WO2020182334A1 - Sensor-, mess- und auswertungsmodul zur integration bzw. einbettung in ein mobilgerät und verfahren zur bestimmung der echtheit eines produkts mit dem sensor-, mess- und auswertungsmodul - Google Patents

Sensor-, mess- und auswertungsmodul zur integration bzw. einbettung in ein mobilgerät und verfahren zur bestimmung der echtheit eines produkts mit dem sensor-, mess- und auswertungsmodul Download PDF

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WO2020182334A1
WO2020182334A1 PCT/EP2020/000060 EP2020000060W WO2020182334A1 WO 2020182334 A1 WO2020182334 A1 WO 2020182334A1 EP 2020000060 W EP2020000060 W EP 2020000060W WO 2020182334 A1 WO2020182334 A1 WO 2020182334A1
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module
sensor
mobile device
measurement
authenticity
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PCT/EP2020/000060
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Karlheinz Mayer
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Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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    • G—PHYSICS
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    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0004—Hybrid readers

Definitions

  • Sensor, measuring and evaluation module for integration or embedding in a mobile device and method for determining the authenticity of a product with the sensor, measuring and evaluation module
  • the invention relates to a sensor, measurement and evaluation module for checking the authenticity of a product, a real product having a predetermined secret feature that can be excited by means of electromagnetic radiation, the sensor, measurement and evaluation module on the product checks and evaluates the presence and properties of the secret feature.
  • a sensor, measurement and evaluation module is also referred to as an embedded genuineness sensor module (eGSM).
  • eGSM embedded genuineness sensor module
  • the invention also relates to a method for determining the authenticity of a product with the sensor, measurement and evaluation module.
  • the invention relates to the protection of products and systems made up of several interacting products, for example for the in-situ authenticity check of consumables in a mobile device.
  • hand-held devices are used to secure and authenticate goods, labels, customs stamps, passports and the like, which either test a certain material property and display the test result to the user immediately, or the authenticity of a device via cryptographic testing with or without a server / internet connection Confirm product.
  • Authenticity checks that are carried out with a mobile phone are either based on a code or chip with signature or database verification, or only use simpler verification procedures (e.g. using a camera and flash) because the mobile phone does not have any special sensors sensors for authenticity checks.
  • the risk of product counterfeiting will continue to increase in the future due to advancing globalization and digitization, and consumers / patients will increasingly be confronted with the question of the authenticity of the products / drugs used. For reasons of product liability and reputation, manufacturers of branded goods must ensure the authenticity of the products they sell. This challenge cannot be solved or only inadequately with digital methods alone.
  • the invention is therefore based on the object of developing a generic sensor, measuring and evaluation module in such a way that the disadvantages of the prior art are eliminated.
  • the sensor, measurement and evaluation module can be integrated or embedded in a Mo bil réelle, the sensor, measurement and evaluation module consisting of an optics module for detecting the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consists of an electronics module, the electronics module from an analog module for amplification and digital-analog or analog-digital conversion of the measurement signals of the optics module, a digital module for evaluation the digital measurement signals of the secret feature resulting from the analog measurement signals and the decision about its authenticity, as well as an interface module for forwarding the result of the authenticity check to the mobile device, the mobile device displaying the result of the authenticity check and / or one of the Performs authenticity-dependent action, the product being introduced into the mobile device or brought into the vicinity of the mobile device so that the secret feature can be detected by the optics module.
  • an optics module for detecting the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consists of an electronics module, the electronics module from an analog module for amplification and digital-analog or analog-digital conversion
  • the senor, measurement and evaluation module can be integrated or embedded in a mobile device and sends the results of the authenticity check to the mobile device or directly / indirectly to a cloud via a likewise integrated interface module, with the mobile device showing the result of the authenticity check and / or carries out an action dependent on the authenticity, the product being introduced into the mobile device or brought into the vicinity of the mobile device so that the secret feature can be detected by the sensor, measurement and evaluation module.
  • the sensor, measurement and evaluation module can consist of an optics module for detecting the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consist of an electronics module, the electronics module consisting of one Analog module for amplification and digital-to-analog or analog-to-digital conversion of the measuring signals of the optics module, a digital module for evaluating the digital measuring signals of the secret feature and deciding on the authenticity of the product as well as an interface module for passing on the result of the authenticity check to the mobile device.
  • an optics module for detecting the properties of the secret feature and for providing analog measurement signals of the secret feature and consist of an electronics module, the electronics module consisting of one Analog module for amplification and digital-to-analog or analog-to-digital conversion of the measuring signals of the optics module, a digital module for evaluating the digital measuring signals of the secret feature and deciding on the authenticity of the product as well as an interface module for passing on the result of the authenticity check to the mobile device.
  • modules of the sensor, measurement and evaluation module are preferably integrated as a microsystem.
  • Most or all of the units and / or modules, especially the analog and digital circuits, can be combined in a mixed-signal ASIC, that is, in an application-specific integrated circuit for mixed analog and digital electronic components.
  • a predetermined secret feature is a feature that is not known to a user. In this case, the user is usually neither aware of the presence of the secret feature on or in the product, nor the composition and properties of the secret feature.
  • a predetermined secret feature is a certain combination of rare earths that are incorporated into the material of the product or applied to the surface of the product and that can be read out with infrared radiation.
  • a predetermined secret feature can be a luminescent substance which can be excited with electromagnetic radiation of a certain wavelength and which, after being excited with this electromagnetic radiation, emits electromagnetic radiation of a certain wavelength that is different from the certain wavelength of the exciting electromagnetic radiation.
  • a predetermined secret feature can also be the surface quality of the product in a certain sub-area of the surface of the product or of the entire surface of the product. Another predetermined secret feature would also be one in a holo, for example
  • the invention thus has the particular advantage of offering an authenticity sensor system that is small enough to be integrated into a hand-held device, such as a tobacco heater, an insulin syringe or a mobile phone, and the result of the test is protected from manipulation to report to the handset or to another, higher-level system.
  • the mobile device In addition to its function as, for example, a tobacco heater, insulin syringe, pen or mobile phone, the mobile device particularly preferably has the additional function, which is independent of this function, as a sensor, measuring and evaluation module. In addition to the additionally integrated authenticity check, the handheld device has one or more main functions, such as Phoning, writing, scanning passports.
  • the entire sensor, measuring and evaluation module is particularly preferably located in a volume with a length, width and height of approximately 3 mm ⁇ 3 mm ⁇ 3 mm to approximately 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm in order to integrate the To enable authentication in a mobile or handheld device.
  • This volume corresponds approximately to the volume of a camera of a cell phone known from the prior art.
  • the connection for a power supply As interfaces to the mobile or handheld device, the connection for a power supply, a serial interface (e.g. USB, i 2 c, SPI, RS232) and / or a wireless / radio interface (e.g. NFC, RFID, Bluetooth, WLAN), as well as an optical interface for authentication.
  • a serial interface e.g. USB, i 2 c, SPI, RS232
  • a wireless / radio interface e.g. NFC, RFID, Bluetooth, WLAN
  • the module is protected against attacks from outside by means of drilling protection and deletion of programs and data if intrusion is detected.
