DE19832638A1 - Eingabe-Vorrichtung zur Authentifizierung von Benutzern eines Computers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Eingabe-Vorrichtung für einen Computer, insbesondere eine Computer-Maus oder die Tastatur eines Mobilfunktelefons, mit mindestens einer mit einem Finger betätigbaren Taste. An einer Berührungsfläche dieser Taste ist ein Sensor vorgesehen, der dazu ausgestaltet ist, um bei Berührung dieser Taste mit einem Finger eines Benutzers dessen Fingerabdruck-Daten zu erfassen. Diese Fingerabdruck-Daten werden gegebenenfalls mit Hilfe eines Analog/Digital-Wandlers digitalisiert und mit in einer Datenspeichereinrichtung gespeicherten Referenz-Fingerabdruck-Daten verglichen, um die Authentizität des Benutzers festzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Eingabe-Vor­ richtung für einen Computer, um die Authentizität eines Com­ puter-Benutzers festzustellen, und ein Verfahren zum Betreiben eines Computers mit einer solchen Eingabe-Vorrichtung.

Bei einigen elektronischen Geräten, wie beispielsweise bei Computern, Mobilfunktelefonen, Geldautomaten etc., ist es erfor­ derlich, die Berechtigung eines Benutzers eines solchen Gerätes zu überprüfen, um eine unberechtigte Benutzung dieses Gerätes oder einen unberechtigten Zugang bzw. Zugriff auf in einem sol­ chen Gerät gespeicherte Daten o.a. zu verhindern.

Die Überprüfung der Berechtigung erfolgt zumeist mit Hilfe eines mehrstelligen Codewortes, das der Benutzer beispielsweise über eine Tastatur oder andere Eingabe-Mittel in das Gerät ein­ geben muß. Das eingegebene Codewort wird mit einem in dem Gerät gespeicherten Referenz-Codewort verglichen, und bei Identität der beiden Codewörter erhält der Benutzer die Berechtigung zur Benutzung dieses Gerätes oder zum Zugriff auf Daten o. ä.

Dieses Prinzip ist beispielsweise bei Computern, Mobilfunk­ telefonen etc. weit verbreitet. Nachteil dieses Prinzips besteht darin, daß das Codewort (auch Paßwort oder Geheimzahl genannt) auch anderen Personen bekannt sein kann. Diese Personen sind dann trotz fehlender Berechtigung in der Lage, Zugang zu einem Computer bzw. Zugriff auf geheime Daten zu erlangen oder zum Beispiel mit einem Mobilfunktelefon zu telefonieren.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das jeweilige Gerät auch von unberechtigten Personen benutzt werden kann, sofern der berechtigte Benutzer sein Code- oder Paßwort einmal eingegeben hat und dann beispielsweise für einige Zeit seinen Computer-Arbeitsplatz verläßt, ohne aus dem Computer-System auszusteigen oder den Computer abzuschalten. Man hat versucht, dieses Problem dadurch zu umgehen, daß sich der Computer selb­ ständig herunterfährt, wenn beispielsweise die Tastatur oder die Maus für eine längere Zeitdauer nicht betätigt werden. Diese Lösung hat sich als nicht zufriedenstellend herausgestellt, da der Arbeitsablauf des berechtigten Computer-Benutzers auf diese Weise sehr oft unbeabsichtigt unterbrochen wird. Es sind auch Lösung bekannt, bei denen der berechtigte Benutzer vom Computer regelmäßig, zum Beispiel alle fünf Minuten, nach seinem Codewort gefragt wird, um die Berechtigung des Benutzers permanent zu überprüfen. Aber auch diese Lösung hat sich als nachteilig her­ ausgestellt, da die sich wiederholende Abfrage des Codeworts von den Benutzers als sehr störend empfunden wird.

Ein anderes Prinzip ist die Verwendung von Magnetstreifen­ karten oder Chipkarten, bei denen das Codewort auf einem Magnet­ streifen oder Mikrochip gespeichert ist. Dieses Sicherungssystem hat sich bei Geldautomaten in Verbindung mit einer Geheimzahl und bei Schließanlagen als Schlüsselersatz durchgesetzt. Aber auch hier tritt wieder das Problem auf, daß eine unberechtigte Person Zugang erlangen kann, sobald sie in Besitz dieser Chip- oder Magnetstreifenkarte ist. Desweiteren ist es nicht möglich, permanent die Berechtigung des Benutzers zu überprüfen, so daß auch hier eine nicht berechtigte Person Zugang beispielsweise zu einem Computer erlangen kann, wenn die berechtigte Person ihren Arbeitsplatz verlassen hat.

