DE4321151C1 - Schutzschlüssel-Schaltkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzschlüssel-Schaltkreis.

Früher wurde der Kopierschutz von Software dadurch gewähr­ leistet, daß die Disc nach einem bestimmten Verfahren behan­ delt wurde; diese Vorgehensweise ist jedoch nun nicht mehr so verbreitet. Gegenwärtig erfolgt der Kopierschutz durch Hardware, nämlich durch einen sogenannten "Schutzschlüssel". Der Schutzschlüssel besteht aus einem Hardware-Kreis, in wel­ chem geheime Codes enthalten sind und der bei der Kommunika­ tion der Software mit einem Computer feststellt, ob die Soft­ ware legal ist oder nicht. Auf diese Weise wird der illegale Einsatz der Software, beispielsweise das Kopieren oder das Arbeiten mit dieser, verhindert. Die gegenwärtig verwendeten Schutzschlüssel können in zwei Arten unterteilt werden: solche des Parallel-Typs und solche des Karten-Typs. Der Schutzschlüs­ sel des Parallel-Typs besitzt die Form eines Gehäuses und wird in einen Parallelanschluß des Computers eingeführt. Der Schutzschlüssel des Karten-Typs wird in einen Erweiterungs­ schlitz der Hauptplatine des Computers eingeführt. Beide Arten von Schutzschlüsseln weisen gewisse Nachteile auf. Bei­ spielsweise erhält der Schutzschlüssel des Parallel-Typs seine elektrische Stromversorgung von dem Parallelanschluß des Computers. Dieser weist jedoch verhältnismäßig starke Lasteffekte auf. Wenn also der Parallelanschluß mit einem Drucker verbunden wird, reduziert sich die elektrische Leistung vom ursprünglichen Wert auf nur noch die Hälfte, was wiederum zu Instabilitäten des Schutzschlüssels führt. Außerdem nimmt die Verbindung zwischen dem Schutzschlüssel des Parallel-Typs und dem Parallelanschluß sehr viel Platz ein. Was den Schutzschlüssel des Karten-Typs betrifft, so ist dessen Einbau mühsam, da der Benutzer das Gehäuse des Computers öffnen, den Schutzschlüssel des Karten-Typs in den Erweiterungsschlitz einführen und dann das Gehäuse wieder montieren muß. Darüber hinaus können Schutzschlüssel des Karten-Typs unterschiedliche mechanische Strukturen zum Ein­ bau in unterschiedliche Computer aufweisen. Es ist mühsam, Schutzschlüssel des Karten-Typs mit unterschiedlichen mecha­ nischen Strukturen zum Einbau in unterschiedliche Arten von Computern herzustellen. Außerdem nimmt der Schutzschlüssel des Karten-Typs einen Erweiterungsschlitz und etwas Raum ein.

Einen Überblick über die Möglichkeiten des Software-Kopier­ schutzes gibt der Zeitschriftenartikel in "Elektronik" 14/1992, Seiten 68 bis 74.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschlüssel-Schaltkreis für über einen seriellen Anschluß betriebene Eingabe/Ausgabegeräte zu schaffen, mit dem Instabili­ täten wegen ungenügender Leistungsversorgung vermieden wer­ den, wie sie bei bekannten Schutzschlüssel-Schaltkreisen des Parallal-Typs auftreten, und mit dem gleichwohl ein mühsamer Einbau vermieden wird, wie dieser bei Schutzschlüssel-Schalt­ kreisen des Karten-Typs anzutreffen war.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schutzschlüssel- Schaltkreises, der zwischen eine Maus, einen program­ mierbaren Speicher und einen Funktions-Wahlschalt­ kreis geschaltet ist;

Fig. 2 eine detaillierte Teilansicht von Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Schutzschlüssel-Schalt­ kreises.

