JP6279765B2

JP6279765B2 - 銀行ｐｏｓとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法及び銀行ｐｏｓ

Info

Publication number: JP6279765B2
Application number: JP2016562883A
Authority: JP
Inventors: チーチォンヂャン; イェンウー
Original assignee: Fujian Landi Commercial Equipment Co Ltd
Current assignee: Fujian Landi Commercial Equipment Co Ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2035-01-09
Also published as: JP2017515385A; WO2015158166A1; CN103929297A; CN103929297B

Description

本発明は、暗号化分野に関し、特に、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法及び銀行ＰＯＳに関する。

オンライン決済の絶え間ない発展に伴い、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信で決済するのが、すでにトレンドとなっている。銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとは、有線方式又は無線方式を通じて通信できる。有線方式は、ＵＳＢインターフェースケーブルとオーディオケーブル等とを含む。無線方式は、ＷＩＦＩとｉｂｅａｃｏｎブルートゥースと赤外と音波通信等とを含む。ただし、有線方式の通信は各種ケーブルを通じて接続を行う必要があり、使用が極めて不便であるため、人々に受け入れられない。無線方式の通信は、データ伝播中にインターセプトされやすく、データの秘密保持及び安全性において不利である。よって、無線方式では、伝送するデータを暗号化することが不可欠である。

従来の通信の暗号化アルゴリズムにおいて、ＤＥＳ暗号化アルゴリズムは、１つの成熟したソリューションで、非常に多くの通信技術分野に応用されているが、技術上の開放性及び使用における柔軟性に欠けているため、金融決済分野において使いにくくなっている。

また、ＤＥＳ暗号化アルゴリズムは、複雑で、計算量が大きく、大量のソフト、ハードウェア資源を占用する必要がある。銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルのソフト、ハードウェア資源はいずれも限定的であるため、ＤＥＳ暗号化アルゴリズムを用いて伝送するデータを暗号化すると、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの間のデータ転送速度が大幅に低下する。

モバイル決済分野において決済の便利・迅速及び安全性を強調するため、暗号化の安全性及び信頼性が必要なだけでなく、暗号化及び復号化は、モバイル側のソフト・ハードウェア実現に対する難易度及びデータ転送速度の低下の有無等を考慮しなければならない。よって、従来技術においては、次の問題点が存在している。

従来の銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの無線通信においては、平文で情報を送信すると、情報漏洩の危険性が存在する。

ＤＥＳ暗号化アルゴリズムで銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが伝送するデータストリームについて暗号化を行う効率が低すぎ、パスワードのライフサイクルが短く、演算速度が低く、使用上の柔軟性がなく、モバイルターミナルにおける使用が制限を受ける。

本発明は、上記技術的課題を解決するため、占用するソフト・ハードウェア資源は少なく、通信の伝送速度が高い、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法及び銀行ＰＯＳを提供する。

本発明に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法は、次のステップを含む。
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、共通の一時鍵Ｋmasterを生成する。
前記モバイルターミナルが、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを前記銀行ＰＯＳに送信し、前記モバイルターミナル及び前記銀行ＰＯＳが、各々前記一時鍵Ｋmaster及び前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成する。
前記銀行ＰＯＳ又は前記モバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後伝送暗号文を生成する。
そして、前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、共通の一時鍵Ｋmasterを生成するステップは、
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、ＫＥＹ値Ｋ1を照合するステップと、
前記銀行ＰＯＳが、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を生成し、前記第１乱数ＲＡＮＤ１及び前記第２乱数ＲＡＮＤ２を鍵生成公式に当てはめて一時鍵Ｋmasterを生成するステップと、
前記銀行ＰＯＳが、第３乱数ＲＡＮＤを生成して前記第３乱数ＲＡＮＤを前記モバイルターミナルに送信するステップと、
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、各々前記第３乱数ＲＡＮＤ及びＫ1を鍵生成公式に当てはめてＯＶＬ値を生成するステップと、
前記銀行ＰＯＳが、ＯＶＬ値とＫmasterとの排他的論理和によって一時的な値Ｃを生成し、前記一時的な値Ｃを前記モバイルターミナルに送信するステップと、
前記モバイルターミナルが、受信した前記一時的な値Ｃと前記ＯＶＬ値との排他的論理和によって一時鍵Ｋmasterを生成するステップとを含み、
前記モバイルターミナルが、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを前記銀行ＰＯＳに送信し、前記モバイルターミナル及び前記銀行ＰＯＳが、各々前記一時鍵Ｋmaster及び前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成するステップは、
前記モバイルターミナルが、デバイスのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを前記銀行ＰＯＳに送信してハンドシェイクを行うステップと、
前記ハンドシェイクに成功した場合、前記銀行ＰＯＳが、受信した前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを保存し、第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを前記モバイルターミナルに送信し、さもなければ前記モバイルターミナルがハンドシェイク信号を重複送信するステップと、
前記モバイルターミナル及び前記銀行ＰＯＳが、各々前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ、前記ＯＶＬ値、前記一時鍵Ｋmaster及び前記第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成して暗号鍵Ｋcipherを保存するステップとを含む。

