EP2812841A1 - Verfahren zur personalisierung einer smart meter vorrichtung mit einem sicherheitsmodul - Google Patents

Verfahren zur personalisierung einer smart meter vorrichtung mit einem sicherheitsmodul

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EP2812841A1
EP2812841A1 EP13702195.2A EP13702195A EP2812841A1 EP 2812841 A1 EP2812841 A1 EP 2812841A1 EP 13702195 A EP13702195 A EP 13702195A EP 2812841 A1 EP2812841 A1 EP 2812841A1
Authority
EP
European Patent Office
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security module
identifier
smart meter
gateway
smart
Prior art date
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Ceased
Application number
EP13702195.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Dietrich
Manfred Paeschke
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.)
Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102012201810A external-priority patent/DE102012201810A1/de
Priority claimed from DE201210203034 external-priority patent/DE102012203034A1/de
Application filed by Bundesdruckerei GmbH filed Critical Bundesdruckerei GmbH
Priority to EP23155836.2A priority Critical patent/EP4220462B1/de
Publication of EP2812841A1 publication Critical patent/EP2812841A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/50—Monitoring users, programs or devices to maintain the integrity of platforms, e.g. of processors, firmware or operating systems
    • G06F21/57—Certifying or maintaining trusted computer platforms, e.g. secure boots or power-downs, version controls, system software checks, secure updates or assessing vulnerabilities
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F21/71—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information
    • G06F21/73—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information by creating or determining hardware identification, e.g. serial numbers
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    • G06F2221/21—Indexing scheme relating to G06F21/00 and subgroups addressing additional information or applications relating to security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F2221/2129—Authenticate client device independently of the user
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    • G06F2221/21—Indexing scheme relating to G06F21/00 and subgroups addressing additional information or applications relating to security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F2221/2139—Recurrent verification
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Definitions

  • the invention relates to a method for personalizing a smart meter device with a security module, a computer program product, a security module and a smart meter device.
  • the term "smart metering” is generally understood as the idea of equipping customers with electronic energy consumption recording devices, in order to provide not only simple detection of the amount of energy consumed, for example via a network, to both the customer and the energy supplier. It is possible that the customer can inform himself in real time about his current energy consumption.
  • energy consumption is understood to mean the consumption of the customer with regard to any kind of energy that is supplied to households and companies, which includes not only the forms of electricity, water and gas, but also any other forms of energy such as district heating.
  • smart meters are meters of energy consumed, and the consumer can be either a natural or a legal person measurable forms of energy such as electricity, gas, water or heat
  • the aim of using smart meters is the implementation of smart metering systems, which would, for example, enable the levying of variable power charges depending on overall demand and network load, thereby making it possible to make better use of energy grids.
  • a smart meter gateway also called a concentrator, as a central communication unit which can communicate with individual or several smart meters.
  • the gateway is able to communicate with devices in the so-called "Home Area Network” and with devices in the "Wide Area Network".
  • the home area network includes all smart meters that are connected to the gateway, as well as eg private computing units of the consumers.
  • the private computing units can be used, for example, for information about current energy consumption values recorded with the smart meters.
  • the Wide Area Network is designed to allow communication from gateway and authorized market participants.
  • the gateway can collect the data of all smart meters and provide them to a higher-level collection point, for example an energy supplier or a metering point operator.
  • the invention has for its object to provide a method for personalizing a smart meter device with a security module, a computer program product, a security module and a smart meter device.
  • the objects underlying the invention are achieved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
  • the invention relates to a method for personalizing a smart meter device with a security module, wherein the security module is designed as a communication interface of the device with an external computer system, wherein a unique identifier is stored in the security module, the method comprising inseparably connecting the security module to the device comprises, wherein after connecting the device is identifiable by the unique identifier.
  • Embodiments of the invention could have the advantage that the personalization process can permanently assign a unique identity to the device. For this purpose, it is not necessary, for example, to provide the device with an identity during a manufacturing process. This would be associated with high costs and high technical complexity, particularly with regard to safety requirements to be met during the production process.
  • the assignment of identities is linked to a particularly secure production environment, eg a so-called trust center. This could be necessary, in particular, when assigning identities to fee-based surveys with respect to the energy consumption values recorded with the smart meter assigned to the device. Due to the irreversible connection of the device with a separately available security module, it is sufficient to produce only the security module in the secure production environment and to provide the identity.
  • the subsequent coupling of security module and device then provides the device with the same identity that was also assigned to the security module.
  • the security module As a communication interface for external computer systems, it is ensured that a corresponding communication process of, for example, consumption data at measuring points In this case, the security module can, for example, ensure that the transmitted data in principle also have the unique identifier "globally unique identifier" (GUID).
  • GUID globally unique identifier
  • the inseparable connection of the security module to the device comprises a mechanical connection thereof.
  • Mechanical bonding may include, for example, a soldering operation, a welding operation, or a bonding operation of the security element and device.
  • a permanent mechanical locking of the security element in the device is also possible.
  • the security module could be cast in a housing of the device, so that the destruction of the security module and / or the device results due to the "breaking" of this cast connection.
  • the mechanical connection should take place in such a way that a subsequent removal of the security module from the device leads to an at least partial - preferably automatic - functional inability of the device and / or the security module.
  • the mechanical contacting between the security element and the device could be designed such that, when the security module is subsequently removed from the device, electrical contacts in the device and / or the security module are automatically interrupted irreparably and automatically.
  • the mechanical contact between the security element and the device could be such that irreversible destruction of electronic components of the device and / or the security module takes place during "soldering off" of the security element - necessary to ensure the basic functions of the device, including the transmission of smart meter data to meter operators and / or energy suppliers.
  • the malfunction of the device and / or the security module automatically occurs in the event of subsequent removal of the security module from the device at the latest after restarting the device and / or the security module.
  • the partial malfunctioning comprises a permanent failure of the communication capability of the device with the external computer system.
  • the external computer system is a meter operator and / or utility
  • it will discover that there is a problem with the device due to lack of communication capability.
  • the meter operator and / or utility will automatically seek this device, e.g. have a technician on site check the device.
  • manipulations of the device can be detected reliably and quickly.
  • the partial inoperability results from a mechanical destruction of the device and / or the security module due to the subsequent removal.
  • the subsequent removal starts an electronic deactivation process on the device and / or the security module, the partial inoperability resulting from the deactivation process.
  • This deactivation process may be hardware and / or software controlled.
  • a module of the device can make a regular check for the presence of the security module. If it is determined that the security module has been removed, then this module may deactivate the device or individual functions of the device as described above. It is also possible that the module initiates a partial self-destruction of its electrical circuits or elements.
  • a connection process on the device and / or the security module is started due to the connection of the security module to the device, wherein the inseparable connection of the security module to the device as a result of the linking process a logical link of the security module with the device comprises.
  • a logical link is understood to be a software-controlled process which uniquely couples the device to the security module.
  • the logical link is made via an identifier, which connects the device and the security module. This may be an identifier which is identical for device and security module. It is also possible, however, that from eg a device ID of the device and an odul-ID of the security module, a new identifier is generated, which uniquely links the device ID and the module ID. Possible here would be a hash process on the device ID and the module ID.
  • the use of an identifier generally has the advantage that embodiments can be realized without great mechanical expense, which results in a high cost savings.
  • the gateway can not subsequently be replaced by another gateway in an unauthorized manner. For example, this could prevent a measuring point operator from providing values from a "hacked" gateway, which is only sporadically connected to corresponding smart meters and therefore does not actually carry out any real energy consumption recording at all.
  • the linking process be performed.
  • an internal counter of the security module could be used, so that a repeated use of the security module, e.g. is prevented in various devices.
  • the linking process comprises a transmission of the identifier of the security module to the device and, subsequently, an irreversible storage of the identifier received by the device in the device.
  • the transmission of the identifier takes place automatically at the time of the first startup of the device connected to the security module. This ensures that on the one hand at any time before the device Commissioning can be equipped with current safety modules, but is clearly personalized after commissioning.
  • the identifier of the security module and / or the irreversibly stored identifier can not be changed. A change of the identifier is thus possible only by replacing the security module and device.
  • a regular automatic check takes place as to whether the identifier stored in the security module is still identical to the identifier stored in the device, wherein in the event of a lack of identity, a message is sent to it external computer system is transmitted and / or an electronic deactivation process on the device and / or the security module is started, with a partial inoperability of the device and / or the security module resulting from the deactivation process.
  • This e.g. Deactivation process that can be implemented as a software or hardware has already been described above and can be implemented analogously in this embodiment.
  • the regular automatic check can take place at fixed times, at random times or even with predefined events.
  • a predefined event could e.g. Transmission of consumption data recorded by the smart meter via the security module to a metering point operator and / or energy supplier or, in general, any read access to the recorded consumption data by external systems.
  • External systems can be the devices in the "Home Area Network" and the "Wide Area Network”.
  • the device is a smart meter or a smart meter gateway associated with the smart meter or multiple smart meters.
  • a gateway is assigned to a smart meter if the smart meter makes its recorded energy consumption values available via the gateway to an energy supplier or metering point operator.
  • the gateway can only be used as the central communication interface for one or more connectable smart meters act. Whether access to the measurement data captured by the smart meter takes place indirectly via the gateway to the smart meter, or whether the smart meter stores the measurement data in the gateway is insignificant and both possible.
  • the security module is a chip card.
  • the identifier is a public key of the security module and / or an IPv6 address of the security module.
  • the latter has the particular advantage that it is also possible at the same time to clearly address the security module and thus the device in the Internet via the identifier. This could be relevant for the automated retrieval of consumption data collected by the smart meters.
  • the use of the public key has the advantage that this automatically ensures a clear and personalized identification of the security module. Since preferably a trust center or a trusted service manager will assign trustworthy certificates to the security module at the same time, the "official party" ensures that the required public key has actually been assigned by this trusted authority Directory server verifiable, thus excluding the use of forged identifiers.
  • the identifier is a certificate of the security module.
  • the certificate could in turn have the public key of the security module.
  • This initially has the advantage that the authenticity of the identifier can be checked by third parties.
  • a challenge-response method could be used to communicate measured data acquired with the smart meter, which requires a prior mutual certificate check.
  • This certificate is used anyway, so that the additional explicit and separate transfer of identifiers deleted.
