JP2007310562A - 電子マネーを使用した決済方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プライバシー確保とトラッキング防止の観点から、電子マネーの使用毎にその使用者を確定させるための記録を電子マネーに付与できないため、紛失、盗難時等に未使用残額分の再発行が可能で、利用者と支払い先との間においては決済サーバとの通信を必要としないオフライン処理による高速な決済が可能な電子マネーが実現できなかった。
【解決手段】電子マネー使用ユーザの確定、検証に用いる所有者鍵と、所有者を特定できない程度の種類の電子マネー生成権利確認やマネー検証用の鍵であるマネー生成鍵と、を使用して、店舗ではマネー生成鍵の署名だけを検証し、決済サーバではユーザを特定する所有者鍵による署名を検証することにより、利用者と支払い先との間の決済をオフライン処理で行い、店舗には情報を隠蔽しながらマネーの使用者を特定し、紛失、盗難時等には残額の特定、再発行額の決定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子マネーを使用した決済方法に関する。

現在、現金を電子化した電子マネーが普及しつつあり、おもに交通機関の出札口や、店舗でのレジにおける支払いに使用されている。電子データが実体であるため、これまでのようにＡＴＭへ足を運ばなくても、遠隔でのデータ書き換え、所謂チャージができ、その利便性が向上している。

その一方で、個人情報保護の機運やセキュリティへの意識が高まってきている。これは即ち、電子マネーにおいても、使用者に関する情報が表面化しないことでプライバシーが確保できる匿名性を維持すること、仮に氏名などが特定できなくても支払先の店舗などで特定データを追跡することで利用者の行動追跡、所謂トラッキングが防止できること、などが必要であることを意味する。

この観点では、普及しつつある電子マネーでは、個人情報のやり取りを行わないで、無記名でデータの購入、使用ができるようになっており、現金の大きな特徴である匿名性の維持ができているとも言える。しかし、トラッキングの防止に関しては、電子マネーを格納するセキュアなデバイスのシリアル番号が露呈していることから十分に対策が出来ているとは言えない。

また一方で、無記名であるが故、他人の電子マネーであろうとも使用可能であることから、紛失したときは現金同様、所有者の手元には戻ってこない。つまり、既存の現金を単に電子化したものに過ぎないとも言え、これまでの現金を超えるものではないと言える。

ところで、使用者に関する情報が表面化しないよう、支払先の店舗に対しては使用者の情報を隠蔽し、一方で決済センターの決済サーバでは使用者情報を参照することを実現している仕組みもある。例えば、ＳＥＴ（Secure Electric Transaction）と呼ばれる、クレジット決済に関する方式である（例えば、非特許文献１参照）。この方式では、支払う利用者から店舗への情報に、店舗だけが閲覧できる買い物の注文情報と、決済サーバだけが閲覧できるクレジット番号を含む決済情報とからなる。店舗は決済情報を、決済サーバは注文情報を閲覧できないような仕組みになっている。
SET Secure Electric Transaction Ver1.0 May 31, 1997

ところで、電子マネーの再発行を行うには、未使用額を明確にする必要があり、そのためには紛失するまでに使用した電子マネーの金額を確定する必要がある。一番最近のチャージ額からこの使用額の合計を差し引いたものが紛失時に未使用であった額となる。これを実現するためには、電子マネーの使用毎に、その使用者を確定させるため、電子マネーに使用者の記録を付与するなどの必要がある一方で、支払先の店舗などには利用者の情報を隠蔽してプライバシー確保を行うのはもちろん、同時にトラッキングを防止することの両立が必要となる。従来、この要件は相反するものであるという課題があった。

前述したＳＥＴでは、利用者が店舗に送信する前記２つの情報を含むデータには、利用者の端末に格納された端末秘密鍵で署名を行う。店舗ではこの署名検証を実施するが、そのために利用者はこの署名検証用の端末公開鍵を含む証明書も同時に送信する。この証明書は端末に固有であり、つまり利用者に固有のものである。即ち、これは店舗からすればトラッキングが可能であることを意味する。このようにＳＥＴにおいては、店舗とサーバで閲覧できる情報が限定されており、プライバシーの確保、利用者の特定ができているが、トラッキング出来てしまうことが課題であった。

またＳＥＴには、dual signature という技術が特徴的に使用されている。これは注文情報と決済情報のそれぞれのハッシュを連結し、さらにハッシュ処理したものを端末の秘密鍵で暗号化したものを、前記２つの情報に付加する署名とすることで、前記２つの情報が対であることを利用者が決済時に確定させるものである。これによりまず、店舗では、利用者から送信された注文情報と、決済情報のハッシュとから注文情報の署名検証を行う。

具体的には、注文情報のハッシュを算出し、これを利用者から送信された決済情報のハッシュと連結しさらにハッシュ処理を行う。このハッシュが、注文情報に付加されていた署名を復号化して抽出したハッシュと一致することを確認する。この仕組みで、店舗では決済情報の内容を参照することなく注文情報の署名検証ができる。次に、店舗は注文内容に間違いがないことを確認し、注文情報のハッシュと、暗号化されている決済情報を決済サーバに送信する。決済サーバでは、決済情報の復号化を行い、決済情報と、店舗から送信された注文情報のハッシュを用い、同様に証明検証を実施する。この仕組みで、決済サーバは、注文情報の内容を参照することなく決済情報の署名検証ができる。

さて、ここでは利用者が生成したdual signatureにより、注文情報、決済情報が対であることが確定されており、店舗、決済サーバで独立に署名検証を実施している。しかし、例えば注文情報に含まれる決済金額と、決済情報に含まれる決済金額が異なっていても、その内容で生成したそれぞれのハッシュ情報を利用して店舗、決済サーバが署名検証を実施するので、そのデータの不整合は検知できない。店舗では、注文情報の内容そのものも検査しているが、決済情報についてはハッシュのみであり内容の検査はできていない。

