JP2010182032A - データキャリア及びデータキャリアシステム - Google Patents

Abstract

【課題】タグ認証及びリーダ／ライタ装置認証の両方を行なうことが可能なデータキャリアを提供できるようにする。
【解決手段】リーダ／ライタ装置により行われたアンチコリジョンに応答するアンチコリジョン機能を有するデータキャリアに、上記リーダ／ライタ装置に認証してもらうために使用するタグ認証用キー、及び上記リーダ／ライタ装置を認証するためのリーダ／ライタ装置用認証キーのリストを別々に格納している記憶媒体を設け、上記記憶媒体に格納した複数個の認証キーを使い分けることができるようにして、認証キーが第三者に露見する可能性を低減できるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明はデータキャリア及びデータキャリアシステムに関し、特に、データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われる認証通信に用いて好適な技術に関する。

従来、データキャリアとリーダ／ライタ装置とからなり、上記データキャリアと上記リーダ／ライタ装置との間でデータを非接触で授受するようにしたデータキャリアシステムが種々の分野で実用化されている。このようなデータキャリアシステムにおいては、リーダ／ライタ装置から送られるキャリア周波数の交番磁界を、データキャリアが内蔵するアンテナ回路で受信して動作電力を得るようにしている。

また、リーダ／ライタ装置が供給する交番磁界に変調を掛けてコマンドやデータを含む質問信号を送り、データキャリアはこれを復調してリーダ／ライタ装置から送信されるコマンドやデータを受け取るように構成されている。

一方、上記データキャリアから上記リーダ／ライタ装置にデータを送信する場合には、送信する応答信号の内容に応じて、内蔵するアンテナ回路に繋がる負荷を、公知のロードスイッチをオンーオフ動作させて返事を返すようにしている。このようにしてデータキャリアから返事を返す周波数として、リーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使うように構成されている。

上記データキャリアは、電磁界あるいは電波を利用してリーダ／ライタ装置との間で非接触で情報を送信したり受信したりするために、情報を記憶する記憶部と、情報を非接触で送信または送受信するためのアンテナ回路とを備えて構成されている。上記データキャリアはＲＦＩＤ、ＩＣタグ、ＩＤタグ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダ等のような、様々な名称が付けられて種々の分野で使用されている。

上述のようなデータキャリアシステムの応用例として、自動販売機、ゲーム機、電気メータ、ガスメータ、水道メータ、家電、ＯＡ機器、生産設備等にデータキャリアを配設しておき、これらの電子機器の稼動履歴・売上記録・使用量等の情報を上記データキャリアの記憶部に記録できるようにしている。

上記データキャリアの記憶部に記憶されている情報を読み取ってユーザ管理を行なうためには、リーダ／ライタ装置とデータキャリアとの間で認証処理を行う必要があった（例えば、特許文献１を参照）。

上記特許文献１に記載の「ユーザ管理装置」においては、無線タグのＩＤを読み取り、ユーザＩＤとして登録することによってユーザ登録を行なう。また、ユーザの所持する物に搭載されている無線タグのＩＤを読み取り、登録されているユーザＩＤと読み取ったＩＤとを照会することによってユーザ認証を行なうようにしている。

特開２００６―８５４５１号公報

上記特許文献１に記載の無線タグの認証用キー格納メモリに格納されているのはタグ認証用キーのみであった。このため、リーダ／ライタ装置はタグ認証を行なうことができるものの、質問したリーダ／ライタ装置の真偽を無線タグにおいて認証することができない問題点があった。

また、従来のユーザ管理方法においては、ユーザの認証処理を行った後でないと、無線タグのメモリに記憶されている情報の読み取りを行なうことができなかった。このため、無線タグから簡単な情報を取得したい場合でも、認証処理を行なわなければならない問題点があった。このため、認証処理機能を有する高価なリーダ／ライタ装置を使用しなければ無線タグの記憶部に記憶されている情報を取得することができない問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑み、タグ認証及びリーダ／ライタ認証の両方を行なうことが可能なデータキャリアを提供できるようにすることを第１の目的とする。
また、データキャリアのメモリに記憶されている情報を取得するためには認証処理が必要なデータキャリアにおいても、簡単な情報については認証処理を行なうことなくリーダ／ライタ装置が取得できるようにすることを第２の目的としている。

