(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列的に連続した波形であるアナログ信号を他装置から受信し、受信デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記他装置との間で相互認証を行うための認証情報を記憶する認証情報記憶手段と、
前記Ａ／Ｄ変換部で変換された前記受信デジタル信号の変位パターンと、前記認証情報記憶手段に記憶された前記認証情報とを照合して認証する認証処理部と、
前記認証処理部で認証が成功した場合、前記認証情報記憶手段に記憶された前記認証情報に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成する送信デジタル信号作成部と、
前記送信デジタル信号作成部により作成された前記送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信するＤ／Ａ変換部とを備える
ことを特徴とする相互認証装置。
【請求項２】
前記認証情報は、前記アナログ信号を照合する期間並びにサンプリング周期、及び前記変位パターンを照合するための照合用データを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の相互認証装置。
【請求項３】
特定のタイミングで前記認証情報を再設定する認証情報再設定部を備え、
前記送信デジタル信号作成部は、前記認証情報再設定部により再設定された前記認証情報により前記送信デジタル信号を作成し、
前記Ｄ／Ａ変換部は、前記送信デジタル信号作成部により作成された、再設定された前記認証情報に対応する前記送信デジタル信号を、アナログ信号に変換して前記他装置に送信する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の相互認証装置。
【請求項４】
相互認証装置により実行される相互認証方法であって、前記相互認証装置は、
時系列的に連続した波形であるアナログ信号を前記相互認証装置に対する他装置から受信し、受信デジタル信号に変換し、
前記他装置との間で相互認証を行うための認証情報を記憶し、
変換された前記受信デジタル信号の変位パターンと、記憶された前記認証情報とを照合して認証し、
認証が成功した場合、記憶された前記認証情報に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成し、
作成された前記送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信する
ことを特徴とする相互認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互認証装置及び相互認証方法に係り、特に上位装置と下位装置との間で相互認証を行う相互認証装置及び相互認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、情報が記録された接触型若しくは非接触型ＩＣカードや磁気カードのようなカード状媒体等（情報媒体）に対して、情報の読み出し又は書き込みを行うカードリーダ等（相互認証装置）が存在する。このカードリーダ等としては、磁気カードリーダ、接触型ＩＣカードリーダ、非接触型ＩＣカードリーダ等が存在する。
【０００３】
また、このようなカードリーダは、セキュリティを高めるため、上位装置であるＡＴＭ（Automated Teller Machine）等のコンピュータとの間で、相互認証を行うように構成されている。
たとえば、特許文献１に、このようなカードリーダの一例として、上位装置と下位装置が相互に認証を行う相互認証システムにおいて、下位装置が複数の従属デバイスを有する場合でも、相互認証システム構築が容易な相互認証システム及び相互認証方法が記載されている。特許文献１の技術では、カードリーダ全体を制御する制御部と、カードリーダ内に配置された従属デバイスである暗号磁気ヘッドと、上位装置とがそれぞれ相互認証を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４４５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたカードリーダは、暗号化復号化に係る構成が複雑であった。
すなわち、複雑な構成の回路等を実装しないと不正な装置へのすり替えを検出することができなかった。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消し、構成を簡易化しても不正な装置へのすり替えを容易に検出することが可能な相互認証装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の相互認証装置は、時系列的に連続した波形であるアナログ信号を他装置から受信し、受信デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記他装置との間で相互認証を行うための認証情報を記憶する認証情報記憶手段と、前記Ａ／Ｄ変換部で変換された前記受信デジタル信号の変位パターンと、前記認証情報記憶手段に記憶された前記認証情報とを照合して認証する認証処理部と、前記認証処理部で認証が成功した場合、前記認証情報記憶手段に記憶された前記認証情報に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成する送信デジタル信号作成部と、前記送信デジタル信号作成部により作成された前記送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信するＤ／Ａ変換部とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、簡易化した構成であっても不正な装置へのすり替えを容易に検出することができる。
【０００８】
また、本発明の相互認証装置は、前記認証情報は、前記アナログ信号を照合する期間並びにサンプリング周期、及び前記変位パターンを照合するための照合用データを含むことを特徴とする。
このように構成することで、アナログ信号を受信し、認証情報の変位パターンを確実に照合することができる。
