DE19724901A1 - Mobilfunktelefon sowie solche mit gekoppeltem Rechner für Internet- bzw. Netzanwendungen und Verfahren zum Betreiben einer solchen Gerätekombination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Anordnungen und Verfahren für die Nut­ zung von im Internet oder in anderen Netzen angebotenen Lei­ stungen, die hohe Sicherheitsanforderungen stellen.

Mobilfunktelefone werden im wesentlichen für die Sprach­ übertragung in Mobilfunknetzen benutzt. Das im Mobilfunktele­ fon integrierte sogenannte SIM-Modul bzw. die integrierte Chipkarte dient zur Authentisierung des Mobilfunktelefons als ein für den Mobilfunk berechtigtes Gerät und enthält Schlüs­ sel für die Verschlüsselung der ausgesandten Sprachinformati­ on bzw. für die Entschlüsselung der empfangenen Sprachinfor­ mation.

Rechner, wie z. B. Personalcomputer oder Laptops, die einen Festnetz- oder Mobilnetzanschluß aufweisen, sind in der Lage, z. B. mittels http-Protokoll, Internetanwendungen zu nutzen. Bei besonders sicherheitsrelevanten Vorgängen, wie z. B. bei Bestellungen und Zahlungen, werden Chipkarten verwendet, die über einen am Rechner angeschlossenen Chipkartenleser die je­ weiligen Transaktionen steuern. Die Verbindung mit einem Mo­ bilfunknetz kann dabei auch über ein mit einem Datenanschluß- ausgerüsteten Mobilfunktelefon erfolgen - man siehe z. B. "PC Professionell", März 1994, Seiten 253-260 oder "Cash Flow", 2/95, Seiten 140, 141.

Mögliche Anwendungen in Verbindung mit einer Chipkarte sind z. B. Authentisierung, Erzeugung von digitalen Signaturen, Kredit-/Debitkartenanwendungen, elektronische Geldbörse.

Eine besonders hohe Sicherheit kann durch asymmetrische kryp­ tographische Verfahren erreicht werden, bei denen der private Schlüssel in der Chipkarte nicht auslesbar gespeichert ist und entsprechende Krypto-Verfahren in der Chipkarte nicht ma­ nipulierbar durchgeführt werden. Chipkarten-Bausteine für derartige Anwendungen sind heute auf dem Markt verfügbar, z. B. der Baustein SLE 44CR80S der Siemens AG.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Anwendungsbereich des Mo­ bilfunktelefons so zu erweitern, daß in Verbindung mit einem Rechner gesicherte Transaktionen in den ansteuerbaren Netzen möglich sind.

Dieses wird einerseits gemäß Anspruch 1 dadurch erreicht, daß das Mobilfunktelefon in der Weise erweitert wird, daß es zu­ sätzlich als Kartenterminal für einen Rechner verwendbar ist, indem die Kontaktiereinheit über eine Steuereinheit mit der Anschlußschnittstelle für den Rechner koppelbar ist. An diese Steuereinheit können auch die übrigen für den Mobilfunkverkehr benötigten Bauteile angeschlossen sein, um weitere Steuerfunk­ tionen zu ermöglichen.

Weiterhin ermöglicht die Verwendung eines solchen erweiterten Mobilfunktelefons gemäß Anspruch 3 in Verbindung mit einem Rechner, der unabhängig vom Funkteil des Mobilfunktelefons an ein Kommunikationsnetzwerk in bekannter Weise angeschlossen ist, daß ein Mobilfunktelefon-Inhaber ortsunabhängig von je­ dem beliebigen Standard-Rechner aus persönliche oder öffent­ liche Netzdienste, z. B. über das Internet, in Anspruch nehmen kann, die an die Sicherheit hohe Anforderungen stellen, ohne daß diese Standardgeräte über Chipkarten-Leseeinrichtungen verfügen müssen.

