DE60023705T2

DE60023705T2 - Sichere verteilung und schutz einer schlüsselinformation

Info

Publication number: DE60023705T2
Application number: DE60023705T
Authority: DE
Inventors: Olof Jan NORDENSTAM; Allan Hansson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: CA2371137C; EP1198922A1; JP4638990B2; US6711263B1; JP2002544712A; SE9901671D0; WO2000069113A1; DE60023705D1; SE514105C2; AU4156000A; CA2371137A1; EP1198922B1; SE9901671L; BR0010364A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine angewendete Kryptographie und insbesondere ein Verfahren und ein System zur sicheren Verteilung und zum Schutz von Verschlüsselungsschlüsselinformation.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine asymmetrische Kryptographie, die auch Kryptographie mit öffentlichem Schlüssel genannt wird, verwendet zwei Typen von Schlüsseln – öffentliche Schlüssel und private Schlüssel. Jede Kommunikationseinheit mit Fähigkeiten für eine asymmetrische Kryptographie hat immer ein Paar von verbundenen, aber separaten, Schlüsseln, nämlich einen öffentlichen Schlüssel und einen privaten Schlüssel. Durch einen der Schlüssel verschlüsselte Information kann nur durch den anderen Teil des Schlüsselpaars entschlüsselt werden. Der öffentliche Schlüssel wird normalerweise zur allgemeinen Anwendung öffentlich verfügbar gemacht. Der private Schlüssel sollte jedoch privat bzw. geheim gehalten werden und keinem bekannt gemacht werden, außer möglicherweise der Person, zu welcher er gehört.
Im Allgemeinen wird eine asymmetrische Kryptographie auf zwei Arten verwendet, wie es in den 1A–B dargestellt ist: Zum Senden von privaten Nachrichten (1A): Wenn eine Nachricht oder ein Dokument durch den öffentlichen Schlüssel verschlüsselt ist, kann sie oder er nur durch den privaten Schlüssel entschlüsselt werden. Der Sender kann dann sicher sein, dass nur der beabsichtigte Empfänger die Nachricht entschlüsseln kann. Somit wird die Nachricht privat sein.
Zum Signieren von Nachrichten (1B): Wenn eine Nachricht oder ein Dokument durch den privaten Schlüssel verschlüsselt ist, kann sie oder es nur durch den öffentlichen Schlüssel entschlüsselt werden. Der Empfänger kann dann sicher sein, dass es der erklärte ist, der die Nachricht tatsächlich sendete. Somit wirkt der private Schlüssel als digitale Signatur. Im Allgemeinen wird ein Einwege-Nachrichtenauswahlalgorithmus auf die Nachricht angewendet und dann wird die Auswahl verschlüsselt und zusammen mit der ursprünglichen Nachricht gesendet. Auf der Empfangsseite wird die verschlüsselte Auswahl durch den entsprechenden öffentlichen Schlüssel entschlüsselt und der Auswahlalgorithmus wird auf die ursprüngliche Nachricht angewendet und die Ergebnisse werden verglichen, um eine Authentizität zu verifizieren.
Eine asymmetrische Kryptographie lässt zu, dass irgendeine Person eine Nachricht oder ein Dokument verschlüsselt und sie oder es ohne irgendeinen vorherigen Austausch oder irgendeine vorherige Zustimmung zu einer anderen Person sendet.
Wie kann jedoch eine Person, ein Geschäftspartner oder ein Händler sicher sein, dass der öffentliche Schlüssel einer anderen Person, eines anderen Händlers oder eines anderen Partners authentisch ist? Was ist, wenn jemand eine Nachricht fälscht und auch einen öffentlichen Schlüssel fälscht, um diese Nachricht zu öffnen? Dieses Problem wird allgemein durch die Verwendung von Zertifizierungsautoritäten gelöst. Eine Zertifizierungsautorität (CA = Certificate Authority), die eine vertrauenswürdige Organisation ist, verifiziert die Referenzen von Leuten und setzt ihren "Stempel" einer Genehmigung auf diese Referenzen durch Ausgeben von so genannten digitalen Zertifikaten. Ein digitales Zertifikat, das hierin einfach Zertifikat genannt wird, verifiziert die Authentizität eines Anwenders und zertifiziert, dass ein bestimmter öffentlicher Schlüssel zu einem bestimmten Individuum gehört. Normalerweise weist ein Zertifikat eine Gruppe von Information in Bezug auf das genehmigte Individuum, den öffentlichen Schlüssel dieses Individuums und möglicherweise ein Gruppe von Information in Bezug auf den Herausgeber des Zertifikats auf. Im Allgemeinen wird ein Nachrichtenauswahlalgorithmus auf diese Information angewendet und dann wird die Auswahl durch den privaten Schlüssel der CA verschlüsselt. In einem allgemeineren Sinn kann das Zertifikat als Container für einen öffentlichen Schlüssel und Information über das Individuum, welchem der öffentliche Schlüssel zugeteilt ist, angesehen werden. Der Container wird dann mit der digitalen Signatur der vertrauenswürdigen CA signiert.
Ein Empfänger eines Zertifikats kann dann die digitale Signatur durch Verwenden des öffentlichen Schlüssels der CA entschlüsseln, den Nachrichtenauswahlalgorithmus auf das ursprüngliche Zertifikat anwenden und die Ergebnisse vergleichen, um zu verifizieren, dass das Zertifikat authentisch ist. Dies nimmt natürlich an, dass die CA in der Tat vertrauenswürdig ist. In den Vereinigten Staaten wird gerade eine Hierarchie von vertrauenswürdigen Organisationen gebildet, wobei private und lokale Organisationen durch nationale CAs authorisiert werden.
Das Schema der asymmetrischen Kryptographie zusammen mit digitalen Zertifikaten ist für elektronischen Handel, Online-Geschäftstransaktionen und ein sicheres Einloggen zu Servern gut geeignet und wird von vielen als ein Schlüsselfaktor für eine sichere und flexible Kommunikation über digitale Netzwerke angesehen.
Eine asymmetrische Kryptographie oder Kryptographie mit öffentlichem Schlüssel ist als solches im Stand der Technik wohlbekannt, entwickelte sich ursprünglich bereits Mitte der 1970-er Jahre durch Diffie und Hellman und wandelte sich später in das effektive und nützliche RSA-System, das von Rivest, Shamir und Adelman entwickelt ist.
Der Problembereich besteht in der Verteilung von Verschlüsselungsschlüsselinformation, wie beispielsweise privaten Schlüsseln, zu unterschiedlichen Systemen und Einheiten und der Speicherung der Schlüssel in den Einheiten. Ein Individuum kann mehrere Kommunikationseinheiten haben, wie beispielsweise Funktelefone, Personalcomputer und persönliche digitale Assistenten bzw. PDAs. Es ist der Annehmlichkeit und der Flexibilität halber erwünscht, dass das Individuum denselben privaten Schlüssel und dasselbe Zertifikat unabhängig von der Einheit verwenden kann, durch welche das Individuum gerade kommuniziert. Ist es möglich, einen privaten Schlüssel sicher zu einer oder mehreren verteilten Einheiten zu verteilen und ihn dort auf sichere Weise zu halten?
Normalerweise werden der Schlüssel sowie der Verschlüsselungsalgorithmus als Software in jeder Kommunikationseinheit gespeichert. Jedoch besteht der Hauptnachteil bei diesem Verfahren darin, dass es keine sichere Art zum Speichern empfindlicher Information in Software gibt, die eine andere als diejenige ist, was zum Speichern von Daten in einem normalen PC oder einem Äquivalent vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass auf den privaten Schlüssel durch eine Person, die eine andere als der Schlüsselhalter ist, eher auf einfache Weise auf illegale Weise zugegriffen werden kann. Zusätzlich gibt es keine einfache und sichere Art zum Verteilen des Schlüssels zu anderen Einheiten.
