DE4414682A1

DE4414682A1 - Closed security system for control and record of access to secure areas

Info

Publication number: DE4414682A1
Application number: DE4414682A
Authority: DE
Inventors: Walter Prof Dr Heywang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-11-02

Abstract

The security system includes a surface (1) on which a signature is written. It is then converted to a bit pattern (3) by the same principles as used to generate the specimen signature bit pattern (5). The bit pattern contains information about signature shape, speed and pressure, with the range of characteristics selected for security of verification, according to the number of authorised personnel.A computer compares the bit patterns for the new signature and the specimen signature, which is stored on a smart card (7) and read by a card reader (6). The computer output (8) permits access if the signatures agree. The specimen signature bit pattern can be generated and encoded by the individual system's central computer.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssystem für kontrollierten und beweisfähig dokumentierten Zugang/Zugriff von Personen zu einem sicherheitsrelevanten Bereich.The present invention relates to a Security system for controlled and provable documented access / access of people to one security-relevant area.

Aus Druckschriften zahlreicher Untersuchungen und Vorschläge ist bekannt, die Echtheit einer aktuell geleisteten Unterschrift mit Hilfe einer vergleichenden Rechneranalyse ihrer dynamischen Charakteristika (Features; Parameter) zu verifizieren.From publications of numerous studies and suggestions is known the authenticity of a currently performed Signature using a comparative computer analysis their dynamic characteristics (features; parameters) to verify.

Bei einem dynamischen Verfahren zur Unterschriftsverifikation werden bestimmte Charakteristika einer aktuell zu leistenden Unterschrift auf ihr Vorhandensein (bzw. Fehlen) im Unterschriftszug überprüft, und zwar dies im Vergleich zu einem vorliegenden Referenzmuster und dessen dynamischen Daten. Ganz allgemein werden dazu generelle individuell typische, d. h. individuumsgebundene Charakteristika herangezogen. Man kann dabei lokale und globale Charakteristika bzw. Parameter unterscheiden. Erstere sind beispielsweise die lokale Geschwindigkeit, Beschleunigung, Krümmung und dgl. an bestimmten Stellen innerhalb des Unterschriftszuges. Globale Parameter sind u. a. die maximale oder minimale Anzahl von Spitzen, Signallängen, Anzahl von Segmenten und dgl.In a dynamic signature verification process are certain characteristics of a currently to be performed Signature of their presence (or absence) in the Signature check checked, compared to an existing reference pattern and its dynamic Data. In general, general will be individual typical, d. H. individual characteristics used. You can do local and global Distinguish characteristics or parameters. The former are for example the local speed, acceleration, Curvature and the like at certain points within the Signature. Global parameters are a. the maximal or minimum number of peaks, signal lengths, number of Segments and the like

Für die Brauchbarkeit eines Systems zur Verifikation einer Unterschrift kommt es wesentlich darauf an, die Echtheit möglichst zuverlässig zu verifizieren, dabei aber Zurückweisungen von tatsächlich echten Unterschriften, d. h. falsche Zurückweisungen möglichst zu minimieren. Das Problem ist nämlich, daß Personen abhängig von verschiedensten Einflüssen und Gegebenheiten ihre Unterschrift nicht immer mit wenigstens nahezu identischem dynamischem Schriftzug leisten, es sich aber dennoch immer um echte Unterschriften ein und derselben Person handelt. Es ist dementsprechend üblich, aus einer Vielzahl zuvor unter verschiedenen Umständen geleisteter Unterschriftsproben ein Referenzmuster mit einem jeweiligen Toleranzbreitebereich für die einzelnen Charakteristika zu erstellen. Bei innerhalb dieser Bereiche liegenden Variationen einer geleisteten Unterschrift wird diese als echt anerkannt.For the usability of a system for the verification of a Signature is all about authenticity Verify as reliably as possible, but at the same time Rejections of actually real signatures, d. H. minimize false rejections as far as possible. The problem is that people are dependent on various Influences and circumstances do not always have their signature with at least almost identical dynamic lettering afford, but it is always real signatures one and the same person. It is accordingly usual, from a variety previously under different A sample of the signature with a respective tolerance range for the individual To create characteristics. When within these areas variations of a signature recognized this as real.

