DT               Dénes  Tamás matematikus                       TD

             e-mail: titoktan@freemail.hu

 

 


Az adathordozók  „UJJLENYOMATA”

(Digitális ujjlenyomat)

 

 

 

Jelen dolgozat tárgya a nyomdai úton előállított szöveges dokumentumok (bankjegyek, értékpapírok, igazolványok és egyéb bizalmas szerződések, iratok), illetve digitális adathordozók (mágneses kép és hanghordozó szalagok, CD lemezek) biztonsága, különös tekintettel a hagyományos, a jelen és a jövő biztonsági filozófiájának összevetésére. Bár első olvasásra meghökkentő lehet, hogy ennyire különböző adathordozók biztonsági kérdései hogy kerülnek egyszerre megtárgyalásra, remélem, hogy mire e cikk végére ér a kedves Olvasó, igazolva látja, hogy nem csupán a problémák, hanem a megoldási lehetőségek is hasonlóak.

 

 

Hagyományos papír alapú dokumentumok biztonsága

 

A dokumentumok biztonságán az egyértelmű azonosíthatóságot értjük, azaz bármely hamis dokumentum megkülönböztethetőségét a valóditól.

 

Az információs társadalom küszöbén átlépve, talán nem haszontalan ha megvizsgáljuk azokat a tapasztalatokat, amelyek segítségével úgy léphetünk át e küszöbön, hogy nem botlunk el benne. Az  1.tábla összefoglalja azokat a szempontokat, amelyek mentén felvázolhatjuk a dokumentumok védelmének főbb irányait.

 

Az 1.táblázat  oszlopai egyfajta történelmi trendet mutatnak, hiszen az írásbeliség  megjelenése évszázadokon keresztül csak egyedi dokumentumok (levelek, oklevelek, igazoló okiratok, stb.) előállítását tette lehetővé. Nem véletlen, hogy e hosszú történelmi periódus alatt igen hatékony, de személyhez kötött módszerei alakultak ki a dokumentumok védelmének (kézírás, aláírás, pecsét, stb.).  Ebben az időben a dokumentumok egyedi volta miatt nem vált el a dokumentum tartalmának és hordozójának védelme, mivel bármelyik sérülése egyértelműen igazolta a dokumentum hamis voltát. Ekkor még a kézbesítés személyhez kötött volta is a dokumentumok biztonságát (bizalmas jellegét) szolgálta.

 

 

 

 1.tábla          Papír alapú dokumentumok hagyományos védelme

 


                         Egyedi dokumentum         Tömeges (védett) dokumentum

 

                                      -magán és hivatalos levelek                           - bankjegyek

                                      - igazoló okiratok                                            - értékpapírok (pl.: részvények)

                                      - titkos dokumentumok                                  - csekkek

                                      - oklevelek

                                      - igazolványok

 


Adathordozó     - előnyomott (fejléces) papír                   - fémszál

     védelme                                                 - mikronyomat

                                                                                                               - dombornyomat

 

                                      - speciális minőségű papír                          - speciális minőségű papír

                                      - vízjel                                                             - vízjel

 

 


Dokumentum    - kézi aláírás (kézírás)                            - precíziós nyomdatechnika

tartalmának      - pecsét                                 - speciális festék (csak UV fénynél látható)

    védelme         - iktatószám                             - azonosító szám (sorszám)

                                       - dátum

                                       - tinta

                                       - igazolványoknál fénykép

 

 

 

 

A nyomtatás megjelenésével kezdett növekedni a védett (bizalmas) dokumentumok  kibocsátása, és napjainkra, főleg a bankjegyek, értékpapírok elterjedésével tömeges méreteket öltött.

Ez a tömegesedés új (tömegesen alkalmazható) dokumentum-védelmi technikát követelt meg. Ekkor vált szét az adathordozó és a rajta levő tartalom védelme.

