DE102010034976A1

DE102010034976A1 - Anordnung zur Berechtigungskontrolle, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102010034976A1
Application number: DE201010034976
Authority: DE
Inventors: Ludger Weghaus
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-02-23
Also published as: US20120045058A1; CN102438242B; CN102438242A; US8923514B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Berechtigungskontrolle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend wenigstens eine erste Kommunikationsvorrichtung und wenigstens eine zweite Kommunikationsvorrichtung, zwischen denen wenigstens ein drahtloser Kommunikationskanal aufbaubar ist, wobei die Kommunikationsvorrichtungen Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel aufweisen, mit denen über den Kommunikationskanal austauschbare Daten verschlüsselbar sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Berechtigungskontrolle vorzuschlagen, die eine möglichst einfache und zugleich starke Berechtigungskontrolle ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kommunikationsvorrichtungen Speichermittel aufweisen, in denen ein von den Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmitteln verwendbarer digitaler Schlüssel speicherbar ist, und dass in den Speichermitteln entweder zusätzlich zum digitalen Schlüssel und/oder in dem digitalen Schlüssel wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung speicherbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Berechtigungskontrolle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend wenigstens eine erste Kommunikationsvorrichtung und wenigstens eine zweite Kommunikationsvorrichtung, zwischen denen wenigstens ein drahtloser Kommunikationskanal aufbaubar ist, wobei die Kommunikationsvorrichtungen Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel aufweisen, mit denen über den Kommunikationskanal austauschbare Daten verschlüsselbar sind.
Die Benutzung von solchen Anordnungen zur Berechtigungskontrolle sind insbesondere bei der Berechtigungsprüfung von so genannten Funkschlüsseln bei Kraftfahrzeugen bekannt. Diese Funkschlüssel, die im folgenden als Funkfernbedienungen bezeichnet werden, ermöglichen es auf Knopfdruck mittels einer Zentralverriegelungsanlage ein Kraftfahrzeug zu entriegeln oder zu verriegeln.
Die bislang bekannten Anordnungen, die zum Teil unidirektionale Kommunikationskanäle nutzen, haben in großer Anzahl ihre Tauglichkeit bewiesen. Daten werden auf diesen Kommunikationskanälen verschlüsselt übertragen. Aufgrund zunehmender Rechenleistung scheinen erfolgreiche Hackerangriffe auf diese Anordnungen nicht ausgeschlossen. Vor diesem Hintergrund ist eine stärkere Verschlüsselung der auszutauschenden Daten wünschenswert. Eine starke Verschlüsselung ist beispielsweise mit dem AES-Algorithmus möglich.
Aus dem Bereich der so genannten Consumer Electronics sind einige Verfahren bekannt, die bidirektionale Kommunikationskanäle nutzen. Es wird erwartet, dass sich Komponenten, insbesondere integrierte Schaltkreise, für diese Verfahren in großer Stückzahl kostengünstig herstellen lassen. Derartige Verfahren sind unter den Schlagwörtern BTLE (Bluetooth Low Energy) und NFC (Near Field Communication) bekannt.
Eine mit dem AES-Algorithmus verschlüsselte Kommunikation über BTLE- oder NFC-Kommunikationskanäle ist derzeit Gegenstand der Entwicklung in vielen Unternehmen.
Die bislang bekannten integrierten Schaltkreise ermöglichen es nicht, den für die Verschlüsselung des AES-Algorithmus notwendigen digitalen Schlüssel einer dem AES-Algorithmus angemessenen hohen Sicherheit zu speichern. Wegen der derzeitigen Fokussierung der Entwicklung auf Anwendungen in der Consumer Electronics ist nicht zu erwarten, dass ausreichend sichere Speichermöglichkeiten in den zukünftigen, integrierten Schaltkreisen geschaffen werden.
Vielmehr wird erwartet, dass Speicherelemente außerhalb der integrierten Schaltkreise genutzt werden müssen, die aber nur mit besonderem Aufwand gegen unberechtigten Zugriff gesichert werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Berechtigungskontrolle vorzuschlagen, die eine möglichst einfache und zugleich starke Berechtigungskontrolle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kommunikationsvorrichtungen Speichermittel aufweisen, in denen ein von den Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmitteln verwendbarer digitaler Schlüssel speicherbar ist, und dass in den Speichermitteln entweder zusätzlich zum digitalen Schlüssel und/oder in dem digitalen Schlüssel wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung speicherbar ist.
