DE4443039A1

DE4443039A1 - Authentisierverfahren

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Publication number: DE4443039A1
Application number: DE4443039A
Authority: DE
Original assignee: Sc Info & Inno Technologie Inf
Current assignee: Sc Info & Inno Technologie Inf
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1994-12-04
Publication date: 1996-06-13

Description

In den Deutschen Patentanmeldungen P 44 02 430.4-35, P 44 16 665.6-35, P 44 19 882.5-35, P 44 23 415.5-35, P 44 30 368.8 und P 44 36 340.0 sind Authentisierverfahren nach dem psychometrischen Prinzip in verschiedener Ausgestaltung offenbart. Dort ist unter anderem beschrieben, wie eine Mehrzahl von zusammengehörenden Wortpaaren durch gruppenweise Speicherung der Elemente dieser Paare, zusammen mit zugeordneten Basiszahlen, durch nachfolgende Verknüpfung nach einem nur von der zu authentisierenden Person reproduzierbaren Plan und anschließende Berechnung einer Ergebniszahl, als Authentisierkriterium verwendet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie ein solches Authentisierverfahren einzurichten ist, wenn sich die zu authentisierende Person entfernt von der Stelle befindet, der gegenüber die Authentisierung erfolgt, und keine modernen Kommunikations netze zur Verfügung stehen, wenn also beispielsweise die Authentisierung per Telefon vorzunehmen ist. Unter diesen Voraussetzungen kann man neben der Ergebniszahl die Basiszahlen telefonisch nicht einzeln übermitteln, weil Dritte sie mithören könnten, um später Falschauthentisierungen zu versuchen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines sehr einfachen Authentgeräts, mit dem die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens schnell und fehlerfrei durchgeführt werden können und das zusätzlich zur nichtentschlüsselbaren Aufbewahrung von Geheimcodes (PINs) verwendet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch Berechnen einer originalen Ergebniszahl und einer zweiten Ergebniszahl auf Grundlage einer geänderten Basiszahl, durch Übermittlung sowohl der originalen, als auch der neuen Ergebnis- und Basiszahlen, und durch die Konzeption eines handlichen und aus elementaren Komponenten aufgebauten Authentgeräts. Die erforderlichen Verfahrensschritte sind in Anspruch 1 und die Konzeption des Authentgeräts in Anspruch 2 beschrieben.

Anhand des folgenden Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Abb. 1A und 1B ist das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.

Fernauthentisierung per Telefon: Entsprechend der früheren Anmeldung P 44 36 340.0 verwendet die zu authentisierende Person ein Authentgerät mit Touch-Screen (Abb. 1A) und nicht dargestellte Authentkarten mit 16 Namen, 16 Vornamen und 16 Basiszahlen, beispielsweise die 16 Primzahlen von 2 bis 53. Wenn kein Authentgerät zur Verfügung steht, reicht eine einfache direkt lesbare Karte mit den entsprechenden Informationen sowie ein Taschenrechner mit 12-Digit-Display aus. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines neuartigen Authentgeräts in der Form eines kleinen elektronischen Rechners (Abb. 2), das im zweiten Beispiel beschrieben ist.

Nach Einlegen einer Authentkarte zeigt sich auf dem Touch- Screen das in Abb. 1A dargestellte Bild. Gegenüber der früheren Anmeldung hat der Bildschirm zusätzlich im unteren Teil ein Display zum Anzeigen der Ergebniszahl EZ = 6 927 236 929, die sich nach der Verknüpfung aller Namen und Vornamen errechnet, und zum Sichtbarmachen einer der den Namen zugeordneten Basiszahlen, im vorliegenden Fall der BZ = 53.

Das Authentgerät hat eine Vorrichtung zum Erzeugen von Zahlen, die als geänderte Basiszahl verwendet und unten links auf dem Bildschirm sichtbar werden (im Beispiel BZ = 59). Diese neue Basiszahl wird anstelle der ursprünglichen (BZ = 53) verwendet. Nach dem Berühren des okey-Feldes errechnet das Authentgerät die neue Ergebniszahl EZ = 8 365 541 377. Die vier Zahlen bleiben zunächst sichtbar.

