JPH09319808A - 階層型電子現金方法およびこれに用いられる装置 - Google Patents

階層型電子現金方法およびこれに用いられる装置

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JPH09319808A
JPH09319808A JP13516796A JP13516796A JPH09319808A JP H09319808 A JPH09319808 A JP H09319808A JP 13516796 A JP13516796 A JP 13516796A JP 13516796 A JP13516796 A JP 13516796A JP H09319808 A JPH09319808 A JP H09319808A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プライバシを保証し、不正使用を防ぎ、かつ
通信量が少なく、分割利用を可能とする。 【解決手段】 利用者Ｕは鍵ＮU ，ＳＳU ，Ｋを生成し
（３０１，３０２）、ｘ，Ｋ，ＮU を公開鍵で暗号化し
（３０３）、Ｕ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を銀行Ｂへ送
り、ＢはＵとＥI の対をデータベース（２０１）に記録
し、Ｕの口座からｘを引き、ＥI を発行者Ｉへ送り、Ｉ
はＥI を秘密鍵で復号し（１０２）、ＥI とＮU の対を
データベース１０５に記録し、ｘ，ＮU を署名し（１０
４）、ＳI （ｘ，ＮU ）をＫで暗号化し（１０６）、そ
のＥK を銀行Ｂ経由で利用者Ｕへ送り、ＵはＥK をＫで
復号して（３０４）、Ｉの署名ＳI を得る。ＮU とＳI
を電子現金Ｃとする。支払時にＵはＮU とＣを小売店Ｗ
へ送り、Ｗは情報ｅをＵへ送り、Ｕは支払額ｙ（ｙ＜
ｘ）とｅをＳＳU で署名し、その署名ＳU とｙをＷへ送
り、Ｗは各署名の検証が合格で、かつｙ＜ｘなら、ｙの
支払を認める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気通信システ
ムやＩＣカードのような読み書き可能な記憶装置を介在
させて電子的な現金を実現する電子現金方法及びこれに
用いられる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気通信システムを用いた電子資金移動
が普及しつつある。一般に換金可能な証書（手形，小切
手など）は、証書の象徴的機能（証書を保持している人
に対して、証書に記載してある権利が供与されること）
を備えている。証書を電気通信システムで取り扱う場
合、証書はディジタル化されたデータであり、容易にコ
ピーを作成して複数回の換金が可能となる。プリペイド
カードのような電子的現金を実現するときにも、この問
題が生じる。すなわち、プリペイドカードをコピーする
ことで、不正に複数回の換金あるいは商品の購入が可能
となる。一方、クレジットカードでは、このような２重
使用の危険性はほとんどないが、その代わりに、利用者
の利用履歴がすべてカード会社に知られてしまうという
欠点がある（つまり、プライバシが保証されていな
い）。これら問題の解決策として、計算機能を備えたカ
ードで換金時にカード読み取り装置とカードとの間のデ
ータのやりとりを工夫することで、プライバシを保証
し、かつカードの２重使用を検出する方式が提案されて
いる。たとえば、Ｃｈａｕｍ，Ｆｉａｔ，Ｎａｏｒ：
‘Ｕｎｔｒａｃｅａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃ
ａｓｈ’，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＣＲＹＰＴＯ’８８があ
る。
【０００３】しかしながら、Ｃｈａｕｍ等の方法では、
ある程度の安全性（例えば、不正が成功する確率が１／
２30）を確保するため、支払処理における処理回数を繰
り返し（例えば、３０回）実行する必要があるため、通
信量がかなり大きくなる。また、一回発行した現金を分
割して利用することができない。さらに、電子現金の発
行者と利用者口座を管理する金融機関が同一であるた
め、各金融機関が電子現金を発行するという想定で構成