Az 1.tábla szemléletesen mutatja, hogy míg az adathordozó (papír) védelme óriási technikai fejlődést produkált, addig a dokumentumok tartalmát szinte ugyanazokkal az eszközökkel védjük a mai napig. Az így kialakult biztonsági filozófia tehát alapvetően a dokumentum hordozójának nyomdatechnikai védelmére épült :

 

Legyenek az azonos típusú dokumentumok (pl. azonos címletű bankjegyek) teljesen egyformák, mert  így ami  eltérő az a feltűnő, az a hamisítvány. 

 

Az adathordozók nyomdatechnikai védelme napjaink dokumentumvédelmének is a fő iránya (mikronyomat, hologram, lézergravírozás, stb.), csak ma már bizonyos dokumentum típusoknál a papír egyeduralmát átveszik a korszerűbb műanyag (plasztik) kártyák. Az új adathordozó a dokumentumok repertoárját is bővíti (hitelkártyák, telefonkártyák, igazolvány kártyák, stb.)  A kibővült dokumentumskála biztonsági problémái azonban nem változtak. Csupán a súlypont áthelyeződéséről van szó, mivel minél magasabb szintű technikát alkalmazunk az adathordozók védelmére, annál nehezebbé tesszük (nem lehetetlenné!) a hamisításukat, de egyúttal a hitelességük ellenőrzését is!

Manapság egy bankjegy, egy értékpapír, vagy akár egy igazolvány hitelességének biztos eldöntéséhez komoly műszerezettségre és szakértelemre van szükség. És akkor még nem is vizsgáltuk a dokumentum tartalmi hitelességét.

 

A számítástechnika rohamos térhódításával, a dokumentumok elektronikus előállításának elterjedésével az egyedi dokumentumok előállítása  egyre személytelenebbé vált, így már nem volt megkerülhető a dokumentumok tartalmi hitelesítésének kérdése. Ennek a problémakörnek a megoldására született a digitális aláírás[1].

A digitális aláírás tulajdonképpen a hagyományos kézi aláírásnál is többre képes: egyszerre azonosítja az aláírót és a dokumentum tartalmát. Sőt ugyanez a technika képes az egyedi dokumentum azonosítók egy szintén klasszikus elemét (lásd 1.táblázat), a dátumot is beépíteni a digitális aláírásba, ez az úgynevezett időpecsét.

A napjainkban jórészt elektronikusan előállított dokumentumok biztonsági (védelmi) helyzetét foglalja össze a  2.tábla.

 

2.tábla      Dokumentumok  védelme  napjainkban

 


                            Egyedi dokumentum             Tömeges (védett) dokumentum

 

                                            -magán és hivatalos levelek                               - bankjegyek

                                            - igazoló okiratok                                                - értékpapírok (pl.: részvények)

                                            - titkos dokumentumok                                      - csekkek

                                            - oklevelek

                                            - igazolványok (plasztik kártyák)                     - bank és hitelkártyák

 


Adathordozó         - előnyomott (fejléces) papír                         - fémszál

     védelme                                                          - mikronyomat

                                                                                                                            - dombornyomat

 

                                            - speciális minőségű papír                                - speciális minőségű papír

                                            - vízjel                                                                   - vízjel

                                            - hologram                                                           - hologram

                                            - lézer gravírozás                                               - lézer gravírozás

 


Dokumentum       - kézi aláírás (kézírás)                                  - precíziós nyomdatechnika

tartalmának         - pecsét - tintával                          - speciális festék (UV fénynél látható)

    védelme              - dombornyomással                               -  speciális festék (magnetizált pl.. USD)

                                           - iktatószám

                                           - dátum                                                                  - digitális aláírás  (időpecsét ?)

                                           - tinta                                                                     - elektronikus aláírás

                                           - igazolványoknál fénykép                                - digitális fénykép

                                           - elektronikus aláírás                                  

                                           - digitális aláírás

                                           - időpecsét ?

 

 

Mint az a 2.táblából is jól kivehető, a dokumentumok modern biztonságtechnikája szinte mindent megvalósított a klasszikus biztonsági eszköztárból, csak az új biztonsági filozófia maradt még napjainkban is érintetlen.

