JP2005522343A - 物品認証方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
装置における物品を認証する認証方法は、ａ）物品に格納された識別番号を読み出すステップと、ｂ）物品に格納された認証番号を読み出すステップと、ｃ）少なくとも識別番号の一部に基づいて入力番号を決定するステップと、ｄ）出力番号を計算するために、入力番号に認証関数を適用するステップと、ｅ）認証番号が出力番号に対応する場合にのみ、物品が真正であることを決定するステップと、ｆ）物品が真正である場合には、装置における当該物品の使用を許可し、物品が真正でない場合には、装置における当該物品の使用を不可能とするステップとを備える。
Description
本発明は、一般に、ホスト装置において使用される物品の認証技術に関する。特に、本発明の１つの特別な実施例は、インクカセット又はリボンカートリッジが適切なタイプであり且つ認可された出所からのものであることを認証する熱印字装置におけるインクカセット又はカートリッジの改良に関する。
他のアプローチは、ホストにおける消耗品の認証のために試みられているが、これらのいずれもが満足したものではなかった。特に、以下に記述する背景アプローチは、有効な海賊行為抑止力を提供しない。これらの既知のアプローチは、適切な認証を提供せず、また、複製（copying）、騙し（spoofing）、又は同様の技術によってしばしば破ることができる。
消耗品を認証する初期の１つの技術は、当該消耗品の有鍵形状に依存していた。このような有鍵形状は、当該有鍵形状における消耗品のみが与えられたタイプのホストに適合するように設計され得る。一例として、カミソリの特定のブランドは、特定の有鍵形状を有するカミソリ刃のみを取り付けるように構成することができる。他の例として、インクジェットプリンタは、特定の有鍵形状を有する補充インクカートリッジのみを取り付けるように構成することができる。このような有鍵形状の使用は、異なるタイプのホスト間の消耗品の交換を防止することができる。しかしながら、消耗品の有鍵形状は、容易に観察して複製することができることから、そのアプローチは、一般に、海賊行為には効果がない。
さらに、不十分なことは、アトメル（Atmel）社製ＴＫ５５６のような自動車セキュリティシステム及び等価物のために意図したトランスポンダにおいて用いられる"チャレンジ＆レスポンス"認証アルゴリズムである。自動推進セキュリティシステムは、単一の秘密番号が各鍵及び各錠（ロック）にプログラムされる"ワンロック、少数キー"アプリケーションについて設計された。プリンタやカメラのようなホスト装置が"錠"である場合には、そのようなチャレンジ＆レスポンス型トランスポンダは、鍵（メディア）及び錠（プリンタ）が全て同じ秘密番号でプログラムされることを要する。
識別目的にフィルムユニットのような消耗品及び／又はカメラのようなホスト上の符号化（encodement）を提供し、また、フィルムユニットやカメラに関する情報を伝達することが知られている。用語"符号化"は、１つ以上の情報をマシーンに対して伝達するために用いられる物理的なメディアの特徴について非常に広く記述する。"符号化"は、英数字のテキスト、及び他の印、シンボル、その他同種のものを含む。符号化は、光、磁気及び／又はパンチリーダ（これに限定されるものではない）を含む様々な手段によって検知可能であり得る。
米国特許第６１０６１６６号明細書には、トランスポンダ及びトランシーバを有する装置が開示されている。トランスポンダに含まれる電気的又は電子的にプログラム可能な読み出し／書き込みメモリは、消耗品に対して不可欠に取り付けられる。トランスポンダは、第１のＲＦ（Radio Frequency）電磁界を受信し、そこから電力及びアドレス情報を得て、次に、レスポンスにおいて第２のＲＦ電磁界を生成することができる。第２の電磁界は、メモリに格納されたデータの特性である。トランシーバは、各トランスポンダをポーリングするためのアンテナ及び支持コンポーネントとともにホスト内に配設される。制御ロジックプロセッサによって指示されると、トランシーバは、トランスポンダから製造データを読み出すことができ、メモリに格納するために使用及び処理データをトランスポンダに対して書き込むことができる。
無線周波数識別トランスポンダは、様々な形式で広く利用可能である。"象眼トランスポンダ（inlay transponders）"と称される１つの形式は、略平面形状を有する識別トランスポンダである。象眼トランスポンダ用のアンテナは、非伝導性の支持部に載置された伝導性のトレースの形状からなる。アンテナは、平面コイルやその他同種のものの形状を有してもよい。アンテナのための導線も、必要に応じて挿入された非伝導性層とともに載置される。メモリコンポーネント、ＲＦコミュニケーション、及びいかなる制御機能は、支持部に実装されたチップによって提供され、作用を奏するように導線を介してアンテナに対して接続される。象眼トランスポンダは、遠隔からアクセス可能な符号化を提供するために、識別タグとラベルの層として用いられていた。遠隔から読み書きするためにアクセス可能な無線周波数識別トランスポンダを有するカメラが、米国特許第６１７３１１９号明細書に開示されている。
他の既知のタイプのトランスポンダは、無線周波数識別（Radio Frequency IDentification（ＲＦＩＤ））トランスポンダである。ＲＦＩＤトランスポンダは、典型的には、製造業者によって不揮発性メモリにインストールされた固有の識別子を含むことができる。
ホスト装置に関して、トランスポンダをプリントカートリッジのような消耗品に提供することが知られている。カートリッジが取り付けられるプリンタのようなホスト装置は、プリントカートリッジ上のメディアのタイプを検知するためにトランシーバを含む。この一般的なタイプのトランシーバ及びトランスポンダは、Ｓｐｕｒｒ等の米国特許第６０９９１７８号明細書に開示されている。Ｓｐｕｒｒの特許には、取り付けられたメディアのタイプを検知するように構成されたプリンタが開示されており、第１の電磁界の送信、及び第２の電磁界の検知のための無線周波数トランシーバを含む。しかしながら、Ｓｐｕｒｒは、トランスポンダを運ぶメディアを認証するための手段を教示しておらず、また示唆もしていない。Ｓｐｕｒｒにおけるトランスポンダにおいてコード化された情報は、容易に作り上げることができ、これにより、海賊行為対策として効果がないシステムとなっている。
国際公開第９８／５２７６２号パンフレットには、インクジェットプリンタに装填される紙のタイプを識別するために、ＲＦＩＤタグを用いるインクジェットプリンタが開示されている。そのアプローチは、インクジェットロールに加えられる読み出し／書き込みメモリとの非接触通信を提示する。しかしながら、その文献においては、この開示にしたがった認証方法及び装置を教示しておらず、また示唆もされていない。
したがって、必要性は、プリンタにおいて使用されるメディアのように、ホスト装置において使用される消耗品上で、コード化された情報を検知するためにトランスポンダ及びトランシーバを用いた有効な海賊行為対策のために存在する。
本発明は、添付図面とともに得られる次の記述から一層よく理解されるであろうと信じる。本記述は、特に、本発明にしたがう装置の一部を構成する要素、又はより直接的に連携する要素に向けられる。特に示したり記述したりしていない要素については、当該技術に熟練している人々に知られている様々な形式をとることができることは理解されるべきである。この記述において、用語"消耗品"とは、ホストと称される装置において使い果たされ且つ交換されることを想定したコンポーネントを意味する。消耗品及びそれぞれのホストの例は、プリンタにおいて使用されるインクジェット貯蔵器、カメラにおいて使用されるフィルム、タイプライタ用のリボン、及び／又はコピー機において使用されるトナーカートリッジを含む。
図１(Ａ)を参照する。ホスト装置１００は、消耗品１２０を取り付けるように形成される。この特定の具体例におけるホスト装置１００は、熱転写プロセスを用いて、プラスチックカード上のバーコードを印刷するプラスチックカードプリンタである。この具体例における消耗品１２０は、例えば樹脂性の熱転写リボンや染料昇華リボンのようなリボン１５０を含むリボンカートリッジである。プラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００は、プリントヘッド、磁気エンコーダステーション、電源スイッチ、コントロールパネル、カードフィーダ、カード出力ホッパー、その他のコンポーネントのように、図示しない他の既存のコンポーネントを含むことができる。開放可能なプリンタカバー１６２は、リボンカートリッジ・消耗品１２０の内部メカニズムを隠蔽し、塵埃及び微粒物質のような汚染物質の侵入を制限することを支援する。この具体例において、カバーリリースボタン１６０は、プラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００の一の側面上に示される。図示しない第２のカバーリリースボタンは、反対の側面上に設けられる。この具体例において、左内壁１６７Ｌ及び右内壁１６７Ｒは、リボンカートリッジ・消耗品１２０を取り付けるために、プラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００においてスロット１６５を定義する。リボンカートリッジ・消耗品１２０は、まず、プリンタカバー１６２を開放するためにプラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００の側面上にある第１のカバーリリースボタン１６０を押下して、次に、当該リボンカートリッジ・消耗品１２０を垂直にスロット１６５内に挿入し、適所へ当該リボンカートリッジ・消耗品１２０を押し込むことにより、プラスチックカードプリンタ・ホスト装置に装填される。触覚又は聴覚によるフィードバックは、リボンカートリッジ・消耗品１２０が適切に取り付けられたことを示すことができる。
