JPH05290225A

JPH05290225A - 光・ｉｃカードの使用者認証システム

Info

Publication number: JPH05290225A
Application number: JP4118013A
Authority: JP
Inventors: Akira Toda; 明戸田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】光学的に情報の読み取りが可能な光メモリ部
と、中央処理装置を含む集積回路部とを一体化してカー
ド状に構成した光・ＩＣカードの使用者認証システムに
関し、パスワードの秘匿性を高めることにより精度の高
い使用者認証を目的とする。【構成】乱数発生部から発生する乱数データを任意の
暗号化鍵によって所定の暗号化手順で暗号化する暗号化
処理部と、暗号化した乱数データを任意の復号化鍵によ
って所定の復号化手順で復号する復号化処理部と、乱数
発生部から発生する乱数データと復号化処理部で復号し
た乱数データとを照合する照合部とを備え、暗号化鍵お
よび復号化鍵のうちの一方の鍵は予めカード内に記録し
ておき、他方の鍵はカード用端末装置からパスワードと
して入力するようにし、照合部で両乱数データが一致す
るときに入力したパスワードは正当なパスワードである
と認証する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に情報の読み取
りが可能な光メモリ部と、中央処理装置を含む集積回路
部とを一体化してカード状に構成した光・ＩＣカードの
使用者認証システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からカードの表面の一部に磁気的な
記録部を設けたキャッシュカード、クレジットカードお
よびテレホンカードなどカード化された記録媒体が幅広
く使用されている。カードは携帯性の便利さにおいて他
の記録媒体に対し優位性を有しており、この特徴を活か
した用途開発が活発になされている。そこで、カードの
利用分野を広げるために、より大きな記録容量およびよ
り高度な機能がカードに求められ、この要求を満たすた
めに光カードおよびＩＣカードなどが開発されている。

【０００３】光カードは光ディスク技術を応用して情報
をレーザ光で書き込み、この書き込んだ情報を光センサ
を有する読取装置にかけて読み取るもので、約５千万文
字の情報を記録することが出来る。ＩＣカードは半導体
集積回路技術を用いて構成した中央処理装置（ＣＰＵ）
を含む集積回路部（以下、ＩＣモジュール部、という）
がカード内に実装されているカードで、高度な判断、高
速演算、データ処理等のインテリジェント機能を備え、
記録容量は光カードほど膨大ではないが、約８千文字の
情報を記録することが出来る。

【０００４】光カードは情報記録容量が飛躍的に大きい
ばかりでなく、製造工程が簡単で短期間で大量生産がで
きるため低コスト化が図れるという利点を有する反面、
情報記録面を顕微鏡などの簡単な光学系を使用して単に
拡大して見ることにより情報内容を読み取ることがで
き、情報の秘匿性が低いという欠点がある。これに対
し、ＩＣカードは記録情報をＩＣモジュール部のメモリ
に記録し、ＣＰＵの働きによって入出力情報を全て電子
的に処理することができるため、高度な情報秘匿性を得
ることができる反面、製造コストが高く、１枚のカード
に記録できる情報量も光カードに比べると格段に低いと
いう欠点がある。

【０００５】そこで、最近では光カードの大記録容量性
とＩＣカードの情報秘匿性およびインテリジェント性を
考慮して１枚のカードに光メモリ部とＩＣモジュール部
とを一体的に設けた光・ＩＣカードが提案されている。
光・ＩＣカードは１枚のカードで大容量の記録と高い情
報秘匿性とが可能となるので、カルテなどの個人医療記
録管理、貯金通帳などの金銭管理、企業内シークレット
を含む機器保守管理、文書管理など広い範囲に利用する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに広い範囲での利用が可能な光・ＩＣカードでは、正
当な所有者のみが使用しなければ不都合が生じる場合が
ある。従来から、使用者の正当性を判断するために、カ
ードの発行段階で予め所有者の個人情報（以下、パスワ
ード、という）をカード内に記録しておき、使用者がカ
ードの端末装置から入力するパスワードと比較して両情
報が一致すれば正当な使用者と判断し、次の処理、例え
ばキャッシュカードであれば預金の引き出し等の処理を
実行するようになっている。パスワードとしては数桁の
数字からなる暗証番号を用いることが多い。

