JPH0375983A - カード利用システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プリペイドカードやＩＣカード等のカード利
用システムに係り、特にカード利用データ収集の過程に
おいて、各種データを不正に改ざんすることを困難化し
、また改ざんした場合にこれを検出できるカード利用シ
ステムに関する。

〔従来の技術〕

プリペイドカードやＩＣカードは、例えばカード固有番
号やカード利用条件等を表わす各種データを含んでおり
、カードを利用すると、カード内容が書き換えられる。

例えば、テレホンカードの場合、電話利用に応して′ｒ
４１話利用再利用可能回数され、書き換えられる。従来
、この種のテレホンカードでは、カード内容の不正な改
ざんを検出するための技法は採用されておらず、カード
内容の不正書換えに対して無力であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来のカード利用システムにおいては、例
えばテレホンカードなどに見られるように、カード内容
の害換え方法が一般に知られると、カードが不正利用さ
れる危険が増加する。このため、カード内容が不正に改
ざんされることを防ぐ対策が重要となる。特に、電話利
用に応じた電話利用回数などのカード利用情報がテレホ
ンカード用電話機から交換機に通知されるとき、そのカ
ード利用データが通信の途上で改ざんされるなどの危険
があり、これらデータの改ざんの事故を防がなければな
らない。テレホンカード以外のプリペイドカードの場合
も同様であり、プリペイドカードに書込んであるデータ
が、不正に改ざんされる事故を防がなければならない。

また、プリペイドカード利用情報を、プリペイドカード
用端末からホス１ル計算機に通知するとき、そのカード
利用データが通信の途上で改ざんされる等の事故は防が
なければならない。プリペイドカードがＩＣカードに代
わり、プリペイドカード用端末がＩＣカード用端末に代
わった場合も同様であり、丁Ｃカードのデータ改ざん等
の事故を防がなくてはならない。

− 本発明の目的は、プリペイドカードやＩＣカド等のカー
ド利用データの収集の過程において、各種データを不正
に改ざんすることを困難化し、また改ざんされた場合に
これを検出できるカード利用システムを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

」二記目的を遠戚するために、請求項（１）では、ホス
トは各端末の端末針を保持し、各端末は当該端末の端末
針とカード鍵を認証鍵として保持し、カード発行機関は
カード鍵を定め、該カード鍵を用いてカードデータの認
証子を生成してカードを発行し、端末は、カードが挿入
されると、保持されたカード鍵を用いてカードデータの
改ざん検出を行う共に、カード鍵を用いて新しいカード
データの認証子を新たに生成し、更に端末針を用いてカ
ード利用データの認証子を生成した後、カード利用デー
タとその認証子をホストへ送信し、ホストは、保持され
た端末針を用いて、端末から受信したカード利用データ
の改ざん検出を行うことを特徴とするものである。

４ また、請求項（２）では、ホストは各端末の端末針を保
持し、各端末は当該端末の端末針とカード鍵を暗号鍵と
して保持し、カード発行機関はカード鍵を定め、該カー
ド鍵を用いてカードデータの暗号化を行ってカードを発
行し、端末は、カードが挿入されると、保持されたカー
ド鍵を用いてカードデータの復号化および新しいカード
データの暗号化を行い、更に、端末針を用いてカード利
用データを暗号化した後、該暗号化したカード利用デー
タをホストへ送信し、ホストは、保持された端末針を用
いて、端末から受信した暗号化済みカード利用データを
復号化することを特徴とするものである。

〔作　用〕

端末は、各端末固有の端末針を、予め端末の鍵保持手段
に保持しておく。カード鍵は、端末針を用いた暗号通信
でホストから端末に配送し、端末内Ｍｌｔのメモリ手段
に一時的に書込み保持する。端末のカード鍵は、端末の
電源断や開封や破壊等により消滅する。端末では、端末
が開封されるか破壊された時に限り、内蔵している端末
蜘が盗まれる危険があるが、もし盗まれたときは、端末
鍵を書換える。端末鍵とカード鍵は、カードデータある
いはカード利用データの改ざん検出用の認証鍵あるいは
暗号の鍵として用いる。

以下、本発明で用いる技法について記述しておく。

（暗　号） 暗号は、暗号化と復号化の鍵が同し秘密鍵暗号であり、
暗号化は関数Ｅで、復号化は関数りで表す。即ち、 ｃ＝Ｅ　（ｋ、ｐ） ｐ＝Ｄ　（ｋ＋　ｃ） ここで、Ｃは暗号文、ｐは平文、ｋは暗号の鍵である。

