DE69402925T2

DE69402925T2 - Sicheres Teilnahmesystem für interaktive Spiele mit Überprüfung der zeitlichen Ereignisfolge

Info

Publication number: DE69402925T2
Application number: DE69402925T
Authority: DE
Inventors: Patrice Peyret
Original assignee: Gemplus Card International SA
Current assignee: Gemplus SA
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1994-08-01
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2014-08-02
Also published as: FR2708768A1; EP0638344B1; JPH0768051A; DE69402925D1; FR2708768B1; ES2100642T3; US5850447A; EP0638344A1; SG49849A1

Description

Die Erfindung betrifft ein geschütztes System für die Fernteilnahme an interaktiven Spielen mit Verifizierung der Ereignischronologie.
Seit es sog. interaktive Fernsehsysteme gibt, ist man bestrebt, es den Fernsehzuschauern zu ermöglichen, an Spielen teilzunehmen, bei denen sie einen Beitrag leisten sollen, indem sie z.B. auf das Ausstrahlen von Fragen über die Antenne reagieren sollen.
Bei solchen Spielen muß die maximale Antwortzeit eingeschränkt werden, um zu vermeiden, daß der Fernsehzuschauer antwortet, nachdem die Lösung des Spiels über die Antenne gegeben wurde oder vom Zuschauer in einer Enzyklopädie oder einer beliebigen anderen Wissensbank recherchiert worden ist.
Es ist außerdem wünschenswert, daß die Antwort des Zuschauers nicht in Echtzeit an den Dienstanbieter (Kabelbetreiber, Sendestudio, ...) übertragen wird, damit dieser nicht "gesättigt" wird durch Tausende gleichzeitiger Antworten. Hierzu ist ein "store and forward"-System unvermeidlich, wo die Antwort des Fernsehzuschauers bei ihm zu Hause in einem weit verbreiteten Gerät (Kabeldecoder, Spielgerät, ...) gesichert abgespeichert wird, und dann später über Stunden geeignet verteilt über elektromagnetische Telephonie, Kabel oder jedes andere geeignete Telekommunikationsmittel übertragen wird.
Es gibt Beispiele für solche Systeme, wie sie in den Vereinigten Staaten z.B. durch die Firma Interactive Game Networks entwickelt wurde, wo die Zuschauer über ein kleines Spielgerät mit einer Radioschnittstelle, einer Tastatur, einem Bildschirm, einem Modem und einem Schutzmodul verfügen.
In dem Schema in Fig. 1 ist ein Diagramm des Ablaufs der Ereignisse dargestellt, um die Funktion eines solchen Systems zu verdeutlichen.
Die Fragen werden zu einem Zeitpunkt T1 von einem Sender/ Server ausgestrahlt, der im folgenden als "Server" bezeichnet wird. Diese Fragen werden über Radio an diese Geräte adressiert; z.B. werden zu Beginn eines Fußballspiels die Fernsehzuschauer dazu aufgefordert, die Zahl der Punkte zu erraten, die zur Halbzeit erzielt worden sind. Diese Frage wird auf dem Bildschirm des Gerätes angezeigt. Die Antwort wird von jedem teilnehmenden Fernsehzuschauer zu dem Zeitpunkt T2 gegeben, und zwar über die Tastatur seines Gerätes, und wird in einem geschützten Chip (desselben Typs, wie er für die "Smart Cards" verwendet wird) gespeichert, der in seinem Gerät eingebaut ist. Einige Minuten nachdem die Frage gestellt wurde, wird zum Zeitpunkt T3 ein neues Signal ausgesendet, das alle Geräte blockiert, damit diese keine weitere Antwort akzeptieren. Die Antwort auf die Frage wird zum Zeitpunkt T4 ausgestrahlt (in diesem Beispiel ist T4 der Zeitpunkt der Halbzeit). Die abgespeicherte Antwort wird später abgefragt, im Zeitpunkt T5, vom Spiele- Server über das Modem und das netzgeführte Telefon und dient für den Nachweis der Teilnahme. Für den Fall der richtigen Antwort winken dem Fernsehzuschauer Gewinne.
Bei einigen Vorschlägen zur Implementierung, wie z.B. in dem Patent US 4 592 546 beschrieben, erlaubt es ein ausreichend genauer Taktgeber in dem Spielegerät, jedes Ereignis zu datieren. Wenn die Antworten des Spielers an den Spieleserver übertragen werden, werden die in dem Gerät gespeicherten Zeiten an den Server gemeldet und durch diesen mit den Referenzzeiten verglichen, die er gespeichert hat.
Bei anderen Vorschlägen zur Implementierung wird jedes der weit verbreiteten Spielgeräte mit einem elektronischen Schaltkreis für einen Echtzeittakt versehen, der in regelmäßigen Abständen (z.B. über Radio) mit einem Referenztakt synchronisiert wird, der vom zentralen Spieleserver ausgegeben wird.
Die Zeit T1, zu welcher die Frage ausgestrahlt wird, und die Zeit T2, zu welcher die Antwort gegeben wurde, wird in dem Gerät gespeichert (z.B. abgesichert in einem Chip für eine Smart Card).
Bei der Verbindung mit dem Spieleserver werden sowohl die Antwort als auch die gespeicherten Zeiten sowie der Nachweis der Teilnahme übertragen. Der Server verifiziert, daß die übertragene Zeit T1 sich in einem akzeptablen Toleranzintervall befindet und daß T2 kleiner als T3 ist, was der akzeptierte Endzeitpunkt für die Antworten ist.