Weiterbildungen der Erfindung beziehen sich auf Verfahren zum Betreiben einer derartigen Gerätekombination. Diese betreffen u. a. das Betriebsbereitschalten des Moblilfunktelefons als Kartenterminal, das neben der Abwicklung von Netzdiensten in der üblichen Weise auch Verschlüsselungen bzw. Entschüsselun­ gen in an sich bekannter Weise ermöglicht.

Besondere Vorteile ergeben sich daraus, daß hochsensible Da­ ten, wie z. B. die persönliche Geheimzahl PIN oder Geldbeträge am Mobiltelefon mit der Tastatur eingegeben und unverschlüs­ selt angezeigt werden können, bevor sie verschlüsselt an den Rechner weitergeleitet werden. Damit werden Eingaben über die Rechnertastatur vermieden, so daß Viren im Rechner die Einga­ ben nicht verfälschen können.

Auch besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, Kon­ trollwörter über das Mikrofon als Berechtigungsnachweis ein­ zugeben, die dann digitalisiert an eine Kontrollinstanz im Kommunikationsnetz weitergeleitet und mit einem Referenzmu­ ster verglichen werden. Auf diese Weise kann die Identität eines Benutzers zusätzlich anhand eines persönlichen biome­ trischen Merkmales verifiziert werden, was erhöhten Siche­ rungsanforderungen gerecht wird.

Weiterhin können auch Daten und/oder Steuerinformationen vom Rechner über die Anschlußschnittstelle an den Speicher im Mo­ bilfunktelefon übertragen und dort abgespeichert werden. Da­ mit ist es möglich, Daten auf der Chipkarte zu ändern oder zu speichern. Bei diesen Daten kann es sich z. B. um Schlüssel für die Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung oder um einen Geld­ betrag für eine Geldkarte handeln. Letztere eröffnet zudem die Möglichkeit eines Kartentelefons, indem beim Betrieb als Telefon ankommende Gebührenimpulse eine Abbuchung des jeweils entsprechenden Geldbetrages bewirken.

Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine schematische Übersicht eines Rechners mit Netz­ kopplung und angeschlossenem Mobilfunktelefon als Kartenterminal für die Inanspruchnahme von Netzdien­ sten und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Chipkarte für verschiedene Anwendungen.

Bei der Darstellung von Fig. 1 ist ein Mobilfunktelefon 10 über eine Standardschnittstelle 12, z. B. RS232, an einen Rechner 30 in Form eines üblichen PC angeschlossen. Die Schnittstelle 12 ist innerhalb des Mobilfunktelefons 10 mit einer Steuereinheit 11 verbunden, an die außerdem eine Kon­ taktiereinheit 13 für das SIM-Modul/die Chipkarte 14/14a, ei­ ne Anzeige 15, eine Tastatur 16, ein Sprach- und Funkmodul 17 sowie ein Speicher 18 angeschlossen ist. Das Sprach-und Funk­ modul 17 hat dabei in üblicher Weise Zugang zum Mobilfunknetz 20.

Vom Rechner 30 sind lediglich die Anschlußschnittstelle 31 für das Mobilfunktelefon 10 mit dem zuständigen Treiber 32 gezeigt sowie ein sogenannter Browser 33 und Rechneranwendun­ gen 34 für die Inanspruchnahme von Netzdiensten, beispiels­ weise im Internet, angedeutet, die über das Kommunikationsnetz 40 in Verbindung mit einem entsprechenden Anbieter 50, z. B. in Form eines sogenannten Servers, ausgeführt werden können.

Auf dem SIM-Modul oder der Chipkarte 14 bzw. 14a sind die mit Schlüssel zugänglichen Anwendungen gespeichert. Für die ver­ schiedenen Anwendungen können individuelle Chipkarten vorge­ sehen werden. Es können aber auch, wie Fig. 2 zeigt, die Mo­ bilfunk-Anwendungen für GSM/DCS 141 sowie die verschiedenen Internet-/Netzanwendungen 142, 143, 14x mit ihren unter­ schiedlichen Schlüsseln auf einer Chipkarte gespeichert sein.

