(57)【要約】本発明に従い、セキュリティモジュールは、情報をセキュリティモジュールに入力することができるデータ入力部を含み、セキュリティモジュールは少なくとも２つのデータ出力部を含み、この場合認証個所に伝送されるデータが第１のデータ出力部を経て出力され、出力すべき文書に伝送可能なデータが第２のデータ出力部を経て出力され、少なくとも２個の組み合わせ機械を備え、第１の組み合わせ機械が第１のデータ出力部のための結果の値を発生し、第２の組み合わせ機械が第２のデータ出力部のための結果の値を発生する。本発明は更に、偽造防止文書を作成するためのセキュリティモジュールの使用に関する。
2004500593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セキュリティモジュールにおいて、セキュリティモジュールが情報をセキュリティモジュールに入力することができるデータ入力部を含んでいることと、セキュリティモジュールが少なくとも２つのデータ出力部を含んでいることと、この場合認証個所に伝送されるデータが第１のデータ出力部を経て出力され、出力すべき文書に伝送可能なデータが第２のデータ出力部を経て出力されることと、少なくとも２個の組み合わせ機械（Ｋ１，Ｋ２）を備え、第１の組み合わせ機械（Ｋ１）が第１のデータ出力部のための結果の値を発生し、第２の組み合わせ機械（Ｋ２）が第２のデータ出力部のための結果の値を発生することを特徴とするセキュリティモジュール。
【請求項２】
セキュリティモジュールが予測つかない秘密を発生する秘密発生器を含んでいることを特徴とする請求項１記載のセキュリティモジュール。
【請求項３】
秘密発生器によって発生した秘密が第１の組み合わせ機械（Ｋ１）と第２の組み合わせ機械（Ｋ２）に入力されるように、秘密発生器が第１の組み合わせ機械およびまたは第２の組み合わせ機械に接続されていることを特徴とする請求項２記載のセキュリティモジュール。
【請求項４】
セキュリティモジュールが識別レジスタを含み、識別レジスタの値が第１の組み合わせ機械から出力されたデータ組み合わせに入力されるように、識別レジスタの出力値が第１の組み合わせ機械（Ｋ１）に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つまたは複数に記載のセキュリティモジュール。
【請求項５】
少なくとも１個の暗号化機械を含み、この暗号化機械が一方の組み合わせ機械（Ｋ１）の出力値を暗号化することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つまたは複数に記載のセキュリティモジュール。
【請求項６】
暗号化機械が鍵レジスタに接続され、鍵レジスタに含まれる少なくとも１つの値が暗号化機械内で暗号化のために使用可能であることを特徴とする請求項５記載のセキュリティモジュール。
【請求項７】
ハッシュ機械を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つまたは複数に記載のセキュリティモジュール。
【請求項８】
入力データがセキュリティモジュールのデータ入力部に入力され、個々の文書を識別するために役立つ情報がセキュリティモジュール内で発生させられる、偽造防止文書を作成する方法において、入力データがセキュリティモジュールのデータ入力部に入力され、そこで秘密を示すデータと組み合わせられることと、秘密が組み合わせから分離された処理ステッテで更に処理されることと、データが秘密を示すデータと入力データの組み合わせから得られることを特徴とする方法。
【請求項９】
秘密が第１のデータ出力部から出力されることと、秘密を示すデータと入力データの組み合わせから得られるデータが第２のデータ出力部から出力されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
秘密を示すデータと入力データの組み合わせが第２の組み合わせ機械（Ｋ２）で行われることを特徴とする請求項８または９の一つまたは複数に記載の方法。
【請求項１１】
秘密を示すデータと入力データが互いに不可逆的に結合され、同じデータを同じ方法で繰り返して結合する際にのみ、一時的な秘密を推定することができずに、同一に結果が発生するように、不可逆の結合が行われることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
秘密を示すデータの他の結合が、識別レジスタのデータを含めて行われることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つまたは複数に記載の方法。
【請求項１３】
秘密を示すデータと識別レジスタ（ＩＤ）のデータの組み合わせが暗号化機械で暗号化されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
暗号化が鍵を含めて行われ、この鍵の値が鍵レジスタ（ＳＲ）に記憶されていることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
第１のデータ出力部から出力されるデータが認証個所に伝送されることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一つまたは複数に記載の方法。
