JP3329432B2 - 階層型電子現金実施方法およびこれに用いられる装置 - Google Patents

階層型電子現金実施方法およびこれに用いられる装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気通信システ
ムやＩＣカードのような読み書き可能な記憶装置を介在
させて電子的な現金を実現する電子現金方法及びこれに
用いられる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気通信システムを用いた電子資金移動
が普及しつつある。一般に換金可能な証書（手形，小切
手など）は、証書の象徴的機能（証書を保持している人
に対して、証書に記載してある権利が供与されること）
を備えている。証書を電気通信システムで取り扱う場
合、証書はディジタル化されたデータであり、容易にコ
ピーを作成して複数回の換金が可能となる。プリペイド
カードのような電子的現金を実現するときにも、この問
題が生じる。すなわち、プリペイドカードをコピーする
ことで、不正に複数回の換金あるいは商品の購入が可能
となる。一方、クレジットカードでは、このような２重
使用の危険性はほとんどないが、その代わりに、利用者
の利用履歴がすべてカード会社に知られてしまうという
欠点がある（つまり、プライバシが保証されていな
い）。これら問題の解決策として、計算機能を備えたカ
ードで換金時にカード読み取り装置とカードとの間のデ
ータのやりとりを工夫することで、プライバシを保証
し、かつカードの２重使用を検出する方式が提案されて
いる。たとえば、Ｃｈａｕｍ，Ｆｉａｔ，Ｎａｏｒ：
‘Ｕｎｔｒａｃｅａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃ
ａｓｈ’，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＣＲＹＰＴＯ’８８があ
る。
【０００３】しかしながら、Ｃｈａｕｍ等の方法では、
ある程度の安全性（例えば、不正が成功する確率が１／
２30）を確保するため、支払処理における処理回数を繰
り返し（例えば、３０回）実行する必要があるため、通
信量がかなり大きくなる。また、一回発行した現金を分
割して利用することができない。さらに、電子現金の発
行者と利用者口座を管理する金融機関が同一であるた
め、各金融機関が電子現金を発行するという想定で構成
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、プ
ライバシを保証し、不正使用を防ぐことができ、しか
も、支払処理における通信量が少なく、分割利用が可能
で、さらに電子現金の発行者と利用者の口座を管理する
金融機関を階層的に分離するような電子現金方法を実現
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明では電子現金の
発行機関（発行者）と利用者の口座を管理する金融機関
（銀行）を階層的に分離した。そのとき、電子現金発行
処理において、発行者の公開鍵暗号を利用することによ
り、銀行に利用者の固有の情報を知られることなく、発
行者から電子現金を発行させることを可能とした。
【０００６】また、発行者と銀行が電子現金発行処理の
利用者固有情報を分散して管理し、不正発覚時に両者の
情報を合わせて不正者の特定を行うようにする。一方、
利用者の支払い処理を利用者の署名鍵を用いて行うこと
により、分割支払いを可能としている。つまり、支払い
額に対して利用者の署名を付けさせることにより、利用
者が一定金額以上の支払いをした場合、その不正行為を
証拠として提示できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の方法が適用さ
れるシステムの構成例を示す。電子現金発行機関（以
降、発行者と呼ぶ）が有する装置（以降、発行者側装置
という）１００と、利用者情報（口座情報）を管理する
機関（以降、銀行と呼ぶ）が有する装置（以降、銀行側
装置と呼ぶ）２００と、電子現金を発行してもらう者
（以降、利用者と呼ぶ）が有する装置（以降、利用者側
装置と呼ぶ）３００と、利用者より電子現金を受領する
機関（以降、小売店と呼ぶ）が有する装置（以降、小売
店側装置と呼ぶ）４００とが通信回線等を介して接続し
ている場合を表す。これらはＩＣカードなどで接続され
てもよい。
【０００８】なお、この実施例では、ｎ＝ＮU の場合に
