DE69033017T2 - Verfahren zur Beglaubigung einer Mikroprozessorkarte und System zu seiner Durchführung - Google Patents
Verfahren zur Beglaubigung einer Mikroprozessorkarte und System zu seiner DurchführungInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beglaubigung einer Mikroprozessorkarte und ein System zu seiner Durchführung.
- In einem Gebühren-Fernsehnetz, wie es durch die französischen Patentanmeldungen FR-A-2 631 193 (Veröffentlichungstag: 10.11.1989) und FR-A-2 641 152 (Veröffentlichungstag: 29.06.1990) beschrieben wird, benötigen die Dekoder der Teilnehmer zum Entschlüsseln der verschlüsselten Sendungen Mikroprozessorkarten (bekannt unter der Bezeichnung "Smart Card"). Um die Gefahren von Betrug zu begrenzen, kann man die Karten periodisch ändern, zum Beispiel jedes Vierteljahr, indem die ablaufenden Karten durch Senden einer Spannung an einen bestimmten Eingang der Karte "entwertet" werden. Diese Netze sind jedoch nicht vorgesehen, um die Anwendung von gefälschten Karten oder Nachbauer von Karten zu ermitteln.
- Im Zusammenhang mit der Anwendung einer Chipkarte betrifft das Dokument "L Echo des Recherches" Nr. 134, 4. Quartal 1988, Seiten 15-24 die elektronische Zahlung. Das Dokument EP-A-311 470 betrifft ein Verfahren und ein System zur Beglaubigung einer Akkreditierung oder von Nachrichten ohne Information (sogenannte "zero-knowledge messages").
- Im Zusammenhang mit dem Gebührenfernsehen betrifft das Dokument WO-A- 8500718 ein Sicherheitssystem für verschlüsselte Fernsehsignale.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, welches verhindert, daß gefälschte Karten verwendet oder Karten nachgeahmt werden oder Mikroprozessorkarten nach dem Ablauf ihrer Gültigkeitsdauer erneut benutzt werden, und zwar in einem System, das wenigstens eine Steuerungszentrale und wenigstens ein mit dieser verbundenes Terminal enthält.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Vorrichtung soll einfach sein und keine nennenswerten Abwandlungen der bereits benutzten Einrichtung erfordern, auf der die Vorrichtung aufbauen kann.
- Das Verfahren gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Beglaubigung von Mikroprozessorkarten in einem System, das wenigstens eine Zentrale zur Führung und/oder zur Steuerung und/oder zur Verteilung von Dienstleistungen enthält, die mit wenigsten einem Terminal verbunden ist, das wenigstens einen Leser für die Mikroprozessorkarten enthält, wobei das Verfahren den Schritt einer Beglaubigung der Karten enthält. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Karte oder die Karten jedes Terminals während wenigstens eines Teiles der Zeit, während der eine Karte eingeführt ist oder Karten eingeführt sind, wenigstens ein Beglaubigungsvorgang erfolgt, wobei die Beglaubigung durch von der Zentrale erzeugte Nachrichten gesteuert wird.
- Aufgabe der Erfindung ist außerdem ein System zur Beglaubigung von Mikroprozessorkarten, enthaltend wenigstens eine Steuerungszentrale und wenigstens ein Terminal, das wenigstens einen Leser für die Mikroprozessorkarten enthält, wobei der Leser des Terminals Mittel zum Steuern der Herstellung von Beglaubigungssignalen und Mittel zur Auswertung der Antwort der verwendeten Karte oder Karten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Terminal Mittel zur Sperrung und/oder zur Entwertung der Karte enthält und daß die Steuerungszentrale eine Schaltung enthält, die Steuerungsbefehle für die Beglaubigungsvorgänge erzeugt, um wenigstens einen Beglaubigungsvorgang für die Karte oder die Karten jedes Terminals während wenigstens eines Teiles der Zeit durchzuführen, während der eine Karte oder Karten eingeführt sind.
- Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich anhand der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform an einem Beispiel, das nicht einschränkend sein soll und in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild eines eine erfindungsgemäße Einrichtung enthaltenden Systems.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Gebühren-Fernsehnetzes beschrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß sie in zahlreichen anderen Systemen durchgeführt werden kann, die wenigstens eine Zentrale zur Führung und/oder Steuerung und/oder Verteilung von zu bezahlenden Gütern oder Dienstleistungen enthält und hier vereinfacht mit "Steuerungszentrale" bezeichnet wird, die über Kabel oder elektrische Hochfrequenzwellen oder über mehrere zugängliche Geräte mit Verbrauchern oder Teilnehmern verbunden ist, die die Mikroprozessorkarten dazu benutzen, diese Dienstleistungen zu erhalten. Als Beispiel könnte man ein Banksystem oder ein Brennstoff-Zapfnetz oder ein Netz von Registrierkassen von Kaufhäusern oder auch ein System zur Überwachung von Bewegungen von Gütern und/oder Personen nennen.
