JP2001357371A

JP2001357371A - 指紋照合機能付きハードウェアトークン

Info

Publication number: JP2001357371A
Application number: JP2000176549A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Funabashi; 武船橋; Takuya Wada; 拓也和田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-26
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP4433573B2

Abstract

(57)【要約】【課題】指紋照合器にＰＫＩを使ったＨ／Ｔの商品化
に際して、強力なタンパレジスタンス技術を比較的低コ
ストで実現する。【解決手段】電源が投入されたとき、指紋読み取りセ
ンサ２００から画像読み取りを行い、その乱数を暗号用
シーズである暗号鍵（例えば５６ｂｉｔのＤＥＳキー）
としてＡＳＩＣ１００内のＳＲＡＭ１４０に保存する。
また、ＡＳＩＣ１００の外部にデータ格納用フラッシュ
メモリ３００と、プログラム格納用フラッシュメモリ４
００と、暗号エンジン部５００を設ける。そして、デー
タ格納用フラッシュメモリ３００には指紋テンプレート
やＰＫＩ鍵等の重要データを格納する。また、暗号エン
ジン部５００により、ＳＲＡＭ１４０に保存した暗号鍵
を用いて、フラッシュメモリ３００に記憶する重要デー
タの暗号化を行い、またフラッシュメモリ３００から読
み出すデータの復号化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の電子商取引
等に用いられるＩＣカード等のハードウェアトークンに
関し、特に不正使用防止機能を強化した指紋照合機能付
きハードウェアトークンに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばインターネット等を使用した電子
商取引は、今後一般化されることが予想され、この普及
に伴って、暗証コードの盗用等による犯罪も当然のこと
ながら増加することが予想される。これらの犯罪を未然
に防ぐために、ＰＫＩ（公開鍵暗号法）による暗号鍵
（秘密鍵、公開鍵）を埋め込んだＩＣカード（スマート
カードともいう）等の記憶処理装置（いわゆるハードウ
ェアトークン、以下、Ｈ／Ｔという）が実用化されよう
としている。しかしながら、このようなＨ／Ｔにおいて
も、Ｈ／Ｔ内に設けた暗号鍵が破られると、システム全
体が破壊されることになる。このため、犯罪を未然に防
ぐために、各研究機関（企業等）において、色々なタン
パレジスタンス（不正防止）技術を模索しているのが現
状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なＨ／Ｔにおけるタンパレジスタンスを考えた場合に、
一般的には、タンパレジスタンスを強化すればするほ
ど、Ｈ／Ｔのコストが高くなる。また、従来のＩＣカー
ドにおいて、ＣＰＵと暗号化ＬＳＩ、及び暗号アルゴリ
ズム用のメモリを１チップ化して、ＩＣカード内に埋め
込んだ製品が提供されているが、このような１チップ化
した場合、全ての処理を同一チップ内で扱うことにな
り、データの暗号化や復号化に時間がかかるという問題
や、メモリ容量の制限から暗号鍵の拡張時の障害となる
といった問題があった。さらに、暗号アルゴリズムの変
更や鍵長のアップグレードの際に、設計を全面的にやり
直さなければならないという問題もあった。

【０００４】そこで本発明の目的は、特に指紋照合器に
ＰＫＩを使ったＨ／Ｔの商品化に際して、強力なタンパ
レジスタンス技術を比較的低コストで実現できる指紋照
合機能付きＨ／Ｔを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、カード型ケースの内部に指紋照合器を構成す
るメインＩＣを設けるとともに、前記ケースに指紋読み
取りセンサを設けた指紋照合機能付きＨ／Ｔであって、
前記メインＩＣ内に設けられ、暗号用シーズを保存する
ための第１メモリ手段と、前記メインＩＣの外部に設け
られ、ＰＫＩ鍵及び指紋テンプレートを含む重要データ
を保存するための第２メモリ手段と、前記メインＩＣの
外部に設けられ、前記重要データを前記暗号用シーズに
よって暗号化して前記第２メモリ手段に格納するととも
に、前記第２メモリ手段に格納した重要データを前記暗
号用シーズによって復号化する暗号化エンジン手段と、
前記メインＩＣの外部バスを介して前記第１メモリ手段
内の暗号用シーズがソフトウェアによって読み出されよ
うとした場合に、前記第１メモリ手段の暗号用シーズを
破壊する第１データ漏洩防止手段と、前記ケースの機械
的加工及び解体された場合に、前記第１メモリ手段の暗
号用シーズを破壊する第２データ漏洩防止手段とを有す
ることを特徴とする。

