JP3874491B2 - プリペイドｉｃカードシステムおよびプリペイドｉｃカード - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣカードをプリペイドカードとして用いたプリペイドＩＣカードシステムとプリペイドＩＣカードに関する。
本発明のＩＣカードは、たとえば、公衆電話用プリペイド非接触ＩＣカードとして使用される。
【０００２】
【従来の技術】
最近、現金に代わるカードとしてプリペイドカードの利用が幅広く行われている。この種のプリペイドカードは金券としての価値を有するから、偽造の問題に遭遇する。
現在、幅広く利用されているプリペイドカードとしては、そのほとんどが磁気情報によるいわゆる磁気カードである。もちろん、磁気カードについても、種々の偽造防止対策が施されているが、磁気的なデータの変更は比較的容易なため、磁気的にデータを書き換えるなどの偽造がしばしば行われており、偽造防止にも限界がある。たとえば、磁気的記録を用いた現在のテレフォンカードなどは偽造が比較的に容易に行われやすい。そのため、磁気カードを用いたプリペイドカードは偽造されても影響が少ない、低額のプリペイドカードとして用途が限定されているのが実情である。
【０００３】
一方、マイクロコンピュータまたは論理回路（ロジック）とメモリで構成されるＩＣカードを用いたプリペイドＩＣ電話カードが欧州等で使用されている。たとえば、Ｓｉｅｍｅｎｓ社のＳＬＥ４４３６に代表される、いわゆる第３世代ＩＣカードと呼ばれているもので、カード固有データ（カードＩＤデータ）とカード固有の秘密鍵データおよびカード外部装置より入力された乱数データにより、カードはカード正当性確認のための認証データ生成アルゴリズムでもって認証データを出力し、カード外部装置がカードの正当性を確認するものである。これらＩＣカードは、それ自体の識別コード、たとえば、製造番号などをマイクロコンピュータまたは論理回路において信号処理して偽造、データの改ざんなどに対するセキュリティの向上を図っている。これらのＩＣカードとしては、接触式と非接触式との両者が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その方法はＩＣカードが正しいか否かの認証だけであって、ＩＣカードのメモリに記録されているＶＡＬＵＥ値データ、たとえば、かりにテレホンカードとして使用する場合は度数データが正しいか否かを判定していなかった。即ち、本物のカードのＶａｌｕｅ値データを改ざんされても、例えば、残度数が１度数であったものを５０度数に改ざんされても、不正を発見できなかった。これを防止するには、オンラインで、カード固有の番号（カードＩＤデータ）とその残度数をセンタ（センターコンピュータ）で常に管理しなければならず、電話カードのような大量のカードを全部把握するのは膨大なコストがかかるうえ、通信網に流れる情報量が膨大になり、事実上、実施することは不可能に近い。
【０００５】
そこで、上記ＩＣカードの偽造防止のために、本件出願人は平成９年５月６日に出願した「プリペイドＩＣカードシステム」におけるように、ＩＣカードの正当性判断の他、ＩＣカード内のメモリの金額の確認も可能なプリペイドＩＣカードシステムを提案している。このＩＣカードシステムは、例えばカード固有のデータとカード固有の秘密鍵データおよび外部装置（リーダ／ライタ）より入力された乱数データにより、カードは正当性確認のための認証データアルゴリズムにより認証データを出力し、リーダ／ライタなどの外部装置がカードの正当性を判断する。
ＩＣカードのメモリに記憶されていくＶＡＬＵＥ値データをもとに、リーダ／ライタはＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムにより認証データを生成し、ＩＣカードのメモリに記録しておくことによって、ＩＣカードが使用される際に、ＶＡＬＵＥ値データとＶＡＬＵＥ値認証データを読み出し、ＶＡＬＵＥ値データが正しいか否かを判定している。従って、ＶＡＬＵＥ値データを書き換えた時は（電話カードの場合であれば、度数を減らした時には）必ず、ＶＡＬＵＥ値認証データも書き換える必要がある。
【０００６】
ＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムは秘匿されており、ＶＡＬＵＥ値データを改ざんしようとする不正者がＶＡＬＵＥ値データを改ざんできても、ＶＡＬＵＥ値認証データとの不一致が起こり不正が発覚する。ＶＡＬＵＥ値データ生成アルゴリズムはＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）暗号アルゴリズムなどより複雑・高度なアルゴリズムを用いて、より安全性を高めることが考えられる。
また、ＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムは外部装置（リーダ／ライタ）が持っているものが、通常、ＳＡＭ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）と呼ばれるモジュール化されたユニットに格納されており、不正者等は一切解析できない。このＳＡＭにはマスター鍵データやカード固有の秘密鍵データ生成アルゴリズムも格納されている。
【０００７】
しかしながら、上述したプリペイドＩＣカードシステムは構成が複雑であり、簡便なプリペイドシステムに適用するには価格的に問題になる。
【０００８】
本発明は上述した不利益を克服して、簡単な構成で改ざんなどに耐用性のあるプリペイドＩＣカードシステムとプリペイドＩＣカードを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有するプリペイドＩＣカードと、演算処理手段を有するリーダ／ライタと を備えたプリペイドＩＣカードシステムであって、
前記リーダ／ライタは乱数を用いて認証キーを生成し、
前記ＩＣカードは前記リーダ／ライタで生成された認証キーを受信し、受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを送出し、
前記リーダ／ライタは前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを受信し、前記認証データと、前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するときに使用した前記受信したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第２ＶＡＬＵＥ値を生成し、前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと該生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致するか否かを判定し、一致しているとき前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを送出し、
前記ＩＣカードは、前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信し、該受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている当該ＩＣカード内で生成した前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき、当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、
前記ＩＣカードは、前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出し、
前記リーダ／ライタは、前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行い、課金処理結果を前記ＩＣカードに送出し、
前記ＩＣカードは、前記リーダ／ライタから送出された課金結果を受信し、該課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する、
プリペイドＩＣカードシステムが提供される。
【００１０】
また本発明によれば、少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有し、リーダ／ライタと協働して当該プリペイドＩＣカードが使用した金額を更新する、プリペイドＩＣカードであって、
前記リーダ／ライタが乱数を用いて生成した認証キーを受信し、
該受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを前記リーダ／ライタに送出し、
前記リーダ／ライタにおいて、前記受信したＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報のうち前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した金銭情報と同じ金銭情報と、前記認証キーとを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているとき送出される前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信し、
前記受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、
前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出し、
前記リーダ／ライタにおいて前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行った結果を受信し、
該受信した課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する、
処理を行う、プリペイドＩＣカード。
【００１１】
また本発明によれば、少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有し、リーダ／ライタと協働して当該プリペイドＩＣカードが使用した金額を更新する、プリペイドＩＣカードであって、
前記リーダ／ライタが乱数を用いて生成した認証キーを入力する手段と、
受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを前記リーダ／ライタに送出する手段と、
前記リーダ／ライタにおいて、前記受信したＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報のうち前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した金銭情報と同じ金銭情報と、前記認証キーとを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているとき送出される前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信する手段と、
前記受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する手段と、
前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出する手段と、
前記リーダ／ライタにおいて前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行った結果を受信する手段と、
該受信した課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する手段と
を有する、プリペイドＩＣカードが提供される。
【００１２】
好ましくは、前記第１および第２ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる。
【００１３】
また好ましくは、前記第３、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる。
【００１４】
好ましくは、前記リーダ／ライタは、時間とともに変化する乱数を用いて前記認証キーを生成する。
【００１５】
