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DE3818960C2 - - Google Patents

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Publication number
DE3818960C2
DE3818960C2 DE3818960A DE3818960A DE3818960C2 DE 3818960 C2 DE3818960 C2 DE 3818960C2 DE 3818960 A DE3818960 A DE 3818960A DE 3818960 A DE3818960 A DE 3818960A DE 3818960 C2 DE3818960 C2 DE 3818960C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
firmware
authenticity
security module
memory
stored
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE3818960A
Other languages
English (en)
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DE3818960A1 (de
Inventor
Gerardus Johannes Franciscus Maarssen Nl Vos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NCR International Inc
Original Assignee
NCR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NCR Corp filed Critical NCR Corp
Publication of DE3818960A1 publication Critical patent/DE3818960A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3818960C2 publication Critical patent/DE3818960C2/de
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Sicherheitsmoduls gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.
Grundsätzlich weist ein Sicherheitsmodul, das auch als einbruchresistentes Modul bezeichnet wird, ein stabiles und sicheres Gehäuse auf, das Verarbeitungsvorrichtungen und Speichervorrichtungen zum Speichern sensitiver Daten enthält. Ein Versuch, in den Sicherheitsmodul einzudringen, beispielsweise das Gehäuse aufzubrechen oder zu durchbohren, führt zu einer Rückstellung der Speichervorrichtung, die die sensitiven Daten speichert.
Sicherheitsmodule finden Anwendung in Datenverarbeitungssystemen und -netzwerken, wo ein hoher Sicherheitsgrad wesentlich ist. Derartige Anwendungen sind beispielsweise elektronische Zahlungssysteme, elektronische Geldüberweisungssysteme (EFT), Datenentschlüsselung und -verschlüsselung; Prüfung einer persönlichen Identifikationsnummer (PIN), Zugangskontrolle und Abwicklung von Bankvorgängen von zu Hause.
Die US-PS 45 93 384 offenbart ein Sicherheitsmodul mit einem keramischen Gehäuse, das aus sechs miteinander verbundenen Teilen gebildet wird und einen Prozessor und ein rückstellbares Schieberegister zum Speichern sensitiver Daten enthält. Jeder Teil des Gehäuses ist mit einem Paar von Leitungswegabschnitten versehen, die in übereinandergelagerten Schichten angeordnet sind und eine komplementäre Zickzackkonfiguration aufweisen. Die Leitungswegabschnitte auf den Gehäuseteilen sind miteinander verbunden und bilden einen ersten und zweiten Leitungsweg. Eine Unterbrechung eines der Leitungswege oder ein Kurzschluß zwischen ihnen aufgrund eines Versuchs, in das Gehäuse einzudringen, bewirkt, daß ein Rückstellsignalgenerator ein Rückstellsignal zum Löschen des Inhalts des rückstellbaren Schieberegisters gibt. Eine Temperatursensorschaltung, die darauf anspricht, daß die Temperatur in dem Gehäuse unter einen vorbestimmten Wert fällt, bewirkt ebenfalls die Abgabe eines Rückstellsignals durch den Rückstellsignalgenerator, um das rückstellbare Schieberegister zurückzustellen. Der bekannte Sicherheitsmodul enthält einen programmierbaren Nur-Lesen- Speicher (PROM), der das EDV-Programm für den Sicherheitsmodul, d. h. das vom Prozessor auszuführende Softwareprogramm speichert.
Der bekannte Sicherheitsmodul hat den Nachteil einer geringen betriebsmäßigen Flexibilität. Da die Funktionsfähigkeit des bekannten Sicherheitsmoduls bestimmt wird durch die in dem PROM- Speicher gespeicherte Firmware und da PROM-Speicher durchwegs mittels spezieller PROM-Programmiervorrichtungen in einer nicht mehr umkehrbaren Weise programmiert werden, ist es nach der Montage und dem Verschließen des den PROM-Speicher umgebenden bekannten Sicherheitsmoduls nicht mehr möglich, Änderungen in der Funktion des bekannten Sicherheitsmoduls vorzunehmen. Derartige Änderungen sind jedoch wünschenswert, wenn das System, in dem der Sicherheitsmodul verwendet wird, erweitert oder verbessert werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Sicherheitsmoduls anzugeben, bei dem neue Firmware in das Modul mit einem hohen Grad an Sicherheit an Ort und Stelle geladen werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Sicherheitsmoduls mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.