Ez pontosan azt jelenti, hogy a dokumentum tartalmának azonosítása még mindig független a dokumentum adathordozójától. A tömegesen előállított dokumentumok esetében tehát csak bonyolult számítástechnikai módszerekkel ellenőrizhető a teljes hitelesség.  Ez pedig a hétköznapi helyzetekben (pl. bankjegyek, igazolványok, stb. ellenőrzése) nem megvalósítható. 

Lényeges tehát egy újabb, koherens dokumentum-biztonsági filozófia megfogalmazása, amely ötvözi a bevált régi tapasztalatokat az új technikai lehetőségekkel. Ez így hangzik:

Legyen mindenegyes dokumentum hordozóját és tartalmát tekintve is egyedi (különböző), így minden darabról önmagában eldönthető, hogy valódi-e vagy hamis. Azaz most nem a különbözőség, hanem éppen az azonosság az, ami feltűnő. A hamisítványt tehát éppen egy másik példánnyal való azonossága jellemzi.

Ennek a biztonsági filozófiának a megvalósításához az szükséges, hogy az adathordozót és annak tartalmát egyértelműen egymáshoz tudjuk rendelni, mint ahogy egy konkrét személyhez egyértelműen tartozik az ujjlenyomata.

Ez a hasonlat adta a digitális ujjlenyomat elnevezést a dokumentumhitelesítés egy új technikájának, amely új korszakot nyithat dokumentumaink biztonsága és védelme területén.

Ismét fontos felhívni az Olvasó figyelmét arra, hogy itt (akárcsak a digitális aláírásnál) nincs  tartalmi rokonság a digitális ujjlenyomat és az elektronikusan rögzített és bizonyos dokumentumokra (személyazonosítási célból felvitt) emberi ujjlenyomattal.  

 

Dokumentumok, digitális adathordozók azonosíthatósága kriptológiai úton  (DIGITÁLIS UJJLENYOMAT)

A jelenleg elektronikusan előállított dokumentumok biztonsági problémái közül az egyik legégetőbb az, hogy el lehessen dönteni egy dokumentumról, hogy az eredeti, vagy hamisított. A nyomdatechnikai módszerek (vízjel, fémszál, különleges papír, hologram, stb.) mindegyike az eredetit igyekszik megkülönböztetni a hamistól. A digitális ujjlenyomat az egyedi azonosítást teszi lehetővé, vagyis képes egy dokumentumot nemcsak a hamistól, hanem egy másik eredetitől is megkülönböztetni.

A probléma eredete az USA és a Szovjetunió közötti fegyver-ellenőrzési szerződések megkötése idején merült fel, nevezetesen oly módon, hogy a számba vett rakétákat egy eltávolíthatatlan matricával kellett megjelölni, hogy azok bármikor egyedileg azonosíthatók legyenek.

Ugyanakkor a jogellenesen másolt szoftverek digitális hang- és képanyag felismerése is oly módon lehetséges hatásosan, hogy a hamisítás könnyű felismerhetősége érdekében az adathordozót egyedi azonosítóval látjuk el (lásd [LÖFV 99]).

Általában a nyomdatechnikában bármilyen biztonsági papír előállítása olyan ismertető jelekkel történik, amelyek az egyedi azonosítást nem teszik lehetővé. Azt a biztonsági gyakorlatot, amivel az előzőkben leírt biztonsági fenyegetettségek megszüntethetők, digitális ujjlenyomatnak nevezzük. J. Simmons több mint két évtizedig vezette az Egyesült Államok nukleáris fegyvereinek elektronikáját gyártó legnagyobb cég, a Sandia National Laboratoriesban folyó kutatásokat a digitális ujjlenyomatok előállítására vonatkozóan. Simmons eredményei megtalálhatók [SIMM 91/1] és [SIMM 91/2]-ben. A Sandia laboratórium a több évtizedes kutatás és fejlesztés eredményeit, amit a digitális ujjlenyomatok terén nyert, s amelynek alapvető alkalmazási területe a fegyverzet-ellenőrzés és a felügyelet nélküli szeizmográfok kifejlesztése volt, amit a szovjet, illetve amerikai területeken a föld alatti atomrobbantások mérési eredményeinek meghamisíthatatlan észlelésére szolgáltak, más területeken is igyekeztek felhasználni.

