JPH1063580A

JPH1063580A - Ｉｃカード

Info

Publication number: JPH1063580A
Application number: JP8224950A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Irisawa; 和義入澤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-03-06
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JP4021956B2

Abstract

(57)【要約】【課題】データの暗号化、復号化を迅速に実行するこ
とが可能なＩＣカードを提供する。【解決手段】ＣＰＵと、メモリとを備え、前記メモリ
に保存している鍵情報を用いて、外部より取得したデー
タ又は前記メモリに保存しているデータを暗号化又は復
号化するデータ変換プログラムを有し、外部からの命令
に従い、前記データを暗号化又は復号化するＩＣカード
において、前記データ変換プログラムは、暗号化又は復
号化すべき前記データの内容に依存しない処理を行う前
処理部、及び、前記データの内容に依存する処理を行う
主要処理部とを有し、前記鍵情報を前記メモリに保存す
る場合には、前記前処理部を実行し、その結果取得され
た前処理値を前記鍵情報に関連づけて前記メモリに保存
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部より与えられ
たデータ又はその内部に有するデータを暗号化又は復号
化することが可能なＩＣカードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣカードは、磁気カードに代わる新し
い情報記憶媒体として、近年注目を集めている。特に、
ＣＰＵを内蔵したＩＣカードは、高度なセキュリティを
実現できることから、高度情報化社会の種々の分野にお
いて利用されることが期待されている。一般にＩＣカー
ドは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭの３種類のメモリ
と、それらメモリにアクセスするＣＰＵとを備えてい
る。ＥＥＰＲＯＭは、書き換え可能な不揮発性メモリで
あり、ＩＣカードユーザに関する個人情報等のデータが
保存される。ＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する
ときに作業領域として使用する揮発性のメモリである。
ＲＯＭは、読み出し専用メモリであり、ＣＰＵが実行す
べき処理を示すプログラムが格納されている。また、外
部との通信のためのＩ／Ｏ端子を備えている。

【０００３】ＩＣカードを使用するときは、ＩＣカード
をリーダ・ライタに接続し、リーダ・ライタからコマン
ドをＩ／Ｏ端子を介してＩＣカードに送信する。コマン
ドを受信したＩＣカードでは、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納
されているプログラムのうち、コマンドに対応する部分
を実行する。この結果、コマンドの処理がなされ、ＥＥ
ＰＲＯＭに新たなデータを書き込むなどの処理が行われ
る。

【０００４】一般にＩＣカードは、リーダ・ライタとの
間でデータを暗号化して送受信する。これは、リーダ・
ライタとＩＣカードとの間の通信信号を第三者が不正に
取得し、データの内容を盗むことを防止するためにであ
る。データの暗号化の方法としては、例えばＲＳＡがあ
る。ＲＳＡとは、非対称キー（非対称鍵）方式による暗
号化方法の一種であり、複数の通信相手に共通に公開す
る「公開キー」と、その公開キーとは異なるＩＣカード
専用の「秘密キー」とを用いてデータを暗号化又は復号
化することを特徴とするものである。つまり、ＲＳＡに
よる暗号化では、例えば誰でも知りうる公開キーでデー
タを暗号化し、唯一カードが持つ秘密キーを用いてその
データの復号化を行うのである。

【０００５】この点においてＲＳＡは、ＤＥＳ等の対称
キー方式の暗号化方法と相違している。対称キー方式の
暗号化方法では、ＩＣカードと通信相手とは、互いに共
通な暗号キーを予め分かち合わねばならい。このため
に、不特定多数の相手と暗号通信を行う場合は、多数の
キーの受渡し管理が通信相手の数だけ必要となり、管理
が大変煩雑となる。これに対してＲＳＡでは、暗号通信
の際に必要なキーデータを予め分かち合うのではなく、
第三者が公開されている公開キーのみを使用して暗号文
の生成又は復号化を行うことが可能となっている。つま
り、ＲＳＡは、キーの受渡し管理を必要とせず、不特定
多数の通信相手が存在する暗号通信に適している。

【０００６】図１１は、リーダ・ライタ等の外部機器に
おいて、ＲＳＡによりデータを暗号化し、得られた暗号
文をＩＣカードへ送信する場合を示した概念図である。
また、図１２は、ＲＳＡによる平文の暗号化、又は、暗
号文の復号化の処理手順を示す流れ図である。図１１に
示すように、外部機器は、ＩＣカードに送信すべきデー
タの平文Ｘを暗号キーｅ、Ｎを用いて暗号化する。すな
わち、図１２（ａ）に示されるように、外部機器には、
はじめに平文Ｘ及び暗号化キーｅ、Ｎが入力される（Ｓ
１２０２）。次に、平文Ｘについて、次式（１）の計算
が実行される。Ｃ＝Ｘ＾ｅｍｏｄＮ・・・（１）ここで、「Ｘ＾ｅ」はＸのｅ乗を意味する。Ｓ１２０２
の処理の結果、暗号文Ｃが取得され、それが出力される
（Ｓ１２０６）。

