DE19952944A1 - Verfahren und System zum Prüfen der Zugangsberechtigung zu einem Computer oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und ein System zum Prüfen der Zugangsberechtigung zu einem Computer oder dergleichen unter Verwendung einer Chipkarte, eines Kartenlesers und Sensormitteln (FPS) zur Erfassung biometrischer Merkmale eines Benutzers als Abtastmuster, bei welchem biometrische Merkmale des Karteninhabers als Referenzmuster in der Karte abspeicherbar sind und mit dem Abtastmuster zur Entscheidung über die Zugriffsberechtigung verglichen werden, mit einem Kartenleser (KAL) für Chipkarten (CHK), Sensormittel (FPS) zum Erfassen und Ausgeben biometrischer Merkmale eines Benutzers durch einen Speicher (SPE), in welchen ein aus der Chipkarte ausgelesenes Referenzmuster ladbar ist, mit einem Rechenwerk (REW), in welchem nach Zugriff auf den Speicher ein Klassifikationsmerkmal durch Referenzbildung mit dem ausgelesenen Referenzmuster bildbar ist, einer Chipkarte (CHK), die dazu eingerichtet ist, das in sie geladene Klassifikationsmerkmal unter Verwendung vorgebbarer Chiffriervorschriften digital zu signieren und einer Schnittstelle zur Zuführung des errechneten Chiffrats an einen Computer (PEC).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen der Zugangsberechtigung zu einem Computer oder dergleichen unter Verwendung einer Chipkarte, eines Kartenlesers und Sensormit­ teln (FPS) zur Erfassung biometrischer Merkmale eines Benut­ zers als Abtastmuster, bei welchem biometrische Merkmale des Karteninhabers als Referenzmuster in der Karte abspeicherbar sind und mit dem Abtastmuster zur Entscheidung über die Zu­ griffsberechtigung verglichen werden.

Ebenso bezieht sich die Erfindung auf ein System zur Durch­ führung dieses Verfahrens.

Da in vielen Computern, wie in PCs oder auch in Computersy­ stemen, welche zur Steuerung von Einrichtungen oder Anlagen herangezogen werden, entweder vertrauliche Daten gespeichert sind bzw. diese Computer oder Systeme kritische Anlagen mit hohem Sicherheitsrisiko steuern, z. B. eine Flugüberwachung, verlangt man eine strenge Zugriffskontrolle. Im einfachsten Fall wird ein Passwort eingegeben, doch häufig verwendet man bei höheren Sicherheitsanforderungen eine maschinenlesbare Ausweiskarte, z. B. eine Chipkarte im Zusammenhang mit einem PIN-Code.

Eine personenbezogene Chipkarte repräsentiert "Besitz" und dient zum a priori Beleg der Identität. In Kombination mit dem PIN-Code, der das "Wissen" repräsentiert, lässt sich bei entsprechender technischer Ausstattung eine verhältnismäßig sichere Verifikation durchführen.

Es ist weiters bekannt, zur Identifikation einer Person soge­ nannte biometrische Merkmale einzeln oder auch in Kombination heranzuziehen. Solche Merkmale sind beispielsweise Fingerab­ drücke, Netzhautmuster, die menschliche Sprache, physiognomi­ sche Merkmale, etc. Systeme zur biometrischen Identifikation sind - ebenso wie Chipkarten mit PIN - bekannt und bestehen im wesentlichen aus einem Sensor zur Aufnahme biometrischer Daten, wie einem Mikrofon, einer Kamera, einem Fingerprint­ sensor usw. und zugehöriger Hard- und Software zur Vorverar­ beitung der Sensordaten, Merkmalsextraktion, Referenzbildung und Klassifizierung.