【０００６】本発明の指紋照合機能付きＨ／Ｔにおい
て、メインＩＣ内の第１メモリ手段には暗号用シーズが
保存され、メインＩＣの外部に設けられた第２メモリ手
段にはＰＫＩ鍵及び指紋テンプレートを含む重要データ
が保存される。また、メインＩＣの外部に設けられた暗
号化エンジン手段は、上述した重要データを暗号用シー
ズによって暗号化して第２メモリ手段に格納し、逆に第
２メモリ手段に格納した重要データを暗号用シーズによ
って復号化する。このように第２メモリ手段と暗号化エ
ンジン手段をメインＩＣの外側に設けたため、暗号化等
に伴うメインＩＣの負担を減らすことができ、また、暗
号アルゴリズムの変更や鍵長のアップグレード等の際
に、メインＩＣ側の設計変更を簡略でき、容易に設計変
更を行うことができる。また、メインＩＣ内の第１メモ
リ手段に格納した暗号用シーズは、第１、第２データ漏
洩防止手段により、ハードとソフトの両面から不正に読
み取られることを防止し、強力なタンパレジスタンスを
行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による指紋照合機能
付きＨ／Ｔ（ハードウェアトークン）の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本発明の実施の形態による指紋
照合機能付きＨ／Ｔの構成を示すブロック図である。本
例の指紋照合機能付きＨ／Ｔ（指紋照合器）は、メイン
ＩＣとしてのＡＳＩＣ１００と、指紋読み取りセンサ２
００と、データ格納用フラッシュメモリ３００と、プロ
グラム格納用フラッシュメモリ４００と、暗号エンジン
部５００と、電源電池６１０及び電源監視回路６２０を
有する電源バッテリ部６００と、ＰＬＤ（プログラマブ
ルロジックデバイス）７００と、外部バス８００を有す
る。

【０００８】また、ＡＳＩＣ１００は、ＲＳ２３２Ｃデ
バイス１１０と、ＣＰＵ１２０と、プログラム用ＲＡＭ
１３０と、暗号用シーズ保存用のＳＲＡＭ１４０と、照
合コントローラ１５０と、Ａ／Ｄ変換器１６０と、外部
バッファ１７０と、内部バス１８０とを有する。このよ
うなＡＳＩＣ１００において、ＲＳ２３２Ｃデバイス１
１０は、ＲＳ２３２ＣによってＡＳＩＣ１００とホスト
コンピュータ９００とのインターフェイスをとるもので
ある。また、ＣＰＵ１２０は、この指紋照合器全体をコ
ントロールするものであり、プログラム用ＲＡＭ１３０
は、プログラム用ワーキングＲＡＭ１３０である。

【０００９】また、ＳＲＡＭ１４０は、フラッシュメモ
リ３００内のデータを暗号化するための暗号用シーズを
保存するメモリである。外部バッファ１７０は、ＡＳＩ
Ｃ１００内の内部バス１８０の内容がモニタできないよ
うにするため、内部バス１８０と外部バス８００とのア
イソレーションを行うものである。照合コントローラ１
５０は、指紋の照合を行うエンジン部である。Ａ／Ｄ変
換器１６０は、指紋読み取りセンサ２００からのアナロ
グ画像データをデジタルデータに変換するものである。

【００１０】このＡＳＩＣ１００からは、外部バッファ
１７０を介して外部バス８００が出ており、その外部バ
ス８００に上述したデータ格納用フラッシュメモリ３０
０と、プログラム格納用フラッシュメモリ４００と、暗
号エンジン部５００と、ＰＬＤ７００が接続されてい
る。データ格納用フラッシュメモリ３００は、指紋用テ
ントプレート、ＰＫＩ鍵ペア（プライベート（秘密）
鍵、パブリック（公開）鍵）等の重要データが保存され
ている。また、プログラム格納用フラッシュメモリ４０
０は、各種プログラムが保存されている。また、暗号エ
ンジン部５００は、ＰＫＩ鍵の生成と暗号化・復号化を
行うものである。

【００１１】また、電源バッテリ部６００は、電源電池
６１０及び電源監視回路６２０で構成されている。電源
電池６１０は、ＳＲＡＭ１４０のバックアップ電源であ
り、指紋照合器の電源が切れても内部データの保存を行
うためのものである。電源監視回路６２０は、指紋照合
器の電源を監視するデバイスであり、電源が切れた状態
をＡＳＩＣ１００に知らせることで、バッテリからの消
費電力を小さく押さえるためのものである。また、ＰＬ
Ｄ７００は、ＡＳＩＣ１００の内部バス１８０と外部バ
ス８００との間で信号のやりとりを制御するものであ
る。

【００１２】以上のような構成の指紋照合器は、以下の
機能を有する。（１）指紋画像の読み取り・指紋テンプレートの保存・
指紋照合機能（２）ホストコンピュータからのデータの書き込み・読
み出し・保存（保存に際しては、ＤＥＳによる暗号化を
伴う）機能（３）ＰＫＩ鍵の発生と保存・ＰＫＩ鍵による暗号化・
復号化機能（４）乱数の発生と乱数に基づくＤＥＳ鍵による暗号化
・復号化機能（５）（４）にて作成されたＤＥＳ鍵の保存機能

【００１３】次に、本例における指紋照合器の動作につ
いて順に説明する。（２）一般的動作の説明図２は、本例における指紋照合器の各動作を示すフロー
チャートであり、以下、このフローチャートを適宜用い
て説明する。（２−１）、初期動作（暗号用シーズ作成）本例の指紋照合器に初めて電源が投入されたとき、すな
わちＳＲＡＭ１４０内がオール０を検出すると（製造出
荷時に０にしておく）、内部ＣＰＵ１２０は、指紋読み
取りセンサ２００から、画像読み取りを行う（指が置い
てない状態での読み取りのためのノイズ画像を読み取
る）。このデータは、読み取り毎に常に異なる値になり
（温度・湿度・電源・その他の環境差）、この値が乱数
として使えることは、実験から証明済みである。そこ
で、この乱数値を、暗号鍵（例えば５６ｂｉｔのＤＥＳ
キー）としてＳＲＡＭ１４０に保存する（図２（Ａ）の
ステップＳ１、Ｓ２）。なお、ＳＲＡＭ１４０内のデー
タを暗号鍵として使う際に、外部から外部バス８００を
モニタしても読むことができないように、バスアイソレ
ーション用に外部バッファ１７０が入っている。