ついて説明を行う。つまり、一般的にはｎ＝ｇ（ＮU ）
であるが、この実施例ではｇを恒等関数と考える。ま
た、ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）は、ＥI （ｘ，Ｋ）とＥ
I （ＮU ）の結合と考えてよい。 （１）電子現金の発行処理 まず、利用者が、電子現金を発行してもらう場合を図２
を用いて説明する。
【０００９】発行者側装置１００、銀行側装置２００
は、あらかじめ公開鍵暗号方式、ディジタル署名方式
（池野、小山著「現代暗号理論」電子情報通信学会、等
を参照）用の公開鍵及び秘密鍵を生成して保持している
ものとする。ここで、発行者側装置１００は、公開鍵暗
号用の公開鍵ＰＥI 及びディジタル署名用の公開鍵ＰＳ
Iを公開する。以下では、公開鍵ＰＥI を用いた暗号化
関数ＥPEI をＥI と記述し、公開鍵ＰＥI を公開するこ
とと暗号関数ＥI を公開することと同一視する。同様
に、ディジタル署名用の公開鍵ＰＳI を公開すること
と、公開鍵ＰＳI を用いた署名検証関数ＶI ＝ＶPSI を
公開することと同一視する。また、銀行側装置２００
は、ディジタル署名用の公開鍵ＰＳB 、つまり署名検証
関数ＶB ＝ＶPSB を公開する。
【００１０】なお、公開鍵ＰＥI を用いた暗号関数ＥI
に対応して、ＰＥI に対応する秘密鍵ＳＥI を用いた復
号関数ＤI ＝ＤSEI を発行者側装置１００は秘密に保持
する、つまり、ＳＥI を秘密に保持する。また、公開鍵
ＰＳI を用いた署名検証関数ＶI に対応して、ＰＳI に
対応する秘密鍵ＳＳI を用いた署名生成関数ＳI ＝Ｓ
SSI を発行者側装置１００は秘密に保持する、つまり、
ＳＳI を秘密に保持する。同様に、公開鍵ＰＳB を用い
た署名検証関数ＶB に対応して、ＰＳB に対応する秘密
鍵ＳＳB を用いた署名生成関数ＳB ＝ＳSSB を銀行側装
置２００は秘密に保持する、つまり、ＳＳB を秘密に保
持する。
【００１１】利用者側装置３００は、銀行側装置の利用
者の口座から金額ｘを引き下ろすことを要請するための
手続きを以下の手順で行う。 １．利用者側装置３００（Ｕ）は、ディジタル署名の鍵
生成器３０１を用いて、署名生成鍵ＳＳU つまり、署名
生成関数ＳU 及び署名検証鍵ＮU を生成する。また、秘
密鍵暗号（池野、小山著「現代暗号理論」電子情報通信
学会、等を参照）用の暗号鍵生成器３０２を用いて暗号
鍵Ｋを生成する。次に、発行者側装置１００（Ｉ）の公
開されている暗号関数ＥI を計算する暗号器３０３を用
いてＥI（ｘ，Ｋ，ＮU ）を計算し、金額ｘを利用者Ｕ
の口座から引き下ろすことを要請するメッセージをＥI
（ｘ，Ｋ，ＮU ）とともに銀行側装置２００（Ｂ）に送
る。なお、このメッセージは、利用者側装置Ｕのディジ
タル署名等で認証されていることが望ましい。
【００１２】２．銀行側装置２００（Ｂ）は、利用者Ｕ
の口座の残高をチェックし、その残高よりｘを減額し、
さらに利用者名ＵとＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を対として利
用者データベース２０１に記録しておく、利用者側装置
Ｕの引き下ろし依頼メッセージも一緒に記録しておいて
もよい。特にその依頼メッセージに署名がなされていれ
ば、後で証拠能力があることになる。なお、利用者口座
より残高を減額する契機は、残高確認以降いつでもよ
い。
【００１３】次に、銀行側装置２００は署名作成器２０
２ＳB を用いて、ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）に対する銀
行の署名ｓB ＝ＳB （ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を計算
し、（ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ），ｓB ）を発行者側装
置１００（Ｉ）に送付する。 ３．発行者側装置１００（Ｉ）は、銀行側装置Ｂより送
られてきた署名ｓB の正当性を署名検証器１０１で署名
検証関数ＶB により検証する。それが正しければ、復号
器１０２で生成鍵ＳＥI を用いて、ＥI （ｘ，Ｋ，
ＮU ）を復号化してｘ，Ｋ，ＮU を求める。次に、銀行
側装置Ｂより送られてきたｘと復号化により得られたｘ
の同一性を比較器１０３により検証する。それが正しけ
れば、署名生成器１０４を用いて（ｘ，ＮU ）に対する
署名ＳI （ｘ，ＮU ）を作成する。