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、プ
ライバシを保証し、不正使用を防ぐことができ、しか
も、支払処理における通信量が少なく、分割利用が可能
で、さらに電子現金の発行者と利用者の口座を管理する
金融機関を階層的に分離するような電子現金方法を実現
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明では電子現金の
発行機関（発行者）と利用者の口座を管理する金融機関
（銀行）を階層的に分離した。そのとき、電子現金発行
処理において、発行者の公開鍵暗号を利用することによ
り、銀行に利用者の固有の情報を知られることなく、発
行者から電子現金を発行させることを可能とした。
【０００６】また、発行者と銀行が電子現金発行処理の
利用者固有情報を分散して管理し、不正発覚時に両者の
情報を合わせて不正者の特定を行うようにする。一方、
利用者の支払い処理を利用者の署名鍵を用いて行うこと
により、分割支払いを可能としている。つまり、支払い
額に対して利用者の署名を付けさせることにより、利用
者が一定金額以上の支払いをした場合、その不正行為を
証拠として提示できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の方法が適用さ
れるシステムの構成例を示す。電子現金発行機関の装置
（以降、発行者と呼ぶ）１００と、利用者情報（口座情
報）を管理する機関の装置（以降、単に銀行と呼ぶ）２
００と、電子現金を発行してもらう者の装置（以降、単
に利用者と呼ぶ）３００と、利用者より電子現金を受領
する機関の装置（以降、単に小売店と呼ぶ）４００とが
通信回線等を介して接続している場合を表す。これらは
ＩＣカードなどで接続されてもよい。
【０００８】なお、この実施例では、ｎ＝ＮU の場合に
ついて説明を行う。つまり、一般的にはｎ＝ｇ（ＮU ）
であるが、この実施例ではｇを恒等関数と考える。ま
た、Ｅ I （ｘ，Ｋ，ＮU ）は、ＥI （ｘ，Ｋ）とＥ
I （ＮU ）の結合と考えてよい。 （１）電子現金の発行処理 まず、利用者が、電子現金を発行してもらう場合を図２
を用いて説明する。
【０００９】発行者１００、銀行２００は、あらかじめ
公開鍵暗号方式、ディジタル署名方式（池野、小山著
「現代暗号理論」電子情報通信学会、等を参照）用の公
開鍵及び秘密鍵を生成して保持しているものとする。こ
こで、発行者１００は、公開鍵暗号用の公開鍵ＰＥI 及
びディジタル署名用の公開鍵ＰＳI を公開する。以下で
は、公開鍵ＰＥI を用いた暗号化関数ＥPEI をＥI と記
述し、公開鍵ＰＥI を公開することと暗号関数ＥI を公
開することと同一視する。同様に、ディジタル署名用の
公開鍵ＰＳI を公開することと、公開鍵ＰＳI を用いた
署名検証関数ＶI＝ＶPSI を公開することと同一視す
る。また、銀行２００は、ディジタル署名用の公開鍵Ｐ
ＳB 、つまり署名検証関数ＶB ＝ＶPSB を公開する。
【００１０】なお、公開鍵ＰＥI を用いた暗号関数ＥI
に対応して、ＰＥI に対応する秘密鍵ＳＥI を用いた復
号関数ＤI ＝ＤSEI を発行者１００は秘密に保持する、
つまり、ＳＥI を秘密に保持する。また、公開鍵ＰＳI
を用いた署名検証関数ＶI に対応して、ＰＳI に対応す
る秘密鍵ＳＳI を用いた署名生成関数ＳI ＝ＳSSI を発
行者１００は秘密に保持する、つまり、ＳＳI を秘密に
保持する。同様に、公開鍵ＰＳB を用いた署名検証関数
ＶB に対応して、ＰＳB に対応する秘密鍵ＳＳ B を用い
た署名生成関数ＳB ＝ＳSSB を銀行２００は秘密に保持
する、つまり、ＳＳB を秘密に保持する。
【００１１】利用者３００は、銀行の利用者の口座から
金額ｘを引き下ろすことを要請するための手続きを以下
の手順で行う。 １．利用者３００（Ｕ）は、ディジタル署名の鍵生成器
３０１を用いて、署名生成鍵ＳＳU つまり、署名生成関
数ＳU 及び署名検証鍵ＮU を生成する。また、秘密鍵暗
号（池野、小山著「現代暗号理論」電子情報通信学会、
等を参照）用の暗号鍵生成器３０２を用いて暗号鍵Ｋを
生成する。次に、発行者１００（Ｉ）の公開されている
暗号関数ＥI を計算する暗号器３０３を用いてＥ
I （ｘ，Ｋ，Ｎ U ）を計算し、金額ｘを利用者Ｕの口座
から引き下ろすことを要請するメッセージをＥI （ｘ，
