专利汇可以提供Electronic cash system/method for payment to plural receivers专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To make payable electronic cash to plural receivers with one payment action. SOLUTION: A payment machine 31 sends a payment amount (x) equal to the total sum of plural reception amounts x1 and x2, electronic cash C for the payment amount and a license L are sent to a representative reception machine 13. The payment amount (x) and electronic cash C are sent to the other reception machine 15 from the reception machine 13. The respective reception machines 13 and 15 recognize that a numerical relation between the total value of the payment amount (x) and the reception amount of the other reception machine, and self-reception amounts is correct and they generate challenge elements F11, F21, F12 and F22 showing the just reception authority of the self-reception amounts. The representative reception machine 13 collect the challenge elements F11, F21, F12 and F22 of all the reception machines, adds a hash function to them, generates the challenge F of prescribed data length and sends it to the payment machine 11. The representative machine 11 generates an electronic signature S for the challenge F and returns it to the reception machine 13. The respective reception machines 13 and 15 verify the electronic signature S and receive electronic cash for the self-reception amounts when the signature is correct.,下面是Electronic cash system/method for payment to plural receivers专利的具体信息内容。
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子現金で支払を行う電子現金方式に関し、特に、複数の受領者へ支払うための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子現金方式として、例えば、森畠、赤鹿、、菅沼、高橋「階層型電子現金方式」電子情報通信学会、情報とセキュリティシンポジウム、199
8年、に記載されたものが知られている。 図1は、この従来の電子現金方式の支払プロトコルを示す。
【0003】支払者と受領者間で支払金額xの合意が成立した後、まず、支払者側のマシン1(以下、単に「支払マシン」という)が、支払い金額x分の電子現金C
と、支払者の公開鍵に電子現金発行機関の秘密鍵の電子署名が付加されたライセンスLと、支払金額xとを、受領者側のマシン3(以下、単に「受領マシン」という)
に送付する(ステップS1)。 受領マシン3は、受領した支払金額xと電子現金Cとをチェックした後、受領者の利用者番号IdUと適当な乱数とからチェレンジCh
allを生成し(S2)、このチャレンジChallを支払マシン1へ送信する(S3)。 このチャレンジCh
