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JPH06125342A - 暗号化キーの識別および交換のための手段 - Google Patents

暗号化キーの識別および交換のための手段

Info

Publication number
JPH06125342A
JPH06125342A JP4272383A JP27238392A JPH06125342A JP H06125342 A JPH06125342 A JP H06125342A JP 4272383 A JP4272383 A JP 4272383A JP 27238392 A JP27238392 A JP 27238392A JP H06125342 A JPH06125342 A JP H06125342A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reader
card
smart card
communication
key
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4272383A
Other languages
English (en)
Inventor
Lena Anvret
アンヴレト レナ
Laszlo Mersich
メーシッヒ ラスロ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Televerket
Original Assignee
Televerket
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Televerket filed Critical Televerket
Publication of JPH06125342A publication Critical patent/JPH06125342A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0838—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these
    • H04L9/0841—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these involving Diffie-Hellman or related key agreement protocols
    • H04L9/0844—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these involving Diffie-Hellman or related key agreement protocols with user authentication or key authentication, e.g. ElGamal, MTI, MQV-Menezes-Qu-Vanstone protocol or Diffie-Hellman protocols using implicitly-certified keys
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3234—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving additional secure or trusted devices, e.g. TPM, smartcard, USB or software token
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04M1/66—Substation equipment, e.g. for use by subscribers with means for preventing unauthorised or fraudulent calling

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  • Control Of Vending Devices And Auxiliary Devices For Vending Devices (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、暗号化された伝送を行うための２つ
の通信装置間における暗号化キーの識別および交換のた
