WO2008034719A1 - Verfahren zur personalisierung von dokumenten, kryptographisches system, personalisierungssystem und dokument - Google Patents

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PCT/EP2007/059250
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Kim Nguyen
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Bundesdruckerei Gmbh
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    • G07F7/12—Card verification
    • G07F7/122—Online card verification

Definitions

  • the invention relates to a method for personalizing documents, in particular value or security documents, as well as a cryptographic system, a personalization system and a document with an integrated electronic circuit, in particular a value or security document.
  • the data stored on an RFID transponder are made available via radio waves. At low frequencies, this is done inductively via a near field, at higher frequencies via an electromagnetic far field.
  • the distance over which an RFID transponder can be addressed and read varies due to the design (passive / active), the frequency band used, the transmission strength and other environmental influences between a few centimeters and more than one kilometer.
  • RFID-enabled documents A disadvantage of such RFID-enabled documents is that, without the consent of the document bearer, the RFID interface may be addressed if, for example, the document is in the carrier's wallet. Safeguards against unauthorized reading of data from such a document are also referred to as "Basic Access Control" and have been standardized by the International Civil Aviation Organization (ICAO).
  • IAO International Civil Aviation Organization
  • US 2002/0087894 A1 discloses a similar system in which the user himself selects the security level for the data transfer.
  • the transmission of the input data from a government server to the computer system according to the invention is preferably carried out by a secure transmission, in particular via OSCI (Online Service Computer Interface).
  • OSCI Online Service Computer Interface
  • the control data is then transmitted individually or in a data packet to a personalization device located in a production environment.
  • the personalization device is preferably a personalization system for the mass personalization of document blanks.
  • the personalization system is loaded in batches with document blanks, which then in turn through the personalization system with the highest possible throughput to be personalized there.
  • the storage of the personalization data can be done with different access conditions that must be met for external access to the personalization data. For example, access to the name and address of the document bearer is possible without any further access condition, since this information is anyway printed on the document.
  • different accessibility conditions in particular biometric data objects, can be defined for different personalization data which are worthy of protection.
  • the fingerprint data is stored with an access condition, according to which an external read access can only take place if an asymmetric cryptographic protocol including the private key of the document has been successfully processed.
  • the private key associated with the data structure is also transmitted from the personalization device to the integrated electronic circuit of the document.
  • the private key is stored in a memory area of the integrated electronic circuit with the access condition "never", ie an external access to the private key is basically impossible.
  • the high security environment meets the legal requirements for a so-called trust center.
  • the production environment may be subject to less stringent security requirements, in particular to allow access to the production personnel, which is also required with extensive automation.
  • the computer system is connected to a cryptographic unit.
  • the cryptographic unit may be a so-called key generator for generating the key pairs consisting of public and private keys.
  • an end-to-end encryption method is used to protect the transmission of the private keys from the cryptographic unit to the integrated electronic circuits of the document blanks.
  • the private keys are encrypted in such a way that only the integrated electronic circuits of the document blanks can decrypt these private keys again.
  • neither the computer system nor the personalization device can decrypt the encrypted private key provided by the cryptographic unit.
  • the end-to-end encryption in the cryptographic unit is realized by means of a secret symmetric key stored in the cryptographic unit.
  • the same secret symmetric key is also present in the integrated electronic circuits of the document blanks.
  • this symmetric key may be integrated into the operating systems of the integrated electronic circuits, such that it can not be read from the integrated electronic circuit.
  • the cryptographic unit encrypts the private key using the symmetric key.
  • the generated private key cipher is passed to the computer system along with the public key.
  • the computer system binds the public key in the data structure and generates from the data structure and the ciphertext of the private key a control record for the personalization device.
  • an integrated electronic circuit of one of the document blanks receives the data structure with the cipher of the private key.
  • the integrated electronic circuit then decrypts the cipher so that it receives the private key, which is then stored with the access condition "never".
  • Secure messaging can be a symmetric keyed or randomized or dynamic symmetric key based method.
  • the dynamic symmetric keys may be derived from hardware-specific features, such as the serial number of the particular integrated electronic circuit.
  • secure messaging techniques based on dynamic symmetric keys with symmetric key negotiation or asymmetric key negotiation can be used.
  • static secure messaging in addition to the encryption of the transmitted data, an authentication of the transmitting Application Protocol Data Unit (APDU) by means of a symmetrical signature algorithm (Message Authentication Code - MAC) can be used.
  • APDU Application Protocol Data Unit
  • MAC Message Authentication Code
  • the MAC calculation can be static or randomized, for example by using a variable initial chain value (ICV), which was previously requested by the personalization device from the integrated electronic circuit of the document blank to be personalized.
  • IOV variable initial chain value
  • This randomization causes an attacker, even after the APDU sequence has been transferred, among other things, to transfer the private key from the personalization device to the integrated electronic circuit, unable to replay the attack because the attacker is unable to recover the attacker requested random value, ie the ICV, to reproduce.
  • the integrated electronic circuits are RFIDs.
  • the present invention is by no means limited to RFIDs, but can also be used for other contact-based, contactless or dual-mode interfaces.
  • the invention relates to a cryptographic system comprising means for receiving input data for the personalization of the documents, means for generating a key pair consisting of a public and a private key for each of the documents, means for generating a data structure from the input data and one of the public key for each of the documents and means for generating the control data from the data structures and the respective associated private keys.
  • the invention relates to a personalization system, in particular a largely automated personalization system for the mass personalization of document blanks.
  • the personalization system comprises means for receiving control data, the control data including data structures each having a public key and a private key associated with the respective public key, and means for transmitting the data structures and the respective associated private keys to the documents by executing the control data, such as that the data structures are each in a memory area of the integrated electronic circuit of a document to be personalized with an access condition, and the private data Key is stored in a memory area of the integrated electronic circuit so that no external access to the private key is possible.
  • the invention relates to a document, in particular a value or security document, such as a machine-readable travel document, in particular a passport, identity card or visa, or a company card, credit card, driver's license, credential or the like
  • a document in particular a value or security document, such as a machine-readable travel document, in particular a passport, identity card or visa, or a company card, credit card, driver's license, credential or the like
  • sensitive data is stored in the integrated electronic circuit of the document, such as biometric data that can be accessed externally by a reader only after a cryptographic protocol based on the private key stored in the document has been processed.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a cryptographic system according to the invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of a first embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 3 shows a block diagram of a further embodiment of a cryptographic system according to the invention
  • FIG. 4 shows a flowchart of a further embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a production system for the production of document blanks.
  • the production system consists of a high-security environment 100, which may be designed in particular as a so-called trust center, and a production environment 101, which may be subject to less stringent security requirements than the high-security environment 100.
  • a computer system 102 with at least one processor 104 for executing program instructions 106 and 108.
  • the program instructions 108 serve to instantiate a given data structure with input data 110.
  • the data structure may be a standardized data structure, such as a logical data structure as specified by the ICAO.
  • the program instructions 108 serve to generate control data 112 for a personalization terminal 114.
  • the control data 112 includes executable instructions for the personalization terminal 114 as well as the actual personalization data.
  • the control data 112 are generated, for example, in the form of a so-called script by the program instructions 108.
  • the input data 110 is received, for example, from a government server via a network 116, preferably via a secure network connection, and fed to the computer system 102.
  • the input data 110 includes, for example, a number of N input data sets for ordering a corresponding number of N documents.
  • the cryptographic unit 118 includes a so-called key generator 120 for generating asymmetric key pairs, each consisting of a public key and a corresponding private key. Further, the cryptographic unit 118 includes a component 122 for generating a digital signature using a private key of the operator of the high security environment 100, such as Heilbuchisme GmbH.
