JP2007173911A - データ処理装置、データ処理プログラム、およびデータ処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】これまでデータ通信を行っていた２つの装置の一方が故障したとき等に、故障した装置の交換が簡単に行え、且つデータのセキュリティを十分に確保することができるデータ処理装置を提供することにある。
【解決手段】データ処理装置１は、データ通信ラインを介して接続されている取引処理装置２との間で、第１の相互認証鍵を用いた初期認証を行うと、これ以降の取引処理装置２との相互認証を、初期認証時に生成した第２の相互認証鍵を用いて行う。また、第３の相互認証鍵を用いた相互認証が成立した管理装置３から鍵フラグ変更コマンドを受信すると、次回の取引処理装置２との相互認証を初期認証に戻す設定に切り換える。したがって、これまで、データ通信ラインで接続していた取引処理装置２から外して、別の取引処理装置２に接続することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、相互認証方式により上位装置とデータ通信を行うデータ処理装置、このデータ処理装置を機能させるデータ処理プログラム、およびこのデータ処理装置を適用したデータ処理システムに関する。

従来、２つの装置間でやりとりされるデータのセキュリティを確保するデータ通信方式として、相互認証方式によるデータ通信があった。相互認証方式は、周知のようにデータ通信を行う２つの装置が、データ通信を開始する前に、予め定められている鍵（相互認証鍵）を用いて相互に相手装置を認証し、この認証が成立すると、これら２つの装置間でデータ通信を開始する通信方式である。２つの装置間においては、前記相互認証鍵で暗号化されたデータ（暗号化データ）が送受信される。すなわち、送信側の装置が送信するデータを相互認証鍵で暗号化して送信し、受信側の装置が受信した暗号化データを相互認証鍵を用いて復号化する。

この相互認証方式によるデータ通信は、最近、実用化され始めている電子マネーによる取引を処理する取引処理システムにおいても利用されている。この取引処理システムは、電子マネーにかかる情報（以下、電子マネー情報と言う。）を記憶したＩＣカードや携帯電話等の媒体（以下、電子マネー媒体と言う。）から電子マネー情報を取得するデータ処理装置と、このデータ処理装置が取得した電子マネー情報を用いて取引金額の精算等にかかる取引処理を行う取引処理装置とを備えたシステムであり、データ処理装置と取引処理装置との間におけるデータ通信が上述の相互認証方式により行われている。

ところで、この相互認証方式では、データ通信に用いる相互認証鍵の秘匿性が低下するにつれて、２つの装置間でやりとりされるデータのセキュリティが低下する。言い換えれば、相互認証方式におけるデータ通信のセキュリティを確保するには、相互認証鍵の秘匿性を高めなければならない。一方、２つの装置間のデータ通信を相互認証方式で行う場合、データ処理装置と取引処理装置とを接続するために、相互認証鍵を各装置（データ処理装置、および取引処理装置）の管理者等で共有する必要が生じる。すなわち、相互認証鍵を知る者が多く、その秘匿性を十分に確保することができない。そこで、管理者等で共有する相互認証鍵を初期認証鍵とし、データ通信を行う２つの装置（データ処理装置、および取引処理装置）間における最初の認証（以下、初期認証と言う。）を、この初期認証鍵で実行し、この初期認証が成立したときに、これ以降のデータ通信で使用する相互認証鍵を、この２つの装置間で生成することが提案されている（特許文献１等参照）。また、特許文献１においては、２つの装置間でデータ通信が行われる毎に、次回のデータ通信で使用する相互認証鍵を生成することも提案されている。
特許３４９８００８号公報

しかしながら、相互認証方式では、データ通信ラインで接続された２つの装置が初期認証時に、次回以降のデータ通信で使用する相互認証鍵を生成することから、初期認証が行われた後、これら２つの装置は１対１の関係になる。例えば、上述の取引処理システムにおける初期認証を行っていないデータ処理装置は、任意の取引処理装置に接続し、使用することができる。しかし、初期認証が行われると、データ通信に使用する認証鍵がデータ処理装置と取引処理装置との間で生成されるので、これ以降、このデータ処理装置を他の取引処理装置に接続したときや、反対にこの取引処理装置を他のデータ処理装置に接続したとき、２つの装置間での相互認証が成立しない。このため、データ通信ラインで接続され、初期認証が行われた２つの装置において、一方の装置が故障した場合、この一方の装置を交換して使用することができない。すなわち、故障していない他方の装置を使用することができない（交換された一方の装置は故障していない他方の装置との相互認証に用いる認証鍵を知らないので、交換された一方の装置と、他方の装置との間における認証が成立しない。）という問題があった。

この問題を解決する方法として、データ通信ラインで接続されている２つの装置間で相互認証が成立しなかったとき、再度初期認証鍵を用いて相互認証を行い、これ以降のデータ通信に用いる相互認証鍵を生成する、構成とすることも考えられるが、このようにすると、初期認証鍵の秘匿性が十分に確保されていないことから、データのセキュリティが大きく低下する。具体的にいうと、なりすまし機器を初期認証が行われた２つの装置の一方の機器として接続し、相互認証を行わせると、最初の相互認証ついては失敗するが、その後に行われる初期認証鍵を用いた初期認証が成立するので、このなりすまし機器が、一方の装置とデータ通信が行える状態になる。すなわち、なりすまし機器において、一方の装置のデータが不正に利用できる状態となる。