Es zeigt sich somit, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Funktion eines Sicherheitsmoduls in zuverlässiger Weise in einer nicht gesicherten Umgebung geändert werden kann. Soll somit ein derartiges System, das einen erfindungsgemäßen Sicherheitsmodul verwendet, erweitert oder verbessert werden, dann kann die den Betrieb des Sicherheitsmodul steuernde Firmware in zuverlässiger Weise in einer nicht gesicherten Umgebung an einem Ort geändert werden, an dem der Sicherheitsmodul installiert und in Gebrauch ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein standardisierter Sicherheitsmodul hergestellt und an einen Kunden geliefert werden kann, wo die gewünschte Firmware in einer nicht gesicherten Umgebung in den Sicherheitsmodul geladen wird. Es ergibt sich somit ein verhältnismäßig kostengünstiges Herstellungsverfahren.
Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Vorteile der Erfindung erreicht werden, ohne daß kostspielige Speichervorrichtungen, wie EPROM-Speicher (löschbare, programmierbare Nur-Lesen- Speicher) oder EAROM-Speicher (elektrisch änderbare Nur-Lesen- Speicher) verwendet werden. Bei EPROM-Speichern ist es durchwegs erforderlich, die gespeicherte Information zu löschen, bevor neue Informationen eingegeben werden können, wobei ein derartiges Löschen durchwegs mittels UV-Licht durchgeführt wird. Dies bedeutet aber, daß ein EPROM-Speicher nicht mehr umprogrammiert werden kann, sobald die Vorrichtung einmal in den geschlossenen Sicherheitsmodul eingebracht worden ist. EAROM- Speicher sind zwar bekannt; sie sind jedoch teuer und erfordern spezielle hohe Spannungen für die Umprogrammierung, die innerhalb eines geschlossenen Sicherheitsmoduls nur schwierig zu erzeugen und/oder zu kontrollieren sind.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Sicherheitsmoduls,
Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht verschiedener Teile des Gehäuses des Sicherheitsmoduls nach Fig. 1,
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild der Schaltung innerhalb des Sicherheitsmoduls gemäß Fig. 1,
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Eindringfeststellschaltung in der Schaltung gemäß Fig. 3,
Fig. 5 ein Funktionsdiagramm zur Veranschaulichung, wie ein Authentitätsschlüssel gespeichert und ausgelesen wird,
Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Formats der in den Sicherheitsmodul zu ladenden Firmware,
Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Algorithmus, der zur Erzeugung eines Firmware- Authentitätswertes verwendet wird,
Fig. 8 eine Einrichtung, die zum Laden der Firmware in den Sicherheitsmodul verwendet wird, und
Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des beim Laden der Firmware in den Sicherheitsmodul verwendeten Ablaufs.
Es wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die einen Sicherheitsmodul (10) zeigen, der ein eine elektronische Schaltung (14) (Fig. 2) enthaltendes Gehäuse (12) zeigt. Das Gehäuse besteht aus einer Deckplatte P 1, Seitenplatten P 2-P 5 und einer Bodenplatte P 6. Die sechs Platten P 1- P 6 sind vorzugsweise aus keramischem Material hergestellt, da keramisches Material hochresistent gegen chemische Einflüsse ist. Die auf der Bodenplatte P 6 angebrachte elektronische Schaltung (14) ist mittels in Fig. 2 nicht gezeigter Leitungen (16) mit Anschlußbereichen (18) verbunden, die an einem Randabschnitt (20) der Bodenplatte P 6 angebracht sind. Die Anschlußbereiche (18) sind in Kontakt mit entsprechenden, nicht gezeigten Eingangs-/Ausgangsstiften, wodurch in üblicher Weise Verbindungen zu externen Schaltungen hergestellt werden, wobei der Sicherheitsmodul (10) auf einer nicht gezeigten, gedruckten Schaltungsplatte angebracht ist. Alternativ dazu kann auch eine Stecker-/Buchsenverbindung vorgesehen sein.