【０００９】
また、本発明の相互認証装置は、特定のタイミングで前記認証情報を再設定する認証情報再設定部を備え、前記送信デジタル信号作成部は、前記認証情報再設定部により再設定された前記認証情報により前記送信デジタル信号を作成し、前記Ｄ／Ａ変換部は、前記送信デジタル信号作成部により作成された、再設定された前記認証情報に対応する前記送信デジタル信号を、アナログ信号に変換して前記他装置に送信することを特徴とする。
このように構成することで、事故や故障やユーザの指示等で認証情報を再設定することができる。
【００１０】
また、本発明の相互認証方法は、相互認証装置により実行される相互認証方法であって、前記相互認証装置は、時系列的に連続した波形であるアナログ信号を前記相互認証装置に対する他装置から受信し、受信デジタル信号に変換し、前記他装置との間で相互認証を行うための認証情報を記憶し、変換された前記受信デジタル信号の変位パターンと、記憶された前記認証情報とを照合して認証し、認証が成功した場合、記憶された前記認証情報に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成し、作成された前記送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信することを特徴とする。
このように構成することで、簡易化した構成であっても不正な装置へのすり替えを容易に検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、他装置から送信されたアナログ信号をデジタル変換し、この変位パターンを照合して認証することで、簡易化しても不正な装置へのすり替えを容易に検出する相互認証装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る相互認証システムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る相互認証処理のフローチャートである。
【図３】図２に示す相互認証処理の具体例を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る認証情報再設定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態＞
〔相互認証システムＸの構成〕
まず、図１により、本発明の実施の形態に係る相互認証システムＸのシステム構成の一例について説明する。
相互認証システムＸは、本実施形態においては、カード発行機能を備えたＡＴＭ、キオスク（Kiosk）の端末、交通機関のチケット発行システム、コンビニエンスストア等のポイントカード発行システム、小売店のメンバーカード発行システム、遊技機のカード発行／支払システム、入退場管理システム等（以下、単に「ＡＴＭ等」と省略して記載する。）である。
【００１４】
また、相互認証システムＸは、カード３を読み出し（read）、書き込み（write）するカードリーダ１（相互認証装置）と、上位装置２とを備えている。
【００１５】
カードリーダ１は、モータ搬送式等のカードリーダ／ライタ装置である。カードリーダ１は、上位装置２に接続され、上位装置２からの指令（コマンド）により各種処理を実行する。カードリーダ１の詳細構成については後述する。
【００１６】
上位装置２は、ＡＴＭ等用の組み込みＰＣ（Embedded Personal Computer）、ＦＣ（Factory Computer）、サーバ等である。上位装置２は、制御部、記憶部、各種インターフェイス等を備えており、カードリーダ１を制御する。
【００１７】
カード３は、接触型又は非接触型のＩＣカード及び／又は磁気カードである。
カード３は、例えば、厚さが０．７〜０．８ｍｍ程度の矩形状の塩化ビニール等のプラスチック製のカードである。カード３が接触型のＩＣカードの場合、カード３のプラスチック基板内部には、集積回路チップ（ＩＣチップ）が埋設されるとともに、表面にＩＣ端子が配置される。また、カード３が非接触型のＩＣカードの場合、プラスチック基板内部にＩＣチップとアンテナコイルが埋設される。また、カード３が磁気カードの場合、表面に磁気データを記録する磁気ストライプが形成される。なお、カードは、厚さが０．１８〜０．３６ｍｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）カードや、所定の厚さの紙カード等であってもよい。
カードには、ユーザの情報や貨幣価値情報等の情報が記憶されている。
【００１８】
なお、相互認証システムＸは、他の情報処理装置として、カードの表面の写真や文字等を読み取るスキャナ、回収したカードを粉砕する粉砕機、カードを回収するカード回収返却モジュール、カードの表面に印刷を行うカードプリンタ等を備えていてもよい。
【００１９】
また、図１においては、カードリーダ１及び上位装置２の相互認証に関するシステム構成について特に注目して記載している。ここで、本実施形態においては、カードリーダ１及び上位装置２において同様の相互認証処理を実行することが可能である。このため、下記において、カードリーダ１の相互認証に関する構成について特に注目して説明する。
【００２０】
また、カードリーダ１は、制御部１０、Ａ／Ｄ変換部２０、記憶部３０（認証情報記憶手段）、Ｄ／Ａ変換部４０、及びインターフェイス部５０を含んでいる。
【００２１】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の制御演算手段である。制御部１０は、カード３の情報の読み出しや書き込みを制御する。また、カードリーダ１は、カード３で読み出し又は書き込みされる情報を暗号化したり復号化したりすることも可能である。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部２０（Analog-to-Digital converter）は、時系列的に連続した波形であるアナログ信号（Analog signal）を上位装置２から受信し、制御部１０等で取り扱い可能なデジタル信号（Digital signal）である受信デジタル信号に変換する。このため、Ａ／Ｄ変換部２０は、専用の配線等で上位装置２のＤ／Ａ変換部４１と接続されている。
