JP4797506B2 - 非接触通信媒体の識別方法および決済装置 - Google Patents

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本発明は、非接触通信媒体の識別方法および決済装置に関し、特に複数枚の非接触通信媒体を組み合わせて利用する際にそれらの識別を確実に行うようにした非接触通信媒体の識別方法およびこの方法を適用した決済装置に関する。
近年、例えば、鉄道事業者が発行する非接触式ICカード(以下、カードと称す)等の非接触通信媒体を使用し、商店等に設置される決済装置にて非接触で決済を行うことが行われており、カードも交通機関に限らず、レジャー、流通等の広い分野に普及しつつある。
一般に、この種のカードは1枚で使用されることが多いが、2枚重ねた状態で使用される場合もある。例えば、あるカード定期券(第1のカード)の区間を通過し、このカード定期券の区間以外の駅で下車した場合の乗り越し区間の清算を行うために、別のカード(第2のカード)を重ねた状態で読取装置に提示する。このとき、読取装置を含むカードシステム(この例では自動精算機)は、乗り越し区間の料金を第2のカードにより精算する。このようにすることで、ユーザの利便性を向上させている。
この種のカードは、乗車券としての利用以外に、店舗での買い物等の流通用にも広く利用されている。使用形態も、カードを直接リーダ・ライタ部にかざす場合もあれば、非接触の利点を生かして、財布、かばん等に入れたまま使用する場合もある。この場合、異なる事業者の発行するカードが混在する可能性あり、その場合、当該事業者が発行するカードとそれ以外のカードを識別する必要がある。
以上のような複数枚カードを識別する識別方法として、図11に示すような手順による方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図11は、同時に2枚のカードを使用したときの従来のカードの識別方法の説明図である。
同図に示すように、CPU(Central Processing Unit)6の通信指令に基づいて、カードのリーダ・ライタ部に内蔵されている通信装置1aは、2枚のカードに対して以下のように通信指令を実行する。すなわち、CPU6からポーリング指令(a)を出してポーリング応答(b)が返ってくることにより1枚目の第1のカードC1とポーリング接続され、続いて、CPU6から相互認証指令(c)を出して相互認証応答(d)が返ってくることにより1枚目の第1のカードC1との相互認証が完了し(e)、第1のカードC1との通信が確立する。続いて再ポーリングを試みる。CPU6からポーリング指令(f)を出してみてポーリング応答(g)が返ってくると、2枚目の第2のカードC2とポーリング接続されるので、CPU6から相互認証指令(h)を出して相互認証応答(i)が返ってくると2枚目の第2のカードC2との相互認証が完了し(j)、第2のカードC2との通信が確立する。これにより、CPU6は複数枚のカード判定を行うことができる。
特開2000−276561号公報(段落番号〔0042〕、図5)
しかしながら、上記の方法は、2枚のカードの発行事業者が同一でかつ正当なカードである場合に限られ、これ以外のカードは複数枚を認識することはできないという問題点があった。
すなわち、上記の従来方法は、1枚目の第1のカードC1と相互認証応答した後、再ポーリング指令を行う。これにより、再ポーリングでは第1のカードC1はポーリング応答を返さなくなり、2枚目の第2のカードC2のみがポーリング応答を返すので、以後第2のカードC2と相互認証を確立することができる。ところが、第1のカードC1が他の事業者の発行するものであった場合、以下のような問題が生じる。
図12は、事業者の異なるカードの場合に通信確立が失敗する例の説明図である。