【００１４】（２−２）指紋の登録（ホストコンピュー
タ９００からの指示で行う）指を指紋読み取りセンサ２００に置き、指紋画像を取り
込む。これをＡ／Ｄ変換器１６０が２値画像に変換し、
照合コントローラ１５０に送る。照合コントローラ１５
０は、このデータ内の特徴部（いわゆるテンプレートと
いう）を抽出し、ＳＲＡＭ１４０に保存されている暗号
鍵（５６ｂｉｔのＤＥＳキー）で暗号化し、フラッシュ
メモリ３００に保存される（図２（Ｂ）のステップＳ１
１、Ｓ１２）。

【００１５】（２−３）指紋の照合（ホストコンピュー
タ９００からの指示で行う）指を指紋読み取りセンサ２００に置き、指紋画像を取り
込む。これをＡ／Ｄ変換器１６０が２値画像に変換す
る。照合コントローラ１５０では、先ほど登録した、テ
ンプレートと指紋照合を行う。この結果がＯＫ（照合一
致）になると、以下のことが実行できるモードになる
（なお、ホストコンピュータ９００の指示により、この
モードの解除ができる）。（Ａ）指紋の再登録（Ｂ）ＰＫＩ暗号鍵ペアの作成（Ｃ）ＰＫＩ暗号鍵の内、秘密鍵の使用が可能になる。（Ｄ）データ用フラッシュメモリ３００内に記録する際
にＤＥＳ鍵により暗号化する。また読み出しの際には復
号化する。

【００１６】（２−４）ＰＫＩ暗号鍵ペアの作成（ホス
トコンピュータ９００からの指示で行う）指紋照合がＯＫ（照合一致）になった時点で、ＰＫＩの
鍵を作成する。作成された鍵をＳＲＡＭ１４０に保存さ
れている暗号鍵（５６ｂｉｔのＤＥＳキー）で暗号化
し、フラッシュメモリ３００に記録する（図２（Ｃ）の
ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）。次に、この際、外
部バス８００上に配置されている暗号エンジン部５００
を使用するために、一般的に秘密鍵が外部バス８００上
に現れる（外部バス８００をモニタすることで秘密鍵を
盗むことが可能となる）。しかし、この行為ができるの
は本人（指紋照合の結果が一致の人）のみであることか
ら問題は生じないものである。

【００１７】（２−５）ＰＫＩ暗号鍵を使ったファイル
の暗号化次に、本例の暗号化についてファイル暗号を例に説明す
る。まず、ホストコンピュータ９００内で、あるファイ
ルＦを暗号化する場合、ホストコンピュータ９００は、
指紋照合器から乱数Ｒ（これをＤＥＳ鍵ｋとして使用す
る）を読み出す。そして、このｋを使い、ファイルＦを
ＤＥＳ暗号方式にて暗号化（Ｆ）^kする（図２（Ｄ）の
ステップＳ３１、Ｓ３２）。次に、このｋを、さらに指
紋照合器から読み出したＰＫＩの公開鍵ｅで暗号化
（ｋ）^eする（図２（Ｄ）のステップＳ３３）。

【００１８】（２−６）ＰＫＩ暗号鍵を使ったファイル
の復号化次に、本例の復号化についてファイル復号を例に説明す
る。上述のようにして暗号化されたファイル（Ｆ）^kを
復号する場合、指紋照合がＯＫになった時点で、ホスト
コンピュータ９００は（ｋ）^eを指紋照合器に送り込
む。指紋照合器内で秘密鍵ｄを使い復号し、ＤＥＳ鍵ｋ
を取り出してホストコンピュータ９００に送り返す（図
２（Ｅ）のステップＳ４１）。このＤＥＳ鍵ｋを使い、
ファイル（Ｆ）^kを復号しＦを復元させる（図２（Ｅ）
のステップＳ４２）。

【００１９】（３）ＳＲＡＭ１４０への電力供給（３−１）基本的な考え方。ＳＲＡＭ１４０に保存されたＤＥＳ鍵を使い、重要なデ
ータ（例えば、テンプレートや秘密鍵）を暗号化してか
ら、フラッシュメモリ３００に記録する。フラッシュメ
モリ３００内のデータを盗むためには、ＳＲＡＭ１４０
に保存されたＤＥＳ鍵を初めに取り出す必要がある。し
かしながら、本例では、以下に示すような各種の漏洩防
止手段によってＳＲＡＭ１４０への電源を切ることはで
きず（内部データが破壊する）、さらに、ソフトウェア
的に取り出すことも困難にし、不正防止を行うようにし
ている。

【００２０】（３−２）ＳＲＡＭ１４０への電源供給図３は、本例の指紋照合器におけるケースに設けられた
電源供給用の配線構造を具体的に示す図であり、図３
（Ａ）がケースを構成する上カバー１０の内面図、図３
（Ｂ）がケースを構成する上カバー１０と下カバー２０
とプリント基板３０を示す分解側面図、図３（Ｃ）がケ
ースを構成する下カバー２０の上面図である。なお、プ
リント基板３０上には、各種回路が配置されているが、
ここではＳＲＡＭ１４０と電池６１０に関して説明す
る。