（データ完全性） データ完全性は、データの改ざんの有能を検出する技法
で、ここで国際規格ｉ　Ｓ　Ｏ／Ｉ’：ｌ　ｉ　Ｓ　９
７９７に従うものとし、次のように表す。

ｙ＝Ｆ□。（ｋ、ｄ） ここで、ｙは認証子、ｋはデータ完全性技法で使う鍵（
認証鍵という）、ｄは改ざん検出対象データである。ま
ず、ｄの末尾に適当な数だけ零を追加し、ｄを例えば６
４ビツトの整数倍にしてｎ等分する。即ち、 ｄ　＝　Ｄ、　ＩＩ　Ｄ２　ＩＩ−ＩＩ　Ｄｎここで、
「１１」はデータをならへたもの、即ちデータの連結を
表す。

Ｄｌを次の順序で暗号化し、最後に得られるｌｌｉ’ｆ
号文Ｃｎの左半分の３２ビツトを認証子ｙとする。

即ち、 Ｃｏ＝φ　　（６４ビットの零） Ｃ３＝Ｅ［：ＣＢ（ｋ、Ｄ１■Ｃ，） Ｃｚ”ＥＥｃｎ　（ｋ、　Ｄ２■Ｃ１）Ｃｎ＝ＥＥｃｎ
　（ｋ、Ｄｎ■Ｃｎ−１）認証子３’　＝　Ｃｎの左３
２ピツ１〜ここで、Ｅｒ、ｃｎ（ｋ＋　Ｐ）は、鍵をｋ
として６４ビツト長データｐを暗号化した６４ビツト長
の暗号文を表す。認証子は、鍵にやデータＤ１の１ビ− ッ１〜でも変化すると、その値が変化する。な才；、認
証鍵ｋを知らなけれは、認証子ｙは作れない。

（カードデータとカード利用データ） ここでは「カードデータ」と「カード利用データ」を次
の様に区別して用いる。カードデータは、カード内に記
録されているデータを指す。カード利用データは、カー
ドを利用したときに利用状洸に応じて端末で作られるデ
ータを指す。なお、Ｊ１ε証子はカードデータに含めむ
い用語として用いる。

（１）カードデータの内容例 カード固有番号＝　Ｊ−２３４５６、 カード発行時度数高＝５０、 カー１く利用可能度数残品＝４５、 最新利用年月日＝　１９８９・Ｊ２・０Ｊ（２）カード
利用データの内容例 カード固有番号＝　１２３４５６、 カー１く利用度数＝３゜ 利用年月日＝１９９０−０１・０」 Ｌ記（１）のデータを一定形式でまとのたデータが、カ
ードデータである。このカードデ“−夕がδ己録された
カードが、１．９９０年上月工日に３度数使われたとす
ると、端末により（２）に示す内容のカード利用データ
が生成される。端末は、カード利用後に、カードデータ
を次のように書換える。

（３）書換え後のカードデータの内容例カード固有番号
１２３４５６、 カード発行時度数高＝５０、 カード利用可能度数残高＝４２、 最新利用年月日＝１９９０−０１−０１〔実施例〕 以下、本発明の一実施例について図面により説明する。

第１図は本発明のカード利用システムの一実施例の全体
構成図で、１はカード発行機関、２はカード、３は端末
、４はホス１−である。ここで、端末３は、カード入出
力機能を持つ端末、宅内電話機、自動車電話機、ファッ
クス端末、パソコン等であり、ホスト４は、これら端末
３と通信回線５０で結ばれた電子計算機、交換機、自動
電話機用無線中継局等を指す。

１〇− カード発行機関ｌは、カード鍵生成保持手段」Ｏを用い
てカード鍵ＣＫを生成し、他者に知られないように秘密
に保持しておく。次にカード発行手段１１にカード鍵Ｃ
Ｋを入力してカードを発行する。カード利用者は、カー
ド発行機関（またはこの代理機関）１からカード２を購
入する。

端末３は、端末処理部３０と、端末安全化手段３４と、
カード利用データ保持手段３８とからなる。端末処理部
３０は、端末通信手段３工と端末主処理部３２とカード
入出力手段３３を含む。端末通信手段３上は、ホスト４
との通信を受は持ち、端末主処理部３２は、端末通信手
段３土とカード入出力手段３３と、端末安全化手段３４
と、カード利用データ保持手段３８が行う処理以外の端
末３の他の全ての処理を党は持つ。この端末主処理部３
２はマイクロプロセッサとメモリを含み、メモリは端末
通信手段３↓やカード入出力手段３３を制御したり、端
末安全化手段３４やカード利用データ保持手段３８とデ
ータを交換する等の機能を有するマイクロプロセッサ用
プログラムを格納する。このプログラムを端末主処理用
プログラムという。端末主処理用プログラムは、暗号プ
ログラムとデータ完全性用プログラムを含む。

