JP6453202B2 - 相互認証装置及び相互認証方法 - Google Patents
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Description
たとえば、特許文献1に、このようなカードリーダの一例として、上位装置と下位装置が相互に認証を行う相互認証システムにおいて、下位装置が複数の従属デバイスを有する場合でも、相互認証システム構築が容易な相互認証システム及び相互認証方法が記載されている。特許文献1の技術では、カードリーダ全体を制御する制御部と、カードリーダ内に配置された従属デバイスである暗号磁気ヘッドと、上位装置とがそれぞれ相互認証を行っている。
すなわち、複雑な構成の回路等を実装しないと不正な装置へのすり替えを検出することができなかった。
このように構成することで、簡易化した構成であっても不正な装置へのすり替えを容易に検出することができる。
このように構成することで、アナログ信号を受信し、認証情報の変位パターンを確実に照合することができる。
このように構成することで、事故や故障やユーザの指示等で認証情報を再設定することができる。
このように構成することで、簡易化した構成であっても不正な装置へのすり替えを容易に検出することができる。
〔相互認証システムXの構成〕
まず、図1により、本発明の実施の形態に係る相互認証システムXのシステム構成の一例について説明する。
相互認証システムXは、本実施形態においては、カード発行機能を備えたATM、キオスク(Kiosk)の端末、交通機関のチケット発行システム、コンビニエンスストア等のポイントカード発行システム、小売店のメンバーカード発行システム、遊技機のカード発行/支払システム、入退場管理システム等(以下、単に「ATM等」と省略して記載する。)である。
カード3は、例えば、厚さが0.7〜0.8mm程度の矩形状の塩化ビニール等のプラスチック製のカードである。カード3が接触型のICカードの場合、カード3のプラスチック基板内部には、集積回路チップ(ICチップ)が埋設されるとともに、表面にIC端子が配置される。また、カード3が非接触型のICカードの場合、プラスチック基板内部にICチップとアンテナコイルが埋設される。また、カード3が磁気カードの場合、表面に磁気データを記録する磁気ストライプが形成される。なお、カードは、厚さが0.18〜0.36mm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)カードや、所定の厚さの紙カード等であってもよい。
カードには、ユーザの情報や貨幣価値情報等の情報が記憶されている。
A/D変換部20が入力するアナログ信号は、例えば、連続的、経時的な電圧の変化で表現される。また、この電圧には特定のバイアス等がかけられた上で、例えば、量子化ビット数が8ビットであれば最小値0〜最大値255、16ビットであれば最小値0〜最大値65535のような値のデジタル信号に変換される。また、A/D変換部20は、例えば、サンプリング周波数11kHz〜48kHzで受信デジタル信号を取得する。A/D変換部20は、DMA(Direct Memory Access)等を利用して、この受信デジタル信号を記憶部30のバッファ等に記憶させてもよい。
また、記憶部30は、カードリーダ1の全体を制御し、上位装置2と通信し、各種処理を実行するための制御プログラム、OS(Operating System)、各処理の一時的なデータと、各種状態を示す状態情報、各種設定を示す設定情報等が格納されている。
また、カードリーダ1は、この他にも、カード3の挿入や搬送路内の位置等を検出する機械式、光学式、磁気式等の方式のセンサとこの状態を取得するセンサ回路、カード3を搬送するためのモータとローラ等とを含む搬送機構とこの搬送機構を駆動するためのモータ回路、搬送路内に挿入されたカード3の情報を読み取ったり、そのカードに情報を書き込んだりするヘッドとこのヘッドを制御するR/W(Read / Write)回路や復調回路等を含んでいる。
これらの機能構成単位は、制御部10が、記憶部30に記憶されたOS及び制御プログラムを展開して実行することで実現可能である。また、制御部10は、本発明の実施の形態に係る相互認証方法を実現するためのハードウェア資源となる。
また、送信デジタル信号作成部110は、上位装置2からの認証開始トリガ(trigger)に対して認証を開始する。この認証開始トリガは、認証の開始を示す指令である。認証処理部100で認証が成功した場合、例えば、受信デジタル信号を反転した信号等を送信デジタル信号として作成する。また、逆に、送信デジタル信号作成部110は、上位装置2に対して認証を求める場合に、認証情報300に対応した変位パターンに対応する送信デジタル信号として作成する。
認証情報300は、例えば、上位装置2から送信されたアナログ信号を照合する期間、サンプリング周期、及び照合用データが含まれている。
