DE60109061T2 - Transaktionszertifizierung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von gesicherten Transaktionen und insbesondere von Transaktionen auf dem Gebiet des Gebührenfernsehens.
  • Mit der Entwicklung des Verkehrs über offene Netze wie das Internet hat es sich rasch als notwendig erwiesen, auf sichere Weise den Partner identifizieren zu können, mit dem man gerade in Kommunikation steht, und die zwischen zwei Adressen ausgetauschten Daten unverständlich zu machen.
  • Aus diesem Grunde enthalten die Programme, die das Surfen im Internet erlauben, einen Verschlüsselungsmodul vom SSL-Typ, um die von einem Benutzer zu einem Verarbeitungszentrum geschickten Daten zu verschlüsseln.
  • Bei dieser Art von Konfiguration schickt das Verarbeitungszentrum ein Zertifikat an den Benutzer, das den öffentlichen Schlüssel des Zentrums enthält. Nach Empfang des Zertifikats werden die durch den Benutzer übersandten Daten mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt und zum Zentrum geschickt. Dann können diese Daten nur mit dem privaten Schlüssel des Zentrums entschlüsselt werden, der im Zentrum geheim aufbewahrt wird.
  • Es muss sofort bemerkt werden, dass dieses System an einem ersten Nachteil leidet, dass nämlich nur die Daten in einer Richtung gesichert werden. Das Zentrum hat keine Garantie, dass der Benutzer tatsächlich derjenige ist, den er zu sein vorgibt.
  • Der andere Nachteil besteht darin, dass das vom Zentrum übersandte Zertifikat durch einen Dritten unterschlagen werden kann, um es durch das seinige zu ersetzen. Dies ist das wohlbekannte Szenario des „man in the middle". Alle durch den Benutzer übersandten Daten werden dann durch den privaten Schlüssel des Dritten entschlüsselt, um dann mit dem öffentlichen Schlüssel des Zentrums verschlüsselt zu werden. Weder das Zentrum noch der Benutzer sehen etwas von diesem Eindringen, während alle vom Benutzer übersandten Daten durch den Dritten gestohlen werden.
  • In einer Konfiguration mit gegenseitiger Identifizierung besitzen die beiden Partner ein Zertifikat mit öffentlichem und privatem Schlüssel. Um zu einem Zertifikat zu kommen, gibt es mehrere Möglichkeiten, wofür hier zwei Beispiele gegeben werden:
    • – der Benutzer wendet sich über das Internet an eine Zertifikate verwaltende Organisation, die, nachdem sie einige persönliche Daten aufgenommen hat, das Zertifikat zum elektronischen Briefkasten des Benutzers schickt. Es sei erwähnt, dass auf dieser Stufe dieses Zertifikat den privaten und den öffentlichen Schlüssel enthält.
    • – der Benutzer erscheint persönlich bei der die Zertifikate verwaltenden Organisation und zeigt einen Ausweis vor. Er erhält eine Diskette, die das Zertifikat enthält, um es auf seinem Computer zu installieren.
  • Die erste Methode hat den Vorteil, einfach zu sein, garantiert aber keine Sicherheit auf hohem Niveau.
  • Die zweite Methode hingegen weist alle Sicherheitsgarantien auf, aber schreckt zahlreiche Benutzer wegen der notwendigen Schritte ab.
  • Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, Zertifikate auf eine sichere Art und Weise und ohne Zwänge für den Benutzer zu erzeugen und zu verteilen, wobei die den Empfänger identifizierenden Daten garantiert werden.
  • Dieses Ziel wird durch ein Verfahren der Verteilung von asymmetrischen öffentlichen und privaten Schlüsseln zwischen einem Schlüsselerzeugungszentrum und zumindest einer Benutzereinheit erreicht, wobei diese Einheit einen Sicherheitsmodul umfasst und das Verfahren darin besteht, Zertifikate zu erzeugen, die einen öffentlichen Schlüssel und einen privaten Schlüssel umfassen, diese Zertifikate mit einem Transportschlüssel zu verschlüsseln und sie an den Sicherheitsmodul eines bekannten Benutzers zu übermitteln, wobei dieser Modul den Transportschlüssel zur Entschlüsselung des Zertifikats umfasst.
  • Der Einsatz eines erprobten Sicherheitsmoduls wie zum Beispiel der Chipkarte eines Benutzers ermöglicht es, einen mehrfachen Austausch zur dynamischen Schaffung eines Übermittlungsschlüssels zu vermeiden.