同図に示すように、例えば、第1のカードC1が他の事業者の発行するものであった場合、CPU6からのポーリング指令(a)に対してポーリング応答(b)が返ってくるが、CPU6からの相互認証指令(c)に対する相互認証応答(d)は返ってこない(dのラインの×印)。したがって、CPU6から再びポーリング指令(e)を出すことになるが、この場合、再び第1のカードC1がポーリング応答を返す(f)可能性があり、このときは、同様に、CPU6から相互認証指令(g)を出しても相互認証応答(h)は当然ながら返ってこない(hのラインの×印)。結局、最悪の場合、どちらのカードともに通信を確立することができないという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、複数枚のICカードの識別を確実に行うことを可能にした非接触通信媒体の識別方法およびこの方法を適用した決済装置を提供することを目的とする。
本発明では上記問題を解決するために、通信装置を介してCPUと非接触通信媒体との間で第1および第2の相互認証を行うことにより前記非接触通信媒体を識別する非接触通信媒体の識別方法において、前記CPUからポーリング指令を送信するステップと、前記ポーリング指令に対して最初に応答のあった1番目の非接触通信媒体に対して前記CPUから第1相互認証指令を送信するステップと、前記第1相互認証指令を受けて相互認証待機状態になった前記1番目の非接触通信媒体から第1相互認証応答が返ると、前記CPUから再ポーリング指令を送信するステップと、前記CPUにて前記再ポーリング指令の送信から所定時間内にポーリング応答があるか否かで相互認証待機状態になった非接触通信媒体とは別の非接触通信媒体が存在するか否かを判断するステップと、を有していることを特徴とする非接触通信媒体の識別方法が提供される。
また、通信装置を介してCPUと非接触通信媒体との間で第1および第2の相互認証を行うことにより識別された非接触通信媒体によって決済を行う決済装置において、前記非接触通信媒体の情報を読み書きするリーダ・ライタ手段と、前記非接触通信媒体を捕捉するためのポーリング手段と、前記ポーリング手段による前記非接触通信媒体からのポーリング応答を受信した後に前記非接触通信媒体との間で前記第1および第2の相互認証を行う相互認証手段と、前記相互認証手段による認証結果により前記非接触通信媒体を識別する識別手段と、を備え、前記相互認証手段が前記第1の相互認証を行った後に前記ポーリング手段による再ポーリングをして別の非接触通信媒体を捕捉し、前記相互認証手段による前記第1の相互認証を行い、前記非接触通信媒体からのポーリング応答を受信しなくなったときに、捕捉したすべての前記非接触通信媒体に対して前記相互認証手段による前記第2の相互認証を行い、認証された前記非接触通信媒体に対して前記識別手段が前記リーダ・ライタ手段による情報の読み込みまたは書き換えを行うようにしたことを特徴とする決済装置が提供される。
このような非接触通信媒体の識別方法および決済装置によれば、第1および第2の相互認証を行う通信途中で非接触通信媒体を捕捉する再ポーリングを実施するようにしたことによって、第2の相互認証を行う前にすべての非接触通信媒体を捕捉することができ、これによって、複数の非接触通信媒体を確実に識別することが可能となる。
本発明の非接触通信媒体の識別方法および決済装置は、複数枚の非接触通信媒体を組み合わせて利用する際の識別を確実に行うことができるため、当該事業者の発行する非接触通信媒体のみならず、当該事業者以外が発行している非接触通信媒体も認識できることになり、当該事業者が発行する非接触通信媒体との通信を確実に行うことができる。したがって、信頼性の向上、利用者の利便性の向上がはかれるという利点がある。また、相互認証の途中で非接触通信媒体の枚数を識別することができるので、相互認証終了後に識別する方法に比べて処理手順が少なくなることで、スピーディな決済処理が実現できる。
以下、本発明の実施の形態を、決済装置に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図1は、決済装置のブロック図である。
同図に示すように、この決済装置は、通信アンテナを含む通信装置1aが内蔵されたリーダ・ライタ部1、金額等の表示を行うLCD(Liquid Crystal Display)の表示部2、決済開始ボタンや金額入力キー等の入力部3、各種プログラムが保存されるROM(Read Only Memory)4、各種データの保存のためのRAM(Random Access Memory)5、制御用のCPU6、これと上位のサーバ8との間で通信を行う通信インタフェース7により構成されている。特に、ROM4には、特許請求の範囲に記載のポーリング手段、相互認証手段および識別手段に対応した機能を実現するプログラムが格納されており、そのプログラムは、RAM5に展開され、CPU6によって実行される。
