JP7463943B2

JP7463943B2 - 組み込み型加入者識別モジュール

Info

Publication number: JP7463943B2
Application number: JP2020186488A
Authority: JP
Inventors: 直登船津
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2040-11-09
Also published as: JP2022076185A

Description

本発明は，移動体通信の機能を有するモバイルデバイスの内部に装着される組み込み型加入者識別モジュールに関する。

移動体通信の機能を有するモバイルデバイスには，移動体通信事業（Mobile Network Operator（MNO））が提供するモバイルサービスを受けるためのプロファイル（通信プロファイルと称されることもある）を予めプロビジョニングした加入者識別モジュールが必要とされている。

従来の加入者識別モジュールはカード型の媒体である。カード型の媒体である加入者識別モジュールには，特定のＭＮＯのプロファイルが製造時にプロビジョニングされる。このため，ＭＮＯを変更するためには，モバイルデバイスに装着されているカード型の加入者識別モジュールを，変更先となるＭＮＯのプロファイルがプロビジョニングされた別のカード型の加入者識別モジュールに差し替える必要がある。

ＭＮＯを変更するためにカード型の加入者識別モジュールを差し替える必要があると，変更先となるＭＮＯのプロファイルがプロビジョニングされたカード型の加入者識別モジュールをコンシューマーは入手しなければならず，コンシューマーはＭＮＯを手軽に変更できない。また，ＭＮＯの立場からすると，自社の情報がプロビジョニングされたカード型の加入者識別モジュールの在庫管理に係るコストが生じるなどのデメリットがある。

このことを解消するために，ＯＴＡ（Over The Air）によるリモートプロビジョニングに対応した組み込み型加入者識別モジュールに係る仕様が標準化団体であるＧＳＭＡ（GSM Association）で規格化されている（例えば，非特許文献１）。

図３は，組み込み型加入者識別モジュール２を説明する図で，図３で図示した組み込み型加入者識別モジュール２の構造は非特許文献１など規格に基づくものである。なお，ここでは，組み込み型加入者識別モジュール２の構造を簡単に説明するのに留まり，組み込み型加入者識別モジュール２の詳細については非特許文献１などの文献を参照願いたい。

図３で図示したように，組み込み型加入者識別モジュール２には，アプリケーション（アプレットと称されることがある）に様々なプラットフォーム機能を提供するソフトウェアであるオペレーティングシステム（OS: Operating System）とハードウェアが基盤２２として実装される。

また，組み込み型加入者識別モジュール２には，プラットフォーム機能を利用するアプリケーションで実現されるセキュリティドメイン(SD: Security Domain)として，一つのＥＣＡＳＤ２５（eUICC Controlling Authority Security Domain），一つのＩＳＤ－Ｒ２４(Issuer Security Domain Root)，および，少なくとも一つのＩＳＤ－Ｐ２１(Issuer Security Domain Profile)が実装される。

ＩＳＤ－Ｒ２４は，組み込み型加入者識別モジュール２のルートとなるＳＤである。ＩＳＤ－Ｒ２４は，安全なＯＴＡチャネルを構築する機能，ＩＳＤ－Ｐ２１の生成・削除に係る機能などを有する。

ＩＳＤ－Ｐ２１は，モバイルサービスを提供するＭＮＯのプロファイル２０を格納するＳＤである。ＩＳＤ－Ｐ２１が従来の加入者識別モジュールに相当する。ＩＳＤ－Ｐ２１に格納したプロファイル２０は，ＭＮＯが提供するモバイルサービスを受けるために必要なデータやアプリケーションに加え，ＭＮＯが提供するモバイルサービスに付加価値を与えるアプリケーション（例えば，ＮＦＣ（Near Field Communication）アプリケーション）を含んでいる。

