JP2005348306A - 電子タグシステム、電子タグ、電子タグリーダライタ、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】第三者による不正な情報収集を防ぎ、その非同定性により当該電子タグの不正な同定追跡の防止をはかり、プライバシーを高度に保護する。
【解決手段】タグＲ／Ｗ２と電子タグ１の双方で秘密共有鍵情報を設定することで、同情報を有するタグＲ／Ｗ２のみが暗号化された発信情報を復号する。また、タグＲ／Ｗ２及び電子タグ１の双方で予測不能な情報を生成し、同情報を秘密共有鍵情報と組み合わせてタグ内情報を暗号化して発信することで、不正な同定追跡を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１以上の電子タグと、電子タグとは無線によって接続される電子タグリーダライタから成る電子タグシステム、電子タグ、電子タグリーダライタ、およびプログラムに関する。

現在、固体識別情報を格納した小型の電子タグ（無線タグ）をあらゆる対象に実装（貼付）し、同タグから実装した対象に関する情報を自動的に読み出す技術が脚光を浴びている。この技術は、対象となる物の管理や流通コストを大幅に削減する一方で、人々のプライバシーの侵害を引き起こす危険性が問題視されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
木下真吾、星野文学、小室智之、藤村明子、大久保美也子，"ＲＦＩＤプライバシー保護を実現する可変秘匿ＩＤ方式"，コンピュータセキュリティシンポジウム２００３，pp．497-502，2003 大久保美也子、鈴木幸太郎、木下真吾，"Forward-Secure RFID Privacy Protection for Low-cost RFID"，コンピュータセキュリティシンポジウム２００３，pp.491-496，2003

具体的に、従来の電子タグシステムによれば、以下の（１）、（２）に列挙する危険性を孕んでいる。
（１）意図せぬ第三者が、電子タグからの発信情報、またはその発信情報を基に参照できる情報から、実装した対象に関する情報とその所有者との関係を盗み見、関連付けて管理・分析する。
（２）意図せぬ第三者が、電子タグから発信される当該電子タグを同定可能な情報から、同電子タグまたはその所有者の移動または行動を追跡する。

本発明は上記した危険性を解消するためになされたものであり、第三者による不正な情報収集を防ぎ、また、その非同定性により当該電子タグの不正な同定追跡の防止をはかり、プライバシーが高度に保護された、電子タグシステム、電子タグ、電子タグリーダライタ、およびプログラムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は、１以上の電子タグと、前記電子タグとは無線によって接続される電子タグリーダライタから成る電子タグシステムであって、前記電子タグは、ランダムな情報を生成して同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報と組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報として生成し、前記電子タグリーダライタは、受信した前記暗号化情報を前記秘密共有鍵情報を用いて復元すること、を特徴とする。

また、本発明において、前記電子タグは、前記暗号化情報および前記生成されたランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号を前記暗号化情報と生成されたランダムな情報とともに発信し、前記電子タグリーダライタは、内部で生成した認証符号と前記受信した認証符号を比較してその正当性を検証し、前記暗号化情報を復元することを特徴とする。

また、本発明において、前記電子タグリーダライタは、内部で生成したランダムな情報、設定された読出用秘密共有鍵情報および書替用秘密共有鍵情報を入力とする一方向性関数値を計算し、続いて当該一方向性関数値と新規設定の読出用秘密共有鍵情報を入力として得られる演算処理値を計算し、更に、前記一方向性関数値を用いて前記演算処理値およびランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号、前記ランダムな情報、および演算処理値を共に前記電子タグへ送信し、前記電子タグは、受信したランダムな情報、設定された読出用秘密鍵情報および書替用秘密鍵情報を入力とした一方向性関数値を計算し、当該一方向性関数値を用いて前記受信した演算処理値およびランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該生成した認証符号と前記受信した認証符号との一致性を検証し、前記演算処理値と前記一方向性関数値から新規読出秘密鍵情報を復元し、更新することを特徴とする。

