KR20050120666A - 메모리 디바이스 - Google Patents

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KR20050120666A
KR20050120666A KR1020057018037A KR20057018037A KR20050120666A KR 20050120666 A KR20050120666 A KR 20050120666A KR 1020057018037 A KR1020057018037 A KR 1020057018037A KR 20057018037 A KR20057018037 A KR 20057018037A KR 20050120666 A KR20050120666 A KR 20050120666A
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요시히코 타카지
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 보안된 영역에 대용량 데이터를 단시간에 쓰기/읽기 가능한 메모리 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명이 제공하는 메모리 디바이스(10)에는 전자 기기(60)로부터 직접 액세스할 수 없는 메모리 영역(51)과, 이 메모리 영역(51)으로의 액세스를 관리하는 보안 제어부(42)와, 전자 기기와 통신하여 전자 기기의 요구를 보안 제어부(42)에 전달하는 디바이스 제어부(20)를 설치하여, 보안 제어부(42)는 인증한 전자 기기(60)로부터 대용량 데이터의 쓰기/읽기 요구가 있으면 디바이스 제어부(20,21)에 메모리 영역(51)으로의 액세스 권한을 일시적으로 위임하고, 이 액세스 권한이 위임된 디바이스 제어부(21)는 전자 기기(60)로부터 보내 온 데이터를 버스트 전송하여 메모리 영역(51)에 쓰기/읽기를 수행한다. 데이터의 버스트 전송에 의해 명령의 왕복 회수가 줄어 처리의 신속화를 도모할 수 있다.

Description

메모리 디바이스{MEMORY DEVICE}
본 발명은 반도체 메모리 카드 등의 메모리 디바이스에 관한 것으로, 특히 비밀성을 갖는 영역에 대한 데이터의 쓰기나 읽기의 신속화를 도모하는 것이다.
최근, 전자 상거래 등에 대한 이용이 확대되고 있는 IC 카드는 CPU를 탑재하여, 단순한 메모리 카드와 달리 인텔리전트한 처리를 수행할 수 있다. 또한, IC 카드는 내간섭성의 모듈(tamper resistant module:TRM) 내에 메모리 영역을 가지고 있으며, 그 때문에 데이터를 강하게 은닉할 수 있어 복제나 위조에 대하여 강한 내성을 갖고 있다. 단, IC 카드의 메모리 용량은 수십 킬로바이트 정도로서, 데이터 축적을 목적으로 하는 메모리 카드 정도로는 많은 데이터를 격납할 수 없다.
IC 카드로 수행되는 처리는 단말기 애플리케이션이 IC 카드에 탑재된 카드 애플리케이션을 기동함으로써 개시되며, 단말기 애플리케이션이 명령을 송신하고, 이에 대하여 카드 애플리케이션이 응답을 되돌려 보내는 통신을 하면서 처리가 진행된다. 국제 표준의 ISO/IEC7816에는 이 명령과 응답의 교환에 관한 국제 규격이 정해져 있으며, 명령은 APDU(Application Protocol Data Unit)라 불리는 형식을 취하는 것이 규정되어 있다(비특허 문헌 1 : 「Interface 2003년 3월호」 CQ 출판사, 49~50 페이지 참조).
본 출원인은 먼저 IC 카드의 인텔리전트성과 메모리 카드 정도의 메모리 용량을 구비한 메모리 카드(이하, 이 카드를 「보안 메모리 카드」라 한다)를 개발하였다(일본 특허출원 제 2003-042288호). 이 보안 메모리 카드는 단말기로부터의 액세스가 가능한 통상 영역과 단말기로부터 직접 액세스할 수 없는 보안 영역을 갖는 비내간섭성의 제 1 메모리와, 단말기로부터 직접 액세스할 수 없는 내간섭성의 제 2 메모리를 구비하며, 제 1 메모리의 보안 영역에는 제 2 메모리로의 액세스를 관리하는 보안 제어부를 통해서만 액세스 할 수 있도록 구성되어 있다.
