JP2005202541A - 情報処理システム、情報処理装置および情報記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 情報記憶媒体に格納されるデータの改竄を困難にし、その真正性を保証する。
【解決手段】 情報処理装置１０１の暗号化／復号化部１０５は、情報記憶媒体１０２にデータを書き込む際に、情報記憶媒体１０２から読み出したＩＤ１１１、カウント値１１２とユーザデータを暗号鍵によって暗号化し、情報記憶媒体１０２へ送る。情報記憶媒体１０２のカウント値更新部１１４は、書き込み要求に応答してカウント値１１２を更新する。情報記憶媒体１０２から暗号化データ１１３を読み出すとき、比較部１０４は、情報記憶媒体１０２から読み出したＩＤ１１１、カウント値１１２と、暗号化データ１１３から取得したＩＤ、カウント値と各々比較して一致するか否か判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、保管される情報が改竄されておらず真正であることを保証可能な情報記憶媒体、情報記憶媒体と情報をやり取りする情報処理装置、およびこれら情報記憶媒体と情報処理装置を有する情報処理システムに関する。

有価値情報を秘密裏に保管するセキュリティ性能の高い記憶媒体としてＩＣカードが実用化されている。近年、通信手段として無線を利用した非接触型ＩＣカードがその取り扱い上の利便性から適用先を広げている。さらにＩＣカード程のセキュリティ性能を必要としないＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）またはＩＣタグ等と称される無線通信を利用する記憶媒体も一般化しつつある。

さらに記憶媒体に保管される情報の不正利用や偽造を防止する機能を具備した機器も提案されている。そのような機器を実現する技術のひとつとして、特許文献１に開示される情報処理装置と情報記憶媒体から成るセキュリティシステムがある。情報記憶媒体は、そのメモリにカードＩＤ、格納データおよび正当性情報を格納する。格納データは、情報処理装置が取引データ、カウント値および情報処理装置側でもつモジュールＩＤから生成したデータである。正当性情報は、情報処理装置がカードＩＤ、カウント値および格納データから生成した情報である。情報処理装置に接続されるモジュールは、そのメモリにカウント値とモジュールＩＤを格納する。情報処理装置は、取引開始時に情報記憶媒体からカードＩＤ、格納データおよび正当性情報を読み出す。次に情報処理装置とモジュールは、読み出したカードＩＤ、格納データから取り出したカウント値および読み出した格納データから正当性情報を生成し、読み出した正当性情報と比較する。カードＩＤの変更はなく、読み出したカウント値と格納データから取り出したカウント値は一致しているはずであるから、格納データが変更されていない限り両方の正当性情報は一致するはずである。情報処理装置とモジュールは、取引が行われるごとにカウント値を更新し、このカウント値に基づいて生成した格納データおよび正当性情報を情報記憶媒体に書き込んで、次の取引の際の正当性情報のチェックに備える。このようにして特許文献１は、情報記憶媒体に格納された情報の改竄を困難にする。

特開平９−９７３１５号公報

上記の従来技術によれば、情報記憶媒体に格納された情報の改竄が困難になる。しかし取引が行われるごとに情報記憶媒体と通信する情報処理装置が変更される可能性があるから、個々の情報記憶媒体にとってカウント値は乱数の意味をもつだけである。また正当性情報の生成にカードＩＤとモジュールＩＤを用い、仕組みが複雑である。

本発明の目的は、別の方式を用いて情報記憶媒体の改竄を防止することにある。

本発明の情報処理装置は、通信インタフェース部、暗号鍵を供給する手段、暗号化／復号化部および比較部を有する。通信インタフェース部は、情報記憶媒体から個々の情報記憶媒体に固有の識別子とカウント値を読み出し、情報記憶媒体に対して暗号化データを送受信する。暗号鍵を供給する手段は、保存する暗号鍵を供給するか、読み出された識別子とカウント値から生成された暗号鍵を提供する。暗号化／復号化部は、データ書き込み時に読み出した識別子とカウント値およびユーザデータを供給される暗号鍵によって暗号化して暗号化データを生成し、データ読み出し時に読み出した暗号化データを暗号鍵によって復号する。また比較部は、情報記憶媒体から読み出した識別子と復号された識別子とを比較して一致するか否か判定し、また必要に応じて情報記憶媒体から読み出したカウント値と復号されたカウント値とを比較して一致するか否か判定する。

また本発明の情報記憶媒体は、識別子、カウント値および暗号化データを格納する記憶領域を有し、情報処理装置へ識別子とカウント値を送信し、データ読み書き要求に応じて情報処理装置に対して暗号化データを送受信する通信インタフェース部と、データ書き込み要求の際にカウント値の計数を更新するカウント値更新部とを有する。

本発明によれば、情報記憶媒体内の保管データがその識別子と結合されていることにより、他の不正な情報記憶媒体へのコピーが困難である。また情報記憶媒体内の保管データがカウント値と結合されていることにより、情報記憶媒体からのバックアップデータの不正な書き戻しが困難である。また情報記憶媒体内の保管データが正当な情報処理装置のみが持つ暗号鍵で暗号化されていることにより、暗号解読なしには、不正な情報処理装置による利用は困難である。以上により、情報記憶媒体に格納された保管データの不正な改竄が困難となる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
１．第1の実施形態
本発明の第1の実施形態について図１から図３を用いて説明する。まず図１を用いて、第１の実施形態に係る情報処理システム、およびこの情報処理システムを構成する情報処理装置、情報記憶媒体の概略構成を説明する。

