JP2022015965A

JP2022015965A - データキャリア

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Publication number: JP2022015965A
Application number: JP2020119175A
Authority: JP
Inventors: 友樹宮川; Yuki Miyagawa
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-21

Abstract

【課題】将来使用する目的のデータを予め備えておくアプリケーションをＮＶＭに創生する際，将来使用する目的のデータのみを圧縮できるデータキャリアを提供する。【解決手段】データキャリア１は，電気的に書き換え可能なＮＶＭ２６と，ＮＶＭ２６にインストールされたアプリケーション５にデータオブジェクトを追加するコマンドとしてstore_dataコマンド４０を備え，更に，store_dataコマンド４０により送信されたデータオブジェクトにおいて，所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合，このデータオブジェクトを圧縮してアプリケーション５に追加するコマンド処理手段として機能するセキュリティドメイン４を備えている【選択図】図２

Description

本発明は，不揮発性メモリ(NVM: Non-Volatile Memory）を有するＩＣチップ（IC: Integrated Circuit）を実装し外部端末と通信する記憶媒体であるデータキャリアに関する。

ＩＣカードに代表されるデータキャリアに実装するＩＣチップは，プログラムコードや各種データを記憶するための電気的に書き換え可能なＮＶＭを備え、プラットフォーム型のオペレーティングシステムを搭載したデータキャリアでは、一つまたは複数のアプリケーションがＮＶＭに創生される。

ＮＶＭのメモリ容量が比較的小さいと、ＮＶＭに創生するアプリケーションのサイズを必要最小限にしなければならないが、近年では、ＮＶＭの集積度を上げる技術が向上して、ＮＶＭのメモリ容量が増加したため、将来使用する目的のデータを予め備えておくアプリケーションが増えている。

将来使用する目的のデータを予め備えておくことで、ＮＶＭに創生したアプリケーションは将来に対する拡張性を有することになるが、アプリケーションのサイズは大きくなってしまい、ＮＶＭのメモリ容量が増加したにもかかわらず、ＮＶＭのメモリ容量が増加したメリットが得られない。

例えば、特許文献１のように、ＮＶＭが有する記憶素子の書き換え回数を平準化することで、書き換え限度回数が存在するＮＶＭの使用寿命を延ばすウェアレベリング処理をデータキャリアが行うこと考えると、プログラムコードや各種データの記憶に用いられていない空き領域が大きい方が、ウェアレベリング処理においてデータを再配置できる領域が広がるためＮＶＭの使用寿命を延ばし易い。

ＮＶＭに記憶させるデータのサイズを小さくする技術として、データを圧縮することが以前より行われている。例えば、特許文献２で開示されたデータキャリアは、不揮発性メモリにデータを書込む際、自動的にデータを圧縮し、ＮＶＭからデータを読み込む際、自動的に圧縮されたデータを解凍する。

特開２０１９－１２８９０５号公報特開２００８－２４３０１７号公報

しかしながら，特許文献１のように，ＮＶＭに書き込むデータすべてを圧縮すると，ＮＶＭからデータを読み込む際、圧縮されたデータを解凍する処理が必要になるため，アプリケーションの処理速度が遅くなるなどの問題が生じる。

そこで，本発明は，将来使用する目的のデータを予め備えておくアプリケーションをＮＶＭに創生する際，将来使用する目的のデータのみを圧縮できるデータキャリアを提供する。

上述した課題を解決する本発明は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリにインストールされたアプリケーションにデータオブジェクトを追加するコマンドと、前記コマンドにより送信されたデータオブジェクトにおいて、所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合、このデータオブジェクトを圧縮して前記アプリケーションに追加するコマンド処理手段を備えていることを特徴とするデータキャリアである。また，本発明に係るデータキャリアは，アプリケーションに含まれるデータキャリアを管理するための管理情報を記載する管理データテーブルを備え，前記コマンド処理手段は，圧縮したデータオブジェクトに係る前記管理情報に，圧縮したことを示すフラグを含ませることが好適である。