この発明の目的は、これまでデータ通信を行っていた２つの装置の一方が故障したとき等に、故障した装置の交換が簡単に行え、且つデータのセキュリティを十分に確保することができるデータ処理装置、データ処理プログラム、およびデータ処理システムを提供することにある。

この発明のデータ処理装置は、上記の課題を解決するために以下の構成を備えている。

（１）第１の相互認証鍵、または第２の相互認証鍵を用いて、上位装置と相互認証を行う相互認証手段と、
前記相互認証手段が前記第１の相互認証鍵を用いて行った、前記上位装置との相互認証が成立したとき、この上位装置との間で相互認証に用いる前記第２の相互認証鍵を生成する相互認証鍵生成手段と、
前記相互認証鍵生成手段により前記第２の相互認証鍵が生成されたとき、前記相互認証手段における前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止し、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効とする相互認証制御手段と、を備えるとともに、
前記相互認証手段は、第３の相互認証鍵を用いて、特定装置と相互認証を行う手段を含み、
前記相互認証制御手段は、相互認証が成立した特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、前記相互認証手段における前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効にし、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止する手段である。

この構成では、相互認証手段が上位装置と第１の相互認証鍵（初期認証鍵）を用いて相互認証（初期認証）を行い、この認証が成立すると、相互認証鍵生成手段が第２の相互認証鍵を生成する。この上位装置とのデータ通信は、データ通信ラインを介して行う構成であってもよいし、無線で行う構成であってもよい。また、相互認証鍵生成手段により第２の相互認証鍵が生成されたとき、相互認証制御手段が第１の相互認証鍵を用いた上位装置との相互認証を禁止し、第２の相互認証鍵を用いた上位装置との相互認証を有効にする。すなわち、相互認証鍵生成手段により第２の相互認証鍵が生成されたときに、上位装置との相互認証に用いる認証鍵が、相互認証鍵生成手段により生成された第２の相互認証鍵に設定される。また、相互認証手段は、特定装置と第３の相互認証鍵を用いて相互認証を行い、この認証が成立した後に、特定装置から所定のコマンドが送信されてくると、相互認証制御手段が第１の相互認証鍵を用いた上位装置との相互認証を有効とし、第２の相互認証鍵を用いた上位装置との相互認証を禁止する。

このように、上位装置との間における、第１の相互認証鍵を用いた初期認証が成立すると、この上位装置との相互認証において用いる認証鍵を、この初期認証時に生成した第２の相互認証鍵に設定するので、データのセキュリティを低下させない。また、特定装置との間における、第３の認証鍵を用いた相互認証が成立すると、上位装置との相互認証に用いる相互認証鍵を、第１の相互認証鍵に設定する。言い換えれば、特定装置との間で、第３の相互認証鍵を用いた相互認証を行うと、次回の上位装置との相互認証が初期認証鍵を用いた初期認証となる。このため、これまでデータ通信を行っていた上位装置が故障したときに、特定装置との間で第３の相互認証鍵を用いた相互認証を行うことにより、故障した上位装置を別の上位装置に交換することができる。

また、第３の認証鍵については、特定装置との相互認証に用いるだけであることから、その秘匿性を十分に確保することができる。

（２）前記相互認証制御手段は、前記特定装置から所定のコマンドとともに送信されてきた相互認証鍵を前記第１の相互認証鍵とする手段である。

この構成では、第３の相互認証鍵を用いた特定装置との相互認証を行うことで、次回の上位装置との相互認証で用いる第１の相互認証鍵が設定される。したがって、相互認証を行う上位装置に応じて、第１の相互認証鍵を設定することができる。

（３）前記相互認証手段が前記第１の相互認証鍵を用いて行った、前記上位装置との相互認証が成立した後に、外部機器から取得した秘守データを記憶する秘守データ記憶手段を備え、
前記相互認証制御手段は、相互認証が成立した特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、前記秘守データ記憶手段が記憶する秘守データを消去する手段を含む。

この構成では、相互認証が成立した特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、秘守データ記憶手段が記憶する秘守データを消去するので、任意の上位装置（初期認証鍵を用いた相互認証が行える装置）に接続できる状態になったときには秘守データが消去されている。したがって、データ処理装置が記憶する秘守データのセキュリティを十分に確保することできる。

この発明によれば、データのセキュリティを十分に確保しつつ、且つこれまでデータ通信を行っていた上位装置が故障したとき等に、故障した上位装置を別の上位装置に交換することができる。

以下、この発明の実施形態について説明する。

図１は、この発明の実施形態である取引処理システムの構成を示す概略図である。この実施形態の取引処理システムは、電子マネーにかかる情報（以下、電子マネー情報と言う。）を記憶したＩＣカードや携帯電話等の媒体（以下、電子マネー媒体１０と言う。）から電子マネー情報を取得するデータ処理装置１と、このデータ処理装置１が取得した電子マネー情報を用いて取引金額の精算等にかかる取引処理を行う取引処理装置２と、データ処理装置１の管理に用いる管理装置３と、を備えている。取引処理装置２が、この発明で言う上位装置に相当し、管理装置３が、この発明で言う特定装置に相当する。取引処理装置２は、例えばＰＯＳ端末や自動販売機である。データ処理装置１と、取引処理装置２と、はデータ通信ラインで接続されている。管理装置３は、必要に応じてデータ処理装置１に接続される装置である。

