JP2005516268A - コンピュータシステムを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

バッジを装着することが許可された人からバッジが取外された場合に非動作状態になる耐タンパ性バッジに基づくセキュリティシステムである。バッジは、装着者に関連するセキュリティクリアランス情報を格納する揮発性メモリと、暗号化通信を実行するために十分な電力を有するプロセッサとを有する。バッジはまた、バッジが装着者から取外された場合にセキュリティクリアランス情報をリセットする取付センサも有する。バッジを利用するセキュアデータ処理システムは、管理コンピュータＡと、クライアントコンピュータＣとを有する。コンピュータＡは、バッジが装着者に取付けられた後に、バッジを有する個人のアイデンティティを認証しクリアランス情報を揮発性メモリにロードする、アイデンティティ確認システムを有する。Ｃコンピュータは、バッジの揮発性メモリの情報にアクセスすることにより、揮発性メモリにおいて指定されたアクセスレベルで装着者に対するアクセスを提供する。

Description

本発明は、セキュアエリアへのアクセスを統制するセキュリティシステムに関し、詳細には、許可された人に取付けられる鍵システムに基づいてアクセスを提供する改良された方法に関する。

以下の論考を簡単にするために、本発明を、コンピュータ等にアクセスする際に使用するセキュリティシステムに関して説明するが、以下の論考から、本発明を他のセキュリティシステムで利用してもよいということが明らかとなろう。

ネットワークにアクセスすることができるコンピュータシステムは、通常、何らかの形態のアクセス制御を利用して、無許可の個人が機密情報にアクセスすることができず、またはネットワークおよび／またはそれに接続されたコンピュータに損害を与えないことを確実にする。セキュアアクセスプロトコルでは、しばしばユーザは、複数のパスワードとプロトコルとを記憶する必要がある。たとえば、ユーザは、ネットワークの端末にログオンするための第１のパスワードと、ネットワークにおける種々のサーバかまたはサーバ内のセキュアディレクトリに対応する異なるパスワードのセットと、種々のソフトウェアプログラムおよび関連ファイルに関するさらに別のパスワードのセットと、を必要とする場合がある。

ログオンおよびアクセス制御プロセスを自動化するために、電子識別カードが使用されてきた。かかるシステムは、ユーザによって提示される個人識別情報を検知する。カードは、コンピュータ端末によってリモートに検知される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）カードかまたはユーザがリーダを通過させるカードの形態であってもよい。

かかるカードを、ログオンプロセスを自動化するために使用することができるが、それらは、多くのシステムの必要を満足するために十分なセキュリティを提供しない。原理上、カードの信頼性を、カードに問合せるシステムによって確認することができるが、かかるシステムは、必ずしもカードを提示している人を識別することはできない。かかるカードを制御するようになった無許可な人も、システムにアクセスすることができる。

原理上、コンピュータ端末には、カードを提示している人を認証することも可能にするハードウェアを備えることができる。実際に、直接人を識別することができる場合、識別カードは不要である。本技術分野では、網膜スキャン、声紋および指紋に基づく識別システムが既知である。このハードウェアは、端末の各々に存在する必要がある。各端末にかかるハードウェアを設けるコストは、しばしば非常に高い。

各端末に識別ハードウェアを設ける状況においてでさえ、システムはまだ、ユーザが短時間端末を離れる場合に発生する割込みに対処しなければならない。何らかの形態の個人識別情報システムを使用して端末にログオンしたユーザの場合を考慮する。ユーザがログオフすることなく端末を離れる場合、無許可のユーザが、オープンした端末を通してシステムにアクセスすることができる。このため、端末は、ログオン後に許可されたユーザが端末に居続けていることを確定する何らかの方法を有していなければならない。たとえば、ユーザが装着するＲＦＩＤカードに周期的に問合せることにより、ユーザがまだ端末にいることを確定することができる。

許可されたユーザが端末との接触を断つと、端末はそれ自体を使用禁止にする必要がある。ユーザが短時間端末を離れたり、または監視システムが周期的問合せのうちの１つにおいてその人を検出することができなかったからである。ユーザが再び端末との接触を開始すると、ログオンプロセスが繰返されなければならない。指紋、網膜スキャン等を通してユーザのアイデンティティ(identity、本人であること)を確認するログオンプロセスには、比較的長い手続きが必要である。このため、コンピュータから離れるかまたは文書を取りに部屋を横切るユーザに対し全ログオンプロトコルを繰返させる可能性があるため、かかるシステムは使用するのにフラストレーションを引起す。

概して、本発明の目的は、改良されたセキュリティシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、各ワークステーションにおいて費用のかかる個人識別情報ハードウェアを必要とすることなくユーザを認証することができるセキュリティシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、ユーザが端末を離れたことを検出し、長々とした個人識別情報プロトコルを繰返す必要なくそのユーザを再ログオンすることができるセキュリティシステムを提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的は、本発明の以下の詳細な説明と添付図面から当業者には明らかとなろう。

