JP2006304193A - 時刻及び位置認証装置、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線を用いた位置認証に対する偽造攻撃及び再送攻撃を阻止し、信頼性を向上させる。
【解決手段】 無線で送信される送信時刻情報及び放送源位置情報に、放送源固有の認証子を付与しておく。移動端末１０においては、認証子検証部１７がこの認証子に基づいて偽造の有無を判定するので、偽造攻撃を阻止できる。また、移動端末１０においては、時刻情報比較検証部１９が、無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報と、内部時計１１の内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて再送の有無を判定するので、再送攻撃を阻止できる。従って、上記課題を解決できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線放送を用いて放送源の時刻情報と位置情報を配信する移動端末の位置及び時刻認証装置、方法及びプログラムに関する。

現在、ＧＰＳ(Global Positioning System)を用いた位置情報システムは、カーナビゲーション、携帯電話など、おもに移動体通信において広く利用されている。

ＧＰＳでは、２４個のＧＰＳ衛星から各衛星に関する高精度な位置情報及び時刻情報を電磁波に載せて送信する。受信側では、通常、４つ以上のＧＰＳ衛星からの情報に基づき受信地点の高精度な位置情報を取得可能である。

このようなＧＰＳにより、移動端末は、定位置に束縛されずに、ＧＰＳ衛星からの無線情報が受信可能であればどこでも自己の正確な位置情報を取得可能となっている。また、ＧＰＳを用い、移動端末の位置情報を認証する試みが幾つかなされている。

なお、この出願に関連する先行技術文献情報には次のものがある。
「特集 さまざまな次世代ＧＰＳ測位技術」、情報処理、 社団法人 情報処理学会、２００２年８月、第４３巻、第８号。

以上のようなＧＰＳを用いた位置認証には、本発明者の検討によれば、放送型通信への周知の偽造攻撃及び再送攻撃に対し、これら２種類の攻撃を阻止するための対策を講じる必要がある。なお、偽造攻撃とは、正当な位置情報と区別できない不正な位置情報を偽造し使用することを指す。再送攻撃とは、過去に放送された正当な情報を後にそのままの形で不正流用することを指す。

しかしながら、ＧＰＳを用いた位置認証には、利用者が正当な電磁波を遮断した場合を想定し、２種類の攻撃への対策が講じられていない。一方、これら２種類の攻撃は、移動端末による認証の信頼性を著しく低下させてしまうと考えられる。また、これらの攻撃は、ＧＰＳに限らず、無線を用いた位置認証であれば同様に信頼性を低下させてしまうと考えられる。

本発明は上記実情を考慮してなされたもので、無線を用いた位置認証に対する偽造攻撃及び再送攻撃を阻止し、信頼性を向上し得る時刻及び位置認証装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。

第１の発明は、電子ファイルを認証時点の時刻及び位置で認証する時刻及び位置認証装置であって、外部の放送源から無線で送信される送信時刻情報、放送源位置情報、及び放送源固有の認証子を含む無線放送を受信する受信手段と、前記認証子に基づいて、前記無線放送の偽造の有無を判定する偽造判定手段と、内部時刻情報を提供する内部時計装置と、前記無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、前記受信時刻情報と前記内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて、前記無線放送の再送の有無を判定する再送判定手段と、前記無線放送に基づいて、自装置の位置情報を算出する位置算出手段と、前記偽造判定手段による判定の結果が偽造無しを示し、且つ前記再送判定手段による判定結果が再送無しを示す場合、前記内部時刻情報及び前記自装置の位置情報に基づいて、前記電子ファイルのデジタル署名を生成する署名生成手段と、前記デジタル署名を前記電子ファイルに付加する署名付加手段とを備えた時刻及び位置認証装置である。

（作用）
第１の発明は、無線で送信される送信時刻情報及び放送源位置情報に、放送源固有の認証子を付与し、この認証子に基づいて偽造の有無を判定することにより、偽造攻撃を阻止できる。

さらに、無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報と、内部時計装置の内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて再送の有無を判定することにより、再送攻撃を阻止できる。ここで、図８に再送攻撃とその防御法の概念図を示す。再送攻撃時には、標準放送源ｉからの標準放送は、電磁遮蔽材２の囲いにより遮蔽され、利用者１の移動端末１０に受信されない。一方、この標準放送は、攻撃者の受信装置ｉ’により受信され、高速専用ケーブル３を介して電磁遮蔽材２の囲い内の基地局ｉ”に伝送され、この基地局ｉ”から利用者１の移動端末１０に送信される。しかしながら、第１の発明によれば、このような再送攻撃時に高速専用ケーブル３等にて生じる遅延時間を検出するので、再送攻撃を防止できる。