これを避けるため、店舗は注文情報の内容検査と、注文情報のハッシュ生成とを実施し、そのハッシュを決済サーバに送信している。これにより決済サーバの署名検証において、利用者が生成した署名と、署名検証に使用される、店舗により内容確認され、生成されたハッシュが異なれば、検証は失敗する。つまり、注文情報と決済情報で金額情報が異なっていれば、決済サーバにてそれが発覚する仕組みとなっている。これは店舗からすれば、自らその合致を検査できないので、決済サーバでの検証処理に、いわば先送りしている形となっている。

決済サーバでの検証が失敗すれば店舗にその旨通知され、決済処理は中断される。つまり、このＳＥＴおよびdual signature の仕組みはオンライン処理が前提となっており、オフラインでの決済処理はできないという課題があった。

また、店舗では、利用者からの返品などにより決済処理の中断を要請されることがある。店舗に対しては、プライバシー確保、トラッキング防止のため利用者の情報を隠蔽する必要がある。そのため、店舗においては当該決済処理を特定するための決済時の支払者や支払いのシリアル番号などを決済サーバに通知することができないという課題もあった。

また、店舗へ利用者の情報を隠蔽しながら、同時に電子マネーの利用者を特定する情報を記録として付加する場合、一般的には利用者の署名を、例えば電子マネーに含まれる利用者関連情報に付するかもしれないが、これでは利用者関連の情報が漏洩してしまう。そこで、利用者関連の情報を利用者の署名を付ける秘密鍵と対をなす公開鍵で暗号化することも考えられるが、サーバではこの暗号化されているユーザ情報を復号化するための鍵を特定するための情報が得られないという課題があった。

そこで、本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、紛失、盗難時には未使用残額の再発行を可能とする機能を有し、且つ利用者と支払い先との間の決済時には決済サーバとの通信を必要としないオフライン処理により高速な決済が可能な電子マネーを使用した決済方法を提供することを目的とする。また、利用者からの返品などで発生する決済の中断処理も可能な電子マネーを使用した決済方法を提供することを目的とする。

本発明の決済方法は、電子マネーを使用した決済方法であって、利用者の端末において、電子マネーを生成するステップと、当該電子マネーをマネー証明書と合わせて決済端末に送信するステップと、前記決済端末において、受信した電子マネーを検証するステップと、決済の証拠となる決済証書を生成するステップと、当該決済証書と、マネー証明書とを決済サーバに送信するステップと、前記決済サーバにおいて、マネー証明書と、決済証書とを検証するステップと、利用者の口座から前記決済端末に電子的な送金を行うステップと、からなる。
上記構成によれば、決済端末においては電子マネーの検証ができるが利用者を特定する情報は隠蔽され、決済サーバにおいては利用者を特定する情報が閲覧できるデータ構造の電子マネーを実現できるため、店舗（決済端末）におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、利用者と支払い先との間の決済時に、決済サーバとの通信を必要としないオフライン処理が可能となるため高速な決済が実現できる。

また、本発明の決済方法は、前記決済サーバにおいて、決済証書に記載の暗号化された所有者情報を復号化し、所有者識別子および支払い後残額から未使用残額を判定し、利用者に未使用分の電子マネーを再発行する。
上記構成によれば、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、紛失、盗難時等に未使用残額分の電子マネーの再発行が行える。

また、本発明の決済方法は、前記電子マネーが、金額情報と暗号化された所有者情報とを合わせて、電子マネー生成用秘密鍵にて署名を付したものである。
上記構成によれば、利用者と支払い先との間のオフライン決済処理において、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現できる。

また、本発明の決済方法は、前記マネー証明書が、電子マネー生成公開鍵と電子マネー生成用秘密鍵の識別子とを合わせて、決済サーバの秘密鍵にて署名を付したものである。
上記構成によれば、利用者と支払い先との間のオフライン決済処理において、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現できる。

また、本発明の決済方法は、前記決済証書が、決済時に使用した請求項３記載の電子マネーに、店舗所有の秘密鍵にて署名を付したものである。
上記構成によれば、利用者と支払い先との間のオフライン決済処理において、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現できる。

また、本発明の決済方法は、前記暗号化された所有者情報が、所有者識別子と乱数とを合わせて一方向性関数の入力としたときの出力と、決済完了後に残額となる支払い残額とを合わせて所有者秘密鍵にて暗号化し、当該暗号化データと所有者識別子と乱数とを合わせてマネー生成公開鍵で暗号化したものである。
上記構成によれば、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、紛失、盗難時等に未使用残額分の再発行が行える。

また、本発明の決済方法は、前記電子マネーが、決済サーバから与えられた規定数を元に、この規定数を一方向性関数処理の入力とし、その出力をさらに一方向性関数処理の入力とする処理を所定回数（Ｂ回）行ったときの出力値Ａを算出し、当該２つのパラメータＡおよびＢを包含するものである。
上記構成によれば、決済サーバで決済処理を特定できるため、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、決済処理を中断することができる。

また、本発明の決済方法は、前記マネー証明書が、本発明の電子マネーに、前記決済サーバの秘密鍵にて署名を付したものである。
上記構成によれば、決済サーバで決済処理を特定できるため、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、決済処理を中断することができる。

また、本発明の決済方法は、決済端末において、受信した電子マネーに記載のパラメータＡおよびＢを、前記マネー証明書に記載の所有者証明書の生成鍵識別子と合わせて決済サーバに送信する。
上記構成によれば、決済サーバで決済処理を特定できるため、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、決済処理を中断することができる。

また、本発明の電子マネーを使用した決済方法は、決済サーバにおいて、受信したパラメータＡおよびＢと生成鍵識別子とを用いて、前記パラメータＡに対して一方向性関数処理を行った結果が、生成鍵識別子と対で記録しておいた数と一致するまで当該一方向性関数処理を繰り返し、繰り返した回数である関数処理回数値ｎと、パラメータＢと、生成鍵識別子と対で記録しておいた関数処理規程回数Ｐとから、Ｌ＝ｎ＋Ｂ−Ｐの算出式に基づいて数値Ｌを求め、次に、当該生成鍵における、収容利用者数値Ｒと数値Ｌとから、Ｕ＝Ｒ−Ｌの算出式に基づいてユーザ識別子Ｕを求め、パラメータＢと、事前に決定したチャージ後の初回決済時のＢとの差から決済シリアル番号を求める。
上記構成によれば、決済サーバで決済処理を特定できるため、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、決済処理を中断することができる。