さらに図１(Ａ)に示す具体例を参照すると、リボンカートリッジ・消耗品１２０は、ソーススプール（source spool）１４０及び巻き取りスプール（take-up spool）１４５を含む。リボンカートリッジ・消耗品１２０が使用される前に、リボン１５０は、ソーススプール１４０に巻回されたロールに配設される。リボン１５０が使用されてリボンカートリッジ・消耗品１２０が消費されると、当該リボン１５０は、巻き取りスプール１４５の周囲を包被する。ソーススプール１４０及び巻き取りスプール１４５は、左締め金部材１４７Ｌ及び右締め金部材１４７Ｒにより、図示された具体例における固定された関係において離隔される。ソーススプール１４０、巻き取りスプール１４５、左締め金部材１４７Ｌ、及び右締め金部材１４７Ｒは、ともに、リボン１５０が通り抜ける矩形状の空間を定義する４つの側面を構成する。図１(Ａ)に図示された具体例においては、無線周波数識別（Radio Frequency IDentification（ＲＦＩＤ））トランスポンダ１３０は、リボンカートリッジ・消耗品１２０の左締め金部材１４７Ｌ上に提供される。図示された具体例において、ＲＦＩＤトランスポンダ１３０は、左締め金部材１４７Ｌに配設されるが、実際には、右締め金部材１４７Ｒ上のように、適切ないかなる位置に設けることができる。勿論、トランスポンダは、無線周波数信号に制限される必要はなく、当該技術にて知られているように、可視光、紫外光、赤外光のような適切な電磁放射のいかなる形式を利用してもよい。
図１(Ａ)の図示された具体例にしたがって、ＲＦＩＤトランスポンダ１３０は、製造工場でプログラムされた固有のシリアル番号ｎを含む。ある商業的に利用可能なＲＦＩＤトランスポンダは、それぞれ、"衝突防止（anti-collision）"プロトコルにおいて用いられる３２乃至６４ビットからなる固有のトランスポンダシリアル識別番号ｎを含む。このプロトコルは、比較的隣接して位置する多数のホスト装置によって引き起こされるかもしれないＲＦＩＤリーダのフィールドに同時に現われるいくつかのトランスポンダの分離及び固有の識別を可能とする。
認証番号ｘは、リボンカートリッジ・消耗品１２０の製造業者によって選択された秘密の暗号化関数Ｆを用いて計算される。認証番号は、ＲＦＩＤトランスポンダ１３０に永久的に格納される。暗号化関数Ｆは、その動作中にプリンタ・ホスト装置１００に対して利用可能となる。例えば、図８に示す１つの具体例においては、秘密の暗号化関数Ｆは、製造前にプリンタ・ホスト装置１００にプログラムすることができる。他の具体例においては、秘密の暗号化関数Ｆは、ネットワーク上のプリンタ・ホスト装置１００に対して利用可能となる。リボンカートリッジ・消耗品１２０がプリンタ・ホスト装置１００に装填される際には、当該プリンタ内部のＲＦＩＤトランシーバ（図１(Ａ)にて示されていない）は、リボンカートリッジ・消耗品１２０に取り付けられたＲＦＩＤトランスポンダ１３０、又は当該リボンカートリッジ・消耗品１２０上のＲＦＩＤトランスポンダ１３０から、シリアル番号ｎ及び認証番号ｘの値を読み出す。その後、それは、認証番号ｘが秘密の暗号化関数Ｆによって変換されるようなシリアル番号ｎと一致するか否かを決定する。ここで、値が一致する場合には、リボンカートリッジ・消耗品１２０は、そのプリンタ上で使用可能な真正のメディア製品であると考えられる。
与えられた製造業者からの全てのプリンタ１００は、製造工場で同じ暗号化アルゴリズムを用いてプログラムされてもよい。リボンカートリッジ・消耗品１２０が製造される際には、認証番号を生成するために用いられる同じ暗号化アルゴリズムがプリンタにおいて提供される。一旦リボンカートリッジ・消耗品１２０が設置されると、トランスポンダの固有のシリアル番号ｎが読み出される。好ましい具体例においては、トランスポンダの固有のシリアル番号ｎは、製造業者によってＲＦＩＤトランスポンダ１３０のメモリに既にロックされる。
リボンカートリッジ・消耗品１２０の製造業者はまた、作製されるメディアのタイプｙを知っている。他の具体例においては、値ｎ，ｙの両方が認証コードｃを計算するための暗号化アルゴリズムにおいて用いられるために組み合わせられる。その後、リボンカートリッジ・消耗品１２０の製造業者は、トランスポンダ１３０のメモリに値ｘ，ｙをプログラムしてロックする。トランスポンダ１３０は、リボンカートリッジ・消耗品１２０に永久的に実装される。有効に無制限数の固有のメディアロール又はカセットは、固有にプログラムされてロックされたシリアル番号ｎ、メディアタイプ番号ｙ、及び認証番号ｘの値をそれぞれ含んで、この方法で製造することができる。
シリアル番号ｎ、メディアタイプ番号ｙ、及び認証番号ｘは、自由に読み出し可能であるが、秘密の暗号化関数Ｆは、明らかな逆がない関数の既知の種類から選択されるのが望ましい。したがって、そのような関数は、解読することが困難であり、これにより、安全な認証を提供する。リボンカートリッジ・消耗品１２０の偽造品は、図１に図示された具体例にしたがうプリンタ１００上で偽造のリボンカートリッジ・消耗品１２０を作動させるために、プリンタ１００に対して利用可能なアルゴリズムＦを改造しなければならないであろう。
値ｘが、固有で複製不可能なトランスポンダのシリアル番号ｎの多少複雑な関数として計算される場合には、値ｎ，ｘは、両方とも、ＲＦＩＤトランスポンダ１３０に格納することができる。この場合、これら両方の値は、任意の者によって解読されて読み出し可能とされる。任意ではあるが、メディアタイプ番号ｙもまた変換において用いられる場合には、当該メディアタイプ番号ｙは、ＲＦＩＤトランスポンダに格納することができる。リボンカートリッジ・消耗品１２０がプリンタ１００に設置される場合には、当該プリンタは、トランスポンダからｘ，ｎの両方（及び任意にｙ）を読み出し、読み出す値ｘが読み出す値ｎ（及び任意にｙ）について正確であるものと有効にすることができる。これにより、当該プリンタは、対応するプリンタ１００用のリボンカートリッジ・消耗品１２０を有効にする。
既知の強力な暗号化アルゴリズムの中からのＦについてのアルゴリズムの賢明な選択は、このセキュリティシステムが破壊することを非常に困難とすることができるが、実際には、法外に高価である。認証コードｘは、ｎを暗号化するいくつかの関数を適用することによって暗号方法を用いて計算することができる。偽造品に利用可能な唯一の情報は、与えられたリボンの認証コードｘが与えられたシリアル番号ｎについては正確であるということである。特に、偽造品は、値ｘが与えられたｎについてどのように得られたのかを知らないであろう、又は知ることができないであろう。また、偽造品がｎ及び正確な認証コードｘの両方を有する有効なメディアロールを得ていない場合には、ｘの関連する値が知られないことから、当該偽造品も任意にあらゆる値ｎを試みることができない。したがって、偽造品は、テストすべきｎ，ｘのサンプルを制限しているのみである。
シリアル番号ｎ及びメディアタイプ番号ｙの両方の関数としてｘが計算される具体例についても同じことがいえる。認証コードｘは、ｎ，ｙを暗号化するいくつかの関数を適用することによって暗号方法を用いて計算することができる。再度、偽造品に利用可能な唯一の情報は、与えられたリボンの認証コードｘが与えられたｎ，ｙのペアについては正確であるということである。
危険にさらされているセキュリティシステムに対する一層の防御として、テスト値の受け付け可能な関係を定義する複数の関数を、ホスト装置に格納することができる。その後、消耗品は、それぞれが特定の認証に関数的な関係を満たす複数の認証コードを用いてプログラムすることができる。いかなる特定の認証関数も危険にさらされたことが知られる場合には、メディアは、他の認証関数及び認証値のうちの１つを用いて有効とすることができる。危険にさらされた認証関数は、当該危険にさらされた認証関数を用いて作製された海賊版のメディアの認証を防止するために、ホスト装置において無効とすることができる。例えば、危険にさらされた認証関数は、後のメディアにおいてセットされたフラグ、又はホスト装置のソフトウェア又はファームウェアに対するアップデートによってセットされたフラグに応じて無効とすることができる。
