JP7461564B2 - セキュアエレメントとモバイルデバイスとのセキュアなエンドツーエンドペアリング - Google Patents

Description

本発明は、概してセキュアエレメント及びモバイルデバイスに係り、より具体的にはセキュアエレメントとモバイルデバイスとのセキュアペアリングに関する。

セキュアエレメント（ＳＥ）とは、一般的にはホストアプリケーションと、それらのホストアプリケーションと関連付けられた機密及び暗号データとを記憶するのに使用される耐タンパ性のある電子コンポーネントである。本明細書では、セキュアエレメントという用語は、アプリケーションと、アプリケーションに記憶されたデータとを保護するために耐タンパ機能を使用する埋込み集積回路と定義される。

セキュアエレメントは、非特許文献１に説明されている。

セキュアエレメントには様々なタイプがあるが、本明細書において特に興味深い１つの用途は、電子決済カード及び銀行カードにおける用途である。電子決済及び銀行カードは、例えば商品やサービスの購入のための金融取引を行う消費者によって使用されることがある。

したがって、セキュアエレメントは、決済及び金融サービスアプリケーション及びこれに関連する認証情報をホストすることがある。セキュアエレメントは、認証、デジタル署名、及びＰＩＮ管理などのサービスを提供する。

簡単にするために、以下ではセキュアエレメントを埋め込んだ、例えば決済又は金融サービスカードなどのカードを指すのにＳＥカードという用語を使用する。

セキュアエレメントは決済及び金融サービスカードに有用である一方、デスクトップボックス、車両、モノのインターネット（ＩｏＴ）デバイス、腕時計などの他の多くのデバイスにも見られる。

デジタル金融取引はユーザにとって非常に便利である。ただしセキュリティリスクが付きまとう。したがって、ＳＥカードにより提供される決済及びその他の金融サービスの不正使用のリスクを回避するセキュリティ機能を追加することは有益である。もちろんセキュアエレメントは、ＰＩＮ検証などの多くのセキュリティ機能を提供する。しかしながら、追加の認証要素を提供することは、ＳＥカードに関連するセキュリティを強化する。ＰＩＮ検証に基づく認証要素は、ＰＩＮ検証を実行する人物が何を知っているかを決定する。彼らはＰＩＮを知っているのか？第２の認証要素は彼らが何を持っているかに基づいている。

したがって、ＳＥエレメントが、ＳＥカードの所持者がＳＥカードにリンクされた別のデバイスを持っていることを確認することが望ましい。更に、かかるデバイスペアリングがセキュアであり、ＳＥカードの所有者によって承認された場合にのみ行われることが望ましい。特許文献１には、鍵交換が行われる近距離無線デバイスのペアリング方法が記載されている。

以上から、セキュアエレメントを第２のデバイスとペアリングする改善された方法が必要であることは明らかである。

米国特許出願公開第２０１１／００２８０９１号明細書

"GLOBALPLATFORM, Introduction to Secure Elements"，［online］，2018年，GlobalPlatform, Inc.，［令和2年7月8日検索］，インターネット ＜URL：https://globalplatform.org/wp-content/uploads/2018/05/Introduction-to-Secure-Element-15May2018.pdf＞

セキュアエレメントとスマートデバイスとの間に、近距離無線通信（ＮＦＣ）である場合がある第１のプロトコルに基づくリンクを介して、ブルートゥース（登録商標）ローエナジー（ＢＬＥ）である場合がある第２のプロトコルに基づくセキュアリンクが確立される。プロセスは、セキュアエレメントとスマートデバイスとの間に第１のプロトコルに基づくリンクを確立すること、これに応答して通信用暗号鍵をセキュアエレメントが生成し、状態を暗号鍵と関連付け、状態にある実施形態において候補状態と呼ばれる第１のレベルを割り当てることを含む。その後、暗号鍵と通信用暗号鍵の状態をカプセル化したメッセージを、第１のプロトコルに基づくリンクを介してセキュアエレメントからスマートデバイスに送信する。セキュアエレメント及びスマートデバイスは、第２のプロトコルを介してペアリングされることによって、第２のプロトコルリンクを確立する。セキュアエレメントは、通信用暗号鍵を使用して暗号化されたメッセージを第２のプロトコルリンクを介してスマートデバイスに送信する。

ある態様では、第２のプロトコルを介したペアリングを検出したことに応答して、通信用暗号鍵の状態をスマートデバイスが決定し、セキュアエレメントとスマートデバイスとのペアリング及び通信用暗号鍵の状態を示す情報メッセージを、例えばかかるメッセージをスマートフォンに表示したり音声メッセージを提供することによって、スマートデバイスでカード所有者に提供する。

ペアリングの後には、セキュアエレメントのカード所有者を認証すること、及びカード所有者をセキュアエレメントの正規のカード所有者であると確認したことに応答して、通信用暗号鍵の状態を第１のレベルから、ある実施形態において信頼できるとされる第２のレベルに上昇させることが続くことがある。