In Fig. 1 wirkt ein Schutzschlüssel- Schaltkreis 20 mit einer herkömmlichen Maus 10 zusammen. Ein Funktions-Wahlschaltkreis 100 ist zwischen den Schutz­ schlüssel-Schaltkreis 20 und die Maus 10 geschaltet. Ein Ausgang A der Maus 10 ist an einen Eingang des Funktions- Wahlschaltkreises 100 gekoppelt. Der Funktions-Wahlschalt­ kreis 100 besitzt einen seriellen Ausgang RXD, über den er ein ausgewähltes Signal entweder vom Schutzschlüssel­ schaltkreis 20 oder von der Maus 10 ausgibt. Der Schutz­ schlüssel-Schaltkreis 20 weist einen Steuerausgang X auf, der mit einem Steuereingang SEL des Funktions-Wahlschalt­ kreises 100 verbunden ist. Serielle Signale, beispielsweise TXD-, RTS- oder DTR-Signale, können an einem Eingang Z in den Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 eingegeben werden. Ein löschbarer Speicher EEPROM 30 ist mit dem Schutzschlüs­ sel-Schaltkreis 20 gekoppelt, über welchen Daten ausge­ tauscht und in dem EEPROM 30 gespeichert werden können.

Normalerweise überträgt die Maus 10 Daten über den Funk­ tions-Wahlschaltkreis 100 von dessen RXD-Anschluß zum Kommunikationsanschluß eines Computers 200. Wenn der Com­ puter 200 unter Programm den Befehl ausführt, den Schutz­ schlüssel-Schaltkreis 20 zu triggern, wird der Trigger- Befehl über einen der seriellen Anschlüsse TXD, RTS oder DTR zum Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 geschickt. Nachdem der Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 getriggert ist, wird aus dessen Steueranschluß X ein niederpegeliges Signal dem Funktions-Wahlschaltkreis 100 zugeführt. Dies wie­ derum schaltet den RXD-Anschluß von der Maus 10 zum Ausgang Y des Schutzschlüssel-Schaltkreises 20 um und überträgt das Ausgangssignal des Schutzschlüssel-Schaltkreises 20 über den RXD-Anschluß des Funktions-Wahlschaltkreises 100 zum Computer 200. Der Ausgang Y ist ein Tri-State-Ausgangs­ anschluß. Der Funktions-Wahlschaltkreis 100 arbeitet somit grundsätzlich als Multiplexer. Der Schutzschlüssel-Schalt­ kreis 20 verwendet einen der Anschlüsse TXD, RTS und DTR des seriellen Anschlusses für Eingabe/Ausgabe-Signale und erhält so die geforderte Funktion eines "Schutzschlüssels". Man läßt also den Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 das serielle Signalkabel der Maus 10 mitbenutzen; er kann auf diese Weise innerhalb der Maus eingebaut werden und auf diese Weise das Raumproblem der herkömmlichen Schutzschlüs­ sel lösen. Darüber hinaus kann der Schutzschlüssel-Schalt­ kreis 20 den Schutz geheimer Codes, die Verschlüsselung/ Entschlüsselung auf einer Datei besorgen und so mit dem EEPROM 30 zusammenwirken, daß sich ein Daten-Identifika­ tions- und Daten-Speichereffekt ergibt.

Die in Fig. 2 dargestellte Maus 10 umfaßt einen integrier­ ten Schaltkreis 11, vier Sätze von Fotosensoren 12, welche die Verschiebung in horizontaler und vertikaler Achse erfassen, sowie eine Mehrzahl von Wahltasten 15. Ein Transistor 14 ist mit dem Ausgang der Maus 10 gekoppelt, verstärkt dessen Signal wandelt dieses um und sendet ein serielles Signal RXD aus. Der Schutzschlüssel-Schalt­ kreis 20 und der EEPROM 30 sind in der unteren Hälfte der Fig. 2 dargestellt; sie erhalten ihre elektrische Versor­ gungsspannung von den seriellen Eingangsanschlüssen RTS und DTR. Der Tri-State-Ausgang Y des Schutzschlüssel- Schaltkreises 20 ist mit der Basis des Transistors 14 gekoppelt, während der Steueranschluß X mit dem Ausgang der Maus 10 über eine Diode 41 gekoppelt ist. Der Signalein­ gang Z des Schutzschlüssel-Schaltkreises 20 ist über einen Widerstand und eine Zener-Diode mit dem TXD-Anschluß des Kommunikations-Anschlusses gekoppelt. Der EEPROM 30 ist über die Adreß/Datenleitungen und Steuerleitungen des Schutzschlüssel-Schaltkreises 20 mit diesem gekoppelt. Außerdem ist ein Einschalt-Rückstellkreis 13 mit der Maus 10 bzw. dem Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 gekoppelt und stellt beim Einschalten der Versorgungsspannung die Schaltkreise 10 und 20 auf einen Anfangszustand zurück.