めの手段を提供する。 【構成】手段はスマートカードのためのカードリーダー
を有している。リーダーは、電話機またはファクシミリ
装置等の通信装置に接続される。リーダーは呼び出され
た通信装置におけるもう一方のリーダーと通信する。暗
号化キーの識別および交換のために、必要な計算が、カ
ードリーダーまたはスマートカードによって、アクセス
が制限された保護フィールドにおいてスマートカード上
に記憶されたデータを使用することによって実行され
る。手段は、暗号化キーの標準識別手続きおよび交換に
よって、異なる形式の製品間の相互通信を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、暗号化された伝送を行うため
の２つの通信装置間における暗号化キーの識別および交
換のための手段であって、これらの通信装置に接続され
たリーダーを有するものに関する。各リーダーは、ソフ
トウェアとともに、スマートカードを扱うことができる
リーダーユニットを有している。リーダーは別の通信装
置内の他のリーダーと通信することができる。手段はデ
ータインプット用の組み込みキーボードを有している。
【０００２】
【従来技術】現存する、暗号化のための製品、ファクシ
ミリ装置、電話等は、しばしば通信およびアルゴリズム
に関する標準規格に従っているが、２つの異なる形式の
製品間の相互通信を全く許さない。これらおよび新たな
製品のための安価なアクセサリーは、異なる形式の製品
が、暗号化キーの標準識別手順および交換を通じて通信
することを可能にする。加えて、最新のスマートカード
は、強力なアルゴリズムおよび機密保護の強化を可能と
する手順において使用されている。
【０００３】
【発明の要約】本発明は、暗号化された伝送を行うため
の２つの通信装置間における暗号化キーの識別および交
換のための手段を提供する。本発明によれば、スマート
カードのためのリーダーは各通信装置に接続されてい
る。必要とされる計算は、リーダーまたはスマートカー
ドによって、アクセスの制限された保護フィールドにお
けるスマートカード上に記憶されたデータを用いること
によって実行される。
【０００４】通信装置は、ファクシミリ装置または電話
機であることが好ましい。本発明の別の実施例が、引用
形式請求項において詳細に説明してある。
【０００５】
【本発明の好ましい実施例の詳細な説明】図１におい
て、本発明による手段はネットワーク内、例えば通信シ
ステム内に接続されている。外部装置間には、暗号化さ
れたトラフィックが存在する。外部装置は、電話機また
はファクシミリ装置からなっている。暗号化されたキー
の識別および交換のために、２つのカードリーダーが互
いに通信を行うべく使用される。識別の基礎として、２
つのスマートカードが使用され、これは、かかる識別が
カード（およびその所有者）によって実行されること、
およびこのようなリーダーは機密を要するものを何も含
んでいないことを意味している。
【０００６】リーダーは、電話機に並列に、（図示はし
ない）標準中間プラグを介して通常の電話機ジャックに
接続されている。リーダーは、ソフトウェア機能と共
に、スマートカードを扱うことができるリーダーユニッ
トを有している。リーダーは、デュアルトーンマルチフ
リーケンシー（ＤＴＭＦ）信号法によって、またはモデ
ムを使用することによって通信することができる。加え
て、リーダーは、データインプットのための組み込みキ
ーボードを有している。リーダーの制御は、ＤＴＭＦ信
号法またはモデムを用いて、利用可能な２つの通信チャ
ンネルのいずれかを通じてなされる。
【０００７】また、通信装置およびカードリーダーを１
つのユニットに集積することが可能である。この場合、
ユニットは、単一のキーボードと、スマートカードを差
し込むためのスロットを有している。
【０００８】リーダーは、中央ユニットによって制御さ
れる。カードリーダーの機能を最大限集積するために、
８ビット中央処理ユニットが中央ユニット内に直接組み
込まれている。中央ユニットは、低電流消費を保証する
ＣＭＯＳ技術を用いて形成されている。内部的には、リ
ーダーによって実行されるべき機能に対して十分な２５
６バイトの容量を有するランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）が存在する。マシンコードは、電流消費量および価
格を最小限にするため、プログラム可能読出し専用メモ
リ（ＰＲＯＭ）内に記憶され、あるいは中央ユニット内
に直接マスクプログラムされる。
【０００９】カードリーダーは、１２個のキー、すなわ