本発明のデータキャリアは、リーダ／ライタ装置により行われたアンチコリジョンに応答するアンチコリジョン機能を有するデータキャリアであって、上記リーダ／ライタ装置に認証してもらうために使用するタグ認証用キー、及び上記リーダ／ライタ装置を認証するためのリーダ／ライタ装置用認証キーのリストを別々に格納している記憶媒体を有することを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアの他の特徴とするところは、上記記憶媒体は、上記タグ認証用キー及びリーダ／ライタ装置用認証キーをそれぞれ複数個格納したことを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアのその他の特徴とするところは、上記複数個のリストの中から予め決定されたリスト番号を読み出すリスト番号読み出し手段と、上記リスト番号読み出し手段により読み出されたリスト番号を、上記リーダ／ライタ装置により行われたアンチコリジョン後の応答時に送信するデータの関連データとして送信する送信手段とを有することを特徴とする。
ことを特徴とする。

本発明のリーダ／ライタ装置は、応答を促すコマンドをデータキャリアに送信し、上記コマンドに対する応答内容に基づいてデータキャリアの真偽を判定する真偽判定手段を有するリーダ／ライタ装置であって、上記真偽判定手段は、上記コマンドに対する応答内容に加えて、コマンドを送信してから応答信号を受信するまでの待ち時間を真偽判定の基準としたことを特徴とする。

本発明のデータキャリアシステムは、上記何れかに記載のデータキャリアと、上記に記載のリーダ／ライタ装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、タグ認証を行なうために使用するタグ認証用キーと、アクセスしたリーダ／ライタ装置を認証するために使用するリーダ／ライタ装置用認証キーとを記憶媒体に別々に格納するようにしたので、上記記憶媒体に格納した複数個の認証キーを使い分けることができるようにすることにより、認証キーが第三者に露見する可能性を低減することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、データキャリアが取り付けられている製品の種類や使用履歴に基づいて、複数のキーの中から任意のキーを選択することができるので、認証処理に使用している認証キーを部外者に対して分かり難くすることができる。
また、本発明の他の特徴によれば、使用状況により必要な情報が最低限である場合には、汎用型の簡易なリーダ／ライタ装置を用いてデータキャリアから取得することができる。
また、本発明のその他の特徴によれば、コマンドに対する応答内容に加えて、コマンドを送信してから応答信号を受信するまでの待ち時間を真偽判定の基準としたので、処理速度が遅い偽造チップが認証をパスしないようにすることができる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明のデータキャリアシステムの実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ回路１１０、ＲＦアナログ部１２０、セレクタ部１３０、コマンド制御部１４０、記憶部１５０（ＥＥＰＲＯＭメモリ）、第１の接触端子ＩＯ０、第２の接触端子ＩＯ１、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ等によって構成されている。ここで、第１の接触端子ＩＯ０は、第３の接触端子ＶＤＤまたは第４の接触端子ＧＮＤと共用可能であり、内部端子としてみなすことができる。したがって、接触通信を行なうために用いられるのは、第２の接触端子ＩＯ１、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤである。

このような構成により、本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行なうことができる。接触式シリアル通信を行なう場合には、第１の接触端子ＩＯ０はシリアルクロックの入力用として用いられ、第２の接触端子ＩＯ１は多目的データの入出力用として用いられる。

アンテナ回路１１０は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の並列共振回路によって構成されている。
ＲＦアナログ部１２０は、整流回路１２１、送信回路１２２、受信回路１２３及び電源制御部１２４等によって構成されている。