本発明に係る銀行ＰＯＳは、一時鍵Ｋmaster生成モジュールと暗号鍵Ｋcipher生成モジュールと暗号化モジュールとを含む。
前記一時鍵Ｋmaster生成モジュールは、一時鍵Ｋmasterを生成するために用いられる。
前記暗号鍵Ｋcipher生成モジュールは、モバイルターミナルが送信したブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを受信し、前記一時鍵Ｋmaster及び前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成するために用いられる。
前記暗号化モジュールは、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を生成するために用いられる。
そして、前記一時鍵Ｋmaster生成モジュールは、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと第４ユニットと第５ユニットとを含み、
前記第１ユニットは、前記モバイルターミナルとＫＥＹ値Ｋ1を照合するために用いられ、
前記第２ユニットは、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を生成し、前記第１乱数ＲＡＮＤ１及び前記第２乱数ＲＡＮＤ２を鍵生成公式に当てはめて前記一時鍵Ｋmasterを生成するために用いられ、
前記第３ユニットは、第３乱数ＲＡＮＤを生成し、前記第３乱数ＲＡＮＤを前記モバイルターミナルに送信するために用いられ、
前記第４ユニットは、前記第３乱数ＲＡＮＤ及び前記ＫＥＹ値Ｋ1によってＯＶＬ値を生成するために用いられ、
前記第５ユニットは、前記ＯＶＬ値と前記一時鍵Ｋmasterとの排他的論理和によって一時的な値Ｃを生成し、前記一時的な値Ｃを前記モバイルターミナルに送信するために用いられ、
前記暗号鍵Ｋcipher生成モジュールは、第６ユニットと第７ユニットと第８ユニットと第９ユニットとを含み、
前記第６ユニットは、前記モバイルターミナルで送信したデバイスのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ及びハンドシェイク信号を受信するために用いられ、
前記第７ユニットは、前記モバイルターミナルとのハンドシェイクに成功した時、受信した前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを保存して第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを生成して前記モバイルターミナルに送信し、
前記第８ユニットは、前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ、前記ＯＶＬ値、前記一時鍵Ｋmaster及び前記第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成し、前記暗号鍵Ｋcipherを保存する。

本発明に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法では、一時鍵及び暗号鍵の長さが短く、鍵の生成及びデータを暗号化する計算量が小さく、占用するソフト、ハードウェア資源が少なく、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルのデータ伝送速度を効果的に保証し、且つ暗号鍵がモバイルターミナルのブルートゥースアドレスと対応し、暗号鍵の一意性が高い。

本発明の一実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法のフローチャートである。本発明の一実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信方法のフローチャートである。本発明の一実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化装置の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る銀行ＰＯＳの機能ブロック図である。本発明の一実施例における銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法を示す模式図である。本発明の一実施例における銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法を示す模式図である。本発明の一実施形態における鍵生成公式Ｅ₀の鍵生成を示す模式図である。

本発明の銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルは、一時鍵を通じて暗号鍵を生成し、鍵生成中において一部のデータのみを伝送し、生成や暗号化が安全であると共に、暗号化方法アルゴリズムが簡単で、鍵の長さが短く、占用するソフト・ハードウェア資源が少ない。

