特開 2024-156578 セキュアエレメント、公開鍵証明書の失効判定方法、および、コンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156578

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】セキュアエレメント、公開鍵証明書の失効判定方法、および、コンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/32 20060101AFI20241029BHJP

   H04L 9/10 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

H04L9/32 200B

H04L9/10 A

H04L9/32 200F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071168

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122529

【弁理士】

【氏名又は名称】藤枡 裕実

(74)【代理人】

【識別番号】100135954

【弁理士】

【氏名又は名称】深町 圭子

(74)【代理人】

【識別番号】100119057

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英生

(74)【代理人】

【識別番号】100131369

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100171859

【弁理士】

【氏名又は名称】立石 英之

(72)【発明者】

【氏名】宮川 友樹

(57)【要約】

【課題】時計機能を有していないセキュアエレメントであっても、公開鍵証明書の失効を判定可能にする
【解決手段】セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１を図外の端末から受信する（ステップＳ１）と、第２公開鍵証明書１１に含まれる電子署名１１１を検証する（ステップＳ２）。第２公開鍵証明書１１に含まれる電子署名１１１の検証に成功すると、セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１に含まれる失効日１０５ｂと第１公開鍵証明書１０に含まれる発効日１０５ａを比較し（ステップＳ３）、第２公開鍵証明書１１に含まれる失効日１０５ｂが、第１公開鍵証明書１０に含まれる発効日１０５ａより前の日付になる場合、第２公開鍵証明書１１は失効していると判定する（ステップＳ８）。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

端末と相互認証を行うセキュアエレメントであって、
前記セキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書を記憶し、
相互認証を行う際、前記端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書を前記端末から受信すると、前記第２公開鍵証明書の失効日と前記第１公開鍵証明書の発効日を比較し、前記第２公開鍵証明書の失効日が前記第１公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第２公開鍵証明書が失効していると判定するセキュアエレメント。

【請求項2】

前記第１公開鍵証明書の失効日と前記第２公開鍵証明書の発効日を比較し、前記第１公開鍵証明書の失効日が前記第２公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第１公開鍵証明書が失効していると判定する、請求項１に記載したセキュアエレメント。

【請求項3】

セキュアエレメントが、相互認証を行う際、端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書を前記端末から受信すると、前記セキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書の発効日と前記第２公開鍵証明書の失効日を比較するステップ、
前記セキュアエレメントが、前記第２公開鍵証明書の失効日が前記第１公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第２公開鍵証明書が失効していると判定するステップ、
を含む、公開鍵証明書の失効判定方法。

【請求項4】

前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日と前記第２公開鍵証明書の発効日を比較するステップ、
前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日が前記第２公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第１公開鍵証明書が失効していると判定するステップ、
を含む、請求項３に記載した公開鍵証明書の失効判定方法。

【請求項5】

セキュアエレメントが、相互認証を行う際、端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書を前記端末から受信すると、前記セキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書の発効日と前記第２公開鍵証明書の失効日を比較するステップ、
前記第２公開鍵証明書の失効日が前記第１公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第２公開鍵証明書が失効していると判定するステップ、
をセキュアエレメントに行わせるためのコンピュータプログラム。

【請求項6】

前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日と前記第２公開鍵証明書の発効日を比較するステップ、
前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日が前記第２公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第１公開鍵証明書が失効していると判定するステップ、
を含む請求項５に記載したコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、サイバー攻撃に対して耐タンパー性をするＩＣチップであるセキュアエレメントに関する。

【背景技術】

【0002】

サイバー攻撃に対して耐タンパー性をするＩＣチップであるセキュアエレメントは、高いセキュリティを必要とする様々なデバイスに実装される。例えば、特許文献１では、接触型ＩＣカードにセキュアエレメントを実装している。また、特許文献２では、スマートメータなどのＩｏＴデバイス（IoT: Internet of things）にセキュアエレメントを実装している。

【0003】

特許文献３の背景技術などに記載があるように、セキュアエレメントは、通信相手となる端末とセキュアなデータ通信を行う際、通信相手となる端末と公開鍵暗号方式を用いた相互認証を行う。接触型ＩＣカードにセキュアエレメントを実装した場合、セキュアエレメントの通信相手は、接触型ＩＣカードに対応したリーダライタになる。ＩｏＴデバイスにセキュアエレメントを実装した場合、セキュアエレメントの通信相手は、ＩｏＴデバイスの制御回路になる。

