JPH0833912B2 - ポータブル データ キャリヤのための保安ファイル システム - Google Patents

ポータブル データ キャリヤのための保安ファイル システム

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JPH0833912B2
JPH0833912B2 JP62503158A JP50315887A JPH0833912B2 JP H0833912 B2 JPH0833912 B2 JP H0833912B2 JP 62503158 A JP62503158 A JP 62503158A JP 50315887 A JP50315887 A JP 50315887A JP H0833912 B2 JPH0833912 B2 JP H0833912B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.技術分野 本発明はポータブル データ キャリヤ、例えば、デ
ータを格納するための電気メモリをもつスマート カー
ド、より詳細には、ポータブル データ キャリヤ内に
含まれるデータ保安のためのシステムに関する。
2.先行技術の説明 買い物、バンキング及び他のトランザクションにクレ
ジット カードを使用することがますます盛んとなり、
今日の旅行者は現金はあまり持ち歩かない。通常、浮き
彫りされた口座番号及び口座名をもつプラスチック製の
カードは単に銀行あるいはクレジット会社にあるトラン
ザクションの請求先となるべき許可された口座を同定す
る機能のみをもつ。幾つかのカードの裏面の磁気ストリ
ップはこれと同じ情報をもつが、トランザクションをス
ピード化できるように機械的に読出しができるようにな
っている。全ての勘定情報は銀行あるいはクレジット会
社に格納される。
トランザクションが、通常、銀行あるいはクレジット
会社から離れたところで行なわれるため、不正カードが
使用されたり、あるいは正当な所有者でもうっかり限度
額を超えるような場合がある。殆んどの販売業者は、従
って、比較的高額、例えば、＄50.00以上の買い物の場
合は、銀行あるいはクレジット会社に確認を行なうこと
が必要となる。自動ダイアルであってもこの手続きは手
間がかかる仕事である。さらに、個々の口座に別個のカ
ードが必要とされる。
しかし、マイクロエレクトロニクスの最近の進歩によ
って、今日では、多量の計算パワー及びメモリをカード
に直接に組み込んで“スマート カード（smart car
d）”あるいは“ポータブル データ キャリヤ（porta
ble data carrier）”を作成することが可能となってい
る。このカードは所有者の掛け売り勘定の全ての勘定番
号、全ての勘定のバランス、全ての勘定のクレジット限
度を含み、個々のトランザクションに伴って部分的に更
新することができる。このカードはまたその他の個人的
なデータ、例えば、洋服を買うときのための家族のサイ
ズ、電話番号などを含むこともできる。これら個人的な
データとしては想像できるあらゆるタイプのデータが考
えられる。
これら全てを標準サイズのカードに格納する技術は既
に存在する。ただし、カード上のデータの保安をいかに
確保するかという問題が残されている。この保安規則に
は不正使用を阻止できるような確証手順が必要である。
発明の要約 本発明によると、標準のプラスチック製クレジットカ
ードと同一サイズの高保安度のポータブル データ キ
ャリヤあるいはスマート カードが顧客レパートリー
ダイアリイグから個人的な医療及び／あるいはバンキン
グレコードの記録に至るまでのさまざな用途に使用され
る。このカードは、外観は従来のクレジット カードの
ように見えるが、コンピュータ、電気的に消去が可能な
読出し専用メモリ（EEPROM）、及び関連するステーショ
ンとともにオプション的に位置されるカード読出し／書
込み装置からのパワー及びタイミング信号の組合せを受
信するための回路を含む。これら回路要素及び回路はま
たカードと関連するステーションとの間で読出し／書込
み装置を介してデータを送受信する。
顧客の個人的な情報がカード上のEEPROM内の複数のフ
ァイル内に存在する。ステーション内に常駐する適当な
アプリケーション ソフトウェアが適当なパスワードを
与えられると、これらファイルの検索及び修正を行な
う。カードと関連するステーションとの間の相互作用の
個々の指定されるレベルへのアクセスを得るために別個
のパスワードが要求される。
カードがセットのオペレーティング システム命令プ
リミティブを介してステーションからアクセスされる管
理オペレーティング システムを実行する。これら命令
プリミティブはカードの保安を確保するために課せられ
た規則に従ってカード ファイル システムを操作す
る。こうすることによって、通常のユーザがカード フ
ァイル システム及びその命令に直接アクセスすること
を阻止できる。
カード ファイル システム及びカード命令に対する
保安機能を提供し、しかもさまざまな異なるタイプのア
プリケーションを扱えるようなフレキシビリティを確保
するために、このカードは６つの異なる保安レベルを使
用する。これら保安レベルはカードが２つのタイプの資
源、つまり、カード ファイル システム及びカード命
令を保護することを可能とする。これら資源へのアクセ
スは、許可されたログイン レベル、要求される命令及
びアクセスされるべきファイルの関数である。カードフ
ァイル保安規則に従って、追加の制約を課すことも可能
である。例えば、ファイルの書込み／読出しに対して追
加のパスワードを要求すること、あるいは特定の保安レ
ベルにログインしたユーザがファイルに情報を追加する
ことのみができるようにすることも可能である。これに
加え、機密度の高いファイルに対しては、ステーション
からカードにデータが送られてくると同時に暗号化す
る、あるいはカードによってこれを実行させることも可
能である。個々のファイルは異なる保安要件をもつた
め、カード上に衝突あるいは混乱を起こすことなく複数
のアプリケーションが存在できる。
本発明によるファイル保安のもう一面においてはカー
ドのロッキングが行なわれる。通常のユーザに提供され