ある態様では、取引がセキュアエレメント及び店頭端末を使用して実行されたことに応答して、通信用暗号鍵の状態を決定し、通信用暗号鍵の状態が第２のレベルである場合に、取引詳細を第２のプロトコルリンクを介してスマートデバイスに送信し、そうでない場合は取引詳細をスマートデバイスに送信せず、取引詳細をスマートデバイスが受信したことに応答して、カード所有者の取引詳細をスマートデバイスのディスプレイに表示する。

別の態様では、取引がセキュアエレメント及び店頭端末を使用して実行されたことに応答して、通信用暗号鍵の状態を決定し、通信用暗号鍵の状態、取引明細、及びセキュリティポリシーから、取引を進めること、取引を止めること、スマートデバイスに承認要求メッセージを送信することにより取引の承認をカード所有者に要求することから選択されるアクションを取る。

ある態様では、セキュアエレメント及びスマートデバイスはそれぞれ、これらの各デバイスのプロセッサに上記のプロセスを実行するように指示する命令を含む。これらの命令は、有利にはセキュアエレメント及びスマートデバイスそれぞれのプログラムメモリに記憶されることがある。

店頭（ＰＯＳ）端末を介して決済取引を実行するために、カード所有者によりスマートフォンとともに使用されるセキュアエレメントを有するカードの図。 決済取引で使用される図１のエレメントの図。 図１及び２のセキュアエレメントカードのデバイスアーキテクチャの高レベルブロック図。 図１～３のセキュアエレメントカードのメモリに記憶されているプログラム及びデータのブロック図。 図１及び２のスマートフォンの高レベルアーキテクチャ図。 図１～４のセキュアエレメント上で動作する決済アプリケーションと対応する図５のスマートフォン上で動作するＰｈｏｎｅＴｏＳＥアプリとの間で確立されたＮＦＣチャネルを介した通信用暗号鍵のセキュアなプロビジョニングを示すタイミングシーケンス図。 カード所有者のユーザ認証、及び候補鍵から信頼できる鍵になる通信用暗号鍵の状態の昇格を示すタイミングシーケンス図。

以下の詳細な説明において、例示により、本発明が実施され得る具体的な実施形態を示す添付図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように十分詳細に記載されている。異なっていたとしても、本発明の様々な実施形態が必ずしも互いに排他的でないことは理解されるべきである。例えば、一実施形態と関連して本明細書に記載される特定の特徴、構造、又は特性は、本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施形態において実現されることがある。加えて、開示される各実施形態の範囲内の個別要素の位置又は配置が、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく変更され得ることは理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で受け取られるべきではなく、本発明の範囲は、請求項が権利を得ることができる全範囲の同等物とともに、適切に解釈される添付の請求項によってのみ定義される。図面において、類似の番号はいくつかの図を通して同じか又は同様の機能を指す。

以下の記載は、集積回路チップのプロセッサにより実行される様々な方法についての言及を含む。この分野において一般的であるように、本明細書にはこれらの方法又は方法ステップがソフトウェア命令又はソフトウェアモジュールによって実行されることを示す表現が存在することがある。当業者が知っているように、かかる記述は、実際には方法、ソフトウェア命令、及びソフトウェアモジュールをプロセッサが実行することを意味すると理解すべきである。

本明細書に記載の技術は、デバイスのセキュアペアリング、具体的にはＳＥカードに埋め込まれたセキュアエレメントと、モバイルデバイス、例えばスマートフォンとのセキュアペアリングを提供する。

図１は、店頭（ＰＯＳ）端末１０５を介して決済取引を実行するために、カード所有者１００によりスマートフォン１０３とともに使用されるＳＥカード１０１の図である。ＳＥカード１０１はセキュアエレメント１０７を含む。ＳＥカード１０１及びスマートフォン１０３は同じカード所有者１００のものであり、以下でより詳細に考察されるように、ＳＥカード１０１を使用して実行される取引を保護したり、実行された取引に関する情報をカード所有者１００に提供したりするのに使用される。

セキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間に第１の短距離通信チャネル１０８が確立されることがある。

その後、セキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間に第２の短距離通信チャネル１０９が確立されることがある。第２の通信チャネル１０９は、ＳＥカード１０１を使用して実行される取引を保護するための多くのオプションを提供する。例えばスマートフォン１０３の存在は、一定の取引を実行するのに必要とされることがある。これは盗まれたＳＥカード１０１で実行される不正取引をなくす。カード１０１が盗まれたり、紛失後に見つかった場合に、対応するスマートフォン１０３が短距離通信チャネル１０９の範囲内にない場合は、第２の通信チャネル１０９は確立されない可能性がある。代替的に、スマートフォン１０３は、取引情報をユーザ１００に提供するのに使用されることがある。

第１の短距離通信チャネル１０８は、第２の短距離通信チャネル１０９を介したセキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間の通信が暗号化され得るように、通信用暗号鍵をセキュアエレメント１０７からスマートフォン１０３に送信するのに使用されることがある。

