JP2006211343A - 認証方式及び認証システム - Google Patents

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Abstract

【課題】認証処理を複雑化することなく、攻撃者からのセキュリティ性が高い、暗号鍵の共通性を認証する認証機能を有する認証方式を得る。
【解決手段】選択鍵束決定処理３０で選択鍵束ＳＢＫを決定後、以下の第１の認証鍵認証処理３１を行う。認証処理部２１は送信する乱数データに基づき所定の関連づけに従い選択鍵束ＳＢＫ内の一の暗号鍵を選択暗号鍵ＳＣＫａとして選択する。一方、認証処理部２２は受信した乱数データに基づき上記関連づけに従い、選択鍵束ＳＢＫ一の暗号鍵を選択暗号鍵ＳＣＫｂとして選択し、選択暗号鍵ＳＣＫｂを用いて乱数データを暗号化し暗号化済み乱数データを得、認証処理部２１に送信する。認証処理部２１は、選択暗号鍵ＳＣＫａを用いて暗号化済み乱数データを復号化して復号化済み乱数データを得、送信時の原乱数データと復号化済み乱数データとの比較に基づき、認証の良否を判定する。
【選択図】図４

Description

この発明は、データの授受に関する認証機能を有する認証装置に関する。
ネットワークを介して通信を行う際、通信セキュリティの強度を確保を図った通信システムとして例えば、特許文献１に開示された通信システムがある。この通信システムは、鍵情報を交換処理して秘密対象鍵を生成して通信を行っており、上記交換処理時に、複数の鍵情報を送受信するようにしたことを特徴としている。
さらに、送受信側双方で用いる暗号鍵の正当性を確認すべく、通信システムにおいてはデータの授受に関する認証機能を有する認証装置を備えている。認証装置は、一般的に、鍵・管理番号等のデータを不揮発性メモリに記憶し、データ授受に先がけて共通鍵暗号方式により暗号化／復号化することにより、互いにデータ授受可能な要件を満足しているかを相互認証する。共通鍵を用いた場合の相互認証を開示したデータ処理システムとして例えば特許文献２に開示されたシステムがある。
特開２００４−３５６７８３号公報 特開２００４−３３２７４８号公報
共通鍵暗号方式を用いた認証はお互いに同じ暗号鍵（認証に用いる暗号鍵）を使用する必要がある。共通鍵暗号方式を用いる場合、従来は一種類の暗号鍵を互いに持ち合わせることが一般的であった。この場合、暗号鍵を特定しようとる攻撃者に対して暗号鍵を特定されやすいという問題があった。
上記問題を解消すべく、複数の暗号鍵を互いに持ち合わせることが考えられる。この場合、複数の暗号鍵のうち、いずれを使用するかの暗号鍵選択情報を一方が他方に伝達する必要があり、伝達時に攻撃者に当該暗号鍵選択情報を特定されてしまう危険性があった。
また、上記暗号鍵選択情報を伝達しないで送信側及び受信側それぞれの暗号鍵の共通性を認証する認証処理を実行する場合、複数の暗号鍵のうちどの暗号鍵で認証を行うかを特定していないため、複数の暗号鍵のうち一方が指定した暗号鍵に合致する暗号鍵を他方側で抽出する必要が生じ、最悪の場合、複数の暗号鍵を全てを用いて認証処理を行う必要が生じ、認証処理が複雑化してしまい実用的でないという問題点があった。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、認証処理を複雑化することなく、攻撃者からのセキュリティ性が高い、暗号鍵の共通性を認証する認証機能を有する認証方式を得ることを目的とする。
この発明に係る請求項１記載の認証方式は、第１及び第２の認証装置が互いに有する暗号鍵の共通性を認証する認証方式であって、前記第１及び第２の認証装置は、それぞれ認証処理を実行する認証処理部と、前記認証処理の際のデータ送受信を行う送受信部とを含み、前記認証処理部は、前記認証処理を実行制御する認証処理制御部と、複数の暗号鍵を有する鍵束を格納した記憶部とを備え、前記鍵束は各々が複数の暗号鍵を有する所定数の鍵束を含み、選択暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行う暗号／復号回路と、乱数データを発生する乱数発生回路とをさらに備え、前記認証処理は、第１の認証装置を一方側、前記第２の認証装置を他方側として、各々の前記送受信部を介したデータ送受信を可能状態にして実行され、(a) 前記一方側，前記他方側間で送受信を行うことにより、前記所定数の鍵束のうちの一の鍵束である選択鍵束を互いに認識する鍵束選択ステップと、(b) 前記一方側において、前記認証処理部から発生する乱数データである原乱数データに基づく初期通信乱数データを他方側に送信するステップとを含み、前記一方側は前記原乱数データに基づき所定の関連づけを行い、前記選択鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を一方側選択暗号鍵として選択し、(c) 前記他方側において、前記初期通信乱数データを受信し、初期乱数認識手法を用いて前記初期通信乱数データから前記原乱数データを取得し、該原乱数データに基づき前記所定の関連づけを行い、前記選択鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を他方側選択暗号鍵として選択し、該他方側選択暗号鍵を用いて前記原乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを得た後、該暗号化済み乱数データを前記一方側に送信するステップと、(d) 前記一方側において、受信した前記暗号化済み乱数データに基づき、前記一方側選択暗号鍵を用いて前記暗号化済み乱数データを復号し復号化済み乱数データを得るステップと、(e) 前記一方側において、前記原乱数データと前記復号化済み乱数データとを比較して、比較結果の一致／不一致に基づき認証結果として良／否を判定するステップとを含んでいる。
この発明に係る請求項２記載の認証方式は、第１及び第２の認証装置が互いに有する暗号鍵の共通性を認証する認証方式であって、前記第１及び第２の認証装置は、それぞれ認証処理を実行する認証処理部と、前記認証処理の際のデータ送受信を行う送受信部と、時計機能とを備え、前記認証処理部は、前記認証処理を実行制御する認証処理制御部と、複数の暗号鍵を有する鍵束を格納した記憶部と、選択暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行う暗号／復号回路と、乱数データを発生する乱数発生回路とを備え、前記認証処理は、第１の認証装置を一方側、前記第２の認証装置を他方側として、各々の前記送受信部を介したデータ送受信を可能状態にして実行され、(b) 前記一方側において、前記認証処理部から発生する乱数データである原乱数データに基づく初期通信乱数データを他方側に送信するステップを含み、前記一方側は前記認証処理中において予め定められたタイミングの一方側認証用時刻に基づき所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を一方側選択暗号鍵として選択し、(c) 前記他方側において、前記初期通信乱数データを受信し、初期乱数認識手法を用いて前記初期通信乱数データから前記原乱数データを取得し、前記一方側認証用時刻と同一視可能な他方側認証用時刻に基づき前記所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を他方側選択暗号鍵として選択し、該他方側選択暗号鍵を用いて前記原乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを得た後、該暗号化済み乱数データを前記一方側に送信するステップと、(d) 前記一方側において、受信した前記暗号化済み乱数データに基づき、前記一方側選択暗号鍵を用いて前記暗号化済み乱数データを復号し復号化済み乱数データを得るステップと、(e) 前記一方側において、前記原乱数データと前記復号化済み乱数データとを比較して、比較結果の一致／不一致に基づき、認証結果として良／否を判定するステップとをさらに含んでいる。
