JP2016096452A - 移動端末及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】認証鍵のコピーができない、近距離無線通信を行う移動端末を用いた無線通信サービスを提供する。【解決手段】無線通信システムは、リーダライタと近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、中距離無線通信装置と中距離無線通信を受信する中距離無線受信機と、鍵管理サーバーとの通信を行う通信部と、決済処理を行う決済アプリケーション実行部と、中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在するかを判定する自装置位置判定部と、自装置位置判定部で中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在すると判定すると、通信部を介して鍵管理サーバーに決済に用いる認証鍵を要求する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等の、近距離無線通信を行う移動端末を用いた決済サービス等の無線通信システムに関する。

近距離無線通信を行う移動端末としては、例えば、ＨＣＥ（ＨＯＳＴ−ｂａｓｅｄ Ｃａｒｄ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ）機能を有するＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ。例えば、アンドロイド（商標名））を搭載したスマートフォンがある。このスマートフォンでは、近距離無線通信を行うＮＦＣコントローラを備え、リーダライタとスマートフォンとの間で近距離無線通信を行い、スマートフォンを電子マネーや乗車券の機能を持った非接触ＩＣカードとして使用可能となっている（例えば、非特許文献１参照）。

このようなＨＣＥを利用したサービスとしてクレジットカード決済サービスがある。
このサービスでは、まずユーザーは発行を希望するクレジットカード会社に申込みを行う。そしてクレジットカード会社からＩＤとパスワード（ＰＷ）が配信され、スマートフォンにクレジット決済アプリケーションをダウンロードし、ＩＤとＰＷを入力し、パーソナライズ（会員番号、有効期限、認証鍵等の設定）を行う。このとき、認証サーバーにＩＤ、ＰＷとスマートフォンの端末ＩＤを紐づけて登録する。

次に使用する段階では、ユーザーは利用する店舗の決済端末（リーダー／ライター）にスマートフォンをかざし決済手続きを行う。
具体的には、決済端末からスマートフォンに決済コマンドが送信される。スマートフォンで受信した決済コマンドは、スマートフォン内の決済アプリケーションで処理される。まず保持している認証鍵で決済カウンタを含む関連情報を演算し、決済暗号データを生成する。次に決済アプリケーションから決済端末に対して決済暗号データと決済カウンタを含む関連情報等を送信する。そして決済端末は、受信した情報を認証サーバーに送信し、認証サーバーにて決済暗号データを検証する。検証の結果、ＯＫであれば、その後決済処理がなされる。

グーグル社、"ＨＯＳＴ−ｂａｓｅｄ Ｃａｒｄ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、グーグル社［平成２４年９１３日検索］、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ．ａｎｄｒｏｉｄ．ｃｏｍ／ｇｕｉｄｅ／ｔｏｐｉｃｓ／ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ／ｎｆｃ／ｈｃｅ．ｈｔｍｌ）

現状のサービスでは、認証鍵がスマートフォン内に保存されているため、アプリケーションごと認証鍵を他のスマートフォンにコピーすることでクレジットカードが複製できてしまい、不正に利用されてしまう。
本発明では、このような認証鍵のコピーができない、近距離無線通信を行う移動端末を用いた無線通信サービスを提供することを課題とする。
特に高度なセキュリティが要求される決済などのサービスを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するために、リーダライタと近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、中距離無線通信装置と中距離無線通信を受信する中距離無線受信機と、鍵管理サーバーとの通信を行う通信部と、サービスに関連する処理を行うアプリケーション実行部と、前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在するかを判定する自装置位置判定部と、前記自装置位置判定部で前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在すると判定すると、通信部を介して鍵管理サーバーに決済に用いる認証鍵を要求することを特徴とする移動端末とする。

また、リーダライタと近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、中距離無線通信装置と中距離無線通信を受信する中距離無線受信機と、鍵管理サーバーとの通信を行う通信部と、決済処理を行う決済アプリケーション実行部と、前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在するかを判定する自装置位置判定部と、前記自装置位置判定部で前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在すると判定すると、通信部を介して鍵管理サーバーに決済に用いる認証鍵を要求することを特徴とする。