一実施形態では、ＳＥカード１０１は、２つの通信プロトコルに従ってスマートフォン１０３と通信するように装備されている。一実施形態では、これらは近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコル及びブルートゥース（登録商標）ローエナジー（ＢＬＥ）プロトコルである。ただし、本明細書に記載の技術は、ＷｉＦｉ及びＺｉｇｂｅｅを含む多数の通信プロトコルのいずれにも適用される。

本明細書で考察される用途にとって魅力的なものにするＮＦＣ及びＢＬＥの特徴は、非常に短い距離で動作することである。ＮＦＣの場合、通信は４ｃｍに限定され、カード所有者が通信デバイスに互いに触れる「ＮＦＣタップ」操作によって起動される。ＢＬＥの場合、理論上の最大距離は約１００メートルであるが、実際にはこれよりもかなり短い距離（１０～２０メートル）が予想される可能性がある。ＢＬＥはまた、物理的障壁に非常に敏感である。したがって、ＢＬＥを介してセキュアエレメントとスマートフォンとの間に確立される通信チャネルは、２つのデバイスの物理的近接性が保証されている。

図２は、ＳＥカード１０１を使用して実行される決済取引で使用される図１のエレメントの図である。ＳＥカード１０１は、ＢＬＥ通信チャネル１０９を介した通信のためにスマートフォン１０３とペアリングされている。

取引を実行するために、カード所有者は、端末及びセキュアエレメントが接触パッド２０３を介して、例えば接触式スマートカード通信規格ＩＳＯ７８１６を使用して通信を行い得るＰＯＳ端末１０５にカード１０１を挿入する。ＳＥカード１０１とＰＯＳ端末１０５との間の通信は、他の通信手段、例えばＩＳＯ規格１４４４３下の無線通信又はＮＦＣを使用することがある。

ある実施形態では、セキュアエレメント１０７からスマートフォン１０３へのＢＬＥチャネルは、情報をカード所有者に提供するために使用される。例えば、取引がまさに行われようとしているとき、カード所有者のスマートフォン１０３にカード所有者が取引詳細を知ることができる情報メッセージが送信される。取引詳細は、記録管理のためにスマートフォン１０３に保存されることもある。

代替的な実施形態では、スマートフォン１０３は、取引がカード所有者が意図したものとなることを保証するように追加のセキュリティを提供するのに使用される。

取引詳細は、ＢＬＥチャネル１０９を介してＳＥカード１０１からスマートフォン１０３に伝達されることがあり、これらの取引詳細は、カード所有者が確認するために表示される（２０５）ことがある。他の実施形態では、カード所有者は他の方法でスマートフォン１０３によって通知される。例えば、スマートフォン１０３は、カード所有者に取引詳細を通知するためにカード所有者に音声メッセージを提供することがある。

取引セキュリティプロトコルが、スマートフォン１０３を含むか又は含まない多くの様々なオプションを可能にすることがある；
・全ての取引を許可し、スマートフォン１０３に関する情報をＢＬＥリンクを介して提供する
・例えば１０．００米ドル又は１０．００ユーロより少ない少額取引は、スマートフォンとの通信を必要としない
・例えば１０．００（米ドル又はユーロ）～１００．００（米ドル又はユーロ）の中型取引は、スマートフォンが到達可能である、すなわち使用されているプロトコルの範囲内にあることをＳＥカード１０１が確認することを要する
・例えば１００．００（米ドル又はユーロ）を超える大型取引は、カード所有者がスマートフォン１０３で確認しなければならない。

金融取引の実行中のスマートフォン１０３とスマートエレメント１０１との併用は、２つをペアリングすることを要する。

スマートフォン１０３とセキュアエレメント１０１との間の通信はセキュアでなければならない。したがって、スマートフォン１０３及びセキュアエレメント１０１は、２つの間で伝達されるメッセージを暗号化するための信頼できる通信用暗号鍵を確立するために、以下に記載のペアリングプロセスに関与する。

図３は、セキュアエレメント１０７を含むＳＥカード１０１のデバイスアーキテクチャの高レベルブロック図である。セキュアエレメント１０７は、バス３０２を介してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０３、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）３０４、及び不揮発性メモリ（ＮＶＭ）３０５に接続されたプロセッサ３０１を備えることがある。セキュアエレメント１０７は、プロセッサ３０１を、セキュアエレメント１０７がＰＯＳ端末１０５に接続され得る接触パッド２０３に、ここでも通常はバス３０２を介して接続するための入出力インターフェイス３０７を更に備える。代替的に（又は付加的に）ＳＥカード１０１は、ＳＥカード１０１が無線プロトコル、例えばＩＳＯ１４４４３を介して入出力インターフェイス３０７によってＰＯＳ端末１０５に無線で接続し得るアンテナ３１１を含む。

