(57)【要約】デジタルデータの署名方法。この方法において、署名すべきデータにメッセージダイジェスト機能を実施して署名すべきデータのダイジェストを作り出す。メッセージダイジェストは秘密鍵およびユーザのＰＩＮコードを含む小型、移動取引装置に送信される。次に、ユーザのＰＩＮコードが正しいかどうかが確認され、正しければ、ダイジェストは前記秘密鍵の関数としてハッシュされる。変形されたメッセージダイジェストはサービスプロバイダに戻される。オリジナルデータがサービスプロバイダにおいて同じメッセージダイジェスト機能および秘密鍵を使用してダイジェストされハッシュされる。サービスプロバイダにおけるハッシュされたメッセージダイジェストが取引装置から受信されたハッシュされたメッセージダイジェストと一致するかどうかが最終的に確認される。
2004528738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルデータの署名方法であって、
署名すべきデータにメッセージダイジェスト機能を実施して署名すべきデータのダイジェストを作り出すステップと、
秘密鍵およびユーザのＰＩＮコードを含む小型、移動取引装置にメッセージダイジェストを送信するステップと、
ユーザのＰＩＮコードが正しいかどうかを確認し、正しければ、ダイジェストを前記秘密鍵の関数としてハッシュするステップと、
変形されたメッセージダイジェストをサービスプロバイダに戻すステップと、
サービスプロバイダにおいて同じメッセージダイジェスト機能および秘密鍵を使用してオリジナルデータをダイジェストしハッシュするステップと、
サービスプロバイダにおいてハッシュされたメッセージダイジェストが取引装置から受信したハッシュされたメッセージダイジェストと一致するかどうかを確認するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は公共団体、銀行、金融機関、小売店、データベースサーバ、ファイルサーバ等のサービスプロバイダと、システムの顧客すなわちユーザであることがある装置の保持者、すなわち取引要求者、間の安全な取引を実施する方法および装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
取引および識別を実施する時に、一般的な形式（クレジットカード、クラブ会員、基金会員（ｆｕｎｄ  ｍｅｍｂｅｒｓ）、ブローカコンタクト（ｂｒｏｋｅｒ  ｃｏｎｔａｃｔｓ）、アクセスコントロール等）では顧客すなわちユーザは、名前、顧客番号、クレジットカード番号、社会保証番号等の、一意的個人識別子を提供することにより自分を識別する。取引は受け入れられるか、あるいはパスワードやＰＩＮ（個人識別番号）コード等の秘密情報片を提供する等のさらなる認証を必要とする。顧客／ユーザファイルの索引により認証応答が正しいと識別されれば、取引は有効と見なされる。認証の場合の問題点はユーザがその人間であるということをサービスプロバイダが検証できないという事実である。
【０００３】
このタイプの処理はしばしば“オープンエア”を介して行われる、すなわち盗聴され記録されることがあるためセキュリティに関していくつかの問題が生じる。不正ユーザは同じアイデンティティおよび認証を提供し、サービスプロバイダに対して、正当なユーザのように見せかけることができる。クレジットカード番号を電話接続やファックスバック形式で提供することは多くのユーザにとって非常に不快なことである。さらに、個人コードおよびクレジットカード番号の不正使用は今日の自動化された世界における大きな問題点でもある。
【０００４】
インターネット取引の発展により、顧客が遠隔サービスプロバイダに自分を識別しなければならない時にセキュリティに関するいくつかの問題が生じてきている。取引を実施しサービスを利用する人々に対する厳しい制限要因は、対応するパスワードやＰＩＮを有する口座番号やクレジットカード番号の送信中に機密情報が盗聴されるというもっともな不安である。
【０００５】
セキュリティ情報および取引識別（ＴＩＤ）コードの暗号化を含めて、これらの問題に取り組むいくつかの方法がある。後者は各ユーザにとって一意的な非線形方式で変換され次にサービスプロバイダ（ＳＰ）に転送し戻される単一用途コードのサービスプロバイダ（ＳＰ）の発行に関連している。次に、ＳＰは同じ非線形変換を実施し遠隔場所から戻された結果を比較する。結果が一致すれば、取引は有効と見なされる。
【０００６】
安全な取引を実施する一般的な方法はオープン標準として定義される、Ｘ．５０９等の、認証書の概念に依存する。認証書はＴＩＤの概念に依存しＳＰにより発行される。認証書はインターネットブラウザ等の取引の実施に使用されるソフトウェアパッケージ内にインストールされる一片の情報である。ユーザはＰＩＮコード等の付加秘密情報を入力し、それは認証の証拠として認証プロセス内に埋め込まれる。
【０００７】
認証書方法にはいくつかの欠点があり、最も明白なのは認証書が１台のコンピュータ内にしか存在しないことである。コンピュータからコンピュータへ、より一般的な形では、端末から端末へ認証書を運ぶ一般的な方法はない。また、認証書が取外し不能な媒体上に格納されており、したがって、認証書が格納されているコンピュータを使用して誰か他の人が理論的に開くことができるという事実にセキュリティの欠点も含まれている。
