend hohen Zahl von Leiterbahnen 5 bzw. indem schwierig zu beschaf
fende bzw. zu rekonstruierende integrierte Schaltungen 7 innerhalb des Gehäuses
1 angeordnet werden, läßt sich die Sicherheit gegen eine Verwendung der zu
sichernden Schaltung ohne den Zerstörungsschalter praktisch beliebig steigern.
Außerdem sind an der Innenseite der Wandung des Gehäuses 1 im wesentlichen
flächendeckend Hohlkörper in Form von flachen Kunststoffhüllen 9 angebracht,
die eine Säure enthalten, die sich bei Gewaltanwendung über die Bauteile im
Gehäuse 1 ergießt. Durch die Säure verursachte Kurzschlüsse zerstören Leitungen
oder Bauteile entweder unmittelbar, was gefördert werden kann, indem integrierte
Schaltungen ohne äußeren Kunststoffmantel verwendet werden, oder es werden
Kontaktflächen 10 miteinander kurzgeschlossen, die im Inneren des Gehäuses 1
verteilt angeordnet sind, was von der Kontrollschaltung 6 detektiert wird, die
daraufhin eine weitere Zerstörung der Bauteile durch Überspannung bzw. Über
hitzung bewirkt. Durch diese Maßnahmen wird ein Eindringen in den Zerstörungs
schalter weiter erschwert, so daß seine Funktion nicht beeinflußt werden kann.
Der Zerstörungsschalter enthält ferner einen Zeitzähler 11, der vom Hersteller auf
einen bestimmten, nicht nachträglich veränderbaren Zeitablauf eingestellt ist, z. B.
drei Monate, in Sekunden gezählt. Das Ende des Zeitablaufs wird von der Kontroll
schaltung 6 detektiert und dann eine programmierte Selbstzerstörung des nicht
reparablen Zerstörungsschalters eingeleitet, wodurch die gesamte Schaltung
unbenutzbar wird, in die der Zerstörungsschalter integriert ist, und damit auch das
System, in das die elektronische Schaltung eingebaut ist, beispielsweise ein
Waffensystem. Einen Ersatz-Zerstörungsschalter vom Hersteller erhält nur der
rechtmäßige Erwerber bzw. Benutzer. Auch in industriellen, prozeßgesteuerte
Anlagen oder Teilen, die nicht laufend gewartet werden können, kann der
Schalter die Sicherheit steigern, indem er verhindert, daß in bestimmten
Zeitabständen vorgeschriebene Sicherheitskontrollen auf Grund von menschlichem
Versagen nicht durchgeführt werden, z. B. durch Vergessen dieser Kontrollen.
Die Sicherheit gegen eine Benutzung entgegen bestimmten Vorschriften wird noch
weiter gesteigert, wenn ein sogenanntes Identdualsystem genutzt wird. Dabei
müssen zwei Korrespondenzchips miteinander korrespondieren und sich gegen
seitig identifizieren, von denen sich einer außerhalb des Gehäuses 1 auf der zu
schützenden Schaltung und der andere Korrespondenzchip 12 innerhalb des
Gehäuses 1 befindet. Der innere Korrespondenzchip 12 wird bei fehlender
Identifikation oder bei Aufbruchversuchen von der Kontrollschaltung 6 zerstört.
Seine elektrische Konfiguration ist nur dem Hersteller bekannt und wird in einen
Ersatz-Zerstörungsschalter übernommen. Wird der Ersatz-Zerstörungsschalter in
die Gesamtanlage eingebaut, so muß der neue Korrespondenzchip 12 exakt mit
dem Korrespondenzchip in der Gesamtanlage korrespondieren, andernfalls eine
Selbstzerstörung des Zerstörungsschalters stattfindet.
Da der Besteller eines Ersatz-Zerstörungsschalters dem Hersteller alle Daten und
Lieferdaten der Anlage mitteilen muß, ist eine herstellerseitige Kontrolle und ein
genauer Überblick über den Verbleib der Anlage möglich. Bei Waffensystemen
kann durch Nichtlieferung von Ersatz-Zerstörungsschaltern eine Weiterver
wendung unterbunden werden, wenn dies aus politischen Gründen vom Land des
Herstellers verlangt wird. Diese politische Kontrollierbarkeit kann den Export
solcher Systeme erleichtern.
