DE29814427U1 - security system - Google Patents
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11. August 199811 August 1998
SCM Microsystems GmbH
Luitpoldstraße 6
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HD/Hc Our reference: S 4388 DE
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Sicherheitssystemsecurity system
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für die Identitätsund Berechtigungsprüfung in einer gesicherten Kommunikationsumgebung.The invention relates to a security system for identity and authorization verification in a secure communication environment.
Die Identitäts- und Berechtigungsprüfung erfolgt in einer gesicherten Kommunikationsumgebung in der Regel anhand von persönlichen Kennzeichnungen in Kombination mit einer Speicher- oder Chipkarte. Beispielsweise muß an einem Bankautomat zuerst eine Bankkarte und dann eine persönliche Geheimzahl des Benutzers eingegeben werden. Wie die Erfahrung zeigt, sind derartige Identitäts- und Berechtigungskontrollen nicht ausreichend, um jeden Mißbrauch zu verhindern. Die Eingabe der persönlichen Geheimzahl ist nicht nur umständlich, sie kann auch relativ leicht ausspioniert werden.In a secure communication environment, identity and authorization checks are usually carried out using personal identifiers in combination with a memory or chip card. For example, a bank card must first be entered at an ATM and then the user's personal PIN. Experience shows that such identity and authorization checks are not sufficient to prevent all misuse. Entering the personal PIN is not only cumbersome, it can also be relatively easily spied on.
Als sehr sicher gelten Identitäts- und Berechtigungsprüfungen mittels eines Fingerabdruck-Sensors. Es sind hoch auflösende, nach dem Prinzip einer kapazitiven Matrix arbeitende Sensoren bekannt, die von einem Fingerabdruck eine eindeutige und unverwechselbare Charakteristik ableiten und nach einer hochwirksamen Datenreduktion als Kenngröße zur Verfügung stellen. Diese Kenngröße kann in einerIdentity and authorization checks using a fingerprint sensor are considered to be very secure. High-resolution sensors that work according to the principle of a capacitive matrix are known, which derive a clear and unmistakable characteristic from a fingerprint and, after highly effective data reduction, make it available as a parameter. This parameter can be stored in a
- &iacgr;- &iacgr;
• ··
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Anvvendung als Zugangs- und Berechtigungsbedingung abgespeichert werden. In einem solchen System ist die Eingabe eines persönlichen Geheimcodes überflüssig. Es ist aber prinzipiell nicht auszuschließen, daß die von dem Fingerabdruck-Sensor gelieferte Kenngröße auf ihrem Übertragungsweg abgefangen oder ausspioniert wird.Use as an access and authorization condition. In such a system, entering a personal secret code is superfluous. However, it cannot be ruled out in principle that the characteristic value provided by the fingerprint sensor is intercepted or spied on during transmission.
Durch die Erfindung wird ein Sicherheitssystem geschaffen, das bei Verzicht auf die Eingabe eines persönlichen Geheimcodes einen sehr hohen Schutz bietet. Gemäß der Erfindung enthält das Sicherheitssystem einen Chipkartenleser im Format einer PC-Karte, auf der personenbezogene Daten gespeichert sind. An den Chipkartenleser ist ein Fingerabdruck-Sensor angekoppelt. Eine Validierungseinrichtung validiert die von der Chipkarte gelesenen personenbezogenen Informationen in Abhängigkeit von Daten, die von dem Fingerabdruck-Sensor geliefert werden. Für den positiven Ausgang einer Identitäts- und Berechtigungsprüfung ist es notwendig, daß sowohl die Chipkarte mit den personenbezogenen Daten verfügbar ist als auch die von dem Finterabdruck-Sensor gelieferte Kenngröße den auf der Chipkarte gespeicherten personenbezogenen Daten korrekt zugeordnet ist.The invention creates a security system that offers a very high level of protection without the need to enter a personal secret code. According to the invention, the security system contains a chip card reader in the format of a PC card on which personal data is stored. A fingerprint sensor is connected to the chip card reader. A validation device validates the personal information read from the chip card depending on data supplied by the fingerprint sensor. For a positive outcome of an identity and authorization check, it is necessary that both the chip card with the personal data is available and that the characteristic value supplied by the fingerprint sensor is correctly assigned to the personal data stored on the chip card.
Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem läßt sich eine hochgradig gesicherte Kontrolle über die Kommunikation zwischen einem lokalen Datenverarbeitungsgerät und einem Netzwerk aufbauen. Gemäß einem ersten Lösungsansatz, bei dem der Fingerabdruck-Sensor in den Chipkartenleser integriert ist, enthält das Sicherheitssystem eine Schnittstelle für den Anschluß an das Netzwerk. Bei dieser Schnittstelle kann es sich um einen üblichen Netzwerkadapter, ein Modem oder eine IR-Schnittstelle handeln. Die Kommunikation zwischen dem lokalen Datenverarbeitungsgerät und dem Netzwerk kann nur über das Sicherheitssystem erfolgen. Durch ein solches Sicherheitssystem kann gewährleistet werden, daß nur berechtigte Benutzer auf das Netzwerk zugreifen können. Ferner kann vorgesehen sein, daß alle in einer oder in beiden Richtungen übertragenen Nachrichten durch die von dem Fingerabdruck-Sensor gelieferte Kenngröße signiert und somit authentifiziert werden.The security system according to the invention can be used to establish a highly secure control over the communication between a local data processing device and a network. According to a first solution approach, in which the fingerprint sensor is integrated into the chip card reader, the security system contains an interface for connection to the network. This interface can be a standard network adapter, a modem or an IR interface. Communication between the local data processing device and the network can only take place via the security system. Such a security system can ensure that only authorized users can access the network. Furthermore, it can be provided that all messages transmitted in one or both directions are signed and thus authenticated by the characteristic value provided by the fingerprint sensor.
Ein zweiter Lösungsansatz besteht darin, den Fingerabdruck-Sensor an einem mit dem Chipkartenleser durch eine lösbare SteckverbindungA second solution is to attach the fingerprint sensor to a chip card reader via a removable connector.
gekoppelten Modul anzuordnen. Um bei dieser Lösung ein Ausspionieren der von dem Fingerabdruck-Sensor gelieferten Kenngröße im Bereich der Steckverbindung zu verhindern, wird diese Kenngröße nicht unmittelbar, sondern verschlüsselt übertragen. Zu diesem Zweck verfügt das Modul über einen SAM-Kartenleser und einen internen Prozessor. Auch mit einer solchen Ausführung des Sicherheitssystems läßt sich die Kommunikation zwischen einer lokalen Datenverarbeitungseinrichtung und einem Netzwerk oder dergleichen mit einem Höchstmaß von Sicherheit kontrollieren.coupled module. In order to prevent spying on the characteristic value provided by the fingerprint sensor in the area of the plug connection, this characteristic value is not transmitted directly, but in encrypted form. For this purpose, the module has a SAM card reader and an internal processor. Even with this type of security system, communication between a local data processing device and a network or the like can be controlled with the highest level of security.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the drawing to which reference is made. The drawing shows:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Chipkartenlesers mit eingeschobener Chipkarte und angestecktem Sensormodul;Figure 1 is a schematic side view of a chip card reader with inserted chip card and connected sensor module;
Figur 2 eine Stirnansicht des Sensormoduls;Figure 2 is a front view of the sensor module;
Figur 3 eine Draufsicht des Sensormoduls mit abgeschnitten dargestellter Chipkarte;Figure 3 is a top view of the sensor module with the chip card shown cut off;
Figur 4 drei mögliche Ausführungsformen für das Gehäuse des Sensormoduls;
25Figure 4 shows three possible embodiments for the housing of the sensor module;
25
Figur 5 eine schematische Seitenansicht des Chipkartenlesers und des Sensormoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform;Figure 5 is a schematic side view of the chip card reader and the sensor module according to another embodiment;
Figur 6 eine Stirnansicht des Sensormoduls;
30Figure 6 is a front view of the sensor module;
30
Figur 7 eine Draufsicht des Sensormoduls;Figure 7 is a plan view of the sensor module;
Figur 8 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
des Chipkartenlesers mit Sensormodul; und
35Figure 8 is a schematic side view of another embodiment of the chip card reader with sensor module; and
35
Figur 9 ein Blockschaltbild des Sicherheitssystems.Figure 9 is a block diagram of the security system.
Das in Figur 1 gezeigte Sicherheitssystem für die Identitäts- undThe security system for identity and
&iacgr; S * * if; · ":s '&iacgr; S * * if; · ":s '
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Berechtigungspriifung in einer gesicherten Kommunikationsumgebung enthält einen Chipkartenleser 10 im Format einer PC-Karte und einen Sensormodul 12, der einen Fingerabdruck-Sensor 14 aufweist und durch eine Steckverbindung lösbar mit dem Chipkartenleser 10 gekoppelt ist.Authorization check in a secure communication environment contains a chip card reader 10 in the format of a PC card and a sensor module 12, which has a fingerprint sensor 14 and is detachably coupled to the chip card reader 10 by a plug connection.
Der Chipkartenleser 10 weist einen Aufnahmekanal für eine Chipkarte 16 und ein in dem Aufnahmekanal angeordnetes Kontaktfeld 18 zur Kontaktierung der Chipkarte 16 auf. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Aufnahmekanal für die Chipkarte zwischen einer Deckelplatte 10a und dem Hauptkörper 10b des Chipkartenlesers gebildet.The chip card reader 10 has a receiving channel for a chip card 16 and a contact field 18 arranged in the receiving channel for contacting the chip card 16. In the embodiment shown here the receiving channel for the chip card is formed between a cover plate 10a and the main body 10b of the chip card reader.