また、照合用データとして、前回上位装置2から取得した受信デジタル信号を、そのまま保持しておくことも可能である。この場合、上位装置2の送信デジタル信号作成部111は、認証開始の際に、例えば、毎回、ランダムなデジタル波形データに時系列データを埋め込んだ送信デジタルデータを作成するように構成する。このように構成することにより、カードリーダ1の受信デジタル信号が前回受信された受信デジタル信号と同じか否かを比較し、ハッキングの有無等を検出可能となる。
また、上位装置2の制御部11は、カードリーダ1の制御部10の機能構成に係る認証処理部100と同様の認証処理部101、送信デジタル信号作成部110と同様の送信デジタル信号作成部111、及び認証情報再設定部120と同様の認証情報再設定部121を含んでいる。
また、上位装置2の記憶部31には、カードリーダ1の記憶部30に記憶された認証情報に対応する認証情報301が含まれている。
次に、図2、図3により、本発明の実施の形態に係る相互認証処理の説明を行う。
本実施形態の相互認証処理に係る相互認証システムXは、上述したように、上位装置2と下位装置であるカードリーダ1が存在し、カードリーダ1からのアナログ信号の出力とカードリーダ1のアナログ信号の入力、若しくは上位装置2からのアナログ信号の出力とカードリーダ1のアナログ信号の入力が接続されている。このため、上位装置2からの認証開始トリガにより下位装置であるカードリーダ1が認証を受け付ける。この際、出力側は送信デジタル信号をD/A変換部40、41を介してアナログ信号に変換して出力し、入力側はそのアナログ量をA/D変換部20、21を介し受信デジタルに置き換える。このように、本実施形態の相互認証処理では、出力側と入力側がお互いに、時間で変位するアナログ信号を入出力する。すなわち、出力側と入力側がお互いに、アナログ信号を媒介として認証を行う。このため、認証情報300、301を共通に記憶しておき、アナログ信号をデジタル信号にして、お互いの変位パターンを照合(比較)し、上位装置2とカードリーダ1との真偽性を確認しあう。なお、そのアナログ信号を出力する時間(期間)は、特定の時間である。
以下で、図2のフローチャートを参照して、本実施形態の相互認証処理の詳細をステップ毎に説明する。
まず、上位装置2の認証情報再設定部121が、認証開始トリガ処理を行う。
認証情報再設定部121は、認証開始トリガを、インターフェイス部51を介して、カードリーダ1に送信する(タイミングT201)。
次に、上位装置2の送信デジタル信号作成部111及びD/A変換部41が、アナログ信号送信処理を行う。
送信デジタル信号作成部111は、認証情報301に基づいた変位パターンの送信デジタル信号を作成して、D/A変換部41からカードリーダ1へ送信させる(タイミングT202)。
なお、送信デジタル信号作成部111は、アナログ信号の出力する時間に対応した長さの送信デジタル信号を作成する。すなわち、送信デジタル信号作成部111は、図3(a)のように、照合期間Lよりも長い出力される送信デジタル信号を作成してもよい。また、送信デジタル信号作成部111は、一度に送信デジタル信号をすべて作成せず、逐次、作成してD/A変換させて送信させてもよい。
ここで、カードリーダ1の処理について説明する。
カードリーダ1のA/D変換部20がアナログ信号受信処理を行う。
A/D変換部20は、上位装置2からのアナログ信号を受信して、受信デジタル信号にA/D変換する。
次に、カードリーダ1の認証処理部100が、認証処理を行う。
認証処理部100は、A/D変換部20で変換された受信デジタル信号の変位パターンと、記憶部30に記憶された認証情報300とを照合して認証する。
また、認証処理部100は、記憶部30のバッファを参照して、以前に受信した受信デジタル信号とまったく同じであったかについても比較することが可能である。
次に、カードリーダ1の認証処理部100が、認証が成功したか否かを判定する。認証処理部100は、変位パターンが特定の誤差の範囲で同じであった場合、認証が成功であるとして、Yesと判定する。これに対して、認証処理部100は、変位パターンが特定の誤差の範囲で一致しなかった場合、不正な装置であるとして、Noと判定する。また、認証処理部100は、受信デジタル信号が、以前に受信した受信デジタル信号と同じであった場合、異常データであり不正な装置として、Noと判定するよう処理することが可能である。これにより、デジタルレコーダ等によりアナログ信号を録音して再生されるといった方法で認証されることがなくなり、セキュリティを向上できる。
Yesの場合、認証処理部100は、処理をステップS104に進める。
Noの場合、認証処理部100は、処理をステップS107に進める。
認証に成功した場合、カードリーダ1の送信デジタル信号作成部110が、送信デジタル信号作成処理を行う。
送信デジタル信号作成部110は、認証情報300に対応する変位パターンとして、例えば、受信デジタル信号を反転した信号等を送信デジタル信号として作成する。この場合、送信デジタル信号作成部110は、受信デジタル信号をそのまま反転した信号を生成することが可能である。なお、送信デジタル信号作成部110は、ランダムであるものの連続的なデジタル波形データを作成し、認証情報301の照合期間Lのサンプリング周期sの時系列データを反転したデータを埋め込むことも可能である。
