JPH01126793A

JPH01126793A - 携帯可能電子装置および相互認証方法

Info

Publication number: JPH01126793A
Application number: JP62285904A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kawagishi; 川岸　敏之
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1989-05-18
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JP2549675B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、たとえばクレジットカードなどとして用いら
れる、いわゆるＩＣカードと称される携帯可能電子装置
に係り、特に本装置に対する上位装置としての端末装置
との間で相互認証などを行なうために用いる乱数情報を
生成する乱数生成手段を備えた携帯可能電子装置に関す
る。

（従来の技術）最近、銀行のキャッシュカードやクレジットカードの利
用機会が急激に増えている。それに伴い、カードを悪用
した犯罪も増加する傾向があり、大きな問題となってい
る。これにより、高いセキュリティ性を持つＩＣカード
が非常に注目を集めている。

ＩＣカードは、データを内部のメモリに記憶するため、
データへのアクセス制御を容易に設けることが可能であ
る。また、ＩＣカードは、制御素子（ＣＰＵ）を内蔵す
るため、データの暗号化や暗証情報の内部でのチエツク
といった積極的なセキュリティ機能を実現することも可
能である。

しかしながら、ＩＣカードを用いたシステムにおいて、
ＩＣカードの偽造やＩＣカード用端末装置の偽造に対し
て対策がなされておらず、このためＩＣカードの偽造や
端末装置の偽造に対してシステムの安全性が損われると
いう問題がある。

そこで最近、このようなＩＣカードの偽造や端末装置の
偽造を防止し、システムの安全性を向上させる目的で、
ＩＣカードおよび端末装置がお互いに相手の確認を行な
い、正当と判断したときのみ通信可能とする相互認証方
式が考えられている。

この相互認証には乱数情報（暗号化情報）が用いられて
いる。すなわち、たとえばＩＣカードおよび端末装置に
それぞれ乱数情報を生成する乱数生成手段を設け、お互
いにそれぞれ生成した乱数情報を相手に送信し、これを
受信すると、お互いにそれぞれ受信した乱数情報を復号
化して相手に返送し、返送されてきた復号化情報の内容
により相手の正当性を判断するものである。

さて、ＩＣカード内に設ける乱数生成手段としては、従
来、いわゆるＭ系列を用いたものや、メモリ内に乱数エ
リアを設け、その乱数エリア内のデータを読出し、その
値を転置したり、装置したりするものや、ＤＥＳＳＦＥ
ＡＬ　（Ｆａｓ　ｔｄａｔａ　　　Ｅｎｃｉｐｈｅｒｍ
ｅｎｔＡＬｇｏ　ｒ　ｉ　ｔ　ｈｍ）といったブロック
暗号を用いるものがあった。

第５図にＭ系列を発生する線形フィードバック・シフト
レジスタ方式（ＬＦＳＲ方式）の回路を示し、Ｒは３ビ
ツトのシフトレジスタ、ＸＯＲは排他的論理和回路であ
る。この回路において、シフトレジスタＲの初期値＝Ｒ
（０）−（１，１，１）から始めた場合の乱数列はｒｌ
　１１０１００１Ｊ　　（１≦ｔ≦８）となる。これは
、原始多項式のＨ（ｘ）ｍｘＢ＋ｘ＋１を用いた場合で
あり、この場合の周期は「７」である。

このようにＭ系列を用いた場合、必ず周期があり、線形
性を有するので安全性に劣る。したがって、前述したよ
うな相互認証などに乱数情報を用いる場合、安全性に問
題があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記したように乱数発生手段に周期があり、
前述したような相互認証などに乱数情報を用いる場合、
安全性に劣るという問題点を解決すべくなされたもので
、乱数発生手段に周期性はなくなり、前述したような相
互認証などに乱数情報を用いる場合に安全性が著しく向
上する携帯可能電子装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、外部と通信する通信手段と、データを記憶す
るメモリ部と、これらを制御するための制御部とを有す
る携帯可能電子装置であって、時間情報を発生する時計
手段と、この時計手段から発生する時間情報を入力情報
として乱数情報を生成する乱数生成手段と、この乱数生
成手段で生成された乱数情報を前記通信手段を用いて外
部へ出力する乱数出力手段とを具備している。