図１は、本実施形態に係る情報処理システムの概略構成図である。図中、１０１は例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末、携帯電話など、何らかのデータを処理するＣＰＵおよびメモリを有する情報処理装置である（以下、情報処理装置とする）。１０２は例えばＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性情報記憶領域を有する例えばＲＦＩＤ、ＩＣカードなどの情報記憶媒体である（以下、情報記憶媒体とする）。

情報処理装置１０１は、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１０３、比較部１０４、暗号化／復号化部１０５および暗号鍵保管部１０６の各モジュールを有する。

通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報処理装置１０１が情報記憶媒体１０２と情報をやり取りするための通信インタフェースのハードウェア／ソフトウェアである。比較部１０４は複数の数値を入力し、これら複数の数値が一致するか否かを比較し、その一致の有無を比較結果として出力する。暗号化／復号化部１０５は、情報を暗号化／復号化する機能を有するモジュールである。暗号化機能が用いる暗号アルゴリズムは、共通鍵方式、公開鍵方式の選択も含めて任意である。

暗号鍵保管部１０６は、暗号化／復号化に用いる暗号鍵を保管する記憶部を含む。暗号鍵保管部１０６は、ある暗号鍵を秘密裏に保存する。暗号鍵を記憶する不揮発性記憶媒体の選択は任意である。また鍵の更新手法は任意である。

１０７は情報処理装置１０１を構成する各モジュール間を接続するデータ、制御信号線である。

比較部１０４は、独立したハードウェアとして実現されてもよいし、メモリに格納されるＣＰＵによって実行されるプログラムの一部として実現されてもよい。暗号化／復号化部１０５および暗号鍵保管部１０６も同様に、独立したハードウェアとして実現されてもよいし、プログラムモジュールとして実現されてもよい。

情報記憶媒体１０２は、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１０８、記憶領域１１０およびカウント値更新部１１４の各モジュールを有する。

通信Ｉ／Ｆ部１０８は、情報記憶媒体１０２が情報処理装置１０１と情報をやり取りするための通信インタフェースのハードウェアまたはハードウェア／ソフトウェアである。

１０９は情報処理装置１０１に設けられる通信Ｉ／Ｆ部１０３と情報記憶媒体１０２に設けられる通信Ｉ／Ｆ部１０８間で情報をやり取りする通信経路である。通信経路は、有線でも無線でもよい。

記憶領域１１０は、例えばＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性情報記憶装置で構成される情報記憶領域である。

１１１は、記憶領域１１０に格納される個々の情報記憶媒体１０２を他の情報記憶媒体と区別するための情報記憶媒体固有の識別子である（以下、ＩＤとする）。ＩＤ１１１は、一般ユーザによる情報記憶媒体１０２外部からの変更手段を持たせないことによって、値の改竄を不可能または非常に困難とする。複数の情報記憶媒体に固有のＩＤを付与するためには、例えば情報記憶媒体１０２の製造時に記憶領域１１０にＩＤ１１１を格納し、工場出荷時に既にＩＤ１１１を具備した状態とする方式をとってもよい。

１１２は、記憶領域１１０に保管され、通信Ｉ／Ｆ部１０８を介する適切な処理手順によってのみ、その値の更新が可能なカウント値である。カウント値１１２は順方向又は逆方向の一方向にのみその計数値が更新され、またある所定の最終値を有し、最終値までカウントが進んだ後はその値で固定される。通信Ｉ／Ｆ１０８を介する適切な処理手順は、記憶領域１１０に格納されるユーザデータが更新されるたびごとに実行される。これによりカウント値１１２は、ユーザデータの更新タイミングごとに異なる値を示す。

１１３は記憶領域１１０に保管される暗号化データである。暗号化データ１１３は、ユーザデータ、ＩＤ１１１およびカウント値１１２から構成されており、これら３種類のデータが暗号鍵保管部１０６によって保管される暗号鍵によって暗号化されたものである。

カウント値更新部１１４は、通信Ｉ／Ｆ部１０８を介する適切な処理手順に対応して、記憶領域１１０に保管されるカウント値１１２を読み出し、然るべき値に更新し、更新後のカウント値を記憶領域１１０の然るべき位置に書き込むモジュールである。カウント値更新部１１４は、ハードウェアとして実現されてもよい。あるいは情報記憶媒体１０２がＣＰＵおよびメモリを有し、メモリに格納されＣＰＵによって実行されるプログラムの一部として実現されてもよい。

１１５は情報記憶媒体１０２を構成する各機能モジュール間を接続するデータ、制御信号線である。

次に図２を用いて、第１の実施形態に係る情報処理システムによる情報記憶媒体へのデータ書き込み動作について説明する。図２は、第１の実施形態に係る情報処理システムの書き込み動作のフローチャートである。

情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報記憶媒体１０２に対して書き込み要求信号を送信する（２０１）。情報記憶媒体１０２は、情報処理装置１０１から書き込み要求信号を受信し（２０２）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるＩＤ１１１の読み出しを行ない（２０３）、このＩＤ１１１を情報処理装置１０１に送信する（２０４）。

情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報記憶媒体１０２から送信されたＩＤ１１１を受信し（２０５）、それに応じて情報記憶媒体１０２に対しＩＤ受信完了通知を送信する（２０６）。

情報記憶媒体１０２の通信Ｉ／Ｆ部１０８は、情報処理装置１０１から送信されたＩＤ受信完了通知を受信し（２０７）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるカウント値１１２の読み出しを行う（２０８）。次にカウント値更新部１１４は、読み出したカウント値１１２の更新処理を行い（２０９）、更新済のカウント値を記憶領域１１０の然るべき領域に書き込む（２１０）とともに、通信Ｉ／Ｆ部１０８を介して更新済のカウント値を情報処理装置１０１に送信する（２１１）。ここで手順２０９においてカウント値が規定の最終値である際には値の更新は行なわず最終値のままとする。