  • an embedded secure element eSE
  • TPM Trusted Execution Environment
  • TEE Trusted Execution Environment, eg arm trust zone, or the like
  • the module can be integrated directly into a mobile or handheld device, also known as a host, and checks, for example, the authenticity of consumables. If the authenticity check is positive, the control of the hand-held device is informed of the successful check and can continue with normal operation, for example heating tobacco, and / or inform the user about the authenticity of the material. In the negative case, further operation can be refused and / or the user can be informed about the lack of authenticity of the consumable material.
  • An optional authenticated / encrypted communication between the security module and the host system prevents manipulation of the release / display.
  • the optics module consists of at least one emitter for electromagnetic radiation of one or more specific wavelength ranges, for example an LED, and at least one detector for electromagnetic radiation, for example egg ner photodiode.
  • the emitter and detector can each be covered with filters. Additional means influencing the beam path can be placed between the emitter, detector and the measuring surface of the eGSM, for example lenses, light guides, etc.
  • the optics module can either be attached directly to the main body of the eGSM or via a flexible cable connected if the measuring surface has to be led to a particularly small place. Alternatively, the measuring surface can be laid to the measuring object via a single or multi-channel light guide.
  • the optics module and the analog module can be integrated together and connected to the digital module with a flexible cable / line and the measurement data can be transmitted via a digital interface.
  • the communication between the analog and digital parts is preferably encrypted according to the prior art. In principle, communication between the analog and digital parts can take place wirelessly via a radio interface.
  • the electronic module of the eGSM consists of an analog module, digital module, interface module and optionally a protection module with protection logic, which protects the eGSM from external attacks and espionage. All parts of the electronics module are preferably integrated into a mixed-signal ASIC to save space.
  • the analog module consists of at least one transimpendance amplifier with very high dynamics in order to be able to measure small currents with high resolution, an amplifier with variable gain, at least one analog / digital converter and at least one digital / analog converter.
  • Transimpedance converters, amplifiers and A / D / D / A converters can each also be fused for one channel.
  • the analog part has at least one such channel, preferably several channels, optionally with a multiplexer.
  • the digital module consists of at least one processor (MCU) with at least one core, volatile and / or non-volatile memory units (RAM, SRAM, Flash, etc.), an embedded security element (embedded secure element - eSE ), which can also be integrated into the processor, as proposed, for example, in the arm M23 or M33 architecture, and optionally a protection logic for the detection of attacks.
  • MCU processor
  • RAM volatile and / or non-volatile memory units
  • SRAM volatile and / or non-volatile memory units
  • Flash Flash
  • an embedded security element embedded secure element - eSE
  • An embedded security element is a chip that is protected from manipulation and can be embedded in the eGSM. Data and key material are saved here so that they are protected from access by third parties and data is only issued to authorized persons.
  • the interface module consists of the connection for a power supply and various interfaces for exchanging data with the host system and optionally with the cloud.
  • At least one data interface with a cable for example USB, SPI, I 2 C, RS232
  • a radio interface for example NFC, RFID, WiFi, Bluetooth, LoRaWAN
  • the cable connection can be made via a flexible cable and circuit board connector, as in a mobile phone.
  • the eGSM can be integrated into any hand-held device for authentication purposes thanks to its compact design, low power consumption and, in particular, the flexible positioning of the measuring surface.
  • the eGSM according to the invention can be produced in large numbers very inexpensively using standard semiconductor processes.
  • the direct protection of consumables helps manufacturers of branded goods to protect their high investment costs for technology, and also to guarantee customers that they are only using original material. This is particularly essential for drugs or other safety or health-related products.
  • a handheld device with an integrated eGSM can also be used to check banknotes and security documents.
  • the user software is preferably developed by users themselves.
  • the exclusive use of original tobacco sticks can be ensured. This protects the manufacturer of the branded goods as well as the user.
  • medication dosing units such as insulin pens
  • secret feature in the associated insulin ampoules the exclusive use of original material can be ensured. This protects the patient from dangerous counterfeits.
  • the feature check of the secret feature integrated in the passport paper can be integrated into both stationary and mobile devices.
  • eGSM By integrating the eGSM into BOS radios, such as police radios, officials are able to check customs stamps, passports and other secure documents for authenticity while on the move.
  • BOS radios such as police radios
  • officials By integrating the eGSM directly into cell phones or other mobile devices, or by integrating it into a USB-C, mini-USB or Lightning add-on module that can be plugged into a cell phone or other mobile device, the authentication of secret features can be relocated to practically any mobile device become.
  • Customers can elegantly check the authenticity of branded articles ordered on the Internet, for example batteries, accessories, devices,
  • a system with a secret feature becomes enormous more interesting for branded goods because the possibilities for testing are increased.
  • a mobile device could have the design of a ballpoint pen, which is a ballpoint pen on the one hand and an authentication device on the other.
  • the device can be equipped with a small display or just two LEDs and two buttons. It could also be used to check the authenticity of banknotes.
  • the secret feature can be incorporated in all conceivable applications, for example in the substrate (for example paper or plastic) or in a printing ink. If the object to be secured cannot be directly provided with the feature or printed, a security label in its substrate or in the print can also be provided with the feature.
  • the invention also relates to a method for determining the authenticity of a product with an aforementioned sensor, measurement and evaluation module or eGSM according to the invention with the following steps:
  • the mobile device sends a command to the sensor, measurement and evaluation module via the interface module to begin determining the authenticity
  • the secret feature in the product to be tested is excited by the sensor, measuring and evaluation module and the electromagnetic radiation emitted by the secret feature is measured and a corresponding measuring signal is provided, d) by the sensor, measuring and evaluation module the measurement signal is evaluated, the result of the evaluation is analyzed, a decision is made about the authenticity of the product and the result of the decision is sent to the mobile device via the interface module,
  • the mobile device receives the result of the decision and, depending on the result of the decision, displays a corresponding message for the user and / or, in the case of a real or original product, enables the use of the product in the mobile device.
  • the other action of the user on the mobile device mentioned in step a) can be, for example, touching or swiping a certain field on a display of a smartphone with a finger, a voice command or a text message.
  • step a) the product, for example a tobacco stick, is introduced into the mobile device, for example a tobacco heater of an e-cigarette, and in step e) the use of the product in the mobile device is enabled when the product is recognized as authentic. If, on the other hand, the authenticity check of the product turns out negative, the use of the product in the mobile device can be blocked and / or a warning can be displayed or issued by the mobile device. An acoustic signal, vibration or a haptic signal can also serve as a warning.
  • cryptographic authentication takes place between the mobile device and the sensor, measurement and evaluation module.
  • the communication between the mobile device and the sensor, measurement and evaluation module is encrypted and / or secured against corruption by means of digital signatures.
  • Fig. L shows a structure of a sensor, measurement and evaluation module according to the invention
  • FIG. 5 shows a sequence according to the invention of an authentication between eGSM / host and cloud.
  • the eGSM consists of an optics module (optics) and an electronics module (electronics).
  • the optics module has at least one light-emitting diode LED, which applies electromagnetic radiation of one or more specific wavelength ranges to the secret feature of a product (not shown) via an optional filter F and an optional lens L. At least part of the electromagnetic radiation reflected back by the secret feature is measured by at least one photodiode PD, a filter F and a lens L also being able to be located in front of the at least one photodiode PD.
