СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ СТОИМОСТИ
(51) МПК: 6 G06F 15/16, G06F 17/60//157:00
Сведения о документе ▾
- (11) Номер документа
- 187
- (13) Код типа документа
- P
- (51) МПК
- 6 G06F 15/16, G06F 17/60//157:00
- (45) Дата публикации
- 28.10.1998
- Статус
- Прекратил действие
Заявка ▾
- (21) Рег. номер заявки
- 97000435
- (22) Дата подачи заявки
- 09.01.1997
- (31) Конвенционный приоритет
- 9008362.7
- (32) Дата подачи конв. заявки
- 12.04.1990
- (33) Страна приоритета
- GB
PCT ▾
- (86) Дата заявки PCT
- 10.04.1991
- (86) Номер заявки PCT
- PCT/ GB 91/00566
Лица ▾
- (71) Заявитель(и)
- Мондекс Интернэшнл Лимитед (GB)
- (72) Автор(ы)
- Тимоти Ллойд Джонс, Грэхам Роберт Лесли Хиггинс (GB)
- (73) Патентообладатель(и)
- Мондекс Интернэшнл Лимитед (GB)
Реферат
Система передачи стоимости, которая позволяет передавать стоимость между электрон-ными “кошельками” (собранными средствами), включает: компьютер, который управляет загрузкой собранных средств, значением стоимости и выплачивает стоимость из собран-ных средств; специальные массовые собранные средства и измеритель стоимости, связан-ные вместе, которые регистрируют общую чистую стоимость, выдаваемую в массовые собранные средства; посредством массовых собранных средств проводятся операции за-грузки стоимости и выплаты стоимости.
Формула изобретения
1. Система передачи стоимости, содержащая компьютер (1а, 2а, 3а), N электронных кошельков (1с, 2с, 3с) (собранных средств), причем один или более электронных кошель-ков являются массовыми электронными кошельками (1с, 2с, 3с) (массовыми собранными средствами), устройства обмена (5, 10, 11), выполненные с возможностью подключения электронных кошельков и передачи между ними стоимости в операциях, выполненных автономно от компьютера, отличающаяся тем, что в нее введен измеритель стоимости (1b, 2b, 3b,), выполненный с возможностью подключения к компьютеру и к массовому кошельку, причем измеритель стоимости (1b, 2b, 3b) включает в себя средство для записи одной или более неконкретных плавающих записей стоимости, выдаваемой массовому электронному кошельку или массовым электронным кошелькам, причем компьютер под-ключен к устройствам обмена.
2. Система передачи стоимости по п.1, отличающаяся тем, что измеритель стоимости (1b, 2b, 3b) содержит интерфейс (14), позволяющий каждую плавающую запись стоимости откорректировать компьютером по команде для создания или аннулирования стоимости внутри массового электронного кошелька или массовых электронных кошельков (1с, 2с, 3с).
3. Система передачи стоимости по п.1, отличающаяся тем, что каждый электронный кошелек (1с, 2с, 3с, 6) выполнен с возможностью записи накопительной стоимости ко-шелька (7), причем каждый электронный кошелек (1с, 2с, 3с, 6) или устройство (5, 10, 11) обмена включает в себя микропроцессор.
4. Система передачи стоимости по п.1, отличающаяся тем, что в ней операции прово-дятся между парами собранных средств, одно из которых, посылающее собранные сред-ства, посылает стоимость, а другое, принимающее собранные средства, принимает стои-мость, причем микропроцессоры программируются таким образом, что при каждой опе-рации запись стоимости собранных средств в посылающих собранных средствах умень-шается на выбранную и меняющуюся стоимость операции, а запись стоимости собранных средств в принимающих собранных средствах увеличивается на такую же стоимость опе-рации.
5. Система передачи стоимости по п.4, отличающаяся тем, что микропроцессоры программируются таким образом, что при операции между парой собранных средств опе-рация задается идентификатором операции, характерным по крайней мере для одного собранного средства и уникальным внутри него.
6. Система передачи стоимости по п.5, отличающаяся тем, что микропроцессоры про-граммируются таким образом, что идентификатор операции является специфичным для принимающих собранных средств и уникальным внутри принимающих собранных средств посредством включения номера последовательности операции принимающих собранных средств.
7. Система передачи стоимости по п.6, отличающаяся тем, что микропроцессоры про-граммируются таким образом, что операция включает этапы посылки сообщения запроса, включающего идентификатор операции от принимающих собранных средств к передаю-щим собранным средствам, включая идентификатор операции в сообщение стоимости операции, посылаемое от передающих собранных средств к принимающим собранным средствам и контролирующее возможность приема сообщения о стоимости операции в принимающих собранных средствах на основе правильности принятия идентификатора операции.
8. Система передачи стоимости по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что микро-процессоры программируются для применения асимметричной криптографической си-стемы, имеющей различные открытые и секретные ключи, и каждое собранное средство имеет по крайней мере открытый ключ, запоминаемый в системе.
9. Система передачи стоимости по п.8, отличающаяся тем, что каждые собранные средства запоминают данные, указанные в криптографической системе посредством ос-новного компьютера, с глобальным секретным ключом кодирования, данные тем самым электронно сертифицируются и микропроцессоры программируются таким образом, что каждая операция включает этапы проверки сертифицированных данных собранных средств посредством глобального открытого ключа.
10. Система передачи стоимости по пп. 8 и 9, отличающаяся тем, что каждые собран-ные средства запоминают свою собственную уникальную пару открытого/секретного/ ключа в криптографической системе и микропроцессоры программируются таким обра-зом, что передача данных об операции кодируется и дешифрируется посредством исполь-зования этих ключей.
11. Система передачи стоимости по п.10, отличающаяся тем, что при операции два микропроцессора имеют разную вычислительную производительность, микропроцессор, связанный с первыми собранными средствами, имеет большую вычислительную произ-водительность, по сравнению с микропроцессором, связанным со вторыми собранными средствами, и микропроцессоры программируются таким образом, что операция включа-ет этапы посылки к первым собранным средствам секретного ключа от вторых собран-ных средств пары и кодирования данных на вторых собранных средствах, используя от-крытый ключ вторых собранных средств пары.
12. Система передачи стоимости по пп. 7 или 8, или 9, отличающаяся тем, что при операции два микропроцессора имеют разную вычислительную производительность, микропроцессор, связанный с первыми собранными средствами, имеет большую вычис-лительную производительность по отношению к тому микропроцессору, который связан с вторыми собранными средствами, вторые собранные средства включают ключ кодиро-вания для симметричной криптографической системы, и микропроцессоры программи-руются таким образом, что операция включает этапы передачи к первым собранным сред-ствам ключа симметричной системы вторых собранных средств и кодирования данных на вторых собранных средствах, используя ключ симметричной системы.
13. Система передачи стоимости по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что объ-единяет множество компьютеров, каждый со своим собственным измерителем стоимости.
2. Система передачи стоимости по п.1, отличающаяся тем, что измеритель стоимости (1b, 2b, 3b) содержит интерфейс (14), позволяющий каждую плавающую запись стоимости откорректировать компьютером по команде для создания или аннулирования стоимости внутри массового электронного кошелька или массовых электронных кошельков (1с, 2с, 3с).
3. Система передачи стоимости по п.1, отличающаяся тем, что каждый электронный кошелек (1с, 2с, 3с, 6) выполнен с возможностью записи накопительной стоимости ко-шелька (7), причем каждый электронный кошелек (1с, 2с, 3с, 6) или устройство (5, 10, 11) обмена включает в себя микропроцессор.
4. Система передачи стоимости по п.1, отличающаяся тем, что в ней операции прово-дятся между парами собранных средств, одно из которых, посылающее собранные сред-ства, посылает стоимость, а другое, принимающее собранные средства, принимает стои-мость, причем микропроцессоры программируются таким образом, что при каждой опе-рации запись стоимости собранных средств в посылающих собранных средствах умень-шается на выбранную и меняющуюся стоимость операции, а запись стоимости собранных средств в принимающих собранных средствах увеличивается на такую же стоимость опе-рации.
5. Система передачи стоимости по п.4, отличающаяся тем, что микропроцессоры программируются таким образом, что при операции между парой собранных средств опе-рация задается идентификатором операции, характерным по крайней мере для одного собранного средства и уникальным внутри него.
6. Система передачи стоимости по п.5, отличающаяся тем, что микропроцессоры про-граммируются таким образом, что идентификатор операции является специфичным для принимающих собранных средств и уникальным внутри принимающих собранных средств посредством включения номера последовательности операции принимающих собранных средств.
7. Система передачи стоимости по п.6, отличающаяся тем, что микропроцессоры про-граммируются таким образом, что операция включает этапы посылки сообщения запроса, включающего идентификатор операции от принимающих собранных средств к передаю-щим собранным средствам, включая идентификатор операции в сообщение стоимости операции, посылаемое от передающих собранных средств к принимающим собранным средствам и контролирующее возможность приема сообщения о стоимости операции в принимающих собранных средствах на основе правильности принятия идентификатора операции.
8. Система передачи стоимости по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что микро-процессоры программируются для применения асимметричной криптографической си-стемы, имеющей различные открытые и секретные ключи, и каждое собранное средство имеет по крайней мере открытый ключ, запоминаемый в системе.
