Verfahren und Vorrichtung zur Echtheitskontrolle von Dokumenten in Form von Chipkarten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Echt¬ heitskontrolle von Dokumenten in Form von Chipkarten oder Smartcards, die eine oder mehrere Funktionen ermöglichen, z.B. als Bank-, Cash- und Kreditkarten zur Ausgabe von Geld, zum Abbuchen von Werteinheiten dienen und/oder als ID-Dokument für Personen, Kraftfahrzeuge (Zulassungsdokument, Fahrtenschrei¬ ber), Schlüssel od. dgl. einsetzbar sind. Wertvolle Dokumente wurden bisher schon gegen Fälschung und Mißbrauch gesichert. Das geschah durch die Verwendung besonderer Papierqualitäten mit Wasserzeichen, durch Einbetten von Metallstreifen und die Verwendung eines möglichst fälschungssicheren Drucks. Die Echtheitsprüfung von Dokumenten ist unter diesen Gesichtspunk¬ ten schwierig. Sie erfordert insbesondere bei Automaten einen
beträchtlichen Aufwand oder eine Verminderung der durch die Echtheitsprüfung erzielbaren Fälschungssicherheit.
Der am nächsten kommende Stand der Technik auf dem Ge- biet der Sicherung von Dokumenten gegen Kopieren und Fälschung ergibt sich aus folgenden Referenzen: CH-PS 569144 "Blattförmiges Material für Dokumente", CH-PS-577722 "Gerät zur Echtheitskontrolle von Dokumenten", DE-PS 26 35 795 "Ver¬ fahren und Vorrichtung zur Echtheitskontrolle von Dokumenten", US-PS-4,218, 674 "Method and System for Verifying Authenticity Safe against Forgery" . In diesem Zusammenhang verdienen auch die DE-PS 24 17 564 und die DE-PS 24 62 399 Beachtung, die je¬ weils eine "Vorrichtung zur Echtheitskontrolle von Dokumenten" betreffen. Das eingangs genannte Problem der Echt- heitskontrolle von Dokumenten ist auch durch diese vorbekann¬ ten Vorschläge nicht zur vollsten Zufriedenheit gelöst worden, insbesondere dann nicht, wenn es sich um den Einsatz von Smartcards, d.h. Automatenkarten, die mit einem Chip (elektronische Einheit zum Steuern, Lesen und Schreiben von Informationen) ausgerüstet sind, handelt. Für den Verkehr von Kunden mit Geldautomaten, Automaten anderer Art oder von An¬ wendungen in Netzwerken wie z.B. Internet wäre deshalb ein Prüfverfahren und eine dazu dienende Vorrichtung wünschens¬ wert, das eine wirklich zuverlässige, fälschungssichere Echt- heitsprüfung ermöglicht.
Das erfindungsgemaße Verfahren, nach dem eine beson¬ ders preisgünstige und dennoch sichere Echtheitsprüfung ermög¬ licht wird, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer Grundmasse mit eingelagerten Fremdkörpern, deren physikalische Eigenschaften von denen der Grundmasse abweichen und in der Grundmasse eine Zufallsverteilung haben, bestehende Dokument bei der Erstausstellung in mindestens einer von einem Zufallsgenerator ausgewählten Abtastspur von mindestens einem Detektor auf Fremdkörper abgetastet wird, daß die Ausgangs-
werte des Detektors in ein im Chip der Chipkarte vorgesehenes, nach Initialisierung gesperrtes erstes Register eingeschrieben werden, dessen gespeicherter Inhalt von außen her weder lesbar noch manipulierbar oder mit anderen Werten vergleichbar ist, und daß bei Anwendung des so vorbereiteten Dokuments dessen Fremdkörperinformationen von mindestens einem Detektor des das Dokument aufnehmenden Terminals gelesen und in einem separat vom ersten Register im Chip vorhandenen zweiten zweiten Regi¬ ster gespeichert und mit dem Fremdkörpermuster im ersten Regi- ster intern verglichen und im Sinne einer Freigabe des Doku¬ ments bei Übereinstimmung der Ausgangswerte ausgewertet wer¬ den. Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, daß nun¬ mehr eine Echtheitsprüfung mit dem Kartenleser mit einfachen Mitteln ermöglicht ist, ohne daß die sicherheitsrelevanten In- formationen (d.h. die die Echtheitserkennung der Chipkarte gewährleistenden Daten) jemals den Chip der Karte verläßt.
