JPH01500932A - 外部からの許可データをメモリカードなどの携帯可能物体により確認する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 外部からの許可データをメモリカードなどの携帯可能物体により確認する方法 本発明は、外部からの許可データをメモリカード（ＩＣカード）などの携帯可能 物体により確認する方法に関するものである。

本発明は、特に、メモリカードの所有者に与えられた秘密コードの確認に応用さ れる。

メモリカードが利用されるたいていの場合には、メモリカードの各所有者は許可 を受けた機関から秘密コードを与えられる。所有者に固有であり、カードを各個 人のものにしているこのコードは、カードのメモリに前もって記憶されている。

許可を受けた機関もやはり、カードの利用限界、特にこのカードを用いることに より得ることのできるサービスを規定する情報またはパラメータをこのメモリに 記憶させる。

カードの所有者は、自分のカードを所定の装置に一時的に接続することによりこ のようなサービスを受ける。一般に、この装置は、特に、カードの所持者が本当 の所有者であり、そのカードが要求されたサービスを提供する権利のあるものか どうかを確認するモニタ操作を行ってから初めて要求されたサービスを提供する 処理を開始する。このモニタ操作はサービスごとに異なっていてよいが、秘密コ ードに対して常に実行されるモニタ操作が１つある。さらに詳しく説明すると、 カードの所持者が例えばキーボードから装置にコードを入力すると、この入力さ れたコードはカードに送られてメモリに前もって記憶されているコードと比較さ れる。両方のコードが等しい場合には、サービス提供のための処理が続けられ、 コードが互いに異なっている場合には、要求されたサービスの提供のための処理 が自動的に停止される。このようにモニタ操作を行うことにより、本当の所有者 以外の人がカードを使用できなくすることができる。

しかし、盗んだカードを持っている不正者は、多数回のトライアルによってこの カードのメモリに前もって記憶されたコードに対応する正しいコードを発見する 可能性がある。このような不正な試みができないようにするため、カードにエラ ーカウンタを取り付け、誤ったコードが入力されるたびにこのカウンタの数値を インクリメントすることが考えられている。カウンタの数値が所定の値に達する とカードは自動的に使用不可能な状態になる。このような機構は、例えばフラン ス国特許第２．３１１．３６０号に対応するアメリカ合衆国特許第４、０９２． ５２４号に記載されている。

このように改良しても、カウンタがインクリメントすべきまさしくその瞬間にカ ードへの電力供給をストップすることにより不正者はこのカウンタのメモリ機能 を禁止または抑制することができる。問題のこの瞬間は、カードと装置の間で交 換される信号を分析することにより検出することが可能である。実際、装置から カードに送られる書込み電圧に対応する信号をモニタするだけで、不正者はカウ ンタにエラーを書込むことができる。

第２の改良法が、本特許出願の出願人のフランス国特許第２、４０１．４５９号 に対応するアメリカ合衆国特許第４．２１１．９１９号に記載されている。この 方法は入力されたコードが正しくても誤っていても同じ処理がなされるように構 成しであるため、上記のような不正行為を不可能にすることができる。実際、不 正者にとっては装置が書込み電圧をカードに送る瞬間をモニタすることが可能で あり、しかもこの電圧はカードに入力されたコードが誤っていたときにしか送ら れないことを考慮して、正しいコードが入力されたときでもカードに書込み電圧 を送るようにしたのがこの改良法である。このようにして、正しいコードと誤っ たコードの処理時間を対称にすることにより、不正者が両方の処理時間の差を検 出できないようにする。

しかし、処理時間を対称にすることはプログラマにとっては制約であり、実際に この条件を実現することは難しい。

本発明の方法によれば、外部からの許可データの確認は、このデータとカードに 記憶されている参照用許可データを単に比較することにより行うのではない。

本発明の方法を用いると、許可データを確認するための時間を様々な長さにする ことができる。この結果、カードと装置の間で交換される信号を観測している不 正者は仕事がやりにくくなる。

従って、本発明によれば、処理回路を備える携帯可能物体、例えばメモリカード を装置、例えばサービス提供装置と接続することにより許可データをこのカード により確認する方法であって、 −上記装置において、この装置のメモリに記憶されていて処理回路により実行さ れる、少なくとも許可データと所定の情報Ｅとが考慮されるプログラムを実行す る可逆アルゴリズムを有する暗号化関数を作用させることにより暗号化されたメ ツセージを発生させ、上記メツセージをカードに送り、−このカードにおいて、 このカードのメモリに記憶されていて、参照用許可データが考慮されたプログラ ムを実行することにより上記アルゴリズムを有する解読関数を受信された上記メ ツセージに作用させて情報Ｅ′を発生させ、この情報Ｅ°が上記情報Ｅと一致し ているかどうかを確認することを特徴とする方法が提供される。

