DE60220665T3 - Verfahren und system für den aufbau einer verbindung zwischen einem personal security device und einem fernrechnersystem - Google Patents

Verfahren und system für den aufbau einer verbindung zwischen einem personal security device und einem fernrechnersystem Download PDF

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Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System für den Aufbau eines Kommunikationsweges (die ”Pipeline”) über ein Kommunikationsnetz zwischen einer persönlichen Sicherheitsvorrichtung (Personal Security Device – PSD) und einem Remotecomputersystem.
  • 2. Hintergrund der Erfindung
  • Der Stand der Technik, der die Verwendung von Personal Security Devices (PSD), beispielsweise intelligenten Chipkarten, Teilnehmer-Identifikationsmodul-(Subscriber Identity Modules – SIM)-Karten, biometrischen Vorrichtungen oder Kombinationen davon, mit sich bringt, erfordert, dass eine spezielle Nachrichtenübermittlungs-Software oder Firmware auf dem lokalen Client installiert ist, mit der die PSD verbunden ist. Diese speziellen Routinen werden verwendet, um Nachrichten von High-Level-Nachrichtenübermittlungsformaten in Low-Level-Nachrichtenübermittlungsformate (z. B. in PSD-formatierte Nachrichten) umzusetzen. Als Beispiel für solche Routinen ist im Fachgebiet eine Anwendungsprotokolldateneinheiten-(Application Protocol Data Units – APDU)-Schnittstelle bekannt. Das Installieren und Warten von APDUSchnittstellen für eine große Anzahl von lokalen Clients kann eine bedeutende und kostenaufwändige Aufgabe in einer Mehrnutzerorganization darstellen. Daneben sind Client-Ressourcen, wie Speicherplatz-, Speicher- und Rechen-Ressourcen unnötigerweise an die Software gebunden, die für andere Zwecke besser verwendet werden könnten.
  • Eine weitere wesentliche Beschränkung des Stands der Technik ist, dass Sicherheitsmechanismen auf einem lokalen Client implementiert werden, um Zugriff auf sichere Funktionen zu erhalten, die innerhalb einer verbundenen PSD enthalten sind. In einer typischen sicheren Transaktion mit einer PSD wird mithilfe von High-Level-Software, beispielsweise API-Software, eine Anfrage in dem lokalen Client erzeugt, die anschließend in dem Client verschlüsselt und unter Verwendung einer APDU-Schnittstelle in das APDU-Nachrichtenübermittlungsformat umgesetzt und an die PSD gesandt wird, um auf die gewünschten sicheren Funktionen zuzugreifen.
  • Das potenzielle Bloßlegen sicherer Informationen schwächt die Basisfunktionalität der aktueller PSDs, mit der private Schlüssel und andere proprietäre Informationen vor einer unnötigen Offenlegung geschützt werden sollen. Die Beschränkungen des Stands der Technik bestehen darin, dass lokalisierte Schlüssel erzeugende Mechanismen, APDU-Schnittstellen-Software und Transaktionen, die diese Software betreffen, durch unbefugte Programme, die auf dem lokalen Client ausgeführt werden, oder durch andere unerlaubte Mittel, die versuchen, den Schlüssel erzeugenden Vorgang zu überwachen und damit Zugriff auf Sicherheitcodes, Algorithmen und andere schutzwürdige Daten zu erhalten, die in der PSD oder an anderer Stelle enthalten sind, potenziell für eine Offenlegung anfällig sind. Diese Beschränkungen gelten verstärkt in einer Mehrnutzerumgebung, wo die Fähigkeit, unbefugte Zugriffe auf lokale Clients und darin enthaltene anfällige Software zu steuern, erhöht ist.
  • Die Patentschrift WO 99 62210 A offenbart ein System, das eine PSD, einen Leser umfasst, der verwendet wird, um die Kommunikation zwischen der PSD und einem lokalen Computersystem durch den Aufbau eines Kommunikationsweges zwischen dem lokalen Computer und der PSD zu ermöglichen. Das lokale Computersystem ist mit einem Remotecomputersystem eines Internet-Diensteanbieters (Internet Service Providers – ISP) über eine Kommunikationsverbindung verbunden.
  • Die PSD wird verwendet, um Authentisierungseinrichtungen bereitzustellen, und kann ebenfalls benutzerspezifische Daten speichern, wie kontextbezogene Daten zu Sitzungen mit dem ISP. Ebenfalls verfügt der Benutzer der PSD über die Fähigkeit festzulegen, welchen Abschnitt der persönlichen Informationen dem ISP bereitgestellt werden können.
  • Die sichere Token-Vorrichtung 10 und der Computer kommunizieren durch die Übermittlung von APDU-Paketen. Die Patentschrift WO 99 62210 A beschreibt im Einzelnen die Implementierung auf der lokalen Computerseite, legt jedoch nicht die Methode offen, wie die Verbindung zwischen dem lokalen Computer und dem Remote-Computer aufgebaut wird. Außerdem berücksichtigt es hauptsächlich, wie die Verwaltung der kontextbezogenen Informationen auf der lokalen Computerseite so weit wie möglich aufrecht erhalten wird.
  • 3. Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für den Aufbau eines Kommunikationsweges (die ”Pipeline”) über ein Kommunikationsnetz zwischen einer persönlichen Sicherheitsvorrichtung (Personal Security Device – PSD) und einem Remotecomputersystem bereitzustellen, ohne dass es erforderlich ist, Mittel für das Konvertieren von High-Level-Nachrichten, wie API-Level-Nachrichten, in PSD-formatierte Nachrichten, wie APDU-formatierte Nachrichten, (und umgekehrt) auf einem lokalen Client zu installieren, der mit einer PSD verbunden ist.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 erzielt.
  • Der lokale Client ist als ein transparenter Host tätig, der es einer verbundenen PSD ermöglicht, mit einem oder mehreren Remotecomputersystemen über ein Netz zu kommunizieren.
