(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種情報の記憶を可能とする記憶部と、
予め設定された第１認証コードと、外部からの認証アクセスにかかる第２認証コードとに基づいて上記記憶部のアクセス許可信号を形成可能な制御回路と、を含むＲＦＩＤ装置であって、
上記制御回路は、上記認証アクセスの回数をカウントするためのカウンタと、
上記第２認証コードの一部を上記カウンタの出力に置換えたものと、上記第１認証コードとを比較するための比較器と、を含み、
上記比較器の出力信号に基づいて上記記憶部のアクセス許可信号を形成するＲＦＩＤ装置。
【請求項２】
上記制御回路は、上記アクセス許可信号がアサートされない限り、外部からの上記記憶部へのアクセスを制限する請求項１記載のＲＦＩＤ装置。
【請求項３】
上記比較器の出力信号に基づいて上記記憶部のアクセス許可信号を形成するための制御論理を含む請求項２記載のＲＦＩＤ装置。
【請求項４】
上記制御論理は、上記比較回路の比較結果によってセットされるフリップフロップ回路と、
上記フリップフロップ回路の出力信号と、認証コードの有効性を示す認証コード有効フラグとの論理演算を行うための論理ゲートと、を含む請求項３記載のＲＦＩＤ装置。
【請求項５】
上記論理ゲートは、上記フリップフロップ回路の出力信号と上記認証コード有効フラグとのアンド論理を得るアンドゲートと、
上記認証コード有効フラグを論理反転するインバータと、
上記アンドゲートの出力と上記インバータの出力とのオア論理を得るオアゲートと、を含む請求項４記載のＲＦＩＤ装置。
【請求項６】
上記第１認証コードは上記記憶部に書き換え可能な状態で記憶された請求項５記載のＲＦＩＤ装置。
【請求項７】
上記フリップフロップ回路がセットされる前に、上記認証コードアクセス以外のアクセスがあった場合に上記カウンタをリセットするためのカウンタリセット回路を含む請求項６記載のＲＦＩＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導又は電磁結合を利用して非接触でのデータ交信を可能とするＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）装置におけるセキュリティ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ装置は、リーダ／ライタとの接点がないために接触不良がなく、また、リーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離れた位置でもデータの交信が可能であり、汚れや静電気等に強いという長所がある。そのような装置の一例として、例えば取扱物品追跡管理用記号番号コードを収録しＲＦＩＤを用いた通信機能付きのシステムを書留郵便や小包郵便等の受託配送物品に添付することにより、利用者側での差し出し準備作業段階から配送物品取扱事業者での窓口引受、送達、配達、追跡調査、その他の事務や大口配達先での配分等の処理作業を可能とする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ＲＦＩＤ装置に関するセキュリティ技術としては、ＲＦＩＤ装置内部に共通鍵データを実装し、この鍵を知らなければＲＦＩＤ装置にアクセスできなくする第１方式、ＲＦＩＤ装置に乱数やＤＥＳ／ＡＥＳ等の暗号アルゴリズム用エンジンを搭載し、秘密鍵や公開鍵を使用して認証する第２方式や、ＲＦＩＤに固有の値を内蔵し、その値に従いリーダライタ装置からの応答の方法を変更する第３方式が考えられる。また、ＲＦＩＤ装置の通信間隔などの物理的アクセス方法を変えて結果的にセキュリティを保つ第４方式知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１７５６２１号公報
【特許文献２】
特開２００３−１６３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術について本願発明者が検討したところ、ＲＦＩＤ装置におけるセキュリティを強化する必要があることを見いだした。
【０００６】
