Telekommunikationsverfahren mit Teilnehmerauthentisierung

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

Die Erfindung betrifft ein Telekommunikationsverfahren mit einer Authentisierung zumindest eines der Teilnehmer sowie ein entsprechendes Computerprogrammpro- dukt und ein Telekommunikationsgerät.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Authentisierung- und Verschlüsselungsverfahren für die geschützte Telekommunikation, insbesondere zwischen Telefonen oder Mobiltelefonen, bekannt.

Aus EP 1492366 ist ein Authentisierung- und Verschlüsselungsverfahren für Mobiltelefone bekannt. Danach wird ein Java-Applet zur Durchführung der Authentisierung und Verschlüsselung verwendet. Vertrauliche Daten werden hier multimedial als Bild oder Film übertragen.

Aus US 7 120 255 ist ein Verschlüsselungsverfahren für Mobiltelefonate ohne vorherige Authentisierung der Gesprächsteilnehmer bekannt. Aus den zu übertragenden Gesprächsdaten wird eine Datei generiert, die anschließend verschlüsselt und übertragen wird.

Die DE 10300898 offenbart ein Authentisierungsmodul für Mobiltelefone, das in Form einer Software geladen wird. Mit Hilfe des Authentisierungsmoduls soll sich das Mobiltelefon gegenüber einem Netzwerk authentisieren.

Weitere Authentisierungs- und Verschlüsselungsverfahren für die geschützte Telekommunikation sind aus DE 10021833, JP 2005159959, JP 2004336602, CN 1283063, DE 69029877, WO 2006/057627 A1 , EP 0 538 216 A1 , EP 1 715 613 A1 und DE 4406602 bekannt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes TeIe- kommunikationsverfahren sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein Telekommunikationsgerät zu schaffen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Telekommunikationsverfahren für die Sprachkommunikation zwischen ersten und zweiten Teilnehmern, zum Beispiel über ein digitales Mobilfunknetzwerk, geschaffen. Die von den Teilnehmern verwendeten Telekommunikationsgeräte haben jeweils Schnittstellenmittel für ein Sicherheitsmodul, wie z.B. einen integrierten Chipkarten-Leser. Auf der Chipkarte eines der Teilnehmer sind dessen Teilnehmer-Identitätsdaten gespeichert, wie zum Beispiel dessen Telefonnummer. Ferner ist in einem geschützten Speicherbereich der Chipkarte ein geheimer Schlüssel des betreffenden Teilnehmers gespeichert. Anstatt einer Chipkarte kann ein so genanntes Tamper Proof Module (TPM) in das Telekommunikationsgerät integriert sein; die Notwendigkeit für den Chipkarten- Leser entfällt dann.

Zur Authentifizierung zum Beispiel des zweiten Teilnehmers gegenüber dem ersten Teilnehmer wird von dem Telekommunikationsgerät des ersten Teilnehmers die Durchführung eines Challenge-Response-Verfahrens initiiert. Hierbei wird der Prozessor der Chipkarte des zweiten Teilnehmers zur Generierung einer digitalen Sig- natur verwendet. Je nach Ausführungsform kann die Authentisierung einseitig oder gegenseitig erfolgen.

Nach erfolgreicher Authentisierung können die Teilnehmer über den Sprachkanal kommunizieren. Die vorhergehende Authentisierung hat dabei den Vorteil, dass die Teilnehmer hinsichtlich der Identität des jeweiligen Gegenübers sicher sein können, sodass auch vertrauliche Informationen ausgetauscht werden können. Die Authentisierung kann aber auch nach Beginn des Telefongesprächs stattfinden, wenn z.B. während des Telefongesprächs das Bedürfnis zum Austausch besonders vertraulicher Informationen entsteht.

Die über den Sprachkanal übertragenen Sprachdaten werden von dem sendenden Teilnehmer vor der Sendung digital signiert. Hierzu wird beispielsweise jeweils für einen Block der Sprachdaten ein Hash-Wert erzeugt, der mit Hilfe des privaten Schlüssels des sendenden Teilnehmers verschlüsselt wird, so dass man eine digita- Ie Signatur des betreffenden Blocks der Sprachdaten erhält. Die digitalen Signaturen werden ebenfalls über den Sprachkanal von dem sendenden Teilnehmer an den empfangenden Teilnehmer übertragen, beispielsweise, in dem an jeden Block der Sprachdaten, die den Block betreffende digitale Signatur angehängt wird.

Der empfangende Teilnehmer prüft dann die digitale Signatur der von dem sendenden Teilnehmer empfangenen Sprachdaten, um sich darüber Gewissheit zu verschaffen, dass die empfangenen Sprachdaten auch tatsächlich von dem sendenden Teilnehmer herrühren. Hierdurch wird sichergestellt, dass nach der Authentifizierung der Teilnehmer auf dem Sprachkanal der empfangende Teilnehmer nicht durch ma- nipulierte oder synthetisierte Sprachdaten getäuscht werden kann.