allは、正当な受領者であることを示すための識別データとしての役割をもつものである。 支払マシン1は、
チャレンジChallを受信すると、そのチャレンジC
hallと支払金額xと電子現金Cから支払者の公開鍵を用いて電子署名Sを作成し(S4)、電子署名Sを受領マシン3へ送信する(S5)。 この電子署名Sは、電子現金CがチャレンジChallの作成者(つまり受領者)宛てのものであることを、支払者が認めたことを示すデータである。 受領マシン3は、受信した電子署名S
が正しいことを検証し、検証が完了すると、電子現金C
を記憶媒体に格納する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子現金方式では、チャレンジは、1回の支払について、一人の受領者から一人の支払者へ送信される。 つまり、チャレンジは、1回の支払について、一人の受領者と一人の支払者について唯一のものである。 従って、一人の支払者が複数の受領者に支払いを行う場合、その受領者の数だけチャレンジが存在しなくてはならないから、支払者は個々の受領者に対し別々に上記の支払プロトコルを実行しなければならない。
【0005】その結果、例えば、複数の業者が品物を販売している電子モール上で、客が販売業者の異なる複数の品物を購入した場合、客は各業者に対して別個に支払いを実行しなくてはならない。 この面倒を無くすため、
客がどの業者から何の品物を何個購入しても、それらの代金を纏めて1回で代表業者に支払えば済むよう電子モールを運用することもできるが、そうすると、電子モール側で代金分配のために各業者間で1対1の支払プロトコルを行わなくてはならない。 また、売上金だけでなく、例えば、電信モールの出店業者と、電子モールの経営業者との間にテナント料の支払なども、やはり業者間で1対1で行わなくてはならない。
【0006】そこで、もし、客が1回で支払った電子現金が、各業者にそれぞれの取り分に従って自動的に分配されれば、上記の問題は解決される。
【0007】また、従来の電子現金方式では、支払者は予め受領者の受領金額を知っていなければ支払いができない。 しかし、もし、支払者が何も意識しなくても、支払われた電子現金が複数の受領者間で正しく自動分配されるならば、余計な面倒が無く且つ自由度の高い商売の運用が可能となる。
【0008】従って、本発明の目的は、1回の支払行為で複数の受領者へ電子現金を支払うことができる電子現金方式を提供することにある。
【0009】本発明の第2の目的は、支払者が特に意識しなくても、支払われた電子現金が複数の受領者に正しく自動分配される電子現金方式を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の電子現金方式は、複数の受領額をそれぞれ割り当てられた複数の受領マシンと、一つの支払マシンと通信して、この支払マシンから上記複数の受領額の合計額に等しい支払額とこの支払額分の電子現金とを受信し、次に、その支払額の正当な受領権限を示すチャレンジを作成して支払いマシンへ送信し、次に、支払マシンから上記チャレンジに対する電子署名を受信する支払マシンインタフェースとを備える。 各受領マシンは、支払マシンインタフェースが受けた支払額から自分の受領額を取ることができるかチェックし、取ることができれば、自分の受領額の正当な受領権限を示すチャレンジ要素を作成する手段と、支払マシンインタフェースが受けた電子署名を検証して、この電子署名が正当であれば、支払マシンインタフェースが受けた電子現金の中から自分の受領額分の電子現金を受領する手段とを有する。 また、支払マシンインタフェースは、複数の受領マシンが作成したチャレンジ要素を集めて、これらのチャレンジ要素から前記チャレンジを作成する。
【0011】この電子現金方式によれば、複数の受領マシンが、支払マシンから送られてきた支払額と自分たちの受領額との数的関係が正しいかをチェックし、正しければ、それぞれの受領マシンが、各々の受領額の正当受領権限を示すチャレンジ要素を作成する。 そして、支払マシンインタフェースが、全ての受領マシンの作成したチャレンジ要素を集め、それらに基づき支払者向けの一つのチャレンジを作成して、支払マシンへ送る。 そのため、支払マシンとしては、複数の受領額の合計額を支払額として1回の支払プロトコルを実行するだけで支払が完了する。 しかも、支払者は個々の受領者の受領額を知る必要がないので、受領者側は、支払者に関係なしに、
支払額を自分たちの都合に従って分配できる。
【0012】好適な実施形態では、支払者向けのチャレンジを作成する際、全ての受領マシンからのチャレンジ要素にハッシュ関数のような圧縮型暗号処理を施して、