【０００７】取得された暗号文Ｃは、ＩＣカードに送信
される（図１１参照）。ＩＣカードは、受信した暗号文
Ｃを秘密キーｄと公開キーＮを用いて、式（２）を計算
することにより復号化する（図１２（ｂ）、Ｓ１２１
２、Ｓ１２１４）。Ｘ＝Ｃ＾ｄｍｏｄＮ・・・（２）上記の計算を実行した結果、ＩＣカードは、平文Ｘを取
得し、これを例えばＥＥＰＲＯＭに書き込み保存する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のＩＣカードは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメ
モリ容量が小さく、また、ＣＰＵのデータ処理速度も小
さい。このような問題に対し、ＩＣカードに高速演算コ
プロセッサを搭載し、そのデータ処理速度を向上させる
ことも可能ではあるが、この場合にも、ＩＣカードの動
作速度は、汎用のコンピュータ等と比較して極めて遅
い。一方、図１２のＳ１２０４、Ｓ１２１４において行
われる式（１）、式（２）の計算は、べき乗剰余の計算
を含むために、多大の時間を必要とする。特に、Ｘ、
Ｃ、ｄ、ｅ、Ｎの各変数は、一般に５１２ビットから構
成されるデータであるので、計算の負担は大きい。式
（１）等を計算するためには、通常、図１３に示すＭｏ
ｎｇｏｍｅｒｙ法等の計算アルゴリズムを用い、計算の
高速化が図られる。しかしながら、計算の高速化には限
界があり、ＩＣカード内でのデータの暗号化又は復号化
が迅速に行えないという問題があった。

【０００９】そこで、本発明の課題は、データの暗号
化、復号化を迅速に実行することが可能なＩＣカードを
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、ＣＰＵと、前記ＣＰＵが実
行可能なプログラム及び前記ＣＰＵがアクセス可能なデ
ータを保存するメモリとを備え、前記メモリに保存して
いる鍵情報を用いて、外部より取得したデータ又は前記
メモリに保存しているデータを暗号化又は復号化するデ
ータ変換プログラムを有し、外部からの命令に従い、前
記データを暗号化又は復号化するＩＣカードにおいて、
前記データ変換プログラムは、暗号化又は復号化すべき
前記データの内容に依存しない処理を行う前処理部、及
び、前記データの内容に依存する処理を行う主要処理部
とを有し、前記鍵情報を前記メモリに保存する場合に
は、前記前処理部を実行し、その結果取得された前処理
値を前記鍵情報に関連づけて前記メモリに保存すること
を特徴とする。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
ＩＣカードにおいて、前記鍵情報を前記メモリに保存す
る場合に、前記前処理値を保存するか否かを外部からの
命令により選択可能であることを特徴とする。請求項３
に係る発明は、請求項２に記載のＩＣカードにおいて、
前記鍵情報とともに前記前処理値を前記メモリに保存す
ることを命ずる第１の命令と、前記鍵情報のみを前記メ
モリに保存することを命ずる第２の命令とのいずれか一
方を選択して外部より与えることにより、前記前処理値
を保存するか否かが選択可能であることを特徴とする。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項２に記載の
ＩＣカードにおいて、前記外部からの命令が有する引数
の内容を変更することにより、前記前処理値を前記メモ
リに保存する否かが選択可能であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのい
ずれか１項に記載のＩＣカードにおいて、前記前処理値
を保存する場合は、前記前処理値を保存した旨の識別情
報を前記メモリに保存することを特徴とする。請求項６
に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１
項に記載のＩＣカードにおいて、前記データの暗号化又
は復号化を行う場合は、前記メモリに保存されている前
記前処理値を用いて、前記データ変換プログラムの主要
処理部を実行することを特徴とする。

【００１３】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
ＩＣカードにおいて、前記データ処理プログラムを実行
する場合は、使用する前記鍵情報に関連づけられた前記
前処理値が前記メモリに保存されているか否かを予め確
認することを特徴とする。請求項８に係る発明は、請求
項７に記載のＩＣカードにおいて、使用する前記鍵情報
に関連づけられた前記前処理値が前記メモリに保存され
ていることが確認されなかった場合には、前記データ変
換プログラムの前処理部及び主要処理部の双方を実行す
ることにより、前記データの暗号化又は復号化を行うこ
とを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
に係る実施形態について説明する。（第１実施形態）本発明に係る第１実施形態は、非対称
キー方式の暗号化方法であるＲＳＡに基づき、平文のデ
ータを暗号化、又は、暗号化されたデータを復号化する
ことが可能なＩＣカードである。ＲＳＡの実行は、図１
３に示したＭｏｎｇｏｍｅｒｙ法による計算アルゴリズ
ム（以下「ＲＳＡ計算アルゴリズム」という）を用いて
行われる。

【００１５】本実施形態は、図１３に示すＲＳＡ計算ア
ルゴリズムが、暗号化すべき平文Ｘ（又は復号化すべき
暗号文Ｃ）に依存せずにその計算を実行できる第２行目
（以下「前処理部」という）と、平文Ｘに依存した計算
である、第３行目以降の部分（以下「主要処理部」とい
う）とからなる点に着目し、ＩＣカード内の暗号化又は
復号化処理の速度向上を図るものである。すなわち、本
実施形態では、前処理部を予め１回だけ計算し、その結
果得られた値（以下「前処理値」という）をＥＥＰＲＯ
Ｍに保存する。そして、その後、実際に暗号文の復号化
等を行う場合には、ＥＥＰＲＯＭに保存されている前処
理値を利用し、主要処理部の計算のみを行う。これによ
り、本実施形態では、暗号化／復号化処理のたびに前処
理部の計算を繰り返すという無駄を排除し、迅速な処理
を実現する。

