DE69013628T2 - System zum Ermöglichen der Durchführung einer Zahlung mittels elektronische Karte, ohne Bestrugsgefahr, und Verfahren zur Verwendung eines solchen Systems. - Google Patents

System zum Ermöglichen der Durchführung einer Zahlung mittels elektronische Karte, ohne Bestrugsgefahr, und Verfahren zur Verwendung eines solchen Systems.

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DE69013628T2 DE1990613628 DE69013628T DE69013628T2 DE 69013628 T2 DE69013628 T2 DE 69013628T2 DE 1990613628 DE1990613628 DE 1990613628 DE 69013628 T DE69013628 T DE 69013628T DE 69013628 T2 DE69013628 T2 DE 69013628T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, das ohne Betrugsrisiko die Ausführung einer Zahlung eines Wertes x zwischen einem Kunden, der eine elektronische Halbleiterkarte besitzt, die mit einer Summe X kreditiert ist, und einem Anbieter erlaubt, der eine elektronische Kasse mit einem aktuellen Betrag M besitzt, wobei die Karte und die Kasse mit Mitteln zum Austausch von Nachrichten ausgestattet sind.
  • Es ist ein System zur Zahlung mittels elektronischer Karten bekannt, das es ermöglicht, nach Entrichtung einer gegebenen Summe und mit Hilfe einer Karte, die mit einer bestimmten Anzahl von Zahlungseinheiten entsprechend der zuvor gezahlten Summe kreditiert ist, die von einem Anbieter angebotenen Leistungen zu benutzen. Dies ist bei der Telefonkarte der Fall. Ein System zur Bearbeitung von Transaktionen ist in der Druckschrift EP-A-0 256 768 beschrieben.
  • Dieses System wird allerdings von einem einzigen Anbieter verwendet.
  • Es ist aber auch ein System konzipiert worden, bei dem eine solche Karte bei mehreren Anbietern verwendet werden kann.
  • Dies setzt voraus, daß jeder Anbieter eine "elektronische Kasse" besitzt, die sich mit Zahlungseinheiten kreditieren kann, um die die Karte bei jeder Inanspruchnahme einer Leistung sollgestellt wird, derart, daß die Kasse anschließend durch ein zentrales Kartenausgabeinstitut den entsprechenden Betrag gutgeschrieben bekommt.
  • Ein solches System muß, um einsatzfähig zu sein, sehr erhebliche Garantien gegen mögliche Mißbräuche von seiten sowohl der Anbieter als auch der Kunden bieten. Insbesondere muß unbedingt dafür gesorgt werden, daß es keine Betrugsmöglichkeit bei der Kasse des Anbieters gibt. Auf seiten des Kunden ist das Problem derzeit durch die Benutzung von Halbleiterkarten gelöst, deren Sicherheitsgrad gegen Betrug im allgemeinen aufgrund der Komplexität der in die Karte eingebauten elektronischen Komponenten sowie ihrer Maske ausreicht.
  • Ziel der Erfindung ist es also ein System zur Zahlung durch elektronische Halbleiterkarten zu schaffen, das unterschiedslos bei mehreren Anbietern verwendet werden kann, und zwar so, daß auf Seiten eines Anbieters der Mißbrauch unmöglich gemacht wird, der beispielsweise darin besteht, den Wert seiner Kasse um einen Wert zu erhöhen, der größer als derjenige Wert ist, um den die Karte des Kunden sollgestellt worden ist, oder gar seinen Kassenbestand unabhängig von jeder Transaktion zu erhöhen oder auch jede andere Art von Betrug gegenüber dem zentralen Institut zu begehen, bei dem sich der Anbieter einen Wert entsprechend dem in seiner elektronischen Kasse kumulierten Wert gutschreiben läßt.