この発明に係る請求項４記載の認証方式は、第１及び第２の認証装置が互いに有する暗号鍵の共通性を認証する認証方式であって、前記第１及び第２の認証装置は、それぞれ認証処理を実行する認証処理部と、前記認証処理の際のデータ送受信を行う送受信部と、装置温度を検出温度として測定可能な温度センサとを含み、前記認証処理部は、前記認証処理を実行制御する認証処理制御部と、複数の暗号鍵を有する鍵束を格納した記憶部と、選択暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行う暗号／復号回路と、乱数データを発生する乱数発生回路とを備え、前記認証処理は、第１の認証装置を一方側、前記第２の認証装置を他方側として、各々の前記送受信部を介したデータ送受信を可能状態にして実行され、(b) 前記一方側において、前記認証処理部から発生する乱数データである原乱数データに基づく初期通信乱数データを他方側に送信するステップを含み、前記一方側は前記認証処理中において予め定められたタイミングで前記温度センサにより検出された一方側検出温度に基づき所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を一方側選択暗号鍵として選択し、(c) 前記他方側において、前記初期通信乱数データを受信し、初期乱数認識手法を用いて前記初期通信乱数データから前記原乱数データを取得し、前記一方側検出温度と同一視可能な他方側検出温度に基づき前記所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を他方側選択暗号鍵として選択し、該他方側選択暗号鍵を用いて前記原乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを得た後、該暗号化済み乱数データを前記一方側に送信するステップと、(d) 前記一方側において、受信した前記暗号化済み乱数データに基づき、前記一方側選択暗号鍵を用いて前記暗号化済み乱数データを復号し復号化済み乱数データを得るステップと、(e) 前記一方側において、前記原乱数データと前記復号化済み乱数データとを比較して、比較結果の一致／不一致に基づき、認証結果として良／否を判定するステップとをさらに含んでいる。
この発明における請求項１記載の認証方式では、乱数データに基づき複数の暗号鍵から選択暗号鍵を選択することにより認証処理毎に選択暗号鍵が変更されるため、認証処理時に選択暗号鍵が解読される危険性は大幅に軽減し、第三者の攻撃に対するセキュリティを高めた認証処理が行える。加えて、ステップ(b) 〜(e) の処理は認証処理制御部の制御下で自動的に行うことができるため、認証処理が複雑化することもない。
さらに、ステップ(a) によって、所定数の鍵束のうち一の鍵束を選択鍵束に設定するため、認証処理時における第三者の攻撃に対するセキュリティをより高めることができる。
この発明における請求項２記載の認証方式では、同一視可能な一方側及び他方側認証用時刻に基づき、複数の暗号鍵から一方側及び他方側選択暗号鍵を選択することにより認証処理毎に選択暗号鍵が変更されるため、認証処理時に選択暗号鍵が解読される危険性は大幅に軽減し、第三者の攻撃に対するセキュリティを高めた認証処理が行える。加えて、ステップ(b) 〜(e) の処理は認証処理制御部の制御下で自動的に行うことができるため、認証処理が複雑化することもない。
この発明における請求項４記載の認証方式では、同一視可能な一方側及び他方側検出温度に基づき、複数の暗号鍵から一方側及び他方側選択暗号鍵を選択することにより認証処理毎に選択暗号鍵が変更されるため、認証処理時に選択暗号鍵が解読される危険性は大幅に軽減し、第三者の攻撃に対するセキュリティを高めた認証処理が行える。加えて、ステップ(b) 〜(e) の処理は認証処理制御部の制御下で自動的に行うことができるため、認証処理が複雑化することもない。
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である認証方式に用いる認証装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、認証装置１１は、必須の構成要素として、内部に認証処理部２１及び送受信部２３を有している。送受信部２３は他方の認証装置１２の送受信部２４と間でデータの送受信を行う。なお、認証装置１１とのデータ受信相手となる認証装置１２においても、認証装置１１と同様に、認証処理部２２及び送受信部２４を有する。
図２は認証処理部２１（２２）の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、内部に、ＣＰＵ１、ＲＡＭ２、プログラムＲＯＭ３、不揮発性メモリ４、暗号／復号回路５及び乱数発生回路６を有しており、各構成部１〜６は共有バス７を介して互いにデータの授受が可能である。なお、認証処理部２２も認証処理部２１と同様に構成されている。
ＣＰＵ１はプログラムＲＯＭ３に記憶された認証プログラム等を実行する。ＲＡＭ２にはＣＰＵ１の認証プログラム実行時に使用するテンポラリ情報が格納される。プログラムＲＯＭ３は認証プログラムを格納している。不揮発性メモリ４には後述する鍵束群や識別情報等が格納される記憶部として機能する。
暗号／復号回路５は選択暗号鍵に基づき暗号化／復号化処理を実行する。乱数発生回路６は認証処理時に用いる乱数を発生する。
図３は認証装置１１及び１２それぞれの不揮発性メモリ４内に格納される鍵束群１３及び１４を示す説明図である。同図に示すように、認証装置１１側の不揮発性メモリ４内に一の鍵束群１３が格納され、鍵束群１３はｍ（≧２）個の鍵束ＢＫ１〜ＢＫｍを有し、各鍵束ＢＫｉ（ｉ＝１〜ｍ）はｎ（≧２）個の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎを有している。
一方、認証装置１１とデータ授受を行う他方の認証装置１２の認証処理部２２においても、鍵束群１３と同一構成の鍵束群１４を有している。
図４は認証装置１１，１２間の認証処理を示す説明図である。この認証処理は認証装置１１，１２間のデータ通信の前処理等に実行されるデータ通信とは独立した処理である。実施の形態１において、認証処理は選択鍵束決定処理３０、第１の暗号鍵認証処理３１及び第２の暗号鍵認証処理３２から構成され、これらの処理はプログラムＲＯＭ３内に格納された認証プログラムに基づきＣＰＵ１の制御下で実行される。したがって、ＣＰＵ１、ＲＡＭ２及びプログラムＲＯＭ３は認証処理制御部として機能する。
なお、認証装置１１，１２間の送受信は実際には認証装置１１の送受信部２３及び認証装置１２の送受信部２４を介して行われるが、説明の都合上、以降は、暗号処理部２１，２２間の送受信処理として述べる。この際、認証処理部２１，２２内の各構成部１〜５の相違を明確にすべく、認証処理部２１内の各構成部１〜５を１ａ〜５ａとし、認証処理部２２内の各構成部１〜５を１ｂ〜５ｂと記載して説明する。
まず、認証装置１１，１２間で選択鍵束決定処理３０を行う。認証処理部２１は鍵束群１３の鍵束ＢＫ１〜ＢＫｍのうち、今回の認証処理に用いる選択鍵束ＳＢＫを第１の認証鍵認証処理３１，第２の認証鍵認証処理３２に先がけて決定し、選択鍵束ＳＢＫを指示する選択鍵束情報を内部の不揮発性メモリ４ａに格納した後、選択鍵束ＳＢＫを指示する選択鍵束情報を認証処理部２２に送信する。
選択鍵束情報を受けた認証処理部２２は、選択鍵束ＳＢＫを指示する選択鍵束情報を不揮発性メモリ４ｂに取り込んだ後、選択鍵束ＳＢＫを受信したことを指示する確認情報を認証装置１１に送信する。
以上の処理により、認証装置１１，１２間の認証処理に用いる選択鍵束ＳＢＫを決定する選択鍵束決定処理３０が終了する。
選択鍵束決定処理３０後に、第１の暗号鍵認証処理３１が実行される。認証処理部２１は、乱数発生回路６ａから発生した（原）乱数データ（少なくとも一つの乱数により構成）を暗号化することなく、認証処理部２２に送信する。このとき、認証処理部２１は、送信する乱数データに基づき予め定められた関連付けに従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を選択暗号鍵ＳＣＫａとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫａを指示する選択認証鍵情報を不揮発性メモリ４ａ内に格納する。