【００１６】図１は、本発明の第１実施形態であるＩＣ
カードの構成を示す図である。図１に示されるように、
ＩＣカード１０は、読み出し専用メモリであるＲＯＭ１
２、揮発性メモリであるＲＡＭ１４、随時書き換え可能
な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ１６、及びこれら
のメモリにアクセスするＣＰＵ１８を備えている。ま
た、ＩＣカード１０は、リーダ・ライタ２２と通信を行
うためのＩ／Ｏインターフェイス２０を備えている。

【００１７】ＩＣカード１０内の各メモリ（１２、１
４、１６）へのアクセスは、すべてＣＰＵ１８を介して
行われ、外部からこれらメモリを直接アクセスすること
はできない。すなわち、リーダ・ライタ２２からＣＰＵ
１８に対して所定の「コマンド」を与えると、ＣＰＵ１
８はこの「コマンド」を解釈実行し、その結果を、リー
ダ・ライタ２２に対して「レスポンス」として返送す
る。なお、「コマンド」とは、リーダ・ライタからＩＣ
カードへ送られる情報であって、ＩＣカードに所定の動
作させるためのものをいう。

【００１８】例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６内の所定のファ
イルに書き込みを行う場合には、「書込コマンド」とと
もに、書込対象となるデータをＣＰＵ１８に与え、ＣＰ
Ｕ１８による「書込コマンド」の実行という形式で書込
処理が行われることになる。逆に、ＥＥＰＲＯＭ１６内
の所定のファイルからデータの読み出しを行う場合に
は、所定の「読出コマンド」をＣＰＵ１８に与え、ＣＰ
Ｕ１８による「読出コマンド」の実行という形式によっ
て読出処理が行われることになる。このように、ＩＣカ
ード１０内において「コマンド」の実行が終了すると、
実行した「コマンド」に対する「レスポンス」が外部に
対して返送される。例えば、「書込コマンド」を与えた
場合には、書込処理が支障なく実行されたか否かを示す
「レスポンス」が返送され、「読出コマンド」を与えた
場合には、読出対象となったデータがレスポンスという
形で返送されることになる。ただし、ＥＥＰＲＯＭ１６
へのアクセスは、無条件で行われるわけではなく、所定
のアクセス条件が満足されることが前提となる。このア
クセス条件は、例えば個々のファイルごとに設定され
る。

【００１９】図２は、図１に示すＥＥＰＲＯＭ１６内の
階層構造を示すブロック図である。本実施形態のＥＥＰ
ＲＯＭは、４つの階層から構成される。すなわち、第１
層のＭＦ( ＭａｓｔｅｒＦｉｌｅ) 、第２層のＤＦ(
ＤｅｄｉｃａｔｅｄＦｉｌｅ) 、第３層のＥＦ( Ｅｌ
ｅｍｅｎｔａｒｙＦｉｌｅ) 及び第４層である不図示
のレコード構造である。ＭＦは、データメモリ全体のフ
ァイルである。ＭＦは、各アプリケーション（サービ
ス）に共通したデータを格納するためのファイルであ
り、例えば、このＩＣカード１０の所有者の氏名、住
所、電話番号などの情報が記録される。ＤＦは、専用フ
ァイルであり、一般的にはアプリケーションごとにＤＦ
の設定がなされる。ＥＦは、基礎ファイルであり、キー
・データを格納するＩＥＦと、アプリケーションが使用
するデータを格納するＷＥＦの２種類がある。レコード
構造は、アクセスの最小単位である。

【００２０】ＭＦ及び各ＤＦは、それぞれ別個独立に１
又は２以上のＩＥＦ及びＷＥＦを有している。前述した
ように、ＷＥＦには、ＩＣカード１０に記録すべき本来
のデータが記録されるのに対して、ＩＥＦには、各領域
をアクセスするために必要なキーが格納される。例え
ば、ＤＦ１内に設けられたＩＥＦには、ＤＦ１内のＷＥ
Ｆに対するアクセスを行うときに照合されるキーが記録
されている。

【００２１】上述した各ファイルは、ディレクトリ・フ
ァイルにより管理される。図３は、一例としてＷＥＦを
管理するディレクトリ・ファイルの構造を示す図であ
る。ＷＥＦのディレクトリ・ファイル６０には、先頭ア
ドレス６２、全容量６３等を格納する領域のほか、アク
セス条件を格納するアクセス条件情報領域６５が設けら
れている。ここで、アクセス条件とは、当該ＷＥＦにア
クセスする際に満たされていなければならない条件であ
り、照合済み状態でなければならないキーの種類を規定
するものである。

【００２２】図４は、アクセス条件情報領域６５に格納
されているアクセス条件を例示する図である。アクセス
条件は、ファイルへのアクセスの態様ごとに、すなわ
ち、データの「読み出し」、「書き込み」又は「更新」
のそれぞれについて定められている。各アクセス条件
は、８つのキーより構成されている。各キーにおいて、
「１」は、当該ファイルにアクセスするためには、その
キーが照合済み状態でなければいけないことを意味す
る。また、「０」は照合が不要であることを示す。図４
の例では、データの「読み出し」については、少なくと
もＫ１が照合済み状態であること、「書き込み」につい
ては、少なくともＫ１及びＫ４が照合済み状態であるこ
と、また、「更新」については、少なくともＫ１及びＫ
５が照合済み状態であることが条件として定められてい
る。

