JP2006048462A - 非接触ｉｃカード認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に読み出しやコピーが出来る磁気カードを使った銀行のマネーカードなどにおいて、システムに大掛かりな変更をすることなく安価にセキュリティーレベルを改善する方法を提供する。
【解決手段】従来の磁気カードを使ったシステムのホスト側は変更せずに、端末側で使う磁気カードにＩＣカードチップを組み合わせたカードと、このカードを端末内部で認証する装置を使い、しかも認証に使う階層構造認証キーコードを格納したマスターカードモジュールを使って、ＩＣカード初期化装置モジュールとＩＣカードリーダライタモジュールに階層構造認証キーコードを非可逆的な手段でモジュール間転送し、更にＩＣカード初期化装置のモジュールからＩＣカードチップモジュールに前記階層構造認証キーコードをモジュール間転送することにより、セキュリティー的に脆弱な磁気カードシステムに対して安価な費用で高いセキュリティーを付加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触ＩＣカード用チップを使って安価に磁気カードシステムのセキュリティーを改善する方法に関する。

磁気カードは発行が容易で機器が安価なことから世界中で普及しているが、原理的にカード自体には外部アクセスに対するセキュリティーが無いことと、簡単に偽造できる技術が確立され、一般市場でも磁気カードを複製する装置などが容易に入手できることなどから多くの偽造事件が発生していた。更に、最近においては、磁気ヘッドが磁気ストライプへ接触することなしに磁気データを離れた位置から読み出す技術も開発されるなど新しい磁気データ複製技術が開発されたこともあってクレジットカードや銀行のマネーカードなど金銭絡みの磁気カード偽造行為が更にエスカレートして、大きな社会問題に発展している。

そこで、金銭に絡むカードについては、セキュリティーの低い磁気カードの代替としてＲＳＡや楕円関数などの暗号化技術を駆使した高度なセキュリティーを持つＩＣカードが提案されている。
また、新規に高価なＩＣカードを作るのではなく、安価にセキュリティーを改善する目的からＩＣチップを従来の磁気ストライプ型カードに貼り付けることにより偽造防止を図る技術（特許文献１）なども提案されている。

また、更に物理的なセキュリティーを高めるために、磁気カードのプラスチックボディー内部に半導体チップを埋め込み、更にこの高いセキュリティーを提供するのに必要な通信速度を確保する目的で、前記半導体チップに付帯する電磁波を送受するためのコイルを磁気カードの磁気ストライプよりも離れた位置に配置したカード認識デバイスも提案されている。（特許文献２）
特開２００１−２６６０８８号公報 特開２００４−１５７８９１号公報

磁気カードにおいては偽造が横行しているにも係らず、例えば磁気カードを従来のＩＣカードシステムに変更するとなると、セキュリティーの要となるセキュリティー鍵をホストコンピュータやサーバーで管理しなくてはならないので、ＩＣカードを安全に認証して運用するためにはシステム全体を変更せざるを得なかった。

つまり、磁気カードシステムはオンライン認証が基本であり、更に磁気カードシステムとＩＣカードシステムは互換性が無いので、オンライン認証という基本を守りながら２つの全く違うシステムを併用して磁気カードからＩＣカードへ段階的に移行することはシステム刷新に係る費用を考えると非現実的であった。つまり、磁気カードからＩＣカードに移行する為には、ＩＣカードシステム利用者の不便を犠牲にして一気にシステムを変更する以外に方法は無かった。

前述した通り、カード自体の工夫として、磁気カードの脆弱なセキュリティーを改善する目的で磁気カードにＩＣカード機能を付加した複合カードが提案されてはいるが、相変わらずシステム側はオンラインを基本としているので、導入にあたっては、カードだけの変更ではなくシステム全体を更新する必要があり、これがＩＣカード移行への敷居を高くしている。

