JP5217805B2 - 非接触通信用リード／ライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触通信用のリード／ライト装置に係り、特にそのセキュリティモジュールが１つのみの通信インタフェースを備えるリード／ライト装置に関する。

従来、非接触ＩＣカードシステムにおけるリード／ライト装置では、非接触ＩＣカードと通信を行うための暗号鍵や認証鍵などの秘密情報が重要であり、例えば、ＳＡＭ（Secure Application Module）と呼ばれるセキュリティ制御部（セキュリティモジュール）等にて管理される。このセキュリティ制御部は、ＩＣカード等の形態のセキュリティチップが用いられることも多く、外部との通信インタフェースは、ISO7816などで規定された1個のみということがある。

図６は、従来のリード／ライト端末の概略構成図である。
図示の非接触型ＩＣカードのリード／ライト端末５０は、前述のセキュリティ制御部５２と、メイン制御部５１、ＲＦ制御部５３等の各構成要素を備える。メイン制御部５１は、当該リード／ライト端末全体を制御する中央処理装置であり、非接触型ＩＣカード１との通信制御を行うと共に、画面表示等のユーザインタフェース制御や不図示の上位装置との通信等を制御する。ＲＦ制御部５３は、アンテナや送受信回路等を有し、非接触型ＩＣカード１との非接触の通信の為の変復調等を制御する。これにより、メイン制御部５１は、ＲＦ制御部５３を介して、非接触型ＩＣカード１との非接触の通信を行うことができる。セキュリティ制御部５２は、上記秘密情報やセキュアプログラムを保持しており、これらを用いて任意のデータの暗号化処理や暗号化データの復号化処理等を実行する。

上記各構成要素は、図６に示す接続形態であることが多い。すなわち、メイン制御部５１とＲＦ制御部５３とが接続され、メイン制御部５１とセキュリティ制御部５２とが接続されている。メイン制御部５１は、非接触型ＩＣカード１との通信処理において、暗号化／復号化処理の必要が生じた場合には、セキュリティ制御部５２に依頼して暗号化／復号化処理を実行させ、実行結果を受け取る。例えば、任意のデータを渡して暗号化を依頼して暗号化データを受け取る。

上記従来構成に係り、例えば、特許文献１記載の従来技術では、メイン制御部５１がＣＰＵ、ＲＦ制御部５３がＩＣカード通信手段、セキュリティ制御部５２がＩＣカードとして提案されている。尚、これらの構成は、携帯電話機等における非接触ＩＣカード機能部の構成であるが、リード／ライト端末側でも同様の構成とすることができる。

図６の接続構成にて非接触型ＩＣカードとの秘匿通信を行う場合では、メイン制御部５１がセキュリティ制御部５２−ＲＦ制御部５３間の橋渡しする為、通信時間のオーバーヘッドが大きくなる。更に、近年ではリード／ライト装置−非接触型ＩＣカード間の無線通信速度が高速化される傾向にあり、このオーバーヘッド分がボトルネックとなって実際のカード処理時間を短縮できない課題がある。

この課題に対して、例えば、特許文献２記載の手法が提案されている。
特開２００１−２２３６３１号公報 特開２００４−３４１９３８号公報

上記特許文献２記載の発明では、ＥＴＣ以外のアプリケーションではＳＡＭ（セキュリティ制御部）をバイパスさせる切替機能を有している。
しかしながら、この発明ではＳＡＭは２つの通信インタフェースであるため、ＩＣカード用チップ等のように通信インタフェースが１個のセキュリティチップを用いる場合には、この接続方式や制御方法では高速化を実現することができない。

本発明の課題は、メイン制御部とＲＦ制御部とセキュリティ制御部を備える非接触型ＩＣ媒体のリード／ライト端末において、特にセキュリティ制御部が通信インタフェースが１個のセキュリティチップ等である場合でも、メイン制御部がセキュリティ制御部−ＲＦ制御部間の橋渡しすることによる通信時間のオーバーヘッドを抑えることができ、以って通信処理時間を短縮できる非接触通信用リード／ライト装置等を提供することにある。

本発明の非接触通信用リード／ライト装置は、メイン制御部と、暗号化／復号化処理を行うセキュリティ制御部と、非接触型ＩＣ媒体との通信の為のデータ変調／復調を行うＲＦ制御部とを有する非接触通信用リード／ライト装置であって、前記セキュリティ制御部は通信インタフェースが１つのみのセキュリティチップより成り、前記メイン制御部、ＲＦ制御部それぞれに接続し、更に前記セキュリティ制御部の前記１つの通信インタフェースに接続しており、前記メイン制御部からの制御信号に応じて、前記メイン制御部とＲＦ制御部とが接続する第１の接続状態、前記メイン制御部とセキュリティ制御部とが接続する第２の接続状態、前記セキュリティ制御部とＲＦ制御部とが接続する第３の接続状態の何れかの接続状態に切替わる切替手段を有する。