従って、第１の発明は、無線を用いた位置認証に対する偽造攻撃及び再送攻撃を阻止し、信頼性を向上させることができる。

以上説明したように本発明によれば、無線を用いた位置認証に対する偽造攻撃及び再送攻撃を阻止し、信頼性を向上できる。

以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る時刻及び位置認証装置を内蔵した移動端末の構成を示す模式図である。この移動端末１０は、カメラ付き携帯電話であり、内部時計１１、内部時計更新時刻情報格納部１２、耐タンパー性保証パラメータ格納部１３、受信部１４、受信情報格納部１５、復調部１６、認証子検証部１７、時刻／位置情報算出部１８、時刻情報比較検証部１９、時刻情報格納部２０、スイッチ２１、タイミング制御部２２、シャッター２３、撮像素子２４、電子ファイル生成部２５、ハッシュ値生成部２６、ディジタル署名生成部２７、署名付き電子ファイル格納部２８及び耐タンパー保護領域２９を備えている。なお、移動端末１０は、各機能を実現するためのハードウェア構成、又はハードウェアとソフトウエアとの組み合わせ構成として実現されている。ソフトウェアは、予め記憶媒体又はネットワークからインストールされ、その機能を実現させるためのプログラムからなる。ソフトウエアで実現可能な要素としては、例えば、復調部１６、認証子検証部１７、時刻／位置情報算出部１８、時刻情報比較検証部１９、電子ファイル生成部２５、ハッシュ値生成部２６及びディジタル署名生成部２７が挙げられる。

ここで、内部時計１１は、耐タンパー保護領域２９内で動作し、各放送源ｉの持つ時計と同期する高精度な時計であり、内部時刻情報を時刻情報格納部２０に提供する機能と、不正操作を検知すると直ちに正常動作を停止する機能をもっている。なお、利用者１による内部時計１１の操作は禁止されている。また、放送源ｉとしては、ＧＰＳ衛星等の人工衛星に限らず、地上の基地局でもよく、船上の移動局でもよい。

内部時計更新時刻情報格納部１２は、管理センタにより更新記憶されるメモリであり、管理センタが内部時計１１を同期させた時刻を示す同期時刻情報及び有効期限を保持し、撮影毎に、同期時刻情報及び有効期限をそれぞれディジタル署名生成部２７及び署名付き電子ファイル格納部２８に送出する機能をもっている。

耐タンパー性保証パラメータ格納部１３は、耐タンパー保護領域２９に設けられ、耐タンパー性保証パラメータを格納するものであり、耐タンパー保護領域２９に外部から不正操作が行われた場合、この不正操作を検知してただちに耐タンパー性保証パラメータをゼロ値にする機能をもっている。

受信部１４は、外部の放送源から無線で送信される送信時刻情報、放送源位置情報、及び放送源固有の認証子を含む無線放送を受信して受信情報を生成する機能を有し、具体的には無線による標準放送と補正放送のための高感度受信回路から成る。

ここで、標準放送とは、例えばＧＰＳ測位衛星の送信情報のように、高精度な「放送源の位置情報」と「放送の発信時刻情報」の２つが含まれた無線放送を指す。さらに、送信情報の放送源を識別しその正当性を保証するため、例えば発信情報の内容を反映したディジタル署名など、放送源に固有な認証子が付加されている。相対測位システムを用いる場合、これに加え、予め正確な位置情報を知る基地局ｊが補正座標値を放送する。本実施形態では、この補正座標値を補正放送と呼ぶ。ここで、補正放送には、基地局ｊが補正放送を送信した正確な時刻と、補正座標値・送信時刻を反映したディジタル署名などの基地局ｊ固有の認証子が付加されている。

受信情報格納部１５は、タイミング制御部２２から要求を受けると、直ちに受信部１４から受信情報を取得・記憶する機能をもっている。

復調部１６は、受信情報格納部１５内の受信情報を読出可能なデータ形式へ復調し、受信情報を認証子検証部１７に送出する機能をもっている。

認証子検証部１７は、復調部１６から受けた受信情報の認証子に基づいて無線放送の偽造の有無を判定する機能を有するものであり、具体的には、復調部１６から受けた受信情報に対し、標準放送源ｉからのものであるか、伝搬経路において改ざんされていないか、の２点に関して認証子を用いて検証する。ここでは具体例として初めに、認証子が公開鍵暗号方式に基づくディジタル署名である場合を考える。各放送源ｉと各基地局ｊは、それぞれが固有に持つ秘密鍵を用いて、送信情報のハッシュ値を復号してディジタル署名を生成し、このディジタル署名を認証子として送信情報のメッセージ部に付加する。認証子検証部１７は、予め保持した各放送源ｉと各基地局ｊの正当な公開鍵を用いて、受信情報に含まれる認証子を暗号化し、得られた暗号化認証子と、受信情報のメッセージ部のハッシュ値とを比較し、両者が等しい場合、受信情報を正当と認める。

