JP3697061B2

JP3697061B2 - IC card mutual authentication method for toll road

Info

Publication number: JP3697061B2
Application number: JP12592398A
Authority: JP
Inventors: 真之泰井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: JPH11328460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有料道路の通行料金自動徴収システムにおけるＩＣカードの相互認証方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、本発明の対象とする有料道路の通行料金自動徴収システムの機器構成例を示すものである。
図２において、１は車両、２は車両１に搭載される車載装置、３は料金所キャノピーなど路側に固定設置される路側アンテナ、４は車載装置２と路側アンテナ３間の通信制御及びデータ処理を行なう路側制御装置、５は路側アンテナ３と車載装置２との間で通信が可能な通信領域５を示す。
【０００３】
車載装置２を搭載した車両１が料金所に近づき、通信領域５に進入すると、車載装置２と路側アンテナ３との間で無線通信が行なわれ、料金収受に必要な情報例えば経路情報、金額情報等が交換され、通行料金が自動的に徴収される。
【０００４】
図３は、本発明の対象とする車載装置２の構成例を示すものである。車載装置２は、大別してＩＣカード１０と車載機本体１１に分けられる。
ＩＣカード１０は、マイクロプロセッサ及びメモリを内蔵したコンタクト型カードで、金額情報、個人情報など高いセキュリティを必要とするデータが格納されている。
【０００５】
車載機本体１１は、ＩＣカード１０とデータ転送するためのＩＣカードコンタクト部１２及びＩＣカードインターフェイス回路１３、上記路側アンテナ３と無線通信するためのアンテナ１５及び無線制御部１６、車両１内の運転者とインターフェイスとなる表示部１７及び入力部１８、これらＩＣカード１０、無線通信、表示、入力及びデータを処理、記憶するマイクロプロセッサ１４から構成される。
【０００６】
そして、車載装置２を使用する時は、ＩＣカード１０を車載機本体１１に挿入した状態で有料道路を走行し、料金所の通信領域５に進入することで、ＩＣカード１０内の残額情報、個人情報が車載機本体１１を経由して路側アンテナ３及び路側制御装置４へ送信される。路側制御装置４で受信したＩＣカード１０の残額情報、個人情報に基づきデータチェックを行ない、問題がなければ通行料金の引き去り後、新しい金額情報を路側アンテナ３、車載機本体１１を経由してＩＣカード１０へ書込む。
【０００７】
上記のようにして通行車両１に対する料金収受処理が行なわれるが、ＩＣカード１０内の金額情報、個人情報は、不正防止、秘匿性の観点より高いセキュリティが要求される。一般的に使用される不正防止方法としては、各々相手方の正当性を確認する相互認証方法が用いられている。
【０００８】
図４は、一般的なＩＣカードの認証方法例を示したものである。
ＩＣカード１０及びＩＣカード端末機は、それぞれ乱数発生部２１ａ、２１ｂ、キーコードに対応する認証用データを格納するキーテーブル２２ａ、２２ｂ、認証用演算ロジック２３ａ、２３ｂ、演算結果を比較する比較回路２４ａ、２４ｂを有する。
【０００９】
まず、ＩＣカード端末機からＩＣカード１０を認証する場合について説明する。
ＩＣカード端末機側の乱数発生部２１ａで乱数１（Ra）を発生させ、キーテーブル２２ａよりキーコード（Key Ａ）を任意に選定する。ＩＣカード端末機は乱数１（Ra）とキーコード（Key Ａ）に対応する認証用データ（Data１）より演算ロジック２３ａにて認証演算を行ない、演算結果１（Result１）を得る。
【００１０】
一方、乱数１（Ra）とキーコード（Key Ａ）はＩＣカード１０へ送信され、ＩＣカード１０は乱数１（Ra）とキーテーブル２２ｂよりキーコード（Key Ａ）に対応する認証用データ（Data２）を取出し、演算ロジック２３ｂにて認証演算を行ない、演算結果２（Result２）を得る。ＩＣカード１０の演算結果２（Result２）は、ＩＣカード端末機に送信され、ＩＣカード端末機の比較回路２４ａにてＩＣカード端末機の演算結果１（Result１）とＩＣカード１０の演算結果２（Result２）が比較され、結果が一致していればＩＣカード１０の正当性を確認できる。
【００１１】
次に、ＩＣカード１０からＩＣカード端末機を認証する場合について説明する。
