(57)【要約】【解決手段】  この発明は、ＲＦＩＤシステムのセキュリティープロトコルに関する。前記ＲＦＩＤシステムを侵害しようと試みるハッカーから前記システムを保護するためのシステムおよび方法を提示する。また、ＲＦＩＤセキュリティーを改善する方法およびシステムを開示する。前記システムは、当該システムで使用される前記ＲＦＩＤタグの真正性を決定する機構を利用する。前記システムおよび方法はまた、前記ＲＦＩＤシステムへの不正アクセスを減少させる。タグを侵害し、または偽造することをより困難にするシステムおよび方法もまた開示する。【選択図】      図１
2009516304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤシステにセキュリティーを提供する方法であって、
ａ．ＲＦＩＤタグに呼掛けを送信する工程と、
ｂ．前記呼掛けおよびシークレットを使用して少なくとも１つの数学的関数を実行することにより前記ＲＦＩＤタグ内に第１の応答を生成する工程と、
ｃ．照合装置にデータを送信する工程と、
ｄ．前記照合装置内に格納されたシークレットおよび前記送信されたデータを使用して前記照合装置内に第２の応答を生成する工程と、
ｅ．前記第１の応答と前記第２の応答を比較する工程と、
ｆ．前記比較工程に基づいて前記ＲＦＩＤタグの真正性を決定する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記呼掛けを前記照合装置に送信する工程を有するものである。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記シークレットを使用する工程は、前記呼掛けおよび前記シークレットを使用する数学的関数を実行して前記第２の応答を生成する工程をさらに有するものである。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記第１の応答を前記照合装置に送信する工程を有するものである。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、この方法は、さらに、
前記照合装置において前記応答および前記シークレットに基づいて前記呼掛けを決定する計算を実行する工程を有するものである。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記照合装置は前記比較する工程を実行するものである。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記比較する工程をＲＦＩＤリーダーが実行するものである。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記数学的関数は少なくとも１つのハッシュ関数であり、前記シークレットは前記ハッシュ関数の構成要素である。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記第１の応答を生成する工程は、
ａ．前記ＲＦＩＤタグ内に乱数を生成する工程と、
ｂ．前記乱数を前記タグのシークレットとして格納する工程と
を有するものである。
【請求項１０】
請求項２記載の方法において、前記乱数を生成する工程は、
ａ．前記ＲＦＩＤタグに複数の導体トレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｃｅ）を有する集積回路を提供する工程と、
ｂ．前記ＲＦＩＤタグに搭載された前記集積回路のメモリー中に組み込まれた一組の命令を提供する工程であって、前記一組の命令は一対の前記導体トレースの各々を通して電気信号を送る命令を含むものである、前記提供する工程と、
ｃ．前記第１の導体トレースを通って電流が流れる時間（量）を測定する工程と、
ｄ．前記第２の導体トレースを通って電流が流れる時間（量）を測定する工程と、
ｅ．前記工程ｃおよびｄにおいて測定された時間を比較する工程と、
ｆ．前記時間を比較する工程に基づいて前記シークレットの数字（デッジット）を生成する工程と
を有するものである。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、この方法は、
前記工程ｃ、ｄ、ｅ、およびｆを予め選択された回数繰り返す工程を有するものである。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法において、この方法は、
前記数字（ディジット）を生成する工程の後に、
ａ．第３の導体トレースを通って電流が流れる時間（量）を測定する工程と、
ｂ．第４の導体トレースを通って電流が流れる時間（量）を測定する工程と、
ｃ．前記第３および第４の導体トレースを通って電流が流れる前記測定された時間を比較する工程と、
ｄ．前記時間を比較する工程に基づいて、前記シークレットの第２の数字（ディジット）を生成する工程と
をさらに実行するものである。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
ａ．前記ハッシュ表に前記シークレットを組み込むことにより、前記呼掛けに対して一組のハッシュ関数を実行する工程と、
ｂ．第１の文字の集合を第２の文字の集合に変更することにより、前記工程ａで生成された前記結果を修正するための結果修正関数を適用する工程と、
ｃ．前記呼掛けを前記第２のＲＦデバイスに送信する工程と、