好ましくは、前記リーダ／ライタは所定の高周波で信号を送受信するアンテナを有し、該アンテナから前記ＩＣカードの動作用電力と送信信号を送出し、および受信信号を受信し、
前記プリペイドＩＣカードは所定の高周波で信号を送受信するアンテナを有する非接触式ＩＣカードであり、該ＩＣカードで受信した電力で前記ＩＣカード内の回路の給電を行い、クロック信号を抽出し、抽出したクロック信号を前記ＩＣカード内の回路のクロック信号として用いる。
【００１６】
〔作用〕
プリペイドＩＣカードシステムにおいて、プリペイド機能をもったＩＣカードとリーダ／ライタとが協働して、下記の処理を行う。
（１）リーダ／ライタが乱数を用いた認証キーを生成し、
（１）ＩＣカードとリーダ／ライタにおいてそれぞれ、同じ認証キーと、同じＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、ＩＣカードとリーダ／ライタとが共に、正当であることを認証し、
（２）ＩＣカードにおいて、ＩＣカードの固有キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、生成した第４ＶＡＬＵＥ値認証データとメモリに保存されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、第３ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されてから第４ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されるまでの間に、ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが改ざんされていないこと（正常であること）を確認し、
（３）ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが正常な場合、リーダ／ライタは、ＩＣカードの使用を許可し、使用に応じて課金処理を行い、
（４）ＩＣカードは、課金結果に基づいてＶＡＬＵＥ値データの金銭情報を更新し、更新した金銭情報と固有キーを用いて第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成してメモリに記憶する。
【００１７】
プリペイドＩＣカードは、
（１）リーダ／ライタが乱数を用いたて生成した認証キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、生成して第１ＶＡＬＵＥ値認証データとＶＡＬＵＥ値データをリーダ／ライタに送出し、
（２）リーダ／ライタにおいて、認証キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと、第１ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、ＩＣカードとリーダ／ライタとが共に、正当であることを認証された場合、ＩＣカードの固有キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、生成した第４ＶＡＬＵＥ値認証データとメモリに保存されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、第３ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されてから第４ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されるまでの間に、ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが改ざんされていないこと（正常であること）を確認し、
（３）ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが正常なばあい、正常であることをリーダ／ライタに通知し、リーダ／ライタによりＩＣカードの使用が許可され、使用に応じて課金処理が行われたとき、課金結果に基づいてＶＡＬＵＥ値データの金銭情報を更新し、更新した金銭情報と固有キーを用いて第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成してメモリに記憶する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
【第１実施形態】
以下、本発明のプリペイドＩＣカードシステムおよびプリペイドＩＣカードの第１の実施の形態を述べる。
図１は本発明のプリペイドＩＣカードシステムの第１の実施の形態としてのプリペイド用非接触ＩＣカードシステムの構成図である。第１の実施の形態においては、ＩＣカードとして非接触ＩＣカードを用いた例を述べる。
図１に図解したプリペイド用非接触ＩＣカードシステムは、外部装置としてのリーダ／ライタ１０と、プリペイドカードとしての非接触ＩＣカード２０とを有する。
本発明の第１の実施の形態として、非接触ＩＣカード２０として、公衆電話用プリペイドカードとして使用され、メモリに使用可能な残金値や公衆電話機の残度数などの金銭情報を含む「ＶＡＬＵＥ値データ」が記録されている非接触式ＩＣカードを例示する。非接触ＩＣカードに対する外部装置としては、公衆電話機に併設されていて公衆電話機用プリペイドカードとしての非接触ＩＣカードの信号処理を行うリーダ／ライタ１０を例示する。
【００１９】
リーダ／ライタ１０は、演算処理手段としてのコンピュータ１１と、メモリ１２と、変調回路１３と、復調回路１４と、送受信用アンテナ１５と、クロック信号発生回路１６と、電源１７とを有する。
非接触ＩＣカード２０は、マイクロコンピュータまたは論理回路で実現される処理回路（演算回路）２１と、メモリ２２と、変調回路２３と、復調回路２４と、送受信用アンテナ２５と、クロック抽出回路２６と、電源回路２７とを有する。
【００２０】
メモリ２２には下記のデータが記憶されているとする。
ＩＤデータとしてたとえば非接触ＩＣカード２０の製造段階に決定される製造番号、
プリペイドカードの初期値として、たとえば￥１００００、
現在の残高、たとえば￥５０００
メモリ２２はまた、後述する処理回路２１で動作するプログラムおよびその他のデータを記憶する。
【００２１】
リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との基本動作を述べる。
リーダ／ライタ１０において、送受信用アンテナ１５から、変調回路１３においてコンピュータ１１からの所定の信号とクロック信号発生回路１６からのクロックＣＬＫとを所定の周波数の搬送波信号を用いて変調した変調回路１３からの高周波信号が発せられている。
送受信用アンテナ１５の電磁界領域に非接触ＩＣカード２０が近接すると、送受信用アンテナ２５が感応して信号を受信する。送受信用アンテナ２５の受信信号は電源回路２７において整流されてＤＣ電圧が生成され、非接触ＩＣカード２０を動作させる電源として使用される。クロック抽出回路２６は電源回路２７に印加された高周波信号から、クロック信号発生回路１６で発したと同等のクロックＣＬＫを抽出する。電源回路２７からの電圧が所定値に到達し、クロック抽出回路２６から正規のクロックＣＬＫが抽出されるとコンピュータ１１、変調回路２３、復調回路２４が動作する。復調回路２４は送受信用アンテナ２５で受信した信号を復調して処理回路２１に印加する。処理回路２１は後述するように、リーダ／ライタ１０からの送信信号が適切な場合、ＡＴＲ（Answer To Reset)信号を出力し、応答信号を変調回路２３に送出し、変調回路２３は所定の搬送波信号を用いて処理回路２１からの信号を変調し、送受信用アンテナ２５を介してリーダ／ライタ１０の送受信用アンテナ１５に送出する。
リーダ／ライタ１０の送受信用アンテナ１５は非接触ＩＣカード２０の送受信用アンテナ２５からのＡＴＲ信号を受信し、復調回路１４が受信信号を復調してコンピュータ１１に印加する。これにより、コンピュータ１１は非接触ＩＣカード２０が接近したことを理解する。次いで、コンピュータ１１は復調された信号の適否を判断して、非接触ＩＣカード２０と以下に詳述する信号授受を行うか否かを判断する。
【００２２】
以下、主として、リーダ／ライタ１０のコンピュータ１１の信号処理と、非接触ＩＣカード２０の処理回路２１の信号処理とを述べる。なお、リーダ／ライタ１０における送信動作は変調回路１３および送受信用アンテナ１５によって行われ、受信動作は送受信用アンテナ１５および復調回路１４によって行われるが、以下の記述においてはこれらの動作の説明は割愛する。同様に、非接触ＩＣカード２０における送信動作は変調回路２３および送受信用アンテナ２５によって行われ、受信動作は送受信用アンテナ２５および復調回路２４によって行われるが、以下の記述においてはこれらの動作の説明は割愛する。また、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とはともに送受信用アンテナ１５と送受信用アンテナ２５とを介して送受信可能な距離および位置にあるものとする。
【００２３】
図２は第１の実施の形態の、コンピュータ１１と処理回路２１との信号処理を図解したフローチャートである。ステップ１〜９はコンピュータ１１の動作を示し、ステップ１１〜１９は処理回路２１の動作を示す。
【００２４】
ステップ１：認証キーの生成と送信
公衆電話機に併置されたリーダ／ライタ１０のコンピュータ１１は任意の認証キーを決定する。本実施の形態においては、上記認証キーは、たとえば、任意の乱数である。
リーダ／ライタ１０にはコンピュータ１１が設けられているので、多少複雑な乱数を用いることもできるが、非接触ＩＣカード２０の処理回路２１を論理回路などで構成した場合は簡単な乱数が望ましい。
乱数の例としては、たとえば、（１）そのときの時刻（時刻ｔｔ、分ｍｍ、秒ｓｓ）、
（１）モンテカルロ法による任意の乱数、（２）その時の月（ＭＭ）、日（ＤＤ）、時刻（時刻ｔｔ、、分ｍｍ、秒ｓｓ）、（３）これら時間データ、すなわち、１０桁のＭＭＤＤｔｔｍｍｓｓを２乗して中央の４桁のみ抽出した数字などを用いることができる。
このように、乱数を用いた認証キーは固定ではなくその時に応じて変化するものを用いる。そうすることにより、固定の認証キーを用いるより、機密性、換言すれば、偽造、改ざんなどに対する安全性が一層高まる。したがって、簡単な乱数でもよい。
リーダ／ライタ１０内の変調回路１３は搬送波信号で認証キーを変調する。送受信用アンテナ１５から認証キーを含む変調信号を空間に送出する。
【００２５】
ステップ１１：認証キーの受信
送受信用アンテナ１５の電磁界領域に公衆電話用プリペイドとしての非接触ＩＣカード２０が接近すると、非接触ＩＣカード２０の送受信用アンテナ２５は上記乱数から発生させた認証キーを含む変調信号を受信し、復調回路２４で認証キーを含む復調した結果を復調して処理回路２１に印加する。
【００２６】
ステップ１２：第１のＶＡＬＵＥ値認証データの生成と送信
非接触ＩＣカード２０のメモリ２２には、ＶＡＬＵＥ値として上述したように、ＩＤコードとしての製造番号、プリペイドの初期値＝￥１００００と、現在の残額＝￥５０００が記録されている。
処理回路２１は、正当な認証キーが受信されたとき、受信した認証キーとメモリ２２に記録されているＶＡＬＵＥ値からＶＡＬＵＥ値認証データ（第１のＶＡＬＵＥ値認証データまたはＩＣカード・ＶＡＬＵＥ値認証データ）を生成する。認証キーとＶＡＬＵＥ値から第１のＶＡＬＵＥ値認証データを生成する方法としては、たとえば、上述のごとく乱数で生成された認証キーとＶＡＬＵＥ値とを加算する、あるいは、両者を乗算する、または、論理和をとるなどの種々の演算をとることができる。処理回路２１が簡単な論理回路で実現したときはＶＡＬＵＥ値認証データの生成は簡単な演算が好ましい。他方、処理回路２１をマイクロコンピュータなどで実現した場合は多少複雑な演算でもよい。第１のＶＡＬＵＥ値認証データをこのように信号処理して決定すると、直接、残額などの金額をＶＡＬＵＥ値認証データとして使用するときより、機密性が高まる。すなわち、上記のごとく暗号処理された第１のＶＡＬＵＥ値認証データはそのままでは残額を意味しないから、秘匿性が高い。