将来使用する目的のデータオブジェクトは所定のデータ値（例えば、０ｘ００）でパディングされることが多いため、ＮＶＭに書き込むデータオブジェクトにおいて、所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合、ＮＶＭに書き込むデータオブジェクトを圧縮することで、将来使用する目的のデータオブジェクトのみを圧縮できる。

本実施形態に係るデータキャリアの一例を示した図。本実施形態に係るデータキャリアの構造を説明する図。データキャリアのＯＳが行うメモリ管理を説明する図。アプリケーションを説明する図。アプリケーションをＮＶＭに創生する手順を説明する図。アプリケーションをパーソナライズする工程を説明する図。アプリケーションに生じる空き領域を説明する図。

ここから、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、この説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ。また、特に断りのない限り、図面は、本発明の理解を容易にするために描かれた模式的な図である。

図１は、本実施形態に係るデータキャリア１の一例を示した図である。本発明に係るデータキャリア１は、ＩＣチップ２を実装し外部端末と通信する記憶媒体を意味する。図１では、本実施形態に係るデータキャリア１を、ＩＣチップ２を接続させた外部端子２ａをカード面に設けた接触型ＩＣカードとして図示しているが、本発明に係るデータキャリア１の形態は、接触型ＩＣカードに限定されない。本発明に係るデータキャリア１は、ＩＣチップ２と接続したアンテナを内蔵した非接触型ＩＣカードでもよく、移動体通信の端末に装着するＳＩＭ（Subscriber Identity Module）でもよい。更に、本発明に係るデータキャリア１は、カード媒体のない埋め込み型ＳＩＭ（embedded SIM）や、同じくカード媒体のないＩＣチップ形状のＳＥ（Secure Element）であってもよい。

図２は、本実施形態に係るデータキャリア１の構造を説明する図である。本実施形態に係るデータキャリア１は、ＩＣチップ２、オペレーティングシステム３（以下、「ＯＳ３」と略す。）、アプリケーションを含む。

データキャリア１のＩＣチップ２は、図２で図示した如く、ＣＰＵ２０（Central Processing Unitの略）、ＲＡＭ２２（Random Access Memoryの略）、ＲＯＭ２１（Read Only Memoryの略）、ＮＶＭ２６、タイマー２４，および，ＵＡＲＴ２５（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）およびアクセラレータ２３を含んでいる。ＲＡＭ２２は揮発性メモリ、ＲＯＭ２１は不揮発性メモリ、ＮＶＭ２６は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである。ＵＡＲＴ２５は、外部装置（リーダライタ）との通信を制御する回路、タイマー２４は時間を計測する回路、そして、アクセラレータ２３は、暗号演算など特定の処理の演算速度を速くするための回路である。

図２で図示したデータキャリア１のＯＳ３は、一つまたは複数のアプリケーション５をＮＶＭ２６に創生できるプラットフォーム型で、ＮＶＭ２６に格納されたアプリケーション５は、ＯＳ３を基盤として動作するコンピュータプログラムである。また，図２で図示したセキュリティドメイン４は、アプリケーション５をＮＶＭ２６に創生する機能、アプリケーション５をＮＶＭ２６から削除する機能などの特権（privilege）有するアプリケーション５である。ＯＳ３のプログラムコードの全てまたは一部はＲＯＭ２１に格納され、アプリケーション５のプログラムコードやデータおよびＯＳ３のデータはＮＶＭ２６に格納される。

データキャリア１のＯＳ３は、特定のプログラミング言語（例えば、ＪＡＶＡ（登録商標））で記述されたコンピュータプログラムを実行するために必要なランタイム環境（Runtime Environment）をアプリケーション５に提供し、ＯＳ３がアプリケーション５に提供する機能には、ＮＶＭ２６にデータを書き込む機能が含まれる。

