(57)【要約】【課題】  表示付きＩＣカードを利用したチケット発行システムにおいて、表示データを暗号化された状態で伝送し、カードに取り込んだ暗号化表示データを表示制御回路で復号化することにより、表示データの改竄や盗み見を防止することを課題とする。【解決手段】  チケットデータと、チケットデータに対応する表示用データを記憶する記憶手段と、前記表示用データを暗号化する暗号化手段と、これらを利用者端末に送信する送信手段とを備えるカード発行サーバ装置と、カード内での復号化を可能とする暗号化複合化処理手段により、機密性を備えたチケット発行システムを実現する。【選択図】  図１
2009246835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カード発行サーバと利用者端末がネットワークで接続され、カード発行サーバから発行されたチケットデータをＩＣカードに書き込むチケット発行システムであり、
前記カード発行サーバ装置は、
チケットデータと、チケットデータに対応する表示用データを記憶する記憶手段と、
前記表示用データを暗号化する暗号化手段と
前記端末に前記チケットデータと暗号化した表示用データとを対にして利用者端末に送信する送信手段と
を備えるカード発行サーバ装置であって、
前記利用者端末は、前記カード発行サーバより受信した暗号化された表示用データとチケットデータを受信して、ＩＣカードリーダライタを用いて、前記ＩＣカードにチケットデータと表示用データを書き込む手段を備えるユーザ端末であって
前記ＩＣカードは、
ＩＣカード面に表示部を備えており、前記利用者端末に備えられたＩＣカードリーダライタによって書き込まれた、暗号化された表示用データを復号する復号化手段と、
復号した表示用データを前記表示部に表示する手段と、
チケットデータを記憶する記憶手段とを備えるＩＣカードである
ことを特徴とするチケット発行システム。
【請求項２】
前記暗号化手段は、第１のスクランブル方式と第２のスクランブル方式で
暗号化して生成したことを特徴とする請求項１に記載のチケット発行システム
【請求項３】
前記復号化手段は、鍵データと、暗号化された表示用データのXOR演算を行い、第１のデスクランブル処理および第２のデスクランブル処理を行い復号化することを特徴とする請求項２に記載のチケット発行システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に書込み消去可能な画像表示パネルを備えた表示付きＩＣカードを利用したチケット発行システムに関する。
表示付きＩＣカードのうち、ＩＣカード機能が非接触タイプのものは、ＩＣカード機能と表示機能が電気的に分離されおり、同表示機能の制御部にはＩＣカード部のような高度な演算能力は備えていないが、本発明は、このような表示付き非接触ＩＣカードに表示用
データを書き込むにあたり、表示用データを暗号化した状態で扱い、前記表示機能の制御部を使ってカード内で復号することにより伝送経路でのデータの機密性を保持できるようなチケット発行システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードは携帯性・利便性の良さから急速に普及が進んでおり、その用途は、金融、交通など公共的用途から特定施設や情報システムへのパスなど広範に及ぶ。しかし、その一方で、従来のＩＣカードでは中身の見えないこと、すなわち表示機能がないことの不が大きな欠点として指摘され、高度な利用の妨げになってきた。例えば、交通チケットなどの用途では、カードに表示機能がないと、利用日時や席番号は記憶または紙などに記録するほかなかった。
【０００３】
また、ＩＣカードの用途が広がるにつれ、複数のカードを携帯する煩雑さを除くために複数の機能（サービス）を1枚のカードに統合する動きも加速しているが、1枚のカードに複数のサービスを搭載するようになると、カードに表示機能を搭載する必要性はさらに高まってくる。例えば残高や有効期間などの可変情報を表示することができれば、ＩＣカードの利便性が一層高まることは明白である。
【０００４】
ＩＣカードへの表示機能の付与は、いわゆる電子ペーパーと呼ばれる技術を始めとして種々提案がなされている。駆動電力、厚さ、柔軟性などに制約の多いＩＣカード表面での利用となるため、低電圧、低消費電力、書換回数、不揮発性、可撓性など、表示手段に要求される性能は高度なものとなっている。
