JPH10228524A - 識別カードとの暗号化通信のための近距離場人体結合のためのシステム及び方法 - Google Patents

識別カードとの暗号化通信のための近距離場人体結合のためのシステム及び方法

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JPH10228524A
JPH10228524A JP9308656A JP30865697A JPH10228524A JP H10228524 A JPH10228524 A JP H10228524A JP 9308656 A JP9308656 A JP 9308656A JP 30865697 A JP30865697 A JP 30865697A JP H10228524 A JPH10228524 A JP H10228524A
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ドン・コパースミス
Prabhakar Raghavan
プラブハッカー・ラグハヴァン
Thomas G Zimmerman
トーマス・ジィ・ジマーマン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユーザに関する情報を伝送するための通信媒
体として人体を利用し、ユーザがプライバシを保護する
ことを可能にする装置及び方法を提供する。 【解決手段】 データを符号化し、送信機から受信機に
人体を伝送媒体として転送する装置及び方法が開示され
る。送信機は電界発生器、電界を変調することにより作
用するデータ符号器、及び人体を通じて電界を結合する
電極を含む。受信器は、人体の一部に物理的に接触する
かまたは近接し、人体を通じて伝搬される電界を検出す
る電極、及び変調された電界からデータを抽出する復調
器を含む。受信機に接続されるオーセンチケータが、符
号化データを処理し、伝送の確実性を確認する。本装置
及び方法は、送信機の所有者を識別し、許可するために
使用される。所有者が次に、物品及びサービスへの安全
なアクセスを有し、その配布を獲得できる。こうしたサ
ービスには、金、電話の特権、建物の立入り、及び商品
の配給などが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、電子通信シ
ステムに関し、特に、情報及びサービスをアクセスする
ための、個人の電磁気的に符号化される識別媒体の使用
に関する。本発明は特に、クレジット・カードやＩＤバ
ッジなどに適用され得る。
【０００２】
【従来の技術】通信媒体としての電磁場の使用は、今日
の社会では普遍的である。有線などの物理媒体を通じる
通信、及び同報ラジオ及びテレビジョンなどの無線通信
は、両者とも普及しており、一般的である。こうした通
信には、地球から数百万キロメートル離れた宇宙探査機
との無線通信などの長距離に及ぶもの、閉回路テレビジ
ョンまたは端末を用いてローカル・サーバと通信するク
ライアントなどの、非常に短い距離のものが含まれる。
【０００３】状況によっては、トランザクションの期間
中、ユーザが物理的に端末または通信システムのところ
に存在する。端末は全ての関心のあるユーザにとって使
用可能であり、端末により提供されるサービスを必要と
するユーザが、そうした端末を探し出し、それを用いて
トランザクションを形成する。こうした端末の例に、公
衆電話及び自動窓口機（ＡＴＭ）がある。
【０００４】多くのトランザクションが、ユーザの識別
を確認するために、またはトランザクションを許可する
ために、或いはサービスに対して課金するなどのため
に、携帯手段の使用に関わる。しばしばこの手段は、磁
気的に符号化されたストライプを有するカードの形式を
取り、これが端末により読み取られる。例えば、ＡＴＭ
から現金を求めるユーザは、ＡＴＭの正面に立ち、彼
（または彼女）自身のカードを挿入し、メニュー・プロ
ンプト式のトランザクション命令に従い、個人識別番号
（ＰＩＮ：Personal Identification Number）をキー入
力する。トランザクションの許可はユーザの識別の確認
にもとづき、このユーザ識別は、（ｉ）ユーザによる許
可カードの所有、及び（ｉｉ）ユーザのＰＩＮの知識の
組み合わせにもとづく。
【０００５】ＡＴＭは一般に外に配置されるので、ユー
ザにとって多数の欠点が存在する。１つは、ユーザが彼
（または彼女）のＰＩＮをトランザクションの始めにキ
ー入力しなければならない。かなり奥まったＡＴＭにお
いてさえも、侵害者がキー入力の際に、ＰＩＮを観察す
る可能性がある。同じ欠点が、公衆電話ブースのテレフ
ォン・カードまたは呼び出しカード（calling card）呼
び出しなどの、他の公衆トランザクションにおいても当
てはまる。
【０００６】ユーザはまた、トランザクションの間に襲
われたり、彼（または彼女）のカードまたは現金を奪わ
れ、盗まれたりし易い。更に、多くのＡＴＭは、第１の
トランザクションの後に、カード部分をスロットから抜
き出すことにより、動作する。ユーザはカードを取り出
し、彼（または彼女）がもはやトランザクションを要求
しないことを示すことも、或いはカードをそこに残し、
別のトランザクションのために命令をキー入力すること
もできる。第２のトランザクションの間、カードは正に
そこにオープン状態で置かれるので、それに手を伸ば
し、奪い、走り去ろうとする者にとって、手に入りやす
い。従って、ユーザがＡＴＭカードを扱っていたり、使
用中のその入手の容易さは、紛失または盗難を受け易い
弱みを示すものである。
【０００７】従って、こうした手段を所有者以外の人間
にとって入手しにくくすることにより、盗難または襲撃
に対するユーザの弱みを低減する通信形式が待望され
る。
【０００８】電子通信を実現する最近登場した新たなア
プローチは、人体が主に電解液から成り、従ってそれ自
身、電気信号を伝搬できるという事実を利用する。
【０００９】David Allport、Neil Gershenfeld、及びT
homas Zimmermanによる係属中の米国特許出願（通し番
号は未取得）"Non-Contact System for Sensing and Si
gnaling by Externally Induced Intra-Body Currents
（外部誘起体内電流による反応及び信号のための無コン
タクト・システム）"では、送信機及び受信機が、ユー
ザの接触または接近により、ユーザの人体を通じて結合
される無線システムが述べられる（電気グラウンドとし
て扱われる床との接近により、電気回路が形成され
る）。
【００１０】送信機は低周波の低電力の信号を生成し、
これが容量結合を通じて、ユーザの体内を変位電流とし
て流れる。ユーザの人体は伝導媒体として作用する。ユ
ーザの人体に容量結合される受信機は、ユーザの人体か
ら流れ込む変位電流に応答して、低周波信号を検出す
る。
【００１１】送信機により伝送される信号は、好適に
は、伝送される情報により擬似ランダム・コードを用い
て変調される搬送波であり、拡散スペクトル（spread s
pectrum）信号を生成する。こうした変調は耐雑音性を
提供し、各々が異なる変調コードを使用する複数の送信
機が同時に動作することを可能にする。
【００１２】電極は好適には小さく平坦であり、電子装
置を人体に接続するために使用される。電極は、腕時
計、衣類、または靴など、常に人体と接触する品目内に
組み込まれ得る。電極はまた、例えば札入れ内に入れて
持ち運ばれるクレジット・カードなどの、人体と直接接
触しないが、非常に接近する品目内にも埋め込まれ得
る。
【００１３】こうしたシステムの更に別の特定の面が、
新聞記事"Can Touch This"、San Jose Mercury News、O
ct．21、1996、及びZimmermanによる"Personal Area Ne
tworks：Near-Field Intrabody Communication"、IBM S
ystems Journal、Vol．35、Nos．3、4、1996に述べられ
ている。前者の記事では、被会見者の"取り扱われるべ
き残りの問題は、ユーザがこうした装置により伝送され
る情報を制御し、制限しようとする場合のプライバシの
問題である"との発言が引用されている。
【００１４】従って、これらの従来システムは、敵によ
る故意でない傍受及び再生を回避する方法を教示しな
い。椎体間（inter-body）ＥＦ通信が、特に金銭交換ま
たは識別確認などの、侵入を受けやすいアプリケーショ
ンにおいてどのように使用され得るかに関する問いは、
上述の参考文献では解決されていない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、人体をユーザに関する情報を伝送するための通信媒