ＩＣカード１０からＩＣカード端末機を認証する場合には、ＩＣカード１０側で乱数発生部２１ｂから乱数２（Rb）を発生させ、キーテーブル２２ｂよりキーコード（Key Ｂ）を任意に選定し、乱数２（Rb）と認証用データ（Data３）より演算ロジック２３ｂにて認証演算を行ない、演算結果３（Result３）を得る。
【００１２】
上記乱数２（Rb）とキーコード（Key Ｂ）は、ＩＣカード端末機に送信され、ＩＣカード端末機は乱数２（Rb）とキーテーブル２２ａよりキーコード（Key Ｂ）に対応する認証用データ（Data４）を取出し、演算ロジック２３ａにて認証演算を行ない、演算結果４（Result４）を得る。この演算結果４（Result４）は、ＩＤカードへ送信され、ＩＣカード１０の比較回路２４ｂにてＩＣカード演算結果３（Result３）とＩＣカード端末機の演算結果４（Result４）が比較され、結果が一致していればＩＣカード１０はＩＣカード端末機の正当性を確認できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図４の例では、ＩＣカード１０とＩＣカード端末機が持つキーテーブル２２ａ及び演算ロジック２３ａが解読されると不正使用される恐れがあり、このキーテーブル２２ａ及び演算ロジック２３ａの高いセキュリティ性が必要となる。
【００１４】
一般的にＩＣカード１０のキーテーブル２２ｂ、演算ロジック２３ｂは、ＩＣチップ内に格納されており、高いセキュリティを有する。
一方、ＩＣカード端末機は、通常、銀行やデパート等の店舗に固定設置され、一般の利用者が安易に手を触れない場所にあり、店舗自体のセキュリティを上げることでＩＣカード端末機のキーテーブル２２ａ、演算ロジック２３ａのセキュリティが守られている。
【００１５】
しかし、有料道路の通行料金自動徴収システムの場合、図３に示した車載機本体１１がＩＣカード端末機となる。車載機本体１１は、不特定多数の一般利用者に配られるため、悪意を持つ利用者が車載機本体１１を分解し、車載機本体１１内の認証用キーテーブル、演算ロジックを解析する可能性がある。
【００１６】
また、車載機本体１１を単なる中継機とし、ＩＣカード１０と図２に示した路側制御装置４間で相互認証を行なう方法が考えられるが、車載装置２と路側アンテナ３間が通信可能な時間は通信領域５の大きさと車両走行速度に影響される。例えば通信領域５を３ｍ、車両走行速度を時速５４ｋｍと仮定すると、車載装置２と路上アンテナ３間の通信時間は、「３ｍ÷５４ｋｍ／ｈ＝０．２秒」となり、この０．２秒以内に相互認証を完了させる必要がある。但し、通信領域５が小さい場合や車両走行速度が速くなると、通信可能な時間は更に短くなり、相互認証演算時間もそれに伴って短くする必要がある。更に、演算ロジックについてもセキュリティ性を高めるため複雑な演算式が必要であり、複雑な演算式ほど演算時間がかかる。
【００１７】
一般的にＩＣカードのマイクロプロセッサは動作速度が遅く、複雑な演算式を計算するのに数百ｍｓの時間が必要であり、走行中の車両に搭載されたＩＣカードと路側制御装置間で相互認証することは時間的に困難である。
【００１８】
その対策として、ＩＣカードの演算時間を早くするためマイクロプロセッサの動作速度を早くする方法や数値演算プロセッサを搭載する方法が考えられるが、これらの方法ではＩＣカードが高価なものになるという問題があった。
【００１９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、車載機本体に高いセキュリティが必要なキーテーブルと演算ロジックを格納する必要がなく、ＩＣカードに使用されるマイクロプロセッサの動作速度が遅くても料金収受処理を円滑に行なうことができる有料道路のＩＣカード相互認証方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、料金収受用のＩＣカード及び無線通信機能を備えた車載機本体からなる車載装置を車両に搭載し、有料道路の料金所に設置される路側制御装置との間で無線通信により情報を交換して料金収受を行なう際に、相手方の正当性を相互に認証する有料道路のＩＣカード相互認証方法において、
前記車載機本体に乱数発生部、キーコードテーブルを設けると共に、認証情報記憶用の記憶部を設け、前記車載機本体はＩＣカードが挿入されると、前記乱数発生部により乱数を発生させると共にキーコードテーブルよりキーコードを選択してＩＣカードへ送信して認証演算を実行させ、前記乱数、キーコード、及び前記ＩＣカードの演算結果を前記記憶部に記憶した後、前記ＩＣカードに停止コマンドを送信して該ＩＣカードの相互認証動作を一時停止させ、
前記車両に搭載された車載装置が料金所の通信領域に進入すると、車載機本体は前記記憶部の記憶情報を路側制御装置へ送信して認証演算を実行させると共に、前記ＩＣカードに再開コマンド及び前記路側制御装置の認証結果を送信して該路側制御装置に対する認証動作を実行させることを特徴とする。