ち０〜９の数字キーと、＊および＃の文字キーを有する
組み込みキーボードを備えている。キーボードの外観
は、通常の電話機のキーボードに対応している。キーボ
ードは、インプット情報が漏れる危険性を除去すべく、
中央ユニットに直接接続されている。
【００１０】リーダーユニットは、回路基板上に直接取
り付けることを意図されている。これは、製品の全体的
な大きさおよび価格を最小限にするために重要である。
リーダーユニットは、市場におけるあらゆるスマートカ
ードを扱うことに適合している。リーダーユニットは、
全く受動的であり、単にカードおよび中央ユニットの間
のリンクである。リーダーユニットによって、中央ユニ
ットはカードと通信し、電流供給およびクロックを支援
することができる。種々の供給電圧およびクロック周波
数がカードに供給され、これに依存して、カードが接続
される。
【００１１】基本的な通信は、ＤＴＭＦ信号法を用いて
なされる。リーダーは、ＤＴＭＦ送信機およびＤＴＭＦ
受信機の両方を備えている。転送速度は、通常、１秒あ
たり１０文字（１０×４ビット）である。ＤＴＭＦ受信
機は、通常の通信トラフィックに並列に接続されてお
り、これは、受信機が、ユーザーの電話機および通信ネ
ットワークの両方からデータを受信し得ることを意味し
ている。
【００１２】ＤＴＭＦ信号法は、転送されうるデータ量
に大きな制限を加えるので、リーダーは、また組み込み
モデムを備えている。モデムは、ＣＣＩＴＴ Ｖ．２１
およびＶ．２３に従って通信を処理することができ、１
２００ｂｐｓに及ぶ転送速度を生じさせる。これは、リ
ーダーによって実行されるべき機能に関してより大きな
フレキシビリティをもたらす。
【００１３】リーダーは、また、種々の色の多数の発光
ダイオード（ＬＥＤ）に適合している。これらのＬＥＤ
の機能は以下に説明する。
【００１４】リーダーは低電流消費コンポーネントから
なっているが、最大の電流消費コンポーネントはスマー
トカードである。種々のカードが用いられるので、正確
な電流消費量は計算され得ない。加えて、カードは、電
流消費量が時間につれて変化するように書かれていると
きには、より多くの電流を消費する。電流供給は、電池
またはバッテリーエリミネターによってなされる。９Ｖ
のアルカリ電池を用いて、リーダーを約３〜４時間連続
して作動させることができる。上述の発光ダイオードの
１つが、電池電圧が低く電池の交換が必要なことを示
す。
【００１５】カードがリーダーのリーダーユニットに差
し込まれたとき、リーダーは自動的に作動を開始する。
スマートカードはリーダーからの電流供給に依存してい
るので、リーダーユニットから引き抜かれたとき、アイ
ドル位置にもどる。リーダーが、カードのリーダーユニ
ットへの挿入によって作動を開始したとき、黄色の発光
ダイオードが点灯する。リーダーはカードを調べ、使用
されているスマートカードの形式を識別する。もしカー
ドが受け付けられれば、黄色のＬＥＤは消え、リーダー
は使用の準備をする。これは、リーダーが呼び出された
システムから送信されたＤＴＭＦ信号を受信し始めたこ
とを意味している。もし、リーダーが、カードを受け付
けられる形式のいずれのものでもないと認識すれば、カ
ードは未知の形式のものであるか、または間違った方向
に回転されたものである。そのとき、赤色のＬＥＤが点
灯し、リーダーはカードが引き抜かれるのを待つ。リー
ダーに対する全ての呼び出しは、そのとき応答としてエ
ラーメッセージのみを与える。
【００１６】キーボードを用いることによって、ユーザ
ーは、データをリーダーに対し局所的にインプットする
ことができる。インプットされた情報は、カードに対す
るコマンドのためのデータとして用いられる。インプッ
トされた情報の最も一般的な形式は、カード内で調べら
れる個人コードであるが、別の形式のデータ、例えば暗
号化される情報であることも可能である。キーボード上
のいかなる操作も、電話回線上のクリアテキスト内に送
られることはない。リーダーは、呼び出されたシステム
からのコマンドの後、キーボードからのインプットを受
け付ける。これがまさに生じようとするとき、緑色のＬ
ＥＤが点灯し、データがインプットされようとしている
ことを表示する。インプットは、“＃”という文字で終
了し、緑色のＬＥＤが消える。ＬＥＤが消えたとき、キ
ーボード上のいかなる操作も記憶されないし、回線上を
伝送されることもない。
【００１７】接続されたモードにおいて、リーダーは、
呼び出されたシステムから送られるＤＴＭＦ信号法の形
式のデータ、あるいはモデムを通じたデータを連続的に