Schutzschaltungen, die manchmal fälschungssichere Hardwaremodule genannt werden, sind zum Sichern von privaten Schlüsseln verwendet worden, wie es beispielsweise im US-Patent 5,563,950 beschrieben ist. Eine Schutzschaltung ist eine physikalisch und logisch eingekapselte Schaltung. Beispielsweise könnte eine Schutzschaltung in der Form einer eingekapselten integrierten Schaltung sein, die eine beschränkte Schnittstelle hat und mit einer nicht löschbaren Logik und einem Permanentspeicher zum Speichern von nicht löschbarer empfindlicher Information ausgestattet ist. Eine wesentliche Eigenschaft besteht darin, dass wenigstens eine Untergruppe der Logik und der gespeicherten Information außerhalb der Schaltung nicht verfügbar oder sichtbar ist. Durch Einkapseln von wenigstens der Kryptographiemaschine und dem privaten Schlüssel in einer solchen Hardware ist es unmöglich, den Schlüssel von außen zu lesen. Ein Individuum kann dann die Schaltung und den darin eingekapselten privaten Schlüssel zur Kryptographie verwenden. Das gesamte eingekapselte System kann Information empfangen und sie mit dem Schlüssel verschlüsseln oder verschlüsselte Information empfangen und sie mit dem Schlüssel entschlüsseln. Jedoch ist dieses Verfahren nicht flexibel. Für ein Individuum, das mehrere Kommunikationseinheiten besitzt, ist es erforderlich, so viele Zertifikate und private Schlüssel zu halten. Weiterhin muss dann, wenn der private Schlüssel durch einen neuen Schlüssel zu ersetzen ist (es ist in starkem Maß empfehlbar, den privaten Schlüssel regelmäßig auszutauschen), die gesamte Einheit geändert werden.
Eine weitere bekannte Lösung besteht im Verwenden einer fälschungssicheren Smart Card, die mit einem privaten Schlüssel versehen ist. Dies bedeutet, dass jede Einheit mit einem Kartenleser ausgestattet sein muss. Obwohl Smart Cards viele Vorteile bieten, sind Smart Cards auch sehr unbequem. Jedes Mal dann, wenn eine asymmetrische Kryptographie erforderlich ist, muss die Smart Card in den Kartenleser eingefügt werden. Zusätzlich ist dann, wenn eine weitere Karte, wie z.B. eine normale Kreditkarte, für eine Transaktion zu verwenden ist, die eine Verschlüsselung erfordert, noch ein weiterer Kartenleser erforderlich. Die Notwendigkeit für zusätzliche Kartenleser ist natürlich eine Beschränkung und führt zu schwereren, größeren und teureren Kommunikationseinheiten als sie sonst möglich gewesen wären. Für Funktelefone, persönliche digitale Assistenten und tragbare Computer, bei welchen der Trend in Richtung zu kleineren und kleineren Einheiten geht, wird die Notwendigkeit für einen Kartenleser ein Problem.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese und andere Nachteile des Standes der Technik.
ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
Das U.S.-Patent 5,517,567 betrifft die Verteilung eines Kommunikationsschlüssels von einer Mastereinheit zu einer entfernten Einheit und verwendet eine erste und eine zweite Geheimnummer, eine Zufallsnummer eine erste und eine zweite Zwischennummer, die aus den Geheimnummern und der Zufallsnummer erzeugt sind. Die zweite Zwischennummer wird mit dem Schlüssel kombiniert, um eine Übertragungsnummer zu erzeugen, die zusammen mit der Zufallsnummer von der Mastereinheit zu der entfernten Einheit gesendet wird. Die entfernte Einheit kann den Schlüssel durch Verwenden der Zufallsnummer, der Übertragungsnummer und der ersten und der zweiten Geheimnummer reproduzieren. Jede einzelne der Mastereinheit und der entfernten Einheiten enthält eine XOR-Schaltung für eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung der Zufallsnummer und der ersten Geheimnummer, um die erste Zwischennummer zu erzeugen, sowie eine herkömmliche DES-(symmetrische)-Verschlüsselungseinheit zum Verschlüsseln der ersten Zwischennummer durch die zweite Geheimnummer, um die zweite Zwischennummer zu erzeugen.
Das US-Patent 5,825,300 betrifft ein Verfahren für eine geschützte Verteilung von Schlüsselgebungs- und Zertifizierungsmaterial zwischen einer Zertifizierungsautorität (CA) und einer Einheit innerhalb des ihres Bereichs. Zuerst sendet die CA Verschlüsselungsmaterial, einschließlich eines Passworts, über ein erstes sicheres Medium, wie beispielsweise einen manuellen Kurier oder eine sichere Post, zu der Einheit. Die Empfangseinheit erzeugt ein Paar aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel unter Verwendung des Verschlüsselungsmaterials und erzeugt und schützt eine Anforderung für ein Zertifikat zu der CA durch Verwenden des Verschlüsselungsmaterials. Die Anforderung wird über ein zweites sicheres Medium zu der CA gesendet und die CA authentifiziert die Identität der anfordernden Einheit durch Anfordern des öffentlichen Schlüssels und der Adresse der anfordernden Einheit. Die anfordernde Einheit schützt die Übertragung ihres öffentlichen Schlüssels und ihrer Adresse zu der CA durch Verwenden des Verschlüsselungsmaterials. Wenn die Identität der anfordernden Einheit einmal bestätigt bzw. festgestellt ist, gibt die CA das Zertifikat aus und zeichnet den öffentlichen Schlüssel bei der CA für eine öffentliche Verwendung auf.
Das US-Patent 5,781,723 betrifft ein System und ein Verfahren zur Selbstidentifizierung einer tragbaren Informationsvorrichtung zu einer Computereinheit. Eine Vorrichtungsklassenkennung bzw. ein Vorrichtungsklassen-Tag, die bzw. das den Typ der tragbaren Informationsvorrichtung anzeigt, ist permanent in der Vorrichtung eingebettet. Wenn eine Kommunikation zwischen der tragbaren Informationsvorrichtung und der Computereinheit einer Zertifizierungsautorität (CA) aufgebaut wird, sendet die tragbare Informationsvorrichtung eine Zertifikatanforderung einschließlich der Ergebnisse einer mathematischen Operation, die das Vorrichtungsklassen-Tag enthält, zur Computereinheit. Die mathematische Operation lässt es rechenmäßig schwierig oder unmöglich werden, das Vorrichtungsklassen-Tag aus dem Ergebnis abzuleiten, so dass das Vorrichtungsklassen-Tag von der tragbaren Informationsvorrichtung nicht freigelegt wird. Die Computereinheit verwendet den Tag-bezogenen Teil der Nachricht zum Identifizieren des Typs der tragbaren Informationsvorrichtung und gibt ein Zertifikat aus, das die Identität und den Typ der tragbaren Informationsvorrichtung bestätigt. Während darauf folgender Transaktionen kann das Zertifikat durch die tragbare Informationsvorrichtung zu Zwecken einer Selbstidentifikation verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere Verteilung von Verschlüsselungsschlüsselinformation, wie beispielsweise einem privaten Schlüssel, von einer Verteilungseinheit zu einer Empfangseinheit zur Verfügung zu stellen, sowie einen sicheren Schutz des privaten Schlüssels darin.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Schlüsselverteilungssystem und ein Verfahren für eine geschützte Verteilung von Verschlüsselungsschlüsselinformation zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht im Erleichtern eines Austauschs eines privaten Schlüssels.
