JP2581723B2 - 外部からの許可データをメモリカードなどの携帯可能物体により確認する方法 - Google Patents

外部からの許可データをメモリカードなどの携帯可能物体により確認する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外部からの許可データをメモリカード（IC
カード）などの携帯可能物体により確認する方法に関す
るものである。
本発明は、特に、メモリカードの所有者に与えられた
秘密コードの確認に応用される。
メモリカードが利用されるたいていの場合には、メモ
リカードの各所有者は許可を受けた機関から秘密コード
を与えられる。所有者に固有であり、カードを各個人の
ものにしているこのコードは、カードのメモリに前もっ
て記憶されている。許可を受けた機関もやはり、カード
の利用限界、特にこのカードを用いることにより得るこ
とのできるサービスを規定する情報またはパラメータを
このメモリに記憶させる。
カードの所有者は、自分のカードを所定の装置に一時
的に接続することによりこのようなサービスを受ける。
一般に、この装置は、特に、カードの所持者が本当の所
有者であり、そのカードが要求されたサービスを提供す
る権利のあるものかどうかを確認するモニタ操作を行っ
てから初めて要求されたサービスを提供する処理を開始
する。このモニタ操作はサービスごとに異なっていてよ
いが、秘密コードに対して常に実行されるモニタ操作が
１つある。さらに詳しく説明すると、カードの所持者が
例えばキーボードから装置にコードを入力すると、この
入力されたコードはカードに送られてメモリに前もって
記憶されているコードと比較される。両方のコードが等
しい場合には、サービス提供のための処理が続けられ、
コードが互いに異なっている場合には、要求されたサー
ビスの提供のための処理が自動的に停止される。このよ
うにモニタ操作を行うことにより、本当の所有者以外の
人がカードを使用できなくすることができる。
しかし、盗んだカードを持っている不正者は、多数回
のトライアルによってこのカードのメモリに前もって記
憶されたコードに対応する正しいコードを発見する可能
性がある。このような不正な試みができないようにする
ため、カードにエラーカウンタを取り付け、誤ったコー
ドが入力されるたびにこのカウンタの数値をインクリメ
ントすることが考えられている。カウンタの数値が所定
の値に達するとカードは自動的に使用不可能な状態にな
る。このような機構は、例えばフランス国特許第2,311,
360号に対応するアメリカ合衆国特許第4,092,524号に記
載されている。
このように改良しても、カウンタがインクリメントす
べきまさしくその瞬間にカードへの電力供給をストップ
することにより不正者はこのカウンタのメモリ機能を禁
止または抑制することができる。問題のこの瞬間は、カ
ードと装置の間で交換される信号を分析することにより
検出することが可能である。実際、装置からカードに送
られる書込み電圧に対応する信号をモニタするだけで、
不正者はカウンタにエラーを書込むことができる。
第２の改良法が、本特許出願の出願人のフランス国特
許第2,401,459号に対応するアメリカ合衆国特許第4,21
1,919号に記載されている。この方法は入力されたコー
ドが正しくても誤っていても同じ処理がなされるように
構成してあるため、上記のような不正行為を不可能にす
ることができる。実際、不正者にとっては装置が書込み
電圧をカードに送る瞬間をモニタすることが可能であ
り、しかもこの電圧はカードに入力されたコードが誤っ
ていたときにしか送られないことを考慮して、正しいコ
ードが入力されたときでもカードに書込み電圧を送るよ
うにしたのがこの改良法である。このようにして、正し
いコードと誤ったコードの処理時間を対称にすることに
より、不正者が両方の処理時間の差を検出できないよう
にする。
しかし、処理時間を対称にすることはプログラマにと
っては制約であり、実際にこの条件を実現することは難
しい。
本発明の方法によれば、外部からの許可データの確認
は、このデータとカードに記憶されている参照用許可デ
ータを単に比較することにより行うのではない。
本発明の方法を用いると、許可データを確認するため
の時間を様々な長さにすることができる。この結果、カ
ードと装置の間で交換される信号を観測している不正者
は仕事がやりにくくなる。
従って、本発明によれば、処理回路を備える携帯可能