【０００７】ところが、カード内に記録されているパス
ワードは多少の専門知識を有する者にとっては解読可能
であり、現在の磁気カードでも実際に解読されて悪用さ
れる被害が生じている。ＩＣカードは前述したようにＩ
Ｃメモリ内に記録しておくため、磁気カードや光カード
に比べると高度の秘匿性を保つことができるが、それで
も数桁のパスワードの解読は不可能ではない。

【０００８】そこで、本発明は高度の情報秘匿性が要求
される光・ＩＣカードにおいて、パスワードの秘匿性を
高めることにより精度の高い使用者認証システムを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による光・ＩＣカ
ードの使用者認証システムは、乱数発生部から発生する
乱数データを任意の暗号化鍵によって所定の暗号化手順
で暗号化する暗号化処理部と、暗号化した乱数データを
任意の復号化鍵によって所定の復号化手順で復号する復
号化処理部と、乱数発生部から発生する乱数データと復
号化処理部で復号した乱数データとを照合する照合部と
を備え、暗号化鍵および復号化鍵のうちの一方の鍵は予
めカード内に記録しておき、他方の鍵はカード用端末装
置からパスワードとして入力するようにし、照合部で両
乱数データが一致するときに入力したパスワードが正当
なパスワードであると認証する。

【００１０】この場合、暗号化処理部はカード用端末装
置内に設け、復号化処理部はカード内に設け、暗号化鍵
はパスワードとしてカード用端末装置から入力し、復号
化鍵はカード内に予め記録しておくようにしてもよい。

【００１１】また、使用する暗号方式としては暗号化鍵
および復号化鍵が共に同一の共通鍵暗号方式や暗号化鍵
および復号化鍵が互いに異なる公開暗号方式がある。公
開暗号方式の場合は、予めカード内に記録しておく鍵は
公開鍵とし、パスワードとして入力する鍵は秘密鍵であ
るようにする。

【００１２】

【作用】本発明においては、従来のようにパスワードを
直接比較するのではなく、ランダムに変化する乱数デー
タを暗号化し、この暗号化したデータを再び復号化して
乱数データに戻し、両乱数データの一致を取ることで間
接的にパスワードの正当性を判断している。

【００１３】つまり、本発明は平文を暗号化するときの
暗号化鍵と、暗号文を平文に復号するときの復号化鍵と
が異なれば、正しい暗号化／復号化処理が出来ないこと
に着目し、暗号化鍵（または復号化鍵）はパスワードと
して端末装置から入力し、それと同一の復号化鍵（また
は暗号化鍵）は予めカード内に記録しておき、平文とし
ての乱数データを照合することによって間接的に両鍵の
一致、つまりパスワードの一致を判断している。

【００１４】しかも、平文としてカードの使用毎に変化
する乱数データを用いているので、暗号文もカードの使
用毎に変化し、第三者によるパスワードの解読をさらに
困難なものにしている。

【００１５】また、暗号化鍵と復号化鍵とが異なる公開
鍵暗号方式を使用し、公開鍵はカード内に記録し、秘密
鍵はパスワードとして使用者が入力するようにすれば、
仮にカード内の公開鍵が解読されても、そこから直ちに
はパスワードの解読はできないので、さらに精度の高い
使用者認証が行える。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明で使用する光・ＩＣカード１
の平面図で、プラスチック製のカード基材２上に光メモ
リ部３と集積回路部（ＩＣモジュール部）４とが形成さ
れている。光メモリ部３はレーザ光の照射によって情報
が書き込まれ、弱いレーザ光の反射光によって記録され
ている情報を読み出す大容量の情報記録部で、図２の縦
断面図に示すように、非銀塩パターン層３０に低反射部
３１（反射率５％）が形成され、アルミニウム反射層３
２（反射率８０％）を蒸着して情報記録層としている。
この情報記録層を透明な保護層３３とカード基材層（基
板）３４とで挟持する。保護層３３の表面には、傷が付
くのを防止するために表面硬化層３５が設けられてい
る。

