JPH0547875B2

JPH0547875B2 -

Info

Publication number: JPH0547875B2
Application number: JP61259766A
Authority: JP
Inventors: Masashi Takahashi; Giichi Yorimoto; Shoichi Imaizumi
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1993-07-19
Also published as: JPS63113729A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はICカードに関する。

（従来の技術）近年、ICカードを使つた情報処理システム
（以下、ICカードシステムと記す）が開発されて
いる。ここで、ICカードとは、周知の如く、合
成樹脂等からなるカードにマイクロプロセツサや
メモリ等の半導体集積回路を埋設してなるもので
ある。

ICカードは、磁気カードに比べ、記憶容量、
情報処理能力の面で優れているため、今後、磁気
カードに代つて種々の情報処理に適用されること
が予想される。

ところで、ICカードを使つた情報処理が高い
機密保護を要求される場合、通常の情報処理と同
様、使用権の制限やデータの暗号化を図る必要が
ある。

ICカードに暗号化・復号化機能を設定する場
合、従来は、第１４図に示すように暗号化・復号
化テーブルをCPUの制御プログラム中にデータ
文として内蔵する構成をとつていた。

しかし、ICカードに於いては、物理的にメモ
リの容量に制限があるため、上記の如く、暗号
化・復号化テーブルをもつことにより、その分だ
けユーザの使用可能なエリアが減少するという大
きな問題や解説を困難にするのに充分なサイズの
テーブルを設定することが困難であるといつた問
題が生じていた。

なお、後者の問題については、暗号化方法とし
て公開鍵暗号系であるRSA法、対称鍵方式であ
るDES法を用いれば解決することができるが、
このような方法は、ICカードに使われる現在の
CPUの処理能力及びサポートするRAM容量を考
えた場合、実現性が極めて低いといわざるを得な
い。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は上記の事情に対処すべくなされたも
ので、メモリ使用可能領域に影響を与えず。か
つ、RSA法やDES法等といつたCPUに負担をか
ける方法を採用することなく、解説を困難にする
のに充分なサイズの暗号化・復号化テーブルを設
定することができるICカードを提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの発明は、例え
ば、CPUの処理プログラムそのものを暗号化・
復号化テーブルとして利用するようにしたもので
ある。

（作用）上記のようにCPUプログラムそのものを暗号
化・復号化テーブルとして利用する構成によれ
ば、必要であれば、プログラムメモリの全記憶領
域に渡つてテーブルを設定することができるの
で、充分なサイズのテーブルを得ることができ
る。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳
細に説明する。

第１図は一実施例のICカードを使つたICカー
ドシステムを示すブロツク図である。図に於い
て、１０はICカードであり、２０はこのICカー
ド１０とホストコンピユータ（図示せず）とのイ
ンターフエースを成すリーダ・ライタである。

ICカード１０に於いて、１１はリーダ・ライ
タ２０との間で情報処理を行なうCPUである。
１２は、CPU１１の処理結果の一時格納するデ
ータバツフアである。１３はCPU１１のプログ
ラムを格納するプログラムメモリである。１４は
データメモリ、１５はＩ／Ｏポート、１６はアド
レスデータバスである。

同様に、リーダ・ライタ２０に於いて、２１は
CPU、２２はデータバツフア、２３はプログラ
ムメモリ、２４はデータメモリ、２５，２６は
Ｉ／Ｏポート、２７はアドレスデータバスであ
る。

上記CPU１１は、プログラムメモリ１３に格
納されているCPU１１のプログラムを暗号化・
復号化テーブルとして、リーダ・ライタ２０へ伝
送する暗号文を作るとともに、リーダ・ライタ２
０から送られてきた暗号文を復号する。

なお、リーダ・ライタ２０は、ICカード１０
から送られてきた暗号文を復号したり、ICカー
ド１０に送る暗号文を作るために、データメモリ
２４に、ICカード１０のCPU１１のプログラム
を暗号化・復号化テーブルとして格納している。

ここで、第２図のフローチヤートを参照しなが
ら、ICカード１０の暗号化処理の一実施例を詳
細に説明する。

第２図のステツプＳ１では、CPU１１はデー
タメモリ１４からそのICカード固有のパラメー
タXiを読み出し、保持する。なお、この固有パ
ラメータXiとしては、例えば暗証番号を挙げる
ことができる。

次のステツプＳ２では、CPU１１は乱数RND
を取り込み、保持する。この乱数RNDとしては、
例えば、その日の日付を利用することができる。

次のステツプS3では、CPU１１は固有パラメ
ータXiと乱数RNDから公開鍵Kpを生成する。こ
の公開鍵Kpもデータバツフア１２の所定のアド
レスに書き込まれる。この場合の生成開数は、逆
変換可能な関数であることが必要である。このよ
うな関数としては、例えば、次式(1)に示すような
論理和関数を用いることができる。

Kp＝Xi EXOR RND ……(1) 次のステツプS4では、CPU１１は乱数RNDを
プログラムメモリ１３の読出しアドレスADRに
変換する。この変換は、例えば、次式(2)に従つて
なされる。