9. Система передачи стоимости по п.8, отличающаяся тем, что каждые собранные средства запоминают данные, указанные в криптографической системе посредством ос-новного компьютера, с глобальным секретным ключом кодирования, данные тем самым электронно сертифицируются и микропроцессоры программируются таким образом, что каждая операция включает этапы проверки сертифицированных данных собранных средств посредством глобального открытого ключа.
10. Система передачи стоимости по пп. 8 и 9, отличающаяся тем, что каждые собран-ные средства запоминают свою собственную уникальную пару открытого/секретного/ ключа в криптографической системе и микропроцессоры программируются таким обра-зом, что передача данных об операции кодируется и дешифрируется посредством исполь-зования этих ключей.
11. Система передачи стоимости по п.10, отличающаяся тем, что при операции два микропроцессора имеют разную вычислительную производительность, микропроцессор, связанный с первыми собранными средствами, имеет большую вычислительную произ-водительность, по сравнению с микропроцессором, связанным со вторыми собранными средствами, и микропроцессоры программируются таким образом, что операция включа-ет этапы посылки к первым собранным средствам секретного ключа от вторых собран-ных средств пары и кодирования данных на вторых собранных средствах, используя от-крытый ключ вторых собранных средств пары.
12. Система передачи стоимости по пп. 7 или 8, или 9, отличающаяся тем, что при операции два микропроцессора имеют разную вычислительную производительность, микропроцессор, связанный с первыми собранными средствами, имеет большую вычис-лительную производительность по отношению к тому микропроцессору, который связан с вторыми собранными средствами, вторые собранные средства включают ключ кодиро-вания для симметричной криптографической системы, и микропроцессоры программи-руются таким образом, что операция включает этапы передачи к первым собранным сред-ствам ключа симметричной системы вторых собранных средств и кодирования данных на вторых собранных средствах, используя ключ симметричной системы.
13. Система передачи стоимости по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что объ-единяет множество компьютеров, каждый со своим собственным измерителем стоимости.
Описание
Изобретение характеризует систему передачи стоимости товара при безналичных опера-циях. Имеется несколько видов обслуживания безналичных финансовых операций. Они включают кредитные карточки и дебетовые карточки, которые покупатели могут исполь-зовать в широком диапазоне розничной торговли. Каждая операция сопровождается по-дробным счетом покупателю, необходимым для реальной передачи денежных средств между определенными покупателями и определенными розничными торговцами.
Другой формой безналичной карточной системы является система карточек предвари-тельной оплаты, когда карточка покупается перед серией сделок, а данные о стоимости региструются на ней и соответственно уменьшается сумма при каждой операции. Приме-ром карточки предварительной оплаты является телефонная карточка.
Такие известные системы являются негибкими и в общем случае не заменяют налич-ные деньги при малых объемах и больших количествах операций. Были сделаны различ-ные перспективные предложения для обеспечения обмена денег между “электронными кошельками”. Например, патент США № 4639504 (фирма “Касио Компьютер Коу Лими-тед”) показывает систему, где клиент может загружать денежное значение на карту с ин-тегральными схемами (ИС), называемой иначе интеллектуальной картой, посредством связи со своим банком. В банке то же самое значение поступает на отдельный ИС счет, установленный для клиента. Покупки возможно делать посредством передачи денежного значения с интегральной карты на оборудование розничного продавца автономно из бан-ка. Каждая операция требует передачи информации розничному продавцу и сохранения им всех деталей, которые включают идентификацию покупки. В конце концов, при за-требовании денежных средств из банка, розничный продавец предоставляет детальный список операций и происходит согласование счета для приведения в порядок ИС счёта конкретного покупателя.
Вышеизложенные процедуры требуют окончательного согласования для каждой опе-рации и имеют два недостатка. Первый недостаток - практический. Запоминание, переда-ча и согласование деталей операций покупателя для каждой операции ложится непосиль-ной ношей на оборудование, если обдумывать все типы операций с наличными деньгами. Эффективная обработка всех таких операций за приемлемое время невозможна даже при наличии наиболее современного оборудования. Второй недостаток - социальный. Теряет-ся анонимность наличности и потенциально могут быть прослежены индивидуальные склонности к расходам.
Второй из приведенных недостатков был указан Сам (Чаумом) в “Controlling your information with a Card Computer” (“Управление вашей информацией с помощью компью-тера карточек”) (“Concepts Applications Activities” ("Концепции прикладной деятельно-сти), опубликованные издательством Теletrust (Телетраст) в марте 1989 года). Чаум пред-лагает систему “слепых сигнатур” количества денег, осуществляемую посредством упол-номоченного учреждения, такого как банк. Этот вариант представляет собой способ за-щиты от идентификации наличных денег покупателей. Однако, проблема остается в том, что должна быть зарегистрирована двойная оплата покупателем, и Чаум преодолевает эту сложность путем включения в передаваемые данные при автономной операции закоди-рованной информации, касающейся покупателя. Эта информация передается в банк, ко-гда розничный продавец запрашивает кредит, и используется в банке для определения двойного использования одной и той же “электронной наличности”. Также, каждый за-фиксированный случай регистрируется в банке для обеспечения возможности конечного согласования претензий с этими случаями, тем не менее без идентификации покупателя. Проблемы хранения, передачи е обработки остатка информации об отдельной операции остаются нерешенными. Дополнительно Чаум поясняет еще одну сложность. Его система требует, чтобы каждый пункт указанной “электронной наличности” должен быть обрабо-тан как единичный элемент и не может быть разделен. С другой стороны это означает, что система не подходит при большом объеме операций с малыми значениями.
Настоящее изобретение стремится обеспечить практическое решение проблемы обес-печения структуры, подходящей для малоценных операций большого объема.
Согласно изобретению обеспечивается система передачи стоимости, в состав которой входит компьютер, согласование электронных стоимостей; устройства обмена денег, тем самым, могут связываться друг с другом для передачи стоимости в операциях, которые выполняются автономно от компьютера, средство снятия со счета для загрузки стоимости значением под управлением компьютера, погашение средств для выплаты стоимости под управлением компьютера, измеритель стоимости, одна или более вышеуказанных стои-мостей, составляющие собранные средства, которые могут загружать и возвращать име-ющуюся стоимость через измеритель стоимости, регистрирующий одну или более плава-ющих записей стоимости, тем самым может быть извлечена чистая стоимость и выдана в массовую стоимость или стоимости, чистая стоимость, являющаяся разницей между об-щим количеством стоимостей, переходных в массовую стоимость, или стоимости и об-щим количеством стоимостей, выплаченных из массовой стоимости или стоимостей, за-пись плавающей стоимости, не являющейся специфической по отношению к отдельным вкладам и выплатам.
Измеритель стоимости может иметь интерфэйс, тем самым запись плавающей стоимо-сти может быть отрегулирована по команде, с тем, чтобы создать или разрушить стои-мость внутри массовой стоимости или стоимостей.
Предпочтительно, что в каждой стоимости обеспечивается средство хранения, кото-рое сохраняет запись значения стоимости и включает в каждую стоимость или устройство обмена микропроцессор, операции проводятся между парами стоимостей, одна из кото-рых, приемная стоимость, принимает стоимость товара, микропроцессоры программиру-ются таким образом, что при каждой автономной операции запись стоимости собранных средств в передаваемой стоимости уменьшается на запись стоимости собранных средств; в принимающей стоимости увеличивается на такую же стоимость операции.
Посредством обеспечения записи плавающей стоимости, которая обладает неопреде-ленной анонимностью, необходимым является согласование расчетов покупателя для всех последующих операций со стоимостью.
Вышеприведенная комбинация характеристик позволяет обеспечить полностью за-вершенные операции без последующей помощи и консультаций с любой третьей сторо-ной и, в частности, без обращения к компьютеру. Достоинства достижения анонимности и времени обработки на компьютере очевидны. Например, розничный торговец может время от времени выставлять требования на выплату стоимости за определенный период времени, на предоставление ему сущности и идентичности всех автономных операций, которые не являясь частью его требования, не способствуют воспроизведению записи стоимости собранных средств для розничного торговца.
Предпочтительно, чтобы собранные средства имели возможность присвоения опера-ции между парой стоимостей уникального идентификатора, а микропроцессоры про-граммировались на реакцию при определении идентификатора для предотвращения по-вторения заданной операции. Тогда компьютеру не требуется никаких справочных дан-ных для определения двойного использования одной и той же “электронной стоимости”. При требовании на выплату стоимости к компьютеру открывается доступ и он должен быть в состоянии определить, было ли выставлено дважды одно и тоже требование, или непосредственно или, поскольку требование может быть просто другой операцией, по-средством идентификатора операции. Идентификатор операции, в основном, посылается от передаваемой стоимости к принимаемой стоимости, будучи стандартным образом из-влеченным из данных по идентификации принимаемой стоимости и номера последова-тельности операции по приему стоимости или электронного ключа времени (даты из принимаемой стоимости или предварительной операции) “рукопожатия”. В этом случае принимаемая стоимость может управлять операцией и любая попытка передать запись с той же стоимостью дважды будет отвергаться.