上記構成において、例えば、前記メイン制御部は、非接触型ＩＣ媒体との通信処理において、暗号化／復号化処理を行う場合には、前記切替手段を前記第２の接続状態に切り替えて前記セキュリティ制御部に対して所定のコマンドを送信後、前記切替手段を前記第３の接続状態に切り替えることで、前記セキュリティ制御部が前記ＲＦ制御部を介して直接、前記非接触型ＩＣ媒体との通信を行うようにする。

上記切替手段を設けて、これをメイン制御部が切替制御することにより、上記のように、通信インタフェースが１つのみのセキュリティチップより成るセキュリティ制御部が、メイン制御部を介することなく直接、非接触型ＩＣ媒体との秘匿通信等を行うことができるようになる。

また、例えば、複数種類のアプリケーションに対応可能とする場合、前記メイン制御部は、該各種類毎に対応付けて前記切替手段の接続状態の切替パターンを予め記憶する管理テーブルを有し、通信相手の非接触型ＩＣ媒体が通信で使用するアプリケーションの種類に応じた切替パターンが選択されるように前記切替手段を切替制御する。

本発明の非接触通信用リード／ライト装置等によれば、メイン制御部とＲＦ制御部とセキュリティ制御部を備える非接触型ＩＣ媒体のリード／ライト装置において、特にセキュリティ制御部が通信インタフェースが１個のセキュリティチップ等である場合でも、メイン制御部がセキュリティ制御部−ＲＦ制御部間の橋渡しすることによる通信時間のオーバーヘッドを抑えることができ、以って通信処理時間を短縮できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
尚、以下の説明において一例として示す相互認証（その第１相互認証、第２相互認証）に関しては、参考文献；「特開2007-048103号の図８とその説明」等で説明されている。

図１に、本発明のＩＣカードシステム全体の構成図を示す。
図示のシステムでは、非接触通信用リード／ライト端末１０は、非接触型ＩＣ媒体の１つであるＩＣカード１と非接触の通信を行うものであり、従来技術で説明したように、この通信には秘匿通信も含まれている。非接触型ＩＣ媒体としては、非接触ＩＣカードや、非接触ＩＣチップを搭載した携帯電話などの携帯端末を含む。

リード／ライト端末１０は、ネットワーク３を介して、アプリケーションを管理する（ＩＣカードの決済状況管理や精算等を行う）センタ装置２と通信可能となっている。ここでは、１つのセンタ装置２と接続されるシステム構成としているが、接続先のセンタ装置２の数を制限するものではない。例えば、後述するアプリケーションＡ，Ｂそれぞれに対応する、すなわち複数種類のアプリケーションのそれぞれに対応するセンタ装置２が存在し、各センタ装置２と接続していてもよい。アプリケーションの例としては、電子マネー決済がある。電子マネー決済サービスは、複数の決済サービス事業会社が提供しており、電子マネー決済を行うには、各決済サービス事業会社の決済方式に対応したアプリケーションプログラムやデータ（たとえば、各決済方式ごとに異なる認証鍵）が必要となる。各決済サービス事業会社が独自にＩＣカードを発行する形態をとった場合、１枚のＩＣカードは１種類の電子マネー決済を扱える。複数の決済サービス事業会社の電子マネー決済を行うアプリケーションが、たとえば非接触型ＩＣチップを搭載した携帯端末にインストールされた場合、１つの非接触型ＩＣ媒体は複数種類のアプリケーションを扱える。なお、説明を簡単化するために、１枚のＩＣカードは１種類のアプリケーションを扱うものとして、以下の実施例を説明する。

また、リード／ライト端末１０とネットワーク３との間に、不図示の上位装置が設けられた構成であってもよく（リード／ライト端末１０と上位装置は接続されている）、この場合には上位装置によって各センタ装置との通信が行われる。この上位装置は、例えばＰＯＳレジ端末等である。店員等は、この上位装置を操作して任意のアプリケーション（ここでは、ＩＣカードの種類と同義であると考えても良く、たとえば、ある１つの電子マネー決済サービスの決済方式）を指定し、この指定内容が上位装置からリード／ライト端末１０に通知される。

リード／ライト端末１０は、主要な構成として、メイン制御部１１とセキュリティ制御部１２とＲＦ制御部１３を備え、更に切替機能部１４を備えている。
ここで、本例のセキュリティ制御部１２は、通信インタフェースが１個のみのセキュリティチップを用いるものである。セキュリティ制御部１２は、この１個の通信インタフェースにより図示のように切替機能部１４に接続している。切替機能部１４は、例えば２つの切替スイッチを有している。セキュリティ制御部１２は一方の切替スイッチに接続しており、ＲＦ制御部１３は他方の切替スイッチに接続している。メイン制御部１１は両方の切替スイッチに接続している。また、この２つの切替スイッチ同士が接続している。

