JP2006092416A - リアルタイムコマンドの作成・処理方法、および、icカードおよび、その組み込み端末 - Google Patents

リアルタイムコマンドの作成・処理方法、および、icカードおよび、その組み込み端末 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来の規格のコマンドを利用して、複数のコマンドの処理を行うことが可能なリアルタイムコマンドの作成・処理方法、および、ICカードおよび、その組み込み端末を提供する。
【解決手段】 元のコマンド(a)の前にIDと優先度を付加してデータ部としてカプセル化し、さらに、元のコマンドのヘッダ部分(CLA、INS、P1、P2、Lc)と同一の役割を果たす部分を、カプセル化したデータ部の前に付加したリアルタイムコマンド(c)を作成する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、ICカードにおいて複数のコマンドを処理する技術に関する。
近年、携帯電話における加入者識別モジュール(SIM、UIM)など、機器に組み込むためのICカードが普及しはじめている。
現状では、UIM等のICカードの規格については、ISO7816−4で定義されており、この規格に基づいた仕組みで運用がなされている(非特許文献1参照)。
ISO7816仕様
上記、ISO7816で定義されているAPDU(Application Protocol Data Unit)では、あるコマンドを受信すると、そのコマンドに対するレスポンスを介してからでないと、次のコマンドを受付けない。つまり、アプリケーションAからのコマンドを実行している途中にアプリケーションBからのコマンドを受信することはないという前提のもとに、コマンドが定義されている。
一方、UIMをPDAなどの機器に組み込み、無線LANにおけるセキュリティを確保するための認証仕様「WLAN-SIM VO.1」が業界団体WLAN Smart Card Consortiumで検討されている。今後は、情報家電やネットワークに接続される各種制御機器がこうしたUIMをセキュリティモジュールとして採用していく可能性が高い。そうなると、ICカードにおいても、多数のコマンドを処理する必要性に迫られることになる。しかし、上述のように、ICカードのコマンドは、ISO7816規格が広範に用いられているため、この規格を変更せずに対応することが望まれている。
そこで、本発明は、従来の規格のコマンドを利用して、複数のコマンドの処理を行うことが可能なリアルタイムコマンドの作成・処理方法、および、ICカードおよび、その組み込み端末を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明では、元のコマンドの前にIDと優先度を付加してデータ部としてカプセル化すると共に、元のコマンドのヘッダ部分と同一の役割を果たす部分をカプセル化したデータ部の前に付加したコマンドであるリアルタイムコマンドを利用するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、ICカードにおいて標準的に利用される元コマンドをそのままカプセル化して、優先度およびIDの情報を加え、さらに元コマンドと同じヘッダを付加してリアルタイムコマンドとするようにしたので、従来の1つのコマンドの処理しか想定していない規格のコマンドを利用して、複数のコマンドの処理を行うことが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(ICカードの構成)
図1は、本発明に係るICカードの機能ブロック図である。図1において、1はICカード、2は通信I/F(インターフェイス)、3は通信検知手段、4はCPU、5は割込部、6は情報記憶領域、10は端末である。通信I/F2は、外部の端末(機器)と通信を行うためのインターフェイスであり、USB等の接触方式、アンテナを介した非接触方式等、種々の方式に対応してデータの送受信を行うものである。通信検知手段3は、外部の端末からデータを受信した場合に、それを検知し、CPU4に伝える機能を有している。CPU4は、ICカード1において、OSを実行し、データ処理を行う機能を有している。割込部5は、通信検知手段3からの指示に基づいて、CPU4が実行しているデータ処理に対して割込みを行う機能を有している。情報記憶領域6は、データ処理、通信等に必要な情報を記憶する領域であり、後述する処理待ちリストや送信バッファとしての領域も確保する。図1に示す通信検知手段3、CPU4に伝える機能を有している。CPU4、割込部5、情報記憶領域6、および通信I/F2の一部は、ICカード上に設けられたICチップ内において実現される。端末10は、入力用のキーボード、ボタン等を備えると共に、液晶ディスプレイ等の表示デバイスを備えた端末装置であり、ICカードの読み書き機能を備えたパソコンや携帯端末等で実現される。