特許文献１には、磁気カードにＩＣチップを貼り付ける方法が記載されているが、貼り付け手段の経年劣化でＩＣチップが剥がれてしまう不具合があり、しかも磁気ストライプに記録されたデータと同じものをＩＣチップにデータ圧縮して格納する作業が必要なので、高価な専用発行機が必要となるという問題がある。また、段落[０００７]に「カードが偽造されているか否かを判定する際には、磁気ストライプから読み取られたカード情報をＩＣチップと制御装置のいずれか一方によってデータ圧縮又は暗号化し、データ圧縮又は暗号化されたカード情報とＩＣチップ内に保存されていたデータ圧縮又は暗号化されたカード情報とを比較照合してカードの真贋を判定する。」と記載されているように、もしオフランインで運用しようとすると、ＩＣチップに暗号化と複合化する回路や真贋判定処理部を持たせた高価なＩＣチップを使う必要がある。このような高度な演算をＩＣチップで行うには、ＩＣチップ内に通常のＣＰＵだけでなくコプロッセッサを搭載する必要があり暗号化の鍵をエンベッドするなど複雑な発行工程になり発行に要する時間が長くなる。結果として、発行処理が簡単な汎用の非接触ＩＣチップに比較してひと桁以上高い価格になってしまうので、中小の金融機関などが導入するには費用負担が大きすぎて採用は難しくなる。また、オンラインで使う場合には各端末側あるいはネットワークを介したホスト側にカード管理サーバを置く必要がある。よって、既存の磁気カードシステムを使おうとすると端末側に新規に管理サーバを増設するかホスト側に改造が必要となる。

特許文献２には、ＩＣチップを磁気カードに埋め込んだ複合カードを作る内容が記載されているが、カードの製造方法の開示があるだけで、システム的にどう工夫して安価なシステムを提供するかについての記載が無い。段落[０００４]の実施例には、「（半導体チップの）認識番号を特定の暗号鍵で暗号化して磁気カードのストライプに書き込めば、このチップと磁気カードは唯一無二の組み合わせとなり、同一のものを作成しないかぎり、簡単に偽造することは出来ない。」と記載されていて、磁気カードシステムについても新規にシステム構築することを前提としていて、既存の磁気カードシステムをそのまま継続して使用する意図は見られない。よって、この発明の記載内容ではホストコンピュータを含めたシステムの新規導入が前提となるので導入費用が高くなる。

上記の課題を解決する為に、本発明においては、オンラインではなく、従来から欧州の公衆電話や電子マネーQuick（http://www.quick.at/）やGeldkarte（http://www.geldkarte.de/）などで採用されているオフライン認証システムを採用し、システムを変更することなく、ＡＴＭ端末だけの改造でセキュリティーの高いシステムが提供できるようにした。また、非接触ＩＣカードチップを搭載した磁気カードと、前記非接触ＩＣカードチップに対してデータを読み書きする非接触ＩＣカードリーダライタ及び磁気カードリーダライタとを備えた認証システムにおいて、前記非接触ＩＣカードチップモジュール及び非接触ＩＣカードリーダライタモジュールにはマスターカードモジュールによって、変更不可能な階層構造認証キーコードが非可逆的にモジュール間転送されることと、前記非接触ＩＣカードチップモジュールと非接触ＩＣカードリーダライタモジュールは同一の階層構造認証キーコードを持たなければ通信を開始できないようにした。

また、少なくとも非接触ＩＣカードチップの認証結果と磁気カードデータとを使って端末内で認証した後にホストコンピュータにログインするようにした。

更に、前記非接触ＩＣカードチップに、本人を特定することが出来るバイオメトリックデータと磁気カードシステムのホストコンピュータに保存されたものと同じパスワードとを書き込むことと、前記非接触ＩＣカードリーダライタが前記階層構造認証キーコードを使った認証後に前記バイオメトリックデータとパスワードを読み出せるようにした。

本発明の特徴のひとつは、階層構造認証キーコードがマスターカードのＩＣチップからＩＣカード初期化装置のモジュール、マスターカードのＩＣチップからＩＣカードリーダライタのモジュール、及びＩＣカード初期化装置のモジュールからＩＣカードチップモジュールのそれぞれにおいて暗号を使って電波で直接モジュール間転送することでセキュリティーを高めている点である。つまり、上記３つの工程においては、階層構造認証キーコードはモジュールに接続されているＣＰＵなどを経由することなく直接モジュールからモジュールに暗号を使ったデータ転送しているので書き込みデータの改ざんが極端に困難となる。