切替機能部１４は、メイン制御部１１とセキュリティ制御部１２間の接続、セキュリティ制御部１２とＲＦ制御部１３間の接続、メイン制御部１１とＲＦ制御部１３間の接続の３つの接続のいずれかに切替える機能を有する。この切り替え制御はメイン制御部１１が行う。

換言すれば、切替機能部１４は、メイン制御部１１、ＲＦ制御部１３の各々に接続し、更にセキュリティ制御部１２の１つの通信インタフェースに接続しており、メイン制御部１１からの制御信号に応じて、メイン制御部１１とＲＦ制御部１３とが接続する第１の接続状態、メイン制御１１部とセキュリティ制御部１２とが接続する第２の接続状態、セキュリティ制御部１２とＲＦ制御部１３とが接続する第３の接続状態の何れかの接続状態に切替わる。

まず、ＩＣカード１と非接触通信用リード／ライト装置１０が通信を行っていない状態では、メイン制御部１１とセキュリティ制御部１２とが接続された状態（第２の接続状態）となっている。そして、メイン制御部１１は、ＩＣカード１とセキュアな通信を行う場合には、ＩＣカードとの通信を開始するための要求をセキュリティ制御部１２へ通知した後、切替機能部１４を切替制御して、セキュリティ制御部１２とＲＦ制御部１３が接続した状態（第３の接続状態）へと移行させる。これにより、セキュリティ制御部１２は、メイン制御部１１を介することなく直接、ＲＦ制御部１３を介してＩＣカード１とのセキュアな通信を行う。

一方、メイン制御部１１は、ＩＣカード１と非セキュアな通信を行う場合には、切替機能部１４を切替制御して、メイン制御部１１とＲＦ制御部１３が接続した状態（第１の接続状態）へと移行させる。そして、メイン制御部１１はＲＦ制御部１３を介してＩＣカード１との非セキュアな通信を行う。

ここで、メイン制御部１１は、例えばＣＰＵ／ＭＰＵ等であり、内蔵メモリに予め所定のアプリケーションプログラムやデータ（後述する管理テーブル等）を記憶しており、このプログラムを実行することにより、本例の各種処理（ＩＣカードとの通信処理（その為のパケット生成や受信パケット解析処理等）、セキュリティ制御部１２との通信処理、切替機能部１４の切替制御処理等）を実現する。

セキュリティ制御部１２にも、マイクロプロセッサ等が設けられており、内蔵メモリ等に予め所定のアプリケーションプログラム（セキュアプログラム等）やデータ（鍵情報等）を記憶しており、このプログラムを実行することにより、本例の各種処理（メイン制御部１１からのコマンド解析、暗号化／復号化処理、ＩＣカードとの通信処理（その為のパケット生成や受信パケット解析処理等）など）を実現する。

ＲＦ制御部１３も、アンテナや送受信回路と共にマイクロプロセッサ等を有しており、内蔵メモリ等に予め所定の複数のアプリケーションプログラムやデータ（ＩＣカードの種類毎の変復調方式等）を記憶しており、通信相手のＩＣカード１が通信で使用するアプリケーションの種類に応じたアプリケーションプログラムやデータ（たとえば、変調／復調方式）を選択することによりＩＣカード１との非接触の通信を行う。更に、本手法では、後述する00FF等の特定コードを検出すると制御信号ｃをＯＦＦにする制御等も行っている。

尚、複数のアプリケーションプログラムやデータが必要な他の例としては、非接触ICカードがリード／ライト装置と非接触通信を行う際の、複数の変復調方式がある。複数の変復調方式としては、例えば伝送速度（転送レート）が１０６ｋｂｐｓ、２１２ｋｂｐｓ、４２４ｋｂｐｓ等の種類があることが知られている。

図２（ａ）、（ｂ）に、切替機能部１４の構成の一例を示す。
図２（ａ）に示す一例では、切替機能部１４は、２つの切替スイッチ２１、２２を有し、更にＯＲ回路２３を有している。但し、ＯＲ回路２３は無くてもよい。すなわち、図２（ｂ）の構成であってもよい。図２（ｂ）の構成は、ＯＲ回路２３が無い点以外は図２（ａ）と略同様の構成であり、同じ構成要素には同一符号を付してある。

ここでは、簡単の為、ＯＲ回路２３が無い構成、すなわち図２（ｂ）の構成について説明するが、図２（ａ）の構成でも図２（ｂ）の構成と略同様の動作を行う。
この場合、図２（ｂ）に示すように、制御信号ａ，ｂがそれぞれ切替スイッチ２１、２２に入力することになる。そして、メイン制御部１１は、図示の制御信号ａによって切替スイッチ２１を切替制御し、図示の制御信号ｂによって切替スイッチ２２を切替制御する。