また、リーダライタに近接させ、通信可能範囲内に入り、リーダライタからの信号を受信した際、取得した認証鍵を用いて認証サーバーとの間で認証を行うことを特徴とする。

また、移動端末と、近距離無線通信装置と、中距離無線通信装置と、鍵管理サーバーを有する無線通信システムであって、該中距離無線通信装置の通信可能範囲（第二範囲）は、リーダライタの通信可能範囲（第一範囲）よりも広く且つ該第一範囲の少なくとも一部を含み、移動端末は、リーダライタと近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、中距離無線通信装置からの中距離無線通信を受信する中距離無線受信機と、鍵管理サーバーとの通信を行う通信部と、サービスに関連する処理を行うアプリケーション実行部と、距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在するかを判定する自装置位置判定部と、前記自装置位置判定部で前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在すると判定すると、通信部を介して鍵管理サーバーにサービス利用に用いる認証鍵を要求することを特徴とする。

また、さらに認証サーバーを有し、前記移動端末は、リーダライタに近接させ、通信可能範囲内に入り、リーダライタからの信号を受信した際、取得した認証鍵を用いて認証サーバーとの間で認証を行うことを特徴とする。

また、さらにサービス処理サーバーを有し、前記移動端末は、認証に成功した後、リーダライタを介してサービス処理サーバーとの間でサービス処理を行うことを特徴とする。

また、前記中距離無線通信装置の通信可能範囲（第二範囲）はリーダライタの通信可能範囲（第一範囲）を包含することを特徴とする。

本発明によれば、不正な認証鍵のコピーがされることのない近距離無線通信を行う移動端末を用いた無線通信サービスを提供することができる。

本発明の無線通信システムの一具体例を示した概略図である。 本発明の無線通信システムに用いる移動端末の一例を示したブロック図である。 本発明の無線通信システムのフローを示した説明図である。 本発明の無線通信システムに用いる鍵管理サーバーのデータの一例を示した説明図である。 本発明の無線通信システムに用いる鍵管理サーバーのデータの一例を示した説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
以下の実施形態では、本発明を、商品の購入代金の支払いを電子決済で行うときに用いられる、決済などのサービス処理を行うための無線通信システムに適用したものである。ここでは、近距離無線通信として、ＮＦＣを例示する。
ここでは、決済サービスの例で説明する。

図１に本発明の無線通信システムの一具体例を示す。図１では、近距離無線通信装置としてＮＦＣリーダライタ（ＮＦＣ Ｒ／Ｗ付レジスター）と、中距離無線通信装置（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送信機）と、移動端末（ユーザーの保持するスマートフォン）と鍵管理サーバー、認証サーバー、サービス処理サーバーとを備える。

ＮＦＣリーダライタは、店舗のレジ等決済サービス処理を行う場所に載置されるか、図１に示すようにレジスターと一体となっている。ＮＦＣリーダライタは、通信可能範囲（例えば、ＮＦＣリーダライタ２から０〜１０ｃｍの範囲。以下、「第１範囲」とも呼ぶ）内の移動端末のＮＦＣ受信機（後述）にデータを変調した電流を発生可能な電磁界を形成する。これにより、ＮＦＣリーダライタは、例えば決済サービス処理の際、電磁界による近距離無線通信を介して、移動端末に決済サービス処理開始命令を第１範囲内に送信する。
また、ＮＦＣリーダライタは、移動端末から決済サービス処理開始命令の返信を受信すると、認証サーバーや決済などのサービスを提供するためのサービス処理サーバーと通信し、認証やサービスのための各種演算処理を行う。これにより、ＮＦＣリーダライタは、移動端末との間で電子決済などのサービス処理を行う。
なお、決済などのサービス処理は、サービス処理サーバーを用いずＮＦＣリーダライタで行ってもよい。

