Digitale Zahlungssysteme und elektronisches Geld
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- Nikolas Fuchs
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1 Elektronische Zahlungssysteme und Sicherheit Digitale Zahlungssysteme und elektronisches Geld Lit.: Furche, A., Wrightson, G.: Computer Money, dpunkt 1997, S Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 1
2 Digitale Zahlungssysteme und E-Geld Nutzung und Sicherheit bei Zahlungen im Internet Typologie von Zahlungssystemen Schek-ähnliche Systeme (E-cheques) Kreditkarten und Sicherheit (SET und SSL) Elektronische Zahlungssysteme Bargeld-ähnliche Systeme ( E-cash, Geldkarte, Paybox, SmartCard, u.a) Pull-Systeme (EDD, Paybox, PayPal u.a. ) Push-Systeme (HBCI, XML) Fallbeispiel:Technik und Anwendung: Wap-Banking Welches System setzt sich durch? Funktionale Standards Gesellschaftliche und wirtschaftliche Anforderungen Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 2
3 ECommerce: warum so spät? Elektronisches Bezahlen könnte Killerapplikation sein Großes Interesse der Wirtschaft an netzfähigem Zahlungsmittel Bezahlen im Internet schon lange ein Problem Warum gibt es noch immer keine weit verbreiteten Standards? Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 3
4 Auswahl Elektronischer Zahlungssysteme Credit Card Paycash SSL / Credit Card Ducato CEPS VISA 3D-SET German Geldkarte ELV Mondex O-card ecash Austrian Click net900 SET 2KP / Credit Card... paysafecard Paybox Nach wie vor mehr wie ein Zahlungssystem zur Auswahl Unterschiedliche (Sicherheits-)Funktionalität und Wirtschaftlichkeit Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 4
5 Nutzung Elektronischer Zahlungssysteme Paylinx Aladdin SecureTrans Ducato CEPS ikp WorldPay BankNet ecash Jalda Checkfree PC Pay Mondex CyberCents CyberSource NetCard Austrian Click PayMe Nutzung gering Mini-Pay Credit Card GlobeID NetMarket SecurePay PayCash net900 SNPP Millicent VISA 3D-SET Paycash SSL / Credit Card NetCash InterCoin E-coin SET 2KP / Credit Card Open Market VirtualPay PayWorld SecureOrder escript BankNet BT Array E-gold Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 5 IPAY evend O-card MagicMoney FSTC SVP SubScrip Mobile e-pay German Geldkarte... Quelle: GfK-Web*Scope; Internet-Nutzer ab 14 Jahren; Basis: Kaufvorgänge Pay2See Cybank paysafecard MarketNet ELV Ziplock NetChex Paybox Rückgriff auf traditionelle Bezahlverfahren (Nachnahme, Rechnung, Lastschrift)
6 Zahlungsweise im Internet Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 6
7 Scenario B2C Electronic Commerce Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 7
8 Different Scenarios Different User Requirements Buying news, weather forecasts Low Transaction Costs No anonymity Buying stocks Integrity Confidentiality Accountability Buying milk Low Transaction Costs No Confidentiality Buying drugs??? Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 8
9 Anforderungen an Zahlungssysteme Gesellschaftliche Akzeptanz (vgl. Money is, what money does ) Rechtliche Anerkennung Wertstabilität Annahmeubiquität Begrenztheit des Risikos Gerechte Verteilung des Risikos Integrer Geld- und Datentransfer Autonomie und Privatsphäre der Handelnden Anonymität der Handelnden Robustheit der Kommunikationsinfrastruktur Robustheit der lokalen Systeme (Smartcards, Wallets) Benutzerfreundlichkeit Fazit Unterschiedliche Ausprägungen eines Wertaustauschsystems je nach Gewichtung der Anforderungen = unterschiedliche Zahlungssysteme Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 9
10 Sicherheitsprobleme von Zahlungssystemen Fälschung von Münzen und Banknoten Fälschung von Unterschriften auf Schecks Abweisung/Sperrung von Schecks Überweisungen mit falschen Kontonummern Abhören/Manipulieren von Kreditkartentransaktionen Falsche Geldautomaten Manipulierte EC-Karten-Kassenterminals... Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 10
