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Die Erfindung betrifft ein Authentifikationseinrichtung, ein Authentifikationssystem und Verfahren zur Authentifikation eines Nutzers eines Fahrzeugs.
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Bekannte Authentifikationssystem/Berechtigungssysteme für Fahrzeuge, wie z. B. sog. passive schlüssellose Systeme oder sog. hands-free entry/go Systeme bzw. Keyless Entry/go Systeme, erfordern es nicht, ein Berechtigungsmittel bzw. eine Authentifikationseinrichtung, z.B. einen mechanischen oder Funk-Schlüssel, in die Hand zu nehmen, um bestimmte Aktionen auszulösen.
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So ist es mit derartigen Systemen beispielsweise möglich, ein Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Berechtigungsmittels bzw. Authentifikationssystem zu entriegeln und durch das bloße Betätigen eines Startknopfes zu starten. Ermöglicht wird dies durch das Berechtigungsmittel bzw. einen Keyless-Entry-Schlüssel mit einem Chip, den der Nutzer mit sich führt.
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Bei Systemen aus dem Stand der Technik sendet das Fahrzeug ein schwaches Signal mit einer Reichweite von wenigen Metern, das die Authentifikationseinrichtung empfängt. Die Authentifikationseinrichtung sendet daraufhin ein Signal an das Fahrzeug, das das Fahrzeug dazu benutzt, zu entscheiden, ob es sich um ein autorisiertes Berechtigungsmittel handelt und ob darauf basierend Zugangs- bzw. Fahrberechtigungsbefehle umgesetzt werden können (vgl. Challenge-Response-Authentifizierung).
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Solche Authentifikationssystem setzen also keine bewusste Nutzerinteraktion an der Authentifikationseinrichtung voraus, sondern überprüfen nur, ob die Authentifikationseinrichtung in den Momenten, in denen eine Überprüfung der Autorisierung erfolgen soll, in unmittelbarer Nähe zum Auto - im Falle des Zuganges - bzw. im Auto - im Falle einer Fahrberechtigung - ist.
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Im Kontext dieser Authentifikationssystem rücken Angriffsszenarien, die eben auf spezielle Eigenschaften der damit verbundenen Technologien zurückgreifen, in den Vordergrund.
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So sind mittlerweile Angriffsszenarien bekannt, bei denen die zugehörige Funkstrecke des Berechtigungssystems bzw. die Funkstrecke zwischen Schlüssel und Fahrzeug verlängert wird. Hierbei handelt es sich um sog. Relay-Angriffe bzw. relay station attacks (RSA).
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Bei einem derartigen Relaisangriff wird das Signal des Fahrzeugs zum Berechtigungsmittel mittels eines Antennenpaares weitergeleitet bzw. verlängert. Dabei muss eine Antenne/eine Relaisstation nah (typsicherweise weniger als 2 Meter) am Fahrzeug sein und die andere Antenne/Relaisstation nah an dem autorisierten Berechtigungsmittel (typischerweise wenige Meter). Die Distanz zwischen den beiden Relaisstationen (Funkstreckenverlängerungsstationen) kann dabei sehr groß sein und ist lediglich abhängig von der konkreten Implementierung der Relaisstationen, deren Ziel typischerweise krimineller Natur ist und bei denen man auch nicht davon ausgehen kann, dass regulatorische Bestimmungen einschränkend wirken.
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Folglich kann das Fahrzeug mittels eines Relaisangriffs geöffnet und/oder gestartet werden, obwohl sich die Authentifikationseinrichtung weit außerhalb der üblichen Distanz für eine Öffnung bzw. Fahrberechtigung des Fahrzeugs befindet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Authentifikationseinrichtung mit einem besseren Sicherheitsstandard anzugeben. Weiterhin soll ein entsprechendes System und Verfahren angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch das Fahrzeug gemäß Anspruch 1 und durch das System gemäß Anspruch 6 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Authentifizierungseinrichtung für ein Fahrzeug gelöst, wobei die Authentifizierungseinrichtung umfasst:
- - einen Mikrokontroller;
- - eine Karten-Funkschnittstelle zur (bidirektionalen) Kommunikation mit dem Fahrzeug, wobei die Authentifikationseinrichtung dazu ausgebildet ist, in einem Aktivzustand ein Authentifizierungsverfahren, insbesondere eine Challenge-Response-Authentifizierung, durchzuführen,
- - ein Sensormittel mittels dem die Authentifikationseinrichtung aus dem Aktivzustand in einen Passivzustand bringbar ist, wobei in dem Passivzustand kein Authentifizierungsverfahren durchgeführt wird.