【００２３】図５は、本実施形態で使用するコマンドの
うち、ＳＥＬＥＣＴコマンド、ＷＲＩＴＥ＿Ｎ＆ＣＯＮ
ＳＴコマンド（以下「ＷＲＩＴＥ」コマンドと略す）及
びＲＳＡ＿ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンド（以下「ＣＡＬ
ＣＵＬＡＴＥコマンド」と略す）のフォーマットを示す
図である。ＳＥＬＥＣＴコマンドは、カレントＤＦ下の
ＥＦを選択するためのコマンドである。ＳＥＬＥＣＴコ
マンドは、各々１バイトからなる５つの情報（ＣＬＡ〜
ＬＣ）と、それに続くデータから構成される。最初の５
バイトは、それぞれコマンドのクラスを示すＣＬＡ、種
別を示すＩＮＳ、コマンドのパラメータＰ１、Ｐ２、及
び後に続くＤＡＴＡの長さ（バイト数）を示すＬＣであ
る。ＤＡＴＡは、ファイル名等、選択すべきＥＦに関す
る情報である。

【００２４】ＷＲＩＴＥコマンドは、ＳＥＬＥＣＴコマ
ンドで選択されたＩＥＦに、ＲＳＡ暗号キーの除数部Ｎ
を新規に書き込むとともに、ＲＳＡ計算アルゴリズムの
前処理部を実行し、その結果得られた前処理値をＩＥＦ
に書き込むためのコマンドである。ＷＲＩＴＥコマンド
の最初の５バイトは、ＳＥＬＥＣＴコマンドと同じＣＬ
Ａ等である。また、その後に続くＤＡＴＡは、公開キー
の除数部Ｎである。

【００２５】ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドは、ＩＣカー
ド１０に、外部機器２２より受け取った暗号化（複合
化）されているデータを復号化（暗号化）させるための
コマンドである。ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドの最初の
５バイトは、ＳＥＬＥＣＴコマンドと同じＣＬＡ等であ
る。第６バイト目以降のＤＡＴＡは、暗合化されるべき
平文Ｘ、又は復号化されるべき暗号文Ｃである。また、
ＤＡＴＡの後に続く１バイトのデータであるＬＥは、レ
スポンスの期待値である。本実施形態では、暗号化又は
復号化されたデータを最大２５６バイトを限度として全
てレスポンスとして返信するよう、ＬＥの値を設定して
いる。

【００２６】図６は、リーダ・ライタ２２よりＩＣカー
ド１０に、ＥＦを選択するためのＳＥＬＥＣＴコマンド
を送信した場合におけるＩＣカードの動作を示す流れ図
である。ＩＣカード１０は、ＳＥＬＥＣＴコマンドを受
信すると、まず、カレントＤＦ以降に作成されたＥＦを
順次検索し、ＳＥＬＥＣＴコマンドのＤＡＴＡにより指
定されたＥＦが存在するか否かのチェックを行う（Ｓ６
０２）。該当するＥＦが存在しなかった場合（Ｓ６０
２：ＮＯ）には、エラーステータスをリーダ・ライタ２
２に送信し（Ｓ６０８）、処理を終了する。一方、Ｓ６
０２において該当するＥＦが存在していた場合には、そ
のファイルのディレクトリ・アドレスをＲＡＭ１４の所
定領域に格納する（Ｓ６０４）。最後に、リーダ・ライ
タ２２にコマンド処理が正常に終了した旨のレスポンス
を送信し、ＩＣカード１０はＳＥＬＥＣＴコマンドの処
理を終了する。

【００２７】図７は、リーダ・ライタ２２よりＩＣカー
ド１０にＷＲＩＴＥコマンドが送信された場合における
ＩＣカードの動作を示す流れ図である。ＩＣカード１０
がＷＲＩＴＥコマンドを受信すると、ＣＰＵ１８は、は
じめに図６のＳ６０４においてＲＡＭ１４の所定領域に
格納された情報、すなわち、選択されたＩＥＦのディレ
クトリ・アドレスを読み取る（Ｓ７０２）。次にＣＰＵ
１８は、ディレクトリより、ＩＥＦ内で書き込みが可能
である領域のアドレスを示すポインタを取得する（Ｓ７
０４）。ポインタを取得したＣＰＵ１８は、それが示す
アドレスから始まるレコードに、コマンドで指定した値
「０１」を有するタグを付けるとともに、公開キーの除
数部Ｎを書き込む（Ｓ７０６）。

【００２８】次にＣＰＵ１８は、ＲＳＡ計算アルゴリズ
ムの前処理部、すなわち「Ｒ＾２ｍｏｄＮ」の計算を
実行し、前処理値を取得する（Ｓ７０８）。Ｓ７０８で
の計算を終了すると、ＣＰＵ１８は、公開キーの除数部
Ｎを書き込んだレコードの次のレコードに、自動的に値
「０２」を有するタグを付し、さらにＳ７０８で得られ
た前処理値を書き込む（Ｓ７１０）。最後にＣＰＵ１８
は、コマンドの処理が正常に終了したことを示すレスポ
ンスをリーダ・ライタ２２に送信し（Ｓ７１２）、コマ
ンドの実行を終了する。