当該技術において知られているように、ホスト装置又はプリンタ１００は、全て図示しないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、その他同種のもののような適切なメモリと、入力／出力装置と、コンピュータ又は中央プロセッサと、オプションのディスク記憶装置と、関連する支援装置とを含む。コンピュータは、例えばペンティアム（Pentium（登録商標））又はインテル社製のファミリマイクロプロセッサを有するＩＢＭ社製のコンパチブルコンピュータであってもよい。選択的に、コンピュータは、モトローラ社製のファミリマイクロプロセッサを有するアップル（APPLE（登録商標））社製のコンパチブルコンピュータであってもよい。しかしながら、コンピュータや中央プロセッサは、任意のコンピュータ、プロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイクロプロセッサ、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）メインフレームコンピュータ、ワークステーション、単一チップコンピュータ、分散型プロセッサ、サーバ、コントローラ、マイクロコントローラ、離散ロジックデバイス（discrete logic device）、リモートコンピュータ、インターネットコンピュータ、又はウェブコンピュータであってもよい。コンピュータに関連したメモリ及び／又はディスク記憶装置は、ここに記述されたアルゴリズム及び処理ステップに相当するプログラム命令を格納するために構成される。このようなプログラム命令は、ディスク記憶装置から、若しくはＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、その他同種のもののような不揮発性メモリから"ダウンロードされる"か、又はネットワーク若しくは他の通信リンクを介して遠隔のソースからダウンロードされてもよい。
図１(Ｂ)に示す具体例を参照すると、プラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００及びリボンカートリッジ・消耗品１２０が示される。図１(Ｂ)においては、リボンカートリッジ・消耗品１２０は、プラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００に装填されて示される。この特定の具体例におけるリボンカートリッジ・消耗品１２０は、左内壁１６７Ｌと右内壁１６７Ｒとの間に挿入される。ＲＦＩＤトランスポンダは、左締め金部材１４７Ｌに実装されて示されるが、右締め金部材１４７Ｒのように、他の場所に実装することもできる。リボンカートリッジ・消耗品１２０が装填されるのにともない、カバー１６２を閉塞させ、プラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００を作動させることができる。
説明の単純化のため、次に記述される本発明の説明は、シリアル番号ｎ及び認証番号ｘのみを用いるものとする。しかしながら、認証番号ｘを計算するためにシリアル番号ｎと連携するメディアタイプ番号ｙを用いることも、本発明の範囲内である。シリアル番号ｎの使用は、当該シリアル番号が製造されて各トランスポンダに固有になり得る場合には、当該シリアル番号をＲＦＩＤトランスポンダに永久的に固定することができる点で、メディアタイプ番号ｙの使用と異なることができる。一方、メディアタイプ番号ｙは、製造工場でＲＦＩＤトランスポンダに格納することができ、与えられたタイプの各メディアに対して同じとされる。しかしながら、ここで記述される認証又は暗号化の計算におけるシリアル番号ｎの使用は、メディアタイプ番号ｙの使用と同じであるものとする。
図２(Ａ)は、認証可能な消耗品をホスト装置において使用するための準備についての動作シーケンスの１つの具体例を示すプログラムフローチャートである。まず、製造業者は、適切な認証関数を選択しなければならず、その選択は、認証関数Ｆの選択プロセス２０２によって表される。関数Ｆが望ましくは識別するのに非常に困難である場合には、当該関数Ｆは、値ｘ，ｎを単に比較的ほとんど与えない。認証関数Ｆの選択プロセス２０２の後にくる次のステップは、ＲＦＩＤトランスポンダのシリアル番号ｎの読み出しプロセス２０４である。認証可能な消耗品の製造業者は、当該消耗品に設置されるＲＦＩＤトランスポンダからシリアル番号ｎを読み出さなければならない。シリアル番号ｎは、製造工場で設置され、各トランスポンダに固有である。次に、製造業者は、認証番号ｘ＝Ｆ（ｎ）の計算プロセス２０８を実行する。関数Ｆの領域は、値ｎのセットに制限されておらず、特に、関数Ｆは、詳細は後述するが上述した多変数関数（a multivariable function）であり得る。認証番号ｘ＝Ｆ（ｎ）の計算プロセス２０８にて認証番号ｘが計算されると、次に、認証番号ｘは、ＲＦＩＤトランスポンダへの認証番号ｘの格納プロセス２１０にて、トランスポンダのパブリックデータエリアに置かれる。
認証可能な消耗品をホスト装置において使用するための準備についての動作シーケンスの代替具体例を、図２(Ｂ)に示す。この具体例において、製造業者は、まず、選択した認証関数ＦＭ，Ｑの選択プロセス２０２'にて認証関数を選択する。この代替具体例のプロセスの認証関数ＦＭ，Ｑは、暗号において用いられる古典的な一方向関数（one-way function）であるのが望ましく、モジュロ（modulo）演算及びガロアフィールド演算（Galois Field arithmetic）に基づいてもよい。ガロアフィールド演算は、特に一方向関数［ＭＧ，ｍｏｄ Ｑ］とともに、公開鍵暗号において広く用いられる。一例として、Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎ法は、このアプローチを用いる。パラメータＭ，Ｑの選択は、関数ＦＭ，Ｑ（Ｇ）＝ＭＧ ｍｏｄ Ｑを固有に決定する。例として、"モジュラス（modulus）"の注釈は、当該技術において知られているように、以下の方法で英文で引用される：
関数Ｇの値は、値Ｇ"modulo"値Ｑのべき乗値Ｍと等しい。
関数Ｇの値は、値Ｇ"modulo"値Ｑのべき乗値Ｍと等しい。
パラメータＭ，Ｑは、オーダＱの素数ガロアフィールドＧＦ（Ｑ）の基関数要素であるＭによって関連付けられた２つの素数である。認証関数ＦＭ，Ｑの選択プロセス２０２'にて暗号化関数を決定した後にくる次のステップは、ＲＦＩＤトランスポンダのシリアル番号ｎの読み出しプロセス２０４である。図２(Ｂ)の具体例における次のステップは、消耗品のタイプｙの識別プロセス２０６である。番号ｙは、製造業者がこの特定のＲＦＩＤトランスポンダを添付する特定のタイプのメディアを識別するために、当該製造業者によって選択された部分番号である。次のステップは、準備関数（preparatory function）Ｇ（ｎ，ｙ）の選択プロセス２０７である。関数Ｇ（ｎ，ｙ）の範囲は、入力値ｎ，ｙが次式で表される合成関数によって認証番号ｘに写像されるような関数ＦＭ，Ｑ（Ｇ）の領域となる。
関数Ｇ（ｎ，ｙ）は、固有であるのが望ましく、また、認証可能な消耗品の製造に対して秘密とされるのが望ましい。準備関数Ｇ（ｎ，ｙ）は、そのような１対１の写像は本発明の要求するところではないものの、むしろ各ペアｎ，ｙを固有の結果に写像することができる。準備関数Ｇ（ｎ，ｙ）は、むしろ値Ｇのある縮重した異常値（certain degenerative, pathological values of G）を回避すべきである。特に、この関数は、範囲中の値に帰着することをむしろ回避すべきである：
ガロアフィールド整数論として知られているように、これらの値を生成する関数Ｇは、暗号化関数ＦＭ，Ｑのセキュリティを危険にさらすことができる。適切な準備関数Ｇ（ｎ，ｙ）が選択されると、図２(Ｂ)に示す特定の具体例において示される動作シーケンスの次のステップは、認証番号ｘ＝ＦＭ，Ｑ（Ｇ（ｎ，ｙ））の計算プロセス２０８である。計算された後、認証番号ｘは、ＲＦＩＤトランスポンダへの認証番号ｘの格納プロセス２１０にて、１つの具体例のＲＦＩＤトランスポンダのパブリックデータエリアに格納される。さらに、消耗品メディアを認証可能とするための図２の具体例に示される動作シーケンスが完了した後、メディアタイプを識別する番号ｙは、ＲＦＩＤトランスポンダへの消耗品のタイプ番号ｙの格納プロセス２１２にて、トランスポンダに格納される。
図３(Ａ)及び図３(Ｂ)は、消耗品１２０Ａ，１２０Ｂがリボンカートリッジであり、ホスト装置１００がプラスチックカードプリンタである他の具体例を示し、ホスト装置１００から外した消耗品１２０Ａ，１２０Ｂ、及びホスト装置１００に装填している消耗品１２０Ａ，１２０Ｂを示している。消耗品が使用された後、リボンカートリッジ・消耗品１２０Ａ，１２０Ｂをプラスチックカードプリンタ・ホスト装置１００から外すためには、蓋体１６２が開放され、当該ホスト装置におけるリボンカートリッジ・消耗品１２０Ｂが持ち上げられて（矢印３１０）除去される。リボンカートリッジ・消耗品１２０Ａを装填するためには、当該リボンカートリッジ・消耗品１２０Ａは、垂直に挿入され（矢印３２０）、適所へ押し込まれる（１２０Ｂ）。
図４は、ホスト装置に装填した消耗品の認証検査を行う１つの特定の具体例についてのシステムの動作フロー、及びデータフローを一般に示すシステムフローチャートである。消耗品メディアがプリンタ・ホスト装置に設置される場合には、まず、ホスト装置は、消耗品の検出プロセス４１０にて、新しく装填した消耗品を検知する。機械的センサ、ＲＦＩＤトランスポンダを接近させて認識させることにより、又はそのような検出のための他の適切なセンサ手段により、消耗品を検出することができる。新しい消耗品を検出した後に、プリンタ内部のＲＦＩＤトランシーバは、設置されたメディア上のトランスポンダから、シリアル番号ｍ、認証番号ｘ、及び消耗品のタイプｙの値を読み出す。