  • Das Erzeugen der Kommunikationspipeline kann automatisch nach Verbinden einer PSD mit einem lokalen Client durch eine Clientseitige Anfrage nach Zugriff auf Informationen, die auf einem anderen Netz-Client bzw. Remotecomputersystem enthalten sind, oder durch ein Remotecomputersystem, das eine Anfrage nach Zugriff auf eine PSD stellt, initiiert werden.
  • Bei dieser Erfindung werden PSD-formatierte Nachrichten vorzugsweise in übliche Kommunikationsprotokolle, wie TCP/IP, WAP etc., eingekapselt, die verwendet werden, um zwischen einem oder mehreren Clients und einem oder mehreren Remotecomputersystemen zu kommunizieren. Ein Programm, das auf jedem lokalen Client und jedem Remotecomputersystem installiert ist, trennt die eingehenden PSDformatierten Low-Level-Nachrichten von den eingehenden Nachrichtenpaketen und leitet die PSDformatierten Nachrichten über ihre Hardware Device Interface (Hardware-Geräteschnittstelle) zu einer verbundenen PSD. In einer Umgebung mit Mehrprogrammbetrieb ist der Client frei, um andere Datenverarbeitungsfunktionen auszuführen, wohingegen Transaktionen zwischen einer PSD und einem Remotecomputersystem unter Verwendung der Pipeline im Hintergrund ausgeführt werden. In Situationen, in denen eine Firewall einzelne Client-Netzadressen maskieren kann, sollte eine auf dem Remote-Computer basierte Pipeline-Software auf dem Proxy-Server installiert sein. Andere Lösungen, die für einen virtuellen privaten Netzbetrieb üblich sind, können ebenfalls eingesetzt werden.
  • Für den Zweck dieser Erfindung kann ein Client ein intelligentes Gerät sein, wie z. B. ein Personalcomputer, Laptop, Mobiltelefon, Personal Data Assistent (PDA) etc., das die Netzkommunikationsschnittstelle zwischen einer PSD und einem Remotecomputersystem bereitstellt. Ein Remotecomputersystem umfasst alle intelligenten Geräte, die die notwendigen Kommunikationsschnittstellen zwischen den vernetzten Geräten und einer PSD bereitstellen. Bei dieser Erfindung erfolgt das Konvertieren von High-Level-Nachrichten, wie API-Level-Nachrichten, in PSD-formatierte Nachrichten, wie APDU-formatierte Nachrichten, und umgekehrt im Remotecomputersystem. Durch das Verschieben von Mitteln für das Konvertieren von High-Level-Nachrichten, wie API-Level-Nachrichten, in PSD-formatierte Nachrichten, wie APDU-formatierte Nachrichten, (und umgekehrt) von zahlreichen lokalen Clients zu einem oder einigen sicheren Remotecomputersystemen ist das gesamte Datenverarbeitungssystem einfacher zu pflegen und weitaus weniger anfällig für unbefugten Zugriff oder Kompromittierung.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Kommunikationspipeline gebildet, wenn ein Remotecomputersystem ordnungsgemäße PSD-formatierte Nachrichten erzeugt, die in einem vereinbarten Kommunikationsprotokoll eingekapselt, über ein Netz übermittelt (Broadcast für allgemeinen Sendeaufruf oder spezifische IP-Adresse des Clients) werden, wodurch eine Antwort durch eine oder mehrere PSDs aufgerufen wird, die anschließend vom anfragenden Remotecomputersystem empfangen wird (werden). Das zuletzt beschriebene Verfahren zur Pipeline-Bildung entspricht einem Handshake zwischen einer PSD und einem Remotecomputersystem.
  • Diese erste Ausführungsform der Erfindung ist nützlich, um den Status, die Kennung und andere abgeleitete Informationen bezogen auf die antwortenden PSDs zu bestimmen. Beispielsweise kann ein APDU-formatierter Sendeaufrufbefehl von dem Remotecomputersystem über ein Netz an alle PSDs übermittelt werden, die in der Lage sind, den Befehl zu empfangen, wodurch jede PSD angefragt wird, ihre eindeutige Kennungsnummer oder andere nicht-proprietäre Informationen zurückzusenden. Basierend auf den empfangenen Antworten kann die Aktivität jeder PSD, ihr relativer Speicherort, die Aktivitätsdauer jeder PSD, Netzverkehrsinformationen etc. bestimmt werden. Diese erste Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung erfordert nicht die Verwendung sicherer Kommunikationsprotokolle.
  • In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die als sichere Pipelineerzeugung bezeichnet wird, werden Sicherheitsmechanismen zum Schutz vor unbefugtem Offenlegen proprietärer Informationen eingesetzt. Der Vorgang des Erzeugens der sicheren Pipeline entspricht dem Vorgang des Erzeugens der Pipeline, der vorstehend beschrieben wird, umfasst jedoch die zusätzlichen Schritte für das Erzeugen kryptografisch-sicherer, PSDformatierter Nachrichten, die anschließend in sichere Kommunikationsprotokolle, die Beispiele wie TCP/IP mit sicherer SSL-Verschlüsselung (Secure Socket Layer), IPSEC etc. umfassen, eingekapselt werden, um eine sichere Pipeline zwischen einem Remotecomputersystem und einer PSD zu erzeugen.
  • In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung werden PSD-formatierte Nachrichten unter Verwendung der ordnungsgemäßen Schlüssel verschlüsselt, um sichere Anwendungen und Daten zu entriegeln, die innerhalb der sicheren Domäne einer PSD enthalten sind. PSD-formatierte Antwortnachrichten, die schutzwürdige Daten oder proprietäre Informationen enthalten, werden in ähnlicher Weise von der PSD verschlüsselt und von dem Remotecomputersystem entschlüsselt.
  • Die kryptografisch-sicheren, PSD-formatierten Nachrichten werden in ausgehende Nachrichtenpakete unter Verwendung des vereinbarten Kommunikationssicherheitsprotokolls eingekapselt, über ein Netz versandt und über die PSD-Hardwareschnittstelle durch den Client und, wie vorher beschrieben, in die PSD geleitet. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung ist nützlich, um eine PSD zu initialisieren, eine PSD zur personalisieren, auf sichere, in der PSD enthaltene Informationen zuzugreifen, proprietäre Algorithmen oder in einer PSD enthaltende Daten zu ändern, zu aktualisieren oder zu löschen, einen Endbenutzer zu authentisieren etc.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System für die Implementierung des oben beschriebenen Verfahrens bereitzustellen.
