JP4957209B2 - IC card communication module, IC card communication method, and computer program - Google Patents
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Description
本発明は、ICカードとUSBで通信するための技術に関し、更に詳しくは、ICカードとやりとりする通信量を調整する技術に関する。 The present invention relates to a technique for communicating with an IC card via USB, and more particularly, to a technique for adjusting the amount of communication with the IC card.
ICカードに実装されたICチップ近傍を短冊状に切り取ったSIM(Subscriber Identity Module)は、機器に組み込まれ、機器で利用するデータを暗号化/復号するデバイスとして利用されている。 A SIM (Subscriber Identity Module) in which the vicinity of an IC chip mounted on an IC card is cut into a strip shape is incorporated in a device and used as a device for encrypting / decrypting data used in the device.
SIMを機器に組み込む一例として、同一出願人は、インターネットに接続できる監視カメラ2にSIMを搭載し、監視カメラ2が撮像した動画をSIMで暗号化するシステムを出願している(特許文献1)。
As an example of incorporating a SIM into a device, the same applicant has applied for a system in which a SIM is mounted on a
監視カメラ2などの機器とSIMとを組み合わせることで、データを暗号化するために施す機器の変更点が最小限に抑えられ、更に、暗号アルゴリズム交換も容易になるメリットが生じる。
By combining the device such as the
しかしながら、SIMの通信速度は、標準で9600bpsと一般的なコンピュータの周辺機器の通信速度やネットワークの通信速度と比べて非常に遅く、機器にSIMを組み込み利用する際は、機器とSIM間の通信時間がボトルネックとなってしまうため、特許文献2で開示されているようなUSBインターフェースを搭載し、通信速度を飛躍的に向上させることの可能なICチップが開発されている。
確かに、ICチップの通信インターフェースをUSBインターフェースとすることで、機器とICカード間の通信速度は向上する。しかし、機器ごとに、USBで接続される周辺装置が異なるため、ICカードとやりとりできる最大の通信量(データ)の大きさはその時の状況によって異なる。 Certainly, the communication speed between the device and the IC card is improved by using the USB interface as the communication interface of the IC chip. However, since the peripheral devices connected by USB are different for each device, the maximum amount of data (data) that can be exchanged with the IC card varies depending on the situation at that time.
そこで、本発明は、機器とICカードがUSBで通信する場合、ICカードとやりとりする通信量(データ)の大きさを、ICカードと通信する時の状況に合わせて調整することができるICカード通信モジュール、ICカード通信方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an IC card that can adjust the amount of data (data) exchanged with the IC card according to the situation when communicating with the IC card when the device and the IC card communicate with each other via USB. An object is to provide a communication module, an IC card communication method, and a computer program.
上述した課題を解決する第1の発明は、ICカードとUSBで通信する機器に組み込まれ、前記機器に装着される前記ICカードとの通信を制御するICカード通信モジュールであって、前記ICカード通信モジュールは、前記ICカードとやりとりする通信量を初期値から始めて、前記通信量に定数を加えることで前記通信量を大きくし、前記通信量を変更するごとに、前記ICカードと一定回数通信したときの通信時間を計測し、計測した前記通信時間が最も小さくなったときの前記通信量を最適値とする通信量調整手段を備えていることを特徴とする。 A first invention that solves the above-described problem is an IC card communication module that is incorporated in a device that communicates with an IC card via USB, and that controls communication with the IC card that is mounted on the device. The communication module starts with an initial value for the amount of communication with the IC card, increases the amount of communication by adding a constant to the amount of communication, and communicates with the IC card a certain number of times each time the amount of communication is changed. And a communication amount adjusting means for measuring the communication time when the measured communication time is the shortest and setting the communication amount when the measured communication time is the smallest as an optimum value.
