JPH0785172A - 電子小口決済システムにおける取引方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現金に代わる電子的小口決済手段として、取
引者相互間で直接決済できるとともに、十分な安全性を
備えたオフライン型電子小口決済システムにおける取引
方法を提供する。 【構成】 取引者間における取引合意に応じて、仲介器
３０はカード４０Ａ，４０Ｂの分離メモリ４３に格納さ
れている残高データを無効化するとともに、この残高デ
ータの無効化情報に対して各取引者によりディジタル署
名して生成した記録データと、今回取引および取引残高
情報に対して各取引者によりディジタル署名して生成し
た残高データとを、各カードの分離メモリ４３に格納す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子小口決済システム
における取引方法に関し、特に演算処理機能を有するカ
ードを用いた電子小口決済システムにおける取引方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報化社会の進展や消費者の生活
様式の変化に伴い、現金による決済方法における問題
点、すなわち保管、処理、運搬コストの増大、さらには
エレクトロニクスシステムとの整合性等の問題点がクロ
ーズアップされている。このような現金決済の問題点を
解消する方法として、小口決済の電子化が検討されてお
り、既にプリペイドカード、銀行ＰＯＳ等の現金決済の
イメージに近いシステムが実用化されている。

【０００３】しかし、プリペイドカードを用いた現在の
システムでは、カードの偽造、変造、不正水増し請求等
のセキュリティ面における問題が生じており、現金と同
等の安全性をもたらすまでにはなっていない。また、銀
行ＰＯＳシステムは、通信回線により銀行と接続された
販売者の占有・管理する端末を使用して、購買者の預金
口座から売上代金に見合った金額を販売者の預金口座に
振り替える口座間決済システムであるが、現金決済と比
較して譲渡性（転々流通性）、匿名性がなく、通信時の
セキュリティ対策についても不十分であり、現在のシス
テムでは現金と同等の利便性、安全性を備えていない。

【０００４】このような問題点を解決するシステムとし
て、小型ポケット計算機に類する「電子さいふ」を用い
るとともに「電子さいふ」内のデータそのものをお金と
みなし、他の「電子さいふ」との間でこの金額データを
直接取引することにより決済を行うものが提案されてい
る（例えば、特開昭６１−９４１７７号公報）。

【０００５】これは、「電子さいふ」による決済方法と
して、取引時の重要な情報を秘密鍵によって署名し、こ
の秘密鍵と一対となった秘密鍵とは異なる公開鍵によっ
て署名検査する「公開鍵ディジタル署名方式」を用いた
取引プロトコルを採用している。

【０００６】すなわち、「電子さいふ」間で行われる取
引額、取引時間および自己ＩＤからなる取引内容に対し
て、各「電子さいふ」がディジタル署名して支払証また
は領収証を生成して互いに発行し、相手「電子さいふ」
からの支払証あるいは領収証を確認した後、このの内容
に基づき自己の残高データを更新記録するとともに、こ
れらの支払証または領収証を取引情報として記憶保存し
ておき、必要時に銀行等の所定の認定機関においてこの
記憶情報を読み出して認定手続を行うようにしたもので
ある。

【０００７】また、この「電子さいふ」は、自己への物
理的改造に対して内部記憶情報を破壊する不正防止手段
を備える他に、特に「電子さいふ」に記録された取引情
報に基づき、銀行等の認定機関による認定手続により不
正取引が検査されするものとし、これにより発見された
他の不当な「電子さいふ」のリストが「電子さいふ」内
に更新記録され、決済時に取引相手の「電子さいふ」を
自動的に判別するようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、このような取
引方法は、不正に対して完全ではない通信方式や物理的
安全性技術に大きく依存するものであり、またこれを支
援する不正「電子さいふ」リストによる判別方法につい
ても、「電子さいふ」間において直接取引できるように
全てのリストを「電子さいふ」に記録するための大容量
のメモリが必要となるという欠点がある。

【０００９】また、この認定手続は、取引額、取引時間
および取引相手ＩＤからなる取引情報に基づき行われる
ものであるが、過去の取引を厳密に検証するために必要
な、取引時の残高や自己ＩＤ等の情報が含まれておら
ず、他の「電子さいふ」から不正に複写されたものであ
っても判別できないという問題点があった。

【００１０】本発明はこのような課題を解決するための
ものであり、現金に代わる電子的小口決済手段として、
取引者相互間で直接決済できるとともに、十分な安全性
を備えた電子小口決済システムにおける取引方法を提供
することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による電子小口決済システムにおける
取引方法は、システム供給者は、カードおよび仲介器を
発行する場合に、個々の装置毎に固有のＩＤと、署名に
必要な署名関数およびこれに対応する検査関数を格納し
て発行し、仲介器は、取引決済処理する場合に、接続さ
れた複数のカードおよび自装置からなる取引者間におい
てＩＤおよび検査関数をそれぞれ交換して相互認証し、
入力された取引額の合意に応じて、各カードから所定の
残高データを読み出し、これを交換した検査関数に基づ
き取引者間で検査し、検査合格に応じて各カードの各残
高データを無効化し、各残高データの無効化に関する情
報に対して、各取引者がそれぞれの署名関数に基づき署
名したものを、記録データとして対応する各カードに格
納し、取引額に基づく各カードの新残高に関する情報に
対して、各取引者がそれぞれの署名関数に基づき署名し
たものを、残高データとして対応する各カードに格納す
るようにしたものである。

【００１２】また、カードは、外部からアクセス可能で
あり自装置の制御部からはアクセス不可能な記憶手段を
有し、仲介器は、この記憶手段をアクセスして、残高デ
ータおよび記録データを格納するようにしたものであ
る。

【００１３】さらに、記憶手段は、記憶する２値データ
を初期値から末期値への１方向にのみ更新可能なビット
と、複数のビットからなり残高データおよび記録データ
を記憶するセルとを有し、仲介器は、すべてのビットが
初期値を示すセルのうち、所定のビットのみを末期値に
更新することにより各データを格納し、すべてのビット
を末期値を更新することにより残高データを無効化する
ようにしたものである。

