DE4305507A1 - Einrichtung zur Sicherung und Freisetzung von Funktionsabläufen in elektronischen Steuer- und Regelsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung und Freisetzung von Funktionsabläufen in elektronischen Daten­ verarbeitungsanlagen bzw. elektronischen Steuer- und Regel­ systemen unter Verwendung von mit Halbleitern bestückten, steck- und auswechselbaren verkappten Flachbaugruppen (IC- Cards), z. B. in Fahrzeugsteuerungen, Fertigungssteuerun­ gen, Überwachungsanlagen Zutrittskontrollen.

Elektronische Steuer- und Regelsysteme für Funktionsabläu­ fe sind bekannt. Sie bestehen aus einer oder aus mehreren miteinander verbundenen elektronischen Baugruppen, die die notwendige Verarbeitung der zu steuernden und/oder zu re­ gelnden Größen übernehmen. In modernen elektronischen Gerä­ ten und Datenverarbeitungseinrichtungen werden spezielle Aufnahmeeinheiten für Halbleiter-Speicher in Form von IC- Cards auf Platinen oder in einem Gehäuse mit Steckeinhei­ ten ausgeführt (US-PS 5036429).

Um den unberechtigten Zugriff auf Datenverarbeitungsanlagen bzw. elektronische Steuer- und Regelsysteme zu verhindern, werden derzeit zusätzliche mechanische (z. B. Schlüsselein­ schalter) und/oder elektronische Baugruppen (z. B. Tastatur zur Paßwortabfrage, Leseeinrichtungen für Codekarten) in diese Systeme eingebaut, die nicht für den eigentlichen Be­ trieb dieser notwendig sind.

In der EP-PS 0449154 wird beispielsweise ein Sicherungs­ system für Computer gegen Datenverlust und Datenmißbrauch beschrieben. Dem Computer wird dazu eine Steuereinheit mit zusätzlichen Legitimations- und Abfragefunktionen vorge­ schaltet, die der Überprüfung des Nutzers dienen. Dieser Stand der Technik hat, wie auch die zuvor genannten Kodie­ rungen, den Nachteil, daß die für den Erhalt der Daten- und Zugriffssicherheit notwendigen Baugruppen zusätzlich der elektronischen Steuer- und Verarbeitungseinrichtung vor-, zwischen- oder nachgeschaltet sind. Damit verbunden sind verlängerte Verarbeitungszeiten für die Steuer- und Regel­ signale. Außerdem hat sich gezeigt, das solche zusätzlich geschalteten Sicherungseinrichtungen immer umgangen werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, den unberechtigten Zugriff zu elektronischen Steuer- und Regelsysteme ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtungen zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst, indem zur Gewährleistung von Sicherheits­ funktionen, z. B. der Zugriffssicherheit, durch dafür legi­ timierte Personen, in elektronischen Geräten, wie insbeson­ dere Steuer- und Regeleinrichtungen, mindestens ein wichti­ ges Funktionselement oder ein ein solches Element initiali­ sierendes Element der elektronischen Steuer- und Regelein­ richtung zur Realisierung und/oder Freigabe der Steuer- und Regelfunktionen herausnehmbar ist. Nur der Nutzer, der die­ ses entsprechende Funktionselement besitzt, ist in der La­ ge, die Steuer- und Regelkette zu ergänzen bzw. die Steuer- und Regelfunktionen freizusetzen. Durch Variation unter­ schiedlicher herausnehmbarer Funktionsblöcke und/oder Ini­ tialisierungen, die auf einem oder mehreren Funktions­ elementen integriert sind, können entweder bestimmte Funk­ tionen einer Steuer- und Regelaufgabe ausgewählten Nutzern oder bestimmten Nutzern oder Nutzergruppen ausgewählte Funktionen für verschiedene Steuer- und Regelaufgaben zur Verfügung gestellt werden. Für die Erfüllung von Sicher­ heitsaufgaben in elektronischen Einrichtungen werden also gemäß der Erfindung keine zusätzlichen Baugruppen benötigt, sondern nur solche, die ohnehin für die Steuer- und Regel­ abläufe oder Verarbeitungsprozesse notwendig sind.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen beschrieben, die sich auf die zweckmäßige Art der Funk­ tionselemente und auf konstruktive Merkmale beziehen.

Zur Erfüllung der notwendigen logischen Verknüpfungen in den Funktionselementen, die zur Realisierung der Steuer- und Regelaufgabe notwendig sind, eignet sich insbesondere die bereits bekannte IC-Card. IC-Cards sind steckbare Flachbaugruppen, etwa in der Größe einer Kreditkarte, die hochintegrierte Halbleiterbauelemente, wie RAM-IC′s, ROM- IC′s, applikationsspezifische Schaltkreise (ASIC′s), Gate Arrays oder zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU) ent­ halten. Die IC-Cards werden in eine oder mehrere Auf­ nahmeeinrichtungen gesteckt, die auf einer Platine in einem Gehäuse montiert sind, welches sich entweder in der Steuer- und Regeleinrichtung oder außerhalb dieser befindet. Die Verbindung der Platine und/oder des Gehäuses mit der Steu­ er- und Regeleinrichtung wird über geeignete und allgemein bekannte Verbindungsmodule hergestellt. Die Verbindung der IC-Cards mit der Aufnahmeeinrichtung erfolgt entweder über Steckverbinder oder drahtlos mittels modulierter elektro­ magnetischer Wellen.

