JP4270589B2 - 電子度数による支払方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、予め購入した電子的な度数情報をカード等の携帯端末に格納し、商品の購入、サービスの享受、あるいは情報の利用などをしたときに、商品、サービス、情報の提供者に対して、その度数情報を使って支払を行う電子的支払技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、テレホンカード（商標）やオレンジカード（商標）などに代表されるプリペイドカードは、様々な人々に広く利用されてきている。この種のプリペイドカードには、通常磁気カードが用いられており、例えば公衆電話で通話を行うときに、テレホンカードを公衆電話の磁気カード読み取り器のスロットに挿入する。使用の都度、カードの有効残高度数から使用した金額に相当する度数が減額され、その残りの残高が再びカードに書き込まれる。カードへの書き込みは、電話機の内部でしか行わないような前提になっており、このことによってセキュリティを保っている面も大きく、磁気カード用リーダ・ライタがあればカードの改竄の攻撃も比較的容易になる。また有効残高度数が０になれば再び度数を書きこんで再利用するということはなく、基本的に使い捨てになっている。
【０００３】
これに対して、最近ではカード状の部材にマイクロコンピュータやＲＯＭ等のメモリーを登載したいわゆるＩＣカードと呼ばれるものが開発されてきている。ＩＣカードは、磁気カードに比べて、記憶容量が大きいこと、内部に計算機能を持っていること、セキュリティ性を有することなどから注目されてきている。
【０００４】
磁気カードに替えて、ＩＣカードを用いて、有効残高度数の書換えを可能にして、再利用が可能にするようにした従来技術として、特開平２−１６１５８５号公報に記載されているものがある。該公報によれば、度数情報が書換可能なＩＣカード等に使用量相当の度数を減算して書き込む読取・書込手段と、有効残高度数が０のカードを挿入すると投入金額に応じた度数を新たに書き込むことが可能な発券手段とを備えた電子カードシステムであり、さらにメモリー領域を３つ以上に分割して同じ情報を蓄え、情報が一部破壊されても復旧可能な機能も持つものである。
【０００５】
しかしながら該公報では、金額投入口を備えた専用の発券装置を前提としており、インターネットや電話回線などのネットワークを介して度数を購入することは不可能であった。ネットワークを介して度数を購入しようとすれば、度数情報の盗用や改竄、あるいは度数情報のカードへの重複登録などの可能性があった。
【０００６】
一方、情報のセキュリティを保持した通信および電子決済を安全に行うためのシステムとして、特開平１−２３１４５１号公報に記載されているものがある。該公報によれば、利用者毎に異なる暗号鍵を予め記憶させたＩＣカードと、ＮＣＵ（ネットワーク制御ユニット）／モデムとを一体化してシステムを構築し、暗号鍵の盗用を防止し、ファイルのセキュリティの実現を行うものである。該公報によれば、暗号化が必要なデータに対しては、利用者毎に異なる暗号鍵を用いて暗号化して通信を行うことにより安全なデータ通信を行う。また、ＩＣカードに保持されているプリペイド情報に対しては、利用者がセンタを利用する前にＩＣカードからセンタへプリペイド情報を送信した後で、ＩＣカード内のプリペイド情報を消去し、センタの利用が終了した後で再びプリペイド情報をＩＣカード内に書き込むようにしている。これによって、利用者がセンタの利用途中でＩＣカードを抜くことによりプリペイド情報を更新できなくする攻撃に対処している。
【０００７】
しかしながら、該公報による方法では、ＩＣカードにプリペイド情報を書き込む際には特段の工夫もなされていないため、プリペイド情報を書き込むプロトコルを盗まれるといくらでも自由にプリペイド情報を書き込むことが可能になる。また、プリペイド情報を書き込む際の通信を傍受され、同じ通信を再度行うリプレイ攻撃に対してもなすすべがないという問題がある。
【０００８】
さらに、近年、電子貨幣とか電子マネーなどと呼ばれるものも開発されつつある。電子貨幣は、電子プリペイドとは異なり、実際の現金と同じような機能を持たせようとすることが多く、利用者間でもやり取りすることが可能で、プライバシーを守るため匿名性を持ったものが多い。電子貨幣には、例えば、特公平７−５２４６０号公報に記載されているものなどがある。電子貨幣の方式には、一般に重複使用を避ける機構がついており、さらに匿名性を持ったものにするために複雑なプロトコルを用いるものになることが多い。また、匿名性のためにブラインド署名の技法をとることも多く、一旦発行した電子貨幣を紛失しても、その電子貨幣のコピーをどこかで保存しておかない限り、再発行はできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明では、以上のような問題点に鑑み、簡単なプロトコルで、度数情報の再発行が可能な、電子度数による支払い技術を実現することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の度数情報処理システムは、発行装置および格納装置を有し、上記格納装置は、度数残高保持手段を有し、上記発行装置に度数発行の要求情報を送信し、当該度数発行の要求情報に応じて上記発行装置から送信される度数情報を受信して当該度数情報に記述された度数だけ該度数残高保持手段が保持している度数情報を増加させる処理を行い、上記発行装置は、利用者情報保持手段を有し、上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計に、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計を更新する処理と、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を発行する発行処理と、上記格納装置から送られた上記要求情報に含まれる要求元識別情報を上記利用者情報保持手段に保持する処理とを行うものである。ここで、上記格納装置は：要求元識別情報を保持する要求元識別情報保持手段と；利用者により入力された発行希望度数と上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報とを含む要求情報を出力する度数発行要求手段と；上記要求情報に対応して上記発行装置が出力した発行度数情報に含まれるデジタル署名を検証する署名検証手段と；該署名が正しいと検証されたときに、上記度数残高保持手段に保持されている度数情報を上記発行度数情報に含まれる上記発行度数に対応する量だけ増加する度数増加手段と；該署名が正しいと検証されたときに、上記要求元識別情報保持手段の保持する上記要求元識別情報を以前とは異なる新しい要求元識別情報に変更する要求元識別情報変更手段とを有する。上記発行装置は：受信した上記要求情報に対応して度数を発行するために該要求情報のデジタル署名および発行度数の組を含む発行度数情報を上記格納装置に送信する度数発行手段であって、上記利用者情報保持手段に保持された上記要求元識別情報を参照して上記要求情報の要求元識別情報を検査した結果、受信した上記要求情報の要求元識別情報が１つ前に使われた要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の再発行であると判定し上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段に保持している支払い対象の度数合計を更新する処理をスキップするとともに再発行処理を行う度数発行手段を有する。
【００１１】
請求項２の度数情報処理システムは、請求項１の度数情報処理システムにおいて、上記発行装置の上記度数発行手段は、現に受信した上記要求情報の直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報を上記利用者情報保持手段から読み出し、当該現に受信した要求情報の要求元識別情報が当該直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の発行を拒否する。
【００１２】
請求項３の度数情報処理方法は、発行装置および格納装置を有し、上記格納装置は、度数残高保持手段と要求元識別情報保持手段とを有し、上記発行装置に度数発行の要求情報を送信し、当該度数発行の要求情報に応じて上記発行装置から送信される度数情報を受信して当該度数情報に記述された度数だけ該度数残高保持手段が保持している度数情報を増加させる処理を行い、上記発行装置は、利用者情報保持手段を有し、上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計に、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計を更新する処理と、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を発行する発行処理と、上記格納装置から送られた上記要求情報に含まれる要求元識別情報を上記利用者情報保持手段に保持する処理とを行う度数情報処理システムにおける度数情報処理方法である。ここで、上記格納装置が：利用者により入力された発行希望度数と上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報とを含む要求情報を出力し；上記要求情報に対応して上記発行装置により出力された上記発行度数情報を受け取り；上記受け取った発行度数情報に含まれるデジタル署名を検証し；該署名が正しいと検証されたときに、上記度数残高保持手段に保持されている度数情報を上記発行度数情報の上記発行度数だけ増加し；該署名が正しいと検証されたときに、上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報を以前とは異なる新しい要求元識別情報に変更する。上記発行装置が：上記利用者情報保持手段に保持された上記要求元識別情報を参照して受信した上記要求情報の要求元識別情報を検査した結果、受信した上記要求情報の要求元識別情報がひとつ前に使われた要求元識別情報と同じであると判明したときに上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段に保持している支払い対象の度数合計を更新する処理をスキップし；受信した上記要求情報に対応して度数を発行するために該要求情報のデジタル署名および発行度数の組を含む発行度数情報を上記格納装置に送信する。
【００１３】
請求項４の度数情報処理方法は、請求項３の度数情報処理方法において、上記発行装置は、現に受信した上記要求情報の直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報を上記利用者情報保持手段から読み出し、当該現に受信した要求情報の要求元識別情報が当該直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の発行を拒否する。
【００２３】
なお、この発明がシステムや装置として実現できることは上述のとおりであるが、方法としても実現できることはもちろんであり、少なくともその一部をコンピュータプログラムとして実装しても良い。この発明の上述の側面およびこの発明の他の側面は特許請求の範囲に記載され、以下実施例を用いて詳細に説明される。
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例について説明する。まず、実施例１について説明する。
【００２４】
図１はこの実施例１の構成を示す。この実施例においては、度数情報格納装置を持つ利用者が、度数の発行を度数情報発行センターに依頼し、発行された度数を安全に度数情報格納装置に格納する。そして、この後、利用者が格納した度数を使うことにより、情報の利用などを行う。
【００２５】
図１において、この実施例の構成は大きく、度数情報発行センター１０と度数情報格納装置２０とに分かれる。度数情報格納装置１０は、利用者が保有するものであり、たとえばＩＣカードのように内部に計算機能を持った携帯型の装置である。ＩＣカード以外にも、計算機能を持ったＰＣカードや、携帯型情報ツール、あるいはサブノートパソコンなどでもよい。内部の情報が、外部から簡単に改竄されたりすることがないように防御されていることが望ましい。
【００２６】
この実施例では、度数情報格納装置２０は、度数発行要求部２１、署名検証部２２、署名検証用鍵保持部２３、情報更新部２４、度数残高保持部２５、要求元識別情報保持部２６等からなる。
【００２７】