Wie eingehender in der DE 37 06 466 A1 der Anmelderin ausge­ führt wird, entstehen bei Verwendung einer Chipkarte im Zu­ sammenhang mit einer PIN oft Probleme dadurch, dass z. B. an öffentlichen Orten die Eingabe der PIN durch Dritte beobacht­ bar ist, oder dass der Karteninhaber seine PIN bewusst oder unbewusst an Dritte weitergibt, z. B. durch schriftliche Notiz der PIN. Daher wird als eine von möglichen zusätzlichen Si­ cherheitsbarrieren die Verwendung biometrischer Merkmale vorgeschlagen, wobei die DE 37 06 466 A1 eine tragbare Be­ dieneinheit für Chipkarten zum Gegenstand hat, die mit einem Datenaustauschsystem zusammenwirkt und neben einer Tastatur zur Eingabe der PIN auch Sensoren, z. B. Fingerprintsensoren, besitzt, deren Abtastsignale mit zugehörigen Speicherdaten der Chipkarte verglichen werden. Die biometrischen Daten haben als kaum manipulierbare Daten den Vorteil, dass sie mit sehr hoher Sicherheit eine Aussage dahingehend geben, dass der Benutzer der Chipkarte auch deren rechtmäßiger Besitzer ist. Kombiniert man mehrere biometrische Merkmale, z. B. Fin­ gerabdruck, Hautwiderstand und -temperatur, Stimmmuster, so ergeben sich diesbezüglich extrem hohe Sicherheiten.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Ver­ fahrens zur Prüfung der Zugangsberechtigung, bei welchem eine Chipkarte und biometrische Merkmale verwendet werden. Das Verfahren soll einerseits flexibel genug sein, um an unter­ schiedliche Anwendungen angepasst werden zu können, und es soll andererseits auch sehr hohen Sicherheitsstandards ent­ sprechen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß nach Anwendung der Chipkarte an dem Kartenleser das Referenzmuster in einen Speicher geladen wird, nach Anwendung der Sensormittel das Abtastmuster in einem auf den Speicher zugreifenden Rechen­ werk durch Referenzbildung mit dem Referenzmuster unter Bil­ dung eines Klassifikationsmerkmals verglichen wird, das Klas­ sifikationsmerkmal in die Chipkarte geladen und in dieser unter Verwendung vorgebbaren Chiffriervorschriften digital signiert wird, und das errechnete Chiffrat über eine Schnitt­ stelle zur weiteren Verarbeitung dem Computer zugeführt wird.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und ein diesem entspre­ chendes System, welches in äußerst flexibler Weise die Si­ cherheitspotentiale von Chipkarten mit jenen von biometri­ schen Merkmalen kombiniert, wobei unter Verwendung herkömmli­ cher Hard- oder Software auch Ansprüche an hohe Sicherheits­ standards erfüllt werden können, wie z. B. an gesetzliche und verbindliche Vorschriften für digitale Signaturen; siehe hierzu beispielsweise PC-Magazin, Spezial 5.98, Seiten 6 bis 8, betreffend das Gesetz zur digitalen Signatur und die zuge­ hörige Verordnung bzw. den Maßnahmenkatalog.

Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann es vorteilhaft sein, wenn in dem Chip der Chipkarte ein eindeutiges, nicht änderbares Identifikationsmerkmal gespeichert ist, welches zu der Errechnung des Chiffrats mit herangezogen wird.

In vielen Fällen kann es ratsam sein, wenn das in dem Chip abgespeicherte Referenzmuster der Chipkarte unveränderbar ist.

Andererseits gibt es Anwendungsfälle, z. B. im privaten PC- Bereich, bei welchen es zweckmäßig ist, wenn mit den Sensor­ mitteln erfasste biometrische Merkmale eines Benutzers nach Auslösung durch einen Speicherbefehl als Referenzmuster in den Chip der Chipkarte geladen werden. Dabei kann zur Erhö­ hung der Sicherheit vorgesehen sein, dass der Speicherbefehl erst nach Eingabe einer PIN aktivierbar ist.

Die mit einem System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbaren Vorteile entsprechen naturgemäß jenen des Verfahrens.

Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung schematisch ein System nach der Erfindung.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht ein System nach der Erfindung aus einem Kartenleser KAL, der eine Chipkarte CHK auslesen kann. Eine Chipkarte besitzt meist Scheckkartenfor­ mat und enthält einen Chip CHI mit einer integrierten Schal­ tung, meist bestehend aus Speicher(n) und Mikroprozessor. Die Verbindung zum Kartenleser KAL erfolgt im allgemeinen durch Oberflächenkontakte, jedoch sollen berührungslose Schnitt­ stellen zwischen Chipkarte CHK und Kartenleser KAL nicht ausgeschlossen sein. Ebenso soll der Begriff "Kartenleser" auch beinhalten, dass ein entsprechendes Gerät nicht nur "lesen", sondern in die Karte auch schreiben kann.