【００１４】また、ＮU とＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）とＫを
対として検査データベース１０５に登録する。ここで、
ＮU に対応する利用金額の合計額を初期値０とする。さ
らに、暗号器１０６を用いて、Ｋを暗号鍵として署名Ｓ
I （ｘ，ＮU ）を暗号化したＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））
を計算する。発行者側装置ＩはＥK （ＳI （ｘ，
ＮU ））を銀行側装置Ｂに送付する。
【００１５】４．銀行側装置Ｂは発行者側装置Ｉから送
られてきたＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））を利用者側装置Ｕ
に送付する。 ５．利用者側装置Ｕは、鍵Ｋと復号器３０４を用いて、
送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））を復号化して、
発行者側装置Ｉの署名ＳI （ｘ，ＮU ）を求める。ここ
で、Ｃ＝（ＮU ，ＳI （ｘ，ＮU ））を金額ｘの電子現
金とする。
【００１６】この実施例では、ＮU を利用者側装置が生
成する例を示しているが、他の機関、例えば発行者側装
置が生成することにしてもよい。そのときには、利用者
側装置はＥI （ｘ，Ｋ）を銀行側装置Ｂへ送り、これに
対し、銀行側装置ＢはＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）と同様の処
理を行い、また発行者側装置Ｉも同様に処理して、
（ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ））に対する署名を検証し、更に復
号してｘ，Ｋを得、その後、ＮU を生成し、ｘ，ＮU に
対して同様の処理を行い、またＥK （ＮU ）を発行者側
装置が銀行側装置を経由して利用者側装置に送信するこ
とになる。 （２）電子現金の支払 次に、利用者側装置３００（Ｕ）が、発行者側装置１０
０（Ｉ）より発行された額面がｘの電子現金Ｃを用いて
小売店側装置４００（Ｗ）で金額ｙ（ｙ＜ｘ）を支払う
場合について図３を用いて説明する。
【００１７】１．利用者側装置Ｕは、金額ｘ及び電子現
金Ｃ＝（ＮU ，ＳI （ｘ，ＮU ））を小売店側装置Ｗに
送る。 ２．小売店側装置４００（Ｗ）は、署名検証器４０１を
用いて、発行者署名ＳI （ｘ，ＮU ）の正当性を署名検
証関数ＶI により検証する。正しければ、一方向関数演
算器４０２（ｆ）を用いて時間Ｔｉｍｅと、Ｗに依存す
る値ＸW （例えば、Ｗの識別子ＩＤW やＷの署名用検証
鍵ＮW ）からｅ＝ｆ（Ｔｉｍｅ，ＸW ）を生成し、Ｔｉ
ｍｅ，ＸW ，ｅを利用者側装置Ｕに送る。
【００１８】３．利用者側装置Ｕは、一方向関数演算器
３０６（ｆ）及び比較器３０７を用いてｅ＝ｆ（Ｔｉｍ
ｅ，ＸW ）を満足するかどうかを検証する。正しけれ
ば、署名生成器３０５を用いて、送られてきたｅ及び支
払い金額ｙ（ｙ＜ｘ）に対する利用者側装置の署名ＳU
（ｅ，ｙ）を署名生成鍵ＳＳU により計算し、ｙ，ＳU
（ｅ，ｙ）を小売店側装置Ｗに送付する。
【００１９】４．小売店側装置Ｗは、署名検証器４０４
を用いて、利用者署名ＳU （ｅ，ｙ）の正当性を署名検
証鍵ＮU により検証し、さらに、比較器４０３を用い
て、ｙ＜ｘを検証する。いずれも正しければ、該当利用
金額ｙの電子現金による支払いを認める。 （３）決済 最後に、小売店側装置４００（Ｗ）と銀行側装置２００
（Ｂ）の間の決済方法について図４を用いて説明する。
【００２０】小売店側装置Ｗは決済のためにまず発行者
側装置Ｉに利用者側装置Ｕと小売店側装置Ｗの間の相互
通信文Ｈ＝（ｘ，ＮU ，ＳI （ｘ，ＮU ），Ｔｉｍｅ，
ＸW，ｅ，ｙ，ＳU （ｅ，ｙ））を送信する。発行者側
装置Ｉは、相互通信文Ｈに含まれる利用者側装置の署名
検証用鍵ＮUが検査データベース１０５に登録されてい
るかどうかを検査する。登録されていれば、加算器１０
７及び比較器１０９を用いて、ＮU に対応する利用金額
の合計値ＹをＹ＋ｙに更新し、さらにＹ＋ｙがｘを越え
ないことを検査する。また、相互通信文Ｈを履歴データ
ベース１０８に登録する。
【００２１】この検査が正しければ小売店側装置Ｗの銀
行口座に金額ｙを振り込むように銀行に要請する。この
とき、小売店Ｗの口座を持つ銀行は利用者Ｕの口座があ
る銀行Ｂでなくても良い。さらに、Ｙ＋ｙ＝ｘならば、