NACHTEILE DER GEGENWÄRTIGEN SYSTEME

In den genannten Systemen oder auch in anderen ähnlichen Implementierungen kann ein böswilliger Nutzer sehr wohl über ein geeignetes Gerät Steuersignale für sein Spielgerät einspeisen (Fragen, Blockierbefehle, Taktsynchronisationssignale).
Er kann dann leicht durch Aufzeichnen, wenn einmal die Antwort auf die Frage über Antenne ausgestrahlt wurde oder ihm durch spezielle Recherche oder auf andere Art bekannt ist, das Steuersignal für sein Gerät wiederholen und so eine Antwort in Echtzeit simulieren. Dies wird ihm dadurch ermöglicht, daß sich der Fälscher ohne Zeuge in seinem Privatbereich befindet und immer ausreichend Zeit zur Verfügung hat zwischen dem Ende des Spiels und der vorgesehenen Übertragung der Antworten an den zentralen Server. Schließlich kann das Spielgerät aus ökonomischen Gründen nicht über eine Vorrichtung verfügen, die es diesem ermöglicht, zu wissen, ob die Signale, die er von der Außenwelt empfängt und die vernünftig sind für das Absichern der Antworten, richtig in Echtzeit erzeugt worden sind oder sie diesem zugespielt wurden mit einer kleinen Verzögerung, nachdem sie ohne Modifikation gespeichert worden sind.
In dem in Frankreich hinterlegten Patent mit der Nummer 89 06848, veröffentlicht unter der Nummer 2 647 619, und der zusätzlichen Nummer 90 01512, veröffentlicht unter der Nummer 2 658 375, ist ein System beschrieben, das diese Fälschung durch ein aufgezeichnetes Spiel ausschließen kann, indem:
- der Zentralserver die absolute Zeit abzählt, die zwischen dem mit T3 bezeichneten Augenblick der Ausstrahlung der Antwort (oder der freigegebenen Zeitspanne für das Geben der Antwort) und dem Augenblick T5 der Übertragung der Antworten durch die Fernsehzuschauer an den Zentralserver abläuft,
- die Antwort des Fernsehzuschauers in dem Augenblick T2 den Anfang des Abzählens der lokalen Zeit in dem Gerät auslöst,
- in dem Moment T5 der Übertragung der Informationen an den Zentralserver der Server verifiziert, daß die Zeit T5-T2, abgezählt durch das Heimgerät des Spielteilnehmers wesentlich größer als die absolute Zeit T5-T3 ist, die er selbst berechnet hat. Der in dem Schema in Fig. 2 dargestellte Ablauf stellt diese Abfolge dar.
Die in dem Patent vorgeschlagene Lösung ist leider nicht perfekt, da der Nutzer durch Beschleunigung des lokalen Zählers glauben machen kann, daß eine Zeit T5-T2 zwischen Antwort und Verbindung mit dem Server abgelaufen ist, die länger ist als die tatsächlich abgelaufene Zeit. Dies ist möglich durch einfache temporäre Modifikation der Oszillatorfrequenz des elektronischen Taktgeberschaltkreises in dem Spielegerät.
Tatsächlich ist der Zähler in dem Gerät für den Nutzer zugänglich, zumindest ist er nicht physikalisch gesichert, d.h., z.B. in Harz eingegossen. ob der Schaltkreis angesteuert wird durch einen RC-Oszillator, einen Keramikresonator oder einen Quarz, es ist immer möglich, die Resonanzfrequenz zu verstimmen, indem das oszillierende Element leicht verstimmt wird. Es ist so möglich, den Oszillator ohne Probleme um einige Prozent zu beschleunigen oder zu verlangsamen.
Indem der Oszillator, der den Taktgeberschaltkreis des Spielegeräts versorgt, beschleunigt wird, ist es für den Fälschenden möglich, über den Endzeitpunkt T3 hinaus zu warten (z.B. zu warten auf die über Antenne ausgestrahlte Antwort) und dann den Oszillator des Gerätes zu beschleunigen, um die entstandene Verzögerung wieder aufzuholen. Wenn sein Gerät durch den Server zum Zeitpunkt T5 abgefragt werden wird, so wird die Zeit T5-T2, die an den Server gemeldet werden wird, größer erscheinen, als sie in Wirklichkeit ist.
Es ist bekannt, bestimmte Mikroprozessoren für Chipkarten mit Detektoren für die Taktfrequenz auszustatten, um Anomalien bei dieser Taktfrequenz festzustellen. Diese Art von Detektoren beginnt zu arbeiten, wenn die Taktfrequenz, die sie versorgt, zu niedrig wird, um z.B. zu vermeiden, daß der Fälschende "Schritt für Schritt" in dem vom Prozessor ausgeführten Programm vorzugehen versucht. Typischerweise beginnt ein solcher Detektor niedriger Frequenzen unterhalb von etwa 500 kHz zu arbeiten, wenn die Nominalfrequenz des Bauteils zwischen 1 MHz und 5 MHz liegt. Die große Ungenauigkeit dieser Art von Detektoren und die Tatsache, daß sie nur dazu geeignet sind, zu niedrige Frequenzen zu erfassen, verbietet es, sie zu verwenden, um den genannten Typ von Fälschungen auszuschließen.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Nachteile der gegenwärtigen Systeme zu überwinden.