【請求項１６】
認証個所がデータを他の鍵に結合することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第２のデータ出力部から出力されるデータが偽造防止情報として、作成すべき偽造防止文書に出力されることを特徴とする請求項８〜１６のいずれか一つまたは複数に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、セキュリティモジュールに関する。
【０００２】
本発明は更に、偽造防止文書を作成する方法に関する。この場合、入力データはセキュリティモジュールのデータ入力部に入力される。
【０００３】
本発明の根底をなす課題は、偽造防止文書を発生することができるセキュリティモジュールを提供することである。
【０００４】
この課題は本発明に従い、セキュリティモジュールが情報をセキュリティモジュールに入力することができるデータ入力部を含んでいることと、セキュリティモジュールが少なくとも２つのデータ出力部を含んでいることと、この場合認証個所に伝送されるデータが第１のデータ出力部を経て出力され、出力すべき文書に伝送可能なデータが第２のデータ出力部を経て出力されることと、少なくとも２個の組み合わせ機械を備え、第１の組み合わせ機械が第１のデータ出力部のための結果の値を発生し、第２の組み合わせ機械が第２のデータ出力部のための結果の値を発生するセキュリティモジュールが形成されていることによって解決される。
【０００５】
データ安全性を高めるために、セキュリティモジュールが予測つかない秘密を発生する秘密発生器を含むように形成されていると合目的である。
【０００６】
この場合、秘密発生器によって発生した秘密が第１の組み合わせ機械と第２の組み合わせ機械に入力されるように、秘密発生器が第１の組み合わせ機械およびまたは第２の組み合わせ機械に接続されていると特に有利である。
【０００７】
中断、特に出力の中断が行われるシステム内でセキュリティモジュールを使用するために、セキュリティモジュールが識別レジスタを含むように形成され、識別レジスタの値が第１の組み合わせ機械から出力されたデータ組み合わせに入力されるように、識別レジスタの出力値が第１の組み合わせ機械に接続されていると特に合目的である。
【０００８】
セキュリティモジュールが少なくとも１個の暗号化機械を含み、この暗号化機械が一方の組み合わせ機械の出力値を暗号化することにより、データ安全性が更に高まる。
【０００９】
この場合、暗号化機械が鍵レジスタに接続され、鍵レジスタに含まれる少なくとも１つの値が暗号化機械内で暗号化のために使用可能であると合目的である。
【００１０】
セキュリティモジュールがハッシュ機械を含んでいることにより、セキュリティモジュールの実施が合目的である。
【００１１】
図１に示したセキュリティモジュール（安全モジュール）はデータ入力部を備え、このデータ入力部から情報をセキュリティモジュールに入力することができる。
【００１２】
セキュリティモジュールは更に、２つのデータ出力部ＤＡ１，ＤＡ２を備えている。
【００１３】
第１のデータ出力部ＤＡ１からデータを出力することができる。このデータは外部の個所、例えば証明書発行個所に伝送される。
【００１４】
第２のデータ出力部ＤＡ２から、出力すべき文書にデータを伝送可能である。
【００１５】
セキュリティモジュールは更に、少なくとも２つの組み合わせ機械Ｋ１，Ｋ２を備えている。この第１の組み合わせ機械Ｋ１は第１のデータ出力部ＤＡ１のための結果の値を生じる。第２の組み合わせ機械Ｋ２は第２のデータ出力部ＤＡ２のための結果の値を生じる。
【００１６】
セキュリティモジュールは更に、見抜くことができない秘密を発生する少なくとも１個の秘密ジェネレータＧＧを含んでいる。秘密ジェネレータは第１の組み合わせ機械Ｋ１にも第２の組み合わせ機械Ｋ２にも接続されている。秘密ジェネレータＧＧと組み合わせ機械Ｋ２の間の接続は好ましくはバッファメモリを介して行われる。
【００１７】
バッファメモリは好ましくは、秘密ジェネレータで発生した秘密を一時的に記憶する機能を有する。
【００１８】
セキュリティモジュールは更に、識別レジスタを備えている。この識別レジスタは、第１の組み合わせ機械から出力された組み合わせデータに、識別レジスタの値が入力されるように、第１の組み合わせ機械Ｋ１に接続されている。
【００１９】
セキュリティモジュールに含まれる暗号化機械は、一方の組み合わせ機械、図示の場合組み合わせ機械Ｋ１の出力値を暗号化するようにプログラミングされている。
【００２０】
記憶場所を節約するために、例えば暗号化のためのＲＳＡや署名のような適当な安全規格に従った非対称の一対の鍵を使用することが合目的である。使用者によって設定された任意のテキストが暗号化、署名およびハッシュ値生成に入り込むことができないので、これらのステップは正当化可能である。
【００２１】
鍵の長さは好ましくは少なくとも１２８ビット、更に好ましくは大幅に多いビット、例えば少なくとも１０２４ビットのＲＳＡである。
【００２２】