乱数データを受けた認証処理部２２は受信した乱数データに基づき上記関連づけ（認証処理部２１が用いたのと同じ関連づけ）に従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を選択暗号鍵ＳＣＫｂとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫｂを指示する情報不揮発性メモリ４ｂに格納し、暗号／復号回路５ｂに対して暗号化要求を行う。
なお、乱数データに基づく上記関連づけとしては、例えば、暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎが８個存在する場合（ｎ＝８）は、乱数データの最初の乱数等をそのまま若しくは所定の計算式にて３ビット化し、３ビット化した値に基づき暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉ８のいずれかを関連づけ等の方法が考えられる。
暗号化要求を受けた暗号／復号回路５ｂは、選択暗号鍵ＳＣＫｂを用いて受信した乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを生成する暗号化レスポンスを実行する。そして、認証処理部２２は、暗号化済み乱数データを認証処理部２１に送信する。
暗号化済み乱数データを受信した認証処理部２１は、暗号／復号回路５ａに対して暗号化済み乱数データに対する復号化要求を行う。
復号化要求を受けた暗号／復号回路５ａは、選択暗号鍵ＳＣＫａを用いて暗号化済み乱数データを復号化して復号化済み乱数データを生成する復号化レスポンスを実行する。
そして、認証処理部２１は送信時の乱数データである原乱数データと復号化済み乱数データとの比較に基づく判定処理３３を実行する。以下、判定処理３３について説明する。
認証処理部２１は、原乱数データと復号化済み乱数データとが一致していれば、認証処理部２１の選択暗号鍵ＳＣＫａと認証処理部２２の選択暗号鍵ＳＣＫｂとが合致したと判定し、認証結果として認証良好（認証ＯＫ）判定を行う。一方、原乱数データと復号化済み乱数データとが不一致であれば、認証処理部２１の選択暗号鍵ＳＣＫａと認証処理部２２の選択暗号鍵ＳＣＫｂとが合致しなかったと判定し、認証結果として認証不良（認証ＮＧ）判定を行う。
以上により、第１の暗号鍵認証処理３１が終了する。第１の認証鍵認証処理３１は認証装置１１を一方側とし、認証装置１２を他方側とした、一方側による他方側に対する認証処理である。
第１の暗号鍵認証処理３１が終了すると第２の暗号鍵認証処理３２に移行する。第２の認証鍵認証処理３２は認証装置１１を一方側とし、認証装置１１を他方側とした、一方側による他方側に対する認証処理である。
認証処理部２２は、乱数発生回路６ｂから発生した（原）乱数データ（少なくとも一つの乱数により構成）を暗号化することなく、初期通信乱数データとして認証処理部２１に送信する。このとき、認証処理部２２は、送信する原乱数データに基づき関連付けに従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を新たな選択暗号鍵ＳＣＫｂとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫｂを指示する選択認証鍵情報を不揮発性メモリ４ｂ内に格納する。
原乱数データを初期通信乱数データとして受けた認証処理部２１は受信した、受信した原乱数データに基づき上記関連づけ（認証処理部２２が用いたのと同じ関連づけ）に従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を新たな選択暗号鍵ＳＣＫａとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫａを指示する情報不揮発性メモリ４ａに格納し、暗号／復号回路５ａに対して暗号化要求を行う。
暗号化要求を受けた暗号／復号回路５ａは、新たな選択暗号鍵ＳＣＫａを用いて受信した乱数データを暗号化して暗号化済み乱数を生成する暗号化レスポンスを実行する。そして、認証処理部２１は、暗号化済み乱数データを認証処理部２２に送信する。
暗号化済み乱数データを受信した認証処理部２２は、暗号／復号回路５ｂに対して暗号化済み乱数に対する復号化要求を行う。
復号化要求を受けた暗号／復号回路５ｂは、第２の暗号鍵認証処理３２で選択した選択暗号鍵ＳＣＫｂを用いて暗号化済み乱数データを復号化して復号化済み乱数データを生成する復号化レスポンスを実行する。
そして、認証処理部２２は送信時データである原乱数データと復号化済み乱数データとの比較に基づく判定処理３４を実行する。以下、判定処理３４について説明する。
認証処理部２２は、原乱数データと復号化済み乱数データとが一致していれば、第２の認証鍵認証処理３２のける認証処理部２２の選択暗号鍵ＳＣＫｂと認証処理部２１の選択暗号鍵ＳＣＫａとが合致したと判定し、認証結果として認証良好（認証ＯＫ）判定を行う。一方、原乱数データと復号化済み乱数データとが不一致であれば、認証処理部２２の選択暗号鍵ＳＣＫｂと認証処理部２１の選択暗号鍵ＳＣＫａとが合致しなかったと判定し、認証結果として認証不良（認証ＮＧ）判定を行う。
以上により、第２の暗号鍵認証処理３２が終了する。第１の暗号鍵認証処理３１及び第２の暗号鍵認証処理３２双方で認証ＯＫが判定されると認証成功となり、以降は、認証装置１１側と認証装置１２側との間で、選択鍵束のうち一の共通鍵を用いた共通鍵暗号方式による互いにデータ送受信が行えることが確認される。
第１の暗号鍵認証処理３１あるいは第２の暗号鍵認証処理３２で認証ＮＧが判定されると認証失敗となり、認証処理（３０〜３２）が再び実行される。認証処理は認証成功が確認されるまで実行され、認証失敗が所定回数繰り返されると、通信不能等の機能制限を行う。
このように、実施の形態１では、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎから選択される選択暗号鍵ＣＫｉｓを、送信する乱数データに基づき認証装置１１，１２間で自動的に決定することにより、認証処理毎に選択暗号鍵ＣＫｉｓを自動的に変更することができる。このため、認証処理時に暗号鍵が特定される危険性は大幅に軽減し、第三者の攻撃に対するセキュリティを高めた認証処理を複雑化することなく行うことができる。
加えて、上述した認証処理の成功時にのみ、暗号化済みデータのデータ送受信が行われるため、データ送受信に支障が生じることはない。
また、認証装置１１による認証装置１２に対する第１の認証鍵認証処理３１と、認証装置１２による認証装置１１に対する第２の認証鍵認証処理３２とを併せて行うことにより、認証精度を高めることができる。なお、認証精度は多少低下するが、第１の認証鍵認証処理３１及び第２の認証鍵認証処理３２のうち一方を省略する態様も考えられる。
さらに、実施の形態１では、鍵束群１３の中から一の鍵束を選択し、さらに、選択した鍵束の中から一の選択暗号鍵ＣＫｉｓを選択するという二重選択を行っているため、第三者からの選択暗号鍵ＣＫｉｓの認識を極めて困難にしており、第三者の攻撃に対するセキュリティをより一層、高めることができる。
また、初期通信乱数データとして（原）乱数データ自体を送信することにより、乱数データの送受信を簡単に行うことができる。
（他の態様）
図１６は、実施の形態１の他の態様で用いられる認証装置１１及び１２それぞれの不揮発性メモリ４内に格納される鍵束群１５及び１６を示す説明図である。同図に示すように、認証装置１１側の不揮発性メモリ４内に一の鍵束群１５が格納され、鍵束群１５は図３で示した鍵束群１３と同様にｍ（≧２）個の鍵束ＢＫ１〜ＢＫｍを有し、一方、認証装置１２の認証処理部２２においても、鍵束群１５と同一構成の鍵束群１６を有している。
さらに、鍵束群１５及び１６は互いに共通する初期暗号鍵３５及び３６を有しており、この点において、図３で示した鍵束群１３及び１４とは異なる。なお、説明の都合上、鍵束群１３及び１４を用いた既述の認証処理を基本認証処理、鍵束群１５及び１６を用いた後述する認証処理を他態様認証処理と呼ぶ。
以下、他態様認証処理について、基本認証処理との相違点を中心に、図４を参照して説明する。まず、他態様認証処理の選択鍵束決定処理３０は基本認証処理と同様に行われる。