Vor Nutzung eines der Netzdienste ist eine entsprechende Chip­ karte auszuwählen und in die Kontaktiereinheit 13 des mit dem Rechner gekoppelten Mobilfunktelefons 10 einzusetzen. Außerdem ist der das Mobilfunktelefon 10 als Kartenterminal über die Anschlußschnittstelle 31 steuernde Treiber 32 mit der entspre­ chenden Treibersoftware zu laden. Dies kann von einer Diskette aus erfolgen. Um jedoch Manipulationen am Treiber 32 auszu­ schließen, ist es zweckmäßig, daß die z. B. mit einem privaten Schlüssel des Mobilfunknetz-Betreibers signierte Treibersoft­ ware von einem entsprechenden Server auf Anforderung vom Rech­ ner 30 aus über das Kommunikationsnetz 40 in den Treiber 32 geladen wird. Danach kann dann automatisch eine Verifikation der Treibersoftware anhand eines entsprechenden und sich auf der Chipkarte 14/14a in einem Anwendungsbereich, z. B. 14x, befindlichen öffentlichen Schlüssel des Mobilfunknetz-Betrei­ bers durchgeführt werden.

Die Treibersoftware arbeitet zweckmäßig entsprechend einem bereits festgelegten Standard, wie z. B. ISO 7816-3 und der von der PC/SC-Workgroup gemeinsam mit Microsoft festgelegten ICC Spezifikation (http//:www.smartcardsys.com)

Die Netzanwendung kann im Rechner 30, beispielsweise durch Aufrufen des Browsers 33 und Eingabe eines sogenannten "uniform resource locator" URL gestartet werden. Damit wird über das Netz 40 eine Verbindung zum Dienstanbieter 50 aufge­ baut, und es können die gewünschten Dienste 51, 52, . ., 5x in Anspruch genommen werden. Das angeschlossene Mobilfunktelefon 10 bzw. die Steuereinheit 11 verhält sich dabei wie ein übli­ ches Kartenterminal. Abhängig von den vom Dienstanbieter 50 bereitgestellten Diensten 51, 52, . ., 5x sind Chipkartenanwen­ dungen 142, 143, . . ., 14x auswählbar und ausführbar, z. B. für die gegenseitige Client-Server-Authentisierung, für die Veri­ fikation von Zugriffsrechten, für die digitale Signatur sensi­ bler Daten, für die Erzeugung von Schlüsseln zur Verschlüsse­ lung von Daten,- für den Beweis eines Bestellvorganges, für die Bezahlung aus einer elektronischen Börse.

Gegenüber einem herkömmlichen Chipkartenleser ermöglicht die. Erfindung zusätzliche Funktionen des Mobilfunktelefons, die eine erheblich höhere Sicherheit gewährleisten:

Am Internet angeschlossene Rechner sind prinzipiell aus dem Internet eingeschleusten Viren ausgesetzt. So kann z. B. ein Kontoüberweisungsbetrag, der über die Rechnertastatur einge­ geben wird, durch einen solchen Virus verfälscht werden, be­ vor die Transaktion mit dem Internetserver korrekt abge­ schlossen ist.

Mit einem Mobilfunktelefon als Kartenterminal kann diese Ma­ nipulation dadurch verhindert werden, daß von der Rechner-/Server-Anwendung veranlaßt wird, sensible Daten, wie z. B. Überweisungsbeträge, über die Tastatur 16 des Mobilfunktele­ fons 10 einzugeben. Der Steuereinheit 11 wird dies über einen Code mitgeteilt, wodurch die eingegebenen Daten einerseits an der Anzeige 15 unverschlüsselt wahrgenommen und überprüft werden können. Andererseits werden diese Daten durch eine Chipkartenanwendung 14x verschlüsselt oder signiert und an den Rechner 30 bzw. den zuständigen Server zur weiteren Ver­ arbeitung übergeben.

In gleicher Weise kann bei Eingabe einer persönlichen Geheim­ zahl PIN, welche durch eine Rechner-/Netz-Anwendung angefor­ dert wurde, die an der Tastatur 16 eingegebene PIN in der Chipkarte verschlüsselt werden, bevor sie an die Rechner-/Netz -Anwendung weitergeleitet wird.

