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DE69203233T2 - Verriegelungsverfahren fuer eine speicherkarte. - Google Patents

Verriegelungsverfahren fuer eine speicherkarte.

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DE69203233T2
DE69203233T2 DE69203233T DE69203233T DE69203233T2 DE 69203233 T2 DE69203233 T2 DE 69203233T2 DE 69203233 T DE69203233 T DE 69203233T DE 69203233 T DE69203233 T DE 69203233T DE 69203233 T2 DE69203233 T2 DE 69203233T2
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Gemplus Card International SA
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Sperren von Speicherkarten, insbesondere, um deren betrügerische Benutzung zu verhindern.
  • Speicherkarten, auch als Chipkarten bezeichnet, werden häufig bei Bank-Anwendungen eingesetzt, bei denen eine große Sicherheit gegen betrügerische Benutzung gegeben sein muß. Die betrügerische Benutzung kann dabei nicht nur die Tat eines Diebes, sondern auch die des rechtmäßigen Besitzers der Karte sein. Bei den verschiedenen Schritten der Herstellung des Chips, des Transportes und der Personalisierung der Karte, die der Aushändigung der Karte an den Kunden vorangehen, wird nach und nach das Einsatzfeld eines Bauelements (des Chips) eingeschränkt, das anfangs mehrere Verwendungen haben kann. Wenn diese nach den genannten Schritten wieder aufgenommen werden können, kann der Eigentümer der Karte diese für Verwendungen gebrauchen, zu denen er nicht berechtigt ist, zum Beispiel zu Mehrfach- Abhebungen oder Abhebungen, die die vorgesehene Höchstgrenze überschreiten.
  • Es ist bekannt, diese Dinge zu verhindern, indem jeder dieser Schritte durch logische Sperrschlüssel gesperrt wird, die die Wiederaufnahme der diesen Schritten entsprechenden Operationen verhindern. Diese Sperrschlüssel bestehen im allgemeinen aus einem Bit (oder einem Wort), das in den nichtflüchtigen Speicher (EPROM oder EEPROM) der Schaltung der Karte am Ende des laufenden Schrittes eingetragen wird. Das diesem Schritt entsprechende Programm überprüft vor Beginn das Vorhandensein dieses Bits und startet nicht, wenn dieses erkannt wird.
  • Diese Losung ist nicht vollständig befriedigend, denn es kommt vor, daß die Sperrschlüssel versehentlich gelöscht werden.
  • Außerdem wird beim Starten des Systemes, wenn die Karte unter Spannung gesetzt wird, zwangsläufig eine Initialisierungsphase durchlaufen, die es Betrügern ermöglichen kann, den flüchtigen Speicher (RAM) zu neutralisieren und die Sperrung zu umgehen.
  • Schließlich kann man das Bauelement der Karte am Ende seiner Herstellung nicht vollständig überprüfen, da dies ein Aktivieren der Sperrschlüssel erfordern würde, und es unmöglich wäre, dies rückgängig zu machen, um dem Hersteller der Karte nicht personalisierte Bauelemente zu liefern. Man ist daher gezwungen, erst das Bauteil und dann die Karte in jedem schritt zwischen der Herstellung des Bauelements zu testen, indem die Sperrschlüssel nacheinander gesetzt werden.
  • Um diese Nachteile zu lindern, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Sperren einer Speicherkarte mit einem Zentralprozessor, einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem beschreibbaren Speicher (EPROM) und einem Schreib-Lese- Speicher (RAM) vorgeschlagen, bei dem mit einem ins EPROM eingeschriebenen logischen Sperrschlüssel der Betrieb wenigstens eines im ROM gespeicherten geschützten ausführbaren Programmes blockiert wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß dieser logische Sperrschlüssel mehrmals im EPROM kopiert wird und daß eine logische Oder- Verknüpfung an der Gesamtheit aus ursprünglichem Sperrschlüssel und seinen Kopien vorgenommen wird, um die Ausführung des geschützten Programmes zu sperren, wenn wenigstens ein diesem geschützten Programm entsprechender Sperrschlüssel erfaßt wird.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich auß der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkenden Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Figuren gegeben wird. Es zeigen:
  • - Figur 1 schematisch ein Bauelement für eine Speicherkarte;
  • - Figur 2 ein Flußdiagramm der Steuerung eines Sperrschlüssels; und
  • - Figur 3 ein Flußdiagramm des Kopierens eines Sperrschlüssels.
