JP2007248990A - 組み込み装置、実行データ生成方法、実行データ生成プログラム、認証サーバ - Google Patents

Abstract

【課題】汎用のハードウェアが組み込まれた構成であっても、装置内に記憶されたアプリケーションの実行に必要な実行データを確実に保護する。
【解決手段】組み込み装置１４（１４−１，１４−２，…，１４−ｎ）は、装置に固有に割り当てられた公開キー３３ａと、暗号化されたデータの復号化に用いる秘密キー３２ａを記憶する。また、アプリケーションの実行に必要な実行データ３１ａを一部が欠落した状態で記憶装置３１に記憶する。演算装置３０の実行データ生成処理部３０ｂは、公開キー３３ａをネットワーク１２を介して認証サーバ１０に送信し、この送信に対して認証サーバ１０から暗号化された実行データの一部（差分実行データ）を受信すると、この差分実行データを秘密キー３２ａを用いて復号化し、この復号化された差分実行データと記憶装置３１に記憶された実行データ３１ａとを主記憶メモリ３０ａ上で連結して実行データを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＰＣ（Personal Computer）アーキテクチャ等が組み込まれたゲーム装置などの組み込み装置、同装置を用いた実行データ生成方法、実行データ生成プログラム、認証サーバに関する。

従来、アーケードゲームなどの業務用ゲーム装置において、実装されるハードウェアが独自に開発されている場合には、装置内部に記憶される応用プログラム（ゲーム等のアプリケーション）を保護することは困難ではなかった。

また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの汎用のハードウェアにおいては、応用プログラムを保護するための方法としては、例えば認証サーバを用いる方式がある。この方法では、ＰＣは、応用プログラムの個々に割り当てられた認証コードと、個々のＰＣハードウェアに割り当てられた参照が容易な固有情報とを認証サーバに送信する。認証サーバは、認証コードと固有情報とを組み合わせた認証データをＰＣに送り返す。ＰＣは、応用プログラムを実行する際に、認証サーバから受信した認証データを用いることで、ハードウェアの正当性を確認することができる。

また、コンテンツを伝送する伝送システムにおいては、コンテンツの映像信号を暗号化することにより映像コンテンツを保護する方法が用いられている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された伝送システムでは、暗号化装置は、コンテンツ信号をデバイス鍵で暗号化して送信する。復号装置は、暗号化されたコンテンツ信号を受信し、デバイス鍵で復号する。
特開２００４−３３６１７８公報

近年では、業務用ゲーム装置においてもＰＣアーキテクチャを使用した機器（組み込み機器）が増えてきている。このため業務用ゲーム装置においても応用プログラムの保護の必要性が高まっている。通常のＰＣアーキテクチャでは、部品などの交換が容易であり、ハードウェアが独自に構成された場合のように、強固に応用プログラムを保護することができなくなってしまう。

また、認証サーバを用いた方法を用いたとしても、応用プログラム自体がゲーム装置内に存在するため、不正コピーをされてしまうおそれがあった。不正コピーされた応用プログラムは、解析され、認証のための処理を行うプログラム箇所を取り除く（無効にする）パッチ当てといわれる処理が施されることによって認証自体を回避させることができる。従って、コピーした応用プログラムを他のハードウェアにおいて実行させることが可能となる。

本発明は前述した事情に考慮してなされたもので、その目的は、汎用のハードウェアが組み込まれた構成であっても、装置内に記憶されたアプリケーションの実行に必要な実行データを確実に保護することが可能な組み込み装置、実行データ生成方法、実行データ生成プログラム、及び認証サーバを提供することにある。

本発明は、装置に固有に割り当てられた識別データを記憶する第１の記憶手段と、暗号化されたデータの復号化に用いる秘密キーを記憶する第２の記憶手段と、アプリケーションの実行に必要な実行データを一部が欠落した状態で記憶する第３の記憶手段と、前記識別データをネットワークを介して外部の装置に送信する送信手段と、前記送信手段による前記識別データの送信に対して前記外部の装置から送信された、暗号化された実行データの一部を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された実行データの一部を前記秘密キーを用いて復号化する復号化手段と、前記復号化手段により復号化された実行データの一部と、前記第３の記憶手段に記憶された一部が欠落した状態の実行データとを連結して実行データを生成する生成手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、組み込み装置において、暗号化されたデータの復号化に用いる秘密キーと、アプリケーションの実行に必要な実行データを一部が欠落した状態で記憶し、装置に固有に割り当てられた識別データを例えばアプリケーションの実行時に認証サーバに送信することにより、認証サーバから暗号化された実行データの一部を受信すると、これを秘密キーを用いて復号化し、この復号化された実行データの一部と、予め記憶された一部が欠落した実行データとをもとに実行データを生成するので、組み込み装置には実行可能な実行データがアプリケーションの実行時以外には存在しないことになり、汎用のハードウェアが組み込まれた構成であっても、装置内に記憶された実行データを確実に保護することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態におけるシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すシステムでは、認証サーバ１０がネットワーク１２を介して複数の組み込み装置１４（１４−１，１４−２，…，１４−ｎ）と接続される。組み込み装置１４は、ＰＣアーキテクチャが組み込まれて構成された業務用ゲーム装置として使用されるものとする。ネットワーク１２は、公衆回線網やインターネット、ＬＡＮなど、各種の通信網が含まれるものとする。