Beispielsweise wird von einem Angreifer eine Sprachausgabe synthetisiert, die der natürlichen Stimme des sendenden Teilnehmers zum Verwechseln ähnlich klingt. Entsprechende Verfahren zur Sprachsynthese sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Derart synthetisierte Sprachdaten können von dem empfangenen Teilnehmer als solche erkannt werden, da diese nicht von dem sendenden Teilnehmer herrühren, und daher auch keine valide Signatur tragen können.

Die synthetisierten Sprachdaten können beispielsweise bei einer Telefon konferenz übertragen werden. Wenn an der Telefonkonferenz beispielsweise die Teilnehmer A, B und C teilnehmen, so kann der Teilnehmer C einen gesprochenen Text an den Teilnehmer A übertragen, der so klingt, als käme er von dem Teilnehmer B. Der Teilnehmer A erkennt diesen Manipulationsversuch sofort, da sein Telekommunikationsgerät die fehlende oder nicht valide digitale Signatur der von dem Teilnehmer C empfangenen Sprachdaten erkennt und ein entsprechendes Signal über die Nutzerschnittstelle abgibt.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, da sie eine besonders sichere Form der Au- thentisierung bei gleichzeitig minimalem Implementierungsaufwand ermöglicht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich bei den Telekommunikationsgeräten

um übliche Mobilfunkgeräte, beispielsweise nach dem GSM- oder UMTS-Standard, handelt, die ohnehin über einen integrierten Chipkarten-Leser für eine Chipkarte, d.h. das so genannte Subscriber Identity Module (SIM), beinhalten.

Auf dem SIM wird zusätzlich zu den üblicherweise auf dem SIM gespeicherten Teilnehmer-Identitätsdaten, d.h. insbesondere der Telefonnummer des Teilnehmers, dessen geheimer Schlüssel („private key") zur Durchführung eines asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens für die Generierung einer digitalen Signatur gespeichert. Die Speicherung des geheimen Schlüssels erfolgt vorzugsweise in einem be- sonders geschützten Speicherbereich der Chipkarte, auf die kein externer Zugriff möglich ist. Da die Chipkarte über einen eigenen Prozessor verfügt, muss der geheime Schlüssel die Chipkarte für die Generierung der digitalen Signatur nicht verlassen, wodurch ein Höchstmaß an Sicherheit gegeben ist.

Die weiteren für die Durchführung von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Telekommunikationsverfahrens erforderlichen Funktionalitäten des Mobilfunkgeräts können in Form eines Computerprogramms zur Verfügung gestellt werden, das von einem Prozessor des Mobilfunkgeräts ausgeführt wird. Bei diesem Computerprogramm kann es sich um ein über die Luftschnittstelle des Mobilfunkgeräts nachlad- bares Programm handeln, wie zum Beispiel ein so genanntes Java-Applet. Die erforderlichen Funktionalitäten können jedoch auch ganz oder teilweise durch den Prozessor der Chipkarte implementiert werden, wobei jedoch eine zumindest teilweise Implementierung durch den Prozessor des Mobilfunkgeräts vorteilhaft ist, da dieser im Allgemeinen wesentlich leistungsfähiger als der Mikroprozessor der Chip- karte ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Aufbau des Sprachkanals über ein Telekommunikationsnetz, insbesondere ein digitales Mobilfunknetz. Der Sprachkanal kann aber auch ohne ein Telekommunikationsnetz unmittelbar zwi- sehen den Telekommunikationsgeräten aufgebaut werden, z.B. durch Aufbau einer direkten Funkverbindung. Insbesondere kann es sich bei den Telekommunikationsgeräten um Funkgeräte handeln, insbesondere zum Einsatz für Behörden, die Polizei, für militärische Anwendungen oder für Privatpersonen, die gebührenfrei miteinander telefonieren möchten.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die übertragung der Daten für die Durchführung des Challenge-Response-Verfahrens über ein akustisches Modulationsverfahren über den Sprachkanal. Beispielsweise verfügen die Telekommunikati- onsgeräte hierzu jeweils über eine Modem-Funktion. Die akustische Modulation kann beispielsweise in Form einer Amplituden- und/oder Frequenzmodulation erfolgen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Sprachkommunikation zwischen den Teilnehmern nach der Authentifizierung verschlüsselt. Hierzu wird bei- spielsweise ein symmetrischer Schlüssel zur Verschlüsselung der Sprachkommunikation zwischen den Telekommunikationsgeräten der Teilnehmer ausgetauscht. Bei dem symmetrischen Schlüssel kann es sich um einen so genannten Session Key handeln. Die von einem Telekommunikationsgerät eines der Teilnehmer generierten digitalen Sprachdaten werden mit Hilfe dieses Session Keys verschlüsselt, bevor sie über den Sprachkanal übertragen werden. Die übertragung dieser verschlüsselten Daten kann wiederum mit Hilfe eines akustischen Modulationsverfahrens über die Modemfunktion erfolgen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird zur Verschlüsselung der Sprach- kommunikation ein biometrischer Schlüssel verwendet. Der biometrische Schlüssel wird aus einem biometrischen Merkmal eines der Teilnehmer gewonnen und dem jeweils anderen Teilnehmer als Session key mitgeteilt. Der biometrische Schlüssel kann in dem Telekommunikationsgerät des einen der Teilnehmer persistent ab- gespeicht sein oder er kann jeweils durch Erfassung der biometrischen Daten über einen geeigneten Sensor des Telekommunikationsgeräts, wie z.B. einen Fingerabdrucksensor, jedes Mal neu generiert werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Kommunikation zwischen den Telekommunikationsgeräten mit Hilfe eines TDMA-Verfahrens, wie es zum Beispiel in dem GSM Standard eingesetzt wird. Beispielsweise werden die innerhalb eines Zeitschlitzes des TDMA-Verfahrens zu übertragenden Sprachdaten mit Hilfe des Session-Keys verschlüsselt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Telekommunikation mit Hilfe eines CDMA-Verfahrens, wie es zum Beispiel im UMTS-Standard zur Anwendung