以下、本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的及び効果を詳細に説明するため、実施形態を組み合わせたと共に添付図面を基に詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１を参照すると、本実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法は、次のステップを含む。
・銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが、共通の一時鍵Ｋ_masterを生成する。
・モバイルターミナルが、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを銀行ＰＯＳに送信し、モバイルターミナル及び銀行ＰＯＳが、各々一時鍵Ｋ_master及びモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成する。
・銀行ＰＯＳ又はモバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後伝送暗号文を生成する。

本実施形態において、一時鍵Ｋ_master及び暗号鍵Ｋ_cipherの長さは、１２８ビットであるため、鍵生成の計算量及び暗号鍵でデータを暗号化した時の計算量を大幅に減らすことができ、よって占用するソフト・ハードウェア資源が少なく、銀行ＰＯＳとモバイルターミナル（銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルのソフトウェア、ハードウェア資源が有限で、複雑な暗号化アルゴリズムを使用すると、通信の伝送速度に著しく影響を及ぼす）の通信のデータ伝送速度が有利である。本実施形態において、モバイルターミナルはスマートフォンであるが、その他の実施形態において、モバイルターミナルはＰＤＡ、タブレット型コンピュータ等のデバイスであってよい。

本実施形態において、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルは、モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ（各モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲは一意である）及び生成した共通の一時鍵Ｋ_masterを通じて暗号鍵を生成し、銀行ＰＯＳと各モバイルターミナルとの通信の暗号鍵Ｋ_cipherが異なる。また、都度通信を行う銀行ＰＯＳとモバイルターミナルのみが同じ暗号鍵Ｋ_cipherを保有させることができ、通信中の暗号化データの伝送安全を効果的に保証する。本実施形態において、モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲは、モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ又はモバイルターミナルその他のブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲとしてもよい。

本実施形態において、生成した共通の一時鍵Ｋ_masterの安全を高め、一時鍵Ｋ_masterがインターセプトされることを防止するため、上記の「銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが、共通の一時鍵Ｋ_masterを生成するステップ」は、具体的には、次のステップを含む。

銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが、ＫＥＹ値Ｋ₁を照合する。ここで、ＫＥＹ値Ｋ₁は、銀行ＰＯＳからモバイルターミナルに送信したものであってもよいし、モバイルターミナルから銀行ＰＯＳに送信したものであってもよく、モバイルターミナル及び銀行ＰＯＳの双方の保有者が対面でチェックする。ＫＥＹ値Ｋ₁チェックは、その他の実施形態において、その他の方式を通じて行うことができ、例えばモバイルのＳＭＳでＫ₁チェックを行ってよい。

銀行ＰＯＳが、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を生成し、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を鍵生成公式に当てはめて一時鍵Ｋ_masterを生成する。ここで、鍵生成公式はＫ_master＝Ｅ₁（ＲＡＮＤ１，ＲＡＮＤ２，１６）であり、Ｅ₁は｛０，１｝^8L'×｛０，１｝¹²⁸×｛１，２．．．．．．１６｝→｛０，１｝¹²⁸→Ａ’ｔ（Ｘ，Ｙ）である。

銀行ＰＯＳが、第３乱数ＲＡＮＤを生成して、第３乱数ＲＡＮＤをモバイルターミナルに送信する。

銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが、各々第３乱数ＲＡＮＤ及びＫ₁を鍵生成公式に当てはめてＯＶＬ値を生成する。ここで、鍵生成公式はＯＶＬ＝Ｅ₁（Ｋ₁，ＲＡＮＤ，１６）であり、Ｅ₁は上記と同じである。

銀行ＰＯＳが、ＯＶＬ値とＫ_masterとの排他的論理和によって一時的な値Ｃを生成し、当該一時的な値Ｃをモバイルターミナルに送信する。

モバイルターミナルが、受信した一時的な値ＣとＯＶＬ値との排他的論理和によって一時鍵Ｋ_masterを生成する。

本実施形態において、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが共同の一時鍵Ｋ_masterを生成するのは、伝送した一時的な値Ｃ及び確認したＫ₁で計算して生成したものであり、鍵生成中、鍵生成部分のデータのみを伝送するため、これらデータがインターセプトされたとしても一時鍵Ｋ_masterの漏洩が起きない。よって、一時鍵Ｋ_masterの安全性が高まる。

