JP2006293960A - Ｉｃカードリーダと非接触ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】 カード情報処理システム全体を変更することなく、磁気カードに変えて非接触ＩＣカードを利用することを可能にするＩＣカードリーダと、そのＩＣカードリーダに用いられる暗号化方式によるセキュリティー性をもつ非接触ＩＣカードを提供する。
【解決手段】 非接触ＩＣカードから読み取った情報を、磁気カードの情報を読み取った場合と同様の磁界信号に変換して手動式磁気カードリーダの磁気ヘッドに印加することにより、手動式磁気カードリーダにおいて非接触ＩＣカードに記録した情報の読み取りを可能とし、また、非接触ＩＣカードに情報を記録する際、固定キーとカード毎に異なるキーを併せて暗号キーとして暗号化して記録する方法により暗号機能を持たない安価な非接触ＩＣカードであっても偽造を困難にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、手動式磁気カードリーダと磁気カードを利用して顧客の識別等を行うカード情報処理システムにおいて、カード情報処理システム全体を変更することなく、磁気カードに変えて非接触ＩＣカードを利用することを可能にする磁気ヘッドアダプタ部を有するＩＣカードリーダと、そのＩＣカードリーダに用いられる暗号化方式によるセキュリティー性をもつ非接触ＩＣカードに関する。

磁気カードを用いて顧客の識別等を行うカード情報処理システムにおいては、磁気カードリーダの定期的なメンテナンスや障害時のメンテナンスのため運用コストが大きくなる問題があった。

また、磁気カードの場合、改竄や偽造などが比較的容易であるため、その被害が大きな社会問題ともなっている。

これらの問題を解決するため、近年、情報媒体として非接触ＩＣカードを利用したカード情報処理システムに移行する動きもあるが、磁気カードと磁気カードリーダを利用する既存のシステム全体を変更する必要があり、システム変更の費用が大きいため、非接触ＩＣカードを利用したカード情報処理システムの普及の妨げになっていた。

このため既存のカード情報処理システムの資源を生かし、システム変更の費用を軽減する発明もなされている。

用途を自動販売機に限定し、既存の磁気カード情報処理システムにＩＣカードリーダを増設することによる非接触ＩＣカード読み取り書き込み装置が知られている（特許文献１参照）。

また、非接触ＩＣカード等の記録情報を従来の磁気カードリーダで読み取り可能とした磁気カードリーダ用アダプタの技術が開示されている（特許文献２参照）。

さらに、磁気カードの偽造、改竄を防ぐ方法として暗号化した情報を磁気カードに記録する手段が提案されている。（特許文献３参照）

特開平０４−１９５３８０号 公報 特開２００４−３３４９３２号 公報 特開平０９−３２６０１３号 公報

特許文献１の装置ではハードウエアおよびソフトウエアの変更が必要となる上に特定の機器にしか対応しないため手動式磁気カードリーダにおける磁気カードの代替には適用できない。

特許文献２の装置は、導電部を有する平面状に形成された精密配線パターンを使用しているために製造コストが高くなり、また磁気ヘッドとの摺動面を有するため、磁気カードを用いた場合と同様に磁気ヘッド、ローラ、搬送路のクリーニング、磁気ヘッドが磨耗した場合の磁気ヘッドの交換などメンテナンスが必要となる欠点がある。

磁気カード情報処理システムのセキュリティー性能を向上させるために、暗号機能を内蔵した非接触ＩＣカードを用いれば、第三者にはその内容の読み取り、複製が困難となり、偽造、改竄が困難とはなるが、非接触ＩＣカードの価格が高くなる欠点がある。

特許文献３では、磁気カードそれぞれに、１枚毎に異なる識別番号を付与し、さらにそれを暗号キーとして磁気カードに記録すべき情報を暗号化して記録することで、仮に内容を読み取られても、偽造、改竄を困難にする方法が開示されており、これは第三者に識別情報が読み取られず、複製できないことを前提にしているが、同様の方法を暗号機能を持たない安価な非接触ＩＣカードに適用すると、従来の磁気カード同様、第三者が入手し得るＩＣカード用リーダライタにより内容を容易に読み取られ偽造、改竄される危険がある。

本発明では、読み取り専用手動式磁気カードリーダと磁気カードを利用するカード情報処理システムにおいて、磁気ヘッドインターフェイス部をカードリーダのカード搬送溝に設置することにより、カード情報処理システムの機械装置、制御ソフトウエアになんら変更を加えることなく、磁気カードに替えて非接触ＩＣカードを利用したカード情報処理システムを実現させ、あわせて暗号機能をもたない安価な非接触ＩＣカードを利用しても高いセキュリティー機能を該カード情報処理システムに付加することを目的とした。