Der Stand der Technik enthält zahlreiche Beschreibungen, in welcher Weise ein solches Referenzmuster mit Toleranzbereich für eine jeweilige Person zu erstellen ist. Daher bedarf es hier keiner weiteren Beschreibung solcher einschlägig bekannter technischer Maßnahmen.The prior art contains numerous descriptions in which way such a reference pattern with tolerance range is to be created for each person. Therefore it is necessary no further description of such here known technical measures.

Trotz der intensiv betriebenen Arbeiten auf diesem Gebiet der Unterschriftsverifikation fehlt es aber an praktisch einsatzfähigen Systemen, die zu dem jeweiligen Anwendungsfall technisch und auch preislich akzeptabel angepaßt sind.Despite the intensive work in this area of Signature verification, however, lacks practicality operational systems related to the respective application are adapted technically and also in terms of price.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anwendungsgebiet und ein auf dieses Anwendungsgebiet gezielt angepaßtes Sicherheitssystem anzugeben, bei dem der Umfang der erfindungsgemäß anzuwendenden Verifikationsmaßnahmen auf den Anwendungsfall zugeschnitten bemessen ist. Mit der Erfindung soll ein jeweils vorgegeben bestimmtes Bedürfnis mit einem Minimum an notwendigen technischen Maßnahmen befriedigt werden, dennoch aber genügende Sicherheit der Verifikation gewährleistet sein. Insbesondere soll mit der Erfindung sichergestellt sein, daß nicht solche Dritte Zugang/Zugriff erlangen können, die sich als Unbefugte in den Besitz des "Schlüssels" gebracht haben, wobei auch der Fall einer Besitznahme eingeschlossen ist, der mit Zwang oder Bedrohung erreicht worden ist. The object of the invention is a field of application and a specifically tailored to this area of application Security system to specify the scope of the Verification measures to be used according to the invention on the Is tailored to the application. With the invention is intended to have a predetermined specific need with one Minimum necessary technical measures satisfied but still sufficient security of the verification to be guaranteed. In particular, with the invention be assured that such third party access / access who can gain possession of the Brought "key", the case of one Possession is included with coercion or threat has been achieved.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen geben Unteransprüche an.The object underlying the invention is achieved with the Features of claim 1 solved. Other configurations indicate subclaims.

Die Erfindung ist ein Sicherheitssystem, das nicht nur für den kontrollierten, sondern auch für den beweisfähig dokumentierten Zugang/Zugriff von Personen zu einem sicherheitsrelevanten Bereich ausgestaltet ist. Dieses Sicherheitssystem ist erfindungsgemäß darauf ausgelegt, daß es sich bei den zu berücksichtigenden Personen um einen ausgewählten/vorgegebenen Kreis mit relativ geringer Personenanzahl handelt. Spezielle Anwendungsgebiete der Erfindung sind z. B. der Safe-Raum einer Bank, für dessen Betreten nur die Anzahl Personen in Betracht kommt, denen in dieser Bank hierfür die Bevollmächtigung erteilt ist. Im Falle von Kundensafes ist z. B. der Personenkreis durch die Anzahl der vorhandenen Kundenfächer von vorneherein überschaubar begrenzt. Ein anderer Anwendungsfall ist z. B. der Zutritt zu sicherheitsrelevanten Räumen, z. B. im Industrie-, Militär- und/oder Verwaltungsbereich, von deren Betreten alle Unbefugten mit Sicherheit ausgeschlossen sein sollen.The invention is a security system that is not just for the controlled, but also for the demonstrable documented access / access of people to one security-relevant area is designed. This Security system is designed according to the invention that the people to be considered are one selected / given circle with relatively small Number of people. Special application areas of Invention are e.g. B. the safe room of a bank, for its Enter only the number of people who are considered this bank has been authorized to do so. in the Case of customer safes is e.g. B. the group of people by Number of existing customer subjects right from the start manageably limited. Another application is z. B. access to security-relevant rooms, e.g. B. in Industrial, military and / or administrative area, of which All unauthorized persons should be excluded from entering should.