  • the identifier itself is included in a certificate of the security module. This also ensures an official verifiability of the authenticity of the identifier by third parties.
  • the said certificates may have been created according to a Public Key Infrastructure (PKI) standard, for example according to the X.509 standard. It should be noted that the described certificates can be stored on a public directory server.
  • PKI Public Key Infrastructure
  • the invention relates to a computer program product having instructions executable by a processor for performing the method steps described above.
  • the invention relates to a security module for use in the method described above.
  • the invention relates to a smart meter device for receiving a security module as described above.
  • the security module and the smart meter device have analogous capabilities and functionalities, which were described above with regard to the method.
  • the security module is preferably configured in its delivery state such that only a trustworthy entity is able to perform a communication after successful authentication with the security module.
  • This trustworthy entity may be that which the security module previously provided with the identifier. This ensures that, in particular, a charge-relevant configuration of the smart metering is left only to such a point, which is classified as trustworthy both by the authorized market participants, ie, for example, the metering point operators and the actual energy suppliers, as well as the end users.
  • Charge-relevant configuration determines with respect to a smart meter who is authorized, for example, to charge the amount of energy detected by the smart meter. Furthermore, it can also be determined which persons, such as end users and authorized market participants, are allowed to have access to the functions and information available with respect to the smart meter to what extent. Since this determination is made on the part of a trusted body, this ensures that abuse of these functions and information by unauthorized third parties is excluded.
  • the information may include eg location information of the smart meter, values measured by the smart meter, location information of the storage area or any values contained in the storage area.
  • a communication via the communication interface of the device with the external computer system by a secure transmission which is an end-to-end encryption between the computer system and the security module! used.
  • a secure transmission which is an end-to-end encryption between the computer system and the security module! used.
  • This makes it possible to establish the connection between the security module and the computer system over any networks since, due to the end-to-end encryption, no changes of the data transmitted over the connection can be made by third parties.
  • the invention may be implemented by allowing all communications between the computer system and the security module to be via any type of network.
  • the latter is also known under the name: "Powerline data transmission" and includes devices for data transmission over existing communication or power grids.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system for implementing the method described above.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for personalizing a smart meter device.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method for checking a personalization of a smart meter device
  • FIG. 4 shows a block diagram of a smart meter system
  • FIG. 5 shows a flow diagram of a method for initializing a memory area
  • FIG. 6 shows a flow diagram of a method for providing a security module.
  • similar elements will be denoted by like reference numerals.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a system for implementing a method for personalizing a smart meter device with a security module.
  • the smart meter device is a smart meter gateway 138, which is coupled to smart meters 142, 144 via the interface 1 18.
  • a security module 100 serves as the communication interface of the gateway 138 with an external computer system 166. The communication takes place via an interface (interface) 16 of the security module 100.
  • the computer system is the system of a measuring point operator and / or of an energy supplier who would like to charge energy consumption data recorded with the smart meters 142, 144.
  • the data transmission is in this case e.g. controlled by the software module 120 of the processor 126 of the gateway 138.
  • the security module 100 may communicate with the computer system 166 via the network 600, eg, a powerline connection or the internet. Similarly, communication via the interface 1 16 with the computer system 150 of FIG. 4 is possible. This is described in detail below.
  • a unique identifier 108 is stored in the security module 100.
  • the security module 100 is pre-personalized, for example, in the form of a chip card or an integrated circuit IC, ASIC or "chip", ie equipped with identifier 108 and cryptographic key material not described in more detail here.
  • the security module is inserted into the gateway 138 according to the method steps described in FIG. 2 in step 700.
  • the gateway provides a corresponding receptacle for the safety module with contacts 604 for this purpose! 100 ready.
  • the processor 126 of the gateway 138 can communicate via the interface 1 18 with the security module via its non-illustrated counterpart contacts.
  • a mechanical locking of the security module in the gateway 138 preferably takes place in step 702. As a result, it is no longer possible to subsequently remove the security module from the gateway 138 without destroying the contacts 604.
  • the identifier 108 of the security module is automatically assigned to the gateway 138.
  • Steps 704 and 706 are optional and could be used instead of, or in addition to, the mechanical locking process.
  • the gateway 138 is put into operation, whereby a copying process of the identifier 108 from the security module to a memory area 136 of the gateway 138 is automatically initiated in step 706.
  • a copy 128 of the identifier 108 is stored in the memory 136.
  • the copying process can be controlled, for example, by means of program instructions 602 during initial commissioning, ie, initiation of the gateway 138.
  • the described steps result in an inseparable connection of the security module 100 to the gateway 138, wherein after the connection the gateway can be identified by the unique identifier 128.
  • Step 800 is to check if identifiers 128 and 108 are identical or if there is any ID 108 at all. If the security module 100 were to be replaced by another security module, the identifiers 128 and 108 would no longer match. Since the identifier 128 is preferably stored irreversibly in the memory 136, the replacement of the security module does not allow the identifier 128 to be replaced by another one without further ado.
  • step 802 If it is determined in step 802 that the identifiers are identical, the method jumps back to step 800 and is quasi looped again, possibly time-triggered. On the other hand, if it is determined in step 802 that the identifier 108 either does not exist or there is no identity between the identifiers 108 and 128, steps 804-808 may be performed.
  • Step 804 comprises the notification of the suspected presence of a manipulation or malfunction to an external computer system, eg the system 166 in FIG. 1.
  • Step 806 comprises the partial deactivation of the functions of the gateway, so that in particular an energy supplier or measuring parts operator can independently determine the manipulation due to, for example, incorrect transmitted data or even the absence of data transmissions.
  • Step 808 is also optional and involves outputting a local signal at the gateway such that a user is visually or acoustically capable of detecting a partial inoperability that has occurred. An end user's local computer connected to the gateway 138 could also be informed of this by the signal in step 808.
  • FIG. 4 shows the block diagram of FIG. 1 in detailed form.
  • a memory area 136 of a gateway 138 associated with a plurality of smart meters 142, 144, 146, 148 can be initialized.
  • This initialization process serves to provide consumers and utilities with a convenient means of communicating energy consumption data in a secure manner.
  • the described computer system 150 is preferably a computer system of a trustworthy entity, which is also referred to as "Trusted Service Manager" or "TSM”.
  • the smart meters 142-148 serve to detect various energy consumption values relating to, for example, gas (smart meter 142), water (smart meter 144), electricity (smart meter 146), and other unspecified forms of energy (smart meter 148).
  • the smart meters are connected via corresponding communication links 192 to the interface 1 18 of the gateway 138.
  • the security module 100 is already firmly and inseparably connected to the gateway 138, so that a total of the combination of the gateway 138 and the security module 100 an inseparable unit 140 is given.
  • the gateway 138 and the security module 100 communicate via respective interfaces 1 18 and 1 16 with each other.
  • a communication connection 190 This can be, for example, a powerline connection or a communication connection via a mobile telecommunications network or the Internet.
  • the security module 100 has an electronic memory 102 with protected memory area 106 and 108.
  • the protected memory area 106 serves to store a private key of the security module 100 and the memory area 108 serves to store the identifier of the security module "GUID" (Gaily unique identifier
  • the GUID may be an IPv6 address of the security module 100.
  • the electronic memory 102 may further include a memory area 104 for storing a certificate.
  • the certificate includes a public key associated with the private key stored in the protected storage area 106.
  • the certificate may have been created according to a Public Key Infrastructure (PKI) standard, for example according to the X.509 standard.
  • PKI Public Key Infrastructure
  • the certificate does not necessarily have to be stored with the electronic memory 102 of the security module 100.
  • the certificate can also be stored in a public directory server.
  • the security module 100 has a processor 110 for executing program instructions 1 12 and 1 14.
  • a processor 110 for executing program instructions 1 12 and 1 14.
  • the cryptographic protocol may be, for example, a Chalienge response protocol based on a symmetric key or an asymmetric key pair. It is also possible, of course, mutual authentication of security module and trusted entity or energy supplier.
  • the program instructions 114 are used for end-to-end disclosure of data to be transmitted between the security module 100 and the trusted entity 150 or the energy provider 166.
  • a symmetric key can be used, which is agreed, for example, during the execution of the cryptographic protocol between the security module 100 and the other users 150 or 166.
  • the trusted entity 150 also has the previously described electronic memory 152 and a protected memory area 156 for storing a private key of the trusted entity.
  • the memory 152 may also contain a certificate 154 of the trustworthy entity. However, this certificate can also be stored on a central certificate server.
  • a processor 158 of the trusted entity 150 has the program instructions 1 12 and 1 14 described above with respect to the security module 100 for implementing a cryptographic protocol and performing an end-to-end encryption.
  • the cryptographic protocol and the end-to-end encryption can be used for communication via the interface 164 with the utility 166 or with the security module 100.
  • the certificate 154 in turn includes a public key associated with the private key stored in the protected storage area 156.
  • the "energy supplier” 166 is a computer system of the energy supplier, which in turn has an electronic memory 168 and a processor 178. Furthermore, an interface 186 is assigned to this computer system, via which a communication with the trusted entity 50 or the Security module is enabled.
  • the electronic memory 168 of the power supplier 166 has a protected memory area 172 with a private key, wherein the private key is associated with a public key which is also contained in a certificate 170 in the electronic memory 168.
  • a memory area for one or more applications is provided in the memory 168, wherein these applications enable, for example, a fee-based configuration of the gateway 138. Also stored in the electronic memory 168 may be measurement data 176 previously received from the gateway 138.
  • the processor 178 includes program instructions 180 for detecting the consumption data provided by the gateway 138 and, optionally, for executing method steps for consumption accounting in dependence on the determined measurement data (program instructions 182).
  • the program instructions for executing steps of a cryptographic protocol 12 and program instructions (not shown) for carrying out an end-to-end encryption can also be provided, whereby these program instructions enable secure communication with the trusted entity 150 or the security module 100 , If a new customer is now to be assigned to the energy supplier 166, for example, after a first installation of the smart meter 142-148 and the provision of gateway 138 with security module 102, an initialization process of the security module could take place.
  • This initialization process could be triggered by the fact that the new customer (an end user) or a specific technical entity, which had installed the smart meter, to the utility 166 to report accordingly.
  • This message should preferably include the GUID 108 of the security module 100, since this allows a clear identification of the security module 100 with respect to the energy provider 166.
