JPH0756629B2 - マイクロ回路を有する媒体にロードされたアプリケーションプログラムの管理方法 - Google Patents
マイクロ回路を有する媒体にロードされたアプリケーションプログラムの管理方法Info
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Description
媒体にロードされたアプリケーションプログラムの管理
方法に関する。好ましい使用法では、マイクロ回路を有
する媒体は、他の多数のトランザクションに使用でき
る、いわゆる電子チップカードである。本発明は、その
ようなマイクロ回路をベースとする媒体をカード発行サ
ービスと呼ばれる多数のサービスに使用して、これらの
カードが支持する電子知能を使用して、これらのサービ
スの管理を単純化することを目的とする。
レジットカード等のカードの形態で構成されていること
が多い媒体と、その媒体の表面に設けられて外部と通信
する手段を備える電子回路とを備える。これらの通信手
段は、多くの場合、単純な金属化面であり、また、マイ
クロ回路と接続されており、電気的なコンタクトが可能
である。しかしながら、電気的なコンタクトを有してい
ない電子回路と外部との間を、例えば、電磁気伝送によ
って組織化することも可能である。チップカードに使用
される型のマイクロ回路は、その広い定義では、カード
のドライブ素子であるマイクロプロセッサと、異なる機
能を有するメモリのセットとを備える。従って、このよ
うなマイクロ回路は3つの型のメモリを備えると仮定す
ることができる。しかし、これらのメモリの間の識別が
困難になる点まで、メモリの機能及び技術は融合するこ
とができる。しかしながら、多くの場合スタティックま
たはダイナミック型である作業用ランダムアクセスメモ
リRAMの存在に注目することができる。マイクロ回路
は、また、リードオンリーメモリ、いわゆるROM、す
なわち、アプリケーションプログラムを含むプログラム
メモリを備える。このROMは、通常は、ユーザによっ
て外部からプログラムすることはできず、マイクロ回路
の製造者によってマスクされるか、ROMへのアクセス
を後で禁止する前に書き込みモード(通常、ヒューズを
破壊することによる)でカード発行者によってプログラ
ムされることが必要である。第3の公知のメモリの型
は、電気的に消去可能なプログラム可能なリードオンリ
ーメモリ、例えば、EEPROMまたはフラッシュEP
ROM型である。これらのプログラム可能なメモリによ
って、アプリケーションに関するデータ、すなわち、関
係するアプリケーションのカードの使用数、日付及び時
間、銀行口座からの引き出し額及び日付、及び、より一
般的にはトランザクションに関するデータを入力するこ
とが可能である。ROM及びEPROMは、通常、不揮
発性である。マイクロプロセッサは、通常、ROMから
実行すべき命令を直接読みだすことによって、あるい
は、前もって、これらの命令のRAMへの転送してお
き、このRAM自体からそれらの命令を実行することに
よって、ROMに内蔵されたアプリケーションプログラ
ムを実行することができる。従って、公知の2つの型の
マイクロプロセッサが存在する。第1の型は、ROMに
内蔵された第1の命令によってプログラムの実行を初期
化することのできる命令を有する。第2の型は、転送を
開始することのできる命令を有する。2つの型は、1つ
のマイクロ回路の内部に共存することができる。この場
合、これらの機能の1つは、場合によっては無効にされ
る。
の関係者が識別される。第1にマイクロ回路製造者であ
り、第2にカード発行者であり、最後にカードのユーザ
である。この連鎖の下流に位置する関係者になるほど、
カードの機能が減少する。すなわち、マイクロ回路製造
者にとって、電子マイクロ回路は、潜在的に、全ての可
能な内部プログラミング能力を有する。この能力の存在
は、アクセスを制限するヒューズがどれもまだ破壊され
ていないということが観察されることによって示され
る。しかしながら、ヒューズが全く関与しなくても、製
造者にとって、この潜在能力は、また、マイクロプロセ
ッサに固有のプログラム命令のセットによって制限され
ていないとみることもできる。カード発行者、例えば、
銀行は、彼らが必要とし、客が保持することを望むアプ
リケーションの消去できないプログラミングを製造者に
依頼する。このプログラミングは、ROM内でのマスキ