本発明は、バッジを装着することが許可されたユーザからそのバッジが取外された場合に非動作状態になる耐タンパバッジに基づくセキュリティシステムである。バッジは、不揮発性メモリと、揮発性メモリと、プロセッサが生成した信号を送信しバッジによって実行される動作を指定する信号を受信する送受信機と、取付センサと、を備えたデータプロセッサを有する。取付センサは、バッジを装着している人からバッジが取外されたことを検出し、その取外しを検出した場合に、揮発性メモリに格納された情報が読取不能となるようにする。揮発性メモリに格納された情報は、バッジを装着している人に関するセキュリティクリアランスを確定する情報を格納する。また、バッジは、バッジを開く等、バッジにおける無許可な改変を検出するタンパセンサ(tamper sensor)を有してもよい。タンパセンサは、同様に、かかる改変を検出すると、バッジのデータを読取不能にする。バッジは、予測不能な乱数シーケンスを生成するために使用される環境変数を検知するセンサを含む、乱数発生器を有してもよい。この発生器によって生成される乱数を、バッジとデータ処理システムにおける種々のコンピュータとの間のセキュアな通信チャネルを提供するために利用することができる。本発明によるバッジの一実施形態では、バッジは、所定の入来信号が検出されるまで電力を利用する他のアクティビティを縮小しながら入来信号に対して送受信機を監視する、低電力モードを有する。

本発明のバッジを利用するセキュアデータ処理システムは、管理コンピュータＡとクライアントコンピュータＣとを有する。許可された個人には、その個人に対して固定される本発明によるバッジを提供することにより、Ｃに対するアクセスを可能にする。コンピュータＡは、バッジと通信する送受信機と、バッジが取付けられた個人のアイデンティティを認証するアイデンティティ確認システムと、を有する。コンピュータＡは、アイデンティティ確認システムがその個人を認証するのに応答して、その個人に取付けられたバッジの揮発性メモリに情報をロードする。情報は、許可された個人に対して権利が与えられるコンピュータシステムへのアクセスのレベルを指定する。情報を、好ましくは、公開鍵暗号化システムに基づくデータ暗号化を利用してＡとバッジとの間で確立されるセキュア通信チャネルによりロードする。バッジにアクセスデータがロードされると、バッジを取外そうとするかまたはバッジを改ざんしようとするいかなる試みによっても、アクセス情報が喪失することになり、バッジがＣへのアクセスを提供することができなくなる。Ｃコンピュータとバッジとは、バッジを装着している人がＣコンピュータに近づくと好ましくはセキュアな通信チャネルを確立する。そして、Ｃコンピュータとバッジとは、Ｃコンピュータがバッジの揮発性メモリにおける情報にアクセスすることができるようになる前に、互いに認証する。そして、Ｃコンピュータは、揮発性メモリにおいて指定されたアクセスレベルで、バッジを装着している人へのアクセスを提供する。バッジ装着者がＣコンピュータを介して情報にアクセスしている間、Ｃは、バッジに符号化トランザクションを送信しおよびバッジから符号化トランザクションを受信することにより、バッジの存在を周期的に確認する。

本発明がその利点を提供する方法は、図１を参照してより容易に理解することができる。図１は、１１および１２で示す端末を有するコンピュータシステムへのアクセスをセキュアにするシステムの概略図である。システムへのアクセスは、アクセスしたいと望むユーザ２０が装着するバッジ２１によって提供される。バッジ２１を、取付けられたバッジが取外されたことをバッジによって検出することができる方法で、ユーザに取付ける。たとえば、バッジ２１を、留め金２３を含むひも２２を介してユーザ２０の首の周りに配置することができる。ひも２２は、留め金２３をはずすかまたはひも２２を切断しければ装着者の首から取外すことができないことを確実にするために十分短い。バッジ２１は、留め金２３を開くかまたはひも２２を切断したことを検出するセンサを有する。たとえば、ひも２２は、バッジ２１によって連続状態が検知される導電ファイバを有してもよい。留め金２３が開かれると、この導電経路が切断される。

コンピュータシステムにアクセスするために、ユーザ２０は、バッジ２１を装着して端末１１に近づく。端末１１は、ユーザがネットワークの他のワークステーションのうちの１つまたは複数にアクセスするために必要な情報を、バッジ２１にロードする。端末１１は、ユーザ２０のアイデンティティを確認するために利用されるユーザ識別システム１４を含む。識別システム１４は、声紋、網膜スキャンまたは指紋スキャンを行うために必要なもの等の物理センサを含むことができる。また、識別システムは、ユーザ２０にのみ既知の情報を有するデータベースを含むことができ、それは、ユーザ２０のみが回答の仕方を知る問合せを生成する際に利用することができる。

端末１１によりユーザ２０のアイデンティティが確立すると、端末１１は、システムの他の端末と後に通信する際にバッジ２１が利用する情報を、バッジ２１にロードする。以下簡単にするために、種々の端末が、１５〜１６で示す送受信機によって送受信される赤外線信号を介してバッジ２１と通信する、と想定する。後により詳細に説明するように、この情報を、暗号化システムを使用してロードする。これによりシステムの種々の端末と通信することができるように格納された情報に、傍受者がアクセスすることはできなくなる。

