JP3622493B2 - 価値移転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、価値情報を移転する価値移転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
価値情報を移転する方法として、図4に示すような、秘密鍵及び公開鍵を用いた公開鍵暗号方式が知られている。
即ち、この公開鍵暗号方式は、例えば価値情報を示す平文aを秘密鍵KS を用いて電子署名を行う。そして、この署名付き平文bの電子署名を署名側から予め通知され上記秘密鍵KS と対の公開鍵KP 用いて検証するものである。また、電子署名を行う場合、平文aを秘密鍵KS を用いて暗号化し、その暗号文を署名側から予め通知された公開鍵KP 用いて復号化し、復号化された平文aをチェックすることで平文aの検証を行うこともできる。
【0003】
なお、こうした公開鍵暗号方式の場合、具体的には署名側では平文aのメッセージダイジェスト演算(チェックサム演算)を行い、そのメッセージダイジェスト値に秘密鍵KS で暗号化を行ったものが電子署名で、平文aとともに検証側へ送る。一方、検証側では署名側から受信した平文aのメッセージダイジェスト演算を行いその演算結果と、署名側から受信した電子署名を公開鍵KP により復号化したその復号結果とを比較し、双方の結果が一致するとその電子署名は正しく行われていると判定する。
【0004】
このような公開鍵暗号方式の具体的な例として、図5に示すような、「Card to Card」と呼ばれるプロトコルを用いた方式がある。
ここで、図5において、Aは価値情報が記録されるとともに記録した価値情報を電子署名するICカード、BはICカードAの価値情報が移転される移転先としてのカードリーダである。なお、ICカードAには、価値情報の暗号化,復号化処理や電子署名のチェックを行うコプロセッサ(co−processor)と呼ばれる専用演算プロセッサが内蔵され、カードリーダBにも上記コプロセッサを含むSAMと呼ばれる分解不可能なセキュリティモジュールが内蔵され、これらのコプロセッサ及びSAMによる演算に基づきICカードAからカードリーダBへ価値情報(金額情報)を含む後述の電子マネーが高セキュリティ性を維持しながら移転される。
【0005】
ところで、図5に示されている符号KCP は図示しないICカード発行センタの公開鍵、符号KAP はICカードAの公開鍵、符号KAP eは公開鍵KAP がセンタの秘密鍵KCS で署名された公開鍵、符号KAS はICカードAの秘密鍵、符号KBP はカードリーダBの公開鍵、符号KBP eは公開鍵KBP がセンタの秘密鍵KCS で署名された公開鍵であり、これらの各鍵のうち、公開鍵KCP はICカードAの発行時にICカード発行センタからICカードA及びカードリーダBに与えられている。また、公開鍵KAP e,KBP eはそれぞれICカードA及びカードリーダBに記憶され、さらに秘密鍵KAS はICカードAに記憶されている。
【0006】
ここで、ICカードAからカードリーダBへの価値移転を行う場合、まずICカードAはカードリーダBの公開鍵KBP eを入力すると、その公開鍵KBP eをカード発行センタの公開鍵KCP を使ってカードリーダBの公開鍵KBP e署名の正否をチェックする(ステップS21)。そしてその公開鍵KBP eの署名が正しいか否かを判断し(ステップS22)、正しく署名されていればステップS24へ移行し、カードリーダBから送られる乱数の待機状態となる。なお、カードリーダBの公開鍵KBP eの署名が正しく署名されていなければ、エラー処理を行って(ステップS23)終了する。
【0007】
一方、カードリーダBにおいてもICカードAの公開鍵KAP eを入力すると、その公開鍵KAP eの署名をカード発行センタの公開鍵KCP を使って公開鍵KAP eの署名の正否をチェックする(ステップS31)。そしてその公開鍵KAP eの署名が正しいか否かを判断し(ステップS32)、正しく署名されていなければ、エラー処理を行い(ステップS33)処理を終了する。また、ICカードAの公開鍵KAP eの署名が正しく行われていれば復号結果の公開鍵KAPを取り出すとともに、乱数を発生してICカードAへ送り(ステップS34)、その後ICカードAから送信される電子マネーの待機状態となる。