度数発行要求部２１は、度数情報発行センター１０に対して度数の発行要求を出す部分である。度数発行要求部２１は、要求元識別情報保持部２６に保持されている要求元識別情報と、利用者により入力される要求度数との組を度数情報発行センター１０に送信することにより、度数の発行を要求する。
【００２８】
署名検証部２２は、まず度数情報発行センター１０から発行された度数情報に対して、署名検証用鍵保持部２３が保持している署名検証用鍵を用いて検証を行う。署名の検証が正しければ、次に署名情報に含まれている要求元識別情報と、要求元識別情報保持部２６に保持されている要求元識別情報とが一致するかどうかの検証を行う。そしてこれらが一致していれば、情報更新部２４に対して、情報の更新を依頼する。署名検証部２２から依頼された情報更新部２４は、検証された度数情報分の度数を度数残高保持部２５に加え、要求元識別情報保持部２６の情報を新しくユニークな値に更新する。
【００２９】
署名検証用鍵保持部２３は、度数情報発行センター１０の署名用鍵保持部１３が保持するセンター署名用鍵に対応する検証用鍵を保持している。この情報はセンター１０が変わらない限り同じであってよいので度数情報格納装置２０が作成された時に同時に記録されてもよいし、安全のためセンター１０が署名用鍵を変更するのに合わせて、変更するように構成してもよい。
【００３０】
要求元識別情報保持部２６は、度数情報発行センター１０から発行された度数情報が度数情報格納装置２０に格納される度に新しい値に更新される。更新された値は、過去のどの値とも異なる値であり、かつ他の度数情報格納装置２０に格納されているどの値とも異なる値である。
【００３１】
一方、度数情報発行センター１０は、度数発行部１１、署名部１２、署名用鍵保持部１３、利用者情報保持部１４等からなる。度数発行部１１は、度数情報格納装置２０から度数の発行要求を受けると、発行要求情報の中から要求元識別情報を取り出し、その値が以前に使われた値でないかどうかを検査する。利用者情報保持部１４には以前に使われた要求元識別情報が記録されており、これと比較することによって検査が行われる。
【００３２】
検査により、同じ利用者から１つ前に要求されたのと同じ要求元識別情報であることが判明すれば、この要求は度数の再発行の要求であると判定し、前回発行したのと同じ度数情報を再発行する。検査により、１つよりもっと以前に要求されたのと同じ要求元識別情報であることが判明すれば、これはリプレイ攻撃であると判定し、発行を拒否する。検査により、過去に使われたことがない要求元識別情報であることが判明すれば、新たな発行要求であると判定し、新たな度数情報を生成し、利用者情報保持部１４に課金情報を記録した上で、度数情報に署名を施して発行する。
【００３３】
つぎに、署名の手法等の具体例を挙げてさらに実施例を説明する。図２は、図１の各部に保持される情報や転送される情報について符号を付して表している。図２において、図１と対応する箇所には対応する符号を付す。
【００３４】
この実施例では、署名は一方向ハッシュ関数とＲＳＡ暗号を併用するＲＳＡデジタル署名であるものとして説明するが、これに限らず他の方式の署名でも良い。また、この実施例では、度数情報発行センター１０の署名部１２、および度数情報格納装置２０の署名検証部２２は一方向ハッシュ関数ｈ（）を持つ。一方向ハッシュ関数ｈ（）には、実際には、ＭＤ５やＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などが用いられる。
【００３５】
図２において、度数情報発行センター１０の署名用鍵保持部１３には、ＲＳＡ公開鍵ペアの秘密鍵ｄと法数ｎとが保持され、一方、度数情報格納装置２０の署名検証用鍵保持部２３には、ＲＳＡ公開鍵ペアの公開鍵ｅと法数ｎとが保持される。法数ｎは、２つの大きな素数ｐ，ｑの積であり、このとき、以下の式が成り立つ。
【００３６】
【数１】
ｎ＝ｐｑ
ｄｅ≡１ ｍｏｄ （ｐ−１）（ｑ−１）
度数情報格納装置２０の度数残高保持部２５は、現在使用可能な度数の情報Ｘを保持しており、例えば現在のＸの値は５０度数であるとする。利用者はこれにさらに２００度数を加えて２５０度数にしたいという希望を持っているとする。
【００３７】
度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持されている値は、過去に使用したどの値とも異なり、かつ他の度数情報格納装置２０で過去に使われたどの値とも異なる値である。この実施例では、利用者のｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えた値によりこの性質を満たす情報とする。要求元識別情報保持部の構成を図３に示す。この例では、この度数情報格納装置２０の所有者は利用者ｉｄとして０００１２３というｉｄを持っており、これにシーケンシャルに増加する数字を付け加えた値が現在の要求元識別情報Ｃである。
【００３８】
【数２】
Ｃ＝０００１２３００００５３
図４は度数情報格納装置２０の度数発行要求処理の流れを説明したフローチャート、図５は度数情報発行センター１０の度数発行処理の流れを説明したフローチャート、図６は度数情報格納装置２０の度数受信処理の流れを説明したフローチャートである。
【００３９】
以下、図２および図４、図５、図６を用いて、実際の度数発行の流れを説明する。現在、利用者は度数情報格納装置２０内に５０度数の度数残高を保持しており、これにさらに２００度数を加えて２５０度数にしたいという希望を持っているものとする。
【００４０】
図４および図２を用いて、度数情報格納装置２０の度数発行要求処理について説明する。度数情報格納装置２０において度数発行処理を起動すると、度数発行要求部２１はまず要求元識別情報保持部２６から要求元識別情報Ｃを取得する（Ｓ１０、Ｓ１１）。前述したように、現在の要求元識別情報Ｃの値は
【００４１】
【数３】
Ｃ＝０００１２３００００５３
である。
【００４２】
度数発行要求部２１は次に、図７に示すようなインターフェースにより、利用者に発行希望度数Ａの入力を促す。図７では発行希望度数だけが利用者に入力可能となっており、要求元識別情報は表示されているだけで、利用者には入力できないようになっている。なお、この要求元識別情報は必ずしも表示する必要はない。
【００４３】
いま、利用者は２００度数の発行を希望しているので、入力欄に２００と入力し、ＯＫボタンを押す（Ｓ１２）。
【００４４】
度数発行要求部２１は次に、入手した（Ａ，Ｃ）の組を度数情報発行センター１０に送信して処理を終了する（Ｓ１３）。今、（Ａ，Ｃ）の各値は以下のようになっている。
【００４５】
【数４】
Ａ＝２００
Ｃ＝０００１２３００００５３
次に、図５および図２を用いて、度数情報発行センター１０の度数発行処理について説明する。度数情報発行センター１０の度数発行部１１は、ステップＳ２０により度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１から（Ａ，Ｃ）の組を受信すると、まず利用者情報保持部１４に保持している情報と比較することによって要求元識別情報Ｃが以前使われたものかどうかの検査を行う（Ｓ２１）。
【００４６】
利用者情報保持部は、図８に示すように、利用者ｉｄ、前回の要求元識別情報Ｃ’、前回発行度数Ａ’、発行度数合計からなり、ある利用者に対して、前回に受けとった要求元識別情報Ｃ’と、前回に発行した度数Ａ’と、今までに発行した度数の合計がわかるようになっている。例えば、利用者ｉｄが０００１２３である利用者は、前回の要求元識別情報Ｃ’は０００１２３００００５２であり、この要求元識別情報Ｃ’によって１００度数が発行されており、現在までの発行度数合計が６００である。
【００４７】
発行度数合計は、例えば一月毎に清算するために保存しているもので、毎月末日に記録されている合計分に相当する料金を口座引き落としなどで支払うことになっている。支払後は、０にリセットされ、また次の月の発行度数を加算していく。この実施例ではこのように構成しているが、発行度数合計の項を無くして、度数の発行毎に口座引き落としなどで料金を支払うよう構成しても構わない。
【００４８】
図５のステップＳ２１において、要求元識別情報Ｃが以前使われたものかどうかの検査は、受信した要求元識別情報Ｃの値と、図８に示した利用者情報保持部１４の前回の要求元識別情報Ｃ’の値との比較により行う。この実施例では、要求元識別情報Ｃの値の上６桁が利用者ｉｄを示しているので、その部分を切り出し、図８の利用者情報保持部１４を検索して検査を行う。
【００４９】
いま、受信した要求元識別情報Ｃの値は
【００５０】
【数５】
Ｃ＝０００１２３００００５３
であるので、
【００５１】
【数６】
利用者ｉｄ＝０００１２３
の行の前回の要求元識別情報Ｃ’の値と比較する。この値は、
【００５２】
【数７】
前回の要求元識別情報Ｃ’＝０００１２３００００５２
であるので、受信した要求元識別情報Ｃの値と異なることがわかり、ステップＳ２２に進み、度数発行に伴う課金処理を行う。
【００５３】
課金処理は、図８の利用者情報保持部１４において、要求元識別情報Ｃ’、度数Ａ’の値を、新しい要求元識別情報Ｃ、度数Ａの値で置き換え、発行度数合計に度数Ａの値を加算する。いま、要求元識別情報Ｃと度数Ａの値はそれぞれ
【００５４】
【数８】
Ａ＝２００
Ｃ＝０００１２３００００５３
であるので、そのように置き換え、発行度数合計に２００を加えて８００にする。図９にこの処理を行ったあとの内部構成例を示す。
【００５５】
以上によりステップＳ２２の課金処理は終了し、ステップＳ２３に進む。なお、ステップＳ２１において、要求元識別情報Ｃが以前使われたものと同じであった場合は、ステップＳ２２をスキップしてステップＳ２３に進む。この場合は、現在の要求元識別情報Ｃに対して既に一度度数を発行済であるということであり、度数の再発行の処理ということになるため、課金処理を行わずに度数の発行だけを行う。
【００５６】
この発明では、発行された度数は、発行された利用者だけにしか使うことができず、かつ重複使用ができないようになっているため、このように課金を行わずに度数の再発行をすることが可能になる。
【００５７】
ステップＳ２３では、受信した（Ａ，Ｃ）の組に対して、度数情報発行センター１０のデジタル署名を行うことにより、度数発行の準備を行う。デジタル署名Ｓは、度数情報発行センター１０の署名部１２において、署名用鍵保持部１３からセンターの署名用鍵ｄと法数ｎとを取得し以下のような計算を行うことにより行う。
【００５８】
【数９】
Ｓ ＝（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄ ｍｏｄ ｎ
ここで、関数ｈ（）は前述した一方向ハッシュ関数であり、実際には、ＭＤ５やＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などが用いられる。また、ここではｈ（Ａ，Ｃ）と表記しているが、関数ｈ（）の引数が１つのときには、ＡとＣとを文字列として連結し、１つの文字列とした上で、引数として与える。
【００５９】
その後、ステップＳ２４で、度数Ａとデジタル署名Ｓの組を発行度数情報Ｖとして度数情報格納装置２０へ送信する。
【００６０】
次に、図６および図２を用いて、度数情報格納装置２０の度数受信処理について説明する。度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１はステップＳ３０により度数情報発行センター１０の度数発行部１１から発行度数情報Ｖ＝（Ａ，Ｓ）を受信すると、署名検証部２２に制御を渡し、ステップＳ３１の計算を行うことにより、センター１０の署名の検証を行う。
【００６１】
署名検証部２２は、受信した発行度数情報Ｖの中の署名Ｓと、署名検証用鍵保持部２３に保持しているセンターの検証用鍵ｅと法数ｎとを用いて
【００６２】
【数１０】
Ｙ＝Ｓｅ ｍｏｄ ｎ
を計算する。さらに、署名検証部２２は、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’と、一方向ハッシュ関数ｈ（）と、受信した発行度数情報Ｖの中の度数Ａとを用いて、
【００６３】
【数１１】
Ｙ’＝ｈ（Ａ，Ｃ’’） ｍｏｄ ｎ
を計算する。これら２つの計算結果が等しい時つまりＹ＝Ｙ’の時に、署名検証部２２は署名が正しいと判定してステップＳ３２へ進み、計算結果が等しくない時には、署名が正しくないと判定してステップＳ３４へ進んで処理を拒絶する。
【００６４】
なお、署名Ｓがセンターの正しい署名である時には、Ｙは以下のように変形できる。
【００６５】
【数１１】
