B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung einer in einer Chipkarte gespeicherten Datenstruktur, eine Signaturvorrichtung zur Erzeugung einer digitalen Signatur sowie ein elektronisches System, welches eine solche Signaturvorrichtung, eine Chipkarte und ein Chipkartenterminal beinhaltet.

Aus dem Stand der Technik ist die Verwendung von Chipkarten als elektronische Dokumente bekannt, wie zum Beispiel als elektronische Reisepässe, Personalausweise oder andere Ausweisdokumente, die auch als ID-Dokumente bezeichnet werden. Solche Chipkarten haben im Allgemeinen einen geschützten elektronischen Speicher, in dem schutzbedürftige Daten gespeichert sind. Solche Daten werden bei der Personalisierung der Chipkarte in den geschützten Speicherbereich eingebracht und sind dann anschließend im Wirkbetrieb der Chipkarte nicht mehr veränderbar, um Manipulationen zu unterbinden. Wenn sich diese Daten ändern, muss also dementsprechend die Chipkarte durch eine neue ersetzt werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Änderung oder Löschung von in einem geschützten Speicherbereich einer Chipkarte gespeicherten Daten zu schaffen, welches eine Änderung oder Löschung der Daten im Wirkbetrieb der Chipkarte ermöglicht, sowie eine Signaturvorrichtung und ein elektronisches System.

Die Erfindung wird mit den Merkmaien der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Unter einer„Chipkarte" wird hier insbesondere ein Wert- oder Sicherheitsdokument verstanden, welches zumindest einen Datenspeicher zur Speicherung zumindest eines Attributs und eine Kommunikations-Schnittstelle zum Auslesen des Attributs aufweist. Das Dokument hat einen gesicherten Speicherbereich zur Speicherung des zumindest einen Attributs und einer Datenstruktur, um zu verhindern, dass das in dem Speicherbereich gespeicherte Attribut in unerlaubter Weise verändert oder ohne die dafür erforderliche Berechtigung ausgelesen wird.

Unter einem„Wert- oder Sicherheitsdokument" werden erfindungsgemäß papierba- sierte und/oder kunststoffbasierte Dokumente verstanden, wie zum Beispiel elektronische Ausweisdokumente, insbesondere Reisepässe, Personalausweise, Aufenthaltstitel, Visa sowie Führerscheine, Fahrzeugscheine, Fahrzeugbriefe, Firmenausweise, Gesundheitskarten oder andere iD-Dokumente, Zahlungsmittel, insbesondere Banknoten, Bankkarten und Kreditkarten, Frachtbriefe oder sonstige Berechti- gungsnachweise, verstanden, in die ein Datenspeicher zur Speicherung des zumindest einen Attributs integriert ist. Unter dem„Wirkbetrieb" einer Chipkarte wird der Zustand einer Chipkarte verstanden, die eine Produktionsumgebung nach Personalisierung, insbesondere dem Laden des Chipkartenbetriebssystems und anderer Daten, verlassen hat, und die bei- spielsweise bereits von dem sogenannten Erstbenutzungsstatus in den Benutzt- Status übergegangen ist, vergleiche hierzu zum Beispiel DE 10 2007 04 370 A1 .

Unter einer„Personalisierungsanlage" wird hier eine Vorrichtung einer Chipkartenproduktion verstanden, der Chipkartenrohlinge zugeführt werden, um diese zu per- sonalisieren, indem insbesondere das initiale Laden des Chipkartenbetriebssystems mithilfe des Bootloaders der Chipkarte sowie das Speichern weiterer Personalisie- rungsdaten erfolgt. Zu diesen Personalisierungsdaten können textuelle Angaben, Bilddaten, biometrische Daten des zukünftigen Inhabers der Chipkarte, wie Fingerabdruckdaten oder Irisscandaten, kryptografische Schlüssel und andere schutzbe- dürftige Daten, das heißt insbesondere Attribute bezüglich des Inhabers, des Herausgebers der Chipkarte oder der Chipkarte selbst gehören.

Unter einem„geschützten Speicherbereich" einer Chipkarte wird hier insbesondere ein elektronischer Speicher einer Chipkarte verstanden, in dem Daten gespeichert sind, wie zum Beispiel ein Attribut und/oder eine Datenstruktur, die aus dem elektronischen Speicher von einem Chipkartenterminal nur dann ausgelesen, gelöscht oder geändert werden können, wenn sich das Chipkartenterminal gegenüber der Chipkarte authentifiziert hat und/oder seine Berechtigung zum Lesen, Löschen und/oder Schreiben der betreffenden Daten gegenüber der Chipkarte nachgewiesen hat, beispielsweise mithilfe eines Berechtigungszertifikats, in dem solche Rechte des Chipkartenterminals spezifiziert sind. Beispielsweise kann es sich bei dem elektronischen Speicher um ein EEPROM, insbesondere ein Flash-EEPROM handeln.

Unter einer„Datenstruktur" werden hier insbesondere strukturiert abgespeicherte Daten verstanden, die beispielsweise in einer Baumstruktur oder einer Sequenz gespeichert sind. Unter einer„Datengruppe" wird hier insbesondere ein Element der Datenstruktur verstanden, welches ein oder mehrere Datenwerte beinhalten kann.

