DE10328792A1

DE10328792A1 - Fälschungssicheres Dokument und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10328792A1
Application number: DE10328792A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Hauke; Hans-Peter Dr. Nothaft
Original assignee: TBS Holding AG
Current assignee: TBS Holding AG
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Dokument der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen die Sicherheit gegen Fälschungen von Dokumenten und die Identifizierung der Berechtigung des Besitzes von Dokumenten erhöht werden kann. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass identifizierbare Körper in das Trägermaterial des Dokuments in zufälliger Verteilung eingebracht werden und zusätzlich personengebundene Daten auf das Trägermaterial aufgebracht werden und aus diesen beiden Eigenschaften ein Identifizierungsmerkmal gebildet und auf dem Dokument hinterlegt wird und DOLLAR A dass zufällig verteilte, identifizierbare Körper und personengebundene Daten auf das Dokument aufgebracht sind, die zusammen ein Identifikationsmerkmal ergeben, dessen digitale Signatur ebenfalls auf dem Dokument angebracht ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fälschungssicherer Dokumente, insbesondere zur Herstellung von Ausweisen, bei dem Eigenschaften des Dokuments digital signiert und auf dem Dokument angebracht werden, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Dokument.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fälschungssicherer Dokumente, insbesondere zur Herstellung von Ausweisen, bei dem Eigenschaften des Dokuments digital signiert und auf dem Dokument angebracht werden sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Dokument.
Die Erfindung ist vorzugsweise für die Sicherung von Ausweisdokumenten gegen Veränderung, Fälschung oder Vervielfältigung einsetzbar, besonders, wenn auch die Identität des Inhabers sicher festgestellt werden soll.
Im Stand der Technik sind zur Vermeidung von Dokumentenfälschungen verschiedene Verfahren bekannt.

In DE 196 08 757 A1 ist hierzu ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitskontrolle von Dokumenten in Form von Chipkarten oder Smartcards beschrieben, die z. B. für Bank-, Cash- und Kreditkarten zur Ausgabe von Geld, zum Abbuchen von Werteinheiten und/oder als ID-Dokument für Personen, Kraftfahrzeugen, Schlüssel oder dergleichen einsetzbar sind. Dabei werden aus einer Grundmasse mit eingelagerten Fremdkörpern, deren physikalische Eigenschaften von denen der Grundmasse abweichen und die in der Grundmasse eine Zufallsverteilung haben, bestehende Dokumente bei der Erstausstellung in einer von einem Zufallsgenerator ausgewählten Abtastspur von einem Detektor auf Fremdkörper abgetastet. Die Ausgangswerte des Detektors werden in ein im Chip der Chipkarte vorgesehenes, nach Initialisierung gesperrtes erstes Register eingeschrieben, dessen gespeicherter Inhalt von außen her weder lesbar noch mit anderen Werten vergleichbar ist. Bei Anwendung des so vorbereiteten Dokuments werden dessen Fremdkörperinformationen von einem Detektor des das Dokument aufnehmenden Terminals gelesen und in einem parallel zum ersten Register im Chip vorhandenen zweiten Register gespeichert und mit dem Fremdkörpermuster im ersten Register intern verglichen und im Sinne einer Freigabe des Dokuments bei Übereinstimmung der Ausgangswerte ausgewertet.

Nachteilig ist hierbei, dass das Verfahren nicht gewährleistet, dass das Dokument von einer autorisierten Instanz ausgestellt wurde. Die Fremdkörper verhindern zwar identische Kopien des Dokumentes, nicht jedoch die unautorisierte Erstellung eines völlig neuen Dokumentes beliebigen Inhalts, wenn ein noch „leerer" Chip zur Verfügung steht. Weiterhin wird nur der Dokumententräger, nicht jedoch der eigentliche Inhalt gegen mögliche Veränderungen geschützt, da nur jeweils ein Chip und sein Trägermedium miteinander gekoppelt werden. Die Chips sind zudem ein zusätzlicher Kostenverursacher.

Ferner ist nach EP 1 202 225 A2 ein Verfahren bekannt, bei dem durch die Untersuchung ein oder mehrerer physikalischer Attribute eines einem Dokument zugrundeliegenden Mediums („physical media that underlies the document") ein Dokumentenschlüssel erzeugt wird, der entweder in ein auf das Dokument aufzudruckendes Bild integriert, direkt als Wert auf das Dokument gedruckt oder als digitales Wasserzeichen in das Medium eingefügt wird, so dass der Schlüssel aus dem Dokument rekonstruiert werden kann. Der Dokumentenschlüssel kann vor der Aufbringung digital signiert werden.