中距離無線通信装置は、ＮＦＣリーダライタの近傍に載置されている。中距離無線通信装置は、通信可能範囲（例えば、ＮＦＣリーダライタの通信可能範囲よりも広く且つその通信可能範囲の少なくとも一部を含む範囲（例えば中距離無線通信装置から０〜１０ｍの範囲）。以下、「第２範囲」とも呼ぶ）内の移動端末と無線通信を行う。中距離無線通信装置の通信規格としては、例えば、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（商標名））、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ（商標名））があり、中距離無線通信装置としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送受信機、Ｗｉ−Ｆｉルータなどがあげられる。これにより、中距離無線通信装置は、無線通信を介して、移動端末に特定の情報（ＢＬＥＩＤなど）を第２範囲内に送信する。
なお、第２範囲は第１範囲を完全に包含することが好ましい。

移動端末は、図２に示すように、通信部と、ＮＦＣ送受信機と、ＮＦＣコントローラと、中距離無線受信機と、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）カードと、端末メモリと、情報表示部と、ＣＰＵとを備える。移動端末としては、例えば、ＨＣＥ機能を有するＯＳ（例えばアンドロイドＯＳ）を搭載したスマートフォン（携帯電話機）を採用できる。
通信部は、携帯電話通信網（３Ｇ／４Ｇ／４Ｇ ＬＴＥなど）やその他通信網（Ｗｉ−Ｆｉ、ＢＬＥなど）を用いて外部の端末、中継器、鍵管理サーバー等のサーバーなどと通信する機能を有する。なお、通信部としてＷｉ−Ｆｉ、ＢＬＥを用いる場合で、中距離通信部と同じ種別の装置を用いる場合は、兼ねてもよく、その場合はＷｉ−Ｆｉ、ＢＬＥのＩＤを変えることで区別して用いることができる。
ＮＦＣ送受信機は、通信可能範囲（例えば、ＮＦＣ送受信機から０〜１０ｃｍの範囲）内に存在するＮＦＣリーダライタから出力される電磁界で生じた電流、つまり、データが変調された電流をＮＦＣコントローラに出力する。また、ＮＦＣ受信機は、ＮＦＣコントローラから出力される電流、つまり、データが変調された電流で電磁界を生じて、通信可能範囲内に存在するＮＦＣリーダ／ライタに出力する。ＮＦＣ送受信機としては、例えば、巻き線アンテナ、エッチングアンテナ、印刷アンテナがある。

ＮＦＣコントローラは、ＮＦＣ送受信機から出力される電流を変調したデータをＣＰＵに出力する。また、ＮＦＣコントローラは、ＣＰＵから出力されるデータを変調した電流をＮＦＣ送受信機に出力する。これにより、ＮＦＣコントローラは、近距離無線通信を介して、ＮＦＣ送受信機の通信可能範囲（０〜１０ｃｍの範囲）内に存在するＮＦＣリーダ／ライタとデータの送受信を行う。

中距離無線受信機は、スマートフォンが中距離無線通信装置の通信可能範囲である第二範囲（例えば、中距離無線通信装置から０〜１０ｍの範囲）に存在する場合、中距離無線通信を介して中距離無線通信装置から送信される指令（ＢＬＥＩＤ）などを受信してＣＰＵに出力する。
なお、中距離無線受信機は送信機能を有していてもよく、中距離無線通信装置に信号を送信、返信してもよい。

ＳＩＭカード、メモリは、決済などのサービスに用いるデータを記憶している。
情報表示部は、ＣＰＵからの指令に従って、各種情報を表示する。

ＣＰＵは、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換回路、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成した集積回路を備える。ＲＯＭは、各種処理を実現するプログラムを記憶している。そして、ＣＰＵは、ＮＦＣコントローラ及び無線受信機の出力と、ＳＩＭカード及び端末メモリが記憶しているデータ（個人情報等）とを用い、ＲＯＭが記憶しているプログラムに従って、ＯＳによる各種処理、決済などのアプリケーション実行部による決済などのサービスに関連する処理を実行する。サービスに関連する処理としては、ＮＦＣリーダ／ライタから送信されるサービス処理に関連するコマンドに対し、端末のメモリやＳＩＭに記録されているデータや、取得した認証鍵等を用いて必要に応じ演算してＮＦＣリーダ／ライタに応答することがあげられる。

