Sicherungssystem, Sicherungsverfahren und damit gesichertes Element

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherungssys- tem, ein Sicherungsverfahren sowie ein hierdurch gesichertes Element sowie Verwendungen hierfür. Derartige Sicherungssysteme werden benötigt, um Gegenstände, Tiere oder auch Personen sowie Dienstleistungen zu authentifizieren und damit sicherzustellen, dass beispielsweise die so gesicherten Gegenstände Originalware sind bzw. die Dienstleistung in autorisierter Weise in Anspruch genommen wird. Unter Gegenständen wird damit jegliche Art von körperlichem Gegenstand verstanden und als Dienstleistung wird jegliche Art von Dienstleistungen verstanden unter anderem auch beispielsweise Dienstleistungen im Zusammenhang mit urheberrechtlich geschützten Werken.

Gegenstände, Tiere, Personen und Dienstleistungen in diesem Sinne werden im folgenden unter dem einheitli-

chen Begriff „Element" zusammengefasst .

Weltweit werden jährlich enorme Schäden durch Produktfälschung und Produktpiraterie verursacht. Diese entstehen u.a. durch Umsatz und Gewinneinbußen, Produkthaftungsansprüche aus gefälschten und nicht die gleiche Qualität aufweisenden Produkten, durch Imageverlust sowie Verlust ganzer Märkte, die nicht effektiv geschützt werden können. Insbesondere kann auch für Endverbraucher der Kauf gefälschter Waren zu großen Schäden führen, beispielsweise im Fall von KFZ- oder Flugzeugersatzteilen minderer Qualität oder auch von gefälschten Arzneimitteln.

Im Stand der Technik werden verschiedene Mittel eingesetzt, um Produkte oder auch Dienstleistungen vor Fälschung und Produktpiraterie zu schützen. Zum einen können ganze Produktserien oder Produktpaletten eines Unternehmens mit Markierungen versehen werden, die bei der Herstellung und Verifizierung auf physikalischen, meist optischen, chemischen oder biotechnologischen Methoden basieren. Hierzu werden beispielsweise auf den Produkten oder Verpackungen Goullio- chen, UV- fluoreszierende Markierungen, Polymerparti- kel mit Farbschichten oder auch Hologramme aufgetragen. Prinzip dieser Sicherungstechniken ist grundsätzlich die schwere Imitierbarkeit derartiger auf dem Produkt oder der Verpackung aufgebrachten Markierungen. Als Alternative können einzelne Produkte und/oder deren Verpackungen im Stand der Technik mit individuellen Produktcodes versehen werden, die dann den Produkten und/oder Verpackungen den Charakter eines Unikats verleihen. Derartige Produktcodes können als Barcode oder auch mittels RFID-Technologie auf dem Produkt bzw. seiner Verpackung aufgebracht werden.

Bei diesen Verfahren unterscheidet man zwischen Offlineverfahren, bei denen alle Produktinformationen z.B. im RFID-Chiptag gespeichert werden, und Online- verfahren, bei denen Produktinformationen in einer zugehörigen Datenbank auf einem Registrierungsserver oder dergleichen gespeichert werden.

Bei der RFID-Technologie unterscheidet man aktive Tags, die ständig Informationen senden und passive Tags, die mit Hilfe der Energie von RFID-Lese- oder Schreibgeräten ihre Informationen aussenden. In beiden Fällen werden Informationen im RFID-Tag gespeichert, die auch auf Datenbanken verweisen können, wo die Informationen zusätzlich gespeichert oder auch

Zusatzinformationen zu finden sind. Der Informationsgehalt in den Tags kann i.A. auch gelöscht, geändert oder ergänzt werden. Die Nutzung mit hinterlegter Datenbank soll im weiteren als Online-Verfahren und oh- ne hinterlegte Datenbank als Offline-Verfahren bezeichnet werden.

Prinzipiell sind jedoch derartige Produktcodes und Informationen aus den RFID-Tags auslesbar, so dass man auch Kopien herstellen kann. Insbesondere bei den Offlineverfahren ist dann die Authentizität des zugehörigen Produktes nicht mehr garantiert, da Original- RFID-Tag und Kopie von einem ID-basierten Verifizierungssystem nicht mehr unterschieden werden können.