Ａ／Ｄ変換部２０が入力するアナログ信号は、例えば、連続的、経時的な電圧の変化で表現される。また、この電圧には特定のバイアス等がかけられた上で、例えば、量子化ビット数が８ビットであれば最小値０〜最大値２５５、１６ビットであれば最小値０〜最大値６５５３５のような値のデジタル信号に変換される。また、Ａ／Ｄ変換部２０は、例えば、サンプリング周波数１１ｋＨｚ〜４８ｋＨｚで受信デジタル信号を取得する。Ａ／Ｄ変換部２０は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）等を利用して、この受信デジタル信号を記憶部３０のバッファ等に記憶させてもよい。
【００２３】
記憶部３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の一時的でない記録媒体である。
また、記憶部３０は、カードリーダ１の全体を制御し、上位装置２と通信し、各種処理を実行するための制御プログラム、ＯＳ（Operating System）、各処理の一時的なデータと、各種状態を示す状態情報、各種設定を示す設定情報等が格納されている。
【００２４】
Ｄ／Ａ変換部４０（Digital-to-Analog converter）は、制御部の指示によりデジタル信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部４０は、専用の配線等で上位装置２のＡ／Ｄ変換部２１と接続されている。
【００２５】
インターフェイス部５０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ−２３２Ｃ、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ラインに接続するための各種インターフェイス回路や物理層等である。インターフェイス部５０は、上位装置２との間で、通信ラインを介し、各種情報を送受信する。この各種情報には、後述する認証開始トリガや認証情報再設定トリガ等を含む各種コマンドが含まれる。
【００２６】
なお、Ａ／Ｄ変換部２０、Ｄ／Ａ変換部４１を含む各部は、制御部１０に内蔵されたＳＯＣ（System On Chip）等として構成されていてもよい。
また、カードリーダ１は、この他にも、カード３の挿入や搬送路内の位置等を検出する機械式、光学式、磁気式等の方式のセンサとこの状態を取得するセンサ回路、カード３を搬送するためのモータとローラ等とを含む搬送機構とこの搬送機構を駆動するためのモータ回路、搬送路内に挿入されたカード３の情報を読み取ったり、そのカードに情報を書き込んだりするヘッドとこのヘッドを制御するＲ／Ｗ（Read / Write）回路や復調回路等を含んでいる。
【００２７】
また、制御部１０は、機能構成として、認証処理部１００、送信デジタル信号作成部１１０、及び認証情報再設定部１２０を含んでいる。
これらの機能構成単位は、制御部１０が、記憶部３０に記憶されたＯＳ及び制御プログラムを展開して実行することで実現可能である。また、制御部１０は、本発明の実施の形態に係る相互認証方法を実現するためのハードウェア資源となる。
【００２８】
認証処理部１００は、上位装置２等から受信されたアナログ信号がＡ／Ｄ変換部２０で変換されたデジタル信号（以下、「受信デジタル信号」という。）の変位パターンと、記憶部３０に記憶された認証情報３００とを照合して認証する。具体的には、認証処理部１００は、受信デジタル信号と認証情報３００の変位パターンとを照合し、この変位パターンが一致していれば認証成功と判断し、一致しなければ失敗と判断する。
【００２９】
送信デジタル信号作成部１１０は、記憶部３０に記憶された認証情報３００に対応した変位パターンに基づいて、上位装置２等へ送信するデジタル信号（以下、「送信デジタル信号」という。）を作成する。送信デジタル信号作成部１１０は、この送信デジタル信号を作成する際、信号の反転を含む特定の変換等により加工してもよい。
また、送信デジタル信号作成部１１０は、上位装置２からの認証開始トリガ（trigger）に対して認証を開始する。この認証開始トリガは、認証の開始を示す指令である。認証処理部１００で認証が成功した場合、例えば、受信デジタル信号を反転した信号等を送信デジタル信号として作成する。また、逆に、送信デジタル信号作成部１１０は、上位装置２に対して認証を求める場合に、認証情報３００に対応した変位パターンに対応する送信デジタル信号として作成する。
【００３０】
認証情報再設定部１２０は、特定のタイミングで記憶部３０の認証情報３００を再設定する。この特定のタイミングは、カードリーダ１について、標準規格で規定された時間が経過した場合、破損や故障により修理や交換等の状況が発生した場合、ユーザによる特定の指示を受信した場合等である。認証情報再設定部１２０は、認証情報再設定部１２０のアナログ信号を照合する期間、サンプリング周期、及び照合用データを、乱数発生器等により再設定する。
【００３１】
また、この再設定の際に、認証情報再設定部１２０は、上位装置２へ認証情報再設定トリガを送信する。認証情報再設定トリガは、認証情報３００及び／又は認証情報３０１の再設定を示す指令である。その後、認証情報再設定部１２０は、送信デジタル信号作成部１１０に再設定された認証情報３００に基づいた送信デジタル信号を作成させる。この上で、認証情報再設定部１２０は、この再設定された認証情報３００に対応する送信デジタル信号を、Ｄ／Ａ変換部４０によりアナログ信号に変換させ、上位装置２に送信させる。これにより、後述するように、上位装置２も、再設定された認証情報３００に対応した認証情報３０１を作成して記憶部３１に保存することが可能である。
【００３２】
また、記憶部３０には、認証情報３００が記憶されている。
認証情報３００は、例えば、上位装置２から送信されたアナログ信号を照合する期間、サンプリング周期、及び照合用データが含まれている。
【００３３】
このうち、アナログ信号を照合する期間（以下、「照合期間」と呼ぶ。）は、認証開始トリガの上位装置２の送信の時点から、どのくらいの時間、アナログ信号を受信するかについて示す情報である。この時間は数μ秒〜数秒単位で設定可能である。この照合時間は、認証開始トリガから実際にアナログ信号が送信開始されるまでの時間である「ディレイ」についても含まれている。また、照合時間には、実際にアナログ信号が出力される時間を含めてもよい。実際にアナログ信号が出力される時間と照合時間とが異なる場合、照合期間よりも長い時間又は短い時間、アナログ信号が出力される。