Der wesentliche Nachteil dieser obengenannten Lösungsvor­ schläge besteht jedoch darin, daß lediglich die Berechtigung des Benutzers, nicht aber dessen Authentizität, überprüft werden kann. Dies führt zu den vorstehend beschriebenen Problemen, da es möglich ist, daß eine Person lediglich mit Kenntnis des Code­ wortes oder Besitz der entsprechenden Chipkarte unberechtigten Zugriff beispielsweise auf einen Computer erlangen kann.

Man hat versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, indem nahe des Computer-Monitors ein Kamera-System installiert wird, um beim Einschalten bzw. Hochlaufen des Computers das Gesichts­ feld des Benutzers abzutasten. Die erfaßten Daten werden dann mit gespeicherten Referenz-Gesichts-Daten des berechtigten Be­ nutzer verglichen. Bei wesentlicher Übereinstimmung der erfaßten Gesichts-Daten mit den gespeicherten Referenz-Gesichts-Daten wird die Authentizität des Benutzers festgestellt, und der erkannte, berechtigte Benutzer erhält Zugang zu dem Computer. Dieses System arbeitet jedoch relativ ungenau und unzuverlässig, da bereits kleine Veränderungen, wie Brille und neue Frisur des Benutzers oder auch veränderte Lichtverhältnisse o. ä., zu einem Systemausfall oder einer Fehl-Erkennung führen. Außerdem ist dieses System sehr kompliziert und teuer. Darüber hinaus hat dieses Kamera-System eine äußerst geringe Akzeptanz erlangt, da es die Benutzer als sehr störend empfunden haben, permanent von einer Kamera "überwacht" zu werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, eine Eingabe-Vorrichtung für einen Computer und ein Verfah­ ren zum Betreiben eines Computers mit einer solchen Eingabe-Vor­ richtung zu schaffen, um die obigen Nachteile zu überwinden.

Diese Aufgabe wird durch eine Eingabe-Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.

In den jeweils abhängigen Unteransprüchen sind vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Eingabe-Vor­ richtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Eingabe-Vorrichtung besteht darin, daß kein weiteres externes Peripheriegerät zur Durchführung der Authentifizierung erforderlich ist, da die erfindungsgemäße Eingabe-Vorrichtung mit einem bereits vorhan­ denen Eingabe-Peripheriegerät, wie beispielsweise der Tastatur eines Computers oder einer Computer-Maus, kombiniert ist. Dadurch ergeben sich nur geringfügig höhere Herstellungs- und Anschaffungskosten für die erfindungsgemäße Eingabe-Vorrichtung. Darüber hinaus ist die Eingabe-Vorrichtung wie eine herkömmliche Maus an den Computer angeschlossen, wodurch die Störanfälligkeit vermindert wird, da keine zusätzlichen Computer-Komponenten, Verbindungsleitungen und Anschlußstecker erforderlich sind.

Die Kombination der erfindungsgemäßen Eingabe-Vorrichtung mit einer Computer-Maus hat sich als besonders vorteilhaft her­ ausgestellt, da die Verweildauer der Finger des Benutzers auf den Tasten der Maus am höchsten ist, wodurch sich im wesent­ lichen eine permanente Überprüfung der Authentizität durchführen läßt. Durch die mögliche permante Überprüfung der Authentizität ist der Schutz des Computers bzw. der Daten vor unberechtigten Zugriffen auch dann gewährleistet, wenn der berechtigte Benutzer seinen Arbeitsplatz verläßt. Sollte jemand bei Abwesenheit des berechtigten Benutzers versuchen, mit dem Computer zu arbeiten, so wird dieser automatisch gesperrt, wenn der falsche Finger­ abdruck erfaßt wird. Darüber hinaus ist eine Authentifizierung des Benutzers ohne dessen Mitwissen möglich, wodurch dem Benut­ zer das Gefühl genommen, permanent überwacht zu werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Unterbrechung des Arbeitsablaufes durch die Authentifizierung stattfindet, wie es zum Beispiel bei der Verwendung von Magnetkarten oder der wiederholten Abfrage des Codewortes der Fall ist.

Ein entscheidender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine unberechtigten Personen Zugang oder Zugriff auf den Compu­ ter bzw. sensible Daten erlangen können, da weder Codewörter noch Magnetstreifen- oder Chipkarten verwendet werden, die in den Besitz unberechtigter Personen gelangen könnten.