次に、現在ＧＰＳ衛星が発信する放送にはディジタル署名が付加されていないため、ディジタル署名を用いないＧＰＳシステムで使用可能な代替方法を考える。移動端末１０はＧＰＳ受信情報を一時的に記憶し、過去の正当なＧＰＳ衛星データを格納しているデータベース等を参照し、受信情報に含まれるＧＰＳ衛星の時計修正情報・軌道情報が一致しているか否かを確認し、放送源ｉの正当性と改ざんの有無を検証する。但し、正しいＧＰＳ衛星データは一般に公開されているため、この方法ではディジタル署名を用いる場合に比べて安全性ははるかに劣る。

時刻／位置情報算出部１８は、認証子検証部１７により正当と認められた標準放送の受信情報から、受信時刻を示す受信時刻情報と移動端末１０の位置情報を算出するものであり、受信時刻情報を時刻情報比較検証部１９に送出する機能と、時刻情報比較検証部１９からの制御により、位置情報をディジタル署名生成部２７及び署名付き電子ファイル格納部２８に送出する機能をもっている。

ここで、時刻／位置情報算出部１８における算出過程について補足説明する。ある放送源をｉとすると、標準放送には放送源ｉの位置情報（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）と放送の発信時刻情報ｔ_ｉが含まれている。電磁波の速度をｃ、移動端末１０の位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、受信時刻をｔとすると、放送源ｉと移動端末１０の間には次式の関係が成り立つ。

上式において、ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ，ｔ_ｉは放送源ｉから標準放送によって与えられる既知数、ｃは既知の物理定数、ｘ，ｙ，ｚ，ｔは未知数である。未知数は全部で４つあるので独立な式が４つ以上あればこの連立方程式は解ける。従って、４つ以上の放送源から受信情報を得て連立方程式を解き、移動端末１０の位置情報と受信時刻情報を取得する。

ここで、標準放送による位置情報と時刻情報をリアルタイムで得る方法には、図２に示す如き単独測位システムと、図３に示す如き相対測位システムがある。

単独測位システムとは、標準放送源ｉと移動端末１０のみを用いて行う方法である。位置情報・時刻情報の測定に、理想的には十分であるが、現実には電離層における光速の変動など様々な外的要因によって情報にゆらぎが加わるため、単独測位システムでは測定精度に限界がある。

相対測位システムとは、単独測位システムに加え、予め正確に位置情報を把握している基地局ｊを媒介として、加わる情報のゆらぎをリアルタイムに観測し、その座標補正値を放送によって移動端末１０へ送るものである。相対測位システムはかなり高い測定精度を期待できるが、移動端末１０が基地局ｊから離れるほど精度が下がるので、移動端末１０の移動範囲の側に基地局ｊが存在しなければならない。

時刻情報比較検証部１９は、時刻／位置情報算出部１８で標準放送から算出された受信時刻情報と時刻情報格納部２０が取得した内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて、無線放送の再送の有無を判定するものであり、具体的には、２つの時刻の差分が予め設定した しきい値Δｔ_th以下であるか否かを検証する機能をもっている。なお、しきい値Δｔ_th以下の場合、無線放送の再送無しを意味し、しきい値Δｔ_thを超える場合、無線放送の再送有りを意味する。また、認証により保証される位置情報の距離精度をΔL、攻撃者の再送までにかかる処理時間をαとすると、しきい値Δｔ_thは次式のように定義される。

この検証で差分がΔｔ_th以下の場合、時刻情報比較検証部１９は、時刻／位置情報算出部１８に位置情報をディジタル署名生成部２７へ送るように要求し、時刻情報格納部２０に内部時刻情報をディジタル署名生成部２７へ送るように要求する機能をもっている。この検証によって再送攻撃を防ぐためには、内部時計１１の更新間隔をＴとすると、使用する内部時計１１の単位時間毎誤差Δτは次式の関係を満たさなくてはならない。