物体、例えばメモリカードを装置、例えばサービス提供
装置と接続することにより許可データをこのカードによ
り確認する方法であって、 − 上記装置において、この装置のメモリに記憶されて
いて処理回路により実行される、少なくとも許可データ
と所定の情報Ｅとが考慮されるプログラムを実行する可
逆アルゴリズムを有する暗号化関数を作用させることに
より暗号化されたメッセージを発生させ、上記メッセー
ジをカードに送り、 − このカードにおいて、このカードのメモリに記憶さ
れていて、参照用許可データが考慮されたプログラムを
実行することにより上記アルゴリズムを有する解読関数
を受信された上記メッセージに作用させて情報Ｅ′を発
生させ、この情報Ｅ′が上記情報Ｅと一致しているかど
うかを確認することを特徴とする方法が提供される。
本発明の別の特徴によれば、情報Ｅは、少なくとも１
つの所定の結果、カードに固有の固定または可変パラメ
ータと、秘密コードとに対してアルゴリズムが可逆な暗
号化関数を作用させることにより計算することができ
る。
本発明の別の特徴によれば、上記したのと同じ固定ま
たは可変パラメータと同じ秘密コードをもとにしてカー
ドにより計算された情報Ｅ′に上記のアルゴリズムを有
する解読関数を作用させて上記の所定の結果と一致すべ
き結果を得る。
本発明の方法のこれ以外の特徴、利点および詳細は、
添付の図面を参照して行う以下の説明により明らかにな
ろう。
第１図は、本発明の方法の第１の実施例の原理を示す
図である。
第２図は、この方法の変形例を示す図である。
上記の図面は、本発明の方法を実施するのに必要とさ
れるメモリカード１と、サービス提供装置などの装置２
の概略図である。
メモリカード１は主構成要素としてメモリM1と、処理
回路T1、例えばマイクロプロセッサとを備えている。こ
のようなカードは、特に、フランス国特許第2,401,459
号に対応するアメリカ合衆国特許第4,211,919号と、フ
ランス国特許第2,461,301号に対応するアメリカ合衆国
特許第4,383,279号に記載されている。
簡単に説明すると、メモリM1は少なくとも２つのメモ
リ領域Z1、Z2を備えている。メモリ領域Z1は読出しおよ
び書込みの際に外部からアクセスできない。これに対し
てメモリ領域Z2は、読出しのときのみ外部からアクセス
できる。一方、これらメモリ領域Z1、Z2は処理回路T1か
らは読出しおよび書込みの際に自由にアクセスできる。
メモリM1と処理回路T1は、制御・アドレス・データバ
スb1を介して情報を交換する。このバスb1は入出力イン
ターフェイスI1に接続されている。
装置２は、メモリM2と、マイクロプロセッサなどの処
理回路T2と、キーボードなどの入力装置20とに大きく分
けることができる。装置２のこれら要素は、入出力イン
ターフェイスI2に接続されたバスb2を介して相互に情報
を交換する。もちろん、この装置は、所定のサービスを
提供するのに必要なすべての回路も備えている。
カード１と装置２は、電気的または光学的接続線Ｌに
より相互に接続された２つのインターフェイスI1とI2を
介して接続される。このようなインターフェイスは例え
ば本特許出願の出願人のフランス国特許第2,490,367号
に記載されている。装置２のインターフェイスI2にはコ
ネクタを備えて、カード１が装置２に対して取りはずし
可能に接続されるようにすることが好ましい。このよう
なコネクタは、例えば本特許出願の出願人のアメリカ合
衆国特許第4,443,049号に記載されている。最後に、カ
ード１と装置２の間の対話モードまたは伝送モードは、
本特許出願の出願人のアメリカ合衆国特許第4,556,958
号に記載されたモードでなされることが好ましい。
以下に、第１図を参照して本発明の方法の原理の第１
の実施例を説明する。
この方法は２段階に分割される。第１段階はカードと
装置を初期化する段階であり、第２段階はいわゆる本発
明の実施段階である。この第２段階では、メモリカード
の所有者に与えられた秘密コードなどの許可データを確
認する。
初期化段階では、データの値を前もって決定し、それ
をカード１のメモリM1または装置２のメモリM2に記憶さ
せる。
許可された機関、すなわちカード１の提示により装置
２から提供される可能性のあるサービス２に対して責任
のある機関は、カードの供給前にこの初期化の操作を行
う。
まず最初に、許可された機関は結果Rkと秘密コードＳ
を予め決定する。結果Rkは複数のフィールドRk1、Rk