Das Sensormodul 12 ist an die schmale Stirnfläche des Chipkartenlesers 10 angekoppelt, aus der die Chipkarte 16 herausragt. Für den Durchgang der Chipkarte 16 ist das Gehäuse des Sensormoduls 12 mit einem Schlitz 20 versehen. In die obere Hauptfläche des Sensormoduls 12 ist der Fingerabdruck-Sensor 14 eingelassen. Zwei Führungsstifte 24 des Sensormoduls 12 sind in entsprechende Aufnahmeöffnungen an der schmalen Stirnseite des Chipkartenlesers 10 einführbar. Eine Reihe von Kontaktstiften 26 des Sensormoduls 12 ist in entsprechende Kontaktöffnungen an derselben Stirnseite des Chipkartenlesers 10 einführbar.The sensor module 12 is coupled to the narrow front face of the chip card reader 10, from which the chip card 16 protrudes. The housing of the sensor module 12 is provided with a slot 20 for the passage of the chip card 16. The fingerprint sensor 14 is embedded in the upper main surface of the sensor module 12. Two guide pins 24 of the sensor module 12 can be inserted into corresponding receiving openings on the narrow front face of the chip card reader 10. A row of contact pins 26 of the sensor module 12 can be inserted into corresponding contact openings on the same front face of the chip card reader 10.
An den Schmalseiten des Sensormoduls 12 sind Betätigungselemente 28 für eine Verriegelungseinrichtung angebracht, mittels welcher das Sensormodul 12 lösbar mit dem Chipkartenleser 10 verrastet wird. In Figur 3 ist auch die Kontaktfläche 16a der Chipkarte 16 eingezeichnet. Sie kommt bei in den Chipkartenleser 10 eingeschobener Chipkarte 16 unter dem Kontaktfeld 18 zu liegen.On the narrow sides of the sensor module 12, actuating elements 28 are attached for a locking device, by means of which the sensor module 12 is detachably locked to the chip card reader 10. The contact surface 16a of the chip card 16 is also shown in Figure 3. When the chip card 16 is inserted into the chip card reader 10, it lies under the contact field 18.
Je nach Anordnung des Aufnahmekanals für die Chipkarte 16 imDepending on the arrangement of the chip card slot 16 in the
Chipkartenleser ist am Gehäuse des Sensormoduls 12 der in Figur 2 zu erkennende Schlitz 20 oder aber eine Aussparung 20a an der Unterseite bzw. eine Aussparung 20b an der Oberseite des Sensormoduls 12 angebracht, wie in Figur 4 veranschaulicht.Chip card reader, the slot 20 shown in Figure 2 or a recess 20a on the underside or a recess 20b on the top of the sensor module 12 is attached to the housing of the sensor module 12, as shown in Figure 4.
Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ist an dem Sensormodul 12 ein Gehäuseblock mit einer rampenförmigen Auflagefläche gebildet, in die der Fingerabdruck-Sensor 14 eingelassen ist. Ferner ist das Sensormodul 12 zur Aufnahme und zum Auslesen einer sogenannten SAM-Karte oder SIM-Karte 32 ausgebildet. Bei dieser Karte handelt es sich um einen bekannten Sicherheits- und Authentifizierungs-Modul.In the embodiment shown in Figure 5, a housing block with a ramp-shaped support surface is formed on the sensor module 12, into which the fingerprint sensor 14 is embedded. Furthermore, the sensor module 12 is designed to accommodate and read a so-called SAM card or SIM card 32. This card is a known security and authentication module.
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Bestandteil des Sensormoduls 12 ist ferner eine Schnittstelle für
den Anschluß an ein Kommunikationssystem; bei der gezeigten Ausführungsform ist dies ein Netzwerk-Adapter, an den ein Netzwerkkabel 34
mittels eines Steckverbinders 36 angeschlossen wird.
5The sensor module 12 also includes an interface for connection to a communication system; in the embodiment shown, this is a network adapter to which a network cable 34 is connected by means of a connector 36.
5
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform des Chipkartenlesers mit einem Aufnahmekanal für die Chipkarte, der zwischen einer Bodenplatte und dem Hauplkörper des Chipkartenlesers gebildet ist.Figure 8 shows an embodiment of the chip card reader with a receiving channel for the chip card, which is formed between a base plate and the main body of the chip card reader.
Anhand des Blockschaltbilds in Figur 9 wird nun das dem Sicherheitssystem zugrunde liegende Konzept erläutert.The concept underlying the security system is now explained using the block diagram in Figure 9.