An der Frontseite des Gehäuses, welches zur Aufnahme der mit den IC-Cards bestückten Aufnahmeeinrichtungen dient, sind die notwendigen Bedien- und Anzeigeelemente vorgese­ hen. Optoelektronische Anzeigen, wie z. B. Segmentanzeigen, LED-Anzeigen oder Flüssigkristallanzeigen dienen der Anzei­ ge des Status oder des Betriebszustandes der sich in den Aufnahmeeinrichtungen befindlichen Funktionselemente. Für die Bedienung der Funktionselemente sind außerdem an der Frontseite die notwendigen Schalter und Tasten sowie mecha­ nische Auswurfeinrichtungen und/oder elektromechanische Verschlußeinrichtungen angebracht.

Die Flexibilität der als Funktionselement vorgesehenen IC- Card ermöglicht entweder die gesamte Steuerung oder aber Teile von dieser auszulagern und/oder auf der IC-Card sind Funktionen integriert, die die erforderlichen Steuer- und Regelfunktionen initialisieren, indem z. B. der Zugriff des Controllers auf das Steuerprogramm verschlüsselt wird. In beiden Fällen kann nur mit der dafür vorgesehenen und ge­ steckten Karte das Programm geladen werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfinderischen Lösung ist vorgesehen, die IC-Card beim Durchlauf des Steuerpro­ gramms abzufragen, um die vom Steuerprogramm jeweils zu realisierende Funktion nur dann freizugeben, wenn die ent­ sprechende IC-Card auch in der dafür vorgesehenen Aufnahme­ einrichtung steckt.

Die Steuerung und Regelung kann auch in Form eines durch einen Programmcode gesteuerten Mikrocontroller realisiert werden. In diesem Fall ist es möglich, den Programmcode fälschungssicher auf eine IC-Card auszulagern. Da für un­ terschiedliche Funktionen auch ein unterschiedlicher Pro­ grammcode benötigt wird, können je nach Nutzer differen­ zierte IC-Cards programmiert werden, die nur eine vorbe­ stimmte Anzahl von Funktionen freigeben. Die Fälschungs­ sicherheit wird durch den Einsatz eines ASICs auf der IC- Card erreicht, der erst nach einer Initialisierung den Pro­ grammcode freigibt. In diese Initialisierung kann eine Paß­ wortabfrage eingebunden sein, um den Zugang zu den Geräten, auch wenn sich jemand die IC-Card unberechtigt beschafft, nicht zuzulassen. Die Paßwortabfrage erfolgt über eine Tastatur, die entweder im Gehäuse der Steckkartenaufnahme­ einrichtung oder außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

In einer besonderen Ausgestaltung wird die erfinderische Lösung für die Sicherung von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Das Funktionselement und im besonderen die IC-Card ist hier Teil der Steuer- und Regelelektronik. Das Anlassen und der Betrieb des Motors wird nur demjenigen gestattet, der eine IC-Card besitzt, auf der sich die dafür notwendigen Teile der Steuerungselektronik befinden.

Neben dieser Anwendung erschließen sich einem Experten eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten des Einsatzes der IC-Card für die Sicherung in elektronischen Steuer-, Regel- und Datenverarbeitungsanlagen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen näher dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen beschrie­ ben.

Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild der Einrichtung zur Sicherung und Freisetzung von Funktionsabläufen in elektro­ nischen Steuer- und Regelsystemen,

Fig. 2 Anordnung von Aufnahmeeinrichtungen für IC-Cards auf einer Platine,

Fig. 3 Laterale Anordnung von Aufnahmeeinrichtungen für IC-Cards auf einer Platine,

Fig. 4a Anordnung von Aufnahmeeinrichtungen für IC-Cards in einem Gehäuse im Steuer- und Regelsystem,

Fig. 4b Anordnung von Aufnahmeeinrichtungen für IC-Cards in einem separaten Gehäuse,

Fig. 5 Anordnung von Funktionsbaugruppen auf der IC-Card.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung für Funktionsabläufe. Zur Gewährleistung der Sicherheit ist die Baugruppe 1 und/oder 2, 3 als herausnehmbar ausgebildet. Durch das Herausnehmen wird der gesamte Steuer- und Regelprozeß unterbrochen und ist nur mit der eigens dafür vorgesehenen Baugruppe 1, 2 und/oder 3 wieder in Gang zu setzen. Alternativ dazu ist auch denkbar, nicht die gesamte Baugruppe zu entnehmen, sondern nur Teile 1a und/oder 2a, 3a, die Träger von Informationen zur Initialisierung der Steuer- und Regel­ funktionen sind.