情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報記憶媒体１０２から送信されたカウント値を受信する（２１２）。それに応じて、暗号化／復号化部１０５は、情報記憶媒体１０２に書き込むべきユーザデータ、情報記憶媒体１０２から受信したＩＤ１１１及びカウント値１１２を平文とし、暗号鍵保管部１０６に格納されている暗号鍵を用いて暗号処理を行い、暗号化データを得る（２１３）。情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、この暗号化データを情報記憶媒体１０２に送信する（２１４）。

情報記憶媒体１０２の通信Ｉ／Ｆ部１０８は、情報処理装置１０１から送信された暗号化データを受信し（２１５）、この暗号化データを記憶領域１１０の然るべき領域に書き込み（２１６）、情報処理装置１０１に暗号化データ書き込み完了通知を送信する（２１７）。

情報処理装置１０１は、情報記憶媒体１０２から送信された暗号化データ書き込み完了通知を受信し、書き込みの成功を確認する（２１８）。

次に図３を用いて、第１の実施形態に係る情報処理システムによる情報記憶媒体からのデータ読み出し動作について説明する。図３は、第１の実施形態に係る情報処理システムの読み出し動作のフローチャートである。

情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報記憶媒体１０２に対して読み出し要求信号を送信する（３０１）。情報記憶媒体１０２の通信Ｉ／Ｆ部１０８は、情報処理装置１０１から読み出し要求信号を受信し（３０２）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるＩＤ１１１の読み出しを行い（３０３）、このＩＤ１１１を情報処理装置１０１に送信する（３０４）。

情報処理装置１０１は、情報記憶媒体１０２から送信されたＩＤ１１１を受信し（３０５）、それに応じて情報記憶媒体１０２にＩＤ受信完了通知を送信する（３０６）。

情報記憶媒体１０２の通信Ｉ／Ｆ部１０８は、情報処理装置１０１から送信されたＩＤ受信完了通知を受信し（３０７）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるカウント値１１２の読み出しを行い（３０８）、読み出したカウント値１１２を情報処理装置１０１に送信する（３０９）。

情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報記憶媒体１０２から送信されたカウント値１１２を受信し（３１０）、それに応じて情報記憶媒体１０２にカウント値受信完了通知を送信する（３１１）。

情報記憶媒体１０２の通信Ｉ／Ｆ部１０８は、情報処理装置１０１から送信されたカウント値受信完了通知を受信し（３１２）、それに応じて記憶領域１１０に格納された暗号化データ１１３を読み出し（３１３）、この暗号化データ１１３を情報処理装置１０１に送信する（３１４）。

情報処理装置１０１の通信Ｉ／Ｆ部１０３は、情報記憶媒体１０２から送信された暗号化データ１１３を受信する（３１５）。暗号化／復号化部１０５は、情報記憶媒体１０２から受信した暗号化データ１１３を暗号文とし、暗号鍵保管部１０６に格納されている暗号鍵を用いて復号処理を行い、ユーザデータ、ＩＤ及びカウント値からなる平文データを得る（３１６）。

情報処理装置１０１の比較部１０４は、ステップ３０５で情報記憶媒体１０２から受信したＩＤと、ステップ３１６で情報記憶媒体１０２から受信した暗号データから復号したＩＤが一致するか否かを比較する（３１７）。比較の結果、両者が一致しない場合には、情報記憶媒体１０２からのデータ読み出しは失敗と判断する（３２０）。

ステップ３１７による比較の結果、両者が一致する場合には、ステップ３１０で情報記憶媒体１０２から受信したカウント値と、ステップ３１６で情報記憶媒体１０２から受信した暗号データから復号したカウント値が一致するか否かを比較する（３１８）。比較の結果、両者が一致しない場合には、情報記憶媒体１０２からのデータ読み出しは失敗と判断する（３２０）。

ステップ３１８による比較の結果、両者が一致する場合には、情報記憶媒体１０２からのデータ読み出しは成功と判断する（３１９）。

以上、本発明の第１の実施形態によれば、本実施形態にかかる情報処理システムの情報記憶媒体１０２に記憶されるユーザデータは暗号化されて保管される。あるユーザデータが記録された情報記憶媒体１０２から不正にそのデータを読み出したとしても、そのデータは暗号化されておりそのデータの書き込みに用いた情報処理装置１０１の保管する暗号鍵なしにその内容を得ることは容易ではない。また情報処理装置１０１、情報記憶媒体１０２間の通信経路１０９はデータの読み出し時、書き込み時ともに暗号化されたデータを送受信し、通信経路１０９の盗聴によって情報記憶媒体１０２に保管されたデータを不正に入手することも容易ではない。さらに情報処理装置１０１と情報記憶媒体１０２との間で鍵共有を行なう必要がなく、暗号鍵の管理は情報処理装置１０１内に閉じていることから、鍵管理の安全上有利である。

また情報記憶媒体１０２に保管される暗号化データには個々の情報記憶媒体に固有のＩＤ１１１が含まれており、情報記憶媒体に保管されるデータは、この情報記憶媒体のＩＤと結びつけられている。これにより、正当な手順である情報記憶媒体に保管された暗号化データは、他の情報記憶媒体に不正な手段でコピーされたとしても、正当な情報処理装置による読み出し時のＩＤ一致比較手順３１７でＩＤの不一致が検出されることによって利用が不可能となる。すなわち第１の実施形態にかかる情報処理システムは、情報記憶媒体に保管される暗号化データを他の情報記憶媒体に不当にコピーし、移動することが困難であるという特徴を持つ。