11 Geld Zahlungssystem Geld ist mehr als nur der Wertaustausch Geldkreislauf bezieht Zentralbank, Zahler und Empfänger ein. Zentralbank Unterschiedliche Ausgestaltung des Zahlungssystems 1. Reines Zahlungssystem: nur Wertaustausch 2. Digitale Token auf Basis DM/Euro: Wertaustausch + Aufbewahrung 3. Digitale Token ohne Realwelt- Pendant: Wertaustausch + Aufbewahrung + Werteinheit = wirkliches Digitales Geld, erfordert Digitale Zentralbank! Zahler Zahlungssystem Empfänger Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 11
12 Definitionen Definition Elektronisches Zahlungssystem Teile oder das ganze System des Wertetransfers werden elektronisch unterstützt. Dabei geht es im wesentlichen um Informationen, die als Zeiger auf Konten zeigen und einer spezifischen Transaktion zugeordnet werden können. Notational Money wechselähnlich: geringe Fungibilität und Handelbarkeit Definition Elektronisches Geld Die elektronische Information stellt selber einen allgemein akzeptierten Wert dar: die Möglichkeit ist gegeben, ohne Dritte Werteinheiten beliebig zu transferieren Token Money bargeldähnlich: hohe Fungibilität, hoch multilateral Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 12
13 Digitale Zahlungssysteme und E-Geld Nutzung und Sicherheit bei Zahlungen im Internet Typologie von Zahlungssystemen Schek-ähnliche Systeme (E-cheques) Kreditkarten und Sicherheit (SET und SSL) Elektronische Zahlungssysteme Bargeld-ähnliche Systeme ( E-cash, Geldkarte, Paybox, SmartCard, u.a) Pull-Systeme (EDD, Paybox, PayPal u.a. ) Push-Systeme (HBCI, XML) Fallbeispiel Technik und Anwendung: Wap-Banking Welches System setzt sich durch? Funktionale Standards Gesellschaftliche und wirtschaftliche Anforderungen Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 13
14 Klassifikation digitaler Zahlungssysteme Zeitpunkt der Zahlung: Prepaid, Pay now, Pay later Bindung an Kontoführung: Notational money, Token money Art der Zahlungskommunikation: Online, Offline Initiierung des Zahlungsvorganges: Push, Pull Geldtheoretisch: digitale Zahlungssysteme: Wertetransfer elektronisches Geld: zuzüglich Wertaufbewahrung Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 14
15 Cash-like -Zahlungssysteme (online) Beispiel: ecash, Mondex, Geldkarte Cheque-like -Zahlungssysteme (online) Beispiel: Kreditkarte SET/SSL, Internet-to-paybox Issuer Clearing Acquirer Issuer Clearing Acquirer 1. Abhebung Gutschrift 3. Belastungsanzeige Autorisierung/ Einzug Zahlender Zahlung Zahlungsempfänger Zahlender Zahlung Zahlungsempfänger Push-like -Zahlungssysteme (offline) Beispiel: Online-Überweisung (HBCI) Pull-like -Zahlungssysteme (offline) Beispiel: Elektronische Lastschriftverfahren Issuer Clearing Acquirer Issuer Clearing Acquirer 1. Zahlungsauftrag 2. Gutschriftsanzeige 2. Belastungsanzeige 1. Einzugsauftrag Zahlender Zahlungsempfänger Zahlender Zahlungsempfänger Legende eigentliche Wertübertragung Datenfluss der elektronischen Zahlung (Protokollschritt) Initiator der Wertübertragung bzw. des Protokollschrittes
16 Cheque-like Zahlungssysteme Cheque-like Zahlungssysteme (online) Beispiel e-cheques, Kreditkarten (SET) Issuer Clearing Acquirer Anzeige Autorisierung Einzug Zahlung Zahlender Zahlungsempfänger Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 16
17 Warum (amerikanische) Banken (elektronische) Schecks bevorzugen Status Quo bei Schecks (USA) Es werden ca. 70 Milliarden (papiergebundene) Schecks per Jahr ausgestellt Etwa 25% aller Geldtransaktionen sind unbar, davon 2/3 als Scheck Etwa 50% der Geldmenge werden per Scheck übertragen Vorteile E-Checks: Sie funktionieren genauso wie physische Schecks (keine Veränderung der Abläufe notwendig) Sie sind für Micropayments nutzbar, weil sie durch Signaturkarte schnell und billig arbeiten Schecks erschaffen Liquidität Es gibt ein Geschäftsmodell für den Schecksystem-Betreiber (Visa, Mastercard, Amex) über Transaktionsgebühren, flat rate fee oder bankähnliche Geschäfte mit den Anwenderkonten Finanzielles Risiko wird vom Schecksystem-Betreiber übernommen und in die Gebühren einberechnet Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 17
