JPH11205308A

JPH11205308A - 認証方法および情報システム

Info

Publication number: JPH11205308A
Application number: JP10306980A
Authority: JP
Inventors: Yasuko Fukuzawa; 寧子福澤; Masayuki Orimo; 昌之織茂; Shuichi Ishida; 修一石田; Takayuki Iino; 隆之飯野; Masaya Nozato; 雅哉野里; Yasuo Shimizu; 康生清水
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】路側器２２１において、車載器２１１を介して
通信を行うIDカード２０１の正当性を認証する。【解決手段】あらかじめ、ICカード２０１と車載器２１
１は、ICカード２０１と車載器２１１の相互認証と、IC
カード２０１から車載器２１１へのICカード２０１の路
側器２２１用の認証情報の転送を行う。次に、車載器２
１１と路側器２２１は、両者の通信が開始されたなら
ば、車載器２１１と出口料金所設置の路側器２２１の相
互認証と、車載器２１１から路側器２２１へのICカード
２０１の路側器２２１用の認証情報の転送を行い、路側
器２２１は、転送された認証情報を用いてICカード２０
１の認証を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信相手の正当性
を認証する技術に関し、特に、認証側装置、被認証側装
置となる２つ装置間の通信が、第３の装置を介して行わ
れる場合における認証の技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信相手の正当性を認証する技術として
は、例えば、ISO（ISO９７９８−３）において規定され
た、非対称鍵暗号系を用いた認証方式が知られている。

【０００３】また、非対称鍵暗号系を用いた認証方式と
しては、１パス認証、２パス認証の二つの方式が知られ
ている。

【０００４】１パス認証では、認証される側は平文に認
証される側の識別子とタイムスタンプまたは通し番号を
付加したものを自らの秘密鍵を用いて暗号化する。認証
する側はその暗号文を受け取り、認証される側のもつ秘
密鍵と対になる公開鍵を用いて復号化を行ない、識別子
とタイムスタンプまたは通し番号のチェックを行うこと
により認証を行う。

【０００５】また、２パス認証では、認証される側は、
認証する側から乱数を受け取り、この乱数と認証する側
の識別子を秘密鍵を用いて暗号化する。認証する側はそ
の暗号文を受け取り、認証される側のもつ秘密鍵に対応
した公開鍵を用いて復号化を行ない、識別子と乱数とを
チェックすることにより認証を行う。

【０００６】また、通信相手の正当性を認証する技術と
しては、ISO（ISO９７９８−２）に規定された、対称鍵
暗号系を用いた認証方式も知られている。

【０００７】また、この他、通信相手の正当性を認証す
る技術としては、認証される側に暗号化機能を必要とし
ない技術として、『金融系ICカードの国際スタンダード
詳説「EMV標準仕様の要点」EMVスタンダードの基本と
応用を理解するために』；西崎傳生著シーメディアｐ
ｐ．６２−ｐｐ．６７、に記載されているように、EMV
に規定された静的認証方式が知られている。

【０００８】この静的認証では、認証される側は、平文
と、平文を秘密鍵で暗号化して得られる暗号文と、その
秘密鍵と対になる、認証局が認証した公開鍵を保持す
る。認証する側はその平文、暗号文と公開鍵を受け取
り、公開鍵を用いて暗号文を復号化して平文との整合性
を調べることにより認証を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】２つ装置間の通信が、
第３の装置を介して行われる場合がある。

【００１０】例えば、有料道路の自動料金収受（ETC）
システムは、ユーザがユーザ毎に所持するICカードと、
各自動車に自動車毎に固定的に搭載された車載器と、料
金所に料金所毎に設置された路側器より構成され、ICカ
ードと路側器は、車載器を介して通信を行う。このよう
なETCシステムでは、ユーザは自動車搭乗時に、自己の
所持するICカードを、その自動車に搭載された車載器に
差し込む。そして、自動車が料金所をノンストップで通
過する時、その料金所に設置された路側器は、料金所を
通過する自動車に搭載された車載器に差し込まれている
ICカードに料金を課金する。この場合、このような電子
的な決済処理を行うICカードと路側器間で認証を行うこ
とが必要となる。

【００１１】ここで、このように、第３の装置を介して
通信を行う場合に、第３の装置の不正の可能性を考慮す
ると、前記認証の技術を適用し、ICカードと路側器間で
認証を行うだけでは不充分である。例えば、車載器がIC
カードや路側器の動作を成りすました可能性を否定でき
ないからである。

【００１２】そこで、本発明は、２つ装置間の通信が第
３の装置を介して行われる場合に、第３の装置を介して
通信を行う２装置間の信頼性の高い認証を行うことので
きる認証システムを提供することを課題とする。

【００１３】ところで、２つ装置間の通信を、第３の装
置を介して行う場合、第３の装置と一方の装置間の通信
に与えられた通信時間が短時間であるために、第３の装
置を介して通信を行う２つ装置間で、認証を行うことが
困難となることがある。

【００１４】例えば、前述したETCシステムでは、ICカ
ードの通信能力などを考慮すると、自動車が料金所をノ
ンストップで通過する短い時間の間に、ICカードと路側
器間で認証を行うことは困難である。

【００１５】そこで、本発明は、さらに、このように２
つ装置間の通信が第３の装置を介して行われる場合に、
第３の装置と一方の装置間の通信に与えられた通信時間
が短時間であっても、第３の装置を介して通信を行う２
装置間の認証を行うことのできる認証システムを提供す
ることを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題達成のために、
本発明は、たとえば、第１の装置と、前記第１の装置
と相互に通信を行う第２の装置と、前記第２の装置と相
互に通信を行う第３の装置を有する情報システムであっ
て、前記第１の装置は、当該第１の装置と前記第２の装
置間の通信において、前記第１の装置と第２の装置間の
認証のための情報の送受と、前記第２の装置への、第３
の装置と第１の装置間の認証に用いる、前記第２の装置
が偽造不可能な所定の情報の送信を行う手段を有し、前
記第２の装置は、前記第１の装置と第２の装置間の通信
において、前記第１の装置と第２の装置間の認証のため
の情報の送受と、前記第１の装置からの、前記所定の情
報の受信を行う手段と、前記第２の装置と第３の装置間
の通信において、前記第２の装置と第３の装置間の認証
のための情報の送受と、前記第３の装置への、前記所定
の情報の送信を行う手段を有し、前記第３の装置は、前
記第２の装置と第３の装置間の通信において、前記第２
の装置と第３の装置間の認証のための情報の送受と、前
記第２の装置からの、前記所定の情報の受信を行う手段
と、第２の装置から転送された前記所定の情報を用い
て、第３の装置と第１の装置間の認証を行う手段とを有
することを特徴とする情報システムを提供する。

【００１７】このような情報システムによれば、第１の
装置と第２の装置間、第２の装置と第３の装置間で相互
認証を行い、さらに、前記第２の装置が偽造不可能な所
定の情報を用いて第２の装置の不正を防止しつつ、第３
の装置と第１の装置間の認証を行うことができる。そし
て、このように各２装置間で、他の装置の不正が入り込
まない形態で、相互に認証を行うことにより、各装置を
高い信頼性をもって認証することができ、結果、第３の
装置と第１の装置間の認証を高い信頼性をもって認証す
ることができる。

【００１８】また、このような情報システムにおいて、
前記第１の装置と第２の装置間の通信を前記第２の装置
と第３の装置間の通信に先だって行うようにすることに
より、第１の装置と第３の装置間の認証のために第１の
装置が行うべき認証処理のうち前記所定の情報の送信
を、前記第２の装置と第３の装置間の通信に先だって行
っておくことができるので、前記第２の装置と第３の装
置間の通信時間が、この時間内に第１の装置が認証処理
の全てを実行できるほど、長時間でなくても、第１の装
置と第３の装置間の認証を行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２０】まず、第１の実施形態について説明する。

【００２１】図１に、本第１実施形態に係る認証システ
ムの構成を示す。

【００２２】図示するように、本第１実施形態に係る認
証システムは、鍵の正当性認証を行う認証局２３１、各
運転者が所有するICカード２０１、車に搭載される車載
器２１１、有料道路に設置される路側器２２１から成
る。

【００２３】ICカード２０１はMPU２０２、メモリ装置
２０３、送受信I/F２０４から構成される。車載器２１
１はMPU２１２、メモリ装置２１３、送受信I/F２１５、
２１６から構成される。路側器２２１は、MPU２２２、
メモリ装置２２３、送受信I/F２２５から構成される。

【００２４】ICカード２０１と車載器２１１は、送受信
I/F２０４と送受信I/F２１５を介して通信を行い、車載
器２１１と路側器２２１は送受信I/F２１６と送受信I/F
２２５を介して通信を行う。ここで、本実施形態では、
ICカード２０１と車載器２１１は有線、車載器２１１と
路側器２２１は無線で通信を行う場合を例にとり説明す
る。なお、図示は省略したが、車載器２１１、路側器２
２１、認証局２３１は、それぞれ表示デバイスやスピー
カー等の入出力デバイスをも備えている。