Diese und andere Aufgaben werden durch die Erfindung erfüllt, wie sie durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf einem Versehen von jeder der Verteilungseinheit und der Empfangseinheit mit einer Schutzschaltung, die einen ursprünglichen privaten Schlüssel hält, der für die Schutzschaltung eindeutig ist. Zu der Schutzschaltung der Empfangseinheit ist ein Zertifikat zugeordnet, das Information über den Typ der Schutzschaltung hält. Die Schutzschaltung der Verteilungseinheit fordert das Zertifikat der Empfangseinheit an und verifiziert die Authentizität durch Verwenden eines öffentlichen Schlüssels von einer vertrauenswürdigen CA, der in der Schutzschaltung der Verteilungseinheit gespeichert ist. Als Nächstes bestimmt die Schutzschaltung der Verteilungseinheit basierend auf der Typeninformation des Zertifikats, ob die Schutzschaltung der Empfangseinheit einen Typ von Schaltung darstellt, der zum Schützen der zu verteilenden Verschlüsselungsschlüsselinformation akzeptierbar ist. Wenn gefunden wird, dass die Schutzschaltung der Empfangseinheit akzeptierbar ist, wird die Verschlüsselungsschlüsselinformation verschlüsselt und dorthin übertragen bzw. gesendet. Die empfangene Verschlüsselungsschlüsselinformation wird entschlüsselt und in der Schutzschaltung der Empfangseinheit gespeichert. Auf diese Weise wird Verschlüsselungsschlüsselinformation, wie beispielsweise ein privater Schlüssel einer individuellen Person, während eines Transfers geschützt und kann zu einer oder mehreren Empfangseinheiten verteilt und darin sicher geschützt werden.
Natürlich wird die Verschlüsselungsschlüsselinformation durch den öffentlichen Schlüssel der Schutzschaltung der Empfangseinheit verschlüsselt und wird die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation durch den privaten Schlüssel der Schutzschaltung der Empfangseinheit entschlüsselt.
Weiterhin ist die Schutzschaltung der Empfangseinheit vorzugsweise konfiguriert, um die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) zu löschen, die empfangen und darin geschützt ist, wenn sie eine authentifizierte Löschanforderung von der Einheit empfängt, die die Verschlüsselungsschlüsselinformation verteilte. Auf diese Weise kann der eingekapselte Schlüssel durch den Besitzer der Vorrichtung auf eine authentifizierte Löschanforderung hin zerstört werden und kann ein neuer Schlüssel durch Wiederholen der obigen Verteilungsprozedur installiert werden, und zwar entweder durch dasselbe Individuum oder durch einen neuen Besitzer. Anstelle eines Änderns der gesamten Vorrichtung wie beim Stand der Technik, kann der Schlüssel sicher auf eine effiziente Weise ersetzt werden.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile:

– Verschlüsselungsschlüsselinformation wird während eines Transfers geschützt und kann zu einer oder mehreren Empfangseinheiten verteilt und darin sicher geschützt werden; und
– Der eingekapselte Schlüssel kann durch den Besitzer der Vorrichtung zerstört werden und durch einen neuen Schlüssel ersetzt werden.

Andere Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung geboten werden, werden bei einem Lesen der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung erkannt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen davon am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden, genommen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, wobei:
1A eine schematische Zeichnung ist, die die Prinzipien eines Sendens einer privaten Nachricht darstellt;
1B eine schematische Zeichnung ist, die die Prinzipien eines Sendens einer signierten Nachricht darstellt;
2 ein schematisches Diagramm von dauerhaften Teilen eines Schlüsselverteilungssystems gemäß der Erfindung ist;
3 ein schematisches Diagramm ist, das ein spezifisches Beispiel eines Systems mit einer Schlüsselverteilungseinheit und einer Anzahl von miteinander verbundenen Schlüsselempfangseinheiten gemäß der Erfindung darstellt; und
4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens für eine geschützte Verteilung von Verschlüsselungsschlüsselinformation gemäß der Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
In allen Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für entsprechende oder gleiche Elemente verwendet werden.
2 ist ein schematisches Diagramm von relevanten Teilen eines Schlüsselverteilungssystems gemäß der Erfindung. Das System weist grundsätzlich eine Verteilungseinheit 1 und eine Empfangseinheit 2 auf, die durch eine Kommunikationsverbindung 3 miteinander verbunden sind.
Die Verteilungseinheit 1 weist eine Schutzschaltung 10 auf, in welcher ein dauerhafter bzw. nichtflüchtiger Speicher 11, eine Kryptographiemaschine 12 und eine Logik 13 enthalten sind. Vorzugsweise ist die Schutzschaltung 10 in der Form einer eingekapselten integrierten Schaltung mit einer beschränkten Schnittstelle. Dies bedeutet, dass der nichtflüchtige Speicher 11, die Kryptographiemaschine und die Logik 13 physikalisch und logisch eingekapselt sind, um dadurch ein hohes Maß an Schutz für die Information zur Verfügung zu stellen, die innerhalb der Schutzschaltung 10 gespeichert und/oder verarbeitet wird. Der Speicher 11 hält einen ersten privaten Schlüssel, der für die Schutzschaltung 10 eindeutig ist, und Verschlüsselungsschlüsselinformation K, die zu der Empfangseinheit 2 zu verteilen ist.
Die im nichtflüchtigen Speicher 11 der Schutzschaltung 10 gespeicherte Verschlüsselungsschlüsselinformation K enthält allgemein einen privaten Schlüssel einer individuellen Person, und zwar möglicherweise zusammen mit zusätzlicher Information. Wenn die Verschlüsselungsschlüsselinformation K in der Form eines privaten Schlüssels ist, wird normalerweise ein zu dem privaten Schlüssel gehörendes Zertifikat C zusammen mit dem Schlüssel im Speicher 11 gespeichert.
Vorzugsweise ist der Schutzschaltung 10 ein Zertifikat CERT 1 zugeordnet, das den öffentlichen Schlüssel der Schaltung, Information über die Schaltung, wie beispielsweise die Identität und der Typ der Schaltung, und möglicherweise Information über den Herausgeber des Zertifikats hält. Das Zertifikat ist allgemein durch die herausgebende Zertifizierungsautorität signiert und daher muss das Zertifikat nicht notwendigerweise in der Schutzschaltung gespeichert werden, sondern kann in einem zusätzlichen Speicher gespeichert werden, der außerhalb der Schutzschaltung 10 vorgesehen ist. Jedoch wird das Zertifikat CERT 1 aus Bequemlichkeitsgründen vorzugsweise im nichtflüchtigen Speicher 11 gespeichert.
Weiterhin muss der öffentliche Schlüssel einer vertrauenswürdigen CA, wie beispielsweise der CA, die das Zertifikat CERT 1 herausgibt, oder möglicherweise eine zentralere CA, in der Schutzschaltung 10 gespeichert werden. Der öffentliche Schlüssel einer solchen CA wird zur Verifizierung der Zertifikate anderer Schaltungen entweder direkt oder in Stufen verwendet. Es wird angenommen, dass ein angefordertes Zertifikat einige Information über den Herausgeber des Zertifikats hält.
Im ersteren Fall ist es auch möglich, die öffentlichen Schlüssel einer Anzahl von unterschiedlichen CAs zu speichern, um die Verifizierung der Zertifikate von anderen Schaltungen zu erleichtern.