Ｋ，ＮU ）とともに銀行２００（Ｂ）に送る。なお、こ
のメッセージは、利用者Ｕのディジタル署名等で認証さ
れていることが望ましい。
【００１２】２．銀行２００（Ｂ）は、利用者Ｕの口座
の残高をチェックし、その残高よりｘを減額し、さらに
利用者名ＵとＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を対として利用者デ
ータベース２０１に記録しておく、利用者Ｕの引き下ろ
し依頼メッセージも一緒に記録しておいてもよい。特に
その依頼メッセージに署名がなされていれば、後で証拠
能力があることになる。なお、利用者口座より残高を減
額する契機は、残高確認以降いつでもよい。
【００１３】次に、銀行２００は署名作成器２０２ＳB
を用いて、ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU）に対する銀行の署
名ｓB ＝ＳB （ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を計算し、
（ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ），ｓB ）を発行者１００
（Ｉ）に送付する。 ３．発行者１００（Ｉ）は、銀行Ｂより送られてきた署
名ｓB の正当性を署名検証器１０１で署名検証関数ＶB
により検証する。それが正しければ、復号器１０２で生
成鍵ＳＥI を用いて、ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を復号化し
てｘ，Ｋ，ＮUを求める。次に、銀行Ｂより送られてき
たｘと復号化により得られたｘの同一性を比較器１０３
により検証する。それが正しければ、署名生成器１０４
を用いて（ｘ，ＮU ）に対する署名ＳI （ｘ，ＮU ）を
作成する。
【００１４】また、ＮU とＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）とＫを
対として検査データベース１０５に登録する。ここで、
ＮU に対応する利用金額の合計額を初期値０とする。さ
らに、暗号器１０６を用いて、Ｋを暗号鍵として署名Ｓ
I （ｘ，ＮU ）を暗号化したＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））
を計算する。発行者ＩはＥK （ＳI （ｘ，Ｎ U ））を銀
行Ｂに送付する。
【００１５】４．銀行Ｂは発行者Ｉから送られてきたＥ
K （ＳI （ｘ，ＮU ））を利用者Ｕに送付する。 ５．利用者Ｕは、鍵Ｋと復号器３０４を用いて、送られ
てきたＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））を復号化して、発行者
Ｉの署名ＳI （ｘ，ＮU ）を求める。ここで、Ｃ＝（Ｎ
U ，ＳI （ｘ，ＮU ））を金額ｘの電子現金とする。
【００１６】この実施例では、ＮU を利用者が生成する
例を示しているが、他の機関、例えば発行者が生成する
ことにしてもよい。そのときには、利用者はＥI （ｘ，
Ｋ）を銀行Ｂへ送り、これに対し、銀行ＢはＥI （ｘ，
Ｋ，ＮU ）と同様の処理を行い、また発行者Ｉも同様に
処理して、（ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ））に対する署名を検証
し、更に復号してｘ，Ｋを得、その後、ＮU を生成し、
ｘ，ＮU に対して同様の処理を行い、またＥK （ＮU ）
を発行者が銀行を経由して利用者に送信することにな
る。 （２）電子現金の支払 次に、利用者３００（Ｕ）が、発行者１００（Ｉ）より
発行された額面がｘの電子現金Ｃを用いて小売店４００
（Ｗ）で金額ｙ（ｙ＜ｘ）を支払う場合について図３を
用いて説明する。
【００１７】１．利用者Ｕは、金額ｘ及び電子現金Ｃ＝
（ＮU ，ＳI （ｘ，ＮU ））を小売店Ｗに送る。 ２．小売店４００（Ｗ）は、署名検証器４０１を用い
て、発行者署名ＳI （ｘ，ＮU ）の正当性を署名検証関
数ＶI により検証する。正しければ、一方向関数演算器
４０２（ｆ）を用いて時間Ｔｉｍｅと、Ｗに依存する値
ＸW （例えば、Ｗの識別子ＩＤW やＷの署名用検証鍵Ｎ
W ）からｅ＝ｆ（Ｔｉｍｅ，ＸW ）を生成し、Ｔｉｍ