なお、この実施形態では、電子マネー媒体１０は、無線通信機能を有し、データ処理装置１との電子マネー情報にかかるデータ通信を無線通信で行う媒体として説明するが、接触式のＩＣカード等の媒体であってもよい。

図２は、この実施形態のデータ処理装置の主要部の構成を示す図である。データ処理装置１は、本体の動作を制御する制御部１１と、電子マネー媒体１０と無線で通信する無線通信部１２と、データ通信ラインを介して接続されている取引処理装置２、および管理装置３との通信を制御する通信部１３と、を備えている。制御部１１には、第１の相互認証鍵を記憶する第１の相互認証鍵記憶エリア１５、第２の相互認証鍵を記憶する第２の相互認証鍵記憶エリア１６、第３の相互認証鍵を記憶する第３の相互認証鍵記憶エリア１７、取引処理装置２との相互認証において第１の相互認証鍵を用いるか、第２の相互認証鍵を用いるかを示す鍵フラグを記憶する鍵フラグ記憶エリア１８、および秘守データを記憶する秘守データ記憶エリア１９を有するメモリ１１ａが設けられている。メモリ１１ａは、不揮発性のメモリであり、１つのメモリで構成されていてもよいし、複数のメモリで構成されていてもよい。データ処理装置１は、鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグが「０」であるとき、取引処理装置２との相互認証に第１の相互認証鍵を用い、この鍵フラグが「１」であるとき、取引処理装置２との相互認証に第２の相互認証鍵を用いる。また、データ処理装置１は、鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグの状態にかかわらず、管理装置３との相互認証に第３の相互認証鍵を用いる。秘守データ記憶エリア１９に記憶されている秘守データが、そのセキュリティの確保が要求されるデータであり、例えば電子マネー媒体１０の正当性の確認に用いる認証用データである。この秘守データは、データ処理装置１と取引処理装置２との間における初期認証が行われた後に、秘守データ記憶エリア１９に記憶させるのが好ましい。この秘守データは、取引処理装置２とのデータ通信で取得してもよいし、図示していない他の装置とのデータ通信で取得してもよい。取引処理装置２から秘守データを取得する場合は、取引処理装置２との初期認証が成立したときに、秘守データの取得にかかる処理をつづけて行えばよい。また、他の装置から秘守データを取得する場合は、図示していない第４の相互認証鍵を用いて行った相互認証が成立したときに、秘守データの取得にかかる処理をつづけて行えばよい。この他の装置から秘守データを取得する処理は、上述したように、取引処理装置２との初期認証が行われた後に実行するのが好ましい。無線通信部１２は、アンテナコイル１２ａから数ｃｍの範囲が無線通信エリアである。通信部１３は、必要に応じて、データ通信ラインを介して接続されている取引処理装置２や、管理装置３と通信する。通信部１３は、取引処理装置２が接続される通信ポートと、管理装置３が接続される通信ポートとを個別に有している。データ処理装置１は、接続されている通信ポートにより、データ通信を行っている装置が取引処理装置２、または管理装置３であるかを認識する構成である。

なお、電子マネー媒体１０は、無線通信部１２の無線通信エリア内に位置したときに、無線通信部１２との電磁結合により動作電源を得て、動作する構成である。

図３は、この実施形態の取引処理装置の主要部の構成を示す図である。取引処理装置２は、装置本体の動作を制御する制御部２１と、データ通信ラインを介して接続されているデータ処理装置１とのデータ通信を制御する通信部２２と、入力操作を受け付ける操作部２３と、取引を処理する取引処理部２４、を備えている。制御部２１には、第１の相互認証鍵を記憶する第１の相互認証鍵記憶エリア２５、および第２の相互認証鍵を記憶する第２の相互認証鍵記憶エリア２６を有するメモリ２１ａが設けられている。メモリ２１ａは、不揮発性のメモリであり、１つのメモリで構成されていてもよいし、複数のメモリで構成されていてもよい。取引処理装置２は、このデータ処理装置１との相互認証に用いる認証鍵（第１の相互認証鍵、または第２の相互認証鍵）をデータ処理装置１からの指示にしたがって決定する。通信部２２は、必要に応じて、データ通信ラインを介して接続されているデータ処理装置１と通信する。操作部２３には、複数の操作キー、例えば取引する商品の登録キーや、精算キーや、商品に付されているバーコードを読み取るバーコードリーダが設けられている。取引処理部２４は、例えば取引する商品の登録にかかる商品登録処理や、取引金額の精算にかかる精算処理や、取引内容を印字したレシートの発行にかかる印字処理を行う。

図４は、この実施形態の管理装置の主要部の構成を示す図である。管理装置３は、装置本体の動作を制御する制御部３１と、データ通信ラインを介して接続されているデータ処理装置１とのデータ通信を制御する通信部３２と、入力操作を受け付ける操作部３３と、を備えている。制御部３１には、第３の相互認証鍵を記憶する第３の相互認証鍵記憶エリア３５を有するメモリ３１ａが設けられている。通信部３２は、必要に応じて、データ通信ラインを介して接続されているデータ処理装置１と通信する。操作部３３には、複数の操作キーが設けられている。