認証サーバ１０は、組み込み装置１４においてアプリケーション（例えばゲーム処理）の実行を可能にするための認証処理を実行する。認証サーバ１０は、ネットワーク１２を介して通信が可能な機能（ネットワーク装置等）を有するコンピュータにより実現される。

本実施形態における認証サーバ１０は、組み込み装置１４においてアプリケーションを実行するために必要な実行データの一部（以下、差分実行データ）を有し、組み込み装置１４から受信される公開キー（識別データ）に対応する秘密キーを用いて差分実行データを暗号化して、公開キーの送信元の組み込み装置１４に対して送信する。

認証サーバ１０には、差分実行データ送信処理部２０、認証データベース２１、記憶装置２２が設けられている。

差分実行データ送信処理部２０は、メモリに記憶された差分実行データプログラムをＣＰＵにより実行することにより実現される機能であり、ネットワーク１２を介して受信される組み込み装置１４からの公開キーに応じて、当該組み込み装置１４においてアプリケーションを実行するために必要な差分実行データを暗号化して送信する。

認証データベース２１は、複数の組み込み装置１４−１，１４−２，…，１４−ｎのそれぞれに対応する公開キーと、それぞれに対応する秘密キーとを記憶している。公開キーは、個々の組み込み装置１４に割り当てられた固有の情報であり、ＰＣアーキテクチャに対して割り当てられる一般的な番号、例えばＰＣアーキテクチャに含まれるネットワーク装置のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを使用する。なお、組み込み装置１４を識別可能な装置固有のデータであれば、他のデータを使用することも可能である。秘密キーは、例えば秘密鍵暗号方式による暗号化処理に用いられるデータである。秘密キーは、組み込み装置１４に対して差分実行データ２３を送信する際に、この差分実行データ２３を暗号化するために用いられる。認証データベース２１に記憶される公開キーと秘密キーは、例えば組み込み装置１４が出荷される際に、個々の組み込み装置１４に割り当てられた公開キーと秘密キーが登録される。組み込み装置１４においても、認証データベース２１に記憶された公開キーと、この公開キーと対応付けられた秘密キーと同じもの（後述する公開キー３３ａと秘密キー３２ａ）が記憶される。

記憶装置２２は、認証サーバ１０において実行される各種処理のプログラムやデータの他に、組み込み装置１４に記憶された実行データ３１ａ（後述する）の欠落部分に該当する差分実行データ２３が記憶される。

一方、組み込み装置１４は、例えばＰＣ（Personal Computer）アーキテクチャが実装されて構成されるものとし、演算装置３０、記憶装置３１、セキュリティ機能付き記憶装置３２、記憶装置３３が設けられている。

演算装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の他、主記憶メモリ３０ａとして用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）、ブートプログラムなどが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）等を含むものとする。通常、演算装置３０は、記憶装置３１に記憶された実行データ（実行プログラムファイル、データファイル）を主記憶メモリ３０ａに読み出して実行することで、プログラムに応じた各種処理を実行する。ただし、保護対象としているアプリケーションの実行データについては、記憶装置３１に一部が欠落した状態で記憶されているため、このアプリケーションの実行時（起動時）には、実行データ生成処理部３０ｂにより、記憶装置３１に記憶された実行データ３１ａと認証サーバ１０から受信される差分実行データ２３と連結することにより完全な実行データを生成した後に実行する。実行データ生成処理部３０ｂは、記憶装置３１に記憶された実行データ生成処理プログラムを主記憶メモリ３０ａに読み出し、ＣＰＵにより実行することにより実現される。実行データ生成処理部３０ｂによる処理の詳細については後述する。