ハッシュ値の発生は好ましくは、規格ＳＨＡ−１に従って行われる。ハッシュ機械は挿入されたデータと秘密を不可逆的に論理的に結合する。これによって、同じデータを同じように繰り返して論理結合する際に、秘密を推定することなく、同一の結果が生じる。秘密は好ましくは一時的なものである。というのは、それによって安全性が向上するからである。しかし、これは必ずしも必要ではない。例えば秘密をデータメモリに固定入力可能である。
【００２３】
次に、手紙送信の郵便料金別納のきわめて好ましい例について、セキュリティモジュールの作用を説明する。
【００２４】
しかし、セキュリティモジュールは他の暗号化のために同じように適している。偽造防止文書を発生するためのセキュリティモジュールの使用は特に合目的である。用語“偽造防止文書”は決して限定的に理解すべきではない。例示的に示した郵便料金別納ノートのほかに、偽造防止文書は切符でもよいし、入場券でもよい。個別データに基づいて個々の文書を作ることができることによって、個人の証明書、座席指定券または個人特有の値を有するリストのような１回限りの文書も作成することができる。
【００２５】
セキュリティモジュールは好ましくは個別化可能な情報、例えば証明書やデジタル信号化されたライセンスを処理することができる。
【００２６】
これは、ドイツ郵便アーゲー（Ｄｅｕｔｓｃｈｅｎ Ｐｏｓｔ ＡＧ）の範囲における手紙の郵便料金別納のための使用の好ましい例の場合、次のように行われる。
【００２７】
デジタル署名は個人用署名鍵によって作成された、デジタルデータに関する封印である。この封印は、署名鍵証明書を備えた、関連する公開鍵によって、署名鍵の所有者と、データの非偽造性を認識することができる（例えばＳｉｇＧ第２条、第１項）。ここで使用された用語を利用して、検査個所は、署名鍵証明書を備えた文書作成者の公開された署名鍵が検査個所に供されるときに、文書作成者のデジタル署名、ひいてはこの署名が本人のものであることおよび文書に含まれるデータの非偽造性を検査することができる。
【００２８】
製作されたセキュリティモジュールはすべて、顧客システムメーカーによって“デジタルライセンス許諾されている”。認証個所は、セキュリティモジュールとの通信のために、同じフォーマットの固有の署名付き通信ライセンスを作成する。
【００２９】
証明書の発行と署名されたライセンス許諾は好ましくは次のようにして行われる。
【００３０】
セキュリティモジュールは内部で、一対の鍵を発生する。この鍵の公開された鍵ＰＳＢ（パブリックキー）は、顧客システムプロバイダＳＩ （発行人）の個人的な署名鍵を使用して、デジタルライセンス許諾される。顧客システムプロバイダＰＩ の公開された鍵は同様に、認証個所の公開された鍵のように、証明個所（ＣＡ）で作成され、認証され、そこで検査のために供される。
【００３１】
全体として、システム内では、次の鍵、認可証および署名されたライセンスが使用される。
【００３２】
セキュリティモジュールでは、セキュリティモジュールの個人用鍵と、セキュリティモジュールの公開された鍵と、顧客システムプロバイダ（発行人）によって署名された、セキュリティモジュールの公開された鍵のライセンスが供される。
【００３３】
認証個所には好ましくは、認証個所の少なくとも１個の個人用の鍵と、認証個所の公開された鍵が供される。
【００３４】
セキュリティモジュールは、例えば証明個所の接触によって、署名付きライセンスの有効性を検査する。
【００３５】
認証個所は、セキュリティモジュールの署名付きライセンスの有効性を検査し、それによって証明個所の接触によって、証明書の特徴項目毎に顧客システムプロバイダに対して責任がある自然人の身元に関する顧客システムプロバイダ（発行人）の同一性を検査する。
【００３６】
署名カードの発行責任者は、然るべき特徴（例えばセキュリティモジュールのライセンスの交付のための委任）が専ら、偽造防止文書が提出される個所と調和して与えられることを保証する。
【００３７】
セキュリティモジュールの対の鍵の定期的な交換は不要であるが、しかし可能である。鍵の有効期間は、使用者の使いやすさを高めるためにできるだけ長くなっている。セキュリティモジュールの鍵の有効期間は好ましくは数カ月から複数年である。この場合、３カ月乃至１５年が適している。有効期間は好ましくは３〜１０年であり、約６年が特に適している。
【００３８】
顧客システムメーカーは、交付したセキュリティモジュールのライセンスをデジタルライセンス許諾する鍵を、いつでも交換する権利を有する。顧客システムメーカーは、交付したセキュリティモジュールのライセンスをデジタル署名する署名鍵を、遅くとも１年後で交換し、その際古い署名鍵を使用禁止する義務を負っている。顧客システムメーカーは、認証個所と調和して署名鍵に印しを付ける。
【００３９】
偽造防止文書を検査する権利を有する個所は、鍵の買収を確認したときには、業務行為を認めない。偽造防止郵便切手を製造するためにセキュリティモジュールを使用する場合、文書をチェックする権利を有する個所は、郵便業務経営者、例えばドイツ郵便アーゲーである。この場合、顧客システムプロバイダの鍵の買収は、署名付きライセンスをこの鍵で作った顧客システムメーカーのセキュリティモジュールによって、あらゆる業務行為を郵便局側で直ちに停止することになる。
