JP2008502981A - 近距離チェック付帯無線識別 - Google Patents

Abstract

本発明は、無線識別システムの悪用を防ぎ、無線識別のセキュリティを向上させる、近距離チェック付帯無線識別方法及びシステムに関する。特に、いわゆる中継攻撃が、パッシブ・エントリ・システムでかなり防止されることになる。本発明による方法は、まず、そのデータを読み取るトランスポンダの起動をもたらす（Ｓ１）。このステップの後、読取器が近距離にあることを示す付帯近距離状態信号が供給される（Ｓ２）。トランスポンダによって近距離状態信号が検出される（Ｓ３）と、読取器によるトランスポンダに格納されているデータの読み取りのためのデータ送信は、場合によって、近距離状態信号の検出に反応してイネーブルにされ（Ｓ４）、トランスポンダの識別のために、読取器によってデータが読み取られ得る（Ｓ５）。近距離チェック付帯無線識別のための本発明によるシステムは、トランスポンダに格納されているデータを読み取る読取器と、読み取られたデータに基づいてトランスポンダを識別するための、読取器に接続されている評価ユニットとから成っている。

Description

本発明は近距離チェック付帯無線識別のための方法に関する。

本発明は更に近距離チェック付帯無線識別のためのシステムに関する。

本発明は更に近距離チェック付帯無線識別のためのトランスポンダに関する。

本発明は更に近距離チェック付帯無線識別のための読取器に関する。

いわゆる無線識別システム（トランスポンダ又はＲＦＩＤシステムとしても知られている）は、今日、広範にわたって使用されている。こうしたワイヤレス識別システムは、例えば、車両、建物、地域のアクセス制御を設定したり、アクセス許可をチェックしたりするために使用されている。特に自動車分野では、こうしたシステムは、通常アクセス制御に使用され、及び／又はイモビライザとして使用される。こうしたシステムでは、許可をチェックするために、トランスポンダのデータ・メモリが読取器によって読み取られ、評価ユニットで参照データと比較されてトランスポンダを識別する。（デジタル）データの送信は高周波信号を介してワイヤレスの態様で起こる。

デジタル・データに基づいて動作するすべての識別システムと同様に、無線識別システムも、いわゆる総当たり攻撃及び／又は辞書攻撃の危険性がある。こうした攻撃を回避したり、より難しくしたりする１つの可能性が、米国特許第６６５８３２８Ｂ１号の文書に開示されている。前記文書は、辞書攻撃を防ぐために、データの少なくとも一部に特別な暗号化を提供している。

しかし、無線識別システムの悪用に対するセキュリティについての基本的な危険性の１つは、許可されたキーの物理的な存在のチェックの欠如にある。できるだけ短い読取器及び／又はトランスポンダの送信又は受信レンジによってある程度のセキュリティが提供される。しかし、特に受動的なトランスポンダ（いわゆるタグ）のレンジは比較的短いが、このシステムのセキュリティは全体としていわゆる中継攻撃によって非常に簡単に打ち負かされ得る。

この場合、中継局は、評価ユニット（車両）とトランスポンダ（ユーザ）との間に接続され、中継局は、比較的長距離でさえ、車両とトランスポンダとの高周波信号（データ）を転送する。従って、車両から遠く離れている車両の所有者のトランスポンダでさえ気付かれずに読み取られる可能性がある。このために、第１の送受信機は車両のすぐ近くに配置されており、第２の送受信機は所有者又はトランスポンダのすぐ近くに配置されており、従って、読取器の起動信号と、更にトランスポンダの応答信号（データ）とは、任意の距離にわたって（すなわち２つの送受信機の送信電力に応じて）送信される。車両の所有者は通常こうした中継攻撃に気付かない。

更に、この悪用の危険性は、無線識別において、さらなる手動によるトランスポンダの起動が不要の無線識別システムにおいて特に高い。しかし、パッシブ・エントリ・システムとして知られているこうした無線識別システムは、ユーザにとって利便性が高いので、ますます使用されるようになってきている。

一例として、自動車のこうしたパッシブ・エントリ・システムでは、ユーザのキーにあるトランスポンダは、読取器（これは例えばドア・ハンドルを作動させることによってトリガされる）の高周波信号をトリガすることによって、ユーザが車両に近づくにつれて、ワイヤレスの態様で起動される。次いで前記トランスポンダは、（いわゆるキーも含めて）そこに格納されているデータを問い合わせ中のユニット（車の読取器）に送信する。次いで、車両にある評価ユニットは、キーとそれ自体のデータとを照合し、識別が成功した場合、車両のドアを開く。キーが送信されない場合、又は誤ったキーが送信された場合、アクセスが拒否される。