また、本発明の端末は、データを送受信するデータ送受信手段と、チャージ時に書き換えられる生成可能な電子マネーの限度額を示す生成可能残額を記憶する記憶手段、電子マネーの生成に必要な生成秘密鍵を格納する生成秘密鍵格納手段、および、電子マネーの生成に必要な所有者秘密鍵を格納する所有者秘密鍵格納手段を含み、鍵を用いて電子マネーを生成する電子マネー生成手段と、生成した電子マネーの検証用証明書（マネー証明書）を格納するマネー証明書格納手段と、を備える。

また、本発明の端末は、前記電子マネー生成手段が、各利用者識別子に対して設定した利用者規定数を格納する利用者規定数格納手段と、識別パラメータＡ，Ｂを一方向性関数を用いて算出する識別パラメータＡ，Ｂ算出手段と、一方向性関数処理を実施する一方向性関数処理手段と、を含むものである。

また、本発明の決済端末は、データを送受信するデータ送受信手段と、利用者端末から受信したマネー証明書を検証するマネー証明書検証手段と、利用者端末から受信した電子マネーを検証する電子マネー検証手段と、受信した電子マネーを基に決済証書を生成する決済証書生成手段と、生成した決済証書を格納する決済証書格納手段と、を備える。

また、本発明の決済端末は、識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子を格納する識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子格納手段を備える。

また、本発明の決済サーバは、データを送受信するデータ送受信手段と、チャージ時に利用者端末へ送信するマネー証明書を格納するマネー証明書格納手段と、決済端末から受信したマネー証明書の検証を行うマネー証明書検証手段と、決済端末から受信した決済証書の検証を行う決済証書検証手段と、チャージ時に利用者端末から受信した所有者公開鍵および使用可能残額となるチャージ額をテーブルに管理格納し、決済端末から受信した決済証書からユーザ毎の使用可能残額を管理格納し、所有者公開鍵を検索する管理テーブル検索・更新手段と、決済証書に基づいて口座間で送金を行う電子送金手段と、を備える。

また、本発明の決済サーバは、識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子からユーザ識別子を算出するユーザ識別子算出手段を備える。

本発明の電子マネーを使用した決済方法によれば、店舗で閲覧できる情報が限定されるため、プライバシーの確保、および利用者のトラッキングを防止すると共に、電子マネー利用者の特定ができ、紛失、盗難時には、未使用残額情報に基づいて電子マネーを再発行することが可能である。また、利用者と店舗間での決済処理時には決済サーバとのオンライン処理が不要であり、ネットワーク接続ができない環境でも使用可能であり、またそれ故、高速な決済処理を行うことができる。

さらに、必要な決済利用者や決済シリアル番号を特定する情報を、店舗からは利用者情報を想定困難な識別パラメータを利用して決済サーバへ通知することにより、決済サーバでは決済時の支払者や支払いのシリアル番号などを特定でき、従って、利用者からの返品などで発生する決済中断処理を行うことができる。

以下、本発明の実施形態における電子マネーを使用した決済方法について図面を用いて説明する。

尚、本発明の電子マネーを使用した決済方法では、従来の課題を解決し、紛失、盗難時には未使用残額の再発行を可能とするような、現金やこれまでの電子マネーにはない機能を有し、電子マネーの使用毎にその使用者を確定させるため、電子マネーに使用者の記録を付与する一方で、支払先の店舗などには利用者の情報を隠蔽してプライバシー確保を行うのはもちろん、同時にトラッキングを防止し、さらに、利用者と支払い先との間の決済時に、決済サーバとの通信を必要としないオフライン処理により高速な決済が可能な電子マネーを実現するための以下の特徴を有する。

（１）例えば１０万種類程度の所有者それぞれ分の鍵であり、電子マネー使用ユーザの確定、検証に用いる所有者鍵と、例えば１００種類程度の所有者を特定できない程度の種類の電子マネー生成権利確認、マネー検証用の鍵であるマネー生成鍵とを使用する。

（２）所有者が店舗に提示する電子マネーは、金額情報と暗号化された所有者情報とから構成し、店舗からサーバに送信する決済処理の元になる情報は、前記電子マネーに店舗が署名をつけたものとし、実際に決済される金額は店舗がオフラインで直接検証できる金額情報とする。

（３）店舗では、マネー生成鍵の署名だけを検証し、決済サーバでは、ユーザを特定する所有者鍵による署名を検証する事で、店舗に隠蔽しながらマネーの使用者を特定することで、後に、紛失時には残額を特定し、再発行額を決定する。

（４）所有者情報を暗号化／署名データ化し、その利用者毎に異なり膨大な数の所有者検証用の鍵の情報を、その外側の領域に配置し、乱数と共にサーバだけが検証/復号化できるユーザを特定できない種類数の鍵である生成公開鍵で暗号化することで、店舗でのユーザトラッキングを防止する。

（５）通常、一般的には公開するであろう所有者公開鍵をサーバと所有者のみが知る準非公開とすることで、サーバ・ユーザ間の秘密鍵、且つユーザ署名検証鍵として利用する。

（６）暗号化二重構造の内側に設定したハッシュデータを設定し、ユーザが使用した生成秘密鍵と所有者秘密鍵が、正規のものであり対であることを同時に、一度に検証可能とする。

