DE102007035351A1

DE102007035351A1 - Verfahren zur Authentifizierung von Fahrzeugteilen in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007035351A1
Application number: DE200710035351
Authority: DE
Inventors: Sylvain Dipl.-Inf. Subileau; Hermann von Dr. Hasseln
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Verfahren zur Authentifizierung von Fahrzeugteilen (1) in einem Kraftfahrzeug (2), wobei an einem Fahrzeugteil (1) ein RFID-Tag nichttrennbar angebracht wird, in dem Fahrzeug (2) mittels einer Auswerteeinheit (4) Teile des Speicherinhalts des RFID-Tags (3) abgefragt und ausgewertet werden und in Abhängigkeit der Auswertung ein Warnsignal erzeugt und/oder die Funktionalität des Fahrzeugs beeinträchtigt wird, wobei in dem RFID-Tag eine vom Fahrzeughersteller autorisierte digitale Signatur abgelegt wird, welche den Hersteller kennzeichnet. Diese digitale Signatur wird an eine Auswerteeinheit (4) übermittelt und von der Auswerteeinheit verifiziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Authentifizierung von Fahrzeugteilen in einem Kraftfahrzeug.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Authentifizierung und/oder zur Absicherung von Fahrzeugteilen in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei auf Fahrzeugteilen Seriennummern oder visuell oder maschinenlesbare Kennzeichnungen angebracht sind. Derartige Seriennummern und Kennzeichnungen können zu bestimmten Zeitpunkten abgelesen werden und mit hinterlegten Seriennummern und Kennzeichnungen verglichen werden, so dass feststellbar ist, ob das eingebaute Fahrzeugteil ein Original-Fahrzeugteil, also ein vom Fahrzeughersteller autorisiertes Fahrzeugteil, oder ein nicht autorisiertes Fahrzeugteil ist.
Aus dem Stand der Technik ist das RFID-Verfahren zur automatischen Identifizierung von Gegenständen bekannt. Neben der berührungslosen Identifizierung und der Lokalisierung von Gegenständen steht RFID für die automatische Erfassung und Speicherung von Daten. Der englische Begriff „Radio Frequency Identification (RFID)" bedeutet im Deutschen „Identifizierung über Radiowellen".
Der Aufbau eines RFID-Transponders, auch als RFID-Tag bezeichnet, sieht prinzipiell eine Antenne, einen analogen Schaltkreis zum Empfangen und Senden (Transceiver), sowie einen digitalen Schaltkreis und einen permanenten Speicher vor. RFID-Tags können über einen mehrfach beschreibbaren Speicher verfügen, in den während der Lebensdauer Informationen abgelegt werden können. Nach Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen, wie z. B. Funkfrequenz, Übertragungsrate, Lebensdauer, Kosten pro Einheit, Speicherplatz, Lesereichweite und Funktionsumfang.
Prinzipiell funktioniert die RFID-Kommunikation folgendermaßen: Das Lesegerät (Reader) erzeugt ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, welches die Antenne des RFID-Transponders empfängt. In der Antennenspule entsteht, sobald sie in die Nähe des elektromagnetischen Feldes kommt, Induktionsstrom. Dieser aktiviert den Mikrochip im RFID-Tag. Durch den induzierten Strom wird bei passiven Tags zudem ein Kondensator aufgeladen, welcher für dauerhafte Stromversorgung des Chips sorgt. Dies übernimmt bei aktiven Tags eine eingebaute Batterie. Ist der Mikrochip einmal aktiviert, so empfängt er Befehle, die der Reader in sein magnetisches Feld moduliert. Indem der Tag eine Antwort in das vom Lesegerät ausgesendete Feld moduliert, sendet er seine Seriennummer oder andere vom Lesegerät abgefragte Daten.
Zudem ist aus der DE 10 2006 033 225 A1 ein Manipulationserfassungssystem für Fahrzeugteile bekannt, wobei ein Identifikationschip zur drahtlosen Identifikation am Fahrzeugteil angebracht ist.
Die DE 102 09 766 B4 offenbart ein Komponententausch-Warnsystem für innerhalb eines Fahrzeugs bei der Herstellung eingebauten Fahrzeugteile, welches bei nicht autorisiertem Aus- bzw. Einbau eines Fahrzeugteils den Vorgang erkennt, ein Warnsignal erzeugt bzw. die Freischaltung des Bauteils nicht zulässt.
