JPH09128507A - 相互認証方法 - Google Patents

相互認証方法

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JPH09128507A
JPH09128507A JP7285496A JP28549695A JPH09128507A JP H09128507 A JPH09128507 A JP H09128507A JP 7285496 A JP7285496 A JP 7285496A JP 28549695 A JP28549695 A JP 28549695A JP H09128507 A JPH09128507 A JP H09128507A
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Yoshihiro Masana
芳弘 正名
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 第１の相互認証時に上位装置が生成した
乱数またはそれを加工した乱数をＩＣカードの乱数格納
部に格納し、第２の相互認証時に使用する。 【効果】 ＩＣカード側で、乱数を生成する手段が必要
なくなるので、ＩＣカードの構成およびＩＣカードシス
テムの構成を簡単化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高いセキュリテ
ィを必要とするＩＣカードシステムに関するもので、特
にＩＣカード及び、その上位装置の双方を互いに認証す
る相互認証に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の相互認証方法は、上位装
置の正当性をＩＣカード側で確認する第１の認証と、Ｉ
Ｃカードの正当性を上位装置側で確認する第２の認証と
からなる。
【０００３】まず第１の認証について説明する。ＩＣカ
ードはＩＣカード内の乱数生成手段により乱数R１を生
成し、これを符号化（ここで符号化の一例として例えば
暗号化等がある）処理しデータＸを作成する。また、上
位装置はＩＣカードから乱数Ｒ１を入力し、これを符号
化処理しデータＸ’を作成する。ＩＣカードは上位装置
からデータＸ’を入力し、データＸとデータＸ’とを比
較して上位装置の正当性を認証する。
【０００４】次に第２の認証について説明する。上位装
置は上位装置内の乱数生成手段により乱数R２を生成
し、これを符号化処理しデータＹ’を作成する。また、
ＩＣカードは上位装置から乱数Ｒ２を入力し、これを符
号化処理してデータＹを作成する。上位装置はＩＣカー
ドからデータＹを入力し、データＹとデータＹ’とを比
較してＩＣカードの正当性を認証する。
【０００５】この際、相互認証を行なうたびに乱数を生
成し、相互認証のたびに異なるX、Yの値を作成するの
は、前回の相互認証中の電文のやり取りをモニタした悪
意のある第３者が、前回と同じ電文のやり取りで相互認
証できないようにするためである。また、更に高いセキ
ュリティのＩＣカードシステムでは第１と第２の認証
で、異なる暗号化キーを使用してXとYの作成処理を行な
うのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
認証方法ではＩＣカードと上位装置の双方で乱数を生成
するために、それぞれ乱数生成手段が必要であり、ＩＣ
カードに於ても、ハード的な乱数生成器やマイクロプロ
セッサを使用したソフトによる疑似乱数生成等の乱数生
成手段が必要であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＩＣカードの
乱数格納部に格納された乱数またはそれを加工した乱数
を前記ＩＣカードが符号化したデータと、前記乱数格納
部に格納された乱数またはそれを加工した乱数を上位装
置が符号化したデータとを前記ＩＣカードが比較する第
１の認証処理と、前記上位装置が生成した乱数を前記Ｉ
Ｃカードが符号化したデータと、前記上位装置が生成し
た乱数を前記上位装置が符号化したデータとを前記上位
装置が比較する第２の認証処理とを有する相互認証方法
に於て、第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱
数またはこれを加工した乱数を前記第１の相互認証時に
前記乱数格納部に格納することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
のＩＣカードとその上位装置との相互認証の処理手順を
示すものである。図１をもとに第１の実施の形態につい
て説明する。
【０００９】ＩＣカードは少なくとも、ＥＥＰＲＯＭ等
の電気的に書き換え可能な記憶手段からなる乱数格納部
１と、第１、２の認証キー２、３と、暗号化処理を行な