（７）店舗による利用者のトラッキングが困難であるが、決済サーバにおいては決済利用者やシリアル番号を特定可能な２つの識別パラメータを用い、これを電子マネーに記載し、店舗はこの２つのパラメータを決済サーバへ通知することで、決済処理を特定できるようにする。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１における電子決済方法を実現する電子決済システムの全体構成図である。電子決済システムは、決済センターまたは決済センター内の決済サーバ（以降、サーバと称する）１０、利用者が所有する電子マネー機能搭載の利用者端末２０、店舗に設置された決済端末３０である。前提として、サーバには利用者毎の口座が設定されているとする。

まず準備として、利用者端末は、サーバから生成秘密鍵１０１、マネー証明書１０２を受信し、所有者公開鍵１０３をサーバへ送信する。これがチャージ処理となる。ここでチャージ額が設定され、その額に応じて前述の口座に入金されるいわばプリペイド型の電子マネーとなる。このようにして、利用者端末において、電子マネーを生成する。

決済の際には、利用者端末２０は店舗の決済端末３０へ、マネー証明書１０２および利用者端末で生成した電子マネー１０４を送信する。店舗での電子マネー等の検証などを含むこの決済処理は、サーバ１０との通信を必要としないオフライン処理となる。

その後、店舗の決済端末３０は、いくつかの決済分をまとめて、あるいは一定時間毎に、サーバ１０に、マネー証明書１０２と決済証書１０５を送信する。サーバ１０では前記受信データを検証し、あらかじめ入金されていた利用者毎の口座から店舗の口座に決済金額分を送金し、決済処理を完結する。ここで決済証書１０５とは、決済端末３０において電子マネーを基に生成したもので、利用者と店舗の口座間の送金の根拠となるデータである。

以下に、利用者端末、店舗の決済用端末、決済サーバの相互間でやりとりされる各データのデータ構造を示す。図２は、実施の形態１における電子決済システムで使用するマネー証明書のデータ構造を概念的に示す図である。マネー証明書１０２は、生成公開鍵２０１と、生成鍵識別子２０２とからなり、決済センターの秘密鍵による署名２０３が付されている。

次に、図３は、実施の形態１における電子決済システムで使用する電子マネーのデータ構造を概念的に示す図である。電子マネー１０４は、決済金額の金額情報２０４と、所有者情報暗号化データ２０５とからなり、生成秘密鍵による署名２０６が付されている。

また、図４は、実施の形態１における電子決済システムで使用する決済証書のデータ構造を概念的に示す図である。決済証書１０５は、電子マネー１０４に、受け取った店舗の秘密鍵による署名２０７が付されている。

また、図５は、実施の形態１における電子決済システムで使用する所有者情報暗号化データのデータ構造を概念的に示す図である。所有者情報暗号化データ２０５は、所有者鍵識別子２１１と、乱数２１２と、少なくとも所有者鍵識別子２１１と乱数２１２を連結しハッシュ処理した結果であるハッシュデータ２１３と、今決済での支払い後の残額である支払い後残額２１４とからなる。ハッシュデータ２１３と支払い後残額２１４は所有者秘密鍵で暗号化され、この暗号化データは、所有者鍵識別子２１１と乱数２１２とを合わせ、生成公開鍵で更に暗号化される。

図６は、実施の形態１における電子決済システムのサーバで管理する管理テーブルのデータ構造を概念的に示す図である。管理テーブルＡは、電子マネーの利用者に関する情報を管理するテーブルである。このテーブルは、利用者毎に、その使用する電子マネーの所有者識別子、所有者公開鍵、使用可能残額のデータを管理する。また管理テーブルＢでは、電子マネー用のデータを管理するテーブルである。このテーブルは、電子マネー検証用の生成公開鍵毎に、生成鍵識別子、生成公開鍵、生成秘密鍵を管理する。

図７は、実施の形態１における電子決済システムの電子マネー機能を搭載した利用者端末の内部構成を示す図である。利用者端末２０は、主に、サーバまたは店舗の決済端末と電子マネーなどの通信を行うデータ送受信手段２１、チャージ時に書き換えられ、当該端末で生成可能な電子マネーの限度額を示す生成可能残額記憶手段２３と電子マネーの生成に必要な生成秘密鍵を格納する生成秘密鍵格納手段２４と電子マネーの生成に必要な所有者秘密鍵を格納する所有者秘密鍵格納手段２５とを含み、鍵を用いて電子マネーを生成する電子マネー生成手段２２、生成した電子マネーの検証用証明書（マネー証明書）を格納するマネー証明書格納手段２６、で構成される。

図８は、実施の形態１における電子決済システムの店舗が使用する決済端末の内部構成を示す図である。決済端末３０は、主に、サーバまたは利用者端末と電子マネーなどの通信を行うデータ送受信手段３１、中央制御手段３２、で構成され、中央制御手段３２は、利用者端末から受信したマネー証明書を検証するマネー証明書検証手段３３、利用者端末から受信した電子マネーを検証する電子マネー検証手段３４、受信した電子マネーを基に決済証書を生成する決済証書生成手段３５、生成した決済証書を格納する決済証書格納手段３６、を含む。

図９は、実施の形態１における電子決済システムのサーバの内部構成を示す図である。サーバ１０は、主に、利用者端末や店舗の決済端末とデータを送受信するデータ送受信手段１１、中央制御手段１２、で構成され、中央制御手段１２は、チャージ時に利用者の端末へ送信するマネー証明書を格納するマネー証明書格納手段１３、店舗の決済端末から受信したマネー証明書の検証を行うマネー証明書検証手段１４、店舗の決済端末から受信した決済証書の検証を行う決済証書検証手段１５、チャージ時に利用者の端末から受信した所有者公開鍵や使用可能残額となるチャージ額をテーブルに管理格納し、また店舗の決済端末から受信した決済証書からユーザ毎の使用可能残額を管理格納し所有者公開鍵を検索する管理テーブル検索・更新手段１６、決済証書に基づいて口座間で送金を行う電子送金手段１７、を含む。