Безопасность системы требует, чтобы для предотвращения мошенничества были при-менены криптографические методы. Наиболее эффективными криптографическими ме-тодами являются асимметрические, в которых требуются различные клавиши для кодиро-вания и дешифрации информации. Одной широко известной и пригодной методикой яв-ляется методика, приписываемая Ривесту, Шамиру и Адлману, известная как система RSA. Предусматривается, что обе стоимости связующей пары могут применяться систе-мой RSA на равных основаниях в балансном способе при алгоритмической обработке. Однако, тогда как кодирование RSA является простым, выполнение удовлетворительной дешифрации за короткое время требует относительно мощных вычислительных возмож-ностей. Для преодоления этой трудности в интересах экономии и скорости предлагается в соответствии с особенностью изобретения использование разбалансированной системы, в которой возможность обработки, требуемая для обеспечения стоимостей покупателя, зна-чительно меньше, чем та, которая запрашивается для стоимостей розничного продавца.
Каждый пользователь асимметричной системы ключевой криптографии имеет клю-чевую пару, названную открытым ключом и секретным ключом. Сообщения к другому пользователю кодируются другими (дистанционными) открытыми ключами, которые становятся доступными, возможно ключом процедуры обмена. Принятые сообщения де-шифруются, используя локальный секретный ключ. Использование открытого ключа зна-чительно меньше зависит от вычислительной мощности, чем использование секретного ключа и, следовательно, стандартное кодирование требует меньшей производительности, чем дешифрация. Поэтому при использовании описанного типа разбалансированной си-стемы целесообразно снять требование, чтобы стоимость покупателя определялась и пе-редавалась с помощью стандартной дешифрации RSA.
Первым способом снижения криптографической нагрузки на стоимость покупателя является обеспечение его простой, симметричной криптографической системой. Такая система использует одинаковый ключ для кодирования и дешифрации. Примером являет-ся криптографическая система DES (Data Encrypti on Standard (Стандарт кодирования данных) - USFIPS 46,1976). Собранные средства розничного продавца составляют пол-ную мощность системы RSA.
Второй метод заключается в использовании системы собственного открытого клю-ча/секретного ключа собранных средств покупателя для обмена данными. При обмене ключами собранные средства покупателя посылают их секретный ключ к собранным средствам розничного продавца. При передаче данных к собранным средствам они будут закодированы, используя их собственный открытый ключ, а собранные средства рознич-ного продавца будут расшифрованы, используя секретный ключ собранных средств по-купателя.
Секретность может быть повышена посредством электронной спецификации данных, например, оцифрованные данные, в процессе операции. Каждые собранные средства в процессе выдачи должны быть определены характеристическим номером и будут иметь этот номер, указанный секретным ключом асимметричной глобальной криптографиче-ской системы. Результатом должно быть глобальное указание номера, который запомина-ется в собранных средствах. Все собранные средства будут определять открытый ключ глобальной пары таким образом, что при приеме другого глобально обозначенного номе-ра обеспечивается возможность проверки его правильности. Номера могут рассматри-ваться в качестве глобально специфицированных. Поскольку операции будут требовать обмена кодированными ключами, удобно, хотя и не обязательно, когда кодированные ключи, которыми обмениваются, классифицируются как глобально сертифицированные числа.
Электронные собранные средства могут принимать различные формы. Они будут включать возможности обработки на компьютере, которые могут быть заложены в платы на интегральных схемах или “интеллектуальные” платы, брелки, бумажники или подоб-ные вещи или встроены в электронное оборудование, такое как оборудовано в пункте продажи или, например, калькуляторы.
Связь с компьютером, в общем случае осуществляется по телефону и собранные сред-ства могут быть объединены в телефонах или модемах, поскольку возможно, чтобы необ-ходимые операции могли проводиться по телефону. Однако, наиболее часто употребляе-мым средством являются портативные собранные средства, такие как карточка с инте-гральными схемами, которая загружается через модемную связь, либо через устройство, конкретное для отдельного лица, либо, например, через автоматический говорящий аппа-рат.
Собранные средства могут связываться друг с другом для передачи стоимости посред-ством устройств связи. Они могут иметь ячейки для двух собранных средств или каждая может сохранять собранные средства и связываться друг с другом, например, посредством инфракрасного или электромагнитного излучения.
Выше была сделана ссылка на сложность обеспечения высокоскоростных ассиммет-ричных криптографических характеристик в очень маленьких и недорогих устройствах, таких как карточки с ИС. Ясно, что более просто обеспечить такие характеристики в устройстве связи или модеме. Поэтому, даже несмотря на то, что собранные средства по-купателя не могут сами обеспечить полную вычислительную мощность, она может опре-деляться устройствами связи, которые имеют доступ к памяти собранных средств покупа-теля и открытым ключам. Таким образом, в то время как имеется реальная возможность обмениваться записями о стоимости между отдельными лицами, если все собранные средства имеют асимметричные криптографические характеристики, также имеется такая возможность, если собранные средства являются простыми и используются интеллекту-альные устройства связи.
По крайней мере оборудование розничного продавца, в общем случае, будет иметь возможность запоминать информацию об операциях. Она может находиться в памяти или на диске или на другой карточке или на каком-нибудь другом носителе информации. Действительно, оборудование может включать устройство передачи для передаваемой стоимости от ИС карточки покупателя к ИС карточке розничного продавца. Для обору-дования розничного продавца нет необходимости в большом объеме памяти, поскольку оно хранит только общую накопленную сумму. Однако, очевидно, что кроме стоимостей операций другая информация, например, об идентичности покупателя и/или продавца может быть предметом обмена для обеспечения локальной распечатки для анализа. Могут быть включены коды товаров.
Также как обычные терминалы в пунктах продажи или имеются или не имеются, обо-рудование розничного продавца может включать устройства для автоматической прода-жи, распределители проездных билетов, устройства парковки автомобилей, сбор пошли-ны для проезда по шоссе и т.д. Хотя для использования собранных средств может быть обеспечена секретность посредством запроса ключа с PIN кодом, это не обязательно, и для упрощенного использования предпочтительно классифицированное распределение с этим запросом. Однако, предусматривается, что каждые собранные средства могут иметь PIN защищенную память и незащищенную память, система будет такой, что посредством использования терминала или карманного устройства обмена данными стоимости могут быть переданы с использованием РIN кода от защищенной к незащищенной части стои-мости. Как упомянуто выше, отдельные лица могут носить их собственные карманные средства обмена для обеспечения взаимных операций со стоимости между лицами. В эквивалентном случае розничным продавцом могут быть сделаны возмещения “налич-ными” или чеками.
Записи стоимости могут загружаться в собранные средства в выбранной валюте для использования в соответствующих странах.
Несмотря на то, что система в настоящем изобретении может быть запущена в одном финансовом учреждении, предусматривается, что различные федеральные, национальные или международные финансовые учреждения должны иметь собственные компьютеры с измерителями стоимости и записями плавающей стоимости, отражающие общую стои-мость при циркуляции (во всех собранных средствах), представленные фонды, распреде-ляемые между участвующими учреждениями на основе их соответствующих регулируе-мых плавающих файлов.
В дальнейшем изобретение будет описываться со ссылкой на сопровождающие схе-мы, которые представляют собой:
фиг.1 — схему банковской компьютерной системы в соответствии с изобретением;
фиг.2 — схему, иллюстрирующую измеритель стоимости;
фиг.3 — схему, иллюстрирующую пример процедуры операции со стоимостью, ис-пользуя полную криптографическую систему RSA;
фиг.4 — схему, иллюстрирующую пример процедуры операции со стоимостью, ис-пользующую методику передачи секретного ключа;
фиг.5 — схему, иллюстрирующую процедуры операций со стоимостью, использую-щие смешанную криптографическую систему RSA/DES;
фиг.6 и 7 — один из возможных вариантов типичных устройств настоящего изобре-тения.
На фиг.1 показывается три банка клиринговых расчетов 1, 2 и 3 с соответствующими компьютерами 1а, 2а и 3а. Компьютеры имеют файлы, содержащие подробности счета клиентов банка и клиентов розничного продавца. Каждый компьютер также имеет изме-рители стоимости 1в, 2в и 3в, которые показывают плавающую запись стоимости. Дей-ствительные собранные средства, отражаемые неспецифическими плавающими записями стоимости могут сосредотачиваться в одном или нескольких банках 1, 2 и 3 или в другом месте. Каждый банк имеет массовые собранные средства 1с, 2с, 3с, которые связываются с соответствующими измерителями стоимости и в которых есть память с записью стоимо-сти собранных средств. Терминалы 5 селективно подключаются через телефонную линию к компьютерам 1, 2 и 3. Обычно терминалами 5 могут быть терминалы домашних компь-ютеров или терминалы, доступные в общественных местах. Покупатели имеют электрон-ные собранные средства в виде ИС карточек 6. Эти карточки имеют микропроцессоры и память. В памяти каждой карточки запоминается запись стоимости собранных средств 7. Карточки имеют контакты 8, посредством которых карточки могут взаимодействовать с терминалом 5 через считыватели карточки 9. Посредством выдачи соответствующих за-просов с клавиатуры терминала покупатель может подключиться к компьютеру его банка 1, 2 или 3 и может запросить, чтобы запись стоимости была загружена в его собранные средства. Если банк санкционирует запрос, массовые собранные средства инструктиру-ются на установление выдачи стоимости для загрузки записи стоимости собранных средств 7 с запрошенной стоимостью. Карточка теперь готова к использованию.