Aus der US 6,898,489 B1 ist ein Erfassungssystem von Fahrzeugteilen für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei die Fahrzeugteile RFID-Tags mit eindeutigen alphanumerischen Codes gekennzeichnet sind. Die RFID-Tags werden mit einem Steuergerät im Fahrzeug zusammengeschalten und ausgewertet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein verbessertes Verfahren zur Authentifizierung von Fahrzeugteilen in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombinationen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird in dem RFID-Tag eine kryptographische Information abgelegt, welche den Hersteller kennzeichnet und welche bei Anforderung an die Auswerteeinheit übermittelt und von der Auswerteeinheit entschlüsselt wird. Die kryptographische Information wird über ein Public-Private-Key-Verfahren mittels einer digitalen Signatur erstellt. In dem RFID-Tag wird dann eine vom Fahrzeughersteller autorisierte digitale Signatur abgelegt.
Besonderes vorteilhaft erweist es sich den eindeutigen Identifikations-Code des RFID-Tags mit dem privatem Schlüssel des Herstellers digital zu signieren und im RFID-Tag abzulegen. Die digitale Signatur wird mittels der Auswerteeinheit, über den öffentlichen Schlüssel des Fahrzeugherstellers überprüft, wobei die Auswerteeinheit auch als RFID-Lesegerät ausgerichtet ist, um die digital signierte Information von dem RFID-Tags auszulesen.
Über die Überprüfung der digitalen Signatur eines Fahrzeugteiles kann erfindungsgemäß auf einfache Weise festgestellt werden, ob es sich bei dem Fahrzeugteil um ein vom Hersteller autorisiertes Original-Fahrzeugteil oder Original-Fahrzeug-Ersatzteil handelt.
Original-Fahrzeugteile werden vom Hersteller oder vom autorisierten Zulieferer hergestellt und dann in das Fahrzeug eingebaut. Original-Fahrzeug-Ersatzteile, sind die Fahrzeugteile, welche vom Hersteller direkt produziert und verkauft werden oder aus vom Hersteller autorisierter Produktion, wie beispielsweise Zulieferer oder Ersatzteilhersteller, stammen. Bei autorisierten Fahrzeugteilen führt die Überprüfung bzw. Verifikation der digitalen Signatur in der Auswerteeinheit des Fahrzeugs zu einem positiven Ergebnis.
Insbesondere gilt dies auch für Tuning-Fahrzeugteile, welche im Allgemeinen erst nachträglich ins Fahrzeug verbaut werden. Mittels der Verifikation über die digitale Signatur kann der Fahrzeughalter sicherstellen, dass er vom Hersteller autorisierte Tuning-Fahrzeugteile eingebaut hat und diese Teile auch der Garantie des Herstellers unterliegen.
Ein Austausch eines Fahrzeugteils erfordert damit kein neues Anlernen der Auswerteeinheit. Der öffentliche Schlüssel in der Auswerteeinheit des Fahrzeugs ist in der Lage alle digital signierten, also vom Hersteller autorisierte Fahrzeugteile, zu lesen und zu verifizieren.
Besonders vorteilhaft ist es die RFID-Tags bereits bei der Produktion auf die Fahrzeugteile zu bringen, da dann die RFID-Tags für Logistikaufgaben oder zur Produktionsprozesssteuerung eingesetzt werden können.
Das Verfahren hat zudem den Vorteil, dass die Authentifizierung der Fahrzeugteile zeitsparend, automatisch und direkt im Fahrzeug über eine Auswerteeinheit durchgeführt werden kann. Gesonderte Sicherungs- oder Überwachungssysteme sind nicht mehr notwendig. Die Auswerteeinheit verfügt hierzu über ein Standard-Lesegerät, also eine zum Lesen der RFIDs abgestimmte Antenne sowie über den öffentlichen Schlüssel des Herstellers.
Der eindeutige Code des RFID-Tags kann nicht ohne weiteres nachgebildet werden, so dass ein Kopieren von RFID-Tags sich entsprechend schwierig gestaltet.
Die Erstellung der digitalen Signatur sowie deren Überprüfung kann beispielsweise mit Hilfe von heute bekannten kryptographischen Verfahren, wie beispielsweise das Public-Private-Key-Verfahren, durchgeführt werden. Hierzu wird ein Schlüsselpaar mit einem entsprechenden öffentlichen und einem privaten Schlüssel vom Hersteller generiert oder vom Hersteller bei einer Schlüsselverwaltungsstelle angefordert.