(ICカードで利用されているコマンド)
ここで、ISO−7816part−4で規定されている、端末からICカードに送られるコマンドの形式について説明する。ISO−7816part−4規定のコマンドの形式を図2に示す。図2(a)に示すように、端末からICカードに送られるコマンドは、データ部の前に、CLA、INS、P1、P2、Lcで構成されるヘッダが付加されたものとなっている。CLA、INS、P1、P2、Lcはそれぞれ1バイトで記録される。ヘッダ内のCLAは、クラス(class)を意味し、そのコマンドがISOに準拠するか、セキュリティ機能を有しているか等のコマンドの分類を示すものである。INSは、コマンドを特定するものである。P1、P2は、コマンドに対するパラメータである。Lcは、データ部の長さである。例えば、VERIFYコマンドでパスワード「0A 0B 0C 0D」を送信する場合は、図2(b)に示すようになる。VERIFYコマンドとは、端末からパスワードなどを送り、ICカードの中のパスワードと照合し、その結果、続く処理を行うかどうか決めるために使用されるコマンドであり、「20」で表記される。なお、本明細書において、特に断りのない限り、コマンド中のデータは16進数で表記する。すなわち、2つの数字で1バイトとなる。
続いて、本発明に係るリアルタイムコマンドの作成方法について具体的に説明していく。端末内でリアルタイムコマンドを作成する場合、まず、ISO7816準拠のコマンドを作成し、これを元コマンドとする。この元コマンドは、上述のように、図2(a)に示したような構成となっている。端末は、さらに、図2(c)に示すような構成のリアルタイムコマンドを作成する。すなわち、データ部には、先頭の1バイトにID、次の1バイトに優先度パラメータを格納し、データ部の3バイト目以降に元のコマンドをそっくり格納する。さらに、ヘッダには、元コマンドのヘッダと同一の役割を果たすヘッダを付加する。ただし、リアルタイムコマンドにおいては、CLAの値は「D0」、INSの値は「00」の固定値となっており、この組み合わせがリアルタイムコマンドであることを示すことになる。端末は、作成したリアルタイムコマンドをICカード1に送信する。
ICカード1では、通信I/F2がコマンドを受け取ると、通信検知手段3が通信を検知し、CPU4の割込部5に伝える。この場合、CPU4は実行中のコマンド処理があったとしても、それを中断して、コマンドの受信処理を行う。続いて、CPU4は、受信したコマンドがリアルタイムコマンドであるかどうかを判別する。具体的には、コマンドの先頭のCLAとINSの値を確認し、この値が「D0」「00」であれば、リアルタイムコマンドであると判別し、「D0」「00」以外であれば、リアルタイムコマンドでないと判別する。リアルタイムコマンドでない場合は、そのコマンドの優先度をあらかじめ設定したデフォルト値(例えば「80」)とし、空いているID番号を付与する。リアルタイムコマンドである場合は、そのコマンドのIDが、コマンドの処理待ちリストに存在するかどうかを確認し、存在していればエラーを返す。リストに存在していない場合は、処理待ちリスト上でIDが重複しないため、受信したコマンドの優先度に従ってコマンドを処理待ちリストに追加する。これで割込み処理は終了する。
割込み処理が終了した時点で、CPU4は、処理待ちリストの一番優先度の高いコマンドを調べ実行する。1つのコマンドの実行が終了したら、対応するIDを1バイト目に付加して結果を送信し、処理待ちリストから、そのコマンドを削除する。処理待ちリストにコマンドが存在する場合は、引き続き、リスト中で一番優先度の高いコマンドから実行していく。
ここで、ICカード1におけるCPU4の処理全体の流れについて、図3のフローチャートを参照して説明する。まず、端末10にICカード1を挿入して、端末10から電源供給を受ける。そして、CPU4で起動されるOSは、ATR(answer to reset:初期応答)を端末に返す(S1)。OSは、処理待ちのコマンドが存在するかどうかを確認する(S2)。具体的には、処理待ちリストを確認し、リスト上にコマンドが存在するかどうかを確認することになる。
処理待ちのコマンドが存在する場合は、優先度の最も高いコマンドを実行する(S3)。コマンドの実行が終了したら、処理結果を送信バッファにセットする(S4)。さらに、バッファ内容を通信I/F2を経由して端末へ送信する(S5)。そして、S5において処理結果を送信したコマンドを、処理待ちリストから削除する(S6)。S2からS6までの処理は、割込みが処理が入らない限りループ処理されることになる。