【００１４】また、記録データは、今回取引において対
応するカードの支払または受取を示す取引種別および取
引額と、自己および相手カードのＩＤ、このデータを格
納するセル番号および取引前の残高額と、取引日時と、
仲介器のＩＤおよび仲介器が持つ接続確認データとから
なり、残高データは、今回取引において対応するカード
の支払または受取を示す取引種別および取引額と、自己
および相手カードのＩＤ、このデータを格納するセル番
号および取引後の残高額と、取引日時と、仲介器のＩＤ
および仲介器が持つ接続確認データとからなるものであ
る。

【００１５】

【作用】従って、取引者間における取引合意に応じて、
各カードの残高データが無効化されるとともに、この残
高データの無効化に関する情報に対して、各取引者によ
りディジタル署名されて生成された記録データと、今回
取引および取引後の新残高に関する情報に対して、各取
引者によりディジタル署名されて生成された残高データ
とが、各カードに格納される。

【００１６】また、残高データおよび記録データは、仲
介器により直接、カードの記憶手段に格納される。さら
に、残高データおよび記録データは、すべてのビットが
初期値であるセルの所定ビットが末期値に更新されるこ
とにより格納され、セルのすべてのビットが末期値に更
新されることにより無効化される。

【００１７】また、残高データおよび記録データには、
取引を厳密に検証するのに必要な情報として、今回取引
において対応するカードの支払または受取を示す取引種
別および取引額と、自己および相手カードのＩＤ、この
データを格納するセル番号および取引前または後の残高
額と、取引日時と、仲介器のＩＤおよび仲介器が持つ接
続確認データとから構成される。

【００１８】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の一実施例であるオフライン型の電
子小口決済システムのシステム構成図である。なお本発
明において、オフライン型とは、取引決済時においてシ
ステム供給者への問い合わせ等を必要とせず取引者間で
完結するものを示している。図１において、１０は電子
小口決済システムを管理運営するシステム供給者、４０
は資金価値を持つ残高情報および各種管理情報を格納す
る電子現金カード（以下、カードという）、３０は所定
の取引プロトコルに基づき複数のカード４０間における
決済すなわち資金データの更新を実施する仲介器であ
り、カード４０および仲介器３０は、システム供給者１
０により発行され、管理されている。

【００１９】システム供給者１０は、電子小口決済シス
テムの管理運営にあたって、すべての仲介器３０および
カード４０を管理する管理センタ１１、その管理情報お
よび過去の取引に関する情報を格納し、必要に応じてこ
れを検索できるデータベース１２、不当な仲介器３０ま
たはカード４０をリストアップしたブラックリスト１３
を有している。

【００２０】また、管理センタ１１とすべての仲介器３
０は、通信回線２０を介して接続されており、取引完了
後に仲介器３０から、その取引に関する情報を管理セン
タ１１に報告し、適時、管理センタ１１から各仲介器３
０に対して、ブラックリスト１３や、仲介器３０との接
続状況を確認するための接続確認データの更新が行われ
る。

【００２１】図２は、仲介器３０およびカード４０Ａ，
４０Ｂを示すブロック図である。仲介器３０は、この電
子小口決済システムにおいて、カード４０Ａ，４０Ｂ間
の決済取引を仲介する装置であり、非リアルタイム通信
により管理センタ１１に管理されている。

【００２２】この仲介器３０において、３２Ａ，３２Ｂ
は取引の際に各カード４０Ａ，４０Ｂを接続し、各種デ
ータの送受信および電源供給を行うカードＩ／Ｆ部、３
３Ａ，３３Ｂは利用者が取引額や取引合意認証を入力す
るキー部、３６は取引額をはじめ各種情報やメッセージ
を表示する表示部、３１は各カード４０Ａ，４０Ｂ間に
おける所定の取引プロトコルに基づく決済処理をはじめ
として仲介器３０全体を制御する制御部である。

【００２３】また、３４は、通信回線２０を介して接続
された管理センタ１１と各種情報とを、非リアルタイム
通信により送受信する回線Ｉ／Ｆ部、３５は取引プロト
コルに必要な管理情報や管理センタ１１から送信される
接続確認データ，ブラックリスト等の情報を格納する管
理情報格納部、３７は日時情報を出力する時計部であ
る。

【００２４】一方、カード４０Ａ，４０Ｂは、この電子
小口決済システムにおいてカードベースの電子現金とし
て使用されるものであり、各種情報を記憶し演算する機
能を有しており、一般的にＩＣカードと称されるものと
同種のものである。

【００２５】このカード４０Ａ，４０Ｂ（カード４０）
は同じ構造をしており、カード４０Ａ，４０Ｂにおい
て、４４は、残高等の情報や各種メッセージを表示する
表示部、４１は、各種情報を格納するための内部メモリ
４２を有し所定の暗号方式に基づくデータ通信処理およ
び日時計数処理をはじめカード全体を制御するカード制
御部、４５は、内部メモリ４２に格納されている各種情
報を記憶保持するための電池である。

【００２６】また、４３は仲介器３０からのみアクセス
できカード制御部４１からアクセスできない構造の分離
メモリであり、取引プロトコルに必要な制御データとし
て、個々のカードを識別するための固有識別情報（以
下、ＩＤという）、および所定の暗号方式に必要な後述
の検査関数と、資金データとして、取引時には仲介器３
０により、取引した相手カードのＩＤ、取引した仲介器
３０のＩＤ、取引日時や取引金額等の取引内容を示す残
高データや過去の取引内容を示す記録データとが格納さ
れる。

【００２７】ここで、この電子小口決済システムにおい
て、これら各種重要情報に対して行われる暗号化処理、
すなわちディジタル署名について説明する。本システム
では、資金価値を持つ資金データの偽造等による不正を
防止するため、従来の「公開鍵ディジタル署名方式」と
同様の暗号方式、すなわち対象データを暗号化するため
の署名関数と、これとは異なる署名を検査するための検
査関数を一対とし、秘密の署名関数により暗号化された
データと検査関数のみを通信相手に送信する方式を採用
している。

