DE10022165A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Autentifizierung einer Unterschrift - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur elektronischen Autentifizierung einer geleisteten Unterschrift, ein Verfahren zur digitalen Aufzeichnung einer Handschrift sowie ein Programm und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Echtheit von Unterschriften ist für die Rechtsgültigkeit elektronisch übertragener Dokumente von großer Wichtigkeit. Die Erfindung ist ein Beitrag zur Autentifizierung und Fälschungssicherheit elektronischer Nachrichten.

Die Erfindung soll bei Vertragsabschlüssen sicherstellen, daß an dem angegebenen Ort zur angegebenen Zeit eine Unterschrift geleistet wurde. Sie soll helfen, den Unterschreibenden zu autentisieren und zeigen, daß mit den typischen bekannten graphologischen Charakteristika einer bekannten Handschrift unterschrieben wird. Zudem soll sichergestellt werden, daß auch das richtige Dokument unterschrieben wird. Hierbei soll durch Kombination und Nutzung einer Freisprecheinrichtung oder eine zusätzliche Autentisierung durch akustische Informationen und die Identifikation der Stimme erreicht werden. Durch erfindungsgemäße Nutzung eines satellitengestützten Autentifizierungsverfahrens sollen Ort und Zeit der Unterschrift genau identifiziert werden, sowie Fälschungen und Manipulationen sicher festgestellt werden.

Dabei sollen lediglich ein Gerät von Größe und Format eines Schreibstifts bzw. eines Funktelefons und einige Blätter Papier notwendig sein. Bislang wurde häufig neben der Vorlage von Ausweisformularen eine beobachtbare Ausführung einer Unterschrift verlangt. Dabei sollte sichergestellt werden, daß die charakteristische Unterschrift in zügiger Handschrift und damit möglichst unverfälscht erfolgt.

Die Erfindung versucht durch Übertragung sehr informationsreicher Charakteristika einer Handschrift Fälschungen deutlich zu erschweren und typische Schreibparameter mit entsprechend großem Informationsgehalt zu übertragen. Kann auf einem nur den Vertragsparteien bekannten Papier mit entsprechender Markierung unterschrieben werden, so wird wie bei einem "Wasserzeichen" die Sicherheit der Unterschrift mit der Sicherheit der richtigen Identität des Dokuments verstärkt. Voraussetzung dabei ist, daß nur die Vertragspartner zwei identische Exemplare eines Dokuments besitzen und daß beide Vertragspartner während des Unterschriftsvorgangs miteinander kommunizieren oder für das Dokument eine Unterschriftsroutine vorher bereits festgelegt haben. Diese Unterschriftsroutine kann sogar als Information auf dem Dokument vorliegen, wenn diese Information Dritten unbekannt bleibt. Bislang werden vergleichbare Informations- und Autentifizierungsroutinen bei der Geheimhaltung militärischer Nachrichten (Sprechtafeln) und bei Verschlüsselungsprogrammen angewendet. Für die Echtheitsprüfung von Unterschriften im Alltag mangelt es bislang an praktikablen Techniken. Wenn handschrifttypische Parameter zeitlich terminiert übertragen werden, ist die Möglichkeit durch spezielle Hochleistungsrechner die Autentizität der Unterschrift zu dechiffrieren sehr begrenzt. Erfindungsgemäß sollen alle Unterschriften automatisch mit der elektronischen Angabe der Universal Time UTC und mit Ortsangabe des Global Positioning Systems erfolgen. Hierdurch kann auch die Plausibilität der Laufzeit der Signale überprüft werden, und demgemäß der Bedarf für eventuell höhere Informationsgehalte für die Unterschrift berechnet werden. Durch eine entsprechend handliche Ausgestaltung der Erfindung soll das Verfahren recht einfach in der Handhabung sein.