kommt. In diesem Fall können die mit jedem so genannten chip übertragenen Daten mit Hilfe des Session Keys verschlüsselt sein.

Die verschlüsselten Daten können also auch ohne akustische Modulation über den Sprachkanal übertragen werden, indem die verschlüsselten Daten zum Beispiel als die Nutzdaten eines Zeitschlitzes in einem TDM A- Verfahren oder als die Nutzdaten eines Chips in einem CDMA-Verfahren übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass damit eine höhere Datenrate und infolgedessen auch eine höhere Sprachqualität erreichbar ist.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Computerprogrammprodukt insbesondere als Java-Applet ausgebildet sein kann.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Telekommunikationsgerät zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem Telekommunikationsgerät kann es sich um ein Festnetztelefon, ein Mobilfunkgerät, insbesondere ein Handy, einen PDA mit Mobilfunkschnittstelle oder ein anderes elektronisches Gerät mit einer Mobilfunkschnittstelle handeln.

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

Figur 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform erfindungsgemäßer Telekommunikationsgeräte,

Figur 2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Authentisierungsverfahrens,

Figur 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur geschützten und verschlüsselten Vollduplex-Kommunikation über einen Sprach kanal,

Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Telekommuni- kationsgeräts,

Figur 5 ein Blockdiagramm einer Konferenzschaltung von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Telekommunikationsgeräte.

Elemente der nachfolgenden Figuren, die einander entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Figur 1 zeigt schematisch die Teilnehmer („subscriber") A und B eines Telekommunikationsnetzwerks 100, wobei es sich um ein digitales Mobilfunknetz, ins- besondere nach dem GSM-, UMTS- oder einem anderen Standard handeln kann. Dem Teilnehmer A ist eine Chipkarte A zugeordnet. Hierbei kann es sich um ein so genanntes Subscriber Identity Module (SIM) handeln.

Die Chipkarte A hat einen elektronischen Speicher 102. Der Speicher 102 dient zur Speicherung der Teilnehmer-Identitätsdaten („subscriber identity") 104 des Teilnehmers A sowie einer geheimen Kennung, wie zum Beispiel einer PIN 106, zur Freischaltung der Chipkarte A. Die PIN 106 ist nur dem Teilnehmer A bekannt.

In einem geschützten Bereich des Speichers 102 ist ein geheimer Schlüssel 108 des Teilnehmers A gespeichert. Auf diesen geschützten Speicherbereich der Chipkarte A kann von außen kein Zugriff erfolgen, d.h. der geheime Schlüssel 108 kann aus der Chipkarte A nicht ausgelesen werden. Zu dem geheimen Schlüssel 108 des Teilnehmers A gehört ein öffentlicher Schlüssel 110.

Der öffentliche Schlüssel 110 kann als Teil eines Zertifikats 112 einer Public Key Infrastructure (PKI) in dem Speicher 102 gespeichert sein. Der öffentliche Schlüssel 110 kann alternativ oder zusätzlich auch auf einem öffentlichen Verzeichnisserver, der zum Beispiel über das Netzwerk 110 abfragbar ist, gespeichert sein. Bei dem geheimen Schlüssel 108 und dem öffentlichen Schlüssel 110 handelt es sich um ein asymmetrisches Schlüsselpaar eines asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens.

Die Chipkarte A hat einen Mikroprozessor 114, der unter anderem zur Ausführung einer Programmkomponente 116 für die Generierung einer digitalen Signatur mit

Hilfe des geheimen Schlüssels 108 und einer Programmkomponente 144 zur Ent- schlüsselung einer digitalen Signatur mit Hilfe des öffentlichen Schlüssels 110 dient.

Die Chipkarte B des Teilnehmers B ist prinzipiell gleich aufgebaut wie die Chipkarte A, wie in der Figur 1 dargestellt.