Als nächstes ruft die zu authentisierende Person die Authentstelle an und teilt dieser die ursprüngliche EZ = 6 927 236 929 und die ursprüngliche BZ = 53 mit. Die Authentstelle hat über ein Terminal Zugriff auf eine Datenverarbeitungsanlage (DVA), in die alle am Authentisierverfahren beteiligten Personen vor Beginn des Betriebs ihre Ergebniszahl, Basiszahlenkette und eventuelle zusätzliche den Namen oder Vornamen zugeordnete Basiszahlen sowie gegebenenfalls individuelle Algorithmen unter Beachtung der erforderlichen Geheimhaltungsvorkehrungen eingegeben haben. Diese DVA ist so programmiert, daß nach Eingabe einer korrekten Ergebniszahl in das Terminal zunächst die zugehörige Basiszahlenkette angesteuert wird und nach anschließender Eingabe einer korrekten Basiszahl diese Basiszahl selbst. Das Programm errechnet nach dem individuellen Algorithmus oder nach einem für alle Teilnehmer gemeinsamen Algorithmus aus der angesteuerten Basiszahlenkette automatisch die Ergebniszahl oder ersetzt die angesteuerte Basiszahl durch eine andere am Terminal eingegebene.

Das Display des Terminals der Authentstelle ist in Abb. 1B dargestellt. Es hat eine Tastatur (Felder) zur Eingabe der zehn Grundzahlen, eine Löschtaste (Löschfeld) "c" und eine Einschalttaste (Einschaltfeld) "on", sowie einen Bereich zur Anzeige der Benutzerführung. Schließlich ein Feld für die Anzeige von Ergebnis- und Basiszahlen, und eine Taste (Feld) "okey".

Nach Einschalten des Terminals erscheint die Menüanweisung "Bitte die übermittelte EZ eingeben, dann okey drücken". Hierauf gibt der Operator am Terminal die ursprüngliche EZ = 6 927 236 929 ein und sieht das Resultat auf dem Display, worauf er das "okey"-Feld betätigt. Hierdurch wird die Basiszahlenkette der zu authentisierenden Person in der DVA angesteuert und aktiviert. Es folgt die Menüanweisung "Bitte die übermittelte BZ eingeben, dann okey drücken". Der Operator befolgt diese Anweisung durch Eingabe der BZ = 53 und Betätigen des "okey"-Feldes. In der DVA wird diese Basiszahl innerhalb der Kette angesteuert und aktiviert, und es kommt die Menüanweisung "Bitte die neue Basiszahl anfordern und eingeben, dann okey drücken". Der Operator formuliert am Telefon die entsprechende Anfrage, erhält von der zu authentisierenden Person die neue BZ = 59, gibt sie in das Terminal ein und bestätigt mit dem "okey"-Feld. Hierauf errechnet die DVA die neue Ergebniszahl zu EZ = 8 365 541 377 und zeigt sie auf dem Display. Es folgt die Menüanweisung "Bitte die neue Ergebniszahl anfordern und mit derjenigen auf dem Display vergleichen, dann okey drücken". Nachdem der Operator die entsprechende Anfrage telefonisch durchgegeben hat, erhält von der zu authentisierenden Person die neue EZ = 8 365 541 377, vergleicht sie mit derjenigen auf dem Display und betätigt bei positivem Ergebnis schließlich das "okey"-Feld, worauf im Display die Anzeige "Authentisierung erfolgreich beendet" erscheint. Wenn keine Übereinstimmung vorhanden ist, wird die Authentisierung erfolglos abgebrochen.

Im Authentgerät der zu authentisierenden Person sowie in der DVA bleibt die neue Basiszahlenkette mit der neuen BZ = 59 gespeichert, weiterhin in der DVA die neue EZ = 8 365 541 377 als Zugriffsmerkmal für die Basiszahlenkette. Zeit und Ablauf jeder Authentisierung werden für Kontrollzwecke registriert. Die DVA ist so programmiert, daß jede Basiszahl der Kette nur einmal geändert werden kann. Wenn nach einer Reihe von Authentisierungen alle ursprünglichen Basiszahlen einer Kette geändert sind, verwendet die zu authentisierende Person einen kompletten Satz neuer Basiszahlen, der bereits in der DVA verfügbar oder zum erforderlichen Zeitpunkt generierbar ist, und dort automatisch nach der letztmöglichen Änderung einer alten Basiszahl in die Basiszahlenkette in richtiger Reihenfolge einfügt wird.