ICカードAでは、カードリーダBから乱数を受け取ると、ICカードAのカードID、カードAに価値情報が記録された日付、カードAの価値情報を示す金額、及び受け取った乱数の各データに対し自身の秘密鍵KAS で電子署名し(ステップS24)、それを電子マネーとしてカードリーダBへ送る。
【0008】
カードリーダBでは、ICカードAから送られてきた電子マネーについてICカードAの公開鍵KAP (上記秘密鍵KAS と対の公開鍵)を用いて電子マネーの署名が正しいか否かを検証する(ステップS35)。そして電子マネーが正しく署名されていなければエラー処理を行い(ステップS37)、処理を終了するとともに、電子マネーが正しく署名されステップS36の判定が「Y」となる場合は、ICカードAからの電子マネーのうち、復号化された金額情報を上位CPUへ送る(ステップS38)。この結果、上位CPUではこのICカードAの使用に基づくサービスを許容し、サービス提供の結果の金額情報がICカードAから減じられる。このようにしてICカードAからカードリーダAへの価値情報の移転が行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記した「Card to Card」と呼ばれる価値移転システムでは、公開鍵暗号方式による鍵の受け渡し、電子署名及び暗号技術を利用しているため、第三者による解読や偽造が難しく、したがって価値移転の際に高セキュリティ性を確保できるという特徴がある。また、ICカードには鍵、暗号化処理及び電子署名処理を行うコプロセッサを封入しているため第三者による分解が困難であり、したがって第三者による解読が極めて困難であるという特徴も有している。
【0010】
しかしながら、こうした公開鍵暗号処理を実行するためには、ICカードに、暗号化,復号化及び電子署名チェックを行う上述のコプロセッサを設ける必要があり、ICカードが高価になるという問題があった。また、コプロセッサを使ってさえも、暗号化処理などの処理時間に長時間を要するという問題があった。
したがって本発明は、価値移転を行う場合、システムを安価に構成するとともに高セキュリティ性を確保することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明は、価値情報を書き込むと減算を行う減算カウンタを有するICカードを用い、書き込み装置はICカードに価値情報を書き込むと減算カウンタの値を減算し、ICカードのID、価値情報及び減算カウンタの値の各データをメッセージダイジェスト演算してその演算結果を自身の秘密鍵で電子署名するとともに、この電子署名データをICカードのメモリの第1エリアに記録し、かつ予め自身の公開鍵がシステム共通の共通秘密鍵で電子署名された署名公開鍵をICカードのメモリの第2のエリアに記録する一方、読み取り装置はICカードのメモリの第2のエリアに記録された書き込み装置の署名公開鍵を読み取り、読み取った署名公開鍵の署名の正否を前記共通公開鍵を用いて検証するとともに、この検証結果が正しいと判定された場合はICカードのメモリの第1のエリアに記録された電子署名データを読み取り、読み取った電子署名データを書き込み装置の公開鍵で復号し、その復号結果と、ICカードから読み出したID、価値情報及び減算カウンタの値の各データのメッセージダイジェスト演算による演算結果とを比較することにより、電子署名データの署名の正否を検証し、その検証結果に応じて価値情報を移転するようにした方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る価値移転方法を適用したシステムを構成するICカードのブロック図である。同図において、ICカード1にはROM11、不揮発性RAM12、及び価値情報の取引の際にユニークな値を発生するユニーク値発生器としての減算カウンタ13が設けられている。ここで、ROM11のカードIDエリア11Aには本ICカードのIDを示すカードIDが格納される。また、RAM12には、電子署名されたデータが格納される署名エリア12A、公開鍵が記憶される公開鍵エリア12B、及び日付,金額情報が格納される日付,金額エリア12Cが設けられている。
