DE10231870A1

DE10231870A1 - Activation of a protected device such as a mobile phone when a user wants to use it by comparison of a body action such as a finger pressure, blood pressure, etc. of a body property such as blood pressure, etc. with stored values

Info

Publication number: DE10231870A1
Application number: DE10231870A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kunkel
Original assignee: T Mobile Deutschland GmbH
Current assignee: Telekom Deutschland GmbH
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: DE10231870B4

Abstract

Authentication method allowing activation of a protected device whereby one or more vital function of the user is measured and compared, via a program, with one or more similar already measured and stored user vital functions, so that the device can be activated provided there is sufficient agreement. Vital functions can be finger movements, key pressure, hand posture, etc. and also bodily properties such as blood pressure, sweat, body heat, etc. An Independent claim is made for an arrangement for authentication of a user allowing activation of a protected device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Authentifizieren eines Nutzers für die Freischaltung eines zu sichernden Gerätes. The invention relates to a method and an arrangement for Authenticate a user to unlock one too securing device.

Es ist Stand der Technik, dass bei der Nutzung von Geräten, bei Zugangskontrollen, oder sonstigen Authentifizierungsvorgängen außer der Eingabe von PIN-Nummern, Codeworten oder anderen festgelegten Eingaben zum Freischalten oder Entsperren von Geräten oder Zugängen auch körpereigene Merkmale, wie Fingerabdrücke, Aussehen der Pupille oder geometrische Gesichtsmerkmale als alleiniges Identifizierungsmerkmal oder in Verbindung mit oben angeführten Eingaben verwendet werden. It is state of the art that when using devices, at access controls, or other Authentication processes other than entering PIN numbers, Code words or other specified inputs to unlock or unlocking devices or accesses also the body's own Features such as fingerprints, pupil appearance or Geometric facial features as the only one Identifier or in connection with above entries can be used.

Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass durch Ausspähen oder Herausgabe durch Erpressen der PIN-Nummern, Codewörter oder andere festgelegte Eingaben, durch Kopien der Fingerabdrücke z. B. als Stempel oder durch Fotografie der Pupille, des Gesichtes usw. diese Sicherheitsmechanismen umgangen werden können. A disadvantage of this prior art is that Spying on or surrendering by blackmailing the PIN numbers, Codewords or other specified inputs, through copies of the Fingerprints e.g. B. as a stamp or by photography of Pupil, face, etc. these security mechanisms can be avoided.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Sicherheitsstandard bei Verfahren, die körpereigene Merkmale eines autorisierten Nutzers bei der Benutzung eines Gerätes oder mehrerer Geräte zu erhöhen und einen zuverlässigen Schutz bei Versuchen einer missbräuchlichen Nutzung dieses oder dieser Geräte durch Dritte sicher zu stellen. The object of the invention is to improve the safety standard Procedure that has the body's characteristics of an authorized Users when using one or more devices to increase and reliable protection when trying a misuse of this or these devices To ensure third parties.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. This task is characterized by the characteristics of the independent Claims resolved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent subclaims.

Vorteil der Erfindung ist, dass die Erkennbarkeit und Reproduzierbarkeit der zu vergleichenden Vitalfunktionen nur durch einen körperlich unversehrten Nutzer als Grundlage der Authentifizierung gegeben ist. Vitalfunktionen sind nicht beschränkt auf bewusste und durch den Nutzer willentlich herbeigeführte Bewegungen oder sonstige Aktionen, sondern können auch unbewusste Lebensäußerungen (Blutdruck, Tremor, Schweiß, Körperwärme, DNS) oder unwillkürliche Aktionen oder Reaktionen bei der Ausübung bestimmter Tätigkeiten oder auf äußere Reize sein. The advantage of the invention is that it is recognizable and Reproducibility of the vital functions to be compared only by a physically intact user as the basis of the Authentication is given. Vital functions are not limited to conscious and deliberate by the user induced movements or other actions, but can also express unconscious expressions of life (blood pressure, tremor, Sweat, body heat, DNA) or involuntary actions or Reactions when performing certain activities or to be external stimuli.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine sichere Authentifizierung eines Nutzers ohne Eingabe von teilweise schwer zu merkenden Eingabeprozeduren ermöglicht wird. Another advantage of the invention is that it is safe Authentication of a user without entering partial difficult to remember input procedures is made possible.

