Beschreibung
Einräumung von Nutzungsberechtigungen durch Überprüfung von formunabhängigen, nicht-elektronischen Dokumenten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einräumung von Nutzungsberechtigungen durch Überprüfung von formunabhängigen, nicht-elektronischen Dokumenten, eine Prüfeinrichtung und ein Computerprograrm zur Überprüfung von formu- nabhängigen, nicht-elektronischen Dokumenten.
Aus DE 199 33 731 AI ist ein Verfahren zur formunabhängigen und nachprüfbaren Einräumung von Nutzungsberechtigungen in bezug auf Leistungsangebote bekannt, beispielsweise Trans- port-, Hotel-, Reisedienstleistungen oder Fahrzeugvermietung. Bei diesem Verfahren wird ein Schlüsselcode zentralisiert hinterlegt und einem Nutzungsinteressenten ein Individualcode zugeordnet sowie abrufbar mitgeteilt. Aus dem Schlüsselcode, einer Leistungsbezeichnung und dem Individualcode wird ein verschlüsselter Berechtigungscode erstellt und dem Nutzungsinteressenten abrufbar mitgeteilt, beispielsweise auf einem nichtelektronischen, selbsterstellten Dokument. Bei Vorliegen des Schlüsselcodes und des Individualcodes kann aus dem Berechtigungscode die Leistungsbezeichnung wiederhergestellt werden. Die Verwendung des selben Schlüsselcodes für Ver- und Entschlüsselung erfordert jedoch besondere Vorkehrungen zur fortwährenden Geheimhaltung des Schlüsselcodes, speziell bei mobilen Prüfgeräten.
Aus der älteren deutschen Patentanmeldung 10208748.2 ist ein Verfahren zur Überprüfung der Authentizität von nichtelektronischen Dokumenten bekannt. Ein nichtelektronisches Dokument ist mit einem Dokumentenidentifikator, Text- bzw. Graphiknutzinformationen, einer zumindest impliziten Information ü- ber den Aussteller des Dokuments und einer digitalen Signatur versehen, die ein verschlüsselter erster Prüfcode ist, der mittels einer ausgewählten Prüffunktion aus dem Dokumenteni-
den-tifikator und den Text- bzw. Graphiknutzinformationen berechnet ist. Der Dokumentenidentifikator, die Text- bzw. Gra- phiknutzinformationen und die Signatur werden zunächst abgetastet. Aus dem abgetasteten Dokumentenidentifikator und den abgetasteten Text- bzw. Graphiknutzinformationen wird mittels der ausgewählten Prüffunktion ein zweiter Prüfcode berechnet. Die abgetastete Signatur wird zur Ermittlung des ersten Prüfcodes unter Verwendung der zumindest impliziten Information über den Aussteller des Dokuments entschlüsselt. Der erste und der zweite Prüfcode werden auf Übereinstimmung vergliche .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fälschungssicheres Verfahren zur Einräumung von Nutzungsbe- rechtigungen, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine recheneinrichtungsbasierte Implementierung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, eine Prüfeinrichtung mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen und ein Computerprogramm mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein überprüfbares formunabhängiges, nicht-elektronisches Dokument mit Text- bzw. Graphikinformationen, einem Verweis auf ein Nutzeridentifizierungsdokument und einer di- gitalen Signatur versehen ist. Die digitale Signatur ist aus den Text- bzw. Graphikinformationen in wiederherstellbar komprimierter Form und dem Verweis auf das Nutzeridentifizierungsdokument mittels eines privaten Schlüssels für ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren berechnet. Zur Überprü- fung wird die digitale Signatur abgetastet, mittels eines dem privaten Schlüssel zugeordneten öffentlichen Schlüssel ausgelesen und in komprimierte Text- bzw. Graphikinformationen und
Verweis auf das Nutzeridentifizierungsdokument zerlegt. Die komprimierten Text- bzw. Graphikinformationen werden nachfolgend dekomprimiert. Die dekomprimierten Text- bzw. Graphikinformationen und der Verweis auf das Nutzeridentifizierungsdokument werden dann mit einer jeweiligen Soll-Vorgabe auf Ü- bereinstimmung verglichen. Bei Übereinstimmung wird ein Nut- zungsberechtigungssignal erzeugt. Nach Vorliegen des Nut- zungsberechtigungssignals kann einem berechtigten Nutzer ein Nutzungsangebot verfügbar gemacht werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist zur Entschlüsselung lediglich ein Zugriff auf einen öffentlichen Schlüssel erforderlich. Damit ist zur Entschlüsselung kein Zugriff auf einen privaten Schlüssel notwendig, wodurch Manipulationsmöglich- keiten einschränkt werden können, insbesondere bei mobilen
Prüfgeräten. Zudem ist aufgrund der wiederherstellbar komprimiert verschlüsselten Text- bzw. Graphikinformationen ein Auslesen dieser Informationen bei Entschlüsselungsvorgängen möglich, ohne daß Nachberechnungen von digitalen Signaturen zu Vergleichszwecken unter Zugriff auf zur Signaturerstellung verwendete geheime Schlüssel erforderlich sind.