体として利用し、ユーザがプライバシを保護することを
可能にする装置及び方法を提供することである。
【００１６】本発明の別の目的は、人体をユーザに関す
る情報を伝送するための通信媒体として利用し、ユーザ
により情報のアクセスを許可されないまたは所望されな
い当事者に対して、情報の機密性を保護する装置及び方
法を提供することである。
【００１７】本発明の更に別の目的は、人体をユーザに
関する情報を伝送するための通信媒体として利用し、無
許可の当事者が、明らかにユーザにより発信されるメッ
セージを生成することを許可しない装置及び方法を提供
することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】これらの及び他の目的を
達成するために、本発明によれば、静電場結合により外
部的に誘起される小電流を人体内に生成し、すぐ近くの
装置間で無線識別及び確認を提供する装置及び方法を提
供する。
【００１９】本発明は、人体を通じる伝送のためにデー
タを暗号化する装置及び方法を提供し、これは変調され
た電場を使用し、容易かつ迅速な受信及び確認を提供
し、数百万もの固有の送信者コードを処理する十分な能
力を有する。
【００２０】本発明は、数百万の人口の間で、容認可能
なコスト、及び高度なセキュリティかつ性能により、実
用的に展開されることを目的とする。これらの目的のた
めに、本発明は次の問題、すなわち暗号化、ダイナミッ
ク・レンジ、低電力動作、複数機能、複数送信者、及び
効率的解読を解決する。
【００２１】暗号化は、低コストのマイクロコンピュー
タにより実行されるように、計算的に十分に単純である
ことが望ましい。こうしたマイクロコンピュータは、好
適な実施例では、１秒につき１０万個乃至１００万個の
命令を実行する。本発明の好適な実施例は、地球の人口
の１０倍を識別するのに十分なコードを、８０００命令
以下で生成できる符号化手段を使用する。
【００２２】送信機が紛失または盗難される可能性に対
して、対策が打たれる。解読は好適には、合理的な時
間、通常は１秒以下で実行され得るべきである。数秒の
オーダまたはそれ以下の応答時間で、数千のユーザを処
理できる暗号化機構を提供することが、本発明の目的で
ある。
【００２３】受信機で検出される信号強度は、著しく変
化し得る。なぜなら、これは送信機及び受信機の位置及
び方向に依存するからである。前者は通常、人体に身に
つけられており、従って制約することが出来ない。確実
で確固たる確認システムは、受信信号における大きな変
化、通常６０ｄＢ以上を想定しなければならない。本発
明の目的は、通常遭遇するダイナミック・レンジを処理
できるシステムを提供することである。
【００２４】最大の便利性のために、人体に身につけら
れた装置は、人による対話を要求すべきではない。確認
は人による介入無しに、自動的に行われるべきである。
例えば、手段がユーザの札入れ内に入れられたカードの
場合、ユーザがカードを取り出したり、或いは要求され
る通信をカードに実行させるために、ユーザに任意の他
の物理的行動を取らせることを、要求すべきではない。
【００２５】装置は合理的に好都合な寿命、好適には少
なくとも１年以上を通じて動作すべきであり、その間、
保守、修理または交換をほとんどまたは全く要求しない
ことが望ましい。装置がバッテリ駆動式の場合、適切に
長いバッテリ寿命を許容するような、十分に小さな電力
を消費すべきである。本発明の目的は、こうした低電力
で、保守が不要な装置を提供することである。
【００２６】自分の札入れに６個乃至１０個のカードを
入れて持ち歩くことは、もはや珍しくない。従って、各
々がテキストまたは磁気ストリップの形式のデジタル情
報を含む、本発明による複数のカードが持ち運ばれ得
る。本発明は電子回路を必要とし、一片のプラスチック
よりも高価なので、札入れに入れて持ち運ばれるこうし
た装置の数を最小化することが望ましい。理想的には、
１つの装置が、人の札入れの中の全てのカードの機能を
置換し得る。或いは、複数のこうした装置が札入れに入
れて持ち運ばれる場合、これらがそれらの相互動作を妨
害すること無しに、機能すべきである。本発明の目的
は、多くの機能を置換する１つのカードを提供すること
である。本発明の別の目的は、複数の送信機がそれらの
相互動作を妨害されること無しに、人により持ち運ばれ
得るシステムを提供することである。
【００２７】本発明は主に装置として開示されるが、当
業者には、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ、プログラム記憶装
置、接続バス、及び他の適切な構成要素を含む従来のデ
ータ・プロセッサなどのシステムが、本発明の実現を容
易にする方法として、プログラムまたは設計され得るこ
とが理解されよう。こうしたプロセッサは、本発明の方
法を実行するために適切なプログラム手段を含む。
【００２８】また、データ処理システムと一緒に使用さ
れる事前記録ディスクまたは他の類似のコンピュータ・
プログラム製品などの商品が、記憶媒体と、その上に記
録され、データ処理システムに、本発明の方法の実現を
容易にするように指示するプログラム手段を含み得る。
こうした装置及び商品もまた、本発明の趣旨及び範囲に
含まれることが理解されよう。
【００２９】
【発明の実施の形態】
人体を通信媒体として使用する一般的な議論：人体を介
する通信が無線通信よりも盗聴を受けにくいことが、本
発明の特定の利点である。以下の議論は、無線通信技術
における発展の類似領域に関するものであり、本発明に
よる人体通信により克服される欠点を示す。
【００３０】無線ネットワークに関する現行作業は、赤
外線（ＩＲ）光技術及び無線伝送に焦点が置かれてい
る。光ベースの通信システムは、送信機から受信機が直
接見えることを要求する。光ベースの通信はまた、光ア
パーチャを必要とする。このことは、こうした技術を用
いる装置をユーザのポケット内に収めること、或いはそ
れをユーザの身体上で隠すことを妨げる。
【００３１】通常、無線ネットワークでは、最大１ワッ
ト程度を消費する赤外線（ＩＲ）エミッタが使用され、
これは時計やページャなどのバッテリ駆動式の装置にと
っては過大な量である。バッテリ駆動式時計の共通規格
は、バッテリが３年継続することである。従って、好適
な通信システムは、匹敵する寿命を有するように、十分
に小さい電力を消費すべきである。
【００３２】無線周波（ＲＦ）バッジも使用される。こ
うしたバッジは、１９９６年６月１８日出願の米国特許
第５２３８２２２号で述べられるように、ＲＦ送信機を
有するカードの形態を取る。
【００３３】無線伝送は、多数の問題をもたらす。無線
はアンテナを用いて、電気波形を、伝搬する電磁波に変
換する。アンテナは効率的な送受信のために、波長の半
分のオーダの長さを有することが必要である。身体に身
につけられる装置は、通常１００ｍｍ以下であることを
考慮すると、１ＧＨｚを上回る搬送波が必要であり、こ
れはマイクロ波領域の周波数に達する。こうした高い周
波数は、大きな電力を消費する回路を要求する。
【００３４】アンテナは特定の幾何形状を要求し、電場
を捕獲するように長くて薄いか、或いは電磁放射の磁場
を捕獲するように、コイル式であるかのいずれかであ
る。好適な通信システムは、それが埋め込まれる対象物
の幾何形状に従い、それを利用する。
【００３５】ＧＨｚ領域の無線周波は、光の指向性を共
用し始める。人体は血液内のイオン化電解液の存在によ
り、電気導体と見なされる。このことは身体の反対側に
配置され、通信しようとする２つの装置、例えば、右腕
の電子時計、及び左の後ろポケット内のバッテリ駆動式
マイクロチップ呼び出しカードに対して、困難な問題を
課することになる。好適な通信システムは、身体のいず
れの場所に配置される装置間でも、通信することができ
る。
【００３６】更に、無線伝送がＦＣＣの電磁界強度及び
周波数の制限を受けることを考慮しなければならない。
これらの規制は、製品の発売を大きく遅延させ得る。好
適な通信システムは、ＦＣＣによる認可を条件としない
ことである。
【００３７】アンテナは好適な方向を有し、エネルギー
を無指向的にではなく、ビーム・パターンにより伝送す
る。しかしながら、身体に身につけられる電子装置の設
計は、その装置がどこに配置されるかを常に知り得な
い。装置は、通常の商品の間の位置及び方向の範囲で、
通信しなければならないであろう。例えば、腕時計はユ
ーザの手の動きと一緒に移動し、その方向を変える。好
適な通信システムは、その方向に関して多大な柔軟性を
有し、動き及び位置の範囲にわたり動作するべきであ
る。
【００３８】放射信号は、任意の距離において、十分に
大きなアンテナにより傍受され得る。これは同報通信の
性質である。個人電子装置間で転送される一部のデータ
は、取り扱いに慎重を要し、そうしたものには、クレジ