更に、第2の発明は、ICカードとUSBで通信するICカード通信方法であって、前記ICカード通信方法は、前記ICカードとやりとりする通信量を初期値から始めて、前記通信量に定数を加えることで前記通信量を大きくし、前記通信量を変更するごとに、前記ICカードと一定回数通信したときの通信時間を計測し、計測した前記通信時間が最も小さくなったときの前記通信量を最適値とする通信量調整工程を備えていることを特徴とする。 Further, the second invention is an IC card communication method for communicating with an IC card via USB, wherein the IC card communication method starts from an initial value for the amount of communication with the IC card and sets a constant for the amount of communication. Each time the communication amount is increased by adding, and the communication amount is changed, the communication time when communicating with the IC card a certain number of times is measured, and the communication amount when the measured communication time becomes the smallest Is provided with a communication amount adjustment step in which the optimal value is set.
更に、第3の発明は、ICカードとUSBで通信するコンピュータに組み込まれ、前記ICカードとの通信を制御するコンピュータプログラムであって、前記ICカードとやりとりする通信量を初期値から始めて、前記通信量に定数を加えることで前記通信量を大きくし、前記通信量を変更するごとに、前記ICカードと一定回数通信したときの通信時間を計測し、計測した前記通信時間が最も小さくなったときの前記通信量を最適値とする通信量調整手段として、前記機器を機能させるためのコンピュータプログラムである。 Further, the third invention is a computer program that is incorporated in a computer that communicates with an IC card via USB and controls communication with the IC card, and starts from an initial value for the amount of communication with the IC card. The communication amount was increased by adding a constant to the communication amount, and each time the communication amount was changed, the communication time when communicating with the IC card a certain number of times was measured, and the measured communication time was the smallest It is a computer program for causing the device to function as a communication amount adjusting means for setting the communication amount at the time to an optimum value.
なお、本発明において、ICカードとは、ICチップが実装されたカード媒体を意味し、上位装置と通信するためのインターフェースは接触/非接触を問うものではない。更に、本発明に係るICカードには、ICチップの周辺を短冊状に切り取ったSIM或いはUIMも含まれる。 In the present invention, an IC card means a card medium on which an IC chip is mounted, and an interface for communicating with a host device does not ask for contact / non-contact. Further, the IC card according to the present invention includes a SIM or UIM obtained by cutting the periphery of the IC chip into a strip shape.
上述した発明によれば、ICカードとやりとりするとき、小さな通信量から始めて徐々に通信量を増やしていくため、ICカードと通信する時の状況に合わせて調整することができる。 According to the above-described invention, when interacting with an IC card, the communication amount is gradually increased starting from a small amount of communication, so that it can be adjusted according to the situation when communicating with the IC card.
ここから、本発明に係るICカード通信モジュールを組み込んだコンピュータ機器の一例として、機器を監視カメラとしたときの形態について説明する。図1は、本発明に係るICカード通信モジュール20を組み込んだ監視カメラ2を説明する図である。
From here, as an example of a computer device incorporating the IC card communication module according to the present invention, a mode when the device is a surveillance camera will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining a
監視カメラ2が撮像した映像の動画ファイルの漏洩と動画ファイルの改ざんとを防止するために、SIM1は映像の動画ファイルを暗号化する暗号モジュールとして利用され、監視カメラ2は、撮影した映像の動画ファイルを小さなパケットデータに分割してSIM1へ送信し、SIM1が、DESを用いて暗号化したパケットデータをメモリカード3に記録する。
In order to prevent the leakage of the video file of the video captured by the
