DE10161894A1 - Drahtloses sicheres Gerät - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und Gerät zur sicheren Verbindung eines oder mehrerer Peripheriegeräte wie z. B. Tastaturen, Mäuse, Gamepads, Fernsteuerungen, Joysticks mit einem oder mehreren Hostsystemen wie z. B. PCs oder Workstations, wobei die sichere Verbindung die Anfälligkeit der drahtlosen Kommunikation zwischen einem drahtlosen Peripheriegerät und einem Hostsystem gegen zufällige oder böswillige Störung oder Abhörmaßnahmen reduziert.

Description

Verwandte Anmeldung

Diese Anmeldung beansprucht Priorität nach 35 U.S.C. § 119(e) vor der vorläufigen US-Anmeldung, laufende Nummer 60/258,843, die am 27. 12. 2000 von Samer Abdo, Rolf Ambuehl und Olivier Bodenmann angemeldet wurde, sowie der vorläufigen US- Anmeldung, laufende Nummer 60/300,563, die am 22. 6. 2001 von Samer Abdo, Rolf Ambuehl und Olivier Bodenmann angemeldet wurde, die auf denselben Zessionar wie die vorliegende Erfindung übertragen werden und die in ihrer Gesamtheit summarisch durch Literaturhinweis in diese Anmeldung eingefügt werden.

Hintergrund Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für die drahtlose Kommunikation zwischen einem Peripheriegerät und einem Hostcomputersystem (Hostsystem) und genauer auf ein Verfahren und ein System zur Herstellung einer sicheren Verbindung zwischen einem oder mehreren drahtlosen Peripheriegeräten und einem oder mehreren Hostsystemen.

Beschreibung des allgemeinen Stands der Technik

Auf dem Fachgebiet sind zahlreiche Verfahren zur Verbindung von Peripheriegeräten mit Hostsystemen wie PCs und Workstations bekannt. So sind zum Beispiel auf dem Fachgebiet mit Kabel ausgestattete Peripheriegeräte bekannt, d. h. Peripheriegeräte, die mittels eines Kabels oder einer Kabelverbindung über einen seriellen (RS-232) oder Parallelanschluss nach Industrienorm mit Hostsystemen verbunden sind. Diese Methode ist in vielen Fällen effektiv, hat jedoch bestimmte Beschränkungen. Ein Nachteil ist z. B. die Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Benutzers. Ein zweiter Nachteil besteht darin, dass Hostsysteme nur eine begrenzte Anzahl verfügbarer Anschlüsse aufweisen und daher nur eine begrenzte Anzahl von Peripheriegeräten unterstützen können. Ein weiterer Nachteil ist die Komplexität bis hin zu Unordnung und Chaos, die mit einer Vielzahl von Leitungen oder Kabeln einhergeht. Es werden immer mehr Peripheriegeräte an Hostsysteme angeschlossen, was aufgrund der vielen Leitungen, die für den Anschluss einer großen Zahl von Peripheriegeräten mit Schnüren an ein Hostsystem erforderlich sind, zu immer mehr Unordnung und Verwirrung führt. Daher besteht ein Bedarf nach schnurlosen Peripheriegeräten.

Schnurlose Peripheriegeräte sind ebenfalls auf dem Fachgebiet bekannt. Ein häufig verwendeter Ansatz benutzt Infrarot-(IR)-Übertragungen, um ein Peripheriegerät mit einem Hostsystem zu verbinden. Fernsteuergeräte, die mit modernen Heimelektronikgeräten wie Fernsehern, Videorecordern oder Stereoanlagen eingesetzt werden, sind ein Beispiel für die schnurlose Kommunikation mittels Infrarotsignalen zwischen einem Peripheriegerät und einem Hostsystem. Während sie einige der Einschränkungen von mit Kabeln verbundenen Peripheriegeräten lösen, weisen drahtlose Übertragungssysteme, die Infrarotsignale benutzen, die Einschränkung auf, dass das übertragende Peripheriegerät auf das Hostsystem ausgerichtet sein muss, was bedeutet, dass Gegenstände im Sichtlinienpfad zwischen dem Peripheriegerät und dem Host die Übertragung behindern können. Aufgrund dieser Beschränkung ist die Infrarot- Kommunikation nicht praktikabel, wenn es schwierig ist, ein bestimmtes Peripheriegerät auf das Hostsystem auszurichten.

In jüngster Zeit wurden weitere drahtlose Geräte eingeführt. So sind beispielsweise drahtlose Peripheriegeräte auf dem Fachgebiet bekannt, die mittels Radiofrequenz-(RF)-Übertragungssystemen die Verbindung zu Hostsystemen herstellen. Die RF-Technologie ermöglicht die drahtlose Kommunikation zwischen einem Peripheriegerät und einem Hostsystem ohne Sorge um die Ausrichtung oder Hindernisse, die die Infrarot- Kommunikation behindern könnten. Während sowohl IR- als auch RF-Geräte eine effektive drahtlose Kommunikation zwischen einem einzelnen Peripheriegerät und seinem Host ermöglichen, sind diese Geräte, die generell ein herkömmliches System von Identifikatoren verwenden (z. B. KURZ_ID), um den Datenschutz zu gewährleisten, bei Konfigurationen, in denen mehrere Peripheriegeräte drahtlos mit einem oder mehreren Hostsystemen verbunden sind, anfällig gegen Störung. Solche Störungen können rein zufällig sein, ein Hostsystem könnte z. B. fälschlicherweise ein nicht zugehöriges Peripheriegerät als authentisches Peripheriegerät identifizieren, oder sie können beabsichtigt sein, z. B. bei böswilligem Abhören.

Deshalb besteht Bedarf nach einem Kommunikationsgerät, das Kabel- oder Drahtverbindungen zwischen einem Peripheriegerät und einem Hostsystem unnötig machen und gleichzeitig eine sichere Verbindung bieten würde, über die ein oder mehrere draht- oder schnurlose Peripheriegeräte sicher mit einem oder mehreren Hostsystemen kommunizieren können, die mit diesen drahtlosen Peripheriegeräten assoziiert sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung überwindet die Beschränkungen der Geräte auf dem bisherigen Stand der Technik, indem eine Methode zur sicheren Verbindung eines oder mehrerer drahtloser Peripheriegeräte mit einem oder mehreren Hostsystemen (z. B. PCs oder Workstations) bereitgestellt wird, wobei die sichere Verbindung höchst unanfällig gegen zufällige sowie potenziell absichtliche oder böswillige Störung ist. Die sichere Verbindung umfasst einen Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsprozess, der die Datenübertragung zwischen dem drahtlosen Peripheriegerät und dem Hostsystem schützen soll.

Das System bietet die Wahl zwischen der Herstellung einer normalen Verbindung oder Datenverbindung und einer sicheren Datenverbindung zwischen einem drahtlosen Gerät und einem Hostsystem. Bei Betrieb in einem sicheren Verbindungsmodus ist es sehr unwahrscheinlich, dass ein drahtloses Gerät mit einem anderen Hostsystem verbunden werden und kommunizieren kann als mit dem, für das es vorgesehen ist. In einer Ausführungsform umfasst der Prozess zur Bereitstellung einer sicheren Datenverbindung die Bereitstellung eines drahtlosen Peripheriegeräts mit einem vom Hostsystem erzeugten Verschlüsselungscode, ohne dass dieser Code direkt an das drahtlose Peripheriegerät gesendet wird, sowie die Validierung, dass ein Ver-/Entschlüsselungsprozess einer sicheren Verbindung funktionstüchtig ist, wobei wiederum kein Verschlüsselungscode direkt zwischen dem drahtlosen Gerät und dem Hostsystem übertragen werden muss. In einer Ausführungsform erzeugen die drahtlosen Geräte und eine an das Hostsystem gekoppelte Empfängereinheit jeweils intern vertrauliche Daten wie z. B. einen Geräteidentifikator und den Verschlüsselungscode. Diese interne Erzeugung vertraulicher Daten macht es einem Lauscher schwer, den Identifikator oder Verschlüsselungscode gewaltsam in Erfahrung zu bringen.

In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung auch einen Prozess für die Führung eines Benutzers durch einen sicheren Verbindungsprozess sowie für die Überwachung des Status der sicheren Verbindung bereit, wobei ein Benutzer über den Status der Datenverbindung (z. B. normale Verbindung oder sichere Verbindung) informiert und gewarnt wird, wenn der Sicherheitsmodus ohne erteilte Genehmigung abgeschaltet wird.

Die in der Beschreibung aufgeführten Merkmale und Vorteile schließen nicht alle denkbaren ein, und angesichts der Zeichnungen, der Beschreibung und der Ansprüche werden dem durchschnittlichen Fachmann viele weitere Merkmale und Vorteile offensichtlich werden. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung benutzte Ausdrucksweise hauptsächlich im Hinblick auf einfache Verständlichkeit und zu informativen Zwecken gewählt wurde und möglicherweise nicht dafür gewählt wurde, den erfinderischen Gegenstand zu umschreiben oder genau zu schildern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Abbildungen zeigen Ausführungsformen von Aufgaben und Merkmalen der vorliegenden Erfindung(en) und dienen nur zur Veranschaulichung. Die Abbildungen werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung detaillierter erläutert, wobei auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen wird, in denen:

Fig. 1 die Darstellung eines drahtlosen Peripheriegeräts wie z. B. einer Tastatur und eines Hostsystems 101 wie z. B. eines Computers ist,

Fig. 2A die Darstellung einer allgemeinen Rahmenstruktur einer Übertragung entsprechend des Protokolls der vorliegenden Erfindung ist,

Fig. 2B eine Darstellung des Inhalts des RAHMENINHALT-Felds ist, das in Übereinstimmung mit dem Protokoll der vorliegenden Erfindung verfügbar ist,

Fig. 3A eine Darstellung eines Standard-Tastaturdatenformats ist,

Fig. 3B eine Darstellung eines verschlüsselten Tastaturdatenformats ist,

Fig. 4 die Darstellung eines Prozesses zur Herstellung einer erfindungsgemäßen sicheren Verbindung ist,

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlüsselungsverfahrens ist,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entschlüsselungsverfahrens ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wird nun im Detail auf mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) verwiesen, die beispielhaft in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Es ist zu beachten, dass, wenn immer möglich, ähnliche Referenznummern in den Abbildungen benutzt werden und möglicherweise auf ähnliche Funktionen hinweisen. Der Fachmann erkennt aus der folgenden Beschreibung mühelos, dass alternative Ausführungsformen der hierin offenbarten Strukturen und Methoden eingesetzt werden können, ohne von den Grundsätzen der hierin offenbarten Erfindung(en) abzuweichen.

