JP3573350B2 - スマートカード読み取り装置およびスマートカード読み取り装置によりスマートカードを保護する方法 - Google Patents

Description

産業上の利用分野
本発明は、一般に、信号処理アプリケーションにおける情報に対するアクセスを制限する、集積回路（IC）カードあるいは“スマート”カード（“smart" card）を含むアクセス制御システムに関するものである。さらに具体的に云えば、本発明は欠陥が検出されたときのスマートカード読取り装置（スマートカード・リーダ）の動作に関するものである。
発明の背景
加入テレビジョン（pay−TV）システムのようなシステムには、ある番組あるいはチャンネルに対するアクセスを制限するアクセス制御サブシステムが含まれている。権利が与えられた（例えば料金を支払った）ユーザのみがその番組を見ることが許される。
アクセス制御システムは集積回路（IC）カード、すなわちスマートカードの機能を含むことがある。スマートカードは、プラスチック中に埋め込まれた信号処理ICを有するクレジットカードの大きさをもったプラスチックカードである。スマートカードはスマートカード読取り装置に挿入され、読取り装置からカード中のICへ、またカード中のICから上記読取り装置へ信号を結合する。スマートカード中のICは、アクセス制御プロトコルの部分として機密制御情報のようなデータを制御する。このICは、アメリカ合衆国 テキサス州 オースチンにあるモトローラ・セミコンダクタ（Motorola Semiconductor）から市販されている6805プロセッサのような制御マイクロコンピュータを含み、該制御マイクロコンピュータにはROM、EEROM、およびRAMのようなメモリが含まれている。プロセッサは、資格管理機能を含み、信号の暗号化（スクランブル）されたデータ成分を解読（デスクランブル）するためのキーを発生する各種の機密制御機能を実行する。
ときにはスマートカードの各種の接点が破片（デブリ:debris）やスマートカードの回路の機能不全によって短絡することがある。例えば、製造中、出荷時、ユーザによる交換時、あるいはスマートカードの拭き取り作業中に、破片類がスマートカードの接点に蓄積される。スマートカードの接点がこのように短絡すると、これによってスマートカードの電源が短絡し、あるいは電源に低インピーダンスを与え、電源を電流制限状態にする。もしカードへの信号が瞬時にターンオフされなかったり変化しないと、制御ラインからの大きな電流がスマートカードに供給され、これを破壊し、このことにより、スマートカードおよびスマートカード読取り装置の両方の回路に損傷を与える可能性がある。
発明の概要
本発明の特徴によれば、スマートカード読取り装置に結合される電源に変動が生じると、それを検出し、スマートカードに欠陥（例えば、短絡接点、あるいは他の機能不全）の可能性のあることを示す回路が設けられている。一例として、上記の回路はスマートカードに供給される電圧を基準電圧と比較して上記の変化を検出する。上記の電圧が基準電圧以下に低下したことを回路が検出すると、スマートカードの制御信号を接地電位あるいはこれに近い電位にクランプして、上記制御信号を修正（変更）する。れによりスマートカードあるいはスマートカード読取り装置のいずれかに対して損傷を与える如何なる可能性も阻止することができる。
次に示す添付の図面を参照することにより本発明をよりよく理解することができよう。
【図面の簡単な説明】
図1Aは現行のISO標準7816によって指定された代表的なスマートカードの接点の物理的な配置を示す図である。
図1Bは現行のISO標準7816によって指定された代表定なスマートカードの接点および信号の割当てを示す図である。
図２はスマートカード読取り装置で採用されている本発明の代表的な実施例を示す図である。
図３は電界効果トランジスタ（FET）を使用した本発明の他の実施例を示す図である。
図４はスマートカードへの制御ラインを分離するためのトランスミッションゲートを使用した本発明の他の実施例を示す図である。
発明の詳細な説明
国際標準化機構（ISO）の標準7816では、スマートカードのインターフェース用の仕様細目が規定されている。特に、ISO標準7816−２には、カードへの電気的インタフェースは図1Aに示すようにカードの表面に配置された８個の接点を経由するものであることが規定されている。この接点における８個の信号のうちの６個は、Vcc（電源電圧）、RST（リセット信号）、CLK（クロック信号）、GND（接地）、Vpp（カードIC中のメモリをプログラムするためのプログラム電圧）、およびI/O（シリアルデータの入／出力）である。残りの２個の接点は将来の使用のために残されている。スマートカードの各接点への信号の割当ては図1Bに示されている。
図２は本発明の代表的な一実施例を示す。８個の接点C1乃至C8を具えたISO標準7816に準拠するスマートカード100はスマートカード読取り装置200に結合されていて、これとの交信を行うものとして示されている。スマートカード100の接点C1乃至C8の定義と信号の割当てを再度図1Bに示す。
図２に示すスマートカード読取り装置200は８個の接点C1′乃至C8′を有し、これらは図1Bに示す定義、割当てと同じ定義、割当てをもっている。特に、スマートカード読取り装置の接点C1′は、スマートカード100に電源電圧を供給するためのVcc接点になっている。この代表的な実施例では、電源は調整された＋５ボルトの電源220である。