Ｙ＝Ｓｅ ｍｏｄ ｎ＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄ）ｅ ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄｅ ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））Ｑ（ｐ−１）（ｑ−１）＋１ ｍｏｄ ｐｑ
［∵ｎ＝ｐｑ、ｄｅ≡１ ｍｏｄ （ｐ−１）（ｑ−１）、Ｑは定数］
＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））Ｑ（ｐ−１）（ｑ−１） ｍｏｄ ｐｑ）（ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ）
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ
［∵オイラーの定理によりｘ（ｐ−１）（ｑ−１）≡１ ｍｏｄ ｐｑ］
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
【００６６】
そのため、署名Ｓがセンター１０の正しい署名であって、かつ、要求情報（Ａ，Ｃ）に含まれていた要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’が一致していれば、Ｙ＝Ｙ’が成り立つ。
【００６７】
センター１０の署名が正しいにもかかわらず、署名検証部２２での検証で正しいと判定されない場合は、センター１０の署名Ｓ＝（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄに含まれていた要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’との値が異なる場合である。これらの値が異なるということは、他の利用者宛に発行された度数情報Ｖを盗用して使おうとしていたり、以前に一度使用した度数情報Ｖを再び使おうとする重複使用を試みたりしているという状況であると考えられる。この署名検証部２２で行っている署名の検証は、単にセンター１０の署名が正しいかどうかを検査しているだけでなく、同時に盗用や重複使用のチェックも行っているものである。
【００６８】
署名検証部２２が署名が正しいと判定すると、ステップＳ３２へ進み、情報更新部２４により度数更新が行われる。署名の検証により、受信した発行度数情報Ｖの中の度数Ａは正しいことが確認されたので、情報更新部２４は、度数残高保持部２５に保持している使用可能度数Ｘに度数Ａを加えた値を新しい使用可能度数Ｘとして格納する。この実施例では、使用可能度数Ｘの値は５０であったので、度数Ａの値２００を加えて、２５０を新しい使用可能度数Ｘとして格納する。
【００６９】
次にステップＳ３５へ進み、情報更新部２４は、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の更新を行う。前述したように、この実施例では、要求元識別情報Ｃ’’は利用者のｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えた値としているので、新しい要求元識別情報Ｃ’’の値
【００７０】
【数１２】
Ｃ’’＝０００１２３００００５４
を要求元識別情報保持部２６に格納して処理を終了する。
【００７１】
以上で、この実施例における度数発行の処理は終了する。
【００７２】
なお、以上、説明した実施例では、発行度数情報Ｖ＝（Ａ，Ｓ）の署名Ｓを検証する際に、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’を用いて計算した値Ｙ’＝ｈ（Ａ，Ｃ’’） ｍｏｄ ｎと、Ｙ＝Ｓe ｍｏｄ ｎとを比較することにより検証を行っている。つまり、署名の検証と要求元識別情報の比較とを同時に行っているものである。
【００７３】
つぎに、この発明の実施例２について説明する。この実施例２では署名付要求情報に対してその署名を検証した後、署名付要求情報に含まれる要求元識別情報と、利用者が保持している要求元識別情報とを比較して、一致しなかった場合には検証に失敗したと判断する。
【００７４】
図１１は、図１の各部に保持されている情報や転送される情報について符号を付して表している。図１１において、図１と対応する箇所には対応する符号を付す。図１１は、図２と転送される情報Ｖが異なるだけである。
図１２は、実施例２における度数情報発行センター１０の度数発行処理の流れを説明したフローチャート、図１３は実施例２における度数情報格納装置２０の度数受信処理の流れを説明したフローチャートである。
【００７５】
実施例２では、度数情報格納装置２０の度数発行要求処理は、実施例１と同様である。実施例１と同様に図４のフローチャートに従い、度数をＡ、要求元識別情報をＣとすると、（Ａ，Ｃ）の組を度数発行センター１０に送信する。
【００７６】
次に、図１２および図１１を用いて、度数発行センター１０の度数発行処理について説明する。図１２におけるステップＳ４０〜ステップＳ４３は、図５におけるステップＳ２０〜ステップＳ２３と同様の処理であり、ステップＳ２４における処理が若干異なるのみである。
【００７７】
度数発行センター１０の度数発行部１１は、ステップＳ４０により度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１から（Ａ，Ｃ）の組を受信すると、まず利用者情報保持部１４に保持している情報と比較することにより要求元識別情報Ｃが以前使われたものかどうかの検査を行う（Ｓ４１）。
【００７８】
実施例１と同様、要求元識別情報Ｃが以前使われたものであれば再発行として処理を行い、使われたものでなければ課金処理を行う（Ｓ４２）。
【００７９】
ステップＳ４３でも実施例１と同様、受信した（Ａ，Ｃ）の組に対して、度数発行センター１０のデジタル署名を行うことにより、度数発行の準備を行う。デジタル署名Ｓは、度数発行センター１０の署名部１２において、署名用鍵保持部１３からセンターの署名用鍵ｄと法数ｎとを取得し、以下のような計算を行うことにより行う。
【００８０】
【数１３】
Ｓ＝（ｈ（Ａ，Ｃ））d ｍｏｄ ｎ
その後、ステップＳ４４で、受信した（Ａ，Ｃ）の組と、デジタル署名Ｓとの組を、発行度数情報Ｖとして度数情報格納装置２０へ送信する。
【００８１】
【数１４】
Ｖ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）
【００８２】
次に図１３および図１１を用いて、度数情報格納装置２０の度数受信処理について説明する。度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１はステップＳ５０により度数発行センター１０の度数発行部１１から発行度数情報Ｖ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）を受信すると、署名検証部２２に制御を渡し、ステップＳ５１の計算を行うことにより、センター１０の署名の検証を行う。
【００８３】
署名検証部２２は、受信した発行度数情報Ｖの中の署名Ｓと、署名検証用鍵保持部２３に保持しているセンターの検証用鍵ｅおよび法数ｎとを用いて、
【００８４】
【数１５】
Ｙ＝Ｓe ｍｏｄ ｎ
を計算する。さらに、署名検証部２２は、発行度数情報Ｖの中の（Ａ，Ｃ）の組と、一方向性ハッシュ関数ｈ（）とを用いて、
【００８５】
【数１６】
Ｙ’＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
を計算する。これら２つの計算結果が等しい時、つまりＹ＝Ｙ’が成り立つ時には、署名が正しいと判定してステップＳ５２に進み、等しくない時には署名が正しくないと判定してステップＳ５５へ進んで処理を終了する。
【００８６】
署名Ｓがセンターの正しい署名である時には、Ｙは以下のように変形できる。
【００８７】
【数１７】
Ｙ＝Ｓe ｍｏｄ ｎ
＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））d）e ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））de ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））Q(p-1)(q-1)+1 ｍｏｄ ｐｑ
［∵ｎ＝ｐｑ、ｄｅ≡１ ｍｏｄ （ｐ−１）（ｑ−１）、Ｑは定数］
＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））Q(p-1)(q-1) ｍｏｄ ｐｑ）（ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ）
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ
［∵オイラーの定理によりｘ（ｐ−１）（ｑ−１）≡１ ｍｏｄ ｐｑ］
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
【００８８】
そのため、署名Ｓがセンターの正しい署名である時には、Ｙ＝Ｙ’が成り立つ。
【００８９】
署名が正しい時には、署名検証部２２は、ステップ５２において発行度数情報Ｖの中の要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’とが一致するかどうかを比較し、一致すれば発行度数情報Ｖは正しいＶであると判定してステップ５３へ進み、一致しなければ検証に失敗したと判定してステップＳ５５へ進んで処理を終了する。
【００９０】
ステップＳ５２の処理は、他の利用者に発行された発行度数情報Ｖを盗用して使おうとする盗用や、以前に一度使用した発行度数情報Ｖを再び使おうとする重複使用などのチェックを行うものである。
【００９１】
ステップＳ５２において発行度数情報Ｖは正しいＶであると判定すると、ステップＳ５３へ進み、情報更新部２４により度数の更新を行い、さらにステップＳ５４に進んで要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の更新を行う。
【００９２】
以上で、この実施例における度数発行の処理は終了する。
【００９３】
この実施例では、度数情報格納装置２０から、度数Ａと要求元識別情報Ｃとの組（Ａ，Ｃ）を度数要求情報として度数発行センター１０に送信すると、度数発行センター１０が、（Ａ，Ｃ）の組に対してデジタル署名Ｓを行い、その署名を付加して発行度数情報Ｖ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）を発行し、度数情報格納装置２０では署名Ｓの検証の後、発行度数情報Ｖの中の要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃとの比較を行う例について説明した。
【００９４】
同様のことを、公開鍵暗号方式を用いて行うことが可能である。公開鍵暗号方式としてＲＳＡ公開鍵暗号方式を用いて説明を行う。つまり、度数情報格納装置２０から、度数Ａと要求元識別情報Ｃとの組（Ａ，Ｃ）を度数要求情報として度数発行センター１０に送信すると、度数発行センター１０が、（Ａ，Ｃ）の組に対してセンターの秘密鍵ｄと法数ｎとを用いて以下のような計算を行うことにより暗号化を行い、発行度数情報Ｖとして発行する。
【００９５】
【数１８】
Ｖ＝（Ａ，Ｃ）d ｍｏｄ ｎ
【００９６】
度数情報格納装置２０では、発行度数情報Ｖを受け取り、発行センター１０の公開鍵ｅと法数ｎとを用いて復号を行い、復号情報Ｍを計算する。
【００９７】
【数１９】
Ｍ＝Ｖe ｍｏｄ ｎ
正しく復号が行われると、以下の式が成り立つ。
【００９８】
【数２０】
Ｍ＝Ｖe ｍｏｄ ｎ＝（Ａ，Ｃ）de ｍｏｄ ｎ＝（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
【００９９】
復号した情報Ｍから取り出した要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’との比較を行い、一致すれば、復号が正しく行われかつ要求元識別情報Ｃが正しいと判定し、情報更新部２４により度数情報および要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の更新を行う。
【０１００】
以下では、このように発行された度数情報が、他人からの盗用や重複使用ができない理由について説明する。前述したように、盗用や重複使用のチェックを行っているのは、度数情報格納装置２０の署名検証部２２であり、図６のステップＳ３１の処理（実施例１の場合）およびステップＳ５２の処理（実施例２の場合）である。以下、実施例２において、例として、度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の値が、