·      Ilyen terület például a pénzhamisítás megakadályozása, amely például az 1999-ben kiadott, új százdolláros bankjegyekben valósult meg. A Sandia által javasolt megoldás a következő:

·      A bankjegyek papír anyagának gyártása közben, tehát még pépes formában, árnyékolt üvegszálakat különböző hosszúságban a pépbe kevernek, ezek természetesen megszáradásuk után rögzítődnek, és egy véletlenszerű irányultságot vesznek fel. Ez után egy sor leérzővel el lehet érni, hogy a sorban lévő, és adott sorral egyező végponttal rendelkező üvegszálak, mivel azok megfelelő burokkal vannak ellátva, a fényt csak saját végpontjukig vezetik. Mivel az üvegszálak hossza véletlenszerű, ezért egy vonali megvilágításból egy véletlenszerű ponthalmaz adódik. Ezt természetesen több vonalon meg lehet ismételni. Az eredményként létrejövő ponthalmaz megfelelő technikával történő kódolási eljárással el lehet érni, hogy az adott bankjegyre jellemző kód, vagy kódsorozat jöjjön létre. Ez a kódolási eljárás a hibajavító kódokat is magában foglalja. Ezeket a kódokat digitális aláírással, esetleg más adatokkal, például sorszámmal, kiadási időponttal kiegészítve a kibocsátó bank hitelesíti. Ilyen módon az aláírt sorozat és a bankjegyben lévő, véletlenszerűen elszórt üvegszálak kölcsönösen megfeleltethetők egymásnak.

Ha az üvegszálak száma és hosszússáguk megfelelően van meghatározva (ami nem egyszerű és mély matematikai meggondolásokat igényel), akkor a bankjegyeken lévő kódok egyértelműen meghatározzák a bankjegyet. Egy ilyen eljárás, szemben a különböző nyomdatechnikai megoldásokkal, amelyek nem egyediek, az egyediségből adódóan számos előnnyel bírnak. A papír anyagában lévő jellemzők pedig másolhatatlanná teszik a bankjegyeket.

 

A digitális ujjlenyomat tehát a digitális aláírás egy olyan speciális esete, amikor az aláírásra kerülő üzenet egy része, vagy egésze, a hordozó anyag fizikai jellemzőiből adódik.

Ez azt jelenti, hogy mindenegyes bankjegy egyedileg megkülönböztethető minden más bankjegytől. Ez döntően különbözik a hamisítás-védelem nyomdaipari megoldásaitól, ugyanis ezek a megoldások az egyedi megkülönböztetést nem teszik lehetővé, hanem az eljárás során a védelmi elemek az összes bankjegyen, azonos módon szerepelnek.

 

A digitális ujjlenyomat nem teszi lehetetlenné a másolást, azonban az eredeti és a hamis bankjegy egymástól megkülönböztethetővé válik, mert az egyedi sajátosságok (a bankjegy anyagába bevitt jelző elemek) elhelyezkedése nem másolható.

 

A pénzhamisítás megakadályozására egy ugyancsak digitális ujjlenyomatokra visszavezethető módszer került kidolgozásra és felhasználásra Németországban, a német márka bankjegyek védelmére (lásd [BEUT 94], [SCHU 91]).

Mielőtt az eljárást ismertetnénk, érdekes megjegyezni, hogy míg a Sandia-nál az elméleti eredmények sokkal hamarabb rendelkezésre álltak, mint Németországban, a gyakorlati alkalmazásra később került sor.

Az 1990-es évek óta kiadott német márka (DEM) bankjegyek az összes címletekben, kivéve az ötmárkást, már digitális ujjlenyomattal vannak védve.

