情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体
【課題】 ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証をおこなうことができるようにする。
【解決手段】 ステップＳ１０１でリーダライタからリクエストコマンドとともに、リーダライタのＩＤであるＩＤｒが送信されると、携帯デバイスは、ステップＳ２０２の認証用データ１生成処理で、ＩＤｒに基づいてリーダライタの暗号鍵を生成し、その暗号鍵で自分のＩＤと乱数とを暗号化して認証用データ１であるデータＤ１を生成し、ステップＳ２０３でリーダライタに送信する。その後、リーダライタによりステップＳ１０３で認証用データＤ１に基づいて認証用データ２であるデータＤ２が生成され、ステップＳ２０５のリーダライタ検証処理により、携帯デバイスによるリーダライタの認証が行われる。
【解決手段】 ステップＳ１０１でリーダライタからリクエストコマンドとともに、リーダライタのＩＤであるＩＤｒが送信されると、携帯デバイスは、ステップＳ２０２の認証用データ１生成処理で、ＩＤｒに基づいてリーダライタの暗号鍵を生成し、その暗号鍵で自分のＩＤと乱数とを暗号化して認証用データ１であるデータＤ１を生成し、ステップＳ２０３でリーダライタに送信する。その後、リーダライタによりステップＳ１０３で認証用データＤ１に基づいて認証用データ２であるデータＤ２が生成され、ステップＳ２０５のリーダライタ検証処理により、携帯デバイスによるリーダライタの認証が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証をおこなうことができるようにする情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の技術が進歩しており、例えば、2.4GHz帯域を用いる無線伝送方式（いわゆるBluetooth）によりパソコン、周辺機器、家電、携帯電話機など、デバイスを問わないデータ交換の実現が期待されているほか、人体など通常の通信媒体とはことなる導体を用いて送信機と受信機による通信を行う技術も提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【０００３】
例えば、人体を通信媒体とする新型の無線通信に対応する電子機器などは今後、自動改札制御システムや商品の代金決済の取引などに幅広く用いられて普及していくものと考えられる。
【０００４】
また、自動改札制御システムや商品の代金決済の取引などにおいては、不正な取引が行われないようにするために、ユーザが所有するデバイスと、サービス提供者が設置する機器（例えば、自動改札機、自動販売機など）との間で相互に認証を行う必要がある。このような取引においては、迅速かつ正確な認証が行われるようにする必要があり、出願人は、共通鍵暗号アルゴリズムを用いた相互認証の仕組みを提案している（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
図１は、従来の共通鍵暗号アルゴリズムを用いた相互認証の例を示す図である。同図に示されるように、デバイスアクセス機器としてのリーダライタ（Ｒ／Ｗ）が６４ビットの乱数Ｒｂを生成し、Ｒｂおよび自己のＩＤであるＩＤｒｗをデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）に送信する。これを受信したデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）は、新たに６４ビットの乱数Ｒａを生成し、双方向個別鍵認証用マスター鍵MKauth＿DEV_AによるＩＤｒｗのＤＥＳ暗号化処理により双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_Aを取得する。さらに、鍵Kauth＿DEV_A、Kauth＿DEV_Bを用いて、Ｒａ，Ｒｂ，ＩＤｒｗの順に、暗号アルゴリズムとして、例えばＤＥＳ−ＣＢＣモードでデータを暗号化し、自己の識別子ＩＤｍとともにデバイスアクセス機器としてのリーダライタ（Ｒ／Ｗ）に返送する。
【０００６】
これを受信したリーダライタ（Ｒ／Ｗ）は、まず、双方向個別鍵認証用マスター鍵MKauth＿DEV_BによるＩＤｍのＤＥＳ暗号化処理により双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_Bを取得する。さらに、受信データを鍵Kauth＿DEV_A、Kauth＿DEV_Bで復号する。復号して得られたＲｂおよびＩＤｒｗが、デバイスアクセス機器としてのリーダライタ（Ｒ／Ｗ）が送信したものと一致するか検証する。この検証に通った場合、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）はデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）を正当なものとして認証する。
【０００７】
次にリーダライタ（Ｒ／Ｗ）は、セッション鍵として使用する６４ビットの乱数Ｋｓｅｓを生成し、双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_A、 Kauth＿DEV_Bを用いて、Ｒｂ，Ｒａ，Ｋｓｅｓの順に、ＤＥＳアルゴリズムとしての例えばトリプルＤＥＳモードでデータを暗号化し、デバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）に返送する。
【０００８】
これを受信したデバイスは、受信データを双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_A、 Kauth＿DEV_Bで復号する。復号して得られたＲａ、Ｒｂがデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）が送信したものと一致するか検証する。この検証に通った場合、デバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）はリーダライタ（Ｒ／Ｗ）を正当なものとして認証し、認証後、セッション鍵Ｋｓｅｓを秘密通信のための共通鍵として利用する。
【０００９】
このように、通信相手方のマスター鍵に基づく処理を実行して生成した通信相手の個別鍵と、自己の個別鍵の２つの鍵を共通鍵として設定し、設定した２つの鍵を用いて共通鍵方式による相互認証を実行すれば、デバイスまたはアクセス装置に予め共通鍵が格納される構成と比較してよりセキュアな認証が可能となる。
【００１０】
【特許文献１】特表平１１−５０９３８０号公報
【特許文献２】特開１０−２２９３５７号公報
【特許文献３】特開２００２−２７８８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、人体を通信媒体とする新型の無線通信によれば、ユーザの意思に係らず、通信が行われる場合も考えられる。例えば、ユーザが人体通信用の信号電極の上を歩いたとき、ユーザが所有するデバイスと信号電極との間で、ユーザが気づくことなく、通信が行われることもあり、例えば、ユーザの行動（行先など）を不正に知ることも可能となってしまう。そこで、通信相手の正当性が認証されるまで、ユーザが所有するデバイスを特定可能な情報（例えば、IDなど）を提供しないようにすることが望ましい。
【００１２】
しかしながら、特許文献３の技術では、デバイスまたはリーダライタのIDは、暗号化されるなど秘匿されることなく送信されてしまうので、ユーザの行動（行先など）を不正に知られてしまう恐れがある。
【００１３】
一方、特許文献１の技術では、送信器、人体、受信器、アースグラウンドと結合された閉回路が構成され、信号が伝達されるというものであるため、送信器および受信器の人体から遠い方の電極とアースグラウンドとの結合はきわめて希薄で、実質的には閉回路を構成しにくい。また、特許文献２の技術では、送信器、人体、受信器、大気と結合された閉回路が構成され、信号を伝達するというものであるため、大気を介して結合するには、送信器と受信器がかなり近くに配置されなければならない。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証をおこなうことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第1の側面は、ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信する認証用データ送信手段と、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、前記認証用データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する認証手段とを備える情報処理装置である。
【００１６】
前記認証手段により、前記情報管理装置が認証された場合、前記認証用データ復号手段による復号の結果得られたデータと、乱数とを自分に固有の暗号鍵で暗号化することで生成した第３の認証用データを、前記情報管理装置に送信するデータ送信手段をさらに備えるようにすることができる。
【００１７】
前記第３の認証用データは、前記情報管理装置に受信されて前記情報管理装置による自分の認証に用いられるようにすることができる。
【００１８】
前記情報管理装置の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されているようにすることができる。
【００１９】
前記情報管理装置との通信は、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００２０】
前記通信媒体は、人体であるようにすることができる。
【００２１】
本発明の第１の側面は、ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成し、乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信し、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証するステップを含む情報処理方法である。
【００２２】
本発明の第１の側面は、ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵の生成を制御し、乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データの前記情報管理装置への送信を制御し、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データの自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置の認証を制御するステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラムである。
【００２３】
本発明の第１の側面においては、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵が生成され、乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データが、前記情報管理装置に送信され、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データが自分に固有の暗号鍵を用いて復号され、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かが判定される。
【００２４】
本発明の第２の側面は、ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求する要求手段と、前記要求手段による要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、前記認証用データ復号手段により復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記認証用データ復号手段の復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信する認証用データ送信手段と、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて復号するデータ復号手段と、前記データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する認証手段とを備える情報処理装置である。
【００２５】
前記第２の認証用データは、前記端末に受信されて前記端末による自分の認証に用いられるようにすることができる。
【００２６】
前記第３の認証データは、前記端末により自分が認証された場合、前記端末から送信されて前記データ復号手段により受信されるようにすることができる。
【００２７】
前記端末の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されているようにすることができる。
【００２８】
前記端末との通信は、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００２９】
前記通信媒体は人体であるようにすることができる。
【００３０】
本発明の第２の側面は、ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求し、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成し、前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信し、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、生成された暗号鍵を用いて復号し、前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証するステップを含む情報処理方法である。
【００３１】
本発明の第２の側面は、ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理を実行させるプログラムであって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信の要求を制御し、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データの、自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵の生成を制御し、前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データの、前記端末への送信を制御し、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データの、生成された暗号鍵を用いての復号を制御し、前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末の認証を制御するステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラムである。
【００３２】
本発明の第２の側面においては、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信が要求され、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データが、自分に固有の暗号鍵を用いて復号され、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵が生成され、復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成ステップの処理により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データが、前記端末に送信され、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データが、前記暗号鍵生成ステップの処理により生成された暗号鍵を用いて復号され、復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かが判定される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の側面によれば、自分のＩＤを暗号化して秘匿し、通信相手に自分を認証させることが可能となる。従って、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証を行うことができる。
【００３４】
本発明の第２の側面によれば、通信相手のＩＤが暗号化されて秘匿されていても、確実に認証を行うことが可能となる。従って、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３６】
本発明の第１の側面の情報処理装置は、ユーザにより携帯され、情報管理装置（例えば、図１０のリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３）との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵（例えば、図１３の鍵Ｋｍｒ）とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段（例えば、図１８のステップS３０１の処理を実行する図１１の制御部１１５５）と、乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信する認証用データ送信手段（例えば、図１８のステップS３０２および図１５のステップS２０３の処理を実行する図１１の制御部１１５５）と、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段（例えば、図２５のステップS５０１の処理を実行する図１１の制御部１１５５）と、前記認証用データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する認証手段（例えば、図２５のステップS５０２の処理を実行する図１１の制御部１１５５）とを備える。
【００３７】
この情報処理装置は、前記認証手段により、前記情報管理装置が認証された場合、
前記認証用データ復号手段による復号の結果得られたデータと、乱数とを自分に固有の暗号鍵で暗号化することで生成した第３の認証用データを、前記情報管理装置に送信するデータ送信手段（例えば、図２７のステップS６０１の処理を実行する図１１の制御部１１５５）をさらに備えるようにすることができる。
【００３８】
この情報処理装置は、前記情報管理装置との通信が、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極（例えば、図１１の基準電極１１０２）と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極（例えば、図１１の信号電極１１０１）との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００３９】
本発明の第１の側面の情報処理方法は、ユーザにより携帯され、情報管理装置（例えば、図１０のリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３）との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵（例えば、図１３の鍵Ｋｍｒ）とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成し（例えば、図１８のステップS３０１の処理）、乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信し（例えば、図１８のステップS３０２および図１５のステップS２０３の処理）、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号し（例えば、図２５のステップS５０１の処理）、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する（例えば、図２５のステップS５０２の処理）ステップを含む。
【００４０】
本発明の第２の側面の情報処理装置は、ユーザにより携帯される端末（例えば、図１０の携帯デバイス１００２）との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求する要求手段（例えば、図１５のステップS１０１の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記要求手段による要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段（例えば、図２１のステップS４０１の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記認証用データ復号手段により復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵（例えば、図１４の鍵Ｋｍｄ）により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段（例えば、図２１のステップS４０２の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記認証用データ復号手段の復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信する認証用データ送信手段（例えば、図２１のステップS４０３および図１５のステップS１０４の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて復号するデータ復号手段（例えば、図２９のステップS７０１の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する認証手段（例えば、図２９のステップS７０２の処理を実行する図１２の制御部１２５５）とを備える。
【００４１】
この情報処理装置は、前記端末との通信が、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極（例えば、図１２の基準電極１０２２）と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極（例えば、図１２の信号電極１０２１）との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００４２】
本発明の第２の側面の情報処理方法は、ユーザにより携帯される端末（例えば、図１０の携帯デバイス１００２）との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求し（例えば、図１５のステップS１０１の処理）、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号し（例えば、図２１のステップS４０１の処理）、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵（例えば、図１４の鍵Ｋｍｄ）により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成し（例えば、図２１のステップS４０２の処理）、前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信し（例えば、図２１のステップS４０３および図１５のステップS１０４の処理）、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、生成された暗号鍵を用いて復号し（例えば、図２９のステップS７０１の処理）、前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する（例えば、図２９のステップS７０２の処理）ステップを含む。
【００４３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。最初に本発明において利用する無線通信について図２乃至図９を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図２は、本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【００４５】
図２において、通信システム１００は、送信装置１１０、受信装置１２０、および通信媒体１３０により構成され、送信装置１１０と受信装置１２０が通信媒体１３０を介して信号を送受信するシステムである。つまり、通信システム１００において、送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して伝送され、受信装置１２０により受信される。
【００４６】
送信装置１１０は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３を有している。送信信号電極１１１は、通信媒体１３０を介して伝送させる信号を送信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である送信基準電極１１２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。送信部１１３は、送信信号電極１１１と送信基準電極１１２との間に設けられ、これらの電極間に受信装置１２０へ伝達したい電気信号（電位差）を与える。
【００４７】
受信装置１２０は、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。受信信号電極１２１は、通信媒体１３０を介して伝送される信号を受信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である受信基準電極１２２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。受信部１２３は、受信信号電極１２１と受信基準電極１２２との間に設けられ、これらの電極間に生じた電気信号（電位差）を所望の電気信号に変換し、送信装置１１０の送信部１１３で生成された電気信号を復元する。
【００４８】
通信媒体１３０は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質、例えば、導電体や誘電体等により構成される。例えば、通信媒体１３０は、金属に代表される導電体（例えば、銅、鉄、またはアルミ等）により構成される。また例えば、通信媒体１３０は、純水、ゴム、ガラス、若しくは食塩水等の電解液、または、これらの複合体である生体等の誘電体により構成される。この通信媒体１３０はどのような形状であってもよく、例えば、線状、板状、球状、角柱、または円柱等、任意の形状であってもよい。
【００４９】
このような通信システム１００において、最初に、各電極と、通信媒体または装置周辺空間との関係について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、通信媒体１３０が完全導体であるものとする。また、送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間、および、受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間には空間が存在し、電気的な結合はないものとする。すなわち、送信信号電極１１１または受信信号電極１２１と、通信媒体１３０との間には、それぞれ、静電容量が形成される。
【００５０】
