JP2009530727A - 電子デバイスへ繰り返しアクセスを制限するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電子デバイス、特に外部電源から電力を受け取る電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するためのシステムを提供すること。
【解決手段】このシステムによれば、この電子デバイスに対して連続したアクセスが所定の遅延未満でなされるたびにカウンタが増分され、そのカウンタの値によって、電子デバイスが遊休状態にある別の遅延が決定される。好ましくは、電子デバイスがその間遊休状態にある遅延は、カウンタ値の指数関数である。この遅延のおかげで、多数の入力値を試験することによって電子デバイスの関数を適度に決定することができず、このデバイスのコピーが防止される。本発明によれば、電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するためのシステムは、カウンタと、システムの電源遮断後に所定の遅延の間、カウンタの値を維持するカウンタ・リセットと、電子デバイスにアクセスがなされるたびにカウンタの値を増大させ、カウンタの値に応じてある遅延の間、電子デバイスを遊休させるように適合されたロジック・アクセス回路と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子デバイス内に格納されたデータへのアクセスを制御するための方法およびシステムに関し、より具体的には電子デバイスにアクセスしようとする繰り返される試みを制限するための方法およびシステムに関する。

希少なワインおよび香水のような高価な品物、または公文書および財務文書のような文書の偽造を困難にするための従来の方法および装置が存在する。品物が真正であることを保証する基本的な概念は、その品物が真正であることを確認する識別子のような、品物の検証形式を必要とする。例えば、米国特許出願公開第２００４／００００９８７号は、無線周波数識別子（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identifier）タグを用いて小切手詐欺を検出するためのプロセスを開示している。この発明によれば、システムは、小切手と関連付けられた無線周波数識別子（ＲＦＩＤ）タグを有する小切手を作成する旨の要求を支払人から受け取るための第１のデバイスを含む。小切手と関連付けられたＲＦＩＤタグを有する小切手を有効にする旨の要求を受取人から受け取るための第２のデバイスが設けられている。システムは、ＲＦＩＤリポジトリ（repository）をさらに含む。（ｉ）小切手情報を支払人から受け取り、（ｉｉ）支払人から受け取られた小切手情報でＲＦＩＤリポジトリを更新し、（ｉｉｉ）走査された小切手情報を受取人から受け取り、（ｉｖ）受取人から受け取られた走査された小切手情報を、ＲＦＩＤリポジトリから取得された特定の情報を比較し、（ｖ）受取人から受け取られた走査された小切手情報とＲＦＩＤリポジトリから取得された特定の情報との比較に基づき、その小切手が有効であるかどうかを決定するために、プロセッサが設けられる。好ましくは、ＲＦＩＤリポジトリは、中央ＲＦＩＤリポジトリを含む。同様に、米国特許第６，２２６，６１９号は、品物に取り付けられた応答タグ（answering tag）を含む、品物の偽造を防止するための方法およびシステムを開示している。品物は、本物であることを示すタグ中に格納された秘密の複製不可能な情報との比較のための目に見える表示（indicia）を含んでいる。

これらの方法およびシステムによれば、ある特定の文書が関係のある人によって発行されたこと、またはある品物が関係のある製造業者によって製造されたこと、あるいはある特定の公文書が関係のある政府機関によって発行されたことを保証することが可能である。上述のように、これらの方法およびシステムは、ＲＦＩＤ内で符号化された識別子に基づいているが、そのような識別子は、ＲＦＩＤスキャナおよびライタを用いて他のＲＦＩＤ上で複製され得る。