ｄ．前記呼掛けに対して第２の一組のハッシュ関数を実行する工程と、
ｅ．前記第１のＲＦデバイスにより生成された前記結果と前記第２のＲＦデバイスにより生成された前記結果とを比較する工程と、
ｆ．前記比較する工程に基づいて、前記第１のＲＦデバイスの真正性を決定する工程と
を有するものである。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
ａ．前記シークレットを前記ハッシュ表に組み込むことにより、前記呼掛けに対して一組のハッシュ関数を実行する工程と、
ｂ．第１の文字の集合を第２の文字の集合に変更することにより、前記工程ａで生成された前記結果を修正するための結果修正関数を適用する工程と、
ｃ．工程ｂの前記結果を第２のＲＦデバイスに送信する工程と、
ｄ．前記呼掛けに対して第２の一組のハッシュ関数を実行して前記初期の呼掛けを決定する工程と、
ｅ．前記第１のＲＦデバイスに送られた前記呼掛けと前記第２のＲＦデバイスにより生成された前記呼掛けとを比較する工程と、
ｆ．前記比較する工程に基づいて、前記第１のＲＦデバイスの真正性を決定する工程と
を有するものである。
【請求項１５】
請求項１３および１４記載の方法において、これらの方法は、さらに、
ａ．前記第１のＲＦデバイスタグに複数の導体トレースを有する集積回路を提供する工程と、
ｂ．前記第１のＲＦデバイスに搭載された前記集積回路のメモリー中に組み込まれた一組の命令を提供する工程であって、前記一組の命令は一対の前記導体トレースの各々を通って電気信号を送る命令を含むものである、前記命令を提供する工程と、
ｃ．前記第１の導体トレースを通って電流が流れる時間（量）を測定する工程と、
ｄ．前記第２の導体トレースを通って電流が流れる時間（量）を測定する工程と、
ｅ．前記工程ｃおよびｄで測定された時間を比較する工程と、
ｆ．前記時間を比較する工程に基づいて、前記シークレットの数字（ディジット）を生成する工程と
を有するものである。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、この方法は、前記工程ｃ、ｄ、ｅ、およびｆを予め選択された回数繰り返す工程を有するものである。
【請求項１７】
ＲＦＩＤシステムであって、
ａ．ＲＦトランシーバから呼掛けを受信することが可能な第１のＲＦデバイスであって、このデバイスは、メモリー中に数学的関数およびシークレットを有し、更にこのシークレットを前記関数に組み込み、前記関数、前記シークレット、および前記呼掛けに基づいて第１の応答を算出するように設計されたプロセッサを有するものである、前記第１のＲＦデバイスと、
ｂ．前記トランシーバからデータを受信することが可能な第２のＲＦデバイスであって、この第２のＲＦデバイスは、メモリー中に数学的関数およびシークレットを有し、更にこのシークレットを前記関数に組み込み、第２の応答を算出するように設計されたプロセッサを有するものである、前記第２のＲＦデバイスと、
ｃ．前記第１および第２の応答の類似性を決定する比較システムと
を有するＲＦＩＤシステム。
【請求項１８】
請求項１７記載のＲＦＩＤシステムにおいて、前記第１のデバイスは、前記デバイスの少なくとも一組のトレースを介して電気を通すために要する時間（量）を比較することにより、前記シークレットを生成するものである。
【請求項１９】
請求項１８記載のＲＦＩＤシステムにおいて、前記第１のデバイスは、前記呼掛けに対して少なくとも１つのハッシュ関数を実行して応答を生成するハードウェアを有するものである。
【請求項２０】
請求項１９記載のＲＦＩＤシステムにおいて、前記第１のデバイスは、第１の文字の集合の予め選択された数字を予め選択された一組の第２の文字に変換することが可能なハードウェアを有するものである。
【請求項２１】
ＲＦＩＤシステムにセキュリティーを提供する方法であって、
ａ．受信した呼掛けを使用して少なくとも１つの数学的関数を実行することにより前記ＲＦＩＤタグ内に第１の応答を生成する工程と、
ｂ．照合装置にデータを送信する工程と、
ｃ．前記照合装置内に格納された前記少なくとも１つの数学的関数および前記送信されたデータを使用して前記照合装置内に第２の応答を生成する工程と、
ｄ．前記第１の応答と前記第２の応答を比較する工程と、
ｅ．前記比較する工程に基づいて前記ＲＦＩＤタグの真正性を決定する工程と
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別装置およびその使用方法に関する。特に、本発明は、ＲＦＩＤシステムの脆弱性や弱点を発見するための改良された方法を提供するシステムおよびその方法に関する。本発明はまた、ＲＦＩＤセキュリティーシステムのこのような脆弱性や弱点を防止する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＲＦＩＤシステムはＲＦＩＤ送信器および受信器（しばしばこれらは１つの送受信機に統合されている）と、少なくとも１つのＲＦＩＤタグと、サーバーとを利用する。前記タグから情報を読み取るためにＲＦＩＤトランシーバが使用され、その情報を前記サーバーに送る。前記トランシーバは無線で、またはハードワイヤード接続で前記サーバーと通信することができる。ＲＦＩＤシステムの一般的な使用法としては、ＲＦＩＤタグの取り付けられた製品の識別が含まれる。
【０００３】