Tatsächlich erlaubt das erfindungsgemzße System die abgesicherte Verifizierung, daß der Fernsehzuschauer auf die gestellten Fragen zwischen dem Moment, in dem die Fragen gestellt wurden, und dem Endzeitpunkt, der vom Sender des Spiels gegeben wurde, korrekt geantwortet hat.
Das vorgeschlagene System beruht auf dem Abzählen von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen mittels geschütztem Prozessor (z.B. Chipkarte), deren erstes durch eine verschlüsselte Meldung, die vom Sender geschützt abgeschickt wird, initialisiert wird, und deren letztes durch eine Verbindung des Spielegerates mit dem Server des Senders beendet wird, um dann die tatsächliche Antwort zu übertragen.
Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, ein geschütztes System für die Fernteilnahme an interaktiven Spielen, das einen Ausgabezentralserver zur Ausgabe verschlüsselter Informationen, die durch Fernsehempfänger während des Ablaufs des Fernsehprogramms empfangen werden, umfaßt und in welchem Zuschauer ein Spielgerät zum Lesen von Fernsehinformationen und zum Zurücksenden einer Antwort auf den Informationen gestellte Fragen verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielgerät Vorrichtungen zum Abzählen eines Zeitintervalls Tr12 definiert durch den Moment T1 der Übertragung einer vom Zentralserver abgeschickten Informationen und dem Moment T2 der Antwort des Zuschauers und eines zweiten Intervalls Tr25 definiert durch den Moment T2 der Antwort des Zuschauers und den Moment T5 der Ankunft der Antwort am Server umfaßt; daß der Server Vorrichtungen zum Abzählen einer Dauer Ta35 definiert durch den Moment T3 der Beendigung der Antwort und durch den Moment T5 der Ankunft der Antwort und einer Dauer Ta15 definiert durch den Moment T1 der Übertragung der Information und den Moment T5 der Ankunft der Antwort umfaßt, und daß er außerdem Vorrichtungen zum Berechnen und Verifizieren umfaßt, mit denen die folgenden Relationen verifizierbar sind:
Tr25 > Ta35
und Tr12 + Tr25 = Ta15 ± vorgegebene Toleranzen, und zum Abnehmen der Antwort, wenn die Relationen nicht verifiziert wurden.
Die Vorrichtungen des Spielgerätes zum Abzählen werden mit einem geschützten Mikroprozessor realisiert, der durch ein Taktsignal gesteuert wird, das ein Programm zum Abzählen der Taktimpulse startet.
Die Vorrichtungen des Spielgerätes zum Abzählen werden durch Vorrichtungen zum Berechnen realisiert, die gesteuert werden durch ein internes Taktsignal, das ein Programm zum Zählen der Taktimpulse startet.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Gerät für die Teilnahme an fernübertragenen Programmen und Bestätigung der Teilnahme an der Verbindung mit einem entfernten Server, das umfaßt:
- Vorrichtungen zum Empfang von numerischen Informationen vom Server,
- Schnittstellenvorrichtungen zur Eingabe repräsentativer Daten fur seine Teilnahme durch einen Teilnehmer,
- Vorrichtungen zur Einrichtung einer Verbindung mit dem Server,
- wenigstens ein geschütztes elektronisches Bauelement mit einem Mikroprozessor und eigenen Speichervorrichtungen,
- wenigstens eine Schaltung zur Erzeugung von Taktsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß:
- die Vorrichtungen zum Empfang so ausgelegt sind, daß im Moment T1 eine numerische Information in vorgegebener Form empfangen wird und sie bei ihrem Empfang an den geschützten Mikroprozessor weitergeleitet wird;
- der geschützte Mikroprozessor so ausgelegt ist, daß er die Echtheit der Information bestätigt, um sie in seinem Speicher abzuspeichern und um die Abzählung der Zeiteinheiten durchzuführen, die ein Vielfaches der Periode des Taktsignals sind, das diesen durch die Schaltung zur Erzeugung des Taktsignals zugeführt wird,
- die Schnittstellenvorrichtungen so ausgelegt sind, daß sie zu einem Moment T2 von dem das Gerät besitzenden Fernsehzuschauer die Daten seiner Teilnahme empfangen und sie an den geschützten Mikroprozessor weiterleiten, der so ausgelegt ist, daß er diese in erforderlicher Form in seinem Speicher speichert und auch den Wert der Abzählung der Zeiten in diesem Moment speichert und dann das Intervall Tr12 zwischen T1 und T2 berechnet und abspeichert;
- der geschützte Mikroprozessor so ausgelegt ist, daß er die Abzählung fortführt, bis das Gerät über die Vorrichtungen zur Einrichtung einer Verbindung mit dem Server in einem Moment T5 angeschlossen worden ist, und das Zeitintervall Tr25 zwischen T2 und T5 berechnet und abspeichert,
