DE4411780C2 - Abhörsichere Zugangskontrollvorrichtung - Google Patents

Abhörsichere Zugangskontrollvorrichtung

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    • G07C9/33—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check by means of a password

Description

Üblicherweise werden Zugangsberechtigungen über Code (Codeschlösser) oder über Kennkarten so benutzt, daß entweder eine mehrstellige Ziffernkombination oder ein Kennwort (Telefonbanking) den Zugang zu einem System ermöglicht. Während die Kennkarte in Verbindung mit einer Geheimzahl noch relativ gute Sabotagesicherheit bietet, ist die Kennwortmethode über das Telefon sehr unsicher und daher anfällig für unbefugten Zugriff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Zugangskontrollvorrichtung zu schaffen, bei dem ein Abhören einer einmal verwendeten Zahlenkombination (als Schlüssel) keinen Mißbrauch ermöglicht.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit der neuen Zugangskontrollvorrichtung ein universelles, handliches und sicheres Ver­ fahren geschaffen wurde. Es ist nun möglich auch über das Telefonnetz den Zugriff auf ein geschütztes System zu erreichen, ohne daß im Falle des Abhörens der Zugriff für Unbefugte ermöglicht wird.
Durch Verwendung der gleichen Zeitbasis (Funkuhr) sowohl beim Sender als auch beim Empfänger kann die exakte Synchronisierung der Berechnungen erreicht werden.
Die Übertragung des Zahlencodes kann über alle Wege der Daten- und Signal­ übertragung erfolgen (Sprache über Telefon, digital über PC-Schnittstelle, Tonfrequenzmodulation über Telefon oder Funk usw.).
In den Unteransprüchen sind weitere Ausführungen der Erfindung angegeben.
Beispielhaft seien hier einige Anwendungen aufgeführt:
  • - Zugangskontrolle bei Bankanweisungen über Telefon
  • - zu Geldautomaten
  • - zu Sicherheitsbereichen
  • - zu EDV-Datenbanken
  • - zu Zündungen und Sicherungen in der Militärtechnik
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Design und Größe kommt der Sender einem einfachen Taschenrechner nahe. Er hat eine Tastatur (10 Ziffern und Steuertasten), ein Display (z. B. 1 Zeile, 14 Stel­ len) und diverse Schnittstellen (V24, Tonfrequenz, optisch). Das Gerät enthält ein Modul zum Empfang und zur Demodulation des Senders DCF 77 mit dem Signal der Atomuhr der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt (PTB). Hieraus ergibt sich die Nebenfunktion des unbenutzten Gerätes als DCF-Funkuhr.
Der vom Benutzer als seine Geheimzahl einzugebende Primär-Schlüssel X (z. B. 6- stellige Ziffernfolge) wird vom Sender in einen Sekundär-Schlüssel (z. B. 6-stellige Ziffernfolge) Y umgewandelt. Dieses erfolgt mit einem internen und geheimen Verschlüsselungs-Algorithmus.
Der Sekundär-Schlüssel wird mit einer Ziffernfolge aus dem Datum und der aktuel­ len Uhrzeit (Stunden zweistellig und Minuten nur 10-er Stelle, wenn alle 10 Minuten Zugriffsmöglichkeit) verknüpft (z. B. XOR-Verknüpfung).
Die Verknüpfung definiert die Adresse für den Zugriff auf einen ROM-Speicherbau­ stein (32 k-byte). Der Algorithmus erlaubt Mehrfachzugriff auf ein bestimmtes Byte, ohne daß reproduzierbare, voraussehbare Wiederholungen möglich sind. Auf diese Weise wird ein Transfercode (6-stellige Ziffernfolge) gewonnen, die auf allen möglichen Wegen zu einem Empfänger übertragen werden kann.
Beim Empfänger wird der dort hinterlegte Sekundär-Schlüssel wie im Sender mit der Uhrzeit verknüpft, um die Adresse für den Zugriff auf eine Kopie des Speicher­ inhalts des ROM's aus dem entsprechenden Sender zu gewinnen. Entspricht der Transfercode dem vom Sender empfangen, so ist die Identifikation positiv und es kann Zugang gewährt werden.
Die Bildung des Transfercodes erfolgt beim Sender und Empfänger synchronisiert (durch ein Synchronisations-Signal oder durch ein sprachliches Startsig­ nal), da die aktuelle Uhrzeit von maßgeblicher Bedeutung ist.
Zum Algorithmus eines Ausführungsbeispiels
Jeder Benutzer eines Senders hat einen individuellen Primär-Schlüssel als Geheimzahl (x1....x6). Dieser wird über die Tastatur eingeben. Im Sender wird er durch Addition einer Konstanten K1 in den Sekundär-Schlüssel (y1...y6) umgewandelt.
(y1 y2 y3 y4 y5 y6) := (x1 x2 x3 x4 x5 x6) + K1
Addition modulo 10
K1: 6-stellige individuelle Konstante
Bedingung: y1 y2 y3 ungleich y4 y5 y6
Mit aktuellem Datum und Uhrzeit aus der Funkuhr wird ein Zeitcode gebildet. Hier­ zu wird jeder Tag in 6-Minuten-Intervalle eingeteilt und diese werden aufsummiert, sodaß sich ein 6-stelliger Zeitterm t01....t06 ergibt. Durch Addition einer Konstanten K2 zu diesem ergibt sich der Zeitcode t1....t6. Die Addition einer Konstanten K2 ist notwendig, um erstens die Vorhersehbarkeit der Gleichheit von t1....t3 und t4....t6 auszuschließen und zweitens zu verhindern, daß t1....t3 bzw. t4....t6 nur aus Nullen bestehen kann.
(t1 t2 t3 t4 t5 t6) := (t01 t02 t03 t04 t05 t06) + K2
Addition modulo 10
K2: 6-stellige individuelle Konstante
Durch XOR-Verknüpfung der ersten drei Ziffern des Sekundär-Schlüssels y1....y3 mit den ersten drei Ziffern des Zeitcodes t1....t3 wird die Zahl a1....a3 definiert.
a1 a2 a3 := t1 t2 t3 XOR y1 y2 y3
Entsprechend wird durch die jeweils drei Endziffern die Zahl a4....a6 definiert.
a4 a5 a6 := t4 t5 t6 XOR y4 y5 y6
Die XOR-Verknüpfung der Zahlen a1....a3 mit a4...a6 definiert die Zahl b1....b3, welche die Adresse für den Zugriff auf ein EPROM als digitalen Speicherbaustein bildet.
b1 b2 b3 := a1 a2 a3 XOR a4 a5 a6
Im durch b1....b3 angesprochenen Speicherbereich befindet sich eine 6-stellige Ziffernfolge c1....c6. Diese dient als Transfercode zur Übermittlung an den Adres­ saten.
Transfercode
= c1 c2 c3 c4 c5 c6
= EPROM-Inhalt bei Adresse b1 b2 b3
Der Computer des Empfängers führt ausgehend vom Sekundär-Schlüssels identische Ver­ knüpfungen und Rechenschritte durch. Dadurch gelangt er zu einer 3-stelligen Adresse b1....b3 wie der Sender des Benutzers. Mit dieser greift er auf einen mit dem EPROM im Codeman identischen Speicherbereich zu.
Ist die so erhaltene 6-stellige Ziffernfolge identisch mit dem übermittelten Transfer­ code, so wird der Sender als Zugriffsberechtigter identifiziert.
Das EPROM im Sender bzw. der entsprechende Speicherbereich beim Adressaten enthalten die Konstanten K1 und K2, sowie die Transfercodes (1000 × 6 Ziffern) als Zufallszahlen.