既知のＲＦＩＤ設定は第三者の侵入者またはハッカーに対して脆弱である一定の不都合を有する。特に無線装置においては、空中を渡る情報のフローがハッカーに対する脆弱性を生み出す。ハッキングまたはセキュリティーシステムを侵害する高度の技術は、将来のセキュリティープロトコルを試験する仕組みを提供するので有用である。
【０００４】
ＲＦＩＤは、使用可能な数字のサイズにより大きな自由度を提供するので、バーコードのような光学装置よりも優れている。ＲＦＩＤタグに前記識別番号を格納する方法にかかわらず、正しく設計された識別番号は固有であるべきである。所定の固有の番号に様々な情報を関連させることができる。残念ながら、固有の番号を有するだけでは前記番号またはそれに関連した情報の所有権を証明するためには不十分である。悪意のある侵入者またはハッカーは、前記番号が送信されている時に容易にそれを読み取ることができる。このような侵入者は、次に、前記番号の所有権を偽るために前記番号を中継することがで得るであろう。従って、ＲＦＩＤタグが実際の物理的な存在物であって単なる番号ではないことを証明するためのセキュリティー手段が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の観点によれば、ＲＦＩＤシステムのセキュリティーを提供する方法およびシステムが提供される。前記方法には、ＲＦＩＤタグに呼掛けを送信する工程が組み込まれている。前記タグは、前記呼掛けおよびシークレットを使用する少なくとも１つの数学的関数を実行することにより第１の応答を生成する。前記シークレットは、データリーダーに認知されていない前記タグに格納されたデータである。データは次に、照合装置に送信される。前記データは、前記タグからの応答または前記呼掛け自体を有するもができる。前記照合装置はそれ自体が有するシークレットを使用して、前記照合装置が受信するデータを処理する。前記照合装置または前記リーダーは次に、前記照合装置および前記タグにより生成されたデータを比較することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の１つの観点によれば、リスナーを使用してＲＦＩＤシステムを侵害する方法が提供される。図１に示すように、リスナー１００は、とりわけ、１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤ周波数でＲＦ送信を受信し、その信号の波形をランダム・アクセス・メモリー（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）のような記録媒体（図示せず）に記録するように構成されたトランシーバ（送受信機）１１０を有する。８．２ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚなど、その他の周波数も使用できる。前記トランシーバはアンテナ１１１を有する。図２Ａ〜図２Ｇを参照して、前記リスナー１１０を使用したＲＦシステムの侵害を説明する。
【０００７】
一般に、ＲＦリーダーまたはトランシーバ２００は、前記リーダー２００に応答２３０を送るようにタグ２２０に命令する信号の中に符号化したデータを有する信号２１０を送る。一般的な実施形態において、前記タグ２２０は、商品２４０またはそのパッケージに取り付けれている。この方法の幾つかの実施形態において、前記リスナー１００は、前記ＲＦＩＤリーダー２００により作動する前記ＲＦＩＤタグ２２０からの信号を単に受信する受動デバイスである。しかし、自身の有する送信器を使用して前記タグを作動させることのできる能動リスナーもまた考えられる。たとえ前記タグに送信された信号が符号化されていても、前記リスナー１００はやはり前記符号化された信号を捕捉し記録することができる。前記リスナー１００が前記タグの送信を捕捉する工程を図２Ｂに示す。前記送信を記録することにより、前記情報を使用して前記本物のタグと同一の信号を生成できる偽造タグを製造することができる。
【０００８】
図２Ｃは、前記リスナー１００が関連づけられたプリンタ１２０を使用して偽のまたは偽造タグ２２１をプリントする工程を示す。前記リスナー１００は、プリンタ１２０を前記リスナーのハウジング（図示せず）内に一体的に組み込むこともできる。リスナーのその他の実施形態には、前記トランシーバおよび前記プリンタの別個のハウジングを含むこともできる（図１に示す）。前記プリンタおよびハウジングは、選択的にコネクターを含み、前記プリンタおよびトランシーバが一体装置として機能するように、前記２つの装置を電気的および機械的に接続することができる。
【０００９】
多くのＲＦＩＤ装置において、レジで先ず無効化されずにＲＦ場から製品を取り去ると、アラームが鳴って品目が適正な無効化を経ないで取り去られたことをその店主に警報を出す。一般に、ＲＦＩＤ店舗システムは、断続的に前記ＲＦＩＤタグを照会して、それが前記ＲＦ場内に存在することを保証する。ある品目が正当に購入されたときに、前記購入された品物に取り付けられたタグの不在が無視されるように前記システムが更新されるように、その在庫データベースが店員により更新される。前記タグが取り付けられた製品の盗難が発生した場合、または店舗が前記タグを正しく取り外さなかったまたは無効化することを怠った場合、前記システムに盗難が行なわれていることを警告する。
【００１０】