本発明の認証システムは、既存の磁気カードシステムのメインフレーム側においてはそのまま一切変更せずに、ＡＴＭ端末にユニットを付加するだけで運用できるので導入コストが安価で済む。マスターカードモジュールが持つ階層構造認証キーコードを非接触ＩＣカードリーダライタモジュールと非接触ＩＣカード初期化装置モジュールに格納する際には前記階層構造認証キーコードを外部表示することなく直接マスターカードモジュールから暗号化を使ってモジュール間転送をするのでセキュリティーの高いＩＣカードシステムを安価に提供できる。また、ＩＣカード初期化装置で未初期化ＩＣカードを初期化する際にも、ＩＣカード初期化装置モジュールからＩＣカードチップモジュールに暗号を使ってモジュール間転送する。更に、前記ＩＣカードに、利用者本人が特定できるバイオメトリックデータと磁気カードシステムのホストコンピュータに保存されたパスワードを書き込んでおき、バイオメトリックデータで本人であることを確認した後にパスワードを表示したりすることもできるので利便性が高い。

図１は本願発明の全ての実施例に共通する、本願発明の特徴である階層構造認証キーコードのモジュール間転送概念図である。この非可逆的な紐付けシステムには変更不可能でユニークな階層構造認証キーコード７を持つマスターカードを使う。このマスターカードモジュール１からＩＣカード初期化装置モジュール３およびＩＣカードリーダライタモジュール５に階層構造認証キーコード７が暗号を使ってモジュール間転送されると、この組み合せ以外のＩＣカードリーダライタやＩＣカードでは通信できなくなる。

この設定方法は非可逆的であり、また接続されているパソコンなどを介さずに直接モジュール間で転送されるので、作業者は何ら設定パラメータに関して見ることも出来ないし、変更も出来ない。

上記紐付けプロセスにより、ＩＣカード初期化装置モジュール３およびＩＣカードリーダライタモジュール５には階層構造認証キーコード７が格納される。該ＩＣカード初期化装置２を使って未初期化ＩＣカードを初期化すると、ＩＣカード初期化装置モジュール３からＩＣカードチップモジュール６に階層構造認証キーコード７がモジュール転送される。前記階層構造認証キーコード７を持ったＩＣカードチップモジュール６だけが同じマスターカードモジュール１から配布された階層構造認証キーコード７を持つＩＣカードリーダライタ４と通信できる。

図２は本発明の第１実施例による磁気カード用ＡＴＭシステムのシステム例で、図３はそのシステムのフローチャート例である。従来の磁気カードに非接触のＩＣチップモジュール１０およびカードアンテナ１１を埋め込んだ複合カード８が、従来の磁気カードを使ったＡＴＭのカードスロット１３に挿入されると、非接触ＩＣカードのリーダライタ１５から非接触ＩＣカードリーダ用のアンテナ１４から電波が出力される。複合カード８に内蔵されるカードアンテナ１１が電波を受けることにより、ＩＣチップモジュール１０に電源が供給され、リセット信号を発生してから自動的に内部の論理回路を起動させ、あらかじめ格納された階層構造認証キーコードを使いＩＣカードチップモジュール１０と非接触ＩＣカードリーダライタ１５のモジュールが相互に認証し合う。

ＩＣカードが正しい通信パートナーであるということが確認されると、認証データは非接触ＩＣカードリーダライタ１５から制御ユニット１８に送られ、正しいＩＣカードが挿入されたということがシステム的に確認された後に、あらかじめ複合カード８上の磁気ストライプ９からカードスロット１３に内蔵された磁気ヘッド１６によって読み込まれた磁気データ２３が制御ユニット１８から通信ネットワーク１９を通じてホストコンピュータ２０に転送される。

前記磁気データがホストコンピュータ２０により認識されると、あらかじめホストコンピュータ２０内のデーターベース２１に登録してある前記磁気データに紐付けられた暗証番号データを照合するために、ホストコンピュータ２０からＡＴＭ１２を経由して、利用者に暗証番号の入力を要求する。

利用者が暗証番号入力手段１０を使って暗証番号２２を入力すると、ＡＴＭ１２の制御ユニット１８から、通信ネットワーク１９を介してホストコンピュータ２０に暗証番号データ２２が送られ、ホストコンピュータ２０内のデーターベース２１にある該当する暗証番号データと比較される。ふたつのデータが照合されて同一と判断されると、比較結果が通信ネットワーク１９を経由してＡＴＭ１２の制御ユニット１８に通知され、ＡＴＭ１２の制御ユニット１８を介して利用者に照合結果を通知し、入金や出金処理などのジョブを受け付ける。

上記において、ＩＣカードチップモジュール１０とＩＣカードリーダライタ１５の間の認証が確認できてから磁気ストライプ９からの読取データ23が送信されるのであれば、ＩＣカードチップモジュール１０や磁気ストライプ９のデータ読取タイミングはどちらが先でも良いし、例えば磁気ストライプ９の読取データ２３を何らかの保存手段で一時保存しておいても良い。

