-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines gesicherten
Datenverkehrs in einem Computer-Netzwerk, welches mit einer zentralen
Zugangssteuereinrichtung und Computern versehen ist, welche verteilt
sind, welche verbunden mit und getrennt vom Netzwerk werden können, wobei
jeder Computer mit einem Schlüssel
versehen ist, dessen Authentizität
bzw. Echtheit vor dem Verbinden des Computers mit dem Netzwerk durch
die Zugangssteuereinrichtung geprüft wird, um die Verbindung entweder
zuzulassen oder abzulehnen.
-
Ein
solches Verfahren ist seit langem in der Praxis von Computer-Netzwerkanwendungen
bekannt. Vorzugsweise werden in solchen Computer-Netzwerken, die
drahtlos oder verdrahtet beziehungsweise drahtgebunden ausgebildet
sind, nur legitimierte Computer zum Netzwerk zugelassen, um die
Integrität
des Netzwerks zu gewährleisten. Üblicherweise
geben die Computerbenutzer ein Paßwort oder ähnliches ein, welches auf Authentizität beziehungsweise
Echtheit geprüft
wird, und bei falschem Paßwort
wird der Zugang zum Netzwerk verweigert.
-
Ein
solches System beinhaltet bedeutende Nachteile. Zum Beispiel erfordert
das bekannte System, daß ein
Register des legitimierten Paßworts
aufrecht erhalten wird. Ein zusätzlicher
Nachteil für
den Benutzer liegt darin, daß er
das Risiko eingeht, das Paßwort
zu vergessen, wodurch ein Zugang zu dem Netzwerk unmöglich wird.
Bei manchen Gelegenheiten ist eine solche Situation sehr unerwünscht, beispielsweise
wenn ein Zugang in einer kritischen Situation zu Daten benötigt wird,
die nur über
das Netzwerk erhältlich
sind. Eine solche Situation könnte
in einem Datennetzwerk in einem Krankenhaus oder in einem Atomkraftwerk
entstehen.
-
Ein
bedeutsamer Nachteil ist außerdem,
daß vom
Management des Computer-Netzwerks neben anderen Dingen, ständige Berücksichtigung
in Verbindung mit weiteren nachfolgenden Computern gefordert wird,
welche auch legitimiert werden müssen. Diese
Problematik spielt besonders in drahtlosen Netzwerken eine Rolle,
ist aber nicht auf diese beschränkt.
Da die Kommunikation durch die Luft durchgeführt wird, hat besonders das
drahtlose Netzwerk eine offenere Eigenschaft als das drahtgebundene
Netzwerk. Weiterhin existiert aufgrund dieser offenen Eigenschaft
ein erhöhtes
Risiko, daß Zugangsschlüssel abgehört werden,
so daß nicht
autorisierte Personen in der Lage sind, Zugang zum Netzwerk durch
die Verwendung der abgehörten
Schlüssel
erhalten.
-
Es
ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren eines gesicherten Datenverkehrs
zu schafften, bei welchem diese Probleme nicht auftreten, und wobei
dessen Anwendung einfach zu implementieren ist.
-
Aus
der Druckschrift
EP-A-0,725,512 ist ein Verfahren
zum Bereitstellen eines gesicherten Datenverkehrs in einem Computer-Netzwerk
des oben genannten Typs bekannt, bei welchem der Schlüssel eines
jeden Computers geheim und nur in dem jeweiligen Computer vorhanden
ist, und wobei der Computer von diesem Schlüssel mit einem in dem Computer vorher
festgelegten Algorithmus einen öffentlichen Schlüssel herleitet,
der auch in der Zugangssteuereinrichtung vorhanden ist, wodurch
der öffentliche Schlüssel durch
diesen Computer an die Zugangssteuereinrichtung gesendet wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Zugangssteuereinrichtung den empfangenen öffentlichen Schlüssel in dem
Algorithmus in einen Prüfwert
verarbeitet, daß die
Zugangssteuereinrichtung einen Prüfschlüssel an den Computer sendet,
welcher in Abhängigkeit
von dem Algorithmus den Prüfschlüssel zusammen
mit dem Schlüssel
dieses Computers in eine Antwort verarbeitet, die der Computer an
die Zugangssteuereinrichtung sendet, und daß die Zugangssteuereinrichtung
den Computer in dem Netzwerk zuläßt, wenn die
Antwort gleich dem Prüfwert
ist, und daß der
Algorithmus derart ausgerichtet ist, daß jedes Ergebnis von dem Algorithmus
von einer Vielzahl möglicher Eingabeparameter
des Algorithmus abgeleitet werden kann, wobei nur der vorliegende
Schlüssel
in dem Computer den Prüfwert
bereitstellt.