【００２１】
第２の発明は、前記第１の発明において、認証完了後またはＩＣカードが車載機本体から引き抜かれた場合に記憶部の記憶内容がクリアされるように構成したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る有料道路のＩＣカード相互認証方法を説明するための図である。本実施形態は、図２に示した路側制御装置４に、キーコードに対応する認証用データを格納するキーテーブル２２ａ、認証用演算ロジック２３ａ、この演算ロジック２３ａによる演算結果１（Result１）と車載機本体１１の演算結果を比較する比較回路２４ａを備えている。
【００２３】
また、図３に示した車載機本体１１には、乱数発生部２１ａ、キーコードだけが格納されているキーコードテーブル３０、及び認証用の各データを記憶する記憶部３１を設けている。この記憶部３１は、認証完了後、またはＩＣカード１０が車載機本体１１から引き抜かれた場合に記憶内容がクリアされるようになっている。
【００２４】
そして、図３に示したＩＣカード１０には、乱数発生部２１ｂ、キーテーブル２２ｂ、演算ロジック２３ｂ、比較回路２４ｂを設けている。
次に本発明の実施形態に係る有料道路のＩＣカード相互認証方法について説明する。
【００２５】
車両の走行に際し、ＩＣカード１０を車載機本体１１に挿入すると、車載機本体１１は乱数発生部２１ａより乱数１（Ra）を発生させ、キーコードだけが格納されているキーコードテーブル３０よりキーコード（Key Ａ）を選択し、乱数１（Ra）とキーコード（Key Ａ）をＩＣカード１０へ送信する。
【００２６】
ＩＣカード１０は、乱数１（Ra）とキーテーブル２２ｂよりキーコード（Key Ａ）に対する認証用データ（Data２）を取出し、演算ロジック２３ｂにて認証演算を行ない、演算結果２（Result２）を得る。このＩＣカード１０の演算結果２（Result２）は、車載機本体１１へ送信される。
【００２７】
次にＩＣカード１０は、乱数発生部２１ｂから乱数２（Rb）を発生させ、キーテーブル２２ｂよりキーコード（Key Ｂ）を任意に選定し、乱数２（Rb）とキーテーブル２２ｂから取り出した認証用データ（Data３）より演算ロジック２３ｂにて認証演算を行ない、演算結果３（Result３）を得る。上記乱数２（Rb）とキーコード（Key Ｂ）は、車載機本体１１へ送信される。
【００２８】
車載機本体１１は、乱数発生部２１ａで発生した乱数１（Ra）、キーコード（Key Ａ）、ＩＣカード１０から送信されてきた演算結果２（Result２）、乱数２（Rb）、キーコード（Key Ｂ）を一旦記憶部３１に記憶すると共に、ＩＣカード１０に対して相互認証の一時停止を指示する停止コマンドをＩＣカード１０へ送信する。停止コマンドを受信したＩＣカード１０は、相互認証を一時停止する。
【００２９】
この状態で図２に示すように車載装置２を搭載した車両１が通信領域５に進入し、車載装置２と路側アンテナ３の通信が可能となった場合、車載機本体１１は、まず記憶部３１に記憶していた車載機本体１１で発生した乱数１（Ra）とキーコード（Key Ａ）を路側制御装置４へ送信し、続いてＩＣカード１０での演算結果２（Result２）を路側制御装置４へ送信する。
【００３０】
路側制御装置４は、乱数１（Ra）とキーテーブル２２ａよりキーコード（Key Ａ）に対応する認証用データ（Data１）を取出し、演算ロジック２３ａにて認証演算を行ない、演算結果１（Result１）を得る。この演算結果１（Result１）と車載機本体１１の記憶部３１から送られてきたＩＣカード１０の演算結果２（Result２）とを比較回路２４ａで比較し、結果が一致していれば路側制御装置４はＩＣカード１０の正当性を確認できる。
【００３１】
次に車載機本体１１は、記憶部３１に記憶している情報、すなわち、ＩＣカード１０より受信した乱数２（Rb）とキーコード（Key Ｂ）を路側制御装置４へ送信する。
【００３２】
路側制御装置４は、乱数２（Rb）とキーテーブル２２ａよりキーコード（Key Ｂ）に対応する認証用データ（Data４）を取出し、演算ロジック２３ａにて認証演算を行ない、演算結果４（Result４）を得る。この演算結果４（Result４）は、車載機本体１１に送信される。
【００３３】
車載機本体１１は、通信領域５に進入することで、ＩＣカード１０に対して相互認証停止を解除するための再開コマンドを送信する。また、車載機本体１１は、路側制御装置４から受信した演算結果４（Result４）をＩＣカード１０へ送信する。
【００３４】