【００４０】
証明個所の鍵の管理は、指導的な法律規定や管理法的権利の規定に従って行われる。ドイツ連邦共和国では、これは署名法ＳｉｇＧと、署名条令ＳｉｇＶである。内部の処理規定を用いることによって安全性を更に高めることができる。
【００４１】
認証個所の鍵はいつでも交換可能である。この場合、顧客システムを変更する必要がない。
【００４２】
次に、認証個所の対称の鍵の使用に基づいて、認証方法を説明する。
【００４３】
対称の鍵はきわわて迅速な暗号化と解読を可能にする。対称な鍵の使用は、送信者の鍵と受信者の鍵が一致していることが前提となる。認証個所と多数の顧客システムの間で連絡する場合、認証個所が、それぞれの顧客システムに合う個々の鍵について充分な記憶能力を有するときに使用可能である。
【００４４】
これに対して、非対称の鍵の使用は、送信者が受信者の公開された鍵によって便りを暗号化し、受信者がその個人用鍵によって便りを解読するように行われる。
【００４５】
使用分野に応じて、対称な鍵または非対称な鍵を使用することができる。しかし、図示した方法は基本的には、対称な鍵によっても非対称な鍵によっても実施可能である。
セキュリティモジュールの安全上重要な課題
セキュリティモジュールは、起動のため、認証個所との通信のため、および作動停止のために、実質的に次の課題を満足すべきである。
鍵の作成
セキュリティモジュール内で非対称の対の鍵を作成し、記憶する。
公開された鍵の交付
顧客システムプロバイダ（発行人）によってライセンスのデジタル署名の範囲内で、作成した公開鍵の交付。個人用の鍵は決してセキュリティモジュールから外に出ないようにすべきである。
証明書記憶
起動の範囲内での、固有の公開鍵または固有の署名ライセンスの持続的な記憶。
署名作成
固有の個人用署名鍵を使用してデジタル署名の作成。
署名検査
適当な安全基準、例えばＳｉｇＧに従って、認証個所の署名ライセンスとその証明書を使用して、認証個所の認証モジュールのデジタル署名の検査。
証明書検査、
証明個所における照会によって証明書の検査。
一時的な証明書記憶
連絡会議の範囲内で証明書または署名ライセンスの一時的な記憶。
非対称の暗号化
通信相手の証明された公開鍵による、データの暗号化。
非対称の解読
公開された固有の鍵によって暗号化されたデータの、固有の個人用鍵による解読。
乱数作成
少なくとも１６バイトの数の範囲内での、証明可能で質的に高価値の乱数の作成および持続的な記憶。
会議用鍵の記憶
１６バイトの長さを有する会議用鍵の一時的な記憶。
請求プロセスの２つの識別番号の記憶
それぞれ１６バイトの長さを有する最新の２つの識別番号の記憶
取引場の現在の登録貨幣価値の記憶
郵便料金別納記載を作成するために現在使用可能である金額と通貨の記憶；“下降する登録”
上昇する登録貨幣価値の記憶
特に単一的な通貨、例えばユーロで、セキュリティモジュールによって郵便料金を別納したすべての金額の記憶；“上昇する登録”
使用者識別
固有の公開鍵によって暗号化すべきＰＩＮを使用することにより、所定の使用方法について権利を有する、セキュリティモジュールの使用者個人的な識別。
請求プロセスの識別番号の状態出力
顧客システムによる変更の可能性なしに、顧客システムの現在の請求システムの有効性の出力。
取引場の登録貨幣価値の状態出力
基礎システムによる変更の可能性なしに、現在供される取引場の顧客システムへの出力
送信特有のデータのハッシュ生成
ハッシュ値の生成、例えばＳＨ１に従って顧客システムから伝送された送信特有のデータおよび記憶された乱数。
取引場の登録貨幣価値の低減
セキュリティモジュールは好ましくはデジタル取引場と協働する。この取引場はセキュリティモジュールに統合可能であるかまたは別個に収納可能である。別個の収納は例えばデジタル財布に行われる。記憶によって、実際に存在する金額だけが利用される。例えばハッシュ値の生成が行われる利用の場合には、金額、ひいてはそれに割り当てられた登録貨幣価値が低減される。
送信特有のデータのデジタル署名
送信特有のデータのあらゆるハッシュ成形の際の送信特有のデータのデジタル署名の形成および出力。
故障の自動記録
セキュリティモジュールによる、活用と正当な通信試みおよび不当な通信試みの自動記録。
自己試験
活用の度に自己試験の実施。
活用停止
識別とオペレータによる要求の後で、セキュリティモジュールの活用停止。
ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０の安全レベルによる安全レベル
セキュリティモジュールの目的は、顧客システム内で、セキュリティモジュールで記憶および加工される情報の秘密性と一体性を保証することである。いろいろな顧客システムにおいておよびいろいろなセキュリティモジュールにおいて単一的な安全レベルを得るために、前もって定めた安全段階、例えばＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０によって設定された安全段階（ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０：“安全レベル”）との一致およびこの安全段階に従う認証が合目的である。
