JP2012155664A - 携帯可能電子装置及びｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い認証技術を採用する際、過度の負荷が掛からない携帯可能電子装置を提供する。
【解決手段】外部からのコマンド指示を解釈・実行し、その結果を応答する携帯可能電子装置２であって、外部から所定のコマンドで提示される複数の要素からなる対象データを受信する受信部と指標を外部に応答する応答部とを含む通信部１０５と、対象データと同じ構成の登録データを保存する保存部を含むデータメモリ１０２と、対象データと登録データのそれぞれの要素の差から両データの類似を判断するための指標を算出する算出部を含む制御素子（ＣＰＵ）１０１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施の形態は、携帯可能電子装置と処理装置との間で情報通信を行う携帯可能電子装置及びＩＣカードに関する。

携帯可能電子装置として用いられるＩＣカードは、携帯性に優れ、且つ、外部装置との通信及び複雑な演算処理を行う事ができる。また、偽造が難しい為、ＩＣカードは、機密性の高い情報などを格納してセキュリティシステム、電子商取引などに用いられることが想定される。

ところで、ＩＣカードの不正使用を防止するため、ＩＣカードに使用者の個人情報を記憶しておき、使用者が入力する個人情報とＩＣカード内の個人情報とを照合して本人認証を行なう技術が提案されている。
例えば、ＩＣカードと処理装置（端末）との間の通信コマンドである、ＶＥＲＩＦＹコマンドを用いて、ＩＣカードに保存されたデータと、端末から送信されたコマンド内のデータが、一致するか不一致であるかを判断する。

ＩＣカードが端末からＶＥＲＩＦＹコマンドを受信したとき、ＩＣカードはＶＥＲＩＦＹコマンド内のデータと、ＩＣカードに保存されたデータを比較する。ＶＥＲＩＦＹコマンド内のデータと、ＩＣカードに保存されたデータの比較結果が一致していれば、ＩＣカードはステータスワードとして０ｘ９０００を端末に応答する。不一致であれば、ＩＣカードはステータスワードとして０ｘ６３ＣＸ （verification failed; ‘X’ indicates the number of further allowed retries.）を返却する。

ＩＳＯ／ＩＥＣ ７８１６ Ｐａｒｔ ４

一方、信頼性の高い認証を実現したいとの要請は強く、ＩＣカード所有者の顔画像、指紋画像、静脈画像などを用いた本人認証技術も提案されている。

しかしながら、ＩＣカード所有者の顔画像、指紋画像、静脈画像などは、あいまいな情報を含んでいるため、常に入力される個人情報が同一であるとの保証はない。従って、従来のように単純に一致・不一致の判定論理によって認証することは困難である。
さらに、ＩＣカードには端末ほどの高度な処理能力は備わっていない。そのため、生体情報に基づく認証技術のような信頼性の高い認証技術を採用する際には、ＩＣカードに過度の負荷が掛からないように取り計らうことが重要である。

上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、外部からのコマンド指示を解釈・実行し、その結果を応答する携帯可能電子装置であって、外部から所定のコマンドで提示される複数の要素からなる対象データを受信する受信部と、前記対象データと同じ構成の登録データを保存する保存部と、前記対象データと前記登録データのそれぞれの要素の差分から両データの類似を判断するための指標を算出する算出部と、前記指標を外部に応答する応答部とを備えた携帯可能電子装置が提供される。

本実施形態に係るＩＣカードと通信を行うＩＣカード処理装置の構成例について説明するためのブロック図。 本実施形態に係るＩＣカードの構成例について説明するためのブロック図。 本実施の形態のＩＣカードに設けられる認証用データファイルの構成を示す図。 本実施の形態の認証用データを認証用データファイルに登録する際のＩＣカードの動作手順を示すフローチャート。 本実施の形態のコマンドの構成例を示す図。 本実施の形態の登録データと認証用対象データとを比較する際のＩＣカードの動作手順を示すフローチャート。 本実施の形態の登録データと認証用対象データとの差分の絶対値の総和を計算する方法を説明する図。 第２の実施の形態の登録データと認証用対象データとを比較する際のＩＣカードの動作手順を示すフローチャート。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る携帯可能電子装置について詳細に説明する。なお、以下には携帯可能電子装置としてＩＣカードを例として説明するが、本発明はＩＣカードに限られない。