Der Kartenleser KAL kann beispielsweise über ein Kabel mit einem Zusatzgerät ZUS verbunden sein, welches zumindest einen Speicher SPE und ein Rechenwerk REW, z. B. einen Mikroprozes­ sor, enthält. Gegebenenfalls kann dieses Zusatzgerät ZUS auch die Eingabe ENG, wie eine übliche, numerische oder alphanume­ rische Tastatur aufweisen. Weiters ist an das Zusatzgerät ein Sensormittel, hier ein Fingerprintsensor FPS angeschlossen. Das Sensormittel FPS und/oder der Kartenleser KAL können natürlich auch eine bauliche Einheit mit dem Zusatzgerät ZUS bilden. Auf jeden Fall enthält der Fingerprintsensor FPS neben dem eigentlichen Sensor noch geeignete Hard- und Soft­ ware, um aus den erfassten Signalen Merkmale extrahieren und eine Referenz bilden zu können.

Das Zusatzgerät ZUS ist über eine Schnittstelle INT an einen Computer PEC angeschlossen, der seinerseits in üblicher Weise mit einer Tastatur TAS bzw. anderen, hier nicht gezeigten Eingabemitteln, wie z. B. einer Maus oder einem Mikrofon zur Sprachsteuerung verbunden.

Auf der Chipkarte CHK sind biometrische Merkmale eines Benut­ zers abgespeichert bzw. können solche Merkmale auf die Chip­ karte gespeichert werden. Dabei handelt es sich beispielswei­ se um die Merkmale eines Fingerabdruckes, die oft "Minutien" genannt werden und z. B. in der WO 98/52149 (Siemens) näher erläutert sind. Im folgenden werden diese Merkmale des Kar­ teninhabers "Referenzminutien" genannt.

Wenn nun die Zugriffsberechtigung eines Benutzers überprüft werden soll, muss der Benutzer die Chipkarte in den Kartenle­ ser KAL stecken, wodurch der Benutzer seine Identität hin­ sichtlich "Besitz" bekannt gibt. Das in der Chipkarte abge­ speicherte Referenzmuster wird nun als Kopie in den Speicher SPE geladen. Sodann wendet der Benutzer zur Erzeugung der biometrischen Daten das Sensormittel, hier den Fingerprint­ sensor FPS an, indem er einen Finger auf den Sensor drückt. Bekannterweise wird nun ein Abtastmuster erzeugt. Dieses wird dem Rechenwerk REW ebenso zugeführt wie die in dem Speicher enthaltene Kopie des Referenzmusters. Das Abtastmuster wird durch Referenzbildung mit dem Referenzmuster und der Bildung eines Klassifikationsmerkmales verglichen, und daraufhin wird dieses Klassifikationsmerkmal in die Chipkarte CHK geladen. In der Chipkarte erfolgt mit Hilfe des dort vorhandenen Mi­ kroprozessors und unter Verwendung vorgebbarer bzw. vorgege­ bener Chiffriervorschriften ein digitales Signieren des Klas­ sifikationsmerkmales. Mit anderen Worten wird ein Chiffrat errechnet und dieses wird sodann über die Schnittstelle INT zur weiteren Verarbeitung dem Computer PEC zugeführt.

Die Klassifikation erfolgt üblicherweise mit einer positiven oder negativen Aussage der Verifikation. Im positiven Fall ist mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit, z. B. <98,5%, si­ cher, dass der Besitzer der Chipkarte CHK mit dem Nutzer des Sensormittels FPS identisch ist. Das an den Computer weiter­ gegebene Chiffrat wird dann zur weiteren Verwendung z. B. einem Betreiber zur Verfügung gestellt.