逆に内部時計１１の誤差Δτが与えられたとき、保証される距離精度ΔLは、ΔL＝ｃ（ＴΔτ−α）と求められる。具体例としては、攻撃者が必要最小限な信号処理のみを行い伝送に高速専用ケーブル３を用いると仮定し、標準的な処理時間はα＝１×１０^-7［ｓ］程度であり、ｃ＝３×１０⁸［ｍ／ｓ］，Δτ＝１×１０^-11［ｓ］，Ｔ＝８６４００［ｓ］＝（１［day］）と仮定する。このとき、保証される距離精度ΔLは次のようになる。

但し、移動端末１０は、短時間内に移動しながら使用されるため固定された高速専用ケーブル３を用いることが難しく、無線やインターネットを用いたデータ伝送を想定するのが一般的であり、生じる余分な遅延時間αが大幅に増加する。

このように、時刻情報比較検証部１９が位置情報の正当性を保証するには、内部時計１１の精度の高さが本質的である。高精度な内部時計の現実的な候補として、２００４年アメリカのＮＩＳＴ（米国標準技術局）によって開発された超小型原子時計が挙げられる。ＮＩＳＴの発表によれば、この超小型原子時計は、製造工程において従来のＭＥＭＳ(micro-electro-mechanical systems)向け生産技術がそのまま適用可能であるため、量産化に適している。また、超小型原子時計は、占有体積も非常に小さく、腕時計や携帯電話などの小型移動端末の組み込みにも適している。さらに、超小型原子時計は、単位時間毎誤差が２００４年８月の発表ではΔτ＝１×１０^-10［ｓ］程度とされ、現在はΔτ＝１×１０^-11［ｓ］程度での安定動作を目標に開発中としている。

ここで、日本のＡＩＳＴ（産業技術総合研究所）により開発され２００３年６月に発表されたレーザー冷却を用いる原子時計が既にΔτ＝１．４×１０^-15［ｓ］以下の時刻精度を実現していることを念頭に、携帯端末１０に組み込み可能な小型原子時計が近い将来Δτ＝１×１０^-14［ｓ］程度の時刻精度を実現した場合を考える。この場合、位置認証の距離精度を先の見積もりと同程度とすると、内部時計１１の必要更新間隔は２年半以上にもおよぶので、管理者による内部時計１１の更新操作を省略可能となる。また、想定する攻撃者の処理能力が低く、処理時間がα＝１×１０^-3［ｓ］より大きいと分かっている場合も、Δτ＝１×１０^-11［ｓ］であれば、内部時計の必要更新間隔が２年半以上となり、同様に管理者の更新操作を省略可能である。

時刻情報比較検証部１９は、相対測位システムの場合、標準放送に加えて補正放送に対しても、内部時計１１から取得された受信時刻情報と、補正放送が含む発信（送信）時刻情報とを比較し、差分が規定値以下であるか否かを検証する機能をもっている。この規定値は標準放送に対するしきい値とは異なる設定値で、基地局ｊの補正放送の更新頻度を適切に考慮していればよく、具体的には１［min］程度といったものが想定される。

時刻情報格納部２０は、タイミング制御部２２から要求を受けると直ちに内部時計１１から時刻情報を取得・記憶するものであり、時刻情報比較検証部１９から許可を得た後、取得した時刻情報をディジタル署名生成部２７に与える機能をもっている。

スイッチ２１は、オン状態においてシャッター２３を作動させ、同時にタイミング制御部２２へオン状態であることを知らせる。

タイミング制御部２２は、スイッチ２１がオン状態になると直ちに、受信情報格納部１５が受信情報を、時刻情報格納部２０が内部時計１１の内部時刻情報を、それぞれ同時に取得・記憶するよう制御を行う。

シャッター２３は、スイッチ２１により作動する開閉機構である。
撮像素子２４は、シャッター２３が開状態のとき、前方の被写体を撮像し、撮像結果を含む出力信号を電子ファイル生成部２５に送出するものである。

電子ファイル生成部２５は、シャッター２３作動後、撮像素子２４から受けた出力信号に基づいて、画像を表す電子ファイルを生成する機能と、電子ファイルをハッシュ値生成部２６及び署名付き電子ファイル格納部２８に送出する機能とをもっている。

なお、スイッチ２１、シャッター２３、撮像素子２４、電子ファイル生成部２５及び署名付き電子ファイル格納部２８は、カメラ付き携帯電話のカメラに対応する要素である。

ハッシュ値生成部２６は、電子ファイル生成部２５から受けた電子ファイルから一方向性関数と見なせる演算を用いてハッシュ値を生成し、得られたハッシュ値をディジタル署名生成部２７へ送出する機能をもっている。