  • the personalization terminal 114 has a buffer 124 for storing the control data 112 until they are ready for execution by the processor 127.
  • the buffer memory 124 functions according to the first-in-first-out (FIFO) principle.
  • the operating system 134 is designed so that unauthorized modification or removal of the application 136 is not possible and access to the personalization data 140 is only possible via the application 136. This ensures that the protection of the personalization data 140 implemented, for example, by the application 136 can not be bypassed or broken by an unauthorized party.
  • the application 136 may be embodied, for example, as a so-called applet, in particular as a Java applet.
  • a Java virtual machine can be provided.
  • the document 132 in principle be constructed in accordance with DE 10 2005 025 806 and / or DE 10 2006 027 253.
  • the production environment 101 For loading the personalization terminal 114 with document blanks 132, the production environment 101 includes a conveyor 144 for transporting the document blanks 132 one by one to the personalization terminal 114, for example.
  • the document blank 132 currently located at or in the personalization terminal 114 is personalized by establishing a communication link between the interfaces 126 and 128 and transmitting the personalization data 140 and the private key 142.
  • the personalization data 140 Because of the receipt of the personalization data 140, they are written to the electronic memory 138 by the application 136. In each case, an access condition for this personalization data 140 is determined. The same applies to the private key 142, for which the access condition "never" is defined, so that in principle no external access to the private key is possible.
  • the computer system 102 Upon receiving an input data set with the input data 110, the computer system 102 generates a request 146 for a key pair, which request 146 is directed to the cryptographic unit 118.
  • the cryptographic unit 118 then generates with the aid of the key generator 120 such a key pair 148 and transfers this key pair to the computer system 102.
  • This single control record may then be provided in the form of control data 112 from the computer system 102 to the personalization terminal 114 via a communication link or by data carrier.
  • the computer system 102 it is also possible for the computer system 102 to first generate a larger number of control data records, for example for all of the N input data records, before they are transferred in their entirety as control data 112 to the personalization terminal 114.
  • step 212 the computer system instantiates a given data structure using the input record i and the public key of the key pair i.
  • step 214 the computer system requests a signature of this data structure so that the cryptographic component generates such a signature in step 216 and passes it on to the computer system in step 218.
  • the transmission of the control records from the computer system to the personalization terminal occurs at such a rate that the buffer memory of the personalization terminal is never quite empty to prevent a slowing of the production process.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a further embodiment of a production system according to the invention.
  • the cryptographic unit 118 according to the embodiment of FIG. 3 includes a secret symmetric key 154 also stored in the integrated electronic circuit 130, such as an integral part of the operating system 134.
  • the resulting key pair which is transferred to the computer system in step 208, thus contains the public key in plain text and the private key only in encrypted form.
  • the subsequent steps 210 to 230 are carried out as in the embodiment of Figure 2, with the difference that the encrypted private key is processed in plain text instead of the private key.
  • step 231 the encrypted private key is decrypted by the integrated electronic circuit, to then store the personalization data of the instantiated data structure and the private key in the subsequent step 232.
  • the communication between the document blank and the personalization terminal can be effected by a secure messaging method, in particular using a MAC.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verfahren zur Personalisierung von Dokumenten (132), wobei jedes der Dokumente einen integrierten elektronischen Schaltkreis (130) aufweist, mit folgenden Schritten: - Empfang von Eingangsdaten (110) für die Personalisierung der Dokumente durch ein Computersystem (102) einer Hochsicherheitsumgebung (100), - Erzeugung eines Schlüsselpaars bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel (142) für jedes der Dokumente, - Erzeugung einer Datenstruktur (140) aus den Eingangsdaten und einem der öffentlichen Schlüssel für jedes der Dokumente, - Erzeugung von Steuerdaten (112) zur Personalisierung der Dokumente mit jeweils einer der Datenstrukturen und dem der betreffenden Datenstruktur zugeordneten privaten Schlüssel, - Übertragung der Steuerdaten von dem Computersystem an eine Personalisierungsvorrichtung (114) einer Produktionsumgebung (101), - Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung an die Dokumente gemäß den Steuerdaten, - Speicherung der Datenstrukturen jeweils in einem Speicherbereich (138) des integrierten elektronischen Schaltkreises, wobei die Speicherung unter einer Zugriffsbedingung erfolgt, - Speicherung des privaten Schlüssels, der der jeweiligen Datenstruktur zugeordnet ist, in einem Speicherbereich (138) des integrierten elektronischen Schaltkreises, wobei die Speicherung so erfolgt, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.

Description

Verfahren zur Personalisierung von Dokumenten, kryptographisches System, Personalisierungssystem und Dokument
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Personalisierung von Dokumenten, insbesondere von Wert- oder Sicherheitsdokumenten, sowie ein kryptographisches System, ein Personalisierungssystem und ein Dokument mit einem integrierten elektronischen Schaltkreis, insbesondere ein Wert- oder Sicherheitsdokument.
Dokumente mit einem integrierten elektronischen Schaltkreis sind aus dem Stand der Technik an sich in verschiedener Form bekannt. Beispielsweise gibt es solche Dokumente in überwiegend papierbasierter Form, wie zum Beispiel als elektronischen Reisepass, oder als Chipkarte, insbesondere als so genannte Smart Card, in kontaktbehafteter, kontaktloser oder Dual-Interface Ausführung.
Insbesondere sind verschiedene Funk-Erkennungssysteme für solche Dokumente aus dem Stand der Technik bekannt, die auch als Radio Frequency Identification (RFID) Systeme bezeichnet werden. Vorbekannte RFID-Systeme beinhalten im Allgemeinen zumindest einen Transponder und eine Sende-Empfangseinheit. Der Transponder wird auch als RFID-Etikett, RFID-Chip, RFID-Tag, RFID-Label oder Funketikett bezeichnet; die Sende-Empfangseinheit wird auch als Lesegerät oder Reader bezeichnet. Ferner ist oft die Integration mit Servern, Diensten und sonstigen Systemen, wie zum Beispiel Kassensystemen oder Warenwirtschaftssystemen über eine so genannte Middle Ware vorgesehen.
Die auf einem RFID-Transponder gespeicherten Daten werden über Radiowellen verfügbar gemacht. Bei niedrigen Frequenzen geschieht dies induktiv über ein Nahfeld, bei höheren Frequenzen über ein elektromagnetisches Fernfeld. Die Entfernung, über die ein RFID-Transponder angesprochen und ausgelesen werden kann, schwankt aufgrund der Ausführung (passiv / aktiv), dem benutzten Frequenzband, der Sendestärke und anderen Umwelteinflüssen zwischen wenigen Zentimetern und mehr als einem Kilometer.
Ein RFID-Transponder beinhaltet üblicherweise einen Mikrochip und eine Antenne, die in einem Träger oder Gehäuse untergebracht oder auf ein Substrat aufgedruckt sind. Aktive RFID-Transponder verfügen ferner über eine Energiequelle, wie zum Beispiel eine Batterie.
RFID-Transponder sind für verschiedene Dokumente einsetzbar, insbesondere in Chipkarten, beispielsweise zur Realisierung einer elektronischen Geldbörse oder für Electronic Ticketing, oder werden in Papier, wie zum Beispiel in Wert- und Sicherheitsdokumenten, insbesondere Banknoten und Ausweisdokumenten, integriert. Aus der DE 201 OO 158 U1 ist beispielsweise eine Identifikations- und Sicherheitskarte aus laminierten und / oder gespritzten Kunststoffen bekannt, die einen integrierten Halbleiter mit einer Antenne zur Durchführung eines RFID-Verfahrens beinhaltet. Aus der DE 10 2004 008 841 A1 ist ferner ein buchartiges Wertdokument, wie zum Beispiel ein Passbuch bekannt geworden, welches eine Transpondereinheit beinhaltet.
