EP1279099A2 - Verfahren zum beheben eines in einer datenverarbeitungseinheit auftretenden fehlers - Google Patents

Verfahren zum beheben eines in einer datenverarbeitungseinheit auftretenden fehlers

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EP1279099A2
EP1279099A2 EP01935985A EP01935985A EP1279099A2 EP 1279099 A2 EP1279099 A2 EP 1279099A2 EP 01935985 A EP01935985 A EP 01935985A EP 01935985 A EP01935985 A EP 01935985A EP 1279099 A2 EP1279099 A2 EP 1279099A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data processing
security module
processing unit
encrypted
message
Prior art date
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Ceased
Application number
EP01935985A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Lang
Bernd Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Post AG
Original Assignee
Deutsche Post AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Post AG filed Critical Deutsche Post AG
Publication of EP1279099A2 publication Critical patent/EP1279099A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/0703—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
    • G06F11/0706—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation the processing taking place on a specific hardware platform or in a specific software environment
    • G06F11/0748—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation the processing taking place on a specific hardware platform or in a specific software environment in a remote unit communicating with a single-box computer node experiencing an error/fault
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/0703—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
    • G06F11/0766—Error or fault reporting or storing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/0703—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
    • G06F11/0793—Remedial or corrective actions

Definitions

  • the invention relates to a method for eliminating an error occurring in a data processing unit.
  • the invention is based on the object of carrying out a generic method in such a way that manipulation of the data processing unit by unauthorized persons is prevented as far as possible.
  • this object is achieved in that the data processing unit determines the error and then sends a first encrypted message to a central data processing system, that the central processing system decrypts the signal that the central data processing system evaluates information about the error contained in the first message and is dependent on it generates and / or selects an error correction routine from the result of this evaluation and that the central data processing system uses one of the Data processing unit executable program instruction generated, and that the program instruction is then encrypted by the data processing system and sent to the data processing unit as part of a second message.
  • the term data processing unit is meant in its broadest meaning. It includes all devices suitable for processing data, for example computers or electronic circuits.
  • the data processing unit can also be part of another device, for example a franking machine or another machine.
  • a further increase in the security of the method can be achieved in that the data processing unit checks by examining the second message whether this message comes from the central data processing device.
  • the data processing unit To speed up the method, it is expedient for the data processing unit to receive the encrypted second message and to execute the program instruction contained therein.
  • the security module can be part of a computer that is with end users or on which suitable data lines can be accessed.
  • FIPS PUB 140-1 and the derived test requirements (“Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographic Modules") describe requirements for a total of eleven areas that depend on the level of the required security level to the corresponding extent or the corresponding Must be met. These are:
  • Value amount operator communicates with the security module when loading a value amount and when the security module is deactivated.
  • the customer system operator is a user authorized by the customer system manufacturer and communicates with the security module for the purpose of key management and for maintenance reasons.
  • the first version uses asymmetric encryption according to RSA and digital signature according to DSS. Additional cryptographic methods may follow in later versions. Otherwise, there are no deviations from the requirements of FIPS PUB 140-1 and the derived test requirements ("Derived Test Requirements for FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules").
  • the security module In order to activate the security module from the customer system, the security module is requested to enter its signed license (including its public key P SB ) and a random number X au t with a length of for example, 16 byte to be passed to the customer system.
  • the random number is used in particular to protect replay attacks if there is an unsecured transfer value between the keyboard of the customer system and the security module, for example in the case of Internet
  • Postage indicia may be possible.
  • the random numbers arising in this status for further requests must match the numbers given in the third request (i.e. no regeneration of random numbers after the third attempt), in order to prevent the randomization of the security module due to the automatism of an illegitimate customer system . is run through several times. No two of the first three random numbers generated in this procedure may match the random numbers that will be issued in the next 100 valid login attempts.
  • the customer system also transmits the amount of value to be loaded to the security module in a format to be determined by the customer system manufacturer.
  • the value is encrypted with the public key P SB issued by the security module in order to be decrypted in the security module with the associated private key S SB .
  • the encrypted hash value is stored in the security module
  • H SB logistic amount, Xauth
  • the system is designed in such a way that decryption can only take place if the random number is requested in advance.
  • the compliance is also checked.
  • the fuse module In the fuse module, the one in the fuse module stored in Log tbetrag data and the latched random number Xauth also by the same method, a hash value H '(log value Amount / auth) formed, which is checked for compliance with the transmitted and decrypted hash value H (log We rtbetragr Xauth) , If there is agreement and conclusive information on the value request, the security module is deemed to be properly activated.
  • the security module checks whether the signed license of the
  • Fuse module P PB is valid.