本発明の別の特徴によれば、情報Ｅは、少なくとも１つの所定の結果と、カード に固有の固定または可変パラメータと、秘密コードとに対してアルゴリズムが可 逆な暗号化関数を作用させることにより計算することができる。

本発明の別の特徴によれば、上記したのと同じ固定または可変パラメータと同じ 秘密コードをもとにしてカードにより計算された情報Ｅ°に上記のアルゴリズム を有する解読関数を作用させて上記の所定の結果と一致すべき結果を得る。

本発明の方法のこれ以外の特徴、利点および詳細は、添付の図面を参照して行う 以下の説明により明らかになろう。

第１図は、本発明の方法の第１の実施例の原理を示す図である。

第２図は、この方法の変形例を示す図である。

上記の図面は、本発明の方法を実施するのに必要とされるメモリカード１と、サ ービス提供装置などの装置２の概略図である。

メモリカード１は主構成要素としてメモリＭ１と、処理回路Ｔ１、例えばマイク ロプロセッサとを備えている。このようなカードは、特に、フランス国特許第２ ．４０１．４５９号に対応するアメリカ合衆国特許第４．２１１．９１９号と、 フランス国特許第２．４６１．３０１号に対応するアメリカ合衆国特許第４．３ ８３．２７９号に記載されている。

簡単に説明すると、メモリＭ１は少なくとも２つのメモリ領域Ｚ１、Ｚ２を備え ている。メモリ領域Ｚ１は読出しおよび書込みの際に外部からアクセスできない 。これに対してメモリ領域Ｚ２は、読出しのときにのみ外部からアクセスできる 。一方、これらメモリ領域Ｚ１、Ｚ２は処理回路Ｔ１からは読出しおよび書込み の際に自由にアクセスできる。

メモリＭ１と処理回路Ｔ１は、制御・アドレス・データバスｂ１を介して情報を 交換する。このバスｂ１は入出力インターフェイス■１に接続されている。

装置２は、メモリＭ２と、マイクロプロセッサなどの処理回路Ｔ２と、キーボー ドなどの入力装置２０とに大きく分けることができる。装置２のこれら要素は、 入出力インターフェイスＩ２に接続されたバスｂ２を介して相互に情報を交換す る。もちろん、この装置は、所定のサービスを提供するのに必要なすべての回路 も備えている。

カード１と装置２は、電気的または光学的接続線りにより相互に接続された２つ のインターフェイス■１と■２を介して接続される。このようなインターフェイ スは例えば本特許出願の出願人のフランス国特許第２．４９０．３６７号に記載 されている。装置２のインターフェイスＩ２にはコネクタを備えて、カード１が 装置２に対して取りはずし可能に接続されるようにすることが好ましい。このよ うなコネクタは、例えば本特許出願の出願人のアメリカ合衆国特許第４．４４３ ．０４９号に記載されている。最後に、カード１と装置２の間の対話モードまた は伝送モードは、本特許出願の出願人のアメリカ合衆国特許第４．５５６．９５ ８号に記載されたモードでなされることが好ましい。

以下に、第１図を参照して本発明の方法の原理の第１の実施例を説明する。

この方法は２段階に分割される。第１段階はカードと装置を初期化する段階であ り、第２段階はいわゆる本発明の実施段階である。この第２段階では、メモリカ ードの所有者に与えられた秘密コードなどの許可データを確認する。

初期化段階では、データの数を前もって決定し、それをカード１のメモリＭ１ま たは装置２０メモリＭ２に記憶させる。

許可された機関、すなわちカード１の提示により装置２から提供される可能性の あるサービス２に対して責任のある機関は、カードの供給前にこの初期化の操作 を行う。

まず最初に、許可された機関は結果Ｒｋと秘密コードＳを予め決定する。結果Ｒ ｋは複数の領域Ｒｋｌ、Ｒｋ２．、。

Ｒｋｎに分割されるが、それぞれの領域は所定の条件または関係を満足している 必要がある。

一例を挙げると、所定の結果Ｒｋは以下のような３つの結果Ｒｋｌ、Ｒｋ２、Ｒ ｋ３に分割される。

Ｒｋｌ　＝　Ｒｋ２　＝　ａｄ　Ｃｕ （ただし、ａｄ　Ｃｕはカード１のメモリＭ１のメモリ領域Ｚ２のワードのメモ リアドレスであり、Ｃｕは装置２から提供されるサービスを受けることのできる 全カードに共通するパラメータである。） 許可された機関は続いて以下の式で表される情報Ｅを計算する。