監視カメラ2に装着されるSIM1は通信インターフェースとしてUSBインターフェースを備え、USBインターフェースを用いてSIM1と通信するために、監視カメラ2には、本発明に係るICカード通信モジュール20が組み込まれている。
The SIM 1 attached to the
更に、SIM1は、特許文献3で開示されている発明が適用されたICカードで、SIM1は、ISOモードとデータモードの2つのモードを有し、SIM1のモードをISOモードからデータモードへ遷移させるコマンドであるモード変更コマンド10を備える。
図2は、SIM1のモードを説明する図である。図2に図示したようにISOモードでは、SIM1と監視カメラ2間でAPDUが交換され、ISOモードで、モード変更コマンド10のコマンドAPDUをSIM1が受信したとき、SIM1のモードは、ISOモードからデータモードに遷移し、データモードでは、パケットデータとパケットデータの暗号文のみが交換される。
FIG. 2 is a diagram illustrating the SIM1 mode. As shown in FIG. 2, in the ISO mode, when the APDU is exchanged between the SIM 1 and the
監視カメラ2に備えられたICカード通信モジュール20は、監視カメラ2が撮像した動画ファイルを暗号化してメモリカード3に記憶するとき、SIM1とやりとりするときの通信量となるパケットデータのサイズを小さなサイズから送信を始めて、徐々にパケットデータのサイズを大きくし、SIM1に送信するパケットデータのサイズを最適値に調整する機能を備える。
The IC
図3は、SIM1をデータモードに遷移させるモード変更コマンド10のコマンドAPDUの一例を示した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a command APDU of the
図3で示しているように、本実施の形態において、モード変更コマンド10のコマンドAPDUの構造は、ISO/IEC7816規格のCase3のコマンド構造で、CLA、INS、P1及びP2とから成るコマンドヘッダと、Lc及びデータフィールドとから成るボディとから構成される。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the structure of the command APDU of the
モード変更コマンド10のコマンドAPDUのヘッダーに含まれるCLAとINSは、コマンドAPDUを識別するためのデータで、本実施の形態において、モード変更コマンド10のCLAは「D0h」で、INSは「00h」である。
CLA and INS included in the command APDU header of the
モード変更コマンド10のコマンドAPDUのヘッダーに含まれるP1およびP2は、モード変更コマンド10が実行されるときのパラメータで、本実施の形態においては、P1及びP2とも使用せず、その値はそれぞれ固定で「00h」である。
P1 and P2 included in the header of the command APDU of the
モード変更コマンド10のボディのLcは、データフィールドに含まれるデータの長さを示し、データフィールドには、データモードで送信されるパケットデータのサイズ(2バイト)と、パケットデータの送信回数(2バイト)が含まれる。
Lc of the body of the
図4は、モード変更コマンド10のレスポンスAPDUの一例を示した図で、SIM1が暗号化したパケットデータの数が、モード変更コマンド10で示される送信回数に達したとき、SIM1のモードはISOモードに遷移し、トレイラとして、モード変更コマンド10の処理結果を示しSWと、ボディとして、最後に受信したパケットデータの暗号文を含むレスポンスAPDUを生成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a response APDU of the
次に、監視カメラ2に組み込まれるICカード通信モジュール20について説明する。図5は、監視カメラ2に組み込まれるICカード通信モジュール20を説明する図である。
Next, the IC
ICカード通信モジュール20は、USBコントローラなどの電子部品が実装されたインターフェースボードなどで実現され、このICカード通信モジュール20には、物理的なインターフェースであるUSBインターフェース21を制御するUSBコントローラ201と、監視カメラ2の画像処理ボードとUSBコントローラ201を仲介し、監視カメラ2がSIM1の機能を利用するときの窓口となるサービスプロバイダ200を備える。
The IC
USBコントローラ201は、USBインターフェース21を監視し、USBの通信プロトコルを実現する機能を有している。サービスプロバイダ200は、監視カメラ2の画像処理ボードがSIM1の機能を利用するときのAPI(API: Application Program Interface)を提供し、監視カメラ2の画像処理ボードから送信されるパケットデータを、SIM1を用いて暗号化し、暗号化したパケットデータを監視カメラ2の画像処理ボードに返信する機能を有する。
The
サービスプロバイダ200は、本発明に係る通信量調整手段の機能を有し、SIM1へパケットデータを送信する際、小さなサイズのパケットデータから送信を始めて、徐々にパケットデータのサイズを大きくし、SIM1に送信するパケットデータの最適なサイズを調査し、最適なサイズでパケットデータをSIM1に送信する。
The
サービスプロバイダ200が有する通信量調整手段の機能は、ICカード通信モジュールに実装されるCPLD(Complex Programmable Logic Device)に組み込まれ、通信量調整手段として機能するためのコンピュータプログラムで実現される。
The function of the traffic volume adjusting means possessed by the
図6は、ICカード通信モジュール20の動作の手順を示したフロー図である。この手順で実行される最初のステップS1は、パケットデータのサイズを調整するときに利用する変数を初期化するステップである。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation procedure of the IC
このステップで、SIM1にパケットデータを送信するときの変数は、パケットサイズ、パケットサイズの下限値/上限値、最適パケットサイズ、最小通信時間、計測通信時間である。 In this step, the variables when transmitting packet data to the SIM 1 are the packet size, the lower limit value / upper limit value of the packet size, the optimum packet size, the minimum communication time, and the measured communication time.