受動ＲＦＩＤのような電子タグは、永続的な電源が装備されていない電子デバイスの典型的な例である。上述のように、そのようなデバイスは、セキュリティ強化のような多くの分野において重要な役割を果たし得る。事実、そのようなデバイスは、ハッカーがクラックしようと試みることがある秘密情報を記録できる。ハッカーによって用いられる最も容易かつ最も一般的な戦略は、ＲＦＩＤタグ・ロジックを一連の異なる入力Ｘ_ｉでトリガして、返された一連の情報Ｆ（Ｘ_ｉ）を収集し、サンプルの集合（Ｘ_ｉ，Ｆ（Ｘ_ｉ））が、秘密情報を秘匿している関数Ｆを部分的または完全に「リバース・エンジニリング」できるようにするというものである。

従って、ＲＦＩＤのような電子タグのチップ内に埋め込まれたロジックのリバース・エンジニアリングのリスクを制限するための方法およびシステムが必要とされている。

従って、上記で説明されたような従来技術の欠点を改善することが本発明の大きな目的である。

繰り返しアクセスを制限する改善された電子デバイスを提供することが本発明の別の目的である。

非破壊的である繰り返しアクセスを制限する改善された電子デバイスを提供することが本発明のさらなる目的である。

繰り返しアクセスを制限するように適合された、外部電源から電力を受け取る改善された電子デバイスを提供することが本発明のさらなる目的である。

電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するための方法を提供することが本発明のさらなる目的である。

これらおよび他の関連した目的の達成は、電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するための前記電子デバイス中のシステムであって、
−計数手段と、
−前記システムの電源遮断後に所定の遅延の間、前記計数手段の値を維持するように適合されたカウンタ・リセット手段と、
−前記電子デバイスにアクセスがなされるたびに前記計数手段の値を増大させ、前記計数手段の値に応じてある遅延の間、前記電子デバイスを遊休させるように適合されたロジック・アクセス手段と、
を含むシステムと、
電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するための方法であって、
−所定の遅延の間、前記電子デバイスがアクセスされない場合に、カウンタをリセットするステップと、
−前記電子デバイスがアクセスされるたびに、前記カウンタを増分するステップと、
−前記カウンタの値に応じて、ある遅延の間、前記電子デバイスを遊休状態に設定するステップと、
を含む方法と、
によって成し遂げられる。

本発明のさらなる実施形態は、特許請求の範囲において規定される。

本発明のさらなる利点は、図面および詳細な説明を吟味することによって当業者にとり明らかになる。どのような付加的な利点も本明細書中に組み込まれることが意図される。

本発明によれば、関数Ｆ中に秘匿された秘密情報をクラックするためにハッカーが頼りにするある特定数のサンプル（Ｘ_ｉ，Ｆ（Ｘ_ｉ））を収集するために必要な時間が延長される。秘密情報をクラックする可能性のある時間が長くなればなるほど、ハッカーが見出す関心はより少なくなるであろう。なぜならば、この情報が陳腐なものになり、または必要とされるクラッキングの労力が手を出せないものになり得るからである。

例示のため、説明は受動ＲＦＩＤの使用に基づくが、本発明は、繰り返しアクセスを制限するための任意の電子デバイスと共に、特に外部電源から電力を受け取る任意の電子デバイス、例えば、バッテリー・フリー電子デバイスと共に実施され得ることが理解されるべきである。

ＲＦＩＤシステム
任意のＲＦＩＤシステムの中核は、「タグ（Tag）」または「トランスポンダ（Transponder）」であり、これは、データが格納され得る対象に取り付けられ、またはその中に埋め込まれ得る。以下の説明においてリーダ（reader）と総称して呼ばれるＲＦＩＤリーダは、無線周波数信号をＲＦＩＤタグに送出し、このＲＦＩＤタグが、その格納されたデータをリーダへ送り返す。システムは基本的に、一方がＲＦＩＤタグ上にあり他方がリーダ上にある２つの別個のアンテナとして作動する。読み取られたデータは、標準インタフェースを介してホスト・コンピュータのような別のシステムに直接伝送されるか、携帯型リーダ中に格納され、後にデータ処理のためにコンピュータにアップロードされ得る。ＲＦＩＤタグ・システムは、過剰な汚れ、ほこり、湿気がある、または視認性が乏しい、あるいはそれらのいずれかを有する環境において効果的に作動する。ＲＦＩＤタグは一般に、他の自動識別アプローチの制約を克服する。

