DE4141766A1 - Verfahren zur sicherung einer elektronischen datenuebertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Datenübertra­ gungssicherung an einer zu steuernden Einrichtung mit elektro­ nischer Datenübertragung zwischen wenigstens einem Befehls­ gerät zur Abgabe von Steuersignalen und wenigstens einem Befehlsempfangsgerät.

Bei der elektronischen Datenübertragung von einem Befehls­ gerät zu einem Befehlsempfangsgerät einer zu steuernden Ein­ heit besteht die Gefahr, daß bei räumlicher Trennung von Befehlsgerät und Befehlsempfangsgerät sich Dritte in die Datenübertragung einschalten und so die Einrichtung unauto­ risiert steuern können. Das trifft insbesondere dann zu, wenn die Datenübertragung drahtlos, beispielsweise durch Funk oder dergl. erfolgt, so daß die Möglichkeit gegeben ist, das Signal abzuhören, aufzuzeichnen und anschließend mit einem "nichtautorisierten Befehlsgerät" ein Steuersignal abzugeben. Diese Gefahr ist beispielsweise bei Toranlagen, Alarmanlagen, Schließeinrichtung oder dergl. gegeben, die über eine Funkfernsteuerung schaltbar sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sicherung der Datenübertragung zu schaffen, das es unmög­ lich macht, durch Abhören und Speichern der Signale unautori­ siert die betreffende Einrichtung zu steuern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl im Befehlsgerät als auch im Befehlsempfangsgerät je­ weils eine synchrone Zeitzählung erfolgt, daß vom Befehlsge­ rät zum Zeitpunkt der Befehlsauslösung der Stand seines Zeit­ zählers als Zusatzsignal mit dem Steuersignal als Befehls­ sequenz abgegeben wird und daß im Befehlsempfangsgerät die Befehlssequenz nur dann verarbeitet und als Steuerbefehl nur dann ausgeführt wird, wenn der über das Zusatzsignal angegebene Zeitzählerstand des Befehlsgerätes mit dem Zeit­ zählerstand im Empfangsgerät übereinstimmt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich die Befehlssequenz fortlaufend ändert, so daß ein Abhören und Speichern einer Befehlssequenz einem unautorisierten Dritten keinerlei Möglichkeit bietet, nach dem Abhören nun seinerseits ein Steuersignal abzugeben, da sich durch den Zeitabstand in der Zwischenzeit die Be­ fehlssequenz durch die Änderung des Zählerstandes im Befehls­ empfangsgerät entsprechend geändert hat. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß sich jede Befehlssequenz von der näch­ sten unterscheidet, wobei auch eine Vorhersage nicht ohne weiteres möglich ist, da der Zählerstand, selbst wenn er entschlüsselbar sein sollte, grundsätzlich keinerlei Rück­ schlüsse auf die Zählerfrequenz zuläßt. Der Begriff Zeitzäh­ ler umfaßt hierbei sowohl neben einer Uhr im eigentlichen Sinne auch jede Form von Impulszählern, mit beliebigem maxi­ malen Zählumfang und beliebiger Zählfrequenz.