【００２１】また、プリント基板３０は、上カバー１０
と下カバー２０に挟まれており、上カバー１０と下カバ
ー２０は、４本のネジ４０で固定されている。この固定
ネジ４０が下カバー２０の孔２２Ａを通り、プリント基
板３０と接触しており、かつ下カバー２０のＡ点では、
プリント基板３０の配線により電池６１０の＋側につな
がっている。このネジ４０は、上カバー１０に設けたナ
ット１２に螺合する。そして、上カバー１０のＡ’点の
ナット１２とＢ’点のナット１２とは、パターン配線１
４によりカバー１０の内部で互いに接続されている。

【００２２】同様に、下カバー２０のＢ点のネジ４０
は、上カバー１０のＢ’点のナット１２に接続される。
また、下カバー２０のＢ点は、プリント基板３０のパタ
ーン配線３２を介してＳＲＡＭ１４０の＋側に接続され
ている。したがって、上カバー１０と下カバー２０がネ
ジ４０で固定されると、パターン配線１４がＢ点のネジ
４０を介してＳＲＡＭ１４０の＋側に接続される。一
方、電池６１０の−側は、プリント基板３０のパターン
配線３２を介してＳＲＡＭ１４０の−側に接続されてい
ることから、ＳＲＡＭ１４０に対しての電力が供給され
る。図４（Ａ）は、このような配線構造を模式的に示す
回路図である。

【００２３】（３−３）データ詐取以上のような構造から本指紋照合器の稼動後に、内部デ
ータを盗もうとカバーを取り外すために、Ａ点もしくは
Ｂ点のネジ４０を取り外した時点で、ＳＲＡＭ１４０へ
の通電経路が破壊され、その内部に保存されているＤＥ
Ｓ鍵が破壊することになる。なお、本例では、Ａ点とＢ
点の２本のネジ４０で、ＳＲＡＭ１４０への通電経路を
確保しているが、もっと多くの接点を設けても良い。図
４（Ｂ）は、図３（Ｃ）に示す４つの点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の各ネジ４０で通電経路を確保した場合の配線構造を模
式的に示す回路図である。

【００２４】（４）ソフトウェアの書き換え（４−１）上記の例は、メカニカルにＳＲＡＭ１４０内
のデータを詐取する場合に対応する方法について説明し
たが、外部からファームウェアを書き換えることでＳＲ
ＡＭ１４０内データを詐取することも考えられる。しか
しながら、本例では、ホストコンピュータ９００からフ
ァームウェアを書き換えるためのコマンドが発行された
時点で、ＳＲＡＭ１４０内のデータ（ＤＥＳ鍵）がソフ
ト的に破壊されるようになっている。これにより、外部
からのファームウェアの書き換えによるデータ詐取を阻
止することができる。

【００２５】（５）初期動作においてＳＲＡＭ１４０内
へのＤＥＳ鍵保存（５−１）上述のような仕組みにより、ＳＲＡＭ１４０
内のデータ、及びフラッシュメモリ３００内の重要デー
タの詐取をきわめて難しくすることができるが、逆に、
電池６１０切れや、修理等によりカバーを外す場合に、
本人でさえ重要データの読み出しができなくなる問題が
出てくる。そこで、（２−１）においてＳＲＡＭ１４０
に乱数を保存した直後に、１回だけ、例えばフロッピデ
ィスク等の外部メモリ手段に同じデータをバックアップ
として保存する。このバックアップ処理は、ソフトウェ
アでコントロールする。また、バックアップをとったこ
とを示す印（フラグ等）をＳＲＡＭ１４０上に記録す
る。そして、この印がある場合は、２度とバックアップ
はとれないようにする。

【００２６】（５−２）電池６１０が切れた場合の交換
時の対応として、図４（Ａ）に示すように、電池６１０
とパラレルにコンデンサ６３０を配置しておく。電池交
換時の短時間は、このコンデンサからＳＲＡＭ１４０へ
の電源供給を行う。

【００２７】以上にように、本例によれば、ＡＳＩＣ１
００内に非常に少ない容量（５６ビットのＤＥＳキーで
ある場合、８バイトで良い）のＳＲＡＭ１４０を配置
し、暗号エンジン部５００をＡＳＩＣ１００の外部に配
置することにより、ＡＳＩＣ１００の変更を行うことな
く、比較的容易に暗号アルゴリズムの変更や、鍵長変更
が可能になる。さらに、データ保存用フラッシュメモリ
（秘密鍵や指紋テンプレート保存用）３００をＡＳＩＣ
１００の外部に配置することにより、ＡＳＩＣ１００に
影響を及ぼすことなく、重要データの大きさに制限が無
くなり、自在に機能拡張等を行うことが可能となる。さ
らに指紋照合器とＰＫＩを組み合わせたハードウェアト
ークンという商品化において、各種のデータ漏洩防止手
段により、強力なタンパレジスタンス機能を提供するこ
とが可能となる。