本実施形態において、上記の「モバイルターミナルが、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを銀行ＰＯＳに送信し、モバイルターミナル及び銀行ＰＯＳが、各々一時鍵Ｋ_master及びモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成するステップ」は、具体的には、次のステップを含む。

モバイルターミナルが、デバイスのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを銀行ＰＯＳに送信してハンドシェイクを行い、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを送信しながら肯定応答文字Ｋ₂を生成し、肯定応答文字Ｋ₂を銀行ＰＯＳに送信し、モバイルターミナル及び銀行ＰＯＳの保有者が、肯定応答文字Ｋ₂が一致であるかを確認し、一致の場合ハンドシェイクに成功する。

ハンドシェイクに成功した場合、銀行ＰＯＳが、受信したモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを保存し、第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤ_Aをモバイルターミナルに送信し、さもなければモバイルターミナルがハンドシェイク信号を重複送信する。

モバイルターミナル及び銀行ＰＯＳが、各々モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ、ＯＶＬ値、一時鍵Ｋ_master及び第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤ_Aを下記の鍵生成公式Ｅ₀に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成して暗号鍵Ｋ_cipherを保存する。
鍵生成公式Ｅ₀：｛０，１｝¹²⁸×｛０，１｝¹²⁸×｛０，１｝⁹⁶×｛０，１｝⁴⁸→｛０，１｝¹²⁸ _masterA→ＨＡＳＨ（Ｋ_master，ＥＮ＿ＲＡＮＤ_A，ＯＶＬ，ＢＤ＿ＡＤＤＲ，１２）

一時鍵Ｋ_masterの生成中と同様、暗号鍵Ｋ_cipher生成中、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとも一部のデータを伝送し、暗号鍵Ｋ_cipherが容易にインターセプトされず、また各モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲが互いに異なることで、生成した各暗号鍵Ｋ_cipherがいずれも異なり、且つハンドシェイクに成功した銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルの双方のみが暗号鍵Ｋ_cipherを保有する。従って、暗号鍵Ｋ_cipherの安全が更に保証される。

本実施形態において、上記の「銀行ＰＯＳ又はモバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後伝送暗号文を生成するステップ」は、具体的には、次のステップを含む。

銀行ＰＯＳ又はモバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームをデフォルトの長さによって分割する。長さがデフォルトの長さよりも短い又は等しい送信待ちの平文データについては、分割処理を行わない。

分割後の各部分送信待ちの平文データストリームをデータ長とデータタイプとを含む各々異なるデータ構造のデータペイロード内に記入し、各部分送信待ちの平文データストリームの送信待ちの平文データストリームにおける順番をデータペイロードの最上位バイトに記入する。

各データ構造のデータペイロード内の送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とを各々ＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を生成する。

本実施形態において、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとは、ｉｂｅａｃｏｎを通じて通信する。その他の実施形態において、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとは、音波通信、ブルートゥース通信その他の無線通信方式を通じて通信してよい。

ｉｂｅａｃｏｎ通信技術は、アップル社が打ち出した１つの新しい通信方式であり、つまり低消費電力のブルートゥース技術（ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＬｏｗＥｎｅｒｇｙ、略語ｂｌｅ）のブロードキャスト及びスキャン方法を用いて情報の送信及び受信を行い、ブロードキャスト及びスキャンの過程が十分迅速である。そのため、ｉｂｅａｃｏｎ通信方式は、十分便利かつ高効率で、主にショッピングモールの広告プッシュ及び屋内座標測位・ナビゲーション等のセンシティブ情報が及ばない場面に応用され、ブロードキャスト情報を暗号化する必要がなく平文で情報伝達を行うことができる。

本実施形態では、ｉｂｅａｃｏｎ技術通信をモバイルターミナルと銀行ＰＯＳとの通信に応用し、上記暗号化方法を通じて伝送待ちのデータを暗号化するため、ｉｂｅａｃｏｎ通信の利便性が十分発揮されると共に、通信の安全性も確保される。