2...Rknに分割されるが、それぞれのフィールドは所定
の条件または関係を満足している必要がある。
一例を挙げると、所定のフィールドRkは以下のような
３つのフィールドRk1、Rk2、Rk3に分割される。
Rk1＝Rk2＝ad Cu （ただし、ad Cuはカード１のメモリM1のメモリ領域Z2
のワードのメモリアドレスであり、Cuは装置２から提供
されるサービスを受けることのできる全カードに共通す
るパラメータである。） 許可された機関は続いて以下の式で表される情報Ｅを
計算する。
Ｅ＝ｆ（Rk,S,Cu） （ただし、ｆは可逆なアルゴリズムA1を直接表す関数で
あり、例えばフランス国の特許出願公開番号第2,566,15
5号に記載されている。）この計算は、メモリと適当な
処理回路とを備えた公知のあらゆる機械を用いて実行す
ることができる。しかし、関数ｆと秘密コードＳをより
安全に保護できるよう、カード１のものと似た処理回路
を用いてこの計算を実行することが好ましい。
初期化段階は、カード１のメモリM1と装置２のメモリ
M2にデータを記憶させることにより終了する。
カード１のメモリM1のメモリ領域Z1には、上記の秘密
コードＳと、上記のアルゴリズムA1の逆関数f-1を実行
するプログラムP11と、第２のアルゴリズムA2の逆関数g
-1を実行するプログラムP12と、カード１の所有者に与
えられる秘密コードC1とを記憶させる。なお、上記の第
２のアルゴリズムA2に関しては後に説明する。この操作
の後、メモリ領域Z1はロックされて、上記のデータに外
部からアクセスすることができなくなる。しかし、カー
ド１の内部の処理回路T1からはこれらデータにアクセス
できる。
カード１のメモリM1のメモリ領域Z2には上記のパラメ
ータCuを記憶させ、このメモリ領域Z2に対する外部から
の書込みを禁止する。
装置２のメモリM2には、先に計算された情報Ｅと、上
記の第２のアルゴリズムA2を直接表している関数ｇを実
行するプログラムP22とを記憶させる。
ここで装置２は動作状態になる。そこで、許可された
機関は、このようにして個別化したカード１を秘密コー
ドC1とともに所有者に供給する。所有者はこの秘密コー
ドC1を秘密にしておかなくてはならない。もちろん、秘
密コードＳはカードの所有者には明らかにされず、許可
された機関のみに知らされている。
このようにしてカードの所有者に付与された秘密コー
ドの確認は以下のようにして行う。
所有者は、自分のカード１を装置２に接続して、装置
２のキーボード20から秘密コードC1を入力する。この秘
密コードC1は次に装置２のメモリM2に前もって記憶させ
てある情報Ｅと結合される。
一般に、この結合操作は、例えば第１のアルゴリズム
A1と同じタイプの第２の可逆アルゴリズムA2を有するプ
ログラムP22により実行される直接関数ｇを作用させる
操作である。
処理回路T2は、情報Ｅとキーボード20から入力された
秘密コードC1が考慮されるプログラムP22を実行して以
下の暗号化されたメッセージＭを出力する。
Ｍ＝ｇ（E,C1） 続いて、このメッセージＭは伝送線Ｌを介してカード
１に伝送される。キーボードから入力された秘密コード
C1はメッセージＭ中に埋没するため、伝送中の保護がな
される。カード１が行う第１の操作は、このメッセージ
Ｍに対して第２のアルゴリズムA2の逆関数g-1を作用さ
せることである。
さらに詳しく説明すると、カード１の処理回路T1は、
逆関数g-1を作用させるプログラムP12を実行する。この
プログラムは、初期化段階でカード１のメモリM1のメモ
リ領域Z1に前もって記憶させたものである。このプログ
ラムP12では、メッセージＭと、許可された機関により
カード発行前にメモリM1内に前もって記憶されている参
照用秘密コードC1と考慮される。このプログラムを実行
すると以下の情報Ｅ′が得られる。
Ｅ′＝g-1（M,C1） キーボード20から入力されたコードC1と秘密コードC1
が一致しているならば、情報Ｅ′は先の最初の情報Ｅと
等しい。そこで、カード１により第２の操作が実行され
る。この第２の操作は、第１のアルゴリズムA1の逆関数
f-1を情報Ｅに作用させることである。
さらに詳しく説明すると、処理回路T1が、初期化のと
きにカード１のメモリM1に前もって記憶させたプログラ
ムP11を実行する。このプログラムP11では、情報Ｅ′
と、秘密コードＳと、カード１に前もって記憶させたパ
ラメータCuとが考慮されて、以下の結果Ｒ′ｋが出力さ
