JP2007193800A - カード認証システムのセキュリティレベルを向上させる装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乱数発生器で生成される乱数の任意性を高めて向上したセキュリティレベルを有するカード認証システムを提供する。
【解決手段】本発明のカードコントローラは、乱数発生器及び暗号器を含む。乱数発生器は貯蔵媒体から固有番号を受信して乱数を発生し、暗号器は乱数と内蔵したキーを受信して暗号化テキストを生成する。本発明のカード認証システムは、貯蔵媒体及びカードコントローラを含む。カードコントローラは貯蔵媒体から固有番号を受信する。カードコントローラは乱数発生器及び暗号器を含む。乱数発生器は貯蔵媒体から固有番号を受信して乱数を発生し、暗号器は乱数と内蔵したキーを受信して暗号化テキストを生成する。貯蔵媒体ごとに他の固有番号をシードとして用いることによって、乱数発生器で生成される乱数の任意性が高くなるため、カード認証システムのセキュリティレベルを向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はカード認証システムに係り、さらに具体的にはセキュリティレベル（ｓｅｃｕｒｉｔｙｌｅｖｅｌ）を向上させることができるカード認証システムに関する。

カード認証システムは貯蔵媒体、例えばメモリカードとホストとの間の認証作業を実行して認証成功または失敗（すなわち、適する貯蔵媒体がホストに挿入されたか否か）を判断する。認証が成功すれば、ホストは貯蔵媒体に貯蔵されたデータを読み出すこともでき、所望するデータを貯蔵することもできる。

認証作業には乱数発生器（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）が用いられる。乱数発生器は入力される値によって乱数（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ）を生成する。すなわち、乱数発生器は受信される値、すなわちシード（ｓｅｅｄ）が一致する場合、同じ乱数を生成する。したがって、シードが単純になるほど、生成される乱数がハッカ（ｈａｃｋｅｒ）によって容易に露出することによって、全体的な認証システムのセキュリティレベルを弱くする。

このような問題を解決するために、乱数発生器で生成される乱数の任意性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）を高めてカード認証システムのセキュリティを強化する必要がある。

本発明の課題は乱数発生器で生成される乱数の任意性を高めて、向上したセキュリティレベルを有するカード認証システムを提供することにある。

本発明の他の技術的課題は乱数発生器で生成される乱数の任意性を高めて向上したセキュリティレベルを有するカード認証方法を提供することにある。

上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一実施形態によるカードコントローラは乱数発生器及び暗号器を含む。乱数発生器は貯蔵媒体から固有番号を受信して乱数を発生する。暗号器は乱数を受信する。

本発明の一実施形態に係るメモリカードは固有番号を貯蔵する貯蔵媒体と、貯蔵媒体から固有番号を受信して乱数を発生し、乱数を通じて暗号化テキストを生成するカードコントローラとを含む。

実施形態として、カードコントローラは固有番号を受信して乱数を発生する乱数発生器と、乱数が入力されて暗号化テキストを生成する暗号器とを含む。乱数発生器はユーザが入力する第１キーをさらに受信し、固有番号及び前記第１キーを用いて乱数を発生する。暗号器は乱数と内蔵した第２キーとを受信して暗号化テキストを生成する。暗号器は乱数及び暗号化テキストをホストに送る。

他の実施形態として、貯蔵媒体は乱数発生器で発生した乱数を貯蔵する。乱数発生器は貯蔵媒体に乱数が貯蔵されている場合、貯蔵された乱数を受信して新しい乱数を生成する。固有番号は貯蔵媒体ごとに異なることを特徴とする。

本発明に係るカード認証システムは、ホストと、固有番号とを貯蔵し、固有番号を利用して乱数を発生し、乱数を通じて暗号化テキストを生成し、暗号化テキストをホストに提供するメモリカードを含む。

実施形態として、メモリカードは固有番号を貯蔵する貯蔵媒体と、貯蔵媒体から固有番号を受信して乱数を発生し、乱数を通じて暗号化テキストを生成するカードコントローラとを含む。カードコントローラは、貯蔵媒体から固有番号を受信して第１乱数を発生する乱数発生器と、第１乱数を受けて暗号化テキストを生成する暗号器とを含む。乱数発生器はユーザが入力する第１キーをさらに受信し、固有番号及び第１キーを用いて乱数を発生する。暗号器は第１乱数と内蔵した第２キーとを受信して暗号化テキストを生成する。暗号器は第１乱数及び暗号化テキストをホストに送る。ホストはホストに内蔵した第３キーを用いて暗号化テキストを解読して第２乱数を発生する解読器と、第１乱数と第２乱数とを比較する乱数比較器とを含む。