ＩＣカード１０は、上記車載機本体１１からの再開コマンドにより動作を再開し、既に演算ロジック２３ｂで求めた演算結果３（Result３）と路側制御装置４の演算結果４（Result４）を比較回路２４ｂで比較し、路側制御装置４の正当性を確認する。この場合、ＩＣカード１０は、上記比較回路２４ｂでの比較結果が一致していれば、路側制御装置４の正当性を確認できる。
【００３５】
車載機本体１１の記憶部３１は、上記認証完了後、またはＩＣカード１０が車載機本体１１から引き抜かれた場合に記憶内容がクリアされる。
上記のように認証完了後、またはＩＣカード１０が車載機本体１１から引き抜かれた場合に記憶部３１の記憶内容をクリアすることにより、車載機本体１１を分解したとしても記憶部３１の記憶内容を盗み出すことは困難である。もし、記憶部３１の内容を読み出すことができたとしても、記憶部３１には乱数、キーコード、演算結果しか格納されていないので、それから認証用データ、認証ロジックを導き出すことは難しく、非常に高いセキュリティを持たせることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、車載機本体にＩＣカードの認証演算を事前に実施するための必要最小限な乱数発生部、キーコードテーブルを設けると共に、乱数、キーコード、演算結果を記憶する記憶部を搭載し、ＩＣカード側の認証演算を料金所の通信領域進入前に実施するようにしたので、車載機本体に高いセキュリティが必要なキーテーブルと演算ロジックを格納する必要がなく、安価に構成することができる。また、上記のようにＩＣカード側の認証演算を料金所の通信領域進入前に実施することにより、ＩＣカードに使用されるマイクロプロセッサの動作速度が遅くても、全くその影響を受けない。
更に、車載機本体に設けた記憶部は、認証完了後、またはＩＣカードが引き抜かれた場合にクリアされるようにしているので、車載機本体を分解して記憶部の内容を盗み出すことは困難であり、もし、記憶部の内容を読み出すことができたとしても、記憶部には乱数、キーコード、演算結果しか格納されていないので、それらの情報から認証用データ、認証ロジックを導き出すことは難しく、非常に高いセキュリティを持たせることができる。従って、本発明による有料道路のＩＣカード相互認証方法を採用することにより、安価で不正防止に優れた有料道路の通行料金自動徴収システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有料道路のＩＣカード相互認証方法を示す図。
【図２】本発明の対象とする有料道路の通行料金自動徴収システムの機器構成例を示す図。
【図３】図２における車載装置の構成例を示すブロック図。
【図４】従来の有料道路のＩＣカード相互認証方法を示す図。
【符号の説明】
１車両
２車載装置
３路側アンテナ
４路側制御装置
５通信領域
１１車載機本体
１２ＩＣカードコンタクト部
１３ＩＣカードインターフェイス回路
１４マイクロプロセッサ
１５アンテナ
１６無線制御部
１７表示部
１８入力部
２１ａ、２１ｂ乱数発生部
２２ａ、２２ｂキーテーブル
２３ａ、２３ｂ演算ロジック
２４ａ、２４ｂ比較回路
３０キーコードテーブル
３１記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an IC card mutual authentication method in a toll road automatic toll collection system.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a device configuration example of a toll road automatic toll collection system targeted by the present invention.
In FIG. 2, 1 is a vehicle, 2 is an in-vehicle device mounted on the vehicle 1, 3 is a roadside antenna fixedly installed on the roadside such as a toll gate canopy, 4 is communication control and data processing between the in-vehicle device 2 and the roadside antenna 3. A roadside control device 5 that performs the communication indicates a communication area 5 in which communication is possible between the roadside antenna 3 and the in-vehicle device 2.