端末安全化手段３４は、処理手段（１）３５、メモリ手
段（１）３６、鍵保持手段（１）３７を含む。

メモリ手段３６は、−時メモリ（ＲＡＭ、）からなり、
処理手段（１）３５のプログラム、及びデータやカード
鍵ＣＫを一時記憶する。鍵保持手段（１）３７は、電気
的に消去と再書込み可能な読取り専用メモリ（ＲＯＭ）
からなる。処理手段（１）３５は、マイクロプロセッサ
を含み、メモリ手段（１）３６に一時的に記憶したプロ
グラムあるいはデータを用いて、データ完全性の処理や
暗号の処理を行う。　鍵保持手段（１）３７は、少なく
とも端末＃Ｋｉあるいはその変換値Ｆ↓（Ｋ　ｊ、　）
を保持する。ここで関数Ｆｌ（ｋｉ、）は、鍵Ｋｉを１
＝１変換する機能を有し、その逆関数値からＫｉの値が
求められる性質を有する関数を用いる。端末安全化手段
３４は、端末操作者が処理手段（１）３５を改造したり
、メモリ手段（１）３６で記憶してい−１，す るデータを外部に取り出したり、鍵保持手段（１）３７
が保持している鍵Ｋｉやその変換値Ｆ土（Ｋ１）を外部
に取り出すことを防ぐ機能を有する。

この防護機能を実現するため、端末安全化手段３４は、
３５，３６．３７を全て内蔵する一つのＬＳＩチップと
して実現し、外部から直接に３５゜３６．３７を触れら
れないようにしたり、あるいは、端末安全化手段３４を
物理的に丈夫な、例えばがん強な鉄製の箱として密封し
、外部から直桜に３５．３６．３７を触れられないよう
にして実現する。端末安全化手段３４と端末処理部３０
の間、及び、端末安全化手段３４とカード利用データ保
持手段３８間のデータ授受を行う場合、メモリ手段（１
）３６や鍵保持手段（１）３７内に保持されているプロ
グラムやデータや鍵の値は、直接に端末安全化手段３４
の外部に出せないようにする。

カード発行機関ｌやホス１−４の代理者は、端末３を設
置する時点で、端末鍵Ｋｉまたはその変換値Ｆｌ（Ｋｉ
）を、鍵保持手段０）３７に書込む。

鍵保持手段（１，）３７で保持している端末鍵に１や２ その変換値Ｆ″１（Ｋｉ）は、端末安全化手段３４が破
壊したり開封された場合は、新しい値に変更する。メモ
リ手段（＋、）３６に格納する処理手段（１）３５用の
プログラムを端末安全化プログラムという。端末安全化
プログラムは、暗号プログラムや、データ完全性用プロ
グラムを含む。

端末電源３９を切断すると、メモリ手段（１）３６の一
時メモリ（ＲＡＭ）に記憶しているカード＠ＣＫまたは
その変換値Ｆ２　（Ｋｉ、ＣＫ）と、端末安全化プログ
ラムは消滅する。端末操作者といえども、端末安全化手
段３４の内部の端末安全化プログラムやデータ値を入手
したり書換えできない。また端末安全化手段３４を開封
したり破壊すると、端末電源３９から３５．３６．３７
への電源供給が停止する。

カード利用データ保持手段３８は、−時メモリあるいは
フロッピーディスクファイルなどからなり、カード利用
データを保持する機能を有する。

ホスト４は、ホスト処理部４０と、ホスト安全化手段４
４とからなる。ホスト処理部４０は、ホスｊ・通信手段
４１とホスト主処理部４２を含む。

ホスト通信手段４」は、端末３との通信を受は持ち、ホ
スト主処理部４２は、ホスト通信手段４１とホスト安全
化手段４４が行う処理以外のボスト４の他の全ての処理
を受は持つ。ホスト安全化手段４４は、処理手段（２）
４５、メモリ手段（２）４６、鍵保持手段（２）４７を
含む。鍵保持手段（２）４７は、多数の端末の端末鍵Ｋ
ｉあるいはそれらの変換値Ｆｌ（Ｋｉ）、及び、カード
鍵ＧＫあるいはそれらの変換値Ｆ土（ＧＫ）を保持する
。ホス１−安全化手段４４は、端末安全化手段３４と同
様に、処理手段（２）４５、メモリ手段（２）４．６、
鍵保持手段（２）４７の山容が外部に漏れないように保
護する機能を有する。ホスト操作者といえども、ホスト
安全化手段４４の内部プログラムやデータを知りえない
。ホスト主処理部４２は、プロセッサ（ＣＰＵ）とメモ
リ、ファイル装置、入出力装置などからなる。ホス１−
生処理部４２のプロセッサ用プログラムをホスト主処理
プログラムという。