これは、３つの連続したプロセス、すなわち、シリアル番号ｎの読み出しプロセス４１５、消耗品のタイプ番号ｙの読み出しプロセス４２０、及び認証番号ｘの読み出しプロセス４２５として、図４に示される具体例において示される。これらの動作順序は重要ではなく、本発明の範囲を逸脱せずに、他の具体例における異なるシーケンスで実行することができる。消耗品のタイプ番号ｙを読み出した後、図４に示す具体例においては、消耗品タイプの有効性検査プロセス４３０にて、特定のホストのための消耗品の有効性がテストされる。この具体例においては、特定のホスト装置のための有効なメディアのタイプｙが知られる。消耗品が特定のホストのために無効のタイプである場合には、当該ホストは、ステータス報告プロセス４８０を用いて、非互換性のカートリッジのステータスを報告して終了する。メディアタイプが特定のホストと互換性がない場合には、メディアの認証検査を行うことは不要である。
さらに図４の具体例を参照すると、認証関数データ４９０は、消耗品メディアの認証検査を用いるのに利用可能である。ホスト装置は、当該ホスト装置において使用するための消耗品を作製するために後で用いられる同じ認証関数で販売される前に、プログラムされる。認証関数を定義するステップのシーケンスは、認証関数データ４９０としてホスト装置に格納することができる。消耗品が特定のホストに有効なタイプｙである場合には、認証番号ｘは、認証番号検査プロセス４４０にて、認証関数データ４９０を用いて検査される。認証番号検査プロセス４４０は、入力としてｎ，ｙを用いて認証関係を定義するアルゴリズムを実行し、その内部的に計算された値ｘ＝ＦＭ，Ｑ（Ｇ（ｎ，ｙ））をトランスポンダから読まれた値ｘと比較する。それらが一致する場合には、これは、そのプリンタ上で使用可能なタイプｙの認証されたメディア製品である。メディアロールが不適当な認証コードｘで検出される場合には、有効性フラグ及び残りのメディアカウンタは、全てゼロにリセットされ、フラグリセットプロセス４７５によってロックされる。この偽造メディアは、プリンタによって両方とも検出され、"完全使用済"とするそのステータスのセットにより、過去に検出されたいかなる将来の適用について使用不可能とされる。
使用済消耗品リストデータ４７０は、過去に使い果たされたカートリッジが挿入されていないことを確認するために、この具体例におけるホスト装置に利用可能である。消耗品が有効になった後、例えば製品を印刷するためにリボンカートリッジを使用することによってのように、それは、消耗品の使用プロセス４６０にてホストにおいて用いられる。１つの具体例において、消耗品の使用プロセス４６０によって消耗品が完全に消費されたことが決定される場合には、固有のシリアル番号ｎのような消耗品の識別子は、特定の消耗品が完全に使用されたことを示す使用済消耗品リストデータ４７０に格納される。他の具体例において、使用済消耗品リストデータ４７０は、ホスト装置に装填された全ての消耗品の識別、及び個々の消耗品の残存量のパーセンテージを含むことができる。使用済消耗品リストデータ４７０は、例えばプラスチックカードプリンタに使用された最後の５１２個のプリントカートリッジのリストのように、多くの過去に使用された消耗品に関する情報を低費用で格納することができる。プラスチックカードプリンタのメモリに格納されたものよりも、高い残存パネルカウント値で、リボンカセット又はリボンロールが再現する場合には、プラスチックカードプリンタは、恰もそれが無効の認証を有するかのように、再度装填されたリボンカセット又はリボンロールを取り扱うことができ、そのメディアの使用を拒絶することができるのみならず、"完全使用済"ステータスにそのトランスポンダをロックすることができる。
つぎに、図５及び図６の具体例を参照する。図５に、認証可能な消耗品を含む具体的なホスト装置の一部を切り取って左上方からみた斜視図を示す。図６に、認証可能な消耗品を含む具体的なホスト装置の一部を切り取って左上方からみた斜視図を示す。消耗品１２０は、ホスト装置１００に装填されて示される。無線周波数識別（Radio Frequency IDentification（ＲＦＩＤ））トランスポンダ１３０は、消耗品１２０に実装されて示される。ホスト装置１００におけるアンテナ５１０は、消耗品１２０上のＲＦＩＤトランスポンダ１３０に格納された情報を読み出すことを可能とする。
つぎに、図７(Ａ)乃至図７(Ｄ)を参照すると、消耗品を示すいくつかの図が示される。リボンカートリッジは、図７(Ａ)において斜視図で示される。リボンカートリッジ・消耗品７００は、一方の端部にソーススプール７１０を有するとともに、他方の端部に巻き取りスプール７２０を有し、これらソーススプール７１０及び巻き取りスプール７２０は、左締め金部材７３０Ｌ及び右締め金部材７３０Ｒによって接続されている。通信コンポーネント７４０は、無線周波数識別（Radio Frequency IDentification（ＲＦＩＤ））トランスポンダである。プリントリボン７５０は、一方のスプール７１０から他方のスプール７２０まで締め金部材７３０Ｌ，７３０Ｒ間を通り抜ける。
図７(Ｂ)は、通信コンポーネント７４０としてのＲＦＩＤトランスポンダラベルを具体的に実装して拡大した図である。トランスポンダは、左締め金部材７３０Ｌ又は右締め金部材７３０Ｒの内側又は外側のいずれかに位置させることができる。ラベルもまた、ＲＦＩＤトランスポンダについて記述する締め金部材上に設けることができる。
図７(Ｃ)は、１つの特定の具体例にしたがう消耗品７００の側面を直交方向からみた図である。リボンカートリッジ・消耗品７００は、一方の端部にソーススプール７１０を有するとともに、他方の端部に巻き取りスプール７２０を有し、これらソーススプール７１０及び巻き取りスプール７２０は、締め金部材７３０によって接続されている。通信コンポーネント７４０は、ＲＦＩＤトランスポンダであり、締め金部材７３０に実装される。
図７(Ｄ)は、本発明の１つの特定の具体例にしたがう消耗品７００の上面を直交方向からみた図である。リボンカートリッジ・消耗品７００は、一方の端部にソーススプール７１０を有するとともに、他方の端部に巻き取りスプール７２０を有し、これらソーススプール７１０及び巻き取りスプール７２０は、左締め金部材７３０Ｌ及び右締め金部材７３０Ｒによって接続されている。通信コンポーネント７４０は、ＲＦＩＤトランスポンダであり、左締め金部材７３０Ｌ又は右締め金部材７３０Ｒのいずれかに実装される。
図８を参照すると、ホスト装置における消耗品を認証するための消耗品認証システムの概要が図示される。消耗品８００は、例えば、ソーススプール８０５、巻き取りスプール８１０、及び締め金部材８１５を有するプリントリボンカートリッジを含む。消耗品８００は、ホスト装置８５０に対して情報を送信する通信コンポーネント８２０，８３５を含む。１つの具体例において、通信コンポーネント８２０，８３５は、２つの特定の特性を有する廉価なＲＦＩＤトランスポンダである。第１に、廉価タイプのＲＦＩＤトランスポンダは、望ましくは、製造工場でプログラムされた固有のシリアル番号ｎ（８３０）を含む。シリアル番号ｎ（８３０）は、ユーザによって変更することができないか、又はトランスポンダのパブリックデータエリア８２５を複製することによって他の同様のタイプのトランスポンダに複写することができない。したがって、各トランスポンダは、固有に番号付けられ、それは、多数のトランスポンダが全てＲＦＩＤリーダのアンテナフィールドにみられる場合に、当該多数のトランスポンダを識別することを可能とする"衝突防止（anti-collision）"プロトコルを有するほとんどのタイプのＲＦＩＤトランスポンダについての要求である。
第２に、望ましい廉価なＲＦＩＤトランスポンダは、値ｘ，ｙのデータを当該トランスポンダのパブリックデータエリア８２５に対して一度だけ書き込む（又は書き込み及びロック）能力を有する。この特定の具体例における値ｙは、メディアタイプ情報であり、全てのメディアタイプが全てのプリンタタイプに作用するとは限らない。この実施例形式についての非ゼロデータの値ｘは、トランスポンダのｙ及び固有の識別番号ｎの複雑な関数となる。この図示された例における値ｘは、メディアが作製される際、又は少なくともそれが製造業者の設備を去る前に、トランスポンダに製造工場でプログラムされる。
フィリップス社製Ｉ＊Ｃｏｄｅ及び等価物、並びに任意の国際標準化機構（International Standards Organization（"ＩＳＯ"））１５６９３標準準拠の１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤトランスポンダは、両方とも、製造工場でプログラムされ、チップに対応する認証コード（シリアル番号に由来した）を永久的に格納する能力を備えた複製不可能な４８ビットのシリアル番号を有する。ＩＳＯ１５６９３のセクション４．１は、ＩＣ製造業者によって永久的にセットされる６４ビットの固有の識別子（Unique IDentifier；ＵＩＤ）によって個々の準拠トランスポンダが識別され、以下のように組み立てられるということを明示する：
最上位バイトは、ＩＳＯ７８１６−６／ＡＭ１につき割り当てられる８ビットのＩＣ製造業者コードを後続した１６進数"Ｅ０"であるものとする。４８ビットのシリアル番号は、識別されたＩＣ製造業者によって割り当てられるものとする。様々な製造業者が、製造工場でプログラムされたシリアル番号、及びＩＳＯ７８１６のもとで登録された固有の製造業者ＩＤを備えたＩＳＯ１５６９３準拠のトランスポンダを製造するであろうことが期待される。製造業者の固有の８ビットのＩＤ、又は資格のある製造業者のＩＤのリストは、認証プロセスの一部として含むことができる。