  • the control of the at least one light diode LD and the reception of the measurement signals of the at least one photodiode PD takes place via the analog module (analog) of the electronics module, which for this purpose has at least one trans-impedance amplifier Z, V very dynamic, high-resolution to small currents To be able to measure, an amplifier with variable gain, at least one analog / digital converter ADC and at least one digital tal / analog converter DAC with output amplifier or LED driver.
  • the optics module and the electronics module can be formed by a single module so that both modules are directly connected to one another. Alternatively, the optics module and the electronics module can be formed by separate modules and connected to one another via cables.
  • the analog module communicates with a digital module (digital) of the eGSM, which consists of an MCU, a memory, a protection logic and an eSE.
  • the protection logic has the task of fending off external attacks on the eGSM or destroying the eGSM before a successful attack.
  • the digital module in turn communicates with an interface module (interface) of the eGSM, which is the connection for a voltage supply (VC) for the eGSM with, for example, 5 V or 3.3 V and a wired (wired) and / or wireless ( Wireless) communication facility with the host.
  • VC voltage supply
  • Wireless Wireless
  • the host is, for example, a mobile phone, a pen or a tobacco heater for an e-cigarette and displays the result of the eGSM measurement.
  • the host can communicate with a cloud and inform the cloud of the test result (cryptographically secured).
  • FIGS. 2 to 5 show different possibilities for activity diagrams for communication between the host or handheld or mobile device and the eGSM integrated in the host.
  • Fig. 2 shows schematically a general sequence of an authenticity test. An operator or user starts the by pressing key 1
  • Authentication check 2 The host recognizes in step 3 that the authenticity check should be started and in step 4 gives the command to the eGSM to start with step 5, the authenticity check.
  • step 6 the eGSM excites the secret feature in the product to be tested with an LED, for example, and in step 7 measures the answer to the secret feature using a photodiode, for example.
  • step 8 the measurement signal is evaluated and in step 9 the eGSM sends the result of the authenticity check to the host.
  • the host counters the result of the authenticity check and decides how the further program sequence is to be continued depending on the result of the authenticity check, with a green LED 11 in the case of authenticity and a green LED 11 in the case of missing features false "a red LED 12 lights up on the host.
  • the result of the authenticity check is preferably encrypted by the eGSM and / or transmitted to the host in a secure manner by means of a signature / hash value and thus secured against manipulation or falsification.
  • the embedded secure element eSE plays the main role.
  • Fig. 3 shows schematically a sequence of the authenticity check of consumables and subsequent approval of use.
  • an operator or user introduces a product, for example a tobacco stick, into a host or mobile device, for example a tobacco heater of an e-cigarette, and starts the authenticity check by pressing button 1 or by inserting the product.
  • the host recognizes in step 3 'that the product.
  • step 4 the eGSM excites the secret feature in the tobacco stick, for example with an LED, and in step 7, for example with a photodiode, measures the answer to the secret feature.
  • step 8 the measurement signal is evaluated and in step 9 the eGSM sends the test result to the host.
  • the host decides in step 10 depending on whether a real or original product was recognized by the eGSM, with a red LED 12 on the host lighting up in the event of no recognition of "false". In the case of recognition of "true", a green LED 11 on the flost lights up and is used in step 13 of the tobacco stick released in the tobacco heater.
  • the eGSM is used in a hand-held device to check the authenticity of consumables and, if authenticity is recognized, to approve the use of the device. Depending on the intended use of the device, if the authenticity check is negative, a repetition of the check is initiated and the user is then informed and further use is prevented (for example for medication) or allowed or restricted.
  • FIG. 4 shows schematically a sequence of mutual authentication between the host and eGSM in order to prevent manipulation by the user or third parties.
  • step 2 " An operator or user switches the host on by pressing button 1 in step 2 ", whereupon the host starts up or boots in step 14 and the eGSM in step 14 '.
  • step 15 the host sends the signal to the eGSM to begin with step 15 ', the authentication.
  • step 16 the eGSM notifies the eSE to start the authentication with the host, which it does in step 17 'and in step 17 the host enters the mutual challenge / response authentication process and brings it to a conclusion.
  • step 18 the eGSM optionally also notifies the host of the result of the authentication from his point of view.
  • step 19 the host and, in parallel, in step 19 ', the eGSM decides whether the authentication was successful in each case, with both the host enabling operation, step 20, and the eGSM, step 20', if the match is "true” . In the event of failed authentication “false”, the host outputs an error message in step 21 and the eGSM terminates operation in step 22.
  • the authenticity check or authentication is preferably carried out by an eSE integrated into the eGSM.
  • the host system should also have an eSE, a secure processor (core), a trust zone or WhiteBox security.
  • FIG. 5 shows schematically the corresponding sequence of authentication between the host and cloud, which essentially corresponds to the sequence from FIG. The only difference is that in step 23 the host creates a "tunnel" to a cloud with a TIM server (TIM means Trusted Identity Manager, a server system that is responsible for managing the (device) identities and the above Tasks is responsible), so that the eGSM communicates directly with the cloud in step 17 'and carries out the authentication with the corresponding server in step 17'.
  • TIM Trusted Identity Manager
  • the authentication is preferably carried out by an eSE integrated into the eGSM.
  • the authentication to a cloud can also be used for secure data transfer from or to the handheld device or eGSM, secure software updates, key and rights management or pay-per-use applications.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Überprüfung der Echtheit eines Produkts, wobei ein echtes Produkt ein vorgegebenes geheimes Merkmal aufweist, das mittels elektromagnetischer Strahlung anregbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul das Produkt auf das Vorhandensein und die Eigenschaften des geheimen Merkmals prüft und auswertet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein' Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul. Erfindungsgemäß ist das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobilgerät integrierbar bzw. einbettbar, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul aus einem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des geheimen Merkmals besteht und aus einem Elektronik-Modul besteht, wobei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital- Wandlimg der Messsignale des Optik-Moduls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Mess-Signalen entstandenen digitalen Messsignale des geheimen Merkmals und Entscheidung über dessen Echtheit, sowie einem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/ oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Optik-Modul erfassbar ist.

Description

Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Integration bzw. Einbettung in ein Mobilgerät und Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul
Die Erfindung betrifft ein Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Über prüfung der Echtheit eines Produkts, wobei ein echtes Produkt ein vorgege benes geheimes Merkmal aufweist, das mittels elektromagnetischer Strah lung anregbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul das Produkt auf das Vorhandensein und die Eigenschaften des geheimen Merk mals prüft und auswertet. Ein derartiges Sensor-, Mess- und Auswertungs modul wird auch als Embedded-Genuineness-Sensor-Modul (eGSM) be zeichnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul.
Die Erfindung betrifft hierbei die Absicherung von Produkten und Systemen aus mehreren zusammenwirkenden Produkten, beispielsweise für die in-situ Echtheitsprüfung von Verbrauchsmaterial in einem Mobilgerät. Für die Absicherung und Echtheitsprüfung von Waren, Etiketten, Zollstempeln, Pässen und dergleichen, kommen heutzutage Handgeräte zum Einsatz, die entweder eine bestimmte Stoffeigenschaft prüfen und dem Anwender das Prüfergebnis sofort anzeigen, oder über kryptographische Prüfung mit oder ohne Server-/ Internetanbindung die Echtheit eines Produktes bestäti- gen.