Claims (9)

1. Zugangskontrollvorrichtung mit einer Signalübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger, bei der eine Abhörsicherheit auf einem sich nach Ablauf einer definierten Zeiteinheit immer wieder ändernden Zifferncode beruht, und die an diverse Signalübertragungseinheiten anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet,
  • 1. daß im Sender der Zugangskontrollvorrichtung
    • 1. ein Modul zum Empfang des Senders DCF 77 und zur Demodulation des Zeitsignales der Atomuhr der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt vorgesehen ist,
    • 2. das demodulierte Zeitsignal mit einer von einem Benutzer einzugebenden Geheimzahl verknüpft wird,
    • 3. das Ergebnis der Verknüpfung als Adresse für den Zugriff auf einen Speicherbaustein (ROM) verwendet wird, und
    • 4. aus dem Speicherbaustein ein Transfercode ausgelesen und zum Empfän­ ger der Zugangskontrollvorrichtung übertragen wird, und
  • 2. daß im Empfänger
    • 1. das Zeitsignal mit einem von der Geheimzahl des Senders abgeleiteten Sekundärcode verknüpft wird, welcher wie der Inhalt des Speicherbausteins des Senders in einem Speicher (ROM, CD-ROM, Festplatte) hinterlegt ist,
    • 2. auf zur Erzeugung des Transfercodes identische Weise ein Zifferncode erzeugt wird, und
    • 3. dieser Zifferncode mit dem empfangenen Transfercode verglichen wird, um bei Übereinstimmung dieser beiden Codes einen Zugang freizugeben, und
  • 3. daß die Zugangskontrollvorrichtung
    • 1. für einen oder mehrere Zugangsberechtigte mit der gleichen Geheimzahl installiert werden kann, wobei keine weitere Information als der Transfer­ code übertragen werden muß, und
    • 2. für viele unterschiedlich Zugangsberechtigte mit verschiedenen Geheim­ zahlen installiert werden kann, wobei die einzelne Geheimzahl dann dem Namen oder der Kontonummer zugeordnet ist.
2. Zugangskontrollvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu übermittelnde Transfercode sich entsprechend der geforderten Zugriffs­ möglichkeit in definierten Zeiteinheiten ändert (alle 6 Minuten).
3. Zugangskontrollvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine einfache Tastenoperation nach Eingabe des Primär-Schlüssels das ROM im Sender gelöscht werden kann, wodurch er unbrauchbar wird.
4. Zugangskontrollvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Sekundär- Code im Empfänger abgelegt ist und der Empfänger den Primär­ schlüssel nicht errechnen kann.
5. Zugangskontrollvorrichtung nach Patentanspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärschlüssel aus dem Primär-Schlüssel durch eine verdeckte interne Operation berechnet wird.
6. Zugangskontrollvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eingriff in das Gerät, um Informationen aus dem ROM zu gewinnen, zum Löschen des Speichers führt.
7. Zugangskontrollvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender die Schlüssel-ROM's für mehrere Zugangsberechtigungen ent­ halten kann, wobei alle den selben Primär-Schlüssel haben und durch Operation mit verschiedenen Ziffernfolgen hierbei verschiedene Sekundär-Schlüssel gebildet werden.
8. Zugangskontrollvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Plausibilität des Zeitsignals der Funkuhr intern geprüft wird mit Hilfe einer eingebauten Quarzuhr, wobei mehrere Inplausibilitäten zum Löschen des Speichers führen.
9. Zugangskontrollvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Ziffernkombination bei Verwendung einer entsprechenden Tastatur auch ein Kennwort als Primär-Schlüssel verwendet werden kann.
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