JP4697936B2

JP4697936B2 - カード型記憶媒体のデータをキャッシュするコンピュータシステムおよびキャッシュ方法

Info

Publication number: JP4697936B2
Application number: JP2005009033A
Authority: JP
Inventors: 賢一郎齋藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2025-01-17
Also published as: JP2006195878A

Description

本発明は、ＩＣカードに代表されるカード型記憶媒体に記憶されたデータをキャッシュする方法、およびカード型記憶媒体に記憶されたデータをキャッシュするコンピュータシステムに関する。

近年、カード媒体にＩＣチップを埋め込んだＩＣカードに代表されるようなカード型記憶媒体とパーソナルコンピュータ（Personal Computer、以下ＰＣ）が組み合わされて使用されるケースが増えている。例えば、ＰＫＩ（Public Key Infrastructure）を用いた電子認証システムにおいては、認証に使用される利用者の電子証明書がＩＣカードに格納され、ＰＣと組み合わされて、会社内ネットワークへのログオンシステムなどに使用されている。

カード型記憶媒体とＰＣを組み合わせたコンピュータシステムにおいては、カード型記憶媒体の携帯性によって利便性は高まるものの、ＰＣからカード型記憶媒体に記憶されたデータへのアクセス時間が問題になる。例えばＩＣカードの場合には、データを記憶するメモリは未だにアクセス速度の遅いＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）が主流であり、ＩＣカードに記憶されたデータへのアクセス時間は、一般的な他の周辺機器と比較すると非常に遅い。

ＰＣのデータ処理時間を高速化するデータ処理技術としては、キャッシュと称されるデータ処理技術が広く知られている。キャッシュとは、アクセス速度が低速である記憶装置に記憶されたデータを、アクセス速度が高速である記憶装置（例えばＲＡＭ：Random Access Memory）に設けられたキャッシュファイルに一時的に記憶し、キャッシュファイルに格納したデータを使用することで、コンピュータの全体的な処理を高速化するデータ処理技術である。

特許文献１はこのキャッシュ技術をＩＣカードシステム（自動料金収受システム）に利用した発明で、特許文献１で開示されているデータ処理装置は、特定処理を開始する前に、前記特定処理に必要でＩＣカードに格納されたデータをキャッシュファイルに一括して格納し、前記特定処理の終了後に、該特定処理の実行によって更新された前記キャッシュファイルのデータを、再度、前記ＩＣカードに一括して格納することで、前記特定処理の処理時間を大幅に短縮する。
特開２００２−３６６９９３号公報

しかしながら、上述した技術においては、カード型記憶媒体がＰＣから引抜かれ別のカード型記憶媒体に差し替えられたり、カード型記憶媒体がＰＣから引抜かれ別の環境でカード型記憶媒体内データが書き換えられたりすると、カード型記憶媒体に記憶されたデータとキャッシュデータの整合性が取れず、その後の処理に不都合が生じるケースある。

そこで本発明は、上述の問題を鑑みて、カード型記憶媒体とＰＣを組み合わせたコンピュータシステムにおいて、ＰＣがキャッシュファイルに格納したカード型記憶媒体のデータを使用する際に、キャッシュファイルに格納したデータの有効性を確認することで、たとえカード型記憶媒体がＰＣから引抜かれた場合であっても、その後の処理に不都合が生じることのないコンピュータシステムおよびキャッシュ方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明は、カード形状をした情報記憶媒体であるカード型記憶媒体を使用するコンピュータシステムであって、前記カード型記憶媒体には、前記コンピュータシステムにキャッシュされるカードデータと、前記カードデータが前記コンピュータシステムにキャッシュされる際に、前記コンピュータシステムによって認証されるチェックファイル認証データと、前記チェックファイル認証データの認証に成功した場合のみ読み取り可能となり、前記コンピュータシステムがキャッシュされた前記カードデータを操作する際に、前記コンピュータシステムによって読み取られるチェックデータを有し、前記コンピュータシステムは、前記カード型記憶媒体と通信し、特定の処理を行うアプリケーション処理部と、前記アプリケーション処理部が前記カードデータをキャッシュして操作する際に、アプリケーション処理部から呼び出されるキャッシュ部を有し、前記キャッシュ部は、前記カードデータをキャッシュする際は、前記カードデータを既にキャッシュしているか否かを判定し、キャッシュしている場合は、前記チェックデータを読み出し、前記チェックデータの読み出しに成功したときのみ、キャッシュした前記カードデータが有効と判断し、前記カードデータをキャッシュしていない場合もしくは前記チェックデータの読み出しに失敗した場合は、前記チェックファイル認証データを認証し、認証に成功したときのみ、前記カードデータを前記コンピュータシステムにキャッシュすることを特徴とするコンピュータシステムである。