  • a trustworthy entity can be a so-called "Trusted Service Manager TSM", ie an officially certified entity which certifies the respective identity of the communication partner in electronic communication processes.
  • the energy supplier 166 is authenticated in step 202.
  • the certificate 170 of the energy provider is checked by the trustworthy entity 150.
  • the trustworthy entity 150 may perform a challenge-response procedure in the event of a positive certificate verification, in which case a random number is generated which is encrypted with a public key of the energy provider 166 contained in the certificate 170 and transmitted to the energy provider 166.
  • the utility 166 can then decrypt the random number with its private key 172 and send it back in plain text. If the random number now received by the trusted entity 150 matches the random number described above, the authenticity of the utility 166 is actually secured.
  • an end-to-end encryption channel may then be established at step 204 over the communication link 188 between power supply 166 and trusted entity 150.
  • the program instructions 1 14 of the processor 158 of the trustworthy entity can be used.
  • the trusted entity 150 receives a request to upload a power collection application 174 of the power supplier 166 and the memory 136 of the gateway 138.
  • the request is made for initializing the memory 136
  • the GUID 128 of the gateway 138 which is contained in the memory 136, is also transmitted to the trustworthy entity.
  • the GUID 128 of the memory 136 is identical to the GUID 08 of the memory 102 of the security module 100.
  • the trusted entity 150 is able to uniquely address the desired gateway 138 for rendering the application 174.
  • the trustworthy entity 150 establishes a communication channel to the security module 100 via the communication connection 190.
  • the trustworthy entity 150 authenticates itself to the security module 100, wherein the authentication, in addition to a verification of the certificate 154 by the security module, for example, again comprises a challenge-response procedure on the part of the security module 100.
  • the security module 100 could again generate a random number, encrypt it with the public key of the trusted entity 150 and send it to the trusted entity 150.
  • the trusted entity 150 would decrypt the encrypted random number with its private key 156 and send the decrypted random number back to the security module 100 in plain text. If the security module determines that the thus-received decrypted random number matches the originally encrypted random number, authentication of the trustworthy entity is given.
  • step 212 namely the establishment of a communication channel with end-to-end encryption between the trusted entity 150 and the security module 100.
  • step 212 namely the establishment of a communication channel with end-to-end encryption between the trusted entity 150 and the security module 100.
  • step 214 the security module 100 receives the energy collection application 174 from the trusted entity.
  • the trusted entity stores the most frequently sent energy-sensing applications in a local memory of the trusted entity, so it is not necessary to constantly open the applications 174 of the client when opening new customers Power supplier 166 to the trusted entity 150 to transfer.
  • the application Upon receipt of the power sensing application in step 214, the security module! 100, the application in the memory 136 of the gateway 138.
  • the application 174 is an application to capture power consumption for water and power
  • the application is stored as the application 132 in the memory 136.
  • This application is capable of processing energy consumption data from the smart meter 144.
  • the memory 136 may include corresponding gas sensing applications (134) and other applications 130 for detecting other forms of energy.
  • the storage of the energy acquisition application by the security module 100 in the gateway 138 is indicated by the step 216 in FIG.
  • the trusted entity 150 In addition to receiving the power sensing application in step 214 by the security module 100, it is also possible for the trusted entity 150 to receive power provider-specific permissions or specific specifications of network data elements that are also stored in a wider area 125 of the memory 136. These authorizations or specifications of measured data elements make it possible to determine in advance which information the energy supplier 166 is allowed to receive from the gateway 138 at all. For this purpose, it is possible, for example, for the trustworthy entity 150 to define specific permissions for each energy provider in advance, which apply globally to all energy suppliers 166 and which, in principle, are transmitted to the gateway 138 with the transmission of energy acquisition applications.
  • configuration data may relate to the technical configuration of the smart meters and / or the gateway.
  • the gateway 138 is now able to acquire measurement data relating to energy consumption, for example from the smart meter 144 and the smart meter 146.
  • the corresponding measurement data are stored in the memory area 124 of the memory 36.
  • the measurement data 124 consists of various Measurement data elements which may include, for example: time of acquisition of the measurement data, individual measurement data points at the respective time, information on the occurrence of the measurement data (for example current, voltage, water pressure, water temperature, gas pressure).
  • the measurement data 124 can be subjected to further evaluation via the applications 130, 132 and 134, resulting in evaluated measurement data which can likewise be stored as "measurement data elements" in the memory area 124.
  • the evaluated measurement data may be accumulated energy consumption values act.
  • the authorizations 125 described above or the specifications of the measured data elements make it possible to determine from the outset which of these measured data elements 124 the energy supplier 126 is allowed to retrieve at all. Furthermore, this makes it possible to determine in advance how much such retrieval is permitted. Such a detailed and timely retrieval of the measurement data 124 could be undesirable, since knowledge of the use of electronic devices gain by short time intervals of measurements and user profiles can be created, but an end customer may not be interested in doing so.
  • the security module 100 and the gateway 138 are inextricably linked.
  • these form a structural unit 140, as shown schematically in FIG.
  • the method steps explained in simplified form in the flowchart of FIG. 4 could be carried out.
  • step 400 the security module 100 is first provided. Thereupon, in step 402, storage of key material and certificates in the security module occurs.
  • the security module could have a corresponding cryptographic unit by means of which the private key 106 is generated independently.
  • the trustworthy entity it is also possible for the trustworthy entity to generate the private key and store it in the security module in a storage area that is not accessible from the outside.
  • the public key belonging to the private key is attached to the certificate, which then is signed by the trusted entity and stored in the memory 102 of the security module.
  • the security module is then inserted into the gateway in step 404, for example in the form of a chip card, and an inseparable connection between security module and gateway is made.
  • security module and gateway could be electronically coupled to each other such that removal of the security module from the gateway would result in automatic destruction of the security module.
  • an automatic logical link between the security module 100 and the gateway 138 takes place in step 406. For example, this could be done by irreversibly writing the GUID 108 of the security module into the memory 136 of the gateway 138 as GUID 128. In this case, it should be ensured on the part of the security module 100, for example, that communication with the gateway 138 for providing measurement data elements and via the energy provider 166 only takes place if an identity of the GUIDs 108 and 128 is given.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) mit einem Sicherheitsmodul, wobei das Sicherheitsmodul (100) als Kommunikationsschnittstelle der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) mit einem externen Computersystem (166; 150) ausgebildet ist, wobei in dem Sicherheitsmodul (100) eine eindeutige Kennung (108) gespeichert ist, wobei das Verfahren ein untrennbares Verbinden des Sicherheitsmoduls (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) umfasst, wobei nach dem Verbinden die Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) durch die eindeutige Kennung (108) identifizierbar ist.

Description

Verfahren zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung
mit einem Sicherheitsmodul
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung mit einem Sicherheitsmodu!, ein Computerprogrammprodukt, ein Sicherheits- modui und eine Smart Meter Vorrichtung.
Unter dem Begriff des„Smart Metering" wird allgemein der Gedanke verstanden, Kunden mit elektronischen Energieverbrauchserfassungsgeräten auszustatten, um so neben einer einfachen Erfassung der verbrauchten Energiemenge zum Beispiel über ein Netzwerk sowohl dem Kunden als auch dem Energieversorger weitere Funktionalitäten zur Verfügung zu stellen. Möglich ist dabei, dass sich der Kunde in Echtzeit über seinen aktuellen Energieverbrauch informieren kann. Unter dem Begriff des„Energieverbrauchs" wird dabei der Verbrauch des Kunden bezüglich jeglicher Art von Energie verstanden, welche in Haushalte und Unternehmen geliefert wird. Dies umfasst neben den Energieformen Strom, Wasser und Gas auch beliebige weitere Energieformen wie beispielsweise Fernwärme.
Zur Erfassung des Energieverbrauchs kommen beim jeweiligen Verbraucher intelli- gente Messsysteme, auch intelligente Zähler oder„Smart-Meter" genannt, zum Einsatz. Smart-Meter sind Zähler für die verbrauchte Energie. Der Verbraucher kann dabei eine natürliche oder juristische Person sein, weiche verschiedene messbare Energieformen wie Strom, Gas, Wasser oder Wärme verbraucht. Ziel der Verwendung von Smart-Metern ist die Implementierung intelligenter Messsysteme, was beispielsweise die Erhebung von variablen Leistungsentgelten in Abhängigkeit von Gesamtnachfrage und Netzauslastung ermöglichen würde. Dadurch können sich Energieversorgungsnetze insgesamt besser ausnutzen lassen.
Aus der technischen Richtlinie des BSI TR-03109 ist es bekannt, einen sogenann- ten Smart-Meter-Gateway, auch Konzentrator genannt, als eine zentrale Kommunikationseinheit vorzusehen, welche mit einzelnen oder mehreren Smart-Metern kommunizieren kann. Der Gateway ist dazu in der Lage, mit Geräten im sogenannten„Home Area Network" und mit Geräten im„Wide Area Network" zu kommunizieren. Das Home Area Network umfasst dabei alle Smart Meter, welche an den Ga- teway angekoppelt sind, sowie z.B. private Recheneinheiten der Verbraucher. Die privaten Recheneinheiten können z.B. zur Information über aktuelle, mit den Smart Metern erfasste Energieverbrauchswerte, eingesetzt werden. Das Wide Area Network ist dazu ausgebildet, um eine Kommunikation von Gateway und autorisierten Marktteilnehmern zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Gateway die Daten aller Smart-Meter sammeln und diese an eine übergeordnete Sammelstelle, beispielsweise einen Energieversorger oder einen Messstellenbetreiber zur Verfügung stellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung mit einem Sicherheitsmodul, ein Computerprogrammprodukt, ein Sicherheitsmodul und eine Smart Meter Vorrichtung, bereitzustellen. Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Es wird ein Verfahren zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung mit einem Sicherheitsmodul angegeben, wobei das Sicherheitsmodul als Kommunikationsschnittstelle der Vorrichtung mit einem externen Computersystem ausgebildet ist, wobei in dem Sicherheitsmodul eine eindeutige Kennung gespeichert ist, wobei das Verfahren ein untrennbares Verbinden des Sicherheitsmoduis mit der Vorrichtung umfasst, wobei nach dem Verbinden die Vorrichtung durch die eindeutige Kennung identifizierbar ist.