また、送信基準電極１１２は送信装置１１０周辺の空間に向くように設けられており、受信基準電極１２２は受信装置１２０周辺の空間に向くように設けられている。一般的に、導体が空間に存在する場合、その導体の表面近傍の空間に静電容量が形成される。例えば、導体の形状を半径ｒ［ｍ］の球としたとき、その静電容量Ｃは、以下の式（１）のように求められる。
【００５１】
【数１】
【００５２】
式（１）において、πは円周率を示す。また、εは、導体を取り囲む媒質の誘電率を示し、以下の式（２）のように求められる。
【００５３】
【数２】
【００５４】
ただし、式（２）において、ε０は、真空中の誘電率を示し、８．８５４×１０−１２［Ｆ／ｍ］である。また、εｒは比誘電率を示し、真空の誘電率ε０に対する比率を示す。
【００５５】
上述した式（１）に示されるように半径ｒが大きい程、静電容量Ｃは大きくなる。なお、球以外の複雑な形状の導体の静電容量Ｃの大きさは、上述した式（１）のように、簡単に表現することはできないが、その導体の表面積の大きさに応じて変化することは明らかである。
【００５６】
以上のように、送信基準電極１１２は、送信装置１１０周辺の空間に対して静電容量を形成し、受信基準電極１２２は、受信装置１２０周辺の空間に対して静電容量を形成する。すなわち、送信装置１１０および受信装置１２０の外部の仮想無限遠点からみたとき、送信基準電極１１２や受信基準電極１２２の電位は固定的であり、変動しにくいことを示している。
【００５７】
次に、通信システム１００における通信の仕組みの原理について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、または前後関係等から、コンデンサを単に静電容量と表現する場合もあるが、これらは同意である。
【００５８】
また、以下において、図２の送信装置１１０と受信装置１２０は、装置間が十分な距離を保つように配置されており、相互の影響を無視できるものとする。また、送信装置１１０において、送信信号電極１１１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、送信基準電極１１２は送信信号電極１１１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。同様に、受信装置１２０において、受信信号電極１２１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、受信基準電極１２２は受信信号電極１２１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。さらに、実際には、送信信号電極１１１、受信信号電極１２１、および通信媒体１３０も、空間内に配置されている以上、それぞれ空間に対する静電容量を有することになるが、ここでは、説明の便宜上、それらを無視できるものとする。
【００５９】
図３は、図２の通信システム１００を等価回路で表した図である。通信システム２００は、通信システム１００を等価回路で表したものであり、実質的に通信システム１００と等価である。
【００６０】
すなわち、通信システム２００は、送信装置２１０、受信装置２２０、および接続線２２３０を有しているが、この送信装置２１０は図２に示される通信システム１００の送信装置１１０に対応し、受信装置２２０は図２に示される通信システム１００の受信装置１２０に対応し、接続線２３０は図２に示される通信システム１００の通信媒体１３０に対応する。
【００６１】
図３の送信装置２１０において、信号源２１３−１および接地点２１３−２は、図２の送信部１１３に対応する。信号源２１３−１は、送信用の信号として、特定周期ω×ｔ［rad］の正弦波を生成する。ここで、ｔ［ｓ］は時間を示す。また、ω［rad/s］は角周波数を示し、以下の式（３）のように表すことができる。
【００６２】
【数３】
【００６３】
式（３）において、πは円周率、ｆ［Hz］は信号源２１３−１が生成する信号の周波数を示す。接地点２１３−２は、送信装置２１０内における回路のグランドに接続される点である。つまり信号源２１３の端子の一方は、送信装置２１０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００６４】
Cte２１４は、コンデンサであり、図２の送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cte２１４は、信号源２１３−１の接地点２１３−２と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Ctg２１５は、コンデンサであり、図２の送信基準電極１１２の空間に対する静電容量を表すものである。Ctg２１５は、信号源２１３−１の設置点２１３−２側の端子と、空間上の、送信装置１１０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す接地点２１６との間に設けられている。
【００６５】
図３の受信装置２２０において、Rr２２３−１、検出器２２３−２、および接地点２２３−３は、図２の受信部１２３に対応する。Rr２２３−１は、受信信号を取り出すための負荷抵抗（受信負荷）であり、増幅器により構成される検出器２２３−２は、このRr２２３−１の両側の端子間の電位差を検出して増幅する。接地点２２３−３は、受信装置２２０内における回路のグランドに接続される点である。つまりRr２２３−１の端子の一方（検出器２２３−２の入力端子の一方）は、受信装置２２０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００６６】
なお、検出器２２３−２が、さらに、例えば、検出した変調信号を復調したり、検出された信号に含まれる符号化された情報を復号したりする等、その他の機能を備えるようにしてもよい。
【００６７】
Cre２２４は、コンデンサであり、図２の受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cre２２４は、Rr２２３−１の接地点２２３−３と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Crg２２５は、コンデンサであり、図２の受信基準電極１２２の空間に対する静電容量を表すものである。Crg２２５は、Rr２２３−１の設置点２２３−３側の端子と、空間上の、受信装置１２０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す接地点２２６との間に設けられている。
【００６８】
接続線２３０は、完全導体である通信媒体１３０を表している。なお、図３の通信システム２００において、Ctg２１５とCrg２２５は、等価回路上、接地点２１６と接地点２２６を介して、互いに電気的に接続されているように表現されているが、実際には、これらは互いに電気的に接続されている必要はなく、それぞれが、送信装置２１０または受信装置２２０周辺の空間に対して静電容量を形成していればよい。つまり、接地点２１６と接地点２２６が電気的に接続されている必要はなく、互いに独立であってもよい。
【００６９】
なお、導体があれば、周囲の空間に対して、必ずその表面積の大きさに比例した静電容量が形成される。つまり、例えば、送信装置２１０と受信装置２２０は、互いにどんなに離れていてもよい。例えば、図２の通信媒体１３０が完全導体である場合、接続線２３０の導電率は無限大とみなせるので、接続線２３０の長さは通信に影響しない。なお、通信媒体１３０が導電率の十分な導体であれば、実用上、送信装置と受信装置間との距離は通信の安定性に影響しない。
【００７０】
通信システム２００において、信号源２１３−１、Rr２２３−１、Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５から成る回路が形成されている。直列接続された４つのコンデンサ（Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５）の合成容量Ｃｘは以下の式（４）で表すことができる。
【００７１】
【数４】
【００７２】
また、信号源２１３−１が生成する正弦波ｖｔ（ｔ）を、以下の式（５）のように表す。
【００７３】
【数５】
【００７４】
ここで、Ｖｍ［Ｖ］は信号源電圧の最大振幅電圧を表しており、θ［rad］は初期位相角を表している。つまり、信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖｔｒｍｓ［Ｖ］は以下の式（６）のように求めることができる。
【００７５】
【数６】
【００７６】
回路全体での合成インピーダンスＺは、次の式（７）のように求めることができる。
【００７７】
【数７】
【００７８】
つまり、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖｒｒｍｓは式（８）のように求めることができる。
【００７９】
【数８】
【００８０】
従って、式（８）に示されるように、Rr２２３−１の抵抗値が大きい程、また、静電容量Ｃｘが大きく、信号源２１３−１の周波数ｆ［Hz］が高い程、１/((２×π×ｆ×Ｃｘ)２)の項が小さくなり、Rr２２３−１の両端に、より大きな信号を生じさせることができる。
【００８１】
例えば、送信装置２１０の信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖｔｒｍｓを２［Ｖ］に固定し、信号源２１３−１が生成する信号の周波数ｆを１［MHz］、１０［MHz］、または１００［MHz］とし、Rr２２３−１の抵抗値を１０Ｋ［Ω］、１００Ｋ［Ω］、または１Ｍ［Ω］とし、回路全体の静電容量Ｃｘを０．１［ｐＦ］、１［ｐＦ］、または１０［ｐＦ］としたときの、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖｒｒｍｓの計算結果は図４に示される表２５０のようになる。
【００８２】
表２５０に示されるように、実効値Ｖｒｒｍｓの計算結果は、その他の条件が同じ場合、周波数ｆが１［MHz］のときよりも１０［MHz］のときの方が大きくなり、受信負荷であるRｒ２２３−１の抵抗値が１０Ｋ［Ω］のときよりも１Ｍ［Ω］の時のほうが大きくなり、静電容量Ｃｘが０．１［ｐＦ］のときよりも１０［ｐＦ］の時のほうが大きな値をとる。すなわち、周波数ｆの値、Rr２２３−１の抵抗値、および静電容量Ｃｘが大きいほど、大きな実効値Ｖｒｒｍｓ得られる。
【００８３】
また、表２５０より、ピコファラド以下の静電容量でも、Rr２２３−１には電気信号が発生することが分かる。すなわち、伝送される信号の信号レベルが微小な場合、受信装置２２０の検出器２２３−２によって検出した信号を増幅する等すれば、通信が可能となる。
【００８４】
以上の結果から、基本原理として、空間と成す静電容量を利用することによって、送信装置から受信装置への信号の受け渡しが可能である。
【００８５】
以上において説明した送信基準電極や受信基準電極の空間に対する静電容量は、各電極の位置に空間が存在すれば形成可能である。従って、上述した送信装置および受信装置は、通信媒体によって送信信号電極と受信信号電極が結合されていれば、互いの距離に依存せずに通信の安定性を得ることができる。
【００８６】
次に、送信装置と受信装置の間の距離の大きさによる通信への影響について説明する。上述したように、本発明の原理によれば、送信基準電極と受信基準電極の空間に十分な静電容量を形成できていれば、送受信装置間近辺の大地による経路や、その他の電気的な経路を必要とせず、送信信号電極と受信信号電極の距離に依存しない。従って、例えば、図５に示される通信システム７００のように、送信装置７１０と受信装置７２０を遠距離におき、十分な導電性あるいは誘電性を持った通信媒体７３０により送信信号電極７１１、受信信号電極７２１を静電的に結合することによって通信が可能である。このとき、送信基準電極７１２は送信装置７１０の外部の空間と静電結合し、受信基準電極７２２は受信装置７２０の外部の空間と静電結合する。従って、送信基準電極７１２と受信基準電極７２２は、互いに静電結合する必要がない。但し、通信媒体７３０がより長く、大きくなることによって空間に対する静電容量も増加するため、各パラメータを決定する際にこれらについて考慮する必要がある。
【００８７】
なお、図５の通信システム７００は、図２の通信システム１００に対応するシステムであり、送信装置７１０は送信装置１１０に対応し、受信装置７２０は受信装置１２０に対応し、通信媒体７３０は通信媒体１３０に対応する。
【００８８】
送信装置７１０において、送信信号電極７１１、送信基準電極７１２、および信号源７１３−１は、それぞれ、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３（またはその一部）に対応する。同様に、受信装置７２０において、受信信号電極７２１、受信基準電極７２２、およびＲｒ７２３−１は、それぞれ、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３（またはその一部）に対応する。
【００８９】
従って、これらの各部についての説明は省略する。
【００９０】
以上のように通信システム７００は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができる。
【００９１】
なお、以上においては、送信信号電極および受信信号電極が通信媒体と非接触であるように説明したが、これに限らず、送信基準電極および受信基準電極がそれぞれの装置周辺空間との間で十分な静電容量が得られるのであれば、送信信号電極と受信信号電極の間を、導電性を有する通信媒体で接続するようにしてもよい。
【００９２】
次に、以上のような通信システムの具体的な適用例について説明する。例えば、以上のような通信システムは、生体を通信媒体とすることもできる。図６は、人体を介して通信を行う場合の通信システムの例を示す模式図である。図６において、通信システム７５０は、人体の腕部に取り付けられた送信装置７６０から音楽データを送信し、人体の頭部に取り付けられた受信装置７７０によってその音楽データを受信して音声に変換し、出力してユーザに視聴させるシステムである。この通信システム７５０は、上述した通信システム（例えば、通信システム１００）に対応したシステムであり、送信装置７６０や受信装置７７０は、それぞれ、送信装置１１０や受信装置１２０に対応する。また、通信システム７５０において人体７８０は、通信媒体であり、図２の通信媒体１３０に対応する。
【００９３】
つまり、送信装置７６０は、送信信号電極７６１、送信基準電極７６２、および送信部７６３を有しており、それぞれ、図２の送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３に対応する。また、受信装置７７０は、受信信号電極７７１、受信基準電極７７２、および受信部７７３を有しており、それぞれ、図２の受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３に対応する。
【００９４】
従って、通信媒体である人体７８０に、送信信号電極７６１および受信信号電極７７１が接触または近接されるように、送信装置７６０および受信装置７７０が設置される。送信基準電極７６２および受信基準電極７７２は、空間に対して静電容量を持てばよいので、周辺に大地との結合や、送受信装置（または電極）同士の結合も不要である。
【００９５】
図７は、通信システム７５０を実現する他の例について説明する図である。図７において、受信装置７７０は、人体７８０に対して足裏部において接触（または近接）し、人体７８０の腕部に取り付けられた送信装置７６０との間で通信を行う。この場合も、通信媒体である人体７８０に接触（または近接）されるように、送信信号電極７６１と受信信号電極７７１が設けられ、空間に向けて送信基準電極７６２と受信基準電極７７２が設けられている。特に、大地を通信経路の１つとしていた従来技術では実現不可能な応用例である。
【００９６】
このように、本発明によれば、人体などを通信媒体として、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、無線通信を行うことが可能となる。
【００９７】
以上のような通信システムにおいて、通信媒体に流す信号の変調方式としては、送信装置と受信装置の両方において対応可能であれば、特に制限はなく、通信システム全体の系の特性を踏まえた上で、最適な方式を選択することが出来る。具体的に変調方式としては、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調されたアナログ信号か、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調、または位相変調されたデジタル信号のうちのいずれか１つ、または複数の混合であってもよい。
【００９８】
さらに、以上のような通信システムにおいて、１つの通信媒体を利用して、複数の通信が成立させ、全二重通信や、単一の通信媒体による複数の装置同士による通信等を実行することができるようにしてもよい。
【００９９】
このような多重通信を実現する方法の例を説明する。１つ目は、スペクトラム拡散方式を適用させる方法である。この場合、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅と特定の時系列コードを取り決めておく。そして送信装置は、この周波数帯域幅の中で、もとの信号を時系列コードによって周波数的に変化させ、周波数帯域全体に拡散させてから送信する。受信装置は、この拡散した成分を受信した後、その受信した信号を積分することで受信信号を復号する。
【０１００】
周波数の拡散によって得られる効果を説明する。シャノンとハートレーのチャネル容量の定理によれば、次の式が成り立つ。
【０１０１】
【数９】
【０１０２】
ここで、Ｃ［bps］はチャネル容量を示し、通信路に流すことの出来る理論上の最大データレートを示す。Ｂ［Hz］はチャネル帯域幅を示す。Ｓ／Ｎは信号対ノイズ電力比（SN比）を示す。さらに、上式をマクローリン展開し、Ｓ／Ｎが低いものとすると、上述した式（９）は、次の式（１０）のように近似することができる。
【０１０３】
【数１０】
【０１０４】
これにより、例えばＳ／Ｎがノイズフロア以下のレベルであったとすると、Ｓ／Ｎ＜＜１となるが、チャネル帯域幅Ｂを広げることで、チャネル容量Ｃを所望のレベルに引き上げることが出来る。
【０１０５】
時系列コードを通信路毎に異なるようし、周波数拡散の動きを異なるようにすれば、相互に干渉することなく周波数が拡散し、相互の混信がなくなることで、同時に複数の通信を行うことができる。
【０１０６】
２つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅を決め、それをさらに複数の領域に分割する周波数分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の周波数帯域割り振りの規則に従うか、通信開始時に空いている周波数帯域を検出し、その検出結果に基づいて周波数帯域の割り振りを行う。
【０１０７】
つまり、通信経路毎に異なる周波数帯域を利用することにより、相互の混信を抑制し、１つの通信媒体において、同時に複数の通信を行うことができる。また、周波数分割方式を用いることにより、多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０１０８】
３つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに通信時間を複数に分割する時分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の時間分割規則に従うか、通信開始時に空いている時間領域を検出し、その検出結果に基づいて通信時間の分割を行う。
【０１０９】
つまり、通信経路毎に異なる時間帯域において通信を行うことにより、相互の混信を抑制し、１つの通信媒体において、同時に複数の通信を行うことができる。また、時分割方式を用いることにより、多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０１１０】
さらに、上述した以外の方法として、１つ目から３つ目までの通信方式のうちの２つ以上を組み合わせるようにしてもよい。
【０１１１】
送信装置および受信装置が、同時に複数の他の装置と通信を行うことができるということは、特定のアプリケーションにおいては、特に重要になる。例えば、交通機関のチケットへの応用を想定すると、定期券の情報を有する装置Ａと電子マネー機能を有する装置Ｂの両方を所持した利用者が、自動改札機を利用する際、上記のような方式を使用することで、装置Ａ及び装置Ｂと同時に通信することで、例えば、利用区間が定期券外の区間も含まれていた場合に、不足金額分を装置Ｂの電子マネーから差し引くといった便利な用途に利用することが出来る。
【０１１２】
以上のような送信装置と受信装置との間の通信において実行される通信処理の流れについて、図２の通信システム１００の送信装置１１０と受信装置１２０との通信の場合を例に、図８のフローチャートを参照して説明する。
【０１１３】
送信装置１１０の送信部１１３は、ステップＳ１１において、送信対象となる信号を発生し、ステップＳ１２において、その発生した信号を、送信信号電極１１１を介して、通信媒体１３０上に送信する。信号を送信すると送信装置の送信部１１３は、通信処理を終了する。送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して受信装置１２０に供給される。受信装置１２０の受信部１２３は、ステップＳ２１において、受信信号電極１２１を介して、その信号を受信し、ステップＳ２２において、その受信した信号を出力する。受信した信号を出力した受信部１２３は、通信処理を終了する。
【０１１４】
以上のように、送信装置１１０および受信装置１２０は、通信媒体１３０を介して、複雑な処理を必要とせずに、単純な処理により、基本的な通信を行うことができる。つまり、送信装置１１０および受信装置１２０は、基準電極を用いて閉回路を構築する必要がないため、信号電極を介して送受信するのみで、環境に影響されずに安定した通信処理を容易に行うことができる。これにより送信装置１１０および受信装置１２０（通信システム１００）は、環境に影響されずに安定した通信を行うための通信処理の負荷を軽減し、製造コストを削減することもできる。また、通信処理の構造が単純化されることにより、通信システム１００は、変調、符号化、暗号化、または多重化など、多様な通信方式を容易に併用することができる。
【０１１５】
なお、以上の通信システムにおいては、送信装置と受信装置を別体として構成するように説明したが、これに限らず、上述した送信装置と受信装置の両方の機能を有する送受信装置を用いて通信システムを構築するようにしてもよい。
【０１１６】
図９は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。
【０１１７】
図９において、通信システム９５０は、送受信装置９６１、送受信装置９６２、および通信媒体１３０を有する。通信システム９５０は、送受信装置９６１と送受信装置９６２が通信媒体１３０を介して双方向に信号を送受信するシステムである。
【０１１８】
送受信装置９６１は、図２の送信装置１１０と同様の送信部１１０と、受信装置１２０と同様の受信部１２０の両方の構成を有している。すなわち、送受信装置９６１は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、送信部１１３、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。
【０１１９】
つまり送受信装置９６１は、送信部１１０を用いて通信媒体１３０を介して信号を送信し、受信部１２０を用いて通信媒体１３０を介して供給される信号を受信する。このとき、送受信装置９６１は、送信部１１０による通信と、受信部１２０による通信とが混信しないように構成されている。
【０１２０】
送受信装置９６２は、送受信装置９６１と同様の構成を有し、同様に動作するのでその説明を省略する。つまり送受信装置９６１と送受信装置９６２は、互いに同様の方法で、通信媒体１３０を介して、双方向に通信を行う。
【０１２１】
このようにすることにより、通信システム９５０（送受信装置９６１および送受信装置９６２）は、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、双方向の無線通信を容易に実現することができる。
【０１２２】
なお、図９の例では、送受信で異なる電極を用いているが、信号電極、および基準電極を一組だけ設け、送受信を切り替えるようにしてもよい。
【０１２３】
図１０は、図２乃至図９を参照して上述した無線通信を利用した、データ通信システムの例を示す図である。この例では、ユーザ１００１が図２乃至図９を参照して上述した無線通信を行うことが可能な携帯デバイス１００２を保持している。
【０１２４】
携帯デバイス１００２を利用するサービスのサービス提供者は、路面や床面などに携帯デバイス１００２と通信を行うための信号電極１０２１−乃至１０２１−３を予め埋設しており、例えば、ユーザ１００１が信号電極１０２１−１乃至１０２１−３の上を歩いたとき、携帯デバイス１００２に設けられた信号電極と、信号電極１０２１−１乃至１０２１−３がそれぞれユーザ１００１の人体を通信媒体として、図２乃至図９を参照して上述した無線通信を行う。
【０１２５】
信号電極１０２１−１乃至１０２１−３には、それぞれリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３が接続されており、リーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３は、携帯デバイス１００２と通信を行って所定のデータを送受信することにより、ユーザ１００１に、例えば、情報提供や課金などのサービスを提供する。
【０１２６】
図１０のデータ通信システムにおいては、例えば、携帯デバイス１００２が図９の送受信装置９６１に対応し、リーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３のそれぞれが、図９の送受信装置９６２に対応することになる。なお、信号電極１０２１−１乃至１０２１−３またはリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３を、それぞれ個々に区別する必要がない場合、単に、信号電極１０２１またはリーダライタ１０５１と称する。
【０１２７】
このデータ通信システムにおいては、ユーザ１００１が信号電極１０２１の上を歩くなどしたときに、ユーザ１００１の指令などがなくても、自動的に携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との通信が行われる。
【０１２８】
図１１は、携帯デバイス１００２の内部構成例を示すブロック図である。同図において、信号発生部１１５１は、例えば、図２乃至図９を参照して上述した無線通信に対応したリーダライタ１０５１などに対して情報を送信するとき、制御部１１５５の制御に基づいてその情報に対応する信号を発生する。信号復調部１１５２は、上述したリーダライタ１０５１などから情報（情報に対応する信号）を受信したとき、信号を復調し、復調した信号を制御部１１５５に供給する。
【０１２９】
送受信切替部１１５３は、信号電極１１０１との接続を、例えば制御部１１５５からの制御に基づいて信号発生部１１５１または信号復調部１１５２のいずれか一方に切り替える。
【０１３０】
メモリ１１５４は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などにより構成され、制御部１１５５の制御に基づいて、必要となる情報を記憶する。なお、メモリ１１５４には、携帯デバイス１００２（個々の携帯デバイス）に固有のＩＤが記憶されている。
【０１３１】