従って、本発明の目的は、第１段落に明記されたタイプの方法と、第２段落に明記されたタイプのシステムと、第３段落に明記されたタイプのトランスポンダと、第４段落に明記されたタイプの読取器とを提供することであり、上記の不利点が回避される。

上記目的を達成するために、そのような方法が本発明による特徴を備え、本発明による方法が近距離チェック付帯無線識別方法であって、トランスポンダに格納されているデータの非接触読み取りのために前記トランスポンダを起動する工程と、前記トランスポンダを識別するために読取器によって前記データを読み取る工程とが実行され、更に、前記読取器が近距離にあることを示す近距離状態信号を供給する工程と、前記トランスポンダによって前記近距離状態信号を検出する工程と、前記近距離状態信号の検出に反応して前記読取器によって前記トランスポンダに格納されている前記データを読み取るために、前記トランスポンダによるデータ送信をイネーブルにする工程とが備えられることを特徴とする。

上記目的を達成するために、そのようなシステムが本発明による特徴を備え、本発明によるシステムが近距離チェック付帯無線識別システムであって、トランスポンダに格納されているデータの非接触読み取りのための読取器と、前記読み取られたデータに基づいて前記トランスポンダを識別するための、前記読取器に接続されている評価ユニットと、前記読取器が近距離にあることを示す近距離状態信号を供給する装置と、通常は前記読取器によるデータの読み取りのためのデータ送信に対して遮断され、前記近距離状態信号の検出に反応してデータ送信をイネーブルにする制御回路を有する、少なくとも１つのトランスポンダとから成っていることを特徴とする。

上記目的を達成するために、そのようなトランスポンダが本発明による特徴を備え、本発明によるトランスポンダが近距離チェック付帯無線識別システムのためのトランスポンダであって、前記読取器の無線信号を送受信するアンテナと、通常はデータ送信に対して遮断されている、前記データ送信を制御する集積回路と、前記集積回路に接続されており、近距離状態信号の検出に反応して、前記読取器による前記データの読み取りのためのデータ送信のために前記集積回路をイネーブルにする制御回路とを備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、そのような読取器が本発明による特徴を備え、本発明による読取器が近距離チェック付帯無線識別システムのための読取器であって、トランスポンダのデータを読み取るために、無線信号を送受信する装置と、前記読み取られたデータに基づいて前記トランスポンダを識別する評価ユニットと、前記読取器の近距離のみで前記トランスポンダに格納されている前記データの読み取りを確実にするために近距離状態信号を供給する装置とを備えることを特徴とする。

セキュリティを向上させる１つの有利な手段は、近距離チェックを実行するために、トランスポンダの起動後に近距離状態信号を検出するための時間窓が事前に定義されることである。

セキュリティを向上させるもう１つの有利な手段はコード化された近距離状態信号が提供されることである。

セキュリティを向上させるもう１つの有利な手段は近距離状態信号のコード化の変化が各識別の成功後に提供されることである。

セキュリティを向上させるその他の有利な手段は失敗した試行数が予め定義された数に制限されることである。

セキュリティを向上させるその他の有利な手段は可変の近距離状態信号が提供されることである（例えば変化する極性を伴う磁界など）。

システムの空間的な使用をより良くするもう１つの有利な手段は近距離状態信号を提供する装置及び／又は評価ユニットを読取器に統合することによって達成される。

本発明の上記の態様とこれ以外の態様とは、以下に記載される実施形態例から浮かび上がり、この実施形態例に基づいて説明される。

本発明は更に図面に示されている実施形態例を参照して説明されるが、本発明がこれらの図面に制限されるものではない。

まず、図１を参照して、本発明による方法の１つの考え得る実施形態例について説明される。図１に示されるように、本発明による無線識別方法は次のように進む。

ステップＳ１：読取器は、起動後、トランスポンダを起動させるための高周波信号（起動信号）を送信する。トランスポンダは、この起動信号を受信すると、ステップＳ１で無線識別のために起動される。