  • Diese Sicherheitsmodulen verfügen über kryptographische Mittel und Schlüssel in gesicherten Bereichen, wodurch insbesondere die Geheimhaltung des privaten Schlüssels gewährleistet wird.
  • Bekannten Lösungen zufolge werden nämlich die verschiedenen Schlüssel im Massenspeicher des Rechners gespeichert, was ein Diebstahlsrisiko darstellt.
  • Das System der Erfindung erstreckt sich auch auf die gesicherte Erzeugung der Zertifikate. Das von diesem System verfolgte Ziel besteht darin zu vermeiden, während der Erzeugung die Schlüssel in Klartext vorrätig zu haben, und dabei kurze Lieferzeiten zu wahren, um eine grosse Nachfrage zu befriedigen.
  • Die Erfindung wird durch die folgende, eingehende Beschreibung besser zu verstehen sein, die auf die einzige, beigefügte Figur Bezug nimmt, die die Konfiguration des erfindungsgemässen Systems zur Erzeugung von Zertifikaten und privaten Schlüsseln beschreibt.
  • In dieser Figur sind als Blockdiagramm die verschiedenen Modulen dargestellt, die für die Erzeugung der Zertifikate und Schlüssel verantwortlich sind. Die eigentliche Erzeugung des Paares aus privatem und öffentlichem Schlüssel erfolgt nach einem an sich bekannten Verfahren im Modul KPG. Ein solcher Modul wird in der Anmeldung PCT/IB 00/01589 beschrieben und beruht auf dem Einsatz einer grossen Anzahl von parallel arbeitenden Sicherheitseinheiten. Die erzeugten Schlüssel werden mit einem Dienstschlüssel des Systems direkt im gleichen Modul verschlüsselt und in dieser Gestalt an die Schlüsseldatenbank KPS übermittelt. Dieser Dienstschlüssel dient dazu, lokal gespeicherte Daten zu ver- oder entschlüsseln, sobald diese vertraulichen Daten den Sicherheitsmodul verlassen.
  • Dieser Schritt ist deshalb wichtig, weil die Erzeugung eines Paares von Schlüsseln mehrere Sekunden beansprucht und die Online-Erzeugung (auf Verlangen) dann zu langsam ist, um die Benutzer zufrieden zu stellen. Aus diesem Grunde werden die Paare von Schlüsseln zur künftigen Verfügbarkeit in der Datenbank KPS erzeugt und gespeichert. Der Abschnitt links von der Leitung OFFL dient der Offline-Erzeugung von Schlüsseln.
  • Auf Ersuchen eines Benutzers werden die verschlüsselten Schlüssel zum Modul CG für die Erzeugung des Zertifikats geschickt, das den öffentlichen Schlüssel enthält. Der private Schlüssel – immer in verschlüsselter Form – und das Zertifikat werden in der Datenbank C&K DB gespeichert. Vor dem Versand des privaten Schlüssels wird dieser erst durch den Dienstschlüssel des Systems entschlüsselt und mit dem Übermittlungsschlüssel des Sicherheitsmoduls des Benutzers verschlüsselt. Dieser Schlüssel ist entweder ein geheimer symmetrischer Schlüssel oder der öffentliche Schlüssel des Sicherheitsmoduls. Dieser Schritt erfolgt innerhalb eines Sicherheitsmoduls hoher kryptographischer Leistung nach der in der PCT/IB 00/01589 beschriebenen Architektur.
  • Für eine künftige Identifizierung kann das Zertifikat des Verwaltungszentrums ebenfalls übermittelt werden.
  • Der verschlüsselte private Schlüssel sowie sein Zertifikat werden mit den üblichen Mitteln über die Netzschnittstelle N-INT und das Netz Net an den Endbenutzer übermittelt.
  • In den Anwendungen des Gebührenfernsehens können die durch den Modul CAS (Conditional Access System) gebotenen Standardübermittlungsbedingungen der Teilnehmerverwaltung genutzt werden.
  • Die Übermittlung eines solchen Zertifikats kann sowohl auf Initiative des Zentrums als auch auf Initiative der Benutzereinheit erfolgen.
