JP7322439B2 - Ｉｃカード - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣカードに関し、特に、不正な非接触ＩＣカード通信によるＩＣモジュールへのアクセスを防止しセキュリティ性を向上したＩＣカードに関する。

ＩＣカードは、クレジットカード、キャッシュカード、交通カード、パスポートおよび免許証などの広い分野で利用されている。ＩＣカードは、プラスチック板のカードに、外部通信端子（接点端子またはアンテナコイル）を有するＩＣモジュールを組み込んだカードである。ＩＣモジュールには、ＣＰＵやコプロセッサ（例えば、暗号処理回路）などのプロセッサや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどメモリが集積されている。

ＩＣカードは、外部通信端子の種類に応じて接触型と非接触型に分類される。接触型ＩＣカードは外部通信端子が接点端子で構成され、非接触型ＩＣカードは外部通信端子がアンテナコイルで構成される。

ＩＣカードは、接触端子やアンテナコイル等の非接触通信手段を介して、外部装置（例えば、リーダ／タイタ）との通信や、外部装置からの電力供給を受けることができる。例えば、ＩＣカードのＩＣモジュールは、外部装置から非接触通信手段を介して電力が供給されている間に、外部装置からの命令に応答して、所与の処理を実行して応答を返すことができる。

一方、非接触通信手段を有するＩＣカードは、搭載されたＩＣモジュールを動作させるのに必要な電力供給を、外部装置のリーダ／ライタから、電磁誘導により受け取り動作するため、動作中の外部装置のリーダ／ライタに利用者が意図せずにＩＣカードを接近させると、ＩＣカードが電力を受け取り自動的にＩＣモジュールが起動して動作してしまうおそれがあった。

また、悪意の第三者の外部装置のリーダ／ライタによる不正な非接触ＩＣカード通信によって、第三者にＩＣモジュールにアクセスされてしまうおそれもあった。

そのため、従来は、特許文献１の様に、ＩＣカードに指紋センサを設け、その指紋センサで利用者を認証し正規な利用者以外にはアクセスされない様にしたＩＣカードが提案されていた。

特開２０１８－１５１７９９号公報

しかし、特許文献１の技術では、ＩＣカードに、悪意の第三者の外部装置のリーダ／ライタによって電力が与えられてＩＣモジュールが動作させられた上で、ＩＣモジュールの指紋認証機能を無効化するスキミング手段が用いられて不正にＩＣモジュールにアクセスされてしまうおそれがある問題があった。

そのため、本発明の課題は、かかる従来の問題を解決し、不正な非接触ＩＣカード通信によって、外部装置がＩＣモジュールにアクセスする事を防止してセキュリティを向上さ
せたＩＣカードを得ることにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、アンテナコイルと主要ＩＣモジュールと指紋センサと指紋認証ＩＣチップを有するＩＣカードであって、
前記指紋認証ＩＣチップが通信部と指紋データ記憶手段と指紋照合手段を有し、
前記アンテナコイルを前記通信部に接続し、
前記通信部が、前記アンテナコイルが受け取った電力を電源回路に蓄積する手段と、前記アンテナコイルから受信した外部装置のコマンドへ返信する手段を有し、
前記指紋照合手段が利用者の指紋データを認証した場合に、前記主要ＩＣモジュールに前記電源回路を接続して前記主要ＩＣモジュールを動作させ、前記主要ＩＣモジュールと外部装置の前記アンテナコイルを介した通信を前記通信部が仲介する
ことを特徴とするＩＣカードである。

本発明は、この構成により、不正な非接触ＩＣカード通信によって、外部装置が主要ＩＣモジュールの記憶するデータにアクセスする事を防止できるＩＣカードが得られる効果がある。

また、本発明は、上記のＩＣカードであって、前記主要ＩＣモジュールが、外部装置に備えられた端子と直接接続して通信する外部接触端子を備えたデュアルインターフェイスＩＣモジュールであることを特徴とするＩＣカードである。

また、本発明は、上記のＩＣカードであって、前記指紋認証ＩＣチップがカード基材の内部に埋め込まれ表面に露出していないことを特徴とするＩＣカードである。

本発明によれば、指紋認証ＩＣチップの通信部にアンテナコイルを接続したＩＣカードであって、指紋認証ＩＣチップが、アンテナコイルが受け取った電力を電源回路に蓄積する手段と、指紋センサを動作させる手段と、アンテナコイルから受信したコマンドへの返信信号を前記アンテナコイルに送信する手段を有し、
指紋認証ＩＣチップが、電源スイッチを制御して主要ＩＣモジュールに電源回路を接続することで主要ＩＣモジュールを動作させ、前記通信部を用いて、前記主要ＩＣモジュールと外部装置の通信を仲介するＩＣカードが得られる。

