WO2011035899A1 - Verfahren zum aufbauen eines gesicherten kommunikationskanals - Google Patents

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WO2011035899A1
WO2011035899A1 PCT/EP2010/005800 EP2010005800W WO2011035899A1 WO 2011035899 A1 WO2011035899 A1 WO 2011035899A1 EP 2010005800 W EP2010005800 W EP 2010005800W WO 2011035899 A1 WO2011035899 A1 WO 2011035899A1
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data carrier
terminal
public key
pkd
display device
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PCT/EP2010/005800
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Jan Eichholz
Gisela Meister
Dirk Wacker
Markus Sauermann
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for establishing a secure communication channel between a portable data carrier and a terminal based on an asymmetric cryptosystem and a correspondingly set up portable data carrier.
  • Secured data communication between a portable data carrier, for example a chip card, and a terminal set up for communication with the data carrier takes place via a secure communication channel in that the transmitted data is transmitted in encrypted form.
  • the data transmission can be contact-based or contactless.
  • An efficient and secure encryption is ensured by means of known symmetric encryption methods, for example AES, DES or the like. However, the exchange of a secret key between the two communication partners is necessary.
  • This exchange is usually carried out by means of an asymmetric process, for example the Diffie-Hellman key exchange process.
  • an asymmetric method in which public keys of a corresponding cryptosystem are transmitted over an insecure communication channel, is susceptible to so-called "man-in-the-middle” (MIM) attacks, whereby an attacker overhears and gives the unsecured communication channel
  • MIM man-in-the-middle
  • Object of the present invention is to support the establishment of a secure communication channel between a portable data carrier and a terminal, in particular to complicate "man-in-the-middle” attacks on the communication channel.
  • the invention is based on the idea of including a display device of the data carrier in the method, in particular for authenticating a public key of the cryptosystem.
  • a value derived from a public key of the cryptosystem is displayed on a display device of the data carrier.
  • a corresponding data carrier comprises a display device and a control device for establishing a secure communication channel to a terminal based on an asymmetric cryptosystem via a data communication interface of the data carrier.
  • the control device is set up according to the invention, a value derived from a public key of the cryptosystem to display the Ari Albe worn.
  • the data carrier preferably has an input unit.
  • a corresponding value derived from a public key is also displayed on a display device of the terminal, for example the above-mentioned fingerprint.
  • This facilitates the direct visual check of the equality of the derived value displayed on the display device of the data carrier with the corresponding known value, but additionally displayed on the display device of the terminal.
  • This embodiment is particularly suitable for securing the transmission of the public keys between the data carrier and the terminal during a Diffie-Hellman key exchange procedure.
  • one communication partner each sends a public key assigned to it to the other communication partner.
  • a user of the data carrier can visually check whether, on the one hand, the public key sent from his data carrier to the terminal has been received there unchanged and, on the other hand, the data received from the data carrier
  • a derived value of a public key assigned to the communication partner is exchanged at the beginning of the communication between terminal and data carrier.
  • the respective public key is then transmitted and its derived value is verified by the communication partner.
  • the terminal forms a common secret of the public key of the volume and the private key of the terminal, while the volume is the shared secret of the public key of the terminal and the private key of the volume forms.
  • the derived value of the shared secret becomes transferred to the other communication partners.
  • a user of the data carrier can visually check whether, on the one hand, the shared secret sent from his data carrier to the terminal has been received there unchanged and, on the other hand, whether the secret received by the data carrier actually corresponds to the secret emitted by the terminal.
  • the data carrier generates a random number and transmits a derived value of the random number as well as a public key assigned to the data carrier to the terminal. Furthermore, a random number is generated by the terminal, this encrypted transmitted with the public key of the disk to the disk and then decrypted by this. Subsequently, the random number generated by the data carrier is transmitted to the terminal and its derived value is verified by the terminal. In a further step, both the terminal and the data carrier form a derived value from the random number of the card, the random number of the terminal and the public key of the data carrier and display this. Again, the user can visually check the agreement of the values.
  • the value displayed on the display device of the terminal can be replaced by an automatic check in the data carrier or in the terminal.
  • the data carrier comprises an input device, for example a keyboard
  • the value displayed on the display device of the terminal which has been derived, for example, from the terminal's public key, can be entered into the data carrier via the keyboard.
  • the control device of the data carrier is then set up to compare the entered value with a value that has been derived in a predetermined manner from the public key of the terminal received by the data carrier from the terminal. Mismatching values indicate an attack on the communication channel.
  • a value displayed on the display device of the data carrier which has been derived, for example, from the public key of the data carrier, can be input via an input device of the terminal into the terminal and there in the manner described with a value by a by the terminal has been derived from the disk received public key of the disk to be compared.
  • the respective other derived values may be displayed and input to the respective other device for checking, ie the value displayed on the display device of the terminal, which has been derived from the public key of the data carrier received by the terminal, may be checked in the data medium is entered and / or the value displayed on the display device of the data carrier, which value depends on the data received by the data carrier. can be entered in the terminal for verification.
  • a value derived from a public key of the cryptosystem is preferably formed by means of a hash function.
  • the entire hash value or optionally only a part thereof may be displayed, for example if a display device of the data carrier can display only a limited number of digits of such a value.
  • a hash function other suitable functions for forming the derived value may also be used.
  • an authentication test value (“message authentication code", MAC) can be used to form the derived value, which is additionally formed, for example, via the above-described hash value
  • An authentication check value is generally shorter than a hash Value and thus can also be displayed completely on a small display device of a data carrier, and thus without loss of security.
  • to compute an authentication check value requires a secret date which is known only to the data carrier and the terminal, for example a PIN or the like.
  • a PIN or an analogous secret date which is otherwise known only to the terminal and to the data carrier is provided.
  • a such PIN may, as mentioned, be used to form an authentication check value, which in turn may be used to form the value derived from a public key.
  • a PIN can also be used to encrypt a public key before transmitting, for example, from the data medium to the terminal.
  • the transmission of the key is already secured against "man-in-the-middle" attacks.Also, other steps of protocols used can be secured by the PIN, as described below, in particular the establishment of a secure communication channel itself.
  • the PIN or an analog secret date can be generated or specified by the data carrier or the Terrninal. It is possible, on the one hand, for the data carrier to specify the PIN, for example by being stored in the data carrier or generated internally in the data carrier and displayed on the display device of the data carrier. The displayed secret date can then be entered into the terminal via an input device, such as a keyboard. Conversely, however, the terminal can also generate and display the PIN, which is then entered into the data carrier via a corresponding input device or otherwise transferred to the data carrier.
  • a further method according to the invention for establishing a secure communication channel between a portable data carrier and a terminal based on a secret date-based cryptosystem can also be provided, ie the cryptosystem does not necessarily have to additionally be based on a described asymmetric key architecture. In general, however, this will be the case.
  • the secret date is determined by the Terminal provided, for example, generated therein, and displayed on a display device of the terminal. The displayed secret date is then transferred to the data carrier.
  • a corresponding data carrier according to the invention comprises a display device and a control device for establishing a secure communication channel to a terminal based on a secret date based cryptosystem via a Daterikorrimunikationsterrorism of the data carrier.
  • the control device is set up according to the invention to display a secret date received via the data communication shrunk point or an input device of the data carrier on the display device.
  • the secret date can be transferred to the data carrier by being entered into the data carrier by a user of the data carrier via an input device of the data carrier, for example a keyboard.
  • the input device can also be designed as an alternative, for example as an optical sensor or the like.
  • the entered secret date can then be displayed on the display device of the data carrier. However, such a display step can also be omitted.
  • the secret data transferred in this way is then displayed on the display device of the data carrier in order to check the error-free and manipulation-free transmission.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of a data carrier according to the invention
  • Figure 2 to Figure 6 schematically steps of various embodiments of the method according to the invention.