さらに図８の特定の具体例を参照すると、ホスト装置８５０は、消耗品に格納された値ｎ，ｘ，ｙを読み出すための通信コンポーネント８５５，８６０を含む。プロセッサ８６５は、消耗品に格納された情報を得ることができ、認証関係が認証コードｘとシリアル番号ｎとメディアタイプコードｙとの間に存在することを確認するために、当該プロセッサに利用可能な認証関数Ｆ（Ｍ，Ｑ，ｘ，ｙ）（８７０）を用いることができる。プロセッサ８６５は、セキュリティマイクロプロセッサであるのが望ましい。プリンタのメディア認証プログラムは、セキュリティマイクロプロセッサに格納されることにより、潜在的な海賊行為から隠される。認証プログラムは、プリンタから読み出すことができず、また、実行中にプログラムを観察することもできない。これは、潜在的な海賊行為者がｎ，ｙについてのｘを計算する認証アルゴリズムを決定する又は改造するのを防止することを支援する。
消耗品は、当該消耗品で使用されるリボンのパネルのようなメディアのユニット数を示すフラグ８２７を含むのが望ましい。各リボンロールコア又はカセットは、一度だけ使用することができる。トランスポンダにおける他のメモリ要素は、メディア使用の軌跡及び残存メディアカウント値を維持する。メディアの各ユニット部分（典型的には１０〜１５％）が使用されると、トランスポンダのメモリにおけるフラグは、リセット及びロックされる。追加のメディアの最大１５％のみがコア又はカセットに再度装填することができることから、これは、部分的に使用されているコア又はカセットの再使用が経済的に魅力がないものとする。勿論、フラグは、いかなる使用程度を示すために用いられてもよい。
さらに図８に示す具体例を参照すると、プロセッサ８６５に利用可能である使用済消耗品のリスト８８０がある。"使用済カセット"リストは、各プリンタに維持される。最後の５１２個のカセットシリアル番号ｎ、及び残存パネルカウント値は、各プリンタに格納することができる。万一プリンタのメモリに格納されたものよりも、高い残存パネルカウント値で、カセットが再現する場合には、プリンタは、恰もそれが無効の認証を有するかのように、再度装填されたカセット又はリボンロールを取り扱うことができ、そのメディアの使用を拒絶することができるのみならず、"完全使用済"ステータスにそのトランスポンダをロックすることができ、これにより、使用されたメディアの"補充"を防止することができる。
つぎに、図９を参照すると、消耗品の通信コンポーネントを読み出すためのホスト装置に実装された通信コンポーネントの特定の具体例が示される。ホスト装置フレーム９１０が示される。ここに図示された特定のホスト装置フレーム９１０は、外部のプラスチックハウジングが除去されたプラスチックカードプリンタフレームである。回路ボード９２０は、特定のホスト装置フレーム９１０に実装される。回路ボード９２０は、図示しない無線周波数識別トランスポンダを読み出すためのアンテナ９３０を含む。回路ボード９２０上のアンテナ９３０は、ホスト装置フレーム９１０に装填される消耗品上の図示しないトランスポンダを読み出すためのトランシーバである。このトランシーバは、消耗品に格納された情報を読み出す形式の通信コンポーネントの単なる１つの具体例である。通信コンポーネントの他の例は、回路を完成させるための電気的な接点、ＬＥＤやその他同種のもので通信するための赤外線センサ若しくは他の光センサ、例えば電気的機械的手段によってセットされる機械的スイッチ、又はそのような信号を通信するための任意の適切な手段を含む。
本発明の１つの方法を実行するのに適切な回路ボードの１つの具体例は、図１０(Ａ)及び図１０(Ｂ)に示される。図１０(Ａ)は、回路ボードの表側であり、図１０(Ｂ)は、逆側である。レセプタクル１０１５は、マイクロプロセッサを含むために、この特定の具体例における回路ボード上に提供される。図８に関して記述されるように、プリンタのメディア認証プログラムは、セキュリティマイクロプロセッサに格納されることにより、潜在的に海賊行為から隠されるのが望ましい。
つぎに、図１１を参照すると、消耗品に実装される通信コンポーネントの代替具体例が示される。スプール１３１０は、消耗品において使用するために提供される。１つの具体例においては、消耗品は、例えばホスト装置において使用されるリボンカートリッジであり得る。他の具体例においては、消耗品は、例えばカメラにおいて使用されるフィルムロールであり得る。リボン又はメディアは、スプール１３１０に巻回される。フランジ１３２０は、スプール１３１０に関連している。フランジ１３２０は、スプール１３１０の一方の端部又は当該スプール１３１０に関連した任意の便利な位置に設けることができる。図示する具体例においては、同心のフランジ上に配設された伝導性のストリップ１３３０は、消耗品に格納された情報をホスト装置に対して送信する通信コンポーネントとして役立つ。
つぎに、図１２(Ａ)乃至図１２(Ｄ)を参照すると、消耗品に使用する一部のいくつかの図が示される。図１２(Ａ)は、巻回スプール１４０５の側面を直交方向からみた図である。巻回ドラム１４１０は、プリンタにおいて使用されるプリントカートリッジにおけるリボン又カメラにおいて使用されるフィルムロールにおけるフィルムのようなメディアが巻回され得るものとして提供される。フランジ１４１５は、巻回ドラムに関連し、例えば当該巻回ドラムの一方の端部に取り付けることができる。他の配置も可能であり、かかる配置は等価であると考えられる。通信コンポーネントは、プリンタ又はカメラのようなホスト装置と通信するためにフランジに実装することができる。
図１２(Ｂ)は、巻回ドラム１４１０上のフランジ１４１５の反対側の端部から端面を直交方向からみた図である。示された特定の具体例においては、巻回ドラム１４１０は、孔部を定義する内表面１４２０を有して窪んでいる。図１２(Ｃ)は、フランジ１４１５が実装される端部から端面を直交方向からみた図である。再度観察されるのは、この特定の具体例においてみられる窪んだ円筒状の孔部を定義する内表面１４２０である。
図１２(Ｄ)を参照すると、図１２(Ａ)において示される切断線Ａ−Ａに沿った断面が示される。軸１４０５は、プリンタのリボン又はカメラのフィルムのようなメディアが包被され得る外表面１４２５を備えた巻回ドラム１４１０を有する。この具体例における内表面１４２０は、窪んだ内部に孔部を定義する。一方の端部上のフランジ１４１５は、ＲＦＩＤトランスポンダのような通信コンポーネントを実装するために用いることができる。代替具体例においては、ＲＦＩＤトランスポンダのような第１の通信コンポーネント１４３０は、内表面１４２０に実装され、スプールの内壁によって定義された窪んだ孔部内で軸方向に配設された図示しない第２の通信コンポーネントの手段によってホスト装置と通信を行う。
図１３を参照すると、ホスト装置における消耗品を認証する消耗品認証システムの概要の図が示される。消耗品１５００は、例えば、ソーススプール１５０５、巻き取りスプール１５１０、及び締め金部材１５１５を有するプリントリボンカートリッジを含む。消耗品１５００は、ホスト装置１５５０に対して情報を送信する通信コンポーネント１５２０，１５３５を含む。１つの具体例において、通信コンポーネント１５２０，１５３５は、２つの特定の特性を有する廉価なＲＦＩＤトランスポンダである。第１に、廉価なＲＦＩＤトランスポンダは、望ましくは、製造工場でプログラムされた固有のシリアル番号ｎ（１５３０）を含む。シリアル番号ｎ（１５３０）は、ユーザによって変更することができないか、又はトランスポンダのパブリックデータエリア１５２５を複製することによって他の同様のタイプのトランスポンダに複写することができない。したがって、各トランスポンダは、固有に番号付けられ、それは、多数のトランスポンダが全てＲＦＩＤリーダのアンテナフィールドにみられる場合に、当該多数のトランスポンダを識別することを可能とする"衝突防止（anti-collision）"プロトコルを有するほとんどのタイプのＲＦＩＤトランスポンダについての要求である。
第２に、廉価タイプのＲＦＩＤトランスポンダは、望ましくは、値ｘ，ｙのデータを当該トランスポンダのパブリックデータエリア１５２５に対して一度だけ書き込む（又は書き込み及びロック）能力を有する。この特定の具体例における値ｙは、メディアタイプ情報であり、全てのメディアが全てのプリンタタイプに作用するとは限らない。この実施例形式についての非ゼロデータの値ｘは、トランスポンダのｙ及び固有の識別番号ｎの複雑な関数となる。この図示された例における値ｘは、メディアが作製される際、又は少なくともそれが製造業者の設備を去る前に、トランスポンダに製造工場でプログラムされる。
さらに、消耗品に格納された値ｎ，ｘ，ｙを読み出すための通信コンポーネント１５５５，１５６０を含むホスト装置１５５０はまた示される。プロセッサ１５６５は、消耗品に格納された情報を得ることができ、認証関係が認証コードｘとシリアル番号ｎとメディアタイプコードｙとの間に存在することを確認するために、当該プロセッサに利用可能な認証関数Ｆ（Ｍ，Ｑ，ｘ，ｙ）（１５７０）を用いることができる。プロセッサ１５６５は、ホスト装置から遠隔して設けることができ、また、ネットワーク又は遠距離通信リンクのような通信チャネル１５９０を介してホスト装置と通信してもよい。