Die Spannung der Batterie 8 bzw. ihr Innenwiderstand unterliegen einer impuls
weisen Selbstkontrolle, z. B. alle 0,3 Sekunden, um die gespeicherte Energie nicht
vorzeitig zu verbrauchen. Zur Erhöhung der Redundanz kann hierfür eine weitere,
nicht eingezeichnete Batterie im Gehäuse 1 eingebaut sein. Damit die Batterien
nicht durch Kühlen wirkungslos gemacht werden können, erfolgt außerdem eine
Temperaturprüfung durch Thermofühler 13. Wird eine bestimmte Temperatur
unterschritten, so erfolgt die Selbstzerstörung, vorzugsweise unter Reihenschal
tung der beiden Batterien, so daß sich deren Restspannungen addieren. Für einen
Betrieb bei niedrigen äußeren Umgebungstemperaturen muß der Zerstörungs
schalter allerdings künstlich beheizt werden. Die Thermofühler 13 registrieren
außerdem zu hohe Temperaturen, so daß z. B. oberhalb von 100°C ebenfalls eine
Selbstzerstörung stattfindet, etwa bei Auslötversuchen, bei Einwirkung von Fein
bearbeitungswerkzeugen wie Laserstrahlwerkzeugen oder auch bei Feuer.
Durch diese diversen Schutzfunktionen ist ein Nachbau des Zerstörungsschalters
anhand eines vorhandenen Exemplars äußerst schwierig. Die Konfiguration der
Zerstörungsschalter im Einzelfall muß natürlich geheim gehalten werden. Für jeden
Anlagentyp gibt es typgebundene Einschubplatinen 3, deren Konfiguration für
andere Anlagen völlig unbrauchbar ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ergibt einen wirkungsvollen Diebstahlschutz für
Kraftfahrzeuge. Ein erster Zerstörungsschalter, der einen funktionswesentlichen
Teil der Kraftfahrzeugelektronik enthält, und ein zweiter Zerstörungsschalter, der
ebenfalls einen funktionswesentlichen Teil der Kraftfahrzeugelektronik enthalten
kann, sind an getrennten Stellen in einem Kraftfahrzeug eingebaut, wobei sie für
eine Warnfunktion gut sichtbar angeordnet sein können.
Die beiden Zerstörungsschalter sind ähnlich wie der Zerstörungsschalter aus dem
oben beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgebaut, jedoch enthält der erste
Zerstörungsschalter zusätzlich zu oben beschriebenen Bauelementen einen
Funkempfänger, der mit einer Antenne mit Außenwirkung verbunden ist, z. B.
einem im Gummi der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs verlaufenden
Antennendraht. Anstelle der Batterie 8 enthält er einen Akkumulator. Der zweite
Zerstörungsschalter enthält keine Batterie, jedoch einen Funksender mit einer
eigenen Antenne außerhalb des Gehäuses 1, der von dem Empfänger im ersten
Zerstörungsschalter empfangbar und auf diesen abgestimmt ist.
Im Anschluß an eine Diebstahlmeldung an die Polizei wird über geeignete
Funkstationen, z. B. weltweit empfangbare Satelliten, ein Funksignal ausgesandt,
das den z. B. auf einen Monat programmierten Zeitzähler im ersten Zerstörungs
schalter startet. Bei einem Empfang des Funksignals, welches genügend lange
bzw. unter ständiger Wiederholung ausgesandt wird, wird außerdem der
eingebaute Akkumulator aufgeladen, mit dessen Hilfe nach Ablauf des Monats die
Selbstzerstörung durchgeführt wird. Bis dahin erscheint eine Sichtanzeige mit der
Diebstahlmeldung am Armaturenbrett, so daß im Falle einer Falschmeldung
ausreichend Gelegenheit besteht, in der autorisierten Werkstatt oder bei der
Polizei für eine Klärung zu sorgen, um das weltweite Funksignal zu stoppen.