Der Teilnehmer A verfügt über ein Telekommunikationsgerät 118, insbesondere ein Mobilfunkgerät, wie zum Beispiel ein so genanntes Handy, mit einem integrierten Kartenleser 120, der eine Schnittstelle zu der Chipkarte A des Teilnehmers A zur Verfügung stellt. Zum Betrieb des Telekommunikationsgeräts 118 führt der Teilnehmer A also seine Chipkarte A in den Kartenleser 120 des Telekommunikations- geräts 118 ein.

Das Telekommunikationsgerät 118 hat einen Mikroprozessor 122 zur Ausführung einer Programmkomponente 124, durch die ein Zufallszahlengenerator zur Verfügung gestellt wird, einer Programmkomponente 126 für die Prüfung einer digitalen Signatur, einer Programmkomponente 128 für die Durchführung einer Verschlüsselung, einer Programmkomponente 130 für die Durchführung einer Entschlüsselung und einer Programmkomponente 132 Zur verfügungstellung einer Modemfunktionalität.

Die Programmkomponenten 124 bis 132 können ganz oder teilweise in einem Applet 134 beinhaltet sein, insbesondere einem Java-Applet. Das Applet 134 kann nachträglich auf dem Telekommunikationsgerät 118 installiert werden, beispielsweise indem das Applet 134 über die Luftschnittstelle des Telekommunikationsgeräts 118 über das Netzwerk 100 geladen wird. Auch die Programmkomponente 116 und/oder 144 kann über die Luftschnittstelle des Telekommunikationsgeräts 118 nachträglich geladen werden, insbesondere mittels eines so genannten over-the-air- Verfahrens.

Das Telekommunikationsgerät 118 hat einen Speicher 136 zur Speicherung eines Session Keys für die Verschlüsselung der Sprachkommunikation durch die Pro- grammkomponente 128 bzw. die Entschlüsselung der Sprachkommunikation durch die Programmkomponente 130.

Das Telekommunikationsgerät 118', über das der Teilnehmer B verfügt, ist prinzipiell gleich aufgebaut wie das Telekommunikationsgerät 118.

Für die Durchführung eines Telefonats zwischen dem Teilnehmer A und dem Teilnehmer B wird beispielsweise wie folgt vorgegangen: Der Teilnehmer A wählt die Telefonnummer des Teilnehmers B auf seinem Telekommunikationsgerät 118, so- dass zwischen dem Telekommunikationsgerät 118 und dem Telekommunikations- gerät 118' über das Telekommunikationsnetzwerk 100 ein echtzeitfähiger übertragungskanal für die Sprachkommunikation aufgebaut wird. Vorzugsweise vor Beginn des Telefongesprächs zwischen den Teilnehmern A und B erfolgt zunächst eine Authentisierung. Die Authentisierung kann aber auch nach Beginn des Telefongesprächs stattfinden, wenn z.B. während des Telefongesprächs das Bedürfnis zum Austausch besonders vertraulicher Informationen entsteht. Beispielsweise wird zunächst der Teilnehmer B gegenüber dem Teilnehmer A authentisiert.

Hierzu wird zunächst durch die Programmkomponente 124 eine zufällige Kennung generiert. Alternativ kann auch der Teilnehmer A über eine Nutzerschnittstelle des Telekommunikationsgeräts 118 aufgefordert werden, eine solche von dem Teilnehmer A auszuwählende zufällige Kennung einzugeben. Bei der zufälligen Kennung kann es sich zum Beispiel um eine Zufallszahl 138 handeln, insbesondere eine Pseudozufallszahl, die von dem Telekommunikationsgerät 118 über das Telekommunikationsnetzwerk 100 an das Telekommunikationsgerät 118' übertragen wird, und zwar über den zuvor aufgebauten Sprachkanal.

Zur übertragung über den Sprachkanal kann von der Programmkomponente 132 ein moduliertes akustisches Signal generiert werden, welches sich zur übertragung über den Sprachkanal eignet. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine Klangfolge oder eine Melodie handeln, in die durch entsprechende Modulation die Zufallszahl 138 eingebettet ist. Insbesondere können für die Modulation Amplituden- und/oder Frequenzmodulationsverfahren eingesetzt werden.

Durch die Programmkomponente 132' des Telekommunikationsgeräts 118' wird durch Demodulation des über den Sprachkanal empfangenen akustischen Signals die Zufallszahl 138 zurückgewonnen. Die Zufallszahl wird dann von dem Applet 134' über den Kartenleser 120' an die Chipkarte B übergeben.

Dort wird durch Ausführung der Programmkomponente 116 mit Hilfe des geheimen Schlüssels 108' des Teilnehmers B eine digitale Signatur 140 der Zufallszahlen er-

zeugt. Das Zertifikat 112' mit dem öffentlichen Schlüssel 110' des Teilnehmers B kann mit der digitalen Signatur 140 zusammen über den zuvor aufgebauten Sprachkanal von dem Telekommunikationsgerät 118' über das Telekommunikationsnetzwerk 100 zu dem Telekommunikationsgerät 118 übertragen werden. Dies kann wiederum aufgrund der Generierung eines entsprechend modulierten akustischen Signals durch die Programmkomponente 132' erfolgen.