すなわち、上記第１方式の如くＲＦＩＤ装置内部に秘密鍵データを実装して認証する場合において、その秘密鍵データを平文でリーダライタ装置より無線通信する場合は、そのデータが空中で容易に傍受される危険性がある。また、例え空中で傍受されなくても、不正アクセス者がリーダライタ装置を使用して、認証コードの総アタックを実施した場合には、何時かはその認証コードを解読することが可能になる。さらに、上記第２方式の如くＲＦＩＤ装置内部に秘密鍵データを実装して認証する場合において、その秘密鍵データを暗号化して無線通信する場合は、ＲＦＩＤ装置側にも擬似乱数やＤＥＳ／ＡＳＥ等の暗証エンジンを実装していなければならず、回路の複雑化に伴い、チップ面積の増大と消費電力の増加が発生し、ＲＦＩＤ装置のコスト増加や通信距離の低下が発生する。そして、上記第３の方式の如くＲＦＩＤ装置からの応答方式を変更した場合には、国際標準規格から外れてしまうため、標準ＲＦＩＤとして使用できなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、ＲＦＩＤ装置におけるセキュリティの強化を図ることにある。
【０００８】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１０】
〔１〕各種情報の記憶を可能とする記憶部と、予め設定された第１認証コードと、外部からの認証アクセスにかかる第２認証コードとに基づいて上記記憶部のアクセス許可信号を形成可能な制御回路とを含んでＲＦＩＤ装置が構成されるとき、上記制御回路は、上記認証アクセスの回数をカウントするためのカウンタと、上記第２認証コードの一部を上記カウンタの出力に置換えたものと、上記第１認証コードとを比較するための比較器とを含んで構成する。
【００１１】
上記の手段によれば、上記比較器は、上記第２認証コードの一部を上記カウンタの出力に置換えたものと、上記第１認証コードとを比較する。このときＲＦＩＤ装置とリーダライタ装置との間の無線信号の傍受者は、認証が何時終わったかを知るすべが無い。このことが、セキュリティの向上を達成する。
【００１２】
〔２〕このとき上記制御回路は、上記アクセス許可信号がアサートされない限り、外部からの上記記憶部へのアクセスを制限する。
【００１３】
〔３〕上記比較器の出力信号に基づいて上記記憶部のアクセス許可信号を形成するための制御論理を設けることができる。
【００１４】
〔４〕上記制御論理は、上記比較回路の比較結果によってセットされるフリップフロップ回路と、上記フリップフロップ回路の出力信号と、認証コードの有効性を示す認証コード有効フラグとの論理演算を行うための論理ゲートとを含んで構成することができる。
【００１５】
〔５〕上記論理ゲートは、上記フリップフロップ回路の出力信号と上記認証コード有効フラグとのアンド論理を得るアンドゲートと、上記認証コード有効フラグを論理反転するインバータと、上記アンドゲートの出力と上記インバータの出力とのオア論理を得るオアゲートとを含んで構成することができる。
【００１６】
〔６〕上記第１認証コードは、上記記憶部に書き換え可能な状態で記憶させておくことができる。上記第１認証コードを書き換えることでセキュリティをさらに強化することができる。
【００１７】
〔７〕上記フリップフロップ回路がセットされる前に、上記認証コードアクセス以外のアクセスがあった場合に上記カウンタをリセットするためのカウンタリセット回路を設けることにより、不正アクセスに対するセキュリティをさらに強化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１９】
すなわち、認証が何時終わったかを外部から知ることができないので記憶部への不正アクセスが回避され、それによってセキュリティの向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかるＲＦＩＤ装置における主要部の構成例ブロック図である。
【図２】上記ＲＦＩＤ装置を含むシステムの全体的な構成例ブロック図である。
【図３】上記ＲＦＩＤ装置に取り込まれるデータのフォーマット説明図である。
【図４】上記ＲＦＩＤ装置における主要部の別の構成例ブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  第２認証コード