ADR＝（RND×２）mod256 ……(2) この式(2)は、プログラムメモリ１３の０番地か
ら255番地に書込まれているデータ列を暗号化・
復号化テーブルとして利用する例を示す。

ステツプS5では、CPU１１はＡ１を書込み開
始アドレスとして、出力すべき平文Ｐ（データ長
LNG）を、データバツフア１２に書き込む。

次のステツプS6では、CPU１１は、オフセツ
トアドレスOFSTをＯに設定する。

次のステツプS7では、CPU11は、データバツ
フア１２上のアドレス（A1＋OFST）から１バ
イト分の平文Ｐを読み出す。また、CPU１１は
プログラムメモリ１３上のアドレスADRからデ
ータＴを読み出す。そして、このデータＴを使つ
て上記平文Ｐを暗号化する。これにより、平文Ｐ
１がバイト分暗号化されたことになる。

上記暗号化も、逆変換可能な関数に従てなされ
る。その一例を次式(3)に示す。

Ｅ＝Ｐ EXOR Ｔ ……(3) ここで、Ｅは暗号文である。

次のステツプS8では、CSU１１は暗号文Ｅと
公開鍵Kpをリーダ・ライタ２０に伝送する。

次のステツプS9では、CPU１１は、オフセツ
トアドレスOFSTを１インクリメントする。

次のステツプS10では、CPU１１は平文Ｐのデ
ータ長LENからオフセツトアドレスOFTを引く。

次のステツプS11では、CSU１１は、ステツプ
S10の減算結果ＳがＯか否かを判定し、Ｏでない
ならば、ステツプS7に戻り、次のバイトを暗号
化する。減算結果ＳがＯならば、平文Ｐの全バイ
ト暗号化されたことになるから、暗号化処理を終
了する。なお、この暗号化処理に於いては、デー
タバツフア１２の読出しアドレスは、オフセツト
アドレスのインクリメントによつて更新され、プ
ログラムメモリ１３の読出しアドレスは詳細は後
述するが、ADRを始点として所定の規則に従つ
て更新されるようになつている。

第３図は上記暗号化を行なうためのCPU１１
のロジツクを示すものである。図に於いて、１１
１は、固有パラメータXiと乱数RNDから先の式
(1)に従つて、公開鍵Kpを生成する公開鍵生成ロ
ジツクである。１１２は、先の式(2)に従つて、乱
数RNDをプログラムメモリ１３の読出しアドレ
スADRに変換する乱数／アドレス変換ロジツク
である。１１３は、読出しアドレスADRに従つ
て暗号化・復号化テーブルからデータを読み出
し、平文Ｐを暗号化する暗号化ロジツクである。

なお、リーダ・ライタ２０に伝送される送信文
Ｘは、ヘツダ部に公開鍵Kpを備え、データ部に
暗号文を備えた構成になつている。

ICカード１０の暗号化処理は上記の如くなさ
れるものである。この処理によつて得られた暗号
文は、リーダ・ライタ２０のCPU２１によつて、
データメモリ２４に格納された暗号化・復号化テ
ーブルに従つて復号される。この復号処理は、リ
ーダ・ライタ２０からICカード１０に送られて
きた暗号文をICカード１０が復号する処理とほ
とんどじである。したがつて、以下の説明では、
復号処理をICカード１０側で説明する。

第４図は、ICカード１０側の復号処理を示す
フローチヤートである。リーダ・ライタ２０から
送られてきた送信文Ｘは、データバツフア１２の
所定の領域に格納されている。第４図のステツプ
S1では、CPU１１は、この領域のうち公開鍵Kp
が格納されているアドレスからこの公開鍵Kpを
読み出し、保持する。

次のステツプS2では、CPU１１は、データメ
モリ１３か固有パラメータXiを読み出し、保持
する。

次のステツプS3では、CPU１１は、ステツプ
Ｓ１で読み出した公開鍵KpとステツプS2で読み
出した固有パラメータXiから次式(4)に従つて乱
数RNDを求める。

RND＝Kp EXOR Xi ……(4) 次のステツプS4では、CPU１１は、先の式(2)
に従つて、乱数RNDをプログラムメモリ１３の
読出しアドレスADRに変換する。

次のステツプS5では、CPU１１は、オフセツ
トアドレスOFSTをＯに設定する。

次のステツプS5では、CPU１１は、プログラ
ムメモリ１３上のアドレス（ADR＋OFST）か
らデータＴを読み出す。

次のステツプS7では、CPU１１は、データバ
ツフア１２のアドレス（A2＋OFST）から１バ
イト分の暗号文Ｅを読み出し、この暗号文Ｅとス
テツプS6で読み出したデータＴを使つて、次式
(5)に従い平文Ｐを出する。