Die Erfindung ermöglicht es bekannte Kommunikationsverfahren wie BTLE oder NFC für die Zugangskontrolle zu nutzen ohne dazu auf die erforderliche Sicherheit verzichten zu müssen. Bevorzugt werden daher in einer erfindungsgemäßen Anordnung für die Kommunikation gemäß den BTLE und/oder NFC-Standards geeignete Mittel zur Abwicklung der Kommunikation eingesetzt. Die Nutzung der in der Consumer Electronics anderweitig genutzten Kommunikationsverfahren ermöglicht den Zugang zu neuen Anwendungen. Eine Verbindung zwischen einem Mobilfunkgerät und einer Anordnung zur Berechtigungskontrolle eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise mit einfachen Mitteln möglich.
Die Nutzung wenigstens einer Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung bei der Berechtigungskontrolle hat einen zusätzlichen Sicherheitsgewinn zur Folge. Da die Information sich von Kommunikation zu Kommunikation im wenigstens ersten Kommunikationsmittel und im wenigstens einen zweiten Kommunikationsmittel auf gleiche Weise ändert, ist ein Zugang mit einem Kommunikationsmittel mit einem zwischenzeitlich zum Beispiel von einem zweiten Kommunikationsmittel kopierten digitalen Schlüssel und kopierter Informationen zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung nur innerhalb eines Zeitraums vom Zeitpunkt des Anfertigen der Kopie und der ersten berechtigten Kommunikation zwischen diesem zweiten Kommunikationsmittel mit dem ersten Kommunikationsmittel möglich. Nach einer solchen berechtigten Kommunikation ändert sich zumindest die Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung, weshalb die kopierte Information veraltet ist.
Findet innerhalb dieses Zeitraums tatsächlich eine Kommunikation zwischen dem Kommunikationsmittel mit dem kopierten digitalen Schlüssel und der kopierten Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung statt, kann diese nicht berechtigte Kommunikation zwar nicht verhindert, wohl aber nachträglich erkannt werden, da der berechtigte Benutzer dann keine gültige Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung in seiner zweiten Kommunikationsvorrichtung gespeichert hat. Die Berechtigung wird dann verweigert, was stets ein Anlass zur Überprüfung und weiterer Maßnahmen ist, die die Berechtigung wiederherstellen (zum Beispiel einer Neuprogrammierung der Anordnung zur Berechtigungskontrolle). Dadurch wird der Kopie die Berechtigung wieder entzogen.
Zur Authentifizierung des ersten und/oder zweiten Kommunikationsmittels können über den Kommunikationskanal mit dem digitalen Schlüssel verschlüsselte Authentifizierungsdaten vom ersten zum zweiten Kommunikationsmittel und/oder umgekehrt übertragbar werden. Es besteht die Möglichkeit zur Authentifizierung des ersten und/oder zweiten Kommunikationsmittels über den Kommunikationskanal auch die gespeicherte Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation vom ersten Kommunikationsmittel zum zweiten Kommunikationsmittel und/oder umgekehrt zu übertragen. Die gespeicherte Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation kann Teil der verschlüsselten Authentifizierungsdaten sein oder zusätzlich zu den Authentifizierungsdaten übertragen werden.
Nach einer erfolgreichen Authentifizierung kann der digitale Schlüssel oder – falls ein nicht symmetrisches Verschlüsselungsverfahren angewendet wird – können die digitalen Schlüssel in dem ersten Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel und/oder dem zweiten Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel geändert werden. Das ist sinnvoll, wenn dynamische Schlüssel verwendet werden. Der geänderte Schlüssel oder die geänderten Schlüssel können vorzugsweise verschlüsselt vom ersten Kommunikationsmittel zum zweiten Kommunikationsmittel und/oder umgekehrt übertragen werden.
Nach einer erfolgreichen Authentifizierung kann die Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation durch das Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel der ersten Kommunikationsvorrichtung oder der zweiten Kommunikationsvorrichtung nach einer Änderungsvorschrift in Abhängigkeit von einer Information der laufenden Kommunikation änderbar sein, über den Kommunikationskanal an die andere Kommunikationsvorrichtung übertragbar sein und in den Speichermitteln der beiden Kommunikationsvorrichtungen gespeichert werden.
Alternativ kann nach einer erfolgreichen Authentifizierung die wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation durch das erste Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel und das zweite Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel nach einer gleichen Änderungsvorschrift in Abhängigkeit von wenigstens einer Information über eine aktuelle Kommunikation geändert werden.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann genau eine erste Kommunikationsvorrichtung und wenigstens zwei zweite Kommunikationsvorrichtungen aufweisen, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist und die zweiten Kommunikationsvorrichtungen in Funkfernbedienungen angeordnet sind.