ＣＰＵは、自装置位置判定部を有し、中距離無線受信機を介して中距離無線通信装置からの信号を受信したら中距離無線通信装置の通信可能範囲内（第二範囲内）に移動端末が存在すると判定することができる。また、中距離無線通信装置からの信号を受信して一定時間内は、移動端末が決済する店舗内に存在するとみなすことができるが、一定時間経過後は退店したとみなし、保存してある認証鍵を消去することができる。
信号を受信して入店したとみなしてから退店とみなす時間としては長く設定してもよいが、長くすると認証鍵の漏えいのリスクがある。そのため、中距離無線通信装置としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いる場合、一般に０．１秒〜数秒間隔で発信することができるため、数秒〜十数秒経過後に退店したとみなし認証鍵を消去することができる。
なお、自装置位置判定部はアプリケーション実行部にもたせてもよいし、ＯＳに組み込んでも構わない。

自装置位置判定部で中距離無線通信装置から中距離無線通信装置の通信可能範囲内（第二範囲内）に移動端末が存在すると、アプリケーション実行部は、決済などのサービスを利用する店舗に入店したとみなし、通信部を介して決済などのサービス処理に用いる認証鍵のデータを鍵管理サーバーに要求する。
要求を受けて鍵管理サーバーは要求に応じ認証鍵を移動端末に送信し、移動端末で保存する。認証鍵の保存は移動端末内の不揮発性メモリに保存してもよいが、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリに保存してもよい。ＲＡＭに保存する場合、電力供給が途絶えると強制的に消去されるためセキュリティ上好ましいものとなる。
このようにすることで、移動端末に常時認証鍵を保存することを要せず、アプリと共に認証鍵を違法に複製され悪用されることを防ぐことができる。

また、認証鍵を要求する際、スマートフォンの端末ＩＤ等の識別情報を送信してもよい。鍵管理サーバーにて、予め端末ＩＤと認証鍵を紐づけて登録している場合、端末ＩＤを送信することで端末ＩＤに対応した認証鍵を送信することができる。また、事前にアプリケーションに登録した会員ＩＤ、カードＩＤ等の識別情報を用いてもよい。
さらに、認証鍵を要求する際、決済カウンタ等のカウンタを送信してもよい。決済毎に異なる認証鍵を使用する場合、決済カウンタ等のカウンタを送信することで、次のサービスに用いる認証鍵を要求することができる。
また、中距離無線通信装置から取得したＢＬＥＩＤ等、中距離無線通信装置の識別情報を送信してもよい。このようにすることで、店舗毎（中距離無線通信装置毎）の認証鍵管理ができる。

鍵管理サーバーは、鍵管理を行うためのサーバーであり、決済などのサービス利用時の認証に用いる認証鍵を保存する。認証鍵は、図４に示すように端末ＩＤ等の識別情報に紐づけて保存しておくことができる。また、図５に示すようにさらに中距離無線通信装置の識別情報（例えばＢＬＥＩＤなど）や決済カウンタ等のカウンタの値を紐づけて保存しておいてもよい。また、中距離無線通信装置の識別情報（例えばＢＬＥＩＤなど）のみと紐づけておいてもよい。

認証サーバーはサービス利用時に認証を行うためのサーバーである。サービス処理サーバーは決済などのサービス処理を行うためのサーバーである。サービス処理は認証サーバーによる認証が成功した際に開始する。
認証サーバーとサービス処理サーバーは一体であってもよいし、別体であってもよい。
また、前述のようにＮＦＣリーダライタでサービス処理を行う場合は、サービス処理サーバーは省略することができる。