Wenn das Computersystem aktiviert wird, werden die An­ schlüsse RTS und DTR auf hohen Pegel gebracht. Die erfor­ derliche elektrische Versorgungsspannung wird von den Dioden abgegeben. Normalerweise ist das System auf einen "Maus-Modus" eingestellt; das heißt, der Schutzschlüssel- Schaltkreis 20 ist außer Funktion und die Maus 10 kann aus dem Anschluß RXD Signale abgeben. Wenn der Benutzer den Computer 200 so betätigt, daß er den Schutzschlüssel­ schaltkreis 20 in Funktion setzt, wird von einem der Anschlüssel TXD, DTR oder RTS ein Befehl zum Schutz­ schlüssel-Schaltkreis 20 ausgesandt, so daß dieser seine Funktion aufnehmen kann. Der Steuerausgang X des Schutz­ schlüssel-Schaltkreises 20 verändert seinen Status von "hochpegelig" auf "niederpegelig" und triggert den Funk­ tions-Wahlschaltkreis 100, so daß sich dieser von der Maus 10 abkoppelt. Gleichzeitig sendet der Tri-State-Aus­ gang Y des Schutzschlüssel-Schaltkreises 20 über den Tran­ sistor 14 Signale zum RXD-Anschluß des Koininunikations­ interface. Auf diese Weise wirken der Transistor 14 und die Diode 41 so zusammen, daß sie den oben erwähnten Funk­ tions-Wahlschaltkreis bilden.

Der Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 benutzt eine serielle Übertragung mit serieller Eingabe/ serieller Ausgabe zur Übertragung von Signalen. Daher kann er mit allen Arten von über einen seriel­ len Anschluß betriebenen Eingabe/Ausgabe-Geräten von Computern zusammenwirken und unterscheidet sich von den herkömmlichen Schutzschlüs­ seln des Parallel-Typs und des Karten-Typs. Außerdem besorgt der Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 die Zugangskontrolle zum Computer über Geheimcodes, die Kontrolle der Datenverschlüsselung/-entschlüsselung, die Daten-Identi­ fikation und die Kontrolle der Datenspeicherung. Der innere Aufbau des Schutzschlüssel-Schaltkreises 20 ist genauer in Fig. 3 dargestellt.

Der in Fig. 3 gezeigte Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 umfaßt einen ersten Bus B1 und einen zweiten Bus B2 als Kommunikationskanäle zwischen einer Mehrzahl von Steuerungs­ blöcken, wie im einzelnen nachfolgend gezeigt wird:

Einem "Aufwach"-Schaltkreis 21 wird eines der seriellen RS 232-Signale TXD, RTS oder DTR eingegeben und hierdurch getriggert, so daß er vom ausgeschalteten Zustand zum eingeschalteten Zustand "aufwacht".

Ein Seriell/Parallel-Schaltkreis 22 (SIPO) ist an den Dateneingang Z gekoppelt und wandelt serielle Daten in parallele Daten um.

Ein Eingangspuffer 221 empfängt die umgewandelten paral­ lelen Daten und leitet diese zum ersten Bus B1 weiter.