本実施形態に係るデータキャリア１のＯＳ３は仮想アドレスに対応し、物理アドレス空間におけるアドレスである物理アドレスを用いたメモリ管理と、仮想アドレス空間におけるアドレスである仮想アドレスを用いたメモリ管理の２つのメモリ管理により少なくともＮＶＭ２６を管理する。なお、ＯＳ３は、仮想アドレス空間でアプリケーション５を管理し、アプリケーション５が参照するＮＶＭ２６のアドレスは物理アドレスではなく仮想アドレスになる。

図３は、データキャリア１のＯＳ３が行うメモリ管理を説明する図である。本実施形態に係るデータキャリア１のＯＳ３は、図２で図示した如く，仮想アドレスを物理アドレスに変換するための変換データテーブル３１を有している。図３で図示した如く、変換データテーブル３１は、物理アドレス空間の領域とこれに対応する仮想アドレス空間の領域を関連付けたデータテーブルになる。データキャリア１のＯＳ３は、ページと呼ばれる基本単位でＮＶＭ２６などのメモリのアドレス空間を管理するのが一般的で、この場合のアドレスは、ページ番号とページにおける相対アドレスを連結したアドレスになる。

図３では，データＡ～ＣがＮＶＭ２６に格納されている。データＡに割り当てた仮想アドレスの領域とデータＡを格納した物理アドレスの領域が変換データテーブル３１の１行目に記載されている。同様に，データＢに割り当てた仮想アドレスの領域とデータＢを格納した物理アドレスの領域が変換データテーブル３１の２行目に記載され，データＣに割り当てた仮想アドレスの領域とデータＣを格納した物理アドレスの領域が変換データテーブル３１の３行目に記載されている。図３で図示した如く、変換データテーブル３１を用いることで、物理アドレス空間において、データＡ～Ｃが離散した状態で格納されても、仮想アドレス空間では、データＡ～Ｃを連続した状態で格納できる。

また，データキャリア１のＯＳ３は、図２で図示した如く、アプリケーション５を管理するための管理情報を記載する管理データテーブル３０を有し、管理データテーブル３０はＯＳ３が使用するＮＶＭ２６の領域に格納される。管理データテーブル３０には、アプリケーション５のアプリケーション識別子（AID: Application Identify）、アプリケーション５のサイズ、アプリケーション５に係るデータオブジェクト５１を識別するためのタグ，データオブジェクト５１を書き込んだ先頭アドレスなどに加え，本実施形態では，データオブジェクト５１の圧縮の有無を示す圧縮フラグが記載される。データオブジェクト５１の圧縮の有無を示す圧縮フラグを管理データテーブル３０に記載するのは，管理データテーブル３０を参照することで，ＯＳ３が，データオブジェクト５１が圧縮されているか否かを判断できるようにするためである。

図４は、アプリケーション５を説明する図、図５は、アプリケーション５をＮＶＭ２６に創生する手順を説明する図、図６は、アプリケーション５をパーソナライズするパーソナリゼーション工程（Ｓ３）を説明する図で、図７は、アプリケーション５に生じる空き領域を説明する図である。

図４で図示した如く、アプリケーション５は、アプリケーション５の実行可能ロードファイル５０と、アプリケーション５が使用するデータオブジェクト５１を含む。実行可能ロードファイル５０には、アプリケーション５のプログラムコードが含まれ、アプリケーション５のデータオブジェクト５１は，アプリケーション５に係るデータを含む。

背景技術にも記載した通り、ＮＶＭ２６のメモリ容量が増加したことを受けて、近年では、将来使用する目的のデータオブジェクト５１を格納するデータ領域を予め確保しておくアプリケーション５が増えている。将来使用する目的のデータオブジェクト５１を格納するデータ領域がアプリケーション５の中に存在すると、その分だけアプリケーション５のサイズが増加し、ウェアレベリング処理などの処理に利用できる領域が減ってしまう。例えば，図４において，データオブジェクト５１Ｃが将来使用する目的のデータオブジェクト５１である場合，アプリケーション５を創生した時点では使用しないデータオブジェクト５１Ｃを格納するデータ領域がアプリケーション５に必要になってしまう。