また、本発明において、前記電子タグは、実装される対象のライフサイクルに応じて、電子タグ情報の読出秘密鍵情報を保持する前記電子タグリーダライタにのみ読出しを許可するモードと、任意の電子タグリーダライタに対して電子タグ情報の公開を許可するモードの設定切替えを行うことを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、電子タグリーダとは無線により接続される電子タグであって、ランダムな情報を生成し、同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報と組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報として前記タグリーダに返信する暗号化処理部と、前記暗号化情報および前記生成されたランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号を前記暗号化情報と生成されたランダムな情報とともに発信する認証符号生成部と、を備えたことを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、１以上の電子タグとは無線により接続される電子タグリーダライタであって、内部で生成されるランダムな情報、前記電子タグから発信されるランダムな情報、および秘密共有鍵情報を入力とする一方向性関数値、もしくは条件付一方向性関数値を計算する関数演算部と、前記関数演算部によって生成される関数値に基づき、前記電子タグによって発信される第三者に予測不能な暗号化情報、およびランダムな情報に対して計算される認証符号と、前記電子タグによって発信される認証符号とを比較し、その正当性を検証する認証部と、前記認証部によって認証が得られた後、前記暗号化情報を前記関数演算部により計算された関数値により復元する電子タグ情報復号部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明において、複数の前記電子タグから前記予測不能な暗号化情報を時分割で読み出すアンチコリジョン監視部と、を備えたことを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、電子タグリーダとは無線により接続される電子タグに用いられるプログラムであって、ランダムな情報を生成し、同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報と組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報として前記タグリーダに返信する処理と、前記暗号化情報および前記生成されたランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号を前記暗号化情報と生成されたランダムな情報とともに発信する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

上記した課題を解決するために本発明は、１以上の電子タグとは無線により接続される電子タグリーダライタに用いられるプログラムであって、内部で生成されるランダムな情報、前記電子タグから発信されるランダムな情報、および秘密共有鍵情報を入力とする一方向性関数値、もしくは条件付一方向性関数値を計算する処理と、前記生成される関数値に基づき、前記電子タグによって発信される第三者に予測不能な暗号化情報、およびランダムな情報に対して計算される認証符号と、前記電子タグによって発信される認証符号とを比較し、その正当性を検証する処理と、前記認証が得られた後、前記暗号化情報を前記関数演算部により計算された関数値により復元する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、電子タグデータを暗号化して発信することで、第三者の盗聴による管理、分析の脅威を回避できる。具体的に、電子タグリーダライタと電子タグの双方で秘密共有鍵情報を設定することで、同情報を有する電子タグリーダライタのみが暗号化された発信情報を復号することができる。
また、固定的な電子タグ情報を発信する際、毎回ランダムな情報を織り交ぜて電子タグの発信情報から識別性を排除し、発信情報から当該電子タグを同定できないようにすることで、電子タグまたはその所有者の移動または追跡から解放される。具体的に、電子タグリーダライタ及び電子タグの双方で予測不能な情報を生成し、同情報を秘密共有鍵情報と組み合わせて固定的なタグ内情報を暗号化して発信することで、不正な同定追跡を防止することができる。

また、電子タグが発信する情報に認証符号を含ませることで電子タグリーダライタ内においてその認証符号の正当性を検証し、このことにより、発信される電子タグ情報の信頼性が向上する。このとき、発信される電子タグ内の固定的な識別情報はもとより、識別情報を含まないタグ内格納データも同様に発信情報から第三者の不正な情報収集を防ぎ、その非同定性による当該電子タグの不正な同定追跡を防止できる。更に、アンチコリジョン機能により、非同定性を持続しながら複数の電子タグ情報の輻輳制御も可能である。
また、タグの暗号化発信情報を復元するための読出用秘密鍵情報と、読出用秘密鍵情報を更新するための書替用秘密鍵情報を設定し、当該書替用秘密鍵情報により読出用秘密情報を更新することで、あるいは、電子タグを実装する対象のライフサイクル（製造、流通、販売、一般消費、廃棄）に応じて、読出用秘密鍵情報や書替用秘密鍵情報を更新、あるいは譲渡することで、ライフサイクルに応じたアククセスモードでの管理が可能であり、例えば、店頭で店員が読出用／書替用秘密鍵情報を更新して電子タグ内情報をロックする悪戯等を防止することができる。

図１は、本発明の電子タグシステムの概要を説明するために引用した図である。図１において、符号１は電子タグ、２は電子タグリーダライタ（以下、単にタグＲ／Ｗ２という）であり、両者は無線によって接続（結合）される。
電子タグ１は、ランダムな情報ｒ２を生成して同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報Ｋと組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報ｄを生成し、タグＲ／Ｗ２は、秘密共有鍵情報Ｋを用いて電子タグ１から受信した暗号化情報ｄを復元する。