Insbesondere kann die Chipkarte ein Chipkartenbetriebssystem mit einem hierarchischen Chipkartendateisystem beinhalten, welches ein oder mehrere Datenstrukturen aufweist, wie beispielsweise in der ISO/IEC 7816-4 festgelegt. Ein solches Chipkartendateisystem hat in der Rege! ein Root-Verzeichnis mit der Bezeichnung „Masterfile", abgekürzt MF. Bei JavaCard-OS muss ein MF nicht zwingend vorhanden sein. Dann verwaltet jede Anwendung (Applikation) ihre Daten in einer Verzeichnisdatei, d.h. einem Directory Fi!e (DF), ohne übergeordnetes MF. Die Wurzel des DF wird dann mittels eines Application Identifiers (AID) direkt beim Wählen der Applikation gesetzt.

Eine Datendatei ist eine von einem DF abhängige Datei, welche auch als Elementa- ry File, abgekürzt EF bezeichnet wird. Beispielsweise ist eine Datengruppe jeweils in einem EF gespeichert (vergleiche hierzu Handbuch der Chipkarten, Wolfgang Rankl, Wolfgang Effing, Carl Hanser Verlag München, 2008, Kapitel 12, insbeson- dere Kapitel 12.3 und 12.8.).

Unter einem„Sicherheitsobjekt" werden hier insbesondere signierte Daten verstanden, mithilfe derer die Datenintegrität und Validität der Datenstruktur geprüft werden kann, welcher das Sicherheitsobjekt zugeordnet ist.

Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da ein Ändern oder Löschen von einer oder mehrerer Datengruppen der in der Chipkarte gespeicherten Datenstruktur ermöglicht wird, ohne dass hierdurch die Sicherheit der Chipkarte gegen unautorisierten Zugriff infrage gestellt wird. Dies ermöglicht es, in einer Chipkarte gespeicherte Daten zu aktualisieren und Anpassungen, zum Beispiel an erhöhte Sicherheitserfordernisse, vorzunehmen. Dies kann mithilfe von dezentral aufgestellten Chipkartenterminals erfolgen, welche über ein Netzwerk mit einer Signaturvorrichtung verbindbar sind, wobei sich die Signaturvorrichtung in einem Trustcenter befinden kann, welches insbesondere durch eine Zugangskontrollvorrichtung be- sonders gegen den Zutritt von unautorisierten Dritten gesichert ist. Insbesondere kann sich die Signaturvorrichtung in einer Chipkartenproduktionsumgebung befinden und auch für eine Personalisierungsaniage verwendet werden. Alternativ ist die Signaturvorrichtung nicht mit der Personalisierungsaniage verbunden, sondern hat eine Kopie des privaten Schlüssels so wie er in der Chipkartenproduktion für die Erzeugung von Signaturen verwendet wird und beispielsweise in einem sogenannten Hochsicherheitsmodul (HSM) gespeichert ist.

Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen elektronischen Systems,

Figur 2 ein Blockdiagramm der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen

elektronischen Systems gemäß Fig. 1 nach Änderung einer der Datengruppen,

Figur 3 ein Blockdiagramm einer Weiterbildung der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektronischen Systems gemäß Fig. 1 und 2, wonach zusätzlich chipindividuelle Daten in der Chipkarte gespeichert sind,

Figur 4 ein Flussdiagramm von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen

Verfahrens.

Einander entsprechende oder identische Elemente der nachfolgenden Ausführungsformen werden jeweils mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figur 1 zeigt eine Chipkarte 100 mit einem Prozessor 102 und zumindest einem elektronischen Speicher 104, wobei es sich bei dem Speicher 104 um einen nichtflüchtigen beschreibbaren Speicher handelt, wie zum Beispiel ein Flash-EEPROM. In dem Speicher 104 ist ein Chipkartenbetriebssystem 106 gespeichert, welches eine Funktion 108 beinhaltet, die diejenigen Schritte eines kryptografischen Protokolls implementiert, die die Chipkarte 00 betreffen, um beispielsweise einen Chipkarte ntermi na I 110 oder eine Signaturvorrichtung 112 gegenüber der Chipkarte 100 zu authentifizieren und vorzugsweise deren Berechtigung, zum Beispiel zum Lesen, Löschen oder Ändern von Daten in dem Speicher 104, zu prüfen.

In dem Speicher 104 kann zumindest eine Anwendung 114 gespeichert sein, wie zum Beispiel eine Signaturfunktion, damit ein Inhaberder Chipkarte 100 Dokumente mithilfe seiner Chipkarte 100 digital signieren kann, und/oder eine Anwendung zur Verfügungstellung einer digitalen Identität des Inhabers, wie zum Beispiel eine sogenannte elD-Anwendung und/oder eine Anwendung für die Zutrittskontrolle des Inhabers, zum Beispiel zu einem Gebäudebereich, und/oder eine Anwendung zur Durchführung eines elektronischen Bezahlvorgangs. In dem Speicher 104 ist eine Datenstruktur 124 gespeichert, die eine Anzahl von N Datengruppen, nämlich die Datengruppen DG1 , DG2, ... DGi, DG N beinhaltet. Beispielsweise beinhaltet die Datengruppe DG1 Domainparameter zur Durchführung einer elliptischen Kurvenkryptografie, die Datengruppe DG2 einen symmetrischen Schlüssel und die Datengruppe DG3 einen

öffentlichen Schlüssel und/oder weiterer kryptographischer Parameter, die nicht chipkartenindividuell sind, sondern für eine Gruppe von Chipkarten 100 identisch sind. Diese Datenstruktur 124 ist beispielsweise der Anwendung 114 zugeordnet Beispielsweise ist jede der Datengruppen in einer separaten EF gespeichert, wobei diese EFs von demselben DF oder MF abhängig sind, woraus die Datenstruktur 124 resultiert.

