发明内容

本专利申请描述了一种用于确保模块真实性的方法：该模块是否实际上是它所假装的模块。主要考虑在这里是检查是否存在特定模块，其中在这里检查身份并且并不自动地接受相同设计的模块。在与本专利申请同时提交的申请人的专利申请中，检查了制造商的真实性，即，电子模块是否源于初始制造商或可信赖的第三方或供应商。当然，两种方法也可以同时或依次地用于检查电子模块。

本发明的目的是自动检测非真实的电子模块。

该目的通过一种用于在自动化技术中检查模块化现场设备的电子模块的真实性的方法来实现，其中，为现场设备的每个电子模块分配合适的密钥对，该密钥对用于确认电子模块的身份，其中，每个密钥对均由公钥Pk和私钥pk构成，并且其中，将合适密钥对的公钥存储在列表中，其中，该列表分配给现场设备或与现场设备通信的单元，其中该方法包括以下方法步骤：

-当更换或添加电子模块时，该现场设备或与现场设备通信的单元检查：

-所更换或添加的电子模块是否具有密钥对，以及

-所更换或添加的电子模块的公钥是否列举在公钥的列表中，

-该电子模块是否拥有正确的私钥；

-如果检查的结论是肯定的，则允许所更换或添加的电子模块与现场设备或与现场设备的功能有关的某个其它电子模块进行通信或交互。

因此，检查是否存在根据模块信赖列表应该存在的那些单个模块。如果更换或添加了电子模块，则使用根据本发明的方法来进行检测。如果该电子模块无法证明其真实性，则拒绝集成到操作中。

根据本发明，在现场设备将所更换或添加的电子模块纳入到操作现场设备所需的通信中之前，该现场设备由此检查该电子模块的公钥是否包含在被识别为可信赖的电子模块的列表中。通常在现场设备的运行时间期间检查电子模块的真实性。

分配给每个电子模块的密钥对也称为该电子模块的加密身份。对称加密和非对称加密原则上是已知的。在对称加密的情况下，加密和解密使用相同的密钥发生，而在非对称加密的情况下，加密和解密使用两个不同的密钥发生。

在非对称加密中，通常使用基于RSA的密钥对，这些密钥对可能在密钥长度上有所不同。当前，长度为2048位的RSA密钥已经被认为是必要的；要求更高安全性的人员则使用3072或甚至4096位的密钥长度。然而，增加的密钥长度不仅对所需的存储器空间有负面影响，而且性能也受到影响，即在非对称加密和解密的情况下、尤其是在密钥对生成方面。比基于素数体的RSA加密系统明显有效得多的是那些使用椭圆曲线的系统。已经建立了一些EC(椭圆曲线)。其中之一是曲线25519。

优选地，结合本发明使用非对称密钥对。非对称加密方法被认为是极为安全的，因为使用了无法相互推导的两个密钥：用于加密的公钥和用于解密的私钥，反之亦然。私钥始终保留在密钥的生成器中。使用私钥进行加密并且使用公钥进行解密，或者反之亦然。

此外，建议以下方法步骤：

为了检查电子模块是否拥有合适密钥对的公钥，该现场设备或与现场设备进行通信的单元请求所更换或添加的电子模块的公钥，并检查该电子模块的公钥是否存储在分类为可信赖的公钥列表中。

此外，执行关于该电子模块是否拥有合适密钥对的私钥的测试。质询/响应方法优选地用于这一测试。电子模块传送可信赖公钥的事实尚未证明该公钥也是与该电子模块相关联的公钥。最终，该电子模块也可能是使用非法获取的公钥的伪造模块。因此，必须检查该电子模块是否是真实的，即所提供的公钥是否实际上也属于该电子模块，该电子模块是否已提供与其相关联的正确公钥，以及是否也可以证明这一点。如上所述，质询/响应方法优选地用于这一证明。

为此，该现场设备或电子部件将任意消息发送给所更换或添加的电子模块，并带有签名创建的请求(“质询”)。该模块对该消息进行签名，然后将签名(“响应”)发送回现场设备或发送回请求的电子模块。现在，该现场设备或请求的电子模块可以基于该签名检查该电子模块是否拥有正确的私钥。