【００２５】次に、図２に、ICカード２０１内のメモリ
装置２０３に格納されている内容を示す。

【００２６】図示するように、メモリ装置２０３には、
ICカード毎に固有の識別子であるカードID３１１、カー
ドID固有の対称暗号系の鍵であるICC個別鍵３１２、カ
ードID固有の非対称暗号系の秘密鍵であるICC固有秘密
鍵３１３と、認証局２３１によって認証された、ICC固
有秘密鍵３１３と対の公開鍵である認証済ICC固有公開
鍵３１４、認証局２３１によって認証されたICカード２
０１の正当性を示すICC証明書３１５、認証局の公開鍵
３１６、カウンタ３１７、経路情報３１８が格納されて
いる。カウンタ３１７は１決済毎に更新される値であ
る。また、経路情報３１８は、ICカード２０１が差し込
まれた車載器２１１が搭載された自動車の有料道路の利
用経路を表すものであり、自動車の運行に従い更新され
る。ここで、認証済ICC固有公開鍵３１４、ICC証明書３
１５は、それぞれ認証局の公開鍵で、その内容の正当性
が検証可能となっている。

【００２７】また、メモリ装置２０３には、MPU２０２
によって実行される各種プログラムが格納されている。
これらプログラムとしては、MPU２０２の実行によっ
て、プロセスとして、認証処理３０１、メッセージ暗号
化通信処理３０２、対称暗号系の暗号化／復号処理３０
３、非対称暗号系の暗号化／復号処理３０４、認証子生
成処理３０５を実現するプログラムがある。

【００２８】次に、図３に、車載器２１１のメモリ装置
２１３に格納されている内容を示す。

【００２９】図示するように、メモリ装置２１３には、
車載器毎に固有の識別子である車載器ID４１１、車載器
ID固有で対称暗号系の鍵である車載器個別鍵４１２、車
載器ID固有で非対称暗号系の秘密鍵である車載器固有秘
密鍵４１３、認証局２３１によって認証された、車載器
固有秘密鍵４１３と対の公開鍵である認証済み車載器固
有公開鍵４１４、認証局の公開鍵４１５が格納されてい
る。ここで、認証済み車載器固有公開鍵４１４は、認証
局の公開鍵で、その内容の正当性が検証可能となってい
る。

【００３０】また、メモリ装置２１３には、MPU２１２
によって実行される各種プログラムが格納されている。
これらプログラムとしては、MPU２１２の実行によっ
て、プロセスとして、認証処理４０１、メッセージ暗号
化通信処理４０２、対称暗号系の暗号化／復号処理４０
３、非対称暗号系の暗号化／復号処理４０４、認証子生
成処理４０５を実現するプログラムがある。

【００３１】次に、図４に路側器２２１のメモリ装置２
２３に格納されている内容を示す。

【００３２】図示するように、メモリ装置２２３には、
路側器毎に固有の識別子である路側器ID５１１、ICC個
別鍵生成鍵５１２、車載器個別鍵生成鍵５１３、路側器
IDに固有の非対称暗号系の秘密鍵である路側器固有秘密
鍵５１４、認証局２３１の認証を受けた、路側器固有秘
密鍵５１４と対の公開鍵である認証済み路側器固有公開
鍵５１５、認証局２３１によって認証された、路側器の
正当性を表す路側器証明書５１６、認証局の公開鍵５１
７が格納されている。ここで、認証済み路側器固有公開
鍵５１５、路側器証明書５１６は、認証局の公開鍵で、
その内容の正当性が検証可能となっている。

【００３３】また、メモリ装置２２３には、MPU２２２
によって実行される各種プログラムが格納されている。
これらプログラムとしては、MPU２２２の実行によっ
て、プロセスとして、認証処理５０１、メッセージ暗号
化通信処理５０２、対称暗号系の暗号化／復号処理５０
３、非対称暗号系の暗号化／復号処理５０４、個別鍵生
成処理５０５、認証子生成処理５０６を実現するプログ
ラムがある。

【００３４】ここで、車載器個別鍵生成鍵５１３と車載
器IDと車載器個別鍵は、個別鍵生成処理５０５が、車載
器個別鍵生成鍵５１３と車載器IDから、その車載器IDに
対応する車載器個別鍵が生成可能な関係を有しており、
ICC個別鍵生成鍵５１２とカードIDとICC個別鍵は、個別
鍵生成処理５０５が、ICC個別鍵生成鍵５１２とカードI
Dから、そのカードIDに対応するICC個別鍵が生成可能な
関係を有している。

【００３５】なお、以上の、メモリ装置２０３、２１
３、２２３に格納される各種鍵情報、各種証明書は、認
証局２３１で生成、認証、管理される情報であり、予
め、オンライン、あるいはオフラインで配布されメモリ
装置２０３、２１３、２２３に格納してある。もちろ
ん、認証局２３１は、生成、発行、管理などの役割ごと
に、各役割を担う複数の機関によって構成されていても
よい。

【００３６】以下、このような認証システムの行う認証
処理について説明する。

【００３７】本認証処理は、ICカード２０１と車載器２
１１と出口料金所設置の路側器２２１との間で認証を行
う処理である。

【００３８】図５に、認証処理の手順を示す。

【００３９】図示するように、認証処理では、ICカード
２０１のステップ１０２と車載器２１１のステップ１１
２において、ICカード２０１と車載器２１１の相互認証
と、ICカード２０１から車載器２１１へのICカード２０
１の路側器２２１用の認証情報の転送を行う。

【００４０】次に、車載器２１１のステップ１１３と出
口料金所設置の路側器２２１のステップ１２３におい
て、車載器２１１と出口料金所設置の路側器２２１の相
互認証と、車載器２１１から路側器２２１へのICカード
２０１の路側器２２１用の認証情報の転送と、路側器２
２１のICカード２０１の認証を行う。

【００４１】なお、以上の認証処理において、車載器２
１１のステップ１１３と出口料金所設置の路側器２２１
のステップ１２３は、自動車が料金所出口を通過する際
に行われるが、ICカード２０１のステップ１０２と車載
器２１１のステップ１１２は、これに先だって、ICカー
ド２０１が車載器２１１に差し込まれた時点で行えばよ
い。

【００４２】以下、図５に示した認証処理の各ステップ
の詳細について説明する。

【００４３】まず、図５のICカード２０１のステップ１
０２と車載器２１１のステップ１１２の処理の詳細を説
明する。

【００４４】これらのステップの詳細な手順を図６に示
す。

【００４５】図示するように、まず、ICカード２０１が
差し込まれると、車載器２１１は乱数Raを生成し、乱数
Raと車載器ID４１１をICカード２０１に送信する。

【００４６】ICカード２０１は、ステップ７０２におい
て、C１作成用データを、ICC個別鍵３１２を用いて、対
称暗号系暗号化／復号処理３０３で暗号化し、暗号文C
１を生成する。C１作成用データは、図７に示すタイム
スタンプ１３０１にステップ７０２の実行時刻T１を設
定し、証明書１３０２にICC証明書３１５を設定したも
のである。このようにタイムスタンプを含めることによ
り、暗号化結果を毎回異ならせ、また暗号結果であるC
１の一意性や有効期限を示すことができるようになる。
なお、このC１作成用データには、タイムスタンプと同
様に、カウンタ３１７の値や乱数、またはカードID３１
１等を含めてもよい。

【００４７】次に、ICカード２０１は、ステップ７０３
において、ICカード２０１の非対称系暗号のICC固有秘
密鍵３１３：SICCを用いて、非対称暗号系暗号化／復号
処理３０４でC２作成用データの署名C２を生成する。こ
のC２作成用データは、図８に示すタイムスタンプ１１
０１にステップ７０３の実行時刻T２を設定し、認証側
固有識別子１１０２に車載器IDを、乱数１１０３を乱数
Raを設定し、ICC証明書の署名１１０４にステップ７０
２で生成した暗号文C１を設定したものである。このよ
うにタイムスタンプや乱数を含めることにより、暗号化
結果を毎回異ならせ、また暗号結果であるC２の一意性
や有効期限を示すことができるようになる。このC２用
署名用データにも、タイムスタンプと同様に、カウンタ
３１７の、カードID３１１等を含めてもよい。

【００４８】次に、ICカード２０１は、乱数Rbを生成
し、暗号文C１、署名C２、先に用いたタイムスタンプT
２、カードID（ICCID）、生成した乱数Rb、認証済みICC
固有公開鍵３１４を車載器２１１に送信する。ただし、
C２にカウンタ３１７を含めた場合は、カウンタ３１７
も送信する。