ｅ，ＸW ，ｅを利用者Ｕに送る。
【００１８】３．利用者Ｕは、一方向関数演算器３０６
（ｆ）及び比較器３０７を用いてｅ＝ｆ（Ｔｉｍｅ，Ｘ
W ）を満足するかどうかを検証する。正しければ、署名
生成器３０５を用いて、送られてきたｅ及び支払い金額
ｙ（ｙ＜ｘ）に対する利用者の署名ＳU （ｅ，ｙ）を署
名生成鍵ＳＳU により計算し、ｙ，ＳU （ｅ，ｙ）を小
売店Ｗに送付する。
【００１９】４．小売店Ｗは、署名検証器４０４を用い
て、利用者署名ＳU （ｅ，ｙ）の正当性を署名検証鍵Ｎ
U により検証し、さらに、比較器４０３を用いて、ｙ＜
ｘを検証する。いずれも正しければ、該当利用金額ｙの
電子現金による支払いを認める。 （３）決済 最後に、小売店４００（Ｗ）と銀行２００（Ｂ）の間の
決済方法について図４を用いて説明する。
【００２０】小売店Ｗは決済のためにまず発行者Ｉに利
用者Ｕと小売店Ｗの間の相互通信文Ｈ＝（ｘ，ＮU ，Ｓ
I （ｘ，ＮU ），Ｔｉｍｅ，ＸW ，ｅ，ｙ，ＳU （ｅ，
ｙ））を送信する。発行者Ｉは、相互通信文Ｈに含まれ
る利用者の署名検証用鍵ＮU が検査データベース１０５
に登録されているかどうかを検査する。登録されていれ
ば、加算器１０７及び比較器１０９を用いて、ＮU に対
応する利用金額の合計値ＹをＹ＋ｙに更新し、さらにＹ
＋ｙがｘを越えないことを検査する。また、相互通信文
Ｈを履歴データベース１０８に登録する。
【００２１】この検査が正しければ小売店Ｗの銀行口座
に金額ｙを振り込むように銀行に要請する。このとき、
小売店Ｗの口座を持つ銀行は利用者Ｕの口座がある銀行
Ｂでなくても良い。さらに、Ｙ＋ｙ＝ｘならば、検査デ
ータベース１０５からＮU を削除する。ＮU が検査デー
タベース１０５に登録されていない場合は、利用者Ｕに
よる不正支払いが行われたものとして、不正者特定処理
を行う。また、Ｙ＋ｙ＞ｘならば、検査データベース１
０５からＮU を削除すると共に、やはり、利用者Ｕによ
る不正支払いが行われたものとして、不正者特定処理を
行う。
【００２２】不正者特定処理では、発行者Ｉは、履歴デ
ータベース１０８より不正行為の証拠となる情報と共に
検査データベース１０５より（ｘ，Ｋ，ＮU ），Ｅ
I （ｘ，Ｋ，ＮU ）を銀行Ｂに送付する。銀行Ｂは、不
正行為の証拠（不正支払いに関連する全ての相互通信文
Ｈ）の正当性をＮU と署名検証器２０３を用いて検証
し、正しければＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）をキーにして利用
者データベース２０１より不正利用者Ｕを特定する。
【００２３】次に装置１００，２００，３００，４００
の機能構成を図を参照して説明する。これらの図におい
て図２乃至図４中に示し、対応する部分には同一符号を
付けて重複説明を省略する。利用者装置１００を図５に
示す。キーボードのような入力手段３０８により金額ｘ
や支払額ｙ、利用者識別子Ｗなどを制御手段３０９に入
力することができ、この利用者装置Ｕがその利用者Ｕに
専用の場合は、利用者識別子Ｕは制御手段３０９内に予
め記憶しておいてもよい。ｘ，Ｕ，ＥI （ｘ，Ｋ，
ＮU ）は送信手段３１０により銀行Ｂへ送信され、銀行
Ｂよりの暗号情報ＥK （ＳI （ｘ，ＮU ））は受領手段
３１１で受信される。鍵生成器３０１、暗号鍵生成器３
０２、暗号器３０３、復号器３０４の各動作の開始制御
は制御手段３０９により行われ、送信手段３１０の送信
制御も制御手段３０９で行われ、受信手段３１１の受信
は制御手段３０９に通知される。
【００２４】署名生成器３０５、一方向関数演算器３０
６、比較器３０７の動作開始制御も制御手段３０９によ
り行われ、また制御手段３０９は比較器３０７の比較結
果に応じて各部の制御を行う。電子現金Ｃ＝（ＮU ，Ｓ
I （ｘ，ＮU ）），ｘ，利用者署名ＳU （ｅ，ｙ），ｙ
の小売店Ｗへの送信は、制御手段３０９の制御により送
信手段３１２により行われる。小売店Ｗよりのｅ，Ｔｉ
ｍｅ，ＸW などの信号は受信手段３１３で受信され、各
情報ｅ，Ｔｉｍｅ，ＸW とは分離され、またその受信は
制御手段３０９へ通知される。
【００２５】図６に銀行２００を示す。利用者Ｕよりの
情報は受信手段２０４で受信され、各情報に分離される
と共に受信通知が制御手段２０５へなされ、制御手段２
０５は利用者データベース２０１の書込み制御、検索、