記憶装置３１は、例えばハードディスク装置などにより構成される大容量の記憶装置であり、プログラムやデータなどが記憶される。本実施形態では、組み込み装置１４においてアプリケーション（例えばゲーム）を実行するために必要な実行データ３１ａが一部を欠落した状態で記憶される。欠落される部分は、その部分が無ければアプリケーションを実行することができないように選択される。例えば、複数の実行プログラムファイルやデータファイルのうち何れかを欠落させたり、あるいはメモリに展開された時の予め決められたアドレス範囲（予め決められた容量分）のデータを欠落させたりするなど、その欠落部分については任意に決めることができる。実行データ３１ａの欠落部分に対応して、この欠落部分を補完することができる差分実行データ２３が認証サーバ１０に記憶されている。

セキュリティ機能付き記憶装置３２は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリが内蔵されたマイクロントローラによって構成され、組み込み装置１４に固有の秘密キー３２ａを記憶するための実装されている。セキュリティ機能付き記憶装置３２は、例えばフラッシュメモリに書き込んだ秘密キー３２ａの不正な読み出しを防止するためのパスワードの指定を必要とするアクセス制限や、ロックを解除する必要があるリードプロテクト機能によるアクセス制限を可能としている。セキュリティ機能付き記憶装置３２は、通常のＰＣアーキテクチャに設けられていない記憶媒体であり、規定された処理（パスワードの指定、ロック解除等）を経なければ記憶された秘密キー３２ａを読み出すことができない。

記憶装置３３は、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置であり、公開キー３３ａを記憶するために実装されている。なお、公開キー３３ａは、記憶装置３１に記憶するものとして、記憶装置３３を省略することも可能である。

また、図示していないが、組み込み装置１４をゲーム装置として使用するための各種装置、例えば表示装置、各種入力装置（ジョイスティック、ボタン等）、音響装置（スピーカ等）が設けられているものとする。演算装置３０は、実行データ生成処理部３０ｂにより生成された実行データをもとに各装置を制御することによりゲーム処理を実行する。

次に、本実施形態におけるシステムの動作について、フローチャートを参照しながら説明する。図２は、組み込み装置１４の動作を説明するためのフローチャート、図３は、認証サーバ１０の動作を説明するためのフローチャートである。また、図４は、組み込み装置１４及び認証サーバ１０における処理の流れを説明するための図である。

はじめに、組み込み装置１４は、アプリケーション（ゲーム処理）を実行するために使用者等により起動（電源投入）が指示されると、起動処理を実行して、各種プログラムが実行可能な状態にする（ステップＡ１）。起動直後では、演算装置３０は、実行データ生成処理部３０ｂによる実行データ生成処理を開始する。

まず、実行データ生成処理部３０ｂは、記憶装置３３に記憶された公開キー３３ａを、図示せぬネットワーク装置から、ネットワーク１２を通じて認証サーバ１０（外部の装置）に送信する（ステップＡ２）（図４（１））。

認証サーバ１０は、ネットワーク１２を通じて組み込み装置１４から公開キーを受信すると（ステップＢ１、Ｙｅｓ）、差分実行データ送信処理部２０による差分実行データ送信処理を実行する。

差分実行データ送信処理部２０は、組み込み装置１４から受信した公開キーをもとに認証データベース２１を検索して、この公開キーに対応する秘密キーを取得する（ステップＢ２）（図４（２））。

差分実行データ送信処理部２０は、認証データベース２１に対する検索に成功し、特定の秘密キーが取得されると（図４（３））、記憶装置２２に記憶された差分実行データ２３を、認証データベース２１から取得された秘密キーを用いて暗号化する（ステップＢ３）（図４（４））。秘密キーを用いた暗号化の方式としては、例えば３ＤＥＳ（Data Encryption Standard）方式などを用いることができる。

差分実行データ送信処理部２０は、秘密キーを用いて差分実行データ２３を暗号化すると、この暗号化された差分実行データを公開キーの送信元である組み込み装置１４に対して送信する（ステップＢ４）（図４（５））。

組み込み装置１４の実行データ生成処理部３０ｂは、公開キーの送信に対して、認証サーバ１０から暗号化された差分実行データを受信すると（ステップＡ３、Ｙｅｓ）、この暗号化された差分実行データを復号する（ステップＡ４）（図４（６））。すなわち、実行データ生成処理部３０ｂは、セキュリティ機能付き記憶装置３２から秘密キー３２ａに記憶された自装置に固有の秘密キー３２ａを読み出し、この秘密キー３２ａを用いて暗号化された状態で認証サーバ１０か受信した差分実行データを復号する。これにより、記憶装置３１に記憶された実行データ３１ａの欠落した部分を補完することが可能な実行データの一部（差分実行データ）を得ることができる。