ット・カード及び電話番号、クライアント・ノート、個
人日記入力、ビジネス通信、及びコンピュータ識別パス
ワードなどが含まれる。最善のセキュリティは、メッセ
ージが傍受され得ない通信システムである。従って、メ
ッセージの傍受を困難にする通信方法が必要とされる。
【００３９】公共輸送機関、エレベータ、待ち行列、会
議、及び聴衆など、多くの人々を小さなスペースに一緒
に有することは珍しいことではない。これらの状況で、
隣の通信システムからの妨害により、通信システムが故
障することは、容認されないであろう。これらの個人電
子装置の通信は、限られた距離（例えば２ｍ以下）を隔
てて発生するので、通信システムが制限付きの範囲を有
することが有益である。
【００４０】従って、望ましいパーソナル・エリア・ネ
ットワーク通信システムの目的は、次のように要約でき
る。 １）現在、これらの個人電子装置を相互接続する標準的
な方法が存在しない。静電結合（ＥＳＣ）が装置の範囲
において、使用され得る。 ２）無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）な
どの、コンピュータにより使用されるタイプに類似する
特定の無線タイプの、但し好適には空気を媒介としない
（すなわちＲＦでない）ネットワークが待望され、これ
らのセンサ及び他の電子装置がデータを共用することが
望まれる。ＥＳＣはネットワーク構造への物理インタフ
ェースを提供できる。 ３）好適な通信システムは、少量の電力しか消費しない
べきである。なぜなら、ＥＳＣは無線よりも低い周波数
で動作するので、エネルギーが放射されず、低電力が消
費されるからである。 ４）好適な通信システムは、その方向に関し大きな柔軟
性を有し、動き及び位置の範囲において動作するべきで
ある。好適な通信システムは、身体上のどこに身につけ
られる装置間でも、通信できるべきである。ＥＳＣは身
体を通信回路の一部として使用し、しかも環境内のあら
ゆる物質を戻り電流路として使用する。 ５）好適な通信システムは、ＦＣＣの認可を条件としな
いべきである。本発明の好適な実施例で使用される電界
強度は、ＦＣＣにより設定される大きさよりも桁違いに
低い大きさである。例えば、８０ｍｍ×５０ｍｍ×８ｍ
ｍ（厚型クレジット・カード）の寸法の、３３０ＫＨ
ｚ、３０Ｖで送信する典型的なＥＳＣ装置は、３００ｍ
において３４４ｐＶ／ｍの電磁界強度を有し、これはＦ
ＣＣで許容される電磁界強度（ＦＣＣパート１５規制で
指定される）よりも８６ｄＢ低い。 ６）メッセージの傍受を困難にする通信方法が必要とさ
れる。電界は距離の３乗として減衰するので、距離が１
０倍になると、電界強度は１／１０００になる。送信機
からの距離が増加すると、信号強度は環境の熱雑音以下
に急速に減衰するので、盗聴を益々困難から不可能にす
る。 ７）隣のシステムからの妨害が無いこと。静電通信シス
テムは、制限付きの範囲を有する。再度、電界強度が距
離の３乗に従い減衰するので、隣の装置はそれらの隣の
装置を聞くだけである。更に遠くの装置からの信号は、
背景雑音に隠れて急速に減衰し、聞こえなくなる。 ８）アンテナのサイズは小さく平坦であるか、それが埋
め込まれる対象物の形状を取ることができる。電極の効
果は、突き出る表面積に依存し、特定の正確な形状及び
幾何に依存しない。腕時計バンドがこの要求に合致す
る。クレジット・カードは特にすばらしい。なぜなら、
これらは比較的大きな表面積を提供するからである。靴
底もまた大きな表面積を有し、地面（外側電極）及びユ
ーザの身体（内側電極）の両方と、希に良好に接触し、
ユーザの身体の周りに配置される他の装置と通信するた
めの、偉大な候補である。
【００４１】暗号手法：本発明は、変調電界を用い、人
体を通じてデータを伝送するために、データを暗号化す
る方法を提供する。データは受信され、数百万の固有の
送信機コードを処理する十分な能力により、迅速に確認
できる。数百万の人口の間で、受け入れ可能な価格、並
びに高度なセキュリティ及び性能をもって実際に展開さ
れるように、本発明は次の問題、すなわち暗号化／解
読、ダイナミック・レンジ、低電力動作、複数機能、複
数送信機、及び効率的解読を解決する。
【００４２】暗号化は好適には、毎秒当たり１０万個乃
至１００万個のオーダの命令を実行する低価格のマイク
ロコンピュータ上で実行されるように、計算的に十分に
単純であるべきである。暗号化のための好適なアルゴリ
ズムは、乗算、モジュールべき乗、または安価なプロセ
ッサで実行することが困難な他の演算を使用しない。本
発明は、地球上の人口の１０倍を８０００命令以下で識
別可能なコードを生成できる符号化手段を使用する。
【００４３】好適には、送信機が紛失したり、盗難され
る可能性に対する準備が成されるべきである。解読は妥
当な時間内、通常は１秒以内に可能でなければならな
い。本発明の目的は、数千人のユーザを秒またはそれ以
下のオーダの応答時間で同時に処理できる解読機構を提
供することである。
【００４４】受信機で検出される信号強度は、動的に変
化し得る。なぜなら、それは送信機と受信機の位置及び
方向に依存するからである。前者は人体に依存し、従っ
て、制限し得ない。確実で確固たる確認システムは、受
信信号の大きな変化、通常６０ｄＢ以上を想定しなけれ
ばならない。通常遭遇されるダイナミック・レンジを扱
うことのできるシステムを提供することが、本発明の目
的である。
【００４５】最大の便利性のために、人体上の装置は、
人との対話を要求すべきではない。確認は人による介入
無しに、自動的に発生すべきである。装置は１年以上動
作し、保守及び修理または取り替えを最小化すべきであ
る。装置がバッテリ駆動式の場合、バッテリ寿命を最大
化するように、低電力装置であるべきである。低電力で
保守不要の装置を提供することが、本発明の目的であ
る。
【００４６】６個乃至１０個のカードを札入れに入れて
持ち運ぶことは、珍しくない。各カードはテキストまた
は磁気ストリップ形式のデジタル情報を含む。本発明は
電子回路を必要とし、一片のプラスチックよりも高価な
ので、札入れに入れて持ち運ばれる装置の数を最小化す
ることが望ましい。理想的には、１つの装置が人の札入
れ内の全てのカードの機能を置換できることである。或
いは、複数の装置が札入れに入れて持ち運ばれる場合、
それらは相互の動作を妨害しないように作用すべきであ
る。多くの機能を置換できる１つのカードを提供するこ
とが、本発明の目的である。本発明の別の目的は、複数
の送信機がそれらの相互動作を妨害すること無しに、人
により持ち運ばれ得るシステムを提供することである。
【００４７】図示の実施例の説明：図１は、本発明に従
い、リモート・オーセンチケータ（認証装置）を含むパ
ーソナル・エリア・ネットワークが使用される典型的な
環境を示す。多数の他の環境も本発明を使用し得ること
が理解されよう。こうした他の環境には、呼び出しカー
ド呼び出しを受諾する公衆電話、サービス・ステーショ
ンのガス・ポンプ、写真複写機、郵便料金メータ、及び
建物または自動車のドアを通じる入場などが含まれる。
また、本発明はコンピュータ・キーボードと一緒に、パ
スワード機構として使用され得る。ユーザが自身の手を
キーボードから持ち上げるとき、マシンがロックする。
【００４８】図１を参照すると、人またはユーザ２が自
動窓口機（ＡＴＭ）４を活動化している。人２はＥＦカ
ード（後述）などの、パーソナル・エリア・ネットワー
ク（ＰＡＮ）手段５を持ち歩いている。ＡＴＭ４は制御
パネル６を含み、これはユーザ２がＰＩＮ及び所望のト
ランザクションなどの、好適な情報をキー入力すること
を可能にする好適なキーを含む。制御パネル６は、人２
との電気接続を形成するコンタクトを含む。
【００４９】ＡＴＭ４は通信リンク１０により、受信機
モジュール７及びプロセッサ８に接続される。通常、プ
ロセッサ８は遠隔地に配置され、通信リンク１０は電話
網などの好適な媒体を含む。プロセッサ８は、ユーザ２
のトランザクション要求を処理するための全ての要求機
構を含み、こうした要求には、ユーザ２の口座のデータ
ベースへのアクセスなどが含まれる。
【００５０】ＰＡＮカード５及びプロセッサ８は、ユー
ザ２の身体の伝導性媒体及び通信リンク１０を通じて通
信し、ユーザ２の識別を確認する。
【００５１】本発明によれば、通信が確認及びセキュリ
ティを確立するために、暗号化される。暗号化の好適な
手法は、以下で詳述する。
【００５２】また、ユーザが、カード、時計、または靴
に埋め込まれる手段などの、複数のＰＡＮタイプの送信
機を持ち運ぶ場合、これらが確認のために別々に検出さ
れ得る。
【００５３】図１に示される本発明によれば、送信機と
受信機が協動して通信する。双方向通信のために、２つ
のトランシーバが使用される。これらは例えば、図１の
カード５及びプロセッサ８内に配置される。