【０１０１】
【数２１】
Ｃ’’＝０００１２３００００５３
である時を例にして説明する。
【０１０２】
まず盗用について考える。盗用は他の利用者宛に発行された度数情報を使おうとするものである。例えば、利用者ｉｄが０００００１の利用者宛に発行された度数情報を盗んで使おうとしたときについて考える。この場合、発行されたＶ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）の中に含まれる要求元識別情報Ｃは、
【０１０３】
【数２２】
Ｃ＝０００００１００００１５
のような値である。発行度数情報Ｖの中の要求元識別情報Ｃを改竄しても攻撃者は正しい署名Ｓを作れないため、攻撃者は盗用することを考える。盗聴を繰り返して、下６桁をＣ’’のものとうまく合わせたとしても、上６桁は合わせようがないため、攻撃者はＣ＝０００００１００００５３のような要求元識別情報Ｃを含んだ発行度数情報しか盗むことができない。そのため、上６桁は合わせようがないため、度数情報格納装置２０の署名検証部２２による図１３のステップＳ５２のＣとＣ’’との比較が一致しないことになり、検証に失敗して、度数の更新はできないことになる。
【０１０４】
重複使用についても同様であり、現在の要求元識別情報Ｃ’’の値が、
【０１０５】
【数２３】
Ｃ’’＝０００１２３００００５３
である時に、過去に発行された度数情報を使おうとしても、発行されたＶ＝（（Ａ、Ｃ），Ｓ）のに含まれる要求元識別情報Ｃは、例えば
【０１０６】
【数２４】
Ｃ＝０００１２３００００５１
のように下６桁が異なっているため、署名検証部２２による図１３のステップＳ５２のＣとＣ’’との比較が一致しないことになり、検証に失敗して、度数の更新はできないことになる。
【０１０７】
このように、この発明では、盗用や重複使用などの攻撃を防いでいる反面、正しい利用を試みている利用者が、なんらかの理由により、発行された度数情報Ｖの度数情報格納装置２０への登録に失敗しても再発行や再登録が可能である。
【０１０８】
一般に、利用者が保持している度数情報格納装置２０と度数情報発行センター１０との間には、通信が必要であり、この通信の途中で通信回線の不調などにより情報の取得がうまくいかないことが起こりうる。この場合、度数情報発行センター１０では既に課金処理がなされているため、再発行などの処理ができなければ利用者は使用できないのに料金だけ取られることになってしまう。再発行が可能なことにより、これを回避することができる。
【０１０９】
以下、再発行について説明する。既に説明したように、度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃの値は、度数情報の登録が正常に終了するまで更新されない。そのため、度数情報格納装置２０と度数情報発行センター１０との間の通信の不調により情報の取得がうまくいかなかった時には、もう一度、度数発行要求部２１から発行要求を行うと、前回と同じ要求元識別情報Ｃと、度数Ａを度数情報発行センター１０に渡すことができる。前回と同じ要求元識別情報Ｃが渡されると、度数情報発行センター１０の度数発行部１１は、図１２のステップＳ４１の検査により、ステップＳ４２の課金処理をスキップしてステップＳ４３の処理を行うため、重複した課金を行うことなく、度数情報Ｖを発行することができる。なお、この再発行の処理では必ずしも度数Ａが入力される必要はなく、度数Ａが省略された時には、利用者情報保持部１４に保持されている前回発行度数Ａ’を用いて計算すればよい。
この実施例では、度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持されている要求元識別情報Ｃは、利用者のｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えた値として説明した。この値は過去に使用したどの値とも異なり、かつ他の度数情報格納装置２０で過去に使われたどの値とも異なる値であればよく、例えば利用者のｉｄ情報の後に、乱数を付け加えた値にしたり、あるいは利用者のｉｄ情報を付けずに大きな乱数だけにしても構わない。
【０１１０】
以上、説明した実施例による方法のままでは、既に説明したように盗用や重複使用などの攻撃を防ぐことは可能であるが、他人の名前を語ったいたずらを防ぐことはできない。図７に示したようなインターフェースでは、要求元識別情報Ｃの値を改竄して度数情報発行センター１０に送信することは困難であるが、度数情報格納装置２０と度数情報発行センター１０との間の通信プロトコルを盗んで、他人の利用者ｉｄが含まれている要求元識別情報Ｃを送ることは可能である。このようなことを行っても、攻撃者は利益を受けることはないが、他人の課金情報を増やすことが可能になる。これを防止するためには、度数情報格納装置２０から度数情報発行センター１０への通信を行う際に、ユーザ認証を行えばよい。ユーザ認証の方法には、多くの従来技術があるためここでは詳しくは触れないが、例えば度数情報発行センター１０から度数情報格納装置２０へ度数情報を送る時に使ったデジタル署名を使ってもよい。度数情報格納装置２０内に利用者の署名用のＲＳＡ公開鍵ペアの秘密鍵ｄｕと法数ｎｕとを予め格納しておき、度数情報発行センター１０側ではこれに対応する署名検証用のＲＳＡ公開鍵ペアの公開鍵ｅｕと法数ｎｕとを保持しておけば、既に説明したのと同じ方法により、署名と検証が可能になる。
【０１１１】
また、ワンタイムパスワードなどによるユーザ認証を行う方法もある。
【０１１２】
ユーザ認証の方法によっては、攻撃者が２つ以上前の通信を盗聴し、それをリプレイするという攻撃も考えられる。この攻撃も攻撃者は利益を得ることは無いが、他人の課金情報を増やすことが可能である。攻撃者が２つ以上前の通信を盗聴し、それを認証情報も含めてそのままリプレイすれば、度数発行センターは正しいユーザからの通信と思い、かつ再発行でもないことから、新しい要求情報と判断して、度数情報を発行することがありうる。
【０１１３】
この攻撃から防御するためには、請求項６に示したように、前回より前に利用者から受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報を記録し、今回利用者から受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報と比較し、一致する時に度数更新情報の発行を中止するようにすればよい。
【０１１４】
前述の実施例のように、利用者ｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えたものを要求元識別情報として用いれば、前回より前に利用者から受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報を記録するという処理を行わなくても、同様のことができる。前回受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報だけを保持しておき、その値と今回の要求元識別情報とを比較して、今回のものが前回のものより小さい数字であれば度数更新情報の発行を中止するようにすればよい。
【０１１５】
以上、度数情報格納装置２０を持つ利用者が、度数の発行を度数情報発行センター１０に依頼し、発行された度数を安全に度数情報格納装置２０に格納する方法について説明した。この後、利用者は格納した度数を使うことにより、情報の利用などを行うことになる。利用に際しては、例えば、図１０に示すように、使用度数計算部２７を持った度数情報格納装置２０を構成する。使用度数計算部２７は、利用者が使用した度数を計算して情報更新部２４に渡し、情報更新部２４が度数残高保持部２５からその度数分を減額する。例えば、電話用カードとして度数情報格納装置２０を用いた時には、電話で使った利用度数を使用度数計算部２７が計算し、情報更新部２４が度数残高保持部２５からその度数分を減額することが可能である。また、使用度数計算部２７の替わりに情報復号部を持たせた構成にすれば、暗号化された情報を利用するために利用者が情報を復号すると、復号されたことを情報更新部２４に伝え、利用に相当する度数分を度数残高保持部２５から減額することが可能である。
【０１１６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明により、簡単なプロトコルで、度数情報の再発行が可能な、電子度数による支払装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の構成を具体的な情報とともに示すブロック図である。
【図３】 実施例１の要求元識別情報を説明する図である。
【図４】 実施例１の度数情報格納装置２０の度数発行要求処理を説明するフローチャートである。
【図５】 実施例１の度数情報発行センター１０の度数発行処理を説明するフローチャートである。
【図６】 実施例１の度数情報格納装置２０の度数情報受信処理を説明するフローチャートである。
【図７】 実施例１の度数発行要求のためのインタフェースを説明する図である。
【図８】 実施例１の利用者情報保持部１４の情報を説明する図である。
【図９】 実施例１の利用者情報保持部１４の情報を説明する図である。
【図１０】 実施例１の度数情報格納装置２０の使用度数計算部２７を説明する図である。
【図１１】 この発明の実施例２の構成を示すブロック図である。
【図１２】 実施例２の度数情報格納装置２０の度数発行要求処理を説明するフローチャートである。
【図１３】 実施例２の度数情報格納装置２０の度数情報受信処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 度数情報発行センター
１１ 度数発行部
１２ 署名部
１３ 署名用鍵保持部
１４ 利用者情報保持部
２０ 度数情報格納装置
２１ 度数発行要求部
２２ 署名検証部
２３ 署名検証用保持部
２４ 情報更新部
２５ 度数残高保持部
２６ 要求元識別情報保持部
２７ 使用度数計算部
【発明の属する技術分野】
この発明は、予め購入した電子的な度数情報をカード等の携帯端末に格納し、商品の購入、サービスの享受、あるいは情報の利用などをしたときに、商品、サービス、情報の提供者に対して、その度数情報を使って支払を行う電子的支払技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、テレホンカード（商標）やオレンジカード（商標）などに代表されるプリペイドカードは、様々な人々に広く利用されてきている。この種のプリペイドカードには、通常磁気カードが用いられており、例えば公衆電話で通話を行うときに、テレホンカードを公衆電話の磁気カード読み取り器のスロットに挿入する。使用の都度、カードの有効残高度数から使用した金額に相当する度数が減額され、その残りの残高が再びカードに書き込まれる。カードへの書き込みは、電話機の内部でしか行わないような前提になっており、このことによってセキュリティを保っている面も大きく、磁気カード用リーダ・ライタがあればカードの改竄の攻撃も比較的容易になる。また有効残高度数が０になれば再び度数を書きこんで再利用するということはなく、基本的に使い捨てになっている。
【０００３】
これに対して、最近ではカード状の部材にマイクロコンピュータやＲＯＭ等のメモリーを登載したいわゆるＩＣカードと呼ばれるものが開発されてきている。ＩＣカードは、磁気カードに比べて、記憶容量が大きいこと、内部に計算機能を持っていること、セキュリティ性を有することなどから注目されてきている。
【０００４】
磁気カードに替えて、ＩＣカードを用いて、有効残高度数の書換えを可能にして、再利用が可能にするようにした従来技術として、特開平２−１６１５８５号公報に記載されているものがある。該公報によれば、度数情報が書換可能なＩＣカード等に使用量相当の度数を減算して書き込む読取・書込手段と、有効残高度数が０のカードを挿入すると投入金額に応じた度数を新たに書き込むことが可能な発券手段とを備えた電子カードシステムであり、さらにメモリー領域を３つ以上に分割して同じ情報を蓄え、情報が一部破壊されても復旧可能な機能も持つものである。
【０００５】
しかしながら該公報では、金額投入口を備えた専用の発券装置を前提としており、インターネットや電話回線などのネットワークを介して度数を購入することは不可能であった。ネットワークを介して度数を購入しようとすれば、度数情報の盗用や改竄、あるいは度数情報のカードへの重複登録などの可能性があった。
【０００６】