  • 4. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung kann anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Ansprüche erreicht werden, wenn diese in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen betrachtet werden:
  • 1 ist ein verallgemeinertes Übersichtsblockdiagramm für die Implementierung der vorliegenden Erfindung (erste Ausführungsform),
  • 2 ist ein auf Einzelheiten eingehendes Blockdiagramm, das das Initiieren einer Kommunikationspipeline beschreibt, wenn nichtproprietäre Informationen angefragt werden (erste Ausführungsform),
  • 3 ist ein auf Einzelheiten eingehendes Blockdiagramm, das das Aufbauen einer Kommunikationspipeline beschreibt, wenn nichtproprietäre Informationen angefragt werden (erste Ausführungsform),
  • 4A ist ein verallgemeinertes Übersichtsblockdiagramm für das Implementieren der vorliegenden Erfindung, die Software-basierte Sicherheitsmechanismen umfasst (zweiter Ausführungsform),
  • 4B ist ein verallgemeinertes Übersichtsblockdiagramm für das Implementieren der vorliegenden Erfindung, die HSM-basierte Sicherheitsmechanismen umfasst (zweite Ausführungsform),
  • 5 ist ein auf Einzelheiten eingehendes Blockdiagramm, das das Initiieren einer Kommunikationspipeline dargestellt (zweite Ausführungsform) und
  • 6 ist ein auf Einzelheiten eingehendes Blockdiagramm, das das Einrichten einer Kommunikationspipeline dargestellt (zweite Ausführungsform).
  • 5. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Diese Erfindung stellt ein Verfahren und ein System für den Aufbau einer Remote-Kommunikationspipeline über ein Netz zwischen einem Remotecomputersystem und einer persönlichen Sicherheitsvorrichtung (Personal Security Device – PSD) bereit, die mit einem lokalen Host-Client verbunden ist. Bei dieser Erfindung stellen die PSDs Geräte wie intelligente Chipkarten, biometrischen Vorrichtungen, Teilnehmer-Identifikationsmodul-(Subscriber Identity Modules – SIM)-Karten oder Kombinationen davon dar, die über einen Mikroprozessor, eine Runtime-Betriebssystemumgebung, einen Eingangs-/Ausgangs-Kommunikationsanschluss, Speicherplatz, der nichtflüchtigen Speicher und Lese-/Schreibspeicher (RAM) umfasst, und eingekapselte Softwareapplikationen verfügt.
  • Es werden zwei Ausführungsformen der Erfindung beschrieben; eine erste Ausführungsform (1 bis 3), bei der keine Sicherheitsmechanismen eingesetzt werden, und eine zweite Ausführungsform (4A bis 6), bei der Sicherheitsmechanismen eingesetzt werden.
  • Es ist ebenfalls zu beachten, dass die folgende Beschreibung der Erfindung auf einer PSD basiert, die mit Anwendungsprotokolldateneinheiten (Application Protocol Data Units, – APDU) formatierte Nachrichten empfängt und erhält.
  • Das APDU-Nachrichtenübermittlungsformat, das im Fachgebiet bekannt ist, ist ein Lower-Level-Nachrichtenübermittlungsformat, das es einer PSD ermöglicht, mit Higher-Level-Applikationen zu kommunizieren, die in Geräten vorliegen, mit denen die PSD zu verbinden ist.
  • Es ist eindeutig hervorzuheben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines APDU-Nachrichtenübermittlungsformats beschränkt ist und dass andere Low-Level-Nachrichtenübermittlungsformate, die von der PSD verarbeitet werden können, in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
  • In den anhängigen Ansprüchen wird eine Nachricht, die ein solches Format aufweist, mit dem Oberbegriff ”PSD-formatierte Nachricht” bezeichnet.
  • 5.1. Ausführliche Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Erfindung
  • Mit Bezug auf 1 wird ein verallgemeinertes Übersichtsblockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die verschiedenen, gezeigten Schichten basieren auf dem Modell der offenen Kommunikation (Open System Interconnection – OSI). Zur Vereinfachung werden einige Schichten, die sowohl für den Client als auch für das Remotecomputersystem üblich sind, nicht gezeigt, sind jedoch als vorhanden anzunehmen und in die anliegenden Schichten einzubauen. Die Schichten, die sowohl für den Client als auch für das Remotecomputersystem üblich sind, umfassen:
    • – eine Anwendungsschicht 90, die im Allgemeinen Higher-Level-Softwareapplikationen (z. B. Textverarbeitungsprogramm) und eine Benutzerschnittstelle enthält, wie z. B. eine grafische Benutzerschnittstelle (Graphical User Interface (GUI),
    • – eine Programmierschnittstellen-Schicht (Applications Programming Interface (API) 100 für das Verarbeiten und Bearbeiten von Daten zum Verwenden durch Higher-Level- bzw. Lower-Level-Applikationen,
    • – eine Kommunikationsschicht 105, die Kommunikationsprogramme enthält, die sichere Kommunikationsfähigkeiten umfassen, die einen Client in die Lage versetzen, mit einem Remotecomputersystem zu kommunizieren, um Informationen in einem vereinbarten Protokoll auszutauschen, und umgekehrt,
    • – eine Betriebssystemschicht 110 oder gleichwertigen Runtime-Betriebssystemumgebung, die die Zuordnung und den Einsatz von Hardware-Ressourcen, wie Speicher, Zentraleinheits-(CPU)-Zeit, Speicherplatz, Hardware-E/A-Anschlusszuweisungen, die Verwaltung von Peripheriegeräten steuert,
    • – eine Hardware-Treiber-Schicht 120, die dem Betriebssystem gestattet, mit physikalischen Geräten, die an den E/A-Bus der Hardware des Clients oder des Remotecomputersystems angeschlossen sind, zu kommunizieren und sie zu steuern,
    • – eine physikalische Geräteschicht 130, in der Netz-Schnittstellenkarten (Network Interface Cards – NIC) 140 die physikalische Verbindung mit einem Telekommunikationsnetz 45 bereitstellen. Andere Hardware-Geräte 80 können ebenfalls mit dieser Geschichte verbunden werden.