Es ist zu beachten, dass zur leichteren Diskussion die nachfolgenden Beschreibungen der vorliegenden Erfindung sich auf die Verbindung einer drahtlosen Tastatur 115 mit einem Hostsystem 101 beziehen, was nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Fachmann erkennt, dass die beschriebenen Grundsätze auch auf die Verbindung anderer drahtloser Geräte wie z. B. von drahtlosen Mäusen, Trackbällen, Spielgeräten, Joysticks und Kameras mit einem Hostsystem 101 angewendet werden können.

Systemarchitektur

Die vorliegende Erfindung umfasst ein System und ein Verfahren zur Herstellung einer oder mehrerer sicherer Verbindungen oder Datenverbindungen gleichzeitig zwischen einem oder mehreren Peripheriegeräten und einem oder mehreren Hostsystemen 101.

Als erstes wird auf Fig. 1 Bezug genommen: Ein drahtloses Peripheriegerät, z. B. eine drahtlose Tastatur 115, kommuniziert drahtlos mit einem Hostsystem 101, typischerweise einem Handheld-Computer, einem PC oder einer Workstation. Neben einer Tastatur können andere geeignete Peripheriegeräte 115 z. B. elektronische Mäuse, Trackbälle, Berührungstabletts, Joysticks, Spielsteuerungen, Spieltabletts und digitalisierte Tabletts sowie Zeigegeräte für Software-Präsentationen sein.

In einer Ausführungsform umfasst die drahtlose Tastatur 115 einen Speicher 125, der flüchtig (z. B. RAM) oder nicht flüchtig, z. B. ein EEPROM oder ein Flash-Chip, sein kann, einen Prozessor 119 einschließlich Verschlüsselungsmodul 121 und Signalgenerator 123 sowie einen Sender 117. Der Speicher 125 und der Prozessor 119 einschließlich des Verschlüsselungsmoduls 121 und Signalgenerators 123 und der Sender 117 werden weiter unten ausführlicher beschrieben.

Das Hostsystem 101 umfasst einen Empfänger oder Hostadapter 111, einen Hostcomputer 102 und eine Anzeigeeinheit 103, z. B. einen Computerbildschirm. Der Empfänger 111 ist mit dem Hostcomputer 102 verbunden, und der Hostcomputer 102 ist mit der Anzeigeeinheit 103 verbunden. In einer Ausführungsform werden die Bestandteile des Hostsystems 101 über USB-Links verbunden. Darüber hinaus umfasst der Empfänger 111 einen nicht flüchtigen Speicher 113 und einen Prozessor 105 einschließlich Signalgenerator 109 und Entschlüsselungsmodul 107. Der Hostcomputer 101, der Empfänger 111, der den Speicher 113 umfasst, der Prozessor 105 einschließlich Signalgenerator 109 und Entschlüsselungsmodul 107 sowie die Anzeigeeinheit 103 werden weiter unten näher beschrieben. Weitere Ausführungsformen einer drahtlosen Peripheriegerät/Übertragungseinheit, z. B. eine drahtlose Tastatur 115 und ein Empfänger/Hostadapter 111 werden in US-Pat. Nr. 5,854,621 mit dem Titel WIRELESS MOUSE (Drahtlose Maus) beschrieben, das auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und dessen relevante Teile durch Literaturhinweis in diese Anmeldung eingefügt sind.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Tastatur 115 eine Verbindungstaste 127, mit der eine Verbindung zum Hostsystem 101 hergestellt werden kann. Während Fig. 1 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, in der die Tastatur 115 unidirektional mit dem Hostsystem 101 kommuniziert, unterstützt die vorliegende Erfindung weiterhin in einer anderen Ausführungsform die bidirektionale Kommunikation zwischen einer Tastatur 115 und einem Hostsystem 101, und jedes Gerät kann sowohl einen Sender als auch einen Empfänger 111 umfassen.

Eine Methode der vorliegenden Erfindung ist gleichermaßen für den Infrarot- (IR)- wie den Radiofrequenz-(RF)-Betrieb gültig. In einer Ausführungsform kann zusätzlich zum IR-Betrieb der IRDA-Standardbetrieb für die Systemimplementierung verwendet werden. Falls eine IR-Implementierung angewendet wird, liegt die Trägerwellenlänge gewöhnlich im Bereich zwischen 850 und 950 nm und kann im IRDA-Bereich von 850-900 nm liegen. Die Trägerfrequenz kann beträchtlich variieren, liegt jedoch gewöhnlich im Bereich zwischen 30 und 56 kHz. Die LED-Aktivierungszeit variiert meist zwischen 3 µs und 50% des Trägerzeitraums. Eine kürzere Aktivierungszeit führt zu höheren Stromeinsparungen, während eine längere einen besseren Bereich bietet; die exakte Aktivierungszeit wird in Übereinstimmung mit einer spezifischen Implementierung bestimmt. In einigen Fällen können adaptive Kriterien verwendet werden, um die Aktivierungszeit zu bestimmen. Jede geeignete Modulationstechnik ist zulässig, z. B. FSK, PSK, Q-PSK oder andere, wobei ASK momentan bevorzugt wird, weil Komponenten, die diese Technik implementieren, leicht erhältlich sind. Es kann eine Vielzahl von Datenverschlüsselungs-Algorithmen eingesetzt werden. Bestimmte Ausführungsformen von Datenverschlüsselungs-Algorithmen, die vom System verwendet werden können, werden im US-Pat. Nr. 6,078,789 mit dem Titel WIRELESS PERIPHERAL INTERFACE (Schnittstelle für drahtlose Peripheriegeräte) beschrieben und offengelegt, das auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und dessen relevante Teile durch Literaturhinweis in diese Anmeldung eingefügt sind. In einer Ausführungsform wird die Miller- "Verzögerungsmodulations"-Verschlüsselung mit einer Rate in der Größenordnung von 2400 b/s und einer emissionslosen Zeit von mind. 2,5 Bit auf der Seite des Empfängers 111 bevorzugt. Jede geeignete Direktivität kann verwendet werden, wobei diese Direktivität auf eine dem Fachmann bekannte Weise gesteuert wird. Falls das System 101 eine RF-Verbindung zwischen der Tastatur 115 und dem Hostsystem 101 verwendet, kann das System 101 verschiedene Trägerfrequenzen einsetzen. So sind z. B. Träger in der Größenordnung von 233 MHz, 433,92 MHz, 916,5 MHz oder 2,4 GHz sowie anderen Frequenzen geeignet. In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet das System 101 eine Trägerfrequenz im unteren Frequenzbereich, gewöhnlich unter 100 MHz und zwischen 20 und 50 MHz, z. B. 27 MHz, obwohl jede geeignete Frequenz zulässig ist. Obgleich zum gegenwärtigen Zeitpunkt ASK-Modulation bevorzugt wird, wie in Verbindung mit der IR-Implementierung oben erwähnt, sind auch andere bekannte Modulationsformen zulässig. Wie bei der IR-Implementierung wird die Datenverschlüsselung mit Hilfe der Miller "Verzögerungsmodulation" mit bestimmten Start- und Endsequenzen momentan bevorzugt, um den automatischen Schwundausgleich der Schaltkreise des Empfängers 111 dabei zu unterstützen, das Eingangssignal besser zu empfangen. Es ist zu beachten, dass die Kommunikation zwischen einer drahtlosen Tastatur 115 und einem Hostsystem 101 unidirektional (z. B. Kommunikation nur in der Richtung von der Tastatur 115 zum Host 101) oder bidirektional sein kann.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstellt das System zunächst ein Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation zwischen Tastatur 115 und Hostsystem 101. Zuerst weist das Hostsystem 101 jedem der verschiedenen drahtlosen Geräte 115, die mit dem Hostsystem 101 kommunizieren, eine Latenzzeit zu. Dann erzeugt jedes der verschiedenen Geräte 115 mit Hilfe seines Signalgenerators 123 einen an das Hostsystem 101 zu übertragenden Bericht, der die einzelnen Benutzeraktionen widerspiegelt, wie das Drücken oder Loslassen einer Taste auf einer Tastatur 115, das Bewegen eines Zeigegeräts usw. Das System weist jedem der von den verschiedenen Gerätetypen 115 gesendeten Berichte eine maximale Berichtszeitspanne und eine maximale Berichtsdauer zu. Weitere Ausführungsformen von Latenzzeiten, Berichtszeitspannen und Berichtsdauern werden in US-Pat. Nr. 6,078,789 mit dem Titel WIRELESS PERIPHERAL INTERFACE (Schnittstelle für drahtlose Peripheriegeräte) beschrieben und offengelegt, das auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und dessen relevante Teile durch Literaturhinweis in diese Anmeldung eingefügt sind.

Datenformat Allgemeine Rahmenstruktur von Übertragungen zwischen einem drahtlosen Peripheriegerät und einem Hostsystem

Unabhängig davon, ob IR- oder RF-Träger verwendet werden, weisen alle Berichte oder Meldungen, die dem Protokoll der vorliegenden Erfindung entsprechend zwischen dem Peripheriegerät und dem Host ausgetauscht werden, eine gemeinsame Rahmenstruktur bzw. ein Datenformat auf, wie in Fig. 2A dargestellt. In einer Ausführungsform umfasst die allgemeine Rahmenstruktur einer erfindungsgemäß gesendeten Meldung eine optionale PRÄAMBEL 200, ein START-Feld 205, ein RAHMENTYP-Feld 210, ein RAHMENINHALT- Feld 215 und ein END-Feld 220. Die optionale PRÄAMBEL 200 sowie die START- und END- Felder 205 bzw. 220 werden alle beispielsweise gemäß des Miller "Verzögerungsmodulation"- Verschlüsselungsalgorithmus festgelegt. Das START-Feld 205 kann jeder geeigneten Art sein, wobei es einfach als Startsequenz zu erkennen sein und gleichzeitig Synchronisierungsinformationen liefern sollte. Das RAHMENTYP-Feld 210 ist meist von variabler Länge und als Baumstruktur angelegt, wobei die kürzesten RAHMENTYPEN für die Rahmen reserviert werden, die die schnellsten oder kürzesten Meldungen übertragen müssen.