  • Die Erfindung betrifft somit ein System, das es ermöglicht, ohne Betrugsrisiko eine Zahlung eines Wertes x zwischen einem Kunden, der eine elektronische Halbleiterkarte besitzt, die mit einer Summe X kreditiert ist, und einem Anbieter durchzuführen, der eine elektronische Kasse besitzt, die einen aktuellen Betrag M aufweist, wobei die Karte und die Kasse mit Mitteln zum Nachrichtenaustausch ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag M in der Kasse mit Hilfe einer Verschlüsselungsfunktion F in digitaler verschlüsselter Form Y versteckt registriert ist, wobei der Funktion eventuell ein Schlüssel CS zugeordnet ist, der auf eine Zahl M' angewandt wird, die aus dem Betrag M und mindestens einer anderen Zahl besteht, wobei die Karte zur Bildung der Funktion F sowie der umgekehrten Funktion F&supmin;¹ zur Verschlüsselungsfunktion F mit Hilfe des gleichen Schlüssels CS programmiert ist, und daß der Anbieter bidirektional an ein Kartenausgabeinstitut angeschlossen ist, das die Funktionen F, F&supmin;¹ und den Schlüssel CS kennt.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Ausführung einer Zahlung durch einen Kunden zugunsten eines Anbieters mit Hilfe des Systems gemäß der Erfindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Operationen aufweist:
  • - man erstellt eine bidirektionale Verbindung zwischen der Karte und der Kasse,
  • - die Kasse transferiert in die Karte den Betrag x der auszuführenden Zahlung sowie die verschlüsselte digitale Information Y, in der der aktuelle Betrag M der Kasse versteckt ist,
  • - die Karte entschlüsselt die digitale Information Y mittels der Funktion F&supmin;¹ mit Hilfe des Schlüssels CS, um den Betrag M zu erhalten,
  • - die Karte addiert den Betrag M zum Betrag x der auszuführenden Zahlung,
  • - die Karte subtrahiert den Wert x von ihrem Betrag X,
  • - die Karte erzeugt mit Hilfe der Verschlüsselungsfunktion F eine verschlüsselte digitale Information Y&sub1;, wobei die Funktion mit Hilfe des Schlüssel CS auf eine Zahl M'&sub1; angewandt wird, die aus der der anderen Zahl zugeordneten Summe M + x besteht,
  • - die Karte überträgt die verschlüsselte digitale Information Y&sub1; in die Kasse, wobei diese Information an die Stelle der alten verschlüsselten digitalen Information Y tritt.
  • Die "Kasse" des Anbieters enthält also eine verschlüsselte digitale Information Y, in der die Summe M versteckt ist, die sie zu Recht enthält. Diese digitale Information Y ändert sich bei jeder Zahlungsoperation durch eine Karte und nimmt die aufeinanderfolgende Werte Y, Y&sub1;, Y&sub2; ...Yn an.
  • Natürlich sind der Kasse weder die Verschlüsselungsfunktion F noch die umgekehrte Funktion F&supmin;¹ noch der Schlüssel CS bekannt.
  • Vorteilhafterweise besteht die andere Zahl aus einer Kommissionsnummer entsprechend den verschiedenen Transfers der Kasse zum Kartenausgabeinstitut. Die Kommissionsnummer wird vom Ausgabeinstitut bei jeder Übertragung einer neuen verschlüsselten Information Y&sub0; an die Kasse geliefert, nachdem das Konto des Anbieters beim Ausgabeinstitut um den Betrag Mn seiner Kasse kreditiert worden ist.
  • Es ist nämlich erforderlich, daß die Anbieter von Zeit zu Zeit auf ihrem Konto die Summe Mn gutschreiben lassen, die einer verschlüsselten digitalen Information Yn entspricht, die in ihre Kasse eingeschrieben ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist demgemäß auch ein Verfahren zum Abrechnen des Kontos eines Anbieters bei einem Kartenausgabeinstitut unter Benutzung des Systems gemäß der Erfindung, gekennzeichnet durch folgende Operationen:
  • - der Anbieter aktiviert die Verbindung seiner Kasse mit dem Ausgabeinstitut,
  • - die Kasse überträgt die verschlüsselte digitale Information Y an das Ausgabeinstitut, wobei sich in der Information Y der Betrag ihrer Kasse versteckt,
  • - das Institut entschlüsselt die Information Y mit Hilfe der umgekehrten Funktion F&supmin;¹ und des Schlüssels CS, und schreibt dem Konto des Anbieters die entschlüsselten Summe M gut,
  • - das Ausgabeinstitut richtet an die Kasse des Anbieters eine neue verschlüsselte digitale Information Yo, die durch Anwenden der Verschlüsselungsfunktion F mit Hilfe des Schlüssels CS auf eine Information M'o erhalten wird, welche den neuen Betrag der Kasse, der eventuell Null sein kann, und einen neuen Wert der anderen Zahl enthält.
  • Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige Figur ein besonderes Betriebsbeispiel des Systems beschrieben.
  • In der Figur, die ein Blockschaltbild ist, ist mit 1 die elektronische Kasse eines Anbieters, mit 2 eine elektronische Halbleiterkarte eines Kunden, auch Chipkarte oder Speicherkarte genannt, und mit 3 das Ausgabeinstitut bezeichnet. Das Ausgabeinstitut 3 gibt eine Karte, wie die Karte 2, an einen Kunden aus. Die Karte wird, mit einer bestimmten Summe X aufgewertet, in Form von "elektronischen Gebühreneinheiten" gegen Zahlung der entsprechenden Summe ausgeliefert. Die Gebühreneinheiten sind durch die Kästen des dargestellten Rasters wiedergegeben. Jede Einheit oder jeder Kasten stellt einen bestimmten Wert dar, und die Zahl der Gebühreneinheiten ist an den Aufbau der Karte gebunden. Man kann später Gebühreneinheiten nur löschen, aber keine hinzufügen.
  • In einem gegebenen Zeitpunkt enthält die Kasse 1 eine verschlüsselte digitale Information Y, die einer Information M' entspricht und durch Anwenden einer Verschlüsselungsfunktion F, die einem Schlüssel CS zugeordnet ist, auf M' erhalten wird. Herkömmlicherweise schreibt man: Y = F (M', CS).
  • Die elektronische Kasse 1 kennt die Verschlüsselungsfunktion F ebenso wenig wie den Schlüssel CS.
  • Die Information M' ist eine komplexe Information, die der Reihe nach folgende Informationen enthält:
  • - die Nummer der Kasse,
  • - die Nummer der Kommission, die vom Ausgabeinstitut bei der letzten Abrechnung gewählt wurde,
  • - den Wert M des aktuellen Betrages der Kasse (Anzahl der Gebühreneinheiten),
  • - die Nummer der Kommission, die vom Ausgabeinstitut bei der letzten Abrechnung gewählt wurde.
  • Man schreibt herkömmlicherweise:
  • M' = Nº Kasse + Nº Kommission + M + Nº Kommission.
  • Bei einer Zahlung mittels der Karte 2 sendet die Karte 1 der Karte 2 einen Zahlungsbefehl, der unverschlüsselt die Nummer der Kasse, die Anzahl x der Gebühreneinheiten entsprechend der Zahlung sowie die verschlüsselte Information Y enthält.
  • Gemäß der Erfindung ist die Karte 2 so programmiert, daß sie die Verschlüsselungsfunktion F und die umgekehrte Entschlüsselungsfunktion F&supmin;¹ ausführen kann. Die Karte kennt den Schlüssel CS und ist zur Durchführung der nachfolgend beschriebenen mathematisch beschriebenen Operationen programmiert.
  • Die Karte 2 entschlüsselt also die Information Y, indem sie auf sie die umgekehrte Funktion F&supmin;¹ der Funktion F anwendet, die dem Schlüssel CS zugeordnet ist, derart, daß die wahre Information M' und somit insbesondere der Wert M erhalten wird.
  • Die Karte 2 prüft weiter, ob die Kommissionsnummer zweimal wiederholt wird, und ob die unverschlüsselt übertragene Nummer der Kasse genau derjenigen entspricht, die in der Information M' enthalten ist.
  • Falls diese Information nicht zufriedenstellend ausfällt, wird die Transaktion gestoppt.