Ｐ＝Ｅ EXOR Ｔ ……(5) なお、上記Ａ２は、送信文Ｘ格納されているデ
ータバツフア１２に於いて、暗号文Ｅの先頭バイ
トが格納されているアドレスを示す。

次のステツプS8では、CPU１１は、データバ
ツフア１２上のアドレス（A2＋OFST）にステ
ツプS7で求めた１バイト分の平文Ｐを書き込む。

次のステツプS10では、CPU１１は、ステツプ
S7に於いて、データバツフア１２から読み出さ
れたデータがエンドオブテキスト（ETX）か否
かを判定し、エンドオブテキスト（ETX）でな
ければ、ステツプS6に戻り、暗号文Ｅの次のバ
イトを復号する。一方、エンドオブテキスト
（ETX）である場合は、全バイトの復号終了した
ことになるので、処理を終了させる。

第５図は復号化のためのCPU１１のロジロク
を示すブブロツク図である。図に於いて、１１４
は公開鍵Kpと固有パラメータXiから先の式(4)に
従つて乱数RNDを生成する乱数生成ロジツクで
ある。また、１１５は暗号文Ｅを復号し、平文Ｐ
を得る復号化ロジツクである。

第６図は、例えば、ICカード１０が送信側で
ある場合のICカード１０の暗号処理とリーダ・
ライタ２０の復号処理を示すものである。また、
第第７図はプログラムメモリ１のデータを模式的
に示すものである。第７図には、16Kビツトのプ
ログラムメモリを示す。

なお、第６図の例では、乱数RNDが16進で6D
(H)であるから、先の式(2)によればプログラムメモ
リ１３の読出しアドレスADRはDA(H)となる。

以上述べたようにこの実施例は、CPU１１の
プログラムそのものを暗号化・復号化テーブルと
して利用するようにしたものである（第８図参
照）。このような構成によれば、必要であれば、
プログラムメモリ１３の全記憶領域に渡つて暗号
化・復号化テーブルを設定することができるの
で、解説を困難にするのに充分なサイズのテーブ
ルを得ることができる。なお、第８図はこの実施
例のプログラムメモリ１３の格納データを先に説
明した第１４図に合わせて示すものである。

ところで、先の第４図ではプログラムメモリ１
３から平文Ｐのデータ長LEN分のデータＴを読
み出すのに、先頭読出しアドレスADRから順次
隣りのアドレスを読んでいく場合を示したが、例
えば、第９図乃至第１１図に示すように読み出し
てもよい。第９図に示すものは、等差数別（等差
４）に従つて読出しアドレスを更新するようにし
たものである。第１０図に示すものは、2ⁿなる等
比数列に従つて読出しアドレスを更新するように
したものである。第１１図に示すものは、次式(6)
で示される乱数系列によつて読出しアドレスを更
新するものである。

T1＝Ｔ＋Fi（RND×10）＋１ ……(6) このようにすれば、プログラムの秘密保持を高
めることができる。

また、先の実施例では、プログラムから読み出
したデータＴと平文Ｐとの排他論理和を取ること
により暗号文Ｅを作る場合を説明したが、例え
ば、第１２図に示すように、平文ＰにデータＴを
加算する８ビツト演算処理を利用したり、第１３
図に示すように、平文Ｐに於いて、データＴの
“１”なるビツトに相当するビツトを反転するビ
ツト転置処理を用いるようにしてもよいことは勿
論である。

さらに、先の実施例では、リーダ・ライタ２０
に伝送する情報にプログラムメモリから読み出し
データＴを使つて所定の処理を施して暗号文Ｅを
作る場合を説明したが、これに限らず、例えばプ
ログラムメモリから読み出したデータをそのまま
暗号文Ｅとして伝送するようにしてもよいことは
勿論である。

［効果］以上述べたようにこの発明によれば、メモリ使
用可能領域を減少させず、しかも、RAS法や
DES法等といつたCPUに負担をかける方法を採
用することなく、解説を困難にするのに充分なサ
イズの暗号化・復号化テーブルを設定することが
できるICカードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を説明する
ために示すICカードシステムの構成ロツク図、
第２図乃至第８図は一実施例の構成及び動作を説
明するための図、第９図乃至第１３図はそれぞれ
この発明の異なる実施例の要部を説明するために
示す図、第１４図は従来の構成を説明するために
示す図である。１０……ICカード、１１……CPU、１２……
データバツフア、１３……プログラムメモリ、１
４……データメモリ、１５……Ｉ／Ｏポート。

Claims

【特許請求の範囲】１マイクロプロセツサやメモリ等の半導体集積
回路を有し、入出力データを暗号化もしくは復号
化すICカードにおいて、情報処理を実行するために前記メモリに格納さ
れている情報処理用プログラム自体をデータの暗
号化・復号化するための暗号鍵・復号鍵となるデ
ータである暗号化・復号化データとし、前記暗号
化・復号化テーブルの暗号鍵・復号鍵に基づき外
部装置へ伝送するための暗号文を作成するととも
に、外部装置から伝送されてきた暗号文を復号す
るように構成したことを特徴とするICカード。