DE19648767C2 - Identifikationssystem mit elektronischer Chipkarte - Google Patents

Identifikationssystem mit elektronischer Chipkarte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Identifikationssystem mit elektro­ nischer Chipkarte, mit Speichern für biometrische Identifika­ tionsmerkmale der benutzungsberechtigten Personen, mit Senso­ ren zum Erfassen der biometrischen Identifikationsmerkmale und Mitteln zum Vergleich der gespeicherten und der erfaßten biometrischen Identifikationsmerkmale wobei die Mittel zum Speichern, zur Erfassung und zum Vergleich der biometrischen Identifikationsmerkmale jeweils zumindest teilweise in der Weise in die Chipkarte integriert sind, daß ein autonomer Vergleich der gespeicherten mit den erfaßten biometrischen Identifikationsmerkmale möglich ist und kein Austausch si­ cherheitsrelevanter Daten zwischen der elektronischen Chip­ karte und den übrigen Komponenten des Identifikationssystemes erfolgt.
Die Verbreitung und Vermarktung von Dienstleistungen, bei de­ nen auf geschützte Daten zugegriffen werden muß, erfolgt in zunehmendem Maß mittels Systemen zur elektronischen Datenver­ arbeitung, wobei elektronische Chipkarten eine wesentliche Rolle spielen. So werden sie beispielsweise bei den sogenann­ ten Geldausgabeautomaten in Verbindung mit einer individuel­ len Kennung - der PIN-Nummer - zur Berechtigungsüberprüfung verwendet, oder auch als elektronische Geldbörse, auf die Geldbeträge aufgebucht werden können, die dann im bargeldlo­ sen Zahlungsverkehr in Geschäften durch entsprechende Chip­ karten-Schreib/Lesegeräte wieder abgebucht werden.
Durch die Kombination von Chipkarte und PIN-Nummer wird zwar die Wahrscheinlichkeit einer mißbräuchlichen Verwendung ver­ ringert, gleichzeitig aber auch der Komfort für den Benutzer verringert, die Fehlerhäufigkeit bei den Bedienvorgängen er­ höht und der Vorgang der Berechtigungskontrolle verlängert, was beispielsweise in Hauptgeschäftszeiten zu erheblichen Wartezeiten und Warteschlangen vor den Geldausgabeautomaten führt.
Erschwerend wirkt sich dabei auch der vielfältige Einsatz verschiedener Chipkarten für die unterschiedlichsten Services in der Telekommunikation, bei der Zutrittskontrolle zu Hoch­ sicherheitsbereichen wie Rechenzentren, oder im Gesundheits­ wesen aus, sodaß sich der Anwender für den Einsatz der ver­ schiedenen Chipkarten auch unterschiedliche PIN-Nummern mer­ ken muß.
Viele Benutzer notieren sich daher die PIN-Nummer und verrin­ gern damit die Sicherheit der Kombination Chipkarte-PIN- Nummer ganz beträchtlich.
Insbesondere für Zutrittskontrollen werden daher bereits Sys­ teme angeboten, bei denen auf einer Chipkarte biometrische Daten - beispielsweise ein Fingerabdruck - eines Berechtigten gespeichert werden, die im Anwendungsfall, bei der Zutritts­ kontrolle von einem Kontrollgerät, meist einem Personalcompu­ ter mit einem angeschlossenen Sensor mit dem Fingerabdruck des Benutzers verglichen werden, und bei Übereinstimmung der beiden Abdruckdaten der Zutritt freigegeben wird.
Aus der WO 94/25938 ist weiterhin ein System zur Fingerprint- Identifikation bekannt, bei dem ein Fingerprint-Sensor in ei­ ne Chipkarte integriert ist.
Nachteilig an den genannten Systemen ist insbesondere, daß sicherheitsrelevante Daten - die Information über den Finger­ abdruck - von der Chipkarte auf ein Kontrollsystem übertragen werden und damit ausgespäht werden können.
Aus der EP 0 085 680 ist ein Datenträger bekannt, bei dem die Mittel zum Speichern, zur Erfassung und zum Vergleich der biometrischen Identifikationsmerkmale jeweils in der Weise in die Chipkarte integriert sind, daß ein autonomer Vergleich der gespeicherten mit den erfaßten biometrischen Identifika­ tionsmerkmalen möglich ist und kein Austausch sicherheitsre levanter Daten zwischen dem Datenträger und den übrigen Kom­ ponenten des Identifikationssystemes erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Identifikati­ onssystem anzugeben, das höchsten Sicherheitsanforderungen genügt und flexibel an die unterschiedlichsten Anforderungen angepaßt werden kann.
Erfindungsgemäß geschieht dies mit einem Identifikationssys­ tem der eingangs genannten Art, bei dem die gespeicherten biometrischen Identifikationsmerkmale in eine bestimmte Zahl von Teilmerkmalen zerlegt sind und beim Vergleich der gespei­ cherten und der erfaßten biometrischen Identifikationsmerkma­ le ein ausgewählter Teil dieser Teilmerkmale verwendet wird.