う暗号化処理手段４と、データを比較する比較手段５
と、上位装置の正当性の認証が正常に終了したことを判
定するための第１のフラグ６とを備えている。
【００１０】一方、上位装置は、第１の認証キー２と同
一の第１の認証キー２’と、第２の認証キー３と同一の
第２の認証キー３’と、暗号化処理手段４’と、比較手
段５’と、乱数生成手段７とを備えている。
【００１１】次に第１の実施の形態の動作について説明
する。まず、上位装置がＩＣカードに対し乱数格納部１
に格納されたデータの出力を要求する。するとＩＣカー
ドは乱数格納部１内に格納されたデータである乱数R１
をＩＣカードに出力する。（Step１） 上位装置は、暗号化処理手段４’を使用して、その乱数
R１を第１の認証キー２’で暗号化することによって暗
号データX’を作成し、暗号データX’をＩＣカードに出
力する。（Step２） ＩＣカードは、暗号化処理手段４を使用して、乱数R１
を第１の認証キー２で暗号化することによって暗号デー
タXを作成する。次に、ＩＣカードは、比較手段５を使
用して暗号データXと上位装置からの暗号データX’とを
比較し、一致していれば第１のフラグ６に"１"をセット
する。（Step３） 次に、上位装置は乱数生成手段７で乱数R２を生成し、
ＩＣカードに出力する。（Step４） ＩＣカードは、暗号化処理手段４を使用して、乱数R２
を第２の認証キー３で暗号化して、暗号データYを作成
し、上位装置に出力する。またＩＣカードは乱数R２を
乱数Ｒ１と入れ替えに乱数格納部１に格納する。（Step
５） 上位装置は暗号化処理手段４’を使用して乱数Ｒ２を第
２の認証キー３’で暗号化して暗号データＹ’を作成す
る。次に、上位装置は、比較手段５’を使用して、暗号
データＹと暗号データＹ’とを比較して、一致した時、
相互認証が完了したとみなし、取引等のＩＣカードを使
用した次の処理に進む。（Step６） なお、第１のフラグ６は、ＩＣカードへの電源投入時、
もしくはリセット時に"０"クリアされ、Step６以降で上
位装置の正当性の判断が必要な処理の場合、ＩＣカード
は第１のフラグ６が"１"かどうかを確認してその処理を
行なうか否かを判定する。
【００１２】以上のように第１の実施の形態によれば、
ＩＣカードは、今の相互認証時に、上位装置が生成した
乱数Ｒ２を乱数Ｒ１と入れ替えに乱数格納部へ格納する
ので、次の相互認証時に、上位装置がＩＣカードに対し
乱数格納部に格納されたデータの出力を要求した場合、
ＩＣカードは乱数格納部に格納されたデータであるＲ２
をＩＣカードに出力する。よって次の相互認証時に、こ
の乱数Ｒ２は今の相互認証時に使用した乱数Ｒ１のごと
く、上位装置の正当性の判断をするときの乱数として使
用される。
【００１３】よって第１の実施の形態では、ＩＣカード
内に乱数生成手段を持つ必要がなくなり、チップの構成
を簡略化できる。従って、暗号化/符号化と比較判定が
できる簡単なロジックとＥＥＰＲＯＭだけのマイクロプ
ロセッサを持たないＩＣカードでも相互認証が可能にな
り、低コストで高セキュリティなＩＣカードシステムが
実現できる。
【００１４】図２は本発明の第２の実施の形態のＩＣカ
ードとその上位装置との相互認証処理を示すものであ
る。図１と同一部分には同一符号が付与され、説明が省
略される。
【００１５】第２の実施の形態では、図１のＩＣカード
に対して、さらに乱数加工用データ部８とＸＯＲ回路９
とが追加される。
【００１６】第２の実施の形態の動作は、第１の実施の
形態に対して第１の実施の形態のStep１〜Step４は同一
であるが、Step５が異なっている。
【００１７】第１の実施の形態ではStep５で、上位装置
から入力した乱数Ｒ２をそのまま乱数格納部に格納して
いた。これに対して、第２の実施の形態では、乱数加工
用データ部８及びＸＯＲ回路９を設け、上位装置から入
力した乱数Ｒ２と乱数加工用データ部８に格納されてい
るデータとの排他的論理和をとり、これによって得られ
た乱数を乱数格納部に乱数Ｒ１と入れ替えに格納する。
【００１８】よって次の相互認証時に、上位装置がＩＣ
カードに対し乱数格納部に格納されたデータの出力を要
求した場合、ＩＣカードは乱数格納部に格納されたデー
タである乱数（Ｒ２と乱数加工用データ部８に格納され
たデータとの排他的論理和によって得られた乱数）をＩ
Ｃカードに出力する。よって次の相互認証時に、この排
他的論理和によって得られた乱数は今の相互認証時に使
用した乱数Ｒ１のごとく、上位装置の正当性を判断する
ときの乱数として使用される。
【００１９】以上のように第２の実施の形態によれば、
次の相互認証時の上位装置の正当性の判断に、今の相互
認証の乱数R２を利用していることが外部から見てわか
りにくく、第１の実施の形態より更に高いセキュリティ
を実現できる。