上記のごとく生成した第１のＶＡＬＵＥ値認証データと、それに用いた金銭情報、たとえば、現在の残額とは変調回路２３で所定の搬送波信号で変調されて送受信用アンテナ２５からリーダ／ライタ１０に送出される。
【００２７】
第１実施例
第１のＶＡＬＵＥ値認証データを生成する第１実施例の具体例を示す。この例では、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報として（初期値−現在の残額）を用いる。このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を用いた第１ＶＡＬＵＥ値認証データを、たとえば、下記の演算によって生成する。
初期金額値 ￥１００００
−）現在の残額 ￥５０００
ＥＸＯＲ 認証キー
すなわち、プリペイドカードの初期金額値から現在の残額を減じた結果に、リーダ／ライタ１０から受信した認証キーを排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ
ＯＲ）演算を行う。
上記差計算、排他的論理和演算は、簡単な論理回路で実現できるから、処理回路２１の回路構成は簡単ですむ。
なお、（初期金額値−現在の残高）に認証キーを信号処理して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する方法は上述したように、上記排他的論理和の他、単純な和、差、乗算など、適宜の演算を行うことができる。
【００２８】
第２実施例
第１のＶＡＬＵＥ値認証データを生成する第２実施例の具体例を示す。この例では、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報として（現在の残高）を用いる。このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を用いた第１ＶＡＬＵＥ値認証データを下記の演算によって生成する。
現在の残額 ￥５０００
ＥＸＯＲ 認証キー
すなわち、プリペイドカードのメモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の現在の残高に、リーダ／ライタ１０から受信した認証キーを排他的論理和（ＥｘｃｌｕｓｉｖｅＯＲ）演算を行う。
上記差計算、排他的論理和演算は、簡単な論理回路で実現できるから、処理回路２１の回路構成は簡単ですむ。
なお、（現在の残高）に認証キーを信号処理して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する方法は上述したように、上記排他的論理和の他、単純な和、差、乗算など、適宜の演算を行うことができる。
【００２９】
第１実施例と第２実施例との比較
第１実施例はプリペイドの初期金額値も考慮しているから、任意の金額で発行されるプリペイドカードに適用する。たとえば、この場合、初期金額値そのものも改ざんされる可能性がある。そのため初期金額値も信号処理の対象にする。
他方、第２実施例は定額で発行するプリペイドカードに適している。この場合、初期金額値が改ざんされても容易に検出できる。
いずれの実施例においても、第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成のために、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をこのように信号処理しており、第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成のために、直接、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報、たとえば、現在の残額のみを使用しないので、秘匿性（機密性）が高い。
第１実施例および第２実施例において、上記のごとく生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと、ＶＡＬＵＥ値データ内の現在の残額などの金銭情報は変調回路２３で所定の搬送波信号で変調されて送受信用アンテナ２５からリーダ／ライタ１０に送出される。
【００３０】
ステップ２：第２のＶＡＬＵＥ値認証データの生成
リーダ／ライタ１０の送受信用アンテナ１５は非接触ＩＣカード２０内の送受信用アンテナ２５からの上記送信信号を受信する。復調回路１４は送受信用アンテナ１５の受信信号を復号し、復調結果をコンピュータ１１に印加する。コンピュータ１１は、メモリ１２に記憶してある非接触ＩＣカード２０に送出した認証キーと、非接触ＩＣカード２０から受信したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報からリーダ／ライタ１０におけるＶＡＬＵＥ値認証データ（第２ＶＡＬＵＥ値認証データまたはリーダ／ライタ・ＶＡＬＵＥ値認証データ）を生成する。第２ＶＡＬＵＥ値認証データの生成方法は、処理回路２１と同じである。なお、この場合も上述した第１実施例または第２実施例と同様の演算処理を行う。
コンピュータ１１は、認証キーとして自己が非接触ＩＣカード２０に送出しメモリ１２に記憶しているものを用いる。
【００３１】
ステップ３：リーダ／ライタ１０の認証
コンピュータ１１は、非接触ＩＣカード２０から受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと、リーダ／ライタ１０内で自己が生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データとを照合して一致しているか否かを判定する。認証キーが同じであるから、リーダ／ライタ１０内のコンピュータ１１の認証データ生成アルゴリズムと非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１の認証データアルゴリズムとが一致していれば、第１のＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとは一致する。すなわち、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とは同じアルゴリズムで処理する正当な仲間として認識できる。すなわち、リーダ／ライタ１０は正しい非接触ＩＣカード２０と交信していることが確認できる。したがって、以下の動作に進めることができる。
【００３２】
ステップ４：第２ＶＡＬＵＥ値認証データの送信
リーダ／ライタ１０における、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との認証動作が完了したら、コンピュータ１１は、第２ＶＡＬＵＥ値認証データを変調回路２３、送受信用アンテナ２５を介して非接触ＩＣカード２０に送出する。
【００３３】
ステップ１３：第２ＶＡＬＵＥ値認証データの受信、照合
非接触ＩＣカード２０の処理回路２１は、受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと、自分がリーダ／ライタ１０に送出しメモリ２２に記憶している第１ＶＡＬＵＥ値認証データとを照合する。認証キーが同じであり、コンピュータ１１の認証データ生成アルゴリズムと処理回路２１の認証データアルゴリズムとが一致していれば、第１ＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとは一致する。すなわち、リーダ／ライタ１０は正しい非接触ＩＣカード２０と交信していることが確認できる。したがって、第１ＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているときは、処理回路２１はリーダ／ライタ１０は交信可能な正当なリーダ／ライタであると判断する。
【００３４】
以上の動作により、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とは相互に信頼して交信可能な相手であることを確認できたことになる。本実施の形態においては、リーダ／ライタ１０において時間に応じて変化する乱数を用いて認証キーを変化させているので、同じ演算方式の非接触ＩＣカード２０とリーダ／ライタ１０とが交信可能になるという機密度を高めた方法をとっている。特に、認証キーとして乱数を用いた暗号データを交信しているので、それが盗聴されたとしても、第３者には実際の意味が分かりにくい。また、非接触ＩＣカード２０のメモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データを改ざんしようとする不正使用者がいたとしても、非接触ＩＣカード２０とリーダ／ライタ１０のそれぞれの認証が終了していないと、以下に述べるＶＡＬＵＥ値データの書き換えはできない。
リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との認証を行うことにより、たとえば、偽装した非接触ＩＣカード２０、または、偽装したリーダ／ライタ１０で正規の非接触ＩＣカード２０のデータを改ざんするように悪用が未然に防止できる。
次いで、ＶＡＬＵＥ値データの正当性の確認動作を行う。
【００３５】
ステップ１４：固有のキーを用いて第４ＶＡＬＵＥ値認証データの生成
非接触ＩＣカード２０のメモリ２２には、ステップ１７において処理される、前回の正当な手続きにより生成されて記憶されている、第３ＶＡＬＵＥ値認証キーが存在する。
【００３６】
第１実施例
第１実施例としての、非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１における第３ＶＡＬＵＥ値認証データの生成として、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報＝初期金額値−現在の残額を用い、このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報と非接触ＩＣカード２０の製造番号（固有のキー）との加算を行う。
処理回路２１は、メモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報（＝前回の残高）と非接触ＩＣカード２０の固有のキーデータ、すなわち製造番号との加算を行い、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する。
なお上記加算に代えて、減算、乗算、その他の論理演算などを行うことができる。
【００３７】
第２実施例
第２実施例としての、非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１における第３のＶＡＬＵＥ値認証データの生成は、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報（現在の残高）を用い、このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報と非接触ＩＣカード２０の製造番号との加算を行う。
処理回路２１は、メモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報（前回の残高）と非接触ＩＣカード２０の固有のキーデータ、すなわち製造番号との加算を行い、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する。
なお上記加算に代えて、減算、乗算、その他の論理演算などを行うことができる。
【００３８】
ステップ１５：改ざんのチェック
非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１は第３のＶＡＬＵＥ値認証データと第４のＶＡＬＵＥ値認証データとを比較し、メモリ２２の金銭情報が改ざんされていないことの確認を行う。すなわち、第４のＶＡＬＵＥ値認証データが第３のＶＡＬＵＥ値認証データと同じかを確認する。
第３のＶＡＬＵＥ値認証データと第４のＶＡＬＵＥ値認証データとが同じであれば、非接触ＩＣカード２０のＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報は不正に改ざんされていない。この場合は、非接触ＩＣカード２０を用いて公衆電話機を正当に使用できる。この時、非接触ＩＣカード２０からリーダ／ライタ１０に正当な非接触ＩＣカードを示す信号が送信される。なお、前回の残額と今回の残額とを金額そのもので判断するのではなく、固有のキーデータを用いて演算処理した結果で判断しているので、改ざんに対して機密性が高い。