Jede der sechs Platten trägt ein Paar nicht gezeigter Leitungswegsegmente, wobei die Leitungswegsegmente auf den entsprechenden Platten P 1- P 6 miteinander verbunden sind, so daß sie zwei Drahtgitter bilden. Die Drahtgitter sind mit einer Eindringfeststellschaltung zum Schützen des Sicherheitsmodul (10) gegen unauthorisiertes Eindringen verbunden, wie dies später noch beschrieben wird. Die genaue Konfiguration der Drahtgitter ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Beispiele möglicher Konfigurationen sind in der vorbenannten US-PS 45 93 384 und in der veröffentlichten britischen Patentanmeldung 21 82 176 beschrieben. Wenn ein niedrigerer Sicherheitsgrad ausreicht, kann auch eine Konfiguration bestehend aus nur einem Gitter genügen.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild der Schaltung (14) zeigt, die innerhalb des Gehäuses (12) des Sicherheitsmodul (10) untergebracht ist. Die Schaltung (14) umfaßt einen Mikroprozessor (30), der über eine Sammelleitung (32) mit einem ROM-Speicher (34) verbunden ist. Der Mikroprozessor (30) steht auch über eine Sammelleitung (35) mit einem Sicherheitsspeicher (36), einem Datenspeicher (38), einem Programmspeicher (40) und einer Eingangs-/Ausgangseinheit (I/O- Einheit) (42) in Verbindung, die über eine Sammelleitung (44) mit den Anschlußbereichen (18) (Fig. 3) des Sicherheitsmoduls (10) verbunden ist.
Der Sicherheitsspeicher (36), der Datenspeicher (38) und der Programmspeicher (40) sind als RAM-Speicher (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) ausgebildet und können gebildet werden durch einen oder mehrere im Handel erhältliche RAM-Vorrichtungen, etwa derart, daß der Sicherheitsspeicher (36), der Datenspeicher (38) und der Programmspeicher (40) entsprechende Abschnitte eines einzigen Adressenbereichs bilden. Der Sicherheitsspeicher (36) speichert Informationen, die unzugänglich gemacht werden, wenn bei einem Versuch, Zugriff zu der darin gespeicherten Information zu erhalten, in den Sicherheitsmodul (10) eingedrungen wird. Der Datenspeicher (38) und der Programmspeicher (40) speichern Daten- bzw. Programm- Informationen.
Die Schaltung (14) enthält eine Eindringfeststellschaltung (50), die über eine Leitung (52) mit einem rückstellbaren Schieberegister (54) verbunden ist. Das Schieberegister (54) ist an den Mikroprozessor (30) über eine Leitung (56) angeschlossen. Ein Zufallszahlengenerator (58) steht mit dem Mikroprozessor (30) über eine Leitung (60) und über eine Leitung (62) mit dem Schieberegister (54) in Verbindung.
Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, welche zeigt, daß die Eindringfeststellschaltung (50) zwei Drahtgitter (70 und 72), an sich mäanderförmig gelegte Schleifen aufweist, die auf den das Gehäuse (12) in zuvor erläuterter Weise bildenden Platten P 1- P 6 angeordnet sind. Das Drahtgitter oder -netz (70) ist mit einem Anschluß (74) verbunden, der an Erde liegt, und an einem Anschluß (76), der mit einer Fühlschaltung 78 verbunden ist. Das Drahtgitter (72) ist mit einem Anschluß (80) verbunden, an dem eine Versorgungsspannung V liegt, sowie mit einem Anschluß (82), der mit einer Fühlschaltung (84) in Verbindung steht. Die Fühlschaltungen (78 und 84) sowie ein Niedertemperatursensor (86) sind gemeinsam an einen Niederspannungsdetektor (88) verbunden, dessen Ausgang an die Leitung (52) (Fig. 3) angeschlossen ist. Kurz gesagt, führt ein Versuch, in das Gehäuse (12) des Sicherheitsmoduls (10) mittels Durchbohren oder Aufbrechen des Gehäuses (12) zu einer Unterbrechung eines oder beider Drahtgitter (70, 72) oder zu einem Kurzschluß zwischen diesen. Diese Zustände werden mittels der Fühlschaltungen (78, 84) festgestellt, und es wird ein niedriges Ausgangsspannungssignal erzeugt, das in dem Niederspannungsdetektor (88) ein RESET-Ausgangssignal auf Leitung (52) bewirkt. Ein Versuch, den Sicherheitsmodul (10) unter eine vorbestimmte Temperatur abzukühlen und dadurch den Inhalt des rückstellbaren Schieberegisters (54) "einzufrieren", erzeugt im Niedertemperatursensor (56) ein niedriges Spannungssignal, das wiederum den Niederspannungsdetektor (88) veranlaßt, das RESET-Signal auf Leitung (52) abzugeben. Das RESET-Signal dient dazu, das rückstellbare Schieberegister (54) (Fig. 3) zurückzustellen.