図2は、決済装置の外観図である。
決済装置は、筺体10の前面に、上記の表示部2、通信アンテナが内蔵されたリーダ・ライタ部1、入力部3がそれぞれ設けられている。カードによる決済を行うときには、入力部3にある決済開始ボタンを押し、支払い金額を入力後、表示部2によるガイドに従ってリーダ・ライタ部1にカードをかざすことにより、カードにチャージされた電子マネーによる決済が行われる。次に、その決済装置の動作について説明する。
図3は、決済処理の基本動作を示すフローチャート、図4は、カード識別処理の動作を示すフローチャート、図5は、複数枚カード処理の動作を示すフローチャート、図6は、1枚カード処理の動作を示すフローチャート、図7は、カード識別処理手順の説明図である。
カードユーザが店舗で商品を購入し、支払いをカードで行う場合、図3において、まず、入力部3の決済開始ボタンを押して決済処理を開始する(ステップS1)。次いで、入力部3にて支払い金額を入力すると(ステップS2)、その金額が表示部2に表示され、同時に“カードをかざして下さい”等のメッセージを表示する(ステップS3)。ここでカードユーザはカードをリーダ・ライタ部1にかざすと(ステップS4)、決済装置はカード識別処理を行う(ステップS5)。
カード識別処理では、決済装置は、そのリーダ・ライタ部1を介して第1および第2のカードC1,C2との間で通信を確立する。すなわち、図4および図7に示したように、まず、決済装置のCPU6から通信装置1aにポーリング指令(a)が送信される(ステップS6)。次に、CPU6は、このポーリング指令に対してポーリング応答(b)があったか否かを判定し(ステップS7)、ポーリング応答(b)がなければ、ステップS6に戻って再度ポーリング指令を送信する。ステップS7において、ポーリング応答(b)があれば、最初にポーリング応答を返してきたカード(この例では第1のカードC1)に対して第1相互認証指令(c)を送信する(ステップS8)。第1のカードC1は第1相互認証指令(c)を受け取ると、相互認証待機状態(d)となり、CPU6に対して第1相互認証応答(e)を返す。
続いて、CPU6はポーリング指令(f)を送信する(ステップS9)。ここで、リーダ・ライタ部1に複数枚のカードがかざされていた場合は、すでに第1相互認証応答(e)を返しているカード(この例では第1のカードC1)は、このポーリング指令(f)に対して応答せずに、相互認証待機状態にないカード(この例では第2のカードC2)がポーリング応答(g)を返す。このように、CPU6は、カード(この例では第2のカードC2)の再ポーリング指令に対する応答を受信することにより、複数枚を確実に検知することができるので、複数枚判定を行うことができる。
また、CPU6が複数枚カードをすべて相互認証待機状態にした場合は、ポーリング指令送信に対してカードからの応答はないことから、このようなときにCPU6はタイマ監視によるタイムアウトでカード識別処理を終了し、次処理へ移行する仕組みにすることができる。
すなわち、図4に示すように、ステップS9のポーリング指令(f)の後にタイマをスタートさせ(ステップS10)、タイムアウトしたか否かを判定し(ステップS11)、タイムアウトしたらこのカード識別処理を終了し、タイムアウトしていなければ、ポーリング応答ありか否かを判定し(ステップS12)、ポーリング応答(g)ありで第2のカードC2に対する第1相互認証指令を送信し(ステップS13)、検知枚数を+1とし(ステップS14)、ステップS9に戻る。
以上のように、リーダ・ライタ部1に複数枚のカードがかざされていた場合は、検知枚数を+1として第1相互認証指令によりカード(この例では第2のカードC2)は相互認証待機状態となり、CPU6は次のポーリング指令に対するカードからのポーリング応答を受信する、という処理を繰り返すことで、複数枚カードが3枚以上であっても容易に検知することができる。