また、図１０は、決済証書検証手段の内部構成を示す図である。決済証書検証手段１５は、店舗の決済端末でされた署名を検証する店舗署名検証手段１５１、生成秘密鍵署名を検証する生成秘密鍵署名検証手段１５２、暗号化された所有者情報暗号化データを復号化する所有者情報復号化解釈手段１５３、管理テーブル検索・更新手段にて管理される管理テーブルから所有者鍵を検索する所有者鍵検索手段１５４、さらに所有者秘密鍵暗号化部を復号化する所有者秘密鍵暗号化部復号手段１５５、ハッシュデータを検証するハッシュデータ検証手段１５６、で構成される。

次に、上記構成の電子決済システムにおける電子決済処理について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態１における電子決済システムの、サーバ（以降、決済センターまたはセンターと称する）から利用者端末への電子マネーチャージ時における処理手順を示すフローチャートである。ここでは、利用者端末には電子マネーを格納するセキュアエレメント、具体的にはＩＣカード（以降、カードと称する）を用い、このカード内に電子マネー関連データを格納する。

はじめに、決済センターとカード間で相互認証を実施（ステップＳ１０１）し、次に、カード内に記録されているマネー生成可能残額を取得する（ステップＳ１０２）。ここでチャージが全くの初回である場合は、このマネー生成可能残額は０円である。

さらに、ユーザから指定された金額とマネー生成可能残額を足し、新たにマネー生成可能残額としてカード内に記録する（ステップＳ１０３）。つまり、チャージが初回ではなく、またチャージ時にまだ未使用残額があればこれと合算しマネー生成可能残額を記録し直すこととなる。そして、新規のマネー生成秘密鍵をセンターから上書きし（ステップＳ１０４）、新規のマネー生成鍵に対応したマネー証明書をセンターから上書きする（ステップＳ１０５）。

次に、図１２は、本発明の実施の形態１における電子決済システムの、決済処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、決済を実施してよいか否かを利用者にＧＵＩ等を用いたＰＩＮ入力などで確認し（ステップＳ２０１）、利用者から確認が得られれば（ステップＳ２０２：ｙｅｓ）、決済端末とカード間で相互認証を実施（ステップＳ２０３）する。

次に、決済端末から決済額をカードに通知（ステップＳ２０４）し、決済額がマネー生成可能残額以内であれば（ステップＳ２０５）、通知された金額のマネーを、マネー生成鍵、所有者秘密鍵を使用して生成し、同時にマネー生成可能残額から生成したマネー金額分を減額する（ステップＳ２０６）。

最後に、生成したマネーと共に、マネー証明書を決済端末に送信する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０２で利用者から確認が得られなかった場合は、決済処理は終了する。またステップＳ２０５で決済額がマネー生成可能残額範囲外である場合は残高不足を決済端末に送信（ステップＳ２０８）して決済処理を終了する。

次に、図１３は、本発明の実施の形態１における電子決済システムの、利用者端末から別の利用者端末（相手端末）への電子マネーの譲渡処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、譲渡額の入力と、譲渡を実施してよいかの確認用ＰＩＮの入力を、ＧＵＩ等を用いてユーザに確認し（ステップＳ３０１）、ユーザから確認が得られ（ステップＳ３０２：ｙｅｓ）、譲渡額がマネー生成可能残額以内であれば（ステップＳ３０３：ｙｅｓ）、相手端末とカード間で相互認証を実施（ステップＳ３０４）する。

次に、譲渡する金額のマネーを、マネー生成鍵、所有者秘密鍵を使用して生成し、同時にマネー生成可能残額から生成したマネー金額分を減額し（ステップＳ３０５）、生成したマネーと共に、マネー証明書を相手端末に送信する（ステップＳ３０６）。またステップＳ３０２で利用者から確認が得られなかった場合は、決済処理を終了する。またステップＳ３０３で譲渡額がマネー生成可能残額範囲外である場合は残額不足を利用者に通知して（ステップＳ３０７）、譲渡処理を終了する。

以上のように、本発明の実施の形態１における電子決済システムでは、紛失、盗難時には未使用残額の再発行を可能とするような、現金やこれまでの電子マネーにはない機能を付与し、電子マネーの使用毎にその使用者を確定させるため、電子マネーに使用者の記録を付与する一方で、支払先の店舗などには利用者の情報を隠蔽してプライバシー確保を行うのはもちろん、同時にトラッキングを防止し、さらに、利用者と支払い先との間の決済時に、決済サーバとの通信を必要としないオフライン処理により高速な決済が実現できるという効果が得られる。

［実施の形態２］
店舗では、利用者からの返品などにより決済処理の中断を要請されることがある。店舗に対しては、プライバシー確保、トラッキング防止のため利用者の情報を隠蔽する必要がある。そこで、本実施の形態では、店舗において当該決済処理を特定するための決済時の支払者や支払いのシリアル番号などを決済サーバに通知することができないという従来の課題を解決するため、店舗による利用者のトラッキングが困難であるが、決済サーバにおいては決済利用者やシリアル番号を特定可能な２つの識別パラメータを用い、これを電子マネーに記載し、店舗はこの２つのパラメータを決済サーバへ通知することで、決済処理を特定できるようにする。

尚、実施の形態２における電子決済方法を実現する電子決済システムは、実施の形態１の全体構成と同じであるが（図１参照）、利用者端末、店舗の決済端末、決済サーバの内部構成と、相互間でやりとりされる各データのうち電子マネーと決済証書のデータ構造が実施の形態１と異なる。

図１４は、実施の形態２における電子決済システムで使用する電子マネーのデータ構成を概念的に示す図である。電子マネー１０６は、実施の形態１における電子マネー１０４と比較して（図３参照）、識別パラメータＡ２２１と識別パラメータＢ２２２が追加されたあと、生成秘密鍵による署名２２３が付加された構成となっている。

図１５は、実施の形態２における電子決済システムで使用する決済証書のデータ構成を概念的に示す図である。決済証書１０７は、実施の形態１の決済証書１０５と比較して（図４参照）、識別パラメータＡ２２１と識別パラメータＢ２２２が追加されたあと、生成秘密鍵による署名２２３と店舗の秘密鍵による署名２２４が付加された構成となっている。

