JP2001523407A - 二つのエンティティの相互認証方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は２つの交信中のエンティティの相互認証のための方法に関し、エンティティＡからエンティティＢに暗号化形態で送られるメッセージの暗号化に対してエンティティＡにより用いられるキーとは異なるキーもまた、同じメッセージで送られる。次いでエンティティＢはエンティティＡから受け取ったキーを用いて、エンティティＢがエンティティＡにより認証される、エンティティＡ宛のメッセージを暗号化する。

Description

【発明の詳細な説明】 二つのエンティティの相互認証方法 本発明は交信中の２つのエンティティの相互認証方法に関する。国際基準ＩＳ Ｏ／ＩＥＣ（国際標準化機構／国際電気標準会議）９７９８−２においては、例 えばエンティティＢが乱数を発生しこれをエンティティＡに送ることにより、３ 段階認証が実行される。エンティティＡは同じく乱数を発生し、この乱数とエン ティティＢから受け取った乱数を秘密キーを用いて暗号化する。次いで、この暗 号化結果はエンティティＡからエンティティＢへのメッセージとして送られる。 次に、エンティティＢは同じ秘密キーにより前記メッセージを解読し、先にエン ティティＡに送った乱数が前記暗号化されたメッセージから得た乱数と一致する か否かを調べる。一致していれば、エンティティＢはエンティティＡも同様に同 じ秘密キーをもっていることを知る。このようにしてエンティティＡはエンティ ティＢに対して認証される。続いて、エンティティＢは前記２つの乱数を入れ換 え、これらを前記共有秘密キーにより暗号化する。エンティティＢから送られた メッセージは、次いでエンティティＡにより解読され、エンティティＡは先にエ ンティティＢに送った乱数をこのメッセージから得られた乱数と比較する。ここ で得られた数もまたエンティティＡが発生した前記乱数と一致すれば、エンティ ティＢもエンティティＡに対して認証される。この相互認証は、エンティティＡ とＢがそれぞれのメッセージの暗号化に対して同じ秘密キーを用いることに基づ いている。上記の既に知られた方法においては、暗号化されたメッセージは乱数 が入れ換えられているために異なっているが、暗号化アルゴリズムが知られてい れば、前記乱数の入れ換え及びその結果生じるメッセージの変化のために、メッ セージを傍受することにより秘密キーを椎定することが可能である。 すなわち本発明は、通信中における平文及び対応する暗号符の出現を防止する ことによる、平文の不法入手しようとする試みを妨害するという課題に基づく。 この課題は請求の範囲第１項に述べられる特徴により解決される。 本発明の基本的概念は、第１のエンティティから第２のエンティティに暗号化 形態で送られる第１のメッセージにおいて、第１のエンティティによりこのメッ セージの暗号化に対して用いられたキーとは異なるキーも送られることである。 次いで、第２のエンティティは第１のエンティティから得た前記キーを用いて第 １のエンティティ宛の第２のメッセージを暗号化する。次にこのメッセージを根 拠にして、第２のエンティティは第１のエンティティにより認証される。前記関 係エンティティが認証されるメッセージの暗号化には異なるキーが用いられ、前 記２つの乱数の入れ換えは全く行われないから、関係エンティティ間で交換され るメッセージを傍受することによる秘密キーの探り出しが妨害される。これによ り保全性が高まる。 本発明の方法におけるさらなる利点は、管理上の作業をすることなく認証中の キー交換が可能なことである。このキーはまた、認証後のエンティティ間のデー タ交換を暗号化するためにも用いられる。前記交換されたキーは認証毎に変化し 、すなわち認証毎に異なることができる、さらに、交換されるべきキーの暗号化 に用いられるキーも、特定のエンティティに独自のものとすることができる。 前記交換されるべきキーはシステムのエンティティにより共有される基本キー から、先に定められたアルゴリズムに従い、前記エンティティの特定の識別子を 要件にして導かれることが望ましい。次いで、第２のエンティティは同様に、メ ッセージの暗号化のために第１のエンティティが用いたキーを、例えば前記基本 キーから出発し第１のエンティティから受け取った識別子を用いて、計算する。 前記システムを確実に保全するために、この基本キーは当然秘密にされていなけ ればならない。