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manacaやTOICA、WAON、nanacoの仕組み

専門

今回は交通系電子マネー「manaca」、「TOICA」に使われるFelicaという技術を少し紹介します!(知るきっかけになって出来事も少し)

そもそもなんでそんなこと知ったの…?

(興味なければ次の見出しまで読み飛ばしてください。ざっくりした大学の近況報告です)

自分の通っている大学は、講義の始まる前と終わったときにスマホのアプリでボタンを押すか、学生証or事前登録したおサイフケータイを出入り口のICカードリーダーにかざすことになっているんです。

で、情報工だし、せっかくだから「学生証」「おサイフケータイ」「スマホアプリ」を全部制覇したいなーと88IOと話しまして、先日おサイフケータイの登録にチャレンジしたんです。ただ、何度登録の手順を踏んでも「登録失敗」と出る。時間を変えてもだめ。教室を変えてもだめ。おまけにロキと88IOのどちらの携帯でも失敗する…ユーザーズガイドを読んでも合ってるはずなのに…

と、言うわけで入学早々情報基盤センター(出欠システムを管理している部署)に「たぶんこっちに何か非があるんだろうなぁ…」と申し訳ない気持ちになりながらメールで問い合わせることに。そうしたら、

「ごめん!携帯以外のFelicaで登録できないように制限してあるんだけどSIMフリーのスマホ(わかりやすいところだとY!Mobileとか)だとFelica IDmがドコモとかのやつと違うから、調べて初めの方数桁教えて!」(超意訳)と。

Felicaはなんとなく聞いたことがあったけど、Felica IDmは初めて聞いた言葉で、しかも調べて教えて!となったので調べた結果を自分の脳内整理を兼ねてまとめようと。

Felicaって一体なあに?

(ここから本題です、おまたせしました)

Felicaとはソニーが作った非接触式ICカード(ピッ!とタッチするカード)の技術です。
身近な例でいくと以下のようなものに使われています

  • 交通系電子マネー(SUICA、manaca、TOICAなど)
  • 電子マネー(nanaco、WAON、楽天Edyなど)
  • おサイフケータイ(主に日本製のAndroidスマホや日本向けiPhone7以降のiPhone)

事実上、日本で使われているほぼ全ての非接触式ICカードはFelicaという技術で支えられているといっても過言ではないのです。

Felicaの凄さと面倒くささ

つい先程、「日本製の」とか「日本向け」って書いたんですが、実はこれ、日本以外向けの端末だと対応しているものが結構珍しいんです。その珍しさというのは「Felicaの凄さと面倒くささ」に関わってくるんです。

凄さ1:約0.1秒で処理完了!

凄いところ1つ目は約0.1秒でICカードのデータの読み書きができてしまうということです。この速さは駅の改札機で実感できると思います。駅の改札機はラッシュ時でもギリギリ人をさばけるように1分間で60人の人が通過できるようにされています。そのためには「カードをかざす場所の中心から85mm以内にカードをかざせば0.2秒以内に処理が完了する」必要があります。これを満たせるのが現状Felicaしかないため、SuicaはFelicaの技術を使って作られ、それが日本中に広まっていって、気づけば日本の中に「ICカードといえばFelica」という考えが広まっていったんです。

凄さ2:大切なデータはしっかり守られている!

(ここは非公開の情報が多いのでだいぶアバウトになります、語弊等あるかもしれないので「へーそんな感じなんだー」くらいで見ていただければ)

こんな爆速で処理できるなら、もしかしてセキュリティがあまり良くないのでは…?と思った方は素晴らしいと思います。が、きちんと電子マネーなどに信頼して使えるように暗号化されています。

Felicaのカードにある記録しておく場所はいくつかのスペースに分かれていて、それぞれ「自由に読み書きできる」とか「自由に読むことはできるけど書き込みは制限する」とか「読み書きのどっちも制限する」とか指定することができるそうです。

例えばSuicaとかの交通系電子マネーであれば

「自由に読むことはできるけど書き込みは制限」ICカード内の残高や利用履歴など(実際にスマホをかざすなどをすれば誰でも確認できます)

「読み書きのどっちも制限する」氏名や住所、連絡先などの個人情報

と考えられます。また、Felica全てにIDm(製造ID)とPMm(製造パラメータ)という番号がつけられています。

IDmとは簡単に言えば学籍番号のようなものです。だいたい前から4分の1くらいを読めばどこの会社が作ったかがわかって、残りのものはカード1つ1つによって異なる値が基本的につけられています。(世の中には例外があって、一部の場合で同じ番号が割り当てられてしまうケースもあるみたいです…)

PMmとは簡単に言えば「このカードはこのくらいの量記憶できて、このくらいの時間をくれれば処理ができます」というデータのことです。

余談:ゲームセンターでおサイフケータイが使えるのは?

ではでは、ゲームセンターのICカード、例えばAimeやバナパスポートカード、e-Amusementカードはどうでしょうかというお話になるわけです。

Aimeの代わりにおサイフケータイを使えることから、てっきり交通系電子マネーと同じようにFelicaを使っているのかなと思っていたんです。

しかし、結論からお話すればカードそのものは別の規格で作られているようです。(公式には出ていない情報なので、あくまでネットで誰かが検証したデータなのですが…)そして、おサイフケータイが利用できるのは、ゲーム機の読み取り部分がゲームセンターのICカードもFelicaも両方読み込めるものだからと考えられています。

おサイフケータイをAimeなどのカードとして使うとき、注意事項の画面が初回は出るのですが、その時「携帯電話の固有識別番号を使用します」といった内容のことが表示されているのにお気づきでしたか?おそらくこれは、先ほど紹介したFelica IDmのことを指しているのだと思います。このIDmを使って、SEGAなどのサーバーにあるプレイデータと紐づけて、プレイデータの保存や引継ぎが実現しているのだと考えられます。

余談2:Felica以外の規格について

FelicaはNFCという近距離通信規格(カードと読み取り部分を近づけて通信するもの)の一つ、「NFC-F」という規格にちょっとおまけがついたものです。

これ以外の規格として、日本国内で一度はお目にかかるであろうものを2種類紹介します。

  • NFC-A:FelicaやNFC-Bと比べて安価で作ることができます。先ほど紹介した「Aime」や「e-Amusement」、さらに、タバコの自販機にある「Taspo」などで使われています。
  • NFC-B:こちらはセキュリティのレベルがとても高いものになります。「マイナンバーカード」や「IC運転免許証」で使われています。
めんどうくささ:結構通信規格が厳しい

さて、海外に目を向けてみると、逆にFelicaが使われているものは珍しくなってしまいます。その一番の原因と考えられているのが【凄さ1】で上げたスピードの速さです。

日本であれば「ICカード=素早く読み取れるもの」というイメージが交通系電子マネーの影響で定着していますが、他の国の場合、「ICカード=タッチしてワンテンポ待てば通れる」という考えのほうが多いようです。ですから、わざわざ読み取りスピードを早くしようと思うこともないのです。

当然読み取りスピードを早くするとカード1枚を作るのに必要な費用も高くなってしまいますから、Felica規格を使うメリットが感じられないのです。

まとめ

  • 日本で「ピッ」とタッチできるICカードにはFelicaという技術が使われていることが多い
  • 高速でデータの読み書きができて、信頼性も高い
  • 海外ではこれほどのスピードが求められないことからあまり見かけることはない

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