図４は、本発明の第２実施例のシステム図であり、図５は操作のフローチャート例である。まずＡＴＭの利用者が複合カード８をカードスロット１３に挿入すると、カードスロット１３に設けられた磁気ヘッド１６から磁気ストライプ９の磁気データ２３が読み取られる。

磁気ヘッド１６からのデータ読込とは別に、ＩＣカードリーダライタ１５はＩＣチップモジュール１０との相互認証の後に、ＩＣチップモジュール１０に書き込まれたカード番号２５を読み出し、前記磁気ストライプ９から読み出した磁気データ２３と比較する。ここで両者のデータが一致した場合には、前記磁気データ２３が制御ユニット１８から通信ネットワーク１９を経由してホストコンピュータ２０に送られる。

ホストコンピュータ２０は、データーベース２１の中から、送られて来た磁気カードデータが収納されたデーターベースファイルを探し出し、該データーベースが見つかると、認証をするために、制御ユニット１８を介して、利用者に対して暗証番号入力手段から暗証番号を入力するように要求する。

ここで、利用者は、暗証番号入力手段１７から暗証番号２２を入力すると、この暗証番号２２は制御ユニット１８から通信ネットワーク１９を通ってホストコンピュータ２０に送信され、データーベース２１に保存してある個別データと照合されて、正しいと認定されるとホストコンピュータ２０は制御ユニット１８を介して利用者の希望するジョブを受け付ける。

上記実施例２では、暗証番号入力手段１７は制御ユニット１８を介してＩＣカードリーダライタ１５に接続されていたが、制御ユニット１８を介さずに、暗証番号入力手段１７がＩＣカードリーダライタ１５に直接接続されていても良い。この場合は、制御ユニット１８から見るとＩＣカードリーダ１５はあたかも暗証番号入力手段１７として認識される。

図６は本発明における第３実施例である。前記ＩＣカードチップモジュールに、モジュール間転送される前記階層構造認証キーコード７以外に、カード番号２３、バイオメトリックデータ３６、カード暗証番号３７を書き込む。

カード利用者は、ＡＴＭに内蔵あるいは外付けしてあるＩＣカードリーダライタのアンテナ１４に複合カード８をかざし、この複合カードに保存されたバイオメトリックデータ３６と自分のバイオメトリックデータ（例えば指紋）と照合させ、認証されると複合カード８に保存してある暗証番号３７が表示されるので、利用者が目視することが出来る。利用者は、この暗証番号３７を暗証番号入力手段１７から入力することで、暗証番号を記憶あるいはメモしていなくともバイオメトリックで認証さえされれば最新の暗証番号が参照できる。

前記暗証番号は、ＡＴＭを利用している最中（例えば暗証番号を入力した直後など）に自動的にＩＣカードチップモジュール１０に格納しても良いし、マニュアル操作で利用者の指示で都度格納しても良い。

利用者がＡＴＭを利用する際に複合カード８から読み出させるデータは第２実施例と同じで、カード番号２３がＩＣカードチップモジュール１０から読み出され、磁気ストライプ９から読み出された磁気カードデータ２３と比較されて、照合して同一を判断されると磁気カードデータ２３が制御ユニット１８から通信ネットワーク１９を介してホストコンピュータ２０へ送られる。以降の処理は第２実施例と同じである。

図７は、第３実施例におけるＡＴＭのフローチャートである。基本的には図３と同じであるが、カード挿入２７の後、ＩＣチップモジュール１０に書き込んだバイオメトリックデータを使って本人認証をすることにより、本人と認定された場合にはＩＣチップに書き込んである暗証番号を表示させることが出来る。これにより、頻繁に暗証番号を変更しても忘れることが無く、本人であればバイオメトリック認証で簡単に暗証番号を見ながらＡＴＭに対して暗証番号の入力ができるので便利である。

前記バイオメトリック認証による暗証番号の参照は、単に表示するだけでも良いし、また本人の了解を得ればパスワードの自動送信も可能である。

図８は、実施例３におけるＩＣチップ３のメモリ配置データ構成例である。未初期化ＩＣカードには、まずマスターカードモジュール１から派生した階層構造認証キーコード４１が格納される。これで初めてＩＣチップモジュール１０が利用可能となる。次に、前記階層構造認証キーコード４１による認証を受けた後、カード番号４２、バイオメトリックデータ４３、暗証番号４４などがＩＣチップモジュール１０に格納される。