次に、カードリーダ1のD/A変換部40が、アナログ信号返信処理を行う。
D/A変換部40は、送信デジタル信号作成部110により作成された送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信する(タイミングT101)。
次に、カードリーダ1の認証処理部100が、正常動作開始処理を行う。
認証が成功したため、認証処理部100は、カードリーダ1の正常動作を開始させる。これにより、上位装置2の他のコマンド等に対応して、カード3の読み書き等が可能となる。これにより、相互認証処理のカードリーダ1に対する処理を終了する。
認証に失敗した場合、カードリーダ1の認証処理部100が、動作停止処理を行う。
認証処理部100は、異常信号であったとして、カードリーダ1を停止(halt)等の状態にする。これにより、この際、カードリーダ1内には、カード3が収納されたままとなっていてもよい。また、認証処理部100は停止したことを示す情報を、図示しないログとして記憶部30に記憶してもよい。これにより、相互認証処理のカードリーダ1に対する処理を終了する。
ここで、再び、上位装置2の処理について記載する。
A/D変換部21が、返信アナログ信号受信処理を行う。
A/D変換部21は、認証に成功したか失敗したかにかかわらず、特定時間、カードリーダ1のD/A変換部40から出力されるアナログ信号を受信し、受信デジタル信号に変換する。
次に、上位装置2の認証処理部101が、認証結果検証処理を行う。
認証処理部101は、A/D変換部21で変換された受信デジタル信号の振幅を反転等して変換する。この上で、認証処理部101は、上述のカードリーダ1のステップS102の認証処理と同様に、記憶部31の認証情報301と照合して認証する。
次に、上位装置2の認証処理部101が、認証結果が正常か否かを判定する。
認証処理部101は、認証情報301を用いて照合された変位パターンが特定の誤差の範囲で同じであった場合、認証が成功であるとして、Yesと判定する。これに対して、認証処理部101は、変位パターンが一致しなかった場合、認証が失敗であるとして、Noと判定する。また、認証処理部101は、そもそもアナログ信号を取得できなかった場合も、Noと判定する。
Yesの場合、認証処理部101は、相互認証処理の上位装置2の処理を終了する。この際、認証結果が正常であった旨を記憶部31の図示しないログ等に記録してもよい。
Noの場合、認証処理部101は、処理をステップS206に進める。
認証に失敗した場合、認証処理部101は、動作停止処理を行う。認証処理部101は、上位装置2の図示しない表示部やLED等でエラーを通知して、動作を停止する。この際、認証結果が異常であった旨を、記憶部31の図示しないログ等に記録してもよい。これにより、相互認証処理の上位装置2の処理を終了する。
以上により、本発明の実施の形態に係る相互認証処理を終了する。
次に、図4により、本発明の実施の形態に係る認証情報再設定処理の説明を行う。
ここで、本発明の実施の形態に係るカードリーダ1の認証情報300、及び/又は上位装置2の認証情報301は、工場出荷時等に設定される。このため、通常、出荷時にこの初期的な認証情報300、301の照合期間やサンプリング周期や照合データの変位パターンは一致するように調整されている。
しかしながら、これらについて、特定のタイミングで更新することが必要となる場合がある。
以下で、図4のフローチャートにより、本実施形態に係る認証情報再設定処理の詳細をステップ毎に説明する。
まず、上位装置2の認証情報再設定部121が、認証情報再設定トリガ処理を行う。
認証情報再設定部121は、記憶部30の認証情報301を更新し、認証情報再設定トリガを送信する(タイミングT211)。
この処理においては、上述したような特定のタイミングになった場合、ATM等の管理者等のユーザが上位装置の入力部(図示せず)のスイッチやボタン操作を行い、又はタイマ(図示せず)等によるコマンド発信等が行われる。認証情報再設定部121は、これらを受け付けて、記憶部30の認証情報301を更新する。
次に、上位装置2の送信デジタル信号作成部111及びD/A変換部41が、アナログ信号送信処理を行う。
送信デジタル信号作成部111は、認証情報301に基づいて送信デジタル信号を作成して、D/A変換部41によりアナログ信号に変換させて、カードリーダ1へ送信する(タイミングT212)。
この処理は、上述の図2のステップS202と同様に行う。
ここで、カードリーダ1の処理について説明する。
カードリーダ1のA/D変換部20が、アナログ信号受信処理を行う。この処理は、図2のステップS101と同様に行う。
次に、カードリーダ1の認証情報再設定部120が、認証情報記憶処理を行う。
認証情報再設定部120は、受信された認証情報再設定トリガ及びA/D変換部20により変換された受信デジタル信号により、更新された認証情報300を作成して記憶部30に記憶する。