【００２８】この方式によれば、検査関数および暗号化
されたデータに基づき署名関数を再生することを至難化
することにより、対象データ偽造等の不正を防止するこ
とができる。

【００２９】すなわち、このディジタル署名とは、秘密
の署名鍵をパラメータとして、対象データに対して所定
の署名関数に基づく演算すなわち暗号化処理を施すこと
であり、この署名関数は署名後のデータが正当なもので
あるか否かを検査処理するための検査関数と一対とし
て、システム供給者１０により生成され管理されてい
る。

【００３０】今、一対の署名関数および検査関数をそれ
ぞれＳ，Ｖとし、資金データをＸ₁，Ｘ₂ とすると、資
金データＸ₁ ，Ｘ₂ に対して署名関数Ｓに基づきディジ
タル署名することにより生成される暗号文Ｙは、 Ｙ＝Ｓ（Ｘ₁ ‖Ｘ₂ ） と表され、また暗号文Ｙを検査関数Ｖにより検査するこ
とにより生成される資金データＸ₁ ，Ｘ₂ は、 Ｘ₁ ‖Ｘ₂ ＝Ｖ（Ｙ）＝Ｖ（Ｓ（Ｘ₁ ‖Ｘ₂ ）） と表される。

【００３１】全てのカード４０および仲介器３０は、シ
ステム供給者１０により発行される際に、ＩＤとともに
固有の署名関数および検査関数が割り当てられる。特
に、割り当てられたＩＤおよび検査関数は、これが正当
なものであることを保証するシステム供給者１０のディ
ジタル署名が施されて格納され、割り当てられた署名関
数は、システム供給者１０のディジタル署名を検査する
ための検査関数とともに格納される。これにより、シス
テム共通とされるシステム供給者１０の検査関数を持た
ないカードあるいは仲介器との不正あるいは誤った取引
が防止される。

【００３２】なお、仲介器３０の場合、割り当てられた
署名関数、システム供給者１０の検査関数、システム供
給者１０によりディジタル署名されたＩＤおよび検査関
数は、それぞれ管理情報格納部３５に格納される。ま
た、カード４０の場合、割り当てられた署名関数は、前
述のシステム供給者１０の検査関数とともに、内部メモ
リ４２に格納されるとともに、システム供給者１０によ
りディジタル署名されたＩＤおよび検査関数は、分離メ
モリ４３に格納される。

【００３３】次に、カード４０（カード４０Ａ，４０
Ｂ）の分離メモリ４３について説明する。分離メモリ４
３は、そのカードに固有のＩＤおよび検査関数が格納さ
れるとともに、資金データとして現在の残高を示す残高
データおよび過去の取引を示す記録データがそれぞれ格
納される。

【００３４】この分離メモリ４３は、カード４０のカー
ド制御部４１から回路的に分離することによりアクセス
不可能とし、外部すなわち仲介器３０からのみアクセス
可能とする構造となっている。これは、カード制御部４
１が万が一改造された場合、格納されているＩＤ、検査
関数あるいは残高データや記録データを読み出し偽造・
改変することにより不正取引を行うことを防止するもの
である。

【００３５】図３は、分離メモリ４３のメモリ割当図で
ある。分離メモリ４３には、論理的に分割した多数の格
納エリア（以下、エリアという）が設けられており、さ
らに、このエリアは２つのセルに分割されている。この
エリアには、資金データとして残高データおよび記録デ
ータが、取引毎に順を追って格納される。従って、現在
の残高データが格納されているエリアを示す取引エリア
番号は、取引に応じて順に加算される。

【００３６】また、分離メモリを構成する各ビットは、
「０」を初期値、「１」を末期値とする２値データを記
憶するものであり、初期値「０」から末期値「１」への
１方向へのみ更新可能な構成となっている。すなわち、
各セルは、初期の状態としてすべてのビットが「０」と
なっており、データを格納する場合に、データ値に対応
する所定のビットが「１」に更新され、一度更新された
ビットは初期値「０」へ再度更新することはできない。

【００３７】従って、セルに格納するデータを、全１方
向誤り検出符号（ＡＵＥＤ符号）等に基づき変換して格
納することにより、クリアしたり所望のデータに変更し
たりする不正が困難となる。また、使用済みの重要なデ
ータを読み取り不可能とするために消去すなわち無効化
する場合には、そのセルのすべてのビットを末期値
「１」に更新することにより行われる。

【００３８】図３の分離メモリ４３において、５０は格
納エリア（以下、エリアという）であり、このエリア５
０はさらに２つのセル５１，５２に分割されている。こ
のセル５１には、カードにおける現在の残高がいかなる
取引により生成されたかを証拠付きで記録した残高デー
タが格納される。

【００３９】この資金価値を示す残高データは、複写に
よる不正や暗号解読を極力防止するため、直前取引によ
り生成されたもののみが保存され、それ以前の残高デー
タは無効化される。従って、セル５２にはそのエリアに
格納されていた残高データ（セル５１）がいかなる取引
により消滅した（無効化された）かを証拠付きで記録し
た記録データが格納される。

【００４０】これらエリアは、エリア番号ｋ−２からｋ
＋２方向へ順に、１回の取引に応じて１エリアづつ使用
される。ただし、記録データは、新たな取引により無効
化された残高データと同じエリアのもう一方のセルに格
納されるとともに、新たな取引により更新された残高デ
ータは次のエリアに格納されるため、１回の取引に応じ
て生成された記録データおよび残高データは、異なるエ
リアに格納されるものとなる。