Das nächste Feld einer Meldung ist das RAHMENINHALT-Feld 215; ein Strukturbeispiel für dieses Feld ist in Fig. 2B dargestellt. Das RAHMENINHALT-Feld enthält in seiner typischen Form ein DATENTYP-Feld 225, ein KURZ_ID-Feld 230, ein DATEN-Feld 235 und ein SCHÜTZEN-Feld 240. Inhalt, Format und Bit-Zahl des KURZ_ID-Felds 230 und des DATEN-Felds 235 hängen jedoch vom Wert des DATENTYP-Felds 225 ab. Das DATENTYP- und das KURZ_ID-Feld 225 bzw. 230 identifizieren gewöhnlich die Quelle einer Geräteübertragung.

In einem Ausführungsbeispiel kann das DATENTYP-Feld 225 nicht während der Kommunikation mit abgefragten oder synchronisierten Geräten 115 verwendet werden. Es kann jedoch für andere Übertragungen verwendet werden, unabhängig davon, ob die Richtung der Kommunikation Tastatur 115 zu Hostsystem 101 allgemein oder Hostsystem 101 zu Tastatur 115 im bidirektionalen Modus ist. Das DATENTYP-Feld (siehe Fig. 6) ist hierarchisch anhand der zugehörigen Berichtsrate klassifiziert, d. h., dass Geräte 115, die ernsthaftere Zeitbeschränkungen haben, höhere Priorität und kürzere DATENTYP-Felder erhalten (sowie das kürzeste KURZ_ID-Feld 230). In einer Ausführungsform wird z. B. unidirektionalen Gamepads 605, unidirektionalen Joysticks 610 und zweidimensionalen Zeigegeräten (z. B. Mäuse und Trackbälle) 615 die höchste Priorität zugewiesen.

Das nächste im RAHMENINHALT-Feld enthaltene Feld, das auf Fig. 3 zu sehen ist, ist das KURZ_ID-Feld. Das KURZ_ID-Feld speichert eine Bitfolge, die als Identifikator für ein bestimmtes drahtloses Peripheriegerät fungiert. In einer Ausführungsform speichert die KURZ_ID 12 Bit lange Identifikationscodes. Das KURZ_ID-Feld ermöglicht, dass der Hostempfänger 111 von zwei oder mehr Geräten kommende Meldungen erkennen und auseinanderhalten kann. Wie oben im Zusammenhang mit dem DATENTYP erwähnt, senden in einer Ausführungsform synchronisierte oder abgefragte Peripheriegeräte überhaupt keine KURZ_ID, da sie nur senden, wenn der Hostempfänger 111 dies von ihnen erwartet.

Das nächste Feld, auf das in der RAHMENINHALT-Struktur von Fig. 5 Bezug genommen wird, ist das DATEN-Feld 235. Das Format des DATEN-Felds 235 variiert je nach Typ des drahtlosen Peripheriegeräts und Typ der Meldung. Da der Inhalt des DATEN-Felds je nach drahtlosem Gerät variieren kann, werden für das DATEN-Feld für verschiedene Geräte 115 unterschiedliche Datenstrukturen verwendet. Das letzte Feld im RAHMENINHALT-Feld ist das SCHÜTZEN-Feld 240. In einem Ausführungsbeispiel bietet das SCHÜTZEN-Feld zyklischen Blocksicherungsschutz mit einer Länge von vier Bit.

Weitere Ausführungsformen eines Protokolls, welches das Hostsystem 101 zum Übertragen von Berichten verwendet, und einer geeigneten RAHMENSTRUKTUR einschließlich Details über die Felder START, RAHMENTYP, RAHMENINHALT, DATENTYP, KURZ_ID und DATEN werden im US-Pat. Nr. 6,078,789 mit dem Titel WIRELESS PERIPHERAL INTERFACE (Schnittstelle für drahtlose Peripheriegeräte) beschrieben, das auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und dessen relevante Teile durch Literaturhinweis in diese Anmeldung eingefügt sind.

Vergleich des Rahmeninhalts einer standardmäßigen Verbindung mit dem einer sicheren Verbindung

Fig. 3A zeigt ein DATEN-Feldformat einer Standard-Tastatur 115 für eine unidirektionale Tastatur 115. Unidirektionale Tastaturen 115 können als asynchrone, verschlüsselte Tastenschalter beschrieben werden, die immer dann einen Bericht an das Hostsystem 101 senden, wenn eine Taste gedrückt oder losgelassen wird. Jedes Drücken oder Loslassen einer Taste auf der Tastatur 115 erzeugt einen Bericht, der an das Hostsystem 101 gesendet wird. Jeder Bericht weist die oben beschriebene Rahmenstruktur auf. Das DATEN-Feld enthält die Daten, die jedes Drücken und Loslassen einer Taste auf der Tastatur 115 darstellen und angeben, welche Taste gedrückt oder losgelassen wurde sowie ob die jeweilige Taste gedrückt oder losgelassen wurde. Jedes Drücken oder Loslassen einer Taste wird im DATEN- Feld dargestellt durch: 1) einen oder mehrere "Tastencodes", eine vordefinierte Anzahl von Bits (z. B. 8 Bits), die angeben, welche Taste gedrückt oder losgelassen wurde, sowie 2) ein "Taste gedrückt/losgelassen"-Bit, das auf Eins gesetzt werden kann, wenn der Bericht angibt, dass eine Taste gedrückt wurde, oder auf Null, wenn der Bericht meldet, dass die Taste losgelassen wurde.

In einer Ausführungsform werden die drahtlose Tastatur 115 und das Hostsystem 101 entweder über eine normale, standardmäßige Verbindung oder über eine sichere Verbindung verbunden. In einer Ausführungsform wendet das System 101 für die beiden Verbindungsmodi verschiedene Rahmeninhalte an. Der Vorgang zur Herstellung einer standardmäßigen und einer sicheren Verbindung wird im nächsten Abschnitt beschrieben.

Im Ausführungsbeispiel in Fig. 3A umfasst das Standard-DATEN-Feldformat einer Tastatur 115 einen Tastencode, der 127 verschiedene physische Tasten der Tastatur 115 auf sieben Bits (K0-K6) darstellen kann. Das DATEN-Feldformat umfasst überdies einen Erweiterungs-Flag X2, zwei weitere Funktionsbits, die auf 00 gesetzt werden, bis sie benötigt werden, und ein "Taste gedrückt/losgelassen"-Bit, D. Erweiterungs-Flag X2 kann zur Darstellung der "oberen" Tastencodes, der Tastencodes über 127 (z. B. 128 bis 255) verwendet werden. Insgesamt umfasst diese Ausführungsform eines normalen Tastatur-DATEN-Felds 11 Datenbits. Darüber hinaus umfasst die Standard-Tastatur-Rahmenstruktur einen binären DATENTYP von fünf Bits, z. B. 00010.

Fig. 3B ist eine Darstellung eines verschlüsselten Tastatur-DATEN-Formats. Wenn das System 101 in einem sicheren Verbindungsmodus arbeitet, stellt das System 101 in einer Ausführungsform zunächst einen Bericht über das Drücken oder Loslassen von Tasten auf einer drahtlosen Tastatur 115 im 9-Bit-Format dar: 8 Bits stellen 255 verschiedene mögliche Tastencodes dar, 7 Bits stellen 127 verschiedene physische Tasten dar, und das achte Bit stellt einen Erweiterungs-Flag dar, der für die "oberen" Tasten, z. B. 128 bis 255 verwendet werden kann, und es gibt ein "Taste gedrückt/losgelassen"-Bit, D. Die Tastatur 115 verwendet dann das Verschlüsselungsmodul 121, um jeden 8-Bit-Tastencode zu verschlüsseln und den Original-8- Bit-Tastencode in 15 Datenbits umzuwandeln. Fig. 3B zeigt eine Ausführungsform eines verschlüsselten DATEN-Felds einer Tastatur 115, das z. B. einen 15-Bit-Code (K0-K14), eine Erweiterung eines Original-8-Bit-Tastencodes, der einen von 255 möglichen Tastencodes darstellt, und ein "Taste gedrückt/losgelassen"-Bit, D, enthält. Insgesamt kann das verschlüsselte Tastatur-DATEN-Feld z. B. 16 Datenbits enthalten. Darüber hinaus umfasst die verschlüsselte Tastatur-Rahmenstruktur einen binären DATENTYP von zwei Bits, z. B. 10.

In einer Ausführungsform umfasst das verschlüsselte Tastatur-DATEN-Feld also z. B. 16 Bits im Gegensatz zum Standard-Tastatur-DATEN-Feld, das 11 Bits umfasst. Darüber hinaus wird der verschlüsselte Tastatur-DATENTYP auf weniger Bits kodiert, z. B. 2 Bits, im Gegensatz zu den 5 Bits, auf denen der Standard-Tastatur-DATENTYP kodiert wird. Diese Unterschiede im DATEN-Feld und DATEN-Typ ermöglichen deshalb, dass der verschlüsselte Tastatur-RAHMENINHALT insgesamt nur zwei Bits länger als der Standard-Tastatur- RAHMENINHALT ist, was in einer Ausführungsform nur wenige Mikrosekunden (z. B. 830 Mikrosekunden) Unterschied bei der Übertragungszeit ausmacht. Dieser kleine Unterschied der Übertragungszeit ermöglicht es dem System, auch bei der Übertragung von verschlüsselten Tastenberichten eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

In einer anderen Ausführungsform kann das System 101 bidirektionale Tastaturen oder Geräte 115 verwenden, um mit einem Hostsystem 101 zu kommunizieren. Bidirektionale Tastaturen 115 kann man sich allgemein als abgefragte, verschlüsselte Tastenschalter vorstellen, die nur im bidirektionalen Modus funktionieren, wenn sie von einem Hostsystem 101 abgefragt werden. Bei jeder Abfrage überträgt die Tastatur 115 alle Berichte, die für nach dem vorherigen Abfragen gedrückte oder losgelassene Tasten erstellt wurden. Das DATEN-Feld der bidirektionalen Tastatur ähnelt dem DATEN-Feld einer unidirektionalen Tastatur.