一定のデータ長をもったチャレンジを作成する。 従って、支払マシンが署名するチャレンジは、受領者の人数に関わらず一定のデータ長をもつ。 よって、支払マシンの処理は、従来の一対一で支払を行うときのものと同じでよい。
【0013】好適な実施形態では、複数の受領マシンの中の1つの代表マシンが支払マシンインタフェースを有している。 そして、その代表マシンを先頭に、複数の受領マシンが数珠繋ぎに通信接続される。 支払マシンから支払額や電子現金は、代表マシンから最後の受領マシンまで各マシンにより順次にリレーされ、また、各受領マシンが作成したチャレンジ要素も順次に代表マシンまでリレーされる。 このリレーの過程で、各受領マシンは、
支払額から他の受領マシンの受領額を差し引いた残額、
又は、他の受領マシンの受領額の合計額を、隣の受領マシンから受け取ることになる。 この残額又は合計額から、各受領マシンは、支払額から自分の受取額を取れるかどうかを判断することができる。 従って、代表マシンに全ての受領マシンのチャレンジ要素が集まった段階で、支払額と受取額との数的関係が正しいことが確認されたことになる。 しかも、各受領マシンの受領額は、他の受領マシンに知られない。
【0014】本発明は典型的にはコンピュータにより実施することができるが、そのためのコンピュータプログラムは、ディスク型ストレージ、半導体メモリおよび通信ネットワークなどの各種の媒体を通じてコンピュータにインストールまたはロードすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の一実施形態にかかる電子現金方式の支払プロトコルを示す。 図2に示す支払プロトコルは、二人の受領者がいる場合の例示である。
【0016】支払者は、電子現金を格納し且つ支払プロトコルの実行に必要な演算が可能な支払マシン11を持つ。 支払マシン11としては、例えばICカードのように耐タンパ性をもった装置が適しているが、勿論、他のタイプの計算機であってもよい。 個々の受領者は、支払プロトコルの実行に必要な計算機と、受領した電子現金を格納することができる記憶装置とのセット(以下、
「受領マシン」という)13、15を持っている。 支払マシン11と少なくとも一つの受領マシン13とは通信することができる。 受領マシン13、15同士も通信することができる。
【0017】ここで、一方の受領者の受領額がx1、他方の受領者の受領額がx2、支払者の支払金額がx(=
x1+x2)であるとする。 但し、支払者は支払額xは知っているが、個々の受領者の受領額x1、x2は知らない。
【0018】支払者が支払金額xに合意した後、支払マシン11は、ステップS11に示すように、格納されている電子現金のうち支払金額x円に相当する電子現金C
と、支払者が電子現金の正当な利用者であることを示すライセンスLと、支払金額xとを、最初の受領者の受領マシン13に送信する。
【0019】この最初の受領マシン13は、ステップS
12で示すように、2つの乱数R11、R21を用意し、そして、第1の乱数R11と自分の受領額x1とに一方向性関数、例えばハッシュ関数、を施して、受領額x1に関するチャレンジ要素F11を作成し、また、第1の受領者の利用者番号IdU1と、この受領者側で当該取引に割り当てた識別番号Gb1と、上記の第2の乱数R21とに、同様にハッシュ関数を施して、利用者番号IdU1
に関するチャレンジ要素F21を作成する。 その後、この最初の受領マシン13は、ステップS13で示すように、支払マシン11から受け取った電子現金CとライセンスLと支払金額xと共に、自分の作成した2つのチャレンジ要素F11、F21と、自分の受領額x1に関するチャレンジ要素F11の作成元となった受領額x1と乱数R11
とを、次の(最後の)の受領マシン15へ送信する。
【0020】この最後の受領マシン15は、ステップS
14で示すように、2つの乱数R12、R22を用意し、そして、まず、最初の受領マシン13から受け取った受領額x1と乱数R11と、その受領額x1に関するチャレンジ要素F11とから、その受領額x1が正しいことを確認する。 次に、この最後の受領マシン15は、正しいと確認された最初の受領者の受領額x1を支払額xから差し引いて残額を求め、その残額(=x-x1)が自分の受領額x2に等しいかをチェックし、正しければ、予め用意していた2つの乱数R12、R22のうちの一方の乱数R12と自分の受取額x2とから、同様にハッシュ関数を用いて自分の受取額x2に関するチャレンジ要素F12を作成し、
また、最後の受領者の利用者番号IdU2と、この受領者側で当該取引に割り当てた識別番号Gb2と、もう一方の乱数R22とから、同様にハッシュ関数を用いて、利用者番号IdU2に関するチャンレンジ要素F22を作成する。 更に、この受領マシン15は、タイムスタンプT
