DE4405570C2 - Elektronisches Chipkarten-Zutrittskontrollsystem für verbreitete Standardchipkarten mit elektronischer Signatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zutrittskontrollsystem gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die Vorzüge von elektronischen Zutrittskontrollsysteme und wurden bereits im dieser Zusatzanmeldung zugrundeliegenden Hauptpatent DE 43 37 262 C1 dargelegt.

Zugangsberechtigungssysteme, die Chipkarten als Schlüssel verwenden, sind wie durch US 52 04 663 belegt Stand der Technik, jedoch verwenden die bisher bekannten Systeme als Identifikationsträger eigens für diesen Zweck konfigurierte und äußerlich gekennzeichnete Chipkarten.

Chipkarten, meist mit einem eigenen Mikroprozessor ausgestattet, die aufgrund ihrer besonderen technischen Eigenschaften für den parallelen Einsatz in voneinander unabhängigen Systemen bestimmt sind werden durch Anonym: Kleinhirn, Einsatzmöglichkeiten multifunktionaler Chipkarten. In: ElektronikPraxis, Nr. 21, 5. November 1992, Seiten 192-194, 196 und 198 nachweislich als Stand der Technik belegt. Die dort beschriebenen Chipkarten haben allerdings aufgrund des um ein vielfaches höheren Preises nur äußerst geringe Verbreitung erlangt. Die Chipkarten der bekannten Massenanwen­ dungen wie z. B. Telefonwertkarten, Mobilfunkkarten oder Krankenversicher­ tenkarten sind aufgrund ihrer technischen Eigenschaften nur für den Einsatz in der jeweiligen Anwendung vorgesehen.

Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher, die bereits existierende Flut von Chipkarten, denen die notwendigen Eigenschaften einer Multi­ funktionskarte fehlen, dennoch für den Einsatz als elektronische Schlüssel nutzbar zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Das Zutrittskontrollsystem ist so konfiguriert, daß der Dateninhalt von unterschiedlichen Chipkartentypen gelesen und als Identifikationscode verwen­ det werden kann. Im Gegensatz zu anderen Zugangskontrollsystemen die eine spezielle Kodierung auf den Chipkarten erfordern bzw. erzeugen werden im erfindungsgemäßen System die auf der Karte bereits vorhandenen Daten unverändert verwendet.

Es können zum Beispiel die 9stelligen Seriennummern der Telefonwertkarten als Identifikationsmerkmal verwendet werden, die unabhängig vom auf der Karte gespeicherten n Geldbetrag unverändert bleiben. Der Vorteil der Telefon­ wertkarten besteht in der extrem hohen Verbreitung und der Tatsache, daß auch leere Telefonwertkarten für das System verwendet werden können. Die Telefonwertkarten sind allerdings mit ihrer 9stelligen Signatur keine Unikate, da innerhalb einer Teilserie maximal 100 Karten mit gleicher Signatur vom Hersteller versehen werden können.

Es existieren jedoch weitere Chipkarten mit sehr hoher Verbreitung, bei denen jede Chip-Signatur absolut einzigartig ist. So sind zum Beispiel die Kranken­ kassen-Versicherungskarten hervorragend zum Einsatz in Zutrittskontrollsy­ stemen geeignet, da sie eindeutig unterscheidbare Chip-Signaturen besitzen und jedem Versicherungsteilnehmer kostenlos ausgehändigt werden, damit also einen Verbreitungsgrad von nahezu 100% besitzen.

Prinzipiell ist jeder Chipkartentyp mit unterscheidbarer und unveränderbarer elektronischen Signatur für eine Zusatzanwendung in einem Zutrittskontrollsy­ stem geeignet, insbesondere aber die Karten, die aufgrund ihres ursprüngli­ chen Verwendungszwecks eine hohe Verbreitung besitzen und sowieso stets mitgeführt werden.