通信I/F2がコマンドを受け取って、通信検知手段3が通信の開始を割込部5を介してCPU4に伝えると、CPU4で起動されるOSは、実行中の処理を中断する(S7)。この際、後で再開できるような状態で中断が行われる。続いて、コマンドの受信を行う(S8)。さらに、受信したコマンドの内容を解析する(S9)。この結果、受信したコマンドがリアルタイムコマンドかどうかを判別する(S10)。受信したコマンドがリアルタイムコマンドでない場合は、デフォルトとして設定された優先度と空いているIDを付与する(S11)。一方、受信したコマンドがリアルタイムコマンドである場合は、IDが重複しているかどうかを判別する(S12)。
IDが重複している場合は、NGメッセージ(エラー)を送信バッファにセットする(S13)。そして、送信バッファの内容を端末10に送信して(S14)、S2に戻り、ループ処理を繰り返す。一方、IDが重複していない場合は、優先度と元コマンドを取り出す(S15)。そして、優先度に従って処理待ちリストに追加する(S16)。なお、S16の処理は、優先度と空いているIDを付与されたコマンドについても行われる。S16における処理後は、S2に戻り、ループ処理を繰り返す。
(具体的な例)
次に、具体的な例をあげて、端末におけるリアルタイムコマンドの作成、ICカードにおけるリアルタイムコマンドの処理について説明する。暗証番号の照合を行うVERIFYコマンドについて、ISO−7816part−4規定の元コマンドのデータ配列、端末10で作成されるリアルタイムコマンドのデータ配列を図4に示す。また、鍵の生成を行う鍵生成コマンドについて、ISO−7816part−4規定の元コマンドのデータ配列、端末で作成されるリアルタイムコマンドのデータ配列を図5に示す。
図4(a)に示す元コマンドは、INSが「20」であることがVERIFYコマンドを示し、図中「xx xx…xx」で示す128バイトの任意のデータについて照合を行うことを示している。Lcが「80」であるのは、データ部が128バイトであるため、「128」を16進表記したものである。図4(b)に示すリアルタイムコマンドは、図4(a)に示した元コマンドをカプセル化して作成されたものである。図4(b)に示すように、リアルタイムコマンドは、元コマンドにIDと優先度を付加したものを新たなデータ部としたものである。また、先頭のCLA、INSの組み合わせが「D0」「00」であるのは、上述のように、リアルタイムコマンドを示すものである。Lcが「87」であるのは、データ部が135バイト(ID1バイト+優先度1バイト+元コマンド133バイト)であるため、「135」を16進表記したものである。
図5(a)に示す元コマンドは、INSが「46」であることが鍵生成コマンドを示し、図中「xx」で示す1バイトの任意のデータをパラメータとして鍵の生成を行うことを示している。Lcが「01」であるのは、データ部が1バイトであるため、「1」を16進表記したものである。図5(b)に示すリアルタイムコマンドは、図5(a)に示した元コマンドをカプセル化して作成されたものである。図5(b)に示すように、リアルタイムコマンドは、元コマンドにIDと優先度を付加したものを新たなデータ部としたものである。また、先頭のCLA、INSの組み合わせが「D0」「00」であるのは、上述のように、リアルタイムコマンドを示すものである。Lcが「08」であるのは、データ部が8バイト(ID1バイト+優先度1バイト+元コマンド6バイト)であるため、「8」を16進表記したものである。
ここからは、図4に示したVERIFYコマンドを処理する場合と、図4に示したVERIFYコマンドと図5に示した鍵生成コマンドを順序を代えて送信する場合の計3通りについて説明する。なお、以下のいずれの場合においても、VERIFYコマンドのIDは「01」、優先度は「01」とし、鍵生成コマンドのIDは「0A」、優先度は「80」とする。優先度については、「00」が最優先であり、「FF」が一番優先度が低いものとする。
まず、端末10が、VERIFYコマンドを利用して暗証番号の照合を行う場合の処理について説明する。この場合、端末は、端末のキーから入力された暗証番号をデータ部のデータとして組み込んだ、図4(a)に示したようなVERIFYコマンドを元コマンドとして生成する。さらに、端末は、この元コマンドをカプセル化して、図4(b)に示したようなリアルタイムコマンドを作成する。この際、端末は、IDと優先度を決定してリアルタイムコマンドの6バイト目と7バイト目に設定する。端末は、IDについては、発行中の他のコマンドと重複しないIDを所定のルールで決定して付与し、優先度は、そのコマンドに応じて所定の数値範囲内であって、他のコマンドと重複しないものを付与する。作成されたリアルタイムコマンドは、端末からICカード1に送信される。