Da gerade bei dem Vergleich von Vitalfunktionen, wie z. B. menschlichen Aktionen oder Reaktionen, ob bewusst oder unbewusst, sich nie eine vollständige Übereinstimmung mit bereits abgespeicherten und zu einem Vergleich herangezogenen gleichen Vitalfunktionen des gleichen Nutzers erzielen lässt, ist es sinnvoll, als Programm für den durchzuführenden Vergleich ein solches zu wählen, das bereits bei einer genügenden Übereinstimmung der Werte mit ausreichender Sicherheit den Nutzer authentifizieren kann. Programme dieser Art bedienen sich beispielsweise der Fuzzy-Logik. Because especially when comparing vital functions, such as. B. human actions or reactions, whether consciously or subconsciously, never a complete match with already saved and used for a comparison can achieve the same vital functions of the same user, it makes sense as a program for the one to be carried out Comparison to choose one that is already at a sufficient agreement of the values with sufficient Security can authenticate the user. Programs this Art use fuzzy logic, for example.

Um eine, für einen Vergleich taugliche und in ihren Parametern abspeicherbare Vitalfunktion zu erhalten ist es sinnvoll aus mehreren Aufzeichnungen einer bestimmten und für den Nutzer typischen Vitalfunktion einen Mittelwert zu bilden und diesen Mittelwert als charakteristische Vitalfunktion bei späteren Vergleichen und Authentifizierungen zu verwenden. It is a parameter that is suitable for comparison and its parameters It makes sense to maintain storable vital functions multiple records of a specific one and for the user typical vital function to form an average and this Mean as a characteristic vital function in later Compare and use authentication.

Da der dazu notwendige Rechen- und Speicheraufwand die Kapazität vieler zu sichernden Geräte übersteigt ist es sinnvoll, die mehrmals zu ermittelten Parameter einer typischen Vitalfunktion online an eine Stelle zu übertragen, wo der benötigte Rechen- und Speicherbedarf zur Verfügung gestellt werden kann. Ebenso kann der Vergleich einer typischen Vitalfunktion mit der abgespeicherten charakteristischen Vitalfunktion zur Authentifizierung extern durchgeführt werden und die Freigabe des zusichernden Gerätes nach erfolgreicher Authentifizierung ebenfalls online erfolgen. Voraussetzung ist jedoch bei diesem Verfahren, dass bereits bei Beginn des Authentifizierungsvorganges eine Verbindung vom Gerät zu der externen Rechen- und Vergleichereinrichtung aufgebaut ist. Diese Verbindung kann beispielsweise bei ortsfesten Geräten eine Festverbindung oder bei mobilen Geräten eine Funk- oder Infrarotverbindung sein. Because the necessary computing and storage effort It exceeds the capacity of many devices to be backed up sensible to determine the parameters of a transfer the typical vital function online to one place, where the required computing and storage requirements are available can be put. Likewise, the comparison of one typical vital function with the stored characteristic vital function for external authentication be carried out and the release of the device to be assured also online after successful authentication respectively. However, the prerequisite for this procedure is that one at the start of the authentication process Connection from the device to the external computing and Comparator device is constructed. This connection can for example, a fixed connection for fixed devices or be a radio or infrared connection for mobile devices.

Es ist vorteilhaft, durch Reduzierung der Datenmenge der abgespeicherten charakteristischen Vitalfunktion den Speicheraufwand zu verringern, da für jeden Nutzer ein Datensatz mit zumindest einer charakteristischen Vitalfunktion angelegt werden muss. Diese Reduzierung kann dadurch erreicht werden, dass nur bestimmte Werte, welche die charakteristische Vitalfunktion besonders kennzeichnen, also z. B. Maximalwerte, Umkehrwerte, Verweildauer, Zwischenzeiten usw., abgespeichert werden. Durch die Reduzierung des zu speichernden Datenmenge verringert sich auch der Rechenaufwand während des Authentifizierungsvorgangs, da nur noch diese bestimmten Werte verglichen werden müssen. Dadurch ist es möglich den Authentifizierungsvorgang autark auch in kleineren Geräten durchzuführen. It is advantageous to reduce the amount of data stored characteristic vital function the Reduce storage overhead because for every user Data set with at least one characteristic vital function must be created. This reduction can be achieved that only certain values which are the characteristic Specifically label vital function, e.g. B. maximum values, Reversal values, length of stay, split times, etc., saved become. By reducing the amount of data to be stored the computing effort during the Authentication process, since only these specific values have to be compared. This makes it possible Authentication process self-sufficient even in smaller devices perform.