基準電極１１０２および信号電極１１０１は、図２乃至図９を参照して上述した無線通信に用いられる基準電極および信号電極であり、信号電極１１０１は、通信媒体（例えば、人体など）に近接するように設けられ、基準電極１１０２は、空間に向くように設けられる。例えば、基準電極１１０２は、図９の送信基準電極１１２、または受信基準電極１２２に対応し、信号電極１１０１は、図９の送信信号電極１１１、または受信信号電極１２１に対応することになる。
【０１３２】
制御部１１５５は、例えばCPU、ROM、およびRAM等を含んで構成され、各種のプログラムなどを実行することにより、信号発生部１１５１、または信号復調部１１５２の動作を制御する。例えば、制御部１１５５は、信号発生部１１５１、または信号復調部１１５２を制御して、新型の無線通信に対応した携帯デバイスなどとの間で送受信される信号の生成または復調を行わせる。さらに、制御部１１５５は、必要に応じて、各種のデータをメモリ１１５４に記憶させ、また、メモリ１１５４に記憶されているデータを読み出す。
【０１３３】
また、制御部１１５５は、DES（Data Encryption Standard）、トリプルＤＥＳなど、予め設定された暗号アルゴリズムに対応して、所定の鍵を用いたデータの暗号化または復号の処理を実行する。
【０１３４】
図１２は、リーダライタ１０５１の内部構成例を示すブロック図である。同図において、信号発生部１２５１乃至制御部１２５５は、それぞれ図１１の信号発生部１１５１乃至制御部１１５５に対応する機能ブロックであり、詳細な説明は省略する。また、信号電極１０２１は、図１０に示されるように路面や床面に埋設されて取り付けられる。基準電極１０２２および信号電極１０２１は、図２乃至図９を参照して上述した無線通信に用いられる基準電極および信号電極であり、信号電極１０２１は、通信媒体（例えば、人体など）に近接するように設けられ、基準電極１０２２は、空間に向くように設けられる。例えば、基準電極１０２２は、図９の送信基準電極１１２、または受信基準電極１２２に対応し、信号電極１０２１は、図９の送信信号電極１１１、または受信信号電極１２１に対応することになる。
【０１３５】
図１３は、携帯デバイス１００２のメモリ１１５４に記憶されている情報の例を示す図である。この例では、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との間で、互いの正当性を確認するために行われる認証処理（適宜、相互認証と称する）のためのデータとして、「自分のID（IDｄ）」、「自分の鍵（Kｄ）」、「リーダライタ認証用鍵（Kｍｒ）」が記憶されている。
【０１３６】
図１４は、リーダライタ１０５１のメモリ１２５４に記憶されている情報の例を示す図である。この例では、相互認証のためのデータとして、「自分のID（IDｒ）」、「自分の鍵（Kｒ）」、「携帯デバイス認証用鍵（Kｍｄ）」が記憶されている。
【０１３７】
図１３および図１４において、自分のＩＤであるＩＤｄおよびＩＤｒ、ならびに自分の鍵である鍵Ｋｄおよび鍵Ｋｒは、それぞれ１台の携帯デバイス１００２および１台のリーダライタ１０５１に固有のＩＤ並びに鍵であり、他の携帯デバイスまたはリーダライタに対しては、それぞれ異なるＩＤと鍵が割り当てられることになる。
【０１３８】
一方、リーダライタ認証用鍵または携帯デバイス認証用鍵である鍵ＫｍｒまたはＫｍｄは、複数の携帯デバイスまたはリーダライタにおいて同じ鍵として記憶されている。そして、ＩＤｒを鍵Ｋｍｒで暗号化すると、鍵Ｋｒが得られるように構成され、ＩＤｄを鍵Ｋｍｄで暗号化すると、鍵Ｋｄが得られるように構成されている。すなわち、個々のリーダライタまたは携帯デバイスに対して付与された（自分のＩＤ）ＩＤｒまたはＩＤｄに対して、予め定められた鍵ＫｍｒまたはKｍｄを用いて暗号化することにより、個々のリーダライタまたは携帯デバイスに対して付与される鍵（自分の鍵）ＫｒまたはＫｄが生成される。
【０１３９】
なお、鍵ＫｍｄとＫｍｒは、携帯デバイス１００２を提供する業者と、携帯デバイス１００２を利用するサービスのサービス提供者（リーダライタ１００５を設置する業者）とにより予め定められているものとする。
【０１４０】
次に、携帯デバイス１００２と、リーダライタ１０５１との間で行われる相互認証について、図１５のフローチャートを参照して説明する。相互認証は、例えば、携帯デバイス１００２を保持したユーザ１００１が、信号電極１０２１の上にいるとき実行される。
【０１４１】
最初にステップS１０１において、リーダライタ１０５１は、リクエストコマンドと自分のIDであるＩＤｒとを携帯デバイス１００２に送信し、ステップＳ２０１において携帯デバイス１００２によりこれが受信される。ここで、リクエストコマンドは、相互認証に必要となる認証用データ（後述）の送信を要求するコマンドであり、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との間で予め定められた信号とされる。
【０１４２】
ステップＳ２０２において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０１で受信したリクエストコマンドとＩＤｒ（リーダライタ１０５１のＩＤ）に基づいて、図１８を参照して後述する認証用データ１生成処理を実行する。これにより、リーダライタ１０５１の鍵Ｋｒが生成され、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄが携帯デバイス１００２により発生（生成）された乱数Ｒ１とともに鍵Ｋｒで暗号化されて、相互認証のための認証用データ１としてデータＤ１が生成される。
【０１４３】
ステップＳ２０３において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０２の処理により生成されたデータＤ１をリーダライタ１０５１に送信し、ステップＳ１０２においてリーダライタ１０５１によりこれが受信される。
【０１４４】
ステップＳ１０３において、リーダライタ１０５１は、ステップＳ１０２で受信したデータＤ１に基づいて、図２１を参照して後述する認証用データ２生成処理を実行する。これにより、データＤ１が復号され、乱数Ｒ１と、携帯デバイス１００２のＩＤｄとが取得され、携帯デバイス１００２の鍵Ｋｄが生成される。また、リーダライタ１０５１が発生（生成）した乱数Ｒ２が乱数Ｒ１とともに鍵Ｋｄで暗号化され、相互認証のための認証用データ２としてデータＤ２が生成される。
【０１４５】
ステップＳ１０４において、リーダライタ１０５１は、ステップＳ１０３の処理により生成されたデータＤ２を携帯デバイス１００２に送信し、ステップＳ２０４において、携帯デバイス１００２によりこれが受信される。
【０１４６】
ステップＳ２０５において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０４で受信したデータＤ２に基づいて、図２５を参照して後述するリーダライタ検証処理を実行する。これにより、データＤ２が復号されて乱数Ｒ１とＲ２が取得され、得られた乱数Ｒ１の値を検証することにより、リーダライタ１０５１の正当性（リーダライタ１０５１が正当なリーダライタであるか否か）が検証される。なお、ステップＳ２０５の処理で、リーダライタ１０５１が正当なリーダライタではないと判定された場合、エラーとなり処理は終了される。
【０１４７】
ステップＳ２０５の処理でリーダライタ１０５１が正当なリーダライタであると判定された場合、処理は、ステップＳ２０６に進み、携帯デバイス１００２は、図２７を参照して後述する認証用データ３生成処理を実行する。これにより、携帯デバイス１００２により発生（生成）された乱数Ｒ３が乱数Ｒ２とともに鍵Ｋｄで暗号化され、相互認証のための認証用データ３としてデータＤ３が生成される。
【０１４８】
ステップＳ２０７において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０６の処理により生成されたデータＤ３をリーダライタ１０５１に送信し、ステップＳ１０５において、リーダライタ１０５１によりこれが受信される。
【０１４９】
ステップＳ１０６において、リーダライタ１０５１は、ステップＳ１０５で受信したデータＤ３に基づいて、図２９を参照して後述する携帯デバイス検証処理を実行する。これにより、データＤ３が復号されて乱数Ｒ３とＲ２が取得され、得られた乱数Ｒ２の値を検証することにより、携帯デバイス１００２の正当性（携帯デバイス１００２が正当な携帯デバイスであるか否か）が検証される。なお、ステップＳ１０６の処理で、携帯デバイス１００２が正当な携帯デバイスではないと判定された場合、エラーとなり処理は終了される。また、ここで得られた乱数Ｒ３は、これ以後（このセッションにおいて）、リーダライタ１０５１と携帯デバイス１００２との間で送受信されるデータを暗号化するときの鍵となるセッション鍵として利用されるようにしてもよい。
【０１５０】
このようにして相互認証が行われる。
【０１５１】
携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１のように、ユーザ１００１の人体を通信媒体として通信を行う場合、ユーザ１００１が信号電極１０２１の上を歩いたとき、ユーザが保持する携帯デバイス１００２と信号電極１０２１との間で、ユーザが気づくことなく、通信が行われることもあり、例えば、ユーザ１００１の行動（行先など）を不正に知ることも可能となってしまう。
【０１５２】
このような不正を抑止するために、例えば、リーダライタ１０５１との通信において、携帯デバイス１００２を特定可能なＩＤに代えて、通信が行われる都度、動的に変化するアドレスなどを用いる方法も考えられる。しかしながら、繁華街や駅など人が多く集まる場所に設置されるリーダライタ１０５１は、同時に複数の携帯デバイス１００２と通信を行う頻度が高く、複数の携帯デバイス１００２と同時に通信を行う場合、コリジョンを避けるため携帯デバイスのＩＤに基づいて、帯域やチャネルなどを割り当てることが検討されている。仮に、ＩＤに代えて、通信が行われる都度、動的に変化するアドレスなどを用いた場合、複数の携帯デバイス１００２が同じアドレスとなる可能性がありコリジョンを完全に回避することができない。
【０１５３】
そこで、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１は、例えば、次に示されるような方法でコリジョンを回避する。
【０１５４】
図１６と図１７は、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１によるコリジョンの回避の仕組の例を説明する図である。いま、図１６に示されるように、リーダライタ１０５１は、基準電極１０２２および信号電極１０２１を有しており、信号電極１０２１上の複数のユーザが所有する携帯デバイス１００２と通信を行うものとする。
【０１５５】
また、図１６において、携帯デバイス１００２−１はユーザ１００１−１が有しており、携帯デバイス１００２−２はユーザ１００１−２が有しており、携帯デバイス１００２−３はユーザ１００１−３が有している。なお、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、それぞれ固有の識別情報であるIDを有しており、リーダライタ１０５１は、それらの識別情報（ID）を用いて通信相手（信号を送受信する相手）を特定する。この例では、IDは４ビットの２進数の情報であり、携帯デバイス１００２−１のIDは「０００１」であり、携帯デバイス１００２−２のIDは「１１１１」であり、携帯デバイス１００２−３のIDは「１０１０」とされている。
【０１５６】
このように、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３のＩＤを用いて、それぞれに対して互いに独立して通信を行うが、そのために、まず、通信可能な範囲に存在する携帯デバイスを特定する必要がある。つまり、例えば、図１６の場合、リーダライタ１０５１と通信を行うために、携帯デバイスは、信号電極１０２１上に位置するユーザに保持（接触または近接）されている必要があるが、ユーザが任意に位置を移動することができるので、リーダライタ１０５１と通信可能な携帯デバイスは固定的でない。従ってリーダライタ１０５１は、携帯デバイスと通信を行うために、まず、現在通信可能な状態にある携帯デバイスを検索する（携帯デバイスのＩＤを取得する）。
【０１５７】
図１７は、リーダライタ１０５１が携帯デバイスのＩＤを取得する際の処理の流れの例を説明するためのタイミングチャートである。
【０１５８】
図１７のステップＳ２５１に示されるように、リーダライタ１０５１は、最初に、前回の処理と今回の処理とを区別するために、所定の時間待機する。その後、ステップＳ２５２において、リーダライタ１０５１は、信号電極１０２１上の携帯デバイスに対してIDを要求するID要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、それぞれ、ステップＳ２６１、ステップＳ２７１、ステップＳ２８１に示されるように、このブロードキャストされたID要求を取得する。
【０１５９】
ID要求を取得すると携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、それぞれ、各自のIDを１ビットずつリーダライタ１０５１に送信する。このIDの送信処理においてはタイムスロットが設けられておらず、図１７に示されるように、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３による各ビットの送信タイミングは互いに略同一である。つまり、ステップＳ２６２、ステップＳ２７２、およびステップＳ２８２に示されるように、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、互いに略同じタイミングでIDの１ビット目（1st bit）をリーダライタ１０５１に送信する。
【０１６０】
このとき、図１７に示されるように、携帯デバイス１００２−１は値「０」を送信し、携帯デバイス１００２−２および携帯デバイス１００２−３は値「１」を送信するので、異なる２つの値の信号がリーダライタ１００１に供給され、信号衝突（コリジョン（Collision））が発生する。
【０１６１】
携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３は、それぞれ、１ビットの情報を送信するとともに、その時の通信媒体（いまの場合、ユーザの人体）上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンの発生を検出する。つまり、自分自身が送信した信号の値と異なる値を検出した場合、携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３は、コリジョンが発生したと判定する。そして、例えばコリジョン発生時に値「０」を送信した携帯デバイスは、次以降のビットの送信を中止する。図１７の例の場合、「1st bit」においてコリジョンが発生しており、そのときに値「０」を送信した（ステップＳ２６２）携帯デバイス１００２−１は、「2nd bit」以降のビットの送信処理を中止する。
【０１６２】
また、リーダライタ１０５１も、同様に、その時の通信媒体上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンの発生を検出する。そして、コリジョンが発生したと判定した場合、実際に受信した信号の値に関わらず、図１７のステップＳ２５３に示されるように、値「１」を受信したものとする。
【０１６３】
次に、携帯デバイス１００２−２および携帯デバイス１００２−３は、ステップＳ２７３およびステップＳ２８３に示されるように、それぞれ、IDの「2nd bit」を送信する。このときも互いに異なる値を送信しているので、コリジョンが発生する。従って値「０」を送信した携帯デバイス１００２−３は、IDの「3rd bit」以降の送信を中止する。また、リーダライタ１０５１は、信号衝突が発生しているので、実際に受信した信号の値に関わらず、ステップＳ２５４に示されるように、値「１」を受信したものとする。
【０１６４】
続いて、ここまでにIDの送信が中止されていない携帯デバイス１００２−２は、図３ステップＳ２７４およびステップＳ２７５に示されるように、IDの「3rd bit」と「4th bit」を順に送信する。このとき他の携帯デバイスは信号を送信していないので、コリジョンは発生しない。従ってリーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−２が送信した値を受信する（ステップＳ２５５およびステップＳ２５６）。
【０１６５】
つまり、図１７の場合、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−２のIDを受信することができる。従って、例えば、タイムスロットを設けた場合に発生する不要な待機時間の発生を抑制することができるので、リーダライタ１０５１は、より高速に携帯デバイスのIDを取得することができる。
【０１６６】
なお、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−２にIDを取得したことを通知してID要求に応答しないようにさせてから、再度ID要求を行う等、上述した処理を繰り返すことにより、携帯デバイス１００２−１や携帯デバイス１００２−３のIDも取得することができる。
【０１６７】
また、図１７においては、コリジョン発生時に値「０」を出力した携帯デバイスのそれ以降のビットの出力を停止するように説明したが、もちろん、コリジョン発生時に値「１」を出力した携帯デバイスのそれ以降のビットの出力を停止するようにしてもよい。さらに、携帯デバイスは、IDを１ビット送信しながら同時に通信媒体上を伝送される信号を検出するようにしてもよいし、IDを１ビット送信した後に通信媒体上を伝送される信号を検出するようにしてもよい。
【０１６８】
なお、コリジョン発生の判定は、受信した信号に、値「０」を示す特徴と値「１」を示す特徴の両方が含まれる（コリジョン発生を示す特徴が含まれる）か否かによって行うが、その特徴は各デバイスが対応する変調方式により異なる。例えば、IDがFM変調方式により変調されて送信される場合、リーダライタ１０５１や携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、値「０」を示す周波数成分と値「１」を示す周波数成分の両方が受信信号に含まれる場合、コリジョンが発生したと判定する。
【０１６９】
このとき、例えば、携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３が全て「０」を送信した場合、受信した信号には、値「０」を示す特徴のみが含まれる。逆に、携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３が全て「１」を送信した場合、受信した信号には、値「１」を示す特徴のみが含まれる。つまり、全ての携帯デバイスが互いに同じ値を送信した場合、リーダライタ１０５１や携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、コリジョンが発生したと判定しない。
【０１７０】
このように、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３と、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３から送信されるそれぞれ異なるＩＤに基づいて、衝突の発生を検知することでコリジョンを回避しており、換言すれば、複数の携帯デバイスが同一のＩＤ（識別情報）を送信していると、衝突を検知することができず、コリジョンを回避することができない。
【０１７１】
本発明においては、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄは、データＤ１として暗号化してリーダライタ１０５１に送信される。例えば、個々に異なる携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３のＩＤが同一の暗号アルゴリズムと鍵により暗号化されたデータのそれぞれは、やはり個々に異なるので携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３の識別情報として利用することができる。従って、個々の携帯デバイス１００２に固有のＩＤ（いまの場合、暗号化されたID）に基づいて、図１７を参照して上述したような方法で衝突の発生を検知することでコリジョンを回避し、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３のＩＤを取得することが可能となる。IDが取得された後は、そのID毎に、帯域やチャネルなどを割り当てるようにすれば、複数の携帯デバイス１００２が同時に、１つのリーダライタ１０５１と通信している場合であっても、効率的に通信を行うことが可能となる。
【０１７２】
さらに、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄが、データＤ１として暗号化してリーダライタ１０５１に送信されることで、不正なリーダライタに対してユーザ１００１の携帯デバイス１００２を特定可能な情報（ID）を秘匿することが可能となる。その結果、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な相互認証をおこなうことが可能となる。
【０１７３】
次に、図１８のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ２０２の認証用データ１生成処理の詳細について説明する。
【０１７４】
ステップＳ３０１において、携帯デバイス１００２の制御部１１５５は、図１９を参照して後述するＫｒ生成処理を実行する。これにより、リーダライタ１０５１の鍵Ｋｒが生成される。
【０１７５】
ここで、図１９のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ３０１Ｋｒ生成処理の詳細について説明する。
【０１７６】
ステップＳ３２１において、制御部１１５５は、ＩＤｒを取得する。ここで、リーダライタ１０５１のＩＤであるＩＤｒは、ステップＳ２０１（図１５）受信され、例えば、メモリ１１５４に記憶されているものとする。
【０１７７】
ステップＳ３２２において、制御部１１５５は、ステップＳ３２１の処理で取得されたＩＤｒを、リーダライタ認証用鍵である鍵Ｋｍｒで暗号化する。上述したように、リーダライタ１０５１の固有のＩＤであるＩＤｒを鍵Ｋｍｒで暗号化すると、リーダライタ１０５１の固有の鍵Ｋｒが生成される。
【０１７８】
ステップＳ３２３において、制御部１１５５は、ステップＳ３２２の処理結果のデータを鍵Ｋｒとして生成し、例えば、メモリ１１５４に記憶する。
【０１７９】
図１８に戻って、ステップＳ３０２において、制御部１１５５は、図２０を参照して後述するＤ１生成処理を実行する。これにより、データＤ１が生成される。
【０１８０】
ここで、図２０のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ３０２のＤ１生成処理の詳細について説明する。
【０１８１】
ステップＳ３４１において、制御部１１５５は、乱数Ｒ１を発生（生成）する。ここで乱数Ｒ１は、例えば、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄと同じビット長（例えば、６４ビット）のデータとして生成され、メモリ１１５４などに記憶される。なお、乱数は疑似乱数としてソフトウェア的に生成してもよいし、専用のハードウェアを用いたり、熱雑音その他外部からの入力に基づく真性乱数としてもよい。さらに、既に保持している暗号エンジン（ハードウェア的なものであっても、ソフトウェア的なものであってもよい）を用い、例えば、メモリに保持している前回出力値を、同じくメモリに保持している鍵で暗号化し、この暗号文を新規乱数値として出力してもよい。なお、新規乱数値は、メモリ内の前回出力値に上書き更新する。
【０１８２】
ステップＳ３４２において、制御部１１５５は、乱数Ｒ１を鍵Ｋｒで暗号化する。
【０１８３】
ステップＳ３４３において、制御部１１５５は、ステップＳ３４２の処理結果のデータを、データＤ１の上位６４ビットのデータであるデータＤ１ｕとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ１の上位６４ビットのデータであるデータＤ１ｕが生成されたことになる。
【０１８４】
ステップＳ３４４において、制御部１１５５は、データＤ１ｕとＩＤｄの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ＩＤｄの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ１ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０１８５】
ステップＳ３４５において、制御部１１５５は、ステップＳ３４４の処理による演算結果（６４ビットのデータ）を、鍵Ｋｒで暗号化する。
【０１８６】
ステップＳ３４６において、制御部１１５５は、ステップＳ３４５の処理結果のデータを、データＤ１の下位６４ビットのデータであるデータＤ１ｗとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ１の下位６４ビットのデータであるデータＤ１ｗが生成されたことになる。
【０１８７】
ステップＳ３４７において、制御部１１５５は、ステップＳ３４３の処理により生成されたデータＤ１ｕと、ステップＳ３４６の処理により生成されたデータＤ１ｗから、１２８ビットのデータであるデータＤ１を、認証用データ１として生成する。
【０１８８】
なお、ここに示したものはデータＤ１の生成の一例であり、データＤ１の生成方法はこれに限られるものではない。データＤ１は、乱数Ｒ１とＩＤｄを鍵Ｋｒで暗号化して生成されるデータ（鍵ＫｒでデータＤ１を復号することにより乱数Ｒ１とＩＤｄが得られる）であれば別の方法で生成されるようにしてもよい。
【０１８９】
このようにして、認証用データ１としてデータＤ１が生成される。
【０１９０】
次に、図２１のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ１０３の認証用データ２生成処理の詳細について説明する。
【０１９１】
ステップＳ４０１において、リーダライタ１０５１の制御部１２５５は、図２２を参照して後述するＤ１復号処理を実行する。これにより、データＤ１が復号され、乱数Ｒ１とＩＤｄが取得される。
【０１９２】
ここで、図２２のフローチャートを参照して、図２１のステップＳ４０１のＤ１復号処理の詳細について説明する。
【０１９３】
ステップＳ４２１において、制御部１２５５は、データＤ１を、上位６４ビットのデータＤ１ｕと下位６４ビットのデータＤ１ｗに分解する。
【０１９４】
ステップＳ４２２において、制御部１２５５は、データＤ１ｕを鍵Ｋｒで復号し、ステップＳ４２３において、ステップＳ４２２の処理結果のデータを乱数Ｒ１として取得する。
【０１９５】
ステップＳ４２４において、制御部１２５５は、データＤ１ｗを鍵Ｋｒで復号する。
【０１９６】
ステップＳ４２５において、制御部１２５５は、ステップＳ４２４の処理結果（復号結果）のデータと、データＤ１ｕの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ステップＳ４２４の処理結果のデータの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ１ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０１９７】
ステップＳ４２６において、制御部１２５５は、ステップＳ４２５の処理による演算結果のデータをＩＤｄとして取得し、例えば、メモリ１２５４に記憶する。
【０１９８】