Die Programmkomponente 132 des Telekommunikationsgeräts 118 demoduliert das über den Sprachkanal von dem Telekommunikationsgerät 118' empfangene akustische Signal, sodass seitens des Telekommunikationsgeräts 118 die signierte Zufallszahl 140 und gegebenenfalls das Zertifikat 112' mit dem öffentlichen Schlüssel 110' gewonnen wird. Die digitale Signatur 140 wird durch Ausführung der Programmkomponente 126 entschlüsselt und das Ergebnis der Entschlüsselung mit der ursprünglich gesendeten Zufallszahl 138 verglichen. Sofern das Resultat der Ent- schlüsselung der digitalen Signatur 140 mit der ursprünglich gesendeten Zufallszahl 138 übereinstimmt, so gilt der Teilnehmer B gegenüber dem Teilnehmer A als authentifiziert, d.h. der Teilnehmer A kann sicher sein, dass er tatsächlich mit dem Teilnehmer B telefoniert.

Alternativ zu der oben beschriebenen Ausführungsform eines Challenge-Response- Verfahrens können auch andere Challenge-Response-Verfahren für die Authentisie- rung zur Anwendung kommen.

Nach der Authentisierung des Teilnehmers B gegenüber dem Teilnehmer A kann analog vorgegangen werden, um auch den Teilnehmer A gegenüber dem Teilnehmer B zu authentisieren.

Sprachdaten, die nach der Authentisierung, beispielsweise des Teilnehmers B gegenüber dem Teilnehmer A über den Sprachkanal übertragen werden, werden vor der übertragung von dem Teilnehmer B signiert. Dies kann blockweise dadurch erfolgen, dass aus den während eines bestimmten Zeitintervalls von dem Teilnehmer B erfassten, digitalisierten Sprachdaten ein Hash-Wert gebildet wird, welcher dann mit dem geheimen Schlüssel 108' des Teilnehmers B verschlüsselt wird, woraus die digitale Signatur dieses Sprachdatenblocks resultiert.

Diese digitale Signatur wird beispielsweise an die Sprachdaten angehängt und über den Sprachkanal durch Modulation übertragen. Das Zeitintervall für die blockweise Signierung der Sprachdaten kann durch die verwendete Mobilfunktechnologie gegeben sein, das heißt es können die Sprachdaten jeweils eines oder mehrerer auf- einander folgender Zeitschlitze oder Chips signiert werden.

Die Signatur kann aber auch so erfolgen, dass die Sprachdaten von dem Telekommunikationsgerät 118' des Teilnehmers B jeweils für einen kurzen Zeitraum von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden oder Minuten aufgezeichnet werden. Ein durch Aufzeichnung der Sprachdaten während eines solchen Zeitintervalls gewonnener Block wird dann digital signiert und die digitale Signatur wird von dem Teilnehmer B an den Teilnehmer A über den Sprachkanal übertragen. Der Speicher für die Speicherung der Sprachdaten während des Zeitintervalls wird nach der Generierung der digitalen Signatur mit den Sprachdaten eines nachfolgenden Zeitintervalls überschrieben.

Das Telekommunikationsgerät 118, welches die signierten Sprachdaten von dem Telekommunikationsgerät 118' empfängt, prüft die Korrektheit der digitalen Signaturen. Wenn eine der Signaturen nicht in Ordnung ist, generiert das Telekommunikati- onsgerät 118 ein Signal, welches über eine Nutzerschnittstelle an den Teilnehmer A ausgegeben wird, um diesen darüber in Kenntnis zu setzen, dass die empfangenen Sprachdaten nicht authentisch sind, und möglicherweise nicht von dem Teilnehmer B stammen.

Wenn nach der einseitigen oder gegenseitigen Authentisierung der Teilnehmer A und/oder B das nachfolgende Telefongespräch zur Sicherung von dessen Vertraulichkeit verschlüsselt werden soll, kann wie folgt vorgegangen werden: Beispielsweise die Programmkomponente 124 des Telekommunikationsgeräts 118 generiert nach erfolgreicher Authentifizierung des Teilnehmers B eine weitere Zufallszahl, bei der es sich um einen so genannten Session Key für die nachfolgende verschlüsselte Sprachkommunikation handelt. Der Session Key kann als symmetrischer Schlüssel ausgebildet sein. Der Session Key wird in dem Speicher 136 gespeichert.

Der von der Programmkomponente 124 generierte Session Key wird mit Hilfe des zuvor von dem Telekommunikationsgerät 118' empfangenen öffentlichen Schlüssel

110' des Teilnehmers B durch das Applet 134 verschlüsselt. Der resultierte verschlüsselte Session Key 142 wird dann von dem Telekommunikationsgerät 118 über den Sprachkanal durch akustische Modulation übertragen, wobei die Programmkomponente 132 ein entsprechend den zu übertragenden Daten des ver- schlüsselten Session Keys 142 für die übertragung über den Sprachkanal geeignetes akustisches Signal generiert. Dieses Signal wird durch die Programmkomponente 132' des Telekommunikationsgeräts 118' demoduliert, sodass das Telekommunikationsgerät 118 den verschlüsselten Session Key 142 gewinnt.