A német márkákon levő  11 karakterből álló karaktersorozat tehát nem sorszám, nem egyszerű azonosító kód, hanem a fentiekben vázolt digitális ujjlenyomat.

 

A német márka digitális ujjlenyomata úgy készül, hogy a papír gyártási folyamata során a pépbe foszforeszkáló szórat darabkák kerülnek bekeverésre (hasonló módon, mint a dollár esetében), majd a létrejött papír tartalmazza ezeknek a fényvisszaverő szóratoknak egy véletlen elrendezését. Ezt a véletlen elrendezést kell kódolni, hibajavító kódokkal ellátni, vagyis az egyedi azonosításra rendelkezésre álló, a papír anyagából eltávolíthatatlan, és megismételhetetlen fényvisszaverő morzsalékot kell egy megfelelően biztonságos digitális aláírás segítségével a bankjegyen lévő kóddal kifejezni. Ez a kód egyértelművé teszi a bankjegy egyedi sajátosságát, és a bankjegyen lévő kibocsátó által ráírt (rányomtatott) számsorozat közötti összefüggést.

 

Tehát a digitális ujjlenyomat alkalmazásával a hamisítókat egyrészt el lehet rettenteni a hamisítástól, másrészt a hamisítványt könnyen és gyorsan föl lehet ismerni, hiszen maga a dokumentum tartalmazza az ehhez szükséges összes információt. Így a hamisítás ténye helyben, magából a dokumentumból azonnal megállapítható.

 

A digitális ujjlenyomat biztonsági papírok előállítására is alkalmas, sőt egy újonnan vizsgált  és bevezetéshez közel álló területe a digitalizált analóg jeleknek, például digitális hangszalag, floppy lemez, CD lemez, vagy videoszalag másolás elleni védelme.

 

Következetesen, most itt szerepelhetne a 3.tábla, amely azt a címet viselné, hogy ²A jövő dokumentumvédelme². Erre azonban nem kerül sor, mert ez a táblázat egyetlen sorból és oszlopból áll, melynek tartalma az alábbi összefüggés:

 

 

 


ADATHORDOZÓ  + TARTALOM                         ²BIZTONSÁGI PAPÍR²

(pl. dokumentum)                                 =                              +

          VÉDELME                         DIGITÁLIS UJJLENYOMAT

 

 

 

A ²biztonsági papír² idézőjeles használata két szempontból is indokolt. Egyrészt értjük alatta a fentiekben vázolt papírgyártási technológiával előállított papírt. Másrészt ez az írásmód emlékezteti az Olvasót arra, hogy a digitális ujjlenyomat, mint kriptológiai eljárás, nem csupán papír adathordozó esetében alkalmazható.

 

Hogy a téma és a digitális ujjlenyomatra épülő új dokumentum-védelmi módszerek bevezetése mennyire aktuális, arra nap mint nap kapjuk a figyelmeztető jeleket. A sajtó természetesen a hamisítási esetek töredékéről értesül és a tudomására jutott eseteknek csak töredékét teszi közzé. Ennyi is elég azonban ahhoz, hogy megtudjuk az évente sok milliárdnyi kárt, amely bankjegy, értékpapír, audio és video szalag, CD lemez hamisításából keletkezik. Anyagiakban nem is mérhető az a kár, amely az új, tömegesen terjedő plasztik lapocskák (bankkártya, igazolvány és egyéb azonosító kártyák, stb) által hordozott információkhoz való illetéktelen hozzáférésből (a kártyák hamisításából) keletkezik (keletkezhet!).

 

Zárszó helyett néhány sajtó idézet[2]

"Ismeretlenek elkészítették a lézergravírozással előállított, s emiatt gyakorlatilag hamisíthatatlannak tartott új magyar útlevél majdnem tökéletes hamisítványát. Az okmányról csak többszöri gépi vizsgálattal sikerült megállapítani a ferihegyi határőröknek, hogy nem eredeti. Romániában egyébként a legjövedelmezőbb alvilági üzletágak egyike a magyar személyi igazolvány és útlevél hamisítása.". . .