ステップＳ２：次いでトランスポンダは、原則として無線送信のために起動されるが、付帯近距離チェックがまだ行われていないため、その識別ためのデータは、まだ送信することができない。このために、ステップＳ２で、読取器の近距離で近距離状態信号が供給され、近距離状態信号は読取器が近距離にあることを示す。

ステップＳ３：近距離状態信号がトランスポンダによって検出される。

ステップＳ４：ステップ４で、読取器によるデータ読み取りのためのデータ送信がイネーブルにされるべきかどうかを確認するためのチェックが行われる。ここに記載された実施形態の例では、制御回路用のイネーブル信号が近距離状態信号の検出によって生成される。制御回路は、次いでトランスポンダのデータ送信をイネーブルにし、従って、高周波信号のワイヤレス送信を用いた読取器によるデータの読み取りを可能にし、また、トランスポンダが読取器の近距離にあることが確実にされる。Ｓ３で検出されない場合、トランスポンダは、データ送信をイネーブルにせず、この方法が終了される。

代わりに、この方法は、点線によって示されるように、ここでループ状にステップＳ１又はＳ３に分岐することもできる。更に、Ｓ４で肯定応答が得られる前のループ通過回数が予め定義された数に制限されてもよい。回数を検出し、チェックすることによって、この方法の信頼性の向上が達成され得る。

この検出は、トランスポンダが読取器の近距離にあることを確実にするためのものである。このために、例えば、少なくとも近距離の外側限界にある近距離状態信号の信号強度と同じぐらいの大きさの信号強度を有しているときのみ近距離状態信号が検出され得るように近距離状態信号の検出の感度は設定されてもよい。次いで、近距離検出により、データ送信をイネーブルするよう直接トリガする。

これとは別に、又はさらに、検出された信号が、予め定義された閾値と比較されてもよい。閾値を超えると、検出の成功をチェックするために評価される電気信号が生成される。従って、例えば近距離状態信号として、静的磁界が使用され得る。しかし、原則として、電磁信号に加えて、代わりに光信号及び／又は音響信号（超音波など）が近距離状態信号に使用されてもよい。

ステップＳ５：トランスポンダの読み取られたデータは、特に、重要なデータ（セキュリティ・キーなど）を含む。こうした読み取られた重要なデータは、トランスポンダを識別するために評価ユニットで使用される。

評価ユニットでの結果、すなわち識別結果に応じて、次いで例えば自動車へのアクセスが許可されるか、エンジンの始動がイネーブルにされる。

ステップＳ１とＳ２とは、図１に順に示されている。しかし、これは、Ｓ１とＳ２とに固定された順序があることを意味するのではない。近距離状態信号が供給された後にトランスポンダを起動させること、又は、起動が起こると同時に近距離状態信号を供給することさえも考えられる。

図１に記載されている方法に使用されるベースは、連続してアクティブであり、及び／又は周期的な態様で起動信号を送信する読取器である。しかし、常にアクティブではなく、電力を節約するために待機モードにされてもよい読取器も考えられる。この場合、ウェークアップ信号が生成されてもよく、例えばドア・ハンドルを作動させることによって、無線識別のために読取器が起動されてもよい。

本発明による方法の本明細書に記載された実施形態例では、読取器が近距離にあることを示す信号として働くとともに、データ送信が遮断されている起動されたトランスポンダのためのイネーブル信号として働く静的磁界を用いて、付帯近距離チェックが起こる。この付帯チェックのみが、トランスポンダのデータ送信をイネーブルにし、従って、トランスポンダに格納されているデータの読み取りと評価ユニットでのその識別とを可能にする。従って、無線識別のためのデータの読み取りの起動は、読取器の近距離のみで可能であり、従って中継攻撃は、少なくとも実質的により難しくなる。

トランスポンダのこの付帯近距離チェックは、自動的にワイヤレスの態様で起こるため、利便性が高くなると同時に、悪用に対するセキュリティも高くなる。

セキュリティを向上させ、中継攻撃を更に難しくするために、静的磁界の代わりに動的磁界が提供されてもよい。その結果、コード化された近距離状態信号が更に生成されてもよく、こうした信号の生成は中継攻撃を更に難しくすることになる。