これにより、本発明は、ＩＣカードのＩＣモジュールが消費する電力を節減できる効果がある。また、悪意の第三者による不正な非接触ＩＣカード通信によって、外部装置がＩＣモジュールの記憶するデータにアクセスする事を防止でき、ＩＣモジュールの記憶データのセキュリティを向上させる事ができる効果がある。

（ａ）本発明の実施形態のＩＣカードの平面構成図である。（ｂ）同、側断面図である。（ｃ）同、側断面図の一部拡大図である 本発明の実施形態のＩＣカードの内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態のＩＣカード１００の構成図である。ＩＣカード１００は、図１（ａ）の平面図の様に、アンテナコイル１を有し、アンテナコイル１を指紋認証ＩＣチッ
プ３０に接続する。また、指紋認証ＩＣチップ３０に接続した指紋センサ２０と電源回路４０と、主要ＩＣモジュール１０を有する。

図２のブロック図にＩＣカード１００の内部のハードウェア構成を示す。ＩＣカード１００は、主要ＩＣモジュール１０に電源回路４０を接続する電源スイッチ４１を有する。電源スイッチ４１は、指紋認証ＩＣチップ３０にＯＮ／ＯＦＦを制御され、主要ＩＣモジュール１０への電力の供給を制御する。

ＩＣカード１００の指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１が、非接触な外部装置のリーダ／ライタ２００からアンテナコイル１を介して電力と、通信データとを受け取る。

指紋認証ＩＣチップ３０は、アンテナコイル１を介して受け取った電力を電源回路４０に蓄積する。また、指紋認証ＩＣチップ３０は、指紋センサ２０に電力を供給して動作させ、指紋センサ２０から利用者の指紋データを受信し、指紋データを認証する。

指紋認証ＩＣチップ３０は、指紋センサ２０から受信した指紋データを認証できたときは、電源スイッチ４１をＯＮにして電力を供給した主要ＩＣモジュール１０を動作させる。

（ＩＣカード１００の構造）
ＩＣカード１００は、図１（ｂ）の側断面図の様に、アンテナシート４にアンテナコイル１を配線し、そのアンテナシート４に、指紋認証ＩＣチップ３０を、アンテナコイル１に接続して設置する。また、アンテナシート４に形成した配線３に指紋認証ＩＣチップ３０と電源回路４０を電気接続させて設置する。

（アンテナシート４）
アンテナシート４は、ベース樹脂フィルム上に金属箔等によるアンテナコイル１のパターンと配線３のパターンが形成されたアンテナシート４を製造する。アンテナシート４のベース樹脂フィルムには、絶縁性と可撓性を有し、かつ、強靭な樹脂フィルムを用い、例えば、厚さが１５μｍから２００μｍのポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の材料を使用する。
（カード基材５）

そのアンテナシート４の両面に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の熱可塑性樹脂のカード基材５を積層し、アンテナシート４と指紋認証ＩＣチップ３０と電源回路４０をカード基材５で被覆しアンテナ内蔵カード基材を作成する。

主要ＩＣモジュール１０及び指紋センサ２０を装着する空孔を形成したカード基材５をアンテナシート４に貼り合わせるか、又は、このアンテナ内蔵カード基材をザグリ加工（ミリング加工）する等により、アンテナ内蔵カード基材に、主要ＩＣモジュール１０及び指紋センサ２０を装着する形状の凹部を設ける。その凹部に主要ＩＣモジュール１０及び指紋センサ２０を設置する。

主要ＩＣモジュール１０には、図１（ａ）の平面図の様に、外部装置に備えられた端子と直接接続して通信する外部接触端子２も備えたデュアルインターフェイスの主要ＩＣモジュール１０を用いることもできる。

カード基材５の凹部に主要ＩＣモジュール１０及び指紋センサ２０を、配線３に電気接続させて、指紋センサ２０のセンサ部分を露出させて設置する。外部接触端子２も備えた主要ＩＣモジュール１０を用いる場合は、カード基材５の表面に、主要ＩＣモジュール１
０の外部接触端子２も露出させる。

なお、外部接触端子２も備えた主要ＩＣモジュール１０を用いる場合は、図１（ｃ）の様に、主要ＩＣモジュール１０のＩＣチップが埋め込まれる部分のアンテナシート４にも空孔を形成する事が望ましい。