【００１７】光メモリ部３には、カード１の長手方向に
複数のバンドＢがカード１の短手方向に平行に並んで形
成されており、情報領域が構成されるようにフォーマッ
ト化されている。また、各バンドＢには数バイトのデー
タを含むトラックが多数横に並んで形成されており、各
トラックを構成する情報ピットはピットセルと呼ばれる
単位領域毎に低反射部３１の有無または低反射部３１の
位置で２値信号として記録されている。

【００１８】ＩＣモジュール部４は半導体集積回路技術
によって構成したＣＰＵやメモリなどのＩＣチップをプ
リント基板上に組み込み、カード基材２内に埋め込むな
どして装着したもので、カード１の表面にはＩＳＯ（国
際標準化機構）で定めた規格位置に、後述するカード用
端末装置との接続を図る６個の端子Ｃ1 〜Ｃ6 が露出し
ている。この端子Ｃ1 〜Ｃ6 は端末装置からの電源電圧
の供給、端末装置との間のデータ伝送などに使用され
る。

【００１９】図３は、本発明による光・ＩＣカードの使
用者認証システムの一例を示すブロック図である。同図
において、光・ＩＣカード１は前述したように光メモリ
部３およびＩＣモジュール部４を有し、ＩＣモジュール
部４内にはＣＰＵ４０、ＩＣメモリ４１、暗号文を復号
処理する復号化処理部４２、所定のタイミング毎に乱数
データを発生する乱数発生部４３、端子Ｃ1 〜Ｃ6 を含
むコンタクト部４４がそれぞれバス４５を介して接続さ
れている。

【００２０】また、カード用端末装置５は、ＣＰＵ５
０、プログラムメモリ５１、ワーキングメモリ５２など
の通常のコンピュータシステムのほかに、平文を暗号処
理する暗号化処理部５３、カード１の挿入されるカード
リーダライタ部（以下、Ｒ／Ｗ部、という）５４、パス
ワードなどの情報を入力するキーボード部５５、操作手
順などの情報を表示するディスプレイ部５６がそれぞれ
バス５７を介して接続されている。

【００２１】Ｒ／Ｗ部５４は手動または自動によって挿
入・排出されるカード１のコンタクト部４４と結合して
ＩＣモジュール部４へ電源を供給したり、クロック信号
やリセット信号等の制御信号を供給したり、ＩＣモジュ
ール部４および端末装置５間のデータ送受を制御したり
すると共に、内蔵されている光ピックアップ装置によっ
て光メモリ部３に記録されている情報を読み取るように
構成されている。

【００２２】次に、図４に示すシーケンス図を参照し、
カード１を端末装置５に挿入して使用する場合の処理手
順、すなわち本発明による使用者認証手順について説明
する。なお、本実施例では、各カード別に設定されるパ
スワードは予め各カード内のＩＣメモリ４１に記憶され
ているものとする。

【００２３】まず、カード１の使用者が端末装置５のキ
ーボード部５５を操作してパスワードＰを入力すると
（ステップＳ１）、パスワードＰはキーボード部５５か
らバス５７を経て暗号化処理部５３へ転送される。暗号
化処理部５３へは、ＩＣモジョール部４内の乱数発生部
４３から乱数データＲe がＲ／Ｗ部５４を経て供給され
ているので、暗号化処理部５３では、パスワードＰを暗
号化鍵とし、乱数データＲe を平文として所定の暗号化
手順Ｅで暗号データＣ（＝Ｅp(Ｒe ））を生成する（ス
テップＳ２）。