ここで、電子タグ１は、暗号化情報ｄおよび生成されたランダムな情報ｒ２に対する認証符号（ＭＡＣ）を生成し、当該認証符号を暗号化情報ｄと生成されたランダムな情報ｒ２とともに発信し、タグＲ／Ｗ２は、内部で生成した認証符号ＭＡＣと受信した認証符号ＭＡＣを比較してその正当性を検証して暗号化情報ｄを復元する。
なお、ランダムな情報（乱数）の生成方法として、物理現象を利用した物理乱数生成方法や、任意のアルゴリズムを用いて擬似乱数を生成する方法があるがそのいずれでも適用が可能である。

図２は、本発明の電子タグの内部構成を示すブロック図である。本発明の電子タグ１は、乱数生成部１１と、乱数受信部１２と、暗号化処理部１３と、タグ情報合成部１４と、ＭＡＣ生成部１５で構成される。

乱数生成部１１は、ランダムな情報ｒ２を生成し、暗号化処理部１３で同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報Ｋと組み合わせ、また、タグ情報合成部１４で発信情報（タグ情報）を第三者に対して予測不能な暗号化情報としてタグＲ／Ｗ２に返信する。
なお、乱数受信部１２は、タグＲ／Ｗ２から発信される乱数ｒ１を受信して暗号化処理部１３へ供給し、ＭＡＣ生成部１５は、暗号化情報ｄおよび生成されたランダムな情報ｒ２に対する認証符号を生成し、当該認証符号を暗号化情報ｄと生成されたランダムな情報ｒ２とともに発信する。

図３は、本発明のタグＲ／Ｗの内部構成を示すブロック図である。本発明のタグＲ／Ｗ２は、アンチコリジョン監視部２１と、乱数生成部２２と、関数演算部２３と、ＭＡＣ生成部２４と、タグ情報復号化部２５と、ＭＡＣ認証部２６とで構成される。

アンチコリジョン監視部２１は、複数の電子タグ１から予測不能な暗号化情報を時分割で読み出すための監視を行う。関数演算部２３は、乱数生成部２２で生成されるランダムな情報ｒ１、アンチコリジョン監視部２１で受信される電子タグ１から発信されるランダムな情報ｒ２、および秘密共有鍵情報Ｋを入力とする一方向性関数値、もしくは条件付一方向性関数値を計算してタグ情報復号部２５およびＭＡＣ生成部２４へ供給する。ＭＡＣ認証部２６は、関数演算部２３によって生成される関数値に基づき、電子タグ１によって発信される第三者に予測不能な暗号化情報ｄ、およびランダムな情報ｒ２に対しＭＡＣ生成部２４で計算され出力される認証符号ＭＡＣと、電子タグ１によって発信される認証符号ＭＡＣとを比較し、その正当性を検証してタグ情報復号部２５へ供給する。タグ情報復号部２５は、ＭＡＣ認証部２６によって認証が得られた後、受信した暗号化情報ｄを関数演算部２３により計算された関数値により復元する。

図４、図５は、本実施形態の動作を示すフローチャートであり、電子タグ１、タグＲ／Ｗ２のそれぞれを示す。また、図６は、そのときの同定防止のためのプロトコルを説明するために引用した図である。
以下、本実施形態の動作について、図４〜図６を参照しながら詳細に説明する。ここでは、ランダムな情報ｒ１、ｒ２、一方向性または条件付き一方向性を有する関数ｆ、及び秘密共有鍵情報Ｋを用いて、電子タグ１からのタグＩＤ発信を毎回変化する暗号化データに組み立てている。秘密共有鍵情報Ｋを有するタグＲ／Ｗ２のみが、ランダム暗号化されたタグＩＤを復号することができる。秘密情報Ｋを有するＲ／Ｗ２と電子タグ１との通信は、図６に示すプロトコルに従い行われる。なお、図６は、Ｔの計算関数ＨおよびＨＭＡＣをすべてハッシュ関数で構成した実施形態である。