Als technisch leicht zu erfassende Vitalfunktionen bieten sich Bewegungen der Finger bei der Eingabe von PIN-Nummern, von Codeworten oder anderen festgelegten Eingaben, wie beispielsweise das Aufrufen eines Menüpunktes über die Tastatur an. Ebenso kann als mit genügender Genauigkeit reproduzierbare und bewusst ausgeführte Vitalfunktion das Kreisen eines Fingers oder der Hand über der Tastatur des Gerätes bewertet werden. Andere Bewegungen sind jederzeit denkbar. Die Erkennung der Bewegungen erfolgt über an sich bekannten Sensorsysteme für die Ermittlung der Raumlage z. B. der Finger (ähnlich der virtuelle Tastatur, wie sie von der US-Firma Viritual Devices entwickelt wurde). Durch Verknüpfen von Lage und Zeit der Finger in bestimmten zeitlichen Abständen kann die Fingerbewegungen damit erfasst werden. Vital functions that are easy to grasp technically are offered Finger movements when entering PIN numbers, from Code words or other specified inputs, such as For example, calling up a menu item via the Keyboard. Likewise, as with sufficient accuracy reproducible and consciously executed vital function Circling a finger or hand over the keyboard of the Device. Other movements are always conceivable. The movement is recognized via known sensor systems for determining the Location z. B. the finger (similar to the virtual keyboard, like it was developed by the US company Viritual Devices). By Linking the position and time of the fingers in certain The finger movements can be recorded at intervals become.

Bei der Betätigung eines in der Hand gehaltenen Gerätes bewegt sich dieses zwangsläufig im Raum. Bei verschiedenen Nutzern werden diese Bewegungen selbst bei der Eingabe gleicher Werte verschieden ausfallen, so dass diese Gerätebewegungen ebenfalls zum Vergleich als Vitalfunktion herangezogen werden können. Als Sensoren für Aufnahme der Bewegungen des Gerätes bieten sich an sich bekannte und Beschleunigungssensoren an. Solche (dreidimensionale) Beschleunigungssensoren haben z. B. bei Ausführungen in Silizium-Technologie eine Größenordnung im Bereich von Kubikmillimetern und können somit auch in die heute üblichen kleinen Ausführungsformen von z. B. Mobilfunkendgeräte (Handys) oder sonstigen in der Hand zu haltende und zu sichernde Geräte leicht integriert werden. Jeder Nutzer eines Gerätes, bei dem mittels Tasten Eingaben gemacht werden, wird bei der Tastenbetätigung einen nur für ihn eigenen Tastendruckverlauf und eine Betätigungsdauer ausüben. Diese Druckverläufe und Dauer besitzen zusätzlich noch eine Abhängigkeit von dem einzugebenden Wort, der (mehrstelligen) Zahl oder Kombinationen davon, so dass diese Merkmale, über Drucksensoren innerhalb der Tasten aufgenommen, als Vitalfunktion zur Authentifizierung eines bestimmten Nutzers geeignet ist. Moves when operating a device held in the hand this inevitably in the room. With different users these movements become even when entering the same values turn out differently, so these device movements can also be used for comparison as a vital function can. As sensors for recording the movements of the device offer themselves known and acceleration sensors. Such (three-dimensional) acceleration sensors have z. B. for versions in silicon technology an order of magnitude in Range of cubic millimeters and can therefore also be used in the small versions of z. B. Cellular terminals (cell phones) or other hand in hand holding and securing devices can be easily integrated. Every user of a device with which inputs are made using keys are made, when pressing the button only for him own key press history and an actuation period exercise. These pressure courses and duration have additional another dependency on the word to be entered, the (multi-digit) number or combinations thereof so that this Features, recorded via pressure sensors inside the keys, as a vital function for the authentication of a certain one Is suitable for users.