セレクタ部１３０は、ＲＦ通信と接触式シリアル通信とを切り替えるためのものである。
コマンド制御部１４０は、認証コマンド制御回路１４１及びセキュリティ部１４２を有している。記憶部１５０は、セキュリティ設定用メモリ１５１及び認証用キー格納メモリ１５２を有している。これらのセキュリティ設定用メモリ１５１及び認証用キー格納メモリ１５２に格納されているコマンド、及び認証用キーは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信において共通に使用される。なお、図１において、「ＣＳ」はＲＦ通信と接触式シリアル通信とを切り替えるための、ＲＦ通信／接触式シリアル通信選択用入力端子である。

図２のメモリ領域説明図に示すように、本実施形態の認証用キー格納メモリ１５２には、リーダ／ライタ装置とデータキャリアとの間で行われる認証処理において使用される認証用キーを格納するための領域が設けられている。図２の例では、「アドレス：１〜Ｎ」が認証用キー格納領域として確保されている。

また、本実施形態においては、タグ認証用キー１５２ａ及びリーダライタ認証用キー１５２ｂが格納されており、「タグ認証処理」及び「相互認証処理」の何れかを任意に選択することができるように構成されている。

図３に、タグ認証用キー１５２ａ及びリーダライタ認証用キー１５２ｂのインデックスの一例を示す。
インデックスは、データベースの検索や並べ替えを高速に行なうために使う索引データのことである。本実施形態においては、タグ認証用キー１５２ａ及びリーダライタ認証用キー１５２ｂがどのアドレスに記憶されているかを示したインデックスを、図３に示したように予め作成している。

図４に示すように、本実施形態のデータキャリア１００と通信を行なうリーダ／ライタ装置１０は、送信部１１、受信部１２、アンテナ回路１４、及びフィルタ回路１５等によって構成されている。そして、アンテナ回路１４からコマンドやデータをデータキャリア１００に送信し、リーダ／ライタ装置１０とデータキャリア１００との間でＲＦ通信を行なう。

送信部１１は、データキャリア１００に送信するコマンドやデータよりなる質問信号を生成するためのものであり、所定のキャリア周波数ｆ₀（１３．５６ＭＨｚ）を変調して質問信号を生成している。受信部１２は、データキャリア１００から送信されてきたサブキャリア周波数を復号してデータを復調する。

アンテナ回路１４は、送信部１１から出力される質問信号４１をデータキャリア１００に送信するとともに、データキャリア１００から送信された応答信号４２を受信する。以上の構成は、データキャリアシステムにおいて使用されているデータキャリア１００の一般的な構成であるが、本実施形態のデータキャリア１００においては、近接型データ通信と近傍型データ通信の両方を可能にしている。

図７に示すように、本実施形態の認証コマンド制御回路１４１は認証コマンド解析部１４１１、認証キー選択部１４１２、認証キー読み出し部１４１３を有している。
認証コマンド解析部１４１１は、リーダ／ライタ装置１０から送られてくる質問信号４１が「タグ認証方式コマンド」または「リーダ／ライタ装置認証方式コマンド」の何れであるかを判断するためのものであり、判断結果を認証キー選択部１４１２に出力する。

認証キー選択部１４１２は、認証コマンド解析部１４１１から送られるコマンドの解析結果に応じてリーダ／ライタ装置１０に送信する応答信号４２において使用する認証キーを選択するものであり、選択する種類の認証キーが格納されているアドレスＡを認証用キー格納メモリ１５２に対して指定する。

認証キー読み出し部１４１３は、リーダ／ライタ装置１０との間で認証処理を行なうために使用する認証キーを認証用キー格納メモリ１５２から読み出す。そして、図１に示したように、認証用キー格納メモリ１５２から読み出した認証キーをセレクタ部１３０に出力する。本実施形態においては、認証キー自体はリーダ／ライタ装置１０に送信せず、認証用キーのインデックスのリスト番号のみをリーダ／ライタ装置１０に送信するようにしている。
なお、認証キー格納用メモリ１５２へアクセスする手段は、以下のように動作する。すなわち、(１)当エリアのメモリデータ読み出しは不可とする。（２）当エリアのメモリ書換え時は、あらかじめ現状データを入力し、照合結果が一致した場合のみ、書換えができるものとする。