ユーザ２０に関連する種々のクリアランスをロードすることに加えて、「デイシークレット（day secret）」もバッジ２１にロードする。デイシークレットは、毎日変化するコードであり、ワークステーションのすべてに既知である。コードが毎日変化するため、ユーザ２１に与えられる許可は、実際には毎日満了する。

バッジ２１に、ユーザ２０に割当てられる種々のセキュリティクリアランスがロードされると、ユーザ２０は、端末１２等、ユーザ２０にサービスするように許可される端末に近づくことができ、それにアクセスすることができる。各端末は、識別バッジに問合せする送受信機を有する。端末は、その端末を使用する許可を有する有効なバッジを検出すると、ユーザに対し、その端末にログオンすることを可能にし、ユーザの種々のクリアランスをシステム内のサーバに通信する。

当該端末は、バッジ２１に周期的に問合せることにより、ユーザがまだ端末にいることを保証する。端末は、バッジとの連絡が途絶えると、ディスプレイのいずれかの材料を「スクリーンセイバー」表示でカバーし、第１のロックモードに入る。このモード中、端末は、周期的に問合せ信号を送信する。バッジが戻ると、端末は短縮されたログオンダイアログを利用してユーザを確認し、ディスプレイを、最初に通信が途絶えた時点の状態に戻す。

ユーザが、第１の所定時間より長く不在となると、端末は、ユーザに制御を戻すためにより詳細なログオンプロトコルを必要とする第２のロックモードに入る。これらの２つの異なるロックモードがある理由については、後により詳細に説明する。ユーザが第２の所定時間より長く不在である場合、端末はシステムからユーザをログオフする。

本発明によるセキュリティシステムの動作の上記概略を提供したが、ここで、バッジの動作と通信プロトコルのより詳細な説明をする。ここで、本発明によるバッジ２１の一実施形態のブロック図である、図２を参照する。バッジ２１は、プロセッサ３１を含み、プロセッサ３１は、そのプロセッサによって利用されるオペレーティングシステムを格納するために使用される不揮発性メモリ３２を含む。バッジ２１はまた、ユーザに対して与えられた「許可」と端末に対してアクセスしそのアクセスを維持するために必要な他の情報とを格納するために使用される、ユーザ証明(certificate)揮発性メモリ３３も含む。バッジ２１はまた、バッジの不揮発性メモリに格納される識別番号を保持するものとする。

バッジ２１は、送受信機３４を利用して、種々のコンピュータ端末と通信する。送受信機３４は、システムのコンピュータ端末と通信するためにいかなる形態の通信リンクを利用してもよい。本発明の好ましい実施形態では、送受信機３４は赤外線リンクを利用するが、無線周波数信号または超音波に基づく通信リンクを利用してもよい。赤外線またはＲＦリンクは、通常、バッテリによって電力が供給されるバッジ２１に対して課す電力要件が最も低いため好ましい。

さらに、バッジ２１は、ひも２２の連続性の切断を検出するセンサ３５を有する。センサ３６がひも２２の切断を検出すると、メモリ３３の内容がプロセッサ３１によって消去される。同様に、電源が切れると、メモリ３３の内容は喪失する。またバッジ２１には、誰かがバッジを開くかまたは他の方法でＩＤメモリ３３の内容にアクセスしようとする場合に、メモリ３３の内容を喪失されるようにする、センサ３８などの他の形態の「タンパ（改ざん）」センサを備えることができる。このため、バッジ２１が取外されるか、電源が切れるかまたは改ざんされる場合はいつでも、バッジ２１を自動的にリセットする。

バッジが端末１１によってロードされる前にバッジをユーザに取付けられたことを、すべてのユーザが端末１１に達する前に通過しなければならない場所に配置されたセキュリティ要員が確認することができる。かかる確認により、ユーザが、バッジを取付けていない時に留め金２３を閉じ、その後ユーザ自身とバッジとをロードのために端末１１に提示することが防止される。

上述したように、種々の端末とバッジ２１との間の通信を、傍受から保護しなければならない。かかる通信をセキュアにするデータ暗号化プロトコルは、当業者には既知であり、したがってここでは詳細には論考しない。この論考の目的で、端末１１と各バッジとが、それらが、端末１１と当該特定のバッジとにのみ既知である、「ｋ」で示す「シークレット」を生成することができるようにするプロトコルを有すると想定する。たとえば、かかるシークレットを生成するために、Diffie-Hellmanプロトコルの楕円曲線バージョンを利用してもよい。種々の暗号法アルゴリズムのより詳細な論考のためには、Menezes、van Oorschotおよび VanstoneによるHandbook of Applied Cryptography （CRC Press、1997）と、Blake、 SeroussiおよびSmartによるElliptic Curves in Cryptography （Cambridge University Press、2000）と、を参照されたい。