Die Zerlegung des Identifikationsmerkmale in signifikante Teilmerkmale und Auswahl eines Teiles davon für die Identifi­ kation ermöglicht eine, dem jeweiligen Sicherheitserfordernis angepaßte Vergleichsprozedur, die schnell bei geringen An­ sprüchen und entsprechend langsamer bei Hochsicherheitsanwen­ dungen verläuft.
Für die Identifikation geeignete personenbezogene Merkmale sind beispielsweise das Muster der Blutbahnen der Netzhaut, die Struktur der Iris, die Länge und Form der Finger, das Ge­ sicht, die Stimme oder aber Fingerabdrücke. Die Möglichkei­ ten, Personen aufgrund dieser Merkmale zu identifizieren, sind beispielsweise in IEEE Spectrum, Februar 1994, "It had to be you" beschrieben. Die wahrscheinlich am besten er­ forschten und damit zuverlässigsten Merkmale sind dabei die Fingerabdrücke, wobei durch Überprüfung mehrerer Fingerab­ drücke noch die Zuverlässigkeit erhöht werden kann. Diese sind auch in für den Benutzer komfortabler Weise zu ermit­ teln, während z. B. das Muster der Netzhaut nur durch eine für den zu Identifizierenden unangenehme Prozedur erfaßt werden kann und daher nur in jenen Fällen angewendet werden wird, in denen dieser Effekt keine Rolle spielt oder ggf. sogar er­ wünscht ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Sensoren zum Erfassen des zumin­ dest einen Fingerabdruckes ein Transistorarray beinhalten, und wenn die Transistoren so geschaltet sind, daß das thermi­ sche Abbild des zumindest einen Fingerabdruckes erfaßt wird. Transistoren zeichnen sich bekanntlich durch hohe Integrati­ onsfähigkeit aus, ein derart gestalteter Sensor kann daher mit geringen Abmessungen, insbesondere geringer Dicke herge­ stellt werden.
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 eine erfindungsgemäß gestaltete Chipkarte,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Chipkarte nach Fig. 1,
Fig. 3 die Handhabung einer Chipkarte nach Fig. 1 und Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Ablaufes bei der Identifikationsprüfung und
Fig. 5 Aufbau eines Identifikationssystemes, bei dem als biometrisches Identifikationsmerkmal die Netzhaut abgeta­ stet wird.
Kernstück des erfindungsgemäßen Identifikationssystemes ist die Chipkarte nach den Fig. 1, 2 und 3. Sie beinhaltet ne­ ben einer Speicher- und Vergleichslogik VSL, zwei aus einzel­ nen Transistoren aufgebaute Sensormatrizen SM, mit denen die Fingerabdrücke von Daumen D und Zeigefingers Z erfaßt werden. Um die Handhabung der Karte zu erleichtern, kann auch auf ei­ ne Sensormatrix und die Erfassung des Zeigefingerabdruckes verzichtet werden.
Die Stromversorgung der Chipkarte erfolgt über ein Schreib/Lesegerät SLG zu dem auch eine Datenverbindung be­ steht, über welche der für den vorgesehenen Anwendungszweck notwendige Datenaustausch erfolgt. Bei Einsatz der Chipkarte als elektronische Geldbörse handelt es sich dabei um Auf- bzw Abbuchung von elektronischen Geldwerten.
Für den Identifikationsvorgang relevante Daten, wie beipiels­ weise das gespeicherte Fingerabdruckmuster werden über diese Datenverbindung nicht ausgetauscht, sodaß diese Daten auch nicht über entsprechend präparierte Schreib/Lesegeräte ausge­ späht werden können.
Die Sensormatrizen SM umfassen ein Raster von Transistoren, die so beschaltet sind, daß sie als Temperaturfühler dienen. Damit werden Hautrillenkuppen und Hautrillensenken bei Anle­ gen eines Fingers auf die Sensormatrix über die Temperaturun­ terschiede erfaßt.
Anhand der Fig. 4 wird der Ablauf eines Identifikationsvor­ ganges erläutert:
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Fingerabdruck in eine bestimmte Zahl von signifikanten Teilabdrücken zerlegt. Jeder Identifikationsvorgang bedient sich lediglich eines Teils der Teilabdrücke die zufällig oder pseudozufällig ausgewählt wer­ den. Diese Auswahl AW ermöglicht eine, dem jeweiligen Sicher­ heitserfordernis angepaßte Vergleichsprozedur VP, die schnell bei geringen Ansprüchen und einer geringen Anzahl von Teilab­ drücken abläuft, und entsprechend langsamer bei Hochsicher­ heitsanwendungen geschieht.
Die Auswahl der verwendeten Teilabdrücke kann ohne Einschrän­ kung der Sicherheit auch durch das Schreib/Lesegerät SLG er­ folgen.