次に、上述のように構成された本実施形態のデータキャリア１００の使用例を、図８を参照しながら説明する。
図８（ａ）は、装置部品５０にデータキャリア１００を取り付けている様子を示しており、例えば、装置部品５０がベルトコンベア５２上に載置されて装置部品５０の製造工場の各工程において、例えば、「製造番号」、「製造月日」、「材料名」、「出荷日」等の製造情報が書き込まれる。

図８（ｂ）は、ダンボール箱５３に入れられて工場から出荷され、流通管理時に利用される状態を示している。この状態においては、リーダ／ライタ装置１０はダンボール箱５３の外側から質問信号４１を送信する。質問信号４１を送信されたデータキャリア１００は、応答信号４２を送信する。図８（ｂ）において行われるデータ送受信は、通信距離が長いので、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）を使用して行われる。

本実施形態のデータキャリア１００においては、近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）及び近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）の両方がコマンド制御部１４０に格納されている。これにより、これらの両コマンドを選択的に使用することができるので、装置部品５０がダンボール箱５３内に収納されている状態においても良好に使用することができる。

また、この場合には、リーダ／ライタ装置１０がデータキャリア１００を認証する「タグ認証」のみならず、データキャリア１００がリーダ／ライタ装置１０を認証する「相互認証」を行なうことができるようにしている。上記「タグ認証」及び「相互認証」の詳細な説明は、図５のフローチャートを参照しながら後述する。

図８（ｃ）は、装置部品５０がダンボール箱６０に単体で収納されている状態を示している。このような状態の代表例は、装置部品５０が量販店において店頭に並べられている場合が挙げられる。この状態においては、データキャリア１００に格納されている種々の情報の中から「製造番号」、「メンテナンスに係る情報」、「出荷日」、「価格」等の情報が読み出される。

図８（ｄ）は、装置部品５０を装置本体５４内に取り付けて使用している状態を示している。この状態においては、装置本体５４側に配設されているリーダ／ライタ装置５５との距離が至近距離となるので、装置部品５０とリーダ／ライタ装置５５との間の通信は近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）を用いた通信となる。

次に、図５のフローチャートを参照しながら本実施形態のデータキャリア１００を用いたデータキャリアシステムの通信例を説明する。
図５に示したように、最初のステップＳ５０１において、リーダ／ライタ装置１０から質問信号４１が送信されて「パワーオン」となるのを待機している。

そして、リーダ／ライタ装置１０から質問信号４１が送信されることによりデータキャリア１００に動作電力が発生すると、パワーオンとなってステップＳ５０２に進み、アンチコリジョン処理の成功を判断する。この判断の結果、アンチコリジョン処理が成功した場合にはステップＳ５０３に進み、応答処理を行なう。

この応答処理において、本実施形態においては、タグ応答として「ＩＤコード＋ＩＮＤＥＸ」をリーダ／ライタ装置１０に送信する。その後、ステップＳ５０４において認証の有無を判断する。この判断の結果、認証がない場合にはステップＳ５０８にジャンプする。また、認証が有る場合にはステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５においては「相互認証」か否かを判断する。この判断の結果、「相互認証」ではない場合はステップＳ５０６に進んで「タグ認証」処理を行なう。また、ステップＳ５０５の判断の結果、「相互認証」であった場合にはステップＳ５０７に進んで「相互認証」処理を行う。なお、ステップＳ５０４における認証の有無、及びステップＳ５０５における認証の種別の判断は、上述した認証コマンド制御回路１４１に設けられている認証コマンド解析部１４１１により行われる。

本実施形態のデータキャリア１００は、上述したように、「認証無し」、「タグ認証」及び「相互認証」のように、３つのセキュリティレベルを設定することが可能に構成されている。「認証無し」は、「パワーオン」からステップＳ５０８のコマンド受信状態に直接移行するために、高速なアクセスを行なうことが可能となる。

また、ステップＳ５０６において行われる「タグ認証」は、タグ（データキャリア）の認証キーのインデックスのリスト番号に基づいて行われるので、この認証処理において使用されるインデックスのリスト番号が何であるかを予め知っているリーダ／ライタ装置１０のみが認証処理を実行可能となる。