So ist es beispielsweise möglich, ein Produkt aus der Vertriebs- und der Verteilerkette einmal oder mehrmals zu kopieren, das Original zurückzuhalten und die Kopien in den Wirtschaftskreislauf einzuschleusen. In diesem Falle würde bei der nächsten Verifizierung die Kopie als Original erkannt. Eine wirkliche Garantie,

dass der Endverbraucher ein Original und keine Kopie in Händen hält, kann also nicht gegeben werden.

Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherungssystem, ein Sicherungsverfahren und damit gesicherte Elemente sowie Verwendungen hierfür zur Verfügung zu stellen, mit denen nach menschlichem Ermessen eine eindeutige Authentifizierung der Elemente möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch das Sicherungssystem nach Anspruch 1, das Sicherungsverfahren nach Anspruch 24, das Element nach Anspruch 13 sowie deren Verwendungen gemäß dem Anspruch 45 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil- düngen werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.

Entscheidend bei der vorliegenden Erfindung ist es, dass ein Beiprodukt zu einem Element vorgesehen wird, das als dreidimensionaler Körper ausgestaltet ist und eine innere Struktur aufweist, die mittels eines Zufallsprinzips hergestellt wurde. Derartige Beiprodukte können beispielsweise hergestellt werden, indem ein Matrixmaterial einen Phasenübergang von flüssig zu fest durchführt und dabei Einschlüsse in das Matrixmaterial nach dem Zufallsprinzip eingebettet werden. Ein derartiges Beiprodukt, das beispielsweise ein Würfel von 1 cm Kantenlänge sein kann, ist beispielsweise bei Einbettung von Einschlüssen mit einer Länge von 1/10 mm bei einer ausreichend Anzahl von

Einschlüssen nach heutigem Stand der Technologie praktisch nicht nachahmbar. Dann wird der Aufwand zur Kopie eines derartigen. Beiproduktes derart groß, dass faktisch ein nicht bzw. nur sehr schwer kopierbares Beiprodukt entsteht. Als nicht oder schwer kopierba- res Beiprodukt werden also alle Beiprodukte verstan-

den, die nur mit unvertretbarem Aufwand kopierbar wären.

Jedes dieser Beiprodukte wird nur einem zu identifi- zierenden Element zugeordnet. Als Elemente können hier Gegenstände, Tiere oder Personen bezeichnet werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Dienstleistung als Element dem Beiprodukt zuzuordnen. Dies kann beispielsweise der Besuch einer Großveranstaltung, bei- spielsweise eines Fußballspiels oder eines Konzertes sein. In diesem Falle genügt es, das Beiprodukt als Eintrittskarte für die Zugangskontrolle auszugeben.

Werden sämtliche als Eintrittskarten ausgegebene Bei- produkte registriert, ist der Zugang zu der Veranstaltung ausschließlich denjenigen Personen möglich, die ein solches Beiprodukt mit sich führen. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass diese die Veranstaltung auch verlassen und auch wieder betreten können. Ein derartiges Beiprodukt eignet sich damit selbstverständlich auch hervorragend für die GebäudeZugangs- kontrolle in sensitiven Bereichen.

In einer Grundform der vorliegenden Erfindung genügt es nun, auf einem Registrierungsserver die jeweilige innere Struktur der Beiprodukte bzw. damit verbundene Informationen zu speichern. Soll das Element, beispielsweise ein Gegenstand bzw. die Berechtigung zur Teilnahme an einer Veranstaltung verifiziert werden, so wird die innere Struktur des Beiprodukts erfasst und mit den in dem Registrierungsserver gespeicherten Informationen verglichen. Liegen zu dem Beiprodukt passende Informationen vor, so ist die Authentifizierung positiv abgeschlossen. Andernfalls wird der Zu- tritt verweigert bzw. dem Benutzer mitgeteilt, dass das Produkt nicht authentisch ist.

Die Ermittlung der inneren Struktur des Beiproduktes bzw. der damit verbundenen Informationen kann beispielsweise erfolgen, indem aus zwei verschiedenen Richtungen Photographien des Beiprodukts aufgenommen und beispielsweise mit einem Mobiltelefon an den Registrierungsserver übermittelt werden. Gegebenenfalls mit Hilfe von optionalen Registermarken in dem Beiprodukt kann dieser hieraus die dreidimensionale Lage der Einschlüsse ermitteln und so auch die damit verbundene, bei ihm gespeicherte Information abgleichen. Es sind jedoch auch spezielle Vorrichtungen denkbar, die das Beiprodukt scannen und direkt die damit verbundene Information ermitteln.