【００２８】次に、本実施の形態における応用例につい
て説明する。（６）応用例１（６−１）カバーを外さずに孔開け等の不正な加工を行
う方法への対応（図５）上述のようなケースの構造においてカバー１０、２０を
外さずに孔を開けることにより、プリント基板３０上の
外部バスをモニタすることで、ＳＲＡＭ１４０内のデー
タを盗み出す方法が考えられる。そこで、図５（Ａ）に
示すように各カバ−１０、２０の内面に１本の線を蛇行
させて形成したパターン配線（本例ではメッシュ配線と
いう）１６、２６によって、カバ−１０、２０に孔を開
けた時点で、ＳＲＡＭ１４０への電源供給を切る方法で
ある。上述した例と同様にプリント基板３０は、上カバ
ー１０と下カバー２０に挟まれており、上カバー１０と
下カバー２０は、４本のネジ４０で固定されている。固
定ネジ４０が、下カバー２０の孔２２Ａを通り、プリン
ト基板３０と接触しており、かつ下カバー２０のＡ点で
は、プリント基板３０のパターン配線３２により電池６
１０の＋側につながっている。

【００２９】このネジ４０は、上カバー１０に設けたナ
ット１２に螺合する。そして、上カバー１０のＡ’点か
ら上カバー１０内の配線１６により、Ｄ’点に接続され
ている。下カバー２０のＤ点のネジ４０が、Ａ点同様に
固定されるとプリント基板３０の配線３２により、Ｄ点
とＣ点が接続される。そして、Ｃ点のネジ４０を介して
プリント基板３０に接続され、このＣ点からプリント基
板３０の配線３２により、ＳＲＡＭ１４０の＋側に接続
される。ＳＲＡＭ１４０の−側は、プリント基板３０の
配線３２により、電池６１０の−側に接続されている。
さらに電源供給ラインとして、Ａ点がプリント基板３０
の配線により電池６１０のプラスにつながっている。こ
れにより、ＳＲＡＭ１４０に対しての電力が供給され
る。

【００３０】（６−２）プリント基板３０上の電池６１
０、ＡＳＩＣ１００、及び外部バス８００の露出部にメ
ッシュシートを付加する方法（図６）このメッシュシート５０は、４本のネジ４２でプリント
基板３０上に取り付けられる。プリント基板３０上のＡ
点からメッシュシート５０上のパターン配線５２により
Ｄ点に接続され、Ｄ点からＣ点はプリント配線により接
続され、Ｃ点からＢ点はメッシュシート５０上の配線５
４により接続されている。そして、ＳＲＡＭ１４０の−
側は電池６１０の−側にプリント配線により接続され、
Ｂ点からＳＲＡＭ１４０の＋側に接続されている。した
がって、メッシュシート５０がネジ４２で固定される
と、ＳＲＡＭ１４０への電源供給が行われる。そして、
メッシュシート５０を外すか、孔を開けた時点でＳＲＡ
Ｍ１４０への電源供給が切れることになる。

【００３１】（６−３）電池６１０の代わりにコンデン
サを使う上述した例では、ボタン電池６１０を想定しているが、
これに限らずリチャージャブルな電池やコンデンサによ
ってバックアップすることも可能である。

【００３２】（７）応用例２（７−１）ＥＥＰＲＯＭによるタンパレジスタンス技術上述した例では、ＳＲＡＭ１４０を使用する例を説明し
たが、ＡＳＩＣ１００内にＳＲＡＭ１４０の代わりにＥ
ＥＰＲＯＭやフラッシュメモリを使うことも考えられ
る。この場合、電池６１０は必要なくなり、上述のよう
な通電停止によるデータの破壊を行うことはできない
が、この場合には例えば次の応用例２を採用することが
できる。

【００３３】（７−２）上述した（６）の方法（通電停
止）と全く逆の方法で積極的に破壊（図７）上述した応用例１では、電池６１０からの電源を常に入
れておくことを利用してデータの漏洩防止を図ったが、
逆にカバー（ケース）を開けた時に、内蔵電池６１０が
ＯＮになり、それをセンスしたＣＰＵ１２０がＳＲＡＭ
１４０の代わりに設けたフラッシュメモリやＥＥＰＲＯ
Ｍ内のデータ（ＳＲＡＭ１４０の場合と同様にＤＥＳ鍵
が保存されている）を破壊する方法も考えられる。これ
は、図７に示すように、上カバー１０を開けると、リリ
ースピン６０が持ち上がり、電池（ボタン電池）６１０
に板ばねよりなるばね接点６２が接触する。これによ
り、例えホストコンピュータ９００からの電源が切れて
いても、指紋照合器への電源が入り、かつそれをセンス
したＣＰＵ１２０がフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ内
のデータ（乱数によるＤＥＳ鍵）を破壊する。この場合
のメリットは、常時通電が必要なＳＲＡＭを使わないこ
とにより、電池６１０の消耗を大幅に改善できるととも
に、適正な電池交換操作ではデータを破壊しないため、
電池交換時を含めて誤って通電を停止してしまい、デー
タを破壊してしまうことも極めて少なくなる。