前記リスナーの使用を通じて送信信号の識別情報を知る窃盗犯は、図２Ｃに示すように、偽造複製タグ２２１をプリントし、図２Ｄに示すように、システムに偽造タグを取り込ませることができる。本物のＲＦＩＤタグおよびそれが取り付けられた製品が店舗から取り去られても、前記店舗のトランシーバが前記照会信号を発信している間、前記偽造タグはまだそこの場所に存在する。矢印２２７および２２８は、タグ２２０が取り付けられた在庫品目２４０および（プリンタ１２０が取り付けられた）リスナー１００が前記システムから取り去られるところを表している。これは、窃盗犯人が店舗から製品を取り去り、自分のリスナー１００を持ち出すことを象徴している。図２Ｆおよび図２Ｇに示すように、前記店舗のトランシーバは、ＲＦＩＤタグおよびそれに関連づけられた製品がなくなっていることを検出できないであろう。
【００１１】
上述のセキュリティー侵害行為に対応して、本発明の別の観点に従ってＲＦＩＤセキュリティーを改善するシステムが開発された。前記システムは、そのシステム所有者の商業的なニーズに応じて、統合的にまたは別個に利用することができる。本発明による改善されたセキュリティー手順については、ユーザーがより高度なレベルのセキュリティーを必要とするあらゆるシステムで用いるように意図されている。ユーザーがオブジェクト・ネーム・サービス（ｏｂｊｅｃｔ  ｎａｍｅ  ｓｅｒｖｉｃｅ：ＯＮＳ）を導入しようとしているのであれば、さらなるセキュリティーが必要となるであろう。前記ＯＮＳシステムは、ＲＦＩＤタグコードまたは関連情報にリンクしたデータベースをその品目についての記述データ表に提供する。前記ＯＮＳシステムは、有効期限、価格、種類、原産地、またはテキストベースの記述を含めた、製品について豊富な情報をユーザーに提供する。前記システムに含まれる製品の種類によっては、前記ユーザーの必要に応じて追加の情報フィールドを作成することができる。このシステムは前記ユーザーに必要かつ有用な情報を提供する一方、前記システムのセキュリティー上の弱点を提示するかもしれない。リスナーを有する者はＲＦＩＤタグから送信された情報信号を捕捉することができ、前記補足した信号を使用して前記タグが付けられた品目および場合によってはその他の製品の識別情報を見つけ出すことができる。本発明のＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを改善するためのシステムは、下記のうち少なくとも１つを含み：
【００１２】
１．制御物理乱数関数（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＣＰＲＦ）、
２．ＲＦＩＤの真正性を証明する手順、および
３．ノイジー・ブルーム・フィルター（Ｎｏｉｓｙ  Ｂｌｏｏｍ  Ｆｉｌｔｅｒ）
【００１３】
制御物理乱数関数
本発明によるＲＦＩＤセキュリティーシステムは、その乱数のためのシード値を必要とする乱数発生器を使用することもできる。ソフトウェアは通常ある固定値から始め、または常に変化している値（例えば時刻）を使用してシード値を算出するので、機械にとって真の乱数を創り出すことは困難である。この種類のシステムは一般にＲＦＩＤタグには実用的ではない。多くのＲＦＩＤタグは電源を含まないので、能動的に時刻を維持することができない。ＲＦＩＤリーダーが前記タグに時刻を提供でき得る一方、時刻を提供することは、前記リーダーが前記タグの乱数生成の開始位置を決定することを事実上許してしまう。これにより、前記乱数を偽造するがより簡単になり、このことはセキュリティー上の問題を招き得る。
【００１４】
このジレンマの解決を促すために、制御物理乱数関数を使用することもできる。殆ど全てのＲＦＩＤタグは集積回路を含む。ここで図３を参照すると、シリコン基板３００内に形成された複数の微細ワイヤーＡ〜Ｆを有する集積回路３０１が示されている。前記制御物理乱数関数は、前記ＲＦＩＤタグ上の前記集積回路３０１のシリコン材料の不完全性を利用して、真の乱数シード値を生成する。前記集積回路は、前記シリコン基板３００に組み込まれた無数の微細ワイヤー、またはその他の導体トレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｃｅｓ）またはチャネルを有する。ワイヤーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、前記ＲＦＩＤタグの集積回路内に存在する複数のワイヤーを代表する。現実のシリコンチップはより多くのワイヤーを有するであろう。ワイヤーＡ〜Ｆは、縮尺に従って描かれておらず、この方法の図解を理解しやすくするためにこれらワイヤーの相違が誇張されるように描かれている。
【００１５】
チップ生成工程で使用される許容誤差により、ワイヤーの長さまたは太さは厳密に同一にはならない。例えば、ワイヤーＡおよびＢは同一の長さではなく、ワイヤーＣおよびＤは同一の太さではない。ワイヤーＥおよびＦは本質的に同一の長さおよび太さである。ワイヤーの太さまたは長さの違いは、前記ワイヤー内を電子が通過するのに要する時間量に差を生じさせる。前記集積回路のメモリー内にソフトウェアを組み込んで、これら１対のワイヤー全域に亘って電気を送るように前記集積回路に命令を提供することができる。前記電気が前記１対全域に亘って流れるのに要する時間の差が測定される。この時間差は非常に小さい。従って、測定可能な差を生成するためには、前記ソフトウェアは、前記ワイヤーに沿って、各サイクルを何度も連続して繰り返し実行して電気を流す必要がある。前記ワイヤー内を流れる電気の各サイクルは、前記タグのプロセッサが前記ソフトウェア内のループを実行する回数に比例することができる。さらに、電気の各サイクルは、前記タグのソフトウェアのコード内で実行されるループの繰り返しに対応できる。この手法により、前記ソフトウェアのコーディングが簡素化される。ワイヤー全域に亘って流れる各電気信号が前記ソフトウェア内で実行されるループに対応するならば、複雑な多項式および非線形方程式を回避できる。