【００４９】これらを受信した車載器２１１は、ステッ
プ７１２において、認証局の公開鍵４１５を用いて認証
済みICC固有公開鍵３１４が正しく認証されていること
を確認し、検証したICC固有公開鍵：PICCを用いて、非
対称暗号系暗号化／復号処理４０４で署名C２が、生成
もしくは受信したC２作成用データの署名として正しい
かどうかを検証する。そして、ステップ７１３におい
て、検証結果がOKであればステップ７１５に進み、OKで
なければステップ７１４において処理を中止する。処理
の中止の際には、例えば、その旨を車載器２１１の画面
に表示したり、音声でアナウンスしたり、ICCカード２
０１を車載器２１１から排出する。

【００５０】次に、車載器２１１は、ステップ７１５に
おいて、車載器２１１の非対称系暗号の車載器固有秘密
鍵４１３：SOBEを用いて、非対称暗号系暗号化／復号処
理４０４でC３作成用データの署名C３を生成する。C３
作成用データは、図９のタイムスタンプ１２０１にステ
ップ７１５の実行時刻T３を設定し、認証側固有識別子
１２０２にカードID（ICCID）３１１を、乱数１２０３
に乱数Rbを、それぞれ設定したものである。

【００５１】次に、車載器２１１は、C３、タイムスタ
ンプT３、認証済み車載器固有公開鍵（OBE公開鍵）４１
４をICカード２０１に送信する。

【００５２】ICカード２０１はC３を受信し、ステップ
７０４において、まず、認証局の公開鍵３１６を用い
て、受信した認証済み車載器固有公開鍵４１４が正しく
認証されていることを確認し、検証した車載器固有公開
鍵：POBEを用いて、非対称暗号系暗号化／復号処理４０
４で署名C３が、生成もしくは受信したC３作成用データ
の署名として正しいかどうかを検証する。そして、ステ
ップ７０５において、検証結果がOKであれば終了し、OK
でなければステップ７０６において処理を中止する。中
止の際には、その旨を車載器２１１に伝え、車載器２１
１に、その旨を画面に表示させたり、音声でアナウンス
させたり、ICCカード２０１を車載器２１１から排出さ
せたりする。もちろん、ICカード２０１に出力デバイス
が備えられていれば、その出力デバイスから、表示やア
ナウンスを行うようにしてもよい。

【００５３】次に、図５の車載器２１１のステップ１１
３と出口料金所設置の路側器２２１のステップ１２３の
詳細について説明する。

【００５４】図１０に、これらステップの詳細な手順を
示す。

【００５５】まず、路側器２２１は乱数R４を生成し、
路側器２２１の識別子である路側器ID５１１と乱数R４
を車載器２１１に対して送信する。

【００５６】これを受信した、車載器２１１は、ステッ
プ８０２において、C４作成用データを、車載器個別鍵
３１２を用いて、対称暗号系暗号化／復号処理４０３を
用いて暗号化し、暗号文C４を生成する。C４作成用デー
タは、図１１の乱数（１）１４０１に生成した乱数R５
を、乱数（２）１４０２に路側器２１１から受信した乱
数R４を、認証側識別子１４０３に路側器IDを、ICC識別
子１４０４にICカード２０１から受信したカードID(ICC
ID)を、署名１４０５に暗号文C１を設定したものであ
る。

【００５７】車載器２１１は署名C４を路側器２２１に
送信する。

【００５８】次に、路側器２２１は、ステップ８１２に
おいて、受信した車載器ID４１１と、車載器個別鍵生成
鍵５１３を用いて個別鍵生成処理５０５：ｆで車載器個
別鍵４１２を生成し、生成した車載器個別鍵を用いて対
称暗号系暗号化／復号処理５１３で暗号文C４復号し、
検証する。ここでは、先に路側器２２１が送信した乱数
R４や路側器IDが確認できたなら検証結果はOKと判断す
る。ステップ８１５において、検証結果がOKであればス
テップ８１３に進み、OKでなければステップ８１６にお
いて処理を中止する。この際には、その旨を路側器２２
１の画面に表示したり、音声でアナウンスしたり、車載
器２１１に伝えたりする。また、この旨を伝えられた、
車載器２１１は車載器２１１の画面に表示したり、音声
でアナウンスしたり、ICCカード２０１を車載器２１１
から排出したりする。

【００５９】次に、路側器２２１は、ステップ８１３に
おいて、C５作成用データを、先に復元した車載器個別
鍵を用いて、対称系暗号系暗号化／復号処理５１４で暗
号化し、暗号文C５を作成し、車載器２１１に送信す
る。C５作成用データは、図１２に示す乱数（１）１５
０１に乱数R５を設定し、乱数（２）１５０２に乱数R４
を設定し、認証側識別子１１０３には車載器IDを設定し
たものである。

【００６０】そして、路側器２２１は車載器２１１に暗
号文C５を送信する。

【００６１】車載器２１１は暗号文C５を受信すると、
ステップ８０３において、暗号文C５を車載器個別鍵４
１３を用いて対称暗号系暗号化／復号処理４０４で復号
し、検証する。ここでは、先に、車載器２１１が送信し
た乱数R４、生成したR５や車載器IDが確認できたなら検
証結果はOKと判断する。そして、ステップ８０４におい
て、検証結果がOKであれば処理を終了し、OKでなければ
ステップ８０５において処理を中止する。中止の際に
は、車載器−路側器認証不可を路側器２２１に伝えた
り、車載器２１１の画面に表示したり、音声でアナウン
スしたり、ICカード２０１を車載器２１１から排出した
りする。

【００６２】一方、路側器２２１は、ステップ８１４に
おいて、暗号文C１を検証する。路側器２２１は、受信
したカードID(ICCID)と、ICC個別鍵生成鍵５１２を用い
て、個別鍵生成処理５０５：ｆでICC個別鍵３１２を生
成し、生成したICC個別鍵３１２と、対称暗号系暗号化
／復号処理５１３を用いて暗号文C１復号し、ICC証明書
３１５を取り出し、これを検証する。ICC証明書の確認
は、証明書の種類に応じて行う。ここでは、ICC証明書
は認証局３３１によって認証されたものであるので、認
証局の公開鍵５１７を用いて、非対称暗号系暗号化／復
号処理５０４で検証する。

【００６３】以上により、路側器２２１は、ICカード２
０１の正当性を検証し、路側器２２１と車載器２１１は
相互認証を行い、ICカード２０１と車載器２１１は相互
認証を行ったことになる。このようにICカード２０１と
車載器２１１間、車載器２１１と路側器２２１間で相互
認証を行い、さらに、車載器２１１に対して守られた情
報C１を用いて車載器２１１の不正を防止しつつ、路側
器２２１がICカード２０１の認証を行うことができる。
そして、このように各２装置間で、他の装置の不正が入
り込まない形態で、相互に認証を行うことにより、各装
置を高い信頼性をもって認証することができ、結果、路
側器２２１のICカード２０１の認証を高い信頼性をもっ
て認証することができる。

【００６４】また、路側器２２１のICカード２０１の認
証のためにICカード２０１が行うべき認証処理のうち情
報C１の送信を、路側器２２１と車載器２１１の通信に
先だって行っておくことができるので、路側器２２１と
車載器２１１間の通信時間が短時間であっても、路側器
２２１のICカード２０１の認証を行うことができる。

【００６５】なお、以上の処理において、路側器証明書
５１６を、ICC個別鍵で暗号化したデータを、ステップ
８１３で暗号文C５に含め、車載器２１１に送信しても
よい。この場合、車載器２１１は、ステップ８０３で暗
号化された路側器証明書５１６をICカード２０１に送付
する処理も行う。ICカード２０１は、受信した暗号化さ
れた路側器証明書を、ICC個別鍵で復号化し、路側器証
明書５１５を検証する。

【００６６】さて、以上のような認証処理において、出
口料金所設置の路側器２２１のICカード２０１の認証が
成功したならば、その後、本認証システムにおいて、出
口料金所設置の路側器２２１が、車載器２１１を介して
ICカード２０１から経路情報の通知を受け、これに従っ
た料金を算出し、ICカード２０１に課金する決済処理を
行う。もしくは、出口料金所設置の路側器２２１のICカ
ード２０１の認証成功に先立ち、車載器２１１を介して
ICカード２０１から経路情報の通知を受け、認証が成功
した後にICカード２０１に課金する決済処理を行うよう
にする。決済処理では、有料道路の利用料金などを表す
決済データを出口料金所設置の路側器２２１からICカー
ド２０１に通知する処理などを行う。

【００６７】次に、ICカード２０１のメモリ２１１に格
納される経路情報の更新について説明する。

【００６８】ICカード２０１のメモリ２１１に格納され
る経路情報の更新は、ICカード２０１が、有料道路の利
用開始から有料道路の利用料金の決済の終了まで、有料
道路の利用経路中に設置された路側器２２１から通知さ
れた通過データを、自動車が各路側器２２１を通過する
際に、車載器２１１を介して受信し、これを経路情報と
して蓄積していくことにより行う。通過データは、当該
通過データを通知した路側器２２１の設置地点を自動車
が通過したこと表す。なお、経路情報は、有料道路の利
用料金を算出できる程度経路を特定できればよい。した
がって、このような経路情報を更新するための情報を通
知する路側器２２１は、たとえば、有料道路入り口やジ
ャンクションなどに設置される。