（作用）たとえば発生する時間情報を外部から容易に設定変更不
可能な時計手段を設け、この時計手段から発生する時間
情報を乱数生成手段の入力情報として用いることにより
、入力情報は毎回異なることになり、周期性はなくなる
。したがって、たとえば本装置とその上位装置との間で
行なう相互認証などに乱数情報を用いる場合に安全性が
著しく向上し、たとえば本装置の使用者による偽造など
の不正を確実に防止することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第３図は本発明に係る携帯可能電子装置の一例として、
たとえばクレジットカードなどとして用いられる多機能
形のＩＣカードの外観を示している。このＩＣカードは
、オンライン、オフラインのいずれでも使用可能となっ
ている。そして、たとえば複数の口座との取引が可能（
たとえば複数種のクレジットカード、キャッシュカード
として利用可能）な取引機能、年月日情報と時刻情報と
からなる時間情報を表示する時計機能、少なくとも四則
演算を行なう計算機機能、および住所１氏名、電話番号
などを登録したり、それを読出したりする電子メモ帳機
能などを有している。

第３図において、１はカード本体で、たとえば長方形の
厚さの薄いプラスチック板からなる。カード本体１０表
面所定部位には、カード本体１内に埋設された集積回路
（ＩＣ）２と電気的に接続され、オンラインでの使用時
に図示しない端末装置と電気的に通信するためのコンタ
クト部３、入出力データおよび時間情報などを表示する
液晶表示部４、およびキーボード５が設けられている。

また、カード本体１内には、電源供給用のバッテリ６が
埋設されている。

キーボード５には、口座を指定する口座キー７゜８．９
．１０、テンキー１１、四則演算キーとしての加算キー
１２、減算キー１３、除算キー１４、乗算キー１５、小
数点キー１６およびイコールキー１７などが設けられて
いる。

口座キー７は、第１の口座（たとえば第１のクレジット
カード）に対する第１の業務（処理）を指定し、口座キ
ー８は、第２の口座（たとえば第２のクレジットカード
）に対する第２の業務を指定し、口座キー９は、第３の
口座（たとえば第１のキャッシュカード）に対する第３
の業務を指定し、口座キー１０は、第４の口座（たとえ
ば第２のキャッシュカード）に対する第４の業務を指定
するようになっている。

加算キー１２は、液晶表示部４の表示状態などを次に進
めるネクストキーとしても用いられ、減算キー１３は、
液晶表示部４の表示状態などを前に戻すバックキーとし
ても用いられ、小数点キー１６は、ノーキーあるいは終
了キーとしても用いられ、イコールキー１７は、イエス
キーあるいは起動キー（パワーオンキー）としても用い
られるようになっている。

第２図は前記集積回路２の回路構成を示すものである。

すなわち、２１は通信制御回路、２２はリセット制御回
路、２３は電源制御回路□、２４は前記バッテリ６の電
圧が規定値以上であるか否かをチエツクするバッテリチ
エツク回路、２５はクロック制御回路、２６は例えば周
波数がＩＭＨｚのクロックを発生する発振器、２７は全
体的な制御を司る制＃部としてのＣＰＵ　（セントラル
・プロセッシング・ユニット）、２８はマスクＲＯＭな
どで構成されるプログラムメモリ、２９はプログラムワ
ーキング用メモリ、３０はＥＥＦＲＯＭなどの不揮発性
メモリで構成されるデータメモリ（メモリ部）、３１は
処理動作中の計時用などに用いるタイマ回路、３２は年
月日情報と時刻情報とからなる時間情報を発生する時計
回路部、３３は例えば周波数が３２．７６８ＫＨｚのク
ロックを発生する発振器、３４は表示制御回路、３５は
前記液晶表示部４を駆動する表示ドライバ、３６は前記
キーボード５の入力回路としてのキーボードインターフ
ェイス回路、３７は乱数情報（暗号化情報）を生成する
乱数生成部、３８は端末装置（図示しない）から送られ
てきた乱数情報を復号化する復号化部である。

通信制御回路２１、バッテリチエツク回路２４、ＣＰＵ
２７、プログラムメモリ２８、プログラムワーキング用
メモリ２９、データメモリ３０、タイマ回路３１、時計
回路部３２、表示制御回路３４、キーボードインターフ
ェイス回路３６、乱数生成部３７、および復号化部３８
はデータバス３９によって接続されている。

通信制御回路２１は、オンライン時に動作するもので、
端末装置からコンタクト部３を介して供給されるシリア
ルデータをパラレルデータに変換してデータバス３９に
出力し、あるいはデータバス３９から供給されるパラレ
ルデータをシリアルデータに変換してコンタクト部３を
介して端末装置に出力するようになっている。

リセット制御回路２２は、オンライン時に動作するもの
で、端末装置からコンタクト部３を介して供給されるリ
セット信号を受入れ、ＣＰＵ２７の起動を行なうように
なっている。