【００３４】（７−３）ＰＬＤの破壊（図８）上述したＰＬＤ７００内に前もって、外部バス８００の
コントローラを内蔵しておく。そして、カバーが外され
た時点で、ＣＰＵ１２０によってコントローラを破壊す
る。それ以後、全体的に動作不能になる。さらに、図８
に示すように、ＰＬＤ７００内のメモリ７１０に上述し
た乱数（ＤＥＳ鍵）、あるいは、ＤＥＳの暗号アルゴリ
ズムも入れておく。これにより、カバーが取り外された
際に、ＰＬＤ７００内のデータを破壊することも考えら
れる。

【００３５】（８）応用例３（８−１）上述した図３〜図６に示したデータ漏洩防止
手段では、ケースを構成するカバーを取り外したり、孔
を開けることにより、ＳＲＡＭ１４０への通電経路が壊
れ、内部のデータを破壊するようにしたが、この場合、
通電経路を構成するネジ４０の間をケースの外側で導線
によって接続した後、カバーの一部を破壊したり、カバ
ーに孔を開けたりすることにより、内部のプリント基板
３０上の外部バスをモニタすることで、ＳＲＡＭ１４０
内のデータを盗み出す方法が考えられる。もちろん、上
述した図３〜図６の方法では、タンパエビデンス（不正
に破壊した証拠を残す）としては有効があるが、完全な
タンパレジスタンス（不正防止）としては、さらに改良
の余地のあるものである。

【００３６】また、上述した例では、フラッシュメモリ
へのプログラムロード時には、ソフト的に内部データを
破壊することで、偽物のソフトウェアロードによる乱数
読み出し犯罪を防いでいる。しかし、この場合、上述し
た上カバーやメッシュシートを取り去った後に、プリン
ト基板上のフラッシュメモリを偽物のプログラムが記憶
されているフラッシュメモリに物理的に交換し、ＳＲＡ
Ｍ内の乱数を読み出すことが可能となる。そこで、以下
の応用例３では、このようなケースの外部に導線を設け
るような巧妙な不正行為に対しても、データ漏洩を防止
する手段について説明する。

【００３７】（８−２）プロテクトシート構造（図９）プロテクトシート７０は、２枚の導体シート（全面に導
体膜が行き渡ったシート形状のもので配線ではない）７
２Ａ、７２Ｂを、数ミクロン（例えば２μｍ）という非
常に薄く、かつ、柔らかい絶縁フィルム７４で電気的に
分離した構造を有する。また、さらに各導体シート７２
Ａ、７２Ｂの外側全面を保護シート７６Ａ、７６Ｂによ
って挟んだ構造となっている。そして、このようなプロ
テクトシート７０を切断、あるいは孔開けした場合に
は、絶縁フィルム７４による絶縁状態が壊れ、導体シー
ト７２Ａ、７２Ｂが電気的に導通することになる。した
がって、このようなプロテクトシート７０をカバー１
０、２０の内側等に配置し、各導体シート７２Ａ、７２
Ｂの導通状態をＡＳＩＣ１００で監視することにより、
カバー１０、２０の不正な加工を検出し、内部データの
破壊を行うようにする。

【００３８】（８−３）グルーチップ構造（図１０）グルーチップ８０は、適当な大きさを有するプラスチッ
クモールド部品８２Ａ、８２Ｂで、１本の導線（銅線）
８４を埋め込んだものである。この導線８４の両端がプ
ラスチックモールド部品８２Ａ、８２Ｂから外側に延出
ており、プリント基板上で配線の一部を担うものであ
る。したがって、このようなグルーチップ８０をプリン
ト基板３０の配線に挿入することにより、ケースに不正
な加工が加えられた場合の導線８４の分断を検出でき、
内部データの破壊を行うようにする。

【００３９】（８−４）全体構造の具体例（図１１）製造組み立ての方法として、図１１に示すように、ＡＳ
ＩＣ１００とフラッシュメモリ３００／４００の中間と
外側に合計３つのグルーチップ８０が配置されている。
そして、グルーチップ８０の上部にエポキシ樹脂系等の
接着剤９０が塗布され、その上面にプロテクトシート７
０が配置される。プロテクトシート７０は、４つのコー
ナ部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをプリント基板３０の上面にネジ止
めまたは半田付け等によって取り付けられている。

【００４０】（８−５）回路の構成プロテクトシート７０及びグルーチップ８０は、それぞ
れプリント基板３０の配線に接続されている。まず、プ
リント基板３０上で、電池の＋電極は図１１のＡ点に配
線されており、Ａ点からプロテクトシート７０の＋側導
体シート７２Ｂにネジまたは半田により接続されてい
る。さらに、＋側導体シート７２ＢはＣ点に接続されて
いる。そして、このＣ点からネジを介してプリント基板
３０上の配線に接続され、その後、３つのグルーチップ
８０を介してＳＲＡＭ１４０の＋側に配線されている。
次に、電池の−電極がＢ点に配線されており、Ｂ点から
プロテクトシート７０の−側導体シート７２Ａにネジま
たは半田によって接続されている。さらに、この−側導
体シート７２Ａは、Ｄ点に接続されており、このＤ点か
らプリント基板３０の配線を介してＳＲＡＭ１４０の−
側に接続されている。