ディジタル署名生成部２７は、認証子検証部１７による判定の結果が偽造無しを示し、且つ時刻情報比較検証部１９による判定結果が再送無しを示す場合、内部時刻情報及び自装置の位置情報に基づいて、電子ファイルのデジタル署名を生成するものである。

具体的にはディジタル署名生成部２７は、ハッシュ値生成部２６から受けたハッシュ値に対し、時刻／位置情報算出部１８から受けた位置情報と、時刻情報格納部２０から受けた内部時刻情報と、内部時計更新時刻情報格納部１２から受けた同期時刻情報及び有効期限とを付加して署名対象データを作成し、この署名対象データに対し、移動端末１０固有の秘密鍵に基づいて復号処理を実行してディジタル署名を生成し、得られたディジタル署名を署名付き電子ファイル格納部２８に送出する機能をもっている。

署名付き電子ファイル格納部２８は、電子ファイル生成部２５から受けた電子ファイルに対し、時刻／位置情報算出部１８から受けた位置情報と、時刻情報格納部２０から受けた内部時刻情報と、内部時計更新時刻情報格納部１２から受けた同期時刻情報及び有効期限と、ディジタル署名生成部２７から受けたディジタル署名とを付加し、これら電子ファイル、位置情報、内部時刻情報、同期時刻情報、有効期限及びディジタル署名を１組として記憶する機能をもっている。

耐タンパー保護領域２９は、内部時計１１、内部時計更新時刻情報格納部１２、耐タンパー性保証パラメータ格納部１３、受信部１４、受信情報格納部１５、復調部１６、認証子検証部１７、時刻／位置情報算出部１８、時刻情報比較検証部１９、時刻情報格納部２０、タイミング制御部２２、電子ファイル生成部２５、ハッシュ値生成部２６、ディジタル署名生成部２７に耐タンパー性を持たせて保護するものであり、具体的には、耐タンパー保護領域２９に外部から不正操作が行われた場合、この不正操作を検知してただちに前述した各要素１１〜２０，２２，２５〜２７を無効にする機能をもっている。ここで、無効にする機能は、各要素のデータ又はプログラムを消去すればよい。

次に、以上のように構成された移動端末の動作を説明する。ここでは、単独測位システムの場合について図４に示す。相対測位システムについても本質的に同様である。但し内部時計１１の更新期間が端末使用期間に比べて長いとき、内部時計１１の時刻更新操作及び管理センタ４０は必ずしも必要でない。

［１］ 管理センタ４０による移動端末１０の内部時計１１の時刻更新
管理センタ４０は、移動端末１０の内部時計１１を標準放送源ｉに同期させる。同期のための時刻情報を得る方法は、管理センタ４０が標準放送に同期した標準時計を保有してその標準時計から得てもよく、又は標準放送を受信して受信時刻を算出することから得てもよい。管理センタ４０は、いずれにしても移動端末１０の内部時計１１を標準放送源ｉの時刻に同期させた後、移動端末１０を利用者１へ貸し出す。

［２］ 利用者１による移動端末１０の使用
移動端末１０は、管理センタ４０から利用者１に貸し出され、利用者１の操作により、管理センタ４０が定めた有効期限の間、任意の時刻と場所で撮影を行い、電子ファイルを作成する。移動端末１０は、標準放送及び補正放送によって、移動端末１０自身の位置情報と時刻情報を得る。

移動端末１０は、利用者１の操作により、電子ファイルのハッシュ値に位置情報、内部時刻情報、同期時刻情報及び有効期限を付加して署名対象データを作成し、この署名対象データからディジタル署名を生成し、このディジタル署名を電子ファイルに付加して記憶する。

［３］ 管理センタ４０による携帯端末の検証
移動端末１０は、有効期間内に利用者により管理センタ４０へ返却される。管理センタ４０は、移動端末１０の耐タンパー性保証パラメータを検証し、不正操作の無いことを確認し、移動端末１０から電子ファイルとディジタル署名とを出力させる。

また、利用者１は、有効期限が過ぎると、再び管理センタ４０へ有効期限の更新を依頼する。以下同様に、上記［１］〜［３］の動作が繰り返し実行される。

続いて、上記［２］における検証動作を詳細に説明する。
［位置情報の検証手順］
図５の手順で検証を行い、標準放送と補正放送に対する「偽造攻撃」及び「再送攻撃」を防止することを以下のように説明する。