Für die Erfindung ist als voranstehende Bedingungen insgesamt optimal erfüllend die dynamisch aktuell zu leistende Unterschrift als geeignetes Mittel der Verifikation erkannt worden. Eine Unterschrift kann man im Gegensatz zu einer PIN- Nummer weder vergessen noch gewollt oder gar unter Zwang weitergeben. Unter physischer Gewalt wird eine Person im Regelfall nur eine solche Unterschrift leisten (können), die dann wegen zu starker Abweichungen vom Referenzmuster vom erfindungsgemäßen System nicht akzeptiert werden wird, obwohl sie an sich echt ist.As for the invention, the above conditions are total optimally fulfilling the current dynamic Signature recognized as a suitable means of verification been. In contrast to a PIN, a signature can be Number neither forgotten nor wanted or even under pressure pass on. Under physical violence, a person is As a rule, can only provide such a signature that then due to deviations from the reference pattern from system according to the invention will not be accepted, though it is real in itself.

Die Begrenzung auf einen relativ kleinen Personenkreis von z. B. nicht mehr als 10 oder z. B. von nicht mehr als 100 oder 500 Personen (letzteres z. B. im Falle von Kundensafes) kann das System leicht auf eine solche Anzahl angepaßt bemessen werden. Vorzugsweise ist diese besonders angepaßte Bemessung auf die Wahl der Anzahl der zu überprüfenden Charakteristika der jeweiligen individuellen Unterschrift ausgerichtet. Es können sogar erfindungsgemäß aus einem jeweiligen Unterschriftszug besondere Charakteristika als kennzeichnend ausgewählt werden, die generell in Unterschriftszügen nicht auftreten oder zur Verifikation generell ungeeignet sind. Wesentlich ist nur, daß die zur Verifikation herangezogenen Charakteristika auf besonderen individuell eingeübten und eingewöhnten dynamischen Muskelbewegungen im Handgelenk der betreffenden Person beruhen, die von einem Dritten sowohl in Form als auch mit der Geschwindigkeit des Referenzmusters nicht nachgeahmt werden können.The limitation to a relatively small group of people e.g. B. not more than 10 or z. B. of no more than 100 or 500 people (the latter e.g. in the case of customer safes) can the system easily sized to such a number become. This is particularly adapted dimensioning on the choice of the number of characteristics to be checked the individual signature. It can even according to the invention from a respective Signature characteristics are characteristic be selected, which are generally not in signature signatures occur or are generally unsuitable for verification. It is only essential that those used for verification Characteristics on special individually practiced and accustomed dynamic muscle movements in the wrist of the the person concerned, who is based by a third party in both Shape as well as with the speed of the reference pattern cannot be imitated.

Bei der Erfindung ist vorgesehen, das Referenzmuster zur aktuell auszuführenden Unterschrift der Person in einer Smart-Card, sonst aber nirgendwo anders zu speichern. Letzteres dient dazu, Möglichkeiten einer Manipulierbarkeit auszuschließen und z. B. auch die Dokumentation beweisfähig zu machen.The invention provides for the reference pattern to be used signature of the person currently to be executed in a Smart card, but nowhere else to save. The latter serves to manipulate possibilities exclude and z. For example, the documentation can also be proven do.

