DE19737693A1 - Verfahren zur Überprüfung der Unverfälschtheit einer elektrischen Schaltung - Google Patents

Verfahren zur Überprüfung der Unverfälschtheit einer elektrischen Schaltung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Unverfälschtheit einer digitalen elektrischen Schaltung, insbesondere einer integrierten Schaltung, mit einem Datenaustausch zwischen der elektrischen Schaltung und einem externen Gerät.
Beispielsweise aus der US 4,904,851 ist ein System bekannt, bei welchem zwischen einem externen Gerät, beispielsweise einem Kartenterminal, und einem elektrischen Schaltkreis, beispielsweise in einer Karte mit einem IC, ein Datenaustausch stattfindet, welcher dazu dient, festzustellen, ob der Inhaber der elektrischen Karte befugt ist, über das Terminal Handlungen vorzunehmen. Bei diesem bekannten System wird eine Zufallszahl von dem Terminal zu der Karte übertragen, die dort einer bestimmten Funktion, die vorher festgelegt ist, unterzogen wird. Die gleiche Zahl wird auch in dem Terminal der gleichen Funktion unterzogen. Die Ergebnisse werden verglichen und nur bei Identität der Ergebnisse wird dem Karteninhaber die Befugnis gegeben. Bei derartigen Systemen wird also die in der Karte vorgesehene elektrische Schaltung dazu eingesetzt, eine vorbestimmte Funktion auszuführen, die die Authentizität der Karte nachweisen soll.
Es ist ferner bekannt, bei der Fertigung von elektrischen Schaltungen, die aus einer Fülle von einzelnen Schaltkreisen bestehen, diese Schaltkreise abweichend von ihrer normalen Funktion in eine Reihenschaltung zu bringen. Diese Reihenschaltung wird bei der Fertigung dazu eingesetzt, die vollständige und richtige Funktion der Schaltkreise in der elektrischen Schaltung zu überprüfen.
Bei Systemen, wie sie beispielsweise aus der US 4,904,851 bekannt sind, besteht das Problem, daß es Nachbauten der auf der Karte vorgesehenen elektrischen Schaltung gibt, welche die gleiche Funktion ausführen, so daß das externe Gerät, in diesem Falle das Terminal, dem Karteninhaber die Befugnis zuerkennt, obwohl dieser die Befugnis nicht hat, da es sich bei der elektrischen Schaltung auf der Karte nur um einen Nachbau handelt. Dieser Nachbau erfüllt zwar die Funktion, d. h. er unterwirft die ihm zugeführte Zufallszahl mit der richtigen Funktion und liefert somit das richtige Ergebnis, ist tatsächlich jedoch nicht befugt das Terminal zu benutzen, da es sich nur um einen Nachbau, d. h. eine Fälschung der Karte handelt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, daß derartige gefälschte Karten, die in ihrer Normalfunktion diejenigen Funktionen ausführen, die eine echte Karte ausführen würde, auf ihre Unverfälschtheit hin zu überprüfen, d. h. gegebenenfalls gefälschte Karten festzustellen, auch wenn sie in ihrer Normalfunktion die richtigen Funktionen ausführen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine von dem normalen Einsatzzweck der Schaltung, für den diese vorgesehen ist, abweichende Verknüpfung wenigstens einiger schaltungstechnischer Elemente der elektrischen Schaltung vorgenommen wird, daß ein von dem externen Gerät erzeugter und zu der elektrischen Schaltung übertragener digitaler Zufallswert innerhalb dieser durch die verknüpften Elemente modifiziert wird und an das externe Gerät übertragen wird, daß das externe Gerät den modifizierten Wert mit einem Prüfwert vergleicht, der dem zu der elektrischen Schaltung übertragenen Zufallswert zugeordnet ist, und daß eine Unverfälschtheit der elektrischen Schaltung nur dann erkannt wird, wenn der modifizierte Wert und der Prüfwert übereinstimmen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird abweichend von der normalen Funktion der elektrischen Schaltung eine Verknüpfung wenigstens einiger der schaltungstechnischen Elemente vorgenommen. Dieser Verknüpfung können auch weitere, z. B. rein funktionale Elemente, unterworfen werden. Wesentlich ist, daß die Verknüpfung von der Standard-Funktion der Schaltung abweicht und darauf gerichtet ist, einen von außen zugeführten Zufallswert zu verändern. Dabei geht in die Veränderung der Aufbau der elektrischen Schaltung bzw. der schaltungstechnischen Elemente ein. D.h. die Art der Veränderung des Zufallswertes hängt von dem Aufbau der Schaltung ab. Es wird also zusätzlich zu der normalen Funktion der Schaltung, die einen von außen zugeführten Zufallswert einer bestimmten Funktion unterwerfen kann, eine weitere Prüfung vorgenommen, die darauf gerichtet ist, festzustellen, ob die Karte wie eine echte Karte aufgebaut ist oder ob sie ggf. andere schaltungstechnische Elemente oder anders aufgebaute Schaltkreise aufweist, die dazu führen, daß ein von außen zugeführter Zufallswert, der durch die Verknüpfung der schaltungstechnischen Elemente verändert wird, in anderer Weise verändert wird als dies bei einer echten und unverfälschten Karte der Fall wäre.