再び図3において、カード識別処理が完了した後、CPU6はカードが複数枚か否かを判定し(ステップS15)、1枚の場合は後述の1枚カード処理(ステップS16)を、複数枚の場合は後述の複数枚カード処理(ステップS17)を行い、最後に表示部2に、残額と“ありがとうございました”のメッセージを表示して(ステップS18)、終了する。
ステップS15の判定において、CPU6が1枚カードと判断した場合には、図5に示すように、まず、CPU6は相互認証待機状態にあるカード(この例では第1のカードC1)に、第2相互認証指令を送信する(ステップS20)。第1のカードC1は第2相互認証指令を受け取ると、相互認証状態となり、CPU6に対して第2相互認証の応答を返す。CPU6は第1のカードC1からの第2相互認証の応答があるか否かで相互認証がOKであるか否かを判断する(ステップS21)。第2相互認証がOKであれば、CPU6は、読み取り指令を第1のカードC1に送信する(ステップS22)。
第1のカードC1は、読み取り指令を受信すると、第1のカードC1のカード情報を応答する。CPU6は第1のカードC1のカード情報をもとに支払い金額を差し引いた残額や、支払いログデータ等をカードに書き込むために、CPU6は書き込み指令を送信する(ステップS23)。
第1のカードC1は、書き込み指令を受け取ると、カード内の情報を書き換え、CPU6に対して書き込みの応答を返す。続いて、上述のように、CPU6は決済の完了を伝えるため、表示部2に残額と、“ありがとうございました”のメッセージを表示し(ステップS18)、終了する。
また、ステップS21において、CPU6が第1のカードC1からの第2相互認証の応答がなければ、相互認証異常と判定して、図3のステップS37に進み、CPU6は当該事業者以外の発行カードがかざされていることを伝えるため、表示部2に対して“カードが使用できません”等のメッセージを表示する。
ステップS15の判定において、CPU6が複数枚カードと判断した場合には、図6に示すように、まず、CPU6が相互認証待機状態にある第1のカードC1の第2相互認証指令を送信し(ステップS30)、第1のカードC1からの第2相互認証の応答があるか否かで相互認証がOKであるか否かを判断する(ステップS31)。第2相互認証がOKであれば、CPU6は、その第1のカードC1に対して読み取り指令を送信して第1のカードC1からカード情報を読み取り(ステップS32)、書き込み指令を送信して、カード内の情報を書き換える(ステップS33)。
また、ステップS31において、CPU6が第1のカードC1からの第2相互認証の応答がなく、第2相互認証ができない場合、または、ステップS33にてカード内情報の書き換えが完了すると、次に、すべてのカードとの相互認証を確認したか否かを判定し(ステップS34)、相互認証を確認していないカードがあれば、そのカードに対して、CPU6は第1相互認証(ステップS36)と第2相互認証とを行うことになる(ステップS30)。
CPU6は、上記処理を繰り返して、すべてのカードとの相互認証を確認した後は、相互認証を完了したカードがあるか否かを確認し(ステップS35)、相互認証が完了したカードがある場合は、CPU6は決済の完了を伝えるため、表示部2に対して残額と“ありがとうございました”等のメッセージを表示する(ステップS18)。相互認証が完了したカードがない場合、つまり全て当該事業者以外の発行カードと判断した場合は、CPU6は表示部2に対して“カードが使用できません”等のメッセージを表示する(ステップS37)。このようにCPU6は、複数枚のカードをリーダ・ライタ部1にかざした場合においても、1度の取引で複数枚のカードに対して、読み取り指令や書き込み指令を実行できるので、複数の決済方法も可能である。
本実施の形態の非接触式ICカードの識別方法によれば、確実に複数枚のカードを識別することができ、当該事業者の発行するカードのみならず、これ以外の発行カードも認識できることにより、当該カード事業者の発行カードとの通信を確実に行うことができる。これにより、信頼性の向上、利用者の利便性の向上がはかれるとともに、複数枚識別後において、上記実施の形態に示す方法以外にも、複数枚と識別した場合には処理を中止する等様々な処理方法にも対応が可能である。