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Ein Kern der vorliegenden Erfindung besteht also darin, die Authentifikationseinrichtung mit einem Sensormittel auszustatten, das es ermöglicht, vorzugsweise manuell die Authentifikationseinrichtung in einen Passivzustand zu versetzen. In einem entsprechenden Passivzustand kann die Authentifikationseinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie auf Anfragen beispielsweise von einem Fahrzeug nicht reagiert. Insofern ist es möglich, in den Authentifikationsprozess einzugreifen, und in Situationen, in denen ein schlüsselloser („keyless“) Zugang zu dem Fahrzeug nicht gewünscht oder unnötig ist, abzuschalten. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs seine Authentifikationseinrichtung dann deaktivieren, wenn er sich zuhause befindet und auf absehbare Zeit keinen Zugang zu seinem Fahrzeug mehr wünscht.
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Durch das Vorsehen der Sensormittel und des Passivzustands ist es möglich, die beschriebenen Relay-Angriffe zu vermeiden oder zumindest derart einzuschränken, dass ein Verlust des Fahrzeugs zeitnah erkannt werden kann.
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Die Sensormittel können in unterschiedlicher Art ausgeführt sein. Erfindungsgemäß kann das Sensormittel einen Fingerabdrucksensor, einen (mechanischen) Schalter, einen Berührungssensor und/oder andere Betätigungselemente umfassen.
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In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Sensormittel um einen vorzugsweise mechanischen Schalter zur Unterbrechung eines Stromkreises und/oder eines Schaltkreises. Soweit es sich bei der Authentifikationseinrichtung um eine batteriebetriebene Einrichtung handelt, kann eine sehr einfache aber vorteilhafte Ausgestaltung der Authentifikationseinrichtung einfach die Stromversorgung der Authentifikationseinrichtung unterbrechen. Ein prominentes Beispiel hierfür kann ein aktiver RFI D-Tag sein.
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In einer anderen Ausgestaltung ist der Schalter derart in einen Schaltkreis integriert, dass er im passiven Zustand den Schaltkreis unterbricht und/oder funktionslos schaltet. Ein Beispiel hierfür kann ein passiver RFI D-Tag sein, bei dem die notwendige Energie zur Betreibung des Schaltkreises über die Antenne aufgenommen wird. In dieser Konstellation kann der Schalter beispielsweise die Antenne von dem Prozessor trennen, so dass die durch die Antenne aufgenommene Energie nicht zu dem Prozessor gelangt.
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In einer (weiteren) Ausführungsform ist der Mikrocontroller der Authentifikationseinrichtung dazu ausgebildet, das Authentifizierungsverfahren durchzuführen und mindestens einen Zustand des Sensormittels abzufragen, um festzustellen, ob sich die Authentifikationseinrichtung in dem Passivzustand befindet. Letztendlich kann die Authentifikationseinrichtung einen vollwertigen Mikrocontroller bzw. Mikroprozessor umfassen, der komplexe Rechenoperationen ausführen kann. In dieser Konstellation kann unabhängig von einer vorhandenen oder nichtvorhandenen Stromversorgung festgestellt werden, in welchem Zustand sich die Authentifikationseinrichtung befindet und abhängig hiervon auf eine Authentifikationsanfrage reagiert werden.
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In dieser Ausführungsform kann beispielsweise das Sensormittel als Fingerabdrucksensor ausgestaltet sein, wobei das Wechseln zwischen einem passiven in einen aktiven Zustand nur dann erfolgt wenn ein bekannter Finger auf die Authentifikationseinrichtung, insbesondere auf den Fingerabdrucksensor aufgelegt werden. Natürlich ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel auch ohne einen Fingerabdrucksensor denkbar, bei dem der Mikrocontroller beispielsweise einfach den Zustand eines mechanischen Schalters oder eines beliebigen anderen Sensormittels abfragt.