さらに、本発明の課題を解決するために本発明の一実施形態に係るカード認証方法は、貯蔵された乱数があるか否かを検査する段階と、貯蔵された乱数が存在しない場合、貯蔵媒体から固有番号を受信する段階と、固有番号を入力して第１乱数を発生する段階とを含む。

本発明に係るカード認証システム及びカード認証方法によると、乱数の任意性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）を高めることができるため、カード認証システムのセキュリティが強化される。

以下、添付した図を参照して、本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。

図１は本発明に係るカード認証システム１００を示したブロック図である。図１を参照すると、カード認証システム１００はメモリカード１０５とホスト１３０とを含む。メモリカード１０５はホスト１３０に取り付けられる。

メモリカード１０５とホスト１３０とはそれぞれ内蔵したキー（ｋｅｙ）を有している。カード認証システム１００はメモリカード１０５をホスト１３０に装着する時、内蔵した２つのキーを用いて認証作業を実行する。すなわち、カード認証システム１００は内蔵した２つのキーを比較して一致する場合、メモリカード１０５とホスト１３０との通信（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ができるようにする。

メモリカード１０５はメーカによってＭＭＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｍｅｄｉａ Ｃａｒｄ）、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）カード、コンパクトフラッシュ（登録商標）（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｆｌａｓｈ）、メモリスティック（Ｍｅｍｏｒｙ Ｓｔｉｃｋ）などがある。メモリカード１０５はその種類によって速度とサイズ、セキュリティレベルに差がある。メモリカード１０５は貯蔵媒体１１０とカードコントローラ１２０とを含む。

貯蔵媒体１１０は固有番号（Ｕｎｉｑｕｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を貯蔵するブロック１１３と一般データを貯蔵するブロック１１５とを含む。ここで、固有番号は暗号化過程においてシードとして用いられる。ハードディスク（ＨＤＤ）、不揮発性メモリのような貯蔵媒体には各媒体を識別することができる固有番号（Ｕｎｉｑｕｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を有している。固有番号を貯蔵するブロック１１３にはメーカ名、パッケージタイプ（ｐａｃｋａｇｅｔｙｐｅ）、時、分、秒単位に示す製造日時などが記録されており、貯蔵媒体ごとに他の固有番号を有している。

一方、貯蔵媒体１１０はハードディスクまたは不揮発性メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ−Ｃｈａｎｇｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を主に用いる。

カードコントローラ１２０は貯蔵媒体１１０から固有番号を受信して乱数を発生する乱数発生器１２３及び暗号化テキストを発生する暗号器１２５を含む。カードコントローラ１２０は固有番号（例えば６４ビット）をシードとして用いることによって、既存の乱数発生器に比較して生成される乱数の任意性が強化される。

乱数発生器（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１２３は内蔵したキー値を露出させないための認証作業に用いられる。乱数発生器１２３は入力されるシードを用いて乱数（Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ;ＲＮ）を生成する。したがって、シードが単純になるほど生成される乱数がハッカ（ｈａｃｋｅｒ）によって容易に露出することによって、全体的な認証システムのセキュリティレベルを弱くする。

図１を参照すると、乱数発生器１２３は受信された固有番号をシードにして第１乱数ＲＮ１を生成する。乱数発生器１２３は第１キーＫ１をさらに受信することもできる。暗号器１２５は内蔵した第２キーＫ２と第１乱数ＲＮ１とを暗号化して、暗号化テキスト（ｃｉｐｈｅｒ ｔｅｘｔ）を生成する。カードコントローラ１２０は第１乱数ＲＮ１と暗号化テキストとをホスト１３０に送る。

ホスト１３０はデジタルカメラ、デジタルキャムコーダ、ＭＰ３プレーヤまたはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などである。ホスト１３０は解読器１３３と乱数比較器１３５とを含む。解読器１３３はカードコントローラ１２０から伝送された暗号化テキストを解読し、乱数比較器１３５はカードコントローラから直接伝送された乱数と解読された乱数とを比較する。

図１を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

ホスト１３０にメモリカード１０５が装着されれば、カードコントローラ１２０は貯蔵媒体１１０から固有番号１１３を受信する。乱数発生器１２３は受信された固有番号をシードにして第１乱数ＲＮ１を生成する。乱数発生器１２３はユーザが入力する第１キーＫ１（例えば、５６ビット）をさらに受信することもできる。乱数発生器１２３が固有番号と第１キーとを全部シードとして用いることによって、生成される第１乱数ＲＮ１の任意性（Ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）がさらに強化される。