【００３４】
また、サンプリング周期は、受信デジタル信号から時系列データを取得する周期を示す値である。すなわち、アナログ信号の比較用の取得（モニタ）の周期に対応する値である。このサンプリング周期は、例えば、Ａ／Ｄ変換部２０にてアナログ信号を受信デジタル信号に変換する際の実際のサンプリング周波数より長い周期を指定可能である。また、このサンプリング周期は、上位装置２からの指定により、変更可能である。なお、このサンプリング周期について、一定の間隔ではなく、特定の数列等に従った不定期の周期を用いるような構成であってもよい。
【００３５】
また、照合用データは、上位装置２から受信したアナログ信号の時分割での変位パターンを照合するための配列（マトリクス、アレイ）等のデータである。照合用データは、例えば、受信デジタル信号からの照合期間内に上述のサンプリング周期で取得された時系列データの変位パターンのデータとして構成される。
また、照合用データとして、前回上位装置２から取得した受信デジタル信号を、そのまま保持しておくことも可能である。この場合、上位装置２の送信デジタル信号作成部１１１は、認証開始の際に、例えば、毎回、ランダムなデジタル波形データに時系列データを埋め込んだ送信デジタルデータを作成するように構成する。このように構成することにより、カードリーダ１の受信デジタル信号が前回受信された受信デジタル信号と同じか否かを比較し、ハッキングの有無等を検出可能となる。
【００３６】
なお、認証情報３００は、Ａ／Ｄ変換部２０の量子化ビット数、量子化誤差の許容範囲の情報等についても含んでいてもよい。
【００３７】
また、上位装置２は、本実施形態の相互認証の処理及び構成においてカードリーダ１の制御部１０と同様の制御部１１、Ａ／Ｄ変換部２０と同様のＡ／Ｄ変換部２１、記憶部３０と同様の記憶部３１、Ｄ／Ａ変換部４０と同様のＤ／Ａ変換部４１、及びインターフェイス部５０と同様のインターフェイス部５１を含んでいる。
また、上位装置２の制御部１１は、カードリーダ１の制御部１０の機能構成に係る認証処理部１００と同様の認証処理部１０１、送信デジタル信号作成部１１０と同様の送信デジタル信号作成部１１１、及び認証情報再設定部１２０と同様の認証情報再設定部１２１を含んでいる。
また、上位装置２の記憶部３１には、カードリーダ１の記憶部３０に記憶された認証情報に対応する認証情報３０１が含まれている。
【００３８】
なお、以下の実施の形態においては、上位装置２が他装置、カードリーダ１が自装置である例について記載するものの、逆に上位装置２が自装置、カードリーダ１が他装置であってもよい。
【００３９】
〔相互認証処理〕
次に、図２、図３により、本発明の実施の形態に係る相互認証処理の説明を行う。
本実施形態の相互認証処理に係る相互認証システムＸは、上述したように、上位装置２と下位装置であるカードリーダ１が存在し、カードリーダ１からのアナログ信号の出力とカードリーダ１のアナログ信号の入力、若しくは上位装置２からのアナログ信号の出力とカードリーダ１のアナログ信号の入力が接続されている。このため、上位装置２からの認証開始トリガにより下位装置であるカードリーダ１が認証を受け付ける。この際、出力側は送信デジタル信号をＤ／Ａ変換部４０、４１を介してアナログ信号に変換して出力し、入力側はそのアナログ量をＡ／Ｄ変換部２０、２１を介し受信デジタルに置き換える。このように、本実施形態の相互認証処理では、出力側と入力側がお互いに、時間で変位するアナログ信号を入出力する。すなわち、出力側と入力側がお互いに、アナログ信号を媒介として認証を行う。このため、認証情報３００、３０１を共通に記憶しておき、アナログ信号をデジタル信号にして、お互いの変位パターンを照合（比較）し、上位装置２とカードリーダ１との真偽性を確認しあう。なお、そのアナログ信号を出力する時間（期間）は、特定の時間である。
以下で、図２のフローチャートを参照して、本実施形態の相互認証処理の詳細をステップ毎に説明する。
【００４０】
なお、以下のステップは、カードリーダ１の制御部１０が記憶部３０に記憶された制御プログラムを、ハードウェア資源を用いて実行し、上位装置２の制御部１１が記憶部３１に記憶された制御プログラムを、ハードウェア資源を用いて実行することで実現できる。
【００４１】
（ステップＳ２０１）
まず、上位装置２の認証情報再設定部１２１が、認証開始トリガ処理を行う。
認証情報再設定部１２１は、認証開始トリガを、インターフェイス部５１を介して、カードリーダ１に送信する（タイミングＴ２０１）。
【００４２】
（ステップＳ２０２）
次に、上位装置２の送信デジタル信号作成部１１１及びＤ／Ａ変換部４１が、アナログ信号送信処理を行う。
送信デジタル信号作成部１１１は、認証情報３０１に基づいた変位パターンの送信デジタル信号を作成して、Ｄ／Ａ変換部４１からカードリーダ１へ送信させる（タイミングＴ２０２）。
【００４３】
図３（ａ）により、具体例として説明すると、送信デジタル信号作成部１１１は、送信デジタル信号の例として、ランダムであるものの連続的なデジタル波形データを作成した上で、認証情報３０１を参照して、このデジタル波形データに照合期間Ｌのサンプリング周期ｓの時系列データを埋め込む。すなわち、サンプリング周期ｓの箇所のデータが、カードリーダ１での照合に用いられるデータとなる。
なお、送信デジタル信号作成部１１１は、アナログ信号の出力する時間に対応した長さの送信デジタル信号を作成する。すなわち、送信デジタル信号作成部１１１は、図３（ａ）のように、照合期間Ｌよりも長い出力される送信デジタル信号を作成してもよい。また、送信デジタル信号作成部１１１は、一度に送信デジタル信号をすべて作成せず、逐次、作成してＤ／Ａ変換させて送信させてもよい。
【００４４】
（ステップＳ１０１）
ここで、カードリーダ１の処理について説明する。
カードリーダ１のＡ／Ｄ変換部２０がアナログ信号受信処理を行う。
Ａ／Ｄ変換部２０は、上位装置２からのアナログ信号を受信して、受信デジタル信号にＡ／Ｄ変換する。