Im Speichermittel der ersten Kommunikationsvorrichtung kann erfindungsgemäß pro zweiter Kommunikationsvorrichtung ein digitaler Schlüssel und ggf. wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation gespeichert werden.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 ein Verfahren, mit dem eine erste erfindungsgemäße Anordnung arbeitet und
2 ein Verfahren, mit dem eine zweite erfindungsgemäße Anordnung arbeitet.
Die erste erfindungsgemäße Anordnung, die nach dem in der 1 dargestellten ersten Verfahren arbeitet, weist ebenso wie die zweite erfindungsgemäße Anordnung, die nach dem in der 2 dargestellten Verfahren arbeitet, eine erste Kommunikationsvorrichtung und mehrere zweite Kommunikationsvorrichtungen auf. Die erste Kommunikationsvorrichtung ist in einem Kraftfahrzeug angeordnet, während die zweiten in Funkfernbedienungen zum Entriegeln und Verriegeln des gleichen Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
Zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung einerseits und den zweiten Kommunikationsvorrichtungen andererseits können zum Beispiel mit BTLE- oder NFC-Technologie bidirektionale Kommunikationskanäle aufgebaut werden.
Eine Verschlüsselung der über die Kommunikationskanäle laufenden Kommunikation kann mittels des AES-Algorithmus erfolgen, bei dem es sich um ein symmetrisches Verfahren handelt.
Die erste Kommunikationsvorrichtung und die zweiten Kommunikationsvorrichtungen weisen je ein Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel und ein Speichermittel auf. Die Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel können in integrierten Schaltkreisen vorgesehen sein. Die Speicher können davon getrennte Bauelemente sein, aber auch in den integrierten Schaltungen vorhanden sein.
Die beiden Ausführungsbeispiele können folgendermaßen betrieben werden:
Durch einen Tastendruck einer Taste einer der Funkfernbedienungen wird eine Kommunikation zwischen der zweiten Kommunikationsvorrichtung in der betätigten Funkfernbedienung und der ersten Kommunikationsvorrichtung im Kraftfahrzeug eingeleitet.
Zunächst wird auf den Tastendruck hin ein Wecksignal von der zweiten Kommunikationsvorrichtung zur ersten Kommunikationsvorrichtung gesendet. Die erste Kommunikationsvorrichtung antwortet mit einem Anforderungssignal (challenge), das in der zweiten Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung des dort gespeicherten digitalen Schlüssels umgewandelt wird. Das Ergebnis der Umwandlung wird als Antwortsignal (response) an die erste Kommunikationsvorrichtung gesendet. In der ersten Kommunikationsvorrichtung erfolgt zeitgleich ebenfalls eine Umwandlung des Anforderungssignals in Abhängigkeit des in der ersten Kommunikationsvorrichtung gespeicherten digitalen Schlüssels.
Die Ergebnisse der Umwandlung in der zweiten Kommunikationsvorrichtung und in der ersten Kommunikationsvorrichtung werden in der ersten Kommunikationsvorrichtung verglichen. Stimmen die beiden Ergebnisse überein, erfolgt die Umwandlung in den Kommunikationsvorrichtungen mit den gleichen digitalen Schlüsseln, weshalb die mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung ausgestattete Funkfernbedienung die Berechtigung zum Entriegeln und Verriegeln des mit der ersten Kommunikationsvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs gibt.
In soweit unterscheiden sich die Verfahren, nach denen die beiden Ausführungsbeispiele arbeiten, nicht vom Stand der Technik.
Das Verfahren, nach dem das erste Ausführungsbeispiel arbeitet, arbeitet mit so genannten dynamischen Schlüsseln, die nach einer erfolgreichen Berechtigungskontrolle geändert werden. Dazu wird in der ersten Kommunikationsvorrichtung ein neuer digitaler Schlüssel erzeugt, der einerseits in dem Speichermittel der ersten Kommunikationsvorrichtung abgelegt wird. Das Ablegen erfolgt dabei unter Zuordnung zu der zweiten Kommunikationsvorrichtung, mit der die erfolgreiche Berechtigungskontrolle erfolgt ist. Andererseits wird der neue digitale Schlüssel verschlüsselt zu der zweiten Kommunikationsvorrichtung übertragen und in dem Speichermittel der zweiten Kommunikationsvorrichtung abgelegt. Der neue digitale Schlüssel steht dann für eine weitere Berechtigungskontrolle und Kommunikation zur Verfügung.