Ausführungsformen der Erfindung könnten den Vorteil haben, dass durch den Per- sonalisierungsvorgang in dauerhafter Weise der Vorrichtung eine eindeutige Identität zugewiesen werden kann. Hierzu ist es nicht notwendig, z.B. die Vorrichtung selbst bei einem Hersteliungsprozess mit einer Identität zu versehen. Dies wäre insbesondere im Hinblick auf zu erfüllende Sicherheitsanforderungen beim Hersteliungsprozess mit hohen Kosten und hohem technischen Aufwand verbunden. Denn typischerweise ist die Vergabe von Identitäten an eine besonders gesicherte Produktionsumgebung gekoppelt, z.B. einem sogenannten Trust Center. Dies könnte insbesondere bei der Vergabe von Identitäten zu gebührentechnischen Erhebungen bezüglich der mit dem der Vorrichtung zugeordneten Smart Meter erfassten Energieverbrauchswerte erforderlich sein. Durch die irreversible Verbindung der Vorrichtung mit einem separat erhältlichen Sicherheitsmodul genügt es, lediglich das Sicherheitsmodul in der gesicherten Produktionsumgebung herzustellen und mit der Identität zu versehen. Die nachfolgende Kopplung von Sicherheitsmodul und Vorrichtung versieht die Vorrichtung dann mit derselben Identität, die auch dem Sicherheitsmodul zugewiesen wurde. Da außerdem das Sicherheitsmodu! als Kommunikationsinterface für externe Computersysteme dient, ist sichergestellt, dass ein entsprechender Kommunikationsvorgang von z.B. Verbrauchsdaten an Messstellen- betreiber und/oder Energieversorger immer die identitätsstiftende Komponente„Sicherheitsmodul" einbezieht. Z.B. kann das Sicherheitsmodul in diesem Fall sichersteilen, dass übermittelte Daten grundsätzlich auch die eindeutige Kennung„Global- ly Unique Identifier" (GUID) aufweisen. Somit ist immer eine eindeutige Identifizie- rung der Vorrichtung in beliebigen Kommunikationsnetzwerken möglich.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die untrennbare Verbindung des Sicherheitsmoduls mit der Vorrichtung ein mechanisches Verbinden derselben. Ein mechanisches Verbinden kann beispielsweise einen Lötvorgang, einen Schweißvorgang oder einen Klebevorgang von Sicherheitselement und Vorrichtung umfassen. Möglich ist auch eine dauerhafte mechanische Verriegelung des Sicherheitselements in der Vorrichtung. Im einfachsten Fall könnte das Sicherheitsmodul in einem Gehäuse der Vorrichtung eingegossen sein, sodass aufgrund des„Aufbrechens" dieser Gussverbindung die Zerstörung des Sicherheitsmoduls und/oder der Vorrichtung resultiert.
Vorzugsweise sollte dabei das mechanische Verbinden dergestalt erfolgen, dass ein nachträgliches Entfernen des Sicherheitsmoduls von der Vorrichtung zu einer zumindest teilweisen - vorzugweise automatischen - Funktionsunfähigkeit der Vor- richtung und/oder des Sicherheitsmoduis führt. Z.B. könnte die mechanische Kon- taktierung zwischen Sicherheitselement und Vorrichtung so ausgebildet sein, dass beim nachträglichen Entfernen des Sicherheitsmoduls von der Vorrichtung zwangsläufig und automatisch auch elektrische Kontakte in der Vorrichtung und/oder dem Sicherheitsmodul irreparabel unterbrochen werden. Im Falle eines Lötvorgangs könnte die mechanische Kontaktierung zwischen Sicherheitselement und Vorrichtung dergestalt ausgebildet sein, dass beim„Herauslöten" des Sicherheitselements aufgrund der stattfindenden Wärmeentwicklung eine irreparable Zerstörung elektronischer Komponenten der Vorrichtung und/oder des Sicherheitsmoduls stattfindet. Vorzugsweise werden im Betrieb der Vorrichtung diese elektronischen Komponen- ten zwingend benötigt, um die Grundfunktionen der Vorrichtung inklusive der Übermittlung von Smart Meter Messdaten an Messstellenbetreiber und/oder Energieversorger zu gewährleisten. Vorzugsweise tritt die Funktionsunfähigkeit der Vorrichtung und/oder des Sicherheitsmoduls automatisch im Falle eines nachträglichen Entfernens des Sicherheitsmoduls von der Vorrichtung spätestens nach erneuter Inbetriebnahme der Vorrichtung und/oder des Sicherheitsmoduls ein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die teilweise Funktionsunfähigkeit eine dauerhafte Störung der Kommunikationsfähigkeit der Vorrichtung mit dem externen Computersystem. Wenn es sich bei dem externen Computersystem um einen Messstellenbetreiber und/oder Energieversorger handelt, wird dieser somit aufgrund mangelnder Kommunikationsfähigkeit feststellen, dass ein Problem bei der Vorrichtung vorliegt. In diesem Fall wird der Messstellenbetreiber und/oder Energie- versorger sich automatisch um diese Vorrichtung bemühen, z.B. einen Techniker vor Ort die Vorrichtung überprüfen lassen. So können Manipulationen der Vorrichtung zuverlässig und schnell erkannt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung resultiert die teilweise Funktionsunfähigkeit aus einer mechanischen Zerstörung der Vorrichtung und/oder des Sicherheitsmoduls aufgrund des nachträglichen Entfernens. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird durch das nachträgliche Entfernen ein elektronischer Deaktivierungsprozess auf der Vorrichtung und/oder dem Sicherheitsmodul gestartet, wobei die teilweise Funktionsunfähigkeit aus dem Deaktivierungsprozess resultiert. Dieser Deaktivierungsprozess kann Hardware und/oder Software gesteuert sein. Beispielsweise kann ein Modul der Vorrichtung eine regel- mäßig Überprüfung auf das Vorhandensein des Sicherheitsmoduls vornehmen. Wird festgestellt, dass das Sicherheitsmodul entfernt wurde, kann daraufhin dieses Modul die Vorrichtung oder einzelne Funktionen der Vorrichtung, wie oben beschrieben, deaktivieren. Möglich ist auch, dass das Modul eine teilweise Selbstzerstörung ihrer elektrischen Schaltkreise oder Elemente initiiert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird aufgrund des Verbindens des Sicherheitsmoduls mit der Vorrichtung ein Verknüpfungsprozess auf der Vorrichtung und/oder dem Sicherheitsmodui gestartet, wobei die untrennbare Verbindung des Sicherheitsmoduls mit der Vorrichtung als Resultat des Verknüpfungsprozesses eine logische Verknüpfung des Sicherheitsmoduls mit der Vorrichtung umfasst. Unter einer logischen Verknüpfung wird dabei ein Software gesteuerter Prozess verstanden, welcher in eindeutiger Weise die Vorrichtung an das Sicherheitsmodul koppelt. Z.B. erfolgt die logische Verknüpfung über eine Kennung, welche Vorrich- tung und Sicherheitsmodul miteinander verbindet. Dies kann eine Kennung sein, welche für Vorrichtung und Sicherheitsmodul identisch ist. Möglich ist aber auch, dass aus z.B. einer Geräte-ID der Vorrichtung und einer odul-ID des Sicherheitsmoduls eine neue Kennung erzeugt wird, welche in eindeutiger Weise die Geräte-ID und die Modul-ID verknüpft. Möglich wäre hier ein Hash-Prozess über die Geräte-ID und die Modul-ID. Die Verwendung einer Kennung hat allgemein den Vorteil, dass Ausführungsformen ohne große mechanische Aufwendungen realisiert werden können, was eine hohe Kostenersparnis bewirkt.
Z.B. kann aufgrund der Verwendung einer Kennung sichergestellt werden, dass nicht nachträglich in unbefugter Weise der Gateway durch einen anderen Gateway ersetzt werden kann. Beispielsweise könnte dadurch unterbunden werden, dass einem Messstellenbetreiber Werte von einem„gehackten" Gateway zur Verfügung gestellt werden, welcher nur sporadisch mit entsprechenden Smart-Metern verbunden ist und damit eigentlich überhaupt keine reale Energieverbrauchserfassung durchführt.
Vorzugsweise kann für ein gegebenes Sicherheitsmodul nur einmal der Verknüp- fungsprozess durchgeführt werden. Hierfür könnte ein interner Zähler des Sicherheitsmoduls verwendet werden, so dass eine mehrmalige - wie auch immer gearte- te - Verwendung des Sicherheitsmoduls z.B. in verschiedenen Vorrichtungen verhindert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Verknüpfungsprozess eine Übertragung der Kennung des Sicherheitsmoduls an die Vorrichtung und darauffol- gend eine Irreversible Speicherung der durch die Vorrichtung empfangenen Kennung in der Vorrichtung. Z.B. erfolgt die Übertragung der Kennung zum Zeitpunkt der ersten Inbetriebnahme der mit dem Sicherheitsmodul verbundenen Vorrichtung automatisch. Damit ist sichergestellt, dass zum Einen jederzeit die Vorrichtung vor Inbetriebnahme mit aktuellen Sicherheitsmodulen ausgestattet werden kann, jedoch nach Inbetriebnahme eindeutig personalisiert ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kennung des Sicherheitsmoduls und/oder die irreversibel gespeicherte Kennung nicht veränderbar. Eine Veränderung der Kennung ist damit nur durch Austausch von Sicherheitsmodul und Vorrichtung möglich.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung findet nach dem Verbinden des Sicher- heitsmoduls mit der Vorrichtung eine regelmäßige automatische Überprüfung statt, ob die in dem Sicherheitsmodul gespeicherte Kennung mit der in der Vorrichtung gespeicherten Kennung noch identisch ist, wobei im Falle eines Identitätsmangels eine Mitteilung hierüber an das externe Computersystem übermittelt wird und/oder ein elektronischer Deaktivierungsprozess auf der Vorrichtung und/oder dem Sicher- heitsmodul gestartet wird, wobei eine teilweise Funktionsunfähigkeit der Vorrichtung und/oder des Sicherheitsmoduls aus dem Deaktivierungsprozess resultiert. Dieser z.B. als Software oder Hardware implementierbare Deaktivierungsprozess wurde bereits oben beschrieben und kann in dieser Ausführungsform analog implementiert werden.