れる。
Ｒ′ｋ＝f-1（Ｅ′,S,Cu） 一旦この結果Ｒ′ｋが計算されると、カードは、この
結果が所定の関数を満たしていて２つのコードC1が同等
であり、装置２にカード１を提示したカードの所持者が
カード１の本当の所有者であるかどうかを確認する。
可逆なアルゴリズムを利用しているため、結果Ｒ′ｋ
は最初の情報Ｅを計算するのに用いた所定の結果Rkと等
しいはずである。もちろん、このときにはコードC1は互
いに等しくなくてはならない。
結果Ｒ′ｋは、以下のように結果Rkと同じ関係を満た
しているはずである。すなわち、 Ｒ′ｋ＝Ｒ′k1,R′k2,R′k3 （ただし、Ｒ′k1＝Ｒ′k2＝ad Cuであり、ad Cuはカ
ード１のメモリM1のメモリ領域Z2に記憶されたパラメー
タCuのメモリアドレスである） 従って、装置２のキーボード20から入力されたコード
C1がカード１に前もって記憶されているコードC1と等し
くない場合には、カードの所持者はカードの本当の所有
者であるとはみなされない。実際、カード１はコードC1
を受信したメッセージＭと結合させるため、２つのコー
ドが異なっているとコードC1からもとの情報Ｅを見出す
ことはできず、カード１により計算された結果Ｒ′ｋは
もとの情報Ｅをもとにして決定された所定の関係を満足
することはない。
本発明の重要な特徴によれば、暗号化されたメッセー
ジＭがカード１で処理される時間は個々の秘密コードC1
によって異なる。このようにするためには、処理する秘
密コードC1の一部に対応するパラメータをいずれか一方
のアルゴリズムA1またはA2において考慮するだけでよ
い。このパラメータは、例えばアルゴリズム中のプログ
ラムのループを通過する回数を決定する。
本発明の一実施例によれば、関数ｇと逆関数g-1は同
じであり、それぞれ排他的OR機能により実現される。
第１図を参照して説明した本発明の原理は、変化する
情報Ｅを用い、カード１に伝送されるメッセージＭが装
置に入力される同一の秘密コードに対して決して等しく
ないようにすることにより改良が可能である。
メッセージＭを変化するためには、同一のカード１に
対してパラメータCuが変化すればよい。第２図に示され
ているこの場合に対応する実施例では、カード１のメモ
リM1のメモリ領域Z2が監視領域であり、カードを１回使
用するごとにこのメモリ領域の少なくとも１ビットが変
化する。パラメータCuは、カード１を前回使用したとき
に変化した最下位ビットを含んでいる，メモリ領域Z2の
メモリワードである。
パラメータCuは可変であり、しかもカードごとに異な
るため、装置２は１回ごとに情報Ｅを以下の式に従って
計算しなくてはならない。
Ｅ＝ｆ（Rk,S,Cu） この計算を実行するためには、装置２のメモリM2が上
記のアルゴリズムA1を有する関数ｆと秘密コードＳとに
対応するプログラムP11を記憶している必要がある。さ
らに、装置は１回ごとに以下の結果Rkを決定する。
Rk＝Rk1,Rk2,Rk3 （ただし、Rk1＝Rk2＝ad Cu） もちろん、カード１はパラメータCuとそのアドレスad
を装置２に伝送して情報Ｅの計算が実行できるようにす
る。次いで、この情報Ｅは先の実施例の場合と同様に処
理される。
秘密情報はカード内で保護されているため、装置２の
メモリM2に記憶された秘密情報を保護できるようにする
必要がある。このための１つの解決法は、公開キー暗号
系のアルゴリズムA1、A2を採用することである。別の解
決法は、パッケージ２′内に収容された半導体チップに
メモリM2と処理回路T2を一体化して組込むことである。
なお、半導体チップは分離されていても分離されていな
くてもよい。パッケージは、本特許出願の出願人のアメ
リカ合衆国特許第4,211,919号と第4,382,279号に従って
製造されて、携帯可能支持体、例えばカード１と同じ規
格のメモリカードなどに組込まれたものであることが好
ましい。
上記の実施例では、結果Rkは、フィールドRk1とRk2が
同じになるようにされており、それぞれのフィールドは
パラメータCuのメモリアドレスと等しい。
この条件はもちろんまったく異なっていてもよい。さ
らに、パラメータCuのアドレスは必ずしも必要ではな
い。
上記の実施例は秘密コード（PIN:個人識別ナンバー）
に関するものであるが、本発明の方法により一般に、カ
ード１と装置２の間で対話を行うためにカードにおいて
確認を行う必要がある外部からの許可データをこのカー