図１は、本実施形態に係るＩＣカード２と通信を行うＩＣカード処理装置１の構成例について説明するためのブロック図である。
図１に示すようにＩＣカード処理装置１は、端末装置１１、ディスプレイ１２、キーボード１３、カードリーダライタ１４、及び認証入力部１５などを有している。

端末装置１１は、ＣＰＵ、種々のメモリ、及び各種インターフェースなどを備える。端末装置１１は、ＩＣカード処理装置１全体の動作を制御する。
ディスプレイ１２は、端末装置１１の制御により種々の情報を表示する。キーボード１３は、ＩＣカード処理装置１の操作者による操作を操作信号として受け取る。
カードリーダライタ１４は、ＩＣカード２と通信を行うためのインターフェース装置である。カードリーダライタ１４は、ＩＣカード２に対して、電源供給、クロック供給、リセット制御、及びデータの送受信を行う。
認証入力部１５は、ＩＣカード使用者の生体情報（例えば、顔画像、指紋画像、静脈画像など）を取得する。

端末装置１１は、カードリーダライタ１４によりＩＣカード２に対して種々のコマンドを送信する。ＩＣカード２は、例えば、カードリーダライタ１４からデータの書き込みコマンドを受信した場合、受信したデータを内部の不揮発性メモリに書き込む処理を行う。
また、端末装置１１は、ＩＣカード２に読み取りコマンドを送信することにより、ＩＣカード２からデータを読み出す。端末装置１１は、ＩＣカード２から受信したデータに基づいて種々の処理を行う。

ＩＣカード２は、プラスチックなどで形成されたカード状の本体と本体に埋め込まれたＩＣモジュールとを備えている。ＩＣモジュールは、ＩＣチップを有している。ＩＣチップは、電源が無い状態でもデータを保持することができるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュＲＯＭなどの不揮発性メモリと、種々の演算を実行するＣＰＵとを有している。

図２は、図１に示すＩＣカード２の構成例について説明するためのブロック図である。
図２に示すように、ＩＣカード２は、カード状の本体２１と、本体２１内に内蔵されたＩＣモジュール２２とを備えている。ＩＣモジュール２２は、１つ又は複数のＩＣチップ１００と、通信部１０５とを備える。ＩＣチップ１００と通信部１０５とは、互いに接続された状態でＩＣモジュール２２内に埋設して形成されている。

ＩＣチップ１００は、制御素子（ＣＰＵ）１０１、データメモリ１０２、ワーキングメモリ１０３、プログラムメモリ１０４を備えている。これらの各部は、データバスを介して互いに接続されている。

ＩＣカード２は、ＩＣカード処理装置１などの上位機器から電力の供給を受けた場合、動作可能な状態になる。例えば、ＩＣカード２が非接触式のＩＣカードとして構成される場合、ＩＣカード２は、通信部としてのアンテナなどを介してＩＣカード処理装置１からの電波を受信し、その電波から図示しない電源部により動作電源及び動作クロックを生成して活性化する。

通信部１０５は、ＩＣカード処理装置１のカードリーダライタ１４との通信を行うためのインターフェースである。通信部１０５は、例えば、ＩＣカード処理装置１のカードリーダライタ１４と無線通信を行う送受信アンテナ、送信データの変調及び受信データの復調を行う変復調部を備える。

ＣＰＵ１０１は、ＩＣカード２全体の制御を司る制御部として機能する。ＣＰＵ１０１は、プログラムメモリ１０４あるいはデータメモリ１０２に記憶されている制御プログラム及び制御データに基づいて種々の処理を行う。

データメモリ１０２は、例えば、ＥＥＰＲＯＭあるいはフラッシュＲＯＭなどのデータの書き込み及び書換えが可能な不揮発性のメモリにより構成される。データメモリ１０２は、ＩＣカード２の運用用途に応じて制御プログラム、アプリケーション、及び種々のデータを格納する。

たとえば、データメモリ１０２では、プログラムファイル及びデータファイルなどが創成される。創成された各ファイルには、制御プログラム及び種々のデータなどが書き込まれる。ＣＰＵ１０１は、データメモリ１０２、または、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の処理を実現することができる。