그 때문에, 보안 영역은 메모리 영역의 구성이 비내간섭성이라 하더라도 대용량을 갖는 비밀성 영역으로서 이용할 수 있어, 이 보안 영역에서는 내간섭성의 제 2 메모리보다도 훨씬 큰 수십 MB의 데이터라도 취급할 수 있다.
그러나, 카드 애플리케이션이 사용하는 대용량 데이터를 보안 영역에 입력하는 경우, ISO/IEC7816에서 규정된 APDU에 따르면, 단말기로부터 카드에 한 번에 받아 넘길 수 있는 데이터량은 규격상 많아도 64KB 정도(많은 IC 카드에서는 256 바이트 정도)로 제한되기 때문에 수십 MB의 데이터량을 입력할 때에는 수백~수천번으로 분할하여 취급해야만 하며, 그 때문에 입력 종료까지 수십분~수시간이 걸린다는 문제점이 있다. 이 입력 시간의 길이는 예를 들어 천 장이 넘는 다수의 보안 메모리에 동일한 데이터를 입력하여 출하할 때 큰 장애가 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보안 메모리 카드의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보안 메모리 카드의 동작을 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보안 메모리 카드의 동작 순서를 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보안 메모리 카드의 상세 동작 순서를 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보안 메모리 카드의 동작 순서를 나타내는 흐름도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 1칩 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 2칩 구성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 2칩 구성에서의 암호 변환 순서를 나타내는 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10: 보안 메모리 카드
20: 제어부
21: 보안 영역 대용량 액세스 기능
40: 내간섭성 모듈
41: 내부 비휘발성 메모리
42: 보안 제어부
43: IC 카드 기능의 소프트웨어
44: 내부 CPU
50: 대용량 비휘발성 메모리
51: 보안 영역
52: 비인증 영역
60: 단말 장치의 외부 CPU
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로, 보안 영역에 대용량의 데이터를 단시간에 읽기/쓰기 할 수 있는 메모리 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그런 점에서 본 발명에서는, 전자 기기에 고정적으로 또는 탈착 가능하게 접속되는 메모리 디바이스에, 전자 기기로부터 직접 액세스할 수 없는 메모리 영역과, 이 메모리 영역으로의 액세스를 관리하는 보안 제어부와, 전자 기기와 통신하여 전자 기기의 요구를 보안 제어부에 전달하는 디바이스 제어부를 설치하고, 보안 제어부는 인증한 전자 기기로부터 대용량 데이터의 쓰기 또는 읽기 요구가 있으면, 디바이스 제어부에 메모리 영역으로의 액세스 권한을 일시적으로 위임하고, 이 액세스 권한이 위임된 디바이스 제어부는 전자 기기로부터 보내 온 데이터를 버스트 전송하여 메모리 영역에 입력, 또는 메모리 영역으로부터 읽어낸 데이터를 버스트 전송하여 전자 기기로 보내도록 구성하고 있다.
그 때문에 데이터의 버스트 전송으로 인해 명령의 왕복 회수가 줄어 처리의 신속화를 도모할 수 있다.
또한, 보안 제어부의 처리는 APDU에서 규정된 명령으로 수행되기 때문에, 이 메모리 디바이스는 기존의 IC 카드의 국제 규격과의 적합성이 높다. 디바이스 제어부의 처리에 관한 명령을 APDU의 범위 내로 설정하면, 기존의 IC 카드의 국제 규격에 수정없이 대응할 수 있으며, 또한 전용 명령을 설정하는 경우라도 단말기 애플리케이션을 약간 바꾸는 것만으로 적합하게 할 수 있다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제 1 실시예에 따른 보안 메모리 카드는 도 1에 나타내는 바와 같이 내부 비휘발성 메모리(41) 및 보안 제어부(42)를 포함하는 내간섭성 모듈(40)과, 비인증 영역(52) 및 보안 영역(51)을 포함하는 대용량 비휘발성 메모리(50)와, 단말기 장치(읽기/쓰기 장치)의 외부 CPU(60)와 통신하여 단말기 장치의 메모리 영역으로의 액세스를 제어하는 제어부(디바이스 제어부)(20)를 구비하고 있다.