- der geschützte Mikroprozessor so ausgelegt ist, daß er nach der Einrichtung der Verbindung die gespeicherten Teilnahmedaten und Zeitintervalle Tr12 und Tr25 überträgt, so daß der Server bestätigt, ob die Intervalle kompatibel mit der richtigen Berechnung des Intervalls Ta15 zwischen T1 und T5 sind, und die Antwort zurückweist, wenn dies nicht der Fall ist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Datenverarbeitungs- Servervorrichtung zum Verwalten der Teilnahme einer Gruppe von Telezuschauern bei teleübertragenen Szenarien, wobei die Telezuschauer dafür über individuelle elektronische Geräte zur Teilnahme verfügen, die in der Lage sind, teleübertragene Informationen zu lesen und Antworten von den Telezuschauern auf in den Informationen gestellte Fragen zurückzuschicken, wobei die Vorrichtung umfaßt:
- Vorrichtungen zum Abzählen der Zeit,
- Vorrichtungen zur Übertragung numerischer Informationen an individuelle elektronische Teilnahmegeräte,
- Vorrichtungen zur Einrichtung einer Verbindung mit individuellen elektronischen Teilnahmegeräten,
- Vorrichtungen zum Durchführen der Abspeicherung,
- Vorrichtungen zum Berechnen und Bestätigen, dadurch gekennzeichnet, daß:
- die Vorrichtungen zur Übertragung so ausgelegt sind, daß sie im Moment der Initialisierung eines neuen teleübertragenen Szenarios in dem Moment T1 durch einen geeigneten Übertragungskanal eine numerische Information an die individuellen Geräte dertelezuschauer übermitteln und die Vorrichtungen zum Zählen der Zeit initialisieren und auslösen;
- die Vorrichtungen zum Durchführen der Abspeicherung so ausgelegt sind, daß sie in dem vorgegebenen Moment T3 der als der Moment ausgewählt wird, indem die Gruppe nicht mehr an dem Szenario teilnehmen muß, den Wert der Abzählung der Zeit abspeichern und die Zählung fortführen;
- die Vorrichtungen zum Berechnen und Bestätigen so ausgelegt sind, daß die die Intervalle Tr12 und Tr25, die durch jedes Teilnahmegerät berechnet wurden, in dem Moment T5, der als der Moment ausgewählt wurde, in dem die jeweiligen Geräte sich mit dem Server in Verbindung setzen, empfangen und die folgenden Relationen bestatigen: Tr25 > Ta35
und Tr12 + Tr25 = Ta15 ± vorgegebene Toleranzen, wobei:
Tr25 das durch das Gerät zwischen T2 und T5 berechnete Zeitintervall ist,
Tr12 das durch das Gerät zwischen T1 und T2 berechnete Zeitintervall ist,
Ta35 das durch den Server zwischen T3 und T5 berechnete Zeitintervall ist,
Ta15 das durch den Server zwischen T1 und T5 berechnete Zeitintervalle ist; und
die Antwort des jeweiligen Telezuschauers ablehnen, wenn diese Relationen nicht bestätigt worden sind.
Jedes Spielgerät ist mit einem geschützten Mikroprozessor für eine Mikroschaltkreiskarte ausgestattet. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Mikroschaltkreis sich auf einer Karte mit dem Format von Bankkarten befinden, die in das Gerät eingeschoben wird, wobei dieses also als Kartenleser dient, wie die Lesegeräte, die man üblicherweise kennt.
Der geschützte Schaltkreis kann alternativ in einem anderen Objekt als einer Karte eingegossen sein, wie z.B. in einem Plastikschlüssel oder jedem anderen als geeignet angesehenen Objekt.
Der geschützte Schaltkreis kann wie bereits gesagt genausogut direkt in der Hauptschaltung des Gerätes eingebaut sein, wenn man davon ausgeht, daß es nicht notwendig ist, daß er herausnehmbar ist.
Unter geschütztem Mikroprozessor wird jeder geschützte Mikroprozessor verstanden, wie für die Anwendungen bei der "Smart Card", wie z.B. Bankkarten, die gegenwärtig von den Banken ausgegeben werden.
Andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen:
- Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Ablaufs der Ereignisse des Spiels wiedergibt;
- Fig. 2 ein Zeitdiagramm wie in Fig. 1 mit Angabe der Zählsequenzen nach dem Stand der Technik wiedergibt;
- Fig. 3 ein Zeitdiagramm wie in Fig. 1 mit Angabe der Zählsequenzen gemäß der Erfindung wiedergibt;
- Fig. 4 ein Prinzipschema des Spielsystems wiedergibt,
- Fig. 5 ein detailliertes Schema eines geschützten Bestandteils gemäß der Erfindung wiedergibt;
- Fig. 6 ein Schema einer Ausführungsform eines Gerätes gemäß einer speziellen Ausführungsart wiedergibt.
Das Schema in Fig. 4 zeigt ein geschütztes Teilnahmesystem an Spielen, das die im folgenden beschriebenen und in Tabelle A als Anhang zu der Beschreibung dargestellten Abläufe startet. Das System umfaßt einen Sender/Server (1) mit einer Einheit 10 als Sender des Fernsehprogramms und einer Einheit 20 als Server in Verbindung mit dem Sender 10 und ist geeignet, Spielmeldungen in verschlüsselter Form, wie sie z.B. in den obengenannten Patentanmeldungen beschrieben ist, abzusetzen.
Der Sender/Server ist über Übertragungsmedien 30 mit den Empfangsgeräten bei den Nutzern verbunden. Die Nutzer, die an den teleübertragenen Spielen teilnehmen möchten, verfügen über Geräte L1... Ln, die die kodierten Meldungen der Empfänger lesen können und die sich mit dem Server auf klassische Art und Weise in Verbindung setzen können.
