(57)【要約】【課題】パスワードと、格納するファイルを暗号化するための暗号鍵と、ファイルを復号するための復号鍵とを併用したファイルへのアクセス管理を行なうＩＣカードにおける効率的なセキュリティ向上。【解決手段】不揮発性メモリ領域では、暗号鍵を用いて暗号化された上で格納されるファイルの区分に応じて、アタックまたは誤入力検知の許容回数が設定されており、検知されたアタックまたは誤入力回数が許容回数を超えた場合、ファイルの暗号化のために使用した暗号鍵データ、またはファイルを復号化するために使用される復号鍵データを不揮発性メモリ領域から削除することによって、前記ファイルの暗号、復号を不可能とする機能を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不揮発性メモリ領域に格納しているファイルに対する不正アクセス行為を検知するプログラムを前記メモリ内に搭載するモジュールを備えており、
前記プログラムは、暗号鍵を用いて暗号化された上で格納される前記ファイルに対して検知されたアタック回数が許容回数を超えた場合、前記ファイルの暗号化のために使用した暗号鍵データまたは復号鍵データを前記不揮発性メモリ領域から削除することによって、前記ファイルの暗号化または復号化を不可能とする機能を有するモジュールを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記メモリ内に格納される暗号鍵によりファイルが暗号化され、前記メモリ内に格納される復号鍵により暗号化されたファイルが平文化されて、前記メモリ内のファイルが読み書き処理されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
ファイルの区分に応じて、暗号鍵およびアタック検知の許容回数が設定された状態でテーブル化されて、前記ファイルが不揮発性メモリ領域に格納されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
セキュリティデータを構成するファイルを格納し、前記ファイルへのパスワードによるアクセス管理を行なうＩＣカードにおいて、
不揮発性メモリ領域に格納している前記ファイルに対する不正アクセス行為を検知するプログラムを前記メモリ内に搭載するモジュールを備えており、
前記プログラムは、暗号鍵を用いて暗号化された上で格納される前記ファイルに対する検知されたアタック回数が許容回数を超えた場合、前記ファイルの暗号化のために使用した暗号鍵データまたは復号鍵データを前記不揮発性メモリ領域から削除することによって、前記ファイルの復号を不可能とする機能を有するモジュールを具備することを特徴とするＩＣカード。
【請求項５】
半導体装置が有する不揮発性メモリ領域に格納されているファイルの読み書き処理を行なうデータ処理方法であって、
メモリに格納された認証情報であるＰＩＮ（Personal Identification Number）に対する照合を試みる回数を照合試行カウンタによりアタック検知回数として記憶しておき、
前記認証情報に対する照合の連続間違えを許容する回数を、予め設定したアタック許容回数としてメモリに記憶しておき、
不揮発性メモリ領域に格納しているファイルに対するアクセス制限の解除を目的とする前記認証情報との照合を要求する照合コマンドを外部のデータ処理装置から受信した場合、前記アタック検知回数が前記アタック許容回数に達しているか否かを判断し、
この判断により前記アタック検知回数が前記アタック許容回数に達していると判断した場合、前記ファイルが暗号化された上で格納するために用いられた暗号鍵または前記ファイルを平文化して読み出すために用いられる復号鍵をメモリから削除する、
ことを特徴とするデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップなどから構成されるモジュールを埋め込んだＩＣカードに代表される半導体装置と上記半導体装置からのデータに基づいて所定の処理を行なうデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣカードは、ＩＣカードに内蔵されている記憶手段に格納されているデータへの読み書きを、各ファイル毎に複数のパスワードを組み合わせたアクセス権を用いて管理し、データのセキュリティを保っている。
【０００３】