  • a portable data carrier 10 which is shown here as a chip card, comprises a data communication interface 20 in the form of a contact field set up for contact-type data communication and a data communication interface in the form of an antenna coil 22 set up for contactless data communication.
  • a data communication interface 20 in the form of a contact field set up for contact-type data communication
  • a data communication interface in the form of an antenna coil 22 set up for contactless data communication One of the two data commutation subscribers 20 , 22 may be missing.
  • the power supply of the data carrier 10 can take place via the data communication interfaces 20, 22 through the terminal or via a separate power supply of the data carrier 10, for example a battery (not shown).
  • Both data communication interfaces 20, 22 are connected to an integrated circuit 30 embedded in a data carrier body, which controls the data carrier 10 by means of a control device 32.
  • the data carrier 10 comprises a display device 40 in the form of a display and an input device 50 in the form of a keyboard.
  • the display device 40 is set up to display contents generated by the control device 32 and transmitted to the display device 40.
  • the issuing device 50 can be used for entering data into the data carrier 10, which are then further processed by the control device 32.
  • the control device 32 is set up to set up a secure data communication channel to a terminal (not shown) on the basis of an asymmetrical cryptosystem via one of the data grain communication interfaces 20, 22.
  • the controller 32 is adapted to send a public key of the data carrier 10 to a terminal or to receive a public key of a terminal and to further process it according to the communication protocol used, for example for determining a secret session key for symmetrically encrypting between the data carrier 10 and the terminal data to be transferred.
  • the control device 32 may form values derived from the public keys 42, for example by means of a hash function and / or an authentication check value, and transmit them to the display device 40 for display.
  • the control device 32 is set up to generate a secret date, for example in the form of a PIN or the like, and if necessary to transmit it to the display device 40 for display or to receive such a secret date via a data communication interface 20, 22 or via the input device 50 and process as intended.
  • step 100 public keys are exchanged between the data carrier 10 and the terminal, ie data carrier 10 sends its public key PKD to the terminal in step 101, which in step 100 stores its public key ⁇ sends to the disk 10.
  • the data carrier 10 likewise displays this value W via its display device 40 in step 111.
  • a user of the data carrier can thus check in step 120 whether the two values W and M coincide. If this is the case, the user can assume that the public key PKD was not manipulated by an unnoticed "man-in-the-middle" attack when transmitting from the data carrier 10 to the terminal.
  • step 140 The user also checks in step 140 the equality of these two values V and V and, if given, can be sure that the public Key ⁇ the terminal has been received unchanged in the disk 10.
  • both tests 120, 140 are positive, the communication channel between the data carrier 10 and the terminal can be established safely. In the opposite case, if at least one of the two tests 120, 140 has revealed inequality, the method is aborted 150.
  • a complete hash value ⁇ ( ⁇ ) or H (PKD) instead of a complete hash value ⁇ ( ⁇ ) or H (PKD), only a portion of a corresponding hash value can be displayed in steps 131 and 111 if the display device 40 of the data carrier 10 does not represent the complete hash value can.
  • the comparison in steps 120, 140 then relates only to the corresponding indicated proportion and is therefore associated with a certain degree of uncertainty.
  • a hash function H another suitable function for forming the derived values V, V, W can be used. It is also possible that the derived values are derived not from the public keys PKT, PKD but from values derived directly or indirectly from these keys, for example from a session-key determined by the key.
  • FIG. 2a A modification of the method according to FIG. 2 is shown in FIG. 2a.
  • steps 1000, 1010 values of public keys derived between data carrier 10 and terminal are exchanged.
  • the hash functions used for this purpose are preferably collision-resistant hash functions, such as SHA-2.
  • the terminal sends the public key PKT to the volume 10, which in step 1310 returns the derived value
  • V 2 H (PKT) checked. Accordingly, the data carrier 10 sends the public key PKD to the terminal in step 1110, which in step 1300 derives the derived value checked.
  • a derived value is further formed in step 1400 or 1410, respectively, by means of a hash function, which value is respectively displayed as illustrated in step 1500, 1510. Only a part of the hash function can be displayed here if the display device 40 of the data carrier 10 is not capable of complete display. Also, a function other than a hash function for forming the derived values is conceivable.
  • the derived values can not be determined directly by the public keys but by values directly or indirectly derived from these keys.
  • the user verifies the coincidence of the two values in step 1600. If so, the user may assume that the public keys PKD and PKT are not replaced by a "man-in-the-box" during transmission from the data carrier to the terminal and vice versa -Middle "- attack were manipulated accordingly being constructed. Otherwise, as shown in step 1700, the connection is broken.
  • the method illustrated with reference to FIG. 3 differs from the method in FIG. 2 in that for forming the public-key ⁇ , PKD-derived values exchanged in steps 200, 201, X, X ', Y, Y' are adjacent Furthermore, an authentication check value (MAC, "message authentication code") based on a PIN is formed in a hash function H. For this purpose, a user of the data carrier 10 enters a PIN into the terminal via an input device, eg a keyboard, in step 205 one.
  • MAC electronic authentication code
  • the PIN is predetermined by the data carrier 10 in this case.
  • the PIN can be assigned to the data carrier 10 with the production, for example, printed or stored in a memory of the data carrier 10.
  • the volume 10 may also be configured to generate the PIN session-specific and, as a stored PIN, display on the display 40 as needed.
  • the PIN it is possible, but not shown in FIG. 3, for the PIN to be stored in the terminal or session-specifically created in the terminal and displayed via the display of the terminal. From there, the user can then read the PIN and enter it into the data carrier via the input device 50. Other ways to transfer the PIN from the terminal to the disk are possible.
  • the terminal or the data carrier does not display the hash values H (PKD), H (PKT) on their respective display devices via the respective public keys PKD, PKT, but rather authentication check values MACPI (FIG. H (PKD)) or MACPIN (H (PKT)), which by means of the PIN in a known manner via the hash values H (PKD), ⁇ ( ⁇ ) have been formed, for example by means of block ciphers.
  • MACPI FIG. H (PKD)
  • MACPIN H (PKT)
  • Such a MAC formed via a hash value, is shorter than the hash value and can thus also be displayed completely on a small display device of the portable data carrier 10, and thus without loss of security.
  • the MAC can also be formed directly via the respective public key PKD, PT.
  • steps 220 and 240 the equality of the MAC values is checked instead of the equality of the hash values.
  • the method illustrated with reference to FIG. 4 differs from the method in FIG. 3 in that the checking of the equality of the MAC values is not checked visually by the user, but by machine through the terminal and the data carrier 10
  • the user enters the value Y 'into the data carrier 10 via the input device 50 of the data carrier 10 in step 332.
  • the data carrier 10 aborts the procedure, otherwise it continues as intended.
  • the PIN can alternatively be specified by the terminal.
  • the user checks in step 420, as described, the equality of these two displayed values W, W.
  • a PIN is entered into the terminal in step 425. This step can also be omitted.
  • the data carrier 10 decrypts the value N by means of its private key SKD of the cryptosystem in order to obtain the secret key K, and optionally checks the PIN also received with the message N.
  • the method according to FIG. 5 can be modified such that the public key PKD is already encrypted by means of the PIN before it is transmitted to the terminal.
  • the PIN can be entered before the transfer of the key PKD in the terminal. At the very least, entering the PIN must be done before the hash values are displayed, since otherwise the hash value can not be formed within the terminal via the unencrypted key PKD.
  • the terminal shows in a first step, as already described above with reference to FIG. 3, a secret date in the form of a PIN ("Personal Identification Number"), a SIN ("Session Identification Number ”) or the like.
  • the secret date is then entered by the user via the input device 50 in the data carrier 10. It is alternatively possible for the secret date to be transmitted to the data carrier via another route, for example via an optical sensor, via an air interface (OTA) or the like.
  • the transferred secret date can be displayed on the display device 40 of the data carrier 10, in particular if it has not been entered by the user himself.