Der Datenstruktur 124 ist ein Sicherheitsobjekt 126 zugeordnet. Das Sicherheitsobjekt 126 beinhaltet für jede der Datengruppen der Datenstruktur 124 einen separaten Hash-Wert, nämlich einen Hash-Wert der Datengruppe DG1 , das heißt

Hash (DG1), einen Hash-Wert für die Datengruppe DG2, das heißt Hash (DG2), ... Ferner beinhaltet das Sicherheitsobjekt 126 eine Signatur 128, die über eine Kombination dieser Hash-Werte der Datengruppen der Datenstruktur 124 gebildet wird sowie vorzugsweise auch diese Kombination selbst. Hierzu werden beispielsweise die einzelnen Hash-Werte konkateniert und die resultierende Kombination K der Hash-Werte

K= Hash(DG1) I I Hash{DG2), I I ... M Hash(DG i) I I ... I I Hash(DG N) wird dann mit einem privaten Schlüssel PrK.DS 30, zum Beispiel eines Herausge- bers der Chipkarte 100, dem ein öffentlicher Schlüssel PuK.DS zugeordnet ist, verschlüsselt, um so die digitale Signatur 128 zu erhalten.

Mit anderen Worten wird die Signatur S 128 beispielsweise wie folgt berechnet: S = sign (Hash{DG1) I I Hash(DG2), | I ... I I Hash(DGi) I I ... I I Hash(DG N), PK) wobei es sich bei PK um den privaten Schlüssel 30 handelt.

Vorzugsweise ist die Signaturfunktion sign so ausgebildet, dass zunächst ein Hashwert der Kombination K gebildet wird und mit diesem Hashwert die kryptografi- schen Operationen zum Erzeugen des Signaturwertes S durchgeführt wird. Da K bereits aus Hashwerten besteht und damit relativ kurz ist, ist es aber prinzipiell auch möglich unmittelbar K mit PK zu verschlüsseln und nicht einen Hashwert on K.

Statt einer Konkatenierung sind andere lineare oder nicht-lineare Kombinationen möglich, wie z.B. über logische Operationen, wie z.B. durch XOR der Hash-Werte.

Die Chipkarte 100 hat eine Schnittstelle 132, die zum Aufbau eines Kommunikati- onskanals 134 zu einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle 136 des Chipkartenterminals 110 ausgebildet ist Bei den Schnittstellen 132, 136 kann es sich um kontaktbehaftete oder kontaktlose Chipkartenschnittstellen handeln, wie zum Bei- spiel nach einem RFiD- oder NFC-Standard. Vorzugsweise wird die Übertragung mit großer Datenrate nach dem VHBR-Standard unterstützt (vergleiche

ISO/IEC14443). Vorzugsweise verfügt die Chipkarte 100 über keine eigene Energieversorgung, sondern die Energieversorgung der Chipkarte 100 erfolgt durch Einkopplung von Energie durch den Chipkartenterminal 1 10, insbesondere durch elektromagnetische Einkopplung über die Schnittstellen 132, 136. Über die Schnittstelle 132 der Chipkarte 100 ist es möglich, dass mit einem Lesegerät zum Beispiel das Attribut 1 18 aus dem Speicher 104 ausgelesen wird, wenn sich das Lesegerät zuvor gegenüber der Chipkarte 100 authentifiziert hat und seine Berechtigung hierzu nachgewiesen hat und wenn sich ferner auch der Inhaber gegenüber der Chipkarte 100 authentifiziert hat, beispielsweise mithilfe seiner Personal Identification Number (PIN). Beispielsweise ist ein solches Lesegerät für die Chipkarte 100 als„Inspection System" im Sinne des oben genannten Technical Report der ICAO ausgebildet.