本発明者は、課題を解決するために、手動式磁気カードリーダが多方面で利用され、そのほとんどが極めて単純な構造であり、磁気カードの利用者が手動式磁気カードリーダのカード搬送路（隙間が数ミリのスリット状の形状であることが多い）に磁気カードを差込み、磁気カードを定められた方向に走行させることにより磁気情報を読みとる構造になっているため、磁気ヘッドに磁気カードを走行させた場合と同様の磁界信号を印加することで、磁気カードの代用が可能であることに着目し、鋭意開発を行い、本発明に至った。

本課題を解決する手段として、請求項１では手動式磁気カードリーダの磁気ヘッドのギャップ近傍に磁気カード再生時と同等（二値信号に復調した段階で同じである）な磁気信号を発生させる磁界信号発生器（電気信号を磁界信号に変換する変換器）を有し、非接触ＩＣカード内の記憶情報を磁気カードと同様式のビット列データに変換して磁界信号発生器に入力することにより、手動式磁気カードリーダにおいて磁気カードの情報を読み取る場合と同様に非接触ＩＣカードから情報を読み取ることを可能にするＩＣカードリーダであることを特徴とする。

請求項２の発明は請求項１の発明に用いる非接触ＩＣカードに関し、その記録データが非接触ＩＣカード内部の暗号機能ではなくＩＣカードライタおよびＩＣカードリーダのプログラムで暗号化非暗号化されることを特徴としており、非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーとＩＣカードリーダとＩＣカードライタで共通する固定暗号キーとを併せて作成した暗号キーにより記録すべき情報を暗号化して非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーと共に既存のＩＣカードライタで記録し、非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーを記録する位置が非接触ＩＣカード毎に異なる識別情報を該識別情報から第三者に容易に推定されない記録位置に変換するテーブルによって定められた記録位置であることにより秘匿化することで、非接触ＩＣカードの改竄や偽造を困難にした。

請求項３の発明は請求項１の発明において、磁界信号発生手段として、微小磁石を振動させ磁気ヘッドのギャップ近傍の磁束密度を変化させることを特徴とするＩＣカードリーダに関する。

請求項４の発明は、封緘用ホログラムシールで磁気カードリーダに貼り付けられたＲＦＩＤタグの情報を、内蔵のＲＦＩＤ読み取り部で読み取り、認証一致する装置であることを確認した上で非接触ＩＣカードの情報を読み取るようにした請求項１のＩＣカードリーダに関する。

本発明の磁気ヘッドアダプタ部を有するＩＣカードリーダを用いることにより、手動式磁気カードリーダを利用した顧客の識別等を行うカード情報処理システム等において、システム資源を生かしながら、情報媒体を磁気カードから非接触ＩＣカードに変更することが可能となる。これにより、従来、運用費用のうち多くを占めていたメンテナンス費用を低減することができ、非接触ＩＣカードに記録する情報を暗号化したことにより、カードの偽造、改竄を防ぐ効果がある。

以下、本発明に係るＩＣカードリーダの実施の形態について図面を参照して説明し、図１−図５に本発明の一実施例を示す。

図１（ａ）には一般的な手動式磁気カードシステム２と本発明のＩＣカードリーダ１を示し、図１（ｂ）には手動式磁気カードシステム２に本発明のＩＣカードリーダ１を装着した外観を示した。

本実施例ではＩＣカードリーダ部と、磁気ヘッドアダプタ部、ＲＦＩＤリーダ部を一体構造にしたＩＣカードリーダ１としているが、ＩＣカードリーダ部と磁気ヘッドアダプタ部を分離した構成（図示せず）や、ＲＦＩＤリーダ部を含まない構成も本発明の一実施形態である。

磁気カード利用者はあらかじめ磁気カードに記録されるべき情報を非接触ＩＣカードに記録しておき、図１（ａ）に示すＩＣカードリーダ１で該非接触ＩＣカードを読み取ることで、磁気カードを手動式磁気カードリーダで読み取った場合と同じ効果（システム動作からみて磁気カード読み取り動作と同じ効果）を得ることができ、すなわち磁気カードを非接触ＩＣカードで代用することが可能となり、手動式磁気カードリーダのメンテナンスの費用を軽減すること、偽造磁気カードの被害を防止する効果を得ることができる。

磁気ヘッドアダプタ部（図示せず。図１（ａ）のようなＩＣカードリーダ部一体の場合も含む）は必要に応じて簡便に取り外し可能な構造とし（取り付け機構は特に限定しない。フック、マグネットチャックやその他、既知の方法による。）、従来の磁気カードも利用可能としている。