【００２４】次いで、暗号データＣはＲ／Ｗ部５４を経
てＩＣモジュール部４内の復号化処理部４２へ送られ、
ＩＣメモリ４１内に記憶してあるパスワードＰを復号化
鍵として所定の復号化手順Ｄで復号処理され、乱数デー
タＲd （＝Ｄp(Ｃ））として復号される（ステップＳ
３）。

【００２５】復号された乱数データＲd は一時的にＩＣ
メモリ４１内に記憶され、乱数発生部４３から発生して
いる乱数データＲe と照合される（ステップＳ４）。照
合結果は端末装置５へ転送され、両データＲe およびＲ
d が一致していればカード使用者が正当な使用者である
と判断し、次の処理、例えば使用者がデータファイルに
アクセスすることなどを許可する。両データＲe および
Ｒd が一致していなければカード使用者は不正な使用者
であると判断し、次の処理への移行を停止して使用者が
入力したパスワードＰが正しくない旨の表示をディスプ
レイ部５６を通じて行う（ステップＳ５）。

【００２６】なお、乱数発生部４３から発生している乱
数データＲe は、少なくともステップＳ１〜Ｓ４の処理
を実行している間は変化しないものとし、例えば、カー
ド１をＲ／Ｗ部５４に挿入する毎にランダムなデータを
発生するものとする。

【００２７】このように、カード１と端末装置５との間
で送受されるデータは、カード１を使用する毎にランダ
ムに変化する乱数データＲe と、この乱数データＲe を
パスワードＰで暗号化した暗号データＣとであるため、
これらの外部に表れるデータから第三者がパスワードＰ
を知ることは極めて困難である。

【００２８】本実施例で使用する暗号系は暗号化鍵と復
号化鍵とが同一の共通鍵暗号方式と称するもので、代表
的なものに米国標準規格のＤＥＳ（Data Encryption St
andard）暗号およびその改良であるＦＥＡＬ（Fast Dat
a Encipherment Algorithm）暗号がある。暗号内容の詳
細については公知文献（例えば、「暗号と情報セキュリ
ティ」、辻井・笠原編著）に譲るが、両暗号ともアルゴ
リズム公開型暗号であり、ＤＥＳ暗号は平文を２進化し
て６４ビット毎のブロックに区切り、５６ビットの大き
さの鍵で換字と転置とを巧みに繰り返してかき混ぜ、６
４ビットの暗号文を生成するブロック暗号である。鍵は
さらに８ビットのパリティを付加して１ブロック６４ビ
ットで使用する。鍵の数は２⁵⁶通りあるから、理論的に
は解読できるが、実際に解読するには膨大な時間と費用
を要し、実質的には不可能である。

【００２９】ＦＥＡＬ暗号はＤＥＳ暗号を改良して高速
化を図り、暗号化関数によるかき混ぜの程度が優れてい
る点で安全性が高い。この暗号はＤＥＳ暗号がハードウ
ェアによる処理が前提となっているのに対し、プログラ
ムで高速処理が可能な暗号である。この暗号系はクロッ
ク４ＭHzの８ビットμＰで、処理速度５０Ｋb/s 、プロ
グラム規模0.４Ｋバイト程度であり、カードの組み込み
に有利である。

【００３０】次に、図５に示すシーケンス図を参照し、
本発明による使用者認証手順の他の実施例について説明
する。この実施例は、いわゆる公開鍵暗号方式を用いて
パスワードの秘匿性をさらに高めるようにした実施例で
ある。公開鍵暗号方式は暗号化鍵と復号化鍵とが同一の
共通鍵暗号方式に対し、暗号化鍵と復号化鍵とで異なる
鍵を用い、しかも一方の鍵を公開してもよいようにした
暗号系で、代表的なものに３人の発案者の頭文字を取っ
たＲＳＡ（Rivest,Shamir,Adleman)暗号がある。この暗
号は大きな数の素因数分解の困難さに安全性の根拠をお
き、べき乗剰余の計算により暗号化／復号化処理を行う
ものである。