Da der Zeitzähler im Befehlsgerät und der Zeitzähler im Be­ fehlsempfangsgerät unabhängig voneinander arbeiten und in der Praxis schon aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten, Schwankungen in der Stromversorgung bei elektronischen Zäh­ lern oder dergl. ein exakter Synchronlauf nicht immer möglich ist, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorge­ sehen, daß die Zeitzähler von Befehlsgerät und Befehlsempfangs­ gerät durch ein externes Synchronisationssignal im Synchron­ lauf gehalten werden. Dies ist bei der Verwendung einer elek­ tronischen Uhr einfach zu bewerkstelligen, da diese über ein zentrales über Funk abgegebenes Zeitsignal jeweils syn­ chronisiert wird, so daß bei entsprechender Einstellung der Zählfrequenz die Funktionsfähigkeit des Systems gewährleistet ist. Da das über Funk abgegebene Zeitsignal stündlich erfolgt, genügt es, wenn die für die Erzeugung des Zusatzsignals notwendige zeitliche Impulsabstand kleiner ist als die mögliche Gangabweichung eines der beiden Zeitzähler innerhalb einer Stunde. Schon eine Zählfrequenz von weniger als 60 Impulsen pro Stunde dürfte in jedem Falle ausreichen, um die Übereinstimmung zwischen den beiden Zählerständen am Befehlsgerät und am Befehlsempfangsgerät zu gewährleistet.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Auslösung eines Befehls zunächst ein Synchronisati­ onssignal ausgelöst wird, das der Befehlssequenz vorläuft und die Zeitzähler von Befehlsgerät und Befehlsempfangsgerät zunächst auf Null setzt. Auch hierdurch ist gewährleistet, daß ein "autorisierter Befehl" auch ordnungsgemäß verarbeitet wird. Zur Absicherung gegen ein "Abhören" kann diese Verfah­ rensweise auch noch dahingehend abgewandelt werden, daß nach dem Auslösen eines Befehls zunächst das Synchronisationssig­ nal abgegeben wird und die Befehlssequenz erst mit einer vorgegebenen oder veränderbar vorgebbaren Zeitverzögerung vom Befehlsgerät freigegeben und übertragen wird. Durch diese Maßnahme kann die Abhörsicherheit noch erhöht werden, da selbst bei einem Erfassen des unverschlüsselten Synchronisa­ tionssignals, durch das beide Zähler auf Null gesetzt werden, ein anschließend "abgehörtes" Signal in sich wieder ver­ schlüsselt ist, da durch die Veränderung der Zeitverzögerung die autorisierte Befehlssequenz gegenüber der abgehörten Befehlssequenz wiederum Unterschiede aufweist. Das Verfahren kann auch in der Weise abgewandelt werden, daß die Auslösung des Synchronisationssignals und die Auslösung eines Befehls unabhängig voneinander erfolgen, so daß allein schon durch die unterschiedlichen Verzögerungen in der manuellen Bedienung am Befehlsgerät die Bedienungsperson selbst einen "Zufalls­ generator" bildet, der zu einer Änderung des Zusatzsignals führt. Die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Ausge­ staltungen hinsichtlich der Synchronisation der Zeitzähler im Befehlsgerät und Befehlsempfangsgerät erlauben es auch, eine Einrichtung mit mehreren voneinander unabhängigen Be­ fehlsgeräten anzusteuern, wie dies beispielsweise bei einer Toranlage der Fall ist, für die mehrere Benutzer mit einem Befehlsgerät versehen sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest das Zusatzsignal codiert gesendet wird, wobei diese Codierung nur für eine vorgegebene Gerätepaarung gilt. Da die jeweilige Codierung nur für eine bestimmte Gerätepaarung gilt, wobei der Begriff "Gerätepaarung" die Zuordnung von wenig­ stens einem Befehlsempfangsgerät und wenigstens einem Befehls­ gerät umfaßt, wird die Absicherung der Datenübertragung noch erhöht.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Codierung von Zusatzsignal und/oder Steuersignal in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Zählzeit und/oder von einer vorgegebenen Zahl der gegebenen Befehle und/oder in Abhängigkeit vom externen Synchronisationssignal geändert wird. Diese Verfahrensweise bietet eine noch weitere Absi­ cherung. Hierzu ist es lediglich erforderlich, über eine entsprechend programmierte, zusätzliche Speichereinheit im Befehlsgerät und im Befehlsempfangsgerät eine zusätzliche Veränderung des Steuersignals zu schaffen, die eine unauto­ risierte Verwertung eines abgehörten Befehls noch erschwert.

Das vorstehend beschriebene Datenübertragungssicherungsver­ fahren kann überall da eingesetzt werden, wo ein unautori­ sierter Zugang unterbunden werden soll. Über die Möglichkeit der Codierung von Zusatzsignal und/oder Steuersignal und darüber hinaus über die Möglichkeit einer fortlaufenden Ver­ änderung der Codierung ergibt sich ein hohes Maß an Abhör­ sicherheit. Dies gilt sowohl für die drahtlose Datenübertra­ gung in Form von Funksignalen, Infrarotsignalen oder auch Ultraschallsignalen, wie auch für die Übertragung von Signa­ len über Draht, da auch diese von außen unautorisiert abgegrif­ fen werden können. Das Verfahren kann neben der vorstehend angegebenen Absicherung des Öffnungs- bzw. Schließbefehles für eine Torfernsteuerung, beispielsweise auch zur zusätzli­ chen Absicherung einer Schlüssel-Schließanlage eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise in der Form geschehen, daß der Schließzylinder erst dann zugänglich wird, wenn über ein entsprechendes Befehlsgerät mit Hilfe eines entsprechen­ den Befehlsempfangsgerätes der Zugang freigegeben wird oder zusätzliche, vom Schlüsselschloß unabhängige Schließelemente über das Befehlsgerät geöffnet werden. Die Erfindung ist jedoch auf die vorstehend angegebenen Anwendungsbeispiels nicht beschränkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Blockschalt­ bildes einer Sender-Empfänger-Anordnung näher erläutert.

Das Befehlsgerät 1 weist im wesentlichen eine Befehlseingabe­ einheit 2, beispielsweise in Form einer Tastatur auf, die auf eine Steuereinheit 3, beispielsweise einen Microcontroller aufgeschaltet ist. Auf die Steuereinheit 3 ist ein Zeitzäh­ ler 4 aufgeschaltet, der das Zeitsignal ZS an die Steuerein­ heit 3 abgibt. Wird nun über das Eingabegerät 2 ein Befehls­ signal BS der Steuereinheit zugeführt, dann faßt diese das Befehlssignal BS und das Zeitsignal ZS zu einer Befehlsse­ quenz B zusammen, die über einen Sender 5 abgeben. Der Sender 5 kann hierbei die Befehlssequenz je nach Anwendungs­ fall sowohl über Draht als auch drahtlos, d. h. über Funk, Infrarot oder Ultraschall abgeben.