そこで、本実施形態に係るデータキャリア１では、パーソナライゼーションを行う際，将来使用する目的のデータオブジェクト５１を圧縮してＮＶＭ２６に格納することで、実際にＮＶＭ２６に格納するデータオブジェクト５１のサイズを小さくし、将来使用する目的のデータオブジェクト５１の本来のサイズをアプリケーション５に確保しながらも，アプリケーション５の中に空き領域ができるようにしている。なお、将来使用する目的のデータオブジェクト５１以外のデータオブジェクト５１を圧縮しないのは、アプリケーション５が使用するデータオブジェクト５１を圧縮すると、アプリケーション５の処理速度が低下するからである。

本実施形態において，ＮＶＭ２６に書き込むデータオブジェクト５１が、将来使用する目的のデータオブジェクト５１であるか否かを判断する主体はセキュリティドメイン４である。将来使用する目的のデータオブジェクト５１は所定のデータ値（例えば、０ｘ００）でパディングされることが多い。そこで，本実施形態に係るセキュリティドメイン４は、ＮＶＭ２６に書き込むデータオブジェクト５１において、所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合、ＮＶＭ２６に書き込むデータオブジェクト５１が、将来使用する目的のデータオブジェクト５１であると判断する。

図５で図示した如く、アプリケーション５をＮＶＭ２６に創生する手順は、アプリケーション５のロードファイルをロードするロード工程（Ｓ１）と，ロードファイルからアプリケーション５をインストールするインストール工程（Ｓ２）と，アプリケーション５のデータオブジェクト５１を書き込むパーソナライゼーション工程（Ｓ３）を含む。本発明において特徴を持たせた工程は，アプリケーション５のデータオブジェクト５１を書き込むパーソナライゼーション工程（Ｓ３）になる。なお，アプリケーション５をＮＶＭ２６に創生するコマンドに係る処理を実行する主体はセキュリティドメイン４で、ＯＳ３は、セキュリティドメイン４から引き渡されたデータをＮＶＭ２６に書き込む処理を実行し，管理データテーブル３０や変換データテーブル３１を更新する。

ＧｌｏｂａｌＰｌａｔｆｏｒｍのカード規格では、ロード工程（Ｓ１）で用いられるコマンドはinstall[for load]コマンドと幾つかのloadコマンドになる。ロードファイルのＡＩＤやロードファイルのサイズは、 install[for load]コマンドによって示される。ロード工程（Ｓ１）において，ロードファイルを書き込むためのコマンドはloadコマンドになり，ロードファイルのサイズに応じて，一つまたは複数のloadコマンドによってロードファイルがデータキャリア１に送信される。セキュリティドメイン４は、loadコマンドによって送信されたロードファイルをＯＳ３に引き渡し、ＯＳ３は、セキュリティドメイン４から引き渡されたロードファイルをＮＶＭ２６に書き込む。

ＧｌｏｂａｌＰｌａｔｆｏｒｍのカード規格では、インストール工程（Ｓ２）で用いられるコマンドはinstall[for install]コマンドとinstall[for make selectable]コマンドになる。install[for install]コマンドは，ロードファイルからアプリケーション５をインストールするコマンドで、このコマンドにより、ロードファイルからインストールされるアプリケーション５のＡＩＤやアプリケーション５のサイズなどが示される。セキュリティドメイン４は，これらのデータをＯＳ３に引き渡し，ＯＳ３は，アプリケーション５を格納する仮想アドレス空間内の領域やＡＩＤを管理データテーブル３０に記載する。なお，install[for make selectable]コマンドは，アプリケーション５のライフサイクル状況をインストール済みに設定するコマンドになる。