【００３９】
ステップ１６：金銭情報の正常を送信
処理回路２１はメモリ２２のＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報が正常であると判断したとき、その正常情報をリーダ／ライタ１０に送信する。
【００４０】
ステップ５：非接触ＩＣカード２０のメモリ２２の内容（ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報）が正しいとき、リーダ／ライタ１０は非接触ＩＣカード２０を用いた通話を許可し、使用した公衆電話機の料金に相当する課金処理を開始する。
【００４１】
ステップ６：リーダ／ライタ１０における課金処理
公衆電話機の使用の間、リーダ／ライタ１０内のコンピュータ１１は通話に相当する金額を課金し、通話が終了すると、コンピュータ１１は使用した金額に相当する金額を非接触ＩＣカード２０に送信する。
【００４２】
ステップ１７：残額の更新
処理回路２１はリーダ／ライタ１０からの使用金額を受信し、メモリ２２の前回使用金額を更新し、さらにメモリ２２のＶＡＬＵＥ値認証データを更新する。以上により、正当に非接触ＩＣカード２０の残額が更新された。
【００４３】
ステップ７：異常処理（図示せず）
ステップ１５における処理において、第４ＶＡＬＵＥ値認証データと第３ＶＡＬＵＥ値認証データとが不一致の場合は、第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときから第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときとの間に、ＶＡＬＵＥ値データが改ざんされていることを意味する。この場合、非接触ＩＣカード２０からリーダ／ライタ１０に正当な非接触ＩＣカードを示す信号が送信されない。リーダ／ライタ１０は第２ＶＡＬＵＥ値認証データを送出後、所定時間経過しても、非接触ＩＣカード２０が正当である信号を受信しないから、非接触ＩＣカード２０のＶＡＬＵＥ値データが正当でないと判断して、警報信号、たとえば、異常音を発して、非接触ＩＣカード２０との更新を中断する。
【００４４】
第１実施の形態の効果
以上述べたように、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報と、カード外部装置のデータ（認証キー１）をもとに非接触ＩＣカード２０が第１ＶＡＬＵＥ値認識データを作成、非接触ＩＣカードのメモリに記録を行い、ＶＡＬＵＥ値データと第１ＶＡＬＵＥ値認証データをリーダ／ライタ１０（外部装置）へ送信することによりリーダ／ライタ１０が再び第２ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との双方のＶＡＬＵＥ値認証データが一致することにより非接触ＩＣカード２０の正当性を判断している。したがって、たとえば、非接触ＩＣカード２０が偽造されているときは正当性が確認できないことになり、そのような非接触ＩＣカード２０を利用できないことになり、プリペイドＩＣカードシステムは信頼性が高い。したがって、偽造した非接触ＩＣカード２０は使用できないし、偽造したリーダ／ライタ１０で非接触ＩＣカード２０のメモリ２２内のＶＡＬＵＥ値データなどのデータの改ざんは困難である。
また、かりに非接触ＩＣカード２０のメモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データを改ざんできたとしても処理回路２１におけるＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムが秘匿されているので、第３ＶＡＬＵＥ値認証データと第４ＶＡＬＵＥ値認証データとの不一致が起こり不正使用が発覚する。
特に、非接触ＩＣカード２０の内部において、第３ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した残額が、第４ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した残額より増えていないことを確認し、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報の改ざんを防止している。
さらに、非接触ＩＣカード２０は処理が簡単であり、構成も簡単になる。したがって、安価に製造でき、比較的低価格のプリペイドカードとしても適用できる。しかも機密性が高い。
また、以上の実施の形態においては、非接触ＩＣカード２０の認証およびメモリ２２のＶＡＬＵＥ値データの改ざんのチェックをリーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０のみが行えるから、たとえば、中央の大型コンピュータを用いる必要がない。
【００４５】
第２実施形態
第１の実施の形態として、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とを例示した。本発明の第２の実施の形態は、非接触ＩＣカード２０ではなく、接触式のＩＣカードを用いた場合を例示する。
ただし、接触式のＩＣカードを用いた場合、送受信用アンテナ１５と送受信用アンテナ２５とを介して無線通信する他は、上述したプリペイドＩＣカードシステムと同様である。
なお、接触式ＩＣカードも用いた場合、視覚的に接続関係が理解しやすいし、接続し易いから、非接触ＩＣカードに比較して改ざんされやすい傾向にある。逆に言えば、非接触ＩＣカード２０は使用する無線周波数などの条件が知らないと改ざん用リーダ／ライタなどとの接続が難しいから、構成的に機密性が高いと言える。
しかしながら、この点を除けば、第２実施の形態も第１実施の形態と同様である。
【００４６】
〔その他の適用例〕
以上プリペイドＩＣカードシステムとして、公衆電話機用プリペイドカードについて例示したが、本発明のプリペイドＩＣカードおよびプリペイドＩＣカードシステムは種々のプリペイドカードおよびプリペイドシステムに適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＩＣプリペイドカードシステムにおいて、プリペイドカードとそれを処理するリーダ／ライタとの両者の認証をしているから、偽造などに耐用性があり、機密性の高い処理ができる。
【００４８】
さらに本発明においてはプリペイドカードのデータの改ざんが困難である。
【００４９】
本発明のプリペイドＩＣカードシステムはリーダ／ライタのみでプリペイドカードの処理が可能であり、たとえば、中央センタの大型コンピュータなどと接続する必要がない。したがって、簡単な構成で高い機密性を実現できたプリペイドＩＣカードシステムである。
【００５０】
本発明のプリペイドカードは低価格で製造できるから、広範囲なプリペイドカードとして活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明のプリペイドＩＣカードシステムの実施の形態としての構成図である。
【図２】 図２は図１に図解したプリペイドＩＣカードシステムの実施の形態としてのフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・リーダ／ライタ
１１・・コンピュータ、１２・・メモリ、１３・・変調回路
１４・・復調回路、１５・・送受信用アンテナ
１６・・クロック信号発生回路、１７・・電源
２０・・非接触ＩＣカード
２１・・処理回路、２２・・メモリ、２３・・変調回路
２４・・復調回路、２５・・送受信用アンテナ
２６・・クロック抽出回路、２７・・電源回路
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣカードをプリペイドカードとして用いたプリペイドＩＣカードシステムとプリペイドＩＣカードに関する。
本発明のＩＣカードは、たとえば、公衆電話用プリペイド非接触ＩＣカードとして使用される。
【０００２】
【従来の技術】
最近、現金に代わるカードとしてプリペイドカードの利用が幅広く行われている。この種のプリペイドカードは金券としての価値を有するから、偽造の問題に遭遇する。
現在、幅広く利用されているプリペイドカードとしては、そのほとんどが磁気情報によるいわゆる磁気カードである。もちろん、磁気カードについても、種々の偽造防止対策が施されているが、磁気的なデータの変更は比較的容易なため、磁気的にデータを書き換えるなどの偽造がしばしば行われており、偽造防止にも限界がある。たとえば、磁気的記録を用いた現在のテレフォンカードなどは偽造が比較的に容易に行われやすい。そのため、磁気カードを用いたプリペイドカードは偽造されても影響が少ない、低額のプリペイドカードとして用途が限定されているのが実情である。
【０００３】
一方、マイクロコンピュータまたは論理回路（ロジック）とメモリで構成されるＩＣカードを用いたプリペイドＩＣ電話カードが欧州等で使用されている。たとえば、Ｓｉｅｍｅｎｓ社のＳＬＥ４４３６に代表される、いわゆる第３世代ＩＣカードと呼ばれているもので、カード固有データ（カードＩＤデータ）とカード固有の秘密鍵データおよびカード外部装置より入力された乱数データにより、カードはカード正当性確認のための認証データ生成アルゴリズムでもって認証データを出力し、カード外部装置がカードの正当性を確認するものである。これらＩＣカードは、それ自体の識別コード、たとえば、製造番号などをマイクロコンピュータまたは論理回路において信号処理して偽造、データの改ざんなどに対するセキュリティの向上を図っている。これらのＩＣカードとしては、接触式と非接触式との両者が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その方法はＩＣカードが正しいか否かの認証だけであって、ＩＣカードのメモリに記録されているＶＡＬＵＥ値データ、たとえば、かりにテレホンカードとして使用する場合は度数データが正しいか否かを判定していなかった。即ち、本物のカードのＶａｌｕｅ値データを改ざんされても、例えば、残度数が１度数であったものを５０度数に改ざんされても、不正を発見できなかった。これを防止するには、オンラインで、カード固有の番号（カードＩＤデータ）とその残度数をセンタ（センターコンピュータ）で常に管理しなければならず、電話カードのような大量のカードを全部把握するのは膨大なコストがかかるうえ、通信網に流れる情報量が膨大になり、事実上、実施することは不可能に近い。
【０００５】
そこで、上記ＩＣカードの偽造防止のために、本件出願人は平成９年５月６日に出願した「プリペイドＩＣカードシステム」におけるように、ＩＣカードの正当性判断の他、ＩＣカード内のメモリの金額の確認も可能なプリペイドＩＣカードシステムを提案している。このＩＣカードシステムは、例えばカード固有のデータとカード固有の秘密鍵データおよび外部装置（リーダ／ライタ）より入力された乱数データにより、カードは正当性確認のための認証データアルゴリズムにより認証データを出力し、リーダ／ライタなどの外部装置がカードの正当性を判断する。
ＩＣカードのメモリに記憶されていくＶＡＬＵＥ値データをもとに、リーダ／ライタはＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムにより認証データを生成し、ＩＣカードのメモリに記録しておくことによって、ＩＣカードが使用される際に、ＶＡＬＵＥ値データとＶＡＬＵＥ値認証データを読み出し、ＶＡＬＵＥ値データが正しいか否かを判定している。従って、ＶＡＬＵＥ値データを書き換えた時は（電話カードの場合であれば、度数を減らした時には）必ず、ＶＡＬＵＥ値認証データも書き換える必要がある。
【０００６】
ＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムは秘匿されており、ＶＡＬＵＥ値データを改ざんしようとする不正者がＶＡＬＵＥ値データを改ざんできても、ＶＡＬＵＥ値認証データとの不一致が起こり不正が発覚する。ＶＡＬＵＥ値データ生成アルゴリズムはＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）暗号アルゴリズムなどより複雑・高度なアルゴリズムを用いて、より安全性を高めることが考えられる。