Die digitale Signatur wird mittels des privaten Schlüssels erstellt. Die Dekodierung, also die Überprüfung der digitalen Signatur, erfolgt mittels des öffentlichen Schlüssels direkt in der Auswerteeinheit.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass keine aufwendige Berechnung durchgeführt werden muss. Die Verifizierung einer digitalen Signatur mittels des öffentlichen Schlüssels des Signierenden kann quasi in Echtzeit durchgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Signale von wenigstens einer an einem Fahrzeugteil angeordneten RFID-Tag mittels einer Antenne an der Auswerteeinheit angefordert und empfangen.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Auswertung durch die Auswerteeinheit in vorgegebenen Intervallen. Damit können zu bestimmten Anlässen oder in bestimmten Zeitintervallen auf einfache Weise Sicherheitsprotokolle erstellt werden, um zu prüfen, ob das eingebaute Fahrzeugteil ein vom Hersteller autorisiertes Fahrzeugteil ist.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass Maßnahmen zur Beeinträchtigung oder Abschalten der Funktionalität des Fahrzeugs vorgenommen werden, wenn durch die Auswerteeinheit festgestellt wird, dass die Fahrzeugteile nicht über die geforderte autorisierte digitale Signatur verfügen.
Das Verfahren stellt auf einfache Weise sicher, dass der Einbau von nicht autorisierten Fahrzeugteilen für einen Fahrzeughalter nicht mehr attraktiv ist.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in dem Fahrzeug wenigstens eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale von dem RFID-Tag im Fahrzeugteil vorhanden.
Die Auswerteeinheit umfasst eine Antenne zum Aktivieren und der Empfang der RFID-Signale. Vorzugsweise ist an mehreren Fahrzeugteilen, insbesondere an nicht-elektronischen und schätzenswerten, insbesondere teuren, Fahrzeugteilen wie Xenonscheinwerfern, Navigationssystem, Sitzeinheiten usw. jeweils ein RFID-Tag angeordnet.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit Teil einer im Fahrzeug bereits vorhandenen zentralen Authentifikations-Einheit. Dadurch kann auf einfache und kostensparende Weise die Authentifikation der Fahrzeugteile erfolgen. Hierzu kann beispielsweise das zentrale Steuergerät zur Überwachung und Steuerung der Fahrberechtigung und der Schließfunktionen eingesetzt werden.
Es ist alternativ auch möglich, mehrere dezentrale Auswerteeinheiten mit entsprechenden Antennen im Kraftfahrzeug anzuordnen. Insbesondere kann das Motorsteuergerät als Auswerteeinheit für eine Authentifikation schätzenswerter Fahrzeugteile im Bereich des Motors zu eingesetzt werden. Ein weiteres Steuergerät im Fahrzeuginneren deckt dann die Authentifikation schätzenswerter Fahrzeugteile im Innenbereich des Fahrzeugs ab; usw.
Zur Absicherung des jeweiligen Fahrzeugteils können optional automatisch Maßnahmen zur Beeinträchtigung der Funktionalität des Fahrzeugteils vorgenommen werden, wenn durch die Auswerteeinheit festgestellt wird, dass das Fahrzeugteil nicht vom Hersteller autorisiert, also beispielsweise nicht die vom Hersteller korrekte digital Signatur aufweisen.
Erfindungsgemäß ausgestattete Fahrzeugteile sind damit für den Fahrzeughalter als Original-Teile des Fahrzeugherstellers zu erkennen. Der Fahrzeughalter hat damit beim Kauf von Ersatzteilen die Garantie vom Hersteller autorisierte Fahrzeugteile in sein Fahrzeug eingebaut zu haben. Ein Fälschen oder Klonen von RFID-Tags der Fahrzeugteile gestaltet sich sehr schwierig, da über den privaten Schlüssel des Herstellers verfügt werden muss und der Identifikations-Code, welche den RFID-Tag spezifiziert, über spezielle Verfahren geschützt werden kann.