圧電ＲＦＩＤおよび電子ＲＦＩＤのような幾種類かのＲＦＩＤが現在利用可能である。例えば、受動ＲＦＩＤタグは伝送のためのバッテリを必要としない。なぜならば、一般に受動ＲＦＩＤタグは、電磁誘導機構（電磁場がリーダ・アンテナによって発せられ、ＲＦＩＤタグ上に位置するアンテナによって受け取られる）を用いてリーダによって電力供給されるからである。このパワーは、ＲＦＩＤタグ中に格納されたデータを搬送する信号をリーダへ送り返すためにＲＦＩＤタグによって用いられる。能動ＲＦＩＤタグは、信号をリーダに伝送するためにバッテリを含む。信号は、所定の間隔で発せられるか、リーダによってアドレスされた時にのみ伝送される。

受動高周波（ＨＦ）ＲＦＩＤタグが読み取られる場合、リーダは、ＲＦＩＤアンテナにパワー・パルス、例えば、１３４．２ＫＨｚパワー・パルスを送出する。発生された磁場は、同じ周波数に同調させられるＲＦＩＤタグ中のアンテナによって、「収集される」。この受け取られたエネルギーは整流され、ＲＦＩＤタグ内の小さいキャパシタ上に蓄えられる。パワー・パルスが終了すると、ＲＦＩＤタグは、そのキャパシタ内に蓄えられた電力をその電源として利用して、そのデータを直ちに返送する。一般に、エラー検出情報を含む１２８ビットが、２０ｍｓの期間にわたって伝送される。このデータは、受信アンテナによって受信され、リーダによって復号される。ひとたびすべてのデータが伝送されると、ストレージ・キャパシタは放電され、ＲＦＩＤタグをリセットして次の読み取りサイクルに準備できるようにする。伝送パルス間の期間は、「同期時間（sync time）」として知られており、システム構成に応じて２０ｍｓ〜５０ｍｓの間継続する。ＲＦＩＤタグとリーダとの間で用いられる伝送技術は、伝送が一般に１２４．２ＫＨｚと１３４．２ＫＨｚとの間に含まれる周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）である。このアプローチは、雑音に対して比較的良好な抵抗性を有する一方で、実施は非常に費用効果が高い。多くの応用分野は、対象に取り付けられたＲＦＩＤタグが、特定の速度で移動している間に読み取りアンテナによって読み取られることを要求する。

ＲＦＩＤは、読み取り専用（read-only）型、一回書き込み（write-once）型、または読み取り書き込み（read-write）型であり得る。読み取り専用型ＲＦＩＤタグは、製造プロセスの間にロードされる読み取り専用メモリを含む。その内容は、修正できない。追記型ＲＦＩＤタグは、それらが、必要なデータ、例えば、部品番号または一連番号で、エンド・ユーザによってプログラムされ得るという点で、読み取り専用型ＲＦＩＤタグと異なる。読み取り書き込み型ＲＦＩＤタグは、完全な読み取り書き込み能力を考慮しており、タグ中に格納された情報を、ユーザがメモリ技術の限界内で何度でも更新できるようにする。一般に、書き込みサイクルの数が約５００，０００に制限される一方で、読み取りサイクルの数は制限されない。ＲＦＩＤタグの詳細な技術的解析は、例えば、Steven ShepardによるRFID（McGraw-Hill Networking Professional）（editionHardcover）において開示されている。