  • 5.1.1 Spezifische Merkmale des Clients
  • Ein spezialisiertes Programm, das innerhalb der API-Schicht 100 des Clients enthalten ist und das als ein Pipeline-Client 15 bezeichnet wird, tritt in Wechselwirkung mit Kommunikationsprogrammen, die innerhalb der Kommunikationsschicht 105 enthalten sind. Der Pipeline-Client 15 dient dazu, eingekapselte APDU-Anfragen von eingehenden Nachrichtenübermittlungspaketen, die von einem Netz 45 zum Verarbeiten durch eine lokal verbundene PSD 40 empfangen werden, zu trennen. Alternativ werden abgehende APDU-Antworten, die von einer lokal verbundenen PSD 40 erzeugt werden, von dem Pipeline-Client zum Einkapseln in ein von Kommunikationsprogrammen, die innerhalb der Kommunikationsschicht 105 enthalten sind, vereinbartes Kommunikationsprotokoll verarbeitet.
  • Ein Software-Treiber, der innerhalb der Kommunikationsschicht 105 des Clients enthalten ist und der als eine PSD-Software-Schnittstelle 20 bezeichnet wird, leitet eingehende APDUs, die vom Pipeline-Client 15 kommuniziert werden, in den E/A-Geräteanschluss, der die PSD-Hardware-Geräteschnittstelle 25 mit der lokal verbundenen PSD 40 verbindet. Ausgehende APDUs, die von der PSD erzeugt werden, werden über die PSD-Hardware-Geräteschnittstelle 25 über den E/A-Geräteanschluss zur PSD-Software-Schnittstelle 20 kommuniziert und anschließend dem Pipeline-Client 15 kommuniziert.
  • 5.1.2 Merkmale des Remotecomputersystems
  • Ein erstes spezialisiertes Programm, das innerhalb der API-Schicht 100 des Remotecomputersystems 50 enthalten ist und das als APDUSchnittstelle 55 bezeichnet wird, setzt Higher-Level-Nachrichtenübermittlungsformate in Low-Level-APDU-Nachrichtenübermittlungsformate um, die erforderlich sind, um mit einer PSD 40 zu kommunizieren. Alternativ setzt die APDU-Schnittstelle 55 eingehende APDU-Antworten, die von einer PSD 40 empfangen werden, in Higher-Level-Nachrichtenformate um, die von Programmen in der API-Schicht 100 und in der Anwendungschicht 90 des Remotecomputersystems verwendet werden.
  • Ein zweites spezialisiertes Programm, das innerhalb der API-Schicht 100 des Remotecomputersystems 50 enthalten ist und das als Pipeline-Server 70 bezeichnet wird, tritt in Wechselwirkung mit Kommunikationsprogrammen, die innerhalb der Kommunikationsschicht 105 enthalten sind. Der Pipeline-Server 70 dient dazu, eingekapselte APDU-Anfragen von eingehenden Nachrichtenpaketen, die von einem Netz 45 zum Verarbeiten durch die APDU-Schnittstelle 55 empfangen werden, zu trennen. Alternativ werden abgehende APDU-Anfragen, die von der APDU-Schnittstelle 55 umgesetzt werden, von dem Pipeline-Server zum Einkapseln in ein von Kommunikationsprogrammen, die innerhalb der Kommunikationsschicht 105 enthalten sind, vereinbartes Kommunikationsprotokoll verarbeitet.
  • 5.1.3 Weitere Merkmale
  • Die Verbindung 30 zwischen der PSD 40 und der PSD-Hardware-Schnittstelle 25 umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf herkömmliche elektrische Verbindungen oder Glasfaserverbindungen oder drahtlose Mittel, die optische, funktechnische, akustische, magnetische oder elektromechanische Mittel umfassen. Gleichermaßen können die Verbindung 75 zwischen dem Client 10 und dem Netz 45 und die Verbindung 75 zwischen dem Remotecomputersystem 50 und dem Netz 45 analog erreicht werden.
  • Das Netz, das im Allgemeinen bei 45 gezeigt wird, umfasst sowohl öffentliche als auch private Telekommunikationsnetze, die durch herkömmliche elektrische, optische, elektroakustische (DTMF) oder durch andere drahtlose Mittel verbunden werden. Alle gegenseitig vereinbarten Kommunikationsprotokolle, die in der Lage sind, APDU-Befehle einzukapseln, können verwendet werden, um eine Kommunikationspipeline aufzubauen, die sowohl offene als auch sichere Kommunikationsprotokolle umfasst.
  • Mit Bezug auf 2 wird das Initiieren einer Kommunikationspipeline zwischen dem Remotecomputersystem 50 und der PSD 40 dargestellt, die mit einem Client 10 verbunden ist. In dieser Darstellung sendet das Remotecomputersystem 50 eine Anfrage an die PSD 40 nach nichtproprietären, eingebetteten Informationen 35, wie beispielsweise eine Kennungsnummer. Die PSD 40 ist mit dem lokalen Client 10 unter Verwendung einer eine PSD-Schnittstelle 25 verbunden 30. Die PSD-Schnittstelle 25 kommuniziert mit dem Client 10 über den Hardware-Geräteanschluss 5.
  • Um eine Kommunikationspipeline zwischen dem Remotecomputersystem 50 und der PSD 40 zu initiieren, erzeugt das Remotecomputersystem 50 eine Anfrage 200 mithilfe von API-Programmen 100, die durch die APDU-Schnittstelle 55 in das APDU-Format 220 umgesetzt und an den Pipeline-Server 70 zur Nachrichteneinkapselung gesandt wird. Die eingekapselten APDUs werden anschließend zu den Kommunikationsprogrammen 105S zum Einbau in die ausgehenden Nachrichtenpakete 230 gesandt 210.