【０００８】
インターネットページのよりプログラマティックな動作を実施するのに広く使用されるＪａｖａ（Ｒ）およびＶＢＳｃｒｉｐｔ等のスクリプト言語は、認証書を開く時に入力されたＰＩＮコードを傍受し、認証書情報をコピーしてなじみのない（ａｌｉｅｎ）サービスプロバイダに転送するなどの、不正アクションを実際上実施することができるのが事実である。
【０００９】
取引端末を発行するＳＰもあり、それはディスプレイ、キーボード、場合によってはユーザ情報を有するＩＣ−カードを挿入するスロットを含む小型計算器のような装置である。この方法によりモビリティの問題は解決されるが、装置に対する追加コストがかかる。この方法のもう一つの欠点は全てが手動で行われることである。ＴＩＤを入力し処理された結果を照合し戻すことは時間がかかりエラーを生じやすいプロセスである。入力され照合し戻されるデジット数は一方ではセキュリティと、他方では短いコードを有する便宜性と妥協したものとしなければならない。さらに、これらの手動ステップは顧客に対する障害であり、所望のアクションを実施しない一つの理由となることがある。
【００１０】
暗号化の概念は一般的に暗号化された情報を“逆エンジニアする”、すなわち復号する、のに要する時間は、暗号化方式を分析しようとすることさえ実際上不可能とするほど長いという仮定に依存している。コンピュータ処理力および新しい数学アルゴリズムの発見の両方の信じられない発展により、多くの場合この仮定は危険であることが証明されている。利用できる最も強力なマシンで数年を要すると考えられていた逆エンジニアリングアクションは、新しいアルゴリズムおよび大きな計算力により現在は数分で実施することができる。
【００１１】
解読困難方式として従来知られているデータ暗号化標準（ＤＥＳ）等の暗号化方法は現在はもろいものと考えられている。ＲＳＡ等の素数方法はますます長くなる鍵を作ってこの発展に遅れをとらないようにしている。５６ビットＲＳＡ方法は今日かなり安全であるとして知られているが、１０２４ビット数に依存する高セキュリティ応用もある。この数の競争は続く事が予想できる。
【００１２】
高セキュリティ非対称暗号化方式の問題点は、通常それらが重い数値処理を必要とする事実である。ＰＣ等の高性能マイクロプロセッサを備えた静止型装置では、これは一般的に主要な問題点ではない。しかしながら、セルラー電話機、携帯型ノートブック等のバッテリ作動低コスト移動装置は数値処理用リソースが限定されている。低コスト消費者電子装置等の埋込応用は一般的に複雑な操作に対するサポートがなく、このタイプの処理を非実用的さらには不可能としている。
【００１３】
結論として、これらの問題に取組み取引が安全であることを実際上疑いなく証明することができる方法および装置を提供することが望ましい。好ましくは、この方式は説明が簡単であり、かつ方法の一部が厳密に秘密を保持しなければならないという事実を基にしないものでなければならない。
【００１４】
さらに、デジタル情報を送信する時は手書き署名の代替がしばしば必要である。受信データの完全性を保証することができるデジタル文書を受信する時、次の挑戦は送り手の信憑性を保証することである。
【００１５】
今日、このタスクを実施する一般的な方法は、受け手が文書の完全性と送り手の信憑性の両方をチェックすることができる、文書の信頼できる署名を作り出すことである。既知の方法は一般的に公開鍵インフラストラクチュア（ＰＫＩ）として知られる非対称暗号化を使用することである。第１に、送信される情報はデータの固定長電子署名を生じる “メッセージダイジェスト”機能に通される。第２に、この電子署名が送り手の秘密鍵を使用して暗号化される。暗号化された署名は送信されるデータに付けられ、受信パーティは受信した署名を復号して受信データの予期される署名と比較することができる。
【００１６】
しかしながら、ＰＫＩ方法は下記の問題点を含むいくつかの問題点を露呈する。
・  異なるコンピュータ間で鍵が移動されるモバイルユーザに対して特に、暗号鍵管理および保護の処理が困難である。また、経験の無いユーザは一般的に慎重な鍵管理の重要性を理解せず、そのため全体セキュリティレベルが低下する。
・  鍵は一般的にファイル内に保存され、したがって、解読アタックを実施することなく危ないこととなり、敵（ａｌｉｅｎ）に渡ってしまうことがあり、信頼できるユーザに成りすますことができる。
・  妥当なレベルのセキュリティを達成するために、ＰＫＩ暗号化および復号は非常に処理集約的であり、低電力、携帯装置で使用するのが非実際的、さらには不可能となる。
【００１７】
（発明の目的）
本発明の目的はクレジットカード、スマートカード等と類似の小型移動取引装置を使用するデジタルデータの安全な署名方法を提供することである。
【００１８】
（発明の概要）
デジタルデータの署名方法は署名すべきデータにメッセージダイジェスト機能を適用して署名すべきデータのダイジェストを作り出し、メッセージダイジェストを小型移動電子取引装置にチャレンジ信号として送信し、ユーザが信頼できるＰＩＮコードを入力して署名を作り出す場合に取引装置内に格納される秘密鍵の関数としてダイジェストされた信号をハッシングし、オリジナル文書を有するまたは有しない署名をサービスプロバイダに戻し、サービスプロバイダにおいて取引装置内で実施されたのと同じメッセージダイジェスト機能を文書上で実施し同じハッシュ変換をダイジェストされた文書上で実施し、サービスプロバイダ内のハッシュされたメッセージダイジェストが取引端末から受信された署名と一致するかどうかを確認するステップを含んでいる。