Es sei nun wieder auf Fig. 3 Bezug genommen. Der Programmspeicher (40) speichert in einem RAM-Speicher die Firmware (Steuerprogramm), das die Funktion des Sicherheitsmoduls (10) steuert und bestimmt.
Nachdem der Sicherheitsmodul (10) zusammengesetzt, geprüft und verschlossen wurde, erfolgt eine Initialisierungsoperation unter Steuerung einer Initialisierungsroutine, die in dem ROM-Speicher (34) (Fig. 3) gespeichert ist. Gemäß Fig. 5 bewirkt die Initialisierungsoperation die Abgabe eines Signals durch den Mikroprozessor auf Leitung (60), um den Zufallszahlengenerator (58) für die Erzeugung einer 64-bit-Zufallszahl anzustoßen, die in dem rückstellbaren Schieberegister (54) gespeichert und nachstehend als Schlüsselspeicherschlüssel KSK bezeichnet wird. Als nächstes wird bei der Initialisierungsoperation ein 64-bit- Authentizitätsschlüssel KA an den Sicherheitsmodul (10) über die Sammelleitung (44) und die Eingangs-/Ausgangseinheit (42) angelegt. Der Authentizitätsschlüssel KA wird dann unter Verwendung des KSK dadurch verschlüsselt, daß der KA und der KSK an eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung (90) im Mikroprozessor (30) angelegt wird. Alternativ dazu kann die EXKLUSIV-ODER-Funktion auch in dem Mikroprozessor (30) mittels einer Software-Routine im ROM-Speicher (34) durchgeführt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, an Stelle der EXKLUSIV-ODER-Verschlüsselung beispielsweise eine volle DES-Verschlüsselung (gemäß dem Datenverschlüsselungsstandard) durchzuführen, die 16 Zyklen der DES-Verschlüsselungsoperation umfaßt, oder eine geringere Anzahl derartiger Zyklen, beispielsweise vier Zyklen, können angewandt werden. Der verschlüsselte Authentizitätsschlüssel KA wird dann in dem Sicherheitsspeicher (36) gespeichert.
Nach dem Laden des Authentizitätsschlüssels KA in verschlüsselter Form in den Sicherheitsspeicher (36) setzt sich die Initialisierungsoperation durch Laden einer ersten Firmware für den Sicherheitsmodul über die Eingangs-/Ausgangseinheit (42) in dem Programmspeicher (40) fort. In den Programmspeicher (40) wird auch eine zusätzliche Laderoutine eingebracht, die dann verwendet wird, wenn es gewünscht wird, in den Programmspeicher eine neue Firmware zu laden.
Es ist verständlich, daß die zuvor beschriebene Initialisierungsoperation in Sicherheitsumgebung durchgeführt wird, wo die Sicherheit des Authentizitätsschlüssels KA und der anfänglichen Firmware garantiert werden kann. Nun wird der Sicherheitsmodul in ein Datenterminal oder -endgerät eingebaut, beispielsweise einer EFTPOS-Einrichtung, also einem Waren- Abrechnungssystem mit automatischer elektronischer Überweisung, wobei dieser Einbau an Ort und Stelle erfolgen kann. Soll dann die Firmware erweitert oder geändert werden, um die Funktion des Sicherheitsmoduls (10) aufzustufen oder zu verändern, dann wäre es teuer und zeitaufwendig, wenn der Sicherheitsmodul von seinem Einsatzort in einen Sicherheitsbereich eingesandt werden müßte.
Die vorliegende Erfindung bringt die Möglichkeit, neue Firmware in den Sicherheitsmodul in zuverlässiger Weise am Einsatzort zu laden.