このような表示付きＩＣカードの例は、表示部に強誘電性液晶を用いた特開平１０−１５４２１５（特許文献１）、表示部にマイクロカプセル電気泳動方式を用いた特開２００４−１０２３８４（特許文献２）などの文献で検討されている。
【特許文献１】特開平１０−１５４２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０２３８４号公報
【０００５】
本発明は、表示付きＩＣカードを利用したチケット類の発行において、表示用データの覗き見や改竄を防止するために表示用データを暗号化することを可能とし、かつ暗号化された表示用データは表示機能の制御回路の中で復号できるようなチケット発行システムを検討するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明による表示付きＩＣカードでは、非接触ＩＣカードに非接触ＩＣ回路とは独立して接触端子板を設け、同端子板を介して表示用データと表示駆動電力を受けるよう構成されているが、前記表示用データは金額情報や個人情報など機密情報に属するため、その伝達に当たっては暗号化など機密保持のための手段が不可欠となる。
また、暗号技術は、一般に、その機密度が高度になるほど、暗号時や復号時の演算量が増大するため、演算に用いるＣＰＵの負荷は大きくなり、演算時間も長大化するという欠点を持つ。
本発明は、暗号化された表示用データを、端子板を介してカード内に取り込んだ後に、表示用演算機能を用いて復号処理する際、前記表示用制御回路（ＣＰＵ）の能力で復号でき、かつ、カード利用者に違和感を与えない時間内に表示することができるような暗号および復号手段を提示し、これを搭載することにより、表示用制御回路すなわちカード内部での復号処理を可能とするチケット発行システムを実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の主旨は、
カード発行サーバと利用者端末がネットワークで接続され、カード発行サーバから発行されたチケットデータをＩＣカードに書き込むチケット発行システムであり、
前記カード発行サーバ装置は、
チケットデータと、チケットデータに対応する表示用データを記憶する記憶手段と、
前記表示用データを暗号化する暗号化手段と
前記端末に前記チケットデータと暗号化した表示用データを対にして利用者端末に送信する送信手段と
を備えるカード発行サーバ装置であって、
前記利用者端末は、前記カード発行サーバより受信した暗号化された表示用データとチケットデータを受信して、ＩＣカードリーダライタを用いて、前記ＩＣカードにチケットデータと表示用データを書き込む手段を備えるユーザ端末であって
前記ＩＣカードは、
ＩＣカード面に表示部を備えており、前記ユーザ端末に備えられたＩＣカードリーダライタによって書き込まれた、暗号化された表示用データを復号する復号手段と、
復号した表示用データを前記表示部に表示する手段と、
チケットデータを記憶する記憶手段とを備えるＩＣカードである
ことを特徴としたチケット発行システムにある。
【０００８】
上記課題を解決する本願第２の発明は、
前記暗号化された表示用データは、予め前記カード発行サーバに格納された鍵データを用いて、第１のスクランブル方式および第２のスクランブル方式で暗号化して生成したことを特徴とするチケット発行システムにある。
さらに、前記復号化手段は、前記鍵データと、暗号化された表示用データのXOR演算を行い、第１のデスクランブル処理および第２のデスクランブル処理を行い復号化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
カード券面に表示する情報は、主にカードの内容の確認のためのものでありカード内に格納された重要情報そのものではないにせよ、金銭情報や個人情報などの秘密情報であることが想定され、盗み見や改竄の防止など最低限の機密性が要求される。そこで、データの機密性確保のために暗号手段が検討されるが、
本発明のチケット発行システムでは、チケットであるカード券面の表示部に表示するチケット情報が、カード発行サーバで暗号化され、また暗号化されたデータはカード内で復号化されるため、表示用データの伝送過程での機密が確保できる。すなわち、伝送過程における表示用データの盗用、覗き見、改竄等の脅威を排除することができる。