【００４５】
（ステップＳ１０２）
次に、カードリーダ１の認証処理部１００が、認証処理を行う。
認証処理部１００は、Ａ／Ｄ変換部２０で変換された受信デジタル信号の変位パターンと、記憶部３０に記憶された認証情報３００とを照合して認証する。
【００４６】
図３（ａ）の具体例で説明すると、認証処理部１００は、受信デジタル信号のうち、照合期間Ｌの間で、ディレイｄの後、サンプリング周期ｓでデータを取得して照合する。そして、図３（ｂ）の例の場合、認証処理部１００は、サンプリング周期ｓで取得したデータの変位の角度等（変位パターン）が認証情報３００の照合用データと特定の誤差の範囲内で同じか否かにより照合を行う。このようにデータの変位パターンで照合することで、レベル変動やノイズ等による誤差を抑えることができる。
また、認証処理部１００は、記憶部３０のバッファを参照して、以前に受信した受信デジタル信号とまったく同じであったかについても比較することが可能である。
【００４７】
（ステップＳ１０３）
次に、カードリーダ１の認証処理部１００が、認証が成功したか否かを判定する。認証処理部１００は、変位パターンが特定の誤差の範囲で同じであった場合、認証が成功であるとして、Ｙｅｓと判定する。これに対して、認証処理部１００は、変位パターンが特定の誤差の範囲で一致しなかった場合、不正な装置であるとして、Ｎｏと判定する。また、認証処理部１００は、受信デジタル信号が、以前に受信した受信デジタル信号と同じであった場合、異常データであり不正な装置として、Ｎｏと判定するよう処理することが可能である。これにより、デジタルレコーダ等によりアナログ信号を録音して再生されるといった方法で認証されることがなくなり、セキュリティを向上できる。
Ｙｅｓの場合、認証処理部１００は、処理をステップＳ１０４に進める。
Ｎｏの場合、認証処理部１００は、処理をステップＳ１０７に進める。
【００４８】
（ステップＳ１０４）
認証に成功した場合、カードリーダ１の送信デジタル信号作成部１１０が、送信デジタル信号作成処理を行う。
送信デジタル信号作成部１１０は、認証情報３００に対応する変位パターンとして、例えば、受信デジタル信号を反転した信号等を送信デジタル信号として作成する。この場合、送信デジタル信号作成部１１０は、受信デジタル信号をそのまま反転した信号を生成することが可能である。なお、送信デジタル信号作成部１１０は、ランダムであるものの連続的なデジタル波形データを作成し、認証情報３０１の照合期間Ｌのサンプリング周期ｓの時系列データを反転したデータを埋め込むことも可能である。
【００４９】
（ステップＳ１０５）
次に、カードリーダ１のＤ／Ａ変換部４０が、アナログ信号返信処理を行う。
Ｄ／Ａ変換部４０は、送信デジタル信号作成部１１０により作成された送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、前記他装置に送信する（タイミングＴ１０１）。
【００５０】
（ステップＳ１０６）
次に、カードリーダ１の認証処理部１００が、正常動作開始処理を行う。
認証が成功したため、認証処理部１００は、カードリーダ１の正常動作を開始させる。これにより、上位装置２の他のコマンド等に対応して、カード３の読み書き等が可能となる。これにより、相互認証処理のカードリーダ１に対する処理を終了する。
【００５１】
（ステップＳ１０７）
認証に失敗した場合、カードリーダ１の認証処理部１００が、動作停止処理を行う。
認証処理部１００は、異常信号であったとして、カードリーダ１を停止（halt）等の状態にする。これにより、この際、カードリーダ１内には、カード３が収納されたままとなっていてもよい。また、認証処理部１００は停止したことを示す情報を、図示しないログとして記憶部３０に記憶してもよい。これにより、相互認証処理のカードリーダ１に対する処理を終了する。
【００５２】
（ステップＳ２０３）
ここで、再び、上位装置２の処理について記載する。
Ａ／Ｄ変換部２１が、返信アナログ信号受信処理を行う。
Ａ／Ｄ変換部２１は、認証に成功したか失敗したかにかかわらず、特定時間、カードリーダ１のＤ／Ａ変換部４０から出力されるアナログ信号を受信し、受信デジタル信号に変換する。
【００５３】
（ステップＳ２０４）
次に、上位装置２の認証処理部１０１が、認証結果検証処理を行う。
認証処理部１０１は、Ａ／Ｄ変換部２１で変換された受信デジタル信号の振幅を反転等して変換する。この上で、認証処理部１０１は、上述のカードリーダ１のステップＳ１０２の認証処理と同様に、記憶部３１の認証情報３０１と照合して認証する。
【００５４】
（ステップＳ２０５）
次に、上位装置２の認証処理部１０１が、認証結果が正常か否かを判定する。
認証処理部１０１は、認証情報３０１を用いて照合された変位パターンが特定の誤差の範囲で同じであった場合、認証が成功であるとして、Ｙｅｓと判定する。これに対して、認証処理部１０１は、変位パターンが一致しなかった場合、認証が失敗であるとして、Ｎｏと判定する。また、認証処理部１０１は、そもそもアナログ信号を取得できなかった場合も、Ｎｏと判定する。
Ｙｅｓの場合、認証処理部１０１は、相互認証処理の上位装置２の処理を終了する。この際、認証結果が正常であった旨を記憶部３１の図示しないログ等に記録してもよい。
Ｎｏの場合、認証処理部１０１は、処理をステップＳ２０６に進める。
【００５５】
（ステップＳ２０６）
認証に失敗した場合、認証処理部１０１は、動作停止処理を行う。認証処理部１０１は、上位装置２の図示しない表示部やＬＥＤ等でエラーを通知して、動作を停止する。この際、認証結果が異常であった旨を、記憶部３１の図示しないログ等に記録してもよい。これにより、相互認証処理の上位装置２の処理を終了する。
以上により、本発明の実施の形態に係る相互認証処理を終了する。
【００５６】
なお、上述の相互認証処理では、上位装置２からの認証開始トリガにより下位装置であるカードリーダ１が認証を受け付けた例について記載した。しかしながら、逆に、下位装置であるカードリーダ１からの認証開始トリガにより、上位装置２が認証を受け付けて、上述の相互認証処理と同様の処理を実行することも可能である。
【００５７】
〔認証情報再設定処理〕
次に、図４により、本発明の実施の形態に係る認証情報再設定処理の説明を行う。