【００１６】
前記タグのソフトウェアは、各ワイヤー全域に一定時間電力を通すように前記集積回路に命令する。前記ソフトウェアは次に、前記ＲＦＩＤリーダーから開始時刻および終了時刻を受信することによりこの時間差を計算し、またはその他の自己完結型ソフトウェアに自身の内部時刻を維持させることができる。多くの方法により、このような時間比較システムを実施するようにソフトウェアを設計することができる。ここで説明したソフトウェアシステムは、比較検出を実施する１方法に過ぎないが、必要に応じてその他の方法で代用することもできる。
【００１７】
前記ソフトウェアは、前記コード内の標識変数を維持することにより、またはその他の既知の方法を利用することにより、前記試験ループが実行される回数を数えることができる。次に、前記コードを実行することができ、前記ワイヤー全域に亘って電流を流すことが可能となる。次に、前記標識値が比較される。前記第１のワイヤーに対応する標識値がより高い場合には前記シード文字列は文字「１」に連結され、そうでない場合には前記文字列は「０」のシード値に連結される。当然ながら、前記第１のワイヤーに対応する標識値がより高い場合に前記シード文字列が文字「０」に連結される、前述のスキームの逆もまた考えられる。また、０および１の使用に限らず、任意の２つの文字または文字列を使用することができる。
【００１８】
その他のワイヤーについて前記処理が繰り返され、所定の回数繰り返すことができる。この回数はタグ内にハードコードしたり、無作為に生成したり、または前記リーダーにより設定したりできる。下記に示す方法の例は、今説明したばかりのアルゴリズムを実施する。
【００１９】
１．文字列「シード」を空白またはゼロに初期化する。  
２．前記集積回路上にシリコンウェハーのワイヤーＡおよびワイヤーＢを提供する。  
３．前記リーダーまたはその他の既知の機構により、前記ソフトウェアプログラム内にタイマーを提供する。  
４．前記タイマーをＴ秒間実行するように設定する。  
５．各繰り返し後標識Ａを増加させて、ワイヤーＡ全域に亘って前記ループソフトウェアを実行する。  
６．Ｔ秒後に前記ソフトウェアが実行を停止し、標識Ａの値が前記集積回路のメモリーに格納される。  
７．ワイヤーＢおよび標識Ｂについて工程１〜６を繰り返す。  
８．標識Ａが標識Ｂ以上である場合、「シード」は「１」に連結される。  
９．そうでない場合は、「シード」が「０」に連結される。  
１０．ワイヤーＣおよびＤについて、次にワイヤーＥおよびＦについて、さらにその次についてと、工程２〜９を繰り返す。
【００２０】
この工程は、前記ＩＣ内の全てのワイヤーまたはチャネルまでの任意数のワイヤーまたは導体チャネルについて実行することができる。
【００２１】
結果として得られるシードの値の例としては、前記タグによる乱数生成のための前記シード値として使用できる２進数である、１００１０１０１１００００１１０１であるかもしれない。前記シード値をさらにランダム化するために、前記ワイヤーの順番を変更し、または時間Ｔの量を変更することができる。前記ソフトウェアの命令は前記ハードウェア内にある種の競合条件を生み出し、前記乱数を生成する。さらに、温度および湿度などの種々の環境要因は回路が前記ワイヤーの競合条件を試験した結果に影響するので、おそらくこれら要因が、前記アルゴリズムが実行される度に前記数字を異なるものとするであろう。この方法を使用して乱数シード値を生成する利点は、各タグが各々固有の乱数シードを有するであろうことである。前記シード値は本質的に前記タグにハードコードされているので、ハッカーにより偽造したりまたは推定したりできない。真の乱数シード値を有することにより、より安全なシステムを構築する上での有用な利点が提供される。
【００２２】
２進数を生成する文字列を連結する工程は、その他の様々な計数機構により代替可能である。数字を生成する別の方法は、前記ソフトウェアのループの回数の結果に従って数直線上を左または右に移動することを伴うことができる。また、乱数の群を仮想バケットに置くことができ、前記競合条件により０が生成される度に前記プログラムは現行の数字を保持し、１が選択される度に前記プログラムが新たな数字を生成する。制御物理乱数関数については、共にｔｈｅ  Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙに勤めるＧａｓｓｅｎｄ氏他により２００２年に刊行され、この参照により本明細書に組み込まれるＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  ＦｕｎｃｔｉｏｎｓおよびＳｉｌｉｃｏｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓに記述されている。
【００２３】
ＲＦＩＤタグ認証