Die konstruktiven Ausgestaltungen der Einrichtung zur Sicherung und Freisetzung von Funktionsabläufen in elektro­ nischen Steuer- und Regelsystemen nach Fig. 1, sind aus Fig. 2 bis 5 von in Form auf Platinen 4 und/oder in einem Gehäuse 9, 10 steck- auswechselbar angeordneten IC-Cards 6 zu entnehmen.

Fig. 2 zeigt das Funktionselement für eine gesicherte elek­ tronische Steuer- und Regeleinrichtung in der mehrere Auf­ nahmeeinrichtungen 5 für IC-Cards 6 senkrecht auf einer Platine 4 angeordnet sind. Die Platine 4 wird über einen Steckverbinder 8 mit der übrigen elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung verbunden. Fig. 3 zeigt demgegenüber das Funktionselement mit einer oder mehreren, lateral angeord­ neten Aufnahmeeinrichtungen 5 für IC-Cards 6. Die Platinen 4 werden über ein Interfacekabel 7 an dessen Enden Steck­ verbinder 8 angebracht sind mit der übrigen elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung verbunden.

In Fig. 4a und 4b sind Aufnahmeeinrichtungen 5 von IC-Cards 6 dargestellt, die in Fig. 4a in einem Einbaugehäuse 9 und in Fig. 4b in einem separaten Gehäuse 10 ausgeführt sind. Über eine zusätzliche Tastatur 11, die über Kabelanschluß 12 mit dem Gehäuse verbunden ist, kann die Paßwortabfrage durchgeführt werden. Es ist aber auch durchaus denkbar, daß sich die Tastatur direkt an dem Gehäuse 9, 10 befindet. An der Frontseite des Gehäuses 10 ist in Fig. 4b außerdem eine zweckmäßige Anordnung der Anzeigeelemente 13, der Be­ dienschalter 14 und der Auswurfeinrichtung 15 gezeigt.

Eine spezielle Anordnung elektronischer Komponenten 16, in diesem Beispiel als Gate Array und ROM, ist in Fig. 5 auf einer Platine 17 innerhalb der IC-Card 6 dargestellt. Durch die Komponenten 16 werden die wichtigsten Funktionen der elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung ausgeführt bzw. freigesetzt. Die IC-Card 16 ist in dieser Darstellung über einen Steckverbinder 18 mit der Aufnahmeeinrichtung 5 ver­ bunden. Es ist natürlich auch eine drahtlose Verbindung mittels modulierter elektromagnetischer Wellen denkbar.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Sicherung und Freisetzung von Funk­ tionsabläufen in elektronischen Steuer- und Regel­ systemen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein wichtiges Funktionselement (1, 2, 3) oder ein ein sol­ ches Element initialisierendes Element (1a, 2a, 3a) des elektronischen Steuer- und Regelsystemes herausnehm­ bar angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das herausnehmbare Funktionselement (1, 2, 3) eine mit Halbleitern bestückte, steck- und auswechselbare, verkappte Flachbaugruppe ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flachbaugruppe eine IC-Card (6) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die IC-Card (6) elektronische Schal­ tungselemente (16), wie Mikrocontroller, applika­ tionsspezifische Schaltkreise (ASIC) oder nichtflüch­ tige Halbleiterspeicher (ROM), enthält, die auf einer Platine (17) innerhalb der IC-Card (6) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das herausnehmbare wichtige Funktionselement (1, 2, 3) der Steuer- und Regeleinrichtung in einer Auf­ nahmeeinrichtung (5) angeordnet ist, die auf einer Platine (4) im Gehäuse (9) des Steuer- und Regel­ systemes oder in einem separaten Gehäuse (10) außerhalb des Steuer- und Regelsystemes untergebracht ist und die Platine (4) mit dem Steuer- und Regel­ system über ein Verbindungsmodul (7) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die IC-Card (6) mit der Aufnahmeein­ richtung (5) über einen Steckverbinder (18) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die IC-Card (6) mit der Aufnahmeein­ richtung (5) drahtlos mittels modulierter elektromag­ netischer Wellen verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Frontseite des Gehäuses (10) optoelektronische Anzeigen (13), Schalter und/oder Tasten (14), mechanische Auswurfeinrichtungen (15) und elektromagnetische Verschlußeinrichtungen angeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 und 8 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die optoelektronischen Anzeigen (13) Segmentanzeigen, LED-Anzeigen und/oder Flüssigkri­ stallanzeigen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung Bestandteil der Elektronik eines Kraftfahrzeuges ist und das herausnehmbare Funktions­ element (1, 2, 3) wichtige Teile der Steuer- und Regel­ elektronik des Kraftfahrzeuges enthält.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Aufnahmeeinrichtungen (5) für IC-Cards (6) senkrecht oder waagerecht auf der Platine (4) angeordnet sind, von denen jede Aufnahmeein­ richtung (5) jeweils eine IC-Card (6) aufnimmt.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, 5 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schalter und/oder Tasten als geson­ derte Eingabetastatur (11) außerhalb des Gehäuses (9, 10) angeordnet sind.