【００４６】
ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０の安全レベル４の適用が特に有利である。
【００４７】
実施のために推奨された安全段階は、ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０の安全レベル３である。なぜなら、これによって、少ない取扱作業で高いデータ安全性が得られるからである。
【００４８】
システムがＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０−１を超える要求を満足すると特に合目的である。
【００４９】
データ安全性を更に高めるために、顧客システムの安全上重要なプロセスを次のように実施すると合目的である。
【００５０】
セキュリティモジュールの製作と初期設定は、ドイツ郵便と調和された安全基準に従って、保護された雰囲気内で行われる。製作されたセキュリティモジュールの署名ライセンスを発生するための使用される署名鍵の買収の危険は、検査によって最小限に抑えられる。製作の際に、対の鍵が発生させられ、署名ライセンスを生じるための公開鍵が顧客プロバイダによって出力され、（セキュリティモジュールＩＤを含めて）セキュリティモジュールの署名ライセンスがセキュリティモジュールに記憶され、特徴項目が使用される証明書に記憶される。
顧客システムによるセキュリティモジュールの起動
顧客システムからセキュリティモジュールを起動させるために、セキュリティモジュールが顧客システムの署名ライセンス（公開鍵ＰＳＢを含めて）と１６バイトの長さの乱数Ｘａｕｔｈを顧客システムに移送することを要求される。（乱数は、顧客システムのキーボードとセキュリティモジュールの間に安全でない伝送値が存在するときに、再生アタックを防ぐ役目をする。例えばインターネットの場合には、解決策は、インターネット内の中央のセキュリティモジュールサーバと、例えばＰＩＮのようなログイン情報のために入力端末としての分散ＰＣを備えている）。
故障処理
署名ライセンスと乱数が複数回、例えば３回順々に要求され、続いて顧客システムのログインデータがセキュリティモジュールに伝送されるときには、これはセキュリティモジュールに記録しなければならない。この状態の場合、プロトコル状態の伝送によって故障除去するために認証個所との接続は可能であるがしかし、入場券または郵便料金別納ノートのような偽造防止文書の作成は不可能である。
【００５１】
顧客システム／顧客の認証の後で、セキュリティモジュールは請求プロセスの現在の識別番号と、その前までの識別番号と、現在の貨幣価値の額と、貨幣価値の有効性を供給し、これらをベースシステムに転送する。これらの価値の変化は使用者によって（ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０：役割）、この使用者の使用方法（ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０：サービス）において存在してはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
偽造防止文書を作成するために適したセキュリティモジュールの原理図である。
【図１】
2004500593.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004500593.tif 000004
2004500593.tif 000005
2004500593.tif 000006
2004500593.tif 000007
2004500593.tif 000008
2004500593.tif 000009
2004500593.tif 000010
2004500593.tif 000011
2004500593.tif 000012
2004500593.tif 000013
2004500593.tif 000014
2004500593.tif 000015
2004500593.tif 000016
2004500593.tif 000017
2004500593.tif 000018
2004500593.tif 000019
2004500593.tif 000020
2004500593.tif 000021
2004500593.tif 000022
2004500593.tif 000023
2004500593.tif 000024
2004500593.tif 000025
2004500593.tif 000026
2004500593.tif 000027
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004500593.tif 000028
2004500593.tif 000029
【国際調査報告】
2004500593.tif 000030
2004500593.tif 000031
2004500593.tif 000032
2004500593.tif 000033
2004500593.tif 000034
2004500593.tif 000035