【００１９】
（好ましい実施例の説明）
移動低コスト電子取引装置の好ましい実施例が図１から図５に示されている。
【００２０】
本発明に従った取引装置はカードリーダ（ＣＲ）等の通信インターフェイスを有する取引端末（ＴＴ）を介してデータ網、特に、インターネットによりサービスプロバイダ（ＳＰ）と通信するようにされている。この装置はカード１０、好ましくはクレジットカード、の外形を有し随意従来のクレジットカードとして使用することができる磁気ストリップ（図示せず）および型押しされたテキストフィールドが設けられる。しかしながら、本発明に従った取引装置は他の形状、例えば、小型計算器の形状を有することができる。
【００２１】
図１に示すように、カード１０は好ましくはポリエステルプラスチック材料の３枚の積層シート１２，１８，２４であり、およそ０．８ｍｍの総合厚、すなわち、従来のクレジットカードの厚さを有する。
【００２２】
好ましい実施例では、このカードにはキーパッド１４を含む入力手段、集積回路（ＩＣ）５０を含むデータ格納および処理手段、および容量性トランシーバまたは双方向性送信機３８を含むトランシーバ／エネルギ供給手段が設けられており、その一部が図６から９に示されている。
【００２３】
カード前面の上部に適切に配置されるキーパッド１４は“Ｅｎｔｅｒ”および“Ｃｌｅａｒ”コマンドだけでなく数字０−９を手動入力するための１２キーを有する。キーパッド１４は好ましくはカード１０内に埋め込まれるメンブレン（膜）型キーパッドである。より詳細には、前面上にキーシンボルがプリントされたトップシート１２の薄い弾性ポリエステルプラスチック材料がキーパッドキーメンブレンを構成する。トップシート１２の底部内面には導電性スイッチパッド１６がプリントされる。中間シート１８はスイッチパッド１６と一致する円形凹み２０を有しかつＩＣ５０を収納する矩形凹み２２を有するスペーシング層として機能する。ボトムシート２４はスイッチパッド１６および円形凹み２０と一致するスイッチエリア２８を含む最上位印刷回路層２６（図４も参照）を有する。カード保持者がキーパッド１４上のキーを押すと、対応する導電性スイッチパッド１６が対応する凹み２２により形成されるおよそ０．２ｍｍのスペースを横切って一致するスイッチエリア２８と接触するような構成とされる。通常スイッチエリア２８内の互いに入り込む濃密パターン導体３０により切られる対応する電気回路３２がそれにより閉じられる。各電気回路３２は接続インターフェイス５４のプリントされたコネクタパッチを介してＩＣ５０に接続される。
【００２４】
前記したように、印刷回路層２６はボトムシート２４内のトップ層を形成する。図５および６に示すように、ボトムシート２４の内側には２つの下層追加プリント層、すなわちプリントされた電気絶縁中間層３４およびプリントされた容量性ボトム層３６、がある。後述する容量性トランシーバ３８（図９）の一部を形成するボトム層３６はプリントされたコネクタパッチ４６，４７，４８を介してＩＣ５０に電気的に接続される容量性パッチ４０，４２，４４を含む。これらは、次に、トップ回路層２６が絶縁中間層３４上にプリントされる時に接続インターフェイス５４（図４）のコネクタパッチ５６，５８，５８に接続される。
【００２５】
従来技術で良く知られているように、ＩＣ５０は取引装置として特定の目的のためまたカードを使用するために設計されたデータ格納、処理および入出力手段を有する。特に、格納手段は典型的には４桁の個人識別コード（ＰＩＮ）およびかなりの長さの秘密鍵（ＳＫ）をその中に格納することができる。保持者にカードが発行される時に好ましくはメモリ内に既に格納されているＰＩＮおよびＳＫはいかなる手段でもカード１０から検索することができない。ＳＫはカード発行者により１回だけカード内にプログラムされる。マイクロエレクトロニクス技術においてよく知られた方法で、ソフトウェアおよび／またはハードウェア手段はＰＩＮおよびＳＫの読出しおよび変更を防止するようにされる。しかしながら、ＰＩＮは保持者が取引カード１０を使用する前に随意予めプログラムされた初期値から一度変更することができる。
【００２６】
図２はケーブル６６によりカードリーダ６０の形状の容量性近接トランシーバを含むカードインターフェイス（ＣＩ）上に配置された使用できる状態の取引カード１０を示す。
【００２７】
カードリーダ６０はネットワーク７０およびカードリーダ６０に接続された取引端末（ＴＴ）６８を介してカードリーダと通信するサービスプロバイダ（ＳＰ）７２との取引を検証するためその上にカード６０が置かれるカード受入面６２を有する。図示するカードリーダ６０は取引プロセス中に必要なアクションを促すアルファニューメリックディスプレイ６４も有する。
【００２８】