Die erfindungsgemäße Eingabe-Vorrichtung weist eine mit einem Finger betätigbare Taste auf, die mit einem Sensor ver­ sehen ist, der dazu ausgestaltet ist, Fingerabdruck-Daten eines diese Taste betätigenden Fingers eines Benutzers zu erfassen. In der Technik sind verschiedene optische, elektrische, wärme- und druckempfindliche Sensoren zur Erfassung von Fingerabdruck-Daten bekannt; auf die eigentliche Sensortechnologie wird daher nicht weiter eingegangen. Die durch den Sensor erfaßten Fingerabdruck-Daten werden dann durch einen Komparator mit bereits vorhande­ nen, in einer Speichereinrichtung gespeicherten Referenz-Finger­ abdruck-Daten einer berechtigten Benutzers verglichen. Mit Hilfe eine Entscheidungseinrichtung wird schließlich entschieden, ob die erfaßten Fingerabdruck-Daten mit den Referenz-Fingerabdruck-Daten identisch sind und ob die Authentizität des aktuellen Benutzers zu bejahen ist.

Vorteilhafterweise werden die erfaßten Fingerabdruck-Daten digitalisiert, um mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinrichtung weiterverarbeitet und anschließend in einer Speichereinrichtung gespeichert werden zu können. Es gibt verschiedene Sensortypen, bei denen abhängig von der verwendeten Sensortechnologie analoge oder digitale Meßsignale (bzw. Fingerabdruck-Daten) ausgegeben werden. Bei einem "analogen" Sensor werden analogen Meßsignale einem Analog/Digital-Wandler zugeführt, der die analogen Meß­ signale in digitale Signale bzw. digitale Fingerabdruck-Daten umwandelt. Die digitalen Fingerabdruck-Daten können dann mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinrichtung gemäß vorbestimmter Algorithmen weiterverarbeitet werden, um beispielsweise fehler­ haft erfaßte Datenelemente zu korrigieren oder herauszufiltern. Zur Erhöhung der Datensicherheit können die digitalisierten Fingerabdruck-Daten zusätzlich chiffriert werden.

Die Verarbeitung der Fingerabdruck-Daten ist in einigen Fällen erforderlich, da auf diese Weise fehlerhafte Erfassungen des Sensors, zum Beispiel durch Verschmutzungen der Sensorfläche oder des Fingers oder auch durch eine fehlerhafte Positionierung des Fingers auf der Sensorfläche, korrigiert werden können.

Die obengenannte fingerbetätigbare Taste kann Teil einer Computer-Tastatur, einer Computer-Maus oder einer Tastatur für ein Mobilfunktelefon oder für einen Geldautomaten sein. Auch kann die Taste mit einem Berührungsfeld (Touch Panel) eines Laptop-Computers kombiniert sein. Diese Berührungsfelder dienen ebenfalls primär zur Steuerung beispielsweise des Cursors auf dem Computer-Monitor und haben bei vielen Laptop-Computern die Computer-Maus abgelöst.

Um eine permanente Überprüfung der Authentizität zu errei­ chen, ist es erforderlich, daß der Sensor an einer Taste vorge­ sehen ist, die vom Benutzer oft betätigt wird. Bei einem Mobil­ funktelefon kann dies beispielsweise die Rufaufbau-Taste und bei einem Geldautomaten die Bestätigungs-Taste sein.

Bei einem Computer kann ein solcher Sensor zum Beispiel an der SHIFT-Taste vorgesehen sein. Es hat sich jedoch heraus­ gestellt, daß der Sensor am besten an einer der Betätigungs-Tasten einer Computer-Maus vorzusehen ist. Bei den meisten Pro­ grammanwendungen ist eine derartige Computer-Maus zur Steuerung des Programmablaufs erforderlich, so daß die Betätigungs-Tasten dieser Computer-Maus, auch einfach als Maus bezeichnet, sehr oft betätigt werden müssen. Daraus ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, eine nahezu permanente Authentifizierung durchzu­ führen. Insbesondere kann die Authentifizierung immer dann erfolgen, wenn der Benutzer in andere Programmteile wechseln möchte. Hierzu ist es nämlich nahezu immer erforderlich, mit der Maus bzw. dem Maus-Zeiger auf dem Monitor vordefinierte Felder anzuklicken, wobei dann die Fingerabdruck-Daten erfaßt werden können. Auch ist es möglich, nach Eingabe bestimmten Tasten-Sequenzen, durch die ein bestimmter Programmablauf eingeleitet werden soll, die Authentifizierung des Benutzers zu überprüfen. Auf diese Weise ist es möglich, daß ein Benutzer mit einer vor­ definierten Berechtigungsstufe, die ihn zur Benutzung bestimmter Programmteile berechtigt, bei jedem Wechsel von einem Programm­ teil zu einem anderen Programmteil authentifiziert werden kann. Für die Programmteile, für die der Benutzer eine Berechtigung hat, erhält der Benutzer nach erfolgter Authentifizierung den Zugang; für die Programmteile, für die der Benutzer keine Berechtigung hat, erhält er folglich keinen Zugang. Auf diese Weise wird eine äußerst flexible Arbeit verschiedener Benutzer mit verschiedenen Berechtigungsstufen ermöglicht.