Solche Sicherheits- oder Wertdokumente werden im Stand der Technik zum Teil als Chipkarten realisiert. Diese können mit einer kontaktbehafteten oder kontaktlosen Schnittstelle, beispielsweise einem RFID-Interface, ausgestattet sein oder mit einer Schnittstelle, die sowohl eine drahtgebundene als auch eine drahtlose Kommunikation mit einem Chipkarten-Terminal zulässt. Im letzteren Fall spricht man auch von so genannten Dual-Interface Chipkarten. Chipkarten-Kommunikationsprotokolle und - verfahren für kontaktlose Karten sind zum Beispiel in der Norm ISO 14443 festgelegt.
Ein Nachteil solcher Dokumente mit RFID-Funktionalität ist, dass ohne Einverständnis des Trägers des Dokuments die RFID-Schnittstelle angesprochen werden kann, wenn sich das Dokument beispielsweise in der Brieftasche des Trägers befindet. Schutzmechanismen zum Schutz gegen unbefugtes Auslesen der Daten aus einem solchen Dokument werden auch als "Basic Access Control" bezeichnet, und wurden von der International Civil Aviation Organisation (ICAO) standardisiert.
Darüber hinaus hat die ICAO bzw. die EU auch Verfahren zur so genannten Extended Access Control (EAC) und zur Active Authentication (AA) spezifiziert. Durch solche Verfahren soll das Auslesen von sensitiven Daten, die in dem RFID Chip des Dokuments gespeichert sind, besonders geschützt werden (EAC) bzw. die Authentizität des Chips im Pass nachgewiesen werden (AA) . Insbesondere biometrische Daten, wie z.B. Fingerabdruckdaten, sollen so vor unberechtigten Zugriffen geschützt werden.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, Daten unter kryptographischem Schutz elektronisch zu speichern. Eine in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu großer Verbreitung gelangte Form geschützter Speicher sind elektronische Chipkarten, die durch ISO 7816 Teil 1 bis 4 genormt sind. Zu den Anwendungsgebieten der Chipkartentechnologie gehören auch maschinenlesbare Reisedokumente (Machine Readable Travel Documents - MRTD). Bei der sicheren Speicherung personenbezogener Daten in maschinenlesbaren Reisedokumenten stehen sich das Ziel der Erleichterung von Sicherheitskontrollen durch eine möglichst große Zahl staatlicher und nichtstaatlicher Organisationen und die Schutzwürdigkeit personenbezogener Daten vor unberechtigtem Auslesen gegenüber. Eine angemessene Balance zwischen beiden Anforderungen hat sowohl Unterschieden datenschutzrechtlicher Art als auch unterschiedlicher Schutzwürdigkeit einzelner Datenobjekte Rechnung zu tragen.
Aus der US 2005/0097320A1 ist ein System bekannt, welche eine Kommunikation zwischen einem Anwender und einer Institution, beispielsweise einer Bank, ermöglicht. Die Kommunikation erfolgt über ein Netzwerk. Bei jedem Zugriff des Anwenders auf das System der Institution erfolgt ein „transaction risk assessment", bei dem das Risiko der aktuellen Transaktion ermittelt wird.
Aus der US 2002/0087894 A1 ist ein ähnliches System bekannt, bei dem der Anwender selbst die Sicherheitsstufe für den Datentransfer wählt.
Aus den zum Anmeldezeitpunkt unveröffentlichten DE 10 2005 025 806 und DE 10 2006 027 253 derselben Anmelderin, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen wird, sind maschinenlesbare Dokumente bekannt, in denen durch eine in dem integrierten Schaltkreis des Dokuments gespeicherte Zuordnungstabelle für verschiedene in dem integrierten Schaltkreis gespeicherte Datenobjekte spezifiziert ist, welches kryptographische Protokoll zur Erfüllung einer Zugriffsbedingung zum externen Auslesen des betreffenden Datenobjekts erfüllt sein muss. Hierbei können auch asymmetrische kryptographische Protokolle zum Einsatz kommen, die ein Schlüsselpaar bestehend aus einem öffentlichen Schlüssel und einem privatem Schlüssel erfordern.
Ein im Stand der Technik für die Massenproduktion von Dokumenten, insbesondere MRTDs, bislang ungelöstes Problem ist die effiziente und sichere Personalisierung der Dokument-Rohlinge unter Einbeziehung eines privaten Schlüssels. Von den DE 10 2005 025 806 und DE 10 2006 027 253 als nächstkommendem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine effiziente und zugleich sichere Personalisierung von Dokumenten unter Einbeziehung eines privaten Schlüssels zu schaffen sowie ein kryptographisches System, ein Personalisierungssystem und ein entsprechendes Dokument.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Personalisierung von Dokumenten geschaffen, wobei jedes der Dokumente einen integrierten elektronischen Schaltkreis aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfang von Eingangsdaten für die Personalisierung der Dokumente durch ein Computersystem einer Hochsicherheitsumgebung, Erzeugung eines Schlüsselpaars bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel für jedes der Dokumente, Erzeugung einer Datenstruktur aus den Eingangsdaten und einem der öffentlichen Schlüssel für jedes der Dokumente, Erzeugung von Steuerdaten zur Personalisierung der Dokumente mit jeweils einer der Datenstrukturen und dem der betreffenden Datenstruktur zugeordneten privaten Schlüssel, Übertragung der Steuerdaten von dem Computersystem an eine Personalisierungsvorrichtung einer Produktionsumgebung, Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung an die Dokumente durch Ausführung der Steuerdaten, Speicherung der Datenstrukturen jeweils in einem Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises, wobei die Speicherung unter einer Zugriffsbedingung erfolgt, Speicherung des privaten Schlüssels, der der jeweiligen Datenstruktur zugeordnet ist, in einem Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises, wobei die Speicherung so erfolgt, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, da die innerhalb der Hochsicherheitsumgebung ablaufenden Verfahrensschritte und die in der Produktionsumgebung ablaufenden Verfahrensschritte weitgehend unabhängig voneinander sind. Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Erzeugung der Steuerdaten in der Hochsicherheitsumgebung in einem zu der eigentlichen Personalisierung der Dokument-Rohlinge in der Produktionsumgebung asynchron ablaufenden Prozess.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhalten die Eingangsdaten des Computersystems ein oder mehrere Bestelldateien von Behörden für die Erstellung von Ausweisdokumenten. Dabei kann eine einzige Bestelldatei z.B. bis zu 1000 Anträge beinhalten.
Ein Eingangsdatensatz der Eingangsdaten für die Bestellung eines Ausweisdokuments beinhaltet typischerweise persönliche Daten, wie zum Beispiel den Namen, die Anschrift und die Größe derjenigen Person, für die das Ausweisdokument bestellt wird, sowie biometrische Daten, wie zum Beispiel ein Gesichtsbild und/oder weitere biometrische Daten, insbesondere Fingerabdruckdaten und/oder Iris-Scan-Daten und/oder andere sensitive, schutzbedürftige Daten. Insbesondere die biometrischen Daten können unterschiedliche Grade der Schutzbedürftigkeit aufweisen.
So sind insbesondere die Daten eines Gesichtbildes nicht oder wenig schutzbedürftig, wohingegen Fingerabdruckdaten eine erhöhte Schutzbedürftigkeit haben, da sie ohne Einwilligung der betreffenden Person im Normalfall nicht oder nur schwer zu erlangen sind.
Die Übertragung der Eingangsdaten von einem Behördenserver an das erfindungsgemäße Computersystem erfolgt vorzugsweise durch eine gesicherte Übertragung, insbesondere über OSCI (Online Service Computer Interface).