カード媒体型の加入者識別モジュールに格納できるプロファイルの数は1つに限定される。これに対し，組み込み型加入者識別モジュール２では，複数のＩＳＰ－Ｐ２１を格納できるが，有効に設定できるＩＳＰ－Ｐ２１は一つに限定される。図３では，３つのＩＳＤ－Ｐ２１が組み込み型加入者識別モジュール２に格納されている。図３では，有効に設定されたＩＳＤ－Ｐ２１を実線で囲み，無効に設定されたＩＳＤ－Ｐ２１を破線で囲んでいる。図３で図示した通り，３つのＩＳＤ－Ｐ２１が組み込み型加入者識別モジュール２に格納されていても，有効に設定できるＩＳＤ－Ｐ２１は一つで，これ以外のＩＳＤ－Ｐ２１は無効に設定される。

セキュリティ機能を有するセキュリティデバイスには，攻撃者からの故障攻撃を外部から受けるリスクがある。このため，セキュリティデバイスには，故障攻撃に対する耐タンパー性が要求される。組み込み型加入者識別モジュールは，セキュリティデバイスに該当するため，組み込み型加入者識別モジュールにも，故障攻撃に対する耐タンパー性が要求される。

セキュリティデバイスに対する故障攻撃とは，セキュリティデバイスに搭載されたＩＣチップに誤動作を起こさせ，セキュリティ的に重要な情報を読み取る攻撃である。セキュリティデバイスに対する代表的な故障攻撃方法としては，例えば，ＩＣチップに対してレーザ照射を行いメモリに記憶されたデータを変化させるレーザ攻撃法が知られている。

このような故障攻撃への対策もすでに様々考えられている。例えば，メモリの内容を改竄する故障攻撃によって誤動作するリスクを軽減するために，特許文献１で開示されたセキュリティデバイスは，バーチャルマシンが，実行オペコードが指定オペコードであって，かつ，実行オペコードの正当性の検証に失敗したときに，バーチャルマシンの動作を停止する処理などを実行する。特許文献１で開示された発明では，故障攻撃を受けてメモリの内容が改竄されたときに，メモリの内容が変換され易い値と同じ値であるオペコードや，誤変換されて実行されるとセキュリティ的に問題が発生する可能性のあるオペコードを指定オペコードとすることで，メモリの内容を改竄する故障攻撃によって誤動作するリスクを軽減できる。

しかしながら，攻撃者からの故障攻撃を組み込み型加入者識別モジュール２が検知した際に，組み込み型加入者識別モジュール２の使用を停止すると，複数のプロファイル２０を組み込み型加入者識別モジュール２に格納していた場合，故障攻撃を受けていないプロファイル２０，すなわち，有効でないプロファイル２０も使用できなくなってしまうという問題がある。

特許第５２００６６４号公報

Remote Provisioning Architecture for Embedded UICC Technical Specification(GSM Association)

そこで，本発明は，故障攻撃を検知した際に削除するプロファイルを指定できる組み込み型加入者識別モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る課題を解決する第１発明は，故障攻撃を検知したときの処置を定義したポリシールールを格納するプロファイルと，故障攻撃に係る所定の攻撃検知アルゴリズムを用いて，コマンド処理の実行中に受けた故障攻撃を検知し，故障攻撃を検知すると，前記プロファイルのプロファイル状態を攻撃検知状態に設定するセキュリティドメインと，有効になっている前記プロファイルのプロファイル状態を監視し，前記プロファイルのプロファイル状態が攻撃検知状態になると，有効であるか無効であるかに係わらず，前記処置が前記プロファイルの削除になっている前記プロファイルをすべて削除するポリシー施行部を備えていることを特徴とする組み込み型加入者識別モジュールである。
本発明において，前記攻撃検知アルゴリズムを適用して故障攻撃を検知するコマンド処理ごとに，故障攻撃を受けたときの危険度を設定し，危険度に対応する前記処置を危険度ごとに前記ポリシールールで定義し，前記セキュリティドメインは，故障攻撃を受けたときのコマンド処理に対応する危険度を攻撃検知状態で示し，前記ポリシー施行部は，攻撃検知状態で示される危険度に対応する前記処置が前記プロファイルの削除になっている前記プロファイルをすべて削除することが好適である。
また，本発明において，前記攻撃検知アルゴリズムの内容は任意であるが，コマンド処理に要する所要時間を利用して故障攻撃を検知する攻撃検知アルゴリズムを用いるのが好適である。