Echtheitsprüfungen, die mit einem Mobiltelefon vollzogen werden, sind ent weder auf Code- oder Chip-Basis mit Signatur- oder Datenbank-Prüfung an gelegt, oder verwenden nur einfachere Nachweisverfahren (beispielsweise mittels Kamera und Blitz), weil das Mobil telefon über keine speziellen Sen soren für Echtheitsprüfungen verfügt. Die Gefahr von Produktfälschungen wird auf Grund der fortschreitenden Globalisierung und Digitalisierung zukünftig weiter zunehmen und den Verbraucher/ Patienten immer mehr vor die Frage der Echtheit der benutz ten Produkte/ Medikamente stellen. Hersteller von Markenartikeln müssen aus Gründen der Produkthaftung und der Reputation die Echtheit der ver triebenen Produkte sicherstellen. Allein mit digitalen Methoden kann diese Herausforderung nicht oder nur unzulänglich gelöst werden.
Nachteil an den aus dem Stand der Technik bekannten Geräten und Verfah ren ist, dass Geräte für den Nachweis von speziellen Merkmalsstoffen eher groß und teuer sind, oder auf dem Produkt Platz für einen visuell sichtbaren Code oder für einen Chip benötigt wird. Der in ein Handgerät integrierte, in- situ Echtheitsnachweis von kleinem Verbrauchsmaterialien, wie beispiels weise Tabaksticks (auch HEETS® genannt) für Tabakerhitzer oder Insulin- Ampullen, oder Echtheitsprüfung mit dem Mobiltelefon, ist mit der aus dem Stand der Technik bekannten Technologie nicht möglich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik behoben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche ge löst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An sprüche.
Erfindungsgemäß ist das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mo bilgerät integrierbar bzw. einbettbar, wobei das Sensor-, Mess- und Auswer tungsmodul aus einem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des geheimen Merkmals besteht und aus einem Elektronik-Modul besteht, wobei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digi tal-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Mo duls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Messsig- nalen entstandenen digitalen Messsignale des geheimen Merkmals und Ent scheidung über dessen Echtheit, sowie einem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/ oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Optik-Modul erfassbar ist.
Alternativ dazu ist das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobil gerät integrierbar bzw. einbettbar und sendet über ein ebenfalls integriertes Interface-Modul die Ergebnisse der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät oder direkt/ indirekt in eine Cloud, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/ oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul erfassbar ist. Hierbei kann das Sen sor-, Mess- und Auswertungsmodul aus einem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analo gen Messsignalen des geheimen Merkmals bestehen und aus einem Elektro nik-Modul bestehen, wobei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Moduls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Messsignalen entstandenen digitalen Messsignalen des ge heimen Merkmal und Entscheidung über die Echtheit des Produkts sowie ei nem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht. WO 2020/182334 PCT/EP2020/000060
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Dabei werden bevorzugt mehrere oder alle beschriebenen Module des Sen sor-, Mess- und Auswertungsmoduls als Mikrosystem integriert. Ein Groß teil oder alle Einheiten und/ oder Module, vor allem die analogen und digi- 5 talen Schaltkreise können in ein Mixed-Signal-ASIC zusammengefasst wer den, also in einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis für ge mischt analoge und digitale Elektronik-Bauteile.
Ein vorgegebenes geheimes Merkmal ist ein Merkmal, das einem Anwender0 nicht bekannt ist. Hierbei ist dem Anwender üblicherweise weder die Anwe senheit des geheimen Merkmals auf oder in dem Produkt, noch die Zusam mensetzung und die Eigenschaften des geheimen Merkmals bekannt. Bei spielsweise ist ein vorgegebenes geheimes Merkmal eine bestimmte Kombi nation seltener Erden, die in das Material des Produkts eingebracht oder auf 5 die Oberfläche des Produkts aufgebracht sind und die mit Infrarotstrahlung ausgelesen werden können. Alternativ kann ein vorgegebenes geheimes Merkmal ein lumineszierender Stoff sein, der mit elektromagnetischer Strah lung einer bestimmten Wellenlänge anregbar ist und der nach Anregung mit dieser elektromagnetischen Strahlung elektromagnetische Strahlung einer0 bestimmten Wellenlänge aussendet, die von der bestimmten Wellenlänge der anregenden elektromagnetischen Strahlung verschieden ist. Alternativ kann ein vorgegebenes geheimes Merkmal auch die Oberflächenbeschaffen heit des Produkts in einem bestimmten Teilbereich der Oberfläche des Pro dukts oder der gesamten Oberfläche des Produkts sein. Ein anderes vorgege-5 benes geheimes Merkmal wäre beispielsweise auch eine in einem Holo
gramm versteckte Information, die nur bei einem bestimmten Betrachtungs winkel, bei Anregung mit kohärenter Strahlung oder bei Anregung mit elektromagnetischen Strahlung einer bestimmten Wellenlänge auslesbar ist. Die Erfindung hat somit den besonderen Vorteil, ein Echtheits-Sensor-Sys- tem anzubieten, das klein genug ist, um in ein Handgerät, wie beispielsweise einen Tabakerhitzer, eine Insulinspritze oder ein Mobiltelefon integriert zu werden, und vor Manipulation geschützt das Ergebnis der Prüfung an das Handgerät oder an ein anderes, übergeordnetes System zu melden.
Das Mobilgerät weist also besonders bevorzugt neben seiner Funktion als beispielsweise Tabakerhitzer, Insulinspritze, Schreibstift oder Mobiltelefon die zusätzliche und von dieser Funktion unabhängige Funktion als Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul auf. Das Handgerät besitzt also neben der zusätzlich integrierten Echtheitsprüfung, eine oder mehrere Hauptfunktio nen, wie z.B. Telefonieren, Schreiben, Pässe scannen.
Besonders bevorzugt befindet sich das gesamte Sensor-, Mess- und Auswer- tungsmodul in einem Volumen mit einer Länge, Breite und Höhe von etwa 3 mm x 3 mm x 3 mm bis etwa 10 mm x 10 mm x 10 mm, um die Integration der Echtheiterkennung in ein Mobil- oder Handgerät zu ermöglichen. Dies Volumen entspricht etwa dem Volumen einer Kamera eines aus dem Stand der Technik bekannten Mobiltelefons.
Als Schnittstellen zum Mobil- oder Handgerät werden besonders bevorzugt der Anschluss für eine Stromversorgung, eine serielle Schnittstelle (beispiels weise USB, i2c, SPI, RS232) und/ oder eine Wireless/ Funk-Schnittstelle (bei spielsweise NFC, RFID, Bluetooth, WLAN), sowie eine optische Schnittstelle für die Echtheitserkennung integriert. Das Modul ist gegen Angriffe von au ßen durch Bohrschutz und Löschung von Programm und Daten bei erkann ter Intrusion geschützt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass für die si chere Kommunikation zum Mobil- oder Handgerät oder zum übergeordne ten System ein Embedded-Secure-Element (eSE), TPM, TEE (Trusted Execut- ion Environment, z.B. arm-Trustzone, oder ähnliches in das Elektronik-Mo- dul integriert ist, sodass sich das eGSM durch aus dem Stand der Technik be kannte Challenge-Response- Verfahren nach außen authentisieren kann.