【００２９】図８は、リーダ・ライタ２２よりＩＣカー
ド１０にＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドを送信した場合に
おけるＩＣカードの動作を示す流れ図である。ＩＣカー
ド１０がＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドを受信すると、Ｃ
ＰＵ１８は、あらかじめＳＥＬＥＣＴコマンドの実行に
より選択されているＩＥＦのディレクトリを参照し、Ｉ
ＥＦの先頭のアドレスを取得する（Ｓ８０２）。次にＣ
ＰＵ１８は、取得したアドレスより後の各レコードのタ
グを参照することにより、レコードの検索を行う（Ｓ８
０４、Ｓ８０８、Ｓ８１４、Ｓ８２２）。

【００３０】具体的には、まず値「０１」を有するタグ
を検索する（Ｓ８０４）。その結果タグ「０１」を発見
できなかった場合には、エラーステータスをレスポンス
としてリーダ・ライタ２２に送信し（Ｓ８３０）、コマ
ンド処理を終了する。また、タグ「０１」を発見した場
合には、そのレコードの内容を読み出すことにより公開
キーの除数部Ｎを取得する（Ｓ８０６）。次に、値「０
２」を有するタグの検索が行われる（Ｓ８０８）。その
結果、タグ「０２」が発見された場合には、ＩＥＦにＲ
ＳＡ計算アルゴリズムで使用する前処理値が保存されて
いることが意味される。そこで、ＣＰＵ１８は、ＲＳＡ
計算アルゴリズムを実行するときには、前処理部の計算
は不要である旨を意味するフラグＦＬＧをＯＮに設定す
る（Ｓ８１０）。一方、タグ「０２」が発見されなかっ
た場合には、前処理値はＩＥＦに保存されていないこと
が意味されるので、ＦＬＧはＯＦＦに設定される（Ｓ８
１２）。

【００３１】次に、値「０３」を有するタグの検索が行
われる（Ｓ８１４）。タグ「０３」は、公開キーの指数
部ｅが格納されているレコードに付されるタグである。
検索の結果、タグ「０３」が発見された場合には、ＣＡ
ＬＣＵＬＡＴＥコマンドのＤＡＴＡにある平文Ｘの暗号
化処理が行われる。具体的には、ＣＰＵ１８は、タグ
「０３」が付されたレコードより公開キーの指数部ｅを
取得する（Ｓ８１６）。次にＣＰＵ１８は、キーの指数
部ｅ、キーの除数部Ｎ、平文Ｘ、及びフラグＦＬＧがそ
れぞれ格納されているメモリ領域の開始アドレスを指定
してＲＳＡ暗号モジュールをコールする（Ｓ８１８）。
ＲＳＡ暗号モジュールとは、ＲＳＡ計算アルゴリズムを
実行するためのサブルーチンである。ＲＳＡ暗号モジュ
ールの実行が終了すると、ＣＰＵ１８は、その結果を含
むレスポンス情報をリーダ・ライタ２２に送信し（Ｓ８
２０）、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドの処理を終了す
る。

【００３２】一方、Ｓ８１４において、タグ「０３」が
発見されなかった場合には、次にタグ「０４」の検索を
行う（Ｓ８２２）。タグ「０４」が付けられているレコ
ードは、秘密キーの指数部ｄが格納されているレコード
である。検索の結果、タグ「０４」が発見された場合に
は、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドのＤＡＴＡにある暗号
文Ｃの復号化処理が実行される。具体的には、まず値
「０２」を有するタグの検索が行われる（Ｓ８２３）。
その結果、タグ「０２」が発見された場合には、ＣＰＵ
１８は、ＲＳＡ計算アルゴリズムを実行するときには、
前処理部の計算は不要である旨を意味するフラグＦＬＧ
をＯＮに設定する（Ｓ８２４）。一方、タグ「０２」が
発見されなかった場合には、ＦＬＧはＯＦＦに設定され
る（Ｓ８２５）。

【００３３】次にＣＰＵ１８は、タグ「０４」が付され
たレコードより秘密キーの指数部ｄを取得する（Ｓ８２
６）。さらにＣＰＵ１８は、キーの指数部ｄ、キーの除
数部Ｎ、暗号文Ｃ、及びＦＬＧのそれぞれが格納されて
いるメモリ領域の開始アドレスを指定してＲＳＡ暗号モ
ジュールをコールする（Ｓ８２８）。ＲＳＡ暗号モジュ
ールの実行が終了すると、ＣＰＵ１８は、その結果を含
むレスポンス情報をリーダ・ライタ２２に送信し（Ｓ８
２９）、ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドの処理を終了す
る。一方、Ｓ８２２においてタグ「０４」が発見されな
かった場合には、ＣＰＵ１８は、エラーステータスを送
信し（Ｓ８３２）、コマンドの処理を終了する。