さらに正当な情報処理装置による情報記憶媒体へのデータ書き込み処理においては、ステップ２０９によってカウント値１１２が必ず更新されるとともに、このカウント値は書き込み処理で情報記憶媒体に書き込まれる暗号化データに必ず含まれる。これにより、ある情報記憶媒体からある時点で暗号化データを読み出して別の記憶装置に保管し（バックアップデータの作成）、その後、同一情報記憶媒体への別の書き込み処理によって暗号データの更新が生じた後に、バックアップしていた暗号データを、不正にその情報記憶媒体へ書き戻したとしても、正当な情報処理装置による読み出し時のカウント値一致比較のステップ３１８でカウント値の不一致が検出されることによって、不正に書き戻したデータの利用が不可能となる。例えば情報記憶媒体に格納される残高データをバックアップとして保存し、この残高データが更新された後に元の残高データを同一情報記憶媒体に書き戻してもＩＤは一致するが、カウント値の不一致が検出される。すなわち第１の実施形態にかかる情報処理システムは、情報記憶媒体に保管される暗号化データを不当にバックアップし書き戻すことが困難であるという特徴を持つ。

さらに本発明の第１の実施形態によれば、本実施形態にかかる情報処理システムの通信経路１０９上で盗聴される通信データを用いて、情報記憶媒体１０２に保管されるデータを不正にバックアップ、コピーすることが困難である情報処理システムの提供が可能となる。
２．第２の実施形態
本発明の第２の実施形態について図４から図６を用いて説明する。まず図４を用いて、第２の実施形態に係る情報処理システム、およびこの情報処理システムを構成する情報処理装置、情報記憶媒体の概略構成を説明する。

図４は、本実施形態に係る情報処理システムの概略構成図である。図中、通信Ｉ／Ｆ部１０３から暗号化／復号化部１０５、データ、信号線１０７からカウント値１１２およびカウント値更新部１１４は、図１に示したものと同一であり、説明は省略する。４０１は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯端末、携帯電話など、何らかのデータを処理するＣＰＵおよびメモリを具備する情報処理装置である（以下、情報処理装置とする）。情報処理装置４０１は、暗号鍵生成部４０３のモジュールを有する。４０２は、例えばＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性情報記憶領域を有する例えばＲＦＩＤ、ＩＣカードなどの情報記憶媒体である（以下、情報記憶媒体とする）。

暗号鍵生成部４０３は、暗号化／復号化に用いる暗号鍵を生成するモジュールである。暗号鍵生成部４０３は、情報記憶媒体４０２から入力する２種類の情報、ＩＤ１１１とカウント値１１２を元にして暗号鍵を秘密裏に演算して生成する。暗号鍵生成部４０３によって生成される暗号鍵は、ＩＤとカウント値の関数、ｆ（ＩＤ，カウント値）と表記できる。

暗号鍵の算出方法は任意であるが、情報記憶媒体４０２から入力するＩＤ１１１とカウント値１１２と関連付いている必要がある。暗号鍵の算出方法としては、例えば以下のような方法を用いてもよい。生成すべき暗号鍵、ＩＤ１１１、カウント値１１２が各々１２８ビットとする時、ＩＤ１１１、カウント値１１２のビット排他論理和、または１２８ビット算術加算などの２つの情報の論理演算、算術演算によって暗号鍵を算出する。またはＩＤ１１１を平文、カウント値１１２を暗号鍵として、暗号化／復号化機能１０５を用いた暗号処理により暗号文を得て、この暗号文を暗号鍵とする。さらには上記演算方法を複数種類組み合わせてもよいし、ＩＤ１１１、カウント値１１２、算出すべき暗号鍵のビット長が異なる場合には、同一のビット長となるよう適宜パディング処理などを加えてもよい。

また暗号鍵の算出方法を情報処理装置４０１外部から不正に入手することが困難となるよう守秘する必要がある。算出方法の守秘方法としては、例えば専用のハードウェアモジュールとする方法、またはソフトウェアによる機能実現の場合には実行コードを情報処理装置４０１内で守秘する方法などを用いてもよい。

４０４は記憶領域１１０に保管される暗号化データである。暗号化データ４０４は、ユーザデータとＩＤ１１１から構成され、これら２種類のデータを暗号鍵生成部４０３によって生成される暗号鍵によって暗号化されたものである。

次に図５を用いて、第２の実施形態に係る情報処理システムによる情報記憶媒体へのデータ書き込み動作について説明する。図５は、第２の実施形態に係る情報処理システムの書き込み動作のフローチャートである。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２に対して書き込み要求信号を送信する（２０１）。情報記憶媒体４０２は、情報処理装置４０１から書き込み要求信号を受信し（２０２）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるＩＤ１１１の読み出しを行ない（２０３）、このＩＤ１１１を情報処理装置４０１に送信する（２０４）。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２から送信されたＩＤ１１１を受信し（２０５）、それに応じて情報記憶媒体４０２に対しＩＤ受信完了通知を送信する（２０６）。