る保安レベルにおいては、これら保安レベルの個々での
ログインに対する試みが所定の回数失敗するとファイル
がロックされる。ただし、ロックされたレベルより上の
レベルでは、カードをそれより下のレベルにてアンロッ
クすることが可能である。これはカードの保守をロック
されたレベルのすぐ上のレベルに任すことを可能とす
る。
本発明及び本発明の動作モードは以下の詳細な説明を
付随の図面とともに読むことによって一層明白となるも
のである。
図面の簡単な説明 第１図はポータブル データ キャリヤ システムの
主な機能要素及びこれらの相互接続を示す機能ブロック
図であり； 第２図は第１図のシステム内に使用されるポータブル
データ キャリヤのアクセス可能な６つの保安レベル
を示すテーブルであり； 第３図はポータブル データ キャリヤ内に含まれる
データのための２つの領域、つまり、見出し領域及びデ
ータ領域にセグメント化されたファイル システムを示
し； 第４図はポータブル データ キャリヤ システムの
データ セグメント領域内に位置する個々のファイルの
３つのセクションを示し、； 第５図はオプションのファイルごとのパスワード及び
追加専用機能を採用する通常保安クラス レベル（Norm
al Security Class Levels）の階層構造を示し； 第６図はポータブル データ キャリヤ上のオペレー
ティング システムと通信するために使用される命令プ
リミティブを示すテーブルであり； 第７図はポータブル データ キャリヤへの許可され
ないアクセスの防止を助けるログイン シーケンスを図
解する流れ図であり； 第８図はこのシステムに使用されるプロトコールにて
動作するように設計されたポータブルデータ キャリヤ
システムのソフトウェア階層を示し； 第９図はポータブル キャリヤ システムの主なサブ
システム間の通信に使用するのに適するメッセージ フ
ォーマットを示し； 第10図はアプリケーション ステーションの半二重プ
ロトコールでの動作に対するリンク層意志決定プロセス
を図解する流れ図であり；そして 第11図は読出し／書込み装置及びポータブル データ
キャリヤの両方の半二重プロトコールでの動作に対す
るリンク層意志決定プロセスを図解する流れ図である。
全図面を通じて、同一要素は同一番号にて示される。
詳細な説明 第１図にはポータブル データ キャリヤ（Portable
data carrier,PDC）システムがわかり易くするために
３つのサブシステムに分割して示される。第１のサブシ
ステムはデータ キャリヤあるいはカード10であり、こ
れはユーザのために情報を格納及び更新する能力をもつ
メモリを含む。第２のサブシステムはカード読出し／書
込み装置15であり、これはカードを第３のサブシステム
であるステーション18にリンクする。この最後のサブシ
ステムは適当に構成されたアプリケーション ステーシ
ョンであり、これはカード内のメモリにアクセスするた
めに必要なアプリケーション ソフトウェアを実行する
コンピュータあるいは専用ワークステーションから成
る。アプリケーション ソフトウェアはこのステーショ
ン内に常駐し、カード10のメモリ内に格納された情報の
検索及び修正を遂行する。
カード10はセットのオペレーティング システム命令
プリミティブを介してアクセスされる監視オペレーティ
ング システムを実行する。これら命令プリミティブは
カード保全に要求される規則に従ってカード上のファイ
ル システムを操作する。
カード10内に位置する主要な要素には、マイクロコン
ピュータ110、電気的に消去可能なプログラマブルメモ
リ（electrical erasable programmable read−onlymem
ory EEPROM）115、アナログ インタフェース回路130、
トランスフォーマ120の二次巻線121、及び容量性プレー
ト125から128が含まれる。
マイクロコンピュータ110は中央処理ユニット及びラ
ンダム アクセス メモリ及び読出し専用メモリの形式
のメモリ ユニットを含む。その内部読出し専用メモリ
によって提供されるファームウェアの制御下にて動作
し、マイクロコンピュータ110はEEPROM115に直接に送ら
れ、また読出し／書込み装置15を介してステーション18
に送られるデータをフォーマット化する。EEPROMの全体
あるいはこの一部はコンピュータの一部として統合する
ことも、あるいは別個の要素とすることもできる。マイ
クロコンピュータ110はまた読出し／書込みユニット15
を通じてステーション18から受信される命令プリミティ
ブを翻訳する。
カード10内にEEPROM115を使用することによって、許
可されたユーザは必要であればカードのメモリ セクシ
ョン内の幾つかのアプリケーション ファイルを新たな
異なるデータにて再プログラムする能力をもつ。EEPROM
は複数の業者から供給されるが、これら業者の多くは、
J.ロバート ラインバック（J.Robert Lineback）によ
ってエレクトロニクス（Electronics）、Vol.59、No.7
（1986年２月17日号）、ページ40−41に発表の論文［最
終段階に入ったかと思われるEEPROM（Are EEPROMS Fina
lly Ready To Take Off?）］、ページ40−41において述
べられている。データは動作パワーが加えられている間
にEEPROMに書き込むあるいはこれから読出しないし消去
することが可能である。動作パワーが除去されると、EE
PROM内のデータに加えられた全ての修正はそのままとな
り、カード10に再びパワーが加えられるたびに検索が可
能である。
アナログ インタフェース回路130はメモリ カード1
0を読出し／書込み装置15にインタフェースするための
手段を提供する。このインタフェースは読出し／書込み
装置15から結合された磁気エネルギーからの動作パワー
のカード10への供給、及び読出し／書込み装置15とカー
ド10内のマイクロコンピュータ110の間のデータの結合
を含む複数の機能を遂行する。カード10を動作するため
のパワーはアナログ インタフェース回路130にトラン
スフォーマ120の二次巻線121によって提供される誘導性