- Zur Vereinfachung der Erläuterungen ist in der Zeichnung zusätzlich zu einem Sender 1 für Fernsehprogramme nur ein einziger Fernseh-Abonnentenempfänger 2 dargestellt. Der Sender 1 sendet, wenigstens zeitweise, verschlüsselte Programme.
- Der Empfänger 2 enthält in seinem (nicht im Detail dargestellten) Videokanal eine digitale Entschlüsselungsschaltung 3, wie sie zum Beispiel in der französischen Patentanmeldung 88 06121 beschrieben ist.
- Die Schaltung 3 ist mit einer Schnittstellenschaltung 4 verbunden, die mit einer Mikroprozessorkarte 5 ("Smart Card") oder mit einer "Münzkarte" (vorgeladenen Karte) zusammenarbeitet, die eine bestimmte Zahl von Anschlüssen trägt, von denen jeder einem Programmkredit entspricht ("pay per view") entspricht, die entsprechend dem Maß der Benutzung der Karte nacheinander ausgebrannt werden ("burnt out").
- Wie in der obengenannten Patentanmeldung genauer erläutert ist, sendet der Sender 1 neben Programmen zusätzlich Daten, die eine Entschlüsselung dieser Programme ermöglichen, wenn sie bei der Sendung verschlüsselt wurden. Die Karte 5 ermöglicht eine Entschlüsselung dieser Programme, zum Beispiel in der Weise, wie sie in der obengenannten französischen Patentanmeldung beschrieben ist.
- Gemäß der Erfindung sendet der Sender 1 unter Steuerung durch eine Schaltung 1' außerdem die genannten Daten für die Entschlüsselung und, vorzugsweise unabhängig von diesen Daten, Nachrichten für eine Beglaubigung. Diese Beglaubigungsnachrichten sind in vorteilhafter Weise in einer geeigneten Weise verschlüsselt. Die Karte 5 enthält in ihrem geschützten Bereich zusätzlich Daten, die eine Entschlüsselung der genannten Programme ermöglichen, wobei die Daten es ermöglichen, die Nachrichten zu entschlüsseln und darauf zu reagieren.
- Es sei bemerkt, daß die geheimen "Unterschrifts" (Signatur)-Daten jeder Karte einmalig und nur der Steuerungszentrale bekannt sind und nicht zwei Karten die dieselbe "Unterschrift" aufweisen können.
- Die vorzugsweise unregelmäßig durch den Sender 1 gesendeten Nachrichten sind verschlüsselt und vorzugsweise mit Servicedaten vermischt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform geben diese Nachrichten einer Schaltung 4' des Kartenlesers 4 den Befehl, an der Karte 5 wenigstens zwei unterschiedliche kombinatorische Vorgänge durchzuführen.
- Die Karte 5 enthält in einer Zone ihres Speichers, die gegen Zugriff von außen geschützt ist, insbesondere zwei Arten von Daten: einerseits ihre Identität ID, die nicht unbedingt geheim sein muß, und andererseits wenigstens eine sehr lange Geheimzahl S (zum Beispiel mehrere Hundert Bit), die ihre "Unterschrift" darstellt.
- Die Identität ID kann in vorteilhafter Weise dazu dienen, gefälschte Karten außer Dienst zu setzen. In der Praxis ist es fast sicher, daß gefälschte Karten vollkommen identisch sind mit einer gültigen Karte und daher vollständig dieselbe Identität aufweisen. Eine Person der Steuerungszentrale kann bei einem von mehreren Wiederverkäufern verdächtige Karten kaufen und ihre Echtheit prüfen. Das ist leicht durchführbar, da der Hersteller der Karten die in den Karten gespeicherten Daten der Steuerungszentrale mitteilt. Wenn die Prüfung ergibt, daß die Karten gefälscht sind, ist es für die Steuerungszentrale ausreichend, Entwertungsbefehle an die Karten zu senden, die diese selbe Identität aufweisen.
- Die durch die Karten eines Netzes vorgenommenen kombinatorischen Vorgänge beruhen auf statistischen Konzepten, und das Gesetz der großen Anzahl gewährleistet ein Nicht-Kennen der Geheimzahl S ("zero knowledge"). Es wird zum Beispiel verwiesen auf den Artikel von mm. Goldwasser, Micali und Rackoff: "The knowledge Complexity of lnteractive Proof Systems", 17. ACM Symposium on Theory of Computation, Mai 1985 sowie auf den Artikel von A. Shamir: "Identity- Based Cryptosystems and Signature Schemes", Proceedings of Crypto '84, Literaturhinweise in Computer Science Nr. 196, Springer-Verlag, 1985.