Der Chipkartenterminai 1 10 dient dagegen zur Änderung oder Löschung von in dem Speicher 104 gespeicherten Daten, wie zum Beispiel einer der Datengruppen der Datenstruktur 124. Je nach Ausführungsform kann der Chipkartenterminai 1 10 zusätzlich auch als Lesegerät, das heißt als Inspection System zum Lesen zum Beispiel des Attributs 1 18 ausgebildet sein. Der Chipkartenterminai 1 10 verfügt über zumindest einen Prozessor 138 zur Ausführung eines Programms 140. Ferner hat das Chipkartenterminai 1 10 ein Lesegerät für ein Secure Element 142 oder es beinhaltet ein solches. Bei dem Secure Element 142 kann es sich zum Beispiel um eine Chipkarte oder um einen fest in dem Chipkartenterminai 1 10 integrierten elektronischen Speicher handeln, in dem ein dem Chipkartenterminai 1 10 zugeordneter privater Schlüssel für dessen Authentifizierung und Berechtigungsprüfung gegenüber der Chipkarte 100 gespeichert ist. In dem Secure Element 142 des Chipkartenterminals 1 10 ist beispielsweise der private Schlüssel PrK.AD des Chipkartenterminals 1 10 gespeichert, zu welchem der öffentliche Schlüssel PuK.AD gehört. Das Programm 140 des Chipkartenterminals 110 implementiert dabei die den Chipkartenterminal betreffenden Schritte des kryptografischen Protokolls, welches zusammen mit der Funktion 108 des Chipkartenbetriebssystems 106 ausgeführt werden kann. Der Chipkartenterminal 1 10 hat ferner eine Netzwerkschnittstelle 144 zum Aufbau eines Kommunikationskanals 146 über ein Netzwerk 148. Bei dem Netzwerk 148 kann es sich um ein privates oder öffentliches Computernetzwerk, wie zum Beispiel das Internet, handeln. Der Kommunikationskanal 146 kann gemäß dem TCP/IP- Protokoll zu einer entsprechenden Netzwerkschnittsteile 150 der Signaturvorrich- tung 1 12 aufgebaut werden. Beispielsweise kann hierzu in dem Chipkartenterminal 1 10 eine URL gespeichert sein, auf die das Programm 140 zugreift, um über die Schnittstelle 144 den Kommunikationskanal 146 aufzubauen.

Die Signaturvorrichtung 1 12 hat zumindest einen Prozessor 152 und einen Signa- turgenerator 154 zur Erzeugung digitaler Signaturen. Vorzugsweise ist der Signaturgenerator 154 so ausgebildet, dass in dem verwendeten Signaturalgorithmus für die Erzeugung einer Signatur ein Zufallswert eingeht, um die Sicherheit zu erhöhen.

Beispielsweise wird hierzu Elliptic Curve DSA oder RSA OAEP (vgl. RFC 3447) verwendet. Die für die Durchführung des Signaturalgorithmus erforderliche Zufallszahl wird von einem Zufallszahlengenerator 156 der Signaturvorrichtung 112 geliefert, der als Software oder Hardware Zufallszahlengenerator 156 ausgebildet sein kann, wobei im ersteren Fall Pseudozufailszahlen generiert werden und im letzteren Fall ein physikalischer Prozess für die Erzeugung der Zufallszahl verwendet wird.

Der Prozessor 152 dient ferner zur Ausführung eines Programmmoduls 158 zur Erzeugung einer Datenbankabfrage, das heißt einer sogenannten Query, für eine Da- tenbank 160. Beispielsweise handelt es sich bei der Datenbank 60 um eine relationale Datenbank, in der Signaturen S verschiedener Datenelemente DE1 , DE2, DEj... , DE M gespeichert und den jeweiligen Datenelementen zugeordnet sind. Auf die Signatur S (DEj) eines der Datenelemente DEj, welche in der Datenbank 160 gespeichert ist, kann durch eine Datenbankabfrage mithilfe des Datenelements DEj als Zugriffsschlüssel zugegriffen werden. Aufgrund einer entsprechenden Datenbankabfrage mit DEj als Zugriffsschlüssel antwortet die Datenbank 160 mit der Signatur S(DEj), die in der Datenbank 160 gespeichert ist.

Falls kein Datenbanktreffer vorliegt, das heißt, wenn für ein Datenelement DEi keine Signatur S(DEi) in der Datenbank 160 gespeichert ist, meldet die Datenbank 160 dies dem aufrufenden Programmmodul 158 ebenfalls zurück. Die Signaturvorrichtung 1 2 hat ferner ein Hochsicherheitsmodul (HS ) 162, in dem der private Schlüssel 130, zum Beispiel des Herausgebers der Chipkarte 100, gespeichert ist.

Der gleiche private Schlüssel 30 wird bei der Produktion der Chipkarte 100 für de- ren Personalisierung in einer Personalisierungsanlage verwendet, nämlich insbesondere für die Erzeugung der Signatur 128 des Sicherheitsobjekts 126 und ggf. der Signatur des SOD 122 (vgl. Fig. 3). Beispielsweise handelt es sich bei dem privaten Schlüssel 130 um eine Kopie desselben privaten Schlüssels, der in dem HSM der Personalisierungsanlage gespeichert ist, durch welche die initiale Personalisierung der Chipkarte 100 vorgenommen wird.

Die Chipkarte 00 befindet sich im Wirkbetrieb. Wenn während des Wirkbetriebs die Notwendigkeit entsteht, zum Beispiel kryptografische Informationen, die in der Datenstruktur 124 gespeichert sind, zu ändern, beispielsweise aufgrund erhöhter Si- cherheitsanforderungen, kann dies erfolgen, ohne die Chipkarte 00 durch eine neue zu ersetzen. Dies ist besonders vorteilhaft für hoheitliche Dokumente, die eine relativ lange Gültigkeitsdauer von beispielsweise bis zu 10 Jahren aufweisen, da es innerhalb eines solchen Zeitraums nicht unwahrscheinlich ist, dass sich die Sicherheitsanforderungen ändern und/oder erhöhen. Beispielsweise kann es erforderlich sein, Domainparameter zu ändern oder die Schlüssellänge der zu verwendenden symmetrischen oder öffentlichen Schlüssel zu verlängern, was eine entsprechende Aktualisierung von einer oder mehrerer der Datengruppen der Datenstruktur 124 erforderlich macht.