上述のように、本発明の識別バッジにはバッテリによって電力を供給するのが好ましい。その他本発明によるバッジを、バッジと対話するコンピュータ端末からの入射光、ＲＦまたは聴覚信号から電源が切れるようにできる。いずれの場合も、電力は高価であり、そのためバッジにおけるプロセッサの計算速度は極めて制限される。Diffie-Hellmanプロトコル等のセキュリティプロトコルは計算を要し、そのため、ログオンプロセスとそれに続くバッジ２１とユーザ端末との間のデータ転送とには、数秒または場合によっては数分必要な場合がある。この大きさの一時的な遅延は、ユーザが最初に識別バッジをロードするかまたはバッジを使用して端末にログオンする場合には許容可能であるが、バッジと端末との間の通信が途切れる度に発生するこの大きさの繰返される遅延は、許容不可能である。

本発明の好ましい実施形態では、一旦ユーザがよりセキュアなコードシステムを使用して認証されると、端末におけるユーザの存在を確認する第２のそれほど計算を要さないアルゴリズムを使用することにより、これらの遅延を回避する。このプロトコルを、バッジのプロセッサのレベルによってずっと高速に実行することができ、したがって、上述した許容不可能な遅延が回避される。

端末とバッジとの間で情報が交換される方法を概説したが、ここで好ましい通信プロトコルをより詳細に説明する。以下の論考を簡略化するために、通信プロトコルを、特定の暗号化手続きおよびコンピュータ構成を参照して説明するが、本発明の教示から逸脱することなく他の符号化システムを利用してもよい。

ここで、病院での設定を考える。ここでは、患者治療レコード等の機密レコードに対する制御されたアクセスを臨床医に提供し、その一方で患者治療レコードの機密性を保護する。各臨床医は、上述したものと同様のバッジを装着する。バッジには、以下の論考においてＣｒｅｄとして示す臨床医アイデンティティ情報が書き込まれている。この情報を、上述したようにバッジの揮発性メモリに格納する。特に、バッジは、割当てられている臨床医から取外されるとすぐに自動的にＣｒｅｄを消去し非動作状態になる。

バッジを、臨床医に物理的に取付け、バッジと上述した端末１１等の管理コンピュータとの間の認証プロトコルを実行するという動作により、起動する。起動プロトコル中、管理コンピュータは、臨床医の網膜をスキャンすることによって臨床医のアイデンティティを確認する。認証プロトコルの最後に、バッジにＣｒｅｄをロードし、それによってバッジを起動する。

バッジは、動作状態である（すなわち臨床医が装着した状態の）間、臨床医のコンピュータのうちの１つまたは複数（Ｃと示す）と、臨床医がコンピュータに向いＣとバッジとのポートから構成される赤外線通信リンクの範囲内にある時はいつでも、それらとの通信のセキュアなセッションを確立することができる。バッジとＣとの間のこれらのセキュアな通信のセッションは、第２のプロトコルの一部であり、「レコード」プロトコルと呼ぶ。

上述したように、バッジ電源は非常に制限されており、そのため、システムを、好ましくは、バッジ電源に対する需要を最小化するようにセットアップする。後述する種々のプロトコルを実行することに加えて、バッジは、管理コンピュータとＣコンピュータとの存在を検出できなければならない。さらに、バッジは、これらのコンピュータとのやりとり中にそれらに対しその連続した存在を通知することができなければならない。本発明の好ましい実施形態では、バッジは、通信リンク上の信号を待機する「休止」状態を有し、応答を必要とする信号が検出された場合に「ウェークアップ」する。この待機アクティビティと揮発性メモリおよび改ざん検出回路への電力の供給等の他の管理維持機能とを除き、休止状態ではバッジの他の電力消費機能はオフとなる。

バッジは、ユーザに取付けられた後、休止状態に入る。管理コンピュータを、その送受信機が、バッジを起動する用意ができていることを示す周期的ログイン信号を送信するように、プログラムされる。このログイン信号は、バッジを、休止状態にある時に検出するようにプログラムされた信号のうちの１つである。装着者がコンピュータに近づくと、装着者のバッジは、ログイン信号を検出し、装着者がＣコンピュータにログオンすることができるようにバッジにＣｒｅｄがロードされ起動される起動プロトコルのために、ウェークアップする。起動プロトコルが完了すると、バッジは再び休止状態に戻る。

Ｃコンピュータの各々はまた、新たなユーザを自由にログインすることができそのようにする用意ができると、周期的ログイン信号を送信する。この第２のログイン信号はまた、休止状態のバッジによって検出される信号のうちの１つである。バッジ装着者がＣコンピュータに近づくと、バッジは、ログイン信号を検出し、休止状態から切替って後述するログインプロトコルに携わる。

Ｃコンピュータ送受信機を、Ｃコンピュータログインプロトコルの最後に、休止状態のバッジによって認識される第３の信号を送信するようにプログラムする。この信号を、ユーザがまだ端末にいることを確認するために使用する。バッジを、特定の肯定応答信号を返すことによりこの信号に応答するようにプログラムする。この通信は、休止状態動作の一部かまたは第２の低電力状態の一部であってもよい。