消耗品は、当該消耗品で使用されるリボンのパネルのようなメディアのユニット数を示すフラグ１５２７を含むいのが望ましい。各リボンロールコア又はカセットは、一度だけ使用することができる。トランスポンダにおける他のメモリ要素は、メディア使用の軌跡及び残存メディアカウント値を維持する。メディアの各ユニット部分（典型的には１０〜１５％）が使用されると、トランスポンダのメモリにおけるフラグは、リセット及びロックされる。追加のメディアの最大１５％のみがコア又はカセットに再度装填することができることから、これは、部分的に使用されているコア又はカセットの再使用が経済的に魅力がないものとする。
さらに図１３を参照すると、プロセッサ１５６５に利用可能である使用済消耗品のリスト１５８０がある。"使用済カセット"リストは、各プリンタに維持される。最後の５１２個のカセットシリアル番号ｎ、及び残存パネルカウント値は、各プリンタに格納される。万一プリンタのメモリに格納されたものよりも、高い残存パネルカウント値で、カセットが再現する場合には、プリンタは、恰もそれが無効の認証を有するかのように、再度装填されたカセット又はリボンロールを取り扱い、そのメディアの使用を拒絶するのみならず、"完全使用済"ステータスにそのトランスポンダをロックする。
上述した方法及び装置の実装は、フォームＭＮの反復される動作を含む。ここで、Ｍ，Ｎは、両方とも大きな素数である。Ｍ，Ｎは、両方とも大きな素数である場合には、ＭＮは、理論上、何百ものディジット（又はビット）になり得る。上述した認証アルゴリズムをよりよく実装するために、小さなマイクロプロセッサにおいて迅速に値が算出され、且つビット数をＱの長さの２倍に制限するＭＮを許容する方法が得られた。
例として、Ｍ＜＜Ｑであり、且つＱが６４ビットであるものと仮定すると、その結果、６４ビット回の６４ビットの乗算（１２８ビットの結果）が、要求されるもの全てである。この例は、実例経由で提示され、また、他の具体例は、可能である。
ｎ，ｙのある関数であるＮを６４ビットの２進数であるものとして定義する：
この式において、各ｃｉは、連続する２進ディジットを表す。ＭＮに上記を代入すると、次式２が成立する：
ＭＮのこの変換を用いると、式ＭＮ ｍｏｄ Ｑは、補助定理を用いて値を算出することができる：
この補助定理を適用すると、次式４が成立する：
次式５とすると次式６となる。
各項Ｔｉは、各ｃｉが０又は１のいずれかであるという事実を用いてここに値を算出することができる。
ｃｉ＝１についての６４までの値Ｔ¬iは、過去に計算されてテーブルに格納されるか、又は連続して値が算出され得る。このテーブル又はＴｉについて計算されたこれらの値を用いると、ＭＮ ｍｏｄ Ｑの値は、次第に算出することができる。Ｐｉを１から６３までの各段階ｉでの部分積とする。次式８を次式９まで再帰的なペアワイズ法（pair-wise manner）で計算する：
ｃｉ＝０である場合にはＴｉ＝１である事実を用いることは、６４×６４ビットの乗算操作の回数を平均で５０％まで削減する。しかしながら、ここに記述するセキュリティシステムを実装するために、１２８ビットの数に対する６４ビットのモジュロＱ演算を迅速に行う必要が残存する。
上記各ステップについて、ｃｉ＝１の場合にはフォーム（Ｗ ｍｏｄ Ｑ）の削減が実行されるに違いない。通常、これは、整数の剰余をみつける整数の長い除算によって行われる。この場合において、除数Ｑが６４ビットのオーダであり、被除数Ｗが１２８ビットのオーダである場合には、多くのシフトや減算が実行されるに違いない。
ここに記述するセキュリティシステムをよりよく実装するために、長い除算よりも約２０倍速い方法が開発されている。Ｑが次式１０で選択されるものと仮定する。
これは、フォーム２ｎ−１のメルセンヌ（Mersenne）素数を含む。しかしながら、（Ｗ ｄｉｖ Ｑ）が正確に算出され得る場合（すなわち、除算の整数商）には、剰余は、次式１１によって容易にみつけることができる：
除算の整数商は、以下のように値を算出することができる。まず、次式１２の算出を書き込む。
右辺の分子及び分母の両方に２−ｎを乗算すると、次式１３が成立する。
Ｑは、典型的には大きい（ここでは、ｎ〜６３ビットのオーダ）ことから、その後、（２−ｎｋ）＜＜１及び次式１４における分母は、無限級数を用いて拡張することができる。
式１３に式１４を代入すると、次式１５が成立する。
式１５における第１項の少数の算出は、以下のことを明らかにする。
ｎ，ｋ，Ｗの最大値を知ると、後の項が全てより小さくなるためにさらなる項が整数部分に影響しないように、（１／２未満のように）十分に小さい第１項がみつかるまで式１６の項を算出することができる。その後、整数部分の値に影響しない項は、式１６の算出において安全に無視することができる。
実際には、式１６が少数の項のみの後に集中するように、Ｗ，Ｑ，ｋを選択することができる。このＷ ｍｏｄ Ｑの計算方法は、長い除算によって直接的にみつけるよりも数倍も速いことを実際に証明する。
代替具体例の他の例として、消耗品及びホストは、光学的な結合によって通信することができる。他の例は、電気的な接点及び磁気の読み出し／書き込みヘッドを含む。この発明は、この記述で挙げられた消耗品とホストとの間での通信について、いかなる特定の典型形式にも制限されない。特許請求の範囲は、任意の適切な通信形式も包含するように意図される。
本発明は、望ましくは、熱転写プリンタの形式のメディアプロセスシステムに対して適用されるものとして説明された。しかしながら、本発明は、米国特許第５２６６９６８号明細書や米国特許第５４５５６１７号明細書に記述されているようなサーマルプリンタ、米国特許第６１０６１６６号明細書に記述されているようなフォトプロセス装置、米国特許第６１７３１１９号明細書に記述されているような写真カメラ、米国特許第５４２８６５９号明細書に記述されているようなＸ線カメラ、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ、及び同種のものに対して等しい適用可能性を有する。本発明は、メディアアセンブリとメディアプロセスシステムとが無線通信を行う当該メディアプロセスシステムに対して適用されるものとして説明された。しかしながら、本発明はまた、米国特許第５２６６９６８号明細書や米国特許第５４５５６１７号明細書に示されるようなメディアアセンブリとメディアプロセスシステムとが有線接続によって通信を行うシステムにおける使用にも、容易に適応される。
本方法及び装置の特定の具体例は、本発明がなされ使用される方法を例証する目的で記述された。他のバリエーションの実装、並びに本発明及びその様々な様相の変形が、当該技術に熟練している人々にとって明白となることを理解すべきである。また、本発明は、上述した特定の具体例によって制限されることはない。したがって、開示され特許請求の範囲として要求された基本的な根本原理の真正な精神及び範囲内にある任意の及び全ての変形例、バリエーション又は等価物を本発明によって包含することが熟考される。
Claims (66)
- 装置における物品を認証する認証方法であって、
上記物品に格納された識別番号を読み出すステップと、
上記物品に格納された認証番号を読み出すステップと、
少なくとも上記識別番号の一部に基づいて入力番号を決定するステップと、
出力番号を計算するために、上記入力番号に認証関数を適用するステップと、
上記認証番号が上記出力番号に対応する場合にのみ、上記物品が真正であることを決定するステップと、
上記物品が真正である場合には、上記装置における当該物品の使用を許可し、上記物品が真正でない場合には、上記装置における当該物品の使用を不可能とするステップとを備えること
を特徴とする認証方法。 - 上記認証関数は、上記入力番号の暗号化変換であること
を特徴とする請求項１記載の認証方法。 - さらに、上記物品に格納されたメディアタイプ番号を読み出すステップを備えること
を特徴とする請求項１記載の認証方法。 - さらに、少なくとも上記メディアタイプ番号の一部に基づいて上記入力番号を決定するステップを備えること
を特徴とする請求項３記載の認証方法。 - 上記暗号化変換を適用するステップは、さらに、
第１の素数Ｑを提供するステップと、
上記第１の素数の素数ガロアフィールドの基関数要素である第２の素数Ｍを提供するステップと、
次式：出力番号＝ＭＮ ＭＯＤ Ｑ（Ｎは、上記入力番号）にしたがって上記出力番号を計算するステップとを有すること
を特徴とする請求項２記載の認証方法。 - 上記第２の素数は、０よりも大きく１と等しくなく、且つ上記第１の素数−１の１／２と等しくないように選択されること
を特徴とする請求項５記載の認証方法。 - 上記出力番号を決定するステップは、さらに、
ａ）以下によって部分積を初期化するステップと、
上記第２の素数と等しい乗数をセットすること
上記入力番号の最下位ビットが０と等しい場合に、上記部分積を１と等しくセットすること
上記入力番号の最下位ビットが１と等しい場合に、上記部分積を、上記乗数と上記第１の素数とのモジュロと等しくセットすること
ｂ）上記入力番号の最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットについて、以下によって上記部分積を反復的に算出するステップと、
上記乗数を２倍にすること
上記入力番号の次の算出されないビットが０と等しい場合に、上記部分積を、前の部分積と上記第１の素数とのモジュロと等しくリセットすること