Ｘ、Ｙ、およびＺ各々が０〜無限大の数字を表すとき、実際のＲＦＩＤシステムは、広範に亘る異なるネットワーク構成およびリーダーシステム内においてＸ個のタグと、Ｙ個のリーダーと、Ｚ個のコンピュータを使用することができる。本発明によるＲＦＩＤタグ認証技術は、今説明したばかりのような実際のＲＦＩＤシステムにおいて使用される。しかし本発明によるタグ認証プロトコルの簡素化のために、図４Ａ〜４Ｇを参照して、１つのＲＦタグと、１つのリーダーと、１つのコンピュータとの３つの構成要素のみからなるＲＦＩＤシステムの例を説明する。当業者であれば、本発明のこの観点は、種々の方法およびシステムにより実施できることを理解するであろう。しかし、本発明のこの観点の性質の説明を簡単にするために、具体的な実施形態を説明する。
【００２４】
ここで図４Ａを参照して、ＲＦＩＤタグリーダー２００がタグ２２０に符号化されたＲＦ信号１１または呼掛けを送る。リスナー（図示せず）がその信号を捕捉し、前記タグ２２０上で符号化されたデータを捕捉するために使用することができるかもしれない。第三者は前記リスナーを使用して上述のように複製タグを生成することができる。たとえ前記タグ２２０がアクセスのためのパスワードを必要としたとしても、前記リスナーはやはり、前記タグが前記パスワードの照会に応答する時の前記タグの行動を監視することができる。明らかに必要なのは、前記リーダー２００に前記応答を送っているタグが前記真正のタグであることを保証する方法である。
【００２５】
図４Ａに示す実施形態において、前記呼掛け１１が前記タグ２２０に処理すべき数字を提供する。前記タグ処理システムは任意の数学的関数を使用することができる。この目的のために、ハッシュ関数またはハッシュ関数の集合を使用することができる。前記数学的関数は、シークレットを使用することが好ましい。シークレットとは、公開されていない数字または関数である。幾つかの実施形態においてシークレットはシード値であることができる。前記シークレットの値は、前記数学的関数の処理の結果に影響する。前記シークレットは予め定め、自動生成し、前記ＣＰＲＦアルゴリズムにより生成し、または代替装置により前記タグに送ることができる。前記タグは、前記呼掛けについてｘ’の値を与える関数ｆ（ｘ）を実行する。前記関数ｆ（ｘ）は、好ましくはハッシュ関数などの、ハッカーとなりうる者によって知られていない、かつ容易に解読できない乱数関数である。図４Ｂに示すように、前記タグ２２０は前記リーダー２００に少なくとも前記応答ｘ’を送る。前記ＲＦＩＤタグリーダー２００は、その内部に形成された前記値ｘおよびｘ’を格納する第１のメモリー２０１と第２のメモリー２０２とを有する。但し、前記２つの数字を格納できる単一のメモリーであっても十分である。図４Ｃに示すように、前記リーダー２００は、次に、照合装置２６０に前記呼掛けｘを送る。前記コンピュータまたは照合装置２６０は前記数字ｘについて前記関数ｆ’（ｘ）＝ｘ’’を実行する。前記シークレットが同一であれば、ｆ’（ｘ）＝ｆ（ｘ）であり、ｘ’’およびｘ’が等しくなることを意味する。前記照合装置２６０は、前記リーダー２００に前記値ｘ’’を送る。図４Ｆ内の吹き出し２０３に示すように、今値ｘ’およびｘ’’を有する前記リーダーはｘ’をｘ’’と比較する。ｘ’がｘ’’と等しいならば、前記タグは図４Ｇ内の判定矢印２０４で示すように真正である。ｘ’およびｘ’’が同一でないならば、タグはその判定矢印２０５によって示されるように偽造品または偽物である。
【００２６】
もしくは、前記リーダー２００は前記照合装置２６０に前記応答ｘ’を送ることもできる。逆関数Ｆ（ｘ）を使用して、前記照合装置２６０は前記呼掛けｘを生成できる。前記照合装置２６０により決定された呼掛けが前記タグに送られた呼掛けと等しいならば、前記タグは本物である。
【００２７】
前記関数の結果が同一であるためには、前記タグおよび前記照合装置に格納されたシークレットが同一でなければならない。前記シークレットは、処理の順番、処理すべき数字、動作であることができ、ハッシュ表を指定することができ、またはその他任意の変数または関数であることができる。
【００２８】
上述の認証処理をさらに明瞭にするために、以下は整数および定義関数を使用した例である。
ｘ＝５．ｆ（ｘ）＝（ｘ＊２）＋７．ｆ’（ｘ）＝（ｘ＊２）＋９
【００２９】
前記呼掛けは５、前記関数はｆ（ｘ）、前記シークレットは７、および前記応答は１７である。前記タグ２２０は、上述のＣＰＲＦアルゴリズムを使用して７という数字を生成したかもしれない。前記タグは次に、ｆ（ｘ）を実行してｆ（ｘ）が１７に等しいことを見出す。前記タグ２２０は次に、前記リーダー２００に「１７」を送るかもしれない。１実施形態において、前記リーダーは前記照合装置２６０に「５」を送る。前記照合装置は、「１９」を与える前記関数ｆ’（ｘ）を実行し、その値を前記リーダー２００に送る。前記リーダー２００は次に１７と１９とを比較し、それらが異なり、従って前記タグが偽造品であることを判定する。図示されたような単純な関数は執拗なハッカーに対しては限界のある防衛しか提供しないかもしれないが、ハッシュ関数のようなより複雑な関数は前記関数をリバースエンジニアリングすることをかなり難しくするであろう。
【００３０】
前記ＲＦ品目、前記タグ、リーダー、およびコンピュータに亘る情報の移動および処理は、そのユーザーの好むように変更し、または設定することができる。前記代替の方法およびシステムの幾つかとして、１）前記タグが、前記リーダーの代わりに前記サーバーに直接情報を送ることを可能とすること、２）前記リーダーによるｆ’（ｘ）の処理を可能とすること、３）前記タグの数字とリーダーの数字を比較するように前記照合装置に命令すること、４）コンピュータを完全に除去し、前記リーダーがｆ’（ｘ）および前記比較を実行することを可能とすること、および５）前記システムに、アラームの発報から、警備員への通知、単に前記タグの情報へのアクセスの拒否にまで亘る様々な手順の採用がある。
