DE69929422T2

DE69929422T2 - Kartenlesetelekommunikationsendgerät

Info

Publication number: DE69929422T2
Application number: DE69929422T
Authority: DE
Inventors: Pierre Vannel; Henri Ohanian
Original assignee: Gemplus Card International SA; Gemplus SA
Current assignee: Gemplus SA
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: US6760605B1; FR2776448B1; WO1999049637A1; ES2257035T3; FR2776448A1; JP2002508628A; DE69929422D1; CN1293854A; EP1064769A1; AU2841299A; EP1064769B1; CA2324303A1; CN1146208C; JP4293729B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit einer Karte mit integriertem Schaltkreis, einer so genannten Chipkarte mit einem oder mehreren applikativen Programmen ausgerüstetes Telekommunikationsterminal.
Die Erfindung wird ganz besonders auf Zelltelefonieterminals vom Typ mobile Terminals wie den Normen GSM oder DCS entsprechenden Mobiltelefone angewendet.
Es wird daran erinnert, dass in telefonischen Terminals verwendete Chipkarten die Identifizierung des Teilnehmers erlauben und ein Telefonie-Anwendungsprogramm beinhalten. Diese Karten werden im Allgemeinen als SIM-Karten (Subscriber Identity Module) bezeichnet.
Es werden neue Generationen von mit zwei Chipkarten funktionierenden telefonischen Terminals vorgesehen, eine für die Telefonie dedizierte Chipkarte und eine andere, anderen Anwendungen, zum Beispiel der Anwendung als elektronischem Geldbeutel dedizierte Chipkarte.
Zu diesem Zweck müssen diese Terminals mit zwei Chipkarten-Leseschnittstellen ausgerüstet sein, eine für die Kommunikation mit der Teilnehmer-Identifikations-Chipkarte, und die andere mit der den anderen Anwendungen dedizierten Chipkarte.
Neue Entwicklungen zielen jedoch auf die Reduzierung des Platzverbrauchs der Mobiltelefone ab. Eine Art und Weise, dies zu erreichen, besteht in der Verwendung nur einer Chipkarte, die dann multiapplikativ ist. Somit braucht das Mobiltelefon keine zwei Lese-Schnittstellen mehr zu haben.
Es wird daher nach diesen zahlreichen Entwicklungen vorgesehen, dass ein und dieselbe Chipkarte mehrere Anwendungsprogramme umfasst, wobei eines die Telefonie ist, wobei das andere eine Bankenanwendung sein kann, wie zum Beispiel der elektronische Geldbeutel, wobei eine andere eine Treue- (Treuepunkte), Gesundheits- oder auch Spieleanwendung sein kann.
Telekommunikationsterminals sind vorgesehen, um an ein von Teilnehmern des Telefons zum Zugang zu anderen Teilnehmern oder Diensten genutztes Telekommunikationsnetz angeschlossen zu werden.
Zu diesen Netzen gehören Telefonienetze, das geschaltete Netz oder Dienst-Integrationsnetz und das Zelltelefonnetz.
Bisher war der Zugang auf die in einem Terminal vorhandene Chipkarte oder auf die in dem genannten Terminal vorhandenen Chipkarten nur über das Terminal ausgehend von dem genannten Telekommunikationsnetz möglich.
Mit den neuen Entwicklungen wird vorgesehen, dass dieser Zugang für die gesamte Verarbeitungseinheit des Typs Computer oder PC (PC Personalcomputer oder NC Netzwerkcomputer), der im Folgenden als PC bezeichnet wird, offen stehen soll.
Die Patentschrift WO 96 25828 beschreibt ein Telekommunikationsterminal mit einer den Betrieb mehrerer in der Karte enthaltener und Zugangsmittel zur Karte durch einen PC umsetzenden Anwendungen zulassenden Chipkarte auf andere Weise als durch ein Telekommunikationsnetz.
Zu diesem Zweck muss das Telekommunikationsterminal mit physischen Anschlussmitteln mit dem PC ausgerüstet sein. Es handelt sich um einen Stecker und eine Verbindung per Kabel. Manche Terminals sind bereits mit einem ihren Anschluss an einen PC für den Datentransfer über das funkelektrische Netz zulassenden Eingangs-Ausgangs-Port ausgerüstet.
Es wird daher gemäß diesen Entwicklungen in Betracht gezogen, die vorhandenen physischen Zugangsmittel zu nutzen. Das Zugangsproblem zur Karte durch andere Mittel als das mobile Telefonienetzwerk ist jedoch dennoch nicht gelöst.
Die Antragstellerin hat dieses Problem gelöst, indem sie im Terminal logische Zugangsmittel zur Karte ausgehend von einem PC und Verwaltungsmittel der Zugänge aus dem Telekommunikationsnetz und/oder dem PC vorsieht.
Die logischen Zugangsmittel umfassen Interpretationsmittel von ausgehend vom PC ausgegebenen und/o der ausgehend vom Netz ausgegebenen Befehlen, Ausführungsmittel dieser Befehle, wenn es sich um vom Terminal ausführbare Befehle handelt, und um Übertragungsmittel auf die Karte, wenn es sich um durch die Karte ausführbare Befehle handelt.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Verwaltungsmittel 20 zu Folgendem in der Lage:

– gemäß einem ersten Betriebsmodus die beiden logischen Zugangsmittel (per PC oder Netz) aktiv zu lassen, dann in den Verriegelungsmodus überzugehen, um vorübergehend einen der Zugänge zur Karte durch eines der Zugangsmittel ausgehend vom PC oder ausgehend vom Netz zu blockieren und dabei den anderen Zugang offen zu lassen, die durch die blockierten Netzzugangsmittel eintreffenden Befehle in Warteposition zu setzen,,
– gemäß einem zweiten Betriebsmodus, eines der Zugangsmittel vorübergehend zu deaktivieren, wobei das Terminal dann ausschließlich im Chipkarten-Lesemodus (Zugang durch PC) funktioniert, oder ausschließlich im Telekommunikations-Terminalmodus (Zugang durch das Netz).

Die Öffnung eines Zugangs zur Karte durch das Terminal auf andere Weise als durch den telefonischen Kanal wirft nämlich auch das Problem der Verwaltung der Zugänge auf, um jeden Konflikt und/oder Verlust und/oder jede unbeabsichtigte Änderung von Informationen auf der Karte zu vermeiden. Dieses Problem wurde also durch die Antragstellerin gelöst.
Die Zugangsverwaltungsmittel lassen die beiden Zugangsmittel bevorzugt aktiv und setzen die durch die Netzzugangsmittel eintreffenden Befehle in Warteposition, wenn der PC einen Zugang für eine unterschiedliche Anwendung als die verlangt, die vom Netz verwendet werden kann.
Die Zugangsverwaltungsmittel deaktivieren bevorzugt vorübergehend die Netzzugangsmittel, wenn der PC einen Zugang für dieselbe Anwendung verlangt, die vom Netz verwendet werden kann.
Die Zugangsverwaltungsmittel zur Karte umfassen Zugangsverriegelungsmittel zur Karte durch das Netz und Zugangsentriegelungsmittel, die durch das Terminal nach Eingang eines vom PC ausgegebenen Entriegelungsbefehles aktiviert werden können, um ihm die Verarbeitung von zwei simultanen Zugängen zur Karte zu erlaben, wobei ein Zugang durch das Netz für eine Anwendung verlangt wird und wobei der andere durch den PC für eine unterschiedliche Anwendung verlangt wird.
Die Verwaltungsmittel der Zugänge zur Karte umfassen ebenfalls Übergangsmittel in den ausschließlichen, reversiblen, den Telekommunikations-Terminal-Betriebsmodus deaktivierenden Kartenlesemodus, wobei diese Mittel durch das Terminal nach Eingang eines Lesemodusbefehles aktiviert werden.
Dies erlaubt die Verarbeitung des Falles, in dem ein Zugang vom PC für eine den Zugängen durch das Netz dedizierte Anwendung verlangt wird. Dann arbeitet das Terminal als Lesegerät der Chipkarte.
Die Verriegelungsmittel beinhalten vorteilhaft eine zeitliche Verzögerung, während derer das Terminal zur Aufnahme eines oder mehrerer Befehle des Telefon netzes und zur Speicherung dieses Befehles oder dieser Befehle bis zur Entriegelung in der Lage ist.
Die Dauer der zeitlichen Verzögerung entspricht vorteilhaft der maximalen für die Ausführung eines Anwendungsbefehles durch die Karte erforderlichen Dauer.
Es kann auf die Beschreibung Bezug genommen werden, die nachstehend erfolgt und die zu Veranschaulichungszwecken und keineswegs einschränkend unter Hinzuziehung der nachstehenden Zeichnungen gegeben wird, in denen:
1 schematisch den Betrieb des Terminals in dem Fall von zwei simultanen Zugängen zu zwei unterschiedlichen Anwendungen darstellt,
2 schematisch den Betrieb des Terminals in dem Fall des Lesemodus der Chipkarte darstellt,
3 das Kommunikationsprotokoll gemäß dem durch 1 dargestellten Betriebsmodus darstellt,
4 das Kommunikationsprotokoll gemäß dem durch 2 dargestellten Betriebsmodus darstellt.
Derzeitig empfängt zum Beispiel eine in ein mobiles Terminal eingeführte SIM-Karte durch die Norm des mobilen Telefonienetzes, zum Beispiel die Norm GSM standardisierte Befehle.
Die Befehle für die Karten werden vom mobilen Terminal streng kontrolliert. Dieses Zugangsmittel wird GSM-Kanal genannt (es handelt sich um einen logischen und nicht um einen physischen Kanal).