ングまたは書き込みアクセスヒューズの溶断によって、
及びEPROM型メモリへのソフトウェアのプログラム
ミングによって実施される。このプログラミングの第1
の結果は、マイクロ回路の機能が固定され、その使用が
該当するアプリケーションに限定されることである。し
かしながら、銀行は、カードに他の機能を与えることに
よって、その銀行と客との関係を発展させることを考え
ることがある。その時、製造者の方に戻し、製造者に他
のマスクで他のカードを製造することを依頼することに
よってのみ、それを実行することができる。これは、冗
漫な方法であり、柔軟性に欠けている。
サービス、例えば、社会保健組織、駐車管理会社等が単
一の同一のプログラミング方法を採用しなければならな
いという事実による別の欠点を有する。この同一のプロ
グラミング方法を使用するという事実は、マイクロ回路
にアプリケーションをプログラミングする責任をマイク
ロ回路の製造者が負うということを意味する。他のいず
れの方法も危険性を含んでいる。第1の危険は、サービ
スの1販売者がそのマイクロ回路のプログラミングツー
ルを使用して、他の販売者のサービスを模倣することが
できることである。例えば、駐車管理会社が、不正に、
銀行業務アプリケーションを模倣しようとすることがで
きる。この危険性は、また、製造者の中にも存在する。
製造中、または、未だプログラムされていないマイクロ
回路を発行者に配送中に監視を怠ると、不正な意図を持
つ人物がプログラム可能なマイクロ回路を使用して、一
部分ではあるがカードに機能を与えたり、通常は禁じら
れている機能を付与することができる。これらの欠点を
解消するために、上記のように、製造者にROMにアプ
リケーションをロードさせる方法が既に公知である。ア
プリケーションは、まさに最初から固定され、その後い
かなる手段でも変更することができない。他の公知の可
能性は、プログラム可能なメモリにアプリケーションプ
ログラムをロードして、後段でヒューズを分断すること
によってプログラミングモードでのこれらのメモリへの
アクセスを制限することである。後者の型のプログラミ
ングの方がその使用法により柔軟性があるので、発行者
に好まれていることは理解されよう。にもかかわらず、
また、この作業方法は、他の発行者にとってより危険で
ある。それは、製造者がその回路の潜在的使用法を制限
することはできても、不正な方法によって、これらの制
限を破ることができるからである。
ションがアプリケーション自体を保護することによっ
て、上記の問題を解決することを提案している。そのた
め、このアプリケーションには、カードに固有の暗証コ
ードと、アプリケーションプログラム自体の命令とに基
づいてサインを設定する役目を負う暗号化プログラムが
補足的に含まれている。この暗号化プログラムがアプリ
ケーション自体に含まれていない場合でも、それにもか
かわらず、そのプログラムは存在し、マイクロプロセッ
サによって周期的にトリガされるべきである。その動作
は、アプリケーションの命令に関する。このサインは、
それ自体、カードのデータメモリにロードされる。従っ
て、このサインは、このメモリ内で読み取れる。このよ
うに、このカードは、そのプログラムメモリに暗証コー
ドとサインを内蔵する。カードは、そのプログラムメモ
リ内に、アプリケーションプログラム(このプログラム
の全命令)と、サインを形成したものと同一の暗号化ア
ルゴリズムとを有する。そのアプリケーションは、消去
可能なプログラム可能メモリに格納してもよい。しか
し、暗号化アルゴリズムは、プログラム不可能なリード
オンリーメモリにのみ格納される。このアルゴリズムの
機能は、サインの計算に制限されており、サインのデー
タメモリへの書き込みをすることはできない。カードを
使用する時、使用のたびに、プログラムの命令及び暗証
コードに基づいた新しいサインの計算が、既に記録され
たサインに本当に等しいことを確かめるだけで十分であ
る。これらの条件下では、カードの全部の可能性をカー
ド発行者の裁量に置くことができる。また、それらの誰
も、偶然であれ、不正な意図によってであれ、別のカー
ド発行者のアプリケーションを部分的に模倣することは
できない。カードは、少なくともその全体で模倣されな
ければならない。カードがその全体で模倣された時、そ
の使用は発行者によって割り当てられた使用に従わなけ
ればならないので、それに関する危険性は小さい。シス
テムをより有効に機能させるためには、カードと通信関