なお、実行データ生成処理部３０ｂは、暗号化された差分実行データを復号する場合、不揮発性の記憶媒体（例えば記憶装置３１）を使用せず、不揮発性の記憶媒体である主記憶メモリ３０ａのみにおいて展開する。

次に、実行データ生成処理部３０ｂは、記憶装置３１から実行データ３１ａを読み出して主記憶メモリ３０ａに記憶させ（ステップＡ５）、先に復号化により得られた差分実行データと主記憶メモリ３０ａ上で連結する（ステップＡ６）（図４（７））。

こうして、アプリケーションを実行可能な完全な実行データが生成されると、演算装置３０は、この実行データをもとにゲーム処理を実行する（ステップＡ７）。ゲーム処理を実行している間は、差分実行データにより補完された完全な実行データは、記憶装置３１に書き戻されず、主記憶メモリ３０ａ上においてのみ使用される。

そして、組み込み装置１４の動作が停止（電源断）されると（ステップＡ８、Ｙｅｓ）、完全な実行データは、主記憶メモリ３０ａ上においてのみ存在していたため消去されることになる。

こうして、組み込み装置１４では、アプリケーション（ゲーム処理）を実行可能な実行データが、アプリケーションの実行時に主記憶メモリ３０ａ上に存在するだけで、それ以外では存在しないことになり、実行データの不正コピーをきわめて困難にすることができる。

なお、前述した説明では、電源投入時に実行データ生成処理を実行し、電源断となるまで、差分実行データ２３により補完された完全な実行データを主記憶メモリ３０ａに記憶するとしているが、例えばゲーム処理（アプリケーション）が実行されるたびに実行データ生成処理を実行し、ゲーム終了時に主記憶メモリ３０ａから消去するようにしても良い。

本実施形態におけるシステムでは、組み込み装置１４の個々に対して、通常のＰＣアーキテクチャには存在しないセキュリティ機能付き記憶装置３２を実装し、このセキュリティ機能付き記憶装置３２に秘密キー３２ａを記録するので、完全な個体認証を可能にすることができる。従って、認証サーバ１０の認証データベース２１において、公開キーと対応付けて記憶された秘密キーと同じ秘密キーをセキュリティ機能付き記憶装置３２に記憶された組み込み装置１４でなければ、認証サーバ１０から送信された暗号化された差分実行データを利用してアプリケーションを実行することができず、実行データの不正コピーを防止することができる。また、セキュリティ機能付き記憶装置３２に秘密キーを記憶することで、組み込み装置１４からの秘密キーの漏洩を完全に防止することができる。

また、組み込み装置１４と認証サーバ１０のそれぞれにおける暗号化に必要な秘密キーをネットワーク１２上に流さないので、ネットワーク１２から秘密キーが外部に漏れるおそれはない。また、秘密キーは、ネットワーク１２を流れる公開キーとも直接的な関係がないので、公開キーが漏洩したとしても、認証サーバ１０から送信された暗号化された差分実行データを復号化することができない。

また、組み込み装置１４の記憶装置３１に記憶された実行データ３１ａは、それだけではアプリケーションを実行することができない欠落部分を有している不完全な形であるので、パッチ当てなどのハッキングに対しても強い。

なお、前述した説明では、アーケードゲームなどのゲーム装置を想定しているが、その他のアプリケーション（応用プログラム）を実行する各種装置を対象にして実施可能である。

また、前述した説明では、認証サーバ１０には、あるアプリケーションに対して１つの差分実行データ２３のみが記憶されているものとしているが、組み込み装置１４−１，１４−２，…，１４−ｎに記憶される実行データ３１ａにおいて欠落部分をそれぞれ異なるようにし、各組み込み装置１４の欠落部分に対応する複数の差分実行データ２３を記憶装置２２に記憶しておく。差分実行データ送信処理部２０は、組み込み装置１４から受信した公開キー（識別データ）をもとにして、記憶装置２２に記憶された複数の差分実行データ２３から送信対象を選択し、これを秘密キーを用いて暗号化して、公開キーの送信元とする組み込み装置１４に送信すれば良い。

また、前述した説明では、組み込み装置１４が有する秘密キー３２ａと、認証サーバ１０で使用される秘密キーとが同じ秘密鍵暗号方式を用いるとしているが、公開鍵暗号方式を用いることも可能である。すなわち、認証サーバ１０では、組み込み装置１４に固有な識別データと対応付けて公開キーを認証データベース２１に記憶しておき、組み込み装置１４から受信した識別データに対応する公開キーを用いて差分実行データ２３を暗号化して送信する。この場合、秘密キーは、認証サーバ１０においても存在せず、個々の組み込み装置１４のみにおいて、セキュリティ機能付き記憶装置３２を用いて安全に記憶されることになる。なお、その他の暗号化方式を用いることも可能である。