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In einer Ausführungsform ist die Authentifikationseinrichtung relativ klein und tragbar. Bevorzugt ist sie im Scheckkartenformat ausgeführt.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Authentifikationssystem gelöst. In einer Ausführungsform umfasst dieses Authentifikationssystem ein Fahrzeug sowie eine Authentifikationseinrichtung. Vorzugsweise handelt es sich bei der Authentifikationseinrichtung um eine der vorab beschriebenen Authentifikationseinrichtungen. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein.
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In einer Ausführungsform hat das Fahrzeug einen Mikroprozessor und eine Fahrzeugfunkschnittstelle, um die Authentifikationseinrichtung zu authentifizieren, wobei das Fahrzeug dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf eine erfolgreiche Authentifikation der Authentifikationseinrichtung in einen geöffneten und/oder fahrbereiten Zustand zu wechseln.
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Erfindungsgemäß kann also das Fahrzeug den Authentifikationsprozess anstoßen und in Abhängigkeit von dem erzielten Ergebnis das Fahrzeug freigeben. Ein Freigeben kann beispielsweise ein Entriegeln oder Öffnen einer oder mehrerer Türen und/oder ein Umschalten des Fahrzeugs in einen fahrbereiten Zustand sein. In dem fahrbereiten Zustand ist es beispielsweise möglich, den Motor durch das Drücken eines Knopfes zu starten.
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In einem Ausführungsbeispiel umfassen das Fahrzeug und die Authentifikationseinrichtung jeweils mindestens einen (digitalen) Schlüssel, um eine verschlüsselte Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Einheiten herzustellen. Die verschlüsselte Kommunikationsverbindung kann auf einem symmetrischen oder auf einem asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren beruhen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird über die verschlüsselte Kommunikationsverbindung eine Challenge-Response-Authentifizierung durchgeführt. Vorzugsweise wird also ein zweistufiger Sicherheitsmechanismus implementiert, wobei zunächst eine sichere Kommunikationsverbindung zwischen der Authentifikationseinrichtung und dem Fahrzeug hergestellt wird. Nach der Herstellung dieser verschlüsselten Kommunikationsverbindung authentifiziert sich die Authentifikationseinrichtung in Reaktion auf eine entsprechende Anfrage des Fahrzeugs. Durch einen entsprechenden zweistufigen Mechanismus wird die Sicherheit des Authentifikationsprozesses weiter erhöht.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Authentifikation eines Nutzers eines Fahrzeugs gelöst, die die folgenden Schritte umfasst:
- - Empfang einer Nachricht seitens einer/der Authentifikationseinrichtung des Nutzers;
- - Abfragen eines Sensorzustands eines durch einen Benutzer betätigbaren bzw. benutzbaren Sensormittels;
- - Ermittlung eines Aktivierungszustands basierend auf dem Sensorzustand, wobei die Antwort auf die empfangene Nachricht nur dann übermittelt wird, wenn der Aktivierungszustand angibt, dass sich die Authentifikationseinrichtung in einem Aktivzustand befindet.
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Für das Verfahren ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits in Verbindung mit dem Authentifikationssystem und der Authentifikationseinrichtung beschrieben wurden.
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In einer Ausführungsform wird das Verfahren unter Verwendung einer der bereits beschriebenen Authentifikationseinrichtungen durchgeführt. In einer (weiteren) Ausführungsform wird das Verfahren durch ein Authentifikationssystem durchgeführt, wie dieses bereits beschrieben wurde.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein computerlesbares Speichermedium gelöst, das Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, das beschriebene Verfahren zu implementieren. Auch hier ergeben sich die bereits erläuterten Vorteile.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben, welche anhand von Abbildungen näher erläutert werden.
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Hierbei zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Authentifikationssystem 30, umfassend ein Fahrzeug sowie eine Authentifikationseinrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung des Bordnetzes des Fahrzeugs aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung der Authentifikationseinrichtung aus 1.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt ein Fahrzeug 20 sowie eine Authentifikationseinrichtung, die miteinander in kommunikativer Verbindung stehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beruht die kommunikative Verbindung auf einer Funkverbindung zwischen der Authentifikationseinrichtung 30 und dem Fahrzeug 20.
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2 zeigt schematisch den Aufbau eines Bordnetzes 21 des Fahrzeugs 20. Innerhalb des Bordnetzes 21 wird über einen Bus 27 kommuniziert. An diesem Bus 27 hängt ein Mikrocontroller 23, mehrere Sensoren 22 sowie mehrere Aktuatoren 24.