【0013】
次に図2は、ICカード1に対して金額情報を書き込むチャージ機2A、または、サービスの提供を受けるためにICカード1が挿入されたとき挿入カードの金額情報からサービスに応じた金額を減じる支払機2Bの構成を示すブロック図であり、チャージ機2A及び支払機2Bはともに同様の構成である。
このように本価値移転システムは、ICカード1と、チャージ機2Aと、支払機2Bとからなる。
【0014】
チャージ機2A及び支払機2Bは、図2に示すように、分解不可能なセキュリティモジュールであるSAM21と、CPU25と、ICカードインタフェース26と、メモリ27と、キー28と、表示器29とからなる。
ここで、SAM21は、CPU22と、不揮発性RAM23と、メモリ24とからなり、不揮発性RAM23には、金額データを記憶する金額データエリア23Aと、秘密鍵(暗号鍵)を記憶する暗号鍵エリア23Bとが設けられている。
【0015】
チャージ機2AのCPU25はICカードインタフェース26を介してICカード1の挿入を検出すると、そのICカード1に金額情報を記録するが、その場合、キー28の操作に基づく金額データ、または予めSAM21の不揮発性RAM23内のエリア23Aに記憶されている金額データをCPU22を介して取り込み、その金額データをインタフェース26を介しICカード1の不揮発性RAM12のエリア12Cに書き込むとともに、そのときの日時を図示しない時計ICから読み込んで、日付データとして同エリア12Cの別途エリアに書き込み、かつその際にはICカード1の減算カウンタ13の値を1つ減算する。
【0016】
そして、さらにICカード1から、ROM11内のカードIDと、減算カウンタ13の値と、RAM12の日付,金額エリア12Cに書き込まれた日付データと、金額データとを読み出してSAM21のCPU22に送る。SAM21のCPU22は、これらの各データのメッセージダイジェスト演算を行い、その演算結果のデータに対し、自身の不揮発性RAM23のエリア23Bから読み出した秘密鍵(暗号鍵)で暗号化し電子署名とする。そして、この署名データをCPU25に送ってICカード1の署名エリア12Aに書き込ませる。続いて、SAM21内のCPU22は、不揮発性RAM23に予め記憶されているチャージ機2A自身の公開鍵(上記秘密鍵と対の図示しないセンタ装置の秘密鍵で電子署名済みの公開鍵)をCPU25に送ってICカード1の公開鍵エリア12Bに記録させる。
【0017】
こうしてチャージ機2Aで金額情報が記録されたICカード1を用いて種々のサービスを受けるためにそのカード1が支払機2Bに挿入されると、支払機2BのCPU25は、インタフェース26を介してICカード1の公開鍵エリア12Bの公開鍵を読み取る。そして読み取ったチャージ機2Aの署名済みの公開鍵をSAM21のCPU22へ送る。SAM21のCPU22はその公開鍵の電子署名を、不揮発性RAM23に記憶保持しているセンタ装置の公開鍵を用いて検証し、ICカード1の公開鍵の署名が正しいと判定される場合は、チャージ機2Aの公開鍵を取り出す。その後、CPU25に指示してICカード1の署名データエリア12Aから、チャージ機2Aの秘密鍵で署名されている署名データを読み出させる。
【0018】
そしてCPU22はCPU25により読み出された署名データの署名を、チャージ機2Aの秘密鍵と対の上記公開鍵で復号し、その復号結果と、CPU25によりICカードから読み出されたカードID、減算カウンタ13の値、日付,金額エリア12Cの日付データ、及び金額データについてのメッセージダイジェスト演算結果と比較することにより、ICカード1の署名データの正否を判断する。