情報記憶媒体４０２は、情報処理装置４０１から送信されたＩＤ受信完了通知を受信し（２０７）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるカウント値１１２の読み出しを行う（２０８）。次にカウント値更新部１１４は、読み出したカウント値１１２の更新処理を行い（２０９）、更新済のカウント値を記憶領域１１０の然るべき領域に書き込む（２１０）とともに、更新済のカウント値を情報処理装置４０１に送信する（２１１）。ここで手順２０９においてカウント値が規定の最終値である際には値の更新は行なわず最終値のままとする。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２から送信されたカウント値を受信する（２１２）。それに応じて、暗号鍵生成部４０３は、ＩＤ１１１及びカウント値１１２から暗号鍵を生成する（５０１）。暗号化／復号化部１０５は、情報記憶媒体１０２に書き込むべきユーザデータ、情報記憶媒体１０２から受信したＩＤ１１１を平文とし、暗号鍵生成部４０３が生成した暗号鍵を用いて暗号処理を行い、暗号化データを得る（５０２）。情報処理装置４０１は、この暗号化データを情報記憶媒体４０２に送信する（２１４）。

情報記憶媒体４０２は、情報処理装置４０１から送信された暗号化データを受信し（２１５）、この暗号化データを記憶領域１１０の然るべき領域に書き込み（２１６）、情報処理装置１０１に暗号化データ書き込み完了通知を送信する（２１７）。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２から送信された暗号化データ書き込み完了通知を受信し、書き込みの成功を確認する（２１８）。

次に図６を用いて、第２の実施形態に係る情報処理システムによる情報記憶媒体からのデータ読み出し動作について説明する。図６は、第２の実施形態に係る情報処理システムの読み出し動作のフローチャートである。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２に対して読み出し要求信号を送信する（３０１）。情報記憶媒体４０２は、情報処理装置４０１から読み出し要求信号を受信し（３０２）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるＩＤ１１１の読み出しを行ない（３０３）、このＩＤ１１１を情報処理装置４０１に送信する（３０４）。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２から送信されたＩＤ１１１を受信し（３０５）、それに応じて情報記憶媒体４０２にＩＤ受信完了通知を送信する（３０６）。

情報記憶媒体４０２は、情報処理装置４０１から送信されたＩＤ受信完了通知を受信し（３０７）、それに応じて記憶領域１１０に保管されるカウント値１１２の読み出しを行ない（３０８）、読み出したカウント値１１２を情報処理装置４０１に送信する（３０９）。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２から送信されたカウント値１１２を受信し（３１０）、それに応じて情報記憶媒体４０２にカウント値受信完了通知を送信する（３１１）。

情報記憶媒体４０２は、情報処理装置４０１から送信されたカウント値受信完了通知を受信し（３１２）、それに応じて記憶領域１１０に格納された暗号化データ１１３を読み出し（３１３）、この暗号化データ１１３を情報処理装置４０１に送信する（３１４）。

情報処理装置４０１は、情報記憶媒体４０２から送信された暗号化データ１１３を受信する（３１５）。暗号鍵生成部４０３は、ＩＤ１１１及びカウント値１１２から暗号鍵を生成し（６０１）、情報記憶媒体４０２から受信した暗号化データ１１３を暗号文とし、暗号鍵生成部４０２が生成した暗号鍵を用いて復号処理を行い、ユーザデータ及びＩＤからなる平文データを得る（６０２）。

情報処理装置４０１の比較部１０４は、ステップ３０５で情報記憶媒体４０２から受信したＩＤと、ステップ６０２で情報記憶媒体４０２から受信した暗号データから復号したＩＤが一致するか否かを比較する（３１７）。比較の結果、両者が一致しない場合には、情報記憶媒体４０２からのデータ読み出しは失敗と判断する（３２０）。

ステップ３１７による比較の結果、両者が一致する場合には、情報記憶媒体４０２からのデータ読み出しは成功と判断する（３１９）。

以上、本発明の第２の実施形態によれば、本実施形態にかかる情報処理システムの情報記憶媒体４０２に記憶されるデータは暗号化されて保管される。あるデータが記録された情報記憶媒体４０２から不正にデータを読み出したとしても、そのデータは暗号化されておりそのデータの書き込みに用いた情報処理装置４０１の保管する暗号鍵なしにその内容を得ることは容易ではない。また情報処理装置４０１、情報記憶媒体４０２間の通信経路１０９はデータの読み出し時、書き込み時ともに暗号化されたデータを送受信し、通信経路１０９の盗聴によって情報記憶媒体４０２に保管されたデータを不正に入手することも容易ではない。さらに情報処理装置４０１と情報記憶媒体４０２との間で鍵共有を行なう必要がなく、暗号鍵の管理は情報処理装置４０１内に閉じていることから、鍵管理の安全上有利である。

さらに情報処理装置４０１は暗号鍵を保管せずに情報記憶媒体４０２から入力するＩＤ１１１及びカウント値１１２から暗号鍵を生成するため、ある情報記憶媒体と通信する複数の情報処理装置からなる情報処理システムを構築する際に、複数の情報処理装置間で暗号鍵そのものを共有する必要がない。この点もまたセキュリティ上有利である。

また情報記憶媒体４０２に保管される暗号化データを暗号化するための暗号鍵は、この情報記憶媒体に固有のＩＤ１１１及びカウント値１１２と関連付けられている。これにより、ある情報記憶媒体に正当な手順で保管された暗号化データは、他の情報記憶媒体に不正な手段でコピーされたとしても、正当な情報処理装置による読み出し時にステップ６０１によって本来の暗号鍵が生成されないためにステップ６０２の復号処理に失敗し、ＩＤ一致比較のステップ３１７でＩＤの不一致が検出されることによって利用が不可能となる。すなわち本実施形態にかかる情報処理システムは、情報記憶媒体に保管される暗号データを他の情報記憶媒体に不当にコピーし、移動することが困難であるという特徴を持つ。