更に第２の発明は、カード形状をした情報記憶媒体であるカード型記憶媒体に記憶されたカードデータをコンピュータシステムに格納し操作するキャッシュ方法であって、キャッシュされた前記カードデータを格納する際は、前記カードデータをキャッシュしているか否かを判定し、キャッシュされていない場合は、前記カード型記憶媒体に記憶されたチェックファイル認証データを認証し、前記チェックファイル認証データの認証に成功した場合のみ、前記カードデータを読み出して前記コンピュータシステムにキャッシュし、前記コンピュータシステムに格納した前記カードデータを操作する際は、前記カードデータをキャッシュしているか否かを判定し、キャッシュされている場合は、前記カード型記憶媒体に記憶され、前記チェックファイル認証データの認証に成功したときのみ読み取り可能となるチェックデータを読み取り、前記チェックデータの読み出しに成功したときのみ、キャッシュされた前記カードデータが有効と判断し、キャッシュされた前記カードデータを操作することを特徴とするキャッシュ方法である。

上述した本発明によれば、カード型記憶媒体とＰＣを組み合わせたコンピュータシステムにおいて、ＰＣが有するキャッシュデータを使用する際に、ＰＣにキャッシュされたデータの有効性を確認した上で使用することで、例えカード型記憶媒体がＰＣから引抜かれた場合であっても、その後の処理に不都合が生じることのないコンピュータシステムおよびキャッシュ方法を提供できる。なお、本発明において、キャッシュされた前記カードデータの有効性は、前記カード型記憶媒体の内部状態（前記チェックデータが読み取り可能か否か）によって判定されるため、複雑な処理を必要としない。

ここから、本発明を適用したコンピュータシステムについて、図を参照しながら詳細に説明する。図１はコンピュータシステムの斜視図である。図１に示したコンピュータシステムは、カード型記憶媒体としてＩＣカード１と、ＩＣカード１を利用するソフトウェアであるアプリケーション３がインストールされたＰＣ２とから構成される。

図２は、アプリケーション３がインストールされるＰＣ２の構成図である。図２に示したように、ＰＣ２には、中央演算装置２０（Central Processing Unit、以下CPU）と、メインメモリとしてＲＡＭ２１（Random Access Memory）と、外部記憶装置としてハードディスク２２と、情報を光学的に表示するディスプレイ２３、情報をＰＣ２に入力する入力手段としてキーボード２４、ＩＣカード１とデータ通信する機能を備えた周辺機器であるリーダライタ４を接続するためのリーダライタインターフェースとしてＵＳＢポート２５がバス２６（Bus）に接続さている。

ＰＣ２にインストールされるアプリケーション３とは、ＣＰＵ２０を制御し、ある特定の用途（例えば、ＰＫＩを利用したユーザ認証）のための処理をＰＣ２が実行するために設計されたソフトウェアで、アプリケーション３はＰＣ２のハードディスク２２に記憶されている。また、本実施の形態のアプリケーション３には、ＩＣカード１に記憶されたデータをＰＣ２のメモリにキャッシュ（Cache）し、キャッシュしたデータを使用することでアプリケーション３の全体の処理を高速化する機能をソフトウェアで実現している。

図３は、本実施の形態においてカード型記憶媒体となるＩＣカード１を説明するための図で、図３（ａ）はＩＣカード１の外観図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ｂ間の断面図を模式的に示している。図３（ａ）に示したようにＩＣカード１は、外面にリーダライタ４と電気的に接続するコンタクト端子１ａを備え、図３（ｂ）に示したようにＩＣカード１の内部にはＩＣチップ１ｂが内蔵されている。