図１は、受動ＨＦまたは極超短波（ＵＨＦ：Ultra High Frequency）ＲＦＩＤタグ１００のアーキテクチャの一例を示す。示されるように、２つの部分１０５−１および１０５−２を含むダイポール・アンテナは、受信された信号から電流をロジックおよびメモリ回路１１５、復調器１２０、ならびに変調器１２５に供給するパワー生成回路１１０に接続されている。復調器１２０の入力は、信号を受信するため、および受信された信号を復調した後に、その受信された信号をロジックおよびメモリ回路１１５に伝送するために、アンテナ（１０５−１および１０５−２）に接続されている。変調器１２５の入力は、伝送される信号を受信するためにロジックおよびメモリ回路１１５に接続されている。変調器１２５の出力は、変調器１２５において信号が変調された後に、その信号を伝送するためにアンテナ（１０５−１および１０５−２）に接続されている。

半受動ＲＦＩＤタグのアーキテクチャは図１に示されるものと似ており、主要な違いは、半受動ＲＦＩＤタグが、より大きい読み取り距離という結果になるずっと低い信号パワー・レベルで作動することを可能にする電源の存在である。高周波エネルギーを発生させ、それをアンテナに印加することを可能にするバッテリおよび能動トランスミッタを含む能動タグとは反対に、半受動タグは統合されたトランスミッタを持たない。

「A Basic introduction to RFID technologyand its use in the supply chain」（White Paper, LarenRFID）において開示されるように、リーダからの伝播波がダイポールの形状のタグ・アンテナと衝突する場合、エネルギーの一部が吸収されてタグに電力を供給し、エネルギーのわずかな部分が、後方散乱（back-scatter）として知られる技術で、リーダへ反射される。理論は、最適なエネルギー転送のために、ダイポールの長さは、波長の半分、すなわちλ／２に等しくなければならないことを要求している。一般に、ダイポールは、２つのλ／４長さにより構成されている。タグからリーダへの通信は、伝送されるデータ・ストリームに合わせてアンテナ入力インピーダンスを変えることによって達成される。これは、リーダへ反射して戻されるパワーがデータに合わせて変えられるという結果になる。すなわち、パワーは、変調される。

図２ａおよび図２ｂを含む図２は、ＲＦＩＤシステム２００を示す。図２ａに示されるように、ＲＦＩＤシステム２００は、アンテナ２１０を有するリーダ２０５を含む。アンテナ２１０は、ＲＦＩＤタグ２２０によって受信される信号２１５を発する。信号２１５は、ＲＦＩＤタグ２２０において反射され、２２５で示される点線で例示されるように、再び発せられる。図２ｂは、リーダ２０５のアンテナ２１０によって発せられた信号２１５およびＲＦＩＤタグ２２０によって反射された信号２２５を例示する。図２ｂに示されるように、反射された信号２２５は、変調されている。

繰り返しアクセスを制限するロジック制御
前述の問題を解決するための本発明の方法およびシステムは、以下の原理に基づく。すなわち、ＲＦＩＤが頻繁にアクセスされればされるほど、ユーザは、期待される情報をそのＲＦＩＤから受信するまで、より長く待たなければならなくなる。この原理は、データにアクセスするために、ＲＦＩＤ内に組み込まれた従来のロジックに制御が渡される前に実行される革新的なロジックおよび革新的なアクセス回路の使用に基づく。

図３は、タグのデータへの繰り返しアクセスを制限するための、本発明による受動ＲＦＩＤ３００の一例を例示する。ＲＦＩＤ３００は、ロジック回路３０５、アクセス回路３１０、およびアンテナ３１５を含む。例示されるように、ロジック回路３００は、従来のロジック３２０および新しいアクセス・ロジック３２５を含んでいる。アクセス回路３１０は、キャパシタ３３５放電方向を強制するためのダイオード３３０、および高い抵抗率を有するリーキング抵抗３４０を含んでいる。典型的には、キャパシタを放電させるために必要とされる時間Ｔは、従来のロジックを走らせるための期間より数桁上の大きさであろう。アクセス回路３１０は、リセット・カウンタ回路３４５をさらに含み、これの役割は、キャパシタ３３５が放電された後、電源遮断された場合に、カウンタ３５０をリセットする（０で満たす）ことである。カウンタ３５０のサイズは、実施に依存する。このカウンタは、０〜Ｃ_ｍａｘの範囲内で計数することができる。この範囲内で、閾値Ｃ_ｉの組が定義される。各閾値Ｃ_ｉについて、遅延Ｔ_ｉが関連付けられる。パラメータＣ_ｉおよびＴ_ｉの組の定義は、異なる実施制約の下で、本発明を異なる分野において用いるために必要とされる柔軟性を保つために、実施に依存する。一般に、値Ｔ_ｉは、好ましくは指数法則に従って、添え字ｉと共に増大する。