さらに正当な情報処理装置による情報記憶媒体へのデータ書き込み処理においては、ステップ２０９によってカウント値１１２が必ず更新されるとともに、このカウント値は書き込み処理で、暗号化データを暗号化するための暗号鍵と関連付けられる。これにより、ある情報記憶媒体からある時点で暗号化データを読み出して別の記憶装置に保管し（バックアップデータの作成）、その後、同一情報記憶媒体への別の書き込み処理によって暗号データの更新が生じた後に、バックアップしていた暗号データを、不正にその情報記憶媒体へ書き戻したとしても、カウント値が不一致のために正当な情報処理装置による読み出し時にステップ６０１によって本来の暗号鍵が生成されないことにより、ステップ６０２の復号処理に失敗し、ＩＤ一致比較のステップ３１７でＩＤの不一致が検出されることによって、不正に書き戻したデータの利用が不可能となる。すなわち本実施形態にかかる情報処理システムは、情報記憶媒体に保管される暗号化データを不当にバックアップし書き戻すことが困難であるという特徴を持つ。

さらに本発明の第２の実施形態によれば、本実施形態にかかる情報処理システムの通信経路１０９上で盗聴される通信データを用いて、情報記憶媒体４０２に保管されるデータを不正にバックアップ、コピーすることが困難である情報処理システムの提供が可能となる。

なお図１および図４に示した構成は、本発明の第１の実施形態の情報処理装置１０１及び情報記憶媒体１０２、または本発明の第２の実施形態情報処理装置４０１及び情報記憶媒体４０２が具備すべき最小構成を示しており、各々の装置は図示以外の機能モジュールを具備してもよいし、また図示した機能モジュールを複数具備してもよい。特に上記構成においては、記憶領域１１０は、ＩＤ１１１、カウント値１１２、および暗号化データ１１３又は４０４を保管する例を示したが、必ずしもこの構成に限定する訳ではなく、複数の独立した記憶領域を設け、各々の記憶領域にＩＤ１１１、カウント値１１２、および暗号化データ１１３又は４０４を保管する構成としてもよい。

また暗号化データ１１３又は４０４を保管する領域を記憶領域１１０上に複数設け、各々の暗号化データ１１３又は４０４ごとに対応する独立したカウント値１１２を設けてもよい。

また比較部１０４、暗号化／復号化部１０５、カウント値更新部１１４の各機能モジュールは、情報処理装置４０１又は４０１、情報記憶媒体１０２又は４０２上の専用のハードウェアモジュールとしてもよいし、同様にＣＰＵと処理ソフトウェアによる実装としてもよく、その実現手段は限定しない。

また本発明の第１の実施形態にかかる情報処理装置１０１及び情報記憶媒体１０２、または本発明の第２の実施形態の情報処理装置４０１及び情報記憶媒体４０２の動作は、図２及び図３、又は図５及び図６に示した動作フローチャートに限る訳ではない。情報処理装置１０１又は４０１、情報記憶媒体１０２又は４０２間でやり取りする要求信号、完了通知などについては、例えばＩＤの読み出し、カウント値の読み出し、暗号化データ読み書きごとに独立のコマンドを発行し、それに応答するようなシーケンスとしてもよい。またＩＤ読み出し動作とカウント値読み出し動作は、逆の順序としてもよい。

また図２、図３、図５、図６においては簡略化のために主たる送受信データに限って記載しており、制御信号、付加データなどを同時に送受信してもよい。

また本発明の第１の実施形態の処理手順を示す図２、図３においては簡略化のために省略したが、カウント値１１２が既定の最終値まで更新された際の処理として以下のような方式を用いてもよい。データ書き込み時のステップ２１２においてカウント値を受信した際に、カウント値が最終値である場合には、ステップ２１３に進まずに、書き込み失敗として処理を終了する。データ読み出し時のステップ３１０においてカウント値を受信した際に、カウント値が最終値である場合には、ステップ３１１に進まずに、読み出し失敗として処理を終了する。これらの手順の追加により、情報記憶媒体１０２への書き込み回数は、カウント値の最終値の大きさで限定される。すなわち情報記憶媒体１０２への書き込み回数が制限されることになる。例えばカウント値１１２のカウンタが１ずつ引くように更新される場合に、カウント値１１２が０になったとき固定するなどとする。この場合にカウント値１１２の更新を無制限とすると、同じカウント値が繰り返し出現することがあり得、バックアップの書き戻しを許すケースが生じる。

または書き込み手順は図２と同一とし、データ読み出し手順において、ステップ３１０で受け取るカウント値が最終値である場合、ステップ３１９で得られる読み出しデータを、他の情報記憶媒体からのコピーデータでないことは保証可能であるが、同一情報記憶媒体のバックアップデータでないことを保証しないデータとして扱ってもよい。情報処理システムのセキュリティ構成を同一情報記憶媒体のデータバックアップにメリットがない構成とすることによって本方式の運用が可能である。

上記処理手順は、本発明の第２の実施形態の処理手順を示す図４、図５についても同様であり説明は省略する。

なお図１に示す第１の実施形態のシステム構成の代わりに、図７に示すシステム構成であってもよい。７０１は例えばパーソナルコンピュータ、携帯端末、携帯電話など、何らかのデータを処理するＣＰＵおよびメモリを具備する情報処理装置あるいは計算機本体である（以下、情報処理装置とする）。７０２は情報記憶媒体に対する情報書き込み／読み出し装置である（以下、Ｒ／Ｗとする）。Ｒ／Ｗ７０２は、情報記憶媒体１０２と通信を行う通信Ｉ／Ｆ部１０３、比較部１０４、暗号化／復号化部１０５、暗号鍵保管部１０６を具備するとともに情報処理装置７０１と通信を行う通信Ｉ／Ｆ部７０３を有する。通信Ｉ／Ｆ部７０３は、Ｒ／Ｗ７０２が情報処理装置７０１と情報をやり取りするための通信インタフェースである。