【００５４】図２及び図３は、これらの送信機及び受信
機モジュールの２つの好適な実施例の機能ブロック図で
ある。
【００５５】図２では、送信機と受信機との間で、片方
向通信が発生する。このシステムは、カード５が連続的
に、または定期的間隔（例えば毎秒ごと）で、ＩＤなど
の信号を送信する状況をサポートする（下記参照）。ユ
ーザ２が適切に短い時間内に、制御パネル６に触れる都
度、定期的に送信されるＩＤ信号が制御パネル内を通過
し、プロセッサ８により受信されるものと仮定する。従
って、プロンプトまたはハンドシェークが要求されな
い。
【００５６】こうした実施例では、カード５が詳細に示
される送信機モジュールを含む。後述されるように、送
信信号は本発明に従い暗号化される。従って、カード５
は、好適には乱数、時間表現、及びユーザＩＤにもとづ
き暗号化信号を生成する信号発生器１２を含む。結果の
信号は、低周波変調器１４を用いて変調され、カード５
がユーザ２の身体と近接していることにより、ユーザ２
の人体組織に伝送される。ユーザ２の身体は、図２で
は、片方向通信回線として表される。
【００５７】受信機４は、ユーザ２と制御パネル６上の
受信機電極１８との物理的接触により、信号を受信する
ように接続される。信号は復調器２０により復調され、
ネットワーク回線１０を通じて、プロセッサ８に渡され
る。プロセッサ８内において、オーセンチケータ２２
が、後述の暗号化プロトコルに従い信号を確認し、情報
をＡＴＭトランザクションを処理するプログラムなど
の、アプリケーション２４に提供する。
【００５８】図３では、カード５内のトランシーバとＡ
ＴＭ４内のトランシーバとの間で、双方向通信が発生す
る。代替システムは、カード５が信号（例えばＩＤ（下
記参照））の送信を要求されるときだけ、そうすること
により、電力を節約する状況をサポートする。ユーザ２
が制御パネル６に触れてトランザクションを開始する度
に、制御パネル６が信号を要求し、カード５が信号を送
信することにより応答するものと仮定する。従って、プ
ロンプトまたはハンドシェーク・シーケンスが実行され
る。
【００５９】図３の一部の構成要素は、図２の同様に番
号付けされた構成要素と等価である。しかしながら、別
の通信信号２６すなわち前述の要求が、ユーザ２の身体
を通じて制御パネル６からカード５に伝わる。要求はＡ
ＴＭ４内の起動回路２８により生成され、カード５内の
起動受信回路３０により受信される。起動回路３０は好
適には、カード５上の電力節約機能を制御し、遊休期間
中の消費電力を低減し、要求の受信時にフルパワーを復
元する。
【００６０】電力が復元されるとき、マイクロプロセッ
サ回路３２は、図２の信号発生器１２とほぼ同様に、暗
号化信号を生成する。ＩＤ信号が以前のように、ＡＴＭ
４に経路指定され、そこでマイクロプロセッサ３４が以
前のように、復調信号をネットワーク１０を介し、プロ
セッサ８に伝送するように指示する。
【００６１】マイクロプロセッサ、特にカード５上のマ
イクロプロセッサ３２は、低消費電力のために、好適に
はＣＭＯＳマイクロプロセッサなどの低周波ユニットで
ある。ＡＴＭ４の数に比較して、多数のカード５が存在
することにより、マイクロプロセッサ、及び一般に回路
のコストは、好適には非対称である。すなわち、豊富な
安価な送信機（１人につき１個）とは対照的に、数少な
い高価な受信機（ＡＴＭマシン、自動車、ドアなどにつ
き１個）が使用される。また、送信機は比較的単純な回
路を使用することが望ましく、受信機はより複雑であっ
てもよい。
【００６２】本システムは好適には、カード５により生
成される暗号化、例えば消滅しやすいパスワード乱数発
生器（後述）と、ユーザ２によりキー入力されるＰＩＮ
との組み合わせを使用する。
【００６３】ＥＦカードの好適な実施例：図４乃至図６
は、厚型クレジット・カードの形式に適合するように設
計されたカード５の好適な実施例の、それぞれ透視上面
図、底面図及び側面図である。カード５は、図３に示さ
れるように、送信機５を組み込む。
【００６４】送信機５は上電極１００及び下電極１０２
を有する。送信機は、通常２年以上のバッテリ寿命を有
する６個の硬貨サイズのリチウム電池バッテリ１０４を
含むように、十分に大きい。マイクロプロセッサ３２を
含む電子回路１０６は、カード領域を効率的に使用する
ために、バッテリ１０４の間に配置される。
【００６５】ループ・アンテナ１０８は、データ通信の
合間の消費電力を最小化するために、マイクロプロセッ
サ３２を起動する通信信号２６を検出する。ループ・ア
ンテナ１０８の寸法、及び通信信号２６は、カード５と
ＡＴＭ４との間の信号結合効率を最適化するように選択
される。
【００６６】ループの周囲を実質的に通信信号２６の波
長の１／２にすることにより、ループ１０８の放射パタ
ーンがヌル（null）を有さず、方向に対するカード５の
感度を最小化する。通信信号２６の好適な周波数は、１
００ＭＨｚ乃至５００ＭＨｚである。通信信号２６は、
常時オンの一定搬送波のように、単純であり得る。
【００６７】カード５が十分に近づくとき、ループ１０
８において生成される電圧が、マイクロプロセッサ３２
をターンオンするのに十分となる。複数の人々がＡＴＭ
４の近くに存在し、彼らのそれぞれのカード５がターン
オンする場合、ＡＴＭ受信機電極１８に触れている人だ
けが検出される。
【００６８】オン／オフ・スイッチは、通信が所望され
るときに、ユニットをターンオフするために提供され得
る。好適な方法は、カード５の周囲で金属ケースを滑ら
せることである。このことはＲＦが装置に達することを
防止する。追加のボタン（図示せず）がカード５上に配
置され、例えば１人の人間により所有され、持ち運ばれ
る複数のクレジット・カードの間から、幾つかの機能が
選択されるようにしてもよい。好適な方法は、ＡＴＭ４
にユーザ２にとって利用可能なカード（実際には口座）
を表示させ、ユーザ２に制御パネル６上で所望の口座を
選択させる。
【００６９】図７及び図８は、典型的な受信機回路の電
子回路を示す。受信機は受信機電極１８上で、小さな変
位電流を検出する。増幅器２００は変位電流を増幅し、
電圧に変換する。増幅器２０２及び２０４は、更に増幅
の別のステージを提供する。デジタル的に制御されるス
イッチ２０６は、マイクロプロセッサ２０８（例えばマ
イクロチップ・テクノロジ社（アリゾナ州、チャンド
ラ）から販売されるＰＩＣ１６Ｃ５７）により制御され
て、増幅器の出力の１つを選択し、増幅された信号２１
０を、Maxim社（カリフォルニア州、サニーバル）から
販売されるＭＡＸ１５３などの、高速アナログ−デジタ
ル変換器２１２に供給する。これは１秒当たり１００万
回もの８ビット変換を実行できる。
【００７０】結果的に、６０ｄＢ以上のダイナミック・
レンジを有する変位電流の汎用データが獲得できる。デ
ータ・サンプルがマイクロプロセッサ２０８において捕
獲されると、多くのタイプの通信復調手法が適用され得
る。
【００７１】好適な通信変調手法は、Leon W．Couchに
よりModern Communication Systems（Prentice Hall、
N．J．、1994）のページ３８０乃至３８７等で述べられ
る直接シーケンス拡散スペクトル（direct sequence sp
read spectrum）である。拡散スペクトルを用いて、複
数の送信機の選択的検出を可能にする好適な方法は、各
々の送信機を通信信号２６の位相に同期させ、各送信機
の個々の固有のＩＤ番号にもとづき、擬似ランダム・シ
ーケンスを遅延することである。複数の送信機の間で選
択するために、受信機は相関関数の位相をスリップさ
せ、自動相関関数のピークを探索する（Couchのページ
３８４等参照）。
【００７２】通信復調手法の別の実施例はオン−オフ・
キーイングであり、そこでは１はキャリア・オンによ
り、０はキャリア・オフにより表現される。振幅変調
（ＡＭ）のこの機構は、拡散スペクトルよりも複雑でな
く、複数の送信機が信号強度にもとづき選択され得る。
【００７３】好適な実施例では、ＥＦカードが永久に変
化する暗号化出力を生成し、盗聴者が出力を捕獲して後
にそれを再生することを防止する。カード内のマイクロ
コントローラは、ユーザの固有の公開ＩＤ番号（６４ビ
ット）、固有の私用キー（６４ビット）、固有の専用時
間オフセット（６４ビット）、及びＤＥＳ暗号化出力
（ＤＥＳはデータ暗号化規格（Data Encryption Standa
rd）を意味する）を生成するプログラムを含む。毎秒、
ＥＦカードは３つの情報片、すなわちＥＦカードの時
刻、ユーザの公開ＩＤ番号、及びＥＦカードの時刻のオ
フセット・バージョンと私用キー（６４ビット）により
生成される乱数の暗号化バージョンを送信する。読出し
人はこれらの３つの値を検出し、それらを安全な確認機
に送信し、これがコードの妥当性を確認する。