読出し制御、署名作成器２０２、署名検証器２０３の動
作開始制御などを行い、制御手段２０５の制御のもと
に、ＳB （ｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ））、ｘ，Ｅ
I （ｘ，Ｋ，ＮU ）の発行者Ｉへの送信が送信手段２０
６により行われる。
【００２６】発行者Ｉからの情報は受信手段２０７で受
信され、電子現金発行用のＥK （Ｓ I （ｘ，ＮU ））
と、不正者特定要求情報とに分離され、前者は送信手段
２０８により利用者Ｕへ送信される。受信手段２０７の
受信は制御手段２０５へ通知され、送信手段２０８の送
信が制御手段２０５により制御される。不正者特定要求
情報が受信されると、その特定のため処理を制御手段２
０５の制御のもとに行われ、不正者が特定されると出力
手段２０９より外部に通知し、所要の処理がなされるよ
うにされる。
【００２７】図７に小売店４００を示す。利用者Ｕから
の情報は受信手段４０５で受信され、各情報に分離さ
れ、また制御手段４０６へ通知され、制御手段４０６は
署名検証器４０１，４０４、比較器４０３、一方向関数
演算器４０２の動作開始制御を、電子現金Ｃの受信と利
用者署名ＳU （ｅ，ｙ）の受信とに対応して行う。また
時計４０７を備え、これより時刻情報Ｔｉｍｅが制御手
段４０６へ入力される。小売店Ｗに依存した情報ＸW は
制御手段４０６内に記憶されている。ｅ，Ｔｉｍｅ，Ｘ
W は制御手段４０６の制御のもとに送信手段４０８より
利用者Ｕへ送信される。署名検証器４０１，４０４の各
検証結果、比較器４０３の比較結果は制御手段４０６へ
入力され、制御手段４０６はこれら結果入力に応じて、
決済要求のための相互通信Ｈを送信手段４０９により発
行者Ｉへ送信する。
【００２８】図８に発行者１００を示す。制御手段１１
０は署名検証器１０１、復号器１０２、比較器１０３、
署名生成器１０４、暗号器１０６、加算器１０７、比較
器１０９の各動作の開始制御、検査データベース１０５
及び履歴データベース１０８の書込み、検索、読出し、
の各制御を行う。銀行Ｂよりの情報は受信手段１１１で
受信され、その各情報は分離されると共に制御手段１１
０へ通知され、制御手段１１０は前述した処理を実行す
るように各部を制御する。小売店Ｗよりの情報は受信手
段１１２で受信され、各情報に分離され、また制御手段
１１０の制御により前述した処理を実行させる。その結
果、決済を認める場合は、送信手段１１３により、小売
店Ｗの口座がある銀行へｙ，ＸW を送信して、ｙの振込
みを依頼する。電子現金用の暗号ＥK （ＳI （ｘ，
ＮU ））、不正者特定要求情報は制御手段１１０の制御
のもとに送信手段１１４により銀行Ｂへ送信される。
【００２９】上述における装置１００，２００，３０
０，４００の各部は１つの電子計算機により多くの部分
が処理されるように構成されたり、数個のＤＳＰ（デジ
タル信号処理器）で構成され、必ずしも、各部が１つの
ハードウェアとして構成されないことが一般である。
【００３０】
【発明の効果】この発明は、Ｃｈａｕｍらの方式と同様
に、利用者のプライバシを保証でき、かつ不正使用を検
出できる、という特徴を備えている。さらに、この発明
は、Ｃｈａｕｍらの方式よりも支払処理における通信量
を少なくすることができる。また、分割利用が可能で、
さらに電子現金の発行者と利用者の口座を管理する金融
機関を階層的に分離することができる。
【００３１】例えば、Ｃｈａｕｍ等の方法では、電子現
金の支払において、不正が成功する確率が１／２30のと
き、処理回数を３０回実行する必要があるため、一方向
性関数の出力サイズを１２８ビットとすると、少なくと
も（３×１２８×３０）＝１１５２０ビットの通信量を
必要とする。一方、この発明での支払処理においては、
ｙ，ｅ及びそれに対する利用者の署名のサイズが通信量
となる。ｙ，ｅ（さらにＴｉｍｅ，ＸW ）のサイズの合
計は高々２００ビット程度あれば十分である。署名のサ
イズを１０２４ビットとすると高々１２００ビット程度
となる。
【００３２】従って、この発明の通信量は、支払処理時
における通信量を１０倍程度少なくすることが可能であ
る。また、この発明では発行した電子現金を合計が額面
金額になるまで何回でも分割して利用が可能である。さ