보안 제어부(42)는 CPU나 ROM, RAM, 암호 엔진으로 이루어지는 내부 CPU(44)와, IC 카드 기능을 실행하는 카드 애플리케이션의 소프트웨어(43)를 구비하고 있으며, 보안 제어부(42)는 내부 비휘발성 메모리(41) 및 보안 영역(51)에 대하여 액세스할 수 있다.
제어부(20)는 보안 영역(51)에 대용량 데이터를 입력하기(또는 읽어내기) 위한 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)을 실행하는 카드 애플리케이션을 가지고 있다. 제어부(20)는 통신 상대인 단말기 장치의 외부 CPU(60)가 비인증 영역(52)으로의 액세스를 요구하고 있을 때에는 무조건 그 액세스를 인정하고, 또한 단말기 장치의 요구가 내부 비휘발성 메모리(41) 또는 보안 영역(51)에 관한 것일 때에는 그 요구를 보안 제어부(42)로 전달한다. 또한, 보안 제어부(42)로부터 보안 영역(51)으로의 액세스 권한이 위임되었을 때에 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)을 실행한다.
TRM(40)의 내부 비휘발성 메모리(41)는 예를 들면 16바이트 단위로 소거/입력이 가능한 EEPROM으로 이루어지고, 또한 대용량 비휘발성 메모리(50)는 예를 들면 512 바이트 등의 블록 단위에서의 소거와 1바이트 단위에서의 입력이 가능한 플래쉬 메모리로 이루어진다.
보안 영역(51)과 내부 비휘발성 메모리(41)의 차이는, 내부 비휘발성 메모리(41)가 TRM(40)에 설치되어 있는 것에 비하여, 보안 영역(51)이 내간섭성을 갖지 않는 대용량 비휘발성 메모리(50)에 설치되어 있다는 점이다. 그 때문에, 보안 영역(51)은 내부 비휘발성 메모리(41)에 비하여 큰 축적 용량을 가질 수 있지만, 그 반면 보안 레벨은 TRM(40)에 설치된 내부 비휘발성 메모리(41)보다도 낮다. 세 개의 영역의 보안 레벨은 비인증 영역(52)이 가장 낮고, 보안 영역(51), 내부 비휘발성 메모리(41) 순으로 높아지고 있다.
제어부(20)는 외부 CPU(60)로부터 수신한 명령을 해석하고, 그 명령이 비인증 영역(52)으로의 액세스를 요구하는 것인지, IC 카드 기능에 의한 처리를 요구하는 것인지를 판단하여, 비인증 영역(52)으로의 액세스를 요구하고 있을 때에는 무조건 액세스 요구를 인정하고, 또한, IC 카드 기능에 의한 처리를 요구하고 있을 때에는 보안 제어부(42)로 명령을 전송한다.
보안 제어부(42) 상에서 동작하는 IC 카드 기능(43)은 제어부(20)로부터 송신된 명령을 해석하여, 그 처리 요구가 내부 비휘발성 메모리(41)로의 데이터 쓰기/읽기를 요구하는 것인지, 보안 영역(51)으로의 데이터 쓰기/읽기를 요구하는 것인지, 인증을 요구하는 것인지, 그 외의 처리를 요구하는 것인지를 판단한다.
명령이 인증을 요구하고 있을 때에는 인증 처리를 수행한다. 또한, 명령이 내부 비휘발성 메모리(41)로의 데이터의 쓰기/읽기, 또는 보안 영역(51)으로의 데이터의 쓰기/읽기를 요구하는 명령일 때에는 인증 처리가 되어 있는지 아닌지를 확인하여, 인증 처리가 되어 있을 때에는 그 요구를 인정하여 입력하는 데이터를 내부 비휘발성 메모리(41)에서 보유한 암호 키로 암호화하여, 내부 비휘발성 메모리(41) 또는 보안 영역(51)에 입력한다. 또한 읽어 낼 때에는, 내부 비휘발성 메모리(41) 또는 보안 영역(51)으로부터 데이터를 읽어 내어 내부 비휘발성 메모리(41)에서 보유한 복호 키로 복호화하여, 제어부(20)를 통하여 단말 장치로 전송한다.