【００７４】オーセンチケータは、あらゆるユーザの公
開値、私用値及び時間オフセット値のデータベースを含
む。オーセンチケータは公開ＩＤを用いて、時間オフセ
ット及び私用キーを調査し、同一のＤＥＳアルゴリズム
を用いて、オフセット時間を暗号化し、ＥＦカードの妥
当性をチェックする。
【００７５】マイクロコントローラは安価な時計クリス
タルを用いて、時間基準を１年につき数分以内に維持す
る。時間基準は、擬似乱数をフィードバック・シフト・
レジスタ（シフト・レジスタの複数のタップを排他的論
理和する）により生成するために使用される。専用オフ
セットが送信される時刻に加算され、従って、盗聴者は
たとえ彼らが乱数表を知っているとしても、生成された
乱数を知ることができない。
【００７６】システムにおける唯一の既知の弱みは、Ｅ
Ｆカードの時間基準クリスタルの温度依存性（これは−
１０℃乃至６０℃において５０ｐｐｍ）により、オーセ
ンチケータがＥＦカードのタイム・キーパの変化を許容
しなければならないという点である。これは弱みのある
時間窓を生成し、そこでは盗聴者がＥＦカードの出力を
記録し、それを時間的な受諾窓以内に再同報することが
可能である。エラー及び受諾窓は時間と共に成長し、Ｅ
Ｆカードが確認する度にリセットされる。
【００７７】理論的に最悪の場合は、１年につき２６分
であるが、ＥＦカードは通常ユーザにより身につけて持
ち運ばれるので、ユーザの身体、従ってカードは、名目
的に室温に維持されると仮定することが妥当である。こ
の仮定の妥当性は、低価格（１０ドル以下）の電子腕時
計が、１年につき数分以内で変化するという事実から論
証される。
【００７８】制限を窓の端に設定することにより、周期
的な確認が要求され、セキュリティの弱みが制限され
る。
【００７９】好適な実施例では、ＥＦカードが、低周波
数（３２ＫＨｚ）で動作し、２．５Ｖにおいて、２８μ
Ａを引き込むマイクロコントローラを含む。伝送（クレ
ジット・カードのプレートを振動させる）は約５００μ
Ａを消費するが、これは１０％の時間を占めるに過ぎな
いため（２４００ボーにて３バイト（２４ビット）を、
１秒につき１度送信すると仮定）、平均電流は５０μＡ
となる。従来のＣＲ２４３０リチウム・コイン電池（直
径２４．５ｍｍ、厚さ３ｍｍ）は、ほぼ２５セント銀貨
のサイズを有し、２００ｍＡｈの容量を有し、これはマ
イクロコントローラ及び送信機を約３．５ヶ月動作させ
るのに十分なパワーである。６つのこれらのバッテリ
が、（電子回路と一緒に）クレジット・カード上に収納
され、約１．２年の寿命を生成する。報告時間を毎５秒
に１度に低減することにより、寿命は３年に延長され得
る。ＥＦカードのバッテリの個数及び厚さを２倍にする
ことによっても、ＥＦカードの寿命を２倍にすることが
可能である。ユーザ２により活動化されるオン／オフ・
スイッチは、一層バッテリ寿命を延長し得る（８時間オ
ン、１６時間オフで、週５日を想定する場合）。
【００８０】好適な暗号化手法の詳細な説明：以降の説
明は、確認サーバの詳細と一緒に、上述のＥＦカードの
安全な実施例の詳細を提供する。これらは次のように要
約される。
【００８１】１．大人口に対する集中化固有ＩＤ確認 サーバは一意的にカード所有者を識別し、偽装の試みを
拒絶する。アプリケーション例は、数１０億の人口に対
する固有のＩＤカードであって、人口の各人がそのカー
ドを使用し、ＡＴＭアクセス、運転免許証、パスポー
ト、電話カード、クレジット・カード、或いは他のサー
ビスを利用できる。システムの核心は、効率的な確認の
ためにサーバにより使用され、慎重に選択されるドリフ
ト・パラメータである。パラメータの選択の詳細は、実
施例に依存し、以降で述べられる。
【００８２】２．自律ロックにおける局所確認 上述の実施例では、様々な受信機が中央確認サーバに接
続されるものと想定される。ここでは代わりに、各受信
機が、それ自身のプロセッサを有するが、中央サーバへ
はネットワーク接続されない。例えば、自動車のドア・
ロックが、こうした独立型のプロセッサでは実現され得
る。ユーザのカードは、任意のロックのサブセットをア
クセスするように、プログラムされ得る。
【００８３】これらの２つの好適な実施例の詳細につい
て、次に説明する。
【００８４】１．集中化固有ＩＤ確認 各ユーザは固有のＩＤ Ｘを有し、これは通常３２ビッ
ト長のビット・ストリングにより表され、（３２ビット
のこの例の場合、）約４０億のユーザが固有のビット・
ストリングＩＤを有することを可能にする。
【００８５】０．５秒間隔で、カードはｆ（Ｘ，ｔ）
（ビット・ストリングとして表される）を送信する。こ
こで、ｆ（）はＸに専用の暗号化関数であり、ｔは初期
同期開始ポイントから測定される時間（秒）である。暗
号化関数及び確認サーバの２つの実施例が、以下で述べ
られる。また、それぞれの実施例において、網羅的（か
つ非現実的）な計算による以外、暗号化関数が中断され
得ないことが示される。
【００８６】２．自律受信機の局所確認 全ての受信機（例えばロック）を中央サーバに接続する
ネットワークを有することが望まれない状況では、異な
る機構を使用することが可能であり、そこでは各ＥＦカ
ード内のＥＰＲＯＭが（中央ステーションにおいて）、
全ての受信機のサブセットをアクセスできるようにプロ
グラムされる。
【００８７】ここで適度な計算能力を有するプロセッサ
が、各受信機（ロック）において使用可能であると仮定
する。
【００８８】図１０のフローチャートを参照すると、各
カードはキーＸを与えられる。複数のカードは、もしそ
れらが同じ受信機へのアクセスを許可されると、同一の
キーＸを共用し得る。Ｘのｉ番目のビットは、ｉ番目の
ロックが、キーＸを有するカードへのアクセスを許可す
るか否かを示す。従って、５００ロックを有する建物で
は、キーＸは５００ビットを含む。
【００８９】Ｘに、約１０００ビット長のランダムに選
択されるストリングを点在させることにより、新たなキ
ーＹが導出される。これは時間を専用関数ｆ（Ｙ，ｔ）
により暗号化するために使用され、ここでｔは以前同
様、時間を示す。この専用関数は、ＸからＹが導出され
るランダム・パターンであるので、全てのロックに知ら
れている。ロックｒへのアクセスが試行されるとき、ロ
ック内のプロセッサはｆを逆変換し、ランダムに点在さ
れたビットが正しい値を有することをチェックした後
に、それらを廃棄することにより、伝送を解読する。そ
して、（解読の結果）ｒに対応するビットがＸ内で０で
あるか、（ロック・ドリフト・ウィンドウ内で、または
機構に依存して、追加のウィンドウsqrt（ｔ）秒を加算
した時間内で、）時間ｔが合致しない場合、試行を拒絶
する。
【００９０】好適には、ＥＦカードにより伝送される信
号（ＩＤ、時刻などを含む）は、全てのカードに知られ
る公開キーにより暗号化され、サーバにとって利用可能
な私用キーによってだけ解読される。潜在的には、本発
明による受信機のネットワークは、地理的領域の周りに
配置され、人の居場所を追跡するために使用され得る。
【００９１】本発明による装置は、乱数と思われるもの
を送出するので、盗聴者は、カードの搬送波に関する情
報を明かさない、ちんぷんかんぷんなもの（乱数）を見
ることになる。彼らがサービス、例えばＡＴＭ、運転免
許証、或いは呼び出しカードなどにリンクされるのは、
これらの数がオーセンチケータに送信されるときだけで
ある。
【００９２】１つの実施例では、送信機カードが札入
れ、ポケット、または財布内に入れられ、受信機が様々
なアプリケーション内に組み込まれる。送信機はマイク
ロプロセッサ回路、電界発生器、バッテリ、及び時間基
準を含む。マイクロプロセッサ回路は、識別データ、制
御ソフトウェア及び暗号化手法を含む。受信機は電界受
信器、マイクロプロセッサ、及び時間基準を含む。送信
機はクレジット・カード程度の大きさの一片のプラスチ
ック内に収納され、ユーザの財布またはポケットに入れ
られて持ち運ばれる。受信機は、アプリケーションに適
した装置内に組み込まれる。
【００９３】暗号化の第１の実施例：シフト・レジスタ １つの実施例はシフト・レジスタを含む。図１８及び図
１９を参照されたい。この実施例に関する追加の背景情
報に関しては、次の参考文献等を参照されたい。 参考文献（１）：C．G．Gunther、"Alternating step g
enerators controlled by shift registers"、in Lectu
re Notes in Computer Science 304、Advances in Cryp
tology：Proc．Eurocrypt '87、Berling：Springer-Ver
lag、1988、pp．88-92． 参考文献（２）：Don Coppersmith、Hugo Krawczyk、及
びYishay Mansour、"The shrinking generator"、Advan