【００２０】また、第１の実施の形態では、第１、２の
認証キーを同一、即ち１つにした時、ある相互認証時に
ＩＣカードから上位装置の比較手段に入力される暗号デ
ータと、次の相互認証時に上位装置からＩＣカードの比
較手段に入力される暗号データとが同じ値になるが、第
２の実施の形態では、第１、２の認証キーを１つにして
も、ある相互認証時にＩＣカードから上位装置の比較手
段に入力される暗号データと、次の相互認証時に上位装
置からＩＣカードの比較手段に入力される暗号データと
が異なる値になる。よって第２の実施の形態では、認証
キーを一つにしても、第１、２の認証キーをそれぞれ設
けたものに対してセキュリテイを劣らすことなくＩＣカ
ードの構成を簡略化できる。
【００２１】第２の実施の形態では、ＸＯＲ回路９を使
用したが、ＡＮＤ回路やＯＲ回路、ビット反転等を使用
しても良い。また、乱数加工用データ部８に格納された
データは、マスクＲＯＭ等で固定に持っても良いし、Ｅ
ＥＰＲＯＭ内に設けて、定期的に変更してもかまわな
い。さらに、特別に乱数加工用データ部８を設けずにＥ
ＥＰＲＯＭ内の残額データ等をそのまま利用してもかま
わない。この場合、使用する度に残額データは、変更さ
れるので、定期的に変更する必要なしに、セキュリティ
向上がはかれる。また、乱数格納部１に格納する前に乱
数R２と乱数加工用データとの排他的論理和を行なって
いるが、乱数格納部１には乱数R２をそのまま格納し、S
tep１でＩＣカードから乱数格納部に格納されたデータ
である乱数Ｒ２を出力する時に、乱数Ｒ２と乱数加工用
データ部８のデータとの排他的論理和をとって得られた
乱数を上位装置に出力しても同様の効果が得られること
は言うまでもない。
【００２２】図３は第３の実施の形態のＩＣカードとそ
の上位装置との相互認証の処理手順を示すものである。
図３をもとに第３の実施の形態について説明する。
【００２３】ＩＣカードは少なくとも、ＥＥＰＲＯＭ等
の電気的に書き換え可能な記憶手段からなる乱数格納部
１と、第１、２の認証キー２、３と暗号化処理を行なう
暗号化処理手段４と、データを比較する比較手段５と、
第１、２のフラグ６、１０と乱数加工用データ部８とＸ
ＯＲ回路９とを備えている。
【００２４】一方、上位装置はＩＣカードと同一の第
１、２の認証キー２’、３’と、暗号化処理手段４’
と、比較手段５’と、乱数生成手段７とを備えている。
【００２５】次に第３の実施の形態の動作について説明
する。
【００２６】まず、上位装置がＩＣカードに対し乱数格
納部１に格納されたデータの出力を要求する。するとＩ
Ｃカードは乱数格納部１内に格納されたデータである乱
数R１をＩＣカードに出力する。（Step１） 上位装置は、暗号化処理手段４’を使用して、その乱数
R１を第１の認証キー２’で暗号化することによって暗
号データX’を作成し、暗号データX’をＩＣカードに出
力する。（Step２） ＩＣカードは、暗号化処理手段４を使用して、乱数R１
を第１の認証キー２で暗号化することによって暗号デー
タXを生成する。次に、ＩＣカードは比較手段５を使用
して暗号データXと上位装置からの暗号データX’とを比
較し、一致していれば第１のフラグ６と第２のフラグ１
０とに"１"をセットする。（Step３） 次に、上位装置は乱数生成手段７で乱数R２を生成し、
ＩＣカードに出力する。（Step４） ＩＣカードは、暗号化処理手段４を使用して、乱数R２
を第２の認証キー３で暗号化した暗号データYを生成
し、上位装置に出力する。またＩＣカードは、第２のフ
ラグ１０を調べ、"1"にセットされていれば、乱数加工
用データ部８に格納されているデータと乱数Ｒ２との排
他的論理和をとって得られたデータを乱数格納部１に乱
数Ｒ１と入れ替えに格納し、第２のフラグ１０を"0"ク
リアする。またＩＣカードは、第２のフラグ１０が"０"
にセットされていれば、乱数格納部１に新たな乱数をい
れない。（Step５） 上位装置は暗号化処理手段４’を使用して乱数Ｒ２を第
２の認証キー３’で暗号化して暗号データＹ’を生成す
る。次に、上位装置は、比較手段を使用して、暗号デー
タＹと暗号データＹ’とを比較して、一致した時、相互
認証が完了したとみなし、取引等の次の処理に進む。
（Step６） なお、第１のフラグ６、第２のフラグ１０はＩＣカード
へ電源投入時、もしくはリセット時に"0"クリアされ、S
tep６以降で相互認証が必要な処理の場合、ＩＣカード
は第１のフラグ６が"1"で、更に第２のフラグ１０が"0"
かどうかを確認して次の処理を行なうかどうかを判定す
る。
【００２７】以上のように第３の実施の形態によれば、
第２のフラグ１０を設け、第２のフラグ１０が"０"のと
きは乱数格納部１に新たな乱数を格納しない。よって悪
意をもった第３者が乱数格納部に格納する乱数の生成方
法を知り、かつ以前に行なった相互認証をモニタして