切替スイッチ２１は、一端がセキュリティ制御部１２に接続しており、他端がメイン制御部１１と切替スイッチ２２の何れか一方に切替接続される。図示のＨ側に切り替えられたときにはメイン制御部１１に接続され、図示のＬ側に切り替えられたときには切替スイッチ２２に接続される。メイン制御部１１は、制御信号ａによってＨ側／Ｌ側の何れかに切替制御する。ここでは、仮に、制御信号ａがＯＮ時にＨ側へ接続し、ＯＦＦ時にＬ側へ接続するものであるとする。これは、制御信号ｂによる切替スイッチ２２の切替制御においても同様である。

切替スイッチ２２は、一端がＲＦ制御部１３に接続しており、他端がメイン制御部１１と切替スイッチ２１の何れか一方に切替接続される。
尚、図示の通り、切替スイッチ２１、２２とメイン制御部１１との接続は共通線により行われている。

メイン制御部１１は、例えばセキュリティ制御部１２とＲＦ制御部１３とを接続して両者間で直接通信可能としたい場合には、制御信号ａをＯＦＦ、制御信号ｂをＯＮすることで、切替スイッチ２１はＬ側、切替スイッチ２２はＨ側に切替させる（これをパターン３というものとする）。また、メイン制御部１１がＲＦ制御部１３を介してＩＣカードとの通信を行う場合には、メイン制御部１１は、制御信号ａ、ｂを両方ともＯＦＦにすることで、切替スイッチ２１、２２の両方をＬ側に切替させる（これをパターン１というものとする）。あるいは、メイン制御部１１がセキュリティ制御部１２との通信を行う場合には、制御信号ａ、ｂを両方ともＯＮにすることで、切替スイッチ２１、２２の両方をＨ側に切替させる（これをパターン２というものとする）。

尚、上記切替機能部１４の機能は、FPGA（Field Programmable Gate Array）を含む一般的な外部回路で容易に実現できるが、ＲＦ制御部１３やメイン制御部１１内などの一機能とすることも可能である。

ＲＦ制御部１３は、基本的には従来と同じ機能であるが、以下に説明する機能が加わっている。この機能は、切替機能部１４がパターン３の状態のときに有効なものとなる。
すなわち、ＲＦ制御部１３には、まず、例えばメイン制御部１１から予め設定されたカード通信終了のデータフォーマット（例えば、00FF等の予め決められている特定コード）を記憶しておく。この特定コードは、セキュリティ制御部１２にも予め設定されているか、あるいは切替機能部１４が上記パターン２の状態のときにメイン制御部１１がセキュリティ制御部１２へ通知しておく。これより、セキュリティ制御部１２は、切替機能部１４が上記パターン３の状態でＩＣカードとの処理が完了した時点で、上記特定コードを含むパケットを送信する。

これより、ＲＦ制御部１３は、通信パケット解析を行ってカード通信終了の判定制御を行う。この判定制御により、ＲＦ制御部１３は、ＩＣカードとのセキュア通信が終了したことを認識し、メイン制御部１１へ通知する。ここで、メイン制御部１１−ＲＦ制御部１３間は、上記切替スイッチを介する接続以外にも、他の通信線により接続されており（図１に点線矢印で示す）、ＲＦ制御部１３はこの通信線を介してセキュア通信終了をメイン制御部１１へ通知する。これは、例えば図示の制御信号ｃをＯＮ／ＯＦＦすることにより通知する。ここでは仮に制御信号ｃがＯＦＦになったら通信終了を意味することになるものとする。尚、図２では制御信号は切替機能部１４内を通過しているが、これも一例であり、図１のようにしてもよいし図２のようにしてもよい。

この制御信号ｃによる通信終了通知を受けたメイン制御部１１は、切替機能部１４を切替制御する。例えば、セキュリティ制御部１２とメイン制御部１１が接続する状態（パターン２）への切替制御を行う。

また、複数のアプリケーションを取り扱う（換言すれば複数種類のＩＣカードに対応可能な）非接触ＩＣカードシステムの場合、メイン制御部１１は、各アプリケーションを特定する識別情報（アプリケーションＩＤという）と、切替機能部１４の接続切替パターン（上記パターン１〜パターン３等を組み合わせたもの）とを対応付けた管理テーブル（一例は後述する）を保持している。また、セキュリティ制御部１２には、上記各アプリケーション毎にそれぞれ対応した複数のセキュアプログラムや複数種類の鍵情報が格納される。上記管理テーブルにはこの対応関係も格納されていてもよい。

例えば上位装置等から任意のアプリケーション（任意のＩＣカードの種類）が指定されると、メイン制御部１１は、上記管理テーブルに基づいて、指定されたアプリケーションに対応した接続パターンで切替機能部１４を切り替える制御を行う。また、例えば、メイン制御部１１は、セキュアな通信を行う場合には、まず、自己をセキュリティ制御部１２と接続してアプリケーションＩＤを送信し、その後、切替機能部１４をパターン３に切り替える。これにより、セキュリティ制御部１２は、このアプリケーションＩＤのアプリケーションに対応したセキュアプログラムや鍵情報を選択して、これらを用いて暗号化や認証等の処理を実行しながら電文生成や解析を行う。