【００４１】（８−６）犯罪行為以上のような構成において、例えば上述したＡ点とＣ点
を導体で接続し、さらにＢ点とＤ点を接続し、その後、
プロテクトシート７０をはがそうとすると、グルーチッ
プ８０がプロテクトシート７０側に接着剤９０で接着さ
れているため、外れてしまい、電気回路的に切断される
ことになる。したがって、これをＡＳＩＣ１００側で検
出し、ＳＲＡＭ１４０内のデータを破壊する。また、プ
ロテクトシート７０に孔を開けたり、切断した場合に
は、＋側と−側がショートし、やはりＳＲＡＭ１４０内
のデータを破壊する。なお、データ漏洩防止手段の具体
的な構成としては、上述した例に限らず、例えばカバー
の開放を検出する手段として各種のセンサ等が考えられ
ることから、これらセンサ等と上述した各種の方法を汲
み合わせるように構成し得ることはもちろんである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の指紋照合機
能付きＨ／Ｔは、メインＩＣ内に設けられ、暗号用シー
ズを保存するための第１メモリ手段と、メインＩＣの外
部に設けられ、ＰＫＩ鍵及び指紋テンプレートを含む重
要データを保存するための第２メモリ手段と、メインＩ
Ｃの外部に設けられ、重要データを暗号用シーズによっ
て暗号化して第２メモリ手段に格納するとともに、第２
メモリ手段に格納した重要データを暗号用シーズによっ
て復号化する暗号化エンジン手段と、メインＩＣの外部
バスを介して第１メモリ手段内の暗号用シーズがソフト
ウェアによって読み出されようとした場合に、第１メモ
リ手段の暗号用シーズを破壊する第１データ漏洩防止手
段と、ケースの機械的加工及び解体された場合に、第１
メモリ手段の暗号用シーズを破壊する第２データ漏洩防
止手段とを有することを特徴とする。

【００４３】このため、本発明の指紋照合機能付きＨ／
Ｔでは、第２メモリ手段と暗号化エンジン手段をメイン
ＩＣの外側に設けたため、暗号化等に伴うメインＩＣの
負担を減らすことができ、また、暗号アルゴリズムの変
更や鍵長のアップグレード等の際に、メインＩＣ側の設
計変更を簡略でき、容易に設計変更を行うことができ
る。また、メインＩＣ内の第１メモリ手段に格納した暗
号用シーズは、第１、第２データ漏洩防止手段により、
ハードとソフトの両面から不正に読み取られることを防
止し、強力なタンパレジスタンスを行うことができる。
したがって、指紋照合器にＰＫＩを使ったＨ／Ｔの商品
化に際して、強力なタンパレジスタンス技術を比較的低
コストで実現できる指紋照合機能付きＨ／Ｔを提供する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による指紋照合機能付きＨ
／Ｔの構成例を示すブロック図である。

【図２】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔの各動作を
示すフローチャートである。

【図３】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔの配線パタ
ーンの一例を示す図であり、図３（Ａ）は上カバーの内
面図、図３（Ｂ）は上下カバーとプリント基板の分解側
面図、図３（Ｃ）は下カバーの内面図である。

【図４】図４（Ａ）は図３に示す配線パターンの模式的
に示す回路図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の変形例を示す
回路図である。

【図５】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔの配線パタ
ーンの他の例を示す図であり、図５（Ａ）は上カバーの
内面図、図５（Ｂ）は上下カバーとプリント基板の分解
側面図、図５（Ｃ）は下カバーの内面図である。

【図６】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔの配線パタ
ーンのさらに他の例を示す平面図である。

【図７】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔのケースの
開放を検出する構成を示す図であり、図７（Ａ）は上下
カバーとプリント基板の分解側面図、図７（Ｂ）は回路
図である。

【図８】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔに設けたＰ
ＬＤの構成例を示すブロック図である。

【図９】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔに設けるプ
ロテクトシートの一例を示す図であり、図９（Ａ）は平
面図、図９（Ｂ）は側断面図である。