In dem Moment T1, in dem die Meldung ausgestrahlt wurde, d.h., wo die Frage dem Zuschauer gestellt wurde, schickt die Sendezentrale als Sender/Server des Spiels 1 an die Spielgeräte L1, Ln eine verschlüsselte Meldung, z.B. kodiert mit einem geheimen Kodierungsschlüssel, der den Karten bekannt ist.
Das Abschicken der Meldung kann über einen Übertragungskanal 30 erfolgen, der eine speziell vorgesehene Datenschiene sein kann:
- entweder über denselben Kanal, über den das Fernsehsignal übertragen wird (z.B. beim Bildrücksprung)
- oder über einen separaten Kanal desselben Mediums (z.B. HF-Schiene auf dem Kabel, das u.a. Fernsehkanäle überträgt);
- oder über einen Kanal in einem anderen Medium (z.B. einem FM-Radiokanal wie bei dem System von Interactive Game Networks in den Vereinigten Staaten).
Die Datenschiene muß nur monodirektional sein und vom Sender des Signals und Dienstanbieter zum Fernsehzuschauer verlaufen.
Wenn das Spielgerät L1 das Signal empfängt, das in Form eines Codes auf dem Bildschirm 41 des Fernsehempfängers 40 erscheint, überträgt es dieses an das geschützte Element CS in dem Gerät oder auf einem herausnehmbaren Träger, wie im folgenden beschrieben wird.
Das Gerät ist mit einer bekannten Elektronik ausgestattet, wie sie in den obengenannten Patenten zum Beispiel beschrieben ist, was es ihm ermöglicht, Meldungen zu empfangen, die auf dem Fernsehschirm erscheinen, und Antwortmeldungen an den Server zu übertragen.
Das geschützte Bauteil CS ist in Fig. 5 dargestellt und umfaßt einen Mikroprozessor 100, der mit flüchtigen und nichtflüchtigen Speichern ausgestattet ist: Arbeitsspeicher RAM 110, Programmspeicher ROM 120, Datenspeicher EEPROM 130. Er empfängt von einem Taktsignalgeber 150 des Gerätes Taktimpulse. Es umfaßt außerdem Verbindungsvorrichtungen zu dem Gerät, symbolisch dargestellt durch die Einheit 140. Wenn eine Meldung auf dem Schirm erscheint, empfängt der Mikroprozessor 100 diese Meldung, verifiziert ihre Echtheit auf übliche Art und Weise und löst den Start eines Unterprogrammes zum Zählen der Zeit ab Auftreten der Taktimpulse aus, wobei dieses Unterprogramm sich in seinem Speicher ROM 120 befindet.
Tatsächlich zählt der geschützte Mikroprozessor Zeiteinheiten, die proportional zur Taktfrequenz 150 sind, mit der er versorgt wird, und nicht die absolute Zeit, da er keine andere Zeitreferenz als-das Taktsignal hat. Im übrigen speichert der geschützte Mikroprozessor 100 in seinem nichtflüchtigen Speicher EEPROM 130 die verschlüsselte Meldung (oder ein Abbild dieser Meldung), aufgrund derer das Zählen gestartet wurde.
Aus der der Beschreibung beigefügten Tabelle A wird das Folgende deutlich:
In dem Moment T2, wo der Zuschauer auf die Frage über sein Gerät L1 antwortet, wird diese Antwort an den geschützten Mikroprozessor 100 übertragen, der sie in seinem nichtflüchtigen Speicher 130 abspeichert und auch den Wert des Abzählens der Zeit abspeichert, bei dem er in dem Moment angekommen war, wo er die Antwort des Nutzers erhalten hat.
Unmittelbar nach diesem Ereignis fährt der geschützte Mikroprozessor 100 mit dem Zählen fort.
T3 bleibt der absolute Endzeitpunkt für die Antwort auf die Frage für die Fernsehzuschauer; zu diesem Zeitpunkt passiert nichts Besonderes in dem Gerät: es empfängt keine Information, und der geschützte Mikroprozessor fährt mit dem Abzählen der Zeit fort.
Zu diesem Zeitpunkt T3 beginnt der Server, der mit den üblichen Verarbeitungsvorrichtungen 20 ausgestattet ist, einschließlich einer zentralen Verarbeitungseinheit 21 und Speichern 22, von denen einer ein Zählprogramm beinhaltet, ebenso mit dem Abzählen der Zeit.
Der Server ist dabei zentral und dient als Referenz, wobei diese Zählung im folgenden "absolut" genannt wird; die verwendete Zahlung ist vernünftigerweise sehr stabil und repräsentiert die beste Approximation an die Echtzeit. T4 ist der absolute Augenblick, in dem die Antwort auf die Frage für die Fernsehzuschauer auf dem Schirm gegeben wird. In diesem Moment passiert nichts Besonderes.
Die Übertragung der speziellen Daten jedes Fernsehzuschauers, der an dem Spiel teilgenommen hat, erfolgt später zum Augenblick T5, z.B. einige Stunden nach dem Spiel durch Verbindung der Spielgeräte 40, 40n mit dem Server 1. Da viele Fernsehzuschauer teilgenommen haben können, ist es wahrscheinlich, daß die Verbindungen für die Nacht programmiert worden sind.