【００６９】なお、このような有料道路の利用経路中に
設置された路側器２２１と、車載器２１１間において
も、前述した図５の認証処理を行い、認証処理が成功し
た場合にのみ、通過データの通知や、通知された通過デ
ータの受け入れを行うようにしてもよい。ただし、図５
の認証処理のステップ１０２、１０３は、出口設置路側
器について行う認証処理と共通なので、これらのステッ
プを繰り返して行うことはしない。

【００７０】さて、ここで、このような、ICカード２０
１と路側器２２１間で行う、通過データの通知や、前述
した経路情報の通知や、前述した決済処理のために行う
決済データなどの情報の通知は暗号通信によって行う。

【００７１】暗号通信の形態としては、車載器２１１で
暗号通信の終端を行う暗号／復号処理を行う形態と、車
載器２１１で暗号通信の終端を行わない形態のいずれか
とする。

【００７２】車載器２１１で暗号通信の終端を行う場合
には、車載器２１１と路側器２２１間で暗号通信を行う
か、もしくは、車載器２１１とICカード２０１間で暗号
通信を行うか、もしくは、車載器２１１と路側器２２１
間とICカード２０１と車載器２１１間で、各々暗号通信
を行う。

【００７３】車載器２１１で暗号通信の終端を行なわな
い場合には、車載器２１１は暗号通信に関して透過的な
中継を行い、ICカード２０１と路側器２２１間で暗号通
信を行う。

【００７４】また、前述したように、通過データは、利
用経路中に設置された路側器２２１からICカード２０１
に送られ、その後、経路情報として出口料金所設置の路
側器２２１に送られる。したがって、これは通過データ
の、利用経路中に設置された路側器２２１から出口料金
所設置の路側器２２１の通信と考えることもできる。そ
こで、この利用経路中に設置された路側器２２１から出
口料金所設置の路側器２２１の通信を暗号通信で行うよ
うにしてもよい。

【００７５】以下、この暗号通信について説明する。

【００７６】ここでは、ICカード２０１と路側器２２１
間で暗号通信を行う場合であって、路側器２２１からIC
カード２０１への情報を伝達する場合を例にとり説明す
る。

【００７７】図１３に、この暗号通信の手順を示す。

【００７８】この場合まず、路側器２２１はステップ
１８１１において、一時鍵として乱数を生成する。そし
て、ステップ１８１２において、路側器２２１からICカ
ード２０１に通知する情報を含む情報であるメッセージ
に対して、メッセージの正当性を示すMAC（Message Aut
hentication Code）を、一時鍵を初期値として、認証子
生成処理５０６：ｈを用いて生成する。

【００７９】なお、MACの生成方法は、例えば、ISO/IEC
CD１０１１８−２ "InformationTechnology-Security
Techniques-Hash-Functions:Part２:Hash-functions u
sing an n-bit block cipher algorithm"、２ISO/IEC９
７９７などに詳しい。

【００８０】次に、ステップ１８１３において、図１４
（ａ）に示す平文メッセージ６０２と認証子６０３を、
一時鍵を用いて対称暗号系暗号化／復号処理５０４を用
いて暗号化：ｅし、暗号化結果を暗号化データＣとす
る。ここでは、メッセージが平文メッセージ６０２、MA
Cが認証子６０３となる。次に、ステップ１８１４にお
いて、一時鍵を、ICカードID３１１に固有のICC個別鍵
３１２と対称暗号系暗号化／復号処理５０４を用いて暗
号化：ｅし、これを暗号化鍵データＫとする。

【００８１】暗号化鍵データKと暗号化データＣは、路
側器２２１から車載器２１１を介してICカード２０１
に、図１４（ｂ）の形式で送付する。図中のヘッダ６１
１には送信先であるカードID、送信元である路側器ID、
あるいはそれらに相当するような情報やアドレスが設定
する。暗号文データ６１２には暗号化データＣを設定
し、鍵情報６１４には暗号化鍵データＫを設定する。

【００８２】このように本実施形態では、MACの生成方
法としてISO/IEC９７９７を用い、暗号化メッセージと
認証子MACの生成を、同じ一時鍵を用いて行う。

【００８３】なお、後述するICカード側でMACを、一時
鍵とメッセージから計算するために必要な情報（MAC初
期値など）を路側器２２１からICカード２０１に通知す
る形態で認証システムを運用する場合には、この情報の
伝達は、図１４（ｃ）に示すように、図１４（ｂ）の形
式に、この情報を設定した認証子６２３を付加し送信す
るようにする。

【００８４】一方、ICカード２０１は、ステップ１８０
１において、カードID３１１に固有のICC個別鍵３１２
を用いて、受信データの暗号化鍵データKを対称暗号系
暗号化／復号処理３０３で復号：ｄし、一時鍵を取得す
る。次に、ステップ１８０２において、一時鍵を用いて
受信データの暗号化データCを対称暗号系暗号化／復号
処理３０３で復号：ｄする。

【００８５】そして、ステップ１８０３において、ステ
ップ１８０２で復号されたメッセージからステップ１８
１２と同様に、認証子生成処理３０５と一時鍵を用いて
MAC‘を生成し、ステップ１８０４において、ステップ
１８０２の復号結果であるMACと、ステップ１８０３で
生成したMAC’が同値であることを確認し、同値であれ
ばステップ１８０５に進み、同値でなければメッセージ
が変更されている可能性があると判断し、ステップ１８
０６において処理を中断する。

【００８６】次に、ステップ１８０５では、メッセージ
の受領を表すレスポンスデータに先に取得したMACを付
加し、対称暗号系暗号化／復号処理３０３でICC個別鍵
３１２を用いて暗号化し、暗号文C２を作り、ICカード
２０１から路側器２２１に送信する。

【００８７】路側器２２１では、ステップ１８１５にお
いて、対称暗号系暗号化／復号処理５０３でICC個別鍵
３１２を用いて、受信データをC２を復号し、MACを取得
し、ステップ１８１２のMACと同一であることを確認す
る。

【００８８】そして、確認できたならば、これにより、
送信した暗号化メッセージＣに対する正しいレスポンス
であることを確認する。なお、受信したMACを初期値と
してレスポンスデータのMACを作成することで、ステッ
プ１８０１で受信した暗号化メッセージＣと、ステップ
１８０５で送信するレスポンスC２を対応付けすること
も可能である。

【００８９】だだし、図１３の手順を、利用経路中に設
置された路側器２２１から出口料金所設置の路側器２２
１間の暗号通信に適用する場合は、両者間でリアルタイ
ムな通信を行うことができないのでステップ１８０５、
１８１５は行わない。また、ICカード２０１と路側器２
２１間の暗号通信に適用する場合においても、ICカード
２０１に路側器２２１とリアルタイムに通信する能力が
ないときなどは、ステップ１８０５、１８１５は行わな
いようにしてよい。

【００９０】ここで、図１３の処理で送受したメッセー
ジの一例を、利用経路中に設置された路側器２２１から
ICカード２０１に通知する通過データを含めたメッセー
ジを例にとり説明する。

【００９１】図１５にメッセージのデータ構成を示す。

【００９２】図中、通過データ１７０１は、前述のよう
に当該通過データを通知した路側器２２１の設置地点を
自動車が通過したこと表すものであり、ICカード２０１
に経路情報として蓄積され、この経路情報に基づいて最
終的に出口料金所設置の路側器２２１で決済処理が行わ
れる。

【００９３】次に、カウンタ１７０２は、ICカード２０
１から通知されたカウンタ値３１７を示す。ただし、こ
こでは、利用経路中に設置された路側器２２１について
の図５の認証処理の後に、このメッセージが利用経路中
に設置された路側器２２１からICカード２０１に送られ
るものであり、この認証処理において、カウンタ値３１
７が署名C１に含められてICカード２０１から利用経路
中に設置された路側器２２１に通知されているものとす
る。

【００９４】ここで、カウンタ値１７０２は、前述のよ
うに有料道路の利用開始から決済処理の完了まで同じ値
をとり、決済処理が完了した時点で次のカウンタ値に更
新される。したがって、カウンタ値は取引きの一回性を
示すデータである。

【００９５】次に、シーケンシャル番号１７０３にはメ
ッセージの通し番号を設定する。具体的には、入口から
出口までに設定された通過データに対する通し番号で、
これが連続性を保証する。ただし、この通し番号は、た
とえば、各路側器２２１間で連携をとり管理したものを
設定するか、ICカード２０１から、前回まで通過データ
の受信回数を受けて設定する。