Nach Einspeisung der Eingangsdaten in die Hochsicherheitsumgebung wird für jedes zu produzierende Dokument eine vorgegebene Datenstruktur instanziiert. Diese Datenstruktur hat eine Reihe vordefinierter Datenfelder für die Personalisierungsdaten. Vorzugsweise kommt eine standardisierte Datenstruktur zur Anwendung, wie zum Beispiel eine durch die ICAO standardisierte Logical Data Structure (LDS), wie sie beispielsweise in der Spezifikation LDS 1.7-2004-05-18 veröffentlicht ist, vgl. dort insbesondere Figur V- 1 auf Seite 16. Für jedes der zu produzierenden Dokumente wird in der Hochsicherheitsumgebung ein Schlüsselpaar bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel generiert. Der öffentliche Schlüssel wird zusammen mit den anderen Personalisierungsdaten in die Datenstruktur eingetragen. Vorzugsweise wird jedoch der zugehörige private Schlüssel nicht in die Datenstruktur eingetragen, da dieser separat behandelt wird. Aus der Datenstruktur und dem zugehörigen privaten Schlüssel werden Steuerdaten für die Personalisierung eines Dokument-Rohlings generiert, mit denen eine Personalisierungsvorrichtung angesteuert werden kann. Solche Steuerdaten werden für sämtliche der zu produzierenden Dokumente generiert. Unter „Dokument- Rohling" wird hier jedes Vorprodukt des herzustellenden Dokuments verstanden, bei dem dessen integrierter elektronischer Schaltkreis noch nicht personalisiert ist. Der integrierte elektronische Schaltkreis kann bei seiner Personalisierung bereits in das Dokument integriert sein oder er wird nach der Personalisierung in das Dokument eingebracht.
Die Steuerdaten werden dann einzeln oder in einem Datenpaket zusammengefasst an eine Personalisierungsvorrichtung übertragen, die sich in einer Produktionsumgebung befindet. Bei der Personalisierungsvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Personalisierungsanlage zur massenhaften Personalisierung von Dokument-Rohlingen. Beispielsweise wird die Personalisierungsanlage stapelweise mit Dokument-Rohlingen beschickt, die dann der Reihe nach mit möglichst hohem Durchsatz durch die Personalisierungsanlage durchlaufen, um dort personalisiert zu werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden mit dem Steuerdatensatz lediglich die Personalisierungsinformationen übergeben, d.h. die jeweilige Datenstruktur und der dazugehörige private Schlüssel. Die Personalisierungsvorrichtung verfügt über ein Steuerprogramm, das die Personalisierung auf Basis des Steuerdatensatzes dann entsprechend durchführt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Steuerdaten um von der Personalisierungsvorrichtung ausführbare Anweisungen, insbesondere in Form eines so genannten Personalisierungskripts. Die Personalisierungsvorrichtung führt für jeden durchlaufenden Dokument-Rohling einen Steuerdatensatz aus, so dass der betreffende Dokument-Rohling entsprechend personalisiert wird. Von besonderem Vorteil für die Massenproduktion ist dabei, dass eine Zuordnung der Personalisierungsdaten zu einem der Dokument-Rohlinge erst unmittelbar bei dem Personalisierungsvorgang erfolgt. Dies vereinfacht den Produktionsprozess erheblich, da sonst sichergestellt sein müsste, dass ein bestimmter Steuerdatensatz genau dann von der Personalisierungsanlage ausgeführt wird, wenn ein ganz bestimmter Dokument-Rohling für die Personalisierung ansteht.
Durch Ausführung eines Steuerdatensatzes wird also eine der Datenstrukturen und der dazugehörige private Schlüssel zu dem integrierten elektronischen Schaltkreis des gerade zur Personalisierung anstehenden Dokument-Rohlings übertragen. Der integrierte elektronische Schaltkreis dieses Dokument-Rohlings speichert dann die mit der Datenstruktur erhaltenen Personalisierungsdaten in entsprechenden Speicherbereichen, die den Datenfeldern der Datenstruktur zugeordnet sind.
Die Speicherung der Personalisierungsdaten kann mit verschiedenen Zugriffsbedingungen erfolgen, die erfüllt sein müssen, damit ein externer Zugriff auf die Personalisierungsdaten erfolgen kann. Beispielsweise ist der Zugriff auf den Namen und die Anschrift des Trägers des Dokuments ohne weitere Zugriffsbedingung möglich, da diese Angaben ohnehin auf dem Dokument aufgedruckt sind. Dagegen können für verschiedene schutzwürdige weitere Personalisierungsdaten, insbesondere biometrische Datenobjekte, andere Zugriffsbedingungen definiert sein. Beispielsweise werden die Fingerabdruckdaten mit einer Zugriffsbedingung abgespeichert, wonach ein externer Lesezugriff nur dann erfolgen kann, wenn ein asymmetrisches kryptographisches Protokoll unter Einbeziehung des privaten Schlüssels des Dokuments erfolgreich abgearbeitet worden ist.
Aufgrund der Ausführung des Steuerdatensatzes wird auch der zu der Datenstruktur gehörende private Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung an den integrierten elektronischen Schaltkreis des Dokuments übertragen. Der private Schlüssel wird in einem Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises mit der Zugriffsbedingung „niemals" abgespeichert, d.h. ein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel ist grundsätzlich unmöglich. Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfüllt die Hochsicherheitsumgebung die gesetzlichen Anforderungen an ein so genanntes Trust-Center. Die Produktionsumgebung kann dagegen weniger strengen Sicherheitsanforderungen unterliegen, insbesondere um dem Produktionspersonal, welches auch bei weitgehender Automatisierung benötigt wird, den Zutritt zu ermöglichen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Computersystem mit einer kryptographischen Einheit verbunden. Bei der kryptographischen Einheit kann es sich um einen so genannten Schlüsselgenerator zur Erzeugung der Schlüsselpaare bestehend aus öffentlichen und privaten Schlüsseln handeln.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Ende-zu-Ende Verschlüsselungsverfahren angewendet, um die Übertragung der privaten Schlüssel von der kryptographischen Einheit zu den integrierten elektronischen Schaltkreisen der Dokument-Rohlinge zu schützen. Hierzu werden die privaten Schlüssel so verschlüsselt, dass nur die integrierten elektronischen Schaltkreise der Dokument- Rohlinge diese privaten Schlüssel wieder entschlüsseln können. Dagegen können weder das Computersystem noch die Personalisierungsvorrichtung die von der kryptographischen Einheit gelieferten verschlüsselten privaten Schlüssel entschlüsseln.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung in der kryptographischen Einheit mit Hilfe eines in der kryptographischen Einheit gespeicherten geheimen symmetrischen Schlüssels realisiert. Derselbe geheime symmetrische Schlüssel liegt auch in den integrierten elektronischen Schaltkreisen der Dokument-Rohlinge vor. Dieser symmetrische Schlüssel kann beispielsweise in die Betriebssysteme der integrierten elektronischen Schaltkreise integriert sein, und zwar so, dass er nicht aus dem integrierten elektronischen Schaltkreis ausgelesen werden kann.