Ein zerstörter Zerstörungsschalter wird nach einem Verkehrsunfall oder einer
erwiesenermaßen rechtmäßigen Eigentumsübertragung durch einen neuen ersetzt,
der nur auf Anforderung und unter Mitteilung aller Daten des Kraftfahrzeugs und
seiner Vorgeschichte beim Werk erhältlich ist, welches diese Daten mit polizeilich
gespeicherten Daten vergleicht.
Außer den oben bereits beschriebenen Identifikationsmerkmalen werden verschie
denen Zerstörungsschaltern verschiedene Frequenzen bzw., wenn diese nicht
ausreichen, individuelle Signalformen oder Signalcodes zugewiesen.
Der zweite Zerstörungsschalter sendet im Kraftfahrzeugbetrieb ein Prüfsignal an
den ersten Zerstörungsschalter, und wenn dieses vom ersten Zerstörungsschalter
nicht detektiert wird, beginnt die Zeitspanne von einem Monat bis zur Selbst
zerstörung ebenfalls abzulaufen. Daher ist es für einen Dieb zwecklos, den
Empfang des Funksignals auf irgendeine Weise zu unterbinden. Zusätzlich können
die beiden Zerstörungsschalter in dem weiter oben beschriebenen Identdualsystem
miteinander korrespondieren.
Mit dem beschriebenen Diebstahlschutzsystem können nicht nur durch Diebstahl
von Kraftfahrzeugen verursachte Schäden verringert werden, sondern es ist für
mobile technische Einrichtungen verschiedenster Art geeignet.
Claims (15)
1. Vorrichtung zum Schutz einer elektronischen Schaltung vor Manipulation,
gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1), das einen funktionswesentlichen Teil (7)
der elektronischen Schaltung vollständig umgibt und das eine Wandung aus einem
elektrisch isolierenden Material aufweist, durch die hindurch eine Vielzahl von
elektrischen Leitungen (5), die mit dem Schaltungsteil (7) verbunden sind, an die
Außenseite des Gehäuses (1) verlaufen und in die eine Vielzahl von feinen
Drähten (2) eingebettet sind, die interne Leitungsverbindungen des Schaltungsteils
bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Drähte
(2) ein engmaschiges Geflecht um den Schaltungsteil (7) herum bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (1) außerdem wenigstens einen geschlossenen und elektrisch
isolierten Hohlkörper (9) umfaßt, der eine Flüssigkeit enthält, die elektrischen
Strom leitet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit
eine Säure ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der wenigstens eine Hohlkörper (9) flach ist und an der Innenseite der Wandung
des Gehäuses (1) anliegt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaltungsteil wenigstens eine integrierte Schaltung (6, 7) umfaßt.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaltungsteil wenigstens eine integrierte Schaltung (6, 7) mit einem
freiliegenden Chip umfaßt.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaltungsteil wenigstens eine integrierte Schaltung umfaßt, die eine
integrierte Schaltung (12) aus einem Paar individueller korrespondierender
integrierter Schaltungen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sich innerhalb des Gehäuses eine Stromquelle (8) befindet.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich innerhalb des Gehäuses ein Zeitzähler (11) befindet.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich innerhalb des Gehäuses wenigstens ein Thermoelement (13)
befindet.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich innerhalb des Gehäuses ein Funkempfänger befindet.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich innerhalb des Gehäuses ein Funksender befindet.
15. Diebstahlschutzsystem für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß es eine
Vorrichtung nach Anspruch 13 und eine Vorrichtung nach Anspruch 14 aufweist,
und dadurch, daß wenigstens die Vorrichtung mit dem Funkempfänger Funktionen
der Fahrzeugelektronik durchführt und diesen Betrieb einstellt, wenn entweder
keine Signale von der Vorrichtung mit dem Funksender empfangen werden oder
ein besonderes Signal von außerhalb des Fahrzeugs empfangen werden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung
des Betriebs der Vorrichtung mit dem Funkempfänger mit einer voreingestellten
Verzögerung erfolgt.
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