具体的に、まず、電子タグ１とタグＲ／Ｗ２は秘密共有鍵情報Ｋを共有しているものとする。タグＲ／Ｗ２は、乱数生成部２２で、例えば、１２８ビットの擬似乱数を生成し（Ｓ５１）、生成された乱数ｒ１を電子タグ１に送信する（Ｓ５２）。
ここで、電子タグ１は以下の処理を行う。まず、タグＲ／Ｗ２から乱数受信部１２で生成乱数ｒ１を受信後（Ｓ４１）、乱数生成部１１で１２８ビットの擬似乱数ｒ２を生成する（Ｓ４２）。そして、暗号化処理部１３で秘密共有鍵情報Ｋと受信乱数ｒ２のビット連結データに対するハッシュ値Ｔを計算する（Ｓ４３）。なお、出力ビット長が１２８のときはＴ”←Ｔ。出力ビット長Ｔ＞１２８のときは、Ｔ‘←ｙ_１２８（Ｔ）を計算して電子タグ１のＩＤビット長（１２８）に揃える。ここで、ｙ_ｂは入力データからｂビットの一意データを出力する関数を示す。たとえば、上位または下位ｂビットを切り出す関数である。
続いて、タグ情報合成部１４で、ハッシュ値Ｔ’と電子タグＩＤとの排他的論理和値ｄを計算する（Ｓ４４）。そして、このＴ’を用いＭＡＣ生成部１５で、返信データｄおよびｒ２に対する認証符号ｍを生成し（Ｓ４５）、ｄとｒ２を併せて返信する（Ｓ４６）。

このとき、タグＲ／Ｗ２は以下の処理を行う。すなわち、電子タグ１で生成された乱数ｒ２、ハッシュ値Ｔ’と電子タグＩＤとの排他的論理和値ｄ、そして認証符号ｍの受信を行ったとき（Ｓ５３）、関数演算部２３は、秘密共有鍵情報Ｋを鍵として、生成乱数ｒ１とアンチコリジョン監視部２１で受信した受信乱数ｒ２のビット連結データに対するハッシュ値Ｔの計算を行う（Ｓ５４）。ここで、出力ビット長が１２８のときはＴ’←Ｔ。出力ビット長Ｔ＞１２８のときは、Ｔ’←ｙ_{１２８（Ｔ）}を計算する。
続いて、ＭＡＣ生成部２４でハッシュ値Ｔ’を用いて受信データｄおよびｒ２に対する認証符号ｍ’を計算する。そして、計算した認証符号ｍ’と受信した認証符号ｍとの一致性を検証する（Ｓ５５）。ここで、一致する場合に限り、タグ情報復号部２５は、ハッシュ値Ｔ´およびｄから電子タグ１のＩＤを復元する（Ｓ５６）。

図７は、本発明の他の実施形態を示すブロック暗号を用いた同定防止プロトコルを説明するために引用した図である。なお、図７は、Ｔの計算関数ＥおよびＭＡＣをすべてブロック関数で構成した実施形態である。上記した実施形態同様、電子タグ１とタグＲ／Ｗ２は秘密共有鍵情報Ｋを共有しているものとする。
まず、タグＲ／Ｗ２は、１２８ビットの擬似乱数ｒ１を生成してこの乱数ｒ１を電子タグ１に送信する。これを受けて電子タグ１では以下の処理を行う。最初に１２８ビットの擬似乱数ｒ２を生成する。そして、受信乱数ｒ１と生成乱数ｒ２との排他的論理和を計算し、その計算結果を、ブロック暗号を用いて秘密共有鍵情報Ｋで暗号化する。ここではその暗号化データをＴとする。続いて、Ｔと電子タグＩＤとの排他的論理和値ｄ計算する。そして、Ｔを鍵として返信データｄおよびｒ２に対する認証符号ｍを計算し、d、ｒ２、ｍをタグＲ／Ｗ２に返信する。

これに対しタグＲ／Ｗ２では以下の処理を行う。すなわち、生成乱数ｒ１と電子タグ１で生成された乱数ｒ２との排他的論理和を計算し、その計算結果を、ブロック暗号を用いて秘密共有鍵情報Ｋで暗号化する。そのときの暗号化データをＴとする。続いて、このＴを用いて受信データｄおよびｒ２に対する認証符号ｍ’を計算する。そして、計算された認証符号ｍ’と受信した認証符号ｍとの一致性を検証する。ここで、一致する場合に限り、Ｔおよびｄから電子タグ１のＩＤを復元する。
なお、上記した実施形態のいずれにおいても生成するランダムな情報は、通信開始前に事前計算しておく形態でもよい。また、事前に生成または外部で生成したランダム情報を複数所持しておき、一個ずつ、通信毎に使い捨てる形態でもよい。更に、一方向性関数ｆとして、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）といった簡易圧縮関数、一方向性ハッシュ関数、公開鍵暗号や共通鍵暗号といった条件付き一方向性暗号関数といった一方向性を有する様々な関数を適用できる。また、排他的論理和は、加算や減算といった他の演算でもよい。

