DE10022165A1

DE10022165A1 - Electronic signature authentication method for electronic documents in military applications, involves arranging optical sensors circularly in the vicinity of pen tip for measuring angle of written characters

Info

Publication number: DE10022165A1
Application number: DE10022165A
Authority: DE
Inventors: Iris T Jankowiak-Meier; Bernd H Meier; Nele Meier; Clara Meier
Original assignee: JANKOWIAK MEIER IRIS T
Current assignee: JANKOWIAK MEIER IRIS T
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-11-15

Abstract

Several optical sensors are arranged circularly in the vicinity of pen tip for measuring the angle of characters written with the pen. The output of optical sensors are routed to external device through optical fibers. An Independent claim is also included for electronic signature authentication device.

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.The authenticity of signatures is electronic for legal validity transferred documents of great importance. The invention is a contribution for the authentication and protection against forgery of electronic messages.

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.The invention is intended to ensure when entering into contracts that signed at the specified location at the specified time has been. It should help to authenticate the signer and show that with the typical known graphological characteristics of a known Handwriting is signed. In addition, it should be ensured that also the correct document is signed. Here, by combination and use of a hands-free system or additional authentication achieved through acoustic information and voice identification become. By using a satellite-based according to the invention The authentication process should be the exact place and time of the signature identified, as well as counterfeiting and manipulation become.

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.Only a device of the size and format of a pen or a cellular phone and some sheets of paper may be necessary. So far often an observable one in addition to the presentation of identification forms Signature required. It should be ensured that the characteristic signature in quick handwriting and therefore as possible unadulterated.

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.The invention tries to transmit very information-rich Characteristics of a manuscript make counterfeiting significantly more difficult and typical writing parameters with a correspondingly large amount of information transfer. Can be on a paper known only to the contracting parties appropriate marking are signed, as with a "Watermark" means the security of the signature with the security of the right one Identity of the document strengthened. The prerequisite is that only the Contracting parties own two identical copies of a document and that both contracting parties during the signature process communicate or a signature routine for the document beforehand have determined. This signature routine can even be used as information on the Document is available if this information remains unknown to third parties. So far, comparable information and authentication routines have been used the secrecy of military messages (notice boards) and Encryption programs applied. For the authenticity check of Everyday signatures have lacked practicable techniques. If parameters that are typical for handwriting are transferred in a timed manner Possibility of the authenticity of the through special high-performance computer Signature to decipher very limited. According to the invention, everyone should Signatures automatically with the electronic specification of the universal time UTC and with the location of the Global Positioning System. Hereby the plausibility of the runtime of the signals can also be checked, and accordingly the need for possibly higher information content for the Signature will be calculated. By a suitably handy Embodiment of the invention, the method should be quite simple in the Handling.

Description of the invention

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.With the handwriting, a manual writing instrument turns an optical one visible lettering applied to a medium (e.g. paper). Go berserk and moving the pen creates a characteristic line (lettering), which follows a pattern that is as characteristic and identifiable as possible. This pattern may vary in terms of stroke length, loops and crossings Lines are characterized. The invention attempts to characterize it a font in relation to the writing device. It is important here that as with Fountain pens the pen in a relatively unchanged position on paper is held.

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.According to the constitution of a font from the position of Pen tip captured. The procedure is like trying to track a ship by closely observing the course of the stern wave. Therefor optical sensors are advantageously ring-shaped in the region of the Pen tip attached. With these sensors, the angle of a Lettering can be measured in relation to the pen tip. To the thickness of the Keeping pens in handy dimensions should be at the tip of the pen observable signal through light guides, e.g. B. annular on the pin Glass fibers, are led away from the tip of the pen. The fiber optic technology enables the signals to one without significant manual hindrance to conduct small portable measuring device where an opto-electronic Conversion of the signals can take place. On the other hand, the opto-electronic Conversion can also be done in the pen itself. Can also be different Color measurements of the distinction between the one written with the pen Lettering of different colored characters already on the paper serve. The paper on which it is written can be used as an optical "watermark" will contain characters that appear when writing or painting over the Letterhead can be read by the device.

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.The lettering can also be detected by mechanical sensors that measure the bend of the pencil lead as it moves on paper. By Measuring the bend angle of the pen tip on paper can help the font measured with respect to the pen tip or pen. Like feathers the bending of a writing lead can also be recorded as a characteristic quantity become.

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.Additional characteristic signals are provided by writing to the pen introduced rotary movements. These can be seen at the top of the pen the measurement of the deflection of small electrically operated gyroscopes become. The turning energies created by the writing process, Torques or changes in precession as well as the inclination of the Writing instruments can also be made smaller by measuring their location Mercury balls or other conductors that have small electrical Roll contacts, be recorded. In an advantageous embodiment of the invention can not only the angle, but also the length of the written Letters are measured. In particular by measuring the revolution of magnetic roller balls in the area of ballpoint pens can provide information regarding the distance traveled by the print head be won. For this, a sufficient magnetic Field strength of the ball of a ballpoint pen affects the electromotive effect measure at least one small coil near the ball. At There is the possibility of using spring pens to flow with small electrical to detect conductive particles. For this, the Impedance changes in the passage of the ink through a measuring field between measured at least two current electrodes. Another option is in measuring the ink flow by thermodilution processes. Here will the flow of a different temperature ink with a thermistor electrode recorded after passage of a heat source. The bigger the Temperature change at the thermistor the greater the ink flow.