Beim ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung des digitalen Schlüssels in Abhängigkeit von wenigstens einer Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung. In dem digitalen Schlüssel ist somit wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung enthalten.
Die wenigstens eine Information kann beliebiger Art sein. Es kann sich dabei zum Beispiel um ein beliebiges Zeichen handeln, dass zufällig während der vergangenen Kommunikation ausgewählt wurde. Es kann sich aber auch um das Datum oder die Uhrzeit der vergangenen Kommunikation, insbesondere der letzten erfolgreichen Kommunikation handeln.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird ein statischer, digitaler Schlüssel unabhängig von wenigstens einer Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung verwendet. Stattdessen wird die Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung in dem Speichermittel der ersten Kommunikationsvorrichtung und dem Speichermittel der zweiten Kommunikationsvorrichtung gespeichert. Der digitale Schlüssel selbst enthält keine Informationen zu einer vergangenen Kommunikation. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dann für eine erfolgreiche Berechtigungskontrolle nicht nur die Übereinstimmung der digitalen Schlüssel notwendig sondern auch eine Übereinstimmung der in den Speichermitteln gespeicherten Information zu der wenigstens einen vergangenen Kommunikation. Die in der zweiten Kommunikationsvorrichtung gespeicherte Information wird dazu an die erste Kommunikationsvorrichtung übertragen. Dort werden die gespeicherten Informationen verglichen. Wenn diese übereinstimmen, berechtigt die mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung ausgestattete Funkfernbedienung zum Entriegeln und Verriegeln des Kraftfahrzeuges.
Ist eine Berechtigung festgestellt, wird sowohl beim ersten Ausführungsbeispiel als auch beim zweiten Ausführungsbeispiel die durch den anfänglichen Tastendruck gegebene Anweisung ausgeführt.

Claims

Anordnung zur Berechtigungskontrolle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend wenigstens eine erste Kommunikationsvorrichtung und wenigstens eine zweite Kommunikationsvorrichtung, zwischen denen ein drahtloser Kommunikationskanal aufbaubar ist, wobei die Kommunikationsvorrichtungen Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel aufweisen, mit denen über den Kommunikationskanal austauschbare Daten verschlüsselbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsvorrichtungen Speichermittel aufweisen, in denen ein von den Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmitteln verwendbarer digitaler Schlüssel speicherbar ist, und dass in dem Speichermittel entweder zusätzlich zum digitalen Schlüssel und/oder in dem digitalen Schlüssel wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationsvorrichtung speicherbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Authentifizierung des ersten und/oder zweiten Kommunikationsmittels über den Kommunikationskanal mit dem digitalen Schlüssel verschlüsselte Authentifizierungsdaten vom ersten zum zweiten Kommunikationsmittel und/oder umgekehrt übertragbar sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Authentifizierung des ersten und/oder zweiten Kommunikationsmittels über den Kommunikationskanal die gespeicherte Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation vom ersten Kommunikationsmittel zum zweiten Kommunikationsmittel und/oder umgekehrt übertragbar ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherte Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation Teil der verschlüsselten Authentifizierungsdaten ist oder zusätzlich zu den Authentifizierungsdaten übertragbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer erfolgreichen Authentifizierung der digitale Schlüssel oder die digitalen Schlüssel in dem ersten Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel und/oder dem zweiten Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel änderbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der geänderte Schlüssel oder die geänderten Schlüssel vom ersten Kommunikationsmittel zum zweiten Kommunikationsmittel und/oder umgekehrt übertragbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer erfolgreichen Authentifizierung die Informationen zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation durch das Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel der ersten Kommunikationsvorrichtung oder der zweiten Kommunikationsvorrichtung nach einer Änderungsvorschrift in Abhängigkeit von einer Information der laufenden Kommunikation änderbar ist, über den Kommunikationskanal an die andere Kommunikationsvorrichtung übertragbar ist und in den Speichermitteln der beiden Kommunikationsvorrichtungen speicherbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer erfolgreichen Authentifizierung die Informationen zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation durch das erste Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel und das zweite Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmittel nach einer gleichen Änderungsvorschrift in Abhängigkeit von wenigstens einer gleichen Information über eine aktuelle Kommunikation änderbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit genau einer ersten Kommunikationsvorrichtung und wenigstens zwei zweiten Kommunikationsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist und die zweiten Kommunikationsvorrichtungen in Funkfernbedienungen angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Speichermittel der ersten Kommunikationsvorrichtung pro zweiter Kommunikationsanordnung ein digitaler Schlüssel und ggf. wenigstens eine Information zu wenigstens einer vergangenen Kommunikation speicherbar ist.