基本キーから導かれるキーを用いることにより、前記導出された キーがあるエンティティにとり安全でなくなった場合にも、そのエンティティを 認証するための根拠として、変更されるべきでありまたエンティティ間で暗号化 形態で交換された前記基本キーがなくとも、定められたアルゴリズムに従って別 の導出キーをとることができるという利点が得られる。 しかし、他のエンティティを認証中のエンティティが、認証されるべきエンテ ィティによりメッセージの暗号化に用いられているキーを、両エンティティ間で 取り決めたいくつかの秘密キーから定められた規則に従って、選ぶことも可能で ある。 交信中のエンティティは、例えば電子支払いに用いられるようなスマートカー ド及び端末であってもよい。このスマートカードは例えば顧客に結びつけられ、 端末は販売業者あるいは銀行に結びつけられる。本発明の方法がこのような用途 に限定されないことは当然であって、システムに属しているエンティティの真性 さを確認する必要がある、いかなる場合にも使用できる。例えば、本方法は移動 無線システムにも用いることができる。 本発明の実施の形態は、図面を参照して以下に説明する。図は交信中のエンテ ィティＡとＢの本発明の認証方法の過程を示す。エンティティＢはエンティティ Ｂが発生した乱数Ｚ_b、をエンティティＡに送る。これはエンティティＡからの 照会Ａ_bにより間始されることが望ましいが、必ずしも必要ではない。エンティ ティＡは同様に乱数Ｚ_aを発生させる。さらに、エンティティＡはエンティティ Ａだけが知っている秘密キーＫ_sを選択する。本方法の次の段階において、エン ティティＡは乱数Ｚ_a及びＺ_b並びにエンティティＡが選択したキーＫ_sをエンテ ィティＡとＢが共有する秘密キーＫ_abで暗号化する。この暗号化にはシーケンス ナンバーＳＮを任意に含めることもできる。次いで、暗号化結果がメッセージＮ １としてエンティティＢに送られる。エンティティＢは受け取ったメッセージＮ １をキーＫ_abにより解読する。すなわち乱数Ｚ_a’、乱数Ｚ_b’、任意のシーケン スナンバーＳＮ'及びエンティティＡに選択されたキーＫ_s'がメッセージＮ１'か ら平文で得られる。続いてエンティティＢは解読によりメッセージＮ１から得ら れた乱数Ｚ_b'をエンティティＢが発生させてエンティティＡに送った乱数Ｚ_bと 比較する。乱数Ｚ_b'と乱数Ｚ_bが一致すれば、エンティティＡはエンティティＢ により当該システムに属していると認識される。一致しなければ、エンティティ Ａは真性ではなく、当該システムには属していない。シーケンスナンバーＳＮ' もその正当性に関してエンティティＢにより任意に鑑定される。 しかし、エンティティＡがエンティティＢと先に取り決めた別の秘密キーＫ_ab 'をメッセージＮ１の暗号化に用いていることもあり得る。この場合エンティテ ィＢは先に定められた規則に従っていくつかの秘密キーＫ_ab’，.Ｋ_ab”，Ｋ_abn の保護リストの中からキーＫ_ab'を選ぶ。次いで、上述したように、キーＫ_ab'を 用いてメッセージＮ１を解読する。これにより、正しくキーＫ_ab'を選択すれば 、 やはりエンティティＢはエンティティＡの認証を首尾よく行うことができる。エ ンティティＡとＢはそれぞれ先に取り決めた秘密キーをいくつかもっているから 、エンティティＡとＢは認証に用いられる秘密キーＫ_ab'をいつでも変更するこ とができ、この変更はエンティティ間で先に定められた規則に従って実施される 。 上述の選択方法により、キーの１つか知られてしまったとしても、エンティテ ィＡとＢはあらためて管理上の作業をすることなく両者問で取り決めた他の秘密 キーを採ることができる。しかし、エンティティＡとＢの相互認証が新しい共有 秘密キーの選択とは無関係に本発明に従ってなされ得ることは、明確に強調して おかなければならない。 続いて、エンティティＡによるエンティティＢの認証を説明する。エンティテ ィＢはメッセージＮ１から得られたキーＫ_s’を用いて乱数Ｚ_a'及びＺ_b'を暗号 化する。この暗号化結果がメッセージＮ２としてエンティティＡに送られる。エ ンティティＡは先にエンティティＡが選んだキーＫ_SによりＮ２を解読し、よっ てメッセージＮ２’として平文で乱数Ｚ_b”及びＺ_a”を得る。次いで、乱数Ｚ_a ”はエンティティＡが発生させた乱数Ｚ_aと比較される。 