Nachteilig dabei sind die fehlende Verknüpfung von aufgebrachtem Dokumenteninhalt und Dokumentenschlüssel. Nur die Eigenschaften des Mediums selbst werden sichergestellt. Eine Veränderung des Inhalts wirkt sich nicht auf den Dokumentenschlüssel aus, so dass sie bei der Überprüfung nicht erkannt wird. Wird keine digitale Signatur verwendet, kann auch bei dieser Methode ein völlig neues Dokument unautorisiert erstellt werden. Nachteilig ist außerdem die fehlende Verknüpfung zwischen Dokumenteninhaber und Dokument, falls es sich um ein inhaberbezogenes Dokument wie einen Ausweis handeln soll. Dadurch ist selbst mit digitaler Signatur nur die Echtheit des Mediums sichergestellt, nicht jedoch die Identität des Inhabers oder die Richtigkeit seiner Berechtigung.

In EP 1 300 810 A2 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Echtheit eines Dokumentes anhand von nur unter UV-Licht sichtbaren, farbigen Markierungen überprüft wird, deren Positionen nach der Herstellung der Dokumentes vermessen und gespeichert werden und deren Verteilung nicht willkürlich reproduzierbar ist. Bei einer Überprüfung wird die Vermessung erneut durchgeführt, mit den gespeicherten Positionen verglichen und so eine Abweichung oder die Übereinstimmung festgestellt.

Von Nachteil ist hierbei, dass nur die Echtheit des Dokumentenmediums gesichert wird und geprüft werden kann, nicht jedoch der Inhalt des Dokumentes, der somit nicht vor Veränderungen geschützt ist. Ein weiterer Nachteil ist die Erfordernis einer zentralen Speicherung der Positionsdaten der Markierungen und des nötigen Zugriffs im Falle einer Überprüfung eines Dokumentes.

Nach CH 511 487 sind ein Verfahren und eine Anordnung zum Dekodieren einer Ausweis- oder Kreditkarte bekannt, die mit Hilfe eine Hologramms verschlüsselt sind, wobei das Hologramm die holographische Aufzeichnung einer bestimmten, durch ein bestimmtes Muster von gegeneinander abgegrenzten Lichtflecken binär kodierten Zahl darstellt. Das Hologramm wird hierzu mit einem Ableselichtstrahlenbündel beleuchtet, um ein reelles Bild des Lichtfleckmusters zu rekonstruieren. Jeder Lichtfleck des rekonstruierten Musters wird durch ein lichtempfindliches Element abgetastet und erzeugt ein elektrisches Signal, das die im Hologramm kodierte Zahl in digitaler Form darstellt.

Nachteilig ist, dass nur die Verschlüsselung einer geheimen Zahl im Hologramm möglich ist. Zum Abgleich der aus dem Hologramm ermittelten Zahl muss nachteiligerweise noch ein Zugriff auf das zentral gespeicherte Original der Zahl erfolgen. Zudem kann eine symmetrische Verschlüsselung zwar das einfache Lesen der Zahl als Klartext, nicht jedoch eine Übertragung in das Hologramm eines anderen Dokumentes verhindern, falls die Technik dafür zur Verfügung steht. Damit ist eine Fälschungssicherheit nicht gegeben. Weiterhin ist eine Verifizierung der Inhaberidentität anders als über die alternative Eingabe der geheimen Zahl statt der zentralen Abfrage nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Dokument der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen die Sicherheit gegen Fälschungen von Dokumenten und die Identifizierung der Berechtigung des Besitzes von Dokumenten erhöht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und mit einem Dokument, welches die im Anspruch 13 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierzu zählen insbesondere:

– Eine identische Vervielfältigung ist ausgeschlossen.
– Die Autorisierung des Dokumentenausstellers ist überprüfbar.
– Eine beliebige Veränderung des Inhalts des Dokumentes und/oder der Eigenschaften des Trägermediums wird bei einer Überprüfung nachgewiesen.
– Die Übereinstimmung der Identität des das Dokument Vorlegenden mit der des Dokumenteninhabers kann überprüft werden, sowohl maschinell als auch durch Personal.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles für den Fall eines Ausweisdokumentes näher erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 die Vorderseite eines Personalausweises und
2 die Rückseite dieses Ausweises.
Auf der in 1 dargestellten Vorderseite des Ausweises 1, sind die zu prüfenden Elemente Lichtbild des Gesichts 1.1, und die Personaldaten 1.2 enthalten. Auf der in 2 dargestellten Rückseite des Ausweises 2 befindet sich ein Fingerbild 2.1, weitere Personaldaten 2.2 sowie eine erfindungsgemäß generierte Identifizierungsnummer 2.4.
Zusätzlich sind sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite Sicherungspartikel 1.3 und 2.3 angebracht.
Andere Elemente können prinzipiell beliebig hinzugefügt werden. Ein Bezugskoordinatensystem wird so ausgerichtet, dass jedem Punkt auf dem Ausweis ein Koordinatenpaar (x, y) zugeordnet werden kann.
Die Sicherungspartikel 1.3 und 2.3 sind farblich markierte, eindeutig identifizierbare, kleine Körper („Tags"). Als Sicherungspartikel 1.3 und 2.3 können auch Funkidentifikationschips verwendet werden.
Aufgrund der Herstellungsweise des Ausweises sind sie auf dem Ausweis völlig zufällig sowohl verteilt als auch ausgerichtet, beschrieben durch die Position (x, y) und den Winkel der Ausrichtung a. Während der Herstellung kann auf diese Verteilung und Orientierung kein willkürlicher Einfluss genommen werden. Dadurch ist diese Verteilung und Orientierung einzigartig und kann nicht willkürlich reproduziert werden. Die Wahrscheinlichkeit der zufälligen Entstehung identischer Verteilungen oder einer gezielten Fälschung kann durch den Einsatz verschiedenartiger Sicherungspartikel der Kodierung C, z. B. durch andere Farbmarkierungen, weiter verringert werden. Die Verteilung und Orientierung der Sicherungspartikel sind auf der Vorder- und Rückseite des Ausweises durch die genannten Eigenschaften jeweils unterschiedlich, so dass damit ein weiteres Prüfmerkmal zur Verfügung steht.
Aus jedem zu prüfenden Element wird ein Satz von zu prüfenden Daten erstellt. Das Lichtbild des Gesichts wird dazu mit erkennungstechnischen Algorithmen analysiert, so dass ein maschinell verwertbarer und vergleichbarer Datensatz C_g vorliegt. Das Fingerbild wird ebenfalls erkennungstechnisch in maschinenlesbare Daten C_f analysiert. Die Personaldaten liegen als Text bereits in einer maschinenlesbaren Form C_p vor, können aber zusätzlich zur einfacheren Verarbeitung als Strich- oder Flächencode dargestellt sein.
Die Analyse der Sicherungspartikel liefert deren Anzahl N_V auf der Vorderseite des Ausweises und N_R auf der Rückseite sowie ihre Koordinaten V_i = (x_Vi, Y_Vi, a_Vi, C_Vi) mit i ∊ {1, ..., N_V} und R_S = (X_Rs, y_Rs, a_Rs, C_Rs) mit s ∊ {1, ..., N_R}. Die Menge dieser Koordinaten stellt wiederum einen maschinenlesbaren Datensatz C_m dar.
Weitere Prüfelemente können zur Charakterisierung hinzugenommen werden, beispielsweise die Analyse von Teilmengen der Sicherungspartikel in bestimmten geometrischen Bereichen des Ausweises mit statistischen Mitteln. Dies kann in Abschnitten vorgenommen werden, die besonders wichtige Informationen beinhalten.
Der Gesamtdatensatz des Ausweises ergibt sich als Vereinigungsmenge aller Einzeldatensätze der zu prüfenden Merkmale, praktischerweise in einer zu vereinbarenden Reihenfolge sequentiell zu einem Block binärer Daten angeordnet B = B(C_g, C_f, C_p, C_m).
Aus diesem Gesamtdatensatz nicht feststehender Länge wird durch eine zu vereinbarende Einweg-Hashfunktion H wie beispielsweise SHA oder RIPE-MD160 ein Hashwert einheitlicher Länge B* = H(B(C_g, C_f, C_p, C_m) ermittelt.
Die den Ausweis ausstellende Instanz signiert diesen Hashwert, in dem sie ihn mittels des geheimen kryptographischen Schlüssels S_A mit einem geeigneten asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren wie z. B. RSA dechiffriert, wobei eine Signatur S =
einheitlicher Länge entsteht. Nur diese Signatur wird auf dem Ausweis angebracht. Da der Schlüssel geheim ist, kann nur die den Schlüssel kennende Instanz einen Ausweis signieren.
Ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren ist genau dann geeignet, wenn es beliebige Daten dechiffrieren kann und wenn die Operationen der Chiffrierung und Dechiffrierung vertauschbar sind.
Zur Dechiffrierung mittels eines geheimen Schlüssels werden praktischerweise die Verfahren „Secret Splitting", um das Risiko des Bekanntwerdens des geheimen Schlüssels zu minimieren, indem der geheime Schlüssel auf mehrere Geheimnisträger verteilt wird, und „Secret Sharing", um das Risiko des Verlustes des geheimen Schlüssels zu minimieren; indem verschiedene, vorbestimmte Kombinationen von Geheimnisträgern den geheimen Schlüssel zusammenstellen können, benutzt.
Der signierte Hashwert S eines vor Ort vorliegenden Ausweises wird für den Test der Echtheit herangezogen, indem er zunächst mit dem passenden, öffentlichen Schlüssel P_A des asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens chiffriert wird, so dass ein Hashwert B*' =
vorliegt. Aus den zu prüfenden Merkmalen des vorliegenden Ausweises wird mit der beschriebenen Vorgehensweise der Hashwert B*^'' des Ausweises bestimmt.
Diese beiden Hashwerte B*^' und B*^'' werden verglichen. Sind sie nicht identisch, so passt die Signatur S nicht zum Ausweis, es wurde also entweder ein falscher Geheimschlüssel S_B zur Signierung benutzt oder aber mindestens ein zu prüfendes Merkmal des Ausweises wurde verändert.
Durch die mathematischen Eigenschaften der asymmetrischen Verschlüsselung und der Einweg-Hashfunktion äußert sich in der Umkehrung jede minimale Änderung oder Manipulation an den Datensätzen C_g, C_f, C_p, C_m, also an der Erscheinung des Ausweises, oder die Verwendung eines anderen geheimen Schlüssels zwingend in einer Diskrepanz zwischen dem Hashwert aus der Chiffrierung der Signatur mittels des öffentlichen Schlüssels und der Neuberechnung des Hashwertes aus den zu prüfenden Merkmalen.
Natürlich bewirkt auch die Benutzung eines falschen öffentlichen Schlüssels eine Diskrepanz zwischen den Hashwerten, das ist jedoch kein intrinsisches Problem des geschilderten Verfahrens, sondern ein organisatorisches.