ここで、主要ＩＣモジュール１０に電源回路４０を接続する電源スイッチ４１を制御する指紋認証ＩＣチップ３０は、ＩＣカード１００のカード基材５内に埋め込むことで、ＩＣカード１００の表面に露出させないことで、ＩＣカード１００の外から指紋認証ＩＣチップ３０の動作に不正に干渉できない様にする。

（指紋センサ２０）
ＩＣカード１００に指紋センサ２０の表面を露出させて設置する。指紋センサ２０は、電源回路４０から電力を受け取り動作し、ＩＣカード１００から露出した指紋センサ２０の表面に当接された指の指紋を検出して指紋データを得る。指紋センサ２０は、指紋の凹凸を直接計測して指紋データに変換する感圧型の指紋センサ２０や、数万個の画素毎に設けられたセンサ電極と指紋表面との間の静電容量を検知して指紋データに変換する半導体型の指紋センサ２０等を用いることができる。

（指紋認証ＩＣチップ３０）
ＩＣカード１００に内蔵させる指紋認証ＩＣチップ３０は、通信部３１と、利用者の登録指紋データを記憶する指紋データ記憶手段３２と、指紋センサ２０から受信した利用者の指紋データと指紋データ記憶手段３２が記憶する利用者の登録指紋データを照合する指紋照合手段３３を有する。

（通信部３１）
指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１は、外部装置のリーダ／ライタ２００の電磁界による誘導電圧を発生するアンテナコイル１から、外部装置のリーダ／ライタ２００からの通信データを受信するとともに、電力を受け取る。

通信部３１は、外部装置のリーダ／ライタ２００の電磁界によってアンテナコイル１に誘導された電圧を整流して電源回路４０に加えて電源回路４０に電力を充電する。その電源回路４０から指紋認証ＩＣチップ３０及び指紋センサ２０が電力を供給されて動作する。

また、指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１は、外部装置のリーダ／ライタ２００からアンテナコイル１を介して、指紋認証ＩＣチップ３０が信号を受信した場合に、主要ＩＣモジュール１０に電源回路４０を接続する電源スイッチ４１をＯＦＦにして主要ＩＣモジュール１０を未稼働状態にして、主要ＩＣモジュール１０の替りに外部装置のコマンドに対するレスポンス処理を行う。

例えば、外部装置がリーダ／ライタ２００から送信したコマンド（処理要求）を、ＩＣカード１００の指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１が、アンテナコイル１を介して受信すると、通信部３１が、主要ＩＣモジュール１０を通さずに、受信したコマンドに応じたレスポンス処理を実行しレスポンスデータを外部装置に返信する。

（指紋データ記憶手段３２と指紋照合手段３３）
指紋認証ＩＣチップ３０は、指紋センサ２０を動作させて、利用者の指紋情報を取得し、指紋照合手段３３が、その指紋情報を、指紋データ記憶手段３２が記憶している指紋情報と比較し、両者が一致した場合に、利用者の認証が成功したと判定する。利用者の認証が成功すると、指紋認証ＩＣチップ３０は、電源スイッチ４１をＯＮにし、電源回路４０を主要ＩＣモジュール１０に接続し主要ＩＣモジュール１０を動作させる。

（電源回路４０）
電源回路は、コンデンサや充電池で構成する。ＩＣカード１００が、アンテナコイル１から外部装置のリーダ／ライタ２００の電磁界によって電力の供給を受ける場合は、外部装置のリーダ／ライタ２００からアンテナコイル１を介して、指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１が電力を受け取り、受電した電力を電源回路４０に蓄積する。また、外部接触端子２を有する主要ＩＣモジュール１０が外部装置から直接に電力を受け取り、その電力を電源回路４０に蓄積させる事もできる。

（電源スイッチ４１）
指紋認証ＩＣチップ３０が、利用者の指紋認証に成功した場合に、電源スイッチ４１をＯＮにし電源回路４０を主要ＩＣモジュール１０に接続する。すなわち、指紋認証ＩＣチップ３０が利用者の指紋認証に成功するまでの間、電源回路４０を主要ＩＣモジュール１０に接続しない。

これにより、主要ＩＣモジュール１０による電力の消費を低減できる効果がある。また、指紋認証ＩＣチップ３０が利用者の指紋認証に成功するまでの間、主要ＩＣモジュール１０が電源回路４０に接続されず動作しないので、外部装置が主要ＩＣモジュール１０とは通信できない。そのため、悪意の第三者による不正な非接触ＩＣカード通信によって、外部装置が主要ＩＣモジュール１０の記憶するデータにアクセスする事を防止でき、主要ＩＣモジュール１０の記憶データのセキュリティが向上する効果がある。