ここで、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１の認証情報３００、及び／又は上位装置２の認証情報３０１は、工場出荷時等に設定される。このため、通常、出荷時にこの初期的な認証情報３００、３０１の照合期間やサンプリング周期や照合データの変位パターンは一致するように調整されている。
しかしながら、これらについて、特定のタイミングで更新することが必要となる場合がある。
【００５８】
このため、本実施形態の認証情報再設定処理では、このような認証情報３００、３０１の更新を行う。本実施形態においては、上位装置２の認証情報再設定部１２１が認証情報３０１を再設定し、その際に、認証情報再設定トリガと再設定された認証情報３０１の一部をカードリーダ１に送信し、再設定された認証情報３０１の送信デジタル信号を作成Ｄ／Ａ変換部４１によりＤ／Ａ変換してカードリーダ１に送信する。これをカードリーダ１で受信して、時間とアナログ量の変位を記録し、認証情報３００を更新する。
以下で、図４のフローチャートにより、本実施形態に係る認証情報再設定処理の詳細をステップ毎に説明する。
【００５９】
なお、以下のステップは、カードリーダ１の制御部１０が記憶部３０に記憶された制御プログラムを、ハードウェア資源を用いて実行し、上位装置２の制御部１１が記憶部３１に記憶された制御プログラムを、ハードウェア資源を用いて実行することによって実現できる。
【００６０】
（ステップＳ２１１）
まず、上位装置２の認証情報再設定部１２１が、認証情報再設定トリガ処理を行う。
認証情報再設定部１２１は、記憶部３０の認証情報３０１を更新し、認証情報再設定トリガを送信する（タイミングＴ２１１）。
この処理においては、上述したような特定のタイミングになった場合、ＡＴＭ等の管理者等のユーザが上位装置の入力部（図示せず）のスイッチやボタン操作を行い、又はタイマ（図示せず）等によるコマンド発信等が行われる。認証情報再設定部１２１は、これらを受け付けて、記憶部３０の認証情報３０１を更新する。
【００６１】
具体的に説明すると、認証情報再設定部１２１は、認証情報３０１の照合用データを、乱数発生器等により作成する。また、認証情報再設定部１２１は、認証情報３０１の照合期間とサンプリング周期についても、乱数発生器等で更新可能である。たとえば、図３（ａ）の例によれば、認証情報再設定部１２１は、認証情報３０１に係るディレイｄ、照合期間Ｌ、サンプリング周期ｓ等も再設定することが可能である。
【００６２】
認証情報再設定部１２１は、認証情報３０１の再設定後、インターフェイス部５１を介して、認証情報再設定トリガをカードリーダ１へ送信する。この際に、認証情報再設定部１２１は、再設定されたディレイを含む照合期間、サンプリング周期等をインターフェイス部５１から送信してもよい。これらの送信の際に、暗号化等を使用してもよい。
【００６３】
（ステップＳ２１２）
次に、上位装置２の送信デジタル信号作成部１１１及びＤ／Ａ変換部４１が、アナログ信号送信処理を行う。
送信デジタル信号作成部１１１は、認証情報３０１に基づいて送信デジタル信号を作成して、Ｄ／Ａ変換部４１によりアナログ信号に変換させて、カードリーダ１へ送信する（タイミングＴ２１２）。
この処理は、上述の図２のステップＳ２０２と同様に行う。
【００６４】
（ステップＳ１１１）
ここで、カードリーダ１の処理について説明する。
カードリーダ１のＡ／Ｄ変換部２０が、アナログ信号受信処理を行う。この処理は、図２のステップＳ１０１と同様に行う。
【００６５】
（ステップＳ１１２）
次に、カードリーダ１の認証情報再設定部１２０が、認証情報記憶処理を行う。
認証情報再設定部１２０は、受信された認証情報再設定トリガ及びＡ／Ｄ変換部２０により変換された受信デジタル信号により、更新された認証情報３００を作成して記憶部３０に記憶する。
この際、認証情報再設定部１２０は、再設定されたディレイを含む照合期間、サンプリング周期等についても、更新された認証情報３００の一部として記憶することが可能である。
【００６６】
（ステップＳ１１３）
次に、カードリーダ１の送信デジタル信号作成部１１０が、送信デジタル信号作成処理を行う。
送信デジタル信号作成部１１０は、更新された認証情報３００の返信用の送信デジタル信号を作成する。この処理も、図２のステップＳ１０４と同様に行う。
【００６７】
（ステップＳ１１４）
次に、カードリーダ１のＤ／Ａ変換部４０が、アナログ信号返信処理を行う。
Ｄ／Ａ変換部４０は、送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、上位装置２に送信する（タイミングＴ１１１）。この処理にも、図２のステップＳ１０５と同様である。
【００６８】
（ステップＳ２１３）
再び、上位装置２の処理について記載する。
次に、Ａ／Ｄ変換部２１が、返信アナログ信号受信処理を行う。
Ａ／Ｄ変換部２１は、特定時間、カードリーダ１のＤ／Ａ変換部４０から出力されるアナログ信号を取得し、受信デジタル信号に変換する。
【００６９】
（ステップＳ２１４）
ここで、認証情報再設定部１２０が、返信認証情報記憶処理を行う。
認証情報再設定部１２０は、受信デジタル信号を取得して、記憶部３１の図示しないバッファに記憶しておく。また、認証情報再設定部１２０は、図２のステップＳ２０４の認証結果検証処理と同様に、受信デジタル信号について、異常データでないかを検証してもよい。
以上により、本発明の実施の形態に係る認証情報再設定処理を終了する。
【００７０】
なお、上述の実施形態に係る認証情報再設定処理では、上位装置２が認証情報３０１を再設定しカードリーダ１に認証情報再設定トリガを送信する例について示した。しかしながら、カードリーダ１が認証情報３００を再設定して上位装置２に送信して同様の処理を行うことも可能である。
【００７１】
〔本実施形態の主な効果〕
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