また、ＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムは外部装置（リーダ／ライタ）が持っているものが、通常、ＳＡＭ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）と呼ばれるモジュール化されたユニットに格納されており、不正者等は一切解析できない。このＳＡＭにはマスター鍵データやカード固有の秘密鍵データ生成アルゴリズムも格納されている。
【０００７】
しかしながら、上述したプリペイドＩＣカードシステムは構成が複雑であり、簡便なプリペイドシステムに適用するには価格的に問題になる。
【０００８】
本発明は上述した不利益を克服して、簡単な構成で改ざんなどに耐用性のあるプリペイドＩＣカードシステムとプリペイドＩＣカードを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有するプリペイドＩＣカードと、演算処理手段を有するリーダ／ライタと を備えたプリペイドＩＣカードシステムであって、
前記リーダ／ライタは乱数を用いて認証キーを生成し、
前記ＩＣカードは前記リーダ／ライタで生成された認証キーを受信し、受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを送出し、
前記リーダ／ライタは前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを受信し、前記認証データと、前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するときに使用した前記受信したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第２ＶＡＬＵＥ値を生成し、前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと該生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致するか否かを判定し、一致しているとき前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを送出し、
前記ＩＣカードは、前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信し、該受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている当該ＩＣカード内で生成した前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき、当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、
前記ＩＣカードは、前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出し、
前記リーダ／ライタは、前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行い、課金処理結果を前記ＩＣカードに送出し、
前記ＩＣカードは、前記リーダ／ライタから送出された課金結果を受信し、該課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する、
プリペイドＩＣカードシステムが提供される。
【００１０】
また本発明によれば、少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有し、リーダ／ライタと協働して当該プリペイドＩＣカードが使用した金額を更新する、プリペイドＩＣカードであって、
前記リーダ／ライタが乱数を用いて生成した認証キーを受信し、
該受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを前記リーダ／ライタに送出し、
前記リーダ／ライタにおいて、前記受信したＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報のうち前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した金銭情報と同じ金銭情報と、前記認証キーとを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているとき送出される前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信し、
前記受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、
前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出し、
前記リーダ／ライタにおいて前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行った結果を受信し、
該受信した課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する、
処理を行う、プリペイドＩＣカード。
【００１１】
また本発明によれば、少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有し、リーダ／ライタと協働して当該プリペイドＩＣカードが使用した金額を更新する、プリペイドＩＣカードであって、
前記リーダ／ライタが乱数を用いて生成した認証キーを入力する手段と、
受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを前記リーダ／ライタに送出する手段と、
前記リーダ／ライタにおいて、前記受信したＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報のうち前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した金銭情報と同じ金銭情報と、前記認証キーとを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているとき送出される前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信する手段と、
前記受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する手段と、
前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出する手段と、
前記リーダ／ライタにおいて前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行った結果を受信する手段と、
該受信した課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する手段と
を有する、プリペイドＩＣカードが提供される。
【００１２】
好ましくは、前記第１および第２ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる。
【００１３】
また好ましくは、前記第３、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる。
【００１４】
好ましくは、前記リーダ／ライタは、時間とともに変化する乱数を用いて前記認証キーを生成する。
【００１５】
好ましくは、前記リーダ／ライタは所定の高周波で信号を送受信するアンテナを有し、該アンテナから前記ＩＣカードの動作用電力と送信信号を送出し、および受信信号を受信し、
前記プリペイドＩＣカードは所定の高周波で信号を送受信するアンテナを有する非接触式ＩＣカードであり、該ＩＣカードで受信した電力で前記ＩＣカード内の回路の給電を行い、クロック信号を抽出し、抽出したクロック信号を前記ＩＣカード内の回路のクロック信号として用いる。
【００１６】
〔作用〕
プリペイドＩＣカードシステムにおいて、プリペイド機能をもったＩＣカードとリーダ／ライタとが協働して、下記の処理を行う。
（１）リーダ／ライタが乱数を用いた認証キーを生成し、
（１）ＩＣカードとリーダ／ライタにおいてそれぞれ、同じ認証キーと、同じＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、ＩＣカードとリーダ／ライタとが共に、正当であることを認証し、
（２）ＩＣカードにおいて、ＩＣカードの固有キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、生成した第４ＶＡＬＵＥ値認証データとメモリに保存されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、第３ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されてから第４ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されるまでの間に、ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが改ざんされていないこと（正常であること）を確認し、
（３）ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが正常な場合、リーダ／ライタは、ＩＣカードの使用を許可し、使用に応じて課金処理を行い、
（４）ＩＣカードは、課金結果に基づいてＶＡＬＵＥ値データの金銭情報を更新し、更新した金銭情報と固有キーを用いて第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成してメモリに記憶する。
【００１７】
プリペイドＩＣカードは、
（１）リーダ／ライタが乱数を用いたて生成した認証キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、生成して第１ＶＡＬＵＥ値認証データとＶＡＬＵＥ値データをリーダ／ライタに送出し、
（２）リーダ／ライタにおいて、認証キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと、第１ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、ＩＣカードとリーダ／ライタとが共に、正当であることを認証された場合、ＩＣカードの固有キーと、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、生成した第４ＶＡＬＵＥ値認証データとメモリに保存されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データとの照合により、第３ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されてから第４ＶＡＬＵＥ値認証データが生成されるまでの間に、ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが改ざんされていないこと（正常であること）を確認し、
（３）ＩＣカード内のＶＡＬＵＥ値データが正常なばあい、正常であることをリーダ／ライタに通知し、リーダ／ライタによりＩＣカードの使用が許可され、使用に応じて課金処理が行われたとき、課金結果に基づいてＶＡＬＵＥ値データの金銭情報を更新し、更新した金銭情報と固有キーを用いて第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成してメモリに記憶する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
【第１実施形態】
以下、本発明のプリペイドＩＣカードシステムおよびプリペイドＩＣカードの第１の実施の形態を述べる。
図１は本発明のプリペイドＩＣカードシステムの第１の実施の形態としてのプリペイド用非接触ＩＣカードシステムの構成図である。第１の実施の形態においては、ＩＣカードとして非接触ＩＣカードを用いた例を述べる。