Das Modul kann direkt in ein Mobil- oder Handgerät, auch als Host bezeich net, integriert werden und prüft beispielsweise die Echtheit von Verbrauchs- material. Fällt die Echtheitsprüfung positiv aus, wird die Steuerung des Handgerätes über die erfolgreiche Prüfung informiert und kann mit dem normalen Betrieb, beispielsweise dem erhitzen von Tabak fortfahren und/o- der dem Benutzer die Echtheit des Materials mitteilen. Im negativen Fall kann der weitere Betrieb verweigert werden und/ oder der Nutzer über die fehlende Echtheit des Verbrauchsmaterials informiert werden. Durch eine optional au thentisierte/ verschlüsselte Kommunikation zwischen dem Si cherheits-Modul und dem Host-System, wird eine Manipulation der Frei gabe/ Anzeige verhindert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Optik-Modul aus mindestens einem Emitter für elektromagnetische Strahlung eines oder meh rerer bestimmter Wellenlängenbereiche, beispielsweise einer LED, und min destens einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise ei ner Photodiode. Emitter und Detektor können jeweils mit Filtern belegt wer- den. Zwischen Emitter, Detektor und der Messfläche des eGSM können wei tere, den Strahlengang beeinflussende Mittel platziert werden, beispielsweise Linsen, Lichtleiter etc. Das Optik-Modul kann entweder direkt auf dem Hauptkörper des eGSM angebracht sein, oder über ein flexibles Kabel angeschlossen sein, wenn die Messfläche an einen besonders kleinen Ort ge führt werden muss. Alternativ kann die Messfläche über einen ein- oder mehrkanaligen Lichtleiter zum Messobjekt verlegt werden. In einer weiteren Ausführungsform können das Optik-Modul und das Ana log-Modul zusammen integriert und mit einem flexiblen Kabel/ Leitung an das Digital-Modul angeschlossen werden und die Messdaten über eine digi tale Schnittstelle übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass auch bei et was längeren Leitungen zwischen Analog- und Digital-Teil keine Störungen auftreten. Vorzugsweise wird dabei die Kommunikation zwischen Analog- und Digital-Teil nach dem Stand der Technik verschlüsselt. Prinzipiell kann die Kommunikation zwischen Analog- und Digital-Teil auf drahtlos über eine Funkschnittstelle erfolgen. Das Elektronik-Modul des eGSM besteht aus Analog-Modul, Digital-Modul, Interface-Modul und optional einem Schutz-Modul mit Schutz-Logik, das das eGSM vor externen Angriffen und Spionage schützt. Alle Teile des Elekt ronik-Moduls werden vorzugsweise, Platzsparend in einem Mixed-Signal- ASIC integriert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Analog-Modul aus mindestens einem Transimpendanzverstärker sehr hoher Dynamik, um kleine Ströme hochauflösend Messen zu können, einem Verstärker mit vari abler Verstärkung, mindestens einem Analog/ Digital-Wandler und mindes- tens einem Digital/ Analog- Wandler. Transimpedanz- Wandler, Verstärker und A/D-/D/ A-Wandler können jeweils auch für einen Kanal verschmol zen sein. Der Analog-Teil hat mindestens einen solchen Kanal, vorzugsweise mehrere Kanäle, optional mit Multiplexer. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Digital-Modul aus mindestens aus einem Prozessor (MCU) mit mindestens einem Kern, flüchti gen und/ oder nicht flüchtigen Speichereinheiten (RAM, SRAM, Flash, etc.), einem eingebetteten Sicherheitselement (embedded Secure Element - eSE), das auch in den Prozessor integriert sein kann, wie dies beispielsweise in der arm M23 oder M33 Architektur vorgeschlagen wird und optional einer Schutz-Logik zur Erkennung von Angriffen.
Ein eingebettetes Sicherheitselement (eSE) ist ein vor Manipulation geschütz- ter Chip, der in das eGSM eingebettet werden kann. Daten und Schlüsselma terial werden hier vor dem Zugriff Dritter geschützt gespeichert und Daten nur an Berechtigte ausgegeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Interface-Modul aus dem Anschluss für eine Stromversorgung und verschiedenen Schnittstel len zum Datenaustausch mit dem Host-System und optional mit der Cloud. Es wird vorzugsweise mindesten eine Daten-Schnittstelle mit Kabel (bei spielsweise USB, SPI, I2C, RS232) oder eine Funkschnittstelle (beispielsweise NFC, RFID, Wifi, Bluetooth, LoRaWAN) vorgesehen. Der Kabel Anschluss kann über eine flexible Leitung und Platinen-Steckverbinder, wie in einem Mobiltelefon erfolgen.
Durch die geringe Bauform, den geringen Stromverbrauch und insbesondere die flexible Positionierung der Messfläche, kann das eGSM zur Echtheitsprü- fung in jedes beliebige Handgerät integriert werden.
Das erfindungsgemäße eGSM kann in höheren Stückzahlen sehr kostengünstig mit Standard Halbleiterverfahren produziert werden. Die direkte Absicherung von Verbrauchsmaterialien hilft den Herstellern von Markenartikeln, ihre hohen Investitionskosten für Technologie zu schüt zen, und auch dem Kunden zu garantieren, dass er nur original-Material verwendet. Dies ist insbesondere bei Medikamenten oder anderen sicher- heits- oder gesundheitsrelevanten Produkten essentiell. Auch für die Prü fung von Banknoten und Sicherheitsdokumenten kann ein Handgerät mit in tegriertem eGSM genutzt werden.
Durch die leichte Integrationsmöglichkeit in Host-Geräte, mit einer standar disierten Host-Schnittstelle, braucht nicht für jede Anwendung ein eigener Formfaktor für das eGSM entwickelt werden. Die Anwender-Software wird bevorzugt von Anwendern selbst entwickelt.
Nachfolgend werden einige Anwendungsformen der Erfindung beschrieben:
Durch die Integration des eGSM in einen Tabakerhitzer bzw. Inhalator für e- Zigaretten und eines von dem eGSM erfassbaren geheimen Merkmals in die Tabaksticks bzw. HEETs kann die ausschließliche Verwendung von origina len Tabaksticks sichergestellt werden. Dies schützt gleichermaßen den Her steller der Markenartikel wie den Anwender. Es gibt hierbei mehrere Mög lichkeiten mit dem Einlegen von nicht originalem Verbrauchsmaterial ohne geheimen Merkmal umzugehen. So kann entweder der Anwender nur über die Verwendung von nicht originalem Verbrauchsmaterial informiert wer den, die„Rauch" -Funktion aber trotzdem durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Benutzung des nicht originalen Verbrauchsmateri als unterbunden werden und/ oder eine entsprechende Information in die Cloud gesendet werden. Durch die Integration des eGSM in Medikamenten-Dosiereinheiten, wie bei spielsweise Insulin-Pens und des geheimen Merkmals in die zugehörigen In sulin-Ampullen, kann die ausschließliche Verwendung von Original-Mate rial sichergestellt werden. Dies schützt den Patienten vor gefährlichen Fäl- schungen.