ces in Cryptology-CRYPTO'93、Douglas R．Stinson(E
d)、Springer LNCS volume 773、1994、pages 22-39．
D．Coppersmith、A．Herzberg、H．Krawczyk、S．Kutte
n、及びY．Mansour、"The Shrinking Generator：a new
Pseudo Random Generator for Stream CipherCryptosy
stems"．Presented at ITL October 1992．
【００９４】参考文献（１）では、各々が約１００ビッ
ト長の３つのシフト・レジスタＡ、Ｂ、Ｃが使用され
る。第１のレジスタＡは１ビットを操作し、出力する。
このビットは、第２または第３のレジスタＢまたはＣの
いずれが使用されるかを指示する。次に、このレジスタ
ＢまたはＣが１ビットを操作して出力し、これがシステ
ムの出力として使用される。他のレジスタＣまたはＢ
は、この時間ステップの間、遊休状態である。
【００９５】３つのレジスタのタップ（多項式を決定す
る）は、全てのユーザに共通であり、初期設定はユーザ
間で可変され、機密量として保持され得る。ユーザは彼
のＩＤ、彼のカードからの出力の最後の１２８ビット、
及び彼の認識時刻ｔを同報する。サーバは時刻ｔを実時
間と比較し、ユーザのレジスタの初期設定を呼び戻し、
レジスタＡをｔステップ進め（これは即時実行され得
る）、レジスタＢ及びＣを各々約１／２ステップ進め
る。
【００９６】レジスタＡからの出力の０ビットは、１２
８ビットのシステム出力の内、レジスタＢから到来した
ものを示す。
【００９７】サーバは、ｔ／２−２sqrt（ｔ）とｔ／２
＋２sqrt（ｔ）との間の時間間隔内に、レジスタＢの出
力を調査し、これらの出力ビットに対応するビット・パ
ターンを見い出す。正確な位置Ｕは、レジスタＡにより
出力される０ビットの数に依存し、即座に計算すること
は困難である。サーバはレジスタＣについても類似の計
算を実行し、その位置Ｖを見い出す。
【００９８】ユーザが正当な場合、２つの位置はＵ＋Ｖ
＝ｔを満足すべきである。
【００９９】この実施例はＥＦカードにとって単純であ
り、約３００ビットのＲＡＭ及び数百ビットのＲＯＭを
要求するだけである。サーバにおける計算要求は、それ
より幾分複雑であり、約４sqrt（ｔ）のストリングの評
価、或いは各レジスタの約１０００００ビットの出力を
要求する。
【０１００】サーバの計算のこの新規の実施例は、力任
せのチェックよりも実質的に効率的であり、（潜在的
に）数百万のＥＦカードが資源を同時にアクセスするた
めに使用される状況において、サーバ・システムの現実
的な実現を可能にする。
【０１０１】更に、サーバは通常、クロックのドリフト
により、あらゆるカードに正確には同期されない。従っ
て、サーバはデルタ秒の時間の"ドリフト窓"内で、確認
を可能にする。すなわち、ｔがサーバに従う時間の場
合、サーバは、受信信号が特定のｔ'に対してｆ（Ｘ，
ｔ'）の場合に限り、確認する。ここで｜ｔ−ｔ'｜は高
々デルタである。
【０１０２】参考文献（２）は、２つのシフト・レジス
タだけを有する類似の機構について述べている。この第
２の機構は、セキュリティの弱体化を受けるが、容易に
実現される（３つのシフト・レジスタの代わりに、２つ
のシフト・レジスタを使用する）。
【０１０３】所与の信号が、約sqrt（ｔ）時間ステップ
の間に受諾されることが必要であり、これは盗聴者が操
作するために必要な時間量を制限するように、最小化さ
れるべきである。
【０１０４】暗号化の第２の実施例：データ暗号化規格
（ＤＥＳ） 第２の実施例は、既知のデータ暗号化規格（ＤＥＳ）を
含む。
【０１０５】図９のフローチャートを参照すると、各ユ
ーザは機密ＤＥＳキーＸを有する。毎秒毎に１度、カー
ドがユーザのＩＤ及び、このＩＤに対応するキーＸに従
うメッセージｔのＤＥＳ暗号化（ここではこれをｆ
（Ｘ，ｔ）として表す）を送信する。サーバはＩＤを受
信し、対応する機密キーＸを調査し、ｆ（Ｘ，ｔ）の計
算をチェックする。
【０１０６】ＥＦカードは、ＤＥＳ暗号化を実行するた
めに、約９６ビットのＲＡＭを要求し、またｔのために
別の６４ビットを、及びＤＥＳのために数千ビットのＲ
ＯＭを要求し得る（ＤＥＳの高速実行は、３２Ｋビット
のＲＯＭを要求し得る）。
【０１０７】図９はまた、上述の説明によるデータ・パ
ケットの典型的な形式を示す。
【０１０８】図１７は、図９の同期装置の擬似コードの
実施例を示す。
【０１０９】再度、ドリフト・パラメータが同期の調整
のために関与する。ドリフト・パラメータはデルタとし
て表現され、次の制限に従い選択される。 （１）クロック・ドリフトと４sqrt（ｔ）（前記第１の
実施例の場合）との合計を圧倒するほど、十分に大き
い。 （２）盗聴者の"機会窓"（window of opportunity）
が、実質的な時間長の間に伝送を再利用できないよう
に、十分に小さい。
【０１１０】サーバ及びＥＦカードにおけるクロック
が、完全に同期を維持することは期待できない。従っ
て、サーバはクロック同期窓（通常値は８秒）、すなわ
ちカードとサーバ間の時間の概念の許容差を許容し、そ
の内で確認が進行する。この機能はサーバにおいて、同
期装置内で実現される。カードの信号の受信に際し、サ
ーバの同期装置が、カードの時間の概念がそれ自身の８
秒以内にあるか否かをチェックし、肯定の場合、カード
がサーバをアクセスすることを許可されているか否かを
チェックする。
【０１１１】確認が成功裡に実行される都度、デルタ時
間が０にリセットされる。ドリフトには２つの原因、す
なわち（ａ）特定のカードの時間基準がオーセンチケー
タよりも速いかまたは遅いこと、及び（ｂ）特定のカー
ドの時間基準が、通常、温度変化により変化することが
挙げられる。
【０１１２】第１の場合は予測可能であり、好適な実施
例では、オーセンチケータが連続的確認から、各カード
の周波数を計算する。温度変化による時間ドリフトは、
通常最小である。なぜなら、カードは通常、室温におい
て人と一緒に維持されるからである。現実的な時間基準
の安定性は、安価なデジタル時計の計時能力、すなわち
時間を１年につき数分以内に維持する能力から立証され
る。
【０１１３】本発明（ユーザにより持ち運ばれるカード
内に埋め込まれる）が使用され得る状況：本発明の目的
は、人の札入れ内の複数のプラスチック・カードを、１
つの万能電子カードにより置換することである。本発明
は、クレジット・カード、食事カード、電話呼び出しカ
ード、自動窓口機（ＡＴＭ）キャッシュ・カード、健康
カード、運転免許証、ビデオ店カード、複数回飛行（飛
行機）カード（frequent flyer card）、自動車、及び
コンピュータ・アクセス・カードを含む、多くのプラス
チック・カードの機能を置換できる。
【０１１４】クレジット・カード：読取り電極が、キャ
ッシュ・レジスタの近くに配置される敷物上またはパネ
ル内に配置される。利用者がキャッシュ・レジスタのそ
ばに立つと、人のＥＦカードから識別情報が受信機に伝
達される。品目が合計されると、利用者はボタンを押
し、購入を許可することができる。
【０１１５】食事カード：図１１を参照すると、読取り
機がトレイ３００内に配置され、これは給仕人が利用者
に持ち運ぶレストランの勘定書３０２を含む。利用者は
受信機電極１８をタッチし、支払いを許可する。利用者
が複数のクレジット・カードを有する場合、様々なカー
ドを表すアイコンが表示され、利用者は彼（または彼
女）が借方に記入（debit）したいカードを選択する。
追加のセキュリティのために、署名が紙幣上に集められ
得る。受信機電極１８を紙幣の下に置くことにより、電
子識別情報が利用者のサインとして、集められ得る。
【０１１６】呼び出しカード：図１２を参照すると、受
信機電極１８が公衆電話の送受話器３１０内に配置され
る。人が送受話器３１０を取り上げると、人の識別情報
が許可のために、ＥＦカード５から、人の手、身体、及
び送受話器３１０内の受信機を通じて、ネットワーク接
続されるコンピュータにアップロードされる。アップロ
ードは、許可が呼び出しを遅延または中断すること無し
に完了されるように、手動ダイヤルと同時に発生し得
る。
【０１１７】従って、カード５は有料電話の使用を自宅
の電話の使用と同様に便利なものにする。利用者は単に
電話を取り上げ、呼び出しカードまたはアクセス番号に
やきもきすること無しに、ダイヤルすることができる。
【０１１８】健康カード：図１３を参照すると、受信機
電極１８が、施設の全ての入口に置かれたフロア・マッ
ト３３０内、及び全ての階段及びエレベータの正面に配
置される。受信機電極もまた、患者が施設に入るときに