検査データベース１０５からＮU を削除する。ＮU が検
査データベース１０５に登録されていない場合は、利用
者Ｕによる不正支払いが行われたものとして、不正者特
定処理を行う。また、Ｙ＋ｙ＞ｘならば、検査データベ
ース１０５からＮU を削除すると共に、やはり、利用者
Ｕによる不正支払いが行われたものとして、不正者特定
処理を行う。
【００２２】不正者特定処理では、発行者側装置Ｉは、
履歴データベース１０８より不正行為の証拠となる情報
と共に検査データベース１０５より（ｘ，Ｋ，ＮU ），
ＥI（ｘ，Ｋ，ＮU ）を銀行側装置Ｂに送付する。銀行
側装置Ｂは、不正行為の証拠（不正支払いに関連する全
ての相互通信文Ｈ）の正当性をＮU と署名検証器２０３
を用いて検証し、正しければＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）をキ
ーにして利用者データベース２０１より不正利用者Ｕを
特定する。
【００２３】次に装置１００，２００，３００，４００
の機能構成を図を参照して説明する。これらの図におい
て図２乃至図４中に示し、対応する部分には同一符号を
付けて重複説明を省略する。利用者側装置１００を図５
に示す。キーボードのような入力手段３０８により金額
ｘや支払額ｙ、利用者識別子Ｕなどを制御手段３０９に
入力することができ、この利用者側装置Ｕがその利用者
Ｕに専用の場合は、利用者識別子Ｕは制御手段３０９内
に予め記憶しておいてもよい。ｘ，Ｕ，ＥI （ｘ，Ｋ，
ＮU ）は送信手段３１０により銀行側装置Ｂへ送信さ
れ、銀行側装置Ｂよりの暗号情報ＥK （ＳI （ｘ，
ＮU ））は受領手段３１１で受信される。鍵生成器３０
１、暗号鍵生成器３０２、暗号器３０３、復号器３０４
の各動作の開始制御は制御手段３０９により行われ、送
信手段３１０の送信制御も制御手段３０９で行われ、受
信手段３１１の受信は制御手段３０９に通知される。
【００２４】署名生成器３０５、一方向関数演算器３０
６、比較器３０７の動作開始制御も制御手段３０９によ
り行われ、また制御手段３０９は比較器３０７の比較結
果に応じて各部の制御を行う。電子現金Ｃ＝（ＮU ，Ｓ
I （ｘ，ＮU ）），ｘ，利用者署名ＳU （ｅ，ｙ），ｙ
の小売店側装置Ｗへの送信は、制御手段３０９の制御に
より送信手段３１２により行われる。小売店側装置Ｗよ
りのｅ，Ｔｉｍｅ，ＸW などの信号は受信手段３１３で
受信され、各情報ｅ，Ｔｉｍｅ，ＸW とは分離され、ま
たその受信は制御手段３０９へ通知される。
【００２５】図６に銀行側装置２００を示す。利用者側
装置Ｕよりの情報は受信手段２０４で受信され、各情報
に分離されると共に受信通知が制御手段２０５へなさ
れ、制御手段２０５は利用者データベース２０１の書込
み制御、検索、読出し制御、署名作成器２０２、署名検
証器２０３の動作開始制御などを行い、制御手段２０５
の制御のもとに、ＳB （ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ））、
ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU）の発行者側装置Ｉへの送信が
送信手段２０６により行われる。
【００２６】発行者側装置Ｉからの情報は受信手段２０
７で受信され、電子現金発行用のＥK （ＳI （ｘ，
ＮU ））と、不正者特定要求情報とに分離され、前者は
送信手段２０８により利用者側装置Ｕへ送信される。受
信手段２０７の受信は制御手段２０５へ通知され、送信
手段２０８の送信が制御手段２０５により制御される。
不正者特定要求情報が受信されると、その特定のため処
理を制御手段２０５の制御のもとに行われ、不正者が特
定されると出力手段２０９より外部に通知し、所要の処
理がなされるようにされる。
【００２７】図７に小売店側装置４００を示す。利用者
側装置Ｕからの情報は受信手段４０５で受信され、各情
報に分離され、また制御手段４０６へ通知され、制御手
段４０６は署名検証器４０１，４０４、比較器４０３、
一方向関数演算器４０２の動作開始制御を、電子現金Ｃ
の受信と利用者署名ＳU （ｅ，ｙ）の受信とに対応して
行う。また時計４０７を備え、これより時刻情報Ｔｉｍ
ｅが制御手段４０６へ入力される。小売店側装置Ｗに依
存した情報ＸW は制御手段４０６内に記憶されている。
ｅ，Ｔｉｍｅ，ＸW は制御手段４０６の制御のもとに送
信手段４０８より利用者側装置Ｕへ送信される。署名検
証器４０１，４０４の各検証結果、比較器４０３の比較