  • any method based on such a secret date which does not necessarily depend on an asymmetric cryptosystem, can be used to build a secure communication channel - at least partially based on the secret date.
  • an asymmetric cryptosystem will also be involved in such methods, as described, for example, with reference to FIGS. 3 to 5.
  • known secret date based methods such as PACE, PACE-EU, SPEKE, and the like, which do not require display means in the data carrier to establish a secure channel between the data carrier and the terminal, may be implemented in the manner described.
  • the transmission of an image or a pictogram may also be provided.
  • a simple data carrier without a display device and without an input device can be expanded, for example, by means of a mobile radio terminal with which the data carrier, eg a (U) SIM mobile communication card, can be equipped with the necessary functionalities for carrying out the described methods. That is, the display device and the input device are provided by the mobile terminal connected to the data carrier.
  • a random number ZZ1 is first formed by the data carrier 10 in step 500, from this a derived value H (ZZ1) is formed by means of a hash function, for example, and the value H (ZZ1) and a public key of the data carrier PKD are sent to the terminal. Subsequently, the terminal encrypts a second random number ZZ2 with the public key PKD in a step 510 and sends the value B thus obtained to the data carrier 10.
  • the volume 10 determines the value of ZZ2 by decrypting B using the private key SKD of the asymmetric key pair PKD-SK D in step 520.
  • the data carrier 10 sends the random number ZZ1 to the terminal in step 530, which forms the derived value H (ZZ1) in step 540 and compares it with the value H (ZZ1) transmitted by the data carrier in step 500.
  • both the terminal and the data carrier 10 form the derived values D 'and D as derived values of ZZ2, ZZl and PKD and are displayed in steps 560 and 561, respectively.
  • the values of D and D ' are also compared with one another here by the user and a communication channel is established only after positive comparison. Otherwise, the grain communication between the data medium and the terminal is aborted.
  • the random number ZZ2 specified by the terminal may be a so-called "session key" which is used in the course of further communication between terminal and data carrier.
  • the user makes a declaration of intent before establishing a communication connection to the terminal. Entering one or multiple characters in the input device of the data carrier or any other suitable explanation to the disk, such as bending the card, key press or the like, makes it clear that the user deliberately uses the data medium.
  • the declaration of intent can be made at any time of the method according to the invention and the variants described in FIGS. 2 to 6, but preferably at the beginning or at the end of the method, but in any case before the establishment of the secure communication channel.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger (10) und einem Terminal auf Basis eines asymmetrischen Kryptosystems wird ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) des Kryptosystems abgeleiteter Wert (X; Y; V; W) auf einer Anzeigeeinrichtung (40) des Datenträgers (10) angezeigt.

Description

Verfahren zum Aufbauen ein e s
gesicherten Kommunikationskanals
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen eines gesi- cherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger und einem Terminal auf Basis eines asymmetrischen Kryptosystems sowie einen entsprechend eingerichteten portablen Datenträger.
Eine gesicherte Datenkommunikation zwischen einem portablen Datenträ- ger, beispielsweise einer Chipkarte, und einem zur Kommunikation mit dem Datenträger eingerichteten Terminal erfolgt über einen gesicherten Kommunikationskanal, indem die übermittelten Daten verschlüsselt übertragen werden. Die Datenübertragung kann dabei kontaktbehaftet oder kontaktlos erfolgen. Eine effiziente und sichere Verschlüsselung wird mittels bekannter symmetrischer Verschlüsselungsverfahren, beispielsweise AES, DES oder dergleichen, gewährleistet. Allerdings ist dazu der Austausch eines geheimen Schlüssels zwischen den beiden Kommunikationspartnern notwendig.
Dieser Austausch erfolgt in der Regel mittels eines asymmetrischen Verfah- rens, beispielsweise des Diffie-Hellman-Schlüsselaustauschverfahrens. Ein solches asymmetrisches Verfahren, bei dem öffentliche Schlüssel eines entsprechenden Kryptosystems über einen unsicheren Kommunikationskanal übertragen werden, ist anfällig gegen so genannte„Man-in-the-Middle"- Attacken (MIM). Dabei belauscht ein Angreifer den ungesicherten Kornmu- nikationskanal und gibt sich gegenüber jedem der beiden Kommunikationspartner als der jeweils andere aus, ohne dass dies für die beiden Kommunikationspartner erkennbar wird. Auf diese Weise kann der Angreifer die gesamte Datenkommunikation belauschen und auch manipulieren, insbesondere also einen ausgetauschten„geheimen" Schlüssel erlangen und damit die nachfolgende Datenkommunikation zwischen dem Datenträger und dem Terminal manipulieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Aufbau eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger und einem Terminal zu unterstützen, insbesondere„Man-in-the-Middle" -Angriffe auf den Kommunikationskanal zu erschweren.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren, einen Datenträger und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, eine Anzeigeeinrichtung des Datenträgers in das Verfahren mit einzubeziehen, insbesondere zur Authen- tisierung eines öffentlichen Schlüssels des Kryptosystems.
Demnach wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger und einem Terminal auf Basis eines asymmetrischen Kryptosystems ein von einem öffentlichen Schlüssel des Kryptosystems abgeleiteter Wert auf einer Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigt.
Ein entsprechender erfindungsgemäßer Datenträger umfasst eine Anzeigeeinrichtung sowie eine Steuereinrichtung zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zu einem Terminal auf Basis eines asymmetrischen Kryptosystems über eine Datenkommunikationsschnittstelle des Datenträgers. Die Steuereinrichtung ist dabei erfindungsgemäß eingerichtet, einen von einem öffentlichen Schlüssel des Kryptosystems abgeleiteten Wert auf der Arizeigeeinrichtung anzuzeigen. Vorzugsweise weist der Datenträger eine Eingabeeinheit auf.
Auf diese Weise wird es möglich, einen„Man-in-the-Middle" -Angriff auf den Kommunikationskanal zu verhindern oder zumindest zu erkennen. Bei einem solchen Angriff fängt der Angreifer einen über den Kommunikationskanal übertragenen öffentlichen Schlüssel ab und ersetzt diesen durch einen anderen, von dem Angreifer selbst ausgewählten Schlüssel. Wenn nun aber auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers ein Wert angezeigt wird, wel- eher beispielsweise von dem - vermeintlich - von dem Terminal empfangenen öffentlichen Schlüssel abgeleitet worden ist, z.B. ein so genannter Fin- gerprint des Schlüssels, kann ein Nutzer des Datenträgers visuell prüfen, ob der angezeigte Wert mit dem öffentlich bekannten Fingerprint des öffentlichen Schlüssels des Terminals übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, so ent- spricht der von dem Datenträger empfangene Schlüssel nicht dem öffentlichen Schlüssel des Terminals, sondern einem von einem Angreifer eingeschleusten Schlüssel. Ein Angriff auf den Kommunikationskanal kann somit sicher erkannt und eine ungesicherte Übertragung sensibler Daten wirkungsvoll verhindert werden.