選択鍵束決定処理３０後に、第１の暗号鍵認証処理３１が実行される。認証処理部２１は、乱数発生回路６ａから発生した（原）乱数データを、鍵束群１５の初期暗号鍵３５を用いて暗号化して初期通信乱数データを得、この初期通信乱数データを認証処理部２２に送信する。このとき、認証処理部２１は、乱数データに基づき予め定められた関連付けに従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を選択暗号鍵ＳＣＫａとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫａを指示する選択認証鍵情報を不揮発性メモリ４ａ内に格納する。
初期通信乱数データを受けた認証処理部２２は、鍵束群１６の初期暗号鍵３６を用いて初期通信乱数データを復号するという、初期乱数認識手法を実行することにより、乱数データを得る。この乱数データに基づき上記関連づけ（認証処理部２１が用いたのと同じ関連づけ）に従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を選択暗号鍵ＳＣＫｂとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫｂを指示する情報不揮発性メモリ４ｂに格納し、暗号／復号回路５ｂに対して暗号化要求を行う。
第１の認証鍵認証処理３１における他の処理内容は、基本認証処理と同様に行われるため、説明を省略する。第１の暗号鍵認証処理３１が終了すると、第２の暗号鍵認証処理３２に移行する。
認証処理部２２は、乱数発生回路６ｂから発生した（原）乱数データを、鍵束群１６の初期暗号鍵３６を用いて暗号化して初期通信乱数データを得、この初期通信乱数データを認証処理部２１に送信する。このとき、認証処理部２２は、乱数データに基づき関連付けに従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を新たな選択暗号鍵ＳＣＫｂとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫｂを指示する選択認証鍵情報を不揮発性メモリ４ｂ内に格納する。
初期通信乱数データを受けた認証処理部２１は、鍵束群１５の初期暗号鍵３５を用いて初期通信乱数データを復号するという、初期乱数認識手法を実行することにより、乱数データを得る。この乱数データに基づきに基づき上記関連づけ（認証処理部２２が用いたのと同じ関連づけ）に従い、選択鍵束ＳＢＫ内の暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎのうち、一の暗号鍵を新たな選択暗号鍵ＳＣＫａとして選択し、選択認証鍵ＳＣＫａを指示する情報不揮発性メモリ４ａに格納し、暗号／復号回路５ａに対して暗号化要求を行う。
第２の認証鍵認証処理３２における他の処理内容は、基本認証処理と同様に行われるため、説明を省略する。また、第１の暗号鍵認証処理３１及び第２の暗号鍵認証処理３２の認証結果に伴う処理も基本認証処理と同様に行われる。
このように、他態様認証処理では、基本認証処理のように（原）乱数データ自体を送信することなく、原乱数データを初期暗号鍵３５，３６を用いて暗号化したデータを初期通信乱数データとして送信することにより、第三者の攻撃に対するセキュリティをさらに強化することができる。
＜実施の形態２＞
図５は、実施の形態２の認証方式に用いる認証装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、認証装置１１は、必須の構成要素として、内部に認証処理部２１、送受信部２３及び時計機能２５を有している。ハードウェア構成においては、時計機能２５が加わった点のみ、実施の形態１と異なる。なお、認証装置１２においても、同様に、認証処理部２２、送受信部２４及び時計機能２６を有する。
このような構成において、認証処理（基本認証処理及び他態様認証処理共に含む）を実施の形態１と同様に行う。ただし、第１及び第２の暗号鍵認証処理３１及び３２それぞれにおける選択暗号鍵ＳＣＫａ及び選択暗号鍵ＳＣＫｂの決定方法のみ異なる。
選択暗号鍵ＳＣＫａ（ＳＣＫｂ）の決定は、（原）乱数データ（初期通信乱数データ）の送信時刻等、認証処理中において予め定められたタイミングの認証開始時刻に基づき決定する。例えば、暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎが８個存在する場合（ｎ＝８）は、乱数データ送信時刻を所定の計算式にて３ビット化し、３ビット化した値に基づき暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉ８のいずれかを選択する関連づけが考えられる。
乱数データ送信時刻についてはタイムスタンプ情報として認証装置１１から認証装置１２に乱数データ送信時に認証装置１２に併せて伝達することにより、認証装置１１，１２間で統一を図ることができる。
また、認証装置１１の時計機能２５と認証装置１２の時計機能２６とが電波時計機能を有し、常に正確な時刻を計時できる場合、以下のようにタイムスタンプ情報を伝達することなく選択暗号鍵ＳＣＫａを決定することができる。
例えば、認証処理部２１及び２２は、それぞれ３ビット化時に乱数データ送信時刻と乱数データ受信時刻との時間差が無視できる送信時刻情報部分及び受信時刻情報部分をそれぞれ抽出することにより、関連づけ対象の送信時刻情報部分と受信時刻情報部分とを正確に一致させることができる。その結果、認証処理部２１は上記送信時刻情報部分に基づき選択暗号鍵ＳＣＫａを選択し、認証処理部２２は上記受信時刻情報部分に基づき選択暗号鍵ＳＣＫｂを選択することにより、第１の暗号鍵認証処理３１を支障無く実行することができ、認証処理部２２は上記送信時刻情報部分に基づき選択暗号鍵ＳＣＫｂを選択し、認証処理部２１は上記受信時刻情報部分に基づき選択暗号鍵ＳＣＫａを選択することにより、第２の暗号鍵認証処理３２を支障無く実行することができる。
あるいは、認証装置１１がマスタ、認証装置１２がスレーブのような構成であり、認証装置１１，１２間の信号授受の時間差が無視できる場合、マスタ側である認証装置１１がスレーブ側である認証装置１２にリセットするタイミングを起点とし、リセット時刻から認証開始時刻までの時間を双方の認証用時刻として、認証処理部２１及び２２により、選択暗号鍵ＳＣＫａ及び選択暗号鍵ＳＣＫｂを決定するようにしても良い。
このように、同一視可能な認証用時刻に基づき、複数の暗号鍵から選択暗号鍵を選択することにより認証処理毎に選択暗号鍵が変更されるため、認証処理時に選択暗号鍵が解読される危険性は大幅に軽減し、第三者の攻撃に対するセキュリティを高めた認証処理が行える等の実施の形態１と同様な効果を奏する。
さらに、上述したタイムスタンプ情報の伝達を要しない選択暗号鍵ＳＣＫａの決定方法を用いることにより、第三者の攻撃に対するセキュリティをより一層、さらに高めることができる。
なお、認証処理内容において、認証精度は多少低下するが、第１の認証鍵認証処理３１及び第２の認証鍵認証処理３２のうち一方を省略する態様も考えられる。また、選択鍵束決定処理３０を省略して一の鍵束のみを対象として第１の認証鍵認証処理３１及び第２の認証鍵認証処理３２のうち少なくとも一方を行う態様も考えられる。
また、実施の形態２では、認証処理に関し、初期通信乱数データを原乱数データ自体とした基本認証処理を説明したが、同様にして、原乱数データを初期暗号鍵で暗号化したデータを初期通信乱数データをとした他態様認証処理にも適用可能なのは勿論である。
＜実施の形態３＞
図６は、実施の形態３の認証方式に用いる認証装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、認証装置１１は、必須の構成要素として、内部に認証処理部２１、送受信部２３及び温度センサ２７を有している。ハードウェア構成においては、温度センサ２７が加わった点のみ、実施の形態１と異なる。なお、認証装置１２においても、同様に、認証処理部２２、送受信部２４及び温度センサ２８を有する。
このような構成において、認証処理（基本認証処理及び他態様認証処理共に含む）を実施の形態１と同様に行う。ただし、第１及び第２の暗号鍵認証処理３１及び３２それぞれにおける選択暗号鍵ＳＣＫａ及び選択暗号鍵ＳＣＫｂの決定方法のみ異なる。