結果は制御手段４０６へ入力され、制御手段４０６はこ
れら結果入力に応じて、決済要求のための相互通信Ｈを
送信手段４０９により発行者側装置Ｉへ送信する。
【００２８】図８に発行者側装置１００を示す。制御手
段１１０は署名検証器１０１、復号器１０２、比較器１
０３、署名生成器１０４、暗号器１０６、加算器１０
７、比較器１０９の各動作の開始制御、検査データベー
ス１０５及び履歴データベース１０８の書込み、検索、
読出し、の各制御を行う。銀行側装置Ｂよりの情報は受
信手段１１１で受信され、その各情報は分離されると共
に制御手段１１０へ通知され、制御手段１１０は前述し
た処理を実行するように各部を制御する。小売店側装置
Ｗよりの情報は受信手段１１２で受信され、各情報に分
離され、また制御手段１１０の制御により前述した処理
を実行させる。その結果、決済を認める場合は、送信手
段１１３により、小売店Ｗの口座がある銀行側装置へ
ｙ，ＸW を送信して、ｙの振込みを依頼する。電子現金
用の暗号ＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））、不正者特定要求情
報は制御手段１１０の制御のもとに送信手段１１４によ
り銀行側装置Ｂへ送信される。
【００２９】上述における装置１００，２００，３０
０，４００の各部は１つの電子計算機により多くの部分
が処理されるように構成されたり、数個のＤＳＰ（デジ
タル信号処理器）で構成され、必ずしも、各部が１つの
ハードウェアとして構成されないことが一般である。
【００３０】
【発明の効果】この発明は、Ｃｈａｕｍらの方式と同様
に、利用者のプライバシを保証でき、かつ不正使用を検
出できる、という特徴を備えている。さらに、この発明
は、Ｃｈａｕｍらの方式よりも支払処理における通信量
を少なくすることができる。また、分割利用が可能で、
さらに電子現金の発行者と利用者の口座を管理する金融
機関を階層的に分離することができる。
【００３１】例えば、Ｃｈａｕｍ等の方法では、電子現
金の支払において、不正が成功する確率が１／２30のと
き、処理回数を３０回実行する必要があるため、一方向
性関数の出力サイズを１２８ビットとすると、少なくと
も（３×１２８×３０）＝１１５２０ビットの通信量を
必要とする。一方、この発明での支払処理においては、
ｙ，ｅ及びそれに対する利用者の署名のサイズが通信量
となる。ｙ，ｅ（さらにＴｉｍｅ，ＸW ）のサイズの合
計は高々２００ビット程度あれば十分である。署名のサ
イズを１０２４ビットとすると高々１２００ビット程度
となる。
【００３２】従って、この発明の通信量は、支払処理時
における通信量を１０倍程度少なくすることが可能であ
る。また、この発明では発行した電子現金を合計が額面
金額になるまで何回でも分割して利用が可能である。さ
らに、電子現金の発行者側装置と利用者口座を管理する
金融機関側装置（銀行）を階層的に分離しており、発行
者側装置は、それぞれの銀行側装置から流通したり銀行
側装置に還流される電子現金の額を監視することが可能
となる。従って、発行者側装置は、ある銀行側装置を通
じて流通する電子現金の額を事前にその銀行が担保した
金額を越えないように管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明方法が適用されるシステム構成例を示
すブロック図。
【図２】この発明方法による電子現金発行処理における
機能構成を示すブロック図。
【図３】この発明方法による電子現金支払処理における
機能構成を示すブロック図。
【図４】この発明方法による電子現金の決済処理におけ
る機能構成を示す図。
【図５】この発明による利用者装置の機能構成例を示す
ブロック図。
【図６】この発明による銀行装置の機能構成例を示すブ
ロック図。
【図７】この発明による小売店装置の機能構成例を示す
ブロック図。
【図８】この発明による発行者装置の機能構成例を示す
ブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−87559（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−302288（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−20344（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−367070（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−73065（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−162059（ＪＰ，Ａ) 理想的電子現金方式，電子情報通信学 会技術研究報告，1991年 ７月15日，Ｖ ｏｌ．91 Ｎｏ．127，ｐ．39−47 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/60 410 G09C 1/00 660 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子現金を発行する機関（以降、発行者
    という）が有する装置（以降、発行者側装置という）
    と、利用者情報（口座情報）を管理する機関（以降、銀
    行という）が有する装置（以降、銀行側装置という）
    と、電子現金を発行してもらう者（以降、利用者とい
    う）が有する装置（以降、利用者側装置という）とを備
    えるシステムの電子現金実施方法において、 発行者側装置は、暗号関数ＥI と署名検証関数ＶI を公
    開し、 利用者側装置は、暗号鍵Ｋを生成し、銀行側装置に金額
    ｘを利用者の口座から引き下ろすことを要請すると共
    に、ＥI （ｘ，Ｋ）を計算して銀行側装置に送り、 銀行側装置は、利用者の口座から金額ｘを減額し、
    （ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ）），を発行者側装置に送付すると
    共に、利用者名とＥI （ｘ，Ｋ）を対として利用者デー
    タベースに記録し、 発行者側装置は、復号関数ＤI を用いて、ＥI （ｘ，
    Ｋ）を復号化してｘ，Ｋを得て、利用者側装置の署名検
    証用鍵ＮU と関数ｇで関係づけられるｎ＝ｇ（ＮU ）に
    対する署名ＳI （ｘ，ｎ）を作成すると同時に、ｎ及び
    ＥI （ｘ，Ｋ）を検査データベースに登録し、さらにＫ
    を暗号鍵としてＳI （ｘ，ｎ）を暗号化したＥK （ＳI
    （ｘ，ｎ））を計算し、それを銀行側装置に送付し、 銀行側装置は発行者側装置から送られてきたＥK （ＳI
    （ｘ，ｎ））を利用者側装置に送付し、 利用者側装置は、送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ｎ））
    を復号化して、ＳI （ｘ，ｎ）を得て、 （ＮU ，ＳI （ｘ，ｎ））を金額ｘの電子現金とするこ
    とを特徴とする階層型電子現金実施方法。
  2. 【請求項２】 電子現金を発行する機関（以降、発行者
    という）が有する装置（以降、発行者側装置という）
    と、利用者情報（口座情報）を管理する機関（以降、単
    に銀行という）が有する装置（以降、銀行側装置とい
    う）と、電子現金を発行してもらう者（以降、利用者と
    いう）が有する装置（以降、利用者側装置という）とを
    備えるシステムの電子現金実施方法において、 発行者側装置は、暗号関数ＥI と署名検証関数ＶI を公
    開し、 利用者側装置は、署名検証鍵ＮU 、署名生成鍵ＳＳU 、
    暗号鍵Ｋを生成し、銀行側装置に金額ｘを利用者の口座
    から引き下ろすことを要請すると共に、ＥI （ｘ，Ｋ，
    ＮU ）を計算して銀行側装置へ送り、 銀行側装置は、利用者の口座から金額ｘを減額し、
    （ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU）を発行者側装置に送付する
    と共に、利用者名とＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を対として利
    用者データベースに記録し、 発行者側装置は、復号関数ＤI を用いて、ＥI （ｘ，
    Ｋ，ＮU ）を復号化してｘ，Ｋ，ＮU を得て、ｎ＝ｇ
    （ＮU ）に対する署名ＳI （ｘ，ｎ）を作成すると同時
    に、ｎ及びＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を検査データベースに
    登録し、更にＫを暗号鍵としてＳI （ｘ，ｎ）を暗号化
    したＥK （ＳI （ｘ，ｎ））を計算し、それを銀行側装
    置に送付し、 銀行側装置は発行者側装置から送られてきたＥK （ＳI