【００４１】図３において、カード４０Ａの分離メモリ
４３が、エリアｋまで使用されている場合を示してお
り、現在の残高を示す残高データはＢ^(k) としてエリア
ｋのセル５３に格納され、このエリア以前のエリアｋ−
１までの残高データは、セル５１のように全て無効化さ
れている。なお、同図においてエリアｋにおける残高デ
ータをＢ^(k) 、記録データをＬ^{(k )} とし、空白セルは未
使用のセル、斜線セルは無効化されたセルをそれぞれ示
している。

【００４２】ここで、未使用のセルをＯ、無効化された
セルをＵとすると、分離メモリ４３のエリアｋ−２から
ｋ＋２までの内容ＳＭＥＭ（ｋ−２，…，ｋ＋２）は、
数１で表すことができる。なお、残高データが格納され
るセルは上段に、また記録データが格納されるセルは下
段にそれぞれ記載されている。

【００４３】

【数１】

【００４４】従って、これら過去に使用されたエリアｋ
−１以前のセルには、残高データが無効化された記録と
して、エリアｋ−１には記録データＬ^(k-1) （セル５
２）が、またエリアｋ−２にはＬ^(k-2) がそれぞれ格納
されている。なお、エリアｋは現在の取引エリアであ
り、残高データが無効化されていないので、これに対応
する記録データはなく、これが格納されるべきセル５４
は空白すなわち未使用状態となっている。

【００４５】ここで、取引前として図３上段のような記
憶状態となっているカード４０Ａが取引に使用された場
合、セル５３の残高データＢ^(k) から残高が抽出されて
取引額が減算され、新残高データＢ^(k+1) としてエリア
ｋ＋１のセル５５に格納される。

【００４６】これと同時に、旧残高データとなったＢ
^(k) （セル５３）は無効化されるとともに、これを無効
化した際の取引の記録としてエリアｋのセル５４に記録
データＬ^(k) が生成され格納される。なお、記録データ
は無効化されず、そのカードの過去の取引を記録した履
歴データとして全て保存され、分離メモリ４３の記憶状
態は図３下段の取引後の状態となる。

【００４７】従って、取引後の分離メモリ４３の内容Ｓ
ＭＥＭ（ｋ−２，…，ｋ＋２）は、数２のように変遷す
る。

【００４８】

【数２】

【００４９】なお、本発明において、カードの残高を含
む残高データ、および過去の取引を記録した記録データ
等の資金データは、取引を特定するために取引の性質、
自カードの状況、相手カードの状況および取引環境を詳
細に示す要素から構成されている。

【００５０】すなわち取引の性質として、支払／受取、
取引額およびデータ更新／無効化が記録され、自己・相
手カードの状況としてカードＩＤ、エリア番号、残高／
支払可能額が記録され、さらに取引環境として使用され
た仲介器３０のＩＤ、取引日時、取引時にシステム供給
者１０から発行され仲介器３０に格納されている接続確
認データが記録される。

【００５１】なお、接続確認データは、適時、システム
供給者１０から発行され、仲介器３０の管理情報格納部
３５に格納されているものであり、取引日時に対応した
ものが管理センタ１１で管理されている。従って、仲介
器３０が管理センタ１１に正常に接続されていなかった
場合、正規の接続確認データを入手できなくなるため、
これを管理センタ１１で検査することにより、不正取引
による残高データや記録データを検出することが可能と
なる。

【００５２】次に図２および図４を参照して、本発明の
オフライン型電子小口決済システムにおける電子現金カ
ード間の取引処理として、カード４０Ａ，４０Ｂと仲介
器３０間の取引プロトコルを説明する。図４は、仲介器
３０を介してカード４０Ａおよび４０Ｂ間の取引プロト
コルを示す説明図であり、特にカード４０Ａが支払側、
カード４０Ｂが受取側である場合の取引プロトコルを示
している。

【００５３】今、利用者Ｂが経営している商店で利用者
Ａが物品を購入し、この支払をこれらのカードで行う場
合、従来のように利用者Ａが利用者Ｂに現金を支払う代
わりに、この商店に設置された仲介器３０を介して、利
用者Ａの所有するカード４０Ａから利用者Ｂの所有する
カード４０Ｂへ資金価値を移動させる。

【００５４】前提として、利用者Ａ，Ｂは、システム供
給者１０からカード４０Ａ，４０Ｂを入手しているもの
とし、システム供給者１０あるいは所定の金融機関にお
いて、預金あるいは現金等と引換に等価の資金データを
カード４０Ａに引き出しているものとする。なお、カー
ド４０Ａ，４０Ｂに格納された資金データは、システム
供給者１０あるいは所定の金融機関窓口で現金あるいは
預金に換金することができる。

【００５５】まず、利用者Ａ，Ｂは仲介器３０にそれぞ
れのカードを接続する。これに応じて、仲介器３０と接
続されたカード４０Ａ，４０Ｂ、および利用者Ａ，Ｂに
おいて、以下のような同定・認証処理が開始される。

【００５６】仲介器３０は、接続された各カードの正当
性確認処理として、まずカード４０Ａ，４０Ｂの分離メ
モリ４３から、システム供給者１０のディジタル署名付
きで格納されているＩＤおよび検査関数Ｓ_SP（ｉ‖Ｖ
_i ），Ｓ_SP（ｊ‖Ｖ_j ）をそれぞれ読み出して、管理情
報格納部３５に予め格納されているシステム供給者１０
の署名に対する検査関数Ｖ_SPにより、これらを検査す
る。なお、ｉ，ｊはカード４０Ａ，４０ＢのＩＤ、Ｖ
_i ，Ｖ_j はカード４０Ａ，４０Ｂの署名に対する検査関
数、Ｓ_SPはシステム供給者１０の署名関数を示してい
る。

【００５７】この後、仲介器３０は各カードに対して、
読み出したＳ_SP（ｉ‖Ｖ_i ），Ｓ_SP（ｊ‖Ｖ_j ）と、自
己のＩＤおよび検査関数にシステム供給者１０がディジ
タル署名したＳ_SP（ｐ‖Ｖ_p ）とをそれぞれ出力する。
なお、ｐ，Ｖ_p は、仲介器３０のＩＤおよび検査関数で
ある。