Es sei nun angenommen, daß eine neue Firmware F in den Sicherheitsmodul (10) zu laden ist. Fig. 6 veranschaulicht schematisch die in den Sicherheitsmodul (10) zu ladende neue Firmware F, bestehend aus n Bytes. Die neue Firmware F ist in m Blöcke mit jeweils 64 bits unterteilt, wobei Nullen dazu verwendet werden können, den Endblock zu kennzeichnen. Die neue Firmware kann somit dargestellt werden als F = F₁, F₂ . . . F m , wobei F₁, F₂, . . ., F m aus jeweils 64 bits besteht. Ein Firmwareauthentizitätswert FAV, bestehend aus 4 Bytes, wird dann gemäß dem Algorithmus in Fig. 7 berechnet.
Gemäß Fig. 7 wird der Algorithmus in m Zeitperioden T₁, T₂, . . ., T m durchgeführt. Während der Zeitperiode T₁ wird der 64- bit-Block F₁ als Eingangswert I 1 (Block 100) an den DEA-Block (102) (Datenverschlüsselungsalgorithmus) angelegt, wobei KA als DEA-Schlüssel verwendet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der Datenverschlüsselungsalgorithmus (DEA) ein Standardalgorithmus ist, der in Fachveröffentlichungen, wie der Veröffentlichung FIPS (Federal Information Processing Standards), Publication No. 46, beschrieben ist. Der Ausgangswert O₁ (Block 104) der DEA- Berechnung wird an eine EXKLUSIV-ODER-Vorrichtung (106) zusammen mit dem nächsten 64-bit-Firmwareblock F₂ angelegt (Block 108). Während der Zeitperiode T₂ wird der Ausgangswert der EXKLUSIV-ODER-Vorrichtung (106) als Eingangswert I₂ (Block 110) einer zweiten DEA-Berechnung unterzogen (Block 112), wobei wiederum der Authentizitätsschlüssel KA verwendet wird. Der Vorgang wird in gleicher Weise fortgesetzt, bis der letzte 64- bit-Firmwareblock F m verwendet wurde (Block 114) und sich ein letzter Ausgangswert O m ergibt (Block 116). Die am weitesten links befindlichen 32 Bits des letzten Ausgangswertes O m werden dann als Firmwareauthentizitätswert FAV genommen. Dieser FAV wird dann an die Firmware F als weitere 4 Bytes n+1, . . ., n+4 angehängt (Fig. 6). Es sei darauf hingewiesen, daß der im Zusammenhang mit Fig. 7 beschriebene Algorithmus lediglich ein Beispiel darstellt und daß andere Algorithmen dazu verwendet werden können, den Firmwareauthentizitätswert FAV zu bestimmen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Firmwareauthentizitätswert FAV auch unter Verwendung eines geeignet programmierten Prozessors oder bei dafür spezialisierter Hardware erzeugt werden kann.
Fig. 8 zeigt schematisch eine Einrichtung zum Laden der neuen Firmware in den Sicherheitsmodul (10). Die Einrichtung verwendet einen Personalcomputer (120) mit einer Verbinderplatte (122), die mittels eines Kabels (124) mit einer Verbinderbox (126) verbunden ist. Der Sicherheitsmodul (10) wird in die Verbinderbox (126) eingesteckt. Eine die neue Firmware F und den zugehörigen Firmwareauthentizitätswert FAV enthaltende, nicht gezeigte Diskette wird dann in eine Diskettenstation (128) in dem Personalcomputer (120) eingesetzt. Unter Programmsteuerung bewirkt nun der Personalcomputer (120), daß die neue Firmware und der zugeordnete FAV über die Verbinderplatte (122), das Kabel (124) und die Verbinderbox (126) an den Sicherheitsmodul angelegt wird.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm für den Ladevorgang für die neue Firmware. Das Flußdiagramm beginnt mit dem Block 130. Die neue Firmware zusammen mit dem zugeordneten FAV wird an den Sicherheitsmodul (10) angelegt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben wurde, und über die Eingangs- /Ausgangseinheit (42) (Fig. 3) dem Datenspeicher (Fig. 3) zugeführt. Als nächstes bewirkt die in dem Programmspeicher (40) (Fig. 3) gespeicherte zusätzliche Laderoutine (vgl. auch Fig. 5), daß der Schlüsselspeicherschlüssel KSK aus dem rückstellbaren Schieberegister (54) zusammen mit dem verschlüsselten Authentizitätsschlüssel KAENCR an eine EXKLUSIV- ODER-Vorrichtung (92) angelegt wird, die sich im Mikroprozessor (30) befindet. Der Ausgangswert der EXKLUSIV-ODER-Vorrichtung (92) ist ein Klartextwert des Authentizitätsschlüssels KA. Falls die EXKLUSIV-ODER-Vorrichtung (90) durch eine kompliziertere Verschlüsselungsvorrichtung oder ein Verschlüsselungsprogramm ersetzt wird, dann wird die EXKLUSIV-ODER-Vorrichtung (92) ersetzt durch eine entsprechende Verschlüsselungsvorrichtung oder Verschlüsselungsroutine.