  • the certificate of the central data processing system according to SigG is checked at the certification body, taking into account the attribute that identifies the natural person as the person responsible for creating signed licenses for the security module.
  • the signed license of the security module (including PP B ) is temporarily stored until the session is terminated or terminated.
  • the signature Sigp B (SKI SB ) of the encrypted session key is checked using the public key of the central data processing system P PB .
  • the encrypted session key SKlss is decrypted in the security module using its own private key S SB .
  • a high-quality random number X with a length of 16 bytes is generated in the security module.
  • the random number X is stored in the security module.
  • a high-quality random number is generated as a customer session key called "Request-Key" RK with a length of 16 bytes.
  • the request key RK is stored in the security module.
  • the useful data for communication (amount of the desired value; residual value of the current value, ascending register of all values; last identification number of the loading process) are combined to form a data record D1.
  • the security module sends the encrypted session key SK1 PB / the encrypted request key RK PB / the encrypted random number X PB and the encrypted data record D1 PB to a certification body.
  • the security module sends the digital signature Sigp B (SKl P B / Kps, Xp B , Dlp B ) of the encrypted session key SK1 PB , the encrypted request key RKps, the encrypted random number X PB and the encrypted data record D1 PB to the certification body.
  • the customer system transmits the requested usage protocol or usage profile to the certification body as an unencrypted and signed data record D2.
  • the transmission of the data can be made known to the customer in the customer system with the request that if there is no response, the customer has to attempt communication again at a later time.
  • the digital signature Sig PB (X DPAG , VID DPA G, VIDSB, RK SB and SK2 SB ) is checked in the security module using the signed license P PB of the security module stored there.
  • the signature check fails, this must be logged in the security module (changes in the content on the transmission path are possible). Only a subsequent connection to the central data processing system for troubleshooting with transmission of the protocol status may be in this status, but not the production of postage indicia etc. may be possible.
  • the customer system should inform the user of the termination of the communication with the note that the customer should attempt to communicate again at a later time.
  • the request key RK 'and the second session key SK2 are decrypted.
  • the transmitted request key RK is compared with the received request key RK '.
  • the customer system should inform the user of the termination of the communication with the note that the customer should attempt to communicate again at a later time.
  • Possibility of use may only take place in the context of this communication session (together with the current request key, session key and their signature). It In particular, it must be ruled out that the user is given the opportunity to use the value amount operator locally and without a network connection.
  • Data processing system for troubleshooting with transmission of the log status, but not the production of postage indicia etc. may be possible. After a failed login attempt, the security module must request a 5-minute break before further login attempts.
  • the value amount operator stores the identification number of the loading process VID, the symmetrically encrypted random number and the symmetrically encrypted identification number of the loading process in such a way in the security module that this information remains until the next loading of a value amount. The last two generations of this information are kept in the security module.
  • the value operator uses the identification number of the loading process to increase the market value to the current value.
  • the value amount operator uses the identification number of the loading process to set the validity of the Value to the current value.
  • the value operator ends its use and leaves the further use to the customer system / customer.
  • a high-quality random number is generated in the security module as a customer session key called "Confirm-Key” CK with a length of 16 bytes.
  • the request key CK is saved in the security module.
  • the security module encrypts the second session key SK2, the confirm key CK and the new or current identification number of the loading process VID (to confirm receipt)
  • the security module generates a digital signature sigs B (S 2 PB , C ps, VIDs) of the encrypted
  • the security module sends the encrypted second session key SZ2 PB , the encrypted confirm key CK 5B and the encrypted identification number of the loading process VIP B to the central data processing system.
  • the security module sends the digital signature SigsB (SK2p B , CKp B ; VIDp B ) of the encrypted second session key SZ2 PB , the encrypted Confirm-Key CK PB and the encrypted identification number of the loading process VID PB to the central data processing system.
  • the transmission of the data can be made known to the customer in the customer system with the request that if there is no feedback, the customer should attempt to communicate again at a later time.
  • the status query is a pure query of the value and the validity of the current value amount to be initiated by the customer or the customer system.
  • the security module In order to activate the security module from the customer system, the security module is requested to transfer its public key P SB and a random number X au t h with a length of 16 bytes to the customer system.
  • the random number is used in particular to secure replay attacks if there is an unsecured transmission path between the keyboard of the customer system and the security module, for example in Internet solutions with a central security module server on the Internet and decentralized PCs as input terminals for login information such as PIN) , Error handling:
  • the random generator of the security module is run through several times. No two of the first three random numbers generated in this procedure may match the random numbers that will be issued in the next 100 valid login attempts.
  • the hash value H Login S tatus. X t
  • This hash value is encrypted with the public key of the security module P SB to SB H (log s atus, Xauth) to be transmitted to the security module.