図４はＩＣチップ１ｂのブロック図である。図４に示したように、ＩＣカード１に内蔵されたＩＣチップ１ｂは、ＣＰＵ１０、不揮発性メモリであるＲＯＭ１１・ＥＥＰＲＯＭ１２、揮発性メモリであるＲＡＭ１３、リーダライタ４とコンタクト端子１ａを介して通信するための回路であるＩ／Ｏ回路１４などの要素を備え、本実施の形態において、ＰＣ２にキャッシュされるデータはＩＣチップ１ｂに備えられたＥＥＲＰＲＯＭ１２に記憶されている。

なお、本実施の形態において、カード型記憶媒体を図３で示した接触型ＩＣカード１としているが、カード型記憶媒体としては、無線でデータ通信する非接触ＩＣカードや接触型ＩＣカードのＩＣチップ近傍を短冊状に切り取った形状のＳＩＭ（Subscriber Identity Module）でもよく、更には、ＳＩＭを内蔵したハードウェアトークンであっても構わない。また、ＰＣ２にキャッシュされるデータは、ＲＯＭ１１やＲＡＭ１３に記憶されたデータであっても構わない。

ここから、図１に示したコンピュータシステムのブロック図および本発明に係わるキャッシュ方法の動作手順を示したフロー図を参照しながら、図１で示したコンピュータシステムの機能およびキャッシュ方法について詳細に説明する。図５は、コンピュータシステムのブロック図である。

図５に示したように、ＩＣカード１は、ＰＣ２にキャッシュされるデータ１０１（以下、ＩＣデータと記す）と、ＩＣデータ１０１が格納されるデータファイル１００と、キャッシュしたＩＣデータ１０１の有効性を確認する際に読み出しされるチェックデータ１１１が格納されるチェックファイル１１０と、ＩＣデータ１０１をキャッシュする際に認証されるチェックファイル認証データ１２１（以下、ＣＦ認証データ）を有している。

ＩＣカード１が有するデータファイル１００またはチェックファイル１１０とは、ＩＳＯ７８１６で規定されている作業用基礎ファイル（ＷＥＦ）であって、それぞれのファイルには、ファイルを識別するための情報であるファイル識別情報（例えば、ファイル番号）が付加されている。

データファイル１００に格納されるＩＣデータ１０１とは、アプリケーション３が処理に使用するデータであって、前述したように、アプリケーション３によってＩＣカード１から読み出され、ＰＣ２のメモリにキャッシュされて使用されるデータである。そして、チェックファイル１１０に格納されるチェックデータ１１１とは、キャッシュしたＩＣデータ１０１の有効性を確認する際にアプリケーション３が読み出されるデータで、ＣＦ認証データ１２１とは、ＩＣデータ１０１をキャッシュする際に認証されるデータである。

本実施の形態においては、ＩＣカード１には、ＩＳＯ７８１６規格に記述されたセキュリティ管理技術によって、ＣＦ認証データ１２１の認証に成功した場合のみ、チェックファイル１１０に格納されたチェックデータ１１１を読み出せる仕組みを設けている。ＣＦ認証データ１２１の認証に成功したことを示す認証情報はＩＣチップ１ｂのＲＡＭ１３に記憶され、ＩＣカード１がリーダライタ４から引抜かれたりして、ＩＣカード１が不活性化すると、この認証情報はＲＡＭ１３から消去され、チェックデータ１１１が読み出せない状態に戻る。

図６は、データファイル１００、チェックファイル１１０およびＣＦ認証データ１２１の論理ファイル構造を説明するための図である。図６に示したように、本実施の形態において、ＩＣカード１のファイル構造は、ＩＳＯ７８１６規格で定められた論理ファイル構造であり、論理的には、一つの専用ファイル１３０（ＤＦ）に下に、一つのチェックファイル１１０およびＣＦ認証データ１２１と、少なくとも一つのデータファイル１００が記憶される。

一つのＤＦ１３０の下に、一つのチェックファイル１１０およびＣＦ認証データ１２１を記憶しているのは、一般的に、アプリケーション３が使用するＤＦ１３０は、アプリケーション３ごとに異なるためである。例えば、ＰＣ２にインストールされた２つの異なるアプリケーション３が同じＩＣカード１を使用する場合は、それぞれのアプリケーション３によってＣＦ認証データ１２１は認証されることが望ましく、そのためにそれぞれのアプリケーション３が使用するＤＦ１３０の下に、一つのチェックファイル１１０およびＣＦ認証データ１２１を記憶していることが望ましい。