図８は、図６に示す基本プロトコルにて、使い捨て暗号鍵ＴやタグＩＤの暗号化値ｄを変形させた方式とその組み合わせの一覧を表形式で示した図である。図９に、ブロック暗号で構成する場合の更に他の実施形態が示されている。

図１０は、同時に複数の電子タグ１からタグＩＤを読み出すアンチコリジョン機能を備えたときの通信シーケンスを説明するために引用した図である。
電子タグ１およびタグＲ／Ｗ２は、それぞれ図４、図５に示した各処理を適切なタイミング（スロット）で実行する。各電子タグの処理Ｃ（ｄ、ｒ２、ＭＡＣを返信する処理）は、処理Ｂ（乱数ｒ２を生成して暗号化およびＭＡＣ生成処理）で自己生成した乱数ｒ２によってタイミングが異なる。このタイミングの差により、存在するタグのタグＩＤを検出していく。
ここでは、３個の電子タグ１とタグＲ／Ｗ２は共通の秘密共有鍵情報Ｋを所持するものとする。この秘密共有鍵情報Ｋを用いて、タグＩＤのランダムな暗号化、およびその復号を行う。複数の電子タグ１が同時に処理Ｃを実行する衝突が起きたスロットでは、当該スロットでコールした乱数ｒ２の情報を更に深掘してタグ検出処理を継続する。この衝突検知およびタイミング制御は、タグＲ／Ｗ２内蔵のアンチコリジョン監視部２１が実行する。

なお、タグＲ／Ｗ２から各電子タグ１への乱数ｒ２に対する質問ビットは一意ではなく、実行環境や電子タグ１からの応答状況に応じて適切な単位ビット数に変更してもよい。また乱数ｒ２の最上位ビットからではなく、その最下位やランダムなビット位置を指定する形態でもよい。
また、タグＲ／Ｗ２から、都度質問ビットを電子タグ１へ送信しない実施の形態でも構わない。例えば、時間やクロック周期など規定の応答枠を設け、自己生成乱数に応じて、タグＲ／Ｗ２からの最初のデータ受信を機に、各電子タグ１が適切なタイミングで自動応答する形態、またはその組み合わせでもよい。更に、タグＲ／Ｗ２が発する電波範囲に電子タグ１が１個だけしか存在しない場合でもよい。また、タグＲ／Ｗ２が所持する秘密共有鍵情報Ｋは、異なる秘密情報Ｋ′を有する電子タグ１が含まれていてもよい。この場合、タグＲ／Ｗ２は、秘密共有鍵情報Ｋでは当該タグＫ′で暗号化発信するＩＤタグ情報を復元できないだけである。

上記した同定防止通信の後、本実施形態における電子タグ１とタグＲ／Ｗ２の秘密共有鍵情報である一方向性関数値Ｔを用いて、タグＩＤ以外のタグ内格納情報を暗号化し、電子タグ１からＲ／Ｗ２へ発信し、タグＲ／Ｗ２側で暗号化データの復号を行うことも可能である。
具体的に、暗号方式にブロック暗号を用いる場合、例えば、一方向性関数値Ｔを暗号鍵として、電子タグ１ではタグ格納情報の暗号化、タグＲ／Ｗ２では暗号化されたタグ格納情報の復号を行う。また、送信元の真正性、データの完全性を保証するため、暗号化データに対して、一方向性関数値Ｔを用いた認証符号を組み合わせてもよい。一方向性関数値Ｔを基に暗号鍵を生成し、共通鍵暗号の共通鍵としての利用や、直接、タグ内格納情報との加減乗除演算や排他的論理和演算を行ってもよい。

電子タグ１の暗号化発信情報を復元するための読出用秘密情報Ｋｒと、読出用秘密情報Ｋｒを書き込み、または更新するための書替用秘密情報Ｋｗを設定し、書替用秘密情報Ｋｗにて読出用秘密情報Ｋｒを更新する電子タグ１とタグＲ／Ｗ２間の通信も可能である。
今、書替用秘密鍵情報Ｋｗを用いて、読出秘密鍵情報をＫｒ１からＫｒ２へ変更するものとする。ここで、書替用秘密鍵情報Ｋｗ及び現読出秘密鍵情報Ｋｒ１は、電子タグ１とタグＲ／Ｗ２の双方が所持し、タグＲ／Ｗ２は新しい読出用秘密鍵情報Ｋｒ２を所持しているものとする。この時、図１１、図１２にフローチャートで示すアルゴリズムで読出秘密鍵情報の更新を行う。