【００３１】
このプロトコルは前記タグの真正性を保証する手助けをする。先述のように、このプロトコルは前記ＣＰＲＦシステムを有利に使用して前記乱数を生成する。前記２つのプロトコルに加えて、第３のシステムであるノイジー・ブルーム・フィルターをこれらシステムのどちらかまたは両方と組み合わせてより安全なシステムを作製することができる。
【００３２】
ノイジー・ブルーム・フィルター
ＲＦ送信のセキュリティーを改善し、特にＲＦＩＤタグの識別情報を証明する別の方法は、ブルームフィルターまたはノイジー・ブルーム・フィルターを使用することである。図５Ａに示すように、第１のＲＦデバイス２２０は２進数４００を格納するメモリー２０３を有する。図５Ａ〜５Ｋに描かれた実施形態において、単に図示することを目的としてアラビア数字１７の２進数表示が使用されている。ＲＦＩＤタグのような前記第１のＲＦデバイス２２０とトランシーバまたはタグリーダーのような第２のＲＦデバイス２００との間の通信を参照して、本発明の観点を説明するが、前記ブルームフィルター処理はその他の設定において使用することもできる。例えば、前記第１のＲＦデバイスは、タグリーダーであることができ、前記第２のＲＦデバイスはコンピュータまたはサーバーであることができる。
【００３３】
この発明によるノイジー・ブルーム・フィルターは、一組のハッシュ関数の使用を指定して数字を２進法または別の数体系によって表示する。当業者には理解できるように、任意の数体系を使用することができる。前記処理を開始するために、前記第２のＲＦデバイス２００は前記第１のＲＦデバイス２２０に呼掛けを送ることができる。図５Ｂに示すように、前記第１のＲＦデバイス２２０のメモリー２０３内に格納された呼掛け４００が、前記第２のＲＦデバイス２００に送信される。図５Ｃは、そのメモリー２０１内に呼掛け４００を格納した前記第２のＲＦデバイス２００を示す。図５Ｄに示すように、前記呼掛け４００は、前記呼掛けを拡張することにより前記第１のＲＦデバイス２２０内で処理される。前記呼掛けの拡張は、第１の組のＫハッシュ表４１０として前記メモリー２０３内に格納された、出力値０または１を有する一組のＫ独立ハッシュ関数ＨＫ（ｘ）を実行することにより達成される。前記一組のハッシュ表はブルームフィルターを構成する。図５Ｅに示すように、ノイジー・ブルーム・フィルターは、前記表内の限られた数の０を無作為に１に変更して第２の組のハッシュ表４２０を生成することにより作られる。この工程は前記パターンをリバースエンジニアリングすることをより困難にする。変更される前記０の数もまた前記制御物理乱数関数により算出できる。図５Ｆに示すように、形成された前記ノイジーハッシュ表４２０は次に、前記第２のＲＦデバイス２００に送信される。図示された前記実施形態においては前記第１のＲＦデバイスが前記ブルームフィルターを生成するものの、コンピュータ、リーダー、または別の装置を使用して前記ハッシュ表４１０を生成することもできる。
【００３４】
どちらにせよ、図５Ｇに示すように、前記第２のＲＦデバイス２００は前記一組のノイジーハッシュ表を受け取り、それらをそのメモリー２０２内に格納する。図５Ｈに示すように、前記第２のＲＦデバイス２００は次に、前記呼掛け４００についてブルームフィルター動作を実行する。そのために、図５Ｉに示すように、前記第２のＲＦデバイスが前記一組のＫハッシュ表４１０にＨｋ（ｘ）を適用してノイジーハッシュ表４２０’を作成する。図５Ｊに示すように、前記第２のＲＦデバイス２００は次に、前記第１の組のハッシュ表４２０を前記第２の組のハッシュ表４２０’と比較する。前記組のハッシュ表内の「１」の無作為な配置のために、殆どの状況において前記組は一致しない。しかし前記ランダム化関数が再現可能な性質のものであるという条件下において、前記２つのノイジー表は一定の類似した閾値を有するであろう。前記ノイジー・ブルーム・フィルターの結果が十分に類似しているかどうかを決定するために、前記第２のＲＦデバイス２００は閾値比較システムを使用することが好ましい。これらがその「はい」分岐４０４により表示されたように十分に類似しているならば、前記第１のＲＦデバイス２２０は真正であると結論付けることができる。その「いいえ」分岐４０５により表示されたように前記組が十分に類似していないならば、前記第１のＲＦデバイス２２０は偽造品または偽物と決定される。
【００３５】
前記ノイジー・ブルーム・フィルター処理は、ＲＦＩＤタグの真正性を証明するために上述のＲＦＩＤタグ認証技術と組み合わせて使用でき、前記制御物理乱数関数と共に使用して前記認証処理に使用する乱数を生成することができる。また、前記ノイジー・ブルーム・フィルターを使用して、前記処理をコンピュータにより実行することにより、前記トランシーバの真正性を証明することもできる。その設定において、前記トランシーバは前記第１の組のハッシュ表を生成し、前記コンピュータは前記第２の組のハッシュ表を生成する。
【００３６】