ホスト安全化手段４４は端末安全化手段３４に準じた機
能を、処理手段（２）４５は処理手段（１）３５に準じ
た機能を、メモリ手段（２）４６はメモリ手段（１）３
６に準じた機能を、鍵保持手段（２）４７ば鍵保持手段
（１）３７に準じた機能を有する６但し、鍵保持手段（
２）４７は、多数の端末の鍵を複数個保持する。端末安
全化プログラムに対応するホスト安全化プログラムは、
メモリ手段（２）４６におく。ホスト主処理プログラム
やホスト安全化プログラムは、暗号プログラムやデータ
完全性用プログラムを含む。通信回線５０は、例えば公
衆電話回線や自動車電話無線回線や専用通信回線等であ
る。

次に、第１図のカード利用システムにおける動作を説明
する。

（カードの発行） カード発行機関上がカード１を発行するとき、カード２
に書込むもともとのデータ（このデータをカードデータ
Ｘと呼ぶ）に、次の認証子ＭＡＣＣを付与しておく。

−１，５ 認証子ＭＡＣＣ＝Ｆ、、、（ＧＫ、Ｘ）カード発行機関
１は、カード鍵生成保持手段１０が保持しているカード
鍵ＣＫを用い、カード発行手段工↓においてＭＡＣＣを
生成し、ＸＩＩＭＡＣＣをカード２に書込み発行する。

カード鍵ＣＫは、カード発行機関１の他は知り得ない秘
密情報であり、従って他者は正しいカードを作れない。

（端末安全化プログラムの配送） ホスト４は１次のようにして各端末３へ端末安全化プロ
グラムを秘密裡に、また誤りなく配送する。まず、端末
主処理部３２は、端末通信手段３１を用いてホスト４に
電話をかけ、ホス１−４に端末安全化プログラムの配送
を要求する。ホス１ル主処理部４２は、ホスト通信手段
４１を経由して端末３からの端末安全化プログラムの配
送要求を知る。

次に、ホスト主処理部４２は、端末３に電話をかけ、即
ちコールバックし、端末３を呼び出す。

このコールバックにより端末安全化プログラムを偽端末
に配送する危険を減らす。

更にホスト４は、端末鍵Ｋｉを用いて、端末３１６− を確認する。この確認技法は、例えば国際規格工Ｓｏ／
ＤＩＳ９７９８　（相手認証）に従えばよく、次のよう
に行う。まず、ホスト４は、乱数ｒを生成し、ｒを端末
３に送る。端末３は乱数ｒを端末鍵に１で暗号化し、即
ち、ｃ＝Ｅ　（Ｋｉ、ｒ）とし、暗号文Ｃをホスト４に
返送する。ホスト４は、Ｄ　（Ｋｉ、ｃ）＝ｒ’　を求
め、ｒとｒ′　とが等しいかを調べる。ｒ＝Ｒ’　が成
立すれば、ホスト４は端末３が正しい端末鍵Ｋｉを所有
していることを確認する。

端末安全化プログラムをデータと見なし、ＴＰで表す。

ホスト４は、ＴＰの認証子ｍａｃ　　ｔｐを生成し、更
に、暗号化する。即ち、 ｍａ　ｃ　　ｔ　ｐ＝ＦＭＡ０（Ｋｉ、ＴＰ）ｃ　　ｔ
ｐ＝Ｅ　（Ｋｉ　　Ｘ、ＴＰ）ここで、Ｋｉ　　Ｘは、
Ｋｉを一定規則で変えたもの、例えば、Ｋｉの全ビット
値を反転したものである。ホスト４は、暗号文と認証子
、即ち、Ｃｔ　ｐ　ｌｌ　ｍ　ａ　ｃ　　ｔ　ｐを端末
３に送る。端末３の端末処理部内の端末未処理用プログ
ラムは、次式に示す方法で、暗号文を復号化して平文Ｔ
Ｐ’　を得、ＴＰ’の認証子ｍａｃ　　ｔｐ’　を生成
し、ｍａｃ　　ｔｐ’　＝ｍａｃ　　ｔｐ　（受イｉし
た。！／！ｉ！ｊＥ子）が成立するかを調べる。