また、磁気ヘッドアダプタ部をスキミング装置に装着して、カードデータが盗まれる危険を防止する必要があるため、実施例では手動式磁気カードリーダ２に、剥がすと破壊される封緘用ホログラムシールを用いてＲＦＩＤタグ３を貼り付け、これを本発明のＩＣカードリーダ部とは別に磁気ヘッドアダプタ部に内蔵したＲＦＩＤリーダによって検知することにより、スキミング装置でなく認証された手動式磁気カードリーダ２に装着されていることを認知した上で動作する構成としている。

実施例に用いる非接触ＩＣカードは請求項２のＩＣカードであって、それ自体では暗号機能を持たない安価な非接触ＩＣカードであり、あらかじめ磁気カードに記録されるべき情報を暗号化して記録されているものとしているが、構造は既知のものであり、コイル形状やダイポール形状のアンテナ、半導体チップをＰＶＣ、紙、ＰＥＴなどの基材でラミネート加工したものである。

上記の非接触ＩＣカードへの記録は、既存のＩＣカードライタを用いるが、本発明の特徴は暗号化手段にあるため、図３によりその手段について順を追って説明する。

非接触ＩＣカード毎に異なる識別情報を読み取る（限定はしないが１０桁の１６進数）（ステップＡ）。

読み取った数字から暗号キーの記録位置を変換テーブルから取り出す（ステップＢ）。この変換テーブルは入力数値に対して非接触ＩＣカードの記憶領域における記憶位置（アドレス）を出力するもので、入力数値から出力値、および出力値から入力値の推測、演算が容易でないように構成されているものとする。

非接触ＩＣカード毎に暗号キーＢ（長さは限定しないが実施例では１０バイトの２進数）を任意に作成する（ステップＣ）。

暗号キーＢと固定の暗号キー（長さは限定しないが実施例では３０バイトの２進数）を併せて新たな暗号キーＣを作成する（ステップＤ）。この暗号キーＣは非接触ＩＣカード１枚１枚ごとに異なり、また、非接触ＩＣカード情報を別の非接触ＩＣカードに移動しても、非接触ＩＣカードを偽造することはできない。

暗号キーＣを用いて、磁気カードに記録すべき情報（実施例では７２桁の７ビットＪＩＳコード）を暗号化し、暗号キーＢと共に、非接触ＩＣカードに記録する（ステップＥ）。この際、暗号キーＢはステップＢで求めた位置に記録し、暗号化した情報は暗号キーＢの記録領域を跳び越して前後に記録されるようにする。

ここで暗号キーＢは連続した１０バイトとして記録されるように限定はしない。変換テーブルが不連続な複数の位置を指定するように構成してある場合も本発明の一実施形態である。

上記のような過程で記録された非接触ＩＣカードは１枚毎に暗号化キーおよび、その記録位置が異なり、たとえ記録情報を同種の非接触ＩＣカードに複製したとしても暗号化キーおよびその記録位置が適正でないため正しく非暗号化して読み取ることができず、偽造を防止できる特徴がある。

また、暗号キーの一部のみを非接触ＩＣカードに記録するので、非接触ＩＣカード記憶容量のうち暗号キーの占める容量が１０バイトと少ないにもかかわらず、暗号キー長を十分長くでき、第三者による暗号の解析を困難とする特徴がある。

次に、このようにして情報を記録された非接触ＩＣカードを本発明のＩＣカードリーダで読み出す場合の動作を図３により説明する。

ＩＣカードリーダ１のアンテナに非接触ＩＣカードを近づけると、本発明の制御部は非接触ＩＣカードの記録データを一旦バッファ（作業用記憶）に蓄え、非接触ＩＣカードの識別情報（実施例では１０桁の１６進数）を読み取る（ステップＦ）。

次にＩＣカードリーダ１内の変換テーブル、（これはステップＢで用いたのと同じものである必要がある）、により、非接触ＩＣカード毎に異なる暗号キーＢの位置を求め、作業記憶から取得する（ステップＧ）。ここで用いる変換テーブルはステップＢで用いたのと同じものである必要がある。

この暗号化キーとＩＣカードリーダー内の暗号キー（キーの長さは限定しないが実施例では３０バイトの２進数）とを併せて復号用の暗号キーＣとする（ステップＨ）。

次に該暗号キーで作業記憶内の記録データを復号する（ステップＩ）。この結果、作業記憶には非暗号化された非接触ＩＣカードから読み取った情報が図４（ａ）のように配置される

次に、この情報を磁気カードの記録データと同じ形式にするため、パリティービットの付加、ヘッダ、トレーラー、チェックサム（ＲＬＬ）の付加を行う（ステップＪ）。この結果作業記憶には非暗号化された非接触ＩＣカードから読み取った情報が図４（ｂ）のように磁気カードの情報と同じ様式（特に限定しないが、実施例では７２桁の７ビットＪＩＳコード）で配置される。