暗号器１２５は内蔵した第２キーＫ２と第１乱数ＲＮ１とを暗号化して、暗号化テキスト（ｃｉｐｈｅｒ ｔｅｘｔ）を生成する。カードコントローラ１２０は第１乱数ＲＮ１と暗号化テキストとをホスト１３０に送る。

解読器１３３は内蔵した第３キーＫ３を用いてカードコントローラ１２０から伝送された暗号化テキストを解読（ｄｅｃｉｐｈｅｒ）して第２乱数ＲＮ２を生成する。乱数比較器１３５はカードコントローラ１２０から伝送された第１乱数ＲＮ１と解読器１３３から生成された第２乱数ＲＮ２とを比較する。

第１乱数と第２乱数とが一致する場合、カードコントローラ１２０に内蔵したキーＫ２とホスト１３０に内蔵したキーＫ３とが同一であるため、認証は成功するようになる。したがって、ホスト１３０はメモリカード１０５からデータを読み出すことができ、または貯蔵することもできる。

もし第１乱数と第２乱数が異なる場合、互いの内蔵したキーが異なるため、認証が失敗するようになる。

乱数発生器１２３を通じて生成された第１乱数ＲＮ１は貯蔵媒体１１０に貯蔵することができる。第１乱数が貯蔵媒体１１０のデータブロック１１５に貯蔵されている場合、乱数発生器１２３は固有番号の代りにデータブロック１１５に貯蔵された第１乱数ＲＮ１をシードにして乱数を発生する。

このように本発明のカード認証システム１００は乱数発生器で生成される乱数の任意性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）を高めることができる。すなわち、カード認証システムのセキュリティレベルを強化することができる。

図２は本発明の一実施形態に係るカード認証システムの認証方法を示すフローチャートである。以下で、図１及び図２を参照して、図１に示したカード認証システムの認証方法を説明する。

まず、段階２０１において、ホスト１３０とメモリカード１０５とが接触されれば、カード認証システム１００は認証作業を開始する。

段階２０２において、カードコントローラ１２０はその中に貯蔵された乱数があるか否かを確認する。段階２０２の判断結果、貯蔵された乱数がなければ、カードコントローラ１２０は貯蔵媒体１１０から固有番号１１３を受信する（段階２０３）。次に、乱数発生器１２３は固有番号をシードにして第１乱数ＲＮ１を発生する（段階２０４）。一方、段階２０２の判断結果、貯蔵された乱数があれば、乱数発生器１２３は貯蔵された乱数をシードとして読み出し、第１乱数ＲＮ１を発生する（段階２０４）。

一方、乱数発生器１２３はユーザの入力による第１キーＫ１をさらに受信することができる（段階２０６）。この時、乱数発生器１２３は第１キーＫ１及び固有番号を用いて第１乱数ＲＮ１を発生させることができる（段階２０４）。

段階２０４で生成された第１乱数ＲＮ１はホスト１３０に伝送される（段階２０７）。これと別にカードコントローラ１２０に内蔵した第２キーＫ２を用いて暗号化を実行する（段階２０８）。段階２０８で生成された暗号化テキストはホスト１３０に伝送される（段階２０９）。ホスト１３０の解読器１３３は内蔵した第３キーＫ３を用いて暗号化テキストを解読し、第２乱数ＲＮ２を生成する（段階２１０）。

段階２１０の結果、生成された第２乱数ＲＮ２と段階２０４で生成された第１乱数ＲＮ１とを比較する（段階２１１）。段階２１１の判断結果、２つの乱数が一致すれば、認証が成功してホスト１３０とメモリカード１０５とは通信が可能である（段階２１２）。一方、段階２１１の判断結果、２つの乱数が異なれば、認証が失敗する（段階２１３）。

本発明は図面に示した一実施形態を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野の通常の知識を持つ者であれば、今後、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解することができる。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって決められなければならない。

本発明の一実施形態に係るカード認証システムを示したブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカード認証システムの動作方法を示したフローチャートである。

符号の説明

１００ カード認証システム
１１０ 貯蔵媒体
１２０ カードコントローラ
１３０ ホスト
１２３ 乱数発生器
１２５ 暗号器
１３３ 解読器
１３５ 乱数比較器
１０５ メモリカード

Claims (25)