次に、この発明の実施形態である取引処理システムの動作について説明する。まず、この取引処理システムにおける取引処理について簡単に説明する。取引処理時には、データ処理装置１と取引処理装置２とはデータ通信ラインを介して接続されているが、管理装置３についてはデータ処理装置１にデータ通信ラインを介して接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。データ処理装置１と、取引処理装置２とは、両装置の電源がオン状態になったとき、すなわち両装置が接続されているデータ通信ラインを介してデータ通信可能な状態になったとき、相互認証処理を実行する。この相互認証処理の詳細については後述する。データ処理装置１と、取引処理装置２とは相互認証が成立した場合、データ通信が可能になり、成立しなかった場合、データ通信が可能にならない。ここでは、データ処理装置１と、取引処理装置２との相互認証が成立しているものとして、取引処理時の動作を説明する。

なお、データ処理装置１と、取引処理装置２との間における相互認証が成立していない状態であるとき、この取引処理を実行することはできない。

図５（Ａ）は取引処理時におけるデータ処理装置の動作を示すフローチャートであり、図５（Ｂ）は取引処理時における取引処理装置の動作を示すフローチャートである。取引処理装置２が、取引する商品の登録を受け付ける（ｓ１１）。取引処理装置２は、操作部２３に設けられているキー操作や、図示していないバーコードリーダで読み取った取引する商品に付されているバーコード等に基づいて取引する商品を登録する。取引処理装置２は、取引する商品の登録が完了すると、通信部２２からデータ処理装置１に対して電子マネー情報の送信を要求する（ｓ１２）。

データ処理装置１は、取引処理装置２から送信されてきた電子マネー情報の送信要求を受信すると（ｓ１）、無線通信部１２において、無線通信エリア内に位置している電子マネー媒体１０（アンテナコイル１２ａ近傍にかざされている電子マネー媒体１０）から電子マネー情報を取得する（ｓ２）。データ処理装置１は、ｓ２における電子マネー情報の取得に先立って、電子マネー媒体１０の正当性を確認しており、正当性が確認できたときに電子マネー媒体１０から電子マネー情報を取得する。この正当性の確認は、秘守データ記憶エリア１９に記憶している認証用データを用いて行う。例えば、この認証用データが、電子マネー媒体１０との相互認証鍵であれば、この相互認証鍵を用いて電子マネー媒体１０との相互認証を行い、相互認証が成立したときに、電子マネー媒体１０の正当性が確認されたと判断する。ｓ２では、無線通信部１２の動作を開始し、無線通信エリア内に位置している電子マネー媒体１０に対して、記憶している電子マネー情報の送信を要求する。電子マネー媒体１０は、この要求を受信すると、記憶している電子マネー情報を送信する。データ処理装置１は、無線通信部１２において電子マネー媒体１０から送信されてきた電子マネー情報を受信することで、電子マネー情報を取得する。データ処理装置１は、ｓ２で取得した電子マネー情報を取引処理装置２へ送信する（ｓ３）。

取引処理装置２は、データ処理装置１から送信されてきた電子マネー情報を受信すると（ｓ１３）、取引処理部２４において、今回受信した電子マネー情報を用いてｓ１１で登録された商品の取引金額の精算にかかる精算処理を行う（ｓ１４）。取引処理装置２は、この精算処理が完了すると、データ処理装置１に対して電子マネー媒体１０が記憶する電子マネー情報の更新を指示する要求を送信する（ｓ１５）。ｓ１５で送信する要求は、電子マネー情報における残額の更新等にかかる指示である。

データ処理装置１は、取引処理装置２から送信されてきた電子マネー情報の更新にかかる指示を受信すると（ｓ４）、ｓ２で電子マネー情報を取得した電子マネー媒体１０が記憶する電子マネー情報を更新する（ｓ５）。ｓ５では、無線通信部１２から電子マネー媒体１０に対して、更新する電子マネー情報とともに、電子マネー情報の更新を指示するコマンドを送信する処理である。電子マネー媒体１０は、データ処理装置１からの電子マネー情報の更新指示を受信すると、この指示にしたがって記憶している電子マネー情報を更新し、電子マネー情報の更新が完了すると、更新完了をデータ処理装置１に通知する。データ処理装置１は、電子マネー媒体１０から電子マネー情報の更新完了を受信すると（ｓ６）、電子マネー情報の更新完了を取引処理装置２に通知し（ｓ７）、無線通信部１２の動作を停止する（ｓ８）。

取引処理装置２は、データ処理装置１からの電子マネー情報の更新完了を受信すると（ｓ１６）、今回の取引処理を終了する。

上記の取引処理において、データ処理装置１と取引処理装置２との間でやりとりされる通信データは、第１の相互認証鍵または第２の相互認証鍵を用いて相互認証する際に生成された乱数を暗号鍵として暗号化されたものである。この第２の相互認証鍵は、後述する初期認証時にデータ処理装置１と取引処理装置２との間で生成された相互認証鍵である。第２の相互認証鍵は、データ処理装置１および取引処理装置２から外部に出力されることはなく、秘匿性が確保された認証鍵であり、この取引処理システムの管理者等に対しても公開されない。したがって、データ処理装置１と、取引処理装置２とのデータ通信でやりとりされるデータのセキュリティについては十分に確保されている。