＜実施形態２＞
図２を参照すると、本実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信方法は、通信伝送のデータが上記暗号化方法で暗号化され、暗号化後、次のステップを更に含む。
・銀行ＰＯＳ又はモバイルターミナルが、伝送待ちの平文データストリームと２進数の暗号鍵Ｋ_cipherビットストリームとをＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を得ると共に暗号化後の伝送暗号文を送信する。
・モバイルターミナル又は銀行ＰＯＳが、受信した伝送暗号文と２進数の暗号鍵Ｋ_cipherビットストリームとをＸＯＲ演算して平文データストリームを生成する。

本実施形態の銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信方法によると、データを暗号化する暗号鍵の長さが短く、アルゴリズムが簡単で、占用するソフト・ハードウェア資源が少ない。そのため、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルのようなソフト・ハードウェア資源が比較的有限で、伝送データが比較的小さい状況において、特に適している。当該通信方法によれば、データ伝送の安全性を保証でき、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの間の伝送速度に影響を及ぼすことがない。

＜実施形態３＞
図３を参照すると、本実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化装置は、モバイルターミナルと銀行ＰＯＳとを含む。銀行ＰＯＳは、第１一時鍵Ｋ_master生成モジュール１０と第１暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール２０と第１暗号化モジュール３０とを含む。モバイルターミナルは、第２一時鍵Ｋ_master生成モジュール４０と第２暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール５０と第２暗号化モジュール６０とを含む。

第１一時鍵Ｋ_master生成モジュール１０及び第２一時鍵Ｋ_master生成モジュール４０は、各々銀行ＰＯＳとモバイルターミナルが共通の一時鍵Ｋ_masterを生成するために用いられる。

第２暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール５０は、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを銀行ＰＯＳに送信して一時鍵Ｋ_master及びモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成するために用いられる。

第１暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール２０は、一時鍵Ｋ_master及びモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成するために用いられる。

第１暗号化モジュール３０及び第２暗号化モジュール６０は、各々銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが送信待ちの平文データストリームと暗号鍵をＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を生成するために用いられる。

＜実施形態４＞
図４を参照すると、本実施形態に係る銀行ＰＯＳは、一時鍵Ｋ_master生成モジュール１００と暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール２００と暗号化モジュール３００とを含む。

一時鍵Ｋ_master生成モジュール１００は、一時鍵Ｋ_masterを生成するために用いられる。

暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール２００は、モバイルターミナルが送信したブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを受信し、一時鍵Ｋ_master及びモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成するために用いられる。

暗号化モジュール３００は、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を生成するために用いられる。

本実施形態において、銀行ＰＯＳが生成した一時鍵Ｋ_masterの安全性を高めるため、一時鍵Ｋ_master生成モジュール１００は、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと第４ユニットと第５ユニットとを含む。

第１ユニットは、モバイルターミナルとＫＥＹ値Ｋ₁とを照合するために用いられる。

第２ユニットは、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を生成し、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を鍵生成公式に当てはめて一時鍵Ｋ_masterを生成するために用いられる。

第３ユニットは、第３乱数ＲＡＮＤを生成し、第３乱数ＲＡＮＤをモバイルターミナルに送信するために用いられる。

第４ユニットは、第３乱数ＲＡＮＤ及びＫＥＹ値Ｋ₁によってＯＶＬ値を生成するために用いられる。

第５ユニットは、ＯＶＬ値とＫ_masterとの排他的論理和によって一時的な値Ｃを生成し、当該一時的な値Ｃをモバイルターミナルに送信するために用いられる。

本実施形態において、暗号鍵Ｋ_cipher生成の安全性を高めるため、暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール２００は、第６ユニットと第７ユニットと第８ユニットと第９ユニットとを含む。

第６ユニットは、モバイルターミナルで送信したデバイスのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ及びハンドシェイク信号を受信するために用いられる。

第７ユニットは、モバイルターミナルとのハンドシェイクに成功した時、受信したモバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを保存して第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤ_Aを生成してモバイルターミナルに送信する。