【００９６】最後に、署名１７０４は、利用経路中に設
置された路側器２２１の路側器固有秘密鍵５１４と非対
称暗号系暗号化／復号処理５０３で生成した、通過デー
タ１７０１、カウンタ値１７０２、シーケンシャル番号
１７０３に対する電子署名である。ただし、署名をメッ
セージに含める代わりに、利用経路中設置の各路側器２
２１、出口料金所設置の各路側器２２１のみが知ってい
る暗号鍵で、通過データ１７０１、カウンタ値１７０
２、シーケンシャル番号１７０３を暗号化するようにし
てもよい。この場合、各路側器２２１は路側器２２１の
みが知っている、この暗号鍵を管理する。

【００９７】このようなメッセージによれば、カウンタ
と通し番号から、経路情報として蓄積される通過データ
の集合の取引の一回性と、経路情報として蓄積される通
過データの連続性を保証することができ、経路情報や経
路情報中の通過データの不正な差し替えを防止すること
ができる。なお、通し番号は、通過データの連続性が保
証できる情報であればよく、例えば、前回までに利用経
路中に設置された路側器２２１からICカード２０１に通
知した、通過データのメッセージのハッシュ値を各通し
番号として用いるようにしてもよい。

【００９８】また、通過データ１７０１、カウンタ値１
７０２、シーケンシャル番号１７０３の署名１７０４ま
たは暗号化により、ICカード２０１、車載器２１１側で
の、経路情報の偽造を防止することができる。

【００９９】以上、本発明の第１の実施形態について説
明した。

【０１００】以下、本発明の第２実施形態について説明
する。

【０１０１】本第２実施形態に係るICカード２０１、車
載器２１１、路側器２２１の構成は、図１に示した第１
実施形態に係るICカード２０１、車載器２１１、路側器
２２１の構成と同じである。また、ICカード２０１のメ
モリ装置２０３に格納される内容は、前記第１実施形態
において図２に示したメモリ２０３に格納した内容と同
じであり、車載器２１１のメモリ装置２１３に格納され
る内容は、前記第１実施形態において図３に示したメモ
リ２１３に格納した内容と同じであり、本第２実施形態
において、路側器２２１のメモリ装置２２３に格納する
内容は、前記第１実施形態において図４に示したメモリ
２３３に格納した内容と同じである。

【０１０２】さて、本第２実施形態は、図１６に示すよ
うに、前記第１実施形態で示した図５の認証処理に、IC
カード２０１と路側器２２１間で相互認証する処理を加
えたものである。また、この図１６に示したICカード２
０１、車載器２１１、路側器２２１の３者の間の認証処
理中において、前述した決済処理を合わせて行うように
したものである。

【０１０３】すなわち、本第２実施形態では、認証処理
において、まず、ICカード２０１のステップ２１０２と
車載器２１１のステップ２１１２において、ICカード２
０１と車載器２１１の相互認証と、ICカード２０１から
車載器２１１へのICカード２０１の路側器２２１用の認
証情報の転送を行う。

【０１０４】次に、ICカード２０１のステップ２１０３
と車載器２１１のステップ２１１３において、IICカー
ド２０１から車載器２１１へのICカード２０１の路側器
２２１用の経路情報の転送を行う。経路情報は、前述の
ように、ICカード２０１が差し込まれた車載器２１１が
搭載された自動車の有料道路の利用経路を表すものであ
る。

【０１０５】次に、車載器２１１のステップ２１１５と
出口料金所設置の路側器２２１のステップ２１２５にお
いて、車載器２１１と出口料金所設置の路側器２２１の
相互認証と、車載器２１１から路側器２２１へのICカー
ド２０１の路側器２２１用の認証情報と、経路情報の転
送を行う。

【０１０６】そして、ICカード２０１のステップ２１０
６と出口料金所設置の路側器２２１のステップ２１２６
において、ICカード２０１と路側器２２１の相互認証
と、ICカード２０１から車載器２１１を介して送られた
経路情報に応じて路側器２２１がICカード２０１に課金
する決済を行うようにしたものである。

【０１０７】なお、以上の認証処理において、車載器２
１１のステップ２１１５と出口料金所設置の路側器２２
１のステップ２１２５、ICカード２０１のステップ２１
０６と出口料金所設置の路側器２２１のステップ２１２
６は、自動車が料金所出口を通過する際に、少なくと
も、その処理の一部を行う必要があるが、ICカード２０
１のステップ２１０２と車載器２１１のステップ２１１
２は、これに先だって、ICカード２０１が車載器２１１
に差し込まれた時点で行えばよい。また、ICカード２０
１のステップ２１０３と車載器２１１のステップ２１１
３は経路情報が更新された際に随時行えばよい。ここ
で、経路情報は、前述のように、有料道路の利用料金を
算出できる程度経路を特定できればよく、その更新は、
有料道路入り口通過時やジャンクション通過時にのみ行
われれば足りる。

【０１０８】なお、本第２実施形態では認証処理におい
て決済処理を合わせて行うので、前記第１実施形態と異
なり、図１６の認証処理と別途には決済処理は行わな
い。

【０１０９】次に、図１６に示した認証処理の各ステッ
プの詳細について説明する。

【０１１０】まず、図１６のICカード２０１のステップ
２１０２と車載器２１１のステップ２１１２について説
明する。

【０１１１】図１７に、これらのステップの詳細を示
す。

【０１１２】図示するように、ICカード２０１が差し込
まれると、車載器２１１は乱数Raを生成し、乱数Raと車
載器２２１固有の識別子である車載器ID４１１をICカー
ド２０１に送信する。

【０１１３】ICカード２０１は、ステップ２７０２にお
いて、C１作成用データを、ICC個別鍵３１２で対称暗号
系暗号化／復号処理３０３を用いて暗号化し、暗号文C
１を生成する。C１作成用データは、図１８に示したICC
証明書２１３０２にICC証明書３１５を、カウンタ２１
３０３にカウンタ３１７の値を設定したものである。な
お、C１作成用データには、第１実施形態のように、タ
イムスタンプや、ICC固有の識別子であるカードID３１
１等を設定してもよい。タイムスタンプは、ICカード内
部に備えたタイマの値を用いるか、車載器２１１からIC
カード２０１に時刻データを与えるようにし、これをIC
カード２０１でタイムスタンプとして用いるようにして
もよい。

【０１１４】次に、ICカード２０１は、ステップ２７０
３において、C２作成用データを、ICカード２０１の非
対称系暗号の秘密鍵であるICC固有秘密鍵３１３：SICC
を用いて、非対称暗号系暗号化／復号処理３０４で署名
処理し、署名C２を生成する。C２作成用データは、図１
９の認証側固有識別子２１１０２に車載器ID４１１を、
乱数２１１０３に乱数Raを、ICC証明書の署名２１１０
４に暗号文C１を設定したものである。

【０１１５】次に、ICカード２０１は、乱数Rbを生成
し、暗号文C１、署名C２、カードID(ICCID)、生成した
乱数Rb、認証済みICC固有公開鍵３１４とを車載器２１
１に送信する。ここで、C２作成用データには、C１作成
用データと同様、タイムスタンプや、ICC固有の識別子
であるカードID３１１等を設定してもよい。ただし、タ
イムスタンプを含めた場合には、タイムスタンプも署名
C２と共に送る。

【０１１６】これらを受信した車載器２１１は、ステッ
プ２７１２において、認証済みICC固有公開鍵３１４の
正当性を認証局の公開鍵を用いて検証し、検証したICC
固有公開鍵：PICCを用いて、非対称暗号系暗号化／復号
処理４０４で署名C２が、生成または受信した署名C２が
作成用データに対する署名として適正かどうかを検証す
る。

【０１１７】次に、車載器２１１は、ステップ２７１３
において、署名C２の検証結果がOKであればステップ２
７１５に進み、OKでなければステップ２７１４において
処理を中止する。処理の中止の際には、例えば、その旨
を車載器２１１の画面に表示したり、音声でアナウンス
したり、ICCカード２０１を車載器２１１から排出す
る。

【０１１８】車載器２１１は、ステップ２７１５におい
て、車載器２１１の非対称系暗号の秘密鍵である車載器
固有秘密鍵４１３：SOBEを用いて、非対称暗号系暗号化
／復号処理４０４でC３作成用データの署名C３を生成す
る。C３作成用データは、図２０の、タイムスタンプ２
１２０１にステップ７１５の実行時刻Ｔ３を、認証側固
有識別子２１２０２にカードID３１１を、乱数２１２０
３に乱数Rbを設定したものである。

【０１１９】そして、車載器２１１は、署名C３、タイ
ムスタンプＴ３、認証済み車載器固有公開鍵４１４をIC
カード２０１に送信する。

【０１２０】ICカード２０１は署名C３を受信し、ステ
ップ２７０４において、まず受信した認証済み車載器固
有公開鍵３１４が認証局によって正しく認証されている
ことを認証局の公開鍵３１６を用いて検証し、正しく認
証されていることを確認し、検証したICC公開鍵： POBE
を用いて、非対称暗号系暗号化／復号処理３０４で署名
C３が、生成もしくは受信したC３作成用データの署名と
して適正かどうかを検証する。