  • Anschließend addiert die Karte den zu zahlenden Betrag x zum Betrag M der Kasse, um den Wert M&sub1; = M+x zu erhalten.
  • Die Karte subtrahiert den Wert x, beispielsweise 3, von ihrem Betrag X, indem sie drei in der Figur mit einem Kreuz versehenen Kästen "entwertet".
  • Die Karte erzeugt anschließend eine verschlüsselte, neue Information Y&sub1; mit Hilfe der Verschlüsselungsfunktion F, die mit Hilfe des Schlüssels CS auf die neue Information M&sub1; = Nº Kasse + Nº Kommission + M&sub1; + Nº Kommission, angewandt wird, also:
  • Y&sub1; = F (M'&sub1;, CS).
  • Dann überträgt die Karte die verschlüsselte digitale Information Y&sub1; in die Kasse 1, wobei diese Information an die Stelle der alten Information Y tritt.
  • Die Kasse kann auch den Gesamtbetrag des Kassenstandes unverschlüsselt speichern, derart, daß sie eine Überprüfung in dem Zeitpunkt ermöglicht, in dem das Konto des Anbieters durch das Ausgabeinstitut kreditiert wird.
  • Am Ende des Tages übermittelt der Anbieter den verschlüsselten Inhalt Y seiner Kasse 1 an das Ausgabeinstitut 3, beispielsweise den Inhalt Yn, wenn im Laufe des Tages n Transaktionen stattgefunden haben.
  • Das Ausgabeinstitut entschlüsselt die Information Yn, um den Wert M'n = Nº Kasse + Nº Kommission + Mn + Nº Kommission zu erhalten.
  • Er kontrolliert die Nummer der Kasse und die Nummer der Kommission. Wenn diese Kontrollen befriedigend ausfallen, kreditiert der Ausgabeinstitut das Konto des Anbieters um den Betrag Mn.
  • Er weist eine neue Kommissionsnummer zu und richtet an die Kasse eine neue verschlüsselte Information Yo, die einer neuen Information M'o = Nº Kasse + neue Nº der Kommission + Mo = 0 + neue Nº der Kommission entspricht.
  • Durch die unverschlüsselte Speicherung des Inhaltes Mn seiner Kasse kann der Anbieter nachprüfen, daß die Zahlung, die er vom Ausgabeinstitut 3 erhält, genau diesem Wert Mn entspricht.
  • Durch die Erfindung kann die Karte bei mehreren mit Kassen wie oben beschrieben versehenen Anbietern verwendet werden, ohne daß diese unbedingt für jede Transaktion den Betrag derselben, sowie eine Unterschrift speichern müssen. Der Betrug des Anbieters wird unmöglich gemacht, denn selbst wenn er an einem Tage mit geringer Einnahme in der Lage wäre, die verschlüsselte Information Yj vor der Übertragung an das Ausgabeinstitut zu ändern und statt ihrer eine verschlüsselte Information Yf einzusetzen, die einer großen Einnahme früheren Datum entspricht, wird dies das Ausgabeinstitut sofort bemerken, denn es wird in der verschlüsselten Meldung Yj, die es empfängt, sobald die Meldung durch die Funktion F&supmin;¹ entschlüsselt ist, feststellen, daß das Ergebnis der Entschlüsselung nicht die erwartete Kohärenz aufweist, oder auch, daß die Kommissionsnummer nicht derjenigen entspricht, die der betreffenden Kasse bei der letzten Übertragung der verschlüsselten Meldung Yo vom Ausgabeinstitut zugewiesen worden ist, oder schließlich auch, daß die erhaltene Nummer der Kasse nicht der betreffenden Kasse entspricht.
  • Auf diese Weise ist es möglich, den Gesamtbetrag der Kasse mit voller Sicherheit zu speichern, und nicht mehr, wie beim Stande der Technik, die Einzelheiten jeder von einer Unterschrift begleiteten Transaktion.