【0004】

セキュアエレメントと端末の間で実行される相互認証では、セキュアエレメントと端末の間で公開鍵を交換し、Diffie-Hellman法などにより、セキュアエレメントと端末の間で共有する共有鍵を派生させる。通信相手となる端末のなりすましを防止するため、通信相手となる端末の間で実行する相互認証では、公開鍵そのものではなく、認証局が発行した公開鍵証明書が交換される。認証局が発行した公開鍵証明書には、公開鍵証明書の有効期間が設けられている。これは、同じ公開鍵を長きにわたり使用すると、公開鍵と対になる秘密鍵を推定し易くなるからである。よって、認証局が発行した公開鍵証明書を使用する場合、公開鍵証明書の有効期間が過ぎていないことを確認しなければならない。

【0005】

セキュアエレメントが、時刻を計測する時計機能を有していれば、セキュアエレメントは、時計機能を利用して、公開鍵証明書が失効しているか否かを判定できる。失効とは、有効期間が過ぎていることを意味する。しかし、セキュアエレメントは時計機能を有していない場合がほとんどである。よって、時計機能を有していないセキュアエレメントであっても、公開鍵証明書の失効を判定できることが望まれる。例えば、特許文献４では、時計を具備しないＩＣカードで、電源ＯＮ／ＯＦＦやコマンド受付などの状態変化回数を計数し、これを用いて認証鍵共有で共有した暗号鍵の失効を擬似的に判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－１１７５１３号公報

【特許文献2】特許第７２２６６０２号公報

【特許文献3】特開２０２２－７７５２９号公報

【特許文献4】特開２００７－３００３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本願は、時計機能を有していないセキュアエレメントであっても、公開鍵証明書の失効を判定可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願で開示する第１発明は、端末と相互認証を行うセキュアエレメントである。第１発明に係るセキュアエレメントは、第１発明に係るセキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書を記憶する。第１発明に係るセキュアエレメントは、相互認証を行う際、前記端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書を前記端末から受信すると、前記第２公開鍵証明書の失効日と前記第１公開鍵証明書の発効日を比較し、前記第２公開鍵証明書の失効日が前記第１公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第２公開鍵証明書が失効していると判定する。更に、第１発明に係るセキュアエレメントは、前記第１公開鍵証明書の失効日と前記第２公開鍵証明書の発効日を比較し、前記第１公開鍵証明書の失効日が前記第２公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第１公開鍵証明書が失効していると判定する。

【0009】

本願で開示する第２発明は、セキュアエレメントが、相互認証を行う際、端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書を前記端末から受信すると、前記セキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書の発効日と前記第２公開鍵証明書の失効日を比較するステップ、前記セキュアエレメントが、前記第２公開鍵証明書の失効日が前記第１公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第２公開鍵証明書が失効していると判定するステップを含む公開鍵証明書の失効判定方法である。第２発明に係る公開鍵証明書の失効判定方法には、前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日と前記第２公開鍵証明書の発効日を比較するステップ、前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日が前記第２公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第１公開鍵証明書が失効していると判定するステップを含ませることが望ましい。

【0010】

本願で開示する第３発明は、セキュアエレメントが、相互認証を行う際、端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書を前記端末から受信すると、前記セキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書の発効日と前記第２公開鍵証明書の失効日を比較するステップ、前記第２公開鍵証明書の失効日が前記第１公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第２公開鍵証明書が失効していると判定するステップをセキュアエレメントに行わせるためのコンピュータプログラムである。第３発明に係るコンピュータプログラムには、セキュアエレメントが実行するステップとして、前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日と前記第２公開鍵証明書の発効日を比較するステップ、前記セキュアエレメントが、前記第１公開鍵証明書の失効日が前記第２公開鍵証明書の発効日より前の日付の場合、前記第１公開鍵証明書が失効していると判定するステップを含ませることが望ましい。

【発明の効果】

【0011】

本願で開示する発明では、セキュアエレメントが、セキュアエレメントの公開鍵が記述された第１公開鍵証明書の有効期間と、端末の公開鍵が記述された第２公開鍵証明書の有効期間を比較することで、時計機能を有していないセキュアエレメントが公開鍵証明書の失効を判定できるようにしている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】セキュアエレメントのブロック図を示した図。

【図2】公開鍵証明書のフォーマットを示した図。

【図3】セキュアエレメントの動作を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここから，本発明に係る実施形態について記載する。本実施形態は，本願で開示する発明の理解を容易にするためのものである。本願で開示する発明は，本実施形態に限定されるものではない。また，特に断りのない限り，図面は，本願で開示する発明の理解を容易にするために描かれた模式的な図である。

