JP3186172B2 - マイクロプロセッサカード間の権利の交換方法 - Google Patents

マイクロプロセッサカード間の権利の交換方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の目的は、マイクロプロセ
ッサカード間の権利の交換方法にある。
【０００２】
【従来の技術】本発明において問題となっている権利
は、いかなる性質のものであってもよく、さまざまなサ
ービスに対しアクセスを与えることができる。これらの
権利は金融取引（借方、貸方）に結びつけられているこ
とが最も多い。従って、本発明は、「電子支払い」と呼
ぶことのできる分野において優先的に用いることができ
る。このような取引の場合、カードはスマート・カード
を構成する。
【０００３】かかるスマートカードの使用はいくつかの
条件が満たされた場合にのみ可能である：すなわち、交
換の安全性が完全なものでなくてはならない、いかなる
取扱いを受けようとカードは変造不可能でなくてはなら
ない、そして最後にカードの偽造が不可能でなくてはな
らない。
【０００４】メモリカードの技術の利用は、この技術が
非常に高いレベルの安全性を提供するように特別に設計
されたコンポーネントを用いているかぎりにおいて正当
化される。これらのコンポーネントは、プログラム、メ
モリー及び入出力手段を伴うマイクロプロセッサを含む
「モノチップ」というチップで構成されている。メモリ
及び入出力手段は、マイクロプロセッサ及び外部的に修
正できないそのプログラムの制御下にある。
【０００５】確保すべき第１のレベルの安全性は、偽金
を作ることと同じ意味である固有のカードの再ローディ
ングが不可能であるように、カード間の権利の交換に関
するものである。
【０００６】この交換の安全性は、情報処理の安全性の
分野では古典的な技術に基づいている。すなわち、借方
記入カードにより貸方記入カードへ送られたメッセージ
の完全性及び信憑性を保証することである。
【０００７】図１は、交換を全く安全に行なうための既
知の方法の一例を示している。このような手順は例え
ば、Ｐ．ＲＥＭＥＲＹ，Ｊ．Ｃ．ＰＡＩＬＬＥＳ，ＦＬ
ＡＹの「Ｌ’ｅｃｈｏ ｄｅｓ Ｒｅｃｈｅｒｃｈｅ
ｓ」誌（第１３４号，１９８８年第４四半期、ｐ１５〜
２４）に発表された「電子支払い」という題の論文中に
記述されている。
【０００８】図１に示されている取引においては、以下
のようなオペレーションがある： − 借方記入すべきカードＡはアイデンティティ（ａ）
により定義づけされ、貸方残高を提示する；貸方記入す
べきカードＢはアイデンティティ（ｂ）、及び例えばこ
のカードがすでに行なった取引の数である数字Ｎによっ
て定義づけされる； − カードＢは、自らのアイデンティティ（ｂ）と数字
Ｎをアドレスすることにより借方記入すべきカードＡに
対し自らを識別することから始める；カードＢは同様
に、自ら受とりたい金額Ｍをも表示する； − カードＡは、その残高が要求された金額Ｍ以上であ
ることを確認する； − 否定的結果の場合、借方記入命令は拒絶される；肯
定的結果の場合、カードＡはその残高を数量Ｍだけ減額
させ、金額Ｍ、貸方記入すべきカードＢのアイデンティ
ティ（ｂ）及び数字Ｎの関数Ｆである証明書Ｃ（又は証
拠）すなわちＦ（Ｍ，ｂ，Ｎ）を計算する； − カードＡはカードＢに対してこの証明書Ｆ（Ｍ，
ｂ，Ｎ）を送る； − カードＢは証明書Ｆ（Ｍ，ｂ，Ｎ）を受けとり、関
数Ｆの逆関数により金額Ｍ、アイデンティティ（ｂ）及
び数字Ｎを計算する； − カードＢは、このようにして計算された金額がまさ
に要求された金額（Ｍ）であるか、計算されたアイデン
ティティがまさに自らのもの（ｂ）であるか、及び計算