[0003]
When the vehicle 1 equipped with the in-vehicle device 2 approaches the toll booth and enters the communication area 5, wireless communication is performed between the in-vehicle device 2 and the roadside antenna 3, and information necessary for toll collection, such as route information and money amount information. Etc. are exchanged and the toll is automatically collected.
[0004]
FIG. 3 shows a configuration example of the in-vehicle device 2 which is a subject of the present invention. The in-vehicle device 2 is roughly divided into an IC card 10 and an in-vehicle device body 11.
The IC card 10 is a contact card with a built-in microprocessor and memory, and stores data requiring high security such as monetary information and personal information.
[0005]
The in-vehicle device body 11 includes an IC card contact portion 12 and an IC card interface circuit 13 for transferring data with the IC card 10, an antenna 15 and a wireless control portion 16 for wirelessly communicating with the roadside antenna 3, and driving in the vehicle 1. The display unit 17 and the input unit 18 that serve as an interface with the person, the IC card 10, the wireless communication, display, input, and the microprocessor 14 that processes and stores data.
[0006]
And when using the in-vehicle device 2, the remaining amount information in the IC card 10 is obtained by traveling on the toll road with the IC card 10 inserted into the in-vehicle device body 11 and entering the communication area 5 of the toll gate, Personal information is transmitted to the roadside antenna 3 and the roadside control device 4 via the in-vehicle device body 11. A data check is performed based on the remaining amount information and personal information of the IC card 10 received by the roadside control device 4, and if there is no problem, after the toll is withdrawn, the new amount information is sent via the roadside antenna 3 and the in-vehicle device body 11 to the IC. Write to card 10.
[0007]
Although the toll collection process for the passing vehicle 1 is performed as described above, the money amount information and personal information in the IC card 10 are required to have higher security from the viewpoints of fraud prevention and confidentiality. As a fraud prevention method that is generally used, a mutual authentication method for confirming the legitimacy of each other is used.
[0008]
FIG. 4 shows an example of a general IC card authentication method.
The IC card 10 and the IC card terminal have random number generators 21a and 21b, key tables 22a and 22b for storing authentication data corresponding to the key codes, authentication operation logics 23a and 23b, and comparison circuits for comparing the operation results, respectively. 24a and 24b.
[0009]
First, a case where the IC card 10 is authenticated from the IC card terminal will be described.
The random number generator 21a on the IC card terminal side generates a random number 1 (Ra) and arbitrarily selects a key code (Key A) from the key table 22a. The IC card terminal performs an authentication operation by the operation logic 23a from the authentication data (Data 1) corresponding to the random number 1 (Ra) and the key code (Key A), and obtains an operation result 1 (Result 1).
[0010]
On the other hand, the random number 1 (Ra) and the key code (Key A) are transmitted to the IC card 10, and the IC card 10 uses the random number 1 (Ra) and the key table 22b for authentication data (Data2) corresponding to the key code (Key A). ), And an authentication calculation is performed by the calculation logic 23b to obtain a calculation result 2 (Result 2). The calculation result 2 (Result 2) of the IC card 10 is transmitted to the IC card terminal, and the calculation result 1 (Result 1) of the IC card terminal and the calculation result 2 ( If the results 2) are compared and the results match, the validity of the IC card 10 can be confirmed.
[0011]
Next, a case where the IC card terminal is authenticated from the IC card 10 will be described.
When authenticating an IC card terminal from the IC card 10, a random number 2 (Rb) is generated from the random number generator 21b on the IC card 10 side, and a key code (Key B) is arbitrarily selected from the key table 22b, An authentication operation is performed by the operation logic 23b from the random number 2 (Rb) and the authentication data (Data 3), and an operation result 3 (Result 3) is obtained.
[0012]
The random number 2 (Rb) and the key code (Key B) are transmitted to the IC card terminal, and the IC card terminal uses the random number 2 (Rb) and the key table 22a for authentication data corresponding to the key code (Key B). (Data 4) is taken out, and an authentication calculation is performed by the calculation logic 23a to obtain a calculation result 4 (Result 4). The calculation result 4 (Result 4) is transmitted to the ID card, and the comparison circuit 24b of the IC card 10 compares the IC card calculation result 3 (Result 3) with the calculation result 4 (Result 4) of the IC card terminal. If they match, the IC card 10 can confirm the validity of the IC card terminal.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the example of FIG. 4, there is a possibility that the key table 22a and the arithmetic logic 23a of the IC card 10 and the IC card terminal may be used illegally, and the key table 22a and the arithmetic logic 23a must have high security. It becomes.