図２１に戻って、ステップＳ４０１の処理の後、ステップＳ４０２において、制御部１２５５は、図２３を参照して後述するＫｄ生成処理を実行する。これにより、鍵Ｋｄが生成される。
【０１９９】
ここで、図２３のフローチャートを参照して、図２１のステップＳ４０２のＫｄ生成処理の詳細について説明する。
【０２００】
ステップＳ４４１において、制御部１２５５は、ステップＳ４２６の処理で取得されたＩＤｄを、携帯デバイス認証用鍵である鍵Ｋｍｄで暗号化する。上述したように、携帯デバイス１００２の固有のＩＤであるＩＤｄを鍵Ｋｍｄで暗号化すると、携帯デバイス１００２の固有の鍵Ｋｄが生成される。
【０２０１】
ステップＳ４４２において、制御部１２５５は、ステップＳ４４１の処理結果のデータを鍵Ｋｄとして生成し、例えば、メモリ１２５４に記憶する。
【０２０２】
図２１に戻って、ステップＳ４０２の処理の後、ステップＳ４０３において、制御部１２５５は、図２４を参照して後述するＤ２生成処理を実行する。これにより、データＤ２が生成される。
【０２０３】
ここで、図２４のフローチャートを参照して、図２１のステップＳ４０３のデータＤ２生成処理の詳細について説明する。
【０２０４】
ステップＳ４６１において、制御部１２５５は、乱数Ｒ２を発生（生成）する。ここで乱数Ｒ２は、例えば、乱数Ｒ１と同じビット長（例えば、６４ビット）のデータとして生成され、メモリ１２５４などに記憶される。
【０２０５】
ステップＳ４６２において、制御部１２５５は、乱数Ｒ２を鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２０６】
ステップＳ４６３において、制御部１２５５は、ステップＳ４６２の処理結果のデータを、データＤ２の上位６４ビットのデータであるデータＤ２ｕとしてメモリ１２５４などに保持しておく。これにより、データＤ２の上位６４ビットのデータであるデータＤ２ｕが生成されたことになる。
【０２０７】
ステップＳ４６４において、制御部１２５５は、データＤ２ｕと乱数Ｒ１の排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、乱数Ｒ１の第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ２ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２０８】
ステップＳ４６５において、制御部１２５５は、ステップＳ４６４の処理による演算結果（６４ビットのデータ）を、鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２０９】
ステップＳ４６６において、制御部１２５５は、ステップＳ４６５の処理結果のデータを、データＤ２の下位６４ビットのデータであるデータＤ２ｗとしてメモリ１２５４などに保持しておく。これにより、データＤ２の下位６４ビットのデータであるデータＤ２ｗが生成されたことになる。
【０２１０】
ステップＳ４６７において、制御部１２５５は、ステップＳ４６３の処理により生成されたデータＤ２ｕと、ステップＳ４６６の処理により生成されたデータＤ２ｗから、１２８ビットのデータであるデータＤ２を、認証用データ２として生成する。
【０２１１】
なお、ここに示したものはデータＤ２の生成の一例であり、データＤ２の生成方法はこれに限られるものではない。データＤ２は、乱数Ｒ１とＲ２を鍵Ｋｄで暗号化して生成されるデータ（鍵ＫｄでデータＤ２を復号することにより乱数Ｒ１とＲ２が得られる）であれば別の方法で生成されるようにしてもよい。
【０２１２】
また、ここでは、鍵Kdのみを使用してデータＤ２を生成する例について説明したが、鍵Kd及び鍵Krを両方用いてデータＤ２を生成するようにしてもよい。これは、リーダライタ１０５１及び携帯デバイス１００２が既に双方の鍵（鍵Ｋｄと鍵Ｋｒ）を共有しているからであり、この方がよりセキュリティレベルを高めることができる。
【０２１３】
このようにして、認証用データ２としてデータＤ２が生成される。
【０２１４】
次に、図２５のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ２０５のリーダライタ検証処理の詳細について説明する。
【０２１５】
ステップＳ５０１において、制御部１１５５は、図２６を参照して後述するＤ２復号処理を実行する。これによりデータＤ２が復号され、乱数Ｒ１とＲ２が取得される。
【０２１６】
ここで、図２６のフローチャートを参照して、図２５のステップＳ５０１のＤ２復号処理の詳細について説明する。
【０２１７】
ステップＳ５２１において、制御部１１５５は、データＤ２を、上位６４ビットのデータＤ２ｕと下位６４ビットのデータＤ２ｗに分解する。
【０２１８】
ステップＳ５２２において、制御部１１５５は、データＤ２ｕを鍵Ｋｄで復号し、ステップＳ５２３において、ステップＳ５２２の処理結果のデータを乱数Ｒ２として取得する。
【０２１９】
ステップＳ５２４において、制御部１１５５は、データＤ２ｗを鍵Ｋｄで復号する。
【０２２０】
ステップＳ５２５において、制御部１１５５は、ステップＳ５２４の処理結果（復号結果）のデータと、データＤ２ｕの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ステップＳ５２４の処理結果のデータの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ２ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２２１】
ステップＳ５２６において、制御部１１５５は、ステップＳ５２５の処理による演算結果のデータを乱数Ｒ１として取得し、例えば、メモリ１１５４に記憶する。
【０２２２】
図２５に戻って、ステップＳ５０１の処理の後、ステップＳ５０２において制御部１１５５は、乱数Ｒ１は正しく復号されたか否かを判定する。すなわち、ステップＳ５２６（図２６）の処理により得られた乱数Ｒ１の値が、ステップＳ３４１（図２０）の処理で生成した乱数Ｒ１の値と等しいか否かが判定される。双方の値が等しければ、乱数Ｒ１は正しく復号されたと判定され、処理は、ステップＳ５０３に進む。
【０２２３】
乱数Ｒ１が正しく復号された場合、携帯デバイス１００２の通信相手であるリーダライタ１０５１は、鍵Ｋｒおよび鍵Ｋｍｄを用いて上述したようにデータＤ２を生成しているものと確認でき、このようなリーダライタ１０５１は、正当なリーダライタであると考えられるので、ステップＳ５０３において、制御部１１５５は、通信相手の認証が成功したことを表すために認証フラグをＯＮに設定する。
【０２２４】
一方、ステップＳ５０２において、乱数Ｒ１は正しく復号されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５０４に進む。
【０２２５】
乱数Ｒ１が正しく復号されなかった場合、携帯デバイス１００２の通信相手であるリーダライタ１０５１は、鍵Ｋｒおよび鍵Ｋｍｄを用いて上述したようにデータＤ２を生成していないと確認でき、このようなリーダライタ１０５１は、不正なリーダライタであると考えられるので、ステップＳ５０４において、制御部１１５５は、通信相手の認証が失敗したことを表すために認証フラグをＯＦＦに設定する。
【０２２６】
このようにして、携帯デバイス１００２によりリーダライタ１０５１が認証される。
【０２２７】
次に、図２７のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ２０６の認証用データ３生成処理の詳細について説明する。すなわち、ステップＳ６０１において、図２８を参照して後述するＤ３生成処理が実行される。
【０２２８】
ここで、図２８のフローチャートを参照して、図２７のステップＳ６０１のＤ３生成処理の詳細について説明する。
【０２２９】
ステップＳ６２１において、制御部１１５５は、乱数Ｒ３を発生（生成）する。ここで乱数Ｒ３は、例えば、乱数Ｒ１と同じビット長（例えば、６４ビット）のデータとして生成され、メモリ１１５４などに記憶される。
【０２３０】
ステップＳ６２２において、制御部１１５５は、乱数Ｒ３を鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２３１】
ステップＳ６２３において、制御部１１５５は、ステップＳ６２２の処理結果のデータを、データＤ３の上位６４ビットのデータであるデータＤ３ｕとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ３の上位６４ビットのデータであるデータＤ３ｕが生成されたことになる。
【０２３２】
ステップＳ６２４において、制御部１１５５は、データＤ３ｕと乱数Ｒ２の排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、乱数Ｒ２の第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ３ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２３３】
ステップＳ６２５において、制御部１１５５は、ステップＳ６２４の処理による演算結果（６４ビットのデータ）を、鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２３４】
ステップＳ６２６において、制御部１１５５は、ステップＳ６２５の処理結果のデータを、データＤ３の下位６４ビットのデータであるデータＤ３ｗとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ３の下位６４ビットのデータであるデータＤ３ｗが生成されたことになる。
【０２３５】
ステップＳ６２７において、制御部１１５５は、ステップＳ６２３の処理により生成されたデータＤ３ｕと、ステップＳ６２６の処理により生成されたデータＤ３ｗから、１２８ビットのデータであるデータＤ３を、認証用データ３として生成する。
【０２３６】
なお、ここに示したものはデータＤ３の生成の一例であり、データＤ３の生成方法はこれに限られるものではない。データＤ３は、乱数Ｒ２とＲ３を鍵Ｋｄで暗号化して生成されるデータ（鍵ＫｄでデータＤ３を復号することにより乱数Ｒ２とＲ３が得られる）であれば別の方法で生成されるようにしてもよい。
【０２３７】
また、ここでは、鍵Kdのみを使用してデータＤ２を生成する例について説明したが、鍵Kd及び鍵Krを両方用いてデータＤ２を生成するようにしてもよい。これは、リーダライタ１０５１及び携帯デバイス１００２が既に双方の鍵（鍵Ｋｄと鍵Ｋｒ）を共有しているからであり、この方がよりセキュリティレベルを高めることができる。
【０２３８】
このようにして、認証用データ３としてデータＤ３が生成される。
【０２３９】
次に、図２９のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ１０６の携帯デバイス検証処理の詳細について説明する。
【０２４０】
ステップＳ７０１において、制御部１２５５は、図３０を参照して後述するＤ３復号処理を実行する。これによりデータＤ３が復号され、乱数Ｒ２とＲ３が取得される。
【０２４１】
ここで、図３０のフローチャートを参照して、図２９のステップＳ７０１のＤ３復号処理の詳細について説明する。
【０２４２】
ステップＳ７２１において、制御部１２５５は、データＤ３を、上位６４ビットのデータＤ３ｕと下位６４ビットのデータＤ３ｗに分解する。
【０２４３】
ステップＳ７２２において、制御部１２５５は、データＤ３ｕを鍵Ｋｄで復号し、ステップＳ７２３において、ステップＳ７２２の処理結果のデータを乱数Ｒ３として取得する。
【０２４４】
ステップＳ７２４において、制御部１２５５は、データＤ３ｗを鍵Ｋｄで復号する。
【０２４５】
ステップＳ７２５において、制御部１２５５は、ステップＳ７２４の処理結果（復号結果）のデータと、データＤ３ｕの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ステップＳ７２４の処理結果のデータの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ３ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２４６】
ステップＳ７２６において、制御部１２５５は、ステップＳ７２５の処理による演算結果のデータを乱数Ｒ２として取得し、例えば、メモリ１２５４に記憶する。
【０２４７】
図２９に戻って、ステップＳ７０１の処理の後、ステップＳ７０２において制御部１２５５は、乱数Ｒ２は正しく復号されたか否かを判定する。すなわち、ステップＳ７２６（図３０）の処理により得られた乱数Ｒ２の値が、ステップＳ４６１（図２４）の処理で生成した乱数Ｒ２の値と等しいか否かが判定される。双方の値が等しければ、乱数Ｒ２は正しく復号されたと判定され、処理は、ステップＳ７０３に進む。
【０２４８】
乱数Ｒ２が正しく復号された場合、リーダライタ１０５１の通信相手である携帯デバイス１００２は、鍵Ｋｄおよび鍵Ｋｍｒを用いて上述したようにデータＤ３を生成しているものと確認でき、このような携帯デバイス１００２は、正当な携帯デバイスであると考えられるので、ステップＳ７０３において、制御部１２５５は、通信相手の認証が成功したことを表すために認証フラグをＯＮに設定する。
【０２４９】
一方、ステップＳ７０２において、乱数Ｒ２は正しく復号されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ７０４に進む。
【０２５０】
乱数Ｒ２が正しく復号されなかった場合、リーダライタ１０５１の通信相手である携帯デバイス１００２は、鍵Ｋｄおよび鍵Ｋｍｒを用いて上述したようにデータＤ３を生成していないと確認でき、このような携帯デバイス１００２は、不正な携帯デバイスであると考えられるので、ステップＳ７０４において、制御部１２５５は、通信相手の認証が失敗したことを表すために認証フラグをＯＦＦに設定する。
【０２５１】
このようにして、リーダライタ１０５１により携帯デバイス１００２が認証される。
【０２５２】
上述したように、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との間で行われる相互認証は、比較的処理の負荷が軽い共通鍵暗号アルゴリズムを利用して行われるので、例えば、比較的処理の負荷が重い公開鍵暗号アルゴリズムを利用した相互認証の場合と比較して処理に要する時間を短縮することができるとともに、携帯デバイス１００２（またはリーダライタ１０５１）の構成を簡単かつ小型化することが可能となる。
【０２５３】
また、認証用データ１乃至認証用データ３は、暗号化されて送受信されるので、安全で確実な相互認証を行うことが可能となる。さらに、携帯デバイス１００２の固有のＩＤであるＩＤｄは、暗号化されて送信されるので（平文のまま送信されることはないので）ユーザ１００１の行動（行先）などを不正に知るなどの行為が抑止され、その結果ユーザのプライバシーを尊重したデータ通信システムを提供することが可能となる。
【０２５４】
以上においては、携帯デバイス１００２（またはリーダライタ１０５１）のメモリに、リーダライタ認証用鍵である鍵Ｋｍｒ（または携帯デバイス認証用鍵である鍵Ｋｍｄ）が１種類だけ記憶されるようにしたが、例えば、複数のサービス提供者がデータ通信システムを利用している場合、それらのサービス提供者に対応させて、複数の種類のリーダライタ認証用鍵である鍵Ｋｍｒ（または携帯デバイス認証用鍵である鍵Ｋｍｄ）が記憶されるようにすることも可能である。この場合、例えば、図１５のステップＳ１０１において、リクエストコマンドとともに、サービス提供者の種類を特定するコードなどを送信し、そのコードに対応して、相互認証において利用されるリーダライタ認証用鍵（または携帯デバイス認証用鍵）が特定されるようにすればよい。
【０２５５】
また、以上においては、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１とが、図２乃至図９を参照して上述して無線通信を行う場合の例について説明したが、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１とが他の方式の通信を行う場合であっても本発明を適用することができる。
【０２５６】
さらに、以上においては、携帯デバイス１００２と、リーダライタ１０５１との間で行われる相互認証の例について説明したが、これとは異なる機器同士の相互認証においても本発明を適用することができる。
【０２５７】
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０２５８】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディアなどからなる記録媒体からインストールされる。
【０２５９】
なお、この記録媒体は、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディアにより構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROMや、記憶部に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
【０２６０】
本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６１】
【図１】従来の相互認証の例を説明する図である。
【図２】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【図３】理想状態における、図２の通信システムの等価回路の例を示す図である。
【図４】図３のモデルにおいて、受信負荷抵抗の両端に生じる電圧の実効値の計算結果の例を示す図である。
【図５】図２の通信システムの配置例を示す図である。
【図６】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る実際の利用例を示す図である。
【図７】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る他の利用例を示す図である。
【図８】通信処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図９】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図１０】本発明を適用したデータ通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【図１１】図１０の携帯デバイスの内部構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１０のリーダライタの内部構成例を示すブロック図である。
【図１３】携帯デバイスのメモリに記憶される情報の例を示す図である。
【図１４】リーダライタのメモリに記憶される情報の例を示す図である。
【図１５】本発明の相互認証の例を説明するフローチャートである。
【図１６】信号電極上の複数の携帯デバイスと通信を行う場合の例を示す図である。
【図１７】リーダライタが携帯デバイスのＩＤを取得する際の処理の流れの例を説明するタイミングチャートである。
【図１８】認証用データ１生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図１９】Ｋｒ生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２０】Ｄ１生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２１】認証用データ２生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２２】Ｄ１復号処理の例を説明するフローチャートである。
【図２３】Ｋｄ生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２４】Ｄ２生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２５】リーダライタ検証処理の例を説明するフローチャートである。
【図２６】Ｄ２復号処理の例を説明するフローチャートである。
【図２７】認証用データ３生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２８】Ｄ３生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２９】携帯デバイス検証処理の例を説明するフローチャートである。
【図３０】Ｄ３復号処理の例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２６２】
１００ 通信システム， １１０ 送信装置， １１１ 送信信号電極， １１２ 送信基準電極， １１３ 送信部， １２０ 受信装置， １２１ 受信信号電極， １２２ 受信基準電極， １２３ 受信部， １３０ 通信媒体， ９６１および９６２ 送受信装置， １００１ ユーザ １００２ 携帯デバイス １０２１ 信号電極， １０２２ 基準電極， １０５１ リーダライタ， １１０１ 信号電極， １１０２ 基準電極， １１５４ メモリ， １１５５ 制御部， １２５４ メモリ， １２５５ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証をおこなうことができるようにする情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の技術が進歩しており、例えば、2.4GHz帯域を用いる無線伝送方式（いわゆるBluetooth）によりパソコン、周辺機器、家電、携帯電話機など、デバイスを問わないデータ交換の実現が期待されているほか、人体など通常の通信媒体とはことなる導体を用いて送信機と受信機による通信を行う技術も提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【０００３】
例えば、人体を通信媒体とする新型の無線通信に対応する電子機器などは今後、自動改札制御システムや商品の代金決済の取引などに幅広く用いられて普及していくものと考えられる。
【０００４】
また、自動改札制御システムや商品の代金決済の取引などにおいては、不正な取引が行われないようにするために、ユーザが所有するデバイスと、サービス提供者が設置する機器（例えば、自動改札機、自動販売機など）との間で相互に認証を行う必要がある。このような取引においては、迅速かつ正確な認証が行われるようにする必要があり、出願人は、共通鍵暗号アルゴリズムを用いた相互認証の仕組みを提案している（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
図１は、従来の共通鍵暗号アルゴリズムを用いた相互認証の例を示す図である。同図に示されるように、デバイスアクセス機器としてのリーダライタ（Ｒ／Ｗ）が６４ビットの乱数Ｒｂを生成し、Ｒｂおよび自己のＩＤであるＩＤｒｗをデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）に送信する。これを受信したデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）は、新たに６４ビットの乱数Ｒａを生成し、双方向個別鍵認証用マスター鍵MKauth＿DEV_AによるＩＤｒｗのＤＥＳ暗号化処理により双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_Aを取得する。さらに、鍵Kauth＿DEV_A、Kauth＿DEV_Bを用いて、Ｒａ，Ｒｂ，ＩＤｒｗの順に、暗号アルゴリズムとして、例えばＤＥＳ−ＣＢＣモードでデータを暗号化し、自己の識別子ＩＤｍとともにデバイスアクセス機器としてのリーダライタ（Ｒ／Ｗ）に返送する。
【０００６】
これを受信したリーダライタ（Ｒ／Ｗ）は、まず、双方向個別鍵認証用マスター鍵MKauth＿DEV_BによるＩＤｍのＤＥＳ暗号化処理により双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_Bを取得する。さらに、受信データを鍵Kauth＿DEV_A、Kauth＿DEV_Bで復号する。復号して得られたＲｂおよびＩＤｒｗが、デバイスアクセス機器としてのリーダライタ（Ｒ／Ｗ）が送信したものと一致するか検証する。この検証に通った場合、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）はデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）を正当なものとして認証する。
【０００７】
次にリーダライタ（Ｒ／Ｗ）は、セッション鍵として使用する６４ビットの乱数Ｋｓｅｓを生成し、双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_A、 Kauth＿DEV_Bを用いて、Ｒｂ，Ｒａ，Ｋｓｅｓの順に、ＤＥＳアルゴリズムとしての例えばトリプルＤＥＳモードでデータを暗号化し、デバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）に返送する。
【０００８】
これを受信したデバイスは、受信データを双方向個別鍵認証用共通鍵Kauth＿DEV_A、 Kauth＿DEV_Bで復号する。復号して得られたＲａ、Ｒｂがデバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）が送信したものと一致するか検証する。この検証に通った場合、デバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）はリーダライタ（Ｒ／Ｗ）を正当なものとして認証し、認証後、セッション鍵Ｋｓｅｓを秘密通信のための共通鍵として利用する。
【０００９】
このように、通信相手方のマスター鍵に基づく処理を実行して生成した通信相手の個別鍵と、自己の個別鍵の２つの鍵を共通鍵として設定し、設定した２つの鍵を用いて共通鍵方式による相互認証を実行すれば、デバイスまたはアクセス装置に予め共通鍵が格納される構成と比較してよりセキュアな認証が可能となる。
【００１０】
【特許文献１】特表平１１−５０９３８０号公報
【特許文献２】特開１０−２２９３５７号公報
【特許文献３】特開２００２−２７８８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、人体を通信媒体とする新型の無線通信によれば、ユーザの意思に係らず、通信が行われる場合も考えられる。例えば、ユーザが人体通信用の信号電極の上を歩いたとき、ユーザが所有するデバイスと信号電極との間で、ユーザが気づくことなく、通信が行われることもあり、例えば、ユーザの行動（行先など）を不正に知ることも可能となってしまう。そこで、通信相手の正当性が認証されるまで、ユーザが所有するデバイスを特定可能な情報（例えば、IDなど）を提供しないようにすることが望ましい。
【００１２】
しかしながら、特許文献３の技術では、デバイスまたはリーダライタのIDは、暗号化されるなど秘匿されることなく送信されてしまうので、ユーザの行動（行先など）を不正に知られてしまう恐れがある。
【００１３】
一方、特許文献１の技術では、送信器、人体、受信器、アースグラウンドと結合された閉回路が構成され、信号が伝達されるというものであるため、送信器および受信器の人体から遠い方の電極とアースグラウンドとの結合はきわめて希薄で、実質的には閉回路を構成しにくい。また、特許文献２の技術では、送信器、人体、受信器、大気と結合された閉回路が構成され、信号を伝達するというものであるため、大気を介して結合するには、送信器と受信器がかなり近くに配置されなければならない。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証をおこなうことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第1の側面は、ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信する認証用データ送信手段と、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、前記認証用データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する認証手段とを備える情報処理装置である。