電源制御回路２３は、オンラインとなった際、所定時間
経過後にバッテリ６による駆動から外部電源（端末装置
からコンタクト部３を介して供給される）による駆動に
切換え、オフラインとなった際１、すなわち外部電源の
電圧が低下した際、外部電源による駆動からバッテリ６
による駆動に切換える制御を行なうようになっている。

クロック制御回路２５は、オフラインの際、キー人力待
機状態時（スタンバイ時）、ＩＭＨｚのクロックを発生
する発振器２６の動作を停止し、かつＣＰＵ２７へのク
ロックの供給も停止し、完全なる停止状態とする。そし
て、この状態において、起動キー１７がオンされると発
振器２６を動作させるとともに、時計回路部３２から出
力される３２．７６８ＫＨｚの時計用クロックをＣＰＵ
２７に供給し、起動キー１７オン後の次のキー操作が行
なわれた際、発振器２６から出力される１Ｍ１’ｌｚの
クロックをＣＰＵ２７に供給するようになっている。ま
た、オンラインの際、リセット制御回路２２からリセッ
ト信号が供給されることにより、端末装置からコンタク
ト部３を介して供給されるクロックをＣＰＵ２７に供給
するようになっている。

プログラムメモリ２８には、取引機能プログラム、時計
機能プログラム、計算機機能プログラム、電子メモ帳機
能プログラム、その他のプログラムなどが記憶されてい
る。ＣＰＵ２７は、プログラムメモリ２８内のプログラ
ムを選択的に実行して処理を行なうことにより、取引機
能、時計機能、計算機機能、電子メモ帳機能などを選択
的に動作させるようになっている。

データメモリ３０には、前述した第１ないし第４の口座
にそれぞれ対応する口座情報が記憶されていて、前記口
座キー７〜１０の押下により対応する口座情報が選択さ
れ、その口座情報に基づき対応する業務が実行されるよ
うになっている。また、データメモリ３０には電子メモ
帳用のエリアがあり、そのエリア内には、住所２氏名、
電話番号などのデータが記憶される。

時計回路部３２は、発振器３３から出力される３２．７
６８ＫＨｚのクロックを分周することにより、１ｓｅｃ
のクロックを発生する分周回路３２１、この分周回路３
２１から発生するクロックをカウントすることにより、
年月日情報と時刻情報とからなる時間情報を発生する第
１および第２時計回路３２２，３２３から構成されてい
る。

第１時計回路３２２は、カード所有者がキーボード５の
操作により時間情報を自由に設定変更可能な表示用の時
計回路である。第２時計回路３２３は、たとえばカード
発行時に任意の時間情報が設定され、その後は特定の手
順によりその操作の正当性が証明されない限り時間情報
を設定変更不可能な時計回路である。この実施例では、
第２時計回路３２３の時間情報は、たとえばカード発行
者が自身のみ使用可能なコマンドにより設定変更可能と
なっている。

表示制御回路３４は、ＣＰＵ２７から供給される表示デ
ータを内部のＲＯＭで構成されるキャラクタジェネレー
タ（図示しない）を用いて文字パターンに変換し、表示
ドライバ３５を介して液晶表示部４に表示するようにな
っている。

乱数生成部３７は、第１図に示すように、第２時計回路
３２３から発生する時間情報を入力情報とし、鍵情報Ｋ
を用いて乱数情報（暗号化情報）を生成する。すなわち
、この乱数生成部３７は、ブロック暗号を利用しており
、そのブロック暗号としてはＤＥＳを用いている（ＤＥ
Ｓ以外のブロック暗号であっても別に問題はない）。Ｄ
ＥＳの入力ブロックは８バイトであるから、入力情報と
して時間情報の「年」を４桁、「月」を２桁、「日」を
２桁、「時」を２桁、「分」を２桁、　′「秒」を４桁
とし、合計１６桁とする。なお、「秒」を２桁として合
計１４桁としても別に問題はない。このように、時間情
報を入力情報として用いることにより、同じ平文人力は
少なくとも１秒間たてば２度と現われることはない。し
たがって、乱数情報も毎回具なることになる。