スイッチ２１は、利用者１の操作により、オン状態においてシャッター２３を開状態に作動させ、同時にタイミング制御部２２へオン状態であることを知らせる。

撮像素子２４は、シャッター２３が開状態のとき、前方の被写体を撮像し、撮像結果を含む出力信号を電子ファイル生成部２５に送出する。

電子ファイル生成部２５は、この出力信号に基づいて、画像を表す電子ファイルを生成し（ＳＴ１）電子ファイルをハッシュ値生成部２６及び署名付き電子ファイル格納部２８に送出する。

一方、タイミング制御部２２は、スイッチ２１がオン状態になると直ちに、受信情報格納部１５が受信情報を、時刻情報格納部２０が内部時計１１の内部時刻情報を、それぞれ同時に取得・記憶するよう制御を行う（ＳＴ２，ＳＴ３）。

復調部１６は、受信情報格納部１５内の受信情報を読出可能なデータ形式へ復調し（ＳＴ４）、受信情報を認証子検証部１７に送出する。

認証子検証部１７は、この受信情報の認証子に基づいて無線放送の偽造の有無、すなわち、認証子が正当か否かを判定する（ＳＴ５）。なお、ステップＳＴ５の判定は、ステップＳＴ４とＳＴ１１との間であれば、いつ行ってもよく、例えばステップＳＴ１０の後に行ってもよい。また、ステップＳＴ５の判定結果が正当を示さなければ処理を中止するが（ＳＴ６）、ここでは受信情報を正当と認めた場合を述べる。

時刻／位置情報算出部１８は、正当と認められた標準放送・補正放送の受信情報から、受信時刻を示す標準放送受信時刻情報と移動端末１０の位置情報を算出する一方（ＳＴ７）、補正放送から補正放送発信時刻情報を算出し（ＳＴ８）、算出結果を時刻情報比較検証部１９に送出する。

時刻情報比較検証部１９は、算出された標準放送受信時刻情報と時刻情報格納部２０が取得した内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて、無線放送の再送の有無を判定、すなわち、２つの時刻の差分が予め設定した しきい値Δｔ_th以下であるか否かを検証し（ＳＴ９）、しきい値Δｔ_thを超えていれば無線放送の再送有りとして処理を中止する。

一方、しきい値Δｔ_th以下の場合、標準放送に加えて補正放送に対しても、内部時計１１から取得された時刻情報と、補正放送が含む発信時刻情報とを比較し、差分が規定値以下であるか否かを検証し（ＳＴ１０）、規定値を超えていれば処理を中止する。

一方、規定値以下の場合、時刻情報比較検証部１９は、標準放送・補正放送から算出された位置情報の正当性を確定し（ＳＴ１１）、位置情報の検証を終了する。

以下、前述同様に、移動端末１０は、電子ファイルのハッシュ値に位置情報、内部時刻情報、同期時刻情報及び有効期限を付加して署名対象データを作成し、署名対象データからディジタル署名を生成し、このディジタル署名を電子ファイルに付加して記憶する。

上述したように本実施形態によれば、無線で送信される送信時刻情報及び放送源位置情報に、放送源固有の認証子を付与し、この認証子に基づいて偽造の有無を判定することにより、偽造攻撃を阻止できる。さらに、無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報と、内部時計１１の内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて再送の有無を判定することにより、再送攻撃を阻止できる。従って、無線を用いた位置認証に対する偽造攻撃及び再送攻撃を阻止し、信頼性を向上させることができる。

詳しくは、移動体通信に用いる移動端末１０に関して、放送等の一方向通信に含まれた時刻情報や位置情報を位置を固定することなく移動端末１０で取得する。偽造攻撃に対しては、送信情報に付加された放送源ｉ固有の認証子が正当か否か、あるいは放送源ｉ自身の位置情報と時刻情報が公開された正しい情報と一致するか否か、を検証して防止する。再送攻撃に対しては、移動端末１０の内部時計１１と送信情報に含まれた時刻情報との差分が設定されたしきい値以下であるか否かを検証して防止する。従って、移動端末１０の時刻情報と位置情報及び移動端末１０が生成する電子ファイルに付加された時刻情報と位置情報の正当性を技術的に保証することができる。また、ＧＰＳ等の放送型通信を利用して、電子ファイル生成を端末側で行い、端末を定位置に固定する必要がなくネットワーク接続の必要もない、偽りの位置情報を許さない安全な位置認証を実現することができる。

（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態に係る時刻及び位置認証装置を内蔵した移動端末の構成を示す模式図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、移動端末１０ａとして、タクシー料金メータを用いた構成となっている。これに伴い、図１のスイッチ２１、シャッター２３及び撮像素子２４に代えて、料金確定スイッチ２１ａ及び料金カウント部３０を備え、電子ファイル生成部２５ａがタクシー料金に関する電子ファイルを生成するものとなっている。