２０  第１認証コード
２１  カウンタ
２２  認証コード有効フラグ
３１  比較器
３２  フリップフロップ回路
４１  アンドゲート
４２  インバータ
４３  オアゲート
１０３  無線タグチップ
４００  ＲＦＩＤ装置
４０１  外部アンテナ
４０２  電力部
４０３  信号部
４０４  ロードスイッチ
４０５  整流回路
４０６  電圧レギュレータ
４０７  復調回路
４０８  制御回路
４０９  ＥＥＰＲＯＭ
４１０  リーダライタ装置
４１１  リーダライタ側アンテナ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２には、本発明にかかるＲＦＩＤ装置を含むシステムの構成例が示される。
【００２３】
ＲＦＩＤ装置４００は、無線タグチップ１０３を含んで成る。この無線タグチップ１０３には外部アンテナ４０１が結合される。特に制限されないが、ＲＦＩＤ装置４００は、搬送ラインにより搬送される物品に取り付けられ、リーダライタ側アンテナ４１１が結合されたリーダライタ装置（ＲＷＳＹＳ）４１０との間で情報のやり取りが可能とされる。リーダライタ装置４１０からＲＦＩＤ装置４００へ供給される情報には、特に制限されないが、図３に示されるように、ＲＦＩＤ装置４００に対するコマンド３０１、パラメータ３０２、データ３０３、及びエラーチェックのためのＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)３０４が含まれる。
【００２４】
無線タグチップ１０３は、リーダライタ装置４１０より与えられる２．４５ＧＨｚ帯の電波を直流電圧に変換する電力部４０２と、送受信される信号を扱う信号部４０３とを含み、公知の半導体集積回路製造技術によりシリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。
【００２５】
電力部４０２は外部アンテナ４０１によって受けられた２．４５ＧＨｚ帯の電波を整流する整流回路（ＲＥＣ）４０５と、その整流出力を安定化させるための電圧レギュレータ（ＶＲＥＧ）４０６とを含む。電圧レギュレータ４０６の出力は信号部４０３に供給される。
【００２６】
信号部４０３は、リーダライタ装置４１０からの変調された電波の信号を復調する復調回路（ＤＥＴ）４０７と、各部の動作を制御する制御回路（ＣＮＴ）４０８と、データを記憶する不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)４０９とを含む。復調回路４０７は、整流回路４０５で整流された電圧の変動を検出することによって、リーダライタ装置４１０より送られた信号を復調する。制御部４０８は、後述すように、予め設定された第１認証コードと、外部からの認証アクセスにかかる第２認証コードとに基づいて上記記憶部のアクセス許可信号を形成する。また、制御部４０８は、復調回路４０７によって復調された信号の中のコマンドとデータにより、ＥＥＰＲＯＭ４０９の読み出し、書き込み、リーダライタ装置４１０への信号の送出等を制御する。リーダライタ装置４１０への信号の伝送は、ロードスイッチ４０４をオンオフすることにより行われる。ロードスイッチ４０４がオンすると、アンテナ端子間がショートされ、無線タグチップ１０３のアンテナ４０１からリーダライタ装置４１０のアンテナ４１１への反射波が変化する。リーダライタ装置４１０はこの反射波の変化を検出して、無線タグチップ１０３からの信号を読み取る。ロードスイッチ４０４がオンの間は、電力部４０２での電力生成はできないが、この間は、電圧レギュレータ４０６内のコンデンサに蓄えられている電力で信号部４０３が動作される。リーダライタ装置４１０から無線タグチップ１０３への信号はマンチェスタ符号化された信号で２．４５ＧＨｚの電波をオンオフ変調して伝送する。無線タグチップ１０３からリーダライタ装置４１０へ伝達される信号は、符号化された信号で、ロードスイッチ４０４をオンオフして伝送される。このときリーダライタ装置４１０は２．４５ＧＨｚの連続波の電波を送り続けて無線タグチップ１０３に電力を供給し、同時にロードスイッチ４０４による変調信号を受信する。