Die Einschlüsse können sich bezüglich ihrer Lage unterscheiden. Es ist jedoch auch möglich, die Zahl der Zufallskombinationen bei der Herstellung des Beiproduktes weiter zu erhöhen, indem beispielsweise Ein- Schlüsse unterschiedlichen Typs, unterschiedlicher Gestalt, unterschiedlicher Größe oder auch unterschiedlicher Farbe oder dergleichen in das Beiprodukt eingebracht werden.

Je nach Analyseverfahren muss das Beiprodukt aus einem Material bestehen, das für dieses Verfahren eine dreidimensionale Analyse zulässt. Bei lichtoptischen Verfahren muss daher das Matrixmaterial des Beiprodukts im sichtbaren Bereich optisch transparent sein. Es sind jedoch auch röntgentechnische Analyseverfahren oder andere Verfahren (UV-Durchstrahlung, Ultraschall und dergleichen) denkbar, um eine bestimmte dreidimensionale Struktur des Beiproduktes zu ermitteln.

Als Einschlüsse kommen insbesondere Fremdkörper, Gaseinschlüsse oder Lufteinschlüsse (Gasblasen, Luftblasen) in Frage. Genauere Angaben über die zu verwendenden Matrixmaterialien, die Justiermarkierungen und die Einschlüsse finden sich weiterhin in den abhängigen Ansprüchen.

In einer weiteren Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung werden auf dem Beiprodukt oder ihm zugeord- net weitere Informationen angeordnet, wie beispielsweise Produktattribute. Als Produktattribute können beispielsweise Informationen über den Hersteller, das Produkt, das Herstellungsdatum und dergleichen aufgebracht werden. Weiterhin kann beispielsweise eine In- ternetadresse oder eine Telefonnummer angegeben werden, unter der das Beiprodukt und das mit ihm verbundene Element authentifiziert bzw. verifiziert werden kann. Auch in dem Registrierungsseryer können weitere Elementattribute gespeichert werden, beispielsweise eine numerische Elemente-ID, die jedes Element eindeutig identifiziert. Diese Elemente-ID kann auch auf dem Element bzw. an oder auf dem Beiprodukt verzeichnet werden. Es ist so möglich, die Informationen über die innere Struktur des Beiprodukts, beispielsweise Fotos bzw. 3D-Aufnahmen oder andere Auswerteergebnisse, direkt mit in dem Registrierungsserver gespeicherten Informationen abzugleichen, die zu der Elemente-ID abgespeichert sind. Die Elemente-ID, die beispielsweise in Form eines digitalen Codes, in ver- schlüsselter oder unverschlüsselter Form, vorliegen kann, ermöglicht also den unmittelbaren und raschen Zugriff auf den zu einem Element gehörenden Datenbankeintrag in dem Registrierungsserver. Dort können dann auch weitere Produktidentifizierungsattribute bzw. numerische Elementkennungen abgespeichert sein, in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form, die

auch weiterhin auf dem Element selbst oder dem Beiprodukt erkennbar aufgebracht sein können. Dies kann beispielsweise die Produktart, der Herstellungsort, das Herstellungsdatum, die Produktionscharge, Indika- tionen, Anwendungsvorschriften, Warnhinweise, Verfallsdaten, Beipackzettelinformationen oder dergleichen sein, bzw. Verweise auf derartige Einträge in derselben oder einer anderen Datenbank.

Die Kombination aus zu schützendem Element, nicht kopierbarem Beiprodukt und ggf. einzigartigem, digitalem Code stellt insgesamt also ein nicht kopierbares Unikat dar, da bereits das Beiprodukt einzigartig und nicht kopierbar ist und ggf . auch noch der digitale Code einzigartig und nicht kopierbar ist.

Um für die praktische Nutzung absolut auszuschließen, dass trotz der extremen Unwahrscheinlichkeit zwei Beiprodukte zufälligerweise identisch sind und eine gleiche Struktur aufweisen, kann bereits bei der Herstellung und/oder Vergabe eines Beiprodukts durch eine Vergleichsprüfung vor Verwendung des Beiprodukts geprüft werden, ob bereits ein identisches Beiprodukt vorliegt. In diesem Falle kann eines der beiden iden- tischen Beiprodukte aus der Nutzung ausgeschlossen werden. Dadurch ist eine vollkommen eindeutige Zuordnung von Element und zugeordnetem Beiprodukt möglich.