Dieser wird von dem Applet 134' über den Kartenleser 120' an die Chipkarte B übertragen. Der Mikroprozessor 114' führt daraufhin die Programmkomponente 144' aus, welche den verschlüsselten Session Key 142 mit Hilfe des geheimen Schlüssels 108' entschlüsselt. Das Ergebnis der Entschlüsselung, d.h. der Session Key, wird von der Chipkarte B über den Kartenleser 120' an das Telekommunikationsge- rät 118' übergeben. Der Session Key wird dann auch in dem Speicher 136' des Telekommunikationsgeräts 118' gespeichert, sodass beide Telekommunikationsgeräte 118, 118' über denselben Session Key verfügen.

Spricht nachfolgend beispielsweise der Teilnehmer B in sein Telekommunikations- gerät 118', so werden die daraus resultierenden Abtastwerte in an sich bekannter Art und Weise digitalisiert. Beispielsweise wird jeder digitalisierte Abtastwert des von dem Teilnehmer B erfassten Sprachsignals durch Ausführung der Programminstruktionen 128' mit Hilfe des Session Keys verschlüsselt und als verschlüsselter Abtastwert („sample") 146 an das Telekommunikationsgerät 118 übertragen, wo der Abtastwert 146 durch die Programmkomponente 130 mit Hilfe des Session Keys wieder entschlüsselt wird. Analog verhält es sich in der umgekehrten Richtung, d.h. hinsichtlich der Verschlüsselung des Sprachsignals des Teilnehmers A.

Der verschlüsselte Abtastwert 146 kann wie bereits zuvor die Zufallszahl 138, die digitale Signatur 140 bzw. der verschlüsselte Session Key mittels akustischer Modulation über den Sprachkanal übertragen werden, wie es auch in Gegenrichtung von dem Teilnehmer A zu dem Teilnehmer B der Fall sein kann.

Vorzugsweise werden die digitalen Abtastwerte einer Datenkompression unterzo- gen. Diese kann mit Hilfe eines Vocoders (voice encoder) erfolgen, wie er z.B. im

GSM Standard Verwendung findet. Die Kompression kann auch erfolgen, indem das Sprachsignal einer speech-to-text Konvertierung unterzogen wird. Die aus der Datenkompression resultierenden Daten werden dann mit dem Session Key verschlüsselt, bevor sie über den Sprachkanal übertragen werden.

Die Figur 2 zeigt ein entsprechendes Flussdiagramm. In dem Schritt 200 wird ein Sprachkanal für die Echtzeitkommunikation, zum Beispiel über ein digitales Mobilfunknetz zwischen den Mobilfunkgeräten zweier Teilnehmer A und B aufgebaut, indem der eine Teilnehmer den anderen auf herkömmliche Art und Weise anruft. Nach dem Aufbau des Sprachkanals wird zum Beispiel durch das Mobilfunkgerät des Teilnehmers A eine Zufallszahl generiert (Schritt 202). Diese Zufallszahl wird in dem Schritt 204 über den Sprachkanal von dem Mobilfunkgerät des Teilnehmers A an das Mobilfunkgerät des Teilnehmers B übertragen, beispielsweise durch Generierung eines entsprechend modulierten akustischen Signals, welches sich für die übertragung über den Sprachkanal eignet.

In dem Schritt 206 demoduliert das Mobilfunkgerät des Teilnehmers B das von dem Mobilfunkgerät des Teilnehmers A empfangene akustische Signal, um die Zufallszahl zu empfangen. Diese Zufallszahl wird mit Hilfe des geheimen Schlüssels des Teilnehmers B signiert und die signierte Zufallszahl wird in dem Schritt 208 von dem Mobilfunkgerät des Teilnehmers B an das Mobilfunkgerät des Teilnehmers A zurück übertragen. Dies erfolgt wiederum über den Sprachkanal durch Erzeugung eines entsprechend modulierten akustischen Signals.

In dem Schritt 210 demoduliert das Mobilfunkgerät des Teilnehmers A das über den Sprachkanal von dem Mobilfunkgerät des Teilnehmers B empfangene akustische Signal, und empfängt so die signierte Zufallszahl. Die signierte Zufallszahl wird mit Hilfe des öffentlichen Schlüssels des Teilnehmers B entschlüsselt.

Der öffentliche Schlüssel des Teilnehmers B kann ebenfalls über den Sprachkanal von dem Mobilfunkgerät des Teilnehmers B durch das Mobilfunkgerät des Teilnehmers A empfangen werden oder auf einem anderen Weg wie zum Beispiel von einem öffentlichen Verzeichnisserver oder er kann aus einem Adressbucheintrag des Mobilfunkgeräts des Teilnehmers A oder der Chipkarte des Teilnehmers A ge- lesen werden.