アクセス回路は、電磁波により放射されたエネルギーが受け取られるＲＦＩＤアンテナによって一般に構成される、従来のロジックを実行するＩＣと同じ電源から直接的に電力供給される。

アクセス・ロジックは、ひとたびＩＣ回路が起動されると、トリガされた第１のロジックとして実施される。これは、従来のチップの「ブート・ストラップ（boot strap）」を構成する。これは、図４において説明されるロジックに従う。ＲＦＩＤ３００が電源投入されると、カウンタ３５０の値Ｃは、１だけ増分され、読み取られる（ステップ４００）。カウンタ３５０の値Ｃは次に、Ｃ_ｉ＜Ｃ＜Ｃ_ｉ＋１となるように、閾値Ｃ_ｉを決定するために、ＲＦＩＤ３００内に格納された閾値と比較される（ステップ４０５）。閾値Ｃ_ｉが決定されると、ＲＦＩＤ３００は、Ｃ_ｉに関連付けられた遅延Ｔ_ｉの間、待機状態に設定され（ステップ４１０）、制御が従来のロジックに渡される（ステップ４２０）。

従来のロジックは一般に、電子デバイス内に格納されたデータにアクセスするために用いられるが、操作パラメータの更新、もしくは測定操作の開始、または任意の着手されたプロセスの起動のような機能を制御するためにも用いられ得る。

繰り返しアクセスを制限するシステムの使用例
以下の例において本発明がどのように働くかを例示する。ここで、Ｃ_ｉ＝ｉ＋１およびＴ_ｉ＝２^ｉ−１と仮定される。

第１の例（通常のシナリオ）
ＲＦＩＤは、Ｔより大きい時間、アクセスされていない。従って、キャパシタは放電されており、その結果、カウンタは、もはや電極供給されておらず、カウンタ・リセット・コンポーネントのおかげで０値を保っている。

ＲＦＩＤが電力供給され、かくして、
−アクセス・ロジックが始動し、カウンタＣの値を増分して、カウンタは値１を取り、
−閾値Ｃ_０＝１が見出され、
従来のロジックに制御を渡す前に、遅延Ｔ_０＝０（Ｃ_０に関連付けられている）が加えられる。

この場合、第１のアクセスについて、すなわち、Ｔより大きい電源遮断時間後、ロジックは、それ自体の処理遅延を導入するだけであることが理解され得る。

第２の例（前の例のステップのすぐ後に続くステップ）
ＲＦＩＤは、最近アクセスされたところである。すなわち、最後のアクセスと現在のアクセスとの間の遅延がＴより小さい。従って、キャパシタは依然として充電されており、その結果、カウンタは、その最後の値１を保っている。

次に、ＲＦＩＤが電力供給され、かくして、
−アクセス・ロジックが始動し、カウンタＣの値を増分して、カウンタは値２を取り、
−閾値Ｃ_１＝２が見出され、
−従来のロジックに制御を渡す前に、遅延Ｔ_１＝１（Ｃ_１に関連付けられている）が加えられる。