  • the encryption is an exhaustive search (brute force attack) to the login S tatus data by repeated hash value formation of the known random number X auth with randomly selected login information to match difficult.
  • the customer system also transmits the request in a format to be selected by the customer system provider that the status of the value amount should be queried.
  • the encrypted hash value H S B (log st atus. Xauth) and the further encrypted data using the private key of the security module decrypts.
  • Decryption may only take place if the random number is requested in close proximity.
  • a hash value H '(Login ⁇ t atus, Xauth) is calculated from the data stored in the security module Login sta tus data and the latched random number X au h t also by the same procedure formed of the transmitted and decrypted hash value H (Login sta tus, Xauth) is checked for compliance. If there is agreement and conclusive information on the status query, the security module is deemed to be properly activated.
  • the security module After the authentication of the customer system / customer, the security module reads out the current identification number of the loading process, the previous identification number of the loading process, the current value amount and the validity of the value amount and transfers them to the basic system. This user (FIPS PUB 140: role) may not change these values in this usage option (FIPS PUB 140: Service).

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Abstract

Erfindungsgemäss zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die Datenversarbeitungseinheit den Fehler feststellt und anschliessend eine erste verschlüsselte Nachricht an eine zentrale Datenverarbeitungsanlage sendet, dass die zentrale Verarbeitungsanlage das Signal entschlüsselt, dass die zentrale Datenverarbeitungsanlage in der ersten Nachricht enthaltene Informationen über den Fehler auswertet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Auswertung eine Fehlerbehebungsroutine erzeugt und/oder auswählt und dass die zentrale Datenverarbeitungsanlage eine von der Datenverarbeitungseinheit ausführbare Programmanweisung erzeugt und dass die Programmanweisung anschliessend von der Datenverarbeitungsanlage verschlüsselt und als Bestandteil einer zweiten Nachricht an das Datenverarbeitungselement gesendet wird.

Description

Beschreibung:
Verfahren zum Beheben eines in einer Datenverarbeitungseinheit auftretenden Fehlers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheben eines in einer Datenverarbeitungseinheit auftretenden Fehlers .
Es ist bekannt, dass in einer Datenverarbeitungseinheit auftretende Fehler sich durch Fernwartung beheben lassen. Die bekannten Verfahren zur Fernwartung sehen vor, dass eine zentrale Datenverarbeitungsanlage eine Zugangsberechtigung zu der Datenverarbeitungseinheit erhält und anschließend diese Datenverarbeitungseinheit durch Veränderungen von Parametern repariert .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren so durchzuführen, dass eine Manipulation der Datenverarbeitungseinheit durch Unbefugte möglichst ausgeschlossen wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Datenverarbeitungseinheit den Fehler feststellt und anschließend eine erste verschlüsselte Nachricht an eine zentrale Datenverarbeitungsanlage sendet, dass die zentrale Verarbeitungsanlage das Signal entschlüsselt, dass die zentrale Datenverarbeitungsanlage in der ersten Nachricht enthaltene Informationen über den Fehler auswertet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Auswertung eine Fehlerbehebungsroutine erzeugt und/oder auswählt und dass die zentrale Datenverarbeitungsanlage eine von der Datenverarbeitungseinheit ausführbare Programraanweisung erzeugt, und dass die Programmanweisung anschließend von der Datenverarbeitungsanlage verschlüsselt und als Bestandteil einer zweiten Nachricht an die Datenverarbeitungseinheit gesendet wird.
Der Begriff Datenverarbeitungseinheit ist im vorliegenden Fall in seiner weitesten Bedeutung gemeint. Er umfasst alle für eine Verarbeitung von Daten geeigneten Vorrichtungen, beispielsweise Computer oder elektronische Schaltungen. Die Datenverarbeitungseinheit kann gleichfalls Bestandteil einer anderen Vorrichtung, beispielsweise einer Frankiermaschine oder einer sonstigen Maschine, sein.
Eine weitere Erhöhung der Sicherheit des Verfahrens kann dadurch erzielt werden, dass die Datenverarbeitungseinheit durch eine Untersuchung der zweiten Nachricht überprüft, ob diese Nachricht von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung stammt .
Zur Beschleunigung des Verfahrens ist es zweckmäßig, dass die Datenverarbeitungseinheit die verschlüsselte zweite Nachricht empfängt und die darin enthaltene Programmanweisung ausführ .
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele .
Bei der nachfolgenden Darstellung wird die
Datenverarbeitungseinheit am Beispiel eines Sicherungsmoduls erläuter . Das Sicherungsmodul kann Bestandteil eines Computers sein, der bei Endanwendern steht oder auf den durch geeignete Datenleitungen zugegriffen werden kann.