選択暗号鍵ＳＣＫａ（ＳＣＫｂ）の決定は、（原）乱数データ（初期通信乱数データ）の送信時刻等、認証処理中において予め定められたタイミングの認証開始時に温度センサ２７によって検出された検出温度に基づき決定する。例えば、暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉｎが８個存在する場合（ｎ＝８）は、乱数データ送信時の検出温度を所定の計算式にて３ビット化し、３ビット化した値に基づき暗号鍵ＣＫｉ１〜ＣＫｉ８のいずれかを選択する方法等が考えられる。
乱数データ送信時の検出温度については検出温度情報として認証装置１１から認証装置１２に乱数データ送信時に認証装置１２に併せて伝達することにより、認証装置１１，１２間で統一を図ることができる。
また、認証装置１１と認証装置１２とが近接して配置されており、温度センサ２７（２８）を認証装置１１，認証装置１２間で共有できる構成であれば、以下のように検出温度情報を伝達することなく選択暗号鍵ＳＣＫａを決定することができる。
例えば、認証処理部２１及び２２は、それぞれ３ビット化時に乱数データ送信時と乱数データ受信時時間差が無視できる検出温度を共有の温度センサ２７からそれぞれ抽出することにより、送信時検出温度情報と受信時検出温度情報との内容を一致させることができる。その結果、認証処理部２１は送信時検出温度に基づき選択暗号鍵ＳＣＫａを選択し、認証処理部２２は受信時検出温度に基づき選択暗号鍵ＳＣＫｂを選択することにより、第１の暗号鍵認証処理３１を実行することができ、認証処理部２２は送信時検出温度に基づき選択暗号鍵ＳＣＫｂを選択し、認証処理部２１は受信時検出温度に基づき選択暗号鍵ＳＣＫａを選択することにより、第２の暗号鍵認証処理３２を実行することができる。
このように、同一視可能な検出温度に基づき、複数の暗号鍵から選択暗号鍵を選択することにより認証処理毎に選択暗号鍵が変更されるため、認証処理時に選択暗号鍵が解読される危険性は大幅に軽減し、第三者の攻撃に対するセキュリティを高めた認証処理が行える等の実施の形態１と同様な効果を奏する。
さらに、上述した検出温度情報の伝達を要しない選択暗号鍵ＳＣＫａ（ＳＣＫｂ）の決定方法を用いることにより、第三者の攻撃に対するセキュリティをより一層、さらに高めることができる。
なお、認証処理内容において、認証精度は多少低下するが、第１の認証鍵認証処理３１及び第２の認証鍵認証処理３２のうち一方を省略する態様も考えられる。また、選択鍵束決定処理３０を省略して一の鍵束のみを対象として第１の認証鍵認証処理３１及び第２の認証鍵認証処理３２のうち少なくとも一方を行う態様も考えられる。
また、実施の形態３では、認証処理に関し、初期通信乱数データを原乱数データ自体とした基本認証処理を説明したが、同様にして、原乱数データを初期暗号鍵で暗号化したデータを初期通信乱数データをとした他態様認証処理にも適用可能なのは勿論である。なお、実施の形態１〜実施の形態３で述べた認証装置１１及び認証装置１２は半導体装置として構成することもできる。
＜実施の形態４＞
図７はこの発明の実施の形態４である電動自転車の認証システムの構成の一部を示すブロック図である。同図に示すように、制御対象物である電動自転車４５は、電動自転車用鍵４１、バッテリー４２及び動力部４６を有しており、動力部４６はバッテリー４２からの電源供給により動作可能となっている。上述した電動自転車用鍵４１及びバッテリー４２が構成要素となる。
そして、電動自転車用鍵４１とバッテリー４２との間における認証方式として、実施の形態１〜実施の形態３の認証方式のいずれかを採用し、認証方式の認証結果による認証成功後にはじめて、バッテリー４２から動力部４６への電源供給が有効となり、電動自転車の実使用が可能となる。
図８は図７で示した電動自転車用鍵４１及びバッテリー４２の内部構成を示す説明図である。同図に示すように、電動自転車用鍵４１及びバッテリー４２はそれぞれ認証装置４３及び認証装置４４を有している。なお、電動自転車用鍵４１，バッテリー４２間が有する鍵束群の内容は、電動自転車毎に固有のものとなっている。
上述した認証装置４３及び４４は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかの実施の形態で示した認証装置１１及び１２に相当する。
図９は実施の形態４の電動自転車における電動自転車用鍵４１，バッテリー４２間の認証制御処理を示すフローチャートである。同図に示す認証制御処理は、認証装置４３（４４）内のＣＰＵ１ａ（１ｂ）によるプログラムＲＯＭ３ａ（３ｂ）に格納された電動自転車用認証制御処理プログラムの実行等によって実施される。
図９を参照して、まず、ステップＳ１で、ユーザが電動自転車４５に設けられた鍵穴に電動自転車用鍵４１を挿すと、上記認証制御処理が開始される。
すると、ステップＳ２で電動自転車用鍵４１，バッテリー４２間で相互認証処理が行われる。この相互認証処理は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかにおける認証処理（選択鍵束決定処理３０，第１の暗号鍵認証処理３１及び第２の暗号鍵認証処理３２）と同内容で行われる。
そして、ステップＳ３で、認証結果が確認され、認証成功の場合にステップＳ４に移行し、認証失敗の場合にステップＳ５に移行する。
認証成功時に実行されるステップＳ４において、バッテリー４２から動力部４６への電源供給を有効として、作動客体である電動自転車４５が駆動可能（所定の作動が可能）になるＯＫ処理が行われる。
一方、認証失敗時に実行されるステップＳ５において、種々のＮＧ処理がされる。ＮＧ処理としては動力部４６を充電モードにする（ペダルに負荷がかかる処理）、ライトが点滅する、警告音がなる等の処理が考えられる。
ステップＳ５の実行後、再び、ステップＳ２に戻り、相互認証処理が再開され、ステップＳ３で認証成功の確認が行われるまで、ステップＳ４が実行されることはなくバッテリー４２から動力部４６への電源供給が有効とされない。
このように、実施の形態４の電動自転車の認証システムは電動自転車用鍵４１，バッテリー４２間の相互認証処理が成功しない限り、電動自転車を実使用することができない構成となっている。
したがって、第三者が電動自転車４５のバッテリー４２のみを盗用し、同仕様の他の電動自転車のバッテリーとして用いようと試みても、電動自転車用鍵，バッテリー間の相互認証処理で認証失敗となり実使用することは不可能となる。さらに、相互認証処理が認証失敗を認識することによって、電動自転車用鍵４１あるいはバッテリー４２が盗難等の不正手段によって取得したものと客観的に推測することができる。
また、ＮＧ処理においてペダルに負荷がかかる等の処理を実行することにより、電動自転車としての機能を制限し、相互認証処理が認証失敗に終わった場合は通常の自転車として使用しても使用上不便にすることにより、第三者の盗用バッテリー使用をより困難にすることができる。
また、バッテリー４２の認証装置４４内のプログラムＲＯＭ３あるいは不揮発性メモリ４内に固有の識別情報（リサイクル情報）を予め書き込んでおくことにより、所有者を管理することができるため、不法投棄等の防止に役立てることもできる。
＜実施の形態５＞
図１０はこの発明の実施の形態５である通信カラオケシステムの認証システムの構成の一部を示すブロック図である。同図に示すように、制御対象物（システム）である通信カラオケシステム５７は、顧客側の端末５１と管理者側のサーバー５２との間が通信回線５８を介してデータ送受信可能に接続されている。
上述した端末５１及びサーバー５２が構成要素となる。なお、図１０では端末５１とサーバー５２とを１対１の関係で示しているが、実際には複数の端末５１に対し一のサーバー５２が対応している。
そして、端末５１からサーバー５２へのデータ要求に応じて、サーバー５２から端末５１への音楽データ（曲データ等）のダウンロードを含むデータ配信は、端末５１とサーバー５２との認証成功後にはじめて有効となる。この際、端末５１とサーバー５２との間における認証方式として、実施の形態１〜実施の形態３の認証方式のいずれかを採用している。
図１１は図１０で示した端末５１及びサーバー５２の内部構成を示す説明図である。同図に示すように、端末５１は認証装置５３及び曲データ等の格納用の記憶部５５を有し、サーバー５２は認証装置５４及び曲データ等のデータベース５６を有している。そして