次に、データ処理装置１と、取引処理装置２との間における相互認証処理について説明する。図６はデータ処理装置における相互認証処理を示すフローチャートであり、図７は取引処理装置における相互認証処理を示すフローチャートである。データ処理装置１は、電源がオンされた後、データ通信可能な取引処理装置２がデータ通信ラインを介して通信部１３に接続されたことを検知すると、この相互認証処理を開始する。データ処理装置１は、今回の相互認証を第１の相互認証鍵を用いた初期認証とするか、第２の相互認証鍵を用いた通常認証とするかを判定する（ｓ２１）。具体的には、メモリ１１ａの鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグが「０」であるか、「１」であるかを確認し、鍵フラグが「０」であれば取引処理装置２との相互認証を初期認証と判定し、鍵フラグが「１」であれば取引処理装置２との相互認証を通常認証と判定する。すなわち、データ処理装置１は、この鍵フラグの状態により初期認証または通常認証の一方を有効にし、他方を禁止している。データ処理装置１は、ｓ２１で初期認証とすると判定すると、取引処理装置２に対して初期認証を要求し（ｓ２２）、初期認証の実行を開始する（ｓ２３）。また、ｓ２１で通常認証とすると判定すると、取引処理装置２に対して通常認証を要求し（ｓ２４）、通常認証の実行を開始する（ｓ２５）。取引処理装置２は、データ処理装置１から初期認証の要求があると（ｓ４１）、初期認証の実行を開始する（ｓ４３）。また、データ処理装置１から通常認証の要求があると（ｓ４２）、通常認証の実行を開始する（ｓ４４）。初期認証および通常認証は、その処理に用いる相互認証鍵が第１の相互認証鍵（初期認証）であるか、第２の相互認証鍵（通常認証）であるかで相違するだけで、実質的な処理は同じである。

ここでは、データ処理装置１と取引処理装置２との間における相互認証を、初期認証を例にして説明する。図８はデータ処理装置における初期認証を示すフローチャートであり、図９は取引処理装置における初期認証を示すフローチャートである。データ処理装置１は、乱数Ｒａｐを発生し（ｓ６１）、この乱数Ｒａｐを第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している第１の相互認証鍵Ｋａｐ１，Ｋｂｐ１で暗号化したＭ１を生成し（ｓ６２）、このＭ１を取引処理装置２に送信する（ｓ６３）。取引処理装置２は、データ処理装置１から乱数Ｒａｐを暗号化したＭ１を受信すると（ｓ８１）、今回受信したＭ１を第１の相互認証鍵記憶エリア２５に記憶している第１の相互認証鍵Ｋｂｐ１，Ｋａｐ１で暗号化したＭ２を生成する（ｓ８２）。また、乱数Ｒｂｐを発生し（ｓ８３）、この乱数Ｒｂｐを第１の相互認証鍵記憶エリア２５に記憶している第１の相互認証鍵Ｋｂｐ１，Ｋａｐ１で暗号化したＭ３を生成する（ｓ８４）。ｓ８２にかかる処理と、ｓ８３、ｓ８４にかかる処理と、は前後してもよい。取引処理装置２は、ｓ８２で生成したＭ２、およびｓ８４で生成したＭ３をデータ処理装置１に送信する（ｓ８５）。

データ処理装置１は、取引処理装置２から送信されてきたＭ２，およびＭ３を受信すると（ｓ６４）、今回受信したＭ２を第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している第１の相互認証鍵Ｋａｐ１，Ｋｂｐ１で復号化し（ｓ６５）、このＭ２を復号化したＭ１’がｓ６２で生成したＭ１（ｓ６３で取引処理装置２に送信したＭ１）と一致しているかどうかを判定する（ｓ６６）。データ処理装置１は、ｓ６６で一致していないと判定すると、取引処理装置２との相互認証が成立しなかったと判定する（ｓ６７）。ｓ６７では、取引処理装置２に対して相互認証が成立しなかった旨を通知し、本処理を終了する。一方、データ処理装置１は、ｓ６６で一致していると判定すると、ｓ６４で受信したＭ３を第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している第１の相互認証鍵Ｋａｐ１，Ｋｂｐ１で暗号化したＭ４を生成し（ｓ６８）、このＭ４を取引処理装置２に送信する（ｓ６９）。

取引処理装置２は、データ処理装置１から認証不成立または暗号化されたＭ４を受信するのを待っている（ｓ８６、ｓ８７）。取引処理装置２は、データ処理装置１から認証不成立を受信すると、データ処理装置１との相互認証が成立しなかったと判定し（ｓ８８）、本処理を終了する。一方、データ処理装置１から送信されてきたＭ４を受信すると、今回受信したＭ４を第１の相互認証鍵記憶エリア２５に記憶している第１の相互認証鍵Ｋｂｐ１，Ｋａｐ１で復号化し（ｓ８９）、このＭ４を復号化したＭ３’がｓ８４で生成したＭ３（ｓ８５でデータ処理装置１に送信したＭ３）と一致しているかどうかを判定する（ｓ９０）。取引処理装置２は、ｓ９０で一致していないと判定すると、ｓ８８でデータ処理装置１との相互認証が成立しなかったと判定する。ｓ８８では、データ処理装置１に対して認証不成立の通知が行われる。一方、ｓ９０で一致していると判定すると、データ処理装置１との相互認証が成立したと判定する（ｓ９１）。ｓ９１では、認証成立をデータ処理装置１に送信する。データ処理装置１は、取引処理装置２から認証不成立を受信すると（ｓ７０）、ｓ６７で取引処理装置２との相互認証が成立しなかったと判定する。反対に、ｓ７０で取引処理装置２から認証成立を受信すると、取引処理装置２との相互認証が成立したと判定する（ｓ７１）。

