JP3543327B2 - スマートカードからのデータ読出し - Google Patents

Description

本発明は、スマートカードからデータを読出す方法、そのリーダ、及びスマートカードに関する。
ICカードとしても知られているスマートカードは、マイクロプロセッサ、メモリ、及びリーダ／ライタ装置と電気的に接続するためのインタフェースを有するカードである。好ましくは、このメモリは不揮発性である。これにより、メモリは電源供給なしに情報を保持することができる。通常、スマートカードに用いられるメモリは、電気的消去及びプログラム可能リードオンリメモリ（EEPROM）型である。
この種のカードは、例えば医学上の情報等の個人的な情報の保持や個人の身分証明のため等の多くの目的に使用され得る。あるいは、この種のカードは、銀行のクレジットカード（バンクカード）や支払いカードとして使用され得る。
本発明が特に（ただし排他的にではなく）適用可能なスマートカードの用途は、電子財布（electronic purse）である。電子財布は、通信によって銀行又は金融機関とアップロード及びダウンロードされる金額データ（value data）を保持している。金額は、データリンクによって接続されている電子財布間で交換され得る。従って、金額データを「電子的現金」として用いることによって売買取引が行える。
スマートカードは、かなりの量の情報を安全な方法で保持することができる。カード内のデータは、カードシリアル番号等の製造時における固定データの組を含んでいるかもしれない。しかしながら、この固定データは、ユーザには関心を持たれない。カードは、可変データを入力し、記憶し、出力するために用いられる。このデータのいくつかは、最初に入力された後に実際には変化せしめられないものであるが、カードの製造者による固定データとは異なる。これは、使用−可変データである。より一般的には、使用−可変データは、カードの通常の使用中に規則的に変化せしめられるデータである。スマートカードにおける使用−可変データは、確立されたプロトコルを使用し、接点（端子）を介してシリアルにカードへ書込みされ、カードから読出しされる。
ISOプロトコル7816に例示されている読出しプロトコルは、リーダ及びカード間の結合が確立された場合にリーダがカードのマイクロプロセッサに電源、クロック及びリセット信号を印加することを要求している。次いで、データバイトのリセット応答（ATR）シーケンスがカードからリーダに伝送される。その後、カードは、要求された使用−可変データを伝送するようにリーダから問い合わせされるかもしれない。これは、比較的複雑でかつ高価なリーダを要求するものである。
カードから選択された使用−可変データを用いること又は表示することが可能な安価なリーダが要求されている。
読出しすべき使用−可変データは、アプリケーション毎に変化する。医学用又は手帳用カードではこのデータは次のアポイントメントの詳細であるかもしれないし、セキュリティカードではロック解除リーダを介してアクセスするためのセキュリティコードかもしれないし、電子財布では差引残高の金額かもしれない。
本発明は、安価なスマートカードリーダを適用可能なシステムを提供するものである。
本発明の１つの態様によれば、マイクロプロセッサと使用−可変データを保持するメモリとを有するスマートカードからデータを読出す方法であって、リーダ及びカード間にデータ伝送パスを確立すべくカードをリーダに結合し、前記メモリ内の必要な使用−可変データをアクセスし、アクセスされたデータをカードからリーダへ伝送されるリセット応答信号の一部として組み込むスマートカードからデータを読出す方法が提供される。
この方法により、読出しすべきデータはATRシーケンス内に含ませてリーダに転送可能であり、リーダは従来のように完全な通信プロトコルによるカードへの問い合わせ用の容量を必要としない。従ってリーダは、単純化されかつ安価となる。
ISO標準7816において、ATRシーケンスは「履歴バイト」を含んでいるかもしれない。これらは、通常、カードの製造者が例えばカードの識別を表わすのに利用される。好ましくは、本発明においては、ATRの「履歴バイト」の少なくとも幾つかが要求されるデータを運ぶのに使用される。
リセット信号がリーダ内においてカードとの結合がなされたことに自動的に応答して始動し、カードがリセット応答シーケンスによって自動的に応答することが好都合である。
ATRシーケンスに含まれるデータが各読出し時に連続的に変化するようにした変更例があり得る。これにより、例えば電子財布から読出されたデータは、差引残高と最後の取引の詳細とを交互に繰り返す。第３の又は他の項目の情報を含ませるべき場合は、読出しされるデータは、カードがリーダに挿入される毎に必要なシーケンスについて１ステップ進むあろう。これは、EEPROMのデータアドレスのシーケンスを提供し、次のアドレスからの次の読出しデータがATRシーケンス内に含まれて伝送されるように、ATRシーケンスが伝送される毎にアドレスポインタがアドレスシーケンスについて周期的にステップすることによってなされるであろう。