ここで、ICカード1の署名データが正しいと判断される場合は、支払機2BはICカード1の使用に基づくサービスを提供するとともに、サービス提供の結果の金額情報をICカード1から減じる。このようにして、ICカード1を媒介としてチャージ機2Aから支払機2Bへの価値情報の移転が行われる。
【0019】
図3は以上のような動作を行うチャージ機2A及び支払機2Bのフローチャートである。このフローチャートにしたがって本発明の要部動作を説明する。
まず図3において、符号KCP は図示しないセンタ装置の公開鍵、符号KAP はチャージ機2Aの公開鍵、符号KAP eは公開鍵KAP がセンタ装置の秘密鍵KCS で署名された公開鍵、符号KAS はチャージ機2Aの秘密鍵であり、センタの公開鍵KCP は予めセンタ装置からチャージ機2A及び支払機2Bに与えられている。また、秘密鍵KAS 及びその秘密鍵KAS と対の署名済みの公開鍵KAP eはチャージ機2Aに記憶されている。
【0020】
ここで、チャージ機2AがICカード1に金額情報を記録する場合は、ICカード1の不揮発性RAM12のエリア12Cに金額データとともに、そのときの日付データを書き込む(ステップS1)。そして、こうした金額データを書き込むと自動的にICカード1の減算カウンタ13の値を1つ減算する減算処理を行う(ステップS2)。そしてさらに、ICカード1から、カードIDと、減算カウンタ13の値と、RAM12の日付,金額エリア12Cの日付データと、金額データとを読み出し、これらの各データのメッセージダイジェスト演算を行いその演算結果を、自身の不揮発性RAM23のエリア23Bに記憶されている秘密鍵(暗号鍵)KAS で電子署名し、この署名データをICカード1の署名エリア12Aに書き込む(ステップS3)。続いて、チャージ機2A自身の、図示しないセンタ装置の秘密鍵KCS で予め署名された公開鍵(上記秘密鍵と対の公開鍵)KAP eをICカード1の公開鍵エリア12Bに記録(ステップS4)して終了する。
【0021】
こうしてチャージ機2Aで金額情報が記録されたICカード1を使用して種々のサービスを受けるためにそのカード1が支払機2Bに挿入されると、支払機2Bは、まずICカード1の公開鍵エリア12Bの公開鍵KAP eを読み取る。そして読み取ったその公開鍵KAP eの署名の正否を、自身が記憶保持しているセンタ装置の公開鍵KCP を用いて検証し(ステップS11)、その公開鍵KAP eが正しく署名されているか否かを判断する。
【0022】
ここで、ICカード1の公開鍵KAP eが正しく署名されていない場合はエラー処理(ステップS13)を行って終了するが、公開鍵KAP eが正しく署名されステップS12の判定が「Y」となると、チャージ機2Aの公開鍵KAP を取り出して保持するとともに、ICカード1の署名データエリア12Aから、チャージ機2Aの秘密鍵KAS で署名された署名データを読み出す。そして読み出した署名データの署名を、チャージ機2Aの秘密鍵KAS と対の上記公開鍵KAP で復号し、その復号結果と、ICカードから読み出したカードID、減算カウンタ13のカウント値、日付,金額エリア12Cの日付データ、及び金額データのメッセージダイジェスト演算による演算結果とを比較することにより、署名データの署名の正否を判断する(ステップS14)。
【0023】
上記署名データが正しく署名されていない場合は、エラー処理(ステップS16)を行って終了するが、署名データが正しく署名されステップS15の判定が「Y」となると、支払機2Bは、ICカード1に金額を書き込んだチャージ機2Aを正しいチャージ機2Aと判定するとともに、そのチャージ機2Aに書き込まれた金額データも正しい金額であると判定する。
この場合、支払機2Bは、ICカード1の使用に基づくサービスを提供するとともに、サービス提供の結果の金額情報をICカード1から減じ、チャージ機2AのステップS1〜S4と同様な手順で書き込む(ステップS18)。
【0024】