さらに、接点C2′、C3′、C7′には、制御回路210から各制御信号RST、CLK、I/Oデータがそれぞれ供給される。これらの制御信号は、制御ラインCTRL2、CTRL3、CTRL7を経て上記の接点へ、あるい上記の接点から流れる。制御回路210はマクロプロセッサ（図示せず）の指示によって、所望のアプリケーションおよび設計条件に従ってスマートカードに適正な信号を選択的に供給する。例えば、必要時に、マイクロプロセッサは、制御回路210に対して制御ラインCTRL2を経て接点C2′にリセット信号RSTを送るように指令（コマンド:command）を発する。これによってスマートカード100はリセットされる。図２には説明の都合上３本の制御ラインのみが示されているが、将来スマートカード100にあるいはスマートカード100から信号を導くために別の制御ラインを同様に利用し得ることは当業者には明らかである。
本発明の検出および修正（modification:変更）回路300は検出トランジスタQ1を含んでいる。この実施例で使用されているトランジスタQ1はモトローラ社製の2N3906トランジスタのようなPNPバイポーラトランジスタである。トランジスタQ1のエミッタ端子311は基準電圧源230に接続されている。この実施例では、基準電圧はVcc電源電圧＋５ボルトと同じ電位をもつように予め調整されている。トランジスタQ1のベース端子321は4.7KΩのベース抵抗351の一端に接続されており、抵抗351の他端は電源220の出力Vccに接続されている。この接続により検出トランジスタQ1は、後程明らかにするように電源220をモニタすることができる。
制御ラインCTRL2、CTRL3、CTRL7は、クランプトランジスタQ2、Q3、Q4のコレクタ端子332、333、334の１つのそれぞれ接続されている。この実施例におけるクランプトランジスタQ2、Q3、Q4、はモトローラ社製の型番BC546BのようなNPNバイポーラトランジスタである。クランプトランジスタQ2、Q3、Q4の各ベース端子322、323、324は、4.7KΩの抵抗352、353、354の一端にそれぞれ接続されている。抵抗352、353、354の各他端は検出トランジスタQ1のコレクタ端子331に接続されている。トランジスタQ2、Q3、Q4のエミッタ端子はすべて接地されている。
次に検出および修正（遮断:shut down）回路300の機能について説明する。回路300の検出部分の機能は電源電圧Vccの変動を検出することである。本願発明の発明者は、スマートカードの読取り装置の電源に短絡あるいは電流制限状態が存在すると、出力電圧が変化することを認識した。具体的には、出力は正規の意図する電圧Vcc（すなわち、この実施例では＋５ボルト）以下に低下する。この実施例ではトランジスタQ1はそのベース端子321においてVcc出力を常時モニタしており、電圧出力Vccが予め設定された基準電圧より0.6ボルト以上低下すると、トランジスタQ1はターンオンする。
一旦トランジスタQ1がターンオンすると、電流はクランプトランジスタQ2、Q3、Q4のベース端子322、323、324を経て回路300中の修正部分に流れ込む。このことにより、クランプトランジスタQ2、Q3、Q4はすべてターンオンし、制御ラインCTRL2、CTRL3、CTRL7を接地電位またはそれに近い電位（すなわち、Vce飽和電圧、通常0.005〜0.2ボルト）にクランプする。これによって制御ライン上の電圧を修正（変更）し、それらを実効的に遮断して、スマートカードあるいはスマートカード読取り装置のいずれかの回路に対する如何なる損傷の可能性も防止することができる。
図３は本発明の他の実施例を示す。この実施例では、検出および修正回路300はバイポーラトランジスタの代わりに電界効果トランジスタ（FET）を含んでいる。この実施例は回路300が集積回路（IC）の一部として構成される場合に特に有利である。さらに、図３に示す基準電圧源230′は可変で調整可能である。これにより、ユーザは、設計条件により検出トランジスタQ1、およびクランプトランジスタQ2、Q3、Q4がターンオンする基準電圧を調整することができる。
図４は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例では、回路300の修正部分はトランスミッションゲートG1、G2、およびG3を含んでいる。これらのトランスミッションゲートG1、G2、G3は検出トランジスタQ1によって制御される。電源220の電圧が基準電圧Vref以下に低下したことをトランジスタQ1が検出すると、該トランジスタQ1はトランスミッションゲートG1、G2、G3によって制御信号を接点C2′、C3′、C7′からそれぞれ分離するようにする。
本発明を特定の実施例に関して説明したが、本発明の本質から逸脱しない範囲で開示された各実施例に種々の修正、変更を施すことができることは当業者には明らかである。例えば、本発明は主としてISOに準拠した実施例について説明したが、非標準システムを含む任意のスマートカードに関連するシステムにも本発明を採用できることは言うまでもない。従って、請求項は前述の説明および実施例から当然に導き出されるすべての変形例も包含することを意図したものであることを理解すべきである。