なお、階層的認証キーコード４１以外のＩＣカードチップに格納するデータ、例えばカード番号、パスワード、バイオメトリックデータなどはメモリー容量が残っていればメモリー容量の範囲で任意に選択して格納することができるものとする。

既存の磁気カード式ＡＴＭ装置に、本発明の装置を取り付けることにより、システムを変更することなく、セキュリティーの低い磁気カードシステムに対して、セキュリティーの高いＩＣカードの認証機能を付加することが可能となり、しかもマスターカードを必需として、ＩＣカードとリーダライタの紐付けに階層構造認証キーコード使った非可逆的なプロセスで両者を初期化できるので、セキュリティーの高いＩＣカードシステムを安価に提供することが可能となる。

階層構造認証キーコードのモジュール間転送概念図 第１実施例のシステム概念図 第１実施例のＡＴＭフローチャート 第２実施例のシステム概念図 第２実施例のＡＴＭフローチャート 第３実施例のシステム概念図 第３実施例のＡＴＭフローチャート 第３実施例におけるバイオメトリックデータと暗証番号を格納したＩＣチップのメモリ配置図 従来例のシステム概念図 従来例のＡＴＭフローチャート

符号の説明

１…マスターカードモジュール、２…ＩＣカード初期化装置、３…ＩＣカード初期化モジュール、４…ＩＣカードリーダライタ、５…ＩＣカードリーダライタモジュール、６…ＩＣカードチップ、７…階層構造認証キーコード、８…複合カード、９…磁気ストライプ、１０…ＩＣカードチップモジュール、１１…カードアンテナ、１２…ＡＴＭ、１３…カードスロット、１４…リーダライタアンテナ、１５…ＩＣカードリーダライタ、１６…磁気ヘッド、１７…暗証番号入力手段、１８…ＡＴＭ制御ユニット、１９…通信ネットワーク、２０…ホストコンピュータ、２１…データーベース、２２…暗証番号データ、２３…磁気カードデータ、２４…ＩＣカードチップの認証、２５…ＩＣカードチップに格納されたカード番号、２６…プログラムスタート、２７…カードをＡＴＭのカードスロットに挿入、２８…ＩＣチップデータの読込と認証、２９…磁気ストライプデータの読み取り、３０…ＩＣチップから読み出したカード番号と磁気カードから読み出したカード番号の照合、３１…ホストコンピュータとＡＴＭの交信、３２…ホストコンピュータからの要求により、利用者が暗証番号を入力、３３…ホストコンピュータによる暗証番号の認証、３４…ＡＴＭにおけるジョブ処理の実行、３５…操作の終了、３６…バイオメトリックデータ、３７…カード暗証番号、３８…バイオメトリック認証、３９…暗証番号の表示、４０…暗証番号の入力、４１…階層構造認証キーコード、４２…カード番号、４３…バイオメトリックデータ、４４…暗証番号、４５…磁気カード、４６…磁気ストライプ。

Claims (3)

1. 非接触ＩＣカードチップを搭載した磁気カードと、前記非接触ＩＣカードチップに対してデータを読み書きする非接触ＩＣカードリーダライタ及び磁気カードリーダライタとを備えた認証システムにおいて、前記非接触ＩＣカードチップモジュール及び非接触ＩＣカードリーダライタモジュールにはマスターカードによって、変更不可能な階層構造認証キーコードが非可逆的にモジュール間転送されることと、前記非接触ＩＣカードチップモジュールと非接触ＩＣカードリーダライタモジュールは同一の階層構造認証キーコードを持たなければ通信を開始できないことを特徴とする認証システム。
2. 請求項１に記載された認証システムにおいて、少なくとも非接触ＩＣカードチップの認証結果と磁気カードデータとを使って端末内でオフライン認証した後にホストコンピュータにオンラインでログインすることを特徴とする認証システム。
3. 請求項１又は２に記載の認証システムにおいて、前記非接触ＩＣカードチップに、本人を特定することが出来るバイオメトリックデータ及び磁気カードシステムのホストコンピュータに保存されたものと同じ形式のパスワードとを書き込めることと、前記非接触ＩＣカードリーダライタが前記階層構造認証キーコードを使った認証後に前記バイオメトリックデータとパスワードを読み出せることを特徴とする認証システム。