図１６は、実施の形態２における電子決済システムのサーバで管理する管理テーブルのデータ構造を概念的に示す図である。実施の形態１の管理テーブルと比較して（図６参照）、管理テーブルＢに管理データとして基礎数の項目が追加された構成となっている。

図１７は、実施の形態２における電子決済システムの電子マネー機能を搭載した利用者端末の内部構成を示す図である。実施の形態１の利用者端末と比較して（図７参照）、利用者規定数（各利用者識別子に対して乱数等で設定した数値）を格納する利用者規定数格納手段２７、識別パラメータＡ，Ｂを一方向性関数を用い算出する識別パラメータＡ，Ｂ算出手段２８、一方向性関数処理を実施する一方向性関数処理手段２９、が付加された構成となっている。

図１８は、実施の形態２における電子決済システムの店舗が使用する決済端末の内部構成を示す図である。実施の形態１の決済端末と比較して（図８参照）、識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子を格納する識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子格納手段３７が付加された構成となっている。

図１９は、実施の形態２における電子決済システムのサーバの内部構成を示す図である。実施の形態１のサーバと比較して（図９参照）、識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子からユーザ識別子を算出するユーザ識別子算出手段１８が付加された構成となっている。

次に、上記構成の電子決済システムにおける電子決済処理について説明する。

図２０は、本発明の実施の形態２における電子決済システムの、サーバから利用者端末への電子マネーチャージ時における処理手順を示すフローチャートである。はじめに、ステップＳ４０１からステップＳ４０４までの手順は、実施の形態１の処理手順（図１１参照）におけるステップＳ１０１からステップＳ１０４までのそれと同じであるので説明を省略する。次に、新規のマネー生成秘密鍵をセンターから上書きした後、新規の利用者規定数をセンターから上書きする（ステップＳ４０５）。そして、新規のマネー生成鍵に対応したマネー証明書をセンターから上書きする（ステップＳ４０６）。

次に、図２１は、本発明の実施の形態２における電子決済システムの、決済処理手順を示すフローチャートである。はじめに、ステップＳ５０１からステップＳ５０５までの手順は、実施の形態１の処理手順（図１２参照）におけるステップＳ２０１からステップＳ２０５までのそれと同じであるので説明を省略する。

次に、利用者規定数から識別パラメータＡ，Ｂを算出し（ステップＳ５０６）、電子マネーにこのパラメータを記載する。また、ステップＳ５０７からステップＳ５０９までの処理手順は、実施の形態１の処理手順（図１２参照）におけるステップＳ２０６からステップＳ２０８までのそれと同じであるので説明を省略する。

店舗の決済端末においては、決済時に利用者から受信した電子マネーで決済証書を生成し、当該決済証書を決済サーバに送信してしまうが、受信した電子マネーに記載された識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書に記載の生成鍵識別子を記憶しておき、返品などによる決済処理中断の必要が生じた場合は、この識別パラメータ、生成鍵識別子をサーバに送信すれば、サーバは当該決済の利用者、決済シリアル番号をサーバにて判別可能となり、該当する決済の中断等が可能となる。

以下では、サーバにおける識別パラメータＡ，Ｂから当該決済の利用者、決済シリアル番号の算出方法について説明する。図２２は、識別パラメータＡ，Ｂおよび当該決済の利用者、決済シリアル番号の関係を説明するための模式図である。

図に示すような関係は１つの生成鍵識別子毎に存在し、１生成鍵で収容する利用者が１００００人で、使用する生成鍵の種類が１００種類なら合計１００万人の利用者を扱えることとなる。尚、ここではある生成公開鍵の収容利用者数Ｒが１００００である例について説明する。まず、準備として、ユーザ識別子１に対し乱数等で設定した数値を決定する。これを利用者毎の数値（以降、利用者規定数と称する）とする。ユーザ識別子２の利用者規定数は、ユーザ識別子１の利用者規定数を一方向性関数で加工したものとする。

同様に、ユーザ識別子３の利用者規定数は、ユーザ識別子２の規定数を一方向性関数で加工したものとする。これを繰り返し、ユーザ識別子１００００の利用者規定数を算出し、さらにここで任意に決定した回数（Ｐ回：図では５４９７）、同様の一方向性関数処理を繰り返した結果得られた数値を基数（図では９９３１）と称し、当該生成鍵識別子毎に管理する。また、ここでＰを関数処理規程回数と称し、基数と共にサーバが管理する秘密の数値とする。

電子マネーの利用者は、サーバ内にて個別に管理するために一意に特定する必要があるが、これは、ユーザ識別子と、与えられた生成鍵の識別子とを組み合わせることで可能となる。そこで、電子マネーのチャージ時には、利用者にいずれかのユーザ識別子を割り振り、サーバは電子マネー関連の情報と合わせ、該当する利用者規定数を送信する。

一方、利用者端末では決済時に、利用者規定数を基に一方向性関数処理を繰り返し、処理結果である数値Ａを算出する。図では、ユーザ識別子が３、利用者規定数が７６５６、繰り返す一方向性関数処理の回数をＢ回としている。数値Ｂは（Ｒ＋Ｐ−３：ユーザ識別子）を超えない任意の数であるが、決済毎に変えることが望ましい。この決済毎に変わり、Ｂに依存して変化するＡとＢの２つのパラメータをそれぞれ識別パラメータＡ，Ｂとする。

利用者端末では、決済毎に、一方向性関数処理の回数を１ずつ減らして使用すれば、Ａは一方向性関数処理結果であるので、前回のＡから今回のＡの推測ができずトラッキングが困難となる。また事前に、チャージ後の初回の決済時のＢをサーバ、利用者端末間であらかじめ決定しておけば、以降今チャージ内での決済シリアル番号を表現することが可能となる。