【０１２１】そして、ステップ２７０５において、検証
結果がOKであれば処理を終了し、OKでなければステップ
２７０６において処理を中止する。中止の際には、その
旨を車載器２１１に伝え、車載器２１１に、その旨を画
面に表示させたり、音声でアナウンスさせたり、ICCカ
ード２０１を車載器２１１から排出させたりする。もち
ろん、ICカード２０１に出力デバイスが備えられていれ
ば、その出力デバイスから、表示やアナウンスを行うよ
うにしてもよい。

【０１２２】次に、図１６の車載器２１１のステップ２
１１５と出口料金所設置の路側器２２１のステップ２１
２５の詳細について説明する。

【０１２３】図２１に、これらのステップの詳細な手順
を示す。

【０１２４】まず、路側器２２１は、乱数R４を生成
し、路側器２２１の識別子である路側器ID５１１と乱数
R４を車載器２１１に対して送信する。

【０１２５】車載器２１１は、ステップ２８０２におい
て、車載器個別鍵３１２を用いて、対称暗号系暗号化／
復号処理４０３を用いてC４作成用データを暗号化し、
暗号文C４を生成する。C４作成用データは、図１１の図
１１の乱数（１）１４０１に生成した乱数R５を、乱数
（２）１４０２に路側器２１１から受信した乱数R４
を、認証側識別子１４０３に路側器IDを、ICC識別子１
４０４にICカード２０１から受信したカードID(ICCID)
を、署名１４０５に暗号文C１を設定したものである。

【０１２６】そして、車載器２１１は、暗号文C４、車
載器ID４１１を、図１６のステップ２１０３、２１１３
でICカード２０１から受け取った経路情報と共に路側器
２２１に送信する。

【０１２７】路側器２２１は、ステップ２８１２におい
て、受信した車載器ID４１１と車載器個別鍵生成鍵５１
３から、個別鍵生成処理５０５：ｆで車載器個別鍵４１
２を生成し、生成した車載器個別鍵を用いて対称暗号系
暗号化／復号処理５０３で暗号文C４復号し、検証す
る。ここでは、先に路側器２２１が送信した乱数R４や
路側器IDが確認できたなら検証結果はOKと判断する。

【０１２８】路側器２２１は、ステップ２８１５におい
て、検証結果がOKであればステップ２８１３に進み、OK
でなければステップ２８１６において処理を中止する。
この際には、その旨を路側器２２１の画面に表示した
り、音声でアナウンスしたり、車載器２１１に伝えたり
する。また、この旨を伝えられた、車載器２１１は車載
器２１１の画面に表示したり、音声でアナウンスした
り、ICCカード２０１を車載器２１１から排出したりす
る。

【０１２９】次に、路側器２２１はステップ２８１３に
おいて、C５作成用データを、先に復元した車載器個別
鍵を用いて、対称系暗号系暗号化／復号処理５１４で暗
号化し、暗号文C５を作成し、車載器２１１に送信す
る。C５作成用データは、図１２に示す乱数１５０１に
乱数R５を設定し、乱数１５０２に乱数R４を設定し、認
証側識別子１５０３には車載器IDを設定したものであ
る。

【０１３０】そして、路側器２２１は車載器２１１に暗
号文C５を送信する。

【０１３１】車載器２１１は、暗号文C５を受信する
と、ステップ２８０３において、暗号文C５を車載器個
別鍵４１３を用いて対称暗号系暗号化／復号処理４０３
で復号し、検証する。ここでは、先に車載器２１１が受
信した乱数R４、車載器２１１が生成したR５、車載器ID
４１１が確認できたなら検証結果はOKと判断する。

【０１３２】車載器２１１は、ステップ２８０４におい
て、検証結果がOKであれば処理を終了し、OKでなければ
ステップ２８０５において処理を中止する。中止の際に
は、認証不可を路側器２２１に伝えたり、車載器２１１
の画面に表示したり、音声でアナウンスしたり、ICカー
ド２０１を車載器２１１から排出したりする。

【０１３３】次に、図１６のICカード２０１のステップ
２１０６と出口料金所設置の路側器２２１のステップ２
１２６の詳細について説明する。

【０１３４】図２２に、これらのステップの詳細な手順
を示す。

【０１３５】まず、路側器２２１は、ステップ２９１２
において、受信したカードIDと、ICC個別鍵生成鍵５１
２を用いて個別鍵生成処理５０５：ｆでICC個別鍵３１
２を生成し、生成したICC個別鍵３１２を用いて、対称
暗号系暗号化／復号処理５０３で暗号文C１復号し、ICC
証明書３１５を取り出し、これを検証する。 ICC証明書
３１５の確認は、証明書の種類に応じて行う。ここで
は、ICC証明書は認証局３３１によって認証されたもの
であるので、認証局の公開鍵５１７を用いて非対称暗号
系暗号化／復号処理５０４で検証する。あるいは、ICC
証明書３１５が予め路側器２２１の路側器固有秘密鍵５
１４によって認証したもとした場合には、路側器２２１
の路側器固有公開鍵５１５で検証する。

【０１３６】次に、路側器２２１は、ステップ２９１３
において、ステップ２９１２の検証結果がOKであればス
テップ２９１５に進み、OKでなければステップ２９１４
において処理を中止し、路側器２２１でのICカード２０
１の認証不可を車載器２１１に伝え、車載器２１１に、
その旨を画面に表示させたり、音声でアナウンスさせた
り、ICカード２０１を車載器２１１から排出させたりす
る。

【０１３７】さて、路側器２２１は、ステップ２９１５
において、C６作成用データをICC個別鍵３１２で暗号化
し、暗号文C６を作成する。C６作成用データは、図２３
に示す認証側識別子２１６００に受信したカードIDを、
タイムスタンプ２１６０１に路側器２２１の時刻データ
を、路側器証明書２１６０２に路側器証明書５１６を、
決済データ２１６１５に車載器２１１を介して得た経路
情報から算出した有料道路の料金などを示す決済データ
を設定したものである。なお、決済データには路側器側
の署名を付加してもよい。また、路側器証明書５１６の
設定は省略してもよい。

【０１３８】路側器２２１は、暗号文C６を車載器２１
１を介してICカード２０１に送信する。このとき、車載
器２１１は、受信した暗号文C６をそのままICカード２
０１に送信する。

【０１３９】ICカード２０１はステップ２９０２におい
て、受信した暗号文C６をICC個別鍵３１２で対称暗号系
暗号化／復号処理３０３を用いて復号化し、路側器証明
書５１５を取り出し検証する。路側器証明書５１５の確
認は、証明書の種類に応じて行う。ここでは、路側器証
明書は認証局３３１によって認証されたものであり、認
証局の公開鍵３１６を用いて非対称暗号系暗号化／復号
処理３０４で検証する。

【０１４０】次に、ICカード２０１はステップ２９０３
において、検証OKと判断されたならば、決済データの内
容を確認し、処理を終了する。OKでなければステップ２
９０５において処理を中止し、決済を不成立とし、その
旨を車載器２１１や路側器２２１に通知したり、車載器
２１１の画面に表示したり、音声でアナウンスしたり、
ICカード２０１を車載器２１１から排出させたりする。

【０１４１】以上により、路側器２２１はICカード２０
１と車載器２１１の正当性を検証し、車載器２１１はIC
カード２０１と路側器２２１の正当性を検証し、 ICカ
ード２０１は車載器２１１と路側器２２１の正当性の検
証を完了したことになる。

【０１４２】ここでは、図１８のICC証明書３１５は、
認証局によって認証されたデータであり、ICカード２０
１と路側器２２１のみで共有できる鍵で暗号化したこと
で、路側器２２１のみが検証できるデータとなってい
る。しかし、これは、ICC証明書３１５は路側器２２１
固有の非対称暗号系の秘密鍵である路側器固有秘密鍵５
１４で予め署名されたデータにしておくようにしてもよ
い。その場合、ステップ９１２では、ICC証明書３１５
を路側器固有公開鍵５１５を用いて、非対称暗号系暗号
化／復号処理５０４で検証する。路側器証明書５１６
についても同様である。

【０１４３】以上、本発明の第２実施形態について説明
した。

【０１４４】なお、本第２実施形態における認証処理
は、次のように、ICカード２１０と路側器２２１間で乱
数を用いた相互認証を行う形態に修正してもよい。

【０１４５】すなわち、まず、図１７のステップ２７０
２で用いるC１作成用データとして、図１８のものに代
えて図２４に示したICC証明書２１３１２にICC証明書３
１５を、カウンタ２１３１３にはカウンタ３１７の値
を、乱数２１３１４にICカードで生成した乱数Riccを設
定したものを用いる。

【０１４６】また、図２２に示した、図１６のICカード
２０１のステップ２１０６と出口料金所設置の路側器２
２１のステップ２１２６の手順に代えて、図２５に示す
手順を用いる。