上述した認証装置５３及び５４は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかの実施の形態で示した認証装置１１及び１２に相当する。
なお、サーバー５２は内部（認証装置１２内部の内部の不揮発性メモリ４等）に、接続可能な複数の端末５１が有するすべての鍵束群を保持しており、一方、複数の端末５１間における鍵束群の内容は互いに異なっている。すなわち、各端末５１が固有の鍵束群を少なくとも一つ有し、サーバー５２は全端末５１の鍵束群を有している関係となる。
図１２は実施の形態５の通信カラオケシステムにおける一の端末５１（複数の端末５１のうちサーバー５２からのデータ配信を要求する一の端末），サーバー５２間の認証動作を示すフローチャートである。同図に示す認証動作は、認証装置５３（５４）内のＣＰＵ１ａ（１ｂ）によるプログラムＲＯＭ３ａ（３ｂ）に格納された通信カラオケ用認証制御処理プログラムの実行等によって実施される。
図１２を参照して、まず、ステップＳ１１で、ユーザが電話線に端末５１を装着する等により、通信回線を介して端末５１，サーバー５２間を電気的に接続する。この状態で、上記認証動作が開始される。
すると、ステップＳ１２で一の端末５１，サーバー５２間で相互認証処理が行われる。この相互認証処理は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかにおける認証処理（選択鍵束決定処理３０，第１の暗号鍵認証処理３１及び第２の暗号鍵認証処理３２）と同内容で行われる。この際、端末５１の認証装置５３が図４の認証装置１１側に相当し、サーバー５２の認証装置５４が図４の認証装置１２側に相当する。また、選択鍵束決定処理３０において、一の端末５１が有する鍵束が選択鍵束として選択される。
そして、ステップＳ１３で、認証結果が確認され、認証成功の場合にステップＳ１４に移行し、認証失敗の場合にステップＳ１５に移行する。
認証成功時に実行されるステップＳ１４において、サーバー５２から端末５１のデータ配線を有効となり、一の端末５１のユーザはデータ要求を行うことにより、サーバー５２から所望の曲データ等をデータ配信を受けることが可能となる。すなわち、作動客体である通信カラオケシステム５７が所定の作動が可能になるＯＫ処理が行われる。
一方、認証失敗時に実行されるステップＳ１５において、種々のＮＧ処理がされる。ＮＧ処理としてはデータ配信不能とする、サーバー５２の管理者に不正アクセスを通報する、端末５１のユーザに相互認証不可を示す情報を知らせたり、端末５１の記憶部５５内のデータを無効化したりする等の処理が考えられる。
ステップＳ１５の実行後、再び、ステップＳ１２に戻り、相互認証処理が再開され、ステップＳ１３で認証成功の確認が行われるまで、ステップＳ１４が実行されることはなくサーバー５２から端末５１にデータ配信が行わない。
このように、実施の形態５の通信カラオケシステム５７の認証システムは、端末５１，サーバー５２間の相互認証処理が成功しない限り、データ配信等の通信カラオケシステム５７が所定の作動ができない構成となっているため、複数の端末５１と一のサーバー５２との間が多対１で設けられる通信カラオケシステムにおいても、相互認証処理を迅速かつ正確に行うことができる。
したがって、第三者が通信カラオケシステム５７の端末５１と同様な装置を用いて不正にサーバー５２にアクセスしても、端末，サーバー間の相互認証処理で認証失敗となり、通信カラオケシステム５７として所定の作動をさせることは不可能となる。また、相互認証処理に用いる暗号鍵は処理毎に可変となるため、暗号鍵の不正取得によるサーバー５２への不正アクセスに対するセキュリティは高い。
また、ＮＧ処理において端末５１の記憶部５５内のデータを無効化する等、通信カラオケシステム５７の機能を制限し、不正使用のユーザの端末を使用上不便にすることにより、第三者の端末の不正使用を効果的に抑止することができる。
また、相互認証処理は基本的に端末５１の認証装置５３とサーバー５２の認証装置５４との間で自動的に実行されるため、正規の端末５１のユーザがサーバー５２からデータ配信を受ける際における認証処理に要する手間はほとんどない。
また、ユーザの端末５１毎に管理番号等の識別情報を設ける必要がないため、サーバー５２側が識別情報の管理を行うことなく、暗号鍵の鍵束のみ管理すれば十分となる。
＜実施の形態６＞
図１３はこの発明の実施の形態６である店舗群の認証システムの構成の一部を示すブロック図である。同図に示すように、制御対象物）である店舗群は、複数の店舗６５Ａ〜６５Ｚで鍵穴の物理的構造が共通の鍵穴部６２Ａ〜６２Ｚを設け、ドア用鍵６１をドア用鍵穴部６２の鍵穴に挿入後のドア用鍵６１，ドア用鍵穴部６２間における相互認証処理が認証成功の場合にドアを開放するようにしている。上述したドア用鍵６１及びドア用鍵穴部６２が構成要素となる。
図１４は図１３で示したドア用鍵６１及びドア用鍵穴部６２の内部構成を示す説明図である。同図に示すように、ドア用鍵６１は認証装置６３を有し、ドア用鍵穴部６２は認証装置６４を有している。これら認証装置６４及び６３は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかの実施の形態で示した認証装置１１及び１２に相当する。
そして、ドア用鍵６１とドア用鍵穴部６２との間における認証処理の認証成功後にはじめて当該店舗６５のドアが開放可能となる。この際、ドア用鍵６１とドア用鍵穴部６２との間における認証方式として、実施の形態１〜実施の形態３の認証方式のいずれかを採用している。
なお、ドア用鍵６１は複数の店舗６５Ａ〜６５Ｚのドア用鍵穴部６２Ａ〜６２Ｚ全てに挿入可能であり、複数のドア用鍵穴部６２Ａ〜６２Ｚ間における鍵束群の内容は各々異なっており、ドア用鍵６１は、複数の店舗６５Ａ〜６５Ｚのうち、ドアの開閉が許可された店舗６５に対応する鍵束群を有している。例えば、図１３で示す例では、ドア用鍵６１は、店舗６５Ａ及び６５の鍵束群と共通の鍵束群を有している。
すなわち、各ドア用鍵穴部６２が固有の鍵束群を少なくとも一つ有し、ドア用鍵６１はドアの開閉が許可された店舗６５に対応する全ドア用鍵穴部６２の鍵束群のみを有していることになり、ドア用鍵穴部６２とドア用鍵６１は多対１あるいは１対１の関係となる。
図１５は実施の形態６の店舗群の認証システムにおけるドア用鍵穴部６２，ドア用鍵６１間の認証制御処理内容を示すフローチャートである。同図に示す認証制御処理は、認証装置６３（６４）内のＣＰＵ１ａ（１ｂ）によるプログラムＲＯＭ３ａ（３ｂ）に格納された店舗群用認証制御処理プログラムの実行等によって実施される。
図１５を参照して、まず、ステップＳ２１で、店舗を利用するドライバー等のユーザがドア用鍵穴部６２にドア用鍵６１を挿入することにより、ドア用鍵穴部６２，ドア用鍵６１間を電気的に接続する。この状態で、上記認証制御処理が開始される。
すると、ステップＳ２２でドア用鍵穴部６２，ドア用鍵６１間で相互認証処理が行われる。この相互認証処理は、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかにおける認証処理（選択鍵束決定処理３０，第１の暗号鍵認証処理３１及び第２の暗号鍵認証処理３２）と同内容で行われる。この際、ドア用鍵穴部６２の認証装置６４が図４の認証装置１１側に相当し、ドア用鍵６１の認証装置６３が図４の認証装置１２側に相当する。また、選択鍵束決定処理３０において、ドア用鍵６１が挿入されたドア用鍵穴部６２が有する鍵束が選択鍵束として選択される。
そして、ステップＳ２３で、認証結果が確認され、認証成功の場合にステップＳ２４に移行し、認証失敗の場合にステップＳ２５に移行する。
認証成功時に実行されるステップＳ２４において、当該店舗のドアを開放する、すなわち、作動客体である店舗群の所定の作動が可能となるＯＫ処理が行われる。
一方、認証失敗時に実行されるステップＳ２５において、種々のＮＧ処理がされる。ＮＧ処理としてはドアを開放しない、照明、音声等を利用して店舗への不正浸入状況を通報する等の処理が考えられる。
ステップＳ２５の実行後、再び、ステップＳ２２に戻り、相互認証処理が再開され、ステップＳ２３で認証成功の確認が行われるまで、ステップＳ２４が実行されることはなく店舗のドアが開放されることはない。