  • Die Nachrichtenpakete 230, die die eingekapselten APDUs enthalten, werden über das Netz 45 über eine Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130S übermittelt 75. Der Client 10 empfängt die Nachrichtenpakete 240, die die eingekapselten APDUs enthalten, die von dem Netz 45 über eine Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130S empfangen werden, die auf dem lokalen Client installiert ist. Die eingehenden Nachrichten werden von den Clientseitigen Kommunikationsprogrammen 105C verarbeitet und in den Pipeline-Client 15 zum APDU-Extrahieren geleitet 250. Die extrahierten APDUs werden über den Hardware-Geräteanschluss 5 gesandt 260, in die PSD-Schnittstelle 25 geleitet 270 und zum Verarbeiten innerhalb der PSD-Domäne 35 zur PSD 40 über die Verbindung 30 versandt.
  • Alternative Anfragen, um eine Kommunikationspipeline 75 zwischen einem Remotecomputersystem 50 und einer PSD 40 zu bilden, können initiiert werden durch den Client 10 mit einer Zugriffsanfrage nach Informationen, die in einem oder mehreren vernetzten lokalen Clients enthalten sind, durch Verbinden einer PSD 40 mit der PSD-Schnittstelle 25, die eine Anfrage zum Bilden einer Kommunikationspipeline 75 initiert, oder durch ein anderes Remotecomputersystem, das eine Zugriffsanfrage auf die PSD 40 vornimmt.
  • Mit Bezug auf 3 wird eine PSD-Antwort dargestellt, die die Kommunikationspipeline zwischen der PSD 40 und dem Remotecomputersystem 50 aufbaut. In dieser Darstellung wird die vorher empfangene Anfrage innerhalb der PSD-Domäne 35 verarbeitet, die eine Antwortnachricht erzeugt. Die PSD-Antwort wird im APDU-Format von der PSD 40 über die Verbindung 30 und in die PSD-Schnittstelle 25 gesandt. Die PSD-Antwort wird anschließend über den Hardware-Geräteanschluss 5 geleitet 370 und zum Pipeline-Client 15 zum Verarbeiten und Einkapseln gesandt 360. Die sich daraus ergebenden Nachrichtenpakete werden anschließend zu den Clientseitigen Kommunikationsprogrammen 105C zum Einbau in die ausgehenden Nachrichtenpakete 340 gesandt 350. Die Nachrichtenpakete 340, die die eingekapselten APDUs enthalten, werden über das Netz 45 über die Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130C übermittelt 75.
  • Das Remotecomputersystem 50 empfängt die Nachrichtenpakete 330, die die eingekapselten APDUs enthalten, die vom Netz 45 über die Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130S, die auf dem Remotecomputersystem installiert ist, empfangen werden. Die eingehenden Nachrichten werden von den Server-seitigen Kommunikationsprogrammen 105S verarbeitet und in den Pipeline-Server 70 zum APDU-Extrahieren geleitet. Die extrahierten APDUs werden zu der APDU-Schnittstelle 55 zum Verarbeiten und Umsetzen in ein Higher-Level-Format gesandt 320 und zu den APILevel-Programmen 100 zum Verarbeiten und für weitere Transaktionen mit der PSD 40, wenn gewünscht, gesandt 300.
  • 5.2. Ausführliche Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
  • Mit Bezug auf 4A wird ein verallgemeinertes Übersichtsblockdiagramm für eine Implementierung einer sicheren Kommunikationspipeline dargestellt. Das verallgemeinerte Übersichtsblockdiagramm umfasst ein zusätzliches Software-basiertes Kryptografie-Modul 470, das auf dem Remotecomputersystem installiert ist, das nicht in 1 gezeigt wird.
  • 4B stellt eine Alternative für die Verwendung Software-basierter Sicherheitsmechanismen dar. In dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung wird ein Hardware-Sicherheitsmodul (Hardware Security Module – HSM) 440 eingesetzt, um kryptografische Funktionen auszuführen. Um auf das HSM zuzugreifen, umfasst die API-Schicht 100 einen Software-Treiber, der als HSM S/W-Schnittstelle 475 bezeichnet wird. Der HSM-Software-Treiber kommuniziert mit einer physikalischen Geräteschnittstelle, die von der physikalischen Geräteschicht 130 umfasst wird. Die physikalische Geräteschnittstelle ist auf dem E/A-Bus des Remotecomputersystems installiert und wird als HSM H/W-Schnittstelle 485 bezeichnet. Das HSM-Modul 440 ist mit der HSM H/W-Schnittstelle in analoger Weise verbunden 430, wie die zuvor beschriebene PSD-Verbindung mit der PSD-Schnittstelle. Die Verwendung von HSM-Technologien stellt eine End-zu-End-Sicherheit bereit, die überdies die Möglichkeit einer unbefugten Offenlegung kryptografischer oder schutzwürdiger Informationen verringert.
  • Beide APDU-Nachrichtensicherheitsmechanismen, die in 4A und 4B gezeigt werden, werden verwendet, um kryptografische Schlüssel zu erzeugen, die erforderlich sind, um sichere Funktionen und Daten, die innerhalb der sicheren Domäne einer PSD enthalten sind, zu entriegeln, ausgehende APDUs zu verschlüsseln und eingehende verschlüsselte APDUs zu entschlüsseln. Die Sicherheitsmechanismen, die beim Erzeugen einer sicheren Pipeline eingesetzt werden, können synchrone, asynchrone oder eine Kombination kryptografischer Verfahren umfassen.
  • Sichere Kommunikationsprotokolle, die verwendet werden, um über ein Netz zu kommunizieren, werden von den Kommunikationsprogrammen erreicht, die innerhalb der Kommunikationsschicht 105 enthalten sind. Die beim Erzeugen sicherer Kommunikation verwendete Kryptografie kann die bei der Beschreibung von APDU-Nachrichten verwendeten Sicherheitsmechanismen, separate Mechanismen oder Kombinationen davon einsetzen.