In der Smart-Card der jeweiligen Person ist in der Form von gespeicherten Bits ein Referenzmuster vorzugsweise ausgewählter Charakteristika der Form und der Dynamik der Unterschrift gespeichert. Dieses Referenzmuster umfaßt aber auch die notwendigen Toleranzbreiten, denn es ist bekannt, daß ein und dieselbe Person insbesondere unter verschiedenen Bedingungen nicht einmal nahezu identische Unterschriftszüge leistet. Solche unterschiedlichen Bedingungen können z. B. unterschiedliche Höhe des Tableaus auf dem die Unterschrift zu leisten ist, die Umgebungstemperatur, vorangegangene Anstrengung der Hand, z. B. durch Tragen, und dergleichen vieles mehr sein. In the smart card of each person is in the form of stored bits preferably a reference pattern selected characteristics of the shape and dynamics of the Signature saved. However, this reference pattern includes also the necessary tolerance ranges, because it is known that one and the same person, especially among different ones Conditions not even almost identical signatures accomplishes. Such different conditions can e.g. B. different height of the tableau on which the signature is to afford the ambient temperature, previous Exertion of the hand, e.g. B. by wearing, and the like be much more.

Besonders invariante und daher bevorzugte Charakteristika einer Unterschrift sind Schreibansätze des Anfangs und ggfs. innerhalb des Unterschriftszuges, nach oben weisende Spitzen oder Ecken, nach unten weisende Spitzen oder Ecken, rechte Kurven und linke Kurven des Schriftzuges und insbesondere auch die zeitlichen linearen Abstände solcher aufeinander folgender Ecken/Spitzen, rechter/linker Kurven und der ggfs. vorhandenen Ansätze voneinander. Solche Größen werden dann für das Referenzmuster zeitnormiert. Der Aufwand hierfür und auch die zu berücksichtigenden Toleranzbreiten können insbesondere dadurch noch verringert werden, daß in dem erfindungsgemäßen System der Platz bzw. die Fläche, innerhalb der die aktuell zu leistende und für die Freigabe des Zugangs/Zugriffs zu verifizierende Unterschrift hinzuschreiben ist, flächenmäßig begrenzt vorgegeben bemessen ist. Die zu leistende Unterschrift hat dann im wesentlichen immer dieselbe Größe, wodurch dann die Toleranzbreite enger bemessen werden kann, ohne daß eine höhere Rate fehlerhafter Zurückweisungen zu erwarten ist.Particularly invariant and therefore preferred characteristics A signature is a beginning of writing and if necessary. inside the signature, tips pointing upwards or corners, downward pointing tips or corners, right Curves and left curves of the lettering and in particular also the temporal linear distances between them following corners / peaks, right / left curves and if necessary. existing approaches from each other. Such sizes are then time standardized for the reference pattern. The effort for this and also the tolerance ranges to be taken into account can be reduced in particular in that in the system according to the invention the space or the area within who is currently performing and for the release of the Access / access signature to be verified is to be written down in terms of area is. The signature to be made then has essentially always the same size, which then narrows the tolerance range can be dimensioned without a higher rate being erroneous Rejections are expected.

Für die Erstellung des in der Smart-Card zu speichernden Referenzmusters der jeweiligen Unterschrift bzw. ihrer Form- und Dynamikcharakteristika können die bekannten Methoden und Geräte benutzt werden. Eine Besonderheit der Erfindung liegt darin, daß man den Randbedingungen entsprechend relativ geringe Bit-Anzahl, d. h. relativ geringes Speichervolumen in der Smart-Card benötigt.For the creation of the data to be saved in the smart card Reference sample of the respective signature or its form and dynamic characteristics can the known methods and Devices are used. A special feature of the invention lies in being relative to the boundary conditions low number of bits, i. H. relatively small storage volume in the smart card is required.