すると、ICカード1では、割込みが発生し、OS(CPU)が、リアルタイムコマンドを受信する。続いて、受信したリアルタイムコマンドのCLA、INSをチェックする。この場合、図4(a)に示したように「D0」「00」であるので、リアルタイムコマンドであると判断する。次に、6バイト目のIDを読取り、読取ったIDが処理待ちリストに存在するかどうかを確認する。この時点では、処理待ちリストには、コマンドが1つも存在せず、従ってID=「01」のコマンドは存在しないため、7バイト目の優先度を読み取るとともに、8バイト目以降の元コマンドを取り出す。そして、ID、優先度、元コマンドを処理待ちリストに登録する。これにより割込みが終了し、OSは、処理待ちリストの確認を行う。そして、優先度「01」のVERIFYコマンドを実行する。OSはVERIFYコマンドの処理結果を送信バッファに格納した後、端末に送信し、処理待ちリストから削除する。処理待ちリストには、登録されたコマンドがなくなるため、端末からコマンドを受信して割り込みが入るまでループ処理に入ることになる。端末では、受信したコマンドのIDが1であることを確認し、レスポンスを処理する。レスポンスとは、例えば、VERIFYの結果がOKであるかNGであるかということである。
続いて、鍵生成中にVERIFYコマンドを発行した場合について説明する。鍵生成コマンドについては、端末が適当なパラメータを設定し、図5(a)に示したような鍵生成コマンドを元コマンドとして生成する。さらに、端末は、この元コマンドをカプセル化して、図5(b)に示したようなリアルタイムコマンドを作成した後、ICカード1に送信する。
すると、ICカード1では、割込みが発生し、OS(CPU)が、リアルタイムコマンドを受信する。続いて、受信したリアルタイムコマンドのCLA、INSをチェックする。この場合、図5(a)に示したように「D0」「00」であるので、リアルタイムコマンドであると判断する。次に、6バイト目のIDを読取り、読取ったIDが処理待ちリストに存在するかどうかを確認する。この時点では、処理待ちリストには、コマンドが1つも存在せず、従ってID=「0A」のコマンドは存在しないため、7バイト目の優先度を読み取るとともに、8バイト目以降の元コマンドを取り出す。そして、ID、優先度、元コマンドを処理待ちリストに登録する。これにより割込みが終了し、OSは、処理待ちリストの確認を行う。そして、優先度=「0A」であり、処理待ちリスト内で最も優先度が高い鍵生成コマンドを実行する。
ICカード1上のOSが鍵生成コマンドを処理している状態で、端末は、上記と同様にして、図4(b)に示したようなリアルタイムコマンドを作成し、ICカード1に送信する。ICカード1では、割込みが発生し、実行中の鍵生成コマンドを再開可能な状態で中断する。そして、OS(CPU)は、リアルタイムコマンドを受信する。続いて、受信したリアルタイムコマンドのCLA、INSをチェックする。この場合、図4(a)に示したように「D0」「00」であるので、リアルタイムコマンドであると判断する。次に、6バイト目のIDを読取り、読取ったIDが処理待ちリストに存在するかどうかを確認する。ID=「01」のコマンドは存在しないため、7バイト目の優先度を読み取るとともに、8バイト目以降の元コマンドを取り出す。そして、ID、優先度、元コマンドを処理待ちリストに登録する。これにより割込みが終了し、OSは、処理待ちリストの確認を行う。この時点における処理待ちリストの状態を図6に示す。そして、優先度「01」であり、処理待ちリスト内で最も優先度が高いVERIFYコマンドを実行する。OSはVERIFYコマンドの処理結果を送信バッファに格納した後、端末に送信し、処理待ちリストから削除する。一方、端末では、受信したコマンドのIDが「01」であることを確認し、レスポンスを処理する。OSは、さらに処理待ちリストの確認を行う。そして、優先度「80」であり、処理待ちリスト内で最も優先度が高い鍵生成コマンドを実行する。この際、中断された時点までの続きから行われることになる。OSは鍵生成コマンドの処理結果を送信バッファに格納した後、端末に送信し、処理待ちリストから削除する。処理待ちリストには、登録されたコマンドがなくなるため、端末からコマンドを受信して割り込みが入るまでループ処理に入ることになる。端末では、受信したコマンドのIDが「0A」であることを確認し、レスポンスを処理する。このレスポンスとは、例えば、鍵生成の結果がOKであるかNGであるかということである。
次に、逆にVERIFY中に鍵生成コマンドを発行した場合について説明する。端末は、上記と同様にして、図4(b)に示したようなVERIFYのリアルタイムコマンドを作成し、ICカード1に送信する。すると、ICカード1では、割込みが発生し、OS(CPU)が、リアルタイムコマンドを受信する。続いて、受信したリアルタイムコマンドのCLA、INSをチェックする。この場合、図4(b)に示したように「D0」「00」であるので、リアルタイムコマンドであると判断する。次に、6バイト目のIDを読取り、読取ったIDが処理待ちリストに存在するかどうかを確認する。ID=「01」のコマンドは存在しないため、7バイト目の優先度を読み取るとともに、8バイト目以降の元コマンドを取り出す。そして、ID、優先度、元コマンドを処理待ちリストに登録する。これにより割込みが終了し、OSは、処理待ちリストの確認を行う。そして、優先度「01」であり、処理待ちリスト内で最も優先度が高いVERIFYコマンドを実行する。