Nachdem ein Schlüsselpaar erzeugt worden ist, verschlüsselt also die kryptographische Einheit den privaten Schlüssel mit Hilfe des symmetrischen Schlüssels. Das erzeugte Chiffrat des privaten Schlüssels wird zusammen mit dem öffentlichen Schlüssel an das Computersystem übergeben. Das Computersystem bindet den öffentlichen Schlüssel in die Datenstruktur ein und erzeugt aus der Datenstruktur und dem Chiffrat des privaten Schlüssels einen Steuerdatensatz für die Personalisierungsvorrichtung. Bei der Personalisierung empfängt ein integrierter elektronischer Schaltkreis einer der Dokument-Rohlinge die Datenstruktur mit dem Chiffrat des privaten Schlüssels. Mit Hilfe des symmetrischen Schlüssels entschlüsselt dann der integrierte elektronische Schaltkreis das Chiffrat, so dass er den privaten Schlüssel erhält, der dann mit der Zugriffsbedingung „niemals" abgespeichert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Übertragung der Personalisierungsdaten, d.h. der Datenstruktur und des privaten Schlüssels, von der Personalisierungsvorrichtung an den integrierten elektronischen Schaltkreis des gerade zur Personalisierung anstehenden Dokument-Rohlings mit Hilfe eines Secure Messaging Verfahrens. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass diese Übertragung der Personalisierungsdaten innerhalb der Produktionsumgebung erfolgt, die weniger stringenten Sicherheitsauflagen unterliegt als die Hochsicherheitsumgebung.
Als Secure Messaging Verfahren kann ein auf symmetrischen Schlüsseln mit oder ohne Randomisierung oder ein auf dynamischen symmetrischen Schlüsseln basierendes Verfahren eingesetzt werden. Die dynamischen symmetrischen Schlüssel können beispielsweise aus hardwarespezifischen Merkmalen abgeleitet werden, wie zum Beispiel aus der Seriennummer des betreffenden integrierten elektronischen Schaltkreises.
Ferner können Secure Messaging Verfahren eingesetzt werden, die auf dynamischen symmetrischen Schlüsseln mit symmetrischer Schlüsselaushandlung oder asymmetrischer Schlüsselaushandlung beruhen. Im Rahmen des statischen Secure Messaging kann zusätzlich zur Verschlüsselung der übertragenen Daten eine Authentisierung der übertragenden Application Protocol Data Unit (APDU) mittels eines symmetrischen Signaturalgorithmus (Message Authentication Code - MAC) zum Einsatz kommen. Die MAC-Berechnung kann dabei einerseits statisch erfolgen oder aber randomisiert, zum Beispiel durch den Einsatz eines variablen Initial Chain Values (ICV), der zuvor von dem integrierten elektronischen Schaltkreis des zu personalisierenden Dokument- Rohlings von der Personalsierungsvorrichtung abgefordert wurde. Diese Randomisierung bewirkt, dass ein Angreifer auch nach Abführen der APDU-Sequenz, mit der unter anderem der private Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung zu dem integrierten elektronischen Schaltkreis übertragen wird, keine Replay-Attacke fahren kann, da der Angreifer nicht in der Lage ist, den abgeforderten Zufallswert, d.h. die ICV, zu reproduzieren.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den integrierten elektronischen Schaltkreisen um RFIDs. Die vorliegende Erfindung ist aber keinesfalls auf RFIDs beschränkt, sondern kann auch für andere kontaktbehaftete, kontaktlose oder Dual-Mode-Schnittstellen eingesetzt werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein kryptographisches System Mitteln zum Empfang von Eingangsdaten für die Personalisierung der Dokumente, Mitteln zur Erzeugung eines Schlüsselpaars bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel für jedes der Dokumente, Mitteln zur Erzeugung einer Datenstruktur aus den Eingangsdaten und einem der öffentlichen Schlüssel für jedes der Dokumente und Mitteln zur Erzeugung der Steuerdaten aus den Datenstrukturen und den jeweils zugeordneten privaten Schlüsseln.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Personalisierungssystem, insbesondere eine weitgehend automatisierte Personalisierungsanlage für die massenhafte Personalisierung von Dokument-Rohlingen. Das Personalisierungssystem umfasst Mittel zum Empfang von Steuerdaten, wobei die Steuerdaten Datenstrukturen mit jeweils einem öffentlichen Schlüssel und einem dem jeweiligen öffentlichen Schlüssel zugeordneten privaten Schlüssel beinhalten, und Mittel zur Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel an die Dokumente durch Ausführung der Steuerdaten, so dass die Datenstrukturen jeweils in einem Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises eines zu personalisierenden Dokuments mit einer Zugriffsbedingung erfolgt, und der private Schlüssel in einen Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises so gespeichert wird, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Dokument, insbesondere ein Wertoder Sicherheitsdokument, wie zum Beispiel ein maschinenlesbares Reisedokument, insbesondere einen Reisepass, einen Personalausweis oder ein Visum, oder einen Firmenausweis, eine Kreditkarte, einen Führerschein, einen Berechtigungsnachweis oder dergleichen
Das Dokument hat eine Schnittstelle zum Empfang einer Datenstruktur von einer Personalisierungsvorrichtung, wobei die Datenstruktur einen öffentlichen Schlüssel und einen zu dem öffentlichen Schlüssel gehörenden privaten Schlüssel beinhaltet, Mittel zur Speicherung der Datenstruktur in einem Speicherbereich, wobei die Speicherung unter einer Zugriffsbedingung erfolgt, und Mittel zur Speicherung des privaten Schlüssels in einem Speicherbereich, wobei die Speicherung so erfolgt, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
Beispielsweise sind in dem integrierten elektronischen Schaltkreis des Dokuments schutzbedürftige Daten abgespeichert, wie zum Beispiel biometrische Daten, auf die mit einem Lesegerät extern nur zugegriffen werden kann, nachdem ein kryptographisches Protokoll basierend auf dem in dem Dokument gespeicherten privaten Schlüssel abgearbeitet worden ist.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kryptographischen Systems,
Figur 2 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 3 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kryptographischen Systems, Figur 4 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Elemente bzw. Schritte der nachfolgenden Figuren, die einander entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Figur 1 zeigt ein Produktionssystem für die Produktion von Dokument-Rohlingen. Das Produktionssystem besteht aus einer Hochsicherheitsumgebung 100, welche insbesondere als so genanntes Trust-Center ausgebildet sein kann, und einer Produktionsumgebung 101 , die weniger strengen Sicherheitsanforderungen unterliegen kann, als die Hochsicherheitsumgebung 100. In der Hochsicherheitsumgebung 100 befindet sich ein Computersystem 102 mit zumindest einem Prozessor 104 zur Ausführung von Programminstruktionen 106 und 108.
Die Programminstruktionen 108 dienen zur Instanziierung einer vorgegebenen Datenstruktur mit Eingangsdaten 110. Bei der Datenstruktur kann es sich um eine standardisierte Datenstruktur handeln, wie zum Beispiel eine Logical Data Structure, wie sie von der ICAO spezifiziert worden ist.
Die Programminstruktionen 108 dienen zur Erzeugung von Steuerdaten 112 für ein Personalisierungsterminal 114. Die Steuerdaten 112 beinhalten ausführbare Instruktionen für das Personalisierungsterminal 114 sowie die eigentlichen Personalisierungsdaten. Die Steuerdaten 112 werden beispielsweise in Form eines so genannten Skriptes durch die Programminstruktionen 108 generiert.
Die Eingangsdaten 110 werden beispielsweise von einem Behördenserver über ein Netzwerk 116, vorzugsweise über eine geschützte Netzwerkverbindung, empfangen und in das Computersystem 102 eingespeist.
Die Eingangsdaten 110 beinhalten beispielsweise eine Anzahl von N Eingangsdatensätzen für die Bestellung einer entsprechenden Anzahl von N Dokumenten. In der Hochsicherheitsumgebung 100 befindet sich ferner eine kryptographische Einheit 118. Die kryptographische Einheit 118 beinhaltet einen so genannten Schlüsselgenerator 120 zur Erzeugung asymmetrischer Schlüsselpaare jeweils bestehend aus einem öffentlichen Schlüssel und einem dazugehörigen privaten Schlüssel. Ferner beinhaltet die kryptographische Einheit 118 eine Komponente 122 zur Erzeugung einer digitalen Signatur mit Hilfe eines privaten Schlüssels des Betreibers der Hochsicherheitsumgebung 100, wie zum Beispiel der Bundesdruckerei GmbH.