このように、実施の形態６の店舗群の認証システムはドア用鍵穴部６２，ドア用鍵６１間の相互認証処理が成功しない限り、店舗のドアを開放できない構成となっている。
したがって、第三者がドア用鍵６１と物理的同一構造の鍵を用いて、店舗群における所望の店舗６５への不正浸入を試みても、ドア用鍵６１，ドア用鍵穴部６２間の相互認証処理で認証失敗となり店舗に侵入することは不可能となる。相互認証処理に用いる暗号鍵は処理毎に可変となるため、暗号鍵の不正取得したと仮定しても店舗への不正浸入に対するセキュリティは高い。
また、ＮＧ処理において店舗への不正浸入状況を通報する等を行うことにより、不正侵入者を比較的容易に特定することができる。
ユーザが所有すべきドア用鍵６１は物理的に１つで良く、ドアが開放できる店舗の鍵束群を認証装置６３内に記憶しておれば十分である。また、仮に正規のドア用鍵６１を紛失したとしても、店舗側のドア用鍵穴部６２の鍵束群の内容を変更することにより、第三者が紛失したドア用鍵６１を取得したとしても、店舗に侵入される危険性を確実に回避することができる。
この発明の実施の形態１である認証方式に用いる認証装置の構成を示すブロック図である。 図１で示した認証処理部の内部構成を示すブロック図である。 図２で示した不揮発性メモリ内に格納される鍵束群を示す説明図である。 ２つの認証装置間の認証処理内容を示す説明図である。 実施の形態２の認証方式で用いる認証装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３の認証方式で用いる認証装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４である電動自転車の構成の一部を示すブロック図である。 図７で示した電動自転車用鍵及びバッテリーの内部構成を示す説明図である。 実施の形態４の電動自転車における電動自転車用鍵，バッテリー間の認証制御処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態５である通信カラオケシステムの構成の一部を示すブロック図である。 図１０で示した端末及びサーバーの内部構成を示す説明図である。 実施の形態５の通信カラオケシステムにおける端末，サーバー間の認証制御処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態６である店舗管理システムの構成の一部を示すブロック図である。 図１３で示したドア用鍵及びドア用鍵穴の内部構成を示す説明図である。 実施の形態６の店舗管理システムにおけるドア用鍵穴６２，ドア用鍵６１間の認証制御処理内容を示すフローチャートである。 図２で示した不揮発性メモリ内に格納される鍵束群の他の態様を示す説明図である。
符号の説明
１（１ａ，１ｂ） ＣＰＵ、２（２ａ，２ｂ） ＲＡＭ、３（３ａ，３ｂ） プログラムＲＯＭ、４（４ａ，４ｂ） 不揮発性メモリ、５（５ａ，５ｂ） 暗号／復号回路、６ 乱数発生回路、７ 共有バス、１１，１２，４３，４４，５３，５４，６３，６４ 認証装置、１３〜１６ 鍵束群、２１，２２ 認証処理部、２３，２４ 送受信部、２５，２６ 時計機能、２７，２８ 温度センサ、４１ 電動自転車用鍵、４２ バッテリー、５１ 端末、５２ サーバー、６１ ドア用鍵、６２ ドア用鍵穴部。

Claims (14)

  1. 第１及び第２の認証装置が互いに有する暗号鍵の共通性を認証する認証方式であって、
    前記第１及び第２の認証装置は、それぞれ
    認証処理を実行する認証処理部と、
    前記認証処理の際のデータ送受信を行う送受信部とを含み、
    前記認証処理部は、
    前記認証処理を実行制御する認証処理制御部と、
    複数の暗号鍵を有する鍵束を格納した記憶部とを備え、前記鍵束は各々が複数の暗号鍵を有する所定数の鍵束を含み、
    選択暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行う暗号／復号回路と、
    乱数データを発生する乱数発生回路とをさらに備え、
    前記認証処理は、
    第１の認証装置を一方側、前記第２の認証装置を他方側として、各々の前記送受信部を介したデータ送受信を可能状態にして実行され、
    (a) 前記一方側，前記他方側間で送受信を行うことにより、前記所定数の鍵束のうちの一の鍵束である選択鍵束を互いに認識する鍵束選択ステップと、
    (b) 前記一方側において、前記認証処理部から発生する乱数データである原乱数データに基づく初期通信乱数データを他方側に送信するステップとを含み、前記一方側は前記原乱数データに基づき所定の関連づけを行い、前記選択鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を一方側選択暗号鍵として選択し、
    (c) 前記他方側において、前記初期通信乱数データを受信し、初期乱数認識手法を用いて前記初期通信乱数データから前記原乱数データを取得し、該原乱数データに基づき前記所定の関連づけを行い、前記選択鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を他方側選択暗号鍵として選択し、該他方側選択暗号鍵を用いて前記原乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを得た後、該暗号化済み乱数データを前記一方側に送信するステップと、
    (d) 前記一方側において、受信した前記暗号化済み乱数データに基づき、前記一方側選択暗号鍵を用いて前記暗号化済み乱数データを復号し復号化済み乱数データを得るステップと、
    (e) 前記一方側において、前記原乱数データと前記復号化済み乱数データとを比較して、比較結果の一致／不一致に基づき認証結果として良／否を判定するステップとを含む、
    認証方式。
  2. 第１及び第２の認証装置が互いに有する暗号鍵の共通性を認証する認証方式であって、
    前記第１及び第２の認証装置は、それぞれ
    認証処理を実行する認証処理部と、
    前記認証処理の際のデータ送受信を行う送受信部と、
    時計機能とを備え、
    前記認証処理部は、
    前記認証処理を実行制御する認証処理制御部と、
    複数の暗号鍵を有する鍵束を格納した記憶部と、
    選択暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行う暗号／復号回路と、
    乱数データを発生する乱数発生回路とを備え、
    前記認証処理は、
    第１の認証装置を一方側、前記第２の認証装置を他方側として、各々の前記送受信部を介したデータ送受信を可能状態にして実行され、
    (b) 前記一方側において、前記認証処理部から発生する乱数データである原乱数データに基づく初期通信乱数データを他方側に送信するステップを含み、前記一方側は前記認証処理中において予め定められたタイミングの一方側認証用時刻に基づき所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を一方側選択暗号鍵として選択し、
    (c) 前記他方側において、前記初期通信乱数データを受信し、初期乱数認識手法を用いて前記初期通信乱数データから前記原乱数データを取得し、前記一方側認証用時刻と同一視可能な他方側認証用時刻に基づき前記所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を他方側選択暗号鍵として選択し、該他方側選択暗号鍵を用いて前記原乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを得た後、該暗号化済み乱数データを前記一方側に送信するステップと、
    (d) 前記一方側において、受信した前記暗号化済み乱数データに基づき、前記一方側選択暗号鍵を用いて前記暗号化済み乱数データを復号し復号化済み乱数データを得るステップと、
    (e) 前記一方側において、前記原乱数データと前記復号化済み乱数データとを比較して、比較結果の一致／不一致に基づき、認証結果として良／否を判定するステップとをさらに含む、
    認証方式。
  3. 請求項２記載の認証方式であって、