Der durch die verknüpften Elemente modifizierte Zufallswert wird an das externe Gerät rückübertragen, das den Wert mit einem Prüfwert vergleicht, der in dem externen Gerät abgespeichert ist und der dem Zufallswert zugeordnet ist, der zuvor von dem externen Gerät an die elektrische Schaltung übertragen wurde. Nur wenn diese Werte übereinstimmen kann davon ausgegangen werden, daß die Karte unverfälscht und echt ist.
Abhängig davon, wie viele schaltungstechnische oder weitere Elemente in die Verknüpfung einbezogen werden, kann die Sicherheit dieser Prüfung auf Unverfälschtheit beeinflußt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden elektrische Schaltungen, die nachgebaut sind und die in ihrer Normalfunktion ordnungsgemäß arbeiten, dennoch erkannt, wenn sie einen anderen hardwaremäßigen und funktionellen Aufbau aufweisen. Damit werden Nachbauten erkannt, die mit den Originalen nicht völlig identisch sind, was für fast alle Nachbauten gilt.
Die Erfindung kann vorteilhaft beispielsweise für Sicherheitsfunktionen für Smart Card ICs, für Chip-Identifikationen und allgemein als Echtheitsüberprüfung eingesetzt werden.
Wie gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, werden in die Verknüpfung vorteilhaft nicht nur schaltungstechnische, sondern auch logische Elemente der elektrischen Schaltung aufgenommen, da hierdurch die Erkennungssicherheit der Unverfälschtheit der elektrischen Schaltung erhöht wird.
Der gleiche Effekt tritt dadurch ein, daß, wie gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, eine hinreichende Anzahl von schaltungstechnischen und logischen Elementen der elektrischen Schaltung in die Verknüpfung einbezogen wird, so daß der modifizierte Wert ein eindeutiges Unverfälschtheitsmerkmal darstellt.
Vorteilhaft sollten auch, wie nach Anspruch 6 vorgesehen ist, alle funktionswesentlichen schaltungstechnischen und logischen Elemente in die Verknüpfung einbezogen werden.
Die Art der Verknüpfung der schaltungstechnischen und vorteilhafterweise auch logischen Elemente kann vorteilhaft entweder gemäß Anspruch 4 in Form einer seriellen Verknüpfung dieser Elemente oder nach Anspruch 5 in Form einer Exclusiv-Oder-Verknüpfung der Elemente vorgenommen werden.
Die Maßnahme nach Anspruch 7 erhöht durch eine mehrfache Berechnung und Überprüfung des modifizierten Wertes die Erkennungssicherheit.
Den gleichen Vorteil weist die Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 auf, da durch die Verwendung mehrerer Zufallszahlen und dem Vergleich der durch diese erzeugten modifizierten Werte ein zufällig richtiges Ergebnis als tatsächlich falsch erkannt werden kann, da die anderen Überprüfungen falsche modifizierte Werte liefern.
Eine eingangs beschriebene, für Fertigungszwecke vorgesehene Verknüpfung von Elementen der elektrischen Schaltung kann vorteilhaft auch für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Diese Verknüpfung wird hier jedoch nicht, wie dies bei der Fertigung der Fall ist, zur Überprüfung der einwandfreien Funktion der elektrischen Schaltung herangezogen, sondern diese Verknüpfung wird hier dazu herangezogen, zu überprüfen, ob der Aufbau der Schaltung ordnungsgemäß ist, d. h. ob es sich um eine unverfälschte und nicht nachgebaute Schaltung handelt.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung und eines externen Gerätes mit dem erfindungsgemäßen Datenaustausch zwischen diesen und
Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung und der in ihr für das erfindungsgemäße Verfahren vorgenommenen Verknüpfung.