  • Mit Bezug auf 5 wird das Initiieren einer sicheren Pipeline zwischen dem Remotecomputersystem und der PSD 40, die mit dem Client 10 verbunden ist, dargestellt. In dieser Darstellung sendet das Remotecomputersystem 50 eine sichere Anfrage nach proprietären eingebetteten Informationen 35 an die PSD 40, beispielsweise nach einem Authentisierungspasswort. Die PSD 40 ist mit dem lokalen Client 10 unter Verwendung einer PSD-Schnittstelle 25 verbunden 30. Die PSD-Schnittstelle 25 kommuniziert mit dem Client 10 über den Hardware-Geräteanschluss 5. Um eine sichere Kommunikationspipeline zwischen dem Remotecomputersystem 50 und der PSD 40 zu initiieren, wird eine Anfrage 500 auf dem Remotecomputersystem 50 erzeugt, um auf die PSD 40 mithilfe von API-Programmen 100 zuzugreifen, die in das APDU-Format über die APDU-Schnittstelle 55 umgesetzt werden. Die APDUs werden anschließend an ein Sicherheitsmodul 525 zum Verschlüsseln unter Verwendung eines vorher aufgestellten kryptografischen Verfahrens gesandt 520. Die ordnungsgemäßen kryptografischen Parameter können unter Verwendung einer Verweistabelle oder Datenbank bestimmt werden, in der Querverweise für eindeutige interne Kennungsinformationen der PSD zu einem oder mehreren Codes vorliegen, die erforderlich sind, um das benannte Kryptografie-Verfahren zu implementieren.
  • Die verschlüsselten APDUs werden anschließend zu dem Pipeline-Server 70 zum Einkapseln von Nachrichten geleitet 510. Die eingekapselten APDUs werden anschließend zu den Kommunikationsprogrammen 105 zum Verarbeiten, zum Verschlüsseln unter Verwendung eines vorher festgelegten sicheren Kommunikationsprotokolls und zum Einbauen in ausgehende Nachrichtenpakete 535 gesandt 530. Die sicheren Nachrichtenpakete 535, die verschlüsselte und eingekapselte APDUs enthalten, werden über das Netz 45 über eine Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130S übermittelt 75.
  • Der Client 10 empfängt die Nachrichtenpakete 540, die die verschlüsselten und eingekapselten APDUs enthalten, die vom Netz 45 über eine Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130C, die auf dem lokalen Client 10 installiert ist, empfangen werden.
  • Die eingehenden verschlüsselten Nachrichtenpakete werden entschlüsselt und unter Verwendung der vorher festgelegten Kryptografie verarbeitet, die durch die Clientseitigen Kommunikationsprogramme 105C in dem sicheren Kommunikationsprotokoll eingesetzt wird. Die unverschlüsselten Nachrichtenpakete, die noch die verschlüsselten APDUs enthalten, werden in den Pipeline-Client 15 zum APDU-Extrahieren geleitet 550. Die extrahierten APDUs werden über den Hardware-Geräteanschluss 5 gesandt 560, in die PSD-Schnittstelle 25 geleitet 570 und zu der PSD 40 über die Verbindung 30 zum Entschlüsseln und Verarbeiten innerhalb der sicheren Domäne 35 der PSD 40 gesandt. Unter Verwendung eines vorher festgelegten Kryptografie-Verfahrens werden eingehende sichere APDUs entschlüsselt und Anfragen verarbeitet.
  • Mit Bezug auf 6 wird eine PSD-sichere Antwort dargestellt, die die sichere Kommunikationspipeline zwischen der PSD 40 und dem Remotecomputersystem 50 aufbaut. In dieser Darstellung wird die vorher empfangene, sichere Anfrage innerhalb der sicheren Domäne 35 der PSD 40 verarbeitet, die veranlasst, dass die PSD eine sichere Antwortnachricht unter Verwendung eines vorher festgelegten Kryptografie-Verfahrens erzeugt.
  • Die PSD-sichere Antwort wird im APDU-Format von der PSD 40 über die Verbindung 30 und in die PSD-Schnittstelle 25 gesandt. Die PSDsichere Antwort wird anschließend über den Hardware-Geräteanschluss 5 geleitet 670 und an den Pipeline-Client 15 zum Verarbeiten und Einkapseln gesandt 660. Die sich daraus ergebenden Nachrichtenpakete werden anschließend zu den Client-seitigen Kommunikationsprogrammen 105 zum Verarbeiten, zum Verschlüsseln unter Verwendung eines vorher festgelegten sicheren Kommunikationsprotokolls und zum Einbauen in ausgehende Nachrichtenpakete 640 gesandt 650. Die Nachrichtenpakete 640, die die eingekapselten APDUs enthalten, werden über das Netz 45 über die Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130C übermittelt 75.
  • Das Remotecomputersystem 50 empfängt die Nachrichtenpakete 635, die die eingekapselten APDUs enthalten, von dem Netz 45 über die Netz-Schnittstellenkarte (E/A) 130S, die auf dem Remotecomputersystem 50 installiert ist. Die eingehenden Nachrichten werden verarbeitet und unter Verwendung eines vorher festgelegten Kryptografie-Verfahrens entschlüsselt, das von den Server-seitigen Kommunikationsprogrammen 105 im sicheren Kommunikationsprotokoll eingesetzt wird, und in den Pipeline-Server 70 zum sicheren APDU-Extrahieren geleitet 610. Die extrahierten sicheren APDUs werden zu dem Sicherheitsmodul 525 zum Entschlüsseln der sicheren APDUs unter Verwendung des vorher festgelegten Kryptografie-Verfahrens gesandt 630. Die entschlüsselten APDUs werden anschließend zu der APDU-Schnittstelle 55 zum Verarbeiten und Umsetzen in ein Higher-Level-Format geleitet 620 und zu den API-Programmen 100 zum Verarbeiten und für weitere Transaktionen mit der PSD 40, wenn gewünscht, gesandt 600. Dieser Schritt baut die sichere ”Pipeline” zum Kommunizieren mit der PSD auf. Die sichere Pipeline wird aufrecht gehalten, bis das Remotecomputersystem dem Client signalisiert, den Hardware-Schnittstellenanschluss 5 zu schließen.