Die regelmäßige automatische Überprüfung kann zu festgelegten Zeitpunkten, zu zufälligen Zeitpunkten oder auch bei vordefinierten Ereignissen stattfinden. Ein vordefiniertes Ereignis könnte z.B. eine Übermittlung von mit dem Smart Meter erfass- ten Verbrauchsdaten über das Sicherheitsmodul an einen Messstellenbetreiber und/oder Energieversorger umfassen oder allgemein einen beliebigen Lesezugriff auf die erfassten Verbrauchsdaten durch externe Systeme. Externe Systeme können die Geräte im„Home Area Network" und im„Wide Area Network" sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Vorrichtung um einen Smart Meter oder einen dem Smart Meter oder mehreren Smart Metern zugeordneten Smart Meter Gateway. Ein Gateway ist dabei einem Smart Meter zugeordnet, wenn der Smart Meter seine erfassten Energieverbrauchswerte über den Gateway einem Energieversorger oder Messstellenbetreiber zur Verfügung stellt. Der Gateway kann jedoch auch nur als die zentrale Kommunikationsschnittstelle für einen oder mehrere anschließbare Smart Meter wirken. Ob der Zugriff auf die durch die Smart Meter erfassen Messdaten indirekt über den Gateway auf die Smart Meter erfolgt, oder ob die Smart Meter die Messdaten im Gateway ablegen ist dabei unerheblich und beides möglich.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Sicherheitsmodul um eine Chipkarte.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Kennung um einen öffentlichen Schlüssel des Sicherheitsmoduls und/oder eine IPv6-Adresse des Sicherheitsmoduls. Letzteres hat insbesondere den Vorteil, dass über die Kennung auch gleichzeitig eine eindeutige Adressierung des Sicherheitsmoduls und damit der Vorrichtung in Internet möglich ist. Dies könnte zur automatisierten Abfrage von mit den Smart Meter erfassten Verbrauchsdaten relevant sein. Die Verwendung des öffentlichen Schlüssels hat den Vorteil, dass hierdurch automatisch eine eindeutige und personifizierte Identifikation des Sicherheitsmoduls gewährleistet ist. Da vorzugweise ein Trust Center oder ein Trusted Service Manager auch gleichzeitig dem Sicherheitsmodul vertrauenswürdige Zertifikate zuordnen wird, ist von „offizieller Seite" sichergestellt, dass der hierzu benötigte öffentliche Schlüssel auch tatsächlich von dieser vertrauenswürdigen Stelle vergeben wurde. Die Echtheit des Schlüssels ist z.B. über öffentliche Verzeichnisserver überprüfbar. Die Verwendung von gefälschten Kennungen ist damit überprüfbar ausgeschlossen.
Möglich ist auch, dass es sich bei der Kennung um ein Zertifikat des Sicherheitsmo- duls handelt. Das Zertifikat wiederum könnte den öffentlichen Schlüssel des Sicherheitsmoduls aufweisen. Dies hat zunächst den Vorteil, dass die Authentizität der Kennung durch Dritte überprüft werden kann. Ferner hat dies den Vorteil, dass das im Falle einer Kommunikation ohnehin zu übermittelnde Zertifikat dafür verwendet werden kann, um gleichzeitig eine eindeutige Identifizierung des Sicherheitsmoduls zu gewährleisten. Z.B. könnte zur Kommunikation von mit dem Smart Meter erfassten Messdaten grundsätzlich ein Challenge-Response-Verfahren zum Einsatz kommen, welches eine vorige gegenseitige Zertifikatsüberprüfung erfordert. Damit werden Zertifikate ohnehin verwendet, so dass die zusätzliche explizite und separate Übertragung von Kennungen entfällt. Schließlich ist es auch möglich, dass die Kennung selbst in einem Zertifikat des Sicherheitsmoduls enthalten ist. Auch dadurch ist eine offizielle Nachprüfbarkeit der Echtheit der Kennung durch Dritte gewährleistet.
Grundsätzlich können die gesagten Zertifikate nach einem Public Key Infrastructure (PKl)-Standard erstellt worden sein, beispielsweise nach dem X.509-Standard. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die beschriebenen Zertifikate auf einem öffentlichen Verzeichnisserver abgespeichert sein können.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit von einem Prozessor ausführbaren Instruktionen zur Durchführung der obig beschriebenen Verfahrensschritte. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Sicherheitsmodul zur Verwendung in dem obig beschriebenen Verfahren.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Smart Meter Vorrichtung zur Aufnahme einem obig beschriebenen Sicherheitsmodul.
Das Sicherheitsmodul und die Smart Meter Vorrichtung haben dabei analogen Fähigkeiten und Funktionalitäten, welche hinsichtlich des Verfahrens obig beschrieben wurden. Es sei ferner angemerkt, dass vorzugsweise das Sicherheitsmodul beispielsweise in seinem Auslieferungszustand so konfiguriert ist, dass ausschließlich eine vertrauenswürdige Instanz in der Lage ist, eine Kommunikation nach erfolgreicher Authentifizierung mit dem Sicherheitsmodul durchzuführen. Diese vertrauenswürdige Instanz kann jene sein, welche das Sicherheitsmodul zuvor mit der Kennung verse- hen hat. Dadurch ist gewährleistet, dass insbesondere eine entgeltrelevante Konfiguration des Smart-Meterings nur einer solchen Stelle überlassen wird, welche sowohl von den autorisierten Markteilnehmem, das heißt zum Beispiel den Messstellenbetreibern und den eigentlichen Energieversorgern, als auch den Endverbrauchern als vertrauenswürdig eingestuft ist. Unter„entgeltretevante Konfiguration" wird im Folgenden verstanden, dass durch diese Konfiguration bezüglich eines Smart- Meters festgelegt wird, wer zum Beispiel zur Abrechnung der durch das Smart- Meter erfassten Energiemengen berechtigt ist. Ferner kann dadurch auch festgelegt werden, welche Personen wie Endverbraucher und autorisierte Marktteilnehmer in welchem Umfang auf die Funktionen und bezüglich des Smart Meters verfügbaren Informationen überhaupt Zugriff haben dürfen. Da diese Festlegung von Seitens einer vertrauenswürdigen Stelle erfolgt, ist dadurch gewährleistet, dass ein Missbrauch dieser Funktionen und Informationen durch unbefugte Dritte ausgeschlossen ist. Die Informationen können dabei z.B. Standortinformationen des Smart Meters, durch das Smart Meter gemessene Werte, Standortinformationen des Speicherbereichs oder jegliche im Speicherbereich enthaltene Werte umfassen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle der Vorrichtung mit dem externen Computersystem durch eine gesicherte Übertragung, welche eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung zwischen dem Computersystem und dem Sicherheitsmodu! verwendet. Dies ermöglicht es, die Verbindung zwischen dem Sicherheitsmodul und dem Computersystem über beliebige Netzwerke aufzubauen, da aufgrund der Ende-zu-Ende- Verschlüsselung keine Änderungen der über die Verbindung übertragenen Daten durch Dritte vorgenommen werden können. Allgemein kann die Erfindung dadurch realisiert werden, dass die gesamte Kommunikation zwischen dem Computersystem und dem Sicherheitsmodul über beliebige Arten von Netzwerken erfolgen kann. Dies umfasst eine Kommunikation über das Internet, eine Kommunikation durch drahtlose Netzwerkverbindungen wie beispielsweise Mobilfunk, als auch eine Kom- munikation unter Verwendung einer Trägerfrequenzanlage. Letztere ist auch unter dem Namen:„Powerline Datenübertragung" bekannt und umfasst Vorrichtungen zur Datenübertragung über vorhandene Kommunikations- oder Stromnetze.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines Systems zur Implementierung des obig beschriebenen Verfahrens, Figur 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung,
Figur 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überprüfung einer Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung,
Figur 4 ein Blockdiagramm eines Smart Meter Systems,
Figur 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Initialisierung eines Speicherbe- reichs,
Figur 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bereitstellung eines Sicherheitsmoduls. Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Implementierung eines Verfahrens zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung mit einem Sicherheits- modul. Im Folgenden sei davon ausgegangen, dass es sich bei der Smart Meter Vorrichtung um einen Smart Meter Gateway 138 handelt, welcher an Smart Meter 142, 144 über die Schnittstelle (Interface) 1 18 gekoppelt ist. Ein Sicherheitsmodul 100 dient als Kommunikationsschnittstelle des Gateways 138 mit einem externen Computersystem 166. Die Kommunikation erfolgt dabei über eine Schnittstelle (In- terface) 1 16 des Sicherheitsmoduls 100. Z.B. handelt es sich bei dem Computersystem um das System eines Messstellenbetreibers und/oder eines Energieversorgers, welcher mit den Smart Metern 142, 144 erfasste Energieverbrauchsdaten vergebüh- ren möchte. Die Datenübermittlung wird dabei z.B. durch das Softwaremodul 120 des Prozessors 126 des Gateways 138 gesteuert.
Das Sicherheitsmodul 100 kann über das Netzwerk 600, z.B. eine Powerline Verbindung oder das internet mit dem Computersystem 166 kommunizieren. Ebenso ist eine Kommunikation über die Schnittstelle 1 16 mit dem Computersystem 150 der Fig. 4 möglich. Dies ist weiter unten detailliert beschrieben. In dem Sicherheitsmodul 100 ist eine eindeutige Kennung 108 gespeichert. Das Sicherheitsmodul 100 wird z.B. in Form einer Chipkarte oder eines integrierten Schaltkreises IC, ASIC oder„Chip" vorpersonalisiert, d.h. mit Kennung 108 und hier nicht näher beschriebenem kryptografischen Schlüsselmaterial ausgestattet bereitgestellt. Dieses Schlüsselmaterial wird in Figur 4 näher beschrieben.
Das Sicherheitsmodul wird gemäß den in Fig. 2 beschriebenen Verfahrenssch ritten in Schritt 700 in den Gateway 138 eingesetzt. Der Gateway stellt hierfür eine ent- sprechende mit Kontakten 604 versehene Aufnahme für das Sicherheitsmodu! 100 bereit. Über die Kontakte 604 kann der Prozessor 126 des Gateways 138 mittels der Schnittstelle 1 18 mit dem Sicherheitsmodui über dessen nicht näher gezeigten gegenstückigen Kontakte kommunizieren. Nach dem Einsetzen des Sicherheitsmoduls 100 in Schritt 700 erfolgt vorzugsweise in Schritt 702 ein mechanisches Verriegeln des Sicherheitsmoduls in dem Gateway 138. Dadurch ist es nicht mehr möglich, ohne Zerstörung der Kontakte 604 das Sicherheitsmodul nachträglich vom Gateway 138 zu entfernen. Damit ist automatisch auch die Kennung 108 des Sicherheitsmoduis dem Gateway 138 zugeordnet.