【００５８】各カードは、仲介器３０からの各ＩＤおよ
び検査関数にシステム供給者１０がディジタル署名した
ものを、相手カードとの間で交換するとともに、予め格
納されているシステム供給者１０の検査関数Ｖ_SPにより
これらを検査し、各カードおよび仲介器のＩＤおよび検
査関数を互いに認証する。

【００５９】このとき、各カード４０Ａ，４０Ｂは、カ
ード間における認証処理を仲介器３０の不正から防御す
ることを目的として、所定の暗号方式のための関数を生
成する。従って、これ以降のカード間における通信は、
この関数を用いた暗号方式に基づき実施されることにな
る。

【００６０】なお、各カード４０Ａ，４０ＢのＩＤ確認
として、相手カードの外表面に印刷表示されているＩＤ
と、自己カードの表示部４４に表示されている相手ＩＤ
とを、各利用者あるいは仲介器３０の読み取り認識によ
り、一致しているかどうか確認するようすれば、異なる
ＩＤを使用した不正行為をより厳密に排除することがで
きる。

【００６１】仲介器３０は、このようにして認証された
各カードのＩＤが、不当カードのＩＤリストとして管理
センタ１１から通知され管理情報格納部３５に格納され
ているブラックリストに記載されていないかどうか確認
し、記載されている場合にはその旨を表示部３６に表示
するとともに、取引を中止する。ブラックリストに記載
がない場合には、正常なカードとして同定および認証し
て、取引処理を続行する。

【００６２】次に、取引額の設定・合意処理として、各
カードは、直前取引で生成され内部メモリ４２に格納さ
れている現在の残高をそれぞれの表示部４４に表示し、
利用者ＡおよびＢに支払額および受取額の入力を促す。

【００６３】利用者Ａ，Ｂは、仲介器３０の自己のカー
ドに対応するキー部３３Ａ，３３Ｂから、自己カードの
取引種別として、支払または受取を選択するとともに、
取引額すなわち支払の場合には支払額、また受取の場合
には受取額をそれぞれ入力する。この場合、利用者Ａは
購入代金として支払額ＰＶを入力し、利用者Ｂは売上金
としてＰＶに等しい受取額ＲＶを入力する。

【００６４】仲介器３０は、各キー部３３Ａ，３３Ｂか
ら入力されたＰＶ，ＲＶを、時計部３７から読み取った
現在日時Ｔ_p とともにそれぞれ対応するカード４０Ａ，
４０Ｂへ出力する。各カードは、自カード制御部４１の
内部時刻Ｔ_i またはＴ_j とＴ_p とが等しいことを確認す
るとともに、カード間でＴ_i ，Ｔ_j を相互に交換してそ
の一致を確認した後、支払額または取引額とＴ_p を表示
部４４に表示して、各利用者に対して確認を促す。

【００６５】各利用者は、これらの取引額および取引時
間を確認した後、キー部３３Ａ，３３Ｂより合意を入力
する。各カードは、この合意入力に応じた仲介器３０か
らの通知に基づき、カード間でＰＶ，ＲＶを相互に交換
してその一致を確認した後、ＰＶ，ＲＶを仲介器３０に
出力する。

【００６６】仲介器３０は、各カードからのＰＶ，ＲＶ
の一致確認に応じて、カード４０Ａ，４０Ｂおよび仲介
器３０の三者間において、取引額および取引時間の合意
が得られたものとして、取引処理を続行する。また、以
上の各種認証処理において認証が得られなかった場合に
は、仲介器３０は取引のための以後の処理を中止して、
その旨を表示部３６に表示する。

【００６７】次に、この認識により、仲介器３０は取引
により新たに生成される資金データ、すなわち残高デー
タおよび記録データを、カード４０Ａ，４０Ｂの分離メ
モリ４３に格納するため、以下のような分離メモリ４３
の検査処理を開始する。なお、各カードにおいて現在の
残高を含む残高データが格納されているエリアすなわち
取引エリアの番号は、カード４０Ａではｋ、またカード
４０Ｂではｌとする。

【００６８】まず、各カードはこの取引エリア番号ｋ，
ｌを、カード制御部４１内の内部メモリ４２から読み込
み、仲介器３０および相手カードに出力することによ
り、それぞれの取引エリア番号を交換する。

【００６９】仲介器３０は、カード４０Ａ，４０Ｂの分
離メモリ４３から、この番号に基づくエリアおよびその
次のエリアに格納されているデータ、すなわちＳＭＥＭ
_i ［ｋ，ｋ＋１］、ＳＭＥＭ_j ［ｌ，ｌ＋１］をそれぞ
れ読み取り、所定セルに格納されている残高データを検
査することにより、そのカードの正確な残高金額、Ｉ
Ｄ、取引エリア番号等を得てこれを検査するとともに、
所定セルが未使用であるかどうか検査する。

【００７０】すなわち、これまでの取引プロトコルにお
いて取得した各カードに関する残高金額、ＩＤ、取引エ
リア番号等の情報は、カードの内部メモリ４２に格納さ
れていた情報であり、取引の正常終了に応じて厳重に暗
号化され分離メモリ４３に格納されていた情報すなわち
残高データとは、その安全性が異なるものである。従っ
て、分離メモリ４３から読み出した残高データは、この
残高データ生成時に各カードの内部メモリ４２に格納し
ておいた対応する検査関数により署名検査され、この検
査の正常終了、およびこれまでに取得した情報との一致
が検査される。

【００７１】また、各カードの分離メモリ４３の使用状
況として、数３のようになっているとすると、仲介器３
０は、現在の残高データが格納されているＳＭＥＭ_i
［ｋ］およびＳＭＥＭ_j ［ｌ］の上側セルのみが使用さ
れており、他のセルは未使用となっていることを確認す
る。これは、前述のとおり、分離メモリ４３として一度
書き込んだデータは無効にする以外、不正にクリアや変
更ができないメモリを使用しており、現在の取引エリア
付近のセルを検査し、その使用状況を確認することによ
り、エリア番号変更等による不正が検出される。