この際、認証情報再設定部120は、再設定されたディレイを含む照合期間、サンプリング周期等についても、更新された認証情報300の一部として記憶することが可能である。
次に、カードリーダ1の送信デジタル信号作成部110が、送信デジタル信号作成処理を行う。
送信デジタル信号作成部110は、更新された認証情報300の返信用の送信デジタル信号を作成する。この処理も、図2のステップS104と同様に行う。
次に、カードリーダ1のD/A変換部40が、アナログ信号返信処理を行う。
D/A変換部40は、送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、上位装置2に送信する(タイミングT111)。この処理にも、図2のステップS105と同様である。
再び、上位装置2の処理について記載する。
次に、A/D変換部21が、返信アナログ信号受信処理を行う。
A/D変換部21は、特定時間、カードリーダ1のD/A変換部40から出力されるアナログ信号を取得し、受信デジタル信号に変換する。
ここで、認証情報再設定部120が、返信認証情報記憶処理を行う。
認証情報再設定部120は、受信デジタル信号を取得して、記憶部31の図示しないバッファに記憶しておく。また、認証情報再設定部120は、図2のステップS204の認証結果検証処理と同様に、受信デジタル信号について、異常データでないかを検証してもよい。
以上により、本発明の実施の形態に係る認証情報再設定処理を終了する。
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
本発明の実施の形態に係るカードリーダ1は、時系列的に連続した波形であるアナログ信号を上位装置2から受信し、受信デジタル信号に変換するA/D変換部20と、上位装置2との間で相互認証を行うための認証情報300を記憶する記憶部30と、A/D変換部20で変換された受信デジタル信号の変位パターンと、記憶部30に記憶された認証情報300とを照合して認証する認証処理部100と、認証処理部100で認証が成功した場合、記憶部30に記憶された認証情報300に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成する送信デジタル信号作成部110と、送信デジタル信号作成部110により作成された送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、上位装置2に送信するD/A変換部40とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、簡易化した構成であっても不正な装置へのすり替えを容易に検出することが可能となる。つまり、従来の特許文献1に記載の技術等に比べて、簡単な構成でありながら、上位装置2とカードリーダ1との関係が正しい組み合わせであるか確実に判別でき、不正な装置へのすり替えを検出することが可能である。
また、本実施形態のカードリーダ1及び上位装置2は、防衛又は秘密保持等の理由で制限があるようなデジタルの暗号等を使用しない。このため、輸出時の手続き等が不要となり、コストを削減できる。
これに対して、本実施形態のカードリーダ1及び上位装置2のアナログ信号は、アナログ信号そのものを取得しても、デジタルの暗号鍵等は含まれていないため、セキュリティ上のリスクを低減できる。
これに対して、本実施形態のカードリーダ1及び上位装置2では、波形は一般的なものを用いることができ、たとえ盗まれても問題とならない。また、特定の特徴となる箇所を選択する必要もなくなる。
A/D変換やD/A変換の精度やノイズ等の影響により、確実に信号を照合することが難しかった。
これに対して、本実施形態のカードリーダ1の認証情報300及び上位装置2の認証情報301は、アナログ信号を照合する期間並びにサンプリング周期、及び変位パターンを照合するための照合用データを含むことを特徴とする。
このため、ある程度のセキュリティ性の必要な製品の組み合わせに対応でき、又、それほど高度なセキュリティ性を要さない製品の組み合わせにも適用することが可能となる。また、コストが安くA/D変換やD/A変換の精度が高くない製品にも適用することができる。
このように構成することで、事故や故障やユーザの指示がある等の場合に、認証情報300、301を容易に再設定することが可能となる。よって、メンテナンス性を高めることができる。
なお、上述の実施の形態においては、ATM等に組み込まれたカードリーダ1と上位装置2との間での相互認証を行う例について記載した。
これに対して、カードリーダ内の制御部と暗号磁気ヘッド等のように、カードリーダ内部の各デバイス間で、本実施形態の相互認証を行うことも可能である。
このように構成することで、デバイス構成等に柔軟に対応することができる。また、本実施形態の相互認証方式では、追加回路等を少なくできるため、従来は認証を行うことができなかったような構成のデバイス同士でも相互認証を行うことができる。