請求項２の発明のスクランブル方式により暗号化された表示用データは、表示制御部が持つ演算能力で復号が可能であり、これにより、特別な演算チップを備えることのない表示付きＩＣカードでの暗号復号化が可能となる。
以上、本発明は、表示機能付きＩＣカードの表示制御回路のような、高度な演算能力を持たない処理機能に合わせた復号手段を用いることにより、カード内部での復号を可能ならしめ、高い機密度を持つ表示機能付きＩＣカードを提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のチケット発行システムの全体構成図、図２はカード発行サーバの機能ブロック図、図３は表示付きＩＣカードとデータの授受を行なうＩＣカードリーダライタの概略構造図、図４は表示付きＩＣカードの概略構造図、図５は本発明に用いることのできる暗号化処理の概観図、図６はスクランブル処理の模式図、図７はスクランブル処理における表示データと鍵データの相対位置関係を示す図、図８はＩＣカード内での復号化処理の概念図である。
【００１１】
図1は、本発明のチケット発行システムの全体構成を示す図である。
利用者端末１０は、利用者が操作し、チケットである表示付きＩＣカード１を用いて、チケットの発行やチケットの内容確認を行なう端末である。同端末はＩＣカードリーダライタ１１を備え、また、ネットワーク３０を介してカード発行サーバ２０に接続されている。このような構成により、利用者端末１０は、リーダライタ１１とカード発行サーバ２０との間の情報のデータ授受を仲介する。
カード発行サーバ２０は、チケットデータの生成、管理、保管など、チケット発行業務全体を制御する機能を持ち、ネットワーク３０を介して接続される利用者端末１０と一体となって、チケット発行にかかわる処理を実行する。
【００１２】
図２は、前記カード発行サーバの機能ブロック図である。
カード発行サーバ２０は、前記のように利用者端末と接続されチケットの発行処理を担うが、発行に関するデータは、利用者端末からの信号に応じて生成され、利用者端末１０に返信されたり、記憶手段２１に格納されたりする。
【００１３】
例えば、チケット発行時には、利用者端末１０からの発行指示により、まず、認証手段２２２により端末およびカードの認証が行なわれ、認証が合格であれば、発行データとしてチケットデータ２１１および表示用データ２１２が生成される。発行データは、通信手段２２３により、図１のネットワーク３０を介して利用者端末１０に送られるが、このとき、通信途上での機密性確保のため、チケットデータ２１１および表示用データ２１２は暗号化手段２２１により暗号化処理を施される。このように、カード発行サーバ２０では、利用者端末１０と通信しながら、チケットの発行処理が行なわれるが、このような発行処理を含め、チケット発行業務全体を制御手段２２０がプログラムに従って実行する。
【００１４】
図３は、本発明のチケット発行システムに用いるＩＣカードリーダライタの構成図である。ここでは、ＩＣカードリーダライタ１１と利用者端末１０とが接続され、表示付きＩＣカード１がリーダライタ１１に装着された状態を示す。
【００１５】
ＩＣカードリーダライタ１１と利用者端末１０とは、例えばＵＳＢのようなインターフェース（Ｉ／Ｆ１５）で接続されており、同Ｉ／Ｆ１５を介して信号の授受と電力の供給が行なわれる。利用者端末１０は、ＩＣカードリーダライタ１１を駆動するためのアプリケーションやドライバを持ち、ＩＣカードリーダライタ１１を介してＩＣカード１とデータの授受を行なう。
なお、利用者端末１０から供給された電力はＩＣカードリーダライタ１１の電源となるとともに、表示用電源として、接点端子を経由して、表示付きＩＣカード１にも供給される。
【００１６】
ＩＣカードリーダライタ１１は、表示用データの読み書きを行なう接触リーダライタ部１２とチケットデータの読み書きを行なう非接触リーダライタ部１３とで構成され、表示用データは接点端子１６と接触用端子４との電気的結合により、またチケットデータは非接触アンテナ６の電磁的結合により、それぞれ独立した経路で表示付きＩＣカード１に伝達される。
ＣＰＵ１４は、以上のようなＩＣカードリーダライタ１１全体の制御を担う。
【００１７】