インタフェースを介して提供される。このトランスフォ
ーマはカード10内のこの二次巻線が読出し／書込み装置
15内の一次巻線122にはめ込まれたとき形成される。ス
テーション18は読出し／書込み装置15及びカード10の両
方の動作のためのパワー源を提供する。
トランスフォーマ120はトランスフォーマの一次巻線1
22と二次巻線121の間の結合を増加させるために読出し
／書込み装置内にフェライト コア123を含む。さらに
結合効率を向上させるためにトランスフォーマ120内に
第２のフェライト コア120を含め、カード内の二次巻
線121と関連させることもできる。豊富なパワーがあ
り、効率も問題とならないようなケースでは、これらコ
アの片方あるいは両方を省くことができる。
カード10へのデータの受信あるいはこれからの伝送は
アナログ インタフェース130に接続された容量性イン
タフェースによって提供される。この容量性インタフェ
ースはカード10上の電極あるいはプレート125から128が
読出し／書込み装置15内の対応する電極あるいはプレー
ト155にはめ込まれたとき形成される４つのコンデンサ
から成る。これらコンデンサの中の２つは読出し／書込
み装置15からカード10にデータを伝送するために使用さ
れ、残りの２つはカード10から読出し／書込み装置15に
データを伝送するために使用される。誘導性インタフェ
ースと容量性インタフェースの組合せは読出し／書込み
装置15とメモリ カード10との間に完全な通信インタフ
ェースを提供する。
読出し／書込み装置15内の幾つかの要素の編成はカー
ド10内の要素と機能的にミラー関係にある。これら要素
には、例えば、アナログ インタフェース回路140とマ
イクロコンピュータ150がある。これに加えて、読出し
／書込み装置15はパワー源162及び入力／出力インタフ
ェース160を含む。パワー源162はカード10にパワーを提
供するため、及び読出し／書込み装置15からのクロック
信号をトランスフォーマ120を通じてカード10に結合す
るために使用される。入力／出力インタフェース160は
原理的には普遍非同期受信機送信機（universal asynch
ronous receiver transmitter,UART）であり、マイクロ
コンピュータ150内に含まれる。このUARTはアプリケー
ション ステーション18と通信する。このアプリケーシ
ョン ステーション18はオフィス編集ステーション、工
場編集ステーション、発行人編集ステーション、公衆電
話ステーション、あるいは他の適当に構成されたステー
ションであり得る。
PDCシステムに対する保安問題は２つの大きな領域に
分けられる。第１の領域は同定及び認証の問題であり、
ステーションが（１）認証されたカードと通信すること
及び（２）カード上の認証されたアプリケーション フ
ァイルと通信することの両方を保証することに関する。
第２の領域はカード上のファイルへのアクセスの制御及
びステーションの所のアプリケーションによるカード命
令の実行の制限に関する。ここで、アプリケーションと
は、カード上の特定のファイル内の特定のデータにアク
セスする勘定等である。
適当な認証手順なしには、システム詐欺の意図をもつ
者がステーションの所のプロトコールをシュミレート
し、PDCシステムに関する情報を得る恐れがある。
ステーションが認証カード上の認証ファイルと通信す
ることを保証することは、個々のカードに一意の番号を
割り当て、この番号あるいは番号のサブセットをステー
ション内に常駐する隠されたアプリケーション パスワ
ードとともに使用することによって達成される。これら
番号がアルゴリズム的に操作され、認証コードが生成さ
れ、これが生成時にカード上のアプリケーション ファ
イル内に格納される。その後のトランザクションの際
に、このコードがステーションによって独自に生成され
た類似のコードと比較される。
カード ファイル システム及びカード命令に対する
保安を提供し、しかも異なるタイプのアプリケーション
を扱うためのフレキシビリティを確保するために、カー
ドは６つの異なる保安レベルを採用する。これら保安レ
ベルはカードが２つのタイプの資源、つまり、カード
ファイル システム及びカード命令を保護する。これら
資源へのアクセスは認可されたログイン レベル、要求
された命令、アクセスされるべきファイル、及びカード
のオーナによって課せられる追加の制約の関数である。
第２図にはこれら６つのログイン保安レベルが示され
る。最初の４つの低いレベルは通常保安クラス（Normal
Security Class）のカテゴリーにおかれ、公衆環境内
の使用に供せられる。この階層的保安レベル内の最初の
最も低いレベルは一般情報のためのPUBLIC（公衆）ログ
イン レベルであり、アクセスのためのパスワードを必
要としない。医療情報及び保険番号あるいは図書カード
情報などがこのレベルに含まれる公衆データの例であ
る。カードがパワーアップにおいて初期化あるいはステ
ーションの所でリセットされると、これはPUBLIC ログ
イン レベルとなる。
第２のレベルはUSER（ユーザ）レベルであり、アクセ
スのためにユーザ パスワードを必要とする。ユーザは
このレベルに貸借勘定を含めることができる。第３のレ
ベルはSUB ISSURE（下位発行人）レベルである。このレ
ベルもアクセスに対するパスワードを必要とし、これは
通常、MASTER ISSUER（上位発行人）あるいはカードの
所有者によって許可されたアプリケーションで使用され
る。
保安の第４のレベルは、MASTER ISSUERによって維持
されるレベルである。カードはこのレベルでフォーマッ
ト化され、ここから発行される。これらレベルがいかに
使用されるかの例として、銀行は貸し方あるいは借り方
勘定を含むカードを発行する。この銀行はこのカードの
使用を小売り業者に許可し、小売り業者はこのカード上
に小売り業者自身の貸し方あるいは借り方勘定を作成す
る。この例では銀行がMASTER ISSUER（上位発行人）で
あり、小売り業者がSUB ISSURES（下位発行人）であ
る。カード保有者は、勿論、USER（ユーザ）である。こ