上述した本発明によれば，故障攻撃を検知した際に削除するプロファイルを指定できる組み込み型加入者識別モジュールを提供できる。

本実施形態に係るｅＵＩＣＣの構造を説明する図。本実施形態に係るｅＵＩＣＣの動作を説明する図。組み込み型加入者識別モジュールを説明する図。

ここから，本発明に係る実施形態について記載する。本実施形態は，本発明の理解を容易にするためのものであり，本発明は，本実施形態に限定されるものではない。また，特に断りのない限り，図面は，本発明の理解を容易にするために描かれた模式的な図である。

本発明は，組み込み型加入者識別モジュールにかかる発明である。組み込み型加入者識別モジュールは，ｅＳＩＭ（eSIM: embedded Subscriber Identity Module）と称されることもあるが，本実施形態では，組み込み型加入者識別モジュールのことを，ＧＳＭＡの規格に準じてｅＵＩＣＣ（embedded Universal Integrated Circuit Card）と記載する。

図１は，本実施形態に係るｅＵＩＣＣ１の構造を説明する図である。図３では，ハードウェア１６とオペレーティングシステム１２（Operating System（OS））を区別することなく記載していたが，図１では，ハードウェア１６とＯＳ１２を区別して記載している。

図１で図示したハードウェア１６の構成では，バス１６７を介してＣＰＵ１６０（Central Processing Unitの略）に，ＲＡＭ１６２（Random Access Memory），ＲＯＭ１６１（Read Only Memory)，ＮＶＭ１６４(Non-volatile memory)，ＵＡＲＴ１６６（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），タイマー１６５およびアクセラレータ１６３が接続されている。ＲＡＭ１６２は，ｅＵＩＣＣ１のメインメモリとなる揮発性メモリで，ＲＯＭ１６１は，電気的に書き換え不可能な不揮発性メモリである。ＮＶＭ１６４は，電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである。ＵＡＲＴ１６６は，ｅＵＩＣＣ１が組み込まれたモバイル機器との通信を制御する回路で，タイマー１６５は，時間を計測する回路で，アクセラレータ１６３は，暗号演算の処理速度を速くするための回路である。

ｅＵＩＣＣ１には，ソフトウェアとして，ＯＳ１２と，ＯＳ１２を基盤として動作する複数のセキュリティドメイン（Security Domain（SD））が実装される。ＯＳ１２のプログラムコードは主にＲＯＭ１６１に格納される。ＳＤのプログラムコードはＮＶＭ１６４に格納される。

ＯＳ１２は，ＯＳ１２を基盤として動作するＳＤに様々なプラットフォーム機能を提供する。本実施形態に係るＯＳ１２は，プロファイル１０が格納するポリシールール１００に従う処理を実行するポリシー施行部１３を備えている。

ＳＤは，ドメインの分離とドメインに係るセキュリティ機能を提供するアプリケーションである。図１で図示したｅＵＩＣＣ１には，１つのＥＣＡＳＤ１５（eUICC Controlling Authority Security Domain），１つのＩＳＤ－Ｒ１４(Issuer Security Domain Root)およびＩＳＤ－Ｐ１１(Issuer Security Domain Profile)が実装されている。

ＥＣＡＳＤ１５は，ｅＵＩＣＣ１の認証局のＳＤになる。ＥＣＡＳＤ１５は，安全なＯＴＡチャネルを構築するＩＳＤ－Ｒ１４に関連付けられており，ＩＳＤ－Ｐ１１やＩＳＤ－Ｒ１４が利用する公開暗号方式の暗号鍵対を生成する機能を有している。

ＩＳＤ－Ｒ１４は，ｅＵＩＣＣ１においてルートとなるＳＤである。ＩＳＤ－Ｒ１４は，安全なＯＴＡチャネルを構築する機能，ＩＳＤ－Ｐ１１の生成・削除に係る機能などを有する。