【００２７】
図１には、上記制御回路４０８の構成例が示される。
【００２８】
図１に示されるように上記制御回路４０８は、上記リーダライタ装置４１０からの認証アクセス回数をカウントするためのカウンタ（ＣＯＮＴ）２１、上記第２認証コード１０の一部を上記カウンタ２１の出力に置換えたものと第１認証コード（ＣＯＤＥ）２０とを比較するための比較器（ＣＯＭＰ）３１、上記比較器３１での比較結果により形成される一致信号を保持するフリップフロップ回路（ＦＦ）３２、上記フリップフロップ回路３２の出力信号と認証コード有効フラグ（ＦＬＡＧ）２２とのアンド論理を得るアンドゲート４１、上記認証コード有効フラグ２２を論理反転するインバータ４２、上記アンドゲート４１の出力信号と上記インバータ４２の出力信号とのオア論理を得るオアゲート４３とを含む。
【００２９】
上記第１認証コード２０は、特に制限されないが、６４ｂｉｔ構成とされ、この第１認証コード２０には、ＥＥＰＲＯＭ４０９に記憶されているものが用いられる。上記第２認証コードは、６４ｂｉｔされ、上記リーダライタ装置４１０からアンテナ４０１及び復調回路４０７を介して伝達されたものであり、図示されない適宜のレジスタに保持される。そして、上記６４ｂｉｔ構成の第２認証コードのうち、例えば下位５６ビット分（１１で示される）についてはそのまま比較器３１に伝達されるが、上位８ｂｉｔ分については、上記カウンタ２１の出力信号に置き換えられてしまうため、上記比較器３１での比較には用いられない。上記カウンタ２１は、カウント値がオーバフローした場合は、そこでカウント動作が終了されるようになっている。上記６４ｂｉｔ構成の第２認証コードのうち、５６ビット分のコードと、カウンタ２１の出力とで、比較のための６４ビットコードが形成される。比較器３１によって一致信号４４がアサートされた場合には、それによってフリップフロップ回路３２がセットされる。尚、このフリップフロップ回路３２は、ＲＦＩＤ装置４００における認証動作の直前におけるパワーオンリセット等によってリセットされるようになっている。認証コード有効フラグ２２は、第１認証コード２０の有効性を示すもので、適宜のレジスタに保持されている。認証コード有効フラグ２２が論理値“１”のとき、上記コード認証に応じてアクセス許可信号３３が論理“１”にアサートされる。しかし、認証コード有効フラグ２２が論理値“０”の場合、上記のコード認証にかかわらず、アクセス許可信号３３は論理値“１”に固定される。このアクセス許可信号３３は、制御回路４０８における後段回路に伝達され、それに基づいてＥＥＰＲＯＭ４０９の動作制御が行われる。アクセス許可信号３３がアサートされた場合には、ＥＥＰＲＯＭ４０９に対する外部からのアクセスが許可される。しかし、アクセス許可信号３３がアサートされない限り、ＥＥＰＲＯＭ４０９に対する外部からのアクセスは許可されない。
［００３０］
上記の構成において、コード認証は以下のように行われる。
［００３１］
リーダライタ装置４１０は、第２認証コード１０をＲＦＩＤ装置４００に対して送信する。このとき、第２認証コード１０における上位８ｂｉｔ（カウンタ２１の８ｂｉｔ出力に対応するビット）は不定値とされる。第２認証コード１０がＲＦＩＤ装置４００で受信され、それが制御回路４０８に伝達されると、第２認証コード１０における正しい値１１とカウンタ２１の８ｂｉｔ出力とを合わせた合計６４ｂｉｔの値と、第１認証コード２０とが比較器３１で比較される。この比較器３１での比較が行われる毎にカウンタ２１がインクリメントされる。そして第２認証コード１０における正しい値１１とカウンタ２１の８ｂｉｔ出力とを合わせた合計６４ｂｉｔの値と、第１認証コード２０とが一致した場合には、一致信号４４が論理値“１”にアサートされ、それによってフリップフロップ回路３２がセットされる。認証コード有効フラグ２２が論理値“１”とされることで第１認証コード２０が有効とされるとき、アンドゲート４１の出力が論理値“１”とされることで、アクセス許可信号３３が論理値“１”にアサートされる。これにより、リーダライタ装置４１０のＥＥＰＲＯＭ４０９に対するアクセスが許可される。
［００３２］