受信する。開始文字が検出されたとき、リーダーは、こ
れをコマンドの開始であると認識する。そのとき、通信
装置は回線から切り離され、リーダーはコマンドモード
に移行する。次に、リーダーは、コマンドの終了を表示
するシグナル“＃”を通じてすべてのデータを収集す
る。もし、種々の文字の間に１秒以上の遅延があれば、
コマンドは失われたものとみなされ、リーダーは開始文
字の探索にもどる。すべてのコマンドが受信されたと
き、これらはデコードされた後、実行される。コマンド
が実行された後、リーダーは常に応答を送り返す。その
後、電話機が再び回線に接続され、リーダーは受信にも
どる。しかしながら、モデムが接続されたとき、ユーザ
ーは常に回線から切り離される。リーダーが開始文字を
検出したときから、リーダーがすべての応答を伝送する
まで、黄色のＬＥＤが点灯している。
【００１８】リーダーは、常にＤＴＭＦモードで作動を
開始する、すなわち、呼び出されたシステムからのＤＴ
ＭＦ信号を受信する。コマンドによって、通信チャンネ
ルを切り換え、その代わりにモデムを接続することがで
きる。こうして、多数の種々の操作モード、すなわち、
ＤＴＭＦ信号法および種々の転送速度を有するモデムを
用いた信号法が存在する。モデムの作動モードは、モデ
ム回線上の新たなコマンドによるモデムトラフィックが
継続している間に切り換えられ得る。これは、例えば転
送速度としての１２００／７５ｂｐｓの間の切り換えを
可能にする。コマンドに対する応答は、常に、コマンド
が送られた通信チャンネル上、ＤＴＭＦまたはモデム上
に出される。通信チャンネルまたはモデムの作動モード
の切り換えは、応答が伝送されるまでは生じない。
【００１９】コマンドを送ることによって、リーダー
は、キーボードを通じてのユーザーからのデータを受け
付けるように要求され得る。緑色のＬＥＤが点灯し、イ
ンプットがキーボード上に於いて実行されようとしてい
ることを表示する。インプットは、ユーザーが“＃”の
文字キーを押すことによって終了する。緑色のＬＥＤ
は、インプットが終了したときに消える。ユーザーは、
最大３０秒以内にデータをインプットしなければならな
い。もし、インプットがこの時間内に終了しなければ、
エラーコードが返送される。このコマンドは、通常、接
続されたカードを開くために使用される個人コードを受
け付けるために用いられる。
【００２０】コマンドは、接続されたカードに直接送ら
れる。リーダーは、カードからの応答を待ち、その後、
それを返送する。リーダーは、最大３０秒間、応答を待
っている。この時間が経過してしまうと、エラーコード
が返送される。リーダーは、コマンド長を、十分なデー
タが伝送されるようにするための制御として調べるだけ
である。これ以外に、コマンドのチェックは行われな
い。コマンドが接続されたカードの様式に従っているが
どうかを調べるのは、呼び出されたシステムの仕事であ
る。
【００２１】もし、データがキーボードからインプット
されたならば、これは、特定のコマンドを用いる接続さ
れたカードに送られる。インプットされたデータは、キ
ーボードのバッファに記憶され、コマンドとともにカー
ドに伝送される。この場合、また、データ長のみがキー
ボードバッファ内でチェックされる。カードリーダーの
ソフトウェアは、２つのリーダーが互いに通信できるよ
うに設計され、リーダーはシリアルポートを備えてい
る。このシリアルポートは、暗号化キーの識別および交
換の結果を外部ユニットに送るために使用される。言い
換えれば、リーダーは暗号化を実行するために使用され
るのではなく、キーの交換のためにのみ使用される。
【００２２】手段は、通信における両方のパーティーの
識別を行うことができなければならず、付加的に、シス
テム間で交換される暗号化キーを発生しなければならな
い。識別および暗号化キーは、その後、使用のために外
部装置に送られる。外部装置は、カードリーダーと通常
の非同期シリアルポートを通じて通信する。カードリー
ダーは、このインターフェイスによって制御され、識別
を行う。識別および暗号化キーは、またここに送られ
る。ユーザー（装置）の識別は、スマートカード内に記
憶される。このカードは、カードリーダーのキーボード
を用いて申告されるパスワードによって保護されてい
る。また、カードは識別を計算し調べる場合に使用され
る。
【００２３】あらゆるユーザーは、ＲＳＡ（リベスト−
シャミル−アドルマン（Rivest-Shamir-Adleman)) に準
拠した一対のキー、すなわち１つのオープンキーと１つ