ＩＳＤ－Ｐ１１は，ＭＮＯ（Mobile Network Operator）のプロファイル１０を格納するＳＤである。本実施形態に係るＩＳＤ－Ｐ１１が本発明に係るＳＤに相当する。

１つのｅＵＩＣＣ１に複数のＩＳＤ－Ｐ１１を格納できるが，有効に設定できるＩＳＤ－Ｐ１１の数は一つに限定される。有効に設定されたＩＳＤ－Ｐ１１が格納しているプロファイル１０が，ｅＵＩＣＣ１において有効になる。図１では，３つのＩＳＤ－Ｐ１１がｅＵＩＣＣ１に格納されている。図１では，有効に設定されたＩＳＤ－Ｐ１１を実線で囲み，無効に設定されたＩＳＤ－Ｐ１１を破線で囲んでいる。図１で図示した通り，複数のＩＳＤ－Ｐ１１がｅＵＩＣＣ１に格納されていても，有効に設定できるＩＳＤ－Ｐ１１は一つで，これ以外のＩＳＤ－Ｐ１１は無効に設定される。

ＩＳＤ－Ｐ１１に格納するプロファイル１０は，ＭＮＯが提供するモバイルサービスを受けるために必要なデータやアプリケーションを格納する。図１において，プロファイル１０は，ＭＮＯのＳＤであるＭＮＯ－ＳＤ１０１を含む。また，プロファイル１０は，ファイルシステム１０２，ＭＮＯが提供する移動体通信ネットワークに接続するためのアプリケーションであるＮＡＡ１０３（Network Access application）），ＭＮＯのモバイルサービスに付加価値を持たせるためのアプリケーション１０４（例えば，ＮＦＣアプリケーション）などを含んでいる。

更に，プロファイル１０は，プロファイル１０のメタデータとなるポリシールール１００を含んでいる。プロファイル１０のメタデータとなるポリシールール１００は，ＭＮＯ－ＳＤ１０１に関連付けられておらず，ポリシールール１００には，ＩＳＤ－Ｒ１４やＯＳ１２がアクセスできる。

本実施形態に係るポリシールール１００では，故障攻撃を検知したときの処置が定義されている。故障攻撃を検知したときの処置を定義するポリシールール１００は，プロファイル１０に対応するＭＮＯによって設定される。

ＩＳＤ－Ｐ１１は，ＩＳＤ－Ｐ１１に格納したプロファイル１０に係るセキュリティ機能の一つとして，プロファイル１０のプロファイル状態を遷移させる機能を有する。本実施形態に係るＩＳＤ－Ｐ１１は，故障攻撃に係る所定の攻撃検知アルゴリズムを用いて，コマンド処理の実行中に受けた故障攻撃を検知し，故障攻撃を検知すると，プロファイル１０のプロファイル状態を有効から攻撃検知状態に設定する。

攻撃検知アルゴリズムする具体的な内容は任意であるが，本実施形態に係るＩＳＤ－Ｐ１１は，コマンド処理の実行中に故障攻撃を受けると，コマンド処理に要する所要時間が変わることを利用して，外部からの故障攻撃を検知する。コマンド処理に要する所要時間が変わることを利用して，外部からの故障攻撃を検知することで，ｅＵＩＣＣ１に特別な回路を設けなくとも，ソフトウェアにより外部からの故障攻撃を検知できる。

ｅＵＩＣＣ１に実装したＯＳ１２が備えるポリシー施行部１３は，ｅＵＩＣＣ１で有効になっているＩＳＤ－Ｐ１１のプロファイル状態を監視する。ポリシー施行部１３は，ＩＳＤ－Ｐ１１のプロファイル状態が攻撃検知状態になると，ｅＵＩＣＣ１に実装されているプロファイル１０の中から，プロファイル１０が有効か無効であるかにかかわらず，故障攻撃を検知したときの処置が削除になっているプロファイル１０すべてを削除する処理を実行する。なお，プロファイル１０を削除するとは，プロファイル１０とこれを格納したＩＳＤ－Ｐ１１を削除することを意味する。