[0014]
Generally, the key table 22b and the arithmetic logic 23b of the IC card 10 are stored in the IC chip and have high security.
On the other hand, an IC card terminal is usually fixedly installed in a store such as a bank or a department store, is in a place where ordinary users cannot easily touch it, and the key of the IC card terminal is increased by increasing the security of the store itself. The security of the table 22a and the arithmetic logic 23a is protected.
[0015]
However, in the case of the toll road automatic toll collection system, the in-vehicle device body 11 shown in FIG. 3 is an IC card terminal. Since the in-vehicle device body 11 is distributed to an unspecified number of general users, a malicious user can disassemble the in-vehicle device body 11 and analyze the authentication key table and the arithmetic logic in the in-vehicle device body 11. There is.
[0016]
Further, a method in which the in-vehicle device main body 11 is a simple relay device and mutual authentication is performed between the IC card 10 and the roadside control device 4 shown in FIG. Is affected by the size of the communication area 5 and the vehicle running speed. For example, assuming that the communication area 5 is 3 m and the vehicle traveling speed is 54 km / h, the communication time between the in-vehicle device 2 and the road antenna 3 is “3 m ÷ 54 km / h = 0.2 sec”, which is within 0.2 sec. Need to complete mutual authentication. However, when the communication area 5 is small or the vehicle traveling speed increases, the communicable time is further shortened, and the mutual authentication calculation time needs to be shortened accordingly. Furthermore, a complicated arithmetic expression is required for the arithmetic logic to improve security, and the more complicated the arithmetic expression, the longer it takes.
[0017]
In general, the microprocessor of an IC card has a low operating speed and requires a time of several hundreds of milliseconds to calculate a complicated arithmetic expression, and the IC card mounted on a running vehicle and the roadside control device interact with each other. It is difficult to authenticate in time.
[0018]
As countermeasures, there are a method of increasing the operation speed of the microprocessor and a method of installing a numerical operation processor in order to increase the calculation time of the IC card. However, these methods have a problem that the IC card becomes expensive. there were.
[0019]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is not necessary to store a key table and arithmetic logic that require high security in the in-vehicle device body, and the operating speed of the microprocessor used in the IC card is slow. However, it is an object of the present invention to provide a toll road IC card mutual authentication method capable of smoothly performing toll collection processing.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
1st invention mounts the vehicle-mounted apparatus which consists of an IC card | curd for toll collection, and the vehicle-mounted apparatus main body provided with the radio | wireless communication function in a vehicle, and communicates wirelessly with the roadside control apparatus installed in the toll gate of a toll road In the toll road IC card mutual authentication method for mutually authenticating the other party's legitimacy when exchanging information and collecting tolls,
The in-vehicle device body is provided with a random number generator and a key code table, and a storage unit for storing authentication information is provided. When the IC card is inserted into the in-vehicle device body, the random number generator generates a random number and a key. After selecting the key code from the code table and transmitting it to the IC card to execute the authentication calculation, storing the random number, the key code, and the calculation result of the IC card in the storage unit, and then issuing a stop command to the IC card. Send and temporarily stop the mutual authentication operation of the IC card,
When the in-vehicle device mounted on the vehicle enters the communication area of the toll gate, the in-vehicle device main body transmits the storage information of the storage unit to the roadside control device to execute the authentication calculation, and causes the IC card to execute a restart command and An authentication result of the roadside control device is transmitted to perform an authentication operation for the roadside control device.
[0021]
The second invention is characterized in that, in the first invention, the storage content of the storage unit is cleared after the authentication is completed or when the IC card is pulled out from the in-vehicle device body.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining a toll road IC card mutual authentication method according to the present invention. In this embodiment, the roadside control device 4 shown in FIG. 2 includes a key table 22a for storing authentication data corresponding to a key code, an authentication operation logic 23a, an operation result 1 (Result 1) by the operation logic 23a, and an in-vehicle operation. A comparison circuit 24a for comparing the calculation results of the machine body 11 is provided.
[0023]
3 includes a random number generator 21a, a key code table 30 in which only the key code is stored, and a storage unit 31 for storing each data for authentication. The storage unit 31 is configured to clear the stored content after the authentication is completed or when the IC card 10 is pulled out from the in-vehicle device body 11.
[0024]
The IC card 10 shown in FIG. 3 is provided with a random number generator 21b, a key table 22b, an arithmetic logic 23b, and a comparison circuit 24b.
Next, a toll road IC card mutual authentication method according to an embodiment of the present invention will be described.