    前記一方側認証用時刻は、前記ステップ(b) における前記初期通信乱数データの送信時刻を含み、前記他方側認証用時刻は、前記ステップ(c) における前記初期通信乱数データの受信時刻を含み、前記所定の関連づけは、前記送信時刻及び受信時刻それぞれより得られる時刻情報のうち、前記初期通信乱数データの送受信により生じる遅延時間の影響を受けない時刻情報に基づく関連づけを含む、
    認証方式。
  4. 第１及び第２の認証装置が互いに有する暗号鍵の共通性を認証する認証方式であって、
    前記第１及び第２の認証装置は、それぞれ
    認証処理を実行する認証処理部と、
    前記認証処理の際のデータ送受信を行う送受信部と、
    装置温度を検出温度として測定可能な温度センサとを含み、
    前記認証処理部は、
    前記認証処理を実行制御する認証処理制御部と、
    複数の暗号鍵を有する鍵束を格納した記憶部と、
    選択暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行う暗号／復号回路と、
    乱数データを発生する乱数発生回路とを備え、
    前記認証処理は、
    第１の認証装置を一方側、前記第２の認証装置を他方側として、各々の前記送受信部を介したデータ送受信を可能状態にして実行され、
    (b) 前記一方側において、前記認証処理部から発生する乱数データである原乱数データに基づく初期通信乱数データを他方側に送信するステップを含み、前記一方側は前記認証処理中において予め定められたタイミングで前記温度センサにより検出された一方側検出温度に基づき所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を一方側選択暗号鍵として選択し、
    (c) 前記他方側において、前記初期通信乱数データを受信し、初期乱数認識手法を用いて前記初期通信乱数データから前記原乱数データを取得し、前記一方側検出温度と同一視可能な他方側検出温度に基づき前記所定の関連づけを行い、前記鍵束内の前記複数の暗号鍵のうち一の暗号鍵を他方側選択暗号鍵として選択し、該他方側選択暗号鍵を用いて前記原乱数データを暗号化して暗号化済み乱数データを得た後、該暗号化済み乱数データを前記一方側に送信するステップと、
    (d) 前記一方側において、受信した前記暗号化済み乱数データに基づき、前記一方側選択暗号鍵を用いて前記暗号化済み乱数データを復号し復号化済み乱数データを得るステップと、
    (e) 前記一方側において、前記原乱数データと前記復号化済み乱数データとを比較して、比較結果の一致／不一致に基づき、認証結果として良／否を判定するステップとをさらに含む、
    認証方式。
  5. 請求項４記載の認証方式であって、
    前記一方側検出温度は、前記ステップ(b) における前記初期通信乱数データの送信時の検出温度である送信時検出温度を含み、
    前記ステップ(b) は、前記初期通信乱数データと共に前記送信時検出温度を送信するステップを含み、
    前記ステップ(c) は、前記初期通信乱数データと共に前記送信時検出温度を受信し、
    前記他方側検出温度は前記送信時検出温度を含む、
    認証方式。
  6. 請求項２ないし請求項５記載の請求項のうち、いずれか１項に記載の認証方式であって、
    前記鍵束は、各々が複数の暗号鍵を有する所定数の鍵束を含み、
    前記認証処理は、
    前記ステップ(b) 〜(e) に先がけて実行され、
    (a) 前記一方側，前記他方側間で送受信を行うことにより、前記所定数の鍵束のうちの一の鍵束を前記(b) 〜(e) で用いる鍵束として互いに認識する鍵束選択ステップをさらに含む、
    認証方式。
  7. 請求項１ないし請求項６記載のうち、いずれか１項に記載の認証方式であって、
    前記初期通信乱数データは原乱数データ自体を含み、
    前記初期乱数認識手法は前記初期通信乱数データをそのまま前記原乱数データとして認識する手法を含む、
    認証方式。
  8. 請求項１ないし請求項６記載のうち、いずれか１項に記載の認証方式であって、
    前記第１及び第２の認証装置がそれぞれの記憶部は、互いに共通する初期暗号鍵をさらに有し、
    前記初期通信乱数データは前記初期暗号鍵を用いて原乱数データを暗号化したデータを含み、
    前記初期乱数認識手法は前記初期暗号鍵を用いて前記初期通信乱数データを復号化して前記原乱数データを得る手法を含む、
    認証方式。
  9. 請求項１ないし請求項８のうち、いずれか１項に記載の認証方式であって、
    前記認証処理は、
    (f) 前記ステップ(e) 後に実行され、前記一方側と前記他方側とを置き換えて、前記ステップ(b) 〜(e) の処理を再度行って、認証結果として良／否をさらに判定するステップ、
    をさらに含む、
    認証方式。
  10. 第１及び第２の構成要素を有し、前記第１及び第２の構成要素が連係することにより所定の作動を実行することが可能な作動客体に対し、前記第１及び第２の構成要素間で、請求項１ないし請求項９のうち、いずれか１項に記載の認証方式を用いて、相互認証を行う認証システムであって、
    前記第１の構成要素は前記第１の認証装置を有し、
    前記第２の構成要素は前記第２の認証装置を有し、
    前記第１及び第２の認証装置間における前記認証方式による前記認証処理を実行し、その認証結果が良判定後に、はじめて前記作動客体の前記所定の作動の実行を可能にする、
    認証システム。
  11. 請求項１０記載の認証システムであって、
    前記作動客体は電気自転車を含み、
    前記第１の構成要素は電動自転車用鍵を含み、
    前記第２の構成要素はバッテリーを含み、
    前記電動自転車用鍵の電気自転車への挿入時に前記認証方式による前記認証処理が実行され、認証結果が否判定時に前記電動自転車の機能を制限し、
    前記作動客体の前記所定の作動は前記バッテリーの電源供給に伴う前記電気自転車の駆動を含む、
    認証システム。
  12. 作動客体が有する第２の構成要素と複数の第１の構成要素のうち、一の前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が連係することにより所定の作動を実行することが可能な作動客体に対し、前記一の第１の構成要素及び第２の構成要素間で、請求項１ないし請求項９のうち、いずれか１項に記載の認証方式を用いて、相互認証を行う認証システムであって、
    前記複数の第１の構成要素はそれぞれ前記第１の認証装置を有し、
    前記第２の構成要素は前記第２の認証装置を有し、
    前記第２の認証装置は複数の前記第１の認証装置が有する全ての前記鍵束を有し、
    前記一の第１の構成要素と前記第２の構成要素との間において前記認証方式による前記認証処理を実行し、その認証結果が良判定後に、前記作動客体の前記所定の作動の実行を可能にする、
    認証システム。
  13. 請求項１２記載の認証システムであって、
    前記作動客体は通信回線を用いた通信カラオケシステムを含み、
    前記複数の第１の構成要素はカラオケ用のデータ配信を要求する複数の端末を含み、
    前記第２の構成要素はカラオケ用のデータ配信を行うサーバーを含み、
    前記端末を前記通信回線への電気的に接続時に前記認証方式による前記認証処理が実行され、認証結果が否判定時に前記通信カラオケシステムの機能を制限し、
    前記作動客体の前記所定の作動は、前記サーバーから前記端末へのカラオケ用のデータ配信動作を含む、
    認証システム。
  14. 請求項１２記載の認証システムであって、
    前記作動客体は、各々がドアを有する複数の店舗群を含み、
    前記複数の第１の構成要素は前記複数のドアに設けられた複数の店舗のドア用鍵穴部を含み、
    前記第２の構成要素は前記複数のドア用鍵を含み、
    前記ドア用鍵穴の前記ドア用鍵への挿入時に前記認証方式による前記認証処理が実行され、
    前記作動客体の前記所定の作動は、前記店舗のドアの開閉動作を含む、
    認証システム。
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