-
Wie
erwähnt,
muß der
Schlüssel
geheim sein; Einzigartigkeit ist erwünscht, aber nicht wesentlich.
Da die Anzahl der möglichen
Schlüssel
sehr groß ist,
ist die Wahrscheinlichkeit, daß zwei
Computer den gleichen Schlüssel
haben, sehr gering, vorausgesetzt sie wurden zufällig ausgewählt.
-
Vorzugsweise
ist der in jedem Computer vorhandene Schlüssel für die Benutzer des Computers nicht
zugänglich
und kann von ihm nicht erhalten werden. Dieses ist zum Beispiel
dadurch ermöglicht, daß dieser
geheime Schlüssel
in dem Nur-Lese-Speicher
beziehungsweise ROM-Speicher in einem Bereich abgespeichert ist,
der Benutzern nicht zugänglich
ist. Der jeweilige Schlüssel
kann in den Computer nur einmal während seiner Herstellung eingegeben
werden, ebenso wie der Algorithmus, den der Computer in dem erfindungsgemäßen Verfahren
anwendet. Wie oben erläutert,
ist dieser Algorithmus auch ein Bestandteil der Zugangssteuereinrichtung.
Als ein Resultat der Erfindung kann der öffentliche Schlüssel, der
vom Computer aus seinem geheimen Schlüssel hergeleitet wird, öffentlich
bekannt sein, da es aufgrund der Eigenschaft des Algorithmus, daß jedes
Ergebnis von einer Vielzahl von Eingabeparametern hergeleitet werden
kann, praktisch unmöglich
ist, den geheimen Schlüssel
durch Kenntnis des öffentlichen
Schlüssels
und des Algorithmus zu bestimmen. Als ein Ergebnis des Nachrichtenverkehrs
zwischen der Zugangssteuereinrichtung und dem Computer, welches
nach dem Erhalt des öffentlichen
Schlüssels
durch die Zugangssteuereinrichtung gemäß der Erfindung eingeleitet
wird, und in welcher ein Prüfschlüssel an
den Computer gesendet wird, welcher diesen zusammen mit seinem geheimen
Schlüssel
in eine Antwort verarbeitet, die mit dem von der Zugangssteuereinrichtung
auf der Grundlage des öffentlichen
Schlüssels
hergeleiteten Prüfwert
identifiziert werden muss, wird zuletzt eine Überprüfung ausgeführt, die festlegt, ob der jeweilige
Computer den korrekten geheimen Schlüssel aufweist.
-
Die
Anziehungskraft des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die, daß die autorisierten öffentlichen
Schlüssel
im Allgemeinen bekannt werden können,
ohne die geheimen Schlüssel
des an das Netzwerk zu koppelnden Computers zu beeinträchtigen. Die
beste Netzwerksicherheit kann erhalten werden, wenn alle autorisierten öffentlichen
Schlüssel
zuvor in die Zugangssteuereinrichtung eingegeben sind.
-
Vorteilhafterweise
kann das erfindungsgemäße Verfahren
jedoch auch dergestalt ausgebildet sein, daß bei einem ersten Versuch
zum Verbinden eines Computers die Zugangssteuereinrichtung den öffentlichen
Schlüssel
authentifiziert beziehungsweise legitimiert, welcher durch den Computer
als autorisierter öffentlicher
Schlüssel
gesendet wird. Dieses reduziert die Probleme der Steuerung beziehungsweise
Kontrolle des gesicherten Netzwerks im großen Umfang, so daß der korrekte
Algorithmus nur in die Zugangssteuereinrichtung und in die für das Netzwerk
hergestellten Computer eingegeben werden muß, und die jeweiligen Computer
mit geheimen Schlüssel
ausgestattet werden müssen.
-
Die
Resultate der Erfindung können
insbesondere mit einer Ausgestaltung erlangt werden, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß der
Computer den öffentlichen
Schlüssel
von seinem geheimen Schlüssel
gemäß dem Algorithmus
pb = gpv mod p ableitet, in welchem p eine
vorbestimmte Primzahl ist, und g eine vorbestimmte Basiszahl ist
und daß die
Zugangssteuereinrichtung den empfangenen öffentlichen Schlüssel pb
in einen Prüfwert
cw gemäß dem Algorithmus
cw = (pb)x mod p verarbeitet, in welchem x
eine vorbestimmte Prüfzahl
ist, und daß die
Zugangssteuereinrichtung einen Prüfschlüssel cs an den Computer sendet,
welcher gemäß dem Algorithmus
cs = (g)x mod p bestimmt wird, daß der Computer
den Prüfschlüssel cs
mit dem Algorithmus a = (cs)pv mod p verarbeitet, in welchem a die
Antwort ist, die der Computer zu der Zugangssteuereinrichtung sendet,
daß die
Zugangssteuereinrichtung die Antwort mit einem Prüfwert cw vergleicht,
und falls Gleichheit vorliegt, den Computer in dem Netzwerk zuläßt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, in welcher das Verfahren angewendet werden kann,
wenn zwei oder mehr Zugangssteuereinrichtungen vorhanden sind, ist
es bevorzugt, daß die
Zugangssteuereinrichtung in datenaustauschender Kommunikation sind,
so daß,
nachdem ein Computer über
eine erste Zugangssteuereinrichtung eingekoppelt wurde, der Computer
zum Schalten zu einer weiteren Zugangssteuereinrichtung frei beziehungsweise
befähigt
ist.