Der Zugang zur SIM-Karte im mobilen Terminal ausgehend von einem PC erfordert ein weiteres Zugangsmittel: Dieses Mittel wird Lesegerätkanal genannt (es han delt sich um einen logischen, mit dem PC verbundenen Kanal).
Der simultane Zugang zur SIM-Karte durch zwei unterschiedliche Kanäle wirft das Problem des Teilens einer Ressource auf. Zu diesem Zweck werden Verriegelungsbefehle und Entriegelungsbefehle des Zugangs zur Karte vorgesehen.
Damit der GSM-Kanal prioritär bleibt, verriegelt ein zeitlicher Verzögerungsmechanismus „timeout" (oder „Zeitsperre") den Zugang hierzu.
Der simultane Zugang durch zwei unterschiedliche Anwendungen in ein und derselben Karte durch jeden der Kanäle wird durch das im Terminal geladene multiapplikative Betriebssystem gelöst.
Es gibt Fälle, und das wird im Folgenden im Einzelnen ausgeführt, in denen es interessant ist, durch den Lesekanal auf dieselbe durch den GSM-Kanal verwendete Anwendung zuzugreifen. Da die Karte dieses Problem nicht lösen kann, ist erfindungsgemäße die Änderung des Betriebsmodus vorgesehen, wobei das mobile Terminal in den Chipkartenlesemodus übergeht.
Das Terminal gewährt bevorzugt dem GSM-Kanal die Priorität. Die SIM-Befehle des Netzkommunikationsprotokolls (GSM) werden innerhalb einer vernünftigen Frist von der Karte ausgeführt. Zu diesem Zweck kann die Karte, wenn sie über den Lesekanal angesprochen wird, nicht über eine durch eine zeitliche Verzögerung (timeout) vorbestimmte eventuell konfigurierbare Dauer hinweg angesprochen werden. In der Praxis entspricht diese Dauer der Ausführungsdauer eines Anwendungsbefehls (APDU: Application Protocole Data Unit) durch die Karte.
In der Praxis wird jeder durch den Lesekanal an die Karte geschickte Anwendungsbefehl (Format APDU) durch einen Befehl Verriegelungsmodus und durch einen Befehl Entriegelungsmodus eingerahmt.
Darüber hinaus muss der Typ der durch den Lesekanal geschickten Befehle im Fall eines multiplen Zugangs zwingend unterschiedlich vom Typ der über den GSM-Kanal geschickten Befehle sein, denn die Karte 3 hat keinerlei Mittel zur Unterscheidung der Herkunft der Befehle, das heißt, der Befehle über den Lesekanal oder der Befehle über den GSM-Kanal. Eine Befehlssequenz desselben Typs schafft einen Kontext in der Karte. Durch einen andren Kanal ankommende Befehle desselben Typs könnten daher diesen Kontext auf unvorgesehene Weise ändern und damit eine nur durch ein Reset der Karte (Power off/Power on des Terminals) gelöste Störung der Karte hervorrufen.
Um durch den Lesekanal ankommende Befehle desselben Typs wie den über den GSM-Kanal übertragene Befehle ausführen zu können, ist der Übergang des Terminals in den exklusiven Lesemodus vorgesehen, wie im Folgenden im Einzelnen beschrieben werden wird.
Nunmehr wird die Funktionsweise des Terminals 2 ausgehend vom Schema der 1 beschrieben, der dem Fall multipler Zugänge entspricht: Zugang 1 durch den PC und Zugang 2 durch das Netz, um zwei jeweils unterschiedliche Anwendungen appli.1 und appli.2 zu erreichen.
Die auf dem PC 1 installierte Anwendung versendet den Befehl Verriegelungsmodus, um Zugang auf die Karte des mobilen Terminals zu haben.
Wenn dieser Befehl Erfolg hat, sendet der PC über das Mobil einen Anwendungsbefehl (Format APDU) zur Karte, fängt das Ergebnis im PC auf und sendet den Befehl Entriegelungsmodus des Zugangs an die Karte im Terminal.
Nunmehr wird die Funktionsweise des Terminals ausgehend vom Schema der 2 in dem Fall beschrieben, in dem der PC auf die üblicherweise vom Netz verwendeten appl.1 (Telefonie) zugreifen will.
Die auf dem PC installierte Anwendung sendet den Befehl Lesemodus, um einen exklusiven Zugang zur Karte des mobilen Terminals zu haben und infolgedessen die Telekommunikationsterminalfunktion zu deaktivieren.