ここで、料金確定スイッチ２１ａは、既に作動中である料金カウント部３０をオン状態において停止させて料金を確定し、タイミング制御部２２へオン状態であることを知らせるものである。

料金カウント部３０は、運転手の操作により、客の乗車時に料金メータ開始スイッチ（図示せず）がオン状態にされると、タクシー料金をカウントし、降車時に料金確定スイッチ２１ａがオン状態にされると、確定した料金を示す確定データを電子ファイル生成部２５ａに送出するものである。

電子ファイル生成部２５ａは、料金カウント部３０内の確定データを表す電子ファイルを生成する機能と、電子ファイルをハッシュ値生成部２６及び署名付き電子ファイル格納部２８に送出する機能とをもっている。

なお、料金確定スイッチ２１ａ、料金カウント部３０、電子ファイル生成部２５ａ及び署名付き電子ファイル格納部２８は、主にタクシー料金メータに対応し、他の要素１１〜２０，２２〜２４，２６〜２８が主に時刻及び位置認証装置に対応する。

次に、以上のように構成された移動端末の動作を説明する。
タクシー会社（管理センタ４０）は、業務開始前に移動端末（タクシー料金メータ）１０ａの内部時計１１を時刻同期させる。運転手は、客の乗車時に料金メータ開始スイッチ（図示せず）をオン状態にし、降車時に料金メーターの料金確定スイッチ２１ａをオン状態にし、料金を確定させると同時に客の乗車・降車の位置情報と時刻情報、乗車料金、内部時計１１の更新時刻、有効期限、に対して料金メータ固有のディジタル署名を生成し、これらデータに付加した上で１組とし、記憶する。

タクシーが業務終了後に入庫してから、タクシー会社は耐タンパー性保証パラメータを検証後、記憶データを出力し、次回業務開始までに再び移動端末（タクシー料金メータ）１０ａの内部時計１１の時刻同期を行う。

上述したように本実施形態によれば、移動端末をタクシー料金メータに適用した構成としても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態に係る時刻及び位置認証装置を内蔵した移動端末の構成を示す模式図である。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、移動端末１０ｂとして、配送用精算機を用いた構成となっている。これに伴い、図１のスイッチ２１、シャッター２３及び撮像素子２４に代えて、受領書発行スイッチ２１ｂ及び精算データ入力端末３１を備え、電子ファイル生成部２５ｂが精算データに関する電子ファイルを生成するものとなっている。

ここで、受領証発行スイッチ２１ｂは、オン状態において精算データ入力端末３１の入力データを電子ファイル生成部２５へ送り、タイミング制御部２２へオン状態であることを知らせるものである。

精算データ入力端末３１は、クレジットカードもしくは手入力により精算データを入力するものであり、受領書発行スイッチ２１ｂがオン状態にされると、確定した精算データを電子ファイル生成部２５ｂに送出するものである。

電子ファイル生成部２５は、精算データ入力端末３１から確定された精算データを受けると、精算データに対応する受領証を表す電子ファイルを生成する機能と、電子ファイルをハッシュ値生成部２６及び署名付き電子ファイル格納部２８に送出する機能とをもっている。

なお、受領書発行スイッチ２１ｂ、精算データ入力端末３１、電子ファイル生成部２５ｂ及び署名付き電子ファイル格納部２８は、主に配送用精算機に対応し、他の要素１１〜２０，２２〜２４，２６〜２８が主に時刻及び位置認証装置に対応する。

次に、以上のように構成された移動端末の動作を説明する。
配送会社（管理センタ４０）は、業務開始前に移動端末（配送用精算機）１０ｂの内部時計１１の時刻同期を行い、移動端末１０ｂを配送者に渡す。

配送者は荷物を届けた段階で決済処理を行い、受領証発行スイッチ２１ｂをオン状態にすると、クレジットカード番号等の決済処理情報、決済を行う際の位置情報と時刻情報、内部時計１１の更新時刻情報と有効期限、に対して移動端末１０ｂ固有のディジタル署名を生成し、これらデータに付加した上で１組とし、記憶する。

配送者は業務終了時に移動端末（配送用精算機）１０ｂを配送会社に渡す。配送会社は耐タンパー性保証パラメータを検証し、記憶データを出力し、次回業務開始前までに再び移動端末１０ｂの内部時計１１の時刻同期を行う。