Vorgang zur Herstellung einer sicheren Verbindung zwischen einem drahtlosen Peripheriegerät und einem Hostsystem

Die vorliegende Erfindung bietet mehrere Verbindungsmodi für die Verbindung einer drahtlosen Tastatur 115 mit einem Hostsystem 101. Einer der von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Verbindungsmodi ist ein sicherer Verbindungsmodus, der auch als "GESICHERTE" Verbindung, Sitzung oder Verknüpfung bezeichnet werden kann. Ein anderer Verbindungsmodus ist ein normaler, standardmäßiger bzw. einfacher Verbindungsmodus, der als "NORMALE" Verbindung oder Verknüpfung bzw. normaler Modus bezeichnet werden kann. Der Zweck des gesicherten Verbindungsmodus besteht darin, ein Mittel zur Kommunikation zwischen einer drahtlosen Tastatur 115 und einem Hostsystem 101 zu schaffen, die von einem nicht autorisierten Fremdgerät schwer abgehört oder getrennt werden bzw. an der ein Fremdgerät nicht teilnehmen kann. Die GESICHERTE Verbindung liefert eine Verbindung zwischen einer drahtlosen Tastatur 115 und einem Hostsystem 101, bei der die Wahrscheinlichkeit minimal ist, dass ein nicht autorisiertes Fremdgerät mit dem Hostsystem 101 kommunizieren kann, und bei der die Wahrscheinlichkeit minimal ist, dass eine Nachricht von der drahtlosen Tastatur 115 von einem nicht autorisierten Hostsystem 101 empfangen und verarbeitet werden kann. In den folgenden Abschnitten wird eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Vorgänge beschrieben, mit denen die vorliegende Erfindung NORMALE bzw. GESICHERTE Verbindungen zwischen einer drahtlosen Tastatur 115 und einem Hostsystem 101 herstellt.

Standardverbindung

Der NORMALE Verbindungsmodus kann als eine nicht gesicherte Verbindung definiert werden. In einer Ausführungsform stellt das System 101 eine NORMALE, "reguläre" Verbindung her, wenn eine frisch mit Strom versorgte drahtlose Tastatur 115 (z. B. Batterien gerade eingelegt) in die Nähe eines "leeren Empfängers" gebracht wird, z. B. eines Empfängers 111, der noch nie zuvor mit der drahtlosen Tastatur 115 verbunden wurde. In einer Ausführungsform sendet die drahtlose Tastatur 115, nachdem sie Zugriff auf eine Stromquelle erhalten hat und in die Nähe eines leeren Empfängers gebracht wurde, innerhalb von 30 Minuten nach Zugriff des Peripheriegeräts 115 auf eine Stromquelle Statusmeldungen an den Empfänger 111, der eine Verbindung anfordert. In einer Ausführungsform überträgt das drahtlose Peripheriegerät seine KURZ_ID an den Empfänger 111, um diese NORMALE, "reguläre" Verbindung herzustellen. Danach speichert der Empfänger 111 die KURZ_ID der drahtlosen Tastatur 115 im Speicher 113 des Empfängers 111 und verwendet diese KURZ_ID dann, um die von dieser drahtlosen Tastatur 115 gesendeten Meldungen zu erkennen.

In einer anderen Ausführungsform leitet ein Benutzer den Vorgang zur Herstellung einer NORMALEN Verbindung durch Verwendung eines Verbindungsmechanismus ein. In einer Ausführungsform kann der Verbindungsmechanismus eine Verbindungstaste 127 auf der drahtlosen Tastatur 115 und eine weitere Verbindungstaste auf dem Empfänger 111 sein. Der Benutzer leitet den Vorgang zur Herstellung einer NORMALEN Verbindung durch Drücken beider Verbindungstasten (einer auf der drahtlosen Tastatur 115 und einer am Empfänger 111) ein, wodurch die drahtlose Tastatur 115 und das Hostsystem 101 Daten übertragen, um die NORMALE Verbindung herzustellen. In einer Ausführungsform muss eine NORMALE Verbindung innerhalb eines bestimmten Zeitraums (z. B. 10 Sekunden) hergestellt werden.

Nachdem eine NORMALE Verbindung hergestellt wurde, rufen die Tastenberichte, die von der drahtlosen Tastatur 115 erstellt werden, die KURZ_ID wieder aus dem Speicher 125 ab und hängen sie an jeden Tastenbericht und jede Meldung an, um sie an das Hostsystem 101 zu übertragen. Das Hostsystem 101, das die gleiche KURZ_ID im Speicher 113 des Empfängers 111 gespeichert hat, prüft, ob die KURZ_IDs übereinstimmen, bevor von der drahtlosen Tastatur 115 kommende Meldungen erkannt und verarbeitet werden. In einer Ausführungsform bleibt das aus drahtloser Tastatur 115/Empfänger 111 bestehende Paar selbst nach mehrmaligem Aus- und Einschalten des Hostcomputers verbunden, da die KURZ_ID im nicht flüchtigen Speicher 113 und im Speicher 125 gespeichert wird.

Vorgang zur Herstellung einer sicheren Verbindung

In einer Ausführungsform kann das System 101, nachdem eine NORMALE Verbindung hergestellt wurde, die Verbindung zwischen der drahtlosen Tastatur 115 und dem Hostsystem 101 auf einen GESICHERTEN Modus umschalten. In einer Ausführungsform kann eine GESICHERTE Verbindung zwischen einer drahtlosen Tastatur 115 und einem Hostsystem 101 hergestellt werden, ohne zunächst eine NORMALE Verbindung herstellen zu müssen. Allgemein umfasst in einer Ausführungsform ein Vorgang zur Herstellung einer sicheren Verbindung, dass ein Benutzer entscheidet, eine GESICHERTE Verbindung herstellen zu wollen. Ein Benutzer kann eine GESICHERTE Verbindung dadurch herstellen, dass er zuerst auf einer drahtlosen Tastatur 115, auf einem Hostsystem 101 oder direkt auf einer Softwarekomponente auf dem Hostcomputer 102, die über die Anzeigeeinheit 103 angezeigt wird, eine Aktion vornimmt.

Fig. 4 ist eine Darstellung eines Vorgangs zur Herstellung einer sicheren Verbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Benutzer leitet den Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung ein, indem er zunächst eine Taste für eine sichere Verbindung oder deren Entsprechung auf einer drahtlosen Tastatur 115 drückt 415. In einer Ausführungsform kann die drahtlose Tastatur 115 eine dedizierte Taste zur Herstellung einer sicheren Verbindung aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die normale Verbindungstaste 127 in Verbindung mit einer zusätzlichen Taste verwendet werden, z. B. einer Taste "Strg" der Tastatur 115. In einer weiteren Ausführungsform kann durch Drücken einer Kombination mehrerer Grundtasten, z. B. Strg + Alt + F12 auf der drahtlosen Tastatur 115, der Vorgang zur Herstellung einer sicheren Verbindung eingeleitet werden. Durch Drücken einer dieser Tastenkombinationen sendet die drahtlose Tastatur 115 eine Statusmeldung an den Empfänger 111, die eine GESICHERTE Verbindung anfordert. In einer Ausführungsform muss der Benutzer dann eine Verbindungstaste am Empfänger 111 drücken 401. In einer anderen Ausführungsform interagiert der Benutzer mit einer Softwarekomponente, einem Benutzeroberflächenfenster, das man sich als Systemsteuerung 431 vorstellen kann und das auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigt wird, und wählt ein Symbol für eine sichere Verbindung in der Systemsteuerung 431 aus, statt eine Verbindungstaste am Empfänger 111 zu drücken. In beiden Ausführungsformen sendet der Empfänger 111 nach Abschluss der korrekten Aktionskombination die "sichere Sperranforderung" an eine Softwarekomponente, die eine der Kombination aus drahtloser Tastatur 115/Empfänger 111 zugeordnete Systemsteuerung 431 öffnet (falls sie noch nicht geöffnet wurde), ein Benutzeroberflächenfenster, das den Benutzer durch den Rest des Vorgangs zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung führt.

In einer anderen Ausführungsform leitet ein Benutzer den Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung ein, indem er zuerst eine Verbindungstaste am Empfänger 111 oder einen ähnlichen Verbindungsmechanismus drückt 401. Danach weist der Hostcomputer 102 eine Anzeigeeinheit 103, z. B. einen Bildschirm wie beispielsweise einen Computermonitor oder eine Tastaturanzeige, an, eine Systemsteuerung 431 zu öffnen und einen "Gerät verbinden"-Dialog 433 anzuzeigen 403, der einen Benutzer anweist, eine dedizierte sichere Verbindungstaste auf der drahtlosen Tastatur 115 oder eine alternative Tastenkombination für eine sichere Verbindung zu drücken. In einer Ausführungsform weist die Anzeigeeinheit 103 einen Benutzer an, zuerst die drahtlose Tastatur 115 in einem NORMALEN Verbindungsmodus zu verbinden, bevor der Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung eingeleitet wird. Entsprechend den Anweisungen der Anzeigeeinheit 103 drückt ein Benutzer die Verbindungstaste 127 und eine weitere sichere Sperrtaste auf der drahtlosen Tastatur 115, die eine sichere Verbindung oder eine sichere Sperranforderung an den Empfänger 111 sendet. Wenn die sichere Sperranforderung empfangen wurde, kann das System mit dem Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung fortfahren.

In einer anderen Ausführungsform leitet der Benutzer den Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung direkt ein, indem er eine Softwarekomponente verwendet, die den Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung einleitet und eine gesicherte Sperranforderung an den Empfänger 111 sendet. In einer Ausführungsform erzeugt die drahtlose Tastatur 115 jedes Mal, wenn eine drahtlose Tastatur 115 eine GESICHERTE Verbindung anfordert, unabhängig davon, ob der Benutzer zuerst auf der drahtlosen Tastatur 115 oder am Empfänger 111 eine Aktion vornimmt, eine neue, zufällig gewählte KURZ_ID und überträgt die neue KURZ_ID zusammen mit dem sicheren Verbindungssignal an den Empfänger 111. Der Empfänger 111 speichert diese neue KURZ_ID im Speicher 113.