バッジが上述した確認信号に肯定応答しない場合、Ｃコンピュータは、休止または低電力状態のバッジによって認識される第４の信号を送信することにより、再ログイン手続きを開始する。この信号を、バッジがそれに応じて応答するかまたは所定時間が経過するまで繰返す。バッジが後述するプロトコルに従って応答すると、Ｃコンピュータは、確認信号を再開する。バッジが適当に応答しない場合、ユーザを端末からログオフし、Ｃコンピュータは、Ｃコンピュータログイン信号を送信するモードに入る。

本発明の好ましい実施形態で使用するプロトコルは、以下の仮定に基づく。第一に、バッジは、シーケンスを予測することができない、適当な自然法則に従う乱数源を有する。バッジは、楕円曲線点乗算等のそれほど計算集約的でない公開鍵暗号化動作を実行し、官報において発表されているようなSecure Hash Standard（セキュアハッシュ標準）で利用されるハッシュ関数ＳＨＡ−１を生成することができる。

第二に、管理コンピュータは、物理的にセキュア(secure)な場所（たとえば、病院の入口）にある。Ｃコンピュータは、プライベートな部屋にあるワークステーションである。このプライベートな部屋は、警備に調べられることなく偽物に置換えることができるという点でセキュアではない。管理コンピュータとＣコンピュータとは、ネットワークによって接続される。このネットワークにより、管理コンピュータとＣコンピュータが、ＡとＣとをリンクするセキュリティドメインを共有することができ、Ａがセキュアな手段を介してＤＳとして示す「デイシークレット」を共有することができる。従来のネットワークオペレーティングシステムは、この種のセキュリティを提供する。従って本発明のこの態様について、ここではこれ以上論考しない。セキュリティドメインに管理コンピュータの複数のコピーがある場合、これらの管理コンピュータは、Ｃに伝播する前のＤＳに一致する。

第三に、管理コンピュータとバッジとの間で実施される認証プロトコルにおいて、管理コンピュータは、セキュアであると想定される。したがって別のコンピュータに置換えられた可能性はないので、Ｂに対してそれ自体を認証する必要はない。このように仮定すると、管理コンピュータを認証する（たとえば、管理コンピュータの証明書および署名を確認することによる）ための処理能力が制限されたバッジに対して計算負荷が減る。しかしながら、バッジは常に、管理コンピュータとＣコンピュータとに対して、それ自体を認証する必要がある。さらに、各Ｃコンピュータは、臨床医の個人部屋にあるワークステーションである可能性があり偽物と容易に置換えることができるので、バッジに対してそれ自体を認証しなければならない。

最後に、不正な臨床医が医療レコードを無許可な方法で開示したいと望んでも、システムは、開始される攻撃を防止しようとはしない。かかる臨床医は、現医療レコードシステムにおいて不法な使用のために医療レコードを盗用することができる。

各バッジは、ＩＤで示す公開された「ユーザ名」を有する。バッジの不揮発性メモリには、ＰＷＤで示す、対応する非公開の「パスワード」を格納する。本発明の好ましい実施形態では、ＩＤ＝ＳＨＡ−１（ＰＷＤ）であり、ここでＳＨＡ−１は、セキュアなハッシュ関数を示す。ＰＷＤが、ＩＤを生成するためにすべてのあり得るＰＷＤを探索するように意図された辞書攻撃を実行不可能にするために十分大きいものと想定する。

管理コンピュータとＣコンピュータとはともに、許可されたバッジのＩＤのリストを含む「バッジファイル」を有する。

認証プロトコル中、後述するように、「ＫＥＹ」と示す鍵を定義する。その鍵に基づく後続する暗号化通信を以下のように実行する。暗号化されるメッセージＭを、固定長ブロックＭ_Ｉ（I＝0、1、…）に分割する。各ブロックのビットの数を、鍵のサイズによって確定する。ブロックＭ_Ｉのビットを、同じサイズの暗号化シーケンスＫ_Ｉ（Ｋ_Ｉ＝ＳＨＡ−１（ＫＥＹ＋１））のものと排他的論理和をとる。結果としてのビットストリームを、Ｅ（ＫＥＹ，Ｍ）で示す。ＫＥＹを知る者は、ＳＨＡ−１計算の同じシーケンスを生成しＸＯＲ演算の同じシーケンスを適用することによってＥ（ＫＥＹ，Ｍ）を復号化することができる。

ここで、バッジとコンピュータとの両方によってＫＥＹが導出される方法を、より詳細に説明する。Ｃコンピュータとバッジとの間では、管理コンピュータとバッジコンピュータとの間と同じ手続きを利用する。バッジと種々のコンピュータとの両方が、楕円曲線とその曲線に基づく算術演算とを指定するパラメータを格納する。鍵生成プロトコルは、バッジが乱数「ｎ」を生成し、暗号化されていないその数を、以下の論考ではＡで示す管理コンピュータであってもコンピュータＣであってもよい、受取側コンピュータＸに送信することによって開始する。