本発明に従った取引装置は外部キーパッドから独立しているため、図３に示すように、カードリーダ回路は平坦な表面６２の後ろに埋め込むことができる。例えば、表面６２は店内の衛生的で掃除し易いガラスカウンタ上面とすることができる。この場合、容量性エリアを含む導電性回路は、例えばガラス板薄層の内面上に、酸化インジウム−錫（ＩＴＯ）回路パターンを堆積させることによりほとんど見えないように形成することができる。平坦な表面６２は時折破壊されることのない頑丈な屋外構造の垂直パネル面とすることもできる。
【００２９】
ＳＰ７２は銀行、インターネット商店、小売店等である。ＳＰ７２は取引を実施することが正当な全顧客の記録をデータベース７４内に維持する。
【００３０】
ＴＴ６８はネットワークを介してＳＰに接続された静止装置である。接続は連続的または間欠的とすることができる。ＴＴ６８はその目的に対して特殊設計するかまたは標準パーソナルコンピュータとすることができる。
【００３１】
カードリーダ６０のトランシーバはカードと双方向通信が可能である。カードリーダ６０はスタンドアロン装置として示されているがＴＴ６８の一体部（図示せず）とすることもできる。
【００３２】
カードはＣＩ／カードリーダ６０を使用してＴＴとデータ交換を実施することができる。前記したように、好ましい実施例では、前記データ交換は近接容量性データ伝送およびカード用電源を使用してワイヤレス手段により実施される。
【００３３】
図７および８はそれぞれカードリーダ６０およびカード／取引装置１０の線図による機能構成を示し、図９は結合システムの特定部品を示す。
【００３４】
図９に示すように、カード１０の容量性パッチ４０，４２，４４はカード１０が受入表面６２（図２）上に配置される時に近接するパッチ４０，４２，４４に対向する対応する容量性パッチ４０ｂ，４２ｂ，４４ｂと一致する。カード１０およびカードリーダ６０は図９に示す容量性回路を形成し、それはカード１０の回路に電力を供給しカード１０とカードリーダ６０間で次のようにデジタルデータを交換することができる。
【００３５】
以下の説明において、カードリーダはゲストユニットと見なされるカード１０に近接する容量性インターフェイスを共用しインターフェイス１２６を介して接続された集積回路５０を含む外部ホストユニット６０と見なされる。３対の導電性エリア４０−４０ｂ，４２−４２ｂおよび４４−４ｂが共通容量性インターフェイスを形成する。
【００３６】
標準パーソナルコンピュータとすることができる取引端末６８には典型的にＶ．２４／Ｖ．２８インターフェイスが標準として備えられている。取引端末６８にはホストユニット６０に対するデータ流を制御する所有者のソフトウェアドライバ（図示せず）が備えられている。所望の機能に応じて、このドライバはインストールされたドライバモジュールまたはアプリケーションプログラムの一部とすることができる。
【００３７】
ＣＣＩＴＴ  Ｖ．２４／Ｖ．２８電気仕様書には規定されたローディングにおける最小電圧出力揺動が記載されている。仕様書自体には、規定された最大ローディングを越えない限り付属装置をインターフェイスから給電できるとは記載されていないが、外部電力から独立していることは有利である。シリアルポートにさらにローディングすることが望ましくないあるいはシリアルポート自体が仕様書に記載されたドライバ要求条件に完全に従わない場合には、ホストユニット内のＡＣ／ＤＣアダプタまたはバッテリから外部電力を加えることができる。所望により、インターフェイス制御信号を使用してホストユニット６０の電力を制御するすることができ、一方の状態は低電力、スタンバイ状態であり他方はアクティブ、全電力状態である。
【００３８】
ホストユニット６０の主要回路は次のように実現することができる。
【００３９】
ホストユニット６０は標準Ｖ．２４／Ｖ．２８シリアルポートに接続されるように設計され、出力ＲＴＳおよびＤＴＲの電圧レベルはインターフェイスソフトウェアによりハイレベルとなるようにプログラムされ、回路要素に対する正の供給電圧を供給する。受信データ入力（ＲｘＤ）は負レベルのマークレベルを有し、レベルシフタ９８に対する負の供給を行う。追加タンクおよび平滑キャパシタ８２，９６が設けられ、並列ツェナーダイオード（図示せず）等の電圧安定化要素を補足することができる。
【００４０】
レベルシフタ８４はホストユニットへの入力電圧のシフトを与え、入力がマークレベル、すなわちイナクティブ、である時に論理ハイ出力を与える。次に、発振器シュミットトリガＮＡＮＤ回路８６がシュミットトリガ８８の出力上にある抵抗９０、インダクタンス９２、およびキャパシタ９４を含むＬＣ共振回路により主として設定される周波数で発振する。この共振回路は導電エリア４２ｂ上にキャリア出力を与える。抵抗性帰還により、この設計は４２ｂの複素インピーダンスローディングから比較的独立して、そのピーク出力振幅で動作する共振回路の自動同調を提供する。ＣＭＯＳ／ＨＣＭＯＳシュミットトリガ８８を選択することにより、抵抗性帰還の値を高く維持して共振回路のローディング低減することができる。ＨＣＭＯＳ装置を使用することのさらなる利点として低作動電力、低出力インピーダンス、レールツーレール出力揺動および入力保護ダイオードが含まれ、設計の最小の複雑さで共振回路の高い出力揺動が提供される。
【００４１】
レベルシフタ８４の入力上にスペースレベルが存在する時は、論理ロー出力が発振器機能をディセーブルし、共振回路の出力は衰えてＤＣレベルが端子４２ｂ上に存在する。シリアルデータ流がレベルシフタ８４の入力上に受信されると、共振回路の出力は擬似変調キャリアを与え、それは次に携帯装置に容量結合される。