Formunabhängige Dokumente sind beispielsweise nicht an Muster oder Vordrucke gebunden und können durch einen Nutzungsinte- ressenten selbst erstellt werden, was logistische Vorteile bei einer Verbreitung von Dokumenten als Nutzungsberechti- gungsnachweisen bietet.
Nutzerseitig liegt ein Nutzeridentifizierungsdokument vor, beispielsweise eine Kreditkarte mit Photo, eine Bahn-Card, ein Führerschein oder ein Personalausweis. Ein Verweis auf ein Nutzeridentifizierungsdokument kann beispielsweise durch eine Angabe einer Kreditkarten-, Bahn-Card-, Führerscheinoder Personalausweisnummer auf einem formunabhängigen, nicht- elektronischen Dokument realisiert sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Einräumung von Nutzungsberechtigungen durch Überprüfung von formunanhängigen, nicht-elektronischen Dokumenten,
Figur 2 ein Beispiel für ein formunanhängiges, nichtelektronisches Dokument.
Bei dem anhand Ablaufdiagramms in Figur 1 veranschaulichten Verfahrens erfolgt eine Einräumung von Nutzungsberechtigungen durch Überprüfung von formunabhängigen, nicht-elektronischen Dokumenten. Ein der Überprüfung unterzogenes formunabhängi- ges, nicht-elektronisches Dokument 201, das in Figur 2 dargestellt ist, weist Text- bzw. Graphikformationen 202, einen Verweis 203 auf ein Nutzeridentifizierungsdokument und eine digitale Signatur 204 auf. Die digitale Signatur 204 ist aus den Text- bzw. Graphikinformationen 202 in wiederherstellbar komprimierter Form und dem Verweis 203 auf das Nutzeridentifizierungsdokument mittels eines privaten Schlüssels für ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren berechnet. Die digitale Signatur 204 ist in einen Matrixcode (z.B. Quick Respon- se Code) eingebettet.
Zur Überprüfung wird zunächst die digitale Signatur 204 beispielsweise mittels eines Scanners abgetastet (Schritt 101) . Mittels eines dem privaten Schlüssel zugeordneten öffentlichen Schlüssel wird die digitale Signatur 204 ausgelesen (Schritt 102) und in komprimierte Text- bzw. Graphikinformationen und Verweis auf das Nutzeridentifizierungsdokument zerlegt (Schritt 103) . Die komprimierten Text- bzw. Graphikinformationen werden dann dekomprimiert (Schritt 104) . Anschließend werden die dekomprimierten Text- bzw. Graphikin- formationen 202 und der Verweis auf das Nutzeridentifizierungsdokument mit einer jeweiligen Soll-Vorgabe verglichen (Schritt 105) und auf Übereinstimmung überprüft (106) . Bei Ü-
bereinstimmung wird ein Nutzungsberechtigungssignal erzeugt (Schritt 107) . Andernfalls wird eine Fehlermeldung erzeugt (Schritt 108) . Bei Vorliegen des Nutzungsberechtigungssignals kann einem berechtigten Nutzer beispielsweise ein Nutzungsan- gebot entweder automatisch oder durch Kontrollpersonal verfügbar gemacht werden.
Das vorangehend beschriebene Verfahren wird durch ein Computerprogramm implementiert, das beispielsweise auf einem nicht näher dargestellten rechnergestützten mobilen Prüfgerät installiert ist. Das Computerprogramm ist in einen Arbeitsspeicher des mobilen Prüfgeräts ladbar und weist zumindest einen Codeabschnitt auf, bei dessen Ausführung die Schritte des vorangehend beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden, wenn das Computerprogramm im mobilen Prüfgerät abläuft. Zusätzlich kann das mobile Prüfgerät mit einem Scanner und einer Mobil- telefonieendgerätfunktionalität ausgestattet sein. Eine Mo- biltelefonieendgerätfunktionalität erleichtert beispielsweise ein bedarfsorientiertes Nachladen von öffentlichen Schlüsseln auf das mobile Prüfgerät. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn Nutzungsberechtigungsnachweisdokumente mittels privater Schlüssel alternativer Agenturen, Anbieter oder Veranstalter erstellt sind.
Nachfolgend wird eine spezielle Anwendung des vorangehend beschriebenen Verfahrens erläutert, bei der ein beispielsweise über Zugriff auf ein Internet-Portal erstelltes Bahn-Ticket, das beispielsweise durch einen Reisenden zuhause in Form eines DIN A4-Blatts ausgedruckt wurde, mittels eines offline- betreibbaren Prüfgeräts für Zugbegleiterpersonal überprüft wird. Ein solches Prüfgerät kann beispielsweise auf einem Tablet-PC oder PDA (Personal Digital Assistant) basieren und mit einem Matrixcodeleser für Quick Response Codes ausgestattet sein.