【００７２】

【数３】

【００７３】各カードは、仲介器３０からのＳＭＥＭ_i
［ｋ，ｋ＋１］またはＳＭＥＭ_j ［ｌ，ｌ＋１］の各セ
ルデータに対して、前述の仲介器３０における検査と同
様の未使用セルの検査を実施した後、直前取引の際の取
引情報として内部メモリ４２に格納しておいた、相手カ
ードの記録データ、ＩＤおよび検査関数と、その取引に
関係した仲介器のＩＤおよび検査関数とを、それぞれ仲
介器３０へ出力する。

【００７４】従って、カード４０Ａは、相手カードの記
録データとしてＬ_f ^(s-1)と、相手カードのＩＤおよび検
査関数としてシステム供給者署名付きのＳ_SP（ｆ‖Ｖ
_f ）と、仲介器のＩＤおよび検査関数としてシステム供
給者署名付きのＳ_SP（ｑ‖Ｖ_q）とを、仲介器３０へ出
力する。なお、ｆ，Ｖ_f ，ｓは、カード４０Ａの直前取
引時の相手カードのＩＤ、検査関数および取引エリア番
号であり、ｑ，Ｖ_q は、同じく仲介器のＩＤおよび検査
関数である。

【００７５】また、カード４０Ｂは、相手カードの記録
データとしてＬ_g ^(t-1)と、相手カードのＩＤおよび検査
関数としてシステム供給者署名付きのＳ_SP（ｇ‖Ｖ_g ）
と、仲介器のＩＤおよび検査関数としてシステム供給者
署名付きのＳ_SP（ｒ‖Ｖ_r ）とを、仲介器３０へ出力す
る。なお、ｇ，Ｖ_g ，ｔは、カード４０Ｂの直前取引時
の相手カードのＩＤ、検査関数および取引エリア番号で
あり、ｒ，Ｖ_r は、同じく仲介器のＩＤおよび検査関数
である。

【００７６】この場合の記録データは、直前取引の際に
それぞれの相手カードに格納された記録データであり、
仲介器３０は、それぞれの記録データを、対応する検査
関数および各カードの検査関数に基づき署名検査するこ
とにより、これらのデータが正常であるか否かを検査す
る。また、これらの記録データは、取引終了後、仲介器
３０からの取引報告情報として、管理センタ１１へ送信
され、不正取引の検出に使用される。

【００７７】次に、仲介器３０は、カード４０Ａの分離
メモリ４３のエリアｋにおける残高データＢ_i ^(k)、およ
びカード４０Ｂのエリアｌにおける残高データＢ_j ^(l)を
それぞれ無効化する。無効化は、各セルを構成するビッ
トをすべて末期値「１」とすることにより行われ、これ
により、このセルに格納されていた残高データが消去さ
れるとともに、セル自体、使用不可能となる。

【００７８】続いて、仲介器３０は、無効化した各残高
データに対応する記録データの作成および格納処理を行
う。まず、仲介器３０は、今無効化した残高データが、
いかなる取引により無効化されたかを示す情報として、
各カードに対応するＬ_i0 ^(k) ，Ｌ_j0 ^(l) を、次の式に基
づき生成し、各カードへ出力するとともに、このデータ
に仲介器３０の署名関数Ｓ_p によりディジタル署名して
生成したＬ_i1 ^(k) ，Ｌ_j1 ^(l) も出力する。

【００７９】すなわち、これら各データは、 Ｌ_i0 ^(k) ＝［log,pay,Ａ; i,k,ｂ_i ^(k); j,l,ｂ_j ^(l);
ｐ, Ｔ, Ｃ］ Ｌ_j0 ^(l) ＝［log,receive,Ａ; j,l,ｂ_j ^(l); i,k,
ｂ_i ^(k); ｐ, Ｔ, Ｃ］ Ｌ_i1 ^(k) ＝Ｓ_p （Ｌ_i0 ^(k) ） Ｌ_j1 ^(l) ＝Ｓ_p （Ｌ_j0 ^(l) ） により生成される。

【００８０】なお、上記の各式において、log は記録デ
ータ、pay は支払側、receive は受取側、Ａは取引額こ
こでは受取額、i ，k ，ｂ_i ^(k)はカード４０ＡのＩＤ，
取引エリア番号，取引前の残高、j ，l ，ｂ_j ^(l)はカー
ド４０ＢのＩＤ，取引エリア番号，取引前の残高、ｐは
仲介器３０のＩＤ、Ｔは取引時刻、Ｃは仲介器３０が管
理センタ１１から受け取った最新の接続確認データを示
している。

【００８１】これに応じて、カード４０Ａ，４０Ｂは、
受信した４つのデータについて、署名されたものは相互
交換により入手した仲介器３０の検査関数によりそれぞ
れ検査した後、仲介器３０により既に署名された相手カ
ードに対応する記録データＬ _j1 ^(l) ，Ｌ_i1 ^(k) に対し
て、自カードの署名関数により署名して生成したＬ_j2 ^(l
) ，Ｌ_i2 ^(k) を、相手カードおよび仲介器３０に出力す
る。

【００８２】すなわち、 Ｌ_i2 ^(k) ＝Ｓ_j （Ｌ_i1 ^(k) ） Ｌ_j2 ^(l) ＝Ｓ_i （Ｌ_j1 ^(l) ） により、生成され出力される。

【００８３】続いて、各カードは、相手カードから受け
取ったこれらのデータに、仲介器３０および相手カード
の署名を施したデータを各検査関数を用いて検査すると
ともに、さらにこのＬ_i2 ^(k) ，Ｌ_j2 ^(l) に自分の署名を
施して実際に分離メモリ４３に格納される記録データＬ
_i ^(k)，Ｌ_j ^(l)を生成し、相手カードおよび仲介器３０に
出力する。