Im letzteren Fall wird der in der Schutzschaltung 10 gespeicherte öffentliche Schlüssel zum aufeinander folgenden Ableiten eines öffentlichen Schlüssels einer anderen CA in einer Hierarchie von CAs verwendet. Beispielsweise kann die aufeinander folgende Ableitung in einem zentralen Server der vertrauenswürdigen CA durchgeführt werden. Nach einer Verarbeitung im zentralen Server wird eine signierte Nachricht durch die vertrauenswürdige CA zu der Verteilungseinheit 1 gesendet, um darüber zu informieren, ob die andere CA zu einer Hierarchie von vertrauenswürdigen CAs gehört, wobei auch der entsprechende öffentliche Schlüssel in der signierten Nachricht gesendet wird.
Alternativ dazu kann dann, wenn das angeforderte Zertifikat zusammen mit dem öffentlichen Schlüssel der CA gesendet wird, die das angeforderte Zertifikat herausgab, anstelle von nur dem Namen der herausgebenden CA, der in der Schutzschaltung 10 gespeicherte öffentliche Schlüssel einfach zum Verifizieren verwendet werden, dass die CA vertrauenswürdig ist oder zu einer Hierarchie von vertrauenswürdigen CAs gehört. Der öffentliche Schlüssel des Herausgebers des angeforderten Zertifikats kann dann dazu verwendet werden, zu verifizieren, dass das angeforderte Zertifikat authentisch ist.
Gleichermaßen weist die Empfangseinheit 2 eine Schutzschaltung 2 auf, in welcher ein dauerhafter bzw. nichtflüchtiger Speicher 21, eine Kryptographiemaschine 22 und eine Logik 23 enthalten sind. Der nichtflüchtige Speicher 21 hält einen zweiten privaten Schlüssel, der für die Schutzschaltung 20 eindeutig ist. Auf dieselbe Weise wie für die Schutzschaltung 10 stellt die Schutzschaltung 20 ein hohes Maß an Schutz für die Information zur Verfügung, die innerhalb der Schutzschaltung gespeichert und/oder verarbeitet wird. Zu der Schutzschaltung 20 gehört ein Zertifikat CERT 2, das den öffentlichen Schlüssel der Schaltung, Information über die Schaltung, wie beispielsweise die Identität (eine serielle Nummer) und den Typ der Schaltung, und möglicherweise Information über den Herausgeber des Zertifikats hält. Vorzugsweise, obwohl nicht notwendigerweise, wird das Zertifikat CERT 2 auch im nichtflüchtigen Speicher 21 gespeichert. Weiterhin hält die Schutzschaltung 20 vorzugsweise einen öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen CA zur Verifizierung von Zertifikaten von andere Schaltungen.
Obwohl es nicht explizit dargestellt ist, sollte es verstanden werden, dass die Einheiten 1, 2 zusätzliche Verarbeitungsfähigkeiten, gemeinsame Speicher, herkömmliche Schnittstellen zur Eingabe/Ausgabe von Daten und Anwenderschnittstellen, wenn es für die Zusatz- bzw. Hilfsfunktionen dieser Einheiten nötig ist, enthalten kann.
Beispiele der Verteilungseinheit 1 und der Empfangseinheit 2 sind Personalcomputer, Funktelefone, persönliche digitale Assistenten, Palmtops, Smart Cards, Schlüsselgeneratoren, Aufsatzkästen, und sogar Vorrichtungen in Fahrzeugen, wie beispielsweise Autos und Motorrädern.
Beispiele für die Kommunikationsverbindung 3 sind herkömmliche Kommunikationsbusse, Funkverbindungen, Infrarotverbindungen, drahtlose LAN-Verbindungen, wie beispielsweise Bluetooth, Verbindungen über öffentliche Netzwerke, wie beispielsweise das so genannte Internet, oder Kombinationen davon, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Verteilungseinheit 1 und der Empfangseinheit 2.
In Betrieb fordert die Verteilungseinheit 1 das Zertifikat der Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit 2 vorzugsweise durch Senden einer Zertifikatsanforderung von der geschützten Logik 13 zu der Empfangseinheit 2 über die Kommunikationsschnittstelle 15, die Kommunikationsverbindung 3 und die Kommunikationsschnittstelle 25 an. Die Empfangseinheit 2 antwortet durch Senden des Zertifikats CERT 2 zu der Verteilungseinheit 1 über die Kommunikationsschnittstelle 25, die Kommunikationsverbindung 3 und die Kommunikationsschnittstelle 15. Es wird angenommen, dass die Verteilungseinheit 1 und die Empfangseinheit 2 ein gemeinsames Protokoll zur Kommunikation verwenden. Das gesendete Zertifikat CERT 2 wird dann von der Kommunikationsschnittstelle 15 zu der geschützten Logik 3 transferiert, die das Zertifikat auswertet.
Das angeforderte Zertifikat CERT 2 wird vorzugsweise im nichtflüchtigen Speicher 11 oder in einem gemeinsamen Speicher in der Verteilungseinheit 1 zur Verschlüsselung sowie zu Aufzeichnungszwecken gespeichert.
Obwohl die Zertifikatsanforderung irgendwo in der Verteilungseinheit 1 initiiert werden kann, sollte es verstanden werden, dass das angeforderte Zertifikat möglicherweise zu der Logik 13 der Schutzschaltung 10 für eine geschützte Auswertung darin transferiert wird.
Vorzugsweise sind die Logik 13 und die Logik 23 als programmierbare Logik implementiert.
Zuerst muss die geschützte Logik 13 verifizieren, dass das angeforderte Zertifikat CERT 2 authentisch ist. Dies wird durch Verwenden des öffentlichen Schlüssels der vertrauenswürdigen CA behandelt, der in dem nichtflüchtigen Speicher 11 der Schutzschaltung 10 gespeichert ist. Wenn das angeforderte Zertifikat durch dieselbe CA herausgegeben ist, die die Schutzschaltung 10 zertifizierte, ist die Verifizierung sehr einfach und wird das Zertifikat durch Verwenden des öffentlichen Schlüssels der CA authentifiziert. Wenn jedoch das angeforderte Zertifikat durch eine andere CA herausgegeben ist, die zu einer gemeinsamen Hierarchie von CAs gehört, muss der öffentliche CA-Schlüssel, der in der Schutzschaltung 10 gespeichert ist, in einer nachfolgenden Prozedur zum Ableiten des öffentlichen Schlüssels der relevanten CA verwendet werden. Darauf folgend kann der abgeleitete öffentliche Schlüssel auf eine herkömmliche Weise dazu verwendet werden, zu verifizieren, dass das Zertifikat authentisch ist.
Alternativ dazu kann dann, wenn das angeforderte Zertifikat CERT 2 zusammen mit dem öffentlichen Schlüssel des Herausgebers des Zertifikats gesendet wird, der in der Schutzschaltung 10 gespeicherte öffentliche Schlüssel einfach zum Verifizieren verwendet werden, dass der Herausgeber des Zertifikats CERT 2 vertrauenswürdig ist oder zu einer Hierarchie von vertrauenswürdigen CAs gehört. Der öffentliche Schlüssel des Herausgebers des Zertifikats CERT 2 kann dann dazu verwendet werden, zu verifizieren, dass das angeforderte Zertifikat authentisch ist.
Unter der Voraussetzung, dass das angeforderte Zertifikat CERT 2 als authentisch verifiziert wird, besteht die geschützte Logik 13 basierend auf Typeninformation des angeforderten Zertifikats CERT 2, ob die Schutzschaltung 20 einen Typ von Schaltung darstellt, der zum Schützen der Verschlüsselungsschlüsselinformation K akzeptierbar ist.