また、相互認証の途中でカード枚数を識別することができるので、相互認証終了後に識別する方法に比べて処理手順が少なくなることで、スピーディな決済処理が実現できるとともに、識別したカードが当該事業者のカード以外であれば、その旨を利用者に通知することが可能となり、再かざしを促す通知を行うことで、引き続き決済ができるので、利用者の利便性を高めることができる。また、上記の説明では、対象とするカードを2枚として説明したが、3枚以上でも識別可能である。
次に、第1および第2相互認証の手順、カードの各モードの状態遷移、およびタイムスロットについて、具体例を説明する。
図8は、相互認証手順の説明図である。
同図に示すように、CPU6とカード(この例では第1のカードC1)とは、それぞれお互いの鍵(相互認証鍵Ka,Kb)を保持している。CPU6は、ポーリングにより捕捉したカードに対して相互認証を行うため、乱数Raを生成する。CPU6は、乱数Raを相互認証鍵Kbで暗号化した暗号化信号(Ra)bを第1相互認証指令に乗せて送信する。
第1のカードC1は、乱数Rbを生成し、それを相互認証鍵Kaで暗号化した暗号化信号(Rb)aと、第1相互認証指令で受信した暗号化信号(Ra)bを相互認証鍵Kbで復号化し、さらに相互認証鍵Kaで暗号化した暗号化信号(Ra)aとを第1相互認証応答に乗せて送信する。このとき第1のカードC1は、自らのモードを相互認証待機モードに遷移する。
CPU6は、受信した第1相互認証応答の暗号化信号(Ra)aを相互認証鍵Kaで復号化して、得られたRaをCPU6が最初に生成した乱数Raと比較する。CPU6は、比較結果がNGの場合は相互認証異常とする。Raの比較結果がOKの場合は、受信した第1相互認証応答の暗号化信号(Rb)aを相互認証鍵Kaで復号化し、得られたRbをさらに相互認証鍵Kbで暗号化した暗号化信号(Rb)bを第2相互認証指令に乗せて送信する。
第1のカードC1は、第2相互認証指令で受信した暗号化信号(Rb)bを、相互認証鍵Kbで復号化し、得られたRbを第1のカードC1が最初に生成した乱数Rbと比較する。Rbの比較結果がNGの場合は、相互認証待機モードのまま、処理を終了する。Rbの比較結果がOKの場合は、自らのモードを相互認証モードに遷移させ、認証結果OKを第2相互認証応答に乗せて送信する。
CPU6は、受信した第2相互認証応答の認証結果を判定し、OKの場合は相互認証OKと判断し、NGの場合は相互認証異常と判断する。
図9は、カードの各モードの状態遷移の一覧を示す図である。
カードは、「ポーリング待ち」、「認証待機」、「相互認証」の3つのモードを有し、ポーリング待ちモードでは、ポーリング指令および第1相互認証指令が反応可能コマンドになっており、認証待機モードでは、第2相互認証指令が反応可能コマンドになっており、相互認証モードでは、相互認証後指令が反応可能コマンドになっている。
ここで、カードの初期状態(No.1)は、ポーリング待ちモードである。カードがポーリング待ちモードのとき、CPU6によって第1相互認証指令が実行(No.2)されると、カードは相互認証待機モードに遷移する。カードが相互認証待機モードのとき(No.3)、CPU6によって第2相互認証指令が実行されると、カードは相互認証モードに遷移する。カードが相互認証モードのとき(No.4)、カードはCPU6による相互認証後指令(例えば読/書指令等)を実行することができる。
図10は、タイムスロットを示す図である。
まず、入力部3の決済開始ボタンが押されて決済処理が開始されると、CPU6は、通信装置1aを介してカードにポーリング指令を送信する。第1および第2のカードC1,C2がそのポーリング指令を受信すると、乱数を発生させる。次に、第1および第2のカードC1,C2は、応答電文の衝突を防ぐため、乱数により割り当てられたタイムスロットにて順次応答を通信装置1aに返す。通信装置1aは、それぞれを受信した後、カードポーリング応答をCPU6へ送信する。CPU6は、受信したカードポーリング応答の通信内容をチェックし、カードを判断することになる。
上記の実施の形態では、店舗等に置かれる決済を中心とした装置について説明したが、自動販売機にも適用可能である。