Es sei nun wieder auf Fig. 9 Bezug genommen, die zeigt, daß die zusätzliche Laderoutine als nächstes bewirkt, daß die neue Firmware an den Mikroprozessor (30) angelegt wird, wo der in Fig. 7 gezeigte Algorithmus unter Verwendung des Schlüssels KA angewandt wird, um einen Firmwareauthentizitätswert FAV′ zu berechnen. Der Algorithmus kann in dem ROM-Speicher (34) oder in dem Programmspeicher (40) gespeichert sein. Im Block 136 wird ein Vergleich dahingehend durchgeführt, ob FAV′ = FAV. Ist der Vergleich positiv, dann wird die Firmware von dem Datenspeicher (38) in den Programmspeicher (40) (Block 138) übertragen, ein Annahmestatussignal wird abgegeben und die zusätzliche Laderoutine endet mit Block 140. Ist der Vergleich negativ, dann wird gemäß Block 142 die Firmware zurückgewiesen und die Vergleichsoperation bewirkt ein Zurückweisungssignal, das zur Folge hat, daß die in dem Datenspeicher (38) gespeicherte Firmware gelöscht wird und die zusätzliche Laderoutine mit Block 144 endet.
Es sei bemerkt, daß im Falle eines positiven Vergleichs zwischen FAV′ und FAV die neue Firmware von dem Datenspeicher (38) in den Programmspeicher (40) übertragen wird. Es sei darauf hingewiesen, daß eine derartige Übertragung nicht physisch erfolgen muß. So speichert der den Sicherheitsspeicher (36), den Datenspeicher (38) und den Programmspeicher (40) bildende RAM- Speicher einen Firmwarezuordnungsblock (FAB), der als Zeiger dazu dient, die Position der Firmware anzugeben. Bei einer geeigneten Änderung im Firmwarezuordnungsblock FAB erfolgt die Übertragung der neuen Firmware von dem Datenspeicher (38) zum Programmspeicher (40) ohne eine physische Bewegung der Firmware zwischen den RAM-Speicherpositionen.
Somit wurde der Sicherheitmodul (10) in zuverlässiger Weise mit neuer Firmware geladen. Es sei bemerkt, daß bei einem Versuch, in den Sicherheitsmodul (10) eine Firmware zu laden, die in unerlaubter Weise modifiziert wurde, der Vergleich zwischen FAV′ und FAV negativ wäre, was zu einer Zurückweisung der Firmware führt. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Funktion des Sicherheitsmoduls (10) durch Laden der neuen Firmware ohne weitere Sicherheitsvorkehrungen am Einsatzort erfolgen kann, ohne daß der Sicherheitsmodul in einen Sicherheitsbereich eingeschickt werden müßte.
Es wird darauf hingewiesen, daß jeglicher Versuch, in den Sicherheitsmodul einzudringen oder diesen aufzubrechen, die Abgabe des RESET-Signals auf Leitung (52) zur Folge hat. Ein derartiges RESET-Signal bewirkt die Rückstellung des rückstellbaren Schieberegisters (54) und damit die Löschung des Schlüsselspeicherschlüssels KSK. Ist dieser KSK gelöscht, dann ist der Authentizitätsschlüssel KA, der in dem Sicherheitsspeicher (36) als KAENCR gespeichert ist, nicht mehr greifbar, da er nicht mehr entschlüsselt werden kann, und somit läßt sich auch der Sicherheitsmodul (10) nicht mehr mit neuer Firmware laden. Somit wird ein möglicher Mißbrauch des Sicherheitssystems, das den Sicherheitsmodul (10) verwendet, aufgrund einer nicht erlaubten Entdeckung des Authentizitätsschlüssels KA verhindert.