【００８４】すなわち、 Ｌ_i ^(k)＝Ｓ_i （Ｌ_i2 ^(k) ） Ｌ_j ^(l)＝Ｓ_j （Ｌ_j2 ^(l) ） により、生成され出力される。

【００８５】続いて、各カードは再び相手から受け取っ
たＬ_i ^(k)，Ｌ_j ^(l)を、各検査関数を用いて検査するとと
もに、確認出力を相手カードおよび仲介器３０に出力す
る。

【００８６】仲介器３０は、両カードからの確認出力に
応じて、各カードの分離メモリ４３の取引エリアに、三
者のディジタル署名が施された記録データＬ_i ^(k)，Ｌ_j
^(l)を書き込み、これを読み出して検査し、検査合格に
応じて各カードに対して記録データを記録終了した旨を
通知して、記録データの作成・記録処理を終了する。

【００８７】次に、各カードの旧残高および両利用者に
より合意された取引額に基づく取引後の処理として、以
下のような新たな残高データの作成および記録処理が行
われる。なお、仲介器３０およびカード４０Ａ，４０Ｂ
で行われる署名および検査処理は、取り扱うデータが記
録データではなく新残高データであるという違いはある
ものの、その処理手順は前述の記録データ作成・記録処
理とほぼ同様である。

【００８８】まず、仲介器３０は、各カードの旧残高に
対して取引額を加減算して新残高を算出し、新たな残高
データとして、各カードに対応するＢ_i0 ^(k+1) ，Ｂ_j0
^(l+1)を次の式に基づき生成し、各カードへ出力すると
ともに、このデータに仲介器３０の署名関数Ｓ_p により
ディジタル署名して生成したＢ_i1 ^(k+1) ，Ｂ_j1 ^(l+1) も
出力する。

【００８９】すなわち、これら各データは、 Ｂ_i0 ^(k+1) ＝［balance,pay,Ａ; i,k+1,ｂ_i ^(k+1);j,l+
1,ｂ_j ^(l+1); ｐ, Ｔ, Ｃ］ Ｂ_j0 ^(l+1) ＝［balance,receive,Ａ; j,l+1,ｂ_j ^(l+1);
i,k+1,ｂ_i ^(k+1); ｐ, Ｔ, Ｃ］ Ｂ_i1 ^(k+1) ＝Ｓ_p （Ｂ_i0 ^(k+1) ） Ｂ_j1 ^(l+1) ＝Ｓ_p （Ｂ_j0 ^(l+1) ） により生成される。

【００９０】なお、上記の各式において、balance は記
録データ、pay は支払側、receiveは受取側、Ａは取引
額（受取額または支払額）、i ，k ，ｂ_i ^(k+1)（＝ｂ_i
^(k)−Ａ）はカード４０ＡのＩＤ，取引エリア番号，取
引後の残高、j ，l ，ｂ_j ^(l+1)（＝ｂ_j ^(l)＋Ａ）はカー
ド４０ＢのＩＤ，取引エリア番号，取引後の残高、ｐは
仲介器３０のＩＤ、Ｔは取引時刻、Ｃは仲介器３０が管
理センタ１１から受け取った最新の接続確認データを示
している。

【００９１】これに応じて、カード４０Ａ，４０Ｂは、
受信した４つのデータについて、署名されたものは相互
交換により入手した仲介器３０の検査関数によりそれぞ
れ検査した後、仲介器３０により既に署名された相手カ
ードに対応する残高データＢ_j1 ^(l+1) ，Ｂ_i1 ^(k+1) に対
して、自カードの署名関数により署名して生成したＢ_j2
^(l+1) ，Ｂ_i2 ^(k+1) を、相手カードおよび仲介器３０に
出力する。

【００９２】すなわち、 Ｂ_i2 ^(k+1) ＝Ｓ_j （Ｂ_i1 ^(k+1) ） Ｂ_j2 ^(l+1) ＝Ｓ_i （Ｂ_j1 ^(l+1) ） により、生成され出力される。

【００９３】続いて、各カードは、相手カードから受け
取ったこれらのデータに、仲介器３０および相手カード
の署名を施したデータを各検査関数を用いて検査すると
ともに、さらにこのＢ_i2 ^(k+1) ，Ｂ_j2 ^(l+1) に自分の署
名を施して実際に分離メモリ４３に格納される残高デー
タＢ_i ^(k+1)，Ｂ_j ^(l+1)を生成し、相手カードおよび仲介
器３０に出力する。

【００９４】すなわち、 Ｂ_i ^(k+1)＝Ｓ_i （Ｂ_i2 ^(k+1) ） Ｂ_j ^(l+1)＝Ｓ_j （Ｂ_j2 ^(l+1) ） により、生成され出力される。

【００９５】続いて、各カードは再び相手から受け取っ
たＢ_i ^(k+1)，Ｂ_j ^(l+1)を、各検査関数を用いて検査する
とともに、確認出力を相手カードおよび仲介器３０に出
力する。

【００９６】仲介器３０は、両カードからの確認出力に
応じて、各カードの分離メモリ４３の取引エリアに、三
者のディジタル署名が施された残高データＢ_i ^(k+1)，Ｂ
_j ^{(l+ 1)}を書き込み、これを読み出して検査し、検査合格
に応じて各カードに対して残高データを記録終了した旨
を通知して、残高データの作成・記録処理を終了する。
従って、各カードの分離メモリ４３の使用状況は、数４
のように示される。

【００９７】

【数４】

【００９８】次に、利用者Ａ，Ｂに対して取引確認およ
び報告をするため、各カードは旧残高に対して取引額を
加減算した新残高を表示部４４にそれぞれ表示し、利用
者Ａ，Ｂは、この新残高を確認した後、仲介器３０から
それぞれのカード４０Ａ，４０Ｂの接続を解き、一連の
カード間の取引処理を終了する。