【０１４７】すなわち、路側器２２１は、前述のよう
に、ICC証明書を検証したならば、C８作成用データを、
ステップ２９１２で生成したICカード個別鍵で暗号化し
た暗号文C８を、車載器２１１を介してICカード２０１
に送信する。C８作成用データは、図２６に示す認証側
識別子２１６１０に受信したカードID（ICCID)３１１を
設定し、タイムスタンプ２１６１１に路側器２２１の時
刻データを、路側器証明書２１６１２に路側器証明書５
１６を設定し、乱数（１）２１６１３にステップ２９１
２でC１から復号した乱数Riccを設定し、乱数（２）２
１６１４に路側器２２１が生成した乱数Rrseを、決済デ
ータ２１６１５に決済データを設定したものである。

【０１４８】ICカード２０１は、ステップ２１００２に
おいて、暗号文C８をICC個別鍵３１２を用いて、対称暗
号系暗号化／復号処理３０３で復号化し、検証する。そ
して、ステップ２１００３において、先にICカード２０
１が送信した乱数RiccやカードID３１１、あるいは路側
器証明書を検証し、正当性を確認できたなら路側器２２
１は正当な相手と判断し、ステップ２１００６に進み、
正当性を確認できなければステップ２１００５において
処理を中止し、決済データを破棄し、その旨を車載器２
１１や路側器２２１に通知し、これらの画面に表示させ
たり、音声でアナウンスさせたり、ICカード２０１を車
載器２１１から排出させたりする。

【０１４９】一方、ICカード２０１は、ステップ２１０
０６において、C９作成用データを、ICC個別鍵３１２を
用いて、対称系暗号系暗号化／復号処理３０３で暗号化
し、暗号文C９を作成し、車載器２１１を介して路側器
２２１に送信する。C９作成用データは、図２７に示す
乱数（１）２１５０１に乱数Rrseを、乱数（２）２１５
０２には乱数Riccを設定し、認証側識別子２１５０３に
はカードID３１１を設定したものである。

【０１５０】路側器２２１は、暗号文C９を受信する
と、ステップ２１０１６において、暗号文C９をステッ
プ２９１２で生成したICC個別鍵３１２を用いて対称暗
号系暗号化／復号処理５０３で復号し、検証する。

【０１５１】そして、路側器２２１は、ステップ２１０
１７において、路側器２２１が先に送信した乱数Rrseを
確認できたならICカードは正当な相手と判断し、処理を
終了し、OKでなければステップ２１０１８において処理
を中止する。中止の際には、認証不可をICカード２０１
に伝え、ICカード２０１は、その旨を車載器２１１の画
面に表示させたり、音声でアナウンスさせたり、ICカー
ド２０１を車載器２１１から排出させたるするととも
に、決済処理をキャンセルする。

【０１５２】なお、以上の形態では、乱数Rrse、乱数Ri
ccのみでICカード２０１と路側器２２１の一定の相互認
証は行うことができるので、C１作成用データにICカー
ド証明書を含めることと、C８作成用データに路側器証
明書を含めることの双方もしくは一方を省略するように
してもよい。

【０１５３】なお、本第２実施形態においても、ICカー
ド２０１のメモリ２１１に格納される経路情報の更新に
ついては、前記第１実施形態と同様に行う。また、本第
２実施形態においても、ICカード２０１と路側器２２１
間で行う、通過データの通知や、前述した経路情報の通
知や、前述した決済処理のために行う決済データなどの
情報の通知も、前記第１実施形態の同様な暗号通信によ
って行う。

【０１５４】以上説明した第２実施形態によれば、前記
第１実施形態の効果に加え、認証と、路側装置とICカー
ド間の決済等の処理とを並行して行うので、自動車が料
金所をノンストップでより高速に通過しても、認証と決
済の双方を適正に行うことができることが期待できる。
また、路側器２２１のICカード２０１間の相互認証も実
現される。

【０１５５】なお、以上の第１、第２実施形態では、IC
カード−車載器間の認証では非対称暗号系、車載器−路
側器間の認証とICカード−路側器間の認証では対称暗号
系を用いているが、それぞれの認証において、対称暗号
系、非対称暗号系どちらを用いていてもかまわない。

【０１５６】また、前述した、ICC証明書３１５は、あ
らかじめ用意した路側器２２１のみが作成できるデー
タ、例えば、路側器２２１の固有の非対称暗号系の秘密
鍵である路側器固有秘密鍵５１４で署名されたデータで
あってもよい。また、この場合、これをそのままC１と
してもよく、C１作成のためにICカード２０１と路側器
２２１の共通鍵で暗号化する処理は省略してよい。路側
器２２１のC１の検証は、路側器固有秘密鍵５１４と対
応する認証済み路側器固有公開鍵５１５を用いてICC証
明書３１５を検証する。

【０１５７】または、路側器証明書５１６を、あらかじ
め用意したICカード２０１だけが作成できるデータ、例
えば、ICカード２０１の固有の非対称暗号系の秘密鍵で
あるICC固有秘密鍵３１３で署名されたデータとし、路
側器２２１から暗号化せずにICカード２０１に送るよう
にしてもよい。この場合、ICカード２０１は、受信した
路側器証明書５１６を、認証済みICC固有公開鍵３１４
を用いて路側器証明書５１６を検証する。

【０１５８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、認証側
装置、被認証側装置となる２つ装置間の通信が、第３の
装置を介して行われる場合に、認証側装置において、被
認証側装置を高い信頼性で認証することのできる認証シ
ステムを提供することができる。

【０１５９】また、２つ装置間の通信が第３の装置を介
して行われる場合に、第３の装置と一方の装置間の通信
に与えられた通信時間が短時間であっても、第３の装置
を介して通信を行う２装置間の認証を行うことのできる
認証システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る認証システムの構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係るICカードのメモリ
装置の内容を示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る車載器のメモリ装
置の内容を示す図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る路側器のメモリ装
置の内容を示す図である。

【図５】本発明の第１実施形態に係る認証処理の手順の
概要を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第１実施形態に係る認証処理の手順を
示すフローチャートである。

【図７】本発明の第１実施形態で用いるC１作成用デー
タを示す図である。

【図８】本発明の第１実施形態で用いるC２作成用デー
タを示す図である。

【図９】本発明の第１実施形態で用いるC３作成用デー
タを示す図である。

【図１０】本発明の第１実施形態に係る認証処理の手順
を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第１、２実施形態で用いるC４作成
用データを示す図である。

【図１２】本発明の第１、２実施形態で用いるC５作成
用データを示す図である。

【図１３】本発明の第１実施形態に係る暗号通信の手順
を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の第１実施形態に係る暗号通信で用い
るデータ形式を示す図である。