【００３４】次に、図８のＳ８１８及びＳ８２８におい
て、ＲＳＡモジュールが行う処理について説明する。図
９は、ＲＳＡモジュールの処理内容を示す流れ図であ
る。前述のように、ＲＳＡモジュールは、ＲＳＡ計算ア
ルゴリズムを実行し、平文Ｘの暗号化、又は暗号文Ｃの
復号化を行うサブルーチンである。ＲＳＡモジュールで
は、まずＦＬＧがＯＮに設定されているか否かが確認さ
れる（Ｓ９０２）。ＦＬＧがＯＮに設定されている場合
には、選択されているＩＥＦに前処理値が保存されてい
ることが意味されるので、ＣＰＵ１８は、ＩＥＦにおい
てタグ「０２」が付されているレコードを検索し、その
レコードに格納されている前処理値を読み出す（Ｓ９１
０）。

【００３５】一方、Ｓ９０２においてＦＬＧがＯＦＦに
設定されている場合には、選択されたＩＥＦに前処理値
が保存されていないことが意味される。そこで、ＣＰＵ
１８は、ＲＳＡ計算アルゴリズムの前処理部を実行し、
前処理値を取得する（Ｓ９０４）。Ｓ９０４又はＳ９１
０の処理が終了すると、ＣＰＵ１８は、ＲＳＡ計算アル
ゴリズムの主要処理部を実施し、平文Ｘの暗号化、又は
暗号文Ｃの復号化を行う（Ｓ９０６）。Ｓ９０６の計算
を終了すると、その計算結果は返値として図８のＳ８１
８又はＳ８２８に返され（Ｓ９０８）、ＲＳＡモジュー
ルの処理は終了する。

【００３６】以上説明したように、本実施形態では、Ｒ
ＳＡ計算アルゴリズムを前処理部と主要処理部に分けて
取り扱い、ＩＣカード１０に公開キーの除数部Ｎを保存
する場合には、そのキーＮを用いて前処理部の計算を実
行し、その結果取得された前処理値をキーＮが保存され
るＩＥＦと同一のＩＥＦに保存する。前述のように、前
処理部の計算内容は、暗号化されるべき平文Ｘ、又は復
号化されるべき暗号文Ｃに依存しないものであり、暗号
化／復号化のたびに同一の計算を行い同一の計算結果
（前処理値）を取得するものである。そこで、本実施形
態は、一度取得した前処理値を不揮発性メモリであるＥ
ＥＰＲＯＭに格納することにより、その前処理値をその
後も有効利用できるようにしたものである。また、本実
施形態では、前処理値がキーＮと同じＩＥＦに格納され
るので、異なるＩＥＦを複数用意すれば、複数の公開キ
ーをそれぞれの前処理値とともにＥＥＰＲＯＭ１６に保
存することが可能となっている。

【００３７】また、本実施形態では、前処理値をＩＥＦ
のレコードに書き込むときに、そのレコードに値「０
２」を有するタグを付することとしている。このタグ
「０２」は、前処理値をＩＥＦに保存しているか否かの
識別情報として機能するものである。つまり、ＩＥＦに
前処理値が保存されているか否かを判断する必要がある
場合には、ＩＥＦにタグ「０２」が存在するか否かを検
索すれば足りる。つまり、本実施形態では、前処理値の
存在の有無を確認するためにＩＥＦの全情報を参照する
必要がなく、迅速な判断を行うことが可能である。

【００３８】また、本実施形態では、ＩＣカード１０の
内部でデータの復号化を行う場合には、ＩＥＦに保存さ
れている前処理値を用いて、ＲＳＡ計算アルゴリズムの
主要処理部を実行することにより行う。つまり、本実施
形態では、毎回の暗号化／復号化の処理においてＲＳＡ
計算アルゴリズムの前処理部を実行する必要を回避し、
もって暗号化／復号化処理の要する時間を短縮してい
る。特に本実施形態では、ＲＳＡ計算アルゴリズムの前
処理部がべき乗剰余の計算を含むために、前処理部の計
算を回避することにより暗号化／復号化処理の著しい効
率化が図れる。

【００３９】また、本実施形態では、データの暗号化／
復号化処理を実行する場合は、使用する公開キーＮに関
連づけられた前処理値がＩＥＦに保存されているか否か
を予め確認する。これにより、不慮の事態その他の事情
により、ＩＥＦに前処理値が保存されていない場合であ
っても、ＩＥＦ内の不適切な情報が前処理値の代わりに
参照され、暗号化／復号化処理が実施されることが防止
される。さらに、本実施形態では、使用する公開キーＮ
に関連づけられた前処理値がＩＥＦに保存されているこ
とが確認されなかった場合には、ＲＳＡ計算アルゴリズ
ムの前処理部及び主要処理部の双方を実行することによ
り、データの暗号化／復号化処理を実行する。つまり、
本実施形態では、ＩＥＦに前処理値が保存されている否
かを問わず、確実にデータの暗号化／復号化処理が行わ
れる。