パケットサイズとは、SIM1がデータモードに遷移しているとき、SIM1に送信するパケットデータのサイズが代入される変数で、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、SIM1にパケットデータを送信するとき、パケットサイズを下限値から始めて、徐々にパケットサイズの値を大きくしていき、パケットサイズを最適値に調整する。
The packet size is a variable in which the size of the packet data to be transmitted to the SIM 1 is substituted when the SIM 1 is in the data mode. When the
計測通信時間は、パケットデータをSIM1に送信し暗号化したときに、SIM1との通信に要した時間、すなわち、パケットデータの送信に要した時間と、SIM1からパケットデータの暗号文を受信するのに要した時間の合計が代入される変数で、最小通信時間は、パケットデータのサイズを変更したときに、最も小さい計測通信時間が代入され、最も小さい計測通信時間ときのパケットサイズが最適パケットサイズに代入される。 The measurement communication time is the time required for communication with the SIM 1 when the packet data is transmitted to the SIM 1 and encrypted, that is, the time required for transmitting the packet data, and the ciphertext of the packet data is received from the SIM 1. The minimum communication time is substituted when the packet data size is changed, and the smallest measured communication time is substituted, and the packet size at the smallest measured communication time is the optimum packet size. Is assigned to
ここでは、パケットサイズの下限値は64バイト、上限値は1024バイトで、このステップでパケットサイズは下限値に設定される。また、最適パケットサイズの初期値を0バイトに設定され、最小通信時間は2の31乗に設定される。 Here, the lower limit value of the packet size is 64 bytes and the upper limit value is 1024 bytes. In this step, the packet size is set to the lower limit value. The initial value of the optimum packet size is set to 0 bytes, and the minimum communication time is set to 2 to the 31st power.
次のステップS2は、モード変更コマンド10をSIM1に送信するステップである。このステップで、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、SIM1に送信するパケットデータのサイズを最適値に調整するために、送信回数を10回、パケットのサイズをパケットサイズとしたモード変更コマンド10をSIM1に送信する。
The next step S2 is a step of transmitting the
このステップで、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200がモード変更コマンド10を送信することで、SIM1のモードは、ISOモードからデータモードに遷移する。
In this step, when the
次のステップS3は、パケットデータをSIM1に送信し、パケットデータを暗号化するステップである。このステップでは、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、計測通信時間を初期化した後、ステップS3のモード変更コマンド10で設定したサイズのパケットデータを、設定した送信回数(ここでは、10回)だけ送信し、データモードに遷移したSIM1にパケットデータを暗号化させる。
The next step S3 is a step of transmitting the packet data to the SIM 1 and encrypting the packet data. In this step, the
このステップで、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、パケットデータをSIM1に送信するごとに、パケットデータの送信に費やした時間と、SIM1から送信されるパケットデータの暗号文の受信に費やした時間を計測通信時間に加算する。すなわち、このステップが実行された後の計測通信時間は、パケットデータを10回暗号化したときに費やした通信時間の合計となる。
In this step, the
次のステップS4は、最小通信時間と計測通信時間を比較するステップである。このステップで、計測通信時間が最小通信時間よりも小さいときはステップS5に進み、計測通信時間が最小通信時間以上であるときは、ステップS6に進む。 The next step S4 is a step of comparing the minimum communication time with the measured communication time. In this step, when the measured communication time is smaller than the minimum communication time, the process proceeds to step S5. When the measured communication time is equal to or longer than the minimum communication time, the process proceeds to step S6.