  • Es ist weder eine Beschränkung in der Anzahl der PSDs und Clients beabsichtigt, die sichere Pipelines 75 mit einem oder mehreren Remotecomputersystem(en) bilden, noch lässt sich eine Beschränkung in der Anzahl der Remotecomputersysteme 50, die für das Erzeugen von sicheren Pipelines 75 zur Verfügung stehen, aus den Zeichnungen ableiten. Abschließend ist keine Beschränkung hinsichtlich des Initiierungsvorgangs für den Aufbau einer Kommunikationspipeline beabsichtigt.
  • Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind als Veranschaulichungen und Beschreibungen gegeben. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie die Erfindung auf genau die Form, die beschrieben ist, beschränken. Insbesondere ist daran zu denken, dass die hier beschriebene erfindungsgemäße Funktionsausführung gleichwertig in Hardware, Software, Firmware und/oder anderen zur Verfügung stehenden funktionellen Komponenten oder Baueinheiten ausgeführt sein kann. Angesicht der obigen Lehren sind weitere Abwandlungen und Ausführungsformen möglich, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese ausführliche Beschreibung den Schutzumfang der Erfindung einschränkt, der durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Aufbauen einer Kommunikations-Pipeline zwischen mindestens einer PSD (40) und mindestens einem Remotecomputersystem (50) über ein Netz (45), das mindestens einen Client (10) als Host für die mindestens eine PSD (40) verwendet, wobei der mindestens eine Client (10) und das mindestens eine Remotecomputersystem (50) unter Verwendung eines Paket-basierten Kommunikationsprotokolls über das Netz (45) in funktionaler Kommunikation stehen, wobei das Verfahren umfasst: – Erzeugen oder Abrufen in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50) einer Anfrage (200; 500), um auf die mindestens eine PSD (40) zuzugreifen, wobei die Anfrage (200; 500) in einem High-Level-Nachrichtenformat vorliegt, – Konvertieren der Anfrage (200; 500) in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50) von dem High-Level-Nachrichtenformat in eine Anfragenachricht, die PSD-formatiert ist, um eine PSD-formatierte Anfragenachricht (220; 520) zu erzeugen, – Einkapseln der PSD-formatierten Anfragenachricht (220; 520) in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50) mit dem Paketbasierten Kommunikationsprotokoll, wodurch eine eingekapselte PSD-formatierte Anfragenachricht (210; 530) erstellt wird, – Übermitteln (230, 240; 535, 540) der eingekapselten PSDformatierten Anfragenachricht (210; 530) unter Verwendung des Paket-basierten Kommunikationsprotokolls von dem mindestens einen Remotecomputersystem (50) an den mindestens einen Client (10) über das Netz (45), – Extrahieren der PSD-formatierten Anfragenachricht (260, 270; 560, 570) von der eingekapselten PSD-formatierten Anfragenachricht (250; 550) in dem mindestens einen Client (10), – Übermitteln der PSD-formatierten Anfragenachricht (260, 270; 560, 570) von dem mindestens einen Client (10) an die mindestens eine PSD (40), – Verarbeiten der PSD-formatierten Anfragenachricht (260, 270; 560, 570) in der mindestens einen PSD (40), wodurch eine PSD-formatierte Antwortnachricht (360, 370; 660, 670) erstellt wird, – Übermitteln der PSD-formatierten Anfragenachricht (360, 370; 660, 670) von der mindestens einen PSD (40) an den mindestens einen Client (10), – Einkapseln in dem mindestens einen Client (10) der PSDformatierten Antwortnachricht (360, 370; 660, 670) mit dem Paketbasierten Kommunikationsprotokoll, sodass eine eingekapselte PSD-formatierte Antwortnachricht (350; 650) erstellt wird, – Übermitteln (330, 340; 635; 640) der eingekapselten PSDformatierten Antwortnachricht (350; 650) unter Verwendung des Paket-basierten Kommunikationsprotokolls von dem mindestens einen Client (10) an das mindestens eine Remotecomputersystem (50) über das Netz (45), – Extrahieren der PSD-formatierten Antwortnachricht (320; 630) von der eingekapselten PSD-formatierten Antwortnachricht (310; 610) in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50), – Konvertieren der PSD-formatierten Antwortnachricht (320; 630) in eine High-Level-Antwortnachricht (300; 600) in dem mindestens einen Remotecomputersystem (10) und – Verarbeiten der High-Level-Antwortnachricht in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50), wobei das Verfahren ferner das Initiieren der Kommunikations-Pipeline nach einer Anfangsanfrage umfasst, die von mindestens einem vernetzten Remotecomputersystem erzeugt wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: – Verschlüsseln der PSD-formatierten Anfragenachricht (520) in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50), – Entschlüsseln der PSD-formatierten Antwortnachricht (560, 570) in der mindestens einen PSD (40), – Verschlüsseln der PSD-formatierten Antwortnachricht (660, 670) in der mindestens einen PSD (40) und – Entschlüsseln der extrahierten PSD-formatierten Antwortnachricht (630) in dem mindestens einen Remotecomputersystem (50).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine PSD (40) eindeutige Kennungsinformationen umfasst, ferner umfassend Querverweisen der eindeutigen Kennungsinformationen mit einer Verweistabelle, um angemessene kryptografische Mittel zum Verschlüsseln oder Entschlüsseln der PSD-formatierten Anfragenachricht oder der PSDformatierten Antwortnachricht auszuwählen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die PSD-formatierten Nachrichten APDU-formatierte Nachrichten sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das High-Level-Nachrichtenformat ein API-Level-Format ist.