FIPS PUB 140-1 und die abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographic Modules") beschreiben Anforderungen an insgesamt elf Bereiche, die in Abhängigkeit von der Höhe der geforderten Sicherheitsstufe im entsprechenden Umfang oder der entsprechenden Ausprägung erfüllt werden müssen. Hierbei handelt es sich um:
Design und Dokumentation des kryptographischen Moduls
Keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Schnittstellen des Moduls
Keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test ■ Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Nutzungsprofile („roles") und Nutzungsmöglichkeiten („Services")
Insbesondere werden genau drei Nutzungsmöglichkeiten, beziehungsweise Nutzungsprofile unterstützt :
Benutzer des Kundensystems oder Kundensystem
Wertbetrag-Operator Der Wertbetrag-Operator kommuniziert mit dem Sicherungsmodul im Rahmen des Ladens eines Wertbetrages und bei der Deaktivierung des Sicherungsmoduls.
Kundensystem-Operator
Der Kundensystem-Operator ist ein vom Kundensystemhersteller legitimierter Benutzer und kommuniziert mit dem Sicherungsmodul zum Zwecke der Schlüsselverwaltung und aus Wartungsgründen.
Modell der finiten Zustände („Finite State Machine Model")
Keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für PIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Physikalische Sicherheit
Keine Abweichungen zu den Anforderungen nach PIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Sicherheit der Software
Keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Sicherheit des Betriebssystems Keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Verwaltung der kryptographischen Schlüssel
Insbesondere dürfen keine manuell verteilten, sondern ausschließlich elektronisch verteilte Schlüssel in das Sicherungsmodul eingegeben werden.
Kryptographische Algorithmen
In der ersten Version werden die asymmetrische Verschlüsselung nach RSA und die digitale Signatur nach DSS angewandt. In späteren Versionen können weitere kryptographische Verfahren folgen. Ansonsten existieren keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Es ergeben sich keine Abweichungen zu den Anforderungen nach FIPS PUB 140-1 und den abgeleiteten Testanforderungen („Derived Test Requirements für FIPS PUB 140-1, Security Requirements for Cryptographical Modules") .
Es ist besonders zweckmäßig, dass das System über FIPS PUB 140-1 hinausgehende Anforderungen erfüllt.
Um vom Kundensystera aus das Sicherungsmodul zu aktivieren, wird dieses aufgefordert, seine signierte Lizenz (inklusive seines öffentlichen Schlüssels PSB) sowie eine Zufallszahl Xaut mit einer Länge von beispielsweise 16 byte an das Kundensystem zu übergeben. (Die Zufallszahl dient insbesondere dann zur Absicherung von Replay-Attacken, wenn zwischen Tastatur des Kundensystems und Sicherungsmodul ein ungesicherter übertragungswert liegt, etwa bei Internet-
Lösungen mit zentralem Sicherungsmodul-Server im Internet und dezentralen PCs als Eingabeterminals für Login-Informationen wie zum Beispiel PIN) .
Fehlerbehandlung
Werden signierte Lizenz und Zufallszahl mehrmals, beispielsweise dreimal hintereinander angefordert, ohne dass anschließend Login-Daten vom Kundensystem an das Sicherungsmodul übertragen werden, muss dies im
Sicherungsmodul protokolliert werden. In diesem Status darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der Bescheinigungsstelle zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von fälschungssicheren Dokumenten wie Eintrittskarten oder
Freimachungsvermerken möglich sein. Die in diesem Status bei weiteren Anforderungen anfallenden Zufallszahlen müssen mit den bei der dritten Anfrage genannten Zahlen übereinstimmen (das heißt, keine Neugenerierung von Zufallszahlen nach dem 3. Versuch), um zu verhindern, dass durch einen Automatismus eines nicht legitimierten Kundensystems der Zufallsgenerator des Sicherungsmoduls .mehrfach durchlaufen wird. Keine zwei der ersten drei in diesem Verfahren generierten Zufallszahlen dürfen mit den Zufallszahlen übereinstimmen, die bei den nächsten 100 gültigen Anmeldeversuchen ausgegeben werden.