18 Department of Defense & U.S. Treasury Echeck Market Trial Transaction Flow Invoice Suppliers Pay Info Accounts Receivable Issue File Pay Info Check Internet Signature Secure Envelope Deposit Slip Check(s) Signature Endorsement Signature Card Deposit check(s) Mail statement E-Check Deposit line item Secure Envelope Federal Reserve Bank of Boston Supplier s Banks Credit account
19 Creating an electronic check payment Whenever a new echeck payment is to be made, a blank echeck can be brought up onto the payer s screen Smartcard Reader Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 19
20 Creating an electronic check payment Payee One Hundred and no/100s 6/30/ Invoice # Smartcard Reader The date, payee, memo fields and amount are all filled in Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 20
21 Creating an electronic check payment Payee One Hundred and no/100s 6/30/ Invoice # To sign the echeck, the payer inserts their electronic checkbook (smartcard) and enters their PIN to unlock the checkbook Smartcard Reader c = / * = Enter PIN Electronic Checkbook Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 21
22 Creating an electronic check payment Payee One Hundred and no/100s 6/30/ The echeck serial number is filled in by the electronic checkbook Invoice # Finally, the electronic checkbook reads in the entire echeck, attaches the digital signature, logs the echeck information, and returns the signed echeck Smartcard Reader c = / * = Enter PIN Electronic Checkbook Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 22
23 Creating an electronic check payment Payee One Hundred and no/100s Invoice # /30/ B71299CA302A E7F DE 3A014D9FF429B3A For illustrative purposes only Note: a digital signature is a unique data item that can be appended to the signed document it is not a handwritten signature nor a representation of handwriting Smartcard Reader Electronic Checkbook Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 23
24 Viewing the checkbook register and echecks Every echeck issued can be retained by the originator for their records and remains a perfect copy Checkbook Register 6/30/98 Payee One hundred and no/100s Invoice # Since only one copy of an echeck will be paid by the payer s bank, copies can be kept by anyone and even resent Smartcard Reader Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 24
25 Receiving & endorsing an electronic check payment Typically, echecks will be received via and can be opened just like any other ordinary message Inbox VALID 6/30/98 Payee One hundred and no/100s Invoice # But, the digital signatures on echecks can be validated at any time to authenticate the source (signer), and that the echeck has not been modified (tampered with) Smartcard Reader Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 25
26 Receiving & endorsing an electronic check payment And, an echeck can be endorsed for deposit just like a paper check, but with a digital signature For Deposit Only Acct # Inbox VALID 6/30/98 Payee One Do hundred Not Write and no/100s Below This Line Invoice # Smartcard Reader c = / * = Enter PIN Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 26
27 New person-to-person epayment technology Thanks, it was only $5.50 Hey, let me beam you an echeck for that sandwich you picked up for me Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 27
28 Fazit echeck Unterschied zu Papierchecks Duplizierbarkeit Alle Kopien eines echeck sind (erlaubte) perfekte Kopien Ausgebende Bank zahlt aber nur einmal Signaturen können von jedem online überprüft werden Elektronisches Format ermöglicht Änderungen der Verarbeitungsabläufe ohne hohe Kosten Zusätzliche Informationen können in beliebigem Datenformat angehängt werden Unterschied zu anderen Zahlungssystemen echeck ist kein neues Protokoll, nur Dokumentspezifikation Vordergrund: Kompatibilität zu Papierschecks Integration mit bestehenden Informationssystemen Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 28