ＴＰ’　＝Ｄ　（Ｋｉ　　Ｘ、ｃ　　ｔｐ）ｍａｃ　　
ｔｐ’＝Ｆ）４Ａ（Ｈ（Ｋｉ、ＴＰ’）このようにして
、端末３は端末安全化プログラムをメモリ手段（１，）
３６へ一時的に記憶する。

（カード鍵の配送） ホスト４は、カード＠ＣＫまたはその変換イ直ｒパ２　
（Ｋｉ、ＣＫ）を、ホスト４から端末３へ、端末鍵Ｋｉ
を用いて配送する。この配送は、」二連の端末安全化プ
ログラムの配送において、端末安全化プログラムを、カ
ード鍵ＣＫまたはその変換値Ｆ２　（Ｋｉ、ＣＫ）に置
き換えた方法と同じである。端末３は、ホスト４から取
ｉ１Ｊ　したカーＦ　鍵ＣＫ又はその変換値Ｆ　２　（
Ｋ　ｉ　、　ＧＫ）を、メモリ手段（１，）３６へ一時
的に記憶する。

以上の処理で、端末３がカード鍵又はその変換値と端末
安全化プログラムをメモリ手段（］）３６に保持し、カ
ードを読み取る準備が完了したことになる。

（カードの読取りと改ざん検出） 端末主処理部３０は、カード入出力手段３３を用い、カ
ード２に書込まれているカードデータＸとその認証子Ｍ
ＡＣＣ１即ち、ＸＩＩＭＡＣＣを入力し、これを端末安
全化手段３４に伝える。

端末安全化手段３４は、メモリ手段（１）３Ｇから、Ｉ
’ｊ−Ｆ＠ＣＫ＊たはその変換値Ｆ２　（Ｋｉ、ＣＫ）
を取得し、カード２から読み取ったカードデータＸの認
証子ＭＡＣＣ’　を生成する。即ち、認証子　ＭＡＣＣ
’　−ＦＭＡＣ（ＣＫ、Ｘ）端末安全化手段３４は、生
成したＭＡＣＣ″と、カード２から読み取った認証子Ｍ
　Ａ、　ＣＣが一致すれば、カードデータの内容が改ざ
んされていないことを確認する。

（カードの認証子生成とカード書出し）次に端末安全化
手段３４は、カードデータＸからカード利用に応じてカ
ード利用データＹを作成し、次にカードデータＸを書き
換えて新しいカー１９ ドデータＸＮを生成し、次にこのＸＮの認証Ｔ−Ｍ　Ａ
ＣＣＮを生成する。即ち、 認証子　ＭＡＣＣＮ＝ＦＭＡＣ（ＣＫ、ＸＮ）端末安全
化手段３４は、Ｍ、ＡＣＣＮｌｌＸＮを、カード入出力
手段３３をへてカード２に書込むため出力する。次に端
末３は、Ｙ　Ｉｔ　Ｙ　Ｎの認証子ＭＡＣＹを生成し、
更に暗号化して暗号文Ｃ−Ｙどし、暗号文ｃｙと認証子
ＭＡＣＹとを、カード利用データ保持手段３８に格納す
る。Ｙの通し番号ＹＮは、適当な初期値（例えば零）か
ら始まり、十王ずつ増加する。即ち、 ＭＡＣＹ＝ＦＭＡｃ　（Ｋｊ、Ｙ　ＩＩ　ＹＮ）ＣＹ−
Ｅ　（Ｋｊ　　ＸＸ、、　Ｙ） 鍵Ｋｉ　　ＸＸは、端末６ａＫ　ｉを一定の規則で変更
し、例えばＫｉの最左端ピッｈ　（Ｍ　Ｓ　１３　）を
反転して得る。なお、Ｙの通し番号ＹＮは、タイムスタ
ンプとしてもよい。この場合、ＹＮは、ＹＮ＝年月年月
日時１時刻る。

（カード利用データの配送） 端末３は、カード利用データ保持手段３８に蓄０ 積した多数のカード利用データＹのＵ「９文Ｃ−Ｙとそ
の認証子ＭＡＣＹを、通信回線５０を経て、適当な時期
にホスト４に配送する。