    （ｘ，ｎ））を利用者側装置に送付し、 利用者側装置は、送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ｎ））
    を復号化して、ＳI （ｘ，ｎ）を得て、（ＮU ，Ｓ
    I （ｘ，ｎ））を金額ｘの電子現金とすることを特徴と
    する階層型電子現金実施方法。
  3. 【請求項３】 銀行側装置はｘ，ＥI に対し署名Ｓ
    B （ｘ，ＥI ）を作成してそのＳB （ｘ，ＥI ）を、上
    記ｘ及びＥI を発行者側装置に送付する際に発行者側装
    置へ送り、 発行者側装置は署名ＳB （ｘ，ＥI ）の正当性を検証し
    それが正しければ、上記復号関数ＤI による復号化を行
    い、また上記復号化されたｘと、銀行側装置より送付さ
    れたｘとを比較し、両者が一致した場合に上記署名ＳI
    を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の階層
    型電子現金実施方法。
  4. 【請求項４】 電子現金を受領する機関（以降、小売店
    という）が有する装置（以降、小売店側装置という）に
    対し利用者側装置が電子現金を使用する際に、小売店側
    装置は、情報ｅを生成し、それを利用者側装置に送り、 利用者側装置は、送られてきたｅ及び支払い金額ｙ（ｙ
    ＜ｘ）に対する利用者側装置の署名ＳU （ｅ，ｙ）を計
    算し、（ｘ，ＮU ，ＳI （ｘ，ｎ））及び（ｙ，Ｓ
    U （ｅ，ｙ））を小売店側装置に送付し、 小売店側装置は、発行者署名ＳI （ｘ，ｎ）の正当性を
    署名検証関数ＶI を用いて検証し、さらに利用者署名Ｓ
    U （ｅ，ｙ）の正当性をＮU を用いて検証し、併せて、
    ｙ＜ｘを検証し、 いずれの検証も正しければ、該当利用金額ｙの電子現金
    による支払いを認めることを特徴とする請求項１乃至３
    の何れかに記載の階層型電子現金実施方法。
  5. 【請求項５】 小売店側装置は上記発行者署名Ｓ
    I （ｘ，ｎ）の正当性を検証し、正しければ、時間Ｔｉ
    ｍｅ，及びＷに依存する値ＸW を変数とする一方向関数
    ｆ（Ｔｉｍｅ，ＸW ）を演算して上記情報ｅを生成し、
    ｅと共にＴｉｍｅ，及びＸW も利用者側装置へ送り、 利用者側装置はＴｉｍｅ，ＸW を変数とする一方向関数
    ｅ＝ｆ（Ｔｉｍｅ，ＸW ）を演算し、このｅと送られて
    来たｅとを比較し、一致した場合に、上記（ｙ，Ｓ
    U （ｅ，ｙ））の小売店側装置への送付を行うことを特
    徴とする請求項４記載の階層型電子現金実施方法。
  6. 【請求項６】 小売店側装置が受領した電子現金を銀行
    側装置で決済する際に、 小売店側装置は発行者側装置に利用者側装置と小売店側
    装置の間の相互通信文を送信し、 発行者側装置は、相互通信文より得られる情報ｎが検査
    データベースに登録されているかどうかを検査し、登録
    されていれば、ｎに対応する利用金額の合計値ＹをＹ＋
    ｙに更新し、Ｙ＋ｙがｘを越えないことを検査し、この
    検査が正しければ小売店の銀行口座に金額ｙを振り込む
    ように銀行側装置に要請し、さらに、Ｙ＋ｙ＝ｘなら
    ば、検査データベースからｎを削除し、Ｙ＋ｙ＞ｘなら
    ば、検査データベースからｎを削除すると共に、利用者
    による不正支払いが行われたものとして、ＥI を銀行側
    装置に送付し、銀行側装置の利用者データベースの情報
    より不正利用者名を特定することを特徴とする請求項４
    又は５記載の階層型電子現金実施方法。
  7. 【請求項７】 金額ｘ、支払額ｙを入力する入力手段
    と、 暗号鍵Ｋを生成する暗号鍵生成手段と、 署名生成鍵ＳＳU 及び署名検証鍵ＮU を生成する鍵生成
    手段と、電子現金を発行する機関が有する装置（以降、 電子現金
    発行機関側装置という）Ｉの公開暗号関数ＥI で上記金
    額ｘ，鍵Ｋ，ＮU を暗号化する暗号化手段と、 上記暗号化手段により生成された暗号情報ＥI （ｘ，
    Ｋ，ＮU ）、利用者識別子Ｕと、その利用者の口座から
    金額ｘを引き下ろす要請のメッセージを利用者情報を管
    理する機関が有する装置（以降、利用者情報管理機関側
    装置という）へ送信する手段と、 上記利用者情報管理機関側装置よりの信号を受信する手