の例では、個々の勘定はカード上の別個のファイルによ
って扱われ、特定のファイルに対して正規の資格をもつ
者あるいはプログラムのみが適当なアプリケーション
ステーションにてそのファイルにアクセスすることがで
きる。
２つの上層保安レベル、DEVELOPER（開発者）及びSUP
ER USER（スーパー ユーザ）は延長保安クラス（Exten
ded Security Class）カテゴリーにおかれるが、このカ
テゴリーは通常保安クラス（Normal Security Class）
カテゴリー内のレベルには供されない命令の使用を可能
とする。
第５のレベル、つまり、SUPER USER（スーパー ユー
ザ）レベルはブランク カードの製造、テスト、初期化
を行ない、この保安が確保され、不正カードが使用でき
ないようにするための製造レベルである。
最後に、第６番目の最も高いレベルは、カードの開発
者レベルである。SUPER USER及びDEVELOPER保安レベル
は両方とも後に詳細に説明されるカード システム見出
しを含むカード ファイル システムの全内容にアクセ
スする能力をもつレベルである。
個々が固有の資格をもつ複数のファイルがカード上に
存在するため、複数のアプリケーションがこれら別個の
ファイル内に衝突あるいは混乱することなく個別に存在
できる。全て同一カード上に10個あるいはそれ以上の別
個の貸し方あるいは借り方勘定、電子チェックブック、
及びユーザのアパートにアクセスするための保安パスを
もつユーザを容易に想像することができる。発行者並び
にユーザは、カードが公衆レベル以外で許される以外の
ファイルにアクセスするためにはパスワードによってユ
ーザ自身を同定することを必要とするため、カードが不
正に使用される不安をもつ心配はない。
第３図には２つの領域、つまり、管理部分である見出
し、及びアプリケーション ファイルを含むデータ部分
にセグメント化されたカード ファイル システムが示
される。
保安見出し35はカード番号、個々のログイン レベル
に対するパスワード、個々のレベルに対する不成功パス
ワード試行の回数、ログイン レベルがブロックされて
いることを示すロック バイト、データベース内の固定
レコードのサイズ、EEPROM115のキロバイト単位のメモ
リ サイズ等の情報が含まれる。見出しセクションへの
直接アクセスは２つの最も高い保安レベルでのみ可能で
ある。
カードのデータ セグメント30は、MASTERISSUERによ
ってセットされるｎバイトの長さの固定レコードに分割
される。個々の使用レコード31,32,33が特定のファイル
に割り当てられる。特定のファイルの同定はそのファイ
ルの同定番号に割り当てられた個々のレコードの最初の
バイトによって行なわれる。
カードはファイル ダイレクトリー（Directory）を
持たず、同一ファイルの異なるレコード間にポインタは
存在しない。ファイル データの順番は一連（contiquo
us）のレコードによるのでなく、線形順序によって示さ
れる。カードのオペレーティング システムはEEPROM内
のアドレスを最低から最高アドレスに向けて走査する。
特定のファイル同定番号とともに位置された第１のレコ
ードがそのファイル内の第１のレコードであり、そのフ
ァイルの同定番号とともに位置される最後のレコードが
そのファイル内の最後のレコードである。カード オペ
レーティング システムはファイルのレコードを特定の
ファイル内の個々のレコードに出会ったとき読み出す。
カード上に許されるファイルの最大サイズ及び数はEEPR
OMのメモリのサイズによってのみ制限される。ファイル
を読むステーション アプリケーション ソフトウェア
はカードの内部ファイル構造とは独立した一連のバイト
流のみを見る。
第４図にはカード ファイル システムのデータ セ
グメント領域内の個々のファイルの３つのセクションが
より詳細に示される。個々のファイルの第１のレコード
内に位置する接頭セクション41は、ファイル同定番号42
及び保護バイト43,44及び45を含む。ファイル同定番号
は１と16進FEの間の番号である。16進番号00と16進番号
FFはそれぞれ未使用のレコード及びEEPROM内の使用可能
なメモリの終端を示すために予約される。
保護バイト43から45はファイル許可を指定する。第１
のバイト43は読出し許可を表わし、そのファイルの読み
出しができる最低レベルを指定する。第２のバイト44は
読出し／書込み許可を表わしそのファイルに読出し及び
書込みの両方が可能な最低レベルを指定する。
従って、あるファイルに対する読出し許可をあるファ
イルに対する読出し／書込み許可から分離することがで
きる。読出しアクセスに対して読出し／書込みアクセス
に異なる保安レベルを指定することもできる。例えば、
あるファイルに対する読出し許可をPUBLICレベルに指定
し公衆情報に対する公衆アクセスを許し、一方で、書込
み許可をUSERレベルに指定し、ユーザの同意なしには、
ファイルへの書き込みを禁止することができる。
第５図にはオプションのパスワード及び追加専用機能
を使用する通常保安クラス（Normal Security Class）
レベルの階層構造が示される。カード使用のフレキシビ
リティを増加させるために、カード上の個々のファイル
はその保護バイトの中に特定のファイルにアクセスが許
される前にオプションのパスワードを提供すべき要件を
含む。これはユーザがあるレベルに保護されたファイル
に対するアクセスを得るためにはカードのオペレーティ
ング システムによって要求される保安レベルでなくて
はならないという要件に追加する要件である。一例とし
て、ユーザに対するオプションの書込みパスワードを含
む書込み／読出し許可をもつファイルは、（１）ユーザ
レベルでカードにログインすること、及び（２）その
ファイルを読み出すためにファイルを開くことを要求す
る。ただし、このファイルに書き込むためには、ユーザ
は（１）ユーザ レベルにてカードにログインするこ
と、及び（２）オプションのパスワードを提供して“書
込み”のためにファイルを開くことを要求される。これ
はファイルのアクセス許可が要求するより高いレベルで
ログインする者には適用しない。この高いレベルにてロ