係にある読取器に確認方法を付与させることができる。
暗号化アルゴリズムは、アプリケーションプログラムの
命令に含まれた2進数情報要素を連続して考慮する。こ
の命令のシーケンス及び暗証コードによって、サインを
計算する。しかしながら、サインがカードに入力された
時別の2進数シーケンスがまた入力されていたならば、
この暗号化演算の間、読取器からその別の2進数シーケ
ンスを導入して、サインを変更しようとすることができ
る。第1にカードの暗証コードによって、第2に、厳密
に従われるアプリケーションプログラムの命令の制限に
よって、及び、また、カード発行者の作用によって、そ
のアプリケーションが完全に保護されているのが分か
る。カード発行者の作用の場合、サインを変更すること
さえ可能である。この変更は、カード発行者の意志によ
って行われる。例えば、ある日付から経過するにつれ
て、読取器によって導入される2進数シーケンスが異な
るように決定することができる。この2進数シーケンス
を変更する決定に続く読取器へのカードの第1の挿入の
間、読取器は前のサインの存在を確認して、カードが有
効化された後、保護されたプロトコルによって、この読
取器がカードに新しいサインを再プログラムする。その
サインは、後段の確認で使用される。
スとする媒体内のアプリケーションプログラムの管理方
法であって、上記マイクロ回路の暗証コードと上記プロ
グラムのある命令の関数として、暗号サインを形成し、
この暗号サインを上記マイクロ回路のプログラム可能な
メモリにロードし、上記アプリケーションプログラムを
上記マイクロ回路のプログラムメモリにロードし、上記
アプリケーションプログラムの実行中、上記マイクロ回
路のマイクロプロセッサに他の暗号サインを形成させ、
上記の形成された他の暗号サインを記録された上記暗号
サインと比較し、比較の結果によって上記アプリケーシ
ョンプログラムの進行を許可する、ことを特徴とする方
法が提供される。本発明は、添付図面を参照して行う以
下の実施例の説明によってより明らかになろう。但し、
これらの実施例は、本発明を何ら限定するものではな
い。
される管理装置の概略図である。この図には、マイクロ
回路2を内蔵する媒体1が示されている。標準的なアプ
リケーションでは、媒体1はプラスチック製のチップカ
ードであり、マイクロ回路2は電子回路である。マイク
ロ回路2は、外部との通信手段(図示せず)及びランダ
ムアクセスメモリ5、予めプログラミングされたリード
オンリーメモリ6またはプログラム可能メモリ7(この
メモリ7の部分9では書込みは不可能であるが、部分8
では、常に書込み及び読取りが可能である)にロードさ
れたプログラム4の制御下で動作することのできるマイ
クロプロセッサ3を備える。以下、アプリケーションを
リードオンリーメモリ6に格納し、次に、ランダムアク
セスメモリ5にロードして、そのアプリケーションを実
行する場合について説明する。しかしながら、本発明
は、実行されるプログラムをランダムアクセスメモリ5
に転送することなく、それが格納されているメモリ、す
なわち、メモリ6またはメモリ7から直接実行される場
合に適用することができる。この場合、マイクロプロセ
ッサ3は、その内部動作を介して、そのようなメモリ中
の命令をサーチすることができることを知る。本実施例
の場合、動作が開始されると、マイクロプロセッサは、
実行できるプログラムの全部または一部をRAM5にロ
ードする。アプリケーションプログラムのロードのため
に「RAMロード」機能を使用する場合、マイクロプロ
セッサの主プログラムは、本発明の検査動作を実行させ
るために暗号化アルゴリズム型(RSAまたはDES型
アルゴリズム)の別の必須の機能を含んでいる。従っ
て、この機能をなくすることはできない。メモリ7の記
録可能な部分9には、カードの暗証コードが記録されて
いる。この暗証コードは、アプリケーションプログラム
を発行した者によって、カード内に記録される。この暗
証コードは、ディスプレイまたはカードの入力−出力バ
スへの転送用の読出しモードで、アクセスすることはで
きない。内部的にのみアクセス可能である。マイクロプ
ロセッサは、この暗証コードを使用して計算することが
できる。暗証コードは、メモリ7(また、場合によって
はメモリ6)の外部チャネルによって全くアクセスする
ことができない領域10に格納されている。発行者がカー
ドを機能させようとする時、その発行者は、カードに暗