【００３１】暗号化手順Ｅは「Ｃ＝Ｅ（Ｍ）＝Ｍ^emod
ｎ」で表され、復号化手順Ｄは「Ｍ＝Ｄ（Ｃ）＝Ｃ^dmo
d ｎ」で表される。Ｍは平文、Ｃは暗号文である。暗号
化鍵はｅとｎ、復号化鍵はｄとｎで、暗号化鍵ｅとｎは
公開し、復号化鍵ｄは秘密とする。鍵ｅ，ｄ，ｎの決定
は次の手順で行う。２つの大きな素数ｐ，ｑを任意に選び、ｎ＝ｐｑとす
る。（ｐ−１）と（ｑ−１）の最小公倍数Ｌを計算し、Ｌ
と互いに素でＬより小さな任意の整数ｅを求める。ｅｄ＝１（mod Ｌ）を満たすｄを求める。こうして選んだ値ｅ，ｄ，ｎは、全ての平文Ｍに対し、
「Ｍ^edmod ｎ＝Ｍ」が成立する。

【００３２】解読者が暗号文Ｃを解読するには復号化鍵
ｄを知らなければならないが、そのためには秘密の素数
ｐ，ｑを知り、（ｐ−１）と（ｑ−１）の最小公倍数Ｌ
と公開鍵ｅとから「ｄ＝ｅ^-1（mod Ｌ）」を演算し、秘
密鍵ｄを求める必要がある。公開鍵ｎは素数ｐとｑの積
であるから公開鍵ｎが容易に素因数分解できる程度の整
数では暗号にならない。このため、通常はｐとｑを各１
００桁（十進数）程度とし、公開鍵ｎは２００桁程度と
している。こうすれば、１000 ＭＩＰＳの計算機を用い
ても素因数分解に数百万年かかる勘定になり、実質的に
解読は不可能である。

【００３３】本実施例では、暗号化鍵ｅ，ｎのうち鍵ｅ
を秘密鍵とし、復号化鍵ｄ，ｎを公開鍵としている。秘
密鍵ｅは使用者が端末装置５からパスワードとして入力
し、公開鍵ｄ，ｎはカード１内に予め記憶しておく。図
５に示すシーケンス図において、カード１の使用者が端
末装置５のキーボード部５５を操作してパスワードｅを
入力すると（ステップＳ１０）、パスワードｅは暗号化
処理部５３へ転送され、ＩＣメモリ４１から供給される
公開鍵ｎと共に暗号化鍵となり、乱数発生部４３から供
給される乱数データＲe を、所定の暗号化手順Ｅで暗号
化して暗号データＣ（＝Ｒe ^emod ｎ）を生成する（ス
テップＳ１１）。

【００３４】暗号データＣは復号化処理部４２へ送ら
れ、ＩＣメモリ４１内に記憶されている公開鍵ｄ，ｎを
復号化鍵として所定の復号化手順Ｄで復号処理され、乱
数データＲd （＝Ｃ^dmod ｎ）として復号される（ステ
ップＳ１２）。復号された乱数データＲd は一時的にＩ
Ｃメモリ４１内に記憶され、乱数発生部４３から発生し
ている乱数データＲe と照合される（ステップＳ１
３）。照合結果は端末装置５へ転送され、カード使用者
の正当／不正当に応じたデータ処理がなされる（ステッ
プＳ１４）。

【００３５】本実施例によれば、前述の実施例と同様に
カード１と端末装置５との間で送受されるデータは、カ
ード１を使用する毎にランダムに変化する乱数データＲ
e 、この乱数データＲe をパスワードｅで暗号化した暗
号データＣであるため、これらの外部に表れるデータか
らは第三者がパスワードｅを知ることは極めて困難であ
る。

【００３６】また、前述の実施例では、カード１内に記
録されているパスワードＰが第三者に知られてしまうと
不正に使用されるおそれがあるが、本実施例では暗号化
鍵と復号化鍵とが異なるため、仮にカード１内に記録し
てある復号化鍵ｄ，ｎが第三者に知られても、そこから
パスワードである暗号化鍵ｅを知ることは極めて困難で
あり、パスワードのさらなる秘匿性を保つことができ
る。