ＳＥカード１０１は、ＢＬＥ通信プロトコル及びＮＦＣ通信プロトコルをそれぞれ使用して通信するための通信インターフェイス３１３及び３０９を更に含む。

ＲＯＭ３０４及び／又はＮＶＭ３０５は、図４に示すように、プロセッサ３０１が実行可能なプログラムを記憶するためのプログラムメモリ４０１を含むことがある。図４にはコンピュータプログラム４０１が全てＲＯＭ３０４又はＮＶＭ３０５の同じ場所に位置することが示されているが、実際には、プログラムが複数のメモリに分散され、一時的にはＲＡＭ３０３にインストールされることもあるためにこのような制約はない。更に、ＳＥカード１０１は複数のＲＯＭ又はＮＶＭを備えることがある。

プログラムメモリ４０１は、仮想マシン４０９、並びにそれぞれＮＦＣインターフェイス３０９、ＢＬＥインターフェイス３１３を介して通信を行うためのＮＦＣ用ドライバ４１１及びＢＬＥ用ドライバ４１３を含み得るカードシステムプログラム４０７を含む。カードシステム４０７は、ＩＳＯ７８１６プロトコルを介して通信を行うためのドライバ４１５を含むこともある。

プログラム４０１は、ユーザ１００が決済を実行する決済アプリケーション４０３も含む。決済アプリケーション４０３は、ＰＯＳ端末１０５を介して商業サービスプロバイダと対話する。決済アプリケーション４０３は、ペアリングされたスマートフォン１０３と通信するためのモジュール４０５を含む。したがって、例えば決済アプリケーション４０３がＰＯＳ端末１０５を介した購入を試み、スマートフォン１０３のアクションをトリガするとき、ＳＥ－ｔｏ－ｐｈｏｎｅモジュールは、ＢＬＥインターフェイス３１３を介して適切なメッセージをスマートフォンに送信する。

以下でより詳細に考察するように、決済アプリケーション４０３は、１つ以上の通信用暗号鍵４１７を生成し、それらの鍵を不揮発性メモリ３０５に記憶する。

図５は、スマートフォン１０３の高レベルアーキテクチャ図である。スマートフォン１０３は、プロセッサ５０１と、メモリ５０５と、ＮＦＣ及びＢＬＥインターフェイス５０７及び５０９とを含む。メモリ５０５は、セキュアエレメント１０７の決済アプリケーション４０３のＳＥ－ｔｏ－ｐｈｏｎｅモジュール４０５上の対応するＳＥ－ｔｏ－ｐｈｏｎｅアプリケーションと通信するためのｐｈｏｎｅ－ｔｏ－ＳＥアプリケーション５０３を含むプログラム５１１を含む。

プログラムメモリ５１１は、それぞれＮＦＣ及びＢＬＥプロトコルによってＮＦＣ及びＢＬＥインターフェイス５０７及び５０９を介して通信を行うためのドライバ５１３及び５１５も含む。

不揮発性メモリ５０５は、ＳＥカード１０１に記憶されている通信用暗号鍵（通信用暗号鍵４１７）に対応する通信用暗号鍵５１７を記憶するために使用されることもある。

図６は、セキュアエレメント１０７上で動作する決済アプリケーション４０３と対応するスマートフォン１０３上で動作するＰｈｏｎｅ－Ｔｏ－ＳＥアプリ５０３との間で確立されたＮＦＣチャネルを介した通信用暗号鍵４１７／５１７のセキュアなプロビジョニングを示すタイミングシーケンス図である。ＮＦＣチャネルを介して転送される通信用暗号鍵は、セキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間で送信されるメッセージを暗号化することによって、２つの間にＢＬＥチャネルを確立するためにスマートフォン１０３がセキュアエレメント１０７とペアリングされるときの後続のＢＬＥ通信を保護するのに使用される。高度暗号化標準（ＡＥＳ）及びＲＳＡ並びにこれらの変形例を含むがこれらに限定されない、様々な暗号化標準のいずれかが使用されることがある。説明を簡単にするために、本明細書の記載は対称暗号化、例えばＡＥＳに対応する。ただし、本技術は非対称暗号化、例えばＲＳＡにも適用される。

カード所有者１００は、ＳＥカード１０１でスマートフォン１０３を「タップする」（ステップ６０１）。ＮＦＣは４ｃｍ未満の範囲で動作する。したがって、タップがＳＥカード１０１及びスマートフォン１０３をこの範囲内に置く。タップはセキュアエレメント１０７からスマートフォン１０３へのＮＦＣチャネル６０３を確立する。ソフトウェア層において、このチャネルは、そのための命令（ここではＳＥ－Ｔｏ－Ｐｈｏｎｅモジュール４０５と呼ばれる）を含む決済アプリ４０３と、対応するアプリケーション、スマートフォン１０３上で動作するＰｈｏｎｅ－Ｔｏ－ＳＥアプリ５０３との間の通信を可能にする。

ＮＦＣチャネル６０３は、スマートフォン１０３がＮＦＣデータ交換フォーマット（ＮＤＥＦ）タグを読み込むことを可能にする、セキュアエレメント１０７からスマートフォン１０３への一方向チャネルである場合がある。ＮＤＥＦタグは、セキュアエレメント１０７から通信用暗号鍵をカプセル化する。