Ｅ　＝　ｒ　（Ｒｋ、Ｓ、Ｃｕ） （ただし、ｆは可逆なアルゴリズムＡ１を直接表す関数であり、例えばフランス 国の特許出願公開番号第２．５６６、１５５号に記載されている。）この計算は 、メモリと適当な処理回路とを備える公知のあらゆる機械を用いて実行すること ができる。

しかし、関数ｆと秘密コードＳをより安全に保護できるよう、カード１のものと 似た処理回路を用いてこの計算を実行することが好ましい。

初期化段階は、カード１のメモリＭ１と装置２のメモリＭ２にデータを記憶させ ることにより終了する。

カード１のメモリＭ１のメモリ領域Ｚ１には、上記の秘密コードＳと、上記のア ルゴリズムＡ１の逆関数ｆ″１を実行するプログラムｐＨと、第２のアルゴリズ ムＡ２の逆関数ｇ　−１を実行するプログラムＰ１２と、カード１の所有者に与 えられる秘密コードＣ１とを記憶させる。なお、上記の第２のアルゴリズムＡ２ に関しては後に説明する。この操作の後、メモリ領域Ｚ１はロックされて、上記 のデータに外部からアクセスすることができなくなる。しかし、カード１の内部 の処理回路Ｔ１からはこれらデータにアクセスできる。

カード１のメモリＭ１のメモリ領域Ｚ２には上記のノでラメータＣｕを記憶させ 、このメモリ領域Ｚ２に対する外部からの書込みを禁止する。

装置２のメモリＭ２には、先に計算された情報Ｅと、上記の第２のアルゴリズム Ａ２を直接表している関数ｇを実行するプログラムＰ２２とを記憶させる。

ここで装置２は動作状態になる。そこで、許可された機関は、このようにして個 別化したカード１を秘密コードＣ１とともに所有者に供給する。所有者はこの秘 密コードＣ１を秘密にしておかなくてはならない。もちろん、秘密コードＳはカ ードの所有者には明らかにされず、許可された機関のみに知らされている。

このようにしてカードの所有者に付与された秘密コードの確認は以下のようにし て行う。

所有者は、自分のカード１を装置２に接続して、装置２のキーボード２０から秘 密コードＣ１を入力する。この秘密コードＣ１は次に装置２０メモリＭ２に前も って記憶させである情報Ｅと結合される。

一般に、この結合操作は、例えば第１のアルゴリズムＡＩと同じタイプの第２の 可逆アルゴリズムＡ２を有するプログラムＰ２２により実行される直接関数ｇを 作用させる操作である。

処理回路Ｔ２は、情報Ｅとキーボード２０から入力された秘密コードＣ１が考慮 されるプログラムＰ２２を実行して以下の暗号化されたメツセージＭを出力する 。

Ｍ　＝　ｇ　（Ｅ、ＣＩ） 続いて、このメツセージＭは伝送線りを介してカード１に伝送される。キーボー ドから入力された秘密コードＣ１はメツセージＭ中に埋没するため、伝送中の保 護がなされる。カードｌが行う第１の操作は、このメツセージＭに対して第２の アルゴリズムＡ２の逆関数ｇ　−１を作用させることである。

さらに詳しく説明すると、カード１の処理回路Ｔ１は、逆関数ｇ　−１を作用さ せるプログラムＰ１２を実行する。このプログラムは、初期化段階でカード１の メモＵＭ１のメモリ領域Ｚ１に前もって記憶させたものである。このプログラム Ｐ１２では、メツセージＭと、許可された機関によりカード発行前にメモリカー ドに前もって記憶されている参照用秘密コードＣ１とが考慮される。このプログ ラムを実行すると以下の情報Ｅ′が得られる。

Ｅ’　＝　ｇ−’　（Ｍ、ＣＩ） キーボード２０から入力されたコードｃ１と秘密コードｃ１が一致しているなら ば、情報Ｅ°は先の最初の情報Ｅと等しい。そこで、カードｌにより第２の操作 が実行される。この第２の操作は、第１のアルゴリズムＡ１の逆関数ｆ−１を情 報Ｅに作用させることである。