sと、署名用の乱数Rsとを発生する。 その後、この最後の受領マシン15は、ステップS15で示すように、
タイムスタンプTsと、署名用の乱数Rsと、自分の作成したチャレンジ要素F12、F22と、自分の受領額x2
に関するチャレンジ要素F12の作成元となった受領額x
2と乱数R21とを、最初の受領マシン13に送る。
【0021】最初の受領マシン13は、ステップS16
に示すように、支払額xと自分の受領額x1と最後の受領マシン15から受け取った受領額x2との間の数的関係が正しいかをチェックし、正しければ、自分の作成したチャレンジ要素F11、F21と、最後の受領マシン13
から受け取ったチャレンジ要素F12、F22とに、ハッシュ関数を施して、支払者向けの1つのチャレンジFを作成する。 その後、この最初の受領マシン13は、今作成したチャレンジFと、最後の受領マシン15から受け取ったタイムスタンプTsと著名用乱数Rsと、支払額x
とを支払マシン13へ送る。
【0022】支払マシン13は、ステップS18に示すように、受領マシン13から受信した支払額xが正しいかチェックし、正しければ、受信したデータTs、R
s、F、x全体に対して、自分の秘密鍵を用いて電子署名Sを作成し、そして、ステップS19で示すように、
その電子署名Sを最初の受領マシン13へ送る。 最初の受領マシン13は、ステップS21で示すように、その電子署名3を最後の受領マシン15へも送る。
【0023】そして、最初の受領マシン13は、ステップS20で示すように、支払マシン11から受信した電子署名Sを、既に受信済みの支払者のライセンスLに含まれている公開鍵を用いて検証する。 すなわち、支払者の公開鍵を用いて、受信した電子署名Sから、その電子署名Sの作成の元となったデータを復元し、その復元したデータが真の元データTs、Rs、F、xに一致するかをチェックする。 その結果、電子署名Sが正当であれば、受領マシン13は、自分の受領金額x1分の電子現金を、支払者のライセンスL、チャレンジF、及びチャレンジ要素F11、F21、F12、F22と共に記憶装置に格納する。
【0024】同様に、最後の受領マシン15も、ステップS22で示すように、受信又は作成済みのチャレンジ要素F11、F21、F12、F22からチャレンジFを計算した上で、支払者からの電子署名SをライセンスLに含まれている支払者の公開鍵を用いて検証し、その結果、電子署名Sが正当であれば、自分の受領金額x2分の電子現金を、支払者のライセンスL、チャレンジF、及びチャレンジ要素F11、F21、F12、F22と共に記憶装置に格納する。
【0025】以上の手順で支払を行うことにより、支払者は受領者が複数か単数かを意識することなく1回の支払プロトコルを行うだけで、複数の受領者に支払を行うことができ、支払者の手間及び通信費用負担が軽減する。 受領者側では、支払者に余計な面倒をかけることなく、受領金を自分たちの商売事情に応じて分配することができる。 例えば、電子モールの出店業者が売上金の一部を自動的にテナント料として電子モール経営者へ支払ったりすることができる。 また、支払者が署名するチャレンジFは、複数の受領者が作成したチャレンジ要素をハッシュ関数のような圧縮型暗号処理で処理して所定のデータ長にしたものであるため、受領者が何人いても、
支払者は同じ演算で署名を行うことができる。
【0026】図3と図4は、両図を繋ぐことで、本発明の別の実施形態にかかる支払プロトコルを示している。
図3では、受領者がn人いる場合を例示している(nは2以上の任意の整数)。 ここで、i番目(i=1、2、
…、n-1、n)の受領者の受領額をxiとし、支払金額をx(=x1+x2+…+xn-1+xn)とする。
【0027】最初の受領者の受領マシン21は、ステップS31で示すように、支払者(図示せず)からライセンスL、支払額x分の電子現金C及び支払額を受信すると、ステップS32で示すように、受信した支払額xが自分の受領額x1を超えいているかチェックし、超えているならば、支払額xから自分の受領額x1を差し引き、その残額とx−x1予め用意してある乱数R11から、ハッシュ関数を用いて残額x−x1に関するチャレンジ要素Chall11を作成し、また、自分の利用者番号IdU1と予め用意してある乱数R21から同様に利用者番号IdU1に関するチャレンジ要素Chall21を作成する。 その後、最初の受領マシン21は、ステップS33で示すように、支払者からのデータL、C、xと共に、自分の作成したチャレンジChall11、Cha
ll21と、残額x−x1と乱数R11とを2番目の受領マシン23へ送る。
【0028】2番目の受領マシン23は、ステップ34