グインする者は指定の保安レベルにてオプションのパス
ワードが要求される場合でもそのファイルに対するアク
セスを得ることができる。
通常保安クラス（Normal Security Class）レベルの
階層構造は、MASTER ISSUERがそのレベル及びそのレベ
ル以下の全てでファイルを読出し及び書込みでき;SUB I
SSUERがそのレベル及びそのレベル以下の全てでファイ
ルを読出し及び書込みできるような構造をもつ。同様
に、カード保有者はそのレベルあるいは公衆レベルにて
全てのファイルを読出し及び書込みできる。
それが適当であるアプリケーションにおいては、第４
図の保護バイト45をセットし、ユーザがファイルにデー
タを追加することのみを許し、現存するデータの消去は
許さない“追加専用（append−only）”モードを実現す
ることができる。適当なアプリケーション ファイルを
反映するレコードがこのデータが入力されしだい格納さ
れるように生成される。つまり、あるファイルを読出し
／追加許可として、あるいは読出し／書込み許可として
指定することができる。
ファイルの情報セクション46はそのファイルの個々の
レコード内に位置する実際のデータを含む。そして最後
のレコードＮの最後のバイト48内の番号Ｍをもつ接頭セ
クション47はその最後のレコード内のアプリケーション
データ バイトの数を示す。
カード上の管理オペレーティング システムは第６図
に示される一般的に理解されている命令プリミティブの
使用を通じて通常保安クラス（Normal Security Clas
s）レベルによってアクセスされる。これら命令プリミ
ティブはカードに対する保安アクセス、ファイルの生成
及びアクセスを制御し、また、管理及びテスト動作を制
御する。SUPER USERあるいはDEVELOPERログイン レベ
ルに対して追加の命令プリミティブが使用できる。
これら命令プリミティブの動作は“ログイン”命令の
動作の説明を通じて解説できる。カードにログインする
ためには、ユーザはログイン レベル及びパスワードを
指定することが要求される。このパスワードは内部的に
カードによってそのカード見出し内の同一ログイン レ
ベルの対応するパスワードに対してアルゴリズム的にチ
ェックされる。カードユーザがそのファイルによって要
求されるよりも低いログイン レベルをもつファイルに
アクセスを得ることを試みている場合は、読出しあるい
は読出し／書込みのいずれかのためにファイルを開く許
可は拒否される。
個々の保安レベルに対するパスワードはカードが製造
されるときにカードの見出し内におかれる。パスワード
命令はロッグ オンされた保安レベルのユーザがそのレ
ベルあるいはそれ以下のレベルのパスワードを変更する
ことを許す。従って、パスワードが損失あるいは忘れた
場合は、これはより高い保安レベルにてカードにログイ
ンし、パスワード命令を使用して書き換えることができ
る。このため、失われたパスワードを回復する必要はな
い。
１つの保安レベルで許される連続の不成功の“ログイ
ン”試行回数は所定の回数に制限される。この回数を超
えると、カードそはの保安レベルをロックする、あるい
はカードの全てのデータベースを消去するように構成さ
れる。カードがロックするように構成された場合は、ロ
ックされたレベル以上のレベルはこれをアンロックする
ことができる。これによりカードの保守をロックされた
レベルより上の最低レベルに任すことが可能となる。失
敗の回数はEEPROMの見出し部分内の適当な“パスワード
失敗カウンタ（password failure counter）”内に記録
される。
オプションのパスワードを要求するファイルを保護す
ることも可能である。ファイルはカードと同一の方法で
必要であればそのファイルの保護バイト内にそのファイ
ルを消去するためのビットをセットすることによって個
別に保護することもできる。こうして、オプションのパ
スワードを要求するファイルを開くことを試みている者
は、所定の回数の試みのみが許され、これを超えた場合
は、カードのロックされたそのファイル内のデータの消
去が起こる。
第７図にはカード上のオペレーティング システムの
カードへの許可されないログインを防止するための部分
の流れ図が示される。ログイン命令がアクセスされるた
びに、パスワード失敗カウンタがパスワード失敗を反映
するように更新される。次に、与えられたパスワードが
カード見出し内のパスワードに対してチェックされる。
正しいパスワードが与えられた場合は、パスワード カ
ウンタが消去される。この機能は不成功のログイン試行
の後に失敗カウンタが失敗を反映するように更新される
前にカードからパワーを除去する装置を使用してのパス
ワードに対する巧妙な挑戦に対する保護を提供する。
アプリケーション ソフトウェアの開発を助けるため
に、高レベル ソフトウェア ライブラリがステーショ
ンと読出し／書込み装置並びにステーションとカードの
間の全ての相互作用を支援するために生成される。結果
として、アプリケーション プログラマはめんどうなカ
ード内部あるいは通信プロトコールの詳細にかかわる必
要はない。プログラマのコードはライブラリと直接にイ
ンタフェースし、ライブラリがカードとインタフェース
する。
ライブラリは４つのセクション、つまり、第６図に示
されるようなカード命令の直接マッピングを提供するた
めのカード ライブラリ セクション、読出し／書込み
命令の直接マッピングを提供するための読出し／書込み
ライブラリ セクション、カード及び／あるいは読出し
／書込み命令を含む命令ライブラリ セクション、及び
ステーション上に位置する共通制御機能を含む制御セク
ションに分割される。これら機能はポート及び論理デバ
イスの初期化、終端及び制御の詳細を含む。従って、こ
のライブラリはソフトウェア インタフェースとして機
能し、典型的なコンピュータ プロトコールと非常に類
似するデバイス及びファイルにアクセスする方法を提供
し、アプリケーション プログラマの負担を軽減する。
カードのオペレーティング システムは、レコードの
割り当て、レコードの解放及び不用部分の整理機能が提
供される。情報がファイルから削除されると、カードは