図２３は、本発明の実施の形態２における電子決済システムの、決済処理中断の要請として識別パラメータＡ，Ｂと生成鍵識別子が店舗から送信されたときに、決済の利用者と決済シリアル番号を算出する処理手順を示すフローチャートである。

はじめに、生成鍵識別子に基づいて管理テーブルから基礎数を検索する（ステップＳ６０１）。識別子パラメータＡを一方向性関数Ｆにかけた結果が基数と一致するまで繰り返し（ステップＳ６０２）、一致するまでの関数処理回数ｎと識別子パラメータＢと関数処理規程回数Ｐから、以下の式１よりＬを算出する（ステップＳ６０３）。

Ｌ＝ｎ＋Ｂ−Ｐ （式１）

次に、収容利用者数Ｒ、Ｌから以下の式２によりユーザ識別子Ｕを算出する（ステップＳ６０４）。

Ｕ＝Ｒ−Ｌ （式２）

このように識別パラメータＡ，Ｂからユーザ識別子が算出され、生成鍵識別子と合わせて利用者識別子を確定できる。また、今回の数値Ｂと、事前に決定したチャージ後の初回の決済時のＢとの差から決済シリアル番号を算出することができる。

以上のように、本発明の実施の形態２における電子決済システムでは、利用者からの返品などによる決済処理の中断要請時に、店舗による利用者のトラッキングが困難であるが、決済サーバにおいては決済利用者やシリアル番号を特定可能な２つの識別パラメータを用いてこれを電子マネーに記載し、店舗はこの２つのパラメータを決済サーバへ通知することにより、店舗におけるプライバシー確保、トラッキング防止を実現しながら、決済時の利用者や決済シリアル番号を特定することができ、従って決済処理を中断することができるという効果が得られる。

本発明にかかる電子マネーを使用した決済方法は、プライバシー確保とトラッキング防止を維持しながら、利用者と支払い先との間においてオフライン処理による高速な決済が行え、紛失、盗難時等には未使用残額分の再発行が行えるという効果を有し、店舗のＰＯＳ端末や自動販売機における物品販売、映画館や交通機関等の出入口での支払い、さらに、テレビやコンテンツ再生機器等における有料コンテンツ視聴に対する決済など、およそあらゆる決済を必要とする分野において有用である。

本発明の実施の形態１における電子決済方法を実現する電子決済システムの全体構成図 実施の形態１における電子決済システムで使用するマネー証明書のデータ構造を概念的に示す図 実施の形態１における電子決済システムで使用する電子マネーのデータ構造を概念的に示す図 実施の形態１における電子決済システムで使用する決済証書のデータ構造を概念的に示す図 実施の形態１における電子決済システムで使用する所有者情報暗号化データのデータ構造を概念的に示す図 実施の形態１における電子決済システムのサーバで管理する管理テーブルのデータ構造を概念的に示す図 実施の形態１における電子決済システムの電子マネー機能を搭載した利用者端末の内部構成を示す図 実施の形態１における電子決済システムの店舗が使用する決済端末の内部構成を示す図 実施の形態１における電子決済システムのサーバの内部構成を示す図 決済証書検証手段の内部構成を示す図 本発明の実施の形態１における電子決済システムの、サーバから利用者端末への電子マネーチャージ時における処理手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における電子決済システムの、決済処理手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における電子決済システムの、利用者から別の利用者への電子マネーの譲渡処理手順を示すフローチャート 実施の形態２における電子決済システムで使用する電子マネーのデータ構成を概念的に示す図 実施の形態２における電子決済システムで使用する決済証書のデータ構成を概念的に示す図 実施の形態２における電子決済システムのサーバで管理する管理テーブルのデータ構造を概念的に示す図 実施の形態２における電子決済システムの電子マネー機能を搭載した利用者端末の内部構成を示す図 実施の形態２における電子決済システムの店舗が使用する決済端末の内部構成を示す図 実施の形態２における電子決済システムのサーバの内部構成を示す図 本発明の実施の形態２における電子決済システムの、サーバから利用者端末への電子マネーチャージ時における処理手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における電子決済システムの、決済処理手順を示すフローチャート 識別パラメータＡ，Ｂおよび当該決済の利用者、決済シリアル番号の関係を説明するための模式図 本発明の実施の形態２における電子決済システムの、決済処理中断の要請として識別パラメータＡ，Ｂと生成鍵識別子が店舗から送信されたときに、決済の利用者と決済シリアル番号を算出する処理手順を示すフローチャート

符号の説明

１０ サーバ
１１ データ送受信手段
１２ 中央制御手段
１３ マネー証明書格納手段
１４ マネー証明書検証手段
１５ 決済証書検証手段
１６ 管理テーブル検索・更新手段
１７ 電子送金手段
１８ ユーザ識別子算出手段
２０ 利用者端末
２１ データ送受信手段
２２ 電子マネー生成手段
２３ 生成可能残額記憶手段
２４ 生成秘密鍵格納手段
２５ 所有者秘密鍵格納手段
２６ 利用者規定数格納手段
２７ 利用者規定数格納手段
２８ 識別パラメータＡ，Ｂ算出手段
２９ 一方向性関数処理手段
３０ 決済端末
３１ データ送受信手段
３２ 中央制御手段
３３ マネー証明書検証手段
３４ 電子マネー検証手段
３５ 決済証書生成手段
３６ 決済証書格納手段
３７ 識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子格納手段
１０１ 生成秘密鍵
１０２ マネー証明書
１０３ 所有者公開鍵
１０４ 電子マネー
１０５ 決済証書
１０６ 電子マネー
１５１ 店舗署名検証手段
１５２ 生成秘密鍵署名検証手段
１５３ 所有者情報復号化解釈手段
１５４ 所有者鍵検索手段
１５５ 所有者秘密鍵暗号化部復号手段
１５６ ハッシュデータ検証手段
２０１ 生成公開鍵
２０２ 生成鍵識別子
２０３ 決済センターの秘密鍵による署名
２０４ 金額情報
２０５ 所有者情報暗号化データ
２０６ 生成秘密鍵による署名
２０７ 店舗の秘密鍵による署名
２１１ 所有者鍵識別子
２１２ 乱数
２１３ ハッシュデータ
２１４ 支払い後残額
２２１ 識別パラメータＡ
２２２ 識別パラメータＢ
２２３ 生成秘密鍵による署名
２２４ 店舗の秘密鍵による署名