のシークレットキーをもっている。これらのキーは、キ
ーの識別および交換のために使用される。ＲＳＡに準拠
して、キーは以下のようにして選択されることが好まし
い。
【００２４】あらゆるユーザーは、２つの大きな素数ｐ
およびｑを選択し、ｎ＝ｐｑを計算する。〔ｍａｘ
（ｐ，ｑ）＋１，ｎ−１〕の範囲から、新たな数ｄが選
択された後、数ｅが計算される。これらの２つの新たな
数は、暗号化および解読においてｎとともに用いられ
る。ｄは素数であるべきであり、一定の基準に従って選
択される。この場合、選択は、アルゴリズムの強さにと
って重要である。ｅはｅ＝ｉｎｖ（ｄ，φ(n)) (ここで
φはオイラーのφ関数である) によって計算される。ｄ
およびｅは、２つの関数、Ｍ＝Ｃd mod ｎおよびＣ＝Ｍ
e mod ｎ（ここで、Ｍは普通メッセージ、Ｃはその暗号
化された対応物である）を与える。全体的に、これは、
Ｍ＝Ｃd mod ｎ＝( Ｍe mod ｎ) d mod ｎ＝Ｍed mod
ｎ＝．．．＝Ｍ、すなわち２つの関数が互いに逆関数と
なっていることを意味している。これは、一方のキー
（関数）が暗号化のために、他方のキー（関数）が解読
のために使用されることを意味している。これは、通
常、非対称暗号化と呼ばれている。
【００２５】上記２つの関数は、Ｃ＝Ｅ（Ｍ）およびＭ
＝Ｄ（Ｃ）として表される。ここで、ＥおよびＤは、そ
れぞれ個々のユーザーの暗号化および解読の変換（また
はその逆）である。Ｅは配られるのに対し、Ｄは秘密状
態を保持されなければならない。これらの変換（キー）
は共に、ユーザーのスマートカード内に記憶される。加
えて、Ｄはコピーを全く許さないような方法で記憶され
る。
【００２６】さらに、２つのシステム定数ａおよびｑ
が、スマートカード上に記憶される。ａはランダムな数
であり、ｑは強い素数である（ｑ＝２ｐ＋１、ここでｐ
は素数である）。これらの２つの定数は、第２の暗号化
（以下を参照されたい）のキーを計算する場合に使用さ
れる。
【００２７】ユーザーはすべて、カードリーダー証明、
ディジタル識別を有している。この証明は、セミコロン
で分離された４つのテキストフィールドからなってい
る。証明の全体は、ユーザーのスマートカード上に記憶
されている。４つのフィールドを以下に示す。識別 ：英数字からなる任意の長さの列パブリック ＲＳＡ キー ：これは、順次、（上述のよ
うに）２つのフィールドｅおよびｎである。これらの２
つのフィールドは、コンマによって分離された長い１６
進数として記憶される。証明の妥当性のデータ ：これは、ｙｙｙｙ−ｍｍ−ｄｄ
の形式をもったテキストフィールドである。上記の人の署名 ：以下に示したように計算された１６進
数
【００２８】ユーザーの証明は、上述のように、２つの
自己変換Ｄs およびＥs をもつ証明当局で署名される。
Ｅs は、一般的に知られており、本発明の場合には、ユ
ーザーのスマートカード内に存在する。Ｄs は、すべて
のカードに対する署名を発生するために使用されるの
で、秘密状態におかれる。もし証明当局以外の誰かがＤ
s を用いれば、識別の認証がすべて失われてしまう。し
たがって、Ｄs が特定のスマートカード内に記憶され、
パスワードによって保護される。Ｄs は決して読まれえ
ず、パスワードのプロプライエターによって使用される
ことができるだけである。この保護は、今日の技術によ
って可能な最良のものである。ユーザー、例えばＡは、
証明当局に登録されており、署名ＳA ＝Ｄs ( ＭＤ（ユ
ーザーの証明））を受ける。ＭＤは、（署名フィールド
を除く）証明内のフィールドを短い数に圧縮する「メッ
セージダイジェスト」関数である。この関数は、長い
（大量の）数の計算必要性を制限するために用いられ
る。受け取られた署名は、その後、すべてのユーザーが
知っているＥs によって証明され、ユーザーの識別およ
びパブリックキーの認証の証明となる。署名は、証明の
残りのものと共に、ユーザーのスマートカード内に記憶
される。
【００２９】ユーザーＡがユーザーＢと通信するとき、
彼らはそれぞれの識別、パブリックキー並びに彼らの署
名（証明）を交換することによって通信を開始する。そ
の後、Ａは、署名ＳB を調べること、すなわちＥＳ（Ｓ
B ) ＝ＭＤ（Ｂの証明）かどうかを調べることによっ
て、ＢおよびＥB がともに属しているかどうかを調べ
る。Ｂも同様のことを行う。こうして、主張される識別
およびパブリックキーが共に属しているかどうかを調べ
ることが可能である。
【００３０】ＡおよびＢは、その後、普通のテキスト内
に伝送されるランダムな数を選択する。反対側のパーテ