В дальнейшем электронные собранные средства содержатся в терминалах 10, 11, ко-торые оборудуются считывателями 9 с ИС карточек, расположенными в различных ме-стах продажи. Для использования своей карточки покупатель представляет ее розничному продавцу, который вставляет ее в считыватель 9. Требуемая стоимость операции набира-ется на клавиатуре и при согласовании с общей суммой сохраняется в записи стоимости собранных средств 6, которая уменьшается на стоимость операции. Запись стоимости со-бранных средств, сохраняемых в терминалах 10 или 11 увеличивается на ту же стоимость операции. Покупатель получает свои товары и может свободно использовать карточки до достижения общей суммы в записи стоимости собранных средств его собранных средств в другом оборудовании розничной торговли.
Периодически розничний продавец может выплачивать стоимость, представленную в записи стоимости собранных средств, хранящейся в собранных средствах на его термина-ле 10 или 11 независимо от идентификации покупателей и без предоставления любых деталей отдельных операций, которые поднимаются до общего аккумулированного зна-чения стоимости. Это может быть выполнено посредством подключения терминала 10 или 11 к банку розничного продавца 1, 2 или 3, что соответствует и запросу на выплату стоимости. Затем компьютер банка дает инструкцию на операцию выплаты, которая при-нимает стоимость от собранных средств на терминале. Банковский компьютер кредитует фондами счет розничного продавца. Измерители стоимости формируют базис для обес-печения управления общей величиной стоимости при циркуляции во всех собранных средствах и для распределения, на основе согласования, фондов, отражающих общую стоимость.
Массовые собранные средства 1с, 2с, 3с отличаются от других собранных средств возможностью загрузки и выплаты имеющейся стоимости через измеритель стоимости, также как и операций передачи собранных средств между собой. Во всех других отноше-ниях собранные средства являются технически идентичными и, в частности, необходимо понимать, что используемые одинаковые криптографические методики для массовых со-бранных средств по отношению к другим операциям с собранными средствами (дистан-ционными) являются такими же, как и для автономных операций. Фигура 2 показывает измеритель стоимости, который включает индикатор 12, показывающий плавающую за-пись стоимости. Таким образом, в этом случае чистая стоимость, переданная в массовые собранные средства 1с, составляет разность между общими стоимостями, пропущенными через измеритель и общим значением стоимостей, возвращаемых через измеритель. Должна быть проведена оценка того, что могут быть индифицированы все переданные и возвращенные стоимости совместно или вместо чистого значения стоимости и имеется хорошая возможность извлекать чистую стоимость из оптовых значений, даже при отсут-ствии непосредственной индикации. Связь 13 между измерителем стоимости и каждой из его величин массовых собранных средств защищается. Собранные средства могут физи-чески примыкать к измерителю стоимости, а защита достигается посредством физических блокировок и т.д. В другом случае массовые собранные средства могут управляться ди-станционно от измерителя стоимости, и защита достигается за счет криптографических методик. Важно убедиться, что измеритель стоимости всегда точно отображает стоимость, переданную в массовые собранные средства, и не может быть никакого обмана. Каждый измеритель стоимости имеет интерфейс 14, который может быть связан с вычислитель-ными возможностями банка или с клавиатурой. Квалифицированный персонал может вводить стоимости, которые могут добавляться или вычитаться из плавающей записи стоимости, отображающей создание или разрушение стоимости, которая должна цирку-лировать. Таким образом, стоимость, которая циркулирует, может быть отрегулирована в массовом хранилище, вероятно ежедневно, вместо того, чтобы отвечать на запрос по ин-дивидуальным посылкам или запросам.
В этом случае использование плавающей записи стоимости позволяет выполнять ав-тономный обмен стоимостью, заданной соответствующими терминалами, между покупа-телями и розничными продавцами, розничными продавцами и покупателями, покупате-лями и покупателями без необходимости поддерживать большое количество счетов или подробностей счетов для их согласования.
Покупатели сами могут регулировать записи стоимости в их собранных средствах посредством обмена между собой или посредством выплат долгов розничными продав-цами. Представляется, что записи стоимости в собранных средствах могут быть переда-ны на отдельные счета посредством процедуры затребования из плавающей записи стои-мости в таком случае, как требования розничного продавца.
Собранные средства могут быть использованы на международной основе посред-ством загрузки в них различных валют. Очевидно, что каждая страна или группа стран будут держать плавающую запись стоимости в соответствующей валюте. Применение покупателем загрузки его собранных средств в иностранной валюте может сказываться в дебетовании его собранных средств в местной валюте и соответствующая запись плава-ющей стоимости в иностранной валюте может быть увеличена.
Запись стоимости собранных средств, содержащаяся в собранных средствах, может по запросу конвертироваться в различную валюту, конверсия проводится на определенной скорости и определяется передачей стоимости от плавающей записи стоимости в одной валюте в другую валюту и соответствующей конверсией фондов между валютами.
Фиг.3 показывает процедуру во время автономной операции в первом конкретном исполнении изобретения. Оба собранных средства имеют полное соответствие RSA асимметричной криптографики. Посылающие собранные средства имеют память SS, ко-торая содержит аккумулированную запись стоимости Svr и следующие ключи: RSA: по-сылаемые открытые и секретные ключи Pks и Sks и глобальный открытый ключ Pkg. До-полнительно имеется сертифицированное информационное сообщение [Pks] Skg. Имеет-ся уникальный открытый ключ посылаемых собранных средств, указываемый основным компьютером вместе с глобальным секретным ключом Skg. Таким образом открытый ключ Pks электронно сертифицируется системой как правильный. Приемные собранные сред-ства имеют память Pvr, которая содержит аккумулированную запись стоимости Pvr и соб-ственные открытые и секретные ключи принимаемых собственных средств Pkr и Skr, гло-бальный открытый ключ Pkg и информационное сообщение сертифицированного откры-того ключа [Pkr] Skg.
Первым этапом процедуры операции для принимаемых собранных средств является выдача номера идентификатора операции. Для данных собранных средств это выделяет-ся из комбинации идентичности принимаемых собранных средств и номера последова-тельности операции. Достигается двухсторонняя связь между собранными средствами, вероятно локально через непосредственную связь или через связь на ИК лучах или ди-станционно через модем и телефон. Выполняются следующие шаги:
1. Принимающие собранные средства передают запрос [Pkr] Skg + [R] Skr.
2. Передаваемые собранные средства в состоянии проверить [Pkr] Skg посредством использования открытого глобального ключа Pkg. Это дает передаваемым собранным средствам подлинный ключ Pkr для проверки [R] Skr и, следовательно, восстановления R.
3. Стоимость V, которая требуется для передачи, уменьшается от значения записи сто-имости собранных средств Svr.
4. Передаваемые собранные средства конструируют сообщение операции со стоимо-стью из VR из значения V, которое необходимо передать, и из сообщения запроса R. Это обозначается посредством секретного ключа передатчика и передается следующее сооб-щение о передачи стоимости к принимающим собранным средствам: [Pks] Skg [VR] Sks.
5. Принимающие собранные средства получают открытый ключ Pks посредством ис-пользования открытого ключа Рkg, тем самым проверяя сообщение [Pks] Skg.
6. Использование открытого ключа Pks, таким образом, осуществляет проверку [VR] Sks и, следовательно, восстановление VR.
7. R проверяется с целью убедиться в том, что оно идентично принимаемым собран-ным средствам и соответствующему номеру операции. Если нет, операция отвергается.
8. Если все хорошо, стоимость V добавляется к записи стоимости собранных средств принимаемых собранных средств.
9. Обозначенное подтверждение посылается к передаваемым собранным средствам.
Протоколы операции Sti и Rti сохраняются в памяти передаваемых и принимаемых собранных средств. Протоколы могут передавать такие дела, которые требуются для ло-кального анализа операций, но в простейшем случае протоколы определяют только запи-си любой операции, которая не проходит по некоторой причине. Это может быть исполь-зовано для проверки в случае возникновения разногласий.
Кодирование и дешифрация RSA требует вычисления выражения xy modn, где y пред-ставляет разницу для кодирования и дешифрации. В частности, индекс y для кодирования (вставленный в открытый ключ) мал, а соответствующий индекс для дешифрации (встав-ленный в секретный ключ) намного больше. Как следствие этого, в то время как самая современная производительность компьютера может обеспечивать кодирование за при-емлемый короткий промежуток времени, то дешифрацию уже обеспечить она не может. Создание сертифицированного (т.е. оцифрованного) сообщения определяет эквивалент-ное превышение времени обработки при дешифрации и проверка такого сообщения име-ет эквивалентное превышение времени обработки для кодирования. Воплощения такого подхода, проиллюстрированные на фиг.4 и 5, обеспечивают классификацию, которая позволяет одному из пары собранных средств при коммуникации более низкую вычисли-тельную производительность, и поэтому являются более дешевыми, по сравнению с дру-гими. В этих классификациях некоторые собранные средства системы (собранные сред-ства розничного продавца) имеют полные возможности RSA (возможность кодирования и дешифрации), в то время как остальные (собранные средства покупателя) включают симметричную ключевую криптографическую систему для передачи сообщений с запи-сями операций со стоимостью. Подходящей симметричной ключевой криптографической системой является система DES. Для кодирования и дешифрации требуется уровень вы-числительной производительности, подобный уровню, необходимому для кодирования RSA.