Folgender Funktionsablauf kennzeichnet das erfindungsgemäße Zutrittskon­ trollsystem:

Eine Chipkarte 1 wird in das Gehäuse 6 eingeführt. Dort wenden die elektri­ schen Kontakte zum Kartenchip 7 durch eine handelsübliche Chipkartenkon­ taktiereinrichtung 5, genormt nach ISO 7816, hergestellt. Das Einschieben der Chipkarte 1 mit ihren Kontakten in die Chipkartenkontaktierung 5 schließt mehrere Stromkreise, so daß die Signatur des Kartenchip 7 ausgele­ sen und vom Mikroprozessor 3 mit den im Datenspeicher 2 gespeicherten, d. h. berechtigten, Signaturen verglichen werden kann. Wird die gelesene Signatur im Datenspeicher 2 gefunden, erzeugt der Mikroprozessor 3 ein digitales Si­ gnal, das zur weiteren Auswertung zur Verfügung steht. Vom Mikroprozessor 3 wird z. B. ein potentialfreier Relaiskontakt 14 angesteuert, der als Zeit- oder Dauerkontakt konfiguriert werden kann und damit zum Ansteuern eines oder mehrerer Türöffner 9 verwendbar ist. Dem Benutzer kann der Zustand des Sy­ stems nach Einführen der Chipkarte optisch und/oder akustisch mitgeteilt wer­ den. So kann z. B. eine vom Mikroprozessor 3 gesteuerte Dreifarb- Leuchtdiode 12 als optische Zustandsanzeige beim Einlesen z. B. gelb aufleuchten; wird eine gültige Signatur erkannt, dann leuchtet 12 grün, ansonsten rot. Eine defekte oder inkompatible Chipkarte wird als solche erkannt und z. B. durch ein rotes Blinksignal angezeigt.

Soll einer Chipkarte 1 die Berechtigung neu erteilt werden, dann wird diese in das Gehäuse 6 eingeschoben und ein Taster 9 wird bedient, wodurch der Mi­ kroprozessor 3 die gelesene Chipsignatur in den Datenspeicher 2 schreibt. Dieser Taster 9 ist zweckmäßig so gestaltet, daß er über den Mehrpolstecker 15 anschließbar, und vor allem nicht von außen zugänglich ist, oder als Schlüsselkontakt ausgelegt ist, um zu verhindern, daß unberechtigte Personen Chipkarten als Schlüssel aktivieren. Zusätzlich oder alternativ besteht die Möglichkeit, die Programmierung der gültigen Karten mittels einer Program­ mierkarte 23 durchzuführen. Mittels einer speziellen Speicherchipkarte 25 las­ sen sich Zutrittsberechtigungsinformationen auf unterschiedliche Zutrittskon­ trollgeräte übertragen.

Ebenso ist über den Mehrpolstecker 15 ein Tastenfeld 22 anschließbar, um gezielt bestimmte Nummern im Datenspeicher 2 ablegen und löschen zu kön­ nen. Als zusätzliche Ausgestaltung enthält das Softwareprogramm 4 bedarfsweise ein Unterprogramm, mit dem jeder eingespeicherten Nummer eine Zusatzinformation zugeordnet wird, in der festgelegt werden kann, wie lange oder wie oft die Berechtigung gelten soll, z. B. unbegrenzt, 24 Std. oder einmal bis n-mal. Der Sicherheitsgrad des erfindungsgemäßen Zutrittskontrollsystems kann bei Bedarf durch Abfragen weiterer Identifikationsmerkmale, wie z. B. einer Geheimzahl noch erhöht werden. Über den Mehrpolstecker 15 kann bei Bedarf ein Monitor 17 angeschlossen werden, der sichtbar macht, wieviele und welche Nummern gültig sind, und, in Verbindung mit einem externen Speicher, welchen Personen diese zugeordnet sind. Das erfindungsgemäße Zutrittskontrollsystem kann, was Stand der Technik ist, bei Bedarf auch so ausgebaut werden, daß protokolliert wird, wann mit welcher Karte, d. h. durch welche Person, welcher Zutritt aktiviert wurde Konfigurationen, bei denen der Zugang erst durch die Aufeinanderfolge von zwei oder mehr Karten in einem System oder durch das Hintereinanderschal­ ten von zwei oder mehreren Systemen (Mehrpersonenprinzip) freigegeben wird, sind ausdrücklich Bestandteil der Erfindung.