本発明の他の態様によれば、上述した方法によりスマートカードからデータを読出すために適用されるリーダであって、バッテリと、スマートカードに結合するためのインタフェース装置と、インタフェース装置を介して受け取ったリセット応答信号内に含まれる使用−可変データを抽出すべくリセット応答信号を解釈するに有効な回路手段とを備えたリーダが提供される。
回路手段は、リセット応答信号を解釈するのに適した論理回路をその構造に基づいて組み合わせた専用の集積回路であるかも知れないし、又は汎用マイクロプロセッサとこのマイクロプロセッサを制御するプログラムを含むメモリとを備えているかもしれない。
リーダは、スマートカードより小さい小型のハンディユニットに組み込まれ、例えばキーホルダ状に構成されているかもしれない。リーダには、カードの接点部を受け入れるスロットが設けられており、このスロットは例えばカードの側部領域又はコーナー領域のみを受け入れるに充分な大きさが必要である。
本発明の他の態様によれば、上述の方法により読出されたデータを有するために適用されるスマートカードであって、マイクロプロセッサ及びメモリと、使用−可変データを保持するメモリ領域と、動作プログラムを保持するメモリ領域とを有しており、動作プログラムが、メモリからアクセスされる特別の使用−可変データを当該カードによって生成されるリセット応答信号内に含ませるに有効であるスマートカードが提供される。
本発明は、次の添付図面を参照してより詳細に説明されるであろう。
図１は、本発明によるスマートカード及びスマートカードリーダの斜視図である。
図２は、挿入されたカードを伴う図１のリーダの平面図である。
図３は、図１及び図２のリーダ及びカードで使用されるリセット及びリセット応答シーケンスのタイミングを示すタイミング図である。
図４は、従来のリセット応答信号を表わす図である。
図５は、リーダ及びカードの電子要素のブロック図である。
図６は、リーダ及びカードにおけるプログラムのフローチャートである。
図７は、カードからのシーケンシャルな異なる読出しを可能とする変更例を示すフローチャートである。
図１を参照すると、金額振替システム内の電子財布を構成するスマートカード１が示されている。このカードは、クレジットカードの大きさであり、データを不揮発に保持する電気的消去及びプログラム可能リードオンリメモリ（EEPROM）を有している。カード表面上の８つの接点（端子）2a〜2hからなる接点パッド２によってリーダ／ライタ装置との結合が可能となる。
使用に際して、カードには、ユーザの銀行に接続されたリーダ／ライタからの金額を表わすデータがロードされるであろう。次いで売買取引は、ポス（POS）のリーダ／ライタを用いて業者の電子財布へ金額データを転送することによって銀行からオフラインでなされるであろう。最後に、業者は自分の電子財布から累算金額を自分の銀行へ伝送するかもしれない。
従来より、リーダ／ライタを介したデータ伝送のための通信は、ある種のプロトコルに従った接点パッド２内の１対の接点によって確立されるシリアル通信である。この種のプロトコルの例は、ISO/IEC7816として知られている。以下このプロトコルを「前記プロトコル」として参照する。完全な前記プロトコルの実施には、かなり複雑なリーダ／ライタマイクロプロセッサ及びプログラムが必要となり、これはリーダ／ライタを比較的高価なものとしてしまう。カードからのある種のデータを読出しかつ使用する（通常は必ずしもディスプレイは要求されない）ことができる小型で安価な装置が要求されている。
図１は、キーホルダ型リーダ３であるこの種の装置を示している。このリーダは、キーリング取り付け用の穴５をその一端近傍に備えた本体４を有している。リーダの他端は、カード１のごときカードを挿入するためのスロット６を有している。
挿入されたカードを伴うリーダが図２に示されている。リーダ内には、カードが完全に挿入された際にパッド２のそれぞれの接点と接続されるばね負荷接点が設けられている。カードをスロット６へ挿入するという単純な動作によってカード及びリーダのそれぞれの接点間の接続が行われる。これにより、リーダ内のバッテリからカードに電源が供給される。次いで、リセット信号がリーダからカードへ送られ、リセット応答（ATR）信号がカードからリーダへ送られる。本発明によれば、ATR信号は、カードのEEPROMから読出された特定の可変情報を含んでいる。この例では、その情報は、カードにおける金額データの差引残高である。自動読出し処理は、リーダ内において、伝送されてきた差引残高金額データの解釈及び液晶ディスプレイ（LCD）７への差引残高の表示をすることを含んでいる。
図３を参照すると、前記ISOプロトコルによるリセット信号及びリセット応答信号のタイミングを説明する図が示されている。８つの接点2a〜2hのうちの６つが使用されており、これらの接点上の信号は、次の通りである。