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Bei den Aktuatoren 24 kann es sich beispielsweise um eine Zündung handeln und bei den Sensoren 22 um einen Knopf, der das Starten des Fahrzeugs 20 auslöst. Es ist offensichtlich, dass das Bordnetz 21 zur Veranschaulichung der Erfindung stark vereinfacht ist.
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Erfindungsgemäß hängt an dem Bus 27 eine Fahrzeug-Funkschnittstelle, die dazu ausgebildet ist mit der Authentifikationseinrichtung 30 zu kommunizieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zunächst eine verschlüsselte Verbindung zwischen der Authentifikationseinrichtung 30 und dem Fahrzeug 20 hergestellt. Danach führt der Mikrocontroller 23 einen Programmcode aus, der zu einer Challenge-Response-Authentifizierung führt. Soweit der Authentifizierungsprozess positiv abgeschlossen wird, d.h. die Authentifikationseinrichtung 30 antwortet auf die Anfrage in korrekter Weise, wechselt der Mikrocontroller 23 in einen Zustand, in dem es möglich ist, das Fahrzeug anzulassen.
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In einer (anderen) Ausführungsform können die Sensoren 22 einen Näherungssensor umfassen, wobei das Authentifikationsverfahren in Reaktion auf das Annähern eines Benutzers bzw. Fahrers an das Fahrzeug ausgelöst wird. In dieser Konstellation kann eine erfolgreiche Authentifizierung zur Entriegelung des Fahrzeugs 20 führen. Beispielsweise können die Aktuatoren 24 auch die notwendigen Elektromotoren für eine Zentralverriegelung umfassen.
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3 zeigt stark schematisiert eine erfindungsgemäße Authentifikationseinrichtung 30. Die Authentifikationseinrichtung 30 umfasst eine Karten-Funkschnittstelle 31, einen Karten-Mikrocontroller 32 sowie einen mechanischen Schalter 33. Der Karten-Mikrocontroller 32 steht in kommunikativer Verbindung mit der Karten-Funkschnittstelle 31 sowie mit dem Schalter 33. Hinsichtlich des Schalters 33 ist es dem Karten-Mikrocontroller 32 möglich festzustellen, in welchem Schaltzustand sich der Schalter 33 befindet. Die Karten-Funkschnittstelle 31 ist dazu ausgebildet, mit der Fahrzeug-Funkschnittstelle 25 zu kommunizieren. In einem Aktivzustand der Authentifikationseinrichtung 30 empfängt die Karten-Funkschnittstelle 31 eine Anfrage zur Authentifizierung von der Fahrzeug-Funkschnittstelle 25, verarbeitet diese Anfrage und beantwortet sie.
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Eine korrekte Beantwortung der Anfrage führt dann dazu, dass wie bereits erläutert das Fahrzeug 20 entriegelt und/oder in einen fahrbereiten Zustand versetzt wird.
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Der Schalter 33 kann von dem Benutzer betätigt werden. Mittels dieses Schalters ist es dem Benutzer möglich die Authentifikationseinrichtung von dem bereits beschriebenen Aktivzustand in einen Passivzustand umzuschalten. Sobald der Karten-Mikrocontroller 32 feststellt, dass sich der Schaltzustand des Schalters 33 geändert hat, wechselt dieser in den Passivzustand. In diesem Passivzustand werden über die Karten-Funkschnittstelle 31 empfangene Anfragen nicht mehr beantwortet.
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Durch das Einnehmen des Passivzustands erhält der Benutzer eine aktive Kontrolle darüber, wie sich die Authentifikationseinrichtung 30 gegenüber einer Anfrage verhält. Aufgrund dieser aktiven Kontrolle können diverse Angriffe, die es zum Ziel haben das Fahrzeug zu entwenden, abgewehrt werden. Insofern ermöglicht es das erfindungsgemäße System 1, die Sicherheit des Authentifikationssystems zu erhöhen.
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Die einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich in verschiedenen Weisen kombinieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Bordnetz
- 22
- Sensoren
- 23
- Mikrocontroller
- 24
- Aktuatoren
- 25
- Fahrzeug-Funkschnittstelle
- 27
- Bus
- 30
- Authentifikationseinrichtung
- 31
- Karten-Funkschnittstelle
- 32
- Karten-Mikrocontroller
- 33
- Schalter