上記入力番号の上記次の算出されないビットが１と等しい場合に、上記部分積を、（ａ）上記第２の素数に関する上記乗数のモジュロの上記前の部分積倍と、（ｂ）当該第２の素数とのモジュロと等しくリセットすること
ｃ）上記入力番号の最上位ビットについての上記部分積の算出後に、上記部分積の上記反復的な算出を終了するステップとを有すること
を特徴とする請求項５記載の認証方法。 - さらに、上記装置によって読み出されるように構成された上記物品のカウンタを提供するステップと、
上記物品が当該物品の使用又は消耗の範囲を反映するために使用されると、上記カウンタにおける物品使用値を周期的に更新するステップと、
上記装置によって上記物品使用値を読み出すステップと、
上記物品使用値が所定値よりも大きな場合にのみ、上記物品が真正であることを決定するステップと、
上記物品が真正である場合には、上記装置における当該物品の使用を許可し、上記物品が真正でない場合には、上記装置における当該物品の使用を不可能とするステップとを備えること
を特徴とする請求項１記載の認証方法。 - さらに、上記装置において使用される複数の上記物品に対応する上記識別番号を含むテーブルであって、各識別番号が上記装置において使用される各物品の最後に読み出した物品使用値に対応するテーブルにおいて関連するエントリを有してなり、当該装置によってアクセス可能なテーブルを提供するステップと、
上記物品使用値が上記テーブルにおける対応する識別番号について上記最後に読み出した物品使用値未満である場合にのみ、上記装置に設置された上記物品が真正であることを決定するステップと、
上記物品が真正である場合には、上記装置における当該物品の使用を許可し、上記物品が真正でない場合には、上記装置における当該物品の使用を不可能とするステップとを備えること
を特徴とする請求項８記載の認証方法。 - さらに、上記識別番号及び上記認証番号が格納されたＲＦＩＤトランスポンダを上記物品に実装するステップを備えること
を特徴とする請求項１記載の認証方法。 - さらに、ＲＦＩＤトランシーバを上記装置に実装するステップを備えること
を特徴とする請求項１記載の認証方法。 - 装置に設置された物品を認証するように構成された装置であって、
上記物品の識別に対応して当該物品に格納された識別番号を読み出すように構成され、さらに当該物品に格納された認証番号を読み出すように構成されたリーダと、
上記識別番号を出力番号に変換し、且つ上記認証番号と上記出力番号とを比較するように構成されたコンピュータプログラムを含む上記装置のメモリとを備え、
上記出力番号が上記認証番号と等しい場合にのみ、上記物品が真正であるものとされ、上記物品が真正である場合には、上記装置における当該物品の使用を許可し、上記物品が真正でない場合には、上記装置における当該物品の使用を許可しないこと
を特徴とする装置。 - 上記リーダは、上記装置に実装されたトランシーバであること
を特徴とする請求項１２記載の装置。 - 上記識別番号を出力番号に変換する上記コンピュータプログラムは、
上記識別番号を中間番号に変換するように構成された上記装置のメモリにある準備コンピュータプログラムと、
上記出力番号を提供する上記中間番号を暗号化するように構成された上記装置のメモリにある暗号化コンピュータプログラムとを有し、
上記出力番号は、上記装置における上記物品の正当性を決定するために、上記認証番号と比較されること
を特徴とする請求項１２記載の装置。 - 上記準備コンピュータプログラムは、上記中間番号が上記識別番号と等しいように１対１の変換を実行すること
を特徴とする請求項１４記載の装置。 - 上記リーダは、上記物品に格納されたメディアタイプ番号を読み出すように構成されること
を特徴とする請求項１２記載の装置。 - 上記準備プログラムは、上記中間番号を計算するために、入力として上記メディアタイプ番号を用いること
を特徴とする請求項１５記載の装置。 - 上記暗号化コンピュータプログラムは、（ａ）上記中間番号の値のべき乗である第２の素数と（ｂ）第１の素数とのモジュロを計算するコンピュータ読み取り可能なメディアに含まれていること
を特徴とする請求項１４記載の装置。 - 上記第２の素数は、０よりも大きく１と等しくなく、且つ上記第１の素数−１の１／２と等しくないように選択されること
を特徴とする請求項１８記載の装置。 - コンピュータ読み取り可能なメディアに含まれている上記暗号化コンピュータプログラムは、さらに、
ａ）以下のコンピュータプログラム初期化コードセグメントと、
（ｉ）上記第２の素数と等しい乗数をセットする
（ｉｉ）上記中間番号の最下位ビットが０と等しい場合に、部分積を１と等しくセットする
（ｉｉｉ）上記中間番号の最下位ビットが１と等しい場合に、上記部分積を、上記乗数と上記第１の素数とのモジュロと等しくセットする
ｂ）上記中間番号の最下位ビットから最上位ビットまで、以下によって上記部分積を反復的に算出するコンピュータプログラム部分積算出コードセグメントと、
（ｉ）上記乗数を２倍にすること
（ｉｉ）上記中間番号の次の算出されないビットが０と等しい場合に、上記部分積を、前の部分積と上記第１の素数とのモジュロと等しくリセットすること
（ｉｉｉ）上記中間番号の上記次の算出されないビットが１と等しい場合に、上記部分積を、（ａ）上記第２の素数に関する上記乗数のモジュロの上記前の部分積倍と、（ｂ）当該第２の素数とのモジュロと等しくリセットすること
ｃ）上記中間番号の最上位ビットに対応する上記部分積の算出後に、上記部分積の上記反復的な算出の終了と、
ｄ）上記出力番号として最終部分積の出力とを有すること
を特徴とする請求項１８記載の装置。 - さらに、上記中間番号の各ビットについてのエントリを備えたテーブルを格納するメモリを備え、
上記エントリの内容は、そのビットに対応する上記乗数と上記第１の素数とのモジュロと等しいこと
を特徴とする請求項２０記載の装置。 - 上記コンピュータプログラムは、複数の上記出力番号を生成するために構成されたコードを含み、
上記物品は、複数の上記出力番号のうちの１つが上記認証番号と等しい場合にのみ認証されること
を特徴とする請求項１２記載の装置。 - さらに、上記装置によって読み出されるように構成された上記物品のカウンタを含み、
上記リーダは、上記物品の使用又は消耗の範囲を反映する上記カウンタにおける物品使用値を読み出すこと
を特徴とする請求項１２記載の装置。 - 上記メモリは、さらに、
当該装置において使用される複数の上記物品に対応する上記識別番号であって、当該装置において使用される各物品の最後に読み出した物品使用値に対応するテーブルにおいて関連するエントリを有する各識別番号を含む当該装置によってアクセス可能なテーブルと、
上記コンピュータプログラムは、上記物品使用値が上記テーブルにおける対応する識別番号について上記最後に読み出した物品使用値未満である場合にのみ、当該装置に設置された上記物品が真正であることを決定し、上記物品が真正である場合には、当該装置における当該物品の使用を許可し、上記物品が真正でない場合には、当該装置における当該物品の使用を不可能とすること
を特徴とする請求項１２記載の装置。 - 物品を認証するように構成された装置であって、
上記物品に格納された識別番号を読み出す手段と、
上記物品に格納された認証番号を読み出す手段と、
少なくとも上記識別番号の一部に基づいて入力番号を決定する手段と、
出力番号を計算するために、上記入力番号に認証関数を適用する手段と、
上記認証番号が上記出力番号に対応する場合にのみ、上記物品が真正であることを決定する手段と、
上記物品が真正である場合には、上記装置における当該物品の使用を許可し、上記物品が真正でない場合には、上記装置における当該物品の使用を不可能とする手段とを備えること
を特徴とする装置。 - ホスト装置によって認証されるために適応される物品であって、
上記物品の識別に対応する第１の所定番号、及び認証番号を格納するように構成されたメモリシステムを備えること
を特徴とする物品。 - 上記認証番号は、上記第１の所定番号に認証アルゴリズムを適用することによって計算されること
を特徴とする請求項２６記載の物品。 - 上記所定番号は、製造工場でインストールされた固有のシリアル番号であること
を特徴とする請求項２７記載の物品。 - 上記認証番号は、以下によって計算されること
第１の素数Ｑを提供すること
上記第１の素数の素数ガロアフィールドの基関数要素である第２の素数Ｍを提供すること
次式：出力番号＝ＭＮ ＭＯＤ Ｑ（Ｎは、上記第１の所定番号）にしたがって上記出力番号を計算すること
を特徴とする請求項２６記載の物品。 - 上記第２の素数は、０よりも大きく１と等しくなく、且つ上記第１の素数−１の１／２と等しくないように選択されること
を特徴とする請求項２９記載の物品。 - 上記出力番号を決定するステップは、さらに、
ａ）以下によって部分積を初期化するステップと、
上記第２の素数と等しい乗数をセットすること
上記第１の所定番号の最下位ビットが０と等しい場合に、上記部分積を１と等しくセットすること
上記第１の所定番号の最下位ビットが１と等しい場合に、上記部分積を、上記乗数と上記第１の素数とのモジュロと等しくセットすること
ｂ）上記第１の所定番号の最下位ビットから最上位ビットまで、以下によって上記部分積を反復的に算出するステップと、
上記乗数を２倍にすること
上記第１の所定番号の次の算出されないビットが０と等しい場合に、上記部分積を、前の部分積と上記第１の素数とのモジュロと等しくリセットすること