図１に図解したプリペイド用非接触ＩＣカードシステムは、外部装置としてのリーダ／ライタ１０と、プリペイドカードとしての非接触ＩＣカード２０とを有する。
本発明の第１の実施の形態として、非接触ＩＣカード２０として、公衆電話用プリペイドカードとして使用され、メモリに使用可能な残金値や公衆電話機の残度数などの金銭情報を含む「ＶＡＬＵＥ値データ」が記録されている非接触式ＩＣカードを例示する。非接触ＩＣカードに対する外部装置としては、公衆電話機に併設されていて公衆電話機用プリペイドカードとしての非接触ＩＣカードの信号処理を行うリーダ／ライタ１０を例示する。
【００１９】
リーダ／ライタ１０は、演算処理手段としてのコンピュータ１１と、メモリ１２と、変調回路１３と、復調回路１４と、送受信用アンテナ１５と、クロック信号発生回路１６と、電源１７とを有する。
非接触ＩＣカード２０は、マイクロコンピュータまたは論理回路で実現される処理回路（演算回路）２１と、メモリ２２と、変調回路２３と、復調回路２４と、送受信用アンテナ２５と、クロック抽出回路２６と、電源回路２７とを有する。
【００２０】
メモリ２２には下記のデータが記憶されているとする。
ＩＤデータとしてたとえば非接触ＩＣカード２０の製造段階に決定される製造番号、
プリペイドカードの初期値として、たとえば￥１００００、
現在の残高、たとえば￥５０００
メモリ２２はまた、後述する処理回路２１で動作するプログラムおよびその他のデータを記憶する。
【００２１】
リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との基本動作を述べる。
リーダ／ライタ１０において、送受信用アンテナ１５から、変調回路１３においてコンピュータ１１からの所定の信号とクロック信号発生回路１６からのクロックＣＬＫとを所定の周波数の搬送波信号を用いて変調した変調回路１３からの高周波信号が発せられている。
送受信用アンテナ１５の電磁界領域に非接触ＩＣカード２０が近接すると、送受信用アンテナ２５が感応して信号を受信する。送受信用アンテナ２５の受信信号は電源回路２７において整流されてＤＣ電圧が生成され、非接触ＩＣカード２０を動作させる電源として使用される。クロック抽出回路２６は電源回路２７に印加された高周波信号から、クロック信号発生回路１６で発したと同等のクロックＣＬＫを抽出する。電源回路２７からの電圧が所定値に到達し、クロック抽出回路２６から正規のクロックＣＬＫが抽出されるとコンピュータ１１、変調回路２３、復調回路２４が動作する。復調回路２４は送受信用アンテナ２５で受信した信号を復調して処理回路２１に印加する。処理回路２１は後述するように、リーダ／ライタ１０からの送信信号が適切な場合、ＡＴＲ（Answer To Reset)信号を出力し、応答信号を変調回路２３に送出し、変調回路２３は所定の搬送波信号を用いて処理回路２１からの信号を変調し、送受信用アンテナ２５を介してリーダ／ライタ１０の送受信用アンテナ１５に送出する。
リーダ／ライタ１０の送受信用アンテナ１５は非接触ＩＣカード２０の送受信用アンテナ２５からのＡＴＲ信号を受信し、復調回路１４が受信信号を復調してコンピュータ１１に印加する。これにより、コンピュータ１１は非接触ＩＣカード２０が接近したことを理解する。次いで、コンピュータ１１は復調された信号の適否を判断して、非接触ＩＣカード２０と以下に詳述する信号授受を行うか否かを判断する。
【００２２】
以下、主として、リーダ／ライタ１０のコンピュータ１１の信号処理と、非接触ＩＣカード２０の処理回路２１の信号処理とを述べる。なお、リーダ／ライタ１０における送信動作は変調回路１３および送受信用アンテナ１５によって行われ、受信動作は送受信用アンテナ１５および復調回路１４によって行われるが、以下の記述においてはこれらの動作の説明は割愛する。同様に、非接触ＩＣカード２０における送信動作は変調回路２３および送受信用アンテナ２５によって行われ、受信動作は送受信用アンテナ２５および復調回路２４によって行われるが、以下の記述においてはこれらの動作の説明は割愛する。また、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とはともに送受信用アンテナ１５と送受信用アンテナ２５とを介して送受信可能な距離および位置にあるものとする。
【００２３】
図２は第１の実施の形態の、コンピュータ１１と処理回路２１との信号処理を図解したフローチャートである。ステップ１〜９はコンピュータ１１の動作を示し、ステップ１１〜１９は処理回路２１の動作を示す。
【００２４】
ステップ１：認証キーの生成と送信
公衆電話機に併置されたリーダ／ライタ１０のコンピュータ１１は任意の認証キーを決定する。本実施の形態においては、上記認証キーは、たとえば、任意の乱数である。
リーダ／ライタ１０にはコンピュータ１１が設けられているので、多少複雑な乱数を用いることもできるが、非接触ＩＣカード２０の処理回路２１を論理回路などで構成した場合は簡単な乱数が望ましい。
乱数の例としては、たとえば、（１）そのときの時刻（時刻ｔｔ、分ｍｍ、秒ｓｓ）、
（１）モンテカルロ法による任意の乱数、（２）その時の月（ＭＭ）、日（ＤＤ）、時刻（時刻ｔｔ、、分ｍｍ、秒ｓｓ）、（３）これら時間データ、すなわち、１０桁のＭＭＤＤｔｔｍｍｓｓを２乗して中央の４桁のみ抽出した数字などを用いることができる。
このように、乱数を用いた認証キーは固定ではなくその時に応じて変化するものを用いる。そうすることにより、固定の認証キーを用いるより、機密性、換言すれば、偽造、改ざんなどに対する安全性が一層高まる。したがって、簡単な乱数でもよい。
リーダ／ライタ１０内の変調回路１３は搬送波信号で認証キーを変調する。送受信用アンテナ１５から認証キーを含む変調信号を空間に送出する。
【００２５】
ステップ１１：認証キーの受信
送受信用アンテナ１５の電磁界領域に公衆電話用プリペイドとしての非接触ＩＣカード２０が接近すると、非接触ＩＣカード２０の送受信用アンテナ２５は上記乱数から発生させた認証キーを含む変調信号を受信し、復調回路２４で認証キーを含む復調した結果を復調して処理回路２１に印加する。
【００２６】
ステップ１２：第１のＶＡＬＵＥ値認証データの生成と送信
非接触ＩＣカード２０のメモリ２２には、ＶＡＬＵＥ値として上述したように、ＩＤコードとしての製造番号、プリペイドの初期値＝￥１００００と、現在の残額＝￥５０００が記録されている。
処理回路２１は、正当な認証キーが受信されたとき、受信した認証キーとメモリ２２に記録されているＶＡＬＵＥ値からＶＡＬＵＥ値認証データ（第１のＶＡＬＵＥ値認証データまたはＩＣカード・ＶＡＬＵＥ値認証データ）を生成する。認証キーとＶＡＬＵＥ値から第１のＶＡＬＵＥ値認証データを生成する方法としては、たとえば、上述のごとく乱数で生成された認証キーとＶＡＬＵＥ値とを加算する、あるいは、両者を乗算する、または、論理和をとるなどの種々の演算をとることができる。処理回路２１が簡単な論理回路で実現したときはＶＡＬＵＥ値認証データの生成は簡単な演算が好ましい。他方、処理回路２１をマイクロコンピュータなどで実現した場合は多少複雑な演算でもよい。第１のＶＡＬＵＥ値認証データをこのように信号処理して決定すると、直接、残額などの金額をＶＡＬＵＥ値認証データとして使用するときより、機密性が高まる。すなわち、上記のごとく暗号処理された第１のＶＡＬＵＥ値認証データはそのままでは残額を意味しないから、秘匿性が高い。
上記のごとく生成した第１のＶＡＬＵＥ値認証データと、それに用いた金銭情報、たとえば、現在の残額とは変調回路２３で所定の搬送波信号で変調されて送受信用アンテナ２５からリーダ／ライタ１０に送出される。
【００２７】
第１実施例
第１のＶＡＬＵＥ値認証データを生成する第１実施例の具体例を示す。この例では、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報として（初期値−現在の残額）を用いる。このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を用いた第１ＶＡＬＵＥ値認証データを、たとえば、下記の演算によって生成する。
初期金額値 ￥１００００
−）現在の残額 ￥５０００
ＥＸＯＲ 認証キー
すなわち、プリペイドカードの初期金額値から現在の残額を減じた結果に、リーダ／ライタ１０から受信した認証キーを排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ
ＯＲ）演算を行う。
上記差計算、排他的論理和演算は、簡単な論理回路で実現できるから、処理回路２１の回路構成は簡単ですむ。
なお、（初期金額値−現在の残高）に認証キーを信号処理して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する方法は上述したように、上記排他的論理和の他、単純な和、差、乗算など、適宜の演算を行うことができる。
【００２８】
第２実施例
第１のＶＡＬＵＥ値認証データを生成する第２実施例の具体例を示す。この例では、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報として（現在の残高）を用いる。このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を用いた第１ＶＡＬＵＥ値認証データを下記の演算によって生成する。
現在の残額 ￥５０００
ＥＸＯＲ 認証キー
すなわち、プリペイドカードのメモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の現在の残高に、リーダ／ライタ１０から受信した認証キーを排他的論理和（ＥｘｃｌｕｓｉｖｅＯＲ）演算を行う。
上記差計算、排他的論理和演算は、簡単な論理回路で実現できるから、処理回路２１の回路構成は簡単ですむ。
なお、（現在の残高）に認証キーを信号処理して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する方法は上述したように、上記排他的論理和の他、単純な和、差、乗算など、適宜の演算を行うことができる。
【００２９】
第１実施例と第２実施例との比較
第１実施例はプリペイドの初期金額値も考慮しているから、任意の金額で発行されるプリペイドカードに適用する。たとえば、この場合、初期金額値そのものも改ざんされる可能性がある。そのため初期金額値も信号処理の対象にする。
他方、第２実施例は定額で発行するプリペイドカードに適している。この場合、初期金額値が改ざんされても容易に検出できる。
いずれの実施例においても、第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成のために、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をこのように信号処理しており、第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成のために、直接、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報、たとえば、現在の残額のみを使用しないので、秘匿性（機密性）が高い。
第１実施例および第２実施例において、上記のごとく生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと、ＶＡＬＵＥ値データ内の現在の残額などの金銭情報は変調回路２３で所定の搬送波信号で変調されて送受信用アンテナ２５からリーダ／ライタ１０に送出される。
【００３０】
ステップ２：第２のＶＡＬＵＥ値認証データの生成
リーダ／ライタ１０の送受信用アンテナ１５は非接触ＩＣカード２０内の送受信用アンテナ２５からの上記送信信号を受信する。復調回路１４は送受信用アンテナ１５の受信信号を復号し、復調結果をコンピュータ１１に印加する。コンピュータ１１は、メモリ１２に記憶してある非接触ＩＣカード２０に送出した認証キーと、非接触ＩＣカード２０から受信したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報からリーダ／ライタ１０におけるＶＡＬＵＥ値認証データ（第２ＶＡＬＵＥ値認証データまたはリーダ／ライタ・ＶＡＬＵＥ値認証データ）を生成する。第２ＶＡＬＵＥ値認証データの生成方法は、処理回路２１と同じである。なお、この場合も上述した第１実施例または第２実施例と同様の演算処理を行う。