一方、ステップＳ５０７において行われる「相互認証」処理は、リーダ／ライタ装置１０及びデータキャリア１００の相互において行われる認証である。本実施形態においては、認証の順番はリーダ／ライタ装置１０の認証の後でデータキャリア１００の認証を行なうようにしている。

すなわち、ステップＳ５０６で説明した「タグ認証」の処理と同様な認証処理が終了すると、リーダ／ライタ装置１０から認証キーのインデックスのリスト番号を送信する。上記認証キーのインデックスのリスト番号を受信したリーダ／ライタ装置１０は、受信した認証キーのインデックスのリスト番号と、認証キー格納メモリ１５２に保持している認証キーのインデックスのリスト番号とを比較して、リーダ／ライタ装置１０の真偽を判定する。

上述したように、ステップＳ５０６における「タグ認証」処理、またはステップＳ５０７における「相互認証」処理が終了すると、ステップＳ５０８に遷移してコマンド受信の待機状態となる。そして、リーダ／ライタ装置１０からコマンドが送られてきたらステップＳ５０９に移行して、上記送信されたコマンドに従う処理を実行する。

次に、ステップＳ５１０においてパワーオフか否かを判断する。この判断の結果、パワーがある場合にはステップＳ５０８に戻ってコマンド受信の待機状態となる。また、ステップＳ５１０の判断の結果、パワーオフであった場合にはリーダ／ライタ装置１０との通信処理を終了する。

本実施形態においては、データキャリア１００からリーダ／ライタ装置１０に送信するタグ応答時に、前述したように「ＩＤコード＋ＩＮＤＥＸ」を送信するようにしている。ここで送信する「ＩＮＤＥＸ」は、図３で示したように、リスト化されているものであり、本実施形態においては、タグ認証用キー及びリーダライタ認証用キーのインデックスのリストを複数個有している。そして、認証処理を行なう際に、応答時の関連データとしてリスト番号（図３のＮｏ．１，２、・・・）の何れかを読み出してリーダ／ライタ装置１０に送信するようにしている。

このようにリスト番号のみをリーダ／ライタ装置１０に送信し、リストの内容は秘匿するようにしているので、上記認証キーのインデックスのリスト番号の内容を予め知っているリーダ／ライタ装置１０のみが認証処理を実行することが可能となり、セキュリティを向上させることができる。また、認証キー格納メモリ１５２に格納した複数個のタグ認証用キー１５２ａ、リーダライタ認証用キー１５２ｂを使い分けることにより、認証キーが第三者に露見する可能性を低減することができる。

さらに、本実施形態のデータキャリア１００の場合には、認証処理を行なう前の応答処理時に、「ＩＤコード＋ＩＮＤＥＸ」を送信するようにしている。これにより、リーダ／ライタ装置１０は、認証処理を行なう前にデータキャリア１００に関してある程度の情報を取得することが可能となり、リーダ／ライタ装置１０はアンチコリジョンを行なうだけでデータキャリア１００に関する簡単な情報を取得することができる。例えば、所定の範囲内に存在するデータキャリア１００の個数等を知ることができる。

また、本実施形態においては、リーダ／ライタ装置１０からデータキャリア１００に応答を促すコマンドを送信し、上記コマンドに対する応答内容に基づいてデータキャリアの真偽を判定する真偽判定部１２ａを有している。そして、上記真偽判定部１２ａは、上記コマンドに対する応答内容に加えて、コマンドを送信してから応答信号を受信するまでの待ち時間を真偽判定の基準の１つとしている。

これを、図６を参照しながら具体的に説明する。
図６（ａ）に示したように、リーダ／ライタ装置（Ｒ／Ｗ）１０から送信されたコマンドが時刻ｔ１において入力されると、データキャリア１００は時刻ｔ２からｔ３の間にタグ応答を行なう。このタグ応答は、上述したように「ＩＤコード＋ＩＮＤＥＸ」により構成される。