  • Das in Figur 1 dargestellte Bauelement 101 für eine Speicherkarte ist eine integrierte Schaltung, die in diesem Beispiel einen Nur-Lese-Speicher 102 (ROM), einen beschreibbaren Speicher 103 (EPROM), einen Zentralprozessor 104 (CPU) und einen Schreib-Lese-Speicher 105 (RAM) aufweist. Sie kann einen elektrisch programmierbaren und löschbaren Speicher (EEPROM) 106 aufweisen. Diese Vorrichtung ist bekannt und die Verbindungen zwischen den verschiedenen Teilen sind nicht dargestellt. Die CPU (104) ist eine Einrichtung vom Typ Mikroprozessor, der ein bei der Herstellung des Bauelementes ins ROM (101) eingeschriebenes ausführbares Programm sowie Daten verwendet, die ins EPROM (103) bei den verschiedenen Schritten eingetragen werden, wie etwa der Personalisierung, die der Herstellung des Bauelementes bis hin zur Aushändigung der Karte an den Endabnehmer folgen. Das RAM (105) erlaubt es der CPU, während ihres Betriebes Temporärdaten einzutragen und zu verwenden. Es wird gelöscht, wenn die Karte nicht mehr unter Spannung steht.
  • Nach der bekannten Technik wird in jedem wichtigen Schritt der Herstellung der Karte ein Sperrschlüssel ins EPROM (103) eingetragen. Wenn ein EEPROM-Speicher vorhanden ist, werden die Sperrschlüssel nicht in diesem Speicher gespeichert, da die Gefahr besteht, daß sie vom Hauptprozessor gelöscht werden. Zum Beispiel wenn die Personalisierung der Karte beendet ist, wird ein Sperrschlüssel eingetragen, der einen Neubeginn dieser Personalisierung verhindert. Die Personalisierung ist eine Operation, bei der im EPROM spezielle Daten des Benutzers eingetragen werden, und diese Eintragung wird von der CPU mit Hilfe eines im ROM vorliegenden Programmes unter der Steuerung von von außen kommenden Befehlen vorgenommen Das Programm enthält Befehle, die es ermöglichen, zu überprüfen, ob der Sperrschlüssel im EPROM vorhanden ist, und die Eintragung ins EPROM in diesem Falle zu verhindern. Diese Verhinderung geschieht im allgemeinen durch Sperren der verschiedenen Elementes des Programmes, die die Personalisierung ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß werden im EPROM mehrere Kopien der Schlüssel gespeichert, und bei der Ausführung eines der durch einen solchen Sperrschlüssel geschützten Programme wird die Gesamtheit aus dem diesem Programm entsprechenden ursprünglichen Sperrschlüssel und dessen Kopien überprüft. Wenn wenigstens einer der so überprüften Sperrschlüssel erkannt wird, wird der Ablauf des geschützten Programmes unterbrochen. Dies bedeutet, eine logische Oder-Verknüpfung über das Vorhandensein der Sperrschlüssel zu bilden, um die Ausführung des Programmes zu sperren. In anderer Weise ausgedrückt wird eine logische Und-Verknüpfung über das Fehlen von Sperrschlüsseln durchgeführt, um die Ausführung des Programmes zuzulassen. Diese Dualität der Darstellung ist in der Informatik gebräuchlich und entspricht z.B. der, die sich aus der Definition von hohem und niedrigem Pegel ergibt. Im folgenden Text wird die erste Darstellung verwendet, bei der eine logisclie Oder-Verknüpfung durchgeführt wird, um die Ausführung des Programmes zu sperren. Außerdem werden lediglich die Operationen für einen einzelnen Sperrschlüssel beschrieben, der ein einzelnes Programm schützt. Die Verallgemeinerung auch auf mehrere unterschiedliche Sperrschlüssel ist offensichtlich.
  • Die Kopien der Schlüssel sind vorzugsweise an disjunkten, über das ganze EPROM verteilten Stellen gespeichert, um die Wirkungen eines lokalen Defektes des Chips zu begrenzen und die Anstrengungen eines eventuellen Betrügers zu verkomplizieren.