バッジ→Ｘ： （ｎ）
Ｘ＝Ａである場合、これは主に「私はここにいる」という信号を送ることであるが、Ｘ＝Ｃである場合、それはチャレンジとして扱われる。次に、Ｘは、符号化していないシーケンスを以下のようにバッジに返信することによって応答する。

Ｘ→バッジ：
Ｘ＝Ａの場合 （Ｐ，［ａ］Ｐ）
Ｘ＝Ｃの場合 （Ｐ，［ａ］Ｐ，ＳＨＡ−１（ＤＳ，ｎ，［ａ］Ｐ）
ここで、ＳＨＡ−１（Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＮ）は、任意の正の数の文字列に対し文字列Ｓ１、Ｓ２、…ＳＮの連結に適用されたＳＨＡ−１を示し、Ｐは、楕円曲線における乱数ベース点である。ここで、「ａ」は、Ｘによって生成された乱数であり、［ａ］Ｐは、従来の楕円Diffie-Hellman暗号化アルゴリズムにおいて定義されるような点Ｐを［ａ］倍したものに対応する、楕円曲線上の点を示す。次に、バッジは乱数ｂを生成し、鍵ＫＥＹ＝ｘ（［ｂ］［ａ］Ｐ）（ｘ（Ｑ）は点Ｑのｘ座標を示す）を計算する。

Ｘ＝Ｃである場合、バッジはまた、第２段階においてＳＨＡ−１（ＤＳ，ｎ，［ａ］Ｐ）の正しい値が返されたか否かを検査する。バッジは、起動された時にＡからダウンロードされたＤＳを有することに留意すべきである。正しい値が受取られない場合、バッジは、臨床医にエラーを通知し、プロトコルを中止する。すべてが正しい場合、バッジは、シーケンス（［ｂ］Ｐ，ＩＤ，Ｔ＝Ｅ（KEY,PWD））を送信する。この時点でバッジがＫＥＹを知っていることに留意しなければならない。それは、バッジが、［ａ］Ｐを受取りｂを生成した後、ＫＥＹ＝［ｂ］［ａ］ｐを計算したためである。本発明の好ましい実施形態では、伝送において［ｂ］ＰがＴに先行するため、バッジの送信後、Ｘもまた鍵を生成しＴ＝Ｅ（ＫＥＹ，…）を復号化することができ、Ｘはまた、ＩＤとそれらの対応するパスワードとのテーブルを使用して、ＩＤの妥当性とＰＷＤがＩＤに一致することと、を確認する。

Ｘが管理コンピュータＡである場合、管理コンピュータが臨床医のアイデンティティを確認しその臨床医に関連する信用情報を確定した後、鍵生成手続きが実行される。Ａがこの情報を確認しＡおよびバッジがＫＥＹに関して合意すると、Ａは、シーケンスＥ（KEY＋1,Cred）とＥ（KEY＋2,DS）とをバッジに送信する。そして、バッジは、CredとDSとを復号化し、それらをバッジの揮発性メモリに格納する。この時点でバッジが起動される。

起動されたバッジをもつ臨床医がＣコンピュータのうちの１つに近づくと、バッジとＣコンピュータとは、上述したプロトコルを使用して、鍵ＫＥＹ’で一致する。そしてＢはそのCredをＣにシーケンスＥ（KEY‘＋1,Cred）で送信する。コンピュータＣは、このシーケンスを解読してCredを取得する。有効である場合、臨床医はアクセスできる。

上述したように、臨床医のバッジとＣとの間のリンクが中断された場合、バッジおよびＣもまた、チャレンジ−レスポンスを実行する迅速な方法が必要になる。臨床医が画面から移動するかまたは自身の椅子を回転させることにより、赤外線リンクが失なわれるからである。以下のアルゴリズムは、バッジの計算上の制約が与えられる許容可能な時間に達成することができるかかるチャレンジ−レスポンスメカニズムを提供する。

バッジＢは、そのＣとのログオン交換を完了すると、以下のシーケンスを実行する。

ｉ＝１を設定
ｒ_０＝ＫＥＹ’＋２
Ｂは乱数ｒ_１を生成する。

ＢはＣにメッセージＳＨＡ−１（ｒ_１，ｒ_０）を送信する。

Ｃは、メッセージを受信し、カウンタｊ＝１を初期化し、ｒ_０＝ＫＥＹ’＋２を計算する。そして、Ｃは、肯定応答メッセージＡｃｋをＢに送信する。ＢがＡｃｋを受信すると、ＣとＢとの両方の観点からログインが完了する。

そして、ＣおよびＢは、コネクション検知モードに入る。ここで、Ｃはチャレンジ信号を送信しＢが応答する。チャレンジ−レスポンスは、電力を節約するための簡単な非暗号化信号であり得る。Ｃは、所定時間内にそのチャレンジのうちの１つに対する応答を検出しない場合、第２のチャレンジ信号を繰返し送信する。Ｃが適当なレスポンスを後述するように受信するかまたは所定時間が経過するまで続く。時間が経過すると、Ｃは臨床医を端末からログオフし、バッジからのログイン要求を待機するレディモードに入る。