1: Ausweis-Vorderseite
1.1: Lichtbild
1.2: Informationen über den Inhaber/Personaldaten
1.3: Sicherungspartikel
2: Ausweis-Rückseite
2.1: Fingerbild
2.2: Informationen über den Inhaber/Personaldaten
2.3: Sicherungspartikel
2.4: Identifikationsnummer
C_g: sich aus der Gesichtserkennung ergebender Datensatz
C_f: sich aus der Fingerabdruckerkennung ergebender Datensatz
C_p: sich aus den Personaldaten ergebender Datensatz
C_m: sich aus der Analyse der Sicherungspartikel ergebender
: Datensatz
B: Block binärer Daten aus den Datensätzen C_g,f,p,m
B*: Hashwert des binären Datenblocks B
S: Digitale Signatur aus asymmetrischer Verschlüsselung des
: Hashwerts S

Claims

Verfahren zur Herstellung fälschungssicherer Dokumente, insbesondere zur Herstellung von Ausweisen, bei dem Eigenschaften des Dokuments digital signiert und auf dem Dokument angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass identifizierbare Körper in das Trägermaterial des Dokuments in zufälliger Verteilung eingebracht werden und zusätzlich personengebundene Daten auf das Trägermaterial aufgebracht werden und aus diesen beiden Eigenschaften ein Identifizierungsmerkmal gebildet und auf dem Dokument hinterlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den identifizierbaren Körpern die Lage- und/oder Richtungskoordinaten erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als personengebundene Daten ein Lichtbild und/oder ein Fingerabdruck des Inhabers und/oder andere Informationen, wie Name, Geburtsdatum, Adresse und/oder Zugangsrechte und dergleichen, über den Inhaber verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Punkte und/oder Bereiche der personengebundenen Daten zur Bildung des Identifizierungsmerkmals herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Sorten von identifizierbaren Körpern eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als identifizierbare Körper farblich markierte Tags und/oder elektronische Funkidentifikationschips verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorder- und Rückseite des Dokumentes unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere in der Anordnung der identifizierbaren Körper, erhalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teilbereiche des Dokuments für die Bildung des Identifizierungsmerkmales herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur digitalen Signierung des Identifizierungsmerkmales ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren eingesetzt wird und die Signierung mit einem geheimen Schlüssel erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den geheimen Schlüssel das Verfahren des „Secret Splitting" verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des „Secret Sharing" für den geheimen Schlüssel benutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifikationsmerkmal vor der Signierung durch eine Einweg-Hashfunktion auf eine einheitliche Größe normiert wird.
Dokument, hergestellt mit einem Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zufällig verteilte, identifizierbare Körper und personengebundene Daten auf das Dokument aufgebracht sind, die zusammen ein Identifikationsmerkmal ergeben, dessen digitale Signatur ebenfalls auf dem Dokument angebracht ist.
Dokument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als personengebundene Daten ein Lichtbild und/oder ein Fingerabdruck des Inhabers und/oder andere Informationen, wie Name, Geburtsdatum, Adresse und/oder Zugangsrechte, aufgebracht sind.
Dokument nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Signatur eine einheitliche Größe hat.
Dokument nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dokument eine nach dem Verfahren generierte Dokumentennummer angebracht ist.