【００１６】
前記認証手段により、前記情報管理装置が認証された場合、前記認証用データ復号手段による復号の結果得られたデータと、乱数とを自分に固有の暗号鍵で暗号化することで生成した第３の認証用データを、前記情報管理装置に送信するデータ送信手段をさらに備えるようにすることができる。
【００１７】
前記第３の認証用データは、前記情報管理装置に受信されて前記情報管理装置による自分の認証に用いられるようにすることができる。
【００１８】
前記情報管理装置の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されているようにすることができる。
【００１９】
前記情報管理装置との通信は、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００２０】
前記通信媒体は、人体であるようにすることができる。
【００２１】
本発明の第１の側面は、ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成し、乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信し、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証するステップを含む情報処理方法である。
【００２２】
本発明の第１の側面は、ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵の生成を制御し、乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データの前記情報管理装置への送信を制御し、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データの自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置の認証を制御するステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラムである。
【００２３】
本発明の第１の側面においては、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵が生成され、乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データが、前記情報管理装置に送信され、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データが自分に固有の暗号鍵を用いて復号され、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かが判定される。
【００２４】
本発明の第２の側面は、ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求する要求手段と、前記要求手段による要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、前記認証用データ復号手段により復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記認証用データ復号手段の復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信する認証用データ送信手段と、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて復号するデータ復号手段と、前記データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する認証手段とを備える情報処理装置である。
【００２５】
前記第２の認証用データは、前記端末に受信されて前記端末による自分の認証に用いられるようにすることができる。
【００２６】
前記第３の認証データは、前記端末により自分が認証された場合、前記端末から送信されて前記データ復号手段により受信されるようにすることができる。
【００２７】
前記端末の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されているようにすることができる。
【００２８】
前記端末との通信は、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００２９】
前記通信媒体は人体であるようにすることができる。
【００３０】
本発明の第２の側面は、ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求し、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成し、前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信し、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、生成された暗号鍵を用いて復号し、前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証するステップを含む情報処理方法である。
【００３１】
本発明の第２の側面は、ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理を実行させるプログラムであって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信の要求を制御し、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データの、自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵の生成を制御し、前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データの、前記端末への送信を制御し、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データの、生成された暗号鍵を用いての復号を制御し、前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末の認証を制御するステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラムである。
【００３２】
本発明の第２の側面においては、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信が要求され、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データが、自分に固有の暗号鍵を用いて復号され、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵が生成され、復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成ステップの処理により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データが、前記端末に送信され、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データが、前記暗号鍵生成ステップの処理により生成された暗号鍵を用いて復号され、復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かが判定される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の側面によれば、自分のＩＤを暗号化して秘匿し、通信相手に自分を認証させることが可能となる。従って、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証を行うことができる。
【００３４】
本発明の第２の側面によれば、通信相手のＩＤが暗号化されて秘匿されていても、確実に認証を行うことが可能となる。従って、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な認証を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３６】
本発明の第１の側面の情報処理装置は、ユーザにより携帯され、情報管理装置（例えば、図１０のリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３）との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵（例えば、図１３の鍵Ｋｍｒ）とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段（例えば、図１８のステップS３０１の処理を実行する図１１の制御部１１５５）と、乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信する認証用データ送信手段（例えば、図１８のステップS３０２および図１５のステップS２０３の処理を実行する図１１の制御部１１５５）と、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段（例えば、図２５のステップS５０１の処理を実行する図１１の制御部１１５５）と、前記認証用データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する認証手段（例えば、図２５のステップS５０２の処理を実行する図１１の制御部１１５５）とを備える。
【００３７】
この情報処理装置は、前記認証手段により、前記情報管理装置が認証された場合、
前記認証用データ復号手段による復号の結果得られたデータと、乱数とを自分に固有の暗号鍵で暗号化することで生成した第３の認証用データを、前記情報管理装置に送信するデータ送信手段（例えば、図２７のステップS６０１の処理を実行する図１１の制御部１１５５）をさらに備えるようにすることができる。
【００３８】
この情報処理装置は、前記情報管理装置との通信が、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極（例えば、図１１の基準電極１１０２）と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極（例えば、図１１の信号電極１１０１）との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００３９】
本発明の第１の側面の情報処理方法は、ユーザにより携帯され、情報管理装置（例えば、図１０のリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３）との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵（例えば、図１３の鍵Ｋｍｒ）とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成し（例えば、図１８のステップS３０１の処理）、乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信し（例えば、図１８のステップS３０２および図１５のステップS２０３の処理）、前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号し（例えば、図２５のステップS５０１の処理）、前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する（例えば、図２５のステップS５０２の処理）ステップを含む。
【００４０】
本発明の第２の側面の情報処理装置は、ユーザにより携帯される端末（例えば、図１０の携帯デバイス１００２）との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求する要求手段（例えば、図１５のステップS１０１の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記要求手段による要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段（例えば、図２１のステップS４０１の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記認証用データ復号手段により復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵（例えば、図１４の鍵Ｋｍｄ）により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段（例えば、図２１のステップS４０２の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記認証用データ復号手段の復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信する認証用データ送信手段（例えば、図２１のステップS４０３および図１５のステップS１０４の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて復号するデータ復号手段（例えば、図２９のステップS７０１の処理を実行する図１２の制御部１２５５）と、前記データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する認証手段（例えば、図２９のステップS７０２の処理を実行する図１２の制御部１２５５）とを備える。
【００４１】
この情報処理装置は、前記端末との通信が、自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極（例えば、図１２の基準電極１０２２）と、前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極（例えば、図１２の信号電極１０２１）との間に生じた電位差に基づいて行われるようにすることができる。
【００４２】
本発明の第２の側面の情報処理方法は、ユーザにより携帯される端末（例えば、図１０の携帯デバイス１００２）との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求し（例えば、図１５のステップS１０１の処理）、前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号し（例えば、図２１のステップS４０１の処理）、復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵（例えば、図１４の鍵Ｋｍｄ）により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成し（例えば、図２１のステップS４０２の処理）、前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信し（例えば、図２１のステップS４０３および図１５のステップS１０４の処理）、前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、生成された暗号鍵を用いて復号し（例えば、図２９のステップS７０１の処理）、前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する（例えば、図２９のステップS７０２の処理）ステップを含む。
【００４３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。最初に本発明において利用する無線通信について図２乃至図９を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図２は、本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【００４５】
図２において、通信システム１００は、送信装置１１０、受信装置１２０、および通信媒体１３０により構成され、送信装置１１０と受信装置１２０が通信媒体１３０を介して信号を送受信するシステムである。つまり、通信システム１００において、送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して伝送され、受信装置１２０により受信される。
【００４６】
送信装置１１０は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３を有している。送信信号電極１１１は、通信媒体１３０を介して伝送させる信号を送信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である送信基準電極１１２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。送信部１１３は、送信信号電極１１１と送信基準電極１１２との間に設けられ、これらの電極間に受信装置１２０へ伝達したい電気信号（電位差）を与える。
【００４７】
受信装置１２０は、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。受信信号電極１２１は、通信媒体１３０を介して伝送される信号を受信するための電極であり、信号の高低差を判定するための基準点を得るための電極である受信基準電極１２２よりも通信媒体１３０に対して静電結合が強くなるように設けられる。受信部１２３は、受信信号電極１２１と受信基準電極１２２との間に設けられ、これらの電極間に生じた電気信号（電位差）を所望の電気信号に変換し、送信装置１１０の送信部１１３で生成された電気信号を復元する。
【００４８】
通信媒体１３０は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質、例えば、導電体や誘電体等により構成される。例えば、通信媒体１３０は、金属に代表される導電体（例えば、銅、鉄、またはアルミ等）により構成される。また例えば、通信媒体１３０は、純水、ゴム、ガラス、若しくは食塩水等の電解液、または、これらの複合体である生体等の誘電体により構成される。この通信媒体１３０はどのような形状であってもよく、例えば、線状、板状、球状、角柱、または円柱等、任意の形状であってもよい。
【００４９】
このような通信システム１００において、最初に、各電極と、通信媒体または装置周辺空間との関係について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、通信媒体１３０が完全導体であるものとする。また、送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間、および、受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間には空間が存在し、電気的な結合はないものとする。すなわち、送信信号電極１１１または受信信号電極１２１と、通信媒体１３０との間には、それぞれ、静電容量が形成される。
【００５０】
また、送信基準電極１１２は送信装置１１０周辺の空間に向くように設けられており、受信基準電極１２２は受信装置１２０周辺の空間に向くように設けられている。一般的に、導体が空間に存在する場合、その導体の表面近傍の空間に静電容量が形成される。例えば、導体の形状を半径ｒ［ｍ］の球としたとき、その静電容量Ｃは、以下の式（１）のように求められる。
【００５１】
【数１】
【００５２】
式（１）において、πは円周率を示す。また、εは、導体を取り囲む媒質の誘電率を示し、以下の式（２）のように求められる。
【００５３】
【数２】
【００５４】
ただし、式（２）において、ε０は、真空中の誘電率を示し、８．８５４×１０−１２［Ｆ／ｍ］である。また、εｒは比誘電率を示し、真空の誘電率ε０に対する比率を示す。
【００５５】
上述した式（１）に示されるように半径ｒが大きい程、静電容量Ｃは大きくなる。なお、球以外の複雑な形状の導体の静電容量Ｃの大きさは、上述した式（１）のように、簡単に表現することはできないが、その導体の表面積の大きさに応じて変化することは明らかである。
【００５６】
以上のように、送信基準電極１１２は、送信装置１１０周辺の空間に対して静電容量を形成し、受信基準電極１２２は、受信装置１２０周辺の空間に対して静電容量を形成する。すなわち、送信装置１１０および受信装置１２０の外部の仮想無限遠点からみたとき、送信基準電極１１２や受信基準電極１２２の電位は固定的であり、変動しにくいことを示している。
【００５７】
次に、通信システム１００における通信の仕組みの原理について説明する。なお、以下において、説明の便宜上、または前後関係等から、コンデンサを単に静電容量と表現する場合もあるが、これらは同意である。
【００５８】
また、以下において、図２の送信装置１１０と受信装置１２０は、装置間が十分な距離を保つように配置されており、相互の影響を無視できるものとする。また、送信装置１１０において、送信信号電極１１１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、送信基準電極１１２は送信信号電極１１１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。同様に、受信装置１２０において、受信信号電極１２１は通信媒体１３０とのみ静電結合し、受信基準電極１２２は受信信号電極１２１に対して十分な距離が置かれ、相互の影響は無視できる（静電結合しない）ものとする。さらに、実際には、送信信号電極１１１、受信信号電極１２１、および通信媒体１３０も、空間内に配置されている以上、それぞれ空間に対する静電容量を有することになるが、ここでは、説明の便宜上、それらを無視できるものとする。
【００５９】
図３は、図２の通信システム１００を等価回路で表した図である。通信システム２００は、通信システム１００を等価回路で表したものであり、実質的に通信システム１００と等価である。
【００６０】
すなわち、通信システム２００は、送信装置２１０、受信装置２２０、および接続線２２３０を有しているが、この送信装置２１０は図２に示される通信システム１００の送信装置１１０に対応し、受信装置２２０は図２に示される通信システム１００の受信装置１２０に対応し、接続線２３０は図２に示される通信システム１００の通信媒体１３０に対応する。
【００６１】
図３の送信装置２１０において、信号源２１３−１および接地点２１３−２は、図２の送信部１１３に対応する。信号源２１３−１は、送信用の信号として、特定周期ω×ｔ［rad］の正弦波を生成する。ここで、ｔ［ｓ］は時間を示す。また、ω［rad/s］は角周波数を示し、以下の式（３）のように表すことができる。
【００６２】
【数３】
【００６３】
式（３）において、πは円周率、ｆ［Hz］は信号源２１３−１が生成する信号の周波数を示す。接地点２１３−２は、送信装置２１０内における回路のグランドに接続される点である。つまり信号源２１３の端子の一方は、送信装置２１０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００６４】
Cte２１４は、コンデンサであり、図２の送信信号電極１１１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cte２１４は、信号源２１３−１の接地点２１３−２と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Ctg２１５は、コンデンサであり、図２の送信基準電極１１２の空間に対する静電容量を表すものである。Ctg２１５は、信号源２１３−１の設置点２１３−２側の端子と、空間上の、送信装置１１０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す接地点２１６との間に設けられている。
【００６５】
図３の受信装置２２０において、Rr２２３−１、検出器２２３−２、および接地点２２３−３は、図２の受信部１２３に対応する。Rr２２３−１は、受信信号を取り出すための負荷抵抗（受信負荷）であり、増幅器により構成される検出器２２３−２は、このRr２２３−１の両側の端子間の電位差を検出して増幅する。接地点２２３−３は、受信装置２２０内における回路のグランドに接続される点である。つまりRr２２３−１の端子の一方（検出器２２３−２の入力端子の一方）は、受信装置２２０内における回路の、所定の基準電位に設定される。
【００６６】
なお、検出器２２３−２が、さらに、例えば、検出した変調信号を復調したり、検出された信号に含まれる符号化された情報を復号したりする等、その他の機能を備えるようにしてもよい。
【００６７】
Cre２２４は、コンデンサであり、図２の受信信号電極１２１と通信媒体１３０との間の静電容量を表すものである。つまり、Cre２２４は、Rr２２３−１の接地点２２３−３と反対側の端子と、接続線２３０との間に設けられている。また、Crg２２５は、コンデンサであり、図２の受信基準電極１２２の空間に対する静電容量を表すものである。Crg２２５は、Rr２２３−１の設置点２２３−３側の端子と、空間上の、受信装置１２０を基準とした無限遠点（仮想点）を示す接地点２２６との間に設けられている。
【００６８】
接続線２３０は、完全導体である通信媒体１３０を表している。なお、図３の通信システム２００において、Ctg２１５とCrg２２５は、等価回路上、接地点２１６と接地点２２６を介して、互いに電気的に接続されているように表現されているが、実際には、これらは互いに電気的に接続されている必要はなく、それぞれが、送信装置２１０または受信装置２２０周辺の空間に対して静電容量を形成していればよい。つまり、接地点２１６と接地点２２６が電気的に接続されている必要はなく、互いに独立であってもよい。
【００６９】
なお、導体があれば、周囲の空間に対して、必ずその表面積の大きさに比例した静電容量が形成される。つまり、例えば、送信装置２１０と受信装置２２０は、互いにどんなに離れていてもよい。例えば、図２の通信媒体１３０が完全導体である場合、接続線２３０の導電率は無限大とみなせるので、接続線２３０の長さは通信に影響しない。なお、通信媒体１３０が導電率の十分な導体であれば、実用上、送信装置と受信装置間との距離は通信の安定性に影響しない。
【００７０】
通信システム２００において、信号源２１３−１、Rr２２３−１、Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５から成る回路が形成されている。直列接続された４つのコンデンサ（Cte２１４、Ctg２１５、Creコンデンサ２２４、およびCrg２２５）の合成容量Ｃｘは以下の式（４）で表すことができる。
【００７１】
【数４】
【００７２】
また、信号源２１３−１が生成する正弦波ｖｔ（ｔ）を、以下の式（５）のように表す。
【００７３】
【数５】
【００７４】
ここで、Ｖｍ［Ｖ］は信号源電圧の最大振幅電圧を表しており、θ［rad］は初期位相角を表している。つまり、信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖｔｒｍｓ［Ｖ］は以下の式（６）のように求めることができる。
【００７５】
【数６】
【００７６】
回路全体での合成インピーダンスＺは、次の式（７）のように求めることができる。
【００７７】
【数７】
【００７８】
つまり、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖｒｒｍｓは式（８）のように求めることができる。