スマートフォン１０３は、通信用暗号鍵をカプセル化したＮＤＥＦタグを読み込む（ステップ６０５）。

スマートフォン１０３がＮＤＥＦタグをセキュアエレメント１０７から読む込むたびに、セキュアエレメント１０７は新しい通信用暗号鍵を提供する。通信用暗号鍵は、セキュアエレメント１０７に記憶されているマスター鍵から生成されることがあるか又は乱数である場合がある。

スマートフォン１０３は、最新のタップ操作からの通信用暗号鍵を候補鍵として永続メモリ、例えばＮＶＭ５０５に記憶する（ステップ６０７）。候補鍵とは、スマートフォン１０３がセキュアエレメント１０７から受け取った通信用暗号鍵であって、カード所有者を検証することによる確認が行われていないものである。カード所有者が検証されると、通信用暗号鍵は信頼できる鍵に昇格される。

ある実施形態では、通信用暗号鍵が候補鍵に過ぎない場合、ＢＬＥリンクは、リンクそのものに関する情報、すなわちセキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間でペアリングが行われた旨、及び通信用暗号鍵４１７／５１７が候補鍵である旨の情報を送信するためにのみ使用される。この実施形態では、Ｐｈｏｎｅ Ｔｏ ＳＥアプリケーション５０３は、カード所有者に通信用暗号鍵５１７が候補鍵であることを通知し、スマートフォン１０３のＳＥカード１０１と関連した全ての機能を実現するために、カード所有者認証が実行されなければならない。

かかる実施形態では、通信用暗号鍵５１７が信頼できる鍵に昇格された場合、ＢＬＥリンクは、正しいカード所有者だけがひそかに知っているべきである取引詳細などの個人情報を送信するのに使用されることがある。

セキュアエレメント１０７は、ＮＦＣタップイベントに応答して生成される最新の通信用暗号鍵を記憶するか、又は（セキュアエレメント１０７を含む）ＳＥカード１０１がスマートフォン１０３に複数回タップされる場合の一連の通信用暗号鍵を記憶することがある（ステップ６０９）。ＮＦＣリンクがセキュアエレメント１０７からスマートフォン１０３への一方向リンクであり得るため、一連の生成された通信用暗号鍵の鍵のうちのどの鍵がスマートフォン１０３に記憶されているかはセキュアエレメント１０７に知られていない可能性がある。したがって、セキュアエレメント１０７は、セキュアエレメント１０７に記憶されている各候補鍵に対応する暗号化されたメッセージを送信する。スマートフォン１０３がそれらのメッセージの１つを、記憶されている通信用暗号鍵を使用して復号し、これに対する正しい応答を生成することができる場合、セキュアエレメント１０７は、かかる応答から記憶されているもののうちどの通信用暗号鍵をスマートフォン１０３との通信に使用すべきかを推測することができる。最もセキュアなアプローチは最新の鍵のみを記憶することである。ただし、これによってＢＬＥリンク上でのペアリングが失敗することがある。

候補鍵である通信用暗号鍵が、セキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間のＢＬＥリンク通信を、リンク上で送信されたメッセージを鍵を使用して暗号化することによって保護するのに使用される。ただし、カード所有者が検証されるまで、候補鍵である通信用暗号鍵は信頼できるものとして扱われず、セキュアエレメント１０７は、カード所有者が検証され、通信用暗号鍵が信頼できるものに昇格されるまでどのアクションが取られ得るかを制限することがある。

カード所有者１００の検証前は、スマートフォン１０３により記憶されている通信用暗号鍵５１７及びセキュアエレメント１０７により記憶されている通信用暗号鍵４１７は、信頼できない候補鍵と見なされる。

その後、セキュアエレメント１０７及びスマートフォン１０３は、２つの間にＢＬＥリンクを生成するためにペアリングされる（ステップ６１１）。

各ペアリングの後、スマートフォン１０３のＰｈｏｎｅ－Ｔｏ－ＳＥアプリ５０３は、スマートフォン１０３が記憶した通信用暗号鍵５１７の状態（候補又は信頼できる）をチェックし、情報メッセージをスマートフォンに表示することがある（ステップ６１２）。メッセージは、スマートフォン１０３がＳＥカード１０１とペアリングされ、カードを特定する旨、例えば「アカウント番号の末尾が『ＸＹＺＷ』のあなたのＢＮＰユーロカードがこのスマートフォンとペアリングされました」である場合がある。通信用暗号鍵の状態も表示されることがある。カード所有者が検証される前は、通信用暗号鍵の状態は候補鍵である。したがって、検証前に表示されるメッセージは、「カードとのリンクに信頼できない鍵が使用されています」となる。

一使用例では、上記のステップはオフライン設定で、例えばカード所有者の自宅又はオフィスで実行されることがある。カード所有者の検証を含むその後のステップは、ベンダーの設置場所にあるＰＯＳ端末で、又はカード所有者の所にあるカードリーダを使用してオフラインで実行されることがある。