も、以前の相互認証時に乱数格納部１に格納された乱数
Ｒ１を再度、乱数格納部に格納し、以前と同じ方法で、
第１の認証をすることができない。
【００２８】ここで、第３の実施の形態では、第２の実
施の形態に、第２のフラグ１０を設けたものであるが、
第１の実施の形態に第２のフラグ１０を設けてもよい。
すなわち第１の実施の形態のStep３に於て、ＩＣカード
は、比較手段５を使用して暗号データXと上位装置から
の暗号データX’とを比較し、一致していれば第１のフ
ラグ６に"１"をセットすると共に第２のフラグ１０に"
1"をセットし、Step５に於てＩＣカードは、第２のフラ
グ１０を調べ、"1"にセットされていれば、乱数Ｒ２を
乱数格納部１に格納し、第２のフラグを"0"クリアす
る。
【００２９】このように第３の実施の形態の思想を第１
の実施の形態に適用しても、もちろんよい。
【００３０】またこのＩＣカードシステムは用途によっ
て、相互認証を行なうのは、例えば金銭処理等の一部の
処理で、大部分の処理は上位装置によるカード認証（第
２の認証）をするのみの場合もあり、この場合は、乱数
格納部１に乱数を格納しないので、乱数格納部であるＥ
ＥＰＲＯＭの書き換え回数が第１，第２の実施の形態に
対して減り、カードの寿命が伸びるという効果がある。
【００３１】第１〜３の実施の形態では、認証キーを用
いて暗号化処理を行なっているが、ある特定の処理をす
る符号化処理でも良い。また、乱数格納部１をＥＥＰＲ
ＯＭを用いて説明しているが、電気的に書き換え可能な
不揮発性記憶手段であれば何でも良い。また、比較手段
５、５’は、コンパレータ等のハード的な手段でもマイ
クロプロセッサによるソフト処理でもどちらでも良い
が、ＩＣカード側の比較手段５は、コンパレータ等を用
いた方がカードの構成が簡単になる。なお、第１のフラ
グ６、第２のフラグ１０の極性は実施の形態の示す極性
に限定されるものではない。
【００３２】第３の実施の形態では、第２のフラグ１０
が"１"かどうかの判定に比較手段５を用いているが、簡
単なゲート手段により判定しても良い。
【００３３】ここで発明の実施の形態中では、符号化の
一例として暗号化という言葉を用いて説明してきたが、
暗号化処理手段は暗号化処理以外の符号化処理を行なっ
てもよいことは言うまでもない。
【００３４】なお、本発明は、あらゆる携帯可能なデー
タ担体を利用するシステムに適用可能であり、カード形
態に限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、第１の相互認証時に、上位装
置が生成した乱数またはそれを加工した乱数をＩＣカー
ドの乱数格納部に格納し、第１の相互認証後の第１の認
証処理時に使用するので、ＩＣカード側で、乱数を生成
する手段をもつ必要がなくなるので、ＩＣカードの構成
を簡単化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の相互認証の処理手
順を示した図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の相互認証の処理手
順を示した図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の相互認証の処理手
順を示した図である。
【符号の説明】
１ 乱数格納部 ２、２’ 第１の認証キー ３、３’ 第２の認証キー ４、４’ 暗号化処理手段 ５、５’ 比較手段 ６ 第１のフラグ ７ 乱数生成手段 ８ 乱数加工用データ部 ９ ＸＯＲ回路 １０ 第２のフラグ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＩＣカードの乱数格納部に格納された乱
    数を前記ＩＣカードが符号化したデータと、前記乱数格
    納部に格納された乱数を上位装置が符号化したデータと
    を前記ＩＣカードが比較する第１の認証処理と、 前記上位装置が生成した乱数を前記ＩＣカードが符号化
    したデータと、前記上位装置が生成した乱数を前記上位
    装置が符号化したデータとを前記上位装置が比較する第
    ２の認証処理とを有する相互認証方法に於て、 第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱数を前記
    第１の相互認証時に前記乱数格納部に格納し、前記第１
    の相互認証後の前記第１の認証処理時に、前記第１の相
    互認証時に前記上位装置が生成した乱数を使用すること
    を特徴とする相互認証方法。
  2. 【請求項２】 ＩＣカードの乱数格納部に格納された乱
    数を前記ＩＣカードが符号化したデータと、前記乱数格
    納部に格納された乱数を上位装置が符号化したデータと