７０４は情報処理装置７０１とＲ／Ｗ７０２の具備する通信Ｉ／Ｆ部７０３間で情報をやり取りする通信経路である。

また図中、情報記憶媒体１０２からデータ、制御信号線１１５は図１に示したものと同一であり説明は省略する。通信Ｉ／Ｆ部１０３から暗号鍵保管部１０６の機能モジュールは、Ｒ／Ｗ７０２によって具備され、通信経路１０９はＲ／Ｗ７０２と情報記憶媒体１０２との通信経路となる点が図１のシステム構成とは異なる。

情報処理装置７０１は、Ｒ／Ｗ７０２へデータ書き込みコマンドおよびデータ読み出しコマンドを発行する。Ｒ／Ｗ７０２は、通信Ｉ／Ｆ部７０３を介してこれらのコマンドを受信し、上記のデータ書き込み動作およびデータ読み出し動作を実行し、その結果を情報処理装置７０１へ返す。データ読み出しの際に読み出し失敗を検出したとき、Ｒ／Ｗ７０２は、情報処理装置７０１へその報告をする。

上記構成によれば、情報記憶媒体１０２の制御機能をＲ／Ｗ７０２に集約することが可能である。情報処理装置７０１とＲ／Ｗ７０２との間の通信経路７０４を例えばＵＳＢなどの標準Ｉ／Ｆとすることによって、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどを情報処理装置７０１として利用することが可能となり、全体のシステムコストを低減することが可能となる。

また本発明の第２の実施形態についても、図４に示すシステム構成の情報処理装置４０１を、情報処理装置とＲ／Ｗからなる構成とすることが可能である。ここでは詳細なシステム構成図は省略する。

以上、本発明の実施例によれば、情報記憶媒体は、外部から値の改竄が困難なＩＤと、外部から値の改竄が困難で、且つ一方向にだけ更新されるカウント値を保存し、また情報記憶媒体の記憶領域に保管するデータを、これらＩＤとカウント値と結合した上で、情報記憶媒体へデータを書き込むべき正当な情報処理装置のみが保管する暗号鍵で暗号化したデータとする。この情報記憶媒体の保管データは、ＩＤと結合されていることにより、他の不正な情報記憶媒体へのコピーが困難である。またカウント値と結合されていることにより、情報記憶媒体からのバックアップデータの不正な書き戻しが困難である。またこの保管データは、正当な情報処理装置のみが持つ暗号鍵で暗号化されていることにより、暗号解読なしには、不正な情報処理装置による利用は困難である。以上の機能により、本発明にかかる情報記憶媒体は、その保管データの不正な改竄が困難であるという特徴を持つ。

本発明の第1の実施形態に係る情報処理システムの概略構成図である。 第1の実施形態に係る情報処理システムの書き込み動作のフローチャートである。 第1の実施形態に係る情報処理システムの読み出し動作のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る情報処理システムの概略構成図である。 第２の実施形態に係る情報処理システムの書き込み動作のフローチャートである。 第２の実施形態に係る情報処理システムの読み出し動作のフローチャートである。 第1の実施形態に係る情報処理システムの別の概略構成図である。

符号の説明

１０１，４０１：情報処理装置、１０２，４０２：情報記憶媒体、１０４：比較部、１０５：暗号化／復号化部、１０６：暗号鍵保管部、１１１：ＩＤ、１１２：カウント値、１１３，４０４：暗号化データ、１１４：カウント値更新部、４０３：暗号化生成部

Claims (10)

