DE102004024158B4

DE102004024158B4 - Kommunikationssystem und Verfahren zum Datenaustausch

Info

Publication number: DE102004024158B4
Application number: DE102004024158A
Authority: DE
Inventors: Till Winteler; Gerd Dirscherl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2024-05-15
Also published as: DE102004024158A1; FR2873218A1; US20050252962A1

Abstract

Kommunikationssystem (1) mit einer Chipkarte (2) und einem Chipkartenkommunikationspartner (3), wobei:
– die Chipkarte (2) ein Modul zum Initiieren eines Datenaustauschs (5) mit dem Chipkartenkommunikationspartner (3) aufweist,
– die Chipkarte (2) eine nach einem vorgegebenen Standard ausgebildete Schnittstelle (4) aufweist und eine zusätzliche, nicht zu dieser Schnittstelle (4) gehörende, Leitung (6) zur Übertragung eines Initiierungssignals aufweist, wobei der Datenaustausch zwischen der Chipkarte (2) und dem Chipkartenkommunikationspartner (3) über die nach dem Standard vorgegebene Schnittstelle erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem sowie ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen einer Chipkarte und einem Chipkartenkommunikationspartner.
1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kommunikationssystem 1 mit einer Chipkarte 2 und einem Chipkartenkommunikationspartner 3, wie z. B. im „Handbuch der Chipkarten, W. Rankl, W. Effing, 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 1999" angegeben. Die Chipkarte 2 eines solchen Kommunikationssystems 1 besteht aus einem integrierten Schaltkreis, dem sog. Chip, der mit einem Kartenkörper verbunden ist. Der Chipkartenkommunikationspartner 3 ist meistens ein Terminal oder Lesegerät. Die Kommunikation zwischen Chipkarte 2 und Chipkartenkommunikationspartner 3 erfolgt über eine Schnittstelle 4, welche eine Standard-Schnittstelle sein kann. Der Chipkartenkommunikationspartner 3 steuert die Kommunikation mit der Chipkarte 2 nach dem „Challenge-Response-Verfahren". Dabei sendet Chipkartenkommunikationspartner 3 ein Kommando als „Challenge" zur Chipkarte 2, welches dieses unverzüglich abarbeitet, eine Antwort erzeugt und sie an den Chipkartenkommunikationspartner 3 als „Response" zurücksendet. Die Chipkarte 2 spielt in dem Kommunikationssystem 1 immer die passive Rolle eines sog. „Slaves", da sie auf Anweisungen des „Masters", dem Chipkartenkommunikationspartner 3, warten muss.
Diese Master-Slave Abhängigkeit ist bei Chipkarten der ersten Generation, den Speicherkarten am stärksten ausgeprägt. Diese werden z. B. in Telefonkarten oder Krankenversicherungskarten benutzt, wobei sich die Funktionalität auf das Speichern und den Austausch von Daten beschränkt. Um die Gesamtkosten dieses Kommunikationssystems gering zu halten, wurden die in großer Stückzahl hergestellten Speicherkarten so einfach wie möglich aufgebaut und die für die Kommunikation notwendige Funktionalität so weit wie möglich in die wenigen Terminals verlagert. Weitere Vereinfachungen wurden durch den Einsatz einer synchronen Schnittstelle erzielt, die den Kommunikationsablauf allerdings relativ starr vorgibt.
Die nächste Generation von Chipkarten, die sog. Mikrokontrollerkarten, weisen zusätzlich zum Speicher noch einen Mikro-Controller und freiprogrammierbare Software auf. Derartige Chipkarten sind z. B. Bankkarten mit Verschlüsselungsfunktion oder SIM (Subscriber Identity Module) Module von GSM Mobiltelefonen. Zum Datenaustausch werden flexiblere Schnittstellen, wie z. B. in der ISO-7816-3 Norm festgelegt, eingesetzt. Trotz der stark erweiterten Funktionalität der Chipkarten wird die Kommunikation zwischen einer Chipkarte und einem Terminal immer noch vom Terminal gesteuert und basiert nach wie vor auf dem Challenge-Response-Verfahren. War dies bei Speicherkarten von Vorteil, so stellt dies für Mikrokontrollerkarten eine Einschränkung dar. Tritt z. B. in der Chipkarte 2 ein Fehler auf und ist dadurch die Kommunikation gestört, so kann die Chipkarte 2 den Fehler nicht von sich aus dem Chipkartenkommunikationspartner 3 mitteilen. Der Chipkartenkommunikationspartner 3 wird versuchen die Kommunikation trotzdem fortzusetzen, indem er die Daten noch einmal schickt. Die Chipkarte 2 kann dem Chipkartenkommunikationspartner 3 nur mitteilen, dass die Daten nicht richtig empfangen worden sind. Sie hat jedoch keine Möglichkeit, die Kontrolle über die Kommunikation zu übernehmen.
In der Zukunft werden Chipkarten mit noch größerem Funktionsumfang, die so genannten Smart-Karten, hergestellt und eingesetzt werden. Mit diesen wird es z. B. möglich sein, über eine Smart-Karte Vorgänge auf einem Handy zu steuern. Dazu muss die Chipkarte allerdings die Kontrolle über das Kommunikationssystem übernehmen, d. h. die Rolle des Masters übernehmen können. In den heutigen Kommunikationssystemen 1 ist dieses jedoch nicht vorgesehen, die Chipkarte 2 kann nur als Slave auf Befehle des Chipkartenkommunikationspartners 3 reagieren und von sich aus keine Aktionen starten. Der mögliche Anwendungsbereich von Chipkarten 2 ist ohne die Möglichkeit einen Datenaustausch mit einem Chipkartenkommunikationspartner 3 zu initiieren stark eingeschränkt.
Aus der DE 38 01 699 A1 ist eine Datenverarbeitungsanlage mit einem ersten und einem zweiten elektronischen Gerät bekannt, wobei das zweite elektronische Gerät in Abhängigkeit von einem Steuersignal vom ersten elektronischen Gerät gestartet wird. Das zweite elektronische Gerät sendet daraufhin Anfangsantwortdaten an das erste elektronische Gerät, wobei die Anfangsantwortdaten den Betriebsbeginn angeben. Um zu vermeiden, dass diese Anfangsantwortdaten von einem nicht normal arbeitenden zweiten elektronischen Gerät geschickt werden, sieht die DE 3801699 A1 vor, die Übertragung von Anfangsantwortdaten zu sperren, um so die Zuverlässigkeit der Anlage zu verbessern. Für diesen Zweck wird nach dem Starten des zweiten Gerätes ein Selbsttest durchgeführt. Das erste elektronische Gerät kann dabei ein Kartenleser bzw. Schreibgerät sein und das zweite eine Chipkarte.