  • Die Benutzereinheit DEC wird nicht als sicher genug angesehen, um den privaten Schlüssel zu enthalten. Aus diesem Grunde wird dieser Schlüssel noch in verschlüsselter Form an den Sicherheitsmodul geschickt, der allein in der Lage ist, diese Nachricht zu entschlüsseln. Der private Schlüssel wird dann im geschützten Speicher dieses Moduls gespeichert, der allgemein in Gestalt einer Chipkarte vorliegt. Das Zertifikat, das einen grösseren Umfang besitzt, wird allgemein im Decoder gespeichert, weil es keine vertraulichen Daten enthält.
  • Bei einer durch den Benutzer eingeleiteten Transaktion wird die Unterschrift dank des privaten Schlüssels im Sicherheitsmodul vorbereitet. Dieser Schlüssel ist zu keiner Zeit ausserhalb des Sicherheitsmoduls verfügbar.
  • In einer Ausführungsform werden das Zertifikat und die Unterschrift zum Verwaltungszentrum geschickt. Dieses konsultiert die Zertifikatedatenbank C&K DB, um die Echtheit des Zertifikats zu überprüfen und den öffentlichen Schlüssel des Benutzers zu verwenden, um die Unterschrift zu entschlüsseln. Im Gegenzug schickt das Zentrum sein Zertifikat mit seiner Unterschrift. Um letztere zu bilden, verwendet das Zentrum seinen in der gleichen Datenbank C&K DB in verschlüsselter Form gespeicherten privaten Schlüssel. Der Schlüssel wird zum Unterschriftenmodul EME übermittelt, der ein gesicherter Modul ist. Der Schlüssel wird dann in diesem Modul entschlüsselt, um die Unterschrift bilden.
  • Unterschrift und Zertifikat werden dann zur Benutzereinheit geschickt. Das bei Aufstellung des privaten Schlüssels des Benutzers übermittelte Zertifikat des Zentrums wird dann eingesetzt, um die Unterschrift zu entschlüsseln und zu überprüfen.
  • Die Authentifizierung wird somit von beiden Seiten gewährleistet.
  • Einer Variante der Erfindung zufolge wird der öffentliche Schlüssel des Zentrums im Sicherheitsmodul des Benutzers aufbewahrt, damit es nicht möglich ist, dieses wichtige Identifizierungsmerkmal abzuwandeln.

Claims (4)

  1. Verfahren der Erzeugung und Verteilung von asymmetrischen öffentlichen und privaten Schlüsseln zwischen einem Schlüsselerzeugungszentrum und zumindest einer Benutzereinheit (DEC), die einen Sicherheitsmodul (SM) umfasst, wobei das Verfahren darin besteht: – Zertifikate, die einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel umfassen, in einer ersten kryptographischen Einheit (KPG) zu erzeugen, – den privaten Schlüssel in der ersten kryptographischen Einheit (KPG) mit einem Dienstschlüssel zu verschlüsseln und ihn in einem Schlüsselspeicher (KPS) zu speichern, – beim Versand von Schlüsseln an eine Benutzereinheit die Schlüssel aus dem Schlüsselspeicher (KPS) herauszuziehen und das Zertifikat mit dem öffentlichen Schlüssel zu bilden, – den entsprechenden privaten Schlüssel in einem kryptographischen Sicherheitsmodul mit dem Dienstschlüssel zu entschlüsseln und ihn mit einem dem Benutzer eigenen Transportschlüssel zu verschlüsseln, – den verschlüsselten privaten Schlüssel und das Zertifikat an den Benutzer zu übermitteln.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verschlüsselte private Schlüssel von der Benutzereinheit (DEC) empfangen und zum Sicherheitsmodul (SM) übermittelt wird, der den Transportschlüssel enthält, um den privaten Schlüssel zu entschlüsseln und zu speichern.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, mehrere kryptographische Modulen als einen Block zu benutzen, um eine kryptographische Einheit hoher Leistung zu erhalten.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht: – den öffentlichen Schlüssel des Zentrums mit dem Transportschlüssel zu verschlüsseln und ihn zur Benutzereinheit (DEC) zu übermitteln, – den verschlüsselten öffentlichen Schlüssel durch die Benutzereinheit zu empfangen und ihn an den Sicherheitsmodul (SM) zu übermitteln, – den öffentlichen Schlüssel im Sicherheitsmodul (SM) mit dem Transportschlüssel zu entschlüsseln und zu speichern.
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