【0014】

図１では、セキュアエレメント１のブロック図を示している。セキュアエレメント１は、外部からのサイバー攻撃に対して高い耐タンパー性を有するＩＣチップである。図１では、セキュアエレメント１のブロック図に加えて、本実施形態に係るセキュアエレメント１を実装したデバイスの一例としてＳＩＭカード２を図示している。セキュアエレメント１を実装したＳＩＭカード２は、クレジットカードサイズのカード媒体３の中に、スリット３ａを利用して折り取り可能に形成されている。セキュアエレメント１は、樹脂モールドされた状態で、ＳＩＭカード２が有する接触端子２ａの裏面に実装されている。

【0015】

セキュアエレメント１を実装したデバイスは、図１で図示したＳＩＭカード２に限定されない。セキュアエレメント１を実装したデバイスは、接触型ＩＣカードに加えて、非接触型ＩＣカードでもよい。また、セキュアエレメント１を実装した媒体は、ＵＳＢキーまたはキーホブでもよい。更に、セキュアエレメント１は、樹脂でＩＣチップをモールドしただけの形態でもよい。

【0016】

図１で図示したごとく、セキュアエレメント１は、ＣＰＵ１ａ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ１ｂ（Read Only Memory)、ＲＡＭ１ｃ（Random Access Memory）、ＮＶＭ１ｄ(Non-volatile memory)、コプロセッサ１ｅ、および、周辺機能１ｆを備えている。ＣＰＵ１ａは、セキュアエレメントを制御する演算装置である。ＲＯＭ１ｂは、電気的に書き換え不可能な不揮発性メモリである。ＲＡＭ１ｃは、電気的に書き換え可能な揮発性メモリである。ＮＶＭ１ｄは、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである。コプロセッサ１ｅは、暗号演算に特化した演算装置である。周辺機能１ｆは、セキュアエレメント１の動作に必要な様々な回路である。例えば、周辺機能１ｆは、通信回路を含む。

【0017】

セキュアエレメント１が備えるＮＶＭ１ｄには、セキュアエレメント１と図外の端末の間で行われる相互認証で用いる秘匿情報が記憶される。セキュアエレメント１のＲＡＭ１ｃには、相互認証を行う際、端末から受信した情報などが記憶される。セキュアエレメント１のＲＯＭ１ｂには、セキュアエレメント１と図外の端末の間で行われる相互認証をＣＰＵ１aに行わせるためのコンピュータプログラムが実装される。

【0018】

図１で図示した通り、セキュアエレメント１のＮＶＭ１ｄには、セキュアエレメント１と図外の端末の間で行われる相互認証に必要な秘匿情報として、セキュアエレメント１の公開鍵を記述した公開鍵証明書である第１公開鍵証明書１０、第１公開鍵証明書１０を発行した認証局の公開鍵証明書１２が記憶される。更に、第１公開鍵証明書１０に記された公開鍵と対になる秘密鍵１３がＮＶＭ１ｄに記憶される。また、セキュアエレメント１のＲＡＭ１ｃには、セキュアエレメント１と図外の端末の間で行われる相互認証に必要な秘匿情報として、セキュアエレメント１が図外の端末から受信した第２公開鍵証明書１１が記憶される。第２公開鍵証明書１１は、端末の公開鍵を記述した公開鍵証明書である。

【0019】

図２では、公開鍵証明書のフォーマットを示している。図２で示した公開鍵証明書のフォーマットは、電気通信標準化部門（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector）が定めたＸ．５０９に準拠している。図２で図示した公開鍵証明書のフォーマットは証明書情報１００、電子署名の生成に用いる署名アルゴリズム１１０、証明書情報１００の電子署名１１１を含む。

【0020】

証明書情報１００は、フォーマットのバージョン１０１、公開鍵証明書に割り当てられたシリアル番号１０２、電子署名の生成に用いる署名アルゴリズム１０３、公開鍵証明書の発行者名１０４、公開鍵証明書の有効期間１０５、公開鍵証明書のサブジェクト（主体）１０６、暗号アルゴリズム１０７、公開鍵１０８が含まれる。

【0021】

本願で使用する公開鍵証明書の有効期間１０５は、図２で示したごとく、公開鍵証明書が有効になる日付である発効日１０５ａ（Effective Date）と、公開鍵証明書が失効する日付である失効日１０５ｂ（Expiration Date）を含む。公開鍵証明書の有効期間１０５は、公開鍵証明書の証明書情報１００に含まれる情報になる。よって、セキュアエレメント１は、公開鍵証明書の電子署名１１１を検証することで、公開鍵証明書の証明書情報１００に記述された有効期間１０５が改ざんされていないことを判定できる。しかし、時計機能を有していないセキュアエレメント１は、公開鍵証明書の失効を判定できない。