Siehe hierzu den Artikel „Public-Key Cryptography for RFID-Tags" (L. Batina, J. Guajardo, T. Kerins, N. Mentens, P. Tuyls, I. Verbauwhede, "Public-Key Cryptography for RFID-Tags," percomw, pp. 217–222, Fifth Annual IEEE International Conference an Pervasive Computing and Communications Workshops -PerComW'07, 2007) aus dem Public-Private-Key-Verfahren bekannt sind, um fälschungssichere RFID-Tags zu erzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer 1 näher erläutert, die eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug 2 mit vier zu authentifizierenden und abzusichernden Fahrzeugteilen 1. Bei den Fahrzeugteilen 1 handelt es sich um zwei Xenonscheinwerfer sowie um zwei Rückscheinwerfer, also um schätzenswerte aber nichtelektronische Fahrzeugteile 1. An jedem Fahrzeugteil 1 ist ein RFID-Tag 3 angeordnet. Die Sende- und Empfangsfunktion des RFID-Tags soll zusätzlich über die Antenne 3.1 hervorgehoben sein. Des Weiteren weist der RFID-Tag, neben der Antenne, Schaltkreise zum Senden und Empfangen sowie einen permanenten Speicher auf.
Im Fahrzeug 2 ist darüber hinaus als Auswerteeinheit 4 ein Steuergerät für Fahrberechtigung angeordnet, an dem eine Antenne 5 zum Aktivieren und Lesen der RFID-Tags angeordnet ist.
Die Auswerteeinheit 4 kann über die Antenne 5 mit den RFID-Tags 3 der Fahrzeugteile 1 kommunizieren und insbesondere Signale auswerten, die von den RFID-Tags 3 über deren Antennen 3.1 versendet werden.
Bei den RFID-Tags 3 handelt es sich um RFID-Tags, die bereits während der Produktion des Fahrzeuges 2 an den Fahrzeugteilen 1 für Logistikaufgaben bei Anlieferung, Lagerung und zur Produktionsprozesssteuerung des Fahrzeugteils 1 sowie des Fahrzeuges 2 angeordnet worden sind.
Im Speicher des RFID-Tags 3 sind deren Identifikations-Codes mit dem privaten Schlüssels des Herstellers digital signiert abgelegt. Beim Lesen der RFID-Tags wird diese kryptographische Information ausgegeben.
Alternativ kann der Identifikations-Code des RFID-Tags verschlüsselt und signiert abgelegt werden. Zudem kann der RFID-Tag weitere Informationen über das Fahrzeugteil beinhalten, wie beispielsweise Fahrzeugteilbezeichnung und Fahrzeugteile-Code, Herstellungsdatum, Herstellungsort, Herstellungsfirma usw.
Um die Fahrzeugteile 1, welche von einem Zulieferer für einen Fahrzeughersteller produziert werden, ebenfalls mit der digitalen Signatur zu versehen, kann der Hersteller unter entsprechenden Sicherheitsvoraussetzungen seinen privaten Schlüssel für die Signierung dem Zulieferer bereitstellen.
Alternativ kann der Fahrzeughersteller in einem getrennten Prozessschritt vor Auslieferung des Fahrzeugs und/oder Fahrzeug-Ersatz-Teilen die Identifikations-Codes der RFID-Tags in deren Speicher digital signiert ablegen.
Alternativ kann der Identifikations-Code der RFID-Tags auch über das Public-Private-Key-Verfahren kryptographisch verschlüsselt abgelegt werden.
Die RFID-Tags werden nicht-trennbar mit dem Fahrzeugteil 1 verbunden. Das heißt, dass ein Entfernen des RFID-Tags vom Fahrzeugteil 1 nur unter Zerstörung des RFID-Tags und/oder des Fahrzeugteils 1 erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass die so gekennzeichneten Fahrzeugteile, sich nicht für Diebstahl eignen, da deren Herkunft über die Identifikations-Codes des RFID-Tags bekannt ist und/oder die Beschädigung des Fahrzeugteils für den Käufer sichtbar ist.
Die Auswerteeinheit 4 ist zentral im Fahrzeug angeordnet, wobei die Antennen 3.1 und 5 mit Funkfrequenzen und Feldstärken so ausgelegt sind, dass die Auswerteeinheit 4 die RFID-Tags auslesen kann.
Alternativ ist es auch möglich, verschiedene Auswerteeinheiten 4 im Fahrzeug 2 anzuordnen. Beispielsweise kann ein ohnehin eingebautes Motorsteuergerät ebenfalls mit einer Antenne versehen und als zusätzliche Auswerteeinheit verwendet werden und zur Authentifikation und Absicherung schätzenswerter Fahrzeugteile 1 in der Umgebung des Motors dienen, während eine weitere Auswerteeinheit im Bereich der Kabine des Fahrzeugs 2 angeordnet ist und Fahrzeugteile 1 im Bereich des Innenraums des Fahrzeuges 2 authentifiziert und absichert.