【図１５】本発明の第１実施形態に係る暗号通信で用い
るメッセージを示す図である。

【図１６】本発明の第２実施形態に係る認証処理の手順
の概要を示すフローチャートである。

【図１７】本発明の第２実施形態に係る認証処理の手順
を示すフローチャートである。

【図１８】本発明の第２実施形態で用いるC１作成用デ
ータを示す図である。

【図１９】本発明の第２実施形態で用いるC２作成用デ
ータを示す図である。

【図２０】本発明の第２実施形態で用いるC３作成用デ
ータを示す図である。

【図２１】本発明の第２実施形態に係る認証処理の手順
を示すフローチャートである。

【図２２】本発明の第２実施形態に係る認証処理の手順
を示すフローチャートである。

【図２３】本発明の第２実施形態で用いるC６作成用デ
ータを示す図である。

【図２４】本発明の第２実施形態で用いるC１作成用デ
ータを示す図である。

【図２５】本発明の第２実施形態に係る認証処理の手順
を示すフローチャートである。

【図２６】本発明の第２実施形態で用いるC８作成用デ
ータを示す図である。

【図２７】本発明の第２実施形態で用いるC８作成用デ
ータを示す図である。

【符号の説明】

２０１：ICカード２１１：車載器２２１：路側器２３１：認証局２０４、２１５、２１６、２２５：送受信I/F ２０３、２１３、２２３、２３３：メモリ装置２０２、２１２、２２２、２３２：ＭＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｌ 9/00 ６７５Ａ (72)発明者石田修一神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者飯野隆之茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者野里雅哉茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立情報制御システム内 (72)発明者清水康生茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立情報制御システム内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の装置と、前記第１の装置と相互に通
信を行う第２の装置と、前記第２の装置と相互に通信を
行う第３の装置を有する情報システムにおいて認証を行
う認証方法であって、前記第１の装置と前記第２の装置間で通信を行って、前
記第１の装置と前記第２の装置の相互認証と、第１の装
置から第２の装置への、第３の装置が第１の装置を認証
するための、前記第２の装置が偽造不可能な第１の認証
情報の転送を行う第１ステップと、前記第２の装置と前記第３の装置間で通信を行って、前
記第２の装置と前記第３の装置の相互認証と、第２の装
置から第３の装置への、前記第１の装置から転送された
前記第１の認証情報の転送を行う第２ステップと、前記第３の装置において、第２の装置から転送された前
記第１の認証情報を用いて、前記第１の装置を認証する
第３ステップとを有することを特徴とする認証方法。
【請求項２】請求項２記載の認証方法であって、前記第３ステップ後に行われる、第４ステップと第５ス
テップと第６ステップとを有し、前記第４ステップにおいて、前記第３の装置と前記第２
の装置間で通信を行って、第３の装置から第２の装置へ
の、第１の装置が第３の装置を認証するための、前記第
２の装置が偽造不可能な第２の認証情報の転送を行い前
記第５ステップにおいて、前記第２の装置と前記第１の
装置間で通信を行って、第２の装置から第１の装置へ
の、前記第３の装置から転送された前記第２の認証情報
の転送を行い、前記第６ステップにおいて、前記第１の装置において、
前記第２の装置から転送された第２の認証情報を用い
て、前記第１の装置を認証することを特徴とする認証方
法。
【請求項３】第１の装置と、前記第１の装置と相互に通
信を行う第２の装置と、前記第２の装置と相互に通信を
行う第３の装置を有するシステムにおいて認証を行う認
証方法であって、前記第１の装置と前記第２の装置間で通信を行って、前
記第１の装置と前記第２の装置の相互認証と、第１の装
置から第２の装置への、前記第２の装置が偽造不可能な
第１の情報の転送を行う第１ステップと、前記第２の装置と前記第３の装置間で通信を行って、前
記第２の装置と前記第３の装置の相互認証と、第２の装
置から第３の装置への、前記第１の装置から転送された
前記第１の情報の転送を行う第２ステップと、前記第３の装置と前記第２の装置間で通信を行って、第
３の装置から第２の装置への、前記第２の装置から転送
された第１の情報と、前記第２の装置が偽造不可能な第
２の情報との転送を行う第３のステップと、前記第２の
装置と前記第１の装置間で通信を行って、第２の装置か
ら第１の装置への、前記第３の装置から転送された前記第１の情報
と第２の情報の転送を行う第４ステップと、前記第１の装置において、前記第２の装置から転送され
た前記第１の情報を用いて前記第３の装置を認証する第
５ステップと、前記第１の装置と前記第２の装置間で通信を行って、第
１の装置から第２の装置への、前記第２の装置から転送
された第２の情報の転送を行う第６のステップと、前記第２の装置と前記第３の装置間で通信を行って、第
２の装置から第３の装置への、前記第１の装置から転送
された前記第２の情報の転送を行う第７ステップと、前記第３の装置において、前記第２の装置から転送され
た前記第２の情報を用いて前記第１の装置を認証する第
８ステップとを有することを特徴とする認証方法。
【請求項４】請求項１または２記載の認証方法であっ
て、前記第１の認証情報は、前記第３の装置が入手可能な復
号鍵で復号できる、前記第２の装置が入手不可能な暗号
鍵で暗号化された暗号文であることを特徴とする認証方
法。
【請求項５】請求項２記載の認証方法であって、前記第２の認証情報は、前記第３の装置が入手可能な復
号鍵で復号できる、前記第２の装置が入手不可能な暗号
鍵で暗号化された暗号文であることを特徴とする認証方
法。
【請求項６】請求項１または２記載の認証方法であっ
て、前記第１の認証情報は、前記第３の装置が当該第１の認
証情報の正当性の検証に用いることのできる、前記第２
の装置が作成不可能な情報を含むことを特徴とする認証
方法。
【請求項７】請求項２記載の認証方法であって、前記第２の認証情報は、前記第３の装置が当該第２の認
証情報の正当性の検証に用いることのできる、前記第２
の装置が作成不可能な情報を含むことを特徴とする認証
方法。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６または７記
載の認証方法であって、前記第１のステップは、前記第２のステップにおいて行
う第２の装置と第３の装置間の通信の開始に先だって実
行されることを特徴とする認証方法。
【請求項９】第１の装置と、前記第１の装置と相互に通
信を行う第２の装置と、前記第２の装置と相互に通信を
行う第３の装置を有する情報システムであって、前記第１の装置は、当該第１の装置と前記第２の装置間
の通信において、前記第１の装置と第２の装置間の認証
のための情報の送受と、前記第２の装置への、第３の装
置と第１の装置間の認証に用いる、前記第２の装置が偽
造不可能な所定の情報の送信を行う手段を有し、前記第２の装置は、前記第１の装置と第２の装置間の通
信において、前記第１の装置と第２の装置間の認証のた
めの情報の送受と、前記第１の装置からの、前記所定の
情報の受信を行う手段と、前記第２の装置と第３の装置
間の通信において、前記第２の装置と第３の装置間の認
証のための情報の送受と、前記第３の装置への、前記所
定の情報の送信を行う手段を有し、前記第３の装置は、前記第２の装置と第３の装置間の通
信において、前記第２の装置と第３の装置間の認証のた
めの情報の送受と、前記第２の装置からの、前記所定の
情報の受信を行う手段と、第２の装置から転送された前
記所定の情報を用いて、第３の装置と第１の装置間の認
証を行う手段とを有することを特徴とする情報システ
ム。
【請求項１０】請求項９記載の情報システムであって、当該情報システムは、有料道路の自動料金収受を行う情
報システムであって、前記第１の装置は、情報システムのユーザが各々所持す
る装置であって、前記第２の装置は各自動車に各々固定的に搭載され、当
該自動車内に持ち込まれ、当該第２の装置と通信可能な
状態に置かれた前記第１の装置と通信を行う装置であっ
て、前記第３の装置は、道路に設置され、設置地点を通過す
る自動車に搭載された第２の装置と通信を行う装置であ
ることを特徴とする情報システム。
【請求項１１】請求項１０記載の情報システムであっ
て、前記第３の装置は有料道路料金所に設置された装置であ
って、前記第１の装置は、第２の装置へ、第２の装置が搭載さ
れた自動車の有料道路の利用状況を表す利用状況情報を
送信する手段と、第２の装置から決済情報を受信する手
段とを有し、前記第２の装置は、第１の装置から、前記利用状況情報
の受信を行う手段と、前記第２の装置と第３の装置間の
通信において、第３の装置への、前記利用状況情報の送
信を行う手段と、前記第２の装置と第３の装置間の通信
において、第３の装置からの決済情報の受信を行う手段
と、前記第３の装置から受信した決済情報を前記第１の
装置に送信する手段とを有し、前記第３の装置は、前記第２の装置と第３の装置間の通
信において、第２の装置からの、前記利用状況情報の受
信を行う手段と、受信した利用状況情報に従って、有料
道路の利用料金を決済する手段と、前記第２の装置と第
３の装置間の通信において、決済の内容を表す決済情報
を前記第２の装置に送信する手段とを有することを特徴
とする情報システム。
【請求項１２】請求項９、１０または１１記載の情報シ
ステムであって、前記第１と第２の装置間の通信は、前記第２の装置と第
３の装置間の通信に先だって行われることを特徴とする
情報システム。
【請求項１３】第２の装置を介して第３の装置と通信を
行う第１の装置であって、前記第２の装置と第３の装置間の通信の開始に先だっ
て、前記第２の装置と通信を行って、前記第１の装置と
第２の装置間の認証のための情報の送受と、前記第２の
装置への、第３の装置と第１の装置間の認証に用いる、
前記第２の装置が偽造不可能な所定の情報の送信を行う
手段を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】第１の装置と第３の装置間の通信を仲介
する第２の装置であって、前記第２の装置と第３の装置間の通信の開始に先だっ
て、前記第１の装置と通信を行い、前記第１の装置と第
２の装置間の認証のための情報の送受と、前記第１の装
置からの、前記所定の情報の受信を行う手段と、前記第
２の装置と第３の装置間の通信において、前記第２の装
置と第３の装置間の認証のための情報の送受と、前記第
３の装置への、前記所定の情報の送信を行う手段を有す
ることを特徴とする装置。
【請求項１５】第１の装置と、前記第１の装置と相互に
通信を行う第２の装置と、前記第２の装置と相互に通信
を行う第３の装置を有する情報システムにおいて認証を
行う認証方法であって、前記第１の装置と前記第２の装置間の通信において、第
１の装置から第２の装置への、第３の装置と第１の装置
間の認証に用いる、前記第２の装置が偽造不可能な所定
の情報の転送を行う第１ステップと、前記第２の装置と前記第３の装置間の通信において、第
２の装置から第３の装置への、前記第１の装置から転送
された前記所定の情報の転送を行う第２ステップと、前記第３の装置において、第２の装置から転送された前
記所定の情報を用いて、第３の装置と第１の装置間の認
証を行う第３ステップとを有し、前記第１のステップは、第２のステップの開始に先だっ
て実行されることを特徴とする認証方法。