【００４２】
ゲストユニット１０は高い入力インピーダンスを有し取引装置インターフェイスの詳細な説明において後述される。
【００４３】
したがって、容量性インターフェイスプレート４０および４２／４４が対応するプレート４０ｂ，４２ｂおよび４４ｂに近接配置されると、プレート４０−４０ｂ，４２−４２ｂおよび４４−４４ｂによりキャパシタが形成される。実際のキャパシタ値は主としてプレートサイズ、プレート間距離および間に存在する誘電体材料のタイプにより与えられる。
【００４４】
プレート４２および４４が一緒に接続される設計はプレート４２ｂおよび４４ｂ間の漂遊容量性結合の低減を意味する。もう一つの利点は携帯装置は対称的である、すなわち、機能性を失わずに１８００のステップで回転できることである。
【００４５】
ホストユニット６０内の共振回路の出力に続いて、プレート４２ｂ−４２を経てゲストユニット１０へ行き、４つのダイオードを有する整流器ブリッジ１２０を通り、キャパシタ１１６および抵抗１１８を含む並列インピーダンス回路１１４を通り、プレート４０−４０ｂを経てホストユニット６０に戻ることにより第１の閉じた容量性ループが形成される。
【００４６】
ホストユニット６０内の共振回路の出力に続いて、プレート４２ｂ−４２，４４−４４ｂを経かつ入力ダイオード１０６および抵抗１０２を経てホストユニット６０内の接地に下ることにより第２の閉じた容量性ループが形成される。
【００４７】
ホストユニット１０内の発振器回路１６がイネーブルされると、第１の容量性ループがゲストユニット１０内の端子ＲＸ上に電圧を誘起する。オプショナルなピークホールドダイオードおよびタンクキャパシタ（図示せず）により、ホストユニット６０およびゲストユニット１０間の信号転送に重大な影響を及ぼすことなく、低電流回路をゲストユニット１０内で給電することができる。
【００４８】
発振器８８が取引端末６８からのデータ流により変調されると、対応する復調された出力がゲストユニット１０内の端子ＲＸに形成される。ＲＸ上のオプショナルな電圧リミッタおよびシュミット−トリガ（図示せず）により、クリーンな復調信号をゲストユニット１０内の集積回路５０により直接処理することができる。
【００４９】
ゲストユニット１０はさらにインピーダンス回路１１４に並列接続されたトランジスタ１１２を含んでいる。ゲストユニット１０内のＴＸ端子からトランジスタ１１２を制御することによりデジタルデータ情報をゲストユニット１０からホストユニット６０へ送信し戻すことができる。トランジスタ１１２が導通すると、プレート４２上の入力がプレート４０−４０ｂを介して大地に効率的に短絡され、プレート４４ｂに接続されたプレート４４上の電圧を減衰させる。次に、ホストユニット６０内のレベルシフタ９８に接続された入力網内でフィルタリングされたキャリアの不活発な結合が減衰される。レベルシフタ９８への入力の適切に選択された閾値はヒステリシスと共にゲストユニット１０から取引端末６８に転送された情報の復調を実施する。
【００５０】
ホストユニット６０からゲストユニット１０への電力転送の場合、ＮＲＺ（非帰零）−変調データがゲストユニット内のＲＸ端子上の電圧をディセーブルすることは望ましくない影響である。ＰＰＩ，ＦＭまたはマンチェスタ等の従来技術で既知の異なる変調方式を適用することにより、オフタイムを低減してゲストユニット１０内のより連続的な電圧を可能にする。
【００５１】
この好ましい実施例はリアクティブ部品の要求条件が緩和された低廉で、実現するのが容易な、自己同調設計を有する。理想値のおよそ±１０％の比較的僅かな許容差を有する部品をシステム内で使用することができ低コストで広く入手することができる。異なる漂遊容量だけでなくゲストユニット１０により形成される容量性ローディングは、出力振幅に重大な影響を及ぼすことなく、発振器中心周波数を僅かに動かす。
【００５２】
低電力で作動する時、ホストユニット６０はインターフェイス信号から直接給電することができ、ＡＣアダプタやバッテリセットから供給される等の、外部電力の必要性が解消される。
【００５３】
ゲストユニットは、任意の時間にデータを受信する能力を損なうことなく、実質的にゼロ静止電流で作動する。
【００５４】
前記した実施例の替わりに、データをガルバニック（ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ）に、すなわちカード（図示せず）の前面上に露出された導体パッチを介して、通信するいわゆるスマートカードとしてカードを設計することができる。この場合、および前記した好ましい実施例の場合、電気的エネルギはカード（図示せず）内に層を形成する薄膜バッテリ内に蓄積することができる。このような独立エネルギ源を有するカードにより、保持者はカードがカードリーダ上に置かれる前にＰＩＮを他人に漏らす危険性を低めながら独自にＰＩＮを入力することができる。本発明に従った取引装置がより厚いクレジットカードサイズ計算器として形成される場合には、もちろんそれは従来の小型セルバッテリを電気エネルギ源として持つことができる。
【００５５】