【００９９】その後、仲介器３０は管理センタ１１への
取引情報の報告処理として、以下のような通信処理を行
う。まず、回線Ｉ／Ｆ部３４により通信回線２０を介し
て管理センタ１１に接続した後、各カードが直前に行っ
た取引の相手カード記録データＬ_f ^(s-1)，Ｌ_g ^(t-1)を報
告するとともに、本取引で生成された記録データ
Ｌ_i ^(k)，Ｌ_j ^(l)、および残高データＢ_i ^(k+1)，Ｂ_j ^(l+1)
を報告する。

【０１００】また管理センタ１１は、取引情報検証処理
として、仲介器３０からの各記録データおよび残高デー
タをデータベース１２へ格納するとともに、データベー
ス１２を検索し、これらＩＤに対応するの過去の取引情
報を抽出して比較し、残高額、取引日時等のデータに矛
盾がないかどうか検査し、矛盾が発見された場合には、
そのＩＤをブラックリスト１３に追記するとともに、管
理者へ不正検出の旨を通報する。

【０１０１】なお、ブラックリスト１３は、適時、管理
センタ１１から全ての仲介器３０に送信されて、仲介器
３０内の管理情報格納部３５のブラックリストリストを
更新し、不当カードによる以後の取引を中止させるため
の重要な情報となる。

【０１０２】また、仲介器３０から管理センタ１１への
各資金データの報告、管理センタ１１による不正検出、
および不正リスト更新処理については、対応する取引処
理終了時に行われるものとしたが、取引中にリアルタイ
ムで報告し不正を検証できるようにすることにより、悪
質な不正行為に対して迅速な対応が可能となる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、取引者
間における取引合意に応じて、カードの残高データを無
効化するとともに、この残高データの無効化に関する情
報に対して各取引者によりディジタル署名して記録デー
タを生成し、今回取引および取引後の新残高に関する情
報に対して各取引者によりディジタル署名して残高デー
タを生成し、これら取引を特定する情報からなる記録デ
ータと残高データとを、各カードの分離メモリに格納す
るようにしたものである。従って、電子小口決済システ
ムにおいて、現金の持つ匿名性、転々流通性を損なうこ
となく、高い安全性を提供できるという格別な効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電子小口決済システム
のシステム構成図である。

【図２】仲介器およびカードのブロック図である。

【図３】カード内の分離メモリにおけるメモリ割当図で
ある。

【図４】仲介器およびカード間における取引プロトコル
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ システム供給者 １１ 管理センタ １２ データベース １３ ブラックリスト ２０ 通信回線 ３０ 仲介器 ３１ 制御部 ３２Ａ，３２Ｂ カードＩ／Ｆ部 ３３Ａ，３３Ｂ キー部 ３４ 回線Ｉ／Ｆ部 ３５ 管理情報格納部 ３６ 表示部 ３７ 時計部 ４０，４０Ａ，４０Ｂ 電子現金カード（カード） ４１ カード制御部 ４２ 内部メモリ ４３ 分離メモリ ４４ 表示部 ５０ エリア ５１〜５５ セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０７Ｄ 9/00 ４６１ Ａ Ｇ０７Ｆ 7/12 Ｇ０６Ｆ 15/30 ３５０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報記憶機能および演算機能を備えるカ
   ードと、これらカードに格納されている資金情報の移動
   および更新を行うことにより、複数のカード間における
   取引決済を仲介する仲介器とを有する電子小口決済シス
   テムにおける取引方法において、 システム供給者は、カードおよび仲介器を発行する場合
   に、個々の装置毎に固有のＩＤと、署名に必要な署名関
   数およびこれに対応する検査関数を格納して発行し、 仲介器は、取引決済処理する場合に、接続された複数の
   前記カードおよび自装置からなる取引者間において前記
   ＩＤおよび前記検査関数をそれぞれ交換して相互認証
   し、 入力された取引額の合意に応じて、前記各カードから所
   定の残高データを読み出し、これを前記交換した検査関
   数に基づき前記取引者間で検査し、検査合格に応じて前
   記各カードの前記各残高データを無効化し、 前記各残高データの無効化に関する情報に対して、前記
   各取引者がそれぞれの前記署名関数に基づき署名したも
   のを、記録データとして対応する前記各カードに格納
   し、 前記取引額に基づく前記各カードの新残高に関する情報
   に対して、前記各取引者がそれぞれの前記署名関数に基
   づき署名したものを、残高データとして対応する前記各
   カードに格納するようにしたことを特徴とする電子小口
   決済システムにおける取引方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子小口決済システム
   における取引方法において、 前記カードは、外部からアクセス可能であり自装置の制
   御部からはアクセス不可能な記憶手段を有し、 前記仲介器は、この記憶手段をアクセスして、前記残高
   データおよび前記記録データを格納するようにしたこと
   を特徴とする電子小口決済システムにおける取引方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電子小口決済システム
   における取引方法において、 前記記憶手段は、記憶する２値データを初期値から末期
   値への１方向にのみ更新可能なビットと、複数のビット
   からなり前記残高データおよび記録データを記憶するセ
   ルとを有し、 前記仲介器は、すべてのビットが初期値を示す前記セル
   のうち、所定のビットのみを末期値に更新することによ
   り前記各データを格納し、すべてのビットを末期値を更
   新することにより前記残高データを無効化するようにし
   たことを特徴とする電子小口決済システムにおける取引
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の電子小口決済システム
   における取引方法において、 前記記録データは、今回取引において対応するカードの
   支払または受取を示す取引種別および取引額と、自己お
   よび相手カードのＩＤ、このデータを格納するセル番号
   および取引前の残高額と、取引日時と、前記仲介器のＩ
   Ｄおよび前記仲介器が持つ接続確認データとからなり、 前記残高データは、今回取引において対応するカードの
   支払または受取を示す取引種別および取引額と、自己お
   よび相手カードのＩＤ、このデータを格納するセル番号
   および取引後の残高額と、取引日時と、前記仲介器のＩ
   Ｄおよび前記仲介器が持つ接続確認データとからなるこ
   とを特徴とする電子小口決済システムにおける取引方
   法。