Vorzugsweise wird auch auf einer Anzeigeeinrichtung des Terminals ein entsprechender, von einem öffentlichen Schlüssel abgeleiteter Wert angezeigt, beispielsweise der vorstehend genannte Fingerprint. Dies erleichtert die direkte visuelle Prüfung der Gleichheit des auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigten abgeleiteten Wertes mit dem entsprechenden bekannten, jedoch zusätzlich auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigten Wert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sowohl auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers als auch auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals, vorzugsweise nacheinander, sowohl ein von einem öffentlichen Schlüssel des Datenträgers abgeleiteter Wert als auch ein von einem dem Terminal zugeordneten öffentlichen
Schlüssel abgeleiteter Wert angezeigt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere zum Sichern der Übertragung der öffentlichen Schlüssel zwischen dem Datenträger und dem Terminal während eines Diffie-Hellman- Schlüsselaustauschverfahrens. Dabei sendet jeweils ein Kommunikations- partner einen ihm zugeordneten öffentlichen Schlüssel dem jeweils anderen Kommunikationspartner. Durch das beiderseitige Anzeigen der von den gesendeten bzw. empfangenen Schlüsseln abgeleiteten Werten kann ein Nutzer des Datenträgers visuell prüfen, ob einerseits der von seinem Datenträger an das Terminal gesendete öffentliche Schlüssel dort unverändert empfangen worden ist und ob andererseits der von dem Datenträger empfangene
Schlüssel tatsächlich dem öffentlichen Schlüssel des Terrriinals entspricht.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird zu Beginn der Kommunikation zwischen Terminal und Datenträger jeweils ein abgeleiteter Wert eines dem Kommunikationspartner zugeordneten öffentlichen Schlüssels ausgetauscht. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird dann der jeweilige öffentliche Schlüssel übertragen und dessen abgeleiteter Wert vom Kommunikationspartner verifiziert. Anschließend bildet gemäß einer asymmetrischen Verschlüsselung basierend auf einem Diffie-Hellman- Schlüsselaustauschverfahren das Terminal ein gemeinsames Geheimnis aus dem öffentlichen Schlüssel des Datenträgers und dem privaten Schlüssel des Terminals, während der Datenträger das gemeinsame Geheimnis aus dem öffentlichen Schlüssel des Terminals und dem privaten Schlüssel des Datenträgers bildet. Der abgeleitete Wert des gemeinsamen Geheimnisses wird an den jeweils anderen Kommu ikationspartner übertragen. Auch bei dieser Variante kann ein Nutzer des Datenträgers visuell prüfen, ob einerseits das von seinem Datenträger an das Terminal gesendete gemeinsame Geheimnis dort unverändert empfangen worden ist und ob andererseits das von dem Datenträger empfangene Geheimnis tatsächlich dem ausgesendeten Geheimnis des Terminals entspricht.
Gemäß einer weiteren Variante des erfinderischen Verfahrens erzeugt der Datenträger eine Zufallszahl und überträgt einen abgeleiteten Wert der Zu- fallszahl sowie einen dem Datenträger zugeordneten öffentlichen Schlüssel an das Terminal. Weiterhin wird durch das Terminal eine Zufallszahl generiert, diese verschlüsselt mit dem öffentlichen Schlüssel des Datenträgers an den Datenträger übertragen und anschließend durch diesen entschlüsselt. Anschließend wird die von dem Datenträger erzeugte Zufallszahl an das Terminal übertragen und deren abgeleiteter Wert durch das Terminal verifiziert. In einem weiteren Schritt bildet sowohl das Terminal als auch der Datenträger einen abgeleiteten Wert aus der Zufallszahl der Karte, der Zufallszahl des Terminals sowie dem öffentlichen Schlüssel des Datenträgers und zeigen diesen an. Auch hier kann wiederum der Nutzer visuell die Überein- Stimmung der Werte überprüfen.
Bei anderen kryptographischen Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals, bei denen lediglich ein öffentlicher Schlüssel von einem Kommunikationspartner zum anderen übertragen wird, entfällt ent- sprechend das Anzeigen des anderen - nicht gesendeten und nicht empfangenen - öffentlichen Schlüssels des anderen Kommunikationspartners.
Die visuelle Prüfung durch den Nutzer des Datenträgers, ob ein auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigter Wert mit einem entsprechen- den, auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigten Wert übereinstimmt, wobei die beiden Werte jeweils von einem gleichen öffentlichen Schlüssel in der gleichen Weise abgeleitet worden sind, kann durch eine automatische Prüfung in dem Datenträger oder in dem Terminal ersetzt wer- den. Umfasst der Datenträger eine Eingabeeinrichtung, beispielsweise eine Tastatur, so kann der auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigte Wert, der beispielsweise von dem öffentlichen Schlüssel des Terminals abgeleitet worden ist, über die Tastatur in den Datenträger eingegeben werden. Die Steuereinrichtung des Datenträgers ist dann eingerichtet, den eingegebe- nen Wert mit einem Wert zu vergleichen, der in vorgegebener Weise von dem durch den Datenträger von dem Terminal empfangenen öffentlichen Schlüssel des Terminals abgeleitet worden ist. Nicht übereinstimmende Werte zeigen einen Angriff auf den Kommunikationskanal an. In analoger Weise kann auch ein auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigter Wert, der beispielsweise von dem öffentlichen Schlüssel des Datenträgers abgeleitet worden ist, über eine Eingabeeinrichtung des Terminals in das Terminal eingegeben werden und dort in der beschriebenen Weise mit einem Wert, der von einem durch das Terminal von dem Datenträger empfangenen öffentlichen Schlüssel des Datenträgers abgeleitet worden ist, verglichen werden.
Es können alternativ oder zusätzlich die jeweils anderen abgeleiteten Werte angezeigt und der jeweils anderen Vorrichtung zur Prüfung eingegeben werden, d.h. der auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigte Wert, der von dem durch das Terminal empfangenen öffentlichen Schlüssel des Datenträgers abgeleitet worden ist, kann zur Prüfung in den Datenträger eingegeben werden und/ oder der auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigte Wert, der von dem durch den Datenträger empfangenen öf- fentlichen Schlüssel des Terminals abgeleitet worden ist, kann zur Prüfung in das Terminal eingegeben werden.
Ein von einem öffentlichen Schlüssel des Kryptosystems abgeleiteter Wert, wie beispielsweise ein Fingerprint eines Schlüssels, wird vorzugsweise mittels einer Hash-Funktion gebildet. Dabei kann der gesamte Hash-Wert oder gegebenenfalls nur ein Teil davon angezeigt werden, beispielsweise wenn eine Anzeigeeinrichtung des Datenträgers nur begrenzt viele Stellen eines solchen Wertes anzeigen kann. Es ist auch möglich, den Hash-Wert oder der- gleichen nicht von dem öffentlichen Schlüssel direkt zu bilden, sondern von einem Wert, der seinerseits von dem öffentlichen Schlüssel abhängt, beispielsweise ein mittels des öffentlichen Schlüssels gebildeter geheimer Schlüssel, der nur dem Datenträger und dem Terminal bekannt ist. Statt einer Hash-Funktion können auch andere, geeignete Funktionen zum Bilden des abgeleiteten Wertes verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann zum Bilden des abgeleiteten Wertes ein Au- thentisierungsprüfwert („message authentication code", MAC) verwendet werden, welcher beispielsweise zusätzlich über den vorstehend beschriebe- nen Hash-Wert gebildet wird. Ein Authentisierungsprüfwert ist in der Regel kürzer als ein Hash-Wert und kann somit auch auf einer kleinen Anzeigeeinrichtung eines Datenträgers vollständig, und damit ohne Sicherheitsverlust, angezeigt werden. Zum Berechnen eines Authentisierungsprüfwerts bedarf es allerdings eines Geheimdatums, welches nur dem Datenträger und dem Terminal bekannt ist, beispielsweise einer PIN oder dergleichen.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäJßen Verfahrens wird eine PIN oder ein analoges, lediglich dem Terminal und dem Datenträger bekanntes, ansonsten geheim zu haltendes Geheimdatum bereitgestellt. Eine solche PIN kann, wie erwähnt, zum Bilden eines Authentisierungsprüfwerts verwendet werden, welcher seinerseits zum Bilden des von einem öffentlichen Schlüssel abgeleiteten Werts verwendet werden kann. Eine solche PIN kann aber auch dazu verwendet werden, einen öffentlichen Schlüssel vor dem Übertragen, beispielsweise von dem Datenträger zu dem Terminal, zu verschlüsseln. Damit ist die Übertragung des Schlüssels bereits gegen„Man- in-the-Middle" -Angriffe gesichert. Auch andere Schritte verwendeter Protokolle können, wie nachstehend beschrieben, mittels der PIN abgesichert werden, insbesondere das Aufbauens eines sicheren Kommunikationskanals selbst.