上述したように本実施形態によれば、移動端末を配送用精算機に適用した構成としても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。

また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。

また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。

さらに、本発明における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。

また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。

尚、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。

また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

なお、本願発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る時刻及び位置認証装置を内蔵した移動端末の構成を示す模式図である。 同実施形態における単独測位システムを説明するための模式図である。 同実施形態における相対測位システムを説明するための模式図である。 同実施形態における移動端末の動作を説明するための模式図である。 同実施形態における位置情報の検証手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る時刻及び位置認証装置を内蔵した移動端末の構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る時刻及び位置認証装置を内蔵した移動端末の構成を示す模式図である。 本発明に関係する再送攻撃とその防御法の概念図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ…移動端末、１１…内部時計、１２…内部時計更新時刻情報格納部、１３…耐タンパー性保証パラメータ格納部、１４…受信部、１５…受信情報格納部、１６…復調部、１７…認証子検証部、１８…時刻／位置情報算出部、１９…時刻情報比較検証部、２０…時刻情報格納部、２１，２１ａ，２１ｂ…スイッチ、２２…タイミング制御部、２３…シャッター、２４…撮像素子、２５…電子ファイル生成部、２６…ハッシュ値生成部、２７…ディジタル署名生成部、２８…署名付き電子ファイル格納部、２９…耐タンパー保護領域。

Claims (3)

1. 電子ファイルを認証時点の時刻及び位置で認証する時刻及び位置認証装置であって、
   外部の放送源から無線で送信される送信時刻情報、放送源位置情報、及び放送源固有の認証子を含む無線放送を受信する受信手段と、
   前記認証子に基づいて、前記無線放送の偽造の有無を判定する偽造判定手段と、
   内部時刻情報を提供する内部時計装置と、
   前記無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、
   前記受信時刻情報と前記内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて、前記無線放送の再送の有無を判定する再送判定手段と、
   前記無線放送に基づいて、自装置の位置情報を算出する位置算出手段と、
   前記偽造判定手段による判定の結果が偽造無しを示し、且つ前記再送判定手段による判定結果が再送無しを示す場合、前記内部時刻情報及び前記自装置の位置情報に基づいて、前記電子ファイルのデジタル署名を生成する署名生成手段と、
   前記デジタル署名を前記電子ファイルに付加する署名付加手段と
   を備えたことを特徴とする時刻及び位置認証装置。
2. 内部時刻情報を提供する内部時計装置を備えた時刻及び位置認証装置により、電子ファイルを認証時点の時刻及び位置で認証する時刻及び位置認証方法であって、
   外部の放送源から無線で送信される送信時刻情報、放送源位置情報、及び放送源固有の認証子を含む無線放送を受信する受信工程と、
   前記認証子に基づいて、前記無線放送の偽造の有無を判定する偽造判定工程と、
   前記無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報を取得する受信時刻取得工程と、
   前記受信時刻情報と前記内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて、前記無線放送の再送の有無を判定する再送判定工程と、
   前記無線放送に基づいて、自装置の位置情報を算出する位置算出工程と、
   前記偽造判定工程による判定の結果が偽造無しを示し、且つ前記再送判定工程による判定結果が再送無しを示す場合、前記内部時刻情報及び前記自装置の位置情報に基づいて、前記電子ファイルのデジタル署名を生成する署名生成工程と、
   前記デジタル署名を前記電子ファイルに付加する署名付加工程と
   を備えたことを特徴とする時刻及び位置認証方法。
3. 外部の放送源から無線で送信される送信時刻情報、放送源位置情報、及び放送源固有の認証子を含む無線放送を受信する受信手段と、内部時刻情報を提供する内部時計装置とを備え、電子ファイルを認証時点の時刻及び位置で認証する時刻及び位置認証装置に関し、前記時刻及び位置認証装置のコンピュータに用いられるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記認証子に基づいて、前記無線放送の偽造の有無を判定する偽造判定手段、
   前記無線放送の受信時刻を示す受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段、
   前記受信時刻情報と前記内部時刻情報とを比較し、両者の差に基づいて、前記無線放送の再送の有無を判定する再送判定手段、
   前記無線放送に基づいて、自装置の位置情報を算出する位置算出手段、
   前記偽造判定手段による判定の結果が偽造無しを示し、且つ前記再送判定手段による判定結果が再送無しを示す場合、前記内部時刻情報及び前記自装置の位置情報に基づいて、前記電子ファイルのデジタル署名を生成する署名生成手段、
   前記デジタル署名を前記電子ファイルに付加する署名付加手段、
   として機能させるためのプログラム。

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