Im Kundensystem werden aus den LoginWertbetrag-Informationen des Sicherungsmoduls (zum Beispiel PIN oder Benutzer/Kennwort; nach Belieben des Kundensyste herstellers) , die theoretisch aufgrund ihrer Struktur 2128 Varianten aufweisen und der ausgegebenen Zufallszahl Xaut-ι de Hash-Wert H(LoginWertbetrag/ Xauth) gebildet. Dieser Hash-Wert wird mit dem öffentlichen Schlüssel des Sicherungsmoduls PSB zu HSB(LoginWertbetrag/ auh) verschlüsselt, um zum Sicherungsmodul übertragen zu werden. (Durch die Verschlüsselung wird eine erschöpfende Suche (Br te Force Attack) nach den LoginWertbetrag-Daten durch wiederholte Hash- ertbildung der bekannten Zufallszahl aΛιth mit willkürlich gewählten Login-Daten bis zur Übereinstimmung erschwert . )
Das Kundensystem übermittelt außerdem in einem vom Kundensystemhersteller festzulegenden Format den zu ladenden Wertbetrag an das Sicherungsmodul. Der Wertbetrag wird mit dem vom Sicherungsmodul ausgegebenen öffentlichen Schlüssel PSB verschlüsselt, um im Sicherungsmodul mit dem zugehörigen privaten Schlüssel SSB entschlüsselt zu werden.
Im Sicherungsmodul werden der verschlüsselte Hash-Wert
HSB(Logi ertbetrg, Xauth) sowie die weiteren verschlüsselten Daten mit dem privaten Schlüssel des Sicherungsmoduls entschlüsselt.
Eine Behandlung von auftretenden Fehlern erfolgt vorzugsweise wie folgt :
Das System ist so gestaltet, dass eine Entschlüsselung nur bei zeitlicher Nähe zur vorherigen Anforderung der Zufallszahl stattfinden kann. Ferner erfolgt eine Überprüfung der Übereinstimmung.
Im Sicherungsmodul wird aus den im Sicherungsmodul gespeicherten LoginWertbetrag-Daten und der zwischengespeicherten Zufallszahl Xauth ebenfalls nach demselben Verfahren ein Hash-Wert H' (LoginWertbetrag/ auth) gebildet, der mit dem übertragenen und entschlüsselten Hash- Wert H(LoginWertbetragr Xauth) auf Übereinstimmung geprüft wird. Bei Übereinstimmung und schlüssigen Angaben zur Wertbetraganforderung gilt das Sicherungsmodul als ordnungsgemäß aktiviert.
Bei fehlender Übereinstimmung uss das Kundensystem (beziehungsweise der Kunde) über die fehlgeschlagene Anmeldung informiert werden. Gescheiterte Anmeldeversuche müssen im Sicherheitsmodul protokolliert werden. Nach drei fehlgeschlagenen Anmeldeversuchen darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen
Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Nach drei fehlgeschlagenen Anmeldeversuchen muss das Sicherungsmodul eine 5-minütige Pause vor weiteren Anmeldeversuchen fordern.
Datenverarbeitung im Sicherungsmodul:
Im Sicherungsmodul wird geprüft, ob die von der zentralen Datenverarbeitungsanlage erstellte signierte Lizenz des
Sicherungsmσduls PPB gültig ist . Hierzu wird das Zertifikat der zentralen Datenverarbeitungsanlage nach SigG bei der Zertifizierungsstelle unter Beachtung des Attributs, das die natürliche Person als erantwortliche Person zur Erstellung signierter Lizenzen für das Sicherungsmodul kennzeichnet, geprüf .
Fehlerbehandlung: Handelt es sich nicht um ein gültiges Zertifikat der zentralen Datenverarbeitungsanlage oder handelt es sich nicht um eine gültige signierte Lizenz des Sicherungsmoduls, so muss dies im Sicherungsmodul protokolliert werden
(vorgetäuschte zentrale Datenverarbeitungsanlage o.a.). In diesem Status darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Das Kundensystem sollte den Benutzer über den Abbruch der Kommunikation mit dem Hinweis informieren, dass ein erneuter Kommunikationsversuch vom Kunden aus zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen ist .
Die signierte Lizenz des Sicherungsmoduls (inklusive PpB) wird bis zur Beendigung oder zum Abbruch der Sitzung zwischengespeichert .
Im Sicherungsmodul wird die Signatur SigpB(SKlSB) des verschlüsselten Sitzungsschlüssels unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels der zentralen Datenverarbeitungsanlage PPB geprüft.
Fehlerbehandlung:
Schlägt die Signaturprüfung fehl, so muss dies im Sicherungsmodul protokolliert werden (möglich sind Änderungen der Inhalte auf dem Übertragungsweg) . In diesem Status darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Das Kundensystem muss den Benutzer über den Abbruch der Kommunikation mit dem Hinweis informieren, dass ein erneuter Kommunikationsversuch vom Kunden aus zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen ist .
Im Sicherungsmodul wird der verschlüsselte SitzungsSchlüssel SKlss unter Verwendung des eigenen privaten Schlüssels SSB entschlüsselt.
Im Sicherungsmodul wird eine hochwertige Zufallszahl X mit einer Länge von 16 byte erzeugt.
Die Zufallszahl X wird im Sicherungsmodul gespeichert.