2a GND（接地）
2b VCC（供給電圧）
2c VPP（プログラミング電圧）
2d RST（リセット信号）
2e CLK（クロック信号）
2f I/O（データ入出力）
スマートカードがリーダに挿入された場合、その存在がリーダのハードウエアによって検出され、リーダ内のマイクロプロセッサの電源がオンとなる。リーダのマイクロプロセッサを制御するソフトウエアは、スマートカードがまだ挿入されているかチェックし、VCC及びVPP線に電源を印加し、（時間t₂において）I/O線をデータ伝送に適した状態にセットする。
リセット線RSTは、t₀から4000クロックサイクルの間（t₃）、ローレベルに維持される。その後、カードからのリセット応答（ATR）シリアル信号がカードのマイクロプロセッサの制御によって400〜4000クロックサイクルの間（t₁）、初期化される。
図４は、ATR信号の構成を示している。従来より、ATR信号は、複数のシリアル８ビットバイトからなっている。第１のバイトB1は初期キャラクタである。第２のバイトB2は、フォーマットキャラクタである。次に複数の任意のインタフェースキャラクタB3〜BIが15の任意の履歴キャラクタBH〜BNまで続き、最後に条件チェックキャラクタBCが設けられる。初期キャラクタ後のキャラクタ総数は、32を越えることができない。
履歴キャラクタは、カード製造者によって、製造シリアル番号等の特別のカード識別情報を担持させるためにしばしば用いられる。本発明のこの実施例では、履歴キャラクタの最後の８バイトは、カードの差引残高金額情報によって満たされている。これにより、カードを使用した際にこの情報は自動的にリーダへ伝送される。
図５を参照すると、リーダ及びカードの電子要素が概略的に示されている。図では分離して示されているが、全てではないにしてもほとんどのこれら電子要素が、単一の集積回路チップ内の回路として実現されることを理解すべきである。
リーダ３の複数のばね接点は、パッド10として表わされている。これは、カード１が挿入された場合にカード上の接点パッド２と接触する。パッド10の接点は、バッテリ11、クロック発生器12、及びシリアルインタフェース13に接続されている。カードが挿入されると、これら接点パッドを通じて電源がカードに供給される。電源送出検出器14は、これによってカードの挿入を検出し、シリアルインタフェース13、クロック発生器12、マイクロプロセッサ15及びディスプレイドライバ16へ電源を供給するべく応答する。マイクロプロセッサ15は、ランダムアクセスメモリ（RAM）15aを使用している。
電源が供給されると、マイクロプロセッサ15は、リードオンリメモリ（ROM）内のブートアップ（boot−up）プログラムに応答し、図３に記載されているクロック及びリセット信号を伝送する。
カードは、パッド２に接続されたシリアルインタフェース17、マイクロプロセッサ18、及びEEPROM19を有している。マイクロプロセッサ18は、ランダムアクセスメモリ（RAM）18aを使用している。
EEPROMは、プログラムセクションＰを有している。このプログラムは、リセット信号の終了を検出し、ATR信号をマイクロプロセッサを介して伝送するべくインタフェースを制御する。ATR信号の最後の８バイトは、EEPROM内に含まれる情報から引き出される。EEPROMのアドレスポインタ領域19aは、このメモリの差引残高領域19bのアドレスであるアドレスポインタを含んでいる。差引残高領域は、カードの現在の差引残高額を有している。これによりマイクロプロセッサ18は、リセット信号に応答して19aのアドレスポインタを読出し、次いで領域19bの内容を読出し、ATR信号の最後の８バイトが差引残高情報を含むように構成する。
ATR信号は、インタフェース17及びインタフェース13を介してマイクロプロセッサ15によって処理されるべく伝送される。マイクロプロセッサ15を駆動するプログラムは、インタフェース13から引き出される金額信号をデコードし、その結果をディスプレイドライバ16に印加する。これにより、その金額がLCD7に表示される。
図６を参照すると、マイクロプロセッサ15及び18を駆動するプログラムのフローチャートが示されている。
図６（ａ）は、プロセッサ15用のリーダのプログラムである。ステップ21において電源供給がなされると、クロック及びリセット信号が伝送される。ステップ22において、ATR信号を許されるタイムスロット内で受け取ったかどうかの判別が行われる。NOであれば、リーダの動作は終了する。YESであれば、ステップ23において、差引残高額を抽出すべくATRがデコードされる。ステップ24においては、デコードされた情報が意味のあるものであるかどうかの判断がなされる。NOであれば、ステップ25においてエラーメッセージが形成されてディスプレイされる。YESのであれば、ステップ26において差引残高額がディスプレイのためにフォーマットされ、次いでディスプレイされる。ステップ27において３秒間待った後、リーダは処理を終了する。