[0025]
When the IC card 10 is inserted into the in-vehicle device main body 11 when the vehicle is traveling, the in-vehicle device main body 11 generates a random number 1 (Ra) from the random number generation unit 21a, and the key code table 30 in which only the key code is stored is the key. A code (Key A) is selected, and a random number 1 (Ra) and a key code (Key A) are transmitted to the IC card 10.
[0026]
The IC card 10 takes out the authentication data (Data 2) for the key code (Key A) from the random number 1 (Ra) and the key table 22b, performs the authentication operation in the operation logic 23b, and obtains the operation result 2 (Result 2). The calculation result 2 (Result 2) of the IC card 10 is transmitted to the in-vehicle device body 11.
[0027]
Next, the IC card 10 generates a random number 2 (Rb) from the random number generator 21b, arbitrarily selects a key code (Key B) from the key table 22b, and authenticates the random number 2 (Rb) and the key table 22b. An authentication calculation is performed by the calculation logic 23b based on the data (Data3), and a calculation result 3 (Result3) is obtained. The random number 2 (Rb) and the key code (Key B) are transmitted to the in-vehicle device body 11.
[0028]
The in-vehicle device body 11 includes a random number 1 (Ra) generated by the random number generator 21a, a key code (Key A), a calculation result 2 (Result 2) transmitted from the IC card 10, a random number 2 (Rb), a key code ( Key B) is temporarily stored in the storage unit 31 and a stop command for instructing the IC card 10 to temporarily stop mutual authentication is transmitted to the IC card 10. The IC card 10 that has received the stop command temporarily stops mutual authentication.
[0029]
In this state, as shown in FIG. 2, when the vehicle 1 equipped with the vehicle-mounted device 2 enters the communication area 5 and communication between the vehicle-mounted device 2 and the roadside antenna 3 becomes possible, the vehicle-mounted device main body 11 first stores the storage unit The random number 1 (Ra) and the key code (Key A) generated in the in-vehicle device main body 11 stored in 31 are transmitted to the roadside control device 4, and then the calculation result 2 (Result2) in the IC card 10 is roadside controlled. Transmit to device 4.
[0030]
The roadside control device 4 takes out the authentication data (Data1) corresponding to the key code (Key A) from the random number 1 (Ra) and the key table 22a, performs the authentication calculation by the calculation logic 23a, and calculates the result 1 (Result1). Get. The calculation result 1 (Result 1) and the calculation result 2 (Result 2) of the IC card 10 sent from the storage unit 31 of the in-vehicle device body 11 are compared by the comparison circuit 24a. 4 can confirm the validity of the IC card 10.
[0031]
Next, the in-vehicle device body 11 transmits the information stored in the storage unit 31, that is, the random number 2 (Rb) and the key code (Key B) received from the IC card 10 to the roadside control device 4.
[0032]
The roadside control device 4 takes out the authentication data (Data 4) corresponding to the key code (Key B) from the random number 2 (Rb) and the key table 22a, performs the authentication calculation in the calculation logic 23a, and calculates the result 4 (Result 4). Get. This calculation result 4 (Result 4) is transmitted to the in-vehicle device body 11.
[0033]
The in-vehicle device main body 11 transmits a restart command for canceling the mutual authentication stop to the IC card 10 by entering the communication area 5. The in-vehicle device main body 11 transmits the calculation result 4 (Result 4) received from the roadside control device 4 to the IC card 10.
[0034]
The IC card 10 resumes the operation by the restart command from the in-vehicle device body 11, and the comparison circuit 24b shows the calculation result 3 (Result 3) already obtained by the calculation logic 23b and the calculation result 4 (Result 4) of the roadside control device 4 by the comparison circuit 24b. The legitimacy of the roadside control device 4 is confirmed by comparison. In this case, the IC card 10 can confirm the legitimacy of the roadside control device 4 if the comparison results in the comparison circuit 24b match.
[0035]
The storage contents of the storage unit 31 of the in-vehicle device body 11 are cleared after the authentication is completed or when the IC card 10 is pulled out from the in-vehicle device body 11.
Even if the in-vehicle device body 11 is disassembled by clearing the stored content of the storage unit 31 after the authentication is completed or when the IC card 10 is pulled out from the in-vehicle device body 11 as described above, the stored content of the storage unit 31 It is difficult to steal. Even if the contents of the storage unit 31 can be read out, only random numbers, key codes, and operation results are stored in the storage unit 31. Therefore, it is difficult to derive authentication data and authentication logic from the storage unit 31. High security can be given.