-
Diese
Aufgaben werden in vorteilhafter Weise grundsätzlich durch Anwenden der im
Anspruch 1 niedergelegten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
werden durch die Unteransprüche
angegeben.
-
Die
Erfindung wird nun anhand einer nicht einschränkenden Ausführungsform
mit Bezug auf die beigefügten 1 und 2 detaillierter erläutert.
-
1 zeigt ein Flußdiagramm
eines Kommunikationsablaufs zwischen dem Computer und der Zugangssteuereinrichtung
des Netzwerks.
-
2 zeigt den in 1 dargestellten Kommunikationsablaufs
bei der Einrichtung beziehungsweise bei dem Set-Up mit einem Computer
(Station) und einer Zugangssteuereinrichtung (Zugangspunkt).
-
Der
Kommunikationsablaufs zwischen dem Computer und der Zugangssteuereinrichtung
wird nun mit Bezug auf 1 erklärt, in welcher
ein Zahlzeichen 1 bis 7 einen in 2 gezeigten Schritt anzeigt.
-
1 zeigt, daß in der
Zugangssteuereinrichtung (Zugangspunkt) vorher festgelegte Werte
für eine
Prüfzahl
x, eine Primzahl p und eine Basiszahl g eingesetzt werden. Die Primzahl
p ist ebenfalls in dem Computer (Station) vorhanden, welcher über die Zugangssteuereinrichtung
um Zugang zu dem Netzwerk ersucht. Dieser Computer kennt auch einen
geheimen Schlüssel
pv, welcher nur diesem Computer bekannt ist. Der Computer kennt
ebenfalls die Basiszahl g. In Schritt 1 leitet der Computer
einen öffentlichen
Schlüssel
pb von dem geheimen Schlüssel
pv nach dem Algorithmus pb = gpv mod p ab,
um Zugang zu erhalten. In Schritt 2 sendet der Computer
diesen öffentlichen
Schlüssel
pb an die Zugangssteuereinrichtung. In Schritt 3 verarbeitet
die Zugangssteuereinrichtung den öffentlichen Schlüssel pb
in einen Prüfwert
cw gemäß der Formel
cw = (pb)x mod p. Dieser identifiziert den
Prüfwert
mit (gpv)x mod p
(Formel 1). In Schritt 4 sendet die Zugangssteuereinrichtung anschließend einen
vorher durch den Algorithmus cs = (g)x mod
p bestimmten Prüfschlüssel cs
an den Computer. In Schritt 5 verarbeitet der Computer
den Wert cs mit dem Algorithmus a = (cs)pv mod
p, und in Schritt 6 erfolgt eine Antwort a zurück an die
Zugangssteuereinrichtung. Der Wert der Antwort a ist gleich (gx)pv mod p, wie in
Formel 2 gezeigt ist. In Schritt 7 vergleicht die Zugangssteuereinrichtung den
Wert der Antwort a mit dem Wert von cw, und bei Übereinstimmung (vergleiche
Formel 1 und Formel 2), welche durch den korrekten Wert des geheimen Schlüssel pv
bestimmt ist, wird die Zugangssteuereinrichtung dem Computer den
Zugang zu dem Netzwerk zulassen.
-
Der
Fachmann erkennt, daß ein
anderer Algorithmus als der in der beispielhaften Ausführungsform
beschriebene ebenfalls die Voraussetzungen jedes Resultats des Algorithmus
erfüllen
kann, der von einer Vielzahl von möglichen Eingabeparametern ableitbar
ist, wohingegen nur der in dem Computer vorhandene Schlüssel in
der Lage ist den Prüfwert
zu liefern. Deshalb ist die beispielhafte Ausführungsform nicht als einschränkend zu
verstehen. Der Fachmann wird ebenso erkennen, daß bei einer besonderen Auswahl
eines Algorithmus die Auswahl des geheimen Schlüssels pv, der Primzahl p, der
Basiszahl g und der Prüfzahl
x optional voreingestellt sein kann und nicht auf spezielle Werte
begrenzt ist.