Claims (5)

1. Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Sicherheitsmoduls mit Verarbeitungs- und Speichervorrichtungen, einem Programmspeicher zum Speichern von Firmware für die Steuerung des Betriebs des Sicherheitsmoduls; Eingangs-/ Ausgangsvorrichtungen und einem eindringresistenten Gehäuse, das die Abgabe eines Eindringanzeigesignals bei dem Versuch bewirkt, in das Gehäuse einzudringen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Laden neuer Firmware in den Programmspeicher folgende Schritte ausgeführt werden: Eingeben eines Authentizitätsschlüssels in den Sicherheitsmodul über die Eingangs-/Ausgangsvorrichtungen (42); Speichern des eingegebenen Authentizitätsschlüssels und Sichern in einer ersten Speichervorrichtung (36) in dem Sicherheitsmodul (10), wodurch der gespeicherte Authentizitätsschlüssel unter Ansprechen auf die Abgabe des Eindringanzeigesignals nicht mehr greifbar wird; Berechnen eines ersten Firmwareauthentizitätswertes außerhalb des Sicherheitsmoduls unter Verwendung der zu ladenden Firmware und des Authentizitätsschlüssels, Eingeben der Firmware und des ersten Firmwareauthentizitätswertes über die Eingangs-/Ausgangsvorrichtungen (42) in eine zweite Speichervorrichtung (38) in dem Sicherheitsmodul (10); Berechnen eines zweiten Firmwareauthentizitätswertes in der Verarbeitungsvorrichtung (30) unter Verwendung der in der zweiten Speichervorrichtung (38) gespeicherten Firmware und des in der ersten Speichervorrichtung (36) gespeicherten Authentizitätsschlüssels; Vergleichen des ersten und zweiten Authentizitätswertes; Übertragen der in der zweiten Speichervorrichtung (38) gespeicherten Firmware in den Programmspeicher (40), wenn der erste und der zweite Authentizitätswert gleich sind; und Abgabe eines Zurückweisungsstatussignals, wenn der erste und der zweite Authentizitätswert ungleich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Berechnen des ersten und zweiten Firmwareauthentizitätswertes jeweils die aufeinanderfolgenden Schritte ausgeführt werden: (a) Verschlüsseln des ersten Blocks der Firmware durch den Datenverschlüsselungslogarithmus DEA unter Verwendung des Authentizitätsschlüssels, (b) Anlegen des Ausgangswertes gemäß Schritt (a) zusammen mit einem zweiten Block der Firmware an eine EXKLUSIV-ODER-Vorrichtung (106), (c) Verschlüsseln des EXKLUSIV-ODER-Ausgangswertes des Schrittes (b) durch den Datenverschlüsselungslogarithmus DEA unter Verwendung des Authentizitätsschlüssels, (d) Wiederholen der Schritte (b) und (c) unter Verwendung der Ausgangswerte der entsprechenden vorhergehenden Schritte und aufeinanderfolgenden Blöcke der Firmware, bis alle Blöcke davon verwendet wurden, um einen letzten Ausgangsblock zu bilden, (e) Auswählen eines Teiles des letzten Ausgangsblocks als Firmwareauthentizitätswert.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Firmwarezuordnungsblock (FAB) als Zeiger für die Angabe der Position der Firmware in einem den Programmspeicher (40) und die erste und die zweite Speichervorrichtung (36, 38) umfassenden einzigen RAM- Speicher verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragen der in der zweiten Speichervorrichtung (38) gespeicherten Firmware in den Programmspeicher (40) unter Verwendung des im Firmwarezuordnungsblock (FAB) gespeicherten Positionswertes für die in der zweiten Speichervorrichtung gespeicherte Firmware gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ansprechen auf das Zurückweisungsstatussignal die in der zweiten Speichervorrichtung (38) gespeicherte Firmware gelöscht wird.
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