Durch die Integration des eGSM in Pass-Scanner kann die Merkmalsprüfung von dem in dem Passpapier integriertem geheimen Merkmal sowohl in stati onäre, als auch in mobile Geräte integriert werden.
Durch die Integration des eGSM in BOS-Funkgeräte, beispielsweise Polizei- Funkgeräte, werden Amtsträger in die Lage versetzt, Zollstempel, Pässe und andere gesicherte Dokumente, mobil auf Echtheit zu prüfen. Durch die direkte Integration des eGSM in Mobiltelefone oder andere Mobil geräte, oder die Integration in ein an ein Mobiltelefon oder anderes Mobilge rät ansteckbares USB-C, Mini-USB oder Lightning-Zusatzmodul, kann die Echtheitsprüfung von geheimen Merkmalen in praktisch jedes mobile Gerät verlegt werden. Kunden können so elegant die Echtheit von im Internet be- stellten Marken- Artikeln prüfen, beispielsweise Akkus, Zubehör, Geräte,
Textilien, Schuhe, etc. Ein System mit einem geheimen Merkmal wird damit für Markenartikler immens interessanter, weil sich die Möglichkeiten zur Prüfung potenzieren. Ein derartiges mobiles Gerät könnte die Bauform eines Kugelschreibers aufweisen, der auf der einen Seite Kugelschreiber und auf der anderen Seite Echtheitsprüfgerät ist. Das Gerät kann mit einem kleinen Display oder nur zwei LEDs und zwei Tasten ausgestattet sein. Auch die Echtheit von Banknoten könnte damit geprüft werden. Das geheime Merkmal kann bei allen denkbaren Anwendungen z.B. ins Sub strat (z.B. Papier oder Kunststoff) oder in eine Druckfarbe eingebracht wer den. Kann das zu sichernde Objekt nicht direkt mit dem Merkmal versehen oder bedruckt werden, so kann auch ein Sicherheitsetikett in dessen Substrat oder im Druck mit dem Merkmal ausgestattet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit einem vorgenannten erfindungsgemäßen Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul bzw. eGSM mit den folgenden Schritten:
a) durch Einlegen des Produkts in das Mobilgerät oder Annähern des Pro dukts an das Mobilgerät und/ oder Drücken einer Taste und/ oder eine andere Handlung des Benutzers am Mobilgerät wird die Bestimmung der Echtheit gestartet,
b) das Mobilgerät sendet über das Interface-Modul einen Befehl an das Sen sor-, Mess- und Auswertungsmodul, mit der Bestimmung der Echtheit zu beginnen,
c) durch das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird mittels elektro magnetischer Strahlung das geheime Merkmal im zu prüfenden Produkt angeregt und die vom geheimen Merkmal emittierte elektromagnetische Strahlung gemessen und ein entsprechendes Messsignal bereitgestellt, d) durch das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird das Messsignal ausgewertet, das Ergebnis der Auswertung analysiert, über die Echtheit des Produkts entschieden und über das Interface-Modul das Ergebnis der Entscheidung an das Mobilgerät gesendet,
e) das Mobilgerät nimmt das Ergebnis der Entscheidung entgegen und zeigt je nach Ergebnis der Entscheidung eine entsprechende Meldung für den Benutzer an und/ oder gibt bei einem echten oder originalen Produkt die Verwendung des Produkts im Mobilgerät frei. Die in Schritt a) genannte andere Handlung des Benutzers am Mobilgerät kann beispielsweise das Berühren oder Wischen eines bestimmten Feldes auf einem Display eines Smartphones mit einem Finger, ein Sprachbefehle oder eine Textnachricht sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt a) das Produkt, beispielsweise ein Tabakstick, in das Mobilgerät, beispielsweise ein Tabaker hitzer einer eZigarette, eingeführt und in Schritt e) bei erkannter Echtheit des Produkts die Verwendung des Produkts im Mobilgerät freigegeben. Fällt die Echtheitsprüfung des Produkts dagegen negativ aus, kann die Verwendung des Produkts im Mobil gerät gesperrt werden und/ oder ein Warnhinweis durch das Mobilgerät angezeigt oder abgegeben werden. Als Warnhinweis kann sinngemäß auch ein akustisches Signal, Vibration oder ein haptisches Signal dienen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet mindestens beim Ein schalten des Mobilgerätes eine kryptographische Authentisierung zwischen dem Mobilgerät und dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul statt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet die Kommunikation zwi schen dem Mobilgerät und dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul ver schlüsselt und/ oder mittels digitaler Signaturen gegen Verfälschung gesi chert statt.
Wichtig im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Echtheitsprüfung ist, dass die Prüfung der Übereinstimmung des Messergebnisses mit dem vorgegebenen Messergebnis für ein echtes oder originales Produkt, aus schließlich in der gesicherten Umgebung des eGSM stattfindet. Es dürfen keine Informationen über die Auswertung in den ungesicherten Bereich des Hosts gelangen, deshalb wird an ihn nur das Ergebnis der Prüfung übertra gen. So wird verhindert, dass Details zur Echtheitsprüfung leicht ausspio niert werden könnten.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, soweit dies von dem Schutzum fang der Ansprüche erfasst ist.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und der ergänzenden Fi guren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die Ausführungsbei spiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfin dung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Des Weiteren sind die Darstel lungen in den Figuren des besseren Verständnisses wegen stark schematisiert und spiegeln nicht die realen Gegebenheiten wider. Insbesondere ent sprechen die in den Figuren gezeigten Proportionen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen ausschließlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit. Des Weiteren sind die in den folgenden Ausführungsbei spielen beschriebenen Ausführungsformen der besseren Verständlichkeit wegen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert. Bei der prakti schen Umsetzung können wesentlich komplexere Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
Im Einzelnen zeigen schematisch:
Fig. l einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Sensor-, Mess- und Aus wertungsmoduls,
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Echtheitsprüfung, Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Echtheitsprüfung von
Verbrauchsmaterial und anschließende Freigabe der Benutzung,
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Authentisierung zwischen
Host und eGSM,
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Ablauf einer Authentisierung zwischen eGSM/ Host und Cloud.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Sensor-, Mess- und Auswertungsmoduls eGSM. Das eGSM besteht hierbei aus einem Optik-Modul (Optik) und einem Elektronik-Modul (Elektronik).
Das Optik-Modul weist mindestens eine Leuchtdiode LED auf, die über ein optionales Filter F und eine optionales Linse L das geheime Merkmal eines (nicht dargestellten) Produkts mit elektromagnetischer Strahlung eines oder mehrerer bestimmter Wellenlängenbereiche beaufschlagt. Mindestens ein Teil der von dem geheimen Merkmal zurückgestrahlten elektromagneti schen Strahlung wird von mindestens einer Photodiode PD gemessen, wobei sich vor der mindestens einen Photodiode PD ebenfalls jeweils ein Filter F und eine Linse L befinden können.