Im Weiteren wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen, dass die Datengruppe DGi der Datenstruktur 124 geändert werden soll. Hierzu kann wie folgt vorgegangen werden:

1 . Die Chipkarte 00 wird Inhaberin die Reichweite der Schnittstelle 136 des Chipkartenterminals 1 10 gebracht, sodass elektrische Energie in die Chipkarte 100 eingekoppelt und der Kommunikationskanal 134 aufgebaut werden kann. Vorzugsweise hat das Chipkartenterminal 1 10 einen mechanischen

Einzug zum vollständigen Einzug der Chipkarte 100 in das Innere des Chipkartenterminals 1 10, ähnlich wie das bei einem Bankautomaten der Fall ist. Durch den mechanischen Einzug der Chipkarte 100 in den Chipkartenterminal 1 10 wird sichergestellt, dass die Chipkarte 1 10 während des gesamten Vorgangs, der anschließend für die Änderung oder Löschung der Datengruppe DGi stattfindet, innerhalb des Chipkartenterminals 1 10 verbleibt, sodass dieser Vorgang nicht zu einem Undefinierten Zeitpunkt unterbrochen werden kann und die Chipkarte 100 nicht in einen Undefinierten Zustand kommt, welcher ein mögliches Angriffsszenario bieten könnte.

2. Ein Bediener 1 16 eines Chipkartenterminals 1 10 authentisiert sich gegenüber dem Chipkartenterminals 1 10, um die Ausführung der Nachladenfunktion des Programms 140 zur Änderung der Datenstruktur freizuschalten. Dies geschieht z.B. mittel PIN-Eingabe des Bedieners 16 in den Chipkartentermi- nal 1 0 und Prüfung der Korrektheit der PIN durch das SE 142. Ferner authentisiert sich auch der Chipkartenterminal 110 gegenüber der Chipkarte 100, wozu z.B. das PACE-Protokoil in Verbindung mit Terminal- Authentication (TA) und Chip Authentication (CA) verwendet werden kann oder ein anderes kryptografisches Protokoll, wie zum Beispiel ein Challenge- Response-Protokoll unter Verwendung des in dem Secure Element 142 gespeicherten privaten Schlüssels des Chipkartenterminals 110.

Je nach Ausführungsform kann es ferner vorgesehen sein, dass der Chipkartenterminal 110 seine Berechtigung zur Vornahme einer Änderung oder Löschung der Datengruppe DGi gegenüber der Chipkarte 100 nachweisen muss, beispielsweise mithilfe eines Berechtigungszertifikats, das heißt eines digitalen Zertifikats, in dem die Rechte des Chipkartenterminals 110 zum Ändern und/oder Löschen von Datengruppen spezifiziert sind. Beispielsweise wird im Rahmen der Authentifizierung des Chipkartenterminals 110 aufgrund der Ausführung des entsprechenden kryptografischen Protokolls ein symmetrischer Schlüssel, das heißt ein sogenannter Session Key, vereinbart, beispielsweise durch ein Diffie-Hellman-Protokoll, weicher für die verschlüsselte Kommunikation über den Kommunikationskanal 134 verwendet wird. Der Chipkartenterminal 110 führt dann unter der Voraussetzung seiner erfolgreichen Authentifizierung und der Authentifizierung des Inhabers gegenüber der Chipkarte 100 einen Schreibzugriff auf die Chipkarte 100 durch, um die Datengruppe DGi durch die geänderte Datengruppe DG'i in der dadurch entstehenden geänderten Datenstruktur 124' zu speichern. Dies kann so erfolgen, dass die Datenstruktur 124 in dem Speicher 104 zunächst kopiert wird und dann in der Kopie die Änderung gespeichert wird, wobei die ursprüngliche Datenstruktur 124 beibehalten oder gelöscht werden kann oder indem die Datengruppe DGi in der ursprünglichen Datenstruktur 214 durch den Schreibzugriff mit der geänderten DG'i überschrieben wird. Um nun für die geänderte Datenstruktur 124' ein entsprechend aktualisiertes Sicherheitsobjekt 126' mit einer aktualisierten Signatur 128' zu erzeugen, werden nachfolgend weitere Schritte durchgeführt:

6. Der Chipkartenterminal 110 baut über seine Netzwerkschnittstelle 144 und das Netzwerk 148 den Kommunikationskanal 146 zu der Signaturvorrichtung 1 2 auf. Hierüber überträgt der Chipkartenterminal 10 eine Anforderung 164 für die Erzeugung eines aktualisierten Sicherheitsobjekts 126' an die Signaturvorrichtung 112. Diese Anforderung 164 beinhaltet diejenigen Daten, die die Signaturvorrichtung 112 hierzu benötigt, nämlich beispielsweise die Datengruppen der geänderten Datenstruktur 124' und/oder deren Hash-Werte. Beispielsweise liest hierzu das Chipkartenterminal 110 das Sicherheitsobjekt 126, welches diese Hash-Werte beinhaltet, und überträgt dieses zusammen mit der geänderten Datengruppe DG'i oder deren Hash- Wert Hash' (DG'i) über den Kommunikationskanal 146 an die Signaturvor- richtung 112.