Das erfindungsgemäße telefonische Authentisierverfahren ist absolut fälschungssicher. Der Kommunikationsaufwand ist minimal, da im Beispiel insgesamt nur zwei zehnstellige und zwei zweistellige Zahlen durchzugeben sind.

Im zweiten Beispiel ist mit Bezug auf die beiliegende Abb. 2 ein handliches und aus elementaren Komponenten aufgebautes Authentgerät beschrieben, mit dem die zu authentisierende Person die wesentlichen Schritte einer telefonischen Authentisierung schnell und fehlerfrei durchführen kann. Dies Gerät eignet sich außerdem für jede Art von "on-the-spot" Authentisierung und zum Aufbewahren von Geheimcodes (PINs).

Taschenauthentgerät: In Abb. 2 bedeuten: B ein Gehäuse, A Fotozellen, C ein 12-Digit-Display, D einen Schalter zum Ein- und Ausschalten des Geräts und zur Einleitung von Sonderfunktionen, E eine Kolonne von zehn Drucktasten oder Auslösefeldern, F eine Fläche, die mit zehn Namen und zehn Vornamen von Personen beschriftet ist, die nach den Kriterien der Psychometrie von dem Eigentümer des Gerät s ausgewählt sind. Die zehn Tasten oder Felder sind, wie in der Abb. 2 vermerkt, elektronisch mit jeweils einer Basiszahl belegt. Weitere nicht dargestellte Basiszahlen können nach Anspruch 1 den Tasten zugeordnet sein. Die weiteren Merkmale des Geräts gehen aus Anspruch 2 hervor.

Der Authentisiervorgang verläuft folgendermaßen:

1. Der Eigentümer schaltet das Gerät ein, worauf im Display die zuletzt berechnete Ergebniszahl erscheint, nach Abb. 2 also EZ = 3 056 775 706, wenn als Algorithmus EZ = Σ Z_x mit Z_x = BZ_x · BZ(_x+1) · BZ(_x+2) verwendet wird.
2. Er betätigt nach dem Verknüpfungsplan der Reihe nach die zehn Tasten. Im Display erscheint nocheinmal die EZ = 3 056 775 706. Dies bedeutet, der Eigentümer hat sich selbst authentisiert und kann fortfahren. Er notiert diese Ergebniszahl.
3. Er drückt solange auf die Taste neben Name 6 und Vorname 5, bis im Display die Basiszahl BZ = 31 erscheint. Er notiert diese Basiszahl.
4. Er drückt erneut auf die gleiche Taste, und zwar solange, bis auf dem Display eine neue Basiszahl erscheint, und zwar BZ = 23. Diese neue Basiszahl wurde vom Eigentümer mit Hilfe der in Anspruch 2 aufgezeigten Mittel oder vom Authentgerät selbsttätig generiert. Er notiert diese neue Basiszahl.
5. Er wiederholt Schritt 2 und erhält auf dem Display die neue Ergebniszahl EZ = 2 891 394 442 und notiert diese.
6. Er übermittelt die vier Zahlen 3 056 775 706, 31, 23 und 2 891 394 442 telefonisch der Authentstelle, welche mit den in Anspruch 1 angegebenen Mitteln die Authentisierung abschließt.

Nach jeder positiven Selbstauthentisierung mit dem Taschenauthentgerät kann der Eigentümer mit Hilfe der den in Anspruch 2 definierten Zusatzfunktionen etwaige gespeicherte Geheimcodes (PINs) in das Display bringen. Die Anzahl der Fernauthentisierungen ist praktisch unbegrenzt, denn erstens ist die Menge der zur Authentisierung benötigten Basiszahlen nur durch die Speichergröße des Authentgeräts begrenzt, zweitens läßt sich dieses unter Beachtung gewisser Sicherheitsvorkehrungen von Zeit zu Zeit mit neuen Daten laden.

