Smartcard IT-Sicherheitsmodul

Smartcard-Sicherheitschip

Der Sicherheitschip einer Smartcard verfügt über verschiedene Hardware-Sicherheitsmechanismen, die sicherheitsrelevante Informationen schützen. Dazu gehören beispielsweise die Unter- und Überspannungsdetektion sowie die Erkennung niedriger Frequenzen. Diese Mechanismen sorgen dafür, dass der Sicherheitschip immer in einem definierten Zustand arbeitet, zum Beispiel bei Stromversorgung und Frequenz. Dadurch soll verhindert werden, dass bei einer Manipulation sicherheitsrelevante Informationen nach außen gelangen.

Weitere Sicherheitsmechanismen sind verwürfelte Busse sowie Sensoren für Licht, Temperatur und andere Einflüsse. Hinzu kommen Passivierungs- beziehungsweise Metallisierungsschichten, die sich über Bus- und Speicherstrukturen oder über der gesamten CPU befinden können. Auch ein Zufallszahlengenerator in der Hardware, spezielle CPU-Befehle für kryptografische Funktionen und Funktionen zum Speicherschutz gehören zu den Sicherheitsmechanismen.

Auch die Software der Smartcard trägt zur Sicherheit bei. Hierzu gehören beispielsweise Zugriffskontrollen auf Objekte und Zustandsautomaten. Abhängig von den Identifikations- und Authentisierungsmechanismen auf der Smartcard wird festgelegt, welche Befehle ausgeführt werden dürfen.

Die Sicherheit einer intelligenten Chipkarte basiert normalerweise auf zwei Faktoren: Wissen (PIN) und Besitz (Karte). Geheime Schlüssel verlassen den Sicherheitschip nicht. Alle Vorgänge, bei denen sicherheitsrelevante Informationen verarbeitet werden, finden direkt im Sicherheitschip statt. Ein geheimer Schlüssel kann also verwendet werden, ohne dass der Nutzer ihn kennen muss. Die geheimen Daten werden dabei manipulationssicher im Sicherheitschip gespeichert.

Formen von Smartcards

Smartcard-basierte Sicherheitschips werden nicht nur als klassische Smartcard eingesetzt. Sie können beispielsweise auch in USB-Token oder NFC-Token integriert sein. Dadurch lassen sich IT-Sicherheitsdienste performanter und ohne zusätzliches Lesegerät über USB oder NFC nutzen. Die Aktivierung über eine PIN bringt allerdings einige praktische Probleme mit sich. Meist werden nur vier bis sechs Zeichen verlangt, wodurch die Zahl der möglichen Kombinationen stark eingeschränkt wird. Außerdem verwenden viele Nutzer für verschiedene Smartcards die gleiche PIN wie bei ihrer EC-Karte. Das stellt selbstverständlich ein Sicherheitsrisiko dar.

Wird statt der üblichen PIN ein Fingerabdruck zur Aktivierung der Smartcard verwendet, bietet sich das Sicherheitskonzept „Match on Card“ an. Dabei wird der aktuelle Fingerabdruck direkt im Sicherheitschip der Smartcard mit einem gespeicherten Referenzwert verglichen. In der Regel werden mehrere Fingerabdrucktemplates im Sicherheitschip gespeichert. Dadurch kann der Nutzer auch einen anderen Finger verwenden, wenn beispielsweise der Zeigefinger verletzt ist.

Ein wichtiger Vorteil des Match-on-Card-Verfahrens bei der Biometrie ist die hohe Sicherheit. Die Referenzwerte verlassen den geschützten Bereich des Sicherheitschips niemals und können dort auch nicht ausgelesen werden. Gleichzeitig ist die Speicherung des Referenzwerts ausschließlich im Sicherheitschip besonders datenschutzfreundlich, da die personenbezogenen Daten nicht zentral gespeichert werden müssen. Ein direkt auf dem Sicherheitschip gespeicherter Referenzwert ermöglicht außerdem die Nutzung an verschiedenen Standorten (Roaming) sowie auf offline betriebenen IT-Systemen.

Anwendungsfelder für Smartcards

Smartcards werden unter anderem bei EC-Karten, Kreditkarten, Personalausweisen, Dienstausweisen, Banken- und Kreditkarten, Gesundheitskarten, Heilberufsausweisen, Authentifikationstoken, Verschlüsselungstoken, Bitcoin-Wallets und SSI-Wallets eingesetzt.

Level der IT-Sicherheit einer intelligenten Chipkarte

Bei einem smartcard-basierten Hardware-Sicherheitsmodul stellt sich die Frage, wie hoch das erreichte Level der IT-Sicherheit ist. Die Sicherheit soll so ausgelegt sein, dass ein erfolgreicher Angriff auf die sicherheitsrelevanten Informationen erst mit einem Aufwand von mehr als 1 Mio. EUR möglich ist.

Aus diesem Grund werden normalerweise nur abgeleitete Schlüssel auf der Smartcard gespeichert. Wird beispielsweise eine Bankkarte geknackt, kann dadurch nur der geheime Schlüssel des betroffenen Bankkunden ausgelesen werden. Damit könnte auch nur das Konto dieses Kunden angegriffen und mit einem begrenzten Schaden ausgeraubt werden. Die Sicherheit des gesamten Bankensystems und der Konten der anderen Bankkunden bleibt davon unberührt.