또한, 단말기 장치로부터 대용량 데이터의 쓰기(또는 읽기) 요구가 있었을 때에는, 도 2에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 보안 제어부(42)에서 동작하는 IC 카드 기능(43)은 휴대 전화 등의 단말 기기(60)를 인증하고(①), 인증이 정상적으로 종료하면, 제어부(20)에 대하여 보안 영역(51)으로의 액세스 권한(및 암호 키 이용권)을 일시적으로 위임한다(②). 이 위임을 받은 제어부(20)는 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)을 기동하고, 단말 기기(60)로부터 보내진 대용량 데이터를 암호화하여 보안 영역(51)에 입력한다(또는 보안 영역(51)으로부터 대용량 데이터를 읽어 내고, 복호화하여 단말 기기(60)로 보낸다)(③).
도 3은 이 경우의 단말기(60) 및 보안 메모리 카드의 처리 흐름을 나타내고 있다.
단말기(60)는 인증을 요구하고, 보안 제어부(42)에서 동작하는 IC 카드 기능(43)은 단말기(60)와의 사이에서 상호 인증을 수행한다(①). 이어서, 이 통신에서만 사용하는 세션 키를 교환한다(②).
세션 키의 교환 방식으로는 예를 들면, DH(Diffie-Hellman)법이 잘 알려져 있다. 이 키 교환 방식에서는 단말기(60)와 보안 제어부(42) 사이에서 세션 키(K)를 교화하고자 하는 경우, 먼저 단말기(60)와 보안 제어부(42)가, 공유하는 예를 들면 당일의 월(p), 일(Z)의 정보를 이용하여, 이 p와 Z로부터 e=Zmodp의 계산식으로 e을 산출한다. 이어서, 단말기(60)는 난수(a)를 생성/보유하고, m=e⌒a의 계산식으로 m을 생성하여, 이 m을 보안 제어부(42)로 송신한다. 한편, 보안 제어부(42)는 난수(b)를 생성/보유하고, n=e⌒b의 계산식으로 n을 생성하여, 이 n을 단말기(60)에 송신한다.
n을 수신한 단말기(60)는 K=n⌒a=e⌒ab에 의해 세션 키(K)를 생성하고, 또한 m을 수신한 보안 제어부(42)는 K=m⌒b=e⌒ab에 의해 단말기(60)와 같은 세션 키(K)를 생성한다.
키 교환을 수행한 단말기(60)는 보안 영역(51)으로의 액세스 요구를 보내고, IC 카드 기능(43)은 응답을 반송한다(③). IC 카드 기능(43)은 제어부(20)에 보안 영역(51)으로의 액세스 권한을 위임하고, 세션 키와 보안 영역(51)에 격납할 데이터의 암호 키(보안 영역용 키)를 제어부(20)로 넘긴다. 제어부(20)는 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)을 기동한다(③').
단말기(60)는 쓰기 요구의 경우, 세션 키로 암호화한 대용량 데이터를 보낸다. 제어부(20)의 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)은 차례로 수신하는 대용량 데이터를 세션 키로 복호화하고, 보안 영역용 키로 암호화하여 보안 영역(51)에 입력한다(④). 단말기(60)는 대용량 데이터의 입력이 종료되면 종료 요구를 보내고, IC 카드 기능(43)은 응답을 반송하여, 제어부(20)에 부여한 액세스 권한을 무효로 한다(⑤).
또한, 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)은 데이터를 암호화하지 않고 보안 영역(51)에 입력하고, IC 카드 기능(43)이 보안 영역(51)에 입력된 데이터를 후에 암호화하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, IC 카드 기능(43)은 액세스 권한의 위임에 있어 보안 영역용 키를 제어부(20)에 넘기지 않아도 된다.