【0022】

この問題を解決するため、本実施形態に係るセキュアエレメント１は、図外の端末との間で行う相互認証で用いる２つの公開鍵証明書（第２公開鍵証明書１１と第１公開鍵証明書１０）の有効期間１０５を比較することで、それぞれの公開鍵証明書の失効を判定する。公開鍵証明書の有効期間１０５は、公開鍵証明書が有効になる発効日１０５ａを始まりとし、公開鍵証明書が失効する失効日１０５ｂを終わりとする期間である。よって、一方の公開鍵証明書の失効日１０５ｂが、他方の公開鍵証明書の発効日１０５ａより前の日付（同日を含まない）であるか否かにより、公開鍵証明書の失効を判定できる。

【0023】

図１で示した通り、図外の端末の間で相互認証を行う際、セキュアエレメント１は、第１公開鍵証明書１０と第２公開鍵証明書１１を記憶する。第１公開鍵証明書１０は、セキュアエレメント１のＮＶＭ１ｄに永続的に記憶される。第２公開鍵証明書１１は、端末の間で相互認証を行う際、セキュアエレメント１が端末から受信する情報で、セキュアエレメント１のＲＡＭ１ｃに一時的に記憶される。

【0024】

本実施形態において、セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１の失効日が第１公開鍵証明書１０の発効日より前の日付になる場合、第２公開鍵証明書１１を失効した公開鍵証明書として取り扱う。また、セキュアエレメント１は、第１公開鍵証明書１０の失効日が第２公開鍵証明書１１の発効日より前の日付になる場合、第１公開鍵証明書１０を失効した公開鍵証明書として取り扱う。

【0025】

ここから、セキュアエレメント１の動作について説明する。図３は、セキュアエレメント１の動作を説明する図である。図３の説明は、本願に係る公開鍵証明書の失効判定方法の説明も兼ねている。

【0026】

セキュアエレメント１と端末の間で相互認証を実行する際、セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１を図外の端末から受信する（ステップＳ１）。セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１を端末から受信すると、まず、第２公開鍵証明書１１に含まれる電子署名１１１を検証する（ステップＳ２）。第２公開鍵証明書１１に含まれる電子署名１１１の検証には、認証局の公開鍵証明書１２に記述された公開鍵が使用される。第２公開鍵証明書１１に含まれる電子署名１１１を検証する際、認証局の公開鍵を用いて電子署名１１１を復号した値と、第２公開鍵証明書１１に含まれる証明書情報１００のハッシュ値が比較される。

【0027】

第２公開鍵証明書１１に含まれる電子署名１１１の検証に成功すると、セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１に含まれる失効日１０５ｂと第１公開鍵証明書１０に含まれる発効日１０５ａを比較する（ステップＳ３）。セキュアエレメント１は、この比較結果に応じて処理を分岐する（ステップＳ４）。第２公開鍵証明書１１に含まれる失効日１０５ｂが、第１公開鍵証明書１０に含まれる発効日１０５ａより前の日付になる場合、セキュアエレメント１は、第２公開鍵証明書１１は失効していると判定し（ステップＳ８）、端末との相互認証を中断する。

【0028】

第２公開鍵証明書１１に含まれる失効日１０５ｂが、第１公開鍵証明書１０に含まれる発効日より後の日付になる場合（同日も含む）、セキュアエレメント１は、第１公開鍵証明書１０に含まれる失効日１０５ｂと第２公開鍵証明書１１に含まれる発効日１０５ａを比較する（ステップＳ５）。セキュアエレメント１は、この比較結果に応じて処理を分岐する（ステップＳ６）。第１公開鍵証明書１０に含まれる失効日１０５ｂが、第２公開鍵証明書１１に含まれる発効日１０６ａより前の日付になる場合、セキュアエレメント１は、第１公開鍵証明書１０は失効していると判定し（ステップＳ９）、端末との相互認証を中断する。

【0029】

第１公開鍵証明書１０に含まれる失効日１０５ｂが、第２公開鍵証明書１１に含まれる発効日１０５ａより後の日付になる場合（同日も含む）、セキュアエレメント１は、第１公開鍵証明書１０を端末に送信して（ステップＳ７）、図３で示した手順は終了する。なお、図３の処理では、図３のステップＳ３の処理が、セキュアエレメント１が第２公開鍵証明書１１の失効を判定する処理になる。また、図３のステップＳ５の処理が、セキュアエレメント１が第１公開鍵証明書１０の失効を判定する処理になる。

【符号の説明】

【0030】

１ セキュアエレメント
１０ 第１公開鍵証明書
１１ 第２公開鍵証明書
１０５ 有効期間
１０５ａ 発効日
１０５ｂ 失効日

【図1】

【図2】

【図3】