図４は、チケットとして用いる表示付きＩＣカード１の概略構造図である。
表示付きＩＣカード１は、カード表面に接触用端子４と表示部５を有し、またカード内部に隠蔽された形態で、表示制御部２と表示用ドライバ３を有している。
【００１８】
接触用端子４は、ＩＣカードリーダライタ１１と電気的に結合するための端子であり、各端子は、例えば、表示用データのシリアル信号、クロック信号、制御回路用電源、表示用電源などに割り当てられる。
表示制御部２は、ＣＰＵ機能を持ち表示機能全体の制御を担うが、本発明の用法では本来の表示機能の制御に加えて、ＣＰＵ機能を用いた暗号データの復号処理をも担う。すなわち、接触用端子から取り込まれた表示用データは、表示制御部で復号処理を施され、表示用ドライバ３に伝えられる。
表示用ドライバ３は、復号化された表示用信号を得て、これを表示部の画素パターンに合わせて展開し、接触用端子４を介して得た電源を利用して表示部を駆動する。
なお、表示付きＩＣカード１は、これら表示にかかわる機能とは電気的に分離した非接触ＩＣカード機能を有し、カード内部に、非接触通信のためのアンテナ６と、これを制御する非接触用制御チップ７を持つ。
【００１９】
このように、図４に示す表示付きＩＣカード１は、表示にかかわる回路とは独立して、通常の非接触ＩＣカードとしての機能を別に備えており、カード内で相互にデータや電力の授受を行なうことはない。
【００２０】
図５は、本発明に用いられる暗号化および復号化手段の例を示す概念図である。
Ｓ１は、暗号化および復号化の処理全体を示す。Ｓ１０は暗号化処理を、またＳ２０は復号化処理を意味しており、よって、暗号化処理Ｓ１０はカード発行サーバ２０で行なわれ、復号化処理Ｓ２０はＩＣカード１で行なわれることを示す。すなわち、Ｓ１にてなされる処理全体の流れは、表示データ１００がカード発行サーバで暗号化され（Ｓ１０）、暗号化表示データ２００となり、暗号化された状態でカードに至り、ＩＣカードに取り込まれた暗号化表示データ２０１がカード内で復号化され（Ｓ２０）、表示データ１０１に復元されることになる。
【００２１】
サーバでの暗号化処理Ｓ１０の中の方式１（Ｓ１１)および方式２（Ｓ１２）は、暗号化の方法を意味し、方式１と方式２の二段階の暗号化処理が行なわれることを表わしている。このように、暗号化処理を二段階施すことにより、他者によるアルゴリズムの推測や鍵データの解読をより困難にしている。
【００２２】
方式１拡大図Ｓ１１０は、表示データ１００と鍵データ１０５から暗号化表示データ２００を生成する過程を模式的に表わしたものであり、表示データ１００が後述のビットごとのＸＯＲ演算によるスクランブル処理により暗号化されていく様子を示す。Ｓ１１２が指し示す記号は排他的論理和（ＸＯＲ）を表わし、演算処理Ｓ１１３とは、鍵データ１０５と表示データ１００との間で一つ以上の手段を組み合わせた演算処理であることを表わす。鍵データ１０５は暗号化および復号化の際に共通して使われる鍵であり、暗号化の鍵データ１０５は予めカード発行サーバ２０に格納されたものである。
なお、図５では方式１の図解に止めているが、方式２にても方式１と同様にビットごとの演算によるスクランブル処理が施される。
【００２３】
図６は、前記暗号化処理Ｓ１０の方式１および方式２を図解したものであり、ビットごとのＸＯＲ演算によるスクランブル処理の手順を表わす。なお、Ｓ１１は方式１の暗号化処理、Ｓ１２は方式２の暗号化処理、Ｓ１１２は排他的論理和（ＸＯＲ）の演算子である。
また、ビットごとのＸＯＲ演算は、スクランブル処理の常套手段であり、ある鍵データでＸＯＲにより暗号化したデータは、再度同じ鍵データとＸＯＲ演算を施すことにより復号化できるという特性を持ち、さらに、ビットごとの論理演算は、同演算を実行するＣＰＵに高度な演算機能を必要としないという特徴を有す。
【００２４】
図６の方式１は、表示データ１００の暗号化処理Ｓ１１の手順を表わす。鍵データ１０５は、表示データ１００と同のサイズのデータである。また、表示データ１００内に対象データ１０１として示したデータの１単位はバイト（８ビット）としている。すなわち、表示データが１２０行×１６０列の２値の画素を持つとすると、当図での表示データは１２０行×２０バイトの構成、ということになる。
【００２５】