Danach erzeugt 407 der Empfänger 111 auf Zufallsbasis bei Empfang der gesicherten Sperranforderung einen Verschlüsselungscode und eine Übertragungssequenz, eine Zeichenfolge mit einer vordefinierten Anzahl von Zeichen, z. B. 16 alphanumerischen Zeichen (Ziffern, Buchstaben oder eine Kombination), wobei die erste Hälfte der Zeichenfolge alphanumerischer Zahlen den Verschlüsselungscode und die zweite Hälfte eine Bestätigungssequenz darstellt. Der Verschlüsselungscode kann mit Hilfe konventioneller Methoden erzeugt werden, die dem Fachmann bekannt sind, z. B. durch einen Pseudo- Zufallsnummerngenerator, Hash-Algorithmen und Mikrocontroller-Hardware-Timer. Darüber hinaus kann das System verschiedene Verschlüsselungscodelängen verwenden. So sind z. B. Verschlüsselungscodelängen von 32 Bit und 128 Bit sowie andere Längen geeignet. Danach speichert das System den Verschlüsselungscode im Speicher 113 des Empfängers. Der Hostcomputer 102 fordert dann an 409, dass der Empfänger 111 den erzeugten Verschlüsselungscode an den Hostcomputer 102 sendet, und der Empfänger 111 sendet 411 den Verschlüsselungscode an den Hostcomputer 102. Dann weist der Hostcomputer 102 die Anzeigeeinheit 103 an, die Übertragungssequenz anzuzeigen 413. Die Anzeigeeinheit 103 zeigt dann die Übertragungssequenz sowie Benutzeranweisungen in einem Fenster 435 in der Benutzeroberfläche der Systemsteuerung 431 an. Die Anzeige 103 fordert dann den Benutzer dazu auf, die Übertragungssequenz in ein Peripheriegerät, z. B. die Tastatur 115, einzugeben.

Dann drückt 415 der Benutzer die Tasten auf der drahtlosen Tastatur 115, die den in der ersten Hälfte der Übertragungssequenz, z. B. 8 Zeichen, angezeigten Zeichen entsprechen, die den Verschlüsselungscode darstellen. Die drahtlose Tastatur 115 verwendet dann die eingegebenen alphanumerischen Zeichen zur Rekonstruktion des Verschlüsselungscodes und speichert diesen im Speicher 125. In einer Ausführungsform werden die alphanumerischen Zeichen, die den Verschlüsselungscode darstellen und von der Anzeigeeinheit 103 angezeigt werden, aus alphanumerischen Zeichen gewählt, die durch die Tasten auf einer Tastatur 115 dargestellt werden, deren Positionen sich nicht von einem Layout, z. B. der Tastatur 115, zum nächsten ändern. In einer anderen Ausführungsform kann die Anzeigeeinheit 103 beliebige alphanumerische Zeichen verwenden, um den Verschlüsselungscode darzustellen, selbst solche, deren Position von einer Tastatur zur nächsten variiert.

Die Zeichen der ersten Hälfte der Übertragungssequenz, z. B. 8 Zeichen, die auf der drahtlosen Tastatur 115 eingegeben werden, stellen den Verschlüsselungscode dar. Um zu verhindern, dass der Verschlüsselungscode direkt von der drahtlosen Tastatur 115 an das Hostgerät 101 über die Verbindung gesendet wird, was die Möglichkeiten erhöhen würde, dass der Verschlüsselungscode von einem Dritten aufgefangen werden und dadurch die Systemsicherheit beeinträchtigt werden könnte, kann die Tastatur 115 für jedes auf ihr eingegebene Zeichen, das der ersten Hälfte der Übertragungssequenz entspricht, keinen Standardbericht erstellen. Allgemein kann ein Standardbericht darstellen, beschreiben und übertragen, welches Zeichen eingegeben wurde. Alternativ werden für die Zeichen, welche den Verschlüsselungscode darstellen, z. B. die erste Hälfte der Übertragungssequenz, Berichte erstellt, die entweder das Zeichen "*" oder die Rangnummern (0, 1, 2 . . .) der eingegebenen Zeichen darstellen. Der Sender 117 der Tastatur 115 sendet diese alternativen Berichte dann an den Empfänger 111 des Hostsystems 101. Der Empfänger 111 empfängt 417 diese Berichte und sendet 419 sie an den Hostcomputer 102. Der Hostcomputer 102 weist die Anzeigeeinheit 103 an 419, die empfangenen Berichte anzuzeigen, und die Anzeigeeinheit 103 zeigt jeden Bericht einer Tastenaktivierung in einem Dialogfeld 437 der Systemsteuerung 433 an, z. B. ein generisches Zeichen wie "*" oder die Reihenfolge der empfangenen Berichte (z. B. 0 . . . 7).

Wenn die drahtlose Tastatur 115 den Verschlüsselungscode aus der ersten Hälfte der angezeigten Übertragungssequenz rekonstruiert hat, schaltet 417 die Tastatur 115 auf einem Verschlüsselungsmodus um, wobei der gespeicherte Verschlüsselungscode verwendet wird. Dann gibt 421 der Benutzer die zweite Hälfte der Übertragungssequenz, die auch als Bestätigungssequenz bezeichnet wird, in die drahtlose Tastatur 115 ein, z. B. 8 Zeichen. Das Signalerzeugungsmodul 123 der Tastatur 115 erstellt dann Standard-Tastaturberichte der weiter oben beschriebenen Art zur Darstellung der gedrückten Tasten der Tastatur 115. Das Verschlüsselungsmodul 121 der Tastatur 115 verschlüsselt dann die erzeugten Berichte oder genauer verschlüsselt die erzeugten Tastencodes der erzeugten Berichte. Der Sender 117 der Tastatur 115 sendet diese verschlüsselten Berichte dann an das Hostsystem 101.

Als Nächstes entschlüsselt der Empfänger 111 die verschlüsselten Berichte mit Hilfe des gespeicherten Verschlüsselungscodes und vergleicht die entschlüsselte Meldung mit der zweiten Hälfte der Übertragungssequenz (Bestätigungssequenz), um zu bestimmen, ob die Tastatur 115 und der Empfänger 111 den gleichen Verschlüsselungscode verwenden und ob der Verschlüsselungs- bzw. Entschlüsselungsprozess funktioniert. Wenn diese zwei Zeichenfolgen (d. h. die entschlüsselte Bestätigungssequenz und die ursprüngliche zweite Hälfte der Übertragungssequenz) übereinstimmen, kann das System 101 den Verschlüsselungscode validieren und bestätigen, dass der gleiche Verschlüsselungscode benutzt und der sichere Verbindungsprozess jetzt erfolgreich abgeschlossen wurde.

In einer Ausführungsform gibt der Benutzer die gesamte Übertragungssequenz in einem Schritt statt in zweien ein. Wenn die Anzeigeeinheit 103 z. B. die Übertragungssequenz anzeigt, gibt ein Benutzer die gesamte Übertragungssequenz, z. B. 16 alphanumerische Zeichen, ein. Als Nächstes rekonstruiert die Tastatur 115 anhand der ersten Hälfte der Eingabe, z. B. 8 Zeichen, den Verschlüsselungscode und verschlüsselt dann die zweite Hälfte der Eingabe mit dem rekonstruierten Verschlüsselungscode. Dies erfolgt, ohne dass der Benutzer zuerst die erste Hälfte der Übertragungssequenz eingeben muss, dann die Tastatur 115 den Verschlüsselungscode rekonstruieren und Tastenberichte senden lässt, die die erste Hälfte der Übertragungssequenz (z. B. *) darstellen, bevor die Anzeigeeinheit 103 den Benutzer auffordert, die zweite Hälfte der Übertragungssequenz einzugeben. Der Benutzer gibt stattdessen die gesamte Übertragungssequenz ein, z. B. 16 alphanumerische Zeichen, und das System schließt den Rest des Vorgangs der Bestätigung einer GESICHERTEN Verbindung (z. B. Rekonstruktion des Verschlüsselungscodes durch die Tastatur 115, Verschlüsselung der Bestätigungssequenz mit dem Verschlüsselungscode, Übertragung der verschlüsselten Bestätigungssequenz und Entschlüsselung der verschlüsselten Bestätigungssequenz und Vergleich mit dem zweiten Teil der Übertragungssequenz durch den Empfänger) selbständig ab.

Nach Empfang dieser verschlüsselten Berichte ruft der Empfänger 111, der auch auf den verschlüsselten Modus umgeschaltet hat, den Verschlüsselungscode vom Speicher 113 ab und verwendet ihn zur Entschlüsselung der verschlüsselten Berichte. Der Empfänger 111 vergleicht 423 dann die vom entschlüsselten Codes dargestellten alphanumerischen Zeichen mit den alphanumerischen Zeichen der zweiten Hälfte der Übertragungssequenz, z. B. 8 Zeichen. Unabhängig davon, ob die Zeichen übereinstimmen oder nicht, leitet 425 der Empfänger 111 für jedes empfangene Zeichen, z. B. 8, ein "*" an den Hostcomputer 102 weiter. Der Hostcomputer 102 weist dann die Anzeigeeinheit 103 an, für jedes empfangene Zeichen ein "*" in der Systemsteuerung 431 anzuzeigen. Wenn die Zeichen übereinstimmen, bestätigt 427 der Empfänger 111 die Übereinstimmung, was den Prozess zur Herstellung einer sicheren Verbindung abschließt.

Wenn die Zeichen übereinstimmen, benachrichtigt der Empfänger 111 den Hostcomputer 102, dass die Tastatur 115 den korrekten Verschlüsselungscode erfolgreich angewendet hat und der Ver-/Entschlüsselungsprozess gültig ist. Der Hostcomputer 102 weist 429 dann die Anzeigeeinheit 103 an, das Dialogfeld der Systemsteuerung 431 zu schließen und stattdessen eine Bestätigung (z. B. Symbol eines zugesperrten Schlosses) anzuzeigen, um ersichtlich zu machen, dass eine GESICHERTE Verbindung zwischen der drahtlosen Tastatur 115 und dem Hostsystem 101 erfolgreich hergestellt wurde.

Wenn die beiden Zeichenfolgen (d. h. die entschlüsselte Bestätigungssequenz und die ursprüngliche zweite Hälfte der Übertragungssequenz) nicht übereinstimmen, möglicherweise weil der Benutzer ein Zeichen der Übertragungssequenz falsch eingegeben hat, ein Übertragungsfehler aufgetreten ist oder aus anderen Gründen, benachrichtigt der Empfänger 111 den Hostcomputer 102, dass die Sequenzen nicht übereinstimmen. Der Hostcomputer 102 weist dann die Anzeigeeinheit 103 an, ein "Fehlgeschlagen"-Dialogfeld 439 auf der Oberfläche der Systemsteuerung 431 anzuzeigen, das dem Benutzer mitteilt, dass der Versuch, eine GESICHERTE Verbindung herzustellen, fehlgeschlagen ist. Das Dialogfeld weist den Benutzer auch an, den Prozess zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung neu einzuleiten. In einer alternativen Ausführungsform kann das System bei Fehlschlagen des Versuchs, eine GESICHERTE Verbindung herzustellen, zu einer NORMALEN Verbindung zurückkehren, wenn zuvor eine NORMALE Verbindung hergestellt wurde, und die Kommunikation verarbeiten, ohne Verschlüsselungsberichte von der Tastatur 115 an das Hostsystem 101 zu senden. Vor Rückkehr zu einer NORMALEN Verbindung wird dem Benutzer mitgeteilt, dass der Versuch, eine GESICHERTE Verbindung herzustellen, gescheitert ist, und der Benutzer erhält die Wahl, einen weiteren Versuch zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung zu unternehmen oder stattdessen mit einer NORMALEN Verbindung fortzufahren.