次の段階では、制御部はデータをシリアルデータ（２進数の０と１の列）に変換し、磁気カードで一般に用いられるＦＭ記録方式で変調信号を生成する（ステップＫ）。この結果、図４（ｃ）に示すような２値信号が波形整形器に入力される。

さらに波形成形回路、磁界信号発生器（電気信号−磁界変号変換器）を経て、手動式磁気カードリーダ２の磁気ヘッドに図４（ｄ）に示す磁界信号を印加する（ステップＬ）。

以上の過程により、実施例のカードシステムでは、本発明のＩＣカードリーダ１で非接触ＩＣカードを読み取ることで磁気カードを読み取った場合と同じ動作をする。

ＩＣカードリーダが正当な磁気カードリーダに設置されていることを認証する過程は示されていないが、（ステップＦ）から（ステップＬ）までの任意のタイミングもしくは非接触ＩＣカードがＩＣカードリーダのアンテナ近傍にない状態で、ＩＣカードリーダに内蔵するＲＦＩＤリーダにより、手動式磁気カードリーダに付与したＲＦＩＤタグ３の内容を読み出し、所定の内容であることを検知することができるように構成されている。

ＲＦＩＤタグ３から内容を読み出せない場合には、正当ではないスキミング装置等に設置されているものとしてＩＣカード読み取り動作を行わない。

図５は実施例に用いた磁界信号発生器で、圧電アクチュエータ７に微小磁石６が接着され、圧電アクチュエータ７の振動により磁気ヘッド５に印加される磁界が変調されることを特徴とする構造としている。圧電アクチュエータ７の振動方向は図５中矢印で示した垂直方向である。

本実施例の磁界信号発生器は、手動式磁気カードリーダ２の磁気ヘッドに印加される磁界信号のように低周波数の場合、磁界発生コイルなどより部品構成が単純になること、省エネルギー化できることにより選択したもので、本発明に用いる磁界信号発生器を限定するものではなく、磁気発生コイルまたは磁気発生コイルと磁気ヨークとを組み合わせた磁界信号発生器なども利用することができる。

本実施例では手動式磁気カードリーダ２に、剥がすと破壊される封緘用ホログラムシールを用いてＲＦＩＤタグ３を貼り付け、これをＩＣカードリーダ１とは別に磁気ヘッドアダプタ部に内蔵したＲＦＩＤリーダによって検知することにより、スキミング装置でなく認証された手動式磁気カードリーダ２に装着されていることを認知した上で動作する構成としたが、本発明のＩＣカードリーダ２がスキミング装置に装着されることを想定しない場合は、ＲＦＩＤタグの貼り付けなど行わない構成としてもよい。

（ａ）手動式磁気カードリーダと本発明のＩＣカードリーダの構成図 （ｂ）手動式磁気カードリーダに本発明のＩＣカードリーダを装着した外観図 本発明の装置の概略構成を説明するブロック図 本発明の概略動作を説明する流れ図 非接触ＩＣカードの記録データを磁界信号に変換する過程の詳細図 実施例の磁界信号発生器の構成概略図

符号の説明

１ 本発明の磁気ヘッドアダプタを有するＩＣカードリーダ
２ 手動式磁気カードリーダ
３ ＲＦＩＤタグ
４ 磁気ヘッドインターフェイス部
５ 手動式磁気カードリーダの磁気ヘッド
６ 磁石
７ 圧電アクチュエータ

Claims (4)

1. 手動式磁気カードリーダの磁気ヘッドのギャップ近傍に、磁気カード再生時に二値信号に復号した段階で同じになる磁界信号を発生させる電気信号と磁界信号とを変換する磁界信号発生器を有し、ＩＣカード内の記憶データを磁気カードと同様式のビット列データに変換し、磁界信号発生器に入力することにより、手動式磁気カードリーダで磁気カードのデータを読み取る場合と同様に非接触ＩＣカードからデータを読み取ることを可能にするＩＣカードリーダ。
2. 情報を記録する際は固定暗号キーと非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーとを併せて暗号キーとして暗号化し、この暗号化した情報と非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーとを共に既知のＩＣカードライタで記録し、非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーを記録する位置が非接触ＩＣカード毎に任意に作成した暗号キーを記録する位置に変換するテーブルにより秘匿化された位置であることを特徴とする請求項１のＩＣカードリーダに用いられる非接触ＩＣカード。
3. 磁界信号発生手段として、微小磁石を振動させ磁気ヘッドのギャップ近傍の磁束密度を変化させることを特徴とする請求項１のＩＣカードリーダ。
4. 手動式磁気カードリーダにＲＦＩＤタグを設置し、正当性が認証された手動式磁気カードリーダとの間でしか動作しない構成としたことを特徴とする請求項１のＩＣカードリーダ。

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