本発明の実施の形態に係るカードリーダ１は、時系列的に連続した波形であるアナログ信号を上位装置２から受信し、受信デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２０と、上位装置２との間で相互認証を行うための認証情報３００を記憶する記憶部３０と、Ａ／Ｄ変換部２０で変換された受信デジタル信号の変位パターンと、記憶部３０に記憶された認証情報３００とを照合して認証する認証処理部１００と、認証処理部１００で認証が成功した場合、記憶部３０に記憶された認証情報３００に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成する送信デジタル信号作成部１１０と、送信デジタル信号作成部１１０により作成された送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、上位装置２に送信するＤ／Ａ変換部４０とを備えることを特徴とする。
【００７２】
また、本発明の実施の形態に係る上位装置２は、時系列的に連続した波形であるアナログ信号をカードリーダ１から受信し、受信デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１と、カードリーダ１との間で相互認証を行うための認証情報３０１を記憶する記憶部３１と、Ａ／Ｄ変換部２１で変換された受信デジタル信号の変位パターンと、記憶部３１に記憶された認証情報３０１とを照合して認証する認証処理部１０１と、認証処理部１０１で認証が成功した場合、記憶部３１に記憶された認証情報３０１に対応する変位パターンの送信デジタル信号を作成する送信デジタル信号作成部１１１と、送信デジタル信号作成部１１１により作成された送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、カードリーダ１に送信するＤ／Ａ変換部４１とを備えることを特徴とする。
【００７３】
すなわち、本実施形態では、入力側は記憶しているアナログ信号の変位パターンと、受信したアナログ信号の変位パターンとを比較し、一致している場合は相手は正常な装置だと判断する。一致していない場合は異常な装置だと判断する。
このように構成することで、簡易化した構成であっても不正な装置へのすり替えを容易に検出することが可能となる。つまり、従来の特許文献１に記載の技術等に比べて、簡単な構成でありながら、上位装置２とカードリーダ１との関係が正しい組み合わせであるか確実に判別でき、不正な装置へのすり替えを検出することが可能である。
【００７４】
また、本実施形態のカードリーダ１及び上位装置２は、簡易化した構成であるため相互認証に係る回路の規模を小さくして、製造コストを削減できる。特に、近年では、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器を内蔵しているＣＰＵやＭＰＵ等が存在し、その場合は、外付けのＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器を使用しないことで更にコストを削減できる。すなわち、必要最小限のハードウェアで相互認証の機能を実現することが可能となる。
また、本実施形態のカードリーダ１及び上位装置２は、防衛又は秘密保持等の理由で制限があるようなデジタルの暗号等を使用しない。このため、輸出時の手続き等が不要となり、コストを削減できる。
【００７５】
また、従来のようにデジタルの暗号鍵によりデータの交換を行い、その交換によって相互認証する構成の場合、上位装置と下位装置の通信部に測定器具などを装着し、モニタすることによって完全なデジタル信号を取得することが可能である。このようなデジタル信号の場合は、モニタの詳細な解析等によって、暗号鍵が解読されてしまう可能性もあり、セキュリティ上のリスクが皆無ではなかった。
これに対して、本実施形態のカードリーダ１及び上位装置２のアナログ信号は、アナログ信号そのものを取得しても、デジタルの暗号鍵等は含まれていないため、セキュリティ上のリスクを低減できる。
【００７６】
また、従来のアナログ信号を利用した認証方式として、音声の波形や指紋等の画像を取得してデータ化して認証するものが存在した。これらは、それぞれの認証する必要があるユーザの音声の波形や指紋等の画像自体に特徴があった。また、このような従来の認証方式では、その特徴となる箇所を選択する必要があった。
これに対して、本実施形態のカードリーダ１及び上位装置２では、波形は一般的なものを用いることができ、たとえ盗まれても問題とならない。また、特定の特徴となる箇所を選択する必要もなくなる。
【００７７】
また、単なるアナログの波形信号を用いた場合には、上位装置と下位装置との間で、
Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換の精度やノイズ等の影響により、確実に信号を照合することが難しかった。
これに対して、本実施形態のカードリーダ１の認証情報３００及び上位装置２の認証情報３０１は、アナログ信号を照合する期間並びにサンプリング周期、及び変位パターンを照合するための照合用データを含むことを特徴とする。
【００７８】
このように構成することで、本実施形態のカードリーダ１及び上位装置２では、上位装置及び下位装置のＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換の精度が高くなくても、ノイズ等が特定の程度だけ混入しても、Ａ／Ｄ変換した受信デジタル信号と認証情報の変位パターンとを確実に照合することが可能となる。
このため、ある程度のセキュリティ性の必要な製品の組み合わせに対応でき、又、それほど高度なセキュリティ性を要さない製品の組み合わせにも適用することが可能となる。また、コストが安くＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換の精度が高くない製品にも適用することができる。
【００７９】
また、本実施形態のカードリーダ１は、特定のタイミングで認証情報３００を再設定する認証情報再設定部１２０を備え、送信デジタル信号作成部は、認証情報再設定部１２０により再設定された認証情報３００により送信デジタル信号を作成し、Ｄ／Ａ変換部４０は、送信デジタル信号作成部により作成された、再設定された認証情報３００に対応する送信デジタル信号を、アナログ信号に変換して上位装置２に送信することを特徴とする。  また、同様に、本実施形態の上位装置２は、特定のタイミングで認証情報３０１を再設定する認証情報再設定部１２１を備え、送信デジタル信号作成部は、認証情報再設定部１２１により再設定された認証情報３０１により送信デジタル信号を作成し、Ｄ／Ａ変換部４１は、送信デジタル信号作成部により作成された、再設定された認証情報３０１に対応する送信デジタル信号を、アナログ信号に変換してカードリーダ１に送信する。