1. 貯蔵媒体から固有番号を受信して乱数を発生する乱数発生器と、
   前記乱数を受信する暗号器とを含むことを特徴とするカードコントローラ。
2. 前記貯蔵媒体はハードディスクであることを特徴とする請求項１に記載のカードコントローラ。
3. 前記貯蔵媒体は不揮発性メモリであることを特徴とする請求項１に記載のカードコントローラ。
4. 固有番号を貯蔵する貯蔵媒体と、
   前記貯蔵媒体から前記固有番号を受信して乱数を発生し、前記乱数を通じて暗号化テキストを生成するカードコントローラとを含むことを特徴とするメモリカード。
5. 前記カードコントローラは、
   前記固有番号を受信して乱数を発生する乱数発生器と、
   前記乱数を入力して前記暗号化テキストを生成する暗号器とを含むことを特徴とする請求項４に記載のメモリカード。
6. 前記乱数発生器はユーザが入力する第１キーをさらに受信し、前記固有番号及び前記第１キーを用いて乱数を発生することを特徴とする請求項５に記載のメモリカード。
7. 前記暗号器は前記乱数と内蔵した第２キーとを受信して前記暗号化テキストを生成することを特徴とする請求項５に記載のメモリカード。
8. 前記暗号器は前記乱数及び前記暗号化テキストをホストに送ることを特徴とする請求項７に記載のメモリカード。
9. 前記貯蔵媒体は前記乱数発生器で発生した乱数を貯蔵することを特徴とする請求項８に記載のメモリカード。
10. 前記乱数発生器は前記貯蔵媒体に前記乱数が貯蔵されている場合、前記貯蔵された乱数を受信して新しい乱数を生成することを特徴とする請求項９に記載のメモリカード。
11. 前記固有番号は前記貯蔵媒体ごとに異なることを特徴とする請求項４に記載のメモリカード。
12. ホストと、
    固有番号を貯蔵し、前記固有番号を利用して乱数を発生し、前記乱数を通じて暗号化テキストを生成し、前記暗号化テキストを前記ホストに提供するメモリカードを含むことを特徴とするカード認証システム。
13. 前記メモリカードは、
    前記固有番号を貯蔵する貯蔵媒体と、
    前記貯蔵媒体から前記固有番号を受信して乱数を発生し、前記乱数を通じて暗号化テキストを生成するカードコントローラとを含むことを特徴とする請求項１２に記載のカード認証システム。
14. 前記カードコントローラは、
    前記貯蔵媒体から固有番号を受信して第１乱数を発生する乱数発生器と、
    前記第１乱数を受けて前記暗号化テキストを生成する暗号器とを含むことを特徴とする請求項１３に記載のカード認証システム。
15. 前記乱数発生器はユーザが入力する第１キーをさらに受信し、前記固有番号及び前記第１キーを用いて乱数を発生することを特徴とする請求項１４に記載のカード認証システム。
16. 前記暗号器は前記第１乱数と内蔵した第２キーとを受信して前記暗号化テキストを生成することを特徴とする請求項１４に記載のカード認証システム。
17. 前記暗号器は前記第１乱数及び前記暗号化テキストを前記ホストに送ることを特徴とする請求項１６に記載のカード認証システム。
18. 前記ホストは、
    前記ホストに内蔵した第３キーを用いて前記暗号化テキストを解読して第２乱数を発生する解読器と、
    前記第１乱数と前記第２乱数とを比較する乱数比較器とを含むことを特徴とする請求項１７に記載のカード認証システム。
19. 前記貯蔵媒体は前記乱数発生器で発生した第１乱数を貯蔵することを特徴とする請求項１６に記載のカード認証システム。
20. 前記乱数発生器は前記貯蔵媒体に前記第１乱数が貯蔵されている場合、前記貯蔵された第１乱数を受信して新しい乱数を生成することを特徴とする請求項１９に記載のカード認証システム。
21. 貯蔵された乱数があるか否かを検査する段階と、
    前記貯蔵された乱数が存在しない場合、貯蔵媒体から固有番号を受信する段階と、
    前記固有番号を入力して第１乱数を発生する段階とを含むことを特徴とするカード認証方法。
22. 前記貯蔵された乱数が存在する場合、前記貯蔵された乱数を入力して第１乱数を発生する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載のカード認証方法。
23. 前記第１乱数発生の時、第１キーを受信する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載のカード認証方法。
24. 前記第１乱数をホストに送る段階と、
    前記第１乱数を暗号化して暗号化データを発生する段階と、
    前記暗号化データをホストに送る段階とをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載のカード認証方法。
25. 前記暗号化データを解読して第２乱数を抽出する段階と、
    前記第１乱数と前記第２乱数とを比較する段階と、
    前記第１乱数と前記第２乱数が一致する場合、認証が成功したことを報知する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載のカード認証方法。

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