Das Signal B wird in einem Befehlsempfangsgerät 6 von einem Empfänger 7 erfaßt, der wiederum auf eine Steuereinheit 8 aufgeschaltet ist. Ein Zeitzähler 9 gibt hierbei fortlaufend ein Zeitsignal ZS an die Steuereinheit 8 ab, wobei der Zeit­ zähler 4 der Sendereinheit und der Zeitzähler 9 der Empfänger­ einheit synchron laufen. In der Steuereinheit 8 wird nun das in der Befehlssequenz enthaltene Befehlssignal BS erfaßt und das in der empfangenen Befehlssequenz enthaltene Zeitsig­ nal ZS mit dem vom Zeitzähler 9 angegebenen aktuellen Zeit­ signal verglichen. Stimmt das empfangene Zeitsignal mit dem vom Zeitzähler 9 anstehenden Zeitsignal ZS überein, dann wird das Befehlssignal BS von der Steuereinheit 8 zur Weiter­ gabe an eine zu steuernde Einrichtung 10 freigegeben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Synchroni­ sation des Zeitzählers 4 in der Sendereinheit 1 und des Zeit­ zählers 9 in der Empfängereinheit 6 dadurch bewirkt, daß zunächst über das Eingabegerät 2 ein Synchronisationssignal SS ausgelöst wird, das innerhalb der Schaltung den Zeitzähler 4 unmittelbar auf "Null" setzt und den Zeitzähler 9 der Empfän­ gereinheit 6 über ein vom Sender 5 abgegebenes, vom Empfän­ ger 7 erfaßtes und an den Zeitzähler 9 weitergegebenes Syn­ chronisationssignal ebenfalls und zeitgleich auf "Null" setzt. Das Synchronisationssignal SS kann nun entweder unabhängig von einer etwaigen Befehlsausgabe beliebig ausgelöst werden oder aber mit der Eingabe eines Befehls verknüpft werden. In diesem Falle muß das Befehlseingabegerät 2 bzw. die Steuer­ einheit 3 so ausgebildet sein, daß das Synchronisationssignal SS der vom Sender 5 abzugebenden Befehlssequenz B immer vor­ läuft.

Die Codierung des Zusatzsignales ZS und/oder des Befehlssigna­ les BS in der Sendereinheit 1 und die entsprechende Decodie­ rung in der Empfängereinheit 6 kann hierbei unter Verwendung entsprechender bekannter Schaltungen unmittelbar über die Steuereinheit 3 bzw. die Steuereinheit 8 erfolgen.

Die Steuereinheiten sind hierbei so ausgebildet, daß für den Vergleich des in der empfangenen Befehlssequenz enthal­ tenen Zählersignals mit dem vom Zeitzähler des Empfangsge­ rätes 9 erfaßten Zeitsignales die verschiedenen Laufzeiten bei der Signalverarbeitung berücksichtigt werden. Das läßt sich beispielsweise leicht durch das Subtrahieren eines Off­ setwertes vom aktuellen Zählerstand des Empfängers erreichen.

Claims (6)

1. Verfahren für die Datenübertragungssicherung an einer zu steuernden Einrichtung mit elektronischer Datenübertragung zwischen wenigstens einem Befehlsgerät zur Abgabe von Steu­ ersignalen und wenigstens einem Befehlsempfangsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Befehlsgerät als auch im Befehlsempfangsgerät jeweils eine synchrone Zeitzählung erfolgt, daß vom Befehlsgerät zum Zeitpunkt der Befehlsaus­ lösung der Stand seines Zeitzählers als Zusatzsignal mit dem Steuersignal als Befehlssequenz abgegeben wird und daß im Befehlsempfangsgerät die Befehlssequenzen nur dann verar­ beitet und als Steuerbefehl nur dann ausgeführt wird, wenn der über das Zusatzsignal angegebene Zeitzählerstand des Befehlsgerätes mit dem Zeitzählerstand im Empfangsgerät über­ einstimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitzähler von Befehlsgerät und Befehlsempfangsgerät durch ein externes Synchronisationssignal im Synchronlauf gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslösung eines Befehls zunächst ein Synchronisations­ signal ausgelöst wird, das der Befehlssequenz vorläuft und die Zeitzähler von Befehlsgerät und Befehlsempfangsgerät zunächst auf "Null" setzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlssequenz erst nach einer vom Befehlsgerät vorge­ gebenen Zeit nach Abgabe des Synchronisationssignals abge­ geben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest das Zusatzsignal codiert gesen­ det wird, wobei diese Codierung nur für eine vorgegebene Gerätepaarung gilt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Codierung von Zusatzsignal und/oder Steuersignal in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Zähl­ zeit und/oder von einer vorgegebenen Zahl der gegebenen Be­ fehle und/oder in Abhängigkeit vom externen Synchronisations­ signal geändert wird.