In der US 6,151,647 ist eine Chipkarte beschrieben, welche über verschiedene Datenübertragungsprotokolle einen Datenaustausch betreiben kann. Als Übertragungsprotokolle sind die Standard ISO Kommunikation, aber auch PS2 oder USB aufgezählt. Damit die Chipkarte erkennt, mit welchem Protokoll der Datenaustausch erfolgen soll, überwacht die Chipkarte ein spezielles Kontaktfeld „Mode Indicator" der Kontaktfeldschnittstelle. Dieses „Mode Indicator" Kontaktfeld zeigt der Chipkarte an, ob in einem ISO-Standard Protokoll kommuniziert wird oder ein Nicht-ISO-Standard Protokoll, beispielsweise PS2 oder USB, zur Datenübertragung verwendet wird. Auf der Chipkarte nach der US 6,151,647 kann beispielsweise eine JAVA-Anwendung geladen sein. Der Datenaustausch mit einem Kartenterminal erfolgt hierbei über Anschlüsse, die für einen Nicht-ISO Standard reserviert sind.
In der EP 0 748 485 B1 wird eine Chipkarte mit mehreren Mikrokontrollern beschrieben, wobei jeder Mikrokontroller separat ansteuerbar ist. Über ungenutzte Kontaktanschlüsse ist eine physikalische Signalauswertung und eine Umschaltung zwischen den einzelnen Mikrokontrollern möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationssystem mit einer Chipkarte und mindestens einem Chipkartenkommunikationspartner anzugeben, bei der die Chipkarte einen Datenaustausch initiieren kann.
Die Aufgabe wird jeweils durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem untergeordneten Anspruch.
Gemäß der Erfindung weist die Chipkarte zur Kommunikation eine Standardschnittstelle auf. Dies hat den Vorteil, dass existierende Terminal-Infrastrukturen genutzt werden können.
Entsprechend des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems ist eine zusätzliche, nicht zur Standardschnittstelle gehörende Leitung zur Übertragung eines Initiierungssignals an den Chipkartenkommunikationspartner vorgesehen. Durch diese zusätzliche Leitung kann das Initiierungssignal an den Chipkartenkommunikationspartner übertragen werden.
Vorteilhafterweise weist das Kommunikationssystem eine Standard-Schnittstelle nach dem ISO-7816-Standard auf. Dadurch wird die Kompatibilität zur bestehenden Lesegerät-Infrastruktur sichergestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen zeigen:
1 ein bekanntes Kommunikationssystem mit einer Chipkarte und einem Chipkartenkommunikationspartner,
2 ein bekanntes Kommunikationssystem mit einer Chipkarte und einem Chipkartenkommunikationspartner, bei dem das Initiierungssignal über eine Standard-Schnittstelle übertragen wird,
3 ein Kommunikationssystem mit einer Chipkarte und einem Chipkartenkommunikationspartner, bei dem das Initiie rungssignal über eine zusätzliche, nicht zur Standard-Schnittstelle gehörende Leitung übertragen wird.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kommunikationssystems 1 mit einer Chipkarte 2 und einem Chipkartenkommunikationspartner 3. Gegenüber 1 ist die Chipkarte 2 dabei um ein Modul zum Initiieren eines Datenaustausches 5 mit dem Chipkartenkommunikationspartner 3 erweitert. Der Datenaustausch erfolgt nach wie vor über eine Schnittstelle 4, die auch als Standard-Schnittstelle ausgebildet sein kann. Die Chipkarte 2 kann auch über mehrere, nicht notwendigerweise identische Schnittstellen 4 mit dem Kommunikationspartner 3 verbunden sein. Sie kann auch mit mehreren Kommunikationspartnern 3 verbunden sein und gleichzeitig mit diesen kommunizieren. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung von mehreren Kommunikationspartnern und mehreren Schnittstellen verzichtet.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Signalisieren zum Initiieren eines Datenaustausches über die existierende Standard-Schnittstelle 4. Über das Modul zum Initiieren eines Datenaustausches 5 signalisiert die Chipkarte 2 an den Chipkartenkommunikationspartner 3, dass sie mit diesem kommunizieren möchte. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass eine Datenleitung der Standard-Schnittstelle, die, wenn gerade kein Datenaustausch stattfindet, default-mäßig einen High-Zustand signalisiert, durch das Modul zum Initiieren eines Datenaustausches 5 verändert wird, um einen Low-Zustand zu signalisieren. Der Kommunikationspartner 3 erkennt daraufhin, dass die Chipkarte einen Datenaustausch starten möchte und bereitet sich darauf vor. In diesem Ausführungsbeispiel wird keine Extra-Leitung oder -Schnittstelle zum Signalisieren der Initiierung eines Datenaustausches eingesetzt, sondern eine vor handene Leitung, z. B. eine Datenleitung, manipuliert. Benutzt man als Standard-Schnittstelle eine Schnittstelle nach der ISO 7816-3-Norm, so kann eine Signalisierung auch über mindestens einen der drei nicht genutzten Kontakte C4, C6 und C8 erfolgen.
3 zeigt eine Ausführung, bei dem gegenüber 2 eine zusätzliche Leitung oder Schnittstelle 6 zum Übertragen eines Initiierungssignals eingesetzt wird. Dies kann z. B. dann notwendig sein, falls die Datenleitung der Standard-Schnittstelle 4 für eine Manipulation zum Signalisieren nicht zugänglich ist. Die Chipkarte 2 ist in diesem Fall über eine Extra-Leitung 6 und dem Modul zum Initiieren eines Datenaustauschs 5 mit dem Kommunikationspartner 3 verbunden. Der Datenaustausch erfolgt über die Standartschnittstelle 4.
Es ist naheliegend, dass die Erfindung nicht auf das ISO 7816-3-Interface beschränkt ist. Prinzipiell funktioniert die Erfindung mit allen anderen Schnittstellen und Protokollen, die Master-Slave-basiert sind.
Dadurch, dass die Chipkarte 2 die Möglichkeit besitzt, einen Datenaustausch zu initiieren, ergeben sich eine Fülle von neuen Anwendungsmöglichkeiten. So ist es z. B. denkbar, dass die Chipkarte über ein Handy selbständig Kontakt mit einem Provider aufnimmt, um Informationen abzufragen bzw. zum Provider zu senden. Die Chipkarte 2 könnte so dem Provider mitteilen, dass sie, z. B. eine gesperrte Karte ist oder, dass versucht wurde sie zu manipulieren. Genauso sinnvoll ist es, wenn die Chipkarte 2 unaufgefordert dem Chipkartenkommunikationspartner 3 mitteilen kann, dass sie ein Problem gehabt hat, welches ihre Funktionalität einschränkt oder sogar un möglich macht. Eine weitere denkbare Anwendung ist eine Signalisierung an den Kommunikationspartner 3 für den Fall, dass sich das Kommunikationssystem 1 in einem Ruhe- bzw. Standby-Zustand befindet, und die Chipkarte 2 nun mitteilen möchte, dass die Kommunikation fortgesetzt werden soll.