遭遇しがちな他の設備または対象物内に配置され得る。
【０１１９】人が施設内に入るとき、その人の識別情報
が受信機モジュール７により検出される。この情報及び
マットの位置が、施設のコンピュータに送信される。こ
の情報が予約情報と比較され、適切な部署に利用者の到
来を知らせる。
【０１２０】空港では、複数回飛行カードが航空会社予
約情報のために、同様に使用される。
【０１２１】運転免許証：警官は、本発明に従いパーソ
ナル・エリア・ネットワークを実現するパーソナル・デ
ジタル・アシスタントを持ち歩く。これはまた、警官の
パトロール・カー内のコンピュータへの無線リンクを含
む。受信機電極が通信量引用ログ内に配置される。ログ
は警察本署への無線リンクを含む。通信は、一般に上述
されたように、運転免許の合法性の迅速な確認、及び運
転者の記録へのアクセスを可能にする。
【０１２２】ビデオ店カード：図１４を参照すると、受
信機電極１８が出口近くのドア・マット内に配置され
る。カード５の識別情報が、その人の課金番号を示すた
めに使用される。
【０１２３】本発明は、各ビデオ・テープを電子的に識
別できる無線タグ技術と結合され得る。利用者は彼（ま
たは彼女）が望むビデオ・テープ４００を棚から選択
し、単に店から立ち去る。各ビデオ・テープ４００上に
搭載される無線タグ４０２が、利用者が取り去るビデオ
・テープを識別し、カード５が勘定を識別する。
【０１２４】自動車アクセス・カード：図１５を参照す
ると、受信機電極１８が金属ドア・ハンドル４１０内に
設置される。許可されたカード５の所有者が、彼（また
は彼女）の手をドア・ハンドル上に置くとき、カード・
ドアが自動的にロック解除する。固定期間（例えば１５
秒間）、掛け金を引くこと無くドア・ハンドルに触れて
いると、全てのドアがロックする。
【０１２５】コンピュータ・アクセス・カード：図１６
を参照すると、受信機電極１８がコンピュータ・キーボ
ード５００の下に配置される。コンピュータ・キーボー
ドは通常、使用禁止状態である。許可されたカード５を
所有する人の手が、キーボードに接近すると、キーボー
ドが使用可能になる。この構成は、無許可のユーザがコ
ンピュータを使用することを阻止する。類似のシステム
が、レストラン及び小売り店のキャッシュ・レジスタに
おいても使用され得る。
【０１２６】実施例の制定クラス：前述の仕様に従い、
本発明は標準のプログラミング、及び（または）コンピ
ュータ・プログラミング・ソフトウェア、ファームウェ
ア、ハードウェア、またはそれらの任意の組み合わせを
用いるエンジニアリング技術により、実現され得る。コ
ンピュータ読出し可能プログラム・コード手段を有す
る、任意のこうした結果のプログラムが、１つ以上のコ
ンピュータ読出し可能または使用可能媒体、若しくは任
意の送受信媒体内で実現または提供され得る。前者は、
固定（ハード）ドライブ、ディスク、ディスケット、光
ディスク、磁気テープ、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）な
どの半導体メモリを含み、後者はインターネットや、他
の通信ネットワークまたはリンクを含む。それにより、
本発明に従うコンピュータ・プログラム製品、すなわち
商品が形成される。コンピュータ・プログラミング・コ
ードを含む商品は、媒体から直接コードを実行すること
により、或いはある媒体から別の媒体にコードをコピー
することにより、またはコードをネットワークを通じて
伝送することにより、形成及び（または）使用され得
る。
【０１２７】本発明を形成、使用または販売する装置
は、１つ以上の処理システムであってよく、これは中央
処理ユニット（ＣＰＵ）、メモリ、記憶装置、通信リン
ク、通信装置、サーバ、Ｉ／Ｏ装置、または１つ以上の
処理システムのあらゆる部分構成要素または個々のパー
ツ、例えばソフトウェア、ファームウェア、ハードウェ
アまたはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【０１２８】ユーザ入力は、キーボード、マウス、ペ
ン、音声、タッチスクリーン、または人間がデータをコ
ンピュータに入力可能な任意の他の手段から受信され得
る。こうした手段には、アプリケーション・プログラム
などの他のプログラムを通じるものが含まれる。
【０１２９】コンピュータ・サイエンスに携わる当業者
は、上述のように生成されるソフトウェアを、適切な汎
用のまたは特殊目的のコンピュータ・ハードウェアと組
み合わせることにより、本発明を実現するコンピュータ
・システム及び（または）コンピュータ部分構成要素、
並びに本発明の方法を実現するコンピュータ・システム
及び（または）コンピュータ部分構成要素を容易に生成
することができよう。本発明の好適な実施例について述
べてきたが、これらの実施例の変更及び適応化が、本発
明の趣旨または範囲から逸脱すること無しに、当業者に
より可能であることは明らかである。
【０１３０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【０１３１】（１）電子通信装置であって、 ｉ）情報の項目を記憶する手段と、 ｉｉ）前記情報の項目を表す暗号化電気信号を生成する
手段と、 ｉｉｉ）前記生成する手段からの前記信号を前記ユーザ
の身体に結合する物理インタフェースと、を含む、ユー
ザに持ち運ばれる、または身に付けられる携帯用送信機
と、 ｉ）受信機と前記ユーザの身体との間の電気結合を確立
する物理インタフェースと、 ｉｉ）前記物理インタフェースを通じて、前記ユーザの
身体から前記暗号化信号を受信する手段と、 ｉｉｉ）前記信号を解読し、前記情報の項目を獲得する
解読手段と、 ｉｖ）前記情報の項目に応答して、アクションを実行す
る手段と、を含む、受信機と、を含む、電子通信装置。 （２）前記送信機が変調する手段を含み、前記受信機が
復調する手段を含む、前記（１）記載の装置。 （３）前記変調する手段及び前記する復調手段が、それ
ぞれ変調及び復調のための直接シーケンス拡散スペクト
ル手段を含む、前記（２）記載の装置。 （４）前記送信機が固有の識別子（ＩＤ）を有し、前記
暗号化電気信号が位相を有し、前記送信機の前記直接シ
ーケンス拡散スペクトル手段が、 ｉ）暗号化電気信号の前記位相に同期する手段と、 ｉｉ）前記送信機の前記ＩＤにもとづき遅延する手段
と、を含む、前記（３）記載の装置。 （５）前記復調する手段がオン／オフ・キーイング手段
を含む、前記（２）記載の装置。 （６）サーバを含む、前記（１）記載の装置。 （７）前記サーバが前記受信機を含む、前記（６）記載
の装置。 （８）前記サーバがオーセンチケータを含み、該オーセ
ンチケータが各それぞれのユーザに対して、公開ＩＤ、
私用キー、及び時間オフセット値を有する、前記（６）
記載の装置。 （９）前記送信機が周期的に確認情報を送信する手段を
含む、前記（８）記載の装置。 （１０）前記周期的に確認情報を送信する手段が、時刻
情報、ユーザの公開ＩＤ、及び乱数の暗号化バージョン
を送信する手段を含む、前記（９）記載の装置。 （１１）前記サーバがユーザの全員に対して集中化固有
ＩＤ確認を提供する手段を含み、前記ユーザの１人が送
信機を有する、前記（６）記載の装置。 （１２）各ユーザが固有のＩＤを有し、前記送信機が、
該送信機を有する前記ユーザに固有の暗号化関数により
暗号化される前記ユーザのＩＤ及び時刻のメッセージ
を、周期的に送信する手段を含む、前記（１１）記載の
装置。 （１３）前記暗号化電気信号を生成する手段が、第１及
び第２の可能状態を有するビットを出力するシフト・レ
ジスタＡと、前記シフト・レジスタＡから出力される前
記ビットの前記第１の可能状態に一致するシフト・レジ
スタＢと、前記シフト・レジスタＡから出力される前記
ビットの前記第２の可能状態に一致するシフト・レジス
タＣと、前記第１の可能状態を有する前記シフト・レジ
スタＡの前記出力ビットに応答して、前記シフト・レジ
スタＢの出力を、また前記第２の可能状態を有する前記
シフト・レジスタＡの前記出力ビットに応答して、前記
シフト・レジスタＣの出力を、前記物理インタフェース
に提供する手段と、を含む、前記（１２）記載の装置。 （１４）前記シフト・レジスタＡ、Ｂ及びＣが、全ての
ユーザに共通のそれぞれのタップのセットを有し、前記
装置が初期設定を前記レジスタにロードする手段を含
み、前記初期設定が機密であり各ユーザに固有である、
前記（１３）記載の装置。 （１５）前記暗号化関数がデータ暗号化規格（ＤＥＳ）
である、前記（１２）記載の装置。 （１６）前記サーバが自律受信機のための局所確認を提
供する手段を含む、前記（６）記載の装置。 （１７）前記送信機が、クレジット・カード、食事カー
ド、電話呼び出しカード、健康カード、運転免許証、ビ
デオ店カード、自動車アクセス・カード、及びコンピュ
ータ・アクセス・カードの１つ内に含まれる、前記