Die Verteilungseinheit 1 muss nicht wissen, dass die Empfangseinheit 2 die Verschlüsselungsschlüsselinformation auf eine sichere Weise handhaben kann, bevor sie die Verschlüsselungsschlüsselinformation verteilt. Im Allgemeinen gibt es Einheiten von unterschiedlichen Typen mit einem variierenden Ausmaß an Schutz für empfindliche Information. Zuallererst kann es Einheiten ohne Schutzschaltungen geben. Normalerweise sind solche Einheiten nicht akzeptierbar. Dann kann es Einheiten mit unterschiedlichen Typen von Schutzschaltungen geben, die auf unterschiedlichen Sicherheitsebenen mit variierenden Beschränkungen in Bezug auf die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle der Schutzschaltung arbeiten.
Eine Anzahl von vorbestimmten Typen von Schlüssel-Empfangsschaltungen kann durch die geschützte Logik 13 akzeptiert werden, und Information über die akzeptierten Typen von Schaltungen wird vorzugsweise in einer Tabelle gehalten, auf die durch die Logik 13 für einen Vergleich mit der Typeninformation des angeforderten Zertifikats zugegriffen werden kann. Es soll beispielsweise angenommen werden, dass Schaltungen vom Typ A und Schaltungen vom Typ B akzeptiert werden, wobei eine Schaltung vom Typ A eine Schutzschaltung ist, die gemäß einem ersten vordefinierten Standard eingekapselt ist, und wobei eine Schaltung vom Typ B eine Schutzschaltung ist, die gemäß einem zweiten vordefinierten Standard eingekapselt ist. Weiterhin kann angenommen werden, dass eine Schaltung vom Typ A den verteilten Schlüssel streng innerhalb der Schutzschaltung hält, wohingegen für eine Schaltung vom Typ B zugelassen ist, dass sie den Schlüssel zu Schaltungen vom Typ A in Reaktion auf einen authentifizierten Befehl von der Einheit verteilt, die den Schlüssel bei der ersten Stelle verteilte. Somit wird dann, wenn die Typeninformation des angeforderten Zertifikats CERT 2 der Schutzschaltung der Empfangseinheit mit dem Typ A oder dem Typ B übereinstimmt, die Schaltung akzeptiert. Jedoch dann, wenn beispielsweise die Schutzschaltung der Empfangseinheit gemäß einem Standard eingekapselt ist, der ein anderer als diejenigen ist, die für die Schaltungen vom Typ A und vom Typ B spezifiziert sind, wird die Schaltung nicht akzeptiert werden. Gleichermaßen wird ein Schaltungstyp, für den zugelassen ist, den Schlüssel zu anderen Einheiten ohne Bedingung zu verteilen, nicht akzeptiert werden.
Ein gemeinsames Erfordernis in Bezug auf die Schutzschaltung der Empfangseinheit besteht darin, dass die Verschlüsselungsschlüsselinformation streng innerhalb der Schutzschaltung gehalten wird. Somit kann die zu der Empfangseinheit verteilte Verschlüsselungsschlüsselinformation K normalerweise nicht zu einer weiteren Einheit verteilt werden. Alternativ dazu wird zugelassen, dass die Schutzschaltung der Empfangseinheit die Verschlüsselungsschlüsselinformation zu einer weiteren Einheit verteilt, aber nur unter sehr strengen Bedingungen.
Demgemäß muss die geschützte Logik für jede Verteilungseinheit sicherstellen, dass die Schaltung, zu welcher die Verschlüsselungsschlüsselinformation zu verteilen ist, eine Anzahl von vorbestimmten Eigenschaften hat oder einer Anzahl von vorbestimmten Regeln in Bezug auf den Schutz des privaten Schlüssels folgt.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit 2 mit einem Ablaufdatum zu versehen. Zum Auswerten des Ablaufdatums ohne synchronisierte Takte wird das Erzeugungsdatum des Zertifikats C, das zu dem privaten Schlüssel K gehört, der zu verteilen ist, mit dem Ablaufdatum verglichen. Wenn das Erzeugungsdatum hinter dem Ablaufdatum liegt, wird die Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit derart betrachtet, dass sie abgelaufen ist, und der Schlüsselverteilungsprozess wird beendet.
Wenn die Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit 2 als akzeptierbar bestimmt wird, verschlüsselt die Kryptographiemaschine 12 die Verschlüsselungsschlüsselinformation K durch den öffentlichen Schlüssel der Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit. Der öffentliche Schlüssel wird von dem in der Verteilungseinheit 1 gespeicherten Zertifikat CERT 2 erhalten. Nach einer Verschlüsselung wird die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation K von der Kryptographiemaschine 12 zu der Kommunikationsschnittstelle 15 transferiert und über die Verbindung 3 zu der Kommunikationsschnittstelle 25 der Empfangseinheit 2 gesendet. In der Empfangseinheit 2 wird die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation K von der Kommunikationsschnittstelle 25 zu der Kryptographiemaschine 22 transferiert, in welcher sie durch den privaten Schlüssel der Schutzschaltung 20 entschlüsselt wird. Die entschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation K ist dann dafür bereit, in dem nichtflüchtigen Speicher 21 der Schutzschaltung 20 gespeichert zu werden.
Auf diese Weise wird die Verschlüsselungsschlüsselinformation K während eines Transfers geschützt und in der Schutzschaltung der Empfangseinheit 2 sicher geschützt. Das eingebettete und geschützte Verschlüsselungssystem der Empfangseinheit kann dann durch irgendeine Anwendung verwendet werden, die einen sicheren Transfer von Information erfordert.
Es sollte verstanden werden, dass jede der Kryptographiemaschinen 12 und 22 eine Einheit für eine asymmetrische Kryptographie enthält, wie beispielsweise vom RSA-Typ.
Wenn die Verschlüsselungsschlüsselinformation K in der Form eines privaten Schlüssels ist, wird das zu dem privaten Schlüssel gehörende Zertifikat normalerweise zu der Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit 2 transferiert.
Für eine zusätzliche Sicherheit kann ein PIN-Code oder ein biometrischer Code, wie beispielsweise ein digitaler Fingerabdruck, zum Starten der Schlüsselverteilungsprozedur erforderlich sein. Für eine noch weitere Sicherheit kann ein PIN-Code oder ein biometrischer Code für die Empfangsseite angefordert und durch die Verteilungsseite geprüft werden. Solche Codes sind vorzugsweise in den Schutzschaltungen gespeichert.
Wenn der Schlüssel möglicherweise verteilt worden ist, kann eine Schlüsselnummer anzeigen, welcher Schlüssel, der verteilt wurde, und das im Speicher 11 der Schutzschaltung 10 gespeicherte Zertifikat CERT 2, anzeigt, zu welcher Schaltung der Schlüssel verteilt wurde.
Vorzugsweise wird eine Zweiwegeverschlüsselung als weitere Sicherheitsmaßnahme verwendet. Dies bedeutet allgemein, dass die Verschlüsselungsschlüsselinformation K, die durch den öffentlichen Schlüssel der Schutzschaltung 20 verschlüsselt ist, auch durch den privaten Schlüssel der Schutzschaltung 10" signiert" wird. Die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation K wird dann durch den öffentlichen Schlüssel der Schutzschaltung 10 sowie den privaten Schlüssel der Schutzschaltung 20 auf zwei Wegen entschlüsselt. Jedoch erfordert dies, dass die Schutzschaltung 20 das Zertifikat CERT 1 der Schutzschaltung 10 anfordert und dass der in der Schutzschaltung 20 gespeicherte öffentliche CA-Schlüssel zur Verifizierung der Authentizität des Zertifikats CERT 1 und des darin umfassten öffentlichen Schlüssels der Schutzschaltung 10 verwendet wird.