ＧｌｏｂａｌＰｌａｔｆｏｒｍのカード規格によれば、パーソナライゼーション工程で用いられるコマンドはinstall[for personalization]コマンドとstore_dataコマンド４０になる。

store_dataコマンド４０は、ＮＶＭ２６にインストールされたアプリケーション５にデータオブジェクト５１を追加する第１コマンドになり、セキュリティドメイン４は、ＮＶＭ２６にインストールされたアプリケーション５にデータオブジェクト５１を追加するコマンドに係る処理を実行するコマンド処理手段として機能する。 install[for personalization]コマンドは、store_dataコマンド４０よりも前にデータキャリア１へ送信されるコマンドで、install[for personalization]コマンドによりパーソナライズするアプリケーション５のＡＩＤが示されるが，図６では，この手順を省いて記載している。

図６で図示したように，セキュリティドメイン４は、アプリケーション５をＮＶＭ２６にインストールした後に、store_dataコマンド４０を受信すると（Ｓ１０）， store_dataコマンド４０により送信されたデータオブジェクト５１が、将来使用する目的のデータオブジェクト５１であるか否かを判定する処理を行う（Ｓ１１）。

セキュリティドメイン４は、store_dataコマンド４０で送信されたデータオブジェクト５１において、所定のデータ値（０ｘ００）が連続して出現する回数をカウントし、所定のデータ値が連続して所定回数以上出現する場合、store_dataコマンド４０で送信されたデータオブジェクト５１は、将来使用する目的のデータオブジェクト５１であると判定する。

セキュリティドメイン４は、将来使用する目的のデータオブジェクト５１である否かの判定結果に従い処理を分岐する（Ｓ１２）。将来使用する目的のデータオブジェクト５１であると判定した場合、セキュリティドメイン４は，ＯＳ３に引き渡すデータオブジェクト５１を圧縮し（Ｓ１３），将来使用する目的のデータオブジェクト５１でないと判定した場合、ＯＳ３に引き渡すデータオブジェクト５１を圧縮しない。

次に，セキュリティドメイン４は，ＯＳ３に引き渡すデータオブジェクト５１のタグ，圧縮フラグ（データオブジェクト５１を圧縮した場合は「圧縮有り」，データオブジェクト５１を圧縮しない場合は「圧縮無し」）などを記載することで，管理データテーブル３０を更新する（Ｓ１４）。セキュリティドメイン４は、管理データテーブル３０を更新すると，データオブジェクト５１をＯＳ３に引き渡す（Ｓ１５）。

ＯＳ３は，仮想アドレス空間において，install[for personalization]コマンドで示されるＡＩＤに対応するアプリケーション５の領域内に、セキュリティドメイン４から引き渡されたデータオブジェクト５１を書き込む領域を設定し、データオブジェクト５１をＮＶＭ２６の空き領域に書き込んだ後，変換データテーブル３１を更新する（Ｓ１６）。変換データテーブル３１を更新する際，セキュリティドメイン４は，管理データテーブル３０に記載した仮想アドレス空間の領域とデータオブジェクト５１を書き込んだ物理アドレス空間の領域を対応付ける。

このように、本実施形態では、将来使用する目的のデータオブジェクト５１を圧縮するか否かに関らず、アプリケーション５のサイズは変わらないが、将来使用する目的のデータオブジェクト５１は圧縮した状態でアプリケーション５に格納されるので、将来使用する目的のデータオブジェクト５１を圧縮することによる空き領域がアプリケーション５の中に存在することになる。

図７では、図４において，将来使用する目的のデータオブジェクト５１をデータオブジェクト５１Ｃとしている。図７では，物理アドレス空間を示しており，アプリケーション５の中に３つのデータオブジェクト５１Ａ～Ｃが格納され、将来使用する目的のデータオブジェクト５１となるデータオブジェクト５１ＣＡは圧縮した状態になっている。なお，使用する目的のデータオブジェクト５１を圧縮した状態でＮＶＭ２６に書き込んでおくのは，アプリケーション５のデータオブジェクト５１すべてをパーソナライゼーション時にＮＶＭ２６に登録しておく必要があるからである。

データオブジェクト５１Ｃを圧縮した状態で格納することで、アプリケーション５の中には斜線で示した空き領域が存在する。データオブジェクト５１Ａが頻繁に書き換えられるデータオブジェクト５１（例えば、カウンタ）の場合，データオブジェクト５１Ａに係るウェアレベリング処理などにこの空き領域を利用できる。