【００７９】
【数８】
【００８０】
従って、式（８）に示されるように、Rr２２３−１の抵抗値が大きい程、また、静電容量Ｃｘが大きく、信号源２１３−１の周波数ｆ［Hz］が高い程、１/((２×π×ｆ×Ｃｘ)２)の項が小さくなり、Rr２２３−１の両端に、より大きな信号を生じさせることができる。
【００８１】
例えば、送信装置２１０の信号源２１３−１による電圧の実効値Ｖｔｒｍｓを２［Ｖ］に固定し、信号源２１３−１が生成する信号の周波数ｆを１［MHz］、１０［MHz］、または１００［MHz］とし、Rr２２３−１の抵抗値を１０Ｋ［Ω］、１００Ｋ［Ω］、または１Ｍ［Ω］とし、回路全体の静電容量Ｃｘを０．１［ｐＦ］、１［ｐＦ］、または１０［ｐＦ］としたときの、Rr２２３−１の両端に生じる電圧の実効値Ｖｒｒｍｓの計算結果は図４に示される表２５０のようになる。
【００８２】
表２５０に示されるように、実効値Ｖｒｒｍｓの計算結果は、その他の条件が同じ場合、周波数ｆが１［MHz］のときよりも１０［MHz］のときの方が大きくなり、受信負荷であるRｒ２２３−１の抵抗値が１０Ｋ［Ω］のときよりも１Ｍ［Ω］の時のほうが大きくなり、静電容量Ｃｘが０．１［ｐＦ］のときよりも１０［ｐＦ］の時のほうが大きな値をとる。すなわち、周波数ｆの値、Rr２２３−１の抵抗値、および静電容量Ｃｘが大きいほど、大きな実効値Ｖｒｒｍｓ得られる。
【００８３】
また、表２５０より、ピコファラド以下の静電容量でも、Rr２２３−１には電気信号が発生することが分かる。すなわち、伝送される信号の信号レベルが微小な場合、受信装置２２０の検出器２２３−２によって検出した信号を増幅する等すれば、通信が可能となる。
【００８４】
以上の結果から、基本原理として、空間と成す静電容量を利用することによって、送信装置から受信装置への信号の受け渡しが可能である。
【００８５】
以上において説明した送信基準電極や受信基準電極の空間に対する静電容量は、各電極の位置に空間が存在すれば形成可能である。従って、上述した送信装置および受信装置は、通信媒体によって送信信号電極と受信信号電極が結合されていれば、互いの距離に依存せずに通信の安定性を得ることができる。
【００８６】
次に、送信装置と受信装置の間の距離の大きさによる通信への影響について説明する。上述したように、本発明の原理によれば、送信基準電極と受信基準電極の空間に十分な静電容量を形成できていれば、送受信装置間近辺の大地による経路や、その他の電気的な経路を必要とせず、送信信号電極と受信信号電極の距離に依存しない。従って、例えば、図５に示される通信システム７００のように、送信装置７１０と受信装置７２０を遠距離におき、十分な導電性あるいは誘電性を持った通信媒体７３０により送信信号電極７１１、受信信号電極７２１を静電的に結合することによって通信が可能である。このとき、送信基準電極７１２は送信装置７１０の外部の空間と静電結合し、受信基準電極７２２は受信装置７２０の外部の空間と静電結合する。従って、送信基準電極７１２と受信基準電極７２２は、互いに静電結合する必要がない。但し、通信媒体７３０がより長く、大きくなることによって空間に対する静電容量も増加するため、各パラメータを決定する際にこれらについて考慮する必要がある。
【００８７】
なお、図５の通信システム７００は、図２の通信システム１００に対応するシステムであり、送信装置７１０は送信装置１１０に対応し、受信装置７２０は受信装置１２０に対応し、通信媒体７３０は通信媒体１３０に対応する。
【００８８】
送信装置７１０において、送信信号電極７１１、送信基準電極７１２、および信号源７１３−１は、それぞれ、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３（またはその一部）に対応する。同様に、受信装置７２０において、受信信号電極７２１、受信基準電極７２２、およびＲｒ７２３−１は、それぞれ、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３（またはその一部）に対応する。
【００８９】
従って、これらの各部についての説明は省略する。
【００９０】
以上のように通信システム７００は、物理的な基準点経路を不要とし、通信信号伝達経路のみによる通信を実現することができる。
【００９１】
なお、以上においては、送信信号電極および受信信号電極が通信媒体と非接触であるように説明したが、これに限らず、送信基準電極および受信基準電極がそれぞれの装置周辺空間との間で十分な静電容量が得られるのであれば、送信信号電極と受信信号電極の間を、導電性を有する通信媒体で接続するようにしてもよい。
【００９２】
次に、以上のような通信システムの具体的な適用例について説明する。例えば、以上のような通信システムは、生体を通信媒体とすることもできる。図６は、人体を介して通信を行う場合の通信システムの例を示す模式図である。図６において、通信システム７５０は、人体の腕部に取り付けられた送信装置７６０から音楽データを送信し、人体の頭部に取り付けられた受信装置７７０によってその音楽データを受信して音声に変換し、出力してユーザに視聴させるシステムである。この通信システム７５０は、上述した通信システム（例えば、通信システム１００）に対応したシステムであり、送信装置７６０や受信装置７７０は、それぞれ、送信装置１１０や受信装置１２０に対応する。また、通信システム７５０において人体７８０は、通信媒体であり、図２の通信媒体１３０に対応する。
【００９３】
つまり、送信装置７６０は、送信信号電極７６１、送信基準電極７６２、および送信部７６３を有しており、それぞれ、図２の送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、および送信部１１３に対応する。また、受信装置７７０は、受信信号電極７７１、受信基準電極７７２、および受信部７７３を有しており、それぞれ、図２の受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３に対応する。
【００９４】
従って、通信媒体である人体７８０に、送信信号電極７６１および受信信号電極７７１が接触または近接されるように、送信装置７６０および受信装置７７０が設置される。送信基準電極７６２および受信基準電極７７２は、空間に対して静電容量を持てばよいので、周辺に大地との結合や、送受信装置（または電極）同士の結合も不要である。
【００９５】
図７は、通信システム７５０を実現する他の例について説明する図である。図７において、受信装置７７０は、人体７８０に対して足裏部において接触（または近接）し、人体７８０の腕部に取り付けられた送信装置７６０との間で通信を行う。この場合も、通信媒体である人体７８０に接触（または近接）されるように、送信信号電極７６１と受信信号電極７７１が設けられ、空間に向けて送信基準電極７６２と受信基準電極７７２が設けられている。特に、大地を通信経路の１つとしていた従来技術では実現不可能な応用例である。
【００９６】
このように、本発明によれば、人体などを通信媒体として、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、無線通信を行うことが可能となる。
【００９７】
以上のような通信システムにおいて、通信媒体に流す信号の変調方式としては、送信装置と受信装置の両方において対応可能であれば、特に制限はなく、通信システム全体の系の特性を踏まえた上で、最適な方式を選択することが出来る。具体的に変調方式としては、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調されたアナログ信号か、ベースバンド、または振幅変調、または周波数変調、または位相変調されたデジタル信号のうちのいずれか１つ、または複数の混合であってもよい。
【００９８】
さらに、以上のような通信システムにおいて、１つの通信媒体を利用して、複数の通信が成立させ、全二重通信や、単一の通信媒体による複数の装置同士による通信等を実行することができるようにしてもよい。
【００９９】
このような多重通信を実現する方法の例を説明する。１つ目は、スペクトラム拡散方式を適用させる方法である。この場合、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅と特定の時系列コードを取り決めておく。そして送信装置は、この周波数帯域幅の中で、もとの信号を時系列コードによって周波数的に変化させ、周波数帯域全体に拡散させてから送信する。受信装置は、この拡散した成分を受信した後、その受信した信号を積分することで受信信号を復号する。
【０１００】
周波数の拡散によって得られる効果を説明する。シャノンとハートレーのチャネル容量の定理によれば、次の式が成り立つ。
【０１０１】
【数９】
【０１０２】
ここで、Ｃ［bps］はチャネル容量を示し、通信路に流すことの出来る理論上の最大データレートを示す。Ｂ［Hz］はチャネル帯域幅を示す。Ｓ／Ｎは信号対ノイズ電力比（SN比）を示す。さらに、上式をマクローリン展開し、Ｓ／Ｎが低いものとすると、上述した式（９）は、次の式（１０）のように近似することができる。
【０１０３】
【数１０】
【０１０４】
これにより、例えばＳ／Ｎがノイズフロア以下のレベルであったとすると、Ｓ／Ｎ＜＜１となるが、チャネル帯域幅Ｂを広げることで、チャネル容量Ｃを所望のレベルに引き上げることが出来る。
【０１０５】
時系列コードを通信路毎に異なるようし、周波数拡散の動きを異なるようにすれば、相互に干渉することなく周波数が拡散し、相互の混信がなくなることで、同時に複数の通信を行うことができる。
【０１０６】
２つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに周波数帯域幅を決め、それをさらに複数の領域に分割する周波数分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の周波数帯域割り振りの規則に従うか、通信開始時に空いている周波数帯域を検出し、その検出結果に基づいて周波数帯域の割り振りを行う。
【０１０７】
つまり、通信経路毎に異なる周波数帯域を利用することにより、相互の混信を抑制し、１つの通信媒体において、同時に複数の通信を行うことができる。また、周波数分割方式を用いることにより、多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０１０８】
３つ目は、送信装置と受信装置の間で互いに通信時間を複数に分割する時分割方式を適用させる方法である。この場合、送信装置（または受信装置）は、特定の時間分割規則に従うか、通信開始時に空いている時間領域を検出し、その検出結果に基づいて通信時間の分割を行う。
【０１０９】
つまり、通信経路毎に異なる時間帯域において通信を行うことにより、相互の混信を抑制し、１つの通信媒体において、同時に複数の通信を行うことができる。また、時分割方式を用いることにより、多対一通信や、多対多通信も行うことができる。
【０１１０】
さらに、上述した以外の方法として、１つ目から３つ目までの通信方式のうちの２つ以上を組み合わせるようにしてもよい。
【０１１１】
送信装置および受信装置が、同時に複数の他の装置と通信を行うことができるということは、特定のアプリケーションにおいては、特に重要になる。例えば、交通機関のチケットへの応用を想定すると、定期券の情報を有する装置Ａと電子マネー機能を有する装置Ｂの両方を所持した利用者が、自動改札機を利用する際、上記のような方式を使用することで、装置Ａ及び装置Ｂと同時に通信することで、例えば、利用区間が定期券外の区間も含まれていた場合に、不足金額分を装置Ｂの電子マネーから差し引くといった便利な用途に利用することが出来る。
【０１１２】
以上のような送信装置と受信装置との間の通信において実行される通信処理の流れについて、図２の通信システム１００の送信装置１１０と受信装置１２０との通信の場合を例に、図８のフローチャートを参照して説明する。
【０１１３】
送信装置１１０の送信部１１３は、ステップＳ１１において、送信対象となる信号を発生し、ステップＳ１２において、その発生した信号を、送信信号電極１１１を介して、通信媒体１３０上に送信する。信号を送信すると送信装置の送信部１１３は、通信処理を終了する。送信装置１１０より送信された信号は、通信媒体１３０を介して受信装置１２０に供給される。受信装置１２０の受信部１２３は、ステップＳ２１において、受信信号電極１２１を介して、その信号を受信し、ステップＳ２２において、その受信した信号を出力する。受信した信号を出力した受信部１２３は、通信処理を終了する。
【０１１４】
以上のように、送信装置１１０および受信装置１２０は、通信媒体１３０を介して、複雑な処理を必要とせずに、単純な処理により、基本的な通信を行うことができる。つまり、送信装置１１０および受信装置１２０は、基準電極を用いて閉回路を構築する必要がないため、信号電極を介して送受信するのみで、環境に影響されずに安定した通信処理を容易に行うことができる。これにより送信装置１１０および受信装置１２０（通信システム１００）は、環境に影響されずに安定した通信を行うための通信処理の負荷を軽減し、製造コストを削減することもできる。また、通信処理の構造が単純化されることにより、通信システム１００は、変調、符号化、暗号化、または多重化など、多様な通信方式を容易に併用することができる。
【０１１５】
なお、以上の通信システムにおいては、送信装置と受信装置を別体として構成するように説明したが、これに限らず、上述した送信装置と受信装置の両方の機能を有する送受信装置を用いて通信システムを構築するようにしてもよい。
【０１１６】
図９は、本発明を適用した通信システムの他の構成例を示す図である。
【０１１７】
図９において、通信システム９５０は、送受信装置９６１、送受信装置９６２、および通信媒体１３０を有する。通信システム９５０は、送受信装置９６１と送受信装置９６２が通信媒体１３０を介して双方向に信号を送受信するシステムである。
【０１１８】
送受信装置９６１は、図２の送信装置１１０と同様の送信部１１０と、受信装置１２０と同様の受信部１２０の両方の構成を有している。すなわち、送受信装置９６１は、送信信号電極１１１、送信基準電極１１２、送信部１１３、受信信号電極１２１、受信基準電極１２２、および受信部１２３を有している。
【０１１９】
つまり送受信装置９６１は、送信部１１０を用いて通信媒体１３０を介して信号を送信し、受信部１２０を用いて通信媒体１３０を介して供給される信号を受信する。このとき、送受信装置９６１は、送信部１１０による通信と、受信部１２０による通信とが混信しないように構成されている。
【０１２０】
送受信装置９６２は、送受信装置９６１と同様の構成を有し、同様に動作するのでその説明を省略する。つまり送受信装置９６１と送受信装置９６２は、互いに同様の方法で、通信媒体１３０を介して、双方向に通信を行う。
【０１２１】
このようにすることにより、通信システム９５０（送受信装置９６１および送受信装置９６２）は、ケーブルなどの有線設備を設けることなく、双方向の無線通信を容易に実現することができる。
【０１２２】
なお、図９の例では、送受信で異なる電極を用いているが、信号電極、および基準電極を一組だけ設け、送受信を切り替えるようにしてもよい。
【０１２３】
図１０は、図２乃至図９を参照して上述した無線通信を利用した、データ通信システムの例を示す図である。この例では、ユーザ１００１が図２乃至図９を参照して上述した無線通信を行うことが可能な携帯デバイス１００２を保持している。
【０１２４】
携帯デバイス１００２を利用するサービスのサービス提供者は、路面や床面などに携帯デバイス１００２と通信を行うための信号電極１０２１−乃至１０２１−３を予め埋設しており、例えば、ユーザ１００１が信号電極１０２１−１乃至１０２１−３の上を歩いたとき、携帯デバイス１００２に設けられた信号電極と、信号電極１０２１−１乃至１０２１−３がそれぞれユーザ１００１の人体を通信媒体として、図２乃至図９を参照して上述した無線通信を行う。
【０１２５】
信号電極１０２１−１乃至１０２１−３には、それぞれリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３が接続されており、リーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３は、携帯デバイス１００２と通信を行って所定のデータを送受信することにより、ユーザ１００１に、例えば、情報提供や課金などのサービスを提供する。
【０１２６】
図１０のデータ通信システムにおいては、例えば、携帯デバイス１００２が図９の送受信装置９６１に対応し、リーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３のそれぞれが、図９の送受信装置９６２に対応することになる。なお、信号電極１０２１−１乃至１０２１−３またはリーダライタ１０５１−１乃至１０５１−３を、それぞれ個々に区別する必要がない場合、単に、信号電極１０２１またはリーダライタ１０５１と称する。
【０１２７】
このデータ通信システムにおいては、ユーザ１００１が信号電極１０２１の上を歩くなどしたときに、ユーザ１００１の指令などがなくても、自動的に携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との通信が行われる。
【０１２８】
図１１は、携帯デバイス１００２の内部構成例を示すブロック図である。同図において、信号発生部１１５１は、例えば、図２乃至図９を参照して上述した無線通信に対応したリーダライタ１０５１などに対して情報を送信するとき、制御部１１５５の制御に基づいてその情報に対応する信号を発生する。信号復調部１１５２は、上述したリーダライタ１０５１などから情報（情報に対応する信号）を受信したとき、信号を復調し、復調した信号を制御部１１５５に供給する。
【０１２９】
送受信切替部１１５３は、信号電極１１０１との接続を、例えば制御部１１５５からの制御に基づいて信号発生部１１５１または信号復調部１１５２のいずれか一方に切り替える。
【０１３０】
メモリ１１５４は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などにより構成され、制御部１１５５の制御に基づいて、必要となる情報を記憶する。なお、メモリ１１５４には、携帯デバイス１００２（個々の携帯デバイス）に固有のＩＤが記憶されている。
【０１３１】
基準電極１１０２および信号電極１１０１は、図２乃至図９を参照して上述した無線通信に用いられる基準電極および信号電極であり、信号電極１１０１は、通信媒体（例えば、人体など）に近接するように設けられ、基準電極１１０２は、空間に向くように設けられる。例えば、基準電極１１０２は、図９の送信基準電極１１２、または受信基準電極１２２に対応し、信号電極１１０１は、図９の送信信号電極１１１、または受信信号電極１２１に対応することになる。
【０１３２】
制御部１１５５は、例えばCPU、ROM、およびRAM等を含んで構成され、各種のプログラムなどを実行することにより、信号発生部１１５１、または信号復調部１１５２の動作を制御する。例えば、制御部１１５５は、信号発生部１１５１、または信号復調部１１５２を制御して、新型の無線通信に対応した携帯デバイスなどとの間で送受信される信号の生成または復調を行わせる。さらに、制御部１１５５は、必要に応じて、各種のデータをメモリ１１５４に記憶させ、また、メモリ１１５４に記憶されているデータを読み出す。
【０１３３】
また、制御部１１５５は、DES（Data Encryption Standard）、トリプルＤＥＳなど、予め設定された暗号アルゴリズムに対応して、所定の鍵を用いたデータの暗号化または復号の処理を実行する。
【０１３４】
図１２は、リーダライタ１０５１の内部構成例を示すブロック図である。同図において、信号発生部１２５１乃至制御部１２５５は、それぞれ図１１の信号発生部１１５１乃至制御部１１５５に対応する機能ブロックであり、詳細な説明は省略する。また、信号電極１０２１は、図１０に示されるように路面や床面に埋設されて取り付けられる。基準電極１０２２および信号電極１０２１は、図２乃至図９を参照して上述した無線通信に用いられる基準電極および信号電極であり、信号電極１０２１は、通信媒体（例えば、人体など）に近接するように設けられ、基準電極１０２２は、空間に向くように設けられる。例えば、基準電極１０２２は、図９の送信基準電極１１２、または受信基準電極１２２に対応し、信号電極１０２１は、図９の送信信号電極１１１、または受信信号電極１２１に対応することになる。
【０１３５】
図１３は、携帯デバイス１００２のメモリ１１５４に記憶されている情報の例を示す図である。この例では、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との間で、互いの正当性を確認するために行われる認証処理（適宜、相互認証と称する）のためのデータとして、「自分のID（IDｄ）」、「自分の鍵（Kｄ）」、「リーダライタ認証用鍵（Kｍｒ）」が記憶されている。
【０１３６】
図１４は、リーダライタ１０５１のメモリ１２５４に記憶されている情報の例を示す図である。この例では、相互認証のためのデータとして、「自分のID（IDｒ）」、「自分の鍵（Kｒ）」、「携帯デバイス認証用鍵（Kｍｄ）」が記憶されている。
【０１３７】
図１３および図１４において、自分のＩＤであるＩＤｄおよびＩＤｒ、ならびに自分の鍵である鍵Ｋｄおよび鍵Ｋｒは、それぞれ１台の携帯デバイス１００２および１台のリーダライタ１０５１に固有のＩＤ並びに鍵であり、他の携帯デバイスまたはリーダライタに対しては、それぞれ異なるＩＤと鍵が割り当てられることになる。
【０１３８】
一方、リーダライタ認証用鍵または携帯デバイス認証用鍵である鍵ＫｍｒまたはＫｍｄは、複数の携帯デバイスまたはリーダライタにおいて同じ鍵として記憶されている。そして、ＩＤｒを鍵Ｋｍｒで暗号化すると、鍵Ｋｒが得られるように構成され、ＩＤｄを鍵Ｋｍｄで暗号化すると、鍵Ｋｄが得られるように構成されている。すなわち、個々のリーダライタまたは携帯デバイスに対して付与された（自分のＩＤ）ＩＤｒまたはＩＤｄに対して、予め定められた鍵ＫｍｒまたはKｍｄを用いて暗号化することにより、個々のリーダライタまたは携帯デバイスに対して付与される鍵（自分の鍵）ＫｒまたはＫｄが生成される。
【０１３９】
なお、鍵ＫｍｄとＫｍｒは、携帯デバイス１００２を提供する業者と、携帯デバイス１００２を利用するサービスのサービス提供者（リーダライタ１００５を設置する業者）とにより予め定められているものとする。
【０１４０】
次に、携帯デバイス１００２と、リーダライタ１０５１との間で行われる相互認証について、図１５のフローチャートを参照して説明する。相互認証は、例えば、携帯デバイス１００２を保持したユーザ１００１が、信号電極１０２１の上にいるとき実行される。
【０１４１】
最初にステップS１０１において、リーダライタ１０５１は、リクエストコマンドと自分のIDであるＩＤｒとを携帯デバイス１００２に送信し、ステップＳ２０１において携帯デバイス１００２によりこれが受信される。ここで、リクエストコマンドは、相互認証に必要となる認証用データ（後述）の送信を要求するコマンドであり、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との間で予め定められた信号とされる。
【０１４２】
ステップＳ２０２において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０１で受信したリクエストコマンドとＩＤｒ（リーダライタ１０５１のＩＤ）に基づいて、図１８を参照して後述する認証用データ１生成処理を実行する。これにより、リーダライタ１０５１の鍵Ｋｒが生成され、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄが携帯デバイス１００２により発生（生成）された乱数Ｒ１とともに鍵Ｋｒで暗号化されて、相互認証のための認証用データ１としてデータＤ１が生成される。
【０１４３】
ステップＳ２０３において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０２の処理により生成されたデータＤ１をリーダライタ１０５１に送信し、ステップＳ１０２においてリーダライタ１０５１によりこれが受信される。
【０１４４】
ステップＳ１０３において、リーダライタ１０５１は、ステップＳ１０２で受信したデータＤ１に基づいて、図２１を参照して後述する認証用データ２生成処理を実行する。これにより、データＤ１が復号され、乱数Ｒ１と、携帯デバイス１００２のＩＤｄとが取得され、携帯デバイス１００２の鍵Ｋｄが生成される。また、リーダライタ１０５１が発生（生成）した乱数Ｒ２が乱数Ｒ１とともに鍵Ｋｄで暗号化され、相互認証のための認証用データ２としてデータＤ２が生成される。
【０１４５】
ステップＳ１０４において、リーダライタ１０５１は、ステップＳ１０３の処理により生成されたデータＤ２を携帯デバイス１００２に送信し、ステップＳ２０４において、携帯デバイス１００２によりこれが受信される。
【０１４６】
ステップＳ２０５において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０４で受信したデータＤ２に基づいて、図２５を参照して後述するリーダライタ検証処理を実行する。これにより、データＤ２が復号されて乱数Ｒ１とＲ２が取得され、得られた乱数Ｒ１の値を検証することにより、リーダライタ１０５１の正当性（リーダライタ１０５１が正当なリーダライタであるか否か）が検証される。なお、ステップＳ２０５の処理で、リーダライタ１０５１が正当なリーダライタではないと判定された場合、エラーとなり処理は終了される。
【０１４７】
ステップＳ２０５の処理でリーダライタ１０５１が正当なリーダライタであると判定された場合、処理は、ステップＳ２０６に進み、携帯デバイス１００２は、図２７を参照して後述する認証用データ３生成処理を実行する。これにより、携帯デバイス１００２により発生（生成）された乱数Ｒ３が乱数Ｒ２とともに鍵Ｋｄで暗号化され、相互認証のための認証用データ３としてデータＤ３が生成される。
【０１４８】
ステップＳ２０７において、携帯デバイス１００２は、ステップＳ２０６の処理により生成されたデータＤ３をリーダライタ１０５１に送信し、ステップＳ１０５において、リーダライタ１０５１によりこれが受信される。
【０１４９】
ステップＳ１０６において、リーダライタ１０５１は、ステップＳ１０５で受信したデータＤ３に基づいて、図２９を参照して後述する携帯デバイス検証処理を実行する。これにより、データＤ３が復号されて乱数Ｒ３とＲ２が取得され、得られた乱数Ｒ２の値を検証することにより、携帯デバイス１００２の正当性（携帯デバイス１００２が正当な携帯デバイスであるか否か）が検証される。なお、ステップＳ１０６の処理で、携帯デバイス１００２が正当な携帯デバイスではないと判定された場合、エラーとなり処理は終了される。また、ここで得られた乱数Ｒ３は、これ以後（このセッションにおいて）、リーダライタ１０５１と携帯デバイス１００２との間で送受信されるデータを暗号化するときの鍵となるセッション鍵として利用されるようにしてもよい。
【０１５０】
このようにして相互認証が行われる。
【０１５１】
携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１のように、ユーザ１００１の人体を通信媒体として通信を行う場合、ユーザ１００１が信号電極１０２１の上を歩いたとき、ユーザが保持する携帯デバイス１００２と信号電極１０２１との間で、ユーザが気づくことなく、通信が行われることもあり、例えば、ユーザ１００１の行動（行先など）を不正に知ることも可能となってしまう。
【０１５２】
このような不正を抑止するために、例えば、リーダライタ１０５１との通信において、携帯デバイス１００２を特定可能なＩＤに代えて、通信が行われる都度、動的に変化するアドレスなどを用いる方法も考えられる。しかしながら、繁華街や駅など人が多く集まる場所に設置されるリーダライタ１０５１は、同時に複数の携帯デバイス１００２と通信を行う頻度が高く、複数の携帯デバイス１００２と同時に通信を行う場合、コリジョンを避けるため携帯デバイスのＩＤに基づいて、帯域やチャネルなどを割り当てることが検討されている。仮に、ＩＤに代えて、通信が行われる都度、動的に変化するアドレスなどを用いた場合、複数の携帯デバイス１００２が同じアドレスとなる可能性がありコリジョンを完全に回避することができない。