Bedingt durch die ergonomische Formgebung einer Computer-Maus stellt sich eine reproduzierbare Beziehung zwischen der Hand des Benutzers und der von dieser Hand geführten bzw. gehal­ tenen Maus ein, was zur Folge hat, daß der Finger des Benutzers mit im wesentlichen gleichbleibender Ausrichtung mit der Betäti­ gungs-Taste der Maus in Kontakt kommt.

Der vorstehend erwähnte Analog/Digital-Wandler ist, sofern erforderlich, vorzugsweise in dem Gehäuse der Eingabe-Vorrich­ tung integriert. Das hat den Vorteil, daß die-analogen Sensor-Daten direkt digitalisiert und zusammen mit den eigentlichen "Maus-Daten" auf dem Maus-Verbindungskabel an die Schnittstelle des Computers übertragen werden können. In diesem Fall werden die Maus-Daten, die beispielsweise zur Steuerung eines Cursors auf dem Computer-Monitor dienen, von den digitalisierten Finger­ abdruck-Daten getrennt, die dann entsprechend einer im Computer gespeicherten Software weiterverarbeitet werden. Die Weiterver­ arbeitung der Daten kann bei vernetzten Computern auch in einem Zentral-Computer erfolgen. Zur Erhöhung der Datensicherheit können die digitalen Fingerabdruck-Daten mittels einer geeig­ neten elektronischen Einrichtung oder einer geeigneten Software entweder schon in der Maus selbst oder im Arbeitsplatz-Computer chiffriert werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Eingabe-Vorrichtung mit einer Computer-Maus kombiniert. Eine übliche Computer-Maus hat ein Gehäuse, in dem ein mechanischer Bewegungssensor enthalten ist. Bei Bewegung der Maus über eine ebene Fläche werden durch den Bewegungssensor Richtungssignale erzeugt, mit Hilfe derer beispielsweise die Bewegung eines Cursors auf dem Computer-Monitor entsprechend der Bewegung der Maus gesteuert wird. Das Gehäuse einer üblichen Maus hat außer­ dem zwei Betätigungs-Tasten, die nach Art der RETURN-Taste ver­ wendet werden, wobei normalerweise die linke Maus-Taste häufiger betätigt wird als die rechte Maus-Taste. Die linke Maus-Taste ist daher mit einem Sensor versehen, dessen Oberfläche entspre­ chend der Oberfläche der Maus-Taste ausgestaltet ist, so daß der Benutzer bezüglich der Betätigung dieser mit dem Sensor versehe­ nen Maus-Taste keinerlei Einschränkungen erfährt oder ein unge­ wohntes taktiles Empfinden hat.

Wenn der Benutzer die mit dem Sensor versehene Maus-Taste betätigt, kommt die Fingerfläche mit der sensitiven Oberfläche des Sensors in Kontakt, woraufhin von dem Sensor Fingerabdruck-Daten erzeugt werden. Abhängig vom verwendeten Sensor-Typ liegen diese Daten in analoger oder digitaler Form vor. Wenn die Daten in analoger Form vorliegen, ist der Sensor direkt mit einem Analog/Digital-Wandler gekoppelt, der die analogen Daten digi­ talisiert. Die digitalen Fingerabdruck-Daten werden dann über das Maus-Verbindungskabel dem Rechner zugeführt.

In einer Speichereinrichtung des Rechners sind Referenz- Fingerabdruck-Daten des oder der berechtigten Benutzer gespei­ chert. Zum Erstellen dieser Referenz-Fingerabdruck-Daten muß der berechtigte Benutzer unter Aufsicht des System-Administrators seine Fingerabdruck-Daten mit Hilfe des Maus-Sensors erfassen lassen. Diese Daten werden gegebenenfalls weiterverarbeitet, und in chiffrierter oder unchiffrierter Form in einer Speicherein­ richtung des Computers oder, bei Verwendung eines Netzwerks, in einer Speichereinrichtung des Zentralcomputers als Referenz- Fingerabdruck-Daten gespeichert.