Im Sicherungsmodul wird eine hochwertige Zufallszahl als kundenseitiger SitzungsSchlüssel namens „Request-Key" RK mit einer Länge von 16 byte erzeugt.
Der Request-Key RK wird im Sicherungsmodul gespeichert.
Im Sicherungsmodul werden die Nutzdaten der Kommunikation (Höhe des gewünschten Wertbetrags; Restwert des aktuellen Wertbetrags, aufsteigendes Register aller Wertbeträge; letzte Identifikationsnummer des Ladevorgangs) zu einem Datensatz Dl zusammengeführt . \
Zweite Übertragung vom Sicherungsmodul zur zentralen Datenverarbeitungsanlage :
Das Sicherungsmodul sendet den verschlüsselten Sitzungsschlüssel SK1PB/ den verschlüsselten Request-Key RKPB/ die verschlüsselte Zufallszahl XPB und den verschlüsselten Datensatz D1PB an eine Bescheinigungsstelle. Außerdem sendet das Sicherungsmodul die digitale Signatur SigpB(SKlPB/ Kps, XpB, DlpB) des verschlüsselten Sitzungsschlüssels SK1PB, des verschlüsselten Request-Key RKps, der verschlüsselten Zufallszahl XPB und des verschlüsselten Datensatzes D1PB an die Bescheinigungsstelle.
Außerdem überträgt das Kundensystem das angeforderte Nutzungsprotokoll oder Nutzungsprofil als nicht verschlüsselten und signierten Datensatz D2 an die Bescheinigungsstelle.
Fehlerbehandlung:
Die Übermittlung der Daten kann im Kundensystem dem Kunden mit der Aufforderung bekanntgegeben werden, dass bei ausbleibender Rückmeldung ein erneuter Kommunikationsversuch vom Kunden zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen ist.
Datenverarbeitung im Sicherungsmodul :
Im Sicherungsmodul wird unter Verwendung der dort zwischengespeicherten signierten Lizenz PPB des Sicherungsmoduls die digitale Signatur SigPB(XDPAG, VIDDPAG, VIDSB, RKSB und SK2SB) geprüft.
Fehlerbehandlun :
Schlägt die Signaturprüfung fehl, so muss dies im Sicherungsmodul protokolliert werden (möglich sind Änderungen der Inhalte auf dem Übertragungsweg) . In diesem Status darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Das Kundensystem sollte den Benutzer über den Abbruch der Kommunikation mit dem Hinweis informieren, dass ein erneuter Kommunikationsversuch vom Kunden aus zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen ist .
Im Sicherungsmodul werden unter Verwendung des eigenen privaten Schlüssels SSB d e Identifikationsnummer des Ladevorgangs VID, der Request-Key RK' und der zweite Sitzungsschlüssel SK2 entschlüsselt.
Der ausgesendete Request-Key RK wird mit dem empfangenen Request-Key RK' verglichen.
Fehlerbehandlung:
Schlägt der Vergleich der Zufallszahlen fehl, so muss dies im Sicherungsraodul protokolliert werden. In diesem Status darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit
Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Das Kundensystem sollte den Benutzer über den Abbruch der Kommunikation mit dem Hinweis informieren, dass ein erneuter Kommunikationsversuch vom Kunden aus zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen ist.
Im Sicherungsmodus wird gem. roles/services nach FIPS PUB 140 die Nutzungsmöglichkeit der Erhöhung der elektronischen Börse („Wertbetrag-Operator") eröffnet. Die Eröffnung der
Nutzungsmöglichkeit darf ausschließlich im Kontext dieser Kommunikationssitzung (zusammen mit dem aktuellen Request- Key, Sitzungsschlüssel und deren Signatur) stattfinden. Es ist insbesondere auszuschließen, dass der Benutzer lokal und ohne Netzverbindung die Nutzungsmöglichkeit des Wertbetrag- Operators erhält .
Fehlerbehandlung:
Bei fehlgeschlagener Anmeldung des Wertbetrag-Operators kann das Kundensystem (beziehungsweise der Kunde) hierüber informiert werden. Gescheiterte Anmeldeversuche müssen im Sicherungsmodul protokolliert werden. Nach einem fehlgeschlagenen Anmeldeversuch darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen
Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Nach einem fehlgeschlagenen Anmeldeversuch muss das Sicherungsmodul eine 5-minütige Pause vor weiteren Anmeldeversuchen fordern.
Der Wertbetrag-Operator speichert neben der Zufallszahl X die Identifikationsnummer des Ladevorgangs VID, die symmetrisch verschlüsselte Zufallszahl und die symmetrisch verschlüsselte Identifikationsnummer des Ladevorgangs derart im Sicherungsmodul, dass diese Informationen bis zum nächsten Laden eines Wertbetrags Bestand haben. Es werden jeweils die beiden letzten Generationen dieser Informationen im Sicherungsmodul gehalten.