（主要ＩＣモジュール１０）
主要ＩＣモジュール１０は、制御手段１１と、記憶手段１２を備え、ＩＣカード１００のプログラムを実行する。

ＩＣカード１００がアンテナコイル１から外部装置のリーダ／ライタ２００の電磁界によって電力の供給を受けた場合は、その電力を指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１が受け取り電源回路４０に蓄積する。そして、指紋認証ＩＣチップ３０が、利用者の指紋認証に成功した場合に、電源スイッチ４１をＯＮにし電源回路４０を主要ＩＣモジュール１０に接続し主要ＩＣモジュール１０を起動させる。また、主要ＩＣモジュール１０は、外部装置から外部接触端子２を通じて直接に給電を受けることもできる。

主要ＩＣモジュール１０の制御手段１１は、指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１が外部装置のリーダ／ライタ２００からの受信した通信データを、指紋認証ＩＣチップ３０の信号端子に接続した配線３から受け取る。

（制御手段１１）
主要ＩＣモジュール１０の制御手段１１は、主要ＩＣモジュール１０が電源回路４０から電力を受け取り起動した場合は、指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１とアンテナコイル１を介して、外部装置と通信する。そして、主要ＩＣモジュール１０の記憶手段１２に書き込まれているＩＣカード１００のプログラムに従って、外部装置との間でデータを送受信する。

（主要ＩＣモジュール１０の記憶手段１２）
主要ＩＣモジュール１０の記憶手段１２には制御手段１１が実行するプログラムが記憶されている。記憶手段１２は、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable and Programmable ROM)やＦｅＲＡＭのような不揮発性メモリ、および／またはＤＲＡＭやＳＲＡＭ等のよう
な揮発性メモリを含むことができる。

記憶手段１２の記憶領域を、システム記憶領域１２ａとファイル記憶領域１２ｂに分ける。

（システム記憶領域１２ａ）
記憶手段１２のシステム記憶領域１２ａには、カードマネージャ１３を含むオペレーティングシステム（カードＯＳ）を書き込む。

オペレーティングシステムは命令の受信、応答の送信、アプリケーションの中の複数のファイルのデータへのアクセス管理、暗号処理、などのＩＣカードとしての基本処理を管理するカードマネージャ１３を含む。また、ＩＣカード１００の各アプリケーションを、主要ＩＣモジュール１０のオペレーティングシステムの上で動作させる。

（ファイル記憶領域１２ｂ）
記憶手段１２のファイル記憶領域１２ｂには、主ファイルＭＦ（Master File）の下に、ＩＣカード１００のアプリケーションプログラムに係わる専用ファイルＤＦ（Dedicated File）と基礎ファイルＥＦ（Elementary File）を階層構造で配置して記憶する。

専用ファイルＤＦは、主要ＩＣモジュール１０にインストールされた、金融系カードや交通系カードや身分証明系カード等のアプリケーションプログラム毎に作成されている。専用ファイルＤＦには、アプリケーション識別子であるファイル識別子が割り当てられる。

（ＩＣカード１００の動作手順）
以下で、図３のフローチャートを参照して、ＩＣカード１００の動作手順を説明する。

（ステップＳ１）
利用者が指紋センサ２０に指を置いて、ＩＣカード１００を非接触な外部装置のリーダ／ライタ２００にかざす。

それにより、非接触な外部装置のリーダ／ライタ２００の電磁界がアンテナコイル１へ誘導する電圧が指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１に加わる。

（ステップＳ１’）
通信部３１は、外部装置のリーダ／ライタ２００の電磁界によってアンテナコイル１に誘導された電圧を整流して電源回路４０に加えて電源回路４０に電力を充電する。

（ステップＳ２）
指紋認証ＩＣチップ３０の指紋照合手段３３が、通信部３１が電力を充電した電源回路４０から電力を供給されて動作し、利用者の指が置かれた指紋センサ２０を動作させて利用者の指紋データを受信する。

（ステップＳ３）
指紋認証ＩＣチップ３０の指紋照合手段３３は、指紋センサ２０により取得された利用者の指紋データを、指紋認証ＩＣチップ３０内に保持されている利用者の指紋データと照合することで、利用者の指紋データを認証する。

（ステップＳ４）
指紋照合手段３３が利用者の指紋認証が行えない場合は、または、指紋センサ２０によ
り取得された利用者の指紋データが、指紋認証ＩＣチップ３０内に保持された指紋データと合致しない場合は、通信部３１がエラーレスポンス信号を外部装置のリーダ／ライタ２００に送信する。次に、ステップＳ２の処理に戻る。