Claims (16)

1. 電子マネーを使用した決済方法であって、
   利用者の端末において、電子マネーを生成するステップと、当該電子マネーをマネー証明書と合わせて決済端末に送信するステップと、
   前記決済端末において、受信した電子マネーを検証するステップと、決済の証拠となる決済証書を生成するステップと、当該決済証書と、マネー証明書とを決済サーバに送信するステップと、
   前記決済サーバにおいて、マネー証明書と、決済証書とを検証するステップと、利用者の口座から前記決済端末に電子的な送金を行うステップと、からなる決済方法。
2. 前記決済サーバにおいて、決済証書に記載の暗号化された所有者情報を復号化し、所有者識別子および支払い後残額から未使用残額を判定し、利用者に未使用分の電子マネーを再発行する請求項１に記載の決済方法。
3. 前記電子マネーは、金額情報と暗号化された所有者情報とを合わせて、電子マネー生成用秘密鍵にて署名を付したものである請求項１に記載の決済方法。
4. 前記マネー証明書は、電子マネー生成公開鍵と電子マネー生成用秘密鍵の識別子とを合わせて、決済サーバの秘密鍵にて署名を付したものである請求項１に記載の決済方法。
5. 前記決済証書は、決済時に使用した請求項３記載の電子マネーに、店舗所有の秘密鍵にて署名を付したものである請求項１に記載の決済方法。
6. 前記暗号化された所有者情報は、所有者識別子と乱数とを合わせて一方向性関数の入力としたときの出力と、決済完了後に残額となる支払い残額とを合わせて所有者秘密鍵にて暗号化し、当該暗号化データと所有者識別子と乱数とを合わせてマネー生成公開鍵で暗号化したものである請求項２に記載の決済方法。
7. 前記電子マネーは、決済サーバから与えられた規定数を元に、この規定数を一方向性関数処理の入力とし、その出力をさらに一方向性関数処理の入力とする処理を所定回数（Ｂ回）行ったときの出力値Ａを算出し、当該２つのパラメータＡおよびＢを包含するものである請求項３に記載の決済方法。
8. 前記マネー証明書は、請求項７記載の電子マネーに、前記決済サーバの秘密鍵にて署名を付したものである請求項４に記載の決済方法。
9. 決済端末において、受信した電子マネーに記載のパラメータＡおよびＢを、前記マネー証明書に記載の所有者証明書の生成鍵識別子と合わせて決済サーバに送信する請求項７に記載の決済方法。
10. 決済サーバにおいて、受信したパラメータＡおよびＢと生成鍵識別子とを用いて、
    前記パラメータＡに対して一方向性関数処理を行った結果が、生成鍵識別子と対で記録しておいた数と一致するまで当該一方向性関数処理を繰り返し、繰り返した回数である関数処理回数値ｎと、パラメータＢと、生成鍵識別子と対で記録しておいた関数処理規程回数Ｐとから、
    Ｌ＝ｎ＋Ｂ−Ｐの算出式に基づいて数値Ｌを求め、
    次に、当該生成鍵における、収容利用者数値Ｒと数値Ｌとから、
    Ｕ＝Ｒ−Ｌの算出式に基づいてユーザ識別子Ｕを求め、
    パラメータＢと、事前に決定したチャージ後の初回決済時のＢとの差から決済シリアル番号を求める請求項７に記載の決済方法。
11. データを送受信するデータ送受信手段と、
    チャージ時に書き換えられる生成可能な電子マネーの限度額を示す生成可能残額を記憶する記憶手段、電子マネーの生成に必要な生成秘密鍵を格納する生成秘密鍵格納手段、および、電子マネーの生成に必要な所有者秘密鍵を格納する所有者秘密鍵格納手段を含み、鍵を用いて電子マネーを生成する電子マネー生成手段と、
    生成した電子マネーの検証用証明書（マネー証明書）を格納するマネー証明書格納手段と、
    を備える端末。
12. 前記電子マネー生成手段が、
    各利用者識別子に対して設定した利用者規定数を格納する利用者規定数格納手段と、
    識別パラメータＡ，Ｂを一方向性関数を用いて算出する識別パラメータＡ，Ｂ算出手段と、
    一方向性関数処理を実施する一方向性関数処理手段と、
    を含む請求項１１に記載の端末。
13. データを送受信するデータ送受信手段と、
    利用者端末から受信したマネー証明書を検証するマネー証明書検証手段と、
    利用者端末から受信した電子マネーを検証する電子マネー検証手段と、
    受信した電子マネーを基に決済証書を生成する決済証書生成手段と、
    生成した決済証書を格納する決済証書格納手段と、
    を備える決済端末。
14. 識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子を格納する識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子格納手段を備える請求項１３に記載の決済端末。
15. データを送受信するデータ送受信手段と、
    チャージ時に利用者端末へ送信するマネー証明書を格納するマネー証明書格納手段と、
    決済端末から受信したマネー証明書の検証を行うマネー証明書検証手段と、
    決済端末から受信した決済証書の検証を行う決済証書検証手段と、
    チャージ時に利用者端末から受信した所有者公開鍵および使用可能残額となるチャージ額をテーブルに管理格納し、決済端末から受信した決済証書からユーザ毎の使用可能残額を管理格納し、所有者公開鍵を検索する管理テーブル検索・更新手段と、
    決済証書に基づいて口座間で送金を行う電子送金手段と、
    を備える決済サーバ。
16. 識別パラメータＡ，Ｂおよび所有者証明書の生成鍵識別子からユーザ識別子を算出するユーザ識別子算出手段を備える請求項１５に記載の決済サーバ。

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