で示すように、最初の受領マシン21から受信した残額x−x1と乱数R11と残額用のチャレンジ要素Chal
l11から、その受け取った残額x−x1が正しいことを確認した後、その残額x−x1が自分の受領額x2を超えているかチェックし、超えていれば、その残額x−x1
から自分の受領額x2を差し引き、その残額x−x1−x
2と予め用意してある乱数R12から残額x−x1−x2に関するチャレンジ要素Chall12を作成し、また、自分の利用者番号IdU2と予め用意してある乱数R22から同様に利用者番号IdU2に関するチャレンジ要素C
hall22を作成する(S34)。 そして、この2番目の受領マシン23は、ステップS35で示すように、支払者からのデータL、C、xと、最初の受領マシン23
からのチャレンジ要素Chll11、Chall21と、自分の作成したチャレンジChall12、Chall22
と、残額x−x1−x2と乱数R12とを、図示しない3番目の受領マシン23へ送る。
【0029】このようにして、2番目からn-1番目までの各受領マシン(一般的に、i番目の受領マシン)は、
1つ前の受領マシンから受け取った残額x−x1−…−
xi-1と乱数R1i-1と残額用のチャレンジChall1
i-1とから、その残額x−x1−…−xi-1が正しいことを確認した後、その残額x−x1−…−xi-1が自分の受領額xiを超えているかチェックし、超えていれば、その残額x−x1−…−xi-1から自分の受領額xiを差し引く。 そして、その差し引きの結果の残額x−x1−x2
−…−xi-1−xiと予め用意してある乱数R1iから、
その残額x−x1−x2−…−xi-1−xiに関するチャレンジ要素Chall1iを作成する。 また、自分の利用者番号IdUiと予め用意してある乱数R2iから、利用者番号IdUiに関するチャレンジ要素Chall2iを作成する。 そして、支払者からのデータL、C、xと、前の全ての受領マシンからのチャレンジ要素Chll11、
Chall21、…、Chall1i-1、Chall2i-1
と、自分の作成したチャレンジChall1i、Chal
l2iと、残額x−x1−…−xiと乱数R2iとを、1つ後の受領マシンへ送る。
【0030】最後のn番目の受領マシン27は、ステップS39で示すように、1つ前の受領マシン25から受け取った残額x−x1−…−xn-1と乱数R1n-1と残額用のチャレンジChall1n-1とから、その残額x−
x1−…−xn-1が正しいことを確認した後、その残額x
−x1−…−xn-1が自分の受領額xnと一致しているかをチェックし、一致していれば、自分の受領額xnと予め用意してある乱数R1nから、その受領額xnに関するチャレンジ要素Chall12を作成する。 また、自分の利用者番号IdUnと予め用意してある乱数R2nから、
利用者番号IdUnに関するチャレンジ要素Chall2
nを作成する。 更に、タイムスタンプTsと、署名用の乱数Rsを発生させる。 また更に、後の署名チェックの準備として、前の全ての受領マシンからのチャレンジ要素Chall11、Chall21、…、Chall1n-1、
Chall2n-1と、自分の作成したチャレンジChal
l1n、Chall2nとから、ハッシュ関数を用いて、支払者向けのチャレンジChallを計算する。 そして、
ステップS40で示すように、タイムスタンプTsと署名用乱数Rsと、自分の作成したチャレンジ要素Cha
ll1n、Chall2nと、自分の受領額xnと乱数R1n
とを、1つ前のn-1番目の受領マシン25へ送る。
【0031】n-1番目の受領マシン25は、ステップS
41で示すように、最後の受領マシン27から受け取った受領額xnと自分の受領額xn-1との合計額xn+xn-1
が、1つ前の受領マシンから既に受信済みの残額x−x
1−…−xn-2と等しいかチェックし、正しければ、ステップS42で示すように、最後の受領マシン27から受け取ったタイムスタンプTsと著名用乱数Rsとチャレンジ要素Chall1n、Chall2nと、自分の作成したチャレンジ要素Chall1n-1、Chall2n-1と、
上記受領額の和xn+xn-1と、乱数R1n、R1n-1とを、
1つ前の受領マシンへ送信する。 更に、後の署名チェックの準備として、既に受信または自分で作成した全てのチャレンジ要素Chll11、Chall21、…、Cha
ll1n、Chall2nから、支払者向けのチャレンジC
hallを計算する。
【0032】このようにして、n-1番目から2番目までの各受領マシン(一般的に、i番目の受領マシン)は、
1つ後の受領マシンから受け取った受領額の合計額xn
+xn-1+…+xi+1と自分の受領額xiとの合計額xn+