前述のアクセス権とは、ファイル毎に設定されているものであり、通常、データの読み出しに関するアクセス権、データの書き換えに関するアクセス権等、ファイルに対する命令の種類毎に複数種類設定できるものである。ＩＣカード内には、そのアクセス権の種類に対応する数のパスワードデータが格納されており、アクセス権の許可は、各ファイル毎に規定されたアクセス権に対応したパスワードを照合することで行なっている。
【０００４】
ＩＣカードの不正利用被害への対策の一例として、特許文献１では、セキュリティ性を持つユーザーデータの保護のため、パスワードの検証回数に制限をかけて強制的にファイル消却を行なうことで、アクセス権限を有しない第３者にファイルが漏洩することを防止する手法が提示されている。
【０００５】
パスワード検証における誤入力回数（連続間違い）が設定した許容回数を超えた場合、正当な権限を有するユーザーによるアクセスでなく、悪意を持つ第３者による不正利用とみなし、「強制的なファイル消却する」以外に、「ファイルを閉鎖状態とする」，「リード・ライトプロテクトビットをイネーブルにする」などの対処が行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
正当な権限を有するユーザーがうろ覚え，勘違い，操作ミスなどによるパスワード誤入力、または正当な権限のないユーザーからの悪意を持った不正アクセスによる攻撃（これらを「アタック」と総称する）が許容回数を超えてしまった場合、ＩＣカードはＩＣチップにブロックがかかり、または格納されているデータが消却されることにより使用不可となってしまうため、ＩＣカードの再発行手続を要している。
【０００８】
また、格納するファイルの容量が大きい場合、消却に要する時間的な制限により、ファイルを構成する一部のデータがＩＣカード内部のメモリに残存してしまい、セキュリティ情報漏洩の可能性が残る実態となっている。不完全なファイル消却では、セキュリティ性を持つ一部データの残存は、情報漏洩事故の発生が否定されない。
【０００９】
本発明では、正当な権限を有するユーザーによるパスワード誤入力に対して、煩雑な再発行手続を要さず、格納されたファイルの秘匿性は維持されたまま、セキュリティ性を持つ情報漏洩事故の発生可能性を低減して、通常状態に復帰させる上で有効なＩＣカードに代表される半導体装置およびそのデータ処理方法を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による半導体装置は、
不揮発性メモリ領域に格納しているファイルに対する不正アクセス行為を検知するプログラムを前記メモリ内に搭載するモジュールを備えており、
前記プログラムは、暗号鍵を用いて暗号化された上で格納される前記ファイルに対して検知されたアタック回数が許容回数を超えた場合、前記ファイルの暗号化のために使用した暗号鍵データまたは復号鍵データを前記不揮発性メモリ領域から削除することによって、前記ファイルの暗号化または復号化を不可能とする機能を有するモジュールを具備することを特徴とする。
【００１１】
前記メモリ内に格納される暗号鍵によりファイルが暗号化され、前記メモリ内に格納される復号鍵により暗号化されたファイルが平文化されて、前記メモリ内のファイルが読み書き処理されるタイプでも良い。
【００１２】
ファイルの区分に応じて、暗号鍵およびアタック検知の許容回数が設定された状態でテーブル化されて、前記ファイルが不揮発性メモリ領域に格納されているタイプでも良い。
【００１３】
本発明によるＩＣカードは、
セキュリティデータを構成するファイルを格納し、前記ファイルへのパスワードによるアクセス管理を行なうＩＣカードにおいて、
不揮発性メモリ領域に格納している前記ファイルに対する不正アクセス行為を検知するプログラムを前記メモリ内に搭載するモジュールを備えており、
前記プログラムは、暗号鍵を用いて暗号化された上で格納される前記ファイルに対する検知されたアタック回数が許容回数を超えた場合、前記ファイルの暗号化のために使用した暗号鍵データまたは復号鍵データを前記不揮発性メモリ領域から削除することによって、前記ファイルの復号を不可能とする機能を有するモジュールを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明によるＩＣカードに代表される半導体装置のデータ処理方法は、