Die ausgewählten Teilabdrücke werden vom biometrischen Erfas­ sungssystem BM erfaßt und mit den gespeicherten und kryptolo­ gisch geschützten Daten SPD verglichen. Ergibt der Vergleich VP eine Übereinstimmung, dann wird die eigentliche Chipkar­ tenfunktion CF, beispielsweise eine elektronische Geldbörse oder ein Zutrittsschlüssel freigegeben.
Bei Nichtübereinstimmung erfolgen maximal zwei weitere Ver­ gleichsvorgänge VV, wenn auch diese keine Übereinstimmung er­ geben, wird die Chipkarte gesperrt SPE, wobei die Sperre zeitlich begrenzt sein kann.
Die Kartenpersonalisierung, d. h. die Speicherung bestimmter Fingerabdrücke auf einer Chipkarte geschieht wie folgt: Die "neue" Chipkarte wird vom Benutzer in das Schreib/Lesegerät eingebracht. Es ist dabei denkbar, daß nur ausgewählte Schreib/Lesegeräte beispielsweise in Banken zur Auslösung eines Personalisierungsvorganges berechtigt werden. Ein von dem Gerät ausgehender Initialisierungsimpuls veran­ laßt dann die Speicher- und Vergleichslogik über die Sensor­ matrizen SM den/die Fingerabdrücke einzulesen und zu spei­ chern. Danach ist keine Änderung dieser Daten mehr möglich.
Um in bestimmten Anwendungsfällen ein authorisiertes Auslesen und Verändern der Daten durch eine zentrale Stelle zu ermög­ lichen, kann eine kryptologisch geschützte Schnittstelle vor­ gesehen werden, wobei die auf der Chipkarte gespeicherten Da­ ten entsprechend dem sogenannten RSA-Verfahren, wie es in der Zeitschrift Informationstechnik it 32 (1990), Seiten 24- 32 "Algorithmen, Mechanismen und Dienste"; R. Oldenbourg Ver­ lag beschrieben ist, mit dem "öffentlichen Teil" eines asym­ metrischen Schlüsselverfahrens verschlüsselt werden.
Fig. 5 zeigt ein Identifikationssystem bei dem als biometri­ sches Identifikationsmerkmal die Netzhaut dient. Dabei hat der Benutzer durch ein Loch L in der Chipkarte eine Licht­ quelle LQ im Schreib/Lesegerät zu blicken, sodaß eine Visier­ linie gebildet wird. Optische Sensoren S auf der dem Benutzer zugewandten Seite der Chipkarte erfassen dann die Struktur der Netzhaut.
Zur Erleichterung des Bedienungsvorganges umfaßt das Schreib/Lesegerät einen beweglichen Teil A, der die Chipkarte aufnimmt und an das Auge herangeführt werden kann. Der beweg­ liche Teil A ist mit dem Festteil B des Schreib/Lesegerätes mittels Kabel K verbunden.
Bevorzugte Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Identifi­ kationssystemes sind insbesondere die elektronische Geldbör­ se, also der Ersatz von Bargeld und/oder Kreditkarten, Zu­ gangs- und Zutrittskontrollen aller Art, damit insbesondere der Ersatz von mechanischen Schlüsseln, die Personenidentifi­ zierung und Authentifizierung, damit der Ausweisersatz, sowie der Einsatz als Datenspeicher z. B. für persönliche Daten wie die Ergebnisse von ärztlichen Untersuchungen.

Claims (4)

1. Identifikationssystem mit elektronischer Chipkarte, mit Speichern für biometrische Identifikationsmerkmale der benutzungsberechtigten Personen, mit Sensoren zum Erfassen der biometrischen Identifikationsmerkmale und Mitteln zum Vergleich der gespeicherten und der erfaßten biometrischen Identifikationsmerkmale wobei die Mittel zum Speichern (VSL), zur Erfassung (SM) und zum Vergleich (VSL) der biometrischen Identifikationsmerkmale jeweils zumindest teilweise in der Weise in die Chipkarte integriert sind, daß ein autonomer Vergleich der gespeicherten mit den erfaßten biometrischen Identifikationsmerkmale möglich ist und kein Austausch sicherheitsrelevanter Daten zwischen der elektronischen Chipkarte und den übrigen Komponenten des Identifikationssystemes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten biometrischen Identifikationsmerkmale in eine bestimmte Zahl von Teilmerkmalen zerlegt sind und beim Vergleich der gespeicherten und der erfaßten biometrischen Identifikationsmerkmale ein ausgewählter Teil dieser Teilmerkmale verwendet wird.
2. Identifikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als biometrisches Identifikationsmerkmal zumindest ein Fingerabdruck einer benutzungsberechtigten Person vorgesehen ist.
3. Identifikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (SM) zum Erfassen des zumindest einen Fingerabdruckes ein Transistorarray beinhalten, und daß die Transistoren so geschaltet sind, daß das thermische Abbild des zumindest einen Fingerabdruckes erfaßt wird.
4. Identifikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als biometrisches Identifikationsmerkmal die Struktur der Netzhaut vorgesehen ist.
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