一方、情報のセキュリティを保持した通信および電子決済を安全に行うためのシステムとして、特開平１−２３１４５１号公報に記載されているものがある。該公報によれば、利用者毎に異なる暗号鍵を予め記憶させたＩＣカードと、ＮＣＵ（ネットワーク制御ユニット）／モデムとを一体化してシステムを構築し、暗号鍵の盗用を防止し、ファイルのセキュリティの実現を行うものである。該公報によれば、暗号化が必要なデータに対しては、利用者毎に異なる暗号鍵を用いて暗号化して通信を行うことにより安全なデータ通信を行う。また、ＩＣカードに保持されているプリペイド情報に対しては、利用者がセンタを利用する前にＩＣカードからセンタへプリペイド情報を送信した後で、ＩＣカード内のプリペイド情報を消去し、センタの利用が終了した後で再びプリペイド情報をＩＣカード内に書き込むようにしている。これによって、利用者がセンタの利用途中でＩＣカードを抜くことによりプリペイド情報を更新できなくする攻撃に対処している。
【０００７】
しかしながら、該公報による方法では、ＩＣカードにプリペイド情報を書き込む際には特段の工夫もなされていないため、プリペイド情報を書き込むプロトコルを盗まれるといくらでも自由にプリペイド情報を書き込むことが可能になる。また、プリペイド情報を書き込む際の通信を傍受され、同じ通信を再度行うリプレイ攻撃に対してもなすすべがないという問題がある。
【０００８】
さらに、近年、電子貨幣とか電子マネーなどと呼ばれるものも開発されつつある。電子貨幣は、電子プリペイドとは異なり、実際の現金と同じような機能を持たせようとすることが多く、利用者間でもやり取りすることが可能で、プライバシーを守るため匿名性を持ったものが多い。電子貨幣には、例えば、特公平７−５２４６０号公報に記載されているものなどがある。電子貨幣の方式には、一般に重複使用を避ける機構がついており、さらに匿名性を持ったものにするために複雑なプロトコルを用いるものになることが多い。また、匿名性のためにブラインド署名の技法をとることも多く、一旦発行した電子貨幣を紛失しても、その電子貨幣のコピーをどこかで保存しておかない限り、再発行はできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明では、以上のような問題点に鑑み、簡単なプロトコルで、度数情報の再発行が可能な、電子度数による支払い技術を実現することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の度数情報処理システムは、発行装置および格納装置を有し、上記格納装置は、度数残高保持手段を有し、上記発行装置に度数発行の要求情報を送信し、当該度数発行の要求情報に応じて上記発行装置から送信される度数情報を受信して当該度数情報に記述された度数だけ該度数残高保持手段が保持している度数情報を増加させる処理を行い、上記発行装置は、利用者情報保持手段を有し、上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計に、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計を更新する処理と、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を発行する発行処理と、上記格納装置から送られた上記要求情報に含まれる要求元識別情報を上記利用者情報保持手段に保持する処理とを行うものである。ここで、上記格納装置は：要求元識別情報を保持する要求元識別情報保持手段と；利用者により入力された発行希望度数と上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報とを含む要求情報を出力する度数発行要求手段と；上記要求情報に対応して上記発行装置が出力した発行度数情報に含まれるデジタル署名を検証する署名検証手段と；該署名が正しいと検証されたときに、上記度数残高保持手段に保持されている度数情報を上記発行度数情報に含まれる上記発行度数に対応する量だけ増加する度数増加手段と；該署名が正しいと検証されたときに、上記要求元識別情報保持手段の保持する上記要求元識別情報を以前とは異なる新しい要求元識別情報に変更する要求元識別情報変更手段とを有する。上記発行装置は：受信した上記要求情報に対応して度数を発行するために該要求情報のデジタル署名および発行度数の組を含む発行度数情報を上記格納装置に送信する度数発行手段であって、上記利用者情報保持手段に保持された上記要求元識別情報を参照して上記要求情報の要求元識別情報を検査した結果、受信した上記要求情報の要求元識別情報が１つ前に使われた要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の再発行であると判定し上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段に保持している支払い対象の度数合計を更新する処理をスキップするとともに再発行処理を行う度数発行手段を有する。
【００１１】
請求項２の度数情報処理システムは、請求項１の度数情報処理システムにおいて、上記発行装置の上記度数発行手段は、現に受信した上記要求情報の直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報を上記利用者情報保持手段から読み出し、当該現に受信した要求情報の要求元識別情報が当該直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の発行を拒否する。
【００１２】
請求項３の度数情報処理方法は、発行装置および格納装置を有し、上記格納装置は、度数残高保持手段と要求元識別情報保持手段とを有し、上記発行装置に度数発行の要求情報を送信し、当該度数発行の要求情報に応じて上記発行装置から送信される度数情報を受信して当該度数情報に記述された度数だけ該度数残高保持手段が保持している度数情報を増加させる処理を行い、上記発行装置は、利用者情報保持手段を有し、上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計に、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計を更新する処理と、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を発行する発行処理と、上記格納装置から送られた上記要求情報に含まれる要求元識別情報を上記利用者情報保持手段に保持する処理とを行う度数情報処理システムにおける度数情報処理方法である。ここで、上記格納装置が：利用者により入力された発行希望度数と上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報とを含む要求情報を出力し；上記要求情報に対応して上記発行装置により出力された上記発行度数情報を受け取り；上記受け取った発行度数情報に含まれるデジタル署名を検証し；該署名が正しいと検証されたときに、上記度数残高保持手段に保持されている度数情報を上記発行度数情報の上記発行度数だけ増加し；該署名が正しいと検証されたときに、上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報を以前とは異なる新しい要求元識別情報に変更する。上記発行装置が：上記利用者情報保持手段に保持された上記要求元識別情報を参照して受信した上記要求情報の要求元識別情報を検査した結果、受信した上記要求情報の要求元識別情報がひとつ前に使われた要求元識別情報と同じであると判明したときに上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段に保持している支払い対象の度数合計を更新する処理をスキップし；受信した上記要求情報に対応して度数を発行するために該要求情報のデジタル署名および発行度数の組を含む発行度数情報を上記格納装置に送信する。
【００１３】
請求項４の度数情報処理方法は、請求項３の度数情報処理方法において、上記発行装置は、現に受信した上記要求情報の直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報を上記利用者情報保持手段から読み出し、当該現に受信した要求情報の要求元識別情報が当該直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の発行を拒否する。
【００２３】
なお、この発明がシステムや装置として実現できることは上述のとおりであるが、方法としても実現できることはもちろんであり、少なくともその一部をコンピュータプログラムとして実装しても良い。この発明の上述の側面およびこの発明の他の側面は特許請求の範囲に記載され、以下実施例を用いて詳細に説明される。
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例について説明する。まず、実施例１について説明する。
【００２４】
図１はこの実施例１の構成を示す。この実施例においては、度数情報格納装置を持つ利用者が、度数の発行を度数情報発行センターに依頼し、発行された度数を安全に度数情報格納装置に格納する。そして、この後、利用者が格納した度数を使うことにより、情報の利用などを行う。
【００２５】
図１において、この実施例の構成は大きく、度数情報発行センター１０と度数情報格納装置２０とに分かれる。度数情報格納装置１０は、利用者が保有するものであり、たとえばＩＣカードのように内部に計算機能を持った携帯型の装置である。ＩＣカード以外にも、計算機能を持ったＰＣカードや、携帯型情報ツール、あるいはサブノートパソコンなどでもよい。内部の情報が、外部から簡単に改竄されたりすることがないように防御されていることが望ましい。
【００２６】
この実施例では、度数情報格納装置２０は、度数発行要求部２１、署名検証部２２、署名検証用鍵保持部２３、情報更新部２４、度数残高保持部２５、要求元識別情報保持部２６等からなる。
【００２７】
度数発行要求部２１は、度数情報発行センター１０に対して度数の発行要求を出す部分である。度数発行要求部２１は、要求元識別情報保持部２６に保持されている要求元識別情報と、利用者により入力される要求度数との組を度数情報発行センター１０に送信することにより、度数の発行を要求する。
【００２８】
署名検証部２２は、まず度数情報発行センター１０から発行された度数情報に対して、署名検証用鍵保持部２３が保持している署名検証用鍵を用いて検証を行う。署名の検証が正しければ、次に署名情報に含まれている要求元識別情報と、要求元識別情報保持部２６に保持されている要求元識別情報とが一致するかどうかの検証を行う。そしてこれらが一致していれば、情報更新部２４に対して、情報の更新を依頼する。署名検証部２２から依頼された情報更新部２４は、検証された度数情報分の度数を度数残高保持部２５に加え、要求元識別情報保持部２６の情報を新しくユニークな値に更新する。
【００２９】
署名検証用鍵保持部２３は、度数情報発行センター１０の署名用鍵保持部１３が保持するセンター署名用鍵に対応する検証用鍵を保持している。この情報はセンター１０が変わらない限り同じであってよいので度数情報格納装置２０が作成された時に同時に記録されてもよいし、安全のためセンター１０が署名用鍵を変更するのに合わせて、変更するように構成してもよい。
【００３０】
要求元識別情報保持部２６は、度数情報発行センター１０から発行された度数情報が度数情報格納装置２０に格納される度に新しい値に更新される。更新された値は、過去のどの値とも異なる値であり、かつ他の度数情報格納装置２０に格納されているどの値とも異なる値である。
【００３１】
一方、度数情報発行センター１０は、度数発行部１１、署名部１２、署名用鍵保持部１３、利用者情報保持部１４等からなる。度数発行部１１は、度数情報格納装置２０から度数の発行要求を受けると、発行要求情報の中から要求元識別情報を取り出し、その値が以前に使われた値でないかどうかを検査する。利用者情報保持部１４には以前に使われた要求元識別情報が記録されており、これと比較することによって検査が行われる。
【００３２】
検査により、同じ利用者から１つ前に要求されたのと同じ要求元識別情報であることが判明すれば、この要求は度数の再発行の要求であると判定し、前回発行したのと同じ度数情報を再発行する。検査により、１つよりもっと以前に要求されたのと同じ要求元識別情報であることが判明すれば、これはリプレイ攻撃であると判定し、発行を拒否する。検査により、過去に使われたことがない要求元識別情報であることが判明すれば、新たな発行要求であると判定し、新たな度数情報を生成し、利用者情報保持部１４に課金情報を記録した上で、度数情報に署名を施して発行する。
【００３３】