На фиг.4 иллюстрируется процедура операции между двумя собранными средствами, где передаваемые средства являются средствами покупателя, а принимаемые средства являются средствами розничного продавца. Собранные средства розничного продавца имеют полные характеристики RSA, в то время как собранные средства покупателя име-ют более низкие вычислительные характеристики. Посылаемые собранные средства имеют память CS, которая хранит накопленную запись стоимости и РА глобальный от-крытый ключ Pkg. Дополнительно, имеется DES ключ DESс и сертифицированное инфор-мационное сообщение [DESc] Skg, которое включает уникальный DES ключ передавае-мых собранных средств, который указывается компьютером посредством его глобального секретного ключа Skg.
Принимаемые собранные средства имеют память SR, которая идентична памяти SR в воплощении фиг.3, хранящую Pkr, Skr, Pkg и [Pkr].
Первым этапом процедуры операции для принимаемых собранных средств является передача идентификатора операции Р, как показано на фигуре 3. Затем делаются следую-щие шаги:
1. Принимаемые собранные средства передают их сертифицированное сообщение об открытом ключе [Pkr]Skg.
2. Посылающие собранные средства проверяют указанное сообщение и выдают Pkr.
3. Посылающие собранные средства кодируют свое сертифицированное сообщение, используя Pkr. Поскольку индекс у такого открытого ключа как Pkr мал, кодирование его требует простого вычисления. Сообщение, посылаемое на принимающие средства, пред-ставляет собой
4. Принимающие средства дешифрируют сначала сообщение с помощью своего сек-ретного ключа Skr для извлечения [DESc] Skg, которое само проверяется с помощью Рk для верификации и извлечения DESc.
5. Принимающие собранные средства передают сообщение [R] DESc, которое являет-ся идентификатором операции R, закодированным с помощью целостного алгоритма DES.
6. Принимающие собранные средства дешифрируют сообщение в DES, извлекают идентификатор операции R и составляют передаваемое сообщение о стоимости VR таким же образом, как и на фиг.3.
7. Посылающие собранные средства уменьшают стоимость V относительно ее записи стоимости собранных средств и посылают сообщение [VR] DESc на принимающие со-бранные средства.
8. Принимающие собранные средства дешифрируют [VR] DES и проверяют R на правильность. Если такого совпадения нет, операция отвергается.
9. Если все хорошо, значение добавляется к записи стоимости собранных средств в принимающих собранных средствах и посылается подтверждающее сообщение на пере-дающие собранные средства.
На фиг.5 показана процедура операции, которая позволяет собранным средствам иметь несбалансированные вычислительные возможности, несмотря на то, что использу-ются ключи асимметричной криптографической системы. На фиг.5 памяти SR принима-ющих собранных средств имеют такие же ключи, как и приведенные на фигуре 3. Вы-числительные возможности посылающих собранных средств меньше, чем у принимаю-щих собранных средств, и вместо обозначенного открытого ключа посылающие собран-ные средства хранят определенный секретный ключ [Sks] Skg (который также включает Рks).
Процедура операции имеет следующие этапы:
Принимающие собранные средства передают указанное сообщение [Рkr] Skg.
2. Передающие собранные средства проверяют указанное сообщение с помощью Рkg, проверяющего [Рkr] Skg и, следовательно, восстанавливающего Рkr.
3. Посылающие собранные средства кодируют свое указанное сообщение с помощью Pkr и посылают .
4. Принимающие собранные средства дешифрируют сначала сообщение с использо-ванием своего секретного ключа Sks для получения [Sks] Skg, а затем используют гло-бальный открытый ключ Рkg для верификации [Sks] Skg, тем самым восстанавливая Skg.
5. Принимающие средства указывают идентификатор операции R с помощью Sks и посылают [Р] Sks.
6. Принимающие собранные средства извлекают R посредством использования Рks.
7. Посылающие собранные средства уменьшают их запись стоимости собранных средств на необходимую величину V и составляют и посылают сообщение о стоимости .
8. Принимающие собранные средства дешифрируют сообщение посредством Sks для извлечения V и R. R проверяется и, если оно неправильно, операция отвергается.
9. Если все хорошо, запись стоимости собранных средств увеличивается на V, ключ Sks в принимающих собранных средствах отбрасывается и подтверждающее сообщение посылается на посылающие собранные средства.
Фиг.6 показывает одну реализацию изобретения в виде карманного обмена, приводи-мого выше. Это устройство PED работает на батареях или солнечных батареях и имеет экран на светодиодах 15 и считыватель ИС карточки 16. Карточка покупателя вставляется в считыватель 16 и может быть затем опрошена посредством ключей 17 — 21. Ключи 17 позволяют пользователю прокрутить входы протокола и резидентные балансы на карточ-ке, доступные через ключи 19 и 20. Ключи 18 и 21 обеспечивают обмен между двумя кар-точками через промежуточную память внутри устройства.
Фиг.7 изображает устройство, которое можно найти в пункте продажи розничного продавца. Подобные терминалы с функциями розничной торговли могут быть размещены в финансовых институтах или в других публичных местах для использования их покупа-телями при доступе к их банковским счетам при загрузке и удалении их карточек. Устройство Т содержит терминал для торговой точки, включающий дисплей на светоди-одах (или других элементах) 22 и считыватель ИС карточек 23. Посредством клавиатуры 24 в терминал может быть введено общее число операции по розничной продаже.
Клавиши 25 и 26 инициируют операцию с ИС карточки, вставленной в считыватель 23. Через определенное время розничный продавец может подготовить терминал для пе-редачи стоимости на главный компьютер банка посредством нажатия клавиши 27.
Другой формой безналичной карточной системы является система карточек предвари-тельной оплаты, когда карточка покупается перед серией сделок, а данные о стоимости региструются на ней и соответственно уменьшается сумма при каждой операции. Приме-ром карточки предварительной оплаты является телефонная карточка.
Такие известные системы являются негибкими и в общем случае не заменяют налич-ные деньги при малых объемах и больших количествах операций. Были сделаны различ-ные перспективные предложения для обеспечения обмена денег между “электронными кошельками”. Например, патент США № 4639504 (фирма “Касио Компьютер Коу Лими-тед”) показывает систему, где клиент может загружать денежное значение на карту с ин-тегральными схемами (ИС), называемой иначе интеллектуальной картой, посредством связи со своим банком. В банке то же самое значение поступает на отдельный ИС счет, установленный для клиента. Покупки возможно делать посредством передачи денежного значения с интегральной карты на оборудование розничного продавца автономно из бан-ка. Каждая операция требует передачи информации розничному продавцу и сохранения им всех деталей, которые включают идентификацию покупки. В конце концов, при за-требовании денежных средств из банка, розничный продавец предоставляет детальный список операций и происходит согласование счета для приведения в порядок ИС счёта конкретного покупателя.
Вышеизложенные процедуры требуют окончательного согласования для каждой опе-рации и имеют два недостатка. Первый недостаток - практический. Запоминание, переда-ча и согласование деталей операций покупателя для каждой операции ложится непосиль-ной ношей на оборудование, если обдумывать все типы операций с наличными деньгами. Эффективная обработка всех таких операций за приемлемое время невозможна даже при наличии наиболее современного оборудования. Второй недостаток - социальный. Теряет-ся анонимность наличности и потенциально могут быть прослежены индивидуальные склонности к расходам.
Второй из приведенных недостатков был указан Сам (Чаумом) в “Controlling your information with a Card Computer” (“Управление вашей информацией с помощью компью-тера карточек”) (“Concepts Applications Activities” ("Концепции прикладной деятельно-сти), опубликованные издательством Теletrust (Телетраст) в марте 1989 года). Чаум пред-лагает систему “слепых сигнатур” количества денег, осуществляемую посредством упол-номоченного учреждения, такого как банк. Этот вариант представляет собой способ за-щиты от идентификации наличных денег покупателей. Однако, проблема остается в том, что должна быть зарегистрирована двойная оплата покупателем, и Чаум преодолевает эту сложность путем включения в передаваемые данные при автономной операции закоди-рованной информации, касающейся покупателя. Эта информация передается в банк, ко-гда розничный продавец запрашивает кредит, и используется в банке для определения двойного использования одной и той же “электронной наличности”. Также, каждый за-фиксированный случай регистрируется в банке для обеспечения возможности конечного согласования претензий с этими случаями, тем не менее без идентификации покупателя. Проблемы хранения, передачи е обработки остатка информации об отдельной операции остаются нерешенными. Дополнительно Чаум поясняет еще одну сложность. Его система требует, чтобы каждый пункт указанной “электронной наличности” должен быть обрабо-тан как единичный элемент и не может быть разделен. С другой стороны это означает, что система не подходит при большом объеме операций с малыми значениями.
Настоящее изобретение стремится обеспечить практическое решение проблемы обес-печения структуры, подходящей для малоценных операций большого объема.
Согласно изобретению обеспечивается система передачи стоимости, в состав которой входит компьютер, согласование электронных стоимостей; устройства обмена денег, тем самым, могут связываться друг с другом для передачи стоимости в операциях, которые выполняются автономно от компьютера, средство снятия со счета для загрузки стоимости значением под управлением компьютера, погашение средств для выплаты стоимости под управлением компьютера, измеритель стоимости, одна или более вышеуказанных стои-мостей, составляющие собранные средства, которые могут загружать и возвращать име-ющуюся стоимость через измеритель стоимости, регистрирующий одну или более плава-ющих записей стоимости, тем самым может быть извлечена чистая стоимость и выдана в массовую стоимость или стоимости, чистая стоимость, являющаяся разницей между об-щим количеством стоимостей, переходных в массовую стоимость, или стоимости и об-щим количеством стоимостей, выплаченных из массовой стоимости или стоимостей, за-пись плавающей стоимости, не являющейся специфической по отношению к отдельным вкладам и выплатам.