ィーは、そのシークレットキー、すなわちＸ＝Ｄ（Ｒ）
（ここでＲはランダムな数であり、Ｘは結果である）を
用いてこれを暗号化する。暗号化の結果は再び伝送さ
れ、各リーダーは、伝送された証明中にあった他のリー
ダーのパブリックキーを用いてこれを解読する。もし、
解読の後にランダムな数が再び現れれば、リーダーの１
つが、他のリーダーは証明中にあった、パブリックキー
のプロプライエターであることを認識する。証明が、主
張された識別に属することが証明されたとき、識別が証
明されたことになる。
【００３１】最後の段階は、暗号化キーを交換する。各
ユーザーはランダムな数Ｘを発生し、Ｙ＝ａX mod ｑを
計算する。ａおよびｑは、２つのシステム定数であり、
これらは、スマートカード上に記憶される。これらのＹ
は、リーダー間で交換され、リーダーＡは、次にＫ＝Ｙ
B XA mod ｑ＝( ａXB) XA mod ｑ＝ａXBXA mod ｑを
計算する。Ｂが対応する方法でＹA を処理する場合に
は、ＡおよびＢはともに共通のキーＫを共有する。その
とき、このキーは、第２の暗号化における暗号化のため
に使用される。両方のパーティーがキーを発生する際に
必然的に含まれるので、一方のパーティーのキーの開示
は、Ｋを開示するものではない。加えて、各セッション
ごとにＸを変更することによって、２つのセッションは
決して同一のキーを有することはない。
【００３２】種々のパブリックキーが、あらゆる要求に
対して、例えばディレクトリー内における署名を調べる
ために容易に利用可能でなければならない。ディレクト
リーに伴う問題は、ディレクトリーの内容の保護であ
る。もし誰かがパブリックキーを操作して、ディレクト
リーを使用する人を間違ったキーへと誘導することがで
きるならば、この誰かは、あたかも他の誰かであるよう
にふるまうこと、例えば自分自身を隠してしまうことが
できる。操作に対して物理的にかつ論理的に保護された
ディレクトリーによって、ディレクトリーをこれから保
護することが可能である。そのとき、安全な通信チャン
ネルディレクトリーが、たいていの侵入者に対する適当
な保護を与える。
【００３３】しかしながら、よりよい方法は、ディレク
トリー内の情報に、順次ディジタルな署名によって印を
付すことである。これは、証明当局によって署名された
個人レコードによって達成される。これは、当局が実際
に識別の認証を保証する通常の識別を発行する場合と同
様である。この当局は、システムの安全性に対して責任
をもたなければならない。
【００３４】ディレクトリー関数についての上の記述
は、例えばコンピュータネットワークまたは通信が容易
に確立されるような他の環境において極めて良好に働
く。しかしながら、多くの場合、これは不可能である。
例えば２つのファクシミリ装置が互いを識別しようとす
る場合、これらは、互いのパブリックキーに直接アクセ
スしなければならない。これを解決する１つの方法は、
種々のシステムが安全な方法で（例えばスマートカード
内に）局所的に記憶されたキーディレクトリーを有する
ようにすることである。しかしながら、必要な記憶容量
が大きくなりすぎる。しかし、とりわけ、新たなシステ
ムが出現したとき、あるいはいくつかのシステムがキー
／識別を変更したときに問題が生じる。そのとき、すべ
ての局所的なディレクトリーが更新されなければならな
いが、これは時間を要する手続きとなり得る。さらに、
前もって接続することなしに互いに通信しうる２つのシ
ステムに関心がある。両方のシステムは、互いに通信す
るために、共通の証明当局によって承認されることで十
分でなければならない。
【００３５】この問題を解決するための最も簡単な方法
は、システムが、共通の当局によって署名された個々の
識別およびパブリックキーを互いに交換するようにする
ことである。この署名を用いて、種々のシステムが、第
３パーティーと前もってまたは即時に接続することな
く、他のシステムの識別の認証およびパブリックキーを
チェックすることができる。ここで重要なことは、安全
な識別の可能性である。識別の際にいかなる第３パーテ
ィーも含まれないので、識別の手続きは、１００パーセ
ントの確実性をもって、２つのパーティー両方の識別を
確立することができなければならない。すべての「見せ
掛けの」試みが不可能となるようにしなければならな
い。
【００３６】あらゆる形式のスマートカードにおいて、
個人コードを使用してデータフィールドを保護すること
が可能である。これらのデータフィールドは、正当なユ
ーザーによって使用され得るだけであり、スマートカー