（１）記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】人が自動窓口機（ＡＴＭ）を活動化している、
本発明によるリモート・オーセンチケータを含むパーソ
ナル・エリア・ネットワークの典型的アプリケーション
を示す図である。
【図２】送信機及び受信機モジュールの機能ブロック図
である。
【図３】受信機モジュールが送信機モジュールを起動す
る、送信機及び受信機モジュールの機能ブロック図であ
る。
【図４】厚型のクレジット・カードの形式に適合するよ
うに設計される、典型的な送信機の上面図である。
【図５】厚型のクレジット・カードの形式に適合するよ
うに設計される、典型的な送信機の底面図である。
【図６】厚型のクレジット・カードの形式に適合するよ
うに設計される、典型的な送信機の側方断面図である。
【図７】典型的な受信機回路の電子回路図である。
【図８】典型的な受信機回路の電子回路図である。
【図９】本発明による装置により実行される暗号化プロ
シジャのフローチャートを示す図である。
【図１０】本発明による装置により実行される暗号化プ
ロシジャのフローチャートを示す図である。
【図１１】本発明が有利に実現される食事カードの環境
を示す図である。
【図１２】本発明が有利に実現される電話呼び出しカー
ドの環境を示す図である。
【図１３】本発明が有利に実現される健康カードの環境
を示す図である。
【図１４】本発明が有利に実現されるビデオ店カードの
環境を示す図である。
【図１５】本発明が有利に実現される自動車アクセス・
カードの環境を示す図である。
【図１６】本発明が有利に実現されるコンピュータ・ア
クセス・カードの環境を示す図である。
【図１７】本発明の構成要素の擬似コードの実施例であ
る。
【図１８】本発明の暗号面のシフト・レジスタの実施例
を示す図である。
【図１９】本発明の暗号面のシフト・レジスタの実施例
を示す図である。
【符号の説明】
２ ユーザ ４ 自動窓口機（ＡＴＭ） ５ 送信機モジュール（ＰＡＮカード） ６ 制御パネル ７ 受信機モジュール ８ プロセッサ １０ 通信リンク １２ 信号発生器 １４ 低周波変調器 １８ 受信機電極 ２０ 復調器 ２２ オーセンチケータ ２４ アプリケーション ２６ 通信信号 ２８ 起動送信回路 ３０ 起動受信回路 ３２、３４、２０８ マイクロプロセッサ １００、１０２ 電極 １０４ リチウム電池バッテリ １０６ 電子回路 １０８ ループ・アンテナ ２００、２０２、２０４ 増幅器 ２０６ スイッチ ２１２ 高速アナログ−デジタル変換器 ３００ トレイ ３０２ 勘定書 ３１０ 送受話器 ３３０ フロア・マット ４００ ビデオ・テープ ４０２ 無線タグ ４１０ 金属ドア・ハンドル ５００ コンピュータ・キーボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｌ 9/00 ６７３Ｄ ６７３Ｃ (72)発明者 プラブハッカー・ラグハヴァン アメリカ合衆国95070、カリフォルニア州 サラトガ、グラナダ・コート 20797 (72)発明者 トーマス・ジィ・ジマーマン アメリカ合衆国95014、カリフォルニア州 キュパーチノ、ホランダリィ・プレース 7611

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子通信装置であって、 ｉ）情報の項目を記憶する手段と、 ｉｉ）前記情報の項目を表す暗号化電気信号を生成する
    手段と、 ｉｉｉ）前記生成する手段からの前記信号を前記ユーザ
    の身体に結合する物理インタフェースと、 を含む、ユーザに持ち運ばれる、または身に付けられる
    携帯用送信機と、 ｉ）受信機と前記ユーザの身体との間の電気結合を確立
    する物理インタフェースと、 ｉｉ）前記物理インタフェースを通じて、前記ユーザの
    身体から前記暗号化信号を受信する手段と、 ｉｉｉ）前記信号を解読し、前記情報の項目を獲得する
    解読手段と、 ｉｖ）前記情報の項目に応答して、アクションを実行す
    る手段と、 を含む、受信機と、 を含む、電子通信装置。
  2. 【請求項２】前記送信機が変調する手段を含み、前記受
    信機が復調する手段を含む、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】前記変調する手段及び前記する復調手段
    が、それぞれ変調及び復調のための直接シーケンス拡散
    スペクトル手段を含む、請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】前記送信機が固有の識別子（ＩＤ）を有
    し、 前記暗号化電気信号が位相を有し、 前記送信機の前記直接シーケンス拡散スペクトル手段
    が、 ｉ）暗号化電気信号の前記位相に同期する手段と、 ｉｉ）前記送信機の前記ＩＤにもとづき遅延する手段
    と、 を含む、請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】前記復調する手段がオン／オフ・キーイン
    グ手段を含む、請求項２記載の装置。
  6. 【請求項６】サーバを含む、請求項１記載の装置。
  7. 【請求項７】前記サーバが前記受信機を含む、請求項６
    記載の装置。
  8. 【請求項８】前記サーバがオーセンチケータを含み、該
    オーセンチケータが各それぞれのユーザに対して、公開
    ＩＤ、私用キー、及び時間オフセット値を有する、請求
    項６記載の装置。
  9. 【請求項９】前記送信機が周期的に確認情報を送信する
    手段を含む、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記周期的に確認情報を送信する手段
    が、時刻情報、ユーザの公開ＩＤ、及び乱数の暗号化バ
    ージョンを送信する手段を含む、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記サーバがユーザの全員に対して集中
    化固有ＩＤ確認を提供する手段を含み、前記ユーザの１
    人が送信機を有する、請求項６記載の装置。
  12. 【請求項１２】各ユーザが固有のＩＤを有し、 前記送信機が、該送信機を有する前記ユーザに固有の暗
    号化関数により暗号化される前記ユーザのＩＤ及び時刻
    のメッセージを、周期的に送信する手段を含む、請求項
    １１記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記暗号化電気信号を生成する手段が、 第１及び第２の可能状態を有するビットを出力するシフ
    ト・レジスタＡと、 前記シフト・レジスタＡから出力される前記ビットの前
    記第１の可能状態に一致するシフト・レジスタＢと、 前記シフト・レジスタＡから出力される前記ビットの前
    記第２の可能状態に一致するシフト・レジスタＣと、 前記第１の可能状態を有する前記シフト・レジスタＡの
    前記出力ビットに応答して、前記シフト・レジスタＢの
    出力を、また前記第２の可能状態を有する前記シフト・
    レジスタＡの前記出力ビットに応答して、前記シフト・
    レジスタＣの出力を、前記物理インタフェースに提供す
    る手段と、 を含む、請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記シフト・レジスタＡ、Ｂ及びＣが、
    全てのユーザに共通のそれぞれのタップのセットを有
    し、 前記装置が初期設定を前記レジスタにロードする手段を
    含み、前記初期設定が機密であり各ユーザに固有であ
    る、請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記暗号化関数がデータ暗号化規格（Ｄ
    ＥＳ）である、請求項１２記載の装置。
  16. 【請求項１６】前記サーバが自律受信機のための局所確
    認を提供する手段を含む、請求項６記載の装置。
  17. 【請求項１７】前記送信機が、クレジット・カード、食
    事カード、電話呼び出しカード、健康カード、運転免許
    証、ビデオ店カード、自動車アクセス・カード、及びコ
    ンピュータ・アクセス・カードの１つ内に含まれる、請
    求項１記載の装置。
JP9308656A 1996-11-14 1997-11-11 識別カードとの暗号化通信のための近距離場人体結合のためのシステム及び方法 Pending JPH10228524A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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