Измеритель стоимости может иметь интерфэйс, тем самым запись плавающей стоимо-сти может быть отрегулирована по команде, с тем, чтобы создать или разрушить стои-мость внутри массовой стоимости или стоимостей.
Предпочтительно, что в каждой стоимости обеспечивается средство хранения, кото-рое сохраняет запись значения стоимости и включает в каждую стоимость или устройство обмена микропроцессор, операции проводятся между парами стоимостей, одна из кото-рых, приемная стоимость, принимает стоимость товара, микропроцессоры программиру-ются таким образом, что при каждой автономной операции запись стоимости собранных средств в передаваемой стоимости уменьшается на запись стоимости собранных средств; в принимающей стоимости увеличивается на такую же стоимость операции.
Посредством обеспечения записи плавающей стоимости, которая обладает неопреде-ленной анонимностью, необходимым является согласование расчетов покупателя для всех последующих операций со стоимостью.
Вышеприведенная комбинация характеристик позволяет обеспечить полностью за-вершенные операции без последующей помощи и консультаций с любой третьей сторо-ной и, в частности, без обращения к компьютеру. Достоинства достижения анонимности и времени обработки на компьютере очевидны. Например, розничный торговец может время от времени выставлять требования на выплату стоимости за определенный период времени, на предоставление ему сущности и идентичности всех автономных операций, которые не являясь частью его требования, не способствуют воспроизведению записи стоимости собранных средств для розничного торговца.
Предпочтительно, чтобы собранные средства имели возможность присвоения опера-ции между парой стоимостей уникального идентификатора, а микропроцессоры про-граммировались на реакцию при определении идентификатора для предотвращения по-вторения заданной операции. Тогда компьютеру не требуется никаких справочных дан-ных для определения двойного использования одной и той же “электронной стоимости”. При требовании на выплату стоимости к компьютеру открывается доступ и он должен быть в состоянии определить, было ли выставлено дважды одно и тоже требование, или непосредственно или, поскольку требование может быть просто другой операцией, по-средством идентификатора операции. Идентификатор операции, в основном, посылается от передаваемой стоимости к принимаемой стоимости, будучи стандартным образом из-влеченным из данных по идентификации принимаемой стоимости и номера последова-тельности операции по приему стоимости или электронного ключа времени (даты из принимаемой стоимости или предварительной операции) “рукопожатия”. В этом случае принимаемая стоимость может управлять операцией и любая попытка передать запись с той же стоимостью дважды будет отвергаться.
Безопасность системы требует, чтобы для предотвращения мошенничества были при-менены криптографические методы. Наиболее эффективными криптографическими ме-тодами являются асимметрические, в которых требуются различные клавиши для кодиро-вания и дешифрации информации. Одной широко известной и пригодной методикой яв-ляется методика, приписываемая Ривесту, Шамиру и Адлману, известная как система RSA. Предусматривается, что обе стоимости связующей пары могут применяться систе-мой RSA на равных основаниях в балансном способе при алгоритмической обработке. Однако, тогда как кодирование RSA является простым, выполнение удовлетворительной дешифрации за короткое время требует относительно мощных вычислительных возмож-ностей. Для преодоления этой трудности в интересах экономии и скорости предлагается в соответствии с особенностью изобретения использование разбалансированной системы, в которой возможность обработки, требуемая для обеспечения стоимостей покупателя, зна-чительно меньше, чем та, которая запрашивается для стоимостей розничного продавца.
Каждый пользователь асимметричной системы ключевой криптографии имеет клю-чевую пару, названную открытым ключом и секретным ключом. Сообщения к другому пользователю кодируются другими (дистанционными) открытыми ключами, которые становятся доступными, возможно ключом процедуры обмена. Принятые сообщения де-шифруются, используя локальный секретный ключ. Использование открытого ключа зна-чительно меньше зависит от вычислительной мощности, чем использование секретного ключа и, следовательно, стандартное кодирование требует меньшей производительности, чем дешифрация. Поэтому при использовании описанного типа разбалансированной си-стемы целесообразно снять требование, чтобы стоимость покупателя определялась и пе-редавалась с помощью стандартной дешифрации RSA.
Первым способом снижения криптографической нагрузки на стоимость покупателя является обеспечение его простой, симметричной криптографической системой. Такая система использует одинаковый ключ для кодирования и дешифрации. Примером являет-ся криптографическая система DES (Data Encrypti on Standard (Стандарт кодирования данных) - USFIPS 46,1976). Собранные средства розничного продавца составляют пол-ную мощность системы RSA.
Второй метод заключается в использовании системы собственного открытого клю-ча/секретного ключа собранных средств покупателя для обмена данными. При обмене ключами собранные средства покупателя посылают их секретный ключ к собранным средствам розничного продавца. При передаче данных к собранным средствам они будут закодированы, используя их собственный открытый ключ, а собранные средства рознич-ного продавца будут расшифрованы, используя секретный ключ собранных средств по-купателя.
Секретность может быть повышена посредством электронной спецификации данных, например, оцифрованные данные, в процессе операции. Каждые собранные средства в процессе выдачи должны быть определены характеристическим номером и будут иметь этот номер, указанный секретным ключом асимметричной глобальной криптографиче-ской системы. Результатом должно быть глобальное указание номера, который запомина-ется в собранных средствах. Все собранные средства будут определять открытый ключ глобальной пары таким образом, что при приеме другого глобально обозначенного номе-ра обеспечивается возможность проверки его правильности. Номера могут рассматри-ваться в качестве глобально специфицированных. Поскольку операции будут требовать обмена кодированными ключами, удобно, хотя и не обязательно, когда кодированные ключи, которыми обмениваются, классифицируются как глобально сертифицированные числа.
Электронные собранные средства могут принимать различные формы. Они будут включать возможности обработки на компьютере, которые могут быть заложены в платы на интегральных схемах или “интеллектуальные” платы, брелки, бумажники или подоб-ные вещи или встроены в электронное оборудование, такое как оборудовано в пункте продажи или, например, калькуляторы.
Связь с компьютером, в общем случае осуществляется по телефону и собранные сред-ства могут быть объединены в телефонах или модемах, поскольку возможно, чтобы необ-ходимые операции могли проводиться по телефону. Однако, наиболее часто употребляе-мым средством являются портативные собранные средства, такие как карточка с инте-гральными схемами, которая загружается через модемную связь, либо через устройство, конкретное для отдельного лица, либо, например, через автоматический говорящий аппа-рат.
Собранные средства могут связываться друг с другом для передачи стоимости посред-ством устройств связи. Они могут иметь ячейки для двух собранных средств или каждая может сохранять собранные средства и связываться друг с другом, например, посредством инфракрасного или электромагнитного излучения.
Выше была сделана ссылка на сложность обеспечения высокоскоростных ассиммет-ричных криптографических характеристик в очень маленьких и недорогих устройствах, таких как карточки с ИС. Ясно, что более просто обеспечить такие характеристики в устройстве связи или модеме. Поэтому, даже несмотря на то, что собранные средства по-купателя не могут сами обеспечить полную вычислительную мощность, она может опре-деляться устройствами связи, которые имеют доступ к памяти собранных средств покупа-теля и открытым ключам. Таким образом, в то время как имеется реальная возможность обмениваться записями о стоимости между отдельными лицами, если все собранные средства имеют асимметричные криптографические характеристики, также имеется такая возможность, если собранные средства являются простыми и используются интеллекту-альные устройства связи.
По крайней мере оборудование розничного продавца, в общем случае, будет иметь возможность запоминать информацию об операциях. Она может находиться в памяти или на диске или на другой карточке или на каком-нибудь другом носителе информации. Действительно, оборудование может включать устройство передачи для передаваемой стоимости от ИС карточки покупателя к ИС карточке розничного продавца. Для обору-дования розничного продавца нет необходимости в большом объеме памяти, поскольку оно хранит только общую накопленную сумму. Однако, очевидно, что кроме стоимостей операций другая информация, например, об идентичности покупателя и/или продавца может быть предметом обмена для обеспечения локальной распечатки для анализа. Могут быть включены коды товаров.
Также как обычные терминалы в пунктах продажи или имеются или не имеются, обо-рудование розничного продавца может включать устройства для автоматической прода-жи, распределители проездных билетов, устройства парковки автомобилей, сбор пошли-ны для проезда по шоссе и т.д. Хотя для использования собранных средств может быть обеспечена секретность посредством запроса ключа с PIN кодом, это не обязательно, и для упрощенного использования предпочтительно классифицированное распределение с этим запросом. Однако, предусматривается, что каждые собранные средства могут иметь PIN защищенную память и незащищенную память, система будет такой, что посредством использования терминала или карманного устройства обмена данными стоимости могут быть переданы с использованием РIN кода от защищенной к незащищенной части стои-мости. Как упомянуто выше, отдельные лица могут носить их собственные карманные средства обмена для обеспечения взаимных операций со стоимости между лицами. В эквивалентном случае розничным продавцом могут быть сделаны возмещения “налич-ными” или чеками.