コンピュータ１１は、認証キーとして自己が非接触ＩＣカード２０に送出しメモリ１２に記憶しているものを用いる。
【００３１】
ステップ３：リーダ／ライタ１０の認証
コンピュータ１１は、非接触ＩＣカード２０から受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと、リーダ／ライタ１０内で自己が生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データとを照合して一致しているか否かを判定する。認証キーが同じであるから、リーダ／ライタ１０内のコンピュータ１１の認証データ生成アルゴリズムと非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１の認証データアルゴリズムとが一致していれば、第１のＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとは一致する。すなわち、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とは同じアルゴリズムで処理する正当な仲間として認識できる。すなわち、リーダ／ライタ１０は正しい非接触ＩＣカード２０と交信していることが確認できる。したがって、以下の動作に進めることができる。
【００３２】
ステップ４：第２ＶＡＬＵＥ値認証データの送信
リーダ／ライタ１０における、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との認証動作が完了したら、コンピュータ１１は、第２ＶＡＬＵＥ値認証データを変調回路２３、送受信用アンテナ２５を介して非接触ＩＣカード２０に送出する。
【００３３】
ステップ１３：第２ＶＡＬＵＥ値認証データの受信、照合
非接触ＩＣカード２０の処理回路２１は、受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと、自分がリーダ／ライタ１０に送出しメモリ２２に記憶している第１ＶＡＬＵＥ値認証データとを照合する。認証キーが同じであり、コンピュータ１１の認証データ生成アルゴリズムと処理回路２１の認証データアルゴリズムとが一致していれば、第１ＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとは一致する。すなわち、リーダ／ライタ１０は正しい非接触ＩＣカード２０と交信していることが確認できる。したがって、第１ＶＡＬＵＥ値認証データと第２ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているときは、処理回路２１はリーダ／ライタ１０は交信可能な正当なリーダ／ライタであると判断する。
【００３４】
以上の動作により、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とは相互に信頼して交信可能な相手であることを確認できたことになる。本実施の形態においては、リーダ／ライタ１０において時間に応じて変化する乱数を用いて認証キーを変化させているので、同じ演算方式の非接触ＩＣカード２０とリーダ／ライタ１０とが交信可能になるという機密度を高めた方法をとっている。特に、認証キーとして乱数を用いた暗号データを交信しているので、それが盗聴されたとしても、第３者には実際の意味が分かりにくい。また、非接触ＩＣカード２０のメモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データを改ざんしようとする不正使用者がいたとしても、非接触ＩＣカード２０とリーダ／ライタ１０のそれぞれの認証が終了していないと、以下に述べるＶＡＬＵＥ値データの書き換えはできない。
リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との認証を行うことにより、たとえば、偽装した非接触ＩＣカード２０、または、偽装したリーダ／ライタ１０で正規の非接触ＩＣカード２０のデータを改ざんするように悪用が未然に防止できる。
次いで、ＶＡＬＵＥ値データの正当性の確認動作を行う。
【００３５】
ステップ１４：固有のキーを用いて第４ＶＡＬＵＥ値認証データの生成
非接触ＩＣカード２０のメモリ２２には、ステップ１７において処理される、前回の正当な手続きにより生成されて記憶されている、第３ＶＡＬＵＥ値認証キーが存在する。
【００３６】
第１実施例
第１実施例としての、非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１における第３ＶＡＬＵＥ値認証データの生成として、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報＝初期金額値−現在の残額を用い、このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報と非接触ＩＣカード２０の製造番号（固有のキー）との加算を行う。
処理回路２１は、メモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報（＝前回の残高）と非接触ＩＣカード２０の固有のキーデータ、すなわち製造番号との加算を行い、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する。
なお上記加算に代えて、減算、乗算、その他の論理演算などを行うことができる。
【００３７】
第２実施例
第２実施例としての、非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１における第３のＶＡＬＵＥ値認証データの生成は、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報（現在の残高）を用い、このＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報と非接触ＩＣカード２０の製造番号との加算を行う。
処理回路２１は、メモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報（前回の残高）と非接触ＩＣカード２０の固有のキーデータ、すなわち製造番号との加算を行い、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する。
なお上記加算に代えて、減算、乗算、その他の論理演算などを行うことができる。
【００３８】
ステップ１５：改ざんのチェック
非接触ＩＣカード２０内の処理回路２１は第３のＶＡＬＵＥ値認証データと第４のＶＡＬＵＥ値認証データとを比較し、メモリ２２の金銭情報が改ざんされていないことの確認を行う。すなわち、第４のＶＡＬＵＥ値認証データが第３のＶＡＬＵＥ値認証データと同じかを確認する。
第３のＶＡＬＵＥ値認証データと第４のＶＡＬＵＥ値認証データとが同じであれば、非接触ＩＣカード２０のＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報は不正に改ざんされていない。この場合は、非接触ＩＣカード２０を用いて公衆電話機を正当に使用できる。この時、非接触ＩＣカード２０からリーダ／ライタ１０に正当な非接触ＩＣカードを示す信号が送信される。なお、前回の残額と今回の残額とを金額そのもので判断するのではなく、固有のキーデータを用いて演算処理した結果で判断しているので、改ざんに対して機密性が高い。
【００３９】
ステップ１６：金銭情報の正常を送信
処理回路２１はメモリ２２のＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報が正常であると判断したとき、その正常情報をリーダ／ライタ１０に送信する。
【００４０】
ステップ５：非接触ＩＣカード２０のメモリ２２の内容（ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報）が正しいとき、リーダ／ライタ１０は非接触ＩＣカード２０を用いた通話を許可し、使用した公衆電話機の料金に相当する課金処理を開始する。
【００４１】
ステップ６：リーダ／ライタ１０における課金処理
公衆電話機の使用の間、リーダ／ライタ１０内のコンピュータ１１は通話に相当する金額を課金し、通話が終了すると、コンピュータ１１は使用した金額に相当する金額を非接触ＩＣカード２０に送信する。
【００４２】
ステップ１７：残額の更新
処理回路２１はリーダ／ライタ１０からの使用金額を受信し、メモリ２２の前回使用金額を更新し、さらにメモリ２２のＶＡＬＵＥ値認証データを更新する。以上により、正当に非接触ＩＣカード２０の残額が更新された。
【００４３】
ステップ７：異常処理（図示せず）
ステップ１５における処理において、第４ＶＡＬＵＥ値認証データと第３ＶＡＬＵＥ値認証データとが不一致の場合は、第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときから第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときとの間に、ＶＡＬＵＥ値データが改ざんされていることを意味する。この場合、非接触ＩＣカード２０からリーダ／ライタ１０に正当な非接触ＩＣカードを示す信号が送信されない。リーダ／ライタ１０は第２ＶＡＬＵＥ値認証データを送出後、所定時間経過しても、非接触ＩＣカード２０が正当である信号を受信しないから、非接触ＩＣカード２０のＶＡＬＵＥ値データが正当でないと判断して、警報信号、たとえば、異常音を発して、非接触ＩＣカード２０との更新を中断する。
【００４４】
第１実施の形態の効果
以上述べたように、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報と、カード外部装置のデータ（認証キー１）をもとに非接触ＩＣカード２０が第１ＶＡＬＵＥ値認識データを作成、非接触ＩＣカードのメモリに記録を行い、ＶＡＬＵＥ値データと第１ＶＡＬＵＥ値認証データをリーダ／ライタ１０（外部装置）へ送信することによりリーダ／ライタ１０が再び第２ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０との双方のＶＡＬＵＥ値認証データが一致することにより非接触ＩＣカード２０の正当性を判断している。したがって、たとえば、非接触ＩＣカード２０が偽造されているときは正当性が確認できないことになり、そのような非接触ＩＣカード２０を利用できないことになり、プリペイドＩＣカードシステムは信頼性が高い。したがって、偽造した非接触ＩＣカード２０は使用できないし、偽造したリーダ／ライタ１０で非接触ＩＣカード２０のメモリ２２内のＶＡＬＵＥ値データなどのデータの改ざんは困難である。
また、かりに非接触ＩＣカード２０のメモリ２２に記憶されているＶＡＬＵＥ値データを改ざんできたとしても処理回路２１におけるＶＡＬＵＥ値認証データ生成アルゴリズムが秘匿されているので、第３ＶＡＬＵＥ値認証データと第４ＶＡＬＵＥ値認証データとの不一致が起こり不正使用が発覚する。
特に、非接触ＩＣカード２０の内部において、第３ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した残額が、第４ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した残額より増えていないことを確認し、ＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報の改ざんを防止している。
さらに、非接触ＩＣカード２０は処理が簡単であり、構成も簡単になる。したがって、安価に製造でき、比較的低価格のプリペイドカードとしても適用できる。しかも機密性が高い。
また、以上の実施の形態においては、非接触ＩＣカード２０の認証およびメモリ２２のＶＡＬＵＥ値データの改ざんのチェックをリーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０のみが行えるから、たとえば、中央の大型コンピュータを用いる必要がない。