Claims

Kommunikationssystem (1) mit einer Chipkarte (2) und einem Chipkartenkommunikationspartner (3), wobei: – die Chipkarte (2) ein Modul zum Initiieren eines Datenaustauschs (5) mit dem Chipkartenkommunikationspartner (3) aufweist, – die Chipkarte (2) eine nach einem vorgegebenen Standard ausgebildete Schnittstelle (4) aufweist und eine zusätzliche, nicht zu dieser Schnittstelle (4) gehörende, Leitung (6) zur Übertragung eines Initiierungssignals aufweist, wobei der Datenaustausch zwischen der Chipkarte (2) und dem Chipkartenkommunikationspartner (3) über die nach dem Standard vorgegebene Schnittstelle erfolgt.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Standard ausgebildete Schnittstelle (4) dem ISO-7816 Standard entspricht.
Verfahren zum Datenaustausch zwischen einer Chipkarte (2) und einem Chipkartenkommunikationspartner (3) in einem Kommunikationssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: – die Daten über eine, gemäß einem vorgegebenen Standard ausgebildete, Schnittstelle (4) zwischen der Chipkarte (2) und dem Chipkartenkommunikationspartner (3) ausgetauscht werden und – von der Chipkarte (2) ein Initiierungssignal über eine zusätzliche, nicht zum Standard gehörende, Leitung übertragen wird.