次に、このような構成において、本ＩＣカードとその上
位装置としての端末装置との間で行なう相互認証の一例
について第４図を参照して説明する。たとえば、本ＩＣ
カードを用いてキャッシュレスショッピングやクレジッ
トを行なう場合、本ＩＣカードを端末装置にセットする
。すると、端末装置はＩＣカードのＣＰＵ２７にスター
ト信号を送信する。スタート信号を受信したＣＰＵ２７
は、第２時計回路３２３から時間情報を読取り、その時
間情報をデータメモリ３０に一時記憶するとともに乱数
生成部３７に供給する。乱数生成部３７は、供給された
時間情報を入力情報とし、鍵情報Ｋを用いて乱数情報を
生成する。この生成された乱数情報は、ＣＰＵ２７によ
って端末装置に送信される。これを受信した端末装置は
、その乱数情報を乱数生成部３７で用いた鍵情報にと同
様な鍵情報Ｋを用いて元の時間情報に復号化し、その復
号化情報（つまり時間情報）をＩＣカードのＣＰＵ２７
に送信する。これを受信したＣＰＵ２７は、その復号化
情報（つまり時間情報）とデ一タメモリ３０に一時記憶
しておいた時間情報とを両者が一致するか否か比較照合
し、その照合結果を端末装置に送信する。ここまでの第
１の過程により、正当なＩＣカードは通信してよい端末
装置か否かの判断を行なうもので、上記照合の結果、一
致が得られれば通信可能状態とする。

ＩＣカードからの照合結果を受信した端末装置は、その
照合結果が不一致であればセットされているＩＣカード
を排出する。照合結果が一致であれば、ＩＣカードと同
様な手段により（あるいは異なった手段でもよい）、内
蔵する時計回路から発生する時間情報を読取り、その時
間情報を一時記憶するとともに、その時間情報を入力情
報として鍵情報Ｋにより乱数情報を生成し、ＩＣカード
のＣＰＵ２７に送信する。これを受信したＣＰＵ２７は
、その乱数情報を復号化部３８に供給する。

復号化部３８は、供給された乱数情報を鍵情報Ｋを用い
て元の時間情報に復号化し、この復号化情報はＣＰＵ２
７によって端末装置に送信される。

これを受信した端末装置は、その復号化情報と一時記憶
しておいた時間情報とを両者が一致するか否か比較照合
する。この照合の結果、不一致であればセットされてい
るＩＣカードを排出し、一致であれば端末装置から図示
しないセンタコンピュータへの通信を可能な状態にする
。このように、ＩＣカードから照合一致の照合結果が送
信されてきてからの第２の過程により、正当な端末装置
は通信してよいＩＣカードか否かの判断を行なう。

このように、第１の過程においてＩＣカードが端末装置
を確認し、第２の過程において端末装置がＩＣカードを
確認する。その結果、お互いに相手を正当と認めたとき
のみ通信可能状態、すなわちデータの交換あるいはデー
タの読み書きを可能にするものである。

［発明の効果コ以上詳述したように本発明によれば、たとえば発生する
時間情報を外部から容易に設定変更不可能な時計手段を
設け、この時計手段から発生する時間情報を乱数生成手
段の入力情報として用いることにより、入力情報は毎回
具なることになり、周期性はなくなり、前述したような
相互認証などに乱数情報を用いる場合に安全性が著しく
向上する携帯可能電子装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を説明するため
のもので、第１図は乱数生成部を説明する図、第２図は
集積回路の回路構成を示すブロック図、第３図はＩＣカ
ードの構成を示す平面図、第４図は相互認証の一例を説
明する図、第５図は従来の乱数生成手段を説明する図で
ある。２・・・・・・集積回路、３・・・・・・コンタクト部
、６・・・・・・バッテリ、２７・・・・・・ＣＰＵ　
（制御部）、２８・・・・・・プログラムメモリ、３０
・・・・・・データメモリ　（メモリ部）、３２・・・
・・・時計回路部、３２１・・・・・・分周回路、３２
３・・・・・・第２時計回路、３３・・・・・・発振器
、３７・・・・・・乱数生成部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　外部と通信する通信手段と、データを記憶する
メモリ部と、これらを制御するための制御部とを有する
携帯可能電子装置であって；時間情報を発生する時計手段と；この時計手段から発生する時間情報を入力情報として乱
数情報を生成する乱数生成手段と；この乱数生成手段で
生成された乱数情報を前記通信手段を用いて外部へ出力
する乱数出力手段とを具備したことを特徴とする携帯可
能電子装置。
（２）　前記時間情報は年月日情報と時刻情報とからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の携帯可
能電子装置。
（３）　前記時計手段の時間情報は、外部から容易に設
定変更不可能なことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の携帯可能電子装置。
（４）　前記時計手段の時間情報は、特定の手順により
その操作の正当性が証明されたときにのみ設定変更可能
なことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の携帯可
能電子装置。
（５）　前記乱数情報は、本装置に対する上位装置との
間で相互認証などを行なうために用いられることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の携帯可能電子装置。