【００４５】
第２実施形態
第１の実施の形態として、リーダ／ライタ１０と非接触ＩＣカード２０とを例示した。本発明の第２の実施の形態は、非接触ＩＣカード２０ではなく、接触式のＩＣカードを用いた場合を例示する。
ただし、接触式のＩＣカードを用いた場合、送受信用アンテナ１５と送受信用アンテナ２５とを介して無線通信する他は、上述したプリペイドＩＣカードシステムと同様である。
なお、接触式ＩＣカードも用いた場合、視覚的に接続関係が理解しやすいし、接続し易いから、非接触ＩＣカードに比較して改ざんされやすい傾向にある。逆に言えば、非接触ＩＣカード２０は使用する無線周波数などの条件が知らないと改ざん用リーダ／ライタなどとの接続が難しいから、構成的に機密性が高いと言える。
しかしながら、この点を除けば、第２実施の形態も第１実施の形態と同様である。
【００４６】
〔その他の適用例〕
以上プリペイドＩＣカードシステムとして、公衆電話機用プリペイドカードについて例示したが、本発明のプリペイドＩＣカードおよびプリペイドＩＣカードシステムは種々のプリペイドカードおよびプリペイドシステムに適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＩＣプリペイドカードシステムにおいて、プリペイドカードとそれを処理するリーダ／ライタとの両者の認証をしているから、偽造などに耐用性があり、機密性の高い処理ができる。
【００４８】
さらに本発明においてはプリペイドカードのデータの改ざんが困難である。
【００４９】
本発明のプリペイドＩＣカードシステムはリーダ／ライタのみでプリペイドカードの処理が可能であり、たとえば、中央センタの大型コンピュータなどと接続する必要がない。したがって、簡単な構成で高い機密性を実現できたプリペイドＩＣカードシステムである。
【００５０】
本発明のプリペイドカードは低価格で製造できるから、広範囲なプリペイドカードとして活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明のプリペイドＩＣカードシステムの実施の形態としての構成図である。
【図２】 図２は図１に図解したプリペイドＩＣカードシステムの実施の形態としてのフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・リーダ／ライタ
１１・・コンピュータ、１２・・メモリ、１３・・変調回路
１４・・復調回路、１５・・送受信用アンテナ
１６・・クロック信号発生回路、１７・・電源
２０・・非接触ＩＣカード
２１・・処理回路、２２・・メモリ、２３・・変調回路
２４・・復調回路、２５・・送受信用アンテナ
２６・・クロック抽出回路、２７・・電源回路
Claims (11)
- 少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有するプリペイドＩＣカードと、
演算処理手段を有するリーダ／ライタと
を備えたプリペイドＩＣカードシステムであって、
前記リーダ／ライタは乱数を用いて認証キーを生成し、
前記ＩＣカードは前記リーダ／ライタで生成された認証キーを受信し、受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを送出し、
前記リーダ／ライタは前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを受信し、前記認証データと、前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するときに使用した前記受信したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報とを演算して第２ＶＡＬＵＥ値を生成し、前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと該生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致するか否かを判定し、一致しているとき前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを送出し、
前記ＩＣカードは、前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信し、該受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている当該ＩＣカード内で生成した前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき、当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、
前記ＩＣカードは、前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出し、
前記リーダ／ライタは、前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行い、課金処理結果を前記ＩＣカードに送出し、
前記ＩＣカードは、前記リーダ／ライタから送出された課金結果を受信し、該課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する、
プリペイドＩＣカードシステム。 - 前記第１および第２ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる、
請求項１に記載のプリペイドＩＣカードシステム。 - 前記第３、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる、
請求項１に記載のプリペイドＩＣカードシステム。 - 前記リーダ／ライタは、時間とともに変化する乱数を用いて前記認証キーを生成する、
請求項１プリペイドＩＣカードシステム。 - 前記リーダ／ライタは所定の高周波で信号を送受信するアンテナを有し、該アンテナから前記ＩＣカードの動作用電力と送信信号を送出し、および受信信号を受信し、
前記プリペイドＩＣカードは所定の高周波で信号を送受信するアンテナを有する非接触式ＩＣカードであり、該ＩＣカードで受信した電力で前記ＩＣカード内の回路の給電を行い、クロック信号を抽出し、抽出したクロック信号を前記ＩＣカード内の回路のクロック信号として用いる
請求項１〜４いずれか記載のプリペイドＩＣカードシステム。 - 少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有し、リーダ／ライタと協働して当該プリペイドＩＣカードが使用した金額を更新する、プリペイドＩＣカードであって、
前記リーダ／ライタが乱数を用いて生成した認証キーを受信し、
該受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを前記リーダ／ライタに送出し、
前記リーダ／ライタにおいて、前記受信したＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報のうち前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した金銭情報と同じ金銭情報と、前記認証キーとを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているとき送出される前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信し、
前記受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成し、
前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出し、
前記リーダ／ライタにおいて前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行った結果を受信し、
該受信した課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する、
処理を行う、プリペイドＩＣカード。 - 少なくとも現在の残額とを含む金銭情報を含むＶＡＬＵＥ値データが記憶されるメモリと、演算回路とを有し、リーダ／ライタと協働して当該プリペイドＩＣカードが使用した金額を更新する、プリペイドＩＣカードであって、
前記リーダ／ライタが乱数を用いて生成した認証キーを入力する手段と、
受信した認証キーと前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第１ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶し、該生成した第１ＶＡＬＵＥ値認証データと前記ＶＡＬＵＥ値データとを前記リーダ／ライタに送出する手段と、
前記リーダ／ライタにおいて、前記受信したＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報のうち前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データの生成に使用した金銭情報と同じ金銭情報と、前記認証キーとを演算して生成した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記受信した第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているとき送出される前記第２ＶＡＬＵＥ値認証データを受信する手段と、
前記受信した第２ＶＡＬＵＥ値認証データと前記メモリに記憶されている前記第１ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき当該非接触ＩＣカードの保持する固有キーと前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報とを演算して第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成する手段と、
前回当該ＩＣカードを使用したことによって更新された金銭情報と前記固有キーとを演算して生成されて前記メモリに記憶されている第３ＶＡＬＵＥ値認証データと前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データとが一致しているか否かを判定し、一致しているとき前記リーダ／ライタに正常を示す信号を送出する手段と、
前記リーダ／ライタにおいて前記正常を示す信号の受信に応じて当該ＩＣカードの使用を許可し、該使用に応じた課金処理を行った結果を受信する手段と、
該受信した課金結果に基づいて前記メモリに記憶されているＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報を更新し、該更新したＶＡＬＵＥ値データ内の金銭情報をメモリに記憶するとともに、前記第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成したときと同じ方法で前記金銭情報と前記固有キーとを演算して前記第３ＶＡＬＵＥ値認証データを生成して前記メモリに記憶する手段と
を有する、プリペイドＩＣカード。 - 前記第１および第２ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、プリペイド金額の初期値（初期金額値）と現在の残額、または、現在の残額を用いる、
請求項６または７に記載のプリペイドＩＣカード。 - 前記第３、第４ＶＡＬＵＥ値認証データを生成するために使用する前記ＶＡＬＵＥ値データに含まれる金銭情報として、初期金額値と現在の残額、または、現在の残額を用いる、
請求項６または７に記載のプリペイドＩＣカード。 - 前記リーダ／ライタにおいて生成される前記認証キーは時間の経過とともに変化する乱数を用いて生成される、
請求項６または７に記載のプリペイドＩＣカード。 - 前記プリペイドＩＣカードはアンテナを有する非接触式ＩＣカードである、
請求項６または７に記載のプリペイドＩＣカード。
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