Beschreibung der Erfindung

Bei der Handschrift wird mit einem manuellen Schreibgerät ein optisch sichtbarer Schriftzug auf ein Medium (z. B. Papier) aufgebracht. Durch Drehen und Bewegen des Stifts wird eine charakteristische Linie (Schriftzug) erzeugt, der einem möglichst charakteristischen und identifizierbaren Muster folgt. Dieses Muster kann im Hinblick auf Strichlänge, Schleifen und Kreuzungen der Linien charakterisiert werden. Die Erfindung versucht die Charakterisierung einer Schrift in Bezug auf das Schriftgerät. Wichtig ist hierbei, daß wie bei Füllfederhaltern der Stift in einer relativ unveränderten Haltung zum Papier gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird die Verfassung einer Schrift von der Position der Stiftspitze erfaßt. Das Verfahren gleicht dem Versuch, den Kurs eines Schiffes durch genaue Beobachtung des Verlaufs der Heckwelle zu beobachten. Hierfür werden vorteilhafterweise optische Sensoren ringförmig im Bereich der Schreibstiftspitze angebracht. Mit diesen Sensoren kann der Winkel eines Schriftzugs in Bezug auf die Stiftspitze gemessen werden. Um die Dicke des Stifts in handlichen Dimensionen zu halte, sollte das an der Stiftspitze beobachbare Signal durch Lichtleiter, z. B. ringförmig am Stift verlaufende Glasfasern, von der Stiftspitze weggeleitet werden. Die Glasfasertechnik ermöglicht ohne wesentliche manuelle Behinderung die Signale zu einem kleinen transportablen Meßgerät zu leiten, wo eine opto-elektronische Wandlung der Signale erfolgen kann. Andererseits kann die opto-elektronische Wandlung auch im Stift selbst erfolgen. Auch können unterschiedliche Farbmessungen der Unterscheidung des mit dem Stift geschriebenen Schriftzugs von bereits auf dem Papier vorhandenen andersfarbigen Zeichen dienen. So kann als optisches "Wasserzeichen" das Papier, auf das geschrieben wird, Zeichen enthalten, die beim Schreiben oder beim Überstreichen des Schriftkopfs durch die Vorrichtung mitgelesen werden.

Der Schriftzug kann aber auch durch mechanische Sensoren erfaßt werden, die die Biegung der Stiftmine bei der Bewegung auf dem Papier messen. Durch Messung der Biegungswinkel der Schreibstiftspitze am Papier kann die Schrift in Bezug auf die Stiftspitze oder den Stift vermessen werden. Wie bei Federn kann auch die Biegung einer Schreibmine als charakteristische Größe erfaßt werden.

Weitere charakteristische Signale liefern die beim Schreiben in den Stift eingebrachten Drehbewegungen. Diese können am oberen Ende des Stifts durch die Messung der Auslenkung kleiner elektrisch betriebener Kreisel erfaßt werden. Die durch den Schreibvorgang entstehenden Drehenergien, Drehmomente bzw. Präzessionsänderungen sowie die Neigung des Schreibgeräts können auch durch die Messung der Lage kleiner Quecksilberkugeln oder anderer Stromleiter, die über kleine elektrische Kontakte rollen, erfaßt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können nicht nur die Winkel, sondern auch die Länge der geschriebenen Schriftzüge gemessen werden. Insbesondere durch die Messung der Umdrehung von magnetischen Rollkugeln im Bereich der Spitze von Kugelschreibern können Informationen bezüglich der vom Schreibkopf zurückgelegten Strecke gewonnen werden. Hierfür muß bei einer ausreichenden magnetischen Feldstärke der Kugel eines Kugelschreibers die elektromotorische Wirkung auf mindestens eine kleine Spule in der Nähe der Kugel gemessen werden. Bei Federhaltern besteht die Möglichkeit den Fluß der mit kleinen elektrisch leitenden Partikeln versetzten Tinte zu erfassen. Hierfür werden die Impedanzänderungen bei der Passage der Tinte durch ein Meßfeld zwischen mindestens zwei Stromelektroden gemessen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Messung des Tintenflusses durch Thermodilutionsverfahren. Hierbei wird der Fluß einer unterschiedlich temperierten Tinte mit einer Thermistorelektrode nach Passage einer Wärmequelle erfasst. Je größer die Temperaturänderung am Thermistor um so größer der Tintenfluss.

Prinzipiell müssen die gemessenen Signale einem Meßverstärker zugeführt werden, der mit einem Prozessor oder Computer verbunden werden kann. Wenn in das System eine Lautsprecher- und Freisprecheinheit integriert ist, können auch zusätzliche akustische Signale über Funk oder andere elektronische Medien weitergeleitet werden. Die Kommunikation mit Vertragspartnern kann aber auch durch die Darstellung optischer Signale realisiert werden. In besonderer Ausgestaltung des Verfahrens können die optischen Signale auch über die Lichtleiter auf die Schreibflläche projeziert werden. Die Erfindung kann dann als ein neues Schreib- und Wiedergabegerät eines kleinen Personal Computers verwendet werden.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung, werden von mindestens 2 Satelliten an unterschiedlichen Positionen kontinuierlich Zufallscodes, im folgenden als VERSAT (very early random signal at time) bezeichnet, generiert und mit der präzisen Greenwich Zeitangabe ihrer Generierung zur Erde gesendet. Diese Information kann als Code genutzt werden und sofort an den Empfänger des Dokuments verschickt werden. Wenn der Empfänger des Codes oder einer codierten Umsetzung von VERSAT die präzise Ankunftszeit (Greenwich) gleichzeitig mit dem Inhalt des VERSAT-Codes dokumentiert, kann aus der Frühzeitigkeit der Ankunft der VERSAT-Information die Autentizität des Signals ermessen werden. Durch Dechiffrierungroutinen (mit Hochleistungsrechnern) gebrochene Codes kämen mit einer entsprechenden Latenz an. Würde simultan eine Mehrzahl von empfangenen vollständigen VERSAT-Codes übertragen, könnte der Empfänger die genaue Zeit und den Ort des dokumentierenden Schreibers errechnen. Mit der steigenden Anzahl von VERSAT-Code-Satelliten nimmt natürlich die Präzision des Verfahrens zu.