また、本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み合わせにより、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、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ができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）をコンピュータ内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、コンピュータ内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。

本実施形態におけるシステムの構成を示すブロック図。 本実施形態における組み込み装置１４の動作を説明するためのフローチャート。 本実施形態における認証サーバ１０の動作を説明するためのフローチャート。 組み込み装置１４及び認証サーバ１０における処理の流れを説明するための図。

符号の説明

１０…認証サーバ、１２…ネットワーク、１４（１４−１，１４−２，…，１４−ｎ）…組み込み装置、２０…差分実行データ送信処理部、２１…認証データベース、２２，３１，３３…記憶装置、２３…差分実行データ、３０…演算装置、３０ａ…主記憶メモリ、３０ｂ…実行データ生成処理部、３１ａ…実行データ、３２…セキュリティ機能付き記憶装置、３２ａ…秘密キー、３３ａ…公開キー。

Claims (7)

1. 装置に固有に割り当てられた識別データを記憶する第１の記憶手段と、
   暗号化されたデータの復号化に用いる秘密キーを記憶する第２の記憶手段と、
   アプリケーションの実行に必要な実行データを一部が欠落した状態で記憶する第３の記憶手段と、
   前記識別データをネットワークを介して外部の装置に送信する送信手段と、
   前記送信手段による前記識別データの送信に対して前記外部の装置から送信された、暗号化された実行データの一部を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信された実行データの一部を前記秘密キーを用いて復号化する復号化手段と、
   前記復号化手段により復号化された実行データの一部と、前記第３の記憶手段に記憶された一部が欠落した状態の実行データとを連結して実行データを生成する生成手段と
   を具備したことを特徴とする組み込み装置。
2. 前記第２の記憶手段は、セキュリティ機能を有することを特徴とする請求項１記載の組み込み装置。
3. 前記復号化手段によって復号化された実行データの一部と、前記生成手段によって生成される実行データは、揮発性の記憶媒体のみに記憶させることを特徴とする組み込み装置。
4. ネットワークを介して接続された装置に固有の識別データと、暗号化されたデータの復号化に用いる秘密キーとを対応付けて記憶する第１の記憶手段と、
   前記装置においてアプリケーションを実行するために必要な実行データの一部を記憶する第２の記憶手段と、
   前記ネットワークを介して前記装置から識別データを受信する識別データ受信手段と、
   前記受信手段により受信された識別データに対応して前記第１の記憶手段に記憶された秘密キーを用いて、前記第２の記憶手段に記憶された前記実行データの一部を暗号化する暗号化手段と、
   前記暗号化手段により暗号化された実行データの一部を前記装置に送信する送信手段と
   を具備したことを特徴とする認証サーバ。
5. 前記第１の記憶手段は、複数の装置に対する複数の識別データと、複数の識別データのそれぞれに対応する秘密キーとを記憶することを特徴とする請求項４記載の認証サーバ。
6. ネットワークを介して組み込み装置と認証サーバとが接続されたシステムにおける実行データ生成方法であって、
   前記組み込み装置から同装置に固有の識別データを前記認証サーバに送信し、
   前記認証サーバにおいて、前記識別データに応じた秘密キーを用いて、前記組み込み装置においてアプリケーションを実行するために必要な実行データの一部を暗号化して前記組み込み装置に送信し、
   前記組み込み装置において、前記認証サーバから受信された暗号化された実行データの一部を予め記憶装置に記憶された秘密キーを用いて復号化し、この復号化された実行データの一部と、予め記憶装置に記憶された一部が欠落した実行データとをもとに実行データを生成することを特徴とする実行データ生成方法。
7. コンピュータを、
   装置に固有に割り当てられた識別データを記憶する第１の記憶手段と、
   暗号化されたデータの復号化に用いる秘密キーを記憶する第２の記憶手段と、
   アプリケーションの実行に必要な実行データを一部が欠落した状態で記憶する第３の記憶手段と、
   前記識別データをネットワークを介して外部の装置に送信する送信手段と、
   前記送信手段による前記識別データの送信に対して前記外部の装置から送信された、暗号化された実行データの一部を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信された実行データの一部を前記秘密キーを用いて復号化する復号化手段と、
   前記復号化手段により復号化された実行データの一部と、前記第３の記憶手段に記憶された一部が欠落した状態の実行データとを連結して実行データを生成する生成手段として機能させるための実行データ生成プログラム。

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