された数がまさに自ら選んだ数字（Ｎ）であるかを確認
する； − 肯定的結果である場合、カードＢは次の取引のため
に数字Ｎを１だけ増分させ、問題の金額Ｍだけ自らの残
高を増額させる。
【０００９】図２は、上述の方法を利用することのでき
るカードに備わったシステムの中でいかにしてスマート
カード（電子通貨）が流通できるかを示している。通貨
発行者１０が、各々利用口座（ａ）及び（ｂ）を内含す
る銀行２０及び３０を認可した。ユーザーは、銀行と権
利を交換できるカード２５，３５を有する。
【００１０】この図において、銀行２０はカード２５に
１００Ｆの金額をロードしたと仮定されている（オペレ
ーション１）；カード２５はカード３５のために５０Ｆ
だけ借方記入された（オペレーション２）。このカード
２５はその銀行３０の利益のために２００Ｆ借方記入さ
れた（オペレーション３）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】この手順はすでに一定
の満足度を与えるものではあるが、証書Ｃを計算するの
に役立つ関数Ｆの選択の問題を解決する必要が残ってい
る。
【００１２】この関数が、例えばＰＣタイプのコンピュ
ータではなくスマートカードによってのみ計算できなく
てはならず、そうでなければその固有のカードの再ロー
ディングが容易なものとなるだろう、ということは明白
である。第１の解決法は、秘密のものである１つの関数
Ｆをとることから成る。第２の解決法は、秘密の単数
（又は複数）のキーによりＦを定義づけしこの（又はこ
れらの）キーがわからなければ取引を行なうことが不可
能であるようにすることから成る。
【００１３】本発明が志向しているのはこの第２の解決
法である。第１の解決法は、特に、このようなカードの
開発の際に、Ｆを計算できるようにするプログラムを書
込みテストする必要性があるので秘密Ｆが保証され得な
いことから、信頼性の低いものである。
【００１４】第２の解決法では、システムの安全性は、
不正行為の試みに抵抗する関数Ｆの適性によって左右さ
れることになる。
【００１５】より厳密に言うと、問題は、パラメータＭ
（金額），ｂ（貸方記入すべきカードのアイデンティテ
ィ），Ｎ（すでに行なわれた取引の数）及び、関数Ｆが
１つのキーＫに左右される証書Ｃ＝ＦK （Ｍ，ｂ，Ｎ）
がわかっている場合、アイデンティティａにより利用さ
れたキーＫまでさか昇ることができるかという点にあ
る。
【００１６】肯定的答えの場合、秘密は暴かれ、計算Ｆ
K （Ｍ，ｂ，Ｎ）が（ｂ）の如何に関わらず可能である
ことからあらゆるカード（ｂ）の再ローディングのシミ
ュレーションが可能となるだろう。具体的には、あらゆ
るカードを再ロードできるようなカード読み取り装置及
びコンピュータソフトウエアＰＣを実現することが可能
となる。
【００１７】このソフトウエア及びそれを利用するコン
ピュータは従って、偽のカード（ａ´）の借方と本当の
カード（ｂ）の貸方をシミュレートすることにより全て
のカードを再ロードするのに使用可能なカードの「クロ
ーン」を構成することになる。このようにして作られた
偽金は、このオペレーションの後いわば「白紙」であ
り、もはやカードｂの中でこれこれの再ローディングか
ら由来したものを識別できるものは何も無くなる。
【００１８】キーＫを発見したいと考える不正行為者は
次の２つの可能性を有する。すなわち、 ａ） 電子顕微鏡といった計器を用いてカードのメモリ
を物理的に調査すること、或いは ｂ） 既知の最も大型のコンピュータを用いて方程式Ｃ
＝ＦK （Ｍ，ｂ，Ｎ）（ここでＣ，Ｐ，ｂ，Ｎはわかっ
ておりＫは未知数である）を解こうとして、借方記入さ
れたカードにより生成された証書（又は証拠）を暗号分
析すること、である。