Anwendungen mit höchsten Sicherheitsanforderungen erfordern oftmals eine Authentisierung auf Basis biometrischer Merkma­ le. Mit der hier dargestellten Erfindung läßt sich dies fol­ gendermaßen realisieren:

Eine Anwendung 5x fordert nach erfolgreicher gegenseitiger Client-Server-Authentisierung auf Basis asymmetrischer Kryp­ to-Verfahren den Benutzer als sogenannten Client auf, eine Sprechprobe abzugeben, z. B. ein vereinbartes Kennwort drei­ mal hintereinander in das Mikrofon 17 des Mobilfunktelefons 10 zu sprechen. Die Steuereinheit 11 leitet dann, beispiels­ weise veranlaßt durch einen von der Anwendung 5x bzw. vom Browser 33 übertragenen Steuercode, den digitalisierten Sprachstrom in Form eines Bitstrings an die zuständige Anwen­ dung, z. B. 5x, weiter. Diese extrahiert aus dem empfangenen Bitstring die persönlichen Sprachmerkmale und vergleicht die­ se mit z. B. auf Plattenspeichern 60 abgelegten Referenzmu­ stern 6x, um die Identität des Benutzers anhand seiner Sprechproben zu verifizieren.

Die Erfindung schließt auch ein, daß im Rahmen einer Rech­ neranwendung 34 von einem Internet-Server in den Rechner 30 geladene Daten, wie z. B. Telefonlisten, Adressenlisten, Um­ satzdaten, Preislisten, in den Speicher 18 des Mobilfunktele­ fons 10 geladen und auf der Anzeige 15 dargestellt werden können, wobei durch die Tastatur 16 eine Auswahl möglich ist.

Bei einer weiteren Rechneranwendung 34 können am Mobilfunkte­ lefon 10 eingetastete oder eingesprochene, digitalisierte Da­ ten in den Rechner 30 übertragen und dort oder in einem Netz­ server weiterverarbeitet bzw. später oder von anderen Perso­ nen abgerufen werden.

Weiterhin ist es möglich, daß - angestoßen durch eine Rech­ neranwendung 34 - über die Anschlußschnittstelle 31/12 in den Speicher 18 des Mobilfunktelefons 10 Programme geladen werden können, die in der Steuereinheit 11 zeitlich entkoppelt zum Ablauf gebracht werden können.

Schließlich können auch Anwendungen/Schlüssel - angestoßen durch eine Rechneranwendung 34 - auf der Chipkarte selbst ge­ ändert, gelöscht oder geladen werden.

In allen Fällen kann die Übertragung von Daten, Programmen oder Anwendungen zwischen dem Mobilfunktelefon 10 bzw. der Chipkarte 14/14a und dem Rechner 30 bzw. dem Netzserver inte­ gritätsgesichert oder verschlüsselt erfolgen. Die hierfür notwendigen Schlüssel sind entweder auf der Chipkarte bereits gespeichert oder werden vorher zwischen Rechner-/Netzserver- Anwendung und Chipkarte z. B. nach dem Diffie-Hellman-Verfah­ ren ausgetauscht. Darüberhinaus kann das Mobilfunktelefon 10 ganz allgemein in analoger Weise für die Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung von Daten verwendet werden.

Eine weitere Ausprägung der Erfindung besteht in der gemein­ samen Nutzung einer Chipkartenanwendung in GSM - und Festnet­ zen. Ein Beispiel hierfür ist die elektronische Geldbörse. Sie kann z. B. als Anwendung 14x auf der im Mobilfunktelefon 10 eingelegten Chipkarte 14/14a über eine Rechner-/Netz-An­ wendung 33/34/5x aufgeladen werden und später während eines GSM-Telefongespräches, z. B. durch einen von der Funkvermitt­ lungszentrale gesendeten Impuls in regelmäßigen Zeitabständen- entsprechend den entfernungsabhängigen Tarifen - dekremen­ tiert werden. Derartiges "vorausbezahltes" Telefonieren redu­ ziert das Betrugsrisiko, dem Mobilfunkbetreiber heute viel­ fach ausgesetzt sind, erheblich.