半導体装置が有する不揮発性メモリ領域に格納されているファイルの読み書き処理を行なうデータ処理方法であって、
メモリに格納された認証情報であるＰＩＮ（Personal Identification Number）に対する照合を試みる回数を照合試行カウンタによりアタック検知回数として記憶しておき、
前記認証情報に対する照合の連続間違えを許容する回数を、予め設定したアタック許容回数としてメモリに記憶しておき、
不揮発性メモリ領域に格納しているファイルに対するアクセス制限の解除を目的とする前記認証情報との照合を要求する照合コマンドを外部のデータ処理装置から受信した場合、前記アタック検知回数が前記アタック許容回数に達しているか否かを判断し、
この判断により前記アタック検知回数が前記アタック許容回数に達していると判断した場合、前記ファイルが暗号化された上で格納するために用いられた暗号鍵または前記ファイルを平文化して読み出すために用いられる復号鍵をメモリから削除する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
悪意ある攻撃などに対して、消去に時間を要し、ファイルを構成するデータの一部が残ってしまう可能性がある不揮発性メモリ内の「強制的なファイル消却」でなく、「暗号鍵データのみを消却」することにより、暗号化されたファイルの復号が不可能となり、万一ファイルが流出しても情報漏洩が防止される。また、「暗号鍵を消却」することにより、ファイルに対しデータ改竄を防止することが可能であり、セキュリティ性は維持される。
さらに、一度攻撃を受けたＩＣカードの再利用にあたっても、暗号化されたファイルはそのままに、暗号鍵データだけを再度書き込むことにより可能であるため、煩雑なＩＣカードの再発行作業は不要となり、手続き上および資源上のロス解消にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＩＣカード処理装置の構成例を概略的に示すブロック図。
【図２】ＩＣカードの内部構成例を概略的に示すブロック図。
【図３】認証データテーブルの構成例を示す図。
【図４】本発明の実施形態におけるＩＣカードシステムの動作について、アタック検知処理の詳細を示すフローチャート。
【図５】ファイルの読み出し以降についてのＩＣカードシステムの動作（アタック検知処理を割愛）を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るＩＣカード２との通信機能を有する外部装置としてのＩＣカード処理装置１の構成例を概略的に示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、ＩＣカード処理装置１は、端末装置１１，表示装置１２，キーボード１３，および、カードリーダライタ１４などを有している。
【００２０】
端末装置１１は、ＣＰＵ，種々のメモリおよび各種インターフェースなどを有する装置により構成され、ＩＣカード処理装置１全体の動作を制御する。端末装置１１は、カードリーダライタ１４によりＩＣカード２へ送信するコマンドを制御する機能、ＩＣカード２から受信したデータを基に種々の処理を行う機能などを有している。
【００２１】
端末装置１１は、カードリーダライタ１４を介してＩＣカード２にデータの書き込みコマンドを送信することによりＩＣカード２内のメモリにデータを書き込んだり、ＩＣカード２に読取コマンドを送信することによりＩＣカード２からデータを読み出したりする。
【００２２】
表示装置１２は、端末装置１１の制御により種々の情報を表示するディスプレイ装置である。キーボード１３は、ＩＣカード処理装置１の操作員が操作する操作部として機能し、操作員により種々の操作指示やデータなどが入力される。カードリーダライタ１４は、ＩＣカード２との通信を行うためのインターフェース装置である。カードリーダライタ１４では、ＩＣカード２に対する電源供給，クロック供給，リセット制御，データの送受信を行なうようになっている。このような機能によってカードリーダライタ１４は、端末装置１１による制御に基づいてＩＣカード２を活性化（起動）させ、活性化させたＩＣカード２へ種々のコマンドを送信したり、送信したコマンドに対する応答を受信したりするようになっている。
【００２３】