Die PIN oder ein analoges Geheimdatum kann dabei von dem Datenträger oder von dem Terrninal erzeugt oder vorgegeben werden. Es ist einerseits möglich, dass der Datenträger die PIN vorgibt, beispielsweise indem diese in dem Datenträger gespeichert ist oder datenträgerintern erzeugt wird und auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigt wird. Das angezeigte Geheimdatum kann dann über eine Eingabeeinrichtung, beispielsweise eine Tastatur, in das Terminal eingegeben werden. Umgekehrt kann aber auch das Terminal die PIN erzeugen und anzeigen, welche dann über eine ent- sprechende Eingabeeinrichtung in den Datenträger eingegeben oder in sonstiger Weise auf den Datenträger übertragen wird.
Allgemein kann auch ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger und einem Terminal auf Basis eines auf einem Geheimdatum basierenden Kryptosystems vorgesehen sein, d.h. das Kryptosystem muss dabei nicht notwendigerweise zusätzlich auf einer beschriebenen asymmetrischen Schlüsselarchitektur basieren. In der Regel wird dies allerdings der Fall sein. Gemäß einem solchen Verfahren wird das Geheimdatum durch das Terminal bereitgestellt, beispielsweise darin erzeugt, und auf einer Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigt. Das angezeigte Geheimdatum wird anschließend an den Datenträger übergeben. Ein entsprechender erfindungsgemäßer Datenträger umfasst eine Anzeigeeinrichtung sowie eine Steuereinrichtung zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zu einem Terminal auf Basis eines auf einem Geheimdatum basierenden Kryptosystems über eine Daterikorrimunikationsschnittstelle des Datenträgers. Die Steuereinrichtung ist dabei erfindungsgemäß eingerichtet, ein über die Datenkoirununikationsschruttstelle oder eine Eingabeeinrichtung des Da- tenträgers empfangenes Geheimdatum auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen.
Das Geheimdatum kann dabei an den Datenträger übergeben werden, indem es von einem Nutzer des Datenträgers über eine Eingabeeinrichtung des Da- tenträgers, beispielsweise eine Tastatur, in den Datenträger eingegeben wird. Die Eingabeeinrichtung kann dabei auch alternativ ausgebildet sein, beispielsweise als optischer Sensor oder dergleichen. Das eingegebene Geheimdatum kann dann auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigt werden. Ein solcher Anzeigeschritt kann allerdings auch ausbleiben.
Es ist auch möglich, das Geheimdatum über eine gewöhnliche Datenkommunikationsschnittstelle des Datenträgers, kontaktlos oder kontaktbehaftet, gemäß einem geeigneten Kommunikationsprotokoll an den Datenträger zu übergeben. Das derart übergebene Geheimdatum wird dann zur Kontrolle der fehler- und manipulationsfreien Übertragung auf der Anzeigeeinrichtung des Datenträgers angezeigt.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Darin zeigen: Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenträgers und Figur 2 bis Figur 6 schematisch Schritte verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit Bezug auf Fig. 1 umfasst ein portabler Datenträger 10, der hier als Chipkarte dargestellt ist, eine zur kontaktbehafteten Datenkommunikation einge- richtete Datenkommunikationsschnittstelle 20 in Form eines Kontaktfeldes sowie eine zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichtete Datenkommunikationsschnittstelle in Form einer Antennenspule 22. Eine der beiden Datenkommurükatioiisschruttstellen 20, 22 kann fehlen. Die Energieversorgung des Datenträgers 10 kann über die Daterikommunikationsschnittstellen 20, 22 durch das Terminal erfolgen oder über eine separate Energieversorgung des Datenträgers 10, beispielsweise eine Batterie (nicht gezeigt).
Beide DatenJ<ommunikationsschnittstellen 20, 22 sind mit einem in einen Datenträgerkörper eingebetteten integrierten Schaltkreis 30 verbunden, welcher den Datenträger 10 mittels einer Steuereinrichtung 32 steuert.
Weiterhin umfasst der Datenträger 10 eine Anzeigeeinrichtung 40 in Form eines Displays sowie eine Eingabeeinrichtung 50 in Form einer Tastatur. Alternative oder weitere Anzeige- und Eingabeeinrichtungen können vorgese- hen sein. Die Anzeigeeinrichtung 40 ist eingerichtet, von der Steuereinrichtung 32 erzeugte und an die Anzeigeeinrichtung 40 übermittelte Inhalte anzuzeigen. Die Emgabeeinrichtung 50 kann zum Eingeben von Daten in den Datenträger 10 genutzt werden, welche dann durch die Steuereinrichtung 32 weiterverarbeitet werden. Die Steuereinrichtung 32 ist insbesondere eingerichtet, über eine der Daten- kornmunikationsschnittstellen 20, 22 einen gesicherten Datenkommunikationskanal zu einem Terminal (nicht gezeigt) auf Basis eines asymmetrischen Kryptosystems aufzubauen. Die Steuereinrichtung 32 ist dazu eingerichtet, einen öffentlichen Schlüssel des Datenträgers 10 an ein Terminal zu senden oder einen öffentlichen Schlüssel eines Terminals zu empfangen und je nach verwendetem Kommunikationsprotokoll weiterzuverarbeiten, beispielsweise zum Bestimmen eines geheimen Sitzungsschlüssels zum symmetrischen Verschlüsseln von zwischen dem Datenträger 10 und dem Terminal zu übertragenden Daten. Die Steuereinrichtung 32 kann von den öffentlichen Schlüsseln abgeleitete Werte 42, beispielsweise mittels einer Hash-Funktion und/ oder eines Authentisierungsprüfwerts, bilden und an die Anzeigeeinrichtung 40 zum Anzeigen übermitteln. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 32 eingerichtet, ein Geheimdatum, beispielsweise in Form einer PIN oder dergleichen, zu erzeugen und gegebenenfalls an die Anzeigeeinrichtung 40 zum Anzeigen zu übermitteln oder ein solches Geheimdatum über eine Datenkommunikationsschnittstelle 20, 22 oder über die Eingabeeinrichtung 50 zu empfangen, zu verwalten und bestimmungsgemäß weiterzuverarbeiten.
Verschiedene Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen dem Datenträger 10 und einem Terminal werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 genauer beschrieben.
Mit Bezug auf Figur 2 werden gemäß einer ersten Ausführungsform in den Schritten 100, 101 öffentliche Schlüssel zwischen dem Datenträger 10 und dem Terminal ausgetauscht, d.h. Datenträger 10 sendet seinen öffentlichen Schlüssel PKD in Schritt 101 an das Terrninal, welches in Schritt 100 seinen öffentlichen Schlüssel ΡΚτ an den Datenträger 10 sendet. In Schritt 110 bildet das Terminal einen von dem empfangenen öffentlichen Schlüssel PKD des Datenträgers 10 abgeleiteten Wert W = H(PKD) mittels einer Hash-Funktion H und zeigt diesen Wert W' auf einer Anzeigeeinrich- tung des Terminals, beispielsweise einem Display, an.
Analog bestimmt auch der Datenträger 10 einen Wert W = H(PKD), indem er die Hash-Funktion H auf seinen öffentlichen Schlüssel PKD anwendet. Diesen Wert W zeigt der Datenträger 10 über seine Anzeigeeinrichtung 40 in Schritt 111 ebenfalls an.
Ein Nutzer des Datenträgers kann somit in Schritt 120 prüfen, ob die beiden Werte W und übereinstimmen. Ist dies der Fall, so kann der Nutzer davon ausgehen, dass der öffentliche Schlüssel PKD beim Übertragen vom Da- tenträger 10 zu dem Terminal nicht durch einen unbemerkten„Man-in-the- Middle"-Angriff manipuliert worden ist.