Claims

1. Authentisierverfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine Person sich gegenüber einer entfernt von ihr befindlichen Stelle mit Hilfe von auf den individuellen Kenntnissen und Erfahrungen dieser Person beruhenden und zu zwei Kategorien A und B gehörenden Wortpaaren Ax-Bx identifiziert, indem diese Person

- zunächst die Worte Ax und Bx entsprechend ihrer Kategorie in zwei Gruppen zusammenfaßt, beide Gruppen getrennt registriert und jedem Wort aus einer oder beiden Gruppen eine oder eine bestimmte Menge von Basiszahlen zuordnet;
- in einem zweiten Schritt durch Verknüpfen paarweise zusammengehörender Wortpaare Ax und Bx und Zusammenfügung aller Wortpaare Ax-Bx in der durch ihre Registrierung oder die inhärente Beschaffenheit der Worte definierter Reihenfolge eine Wortkette bildet, aus der sich unter Verwendung der jeweils n-ten der zugeordneten Basiszahlen eine entsprechende Basiszahlenkette n ableiten läßt;
- in einem dritten Schritt unter Verwendung der jeweils ersten der zugeordneten Basiszahlen eine entsprechende Basiszahlenkette 1 bildet und auf dieser Grundlage mit Hilfe eines Rechenalgorithmus eine vielstellige Ergebniszahl berechnet;
- in einem vierten Schritt die Ergebniszahl, die Kette 1, alle weiteren jedem Wort zugeordneten Basiszahlen in der durch die Wortkette festgelegten Reihenfolge und gegebenenfalls auch den Algorithmus in eine Daten verarbeitungsanlage (DVA) eingibt, die mit einem Terminal an der entfernt befindlichen Stelle verbunden ist, mit dem es möglich ist, durch Eingeben der Ergebniszahl die zugehörige Basiszahlenkette anzusteuern, zu aktivieren und auf ihrer Grundlage die Ergebniszahl zu berechnen und durch nachfolgendes Eingeben einer Basiszahl die entsprechende Basiszahl in der Kette anzusteuern, zu aktivieren und durch Eingeben einer neuen Basiszahl zu verändern, wobei die DVA gegen unbefugte Entnahme der eingegebenen und in ihr gespeicherten Daten gesichert ist und so programmiert ist, daß eine bestimmte Basiszahl nur einmal eingegeben werden kann;
- in einem fünften Schritt (der ersten Phase des ersten eigentlichen Authentisiervorgangs) eine Basiszahl der Kette 1 ändert und durch Wortverknüpfung eine neue Basiszahlenkette 1 bildet und mit dieser eine neue Ergebniszahl errechnet;
- in einem sechsten Schritt (der zweiten Phase des ersten eigentlichen Authentisiervorgangs) die originale Ergebniszahl und die originale Basiszahl vor ihrer Änderung, sowie die geänderte Basiszahl und die neue Ergebniszahl der entfernt befindlichen Stelle übermittelt, welche mit Hilfe des Terminals die empfangene originale Ergebniszahl und die originale Basiszahl in die DVA eingibt und dadurch die entsprechende Basiszahlenkette und in ihr die entsprechende Basiszahl ansteuert, aktiviert und nach Eingeben der geänderten Basiszahl ersetzt, worauf das Programm der DVA eine neue Ergebniszahl berechnet und am Terminal anzeigt und ein Vergleich dieser errechneten neuen Ergebniszahl mit der von der zu authentisierenden Person übermittelten neuen Ergebniszahl vorgenommen wird;
- in einem siebten Schritt (vor einer zweiten Authentisierung) eine andere Basiszahl als diejenige bei der ersten Authentisierung ändert und im übrigen wie bei letzterer vorgeht;
- vor weiteren Authentisierungen eine dritte, vierte usw. Basiszahl der Kette 1 ändert und im übrigen wie bei der ersten und zweiten Authentisierung vorgeht,
- und schließlich, wenn nach weiteren Authentisierungen alle ursprünglichen Basiszahlen der Kette 1 geändert sind, unter Verwendung der jeweils zweiten der zugeordneten Basiszahlen eine entsprechende Basiszahlenkette 2 bildet, auf dieser Grundlage mit Hilfe des Rechenalgorithmus eine vielstellige Ergebniszahl berechnet und den Authentisiervorgang wie für die erste Authentisierung beschrieben durchführt, wobei das Programm der DVA zum erforderlichen Zeitpunkt automatisch aus den jeweils an zweiter Stelle jedem Wort zugeordneten und bereits in der richtigen Reihenfolge gespeicherten Basiszahlen ebenfalls die Kette 2 erzeugt und an die Stelle der Kette 1 setzt;
- und dann, wenn nach weiteren Authentisierungen alle ursprünglichen Basiszahlen der Kette 2 geändert sind, unter Verwendung der jeweils dritten der zugeordneten Basiszahlen eine entsprechende Basiszahlenkette 3 bildet usw., bis die Gesamtmenge aller Basiszahlen erschöpft ist.

2. Authentisierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu authentisierende Person für die Durchführung der wesentlichen Schritte des Verfahrens ein Authentgerät verwendet, das alle oder mehrere der folgenden Merkmale besitzt:

a) ein Gehäuse in der Art eines kleinen flachen elektronischen Taschenrechners oder einer aktiven Authentkarte im Scheckkarten-Format;
b) ein Display zur Anzeige von Zahlen und/oder Buchstaben;
c) einen fotovoltaischen oder galvanischen Stromerzeuger;
d) eine Taste zum Einschalten des Authentgeräts mit der Möglichkeit, Zusatzfunktionen zu initiieren;
e) eine Fläche zur Präsentation von in zwei Kolonnen angeordneten Worten in geschriebener, optisch oder elektronisch erzeugter Form;
f) eine transparente Abdeckung der Wortfläche, unter der Zweikolonnen-Worttafeln fest oder auswechselbar auf dem Gehäuse angebracht sind;
g) in einer zu den Wortkolonnen passenden Kolonne angeordnete Drucktasten oder Funktionsauslösefelder, die von der zu authentisierenden Person entsprechend dem Verknüpfungsschema der Worte nacheinander betätigt werden, wobei jede Drucktaste bzw. jedes Auslösefeld eine ganz bestimmte Basiszahl für die Rechnungen des Authentgeräts oder zur Anzeige im Display freigibt;
h) eine Beschriftung der Tasten oder Felder mit den Ziffern 0 bis 9 und/oder mit Buchstaben;
i) ein mit elektronischen Mitteln durchführbares Funktions- und Rechenprogramm, mit Hilfe dessen:
- jeder Taste eine oder eine bestimmte Menge von Basiszahlen zugeordnet werden können, wobei die jeweils folgenden Basiszahlen aller Tasten dann aktiviert werden, wenn die jeweils ersten Basiszahlen aller Tasten einmal geändert wurden und die zuletzt berechnete Ergebniszahl mehrmals hintereinander errechnet wurde,
- nach Einschalten des Gerät s die zuletzt berechnete Ergebniszahl im Display angezeigt wird,
- aus den freigegebenen Basiszahlen eine Ergebniszahl errechnet und im Display angezeigt wird,
- einzelne Basiszahlen durch langandauerndes oder Mehrfach- Betätigen der Tasten oder andere Maßnahmen im Display sichtbar gemacht werden,
- Zahlen im Display erzeugt werden durch Betätigen der mit Ziffern beschrifteten Tasten, durch Scrollen einer Zahlenreihe im Display mit Arretieren bei der gewünschten Zahl, nach dem Zufallsprinzip oder andere Maßnahmen, die als Basiszahlen den Tasten zugeordnet oder als Geheimcode (PIN) im Gerät gespeichert werden können;
- Buchstaben im Display erzeugt werden durch Betätigen der beschrifteten Tasten, die den gespeicherten PINs beigegeben werden können;
- nach erfolgreicher Authentisierung die gespeicherten PINs im Display angezeigt werden;
- nach fehlerhaften, fehlgeschlagenen oder unzulässigen Authentisierungsversuchen verhindert wird, das Authentgerät weiter zu betätigen, die Worte sichtbar zu machen, die Basis- und Ergebniszahlen oder die Ziffern und Buchstaben anzuzeigen oder die Zahlenbelegung zu verändern.