【０１５３】
そこで、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１は、例えば、次に示されるような方法でコリジョンを回避する。
【０１５４】
図１６と図１７は、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１によるコリジョンの回避の仕組の例を説明する図である。いま、図１６に示されるように、リーダライタ１０５１は、基準電極１０２２および信号電極１０２１を有しており、信号電極１０２１上の複数のユーザが所有する携帯デバイス１００２と通信を行うものとする。
【０１５５】
また、図１６において、携帯デバイス１００２−１はユーザ１００１−１が有しており、携帯デバイス１００２−２はユーザ１００１−２が有しており、携帯デバイス１００２−３はユーザ１００１−３が有している。なお、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、それぞれ固有の識別情報であるIDを有しており、リーダライタ１０５１は、それらの識別情報（ID）を用いて通信相手（信号を送受信する相手）を特定する。この例では、IDは４ビットの２進数の情報であり、携帯デバイス１００２−１のIDは「０００１」であり、携帯デバイス１００２−２のIDは「１１１１」であり、携帯デバイス１００２−３のIDは「１０１０」とされている。
【０１５６】
このように、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３のＩＤを用いて、それぞれに対して互いに独立して通信を行うが、そのために、まず、通信可能な範囲に存在する携帯デバイスを特定する必要がある。つまり、例えば、図１６の場合、リーダライタ１０５１と通信を行うために、携帯デバイスは、信号電極１０２１上に位置するユーザに保持（接触または近接）されている必要があるが、ユーザが任意に位置を移動することができるので、リーダライタ１０５１と通信可能な携帯デバイスは固定的でない。従ってリーダライタ１０５１は、携帯デバイスと通信を行うために、まず、現在通信可能な状態にある携帯デバイスを検索する（携帯デバイスのＩＤを取得する）。
【０１５７】
図１７は、リーダライタ１０５１が携帯デバイスのＩＤを取得する際の処理の流れの例を説明するためのタイミングチャートである。
【０１５８】
図１７のステップＳ２５１に示されるように、リーダライタ１０５１は、最初に、前回の処理と今回の処理とを区別するために、所定の時間待機する。その後、ステップＳ２５２において、リーダライタ１０５１は、信号電極１０２１上の携帯デバイスに対してIDを要求するID要求をブロードキャストで送信する（不特定多数に対して送信する）。携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、それぞれ、ステップＳ２６１、ステップＳ２７１、ステップＳ２８１に示されるように、このブロードキャストされたID要求を取得する。
【０１５９】
ID要求を取得すると携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、それぞれ、各自のIDを１ビットずつリーダライタ１０５１に送信する。このIDの送信処理においてはタイムスロットが設けられておらず、図１７に示されるように、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３による各ビットの送信タイミングは互いに略同一である。つまり、ステップＳ２６２、ステップＳ２７２、およびステップＳ２８２に示されるように、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、互いに略同じタイミングでIDの１ビット目（1st bit）をリーダライタ１０５１に送信する。
【０１６０】
このとき、図１７に示されるように、携帯デバイス１００２−１は値「０」を送信し、携帯デバイス１００２−２および携帯デバイス１００２−３は値「１」を送信するので、異なる２つの値の信号がリーダライタ１００１に供給され、信号衝突（コリジョン（Collision））が発生する。
【０１６１】
携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３は、それぞれ、１ビットの情報を送信するとともに、その時の通信媒体（いまの場合、ユーザの人体）上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンの発生を検出する。つまり、自分自身が送信した信号の値と異なる値を検出した場合、携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３は、コリジョンが発生したと判定する。そして、例えばコリジョン発生時に値「０」を送信した携帯デバイスは、次以降のビットの送信を中止する。図１７の例の場合、「1st bit」においてコリジョンが発生しており、そのときに値「０」を送信した（ステップＳ２６２）携帯デバイス１００２−１は、「2nd bit」以降のビットの送信処理を中止する。
【０１６２】
また、リーダライタ１０５１も、同様に、その時の通信媒体上を流れる信号を検出し、その値からコリジョンの発生を検出する。そして、コリジョンが発生したと判定した場合、実際に受信した信号の値に関わらず、図１７のステップＳ２５３に示されるように、値「１」を受信したものとする。
【０１６３】
次に、携帯デバイス１００２−２および携帯デバイス１００２−３は、ステップＳ２７３およびステップＳ２８３に示されるように、それぞれ、IDの「2nd bit」を送信する。このときも互いに異なる値を送信しているので、コリジョンが発生する。従って値「０」を送信した携帯デバイス１００２−３は、IDの「3rd bit」以降の送信を中止する。また、リーダライタ１０５１は、信号衝突が発生しているので、実際に受信した信号の値に関わらず、ステップＳ２５４に示されるように、値「１」を受信したものとする。
【０１６４】
続いて、ここまでにIDの送信が中止されていない携帯デバイス１００２−２は、図３ステップＳ２７４およびステップＳ２７５に示されるように、IDの「3rd bit」と「4th bit」を順に送信する。このとき他の携帯デバイスは信号を送信していないので、コリジョンは発生しない。従ってリーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−２が送信した値を受信する（ステップＳ２５５およびステップＳ２５６）。
【０１６５】
つまり、図１７の場合、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−２のIDを受信することができる。従って、例えば、タイムスロットを設けた場合に発生する不要な待機時間の発生を抑制することができるので、リーダライタ１０５１は、より高速に携帯デバイスのIDを取得することができる。
【０１６６】
なお、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−２にIDを取得したことを通知してID要求に応答しないようにさせてから、再度ID要求を行う等、上述した処理を繰り返すことにより、携帯デバイス１００２−１や携帯デバイス１００２−３のIDも取得することができる。
【０１６７】
また、図１７においては、コリジョン発生時に値「０」を出力した携帯デバイスのそれ以降のビットの出力を停止するように説明したが、もちろん、コリジョン発生時に値「１」を出力した携帯デバイスのそれ以降のビットの出力を停止するようにしてもよい。さらに、携帯デバイスは、IDを１ビット送信しながら同時に通信媒体上を伝送される信号を検出するようにしてもよいし、IDを１ビット送信した後に通信媒体上を伝送される信号を検出するようにしてもよい。
【０１６８】
なお、コリジョン発生の判定は、受信した信号に、値「０」を示す特徴と値「１」を示す特徴の両方が含まれる（コリジョン発生を示す特徴が含まれる）か否かによって行うが、その特徴は各デバイスが対応する変調方式により異なる。例えば、IDがFM変調方式により変調されて送信される場合、リーダライタ１０５１や携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、値「０」を示す周波数成分と値「１」を示す周波数成分の両方が受信信号に含まれる場合、コリジョンが発生したと判定する。
【０１６９】
このとき、例えば、携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３が全て「０」を送信した場合、受信した信号には、値「０」を示す特徴のみが含まれる。逆に、携帯デバイス１００２−１乃至携帯デバイス１００２−３が全て「１」を送信した場合、受信した信号には、値「１」を示す特徴のみが含まれる。つまり、全ての携帯デバイスが互いに同じ値を送信した場合、リーダライタ１０５１や携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３は、コリジョンが発生したと判定しない。
【０１７０】
このように、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３と、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３から送信されるそれぞれ異なるＩＤに基づいて、衝突の発生を検知することでコリジョンを回避しており、換言すれば、複数の携帯デバイスが同一のＩＤ（識別情報）を送信していると、衝突を検知することができず、コリジョンを回避することができない。
【０１７１】
本発明においては、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄは、データＤ１として暗号化してリーダライタ１０５１に送信される。例えば、個々に異なる携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３のＩＤが同一の暗号アルゴリズムと鍵により暗号化されたデータのそれぞれは、やはり個々に異なるので携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３の識別情報として利用することができる。従って、個々の携帯デバイス１００２に固有のＩＤ（いまの場合、暗号化されたID）に基づいて、図１７を参照して上述したような方法で衝突の発生を検知することでコリジョンを回避し、リーダライタ１０５１は、携帯デバイス１００２−１乃至１００２−３のＩＤを取得することが可能となる。IDが取得された後は、そのID毎に、帯域やチャネルなどを割り当てるようにすれば、複数の携帯デバイス１００２が同時に、１つのリーダライタ１０５１と通信している場合であっても、効率的に通信を行うことが可能となる。
【０１７２】
さらに、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄが、データＤ１として暗号化してリーダライタ１０５１に送信されることで、不正なリーダライタに対してユーザ１００１の携帯デバイス１００２を特定可能な情報（ID）を秘匿することが可能となる。その結果、ユーザのプライバシーを尊重し、かつ確実な相互認証をおこなうことが可能となる。
【０１７３】
次に、図１８のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ２０２の認証用データ１生成処理の詳細について説明する。
【０１７４】
ステップＳ３０１において、携帯デバイス１００２の制御部１１５５は、図１９を参照して後述するＫｒ生成処理を実行する。これにより、リーダライタ１０５１の鍵Ｋｒが生成される。
【０１７５】
ここで、図１９のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ３０１Ｋｒ生成処理の詳細について説明する。
【０１７６】
ステップＳ３２１において、制御部１１５５は、ＩＤｒを取得する。ここで、リーダライタ１０５１のＩＤであるＩＤｒは、ステップＳ２０１（図１５）受信され、例えば、メモリ１１５４に記憶されているものとする。
【０１７７】
ステップＳ３２２において、制御部１１５５は、ステップＳ３２１の処理で取得されたＩＤｒを、リーダライタ認証用鍵である鍵Ｋｍｒで暗号化する。上述したように、リーダライタ１０５１の固有のＩＤであるＩＤｒを鍵Ｋｍｒで暗号化すると、リーダライタ１０５１の固有の鍵Ｋｒが生成される。
【０１７８】
ステップＳ３２３において、制御部１１５５は、ステップＳ３２２の処理結果のデータを鍵Ｋｒとして生成し、例えば、メモリ１１５４に記憶する。
【０１７９】
図１８に戻って、ステップＳ３０２において、制御部１１５５は、図２０を参照して後述するＤ１生成処理を実行する。これにより、データＤ１が生成される。
【０１８０】
ここで、図２０のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ３０２のＤ１生成処理の詳細について説明する。
【０１８１】
ステップＳ３４１において、制御部１１５５は、乱数Ｒ１を発生（生成）する。ここで乱数Ｒ１は、例えば、携帯デバイス１００２のＩＤであるＩＤｄと同じビット長（例えば、６４ビット）のデータとして生成され、メモリ１１５４などに記憶される。なお、乱数は疑似乱数としてソフトウェア的に生成してもよいし、専用のハードウェアを用いたり、熱雑音その他外部からの入力に基づく真性乱数としてもよい。さらに、既に保持している暗号エンジン（ハードウェア的なものであっても、ソフトウェア的なものであってもよい）を用い、例えば、メモリに保持している前回出力値を、同じくメモリに保持している鍵で暗号化し、この暗号文を新規乱数値として出力してもよい。なお、新規乱数値は、メモリ内の前回出力値に上書き更新する。
【０１８２】
ステップＳ３４２において、制御部１１５５は、乱数Ｒ１を鍵Ｋｒで暗号化する。
【０１８３】
ステップＳ３４３において、制御部１１５５は、ステップＳ３４２の処理結果のデータを、データＤ１の上位６４ビットのデータであるデータＤ１ｕとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ１の上位６４ビットのデータであるデータＤ１ｕが生成されたことになる。
【０１８４】
ステップＳ３４４において、制御部１１５５は、データＤ１ｕとＩＤｄの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ＩＤｄの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ１ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０１８５】
ステップＳ３４５において、制御部１１５５は、ステップＳ３４４の処理による演算結果（６４ビットのデータ）を、鍵Ｋｒで暗号化する。
【０１８６】
ステップＳ３４６において、制御部１１５５は、ステップＳ３４５の処理結果のデータを、データＤ１の下位６４ビットのデータであるデータＤ１ｗとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ１の下位６４ビットのデータであるデータＤ１ｗが生成されたことになる。
【０１８７】
ステップＳ３４７において、制御部１１５５は、ステップＳ３４３の処理により生成されたデータＤ１ｕと、ステップＳ３４６の処理により生成されたデータＤ１ｗから、１２８ビットのデータであるデータＤ１を、認証用データ１として生成する。
【０１８８】
なお、ここに示したものはデータＤ１の生成の一例であり、データＤ１の生成方法はこれに限られるものではない。データＤ１は、乱数Ｒ１とＩＤｄを鍵Ｋｒで暗号化して生成されるデータ（鍵ＫｒでデータＤ１を復号することにより乱数Ｒ１とＩＤｄが得られる）であれば別の方法で生成されるようにしてもよい。
【０１８９】
このようにして、認証用データ１としてデータＤ１が生成される。
【０１９０】
次に、図２１のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ１０３の認証用データ２生成処理の詳細について説明する。
【０１９１】
ステップＳ４０１において、リーダライタ１０５１の制御部１２５５は、図２２を参照して後述するＤ１復号処理を実行する。これにより、データＤ１が復号され、乱数Ｒ１とＩＤｄが取得される。
【０１９２】
ここで、図２２のフローチャートを参照して、図２１のステップＳ４０１のＤ１復号処理の詳細について説明する。
【０１９３】
ステップＳ４２１において、制御部１２５５は、データＤ１を、上位６４ビットのデータＤ１ｕと下位６４ビットのデータＤ１ｗに分解する。
【０１９４】
ステップＳ４２２において、制御部１２５５は、データＤ１ｕを鍵Ｋｒで復号し、ステップＳ４２３において、ステップＳ４２２の処理結果のデータを乱数Ｒ１として取得する。
【０１９５】
ステップＳ４２４において、制御部１２５５は、データＤ１ｗを鍵Ｋｒで復号する。
【０１９６】
ステップＳ４２５において、制御部１２５５は、ステップＳ４２４の処理結果（復号結果）のデータと、データＤ１ｕの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ステップＳ４２４の処理結果のデータの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ１ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０１９７】
ステップＳ４２６において、制御部１２５５は、ステップＳ４２５の処理による演算結果のデータをＩＤｄとして取得し、例えば、メモリ１２５４に記憶する。
【０１９８】
図２１に戻って、ステップＳ４０１の処理の後、ステップＳ４０２において、制御部１２５５は、図２３を参照して後述するＫｄ生成処理を実行する。これにより、鍵Ｋｄが生成される。
【０１９９】
ここで、図２３のフローチャートを参照して、図２１のステップＳ４０２のＫｄ生成処理の詳細について説明する。
【０２００】
ステップＳ４４１において、制御部１２５５は、ステップＳ４２６の処理で取得されたＩＤｄを、携帯デバイス認証用鍵である鍵Ｋｍｄで暗号化する。上述したように、携帯デバイス１００２の固有のＩＤであるＩＤｄを鍵Ｋｍｄで暗号化すると、携帯デバイス１００２の固有の鍵Ｋｄが生成される。
【０２０１】
ステップＳ４４２において、制御部１２５５は、ステップＳ４４１の処理結果のデータを鍵Ｋｄとして生成し、例えば、メモリ１２５４に記憶する。
【０２０２】
図２１に戻って、ステップＳ４０２の処理の後、ステップＳ４０３において、制御部１２５５は、図２４を参照して後述するＤ２生成処理を実行する。これにより、データＤ２が生成される。
【０２０３】
ここで、図２４のフローチャートを参照して、図２１のステップＳ４０３のデータＤ２生成処理の詳細について説明する。
【０２０４】
ステップＳ４６１において、制御部１２５５は、乱数Ｒ２を発生（生成）する。ここで乱数Ｒ２は、例えば、乱数Ｒ１と同じビット長（例えば、６４ビット）のデータとして生成され、メモリ１２５４などに記憶される。
【０２０５】
ステップＳ４６２において、制御部１２５５は、乱数Ｒ２を鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２０６】
ステップＳ４６３において、制御部１２５５は、ステップＳ４６２の処理結果のデータを、データＤ２の上位６４ビットのデータであるデータＤ２ｕとしてメモリ１２５４などに保持しておく。これにより、データＤ２の上位６４ビットのデータであるデータＤ２ｕが生成されたことになる。
【０２０７】
ステップＳ４６４において、制御部１２５５は、データＤ２ｕと乱数Ｒ１の排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、乱数Ｒ１の第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ２ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２０８】
ステップＳ４６５において、制御部１２５５は、ステップＳ４６４の処理による演算結果（６４ビットのデータ）を、鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２０９】
ステップＳ４６６において、制御部１２５５は、ステップＳ４６５の処理結果のデータを、データＤ２の下位６４ビットのデータであるデータＤ２ｗとしてメモリ１２５４などに保持しておく。これにより、データＤ２の下位６４ビットのデータであるデータＤ２ｗが生成されたことになる。
【０２１０】
ステップＳ４６７において、制御部１２５５は、ステップＳ４６３の処理により生成されたデータＤ２ｕと、ステップＳ４６６の処理により生成されたデータＤ２ｗから、１２８ビットのデータであるデータＤ２を、認証用データ２として生成する。
【０２１１】
なお、ここに示したものはデータＤ２の生成の一例であり、データＤ２の生成方法はこれに限られるものではない。データＤ２は、乱数Ｒ１とＲ２を鍵Ｋｄで暗号化して生成されるデータ（鍵ＫｄでデータＤ２を復号することにより乱数Ｒ１とＲ２が得られる）であれば別の方法で生成されるようにしてもよい。
【０２１２】
また、ここでは、鍵Kdのみを使用してデータＤ２を生成する例について説明したが、鍵Kd及び鍵Krを両方用いてデータＤ２を生成するようにしてもよい。これは、リーダライタ１０５１及び携帯デバイス１００２が既に双方の鍵（鍵Ｋｄと鍵Ｋｒ）を共有しているからであり、この方がよりセキュリティレベルを高めることができる。
【０２１３】
このようにして、認証用データ２としてデータＤ２が生成される。
【０２１４】
次に、図２５のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ２０５のリーダライタ検証処理の詳細について説明する。
【０２１５】
ステップＳ５０１において、制御部１１５５は、図２６を参照して後述するＤ２復号処理を実行する。これによりデータＤ２が復号され、乱数Ｒ１とＲ２が取得される。
【０２１６】
ここで、図２６のフローチャートを参照して、図２５のステップＳ５０１のＤ２復号処理の詳細について説明する。
【０２１７】
ステップＳ５２１において、制御部１１５５は、データＤ２を、上位６４ビットのデータＤ２ｕと下位６４ビットのデータＤ２ｗに分解する。
【０２１８】
ステップＳ５２２において、制御部１１５５は、データＤ２ｕを鍵Ｋｄで復号し、ステップＳ５２３において、ステップＳ５２２の処理結果のデータを乱数Ｒ２として取得する。
【０２１９】
ステップＳ５２４において、制御部１１５５は、データＤ２ｗを鍵Ｋｄで復号する。
【０２２０】
ステップＳ５２５において、制御部１１５５は、ステップＳ５２４の処理結果（復号結果）のデータと、データＤ２ｕの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ステップＳ５２４の処理結果のデータの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ２ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２２１】
ステップＳ５２６において、制御部１１５５は、ステップＳ５２５の処理による演算結果のデータを乱数Ｒ１として取得し、例えば、メモリ１１５４に記憶する。
【０２２２】
図２５に戻って、ステップＳ５０１の処理の後、ステップＳ５０２において制御部１１５５は、乱数Ｒ１は正しく復号されたか否かを判定する。すなわち、ステップＳ５２６（図２６）の処理により得られた乱数Ｒ１の値が、ステップＳ３４１（図２０）の処理で生成した乱数Ｒ１の値と等しいか否かが判定される。双方の値が等しければ、乱数Ｒ１は正しく復号されたと判定され、処理は、ステップＳ５０３に進む。
【０２２３】
乱数Ｒ１が正しく復号された場合、携帯デバイス１００２の通信相手であるリーダライタ１０５１は、鍵Ｋｒおよび鍵Ｋｍｄを用いて上述したようにデータＤ２を生成しているものと確認でき、このようなリーダライタ１０５１は、正当なリーダライタであると考えられるので、ステップＳ５０３において、制御部１１５５は、通信相手の認証が成功したことを表すために認証フラグをＯＮに設定する。
【０２２４】
一方、ステップＳ５０２において、乱数Ｒ１は正しく復号されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ５０４に進む。
【０２２５】
乱数Ｒ１が正しく復号されなかった場合、携帯デバイス１００２の通信相手であるリーダライタ１０５１は、鍵Ｋｒおよび鍵Ｋｍｄを用いて上述したようにデータＤ２を生成していないと確認でき、このようなリーダライタ１０５１は、不正なリーダライタであると考えられるので、ステップＳ５０４において、制御部１１５５は、通信相手の認証が失敗したことを表すために認証フラグをＯＦＦに設定する。
【０２２６】
このようにして、携帯デバイス１００２によりリーダライタ１０５１が認証される。
【０２２７】
次に、図２７のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ２０６の認証用データ３生成処理の詳細について説明する。すなわち、ステップＳ６０１において、図２８を参照して後述するＤ３生成処理が実行される。
【０２２８】
ここで、図２８のフローチャートを参照して、図２７のステップＳ６０１のＤ３生成処理の詳細について説明する。
【０２２９】
ステップＳ６２１において、制御部１１５５は、乱数Ｒ３を発生（生成）する。ここで乱数Ｒ３は、例えば、乱数Ｒ１と同じビット長（例えば、６４ビット）のデータとして生成され、メモリ１１５４などに記憶される。
【０２３０】
ステップＳ６２２において、制御部１１５５は、乱数Ｒ３を鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２３１】
ステップＳ６２３において、制御部１１５５は、ステップＳ６２２の処理結果のデータを、データＤ３の上位６４ビットのデータであるデータＤ３ｕとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ３の上位６４ビットのデータであるデータＤ３ｕが生成されたことになる。
【０２３２】
ステップＳ６２４において、制御部１１５５は、データＤ３ｕと乱数Ｒ２の排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、乱数Ｒ２の第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ３ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２３３】
ステップＳ６２５において、制御部１１５５は、ステップＳ６２４の処理による演算結果（６４ビットのデータ）を、鍵Ｋｄで暗号化する。
【０２３４】
ステップＳ６２６において、制御部１１５５は、ステップＳ６２５の処理結果のデータを、データＤ３の下位６４ビットのデータであるデータＤ３ｗとしてメモリ１１５４などに保持しておく。これにより、データＤ３の下位６４ビットのデータであるデータＤ３ｗが生成されたことになる。
【０２３５】
ステップＳ６２７において、制御部１１５５は、ステップＳ６２３の処理により生成されたデータＤ３ｕと、ステップＳ６２６の処理により生成されたデータＤ３ｗから、１２８ビットのデータであるデータＤ３を、認証用データ３として生成する。
【０２３６】
なお、ここに示したものはデータＤ３の生成の一例であり、データＤ３の生成方法はこれに限られるものではない。データＤ３は、乱数Ｒ２とＲ３を鍵Ｋｄで暗号化して生成されるデータ（鍵ＫｄでデータＤ３を復号することにより乱数Ｒ２とＲ３が得られる）であれば別の方法で生成されるようにしてもよい。