    段と、 その受信信号を上記鍵Ｋで復号化して上記電子現金発行
    機関側装置の署名ＳI（ｘ，ＮU ）を得る復号化手段
    と、電子現金を受領する機関が有する装置（以降、 電子現金
    受領機関側装置という）Ｗより信号を受信する手段と、 そのＷよりの受信信号中の情報ｅ及び上記支払額ｙに対
    し上記署名生成鍵で利用者署名ＳU （ｅ，ｙ）を生成す
    る署名生成手段と、 上記金額ｘ，支払額ｙ，鍵ＮU ，署名ＳI （ｘ，
    ＮU ），ＳU （ｅ，ｙ）を上記電子現金受領機関側装置
    Ｗへ送信する手段と、 上記各手段を制御する制御手段と、 を具備する電子現金利用者側装置。
  8. 【請求項８】 電子現金を発行してもらう者が有する装
    置（以降、利用者側装置という）から暗号情報Ｅ
    I （ｘ，Ｋ，ＮU ）、利用者識別子Ｕ、利用者口座から
    金額ｘを引き下ろす要請メッセージよりなる信号を受信
    する手段と、ここでＫは暗号鍵、Ｎ U は利用者側装置の
    署名検証用鍵を表し、 上記金額ｘを上記利用者識別子Ｕの口座から引き下ろす
    手段と、 上記受信したＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）とＵが対として記録
    される利用者データベースと、 上記受信したｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を電子現金を発
    行する機関が有する装 置（以降、発行者側装置という）
    Ｉへ送信する手段と、 上記発行者側装置Ｉからの暗号情報Ｅ ｋ （Ｓ Ｉ （ｘ，
    ｎ））を受信する手段と、ここでＳ Ｉ （ｘ，ｎ）はＮ U
    に関連する情報ｎとｘに対する発行者側装置の署名を表
    し、 受信した 暗号化情報Ｅ ｋ （Ｓ Ｉ （ｘ，ｎ））を上記利用
    者側装置へ送信する手段と、 上記受信したＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）により上記利用者デ
    ータベースから対応する利用者識別子Ｕを検索する手段
    と、 上記各手段を動作させる制御手段と、 を具備する電子現金利用者情報管理機関装置。
  9. 【請求項９】 利用者情報を管理する機関が有する装置
    （以降、銀行側装置という）Ｂからの復号化情報Ｅ
    I （ｘ，Ｋ，ＮU ）、金額ｘを受信する手段と、 上記受信した情報ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を公開鍵暗号方
    式の秘密鍵により復号化してｘ，Ｋ，ＮU を得る復号化
    手段と、ここでｘは金額、Ｋは暗号鍵、Ｎ U は利用者側
    装置の署名用公開鍵を表し、 上記ＮU と上記ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）と利用合計Ｙ＝０
    を組として記録される検査データベースと、 上記ｘとＮU に対し、発行者署名ＳI （ｘ，ＮU ）を生
    成する署名生成手段と、 上記発行者署名ＳI （ｘ，ＮU ）を上記暗号鍵Ｋにより
    暗号化する暗号化手段と、 電子現金を受領する機関が有する装置（上記利用者側装
    置）Ｗから相互通信情報Ｈを受信する手段と、 受信したＨ中のＮU に対する利用合計Ｙを上記検査デー
    タベースから読出す手段と、 上記読取されたＹに上記受信したＨ中のｙを加算して利
    用合計Ｙを更新する手段と、 上記更新されたＹが上記受信したＨ中のｘを越えている
    かを検査する手段と、 上記Ｙがｘを越えていなければ銀行側装置へ、受信した
    Ｈ中のＸW の口座にｙを振込む要請メッセージを送信す
    る手段と、 上記受信したＨを記録する履歴データベースと、 上記更新したＹがｘと一致、又はｘを越えると、上記Ｎ
    U に対する上記検査データベースの記録を除去する手段
    と、 上記更新したＹがｘを越えると、そのＮU のＥI （ｘ，
    Ｋ，ＮU ）を上記検査データベースから読出す手段と、 上記暗号化手段の暗号化情報、上記読出されたＥ
    I （ｘ，Ｋ，ＮU ）を銀行側装置Ｂへ送信する手段と、 上記各手段を動作させる制御手段と、 を具備する電子現金発行機関装置。
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