Zur Erstellung eines Online-Tickets werden benötigte Daten vom Reisenden über ein Online-Portal eingegeben. Die Kommuni-
kation mit dem Portal ist verschlüsselt. Der Ausdruck eines Online-Tickets ist mit einem Matrixcode (Quick Response Code) versehen. Die Daten des Tickets werden komprimiert und signiert in diesem Matrixcode eingebettet. Es handelt sich dabei um ein Schema (Signatur mit Recovery) , bei dem die Ticketdaten wiedergewonnen werden können.
In nachstehender Tabelle werden die einzelnen Felder des Tickets zusammen mit der Anzahl der Zeichen festgehalten, die in die weitere Berechnung eingehen. Es handelt sich dabei um ASCII-Zeichen, die aus Performanz-Gründen zuerst einer Ba- seβ4-Codierung unterzogen und anschließend mit einem privaten Schlüssel (Private Key)' eines Verkehrsunternehmens, beispielsweise DB AG, signiert werden.
Mit einem Stern gekennzeichnete Angaben werden aus Sicherheitsgründen nicht auf das Ticket ausgedruckt.
Ein in einer Größenordnung wie in Figur 2 gezeigter Matrixcode kann bei einer Abtastung mit 600 dpi Auflösung ca. 200 binäre Zeichen aufnehmen. Wird für die digitale Signatur beispielsweise der RSA-Algorithmus mit einer Verschlüsselungstiefe von 1024 Bit benutzt und sollen 816 Bit signiert wer- den, dann resultiert hieraus eine Signaturlänge von 1024 Bit bzw. 128 Byte. Dadurch kann der Matrixcode im Realfall entsprechend grobmaschiger als in Figur 2 abgebildet ausgedruckt werden. Durch das Einbringen der digitalen Signatur in den Matrixcode ist es einem potenziellen Betrüger nicht möglich, ein gültiges Online-Ticket zu reproduzieren. Außerdem sind die Daten auf dem Online-Ticket nicht übertragbar, da Reisende ihre Identität beispielsweise zusätzlich mit einer Bahn- Card, einer Kreditkarte oder einem Personalausweis nachzuweisen haben.
Mittlerweile sind Waggons zahlreicher Schnellzüge, beispielsweise ICE, mit Mobilfunknetz- oder Wireless-LAN-Zugangspunkten ausgestattet. Derartige Zugangspunkte ermöglichen unter anderem auch während einer Fahrt einen Internetverbindungs- aufbau aus einem Schnellzugwaggon. Bevorzugt startet ein Zugbegleiter vor Abfahrt eines Zuges auf einem rechnerbasierten Prüfgerät ein Programm zur Erfassung und Speicherung einer aktuellen Zugnummer und zum Laden von ggf. zusätzlich benötigten öffentlichen Schlüsseln (Public Key) weiterer Ticket- Anbieter oder -Agenturen aus dem Internet per HTTP (Hypertext Transfer Protocol) oder FTP (File Transfer Protocol) . Damit
ist auch eine Berücksichtigung von Öffentlichen Schlüsseln von Anbietern, Agenturen oder Verkehrsunternehmen im grenzüberschreitenden bzw. internationalen Personenverkehr möglich. Idealerweise sind bei der Abfahrt bereits sämtliche für Ticket-Überprüfungen benötigten öffentlichen Schlüssel im Prüfgerät des Zugbegleiters verfügbar, so daß das Prüfgerät während der Fahrt offline betrieben werden kann.
Ein Laden der öffentlichen Schlüssel erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Zugnummer. Beim Laden der öffentlichen Schlüssel können zusätzlich das am Prüfgerät eingestellte Datum und die Uhrzeit synchronisiert werden. Bei einer Überprüfung von Online-Tickets können dann das aktuelle Datum und die aktuelle Uhrzeit am Prüfgerät mit jeweiligen Angaben für einen auf dem Online-Ticket genannten Zielbahnhof verglichen und Betrugsversuche erkannt werden.
Werden digitale Signaturen über den Matrixcodeleser am Prüfgerät eingescannt, können mittels eines jeweiligen öffentli- chen Schlüssels und einer Base64-Rücktransformation Originaldaten eines Online-Tickets wiedergewonnen und auf einer Anzeigeeinheit am Prüfgerät dargestellt werden.
Falls Datum und Zugnummer mit tatsächlichen Gegebenheiten nicht übereinstimmen, so wird dies durch ein auf dem Prüfgerät installiertes Prüfprogramm automatisch erkannt und eine Warnmeldung angezeigt. Andernfalls wird die Gültigkeit von Datum und Zugnummer beispielsweise durch einen Signalisie- rungston am Prüfgerät quittiert. In einen weiteren Überprü- fungsschritt werden Daten einer Bahn-Card, Kreditkarte etc. beispielsweise über einen Magnetstreifenleser am Prüfgerät erfaßt und mit von der digitalen Signatur umfaßten Angaben auf Übereinstimmung verglichen. Bei Übereinstimmung wird dies am Prüfgerät quittiert. Andernfalls erfolgt eine Fehlermel- düng. Verliefen genannte Überprüfungen positiv, so kann das Online-Ticket durch den Zugbegleiter entwertet werden. Bei
Unstimmigkeiten wird das Online-Ticket zur genaueren Überprüfung eingezogen und ein Ersatzticket ausgestellt.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.