In gleicher Weise bestimmt nun das Terminal einen abgeleiteten Wert V'= H(PKT) durch Anwenden der Hash-Funktion H auf seinen öffentlichen Schlüssel ΡΚτ und zeigt diesen Wert in Schritt 130 auf seiner Anzeigeeinrichtung an.
Ebenso zeigt der Datenträger 10 in Schritt 131 auf seiner Anzeigeeinrichtung 40 den abgeleiteten Wert V= Η(ΡΚτ), der sich aus einer Anwendung der Hash-Funktion H auf den von dem Terminal empfangenen öffentlichen Schlüssel ΡΚτ des Terminals ergibt.
Der Nutzer prüft in Schritt 140 auch die Gleichheit dieser beiden Werte V und V und kann, falls diese gegeben ist, sicher sein, dass der öffentliche Schlüssel ΡΚτ des Terminals unverändert in dem Datenträger 10 empfangen worden ist.
Sind beide Prüfungen 120, 140 positiv verlaufen, kann der Kommunikations- kanal zwischen dem Datenträger 10 und dem Terminal sicher aufgebaut werden. Im gegenteiligen Fall, wenn zumindest eine der beiden Prüfungen 120, 140 Ungleichheit ergeben hat, wird das Verfahren abgebrochen 150.
Anstelle eines vollständigen Hash- Wertes Η(ΡΚτ) bzw. H(PKD) kann in den Schritten 131 bzw. 111 auch lediglich ein Anteil eines entsprechenden Hash- Wertes angezeigt werden, falls die Anzeigeeinrichtung 40 des Datenträgers 10 nicht den vollständigen Hash- Wert darstellen kann. Der Vergleich in den Schritten 120, 140 bezieht sich dann lediglich auf den entsprechenden angezeigten Anteil und ist dementsprechend mit einer gewissen Unsicherheit be- haftet. Statt einer Hash-Funktion H kann eine andere, geeignete Funktion zum Bilden der abgeleiteten Werte V, V, W, verwendet werden. Es ist auch möglich, dass die abgeleiteten Werte nicht von den öffentlichen Schlüsseln PKT, PKD, sondern von von diesen Schlüsseln direkt oder indirekt abgeleiteten Werten, beispielsweise von einem mittels der Schlüssel bestimmten Sitzungsschlüssel, abgeleitet werden.
Eine Abwandlung des Verfahrens gemäß Fig. 2 ist in Fig. 2a dargestellt. Es werden gemäß der dargestellten Ausführungsform in den Schritten 1000, 1010 abgeleitete Werte öffentlicher Schlüssel zwischen Datenträger 10 und Terminal ausgetauscht. Dabei sendet das Terminal in Schritt 1000 einen mittels einer Hash-Funktion abgeleiteten Wert V2=H(PKT) seines öffentlichen Schlüssels PKT an den Datenträger 10, welcher in Schritt 1010 einen mittels einer Hash-Funktion abgeleiteten Wert W2=H(PKD) seines öffentlichen Schlüssels PKD in Schritt 1010 an das Terminal schickt. Die hierzu verwendeten Hash-Funktionen sind vorzugsweise kollisionsresis- tente Hash-Funktionen, wie beispielsweise SHA-2. Anschließend sendet in Schritt 1100 das Terminal den öffentlichen Schlüssel PKT an den Datenträger 10, der in Schritt 1310 den abgeleiteten Wert
V2=H(PKT) überprüft. Entsprechend sendet der Datenträger 10 den öffentlichen Schlüssel PKD in Schritt 1110 an das Terminal, das in Schritt 1300 den abgeleiteten Wert
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überprüft.
Sowohl das Terminal als auch der Datenträger berechnen nun in Schritt 1400 bzw. 1410 ein gemeinsames Geheimnis CS'=PKD ASKT bzw. CS=PKT ASKD. gemäß dem asymmetrischen Diffie-Hellman- Verfahren. Aus den beiden Werten CS' bzw. CS wird in Schritt 1400 bzw. 1410 weiterhin mittels einer Hash-Funktion ein abgeleiteter Wert gebildet, der, wie in Schritt 1500, 1510 dargestellt, jeweils angezeigt wird. Es kann auch hier lediglich ein Teil der Hash-Funktion angezeigt werden, wenn die Anzeigeeinrichtung 40 des Datenträgers 10 nicht zur vollständigen Darstellung in der Lage ist. Auch ist eine andere Funktion als eine Hash-Funktion zum Bilden der abgeleiteten Werte denkbar. Ferner können die abgeleiteten Werte nicht direkt von den öffentlichen Schlüsseln, sondern von von diesen Schlüsseln direkt oder indirekt abgeleiteten Werten bestimmt werden. Der Nutzer überprüft die Übereinstimmung der beiden Werte in Schritt 1600. Ist dies der Fall, so kann der Nutzer davon ausgehen, dass die öffentlichen Schlüssel PKD und PKT bei der Übertragung vom Datenträger an das Terminal und umgekehrt nicht durch einen„Man-in-the-Middle"- Angriff manipuliert wurden. Entsprechend kann danach ein Kommunikationskanal sicher aufgebaut werden. Anderenfalls wird, wie in Schritt 1700 dargestellt, die Verbindung unterbrochen.
Das mit Bezug auf Fig. 3 illustrierte Verfahren unterscheidet sich von dem Verfahren in Fig. 2 dadurch, dass zum Bilden der von den in den Schritten 200, 201 ausgetauschten öffentlichen Schlüsseln ΡΚτ, PKD abgeleiteten Werten X, X', Y, Y' neben einer Hash-Funktion H auch noch ein Authentisie- rungsprüfwert (MAC,„message authentication code") auf Basis einer PIN gebildet wird. Dazu gibt ein Nutzer des Datenträgers 10 in Schritt 205 eine PIN über eine Eingabeeinrichtung, z.B. eine Tastatur, in das Terminal ein.
Die PIN ist in diesem Fall durch den Datenträger 10 vorgegeben. Im einfachsten Fall kann die PIN dem Datenträger 10 mit der Herstellung fest zugeordnet werden, beispielsweise aufgedruckt oder in einem Speicher des Datenträgers 10 gespeichert sein. Der Datenträger 10 kann auch eingerichtet sein, die PIN sitzungsspezifisch zu erzeugen und, wie eine gespeicherte PIN, auf der Anzeigeeinrichtung 40 bei Bedarf anzuzeigen. Gleichfalls ist es möglich, aber in Fig. 3 nicht dargestellt, dass die PIN in dem Terminal gespeichert ist oder sitzungsspezifisch in dem Terrninal erzeugt wird und über die Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigt wird. Von dort kann der Nutzer die PIN dann ablesen und in den Datenträger über die Eingabeeinrichtung 50 eingeben. Andere Wege zum Übertragen der PIN von dem Terminal in den Datenträger sind möglich. In den Schritten 210, 211 und 230, 231 zeigen nun das Terminal bzw. der Datenträger auf ihren jeweiligen Anzeigeeinrichtungen nicht die Hash- Werte H(PKD), H(PKT) über die jeweiligen öffentlichen Schlüssel PKD, PKT an, sondern Authentisierungsprüfwerte MACPI (H(PKD)) bzw. MACPIN(H(PKT)), welche mittels der PIN in bekannter Weise über die Hash- Werte H(PKD), Η(ΡΚτ) gebildet worden sind, beispielsweise mittels Blockchiffren. Ein solcher MAC, gebildet über einen Hash-Wert, ist kürzer als der Hash-Wert und kann damit auch auf einer kleinen Anzeigeeinrichtung des portablen Datenträgers 10 vollständig, und damit ohne Sicherheitseinbußen, angezeigt wer- den. Der MAC kann alternativ auch direkt über die jeweiligen öffentlichen Schlüssel PKD, P T gebildet werden.
Entsprechend wird in den Schritten 220 und 240 die Gleichheit der MAC- Werte anstelle der Gleichheit der Hash- Werte geprüft.