또한, 단말기(60)가 대용량 데이터의 읽기를 요구한 경우에는 ③'에서 기동한 제어부(20)의 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)이 보안 영역(51)으로부터 읽기 요구가 있은 데이터를 읽어 내어 보안 영역용 키로 복호화한 후, 세션 키로 암호화하여 단말기(60)로 보낸다. 단말기(60)는 암호화되어 있는 데이터를 세션 키로 복호화하여 이용한다(④). 단말기(60)는 읽기 요구한 대용량 데이터의 취득이 종료되면 읽기 종료를 전달하고, IC 카드 기능(43)은 응답을 반송하여 제어부(20)에 주어진 액세스 권한을 무효로 한다(⑤).
도 4의 흐름도는 이 처리 동안에 IC 카드 기능(43), 보안 영역 대용량 액세스 기능(21) 및 보안 영역(관리 기구)(51)에서 수행되는 상세한 처리 순서의 일례를 나타내고 있다.
인증/키 교환(①, ②)을 끝낸 단말기(60)로부터 액세스 요구(③)가 나오면, IC 카드 기능(43)은 보안 영역(51)에 대하여 액세스 권한을 증명하는 액세스 티켓의 발행을 요구하고(③-1), 보안 영역(51)은 세션 ID를 붙인 티켓을 발행한다(③-2). IC 카드 기능(43)은 그 티켓과 세션 키와 보안 영역용 키를 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)에 넘겨 액세스 권한을 위임한다(③-3). 이것을 받아 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)은 액세스 ID와 데이터의 사이즈를 설정하고(③-4), 이 액세스 ID 및 사이즈가, 액세스 요구에 대한 응답에 포함되어 단말기(60)로 보내진다(③).
단말기(60)는 액세스 ID를 지정하여 대용량 데이터의 쓰기/읽기 명령을 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)으로 보내고(④-1), 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)은 액세스 티켓과 키(보안 영역용 키, 세션 키)를 사용하여 보안 영역(51)으로의 대용량 데이터의 쓰기 또는 읽기를 실행한다(④-2).
단말기(60)가 종료 요구(⑤)를 수행하면, IC 카드 기능(43)은 보안 영역(51)에 티켓의 무효화를 요구한다(⑤-1). 또한, 쓰기/읽기의 종료를 검지한 보안 영역(51)이 티켓을 자동적으로 무효화할 수도 있다.
이와 같이, 이 보안 메모리 카드(10)는 대용량 데이터의 쓰기 또는 읽기를 수행하는 경우에, IC 카드 기능(43)에 따른 처리(상호 인증, 키 교환)를 거쳐 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)에 의한 처리를 수행하고, 마지막으로 IC 카드 기능(43)에 의한 종료 처리를 수행한다.
보안 영역 대용량 액세스 기능(21)에 의한 처리에서는 데이터를 버스트 전송하고 있기 때문에, 명령의 왕복 회수의 삭감에 의해 오버 헤드(목적으로 하는 작업에 직접 사용되지 않는 시간)를 줄일 수 있어, 처리의 신속화를 도모할 수 있다. 이 버스트 전송에서는 한 번에 MB(메가바이트) 오더의 데이터를 취급할 수 있어, 이 데이터량의 입력 시간을 수십초 내지 수분으로 단축할 수 있다.
또한, 이 보안 메모리 카드(10)의 IC 카드 기능(43)에 의한 상호 인증이나 키 교환 처리, 및 종료 처리는 물론 APDU에서 규정된 명령으로 수행되지만, 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)에 따른 대용량 데이터의 쓰기/읽기의 처리에 관한 명령에 대해서도 APDU의 범위 내에서 설정함으로써, 기존의 IC 카드의 국제 규격에 수정 없이 대응할 수 있다.