なお、通常認証は、上述の初期認証における第１の相互認証鍵を第２の相互認証鍵に置き換えた処理であり、ここでは説明を省略する。

データ処理装置１は、ｓ２３で実行を開始した初期認証が成立すると、上述の初期認証で用いた乱数Ｒａｐ、Ｒｂｐから第２の相互認証鍵Ｋａｐ２，Ｋｂｐ２を生成し（ｓ２６、ｓ２７）、これを第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶する（ｓ２８）。ｓ２８は、第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶している第２の相互認証鍵を、ｓ２７で生成した第２の相互認証鍵に更新する処理である。また、データ処理装置１は、鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグを「１」に更新する（ｓ２９）。さらに、データ処理装置１は、データ通信ラインを介して通信部１３に接続されている取引処理装置２とのデータ通信を許可する設定を行う（ｓ３０）。この後の取引処理装置２とのデータ通信は、相互認証時（初期認証時）に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータで行う。

ここで、秘守データ記憶エリア１９に記憶する秘守データを取引処理装置２から取得する構成である場合には、このｓ３０にかかる処理の後につづけて、取引処理装置２から秘守データを取得し、ここで取得した秘守データ記憶エリア１９に記憶する処理を行えばよい。この秘守データの取得にかかる取引処理装置２とのデータ通信は、上述したように、初期認証時に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータにより行われる。この秘守データの取得にかかる処理は、データ処理装置１が取引処理装置２に対して秘守データの送信を要求し、取引処理装置２から送信されてきた秘守データを秘守データ記憶エリア１９に記憶する処理である。

また、秘守データを取引処理装置２でない他の装置から取得する構成である場合には、この初期認証処理が完了した後に、この他の装置から秘守データを取得すればよい。データ処理装置１は、この秘守データの取得において、予め設定されている相互認証鍵（例えば、図示していない第４の相互認証鍵）を用いて相互認証を行い、この相互認証が成立したときに、相互認証が成立した装置から秘守データを取得し、秘守データ記憶エリア１９に記憶する。

一方、データ処理装置１は、ｓ２３で実行を開始した初期認証が成立しなければ、データ通信ラインを介して通信部１３に接続されている取引処理装置２とのデータ通信を禁止する設定を行う（ｓ３１）。また、データ処理装置１は、ｓ２５で実行を開始した通常認証が成立すると（ｓ３２）、データ通信ラインを介して接続されている取引処理装置２とのデータ通信を許可する設定を行う（ｓ３３）。この後の取引処理装置２とのデータ通信は、相互認証時（通常認証時）に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータで行う。反対に、相互認証が成立しなければ、ｓ３１でデータ通信ラインを介して通信部１３に接続されている取引処理装置２とのデータ通信を禁止する設定を行う。

取引処理装置２は、ｓ４３で実行を開始した初期認証が成立すると、上述の初期認証で用いた乱数Ｒａｐ、Ｒｂｐから第２の相互認証鍵Ｋａｐ２，Ｋｂｐ２を生成し（ｓ４５、ｓ４６）、これを第２の相互認証鍵記憶エリア２６に記憶する（ｓ４７）。データ処理装置１と、取引処理装置２とは、同じロジックで第２の相互認証鍵を生成している。また、取引処理装置２は、データ通信ラインを介して通信部２３に接続されているデータ処理装置１とのデータ通信を許可する設定を行う（ｓ４８）。また、この後のデータ処理装置１とのデータ通信は、相互認証時（初期認証時）に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータにより行われる。ここで、取引処理装置２がデータ処理装置１に対して秘守データを供給する構成である場合には、取引処理装置２は、データ処理装置１からの秘守データの送信要求を待って、データ処理装置１へ秘守データを送信する。このとき、取引処理装置１は、初期認証時に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として秘守データを暗号化し送信する。また、この後のデータ処理装置１とのデータ通信は、相互認証時（初期認証時）に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータで行う。

一方、取引処理装置２は、ｓ４３で実行を開始した初期認証が成立しなければ、データ通信ラインを介して通信部２３に接続されているデータ処理装置１とのデータ通信を禁止する設定を行う（ｓ４９）。また、取引処理装置２は、ｓ４４で実行を開始した通常認証が成立すると（ｓ５０）、データ通信ラインを介して通信部２３に接続されているデータ処理装置１とのデータ通信を許可する設定を行う（ｓ５１）。この後のデータ処理装置１とのデータ通信は、相互認証時（通常認証時）に発生させた乱数Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータで行う。反対に、相互認証が成立しなければ、ｓ４９でデータ通信ラインを介して通信部２３に接続されているデータ処理装置２とのデータ通信を禁止する設定を行う。

このように、この実施形態の取引処理システムにおいては、データ処理装置１と取引処理装置２との間における相互認証（初期認証、または通常認証）が成立したときにのみ、両装置間でデータ通信が行える。言い換えれば、データ処理装置１と取引処理装置２との間における相互認証が成立しなかったとき、両装置間でデータ通信が行えない。また、初期認証において生成される第２の相互認証鍵は、この初期認証を行ったデータ処理装置１と取引処理装置２との間でのみ有効なものであり、また両装置内部で管理されることから漏洩する可能性が低く、その秘匿性を十分に確保することができる。これにより、データ処理装置１に対して、不正な機器（なりすまし機器）が接続されても、両装置間でのデータ通信が開始される前に行われる通常認証が成立することがなく、データ処理装置１の秘守データ記憶エリア１９に記憶されている秘守データが、このなりすまし機器により不正に利用されてしまうという事態が生じるのを防止できる。また、データ処理装置１と取引処理装置２との間におけるデータ通信では、上述したように相互認証時に生成された乱数
Ｒａｐ，またはＲｂｐを暗号鍵として暗号化したデータがやりとりされる。したがって、データ処理装置１と、取引処理装置２と間でやりとりされるデータのセキュリティについても十分に確保することができる。