さらに詳しく説明すると、処理回路Ｔ１が、初期化のときにカード１のメモリＭ １に前もって記憶させたプログラムＰ１１を実行する。このプログラムｐＨでは 、情報Ｅ°と、秘密コードＳと、カード１に前もって記憶させたパラメータＣｕ とが考慮されて、以下の結果Ｒ’　ｋが出力される。

Ｒ’　ｋ　＝　ｆ−’　（Ｅ’　、Ｓ、　Ｃｕ）一旦この結果Ｒ’　ｋが計算さ れると、カードは、この結果が所定の関係を満たしていて２つのコードＣ１が同 等であり、装置２にカード１を提示したカードの所持者がカード１の本当の所有 者であるかどうかを確認する。

可逆なアルゴリズムを利用しているため、結果Ｒ’　ｋは最初の清報Ｅを計算す るのに用いた所定の結果Ｒｋ（！＝等しい必要がある。もちろん、このときには コードＣ１は互いに等しくなくてはならない。

結果Ｒ’　ｋは、以下のように結果Ｒｋと同じ関係を満たしている必要がある。

すなわち、 Ｒ’　ｋ　＝　Ｒ’　ｋｌ、　Ｒ’　ｋ２．　Ｒ’　ｋ３（ただし、Ｒ’ｋｌ　 ＝　Ｒ’に２　＝　ａｄ　Ｃｕであり、ａｄ　Ｃｕはカード１のメモリＭ１のメ モリ領域Ｚ２に記憶されたパラメータＣｕのメツモリアドレスである）従って、 装置２のキーボード２０から入力されたコードｃ１がカード１に前もって記憶さ れているコードＣ１と等しくない場合には、カードの所持者はカードの本当の所 有者であるとはみなされない。実際、カード１はコードＣ１を受信したメツセー ジＭと結合させるため、２つのコードが異なっているとコードＣ１からもとの情 報Ｅを見出すことはできず、カード１により計算された結果Ｒ’　ｋはもとの情 報Ｅをもとにして決定された所定の関係を満足することはない。

本発明の重要な特徴によれば、暗号化されたメツセージＭがカード１で処理され る時間は個々の秘密コードＣ１によって異なる。このようにするためには、処理 する秘密コードＣ１の一部に対応するパラメータをいずれか一方のアルゴリズム ＡＩまたはＡ２において考慮するだけでよい。このパラメータは、例えばアルゴ リズム中のプログラムのループを通過する回数を決定する。

本発明の一実施例によれば、関数ｇと逆関数ｆ−１は同じであり、それぞれ排他 的ＯＲ機能により実行される。

第１図を参照して説明した本発明の原理は、変化する情報Ｅを用い、カード１に 伝送されるメツセージＭが装置に入力される同一の秘密コードに対しては決して 等しくないようにすることにより改良が可能である。

メツセージＭを変化するためには、同一のカード１に対してパラメータＣｕが変 化すればよい。第２図に示されているこの場合に対応する実施例では、カード１ のメモ’ＪＭＩのメモリ領域ｚ２が制御領域であり、カードを１回使用するごと にこのメモリ領域の少なくとも１ビツトが変化する。パラメータＣｕは、力〜ド ｌを前回使用したときに変化した再開最下位ビットを記憶しているメモリ領域Ｚ ２のメモリワードである。

パラメータＣｕは可変であり、しかもカードごとに異なるため、装置２は１回ご とに情報Ｅを以下の式に従って計算しなくてはならない。

Ｅ　＝　ｆ　（Ｒｋ、Ｓ、Ｃｕ） この計算を実行するためには、装置２のメモリＭ２が上記のアルゴリズムＡ１を をする関数ｆと秘密コードＳとに対応するプログラムｐＨを記憶している必要が ある。さらに、装置は１回ごとに以下の結果Ｒｋを決定する。

Ｒｋ　＝　Ｒｋｌ、Ｒｋ２．Ｒｋ３ （ただし、　Ｒｋｌ　＝　Ｒｋ２　＝　ａｄ　Ｃｕ）もちろん、カード１はパラ メータＣｕとそのアドレスａｄを装置２に伝送して情報Ｅの計算が実行できるよ うにする。