第８ユニットは、モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ、ＯＶＬ値、一時鍵Ｋ_master及び第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤ_Aを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋ_cipherを生成し、暗号鍵Ｋ_cipherを保存する。

上記を総括すると、本実施形態に係る銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法では、一時鍵及び暗号鍵の長さが短く、鍵の生成及びデータを暗号化する計算量が小さく、占用するソフト、ハードウェア資源が少なく、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルのデータ伝送速度を効果的に保証し、且つ暗号鍵がモバイルターミナルのブルートゥースアドレスと対応し、暗号鍵の一意性が高い。さらに、一時鍵及び暗号鍵の生成中、鍵を生成する一部のデータのみを伝送するため、一時鍵及び暗号鍵の安全性が高い。

以下、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法の実施例を通じて、本発明を具体的に説明する。

本実施例において、銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとは、ｉｂｅａｃｏｎ技術を通じてデータの送信と受信を行う。銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの間の双方向通信を実現するため、モバイルターミナル及びＰＯＳターミナルにブロードキャスト情報を記入するためのブロードキャストインターフェース及びブロードキャスト情報を取得するためのスキャンインターフェースを各々カプセル化し、モバイルターミナル及びＰＯＳターミナルは、いずれもデータブロードキャストスレッド及びデータスキャンスレッドを開き、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルが送信しようとする伝送データをｉｂｅａｃｏｎでブロードキャストするｕｕｉｄ情報内に挿入してデータブロードキャストを行い、ｕｕｉｄ情報をフィルタすることによってブロードキャストをスキャンしてｕｕｉｄ情報内から伝送データを取得する。

図５乃至図７に示すように、本実施例の主なフローは、次の通りである。

ステップ１）銀行ＰＯＳをｉｂｅａｃｏｎのブロードキャスト側に設定し、モバイルターミナルをｉｂｅａｃｏｎのスキャン側に設定し、銀行ＰＯＳ及びモバイルターミナルの双方が共通のＫｅｙ値（Ｋ１）をチェックする。ここで、Ｋｅｙ値については、銀行ＰＯＳ及び情報を受信するモバイルターミナルが対面でチェックできる。

ステップ２）ブロードキャスト側（銀行ＰＯＳ）が、２個の１２８ビットの乱数ＲＡＮＤ１及びＲＡＮＤ２でＫ_masterを算出する。

ステップ３）ブロードキャスト側（銀行ＰＯＳ）が、３個目の乱数ＲＡＮＤを受信側（モバイルターミナル）に送信する。

ステップ４）ブロードキャスト側（銀行ＰＯＳ）が、乱数ＲＡＮＤと現在のｋｅｙ値とでＯＶＬを算出する。

ステップ５）受信側（モバイルターミナル）が、乱数ＲＡＮＤと現在のｋｅｙ値とでＯＶＬを算出する。

ステップ６）ブロードキャスト側（銀行ＰＯＳ）が、ＯＶＬとＫ_masterとの排他的論理和によってＣを生成する。

ステップ７）ブロードキャスト側（銀行ＰＯＳ）が、Ｃを受信側（モバイルターミナル）に伝送する。

ステップ８）受信側（モバイルターミナル）が、ＯＶＬとＣとの排他的論理和によってＫ_masterを生成する（これにより、情報受信側及びブロードキャスト側のＫ_masterのみが同じになることが保証される）。

ステップ９）銀行ＰＯＳをｉｂｅａｃｏｎのスキャン側に設定し、モバイルターミナルをｉｂｅａｃｏｎのブロードキャスト側に設定し、受信側が１つの肯定応答文字Ｋ２及び自分のブルートゥースアドレスをブロードキャスト側に送信してハンドシェイクを行って受信デバイスの適法性を確認し、ブロードキャスト側の肯定応答文字Ｋ２が一致するか否かを待つ（Ｋ２の一致の有無を対面チェックできる）。ブロードキャスト側は正確であることを確認してから暗号化が続行でき、予備のために受信側のブルートゥースアドレスを保存する。ブロードキャスト側が間違いと確認した場合、終了する。