つぎに、署名の手法等の具体例を挙げてさらに実施例を説明する。図２は、図１の各部に保持される情報や転送される情報について符号を付して表している。図２において、図１と対応する箇所には対応する符号を付す。
【００３４】
この実施例では、署名は一方向ハッシュ関数とＲＳＡ暗号を併用するＲＳＡデジタル署名であるものとして説明するが、これに限らず他の方式の署名でも良い。また、この実施例では、度数情報発行センター１０の署名部１２、および度数情報格納装置２０の署名検証部２２は一方向ハッシュ関数ｈ（）を持つ。一方向ハッシュ関数ｈ（）には、実際には、ＭＤ５やＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などが用いられる。
【００３５】
図２において、度数情報発行センター１０の署名用鍵保持部１３には、ＲＳＡ公開鍵ペアの秘密鍵ｄと法数ｎとが保持され、一方、度数情報格納装置２０の署名検証用鍵保持部２３には、ＲＳＡ公開鍵ペアの公開鍵ｅと法数ｎとが保持される。法数ｎは、２つの大きな素数ｐ，ｑの積であり、このとき、以下の式が成り立つ。
【００３６】
【数１】
ｎ＝ｐｑ
ｄｅ≡１ ｍｏｄ （ｐ−１）（ｑ−１）
度数情報格納装置２０の度数残高保持部２５は、現在使用可能な度数の情報Ｘを保持しており、例えば現在のＸの値は５０度数であるとする。利用者はこれにさらに２００度数を加えて２５０度数にしたいという希望を持っているとする。
【００３７】
度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持されている値は、過去に使用したどの値とも異なり、かつ他の度数情報格納装置２０で過去に使われたどの値とも異なる値である。この実施例では、利用者のｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えた値によりこの性質を満たす情報とする。要求元識別情報保持部の構成を図３に示す。この例では、この度数情報格納装置２０の所有者は利用者ｉｄとして０００１２３というｉｄを持っており、これにシーケンシャルに増加する数字を付け加えた値が現在の要求元識別情報Ｃである。
【００３８】
【数２】
Ｃ＝０００１２３００００５３
図４は度数情報格納装置２０の度数発行要求処理の流れを説明したフローチャート、図５は度数情報発行センター１０の度数発行処理の流れを説明したフローチャート、図６は度数情報格納装置２０の度数受信処理の流れを説明したフローチャートである。
【００３９】
以下、図２および図４、図５、図６を用いて、実際の度数発行の流れを説明する。現在、利用者は度数情報格納装置２０内に５０度数の度数残高を保持しており、これにさらに２００度数を加えて２５０度数にしたいという希望を持っているものとする。
【００４０】
図４および図２を用いて、度数情報格納装置２０の度数発行要求処理について説明する。度数情報格納装置２０において度数発行処理を起動すると、度数発行要求部２１はまず要求元識別情報保持部２６から要求元識別情報Ｃを取得する（Ｓ１０、Ｓ１１）。前述したように、現在の要求元識別情報Ｃの値は
【００４１】
【数３】
Ｃ＝０００１２３００００５３
である。
【００４２】
度数発行要求部２１は次に、図７に示すようなインターフェースにより、利用者に発行希望度数Ａの入力を促す。図７では発行希望度数だけが利用者に入力可能となっており、要求元識別情報は表示されているだけで、利用者には入力できないようになっている。なお、この要求元識別情報は必ずしも表示する必要はない。
【００４３】
いま、利用者は２００度数の発行を希望しているので、入力欄に２００と入力し、ＯＫボタンを押す（Ｓ１２）。
【００４４】
度数発行要求部２１は次に、入手した（Ａ，Ｃ）の組を度数情報発行センター１０に送信して処理を終了する（Ｓ１３）。今、（Ａ，Ｃ）の各値は以下のようになっている。
【００４５】
【数４】
Ａ＝２００
Ｃ＝０００１２３００００５３
次に、図５および図２を用いて、度数情報発行センター１０の度数発行処理について説明する。度数情報発行センター１０の度数発行部１１は、ステップＳ２０により度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１から（Ａ，Ｃ）の組を受信すると、まず利用者情報保持部１４に保持している情報と比較することによって要求元識別情報Ｃが以前使われたものかどうかの検査を行う（Ｓ２１）。
【００４６】
利用者情報保持部は、図８に示すように、利用者ｉｄ、前回の要求元識別情報Ｃ’、前回発行度数Ａ’、発行度数合計からなり、ある利用者に対して、前回に受けとった要求元識別情報Ｃ’と、前回に発行した度数Ａ’と、今までに発行した度数の合計がわかるようになっている。例えば、利用者ｉｄが０００１２３である利用者は、前回の要求元識別情報Ｃ’は０００１２３００００５２であり、この要求元識別情報Ｃ’によって１００度数が発行されており、現在までの発行度数合計が６００である。
【００４７】
発行度数合計は、例えば一月毎に清算するために保存しているもので、毎月末日に記録されている合計分に相当する料金を口座引き落としなどで支払うことになっている。支払後は、０にリセットされ、また次の月の発行度数を加算していく。この実施例ではこのように構成しているが、発行度数合計の項を無くして、度数の発行毎に口座引き落としなどで料金を支払うよう構成しても構わない。
【００４８】
図５のステップＳ２１において、要求元識別情報Ｃが以前使われたものかどうかの検査は、受信した要求元識別情報Ｃの値と、図８に示した利用者情報保持部１４の前回の要求元識別情報Ｃ’の値との比較により行う。この実施例では、要求元識別情報Ｃの値の上６桁が利用者ｉｄを示しているので、その部分を切り出し、図８の利用者情報保持部１４を検索して検査を行う。
【００４９】
いま、受信した要求元識別情報Ｃの値は
【００５０】
【数５】
Ｃ＝０００１２３００００５３
であるので、
【００５１】
【数６】
利用者ｉｄ＝０００１２３
の行の前回の要求元識別情報Ｃ’の値と比較する。この値は、
【００５２】
【数７】
前回の要求元識別情報Ｃ’＝０００１２３００００５２
であるので、受信した要求元識別情報Ｃの値と異なることがわかり、ステップＳ２２に進み、度数発行に伴う課金処理を行う。
【００５３】
課金処理は、図８の利用者情報保持部１４において、要求元識別情報Ｃ’、度数Ａ’の値を、新しい要求元識別情報Ｃ、度数Ａの値で置き換え、発行度数合計に度数Ａの値を加算する。いま、要求元識別情報Ｃと度数Ａの値はそれぞれ
【００５４】
【数８】
Ａ＝２００
Ｃ＝０００１２３００００５３
であるので、そのように置き換え、発行度数合計に２００を加えて８００にする。図９にこの処理を行ったあとの内部構成例を示す。
【００５５】
以上によりステップＳ２２の課金処理は終了し、ステップＳ２３に進む。なお、ステップＳ２１において、要求元識別情報Ｃが以前使われたものと同じであった場合は、ステップＳ２２をスキップしてステップＳ２３に進む。この場合は、現在の要求元識別情報Ｃに対して既に一度度数を発行済であるということであり、度数の再発行の処理ということになるため、課金処理を行わずに度数の発行だけを行う。
【００５６】
この発明では、発行された度数は、発行された利用者だけにしか使うことができず、かつ重複使用ができないようになっているため、このように課金を行わずに度数の再発行をすることが可能になる。
【００５７】
ステップＳ２３では、受信した（Ａ，Ｃ）の組に対して、度数情報発行センター１０のデジタル署名を行うことにより、度数発行の準備を行う。デジタル署名Ｓは、度数情報発行センター１０の署名部１２において、署名用鍵保持部１３からセンターの署名用鍵ｄと法数ｎとを取得し以下のような計算を行うことにより行う。
【００５８】
【数９】
Ｓ ＝（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄ ｍｏｄ ｎ
ここで、関数ｈ（）は前述した一方向ハッシュ関数であり、実際には、ＭＤ５やＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などが用いられる。また、ここではｈ（Ａ，Ｃ）と表記しているが、関数ｈ（）の引数が１つのときには、ＡとＣとを文字列として連結し、１つの文字列とした上で、引数として与える。
【００５９】
その後、ステップＳ２４で、度数Ａとデジタル署名Ｓの組を発行度数情報Ｖとして度数情報格納装置２０へ送信する。
【００６０】
次に、図６および図２を用いて、度数情報格納装置２０の度数受信処理について説明する。度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１はステップＳ３０により度数情報発行センター１０の度数発行部１１から発行度数情報Ｖ＝（Ａ，Ｓ）を受信すると、署名検証部２２に制御を渡し、ステップＳ３１の計算を行うことにより、センター１０の署名の検証を行う。
【００６１】
署名検証部２２は、受信した発行度数情報Ｖの中の署名Ｓと、署名検証用鍵保持部２３に保持しているセンターの検証用鍵ｅと法数ｎとを用いて
【００６２】
【数１０】
Ｙ＝Ｓｅ ｍｏｄ ｎ
を計算する。さらに、署名検証部２２は、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’と、一方向ハッシュ関数ｈ（）と、受信した発行度数情報Ｖの中の度数Ａとを用いて、
【００６３】
【数１１】
Ｙ’＝ｈ（Ａ，Ｃ’’） ｍｏｄ ｎ
を計算する。これら２つの計算結果が等しい時つまりＹ＝Ｙ’の時に、署名検証部２２は署名が正しいと判定してステップＳ３２へ進み、計算結果が等しくない時には、署名が正しくないと判定してステップＳ３４へ進んで処理を拒絶する。
【００６４】
なお、署名Ｓがセンターの正しい署名である時には、Ｙは以下のように変形できる。
【００６５】
【数１１】
Ｙ＝Ｓｅ ｍｏｄ ｎ＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄ）ｅ ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄｅ ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））Ｑ（ｐ−１）（ｑ−１）＋１ ｍｏｄ ｐｑ
［∵ｎ＝ｐｑ、ｄｅ≡１ ｍｏｄ （ｐ−１）（ｑ−１）、Ｑは定数］
＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））Ｑ（ｐ−１）（ｑ−１） ｍｏｄ ｐｑ）（ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ）
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ
［∵オイラーの定理によりｘ（ｐ−１）（ｑ−１）≡１ ｍｏｄ ｐｑ］
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
【００６６】
そのため、署名Ｓがセンター１０の正しい署名であって、かつ、要求情報（Ａ，Ｃ）に含まれていた要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’が一致していれば、Ｙ＝Ｙ’が成り立つ。
【００６７】
センター１０の署名が正しいにもかかわらず、署名検証部２２での検証で正しいと判定されない場合は、センター１０の署名Ｓ＝（ｈ（Ａ，Ｃ））ｄに含まれていた要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’との値が異なる場合である。これらの値が異なるということは、他の利用者宛に発行された度数情報Ｖを盗用して使おうとしていたり、以前に一度使用した度数情報Ｖを再び使おうとする重複使用を試みたりしているという状況であると考えられる。この署名検証部２２で行っている署名の検証は、単にセンター１０の署名が正しいかどうかを検査しているだけでなく、同時に盗用や重複使用のチェックも行っているものである。
【００６８】
署名検証部２２が署名が正しいと判定すると、ステップＳ３２へ進み、情報更新部２４により度数更新が行われる。署名の検証により、受信した発行度数情報Ｖの中の度数Ａは正しいことが確認されたので、情報更新部２４は、度数残高保持部２５に保持している使用可能度数Ｘに度数Ａを加えた値を新しい使用可能度数Ｘとして格納する。この実施例では、使用可能度数Ｘの値は５０であったので、度数Ａの値２００を加えて、２５０を新しい使用可能度数Ｘとして格納する。
【００６９】