上記複数のアプリケーションを取り扱う非接触ＩＣカードシステムの一例としては、例えばコンビニ等の店舗のレジにＩＣカード・リーダ／ライタが備えられるシステム等があり、この場合はレジ等が上記上位装置に相当し、店員は顧客が使用するＩＣカード１の種類に応じて、もしくは顧客が使用することを希望するアプリケーションを指定・入力する。

本手法を適用することにより、通信インタフェースが１個のみのセキュリティチップを利用した場合においても、ＩＣカード１との通信時間を最適に高速化できる効果が得られる。

以下、具体例を挙げて説明する。ここでは、まず、ＩＣカードとのセキュアな通信が必要な任意のアプリケーションＡと、セキュアな通信が不要な任意のアプリケーションＢに係るＩＣカード１との通信処理を例にして説明する。

尚、ここでは説明を簡単にする為に、セキュアな通信が必要／不要という例で説明するが、この例に限らず、例えば、１つのアプリケーションに係る一連の処理のなかで、セキュアな通信が必要なものと不要なものとが混在する場合が多い。例えば、以下に説明する図３の処理は相互認証処理に係る処理であり、図５の処理はこの相互認証処理成功後のリード／ライト処理と考えてもよい（但し、この場合、図５に示すポーリング要求／応答処理は、既に図３の処理で行っているので、必要ないことになる）。よく知られているＩＣカードとの通信処理の一例として、まずポーリングを行い、続いて認証鍵（相互認証用の暗号鍵等）を用いた相互認証処理を行い（通常、第１相互認証と第２相互認証を行う）、この相互認証成功した場合には、ＩＣカードへのデータのリード／ライトを行うことが知られており、このリード／ライトの際に暗号鍵等を用いた処理は行わない場合がある。

尚、図３の処理は、ポーリングに関してはセキュアな通信が不要であるので、セキュアな通信が必要なものと不要なものとが混在すると言えるかもしれない。
図３は、アプリケーションＡに係る通信制御シーケンスの一例を示したものである。

尚、図示の例における上記管理テーブルの接続切替パターンは、パターン１→パターン２→パターン３→パターン２となる。
尚、管理テーブルを用いるのは一例であり、この例に限らない。例えば複数種類のＩＣカードそれぞれに対応するカードアクセス用のアプリケーション内に、接続切替パターンに応ずる形で各接続切替プログラム文が挿入されているようにしてもよい。図３の例では、例えば、ポーリングコマンド送信後に応答待ちを行って応答があるか否かを判定するプログラム文の次に、応答ありの場合にパターン２へ接続切替するプログラム文が挿入されていることになる。管理テーブルを用いる場合には、例えば、管理テーブルを参照して次の接続パターンを取得して、これに従って接続切替するプログラム文等が挿入されていることになる。

アプリケーションＡを実行する場合、メイン制御部１１は、上記切替機能部１４に対する制御信号ａ及び制御信号ｂを、両方ともＯＦＦにして切替スイッチ２１、２２をＬ側に切り替えることで、接続関係をメイン制御部１１とＲＦ制御部１３とが接続された状態へと切替える（図示の切替処理１；上記パターン１に切り替える）。

その後、メイン制御部１１は、ＲＦ制御部１３を介して、ＩＣカード１へポーリング要求を行う。この要求に対してＩＣカード１からの応答があった場合、メイン制御部１１は、制御信号ａ及び制御信号ｂをONして、メイン制御部１１の接続先をＲＦ制御部１３からセキュリティ制御部１２へ切替える（図示の切替処理２；上記パターン２に切り替える）。

切替を確認した後、メイン制御部１１は、カード通信開始要求コマンドともに、アプリケーションＩＤ（本例ではアプリケーションＡを示すＩＤ）及びＩＣカード１からの応答情報（カードＩＤ等）をセキュリティ制御部１２へ伝送する。カード通信開始要求コマンドを受信したセキュリティ制御部１２は、まず、カード通信開始要求応答を返信する。

メイン制御部１１は、セキュリティ制御部１２からのカード通信開始要求応答を受信すると、制御信号ａのみをＯＦＦすることで、メイン制御部１１とセキュリティ制御部１２とが接続された状態から、セキュリティ制御部１２とＲＦ制御部１３とが接続された状態へと切替える（図示の切替処理３；上記パターン３に切り替える）。