Die Schritte 704 und 706 sind optional und könnten statt des mechanischen Verrie- gelungsprozesses oder zusätzlich hierzu verwendet werden. In Schritt 704 erfolgt die Inbetriebnahme des Gateways 138, wodurch automatisch in Schritt 706 ein Kopiervorgang der Kennung 108 von dem Sicherheitsmodul auf einen Speicherbereich 136 des Gateways 138 initiiert wird. Durch den Kopiervorgang wird eine Kopie 128 der Kennung 108 in dem Speicher 136 abgelegt. Der Kopiervorgang kann beispielsweise über Programminstruktionen 602 beim erstmaligen Inbetriebnehmen, d.h. Initiieren des Gateways 138 gesteuert werden. So ergibt sich durch die beschriebenen Schritte ein untrennbares Verbinden des Sicherheitsmoduls 100 mit dem Gateway 138, wobei nach dem Verbinden der Gateway durch die eindeutige Kennung 128 identifizierbar ist. Die Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überprüfung einer Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung, im vorliegenden Fall des Gateways 138 aus Figur 1. Z.B. kann das Modul 120 bei jedem Datenübermittlungsvorgang von Energieverbrauchsdaten an den Computer 166 über die Schnittsteilen 1 18 und 1 16 in Schritt 800 eine Überprüfung durchführen, ob die Kennungen 128 und 108 identisch sind oder ob überhaupt eine Kennung 108 vorhanden ist. Würde nämlich das Sicherheitsmodul 100 durch ein anderes Sicherheitsmodul ausgetauscht werden, würden die Kennungen 128 und 108 nicht mehr übereinstimmen. Da die Kennung 128 vorzugsweise irreversibel im Speicher 136 gespeichert ist, kann durch den Aus- tausch des Sicherheitsmoduls nicht ohne Weiteres die Kennung 128 durch eine andere ersetzt werden.
Die Überprüfung auf das Vorhandensein einer Kennung ist erforderlich, wenn lediglich eine untrennbare mechanische Verbindung zwischen Sicherheitsmodul und Ga- teway 138 besteht. Würde das Sicherheitsmodul entfernt werden, könnte eine Deaktivierung jener Funktion zur Abfrage der Kennung seitens des Gateways sicherstellen, dass der Gateway 138 keine Informationen mehr über jedwede Kennungen erhält. Dies entspricht dann dem Zustand des Nicht- Vorhandenseins einer Kennung.
Wird in Schritt 802 festgestellt, dass die Kennungen identisch sind, springt das Verfahren zurück zu Schritt 800 und wird quasi in einer Schleife erneut, ggfs. zeitlich getriggert, durchgeführt. Wird hingegen in Schritt 802 festgestellt, dass die Kennung 108 entweder nicht vorhanden oder aber keine Identität zwischen den Kennungen 108 und 128 besteht, können die Schritte 804 - 808 durchgeführt werden. Schritt 804 umfasst dabei die Mitteilung des vermutlichen Vorliegens einer Manipulation oder Fehlfunktion an ein externes Computersystem, z.B. das System 166 in Fig. 1 . Schritt 806 umfasst die teilweise Deaktivierung der Funktionen des Gateways, so dass insbesondere ein Energieversorger oder Messsteilenbetreiber selbständig die Manipulation aufgrund z.B. fehlerhafter übermittelter Daten oder gar des Ausbleibens von Datenübermittlungen feststellen kann. Schritt 808 ist ebenfalls optional und umfasst das Ausgeben eines lokalen Signals am Gateway, so dass ein Benutzer optisch oder akustisch in der Lage ist, eine eingetretene teilweise Funktionsunfähigkeit zu erkennen. Ein an den Gateway 138 angeschlossener lokaler Computer des Endverbrauchers könnte ebenfalls mittels des Signals in Schritt 808 hierüber informiert werden.
Die Figur 4 zeigt das Blockdiagramm der Fig. 1 in detaillierter Form. Zusammen mit den in Figur 5 gezeigten Verfahrensschritten soll im Folgenden ohne der Beschränkung der Allgemeinheit gezeigt werden, wie ein Speicherbereich 136 eines Gateways 138, welcher einer Vielzahl von Smart-Metern 142, 144, 146, 148 zugeordnet ist, initialisiert werden kann. Dieser Initialisierungsprozess dient dabei in Verbindung mit der obig beschriebenen Personalisierung dazu, Endverbrauchern und Energie- versorgern eine komfortable Möglichkeit der Kommunikation von Energieverbrauchsdaten in sicherer Weise zur Verfügung zu stellen. Durch den beschriebenen Initialisierungsvorgang kann in sicherer, eindeutiger und nachvollziehbarer Weise eine Möglichkeit bereitgestellt werden, welche eine sichere Kommunikation zwischen den Smart-Metern und einem autorisierten Marktteilnehmer wie einem Energieversorger oder einem Messstellenbetreiber ermöglicht. Vorzugsweise handelt es sich dabei bei dem beschriebenen Computersystem 150 um ein Computersystem einer vertrauenswürdigen Instanz, welche auch als„Trusted Service Manager" oder„TSM" bezeichnet wird.
Die Smart-Meter 142 - 148 dienen der Erfassung verschiedener Energieverbrauchswerte bezüglich zum Beispiel Gas (Smart-Meter 142), Wasser (Smart- Meter 144), Strom (Smart-Meter 146) und weiteren nicht näher spezifizierten Energieformen (Smart-Meter 148). Die Smart-Meter sind dabei über entsprechende Kommunikationsverbindungen 192 mit dem Interface 1 18 des Gateways 138 verbunden. Es sei nun davon ausgegangen, dass das Sicherheitsmodul 100 bereits fest und untrennbar mit dem Gateway 138 verbunden ist, sodass insgesamt durch die Kombination des Gateways 138 und des Sicherheitsmoduis 100 eine untrennbare Einheit 140 gegeben ist. Der Gateway 138 und das Sicherheitsmodul 100 kommunizieren über jeweilige Interfaces 1 18 bzw. 1 16 miteinander. Über das Interface 1 16 fin- det ferner eine Kommunikation mit autorisierten Markteilnehmern und dritten Personen bzw. Instanzen statt, welche nicht innerhalb des durch die Einheit 140 und den Smart-Metern 142 - 148 gebildeten Netzwerks befindlich sind. Die Kommunikation zwischen Interface 1 16 des Sicherheitsmoduls 100 und weiteren Kommunikations- teilnehmern erfolgt dabei über eine Kommunikationsverbindung 190. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Powerline-Verbindung oder eine Kommunikationsverbindung über ein mobiles Telekommunikationsnetz oder das Internet handeln.
Das Sicherheitsmodul 100 hat einen elektronischen Speicher 102 mit geschütztem Speicherbereich 106 und 108. Der geschützte Speicherbereich 106 dient zur Spei- cherung eines privaten Schlüssels des Sicherheitsmoduls 100 und der Speicherbereich 108 dient zur Speicherung der Kennung des Sicherheitsmoduls„GUID" (Gio- baily Unique Identifier). Bei dem GUID kann es sich beispielsweise um eine IPv6- Adresse des Sicherheitsmoduls 100 handeln.
Der elektronische Speicher 102 kann ferner einen Speicherbereich 104 zur Spei- cherung eines Zertifikats aufweisen. Das Zertifikat beinhaltet einen öffentlichen Schlüssel, der dem in dem geschützten Speicherbereich 106 gespeicherten privaten Schlüssel zugeordnet ist. Das Zertifikat kann nach einem Public Key Infrastructure (PKI)-Standard erstellt worden sein, beispielsweise nach dem X.509-Standard.
Das Zertifikat muss nicht zwangsläufig mit dem elektronischen Speicher 102 des Sicherheitsmoduls 100 gespeichert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Zertifikat auch in einem öffentlichen Verzeichnisserver gespeichert sein.
Das Sicherheitsmodui 100 hat einen Prozessor 1 10 zur Ausführung von Programminstruktionen 1 12 und 1 14. Durch Ausführung der Programminstruktionen 1 12„kryp- tografisches Protokoll" wird beispielsweise eine Authentifizierung einer vertrauenswürdigen Instanz 50 oder eines Energieversorgers 166 gegenüber dem Sicher- heitsmodul 100 ermöglicht. Bei dem kryptografischen Protokoll kann es sich beispielsweise um ein Chalienge-Response-Protokoll basierend auf einem symmetrischen Schlüssel oder einem asymmetrischen Schlüsselpaar handeln. Möglich ist natürlich auch eine gegenseitige Authentifizierung von Sicherheitsmodul und vertrauenswürdiger Instanz bzw. Energieversorger.
Die Programminstruktionen 114 dienen zur Ende-zu-Ende-Verschiüsseiung von zwischen dem Sicherheitsmodul 100 und der vertrauenswürdigen Instanz 150 bzw. dem Energieversorger 166 zu übertragenden Daten. Für die Ende-zu-Ende- Verschlüsselung kann ein symmetrischer Schlüssel verwendet werden, der beispielsweise anlässlich der Ausführung des kryptografischen Protokolls zwischen dem Sicherheitsmodul 100 und den weiteren Teilnehmern 150 bzw. 166 vereinbart wird.
Ähnlich wie das Sicherheitsmodul 100 weist auch die vertrauenswürdige Instanz 150 den bereits beschriebenen elektronischen Speicher 152 und einen geschützten Speicherbereich 156 zur Speicherung eines privaten Schlüssels der ver- trauenswürdigen Instanz auf. In dem Speicher 152 kann auch noch ein Zertifikat 154 der vertrauenswürdigen Instanz enthalten sein. Dieses Zertifikat kann jedoch ebenfalls auf einem zentralen Zertifikatserver gespeichert sein.