Das mit Bezug auf Fig. 4 dargestellte Verfahren unterscheidet sich vom dem Verfahren in Fig. 3 dadurch, dass die Prüfung der Gleichheit der MAC-Werte nicht visuell von dem Nutzer geprüft wird, sondern maschinell durch das Terminal und den Datenträger 10. Dazu gibt der Nutzer in Schritt 312 den in Schritt 311 auf der Anzeigeeinrichtung 40 des Datenträgers 10 angezeigten MAC-Wert X = MACPIN(H(PKD)) in das Terminal ein. Dort wird dieser Wert in Schritt 320 mit dem bereits in Schritt 310 terminalintern bestimmten MAC- Wert X'= MACPIN(H(PKD)) verglichen. Stimmen beide Werte nicht überein, bricht das Terminal das Verfahren ab.
Stimmen die Werte überein, so zeigt umgekehrt das Terminal, wie im Verfahren in Fig. 3, den MAC-Wert Y' = MACPIN(H(PKT)) auf seiner Anzeigeeinrichtung in Schritt 330 an. Der Nutzer gibt den Wert Y' in Schritt 332 über die Eingabeeinrichtung 50 des Datenträgers 10 in den Datenträger 10 ein. Dort wird der eingegebene Wert in Schritt 340 mit dem in Schritt 311 datenträgerintern bestimmten MAC-Wert Y = MACPIN(H(PKT)) verglichen. Bei Ungleichheit bricht der Datenträger 10 das Verfahren ab, ansonsten wird es wie vorgesehen fortgesetzt. Wie bereits mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, kann auch in dieser Ausführungsform nach Fig. 4 die PIN alternativ von dem Terminal vorgegeben werden. Gleichfalls ist es möglich, das mit Bezug auf Fig. 4 dargestellte Konzept mit der Ausführungsform aus Fig. 2 zu kombinieren. D.h. das Eingeben eines mittels einer der Vorrichtungen angezeigten, abgeleiteten Wertes in die jeweils andere Vorrichtung zum dortigen maschinellen, garantiert fehlerfreien Prüfen ist prinzipiell auch ohne eine PIN möglich. Im Verfahren nach Fig. 2 werden lediglich Hash- Werte, aber keine MACs berechnet, so dass eine PIN nicht benötigt wird.
Mit Bezug auf Figur 5 wird eine Ausführungsform beschrieben, in der lediglich ein öffentlicher Schlüssel, nämlich der des Datenträgers 10, PKD, in Schritt 401 an das Terminal übertragen wird. In den Schritten 410 und 411 wird wiederum, wie bereits im Verfahren aus Fig. 2, ein Hash- Wert W = H(PKD) durch das Terminal, berechnet über den von dem Datenträger 10 empfangenen Schlüssel PKD, und ein Hash- Wert W = H(PKD), berechnet über den dem Datenträger 10 zugeordneten öffentlichen Schlüssel PKD, durch den Datenträger 10 angezeigt. Der Nutzer prüft in Schritt 420, wie beschrieben, die Gleichheit dieser beiden angezeigten Werte W, W.
In ebenfalls bereits beschriebener Weise wird in Schritt 425 eine PIN in das Terminal eingegeben. Dieser Schritt kann auch entfallen.
Das Terminal bestimmt in Schritt 430 in geeigneter Weise, eventuell unter Verwendung der PIN, einen geheimen Schlüssel K, welcher in Schritt 440 als Wert N = EncpKo (K, PIN), eventuell zusammen mit der PIN, verschlüsselt mit Hilfe des empfangenen öffentlichen Schlüssels PKD an den Datenträger 10 übertragen wird.
Der Datenträger 10 entschlüsselt den Wert N mittels seines privaten Schlüs- sels SKD des Kryptosystems, um den geheimen Schlüssel K zu erhalten, und überprüft gegebenenfalls die ebenfalls mit der Nachricht N empfangene PIN.
Das Verfahren nach Fig. 5 kann dahingehend abgewandelt werden, dass der öffentliche Schlüssel PKD bereits mittels der PIN verschlüsselt wird, bevor er an das Terminal übertragen wird. Die PIN kann dazu bereits vor dem Übertragen des Schlüssels PKD in das Terminal eingegeben werden. Zumindest muss das Eingeben der PIN vor dem Anzeigen der Hash- Werte erfolgen, da ansonsten innerhalb des Terminals der Hash- Wert über den unverschlüsselten Schlüssel PKD nicht gebildet werden kann.
Bei einem weiteren, nicht gezeigten Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zeigt das Terminal in einem ersten Schritt, wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 3 bereits beschrieben, ein Geheimdatum in Form einer PIN („Personal Identification Number"), einer SIN („Session I- dentification Number") oder dergleichen an. Das Geheimdatum wird vom Nutzer anschließend über die Eingabeeinrichtung 50 in den Datenträger 10 eingegeben. Es ist alternativ möglich, dass das Geheimdatum über einen anderen Weg in den Datenträger übertragen wird, beispielsweise über einen optischen Sensor, über eine Luftschnittstelle (OTA) oder dergleichen. Zu Kontrollzwecken kann das übergebene Geheimdatum auf der Anzeigeeinrichtung 40 des Datenträgers 10 angezeigt werden, insbesondere wenn es nicht vom Nutzer selbst eingegeben worden ist. Nun kann jedes auf einem solchen Geheimdatum basierende Verfahren, welches nicht notwendigerweise einem asymmetrischen Kryptosystem abhängt, verwendet werden, um einen gesicherten Kommunikationskanal - zumindest teilweise basierend auf dem Geheimdatum - aufzubauen. In der Regel wird aber auch in solchen Verfahren ein asymmetrisches Kryptosystem beteiligt sein, wie beispielsweise mit Bezug auf die Fig. 3 bis 5 beschriebenen. Auch bekannte, auf einem Geheimdatum basierende Verfahren wie PACE, PACE-EU, SPEKE und dergleichen, welche keine Anzeigeeinrichtung im Datenträger erfordern, um einen sicheren Kanal zwischen dem Datenträger und dem Terminal aufzubauen, können in der beschriebenen Weise ausgeführt werden. Anstelle eines alphanumerischen Geheimdatums kann auch die Übertragung eines Bildes oder eine Piktogramms vorgesehen sein. Auf diese Weise kann einem Nutzer eines - kontaktlosen - Datenträgers 10 beispielsweise einfacher dargestellt werden, mit welchem Terminal der Datenträger 10 verbunden ist. Ein einfacher Datenträger ohne Anzeigeeinrichtung und ohne Eingabeeinrichtung kann beispielsweise mittels eines Mobilfunkendgeräts, mit dem der Datenträger, z.B. eine (U)SIM-Mobilfunkkarte, verbindbar ist, mit den notwendigen Funktionalitäten zum Ausführen der beschriebenen Verfahren erweitert werden. D.h. die Anzeigeeinrichtung und die Eingabeeinrichtung werden durch das mit dem Datenträger verbundene Mobilfunkendgerät bereitgestellt.
Es ist weiterhin möglich, einen sicheren Datenkommunikationskanal zwischen zwei kontaktlos kommunizierenden Datenträgern 10 in der beschrie- benen Weise aufzubauen, d.h. einer der Datenträger spielt dabei die Rolle des Terminals.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird, wie in Fig. 6 dargestellt, zuerst in Schritt 500 vom Datenträger 10 eine Zufallszahl ZZl gebildet, daraus ein abgeleiteter Wert H(ZZ1) beispielsweise mithilfe einer Hash-Funktion gebildet und der Wert H(ZZ1) sowie ein öffentlicher Schlüssel des Datenträgers PKD an das Terminal gesendet. Anschließend verschlüsselt das Terminal eine zweite Zufallszahl ZZ2 mit dem öffentlichen Schlüssel PKD in einem Schritt 510 und sendet den so erhaltenen Wert B an den Datenträger 10.