ステップ１０）ハンドシェイクに成功した後、ブロードキャスト側がＥＮ＿ＲＡＮＤＡを受信側に送信する。

ステップ１１）ブロードキャスト側が、暗号化規則Ｅ₀を使用し、受信デバイスのブルートゥースアドレス（ＢＤ＿ＡＤＤＲ）、ＯＶＬ値、暗号鍵Ｋ_master及び１個の乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤＡを入力とし、暗号鍵Ｋ_cipherを出力する。ここで、暗号化規則Ｅ₀は、｛０，１｝¹²⁸×｛０，１｝¹²⁸×｛０，１｝⁹⁶×｛０，１｝⁴⁸→｛０，１｝¹²⁸ _masterA→ＨＡＳＨ（Ｋ_master，ＥＮ＿ＲＡＮＤ_A，ＯＶＬ，ＢＤ＿ＡＤＤＲ，１２）とする。

ステップ１２）受信側が、上記と同樣に暗号化規則Ｅ₀を使用し、受信デバイスのブルートゥースアドレス（ＢＤ＿ＡＤＤＲ）、ＯＶＬ値、暗号鍵Ｋ_master及び１個の乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤＡを入力とし、暗号鍵Ｋ_cipherを出力する。これにより、ブロードキャスト側と受信側とで暗号鍵が一致する。

ステップ１３）ブロードキャスト側が、平文データストリームと２進数の鍵ストリームＫ_cipherとをＸＯＲ演算して暗号化データストリームを生成する。

ステップ１４）ブロードキャスト側が、暗号化データストリームを受信側に送信する。

ステップ１５）受信側が、暗号化データストリームを受信し、暗号化データストリームと２進数の鍵ストリームＫ_cipherとをＸＯＲ演算して平文データストリームを生成する。

以上に述べたのは、あくまでも本発明の実施形態及び実施例であって、本発明の保護範囲は、これら実施形態及び実施例により何ら限定されるものではない。本明細書及び添付図面の内容に基づいて行われる様々な構造又はフローの変更或いは直接的若しくは間接的にその他の関連の技術分野に運用することは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれる。

１０第１一時鍵Ｋ_master生成モジュール
２０第１暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール
３０第１暗号化モジュール
４０第２一時鍵Ｋ_master生成モジュール
５０第２暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール
６０第２暗号化モジュール
１００一時鍵Ｋ_master生成モジュール
２００暗号鍵Ｋ_cipher生成モジュール
３００暗号化モジュール