Ein Prozessor 158 der vertrauenswürdigen Instanz 150 weist wiederum die obig bezüglich des Sicherheitsmoduls 100 beschriebenen Programminstruktionen 1 12 und 1 14 zur Implementierung eines kryptografischen Protokolls und zur Durchführung einer Ende-zu-Ende-Versch!üsselung auf. Das kryptografische Protokoll und die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung können zur Kommunikation über das Interface 164 mit dem Energieversorger 166 oder mit dem Sicherheitsmodul 100 ver- wendet werden. Das Zertifikat 154 beinhaltet wiederum einen öffentlichen Schlüssel, der dem in dem geschützten Speicherbereich 156 gespeicherten privaten Schlüssel zugeordnet ist.
Bei dem„Energieversorger" 166 handelt es sich um ein Computersystem des Ener- gieversorgers, welches wiederum einen elektronischen Speicher 168 und einen Prozessor 178 aufweist. Ferner ist diesem Computersystem ein Interface 186 zugeordnet, über welches eine Kommunikation mit der vertrauenswürdigen Instanz 50 bzw. dem Sicherheitsmodul ermöglicht wird. Der elektronische Speicher 168 des Energieversorgers 166 weist einen geschützten Speicherbereich 172 mit einem privaten Schlüssel auf, wobei der private Schlüssel einem öffentlichen Schlüssel zugeordnet ist, welcher in einem Zertifikat 170 ebenfalls im elektronischen Speicher 168 enthalten ist. Ferner ist im Speicher 168 ein Speicherbereich für eine oder mehrere Anwendungen vorgesehen, wobei diese Anwendungen beispielsweise eine entgeltre!evante Konfiguration des Gateways 138 ermöglichen. Ebenfalls im elektronischen Speicher 168 können Messdaten 176 gespeichert sein, welche zuvor von dem Gateway 138 empfangen wurden. Der Prozessor 178 weist Programminstruktionen 180 zur Erfassung der durch den Gateway 138 gelieferten Verbrauchsdaten und des Weiteren optional zur Ausführung von Verfahrensschritten zur Verbrauchsabrechnung in Abhängigkeit von den ermittelten Messdaten (Programminstruktionen 182) auf. Die Programm Instruktionen zur Ausführung von Schritten eines kryptografischen Protokolls 1 12 sowie nicht gezeigte Programminstruktionen zur Durchführung einer Ende-zu-Ende- Verschlüsselung können ebenfalls vorgesehen sein, wobei durch diese Programminstruktionen eine sichere Kommunikatton mit der vertrauenswürdigen Instanz 150 bzw. dem Sicherheitsmodul 100 ermöglicht wird. Soll nun ein Neukunde dem Energieversorger 166 zugeordnet werden, könnte beispielsweise nach einer ersten Installation der Smart-Meter 142 - 148 und der Bereitstellung von Gateway 138 mit Sicherheitsmodul 102 ein Initialisierungsvorgang des Sicherheitsmoduls stattfinden. Dieser Initialisierungsvorgang könnte dadurch angestoßen werden, dass der Neukunde (ein Endverbraucher) oder eine bestimmte technische Instanz, welche die Smart-Meter installiert hatte, dem Energieversorger 166 eine entsprechende Mitteilung hierüber erstatten. Diese Mitteilung sollte vorzugsweise die GUID 108 des Sicherheitsmoduls 100 umfassen, da dadurch eine eindeutige Identifizierung des Sicherheitsmoduls 100 gegenüber dem Energieversorger 166 möglich ist.
Nachdem der Energieversorger 166 diese Mitteilung über sein Interface 186, beispielsweise über eine Webschnittstelle einer entsprechende Webseite erhalten hat, baut der Energieversorger 166 einen Kommunikationskanal zur vertrauenswürdigen Instanz 150 auf. Dieser Schritt ist in Figur 5 mit Bezugszeichen 200 bezeichnet. Die vertrauenswürdige Instanz kann hierbei beispielsweise ein sogenannter „Trusted Service Manager TSM" sein, also eine behördlich zertifizierte Instanz, welche in elektronischen Kommunikationsprozessen die jeweilige Identität des Kommunikationspartners bescheinigt.
Nach dem Aufbau des Kommunikationskanals in Schritt 200 erfolgt eine Authentifizierung des Energieversorgers 166 im Schritt 202. Hierzu wird das Zertifikat 170 des Energieversorgers durch die vertrauenswürdige Instanz 150 überprüft. Beispielsweise kann die vertrauenswürdige Instanz 150 bei positiver Zertifikatsüberprü- fung ein Challenge-Response-Verfahren durchführen, bei welchem eine Zufallszahl erzeugt wird, welche mit einem im Zertifikat 170 beinhalteten öffentlichen Schlüssel des Energieversorgers 166 verschlüsselt wird und an den Energieversorger 166 übermittelt wird. Der Energieversorger 166 kann daraufhin mit seinem privaten Schlüssel 172 die Zufallszahi entschlüsseln und im Klartext zurücksenden. Stimmt die nun von der vertrauenswürdigen Instanz 150 empfangene Zufallszahl mit der zuvor beschriebenen Zufallszahl überein, ist die Authentizität des Energieversorgers 166 tatsächlich gesichert.
Nach Durchführung des Schritts 202 und dem optionalen Challenge-Response- Verfahren kann daraufhin in Schritt 204 ein Kanal mit Ende-zu-Ende- Verschlüsselung über die Kommunikationsverbindung 188 zwischen Energieversorgung 166 und der vertrauenswürdigen Instanz 150 aufgebaut werden. Hierbei können die Programminstruktionen 1 14 des Prozessors 158 der vertrauenswürdigen Instanz zum Einsatz kommen.
Nach Aufbau des Kanals in Schritt 204 empfängt die vertrauenswürdige Instanz 150 in Schritt 206 eine Anforderung zum Aufspielen einer Energieerfassungsanwendung 174 des Energieversorgers 166 und dem Speicher 136 des Gateways 138. Um den Speicher 136 bzw. den Gateway 138 eindeutig zu spezifizieren, wird mit der Anforderung zur Initialisierung des Speichers 136 auch die GUID 128 des Gateways 138, welche im Speicher 136 enthalten ist, an die vertrauenswürdige Instanz übermittelt. Vorzugsweise ist die GUID 128 des Speichers 136 identisch mit der GUID 08 des Speichers 102 des Sicherheitsmoduls 100. Mit Empfang der GUID in Schritt 206 ist die vertrauenswürdige Instanz 150 in der Lage, eindeutig den gewünschten Gateway 138 zur Aufspielung der Anwendung 174 zu adressieren. Hierzu baut in einem nächsten Schritt 208 die vertrauenswürdige Instanz 150 über die Kommunikationsverbindung 190 einen Kommuni- kationskanal zum Sicherheitsmodul 100 auf. Die vertrauenswürdige Instanz 150 authentifiziert sich gegenüber dem Sicherheitsmodul 100, wobei die Authentifizierung nebst einer Überprüfung des Zertifikats 154 durch das Sicherheitsmodul beispielsweise wiederum ein Challenge-Response-Verfahren seitens des Sicherheitsmodul 100 umfasst. Hierzu könnte das Sicherheitsmodul 100 wiederum eine Zu- fallszahl erzeugen, mit dem öffentlichen Schlüssel der vertrauenswürdigen Instanz 150 verschlüsseln und an die vertrauenswürdige Instanz 150 senden. Die vertrauenswürdige Instanz 150 würde die verschlüsselte Zufallszahl mit ihrem privaten Schlüssel 156 entschlüssein und die entschlüsselte Zufallszahl im Klartext zurück an das Sicherheitsmodul 100 senden. Stellt das Sicherheitsmodul fest, dass die so empfangene entschlüsselte Zufallszahl mit der ursprünglich seinerseits verschlüsselten Zufallszahl übereinstimmt, ist eine Authentifizierung der vertrauenswürdigen Instanz gegeben.
Das Verfahren setzt sich dann in Schritt 212 fort, nämlich den Aufbau eines Kom- munikationskanals mit Ende-zu-Ende-Verschlüsselung zwischen der vertrauenswürdigen Instanz 150 und dem Sicherheitsmodul 100. Dies kann wiederum durch Verwendung der Programminstruktionen 1 14 des Prozessors 1 10 des Sicherheitsmoduls 100 erfolgen. Im Schritt 214 empfängt das Sicherheitsmodul 100 die Energieerfassungsanwendung 174 von der vertrauenswürdigen Instanz.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn beispielsweise die vertrauenswürdige Instanz die am häufigsten verschickten Energieerfassungs- anwendungen in einem lokalen Speicher der vertrauenswürdigen Instanz vorrätig hält, sodass es nicht notwendig ist, bei Erschließung neuer Kunden ständig die Anwendungen 174 von dem Energieversorger 166 an die vertrauenswürdige Instanz 150 zu übertragen. Nach Empfang der Energieerfassungsanwendung in Schritt 214 speichert das Si- cherheitsmodu! 100 die Anwendung in dem Speicher 136 des Gateways 138. Handelt es sich bei der Anwendung 174 beispielsweise um eine Anwendung, um Energieverbrauch bezüglich Wasser und Strom zu erfassen, so wird die Anwendung als die Anwendung 132 im Speicher 136 abgelegt. Diese Anwendung ist in der Lage, Energieverbrauchsdaten vom Smart-Meter 144 zu verarbeiten. Analog hierzu kann der Speicher 136 entsprechende Anwendungen für die Energieerfassung von Gas (134) sowie weitere Anwendungen 130 für die Erfassung weiterer Energieformen umfassen. Das Speichern der Energieerfassungsanwendung durch das Sicher- heitsmodul 100 im Gateway 138 ist in Figur 2 durch den Schritt 216 gekennzeichnet.
Zusätzlich zu dem Empfang der Energieerfassungsanwendung in Schritt 214 durch das Sicherheitsmodul 100 ist es auch möglich, dass von der vertrauenswürdigen Instanz 150 Energieversorger-spezifische Berechtigungen oder genaue Spezifizierungen von Netzdatenelementen empfangen werden, welche ebenfalls in einem weiteren Bereich 125 des Speichers 136 abgelegt werden. Diese Berechtigungen oder Spezifizierungen von Messdatenelementen ermöglichen es, im Voraus festzulegen, welche Informationen der Energieversorger 166 von dem Gateway 138 über- haupt erhalten darf. Hierzu ist es beispielsweise möglich, dass vorab von der vertrauenswürdigen Instanz 150 für jeden Energieversorger spezifische Berechtigungen definiert werden, welche global für alle Energieversorger 166 gelten und welche grundsätzlich mit der Übertragung von Energieerfassungsanwendungen dem Sich erheitsm od ut und damit dem Gateway 138 übermittelt werden.