解放されたレコードを使用可能なレコードのプールに戻
し、不用部分の整理を遂行することによって使用レコー
ドを線形順序に並べる。この不用部分の整理を通じて、
カード上の全ての未使用のレコードがカード メモリの
終端に集められる。必要に応じて、追加レコードの割り
当てが、書込みがファイルの最後のレコードを越えたと
き自動的に遂行される。使用可能なレコードを常にカー
ドの端に維持することによって、ファイルに対する新た
なレコードが常にファイルの前に端を過ぎて割り当てら
れ、これにより個々のファイルのレコードの線形順序が
保持される。
レコードの割り当て及び解放に関する情報はステーシ
ョンの所のアプリケーションには提供されない。アプリ
ケーションは実現の詳細を認識することなく単に一連の
データをみるだけであるため保安が向上される。また、
原始フォーマットのアプリケーション ファイルへの直
接アクセスも通常保安クラス（Normal Security Clas
s）レベル内に発見される命令へのアクセスをもつユー
ザに許されない。全カードへのアクセスは、延長保安ク
ラス（Extended Security Class）レベル内に発見され
る命令へのアクセスを持つユーザにのみ許され、これに
よりカードの製造及びテストの時の機密が保持される。
第８図にはPDCシステムの通信プロトコール内での動
作のために配列されたソフトウェア階層が示される。ス
テーション18内のアプリケーション層181はカード10と
インタフェースし、また端末187の所のユーザと端末イ
ンタフェース182を通じてインタフェースし、さらにデ
ータベース インタフェース184を通じてオプションの
データベースとインタフェースする。カード10へのアク
セスを簡素化するために、アプリケーション層180は上
に説明のライブラリ層185とインタフェースする。一
方、ライブラリ層は読出し／書込み装置15とカード10と
の実際のトランザクションを扱うリンク層186とインタ
フェースする。
ステーション18は直列ポートを通じて読出し／書込み
装置15に接続されるが、これはカード10並びに読出し／
書込み装置15と直接に通信する。カードに向けられた全
てのメッセージは、従って、透明的に読出し／書込み装
置15を通じてカード10に送られる。宛先アドレスはメッ
セージのプリアンブル セクション内に発見される。本
発明に使用が適当なメッセージ フォーマットが第９図
に示されるが、これに関しては後に詳細に説明される。
読出し／書込み装置15及びカード10は両方ともデータ
リンク層186のステーションとの交信に同一の半二重
通信プロトコールを用いる。カード10は完全で受動であ
り、ステーション18との間のトランザクションを先導す
ることはできない。読出し／書込み装置15は、ステーシ
ョンにこれらの間を直列ポート内のキャリヤ検出リード
を介して“アテンション”信号を送ることができる点で
のみカード10と異なる。ステーション18はそのとき処理
している現在のトランザクションが完了した後にこの
“アテンション”信号に応答する。ステーションは次に
読出し／書込み装置15を尋問して、“アテンション”信
号の理由を決定する。読出し／書込み装置15がこのアテ
ンション信号を送る状況の一例として、カード10が読出
し／書込み装置15上の収容スロット（図示なし）内に挿
入され、ステーション18と通信できる位置にあるときこ
の信号が送られる。第２の例としては、カード10が読出
し／書込み装置15内のスロットから外されたときこの信
号が送られる。
読出し／書込みは２つの層、つまり、リンク層151及
び命令層152をもつ。リンク層151はステーション18とカ
ード10との間の透明媒体であり、この間で命令あるいは
応答を運ぶ。読出し／書込み装置15内のリンク層151
は、必要であれば、緩衝動作及びボー速度変換を提供す
る。カード10と読出し／書込み装置15の間の伝送速度は
19200ボーに保持される。ステーション18と読出し／書
込み装置15の間のボー速度が読出し／書込み装置15とカ
ード10の間のボー速度より遅い場合は、読出し／書込み
装置15はボー速度変換を行ない、メッセージをブロック
の一連のデータとして送ることができるように緩衝す
る。読出し／書込み装置内の第２のの層は命令層であ
る。この層は読出し／書込み装置内にあり、ステーショ
ン18から読出し／書込み装置に特にアドレスされた命令
に応答する。
プロトコール内のデータは通信リンクを通じてシリア
ルに１文字ずつ送られる。文字が１つの開始ビット及び
１つの停止ビットにてフレーム化される。文字の一連の
ブロックのメッセージが半二重プロトコールの制約内で
任意の時間に送られる。ステーション18と読出し／書込
み装置15あるいはカード10は所定のメッセージ パケッ
トにて情報を交換する。パケットは、パケット内のどこ
でデータが開始及び終端するかに関する制御情報及びメ
ッセージ データの保全性をチェックする情報を含む。
第９図には第８図との関連でより詳細に本発明の使用
に適当なメッセージ フォーマットが示される。ここ
で、ステーション18は読出し／書込み装置15あるいはカ
ード10にアドレスする。メッセージ フォーマットは読
出し／書込み装置15あるいはカード10をアドレスするた
めのプリアンブル91及びメッセージの開始をマークする
ためのフレーム開始制御シーケンス92（DLESTX）を含
む。メッセージ フォーマット内の次の欄はリンク状態
93であるが、これはメッセージの肯定応答（ACK）が送
信されたか否定応答（NAK）が送信されたかを示す情
報、伝送の際にエラーが発生したか否かを示す情報、及
び現在のメッセージの番号（タグ）を含む。個々のメッ
セージには番号が割り当てられる。メッセージ フォー
マットにはリンク状態バイト内の３つの最下位ビットを
使用するモジュラス８スキーム（modulus 8 scheme）が
使用される。
命令の次の欄はデータ欄94であり、これは伝送された
データ及びこれに続くメッセージの終端をマークするフ
レーム終端制御シーケンス95（DLE ETX）を含む。最後
に、２バイト チェックサム96がJ.G.フレッチャー（J.