7. Die Signaturvorrichtung 112 erzeugt dann aufgrund der Anforderung 164 das aktualisierte Sicherheitsobjekt 126' mit der geänderten Signatur 128' über die Kombination der Hash-Werte der Datengruppen, einschließlich des neuen Hash-Werts Hash'(DG'i). Dies kann so erfolgen, dass die Signaturvorrichtung 112 die Hash-Werte aus dem Sicherheitsobjekt 26 übernimmt, wobei der Hash (DGi) durch Hash' (DG'i) ersetzt wird, und dann diese Hash-Werte kon- kateniert, um darüber die geänderte Signatur S' 128' zu bilden, das heißt

S' = sign (Hash(DG1 ) | ! Hash(DG2), I I ... I | Has '(DG'i) I I ... f j Hash(DG N), PK)

8. Das so von der Signaturvorrichtung 112 erzeugte aktualisierte Sicherheitsobjekt 126' wird dann als Antwort 166 auf die Anforderung 164 über den Kommunikationskanal 146 von der Signaturvorrichtung 112 an den Chipkarten- terminal 110 übertragen, der dann anschließend das aktualisierte Sicherheitsobjekt 126' über den Kommunikationskanal 134 zu der Chipkarte 100 3

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überträgt, sodass das aktualisierte Sicherheitsobjekt 126' in dem Speicher 104 gespeichert wird, wobei hierbei - je nach Ausführungsform - das ursprüngliche Sicherheitsobjekt 126 beibehalten oder durch das aktualisierte Sicherheitsobjekt 126' überschrieben wird, wobei ersteres bei der Ausfüh- rungsform gemäß Fig. 2 der Fall ist. Dadurch erhält die aktualisierte Datenstruktur 124' ein Sicherheitsobjekt 126', sodass die Chipkarte 00 nunmehr in ihrem Wirkbetrieb die geänderte Datenstruktur 124' verwenden kann, da diese aufgrund des Sicherheitsobjekts 126' verifizierbar ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die geänderte Datengruppe DG'i in dem Chipkartenterminal 1 10 oder in dem Secure Element 142 gespeichert oder der Chipkartenterminal 110 empfängt die entsprechende Information, zum Beispiel über das Netzwerk 148, um die geänderte Datengruppe DG'i über den Kommunikationskanal 134 in dem oben genannten Schritt 5. speichern zu können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird aufgrund der Anforderung 164 nicht zwangsläufig durch den Signaturgenerator 154 die Signatur S' erzeugt, sondern es wird wie folgt vorgegangen: a) Von der Signaturvorrichtung 1 12 wird die Kombination K' der Hash-Werte mit dem geänderten Hash-Werts der Datengruppe DG'i, das heißt

K'= Hash(DG1) i I Hash(DG2), I I Hash'(DG'i) I I ... I I Hash(DG N) für die Erzeugung einer Datenbankabfrage durch das Programmmodui 158 mit dieser Kombination K' als Zugriffsschlüssel verwendet. Wenn beispielsweise K' = DEj, dann gibt die Datenbank 160 daraufhin die Signatur S (DE j) aus, die als die Signatur S' 128' des geänderten Sicherheitsobjekts 126' verwendet werden kann, das heißt S' = S(DE j). b) Wenn die Abfrage der Datenbank 160 mit der Kombination K' keinen Datenbanktreffer liefert, wird die Signatur S' des geänderten Sicherheitsobjekt 126' durch den Signaturgenerator 154 erzeugt, sodass man auch in diesem Fall das geänderte Sicherheitsobjekt 126' erhält. Zusätzlich wird ein neuer Eintrag in der Datenbank 160 gespeichert, nämlich die neu erzeugte Signatur S' mit der Kombination K' als Zugriffsschlüssel. Dies hat den Vorteil, dass für eine nachfolgende Anforderung 164 für eine andere Chipkarte, in der dieselbe

Änderung oder Löschung wie in der Chipkarte 100 erfolgen soll, nicht erneut eine Signatur S' erzeugt werden muss, sondern auf die bereits in der Datenbank 160 gespeicherte Signatur S' zugegriffen werden kann.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn für die Erzeugung der Signatur ein Sig- naturalgorithmus verwendet wird, in den eine Zufallszahl eingeht, da dann die Signatur bei mehrfacher Erzeugung für verschiedene Chipkarten chipkarten- individuell wäre, was ein Nachverfolgen bei der Verwendung der Chipkarten ermöglichen würde. Insbesondere könnte so auch bei einem anonymen Einsatz der Chipkarte 100 auf den Inhaber rückgeschlossen werden. Dies wird dadurch vermieden, indem gemäß der hier betrachteten Ausführungsform nicht mehrfach für dieselben Daten, das heißt hier die geänderte Datenstruktur 124', Signaturen erzeugt werden, sondern für dieselben Daten immer dieselbe Signatur S' verwendet wird. Dies ermöglicht es einerseits besonders sichere Signaturalgorithmen einzusetzen, in die ein Zufailswert eingeht, ohne den Nachteil in Kauf zu nehmen, dass hierdurch eine Individualisierung der Chipkarte aufgrund der Signatur des Sicherheitsobjekts 126' erfolgt.