【００１９】第１のタイプの不正行為を避けるために
は、金属スクリーンによりコンポーネント（メモリー、
バス）の感応部分を隠す以外方法は無い。又、１枚のカ
ードの調査がシステムの全ての秘密を与える、従って全
ての借方カードをシミュレートできるようにすることが
あってはならない。というのもその場合、もはや不正行
為を検出できる手段は無くなるからである。
【００２０】第２のタイプの不正行為を防ぐためには、
２つの対応策を考えることができる。すなわち： − 復号が「困難な」関数下を選択すること（なお、こ
こでの問題点は、暗号関数の難かしさを評価するのが容
易でないということにある）。 − 規則的に（例えば毎月）特に再ローディング時点で
カードのキーを変えること；この場合、クローンの寿命
は制限される（とり上げられている例においては１カ月
の寿命に制限される）、である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、多様化された
複数のキーのシステムに基づく、さらに効果的なもう１
つの方法を提案している。本発明に従うと、証書を構成
するのに用いられるキーは、１セットのキーのうちの１
つから得られ、このキーは貸方記入すべきカードのアイ
デンティティに応じて多様化される。従って、使用され
るキーは、貸方記入すべきカードのアイデンティティと
共に変化する。貸方記入すべきカードと結びつけて借方
記入オペレーションをシミュレートできる装置を構成す
るためには、セットの中の全てのキーを知っている必要
がある。従って不正行為の困難さは、単一キーの方法に
比べ著しく増大する。
【００２２】厳密には、本発明の目的は、上述のタイプ
のマイクロプロセッサカード間の権利の交換方法におい
て、証書Ｃを計算するのに役立つ関数Ｆは、 − 予め複数の暗号化キー（Ｋ１，Ｋ２，…Ｋｍ，…，
Ｋｎ…）を定義づけること、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）は、キー番号ｎがカー
ド（Ｂ）のアイデンティティｂの関数（ｕ）である（ｕ
（ｂ）＝ｎ）ようなこれらの複数のキーのうちの１つつ
まり（Ｋｎ）を含んでいること、 − 借方記入すべきカード（Ａ）は、各々複数のキーＫ
１，Ｋ２…及び借方記入すべきカード（Ａ）のアイデン
ティティ（ａ）の一関数でありかつ個人化の際にカード
（Ａ）内にロードされるようないくつかの多様化された
キーＫａ１，Ｋａ２，…，Ｋａｎ，…を含んでいるこ
と、 − 借方記入すべきカード（Ａ）は貸方記入すべきカー
ド（Ｂ）のアイデンティティ（ｂ）を受けとって、関数
ｕ（ｂ）により使用すべき多様化されたキーの行ｎを計
算し、自ら証書（Ｃ）を計算するのに用いなくてはなら
ない多様化されたキーＫａｎをそこから演繹すること、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）は、借方記入すべきカ
ード（Ａ）に相応するアイデンティティ（ａ）及び独自
のキー（Ｋｎ）を用いて、自ら受けとった証書の計算に
役立った多様化されたキーＫａｎを計算すること［なお
このとき貸方記入すべきカード（Ｂ）はこの多様化され
たキーＫａｎを用いて証書（Ｃ）を復号できる］といっ
たオペレーションにより定義づけされ使用されることを
特徴とする方法にある。
【００２３】好ましくは、システムは対称的であり、そ
のため各カードは借方記入も貸方記入もされうる。この
場合、カード（Ａ）はさらに、キー番号ｍがカードのア
イデンティティの一関数（ｕ）であるような複数のキー
のうちの１つつまりＫｍを含み（ｕ（ａ）＝ｍ）、これ
と対称的に、カード（Ｂ）は、多様化されたキーＫｂｍ
を用いて特にアイデンティティｍのカード（Ａ）向けの