しかしながら、本発明の他の実施の形態として、例えば、貨幣価値情報を扱う他の情報媒体に情報を読み込み又は書き出しする装置にも同様に用いることができる。たとえば、磁気ストライプが形成されている通帳に対して、磁気情報の読み出し又は書き込みを行う装置等についても適用可能である。
このように構成することで、情報媒体への処理を行うような装置について、容易に相互認証することが可能となる。
これにより、真偽性をお互いに確認し合うことが可能となり、セキュリティが向上し、信頼性を高めることができる。
また、そもそも波形を比較するのではなく、サイン波や方形波の振幅や周期等により照合するような構成も可能である。また、受信デジタル信号にFFT(Fast Fourier Transform)等の処理を行って、特定の周波数成分の比率等で比較、照合するような構成も可能である。
このように構成することで、単に波形の比較をするよりも、セキュリティを向上させることができる。
しかしながら、出力側/入力側を上位装置/下位装置のように固定した組み合わせとしてもよい。すなわち、上位装置2はD/A変換部41を備えてA/D変換部21を備えず、カードリーダ1はA/D変換部20を備えてD/A変換部40を備えない構成、又は、上位装置2はA/D変換部21を備えてD/A変換部41を備えず、カードリーダ1はD/A変換部40を備えてA/D変換部20を備えないといった構成であってもよい。
このようにすることで、A/D変換部20、21、及びD/A変換部40、41のうち二つを削減することができ、コストを削減できる。
これにより、セキュリティを向上させられる。すなわち、よりセキュリティ性を高めるために、設置場所等での認証情報300、301の再設定は不可能としておくことも可能である。
しかしながら、D/A変換部40、41から、特定のバースト信号等を出力することで、認証開始トリガ及び認証情報再設定トリガを送信するように構成してもよい。
このように構成することで、制御プログラムのコマンド等の送信等に係る処理を作成、変更する必要がなくなり、コストを削減することができる。
2 上位装置
3 カード
10、11 制御部
20、21 A/D変換部
30、31 記憶部
40、41 D/A変換部
50、51 インターフェイス部
100、101 認証処理部
110、111 送信デジタル信号作成部
120、121 認証情報再設定部
300、301 認証情報
X 相互認証システム
Claims (4)
- 時系列的に連続した波形であるアナログ信号を他装置から受信し、受信デジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記他装置との間で相互認証を行うための認証情報を記憶する認証情報記憶手段と、
前記A/D変換部で変換された前記受信デジタル信号の変位パターンと、前記認証情報記憶手段に記憶された前記認証情報とを照合して認証する認証処理部と、
前記認証処理部で認証が成功した場合、前記認証情報記憶手段に記憶された前記認証情報に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成する送信デジタル信号作成部と、
前記送信デジタル信号作成部により作成された前記送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信するD/A変換部とを備える
ことを特徴とする相互認証装置。 - 前記認証情報は、前記アナログ信号を照合する期間並びにサンプリング周期、及び前記変位パターンを照合するための照合用データを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の相互認証装置。 - 特定のタイミングで前記認証情報を再設定する認証情報再設定部を備え、
前記送信デジタル信号作成部は、前記認証情報再設定部により再設定された前記認証情報により前記送信デジタル信号を作成し、
前記D/A変換部は、前記送信デジタル信号作成部により作成された、再設定された前記認証情報に対応する前記送信デジタル信号を、アナログ信号に変換して前記他装置に送信する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の相互認証装置。 - 相互認証装置により実行される相互認証方法であって、前記相互認証装置は、
時系列的に連続した波形であるアナログ信号を前記相互認証装置に対する他装置から受信し、受信デジタル信号に変換し、
前記他装置との間で相互認証を行うための認証情報を記憶し、
変換された前記受信デジタル信号の変位パターンと、記憶された前記認証情報とを照合して認証し、
認証が成功した場合、記憶された前記認証情報に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成し、
作成された前記送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信する
ことを特徴とする相互認証方法。
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