次いで、この情報Ｅは先の実施例の場合と同様に処理される。

秘密情報はカード内で保護されているため、装置２０メモリＭ２に記憶された秘 密情報を保護できるようにする必要がある。このための１つの解決法は、公開キ ー暗号系のアルゴリズムＡ１、Ａ２を採用することである。別の解決法は、パッ ケージ２′内に収容された半導体チップにメモリＭ２と処理回路Ｔ２を一体化し て組込むことである。なお、半導体チップは分離されていても分離されていなく てもよい。パッケージは、本特許出願の出願人のアメリカ合衆国特許第４、２１ １．９１９号と第４．３８２．２７９号に従って製造されて、携帯可能支持体、 例えばカードｌと同じ規格のメモリカードなどに紐込まれたものであることが好 ましい。

上記の実施例では、結果Ｒｋは、領域ＲｋｌとＲｋ２が同じになるようにされて おり、それぞれの領域はパラメータＣｕのメモリアドレスと等しい。

この条件はもちろんまったく異なっていてもよい。さらに、パラメータＣｕのア ドレスは必ずしも必要ではない。

上記の実施例は秘密コード（ＰＩＮ：個人識別ナンバー）に関するものであるが 、本発明の方法はより一般に、カード１と装置２の間で対話を行うためにカード において確認を行う必要のある外部からの許可データをこのカードで確認するの に応用することができる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｋｉＥ　ＩＮ’：ＥＲ）ＩＡτＩＣＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＥＰｃＲＴ　ＯＮ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．処理回路を備える携帯可能物体、例えばメモリカードを装置、例えばサービ ス提供装置と接続することにより外部からの許可データをこのカードにより確認 する方法であって、−上記装置（２）において、この装置（２）のメモリ（Ｍ２ ）に記憶されていて処理回路（Ｔ２）により実行される、少なくとも許可データ （Ｃ１）と所定の情報（Ｅ）とが考慮されるプログラム（Ｐ１１）を実行する可 逆アルゴリズム（Ａ２）を有する暗号化関数を作用させることによりメッセージ （Ｍ）を発生させ、上記メッセージ（Ｍ）をカード（１）に送り、 −このカード（１）において、このカード（１）のメモリ（Ｍ１）に記憶されて いて、参照用許可データ（Ｃ１）が考慮されたプログラム（Ｐ１２）を実行する ことにより上記アルゴリズム（Ａ２）を有する解読関数を上記メッセージ（Ｍ） に作用させて第２の情報（Ｅ′）を発生させ、この第２の情報（Ｅ′）が上記情 報（Ｅ）と一致しているかどうかを確認することを特徴とする方法。
2. ２．少なくとも１つの第１の結果（ＲＫ）と、上記カード（１）に固有のパラメ ータ（Ｃｕ）と、秘密コード（Ｓ）とから上記所定の情報（Ｅ）を前もって決定 することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．可逆なアルゴリズム（Ａ１）を有する以下の暗号化関数 Ｅ＝ｆ（Ｒｋ，Ｓ．Ｃｕ） を作用させることにより上記所定の情報（Ｅ）を計算することを特徴とする請求 項２に記載の方法。
4. ４．上記カード（１）により計算された第２の情報（Ｅ′）の一致を確認するた めに、この情報に上記アルゴリズム（Ａ１）を有する暗号化関数を作用させて以 下の第２の結果（Ｒ′ｋ） Ｒ′ｋ＝ｆ−１（Ｅ′，Ｓ，Ｃｕ） を得、次にこの第２の結果（Ｒ′ｋ）が上記第１の結果（Ｒｋ）と一致している かどうかを確認することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ５．上記第１の結果（Ｒｋ）を以下の形態Ｒｋ＝Ｒｋ１，Ｒｋ２，Ｒｋ３ （ただし、Ｒｋ１またはＲｋ２またはＲｋ３は上記パラメータ（Ｃｕ）のメモリ アドレスである）で与えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載 の方法。
6. ６．パラメータ（Ｃｕ）を可変にして上記所定の情報（Ｅ）と上記メッセージ（ Ｍ）を変化させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. ７．上記カード（１）のメモリ（Ｍ１）にメモリ領域（Ｚ２）を確保し、このカ ード（１）を１回使用するごとにこのメモリ領域の少なくとも１ビットを変化さ せ、このメモリ領域（Ｚ２）の以前に変化したビットを記憶しているメモリワー ドをパラメータ（Ｃｕ）とすることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. ８．上記アルゴリズム（Ａ１、Ａ２）を公開キー暗号系アルゴリズムにすること を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。