セキュリティ制御部１２は、上記カード通信開始要求応答を返信後、アプリケーションＩＤ及びＩＣカード１からの応答情報を解析して、自己のメモリ等に予め格納されているセキュアプログラムや鍵情報等から上記アプリケーションＩＤに対応するものを選択する。そして、選択した鍵情報等を用いて認証や電文暗号化などを行いながらカード通信コマンドを作成して送信する。上記の通り、パターン３に切り替わった状態であるので、このコマンドはＲＦ制御部１３が直接受信してＩＣカード１へ無線送信することになる。また、セキュリティ制御部１２は、セキュアな通信処理が完了した時点で、上記00FF等の特定コードを含むパケット（カード通信終了コマンド）を送信する。

ＲＦ制御部１３では、カード通信コマンドを受信すると、上記カード通信終了コマンド以外は、これをアプリケーションＩＤに対応するデータ変調を行いながらＩＣカード１へ送信する。尚、アプリケーションＩＤは例えば上記ポーリング処理の際にメイン制御部１１から通知されている。ＩＣカード１からの応答電文（カード通信応答）を受信したＲＦ制御部１３は、データ復調を行いセキュリティ制御部１２へ送信する。

なお、この認証方法や電文暗号化方法などは、アプリケーション（本例ではアプリケーションＡ）に対応した方式を選択すればよく、その具体的な方式は、本提案の対象外であるため省略する。

ここで、セキュリティ制御部１２は、従来と略同様の機能に加えて、ＩＣカード１と直接（ＲＦ制御部１３を介するがメイン制御部１１が中継する（橋渡しする）ものではないので、ここでは“直接”と表現する）通信する為の機能を備えている。基本的には、セキュリティ制御部１２に、メイン制御部１１の機能の一部（ＩＣカード１との通信の為のパケット生成やＩＣカード１からの応答パケットの解析、応答内容に応じた各種処理（例えば相互認証処理であれば認証成功か否かの判定の為の処理等）など）を追加すればよい。

ここでは、例えば、ＩＣカード１との通信の為のパケット生成の為の処理について、その一例を図４を参照して説明するものとする。
図４（ａ）には従来の通信処理例とパケット構成例を示す。

従来、メイン制御部は、セキュリティ制御部による暗号化／復号化等の処理が必要になったときには、図４（ａ）に示すパケット３１をセキュリティ制御部へ送信する。このパケット３１におけるＣ０’は、メイン制御部がセキュリティ制御部に対して指令を出す為に用いられるコマンドコードであり、ここでは仮にパケット３１に含まれるデータ（Ｄａｔａ）の暗号化を指示するコマンドコードであるものとする。勿論、他の命令（復号化等）のコマンドコードであってもよい。Ｄａｔａは例えば第１相互認証処理の場合には任意に生成した乱数データ等である。複数種類のアプリケーション（複数種類のＩＣカード）に対応可能なシステムの場合、パケット３１には更に上位装置等から指定されたアプリケーションＩＤ等が含まれていても良い。また、パケット３１の例に限らず、例えば図示のパケット３１’のように、更に何らかのサブコマンドが含まれていても良い。

このパケット３１を受信したセキュリティ制御部は、乱数を暗号鍵等で暗号化して暗号化データＤ0を生成してこれをメイン制御部へ返信する。暗号鍵は、記憶されている複数種類の暗号鍵のなかからアプリケーションＩＤに対応するものを選択して用いても良い。

これより、メイン制御部は、図示のパケット３２を生成してＲＦ制御部を介してＩＣカード１へ送信する。パケット３２には上記暗号化データＤ0とコマンドコードＣ１が含まれている。Ｃ１はＩＣカード１との通信に用いられるコマンドコードの一例であり、例えば第一相互認証コマンド等である。

尚、図４ではＩＣカード１を示していないが、図３と同様、ＲＦ制御部への送信パケットはＲＦ制御部によって変調されてＩＣカード１へ送信され、ＩＣカード１からの応答パケットについても同様にＲＦ制御部によって復調されてメイン制御部に渡される。

これに対して、本手法では、例えば図４（ｂ）に示すような通信処理を行う。
図４（ｂ）には本手法の通信処理例とパケット構成例を示す。
この例では、メイン制御部１１は上記パターン２に切替制御後、図示のパケット３３をセキュリティ制御部１２へ送信する。図示のように、パケット３３は、上記パケット３１と同様にＣ０’とＤａｔａを含み、更に例えば上記サブコマンドとして上記Ｃ１を格納している。パケット３３を受信したセキュリティ制御部１２はＡｃｋを返し、これよりメイン制御部１１は上記パターン３への切替制御を行う。一方、セキュリティ制御部１２は、続いて、上記暗号化データＤ0を生成して、図示のパケット３４を生成する。パケット３４におけるコマンドコードＣ１は、上記パケット３３のサブコマンドをそのまま用いればよい。この様にして、上記パケット３２と同じ内容のパケット３４を生成して、これを送信することで、上記のようにパターン３の接続状態であることから、ＲＦ制御部１３を介してＩＣカード１へ送信されることになる。