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 principle, the measured signals must be fed to a measuring amplifier that can be connected to a processor or computer. If a speaker and hands-free unit is integrated in the system, can also send additional acoustic signals via radio or others electronic media are forwarded. Communication with Contractual partners can also by displaying optical signals will be realized. In a special embodiment of the method, the optical signals are also projected onto the writing surface via the light guide become. The invention can then be used as a new writing and reproducing device a small personal computer.

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.In a special embodiment of the invention, at least 2 Satellites at different positions continuously random codes, in hereinafter referred to as VERSAT (very early random signal at time) and with the precise Greenwich time of their generation to Earth Posted. This information can be used as a code and immediately sent to the The recipient of the document will be sent. If the recipient of the code or a coded implementation of VERSAT the precise arrival time (Greenwich) documented simultaneously with the content of the VERSAT code, can the VERSAT information arrive early Authenticity of the signal can be measured. Through decryption routines (with High-performance computers) broken codes would come with a corresponding one Latency on. Would receive a plurality of complete simultaneously When VERSAT codes are transmitted, the recipient could know the exact time and location of the documenting clerk. With the increasing number of VERSAT code satellites naturally increase the precision of the process.

Claims

1. A method and device for electronically authenticating a signature and for digitally recording a manuscript written with a writing instrument, characterized in that optical sensors are attached in the area of the pen tip of the manual writing instrument with which the angle of a lettering drawn with the writing instrument is related can be measured on the pen tip or pen.

2. According to claim 1, characterized in that a signal of a drawn lettering by one in the neighborhood the light guide located from the tip of the writing instrument another part of the writing instrument can be directed.

3. According to claim 2, characterized in that fiberglass fibers are used as light guides,

4. According to the preceding claims, characterized in that is written on a medium that contains characters that the Writing or when the device sweeps over the title block can be read.

5. According to claim 4, characterized in that characters contained on the medium only to the recipient of the document are known.

6. According to one of the preceding claims, characterized in that by different light guides and detectors the different illumination of the writing medium can be measured.

7. According to one of the preceding claims, characterized in that color differences are measured by at least one detector can.

8. According to claim 1, characterized in that in or on a manual writing instrument mechanical sensors are attached with which the angle of one with the Writing instrument drawn lettering in relation to the pen tip or Pen can be measured.

9. According to claim 8, characterized in that that by the Handwriting caused the extent of the bend of a writing lead measured can be.

10. According to one of the preceding claims, characterized in that the turning energies, torques created by the writing process or changes in precession by measuring the movement smaller electrically operated gyroscope is detected.

11. According to one of the preceding claims, characterized in that the turning energies, torques created by the writing process changes in precession as well as the inclination of the writing instrument by the Measurement of the position of small mercury balls or other electrical conductors electrical contacts are detected.

12. According to one of the preceding claims, characterized in that the drawn stroke lengths through, measuring the rotation of magnetic roller balls in the area the writing tip can be measured.

13. According to one of the preceding claims, characterized in that the drawn stroke lengths measured by measuring the electrostatic charge of the writing tip can be.

14. According to one of the preceding claims, characterized in that the drawn stroke lengths by measuring the ink flow, for example by indicator dilution procedures are measured, with the use of two inks the Dilution of a constant flowing unlabelled ink with a an indicator-provided second ink is measured, the flow of Write speed depends.

15. According to one of the preceding claims, characterized in that the drawn stroke lengths by measuring the ink flow of a ink containing small electrically conductive particles can be detected by the impedance changes in the passage of the ink through a measuring field between at least two current electrodes are measured.

16. According to one of the preceding claims, characterized in that the drawn stroke lengths through, the measurement of the ink flow recorded by thermal dilution methods be, with a thermistor electrode by the flow of a different temperature tempered ink caused temperature changes measured become.

17. According to one of the preceding claims, characterized in that all measured signals are fed to a measuring amplifier, which with can be connected to a processor or PC.

18. According to one of the preceding claims, characterized in that a loudspeaker and a hands-free unit are integrated in the system, whereby all signals are transmitted via radio or other electronic media can be.

19. According to one of the preceding claims, characterized in that in the system receiver for signals of the global positioning system as well as for the UTC time ID, which means precise location and Get information about the time of the legally binding signature.

20. According to claim 19, characterized in that at least two satellites in known position continuously random codes generate and together with the precise time of their generation and send a satellite identifier to Earth (VERSAT), after transmission this VERSAT information to a recipient of the document from which Time of arrival of this information the authenticity of the signal, the location and the Time of the shipment can be determined.

21. According to one of the preceding claims, characterized that optical signals can be displayed on the writing instrument.

22. According to one of the preceding claims, characterized in that the optical signals are projected onto the writing surface via the light guides can be.