カード側では（図６（ｂ））、ステップ28においてリセット信号が終了したかどうか判別される。NOであれば、システムは待ちとなる。YESであれば、ステップ29において19a（図５）のアドレスポインタが読出される。次いで、ステップ30において、指定されたアドレス19bのデータが読出される。次いで、このように読出された差引残高額データがステップ31においてATRにエンコードされ、このATR信号はステップ32において伝送される。
図７を参照すると、カード用のフローチャートの辺恒例が示されている。ATR信号が伝送されるステップ32の後に、ステップ33においてシステムは新しいアドレスポインタを19a（図５）に書込む。この新しいアドレスは、周期的なアドレスのシーケンスにおいて、次回に引き出される。このシーケンスはEEPROMに格納されている。これは、次回にカードが立ち上がった時に、新しいアドレスポインタが読出されることを意味しており、その結果、異なるアドレスからのデータがATRにエンコードされる。アドレスのシーケンスは、カードが挿入される都度、異なった要求の情報がリーダにディスプレイされるように選択される。これにより、２つ、３つ、４つ又はそれ以上の情報が、カードを取り出し及び挿入する毎に、リーダによって次々にディスプレイされるであろう。
この電子財布の実施例における他の読出しの例として、最後の取引額、又は銀行からの最後の引き出し額若しくは銀行への最後の返還額等がある。
前記プロトコルが正確に行われたならば、カードは40000クロックサイクルの間、リセット状態に維持され、次の40000クロックサイクルの間内にATRバイトのさらなる伝送を開始しなければならないことに注目することは重要である。
通常に使用されるクロックの速度は、3.57MHzであり、従ってこれらの図の各々は11ミリ秒に対応している。ATRの最大長は32バイトであり、これは9600bpsで伝送されるのに35ミリ秒要する。従って、電源はリーダから11＋11＋35＝57の最大維持期間の間、常にカードに印加されるのみである。
リーダは、電源オン時にカードから出力されるATRバイトの一部として伝送される情報のみを必要としていることが理解できるであろう。従って、カードに現在の差引残高を要求するコマンドを送る必要はなく、しかもこれに関連してデータ伝送中に使用されるべき通信プロトコルも不要である。
カードが絶対時間に関して知る必要がないので、ATRを得るのに非常に低速度のクロックを用いることができる。
これら全ての要因が、リーダの設計を非常に簡単化することとなり、非常に安価なマイクロプロセッサ又は適当な論理回路で実現可能とし、その結果、非常に低コストで製造可能となる。カードとしては、各差引残高のディスプレイにおいてバッテリの負荷が最小となるように、非常に短い時間で電源オンとなることのみが必要である。
本発明は、以上述べた実施例の詳細に限定されるものではない。例えば、ATR信号の他の部分（多分、履歴バイト部分の異なる又はより少ない若しくはより多いバイトか、格納されているバイトとは異なるバイト）が要求される使用−可変データを担持するべく用いられてもよい。
汎用マイクロプロセッサ及びプログラムメモリを用いる代わりに、リーダは、相互接続されたゲートアレイ等の特別に設計された論理回路と例えば特別の集積回路に適用できるように設計された付属回路要素とを用いることができる。
リーダは、他の形態とすることができ、また、スマートアクセスカードから上述のようにして伝送される適当なデータを受け取ったことにより解除されるであろうロック等のセキュリティ装置と組み合わせることができる。情報のディスプレイは必ずしも必要ではなく、上述のような場合にはない方が望ましい。
カードとリーダとの結合は、電気的接触でなくともよい。例えば、インダクション、無線又はマイクロ波、及び音響又は赤外の光学インタフェースによってカード及びリーダを結合することが提案される。本発明は、どのような結合方法であっても適用可能である。
１種類の使用−可変データのみがアクセスされるべき場合であっても、アドレスポインタは再書込みされるであろう。その理由は、カードの使用法にもよるが、同一のデータ（例えば差引残高額）が時間毎にメモリ内の種々の場所に書込まれているためである。最後に、このためのメモリとして、EEPROMが現在では最も好ましいが、他の種類のメモリも使用することができる。

Claims (17)

1. マイクロプロセッサと使用−可変データを保持するメモリとを有するスマートカードからデータを読出す方法であって、リーダ及び前記カード間にデータ伝送パスを確立すべく該カードを該リーダに結合し、前記メモリ内の必要な使用−可変データをアクセスし、該アクセスされたデータを前記カードから前記リーダへ伝送されるリセット応答信号の一部として組み込むことを特徴とするスマートカードからデータを読出す方法。