Die Ansteuerung der mindestens einen Leuchtiode LD und der Empfang der Messsignale der mindestens einen Photodiode PD erfolgt über das Analog- Modul (Analog) des Elektronik-Moduls, das hierfür mindestens einen Tran- simpendanzverstärker Z, V sehr hoher Dynamik, um kleine Ströme hochauf lösend Messen zu können, einen Verstärker mit variabler Verstärkung, min destens einen Analog/ Digital-Wandler ADC und mindestens einen Digi- tal/ Analog- Wandler DAC mit Ausgangsverstärker bzw. LED-Treiber um fasst. Das Optik-Modul und das Elektronik-Modul können hierbei durch ein einziges Modul gebildet werden, so dass beide Module direkt miteinander verbunden sind. Alternativ können das Optik-Modul und das Elektronik- Modul durch separate Module gebildet werden und über Kabel miteinander verbunden sein.
Das Analog-Modul kommuniziert mit einem Digital-Modul (Digital) des eGSM, das aus einer MCU, einem Speicher, einer Schutzlogik und einem eSE besteht. Die Schutzlogik hat die Aufgabe, externe Angriffe auf das eGSM ab zuwehren bzw. das eGSM vor einem erfolgreichen Angriff zu zerstören.
Das Digital-Modul wiederum kommuniziert mit einem Interface-Modul (In terface) des eGSM, das dem Anschluss für eine Spannungsversorgung (VC) für das eGSM mit beispielsweise 5 V oder 3,3 V und einer kabelgebundenen (Wired) und/ oder kabellosen (Wireless) Kommunikationseinrichtung mit dem Host besteht.
Der Host ist beispielsweise ein Mobil telefon, ein Stift oder ein Tabakerhitzer einer eZigarette und zeigt das Ergebnis der Messung des eGSM an. Zusätz lich kann der Host mit einer Cloud kommunizieren und der Cloud das Prü fergebnis (kryptographisch abgesichert) mitteilen.
Fig. 2 bis Fig. 5 zeigen verschiedene Möglichkeiten für Aktivitätsdiagramme zur Kommunikation zwischen Host bzw. Hand- oder Mobilgerät und dem in den Host integrierten eGSM.
Fig. 2 zeigt hierbei schematisch einen allgemeinen Ablauf einer Echtheitsprü fung. Ein Bediener bzw. User startet durch Drücken einer Taste 1 die
Echtheitsprüfung 2. Der Host erkennt in Schritt 3, dass die Echtheitsprüfung gestartet werden soll und gibt in Schritt 4 den Befehl an das eGSM, mit Schritt 5, der Echtheitsprüfung, zu beginnen. Das eGSM regt in Schritt 6 bei spielsweise mit einer LED das geheime Merkmal im zu prüfenden Produkt an und misst in Schritt 7 beispielsweise mit einer Photodiode die Antwort des geheimen Merkmals. In Schritt 8 erfolgt die Auswertung des Messsignals und in Schritt 9 sendet das eGSM das Ergebnis der Echtheitsprüfung an den Host. Der Host nimmt in Schritt 10 das Ergebnis der Echtheitsprüfung entge gen und entscheidet, wie der weitere Programmablauf in Abhängigkeit vom Ergebnis der Echtheitsprüfung fortgesetzt wird, wobei für den Fall der Echt- heit„true" eine grüne LED 11 und für den Fall fehlenden Merkmals„false" eine rote LED 12 am Host aufleuchtet.
Bevorzugt wird das Ergebnis der Echtheitsprüfung vom eGSM verschlüsselt und/ oder durch eine Signatur/ Hashwert gesichert an den Host übermittelt und somit gegen Manipulation oder Verfälschung gesichert. Dabei spielt das embedded Secure Element eSE die Hauptrolle.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Ablauf der Echtheitsprüfung von Verbrauchs material und anschließende Freigabe der Benutzung. Ein Bediener bzw. User führt in Schritt 2' ein Produkt, beispielsweise ein Tabakstick, in ein Host bzw. Mobilgerät, beispielsweise ein Tabakerhitzer einer eZigarette, ein und startet durch Drücken einer Taste 1 oder bereits durch das Einlegen des Pro dukts die Echtheitsprüfung. Der Host erkennt in Schritt 3', dass die
Echtheitsprüfung und damit der Gebrauch der eZigarette gestartet wurde und gibt in Schritt 4 das Signal an das eGSM, mit Schritt 5, der Echtheitsprü fung, zu beginnen. Das eGSM regt in Schritt 6' beispielsweise mit einer LED das geheime Merkmal im Tabakstick an und misst in Schritt 7 beispielsweise mit einer Photodiode die Antwort des geheimen Merkmals. In Schritt 8 er folgt die Auswertung des Messsignals und in Schritt 9 sendet das eGSM das Prüfergebnis an den Host. Der Host entscheidet in Schritt 10 je nachdem, ob ein echtes oder originales Produkt vom eGSM erkannt wurde, wobei für den Fall keiner Erkennung„false" eine rote LED 12 am Host aufleuchtet. Für den Fall der Erkennung„true" leuchtet eine grüne LED 11 am Flost auf und wird in Schritt 13 die Verwendung des Tabaksticks im Tabakerhitzer freigegeben.
Das eGSM wird hierbei in einem Hand-Gerät dazu benutzt, die Echtheit von Verbrauchsmaterial zu prüfen und bei erkannter Echtheit den Gebrauch des Gerätes freizugeben. Je nach Einsatzzweck des Gerätes, wird bei negativer Echtheitsprüfung eine Wiederholung der Prüfung angestoßen und anschlie- ßend der Anwender informiert und die weitere Benutzung unterbunden (beispielsweise bei Medikamenten) oder erlaubt oder eingeschränkt erlaubt.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Ablauf der gegenseitigen Authentisierung zwischen Host und eGSM, um Manipulation durch den User oder Dritte zu verhindern.
Ein Bediener bzw. User schaltet hierbei durch Drücken einer Taste 1 in Schritt 2" den Host ein, woraufhin in Schritt 14 der Host und in Schritt 14' das eGSM hochfahren bzw. booten.
Der Host gibt in Schritt 15 das Signal an das eGSM, mit Schritt 15', der Au thentisierung, zu beginnen. Das eGSM teilt in Schritt 16 dem eSE mit, die Authentisierung mit dem Host zu starten, was es in Schritt 17' tut und der Host in Schritt 17 in das gegenseitige Challange/ Response Authentisierungs- verfahren einsteigt und zum Abschluss bringt. In Schritt 18 teilt das eGSM optional zusätzlich dem Host das Ergebnis der Authentisierung aus seiner Sicht mit. In Schritt 19 entscheidet der Host und parallel dazu in Schritt 19' das eGSM, ob die Authentisierung jeweils erfolgreich war, wobei für den Fall der Übereinstimmung„true" sowohl der Host den Betrieb freigibt, Schritt 20, als auch das eGSM, Schritt 20'. Für den Fall gescheiterter Authentisierung„false" gibt der Host mit Schritt 21 eine Fehlermeldung aus und beendet das eGSM in Schritt 22 den Betrieb.