Ein erfindungsgemäßes Sicherheitssystem kann vorteilhafterweise als ein (eine) für sich geschlossenes System (Anlage) mit einem eigenen (entsprechend kleinen) Zentralcomputer realisiert werden. Ein besonderer technischer und sicherheitsrelevanter Vorzug ist dabei der, daß die Smart-Card und das in ihr gespeicherte Referenzmuster in diesem bzw. mit Hilfe dieses Zentralcomputers erstellt werden kann. Es wird von diesem Zentralcomputer bei der Erstellung des Referenzmusters der jeweiligen Unterschrift nicht nur der schon oben angesprochene Toleranzbereich für die einzelnen und insbesondere für die dynamischen Charakteristika berücksichtigt, sondern in diesem individuellen Zentralcomputer kann auch eine entsprechend individuelle Verschlüsselung der gespeicherten Informationen bzw. des erstellten Referenzmusters vorgenommen werden. Da dies mit dem dem Zentralcomputer eigenen Schlüssel erfolgt, kann kein (unbefugter) Dritter die Entschlüsselung vornehmen. Andererseits kann dieser für den einzelnen Sicherungsfall (Safe und dgl.) speziell angepaßte Zentralcomputer natürlich problemlos sein eigenes von ihm selbst verschlüsseltes Referenzmuster und die aktuell gelieferte Unterschrift miteinander verifizierend vergleichend verarbeiten.A security system according to the invention can advantageously as a closed one System (plant) with its own (correspondingly small) Central computer can be realized. A special technical and safety-related advantage is that the Smart card and the reference pattern stored in it this or with the help of this central computer can. It is created by this central computer of the reference pattern of the respective signature not only the tolerance range for the individual mentioned above and especially for the dynamic characteristics considered, but in this individual Central computers can also be customized accordingly Encryption of the stored information or the created reference pattern. Since this is with the central computer's own key cannot (unauthorized) third parties perform the decryption. On the other hand, this can be used for the individual security case (Safe and the like) specially adapted central computer, of course easily his own encrypted by himself Reference sample and the signature currently supplied process comparative with each other.

Als Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Funktionsfähigkeit der Smart-Card in dem System dann zu zerstören, wenn nach einer ersten, zweiten oder dritten Zurückweisung der geleisteten Unterschrift durch das System dann noch weitere Unterschriftenversuche angestellt werden. Bei solchen Fällen handelt es sich nämlich, Derartiges ist auch aus dem Stand der Technik bekannt, im Regelfall um den Versuch, mit einer Fälschung Zugang/Zugriff zu erlangen.As a further development of the invention, the Functionality of the smart card in the system then too destroy if after a first, second or third The system rejects the signature then further signature attempts are made. In such cases, it is such is also known from the prior art, usually around the Attempt to gain access / falsification.

Da das erfindungsgemäße System auf den jeweils einzelnen Anwendungsfall zugeschnitten bemessen und ausgestaltet ist, ist es bzw. kann es vollständig kompatibel mit bereits vorhandenen Systemen gemacht werden. Ein erfindungsgemäßes System kann also ohne weiteres auch als lediglich Erweiterung eines schon vorhandenen Sicherheitssystems zur Erhöhung von dessen Sicherheitsgrad benutzt werden.Since the system according to the invention on the individual Application is tailored and designed, is it or can it be fully compatible with already existing systems. An inventive System can also be used as an extension an existing security system to increase whose level of security is used.

Die oben erwähnte beweisfähige Dokumentation des Vorganges ist durch die geleistete Unterschrift, und zwar diese insbesondere zusammen mit Datum und ggfs. Uhrzeit, gewährleistet. Die Unterschrift wird dazu z. B. mit einem Schreibstift auf einem Blatt Papier geleistet, das auf dem die geleistete Unterschrift ansonsten elektronisch abtastenden Graphiktableau aufgelegt ist. Dieses Blatt kann dann eine geeignete Zeitlang als gerichtlich anerkanntes Dokument aufbewahrt werden.The above-mentioned documented documentation of the process is through the signature, namely this especially together with the date and time, if applicable, guaranteed. The signature is z. B. with a Pen on a sheet of paper made on the the signature is otherwise electronic scanning graphic panel is placed. This sheet can then for a suitable time as legally recognized Document must be kept.