【図１０】図１に示す指紋照合機能付きＨ／Ｔに設ける
グルーチップの一例を示す側面図である。

【図１１】図９に示すプロテクトシートと図１０に示す
グルーチップを指紋照合機能付きＨ／Ｔのプリント基板
上に設けた例を示す平面図である。

【符号の説明】

１０…上カバー、２０……下カバー、３０……プリント
基板、４０……ネジ、１００……ＡＳＩＣ、１１０……
ＲＳ２３２Ｃデバイス、１２０……ＣＰＵ、１３０……
プログラム用ＲＡＭ、１４０……暗号用シーズ保存用Ｓ
ＲＡＭ、１５０……照合コントローラ、１６０……Ａ／
Ｄ変換器、１７０……外部バッファ、１８０……内部バ
ス、２００……指紋読み取りセンサ、３００……データ
格納用フラッシュメモリ、４００……プログラム格納用
フラッシュメモリ、５００……暗号エンジン部、６００
……電源バッテリ部、６１０……電源電池、６２０……
電源監視回路、７００……ＰＬＤ、８００……外部バ
ス、９００……ホストコンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カード型ケースの内部に指紋照合器を構
成するメインＩＣを設けるとともに、前記ケースに指紋
読み取りセンサを設けた指紋照合機能付きハードウェア
トークンであって、前記メインＩＣ内に設けられ、暗号用シーズを保存する
ための第１メモリ手段と、前記メインＩＣの外部に設けられ、ＰＫＩ鍵及び指紋テ
ンプレートを含む重要データを保存するための第２メモ
リ手段と、前記メインＩＣの外部に設けられ、前記重要データを前
記暗号用シーズによって暗号化して前記第２メモリ手段
に格納するとともに、前記第２メモリ手段に格納した重
要データを前記暗号用シーズによって復号化する暗号化
エンジン手段と、前記メインＩＣの外部バスを介して前記第１メモリ手段
内の暗号用シーズがソフトウェアによって読み出されよ
うとした場合に、前記第１メモリ手段の暗号用シーズを
破壊する第１データ漏洩防止手段と、前記ケースの機械的加工及び解体された場合に、前記第
１メモリ手段の暗号用シーズを破壊する第２データ漏洩
防止手段と、を有することを特徴とする指紋照合機能付きハードウェ
アトークン。
【請求項２】前記メインＩＣはＡＳＩＣより構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の指紋照合機能付
きハードウェアトークン。
【請求項３】前記第１メモリ手段は、ＳＲＡＭ、ＥＥ
ＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、またはプログラマブルロ
ジックデバイスを用いることを特徴とする請求項１記載
の指紋照合機能付きハードウェアトークン。
【請求項４】前記暗号化にはＤＥＳによる暗号化法を
用いることを特徴とする請求項１記載の指紋照合機能付
きハードウェアトークン。
【請求項５】前記暗号用シーズは、電源投入時におけ
る指紋読み取りセンサの検出信号を検出し、この検出信
号によって生成した乱数をＤＥＳ鍵として用いることを
特徴とする請求項４記載の指紋照合機能付きハードウェ
アトークン。
【請求項６】前記乱数をバックアップのために１回だ
け外部メモリ手段への記録を行うようにしたことを特徴
とする請求項５記載の指紋照合機能付きハードウェアト
ークン。
【請求項７】前記第１メモリ手段に記憶した乱数が前
記メインＩＣの外部バスを介してモニタすることでは読
み取れないように、メインＩＣと外部バスとのアイソレ
ーションを行うバッファ手段を設けたことを特徴とする
請求項５記載の指紋照合機能付きハードウェアトーク
ン。
【請求項８】前記第２メモリ手段に格納された重要デ
ータの読み出しは、前記指紋照合器による照合の結果、
指紋の一致が判定された場合に許可することを特徴とす
る請求項１記載の指紋照合機能付きハードウェアトーク
ン。
【請求項９】前記第１データ漏洩防止手段は、前記第
１メモリ手段内の情報を内部ソフトウェアを書き換えて
読み出そうとする行為に対して前記第１メモリ手段の暗
号用シーズをソフトウェア的に破壊することを特徴とす
る請求項１記載の指紋照合機能付きハードウェアトーク
ン。
【請求項１０】前記第２データ漏洩防止手段は、前記
第１メモリ手段がＳＲＡＭである場合に、前記ＳＲＡＭ
への通電を停止することにより、暗号用シーズをハード
ウェア的に破壊することを特徴とする請求項１記載の指
紋照合機能付きハードウェアトークン。
【請求項１１】前記ケースを構成するカバーを固定す
るためのネジを前記ＳＲＡＭへの通電手段に使用するこ
とにより、前記ネジを取り外した時点で前記ＳＲＡＭへ
の通電が停止して暗号用シーズが破壊されるようにした
ことを特徴とする請求項１０記載の指紋照合機能付きハ
ードウェアトークン。
【請求項１２】前記ケースに前記ＳＲＡＭへの通電を
行うための配線パターンを設け、前記ケースに孔を開け
た時点で前記配線パターンが破壊され、前記ＳＲＡＭへ
の通電が停止して暗号用シーズが破壊されるようにした
ことを特徴とする請求項１０記載の指紋照合機能付きハ
ードウェアトークン。
【請求項１３】前記ケース内に前記ＳＲＡＭへの通電
を行うための配線パターンを設けたシートを配置し、前
記ケースの破損またはケースを構成するカバーの開放に
よって前記シートが破損し、前記ＳＲＡＭへの通電が停
止して暗号用シーズが破壊されるようにしたことを特徴
とする請求項１０記載の指紋照合機能付きハードウェア
トークン。
【請求項１４】前記ケースを構成するカバーの開放を
検出する検出手段を有し、前記第２データ漏洩防止手段
は、カバーの開放が検出された時点で前記第１メモリ手
段の暗号用シーズを破壊することを特徴とする請求項１
記載の指紋照合機能付きハードウェアトークン。
【請求項１５】前記外部バスのコントロールを行うプ
ログラマブルロジックデバイスを有し、不正行為を感知
した時点で、バスコントロールを破壊することにより、
内部データの漏洩防止を行うことを特徴とする請求項１
記載の指紋照合機能付きハードウェアトークン。
【請求項１６】前記ケース内にプリント基板上の回路
素子を覆うプロテクトシートを設け、前記プロテクトシ
ートの導体シートのショートを検出した時点で前記第１
メモリ手段の暗号用シーズを破壊することを特徴とする
請求項１記載の指紋照合機能付きハードウェアトーク
ン。
【請求項１７】前記ケース内の配線にグルーチップを
挿入し、前記プロテクトシートと接着することにより、
前記プロテクトシートを開放してグルーチップの導線が
切断されたことを検出した時点で前記第１メモリ手段の
暗号用シーズを破壊することを特徴とする請求項１６記
載の指紋照合機能付きハードウェアトークン。