Das Zertifikat CERT 1 der Schutzschaltung zertifiziert, dass die Schaltung 10 von einem Typ ist, für den zugelassen ist, die Verschlüsselungsschlüsselinformation K, die auf eine vorbestimmte Weise verschlüsselt ist, zu einer Empfangseinheit zu verteilen, die mit einer Schutzschaltung eines vorbestimmten Typs ausgestattet ist, und das Zertifikat CERT 2 der Schutzschaltung 20 zertifiziert, dass die Schaltung 20 von einem Typ ist, der durch die Schutzschaltung 10 akzeptiert wird.
Normalerweise ist das angeforderte Zertifikat CERT 1 der ersten Schutzschaltung 10 in dem nichtflüchtigen Speicher 21 der Schutzschaltung 20 gespeichert. Demgemäß hält die Empfangseinheit 2 allgemein den öffentlichen Schlüssel der Schutzschaltung 10 der Verteilungseinheit 1 und Information über die Identität und den Typ der Schutzschaltung 10, und zwar möglicherweise zusammen mit einer Schlüsselnummer, die zu dem verteilten privaten Schlüssel gehört.
In dem Fall einer Zweiwege-Verschlüsselung kann dann, wenn das Zertifikat CERT 1 der ersten Schutzschaltung 10 in der zweiten Schutzschaltung 20 gespeichert worden ist, die Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit 2 konfiguriert sein, um die empfangene und darin geschützte Verschlüsselungsschlüsselinformation K zu löschen, wenn sie eine Löschanforderung von derselben Einheit empfängt, die die Verschlüsselungsschlüsselinformation bei der ersten Stelle verteilte. Um eine Authentifizierung der Löschanforderung zuzulassen, signiert die Schutzschaltung 10 der Verteilungseinheit 1 die Anforderung und sendet sie dann zu der Empfangseinheit 2. Die Authentizität der Löschanforderung wird durch die geschützte Logik 23 unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels ausgewertet, der in dem gespeicherten Zertifikat CERT 1 umfasst ist. Die Verschlüsselungsschlüsselinformation K wird aus dem Speicher 21 gelöscht, wenn verifiziert werden kann, dass die Löschanforderung authentisch ist. Auf diese Weise kann der eingekapselte Schlüssel durch den Besitzer der Vorrichtung in Reaktion auf eine authentifizierte Löschanforderung zerstört werden und kann ein neuer Schlüssel durch Wiederholen der obigen Verteilungsprozedur entweder durch dasselbe Individuum oder durch einen neuen Besitzer installiert werden. Anstelle eines Änderns der gesamten Vorrichtung, wie beim Stand der Technik, kann der Schlüssel auf effiziente Weise sicher ersetzt werden.
Obwohl die Verschlüsselungsschlüsselinformation K normalerweise einen privaten Schlüssel enthält, besteht ein alternativer Ansatz im Versehen der Schutzschaltung 20 der Empfangseinheit 2 mit einem herkömmlichen Schlüsselgenerator (nicht gezeigt) und einem Transferieren einer Parameterdarstellung des privaten Schlüssels, der auf dieselbe Weise geschützt ist, wie es oben beschrieben ist, zu der Empfangseinheit. Die Parameterdarstellung wird zu dem Schlüsselgenerator weitergeleitet, der darauf folgend den privaten Schlüssel erzeugt.
Ein weiterer alternativer Ansatz enthält die Verwendung einer symmetrischen Kryptographie. In diesem Fall weist die verteilte Verschlüsselungsschlüsselinformation K einen symmetrischen Verschlüsselungsschlüssel auf und weiterhin weist jede der Kryptographiemaschinen 12 und 22 eine Einheit für eine symmetrische Kryptographie (nicht gezeigt) auf, wie beispielsweise vom DES-Typ. Der symmetrische Verschlüsselungsschlüssel, der von der Schutzschaltung 10 zu der Schutzschaltung 20 verteilt und darin gespeichert ist, wird darauf folgend zum Verschlüsseln des privaten Schlüssels verwendet, um zu der Empfangseinheit verteilt zu werden. Wenn er einmal durch den symmetrischen Schlüssel in der Einheit vom DES-Typ der Kryptographiemaschine 12 verschlüsselt ist, wird der private Schlüssel zu der Empfangseinheit 2 gesendet, und in der Einheit vom DES-Typ der Kryptographiemaschine 22 unter Verwendung des zuvor verteilten symmetrischen Schlüssels entschlüsselt. Der entschlüsselte private Schlüssel wird darauf folgend im Speicher 21 der Schutzschaltung 20 gespeichert. Es sollte verstanden werden, dass der symmetrische Schlüssel nicht in der Schutzschaltung der Verteilungseinheit im Voraus gespeichert werden muss, sondern auf einer Prosessionbasis erzeugt werden kann.
Für ein besseres Verstehen der Erfindung wird nun ein spezifisches Beispiel eines Schlüsselverteilungssystems unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden.
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein spezifisches Beispiel eines Systems mit einer Schlüsselverteilungseinheit und einer Anzahl von miteinander verbundenen Schlüsselempfangseinheiten gemäß der Erfindung darstellt. Das System weist grundsätzlich einen Personalcomputer 30 oder ein Äquivalent, eine Smart Card 40, ein Funktelefon 50 und einen persönlichen Assistenten 60 auf. Der Personalcomputer (PC) 30 ist irgendein herkömmliches Personalcomputersystem mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 32, einer Anzeige 34, einer Tastatur 36 und einer Kartenlesereinheit 38 zum Bilden einer Schnittstelle mit einer Smart Card 40. Gemäß der Erfindung ist die Smart Card 40 mit einer Schutzschaltung 10 versehen, wie sie oben beschrieben ist, und ist jedes von dem PC 30, dem Funktelefon 50 und dem PDA 60 mit einer Schutzschaltung 20 versehen, wie es oben in Zusammenhang mit 2 beschrieben ist. Die Schutzschaltung 10 hält einen privaten Schlüssel, der für die Schaltung eindeutig ist, einen öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen CA sowie einen privaten Schlüssel K, der zu wenigstens einem von dem PC 30, dem Funktelefon 50 und dem PDA 60 zu verteilen ist. Die Schutzschaltung 20 in jeder der Vorrichtungen hält einen privaten Schlüssel, der für die Schaltung eindeutig ist, und ist von einem Typ, der akzeptierbar ist, wie es durch eine Logik in der Schutzschaltung 10 bestimmt wird, zum Schützen des zu verteilenden privaten Schlüssels K.