【００８０】
すなわち、変位させるアナログ信号を特定のタイミングで再設定し、その再設定のタイミングで新しいアナログ信号を出力し、その状態を入力側がモニタし、次回の認証時にはその新しい変位パターンを使うことが可能である。
このように構成することで、事故や故障やユーザの指示がある等の場合に、認証情報３００、３０１を容易に再設定することが可能となる。よって、メンテナンス性を高めることができる。
【００８１】
〔他の実施の形態〕
なお、上述の実施の形態においては、ＡＴＭ等に組み込まれたカードリーダ１と上位装置２との間での相互認証を行う例について記載した。
これに対して、カードリーダ内の制御部と暗号磁気ヘッド等のように、カードリーダ内部の各デバイス間で、本実施形態の相互認証を行うことも可能である。
このように構成することで、デバイス構成等に柔軟に対応することができる。また、本実施形態の相互認証方式では、追加回路等を少なくできるため、従来は認証を行うことができなかったような構成のデバイス同士でも相互認証を行うことができる。
【００８２】
また、上述の実施の形態においては、カードリーダ１として、接触式ＩＣカードリーダ、非接触式ＩＣカードリーダ、及び磁気カードリーダを用いる例について記載した。
しかしながら、本発明の他の実施の形態として、例えば、貨幣価値情報を扱う他の情報媒体に情報を読み込み又は書き出しする装置にも同様に用いることができる。たとえば、磁気ストライプが形成されている通帳に対して、磁気情報の読み出し又は書き込みを行う装置等についても適用可能である。
このように構成することで、情報媒体への処理を行うような装置について、容易に相互認証することが可能となる。
【００８３】
また、上述の実施の形態においては、上位装置２の認証開始トリガにより下位装置であるカードリーダ１との認証を行う一例を示した。しかしながら、下位装置であるカードリーダ１の認証開始トリガにより上位装置２の認証を行って、真偽性を確認することも可能である。このため、上位装置２とカードリーダ１とで、状況によって、認証開始トリガをそれぞれ切り換えて送信してもよい。
これにより、真偽性をお互いに確認し合うことが可能となり、セキュリティが向上し、信頼性を高めることができる。
【００８４】
また、上述の実施の形態では、アナログ信号の波形について、変位の角度等（変位パターン）により照合する例について説明した。しかしながら、受信デジタル信号の波形そのものを以前に受信した受信デジタル信号の波形と比較するような構成も可能である。この場合、アナログ信号をＡ／Ｄ変換した受信デジタル信号の波形を、上位装置２から以前に取得してバッファに保存しておいた受信デジタル信号を認証情報３００として、自己相関等を算出して比較する。このように構成することで、構成を簡単にすることができ、実装が容易になる。
また、そもそも波形を比較するのではなく、サイン波や方形波の振幅や周期等により照合するような構成も可能である。また、受信デジタル信号にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等の処理を行って、特定の周波数成分の比率等で比較、照合するような構成も可能である。
このように構成することで、単に波形の比較をするよりも、セキュリティを向上させることができる。
【００８５】
また、上述の実施の形態においては、上位装置２及びカードリーダ１が、それぞれＡ／Ｄ変換部２０、２１、及びＤ／Ａ変換部４０、４１を備える例について記載した。
しかしながら、出力側／入力側を上位装置／下位装置のように固定した組み合わせとしてもよい。すなわち、上位装置２はＤ／Ａ変換部４１を備えてＡ／Ｄ変換部２１を備えず、カードリーダ１はＡ／Ｄ変換部２０を備えてＤ／Ａ変換部４０を備えない構成、又は、上位装置２はＡ／Ｄ変換部２１を備えてＤ／Ａ変換部４１を備えず、カードリーダ１はＤ／Ａ変換部４０を備えてＡ／Ｄ変換部２０を備えないといった構成であってもよい。
このようにすることで、Ａ／Ｄ変換部２０、２１、及びＤ／Ａ変換部４０、４１のうち二つを削減することができ、コストを削減できる。
【００８６】
また、上述の実施の形態においては、特定のタイミングで認証情報再設定処理を行う例について記載した。しかしながら、認証情報再設定処理は、工場出荷時以外にはできないように構成することも可能である。
これにより、セキュリティを向上させられる。すなわち、よりセキュリティ性を高めるために、設置場所等での認証情報３００、３０１の再設定は不可能としておくことも可能である。
【００８７】
また、上述の実施の形態においては、インターフェイス部５０、５１からの認証開始トリガ及び認証情報再設定トリガにより、他装置での処理を開始するように記載した。
しかしながら、Ｄ／Ａ変換部４０、４１から、特定のバースト信号等を出力することで、認証開始トリガ及び認証情報再設定トリガを送信するように構成してもよい。
このように構成することで、制御プログラムのコマンド等の送信等に係る処理を作成、変更する必要がなくなり、コストを削減することができる。
【００８８】
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８９】
１  カードリーダ
２  上位装置
３  カード
１０、１１  制御部
２０、２１  Ａ／Ｄ変換部
３０、３１  記憶部
４０、４１  Ｄ／Ａ変換部
５０、５１  インターフェイス部
１００、１０１  認証処理部
１１０、１１１  送信デジタル信号作成部
１２０、１２１  認証情報再設定部
３００、３０１  認証情報
Ｘ  相互認証システム
【図１】
0006453202.tif 000002
【図２】
0006453202.tif 000003
【図３】
0006453202.tif 000004
【図４】
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