ドは、正しいコードを提示したユーザーなしでは、これ
らのフィールドへのアクセスを許可しない。このような
データフィールドにおいて、パブリックキーシステム内
のユーザーの秘密変換のキーを保護することによって、
高い信頼性をもって、この変換を用いて計算されたメッ
セージの認証を推定することが可能である。
【００３７】上述の事に関係する問題は、主として２つ
ある。第１に、カードからキーを読み取りまたは後にそ
れを処理する装置が、操作され得ないようにしなければ
ならない。さらに、この装置は、許容されうる時間内
に、長い数の指数関数および割り算（モジュロ）を計算
するために必要な計算能力を有していなければならな
い。第１の問題は、安全性を有するように形成された装
置、または少なくともユーザーによって、ユーザーが自
己のカードを保護するのと同様に保護された装置によっ
て解決され得る。カードの個人コードは、しばしばこの
装置内のクリアテキストにおいて処理されるので、これ
は別の問題である。しかしながら、計算能力はさらに大
きな問題である。なぜなら、装置の保護は、（カードリ
ーダー内の）カードに相対的に近接して保証され、この
場合に、計算能力がしばしば制限を受けるからである。
【００３８】両方の問題を同時に解決するための１つの
方法は、カードが、キーの保護および計算の両方を処理
するようにすることである。これは、ますますより一般
的となりつつあり、今日、少なくとも２つの形式のスマ
ートカードが存在する。しかしながら、識別方法の選択
に依存して、他の要件がスマートカードに課される。
【００３９】キーの識別および交換を実行するために、
少なくとも５つの、ａX mod ｐの形式の計算が必要であ
る。これら５つの計算はすべて、同一の形式を有してい
る。加えて、このアルゴリズムは、少なくとも２つの異
なる市販のスマートカード内に組み込まれている。しか
しながら、カードは一般的に選択されたａ、ｘおよびｐ
を用いて計算を行う能力が異なっている。たいていの通
常のＲＳＡ計算は、シークレットキー（Ｄ）を用いるも
のであり、この場合ａはｄで、ｐはｎである。この実施
例では、これは５つの計算のうちのただ１つである。別
の場合においては、ｘおよびｂは、ともに全く異なる数
である。
【００４０】カードリーダーは一定のカードを受け付け
るようにプログラムされているので、識別を保護する異
なった方法を選択することが可能である。本発明の最も
好ましい実施例において、スマートカードはすべてのも
のを計算する。この形式のカードにおいては、ＲＳＡキ
ー（ｅ）の秘密部分が安全に記憶される。さらに、モジ
ュロ変数ｎがカードに永久的に記憶され、その結果、カ
ードは、効果的にａe mod ｎ（上述のようにＥi ()）を
実行することができる。付加的に、カードは、ＲＳＡア
ルゴリズムに対する一般的な引き数を与えられ得る。カ
ードは、ＲＳＡによって計算するように特に設計されて
いるので、これは、全般的に見られる最も高速の方法で
ある。１つの計算に最大１秒かかると仮定することがで
きる。よって、暗号化キーの識別および交換のすべての
段階を実行するには最大限５秒かかる。
【００４１】カードがＲＳＡアルゴリズムに対する一般
的な引き数を用いて計算することができない場合には、
リーダーは、それに組み込まれた、Ｅi ()以外のすべて
を計算するためのアルゴリズムを使用しなければならな
い。これは、安全性の低下を意味するものではない。な
ぜなら、正確にＥi ()は、安全性の観点から重要な唯一
のものだからである。しかしながら、これは、効率の低
下を意味する。カードリーダー内におけるＲＳＡ計算に
は、約１０秒かかる。この場合、５つの計算のうちの３
つの計算が、リーダーによって実行されなければならな
いから、手続きをすべて実行するには約３５秒かかる。
【００４２】カードが全くＲＳＡを用いて計算すること
ができない場合には、リーダーはすべての計算を処理し
なければならない。カード内に永久的に記憶された変数
（ｎおよびｐ）は、この方法において、カードに記憶さ
れたデータとして読み出される。リーダーは、Ｅi ()を
計算する際にカードからこれらの変数を読み出す。これ
は、安全性の実質的な低下を意味する。なぜなら、カー
ドの識別はこの方法において操作され得るからである。
カードおよびそのデータは、しかしながら、カードのパ
スワードによって依然として保護されている。これは、
また最も効率の低い方法である。暗号化キーの識別およ
び交換のためのすべての手続きを実行するには、約５０
秒を要し、これはいらいらするほど遅いものとして経験