G.Fletcher）によってIEEEトランザクション オン コ
ミュニケーション（IEEE Transactions on Communicati
ons）、Vol.Com−30、1982年１月、ページ247−252に掲
載の論文［シリアル伝送のための算術チェックサム（An
Arithmetic Checsum for Serial Transmissions）］に
おいて説明のアルゴリズムを使用して生成される。
読出し／書込み装置15あるいはカード10からステーシ
ョン18に戻されるメッセージ パケット応答はステーシ
ョンによって生成されるメッセージ パケットと同一で
ある。第９図に示されるメッセージ フォーマットは、
従って、全てのサブシステム間の通信に適用する。ステ
ーション18から送信されるメッセージのプリアンブルは
８バイトから成る。メッセージはこれら連続プリアンブ
ル文字の少なくとも３つがそれとの通信を試しているサ
ブシステムによって検出されたときステーション18によ
って正しく受信されたものとみなされる。
読出し／書込み装置15あるいはカード10との通信を実
現するためには、ステーション18は“リンク リセット
（link reset）”メッセージを送る。通信はステーショ
ンがNAKを受信したとき、あるいは応答が受信される前
に所定の時間が経過したとき失敗する。
読出し／書込み装置15との通信がいったん確立される
と、読出し／書込み装置はステーション18にカード10が
挿入されたこと、あるいは既に挿入されていることを通
知する。カード10が挿入されると、読出し／書込み装置
15はステーション18に“アテンション”信号を送る。ス
テーションが挿入されたカードが、例えば、磁気ストラ
イプのみをもつカードではなく、スマート カードであ
ることを決定すると、ステーションはカードを初期化す
るためにカードにリンク リセット メッセージを送
る。いったん初期化されると、カードはステーション18
内のアプリケーション層181からの命令をまつ。要求が
受信されると、これはカード10内の命令層101によって
処理され、応答がステーション18に戻される。この間、
カード10は次の命令を待つ。ステーション18はどのサブ
システムにアドレスし、どのメッセージを送るべきか、
つまり、リンク リセット メッセージを送るべきか、
命令を送るべきかを任意に選択できる。
第10図はステーション18に対するリンク層意志決定プ
ロセスを図解する流れ図である。通常のトランザクショ
ンの際の読出し／書込み装置15あるいはカード10との通
信において、ステーション18はメッセージを送信し、タ
イマをセットする。次に、ステーションがそれが通信を
試みているサブシステムからの応答を受信するか、所定
の時間がきれる。ステーションへのメッセージ応答内の
リンク状態バイトがACKを含む場合は、これはトランザ
クションが成功のうちに完了したことを示し、タグ値が
モジュラス８に増分される。この応答が次にステーショ
ン18内のアプリケーション層181に提供される。
否定応答、つまりNAKが受信された場合は、少なくと
ももう２回のリンク再試行が行なわれ、タグ値はそのま
まとされる。ステーションは再送信を要求せず、最後の
命令を送信する。肯定応答、つまりACKが３回の試行の
後に受信されない場合は、リンク レベル エラー回復
が始動される。
第11図は読出し／書込み装置15及びカード10の両方に
対するリンク層意志決定プロセスを図解する流れ図であ
る。第８図及び第10図の両方を参照することによって理
解できるように、通常のトランザクションの際のステー
ションへの通信において、読出し／書込み装置15あるい
はカード10は、個々のメッセージが受信されるたびに現
在の要求が新たなトランザクションであるか、あるいは
前のトランザクションに対する再送信要求であるかを決
定するためにタグを調べる。現在のタグ値が前のトラン
ザクションのタグ値と異なる場合は、その入りメッセー
ジは新たなトランザクションとして扱われる。現在のタ
グ値が前のタグ値に等しい場合は、ステーション18によ
って再送信が要求されていることを示す。読出し／書込
み装置15あるいはカード10は必ずそれが最後に処理した
妥当命令と関連するタグにて応答する。従って、現在の
送信が失敗すると、つまり、“不当メッセージ”の場合
は、リンク層は否定応答（NAK）及び最後の妥当タグに
て応答する。“零”命令は読出し／書込み装置15あるい
はカード10にその順番タグをそれが受信するタグにリセ
ットするよう命令する。リセット時に、読出し／書込み
装置15あるいはカード10は、入りメッセージが新たなメ
ッセージとして扱われることを保証するためにそのタグ
を不当値にする。
カード10とのセッションの終結は、ステーション18が
読出し／書込み装置15にカード10へのパワーを切るよう
に命令する、あるいはユーザがカード10を取り出すこと
によって行なわれる。後者の場合は、読出し／書込み装
置15が自動的に空のカード スロットへのパワーの供給
を中止し、ステーション18に“アテンション”信号を送
る。すると、ステーションは読出し／書込み装置15に
“状態要求”命令を送る。これに応答して、読出し／書
込み装置15はステーション18にカード10が取り出された
ことを報告し、リンク層はカード10との通信が３回失敗
した後にアプリケーション層に通信エラーを報告する。
これはアプリケーション層のみが読出し／書込み装置が
動作してないことを宣言できることから必要である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０６Ｋ 19/07 Ｇ０７Ｆ 7/08 Ｇ０７Ｆ 7/08 Ａ (72)発明者 ザヒヴ，アヴィ アメリカ合衆国 08904 ニュージャーシ イ，ハイランド パーク，ドナルドソン ストリート 120 (56)参考文献 特開 昭60−160491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−177585（ＪＰ，Ａ)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポータブル データ キャリヤ（10）の保
    安ファイル システムにおいて、該システムが ファイル見出し領域（35）及びファイル データ セグ
    メント領域（30）の両方を含み、該ファイル見出し領域
    が該ポータブル データ キャリヤ内のデータへのアク
    セスを試みている者の同定を検証するための第１のパス
    ワードを含み、該ファイル データ セグメント領域が
    変更が可能なデータを格納するための複数のファイル
    （41−48）を含み、要求トランザクションに対する該フ
    ァイル データ セグメント領域内の個々のファイルは
    固定長のレコードへ分割されかつ該ファイル データ
    セグメントを通して多数の位置のいずれにおいても記憶
    のために該ファイルに関連する変更可能なデータを有
    し、ファイルの各々の固定長レコードは同一のファイル
    IDを有し、各ファイルのための変更可能なデータはその
    ファイルに関連するデータ量における変化に応答して記
    憶のためのファイル データ セグメント領域を通して
    いずれの利用可能な多数位置へも割当て可能であり、該
    ファイル データ セグメントはさらに複数のファイル
    の少なくとも１つにおいてデータにアクセスしようと試
    みる個人の同定を検証するための少なくとも１つの第２
    のパスワードを含み、所望のトランザクションのための
    ファイル データ セグメント内の各ファイルへのアク
    セスが該ポータブル データ キャリヤ内でトランザク