ＩＣカード２は、ＩＣカード処理装置１などの機器から電力などの供給を受けた際、活性化される（動作可能な状態になる）ようになっている。ＩＣカード２が接触式通信によりＩＣカード処理装置１と接続される場合、つまり、ＩＣカード２が接触式のＩＣカードで構成される場合、ＩＣカード２は、通信インターフェースとしてのコンタクト部２１を介してＩＣカード処理装置１からの動作電源および動作クロックの供給を受けて活性化される。
【００２４】
ＩＣカード２が非接触式の通信方式によりＩＣカード処理装置１と接続される場合、つまり、ＩＣカード２が非接触式のＩＣカードで構成される場合、ＩＣカード２のコンタク
ト部２１は、通信インターフェースとしてのアンテナおよび通信制御部等により構成される。この場合、ＩＣカード２は、通信インターフェースとしてのコンタクト部２１のアンテナおよび通信制御部等を介してＩＣカード処理装置１からの電波を受信し、その電波から図示しない電源部により動作電源および動作クロックを生成して活性化するようになっている。
【００２５】
次に、ＩＣカード２の構成例について説明する。
【００２６】
図２は、ＩＣカード２の内部構成例を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、ＩＣカード２は、外部端子２１，制御部２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４，不揮発性メモリ２５などを有してしている。制御部２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４，不揮発性メモリ２５は、例えば、ＩＣチップ（図示せず）により構成され、ＩＣカード２の筐体内に埋設されている。
【００２７】
外部端子２１は、ＩＣカード処理装置１のカードリーダライタ１４との通信用のインターフェースとして機能する。ＩＣカード２が接触式のＩＣカードとして実現される場合、外部端子２１は、ＩＣカード処理装置１のカードリーダライタ１４と接触して信号の送受信を行うインターフェースとして構成される。また、ＩＣカード２が非接触式のＩＣカードとして実現される場合、外部端子２１は、ＩＣカード処理装置１のカードリーダライタ１４との電波の送受信を行うインターフェースとして構成される。
【００２８】
制御部２２は、ＩＣカード２全体の制御を司る。制御部２２は、ＲＯＭ２４あるいは不揮発性メモリ２５に記憶された制御プログラムに基づいて動作することにより判断手段や種々の処理手段として機能する。ＲＡＭ２３は、ワーキングメモリとして機能する揮発性のメモリである。ＲＡＭ２３は、制御部２２が処理中のデータなどを一時保管するバッファとして機能し、例えば、外部端子２１を介してＩＣカード処理装置１から受信したデータを一時保管するようになっている。
【００２９】
ＲＯＭ２４は、予め制御用のプログラムや制御データなどが記憶されている不揮発性のメモリである。ＲＯＭ２４は、製造段階でＩＣカード２内に組み込まれるものであり、ＲＯＭ２４に記憶されている制御プログラムは、予めＩＣカード２の仕様に応じて組み込まれる。
【００３０】
ＲＯＭ２４には、不揮発性メモリ領域に格納しているファイルに対する不正アクセス行為を検知するためのアタック検知処理プログラム２４ｇを備えており、前記プログラム２４ｇは、暗号鍵を用いて暗号化された上で格納される前記ファイルに対して検知されたアタック回数が許容回数を超えた場合、前記ファイルの暗号化のために使用した暗号鍵データまたは復号鍵データを前記不揮発性メモリ領域から削除することによって、前記ファイルの復号を不可能とする機能を発揮する。（手順は後述する）
不揮発性メモリ２５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭあるいはフラッシュＲＯＭなどのデータの書込み及び書き換えが可能な不揮発性のメモリにより構成される。不揮発性メモリ２５には、ＩＣカード２の運用用途に応じてプログラムファイルやデータファイルなどが定義され、それらのファイルにデータが書き込まれる。また、不揮発性メモリ２５内には、認証情報やその認証情報に対する照合処理に関する情報などを記憶する認証データテーブル２５ａが設けられている。また、複数の認証情報を設定する場合、不揮発性メモリ２５は、各認証情報毎に認証データテーブル２５ａが設けられ、各認証情報及び各認証情報による照合処理に関する情報が記憶される。
【００３１】