Die Figur zeigt ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen Systems. Mit 1 ist ein z. B. Graphiktableau bezeichnet, auf dessen Oberfläche die zu leistende Unterschrift zu schreiben ist und das die Daten der elektrischen Abtastung liefert. Mit 2 ist eine Einrichtung zur Erstellung eines Bitmusters der Unterschrift bezeichnet. Das Bitmuster wird dort nach den Vorgaben erstellt, nach denen auch das dem Referenzmuster zugrundeliegende Bitmuster (dort aus mehreren Unterschriftsproben gemittelt) erstellt worden ist. Dieses Bitmuster wird als Eingabemuster 3 an eine Einrichtung 4 gegeben, die in an sich bekannter Weise einen Mustervergleich ausführt, nämlich einen Vergleich mit dem Referenzmuster 5 des Kartenlesers 6. Dieses Referenzmuster 5 ist in der Smart- Card 7 gespeichert. Im Mustervergleich 4 erfolgt der Vergleich der vorgegebenen Form- und Dynamik-Charakteristika.The figure shows a schematic diagram of a system according to the invention. With 1 is a z. B. graphics board called, on the surface of which the signature to be made is to be written and which provides the data of the electrical scanning. 2 denotes a device for creating a bit pattern of the signature. The bit pattern is created there according to the specifications according to which the bit pattern on which the reference pattern is based (averaged there from several signature samples) was also created. This bit pattern is given as an input pattern 3 to a device 4 which carries out a pattern comparison in a manner known per se, namely a comparison with the reference pattern 5 of the card reader 6 . This reference pattern 5 is stored in the smart card 7 . In pattern comparison 4 , the predefined shape and dynamic characteristics are compared.

Eine wie in der Figur angegebene Elektronikeinrichtung wird z. B. am Eingang des zu schützenden Sicherheitsbereiches angebracht. Die Zugang begehrende Person muß in diese Einrichtung ihre Smart-Card einführen und auf dem Graphiktableau 1 die Unterschrift leisten. Anerkennt der Mustervergleich hier die Unterschrift als innerhalb der Toleranzbreite des Referenzmusters 5 liegend, liefert der Mustervergleich ein z. B. für eine Relaissteuerung geeignetes Signal 8, mit dem der übliche Verschluß des Zugangs (Tür, Gitter oder dgl.) für das Eintreten freigegeben wird.An electronic device as indicated in the figure is, for. B. attached to the entrance of the security area to be protected. The person requesting access must insert their smart card into this facility and provide the signature on graphic board 1 . If the pattern comparison here recognizes the signature as being within the tolerance range of the reference pattern 5 , the pattern comparison provides a z. B. suitable for a relay control signal 8 , with which the usual closure of the access (door, grille or the like.) Is released for entry.

Claims

1. Security system for controlled and documented access / access of people to a security-relevant area,
where these people are a selected / predefined group of them, and their signature that is currently to be given upon access / access is evaluated as a respective individual means of verification,
that in a device of this system this currently performed signature can be checked for the presence of predetermined selected individual dynamic font characteristics in comparison with an existing reference pattern for agreement, the reference pattern comprising the same characteristics and this reference pattern as a bit pattern to be introduced into this device alone Smart card saved is included, and
the number of the selected selected individual characteristics matched to the number of people in the specified group of persons is such that the necessary degree of security of the verification has already been achieved.

2. Security system according to claim 1, wherein the Reference samples are only saved in the smart card is.

3. Security system according to claim 1 or 2, wherein the Central computer of the system is designed so that with the reference sample of the signature is created.

4. Security system according to claim 3, wherein the Central computer has its own encryption facility for contains the information of the reference pattern.

5. Security system according to one of claims 1 to 4, in which for the reference sample of the signature one each such a characteristic was selected for each individual person is only the signature of this person.

6. Application of a security system according to one of the claims 1 to 5 for controlling access to one Bank safe.

7. Application of a security system according to one of the claims 1 to 5 for controlling access to one security-relevant area.