現時点で生じ得る使用パターンには多くの様々なものが存在する。例えば、カード所有者のユーザ認証、及び候補鍵から信頼できる鍵になる通信用暗号鍵の状態の昇格を示すタイミングシーケンス図である図７に示すように、カード所有者１００はベンダーサイトにおいて買い物をしようとすることがある。例えばカード所有者１００はＳＥカードを提示し、接触接続を行うためにＳＥカード１０１をＰＯＳ端末１０５に挿入するか、又はＰＯＳ端末１０５との非接触リンクを作成するためにＳＥカード１０１をＰＯＳ端末１０５の近くに置く（ステップ７１３）。本明細書ではＳＥカード１０１とＰＯＳ端末１０５との接触接続及び非接触リンクの両方を指すのに接続（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）が使用される。

ＳＥカード１０１が提示されたことに応答して、ＰＯＳ端末１０５はＳＥカード１０１への通信チャネルを生成する（ステップ７１５）。ある実施形態では、この通信チャネルはＩＳＯ７８１６に記載のＡＰＤＵを送信するためのチャネルである。アクティブなＢＬＥリンクがない場合、ＳＥカード１０１は新しいペアリング操作を試み（ステップ７１７）、リンクが確立されると、通信用暗号鍵５１７の状態を含む新しい状態メッセージがスマートフォン１０３に表示されることになる（ステップ７１９）。

ＳＥカード１０１は、スマートフォン１０３に接続されていることに応答して、以前に確立されたＢＬＥリンクを介して１つ以上の暗号化されたメッセージをスマートフォン１０３に送信する（ステップ７２１）。セキュアエレメント１０７が複数の候補鍵を記憶する場合、セキュアエレメント１０７は、かかる候補鍵のそれぞれを使用して暗号化されたメッセージを送信する。メッセージは、スマートフォン１０３がそれによってスマートフォンを正しいスマートフォンであると検証する正しい通信用暗号鍵を記憶したことを確認するためのチャレンジ－レスポンステストである場合がある。

スマートフォン１０３はメッセージに応答する（ステップ７２３）。

通信用暗号鍵が信頼できる場合（ステップ７２５）、取引は始まり、情報メッセージがＰｈｏｎｅ－Ｔｏ－ＳＥアプリ５０３によってスマートフォン１０３に表示されることがある。

通信用暗号鍵が信頼できるものでない場合（ステップ７２５）、セキュアエレメント１０７は、例えばカード所有者にＰＩＮの入力を要求することによって、カード所有者１００を検証しようとする。したがって、セキュアエレメント１０７は、ＰＯＳ端末１０５にカード所有者１００からＰＩＮを取得するように要求するメッセージをＰＯＳインターフェイス４１５を介してＰＯＳ端末に送信する（ステップ７２７）。

ＰＯＳ端末のディスプレイに、カード所有者１００にＰＩＮを入力するように命じるメッセージが表示される（ステップ７２９）。そしてユーザはＰＩＮを入力し（ステップ７３１）、ＰＯＳ端末１０５はこれをセキュアエレメント１０７に送信する（ステップ７３３）。

セキュアエレメント１０１はＰＩＮを検証し（ステップ７３５）、ＰＩＮが確認された場合、セキュアエレメント１０１は通信用暗号鍵４１７の状態を候補から信頼できるものに変更し（ステップ７３７）、状態変更をスマートフォン１０３のＰｈｏｎｅ－Ｔｏ－ＳＥアプリ５０３にＢＬＥリンクを介して伝達する（ステップ７３９）。スマートフォン１０３は、通信用暗号鍵５１７の状態変更をカード所有者１００に表示する（ステップ７４１）。鍵が信頼できるものとされた後、ＢＬＥチャネル上の通信はセキュアであると見なされ、個人的なメッセージをカード所有者に表示するなどの、Ｐｈｏｎｅ－Ｔｏ－ＳＥアプリケーション５０３の全機能が利用可能になる。

図７は、カード所有者の検証が決済取引と同時に行われることを示しているが、代替的な実施形態では、カード所有者１００の検証は、ＳＥカード１０１をＰＯＳ端末１０５に提示するのに先立って行われる。例えばＩＳＯ７８１６又はＩＳＯ１４４４３のもとで通信可能なカードリーダを有するカード所有者は、カード所有者検証手続きを、例えば自宅又はカード所有者のオフィスにある上記カードリーダを使用して行うことがある。

使用例：ＳＥカードの第２のスマートフォンへの許可されていない再ペアリング
セキュアエレメント１０７とスマートフォン１０３との間で正規のペアリングが行われているシナリオを検討する。正規のカード所有者１００は、ＳＥカード１０１を店員に与えることによってＳＥカード１０１の一時的な管理を他人に委ねる。その人がＳＥカード１０１を別のスマートフォン１０３’にペアリングすることを試みる場合、ＢＬＥリンクを介してＳＥカード１０１から元のスマートフォン１０３にメッセージが送信される。このときカード所有者１００は、第２のスマートフォン１０３’とのペアリングの試みを拒絶することがある。