Bei dieser Technik ist ein Trägermaterial für Chipkar¬ ten Voraussetzung, das zur Erhöhung der Fälschungs- und Ko- piersicherheit mit Fremdkörpern zufallsmäßig versetzt ist, die unter Ausnutzung ihrer physikalischen Eigenschaften optisch und/oder elektronisch oder auf andere entsprechende Weise er¬ kennbar sind. Durch einfache Erkennung der Position und der Eigenschaften des Fremdkörpers, sowie durch Vergleich dieser Information in einem Speicher des Chips kann die Chipkarte auf ihre Echtheit überprüft werden.
Die Koordinaten (X-Y [Position], Z [physikalische Ei¬ genschaften]) dieser Fremdkörper werden bei der Ausstellung der Chipkarte mit Hilfe eines Zufallsgenerators erfaßt (die ganze Fläche oder ein ausgewählter Teil der Fläche X-Y) und im Kartenchip als nicht auslesbare Information gespeichert. Beim Lesen der Chipkarte in einem Chipkartenterminal werden alle Fremdkörper koordinatenmäßig gelesen und mit den im Koordina- tenspeicher der Chipkarte enthaltenen Werten verglichen. Stirn-
men die im Kartenchip gespeicherten Daten mit den für die Ko¬ ordinaten (X-Y-Z) der Fremdkörper ermittelten Daten überein, wird die Chipkarte als gültig anerkannt und der für Transak¬ tionen relevante Teil des Chips freigegeben. Stimmen die im Kartenchip gespeicherten Daten über die Koordinaten (X-Y-Z) der Fremdkörper nicht überein, wird die Chipkarte als ungültig erkannt und abgewiesen oder einbehalten.
Dementsprechend richtet sich die Erfindung nicht nur auf ein Verfahren zur Echtheitsprüfung sondern auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, nämlich einmal auf ein erstes Terminal für die Initialisierung des Dokuments und zum anderen auf ein zweites Terminal für die Überprüfung des Dokuments. Die wesentlichen Details dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 5.
Die Fremdkörper können in Abhängigkeit von ihren un¬ terschiedlichen physikalischen Eigenschaften mit unterschied¬ lichen Erkennungsmethoden geortet und gelesen werden. Zu die- sen Methoden zählen Laser, Infraroterkennung (z.B. Energieab- strahlung) , magnetische Eigenschaften (hierzu wird auf die eingangs zum Stand der Technik zitierten Patentschriften ver¬ wiesen) , Ultraschall (z.B. Echo-Erkennung) usw. Die verschie¬ denen Erkennungsmethoden können auch gleichzeitig eingesetzt werden und machen somit ein Kopieren oder Fälschen praktisch undenkbar, da jeder Fremdkörper mehrere Eigenschaften besitzt und diese Eigenschaften in der Position (Koordinate) auf der Chipkarte im Chip gespeichert sind.
Im übrigen ist es auch möglich, den Chipkartenvortrieb mit einem Schrittmotor vorzunehmen, der durch einen Taktfre¬ quenzteiler im Chip der Chipkarte gesteuert wird, um schnell und sicher das gewünschte Koordinatenfeld (X, Y) zur errei¬ chen.
In den Vorrichtungsansprüchen 6 bis 12 sind bevorzugte Einzelheiten der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung; es zeigen:
Fig. 1 eine sehr schematische perspektivische Ansicht einer Chipkarte mit zugeordnetem Detektor,
Fig. 2 eine analoge Ansicht der Chipkarte zur Veran¬ schaulichung der Bedeutung der Koordinaten und
Fig. 3 und 4 jeweils ein Funktionsdiagramm zur schema- tischen Veranschaulichung der Schritte, denen das Dokument bei Initialisierung in einem er¬ sten Terminal bzw. bei Durchführung von Echt¬ heitskontrollen in einem zweiten Terminal un¬ terworfen wird.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist sowohl bei Ausstellung als auch beim Einsatz die in Richtung der Karten¬ längsachse verlaufende Leserichtung 1 der Chipkarte 2 zu be¬ rücksichtigen. Dabei werden die Fremdkörper 3 mit Hilfe eines Fremdkörperdetektors 4 koordinatenmäßig erfaßt, und die Me߬ werte werden vom Detektor 4 über ein Anschlußkabel 5 weiterge¬ leitet. Der genaue Ort der Fremdkörper 3 wird festgestellt und im Kartenchip 6 gespeichert. In Fig. 2 ist schematisch die Taktspur 7 herausgestellt, die auf die vorstehend geschilderte Weise für die Verarbeitung der Fremdkörperinformation anhand der zur Abtastspur 8 gehörenden Koordinaten 9 eines Fremdkör¬ pers sorgt.