上記第１の所定番号の上記次の算出されないビットが１と等しい場合に、上記部分積を、
（ａ）上記第２の素数に関する上記乗数のモジュロの上記前の部分積倍と、（ｂ）当該第２の素数とのモジュロと等しくリセットすること
ｃ）上記第１の所定番号の最上位ビットについての上記部分積の算出後に、上記部分積の上記反復的な算出を終了するステップとを有すること
を特徴とする請求項２９記載の物品。 - 第１の素数、上記第１の素数の素数ガロアフィールドの基関数要素である第２の素数、及び入力番号を提供するコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ読み取り可能なメディアを備え、
上記コンピュータプログラムコードは、
ａ）以下によって部分積を初期化するコンピュータプログラムコードと、
（ｉ）上記第２の素数と等しい乗数をセットすること
（ｉｉ）上記入力番号の最下位ビットが０と等しい場合に、上記部分積を１と等しくセットすること
（ｉｉｉ）上記入力番号の最下位ビットが１と等しい場合に、上記部分積を、上記乗数と上記第１の素数とのモジュロと等しくセットすること
ｂ）上記入力番号の最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットについて、以下によって上記部分積を反復的に算出するコンピュータプログラムコードと、
（ｉ）上記乗数を２倍にすること
（ｉｉ）上記入力番号の次の算出されないビットが０と等しい場合に、上記部分積を、前の部分積と上記第１の素数とのモジュロと等しくリセットすること
（ｉｉｉ）上記入力番号の上記次の算出されないビットが１と等しい場合に、上記部分積を、（ａ）上記第２の素数に関する上記乗数のモジュロの上記前の部分積倍と、（ｂ）当該第２の素数とのモジュロと等しくリセットすること
ｃ）上記入力番号の最上位ビットについての上記部分積の算出後に、上記部分積の上記反復的な算出を終了するコンピュータプログラムコードとを有し、
上記部分積を反復的に算出するコンピュータプログラムコードは、さらに、上記入力番号についての各ビットエントリを備えたテーブルを形成することを含み、上記エントリの内容は、そのビットに対応する上記乗数と上記第１の素数とのモジュロと等しく、上記部分積の反復的な算出は、上記テーブルのエントリにアクセスすること
を特徴とするコンピュータプログラム製品。 - 整数除算の剰余を決定する装置であって、
メモリと、
上記メモリ内の被除数の格納位置と、
上記メモリ内に位置する指数の格納手段と、
上記メモリ内に位置する減数の格納手段と、
上記メモリ内に位置する除数の格納手段と、
上記除数の格納位置に格納された値によって除された上記被除数の格納位置に格納された値の商と等しい級数の項を合計する上記メモリに格納された合計アルゴリズムと、
上記被除数の格納位置に格納された値から、上記合計アルゴリズムによって決定された値の整数部分によって乗算された上記除数の格納位置に格納された値の積に格納された値を減算することによって剰余を計算するコンピュータメモリに格納されたモジュロアルゴリズムとを備え、
上記除数の格納位置に格納される値は、２の上記指数の位置に格納された値のべき乗から減算された上記減数の位置に格納された値と等しく、
上記アルゴリズムは、１／２未満である上記級数の第１項で停止すること
を特徴とする装置。 - 熱転写、サーマル、若しくはその他のプリンタ、写真若しくはＸ線のカメラ、又は、その他のメディアプロセスシステムでの使用を目的とし、偽造のメディアを識別して使用不可能とするように構成され、当該メディアアセンブリに関連して固有の暗号化されたデータと参照データとを含むデータ格納手段を有する反偽造設備を有するメディアアセンブリと、
上記暗号化されたデータ及び上記参照データにアクセスするように構成されるとともに、メディアが偽造品でない場合に当該メディアの使用を許可するように構成されたプロセッサとを備えること
を特徴とする装置。 - 上記データ格納手段は、さらに上記参照データを保持すること
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記暗号化データは、上記参照データの安全な変換関数を表すこと
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記暗号化データは、上記参照データに暗号化アルゴリズムを適用することによって得られること
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記暗号化データは、一方向関数を用いることによって得られること
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記データ格納手段は、上記メディアのタイプ又はモデルを表すメディアタイプデータを含むこと
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記反偽造設備は、ＲＦＩＤトランスポンダを含むこと
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記トランスポンダは、上記データ格納手段を構成するメモリを含むこと
を特徴とする請求項４０記載の装置。 - 上記反偽造設備は、可視光、赤外光、又は紫外光のスペクトルにおける電磁信号に反応すること
を特徴とする請求項４１記載の装置。 - 上記データ格納手段は、トランスポンダのメモリであること
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記反偽造設備は、上記データ格納手段を構成するメモリを有するＲＦＩＤトランスポンダを含むこと
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記メディアプロセスシステムは、熱転写プリンタであり、上記メディアは、熱転写リボンであること
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 上記メディアプロセスシステムは、熱転写プリンタであり、上記メディアは、ダイレクトサーマル記録メディアであること
を特徴とする請求項３４記載の装置。 - 熱転写、サーマル、若しくはその他のプリンタ、写真若しくはＸ線のカメラ、又は、その他のメディアプロセッサでの使用を目的とし、アンテナに位置し、軸及びフランジ端を有するシャフトを備えてスプール状に形成されたメディアホルダを備えること
を特徴とする装置。 - 上記アンテナは、上記シャフト軸と同心の少なくとも１つのアーチ状のコンダクタを含むこと
を特徴とする請求項４７記載の装置。 - 上記アンテナは、上記スプールの上記フランジ端上に支持された一連の結合された同心の環状のコンダクタを含むこと
を特徴とする請求項４７記載の装置。 - 上記コンダクタは、配設されたトレースを構成すること
を特徴とする請求項４９記載の装置。 - 上記アンテナは、データメモリに接続されていること
を特徴とする請求項４７記載の装置。 - 上記データメモリは、暗号化データを含むこと
を特徴とする請求項５１記載の装置。 - 上記アンテナは、無線トランスポンダの一部を構成すること
を特徴とする請求項４７記載の装置。 - 上記トランスポンダは、ＲＦＩＤトランスポンダであること
を特徴とする請求項５３記載の装置。 - 上記メディアプロセッサは、メディア使用を追跡し、且つメディアアセンブリ上に使用の表示を格納するように構成されたメディア使用カウンタを含むこと
を特徴とする請求項４７記載の装置。 - 上記使用の表示は、記録された使用が所定の使用値よりも大きいか又は等しいメディアアセンブリを拒絶するために用いられること
を特徴とする請求項５５記載の装置。 - 上記メディアプロセッサは、レーザプリンタであること
を特徴とする請求項５５記載の装置。 - 熱転写、サーマル、若しくはその他のプリンタ、写真若しくはＸ線のカメラ、又は、その他偽造のメディアアセンブリを識別するように構成されるメディアプロセスシステムであって、
メディアアセンブリを有効にするために用いられる暗号化アルゴリズムを実行するように構成されたプログラムを含むこと
を特徴とするシステム。 - 上記アルゴリズムは、セキュリティマイクロプロセッサにおいて実行されること
を特徴とする請求項５８記載のシステム。 - メディアプロセッサを含み、
上記プログラムは、上記メディアプロセッサ上に存在すること
を特徴とする請求項５８記載のシステム。 - メディアプロセッサ、及び遠隔のプロセスステーションを含み、
上記プログラムは、上記遠隔のプロセスステーション上に存在すること
を特徴とする請求項５８記載のシステム。 - 上記暗号化アルゴリズムは、上記メディアアセンブリ上に格納されたデータ上で作動すること
を特徴とする請求項５８記載のシステム。 - 上記データは、参照データと、上記参照データから得られる暗号化データとを含むこと
を特徴とする請求項６２記載のシステム。 - 上記暗号化データは、上記暗号化アルゴリズムを用いて開発されること
を特徴とする請求項６３記載のシステム。 - 上記暗号化アルゴリズムは、一方向関数から構成されること
を特徴とする請求項５８記載のシステム。 - 上記一方向関数は、ガロアフィールドにおけるモジュロ演算を利用すること
を特徴とする請求項６５記載のシステム。
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