Es gibt auch Fälle, in welchen es sinnvoll sein kann, das Referenzmuster unter Verwendung des Fingerprintsensors FPS und des Zusatzgerätes ZUS in die Chipkarte CHK zu laden. Natürlich müssen die Hard- und Software des Zusatzgerätes ZUS, hier insbesondere des Rechenwerkes REW und des Speichers SPE dazu ausgestattet sein. Dabei wird ein üblicher Vorgang jener sein, dass das Laden des durch den Fingerprintsensor FPS aufgenommenen Musters als Referenzmuster auf die Chip­ karte CHK nur nach ausdrücklicher Willensbekundung des Benut­ zers, beispielsweise durch Tastendruck oder durch Eingabe einer Pin über die Eingabe ENG oder die Tastatur TAS möglich ist. Falls man eine Pin über die an dem Computer PEC vorhan­ dene Tastatur TAS eingeben möchte, ist es zur Aufrechterhal­ tung der Sicherheit sinnvoll, wenn das Zusatzgerät ZUS über eine Standardschnittstelle V.24 an dem Com-Board des Compu­ ters PEC angeschlossen wird. Dementsprechend erfolgt ein Anschluss an die Tastatur TAS des Computers. Die Dauer der Betriebsart, bei welcher ein Referenzmuster in die Chipkarte geladen wird, fließt der gesamte Datenstrom von und zur Ta­ statur TAS durch das Zusatzgerät ZUS. Enthält das Zusatzgerät aus der Chipkarte CHK eine entsprechende Aufforderung, so wird der Datenstrom von der Tastatur TAS anstatt zu dem Com­ puter PEC zur Chipkarte CHK geleitet und dort als Referenzda­ tenmuster des Nutzers abgelegt. Das Zusatzgerät ZUS, d. h. sein Rechenwerk REW, simuliert in dieser Zeit gegenüber der Tastatur TAS einen Computer PEC. Erst nach erfolgter Übertra­ gung leitet das Zusatzgerät ZUS den Datenstrom wieder zu dem Computer PEC.

Je nach der angewendeten Software und nach den Vorgaben eines Betreibers kann das Chiffrat in verschiedenen Kombinationen erzeugt werden, z. B. als digitale Signatur mit einer Karten- Identifier, als digitale Signatur mit dem Klassifikations­ merkmal des Nutzers oder als zwei digitale Signaturen in einem Paar zusammengefasst und aus den obgenannten Kombina­ tionen gebildet. Jedenfalls lässt sich das zur Verfügung gestellte Chiffrat in übergeordneten Rechnern entschlüsseln und zur Authentifikation und Autorisierung wieder verwenden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Prüfen der Zugangsberechtigung zu einem Computer oder dergleichen unter Verwendung einer Chipkarte, eines Kartenlesers und Sensormitteln (FPS) zur Erfassung biometrischer Merkmale eines Benutzers als Abtastmuster, bei welchem biometrische Merkmale des Karteninhabers als Refe­ renzmuster in der Karte abspeicherbar sind und mit dem Ab­ tastmuster zur Entscheidung über die Zugriffsberechtigung verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
nach Anwendung der Chipkarte (CHK) an dem Kartenleser (KAL) das Referenzmuster in einen Speicher (SPE) geladen wird,
nach Anwendung der Sensormittel (FPS) das Abtastmuster in einem auf den Speicher (SPE) zugreifenden Rechenwerk (REW) durch Referenzbildung mit dem Referenzmuster unter Bildung eines Klassifikationsmerkmals verglichen wird,
das Klassifikationsmerkmal in die Chipkarte geladen und in dieser unter Verwendung vorgebbaren Chiffriervorschriften digital signiert wird,
und das errechnete Chiffrat über eine Schnittstelle (INT) zur weiteren Verarbeitung dem Computer (PEC) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Chip (CHI) der Chipkarte (CHK) ein eindeutiges, nicht änderbares Identi­ fikationsmerkmal gespeichert ist, welches zu der Errechnung des Chiffrats mit herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Chip (CHI) abgespeicherte Referenzmuster der Chipkarte (CHK) un­ veränderbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Sensormit­ teln erfasste biometrische Merkmale eines Benutzers nach Auslösung durch einen Speicherbefehl als Referenzmuster in den Chip (CHI) der Chipkarte geladen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbefehl erst nach Eingabe einer PIN aktivierbar ist.

6. System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet, durch einen Kartenleser (KAL) für Chipkarten (CHK), Sensormittel (FPS) zum Erfassen und Ausgeben biometrischer Merkmale eines Benutzers, durch einen Speicher (SPE), in welchen ein aus der Chipkarte ausge­ lesenes Referenzmuster ladbar ist, mit einem Rechenwerk (REW), in welchem nach Zugriff auf den Speicher ein Klassifi­ kationsmerkmal durch Referenzbildung mit dem ausgelesenen Referenzmuster bildbar ist, eine Chipkarte (CHK), die dazu eingerichtet ist, das in sie geladene Klassifikationsmerkmal unter Verwendung vorgebbarer Chiffriervorschriften digital zu signieren und eine Schnittstelle zur Zuführung des errechne­ ten Chiffrats an einen Computer (PEC).