ドで確認するのに応用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−37070（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−146361（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】携帯可能な物体が接続されたデータ処理装
    置に入力された許可データ（C1′）を前記携帯可能な物
    体によって検証する方法であって、 前記データ処理装置は、前記許可データを受け取る手段
    と、第１の可逆な暗号化アルゴリズム（ｆ）と第２の可
    逆な暗号化アルゴリズム（ｇ）とをアクセスするための
    手段とを含み、 前記携帯可能な物体は、前記暗号化アルゴリズム（ｆ）
    及び（ｇ）に対応する第１と第２の解読アルゴリズム
    （ｆ′）及び（ｇ′）と、秘密コード（Ｓ）と、参照用
    許可データ（C1）とを記憶するメモリー手段と、処理手
    段とを含み、前記方法が、 所定の条件または関係を満たしている少なくとも１つの
    結果（Rk）及び前記秘密コード（Ｓ）に前記第１の暗号
    化アルゴリズム（ｆ）を式 Ｅ＝ｆ（Rk,S） のように適用して、外部データ（Ｅ）を前もって決定
    し、 前記データ処理装置において、前記検証されるべき許可
    データ（C1′）及び前記外部データ（Ｅ）に前記第２の
    暗号化アルゴリズム（ｇ）を適用して、メッセージ
    （Ｍ）を発生し、該メッセージを前記携帯可能な物体に
    転送し、 前記携帯可能な物体において、受け取った前記メッセー
    ジ（Ｍ）及び前記記憶されている参照用許可データ（C
    1）に前記第２の解読アルゴリズム（ｇ′）を式 Ｅ′＝ｇ′（M,C1） のように適用して、外部データ（Ｅ′）を生成し、次に
    この外部データ（Ｅ′）及び前記記憶されている秘密コ
    ード（Ｓ）に前記第１の解読アルゴリズム（ｆ′）を式 Rk′＝ｆ′（Ｅ′,S） のように適用して、結果（Rk′）を生成し、この結果
    （Rk′）が結果（Rk）と同じ条件を満たすかどうかを確
    認する、 ステップからなることを特徴とする検証方法。
  2. 【請求項２】前記外部データ（Ｅ）が、更に前記携帯可
    能な物体に固有の変数データ（Cu）に前記第１の暗号化
    アルゴリズム（ｆ）を式 Ｅ＝ｆ（Rk,S,Cu） のように適用して計算されることを特徴とする、請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】前記結果（Rk）が、前記携帯可能な物体の
    メモリー手段内の前記変数データ（Cu）のアドレスに等
    しいことを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記結果（Rk）が少なくとも２つのフィー
    ルドRk1及びRk2とからなり、前記所定の条件がRk1＝Rk2
    を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】前記携帯可能な物体のメモリー領域を確保
    し、この携帯可能な物体の使用毎に前記領域の少なくと
    も１つのビットの状態を変更し、この領域の最近変更し
    たビットを含むメモリーワードを前記変数データ（Cu）
    として用いるステップを更に含むことを特徴とする請求
    項２記載の方法。
  6. 【請求項６】前記暗号化アルゴリズム（ｆ）及び（ｇ）
    が、公開鍵を有するタイプのものであることを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】前記第２の可逆な暗号化アルゴリズム
    （ｇ）が、携帯可能な物体によるメッセージ（Ｍ）の処
    理時間が前記許可データ（C1）を含むパラメータの関数
    であって該パラメータの変化毎に処理時間が変化するよ
    うなものであることを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】前記パラメータが、プログラムループの実
    行回数をセットするものであることを特徴とする請求項
    ７記載の方法。
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