図１１に電子タグ１、図１２にタグＲ／Ｗ２の処理の流れが具体的に示されている。まず、電子タグＲ／Ｗ２は、内部で乱数ｒ１を生成し（Ｓ１２１）、当該乱数ｒ１、設定された読出用秘密共有鍵情報Ｋｒ１および書替用秘密共有鍵情報Ｋｗを入力とする一方向性関数値Ｔ１を計算する（Ｓ１２２）。続いて当該ハッシュ値と新規設定の読出用秘密共有鍵情報Ｋｒ２を入力として得られる演算処理値ｄ１を計算し（Ｓ１２３）、更に、一方向性関数値Ｔ１を用いて演算処理値ｄ１および乱数ｒ１に対する認証符号ＭＡＣ１を生成し（Ｓ１２４）、当該認証符号ＭＡＣ１、乱数ｒ１および演算処理値ｄ１を共に電子タグ１へ送信する（Ｓ１２５）。

一方、電子タグ１では、受信した乱数ｒ１、設定された読出用秘密鍵情報Ｋｒ１および書替用秘密鍵情報Ｋｗを入力とした一方向性関数値Ｃ１を計算し（Ｓ１１２）、当該一方向性関数値Ｃ１を用いて受信した演算処理値ｄ１および乱数ｒ１に対する認証符号ＭＡＣ１を生成する（Ｓ１１３）。そして、生成された認証符号ＭＡＣ１と受信した認証符号ＭＡＣ１との一致性を検証し（Ｓ１１４）、演算処理値ｄ１と一方向性関数値Ｔ１から新規読出秘密鍵情報Ｋｒ２を復元し、更新する（Ｓ１１５）。
そして、受信した乱数ｒ１、内部で生成した乱数ｒ２、そして、一方向性関数値Ｔ１を入力とする一方向性関数値Ｔ２を生成し、演算処理値ｄ２を生成し、タグＲ／Ｗ２に返信する（Ｓ１１７）。
これを受けたタグＲ／Ｗ２では、演算処理値ｄ２を受信後（Ｓ１２６）、受信乱数ｒ１、新規読出用秘密鍵情報Ｋｒ２、一方向性関数値Ｔ１を入力とする一方向性関数値ｄ２’を生成し（Ｓ１２７）、当該生成した一方向性関数値ｄ２’と受信した一方向性関数値ｄ２との一致性検証を行う（Ｓ１２８）。

このように、電子タグ１の暗号化発信情報を復元するための読出用秘密鍵情報と、読出用秘密鍵情報を更新するための書替用秘密鍵情報を設定し、当該書替用秘密鍵情報により読出用秘密情報を更新することで、電子タグ１のライフサイクルに応じた任意アククセスモードでの管理が可能となる。具体的な例を図１３に図示してある。なお、一方向性関数ｆとして、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）といった簡易圧縮関数、一方向性ハッシュ関数、公開鍵暗号や共通鍵暗号といった条件付き一方向性暗号関数といった一方向性を有する様々な関数を適用できる。

すなわち、電子タグ１を実装（貼付等）した「モノ」の特性やライフサイクルに合わせ、読出用秘密鍵情報や書替用秘密鍵情報の設定により、電子タグ１内情報へのアクセス制御モードを適切に設定変更する例が図１３に示されている。
具体的に、電子タグ１内情報の読出用秘密鍵情報を所持するタグＲ／Ｗ２のみがタグＩＤやＩＤ以外のタグ内情報を読み出せる「限定モード」と、どのタグＲ／Ｗ２でもタグ内情報を読出可能な「公開」モードを電子タグ１で設定する。この時、当該電子タグ１を実装したモノの流通、所有状況に応じて、図１３に示すような各種鍵とアクセスモードの設定ができる。

モノのライフサイクルで、所有者が変化する場合、書替用秘密鍵情報を次の所有者へ譲渡し、または書替用秘密鍵情報を誰もが認知している初期値に設定し、あるいはゼロクリアして譲渡してもよい。その後、次期所有者は適切なアクセスモードとそれに対応する書替用秘密鍵情報を設定することができる。更に、この書替用秘密鍵情報によって適切な読出用秘密鍵情報を設定することができる。
なお、タグ内情報のうち、ＩＤとそれ以外の格納情報を切り分け、それぞれに適したアクセスモード及び各種鍵を独立に設定する形態でもよい。