[0036]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the in-vehicle device main body is provided with the minimum necessary random number generator and key code table for performing the IC card authentication calculation in advance, and the random number, key code, and calculation result are provided. It is necessary to store the key table and calculation logic that require high security in the in-vehicle device body because the authentication calculation on the IC card side is carried out before entering the communication area of the toll gate. And can be configured at low cost. Further, by performing the authentication calculation on the IC card side before entering the communication area of the toll gate as described above, even if the operation speed of the microprocessor used in the IC card is slow, it is not affected at all.
Furthermore, since the storage unit provided in the in-vehicle device main body is cleared after the authentication is completed or when the IC card is pulled out, it is difficult to disassemble the in-vehicle device main body and steal the contents of the storage unit. Even if the contents of the storage unit can be read out, only random numbers, key codes, and operation results are stored in the storage unit, so it is possible to derive authentication data and authentication logic from such information. It is difficult and can have very high security. Therefore, by adopting the toll road IC card mutual authentication method according to the present invention, it is possible to construct a toll road toll collection system that is inexpensive and excellent in fraud prevention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a toll road IC card mutual authentication method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a device configuration example of a toll road automatic toll collection system that is a subject of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration example of the in-vehicle device in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a conventional toll road IC card mutual authentication method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 In-vehicle apparatus 3 Roadside antenna 4 Roadside control apparatus 5 Communication area 11 In-vehicle apparatus main body 12 IC card contact part 13 IC card interface circuit 14 Microprocessor 15 Antenna 16 Radio control part 17 Display part 18 Input part 21a, 21b Random number generation part 22a, 22b Key tables 23a, 23b Operation logic 24a, 24b Comparison circuit 30 Key code table 31 Storage unit

Claims

料金収受用のＩＣカード及び無線通信機能を備えた車載機本体からなる車載装置を車両に搭載し、有料道路の料金所に設置される路側制御装置との間で無線通信により情報を交換して料金収受を行なう際に、相手方の正当性を相互に認証する有料道路のＩＣカード相互認証方法において、
前記車載機本体に乱数発生部、キーコードテーブルを設けると共に、認証情報記憶用の記憶部を設け、前記車載機本体はＩＣカードが挿入されると、前記乱数発生部により乱数を発生させると共にキーコードテーブルよりキーコードを選択してＩＣカードへ送信して認証演算を実行させ、前記乱数、キーコード、及び前記ＩＣカードの演算結果を前記記憶部に記憶した後、前記ＩＣカードに停止コマンドを送信して該ＩＣカードの相互認証動作を一時停止させ、
前記車両に搭載された車載装置が料金所の通信領域に進入すると、車載機本体は前記記憶部の記憶情報を路側制御装置へ送信して認証演算を実行させると共に、前記ＩＣカードに再開コマンド及び前記路側制御装置の認証結果を送信して該路側制御装置に対する認証動作を実行させることを特徴とする有料道路のＩＣカード相互認証方法。An in-vehicle device consisting of an IC card for toll collection and an in-vehicle device body equipped with a wireless communication function is installed in the vehicle, and information is exchanged by wireless communication with a roadside control device installed at a toll gate on a toll road. In the toll road IC card mutual authentication method for mutually authenticating the legitimacy of the other party when collecting tolls,
The in-vehicle device body is provided with a random number generator and a key code table, and a storage unit for storing authentication information is provided. When the IC card is inserted into the in-vehicle device body, the random number generator generates a random number and a key. After selecting the key code from the code table and transmitting it to the IC card to execute the authentication calculation, storing the random number, the key code, and the calculation result of the IC card in the storage unit, and then issuing a stop command to the IC card. Send and temporarily stop the mutual authentication operation of the IC card,
When the in-vehicle device mounted on the vehicle enters the communication area of the toll gate, the in-vehicle device main body transmits the storage information of the storage unit to the roadside control device to execute the authentication calculation, and causes the IC card to execute a restart command and An IC card mutual authentication method for a toll road, wherein an authentication result of the roadside control device is transmitted to execute an authentication operation for the roadside control device.

前記記憶部は、認証完了後またはＩＣカードが車載機本体から引き抜かれた場合に記憶内容がクリアされるように構成したことを特徴とする請求項１記載の有料道路のＩＣカード相互認証方法。The toll road IC card mutual authentication method according to claim 1, wherein the storage unit is configured to clear the stored contents after the authentication is completed or when the IC card is pulled out from the in-vehicle device body.