Claims

銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法であって、
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、共通の一時鍵Ｋmasterを生成するステップと、
前記モバイルターミナルが、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを前記銀行ＰＯＳに送信し、前記モバイルターミナル及び前記銀行ＰＯＳが、各々前記一時鍵Ｋmaster及び前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成するステップと、
前記銀行ＰＯＳ又は前記モバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後伝送暗号文を生成するステップと、
を備え、
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、共通の一時鍵Ｋmasterを生成するステップは、
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、ＫＥＹ値Ｋ1を照合するステップと、
前記銀行ＰＯＳが、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を生成し、前記第１乱数ＲＡＮＤ１及び前記第２乱数ＲＡＮＤ２を鍵生成公式に当てはめて一時鍵Ｋmasterを生成するステップと、
前記銀行ＰＯＳが、第３乱数ＲＡＮＤを生成して前記第３乱数ＲＡＮＤを前記モバイルターミナルに送信するステップと、
前記銀行ＰＯＳ及び前記モバイルターミナルが、各々前記第３乱数ＲＡＮＤ及びＫ1を鍵生成公式に当てはめてＯＶＬ値を生成するステップと、
前記銀行ＰＯＳが、ＯＶＬ値とＫmasterとの排他的論理和によって一時的な値Ｃを生成し、前記一時的な値Ｃを前記モバイルターミナルに送信するステップと、
前記モバイルターミナルが、受信した前記一時的な値Ｃと前記ＯＶＬ値との排他的論理和によって一時鍵Ｋmasterを生成するステップと、
を含み、
前記モバイルターミナルが、ブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを前記銀行ＰＯＳに送信し、前記モバイルターミナル及び前記銀行ＰＯＳが、各々前記一時鍵Ｋmaster及び前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成するステップは、
前記モバイルターミナルが、デバイスのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを前記銀行ＰＯＳに送信してハンドシェイクを行うステップと、
前記ハンドシェイクに成功した場合、前記銀行ＰＯＳが、受信した前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを保存し、第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを前記モバイルターミナルに送信し、さもなければ前記モバイルターミナルがハンドシェイク信号を重複送信するステップと、
前記モバイルターミナル及び前記銀行ＰＯＳが、各々前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ、前記ＯＶＬ値、前記一時鍵Ｋmaster及び前記第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成して暗号鍵Ｋcipherを保存するステップと、
を含むことを特徴とする銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法。
前記銀行ＰＯＳ又は前記モバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後伝送暗号文を生成するステップは、
前記銀行ＰＯＳ又は前記モバイルターミナルが、送信待ちの平文データストリームをデフォルトの長さによって分割するステップと、
分割後の各部分送信待ちの平文データストリームをデータ長とデータタイプとを含む各々異なるデータ構造のデータペイロード内に記入し、前記各部分送信待ちの平文データストリームの送信待ちの平文データストリームにおける順番をデータペイロードの最上位バイトに記入するステップと、
前記各データ構造のデータペイロード内の送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とを各々ＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法。
前記一時鍵Ｋmaster及び前記暗号鍵Ｋcipherの長さは、１２８ビットであることを特徴とする請求項１に記載の銀行ＰＯＳとモバイルターミナルとの通信の暗号化方法。
一時鍵Ｋmaster生成モジュールと暗号鍵Ｋcipher生成モジュールと暗号化モジュールとを含み、
前記一時鍵Ｋmaster生成モジュールは、一時鍵Ｋmasterを生成するために用いられ、
前記暗号鍵Ｋcipher生成モジュールは、モバイルターミナルが送信したブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを受信し、前記一時鍵Ｋmaster及び前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成するために用いられ、前記暗号化モジュールは、送信待ちの平文データストリームと暗号鍵とをＸＯＲ演算して暗号化後の伝送暗号文を生成するために用いられ、
前記一時鍵Ｋmaster生成モジュールは、第１ユニットと第２ユニットと第３ユニットと第４ユニットと第５ユニットとを含み、
前記第１ユニットは、前記モバイルターミナルとＫＥＹ値Ｋ1を照合するために用いられ、
前記第２ユニットは、第１乱数ＲＡＮＤ１及び第２乱数ＲＡＮＤ２を生成し、前記第１乱数ＲＡＮＤ１及び前記第２乱数ＲＡＮＤ２を鍵生成公式に当てはめて前記一時鍵Ｋmasterを生成するために用いられ、
前記第３ユニットは、第３乱数ＲＡＮＤを生成し、前記第３乱数ＲＡＮＤを前記モバイルターミナルに送信するために用いられ、
前記第４ユニットは、前記第３乱数ＲＡＮＤ及び前記ＫＥＹ値Ｋ1によってＯＶＬ値を生成するために用いられ、
前記第５ユニットは、前記ＯＶＬ値と前記一時鍵Ｋmasterとの排他的論理和によって一時的な値Ｃを生成し、前記一時的な値Ｃを前記モバイルターミナルに送信するために用いられ、
前記暗号鍵Ｋcipher生成モジュールは、第６ユニットと第７ユニットと第８ユニットと第９ユニットとを含み、
前記第６ユニットは、前記モバイルターミナルで送信したデバイスのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ及びハンドシェイク信号を受信するために用いられ、
前記第７ユニットは、前記モバイルターミナルとのハンドシェイクに成功した時、受信した前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲを保存して第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを生成して前記モバイルターミナルに送信し、
前記第８ユニットは、前記モバイルターミナルのブルートゥースアドレスＢＤ＿ＡＤＤＲ、前記ＯＶＬ値、前記一時鍵Ｋmaster及び前記第４乱数ＥＮ＿ＲＡＮＤAを鍵生成公式に当てはめて暗号鍵Ｋcipherを生成し、前記暗号鍵Ｋcipherを保存することを特徴とする銀行ＰＯＳ。