Ｂは、第２のチャレンジ信号のうちの１つを検出すると、以下のシーケンスを実行する。

Ｂはｉをインクリメントする、すなわちｉ＝ｉ＋１
Ｂは乱数ｒ_ｉを生成する
ＢはＣにメッセージ（ｒ＿｛ｉ−１｝，ＳＨＡ−１（ｒ_ｉ，ｒ_０））を送信する。

Ｂは、このメッセージの肯定応答を受信すると、そのコネクション検知モードに戻る。Ｂは、別の第２のチャレンジ信号を受信すると、メッセージを繰返す。

Ｃは、第２のチャレンジ信号を発行すると、Ｂからのレスポンスを待機する。ｊ＝１である場合、Ｃは、Ｃからのメッセージの受信時に以下のシーケンスを実行する。

ｒ_０＝ＫＥＹ’＋２
ＳＨＡ−１（ｒ_１，ｒ_０）を受信
ｊをインクリメント
メッセージの受信に肯定応答しメッセージを格納する。

ｊ＝２である場合、Ｃは、（ｒ_１，ＳＨＡ−１（ｒ_２、ｒ_０））を受信し、最後のステップからのメッセージが実際にＳＨＡ−１（ｒ_１，ｒ_０）に等しかったか否かをチェックする。等しかった場合、Ｃはメッセージに肯定応答し、新たに受信したメッセージを格納し、コネクション検知モードに戻る。

ｊ＞２である場合、Ｃは、以下のアルゴリズムを実行する。

ｊをインクリメント、すなわちｊ＝ｊ＋１
（ｒ＿｛ｉ−１｝，ＳＨＡ−１（ｒ_ｉ，ｒ_０））を受信
Ｃは、ラウンドｊ−１におけるメッセージの第２の部分がＳＨＡ−１（ｒ＿｛ｉ−１｝，ｒ_０）に等しいか否かをチェックする。メッセージが正しい場合、Ｃは、Ｂに対して肯定応答を送信し、新たに受信したメッセージを格納し、コネクションモードに戻る。バッジはＣから肯定応答を受信しなければｉをインクリメントせず、Ｃはかかる肯定応答をバッジに送信しなければｊをインクリメントしないため、ｉおよびｊの値のシーケンスが同期したままである、ということに留意しなければならない。

上記実施例は、特定の通信プロトコルと暗号化技術を利用するが、当業者には、先の論考から、他のプロトコルおよび暗号化技術を利用してもよい、ということが明らかとなろう。概して、本発明では、バッジおよび装着者が管理コンピュータによって認証されること、バッジが、取外しの検出を可能にする改ざん検知メカニズムにより装着者に取付けられること、とが必要である。これらの要素が認証されると、管理コンピュータはバッジに装着者の信用情報をロードし、後のいかなる改ざんによっても、ロードされた情報が消去される。

管理コンピュータとバッジ装着者との間のやり取りに必要なセキュリティのレベルは、管理コンピュータを包囲するセキュリティのレベルとバッジ装着者の誠実さの程度とによって決まる。たとえば、バッジ装着者が誠実であると想定することができる場合、システムは、装着者が交換を記録することを防止する必要はない。これにより、第三者がバッジと端末との間の交換において傍受する可能性のみが残る。管理コンピュータが、かかる傍受に関してセキュアな場所にある場合、交換を暗号化する必要はまったくない。

一方、バッジ装着者を信用することができない場合、傍受される心配のない暗号化プロトコルを利用しなければならない。この場合、コンピュータおよびバッジにより、メッセージを暗号化するために後に使用する鍵を生み出すために、いかなる適当な公開または秘密鍵暗号化システムを使用してもよい。秘密鍵システムを利用する場合、システムを、鍵をバッジから抽出することができないことを確実にするように構成しなければならない。たとえば、バッジは、改ざんが検出された場合に鍵情報を消去するタンパセンサを有してもよい。

同様に、Ｃコンピュータとバッジとの間の交換に必要なセキュリティのレベルは、情報の価値と装着者の信頼性とによって決まる。概して、Ｃコンピュータはセキュアではないと想定されるため、バッジとＣコンピュータとは、互いに認証する必要がある。しかしながら、Ｃコンピュータがセキュアである場合、バッジのみをＣコンピュータによって認証すればよい。バッジとＣコンピュータとの間の通信に関するプライバシーを保証するために必要なセキュリティのレベルもまた、これらの通信を監視することができる容易さによって決まる。傍受の可能性がある場合、認証の交換において適当な公開または秘密鍵暗号化システムを利用しなければならない。同様に、バッジとの喪失したリンクを再確立するためにＣコンピュータにおいて利用される二次プロトコルを、バッジ装着者とＣとの間のセッションを開始するために使用されるログインプロトコルより計算集約的でないいかなる適当なセキュアプロトコルによって置換えてもよい。