らに、電子現金の発行者と利用者口座を管理する金融機
関（銀行）を階層的に分離しており、発行者は、それぞ
れの銀行から流通したり銀行に還流される電子現金の額
を監視することが可能となる。従って、発行者は、ある
銀行を通じて流通する電子現金の額を事前にその銀行が
担保した金額を越えないように管理することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明方法が適用されるシステム構成例を示
すブロック図。
【図２】この発明方法による電子現金発行処理における
機能構成を示すブロック図。
【図３】この発明方法による電子現金支払処理における
機能構成を示すブロック図。
【図４】この発明方法による電子現金の決済処理におけ
る機能構成を示す図。
【図５】この発明による利用者装置の機能構成例を示す
ブロック図。
【図６】この発明による銀行装置の機能構成例を示すブ
ロック図。
【図７】この発明による小売店装置の機能構成例を示す
ブロック図。
【図８】この発明による発行者装置の機能構成例を示す
ブロック図。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子現金を発行する機関の装置（以降、
    単に発行者と呼ぶ）と、利用者情報（口座情報）を管理
    する機関の装置（以降、単に銀行と呼ぶ）と、電子現金
    を発行してもらう者の装置（以降、単に利用者と呼ぶ）
    とより構成されたシステムにおいて、 発行者は、暗号関数ＥI と署名検証関数ＶI を公開し、 利用者は、暗号鍵Ｋを生成し、銀行に金額ｘを利用者の
    口座から引き下ろすことを要請すると共に、ＥI （ｘ，
    Ｋ）を計算して銀行に送り、 銀行は、利用者の口座から金額ｘを減額し、（ｘ，ＥI
    （ｘ，Ｋ）），を発行者に送付すると共に、利用者名と
    ＥI （ｘ，Ｋ）を対として利用者データベースに記録
    し、 発行者は、復号関数ＤI を用いて、ＥI （ｘ，Ｋ）を復
    号化してｘ，Ｋを得て、利用者の署名検証用鍵ＮU と関
    数ｇで関係づけられるｎ＝ｇ（ＮU ）に対する署名ＳI
    （ｘ，ｎ）を作成すると同時に、ｎ及びＥI （ｘ，Ｋ）
    を検査データベースに登録し、さらにＫを暗号鍵として
    ＳI （ｘ，ｎ）を暗号化したＥK （ＳI（ｘ，ｎ））を
    計算し、それを銀行に送付し、 銀行は発行者から送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ｎ））
    を利用者に送付し、 利用者は、送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ｎ））を復号
    化して、ＳI （ｘ，ｎ）を得て、 （ＮU ，ＳI （ｘ，ｎ））を金額ｘの電子現金とするこ
    とを特徴とする階層型電子現金方法。
  2. 【請求項２】 電子現金を発行する機関の装置（以降、
    単に発行者と呼ぶ）と、利用者情報（口座情報）を管理
    する機関の装置（以降、単に銀行と呼ぶ）と、電子現金
    を発行してもらう者の装置（以降、単に利用者と呼ぶ）
    とより構成されたシステムにおいて、 発行者は、暗号関数ＥI と署名検証関数ＶI を公開し、 利用者は、署名検証鍵ＮU 、署名生成鍵ＳＳU 、暗号鍵
    Ｋを生成し、銀行に金額ｘを利用者の口座から引き下ろ
    すことを要請すると共に、ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU）を計算
    して銀行へ送り、 銀行は、利用者の口座から金額ｘを減額し、（ｘ，ＥI
    （ｘ，Ｋ，ＮU ）を発行者に送付すると共に、利用者名
    とＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を対として利用者データベース
    に記録し、 発行者は、復号関数ＤI を用いて、ＥI （ｘ，Ｋ，
    ＮU ）を復号化してｘ，Ｋ，ＮU を得て、ｎ＝ｇ
    （ＮU ）に対する署名ＳI （ｘ，ｎ）を作成すると同時
    に、ｎ及びＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を検査データベースに
    登録し、更にＫを暗号鍵としてＳI （ｘ，ｎ）を暗号化