Das aus dem Chipkartenieser 10 mit Chipkarte 16 einerseits und dem Sensormodul 12 mit Fingerabdruck-Sensor 14 und SAM-Karte 32 andererseits bestehende Sicherheitssystem ist zwischen ein als Host bezeichnetes Dalenverarbeitungsgerät (PC) und einen Netzwerkanschluß eingefügt. Der Chipkartenleser 10 verfügt ebenso wie das Sensormodul 12 über einen eigenen lokalen Bus. Über die Steckverbindung zwischen Chipkartenleser 10 und Sensormodul 12 sind die beiden Bussysteme miteinander gekoppelt. Der Chipkartenleser 10 enthält einen internen Prozessor 40, der die Funktionen Authentifizierung, Identifizierung, kryptographische Verschlüsselung und Signatur übernimmt. Auf der Seite des Host ist der Chipkartenleser 10 mit einer geeigneten Schnittstelle 42, insbesondere einer PCMCIA-Schnittstelle ausgestattet. Ferner beinhaltet der Chipkartenleser 10 einen Speicher 44 für gesicherte Daten in Flash-Technologie und eine Zeitstempel-Einheit 46, die einen Funkuhr-Modul beinhalten kann. Die Chipkarte 16 ist als sogenannte Smartcard ausgebildet und enthält eigene Prozessor- und Speicherschaltungen. In der Chipkarte 16 sind insbesondere persönliche Schlüssel und Codewörter zum Zweck der Identitäts- und Berechtigungsprüfung abgelegt. Alle genannten Bestandteile des Chipkartenlesers 10 sind an dessen internen lokalen Bus angekoppelt.The security system consisting of the chip card reader 10 with chip card 16 on the one hand and the sensor module 12 with fingerprint sensor 14 and SAM card 32 on the other hand is inserted between a data processing device (PC) referred to as the host and a network connection. The chip card reader 10, like the sensor module 12, has its own local bus. The two bus systems are linked to one another via the plug connection between the chip card reader 10 and the sensor module 12. The chip card reader 10 contains an internal processor 40 which performs the functions of authentication, identification, cryptographic encryption and signature. On the host side, the chip card reader 10 is equipped with a suitable interface 42, in particular a PCMCIA interface. The chip card reader 10 also contains a memory 44 for secured data in flash technology and a time stamp unit 46 which can contain a radio clock module. The chip card 16 is designed as a so-called smart card and contains its own processor and memory circuits. In particular, personal keys and code words for the purpose of identity and authorization verification are stored in the chip card 16. All of the above-mentioned components of the chip card reader 10 are coupled to its internal local bus.
Das Sensormodul 12 enthält ebenfalls einen internen Prozessor 50, dessen Aufgabe insbesondere die Analyse der von dem Sensor 14 gelieferten Fingerabdruck-Daten zum Zweck der Identifizierung ist. Die SAM-Karte wird über eine Kontakteinheit 52 ausgelesen. Auf der SAM-KarteThe sensor module 12 also contains an internal processor 50, whose task is in particular to analyze the fingerprint data provided by the sensor 14 for the purpose of identification. The SAM card is read via a contact unit 52. On the SAM card
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sind Fingerabdruck-Kenndaten des berechtigten Benutzers gespeichert. Die Kommunikations-Schnittstelle des Sensormoduls 12 umfaßt eine Schnittstellen-Steuereinheit 54 und einen Netzwerkadapter 56, an den das Netzwerkkabel 34 angeschlossen wird.fingerprint identification data of the authorized user are stored. The communication interface of the sensor module 12 comprises an interface control unit 54 and a network adapter 56 to which the network cable 34 is connected.
Die SAM-Karte enthält zusätzlich zu den Fingerabdruck-Kenndaten des berechtigten Benutzers Daten und Strukturen zur Verschlüsselung dieser Daten, die dann in verschlüsselter Form an den Chipkartenleser 10 zur Auswertung übergeben werden.In addition to the fingerprint identification data of the authorized user, the SAM card contains data and structures for encrypting these data, which are then passed on in encrypted form to the chip card reader 10 for evaluation.
Auf eine verschlüsselte Übertragung der Fingerabdruck-Daten kann verzichtet werden, wenn Fingerabdruck-Sensor und Chipkartenleser miteinander integriert sind, so daß ein Abfangen der Daten vom Fingerabdruck-Sensor nicht möglich ist. Bei dieser alternativen Ausführungsform wird auch die Kommunikationsschnittstelle (Netzwerkadapter) in dem System integriert.Encrypted transmission of fingerprint data is not necessary if the fingerprint sensor and chip card reader are integrated so that the data from the fingerprint sensor cannot be intercepted. In this alternative embodiment, the communication interface (network adapter) is also integrated into the system.
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