更に、本発明による無線識別方法のセキュリティは、トランスポンダの各識別の成功後に行われる、コード化の変更によってさらに向上され得る。

磁界の極性を変更する（水平方向／垂直方向、右／左に回転させるなど）ことによってセキュリティがさらに向上される。さらなる信号のコード化も同様に考えられる。

無線識別方法は、パッシブとアクティブとの両方のトランスポンダについて行われることができる。

次に、本発明による無線識別方法を実行するシステムについて記載される。

近距離チェック付帯無線識別システムは、トランスポンダに格納されたデータを読み取る読取器の一実施形態にある。読取器は、読取器によって読み取られるデータに基づいて識別を実行することができる評価ユニットに接続される。更に、システムは、近距離状態信号を供給する装置と少なくとも１つのトランスポンダとを備える。トランスポンダは、通常読取器による読み取りのためのデータ送信に対して遮断される。トランスポンダは更に、近距離状態信号のチェックに反応してデータ送信をイネーブルにする制御回路を備える。

近距離状態信号を供給する装置は、静的磁界を生成する磁気送信機とすることができる。しかし、送信機は、近距離状態信号として動的磁界を供給してもよく、この動的磁界は、更に追加でコード化を伴ってもよい。

近距離状態信号の送信機は、読取器に統合されるか、読取器の近く又は読取器の起動装置（ドア・ハンドルなど）の近くに別体として配されて読取器に接続されるようにしてもよい。評価ユニットも同様に、読取器に統合されるか、読取器とは別体として配されて読取器に接続されるようにしてもよい。送信機及び／又は評価ユニットが読取器に統合される場合、本発明によるシステムは、省スペースの態様で設計されることができる。システムの配線も簡略化される。

図２は、トランスポンダの読み取りが読取器の近距離で更に開始される無線識別システム用のトランスポンダ１を示している。図２からわかるように、トランスポンダ１は、読取器の無線信号を送受信するアンテナ２と、無線識別用のデータが格納されており、通常は読取器によるデータの読み取りのためのデータ送信に対して遮断される集積回路３とを有する。

図３に示されるように、例えば、データ・メモリ５（ＥＥＰＲＯＭなど）とマイクロコントローラ４（ＩＣ又はチップなど）との間の接続線で制御回路６をその間に接続し、通常は接続を中断しておくという理由で遮断が起こり得る。

図３に大筋で示されている制御回路６は図４により詳しく示されている。制御回路６は、原則として、非常に敏感に磁界に反応するスイッチのように設計され得る。空間的に制限された領域で磁界が生成される場合、又は車両から比較的遠距離で磁界の強度が低減する磁界が生成される場合、スイッチの起動と、従ってトランスポンダからのデータの読み取りとは、磁気源の近距離のみで可能になる。図４に一例として示されている制御回路６は、例えばホール発電器、磁気抵抗器、及び／又は磁気ダイオードなど、磁気素子によって形成され得る。これらの素子は、磁界が変わると、それらの電気的性質（電圧、抵抗など）を変える。必要に応じて、上記の素子は、磁界に依存する素子から検出された近距離状態信号を対応する電気信号に変換するために、適した電子回路によって拡張される必要がある。

図４は、一例として、磁気抵抗器Ｒ２により電気変換回路と組み合わせられた制御回路を示している。磁界Ｂが増加するにつれて、抵抗器の抵抗は大きくなり、これにより、トランジスタＱ１が切り替わる。この切替によって、切替接点上に電流Ｉが流れ、この状態は、スイッチの閉に対応する。磁界が低減されるか、オフにされると、トランジスタは、電流の流れを遮断し、防ぎ、この状態は同様にスイッチの開に対応する。

方法とシステムとを中継攻撃による悪用に対してより安全にするために、アクセス許可のための簡単な磁界だけではなく、むしろコード化された磁界が使用されるように変更されてもよい。このことは、所望の長さの動的アクセス・コードが磁界によって送信されることを意味する。既知の標準方法に従って形成され得るこの特有のコードは車両と元のキーとのみに知られている。トランスポンダは磁気により送信されるアクセス・コードのみをそれ自体のコード（ＥＥＰＲＯＭに格納されている）と照合し、比較が成功すると、トランスポンダのデータ（セキュリティ・コード、シリアル番号など）にアクセスすることができる。

更に、各アクセス許可後、又は各識別の成功後、このコード化が変更された形で車両の電子機器とトランスポンダとに格納される場合、このコード化の検出と再生との危険性は更に低減され得る。

更にセキュリティを向上させるために磁気コードの検出の成功についての失敗した試行の数が更に提供されてもよい。同様に、磁気コードが受信されなければならない時間窓を提供する装置も同様にトランスポンダに設けられてもよい。