証書を計算できるようにする多様化されたキーＫｂ１，
Ｋｂ２…，Ｋｂｍを含み、カード（Ａ）はこのような証
書を受けとってそのキーＫｍ及びｂを用いてこのキーを
再構成する。
【００２４】いずれにせよ、本発明の特徴及び利点は、
以下の記述に照らして、より良く理解できることだろ
う。この記述は、制限的意味の全く無い説明的なものと
して与えられている一実施例に関するものであり、添付
図面を参考にしている。
【００２５】
【実施例】図３には、各カード（Ａ又はＢ）がもう一方
のカード（Ｂ又はＡ）と取引を行なうことのできるよう
な対称な状況が表わされている。
【００２６】１０個のキーＫ１，Ｋ２，…，Ｋ１０を選
んだものと仮定しているが、当然のことながらこの１０
という数字は本発明を制限するものでは全くない。カー
ドＡは、アイデンティティ（ａ）によってマーキングさ
れている。多様化された１０個のキーＫａ１，Ｋａ２，
…，Ｋａ１０を得るため、キーＫ１，Ｋ２，…，Ｋ１０
の各々とこのアイデンティティ（ａ）の関数を構成する
ことが可能である。
【００２７】同様にして、カードＢはアイデンティティ
（ｂ）によりマーキングされており、１０個の多様化さ
れたキーＫｂ１，Ｋｂ２，…，Ｋｂ１０が構成される。
【００２８】又、一定の与えられた関数ｕにより、キー
の順序の中の一行がこのアイデンティティ（ａ）に対応
する。図示されている例においては、ｕ（ａ）は３に等
しいと仮定されている。このことはすなわちカードＡに
キーＫ３が割当てられていることを意味している。
【００２９】同様にして、アイデンティティ（ｂ）は、
図示されている例において５に等しいものと仮定されて
いる行ｕ（ｂ）を定義づけている。すなわちカードＢに
はキーＫ５が割当てられていることになる。
【００３０】キーの行が５であるカードＢと共に用いら
れるように、カードＡには、Ａに固有の多様化された第
５のキーつまりＫａ５が具備されている。
【００３１】キーの行が３であるカードＡと共に用いら
れるように、カードＢには、Ｂに固有の多様化された第
３のキーつまりＫｂ３が具備されている。
【００３２】さらに一般的には、Ｂ以外のカードで行な
うべき取引については、カードＡの中にその他の多様化
されたキーＫａ１，Ｋａ２，…つまり最大１０個のキー
を書き込まなくてはならない。
【００３３】同様に、カードＢの中には、Ａ以外のカー
ドと共に利用するためには、その他の多様化されたキー
Ｋｂ１，Ｋｂ２，…すなわち最大１０個のキーを具備し
なくてはならない。
【００３４】これらのさまざまなキーを備えてカードＡ
及びＢは、図４に示されているような２方向に取引を行
なうことができる。この図において、残高確認、借方記
入されたカード内の残高の減額、貸方記入されたカード
内の残高の増額、パラメータの確認及び数字Ｎの増分と
いった既知のオペレーションは、先行技術の場合と同様
に行なわれることから表示されていない（図１参照）、
従って本発明独自の対称な２つのオペレーションは以下
のものである： １）Ｂを利する形でのＡの借方記入 − カードＢはカードＡに対して、金額Ｍ、アイデンテ
ィティ（ｂ）、数字Ｎと共に自らの要求を伝送する。 − カードＡは多様化されたキーＫａ５を用いて証書Ｃ
を計算する。 − カードＡは証書ＣをカードＢに伝送する。 − Ａのアイデンティティ（ａ）及びＡが有するキーＫ
５に基づき、カードＢはＫａ５を計算し、かくして証書
Ｃの復号が可能となる。 ２）Ａを利する形でのＢの借方記入 − カードＡはカードＢに対し、金額Ｍ、アイデンティ
ティ（ａ）及び数字Ｎと共に自らの要求を伝送する。 − カードＢは多様化されたキーＫｂ３を用いて証書Ｃ
を計算する。 − カードＢはカードＡに証書Ｃを伝送する。 − Ｂのアイデンティティ（ｂ）及びＢが有するキーＫ