Um die Stromaufnahme gering zu halten, und ein gutes Preis-/Leistungsver­ hältnis zu erreichen, ist es zweckmäßig, für den Prozessor einen Microcontrol­ ler einzusetzen, der das Programm und den Datenspeicher sowie alle not­ wendigen Peripherieeinheiten auf einem Chip integriert. Hierfür bewährt hat sich z. B. der Typ PIC16C54 der Fa. Arizona Mikrochip. Es kann wünschens­ wert sein, in einem zusätzlichen Speicher 11 gültige, d. h. zugangsberechtigte Chipsignaturen auch ohne zusätzliche Stromversorgung für mehrere Jahre zu­ verlässig zu speichern. Hierfür wird z. B. ein EEprom des Typs 93C46 der o.g. Firma verwendet, das bis zu 16 Signaturen von jeweils 64 Bit Länge wenig­ stens 10 Jahre speichert. Die Stromversorgung erfolgt über einen 5 V Span­ nungsregler 13, um einen großen Versorgungsspannungsbereich zu ermögli­ chen. Um einen sicheren und störungsfreien Betrieb zu gewährleisten wird der Controller 3 in gewissen Zeitabständen automatisch in den Reset-Zustand ver­ setzt. Bei der beschriebenen Ausführung sind alle Funktionsteile in einem Ge­ häuse integriert. Eine zweistückige Ausführung, bei der das Auslesen der Chipsignatur in einem Teilgerät A und das Prüfen auf Berechtigung sowie ggf. das Signal für den Schließmechanismus in einem separaten Teilgerät B erfol­ gen, ist ebenfalls Bestandteil dieser Erfindung. In diesem Fall werden die Da­ ten drahtgebunden oder auch drahtlos z. B. mittels Infrarot, von A nach B übertragen. Die Übertragung ist Stand der Technik. Diese Ausführung kann nützlich sein, wenn z. B. ein PKW, dessen Türen keine aufbruchgefährdeten Schlosser mehr aufweisen, von außen entriegelt werden soll.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Zutrittskontrollsystem dargestellt. Das erfindungsgemäße Zutrittskontrollsystem ermöglicht die Zusatznutzung der unzähligen im Umlauf befindlichen Chipkarten als Zutrittskontrollschlüssel. Diese bereits existierenden Chipkarten mit eindeutiger Signatur sind den teu­ ren, speziell für Zutrittskontrollsysteme angefertigten Schlüsseln überlegen, da sie die selben elektronischen Sicherheitsmerkmalen aufweisen aber trotzdem keine zusätzliche Kosten verursachen. Standardchipkarten werden durch das erfindungsgemäße Zutrittskontrollsystem zu Multifunktionskarten gemacht und können damit wirkungsvoll die neuerdings aufkommende Plastikkartenflut ein­ schränken. Das beschriebene Zutrittskontrollsystem läßt sich sehr klein aus­ führen: die kompakte Leiterplatte mit einseitiger Leiterbahnführung hat höch­ stens 60 × 90 × 12 mm Volumen, es hat etwa die Größe einer Zigaretten­ schachtel bei nur halber Dicke. Ein weitere Vorteil des Zutrittskontrollsystems ist der äußerst günstige Herstellungspreis von etwa 20 DM pro Stück für die oben beschriebene Ausführung (Stand 1993). Die kompakte Bauweise, der günstige Preis sowie die nahezu hundertprozentige Verbreitung geeigneter Chipkarten empfehlen dieses System besonders für Masseneinsatz, z. B. als Haus- oder Hotelzimmerschlüssel oder als zusätzliche Zündkreissperre bei Kraftfahrzeugen.