Der Wertbetrag-Operator erhöht unter Verwendung der Identifikationsnummer des Ladevorgangs den Börsenwert auf den aktuellen Wertbetrag.
Der Wertbetrag-Operator setzt unter Verwendung der Identifikationsnummer des Ladevorgangs die Gültigkeit des Wertbetrags auf den aktuellen Wert.
Der Wertbetrag-Operator beendet seine Nutzungsmöglichkeit und überläßt die weitere Nutzung dem Kundensystem/Kunden.
Im Sicherungsmodul wird eine hochwertige Zufallszahl als kundenseitiger Sitzungsschlüssel namens „Confirm-Key" CK mit einer Länge von 16 byte erzeugt.
Der Request-Key CK wird im Sicherungsmodul gespeichert.
Das Sicherungsmodul verschlüsselt den zweiten Sitzungsschlüssel SK2, den Confirm-Key CK und die neue beziehungsweise aktuelle Identifikationsnummer des Ladevorgangs VID (zur Bestätigung ihres Erhalts) unter
Verwendung des öffentlichen Schlüssels des Sicherungsmoduls PPB zu SK2PB, CKps und VIPPB.
Das Siσherungsmodul erzeugt eine digitale Signatur sigsB(S 2PB, C ps, VIDs) des verschlüsselten
Sitzungsschlüssels SK2PB/ des verschlüsselten Confirm-Key CKPB und der verschlüsselten Identifikationsnummer des
Ladevorgangs VIDPB unter Verwendung des eigenen privaten
Schlüssels SPB.
Dritte Übertragung vom Sicherungsmodul zur zentralen
Datenverarbeitungsanlage :
Das Sicherungsmodul sendet den verschlüsselten zweiten Sitzungsschlüssel SZ2PB, den verschlüsselten Confirm-Key CK5B und die verschlüsselte Identifikationsnummer des Ladevorgangs VIPB an die zentrale Datenverarbeitungsanlage . Außerdem sendet das Sicherungsmodul die digitale Signatur SigsB(SK2pB, CKpB; VIDpB) des verschlüsselten zweiten Sitzungsschlüssels SZ2PB, des verschlüsselten Confirm-Key CKPB und der verschlüsselten Identifikationsnummer des Ladevorgangs VIDPB an die zentrale Datenverarbeitungsanlage.
Fehlerbehandlung:
Die Übermittlung der Daten kann im Kundensystem dem Kunden mit der Aufforderung bekanntgegeben werden, dass bei ausbleibender Rückmeldung ein erneuter Kommunikationsversuch vom Kunden aus zu einem späteren Zeitpunkt durchzuführen ist.
Statusabfrage
Die Statusabfrage ist eine vom Kunden oder vom Kundensystem zu veranlassende reine Abfrage des Wertes und der Gültigkeit des aktuellen Wertbetrags .
Aktivierung des Sicherungsmoduls durch das Kunden- /Basissystem:
Um vom Kundensystem aus das Sicherungsmodul zu aktivieren, wird dieses aufgefordert, seinen öffentlichen Schlüssel PSB sowie eine Zufallszahl Xauth mit einer Länge von 16 byte an das Kundensystem zu übergeben. (Die Zufallszahl dient insbesondere dann zur Absicherung von Replay-Atacken, wenn zwischen Tastatur des Kundensystems und dem Sicherungsmodul ein ungesicherter Übertragungsweg liegt, etwa bei Internet Lösungen mit zentralem Sicherungsmodul-Server im Internet und dezentralen PCs als Eingabeterminals für Login-Informationen wie z.B. PIN) . Fehlerbehandlung:
Werden signierte Lizenz und Zufallszahl dreimal hintereinander angefordert, ohne dass anschließend Login- Daten vom Kundensystem an das Sicherungsmodul übertragen werden, muss dies im Sicherungsmodul protokolliert werden. In diesem Status darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus, nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Die in diesem Status bei weiteren Anforderungen erzeugten Zufallszahlen müssen mit denen bei der dritten Anfrage übereinstimmen (das heißt, keine Neugenerierung von Zufallszahlen nach dem 3. Versuch), um zu verhindern, dass durch einen Automatismus eines nicht legitimierten
Kundensystems der Zufallsgenerator des Sicherungsmoduls mehrfach durchlaufen wird. Keine zwei der ersten drei in diesem Verfahren generierten Zufallszahlen dürfen mit den Zufallszahlen übereinstimmen, die bei den nächsten 100 gültigen Anmeldeversuchen ausgegeben werden.