なお、チェックデータ１１１およびＣＦ認証データ１２１は、コンピュータシステムのキャッシュ機能で使用されるデータであって、ＩＣデータ１０１へのアクセス管理とは何ら関係はない。例えば、ＩＣデータ１０１の読み取りに、ＩＣカード１に格納された利用者ＰＩＮ（Personal Identification Number）の照合が必要であった場合は、ＣＦ認証データ１２１が認証されていても、この利用者ＰＩＮの照合に成功していなければ、アプリケーション３はＩＣデータ１０１を読み取ることはできない。

ここから、図５のＰＣ２の各機能について説明する。ＰＣ２はアプリケーション３を有し、アプリケーション３は、ある特定の用途のために設計された処理を実行するアプリケーション処理部３００に加えて、ＩＣカード１に格納されたＩＣデータ１０１を、ＰＣ２の記憶装置（ＲＡＭ２１やハードディスク２２）に形成したキャッシュファイル３２０にキャッシュするキャッシュ部３１０を備えている。

図５において、アプリケーション３が有するアプリケーション処理部３００は、ある特定の用途を実現するためにＰＣ２を動作させるためのプログラムで実現される。例えば、図１のコンピュータシステムに備えられたアプリケーション３が、ＩＣカード１を利用してＰＣ２の起動管理をする機能を備えているならば、ＰＣ２の起動時に実行されるパスワード認証プログラムであるとか、ＩＣカード１に格納された電子証明証を利用してユーザを認証するユーザ認証プログラムなどが、アプリケーション処理部３００として記憶されている。

キャッシュ部３１０とは、アプリケーション処理部３００がＩＣカード１０１をキャッシュして使用する際に呼び出され、ＩＣデータ１０１をキャッシュファイル３２０に格納し操作する機能を有し、ＰＣ２を動作させるためのプログラムで実現される。そして、キャッシュ部３１０は、キャッシュ判定手段３１１とチェックファイル認証手段３１２（以下、ＣＦ認証プログラムと記す）とを備えている。なお、ＩＣデータ１０１をキャッシュしない場合は、アプリケーション処理部３００はキャッシュ部３１０を呼び出さない。

キャッシュ部３１０は、ＩＣデータ１０１をキャッシュファイル３２０に格納する際、ＩＣデータ１０１を格納しているデータファイル１００が有するファイル識別情報と、ＩＣデータ１０１をキャッシュファイル３２０に格納したポインタをＲＡＭ２１に記憶する。ここでポインタとは、ＩＣデータ１０１を記憶装置に格納したアドレスを示すデータであって、例えばキャッシュファイル３２０をＲＡＭ２１に形成した場合は、ＲＡＭ２１のアドレスがポインタとなる。

アプリケーション処理部３００からＩＣデータ１０１へのアクセス要求をキャッシュ部３１０が受けると、キャッシュ部３１０は、ＲＡＭ２１に保持しているファイル識別情報とポインタを確認する。キャッシュ部３１０が、アクセス要求のあったＩＣデータ１０１を格納しているデータファイル１００が有するファイル識別情報とＩＣデータ１０１を格納したポインタを保持していない場合は、チェックファイル認証手段３１２を使用してＣＦ認証データ１２１を認証する。

ＣＦ認証データ１２１の認証に成功すると、キャッシュ部３１０は、ＩＣデータ１０１をデータファイル１００から読取り、読み取ったＩＣデータ１０１をキャッシュファイル３２０に格納する。なお、キャッシュ部３１０がＰＣ２のメモリに格納する際は、上述したように、データファイル１００のファイル識別情報とＩＣデータ１０１を格納したポインタを記憶・保持する。

ファイル識別情報およびポインタが既に保持されている場合は、キャッシュ部３１０は、キャッシュ判定手段３１１を用いて、キャッシュファイル３２０に格納されたＩＣデータ１０１の有効性を確認する。