    を前記ＩＣカードが比較する第１の認証処理と、 前記上位装置が生成した乱数を前記ＩＣカードが符号化
    したデータと、前記上位装置が生成した乱数を前記上位
    装置が符号化したデータとを前記上位装置が比較する第
    ２の認証処理とを有する相互認証方法に於て、 第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱数を加工
    した乱数を前記第１の相互認証時に前記乱数格納部に格
    納し、前記第１の相互認証後の前記第１の認証処理時
    に、前記第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱
    数を加工した乱数を使用することを特徴とする相互認証
    方法。
  3. 【請求項３】 ＩＣカードの乱数格納部に格納された乱
    数を加工した乱数をＩＣカードが符号化したデータと、
    前記乱数格納部に格納された乱数を加工した乱数を上位
    装置が符号化したデータとを前記ＩＣカードが比較する
    第１の認証処理と、 前記上位装置が生成した乱数を前記ＩＣカードが符号化
    したデータと、前記上位装置が生成した乱数を前記上位
    装置が符号化したデータとを前記上位装置が比較する第
    ２の認証処理とを有する相互認証方法に於て、 第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱数を前記
    第１の相互認証時に前記乱数格納部に格納し、前記第１
    の相互認証後の前記第１の認証処理時に、前記第１の相
    互認証時に前記上位装置が生成した乱数を加工して使用
    することを特徴とする相互認証方法。
  4. 【請求項４】 ＩＣカードの乱数格納部に格納された乱
    数を前記ＩＣカードが符号化したデータと、前記乱数格
    納部に格納された乱数を上位装置が符号化したデータと
    を前記ＩＣカードが比較する第１の認証処理と、 前記上位装置が生成した乱数を前記ＩＣカードが符号化
    したデータと、前記上位装置が生成した乱数を前記上位
    装置が符号化したデータとを前記上位装置が比較する第
    ２の認証処理とを有する相互認証方法に於て、 第１の相互認証時かつ前記第１の認証処理時の比較結果
    に応答して、第１の相互認証時に前記上位装置が生成し
    た乱数を、前記第１の相互認証時に前記乱数格納部に格
    納し、前記第１の相互認証後の前記第１の認証処理時
    に、前記第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱
    数を使用することを特徴とする相互認証方法。
  5. 【請求項５】 ＩＣカードの乱数格納部に格納された乱
    数を前記ＩＣカードが符号化したデータと、前記乱数格
    納部に格納された乱数を上位装置が符号化したデータと
    を前記ＩＣカードが比較する第１の認証処理と、 前記上位装置が生成した乱数を前記ＩＣカードが符号化
    したデータと、前記上位装置が生成した乱数を前記上位
    装置が符号化したデータとを前記上位装置が比較する第
    ２の認証処理とを有する相互認証方法に於て、 第１の相互認証時かつ前記第１の認証処理時の比較結果
    に応答して、前記第１の相互認証時に前記上位装置が生
    成した乱数を加工した乱数を前記第１の相互認証時に前
    記乱数格納部に格納し、前記第１の相互認証後の前記第
    １の認証処理時に、前記第１の相互認証時に前記上位装
    置が生成した乱数を加工した乱数を使用することを特徴
    とする相互認証方法。
  6. 【請求項６】 ＩＣカードの乱数格納部に格納された乱
    数を加工した乱数をＩＣカードが符号化したデータと、
    前記乱数格納部に格納された乱数を加工した乱数を上位
    装置が符号化したデータとを前記ＩＣカードが比較する
    第１の認証処理と、 前記上位装置が生成した乱数を前記ＩＣカードが符号化
    したデータと、前記上位装置が生成した乱数を前記上位
    装置が符号化したデータとを前記上位装置が比較する第
    ２の認証処理とを有する相互認証方法に於て、 第１の相互認証時かつ前記第１の認証処理時の比較結果
    に応答して、前記第１の相互認証時に前記上位装置が生
    成した乱数を前記第１の相互認証時に前記乱数格納部に
    格納し、前記第１の相互認証後の前記第１の認証処理時
    に、前記第１の相互認証時に前記上位装置が生成した乱
    数を加工して使用することを特徴とする相互認証方法。
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