  • Diese logische Oder-Verknüpfung kann z.B. nach dem in Figur 2 dargestellten Flußdiagramm vorgenommen werden. Nach Beginn eines Schrittes (201) des geschützten Programmes wird ein laufender Index i auf 1 gesetzt (202). Anschließend wird in Schritt 203 das Original des zu überprüfenden Schlüssels gelesen, dann ein Test 204 auf Vorhandensein dieses Schlüssels (Wert des diesem Schlüssel zugewiesenen Bits) durchgeführt. Wann er vorhanden ist, wird das Programm gesperrt (205). Wenn er fehlt, wird der Wert des Index i um 1 erhöht (206). Anschließend wird ein Test 207 des Wertes von i vorgenommen. Wenn i kleiner oder gleich n+1 ist, wobei n die Zahl der Kopien (einschließlich des Originales) des zu überprüfenden Schlüssels ist, wird zu Schritt 203 zurückgekehrt, so daß die nächste Kopie des Schlüssels gelesen werben kann. Wenn i gleich n+1 ist, bedeutet dies, daß das Vorhandensein des Schlüssels und aller seiner Kopien überprüft worden ist, und daß keine gefunden worden ist. Es wird daher zur Fortsetzung (208) der Ausführung des Programmes übergegangen, was durch dieses Nichtvorhandensein zulässig geworden ist.
  • Mit diesem Flußdiagramm wird tatsächlich eine logische Oder- Verknüpfung durchgeführt, da das Vorhandensein einer einzigen Kopie des Sperrschlüssels die Ausführung des Programmes sperrt. Das Lesen der nachfolgenden Kopien ist natürlich nutzlos.
  • Um Betrug bei der Initialisierungssequenz beim Unter- Spannung-setzen der Karte zu verhindern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Sperrschlüssel auch ins RAM einzutragen, indem er von den im EPROM liegenden Kopien kopiert wird. Der Test auf Sperrung des geschützten Programmes wird dann anhand einer logischen Oder-Verknüpfung an den Kopien im EPROM und der (oder den) Kopie(n) im RAM durchgeführt.
  • Ferner wird beim Ablauf aller ausführbaren Programme von Zeit zu Zeit eine Aktualisierung dieser Kopie im RAM ausgelöst, um sicher zu sein, daß der Sperrschlüssel immer im RAM ist. Dieses Aktualisierungsprogramm kann regelmäßig von einem Zähler oder zufallsgesteuert von einem Programm bekannter Art zum Erzeugen von Zufallsereignissen ausgelöst werden.
  • Dieser Kopiervorgang kann z.B. entsprechend dem in Figur 3 dargestellten Flußdiagramm durchgeführt werden. Nach Beginn des Kopiervorganges in einem Schritt 301 wird ein laufender Index i auf 1 gesetzt (302). Anschließend (303) wird der ins RAM kopierte Sperrschlüssel gelesen und an gleicher Stelle wieder eingetragen (304). Dann wird der Wert des Index i überprüft (305), und wenn dieser Index nicht gleich n+1 ist, wird zu einem Schritt 307 übergegangen, in dem im EPROM die Kopie i (einschließlich des Originales) des Sperrschlüssels gelesen wird. Nach diesem Lesen wird i um 1 erhöht (308) und der Sperrschlüssel im RAM an derselben Stelle wie vorher eingetragen, unter Rückkehr zu Schritt 304. Wenn i = n+1, sind alle Kopien im EPROM gelesen worden und aus dem Überprüfungsschritt (305) wird zur Fortsetzung des Programmes übergegangen (306), das zum Auslösen des Aktualisierungsprogrammes für die Kopie des Sperrschlüssels im RAM unterbrochen wurde.
  • Gegebenenfalls kann dieses Programm einen zusätzlichen Überprüfungsschritt aufweisen, der zum Ausgang bei 306 führt, sobald das Vorhandensein des Sperrschlüssels im RAM erfaßt worden ist, das heißt -in dem Normalfall, daß der Sperrschlüssel nicht gelöscht worden ist- nach dessen erstem Lesen in Schritt 303. Es wird hier immer noch eine logische Oder-Verknüpfung gebildet, und die Operationen sind schneller.
  • Man verfügt so ständig über Kopien des Sperrschlüssels im EPROM und die Kopie im RAM. Man kann jedesmal, wenn der Benutzer eine einem Programm entsprechende Operation startet, das Vorhandensein nicht nur der Kopien im EPROM sondern auch jener im RAM überprüfen und diesen Start sperren, wenn das Vorhandensein festgestellt wird. Damit wird es einem Betrüger unmöglich, Programme, zu denen er keinen Zugang hat, auszuführen, indem er, z.B. während der Initialisierung, den Inhalt des RAMS manipuliert.
  • Selbstverständlich kann diese Überprüfung auf Vorhandensein der Kopien des Sperrschlüssels während des Ablaufes der Programme in regelmäßiger oder unregelmäßiger Weise vorgenommen werden
  • Des weiteren kann der Sperrschlüssel an mehrere verschiedene Stellen im RAM kopiert werden.
  • Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei den Überprüfungssequenzen des Chips und auch bei den nachfolgenden Sequenzen während der gesamten Herstellung der Chipkarte einen "falschen" Sperrschlüssel zu verwenden, der nur im RAM eingetragen ist. Hierfür vermeidet das Prüfprogramm, mit dem die Funktion des Chips überprüft werden kann, indem z.B. der Ablauf der normalen Programme simuliert wird, die Eintragung der Sperrschlüssel und ihrer Kopien im EPROM und verwendet nur eine, in gewisser Weise "falsche" Kopie, die im RAM eingetragen ist. Auf diese Weise wird sehr wohl überprüft, daß das Vorhandensein dieser Kopie im RAM die verbotenen Programme sperrt, was wesentlich ist; doch wenn die Spannungsversorgung des Chips unterbrochen wird, wird der Inhalt des RAM gelöscht und der "falsche" Sperrschlüssel verschwindet. Man kann auch einen "falschen" Sperrschlüssel im EEPROM-Speicher eintragen, um das Bauelement vollständiger zu prüfen, da dieser anschließend durch einen geeigneten Befehl gelöscht werden kann.
  • Man bekommt so einen "jungfräulichen" Chip, der an den Hersteller geliefert werden kann, der den folgenden Herstellungsschritt durchführt. Der Hersteller des Chips kann jedoch auch einen ersten Sperrschlüssel eintragen, der jene Programme schützt, die er sich vorbehalten will.
  • Diese Operation kann in jedem Schritt der Herstellung der Karte wiederholt werden, so daß jeder Hersteller das spätere Funktionieren der Karte überprüfen kann, nicht aber das vorherige. Auf diese Weise kann eine Störung früh festgestellt werden, die sonst nur in einem späteren Schritt erkennbar wäre, und das Produkt kann bereits während der Herstellung verworfen werden, was die Kosten einer Herstellung, die nur zu einem unbenutzbaren Produkt führen kann, einspart.

Claims (8)

1. Verfahren zum Sperren einer Speicherkarte mit einem Zentralprozessor (104), einem ROM (Nur-Lese-Speicher) (102), einem beschreibbaren EPROM-Speicher (103) und einem RAM (Schreib-Lese-Speicher) (105), bei dem mit einem ins EPROM eingeschriebenen logischen Sperrschlüssel der Betrieb wenigstens eines im ROM gespeicherten geschützten ausführbaren Programms gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Sperrschlüssel mehrere Male ans EPROM kopiert wird und eine logische ODER-Verknüpfung an der Gesamtheit aus ursprünglichem Sperrschlüssel und seinen Kopien vorgenommen wird (203 - 208), um die Ausführung des geschützten Programms zu sperren, wenn wenigstens ein diesem geschützten Programm entsprechender Sperrschlüssel erfaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopien an über das gesamte EPROM verteilten, disjunkten Stellen gespeichert werden.
3. Verfahren nach eihem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrschlüssel auch ins RAM kopiert wird (301 - 308), und daß die logische ODER-Verknüpfung am ursprünglichen Sperrschlüssel, seinen Kopien im EPROM und seinen Kopien im RAM vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Aktualisierungen der Kopien des Sperrschlüssels im RAM während des Ablaufs der ausführbaren Programme vorgenommen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierungen in zufälligen Zeitabständen vorgenommen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintragen des ursprünglichen Sperrschlüssels ins EPROM ein "falscher" Sperrschlüssel ins RAM eingetragen wird, um kurzzeitig die Sperrung des geschützten Programms zu testen, wobei der "falsche" Sperrschlüssel und die zugehörige Sperrung verschwinden, wenn die Spannungsversorgung der Karte abgebrochen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintragen des ursprünglichen Sperrschlüssels ins EPROM ein "falscher" Sperrschlüssel in ein in der Karte enthaltenes EEPROM (106) eingetragen wird, um kurzzeitig die Sperrung des geschützten Programms zu testen, wobei der "falsche" Sperrschlüssel und die zugehörige Sperrung nachträglich durch eine geeignete Maßnahme beseitigt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sperrschlüssel verwendet werden, um jeweils ein ausführbares Programm zu sperren.
DE69203233T 1991-05-06 1992-05-05 Verriegelungsverfahren fuer eine speicherkarte. Expired - Fee Related DE69203233T2 (de)

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