次にステップＳ３５へ進み、情報更新部２４は、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の更新を行う。前述したように、この実施例では、要求元識別情報Ｃ’’は利用者のｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えた値としているので、新しい要求元識別情報Ｃ’’の値
【００７０】
【数１２】
Ｃ’’＝０００１２３００００５４
を要求元識別情報保持部２６に格納して処理を終了する。
【００７１】
以上で、この実施例における度数発行の処理は終了する。
【００７２】
なお、以上、説明した実施例では、発行度数情報Ｖ＝（Ａ，Ｓ）の署名Ｓを検証する際に、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’を用いて計算した値Ｙ’＝ｈ（Ａ，Ｃ’’） ｍｏｄ ｎと、Ｙ＝Ｓe ｍｏｄ ｎとを比較することにより検証を行っている。つまり、署名の検証と要求元識別情報の比較とを同時に行っているものである。
【００７３】
つぎに、この発明の実施例２について説明する。この実施例２では署名付要求情報に対してその署名を検証した後、署名付要求情報に含まれる要求元識別情報と、利用者が保持している要求元識別情報とを比較して、一致しなかった場合には検証に失敗したと判断する。
【００７４】
図１１は、図１の各部に保持されている情報や転送される情報について符号を付して表している。図１１において、図１と対応する箇所には対応する符号を付す。図１１は、図２と転送される情報Ｖが異なるだけである。
図１２は、実施例２における度数情報発行センター１０の度数発行処理の流れを説明したフローチャート、図１３は実施例２における度数情報格納装置２０の度数受信処理の流れを説明したフローチャートである。
【００７５】
実施例２では、度数情報格納装置２０の度数発行要求処理は、実施例１と同様である。実施例１と同様に図４のフローチャートに従い、度数をＡ、要求元識別情報をＣとすると、（Ａ，Ｃ）の組を度数発行センター１０に送信する。
【００７６】
次に、図１２および図１１を用いて、度数発行センター１０の度数発行処理について説明する。図１２におけるステップＳ４０〜ステップＳ４３は、図５におけるステップＳ２０〜ステップＳ２３と同様の処理であり、ステップＳ２４における処理が若干異なるのみである。
【００７７】
度数発行センター１０の度数発行部１１は、ステップＳ４０により度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１から（Ａ，Ｃ）の組を受信すると、まず利用者情報保持部１４に保持している情報と比較することにより要求元識別情報Ｃが以前使われたものかどうかの検査を行う（Ｓ４１）。
【００７８】
実施例１と同様、要求元識別情報Ｃが以前使われたものであれば再発行として処理を行い、使われたものでなければ課金処理を行う（Ｓ４２）。
【００７９】
ステップＳ４３でも実施例１と同様、受信した（Ａ，Ｃ）の組に対して、度数発行センター１０のデジタル署名を行うことにより、度数発行の準備を行う。デジタル署名Ｓは、度数発行センター１０の署名部１２において、署名用鍵保持部１３からセンターの署名用鍵ｄと法数ｎとを取得し、以下のような計算を行うことにより行う。
【００８０】
【数１３】
Ｓ＝（ｈ（Ａ，Ｃ））d ｍｏｄ ｎ
その後、ステップＳ４４で、受信した（Ａ，Ｃ）の組と、デジタル署名Ｓとの組を、発行度数情報Ｖとして度数情報格納装置２０へ送信する。
【００８１】
【数１４】
Ｖ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）
【００８２】
次に図１３および図１１を用いて、度数情報格納装置２０の度数受信処理について説明する。度数情報格納装置２０の度数発行要求部２１はステップＳ５０により度数発行センター１０の度数発行部１１から発行度数情報Ｖ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）を受信すると、署名検証部２２に制御を渡し、ステップＳ５１の計算を行うことにより、センター１０の署名の検証を行う。
【００８３】
署名検証部２２は、受信した発行度数情報Ｖの中の署名Ｓと、署名検証用鍵保持部２３に保持しているセンターの検証用鍵ｅおよび法数ｎとを用いて、
【００８４】
【数１５】
Ｙ＝Ｓe ｍｏｄ ｎ
を計算する。さらに、署名検証部２２は、発行度数情報Ｖの中の（Ａ，Ｃ）の組と、一方向性ハッシュ関数ｈ（）とを用いて、
【００８５】
【数１６】
Ｙ’＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
を計算する。これら２つの計算結果が等しい時、つまりＹ＝Ｙ’が成り立つ時には、署名が正しいと判定してステップＳ５２に進み、等しくない時には署名が正しくないと判定してステップＳ５５へ進んで処理を終了する。
【００８６】
署名Ｓがセンターの正しい署名である時には、Ｙは以下のように変形できる。
【００８７】
【数１７】
Ｙ＝Ｓe ｍｏｄ ｎ
＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））d）e ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））de ｍｏｄ ｎ
＝（ｈ（Ａ，Ｃ））Q(p-1)(q-1)+1 ｍｏｄ ｐｑ
［∵ｎ＝ｐｑ、ｄｅ≡１ ｍｏｄ （ｐ−１）（ｑ−１）、Ｑは定数］
＝（（ｈ（Ａ，Ｃ））Q(p-1)(q-1) ｍｏｄ ｐｑ）（ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ）
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｐｑ
［∵オイラーの定理によりｘ（ｐ−１）（ｑ−１）≡１ ｍｏｄ ｐｑ］
＝ｈ（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
【００８８】
そのため、署名Ｓがセンターの正しい署名である時には、Ｙ＝Ｙ’が成り立つ。
【００８９】
署名が正しい時には、署名検証部２２は、ステップ５２において発行度数情報Ｖの中の要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’とが一致するかどうかを比較し、一致すれば発行度数情報Ｖは正しいＶであると判定してステップ５３へ進み、一致しなければ検証に失敗したと判定してステップＳ５５へ進んで処理を終了する。
【００９０】
ステップＳ５２の処理は、他の利用者に発行された発行度数情報Ｖを盗用して使おうとする盗用や、以前に一度使用した発行度数情報Ｖを再び使おうとする重複使用などのチェックを行うものである。
【００９１】
ステップＳ５２において発行度数情報Ｖは正しいＶであると判定すると、ステップＳ５３へ進み、情報更新部２４により度数の更新を行い、さらにステップＳ５４に進んで要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の更新を行う。
【００９２】
以上で、この実施例における度数発行の処理は終了する。
【００９３】
この実施例では、度数情報格納装置２０から、度数Ａと要求元識別情報Ｃとの組（Ａ，Ｃ）を度数要求情報として度数発行センター１０に送信すると、度数発行センター１０が、（Ａ，Ｃ）の組に対してデジタル署名Ｓを行い、その署名を付加して発行度数情報Ｖ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）を発行し、度数情報格納装置２０では署名Ｓの検証の後、発行度数情報Ｖの中の要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃとの比較を行う例について説明した。
【００９４】
同様のことを、公開鍵暗号方式を用いて行うことが可能である。公開鍵暗号方式としてＲＳＡ公開鍵暗号方式を用いて説明を行う。つまり、度数情報格納装置２０から、度数Ａと要求元識別情報Ｃとの組（Ａ，Ｃ）を度数要求情報として度数発行センター１０に送信すると、度数発行センター１０が、（Ａ，Ｃ）の組に対してセンターの秘密鍵ｄと法数ｎとを用いて以下のような計算を行うことにより暗号化を行い、発行度数情報Ｖとして発行する。
【００９５】
【数１８】
Ｖ＝（Ａ，Ｃ）d ｍｏｄ ｎ
【００９６】
度数情報格納装置２０では、発行度数情報Ｖを受け取り、発行センター１０の公開鍵ｅと法数ｎとを用いて復号を行い、復号情報Ｍを計算する。
【００９７】
【数１９】
Ｍ＝Ｖe ｍｏｄ ｎ
正しく復号が行われると、以下の式が成り立つ。
【００９８】
【数２０】
Ｍ＝Ｖe ｍｏｄ ｎ＝（Ａ，Ｃ）de ｍｏｄ ｎ＝（Ａ，Ｃ） ｍｏｄ ｎ
【００９９】
復号した情報Ｍから取り出した要求元識別情報Ｃと、要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’との比較を行い、一致すれば、復号が正しく行われかつ要求元識別情報Ｃが正しいと判定し、情報更新部２４により度数情報および要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の更新を行う。
【０１００】
以下では、このように発行された度数情報が、他人からの盗用や重複使用ができない理由について説明する。前述したように、盗用や重複使用のチェックを行っているのは、度数情報格納装置２０の署名検証部２２であり、図６のステップＳ３１の処理（実施例１の場合）およびステップＳ５２の処理（実施例２の場合）である。以下、実施例２において、例として、度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃ’’の値が、
【０１０１】
【数２１】
Ｃ’’＝０００１２３００００５３
である時を例にして説明する。
【０１０２】
まず盗用について考える。盗用は他の利用者宛に発行された度数情報を使おうとするものである。例えば、利用者ｉｄが０００００１の利用者宛に発行された度数情報を盗んで使おうとしたときについて考える。この場合、発行されたＶ＝（（Ａ，Ｃ），Ｓ）の中に含まれる要求元識別情報Ｃは、
【０１０３】
【数２２】
Ｃ＝０００００１００００１５
のような値である。発行度数情報Ｖの中の要求元識別情報Ｃを改竄しても攻撃者は正しい署名Ｓを作れないため、攻撃者は盗用することを考える。盗聴を繰り返して、下６桁をＣ’’のものとうまく合わせたとしても、上６桁は合わせようがないため、攻撃者はＣ＝０００００１００００５３のような要求元識別情報Ｃを含んだ発行度数情報しか盗むことができない。そのため、上６桁は合わせようがないため、度数情報格納装置２０の署名検証部２２による図１３のステップＳ５２のＣとＣ’’との比較が一致しないことになり、検証に失敗して、度数の更新はできないことになる。
【０１０４】
重複使用についても同様であり、現在の要求元識別情報Ｃ’’の値が、
【０１０５】
【数２３】
Ｃ’’＝０００１２３００００５３
である時に、過去に発行された度数情報を使おうとしても、発行されたＶ＝（（Ａ、Ｃ），Ｓ）のに含まれる要求元識別情報Ｃは、例えば
【０１０６】
【数２４】
Ｃ＝０００１２３００００５１
のように下６桁が異なっているため、署名検証部２２による図１３のステップＳ５２のＣとＣ’’との比較が一致しないことになり、検証に失敗して、度数の更新はできないことになる。
【０１０７】
このように、この発明では、盗用や重複使用などの攻撃を防いでいる反面、正しい利用を試みている利用者が、なんらかの理由により、発行された度数情報Ｖの度数情報格納装置２０への登録に失敗しても再発行や再登録が可能である。
【０１０８】
一般に、利用者が保持している度数情報格納装置２０と度数情報発行センター１０との間には、通信が必要であり、この通信の途中で通信回線の不調などにより情報の取得がうまくいかないことが起こりうる。この場合、度数情報発行センター１０では既に課金処理がなされているため、再発行などの処理ができなければ利用者は使用できないのに料金だけ取られることになってしまう。再発行が可能なことにより、これを回避することができる。
【０１０９】
以下、再発行について説明する。既に説明したように、度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持している要求元識別情報Ｃの値は、度数情報の登録が正常に終了するまで更新されない。そのため、度数情報格納装置２０と度数情報発行センター１０との間の通信の不調により情報の取得がうまくいかなかった時には、もう一度、度数発行要求部２１から発行要求を行うと、前回と同じ要求元識別情報Ｃと、度数Ａを度数情報発行センター１０に渡すことができる。前回と同じ要求元識別情報Ｃが渡されると、度数情報発行センター１０の度数発行部１１は、図１２のステップＳ４１の検査により、ステップＳ４２の課金処理をスキップしてステップＳ４３の処理を行うため、重複した課金を行うことなく、度数情報Ｖを発行することができる。なお、この再発行の処理では必ずしも度数Ａが入力される必要はなく、度数Ａが省略された時には、利用者情報保持部１４に保持されている前回発行度数Ａ’を用いて計算すればよい。