Die Echtheitsprüfung bzw. Authentisierung wird vorzugsweise von einem in das eGSM integrierten eSE durchgeführt. Je nach Sicherheitsanforderung sollte auch das Host-System ein eSE, ein sicheren Prozessor(-kern), eine Trustzone oder WhiteBox-Security aufweisen.
In vielen Fällen kann auch eine Authentisierung gegenüber einem Server- System in der Cloud sinnvoll sein. Fig. 5 zeigt schematisch den entsprechen den Ablauf der Authentisierung zwischen Host und Cloud, der im Wesentli chen dem Ablauf aus Fig. 4 entspricht. Einziger Unterschied ist, dass der Host in Schritt 23 ein„Tunnel" zu einer Cloud mit einem TIM-Server her stellt (TIM bedeutet Trusted Identity Manager, ein Server-System, das für die Verwaltung der (Geräte-)Identitäten und die oben genannten Aufgaben zuständig ist), so dass das eGSM in Schritt 17' direkt mit der Cloud kommuni ziert und in Schritt 17“ die Authentisierung mit dem entsprechenden Server durchführt.
Die Authentisierung wird vorzugsweise von einem in das eGSM integrierten eSE durchgeführt.
Die Authentisierung gegenüber einer Cloud kann zusätzlich für sicheren Da tentransfer vom oder zum Handgerät oder eGSM, sichere Software-Updates, Schlüssel- und Rechtemanagement oder Pay-Per-Use- Anwendungen genutzt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Überprüfung der Echtheit eines Produkts, wobei ein echtes Produkt ein vorgegebenes geheimes Merkmal aufweist, das mittels elektromagnetischer Strahlung anregbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul das Produkt auf das Vorhandensein und die Eigenschaften des geheimen Merkmals prüft und auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobilgerät integrierbar bzw. einbettbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul aus einem Optik- Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des geheimen Merkmals besteht und aus einem Elektronik-Modul besteht, wobei das Elektronik- Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Moduls, ei nem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analogen Messsignalen entstandenen digitalen Messsignale des geheimen Merkmals und Ent scheidung über dessen Echtheit, sowie einem Interface-Modul zur Wei tergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/ oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät eingeführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das geheime Merkmal von dem Optik-Modul er fassbar ist.
2. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur Überprüfung der Echtheit eines Produkts, wobei ein echtes Produkt ein vorgegebenes geheimes Merkmal aufweist, das mittels elektromagnetischer Strahlung anregbar ist, wobei das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul das Produkt auf das Vorhandensein und die Eigenschaften des geheimen Merkmals prüft und auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul in ein Mobilgerät integrierbar bzw. einbettbar ist und über ein ebenfalls integriertes Interface-Modul die Ergebnisse der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät sendet, wobei das Mobilgerät das Ergebnis der Echtheitsprüfung anzeigt und/ oder eine von der Echtheit abhängige Aktion durchführt, wobei das Produkt in das Mobilgerät ein geführt oder in die Nähe des Mobilgeräts gebracht wird, so dass das ge heime Merkmal von dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul er fassbar ist.
3. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul aus ei nem Optik-Modul zur Erfassung der Eigenschaften des geheimen Merkmals und zur Bereitstellung von analogen Messsignalen des ge heimen Merkmals besteht und aus einem Elektronik-Modul besteht, wo bei das Elektronik-Modul aus einem Analog-Modul zur Verstärkung und digital-analog- bzw. analog-digital-Wandlung der Messsignale des Optik-Moduls, einem Digital-Modul zur Auswertung der aus den analo gen Messsignalen entstandenen digitalen Messsignalen des geheimen Merkmal und Entscheidung über die Echtheit des Produkts sowie einem Interface-Modul zur Weitergabe des Ergebnisses der Echtheitsprüfung an das Mobilgerät besteht.
4. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vo rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilgerät min destens eine weitere, von der Funktion des Sensor-, Mess- und Auswer tungsmoduls unabhängige Funktion aufweist.
5. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vo rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Optik-Modul aus mindestens einem Emitter für elektromagnetische Strahlung eines oder mehrerer bestimmter Wellenlängenbereiche und mindestens einem De- tektor für elektromagnetische Strahlung besteht.
6. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vo rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Analog-Modul aus mindestens einem Transimpendanzverstärker sehr hoher Dynamik, um kleine Ströme hochauflösend Messen zu können, einem Verstärker mit variabler Verstärkung, mindestens einem Analog/ Digital- Wandler und mindestens einem Digital/ Analog-Wandler besteht.
7. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vo- rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Digital-Modul aus mindestens aus einem Prozessor mit mindestens einem Kern, flüchtigen und/ oder nicht flüchtigen Speichereinheiten und einem eingebetteten Sicherheitselement besteht.
8. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vo rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Interface-Modul aus einem Anschluss für die Stromversorgung und verschiedenen Schnittstellen zum Datenaustausch mit dem Mobilgerät besteht.
9. Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vo rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle be schriebenen Module des Sensor-, Mess- und Auswertungsmoduls in ei nem integrierten elektronischen Baustein, beispielsweise ein Mixed- Signal-ASIC, integriert sind.
10. Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit einem Sen sor-, Mess- und Auswertungsmodul nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) durch Einlegen des Produkts in das Mobilgerät oder Annähern des Produkts an das Mobilgerät rund/ oder Drücken einer Taste und/ oder eine andere Handlung des Benutzers am Mobilgerät wird die Bestimmung der Echtheit gestartet,
b) das Mobilgerät sendet über das Interface-Modul einen Befehl an das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul, mit der Bestimmung der Echtheit zu beginnen,
c) durch das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird mittels elektromagnetischer Strahlung das geheime Merkmal im zu prü fenden Produkt angeregt und die vom geheimen Merkmal emit tierte elektromagnetische Strahlung gemessen und ein entspre chendes Messsignal bereitgestellt,
d) durch das Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul wird das Mess signal ausgewertet, das Ergebnis der Auswertung analysiert, über die Echtheit des Produkts entschieden und über das Interface- Modul das Ergebnis der Entscheidung an das Mobilgerät gesendet, e) das Mobilgerät nimmt das Ergebnis der Entscheidung entgegen und zeigt je nach Ergebnis der Entscheidung eine entsprechende Meldung für den Benutzer an und/ oder gibt bei einem echten o- der originalen Produkt die Verwendung des Produkts im Mobilge rät frei.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens beim Einschalten des Mobilgerätes eine Authentisierung zwischen dem Mobilgerät und dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul stattfindet.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen dem Mobilgerät und dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul verschlüsselt und/ oder mittels digitaler Signaturen gegen Verfälschung gesichert stattfindet.
PCT/EP2020/000060 2019-03-08 2020-03-09 Sensor-, mess- und auswertungsmodul zur integration bzw. einbettung in ein mobilgerät und verfahren zur bestimmung der echtheit eines produkts mit dem sensor-, mess- und auswertungsmodul WO2020182334A1 (de)

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DE102019001674.2A DE102019001674A1 (de) 2019-03-08 2019-03-08 Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul zur lntegration bzw. Einbettung in ein Mobilgerät und Verfahren zur Bestimmung der Echtheit eines Produkts mit dem Sensor-, Mess- und Auswertungsmodul
DE102019001674.2 2019-03-08

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