  6. Remotecomputersystem (50) zum Einrichten einer Kommunikations-Pipeline zwischen mindestens einer PSD (40) und dem Remotecomputersystem (50) über ein Netz (45) unter Verwendung eines Clients (10) als Host für die mindestens eine PSD (40), wobei das Remotecomputersystem umfasst: – Mittel zum Initiieren der genannten Kommunikations-Pipeline nach einer Anfangsanfrage des genannten Remotecomputersystems oder eines anderen Remotecomputersystems, – Remotecomputersystem-Kommunikationsmittel (105S) zum Übermitteln und Empfangen von Nachrichten über das Netz unter Verwendung eines Paket-basierten Kommunikationsprotokolls, – erste Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmittel (55) zum Konvertieren PSD-formatierter Nachrichten in High-Level-Nachrichten und umgekehrt, – zweite Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmittel (100) zum Implementieren von High-Level-Programmen, – dritte Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmittel (70) umfassend: – Mittel zum Empfangen eingehender Nachrichtenpakete (310; 610) über das Netz (45) unter Verwendung der Remotecomputersystem-Kommunikationsmittel (105S) zum Extrahieren eingehender PSD-formatierter Nachrichten (320; 630) von den eingehenden Nachrichtenpaketen (310; 610) und zum Übermitteln der eingehenden PSD-formatierten Nachrichten (320; 630) an die zweiten Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmittel (100) durch die ersten Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmittel (55) und – Mittel zum Empfangen ausgehender PSD-formatierter Nachrichten (220; 520), die von den zweiten Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmitteln (100) durch die dritten Remotecomputersystem-Datenverarbeitungsmittel (55) kommen, zum Einkapseln der ausgehenden PSD-formatierten Nachrichten (220; 520) in ausgehende Nachrichtenpakete (210; 530) und zum Übermitteln der ausgehenden Nachrichtenpakete (210; 530) über das Netz (45) unter Verwendung der Remotecomputersystem-Kommunikationsmittel (105S).
  7. Remotecomputersystem (50) nach Anspruch 6, wobei die eingehenden PSD-formatierten Nachrichten (630) zu entschlüsseln sind und die ausgehenden PSD-formatierten Nachrichten (520) zu verschlüsseln sind, ferner umfassend kryptografische Mittel (440; 525) zum Entschlüsseln der eingehenden PSD-formatierten Nachrichten (630) und zum Verschlüsseln der ausgehenden PSD-formatierten Nachrichten (520).
  8. Remotecomputersystem (50) nach Anspruch 7, wobei die kryptografischen Mittel ein Hardware Security Module (440) umfassen.
  9. System zum Einrichten einer Kommunikations-Pipeline, umfassend mindestens ein Remotecomputersystem (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und mindestens einen Client (10), der funktional mit dem mindestens einen Remotecomputersystem (50) durch das Netz (45) verbunden ist, wobei der Client (10) umfasst: – PSD-Schnittstellenmittel (25) zum funktionalen Verbinden der mindestens einen PSD (40) mit dem Client (10), – Client-Kommunikationsmittel (105C) zum Übermitteln und Empfangen von Nachrichten über das Netz (45) unter Verwendung eines Paket-basierten Kommunikationsprotokolls, – Client-Verarbeitungsmittel (15) umfassend: – Mittel zum Empfangen eingehender Nachrichtenpakete (250; 550) über das Netz (45) unter Verwendung der Client-Kommunikationsmittel (105C) zum Extrahieren eingehender PSD-formatierter Nachrichten (260, 270; 560, 570) von den eingehenden Nachrichtenpaketen (250; 550) und zum Übermitteln der eingehenden PSD-formatierten Nachrichten (260, 270; 560, 570) an die PSD (40) durch die PSD-Schnittstellenmittel (25) und – Mittel zum Empfangen ausgehender PSD-formatierter Nachrichten (360, 370; 660, 670), die von der PSD (40) durch die PSD-Schnittstelle (25) kommen, zum Einkapseln der ausgehenden PSD-formatierten Nachrichten (360, 370; 660, 670) in die ausgehenden Nachrichtenpakete (350; 650) und zum Übermitteln der ausgehenden Nachrichtenpakete (350; 650) über das Netz (45) unter Verwendung der Client-Kommunikationsmittel (105C).
  10. System nach Anspruch 9, ferner umfassend mindestens eine PSD (40), umfassend: – Mittel zum funktionalen Verbinden der mindestens einen PSD (40) mit den PSD-Schnittstellenmitteln (25), – PSD-Kommunikationsmittel zum Übermitteln und Empfangen PSDformatierter Nachrichten (260, 270, 360, 370) durch die PSD-Schnittstellenmittel (25) und – PSD-Verarbeitungsmittel zum Interpretieren eingehender PSDformatierter Nachrichten (260, 270), Ausführen von Befehlen, die in den eingehenden PSD-formatierten Nachrichten (260, 270) enthalten sind, und Übermitteln ausgehender PSD-formatierter Nachrichten (360, 370) durch die PSD-Schnittstelle (25) unter Verwendung der PSD-Kommunikationsmittel.
  11. System nach Anspruch 9, ferner umfassend mindestens eine PSD (40), umfassend: – Mittel zum funktionalen Verbinden der mindestens einen PSD (40) mit den PSD-Schnittstellenmitteln (25), – PSD-Kommunikationsmittel zum Übermitteln und Empfangen verschlüsselter PSD-formatierter Nachrichten (560, 570, 660, 670) durch die PSD-Schnittstellenmittel (25), – PSD-Kryptografiemittel zum Entschlüsseln verschlüsselter eingehender PSD-formatierter Nachrichten (560, 570) und zum Verschlüsseln ausgehender PSD-formatierter Nachrichten (660, 670) und – PSD-Verarbeitungsmittel zum Interpretieren der entschlüsselten eingehenden PSD-formatierten Nachrichten, Ausführen der Befehle, die in den entschlüsselten eingehenden PSD-formatierten Nachrichten enthalten sind, und Erzeugen ausgehender PSD-formatierter Nachrichten, die von den PSD-Kryptografiemitteln zu verschlüsseln und durch die PSD-Schnittstelle (25) unter Verwendung der PSD-Kommunikationsmittel zu übermitteln sind.
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