Wie vorstehend erläutert, werden beim normalen Betrieb des Computers periodisch oder permanent die Fingerabdruck-Daten des Benutzers erfaßt und dem Computer zugeführt. Die Fingerabdruck-Daten werden dann in einem Komparator mit den in der Speicher­ einrichtung gespeicherten Referenz-Fingerabdruck-Daten vergli­ chen. Wenn die beiden Datensätze im wesentlichen übereinstimmen, wird von einer mit dem Komparator gekoppelten Entscheidungsein­ richtung ein Signal ausgegeben, das die Identität der beiden Datensätze und somit die Authentizität des Benutzers angibt. Aufgrund von Meßungenauigkeiten können die beiden Datensätze natürlich nie vollkommen identisch sein. Der Komparator oder die Entscheidungseinrichtung enthalten daher einen vorgegebenen oder empirisch bestimmten Grenzwert. Bei einem Grad der Übereinstim­ mung der beiden Datensätze, der gleich oder größer als dieser Grenzwert ist, werden die beiden Datensätze als identisch ange­ nommen.

Sind die beiden Datensätze "identisch", so wird die Authen­ tizität des Benutzer bejaht, und der Benutzer kann weiter an dem Computer arbeiten bzw. erhält Zugriff auf bestimmte Programm­ teile oder geheime Daten. Sind die beiden Datensätze nicht "identisch", so wird die Authentizität des Benutzers verneint, und der Benutzer erhält keinen Zugriff auf weitere Programmteile bzw. geheime Daten. Außerdem kann in diesem Fall ein Aiarmsignal erzeugt werden, mit der System-Administrator informiert wird, daß eine unberechtigte Person versucht, sich Zugang zu einem Computer bzw. zu geheimen Daten zu verschaffen. Desweiteren können die erfaßten Fingerabdruck des unberechtigten Benutzers gespeichert werden, um eine spätere Identifizierung dieser Per­ son zu ermöglichen.

Claims (10)

1. Eingabe-Vorrichtung für einen Computer, insbesondere eine Computer-Maus, mit mindestens einer mit einem Finger betä­ tigbaren Taste, wobei an einer Fläche dieser Taste ein Sen­ sor vorgesehen ist, der dazu ausgestaltet ist, um bei Berüh­ rung dieser Taste mit dem Finger eines Benutzers Fingerab­ druck-Daten zu erfassen und an den Computer weiterzuleiten, um die Feststellung der Authentizität des Benutzers zu er­ möglichen.

2. Eingabe-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analog/Digital-Wandler vorgesehen ist, um von dem Sensor ausgegebenen analoge Fingerabdruck-Daten zu digitali­ sieren.

3. Eingabe-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenverarbeitungseinrich­ tung vorgesehen ist, um Fingerabdruck-Daten zu verarbeiten, um fehlerhaft erfaßte Fingerabdruck-Datenelemente zu korri­ gieren.

4. Eingabe-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine Datenspeicherein­ richtung, in der Referenz-Fingerabdruck-Daten von berechtig­ ten Benutzern gespeichert sind, und ein Komparator vorgese­ hen sind, um die gespeicherten Referenz-Fingerabdruck-Daten mit den erfaßten Fingerabdruck-Daten zu vergleichen.

5. Eingabe-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine Entscheidungseinrichtung vorgesehen ist, um nach dem Vergleichen der erfaßten Fingerabdruck-Daten mit den Referenz-Fingerabdruck-Daten die Authentizität des Benutzers zu entscheiden.

6. Eingabe-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe-Vorrichtung eine Computer-Maus und daß die betätigbare Taste eine mit dem Sensor versehene Maus-Taste ist.

7. Eingabe-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe-Vorrichtung eine Tastatur eines Mobilfunktelefons ist, bei der eine Taste mit dem Sensor versehen ist.

8. Eingabe-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe-Vorrichtung eine mit dem Sensor kombinierte Berührungsfläche an einer Computer-Tastatur ist.

9. Verfahren zum Betreiben eines Computers mit einer Eingabe-Vor­ richtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:

• - Erfassen von Referenz-Fingerabdruck-Daten eines berechtigten Benutzers;
• - Speichern der Referenz-Fingerabdruck-Daten in einer Speichereinrichtung;
• - regelmäßiges Erfassen von Fingerabdruck-Daten eines Benutzers bei Benutzung der Eingabe-Vorrichtung;
• - Vergleichen der jeweils erfaßten Fingerabdruck-Daten mit den gespeicherten Referenz-Fingerabdruck-Daten; Entscheiden der Authentizität des Benutzers auf Basis des Vergleichs zwischen den erfaßten Fingerabdruck-Daten und den Referenz-Fingerabdruck-Daten.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die erfaßten Finger­ abdruck-Daten in einer Datenverarbeitungseinrichtung verarbeitet werden, um fehlerhaft erfaßte Fingerab­ druck-Datenelemente zu korrigieren.