ホスト安全化手段４４は、Ｉｌｌ￥−３文ＣＹとＭＡＣ
Ｙを受信し、暗号文を復号化して平文Ｙ′を得、次にＹ
′の認証子ＮＡＣＹ’　を求める。

Ｙ’　＝Ｄ　（Ｊ（］　ＸＸ、ＣＹ） ＭＡＣＹ’　＝ＦＨＡｃ　（Ｋｊ、Ｙ’　　ＩＩ　ＹＮ
）ホスト４は、ＭＡＣＹ’　＝ＭＡＣ，Ｙが成立すれば
、得られたＹ′が正しいカード利用データとみなす。こ
のようにカード利用データＹを端末３からホスト４へ配
送するとき、データ５を全性の機能を用いるので、通信
上におけるＹの改ざんがあれば検出できる。

なお、悪意をもった第三者あるは端末操作者が、なんＪ
５かの手段でカード利用データＹあるいはその暗号文Ｃ
Ｙを入手し、ＹあるいはＣＹをホスト４へ送信しても、
通し番号ＹＮが付与されているので、Ｙの２重利用は防
げる。

ホストが取得したカード利用データＹは、ホスト４から
ホストの外部に出力する。

（関数Ｆｌ、Ｆ２） 端末機Ｋｉは、関数ＦｌでＹｌｉ＝Ｆ土（Ｋｉ）と変換
し、カード鍵ＣＫは、Ｙ２＝Ｆ２（Ｋｉ。

ＧＫ）と変換し、Ｙｌｊは鍵保持手段０）３７へ、Ｙ２
はメモリ手段（１）３６へ保持する。端末主処理部３２
内の端末主処理部プログラムや、処理手段（］）３６内
の端末安全化プログラムは、ＦｌやＦ２の逆関数ＦＩＸ
とＦ２Ｘを持つ。ここでＦＩＸとＦ２Ｘは次式を満たす
。

ＦｉＸ　（Ｋｉ、Ｆｌ　（Ｋｉ、ＣＫ））＝ＣＫＦ２Ｘ
　（Ｆ２　（Ｋｉ））＝Ｋｉ 関数Ｆｌは、上記の条件を満たすものであればよいが、
例えば次のように実現する。ここで、Ｋｊ　ＸＸＸは、
端末１！１！Ｋ　ｉを適当な規則で変更したもの、例え
ば、Ｋｉの全ピッ１〜を反転したものとする。

Ｃ＝ド工（Ｋｊ、、ＣＫ）＝Ｅ（ＫｉＸＸＸ、ＣＫ）Ｆ
ＩＸ　（Ｋｉ、ｃ）＝Ｄ　（Ｋｉ　　ＸＸＸ、ｃ）関数
Ｆ２も同様であり、例えば一定のビット位Ｑを用いて次
のように定める。

ｃ＝Ｆ２　（Ｋｉ）＝Ｋｉ■Ｑ Ｋ　ｉ　＝　Ｆ　２　Ｘ　（ｃ　）　＝　Ｋ　ｉ■Ｃ端
末主処理プログラムおよび端末安全化プログラムは、逆
関数ＦＩＸやＦ２Ｘを実行するプログラムを含む。

（端末処理部と端末安全化手段の統合）端末３の端末処
理部３０と端末安全化手段３４は、次のように統合して
もよい。即ち、処理手段（１）３５とメモリ手段（１）
３６と鍵保持手段（１）３７は、全て端末主処理部３０
に含め、端末安全化手段３４は除く。端末安全化プログ
ラムも、端末主処理プログラムに統合する。以上述べた
統合により、端末３は一つのマイクロプロセッサで実現
することが可能となる。しかし、前述した、端末安全化
手段３４が３５．３６．３７を保護する機能はなくなる
。

次に、上記実施例の変型例について述べる。

（カードの認証子） カード発行機関上がカード２を発行するとき、２３ カードデータＸに次の認証子ＭＡＣＣを付与し、更にカ
ードデータＸを暗号化し、暗号文ｃ　Ｘを得る。

認証子ＭＡＣＣ＝Ｆ□。（ＣＫ、Ｘ） ＣＸ＝Ｅ　（ＣＫ’　、Ｘ） ここでＣＫ’　は、一定の規則で決めたＧＫの変換値で
ある。カード発行機関１は、ＣＸＩＩＭＡＣＣをカード
２に書込み発行する。

（カードの認証子生成とカード書出し）端末安全化手段
３４は、暗号文ＣＸとＭＡＣＣを読み取り、Ｃ−Ｘを復
号化してカードデータＸを得る。即ち、 Ｘ’　＝Ｄ　（ＣＫ’　、ＣＸ） 認証子　ＭＡＣＣ’　＝ＦＭＡＣ（ＣＫ、Ｘ’　）端末
安全化手段３４は、受信した認証子ＭＡＣＣと生成した
認証子ＭＡＣＣ’が一致するかを調べ、一致すれば改ざ
んが無いことを確認する。