Anzumerken ist, dass die Datenbank 160 initial leer sein kann, und bei der nachfolgenden Änderung oder Löschung von Datenstrukturen in Chipkarten dynamisch mit Signaturen gefüllt wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung liest das Chipkartenterminal 110 die geänderte Datenstruktur 124' in dem oben genannten Schritt 5. nach der Speicherung der Änderung oder Löschung aus dem Speicher 104 aus und überträgt diese anschließend mit der Anforderung 164. Durch das Speichern der geänderten Datenstruktur 124' in den Speicher 104 und das anschließende Auslesen der zuvor ge- speicherten Datenstruktur 124' aus dem Speicher 104 wird sichergestellt, dass die Änderung tatsächlich in den Speicher 104 gespeichert wurde, sodass die mit der Anforderung 104 an die Signaturvorrichtung 1 12 übermittelten Daten mit der Änderung der Datenstruktur 124' tatsächlich übereinstimmen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung prüft die Chipkarte 100 nach der Speicherung der aktualisierten Signatur 128', ob diese tatsächlich valide ist und zu der geänderten Datenstruktur 124' gehört. Nur wenn dies der Fall ist, sendet die Chipkarte 100 über den Kommunikationskanal 134 eine Bestätigung, womit der Aktuali- sierungsvorgang abgeschlossen ist und wonach erst die Chipkarte 100 aus dem Chipkartenterminal 110 ausgegeben wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Authentisierung des Chipkartenterminals 1 10 gegenüber der Signaturvorrichtung 112 und die Übertragung der geänderten Datenstruktur 124' mit der Anforderung 164 wie folgt durchgeführt werden:

- Durch den Chipkartenterminal 1 10 wird die Konkatenierung

PuK.AD I I Sicherheitsobjekt 126 I I DG'i I I SIGN gebildet, wobei

SIGN = sign (Sicherheitsobjekt 126 I I DG'i, PrK.AD), und über den Kom- munikationskana! 146 an die Signaturvorrichtung übertragen.

- Anhand dieser Information prüft die Signaturvorrichtung 1 12 dann die Gültigkeit und die Berechtigung, die mit dem öffentlichen Schlüssel PuK.AD ver- knüpft ist. Ferner werden SIGN und das Sicherheitsobjekt 126 verifiziert und dann wird das geänderte Sicherheitsobjekt 26' mithilfe von PrK.DS erzeugt, wobei die Signatur des geänderten Sicherheitsobjekts 126' PuK.DS beinhaltet.

Das geänderte Sicherheitsobjekt 126' wird dann mit der Antwort 166 übertragen. 5 075103

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- Das Chipkartenterminal 1 10 prüft und verifiziert dann das geänderte Sicherheitsobjekt 126'.

Vor der Übermittlung kann eine zusätzliche einseitige Authentisierung des Chipkar- tenterminals 1 10 gegenüber der Signaturvorrichtung 1 12 oder eine gegenseitige Authentisierung erfolgen. Ferner kann die Übermittlung der Daten über den Kommunikationskanal 146 verschlüsselt erfolgen, beispielsweise mithilfe eines symmetrischen Schlüssels, der aus der Authentisierung zwischen Chipkartenterminal 1 10 und der Signaturvorrichtung 112 abgeleitet worden ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Erzeugung der Signatur SIGN und deren Prüfung entfallen, wobei dann eine andere Authentisierung des Chipkartenterminals 1 10 gegenüber der Signaturvorrichtung 1 12 erforderlich ist. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Anforderung 164 nicht die zur Erzeugung der Signatur 128' bzw. der zum Lesen der Signatur 28' aus der Datenbank 160 erforderlichen Daten. In diesem Fall baut die Signaturvorrichtung 1 12 über die Kommunikationskanäle 146 und 134 eine gesicherte und/oder authentisierte Verbindung vorzugsweise mit Ende-zu-Ende-Verschlüsselung zu der Chipkarte 100 auf, über die die Signaturvorrichtung 1 12 die für die Erzeugung der aktualisierten Signatur 128' notwendigen Daten ausliest. Nach der Erzeugung der aktualisierten Signatur 128' bzw. nach deren Auslesen aus der Datenbank 180 schreibt die Signaturvorrichtung 112 das geänderte Sicherheitsobjekt 126' mit der aktualisierten Signatur 128' über diese gesicherte und/oder authentisierte Verbin- dung in die Chipkarte 100.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der in der Chipkarte 100 neben den nicht chipkartenindividuellen Daten der Datenstruktur 124 weitere chip- kartenindividuelle Daten gespeichert sind, um hierdurch z.B. ein elektronisches ID- Dokument zu realisieren. In dem Speicher 104 ist hierzu zumindest ein Attribut 118 gespeichert, wobei es sich bei dem Attribut 8 um ein Attribut des Inhabers handeln kann, wie zum Beispiel biometrische Daten des Inhabers, insbesondere Fingerabdruckdaten oder Irisscandaten oder eine andere, den Inhaber oder die Chipkarte 100 selbst betref- fende Personalisierungsinformation. Dem Attribut 1 18 ist eine digitale Sägnatur zugeordnet.