    したＥK （ＳI （ｘ，ｎ））を計算し、それを銀行に送
    付し、 銀行は発行者から送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ｎ））
    を利用者に送付し、 利用者は、送られてきたＥK （ＳI （ｘ，ｎ））を復号
    化して、ＳI （ｘ，ｎ）を得て、（ＮU ，ＳI （ｘ，
    ｎ））を金額ｘの電子現金とすることを特徴とする階層
    型電子現金方法。
  3. 【請求項３】 銀行はｘ，ＥI に対し署名ＳB （ｘ，Ｅ
    I ）を作成してそのＳB （ｘ，ＥI ）を、上記ｘ及びＥ
    I を発行者に送付する際に発行者へ送り、 発行者は署名ＳB （ｘ，ＥI ）の正当性を検証しそれが
    正しければ、上記復号関数ＤI による復号化を行い、ま
    た上記復号化されたｘと、銀行より送付されたｘとを比
    較し、両者が一致した場合に上記署名ＳI を生成するこ
    とを特徴とする請求項１又は２記載の階層型電子現金方
    法。
  4. 【請求項４】 電子現金を受領する機関の装置（以降、
    単に小売店と呼ぶ）で利用者が電子現金を使用する際
    に、 小売店は、情報ｅを生成し、それを利用者に送り、 利用者は、送られてきたｅ及び支払い金額ｙ（ｙ＜ｘ）
    に対する利用者の署名ＳU （ｅ，ｙ）を計算し、（ｘ，
    ＮU ，ＳI （ｘ，ｎ））及び（ｙ，ＳU （ｅ，ｙ））を
    小売店に送付し、 小売店は、発行者署名ＳI （ｘ，ｎ）の正当性を署名検
    証関数ＶI を用いて検証し、さらに利用者署名Ｓ
    U （ｅ，ｙ）の正当性をＮU を用いて検証し、併せて、
    ｙ＜ｘを検証し、 いずれの検証も正しければ、該当利用金額ｙの電子現金
    による支払いを認めることを特徴とする請求項１乃至３
    の何れかに記載の階層型電子現金方法。
  5. 【請求項５】 小売店は上記発行者署名ＳI （ｘ，ｎ）
    の正当性を検証し、正しければ、時間Ｔｉｍｅ，及びＷ
    に依存する値ＸW を変数とする一方向関数ｆ（Ｔｉｍ
    ｅ，ＸW ）を演算して上記情報ｅを生成し、ｅと共にＴ
    ｉｍｅ，及びＸ W も利用者へ送り、 利用者はＴｉｍｅ，ＸW を変数とする一方向関数ｅ＝ｆ
    （Ｔｉｍｅ，ＸW ）を演算し、このｅと送られて来たｅ
    とを比較し、一致した場合に、上記（ｙ，ＳU（ｅ，
    ｙ））の小売店への送付を行うことを特徴とする請求項
    ４記載の階層型電子現金方法。
  6. 【請求項６】 小売店が受領した電子現金を銀行で決済
    する際に、 小売店は発行者に利用者と小売店の間の相互通信文を送
    信し、 発行者は、相互通信文より得られる情報ｎが検査データ
    ベースに登録されているかどうかを検査し、登録されて
    いれば、ｎに対応する利用金額の合計値ＹをＹ＋ｙに更
    新し、Ｙ＋ｙがｘを越えないことを検査し、この検査が
    正しければ小売店の銀行口座に金額ｙを振り込むように
    銀行に要請し、さらに、Ｙ＋ｙ＝ｘならば、検査データ
    ベースからｎを削除し、Ｙ＋ｙ＞ｘならば、検査データ
    ベースからｎを削除すると共に、利用者による不正支払
    いが行われたものとして、ＥI を銀行に送付し、銀行の
    利用者データベースの情報より不正利用者名を特定する
    ことを特徴とする請求項４又は５記載の階層型電子現金
    方法。
  7. 【請求項７】 金額ｘ、支払額ｙを入力する入力手段
    と、 暗号鍵Ｋを生成する暗号鍵生成手段と、 署名生成鍵ＳＳU 及び署名検証鍵ＮU を生成する鍵生成
    手段と、 電子現金発行機関Ｉの公開暗号関数ＥI で上記金額ｘ，
    鍵Ｋ，ＮU を暗号化する暗号化手段と、 上記暗号化手段により生成された暗号情報ＥI （ｘ，
    Ｋ，ＮU ）、利用者識別子Ｕと、その利用者の口座から
    金額ｘを引き下ろす要請のメッセージを利用者情報管理
    機関へ送信する手段と、 上記利用者情報管理機関よりの信号を受信する手段と、 その受信信号を上記鍵Ｋで復号化して上記電子現金発行
    機関の署名ＳI （ｘ，ＮU ）を得る復号化手段と、 電子現金受領機関Ｗより信号を受信する手段と、 そのＷよりの受信信号中の情報ｅ及び上記支払額ｙに対