Claims (22)

1. Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Autentifikation einer geleisteten Unterschrift und zur digitalen Aufzeichnung einer mit einem Schreibgerät geschriebenen Handschrift, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schreibstiftspitze des manuellen Schreibgeräts optische Sensoren angebracht sind, mit denen der Winkel eines mit dem Schreibgerät gezeichneten Schriftzugs in Bezug auf die Stiftspitze oder den Stift gemessen werden kann.

2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal eines gezeichneten Schriftzugs durch einen in der Nachbarschaft des Schreibkopfs befindlichen Lichtleiter von der Spitze des Schreibgerätes an einen anderen Teil des Schreibgeräts geleitet werden kann.

3. Nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtleiter Fiberglasfasern verwendet werden,

4. Nach den vorgehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Medium geschrieben wird, das Zeichen enthält, die beim Schreiben oder beim Überstreichen des Schriftkopfs durch die Vorrichtung gelesen werden können.

5. Nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Medium enthaltenen Zeichen nur dem Empfänger des Dokuments bekannt sind.

6. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch weitere Lichtleiter und Detektoren die unterschiedliche Ausleuchtung des Schreibmediums gemessen werden kann.

7. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Farbunterschiede durch mindestens einen Detektor gemessen werden können.

8. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in bzw. an einem manuellen Schreibgerät mechanische Sensoren angebracht sind mit denen der Winkel eines mit dem Schreibgerät gezeichneten Schriftzugs in Bezug auf die Stiftspitze oder den Stift gemessen werden kann.

9. Nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Handschrift bewirkte Ausmaß der Biegung einer Schreibmine gemessen werden kann.

10. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Schreibvorgang entstehenden Drehenergien, Drehmomente bzw. Präzessionsänderungen durch die Messung der Bewegung kleiner elektrisch betriebener Kreisel erfaßt wird.

11. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Schreibvorgang entstehenden Drehenergien, Drehmomente bzw. Präzessionsänderungen sowie die Neigung des Schreibgeräts durch die Messung der Lage kleiner Quecksilberkugeln oder anderer Stromleiter über elektrischen Kontakten erfaßt werden.

12. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gezeichneten Strichlängen durch, die Messung der Umdrehung von magnetischen Rollkugeln im Bereich der Schreibspitze gemessen werden können.

13. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gezeichneten Strichlängen durch die Messung der elektrostatischen Ladung der Schreibspitze gemessen werden können.

14. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gezeichneten Strichlängen durch die Messung des Tintenflusses beispielsweise durch Indikatordilutions­ verfahren gemessen werden, wobei bei der Verwendung von zwei Tinten die Verdünnung einer konstant fließenden unmarkierten Tinte durch eine mit einem Indikator versehenen zweiten Tinte gemessen wird, deren Fluß von Schreibgeschwindigkeit abhängt.

15. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gezeichneten Strichlängen durch die Messung des Tintenflusses einer mit kleinen elektrisch leitenden Partikeln versetzten Tinte erfaßt werden, indem die Impedanzänderungen bei der Passage der Tinte durch ein Meßfeld zwischen mindestens zwei Stromelektroden gemessen wird.

16. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gezeichneten Strichlängen durch, die Messung des Tintenflusses durch Thermodilutionsverfahren erfasst werden, wobei mit einer Thermistorelektrode die durch den Fluß einer unterschiedlich temperierten Tinte bewirkten Temperaturänderungen gemessen werden.

17. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle gemessenen Signale einem Meßverstärker zugeführt werden, der mit einem Prozessor oder PC verbunden werden kann.

18. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im System eine Lautsprecher- und eine Freisprecheinheit integriert sind, wobei alle Signale über Funk oder andere elektronische Medien weitergeleitet werden können.

19. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem System Empfänger für Signale des global positioning systems sowie für die UTC Zeitkennung befinden, wodurch sich präzise Orts- und Zeitangaben zur rechtskräftigen Unterschriftsleistung vermitteln lassen.

20. Nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei an bekannter Position befindliche Satelliten kontinuierlich Zufallscodes generieren und zusammen mit der präzisen Zeitangabe ihrer Generierung und einer Satellitenkennung zur Erde senden (VERSAT), wobei nach Übertragung dieser VERSAT-Information an einen Empfänger des Dokuments, aus der Ankunftszeit dieser Informationen die Autentizität des Signals, der Ort und die Zeit der Sendung ermittelt werden kann.

21. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß auf dem Schreibgerät optische Signale dargestellt werden können.

22. Nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Signale über die Lichtleiter auf die Schreibflläche projeziert werden können.