使用例：ＳＥカードの第２のスマートフォンへの許可された再ペアリング
一方、カード所有者１００が新しいスマートフォン１０３’’を入手した場合、カード所有者１００は、図６に示され、これと関連して考察されたシーケンスを繰り返すことによって新しいペアリングを許可することができる。

代替的な実施形態では、カード所有者の検証は他のメカニズムを使用してカード所有者を検証する。例として指紋、虹彩スキャン、及び声紋などの生体認証が挙げられる。

上記の記載から、スマートフォンをセキュアエレメントにペアリングするための効率的かつセキュアなメカニズムが提供されることが明らかになる。

本発明の具体的な実施形態を説明及び図示してきたが、本発明はそのように説明及び図示した部品の具体的な形態又は配置に限定されるべきではない。本発明は請求項によってのみ限定される。

Claims (15)

1. 第１のプロトコルに基づくリンクを介して、セキュアエレメント（１０７）と、複数の機能を提供するように構成された第１のアプリケーション（５０３）を備えたスマートデバイス（１０３）との間に第２のプロトコルに基づくセキュアリンクを確立する方法であって、
   前記セキュアエレメント（１０７）と前記スマートデバイス（１０３）との間に前記第１のプロトコルに基づくリンク（１０８）を確立すること、
   前記第１のプロトコルに基づくリンク（１０８）の前記確立に応答して、前記セキュアエレメント（１０７）が通信用暗号鍵を生成し、状態を前記通信用暗号鍵と関連付け、前記状態に第１のレベルを割り当てること、
   前記通信用暗号鍵と、前記通信用暗号鍵の前記状態であって、前記第１のレベルが割り当てられた場合にのみ、前記複数の機能の全ての機能よりも少ない機能が前記第１のアプリケーション（５０３）に利用可能になる前記状態とをカプセル化したメッセージを、前記第１のプロトコルに基づく前記リンク（１０８）を介して前記セキュアエレメント（１０７）から前記スマートデバイス（１０３）に送信すること、
   第２のプロトコルリンク（１０９）を介して前記セキュアエレメント（１０７）と前記スマートデバイス（１０３）とをペアリングすることによって、前記第２のプロトコルリンク（１０９）を確立すること、
   前記通信用暗号鍵を使用して暗号化されたメッセージを、前記第２のプロトコルリンク（１０９）を介して前記セキュアエレメント（１０７）から前記スマートデバイス（１０３）に送信すること、
   前記セキュアエレメント（１０７）のカード所有者（１００）の認証ステップを、前記セキュアエレメント（１０７）にリンクされた物理的デバイスを介して前記カード所有者（１００）により提供された個人識別データをチェックすることによって前記セキュアエレメント（１０７）が行うこと、
   前記認証ステップに応答して、前記カード所有者（１００）を前記セキュアエレメント（１０７）に許可されているカード所有者（１００）として検証し、前記通信用暗号鍵の前記状態を前記第１のレベルから、前記状態に割り当てられた場合にのみ前記複数の機能の全ての機能が前記第１のアプリケーション（５０３）に利用可能になる第２のレベルに上昇させることを含む方法。
2. 前記第１のプロトコルが近距離無線通信（ＮＦＣ）であり、前記第１のプロトコルに基づく前記リンク（１０８）の前記確立が、ＮＦＣタップ操作に応答して行われる、請求項１の方法。
3. 前記第２のプロトコルがブルートゥース（登録商標）ローエナジーである、請求項１の方法。
4. 前記第２のプロトコルを介したペアリングを検出したことに応答して、前記通信用暗号鍵の前記状態を前記スマートデバイス（１０３）が決定し、前記セキュアエレメント（１０７）と前記スマートデバイス（１０３）との前記ペアリング及び前記通信用暗号鍵の前記状態を示す情報メッセージを前記スマートデバイス（１０３）が提供することによって前記カード所有者（１００）に通知することを更に含む、請求項１の方法。
5. 前記セキュアエレメント（１０７）と前記スマートデバイス（１０３）との前記ペアリング及び前記通信用暗号鍵の状態を前記カード所有者（１００）に通知することが、前記情報メッセージを前記スマートデバイス（１０３）に表示することを含む、請求項４の方法。
6. 前記セキュアエレメント（１０７）と前記スマートデバイス（１０３）との前記ペアリング及び前記通信用暗号鍵の状態を前記カード所有者（１００）に通知することが、前記スマートデバイス（１０３）が前記カード所有者（１００）に音声メッセージを提供することを含む、請求項４の方法。
7. 前記セキュアエレメント（１０７）及び店頭端末（１０５）を使用して取引が実行されたことに応答して、前記通信用暗号鍵の前記状態を決定し、前記通信用暗号鍵の前記状態が前記第２のレベルである場合に、前記第２のプロトコルリンク（１０９）を介して取引詳細を前記スマートデバイス（１０３）に送信し、そうでない場合に前記スマートデバイス（１０３）に取引詳細を送信しないこと、及び