次に本発明のフローについて、図３を用いて決済処理サービスの例で説明する。
まず、移動端末を保持するユーザーが、店舗に入店し、購入する商品を選択する。その際、中距離無線通信装置の発信圏内（第二範囲）に入り、移動端末は中距離無線通信装置からの信号を受信すると入店したとみなされ、移動端末は鍵管理サーバーにこの店舗の決済で使用する認証鍵を要求する。

鍵管理サーバーは、要求に応じ認証鍵を移動端末に送信する。なお、鍵管理サーバーでは、移動端末から受信した移動端末のＩＤや決済カウンタ、中距離無線通信装置の識別情報から該当する認証鍵を検索して移動端末に送信することができる。

選択した商品の決済は、移動端末をＮＦＣリーダライタに近接させ通信可能範囲である第一範囲に入ると、決済サービスを開始することで行う。具体的には、移動端末のアプリケーション実行部で、ＮＦＣコントローラから出力されるデータ（決済処理開始命令）を取得する。続いて、アプリケーション実行部は、事前に取得した認証鍵を用いＮＦＣリーダライタを介して認証サーバーと認証を行い、認証に成功すると決済処理開始命令に基づき決済サービスに用いるデータを読み出す。続いて、アプリケーション実行部は、読み出したデータや、データを暗号化したものをＮＦＣコントローラとＮＦＣ受信機とを経由し、電磁界を介して、ＮＦＣリーダライタに送信する。これにより、移動端末は、ＮＦＣリーダライタを介して決済サーバーとの間で電子決済を行う。
なお、認証鍵を用いた認証に失敗すると認証サーバーから移動端末にエラーを送信する。

決済処理中に何らかの原因で中距離無線通信装置の通信が受信できなくなった場合は、エラー処理をしてもよい。なおこの際、認証鍵を使用するステップは終了済みでその後の決済処理で認証鍵を使用しない場合はそのまま決済処理を続けるようにしてもよい。

ここではサービス処理の一例として決済処理の例を説明したが、ポイント利用サービスなどのサービスで利用することもできる。

Claims (6)

1. リーダライタと近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、
   中距離無線通信装置と中距離無線通信を受信する中距離無線受信機と、
   鍵管理サーバーとの通信を行う通信部と、
   サービスに関連する処理を行うアプリケーション実行部と、
   前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在するかを判定する自装置位置判定部と、
   前記自装置位置判定部で前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在すると判定すると、通信部を介して鍵管理サーバーに決済に用いる認証鍵を要求することを特徴とする移動端末。
2. リーダライタに近接させ、通信可能範囲内に入り、リーダライタからの信号を受信した際、取得した認証鍵を用いて認証サーバーとの間で認証を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動端末。
3. 移動端末と、近距離無線通信装置と、中距離無線通信装置と、鍵管理サーバーを有する無線通信システムであって、
   該中距離無線通信装置の通信可能範囲（第二範囲）は、リーダライタの通信可能範囲（第一範囲）よりも広く且つ該第一範囲の少なくとも一部を含み、
   移動端末は、
   リーダライタと近距離無線通信を行う近距離無線通信部と、
   中距離無線通信装置からの中距離無線通信を受信する中距離無線受信機と、
   鍵管理サーバーとの通信を行う通信部と、
   サービスに関連する処理を行うアプリケーション実行部と、
   中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在するかを判定する自装置位置判定部と、
   前記自装置位置判定部で前記中距離無線通信装置の通信可能範囲内に自装置が存在すると判定すると、通信部を介して鍵管理サーバーにサービス利用に用いる認証鍵を要求することを特徴とする無線通信システム。
4. さらに認証サーバーを有し、
   前記移動端末は、リーダライタに近接させ、通信可能範囲内に入り、リーダライタからの信号を受信した際、取得した認証鍵を用いて認証サーバーとの間で認証を行うことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. さらにサービス処理サーバーを有し、
   前記移動端末は、認証に成功した後、リーダライタを介してサービス処理サーバーとの間でサービス処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記中距離無線通信装置の通信可能範囲（第二範囲）はリーダライタの通信可能範囲（第一範囲）を包含することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の無線通信システム。

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