In dem Schritt 212 wird von dem Mobilfunkgerät des Teilnehmers A geprüft, ob das Ergebnis der Entschlüsselung des Schritts 210 mit der in dem Schritt 202 generierten Zufallszahl übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, so wird in dem Schritt 214 eine Fehlermeldung abgegeben, um dem Teilnehmer A zu signalisieren, dass die Authentifizierung des Teilnehmers B fehlgeschlagen ist. Im gegenteiligen Fall wird in dem Schritt 216 ein Signal abgegeben, welches dem Teilnehmer A signalisiert, dass die Authentifizierung des Teilnehmers B erfolgreich war. Nachfolgend können die Verfahrensschritte 200 bis 216 nochmals ausgeführt werden, wobei die Rollen der Teilnehmer A und B vertauscht werden, um den Teilnehmer A gegenüber dem Teilnehmer B zu authentifizieren.

Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schritt 300 wird für die Durchführung eines Telefonats zwischen den Teilnehmern A und B eines Mobilfunknetzes ein Sprachkanal für die Echtzeitkommunikation aufgebaut. In dem Schritt 302 wird der Teilnehmer B gegenüber dem Teilnehmer A mit Hilfe eines Challenge-Response-Verfahrens authentisiert, beispielsweise nach dem Verfahren der Figur 2. In dem Schritt 304 wird das entsprechende Verfahren zur Authentifizierung des Teilnehmers A gegenüber dem TeN- nehmer B angewendet. Die für die Durchführung der Challenge-Response- Verfahren benötigten Daten werden zumindest teilweise über den Sprachkanal übertragen.

In dem Schritt 306 tauschen die Teilnehmer A und B nach erfolgreicher Authentisie- rung einen Session Key aus. Dieser Session Key wird für die nachfolgende verschlüsselte Vollduplex-Sprachkommunikation über den Sprachkanal verwendet. Alternativ oder ergänzend zu der Verschlüsselung werden die Sprachdaten, die von den Teilnehmern A und B ausgetauscht werden, blockweise digital signiert. Der jeweils empfangende Teilnehmer kann durch Verifikation der digitalen Signatur von über den Sprachkanal empfangenen Sprachdaten prüfen, ob die Sprachdaten authentisch sind.

Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Telekommunikationsgeräts 118. Das Telekommunikationsgerät 118 hat ein Mikrophon 148 zur Er- fassung eines Sprachsignals des Teilnehmers A. Dieses Sprachsignal wird mit Hilfe

des Wandlers 150 abgetastet und digitalisiert. Die daraus resultierenden Sprachdaten werden von einem Datenkompressionsmodul 152 des Telekommunikationsge- räts 118 komprimiert. Beispielsweise kann das Datenkompressionsmodul 152 einen so genannten Vocoder beinhalten. Die aufgrund der Datenkompression erhaltenen Daten werden mit Hilfe des in dem Speicher 136 gespeicherten Session Keys verschlüsselt und über einen Sprachkanal übertragen. Dies kann durch Generierung eines entsprechend modulierten akustischen Signals durch die Programminstruktionen 132 erfolgen.

Die verschlüsselten Daten können aber auch ohne akustische Modulation über den Sprachkanal übertragen werden, indem die verschlüsselten Daten zum Beispiel als die Nutzdaten eines Zeitschlitzes in einem TDM A- Verfahren oder als die Nutzdaten eines Chips in einem CDMA-Verfahren übertragen werden.

Entsprechendes gilt für den Empfang des Sprachsignals von dem Teilnehmer B. Hierzu hat das Telekommunikationsgerät ein Datenkompressionsmodul 154, einen Wandler 156 für die Digital/Analog-Wandlung und einen Lautsprecher 158 für die Wiedergabe des Sprachsignals.

Die Figur 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Konferenzschaltung, wobei die Telekommunikationsgeräte 118 und 118' der Teilnehmer A und B (vgl. Figur 1 ) sowie zusätzlich das Telekommunikationsgerät 118" eines Teilnehmers C über das Netzwerk 100 zu einer Telefon konferenz zusammengeschaltet sind. Die Telekommunikationsgeräte 118, 118' und 118" können dabei prinzipiell so wie in der Figur 1 dar- gestellt, aufgebaut sein.

Die Sprachdaten, die von dem Teilnehmer B an die Teilnehmer A und C übertragen werden sollen, werden von dem Telekommunikationsgerät 118' des Teilnehmers B blockweise signiert. Die Figur 5 zeigt exemplarisch einen Block 158 von Sprachda- ten, die während eines vorgegebenen Zeitintervalls von dem Teilnehmer B durch das Telekommunikationsgerät 118' durch Abtastung digital erfasst worden sind.