Das Personalisierungsterminal 114 hat einen Pufferspeicher 124 zur Speicherung der Steuerdaten 112 so lange, bis diese zur Ausführung durch den Prozessor 127 an der Reihe sind. Beispielsweise funktioniert der Pufferspeicher 124 nach dem First-in-First- Out (FIFO)-Prinzip.
Das Personalisierungsterminal 114 hat ferner eine Schnittstelle 126 zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung mit einer entsprechenden Schnittstelle 128 eines integrierten elektronischen Schaltkreises 130 eines Dokument-Rohlings 132. Beispielsweise handelt es sich bei dem integrierten elektronischen Schaltkreis 130 um einen RFID-Chip, so dass die Schnittstellen 126 und 128 jeweils als RFID Sender und Empfänger ausgebildet sind. Der integrierte elektronische Schaltkreis 130 hat ein Betriebssystem 134 und kann eine Anwendung 136 ausführen. Ein elektronischer Speicher 138 des integrierten elektronischen Schaltkreises 130 dient zur Speicherung der in der Datenstruktur beinhalteten Personalisierungsdaten 140 sowie des dazugehörigen privaten Schlüssels 142.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Betriebssystem 134 so ausgebildet, dass eine unberechtigte Veränderung oder Entfernung der Anwendung 136 nicht möglich ist und der Zugriff auf die Personalisierungsdaten 140 nur über die Anwendung 136 möglich ist. Dadurch wird gewährleistet, dass der beispielsweise durch die Anwendung 136 implementierte Schutz der Personalisierungsdaten 140 nicht von unberechtigter Seite umgangen oder gebrochen werden kann.
Die Anwendung 136 kann beispielsweise als so genanntes Applet, insbesondere als Java-Applet ausgebildet sein. Durch das Betriebssystem 134 kann eine virtuelle Java- Maschine zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann das Dokument 132 prinzipiell entsprechend der DE 10 2005 025 806 und/oder der DE 10 2006 027 253 aufgebaut sein.
Zur Beschickung des Personalisierungsterminals 114 mit Dokument-Rohlingen 132 beinhaltet die Produktionsumgebung 101 eine Fördereinrichtung 144 mit der die Dokument-Rohlinge 132 beispielsweise einzeln und nacheinander zu dem Personalisierungsterminal 114 transportiert werden. Der Dokument-Rohling 132, der sich aktuell an oder in dem Personalisierungsterminal 114 befindet, wird durch Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen den Schnittstellen 126 und 128 sowie die Übersendung der Personalisierungsdaten 140 und des privaten Schlüssels 142 personalisiert.
Aufgrund des Empfangs der Personalisierungsdaten 140 werden diese nämlich durch die Anwendung 136 in den elektronischen Speicher 138 geschrieben. Dabei wird jeweils eine Zugriffsbedingung für diese Personalisierungsdaten 140 festgelegt. Entsprechend verhält es sich für den privaten Schlüssel 142, für den die Zugriffsbedingung „niemals" definiert wird, so dass grundsätzlich kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
Aufgrund des Empfangs eines Eingangsdatensatzes mit den Eingangsdaten 110 generiert das Computersystem 102 eine Anforderung 146 für ein Schlüsselpaar, wobei diese Anforderung 146 an die kryptographische Einheit 118 gerichtet wird. Die kryptographische Einheit 118 generiert daraufhin mit Hilfe des Schlüsselgenerators 120 ein solches Schlüsselpaar 148 und übergibt dieses Schlüsselpaar an das Computersystem 102.
Mit den in dem Eingangsdatensatz angegebenen Personalisierungsdaten und dem öffentlichen Schlüssel des Schlüsselpaars 148 wird dann durch Ausführung der Programminstruktionen 106 die vordefinierte Datenstruktur instanziiert. Das Computersystem 102 richtet daraufhin eine Anforderung 150 an die kryptographische Einheit 118 für eine digitale Signatur der instanziierten Datenstruktur.
Eine solche digitale Signatur 152 wird durch die Komponente 122 der kryptographischen Einheit 118 generiert und an das Computersystem 102 übergeben. Aus der instanziierten und signierten Datenstruktur sowie dem privaten Schlüssel des Schlüsselpaars 148 wird dann durch die Ausführung der Programminstruktionen 108 ein Steuerdatensatz für die Personalisierung eines Dokument-Rohlings 132 generiert.
Dieser einzelne Steuerdatensatz kann dann in Form von Steuerdaten 112 von dem Computersystem 102 an das Personalisierungsterminal 114 über eine Kommunikationsverbindung oder per Datenträger übergeben werden. Es ist jedoch auch möglich, das seitens des Computersystems 102 zunächst eine größere Anzahl von Steuerdatensätzen, beispielsweise für sämtliche der N Eingangsdatensätze generiert wird, bevor diese insgesamt als Steuerdaten 112 an das Personalisierungsterminal 114 übergeben werden.
Erforderlichenfalls werden die Steuerdaten 114, die eine oder mehrere Steuerdatensätze beinhalten, zunächst in dem Pufferspeicher 124 abgelegt. Die Steuerdatensätze werden der Reihe nach von dem Prozessor 127 abgearbeitet. Zur Ausführung eines bestimmten Steuerdatensatzes wird zwischen den Schnittstellen 126 und 128 des aktuell an oder in dem Personalisierungsterminal 114 befindlichen Dokument-Rohlings 132 eine Kommunikationsverbindung aufgebaut.
Hierüber werden die in dem Steuerdatensatz beinhalteten Personalisierungsdaten 140 und der private Schlüssel 142 des Schlüsselpaars 148 übertragen. Durch die Anwendung 136 werden die Personalisierungsdaten 140 in dem elektronischen Speicher 138 jeweils unter Festlegung der Zugriffsbedingung abgespeichert sowie auch der private Schlüssel 142, der mit der Zugriffsbedingung „niemals" abgespeichert wird.
Die Zugriffsbedingungen können je nach der Schutzbedürftigkeit einer Personalisierungsinformation 140 unterschiedlich sein, wie zum Beispiel „ungeschützt", „geschützt durch ein symmetrisches Authentisierungsverfahren" oder „geschützt durch ein asymmetrisches Authentisierungsverfahren". Im letzteren Fall ist für den Zugriff auf das betreffende Datenobjekt der Personalisierungsdaten 140, wie zum Beispiel die Fingerabdruckdaten, von einem externen Lesegerät zunächst ein vordefiniertes kryptographisches Protokoll durchzuführen, welches den privaten Schlüssel 142 involviert. Auf diesen wird von der Anwendung 136 bei der Abarbeitung des kryptographischen Protokolls zugegriffen. Die den Personalisierungsinformationen jeweils zugeordneten Zugriffsbedingungen können in einer Zugriffstabelle der Anwendung festgelegt sein. Die Anwendung speichert dann die einzelnen Personalisierungsinformationen mit der jeweiligen Zugriffsbedingung ab.
Die Figur 2 zeigt ein entsprechendes Flussdiagramm.
In dem Schritt 200 wird eine Anzahl von N Eingangsdatensätzen für die Produktion von N neuen Dokumenten in die Hochsicherheitsumgebung eingespeist. In dem Schritt 202 initialisiert das Computersystem der Hochsicherheitsumgebung einen Laufindex i.
In dem Schritt 204 erzeugt das Computersystem eine Anforderung für ein Schlüsselpaar zur Personalisierung eines Dokuments i. Aufgrund dieser Anforderung generiert die kryptographische Komponente in dem Schritt 206 ein Schlüsselpaar i und übergibt dieses in dem Schritt 208 an das Computersystem, welches das Schlüsselpaar in dem Schritt 210 empfängt.