Claims (12)

1. Mobilfunktelefon (10) mit Kontaktiereinheit (13) für eine Chipkarte (14, 14a) als Berechtigungsnachweis für den Mobil­ funkverkehr und einer Anschlußschnittstelle (12) für einen Rechner (30), dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktiereinheit (13) über eine Steuereinheit (11) auch mit der Anschlußschnittstelle (12) für den Rechner (30) gekoppelt ist und Daten zwischen einer Chipkarte (14, 14a) und der Anschlußschnittstelle (12) über die Steuereinheit (11) austauschbar sind.

2. Mobilfunktelefon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuereinheit (11) auch die anderen für den Mo­ bilfunkverkehr vorhandenen Bauteile verbunden sind, so daß Eingaben über die Tastatur (16) oder das Mikrofon speicherbar und über die Anschlußschnittstelle (12) weiterleitbar sind bzw. über die Anschlußschnittstelle (12) ankommende Daten speicherbar und/oder auf der Anzeige (15) anzeigbar sind, wo­ bei die anzuzeigenden Daten durch die Tastatur (16) auswähl­ bar sind.

3. Mobilfunktelefon (10) nach Anspruch 1 oder 2 mit angekop­ peltem Rechner (30), dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (30) unabhängig vom Mobilfunktelefon (10) an ein Kommunikationsnetz (40) angeschlossen ist und daß das Mo­ bilfunktelefon (10) als angeschlossenes Kartenterminal arbei­ tend für die Inanspruchnahme von Netzdiensten in dem Kommuni­ kationsnetz (40) verwendbar ist.

4. Verfahren zum Betreiben einer aus Mobilfunktelefon (10) mit gekoppeltem Rechner (30) bestehenden Gerätekombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor Inanspruchnahme von ein Kartenterminal erfordernden Netzdiensten zunächst der die Anschlußschnittstelle (31) für das Mobilfunktelefon (10) steuernde Treiber (32) mit der be­ nötigten Treibersoftware geladen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibersoftware über das Kommunikationsnetz (40) von einem Server des Mobilfunknetz-Betreibers auf Anforderung in den Treiber (32) des Rechners (30) geladen wird und daß an­ hand der Signierung der Treibersoftware mit einem privaten Schlüssel in Verbindung mit dem zugehörigen öffentlichen Schlüssel auf der Chipkarte (14/14a) das Vorliegen der be­ rechtigten Treibersoftware automatisch überprüft wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbau einer Verbindung vom Rechner (30) aus über das Kommunikationsnetz (40) zu einem Dienstanbieter (50) in Verbindung mit dem Mobilfunktelefon (10) als Kartenterminal Chipkartenanwendungen auswählbar und ausführbar sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mobilfunktelefon (10) als Kartenterminal des Rechners (30) zur Verschlüsselung von sensiblen Daten verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen einer laufenden Anwendung benötigte hochsen­ sible Daten wie persönliche Geheimzahl (PIN) oder Geldbeträge über die Tastatur (16) des Mobilfunktelefons (10) eingegeben und von der Steuereinheit (11) in Verbindung mit der Chipkar­ te (14, 14a) verschlüsselt weitergeleitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Berechtigungsnachweis oder zur Kontrolle auch über das Mikrofon eingegebene Kontrollwörter an die Kontrollin­ stanz der eröffneten Anwendung weitergeleitet werden, so daß in Verbindung mit hinterlegten Referenzmustern eine Verifi­ zierung des Benutzers durchführbar ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen einer Anwendung vom Rechner (30) übernommene Daten an den Speicher (18) des Mobilfunktelefons (10) weiter­ geleitet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Rechner (30) übertragenen Daten zur Änderung der Daten in einem Chip der Chipkarte (14, 14a) dienen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer als Geldkarte dienenden Chipkarte (14, 14a) die während einer Funkverbindung des Mobilfunktelefons (10) ein­ treffenden Gebührenimpulse eine Abbuchung des entsprechenden Geldbetrages bewirken.