【００４０】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について説明する。本実施形態のＩＣカードは、ＷＲ
ＩＴＥコマンドと類似の機能を有するＷＲＩＴＥ＿ＲＳ
ＡＫＥＹコマンドを処理する機能を有する点において第
１実施形態のＩＣカードと異なる。図１４は、ＷＲＩＴ
Ｅ＿ＲＳＡＫＥＹコマンドのフォーマットを示す図であ
る。図に示されるように、ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡＫＥＹの
フォーマットは、第１実施形態のＷＲＩＴＥコマンドと
同様であり、ＣＬＡ、ＩＮＳ等の実際の内容が異なるの
みである。図１０は、ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡＫＥＹコマン
ドを受信した場合のＩＣカード１０が行う処理内容を示
す流れ図である。図１０において、Ｓ１００２からＳ１
００６までは、図７のＳ７０２からＳ７０６までの処理
と同一であり、Ｓ１００８はＳ７１２の処理と同一であ
る。すなわち、ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡＫＥＹコマンドは、
公開キーの除数部Ｎのみを選択されたＩＥＦに書き込む
コマンドであり、ＲＳＡ計算アルゴリズムの前処理値を
ＩＥＦに保存しない点においてＷＲＩＴＥコマンドと相
違する。

【００４１】本実施形態では、上記２つのコマンドを適
切に選択して使用することにより、公開キーＮをＩＥＦ
に保存する際に、ＲＳＡ計算アルゴリズムの前処理値を
も保存するか否かを選択することが可能である。２つの
コマンドは、例えばＩＣカードを発行する段階におい
て、カード発行機の能力に応じて使い分ける。例えば、
ＩＣカードの生産工場において、カード発行専用機によ
りＩＣカードを発行する場合には、ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡ
ＫＥＹコマンドを用いて、公開キーＮをＩＣカードのＥ
ＥＰＲＯＭに保存する。カード発行専用機は、一般に演
算処理能力がＩＣカードより高く、また、発行するカー
ドの枚数が膨大であることから、計算負荷の高いＲＳＡ
の前処理部の計算をカード発行専用機において高速に行
い、前処理値を公開キーとは別個にＥＥＰＲＯＭに書き
込むためである。これにより、前処理の計算をＩＣカー
ドに行わせるよりもカード１枚あたりの発行時間を短縮
でき、短時間に大量のＩＣカードを発行することが可能
となる。

【００４２】一方、小売店等において、パーソナルコン
ピュータ等を用いて顧客にＩＣカードを発行する場合に
は、ＷＲＩＴＥコマンドを用いて公開キーＮをＩＣカー
ドのＥＥＰＲＯＭに書き込む。小売店等におけるカード
発行数は比較的少数であるため、カード発行時間の短縮
に対する要請が少なく、また、パーソナルコンピュータ
等の演算処理能力は前述のカード発行専用機ほどには高
くないことから、ＲＳＡの前処理部をＩＣカードの外部
で処理する利点が少ないからである。したがって、この
ような場合には、ＩＣカードの機能を有効利用すべく、
ＷＲＩＴＥコマンドを用いて前処理値をＩＣカードに求
めさせるのである。

【００４３】また、多数の公開キーＮをＥＥＰＲＯＭに
保存する必要がある場合は、ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡＫＥＹ
コマンドを用いて公開キーＮのみを保存する。ＥＥＰＲ
ＯＭ１６のメモリ容量が比較的小さいことから、多数の
前処理値を保存することによるメモリ資源の消費を回避
するためである。この場合には、前処理値は、復号化処
理等を行う際にその都度計算して求める。つまり、本実
施形態では、ＥＥＰＲＯＭのメモリ容量と、それに保存
する暗号キーの数との関係に応じて、暗号キーとともに
前処理値をも保存するか否かを適切に選択し、ＩＣカー
ドの限られたメモリ資源を有効に活用することが可能と
なっている。

【００４４】（その他の実施形態）なお、本発明は、上
記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態
は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された
技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効
果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技
術的範囲に包含される。

【００４５】１）第１実施形態においては、非対称鍵方
式の暗号化方法を利用するＩＣカードを例に説明をした
が、これは、本発明の適用範囲を限定する意味のもので
はない。本発明の技術的思想は、ＤＥＳ等の対称鍵方式
の暗号化方法を利用するＩＣカードにも適用可能であ
る。２）第２実施形態においては、２種類の別個独立のコマ
ンドを用意し、いずれか一方を選択してＩＣカードに付
与することにより、公開キーＮをＥＥＰＲＯＭに書き込
む際に、前処理値をも書き込むか否かを選択できること
としているが、これは、１のコマンドを使用し、そのコ
マンドの有するパラメータの値を変更することにより、
前処理値をも書き込むか否かを選択可能とすることであ
ってもよい。このように、２つのコマンドの機能を１の
コマンドに集約した場合には、ＩＣカードのＲＯＭ等に
格納すべきプログラムをより簡潔なものとし、ＩＣカー
ドの有限なメモリ資源を有効に活用することができると
いう効果が得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１に
係る発明によれば、鍵情報をメモリに保存する場合に
は、前処理部を実行し、その結果取得された前処理値を
鍵情報に関連づけてメモリに保存するので、一度取得し
た前処理値をその後も有効に活用することが可能であ
る。請求項２から請求項４までのいずれか１項に係る発
明によれば、鍵情報を前記メモリに保存する場合に、前
処理値を保存するか否かを外部からの命令により選択可
能であるので、ＩＣカードの発行の効率化、及びメモリ
資源のを有効活用を図ることが可能である。