即ち、支払機2Bは、ICカード1の金額データが正しいものと判定すると、サービス提供の結果の金額情報をチャージ機2Aと同様、ICカード1の日付,金額エリア12Cの金額から減じて残額をそのエリア12Cに書き込み、かつその時の日付を図示しない時計ICから読み取ってエリア12Cの別途エリアに記録するとともに、ICカード1の減算カウンタ13を1つ減算する。そしてさらに、ICカード1から、カードIDと、減算カウンタ13の値と、日付データと、金額データとを読み出し、これらの各データのメッセージダイジェスト演算を行い、その演算結果のデータに自身の秘密鍵KBS で暗号化し、これを署名データとしてICカード1の署名エリア12Aに書き込む。続いて、支払機2B自身の、予めセンタ装置の秘密鍵KCS で署名された公開鍵(上記秘密鍵と対の公開鍵)KBP eをICカード1の公開鍵エリア12Bに記録する。
【0025】
このようにして、ICカード1を媒介としてチャージ機2Aから支払機2Bへ価値情報が移転される。なお、使用されたICカード1に対し支払機2Bが上記のようにデータ記録を行うことにより、そのICカード1が次に異なる支払機で使用された場合でも、その支払機では支払機2Bと同様、公開鍵の署名の検証やデータの署名の検証を行い、支払機2Bの正当性及び支払機2Bにより記録された金額の正当性を判定することができる。
【0026】
なお、図3のステップS3及びS4では、それぞれカードデータの電子署名及びチャージ機2Aの公開鍵の電子署名について説明したが、この場合これらの電子署名は、それぞれカードデータの秘密鍵による暗号化(ステップS3に対応)及びチャージ機2Aの公開鍵のセンタ装置の秘密鍵による暗号化(ステップS4に対応)と同等である。また、図3のステップS11及びS14では、それぞれチャージ機2Aの公開鍵の署名の検証及びカードデータの電子署名の検証について説明したが、この場合これら電子署名の検証は、それぞれチャージ機2Aの公開鍵のセンタ装置の公開鍵による復号化(ステップS11に対応)及びカードデータの公開鍵による復号化(ステップS14に対応)と同等である。
【0027】
このようにICカード1を媒介としてチャージ機2Aから支払機2B、支払機2Bから他の支払機へと価値情報を移転するようにしたので、ICカード1に高価な専用プロセッサ(コプロセッサ)を内蔵することなく、価値移転を行うことができる。したがってICカード1を安価に構成することができ、システム全体のコストを低減することができる。
また、ICカード1の減算カウンタ13はカード1に金額を書き込むと必ず減算されるものであり、任意に指定された値を書き込むことができない。したがって、こうしたカード1を媒介として価値移転を行う場合、従来と同程度の高セキュリティ性を確保できる。
【0028】
また、チャージ機2A及び支払機2Bの各SAM21内のCPU22を、高速暗号化処理及び高速復号化処理可能な高速ワンチップCPUで構成できるため、価値移転の際に高セキュリティ性の確保上必要な暗号化及び復号化処理を高速で行うことができる。
また、ICカード1の減算カウンタ13を、金額の認証だけに用いずに、例えば任意のメッセージの認証にも用いるようにすれば、ICカード1を多目的カードとして利用することが可能になる。なお、減算カウンタ13は加算カウンタとしても良く、要はICカード1に金額を書き込む毎にその値が自動的に唯一無二のユニークな値に変わるような手段であれば良い。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、価値情報を書き込むと減算を行う減算カウンタを有するICカードを用い、書き込み装置はICカードに価値情報を書き込むと減算カウンタの値を減算するとともに、ICカードのID、価値情報及び減算カウンタの値の各データを自身の秘密鍵で電子署名しこの電子署名データをICカードに記録し、かつ予め自身の公開鍵がシステム共通の共通秘密鍵で電子署名された署名公開鍵をICカードに記録する一方、読み取り装置はICカードに記録された書き込み装置の署名公開鍵の署名をシステム共通の共通公開鍵で検証し、検証結果が正しいと判定された場合はICカードに記録された電子署名データの署名を書き込み装置の公開鍵で検証し、その検証結果に応じて価値情報を移転するようにしたので、ICカードに高価な専用プロセッサ(コプロセッサ)を内蔵することなく、価値移転を行うことができる。したがってICカードを安価に構成することができ、システム全体のコストを低減することができるとともに、価値移転の際に高セキュリティ性を確保できる。