本実施形態に真偽判定部１２ａは、データキャリア１００の真偽を「ＩＤコード＋ＩＮＤＥＸ」に基づいて判定するとともに、コマンド入力からタグ応答を開始するまでの待ち時間「ｔ０」の長さに基づいて判定している。図６の例では、「ＷＡＩＴ時間≦ｔ０」である場合にデータキャリア１００が「真」であると判定している。

このような判定を行なうことにより、待ち時間「ｔ０」を短くしておけば、仮に偽造チップ（データキャリア）を作成された場合においても、その偽造チップの処理速度が遅ければ「偽」と判定することができる。

本発明の実施形態を示し、データキャリアの構成例を示すブロック図である。 リーダ／ライタ装置とデータキャリアとの間で行われる認証処理において使用される認証用キーを格納する一例を説明する図である。 タグ認証用キー及びリーダライタ認証用キーのインデックスの一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、リーダ／ライタ装置及びデータキャリアとにより構成されるデータキャリアシステムの概略構成を説明する図である。 本実施形態のデータキャリアを用いたデータキャリアシステムの通信手順の一例を説明するフローチャートである。 データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われる通信において、コマンドが入力されてからタグ応答が行われるまでのタイミングを示す図である。 本実施形態のコマンド制御回路の構成例を示し、使用する認証キーを読み出す例を説明する図である。 データキャリアが使用される環境の変化例を説明する図である。

１０ リーダ／ライタ装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１２ａ 真偽判定部
１４ アンテナ回路
１５ フィルタ回路
４１ 質問信号
４２ 応答信号
１００ データキャリア
１１０ アンテナ回路
１２０ ＲＦアナログ部
１２１ 整流回路
１２２ 送信回路
１２３ 受信回路
１２４ 電源制御部
１３０ セレクタ部
１４０ コマンド制御部
１４１ 認証コマンド制御回路
１４２ セキュリティ部
１４１１ 認証コマンド解析部
１４１２ 認証キー選択部
１４１３ 認証キー読み出し部
１５０ 記憶部（ＥＥＰＲＯＭメモリ）
１５１ セキュリティ設定用メモリ
１５２ 認証用キー格納メモリ
１５２ａ タグ認証用キー
１５２ｂ リーダライタ認証用キー
ＩＯ０ 第１の接触端子
ＩＯ１ 第２の接触端子
ＶＤＤ 第３の接触端子
ＧＮＤ 第４の接触端子
ＣＳ ＲＦ通信／接触式シリアル通信選択用入力端子

Claims (5)

1. リーダ／ライタ装置により行われたアンチコリジョンに応答するアンチコリジョン機能を有するデータキャリアであって、
   上記リーダ／ライタ装置に認証してもらうために使用するタグ認証用キー、及び上記リーダ／ライタ装置を認証するためのリーダ／ライタ装置用認証キーのリストを別々に格納している記憶媒体を有することを特徴とするデータキャリア。
2. 上記記憶媒体は、上記タグ認証用キー及びリーダ／ライタ装置用認証キーをそれぞれ複数個格納したことを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア。
3. 上記複数個のリストの中から予め決定されたリスト番号を読み出すリスト番号読み出し手段と、
   上記リスト番号読み出し手段により読み出されたリスト番号を、上記リーダ／ライタ装置により行われたアンチコリジョン後の応答時に送信するデータの関連データとして送信する送信手段とを有することを特徴とする請求項２に記載のデータキャリア。
4. 応答を促すコマンドをデータキャリアに送信し、上記コマンドに対する応答内容に基づいてデータキャリアの真偽を判定する真偽判定手段を有するリーダ／ライタ装置であって、
   上記真偽判定手段は、上記コマンドに対する応答内容に加えて、コマンドを送信してから応答信号を受信するまでの待ち時間を真偽判定の基準としたことを特徴とするリーダ／ライタ装置。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載のデータキャリアと、請求項４に記載のリーダ／ライタ装置とを有することを特徴とするデータキャリアシステム。

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