ステップS5は、最小通信時間と最適パケットサイズの値を更新するステップで、このステップでは、ステップS3で得られた計測通信時間の値を最小通信時間に代入し、ステップS3で利用したパケットサイズの値を最適パケットサイズに代入する。このステップが実行された後は、ステップS6に進む。 Step S5 is a step of updating the value of the minimum communication time and the optimum packet size. In this step, the value of the measured communication time obtained in step S3 is substituted for the minimum communication time, and the packet size used in step S3 is changed. Substitute a value for the optimal packet size. After this step is executed, the process proceeds to step S6.
ステップS6は、パケットサイズを更新するステップである。このステップで、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、パケットサイズを徐々に大きくするために、パケットサイズに定数(ここでは、64バイト)を加算する。
Step S6 is a step of updating the packet size. In this step, the
次のステップS7は、パケットサイズの値とパケットサイズの上限値を比較するステップである。このステップで、パケットサイズの値がパケットサイズの上限値よりも小さければステップS2に戻り、それ以外であればステップS8に進む。 The next step S7 is a step of comparing the packet size value with the upper limit value of the packet size. In this step, if the packet size value is smaller than the upper limit value of the packet size, the process returns to step S2, and otherwise, the process proceeds to step S8.
ステップS8は、モード変更コマンド10をSIM1に送信するステップである。このステップで、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、データフィールドの送信回数を無制限、データフィールドのパケットデータのサイズを最適パケットサイズの値としたモード変更コマンド10をSIM1に送信する。
Step S8 is a step of transmitting the
次のステップS9は、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200が、パケットデータをSIM1に送信し、パケットデータを暗号化するステップである。このステップでは、ICカード通信モジュール20のサービスプロバイダ200は、SIM1を非活性化するまで、最適パケットサイズのパケットデータをSIM1に送信し、データモードに遷移したSIM1にパケットデータを暗号化させる。
The next step S9 is a step in which the
なお、本発明は、これまで説明した実施の形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。 The present invention is not limited to the embodiments described so far, and various modifications and changes can be made, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
上述した実施の形態では、ICカード(SIM1)とやりとりする通信量を、コマンドヘッダを含まないパケットデータのサイズとしていたが、コマンドヘッダを含むコマンドAPDUとし、コマンドAPDUに含まれるデータのサイズを最適値に調整することもできる。 In the embodiment described above, the amount of communication with the IC card (SIM1) is the size of packet data that does not include a command header. However, the command APDU that includes the command header is used, and the size of the data included in the command APDU is optimal. It can also be adjusted to a value.
1 SIM
10 モード変更コマンド
2 監視カメラ
20 ICカード通信モジュール
200 サービスプロバイダ
201 USBコントローラ
21 USBインターフェース
1 SIM
10
Claims (3)
A computer program that is incorporated in a computer that communicates with an IC card via USB and controls communication with the IC card, starting from an initial value for the amount of communication with the IC card, and adding a constant to the amount of communication Each time the communication amount is increased and the communication amount is changed, a communication time when communicating with the IC card a certain number of times is measured, and the communication amount when the measured communication time becomes the smallest is an optimum value. A computer program for causing the device to function as communication amount adjusting means.
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