また、書き込み装置はICカードに価値情報を書き込むときに書き込み時点の日付を書き込み、日付を含むデータを自身の秘密鍵で電子署名してICカードに記録する一方、読み取り装置は日付を含む電子署名データの署名を書き込み装置の公開鍵で検証するようにしたので、価値移転の際のセキュリティ性がさらに向上する。
また、書き込み装置はICカードのID、価値情報及び減算カウンタの値を含むデータのメッセージダイジェスト演算を行い、その演算結果を自身の秘密鍵で電子署名を行いICカードに記録する一方、読み取り装置はICカードに記録された電子署名データの署名を書き込み装置の公開鍵で検証し、この検証結果と、ICカードのID、価値情報及び減算カウンタの値を含むデータのメッセージダイジェスト演算結果とを比較して電子署名の正否及び価値情報の正否を判定するようにしたので、価値移転の際には同様にセキュリティ性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したICカードの構成を示すブロック図である。
【図2】ICカードに対して価値情報を記録するチャージ機及びICカードの価値情報を読み出す支払機の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の要部動作を示すフローチャートである。
【図4】公開鍵暗号方式を適用した電子署名及びその電子署名の検証を説明する説明図である。
【図5】公開鍵暗号方式を用いた従来の価値移転動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…ICカード、2A…チャージ機、2B…支払機、11…ROM、11A…カードIDエリア、12,23…不揮発性RAM、12A…署名データエリア、12B…公開鍵エリア、12C…日付,金額エリア、13…減算カウンタ、21…SAM、22,25…CPU、23B…暗号鍵エリア、26…ICカードイタフェース。
Claims (1)
- 固有のIDが記憶されるID領域及び価値情報が記憶される価値情報領域を有するメモリと、減算カウンタとからなるICカードと、固有の秘密鍵及びこの秘密鍵と対の公開鍵を有するとともにシステム共通の共通公開鍵を有し、前記ICカードに価値情報を書き込む書き込み装置と、固有の秘密鍵及びこの秘密鍵と対の公開鍵を有するとともに前記共通公開鍵を有し、前記ICカードに書き込まれた価値情報の読み取りを行う読み取り装置とを備えたシステムにおける価値情報の移転方法であって、
前記書き込み装置はICカードに価値情報を書き込むと前記減算カウンタの値を減算し、ICカードのID、価値情報及び減算カウンタの値の各データをメッセージダイジェスト演算してその演算結果を自身の秘密鍵で電子署名するとともに、この電子署名データをICカードの前記メモリの第1のエリアに記録し、かつ予め自身の公開鍵がシステム共通の共通秘密鍵で電子署名された署名公開鍵をICカードの前記メモリの第2のエリアに記録する一方、
前記読み取り装置はICカードの前記メモリの第2のエリアに記録された書き込み装置の署名公開鍵を読み取り、読み取った署名公開鍵の署名の正否を前記共通公開鍵を用いて検証するとともに、この検証結果が正しいと判定された場合はICカードの前記メモリの第1のエリアに記録された電子署名データを読み取り、読み取った電子署名データを書き込み装置の公開鍵で復号し、その復号結果と、ICカードから読み出したID、価値情報及び減算カウンタの値の各データのメッセージダイジェスト演算による演算結果とを比較することにより、前記電子署名データの署名の正否を検証し、その検証結果に応じて価値情報を移転することを特徴とする価値移転方法。
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