Claims (6)

1. System, das es ohne Betrugsrisiko ermöglicht, eine Zahlung mit einem Wert x zwischen einem Kunden, der eine elektronische Halbleiterkarte (2) besitzt, die mit einer Summe X kreditiert ist, und einem Anbieter durchzuführen, der eine elektronische Kasse (1) besitzt, die einen aktuellen Betrag M aufweist, wobei die Karte und die Kasse mit Mitteln zum Nachrichtenaustausch ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag M in der Kasse mit Hilfe einer Verschlüsselungsfunktion F in digitaler verschlüsselter Form Y versteckt registriert ist, wobei der Funktion eventuell ein Schlüssel CS zugeordnet ist, der auf eine Zahl M' angewandt wird, die aus dem Betrag M und mindestens einer anderen Zahl besteht, wobei die Karte zur Bildung der Funktion F sowie der umgekehrten Funktion F&supmin;¹ zur Verschlüsselungsfunktion F mit Hilfe des gleichen Schlüssels CS programmiert ist, und daß der Anbieter bidirektional an ein Kartenausgabeinstitut (3) angeschlossen ist, das die Funktionen F, F&supmin;¹ und den Schlüssel CS kennt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Zahl eine Zahl ist, die einer Kassennummer entspricht.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl eine Kommissionszahl ist, die vom Ausgabeinstitut bei der letzten Abrechnung gewählt wurde.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommissionsnummer zweimal wiederholt wird.
5. Verfahren zur Ausführung einer Zahlung durch einen Kunden zugunsten eines Anbieters mit Hilfe eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Operationen aufweist:
- man erstellt eine bidirektionale Verbindung zwischen der Karte (2) und der Kasse (1),
- die Kasse transferiert in die Karte den Betrag x der auszuführenden Zahlung sowie die verschlüsselte digitale Information Y, in der der aktuelle Betrag M der Kasse versteckt ist,
- die Karte (2) entschlüsselt die digitale Information Y mittels der Funktion F&supmin;¹ mit Hilfe des Schlüssels CS, um den Betrag M zu erhalten,
- die Karte (2) addiert den Betrag M zum Betrag x der auszuführenden Zahlung,
- die Karte subtrahiert den Wert x von ihrem Betrag X,
- die Karte erzeugt mit Hilfe der Verschlüsselungsfunktion F eine verschlüsselte digitale Information Y&sub1;, wobei die Funktion mit Hilfe des Schlüssel CS auf eine Zahl M'&sub1; angewandt wird, die aus der der anderen Zahl zugeordneten Summe M + x besteht,
- die Karte (2) überträgt die mit Y&sub1; verschlüsselte digitale Information in die Kasse (1), wobei diese Information an die Stelle der alten verschlüsselten digitalen Information Y tritt.
6. Verfahren zum Abrechnen des Kontos eines Anbieters bei einem Kartenausgabeinstitut (3) unter Benutzung des Systems gemäß einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch folgende Operationen:
- der Anbieter aktiviert die Verbindung seiner Kasse (1) mit dem Ausgabeinstitut (3),
- die Kasse (1) überträgt die verschlüsselte digitale Information Y an das Ausgabeinstitut (3), wobei sich in der Information Y der Betrag (M) ihrer Kasse versteckt,
- das Institut (3) entschlüsselt die Information Y mit Hilfe der umgekehrten Funktion F&supmin;¹ und des Schlüssels CS und schreibt dem Konto des Anbieters die entschlüsselte Summe (M) gut,
- das Ausgabeinstitut (3) richtet an die Kasse des Anbieters eine neue Yo verschlüsselte digitale Information, die durch Anwenden der Verschlüsselungsfunktion F mit Hilfe des Schlüssels CS auf eine Information M'o erhalten wird, welche den neuen Betrag der Kasse, der eventuell Null sein kann, und einen neuen Wert der anderen Zahl enthält.
DE1990613628 1989-09-08 1990-09-06 System zum Ermöglichen der Durchführung einer Zahlung mittels elektronische Karte, ohne Bestrugsgefahr, und Verfahren zur Verwendung eines solchen Systems. Expired - Fee Related DE69013628T2 (de)

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DE69013628D1 DE69013628D1 (de) 1994-12-01
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