【００３７】なお、前述の実施例では、復号化処理部お
よび乱数発生部はカード上のＩＣモジュール内に、暗号
化処理部は端末装置内にそれぞれ設置するようにした
が、これらのロジック部は汎用化されているのでカード
上に設置しても、端末装置内に設置しても、あるいは両
方に設置してもよい。

【００３８】また、前述の実施例では、使用者が入力す
るパスワードは暗号鍵として用いるようにしたが、暗号
化されている乱数データを復号する復号化鍵として用い
るようにしてもよい。また、使用する暗号系としては、
前述したＤＥＳ，ＦＥＡＬ，ＲＳＡの各暗号系に限ら
ず、暗号アルゴリズムが公開されている他の暗号系であ
ってもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、カードと端末装置との
間で送受されるデータは、ランダムに変化する乱数デー
タあるいは乱数データをパスワードで暗号化したデータ
であるため、第三者がそこからパスワードを知ることは
極めて困難であり、パスワードの秘匿性を高めることが
でき、精度の高い使用者認証システムを提供することが
可能となる。

【００４０】また、公開鍵暗号方式を用いれば、暗号化
鍵と復号化鍵とが異なるため、仮にカード内に記録して
ある公開鍵（暗号化鍵または復号化鍵）が第三者に知ら
れても、そこから秘密鍵（復号化鍵または暗号化鍵）で
あるパスワードを知ることは極めて困難であり、パスワ
ードのさらなる秘匿性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する光・ＩＣカードの平面図であ
る。

【図２】図１に示す光・ＩＣカードの光メモリ部の部分
断面図である。

【図３】本発明による光・ＩＣカードの使用者認証シス
テムの一実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明による使用者認証手順の一実施例を示す
シーケンス図である。

【図５】本発明による使用者認証手順の他の実施例を示
すシーケンス図である。

【符号の簡単な説明】

１光・ＩＣカード２カード基材３光メモリ部４ＩＣモジュール部５カード用端末装置４０ＣＰＵ４１ＩＣメモリ４２復号化処理部４３乱数発生部４４コンタクト部４５バス５０ＣＰＵ５１プログラムメモリ５２ワーキングメモリ５３暗号化処理部５４カードリーダライタ部（Ｒ／Ｗ部）５５キーボード部５６ディスプレイ部５７バス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乱数発生部から発生する乱数データを任
意の暗号化鍵によって所定の暗号化手順で暗号化する暗
号化処理部と、前記暗号化した乱数データを任意の復号化鍵によって所
定の復号化手順で復号する復号化処理部と、前記乱数発生部から発生する乱数データと前記復号化処
理部で復号した乱数データとを照合する照合部とを備
え、前記暗号化鍵および前記復号化鍵のうちの一方の鍵は予
めカード内に記録しておき、他方の鍵はカード用端末装
置からパスワードとして入力するようにし、前記照合部
で前記両乱数データが一致するときに前記入力したパス
ワードは正当なパスワードであると認証することを特徴
とする光・ＩＣカードの使用者認証システム。
【請求項２】請求項１において、前記暗号化処理部は
前記カード用端末装置内に設け、前記復号化処理部は前
記カード内に設け、前記暗号化鍵は前記パスワードとし
て前記カード用端末装置から入力し、前記復号化鍵は前
記カード内に予め記録しておくことを特徴とする光・Ｉ
Ｃカードの使用者認証システム。
【請求項３】請求項１において、前記暗号化鍵および
前記復号化鍵は共に内容が同一の共通鍵であることを特
徴とする光・ＩＣカードの使用者認証システム。
【請求項４】請求項１において、前記暗号化鍵および
前記復号化鍵は互いに内容の異なる公開暗号系の鍵であ
り、予め前記カード内に記録しておく鍵は公開鍵、前記
パスワードとして入力する鍵は秘密鍵であることを特徴
とする光・ＩＣカードの使用者認証システム。