In dem Schritt 212 instanziiert das Computersystem eine vorgegebene Datenstruktur mit Hilfe des Eingangsdatensatzes i und dem öffentlichen Schlüssel des Schlüsselpaares i. In dem Schritt 214 fordert das Computersystem eine Signatur dieser Datenstruktur an, so dass die kryptographische Komponente in dem Schritt 216 eine solche Signatur generiert und in dem Schritt 218 an das Computersystem übergibt.
In dem Schritt 220 generiert das Computersystem mindest einem Steuerdatensatz i zur Personalisierung eines Dokument-Rohlings mit dem in der instanziierten Datenstruktur i beinhalteten Personalisierungsdaten und dem privaten Schlüssel des Schlüsselpaars i. Danach wird der Index i in dem Schritt 222 inkrementiert und die Ablaufsteuerung geht zu dem Schritt 204 zurück. Diese Schleife wird so lange durchlaufen, bis für alle N neuen Dokumente die erforderlichen Steuerdatensätze generiert worden sind.
Danach werden die Steuerdatensätze in dem Schritt 224 aus der Hochsicherheitsumgebung in die Produktionsumgebung übertragen und in das Personalisierungsterminal eingegeben. Dort wird ein Index i in dem Schritt 226 initialisiert und in dem nachfolgenden Schritt 228 wird ein erster Dokument-Rohling durch Ausführung des ersten Steuerdatensatzes personalisiert. Hierdurch empfängt der Dokument-Rohling in dem Schritt 230 die instanziierte und signierte Datenstruktur sowie den privaten Schlüssel.
Nach Prüfung der Signatur der Datenstruktur werden die in der Datenstruktur beinhalteten Personalisierungsdaten unter Definition einer Zugriffsbedingung gespeichert sowie auch der private Schlüssel (Schritt 232). In dem Schritt 234 wird der Index i durch das Personalisierungsterminal inkrementiert, so dass anschließend der nächste Dokument-Rohling durch Ausführung des nächsten Steuerdatensatzes personalisiert wird.
Vorzugsweise erfolgt die Übertragung der Steuerdatensätze von dem Computersystem an das Personalisierungsterminal mit einer solchen Rate, dass der Pufferspeicher des Personalisierungsterminals niemals ganz leer ist, um eine Verlangsamung des Produktionsprozesses zu verhindern.
Die Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Produktionssystems. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 1 beinhaltet die kryptographische Einheit 118 gemäß der Ausführungsform der Figur 3 einen geheimen symmetrischen Schlüssel 154, der auch in dem integrierten elektronischen Schaltkreis 130 gespeichert ist, wie zum Beispiel als integraler Bestandteil des Betriebssystems 134.
Die kryptographische Einheit 118 hat ferner eine Verschlüsselungskomponente 156 zur Verschlüsselung des privaten Schlüssels eines zuvor von dem Schlüsselgenerator 120 erzeugten Schlüsselpaars mit Hilfe des symmetrischen Schlüssels 154. Bei dieser Ausführungsform wird also aufgrund der Anforderung 146 zunächst von dem Schlüsselgenerator 120 ein Schlüsselpaar generiert. Dann wird im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 1 der private Schlüssel dieses Schlüsselpaars mit Hilfe des symmetrischen Schlüssels 154 durch die Verschlüsselungskomponente 156 verschlüsselt. Das hieraus resultierende Chiffrat des privaten Schlüssels wird zusammen mit dem dazugehörigen öffentlichen Schlüssel als Schlüsselpaar 148 an das Computersystem 102 übergeben. Auf dieser Basis werden dann die Steuerdaten von dem Computersystem 102 generiert, so wie das auch bei der Ausführungsform der Figur 1 der Fall ist, mit dem Unterschied, dass das Computersystem 102 den privaten Schlüssel nicht im Klartext erhält und diesen auch nicht entschlüsseln kann, da es nicht über den hierfür erforderlichen symmetrischen Schlüssel 154 verfügt.
Gleiches gilt für das Personalisierungsterminal 114, welches ebenfalls nicht über den symmetrischen Schlüssel 154 verfügt. Die Entschlüsselung des Chiffrats 158 des privaten Schlüssels 142 erfolgt also erst nach Empfang der Personalisierungsdaten 140 und des Chiffrats 158 durch den integrierten elektronischen Schaltkreis 130. Das Chiffrat 158 wird durch das Betriebssystem 134 mit Hilfe des symmetrischen Schlüssels 154 entschlüsselt, so dass der so erhaltene private Schlüssel in dechriffierter Form in dem elektronischen Speicher 138 gespeichert werden kann.
Bei dieser Art der geschützten Übertragung des privaten Schlüssels 142 zwischen der kryptographischen Einheit 118 und dem integrierten elektronischen Schaltkreis 130 spricht man auch von einer so genannten Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, da die dazwischen liegenden Elemente der Kommunikationskette, hier also das Computersystem 102 und das Personalisierungsterminal 114, das Chiffrat 158 nicht dechiffrieren können. Dies ist besonders vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Datenschutzes, da weder das Computersystem 102 noch das Personalisierungsterminal 114 eine Kopie des privaten Schlüssels zurückbehalten können.
Für einen weiteren Schutz der Kommunikation zwischen dem Personalisierungsterminal 114 und dem integrierten elektronischen Schaltkreis 130 kann ein Secure Messaging Verfahren eingesetzt werden. Hierzu kann der Prozessor 127 des Personalisierungsterminals 114 entsprechende Instruktionen 160 aufweisen. Ferner kann das Betriebssystem 134 und/oder die Anwendung 136 die entsprechenden Schritte eines Secure Messaging (SM) Verfahrens beispielsweise unter Verwendung einer Absicherung der Authentizität der übertragenen Daten mittels eines MACs implementieren. Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 2 wird in dem Schritt 207 nach der Generierung des Schlüsselpaars in dem Schritt 206 der private Schlüssel dieses Schlüsselpaars verschlüsselt. Hierzu kann ein statischer symmetrischer Schlüssel eingesetzt werden.
Das resultierende Schlüsselpaar, das in dem Schritt 208 an das Computersystem übergeben wird, beinhaltet also den öffentlichen Schlüssel im Klartext und den privaten Schlüssel nur in verschlüsselter Form. Die nachfolgenden Schritte 210 bis 230 werden so wie bei der Ausführungsform der Figur 2 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass der verschlüsselte private Schlüssel anstelle des privaten Schlüssel im Klartext verarbeitet wird.
In dem Schritt 231 wird der verschlüsselte private Schlüssel durch den integrierten elektronischen Schaltkreis entschlüsselt, um dann die Personalisierungsdaten der instanziierten Datenstruktur und den privaten Schlüssel in dem nachfolgenden Schritt 232 zu speichern. Zur weiteren Absicherung der Datenübertragung kann die Kommunikation zwischen dem Dokument-Rohling und dem Personalisierungsterminal durch ein Secure Messaging Verfahren, insbesondere unter Verwendung eines MACs erfolgen.