この様に、本手法では、例えば上記カード通信開始要求コマンドに上記所定のコマンドコード（Ｃ１等）を含めることで、セキュリティ制御部１２は、このコマンドコード（Ｃ１等）と暗号化データ等を格納したパケットを生成することで、ＩＣカード１との通信を行うことができる。

一方、パターン３に切替後に、セキュリティ制御部１２に複数回のパケット送受信を行わせたい場合には、例えば図４（ｃ）に示すコマンドリストを、予めセキュリティ制御部１２内のメモリ等に記憶させておくこと等が考えられる。あるいは、このコマンドリストは、イニシャル時等にメイン制御部１１が渡すようにし、電源ＯＦＦにより消去されるようにしてもよい。

図４に示すコマンドリストにおいて、図示のＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４等は、上記ＩＣカード１との通信に用いるコマンドコードを意味する。また、図示の「s.c1：Ｃ１／Ｃ２」や「s.c2：Ｃ３／Ｃ４」、は、各サブコマンドs.c1 、s.c2に対応付けて、１又は複数のコマンドコードが登録されているものである。

メイン制御部１１は、上記パターン２の状態でカード通信開始要求コマンドに上記サブコマンド（s.c1 やs.c2等）を含めて送信する。これより、セキュリティ制御部１２は、受信パケットのサブコマンドによりコマンドリストを検索して、それに対応する２以上のコマンドコードを取得して、これらを順次用いてＩＣカード１との直接通信を行う。例えば、メイン制御部１１からサブコマンドs.c1を含むカード通信開始要求コマンドが送られてきた場合、セキュリティ制御部１２は、コマンドリストにおいて「s.c1：Ｃ１／Ｃ２」となっていることから、まずコマンドコードＣ１を用いたパケットを作成・送信し、これに対する応答を受信すると、次にコマンドコードＣ２を用いたパケットを作成・送信する。

例えば、よく知られているＩＣカード−リーダ／ライタ間のセキュア通信としては、相互認証があり、これは第１相互認証と第２相互認証を行うものである。この場合、リーダ／ライタは、まず第１相互認証コマンドを送信して、このコマンドに対するＩＣカード１からの応答を受信したら、第２相互認証コマンドを送信して応答受信し、各応答を解析して認証成功／失敗を判定する。

図４に示すコマンドリストのＣ１、Ｃ２が、例えば第１相互認証コマンド、第２相互認証コマンドの各コマンドコードに相当するとした場合、メイン制御部１１は、相互認証を行う際には上記サブコマンドs.c1をセキュリティ制御部１２に通知し、これに応じてセキュリティ制御部１２は、コマンドコードＣ１を含むパケット（第１相互認証コマンド）、コマンドコードＣ２を含むパケット（第２相互認証コマンド）を順次作成してＩＣカード１へ送信することになる。

尚、上述したことは、一例であり、この例に限るものではない。例えば、コマンドリストを用いずに、カード通信開始要求コマンドのサブコマンドに一連のコマンドコード（Ｃ１／Ｃ２等）を含めるようにしてもよい。

この様に、メイン制御部１１からの１つの指令に応じてセキュリティ制御部１２がＩＣカード１との複数回の通信処理を行う場合に、特に顕著な効果を奏することになる。すなわち、メイン制御部１１が逐一橋渡しをしなくても、セキュリティ制御部１２が直接ＩＣカード１との複数回の通信処理を行うことができるので、メイン制御部がセキュリティ制御部−ＲＦ制御部間の橋渡しすることによる通信時間のオーバーヘッドを抑えることができ、以ってカード処理時間を短縮できる。

セキュリティ制御部１２は、一連のセキュアなカード通信が終了すると、ＲＦ制御部１３へカード通信終了コマンドを送信する。カード通信終了コマンドを受信したＲＦ制御部１３は、セキュリティ制御部１２へ応答を返すとともに、上記制御信号ｃをＯＦＦにすることで上記の通りセキュア通信終了をメイン制御部１１に知らせる。

メイン制御部１１は、セキュア通信終了を認識すると、上記パターン３となっている接続状態を、パターン２の接続状態（メイン制御部１１とセキュリティ制御部１２との接続状態）へ切替える。

メイン制御部１１は、セキュリティ制御部１２との接続状態を確認した後、カード通信結果要求コマンドを送信する。セキュリティ制御部１２は、このコマンドに応じてＩＣカード１との通信結果を応答する。尚、このときの通信結果に含まれる情報などは、アプリケーションＡに対応した鍵情報等で暗号化してもよい。

メイン制御部１１は、この応答結果をアプリケーションＡのデータとして記憶し、アプリケーションＡに係るセンタ装置との通信まで保持する。
図５は、アプリケーションＢに係る通信制御シーケンスの一例を示したものである。

尚、図示の例における上記管理テーブルの接続切替パターンは、パターン１→パターン２となる。
アプリケーションＢを実行する場合、メイン制御部１１は、まず、切替機能部１４に対する制御信号ａ及び制御信号ｂをＯＦＦにして、自己とセキュリティ制御部１２とが接続された状態から自己とＲＦ制御部１３とが接続する状態へ切替える（図示の切替処理５；パターン１への切替）。