Bei in der Hand zu haltenden Geräten unterscheiden sich Handhaltung, Fingerstellung, ausgeübter und veränderlicher Druck, auch in Abhängigkeit von den Eingaben durch den Nutzer in das Gerät oder beim Gebrauch des Gerätes, von Nutzer zu Nutzer, so dass über Drucksensoren auf der Oberfläche des Gerätes, ggf. an besonders exponierten Stellen, aus den Ausgangssignalen dieser Sensoren die, für einen Nutzer charakteristischen Vitalfunktionen ermittelt werden können. Devices that are hand-held differ Hand position, finger position, exercised and changeable Printing, also depending on the input made by the user into the device or when using the device, by the user Users so that via pressure sensors on the surface of the Device, possibly in particularly exposed areas, from the Output signals from these sensors for a user characteristic vital functions can be determined.

Wenn das zu sichernde ortsfeste oder mobile Gerät Signale aussendet kann aus der körperlichen Reaktion des Nutzers ebenfalls eine charakteristische Vitalfunktion abgeleitet werden. Insbesondere wenn nichtberechtigte Nutzer auf das Signal (Tonsignal, Vibration oder dergleichen) nicht vorbereitet ist während das Signal bei dem berechtigten Nutzer eine nur für ihn eigene und reproduzierbare Aktion auslöst. When the stationary or mobile device to be backed up signals can send out from the physical reaction of the user also derived a characteristic vital function become. Especially when unauthorized users access the Signal (sound signal, vibration or the like) not is prepared while the signal is at the authorized user triggers an action that is unique and reproducible only for him.

Die Sicherheit bei der Authentifizierung kann noch erhöht werden, wenn verschiedene Vitalfunktionen unabhängig voneinander zur Prüfung herangezogen werden oder die Authentifizierung nach dieser Erfindung mit anderen bekannten Authentifizierungsverfahren kombiniert wird. Authentication security can be increased become independent when different vital functions are used from each other for testing or the Authentication according to this invention with other known ones Authentication method is combined.

So kann beispielsweise ein Mobilfunkgerät, das üblicherweise nur über die eingelegte SIM-Karte geschützt ist auch als Gerät an sich über eine Authentifizierung gemäß dieser Erfindung an einen Besitzer gebunden sein. Bei einem Verkauf des Gerätes wäre eine Änderung der zu Prüfung herangezogenen charakteristischen Vitalfunktion nur, nach Freigabe durch den Verkäufer möglich. For example, a mobile device, which is usually only protected via the inserted SIM card is also a device per se via authentication according to this invention be tied to an owner. When the device is sold would be a change in the one used for testing characteristic vital function only after approval by the Seller possible.

Um bei langsamen Veränderungen der Vitalfunktionen über einen längeren Zeitraum dennoch ein sicheres Authentifizieren des Nutzers zu erreichen besteht auch die Möglichkeit, die abgespeicherten Werte der charakteristischen Vitalfunktionen dynamisch zu verändern. Eine solche Veränderung kann beispielsweise durch eine gewichtete Mittelwertbildung mit den abgespeicherten Werten und den, bei der aktuellen Authentifizierung ermittelten Werten gewonnenen Werten erreicht werden. Eine zusätzliche Speicherung von mehreren Werten aus zurückliegenden Authentifizierungsvorgängen ist dadurch unnötig. In order to change the vital functions slowly over a secure authentication of the It is also possible to reach users stored values of the characteristic vital functions to change dynamically. Such a change can for example by weighted averaging with the stored values and the, at the current Authentication determined values obtained values can be achieved. An additional storage of several Values from past authentication processes thereby unnecessary.

Bei der Authentifizierung gemäß dieser Erfindung können alle körpereignen Vitalfunktionen zur Ermittlung von charakteristischen Vitalfunktionen herangezogen werden, die messtechnisch erfasst werden können und die über längere Zeit eine Konstanz aufweisen oder mit genügender Genauigkeit reproduzierbar sind. When authenticating according to this invention, everyone can body's own vital functions for the determination of characteristic vital functions are used, the can be recorded metrologically and over a long period of time have a constancy or with sufficient accuracy are reproducible.