Initialisierung
Der in Fig. 3 schematisch veranschaulichte Initiali¬ sierungsvorgang umfaßt das bei 1* angedeutete Feststellen von Fremdkörpern auf der einen Chip tragenden Karte, woraufhin bei 2 • das Lesen der Fremdkörper mittels des Fremdkörperdetektors 4 der Fig. 1 erfolgt. Das Ergebnis wird bei 3' überprüft, und zwar wird einerseits die Dichte, d. h. die Anzahl der Fremd¬ körper pro Flächeneinheit festgestellt, und andererseits auch die gemäß einer Zufallsauswahl festgestellten Fremdkörperkoor¬ dinaten (9) . Wird die Dichte beispielsweise als vorgegebene Angabe akzeptiert, dann werden nicht nur diese Dichte, sondern auch die fraglichen Koordinaten (9) von 4' übernommen. 4' be¬ stimmt die Auswahl der Koordinaten ggf. auch zufallsmäßig, die dann zusammen mit den die Dichte betreffenden Daten in das bei 8' angedeutete Register A des Chips eingeschrieben werden. Ferner werden parallel - von 3' veranlaßt - über 5' die Fremd¬ körperinformationen in das bei 9' angedeutete Register B des Chips eingeschrieben. Der Inhalt der Register A und B wird bei 6' verglichen. Fällt der Vergleich positiv aus, wird - von 6' gesteuert - bei 7 * die Zuleitung zum bei 8 ' angedeuteten Chip¬ register A getrennt, und die Initialisierung ist abge¬ schlossen.
Sollte der bei 6' erfolgende Vergleich zu einem negativen Ergebnis führen, wird über 2* der Vorgang wieder¬ holt; sollte auch bei mehrmaliger, beispielsweise dreimaliger Wiederholung der Vergleich zu einem negativen Ergebnis führen, wird die Karte als nicht initialisierungskonform abgelehnt, d. h. eε kommt nicht zu einer Initialisierung.
Echtheitsprüfung
Beim in Fig. 4 schematisch veranschaulichten Echt¬ heitsprüfvorgang findet im Anschluß an das bei 1" angedeutete Feststellen von Fremdkörpern auf der Chipkarte bei 2" mittels des Fremdkörperdetektors 4 (Fig. 1) das Lesen der Fremdkörper statt, und zwar wird einerseits die prozentuale Fremdkörper¬ dichte und zum anderen die Position der Fremdkörper ermittelt. Wenn sich die Fremdkörperdichte im vorgeschriebenen Bereich hält, wird die Karte akzeptiert, und die Fremdkörperdaten wer¬ den über 4" in das bei 11" angedeutete Register B überführt. Über 5" erfolgt ein Vergleich der Daten im bei 10" angedeute¬ ten Register A mit den Daten im bei 11" angedeuteten Register B. Fällt dieser Vergleich positiv aus, wird von 5" aus die Chipkarte bei 7" für Transaktionen freigegeben. Dies bedeutet, daß sie bei 9" zu einer Aktivierung einer Transaktion führt.
Sollte der bei 5" stattfindende Datenvergleich zu ei¬ nem negativen Ergebnis führen, wird über 6" veranlaßt, daß mehrere, z. B. zwei weitere Versuche stattfinden. Führen auch diese Versuche wiederum zu einem negativen Ergebnis, wird schließlich über 6" bei 8" dafür gesorgt, daß die Chipkarte als ungültig abgewiesen bzw. sogar einbehalten wird.
Bei diesem Datenvergleich kann auch eine Überprüfung der Fremdkörperdichte stattfinden. Sollte sich herausstellen, daß die Dichtedaten des Dokuments von den für die Klassifizie¬ rung des Dokuments maßgebenden gespeicherten Dichtedaten ab¬ weichen, kann ebenfalls eine Abweisung oder evtl. auch ein Einbehalten des Dokuments erfolgen.