1. 情報記憶媒体へデータを書き込み、該データを読み出す情報処理装置であって、
   前記情報記憶媒体から個々の情報記憶媒体に固有の識別子を読み出す手段と、前記情報記憶媒体からデータ書き込みごとに計数値が更新されるカウント値を読み出す手段と、前記情報記憶媒体に対して暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
   暗号鍵を秘密裏に保存する暗号鍵保管部と、
   データ書き込み時に読み出した前記識別子、読み出した前記カウント値およびユーザデータを前記暗号鍵によって暗号化して前記暗号化データを生成し、データ読み出し時に前記暗号鍵によって読み出した前記暗号化データを復号する暗号化／復号化部と、
   前記情報記憶媒体から読み出した前記識別子と復号された識別子とを比較して一致するか否か判定し、前記情報記憶媒体から読み出した前記カウント値と復号されたカウント値とを比較して一致するか否か判定する比較部とを有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記情報処理装置は、前記通信インタフェース部、前記暗号鍵保管部、前記暗号化／復号化部、前記比較部および計算機本体との通信を行うための第２の通信インタフェース部を有する前記情報記憶媒体の情報書き込み／読み出し装置と、前記情報書き込み／読み出し装置に対してデータ書き込み指令およびデータ読み出し指令を発行する計算機本体とから構成されることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
3. 情報記憶媒体へデータを書き込み、該データを読み出す情報処理装置であって、
   前記情報記憶媒体から個々の情報記憶媒体に固有の識別子を読み出す手段と、前記情報記憶媒体からデータ書き込みごとに計数値が更新されるカウント値を読み出す手段と、前記情報記憶媒体に対して暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
   データ書き込みごと、データ読み出しごとに、読み出された前記識別子と読み出された前記カウント値とに依存する暗号鍵を生成する暗号鍵生成部と、
   データ書き込み時に前記識別子およびユーザデータを生成された前記暗号鍵によって暗号化して前記暗号化データを生成し、データ読み出し時に前記暗号鍵によって読み出した前記暗号化データを復号する暗号化／復号化部と、
   前記情報記憶媒体から読み出した前記識別子と復号された識別子とを比較して一致するか否か判定する比較部とを有することを特徴とする情報処理装置。
4. 前記情報処理装置は、前記通信インタフェース部、前記暗号鍵生成部、前記暗号化／復号化部、前記比較部および計算機本体との通信を行うための第２の通信インタフェース部を有する前記情報記憶媒体の情報書き込み／読み出し装置と、前記情報書き込み／読み出し装置に対してデータ書き込み指令およびデータ読み出し指令を発行する計算機本体とから構成されることを特徴とする請求項３記載の情報処理装置。
5. 情報処理装置からのデータ読み書き要求に応答して格納されるデータを前記情報処理装置に送受信する情報記憶媒体であって、前記情報記憶媒体は、
   個々の情報記憶媒体に固有の識別子、データ書き込みごとに計数値が更新されるカウント値、および暗号化データを格納する記憶領域を有し、前記暗号化データは、前記識別子、前記カウント値およびユーザデータが前記情報処理装置によって暗号化されたデータであり、
   データ書き込みごと、データ読み出しごとに前記情報処理装置へ前記識別子と前記カウント値を送信する手段と、データ読み書き要求に応じて前記情報処理装置に対し前記暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
   データ書き込み要求の際に前記カウント値の計数を更新するカウント値更新部とを有することを特徴とする情報記憶媒体。
6. 前記カウント値更新部は、前記カウント値が所定の最終値に達したとき、以後前記カウント値の更新を抑止することを特徴とする請求項５記載の情報記憶媒体。
7. 情報処理装置からのデータ読み書き要求に応答して格納されるデータを前記情報処理装置に送受信する情報記憶媒体であって、前記情報記憶媒体は、
   個々の情報記憶媒体に固有の識別子、データ書き込みごとに計数値が更新されるカウント値、および暗号化データを格納する記憶領域を有し、前記暗号化データは、前記識別子およびユーザデータが前記識別子と前記カウント値に依存して生成された暗号鍵によって前記情報処理装置で暗号化されたデータであり、
   データ書き込みごと、データ読み出しごとに前記情報処理装置へ前記識別子と前記カウント値を送信する手段と、データ読み書き要求に応じて前記情報処理装置に対し前記暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
   データ書き込み要求の際に前記カウント値の計数を更新するカウント値更新部とを有することを特徴とする情報記憶媒体。
8. 前記カウント値更新部は、前記カウント値が所定の最終値に達したとき、以後前記カウント値の更新を抑止することを特徴とする請求項７記載の情報記憶媒体。
9. データを保存する情報記憶媒体と、前記情報記憶媒体へ該データを書き込み、該データを読み出す情報処理装置とを有する情報処理システムであって、
   前記情報処理装置は、前記情報記憶媒体から個々の情報記憶媒体に固有の識別子を読み出す手段と、前記情報記憶媒体からデータ書き込みごとに計数値が更新されるカウント値を読み出す手段と、前記情報記憶媒体に対して暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
   暗号鍵を秘密裏に保存する暗号鍵保管部と、
   データ書き込み時に読み出した前記識別子、読み出した前記カウント値およびユーザデータを前記暗号鍵によって暗号化して前記暗号化データを生成し、データ読み出し時に前記暗号鍵によって読み出した前記暗号化データを復号する暗号化／復号化部と、
   前記情報記憶媒体から読み出した前記識別子と復号された識別子とを比較して一致するか否か判定し、前記情報記憶媒体から読み出した前記カウント値と復号されたカウント値とを比較して一致するか否か判定する比較部とを有し、
   前記情報記憶媒体は、前記識別子、前記カウント値および前記暗号化データを格納する記憶領域と、
   前記情報処理装置へ前記識別子と前記カウント値を送信する手段と、データ読み書き要求に応じて前記情報処理装置に対して前記暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
   データ書き込み要求の際に前記カウント値の計数を更新するカウント値更新部とを有することを特徴とする情報処理システム。
10. データを保存する情報記憶媒体と、前記情報記憶媒体へ該データを書き込み、該データを読み出す情報処理装置とを有する情報処理システムであって、
    前記情報処理装置は、前記情報記憶媒体から個々の情報記憶媒体に固有の識別子を読み出す手段と、前記情報記憶媒体からデータ書き込みごとに計数値が更新されるカウント値を読み出す手段と、前記情報記憶媒体に対して暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
    データ書き込みごと、データ読み出しごとに、読み出された前記識別子と読み出された前記カウント値とに依存する暗号鍵を生成する暗号鍵生成部と、
    データ書き込み時に前記識別子およびユーザデータを生成された前記暗号鍵によって暗号化して前記暗号化データを生成し、データ読み出し時に前記暗号鍵によって読み出した前記暗号化データを復号する暗号化／復号化部と、
    前記情報記憶媒体から読み出した前記識別子と復号された識別子とを比較して一致するか否か判定する比較部とを有し、
    前記情報記憶媒体は、前記識別子、前記カウント値および前記暗号化データを格納する記憶領域と、
    前記情報処理装置へ前記識別子と前記カウント値を送信する手段と、データ読み書き要求に応じて前記情報処理装置に対して前記暗号化データを送受信する手段とを有する通信インタフェース部と、
    データ書き込み要求の際に前記カウント値の計数を更新するカウント値更新部とを有することを特徴とする情報処理システム。
    

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