さらにエンティティＡは、メッセージＮ２から解読により得られた乱数Ｚ_b"を エンティティＢから受け取った乱数Ｚ_bと比較することもできる。比較がいずれ の場合にも一致すれば、エンティティＢはエンティティＡにより真性であると認 識される。しかしエンティティＢを認証するためには、乱数Ｚ_a"と乱数Ｚ_aの比 較のみを行うだけで十分であることも当然である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．交信中の２つのエンティティ（Ａ）と（Ｂ）の相互認証方法において、前記 方法が： 前記エンティティ（Ｂ）が、前記エンティティ（Ａ）に送られる乱数（Ｚ_b） を発生させ； 前記エンティティ（Ａ）は、前記エンティティ（Ａ）のみが知る秘密キー（Ｋ _s）を選択し； 前記エンティティ（Ａ）は前記エンティティ（Ａ）と（Ｂ）が共有する秘密キ ー（Ｋ_ab）を用いて、前記エンティティー（Ａ）が発生させる少なくとも１つ の乱数（Ｚ_a），前記エンティティ（Ｂ）から受け取った前記乱数（Ｚ_b），及 び前記エンティティ（Ａ）に選択された前記秘密キー（Ｋ_s）を暗号化し； 前記エンティティ（Ａ）は前記暗号化結果をメッセージ（Ｎ１）として前記エ ンティティ（Ｂ）に送り、前記エンティティ（Ｂ）は前記乱数（Ｚ_a’）及び （Ｚ_b’）並びに前記エンティティ（Ａ）に選択された前記キー（Ｋ_s’）が平 文で得られるように、受け取った前記メッセージ（Ｎ１）を前記共有秘密キー （Ｋ_ab’）を用いて解読し； 前記エンティティ（Ｂ）は、前記メッセージ（Ｎ１）から得られた少なくとも 前記乱数（Ｚ_b’）を前記エンティティ（Ｂ）が発生させた乱数（Ｚ_b）と比較 し； 少なくとも前記乱数（Ｚ_b’）と（Ｚ_b）とが一致すれば、前記エンティティ（ Ａ）は真性であると前記エンティティ（Ｂ）に認識され； 次いで、前記エンティティ（Ｂ）は前記受け取られたメッセージ（Ｎ１）から 得られた少なくとも前記乱数（Ｚ_a’）を前記エンティティ（Ａ）から受けと った前記キー（Ｋ_s’）を用いて暗号化し； 前記エンティティ（Ｂ）は、前記暗号化結果をメッセージ（Ｎ２）として前記 エンティティ（Ａ）に送り； 前記エンティティ（Ａ）は少なくとも前記乱数（Ｚ_a”）が平文で得られるよ うに、前記エンティティ（Ｂ）から受け取った前記メッセージ（Ｎ２）を解読 し ； 前記エンティティ（Ａ）は、前記エンティティ（Ａ）が発生させた少なくとも 前記乱数（Ｚ_a）を前記メッセージ（Ｎ２）から得られた前記乱数（Ｚ_a”）と 比較し； 前記乱数（Ｚ_a）と（Ｚ_a”）とが一致すれば、前記エンティティ（Ｂ）は真性 であると前記エンティティ（Ａ）により認識される； 各工程を有することを特徴とする方法。 ２．前記エンティティ（Ａ）から前記エンティティ（Ｂ）に送られる前記メッセ ージ（Ｎ１）が、前記エンティティ（Ａ）の認証のために前記エンティティ（ Ｂ）により鑑定されるシーケンスナンバー（ＳＮ）をさらに含むことを特徴と する請求の範囲第１項記載の方法。 ３．前記エンティティ（Ａ）がさらに、前記キー（Ｋ_s）を用いた解読により前 記メッセージ（Ｎ２）から平文で得られた前記乱数（Ｚ_b”）を前記エンティ ティ（Ｂ）から受け取った前記乱数（Ｚ_b）と比較し、前記乱数（Ｚ_b”）と（ Ｚ_b）とが一致すれば、前記エンティティ（Ｂ）が真性であると前記エンティ ティ（Ａ）に認識されることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項のい ずれかに記載の方法。 ４．前記キー（Ｋ_ab）は前記エンティティ（Ａ）に個別的に結びつき、前記エン ティティ（Ｂ）が、前記エンティティ（Ａ）には知られていない秘密基本キー （Ｋ）からあるアルゴリズムに従って、前記エンティティ（Ａ）から受け取っ た識別子により前記エンティティ（Ａ）に個別的に結びつけられている前記キ ーを導くことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の方 法。 ５．前記エンティティ（Ａ）と（Ｂ）が共にある定められた規則に従ういくつか の秘密キーを取り決め、認証のために前記エンティティ（Ａ）と（Ｂ）とによ り用いられる前記特定の共有秘密キーが、何らかの出来事がおこった場合に、 前記エンティティ（Ａ）と（Ｂ）とにより変更され得ることを特徴とする請求 の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の方法。