証コードをロードする。発行者は、また、カードの識別
ラベルすなわち識別コードを知っている。これは、製造
番号またはシリアル番号(通し番号)である。さらに、
発行者は、また、マイクロ回路2に導入しようとするプ
ログラム4を知っている。上記の実施例では、このプロ
グラムは、メモリ6の領域12に格納されている。このメ
モリ6の領域11には、RSA型暗号化アルゴリズムが格
納されている。RSA型暗号化アルゴリズムは公知であ
り、リヴェスト アール.エル.(Rivest R.L.) 、シャ
ミール エー.(Shamir A.)及びアドルマン エル.エ
ム.(AdlemanL.M.)による論文「デジタルサイン及びパ
ブリックキークリプトシステムを得る方法(A Method Fo
r Obtaining Digital Signatures And Public-Key Cryp
tosystems)」コミュニケーション オブ ジ エーシー
エム(Communication of the ACM)第21号、1978頁、120
〜126頁に記載されている。
ルゴリズムでも実現できる。特に、同じ目的では、DE
Sとして公知の別のアルゴリズムがある。これらのアル
ゴリズムは、主に、それらに通信された複数のデータ要
素からサインを計算することからなる。本発明では、通
信されたデータ要素は、カードの暗証コードであり、場
合によっては識別コードであるが、結局、プログラム4
のn個の命令である。2進数シーケンスの形態だけがサ
インの計算に考慮されるので、これらの命令は、データ
要素であるとみなされる。しかしながら、暗号化演算の
間、このアルゴリズムにプログラム4の全命令を導入す
る必要はないことに注意しなければならない。例えば、
2つの命令ごとに1つだけ、または、1つだけ、また
は、他の所望の組み合わせのいずれかをとることを決定
することができる。これはRSAアルゴリズムの実行時
に考慮されるべきである。このRSAアルゴリズムは、
実行中、データ要素をとることを命令された位置でこれ
らデータ要素をサーチする。サインを変えなければなら
ない時、カードを受けるように構成された読取器13によ
ってカードに外部からデータ要素を入力するよりむし
ろ、プログラム4のn個の命令に含まれた他の命令また
は同じ命令であはあるが、それらが格納された順序と異
なる順序で取り出された命令に基づいて、新しいサイン
を形成することができる。
のである。カードの条件が決定されている時、例えば、
全ての必要な命令、特に、プログラム4の1〜n個の命
令を備える時、カードの外部でRSAアルゴリズムを実
行することによって、サイン4が計算される。このよう
にして計算されたサインは、好ましくはメモリ7の領域
14にロードされる。領域14は、読取モードで常にアクセ
ス可能である。すなわち、特に、保護する必要がない。
また、書込みモードでさえアクセスすることができる、
すなわち、その内容を不正に変更しても、その結果、ア
プリケーションの予定された使用が失敗することにな
る。サインを形成するためには、また、カードでそれ専
用の暗証コードを使用することができる。このコード
は、この条件付け演算の間、カード内にロードされる。
使用中、カード1を読取器13の差し込み口15に挿入する
と、回路のアクティブ化によって開始される第1の命令
は、場合によっては、作業用メモリ5へのアプリケーシ
ョンプログラムのロードである。このプログラムがメモ
リ5にロードされると、マイクロプロセッサ3は、領域
11に格納された暗号化RSAアルゴリズムによってサイ
ンの形成を非可逆的にオフにする。この動作は、内部で
実行される。マイクロプロセッサ3による内部でのサイ
ンの形成は、第1に、領域10に格納された暗証コード、
場合によってはまた領域16に配置された識別コード、第
2に、メモリ6の領域12またはメモリ5に格納されたプ
ログラムの命令をサーチして、これらのデータ要素につ
いての暗号化演算を実行することからなる。マイクロプ
ロセッサ3がそのサイン形成演算を終了すると、マイク
ロプロセッサは、命令17によって再度非可逆的にメモリ
9の領域14に格納されたサインの読取を開始させる。次
に、この領域14で読み取られたサインをメモリ6の領域
18に格納された比較命令の実行中に、形成されたサイン
と比較する。この比較は、ビットごとに行われる。この
比較が成功か失敗かによって、マイクロプロセッサの動