アプリケーション５のパーソナライゼーションが完了してから，将来使用する目的のデータオブジェクト５１を実際に使用するとき，実際に使用するときのデータにこのデータオブジェクト５１を更新することが必要になる。将来使用する目的のデータオブジェクト５１を更新する際，データオブジェクト５１を更新するアプリケーション５が選択される。アプリケーション５の選択には，ＧｌｏｂａｌＰｌａｔｆｏｒｍの規格などでは，selectコマンドが利用される。また，データオブジェクト５１を更新する第２コマンドとして，ここでは，上述のstore_dataコマンド４０を利用する。

将来使用する目的のデータオブジェクト５１を更新する際，データオブジェクト５１において，所定のデータ値が連続して所定回数以上出現しないため、図６で説明した手順に従えば，圧縮しない状態でデータオブジェクト５１はＮＶＭ２６に書き込まれることになる。

図７によれば，将来使用する目的のデータオブジェクト５１となるデータオブジェクト５１Ｃを実際に使用する際、圧縮しない状態のデータオブジェクト５１ＣをＮＶＭ２６に格納することになるが、アプリケーション５のサイズは、圧縮しない状態のデータオブジェクト５１Ｃのサイズが確保されているため、アプリケーション５内に空き領域はなくなるものの、圧縮しない状態でデータオブジェクト５１Ｃをアプリケーション５に格納できる。なお、仮想アドレスを用いることで、データオブジェクト５１Ａ～Ｃは離散した状態で物理アドレス空間に配置されていても、仮想アドレス空間では、データオブジェクト５１Ａ～Ｃを連続した状態で配置できる。

なお，本実施形態では、不揮発性メモリにインストールされたアプリケーション５にデータオブジェクト５１を追加するコマンドを store_dataコマンド４０とし、所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合、このデータオブジェクト５１を圧縮してアプリケーション５に追加するコマンド処理手段をセキュリティドメイン４としているが、本発明は、この実施形態に限定されない。

不揮発性メモリにインストールされたアプリケーション５にデータオブジェクト５１を追加する第１コマンドや，データオブジェクト５１を更新する第２コマンドは、ＧｌｏｂａｌＰｌａｔｆｏｒｍのカード規格の規格で定義されたコマンドでなくともよい。また、本発明に係るコマンド処理手段として機能するコンピュータプログラムは、アプリケーション５自身でもよく、また、ＯＳ３であってもよい。

更に，本実施形態では，ＯＳ３をプラットフォーム型にしているが，ＯＳ３はプラットフォーム型でなくてもよい。電気的に書き換え可能な不揮発性メモリにインストールされたアプリケーションにデータオブジェクトを追加するコマンドと、コマンドにより送信されたデータオブジェクトにおいて、所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合、このデータオブジェクトを圧縮してアプリケーションに追加するコマンド処理手段を備えていることを満たせば，ネイティブ型オペレーティングシステムを実装したデータキャリアでも本発明は実現可能である。

１データキャリア
２ＩＣチップ
２６ＮＶＭ
３オペレーティングシステム
３０管理データテーブル
３１変換データテーブル
４セキュリティドメイン
４０ store_dataコマンド
５アプリケーション

Claims

電気的に書き換え可能な不揮発性メモリと，
前記不揮発性メモリにインストールされたアプリケーションにデータオブジェクトを追加するコマンドと，
前記コマンドにより送信されたデータオブジェクトにおいて，所定のデータ値が所定回数以上連続して出現する場合，このデータオブジェクトを圧縮して前記アプリケーションに追加するコマンド処理手段を，
備えていることを特徴とするデータキャリア。
アプリケーションに含まれるデータキャリアを管理するための管理情報を記載する管理データテーブルを備え，前記コマンド処理手段は，圧縮したデータオブジェクトに係る前記管理情報に，圧縮したことを示すフラグを含ませる，
ことを特徴とする，請求項１に記載したデータキャリア。