ワーキングメモリ１０３は、揮発性のメモリである。ワーキングメモリ１０３は、ＣＰＵ１０１の処理中のデータなどを一時的に格納する。例えば、ワーキングメモリ１０３は、通信部１０５を介してＩＣカード処理装置１から受信したデータを一時的に格納する。また、ワーキングメモリ１０３は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムを一時的に格納する。

プログラムメモリ１０４は、予め制御用のプログラム及び制御データなどを記憶する不揮発性のメモリである。プログラムメモリ１０４は、製造段階で制御プログラム及び制御データなどを記憶した状態でＩＣカード２内に組み込まれる。即ち、プログラムメモリ１０４に記憶される制御プログラム及び制御データは、予めＩＣカード２の仕様に応じて組み込まれる。

図３は、本実施の形態のＩＣカードに設けられる認証用データファイルの構成を示す図である。認証用データファイル１１０は、データメモリ１０２の不揮発性メモリに保存される。

認証用データファイル１１０は、認証用データ（本人データ）を登録する。以下、認証用データファイル１１０に登録された認証用データを登録データという。一つの登録データは１バイト（８ビット）を１単位としてｍバイトで構成される。即ち、一つの登録データはｍ個のパラメータからなるｍ次元のデータである。なお、図３に示す認証用データファイル１１０は、ｎ個の登録データ（登録データ１、登録データ２、・・・、登録データｎ）を保存する。認証用データファイル１１０が、複数の登録データを保存するのは、後述するように、あいまいな情報を取り扱うためである。

次に、認証用データを認証用データファイル１１０に登録する動作について説明する。
ＩＣカード２の所有者は、ＩＣカード処理装置１の認証入力部１５を介して生体情報を入力する。そして、キーボード１３より入力した生体情報をＩＣカード２に登録させる指示を入力する。端末装置１１は、入力した生体情報から特徴量を抽出して認証用データを生成する。このとき生成する認証用データは、１個に限られず、複数個生成しても良い。そして、生成した認証用データをＩＣカード２に送信する。

図４は、本実施の形態の認証用データを認証用データファイル１１０に登録する際のＩＣカードの動作手順を示すフローチャートである。

ステップＳ０１において、ＣＰＵ１０１は、通信部１０５を介して認証用データファイル１１０へ認証用データを書き込むコマンド（例えば、ＷＲＩＴＥ ＢＩＮＡＲＹ）を受信する。

図５は、本実施の形態のコマンドの構成例を示す図である。コマンドの種類は、コマンドヘッダの「ＣＬＡ」、「ＩＮＳ」に記載されている。「Ｐ１」、「Ｐ２」にはそのコマンドのパラメータが記載されている。また認証用データは、コマンドボディの「Ｄａｔａ」に記載される。ここで、認証用データのサイズ（ｍ次元）には特に制限はない。個々のＩＣカード２毎の種類、性能などの条件に従ってサイズを設定すればよい。

ステップＳ０２において、ＣＰＵ１０１は、コマンドボディの「Ｄａｔａ」に記載された認証用データを認証用データファイル１１０に格納する。ステップＳ０３において、更に追加で格納する認証用データがあるか否かをコマンドで判断する。

追加で格納する認証用データがある場合（ステップＳ０３ Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、ステータスワード（ＳＷ）をＩＣカード処理装置１に返信して、追加データの送信を待機する。ＩＣカード処理装置１から追加のデータが送信されたときは、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ０１からの処理を実行する。追加で格納する認証用データがない場合（ステップＳ０３ Ｎｏ）、ステップＳ０４において、ＣＰＵ１０１は、登録処理を完了する。

続いて、登録データと認証対象データとを比較する動作について説明する。
ＩＣカード２の所有者は、ＩＣカード２の使用に際し、ＩＣカード処理装置１の認証入力部１５を介して生体情報を入力する。端末装置１１は、入力した生体情報から特徴量を抽出して認証対象データを生成する。このとき生成する認証用データは、１個である。そして、生成した認証用対象データをＩＣカード２に送信する。

図６は、本実施の形態の登録データと認証用対象データとを比較する際のＩＣカードの動作手順を示すフローチャートである。

ステップＳ０５において、ＣＰＵ１０１は、通信部１０５を介して認証対象データを受信する。このときに受信するコマンドは、図５に示す構成のコマンドであっても良い。ステップＳ０６において、ＣＰＵ１０１は、受信した認証対象データをワーキングメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。