図２は，本実施形態に係るｅＵＩＣＣ１の動作を説明する図である。上述した通り，本実施形態に係るｅＵＩＣＣ１において，外部からの故障攻撃を検知する主体は，有効なＩＳＤ－Ｐ１１で，プロファイル１０を削除する主体は，ＯＳ１２が備えるポリシー施行部１３になる。

ｅＵＩＣＣ１が備えるＩＳＤ－Ｐ１１は，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドが，攻撃検知アルゴリズムを適用して故障攻撃を検知するコマンドの場合，タイマー１６５を利用して，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドの処理に要する所要時間の計測を開始してから（ステップＳ１），ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドを実行させる（ステップＳ２）。攻撃検知アルゴリズムを適用して故障攻撃を検知するコマンドは，アクセラレータ１６３を利用した暗号演算を行う認証コマンドなど，セキュリティ的に重要な処理を行うコマンドになる。また，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドを実行するアプリケーションは，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドに対応するアプリケーション（ＩＳＤ－Ｐ１１も含む）になる。

ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドの処理が終了すると，ＩＳＤ－Ｐ１１は，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドの処理に要する所要時間の計測を終了し（ステップＳ３），コマンドの所要時間とコマンドの平均所要時間を比較することで，コマンドの所要時間の正常または異常を判定する（ステップＳ４）。

本実施形態において，コマンドの所要時間とコマンドの平均所要時間の比較には，所要時間の下限値（平均処理時間の１００％未満の時間になる）または所要時間の上限値（平均処理時間の１００％を超える時間になる）が利用される。下限値と上限値とは平均所要時間との相対的な値として，任意に設定することができる。

例えば，故障攻撃を受けたとき所要時間が極端に短くなるコマンドの場合，ＩＳＤ－Ｐ１１は，コマンドの所要時間が，平均所要時間を用いて算出したコマンドの所要時間の下限値未満であれば，コマンドの所要時間が異常であると判定する。また，故障攻撃を受けたとき処理時間が極端に長くなるコマンドの場合，ＩＳＤ－Ｐ１１は，コマンドの所要時間が，平均所要時間を用いて算出したコマンドの所要時間の上限値を超えていれば，コマンドの所要時間が異常であると判定する。

ＩＳＤ－Ｐ１１は，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドの所要時間が異常でないと判定すると，今回計測したコマンドの所要時間を用いてコマンドの平均所要時間を更新した後（ステップＳ５），図２の手順は終了する。

ＩＳＤ－Ｐ１１は，ｅＵＩＣＣ１に送信されたコマンドの所要時間が異常と判定すると，ＩＳＤ－Ｐ１１またはＩＳＤ－Ｐ１１に格納しているプロファイル１０が故障攻撃を受けたと判断し，ＩＳＤ－Ｐ１１のプロファイル状態を攻撃検知状態に設定する（ステップＳ６）。

ｅＵＩＣＣ１において有効になっているＩＳＤ－Ｐ１１のプロファイル状態を監視しているＯＳ１２のポリシー施行部１３は，ｅＵＩＣＣ１において有効になっているＩＳＤ－Ｐ１１のプロファイル状態が攻撃検知状態になると，ｅＵＩＣＣ１に実装されているプロファイル１０を削除する処理（ステップＳ７）を実行した後，図２の手順は終了する。

ｅＵＩＣＣ１に実装されているプロファイル１０を削除する処理（ステップＳ７）において，ＯＳ１２のポリシー施行部１３は，ｅＵＩＣＣ１に実装されているプロファイル１０ごと（ＩＳＤ－Ｐ１１ごとになる）に繰り返し実行するループ処理（ステップＳ１０）を実行する。