Ebenfalls möglich ist es, dass Konfigurationsdaten von der vertrauenswürdigen Instanz 150 erhalten werden. Diese Konfiguratäonsdaten können dabei die technische Konfiguration der Smart Meter und/oder des Gateways betreffen. Mittels der Programminstruktionen zur Datenerfassung 122 des Prozessors 126 ist nun der Gateway 138 in der Lage, Messdaten bezüglich eines Energieverbrauchs beispielsweise von dem Smart-Meter 144 und dem Smart-Meter 146 zu erfassen. Die entsprechenden Messdaten werden in dem Speicherbereich 124 des Speichers 36 abgelegt. Grundsätzlich bestehen die Messdaten 124 aus verschiedenen Messdatenelementen, weiche beispielsweise umfassen können: Zeitpunkt der Erfassung der Messdaten, einzelne Messdatenpunkte zum jeweiligen Zeitpunkt, Informationen über das Zustandekommen der Messdaten (zum Beispiel Stromstärke, Spannung, Wasserdruck, Wassertemperatur, Gasdruck). Die Messdaten 124 kön- nen über die Anwendungen 130, 132 und 134 einer weiteren Auswertung unterzogen werden, woraus sich ausgewertete Messdaten ergeben, welche ebenfalls als „Messdatenelemente" im Speicherbereich 124 abgelegt werden können. Beispielsweise kann es sich bei den ausgewerteten Messdaten um akkumulierte Energieverbrauchswerte handeln.
Die obig beschriebenen Berechtigungen 125 bzw. die Spezifizierungen der Messdatenelemente ermöglichen es, von vornherein festzulegen, welche dieser Messdatenelemente 124 der Energieversorger 126 überhaupt abrufen darf. Ferner ermöglicht dies, von vornherein festzulegen, wie detailliert ein solches Abrufen erlaubt ist. Ein so detailliertes und zeitgenaues Abrufen der Messdaten 124 könnte dabei unerwünscht sein, da sich durch kurze Zeitintervalle von Messungen Erkenntnisse der Nutzung von elektronischen Geräten gewinnen und dadurch Benutzerprofile erstellt werden können, woran ein Endkunde jedoch gegebenenfalls kein Interesse haben könnte.
Wie bereits oben erwähnt, sind das Sicherheitsmodul 100 und der Gateway 138 untrennbar miteinander verbunden. Beispielsweise bilden diese eine bauliche Einheit 140, wie dies in Figur 1 schematisch gezeigt ist. Um diese Einheit 140 zu erzeugen, könnten die in dem Flussdiagramm der Figur 4 nochmals vereinfacht erläu- terten Verfahrenssch ritte durchgeführt werden.
In Schritt 400 wird zunächst das Sicherheitsmodul 100 bereitgestellt. Daraufhin erfolgt in Schritt 402 das Speichern von Schlüsselmaterial und von Zertifikaten in dem Sicherheitsmodul. Beispielsweise könnte hierzu das Sicherheitsmodul eine entspre- chende kryptografische Einheit aufweisen, mittels welcher selbständig der private Schlüssel 106 erzeugt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass die vertrauenswürdige Instanz den privaten Schlüssel erzeugt und in dem Sicherheitsmodul in einem von außen nicht zugänglichen Speicherbereich ablegt. Der zu dem privaten Schlüssel gehörende öffentliche Schlüssel wird dem Zertifikat beigelegt, welches dann durch die vertrauenswürdige Instanz signiert wird und in dem Speicher 102 des Sicherheitsmoduls abgelegt wird.
Daraufhin wird das Sicherheitsmodul in Schritt 404 in das Gateway beispielsweise in Form einer Chipkarte eingesetzt und es wird ein untrennbares Verbinden von Sicherheitsmodul und Gateway vorgenommen. Beispielsweise könnten Sicherheitsmodul und Gateway elektronisch so aneinander gekoppelt werden, dass ein Entfernen des Sicherheitsmoduls vom Gateway zum automatischen Zerstören des Sicherheitsmoduls führen würde.
Nach Einsetzen des Sicherheitsmoduls in den Gateway 404 erfolgt im Schritt 406 eine automatische logische Verknüpfung von Sicherheitsmodul 100 und Gateway 138. Beispielsweise könnte dies dadurch erfolgen, dass die GUID 108 des Sicherheitsmoduls irreversibel in den Speicher 136 des Gateways 138 als GUID 128 geschrieben wird. Hierbei sollte seitens zum Beispiel des Sicherheitsmoduls 100 sichergestellt sein, dass eine Kommunikation mit dem Gateway 138 zur Bereitstellung von Messdatenelementen und über den Energieversorger 166 nur dann stattfindet, wenn eine Identität der GUID 108 und 128 gegeben ist.
Bezugszeichenliste
100 Sicherheitsmodul
102 Speicher
104 Zertifikat
106 privater Schlüssel
108 GUID
110 Prozessor
112 kryptographisches Protokoll
114 Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
116 Interface
118 Interface
120 Datenübermittlung
122 Datenerfassung
124 Messdaten
125 Berechtigung
126 Prozessor
128 GUID
130 Anwendung
132 Anwendung
134 Anwendung
136 Speicher
138 Speicher
140 Einheit
142 Smart-Meter
144 Smart-Meter
146 Smart-Meter
148 Smart-Meter
150 vertrauenswürdige Instanz
152 Speicher
154 Zertifikat
156 privater Schlüssel 158 Prozessor
164 Interface
166 Energieversorger
168 Speicher
170 Zertifikat
172 privater Schlüssel
174 Anwendung
176 Messdaten
178 Prozessor
180 Datenerfassung
182 Verbrauchsabrechnung
186 Interface
188 Kommunikationsverbindung 190 Kommunikationsverbindung 192 Kommunikationsverbindung 600 Netzwerk
602 Modul
604 Anschlüsse

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Personalisierung einer Smart Meter Vorrichtung (138; 142;
144; 46; 148) mit einem Sicherheitsmodul, wobei das Sicherheitsmodul (100) als Kommunikationsschnittstelle der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) mit einem externen Computersystem (166; 150) ausgebildet ist, wobei in dem Sicherheitsmodul (100) eine eindeutige Kennung (108) gespeichert ist, wobei das Verfahren ein untrennbares Verbinden des Sicherheitsmoduis (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) umfasst, wobei nach dem Verbinden die Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) durch die eindeutige Kennung (108) identifizierbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die untrennbare Verbindung des Sicherheitsmoduls (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) ein mechanisches Verbinden umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das mechanische Verbinden dergestalt erfolgt, dass ein nachträgliches Entfernen des Sicherheitsmoduls (100) von der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) zu einer zumindest teilweisen Funktionsunfähigkeit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) und/oder des Sicherheitsmoduls (100) führt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die teilweise Funktionsunfähigkeit eine dauerhafte Störung der Kommunikationsfähigkeit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) mit dem externen Computersystem (166; 150) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 3-4, wobei die teilweise Funkti- onsunfähigkeit aus einer mechanischen Zerstörung der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) und/oder des Sicherheitsmoduls (100) aufgrund des nachträglichen Entfernens resultiert.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 3-5, wobei durch das nachträgliche Entfernen ein elektronischer Deaktivierungsprozess auf der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) und/oder dem Sicherheitsmodul (100) gestartet wird, wobei die teilweise Funktionsunfähigkeit aus dem Deaktivierungspro- zess resultiert.
7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei aufgrund des Verbindens des Sicherheitsmoduls (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) ein Verknüpfungsprozess auf der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) und/oder dem Sicherheitsmodul (100) gestartet wird, wobei die untrennbare Verbindung des Sicherheitsmoduls (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) als Resultat des Verknüpfungsprozesses eine logische Verknüpfung des Sicherheitsmoduls (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Verknüpfungsprozess umfasst:
- Übertragung der Kennung (108) des Sicherheitsmoduls (100) an die
Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148),
- Irreversible Speicherung der durch die Vorrichtung (138; 142; 144;
146; 148) empfangenen Kennung (108) in der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Übertragung der Kennung (108) zum Zeitpunkt der ersten Inbetriebnahme der mit dem Sicherheitsmodul (100) verbundenen Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) automatisch erfolgt.
10.Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 7-9, wobei die Kennung (108) des Sicherheitsmoduls (100) und/oder die irreversibel gespeicherte Kennung (128) nachträglich nicht veränderbar ist.
11.Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 7-10, wobei nach dem Verbinden des Sicherheitsmoduls (100) mit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) eine regelmäßige Überprüfung stattfindet, ob die in dem Sicherheitsmodul (100) gespeicherte Kennung (108) mit der in der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) gespeicherten Kennung (108) noch identisch ist, wobei im Falle eines Identitätsmangels eine Mitteilung hierüber an das externe Com- putersystem (166; 150) übermittelt wird und/oder ein elektronischer Deakti- vierungsprozess auf der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) und/oder dem Sicherheitsmodul (100) gestartet wird, wobei eine teilweise Funktionsunfähigkeit der Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) und/oder des Sicherheits- moduls (100) aus dem Deaktivierungsprozess resultiert.
12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es sich bei der Vorrichtung um einen Smart Meter (142; 144; 146; 148) oder einen dem Smart Meter zugeordneten Smart Meter Gateway (138) handelt.
13. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es sich bei dem Sicherheitsmodul (100) um eine Chipkarte handelt.
14. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es sich bei der Kennung ( 08) um einen öffentlichen Schlüssel des Sicherheitsmoduls (100) und/oder eine IPv6-Adresse des Sicherheitsmoduls (100) handelt.
15. Computerprogrammprodukt mit von einem Prozessor ausführbaren Instruktionen zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß einem der vorigen Ansprüche.
16. Sicherheitsmodul (100) zur Verwendung in einem Verfahren gemäß
der vorigen Ansprüche 1 -14.
17. Smart Meter Vorrichtung (138; 142; 144; 146; 148) zur Aufnahme einem Sicherheitsmodul (100) gemäß Anspruch 16.
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