29 Online Credit Cards Payments using plain credit card details Payments using encrypted credit card details Payments using third party verification Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 29
30 Credit Card Processing Fundamentals Slip Payment instruction - Date, Amount, PAN, etc. Order instruction - Description, Reference #, etc. Authorization Check that transaction can be executed Approval of charge. Reduces credit available for a few days. Capture Charge the card Puts charge in batch to be processed and appear on statements. Void: remove from batch. Refund Credit a cardholder s account Settlement Reconciliation and start funds transfer Interbank operation by which captures are cleared, currency converted, etc. Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 30
31 Zahlung über Kreditkarte Zusätzlicher Organisationsaufwand im Vgl. zum Scheck Zusätzlicher Prozessteilnehmer: Kreditkartengesellschaft Händler besitzt Konto bei KK-fähiger Bank, Kunde besitzt Kreditkarte und Konto bei KK-fähiger Bank Eigenschaften der Zahlungsprozesse ähnlich Abgabe eines Zahlungsversprechens durch den Kunden Händler glaubt diesem Zahlungsversprechen Clearing über Kreditkartengesellschaft zwischen den Banken Absicherung des Vertrauens über Transaktionsgebühren 88% aller Onlinezahlungen von 53 Mrd. USD waren Kreditkarten (Forrester Research, Stand 2000) Aber: Kreditkarte ist der teuerste Zahlungsmechanismus Bsp. MasterCard USA: $ % des Transaktionswertes Eine $100 Belastung kostet den Händler $2.29 an Gebühren Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 31
32 Kreditkartenzahlung Online (1) Haushalt Kundenbank Initialisierung Händlerzertifikat Bestellung Bestätigung Autorisierungsanfrage Händler Autorisierung Autorisierungsanfrage Autorisierung Kreditkartengesellschaft Bankcard Payment System Bank (Payment Gateway) Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 32
33 Kreditkartenzahlung Online (2) Haushalt Händler Kundenbank Abrechnung Bestätigung Abrechnung Zahlung Clearing Bestätigung Kreditkartengesellschaft Bankcard Payment System Bank (Payment Gateway) Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 33
34 KK-Abwicklung ohne Sicherheit Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 34
35 KK-Abwicklung mit SSL Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 35
36 SSL Common current technique: user types sensitive info into a form on a web page provided by the merchant such that the info is sent to the merchant encrypted. Does not specify handling of merchant<->acquirer traffic. Benefits: Simplicity. Deployed in all modern browsers without special download/installation. Problems: Little verification of merchant. Account number, sensitive info, always accessible to merchant. No authentication of custom (i.e., = MOTO). Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 36
37 SET Sicherheitseigenschaften Ziele Vertraulichkeit der Datenübertragung Kundenname Kreditkartennummer Gültigkeitsdatum Schutz vor Verfälschung z.b. Veränderung der Bestellmenge Authentizität des Kreditkartenbesitzers (Elektronische Unterschrift) Händlers (Schutz vor Scheinfirmen) Zertifikate Nachweis über gültiges Vertragsverhältnis Ersetzen die Kreditkarte Kundendaten können nicht ausgelesen werden Händler kann die Berechtigung prüfen, ohne Kundeninformationen zu erhalten Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 37
38 Secure Electronic Transactions (SET): Sicherung der Datenerfassung Schutzobjekt Kreditkartennummer, Ablaufdatum, Karteninhaber Voraussetzung: Sichere Erfassung der Daten Benutzer gibt Zahlungsinformationen in ein Webformular des Verkäufers ein, welches verschlüsselt an diesen übermittelt wird Kommunikationsstandard HTTP Secure ( In allen Browsern (Netscape, Internet Explorer, Opera) bereits vorinstalliert) Probleme: Authentifizierung des Verkäufers/Formularerstellers Kontonummer, Kreditkartennummer, private Informationen ist über die Transaktion hinaus für den Verkäufer zugänglich Zahlungs-/Vertragsbedingungen werden nicht erfasst/authentifiziert Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 38