또한, 이 대용량 데이터의 쓰기/읽기 처리에 대하여 전용 명령을 설정하는 것도 가능하며, 이 경우에도 기존의 IC 카드의 국제 규격에 대응하는 단말 장치의 단말기 애플리케이션을 약간 변경하는 것만으로 보안 메모리 카드(10)의 이용이 가능하게 된다.
또한, 세션 키를 이용하여 대용량 데이터의 암호화를 수행함으로써, 대용량 데이터의 이송중의 누설 사고를 방지할 수 있다. 또한, 대용량 데이터의 쓰기나 읽기가 기밀성이 확보된 환경(예를 들면, 보안 메모리 카드의 제조 단계)에서 수행되는 경우에는 세션 키에 의한 암호화는 생략하여도 무방하다.
(제 2 실시예)
본 발명의 제 2 실시예에서는 보안 영역으로의 액세스 권한을 제어부에 부여하는 경우에 예상되는 사고를 회피하기 위한 방책에 대하여 설명한다. 이 설명에서는 도 1의 참조부호를 그대로 사용한다.
제 1 실시예의 방식에서 대용량 데이터의 쓰기/읽기를 수행하는 경우에는, 제어부(20)가 보안 영역(51)의 액세스 권한을 가지고 있는 동안에, 제어부(20)를 통하여 보안 영역(51)으로부터 부정하게 데이터가 읽혀지거나, 보안 영역(51)에 부정하게 데이터가 쓰여지거나, 혹은 제어부(20)로 넘길 보안 영역용 키가 누설되거나 하는 사고가 예상된다.
이러한 사태를 방지하기 위하여, 액세스 권한 부여의 타이밍에 관하여, 실제로 대용량 데이터의 쓰기/읽기가 수행되기 직전에 제어부(20)에 대하여 보안 영역(51)의 액세스 권한을 부여하고, 그 처리가 종료되면 바로 액세스 권한을 무효로 할 필요가 있다.
또한, 예측 못한 사고가 발생하여도 피해의 확대를 방지하기 위하여, 제어부(20)에 대하여, 액세스 가능한 보안 영역(51)의 구역을 한정한 액세스 권한을 부여하도록 할 수도 있다.
도 5는 이 경우의 처리 흐름을 나타내고 있다. IC 카드 기능(43)은 단말기(60)와 상호 인증하여(①), 키 교환을 수행하고(②), 단말기(60)의 액세스 요구에 따라(③), 제어부(20)에 대하여 보안 영역(51)의 지정한 영역(511)으로의 액세스 권한을 위임한다(③').
이 때, IC 카드 기능(43)은 도 4의 흐름에 있어서 파일이나 영역을 지정한 액세스 티켓의 발행을 보안 영역(51)에 요구하고(③-1), 얻어진 티켓을 제어부(20)로 넘긴다.
단말기(60)는 쓰기 요구의 경우, 세션 키로 암호화한 대용량 데이터를 보내고, 제어부(20)의 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)은 순서대로 수신하는 대용량 데이터를 세션 키로 복호화하고, 보안 영역용 키로 암호화하여 보안 영역(51)의 지정 영역(511)에 입력한다(④).
또한, 단말기(60)가 대용량 데이터의 읽기를 요구한 경우에는 제어부(20)의 보안 영역 대용량 액세스 기능(21)이 보안 영역(51)의 지정 영역(511)으로부터 읽기 요구가 있었던 데이터를 읽어 내어, 보안 영역용 키로 복호화한 후 세션 키로 암호화하여 단말기(60)로 보낸다.
그 이후의 처리는 도 3의 경우와 같다.