次に端末安全化手段３４は、復号化して得たカードデー
タＸ′からカード利用に応じてカード利用データＹを作
威し、Ｙの生成通程で新しいカー２４− ドデータＸＮを得、更にＸＮを暗号化して暗号文Ｃ−Ｘ
Ｎを生成し、更にカードデータＸＮの認証子ＭＡＣＣＮ
を生成する。即ち、 認証子　ＭＡＣＣＮ＝ＦＭＡＣＣＣＫ、ＸＮ）ＣＸＮ＝
Ｅ　（ＣＫ’　、ＸＮ） 端末安全化手段３４は、ＣＸ　Ｎｌｌ　Ｍ　Ａ　ＣＣＮ
を、カード入出力手段３３を経てカード２に書き込むた
め出力する。

また、メモリ手段（１）３６は、その一部が一時メモリ
（ＲＡＭ）であり、残りが読取り専用メモリ（ＲＯＭ域
）とする。この場合、データ鍵ＧＫは一時メモリ（ＲＡ
Ｍ域）に保持し、端末安全化プログラムは、読取り専用
メモリ（ＲＯＭ域）に保持する。読取り専用メモリ域に
保持する端末安全化プログラムは、ホストから端末へ端
末鍵を送信せず、端末に格納する時点で、ＲＯＭ域に格
納する。

（端末鍵の再配送） 端末安全化手段３４が破壊あるいは開封された場合は端
末１［ＩＫｊが盗まれている危険があるので。

次の手順により端末鍵Ｋｊの値を変更する。

まず端末３はホス１−４に電話をかけ、ホス１−に新し
て端末鍵の配送を要求する。ホスト４は、端末３に電話
をかけ、即ちコールバックし、端末３を呼び出す。次に
、ホスト４は、端末鍵Ｋｉを用いて、端末３を確認する
。即ち、ホスト４は乱数ｒを生成し、ｒを端末３に送る
。端末３は乱数ｒを鍵Ｋｉで暗号化し、即ち、ｃ＝Ｅ　
（Ｋｊ、ｒ）とし、暗号文Ｃをホスト４に返送する。ホ
スＩ〜４は、Ｄ　（Ｋｉ、ｃ）＝ｒ’　を求め、ｒとｒ
′とが等しいかを調べる。ｒ　＝　ｒ　’　が成立すれ
ば、ホスト４は端末３が正しい端末鍵Ｋｌを所有してい
ることを確認する。

新しい端末鍵をＫｉＮｅｗで表す。ホスト４は、新しい
端末鍵の認証子ｍａｃＫｉを生成し、更に、暗号化する
。即ち、 ｍａｃ　　Ｋｉ＝ＦＨ７，（、（Ｋｉ　　Ｘｉ、Ｋｉ　
　Ｎｅｗ）ｃ　　Ｋｉ＝Ｅ　（Ｋｊ、　　Ｘ２．Ｋｉ　
　Ｎｅｗ）ここで、Ｋｊ　Ｘ１＝Ｋｉ■Ｓｌ、Ｋｉ　　
Ｘ２＝　Ｋ　］■Ｓ２であり、ＳＬと８２は、ホス１−
４と端末３間で予め決めた秘密のパラメータである。

但し、■はビット対応排他的論理和演算である。

ホスト４は、ｃ＝Ｋｉｌ１ｍａｃ　　Ｋｉを端末３に送
る。端末３の端末処理部内の端末主処理用プログラムは
、暗号文を復号化してＫｊ　Ｎｅｗを得、新しい端末鍵
Ｋｉ　　Ｎｅｗの認証子ｍａｃ　　Ｋｉを生成し、ｍａ
ｃ　　Ｋｉ’＝ｍａｃ　　Ｋｉ　　（受信した認証子）
が成立するかを調べる。即ち、Ｋｉ　　Ｎｅｗ＝Ｄ　（
Ｋｉ　　Ｘ２．ｃ　　Ｋｉ）ｍａｃ　　Ｋｊ、’　＝Ｆ
＋ａｃ（Ｋｊ　Ｘｉ、Ｋｉ　　Ｎｅｗ）２つの認証子ｍ
ａｃ　　ＫｉとｍａｃＫｉ’　とが一致すれば、受信し
た鍵Ｋｉ　　Ｎｅｗが正しいと確認できたので、鍵保持
手段（１）３７に保持している端末鍵Ｋｉを新しい端末
鍵Ｋｉ　　Ｎｅｗと置き換える。