【０２３７】
また、ここでは、鍵Kdのみを使用してデータＤ２を生成する例について説明したが、鍵Kd及び鍵Krを両方用いてデータＤ２を生成するようにしてもよい。これは、リーダライタ１０５１及び携帯デバイス１００２が既に双方の鍵（鍵Ｋｄと鍵Ｋｒ）を共有しているからであり、この方がよりセキュリティレベルを高めることができる。
【０２３８】
このようにして、認証用データ３としてデータＤ３が生成される。
【０２３９】
次に、図２９のフローチャートを参照して、図１５のステップＳ１０６の携帯デバイス検証処理の詳細について説明する。
【０２４０】
ステップＳ７０１において、制御部１２５５は、図３０を参照して後述するＤ３復号処理を実行する。これによりデータＤ３が復号され、乱数Ｒ２とＲ３が取得される。
【０２４１】
ここで、図３０のフローチャートを参照して、図２９のステップＳ７０１のＤ３復号処理の詳細について説明する。
【０２４２】
ステップＳ７２１において、制御部１２５５は、データＤ３を、上位６４ビットのデータＤ３ｕと下位６４ビットのデータＤ３ｗに分解する。
【０２４３】
ステップＳ７２２において、制御部１２５５は、データＤ３ｕを鍵Ｋｄで復号し、ステップＳ７２３において、ステップＳ７２２の処理結果のデータを乱数Ｒ３として取得する。
【０２４４】
ステップＳ７２４において、制御部１２５５は、データＤ３ｗを鍵Ｋｄで復号する。
【０２４５】
ステップＳ７２５において、制御部１２５５は、ステップＳ７２４の処理結果（復号結果）のデータと、データＤ３ｕの排他的論理和を演算する。ここで排他的論理和は、ステップＳ７２４の処理結果のデータの第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットと、データＤ３ｕ第１番目乃至第６４番目のそれぞれのビットとの排他的論理和とされ、演算結果として６４ビットのデータが得られることになる。
【０２４６】
ステップＳ７２６において、制御部１２５５は、ステップＳ７２５の処理による演算結果のデータを乱数Ｒ２として取得し、例えば、メモリ１２５４に記憶する。
【０２４７】
図２９に戻って、ステップＳ７０１の処理の後、ステップＳ７０２において制御部１２５５は、乱数Ｒ２は正しく復号されたか否かを判定する。すなわち、ステップＳ７２６（図３０）の処理により得られた乱数Ｒ２の値が、ステップＳ４６１（図２４）の処理で生成した乱数Ｒ２の値と等しいか否かが判定される。双方の値が等しければ、乱数Ｒ２は正しく復号されたと判定され、処理は、ステップＳ７０３に進む。
【０２４８】
乱数Ｒ２が正しく復号された場合、リーダライタ１０５１の通信相手である携帯デバイス１００２は、鍵Ｋｄおよび鍵Ｋｍｒを用いて上述したようにデータＤ３を生成しているものと確認でき、このような携帯デバイス１００２は、正当な携帯デバイスであると考えられるので、ステップＳ７０３において、制御部１２５５は、通信相手の認証が成功したことを表すために認証フラグをＯＮに設定する。
【０２４９】
一方、ステップＳ７０２において、乱数Ｒ２は正しく復号されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ７０４に進む。
【０２５０】
乱数Ｒ２が正しく復号されなかった場合、リーダライタ１０５１の通信相手である携帯デバイス１００２は、鍵Ｋｄおよび鍵Ｋｍｒを用いて上述したようにデータＤ３を生成していないと確認でき、このような携帯デバイス１００２は、不正な携帯デバイスであると考えられるので、ステップＳ７０４において、制御部１２５５は、通信相手の認証が失敗したことを表すために認証フラグをＯＦＦに設定する。
【０２５１】
このようにして、リーダライタ１０５１により携帯デバイス１００２が認証される。
【０２５２】
上述したように、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１との間で行われる相互認証は、比較的処理の負荷が軽い共通鍵暗号アルゴリズムを利用して行われるので、例えば、比較的処理の負荷が重い公開鍵暗号アルゴリズムを利用した相互認証の場合と比較して処理に要する時間を短縮することができるとともに、携帯デバイス１００２（またはリーダライタ１０５１）の構成を簡単かつ小型化することが可能となる。
【０２５３】
また、認証用データ１乃至認証用データ３は、暗号化されて送受信されるので、安全で確実な相互認証を行うことが可能となる。さらに、携帯デバイス１００２の固有のＩＤであるＩＤｄは、暗号化されて送信されるので（平文のまま送信されることはないので）ユーザ１００１の行動（行先）などを不正に知るなどの行為が抑止され、その結果ユーザのプライバシーを尊重したデータ通信システムを提供することが可能となる。
【０２５４】
以上においては、携帯デバイス１００２（またはリーダライタ１０５１）のメモリに、リーダライタ認証用鍵である鍵Ｋｍｒ（または携帯デバイス認証用鍵である鍵Ｋｍｄ）が１種類だけ記憶されるようにしたが、例えば、複数のサービス提供者がデータ通信システムを利用している場合、それらのサービス提供者に対応させて、複数の種類のリーダライタ認証用鍵である鍵Ｋｍｒ（または携帯デバイス認証用鍵である鍵Ｋｍｄ）が記憶されるようにすることも可能である。この場合、例えば、図１５のステップＳ１０１において、リクエストコマンドとともに、サービス提供者の種類を特定するコードなどを送信し、そのコードに対応して、相互認証において利用されるリーダライタ認証用鍵（または携帯デバイス認証用鍵）が特定されるようにすればよい。
【０２５５】
また、以上においては、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１とが、図２乃至図９を参照して上述して無線通信を行う場合の例について説明したが、携帯デバイス１００２とリーダライタ１０５１とが他の方式の通信を行う場合であっても本発明を適用することができる。
【０２５６】
さらに、以上においては、携帯デバイス１００２と、リーダライタ１０５１との間で行われる相互認証の例について説明したが、これとは異なる機器同士の相互認証においても本発明を適用することができる。
【０２５７】
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０２５８】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディアなどからなる記録媒体からインストールされる。
【０２５９】
なお、この記録媒体は、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディアにより構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROMや、記憶部に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
【０２６０】
本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６１】
【図１】従来の相互認証の例を説明する図である。
【図２】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【図３】理想状態における、図２の通信システムの等価回路の例を示す図である。
【図４】図３のモデルにおいて、受信負荷抵抗の両端に生じる電圧の実効値の計算結果の例を示す図である。
【図５】図２の通信システムの配置例を示す図である。
【図６】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る実際の利用例を示す図である。
【図７】本発明を適用した通信システムの一実施形態に係る他の利用例を示す図である。
【図８】通信処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図９】本発明を適用した通信システムの、さらに他の構成例を示す図である。
【図１０】本発明を適用したデータ通信システムの一実施形態に係る構成例を示す図である。
【図１１】図１０の携帯デバイスの内部構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１０のリーダライタの内部構成例を示すブロック図である。
【図１３】携帯デバイスのメモリに記憶される情報の例を示す図である。
【図１４】リーダライタのメモリに記憶される情報の例を示す図である。
【図１５】本発明の相互認証の例を説明するフローチャートである。
【図１６】信号電極上の複数の携帯デバイスと通信を行う場合の例を示す図である。
【図１７】リーダライタが携帯デバイスのＩＤを取得する際の処理の流れの例を説明するタイミングチャートである。
【図１８】認証用データ１生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図１９】Ｋｒ生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２０】Ｄ１生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２１】認証用データ２生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２２】Ｄ１復号処理の例を説明するフローチャートである。
【図２３】Ｋｄ生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２４】Ｄ２生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２５】リーダライタ検証処理の例を説明するフローチャートである。
【図２６】Ｄ２復号処理の例を説明するフローチャートである。
【図２７】認証用データ３生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２８】Ｄ３生成処理の例を説明するフローチャートである。
【図２９】携帯デバイス検証処理の例を説明するフローチャートである。
【図３０】Ｄ３復号処理の例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２６２】
１００ 通信システム， １１０ 送信装置， １１１ 送信信号電極， １１２ 送信基準電極， １１３ 送信部， １２０ 受信装置， １２１ 受信信号電極， １２２ 受信基準電極， １２３ 受信部， １３０ 通信媒体， ９６１および９６２ 送受信装置， １００１ ユーザ １００２ 携帯デバイス １０２１ 信号電極， １０２２ 基準電極， １０５１ リーダライタ， １１０１ 信号電極， １１０２ 基準電極， １１５４ メモリ， １１５５ 制御部， １２５４ メモリ， １２５５ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置であって、
前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信する認証用データ送信手段と、
前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、
前記認証用データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する認証手段と
を備える情報処理装置。
【請求項２】
前記認証手段により、前記情報管理装置が認証された場合、
前記認証用データ復号手段による復号の結果得られたデータと、乱数とを自分に固有の暗号鍵で暗号化することで生成した第３の認証用データを、前記情報管理装置に送信するデータ送信手段をさらに備える
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記第３の認証用データは、前記情報管理装置に受信されて前記情報管理装置による自分の認証に用いられる
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記情報管理装置の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されている
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記情報管理装置との通信は、
自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、
前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われる
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記通信媒体は、人体である
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、
前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成し、
乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信し、
前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、
前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する
ステップを含む情報処理方法。
【請求項８】
ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、
前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵の生成を制御し、
乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データの前記情報管理装置への送信を制御し、
前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データの自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、
前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置の認証を制御する
ステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１０】
ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置であって、
前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求する要求手段と、
前記要求手段による要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、
前記認証用データ復号手段により復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記認証用データ復号手段の復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信する認証用データ送信手段と、
前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて復号するデータ復号手段と、
前記データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する認証手段と
を備える情報処理装置。
【請求項１１】
前記第２の認証用データは、前記端末に受信されて前記端末による自分の認証に用いられる
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記第３の認証データは、前記端末により自分が認証された場合、前記端末から送信されて前記データ復号手段により受信される
請求項１１に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記端末の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されている
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記端末との通信は、
自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、
前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われる
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
前記通信媒体は人体である
請求項１４に記載の情報処理装置。
【請求項１６】
ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、
前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求し、
前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、
復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成し、
前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信し、
前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、生成された暗号鍵を用いて復号し、
前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する
ステップを含む情報処理方法。
【請求項１７】
ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理を実行させるプログラムであって、
前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信の要求を制御し、
前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データの、自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、
復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵の生成を制御し、
前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データの、前記端末への送信を制御し、
前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データの、生成された暗号鍵を用いての復号を制御し、
前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末の認証を制御する
ステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【請求項１】
ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置であって、
前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
乱数と自分のIDとを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信する認証用データ送信手段と、
前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、
前記認証用データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する認証手段と
を備える情報処理装置。
【請求項２】
前記認証手段により、前記情報管理装置が認証された場合、
前記認証用データ復号手段による復号の結果得られたデータと、乱数とを自分に固有の暗号鍵で暗号化することで生成した第３の認証用データを、前記情報管理装置に送信するデータ送信手段をさらに備える
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記第３の認証用データは、前記情報管理装置に受信されて前記情報管理装置による自分の認証に用いられる
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記情報管理装置の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されている
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記情報管理装置との通信は、
自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、
前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われる
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記通信媒体は、人体である
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、
前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵を生成し、
乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データを、前記情報管理装置に送信し、
前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データを自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、
前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置を認証する
ステップを含む情報処理方法。
【請求項８】
ユーザにより携帯され、情報管理装置との間で通信を行い、前記情報管理装置と相互に認証を行う情報処理装置に情報処理を実行させるプログラムであって、
前記情報管理装置から送信される前記情報管理装置のIDと、前記情報管理装置の認証用鍵とに基づいて前記情報管理装置に固有の暗号鍵の生成を制御し、
乱数と自分のIDとを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第１の認証用データの前記情報管理装置への送信を制御し、
前記情報管理装置が、前記第１の認証用データに基づいて生成して送信してきた第２の認証用データの自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、
前記復号の結果に基づいて、前記情報管理装置が正当であるか否かを判定することにより前記情報管理装置の認証を制御する
ステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１０】
ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置であって、
前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求する要求手段と、
前記要求手段による要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号する認証用データ復号手段と、
前記認証用データ復号手段により復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記認証用データ復号手段の復号の結果得られたデータと乱数とを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信する認証用データ送信手段と、
前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて復号するデータ復号手段と、
前記データ復号手段の復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する認証手段と
を備える情報処理装置。
【請求項１１】
前記第２の認証用データは、前記端末に受信されて前記端末による自分の認証に用いられる
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記第３の認証データは、前記端末により自分が認証された場合、前記端末から送信されて前記データ復号手段により受信される
請求項１１に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記端末の認証用鍵は、複数の情報管理装置に対して共通の認証用鍵として割り当てられ、予め記憶されている
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記端末との通信は、
自分に接続され、前記信号の出力値を判定するための基準点を得るための基準電極と、
前記基準電極よりも通信媒体に対して静電結合が強くなるように設けられ、通信媒体を介して伝送させる信号を送信または受信するための信号電極との間に生じた電位差に基づいて行われる
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
前記通信媒体は人体である
請求項１４に記載の情報処理装置。
【請求項１６】
ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理方法であって、
前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信を要求し、
前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データを、自分に固有の暗号鍵を用いて復号し、
復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵を生成し、
前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データを、前記端末に送信し、
前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データを、生成された暗号鍵を用いて復号し、
前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末を認証する
ステップを含む情報処理方法。
【請求項１７】
ユーザにより携帯される端末との間で通信を行い、前記端末と相互に認証を行う情報処理装置の情報処理を実行させるプログラムであって、
前記端末に対して、暗号化された前記端末のIDを含む第１の認証用データの送信の要求を制御し、
前記要求に対応して前記端末から送信されてきた前記第１の認証用データの、自分に固有の暗号鍵を用いての復号を制御し、
復号された前記端末のIDを、前記端末の認証用鍵により暗号化することで前記端末に固有の暗号鍵の生成を制御し、
前記復号の結果得られたデータと乱数とを、生成された暗号鍵により暗号化することで生成された第２の認証用データの、前記端末への送信を制御し、
前記端末が、前記第２の認証用データに基づいて生成して送信してきた第３の認証用データの、生成された暗号鍵を用いての復号を制御し、
前記復号の結果に基づいて、前記端末が正当であるか否かを判定することにより前記端末の認証を制御する
ステップを含むコンピュータが読み取り可能なプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００７−３６５０１（Ｐ２００７−３６５０１Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１５０６６（Ｐ２００５−２１５０６６）
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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