Wie es angegeben ist, wird angenommen, dass der private Schlüssel K auf der Smart Card 40 eingekapselt ist. Die Smart Card bzw. Chip-Karte kann mit irgendeiner Vorrichtung unter der Voraussetzung kommunizieren, dass eine Verbindung zwischen ihnen aufgebaut werden kann. In Betrieb ist die Smart Card 40 in den Kartenleser 38 des PC-Systems 30 eingefügt und wird die erforderliche Kommunikation unter Verwendung des Kommunikationsbusses des PC durchgeführt. Wenn die Schutzschaltung 20 des PC 30 einmal akzeptiert ist, wird der private Schlüssel K in der Schutzschaltung 10 verschlüsselt und zu der Schutzschaltung 20 des PC 30 über den Kartenleser 38 und den Kommunikationsbus des PC transferiert. Der transferierte Schlüssel K wird dann entschlüsselt und in der Schutzschaltung 20 gespeichert. Das Funktelefon 50 und der PDA 60 sind vorzugsweise mittels einer drahtlosen LAN-Technik (Infrarot oder Funk) mit dem PC 30 verbunden. Dies bedeutet, dass der PC 30, das Funktelefon 50 und der PDA 60 alle mit einer Schaltung, vorzugsweise standardmäßigen Bluetooth-Schaltungen, zum Aufbauen von Verbindungen innerhalb eines drahtlosen LAN ausgestattet sind. Vorzugsweise wird der private Schlüssel K von der Smart Card 40 zu dem Funktelefon 50 und/oder dem PDA 60 über das PC-System 30 unter Verwendung des Kartenlesers 38, des Kommunikationsbusses des PC-Systems 03 und der LAN- Schaltungen des PC 30 sowie des Funktelefons 50 und des PDA 60 verteilt.
Da der private Schlüssel K verschlüsselt wird, kann irgendeine herkömmliche Kommunikationsverbindung zwischen der Schlüsselverteilungseinheit (Smart Card 40) und der Schlüsselempfangseinheit (PC 30, Mobiltelefon 50, PDA 60) verwendet werden.
Der auf der Smart Card 40 eingekapselte private Schlüssel K kann durch einen Schlüsselgenerator (nicht gezeigt) zu der Smart Card 40 durch dieselbe Prozedur transferiert werden, wie sie in Verbindung mit 2 beschrieben ist. Somit kann die Schlüsselverteilungsprozedur auf eine rekursive Weise in mehreren Stufen wiederholt werden, wo eine Einheit, die eine Schlüsselempfangsrolle in einer ersten Stufe hatte, unter bestimmten Umständen eine Schlüsselverteilungsrolle in der nächsten Stufe annimmt.
4 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens für eine geschützte Verteilung von Verschlüsselungsschlüsselinformation gemäß der Erfindung. Die Verschlüsselungsschlüsselinformation K ist von einer Verteilungsseite zu einer Empfangsseite zu verteilen. Die Verteilungsseite hat eine Schutzschaltung mit einem privaten Schlüssel 1, einem öffentlichen Schlüssel 1, einem Zertifikat CERT 1 und einem öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen CA. Die Empfangsseite hat eine Schutzschaltung mit einem privaten Schlüssel 2, einem öffentlichen Schlüssel 2, einem Zertifikat CERT 2 und einem öffentlichen Schlüssel 2, einem Zertifikat CERT 2 und einem öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen CA (die nicht notwendigerweise dieselbe CA wie für die Verteilungsseite ist). In einem Schritt 101 fordert die Verteilungsseite das Zertifikat CERT 2 der Schutzschaltung der Empfangsseite an. Die Empfangsseite sendet das Zertifikat CERT 2 ihrer Schutzschaltung auf eine Anforderung hin in einem Schritt 201. In einem Schritt 102 und in einem Schritt 103 verifiziert die Verteilungsseite die Authentizität und bestimmt, ob die Schutzschaltung der Empfangsseite von einem Typ ist, der zum Schützen der Verschlüsselungsschlüsselinformation akzeptierbar ist, basierend auf Information über den Schaltungstyp, die in dem angeforderten Zertifikat CERT 2 umfasst ist. Wenn sie nicht akzeptierbar ist, wird die Verschlüsselungsschlüsselinformation K nicht verteilt werden. Wenn sie akzeptierbar ist, wird die Verschlüsselungsschlüsselinformation K durch wenigstens den öffentlichen Schlüssel 2 der Schutzschaltung der Empfangsseite in einem Schritt 104 verschlüsselt. In einem Schritt 105 wird die verschlüsselte Schlüsselinformation K zu der Empfangsseite gesendet. Auf der Empfangsseite wird die verschlüsselte Schlüsselinformation K durch wenigstens den privaten Schlüssel 2 der Schutzschaltung der Empfangsseite in einem Schritt 202 entschlüsselt. Schließlich wird in einem Schritt 203 die entschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation K in der Schutzschaltung auf der Empfangsseite gespeichert.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich als Beispiele angegeben, und es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Weitere Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen, die die grundlegenden zugrunde liegenden Prinzipien beibehalten, die hierin offenbart und beansprucht sind, sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.

Claims

Schlüsselverteilungssystem mit einer Verteilungseinheit (1) und einer Empfangseinheit (2), die durch eine Kommunikationsverbindung (3) verbunden sind, wobei die Verteilungseinheit (1) Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) hat, um zu der Empfangseinheit (2) verteilt zu werden, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Verteilungseinheit (1) eine erste Schutzschaltung (10) enthält, die einen öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen Zertifikatautorität hält; die Empfangseinheit (2) eine zweite Schutzschaltung (20) enthält, die einen ursprünglichen privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) hält, der eindeutig für die zweite Schutzschaltung ist, wobei zu der zweiten Schutzschaltung ein Zertifikat (CERT 2) gehört, das Information über den Typ der zweiten Schutzschaltung (20) enthält; die erste Schutzschaltung (10) folgendes enthält: – eine Einrichtung zum Anfordern des Zertifikats (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung; – eine Einrichtung (13) zum Bestimmen, mittels des öffentlichen Schlüssels der Zertifikatautorität, ob das angeforderte Zertifikat (CERT 2) authentisch ist; – eine Einrichtung (13) zum Bestimmen, basierend auf der Typeninformation des Zertifikats (CERT 2), ob die zweite Schutzschaltung (20) einen einer Anzahl von vorbestimmten Typen von Schaltungen darstellt, die zum Schützen der Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) akzeptierbar sind, vorausgesetzt, dass das Zertifikat (CERT 2) als authentisch bestimmt ist; – eine Einrichtung (12) zum Verschlüsseln der Verschlüsselungsschlüsselinformation (K), vorausgesetzt, dass die zweite Schutzschaltung als akzeptierbar bestimmt ist; und – eine Einrichtung (15) zum Übertragen der verschlüsselten Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) zu der zweiten Schutzschaltung (20) über die Kommunikationsverbindung (3); und die zweite Schutzschaltung (20) folgendes enthält: – eine Einrichtung (22) zum Entschlüsseln der. verschlüsselten Verschlüsselungsschlüsselinformation (K); und – eine Einrichtung (21) zum Speichern der Verschlüsselungsschlüsselinformation (K).