ＩＣ５０は下記の特性を満たす非線形関数変換、すなわちハッシュ関数、ｙ＝ｈ（ｘ，ｓｋ）を使用して非可逆的変換を実施するデータ処理能力を有する。
【００５６】
出力はｘの任意の入力値に対して固定出力長を有する。
【００５７】
逆はない、すなわちｙの所与値からｘを計算することはできない。
【００５８】
処理パワーに関する計算が単純であり、テーブルルックアップを含む、基本的な整数算術および論理関数により評価することができる。
【００５９】
本発明に従った装置は次のようにＳＰ７２との通信に使用されるものである。
【００６０】
ＴＴ６８とカード１０間だけでなくＳＰ７２とＴＴ６８間の媒体は不安全であると考えられ、任意の方向に送信される全ての情報をいつでも誰でもクリアなテキストで傍受し読み出すことができる。型押しされたカード番号はオプショナルなクレジットカード番号や敵により傍受される時に有用となる任意の他の情報となんら関係が無いものと考えられる。
【００６１】
ＳＰ７２はかなりの長さの取引識別子（ＴＩＤ）をＴＴ６８に発行することができる。ＴＩＤは単一カードの寿命中に２つの同じ番号が送られる可能性が極端に小さいまたは決してあってはならないようにランダムに発行される。
【００６２】
カードはカード保持者にとって一意的なＩＣ５０に格納されたカードアイデンティティ（ＣＩＤ）を含んでいる。ＣＩＤは公開されるものと考えられ、それは攻撃を受け易いものではなくかつカード自体がなくても取引を実施するのに使用できるためカード１０上にプリントすることができる。ＣＩＤはカード上に型押しされたり磁気ストリップやＣＲ６０内に記録される場合にはオプショナルなクレジットカード番号とリンクさせてはならない。ＣＩＤはいつでも磁気ストリップやＣＲ６０から自動的に読み出すことができる。
【００６３】
所望により、キーボード１４上のキーが押される度にカードはＴＴ６８に信号を与えてユーザに可聴および／または可視帰還を与えることができる。帰還信号は押されたキー位置とは関係が無い。
【００６４】
ＩＣ５０内に格納された秘密鍵（ＳＫ）はいかなる手段でもいかなる形でも決してカードから検索することはできず、カード発行者により１回だけプログラムされる。ソフトウェアおよび／またはハードウェア手段が秘密鍵の読出しおよび変更を防止する。
【００６５】
前記したように、カードはＩＣ５０内に格納された個人識別番号コード（ＰＩＮ）を含んでいる。前記ＰＩＮはいかなる手段でもいかなる形でもカードから検索することはできない。
【００６６】
カードはＳＰからＴＴ６８を介して供給される使い捨てコードＴＩＤを使用して非可逆的変換を実施し、それをＴＴを介してＳＰ７２へ戻すデータ処理能力を含んでいる。カードの寿命中に２つの同一ＴＩＤは決して生じないため、敵のシステムは記録された応答の再生を実施することができず、したがって、前の応答が記録される場合の不正取引が許される。
【００６７】
カードを識別するために、下記のステップが実施される。
１．ＴＴがカードからＣＩＤを要求する。
２．カードがＣＩＤをＴＴへ転送し戻す。応用に応じて、ＣＩＤはＳＰに転送し戻すことができる。
【００６８】
随意、応用に応じて下記の特徴を追加することができる。
ＴＴはＣＩＤを繰り返し要求することができる。
カードがレコーダ上に置かれると、ＴＴ内のアプリケーションはユーザを自動的に予めプログラムされたアプリケーションプログラムまたはインターネット上のＵＲＬへ再び向ける。
カードに関する情報をさらにＳＰから要求することができる。
【００６９】
安全な取引を実施するまたはカード保持者が正当である認証を実施するために、下記の一般的なステップが実施される。
１．ＴＴが前記したよう検索されたＣＩＤをＳＰに送信する。
２．ＳＰはＴＴを介してカードに中継されるＴＩＤを発行する。
３．カード保持者はＰＩＮの入力を促される。
４．有効なＰＩＮがＳＫを開錠しＴＩＤおよびＳＫのハッシュ変換を実施して結果をＴＴを介してＳＰへ転送し戻す。
５．ＳＰはステップ４で実施されるのと同じ処理を実施し検索された結果と比較する。結果が一致すれば、取引は有効と考えられる。
【００７０】
別の安全な取引を実施するために、ステップ２からステップが繰り返される。
【００７１】
さらに安全性を高めるために、下記のステップに従うことができる。
【００７２】
受信した各チャレンジＴＩＤに対して一つの取引しか許されない。新しい各取引は新しいＴＩＤにより検証されなければならない。
【００７３】
チャレンジＴＩＤがカードに受信された後のタイムアウトが設定される。タイムアウトはＳＰから新しいＴＩＤが発行されることを必要とする。
【００７４】
カードは期限切れする前に予め設定された数の取引を実施するように予めプログラムされる。次に、カードはワンタイムブローメモリセルを非可逆的に変更することにより以後の使用を永久的に阻止される。
【００７５】
カードは非揮発性カウンタにより予めプログラムされ、それは予めプログラムされた数よりも多い無効ＰＩＮが入力される場合にはカードを永久的に阻止する。前記カウンタは有効なＰＩＮが入力される度にリセットされる。
【００７６】
紛失および／または盗難として登録されたカードは阻止ＴＩＤを発行するＳＰにより以後の使用を永久的に阻止され、それは以後のカードの使用を永久的に阻止し、所望により、販売員に警告する。前記ＴＩＤは各カードに対して一意的またはランダムにプログラムされカード内でＳＰしか知ることができず、ＴＩＤを傍受する敵に対しては正常なＴＩＤとして見える。