第３の例（ｎ回の繰り返しの後、第２の例に続くステップ）
ＲＦＩＤは、最近アクセスされたところである。すなわち、最後のアクセスと現在のアクセスとの間の遅延がＴより小さい。従って、キャパシタは依然として充電されており、その結果、カウンタは、その最後の値（ｎ−１）を保っている。

次に、ＲＦＩＤが電力供給され、かくして、
−アクセス・ロジックが始動し、カウンタＣの値を増分して、カウンタは値ｎを取り、
−閾値Ｃ_{（ｎ−１）}＝ｎが見出され、
−従来のロジックに制御を渡す前に、遅延Ｔ_{（ｎ−１）}＝２^ｎ−１−１（Ｃ_ｎ−１に関連付けられている）が加えられる。

ｎの値が大きくなるにつれて、引き起こされる遅延は、従来のロジックの使用を妨げることさえある非常に高い値に達することがある。

当然、ローカルな要件および特定の要件を満たすために、当業者は、上述の解決策に対し多くの修正および変更を適用することができるが、それらの修正および変更はすべて、特許請求の範囲により定義される本発明の保護範囲内に含まれる。

受動ＲＦＩＤタグのアーキテクチャの一例を示す。 図２ａおよび図２ｂを含む。図２ａは、アンテナを有するリーダおよびダイポール・アンテナを有するＲＦＩＤシステムを備えるＲＦＩＤシステムを示す。図２ｂは、リーダのアンテナにより発せられた信号およびＲＦＩＤタグによって反射された被変調信号を例示する。 タグのデータへの繰り返しアクセスを制限するための本発明による受動ＲＦＩＤの一例を例示する。 図３に描かれたＲＦＩＤのアクセス回路に関連したロジックの一例を示す。

Claims (9)

1. 電子デバイスにおける、該電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するためのシステムであって、
   −計数手段と、
   −前記システムの電源遮断後に所定の遅延の間、前記計数手段の値を維持するように適合されたカウンタ・リセット手段と、
   −前記電子デバイスにアクセスがなされるたびに前記計数手段の前記値を増大させ、前記計数手段の前記値に応じてある遅延の間、前記電子デバイスを遊休させるように適合されたロジック・アクセス手段と、
   を含むシステム。
2. 前記ロジック・アクセス手段が、前記計数手段の前記値に従って所定の閾値の組の中から１つの所定の閾値を選択し、前記選択された所定の閾値に関連付けられた前記所定の遅延を選択するように適合された選択手段をさらに含み、前記システムが、前記選択された所定の遅延により決定される前記遅延の間、待機状態にある、請求項１に記載のシステム。
3. 前記カウンタ・リセット手段が、前記システムが電源遮断された後に前記所定の遅延の間、前記計数手段に電力供給するキャパシタをさらに含む、請求項１または２のいずれか１項に記載のシステム。
4. 前記カウンタ・リセット手段が、前記キャパシタの放電方向を強制するダイオードをさらに含む、請求項３に記載のシステム。
5. 前記電子デバイスが、外部電源から電力を受け取るように適合されている、先行請求項のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記電子デバイスが、無線周波数識別子タグ（Radio Frequency Identifiertag）である、先行請求項のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記無線周波数識別子タグが受動型である、請求項６に記載のシステム。
8. 電子デバイスへの繰り返しアクセスを制限するための方法であって、
   −所定の遅延の間、前記電子デバイスがアクセスされない場合に、カウンタをリセットするステップと、
   −前記電子デバイスがアクセスされるたびに、前記カウンタを増分するステップと、
   −前記カウンタの前記値に応じて、ある遅延の間、前記電子デバイスを遊休状態に設定するステップと、
   を含む方法。
9. 前記カウンタの前記値に従って所定の閾値の組の中から１つの所定の閾値を選択するステップと、前記選択された所定の閾値に関連付けられた前記所定の遅延を選択するステップとをさらに含み、前記電子デバイスが、前記選択された所定の遅延により決定される前記遅延の間、待機状態にある、請求項８に記載の方法。

Images