ステップＳ０７において、パラメータ（ｉ）をクリアして初期化する。ステップＳ０８において、パラメータ（ｉ）を１インクリメントする。このパラメータ（ｉ）は、データのｉ次元目のバイトデータを表す。ステップＳ０９において、登録データのｉ次元目のバイトデータと、認証対象データのｉ次元目のバイトデータとの差の絶対値Ｄｉを求める。ステップＳ１０において、全てのバイトデータ（ｍ次元のデータ）について差の絶対値を求めたかどうかを判断する。
全てのバイトデータ（ｍ次元のデータ）について差の絶対値を求めるまで、ステップＳ０８〜ステップＳ１０の処理を実行する。

全てのバイトデータ（ｍ次元のデータ）について差の絶対値を求めた場合（ステップＳ１０ Ｙｅｓ）、ステップＳ１１において、差分の絶対値の総和（Ｄ１＋Ｄ２＋・・・＋Ｄｍ）を計算する。
図７は、本実施の形態の登録データと認証用対象データとの差分の絶対値の総和を計算する方法を説明する図である。差分の絶対値の総和が小さいほど、登録データと認証用対象データとが類似していることを表している。即ちステップＳ１１では、類似度あるいは両データの乖離度を表す指標を計算している。

なお、ステップＳ１１では指標として差分の絶対値の総和を計算したが、この態様に限定されない。指標として登録データと認証用対象データとの差分の二乗の総和を計算しても良い。また、各バイトごとに重みを設けて上述の指標を計算しても良い。

ステップＳ１２において、計算した差分の絶対値の総和をワーキングメモリ１０３内の転送用バッファに格納する。ステップＳ１３において、転送用バッファに格納された値を端末装置１１に送信する。

端末装置１１は、ＩＣカード２から送信された指標に基づいて認証を行なう。例えば、指標が所定の閾値以下の場合は、登録データと認証用対象データとは一致していると判断し認証ＯＫとする。

以上説明したように、端末装置１１は生体情報の特徴情報を生成し、ＩＣカード２は登録された特徴情報との類似指標を算出する。そして、端末装置１１はその類似指標に基づいて認証を実行する。この態様によれば、生体情報に基づく認証技術のように信頼性の高い認証技術に含まれるあいまいな情報処理を効率的に実行することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施の形態では、認証用対象データを複数の登録データと比較する点が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図８は、第２の実施の形態の登録データと認証用対象データとを比較する際のＩＣカードの動作手順を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、ＣＰＵ１０１は、通信部１０５を介して認証対象データを受信する。ステップＳ２２において、ＣＰＵ１０１は、受信した認証対象データをワーキングメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。

ステップＳ２３において、パラメータ（ｊ）をクリアして初期化する。ステップＳ２４において、パラメータ（ｊ）を１インクリメントする。このパラメータ（ｊ）は、比較する登録データのアドレスを表す。ステップＳ２５において、ｊ番目の登録データを比較対象として取り出す。

ステップＳ２６において、パラメータ（ｉ）をクリアして初期化する。ステップＳ２７において、パラメータ（ｉ）を１インクリメントする。ステップＳ２８において、登録データのｉ次元目のバイトデータと、認証対象データのｉ次元目のバイトデータとの差の絶対値Ｄｉを求める。ステップＳ２９において、全てのバイトデータ（ｍ次元のデータ）について差の絶対値を求めたかどうかを判断する。
全てのバイトデータ（ｍ次元のデータ）について差の絶対値を求めるまで、ステップＳ２７〜ステップＳ２９の処理を実行する。

全てのバイトデータ（ｍ次元のデータ）について差の絶対値を求めた場合（ステップＳ２９ Ｙｅｓ）、ステップＳ３０において、差分の絶対値の総和（Ｄ１＋Ｄ２＋・・・＋Ｄｍ）を計算する。

ステップＳ３１において、計算した差分の絶対値の総和をワーキングメモリ１０３内の転送用バッファのｊ番目に格納する。ステップＳ３２において、全ての登録データ（ｎ個のデータ）について差の絶対値の総和を求めたかどうかを判断する。
全ての登録データ（ｎ個のデータ）について差の絶対値の総和を求めるまで、ステップＳ２４〜ステップＳ３２の処理を実行する。