Die Verbindung der Geräte der Fernsehzuschauer mit dem Server erfolgt über eine "Rückschiene", deren Richtung umgekehrt zu der verluft, die als weiter oben beschriebene Datenschiene zum Senden verwendet wurde. Diese Rückschiene kann sich direkt auf dem Verteilerkabel befinden, wenn das Fernsehen über bidirektionales Kabel ausgestrahlt wird. Die Rückschiene kann sich gleichermaßen auf dem Telefonnetz mit einem einfachen Modem befinden. Andere mögliche Rückschienen sind denkbar. Das Bezugszeichen 30 in dem Schema in Fig. 4 symbolisiert den oder die Übertragungskanäle, die vorgesehen werden können.
Wenn die Verbindung zwischen dem Server 1 und dem Gerät L1 (Ln) des Fernsehzuschauers über eine der genannten Vorrichtungen hergestellt ist, kann der geschützte Mikroprozessor 100 also eine klassische Erkennungsprozedur ablaufen lassen, um den Server zu erkennen und sich selbst beim Server anzumelden. Die eventuellen Erkennungsmechanismen können beliebig auf einem Verschlüsselungssystem mit einem geheimen Schlüssel oder bekannten öffentlichen Schlüssel beruhen, ohne daß dies etwas an dem Gegenstand der Erfindung ändert.
Im Verlauf der Verbindung schickt der geschützte Mikroprozessor 100 an den Server den Wert der gegebenen Antwort vom Fernsehzuschauer, die im Moment T2 gespeichert wurde.
Erfindungsgemäß überträgt die Mikroprozessor 100 außerdem an den Server die Werte Tr12 und Tr25, wo:
- Tr12 die "relative" lokale Zeit ist, die in dem Gerät des Fernsehzuschauers durch den geschützten Mikroprozessor zwischen T1 und T2 berechnet wurde (wie in Fig. 3 dargestellt),
- Tr25 die "relative" lokale Zeit ist, die durch denselben geschützten Mikroprozessor zwischen T2 und T5 berechnet wurde (wie in Fig. 3 dargestellt).
Die Antwort des Fernsehzuschauers wie die lokal berechneten Zeitwerte vom Gerät 1 können mit einer "checksum"-Verschlüsselung übertragen werden, um ihre Geheimhaltung zu garantieren, und können evtl. aus Gründen des Vertrauensschutzes durch einen beliebigen bekannten Chiffrieralgorithmus chiffnert werden. Dieses ändert nichts am Prinzip der Erfindung.
Man beachte:
- Ta15 ist die "absolute" Zeit, die durch den Server zwischen T1 und T5 berechnet wurde (dargestellt in Fig. 3);
- Ta35 ist die "absolute" Zeit, die durch den Server zwischen T3 und T5 berechnet wurde (dargestellt in Fig. 3).
Erfindungsgemäß verifiziert der Server, daß
Tr25 > Ta35 einerseits und daß
Tr12 + Tr25 = Ta15 ± Toleranzen gilt, wobei die Toleranzen vorgegeben sind.
Wenn diese Beziehungen verifiziert worden sind, so wird die Antwort akzeptiert, wenn nicht, so weist sie der Server zurück.
Wenn also nun ein Fälschender versucht, glauben zu machen, daß er vor T3 geantwortet hat, während er in der Tat später geantwortet hat, müßte er den Takt 150 beschleunigen, der an die Karte zwischen T2 und T5 ausgegeben wird, um den Wert Tr25 künstlich zu erhöhen, aber dies würde erkannt, da die Summe Tr12 + Tr25 nicht gleich dem Wert Ta15 ± Toleranz wäre.
Der einzige schwierig auszuführende Betrug, der aber möglich bleibt, wäre es, wenn man den Takt verlangsamen könnte, der an den geschützten Mikroprozessor zwischen T1 und T2 ausgegeben wird, und zwar um einen Wert, der exakt gleich der Größe ist, um die das Taktsignal im folgenden zwischen T2 und T5 beschleunigt werden müßte, um die Summe Tr12 + Tr25 gleich dem legalen Wert zu halten. Um dieses unmöglich zu machen, reicht es, den Augenblick T3 in bezug auf den Augenblick T1 variabel zu halten (d.h., daß die Zeit, die dem Zuschauer für die Beantwortung der Frage gegeben wird, von einer Frage zur anderen wechselt). Somit kann der Betrüger nicht vorhersagen, um wieviel er den Takt zwischen T1 und T2 verlangsamen muß, da er nicht weiß, wieviel er ihn zwischen T2 und T5 beschleunigen muß.
Die Erfindung erlaubt somit, die korrekte Abfolge der Ereignisse T1, T2, T3 und T5 zu garantieren, indem sie sich auf geschützte Mikroprozessoren stützt, wie sie klassischerweise für Smart Cards verwendet werden, und nicht auf eine spezielle präzise Referenzuhr.
In Fig. 6 ist eine spezielle Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher das geschützte Bauteil die Form eines Chips eines integrierten Schaltkreises einer Speicherkarte C hat. So umfaßt das Gerät einerseits den Teil L1, der es erlaubt, sich mit dem Server in Verbindung zu setzen, die angezeigten Meldungen auf dem Bildschirm zu lesen und die Antwort des Fernsehzuschauers zurückzugeben, und einen abnehmbaren Teil, die Speicherkarte mit Mikroprozessor. Der Teil L1 umfaßt zu diesem Zweck einen Schlitz F, in den die Karte hineingesteckt werden kann, und einen nicht sichtbaren der Karte angepaßten Stecker, damit dieser als Lesegerät der Speicherkarte dienen kann.
Mit dieser Ausführungsform eignet sich die Erfindung insbesondere für Pay-TV-Systeme, die bereits "Smart Cards" verwenden, um die Sicherheit beim Entschlüsseln von Fernsehsignalen sicherzustellen. Tabelle A