Claims (17)

1. Elektronisches Zutrittskontroll- oder Zeiterfassungssystem mit Chipkarten als Identifikationsträger, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• 1.1 Die Chipkarte (1) ist funktioneller Bestandteil eines bereits existieren­ den und verbreiteten fremden Chipkartensystems, wie zum Beispiel eine Telefonwertkarte, eine Mobilfunkkarte, eine Krankenkassenausweis­ karte, die eigens für dieses fremde System angefertigt sind und nicht explizit für multifunktionalen Einsatz in weiteren Systemen bestimmt sind.
• 1.2 Es ist wenigstens ein programmierbarer Datenspeicher (2) zum Spei­ chern der zugangsberechtigten Signaturen vorhanden.
• 1.3 Es ist ein Mikroprozessor (3) mit Programmspeicher mit dem Software­ programm (4) zum Auslesen der elektronischen Signatur der Chipkar­ ten (1) und zum Vergleich mit den zugangsberechtigten Signaturen vor­ handen.
• 1.4 Es ist eine Chipkartenkontaktiereinrichtung (5) im Gehäuse (6) des Zu­ gangsberechtigungssystems für den Zugriff auf den Kartenchip (7) vorhandene (Fig. 1).

2. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroprozessor (3) ein Mikrocontroller, der das Softwareprogramm (4), den Datenspeicher (2), den Programmspeicher, sowie die Eingabeports (18) und die Ausgangstreiber (19) auf einem Chip integriert, vorgesehen wird.

3. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum dauerhaften Einspeichern der Signaturen ist wenigstens ein zusätzliches EEprom (11) vorhanden ist.

4. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine optische Zustandsanzeige (12), vorzugsweise eine Mehrfarb-Leuchtdiode, vorhanden ist.

5. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein akustischer Signalgeber (20) mit unterschiedlichen Signalen für die einzelnen Systemreaktionen vorhanden ist.

6. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung einer stabilen Versorgungsspan­ nung (21) der Schaltung wenigstens ein Spannungsregler (13) vorgeschal­ tet ist.

7. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relaiskontakt (14) zur Ansteuerung von wenigstens einem Schließ-/Öffnungsmechanismus vorhanden ist.

8. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrpolausgang (15) zur Ansteuerung eines Druckers (16) sowie wenigstens eines Anzeigegeräts (17) vorhanden ist.

9. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine externe Eingabevorrichtung (22) zur Eingabe von zugangsberechtigten Signaturen und zum Löschen eingespei­ cherter Signaturen vorhanden ist.

10. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweistückige Geräteausführung mit einem Teilgerät A für die Kartenlesefunktion und einem Teilgerät B für die Berechtigungsüberprüfung und das Schließsignal sowie einer Daten­ übertragung vorgesehen ist.

11. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmierkarte (23) vorhanden ist, nach deren Einlesen der jeweils nächst folgenden Chipkarte (1) die Zugangsberechtigung erteilt bzw. entzogen wird.

12. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmierkarte (24) vorhanden ist, nach deren Auslesen die im Speicher (2) befindlichen berechtigten Signaturen gelöscht werden.

13. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmierkarten (23) und (24) auch verbreitete Chipkarten fremder Systeme wie in Punkt 1.1 beschrieben sein können.

14. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine spezielle Programmierkarte (25) mit Speicher vorhanden ist, durch deren Einlesen der Speicher (2) mit einem Satz zugangsberechtigter Nummern geladen wird.

15. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Softwareprogramm (4) ein Unterprogramm enthält, das bestimmten im Speicher (2) gespeicherten berechtigten Signaturen begrenzte Berechtigungszeiten oder eine begrenzte Anzahl von Aktivierungen zuordnet.

16. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Softwareprogramm (4) ein Unterprogramm enthält, das durch die zeitliche Protokollierung aller Zutrittsvorgänge die Verwendung als Zeiterfassungssystem ermöglicht.

17. Elektronisches Zugangsberechtigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Softwareprogramm (4) ein wahlweise mitausge­ führtes Unterprogramm enthält, das bei Chipkarten mit langen Signaturen und/oder Signaturen die schützenswerte persönliche Daten enthalten aus diesen Signaturen eine kürzere Prüfsumme berechnet. Anstelle der kompletten Signatur wird dann nur diese Prüfsumme zur Wiedererkennung der Karte im Speicher (2) abgelegt. Eine Rekonstruktion persönlicher Daten aus dem Dateninhalt des Speichers (2) kann damit aufgrund der Datenreduktion sicher verhindert werden.