される。これの長所は、いずれのスマートカードも、こ
の方法において使用可能であることである。
【００４３】リーダーが使用されうるようにするため、
スマートカードをリーダーに差し込むことによってリー
ダーが作動されなければならない。キーボードを用い
て、パスワードが、オープンされたカードにインプット
される。その後、リーダーはシリアルポートを通じてま
たは電話回線上のＤＴＭＦ信号としてコマンドを受信す
るための準備をする。コマンドがシリアルポートを通じ
て入力される場合には、リーダーは他のリーダーの識別
に対する主導権をとる。電話回線からのコマンドは、他
方のリーダーが主導権をとっている結果である。
【００４４】カードリーダーは、シリアルポートを備え
ている。このシリアルポートは、非常に簡単な構成を有
しており、９６００ｂｐｓで非同期的に、８データビッ
ト、かつパリティなしでデータを送受信することができ
る。装置は、リーダーを制御し、暗号化キーの識別およ
び発生を実行させる。両方の動作は同時に行われるの
で、リーダーに対する装置のコマンドがただ１つだけ存
在する。リーダーは、他方のリーダーと通信すると同時
に、装置にステータスメッセージを伝送し、また暗号化
キーの識別および発生の後にはその結果を伝送する。
【００４５】２つのリーダー間において、通信は、ＤＴ
ＭＦ信号法およびモデム伝送によって達成される。ＤＴ
ＭＦ信号法は、最初の接続をしょうじさせるために使用
される。主導権をとるリーダーは、ＤＴＭＦシーケンス
“Ａ６６＃”を伝送する。他方のリーダーは、シーケン
ス“Ｂ６６＃”で応答する。このとき、両方のリーダー
は、モデム通信に切り換えられる。モデムモードにおい
て、暗号化キーの識別および交換が実行される。最初に
主導権をとったリーダーは、モデムモードにおける伝送
を開始する。その後、リーダーは、すべての手続きが実
行されるまで互いに交互に通信を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】ネットワーク内に接続された、本発明による手
段のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｋ 17/00 Ｌ 7459−5Ｌ 19/073 Ｇ０９Ｃ 1/00 8837−5Ｌ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 暗号化された伝送を行う２つの通信装置
    間における暗号化キーの識別および交換を行うための手
    段であって、 スマートカードのためのリーダーが前記通信装置のそれ
    ぞれに接続され、前記リーダーまたは前記スマートカー
    ドが、アクセスが制限される保護フィールドにおいて前
    記スマートカード上に記憶されたデータを用いることに
    よって、必要な計算が実行されるものであることを特徴
    とする手段。
  2. 【請求項２】 前記計算がすべて、スマートカードによ
    って実行されることを特徴とする請求項１に記載の手
    段。
  3. 【請求項３】 前記リーダーが、非同期シリアルポート
    を通じて前記通信装置に接続されていることを特徴とす
    る請求項１または請求項２に記載の手段。
  4. 【請求項４】 前記通信装置が、ファクシミリ装置また
    は電話機であることを特徴とする請求項３に記載の手
    段。
  5. 【請求項５】 前記リーダー間の通信が、デュアルトー
    ンマルチフリーケンシー信号法および／またはモデム通
    信によって実行されることを特徴とする請求項１〜請求
    項４のいずれかに記載の手段。
  6. 【請求項６】 前記カードリーダーが、前記電話機に並
    列に、好ましくは中間プラグによって、通信システムに
    接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５の
    いずれかに記載の手段。
  7. 【請求項７】 前記カードリーダーが、前記カードを差
    し込むためのスロットを備えた前記電話機に集積される
    ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載
    の手段。
  8. 【請求項８】 いくつかの段階において、双方向通信が
    前記通信装置間に生じることを特徴とする請求項１〜請
    求項７のいずれかに記載の手段。
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