キャッシュファイル３２０に格納されたＩＣデータ１０１の有効性を確認するのは、ＩＣカード１がＰＣ２から引抜かれ別のＩＣカード１に差し替えられたり、ＩＣカード１がＰＣ２から引抜かれ別の環境でＩＣデータ１０１が書き換えられたりすると、ＩＣカード１に記憶されたＩＣデータ１０１とキャッシュデータの整合性が取れないケースが生じてしまうからである。

キャッシュ判定手段３１１は、保持しているファイル識別情報で特定されるデータファイル１００が置かれているＤＦ１３０に下にあるチェックファイル１１０を選択し、このチェックファイル１１０に格納されているチェックデータ１１１を読み出す。読み出しに成功した場合は、ＩＣカード１は引抜かれていないと判断し、キャッシュファイル３２０に格納されているＩＣデータ１０１は有効と判定する。なぜならば、上述したように、ＩＣカード１がリーダライタ４から引抜かれたりして、ＩＣカード１が不活性化すると、ＣＦ認証データを認証した認証情報はＲＡＭ１３から消去され、チェックデータ１１１が読み出せない状態に戻るからである。

そして、キャッシュ部３１０はファイル識別情報とポインタをアプリケーション処理部３００に受渡し、アプリケーション処理部３００はポインタを利用してキャッシュファイル３２０に格納されたＩＣデータ１０１を操作する。

チェックデータ１１１の読み出しに成功しない場合は、キャッシュ部３１０は、ＩＣカード１は引抜かれたと判断し、キャッシュファイル３２０に格納されたＩＣデータ１０１は無効と判定する。そして、キャッシュ部３１０は、チェックファイル認証手段３１２を使用して、上述した手順で再度ＩＣデータ１０１をキャッシュファイル３２０に格納する。

ここから、本発明のキャッシュ方法の手順について、図を参照しながら詳細に説明する。本発明のキャッシュ方法の手順を示すことで、図５に記載した各要素の動作もより明らかになる。図７は、キャッシュ方法の手順を示したフロー図である。

本発明の最初のステップは、アプリケーション処理部３００がＩＣデータ１０１を使用して処理を開始するステップ（Ｓ１０）である。次のステップ（Ｓ２０）では、アプリケーション処理部３００は、ＩＣデータ１０１をキャッシュして使用する際は、キャッシュ部３１０を呼び出してステップ（Ｓ３０）に進み、ＩＣデータ１０１をキャッシュして使用しない際は、キャッシュ部３１０を呼び出さずにステップ（Ｓ９０）に進む。

ステップ（Ｓ９０）では、アプリケーション３はリーダライタ４を経由してＩＣデータ１０１にアクセスし、ＩＣデータ１０１の読み取りや変更等の処理を行い、手順は終了する。

ステップ（Ｓ３０）においては、キャッシュ部３１０は保持しているファイル識別情報とポインタを調べ、アクセスするＩＣデータ１０１がキャッシュファイル３２０に格納されていないか確認する。キャッシュされている場合はステップ（Ｓ４１）に進み、キャッシュされていない場合はステップ（Ｓ４０）に進む。

ステップ（Ｓ４１）では、キャッシュ部３１０はキャッシュ判定手段３１１を呼び出し、ＩＣカード１に格納されているチェックデータ１１１を読み取る。チェックデータ１１１が読み取れた場合は、キャッシュデータは有効と判定し、ステップ（Ｓ７０）で、キャッシュファイル３２０に格納されたＩＣデータ１０１を処理する。チェックデータ１１１が読み取れない場合は、キャッシュデータは無効と判定し、ステップ（Ｓ４０）に進む。

ステップ（Ｓ４０）は、ＩＣデータ１０１のキャッシュを開始するステップで、キャッシュ部３１０はチェックファイル認証手段３１２を呼び出し、ＩＣカード１に格納されているＣＦ認証データ１２１を認証する。認証に成功した場合はステップ（Ｓ５０）に進み、認証に失敗した場合はステップ（Ｓ８０）でＩＣデータ１０１の処理を中断し、手順を終了する。