In einer Ausführungsform enthält die Übertragungssequenz (z. B. eine aus 16 Zeichen bestehende Zeichenfolge) einen Mechanismus zur Fehlererkennung oder Überprüfung der internen Übereinstimmung (z. B. eine Prüfsumme oder eine zyklische Redundanzprüfung). In einer Ausführungsform dienen die letzten beiden Zeichen (z. B. das 15. und 16. Zeichen) als Prüfsumme für die Übertragungssequenz. Während des Versuchs, eine GESICHERTE Verbindung herzustellen, ermöglicht der Fehlererkennungsmechanismus der Tastatur 115 nach Eingabe der Übertragungssequenz, die Übereinstimmung der eingegebenen Übertragungssequenz zu überprüfen. In einer Ausführungsform, bei der das System eine Prüfsumme zur Fehlererkennung benutzt, basiert der in der Prüfsumme gespeicherte numerische Wert auf den 14 anderen Zeichen der Übertragungssequenz. Nach Eingabe der Übertragungssequenz in die Tastatur 115 kann die Tastatur 115 die Prüfsumme anhand der ersten 14 Zeichen der eingegebenen Übertragungssequenz neu berechnen und mit der in den letzten 2 Zeichen der Übertragungssequenz gespeicherten Prüfsumme vergleichen. Falls die neu berechnete Prüfsumme nicht mit dem numerischen Wert übereinstimmt, der in der Prüfsumme gespeichert wurde, wird die eingegebene Übertragungssequenz als ungültig angesehen, und das System beendet den Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung. Falls zuvor eine NORMALE Verbindung hergestellt wurde und der Fehlererkennungsmechanismus feststellt, dass eine ungültige Übertragungssequenz eingegeben wurde, kann das System zu einer NORMALEN Verbindung zurückkehren und die übertragenen Daten verarbeiten, ohne von der Tastatur 115 an das Hostsystem 101 gesendet Berichte zu verschlüsseln. Alternativ benachrichtigt das System den Benutzer, dass eine ungültige Übertragungssequenz eingegeben wurde und dass der Benutzer einen neuen Vorgang zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung einleiten sollte. In jedem Fall wird der Benutzer vor Rückkehr zu einer NORMALEN Verbindung benachrichtigt, dass der Versuch, eine GESICHERTE Verbindung herzustellen, gescheitert ist, und der Benutzer erhält die Wahl, einen weiteren Versuch zur Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung zu unternehmen oder stattdessen die Rückkehr zu einer nicht-verschlüsselten NORMALEN Verbindung zu bestätigen.

Vom Zeitpunkt der erfolgreichen Herstellung einer GESICHERTEN Verbindung bis zum Beenden des GESICHERTEN Verbindungsmodus verschlüsselt die drahtlose Tastatur 115 alle erstellten Tastenberichte mit Hilfe des im Speicher 125 gespeicherten Verschlüsselungscodes. In einer Ausführungsform verschlüsselt die Tastatur 115 nur Tastenberichte, die Tasten mit Bedeutung (z. B. alphanumerische und Funktionstasten) darstellen. Die Tastatur 115 verschlüsselt und sendet keine Tastenberichte für Tasten, die gewöhnliche Funktionen durchführen (z. B. die Cursortasten Auf, Ab, Rechts, Links, die Seite- nach-oben/unten-Tasten, Bildschirm drucken und Windows). Durch die Nichtverschlüsselung der gewöhnlichen Tasten, die keine Informationen mit Bedeutung enthalten und oft wiederholt werden, erzeugt das System weniger Muster, die von einem potenziellen Kryptologen manipuliert und ausgebeutet werden könnten.

Die Tastatur 115 sendet dann jeden verschlüsselten Bericht an das Hostsystem 101, genauer gesagt den Empfänger 111, der den gleichen, im Speicher 113 des Empfängers 111 gespeicherten Verschlüsselungscode verwendet, um diese Berichte zu entschlüsseln. Eine Stärke des Systems besteht darin, dass der Hostcomputer 102 den Prozess der Ver- oder Entschlüsselung nicht durchführt. Nach dem Empfang eines verschlüsselten Tastenberichts durch den Empfänger 111 entschlüsselt dieser den Bericht. Der Empfänger 111 sendet nur den verschlüsselten Tastenbericht oder normalen Tastenbericht an den Hostcomputer 102.

Es ist zu beachten, dass in einer Ausführungsform durch der Tatsache, dass der Verschlüsselungscode vom Empfänger 111 erzeugt wird statt von der drahtlosen Tastatur 115, die ihn dann an das Hostsystem 101 sendet, verhindert wird, dass ein Dritter einen Verschlüsselungscode von einer anderen drahtlosen Tastatur 115 oder einem anderen Peripheriegerät dem Hostsystem 101 aufzwingen kann. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass es durch die Erzeugung des Verschlüsselungscodes und die Durchführung der Verschlüsselung durch den Empfänger 111 und nicht den Hostcomputer 102 viel schwieriger für einen potenziellen Eindringling oder Lauscher wird, den Verschlüsselungscode oder Verschlüsselungs-Algorithmus zu stehlen, zu auszuwechseln oder zu manipulieren. Ein Angriff auf den Speicher 113 eines Empfängers 111 ist viel schwieriger als ein Zugriff und Angriff auf bzw. eine Manipulation eines Hostcomputers 102.

Darüber hinaus errichtet diese Methode der Präsentation des Verschlüsselungscodes an den Benutzer über die Anzeigeeinheit 103 in einem nur zur unidirektionalen Kommunikation (von der Tastatur 115 an das Hostsystem 101) fähigen System, in dem der Verschlüsselungscode nicht direkt an die drahtlose Tastatur 115 gesendet werden kann, die Hürde, dass eine drahtlose Tastatur 115 einen vom Hostsystem 101 erzeugten Verschlüsselungscode erhält, ohne direkte Übertragung vom Empfänger 111 an die drahtlose Tastatur 115. Weiterhin verhindert diese Ausführungsform in einem System, das zur bidirektionalen Kommunikation fähig ist, durch Präsentation der Informationen über den Verschlüsselungscode an den Benutzer, der diesen dann in das drahtlose Peripheriegerät eingibt (im Gegensatz zur direkten Übertragung des Verschlüsselungscodes durch das Hostsystem 101 an das drahtlose Peripheriegerät über eine RF-Verbindung), dass ein Dritter die RF-Übertragung abhören und den Verschlüsselungscode erhalten kann, und begrenzt die Kenntnis des Codes auf die Personen, die direkt die Anzeige 103 sehen können. Da ein neuer Verschlüsselungscode bei jeder Einleitung einer sicheren Verbindung oder einer sicheren Sperranforderung zwischen einer einzelnen drahtlosen Tastatur 115 und einem einzelnen Hostsystem 101 auf Zufallsbasis erzeugt wird, verhindert dieser Prozess schließlich die Verwendung von Kopien des Verschlüsselungscodes durch mehrere Empfänger 111, was das Konzept einer sicheren Sperre ungültig machen würde.

Schutz vor Umschalten des Verbindungsmodus

In einer Ausführungsform können ein GESICHERTER Verbindungsmodus und ein NORMALER Verbindungsmodus im System der vorliegenden Erfindung nebeneinander bestehen. Dadurch kann der Benutzer auswählen, welchen Modus er verwenden möchte. Für den GESICHERTEN Modus lässt die Software den Benutzer ein von ihm festgelegtes Kennwort wählen. Der Benutzer kann vom System 101 aufgefordert werden, dieses Kennwort einzugeben, wenn er das System 101 im GESICHERTEN Modus verwenden möchte. Wird das richtige Kennwort eingegeben, kann das System 101 eine sichere Verbindung (oder Sitzung) herstellen. Falls der Benutzer beschließt, nicht weiter im SICHEREN Modus zu arbeiten, kann er zurück zum NORMALEN Modus schalten, indem er dem System 101 das gewählte Kennwort eingibt. Falls die Verbindung vom SICHEREN Modus auf den NORMALEN Modus umschaltet, ohne dass der Benutzer die notwendigen Daten angegeben hat, zeigt das System 101 eine Warnmeldung an. Ein Softwaremechanismus kann z. B. ein Warnsymbol auf einem Bildschirm aufleuchten oder einen Warnton ausgeben lassen oder sowohl visuelle als auch akustische Warnmeldungen an den Benutzer ausgeben.

Verschlüsselung

Die drahtlose Tastatur 115 kann eine Vielzahl von Verschlüsselungsschemata für die Verschlüsselung der an das Hostsystem 101 gesendeten Berichte verwenden. Das System kann sowohl asymmetrische Kryptographie (öffentlicher Schlüssel) als auch symmetrische Kryptographie (privater Schlüssel) zur Verschlüsselung von Berichten verwenden. Das Hostsystem 101 kann ebenfalls eine Reihe von Entschlüsselungsschemata einsetzen, vorausgesetzt, das spezifische Entschlüsselungsschema entspricht dem Verschlüsselungsschema, das von der drahtlosen Tastatur 115 verwendet wird. Darüber hinaus kann das System einen von vielen Verschlüsselungscodes unterschiedlicher Länge verwenden, die mit verschiedenen Verfahren generiert wurden.

