Chipmodul für eine Chipkarte
Die Erfindung betrifft ein Chipmodul für eine Chipkarte und eine mit einem derartigen Chipmodul ausgestattete Chipkarte.
Chipkarten werden in vielfältiger Weise als Datenträger und insbesondere zur Durchführung geldwerter Transaktionen, zur Aufbewahrung elektronischer Schlüssel oder als Ausweisdokumente bei Zugangskontrollen eingesetzt. Bei derartigen Anwendungen ist es notwendig, in der Chipkarte ge- speicherte geheime Informationen vor einem Zugriff durch nicht autorisierte Personen oder Systeme zu schützen.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Sicherung geheimer Speicherinhalte bekannt. So offenbart die DE 22 24 937 C2 ein Identifikationssystem mit mehre- ren Datenträgern und wenigstens einer Prüfstation zum Prüfen der Datenträger. Die Datenträger können beispielsweise jeweils als eine aus einem Vergussmaterial geformte, massive Platte ausgebildet sein oder auch als ein Schlüssel oder ein Armband geformt sein. Um die geheimen Speicherinhalte vor einem unbefugten Zugriff zu schützen, ist der Speicher in das Verguss- material des Datenträgers eingebettet und allseitig von Versorgungsleitungen umgeben, über die der Speicher mit seiner Betriebsspannung versorgt wird. Bei dem Versuch, den Speicher mechanisch freizulegen, werden die Versorgungsleitungen zwangsläufig durchtrennt und/ oder kurz geschlossen und damit die Stromzufuhr zum Speicher unterbrochen. Da der Speicher als flüchtiger Speicher ausgebildet ist, werden dabei die geheimen Speicherinhalte gelöscht.
Aus der EP 0 151 714 Bl ist eine Vorrichtung zur Sicherung geheimer Informationen bekannt, bei der ein Speicher mit geheimen Informationen in ei- nem Gehäuse angeordnet ist. Die Vorrichtung weist wenigstens ein Detektorelement zur Erkennung eines unbefugten Zugangs ins Innere des Gehäu-
ses auf. Um den Energieverbrauch möglichst gering zu halten, werden die Detektorelemente jeweils nur kurzzeitig in Betrieb genommen.
Bei den bekannten Vorrichtungen wird ein Zugriffsschutz dadurch erzielt, dass die Vorrichtungen aus einem Vergussmaterial hergestellt werden oder in einem zugriffssicheren Gehäuse untergebracht werden. Zumindest die Variante mit dem Vergussmaterial ist prinzipiell auch bei Chipkarten anwendbar, d. h. eine Chipkarte kann zur Realisierung eines Zugriffsschutzes aus einem Vergussmaterial hergestellt werden. Eine derartige Vorgehens- weise führt allerdings sowohl bei der Materialauswahl als auch bei den anwendbaren Fertigungsverfahren zu erheblichen Einschränkungen. So muss ein Vergussmaterial verwendet werden, dass nicht nur aus sicherheitstechnischer Sicht geeignet ist, sondern auch das Anforderungsprofil eines Kartenkörpers erfüllt. Für den Herstellungsprozess kommen nur Verfahren in Fra- ge, mit denen ein Vergussmaterial verarbeitet werden kann. Andere Verfahren, wie beispielsweise Laminierverfahren sind nicht anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einer Chipkarte gespeicherten geheimen Informationen mit einem vertretbaren Aufwand vor ei- nem unbefugten Zugriff zu schützen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Chipmodul für eine Chipkarte weist einen Speicher zur Speicherung geheimer Informationen auf. Der Zugriffsschutz wird dadurch gewährleistet, dass eine Detektoreinrichtung zur Überwachung eines Bereichs des Chipmoduls im Hinblick auf einen unbefugten Zugriffsversuch und zur Veranlassung einer Löschung der geheimen Informationen sowie
eine Spannungsquelle zur Versorgung der Detektoreinrichtung mit einer Betriebsspannung vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht somit darauf, dass sämtliche für den Zugriffsschutz benötigten Komponenten im Chipmodul untergebracht sind. Gerade bei einem Chipmodul für eine berührende Kontaktierung scheint dieser Ansatz angesichts der sehr begrenzten Platzverhältnisse zunächst wenig zielführend. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich die Platzprobleme lösen lassen und die letztendlich erzielten fertigungstechnischen Vorteile die dabei zu überwindenden Schwierigkeiten bei weitem aufwiegen. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Moduls ist es nämlich möglich, den Herstellungsprozeß für die Chipkarte unverändert beizubehalten und dennoch eine Chipkarte mit erheblich verbesserter Sicherheit herstellen zu können. Es ist lediglich erforderlich, dem Herstellungsprozeß statt eines üblichen Chip- moduls das erfindungsgemäße Chipmodul zuzuführen. Da Chipmodule in der Regel ohnehin eine Vergussmasse aufweisen, erfordert die sicherheitstechnische Aufrüstung des Chipmoduls keinen allzu großen Eingriff in die prinzipiellen Verfahrensabläufe bei der Herstellung des Chipmoduls.