Wenn dieser Befehl Erfolg hat, sendet die Anwendung PC über das Mobil einen oder mehrere Anwendungsbefehle (Format APDU) an die Karte, fängt jedes Mal das Ergebnis im PC auf, dann sendet die Anwendung PC, wenn sie fertig ist, den Befehl Lesemodusende an das Terminal und öffnet somit wieder den Zugang durch das Netz.
Nunmehr wird das Kommunikationsprotokoll zwischen dem PC, dem Terminal und dem Netz gemäß 1 beschrieben; dieses Protokoll wird in 3 dargestellt.
Wenn die Anwendung auf dem PC einen Befehl APDU (der mehrere Befehle TPDU beinhalten kann) am mobilen Terminal ausführen will, verlangt sie von ihm einen Zugang zur Karte mittels des Befehls Verriegelungsmodus. Das Terminal überprüft, ob der Zugang verfügbar ist. In diesem Fall setzt er einen den Zugang ausschließlich auf den Lesekanal einschränkenden Riegel (das heißt, dass er den Zugang zum PC öffnet) und löst eine zeitliche Verzögerung aus, nach deren Ablauf der Riegel automatisch gelöst wird. Dann sendet der PC die den Befehl APDU ausmachenden Befehle TPDU, die das Terminal durch die Karte ausführen lässt. Das Terminal sendet die Antworten der Karte. Zum Schluss verlangt der PC vom Terminal die Freigabe des Zugangs zum Mittel des Befehls Entriegelungsmodus. Der Terminal gibt den Zugang frei und beendet die zeitliche Verzögerung.
Wenn das Terminal während dieser Zeit über den GSM-Kanal durch die Karte auszuführende Befehle (SIM) erhalten hat, speichert es sie.
Wenn der Zugang 2 erneut verfügbar ist, verriegelt das Terminal den Zugang nur für den GSM-Kanal und lässt die wartenden Befehle durch die Karte ausführen. Zum Schluss gibt er den Zugang 2 frei.
Im aktuellen Modus verriegelt das Terminal, wenn es einen Befehl über den GSM-Kanal empfängt, den Zugang ausschließlich zum GSM-Kanal und lässt den entsprechenden Befehl durch die Karte ausführen und gibt dann den Zugang frei.
Die maximale Dauer der durch das Terminal umgesetzten zeitlichen Verzögerung ist direkt mit der Speicherkapazität der über den GSM-Kanal empfangenen Befehle verbunden.
Diese zeitliche Verzögerung erzwingt eine maximale Ausführungsdauer eines über den Lesekanal durch die Karte übertragenen APDU.
Das dem exklusiven Lesemodus entsprechende Protokoll wird nachstehend beschrieben und durch 4 dargestellt.
Das Interessante an diesem Modus ist, dass dem Anwender der Zugang zur Karte insbesondere zum Versenden von Befehlen (individuelles Gestalten der Karte) ohne die Gefahr von Interferenzen mit der Nutzung durch das GSM-Netz gestattet wird. Es ist nicht mehr notwendig, die Karte des mobilen Terminals herauszunehmen, um sie in ein klassisches Lesegerät einzuführen: Das mobile Terminal wird ein Lesegerät.
Der PC verlangt die Änderung in den exklusiven Lesemodus mittels des Befehls Lesemodus. Das Terminal deaktiviert jegliche Kommunikation mit dem GSM-Netz.
Dann nutzt der PC das Terminal als ein übliches Kartenlesegerät, indem er ihm die Befehle TPDU sendet. Das Terminal überträgt die Antworten der Karte auf diese Befehle. Am Ende der Operation verlangt der PC die Reaktivierung der Kommunikation mit dem GSM-Lesegerät mittels eines Befehls Lesemodus Ende.
Um eine Kohärenz mit dem multiplen Zugangsmodus zu bewahren, könnte jeder an das Terminal gesendete Befehl APDU durch Befehle Verriegelungsmodus und Entriegelungsmodus eingerahmt werden. Diese Befehle im exklusiven Lesemodus müssten im Terminal wirkungslos sein: Die zeitliche Verzögerung würde im Terminal nicht ausgelöst werden, denn die Befehle gelingen jederzeit.
Bei der erneuten Inbetriebnahme des Terminals im Anschluss an ein Versagen während einer Kommunikation oder auf andere Weise wird ein voreingestellter Funktionsmodus vorgesehen, es wird sich bevorzugt um den Funktionsmodus im Telekommunikationsterminal handeln (Zugang ausgehend vom Netz).
Das Terminal kann zum Beispiel im Falle von multiapplikativen SIM-Karten verwendet werden, zum Beispiel für:

– die Zugangskontrolle zu entfernten Computern, Zahlungen (elektronischer Geldbeutel, Guthaben, usw.)
– Verkaufspunktterminals mit GSM, ATM mit GSM, usw.
– die individuelle Gestaltung der multiapplikativen SIM-Karte durch den Teilnehmer.

Es können weitere Verwaltungsarten erdacht werden, wie zum Beispiel ein prioritärer GSM-Zugang, ein Zugang in geteilter Zeit, usw.
In dem Fall eines Zugangs in geteilter Zeit kann man eine vorherige Speicherung im Pufferspeicher jeweils für jeden Kanal und eine Zugangszulassung durch alternatives Lesen jedes der Pufferspeicher vorsehen.

Claims

Telekommunikationsterminal (2) mit Zugangsmitteln durch ein Telekommunikationsnetz, Zugangsmitteln durch eine Verarbeitungseinheit vom Typ PC (1), einer Chipkarte (3) für die Umsetzung wenigstens einer Anwendung, logischen Zugangsmitteln (Zugang 2) zur Karte durch ein Telekommunikationsnetz, logischen Zugangsmitteln (Zugang 1) zur Karte (3) ausgehend von einem PC (1) und Verwaltungsmitteln (20) der Zugänge ausgehend von dem Telekommunikationsnetz und/oder dem PC, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwaltungsmittel (20) zu Folgendem geeignet sind: – gemäß einem ersten Betriebsmodus die beiden logischen Zugangsmittel aktiv zu lassen, dann in den Verriegelungsmodus überzugehen, um vorübergehend einen der Zugänge zur Karte durch eines der Zugangsmittel ausgehend vom PC oder ausgehend vom Netz zu blockieren und dabei den anderen Zugang offen zu lassen, die durch die Netzzugangsmittel eintreffenden Befehle in Warteposition zu setzen, wenn der PC einen Zugang für eine unterschiedliche Anwendung von der verlangt, die vom Netz verwendet werden kann, wenn die blockierten Zugangsmittel Netzzugangsmittel sind, und die durch die blockierten Zugangsmittel eintreffenden Befehle in Warteposition zu setzen, wenn die blockierten Zugangsmittel Zugangsmittel ausgehend vom PC sind; – gemäß einem zweiten Betriebsmodus, eines der Zugangsmittel vorübergehend zu deaktivieren, wobei das Terminal dann ausschließlich im Chipkarten-Lesemodus mit Zugang durch den einen Zugang für dieselbe Anwendung verlangenden PC funktioniert, die vom Netz verwendet werden kann, oder ausschließlich im Telekommunikations-Terminalmodus mit Zugang durch das Netz.
Telekommunikationsterminal gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die logischen Zugangsmittel Interpretationsmittel von ausgehend vom PC ausgegebenen und/oder ausgehend vom Netz ausgegebenen Befehlen, Ausführungsmittel dieser Befehle umfassen, wenn es sich um vom Terminal ausführbare Befehle handelt, und Übertragungsmittel auf die Karte, wenn es sich um von der Karte ausführbare Befehle handelt.
Telekommunikationsterminal gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwaltungsmittel der Zugänge zur Karte logische Verriegelungsmittel des Zugangs zur Karte durch das Netz und logische Entriegelungsmittel umfassen, die durch das Terminal nach Eingang eines vom PC ausgegebenen Verriegelungsbefehles aktiviert werden.
Telekommunikationsterminal gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwaltungsmittel der Zugänge zur Karte exklusive reversible, den Telekommunikations-Terminal-Betrieb deaktivierende Übergangsmittel zum ausschließlichen Kartenlesemodus umfassen, die vom Terminal nach Eingang eines Befehls im Lesemodus aktiviert werden.
Telekommunikationsterminal gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmittel eine zeitliche Verzögerung umfassen, während derer das Terminal zum Empfang eines Befehls des Telefonnetzes und zur Speicherung dieses Befehles bis zur Entriegelung in der Lage ist.
Telekommunikationsterminal gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der zeitlichen Verzögerung der für die Ausführung eines durch die Anwendung des PCs lancierten Befehles durch die Karte maximalen Dauer entspricht.