【００７７】
各カードは発行されたカードからランダムに選択されたＴＩＤシーケンスマップにより予めプログラムすることができ、このマップはある特性を有するＴＩＤしか許可しない。このシーケンスすなわち方式は統計的にバイアスされた応答パターンを生じる非線形変換にいかなる望ましくない影響も及ぼさないよう慎重に選択しなければならない。受信されたＴＩＤが前記方式に一致しない場合、カードは即座に切れて偽造ＴＩＤを発行する敵の試みの早期検出および終結の可能性が高まる。
【００７８】
各カードはＴＩＤから検出可能な予めプログラムされた選択方式に応じて異なる変換アルゴリズムを使用するようプログラムされることができる。この方式はカード内に予めプログラムしてカード内でＳＰしか知ることができないようにすることができる。
【００７９】
前記したように、初めてのＰＩＮカードは随意カード保持者が初期化することができる。その後ＰＩＮコードは変更することができずカード保持者しか知ることができない。
【００８０】
カードからの各応答は完全な正当化されたＰＩＮエントリを必要とするため、カード内の秘密鍵により情報を見つけ出すためにカードに偽造ＴＩＤを与えようとする敵の試みは不成功となるものと推定される。予めプログラムされた数の取引後にカードを阻止する高められたセキュリティレベルにより、この推定はさらに強められる。
【００８１】
キー長さ、非線形変換アルゴリズムおよびカード期限切れカウンタの統計的に証明された選択により、この方式をいかなる実際的な手段でも解読不能とすることができるようにしなければならない。それには、ＣＩＤおよびＳＫ間に検出可能なリンクが存在しないかあるいは変換プロセス内にバイアス効果が生じないように、慎重に選択されたランダム化方式を実施する必要がある。
【００８２】
顧客がサービスプロバイダに文書を送る時は、文書は変更されておらずかつ顧客により署名されている、すなわち送り手はそう称する者である、ことをサービスプロバイダが知っている必要がある場合が非常に多い。前記したチャレンジ応答方式を下記の方法で両方の目的を達成するのに使用することができる。
【００８３】
カードＳＣの主な目的はサービスプロバイダ（ＳＰ）によりＳＣに送られるチャレンジコード（例えば、ＴＩＤ）を使用して文書の安全な認証を提供することである。ユーザのＰＩＮコードを入力するのにＳＣキーパッドが使用される。ＰＩＮコードが有効であれば（すなわち、ＳＣ非揮発性メモリ内に格納された参照コードと一致する）、チャレンジがイネーブルされる。
【００８４】
本発明の付加特徴に従って、この方式は特定の顧客が文書に署名していることを証明するのにも使用することができる。
【００８５】
この目的のために、顧客（Ａ）の取引端末（ＴＴ）は文書にメッセージダイジェスト（ＭＤ）機能を実施する能力を含んでいる。文書は任意長とすることができる。ＭＤ機能は前記したハッシュ関数と同じ性質を有し、ＭＤ出力は入力データの長さ以下である。メッセージダイジェスト機能の使用はよく知られている。広く使用されるＭＤ機能はＭＤ２，ＭＤ４，ＭＤ５，およびＳＨＡとして知られている。
【００８６】
本発明のこの特徴は顧客Ａが文書Ｄ（例えば、担保付融資申込み）をサービスプロバイダ（銀行Ｂ）に送りたい特定の例について説明される。そのプロセスは図１０に略示されている。
【００８７】
文書（図面、研究室データ、絵等を含む任意タイプの情報を表わすことができる）は取引端末ＴＴ内に格納されるものとする。取引端末ＴＴ内のデータに対してメッセージダイジェスト機能が実施される。メッセージダイジェスト機能はＭＤ５またはＳＨＡ−１とすることができ、固定長を有する出力番号（ダイジェスト）Ｇを作り出す。ダイジェストＧはカードＳＣへのチャレンジとして使用される。それを行うために、顧客Ａはカードキーボードを使用して自分のＰＩＮコードを入力する。このＰＩＮコードがＳＣ非揮発性メモリ内に格納されたコードと同じであれば、秘密鍵ＳＫが“開錠”される。次に、秘密鍵ＳＫを使用してメッセージダイジェストＧに対してハッシュ関数が実施され、サービスプロバイダまたは銀行Ｂに文書Ｄとともに送られる電子署名Ｒが作り出される。
【００８８】
Ｂはまた文書Ｄに同じメッセージダイジェスト機能を実施してダイジェストＧ’を作り出す。次に、ＢはＧ’およびＳＫ（Ｂには既知である）の同じハッシュ関数であるＲ’を計算する。Ｒ＝Ｒ’であれば、Ａは文書Ｂに署名していると推定することができる。
【００８９】
前記した実施例では、文書Ｄは署名と一緒にサービスプロバイダＢに戻される。それは顧客Ａが、例えば、アドレス等のデータを契約に加えることによりＤを修正しそうである場合に必要である。文書が顧客Ａにより修正される予定がなければ、文書はそれ自体をサービスプロバイダに戻すことなく署名することができる。サービスプロバイダＢは文書を有しており、したがって、ハッシュされた時にＲ’となる同じメッセージダイジェスト機能を実施することができるため、ハッシュされたダイジェスト（Ｒ）は十分である。
【００９０】
本発明は顧客（Ａ）が文書に“署名した”ことを後で否定できないようにイベントの記録され証明された時間を定めた軌跡を提供するのに使用することもできる。そうするために、数値の形の中央発生タイムスタンプをＭＤ関数内に含むことができる。タイムスタンプは与えられた日付の後で経過する秒数を表わすことができる。