Ein Ausgangspuffer 261 speichert die Ausgangsdaten zeit­ weilig, welche einem Parallel/Seriell-Wandler 26 zugeführt werden. Dieser wandelt parallele Daten in serielle Daten um, wodurch ein serielles Ausgangssignal am Anschluß Y erhalten wird, welches zum RXD-Anschluß des RS 232 weiter­ geleitet wird.

Ein Steuerkreis 27 wirkt mit einem externen Oszillator 271 zusammen und erzeugt die erforderlichen Zeit-Steuer­ signale.

Ein Decoder 23 wird dazu verwendet, einen von vier Steuer­ kreisen, nämlich den Steuerkreis 231 für den Zugang zum Computer über Geheimcodes, den Steuerkreis 232 für Dateiverschlüsselung/ -entschlüsselung, den Steuerkreis 233 für die Datenidenti­ fikation sowie den Steuerkreis 234 für die Datenspeiche­ rung, wahlweise zu triggern.

Ein programmierbarer ROM (PROM) 24 ist dazu vorgesehen, die vorprogrammierten Daten zu speichern.

Ein Zeitgeber-Steuerkreis 25 ist dazu vorgesehen, die verstrichene Zeit der Signaleingabe/-ausgabe zu erfassen und dadurch die Gültigkeit der Befehle zu überprüfen.

Der Decoder 23 ist mit seinem Eingang mit dem "Aufwach"- Kreis 21 und einem Steuerausgang X verbunden. Er sendet ein niederpegeliges Signal aus, mit welchem die Maus außer Funktion gesetzt wird, wenn der Schutzschlüssel-Schaltkreis 20 in Funktion gesetzt wird. Der Decoder 23 triggert wahlweise einen der Steuerkreise 231 bis 234 entsprechend den Eingangs-Steuerbefehlen am Eingang Z. Im folgenden wird die detaillierte Funktion der vier Steuerkreise 231 bis 234 erläutert.

Wenn der Steuerkreis 231 für den Zugang zum Computer über Geheimcodes wahlweise getriggert wird, kann ein persönlicher Geheim­ code in den externen EEPROM 30 oder den internen PROM 24 vorgespeichert werden. Wenn der Benutzer in das Computersystem eintreten will, wird der Eintrittscode, den er eintastet, mit dem vorgespeicherten geheimen Code verglichen, wodurch die pri­ vaten Daten des Benutzers geschützt werden.

In dem Steuerkreis 232 für die Dateiverschlüsselung/-ent­ schlüsselung befindet sich ein Verschlüsselungs/Entschlüs­ selungs-Algorithmus. Der Benutzer kann mit dessen Hilfe den Steuerkreis 232 dazu verwenden, bestimmte verschließende Codes der ursprünglichen Datei hinzuzufügen, wodurch ver­ hindert wird, daß andere diese Datei lesen können. Die Entschlüsselung wird durchgeführt, wenn die befugte Person die Datei lesen will.

Der Steuerkreis 233 für die Datenidentifikation wird dazu verwendet, bestimmte spezifische Daten mit dem Geheimcode zu speichern, womit eine doppelte Prüfung der Daten und des Geheimcodes erzielt wird.

Der Steuerkreis 234 für die Datenspeicherung wird zur Steuerung des externen EEPROM 30 bei der Speicherung be­ stimmter wichtiger Daten verwendet.

Claims (6)