39 für Privatkunden SET-Software Voraussetzungen für den Einsatz von SET-Kreditkarten elektronische Geldbörse: Wallet mit den relevanten Angaben der nutzbaren Karten SET-Zertifikat beim Institut (Issuer/Acquirer) vor Ort beantragen Kunde erhält postalisch übermittelt Zugangsdaten mit denen online aus dem Internet in das Wallet laden für Firmenkunden (Händler) elektronisches Geschäft für Waren (eshop) elektronische Kasse (ekasse) von seinem jeweiligen Acquirer ein SET-Händlerzertifikat (Ausweis als autorisierter VISAoder Eurocard-Händler) für Banken (Acquirer) spezielle Schnittstelle, ein sogenanntes SET-Payment- Gateway, zwischen dem Internet und den traditionellen Autorisierungsnetzen der Kartengesellschaften SET-Zertifikat von Mastercard bzw. VISA direkt Public Key Infrastructure Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 39
40 KK-Abwicklung mit SET Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 40
41 SET Hierarchische Zertifikate Root CA (SET Co) Brand CA (MasterCard, Visa) Hosted by Geo-Political CA (optional) (only for VISA) Cardholder CA (Banesto) Merchant CA (Banesto) Payment Gateway CA (MasterCard, Banesto in VISA) Cardholder Merchant Payment Gateway SOURCE: INZA.COM Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 41
42 SET - Protokoll (Überblick) Käufer Purchase Init Request Verkäufer Purchase Init Response Payment- Gateway Purchase Request dual sig{oi, [PI]}; encrypt(issuer){pi} Auth-Request dual sig{[oi], PI}; encrypt(issuer){pi} Auth-Response Purchase Response delivery of goods/performance of service Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 42
43 SET Credit Card Protocol (See heavy lines below => heavy crypto Certification Authorities Customer Wallet 0 (application/x-...) Merchant Cash Register Messages 5-8 use bank protocols, mostly DES. 4 9 SET Gateway 8 5 Card Issuing Bank (Issuer) 7 6 Merchant s Bank (Acquirer) Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 43
44 SET - Zusammenfassung Anforderungen an Computer, Infrastruktur und Anwender Grosser Berechnungsaufwand für hohen Sicherheitsgrad. Benötigt Infrastruktur für Zertifikate mit standardisierten Schnittstellen zum Austausch. Weiterentwicklungen: Unterstützung von M-Commerce (Debit Cards, Smart Cards), Einsatz unterschiedlicher kryptographischer Verfahren Diskussion der Sicherheitsprobleme Ist die Vertraulichkeit der Datenübertragung gewährleistet? Reicht die SSL-Verschlüsselung von Kundenname, Kreditkartennummer, Gültigkeitsdatum aus? Gibt es Schutz vor Verfälschung der Daten? z.b. Veränderung der Bestellmenge Ist die Authentizität der Beteiligten gewährleistet? Kreditkartenbesitzer: Ist die elektronische Unterschrift gültig? Händler: Zahlt der Kunde auch an den Richtigen? Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 44
45 SET als hochkomplexes Protokoll Vorteile: Cutting Edge Security hochsicheres Protokoll mit allen Möglichkeiten, die RSA bietet. Standardisiertes Protokoll für Visa, MasterCard, AmEx etc. Beinhaltet viele Optionen für unterschiedliche Geschäftsabläufe. Enthält viele spezielle Datenelemente, die je nach Implementation eingesetzt werden können. Nachteile: Vollständigkeit bezüglich aller Kreditkartenzahlungen SET muss alle Amex, Visa, MC Zahlungsprozesse abbilden können. Realisierung von Erweiterungsmöglichkeiten für Datenelemente, Prozesse und Signaturen. Realisierung starker Sicherheitsmechanismen auch gegen unwahrscheinliche Angriffe. Komplexität Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 45
46 Next Generation SET PIN based Debit Cards. Smart card support. Cryptographic algorithm independence. Alternatives SSL Customer-Gateway SSL C5 (CyberCash Credit Card Classic) EXPRESS X9.59 Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 46