该签名举例而言通过以下方式创建：模块k将哈希方法应用于消息m，并利用其私钥对所获得的哈希值进行加密。该现场设备利用模块的公钥解密所获得的签名，并将其与所发送消息的自计算哈希值进行比较。理想情况下，两个哈希值是相同的，这证明了：a)由于该模块已经发送了正确的公钥，因此该模块被验真，以及b)由于该模块拥有相关联的私钥，因此也可以证明这一点。通过提供这一证明，所更换或添加的电子模块被认为是真实的。针对签名创建，还已经了解了特殊算法(DSA ECDSA等)，然而，这些特殊算法最终也可以与非对称密钥对一起使用。

如果该电子模块现在没有合适的密钥对，或者只有一个基于不同曲线或基于不同加密系统的密钥对，则该电子模块无法参与质询/响应方法。如果该电子模块具有生成器，则可能进行补救，通过该生成器可以生成这种合适的密钥对；替代地，该电子模块必须具有对应的接口和密钥存储器，以使得可以随后将外部生成的密钥对写入到电子模块中。然而，在两种情况下，该模块都必须了解适用的/相关联的操作，例如，用私钥加密。

总而言之，特别是从现场设备将任意消息发送到所更换或添加的电子模块，以作为对使用私钥的签名创建的请求的质询。该电子模块使用其私钥对消息进行签名，并返回签名作为响应。该签名用于检查该电子模块是否拥有合适的密钥对的私钥。就非对称加密而言，任何密钥对都被认为是合适的。基于RSA或基于EC的密钥对是常见的。密钥对是一种工具。这样的密钥对现在由现场设备用来确定该电子模块的真实性。

在特定情况下，可以对“合适的”加以进一步限制：现场设备和电子模块两者都必须了解利用密钥对的相应操作(加密、解密)。例如，如果该现场设备仅了解例如EC且仅了解模块RSA，则本发明将不起作用。如果该电子模块根本没有非对称加密，则也就没有合适的密钥对。

下面描述一些特殊情况：如果检查显示所更换或添加的电子模块没有密钥对，则检查是否可以生成或提供用于该电子模块的密钥对，

其中，在由另一电子模块提供或生成该密钥对的情况中，将该密钥对传递到所更换或添加的电子模块。

此外，结合本发明提出，没有合适的密钥对或者不能为其生成合适的密钥对的所更换或添加的电子模块仍然被排除在通信之外。

如果检查显示所更换或添加的电子模块具有密钥对，但是即使该电子模块看起来是真实的、该密钥对的公钥却并未存储在列表中，则一旦经授权人员已确认该电子模块的可信赖性，就将所生成密钥对的公钥分配给分类为可信赖的电子模块的列表。

在可以为电子模块生成合适的密钥对的情况下，如果经授权人员确认该电子模块的可信赖性，则该密钥对的公钥也被存储在分类为可信赖的电子模块的列表中。这样，该列表可以变大并且包含多个电子模块的公钥。当然，在更换模块时，便于从模块信赖列表中删除所更换模块的公钥。

如果电子模块没有合适的密钥对，或者只有一个基于另一曲线或基于另一加密系统的密钥对，则该电子模块无法参与质询/响应方法。为了生成合适的密钥对，该电子模块必须具有生成器，通过该生成器可以生成这样的(合适的)密钥对，或者该电子模块必须具有接口和密钥存储器，从而外部生成的密钥对可以被写入到电子模块中。然而，在两种情况下，该电子模块都必须了解适用的/相关联的先决条件和操作(例如，用私钥加密)。

规定在生产过程期间或服务使用期间，每个电子模块均由初始制造商或初始制造商授权的第三方提供合适的密钥对；此外，合适的密钥对的公钥在对应的时间点存储在分类为可信赖的电子模块的列表中。在生产过程期间或之后，由于正更换或添加模块，可信赖的人员会通知现场设备已将所更换或添加的电子模块视为可信赖的。在这种情况下，该现场设备将电子模块的公钥纳入其模块信赖列表MTL。

当更换电子模块时，将所更换电子模块的公钥从分类为可信赖的电子模块的列表中删除。

如上文已经提及的，可以在现场设备的正进行的操作期间执行关于该电子模块是否真实的检查或测试。

还已提及的是，结合本发明，代替电子模块的公钥，可以使用派生物(例如哈希值)或一些其它独立的和唯一的标识。