이와 같이, 제어부(20)에 부여되는 보안 영역(51)의 액세스 권한을 한정하여 지정 영역 이외의 액세스를 금지함으로써, 만일의 사고가 생긴 경우라도 보안 영역(51) 내의 다른 개소에 격납된 데이터의 파괴를 방지할 수 있다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이 제어부의 소프트 웨어(20)와 IC 카드 기능의 소프트 웨어(43)를 하나의 칩(TRM)(40)에 실장하는 경우에는 소프트 웨어(20, 43)간의 내부 통신에 의해 보안 영역(51)의 액세스 권한을 제어부(20)에 위임할 수 있으며, 또한 제어부(20)가 사용하는 암호 엔진은 제어부(20)와 IC 카드 기능(43)에서 공유할 수 있다. 이와 같이 1칩에 실장한 경우에는 제어부 소프트 웨어(20)에 대하여 IC 카드 기능(43) 정도의 하드 웨어 보호가 이루어지기 때문에, 제어부(20)로의 액세스 권한의 위임을 간단하고 안전하게 실시할 수 있다.
한편, 도 7에 나타내는 바와 같이 제어부(20)와 IC 카드 기능(43)을 별도의 칩으로 실현하는 경우에는, 액세스 권한을 위임할 때 IC 카드 기능(43)으로부터 제어부(20)로 넘기는 보안 영역용 키가 칩간 결선의 방수(교신 중인 통신을 제 3자가 수신함)에 의해 누설될 위험성이 있으므로, 이를 막기 위하여 IC 카드 기능(43)과 제어부(20)의 통신을 암호화하는 것이 바람직하다. 이 암호화에는 미리 제조시에 설정된 공통 키를 사용하거나 동적으로 키 교환한 공통 키를 사용한다.
또한, 칩간에 키 정보를 전송하지 않아도 되도록 보안 영역(51)에 기록된 데이터를 보안 영역용 키로서 이용할 수도 있다. 이 경우, 보안 영역(51)에 액세스한 제어부(20)는 보안 영역용 키가 되는 데이터를 판독하고, 그것을 이용하여 대용량 데이터를 암호화하여 보안 영역(52)에 입력한다.
또한, 제어부(20)가 위임된 권한을 부정하게 계속 가지고 있어 보안 영역(51)의 데이터를 개조할 위험도 생각할 수 있다. 이러한 사태를 방지하기 위하여, 보안 영역(51)으로의 액세스 권한을 제어부(20)에 대하여 부여하기 전후에 보안 영역용 키를 변환하는 것이 바람직하다. 도 8은 이 경우의 절차를 나타내고 있다.
먼저, IC 카드 기능(43)은 보안 영역(51)에 격납할 데이터의 암호화에 이용하고 있는 암호 키(A)를 보안 영역용 키(B)로 변환한다. 이 보안 영역용 키(B)로서 세션 키를 이용하여도 무방하다(①). 보안 영역(51)으로부터 대용량 데이터를 읽을 경우에는 암호 키(A)로 암호화되어 있는 보안 영역(51)의 데이터를 복호화하고, 보안 영역용 키(B)로 다시 암호화한다.
다음으로, 제어부(20)에 대하여 보안 영역(51)으로의 액세스 권한을 위임하고 보안 영역용 키(B)를 넘긴다(②). 액세스 권한이 위임된 제어부(20)는 보안 영역(51)에 액세스하여, 대용량 데이터를 입력하는 경우에는 대용량 데이터를 보안 영역용 키(B)로 암호화하여 보안 영역(51)에 입력하고, 또한 대용량 데이터를 읽는 경우에는 보안 영역(51)으로부터 읽은 대용량 데이터를 보안 영역용 키(B)로 복호화한다(③). 대용량 데이터의 쓰기/읽기가 종료하면, IC 카드 기능(43)은 보안 영역용 키(B)를 암호화 키(A)로 되돌리는 변환을 수행하여, 보안 영역(51)에 격납하고 있는 데이터를 암호 키(A)로 다시 암호화한다(④).
그 후에는 제어부(20)가 보안 영역용 키(B)를 이용하여 보안 영역(51)의 데이터에 액세스하고자 하여도 키가 서로 다르기 때문에 데이터 읽기에 실패한다(⑤).