    ションを行なうことを許可された者に指定された第２の
    パスワードによって制御されることを特徴とする保安フ
    ァイル システム。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該ポータブル データ キャリヤ内
    の個々のファイルが個人に許されたアクセスのタイプを
    定義するファイル許可（43−45）情報を含むことを特徴
    とする保安ファイル システム。
  3. 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該ポータブル データ キャリヤ内
    のファイル許可情報が読出し許可、書込み許可及び追加
    許可を含み、読出し許可をもつ第１のファイル（43）が
    個人がその中のデータを読み出すことのみを許し、書込
    み許可をもつ第２のファイル（44）が個人がその中のデ
    ータを読み出すこと及びその中にデータを書き込むこと
    を許し、そして読出し及び追加許可をもつ第３のファイ
    ル（45）が個人がその中のデータを読み出すことのみ及
    びこれにデータを追加することを許すことことを特徴と
    する保安ファイル システム。
  4. 【請求項４】請求の範囲第３項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、さらに最低保安レベル、最高保安レ
    ベル及びこれらの間の複数の他の保安レベルから成るよ
    うに階層的に配列された複数の保安レベルを含み、個々
    の保安レベルへのアクセスがその保安レベルのデータに
    アクセスすることを許可された者にのみ指定される対応
    するパスワードによって制御されることを特徴とする保
    安ファイル システム。
  5. 【請求項５】請求の範囲第４項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該ファイル許可情報が保安レベルに
    従って指定でき、第１の高い保安レベルが該第２のファ
    イル内のデータを読み出す許可及びこれにデータを書き
    込む許可をもち、第２の低い保安レベルが該第２のファ
    イルからデータを読み出すことのみの許可をもつことを
    特徴とする保安ファイル システム。
  6. 【請求項６】請求の範囲第４項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該ファイル許可情報が保安レベルに
    従って割り当て可能であり、第１の高保安レベルが該第
    ２のファイル内のデータを読み出すこと及びこれにデー
    タを書き込むことの許可をもち、第２の低保安レベルが
    該第２のファイル内のデータを読み出すことのみ及びこ
    れにデータを追加することの許可をもつことを特徴とす
    る保安ファイル システム。
  7. 【請求項７】請求の範囲第４項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、さらに該ポータブル データ キャ
    リヤ内のデータにアクセスすることを試みている者の同
    定を検証するためのデータ及び一意のアクセス コード
    が含まれ、該保安ファイル システムが、 全てのアクセスの試みを記録するための該ポータブル
    データ キャリヤにコードが外部から提供されるたびに
    カウントが増分されるカウンタ手段、 該外部から提供されたコードが該ポータブル データ
    キャリヤ内に格納されたコードと一致する場合に１つの
    指標を提供するための検証手段、 カウンタ手段によって増分されたカウントを前のカウン
    トにリセットするためのカウンタ リセット手段を含
    み、該カウンタ リセット手段が該検証手段が一致を示
    し、データ アクセスが許可されることを示したとき起
    動され、該カウンタ リセット手段が該検証手段が一致
    を示さない場合は起動されないことを特徴とする保安フ
    ァイル システム。
  8. 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該カウンタ手段が所定の番号までカ
    ウントし、この番号に達すると該ポータブル データ
    キャリヤから全てのデータを消去することを特徴とする
    保安ファイル システム。
  9. 【請求項９】請求の範囲第７項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該カウンタ手段が所定の番号までカ
    ウントし、この番号に達するとロックし、これによって
    それ以上のアクセスを阻止することを特徴とする保安フ
    ァイル システム。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第９項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該階層的に配列された複数の保安
    レベルが許可された者が該ポータブル データ キャリ
    ヤ内のロックされた保安レベルより高い保安レベル内の
    データへのアクセスを得ることを許し、該ポータブル
    データ キャリヤ内のより高い保安レベルが該ポータブ
    ル データ キャリヤを該ロックされた保安レベルにて
    アンロックすることができることを特徴とする保安ファ
    イル システム。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第４項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、さらに複数のファイルが含まれ、
    個々のファイルがその中にデータ及びその特定のファイ
    ル内のデータにアクセスすることを試みている者の同定
    を検証するためのそれと関連する一意のアクセス コー
    ドをもち、該保安ファイル システムが、 全てのアクセスの試みを記録するための該ポータブル
    データ キャリヤにコードが外部から提供されるたびに
    カウントが増分されるカウンタ手段、 該外部から提供されたコードが該保安ファイル システ
    ム内に格納されたコードと一致する場合に１つの指標を
    提供するための検証手段、 カウンタ手段によって増分されたカウントを前のカウン
    トにリセットするためのカウンタ リセット手段を含
    み、該カウンタ リセット手段が該検証手段が一致を示
    し、データ アクセスが許可されることを示したとき起
    動され、該カウンタ リセット手段が該検証手段が一致
    を示さない場合は起動されないことを特徴とする保安フ
    ァイル システム。
  12. 【請求項１２】請求の範囲第11項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該カウンタ手段が所定の番号まで
    カウントし、この番号に達するとアクセスが試みられて
    いるファイルから全てのデータを消去することを特徴と
    する保安ファイル システム。
  13. 【請求項１３】請求の範囲第11項に記載の保安ファイル
    システムにおいて、該カウンタ手段が所定の番号まで
    カウントし、この番号に達するとアクセスが試みられて
    いるファイルをロックし、これによってそれ以上のアク
    セスを阻止することを特徴とする保安ファイル システ
    ム。
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