Записи стоимости могут загружаться в собранные средства в выбранной валюте для использования в соответствующих странах.
Несмотря на то, что система в настоящем изобретении может быть запущена в одном финансовом учреждении, предусматривается, что различные федеральные, национальные или международные финансовые учреждения должны иметь собственные компьютеры с измерителями стоимости и записями плавающей стоимости, отражающие общую стои-мость при циркуляции (во всех собранных средствах), представленные фонды, распреде-ляемые между участвующими учреждениями на основе их соответствующих регулируе-мых плавающих файлов.
В дальнейшем изобретение будет описываться со ссылкой на сопровождающие схе-мы, которые представляют собой:
фиг.1 — схему банковской компьютерной системы в соответствии с изобретением;
фиг.2 — схему, иллюстрирующую измеритель стоимости;
фиг.3 — схему, иллюстрирующую пример процедуры операции со стоимостью, ис-пользуя полную криптографическую систему RSA;
фиг.4 — схему, иллюстрирующую пример процедуры операции со стоимостью, ис-пользующую методику передачи секретного ключа;
фиг.5 — схему, иллюстрирующую процедуры операций со стоимостью, использую-щие смешанную криптографическую систему RSA/DES;
фиг.6 и 7 — один из возможных вариантов типичных устройств настоящего изобре-тения.
На фиг.1 показывается три банка клиринговых расчетов 1, 2 и 3 с соответствующими компьютерами 1а, 2а и 3а. Компьютеры имеют файлы, содержащие подробности счета клиентов банка и клиентов розничного продавца. Каждый компьютер также имеет изме-рители стоимости 1в, 2в и 3в, которые показывают плавающую запись стоимости. Дей-ствительные собранные средства, отражаемые неспецифическими плавающими записями стоимости могут сосредотачиваться в одном или нескольких банках 1, 2 и 3 или в другом месте. Каждый банк имеет массовые собранные средства 1с, 2с, 3с, которые связываются с соответствующими измерителями стоимости и в которых есть память с записью стоимо-сти собранных средств. Терминалы 5 селективно подключаются через телефонную линию к компьютерам 1, 2 и 3. Обычно терминалами 5 могут быть терминалы домашних компь-ютеров или терминалы, доступные в общественных местах. Покупатели имеют электрон-ные собранные средства в виде ИС карточек 6. Эти карточки имеют микропроцессоры и память. В памяти каждой карточки запоминается запись стоимости собранных средств 7. Карточки имеют контакты 8, посредством которых карточки могут взаимодействовать с терминалом 5 через считыватели карточки 9. Посредством выдачи соответствующих за-просов с клавиатуры терминала покупатель может подключиться к компьютеру его банка 1, 2 или 3 и может запросить, чтобы запись стоимости была загружена в его собранные средства. Если банк санкционирует запрос, массовые собранные средства инструктиру-ются на установление выдачи стоимости для загрузки записи стоимости собранных средств 7 с запрошенной стоимостью. Карточка теперь готова к использованию.
В дальнейшем электронные собранные средства содержатся в терминалах 10, 11, ко-торые оборудуются считывателями 9 с ИС карточек, расположенными в различных ме-стах продажи. Для использования своей карточки покупатель представляет ее розничному продавцу, который вставляет ее в считыватель 9. Требуемая стоимость операции набира-ется на клавиатуре и при согласовании с общей суммой сохраняется в записи стоимости собранных средств 6, которая уменьшается на стоимость операции. Запись стоимости со-бранных средств, сохраняемых в терминалах 10 или 11 увеличивается на ту же стоимость операции. Покупатель получает свои товары и может свободно использовать карточки до достижения общей суммы в записи стоимости собранных средств его собранных средств в другом оборудовании розничной торговли.
Периодически розничний продавец может выплачивать стоимость, представленную в записи стоимости собранных средств, хранящейся в собранных средствах на его термина-ле 10 или 11 независимо от идентификации покупателей и без предоставления любых деталей отдельных операций, которые поднимаются до общего аккумулированного зна-чения стоимости. Это может быть выполнено посредством подключения терминала 10 или 11 к банку розничного продавца 1, 2 или 3, что соответствует и запросу на выплату стоимости. Затем компьютер банка дает инструкцию на операцию выплаты, которая при-нимает стоимость от собранных средств на терминале. Банковский компьютер кредитует фондами счет розничного продавца. Измерители стоимости формируют базис для обес-печения управления общей величиной стоимости при циркуляции во всех собранных средствах и для распределения, на основе согласования, фондов, отражающих общую стоимость.
Массовые собранные средства 1с, 2с, 3с отличаются от других собранных средств возможностью загрузки и выплаты имеющейся стоимости через измеритель стоимости, также как и операций передачи собранных средств между собой. Во всех других отноше-ниях собранные средства являются технически идентичными и, в частности, необходимо понимать, что используемые одинаковые криптографические методики для массовых со-бранных средств по отношению к другим операциям с собранными средствами (дистан-ционными) являются такими же, как и для автономных операций. Фигура 2 показывает измеритель стоимости, который включает индикатор 12, показывающий плавающую за-пись стоимости. Таким образом, в этом случае чистая стоимость, переданная в массовые собранные средства 1с, составляет разность между общими стоимостями, пропущенными через измеритель и общим значением стоимостей, возвращаемых через измеритель. Должна быть проведена оценка того, что могут быть индифицированы все переданные и возвращенные стоимости совместно или вместо чистого значения стоимости и имеется хорошая возможность извлекать чистую стоимость из оптовых значений, даже при отсут-ствии непосредственной индикации. Связь 13 между измерителем стоимости и каждой из его величин массовых собранных средств защищается. Собранные средства могут физи-чески примыкать к измерителю стоимости, а защита достигается посредством физических блокировок и т.д. В другом случае массовые собранные средства могут управляться ди-станционно от измерителя стоимости, и защита достигается за счет криптографических методик. Важно убедиться, что измеритель стоимости всегда точно отображает стоимость, переданную в массовые собранные средства, и не может быть никакого обмана. Каждый измеритель стоимости имеет интерфейс 14, который может быть связан с вычислитель-ными возможностями банка или с клавиатурой. Квалифицированный персонал может вводить стоимости, которые могут добавляться или вычитаться из плавающей записи стоимости, отображающей создание или разрушение стоимости, которая должна цирку-лировать. Таким образом, стоимость, которая циркулирует, может быть отрегулирована в массовом хранилище, вероятно ежедневно, вместо того, чтобы отвечать на запрос по ин-дивидуальным посылкам или запросам.
В этом случае использование плавающей записи стоимости позволяет выполнять ав-тономный обмен стоимостью, заданной соответствующими терминалами, между покупа-телями и розничными продавцами, розничными продавцами и покупателями, покупате-лями и покупателями без необходимости поддерживать большое количество счетов или подробностей счетов для их согласования.
Покупатели сами могут регулировать записи стоимости в их собранных средствах посредством обмена между собой или посредством выплат долгов розничными продав-цами. Представляется, что записи стоимости в собранных средствах могут быть переда-ны на отдельные счета посредством процедуры затребования из плавающей записи стои-мости в таком случае, как требования розничного продавца.
Собранные средства могут быть использованы на международной основе посред-ством загрузки в них различных валют. Очевидно, что каждая страна или группа стран будут держать плавающую запись стоимости в соответствующей валюте. Применение покупателем загрузки его собранных средств в иностранной валюте может сказываться в дебетовании его собранных средств в местной валюте и соответствующая запись плава-ющей стоимости в иностранной валюте может быть увеличена.
Запись стоимости собранных средств, содержащаяся в собранных средствах, может по запросу конвертироваться в различную валюту, конверсия проводится на определенной скорости и определяется передачей стоимости от плавающей записи стоимости в одной валюте в другую валюту и соответствующей конверсией фондов между валютами.
Фиг.3 показывает процедуру во время автономной операции в первом конкретном исполнении изобретения. Оба собранных средства имеют полное соответствие RSA асимметричной криптографики. Посылающие собранные средства имеют память SS, ко-торая содержит аккумулированную запись стоимости Svr и следующие ключи: RSA: по-сылаемые открытые и секретные ключи Pks и Sks и глобальный открытый ключ Pkg. До-полнительно имеется сертифицированное информационное сообщение [Pks] Skg. Имеет-ся уникальный открытый ключ посылаемых собранных средств, указываемый основным компьютером вместе с глобальным секретным ключом Skg. Таким образом открытый ключ Pks электронно сертифицируется системой как правильный. Приемные собранные сред-ства имеют память Pvr, которая содержит аккумулированную запись стоимости Pvr и соб-ственные открытые и секретные ключи принимаемых собственных средств Pkr и Skr, гло-бальный открытый ключ Pkg и информационное сообщение сертифицированного откры-того ключа [Pkr] Skg.
Первым этапом процедуры операции для принимаемых собранных средств является выдача номера идентификатора операции. Для данных собранных средств это выделяет-ся из комбинации идентичности принимаемых собранных средств и номера последова-тельности операции. Достигается двухсторонняя связь между собранными средствами, вероятно локально через непосредственную связь или через связь на ИК лучах или ди-станционно через модем и телефон. Выполняются следующие шаги:
1. Принимающие собранные средства передают запрос [Pkr] Skg + [R] Skr.
2. Передаваемые собранные средства в состоянии проверить [Pkr] Skg посредством использования открытого глобального ключа Pkg. Это дает передаваемым собранным средствам подлинный ключ Pkr для проверки [R] Skr и, следовательно, восстановления R.