47 Customer-Gateway SSL Observations: The world is now different from when SET was defined. 128 bit encryption for financial institutions is exportable. The main real effect of SET (& CyberCash protocol) is to conceal the account number from the merchant until the merchant is authenticated. So why not have the customer send the transaction directly to the gateway over SSL and return a receipt to merchant if transaction approved? Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 47
48 Customer-Gateway SSL Data Flow Heavier lines = SSL. 0 (application/xxxx) Customer Wallet 7 Merchant Cash Register 6 1 Gateway Messages 2-5 use bank protocols usually based on DES. 5 2 Card Issuing Bank (Issuer) 4 3 Merchant s Bank (Acquirer) Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 48
49 Digitale Zahlungssysteme und E-Geld Nutzung und Sicherheit bei Zahlungen im Internet Typologie von Zahlungssystemen Schek-ähnliche Systeme (E-cheques) Kreditkarten und Sicherheit (SET und SSL) Elektronische Zahlungssysteme Bargeld-ähnliche Systeme ( E-cash, Geldkarte, Paybox, SmartCard, u.a) Pull-Systeme (EDD, Paybox, PayPal u.a. ) Push-Systeme (HBCI, XML) Fallbeispiel Technik und Anwendung: Wap-Banking Welches System setzt sich durch? Funktionale Standards Gesellschaftliche und wirtschaftliche Anforderungen Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 49
50 Cash-Like Zahlungssysteme Bargeld-ähnliche Zahlungssysteme (online) Beispiel Mondex, Geldkarte, ecash Issuer Clearing Acquirer Abhebung Gutschrift Zahlung Zahlender Zahlungsempfänger Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 50
51 Bargeld-ähnliche Zahlungssysteme Imitation der Eigenschaften von Bargeld Für kleine Beträge einsetzbar (niedrige Transaktionskosten) Zahlung von Person zu Person möglich (peer-to-peer) Anonymität von Zahler und Zahlungsempfänger Nicht jede Transaktion muss überprüft werden Beispiel: ecash Konzept: signierte Daten als Token = elektronisches Geld 1994 erstmalig getestet elektronische Geldbörse auf Kunden-PC Konto bei einer Ecash-Bank zur Umwandlung in physisches Geld als Voraussetzung Feldversuche (Deutsche Bank, BankAustria) mittlerweile (2000) alle eingestellt! Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 51
52 Sicherheitskonzepte von ecash Vertraulichkeit: Sichere Übertragung Eigenes Netzwerkprotokoll zur sicheren Übertragung (oberhalb TCP) Integrität: Seriennummern Überprüfung von Double-Spending Probe auf Kopie durch Seriennummerprüfung bei der Bank (s.u.) Anonymität: Blinde Signatur Erzeugung von Anonymität des Zahlers gegenüber der Bank (Keine zentralen Transaktionsaufzeichnungen). Token werden nicht durch Bank ausgegeben, sondern durch Zahler erzeugt und durch Bank zertifiziert. Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 52
53 Ecash: Das Verfahren Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 53
54 Erzeugung eines Token: Blinde Signatur erzeugt 1 DM SerienNr DM verdeckt SerienNr. Seriennmmer: xxxxxxx snr*blindfaktor Susanne sendet an Bank 1 DM SerienNr. xxxxxxx zieht 1 DM von Susannes Konto ab Kundin Susanne Deckt Seriennr. wieder auf (herausrechnen vom Blindfaktor) 1 DM SerienNr DM SerienNr. xxxxxxx Banksignatur "1 DM" Bank sendet an Susanne signiert 1 DM-Münze mit verdeckter Seriennummer 1 DM SerienNr. xxxxxxx Bank Banksignatur "1 DM" Banksignatur "1 DM" Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 54
55 Emission von Ecash Bank unterschreibt blind die M nzen. Elektronisches Geld wurde erzeugt. xxxxxxxxx xxxxxxxxx M nzen werden ber Internet zur Bank bertragen M nzen werden ber Internet zum Kunden bertragen xxxxxxxxx xxxxxxxxx Seriennummer wird generiert und verschl sselt Seriennummer wird entschl sselt Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 55
56 Transaktionen mit Ecash Bank entwertet die erhaltenen Münzen Ecash-Software des Verk ufers veranla t Validierung bei Bank Verk ufer erh lt neue M nzen Kunde veranla t die berweisung M nzen werden ber Internet zum Verk ufer bertragen Verk ufer besitzt gleichen Betrag in neuen M nzen Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 56