それに対して、第２認証コード１０における正し値１１とカウンタ２１の８ｂｉｔ出力とを合わせた合計６４ｂｉｔの値と、第１認証コード２０とが不一致の場合には、フリップフロップ回路３２がセットされない。このため、アクセス許可信号３３は論理値“０”とされ、ＥＥＰＲＯＭ４０９に対するアクセスが許可されない。
［００３３］
上記の認証作業中において上記ＲＦＩＤ装置４００は上記リーダライタ装置４１０に対して何も応答しないか、あるいは無意味な応答を返すようにする。
【００３４】
上記例によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００３５】
（１）上記一連の認証作業において、上記ＲＦＩＤ装置４００と上記リーダライタ装置４１０との間の無線信号の傍受者は、認証が何時終わったかを知るすべが無いため、ＥＥＰＲＯＭ４０９のアクセスが不可能となる。それによりセキュリティの向上を図ることができる。
【００３６】
（２）カウンタ２１の出力ビット数や、それによって置き換えられる第２認証コード１０の位置を非公開とすることにより、上記ＲＦＩＤ装置４００と上記リーダライタ装置４１０との間の無線信号を傍受することによって認証コードを解析するには無限に近い労力が必要となる。
【００３７】
（３）リーダライタ装置４１０は、上記一連の作業により認証が完了した後においても、意味を持たない認証のためのアクセスを続行しても良い。そうすることにより、当該アクセスを不当に傍受する者に対して、認証コードの解析をさらに困難にさせることができる。
【００３８】
図４には、上記制御回路４０８の別の構成例が示される。
【００３９】
図４に示される制御回路４０８が図１に示されるのと大きく相違するのは、カウンタリセット回路（ＲＥＳＥＴ）４１が設けられている点である。このカウンタリセット回路４１は、比較器３１の比較結果によってフリップフロップ回路３２がセットされる前に、認証コードアクセス以外のアクセスが受信された場合にカウンタ２１をリセットする。かかる構成によれば、不正アクセス者が、カウンタ２１及び第１認証コード２０のビット長とカウンタ２１の出力と比較するビット位置を知っていたとしても、認証コードの総アタックが不可能になる。すなわち、カウンタ２１のビット数だけ認証アクセス及びＲＦＩＤ装置４００が応答するか否かを調べるアクセスを行うことで総アタックを実施する場合において、比較器３１での比較動作が一致する前にカウンタ２１がカウンタリセット回路４１によってリセットされるため、一致信号４４がアサートされることはない。
【００４０】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００４１】
例えば、カウンタ２１のビット構成や、認証コードのビット長はシステム毎に決定することができる。カウンタ２１の出力と第１認証コード２０との比較位置もシステム毎に決定することができる。
【００４２】
また、ＥＥＰＲＯＭ４０９内の第１認証コード２０を定期的に変更するようにすればセキュリティが更に強化される。この場合、アクセス許可信号３３がアサートされている場合に限り、第１認証コード２０の書き換えができるようにする。
【００４３】
上記の例では認証コード有効フラグ２２が論理値“０”の場合にはアクセス許可信号３３が論理値“１”となり、コード認証結果にかかわらず、アクセスが許可される。このような状態が不要の場合、換言すれば、常に認証が必要とされる場合には、アンドゲート４１、インバータ４２、オアゲート４３を省略することができる。
【００４４】
ＲＦＩＤのユーザだけが知っている認証コードを第１認証コード２０としてＥＥＰＲＯＭ４０９に登録した場合には、その認証コードを知っているユーザ以外のアクセスが不可能とされる、いわゆる無効化タグが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、セキュリティ技術、特に電磁誘導又は電波方式を利用して非接触でのデータ交信を可能とするＲＦＩＤ装置において広く適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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