Das System 101 kann standardmäßige, sequenzielle Verschlüsselungssschemata zur Verschlüsselung von Daten verwenden. In einer alternativen Ausführungsform verwendet das System 101 jedoch auch bekannte, nicht sequenzielle (Desynchronisation gegenüber unempfindliche) Verschlüsselungsschemata. Allgemein arbeiten Standard- Verschlüsselungsschemata mit langen Datenblocks (z. B. 64 bis 128 Bits). In einer Ausführungsform kann das System 101 ein Verschlüsselungsschema verwenden, das ein Verschlüsselungsschema einer Tastatur 115 mit einem Entschlüsselungsschema des Empfängers 111 synchronisiert. Falls diese Synchronisation jedoch aufgrund verlorener Übertragungspakete verloren geht, könnten Zeichen falsch entschlüsselt werden. Ein Escape-Zeichen einer Tastatur 115 könnte z. B. plötzlich als ENTER-Zeichen entschlüsselt werden, so dass der Computer eine unerwünschte Aktion ausführen würde. Um die Sicherung eines Verschlüsselungsschemas zu unterstützen, kann ein System 101 zusammen mit jedem verschlüsselten Zeichen einen Zähler senden, um die Synchronisation des Empfängers 111 mit einer Sequenz aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann ein Zähler jedoch die gleiche Länge wie der Schlüssel haben, was zur Inkompatibilität bei vielen RF-Bandbreitenbereichen führt, z. B. im Bereich von ca. 600 bis 9600 Bits pro Sekunde (bps) (z. B. 2400 bps). Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform das Senden eines als Verschlüsselungsquelldaten benutzten Zählers eine Sicherheitsfahrt ("security ride") im System 101 darstellen kann.

Um dieses Problem anzusprechen, können in einer alternativen Ausführungsform nicht sequenzielle Verschlüsselungsschemata verwendet werden, die weder sequenzielle Schlüssel noch zusammenhängende Codes verwenden. Ein nicht-sequenzielles Verschlüsselungsschema neigt nicht zu plötzlicher Desynchronisation aufgrund verlorener Datenpakete. Ein solches Schema verwendet überdies viel weniger Rechnerressourcen (z. B. Speicher und Ausführungszeit) als das sequenzielle Verschlüsselungsschema.

Obgleich das System verschiedene Verschlüsselungsschemata verwenden kann, setzt das System 101 in einer Ausführungsform ein Verschlüsselungsschema ein, das einen 8- Bit-Schlüsselcode in einen 15-Bit-Schlüsselcode umwandelt und außerdem, um die Bekanntgabe von Informationen über die Verschlüsselung durch Senden erkennbarer Schlüssel zu vermeiden, das "Taste gedrückt"-Bit nicht verschlüsselt, was zum gleichen Verschlüsselungsmuster für sowohl den Bericht "Taste gedrückt" (key "Make") wie auch "Taste losgelassen" (key "Break") führt. Bei der folgenden allgemeinen Beschreibung einer Ausführungsform eines Verschlüsselungssystems und einer erfindungsgemäßen Methode ist zu beachten, dass die Beschreibung sich zum einfacheren Verständnis auf eine Tastatur bezieht. Der Fachmann erkennt, dass die beschriebenen Grundsätze auch für andere drahtlose Geräte gelten.

Vor der Verschlüsselung wird jeder Taste, die verschlüsselt werden soll, ein Tastencode 501 zugewiesen. Jeder einer Taste zugewiesene Tastencode wird durch eine Bitfolge (z. B. 8 Bits) dargestellt. Generell gibt es ca. 127 zu übertragende Tasten, die auf der Basis "Eine Taste pro Tastencode" auf den unteren Tastencodes 0-127 verschlüsselt werden. Die höheren Codes von 128 bis 255 können zur weiteren Verschlüsselung außer Acht gelassen werden. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass in einigen Ausführungsformen einige Tasten evtl. nicht verschlüsselt werden müssen, da es sich dabei um allgemeine Funktionstasten oder "Benutzertasten" wie Internet-Tasten, Multimedia-Tasten oder Systemtasten handelt.

In einer ersten Verschlüsselungsphase "verstreut" das Verschlüsselungsmodul 121 in einem Streuprozess 503 die am häufigsten verwendeten Tasten (z. B. die Leertaste, "e", "a" usw.) auf einen Satz höherer Codes, z. B. 128 höhere Codes, so dass das globale Histogramm der Zeichenhäufigkeiten zumindest teilweise geändert wird. Dadurch wird die Identifizierung eines verschlüsselten Zeichens anhand seiner Häufigkeit erschwert. Das Verschlüsselungsmodul 121 verwendet Zufalls- oder Pseudo-Zufallsdaten 505, um zu bestimmen, welcher der oberen Tastencodes (z. B. von 128-255) einem bestimmten anfänglichen Tastencode 501 zuzuweisen ist. Durch das Streuen 503 wird der anfängliche 8-Bit-Tastencode 501 in einen anderen Tastencode mit einer vorbestimmten Anzahl von Bits umgewandelt, z. B. 8 Bits. Diese Daten können auch mit anderen konventionellen Verfahren gestreut werden.

Das Verschlüsselungsmodul expandiert dann die Bits der gestreuten Daten und vermischt sie mit zufallsähnlichen Daten 511. Das Verschlüsselungsmodul 121 verwendet eine Expansionsfunktion 509 sowie den Verschlüsselungscode 507, z. B. einen 32-Bit-Code, der zuvor von einem Benutzer eingegeben wurde, um die 8 Bits gestreuter Daten zu expandieren und in einen anderen Bitsatz zu mischen, z. B. 15 Bits. Es ist zu beachten, dass die Expansion und das Mischen der zufallsähnlichen Daten auf herkömmliche Weise erfolgen kann. In einigen Ausführungsformen kann das Verschlüsselungsmodul 121 eine Verdünnungsfunktion 515 einsetzen, um eine weitere Verschlüsselungsstufe zu erzielen. Die Verdünnungsfunktion 515 kombiniert und mischt die vordefinierten Bits, z. B. 15 Bits, die die Expansionsfunktion 509 erstellt hat, mit weiteren vordefinierten Bits, z. B. 15 Datenbits, die mit dem Verschlüsselungscode 507 aus Bits ausgewählt wurden. In einer Ausführungsform weist der resultierende gestreute, expandierte und gemischte Tastencode (z. B. die verschlüsselten Daten) 517 eine Länge von 15 Bits auf.

Der Fachmann erkennt, dass die Anzahl der Bits bei jedem Prozessschritt je nach gewählter Ausführungsform und der zu erzielenden Sicherheitsstufe variieren kann. Zum Beispiel kann die Verschlüsselung statt mit 15 Bits mit 24 Bits erfolgen, um die Datensicherheit zu erhöhen, doch können die 15 Bits als Mindestwert angesehen werden, mit dem eine angemessene Sicherheitsstufe erzielt wird.

Weiterhin können wiederholte Berichte über ein Tastenereignis übertragen werden (z. B. wird jedes Tastenereignis zweimal gesendet, um mögliche RF-Verluste auszugleichen). In einer Ausführungsform werden Aktualisierungsberichte in vordefinierten Abständen geschickt, z. B. 200 ms, um zu bestätigen, dass eine Taste gedrückt wurde.

Entschlüsselung

Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Entschlüsselungsprozesses. Ein verschlüsselter Tastencode 517 kann wieder in den Eingabe- Tastencode 501 zurück entschlüsselt werden. Der verschlüsselte Tastencode 517 kann durch Umkehr des Prozesses, mit dem er verschlüsselt wurde, entschlüsselt werden. Derselbe Verschlüsselungscode 507, der zur Verschlüsselung des Tastencodes 517 verwendet wurde, muss auch zur Entschlüsselung des verschlüsselten Tastencodes 517 benutzt werden.

Durch Anwendung des kompakten RAHMENINHALTS 215, der oben offengelegt wurde, und Anwendung eines effizienten Verschlüsselungs-Algorithmus kann die vorliegende Erfindung eine sichere Verbindung zwischen einem drahtlosen Peripheriegerät 115 und einem Hostsystem 101 herstellen und aufrechterhalten und dabei für jedes Gerät eine relativ kurze Verarbeitungszeit für das Verschlüsseln, Senden und Entschlüsseln der zwischen den Geräten ausgetauschten Nachrichten erzielen.

Wirksamkeit und Unanfälligkeit der Verschlüsselung

Die vorliegende Erfindung bietet viele Vorteile. Zunächst besteht lediglich eine Wahrscheinlichkeit von 1/4095, dass ein anderer Empfänger als der für die Kommunikation mit dem drahtlosen Gerät vorgesehene die per RF übertragenen Daten empfängt. Bei etwa 250 Millionen möglichen Schlüsseln liegt die globale Wahrscheinlichkeit, dass Daten von einem anderen Empfänger empfangen und korrekt entschlüsselt werden, zum Beispiel unter 1/1 000 000 000 000 (eins zu über 1000 Milliarden). Darüber hinaus entschlüsselt ein von einem anderen erfindungsgemäßen Empfänger zufällig gewählter Schlüssel wahrscheinlich nur ungefähr die Hälfte der Informationen, die restlichen Bits gehen aufgrund des falschen Schlüssels im Entschlüsselungsprozess verloren. Dadurch schlägt ein statistischer Angriff höchstwahrscheinlich fehl, da wichtige Informationen fehlen. Selbst wenn der falsche Schlüssel zufällig weniger Bits "verlieren" sollte, kann ein statistischer Angriff auf die entschlüsselten Zeichen aufgrund des oben beschriebenen Streuverfahrens abgewehrt werden.

Ein weiterer Vorteil des Systems und der Methode der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Benutzer dem Empfänger keinen neuen Verschlüsselungscode aufzwingen kann, weil er intern auf Zufallsbasis erstellt wird. Dies ermöglicht die vorteilhafte Erzeugung eines neuen Verschlüsselungscodes zur Herstellung einer neuen GESICHERTEN Verbindung, wenn ein Spionagegerät versucht, in die Kombination aus drahtloser Tastatur 115 und Empfänger 111 einzudringen. Die beanspruchte Erfindung gestattet speziell die interne Erzeugung eines neuen Verschlüsselungscodes, der wiederum die KURZ_ID ändert, wodurch das Spionagegerät aus der Verbindung ausgeschlossen wird. Darüber hinaus ermöglicht die beanspruchte Erfindung die Erzeugung eines neuen Verschlüsselungscodes, der die Herstellung einer Kommunikationsverbindung zwischen der richtigen drahtlosen Tastatur 115 und dem Empfänger 111 ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung bietet auch Sicherheitsvorteile, da das Knacken einer RF-Verbindungsverschlüsselung modernste und teure Hardwaregeräte erfordert. Es sei darauf hingewiesen, dass das System und die Methode der vorliegenden Erfindung eine Sicherheitsstufe umfasst, die z. B. ungefähr der eines 40-Bit-Geheimcode-Algorithmus entspricht. Darüber hinaus kann die Gesamtsicherheit des Systems als vorherigen Lösungen überlegen angesehen werden, da die KURZ_ID und der Verschlüsselungscode innerhalb der drahtlosen Tastatur 115 erzeugt werden.