    し上記署名生成鍵で利用者署名ＳU （ｅ，ｙ）を生成す
    る署名生成手段と、 上記金額ｘ，支払額ｙ，鍵ＮU ，署名ＳI （ｘ，
    ＮU ），ＳU （ｅ，ｙ）を上記電子現金受領機関Ｗへ送
    信する手段と、 上記各手段を制御する制御手段と、 を具備する電子現金利用者装置。
  8. 【請求項８】 利用者機関Ｕから暗号情報ＥI （ｘ，
    Ｋ，ＮU ）、利用者識別子Ｕ、利用者口座から金額ｘを
    引き下ろす要請メッセージよりなる信号を受信する手段
    と、 上記金額ｘを上記利用者識別子Ｕの口座から引き下ろし
    手段と、 上記受信したＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）とＵが対として記録
    される利用者データベースと、 上記受信したｘ，ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を電子現金発行
    機関Ｉへ送信する手段と、 上記電子現金発行機関Ｉからの信号を受信する手段と、 暗号化情報を上記利用者機関へ送信する手段と、 上記受信したＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）により上記利用者デ
    ータベースから対応する利用者識別子Ｕを検索する手段
    と、 上記各手段を制御する制御手段と、 を具備する電子現金利用者情報管理機関装置。
  9. 【請求項９】 利用者情報管理機関Ｂからの復号化情報
    ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU）、金額ｘを受信する手段と、 上記受信した情報ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）を公開鍵暗号方
    式の秘密鍵により復号化してｘ，Ｋ，ＮU を得る復号化
    手段と、 上記ＮU と上記ＥI （ｘ，Ｋ，ＮU ）と利用合計Ｙ＝０
    を組として記録される検査データベースと、 上記ｘとＮU に対し、発行者署名ＳI （ｘ，ＮU ）を生
    成する署名生成手段と、 上記発行者署名ＳI （ｘ，ＮU ）を上記Ｋを鍵として暗
    号化する暗号化手段と、 電子現金受領機関Ｗから相互通信情報Ｈを受信する手段
    と、 受信したＨ中のＮU に対する利用合計Ｙを上記検査デー
    タベースから読出す手段と、 上記読取されたＹに上記受信したＨ中のｙを加算して利
    用合計Ｙを更新する手段と、 上記更新されたＹが上記受信したＨ中のｘを越えている
    かを検査する手段と、 上記Ｙがｘを越えていなければ利用者情報管理機関へ、
    受信したＨ中のＸW の口座にｙを振込む要請メッセージ
    を送信する手段と、 上記受信したＨを記録する履歴データベースと、 上記更新したＹがｘと一致、又はｘを越えると、上記Ｎ
    U に対する上記検査データベースの記録を除去する手段
    と、 上記更新したＹがｘを越えると、そのＮU のＥI （ｘ，
    Ｋ，ＮU ）を上記検査データベースから読出す手段と、 上記暗号化手段の暗号化情報、上記読出されたＥ
    I （ｘ，Ｋ，ＮU ）を利用者情報管理機関Ｂへ送信する
    手段と、 上記各手段を制御する制御手段と、 を具備する電子現金発行機関装置。
  10. 【請求項１０】 利用者機関Ｕからの電子現金Ｃ、金額
    ｘ、支払額ｙ、利用者署名ＳU （ｅ，ｙ）を受信する手
    段と、 上記受信した電子現金Ｃ中の発行者署名を検証する署名
    検証手段と、 上記受信された利用者署名を検証する署名検証手段と、 上記受信した支払額ｙが受信した金額ｘ以下であるかを
    検証する手段と、 電子現金受領機関Ｗに依存する情報ＸW を変数とする情
    報ｅを生成する手段と、 上記情報ｅを上記利用者機関Ｕへ送信する手段と、 上記利用者機関Ｕと電子現金受領機関Ｗ間の相互通信Ｈ
    を電子現金発行機関Ｉへ送信する手段と、 上記各手段を制御する制御手段と、 を具備する電子現金受領機関装置。
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