Beispielsweise kann das Attribut 1 18 in einer sogenannten Logical Data Structure (LDS) 120 gespeichert sein, wie sie zum Beispiel von der International Civil Aviation Organization (ICAO) spezifiziert ist, vergleiche ICAO Doc9303„Machine Readable Travel Documents", Part 1 , Vol. 2, Sect. III, Fig. III-2, Sixth Edition 2006. Die Signatur, die dem Attribut 1 18 zugeordnet ist, befindet sich in diesem Fall in dem der LDS 120 zugeordneten Security Data Object (SOD) 122 wie es zum Beispiel in ICAO„Machine Readable Travel Documents", Technical Report, PKI for Machine Readable Travel Documents Offering ICC Read-Only Access, Version 1.1 , 1 . Oktober 2004 spezifiziert ist.

Das Attribut 1 18 kann von z.B. dem Chipkartenterminal 1 10 oder einem anderen Chipkartenterminal für einen Ausweiskontrolle aus dem Speicher 104 ausgelesen werden, nachdem sich das betreffende Chipkartenterminal gegenüber der Chipkarte 100 authentifiziert hat und ggf. weitere kryptographische Prüfungen erfolgreich durchgeführt worden sind. Hierbei können kryptographische Parameter zum Einsatz kommen, die z.B. in der Datenstruktur 124' gespeichert sein können. Die Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schritt 200 führt der Inhaber die Chipkarte 100 in den mechanischen Einzug des Chipkartenterminals 1 10 ein und authentifiziert sich dann gegenüber der Chipkarte 100, beispielsweise durch Eingabe seiner PIN in das Chipkartenterminal 110. Ferner authentifiziert sich auch das Chipkartenterminal 1 10 gegenüber der Chipkarte 100, sodass es in dem Schritt 202 zum Aufbau des Kommunikationskanals 134 kommt, der vorzugsweise zum Beispiel mit einem bei der Authentisierung des Chipkartenterminals 110 gegenüber der Chipkarte 100 ausgehandelten symmetrischen Schlüssels gesichert ist.

In dem Schritt 204 schreibt der Chipkartenterminal 110 dann eine Änderung der Da- tenstruktur 124 in den Speicher 104 der Chipkarte 100, wobei es sich bei dieser Änderung um das Schreiben einer zusätzlichen Datengruppe DG'i, das Löschen der Datengruppe DG i oder eine Aktualisierung der Datengruppe DG i durch die geänderte Datengruppe DG'i handelt. In dem Schritt 206 wird der Kommunikationskanal 146 zwischen dem Chipkartenterminal 110 und der Signaturvorrichtung 112 aufgebaut, wobei sich vorzugsweise zumindest das Chipkartenterminal 110 gegenüber der Signaturvorrichtung 112 au- thentisieren muss und der Kommunikationskanal 146 mit einem Secure-Messaging- Verfahren gesichert wird, beispielsweise durch einen bei der Authentisierung aus- gehandelten Session Key.

In dem Schritt 208 wird dann die Anforderung 164 von dem Chipkartenterminal 110 an die Signaturvorrichtung 1 2 übertragen, die je nach Ausführungsform auch die für die Erzeugung des geänderten Sicherheitsobjekts 126' bzw. der Signatur 28' erforderlichen Daten beinhaltet. Daraufhin wird in dem Schritt 210 durch die Signaturvorrichtung 12 das geänderte Sicherheitsobjekt 126' erzeugt, wobei zur Ermittlung der Signatur S' 128' auf die Datenbank 160 zugegriffen wird, und nur dann, wenn die Signatur S' nicht bereits in der Datenbank 160 gespeichert ist, diese mithil- fe des Signaturgenerators 154 erzeugt wird.

In dem Schritt 212 erfolgt schließlich die Übertragung des Sicherheitsobjekts 126' von der Signaturvorrichtung 1 2 an die Chipkarte 100 entweder über die Kommunikationskanäle 146 und 134 oder direkt über einen Kommunikationskanal mit Ende- zu-Ende-Verschlüsselung, der über die Kommunikationskanäle 146 und 34 aufge- baut wird. In dem Schritt 214 erfolgt die Speicherung und vorzugsweise die Verifizierung des Sicherheitsobjekts 126' durch die Chipkarte 100. Bezugszeichen liste

100 Chipkarte

102 Prozessor

104 Speicher

106 Chipkartenbetriebssystem

108 Funktion

110 Chipkartenterminal

112 Signaturvorrichtung

114 Anwendung

116 Bediener

118 Attribut

120 Logical Data Structure (LDS)

122 Security Data Object (SOD)

124, 124' Datenstruktur

126, 126' Sicherheitsobjekt

128, 128' Signatur

130 privater Schlüssel

132 Schnittstelle

134 Kommunikationskanal

136 Kommunikationskanal

138 Prozessor

140 Programm

142 Secure Element (SE)

144 Netzwerkschnittstelle

146 Kommunikationskanal

148 Netzwerk

150 Netzwerkschnittstelle

152 Prozessor

154 Signaturgenerator Zufallszahlengenerator Programmmodul

Datenbank

Hochsicherheitsmodul (HSM) Anforderung

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