Das Zeitintervall für die Erfassung eines Blocks 158 kann dabei beispielsweise zwischen einer Millisekunde und einigen Sekunden oder Minuten betragen. Der Block 158 wird mit Hilfe des geheimen Schlüssels 108' des Teilnehmers B digital signiert

und die daraus resultierende digitale Signatur 160 wird zusammen mit dem Block 158 über den Sprachkanal von dem Telekommunikationsgerät 118' über das Netzwerk 100 gesendet.

Die empfangenden Telekommunikationsgeräte, insbesondere das Telekommunikationsgerät 118 des Teilnehmers A, können die Signatur 160 verifizieren. Falls sich die Signatur 160 als nicht valide erweist, kann das Telekommunikationsgerät 118 ein Signal 162 über die Nutzerschnittelle des Telekommunikationsgeräts 118 ausgeben, um den Teilnehmer A darüber zu informieren, dass die empfangenen Sprachdaten möglicherweise nicht authentisch sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Telekommunikationsgerät 118 aufgrund des Signals 162 die Telefon konferenz automatisch abbrechen. Dadurch wird ein möglicher Täuschungsversuch des Teilnehmers C abgewehrt. Ein solcher Täuschungsversuch könnte wie folgt aussehen:

Das Telekommunikationsgerät 118" des Teilnehmers C hat ein Modul 164 zur synthetischen Spracherzeugung oder das Telekommunikationsgerät 118" ist an ein solches Modul angeschlossen. Das Modul 164 kann beispielsweise ein so genanntes Text-To-Speach Verfahren implementieren. Dieses basiert auf in einem Speicher 166 gespeicherten Sprachparametern desjenigen Teilnehmers, dessen natürliche Sprache nachgeahmt werden soll. Beispielsweise sind in dem Speicher 166 die Sprachparameter des Teilnehmers B gespeichert. Der Teilnehmer C kann in den Besitz der Sprachparameter des Teilnehmers B kommen, indem er die von dem Teilnehmer B empfangenen Sprachdaten entsprechend auswertet.

Wenn der Teilnehmer C während der Telefon konferenz eine sprachliche äußerung des Teilnehmers B gegenüber dem Teilnehmer A vortäuschen möchte, so gibt er in eine Tastatur einen Text ein, die von dem Modul 164 mit Hilfe der Sprachparameter des Teilnehmers B in ein Sprachsignal umgewandelt wird, welches einer natürlich sprachlichen äußerung des Teilnehmers B mehr oder weniger originalgetreu ent- spricht. Dieses synthetisierte Sprachsignal wird blockweise signiert über den Sprachkanal übertragen, wobei exemplarisch ein Block 158' mit einer Signatur 160' in der Figur 5 gezeigt ist. Die Signatur 160' kann aber von dem Telekommunikationsgerät 118 des Teilnehmers A nicht verifiziert werden, da sich der Teilnehmer C nicht im Besitz des geheimen Schlüssels 108' des Teilnehmers B befindet. Das Te- lekommunikationsgerät 118 erzeugt daraufhin das Signal 162.

Beispielsweise wird so vorgegangen, dass sich zunächst die Teilnehmer A, B und C gegenseitig über das Netzwerk 100 authentifizieren. Nach Austausch eines Session Keys zwischen den Telekommunikationsgeräten 118, 118' und 118" wird die Sprachkommunikation zwischen den Teilnehmern A, B und C verschlüsselt und signiert übertragen. Aus dem von dem Teilnehmer B empfangenem Sprachsignal kann der Teilnehmer C die Sprachparameter des Teilnehmers B extrahieren, um daraus ein Sprachsignal zu synthetisieren, und zwar mit der Absicht, den Teilnehmer A hinsichtlich einer äußerung des Teilnehmers B zu täuschen. Dieser Täuschungsver- such des Teilnehmers C muss jedoch fehlschlagen, da der Teilnehmer C keine korrekte Signatur für die synthetisierten Sprachdaten, das heißt insbesondere den Block 158', erzeugen kann.

Das o.g. Verfahren kann entsprechend auch für mehrere Teilnehmer verwendet werden.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

100 Telekommunikationsnetzwerk

102, 102' elektronischer Speicher

104, 104' Teilnehmer-Identitätsdaten

106, 106' PIN

108, 108' geheimer Schlüssel

110, 110' öffentlicher Schlüssel

112, 112' Zertifikat

114, 114' Mikroprozessor

116, 116' Programmkomponente

118, 118' Telekommunikationsgerät

120, 120' Kartenleser

122, 122' Mikroprozessor

124, 124' Programmkomponente

126, 126' Programmkomponente

128, 128' Programmkomponente

130, 130' Programmkomponente

132, 132' Programmkomponente

134, 134' Applet

136, 136' Speicher

138 Zufallszahl

140 digitale Signatur

142 verschlüsselter Session Key

144 Programmkomponente

146 Abtastwert

148 Mikrophon

150 Wandler

152 Datenkompressionsmodul

154 Datendekompressionsmodul

156 Wandler

158, 158' Block

160, 160' Signatur

162 Signal

164 Modul

166 Speicher