3. Стоимость V, которая требуется для передачи, уменьшается от значения записи сто-имости собранных средств Svr.
4. Передаваемые собранные средства конструируют сообщение операции со стоимо-стью из VR из значения V, которое необходимо передать, и из сообщения запроса R. Это обозначается посредством секретного ключа передатчика и передается следующее сооб-щение о передачи стоимости к принимающим собранным средствам: [Pks] Skg [VR] Sks.
5. Принимающие собранные средства получают открытый ключ Pks посредством ис-пользования открытого ключа Рkg, тем самым проверяя сообщение [Pks] Skg.
6. Использование открытого ключа Pks, таким образом, осуществляет проверку [VR] Sks и, следовательно, восстановление VR.
7. R проверяется с целью убедиться в том, что оно идентично принимаемым собран-ным средствам и соответствующему номеру операции. Если нет, операция отвергается.
8. Если все хорошо, стоимость V добавляется к записи стоимости собранных средств принимаемых собранных средств.
9. Обозначенное подтверждение посылается к передаваемым собранным средствам.
Протоколы операции Sti и Rti сохраняются в памяти передаваемых и принимаемых собранных средств. Протоколы могут передавать такие дела, которые требуются для ло-кального анализа операций, но в простейшем случае протоколы определяют только запи-си любой операции, которая не проходит по некоторой причине. Это может быть исполь-зовано для проверки в случае возникновения разногласий.
Кодирование и дешифрация RSA требует вычисления выражения xy modn, где y пред-ставляет разницу для кодирования и дешифрации. В частности, индекс y для кодирования (вставленный в открытый ключ) мал, а соответствующий индекс для дешифрации (встав-ленный в секретный ключ) намного больше. Как следствие этого, в то время как самая современная производительность компьютера может обеспечивать кодирование за при-емлемый короткий промежуток времени, то дешифрацию уже обеспечить она не может. Создание сертифицированного (т.е. оцифрованного) сообщения определяет эквивалент-ное превышение времени обработки при дешифрации и проверка такого сообщения име-ет эквивалентное превышение времени обработки для кодирования. Воплощения такого подхода, проиллюстрированные на фиг.4 и 5, обеспечивают классификацию, которая позволяет одному из пары собранных средств при коммуникации более низкую вычисли-тельную производительность, и поэтому являются более дешевыми, по сравнению с дру-гими. В этих классификациях некоторые собранные средства системы (собранные сред-ства розничного продавца) имеют полные возможности RSA (возможность кодирования и дешифрации), в то время как остальные (собранные средства покупателя) включают симметричную ключевую криптографическую систему для передачи сообщений с запи-сями операций со стоимостью. Подходящей симметричной ключевой криптографической системой является система DES. Для кодирования и дешифрации требуется уровень вы-числительной производительности, подобный уровню, необходимому для кодирования RSA.
На фиг.4 иллюстрируется процедура операции между двумя собранными средствами, где передаваемые средства являются средствами покупателя, а принимаемые средства являются средствами розничного продавца. Собранные средства розничного продавца имеют полные характеристики RSA, в то время как собранные средства покупателя име-ют более низкие вычислительные характеристики. Посылаемые собранные средства имеют память CS, которая хранит накопленную запись стоимости и РА глобальный от-крытый ключ Pkg. Дополнительно, имеется DES ключ DESс и сертифицированное инфор-мационное сообщение [DESc] Skg, которое включает уникальный DES ключ передавае-мых собранных средств, который указывается компьютером посредством его глобального секретного ключа Skg.
Принимаемые собранные средства имеют память SR, которая идентична памяти SR в воплощении фиг.3, хранящую Pkr, Skr, Pkg и [Pkr].
Первым этапом процедуры операции для принимаемых собранных средств является передача идентификатора операции Р, как показано на фигуре 3. Затем делаются следую-щие шаги:
1. Принимаемые собранные средства передают их сертифицированное сообщение об открытом ключе [Pkr]Skg.
2. Посылающие собранные средства проверяют указанное сообщение и выдают Pkr.
3. Посылающие собранные средства кодируют свое сертифицированное сообщение, используя Pkr. Поскольку индекс у такого открытого ключа как Pkr мал, кодирование его требует простого вычисления. Сообщение, посылаемое на принимающие средства, пред-ставляет собой
4. Принимающие средства дешифрируют сначала сообщение с помощью своего сек-ретного ключа Skr для извлечения [DESc] Skg, которое само проверяется с помощью Рk для верификации и извлечения DESc.
5. Принимающие собранные средства передают сообщение [R] DESc, которое являет-ся идентификатором операции R, закодированным с помощью целостного алгоритма DES.
6. Принимающие собранные средства дешифрируют сообщение в DES, извлекают идентификатор операции R и составляют передаваемое сообщение о стоимости VR таким же образом, как и на фиг.3.
7. Посылающие собранные средства уменьшают стоимость V относительно ее записи стоимости собранных средств и посылают сообщение [VR] DESc на принимающие со-бранные средства.
8. Принимающие собранные средства дешифрируют [VR] DES и проверяют R на правильность. Если такого совпадения нет, операция отвергается.
9. Если все хорошо, значение добавляется к записи стоимости собранных средств в принимающих собранных средствах и посылается подтверждающее сообщение на пере-дающие собранные средства.
На фиг.5 показана процедура операции, которая позволяет собранным средствам иметь несбалансированные вычислительные возможности, несмотря на то, что использу-ются ключи асимметричной криптографической системы. На фиг.5 памяти SR принима-ющих собранных средств имеют такие же ключи, как и приведенные на фигуре 3. Вы-числительные возможности посылающих собранных средств меньше, чем у принимаю-щих собранных средств, и вместо обозначенного открытого ключа посылающие собран-ные средства хранят определенный секретный ключ [Sks] Skg (который также включает Рks).
Процедура операции имеет следующие этапы:
Принимающие собранные средства передают указанное сообщение [Рkr] Skg.
2. Передающие собранные средства проверяют указанное сообщение с помощью Рkg, проверяющего [Рkr] Skg и, следовательно, восстанавливающего Рkr.
3. Посылающие собранные средства кодируют свое указанное сообщение с помощью Pkr и посылают .
4. Принимающие собранные средства дешифрируют сначала сообщение с использо-ванием своего секретного ключа Sks для получения [Sks] Skg, а затем используют гло-бальный открытый ключ Рkg для верификации [Sks] Skg, тем самым восстанавливая Skg.
5. Принимающие средства указывают идентификатор операции R с помощью Sks и посылают [Р] Sks.
6. Принимающие собранные средства извлекают R посредством использования Рks.
7. Посылающие собранные средства уменьшают их запись стоимости собранных средств на необходимую величину V и составляют и посылают сообщение о стоимости .
8. Принимающие собранные средства дешифрируют сообщение посредством Sks для извлечения V и R. R проверяется и, если оно неправильно, операция отвергается.
9. Если все хорошо, запись стоимости собранных средств увеличивается на V, ключ Sks в принимающих собранных средствах отбрасывается и подтверждающее сообщение посылается на посылающие собранные средства.
Фиг.6 показывает одну реализацию изобретения в виде карманного обмена, приводи-мого выше. Это устройство PED работает на батареях или солнечных батареях и имеет экран на светодиодах 15 и считыватель ИС карточки 16. Карточка покупателя вставляется в считыватель 16 и может быть затем опрошена посредством ключей 17 — 21. Ключи 17 позволяют пользователю прокрутить входы протокола и резидентные балансы на карточ-ке, доступные через ключи 19 и 20. Ключи 18 и 21 обеспечивают обмен между двумя кар-точками через промежуточную память внутри устройства.
Фиг.7 изображает устройство, которое можно найти в пункте продажи розничного продавца. Подобные терминалы с функциями розничной торговли могут быть размещены в финансовых институтах или в других публичных местах для использования их покупа-телями при доступе к их банковским счетам при загрузке и удалении их карточек. Устройство Т содержит терминал для торговой точки, включающий дисплей на светоди-одах (или других элементах) 22 и считыватель ИС карточек 23. Посредством клавиатуры 24 в терминал может быть введено общее число операции по розничной продаже.
Клавиши 25 и 26 инициируют операцию с ИС карточки, вставленной в считыватель 23. Через определенное время розничный продавец может подготовить терминал для пе-редачи стоимости на главный компьютер банка посредством нажатия клавиши 27.
(56) Документы, цитированные в отчёте
Chaum “Controlling your information with a Card Computer, Concept Applications Activities”, Teletrust, 1989.
“Data Encryption Standard”, US FTPS 46, 1976.
SU, авторское свидетельство, 1277129, кл. G 06 F 15/16, 1986.
SU, авторское свидетельство, 1337902, кл. G 06 F 15/16, 1987.
US, патент, 4823264, кл. G 07 F 7/10, 1989.
US, патент, 4939504, кл. G 07 F 7/10, 1989.
“Data Encryption Standard”, US FTPS 46, 1976.
SU, авторское свидетельство, 1277129, кл. G 06 F 15/16, 1986.
SU, авторское свидетельство, 1337902, кл. G 06 F 15/16, 1987.
US, патент, 4823264, кл. G 07 F 7/10, 1989.
US, патент, 4939504, кл. G 07 F 7/10, 1989.