作を有効化または無効化する信号が生成する。
マイクロ回路が始動した時領域11に含まれた命令によっ
てアルゴリズムを計算し、次に、サインを読取り、最後
に領域16に位置する比較命令を実行することからなる実
行が必要である。これらの3つの動作の後、もちろん、
成功の場合にだけ、作業メモリ5へのプログラムのロー
ドが行われる。従って、この場合、動作を開始した時、
領域11に配置された第1の命令に直接行くようなマイク
ロプロセッサを製造すれば十分である。そうでない場合
は、それらの第1の命令を少なくともRAMの命令11、
17及び18にロードするべきである。プログラムの始動時
に1回確認を実施するよりむしろ、このプログラムの実
行中、例えば、10個の命令を実行するたびに、または、
プログラムの使用を開始させる読取器の許可によってで
さえ、複数の規則的な検査を実施することができる。プ
ログラムとカードの一致は、オペレータによっていかな
る介入もすることなく、内部的に検査できることが分か
る。上記のように、カードは、それが何であれ、外部と
通信できるように設計されている。従って、不正を働こ
うとする者が彼または彼女自身のプログラム(この不正
を働こうとする者が盗もうとする発行者には明らかに有
害なプログラムである)を形成することができる。RS
Aアルゴリズムは公知であり、公にアクセスすることが
可能なので、この不正を働こうとする者は、カードの暗
証コード及び識別コードを知り、彼自身でサインをメモ
リ7にロードし、それによって、この確認及びこの有効
化を実体のないものにすることができるとさえ考えられ
る。この状況を防止するために、カード1が外部と通信
する時、この外部アクセスが、サインを計算するための
マイクロ回路2の命令を、固有な命令である命令に置換
するシステムを備えることが可能である。
用できる。加入テレビシステムでは、ビデオ信号の時間
ベース信号を特定のコード化の関数して各画像線ごとに
時間的に進行または遅延させると考えられる。テレビセ
ットに示されたビデオ信号に何らの作用をしないと、画
像線は互いにずれ、画像はスクランブルになる。各線の
走査の開始時間は、スクランブルに対するその進行また
は遅延に逆に作用する自動処理によって再同期化され
る。この自動処理は、コードワードについての計算アル
ゴリズムを実行する。この計算の結果は、テレビジョン
モードのフレームの遅延及び進行のシーケンスを構成す
る。毎月スクランブルモードが変更され、従って、加入
者のテレビセットの画像のスクランブルを消す場合、各
加入者は、自動処理システムに新しいコードワードを入
力しなければならない。この新しいコートワードは、加
入者が料金を支払うと、テレビネットワーク局によって
加入者に伝送される。この時解決すべき問題は、自動処
理のアルゴリズムの公開性から起きる問題である。加入
者用テレビデコーダを製造する会社は、その自動処理の
動作モードを周期的に変更することを望む。すなわち、
アルゴリズムを変更することを望む。考えられる解決法
は、デコーダ自体を変更することよりむしろ、これらの
マイクロ回路カード内に自動処理の知能を配置すること
である。従って、自動処理の動作モードを変更すること
は、そのカードを変更することを意味する。しかしなが
ら、この解決法はそれ自体ではコストが高いので、本発
明では、無線周波数伝送によって、カードに別のアルゴ
リズムを再ロードすることを計画した。従って、この場
合、実行できるプログラムは、もはや、メモリ6のよう
に読取モードでだけアクセスできるメモリではなく、書
込みモードでさえアクセス可能であるメモリ8のような
メモリにロードされる必要のある状態である。その結
果、ロードされたプログラムは、公になる。従って、プ
ログラムは、好ましくは、消去可能なプログラム可能メ
モリ8にロードされる。サインに使用される暗証コード
は、好ましくは、このサインの形成専用の暗証コードで
ある。この暗証コードは、カードの保持者がこのカード
の使用を有効化するために使用する暗証コードとは異な
ることがある。また、各カード(または同じ識別コード
を有するカードの群)の各プログラムに特定の性質を付
与することができる。
下に説明する。発行者は、無線周波数の電波伝送によっ
て各カードに特定のメッセージを送る。このメッセージ
は、識別コードINと、アルゴリズムの新しい命令NL
と新しいサインSNとを備える。この時、新しいサイン
SNは、必然的に、カードのその製造時の識別コードI