Die Überprüfung auf Vitalfunktionen ist nicht nur denkbar im Vergleich mit gespeicherten Daten eines Nutzers sondern kann auch als absolutes Prüfverfahren auf Vitalfunktionen oder gegen standardisierte Parameter einer Gruppe von Nutzern angewendet werden. The check for vital functions is not only conceivable in the Comparison with a user's stored data but can also as an absolute test procedure for vital functions or against standardized parameters of a group of users be applied.

Claims

1. A method for authenticating a device to be secured for the activation, characterized in that one or more vital functions of the user are recorded as typical vital functions of the user and by means of a program with one or more identical, previously determined and stored characteristic vital functions of the user be compared and if these vital functions match sufficiently, the device is activated.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the movement pattern of the User as a typical movement pattern of the user using a Programs with previously determined and saved characteristic movement patterns of the user compared and that if the Movement pattern the device to be secured is activated.

3. The method according to claim 2, characterized in that to determine the characteristic movement patterns Movement patterns recorded several times and via an interface be transferred to a computer that in the computer by multiple comparison of these movement patterns characteristic movement patterns can be determined and there be saved and that the currently recorded Movement pattern as a typical movement pattern of the user the computer are transferred and there with the saved characteristic movement patterns on sufficient Be compared and that by that Retransmission of a signal to the device to be backed up is unlocked.

4. The method according to claim 2, characterized in that to determine the characteristic movement patterns Movement patterns determined several times and via an interface be transferred to a computer that in the computer by multiple comparison of the characteristic movement patterns found that only a limited amount of this characteristic movement patterns, in particular maximum values, Change in direction of movement or thresholds to the Transfer the device to be backed up and save it there and that only this restricted amount of characteristic movement pattern for comparison sufficient correspondence in the device to be secured at the Authentication of the user and activation of the device be used.

5. The method according to claims 2, 3 or 4, characterized in that as the user's movement pattern, the movements of the fingers when entering PIN numbers, code words or other specified inputs or other movements of the fingers location-recognizing sensors recorded as typical movement patterns and be evaluated.

6. The method according to claims 2, 3 or 4, characterized in that with devices to be backed up, which are hand-held are the movements of the user Device itself when entering the PIN numbers, code words or other fixed inputs, certain movements of the Device or the use of the device by means of Acceleration sensors recorded as typical movement patterns and be evaluated.

7. The method according to claims 2, 3 or 4, characterized in that when you press the individual keyboard keys while entering the PIN numbers, code words or others specified inputs or the use of the device by the User the pressure of the fingers depending on the Pressing time and thus a dynamic contact pressure Pressure sensors in the keys as typical movement patterns be recorded and evaluated.

8. The method according to claims 2, 3 or 4, characterized in that with devices to be backed up, which are hand-held that are typical for the user to be authenticated Gripping pattern, especially the placement of the fingers, the pressure of the ball of your hand or changing your grip when entering PIN Numbers, code words or other specified entries or the use of the device on the surface of the Device arranged pressure sensors as typical Movement patterns can be recorded and evaluated.

9. The method according to claims 2, 3 or 4, 6 or 7, characterized in that a pulse, especially a vibration signal from that to belaying device is broadcast and a conscious or unconscious reaction of the user to be authenticated to in particular a change in the force exerted on Holding the device or the movement of the device itself, is recorded and evaluated as a typical movement pattern.

10. The method according to claims 1 or 2, characterized in that to authenticate the user, the evaluation of the Vital functions, especially the movement patterns, in Combination with the evaluation of other biometric data of this user.

11. Arrangement for authenticating a user for the Activation of a device to be secured, thereby in that sensors, especially location-recognizing sensors, Pressure sensors, acceleration sensors or combinations this for recording movement patterns of the user or the device to be secured in the device or on the surface this device are arranged that a Comparator device with the output or the outputs of the Sensors and at least one memory for recording the Data from previously determined characteristic Movement patterns is connected and that the output of the Comparator device with an activation device for the device to be backed up is connected.

12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the comparator device and the memory are local are arranged separately from the device to be secured and the Sensors and the activation device via stationary or mobile signal transmission lines with the Comparator device are connected.