次に、不揮発性メモリ２５内に設けられる認証データテーブル２５ａについて説明する。
図３（ａ）は、認証データテーブル２５ａの構成例を示す図である。図３（ａ）に示す構成例では、認証データテーブル２５ａは、認証情報（ＰＩＮデータ）の記憶領域２５１，照合回数の記憶領域２５２，許容照合回数の記憶領域２５３を有している。
【００３２】
記憶領域２５１は、第１の記憶手段として機能する。記憶領域２５１には、認証情報（ＰＩＮデータ）が記憶される。記憶領域２５１に記憶される認証情報は、正当なユーザーのみが知りうる情報であり、予め記憶される情報である。ＩＣカードを利用する際、記憶領域２５１に記憶されている認証情報とユーザーが指定する情報とを照合することによりユーザーがＩＣカードの正当な所有者であるか否かが認証される。
【００３３】
例えば、ＡＴＭでキャッシュカードやクレジットカードを使う場合、カードに内蔵されたＩＣチップの中にあるＰＩＮデータとの照合が、ＡＴＭ端末を通じて行なわれる。ユーザーが入力するＰＩＮ（Personal Identification Number）の照合の結果、合致すればＩＣカード内のデジタルな認証情報が取り出され、その情報だけがネットワークを通じてサーバに伝達され、サーバ上で再度認証が行なわれる。
【００３４】
照合回数の記憶領域２５２は、第２の記憶手段として機能し、照合処理を行った積算回数が記憶されるカウンタとして機能する。照合試行カウンタ２５２は、初期状態（リセットされた状態）において記憶領域２５３に記憶されている許容照合回数（この値を初期値とする）が格納されており、照合処理を実行する直前、あるいは、照合処理による照合が失敗した際、照合処理を試行した積算回数を示す値としてのカウンタ値がカウントされる。また、照合試行カウンタ２５２は、照合処理が成功した際に初期値（許容照合回数）に書き換えられる（リセットされる）。
【００３５】
許容照合回数の記憶領域２５３は、第３の記憶手段として機能し、連続して実行される照合処理の回数に対する許容回数を示す値が記憶される。記憶領域２５３に記憶される値は、照合の失敗に伴って再試行される回数として連続的に実行される照合処理の回数の許容値（以下、許容照合回数と称する）を示すものであり、照合試行カウンタ２５２によりカウントされる値に対する許容値を示す。また、記憶領域２５３に記憶される許容照合回数は、予め設定される情報である。
【００３６】
ＩＣカード２内の不揮発性メモリ２５には、データ（ＩＣカードでは、「ファイル」という概念が適用される。以降は、データの集合を意図してファイルと称する。）を暗号化するための鍵（以下、暗号鍵と称する）を用いて暗号化された状態で各ファイルが格納されている。暗号化されて格納されたファイル内のデータの読み出しにあたっては、ファイルを復号化するための鍵（以下、復号鍵と称する）を用いて平文化して読み出す。また、不揮発性メモリ２５には、ファイルへのアクセス権の種類に対応する数のパスワードデータが格納されており、アクセス権の許可は、ファイル毎に規定されたアクセス権に対応したパスワードを照合することで行なっている。表１に示すように、ファイル別にアタック（パスワード誤入力）を検知する許容回数が設定され、アクセス制限が規定されている。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
次に、上記構成からなるＩＣカードシステムの動作を説明する。図３（ｂ）は、ＲＯＭ２４内に設けられるアタック検知プログラム２４ｇの構成例を示す図であり、図４は、本実施形態におけるＩＣカードシステムの動作について、アタック検知処理の詳細を示すフローチャートである。図４では、アタック検知方法の一例として、ＰＩＮデータとの照合手順を説明する。
当該ファイルに設定されている読み出し命令に対応するアクセス制限を解除するためのＰＩＮ入力に応じたＰＩＮ照合コマンドがＩＣカードに送信される。（Ｓ１０１）。そし
て、ＩＣカードは受信したＰＩＮデータがＩＣカード内に格納されているものと同一か否かを比較照合する（Ｓ１０２）。
【００３９】
ここで、受信したＰＩＮデータがＩＣカード内に格納されているものと同一であれば（Ｓ１０３でＹＥＳ）、アクセス権を当該読み出し命令に与えるべく、アタック検知回数をリセット（Ｓ１０９）した上で、当該ＰＩＮの照合状態を照合成功状態に設定し（Ｓ１１０）、照合が成功した旨のステータスワードを端末側に返信する（Ｓ１１１）。