1. Schutzschlüssel-Schaltkreis (20), der zwischen einen Com­ puter (200) und einen Funktions-Wahlschaltkreis (100) ge­ schaltet ist, der wie ein Multiplexer arbeitet und zwischen ein über einen seriellen Anschluß betriebenes Eingabe/Ausgabegerät (10) und den Computer (200) geschaltet ist und wahlweise ent­ weder die Ausgangsdaten des Eingabe/Ausgabegerätes (10) oder des Schutzschlüssel-Schaltkreises (20) mit dem Computer (200) verbindet, wobei der Schutzschlüssel-Schaltkreis (20) außer­ dem mit einem externen Speicher (30) verbunden ist und umfaßt:
einen Eingang (Z), an welchem er die von einem Kommunikations- Anschluß des Computers (200) übertragenen Daten empfängt;
einen Steuerausgang (X), der von einem normalerweise hoch­ pegeligen Wert auf einen niederpegeligen Wert umschaltet, wenn der Schutzschlüssel-Schaltkreis (20) aktiviert wird, wodurch der Multiplexer (100) dazu gebracht wird, von dem Eingabe/Ausgabegerät (10) zum Schutzschlüssel-Schaltkreis (20) umzuschalten,
einen Datenausgang (Y), der an den RXD-Anschluß des Kommuni­ kations-Anschlusses des Computers (200) gekoppelt werden kann, wenn der Funktions-Wahlschaltkreis (100) von dem Steueraus­ gang (X) des Schutzschlüssel-Schaltkreises (20) ein nieder­ pegeliges Signal empfängt;
eine Dateneingabe/Ausgabe-Schnittstelle (P) zur Ankopplung an den externen Speicher (30);
einen "Aufwach"-Kreis (21), welcher von einem aus dem Kommu­ nikations-Anschluß des Computers (200) herrührenden Eingangs­ signal angetriggert wird und ein Einschaltsignal ausgibt;
einen Decoder (23), welcher von dem Einschaltsignal des "Aufwach"- Kreises (21) aktiviert wird und einen von vier Steuerkreisen (231 bis 234) entsprechend einer Mehrzahl von Eingangssignalen triggert, welche einen Befehl des Computers (200) repräsentieren, und am Steuerausgang (X) den niederpegeligen Wert bewirkt, welcher den Funktions-Wahlschaltkreis (100) dazu bringt, die Ausgangsdaten des Schutzschlüssel-Schaltkreises (20) statt derjenigen des Eingabe/Ausgabegerätes (10) anzukoppeln,
wobei die vier Schaltkreise (231 bis 234) umfassen:

einen Steuerkreis (231) für den Geheimcode-bedingten Zugang zu dem Computer, mit welchem ein persönlicher Geheimcode eingestellt wird, über welchen der Benutzer in das Computersystem eintreten will;
einen Steuerkreis (232) für die Dateiverschlüsselung/entschlüs­ selung, mit dem bestimmte verschließende Codes zu der ursprüngli­ chen Datei hinzugefügt werden, wodurch ein unautorisiertes Lesen der Datei verhindert wird;
einen Steuerkreis (233) für die Datenidentifikation, mit dem bestimmte Daten mit dem Geheimcode gespeichert werden können, wodurch eine doppelte Prüfung der Daten und des Geheimcodes gewährleistet ist;
einen Steuerkreis (234) für die Datenspeicherung, mit welchem der externe Speicher (30) bei der Speicherung der Daten ge­ steuert wird.

2. Schutzschlüssel-Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen Seriell/Parallel-Schaltkreis (22) umfaßt, der an den Dateneingang (Z) gekoppelt ist und serielle Daten in parallele Daten umwandelt.

3. Schutzschlüssel-Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen Eingangspuffer (221) umfaßt, welcher die umgewandelten parallelen Daten von dem Seriell/Parallel-Schaltkreis (22) empfängt und die parallelen Daten zum ersten Bus (B1) weiterleitet.

4. Schutzschlüssel-Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen Ausgangspuffer (261) umfaßt, welcher zeitweilig die Ausgangsdaten, welche zum Funktions-Wahlschaltkreis (100) gesandt werden, spei­ chert, sowie einen Parallel/Seriell-Wandler (26), welcher die Ausgangsdaten in serielle Daten am Anschluß Y umwandelt, von wo sie weiter zum Funktions-Wahlschaltkreis (100) gespeist werden.

5. Schutzschlüssel-Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen programmierbaren Speicher (24) zur Speicherung von Eingabe- oder Ausgabe­ daten umfaßt.