全ての登録データ（ｎ個のデータ）について差の絶対値の総和を求めた場合（ステップＳ３２ Ｙｅｓ）、ステップＳ３３において、転送用バッファに格納された値のうち最小の値を端末装置１１に送信する。

端末装置１１は、ＩＣカード２から送信された指標に基づいて認証を行なう。例えば、指標が所定の閾値以下の場合は、登録データと認証用対象データとは一致していると判断し認証ＯＫとする。

この態様によれば、複数の登録データに基づいて類比を判断することができるため、生体情報に基づく認証技術のように信頼性の高い認証技術に含まれるあいまいな情報処理を効率的に実行することができる。

（第１、第２の実施形態のバリエーション）
第１、第２の実施形態は、以下のようなバリエーションの形態として構成することができる。

（１）第１及び第２の実施の形態では、ＩＣカード２は計算した指標を端末装置１１に送信しているが、ＩＣカード２が認証ＯＫか否かの判断結果を端末装置１１に送信しても良い。例えば、端末装置１１から認証対象データとともに閾値を受信し、ＩＣカード２が計算した指標が当該閾値以下か否かを判断してその結果を端末装置１１に送信しても良い。

（２）第２の実施の形態では、ＩＣカード２は計算した指標のうち、最小の値を端末装置１１に送信しているが、最小の値に限られず、最大の値であっても良い。即ち、指標は類似度あるいは乖離度のいずれを表す指標であっても良い。

（３）第２の実施の形態では、ＩＣカード２は計算した指標のうち、最小の値を端末装置１１に送信しているが、計算した全ての指標を端末装置１１に送信しても良い。これによって、端末装置１は複数個の指標に基づいて認証ＯＫか否かを判断できるため、判断の信頼性を向上することができる。なお、上述の（１）と組み合わせてもよい。

（４）第１及び第２の実施の形態の認証用データファイル１１０を認証用データの種類に対応して複数設けても良い。たとえば、顔情報、指紋情報、静脈情報などに対応してそれぞれの登録データを区分して格納するようにしても良い。１枚のＩＣカード２で複数種類の認証用データに対応することができる。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…ＩＣカード処理装置、２…ＩＣカード、１１…端末装置、１４…カードリーダライタ、１５…認証入力部、２１…本体、２２…ＩＣモジュール、２４…通信部、１００…ＩＣチップ、１０１…ＣＰＵ、１０２…データメモリ、１０３…ワーキングメモリ、１０４…プログラムメモリ、１０５…通信部、１１０…認証用データファイル。

Claims (7)

1. 外部からのコマンド指示を解釈・実行し、その結果を応答する携帯可能電子装置において、
   外部から所定のコマンドで提示される複数の要素からなる対象データを受信する受信部と、
   前記対象データと同じ構成の登録データを保存する保存部と、
   前記対象データと前記登録データのそれぞれの要素の差分から両データの類似を判断するための指標を算出する算出部と、
   前記指標を外部に応答する応答部と
   を備えたことを特徴とする携帯可能電子装置。
2. 前記保存部は、前記登録データを複数保存し、
   前記算出部は、複数の前記登録データ毎に前記指標を複数算出し、
   前記応答部は、前記指標のうちから選択した一つの指標を外部に応答することを特徴とする請求項１に記載の携帯可能電子装置。
3. 前記保存部は、前記登録データを複数保存し、
   前記算出部は、複数の前記登録データ毎に前記指標を複数算出し、
   前記応答部は、算出した複数の前記指標を外部に応答することを特徴とする請求項１に記載の携帯可能電子装置。
4. 前記受信部は、外部から更に閾値を受信し、
   前記算出部が算出する指標は、前記それぞれの要素の差分に基づく演算結果と前記閾値との大小判定結果であることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の携帯可能電子装置。
5. 前記類似を判断するための指標は、
   それぞれの要素同士の差分の絶対値の総和、もしくはそれぞれの要素同士の差分の二乗和であることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の携帯可能電子装置。
6. 前記対象データは、複数種類が存在し、
   前記算出部は、当該種類毎に前記指標を算出することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の携帯可能電子装置。
7. 請求項１乃至６の内いずれか１項に記載の各部を有するＩＣモジュールと、
   このＩＣモジュールを収納したＩＣカード本体と
   を備えたことを特徴とするＩＣカード。

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