上述したように、システムは、いかなるタイプの送受信機を使用してバッジと関連するコンピュータ端末との間の通信リンクを生成してもよい。しかしながら、赤外線センサが、必要な電力が比較的小さく、ＲＦリンク等の他のタイプの通信リンクと比べて高いセキュリティを提供するため、好ましい。傍受者は、バッジおよび端末が動作している小部屋または部屋の外の場所からＲＦ信号を監視することができる。一方、光ベースのシステムでは、傍受者は、端末の送受信機とバッジの送受信機との両方に対する妨害のない見通し線を有することが必要である。

本発明の上述した実施形態は、システムをさらにセキュアにするためにデイシークレットＤＳを利用した。しかしながら、この機能のために、そのコードの知識を無用にするのに十分な間隔で周期的に変更されるいかなるコードを利用してもよい。

本発明の上述した実施形態は、人間の体からのバッジの取外しを検出するために取付ひもにおいてセンサを利用した。しかしながら、当業者には、先の論考から、この機能のために他の形態の検知を利用してもよい、ということが明らかとなろう。たとえば、バッジは、バッジがまだ許可された個人の体に装着されていることを確かめるために、何らかの形態の生物測定学的な測定を利用してもよい。この機能のために、体熱または脈を検出するセンサを利用してもよい。

本発明のバッジは、特定の個人には永久的には関連せず、したがって、従業員は自身のバッジを家に持って帰る必要はない。バッジを、必要な場合に部署Ａに近い大きいかごから取出し、一日の終りにそのかごに戻すことができる。このため、バッジを紛失するかまたは破損することに関連するコストおよび不便が大幅に低減される。

当業者には、上述した説明と添付図面とから本発明の種々の変更が明らかとなろう。したがって、本発明は、添付の特許請求項の範囲によってのみ限定されるものである。

複数の端末を有するコンピュータシステムへのアクセスをセキュアにするシステムの概略図。 本発明によるバッジ２１の一実施形態のブロック図。

Claims (12)

1. ネットワークによって接続された管理コンピュータＡおよびクライアントコンピュータＣを有する複数のコンピュータを含むコンピュータシステムを動作させる方法であって、
   不揮発性メモリと、揮発性メモリと、該バッジによって利用される信号を送受信する送受信機と、該バッジが前記個人から取外されたことを検出する取付センサとを有するデータ処理システムを含むバッジを、許可された個人に提供するステップを含み、前記取付センサは、前記取外しを検出した場合に、前記揮発性メモリに格納された情報を読取不可能にするよう構成されており、
   前記管理コンピュータＡに、前記バッジのうちの１つと通信する送受信機および該個人のアイデンティティを認証するアイデンティティ確認システムを提供するステップと、
   前記管理コンピュータＡに、前記個人を認証する前記アイデンティティ確認システムに応答して、該個人に取付けられた前記バッジの前記揮発性メモリに情報をロードさせるステップを含み、該情報は、前記許可された個人が権利を与えられている前記コンピュータシステムに対するアクセスのレベルを特定する、前記方法。
2. 前記Ａに対し情報をロードさせるステップは、
   Ａと該バッジとの前記送受信機によって送受信される信号を暗号化することによって、Ａと前記バッジとの間のセキュア通信チャネルを確立するステップと、
   前記情報を前記セキュア通信チャネルで送信するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記アイデンティティ確認システムは、前記個人の網膜を、該個人の網膜に対する先の測定から導出されたデータと比較する、請求項１に記載の方法。
4. 前記アイデンティティ確認システムは、前記個人の指紋を、該個人の指紋に対する前の測定から導出されたデータと比較する、請求項１に記載の方法。
5. 前記アイデンティティ確認システムは、前記個人の声を、該個人の声に対する前の測定から導出されたデータと比較する、請求項１に記載の方法。
6. 前記アイデンティティ確認システムは、前記個人に対してポストされた問合せに対する回答を、該個人によって先に提供されたデータと比較する、請求項１に記載の方法。
7. Ｃに対し、前記個人に取付けられた前記バッジと通信する送受信機を提供するステップと、
   前記バッジの前記揮発性メモリにＡによって格納されたデータから導出されるデータを受信することにより、該バッジの信頼性を、Ｃに確認させるステップと、
   前記個人に前記ネットワークへのアクセスを、Ｃに提供させるステップを含み、該アクセスは、前記バッジに格納された前記データに依存する、請求項１に記載の方法。
8. Ｃは、前記バッジとの間で信号を送受信することにより、前記個人の存在を周期的に確認する、請求項７に記載の方法。
9. Ｃは、前記確認ステップ中に第１のセキュアコードを利用して前記バッジとデータを交換する、請求項８に記載の方法。
10. Ｃは、第２のセキュアコードを利用して前記個人の存在を確認し、該第２のセキュアコードは、前記第１のセキュアコードより必要な計算資源が少ない、請求項９に記載の方法。
11. 前記第２のセキュアコードは、前記第１のセキュアコードによって決まり、Ｃが前記個人の存在を確認する度に変化する、請求項１０に記載の方法。
12. Ａによって前記バッジにロードされた前記情報には、周期的に変更されるコードが含まれる、請求項１に記載の方法。
    
    

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