方式１では、表示データ１バイトと鍵データ１バイトとの単なるＸＯＲ演算ではなく、他者による解析をより困難にするため、鍵データ１バイトを取り出す際の開始位置を処理ごとに変える手順を経ている。
【００２６】
図７に、表示データと鍵データの前記開始位置の関係を図解で示す。
これは、バイト単位でＸＯＲ演算する際の、表示データ中の暗号化対象データ（バイト）と、これに対応する鍵データ中のデータ（バイト）の相対位置関係を示したものであり、たとえば、開始位置にあるスクランブル処理対象データ１２０に対応する鍵データが、上記のように開始位置を変えることにより図のＡ列Ｂ行にあるとすると、図７に示すように、表示データと鍵データに位置関係は、列方向にＡ−１、行方向にＢ−１のオフセット値を保ちながら、ＸＯＲ演算処理が進むことになる。
【００２７】
このような、前記開始位置を処理ごとに変えることは、処理ごとに異なるような何らかの値をキーとして開始のアドレスを定めることで可能となり、例えばキーとして表示データそのものや、ＩＣカードごとに固有の割り振られたＩＤなどが利用できる。
【００２８】
図６の方式１（Ｓ１１）に示した暗号化処理は、このように取り出した鍵データ（バイト）と表示データ（バイト）とでＸＯＲ演算によるスクランブル処理を施し、さらに、一つ前にスクランブル処理を行なったデータ（バイト）とＸＯＲ演算によるスクランブル処理を加えることを示す。このように多重の処理を施すことにより、一層高度な耐タンパ性が得られることになる。
【００２９】
方式２では、方式１によるスクランブル処理の結果に、さらに鍵データとのＸＯＲ演算を施すが、鍵データは方式１と同様にデータ（バイト）の取り出す際の開始位置を処理ごとに変えることとしている。
【００３０】
このように、方式１および方式２を経て表示データの暗号化され、暗号化された表示データはネットワーク、利用者端末、リーダライタを経てＩＣカードに伝送される。
【００３１】
ＩＣカードでの復号化処理は、ビットごとのＸＯＲ演算の特性から、暗号化処理（図５  Ｓ１０）と逆の手順を経ることで可能となる（図５  Ｓ２０）。
図８は、図５  Ｓ２０のＩＣカード内での復号化処理を拡大図解したもので、図８の方式１解除（Ｓ２１）とは、図５の方式１（Ｓ１１）に対応する復号化処理を表わし、方式２解除（２２）とは、図５の方式２（Ｓ１２）に対応する復号化処理を表わす。
なお、ＩＣカード内の復号化処理に用いられる鍵データは、予めＩＣカード内に格納されており、暗号化処理時に用いられた鍵データと同じものである。
このように、ＩＣカードリーダライタを経てＩＣカードに取り込まれた暗号化表示データ２０１は、まず方式２解除により１段目のデスクランブル処理を施され（Ｓ２２）、さらに方式１解除により２段目のデスクランブル処理（Ｓ２１）により表示データ１０１が復元される。
なお、言うまでもないが暗号化処理前の表示データ１００と、復号化処理後の表示データ１０１は等価のものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】チケット発行システムの全体構成図
【図２】カード発行サーバの機能ブロック図
【図３】ＩＣカードリーダライタの概略構造図
【図４】表示付きＩＣカードの概略構造図
【図５】暗号化処理の概観図
【図６】スクランブル処理の模式図
【図７】表示データと鍵データの相対位置関係を示す図
【図８】ＩＣカード内での復号化処理の概念図
【符号の説明】
【００３３】
１  表示付きＩＣカード
２  表示制御部
３  表示用ドライバ
４  接触用端子
５  表示部
６  非接触用アンテナ
７  非接触用制御チップ
１０  利用者端末
１１  ＩＣカードリーダライタ
１２  接触リーダライタ部
１３  非接触リーダライタ部
１４  ＣＰＵ
１５  Ｉ／Ｆ
１６  接点端子
２０  カード発行サーバ
２１  記憶手段
３０  ネットワーク
１００  表示データ
１０１  表示データ
１０５  鍵データ
２００  暗号化表示データ
２０１  暗号化表示データ
２２０  制御手段
２２１  暗号化手段
２２２  認証手段
２２３  通信手段
【図１】
2009246835.tif 000003
【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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