ここで、利用者の指が指紋センサ２０に置かれていない場合は、指紋照合手段３３が利用者の指紋認証が行えず、通信部３１がエラーレスポンス信号を外部装置に送信し、また、主要ＩＣモジュール１０は電源回路４０に接続されず、未稼働状態にある。

（ステップＳ５）
指紋認証ＩＣチップ３０は、指紋照合手段３３が利用者の指紋認証に成功すると、電源回路４０を主要ＩＣモジュール１０に接続する電源スイッチ４１をＯＮにし主要ＩＣモジュール１０を動作させる。

（ステップＳ６）
主要ＩＣモジュール１０は、指紋認証ＩＣチップ３０によって電源スイッチ４１がＯＮにされて電源回路４０に接続されることで起動する。

起動した主要ＩＣモジュール１０は、指紋認証ＩＣチップ３０から、外部装置のリーダ／ライタ２００との通信を引継ぎ動作する。

すなわち、主要ＩＣモジュール１０のカードマネージャ１３が、指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１に仲介させて、アンテナコイル１を介して外部装置のリーダ／ライタ２００と通信して外部装置からのコマンドを受信する。そして、カードマネージャ１３は、外部装置から受信したコマンドを実行した結果のレスポンス電文を外部装置のリーダ／ライタ２００に送信する。

そして、主要ＩＣモジュール１０の制御手段１１が、記憶手段１２が記憶しているＩＣカード１００のプログラムに従って、外部装置との間で取引を開始する。

以上の様にＩＣカード１００が動作することで、指紋認証ＩＣチップ３０の指紋照合手段３３が利用者の指紋認証に成功するまでの間は、主要ＩＣモジュール１０が電源回路４０に接続されず未稼働状態にある。その間は、指紋認証ＩＣチップ３０の通信部３１が、外部装置のリーダ／ライタ２００から受信したコマンドデータに応答し、レスポンス処理を行う。

その様に、主要ＩＣモジュール１０の動作を停止しているので、利用者の意図しない外部装置のリーダ／ライタ２００が主要ＩＣモジュール１０にアクセスすることができない。それにより、悪意の第三者が不正な外部装置のリーダ／ライタ２００を用いて非接触で利用者のＩＣカード１００と通信できない。

こうして、第三者の不正な非接触ＩＣカード通信によるＩＣカード１００の主要ＩＣモジュール１０へのアクセスを防止でき、ＩＣカード１００のセキュリティを向上させる事ができる効果がある。

１・・・アンテナコイル
２・・・外部接触端子
３・・・配線
４・・・アンテナシート
５・・・カード基材
１０・・・主要ＩＣモジュール
１１・・・制御手段
１２・・・記憶手段
１２ａ・・・システム記憶領域
１２ｂ・・・ファイル記憶領域
１３・・・カードマネージャ
２０・・・指紋センサ
３０・・・指紋認証ＩＣチップ
３１・・・通信部
３２・・・指紋データ記憶手段
３３・・・指紋照合手段
４０・・・電源回路
４１・・・電源スイッチ
１００・・・ＩＣカード
２００・・・外部装置のリーダ／ライタ
ＤＦ・・・専用ファイル
ＭＦ・・・主ファイル

Claims (3)

1. アンテナコイルと主要ＩＣモジュールと指紋センサと指紋認証ＩＣチップを有するＩＣカードであって、
   前記指紋認証ＩＣチップが通信部と指紋データ記憶手段と指紋照合手段を有し、
   前記アンテナコイルを前記通信部に接続し、
   前記通信部が、前記アンテナコイルが受け取った電力を電源回路に蓄積する手段と、前記アンテナコイルから受信した外部装置のコマンドへ返信する手段を有し、
   前記指紋照合手段が利用者の指紋データを認証した場合に、前記主要ＩＣモジュールに前記電源回路を接続して前記主要ＩＣモジュールを動作させ、前記主要ＩＣモジュールと外部装置の前記アンテナコイルを介した通信を前記通信部が仲介する
   ことを特徴とするＩＣカード。
2. 請求項１記載のＩＣカードであって、前記主要ＩＣモジュールが、外部装置に備えられた端子と直接接続して通信する外部接触端子を備えたデュアルインターフェイスＩＣモジュールである
   ことを特徴とするＩＣカード。
3. 請求項１又は２に記載のＩＣカードであって、前記指紋認証ＩＣチップがカード基材の内部に埋め込まれ表面に露出していない
   ことを特徴とするＩＣカード。
   

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