次に、データ処理装置１を、何らかの理由で、この時点で接続されている取引処理装置２から外し、他の取引処理装置２に接続して使用する場合について説明する。データ処理装置１は、この時点で接続されている取引処理装置２との間で、上述した初期認証を行っており、すでにメモリ１１ａの鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグが「１」である。メモリ１１ａの鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグを「１」から「０」に戻すために、このデータ処理装置１と、管理装置３と、をデータ通信ラインで接続し、以下に示す復帰処理を行う。

図１０は、データ処理装置における復帰処理を示すフローチャートであり、図１１は管理装置における復帰処理を示すフローチャートである。管理者は、取引処理装置２から外したデータ処理装置１を、データ通信ラインで管理装置３に接続し、この管理装置３において所定の入力操作を行う。これにより、管理装置３は、所定の入力操作が行われると、データ処理装置１に対して初期化要求を送信するとともに、データ処理装置１との相互認証処理を開始する（ｓ１１１〜ｓ１１３）。一方、データ処理装置１は、通信部１３に接続された管理装置３から送信されてきた初期化要求を受信すると（ｓ１０１）、管理装置３との相互認証処理を開始する（１０２）。データ処理装置１と、管理装置３との相互認証処理は、第３の相互認証鍵を用いた認証処理であり、図８および図９を用いて説明したデータ処理装置１と取引処理装置２との間における認証処理と同じ処理である。データ処理装置１は、管理装置３との相互認証が成立しなかった場合、本処理を終了する（ｓ１０３）。また、管理装置３は、データ処理装置１との相互認証が成立しなかった場合、本処理を終了する（ｓ１１４）。

管理装置３は、データ処理装置１との相互認証が成立した後、操作部３３において所定の入力操作（鍵フラグの変更にかかる操作）が行われると、データ処理装置１に対して、メモリ１１ａの鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグを「１」から「０」に戻すことを指示する鍵フラグ変更コマンドを送信し（ｓ１１５、ｓ１１６）、本処理を終了する。一方、データ処理装置１は、管理装置３との相互認証が成立した後、この管理装置３から送信されてきた鍵変更コマンドを受信すると、秘守データ記憶エリア１９に記憶している秘守データを消去し、その後に鍵フラグ記憶エリア１８に記憶している鍵フラグを「０」にする（ｓ１０４〜ｓ１０６）。

したがって、取引処理装置２から取り外したデータ処理装置１であっても、この復帰処理を行うことで、任意の取引処理装置２に接続できる初期状態に戻すことができる。このため、データ通信ラインで接続していた取引処理装置２の故障等に対して、柔軟に対応することができる。

また、データ処理装置１は、管理装置３との間における復帰処理において、鍵フラグを「１」から「０」に戻す前に、秘守データ記憶エリア１９に記憶している秘守データを消去する構成であるので、この秘守データを不正に入手する目的で、データ処理装置１になりすまし機器を接続し、このなりすまし機器を管理装置３として利用しても、秘守データを取得することができない。すなわち、第３の相互認証鍵を知り得た者であっても、データ処理装置１の秘守データ記憶エリア１９に記憶されている秘守データを不正に入手することができない。したがって、秘守データのセキュリティを十分に確保することができる。

また、管理装置３が、ｓ１１６で鍵フラグ変更コマンドとともに、更新する第１の相互認証鍵をデータ処理装置１に送信するようにしてもよい。この場合には、データ処理装置１は、鍵変更フラグを「１」から「０」に戻すときに、第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している相互認証鍵を、今回管理装置３から通知された第１の相互認証鍵に更新する。このようにすれば、このデータ処理装置１が第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶する第１の相互認証鍵を、これから接続して初期認証を行わせる取引処理装置２に応じた第１の相互認証鍵に更新することができ、データ処理装置１の使用がより柔軟に行えるようになる。

なお、上記実施形態では、本願発明を取引処理システムに適用した実施形態で説明したが、本願発明は取引処理システムに限らず、他の種類のデータ処理システムにも適用できる。また、上記実施形態では、データ処理装置１と、取引処理装置２とがデータ通信ラインで接続されているとしたが、両装置におけるでた通信が無線通信で行われるシステムであってもよい。同様に、データ処理装置１と、管理装置３とのデータ通信も、無線通信で行われる構成であってもよい。