決済装置のブロック図である。 決済装置の外観図である。 決済処理の基本動作を示すフローチャートである。 カード識別処理の動作を示すフローチャートである。 複数枚カード処理の動作を示すフローチャートである。 1枚カード処理の動作を示すフローチャートである。 カード識別処理手順の説明図である。 相互認証手順の説明図である。 カードの各モードの状態遷移の一覧を示す図である。 タイムスロットを示す図である。 同時に2枚のカードを使用したときの従来のカードの識別方法の説明図である。 事業者の異なるカードの場合に通信確立が失敗する例の説明図である。
符号の説明
1 リーダ・ライタ部
1a 通信装置
2 表示部
3 入力部
4 ROM
5 RAM
6 CPU
7 通信インタフェース
8 サーバ
10 筺体
C1 第1のカード
C2 第2のカード

Claims (5)

  1. 通信装置を介してCPUと非接触通信媒体との間で第1および第2の相互認証を行うことにより前記非接触通信媒体を識別する非接触通信媒体の識別方法において、
    前記CPUからポーリング指令を送信するステップと、
    前記ポーリング指令に対して最初に応答のあった1番目の非接触通信媒体に対して前記CPUから第1相互認証指令を送信するステップと、
    前記第1相互認証指令を受けて相互認証待機状態になった前記1番目の非接触通信媒体から第1相互認証応答が返ると、前記CPUから再ポーリング指令を送信するステップと、
    前記CPUにて前記再ポーリング指令の送信から所定時間内にポーリング応答があるか否かで相互認証待機状態になった非接触通信媒体とは別の非接触通信媒体が存在するか否かを判断するステップと、
    を有していることを特徴とする非接触通信媒体の識別方法。
  2. 前記別の非接触通信媒体が存在するか否かを判断するステップの後に、前記再ポーリング指令の送信から所定時間内にポーリング応答がないとき、前記CPUは第2相互認証指令を送信し、第2相互認証応答が返ることにより前記1番目の非接触通信媒体との相互認証を行うステップを有していることを特徴とする請求項1記載の非接触通信媒体の識別方法。
  3. 前記別の非接触通信媒体が存在するか否かを判断するステップの後に、
    前記再ポーリング指令の送信から所定時間内にポーリング応答があるとき、前記CPUはそのポーリング応答を返した非接触通信媒体に前記第1相互認証指令を送信して相互認証待機状態にし、前記第1相互認証応答が返ると、また、再ポーリングを行うという手順を所定時間内にポーリング応答が返らなくなるまで繰り返すステップと、
    前記CPUは相互認証待機状態にある非接触通信媒体に第2相互認証指令を送信し、第2相互認証応答が返ることにより当該非接触通信媒体との相互認証を行うという手順を相互認証待機状態にあるすべての非接触通信媒体に対して繰り返すステップと、
    を有していることを特徴とする請求項1記載の非接触通信媒体の識別方法。
  4. 前記第2相互認証応答が返らない場合、相互認証は失敗したと判断することを特徴とする請求項2または3記載の非接触通信媒体の識別方法。
  5. 通信装置を介してCPUと非接触通信媒体との間で第1および第2の相互認証を行うことにより識別された非接触通信媒体によって決済を行う決済装置において、
    前記非接触通信媒体の情報を読み書きするリーダ・ライタ手段と、
    前記非接触通信媒体を捕捉するためのポーリング手段と、
    前記ポーリング手段による前記非接触通信媒体からのポーリング応答を受信した後に前記非接触通信媒体との間で前記第1および第2の相互認証を行う相互認証手段と、
    前記相互認証手段による認証結果により前記非接触通信媒体を識別する識別手段と、
    を備え、
    前記相互認証手段が前記第1の相互認証を行った後に前記ポーリング手段による再ポーリングをして別の非接触通信媒体を捕捉し、前記相互認証手段による前記第1の相互認証を行い、前記非接触通信媒体からのポーリング応答を受信しなくなったときに、捕捉したすべての前記非接触通信媒体に対して前記相互認証手段による前記第2の相互認証を行い、認証された前記非接触通信媒体に対して前記識別手段が前記リーダ・ライタ手段による情報の読み込みまたは書き換えを行うようにしたことを特徴とする決済装置。
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