Claims (7)

1. 制御信号を生成し、スマートカードに前記制御信号を供給するための信号ライン有する制御手段と、
   前記スマートカードに供給される電源電圧の変動を検出する検出手段であって、前記制御手段の動作と全く無関 係に検出動作を実行する検出手段と、
   前記信号ラインに結合され、前記検出手段が前記制御手 段の介在なしに、前記電源電圧が基準電圧以下に低下したことを前記検出手段が検出すると、前記信号ラインをほぼ接地電位にクランプするクランプ手段とからなる、スマートカード読取り装置。
2. 前記基準電圧が、前記電源電圧から約1V_be低下した電圧に予め設定されている、請求項１記載のスマートカード読取り装置。
3. 前記クランプ手段が前記検出手段に結合されている、請求項１記載のスマートカード読取り装置。
4. 前記クランプ手段がトランジスタからなる、請求項３記載のスマートカード読取り装置。
5. 前記検出手段がトランジスタからなる、請求項４記載のスマートカード読取り装置。
6. 制御手段からスマートカードに複数の制御信号を供給するステップと、
   前記制御手段と全く無関係に動作する検出手段を使用し て、前記スマートカードに供給される電源電圧の変動を 検出するステップと、
   前記制御手段の介在なしに、前記電源電圧が基準電圧以下に低下したことを前記検出手段が検出すると、前記信号ラインをほぼ接地電位にクランプするステップとからなる、スマートカード読取り装置によりスマートカードを保護する方法。
7. 前記検出するステップが、さらに前記基準電圧を前記電源電圧から約1V_be低下した電圧に予め設定するステップを含む、請求項６記載のスマートカードを保護する方法。

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