   前記スマートデバイス（１０３）が前記取引詳細を受信したことに応答して、前記スマートデバイス（１０３）が前記取引詳細を前記カード所有者（１００）に提供することによって、前記カード所有者（１００）に前記取引詳細を通知することを更に含む、請求項１の方法。
8. 前記カード所有者（１００）に前記取引詳細を通知することが、前記取引詳細を含む前記メッセージを前記スマートデバイス（１０３）に表示することを含む、請求項７の方法。
9. 前記カード所有者（１００）に前記取引詳細を通知することが、前記スマートデバイス（１０３）が前記カード所有者（１００）に音声メッセージを提供することを含む、請求項７の方法。
10. 前記セキュアエレメント（１０７）及び店頭端末（１０５）を使用して取引が実行されたことに応答して、前記通信用暗号鍵の前記状態を決定し、前記通信用暗号鍵の前記状態、取引明細、及びセキュリティポリシーから、前記取引を進めること、前記取引を止めること、前記スマートデバイス（１０３）に承認要求メッセージを送信することによって前記取引の承認を前記カード所有者（１００）に要求することから選択されるアクションを取ることを更に含む、請求項１の方法。
11. プロセッサ（３０１）と、前記プロセッサ（３０１）により実行可能な命令を記憶するプログラムメモリとを有するセキュアエレメント（１０７）であって、前記プロセッサ（３０１）に
    複数の機能を提供するように構成された第１のアプリケーション（５０３）を備えるスマートデバイス（１０３）との第１の通信リンク（１０８）を確立すること、
    前記スマートデバイス（１０３）との第２の通信リンク（１０９）を確立すること、
    第１のプロトコルに基づく前記第１の通信リンク（１０８）の前記確立に応答して、通信用暗号鍵（５１７）を生成し、状態を前記通信用暗号鍵（５１７）と関連付け、前記状態に第１のレベルを割り当てること、
    前記第１のレベルが前記状態に割り当てられた場合にのみ、前記第１のアプリケーション（５０３）が前記複数の機能の全ての機能よりも少ない機能を提供することを許可する前記通信用暗号鍵（５１７）と、前記通信用暗号鍵（５１７）の前記状態とをカプセル化したメッセージを、前記第１の通信リンク（１０８）を介して前記スマートデバイス（１０３）に送信すること、
    前記通信用暗号鍵（５１７）を使用して暗号化されたメッセージを、前記第２の通信リンク（１０９）を介して前記スマートデバイス（１０３）に送信すること、
    前記セキュアエレメント（１０７）のカード所有者（１００）のユーザ認証を、前記セキュアエレメント（１０７）にリンクされた物理的デバイスを介して前記カード所有者（１００）により提供された個人識別データをチェックすることにより実行すること、
    前記セキュアエレメント（１０７）の前記カード所有者（１００）の検証の成功に応答して、前記通信用暗号鍵（５１７）の前記状態を前記第１のレベルから、前記状態に割り当てられた場合にのみ前記複数の機能の全ての機能が前記第１のアプリケーション（５０３）に利用可能になる第２のレベルに上昇させ、変更した状態を前記スマートデバイス（１０３）に送信すること、を行わせる命令を含むセキュアエレメント（１０７）。
12. 前記第１のプロトコルが近距離無線通信（ＮＦＣ）であり、前記第１のプロトコルに基づく前記通信リンク（１０８）の前記確立がＮＦＣタップ操作に応答して行われる、請求項１１のセキュアエレメント（１０７）。
13. 前記命令が、前記プロセッサ（３０１）に
    前記セキュアエレメント（１０７）及び店頭端末（１０５）を使用して取引が実行されたことに応答して、前記通信用暗号鍵（５１７）の前記状態を決定し、前記通信用暗号鍵（５１７）の前記状態が前記第２のレベルである場合に、前記第２の通信リンク（１０９）を介して取引詳細を前記スマートデバイス（１０３）に送信し、そうでない場合に前記スマートデバイス（１０３）に取引詳細を送信しないことを行わせる命令を更に含む、請求項１１のセキュアエレメント（１０７）。
14. 前記命令が、前記プロセッサ（５０１）に
    前記セキュアエレメント（１０７）及び店頭端末（１０５）を使用して取引が実行されたことに応答して、前記通信用暗号鍵（５１７）の前記状態を決定し、前記通信用暗号鍵（５１７）の前記状態、取引明細、及びセキュリティポリシーから、前記取引を進めること、前記取引を止めること、前記スマートデバイス（１０３）に承認要求メッセージを送信することによって前記取引の承認を前記カード所有者（１００）に要求することから選択されるアクションを取ることを行わせる命令を更に含む、請求項１１のセキュアエレメント（１０７）。
15. 請求項１１のセキュアエレメント（１０７）とスマートデバイス（１０３）とを備えたシステムであって、前記スマートデバイス（１０３）がスマートフォンであるシステム。

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