セキュリティのこれ以上の向上は、磁界の極性を変更する（水平方向／垂直方向、右／左に回転させるなど）ことによって達成され得る。

アクセス制御の目的の使用に加えて、本発明による無線識別システムは、イモビライザとして使用されてもよい。車両がアクセスされ、エンジンが正常に開始されると、パルス運転によって、読取器の近くのトランスポンダ、又は読取器の近くに配列されている近距離状態信号送信機の物理的な存在が実行され得る。トランスポンダとのデータ通信が定義された時間窓内で実行されない（すなわち車両が中継局から離れた）場合、（例えば燃料パイプを中断する、及び／又はオフにすることによって）駆動が防止される。イモビライザの起動に加えて、又はその代わりに、車両の現在位置（ＧＰＳ）を含む適切な緊急信号（ＧＳＭ）が警察に送信されてもよい。

磁気の近距離チェックに関して実施形態が説明されてきたが、超音波による起動も考えられる。例えばレーザー信号による光起動を行うこともできる。

参照番号の提供が保護の範囲を制限するものではないことが指摘されるべきである。

本発明による無線識別の方法の実施形態例をフロー図の形で示す図である。 本発明によるトランスポンダの基本設計をブロック回路図の形で示す図である。 図２の一部をブロック回路図として示す図である。 回路装置の詳細な設計を概略回路図の形で示す図である。

Claims (13)

1. 近距離チェック付帯無線識別方法であって、
   トランスポンダに格納されているデータの非接触読み取りのために前記トランスポンダを起動する工程と、
   前記トランスポンダを識別するために読取器によって前記データを読み取る工程とが実行され、更に、
   前記読取器が近距離にあることを示す近距離状態信号を供給する工程と、
   前記トランスポンダによって前記近距離状態信号を検出する工程と、
   前記近距離状態信号の検出に反応して前記読取器によって前記トランスポンダに格納されている前記データを読み取るために前記トランスポンダによるデータ送信をイネーブルにする工程とが備えられる方法。
2. 前記トランスポンダの起動後、前記近距離状態信号が予め定義された時間窓内で検出されなければならない請求項１に記載の方法。
3. 前記近距離状態信号がコード化される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記近距離状態信号の前記コード化が各識別の成功後に変更される請求項３に記載の方法。
5. 予め定義された失敗した試行数のみが前記無線識別のために提供される請求項１から４に記載の方法。
6. 前記近距離状態信号が磁気及び又は光及び又は音響信号である請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記近距離状態信号が可変磁気及び又は光及び又は音響信号である請求項１から５のいずれかに記載の方法。
8. 近距離チェック付帯無線識別システムであって、
   トランスポンダに格納されているデータの非接触読み取りのための読取器と、
   前記読み取られたデータに基づいて前記トランスポンダを識別するための、前記読取器に接続されている評価ユニットと、
   前記読取器が近距離にあることを示す近距離状態信号を供給する装置と、
   通常は前記読取器によるデータの読み取りのためのデータ送信に対して遮断され、前記近距離状態信号の検出に反応してデータ送信をイネーブルにする制御回路を有する、少なくとも１つのトランスポンダとから成っているシステム。
9. 前記近距離状態信号を供給する前記装置が、前記読取器による前記トランスポンダに格納されている前記データの読み取りを起動する起動装置の近くに配列される請求項８に記載のシステム。
10. 近距離状態信号を供給する前記装置が前記読取器に統合される請求項８に記載のシステム。
11. 前記評価ユニットが前記読取器に統合される請求項８から１０のいずれかに記載のシステム。
12. 近距離チェック付帯無線識別システムのためのトランスポンダであって、
    前記読取器の無線信号を送受信するアンテナと、
    通常はデータ送信に対して遮断されている、前記データ送信を制御する集積回路と、
    前記集積回路に接続されており、近距離状態信号の検出に反応して、前記読取器による前記データの読み取りのためのデータ送信のために前記集積回路をイネーブルにする制御回路とを備えるトランスポンダ。
13. 近距離チェック付帯無線識別システムのための読取器であって、
    トランスポンダのデータを読み取るために無線信号を送受信する装置と、
    前記読み取られたデータに基づいて前記トランスポンダを識別する評価ユニットと、
    前記読取器の近距離のみで前記トランスポンダに格納されている前記データの読み取りを確実にするために近距離状態信号を供給する装置とを備える読取器。

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