当業者には、本発明の広範な発明概念から逸脱することなく上述の実施形態に変更または修正を行うことができることが理解されるであろう。従って、本発明は説明された特定の実施形態に限定されることなく、上述されかつ付属の請求項に定められた通りの本発明の範囲および趣旨内において、全ての修正および変更を網羅する意図であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の１つの観点に関連して使用されるリスナーの実施形態の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うくする方法の工程の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うくする方法の工程の概略図である。
【図２Ｃ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うく方法の工程の概略図である。
【図２Ｄ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うくする方法の工程の概略図である。
【図２Ｅ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うくする方法の工程の概略図である。
【図２Ｆ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うくする方法の工程の概略図である。
【図２Ｇ】図２Ａ〜２Ｇは、ＲＦシステムのセキュリティーを危うくする方法の工程の概略図である。
【図３】図３は、ワイヤーの対を有するマイクロプロセッサの概略図である。
【図４Ａ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図４Ｄ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図４Ｅ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図４Ｆ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図４Ｇ】図４Ａ〜４Ｇは、ＲＦＩＤタグシステムのセキュリティーを提供する方法の工程を示す概略図である。
【図５Ａ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｂ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｃ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｄ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｅ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｆ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｇ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｈ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｉ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｊ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図５Ｋ】図５Ａ〜５Ｋは、図４Ａ〜４ＧのＲＦＩＤセキュリティー・タグ・システムのノイジー・ブルーム・フィルター処理を使用する工程において実行される工程の概略図である。
【図１】
2009516304.tif 000003
【図２Ａ】
2009516304.tif 000004
【図２Ｂ】
2009516304.tif 000005
【図２Ｃ】
2009516304.tif 000006
【図２Ｄ】
2009516304.tif 000007
【図２Ｅ】
2009516304.tif 000008
【図２Ｆ】
2009516304.tif 000009
【図２Ｇ】
2009516304.tif 000010
【図３】
2009516304.tif 000011
【図４Ａ】
2009516304.tif 000012
【図４Ｂ】
2009516304.tif 000013
【図４Ｃ】
2009516304.tif 000014
【図４Ｄ】
2009516304.tif 000015
【図４Ｅ】
2009516304.tif 000016
【図４Ｆ】
2009516304.tif 000017
【図４Ｇ】
2009516304.tif 000018
【図５Ａ】
2009516304.tif 000019
【図５Ｂ】
2009516304.tif 000020
【図５Ｃ】
2009516304.tif 000021
【図５Ｄ】
2009516304.tif 000022
【図５Ｅ】
2009516304.tif 000023
【図５Ｆ】
2009516304.tif 000024
【図５Ｇ】
2009516304.tif 000025
【図５Ｈ】
2009516304.tif 000026
【図５Ｉ】
2009516304.tif 000027
【図５Ｊ】
2009516304.tif 000028
【図５Ｋ】
2009516304.tif 000029
【国際調査報告】
2009516304.tif 000030
2009516304.tif 000031
2009516304.tif 000032