Claims

1. Geschütztes System für die Fernteilnahme an interaktiven Spielen, das einen Ausgabezentralserver (1) zur Ausgabe verschlüsselter Informationen, die durch Fernsehempfänger (40) während des Ablaufs des Fernsehprogramms empfangen werden, umfaßt und in welchem Zuschauer ein Spielgerät (40, L1) zum Lesen von Fernsehinformationen und zum Zurücksenden einer Antwort auf in den Informationen gestellte Fragen verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) das Spielgerät (40, L1) umfaßt:

- Vorrichtungen zum Abzählen (100, 150) zweier aufeinanderfolgender Zeitintervalle, wobei das erste Intervall Tr12 definiert wird durch den Moment T1 der Übertragung einer vom Zentralserver (1) abgeschickten Information und dem Moment T2 der Antwort des Zuschauers und das zweite Intervall Tr25 definiert wird durch den Moment T2 der Antwort des Zuschauers und den Moment T5 der Ankunft der Antwort am Server (1),

- Vorrichtungen (30) zum Übertragen der Antwort mit den Ergebnissen der Abzählung an den Ausgabeserver (1),

b) der Server (1) umfaßt:

- Vorrichtungen zum Abzählen (20) eines Zeitintervalls Ta35, das definiert ist durch den Moment T3 der Beendigung der Antwort und durch den Moment T5 der Ankunft der Antwort, und eines Zeitintervalls Ta15, das definiert ist durch den Moment T1 der Übertragung der Information und den Moment T5 der Ankunft der Antwort,

- Vorrichtungen (20) zum Berechnen und Verifizieren, mit denen die folgenden Relationen verifizierbar sind:

Tr25 > Ta35

und Tr12 + Tr25 = Ta15 ± vorgegebene Toleranzen, und zum Abnehmen der Antwort, wenn die Relationen nicht verifiziert wurden.

2. Geschütztes System zur Fernteilnahme an interaktiven Spielen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzählvorrichtungen des Spielgerätes durch einen geschützten Mikroprozessor (100) umgesetzt werden, der durch einen Taktgeber (150) angesteuert wird, der ein Programm zum Abzählen von Taktimpulsen abarbeitet.

3. Geschütztes System zur Fernteilnahme an interaktiven Spielen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzählvorrichtungen des Spielgerätes durch die Rechnervorrichtungen umgesetzt werden, die durch einen internen Taktgeber angesteuert werden, die ein Programm zum Abzählen der Taktimpulse abarbeiten.