Es ist daher zu erkennen, dass ein neues und neuartiges Verfahren und Gerät zur sicheren Verbindung einer drahtlosen Tastatur mit einem Hostsystem 101 offenbart wurde. Nach Lesen dieser Offenbarung wird der Fachmann noch weitere alternative Methoden und Anordnungen für ein erfindungsgemäßes drahtloses, sicheres Gerät erkennen. Während zwar bestimmte Ausführungsformen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, versteht sich daher von selbst, dass die Erfindung nicht auf die hierin offenbarten präzise Bauweise und Komponenten beschränkt ist und dass viele Modifizierungen, Änderungen und Variationen, die dem Fachmann ersichtlich sind, an der Anordnung, dem Betrieb und den Details der Methode und Geräte der hierin offenbarten Erfindung möglich sind, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Beiblatt zu Fig. 4

405

Verbindungstaste & "sichere Sperrung"-Taste gleichzeitig drücken (15 Sekunden Zeitablauf)

415

erste 8 Zeichen der Übertragungssequenz tippen,
nur ihre Rangnummer (0, 1, 2, . . . 7) senden

417

zu verschlüsseltem Modus schalten, vorherige Zeichen als TS verwenden

421

verbleibende 8 Zeichen des TS eintippen,
diese als verschlüsselten Code senden

401

Verbindungstaste an Empfänger drücken (30 Sekunden Zeitablauf)

407

sichere Sperrung auslösen (45 Sekunden Zeitablauf) Verschlüsselungscode und Übertragungssequenz (TS) erzeugen

411

TS übertragen

417

Zeichennummer weiterleiten

423

zu verschlüsseltem Modus mit Hilfe der Taste umschalten,
letzte 8 Zeichen mit den entsprechenden Tastenzeichen vergleichen,
8mal * vergleichen

427

Bestätigen, daß Taste richtig eingegeben wurde,
Modus, Gerät und Taste in EEPROM speichern

403

"Gerät anschließen"-Dialog anzeigen

409

nach TS fragen

413

TS anzeigen

429

weiter: Dialog schließen, Symbol verriegeltes Schloß anzeigen,
Versagen: "Versagen"-Dialog anzeigen

Claims (24)

1. Eine mit Computer implementierte Methode zur sicheren Verbindung eines drahtlosen Peripheriegeräts mit einem Hostsystem, umfassend:
die Erzeugung eines Verschlüsselungscodes und einer Übertragungssequenz, wobei die Übertragungssequenz einen ersten Teil umfasst, der den Verschlüsselungscode darstellt, und einen zweiten Teil als Bestätigungssequenz;
den Empfang einer Eingabe vom drahtlosen Peripheriegerät, wobei die Eingabe einen vom drahtlosen Peripheriegerät mit Hilfe eines Verschlüsselungscodes verschlüsselten Eingabeteil umfasst, der vom drahtlosen Peripheriegerät aus dem ersten Teil der Übertragungssequenz erzeugt wurde;
die Entschlüsselung des verschlüsselten Eingabeteils mit Hilfe des Verschlüsselungscodes und
die Bestimmung, ob der entschlüsselte Eingabeteil mit dem zweiten Teil der Übertragungssequenz übereinstimmt, der eine Bestätigungssequenz darstellt.

2. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlüsselungscode zur Entschlüsselung einer Vielzahl von verschlüsselten, vom drahtlosen Peripheriegerät gesendeten Berichten verwendet wird, wenn der entschlüsselte Eingabeteil dem zweiten Teil der Übertragungssequenz entspricht.

3. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung eines Verschlüsselungscodes und einer Übertragungssequenz weiterhin die Anzeige der Übertragungssequenz umfasst.

4. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Peripheriegerät und dem Hostsystem unidirektional erfolgt.

5. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Peripheriegerät eine drahtlose Tastatur ist.

6. Eine mit Computer implementierte Methode zur sicheren Verbindung eines drahtlosen Peripheriegeräts mit einem Hostsystem, umfassend:
den Empfang einer Eingabe einschließlich eines ersten und eines zweiten Eingabeteils;
die Erzeugung eines Verschlüsselungscodes aus dem ersten Eingabeteil;
die Verschlüsselung des zweiten Eingabeteils mit dem Verschlüsselungscode und die Übertragung des verschlüsselten zweiten Eingabeteils an das Hostsystem.

7. Methode nach Anspruch 6, weiterhin vor dem Empfang der Eingabe die Erzeugung und Anzeige einer Übertragungssequenz durch das Hostsystem umfassend.

8. Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Eingaben der vom Hostsystem erzeugten und angezeigten Übertragungssequenz entsprechen.

9. Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungssequenz einen ersten Teil umfasst, der den Verschlüsselungscode darstellt, und einen zweiten Teil, der eine Bestätigungssequenz darstellt.

10. Methode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Benutzer die Eingabe eingibt.

11. Methode nach Anspruch 6, weiterhin vor dem Empfang der Eingabe umfassend:
den Empfang einer Anforderung zur Herstellung einer sicheren Verbindung und
die Übertragung der Anforderung an das Hostsystem.

12. Methode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderung die Aktivierung eines Verbindungsmechanismus am drahtlosen Peripheriegerät durch den Benutzer erfordert.

13. Ein mit Computer implementiertes System zur sicheren Verbindung eines drahtlosen Peripheriegeräts mit einem Hostsystem, umfassend:
das drahtlose Peripheriegerät einschließlich:
Signalgenerator zur Erzeugung einer Eingabe, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe einer Übertragungssequenz entspricht und die Eingabe einen ersten Eingabeteil enthält, der dem ersten Teil der Übertragungssequenz entspricht, sowie einen zweiten Eingabeteil, der einem zweiten Teil der Übertragungssequenz entspricht;
Verschlüsselungsmodul zur Erzeugung eines Verschlüsselungscodes aus dem ersten Eingabeteil und zur Verschlüsselung des zweiten Eingabeteils mit dem Verschlüsselungscode und
Sender zur Übertragung des verschlüsselten zweiten Eingabeteils an das Hostsystem und
das Hostsystem einschließlich:
Empfänger zum Empfang von Daten vom drahtlosen Peripheriegerät;
Signalgenerator zur Erzeugung des Verschlüsselungscodes und der Übertragungssequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungssequenz einen ersten Teil umfasst, der den Verschlüsselungscode darstellt, sowie einen zweiten Teil und
Entschlüsselungsmodul zur Entschlüsselung der verschlüsselten zweiten Sequenz und zur Bestimmung, ob der entschlüsselte zweite Eingabeteil dem zweiten Teil der Übertragungssequenz entspricht.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Peripheriegerät darüber hinaus einen Verbindungsmechanismus zur Einleitung eines sicheren Verbindungsprozesses umfasst.

15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hostsystem darüber hinaus eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der Übertragungssequenz umfasst, so dass ein Benutzer die Übertragungssequenz anzeigen und die damit übereinstimmende Eingabe am drahtlosen Peripheriegerät vornehmen kann.

16. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Peripheriegerät und dem Hostsystem unidirektional erfolgt.

17. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Peripheriegerät eine drahtlose Tastatur ist.

18. Methode nach Anspruch 1, weiterhin vor der Erzeugung eines Verschlüsselungscodes umfassend:
den Empfang eines Kennworts, das notwendig ist, um den Vorgang zur sicheren Verbindung des drahtlosen Peripheriegeräts mit dem Hostsystem zu starten;
den Empfang des Kennworts vor der Beendigung einer hergestellten Verbindung und die Benachrichtigung eines Benutzers, dass die hergestellte sichere Verbindung ohne Autorisierung beendet wurde, wenn das Kennwort nicht vor Beendigung einer sicheren Verbindung empfangen wird.

19. Ein mit Computer implementiertes System zur sicheren Verbindung eines drahtlosen Peripheriegeräts mit einem Hostsystem, umfassend:
Mittel zur Erzeugung eines Verschlüsselungscodes und einer Übertragungssequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungssequenz einen ersten Teil umfasst, der den Verschlüsselungscode darstellt, sowie einen zweiten Teil;
Mittel zur Übertragung einer Eingabe, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe einen vom drahtlosen Peripheriegerät verschlüsselten Eingabeteil umfasst, wobei ein Verschlüsselungscode verwendet wird, den das drahtlose Peripheriegerät aus dem ersten Teil der Übertragungssequenz erzeugt hat;
Mittel zur Entschlüsselung des verschlüsselten Eingabeteils mit Hilfe des Verschlüsselungscodes und
Mittel zur Bestimmung, ob der entschlüsselte Eingabeteil mit dem zweiten Teil der Übertragungssequenz übereinstimmt.

20. System nach Anspruch 19, weiterhin ein Mittel zur Einleitung eines sicheren Verbindungsprozesses umfassend.

21. System nach Anspruch 19, weiterhin ein Mittel zur Anzeige der Übertragungssequenz umfassend.

22. Ein mit Computer lesbares Medium mit vom Computer ausführbaren Anweisungen für eine Methode zur sicheren Verbindung eines drahtlosen Peripheriegerät mit einem Hostsystem, wobei die Methode umfasst:
die Erzeugung eines Verschlüsselungscodes und einer Übertragungssequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungssequenz einen ersten Teil umfasst, der den Verschlüsselungscode darstellt, sowie einen zweiten Teil;
den Empfang einer Eingabe vom drahtlosen Peripheriegerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe einen vom drahtlosen Peripheriegerät verschlüsselten Eingabeteil umfasst, wobei ein Verschlüsselungscode verwendet wird, den das drahtlose Peripheriegerät aus dem ersten Teil der Übertragungssequenz erzeugt hat;
die Entschlüsselung des verschlüsselten Eingabeteils mit Hilfe des Verschlüsselungscodes und
die Bestimmung, ob der entschlüsselte Eingabeteil mit dem zweiten Teil der Übertragungssequenz übereinstimmt.

23. Ein mit Computer lesbares Medium mit vom Computer ausführbaren Anweisungen für die Methode nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion auf die Übereinstimmung des entschlüsselten Eingabeteils mit dem zweiten Teil der Übertragungssequenz der Verschlüsselungscode zur Entschlüsselung einer Vielzahl von verschlüsselten Berichten verwendet wird, die vom drahtlosen Peripheriegerät gesendet wurden.

24. Ein mit Computer lesbares Medium mit vom Computer ausführbaren Anweisungen für die Methode nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung eines Verschlüsselungscodes und einer Übertragungssequenz weiterhin die Anzeige der Übertragungssequenz umfasst.