以上説明のように本発明は、電子タグ１のデータを暗号化して発信することで、第三者の盗聴による管理、分析の脅威を回避するものである。具体的に、タグＲ／Ｗ２と電子タグ１の双方で秘密共有鍵情報を設定することで、同情報を有するタグＲ／Ｗ２のみが暗号化された発信情報を復号することができる。
また、固定的な電子タグ情報を発信する際、毎回ランダムな情報を織り交ぜて、電子タグ１の発信情報から識別性を排除し、発信情報から当該電子タグ１を同定できないようにすることで、電子タグ１またはその所有者の移動または追跡から解放される。具体的に、タグＲ／Ｗ２及び電子タグ１の双方で予測不能な情報を生成し、同情報を秘密共有鍵情報と組み合わせて固定的なタグ内情報を暗号化して発信することで、不正な同定追跡を防止することができる。

また、電子タグ１が発信する情報に認証符号を含ませることでタグＲ／Ｗ２内においてその認証符号の正当性を検証し、このことにより、発信される電子タグ情報の信頼性が向上する。このとき、発信される電子タグ内の固定的な識別情報はもとより、識別情報を含まないタグ内格納データも同様に発信情報から第三者の不正な情報収集を防ぎ、その非同定性による当該電子タグの不正な同定追跡を防止できる。更に、アンチコリジョン機能により、非同定性を持続しながら複数の電子タグ情報の輻輳制御も可能である。

また、タグの暗号化発信情報を復元するための読出用秘密鍵情報と、読出用秘密鍵情報を更新するための書替用秘密鍵情報を設定し、当該書替用秘密鍵情報により読出用秘密情報を更新することで、あるいは、電子タグを実装する対象のライフサイクル（製造、流通、販売、一般消費、廃棄）に応じて、読出用秘密鍵情報や書替用秘密鍵情報を更新、あるいは譲渡することで、ライフサイクルに応じたアククセスモードでの管理が可能であり、例えば、店頭で店員が読出用／書替用秘密鍵情報を更新して電子タグ内情報をロックする悪戯等を防止することができる。
なお、今後予測されるユビキタスコンピューティング環境の普及に伴い、生活空間に小型コンヒュータが多量に組み込まれることが予想されるが、そうした生活空間を構成する各小型コンピュータに内部識別情報の適切な発信方法を提供し、人のプライバシーが高度に保護された生活支援基板の構築を可能とする。

なお、図２、図３に示す乱数生成部１１、乱数受信部１２、暗号化処理部１３、タグ情報合成部１４、ＭＡＣ生成部１５、アンチコリジョン監視部２１、乱数受信部２１、乱数生成部２２、関数演算部２３、ＭＡＣ生成部２４、タグ情報複合化部２５、ＭＡＣ認証部２６のそれぞれで実行される手順をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって本発明の電子タグシステムおよび電子タグならびに電子タグリーダライタを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含む。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の電子タグシステムの構成例を示す図である。 本発明の電子タグの内部構成を示す図である。 本発明の電子タグリーダライタの内部構成を示す図である。 本実施形態の動作を示すフローチャートである。 本実施形態の動作を示すフローチャートである。 ハッシュ関数で構成する同定防止プロトコルを説明するために引用したシーケンス図である。 ブロック暗号で構成する同定防止プロトコルを説明するために引用したシーケンス図である。 ブロック暗号ベースでの変形例と組み合わせの一覧を費用形式で示した図である。 ブロック暗号で構成する同定防止のための変形プロトコルを説明するために引用したシーケンス図である。 本発明の他の実施形態の通信シーケンスを説明するために引用した図である。 本発明の更に他の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施形態の動作を示すフローチャートである。 一般消費者向け製品の鍵設定サイクルを示す図である。

符号の説明

１…電子タグ、２…タグＲ/Ｗ、１１…乱数生成部、１２…乱数受信部、１３…関数演算部、１４…タグ情報合成部、１５…ＭＡＣ生成部、２１…アンチコリジョン監視部、２２…乱数生成部、２３…関数演算部、２４…ＭＡＣ生成部、２５…タグ情報復号部、２６…ＭＡＣ認証部

Claims (9)