- Um dies durchzuführen, überträgt die Karte niemals den Wert S an den Leser der Karten, sondern entweder eine Zahl, die (zum Beispiel durch Quadratbildung) aus einer Zahl gewonnen wird, die durch die Karte zufallsgesteuert ausgewählt wird, oder auch eine Zahl, die sich aus der Kombination von S mit dieser zufallsgesteuert ausgewählten Zahl ergibt. Der Sender 1 fordert in einer zufallsgesteuerten Weise den Kartenleser 4 auf, bei der Karte 5 entweder eine Berechnung aufgrund dieser Zahl vorzunehmen, die aus einer Zahl abgeleitet wurde, die zum Rückgewinnen dieser gewählten Zahl zufallsgesteuert ausgewählt wurde (zum Beispiel durch das obengenannte Ziehen einer Quadratwurzel), sei es eine Kombination dieser zufallsgesteuert ausgewählten Zahl mit der Zahl S. Auf diese Weise überträgt die Karte an den Leser 4 niemals die Geheimzahl S. sondern Zahlen, aus denen S extrem unwahrscheinlich zurückgewonnen werden kann. Das trifft umso mehr zu, wenn die durch die Karte bewirkten Vorgänge zeitlich häufiger erfolgen.
- Um die Sicherheit zu vergrößern, kann die Karte 5 bei dem ersten unrichtigen Ergebnis endgültig entwertet werden (körperliche Entwertung). Es ist auch möglich, an dem Empfänger 2, zum Beispiel auf dem Bildschirm des Empfängers, eine Anzeige durchzuführen, daß die Karte ungültig ist. Natürlich muß dann der Kartenleser 5 Mittel vorsehen, die verhindern, daß irgendein "Pirat" ein die Karte entwertendes Signal sperrt. Derartige Mittel sind zum Beispiel beschrieben in der Patentanmeldung Nr. 89 14417 der Anmelderin.
- Es kann auch dafür gesorgt werden, daß der Sender 1 zufallsgesteuert an verschiedene Empfänger "Köder" oder "Lock"-Nachrichten sendet, das heißt Nachrichten, die bei den Karten keine Vorgänge durchführen oder Blindvorgänge, sogenannte Dummy-Vorgänge auslösen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Beglaubigung von Mikroprozessorkarten in einem System, das
wenigstens eine Zentrale zur Führung und/oder zur Steuerung und/oder zur
Verteilung von Dienstleistungen enthält, die mit wenigsten einem Terminal
verbunden ist, das wenigstens einen Leser für die Mikroprozessorkarten enthält,
wobei das Verfahren den Schritt einer Beglaubigung der Karten enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Karte oder die Karten jedes Terminals während
wenigstens eines Teiles der Zeit, während der eine Karte oder Karten eingeführt in
das Terminal sind, wenigstens ein Beglaubigungsvorgang erfolgt, wobei die.
Beglaubigung durch von der Zentrale erzeugte Nachrichten gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn das Ergebnis eines durch eine Karte bewirkten Beglaubigungsvorgangs
unrichtig ist, der Betrieb des Terminals verhindert wird, in das die Karte eingeführt
worden ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn das Ergebnis eines durch eine Karte bewirkten Beglaubigungsvorgangs
unrichtig ist, diese Karte körperlich entwertet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
dann, wenn das Ergebnis eines durch eine Karte bewirkten Beglaubigungsvorgangs
unrichtig ist, eine Anzeigeeinheit des Terminals eine Anzeige einer ungültigen Karte
auslöst.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerungszentrale außerdem Überprüfungsnachrichten aussendet.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Nachrichten in einer unregelmäßigen Weise erzeugt werden.
7. System zur Beglaubigung von Mikroprozessorkarten, enthaltend wenigstens eine
Steuerungszentrale (1) und wenigstens ein Terminal (2), das wenigstens einen Leser
für die Mikroprozessorkarten enthält, wobei der Leser des Terminals Mittel (4') zum
Steuern der Herstellung von Beglaubigungssignalen und Mittel zur Auswertung der
Antwort der verwendeten Karten enthält (5), dadurch gekennzeichnet, daß
das Terminal Mittel zur Sperrung und/oder zur Entwertung der Karte enthält
und daß
die Steuerungszentrale eine Schaltung (1') enthält, die Steuerungsbefehle für
die Beglaubigungsvorgänge erzeugt, um wenigstens einen Beglaubigungsvorgang
für die Karte oder die Karten jedes Terminals während wenigstens eines Teiles der
Zeit durchzuführen, während der eine Karte oder Karten eingeführt sind.
8. System nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kartenleser Mittel enthält, die verhindern, daß ein Entwertungssignal der
verwendeten Karten gesperrt wird.
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