Im Kundensystem werden aus den Logiiistatus-Informationen des Sicherungsmoduls (zum Beispiel PIN oder Benutzer/Kennwort; nach Belieben des Kundensyste herstellers) , die theoretisch aufgrund ihrer Struktur 2128 Varianten aufweisen können, und der ausgegebenen Zufallszahl Xauth der Hash-Wert H (LoginStatus. X t) gebildet . Dieser Hash-Wert wird mit dem öffentlichen Schlüssel des Sicherungsmoduls PSB zu HSB (Loginsatus, Xauth) verschlüsselt, um zum Sicherungsmodul übertragen zu werden. (Durch die Verschlüsselung wird eine erschöpfende Suche (Brüte Force Attack) nach den LoginStatus-Daten durch wiederholte Hash-Wertbildung der bekannten Zufallszahl Xauth mit willkürlich gewählten Login-Daten bis zur Übereinstimmung erschwert . )
Das Kundensystem übermittelt außerdem in einem vom Kundensystemanbieter zu wählenden Format die Anfrage, dass eine Statusabfrage des Wertbetrags erfolgen soll.
Datenverarbeitung im Sicherungsmodul :
Im Sicherungsmodul werden der verschlüsselte Hash-Wert HSB (Loginstatus. Xauth) sowie die weiteren verschlüsselten Daten mit dem privaten Schlüssel des Sicherungsmoduls entschlüsselt .
Fehlerbehandlung:
Eine Entschlüsselung darf nur bei zeitlicher Nähe zur vorherigen Anforderung der Zufallszahl stattfinden dürfen.
Im Sicherungsmodul wird aus den im Sicherungsmodul gespeicherten Loginstatus-Daten und der zwischengespeicherten Zufallszahl Xauth ebenfalls nach demselben Verfahren ein Hash- Wert H' (LoginΞtatus, Xauth) gebildet, der mit dem übertragenen und entschlüsselten Hash-Wert H(Loginstatus, Xauth) auf Übereinstimmung geprüft wird. Bei Übereinstimmung und schlüssigen Angaben zur Statusabfrage gilt das Sicherungsmodul als ordnungsgemäß aktiviert.
Fehlerbehandlung:
Bei fehlender Übereinstimmung muss das Kundensystem (beziehungsweise der Kunde) über die fehlgeschlagene Anmeldung informiert werden. Gescheiterte Anmeldeversuche müssen im Sicherheitsmodul protokolliert werden. Nach drei fehlgeschlagenen Anmeldeversuchen darf ausschließlich eine anschließende Verbindung mit der zentralen
Datenverarbeitungsanlage zur Fehlerbehebung mit Übertragung des Protokollstatus (Attribut TYPE = „help" im <ACTION>-Tag von POSTtalk) , nicht jedoch die Herstellung von Freimachungsvermerken etc. möglich sein. Nach drei fehlgeschlagenen Anmeldeversuchen muss das Sicherungsmodul eine 5-minütige Pause vor weiteren Anmeldeversuchen fordern.
Nach der Authentisierung des Kundensystems/Kunden liest das Sicherungsmodul die aktuelle Identifikationsnummer des Ladevorgangs, die vorhergehende Identifikationsnummer des Ladevorgangs, des aktuellen Wertbetrags und die Gültigkeit des Wertbetrags aus und übergibt sie an das Basissystem. Eine Veränderung dieser Werte darf durch diesen Benutzer (FIPS PUB 140: role) in dieser Nutzungsmöglichkeit (FIPS PUB 140: Service) nicht bestehen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Beheben eines in einer
5 Datenverarbeitungseinheit auftretenden Fehlers, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Datenverarbeitungseinheit den Fehler feststellt und r anschließend eine erste verschlüsselte Nachricht an eine zentrale Datenverarbeitungsanlage sendet, dass die
10 zentrale Verarbeitungsanlage das Signal entschlüsselt, dass die zentrale Datenverarbeitungsanlage in der ersten Nachricht enthaltene Informationen über den Fehler auswertet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Auswertung eine Fehlerbehebungsroutine erzeugt und/oder
15 auswählt und dass die zentrale Datenverarbeitungsanlage eine von der Datenverarbeitungseinheit ausführbare Programmanweisung erzeugt und dass die Programmanweisung anschließend von der Datenverarbeitungsanlage verschlüsselt und als Bestandteil einer zweiten
20 Nachricht an das Datenverarbeitungselement gesendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die
25 Datenverarbeitungseinheit durch eine Untersuchung der zweiten Nachricht überprüft, ob diese Nachricht von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung stammt.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder , 30 d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenverarbeitungseinheit die verschlüsselte zweite Nachricht empfängt und die darin enthaltene Programmanweisung ausführt.
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