Es kann weiterhin in der Datenbank gespeichert wer- den, ob und von wem bereits das Element verifiziert wurde. Dies ermöglicht es, lückenlos von der Herstellung bis zum Endverbraucher das Element zu verfolgen und so die Wahrscheinlichkeit für einen Austausch der Beiprodukte oder eine spätere erneute Verwendung zu verringern oder auszuschließen.

Im folgenden sollen nun einige Beispiele erfindungsgemäßer Sicherungssysteme und Sicherungsverfahren gegeben werden.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beiprodukt. Als Ausgangsmaterial für dieses Beiprodukt wurde ein Zweikomponentenkunstharz als aushärtbare Masse verwendet. In diese Grundmasse 1-1 als erste Komponente wurden eingefärbte Partikel 1-2 aus einem bereits ausgehärteten Stück gleichen Materials oder ein anderer Fremdkörper, der im folgenden als Partikel bezeichnet wird, zusammen mit dem Härter als zweiter Komponente vermischt. Diese Mischung wurde dann in einer Form ausgehärtet. Die Verteilung der Partikel 1-2 ergab nach dem Aushärten eine zufällige Struktur. Die Form war dabei so gestaltet, dass aus der ausgehärteten Kunstharzplatte Quader von 5x10x20 mm Kantenlänge geschnitten werden konnten. Die Quader dienten dann als Beiprodukte, die wiederum eine zufällige Anordnung der Partikel 1-2 aufweisen. Es ist hier drauf hinzuweisen, dass die Größe der Module von der jeweiligen Anwendung abhängt. Mit der Größe der Module wächst in entsprechender Weise die Anzahl der möglichen Anordnungen der Partikel, so dass es möglich ist, die Wahrscheinlichkeit für die Herstellung eines identischen Moduls beliebig zu verringern.

Jeder dieser Quader kann virtuell (gedanklich) in 1000 Würfel mit je 1 mm Kantenlänge geteilt werden. Es wurden Partikel eingebettet, die beispielsweise kugelförmig sind mit einem Durchmesser von 1 mm, so dass lediglich geprüft zu werden muss, in welchem der 1000 würfelförmigen Elemente der Quader ein kugelförmiges Partikel eingebettet ist. Dabei wird beispiels- weise jeder Partikel demjenigen Würfel zugeordnet, in dem der größte Teil des Volumens des Partikels liegt.

Bereits bei Einbettung von drei gleichen Partikeln ergeben sich 1000 über 3 = 166.167.000 unterschiedliche Verteilungsmuster für die drei Partikel in den 1000 würfelförmigen Bereichen des Beiproduktes.

Werden Partikel verwendet, die sich bezüglich einer Eigenschaft unterscheiden, beispielsweise hinsichtlich Form oder Farbe, ergeben sich bereits 1000x999x998=997.002.000 mögliche Positionen.

Werden z.B. 15 unterschiedliche Partikel eingebettet, ergäben sich 10 ⁴⁵ aufgrund ihrer unterschiedlichen inneren Struktur unterscheidbare Quader. Zum Ver- gleich soll darauf hingewiesen werden, dass die Anzahl der Atome der Erde ca. 6xlO ⁴⁹ beträgt. Durch Reduktion der Größe der Partikel, Erhöhung der Kantenlänge des Quaders und Einführung weiterer Unterscheidungsmerkmale zwischen den Partikeln, kann die Vari- antenvielfalt weiter beliebig erhöht werden, so dass bei einer zufallsbestimmten Einbettung der Partikel das Auftreten identischer Partikel bzw. das Nachahmen eines Quaders nahezu unmöglich wird.

Jedem zu schützenden Produkt wird nunmehr ein derartiges Modul als Beiprodukt zugeordnet, zusammen mit einem digitalen Code als Identifizierer. Dieser Code 1-3 kann ebenfalls auf dem Quader aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt oder eingeätzt werden oder auch in einem zugehörigen RFID-Tag gespeichert sein. Er dient zur raschen Ermittlung des zugehörigen Datensatzes in der Datenbank eines Registrierungsservers .

Damit ist jede Einheit aus Produkt, Beiprodukt und

Identifizierer ein Unikat, da bereits das Beiprodukt

ein Unikat ist .

Im vorliegenden Beispiel wurde nun von jedem Beiprodukt einmalig ein dreidimensionales Bild erzeugt und als Originalbild zusammen mit anderen Produktattributen zur späteren Verifizierung digital in einem Datensatz in einer Datenbank des Registrierungsservers gespeichert. Zur späteren Auswertung weist der Quader weiterhin Passmarken 1-4 auf, die ebenfalls in dem dreidimensionalen Bild mit gespeichert sind.