さらに、上記実施形態のデータ処理装置１では、鍵フラグ記憶エリア１８を設け、この鍵フラグ記憶エリア１８に記憶されている鍵フラグの状態に応じて、取引処理装置２との相互認証を、第１の相互認証鍵を用いた初期認証とするか、第２の相互認証鍵を用いた通常認証とするかを判断する構成としたが、第２の相互認証鍵記憶エリア１６を、取引処理装置２との相互認証に用いる相互認証鍵を記憶するエリアとし、常に、このエリアに記憶している相互認証鍵で取引処理装置２との相互認証を行う構成としてもよい。この場合、データ処理装置１は、初期状態において、第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している第１の相互認証鍵と、第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶している相互認証鍵とが同じである。そして、取引処理装置２との相互認証が成立したときに、第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している第１の相互認証鍵と、第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶している相互認証鍵とが同じであれば、今回の相互認証（上述の実施形態における初期認証）で生成された乱数Ｒａｐ、Ｒｂｐから第２の相互認証鍵Ｋａｐ２，Ｋｂｐ２を生成し、これを第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶する処理（第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶している相互認証鍵を更新する処理）を行う、構成とすればよい。但し、相互認証が成立したときに、第１の相互認証鍵記憶エリア１５に記憶している第１の相互認証鍵と、第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶している相互認証鍵とが同じでなければ、この時点で第２の相互認証鍵記憶エリア１６に記憶している相互認証鍵を更新する処理を行わない。この場合には、図２に示した鍵フラグ記憶エリア１８を不要にできる。

この発明の実施形態である取引処理システムの構成を示す概略図である。 この実施形態のデータ処理装置の主要部の構成を示す図である。 この実施形態の取引処理装置の主要部の構成を示す図である。 この実施形態の管理装置の主要部の構成を示す図である。 取引処理時におけるデータ処理装置、および取引処理装置の動作を示すフローチャートである。 データ処理装置における相互認証処理を示すフローチャートである。 取引処理装置における相互認証処理を示すフローチャートである。 データ処理装置における初期認証処理を示すフローチャートである。 取引処理装置における初期認証処理を示すフローチャートである。 データ処理装置における復帰処理を示すフローチャートである。 管理装置における復帰処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１−データ処理装置
２−取引処理装置
３−管理装置
１１−制御部
１１ａ−メモリ
１２−無線通信部
１３−通信部
１５−第１の相互認証鍵記憶エリア
１６−第２の相互認証鍵記憶エリア
１７−第３の相互認証鍵記憶エリア
１８−鍵フラグ記憶エリア
１９−秘守データ記憶エリア
２１−制御部
２１ａ−メモリ
２２−通信部
２５−第１の相互認証鍵記憶エリア
２６−第２の相互認証鍵記憶エリア
３１−制御部
３１ａ−メモリ
３２−通信部
３５−第３の相互認証鍵記憶エリア

Claims (5)

1. 第１の相互認証鍵、または第２の相互認証鍵を用いて、上位装置と相互認証を行う相互認証手段と、
   前記相互認証手段が前記第１の相互認証鍵を用いて行った、前記上位装置との相互認証が成立したとき、この上位装置との間で相互認証に用いる前記第２の相互認証鍵を生成する相互認証鍵生成手段と、
   前記相互認証鍵生成手段により前記第２の相互認証鍵が生成されたとき、前記相互認証手段における前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止し、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効とする相互認証制御手段と、を備えるとともに、
   前記相互認証手段は、第３の相互認証鍵を用いて、特定装置と相互認証を行う手段を含み、
   前記相互認証制御手段は、相互認証が成立した特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、前記相互認証手段における前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効にし、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止する手段であるデータ処理装置。
2. 前記相互認証制御手段は、前記特定装置から所定のコマンドとともに送信されてきた相互認証鍵を前記第１の相互認証鍵とする手段である請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記相互認証手段が前記第１の相互認証鍵を用いて行った、前記上位装置との相互認証が成立した後に、外部機器から取得した秘守データを記憶する秘守データ記憶手段を備え、
   前記相互認証制御手段は、相互認証が成立した特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、前記秘守データ記憶手段が記憶する秘守データを消去する手段を含む請求項１または２に記載のデータ処理装置。
4. 記憶手段が記憶する第１の相互認証鍵を用いて、上位装置と相互認証を行う第１のステップと、
   前記第１のステップにおいて、前記第１の相互認証鍵を用いて行った、前記上位装置との相互認証が成立したとき、この上位装置との間で相互認証に用いる前記第２の相互認証鍵を生成し、前記記憶手段に記憶する第２のステップと、
   前記第２のステップで前記第２の相互認証鍵が生成されたとき、前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止し、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効とする第３のステップと、
   前記記憶手段が記憶する第３の相互認証鍵を用いて、特定装置と相互認証を行う第４のステップと、
   前記第４のステップで実行した前記特定装置との相互認証が成立し、この特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効にし、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止する第５のステップと、をコンピュータに実行させるデータ処理プログラム。
5. 相互認証が成立した場合にデータ通信を行うデータ処理装置、および上位装置を有するデータ処理システムにおいて、
   前記データ処理装置は、第１の相互認証鍵、または第２の相互認証鍵を用いて、前記上位装置と相互認証を行う相互認証手段と、
   前記相互認証手段が前記第１の相互認証鍵を用いて行った、前記上位装置との相互認証が成立したとき、この上位装置との間で相互認証に用いる前記第２の相互認証鍵を生成する相互認証鍵生成手段と、
   前記相互認証鍵生成手段により前記第２の相互認証鍵が生成されたとき、前記相互認証手段における前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止し、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効とする相互認証制御手段と、を備えるとともに、
   前記データ処理装置と、第３の相互認証鍵を用いて相互認証を行い、この相互認証が成立した場合に、データ通信を行う特定装置を有し
   前記データ処理装置の前記相互認証制御手段は、相互認証が成立した特定装置から所定のコマンドが送信されてきたとき、前記相互認証手段における前記第１の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を有効にし、前記第２の相互認証鍵を用いた前記上位装置との相互認証を禁止する手段であるデータ処理システム

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