57 Ablauf einer ecash-zahlung Kunde 4) Kunde zahlt durch Übertragung von Token Händler 9) Händler schickt Ware 1) Kunde lädt sein ecash-konto durch Überweisung auf Pool-Konto der Bank Bank Kundenseite Händlerseite 6) Bank prüft Token und erhöht Saldo 5) Händler prüft Signatur und schickt Token an die Bank weiter 3) Kunde generiert Token, läßt sie signieren, Bank vermindert Saldo 2) Bank erhöht Saldo des ecash- Kontos des Kunden 7) Bank verzeichnet Token als benutzt 8) Bank schickt Bezahlt -Meldung an Händler-Software ecash-konto ecash-konto ecash-konto ecash-konto ecash-konto ecash-konto Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 57
58 Realisierung empfangenen Geldes bei Ecash Susanne Geldbörse Einzahlen oder ausgeben? Erwin Einzahlen Einzahlen Aufheben Erwin Susanne Einzahlen oder aufheben? Geldbörse Ausgeben Reale Bank Tele- Bank Ausgeben Walter Walter Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 58
59 Sicherheitsrisiken von ecash Kunde 4) Kunde zahlt durch Übertragung von Token Abhören und Kopieren der Token Händler Verlust der Token durch Datenverlust Unsichere Hardware: Ausspähen/Diebstahl der Token 1) Kunde lädt sein ecash-konto durch Überweisung auf Pool-Konto der Bank 3) Kunde generiert Token, läßt sie signieren, Bank vermindert Saldo 2) Bank erhöht Saldo des ecash- Kontos des Kunden 9) Händler schickt Ware Bank Kundenseite Händlerseite 5) Händler prüft Unsichere Signatur Hardware: und schickt Token an die Bank Ausspähen/Diebstahl weiter der Token Schnellere Diebe 6) Bank prüft Token könnten dem Händer und erhöht Saldo zuvorkommen 7) Bank verzeichnet Token als benutzt Verlust der Token durch Datenverlust 8) Bank schickt Bezahlt -Meldung an Händler-Software ecash-konto ecash-konto ecash-konto ecash-konto ecash-konto ecash-konto Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 59
60 Sicherheitsproblem Double Spending Generelles Problem bei Token-basierten Systemen Jede Information kann problemlos kopiert werden Token Money ist ein einfacher Bitstring Wie verhindert man einfaches Kopieren und doppelt ausgeben? (vgl. Realwelt: Sicherheitsfeatures bei neuen Euro-Banknoten und Münzen) Wenn die Überwachung der Seriennummern online nicht möglich ist Softwarebasierter Ansatz: ecash Spezielles kryptographisches Protokoll (Chaum s Double Spending Protocol) Softwarebasiert, aufwendig zu implementieren Hardwarebasierter Ansatz: Geldkarte Einbruchsicherer Chip enthält die Token Tokenzähler wird auf Schattenkonto bei der Bank mitgeführt Hybridform zwischen Token Money und Notational Money Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 60
61 ecash vs. Geldkarte Vorteile ecash Anonyme Bezahlung Begrenztes Risiko Hohe Verfügbarkeit on/offline Token transportabel Token können weitergegeben werden Nachteile ecash Verlust von Token nicht abgesichert Sichere Hardware nötig Sichere Übertragung nötig Schnelle Angreifer können u.u. erfolgreich angreifen (Kopieren von Token) Was ist bei der Geldkarte anders? Anonyme Bezahlung möglich (Fahrkartenautomat) Begrenztes Risiko bei Verlust/Diebstahl (in Höhe der Aufladung) Verfügbarkeit abhängig von Terminals Hardware wird als ausreichend sicher angenommen Geringe Beträge vermindern DIebstahlrisiko Schattenkonto (BVK) wird immer mitgeführt Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 61
62 Smart Cards Magnetic stripe 140 bytes, cost $ Memory cards 1-4 KB memory, no processor, cost $ Optical memory cards 4 megabytes read-only (CD-like), cost $ Microprocessor cards Imbedded microprocessor (OLD) 8-bit processor, 16 KB ROM, 512 bytes RAM Equivalent power to IBM XT PC, cost $ bit processors now available Intelligent, active devices with defenses Institut für Informatik und Gesellschaft, Abt. Telematik, Albert-Ludwigs -Universität Freiburg 62
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