Der Datenträger 10 bestimmt den Wert von ZZ2 durch die Entschlüsselung von B mithilfe des privaten Schlüssels SKD des asymmetrischen Schlüsselpaares PKD - SKD in Schritt 520.
Der Datenträger 10 sendet in Schritt 530 die Zufallszahl ZZl an das Terminal, welches in Schritt 540 den abgeleiteten Wert H(ZZ1) bildet und mit dem von dem Datenträger in Schritt 500 übertragenen Wert H(ZZ1) vergleicht. In einem weiteren Schritt 550 bzw. 551 werden sowohl von dem Terminal als auch von dem Datenträger 10 die abgeleiteten Werte D' bzw. D als abgeleitete Werte von ZZ2, ZZl und PKD gebildet und in Schritt 560 bzw. 561 angezeigt. Wie in den vorstehenden Ausführungsvarianten beschrieben, werden auch hier durch den Nutzer die Werte von D bzw. D' miteinander verglichen und erst nach positivem Abgleich ein Kommunikationskanal aufgebaut. Anderenfalls wird die Kornmunikation zwischen Datenträger und Terminal abgebrochen.
Bei der Zufallszahl ZZ2, die das Terminal vorgibt, kann es sich um einen so- genannten„Session-Key" handeln, der im Verlauf der weiteren Kommunikation zwischen Terminal und Datenträger verwendet wird.
Vorzugsweise gibt der Nutzer vor dem Aufbau einer Kommunikationsverbindung zum Terminal eine Willenserklärung ab. Die Eingabe eines oder mehrerer Zeichen in die Eingabeeinrichtung des Datenträgers oder eine sonstige geeignete Erklärung dem Datenträger gegenüber, wie Biegen der Karte, Tastendruck oder dergleichen, stellt unmiss verständlich klar, dass der Nutzer den Datenträger willentlich benutzt. Die Abgabe der Willenserklärung kann zu jedem Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens und der beschriebenen Varianten gemäß den Fig. 2 bis 6 erfolgen, vorzugsweise jedoch zu Beginn oder am Ende des Verfahrens, in jedem Fall jedoch vor dem Aufbau des sicheren Kommunikationskanals.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger (10) und einem Terminal auf Basis eines asymmetrischen Kryptosystems, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) des Kryptosystems abgeleiteter Wert (X; Y; V; W; V2; W^ SH; D) auf einer Anzeigeeinrichtung (40) des por- tablen Datenträgers (10) angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch auf einer Anzeigeeinrichtung des Terminals ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) des Kryptosystems abgeleiteter Wert (Χ'; Υ'; V; W'; V2'; W2'; SH'; D') angezeigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl auf der Anzeigeeinrichtung (40) des portablen Datenträgers (10) als auch auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals sowohl ein von einem dem Datenträger (10) zugeordneten öffentlichen Schlüssel (PKD) abgeleiteter Wert (X; Y; V; W; Va; W2; SH; D; Χ'; Υ'; V; W'; SH'; D') als auch ein von einem dem Terminal zugeordneten öffentlichen Schlüssel (PKT) abgeleiteter Wert (X; Y; V; W; Χ'; Υ'; V; W'; V2'; W2'; SH'; D') angezeigt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) abgeleiteter und auf der Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigter Wert (Χ'; Υ'; V; W'; V2'; W2'; SH'; D') über eine Eingabeeinrichtung (50) des portablen Datenträgers (10) in den portablen Datenträger (10) eingegeben wird und in dem Da- tenträger (10) mit einem Wert (X; Y; V; W; V2; W2; SH; D) verglichen wird, welcher von einem durch den Datenträger (10) empfangenen öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) abgeleitet worden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) abgeleiteter und auf der Anzeigeeinrichtung (40) des Datenträgers (10) angezeigter Wert (X; Y; V; W; V2; W2; SH; D) über eine Eingabeeinrichtung des Terminals in das Terminal eingegeben wird und in dem Terminal mit einem Wert (Χ'; Υ'; V; W; Vi; W2'; SH'; D') verglichen wird, welcher von einem durch das Terminal empfangenen öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) abgeleitet worden ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) des Kryptosystems abgeleitete Wert (X; Y; V; W; V2; W2) vor dem zugehörigen öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) an einen Kornmunikationspartner, d.h. das Terminal bzw. den Datenträger, übertragen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich- net, dass ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) des Kryptosystems abgeleiteter Wert (W; V; SH; D; W'; V; SH'; D') mittels einer Hash-Funktion (H) gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich- net, dass ein gemeinsames Geheimnis (CS; CS') auf der Basis eines asymmetrischen Kryptosystems unter Zuhilfenahme der öffentlichen (PKD; PKT) und der privaten Schlüssel (SKD; SKT) des Terminals und des Datenträgers (10) erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; P T) des Kryptosystems abgeleiteter Wert (X; Y; Χ'; Y') mittels eines Aumentisierungsprüfwertes (MAC) gebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine PIN zum verschlüsselten Übertragen des öffentlichen Schlüssels (PKD; PKT) des Datenträgers (10) zu dem Terminal bereitgestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine PIN zum Bilden des Authentisierungsprüfwertes (MAC) bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die PIN durch den Datenträger (10) vorgegeben wird und über eine Eingabeeinrichtung des Terminals in das Terminal eingegeben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die PIN in dem Datenträger (10) erzeugt und auf der Anzeigeeinrichtung (40) des Datenträgers (10) angezeigt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die PIN in dem Terminal gespeichert ist oder erzeugt wird, auf einer Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigt wird und über eine Eingabeeinrichtung (50) des Datenträgers (10) in den Datenträger (10) eingegeben wird.
15. Verfahren zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen einem portablen Datenträger (10) und einem Terminal auf Basis eines auf einem Geheimdatum basierenden Kryptosystems, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Geheimdatum durch das Terminal bereitgestellt, auf einer Anzeigeeinrichtung des Terminals angezeigt und an den Datenträger (10) übergeben wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Geheimdatum an den Datenträger (10) übergeben wird, indem es über eine Eingabeeinrichtung (50) des Datenträgers (10) in den Datenträger (10) eingegeben wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Geheimdatum auf einer Anzeigeeinrichtung (40) des Datenträgers (10) angezeigt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Verfahren weiterhin auf einem asymmetrischen Krypto- system basiert und Verfahrensschritte gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass vor dem Aufbau eines gesicherten Kommunikationskanals der Nutzer des Datenträgers (10) eine Willenserklärung gegenüber dem Datenträger (10) abgibt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wil- lenserklärung mithilfe der Eingabeeinrichtung des Datenträgers (10) erfolgt.
21. Portabler Datenträger (10), umfassend eine Anzeigeeinrichtung (40) sowie eine Steuereinrichtung (32) zum Aufbauen eines gesicherten Kommunikationskanals zu einem Terminal auf Basis eines asymmetrischen Krypto- sy stems und/ oder eines auf einem Geheimdatum basierenden Krypto- systems über eine Datenkorrimunikationsschnittstelle (20; 22) des Datenträgers (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (32) eingerichtet ist, einen von einem öffentlichen Schlüssel (PKD; PKT) des Krypto- Systems abgeleiteten Wert (X; Y; V; W; SH; D) auf der Anzeigeeinrichtung (40) anzuzeigen und/ oder ein über die Datenkommunikationsschnittstelle (20; 22) oder eine Eingabeeinrichtung (50) des Datenträgers empfangenes Geheimdatum auf der Anzeigeeinrichtung (40) anzuzeigen.
22. Datenträger (10) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (10) sowie die Steuereinrichtung (32) eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20 auszuführen.
23. System, umfassend einen Datenträger (10) nach Anspruch 21 oder 22 sowie ein Terminal, wobei das Terrninal und der Datenträger (10) eingerichtet sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20 auszuführen.
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