In Fig. 1 ist eine elektrische Schaltung 1 symbolisch angedeutet, welche beispielsweise auf einem integrierten Schaltkreis aufgebaut sein kann und sich in einer Karte befinden kann.
Es ist ferner ein externes Gerät 2 angedeutet, bei dem es sich beispielsweise um einen Kartenleser bzw. ein Kartenterminal handeln kann.
Die elektrische Schaltung 1 kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, seinem Inhaber zu gestatten, über das externe Gerät 2 auf in diesem vorgesehene Funktionen zuzugreifen.
Außer den nach dem Stande der Technik bekannten Verfahren, bei denen die externe Schaltung eine vorgewählte Funktion ausführt, soll durch das erfindungsgemäße Verfahren auch festgestellt werden, ob der Aufbau der elektrischen Schaltung 1 unverfälscht ist und es sich somit nicht um einen nicht authentischen Nachbau handelt.
Dazu wird innerhalb des elektrischen Gerätes 1 eine Verknüpfung möglichst vieler schaltungstechnischer Elemente, die in diesem vorgesehen sind, vorgenommen. Diese Verknüpfung weicht ab von der normalen Verschaltung dieser Elemente im Normalbetrieb der Schaltung. Dieser Verknüpfung können vorteilhaft neben den schaltungstechnischen Elementen auch funktionale Elemente unterworfen werden. Entscheidend für die Verknüpfung ist, daß sie funktionswesentliche Elemente einbezieht und eine von dem Normalbetrieb der elektrischen Schaltung abweichende Verknüpfung darstellt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von dem externen Gerät 2 ein Zufallswert an das elektrische Gerät 1 übertragen, was in der Fig. 1 durch den Pfeil 3 symbolisiert ist. Innerhalb des elektrischen Gerätes 1 kann dieser Zufallswert ggf. in einem Speicher 5 zwischengespeichert werden. Dieser Zufallswert wird nachfolgend der von dem Normalbetrieb abweichenden Verknüpfung, die in der Fig. 1 durch einen Schaltungsblock 6 symbolisiert ist, zugeführt. Durch die in der Verknüpfung enthaltenen Elemente wird dieser Zufallswert verändert. Dabei handelt es sich um eine für die Schaltung und vorteilhaft auch funktionalen Elemente der elektrischen Schaltung 1 charakteristische Veränderung des Zufallswertes. In die Art der Veränderung des Zufallswertes geht damit der Aufbau der Karte ein.
Der veränderte, modifizierte Zufallswert kann ggf. in der elektrischen Schaltung 1 in einem Speicher 7 zwischengespeichert werden, bevor er an das externe Gerät 2 übertragen wird, was in der Fig. 1 durch einen Pfeil 4 symbolisiert ist.
In in der Fig. 1 nicht angedeuteter Weise wird dieser modifizierte Zufallswert in dem externen Gerät 2 mit einem abgespeicherten Prüfwert verglichen, der dem zuvor zu dem externen Gerät 1 übertragenen Zufallswert zugeordnet ist. Nur wenn der modifizierte Wert und der Prüfwert übereinstimmen, kann von der Unverfälschtheit und Echtheit der elektrischen Schaltung 1 ausgegangen werden.
Diese Überprüfung der Unverfälschtheit der Karte kann ggf. mit einem Zufallswert mehrfach vorgenommen werden. Vorteilhaft ist auch für eine Überprüfung ggf. mehrere verschiedene Zufallswerte nacheinander an das elektrische Gerät 1 zu übertragen und die rückübertragenen modifizierten Werte mit den jeweils zugeordneten Prüfwerten zu verknüpfen.
In Fig. 2 ist in Form eines groben Blockschaltbildes dargestellt, wie die Verknüpfung bzw. die Veränderung des übertragenen Zufallswertes in dem elektrischen Gerät 1 gemäß Fig. 1 vonstatten gehen.