이와 같이, 제어부(20)와 IC 카드 기능(43)을 별개의 칩에 설치한 경우에도 암호 변환에 의해 부정 이용을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에서는 보안 메모리 카드(10)의 보안 영역으로의 대용량 데이터의 쓰기/읽기에 대하여 설명하였으나, 보안 메모리 카드(10)의 내부 비휘발성 메모리(41)가 대용량화한 경우나, IC 카드의 메모리 영역이 대용량화한 경우에는 이들 메모리에 대하여 대용량 데이터의 쓰기/읽기를 수행할 때에도 본 발명을 적용할 수 있다.
이상, 본 발명을 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있다는 것은 당업자에게 있어 자명한 일이다.
본 출원은 2003년 3월 26일 출원된 일본 특허 출원 제 2003-085298호에 기초하는 것으로서, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.
이상의 설명으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 메모리 디바이스는 대용량 데이터의 쓰기/읽기를 단시간에 안전하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 메모리 디바이스는 기존의 IC 카드의 국제 규격에 대하여 높은 적합성을 가지고 있다.

Claims (9)

  1. 전자 기기에 고정적으로 또는 탈착 가능하게 접속되는 메모리 디바이스로서:
    전자 기기로부터 직접 액세스할 수 없는 메모리 영역;
    상기 메모리 영역으로의 액세스를 관리하는 보안 제어부; 및
    전자 기기와 통신하여 상기 전자 기기의 요구를 보안 제어부에 전달하는 디바이스 제어부를 구비하고,
    상기 보안 제어부는 인증한 전자 기기로부터 대용량 데이터의 쓰기, 또는 읽기 요구가 있으면, 상기 디바이스 제어부에 상기 메모리 영역으로의 액세스 권한을 일시적으로 위임하고, 상기 액세스 권한이 위임된 디바이스 제어부는 상기 전자 기기로부터 보내 온 데이터를 버스트 전송하여 상기 메모리 영역에 입력, 또는 상기 메모리 영역으로부터 읽어낸 데이터를 버스트 전송하여 상기 전자 기기로 보내는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보안 제어부는 상기 액세스 권한을 위임하는 상기 디바이스 제어부에 상기 메모리 영역의 데이터의 암호화 또는 복호화에 사용하는 보안 영역용 키를 부여하고,
    상기 디바이스 제어부는 상기 메모리 영역에 입력하는 데이터를 상기 보안 영역용 키로 암호화, 또는 상기 메모리 영역으로부터 읽어 낸 데이터를 상기 보안 영역용 키로 복호화하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 보안 제어부는 상기 보안 영역용 키를 암호화하여 상기 디바이스 제어부로 보내고,
    상기 디바이스 제어부는 상기 보안 영역용 키를 복호화하여 사용하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 보안 제어부는 변환 처리를 실시한 상기 보안 영역용 키를 상기 디바이스 제어부에 부여하고,
    상기 디바이스 제어부에 위임한 액세스 권한을 무효화한 후, 상기 보안 영역용 키를 원래의 상태로 재변환하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 디바이스 제어부는 상기 메모리 영역에 축적된 데이터를 이용하여, 상기 메모리 영역에 입력하는 데이터를 암호화, 또는 상기 메모리 영역으로부터 읽어 내는 데이터를 복호화하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  6. 제 1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보안 제어부는 인증한 상기 전자 기기와 세션 키를 교환하여, 상기 액세스 권한을 위임하는 상기 디바이스 제어부에 상기 세션 키를 부여하고,
    상기 디바이스 제어부는 상기 전자 기기로부터 수신한 데이터를 상기 세션 키로 복호화, 또는 상기 전자 기기에 보내는 데이터를 상기 세션 키로 암호화하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  7. 제 1항 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보안 제어부는 상기 액세스 권한으로서, 상기 메모리 영역의 일부 영역에 한정한 액세스 권한을 위임하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  8. 제 1항, 4항, 6항, 및 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보안 제어부와 상기 디바이스 제어부를 동일 칩 상에 형성한 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
  9. 제 1항 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보안 제어부와 상기 디바이스 제어부를 별개의 칩 상에 형성한 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
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