【００４７】請求項５に係る発明によれば、前処理値を
保存する場合は、前処理値を保存した旨の識別情報を前
記メモリに保存するので、前処理値の存在の有無を容易
かつ迅速に確認することが可能となった。請求項６に係
る発明によれば、データの暗号化又は復号化を行う場合
は、メモリに保存されている前処理値を用いて、データ
変換プログラムの主要処理部を実行することとしたの
で、暗号化／復号化の処理を迅速に行うことが可能とな
っている。請求項７に係る発明によれば、データ処理プ
ログラムを実行する場合は、使用する鍵情報に関連づけ
られた前処理値がメモリに保存されているか否かを予め
確認することとしたので、前処理値が保存されていない
場合であっても、誤った処理が実行されることはない。

【００４８】請求項８に係る発明によれば、使用する鍵
情報に関連づけられた前処理値がメモリに保存されてい
ることが確認されなかった場合には、データ変換プログ
ラムの前処理部及び主要処理部の双方を実行することに
より、データの暗号化又は復号化を行うこととしたの
で、前処理値が保存されるか、いないかに関わらず必ず
暗号化／復号化の処理を実行することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるＩＣカードの構成
を示す図である。

【図２】図１に示すＥＥＰＲＯＭ１６内の階層構造を示
すブロック図である。

【図３】ＷＥＦを管理するディレクトリ・ファイルの構
造を示す図である。

【図４】ＥＦへのアクセス条件を例示する図である。

【図５】本発明の第１実施形態において使用されるコマ
ンドのフォーマットを示す図である。

【図６】ＳＥＬＥＣＴコマンドを実行するＩＣカードの
動作を示す流れ図である。

【図７】ＲＳＡ＿ＷＲＩＴＥコマンドを実行するときの
ＩＣカードの動作を示す流れ図である。

【図８】ＲＳＡ＿ＣＡＬＣＵＬＡＴＥコマンドを実行す
るＩＣカードの動作を示す流れ図である。

【図９】ＲＳＡモジュールの処理内容を示す流れ図であ
る。

【図１０】ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡＫＥＹコマンドを処理す
る場合のＩＣカード１０の動作を示す流れ図である。

【図１１】外部機器でＲＳＡによりデータを暗号化し、
得られた暗号文をＩＣカードへ送信する場合を示した概
念図である。

【図１２】ＲＳＡによる平文の暗号化、又は、暗号分の
復号化の処理手順を示す流れ図である。

【図１３】Ｍｏｎｇｏｍｅｒｙ法の計算アルゴリズムを
示す図である

【符号の説明】

１０ＩＣカード１２ＲＯＭ１４ＲＡＭ１６ＥＥＰＲＯＭ１８ＣＰＵ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１４】ＷＲＩＴＥ＿ＲＳＡＫＥＹコマンドのフォー
マットを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＰＵと、前記ＣＰＵが実行可能なプログラム及び前記ＣＰＵがア
クセス可能なデータを保存するメモリとを備え、前記メモリに保存している鍵情報を用いて、外部より取
得したデータ又は前記メモリに保存しているデータを暗
号化又は復号化するデータ変換プログラムを有し、外部
からの命令に従い、前記データを暗号化又は復号化する
ＩＣカードにおいて、前記データ変換プログラムは、暗号化又は復号化すべき
前記データの内容に依存しない処理を行う前処理部、及
び、前記データの内容に依存する処理を行う主要処理部
とを有し、前記鍵情報を前記メモリに保存する場合には、前記前処理部を実行し、その結果取得された前処理値を
前記鍵情報に関連づけて前記メモリに保存することを特
徴とするＩＣカード。
【請求項２】請求項１に記載のＩＣカードにおいて、前記鍵情報を前記メモリに保存する場合に、前記前処理値を保存するか否かを外部からの命令により
選択可能であることを特徴とするＩＣカード。
【請求項３】請求項２に記載のＩＣカードにおいて、前記鍵情報とともに前記前処理値を前記メモリに保存す
ることを命ずる第１の命令と、前記鍵情報のみを前記メ
モリに保存することを命ずる第２の命令とのいずれか一
方を選択して外部より与えることにより、前記前処理値
を保存するか否かが選択可能であることを特徴とするＩ
Ｃカード。
【請求項４】請求項２に記載のＩＣカードにおいて、前記外部からの命令が有する引数の内容を変更すること
により、前記前処理値を前記メモリに保存する否かが選
択可能であることを特徴とするＩＣカード。
【請求項５】請求項１から請求項４までのいずれか１
項に記載のＩＣカードにおいて、前記前処理値を保存する場合は、前記前処理値を保存し
た旨の識別情報を前記メモリに保存することを特徴とす
るＩＣカード。
【請求項６】請求項１から請求項５までのいずれか１
項に記載のＩＣカードにおいて、前記データの暗号化又は復号化を行う場合は、前記メモリに保存されている前記前処理値を用いて、前
記データ変換プログラムの主要処理部を実行することを
特徴とするＩＣカード。
【請求項７】請求項６に記載のＩＣカードにおいて、前記データ処理プログラムを実行する場合は、使用する前記鍵情報に関連づけられた前記前処理値が前
記メモリに保存されているか否かを予め確認することを
特徴とするＩＣカード。
【請求項８】請求項７に記載のＩＣカードにおいて、使用する前記鍵情報に関連づけられた前記前処理値が前
記メモリに保存されていることが確認されなかった場合
には、前記データ変換プログラムの前処理部及び主要処
理部の双方を実行することにより、前記データの暗号化
又は復号化を行うことを特徴とするＩＣカード。