３に基づき、カードＡはＫｂ３を計算し、かくして証書
Ｃの復号が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術に基づく方法を示す。
【図２】スマートカードの流通を示す。
【図３】対称な一変形態様における本発明に従った方法
でのカードの内容を示す。
【図４】ＡからＢへの借方記入とＢからＡへの借方記入
という２つの対称な取引を示す。
【符号の説明】
１０ 発行者（振出し人） ２０ 銀行 ２５，３５ ユーザー ３０ 銀行
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 591277315 フランス テレコム エタブリスモン オトノムドゥ ドロワ ピュブリック （セントレ ナショナル デテューデ デ テレコミュニカシオン) ＦＲＡＮＣＥ ＴＥＬＥＣＯＭ ＥＴＡ ＢＬＩＳＳＥＭＥＮＴ ＡＵＴＯＮＯＭ Ｅ ＤＥ ＤＲＯＩＴ ＰＵＢＬＩＣ （ＣＥＮＴＲＥ ＮＡＴＩＯＮＡＬ Ｄ ’ＥＴＵＤＥＳ ＤＥＳ ＴＥＬＥＣＯ ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ) フランス国，92131 イシレムーリノー, ル デュ ジェネラル レックラーク 38／40番地 (73)特許権者 592036782 ラ ポスト エタブリスモン オトノム ドゥ ドロワ ピュブリック ＬＡ ＰＯＳＴＥ ＥＴＡＢＬＩＳＳＥ ＭＥＮＴ ＡＵＴＯＮＯＭＥ ＤＥ Ｄ ＲＯＩＴ ＰＵＢＬＩＣ フランス国， 75700 パリ， アベニ ュ ドゥ セギュール 20番地 (72)発明者 ジャン クロード ペイユ フランス国， 14610 エプロン， リ ュ デュ ロワジール ４番地 (72)発明者 パトリック レメリ フランス国， 14000 カン， アベニ ュ ドゥ ラレール アルメ フランセ ーズ ８番地 (72)発明者 フランソワーズ バレ フランス国， 14480 ラントイユ， リュ フローリ48番地 (56)参考文献 特開 昭61−94177（ＪＰ，Ａ) ＲＥＭＥＲＹ，Ｐａｔｒｉｃｋ ｅｔ ａｌ．”Ｌｅ Ｐａｉｅｍｅｎｔ Ｅ ｌｅｃｔｒｏｎｉｑｕｅ”．Ｉｎ：Ｌ’ Ｅｃｈｏ ｄｅｓ ＲｅｃｈｅｒＣｈｅ ｓ，Ｎｏ．134（Ｏｃｔｏｂｅｒ 1988），ｐｐ．15−24. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/60 G06K 19/07 G09C 1/00 H04L 9/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のカード（Ａ）に一定金額（Ｍ）を
    借方記入しこの同じ金額（Ｍ）を第２のカード（Ｂ）に
    貸方記入することから成るマイクロプロセッサカード間
    の権利交換方法において、 − カード（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ（ａ）及び
    （ｂ）というアイデンティティでマーキングされている
    こと、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）は自らアイデンティテ
    ィ（ｂ）と自ら選んだ数字（Ｎ）をアドレスすることに
    より借方記入すべきカード（Ａ）に対して識別され、こ
    のカード（Ｂ）は交換すべき権利の金額（Ｍ）を示すこ
    と、 − 借方記入すべきカード（Ａ）は、自らの権利の残高
    が要求されている金額（Ｍ）以上であるか否か確認する
    こと、 − 肯定的結果である場合、借方記入すべきカード
    （Ａ）はその残高を金額（Ｍ）だけ減額させ、金額