その後、メイン制御部１１は、ＲＦ制御部１３を介してＩＣカード１へポーリング要求を行う。ＩＣカード１から応答があった場合、ＩＣカード１に対する所定のカード通信コマンドを作成して、これをＲＦ制御部１３を介してＩＣカード１へ送信する。

ＲＦ制御部１３では、カード通信終了コマンド以外は、受信したコマンドパケットを、アプリケーションＩＤに対応するデータ変調を行いながら、ＩＣカード１へ送信する。ＩＣカード１からの応答電文（カード通信応答）を受信したＲＦ制御部１３は、データ復調を行いメイン制御部１１へ返す。

メイン制御部１１では、一連のカード通信が終了すると、ＲＦ制御部１３へカード通信終了コマンドを送信する。カード通信終了コマンドを受信したＲＦ制御部１３は、応答を返す。その後、メイン制御部１１は、制御信号ａ及び制御信号ｂをＯＮする。これにより、メイン制御部１１は、ＲＦ制御部１３との接続状態からセキュリティ制御部１２との接続状態へと遷移する（切替処理６；パターン２への切替）。

メイン制御部１１は、このＩＣカード１との通信結果をアプリケーションＢのデータとして記憶し、アプリケーションＢに係るセンタ装置との通信まで保持する。
以上説明したように、本手法では、メイン制御部とＲＦ制御部とセキュリティ制御部を備える非接触型ＩＣカードのリード／ライト端末において、特にセキュリティ制御部が通信インタフェースが１個のセキュリティチップ等である場合でも、メイン制御部がセキュリティ制御部−ＲＦ制御部間の橋渡しすることによる通信時間のオーバーヘッドを抑えることができ、以ってカード処理時間を短縮できる。

本発明のＩＣカードシステム全体の構成図を示す。 （ａ）、（ｂ）は、切替機能部の構成例（その１）、(その２)である。 アプリケーションＡに係る通信制御シーケンスの一例を示す図である。 セキュリティ制御部に直接ＩＣカードと通信させる際の通信処理の具体例を示す図である。 アプリケーションＢに係る通信制御シーケンスの一例を示す図である。 従来のリード／ライト端末の概略構成図である。

符号の説明

１ ＩＣカード
２ センタ装置
３ ネットワーク
１０ 非接触通信用リード／ライト端末
１１ メイン制御部
１２ セキュリティ制御部
１３ ＲＦ制御部
１４ 切替機能部
２１，２２ 切替スイッチ
３１，３１’，３２，３３，３４ パケット

Claims (2)

1. メイン制御部と、暗号化／復号化処理を行うセキュリティ制御部と、非接触型ＩＣ媒体との通信の為のデータ変調／復調を行うＲＦ制御部とを有する非接触通信用リード／ライト装置であって、
   前記セキュリティ制御部は通信インタフェースが１つのみのセキュリティチップより成り、
   前記メイン制御部、ＲＦ制御部それぞれに接続し、更に前記セキュリティ制御部の前記１つの通信インタフェースに接続しており、前記メイン制御部からの制御信号に応じて、前記メイン制御部とＲＦ制御部とが接続する第１の接続状態、前記メイン制御部とセキュリティ制御部とが接続する第２の接続状態、前記セキュリティ制御部とＲＦ制御部とが接続する第３の接続状態の何れかの接続状態に切替わる切替手段を有し、
   前記セキュリティ制御部は、予めサブコマンドに対応付けて複数のコマンドが記憶されたコマンド記憶部を有し、
   前記メイン制御部は、前記非接触型ＩＣ媒体との通信処理において前記暗号化／復号化処理を行う場合には、前記切替手段を前記第２の接続状態に切り替えて前記セキュリティ制御部に対して任意の前記サブコマンドを送信後、前記切替手段を前記第３の接続状態に切り替えることで、前記セキュリティ制御部が前記ＲＦ制御部を介して直接、前記非接触型ＩＣ媒体との通信を行うようにし、
   前記第３の接続状態において、前記セキュリティ制御部は、前記メイン制御部から送信されたサブコマンドに対応する複数の前記コマンドを前記コマンド記憶部から取得して、該複数のコマンドを順次用いて前記非接触型ＩＣ媒体との通信を行うことを特徴とする非接触通信用リード／ライト装置。
2. 複数種類のアプリケーションに対応可能とする場合、
   前記メイン制御部は、該各種類毎に対応付けて前記切替手段の接続状態の切替パターンを予め記憶する管理テーブルを有し、通信相手の非接触型ＩＣ媒体が通信で使用するアプリケーションの種類に応じた切替パターンが選択されるように前記切替手段を切替制御することを特徴とする請求項１記載の非接触通信用リード／ライト装置。