1. １以上の電子タグと、前記電子タグとは無線によって接続される電子タグリーダライタから成る電子タグシステムであって、
   前記電子タグは、ランダムな情報を生成して同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報と組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報として生成し、
   前記電子タグリーダライタは、受信した前記暗号化情報を前記秘密共有鍵情報を用いて復元すること、を特徴とする電子タグシステム。
2. 前記電子タグは、前記暗号化情報および前記生成されたランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号を前記暗号化情報と生成されたランダムな情報とともに発信し、
   前記電子タグリーダライタは、内部で生成した認証符号と前記受信した認証符号を比較してその正当性を検証し、前記暗号化情報を復元することを特徴とする請求項１に記載の電子タグシステム。
3. 前記電子タグリーダライタは、内部で生成したランダムな情報、設定された読出用秘密共有鍵情報および書替用秘密共有鍵情報を入力とする一方向性関数値を計算し、続いて当該一方向性関数値と新規設定の読出用秘密共有鍵情報を入力として得られる演算処理値を計算し、更に、前記一方向性関数値を用いて前記演算処理値およびランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号、前記ランダムな情報、および演算処理値を共に前記電子タグへ送信し、
   前記電子タグは、受信したランダムな情報、設定された読出用秘密鍵情報および書替用秘密鍵情報を入力とした一方向性関数値を計算し、当該一方向性関数値を用いて前記受信した演算処理値およびランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該生成した認証符号と前記受信した認証符号との一致性を検証し、前記演算処理値と前記一方向性関数値から新規読出秘密鍵情報を復元し、更新することを特徴とする請求項１または２に記載の電子タグシステム。
4. 前記電子タグは、
   実装される対象のライフサイクルに応じて、電子タグ情報の読出秘密鍵情報を保持する前記電子タグリーダライタにのみ読出しを許可するモードと、任意の電子タグリーダライタに対して電子タグ情報の公開を許可するモードの設定切替えを行うことを特徴とする請求項３に記載の電子タグシステム。
5. 電子タグリーダとは無線により接続される電子タグであって、
   ランダムな情報を生成し、同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報と組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報として前記タグリーダに返信する暗号化処理部と、
   前記暗号化情報および前記生成されたランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号を前記暗号化情報と生成されたランダムな情報とともに発信する認証符号生成部と、
   を備えたことを特徴とする電子タグ。
6. １以上の電子タグとは無線により接続される電子タグリーダライタであって、
   内部で生成されるランダムな情報、前記電子タグから発信されるランダムな情報、および秘密共有鍵情報を入力とする一方向性関数値、もしくは条件付一方向性関数値を計算する関数演算部と、
   前記関数演算部によって生成される関数値に基づき、前記電子タグによって発信される第三者に予測不能な暗号化情報、およびランダムな情報に対して計算される認証符号と、前記電子タグによって発信される認証符号とを比較し、その正当性を検証する認証部と、
   前記認証部によって認証が得られた後、前記暗号化情報を前記関数演算部により計算された関数値により復元する電子タグ情報復号部と、
   を備えたことを特徴とする電子タグリーダライタ。
7. 複数の前記電子タグから前記予測不能な暗号化情報を時分割で読み出すアンチコリジョン監視部と、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の電子タグシステム。
8. 電子タグリーダとは無線により接続される電子タグに用いられるプログラムであって、
   ランダムな情報を生成し、同情報をあらかじめ保持する秘密共有鍵情報と組み合わせ、発信情報を第三者に対して予測不能な暗号化情報として前記タグリーダに返信する処理と、
   前記暗号化情報および前記生成されたランダムな情報に対する認証符号を生成し、当該認証符号を前記暗号化情報と生成されたランダムな情報とともに発信する処理と、
   をコンピュータに実行させるプログラム。
9. １以上の電子タグとは無線により接続される電子タグリーダライタに用いられるプログラムであって、
   内部で生成されるランダムな情報、前記電子タグから発信されるランダムな情報、および秘密共有鍵情報を入力とする一方向性関数値、もしくは条件付一方向性関数値を計算する処理と、
   前記生成される関数値に基づき、前記電子タグによって発信される第三者に予測不能な暗号化情報、およびランダムな情報に対して計算される認証符号と、前記電子タグによって発信される認証符号とを比較し、その正当性を検証する処理と、
   前記認証が得られた後、前記暗号化情報を前記関数演算部により計算された関数値により復元する処理と、
   をコンピュータに実行させるプログラム。
   
   

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