【００９１】
前記した手順は少なくとも一人の参加者が確実に信用されかつ文書Ｄを拒絶しない銀行等の“信用されたパートナー”である時に働く。信用されたパートナーがいない場合には、ＢがＤを不正に修正して実体の無い文書Ｄ’を作り出し次に共用鍵ＳＫを使用してＤ’に署名することができるため、この手順は働かないことがある。次に、Ｂは署名が有効であるためＡがＤ’を作り出したと主張することができる。
【００９２】
このような場合、署名が否定できないように信用されたパートナーＴを導入することができる。２つのパーティの交換の場合、追加鍵ＫａおよびＫｂが導入されＫａはＡおよびＴ間で共用されＫｂはＢおよびＴ間で共用される。
【００９３】
この場合の手順は下記のものとすることができる。
１．Ａは文書ＤをＴに転送し、共用鍵Ｋａを使用してそれに署名する。
２．ＴはＤを受信しＫａを使用してその信憑性を検証する。
３．Ｔは文書ＤをＢに転送し、共用鍵Ｋｂを使用してそれに署名する。
４．ＢはＤを受信しＫｂを使用してその信憑性を検証する。
５．ＢはＫｂおよびＫａを有するのはＴだけであることを確信し、Ｔを信用する。したがって、ＢはＤがＡにより確かに署名されることを確信する。
【００９４】
このシナリオでは、ＡがＫａを持たないため、信憑性を検証するのにＴに相談することがあるため、実体の無い文書Ｄ’がＡにより署名されているとＢは主張することができない。
【００９５】
もう一つのシナリオはＴとのオンライン操作を必要としないため、より万能的なものとなる。
１．ＡはＫａを使用して文書Ｄに署名して署名Ｓａを作り出し、それは文書に付される。
２．Ａは共有鍵Ｋを使用してパッケージＰ（＝Ｄ＋Ｓａ）に署名して署名Ｓを作り出し、ＤおよびＫａの両方の信憑性を保証する。
３．ＢはＰを受信しＫを使用してＳを検証する。
４．ＳａはＢにより直接使用または検証することはできないが、論争の場合の参照として維持される。
【００９６】
Ｄの信憑性について論争される場合、ＴはＫａを使用して追加署名を検証することができるため、ＡまたはＢがＴに相談することができる。Ａはいつでも任意の文書Ｄｘを取り出しＫａを使用してそれに署名しＳａは信用できることをＴに対して証明することができる。さらに、ＡはいつでもＫａを使用してＤｘに再署名することができ、ＡはＳ（Ｄｘ，Ｋａ）のＢ’のイメージが同一であることをＢに対して証明することができる。
【００９７】
随意、応用に応じて下記の特徴を追加することができる。
カードは個人情報、例えばインターネットクッキー、ユーザプロファイル等、をカード自体内に格納するのに使用することができるリード／ライトメモリエリアを含むこともできる。このメモリエリアはいつでも読み出せるようにオープンであるか、あるいは有効なＰＩＮコードにより開錠を要求するようにすることができる。
【００９８】
カード保持者は、取引量、利用可能なオプション、無記名投票等の取引データをさらにカードのキーパッド上で入力することができる。
【００９９】
ＣＩＤは異なるエントリと共にユーザアプリケーション環境を自動制御して、インターネットのＵＲＬや郵便箱口座のあるホームロケーションなどの予め定められた場所に接続するようにすることもできる。
【０１００】
取引装置の他の有利な特徴は次のようなものである。
読取装置の設計が単純であるため家庭で使用することができ、パーソナルデスクトップまたはパームトップコンピュータを単純なインターネットダウンロード可能ソフトウェアを有するＴＴとして使用することができ、固体、ワイヤレス封止設計により部品やスロットを動かさずに封止ＴＴとすることができる。
水、湿気、腐食、磁界等による劣化がなく、今日利用可能な無線周波数カードの場合には避けられない情報のワイヤレス傍受を容量性結合により防止できる。
ＣＩおよびカードの低電力設計。
低処理電力要求条件により、複雑な数値処理に対するサポートがない低コスト装置が実際的となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従った取引カードの部分切取り正面図である。
【図２】
ネットワーク内のサービスプロバイダと通信する図１に従った取引カードを示す線図である。
【図３】
パネル構造内に埋め込まれたカード取引端末を有するフラットパネルの部分切取り正面図である。
【図４】
本発明に従った取引カードのボトム薄層上にプリントされ容量性導体パッチを含む第１の層を示す図である。
【図５】
ボトム薄層の第１の層上にプリントされ絶縁パッチを含む第２の層を示す図である。
【図６】
ボトム薄層の第２の層上にプリントされ電気回路を含む第３の層を示す図である。
【図７】
本発明に従った取引端末の機能図である。
【図８】
本発明に従った取引装置の機能図である。
【図９】
本発明に従った取引端末および取引装置を含むシステムのブロックおよび回路図である。
【図１０】
本発明をどのように電子署名に使用することができるかを示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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