Nに関係する。または、このサインSNは、カードの暗
証コードCSに関係する。そのどちらも関係する場合さ
えある。この時、客側では、カードまたはデコーダのマ
イクロプロセッサの主プログラムは、それによって、修
正を受ける状態になるオプションを含む。この状態で
は、デコーダまたはカードは、識別コードINが認識さ
れるとすぐに修正される。カードの識別コードINが認
識されると、マイクロプロッサはすぐに新しいプログラ
ムNL及び新しいサインSNを受ける。識別コードの認
識は、無線周波数電波によって伝送される識別コードと
カードの存在する識別コードとの比較によって行われ
る。修正プロトコルは、それ自体は固定したプロトコル
であり、修正が終了した時のみマイクロプロセッサが動
作を許可する。この修正が実行されると、カードは、ア
ルゴリズムの新しいプログラムNLと新しいサインSN
を有する。新しいプログラムは、古いプログラムの全部
または一部と取り替えられる。デコーダの機能を有効化
するためには、デコーダがオンに切り換えられた時、カ
ードのマイクロプロセッサは、新しい命令NL、識別コ
ードN及び場合によっては暗証コードCSを考慮して、
新しいサインS'Nを計算する。S'NがSNに等しい
時、有効化が起こる。等しくなければ、デコーダは動作
しない。もちろん、ネットワーク局は、料金を支払わな
い客には、特定のメッセージを送らない。新しいアルゴ
リズムを伝送するためには、1加入者につき 0.1秒の期
間で十分である。 500万の加入者に5日以下の期間で送
ることができる。これは、サービスエリア内に沢山の再
送信器を分布させるならば、更に短くできる。常時放送
を聴取することができるためには、各カードが2つのア
ルゴリズムAn及びAn+1を備え、デコーダが正確なもの
だけを選択することができるように組織化する。ネット
ワークがAn+1に対応する放送信号を送信する時、Anは
無線周波数の電波によってAn+2によって置換される。
である。
を図示している。
Claims (7)
- 【請求項1】 マイクロ回路をベースとする媒体内のア
プリケーションプログラムの管理方法において、上記ア
プリケーションプログラムをロードするときは、上記マ
イクロ回路の暗証コード(10)と上記アプリケーションプ
ログラムの所定の命令の関数として、第1の暗号サイン
を形成し、上記第1の暗号サインを上記マイクロ回路の
プログラム可能なメモリ(14)にロードし、上記アプリケ
ーションプログラムを上記マイクロ回路のプログラムメ
モリ(12)にロードし、上記アプリケーションプログラム
を実行するときは、上記アプリケーションプログラムの
実行の前に、上記マイクロ回路のマイクロプロセッサに
第2の暗号サインを形成させ(11)、 上記第1の暗号サイ
ンを上記第2の暗号サインと比較し(17、18) 、上記第
1の暗号サインと上記第2の暗号サインとが一致したと
き、上記アプリケーションプログラムの進行を許可す
る、ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 上記アプリケーションプログラムは、消
去可能なプログラム可能メモリに格納されることを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 上記暗証コードは上記マイクロ回路にロ
ードされ、この暗証コードは上記暗号サインの形成に使
用されることを特徴とする請求項1または2に記載の方
法。 - 【請求項4】 上記他の暗号サインを形成し、上記アプ
リケーションプログラムが作業用メモリにロードされた
時のみ上記第2の暗号サインを比較することを特徴とす
る請求項2に記載の方法。 - 【請求項5】 最初に上記第2の暗号サインを形成し、
プログラムの実行中、複数回サインを比較することを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 上記の形成された信号を、内部からしか
読み取ることができないマイクロ回路のメモリ領域にロ
ードすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項7】 上記信号は、または、上記カードの識別
コードの関数として形成されることを特徴とする請求項
1〜6のいずれか1項に記載の方法。
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