Der von dem externen Gerät 2 an das elektrische Gerät 1 übertragene Zufallswert wird in einem Zwischenspeicher 5 abgespeichert. Nachfolgend wird dieser Wert einer Verknüpfung 8 zugeführt, in die Elemente 9 der elektrischen Schaltung eingehen. Die Elemente 9 setzen sich aus schaltungstechnischen Elementen 10 und funktionalen Elementen 11 zusammen. Bei den funktionalen Elementen 11 kann es sich beispielsweise um softwaregesteuerte Funktionen handeln. In der Verknüpfung 8 wird eine Verknüpfung der Elemente 10 und 11 in einer von dem Normalbetrieb der elektrischen Schaltung abweichenden Weise vorgenommen. Beispielsweise können alle Elemente hintereinander geschaltet oder durch Exclusiv- Oder-Schaltungen miteinander verknüpft werden. Durch diese Verknüpfung 8 wird der in dem Speicher 5 zwischengespeicherte Zufallswert in für die Schaltung charakteristischer Weise verändert. Dieser modifizierte Zufallswert wird in dem Speicher 7 zwischengespeichert und anschließend an das externe Gerät rückübertragen und dort wie oben beschrieben überprüft.
Die in Fig. 2 angedeutete Verknüpfung der Elemente 10 und 11 führt dazu daß abweichend von der Normalfunktion ein charakteristisches Merkmal der Elemente 10 und 11 durch die Art der Veränderung des Zufallswertes erzeugt wird, das als Echtheitsmerkmal in dem erfindungsgemäßen Verfahren herangezogen wird. Damit wird eine Prüfung der Unverfälschtheit der elektrischen Schaltung 1 unabhängig von deren normaler Funktionsweise vorgenommen. Bei verfälschten elektrischen Schaltungen 1 werden diese meist so ausgelegt, daß sie in ihrer Normalfunktion alle gewünschten Funktionen in einwandfreier Weise erfüllen. Selten sind jedoch derartige gefälschte elektrische Schaltungen identisch aufgebaut wie Originalschaltungen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dieser Aufbau überprüft werden, und somit können verfälschte, d. h. nicht echte, elektrische Schaltungen 1 erkannt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Prüfung der Unverfälschtheit einer digitalen elektrischen Schaltung (1), insbesondere einer integrierten Schaltung, mit einem Datenaustausch (3, 4) zwischen der elektrischen Schaltung (1) und einem externen Gerät (2), dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem normalen Einsatzzweck der Schaltung (1), für den diese vorgesehen ist, abweichende Verknüpfung (6; 8, 9) wenigstens einiger schaltungstechnischer Elemente (10) der elektrischen Schaltung (1) vorgenommen wird, daß ein von dem externen Gerät (2) erzeugter und zu der elektrischen Schaltung (1) übertragener digitaler Zufallswert innerhalb dieser durch die verknüpften Elemente (6; 8,9) modifiziert wird und an das externe Gerät (2) übertragen wird, daß das externe Gerät (2) den modifizierten Wert mit einem Prüfwert vergleicht, der dem zu der elektrischen Schaltung (1) übertragenen Zufallswert zugeordnet ist, und daß eine Unverfälschtheit der elektrischen Schaltung (1) nur dann erkannt wird, wenn der modifizierte Wert und der Prüfwert übereinstimmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfung schaltungstechnischer (10) und logischer (11) Elemente der elektrischen Schaltung (1) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hinreichende Anzahl von schaltungstechnischen (10) und logischen (11) Elementen der elektrischen Schaltung in die Verknüpfung (6; 8, 9) einbezogen wird, so daß der modifizierte Wert ein eindeutiges Unverfälschtheitsmerkmal darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine serielle Verknüpfung der schaltungstechnischen (10) und logischen (11) Elemente vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exclusiv-Oder-Verknüpfung der Elemente (9) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle funktionswesentlichen schaltungstechnischen (10) und logischen (11) Elemente in die Verknüpfung einbezogen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrfach nacheinander mittels der verknüpften Elemente (9) ein modifizierter Wert gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander aus mehreren verschiedenen Zufallswerten jeweils die modifizierten Werte gebildet werden und daß nur dann eine Unverfälschtheit der elektrischen Schaltung (1) erkannt wird, wenn alle modifizierten Werte und die jeweils zugeordneten Prüfwerte übereinstimmen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektrischen Schaltung (1) eine Zwischenspeicherung (5; 7) des digitalen Zufallswertes und des modifizierten Wertes erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der elektrischen Schaltung für Fertigungs-Prüfzwecke vorgesehene Verknüpfung von wenigstens schaltungstechnischen Elementen (10) der elektrischen Schaltung (1) zur Erzeugung des modifizierten Wertes eingesetzt wird.
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