（端末安全化ＬＳ　Ｉチップ） 端末安全化手段３４は、第２図に示すように、端末安全
化ＬＳＩチップ３４−１として、ＬＳＩ化する。処理手
段（３）３５−１は、マイクロプロセッサ等の命令処理
機能や制御機能を含む、メモ７ す手段（３）３６−１は、−時メモリ（ＲＡＭ）で、鍵
保持手段（３）３７−１は、電気的に消去可能かつ再書
込み可能なＲＯＭとする。なお、鍵保持手段（３）３７
−１は、ＲＡＭとし、外部からこの部分が正常に動作す
る電気信号を供給できる信号線を設け、外部から電池で
電力供給してもよい。メモリ手段（３）３６−１には、
実施例で述べた端末安全化プログラムとデータ＠ＪｊＣ
Ｋ　（または変換領Ｆ　２　（Ｋ　］、　、　ＣＫ）　
）を、鍵保持手段（３）３７−１には、端末鍵Ｋ」を格
納する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれは、カード利用デー
タ収集の過程において、データ改ざんを検出するための
データ売全性技法あるいはｌｌｌ’ｉ号技法を用いるた
め、カードデータの改ざんが困難であり、カードデータ
に改ざんがあると検出できる。

このため、カード不正利用が抑制できる。また、端末安
全化手段が開封されたり破壊されると、そのメモリ手段
に保持している端末安全化プログラムと、カード鍵また
はその変換値が消滅する。端８ 末安全化手段が開封または破壊され、端末鍵が盗まれた
場合、端末鍵を変更すればよく、その被害は、その端末
だけに限定される。カード鍵は端末の外部に知られるこ
とはない。このため、プリペイドカードなＩＣカード等
のカー１く利用データ収集の過程において、各種データ
を不正に改ざんすることを困難にし、また、改ざんした
場合に容易に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカード利用システムの一実施例の全体
構成図、第２図は端末安全化ＬＳＩチップの構成例を示
す図である。 ｌ・・・カード発行機関、　　２・・・カード、３・・
・端末、　４・・・ホスト． １０・・・カード鍵生成保持手段、 １］−・・・カード発行手段、　３０・・・端末処理部
、３１　・端末通信手段、　３２・・・端末主処理部、
３３・・・カード入出力手段、 ３４・・・端末安全化手段、　３５・・・処理手段（１
）、３６・・メモリ手段（１）、　３７・・・鍵保持手
段（１）、０− ８・・カード利用データ保持手段、 ９　端末電源、　４０・ホスト処理部、工・・・ホスト
通信手段、 ２・・ホスト主処理部、 ４・・・ホスト安全化手段、 ５・・・処理手段（２）、　４６　・メモリ手段（２）
、７・・鍵保持手段（２）、　５０・・・通信回線。 １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の端末とホストが通信回線で結ばれ、カード
   発行機関が発行するカードを端末に挿入してサービスを
   受けるカード利用システムにおいて、 ホストは各端末の端末鍵を保持し、各端末は当該端末の
   端末鍵とカード鍵を保持し、 カード発行機関はカード鍵を定め、該カード鍵を用いて
   カードデータの認証子を生成してカードを発行し、 端末は、カードが挿入されると、保持されたカード鍵を
   用いてカードデータの改ざん検出を行う共に、カード鍵
   を用いて新しいカードデータの認証子を新たに生成し、
   更に端末鍵を用いてカード利用データの認証子を生成し
   た後、カード利用データとその認証子をホストへ送信し
   、ホストは、保持された端末鍵を用いて、端末から受信
   したカード利用データの改ざん検出を行うことを特徴と
   するカード利用システム。
2. （２）複数の端末とホストが通信回線で結ばれ、カード
   発行機関が発行するカードを端末に挿入してサービスを
   受けるカード利用システムにおいて、 ホストは各端末の端末鍵を保持し、各端末は当該端末の
   端末鍵とカード鍵を保持し、 カード発行機関はカード鍵を定め、該カード鍵を用いて
   カードデータの暗号化を行ってカードを発行し、 端末は、カードが挿入されると、保持されたカード鍵を
   用いてカードデータの復号化および新しいカードデータ
   の暗号化を行い、更に、端末鍵を用いてカード利用デー
   タを暗号化した後、該暗号化したカード利用データをホ
   ストへ送信保持された端末鍵を用いて、端末から受信し
   た暗号化済みカード利用データを復号化することを特徴
   とするカード利用システム。