Bezugszeichenliste
100 Hochsicherheitsumgebung
101 Produktionsumgebung
102 Computersystem
104 Prozessor
106 Programminstruktionen
108 Programminstruktionen
110 Eingangsdaten
112 Steuerdaten
114 Personalisierungsterminal
116 Netzwerk
118 kryptographische Einheit
120 Schlüsselgenerator
122 Komponente
124 Pufferspeicher
126 Schnittstelle
127 Prozessor
128 Schnittstelle
130 integrierter elektronischer Schaltkreis
132 Dokument-Rohling
134 Betriebssystem
136 Anwendung
138 elektronischer Speicher
140 Personalisierungsdaten
142 privater Schlüssel
144 Fördereinrichtung
146 Anforderung
148 Schlüsselpaar
150 Anforderung 152 digitale Signatur
154 symmetrischer Schlüssel
156 Verschlüsselungskomponente
158 Chiffrat
160 Instruktionen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Personalisierung von Dokumenten (132), wobei jedes der Dokumente einen integrierten elektronischen Schaltkreis (130) aufweist, mit folgenden Schritten:
- Empfang von Eingangsdaten (110) für die Personalisierung der Dokumente durch ein Computersystem (102) einer Hochsicherheitsumgebung (100),
- Erzeugung eines Schlüsselpaars bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel (142) für jedes der Dokumente,
- Erzeugung einer Datenstruktur (140) aus den Eingangsdaten und einem der öffentlichen Schlüssel für jedes der Dokumente,
- Erzeugung von Steuerdaten (112) zur Personalisierung der Dokumente mit jeweils einer der Datenstrukturen und dem der betreffenden Datenstruktur zugeordneten privaten Schlüssel,
- Übertragung der Steuerdaten von dem Computersystem an eine Personalisierungsvorrichtung (114) einer Produktionsumgebung (101 ),
- Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung an die Dokumente gemäß den Steuerdaten,
- Speicherung der Datenstrukturen jeweils in einem Speicherbereich (138) des integrierten elektronischen Schaltkreises, wobei die Speicherung unter einer Zugriffsbedingung erfolgt,
- Speicherung des privaten Schlüssels, der der jeweiligen Datenstruktur zugeordnet ist, in einem Speicherbereich (138) des integrierten elektronischen Schaltkreises, wobei die Speicherung so erfolgt, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Erzeugung der Steuerdaten einerseits und die Übertragung der Datenstrukturen und der zugeordneten privaten Schlüssel andererseits asynchron erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erzeugung des Schlüsselpaars durch eine kryptographische Einheit (118) der Hochsicherheitsumgebung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei ein Ende-zu-Ende Verschlüsselungsverfahren zwischen der kryptographischen Einheit und den integrierten elektronischen Schaltkreisen der Dokumente verwendet wird, um die Übertragung der jeweiligen privaten Schlüssel zu schützen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in der kryptographischen Einheit ein symmetrischer Schlüssel (154) gespeichert ist, und wobei der private Schlüssel mit Hilfe des symmetrischen Schlüssels durch die kryptographische Einheit verschlüsselt wird, so dass nur der verschlüsselte private Schlüssel an das Computersystem übertragen wird, und wobei in den integrierten Schaltkreisen derselbe symmetrische Schlüssel gespeichert ist, um den jeweiligen privaten Schlüssel vor dessen Speicherung zu entschlüsseln.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der symmetrische Schlüssel in den integrierten elektronischen Schaltkreisen jeweils als integraler Bestandteil eines Betriebssystems (134) gespeichert ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung an die Dokumente durch Anwendung eines Secure Messaging Verfahrens (160), insbesondere unter Verwendung eines Encryption und eines MAC Datenobjekts, geschützt erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenstrukturen biomethsche Daten beinhalten.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Datenstrukturen um standardisierte Logical Data Structures (LDS) handelt.
10. Kryptographisches System zur Erzeugung von Steuerdaten (112) für eine Personalisierungsvorrichtung (114) zur Personalisierung von Dokumenten (132), wobei jedes der Dokumente einen integrierten elektronischen Schaltkreis aufweist (130), mit
- Mitteln (102) zum Empfang von Eingangsdaten (110) für die Personalisierung der Dokumente,
- Mitteln (120) zur Erzeugung eines Schlüsselpaars bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel für jedes der Dokumente,
- Mitteln (106) zur Erzeugung einer Datenstruktur aus den Eingangsdaten und einem der öffentlichen Schlüssel für jedes der Dokumente,
- Mitteln (108) zur Erzeugung der Steuerdaten aus den Datenstrukturen und den jeweils zugeordneten privaten Schlüsseln.
11. Kryptographisches System nach Anspruch 10, mit einer kryptographischen Komponente (118, 120) zur Erzeugung des Schlüsselpaars.
12. Kryptographisches System nach Anspruch 11 , wobei die kryptographische Komponente Mittel (156) zur Verschlüsselung der privaten Schlüssel aufweist.
13. Kryptographisches System nach Anspruch 12, wobei in der kryptographischen Komponente ein symmetrischer Schlüssel (154) für die Verschlüsselung der privaten Schlüssel gespeichert ist.
14. Personalisierungssystem zur Personalisierung von Dokumenten (132), wobei jedes der Dokumente einen integrierten elektronischen Schaltkreis aufweist (130), mit
- Mitteln (124) zum Empfang von Steuerdaten (112), wobei die Steuerdaten Datenstrukturen mit jeweils einem öffentlichen Schlüssel und einem dem jeweiligen öffentlichen Schlüssel zugeordneten privaten Schlüssel beinhalten,
- Mitteln (126, 127; 160) zur Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel an die Dokumente durch Ausführung der Steuerdaten, so dass die Speicherung der Datenstrukturen jeweils in einem Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises eines zu personalisierenden Dokuments mit einer Zugriffsbedingung erfolgt, und der private Schlüssel in einen Speicherbereich des integrierten elektronischen Schaltkreises so gespeichert wird, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
15. Personalisierungssystem nach Anspruch 14, wobei die Mittel zur Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel zur Ausführung eines Secure Messaging Verfahrens (160) ausgebildet sind, so dass die Übertragung der Datenstrukturen und der jeweils zugeordneten privaten Schlüssel von der Personalisierungsvorrichtung an die Dokumente geschützt erfolgt.
16. Dokument, insbesondere Wert- oder Sicherheitsdokument, mit einem integrierten elektronischen Schaltkreis (130) umfassend:
- eine Schnittstelle (128) zum Empfang einer Datenstruktur (140) von einer Personalisierungsvorrichtung (114), wobei die Datenstruktur einen öffentlichen Schlüssel beinhaltet, und zum Empfang eines zu dem öffentlichen Schlüssel gehörenden privaten Schlüssels (142),
- Mitteln (134, 136) zur Speicherung der in der Datenstruktur beinhalteten Personalisierungsdaten in einem Speicherbereich (138), wobei die Speicherung unter einer Zugriffsbedingung erfolgt, - Mitteln (134, 136; 154) zur Speicherung des privaten Schlüssels in einem Speicherbereich (138), wobei die Speicherung so erfolgt, dass kein externer Zugriff auf den privaten Schlüssel möglich ist.
17. Dokument nach Anspruch 16, mit Mitteln (134, 154) zur Entschlüsselung des privaten Schlüssels.
18. Dokument nach Anspruch 17, wobei in einem Betriebssystem (134) des integrierten elektronischen Schaltkreises ein symmetrischer Schlüssel (154) für die Entschlüsselung des privaten Schlüssels (142) zur Verfügung steht.
19. Dokument nach Anspruch 16, 17 oder 18, mit Mitteln (134, 136) zur Ausführung eines Secure Messaging Verfahrens für einen geschützten Empfang der Datenstruktur und des privaten Schlüssels.
20. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, mit Mitteln (134, 136) zur Ausführung eines kryptographischen Protokolls unter Verwendung des privaten Schlüssels, wobei die Durchführung des kryptographischen Protokolls Voraussetzung für einen externen Zugriff auf zumindest einen Teil der Personalisierungsdaten ist.
21. Dokument nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 20, wobei es sich um ein Wert- oder Sicherheitsdokument, beispielsweise ein maschinenlesbares Reisedokument, insbesondere einen Reisepass, einen Personalausweis oder ein Visum, oder einen Firmenausweis, eine Kreditkarte, einen Führerschein, einen Berechtigungsnachweis oder dergleichen handelt.
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