ループ処理（ステップＳ１０）において，まず，ＯＳ１２のポリシー施行部１３は，ＩＳＤ－Ｐ１１のプロファイル１０が含むポリシールール１００を読み取る（ステップＳ１１）。次に，ＯＳ１２のポリシー施行部１３は，故障攻撃を検知したときの処置が削除であるか判定する（ステップＳ１２）。次に，ＯＳ１２のポリシー施行部１３は，ポリシールール１００によってプロファイル１０の削除が示される場合，プロファイル１０とこれを格納するＩＳＤ－Ｐ１１を削除する（ステップＳ１３）。なお，ポリシールール１００によってプロファイル１０の削除が示されない場合，プロファイル１０とこれを格納するＩＳＤ－Ｐ１１は削除しない。

これまでの説明では，故障攻撃を受けたときの危険度を考慮していないが，実際は，コマンド処理に応じて故障攻撃を受けたときの危険度が異なる。このため，本発明では，故障攻撃を受けたコマンド処理の危険度に応じて，故障攻撃を検知したときの処置を変更できることが望ましい。

故障攻撃を受けたコマンド処理の危険度に応じて，故障攻撃を検知したときの処置を変更する場合，攻撃検知アルゴリズムを適用して故障攻撃を検知するコマンド処理ごとに，故障攻撃を受けたときの危険度を設定する。例えば，故障攻撃を受けたときの危険度が高いコマンド処理としては，アクセラレータを利用した暗号演算を行う認証コマンドに係るコマンド処理が考えられる。また，ポリシールール１００では，危険度ごとに処置を定義する。

この場合，図２のステップＳ６において，ＩＳＤ－Ｐ１１は，故障攻撃を受けたときのコマンド処理に対応する危険度を示す攻撃検知状態にプロファイル１０のプロファイル状態を設定する。例えば，故障攻撃を受けたときのコマンド処理に対応する危険度ごとに，プロファイル１０のプロファイル状態に設定する攻撃検知状態を変更することで，攻撃検知状態で危険度を示すことができる。また，故障攻撃を受けたときのコマンド処理に対応する危険度を攻撃検知状態に含ませることでも，攻撃検知状態で危険度を示すことができる。また，図２のステップＳ１３において，ポリシー施行部１３は，攻撃検知状態で示される危険度に対応する処置がプロファイル１０の削除になっているプロファイル１０をすべて削除する。

１ｅＵＩＣＣ
１０プロファイル
１００ポリシールール
１１ＩＳＤ－Ｐ
１１０プロファイル状態
１２オペレーティングシステム（ＯＳ）
１３ポリシー施行部

Claims

故障攻撃を検知したときの処置を定義したポリシールールを格納するプロファイルと，故障攻撃に係る所定の攻撃検知アルゴリズムを用いて，コマンド処理の実行中に受けた故障攻撃を検知し，故障攻撃を検知すると，前記プロファイルのプロファイル状態を攻撃検知状態に設定するセキュリティドメインと，有効になっている前記プロファイルのプロファイル状態を監視し，前記プロファイルのプロファイル状態が攻撃検知状態になると，有効であるか無効であるかに係わらず，前記処置が前記プロファイルの削除になっている前記プロファイルをすべて削除するポリシー施行部を備えていることを特徴とする組み込み型加入者識別モジュール。
前記攻撃検知アルゴリズムを適用して故障攻撃を検知するコマンド処理ごとに，故障攻撃を受けたときの危険度を設定し，危険度に対応する前記処置を危険度ごとに前記ポリシールールで定義し，前記セキュリティドメインは，故障攻撃を受けたときのコマンド処理に対応する危険度を攻撃検知状態で示し，前記ポリシー施行部は，攻撃検知状態で示される危険度に対応する前記処置が前記プロファイルの削除になっている前記プロファイルをすべて削除することを特徴とする，請求項１に記載した組み込み型加入者識別モジュール。
コマンド処理に要する所要時間を利用して故障攻撃を検知する攻撃検知アルゴリズムを用いたことを特徴とする，請求項１または請求項２に記載した組み込み型加入者識別モジュール。