ICカード1上のOSがVERIFYコマンドを処理している状態で、端末は、上記と同様にして、図5(b)に示したような鍵生成のリアルタイムコマンドを作成し、ICカード1に送信する。ICカード1では、割込みが発生し、実行中のVERIFYコマンドを再開可能な状態で中断する。そして、OS(CPU)は、リアルタイムコマンドを受信する。続いて、受信したリアルタイムコマンドのCLA、INSをチェックする。この場合、図4(a)に示したように「D0」「00」であるので、リアルタイムコマンドであると判断する。次に、6バイト目のIDを読取り、読取ったIDが処理待ちリストに存在するかどうかを確認する。ID=「0A」のコマンドは存在しないため、7バイト目の優先度を読み取るとともに、8バイト目以降の元コマンドを取り出す。そして、ID、優先度、元コマンドを処理待ちリストに登録する。これにより割込みが終了し、OSは、処理待ちリストの確認を行う。そして、優先度「01」であり、処理待ちリスト内で最も優先度が高いVERIFYコマンドを実行する。この際、中断された時点までの続きから行われることになる。OSはVERIFYコマンドの処理結果を送信バッファに格納した後、端末に送信し、処理待ちリストから削除する。一方、端末では、受信したコマンドのIDが1であることを確認し、レスポンスを処理する。OSは、さらに処理待ちリストの確認を行う。そして、優先度「80」であり、処理待ちリスト内で最も優先度が高い鍵生成コマンドを実行する。OSは鍵生成コマンドの処理結果を送信バッファに格納した後、端末に送信し、処理待ちリストから削除する。処理待ちリストには、登録されたコマンドがなくなるため、端末からコマンドを受信して割り込みが入るまでループ処理に入ることになる。端末では、受信したコマンドのIDが「0A」であることを確認し、レスポンスを処理する。このレスポンスとは、例えば、鍵生成の結果がOKであるかNGであるかということである。
本発明に係るICカードの機能ブロック図である。 元コマンドおよびリアルタイムコマンドの形式を示す図である。 ICカード1におけるCPU4の処理全体の流れを示すフローチャートである。 VERIFYコマンドについての、元コマンド、リアルタイムコマンドのデータ配列を示す図である。 鍵生成コマンドについての、元コマンド、リアルタイムコマンドのデータ配列を示す図である。 処理待ちリストの一例を示す図である。
符号の説明
1・・・ICカード
2・・・通信I/F
3・・・通信検知手段
4・・・CPU
5・・・割込部
6・・・情報記憶領域
10・・・端末

Claims (4)

  1. 元のコマンドの前にIDと優先度を付加してデータ部としてカプセル化すると共に、元のコマンドのヘッダ部分と同一の役割を果たす部分をカプセル化したデータ部の前に付加したコマンドを作成するリアルタイムコマンドの作成方法。
  2. ICカード上において、処理待ちリストに記録された優先度に従って、コマンドの処理を行うにあたり、
    外部からコマンドを受信した際に、当該コマンドの処理を中断する段階と、受信したコマンドがリアルタイムコマンドであるかどうか判別する段階と、判別の結果、リアルタイムコマンドである場合に、カプセル化された元コマンドを抽出し、リアルタイムコマンドに記録された優先度と共に処理待ちリストに記録する段階と、を有することを特徴とするリアルタイムコマンドの処理方法。
  3. 元のコマンドの前にIDと優先度を付加してデータ部としてカプセル化すると共に、元のコマンドのヘッダ部分と同一の役割を果たす部分をカプセル化したデータ部の前に付加したコマンドを作成し、当該作成したリアルタイムコマンドをICカードに送信することを特徴とするICカード組み込み端末。
  4. 処理待ちリストに記録された優先度に従って、CPU上のOSがコマンドの実行を行うICカードであって、
    外部からの通信を検知する通信検知手段と、
    前記通信検知手段からの信号に基づいて割込みを発生する割込部と、
    処理待ちリストを記録する情報記憶領域と、を有し、
    前記CPUは、割込部からの指示に基づいて、実行中のコマンドの処理を中断してコマンドの受信を行い、受信したコマンドがリアルタイムコマンドであるかどうか判別し、判別の結果、リアルタイムコマンドである場合に、カプセル化された元コマンドを抽出し、リアルタイムコマンドに記録された優先度と共に処理待ちリストに記録する機能を有することを特徴とするICカード。

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