ステップ（Ｓ５０）では、キャッシュ部３１０はキャッシュするＩＣデータ１０１を読み取る。そしてステップ（Ｓ６０）では、読み取ったＩＣデータ１０１をキャッシュファイル３２０に格納する。なお、キャッシュに格納する際、キャッシュ部３１０は、読み取ったＩＣデータ１０１が格納されているファイル識別情報とＩＣデータ１０１を格納したポインタをＲＡＭ１３などに記憶・保持する。

そして、ステップ（Ｓ７０）では、キャッシュファイル３２０に格納したＩＣデータ１０１を使用して、アプリケーション処理部３００は処理を行う。ステップ（Ｓ７０）をもって、キャッシュ方法の手順は終了する。なお、ステップ（Ｓ７０）において、アプリケーション処理部３００がキャッシュファイル３２０に格納したＩＣデータ１０１を操作し、ＩＣデータ１０１の内容を変更した場合は、アプリケーション３を終了するときに、ＩＣカード２に格納されているＩＣデータ１０１を、キャッシュファイル３２０に格納しているＩＣデータ１０１に基づいてアップデートしてもよい。

コンピュータシステムの斜視図。コンピュータの構成図。ＩＣカードの説明図。ＩＣカードの構成図。コンピュータシステムの機能ブロック図。ＩＣカードの論理ファイル構成を説明する図。キャッシュ方法の手順を示したフロー図。

符号の説明

１ＩＣカード
１２ＩＣカードに備えられたＥＥＰＲＯＭ
１３ＩＣカードに備えられたＲＡＭ
１００データファイル
１０１ＩＣデータ
１１０チェックファイル
１１１チェックデータ
１２１チェックファイル認証データ
２パーソナルコンピュータ
２１パーソナルコンピュータに備えられたメインメモリ
３アプリケーション
３００アプリケーション処理部
３１０キャッシュ処理部
３１１キャッシュ判定手段
３１２チェックファイル認証手段
３２０キャッシュファイル
４リーダライタ

Claims

カード形状をした情報記憶媒体であるカード型記憶媒体を使用するコンピュータシステムであって、前記カード型記憶媒体には、前記コンピュータシステムにキャッシュされるカードデータと、前記カードデータが前記コンピュータシステムにキャッシュされる際に、前記コンピュータシステムによって認証されるチェックファイル認証データと、前記チェックファイル認証データの認証に成功した場合のみ読み取り可能となり、前記コンピュータシステムがキャッシュされた前記カードデータを操作する際に、前記コンピュータシステムによって読み取られるチェックデータを有し、前記コンピュータシステムは、前記カード型記憶媒体と通信し、特定の処理を行うアプリケーション処理部と、前記アプリケーション処理部が前記カードデータをキャッシュして操作する際に、アプリケーション処理部から呼び出されるキャッシュ部を有し、前記キャッシュ部は、前記カードデータをキャッシュする際は、前記カードデータを既にキャッシュしているか否かを判定し、キャッシュしている場合は、前記チェックデータを読み出し、前記チェックデータの読み出しに成功したときのみ、キャッシュした前記カードデータが有効と判断し、前記カードデータをキャッシュしていない場合もしくは前記チェックデータの読み出しに失敗した場合は、前記チェックファイル認証データを認証し、認証に成功したときのみ、前記カードデータを前記コンピュータシステムにキャッシュすることを特徴とするコンピュータシステム。
カード形状をした情報記憶媒体であるカード型記憶媒体に記憶されたカードデータをコンピュータシステムに格納し操作するキャッシュ方法であって、キャッシュされた前記カードデータを格納する際は、前記カードデータをキャッシュしているか否かを判定し、キャッシュされていない場合は、前記カード型記憶媒体に記憶されたチェックファイル認証データを認証し、前記チェックファイル認証データの認証に成功した場合のみ、前記カードデータを読み出して前記コンピュータシステムにキャッシュし、前記コンピュータシステムに格納した前記カードデータを操作する際は、前記カードデータをキャッシュしているか否かを判定し、キャッシュされている場合は、前記カード型記憶媒体に記憶され、前記チェックファイル認証データの認証に成功したときのみ読み取り可能となるチェックデータを読み取り、前記チェックデータの読み出しに成功したときのみ、キャッシュされた前記カードデータが有効と判断し、キャッシュされた前記カードデータを操作することを特徴とするキャッシュ方法。