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlüsselungseinrichtung (12) die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den öffentlichen Schlüssel verschlüsselt, der in dem angeforderten Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) umfasst ist, und die Entschlüsselungseinrichtung (22) die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) der zweiten Schutzschaltung (20) entschlüsselt.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Schutzschaltung (10) einen ursprünglichen privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 1) hält, der für die erste Schutzschaltung eindeutig ist, und zu ihr ein Zertifikat (CERT 1) gehört, das einen öffentlichen Schlüssel der ersten Schutzschaltung (10) enthält; die zweite Schutzschaltung (20) eine Einrichtung zum Anfordern des Zertifikats (CERT 1) der ersten Schutzschaltung (10) aufweist und weiterhin einen öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen Zertifikatautorität zum Verifizieren, dass das angeforderte Zertifikat (CERT 1) authentisch ist, hält; die Verschlüsselungseinrichtung (12) die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den öffentlichen Schlüssel, der in dem angeforderten Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) umfasst ist, und den privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 1) der ersten Schutzschaltung (10) auf zwei Wegen verschlüsselt; und die Entschlüsselungseinrichtung (22) die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den öffentlichen Schlüssel, der in dem angeforderten Zertifikat (CERT 1) der ersten Schutzschaltung (10) umfasst ist, und den privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) der zweiten Schutzschaltung (20) auf zwei Wegen entschlüsselt.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) einen privaten Schlüssel oder eine Darstellung davon aufweist.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 4, wobei ein Zertifikat (C), das zu dem privaten Schlüssel gehört, von der Verteilungseinheit (1) zu der Empfangseinheit (2) transferiert wird.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei jeder der akzeptierbaren Typen von Schaltungen den Verschlüsselungsschlüssel gemäß einer Anzahl von vorbestimmten Regeln behandelt.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei ein akzeptierbarer Typ von Schaltung die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) innerhalb der Schutzschaltung hält.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 7, wobei ein akzeptierbarer Typ von Schaltung weiterhin die darin gespeicherte Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) löscht, wenn er eine Löschanforderung von der Einheit empfängt, die die Verschlüsselungsschlüsselinformation verteilt.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) einen symmetrischen Schlüssel aufweist und die erste Schutzschaltung (10) folgendes enthält: – eine Einrichtung (12) zum Verschlüsseln eines privaten Schlüssels durch den symmetrischen Schlüssel; und – eine Einrichtung (15) zum Übertragen des symmetrisch verschlüsselten privaten Schlüssels zu der zweiten Schutzschaltung (20); und die zweite Schutzschaltung (20) folgendes enthält: – eine Einrichtung (22) zum Entschlüsseln des symmetrisch verschlüsselten privaten Schlüssels durch den symmetrischen Schlüssel; und – eine Einrichtung (21) zum Speichern des privaten Schlüssels.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 3, wobei die zweite Schutzschaltung (20) weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung (21) zum Speichern des Zertifikats (CERT 1) der ersten Schutzschaltung (10), vorausgesetzt, dass das Zertifikat als authentisch verifiziert ist; und eine Einrichtung zum Löschen der darin gespeicherten Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) in Reaktion auf eine durch den privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 1) der ersten Schutzschaltung (10) signierte Löschanforderung, wobei die Löschanforderung mittels des öffentlichen Schlüssels authentifiziert wird, der in dem gespeicherten Zertifikat (CERT 1) umfasst ist.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Schutzschaltung (10) eine Maschine (12) für eine asymmetrische Kryptographie und einen dauerhaften Speicher (11) zum Speichern der zu verteilenden Verschlüsselungsschlüsselinformation (K), des öffentlichen Schlüssels der vertrauenswürdigen Zertifikatautorität sowie eines ursprünglichen privaten Schlüssels (PRIVATER SCHLÜSSEL 1), der für die erste Schutzschaltung (10) eindeutig ist, hat.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Schutzschaltung (20) eine Maschine (22) für eine asymmetrische Kryptographie und einen dauerhaften Speicher (21) zum Speichern des privaten Schlüssels (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) der zweiten Schutzschaltung, der empfangenen Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) sowie eines öffentlichen Schlüssels einer vertrauenswürdigen Zertifikatautorität hat.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei das angeforderte Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) in der Schlüsselverteilungseinheit (1) gespeichert ist.
Schlüsselverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei das Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) Information über die Identität der zweiten Schutzschaltung hat und die Schlüsselverteilungseinheit (1) die Identität der zweiten Schutzschaltung (20) speichert.
Verfahren für eine geschützte Verteilung von Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) von einer Schlüsselverteilungseinheit (1) zu einer Schlüsselempfangseinheit (2) über eine Kommunikationsverbindung (3), welches gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: Versehen der Verteilungseinheit (1) mit einer ersten Schutzschaltung (10), die einen öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen Zertifikatautorität hält; Versehen der Empfangseinheit (2) mit einer zweiten Schutzschaltung (20), die einen ursprünglichen privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) hält, der für die zweite Schutzschaltung eindeutig ist; Verbinden der zweiten Schutzschaltung (20) der Empfangseinheit (2) mit einem Zertifikat (CERT 2), das Information über den Typ der zweiten Schutzschaltung (20) hat; wobei die erste Schutzschaltung (10) das Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) anfordert und durch Verwenden des öffentlichen Schlüssels der Zertifikatautorität bestimmt, ob das angeforderte Zertifikat (CERT 2) authentisch ist, und basierend auf der Typeninformation des Zertifikats (CERT 2) bestimmt, ob die zweite Schutzschaltung (20) einen Typ von Schaltung darstellt, der zum Schützen der Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) akzeptierbar ist; vorausgesetzt, dass das angeforderte Zertifikat (CERT 2) als authentisch bestimmt ist, und dass die zweite Schutzschaltung (20) als akzeptierbar bestimmt ist: Verschlüsseln der Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) in der ersten Schutzschaltung (10); Übertragen der verschlüsselten Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) von der ersten Schutzschaltung (10) zu der zweiten Schutzschaltung (20) über die Kommunikationsverbindung (3); Entschlüsseln der verschlüsselten Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) in der zweiten Schutzschaltung (20); und Speichern der Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) in der zweiten Schutzschaltung (20).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den öffentlichen Schlüssel verschlüsselt wird, der in dem angeforderten Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) umfasst ist, und die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) der zweiten Schutzschaltung (20) entschlüsselt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Schutzschaltung (10) einen ursprünglichen privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 1) hält, der für die erste Schutzschaltung eindeutig ist, und mit einem Zertifikat (CERT 1) verbunden ist, das einen öffentlichen Schlüssel der ersten Schutzschaltung enthält; die zweite Schutzschaltung (20) das Zertifikat (CERT 1) der ersten Schutzschaltung (10) anfordert und weiterhin einen öffentlichen Schlüssel einer vertrauenswürdigen Zertifikatautorität zum Verifizieren, dass das angeforderte Zertifikat (CERT 1) authentisch ist, hält; die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den öffentlichen Schlüssel, der in dem Zertifikat (CERT 2) der zweiten Schutzschaltung (20) umfasst ist, und dem privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 1) der ersten Schutzschaltung (10) auf zwei Wegen verschlüsselt wird; und die verschlüsselte Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) durch den öffentlichen Schlüssel, der in dem Zertifikat (CERT 1) der ersten Schutzschaltung (10) umfasst ist, und dem privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 2) der zweiten Schutzschaltung (20) auf zwei Wegen entschlüsselt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) einen privaten Schlüssel oder eine Darstellung davon aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein akzeptierbarer Typ von Schaltung den Verschlüsselungsschlüssel gemäß einer Anzahl von vorbestimmten Regeln behandelt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein akzeptierbarer Typ von Schaltung die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) innerhalb der Schutzschaltung hält.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zweite Schutzschaltung das Zertifikat (CERT 1) der ersten Schutzschaltung (10) speichert, vorausgesetzt, dass das Zertifikat als authentisch verifiziert ist, und die darin gespeicherte Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) in Reaktion auf eine durch den privaten Schlüssel (PRIVATER SCHLÜSSEL 1) der ersten Schutzschaltung (10) signierte Löschanforderung löscht, wobei die Löschanforderung mittels des öffentlichen Schlüssels authentifiziert wird, der in dem gespeicherten Zertifikat (CERT 1) umfasst ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Verschlüsselungsschlüsselinformation (K) einen symmetrischen Verschlüsselungsschlüssel aufweist, welcher darauf folgend zum sicheren Verteilen eines privaten asymmetrischen Verschlüsselungsschlüssels von der ersten Schutzschaltung (10) zu der zweiten Schutzschaltung (20) verwendet wird.