4. Gerät zur Teilnahme an fernübertragenen Programmen und Bestätigung der Teilnahme an der Verbindung mit einem entfernten Server (1), das umfaßt:

- Vorrichtungen (30) zum Empfang von numerischen Informationen vom Server (1),

- Schnittstellenvorrichtungen (L1) zur Eingabe repräsentativer Daten für seine Teilnahme durch einen Teilnehmer,

- Vorrichtungen (30) zur Einrichtung einer Verbindung mit dem Server,

- wenigstens ein geschütztes elektronisches Bauelement (CS) mit einem Mikroprozessor (100) und eigenen Speichervorrichtungen (110, 120, 130),

- wenigstens eine Schaltung (150) zur Erzeugung von Taktsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Vorrichtungen zum Empfang so ausgelegt sind, daß im Moment T1 eine numerische Information in vorgegebener Form empfangen wird und sie bei ihrem Empfang an den geschützten Mikroprozessor (100) weitergeleitet wird;

- der geschützte Mikroprozessor (100) so ausgelegt ist, daß er die Echtheit der Information bestätigt, um sie in seinem Speicher abzuspeichern und um die Abzählung der Zeiteinheiten durchzuführen, die ein Vielfaches der Periode des Taktsignals sind, das diesem durch die Schaltung (150) zur Erzeugung des Taktsignals zugeführt wird,

- die Schnittstellenvorrichtungen so ausgelegt sind, daß sie zu einem Moment T2 von dem das Gerät besitzenden Fernsehzuschauer die Daten seiner Teilnahme empfangen und sie an den geschützten Mikroprozessor (100) weiterleiten, der so ausgelegt ist, daß er diese in erforderlicher Form in seinem Speicher speichert und auch den Wert der Abzählung der Zeiten in diesem Moment speichert und dann das Intervall Tr12 zwischen T1 und T2 berechnet und abspeichert;

- der geschützte Mikroprozessor (100) so ausgelegt ist, daß er die Abzählung fortführt, bis das Gerät (40, L1) über die Vorrichtungen zur Einrichtung einer Verbindung (30) mit dem Server (1) in einem Moment T5 angeschlossen worden ist, und das Zeitintervall Tr25 zwischen T2 und T5 berechnet und abspeichert,

- der geschützte Mikroprozessor so ausgelegt ist, daß er nach der Einrichtung der Verbindung die gespeicherten Teilnahmedaten und Zeitintervalle Tr12 und Tr25 überträgt, so daß der Server bestätigt, ob die Intervalle kompatibel mit der richtigen Berechnung des Intervalls Ta15 zwischen T1 und T5 sind, und die Antwort zurückweist, wenn dies nicht der Fall ist.

Gerät (40, L1) zur Teilnahme an teleübertragenen Programmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Vorrichtungen zum Lesen einer Chipkarte (L1) und eine Chipkarte (C) umfaßt, wobei die Karte das geschützte Bauelement in Form eines Chips einer integrierten Schaltung (CS) mit einem Mikroprozessor (100) und Arbeits- und Programmspeichern (100, 110, 120) umfaßt.

6. Datenverarbeitungs-Servervorrichtung (1) zum Verwalten der Teilnahme einer Gruppe von Telezuschauer bei teleübertragenen Szenarien, wobei die Telezuschauern dafür über individuelle elektronische Geräte (40, L1) zur Teilnahme verfügen, die in der Lage sind, teleübärtragene Informationen zu lesen und Antworten von den Telezuschauern auf in den Informationen gestellte Fragen zurückzuschicken, wobei die Vorrichtung (1) umfaßt:

- Vorrichtungen (20) zum Abzählen der Zeit,

- Vorrichtungen (10) zur Übertragung numerischer Informationen an individuelle elektronische Teilnahmegeräte (40, L1),

- Vorrichtungen (30) zur Einrichtung einer Verbindung mit individuellen elektronischen Teilnahmegeräten,

- Vorrichtungen (21, 22) zum Durchführen der Abspeicherung,

- Vorrichtungen zum Berechnen und Bestatigen (20), dadurch gekennzeichnet, daß: die Vorrichtungen zur Übertragung (10) so ausgelegt sind, daß sie im Moment der Initialisierung eines neuen teleübertragenen Szenarios in dem Moment T1 durch einen geeigneten Übertragungskanal (30) eine numerische Information an die individuellen Geräte (40, L1) der Telezuschauer übermitteln und die Vorrichtungen (20) zum Zählen der Zeit initialisieren und auslösen;

die Vorrichtungen zum Durchführen der Abspeicherung (21, 22) so ausgelegt sind, daß sie in dem vorgegebenen Moment T3, der als der Moment ausgewählt wird, in dem die Gruppe nicht mehr an dem Szenario teilnehmen muß, den Wert der Abzählung der Zeit abspeichern und die Zählung fortführen;

die Vorrichtungen (20) zum Berechnen und Bestätigen so ausgelegt sind, daß sie die Intervalle Tr12 und Tr25, die durch jedes Teilnahmegerät (40, L1) berechnet wurden, in dem Moment T5, der als der Moment ausgewählt wurde, in dem die jeweiligen Geräte sich mit dem Server in Verbindung setzen, empfangen und die folgenden Relationen bestätigen:

Tr25 > Ta35

und Tr12 + Tr25 = Ta15 ± vorgegebene Toleranzen, wobei:

Tr25 das durch das Gerät zwischen T2 und T5 berechnete Zeitintervall ist,

Tr12 das durch das Gerät zwischen T1 und T2 berechnete Zeitintervall ist,

Ta35 das durch den Server zwischen T3 und T5 berechnete Zeitintervall ist,

Ta15 das durch den Server zwischen T1 und T5 berechnete Zeitintervall ist; und

die Antwort des jeweiligen Telezuschauers ablehnen, wenn diese Relationen nicht bestätigt worden sind.