Zur Authentifikation der Fahrzeugteile 1 wird zu bestimmten Anlässen, beispielsweise beim Start des Fahrzeugs oder in bestimmten Zeitintervallen die Speicherinhalte der RFID-Tags ausgelesen. Die digitale Signatur der empfangen RFID-Identifikations-Codes wird mittels des öffentlichen Schlüssels des Herstellers verifiziert. Hierzu ist der öffentliche Schlüssel des Herstellers im Speicher der Auswerteeinheit 4 abgelegt.
Bei positiver Verifikation der digitalen Signatur, ist nachgewiesen, dass es sich um vom Hersteller autorisierte Fahrzeugteile 1 handelt. Ein autorisierter Einbau der Fahrzeugteile 1 ist insbesondere dann gegeben, wenn der Einbau der Fahrzeugteile 1 bei der Produktion des Fahrzeuges 2 erfolgte oder wenn nach einem Unfall ein Austausch des Fahrzeugteils 1 mit vom Hersteller autorisierten Fahrzeugteilen vorgenommen wurde.
Sobald von der Auswerteeinheit 4 erkannt wird, dass ein Fahrzeugteil 1 nicht autorisiert ist, indem kein Signal von dem Fahrzeugteil 1 empfangen wird oder wenn die Verifikation der digitalen Signatur auf einen Fehler läuft, wird durch die Auswerteeinheit 4 ein Warnhinweis gegeben.
Alternativ ist es auch möglich, dass durch die Auswerteeinheit 4, die Funktionen des betreffenden Fahrzeugteils 1 nur zum Teil zur Verfügung stellt oder eine Abschaltung des nicht autorisierten Fahrzeugteiles 1 vorgenommen wird.
Alternativ ist es im Falle einer negativen Verifikation der digitalen Signatur auch möglich, Funktionsbeeinträchtigungen oder auch Abschaltung anderer Fahrzeugteile 1 und/oder des Fahrzeugs 2 durch die Auswerteeinheit 4 vornehmen zu lassen.
Da der öffentliche Schlüssel des Herstellers in der Auswerteeinheit 4 hinterlegt ist, kann auf eine aufwendige Berechnung zur Verifikation des Fahrzeugteils 1 verzichtet werden. Die Überprüfung der digitalen Signatur kann quasi in Echtzeit durchgeführt werden.
Unter Fahrzeugteilen 1 sind insbesondere Fahrzeugteile zu verstehen, welche als verbaubare Einheiten im Fahrzeug platziert werden können. Solche Fahrzeugteile können beispielsweise als fertig vormontierte Bauteile vom Fahrzeugzulieferer geliefert werden. Insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, Fahrzeugsitzeinheit, Navigationssystem, Airbagsystem usw.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006033225 A1 [0006]
- DE 10209766 B4 [0007]
- US 6898489 B1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- L. Batina, J. Guajardo, T. Kerins, N. Mentens, P. Tuyls, I. Verbauwhede, "Public-Key Cryptography for RFID-Tags," percomw, pp. 217–222, Fifth Annual IEEE International Conference an Pervasive Computing and Communications Workshops -PerComW'07, 2007 [0034]

Claims

Verfahren zur Authentifizierung von Fahrzeugteilen (1) in einem Kraftfahrzeug (2), wobei – an einem Fahrzeugteil (1) ein RFID-Tag nichttrennbar angebracht wird, – in dem Fahrzeug (2) mittels einer Auswerteeinheit (4) Teile des Speicherinhalts des RFID-Tags (3) abgefragt und ausgewertet wird und – in Abhängigkeit der Auswertung ein Warnsignal erzeugt und/oder die Funktionalität des Fahrzeugs beeinträchtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem RFID-Tag eine kryptographische Information abgelegt wird, welche den Hersteller kennzeichnet und – welche von der Auswerteeinheit (4) gelesen und geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kryptographische Information über ein Public-Private-Key-Verfahren mittels einer digitalen Signatur erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem RFID-Tag eine vom Fahrzeughersteller autorisierte digitale Signatur abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eindeutige Code des RFID-Tags mit dem privaten Schlüssel des Herstellers digital signiert und im RFID-Tag abgelegt wird.