    （Ｍ）、貸方記入すべきカード（Ｂ）のアイデンティテ
    ィ（ｂ）及び数字（Ｎ）の関数Ｆである証書、つまりＦ
    （Ｍ，ｂ，Ｎ）を計算すること、 − 借方記入すべきカード（Ａ）はこの証書Ｆ（Ｍ，
    ｂ，Ｎ）を貸方記入すべきカード（Ｂ）に送ること、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）はこの証書Ｆ（Ｍ，
    ｂ，Ｎ）を受けとり、これから金額（Ｍ）、アイデンテ
    ィティ（ｂ）及び数字（Ｎ）を演繹すること、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）は、計算された金額
    （Ｍ）がまさに要求された金額（Ｍ）であるか、計算さ
    れたアイデンティティ（ｂ）がまさに自らのものである
    か、及び計算された数字（Ｎ）がまさに自ら選んだ数字
    （Ｎ）であるかを確認すること、 − 肯定的結果である場合、貸方記入すべきカード
    （Ｂ）は、次回の交換を目的として数字（Ｎ）を変更
    し、問題の金額（Ｍ）だけ自らの残高を交換すること、
    から成る方法であって、 証書Ｃを計算するのに役立つ関数Ｆは、 − 予め複数の暗号化キー（Ｋ１，Ｋ２，…Ｋｍ，…，
    Ｋｎ，…）を定義づけること、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）は、キー番号ｎがカー
    ド（Ｂ）のアイデンティティｂの関数（ｕ）である（ｕ
    （ｂ）＝ｎ）ようなこれらの複数のキーのうちの１つつ
    まり（Ｋｎ）を含んでいること、 − 借方記入すべきカード（Ａ）は、各々複数のキーＫ
    １，Ｋ２…及び借方記入すべきカード（Ａ）のアイデン
    ティティ（ａ）の一関数でありかつ個人化の際にカード
    （Ａ）内にロードされるようないくつかの多様化された
    キーＫａ１，Ｋａ２，…，Ｋａｎ，…を含んでいるこ
    と、 − 借方記入すべきカード（Ａ）は貸方記入すべきカー
    ド（Ｂ）のアイデンティティ（ｂ）を受けとって、関数
    ｕ（ｂ）により多様化されたキーの行ｎを計算し、自ら
    証書（Ｃ）を計算するのに用いなくてはならない多様化
    されたキーＫａｎ行をそこから演繹すること、 − 貸方記入すべきカード（Ｂ）は、借方記入すべきカ
    ード（Ａ）に相応するアイデンティティ（ａ）及び独自
    のキー（Ｋｎ）を用いて、自ら受けとった証書の計算に
    役立った多様化されたキーＫａｎを計算すること［なお
    このとき貸方記入すべきカード（Ｂ）はこの多様化され
    たキーＫａｎを用いて証書Ｃを復号できる］といったオ
    ペレーションにより定義づけされ使用されることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 各々のカード（Ａ）、又は（Ｂ）は借方
    記入されるか又は貸方記入されなくてはならず、 − カード（Ａ）はさらに、キー番号ｍがカードのアイ
    デンティティの関数（ｕ）である（ｕ（ａ）＝ｍ）よう
    な複数のキーのうちの１つつまりＫｍを含んでいるこ
    と、 − カード（Ｂ）は、多様化されたキーＫｂｍを用いて
    特にアイデンティティｍのカード（Ａ）向けの証書を計
    算できるようにする多様化されたキーＫｂ１，Ｋｂ２，
    …，Ｋｂｍを含み、カード（Ａ）は、このような証書を
    受けとってそのキーＫｍ及びｂを用いてこのキーを再構
    成すること、 を特徴とする、請求項１に記載の方法。
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