Die Spannungsquelle kann weiterhin zur Versorgung des Speichers mit einer Betriebsspannung vorgesehen sein. Für den Fall, dass der Speicher als flüchtiger Speicher ausgebildet ist, kann die Detektoreinrichtung Mittel zur Unterbrechung der Spannungsversorgung des Speichers bei einem unbefugten Zugriffsversuch aufweisen. Bei einem nicht flüchtigen Speicher kann die De- tektoreinrichtung Mittel zum Anlegen einer Löschspannung an den Speicher bei einem unbefugten Zugriffsversuch aufweisen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Löschspannung lediglich an einen Teilbereich des Speichers angelegt wird, da hierzu eine geringere elektrische Leistung vorgehalten werden muss als für eine vollständige Löschung.
Die Detektoreinrichtung kann mehrere Detektorelemente aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass ein sehr zuverlässiger Schutz vor einem unbefugten Zugriff gewährleistet ist. Falls eine möglichst kompakte Ausführung des überwachten Bereichs angestrebt wird, können der Speicher und die Detektoreinrichtung zusammen in einen elektronischen Schaltkreis integriert werden. Es ist jedoch auch möglich, den Speicher und die Detektoreinrichtung als separate elektronische Schaltkreise auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass der überwachte Bereich sehr flexibel gestaltet werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Speicher und die Detektoreinrichtung innerhalb des überwachten Bereichs angeordnet. Weiterhin kann ein zusätzlicher Speicher außerhalb des überwachten Bereichs angeordnet sein, so dass der Speicher innerhalb des überwachten Bereichs auf ein notwendiges Minimum reduziert werden kann und somit die Abmessungen des überwachten Bereichs klein gehalten werden können. Die Spannungsquelle kann ebenfalls innerhalb des überwachten Bereichs angeordnet sein, um auch Manipulationen an der Spannungsquelle, durch die der Zugriffsschutz möglicherweise lahmgelegt werden könnte, zu detektieren. In vielen Fällen ist es ausreichend eine Hilfsspannungsquelle innerhalb des überwachten Bereichs anzuordnen. Da die Hilfsspannungsquelle nur für einen sehr kurzen Zeitraum eine Spannung liefern muss, kann sie sehr kompakt ausgeführt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Chipkarte zur Speicherung und/ oder Verarbeitung von Daten, die mit dem erfindungsgemäßen Chipmodul ausgestattet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Chipkarte, die mit einem Chipmodul gemäß der Erfindung ausgestattet ist, in Aufsicht,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemäßen Chipmoduls,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Chipmoduls in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung und
Fig. 4 ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Chipmoduls in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Chipkarte 1, die mit einem Chipmodul 2 gemäß der Erfindung ausgestattet ist, in Aufsicht. Die Chipkar- te 1 enthält geheime Daten, die in einem besonders hohen Maß schutzbedürftig sind. Bei diesen Daten kann es sich beispielsweise um einen Master- Schlüssel bei Systemen des elektronischen Zahlungsverkehrs oder um einen elektronischen Schlüssel zum Signieren von Dokumenten handeln. Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Chipkarte 1 weist ein Chipmodul 2 mit einer Kontaktfläche 3 für eine berührende Kontaktierung auf. Das Chipmodul 2 ist in einem Kartenkörper 4 eingebettet. In der Regel werden das Chipmodul 2 und der Kartenkörper 4 unabhängig voneinander hergestellt und erst als fertige Bauteile zusammengeführt. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass das Chipmodul 2 in eine dafür vorgesehene Ausspa-
rung im Kartenkörper 4 eingeklebt wird. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, von dieser strikten Trennung der Herstellungsprozesse abzuweichen, beispielsweise indem das Chipmodul 2 durch einen Spritzgussprozeß in den Kartenkörper 4 eingebettet wird. Neben der vorstehend beschrie- benen Einsatzmöglichkeit der Erfindung bei Chipkarten 1 mit berührender Kontaktierung kann die Erfindung auch in entsprechender Weise bei kontaktlosen Chipkarten 1 eingesetzt werden. In allen Fällen kann der durch die Erfindung gewährte Zugriffsschutz ohne Eingriff in den Herstellungsprozeß der Chipkarte 1 realisiert werden. Wie im folgenden noch näher erläutert wird, unterscheiden sich die erfindungsgemäß verwendeten Chipmodule 2 bezüglich ihres internen Aufbaus allerdings erheblich von herkömmlichen Chipmodulen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Chipmoduls 2. Die einzelnen Komponenten des Chipmoduls 2 sind darin jeweils ohne Berücksichtigung ihrer tatsächlichen Gestalt als Funktionsblöcke dargestellt. Das Chipmodul 2 weist einen Speicher 5 auf, in dem eine geheime Information abgelegt ist, die vor einem unbefugten Zugriff zu schützen ist. Weiterhin ist wenigstens ein Detektor 6 vorgese- hen, der erkennt, ob ein unbefugter Zugriffsversuch vorliegt. Der Detektor 6 und je nach Bauart auch der Speicher 5 erhalten ihre Betriebsspannung von einer Batterie 7, durch die gewährleistet ist, dass der Zugriffsschutz nicht durch Unterbrechung einer externen Spannungsversorgung außer Betrieb gesetzt werden kann. Insbesondere ist es auch möglich, den Speicher 5 und den Detektor 6 gemeinsam in einen elektronischen Schaltkreis zu integrieren. Der Speicher 5, der Detektor 6 und die Batterie 7 sind innerhalb eines überwachten Bereichs 8 angeordnet, der sich dadurch auszeichnet, dass er vom Detektor 6 auf unbefugte Zugriffsversuche hin überwacht wird und mecha-
nisch durch eine Vergussmasse oder ein umschließendes Gehäuse geschützt ist.