【００４０】
一方、Ｓ１０３において、受信したＰＩＮデータがＩＣカード内に格納されているものと同一でない場合は、当該ＰＩＮの照合不成功と認識し、アタック検知回数カウンタにおける変数である連続間違え回数に１を加算する（Ｓ１０４）。
【００４１】
そして、その加算した連続間違え回数（フローチャートでは、「アタック検知回数」と記載する）と事前に規定している連続間違え許容回数（フローチャートでは、「アタック許容回数」または「許容回数」と記載する）とを照らし合わせ（Ｓ１０５）、当該連続間違え回数が連続間違え許容回数よりも大きくなった場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）は、不揮発性メモリに格納されている当該ファイルを暗号化するために用いられた暗号鍵データ、または暗号化されたファイルを復号化するために用いられる復号鍵データが消却される。（Ｓ１０７）鍵データの消却は、ファイルの取り扱いに応じて、暗号化／復号化で用いられる鍵が同じ暗号方式の場合は「共通鍵」が消却されることになり、暗号化／復号化で用いられる鍵が別々の暗号方式の場合は「公開鍵」が消却されることになる。
【００４２】
そして、照合が失敗した旨を端末側にステータスワードとして送信する（Ｓ１０８）。
【００４３】
暗号鍵の強制削除が実行された場合、ＩＣカードへの不正アクセスが行なわれたものとみなされ、「異常終了」と判定される。
【００４４】
図５は、ＰＩＮデータの比較照合（Ｓ１０２）の結果に応じたファイルの読み出し以降についてのＩＣカードシステムの動作（アタック検知処理を割愛）を説明するフローである。ＰＩＮ照合が不成功である場合（Ｓ２０３でＮＯ）、ファイルアクセス権限がない旨のステータスワードがデータ処理装置に送信される（Ｓ２０７）。ＰＩＮ照合が成功である場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、暗号化された上で格納されるファイルの読み出し処理を行なうか（Ｓ２０４でＹＥＳ）、あるいはファイルに対してデータ書き込みを行なうか（Ｓ２０４でＮＯ）の処理が選択される。ここで、次ステップの認証処理が行なわれる。
【００４５】
ファイル読み出しでは、復号鍵で暗号化されたファイルの復号が試みられ（Ｓ２０５）、成功した場合には、操作者に平文化されたデータがデータ処理装置を通じて送信される。  データ書き込みでは、暗号鍵を用いてデータの暗号化が試みられ（Ｓ２０８）、成功した場合には、ファイル内に暗号化されたデータが追記された旨が、処理装置を通じて送信される。
【００４６】
ファイル読み出し，データ書き込みの何れの処理においても、認証処理での不適合が確認され、許容回数以上のアタックとみなされた場合（Ｓ２１２）は不正アクセスが行なわれたものとみなされ、暗号鍵または復号鍵は削除され、「異常終了」と判定される。暗号鍵または復号鍵の削除により、格納されてあるファイルを消去することなく、不正な読み出し，書き込みからのファイルが保護され、情報漏洩や改竄防止が実現される。
【００４７】
本実施形態によれば、パスワード照合の検証回数に制限がかけられるので、パスワードの再送攻撃を行うと、上限値を超えた場合にユーザーの意図に関わらずに強制的に暗号鍵が消去されるため、不揮発性メモリ内には暗号化されたファイルが残され、復号は不可能
な状態のファイルが格納されたＩＣカードのみが残ることになり、ファイル漏洩を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ＩＣカード処理装置
２  ＩＣカード
２１  外部端子
２２  制御部
２３  ＲＡＭ
２４  ＲＯＭ
２４ｇ，２４１  アタック検知処理プログラム
２５  不揮発性メモリ
２５ａ  認証データテーブル
２５１  認証情報（ＰＩＮデータ）の記憶領域
２５２  照合回数の記憶領域
２５３  許容照合回数の記憶領域
２５４  照合中断回数の記憶領域
２５５  許容中断回数の記憶領域
１１  端末装置
１２  表示装置
１３  キーボード
１４  カードリーダライタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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