Um nun das Produkt zu verifizieren, werden beispielsweise mittels eines Mobiltelefons mindestens zwei Bilder des Beiprodukts aus unterschiedlichen Blick- winkeln erzeugt und an den Registrierungsserver übermittelt. Mittels Bildverarbeitungssoftware wird hieraus die Lage der Passmarken 1.4 ermittelt. Aufgrund dieser Information lässt sich nun aus den beiden Bildern auch die exakte Lage der Partikel 1-2 ermitteln und mit dem in der Datenbank gespeicherten dreidimensionalen Bildinformationen oder daraus abgeleiteten Positionen der Partikel 1.2 vergleichen (z.B. shape- based matching) .

Auf den Identifizierer kann jedoch auch verzichtet werden, wenn die entsprechende Identität des Registrierungsservers bekannt ist und der zugehörige Datensatz über den Vergleich der Bilder ermittelt werden kann. Bei großen Datenbanken kann dies jedoch zu er- heblichen Performanceverlusten führen, so dass es vorteilhaft ist, einen entsprechenden Identifizierer zu verwenden. Einige Anwendungsbeispiele werden im folgenden gegeben.

Beispiel 1:

Das Beiprodukt, im folgenden auch als Produktauthen- tifizierungsattribut oder kurz PAA bezeichnet, wird einem zu schützenden Produkt beigeordnet, z.B. als Anhänger an einen Parfümflacon. Das PAA muss nicht zwangsläufig mit dem Produkt verbunden sein. Das dem PAA entsprechende 3D-BiId wurde als digitale Information in einem dem Produkt zugeordneten Datensatz ei- ner Datenbank hinterlegt. Produkt, PAA und Datensatz- ID bilden eine Einheit, die für eine Verifizierung komplett vorhanden sein müssen, andernfalls kann keine Prüfung erfolgen. Die Datensatz-ID ist in diesem Beispiel im PAA integriert (z.B. aufgedruckter Barco- de oder als RFID-Tag) .

Zur Durchführung des Prüfungsprozesses werden nunmehr die 3D-Struktur des PAA mit Datensatz-ID und Justierungsmarkierung erfasst und online einer entsprechen- den Applikation zur Verfügung gestellt. Zur Erfassung und übertragung eignet sich z.B. ein mobiler, onlinefähiger RFID- oder Barcodescanner inkl. Imager (handelsübliches Gerät) .

Die Applikationssoftware in dem Registrierungsserver findet den Datensatz mittels Datensatz-ID (beispielsweise aus RFID-Tag oder Barcode) , führt den Vergleich der Bildstrukturen von Vergleichsbild mit Original durch und übermittelt dem Prüfer weitere Produktatt- ribute. War der Bildvergleich positiv und wird durch den Prüfer die übereinstimmung zwischen Produkt und Produktattributen festgestellt, handelt es sich bei dem geprüften Produkt eindeutig um ein Original .

Beispiel 2 :

Das PAA mit integrierter Datensatz-ID wird als Abdeckung für ein Gefäß verwendet. Das Gefäß beinhaltet ein gegen Fälschungen zu schützendes Medikament. Der Prüfprozess erfolgt wie im Beispiel 1 dargelegt.

Beispiel 3 :

Ein PAA wird zur überprüfung der Identität einer Person z.B. für eine Zutrittskontrolle genutzt. In diesem Falle wird für die Verifizierung ein stationäres Gerät nach dem Stand der Technik bereitgestellt, dass die Funktion einer Digitalkamera für 3D-Aufnahmen re- alisiert und einen Aufnahmeschacht für das PAA besitzt. Das Gerät hat einen Online-Anschluss an eine Datenbank, die alle gültigen Originalbilder enthält. Je nach Anzahl der zu verifizierenden Personen und damit Anzahl der zu vergleichenden Bilder und vor al- lern abhängig von der Leistungsfähigkeit der verwendeten Hard- und Software kann auf die Datensatz-ID verzichtet werden, da nur ein Bildvergleich von PAA und Datenbank erforderlich ist.

In den Beispielen 1 bis 3 kann der Prüfprozess auch grundsätzlich off-line erfolgen, wenn die Datenbank oder ein Teil der Datenbank vor Beginn des Prüfprozesses z.B. in einem mobilen Prüfgerät gespeichert wurde .