Wenn der Detektor 6 einen unbefugten Zugriff auf den überwachten Bereich 8 erkennt, leitet er Maßnahmen zum Löschen des Speichers 5 ein. Die konkrete Ausgestaltung dieser Maßnahmen hängt von der Bauart des Speichers
5 ab. Handelt es sich beim Speicher 5 um einen flüchtigen Speicher, der eine Betriebsspannung zur Aufrechterhaltung des Speicherinhalts benötigt, so veranlaßt der Detektor 6, dass die Versorgungsleitung des Speichers 5 auf Masse gelegt wird und der Speicherinhalt dadurch gelöscht wird. Hierzu verfügt der Detektor 6 über ein entsprechendes Schalterelement 9. Ist der Speicher 5 als nichtflüchtiger Speicher ausgelegt, dessen Speicherinhalt auch ohne eine anliegende Betriebsspannung erhalten bleibt, so leitet der Detektor
6 eine aktive Löschmaßnahme ein. Im Rahmen dieser aktiven Löschmaß- nähme wird mittels des Schalter elements 9 des Detektors 6 eine Löschspannung an den Speicher 5 angelegt und dadurch der Inhalt des Speichers 5 gelöscht oder überschrieben. Dabei ist es insbesondere auch möglich, nicht den gesamten Speicher 5 zu löschen, sondern lediglich Speicherbereiche, die besonders wichtige Informationen enthalten.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Chipmoduls 2 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die gleichen Komponenten wie in Fig. 2 vorgesehen. Allerdings sind innerhalb des überwachten Bereichs 8 lediglich der Speicher 5 und der Detektor 6 angeordnet. Die Batterie 7 ist zwar auch Bestandteil des Chipmoduls 2, aber außerhalb des überwachten Bereichs 8 angeordnet, so dass der überwachte Bereich 8 in seinen Abmessungen reduziert werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich speziell für eine Ausbildung des Speichers 5 als flüchtiger Speicher oder als nicht flüchtiger Speicher, der
nur eine geringe Löschenergie benötigt. Diese geringe Löschenergie kann auch bei einem Abklemmen der Batterie 7 von Kapazitäten 10 aufgebracht werden, die innerhalb des überwachten Bereichs 8 angeordnet sind. Abgesehen von dieser Besonderheit entspricht das Ausführungsbeispiel in seiner Funktionsweise dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Chipmoduls 2 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein zusätzlicher Speicher 11 vorhanden ist, der auf dem Chipmodul 2 außerhalb des überwachten Bereichs 8 angeordnet ist. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel der Fig. 3. Der zusätzliche Speicher 11 dient der Speicherung von Daten, für die der erfindungsgemäße Zugriffsschutz nicht erforderlich ist. Es ist daher nicht nötig, den zusätzlichen Speicher 11 über die Batterie 7 mit Spannung zu versorgen. Stattdessen kann der zusätzliche Speicher 11 an eine externe Spannungsversorgung angeschlossen werden und eine entsprechend kleiner dimensionierte Batterie 7 eingesetzt werden. Ebenso kann auch der Speicher 5 kleiner dimensioniert werden, da dieser nur noch besonders schutzwürdige Daten enthält. Dadurch ist es wiederum möglich, den über- wachten Bereich 8 sehr klein auszubilden. Bezüglich der sonstigen Funkti- onsweise des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels gelten die Ausführungen zu den Fig. 2 und 3 entsprechend.