2. 前記リセット応答信号のフォーマットがISO/IEC7816プロトコルに従っていると共に履歴バイトを含んでおり、前記アクセスされたデータが該履歴バイトとして組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載のスマートカードからデータを読出す方法。
3. 前記メモリがアクセスすべきデータのメモリアドレスを指示するアドレスポインタを保持していることを特徴とする請求項１又は２に記載のスマートカードからデータを読出す方法。
4. アクセスすべきデータのアドレスが変化し、前記アドレスポインタがこれにより再書込みされることを特徴とする請求項３に記載のスマートカードからデータを読出す方法。
5. 所定の周期的パターンでステップするように前記アドレスポインタがデータの各読出し時に周期的に再書込みされ、これにより前記リーダを連続的に使用する際にデータの所定の異なる組が連続して読出されることを特徴とする請求項４に記載のスマートカードからデータを読出す方法。
6. 前記カードを前記リーダに結合し、その検出をした際にリセット信号を該リーダから該カードへ自動的に送り、該リセット信号に応答してリセット応答信号を該カードから該リーダへ自動的に送り、該リセット応答信号内の使用可変信号を自動的に解釈し、該解釈したデータを使用することを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスマートカードからデータを読出す方法。
7. 前記リーダにディスプレイが設けられており、前記解釈されたデータが該ディスプレイを活性化して表示されるべく用いられることを特徴とする請求項６に記載のスマートカードからデータを読出す方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法によりスマートカードからデータを読出すために適用されるリーダであって、バッテリと、スマートカードに結合するためのインタフェース装置と、該インタフェース装置を介して受け取ったリセット応答信号内に含まれる使用−可変データを抽出すべく該リセット応答信号を解釈するに有効な回路手段とを備えたことを特徴とするリーダ。
9. 前記回路手段が、マイクロプロセッサと、前記解釈を行うべく該マイクロプロセッサを制御するに有効なプログラムを含むメモリとを備えていることを特徴とする請求項８に記載のリーダ。
10. スマートカードが前記リーダに結合したことに応答する検出手段と、当該リーダのマイクロプロセッサ又は前記結合に電源供給を行うべく該検出手段に応答する手段とを備えており、バッテリ寿命を保護するべく該マイクロプロセッサはそれ以外では電源オフとされていることを特徴とする請求項９に記載のリーダ。
11. 前記リセット応答信号のフォーマットに少なくとも関する限りにおいてはISO7816プロトコルで動作し、該信号が履歴バイトを有しており、前記使用−可変データが該履歴バイトに組み込まれていることを特徴とする請求項８から10のいずれか１項に記載のリーダ。
12. 前記カードから読出された使用−可変データを表示するためのディスプレイを含んでいることを特徴とする請求項８から11のいずれか１項に記載のリーダ。
13. クレジットカード大のスマートカードより小さく、スロット及び該スロット内のばね接点の組を有しており、該スロットが前記スマートカードの一部を受け入れることによって該カード上の接点パッドのスマートカード接点と前記ばね接点との電気的な接触が確立されることを特徴とする請求項８から12のいずれか１項に記載のリーダ。
14. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法により読出されたデータを有するために適用されるスマートカードであって、マイクロプロセッサ及びメモリと、使用−可変データを保持するメモリ領域と、動作プログラムを保持するメモリ領域とを有しており、該動作プログラムが、前記メモリからアクセスされる特別の使用−可変データを当該カードによって生成されるリセット応答信号内に含ませるに有効であることを特徴とするスマートカード。
15. 前記メモリが、前記リセット応答信号内に包含されるべくアクセスされるデータのアドレスを保持するアドレスポインタを含むことを特徴とする請求項14に記載のスマートカード。
16. 前記プログラムが、所定の周期的パターンでステップするように前記アドレスポインタをデータの各読出し時に周期的に再書込みするべく前記マイクロプロセッサを制御するのに有効であり、これにより前記リーダを連続的に使用する際にデータの所定の異なる組が連続して読出されることを特徴とする請求項15に記載のスマートカード。
17. 当該カードが金額振替システムにおける電子財布であり、前記使用−可変データが当該カードにおける金額データの差引残高であることを特徴とする請求項14から16のいずれか１項に記載のスマートカード。

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