"Az okmány első ránézésre valódinak tűnt, és csak az alapos gépi ellenőrzés során derült ki, hogy majdnem tökéletes hamisítvány - mondta a szóvivő. A szakértők szerint a hamisítvány készítői a legkorszerűbb eszközöket alkalmazták."

"Már hamisítják a hatóság által korábban "hamisíthatatlannak" nevezett új útlevelet is. Egyelőre nem jelentős számban, de feltűntek az első lézergravírozással hamisított magyar útlevelek. Egy, laikus számára a valódihoz szinte tökéletesen hasonló okmány ára ötezer márka. A határőrség széles körű nyomozást folytat a tettesek felderítésére."

 

 

 

 

 

 

Irodalomjegyzék

 

 [DÉNE 94]       Dénes József, Vasvári György: A távközlés biztonsága.

                                                                              Magyar Távközlés 1994. november,  10-1.

 

[DÉNE 00]        Dénes Tamás:  Rejtjelfejtés

                                                     Magyar Távközlés, 2000. április

 

[DÉNT 01/1]    Dénes Tamás:  SZTEGONOGRÁFIA - rejtett információk rejtjelzés nélkül

                                                   Híradástechnika, 2001/8.  15-21                                   

 

[DÉNT 01/2]    J.Dénes, T.Dénes:  Non associative algebraic system in cryptology       

                                                           Quasigroups and Related Systems, 8 (2001), 7-14

 

[DÉNT 02]    Dénes Tamás:  Titok Tan  avagy  Kódtörő ABC

                                                      Kriptográfia Mindenkinek

                                                     Bagolyvár Könyvkiadó, Budapest,2002.         

 

[LÖFV 99]      J. Löfvenberg: Random Codes for Digital Fingerprinting.                 

                                    Linköping Studies in Science and Technology. Thesis No 749,          

                                    Linköping, 1999.

 

[PFITZ 99]     A. Pfitzmann (ed.):  Information Hiding

                                     Proceeding of Third International Workshop, 1999.                                                   

 

[RÓNY 00]     Rónyai Lajos:  Három halk visszhang

                        Természet Világa, 2000. II. különszám

 

[SIMM 91/1]  G. J. Simmons (ed): Contemporary Cryptology.

                                                      IEEE Press,  New York, 1991

[SIMM 91/2]   G. J. Simmons: Identification of data, devices, documents and individuals.  Proc 25th Annual IEEE Carnahan Conf. On Security Technology 1991, IEEE, New York, pp. 197-218.


[1] E folyóirat előző számában  „Elektronikus vagy digitális aláírás ?”  címmel részletesen tárgyaltam ezt a témakört, valamint a  digitális és az elektronikus aláírás közötti fogalmi különbséget, ezért itt nem térek ki ezek ismertetésére. 

[2] A napjainkban éppen folyamatban levő igazolvány korszerűsítési program, valamint az újonnan forgalomba hozott bankjegyek, sőt az igen sok visszaélés forrását képező új telekkönyvi kivonatok is a fentiekben ismertetett újabb és újabb nyomdatechnikai módszereket alkalmazzák a dokumentumok védelmére. Mint az az újsághírekből is kiderül, az élet bizonyítja, hogy az egyre több és finomabb nyomdatechnikai védelmi jegyek, csak megnehezítik és megdrágítják a hamisítást, de nem teszik lehetetlenné. Ami ennél is károsabb, hogy minél több és finomabb biztonsági jeleket helyeznek el a dokumentumokon, annál nehezebb és drágább azok valódiságának ellenőrzése és biztos eldöntése, vagyis a hamisítványok kiszűrése. Így a bűnözők (hamisítók) jelentős időbeli egérutat nyernek, míg a digitális ujjlenyomat alkalmazásával helyben, azonnal, automatikus, gépesített rutintevékenységként (pl. pénzszámlálókba beépített ellenőrző chip) lennének kiszűrhetők a hamisítványok.