この実施例では、度数情報格納装置２０の要求元識別情報保持部２６に保持されている要求元識別情報Ｃは、利用者のｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えた値として説明した。この値は過去に使用したどの値とも異なり、かつ他の度数情報格納装置２０で過去に使われたどの値とも異なる値であればよく、例えば利用者のｉｄ情報の後に、乱数を付け加えた値にしたり、あるいは利用者のｉｄ情報を付けずに大きな乱数だけにしても構わない。
【０１１０】
以上、説明した実施例による方法のままでは、既に説明したように盗用や重複使用などの攻撃を防ぐことは可能であるが、他人の名前を語ったいたずらを防ぐことはできない。図７に示したようなインターフェースでは、要求元識別情報Ｃの値を改竄して度数情報発行センター１０に送信することは困難であるが、度数情報格納装置２０と度数情報発行センター１０との間の通信プロトコルを盗んで、他人の利用者ｉｄが含まれている要求元識別情報Ｃを送ることは可能である。このようなことを行っても、攻撃者は利益を受けることはないが、他人の課金情報を増やすことが可能になる。これを防止するためには、度数情報格納装置２０から度数情報発行センター１０への通信を行う際に、ユーザ認証を行えばよい。ユーザ認証の方法には、多くの従来技術があるためここでは詳しくは触れないが、例えば度数情報発行センター１０から度数情報格納装置２０へ度数情報を送る時に使ったデジタル署名を使ってもよい。度数情報格納装置２０内に利用者の署名用のＲＳＡ公開鍵ペアの秘密鍵ｄｕと法数ｎｕとを予め格納しておき、度数情報発行センター１０側ではこれに対応する署名検証用のＲＳＡ公開鍵ペアの公開鍵ｅｕと法数ｎｕとを保持しておけば、既に説明したのと同じ方法により、署名と検証が可能になる。
【０１１１】
また、ワンタイムパスワードなどによるユーザ認証を行う方法もある。
【０１１２】
ユーザ認証の方法によっては、攻撃者が２つ以上前の通信を盗聴し、それをリプレイするという攻撃も考えられる。この攻撃も攻撃者は利益を得ることは無いが、他人の課金情報を増やすことが可能である。攻撃者が２つ以上前の通信を盗聴し、それを認証情報も含めてそのままリプレイすれば、度数発行センターは正しいユーザからの通信と思い、かつ再発行でもないことから、新しい要求情報と判断して、度数情報を発行することがありうる。
【０１１３】
この攻撃から防御するためには、請求項６に示したように、前回より前に利用者から受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報を記録し、今回利用者から受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報と比較し、一致する時に度数更新情報の発行を中止するようにすればよい。
【０１１４】
前述の実施例のように、利用者ｉｄ情報の後に、シーケンシャルに増加する数字を付け加えたものを要求元識別情報として用いれば、前回より前に利用者から受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報を記録するという処理を行わなくても、同様のことができる。前回受け取った要求情報に含まれる要求元識別情報だけを保持しておき、その値と今回の要求元識別情報とを比較して、今回のものが前回のものより小さい数字であれば度数更新情報の発行を中止するようにすればよい。
【０１１５】
以上、度数情報格納装置２０を持つ利用者が、度数の発行を度数情報発行センター１０に依頼し、発行された度数を安全に度数情報格納装置２０に格納する方法について説明した。この後、利用者は格納した度数を使うことにより、情報の利用などを行うことになる。利用に際しては、例えば、図１０に示すように、使用度数計算部２７を持った度数情報格納装置２０を構成する。使用度数計算部２７は、利用者が使用した度数を計算して情報更新部２４に渡し、情報更新部２４が度数残高保持部２５からその度数分を減額する。例えば、電話用カードとして度数情報格納装置２０を用いた時には、電話で使った利用度数を使用度数計算部２７が計算し、情報更新部２４が度数残高保持部２５からその度数分を減額することが可能である。また、使用度数計算部２７の替わりに情報復号部を持たせた構成にすれば、暗号化された情報を利用するために利用者が情報を復号すると、復号されたことを情報更新部２４に伝え、利用に相当する度数分を度数残高保持部２５から減額することが可能である。
【０１１６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明により、簡単なプロトコルで、度数情報の再発行が可能な、電子度数による支払装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の構成を具体的な情報とともに示すブロック図である。
【図３】 実施例１の要求元識別情報を説明する図である。
【図４】 実施例１の度数情報格納装置２０の度数発行要求処理を説明するフローチャートである。
【図５】 実施例１の度数情報発行センター１０の度数発行処理を説明するフローチャートである。
【図６】 実施例１の度数情報格納装置２０の度数情報受信処理を説明するフローチャートである。
【図７】 実施例１の度数発行要求のためのインタフェースを説明する図である。
【図８】 実施例１の利用者情報保持部１４の情報を説明する図である。
【図９】 実施例１の利用者情報保持部１４の情報を説明する図である。
【図１０】 実施例１の度数情報格納装置２０の使用度数計算部２７を説明する図である。
【図１１】 この発明の実施例２の構成を示すブロック図である。
【図１２】 実施例２の度数情報格納装置２０の度数発行要求処理を説明するフローチャートである。
【図１３】 実施例２の度数情報格納装置２０の度数情報受信処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 度数情報発行センター
１１ 度数発行部
１２ 署名部
１３ 署名用鍵保持部
１４ 利用者情報保持部
２０ 度数情報格納装置
２１ 度数発行要求部
２２ 署名検証部
２３ 署名検証用保持部
２４ 情報更新部
２５ 度数残高保持部
２６ 要求元識別情報保持部
２７ 使用度数計算部
Claims (4)
- 発行装置および格納装置を有し、上記格納装置は、度数残高保持手段を有し、上記発行装置に度数発行の要求情報を送信し、当該度数発行の要求情報に応じて上記発行装置から送信される度数情報を受信して当該度数情報に記述された度数だけ該度数残高保持手段が保持している度数情報を増加させる処理を行い、上記発行装置は、利用者情報保持手段を有し、上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計に、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計を更新する処理と、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を発行する発行処理と、上記格納装置から送られた上記要求情報に含まれる要求元識別情報を上記利用者情報保持手段に保持する処理とを行う度数情報処理システムにおいて、
上記格納装置は、
要求元識別情報を保持する要求元識別情報保持手段と、
利用者により入力された発行希望度数と上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報とを含む要求情報を出力する度数発行要求手段と、
上記要求情報に対応して上記発行装置が出力した発行度数情報に含まれるデジタル署名を検証する署名検証手段と、
該署名が正しいと検証されたときに、上記度数残高保持手段に保持されている度数情報を上記発行度数情報に含まれる上記発行度数に対応する量だけ増加する度数増加手段と、
該署名が正しいと検証されたときに、上記要求元識別情報保持手段の保持する上記要求元識別情報を以前とは異なる新しい要求元識別情報に変更する要求元識別情報変更手段とを有し、
上記発行装置は、
受信した上記要求情報に対応して度数を発行するために該要求情報のデジタル署名および発行度数の組を含む発行度数情報を上記格納装置に送信する度数発行手段であって、上記利用者情報保持手段に保持された上記要求元識別情報を参照して上記要求情報の要求元識別情報を検査した結果、受信した上記要求情報の要求元識別情報が１つ前に使われた要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の再発行であると判定し上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段に保持している支払い対象の度数合計を更新する処理をスキップするとともに再発行処理を行う度数発行手段を有する
ことを特徴とする度数情報処理システム。 - 上記発行装置の上記度数発行手段は、現に受信した上記要求情報の直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報を上記利用者情報保持手段から読み出し、当該現に受信した要求情報の要求元識別情報が当該直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の発行を拒否する
ことを特徴とする請求項１記載の度数情報処理システム。 - 発行装置および格納装置を有し、上記格納装置は、度数残高保持手段と要求元識別情報保持手段とを有し、上記発行装置に度数発行の要求情報を送信し、当該度数発行の要求情報に応じて上記発行装置から送信される度数情報を受信して当該度数情報に記述された度数だけ該度数残高保持手段が保持している度数情報を増加させる処理を行い、上記発行装置は、利用者情報保持手段を有し、上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計に、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段が保持している支払い対象の度数合計を更新する処理と、上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を発行する発行処理と、上記格納装置から送られた上記要求情報に含まれる要求元識別情報を上記利用者情報保持手段に保持する処理とを行う度数情報処理システムにおける度数情報処理方法において、
上記格納装置が、
利用者により入力された発行希望度数と上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報とを含む要求情報を出力し、
上記要求情報に対応して上記発行装置により出力された上記発行度数情報を受け取り、
上記受け取った発行度数情報に含まれるデジタル署名を検証し、
該署名が正しいと検証されたときに、上記度数残高保持手段に保持されている度数情報を上記発行度数情報の上記発行度数だけ増加し、
該署名が正しいと検証されたときに、上記要求元識別情報保持手段に保持された要求元識別情報を以前とは異なる新しい要求元識別情報に変更し、
上記発行装置が、
上記利用者情報保持手段に保持された上記要求元識別情報を参照して受信した上記要求情報の要求元識別情報を検査した結果、受信した上記要求情報の要求元識別情報がひとつ前に使われた要求元識別情報と同じであると判明したときに上記要求情報に含まれる度数情報の規定する度数を加算して新たな度数合計を算出して上記利用者情報保持手段に保持している支払い対象の度数合計を更新する処理をスキップし、
受信した上記要求情報に対応して度数を発行するために該要求情報のデジタル署名および発行度数の組を含む発行度数情報を上記格納装置に送信する、
ことを特徴とする度数情報処理方法。 - 上記発行装置は、現に受信した上記要求情報の直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報を上記利用者情報保持手段から読み出し、当該現に受信した要求情報の要求元識別情報が当該直前より前に使われた要求情報の要求元識別情報と同じであると判明したときに度数の発行を拒否する
ことを特徴とする請求項３記載の度数情報処理方法。
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