xn-1+…+xi+1+xiが、1つ前の受領マシンから既に受信済みの残額x−x1−…−xi-1と等しいかチェックし、正しければ、一つ後の受領マシンから受け取ったタイムスタンプTsと著名用乱数Rsとチャレンジ要素Chall1n、Chall2n、…、Chall1i+1、C
hall2i+1と、自分の作成したチャレンジ要素Cha
ll1i、Chall2iと、上記受領額の合計額xn+xn
-1+…+xiと、乱数R1n、R1n-1、…、Riとを、1つ前の受領マシンへ送信する。 更に、後の署名チェックの準備として、既に受信または自分で作成した全てのチャレンジ要素Chll11、Chall21、…、Chall
1n、Chall2nから、支払者向けのチャレンジCha
llを計算する。
【0033】最初の受領マシン21は、ステップS46
で示すように、2番目の受領マシン23から受け取った受領額の合計額xn+xn-1+…+x2と自分の受領額x1
との合計額xn+xn-1+…+x2+x1が、支払額xと等しいかチェックし、正しければ、既に受信または自分で作成した全てのチャレンジ要素Chll11、Chall
21、…、Chall1n、Chall2nから、支払者向けのチャレンジChallを計算する。 そして、ステップS47に示すように、2番目の受領マシン23から受け取ったタイムスタンプTsと著名用乱数Rsと、支払額xと、自分の作成したチャレンジChallとを、支払マシンに送信する。
【0034】支払マシンは、図示してないが、図2の実施形態と同様に、受領マシン21から受信した支払額x
が正しいかチェックし、正しければ、受信したデータT
s、Rs、x、Challに対する電子署名を作成して、この電子署名を最初の受領マシン21へ送る。 この電子署名は、最初の受領マシン21から最後の受領マシン27まで全ての受領マシンへ送られる。 各受領マシン(一般には、i番目の受領マシン)は、図2の実施形態と同様に、受信した電子署名を検証し、その電子署名が正当であれば、自分の受領金額xi分の電子現金を、支払者のライセンスL、チャレンジChall、及びチャレンジ要素Chall11、Chall21、Chall1
2、Chall22、…、Chall1n、Chall2nと共に記憶装置に格納する。
【0035】この実施形態によれば、図2の実施形態と同様の利点だけでなく、各受領者の受領額が他の受領者に知られないという利点も得られる。 すなわち、各受領マシンは、その前段の受領マシンからは、その前段マシンの受領額ではなくて支払額からの残額を受け、また、
後段の受領マシンからは、その後段マシンの受領額ではなくて受領額の合計額を受けるから、他の受領マシンの受領額を知ることはできない。
【0036】以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態はあくまで本発明の説明のための例示であり、本発明を上記実施形態にのみ限定する趣旨ではない。 従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な形態でも実施することができるものである。 例えば、上記の実施形態では、支払マシンや受領マシンなどの個々のマシンを別個の計算機ハードウェアとして説明したが、必ずしもそうである必要は無く、同一の計算機ハードウェア上で実行される別個のプロセスとして実装することもできる。 例えば、1番目の受領者の受領マシンと2番目の受領者の受領マシンが、実際には1台の計算機の中で多重に実行されている2つの受領プロセスである、というようにである。
【図1】従来の電子現金方式の支払プロトコルを示すブロック図。
【図2】本発明の一実施形態にかかる電子現金方式の支払プロトコルを示すブロック図。
【図3】図4と繋ぐことで、本発明の第2の実施形態にかかる電子現金方式の支払プロトコルを示すブロック図。
【図4】図3と繋ぐことで、第2の実施形態にかかる電子現金方式の支払プロトコルを示すブロック図。
11、21 支払マシン 3、23〜27 受領マシン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森畠 秀実 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 中村 雪人 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 3E040 AA03 AA10 CB01 DA02 5B055 CB01 CB03 CB10 CB15 EE03 EE17 HA01 HA12 5J104 AA09 LA03 NA12 PA07 PA12
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