JP2009015744A - 認証システム、及び認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被認証装置における暗号化のための演算量の増大を低減しつつ、暗号強度を高めることが容易な認証装置、及びこれを用いた認証システムを提供する。
【解決手段】電子機器２は、認証用データＤａを生成する認証用データ生成部２４２と、認証用データＤａを偽装するための偽装用データＤｄを生成する偽装用データ生成部２４３と、認証用データＤａと偽装用データＤｄとを電池パック３へ送信する認証送信部２４６と、認証用データＤａを暗号化して照合用データＤｃを生成する照合用データ生成部２４７と、返信用データＤｒと照合用データＤｃとを比較することで前記被認証装置の認証を行う認証部２４８とを備えた。電池パック３は、認証送信部２４６から送信されたデータから、認証用データＤａを取得する認証用データ取得部３５２と、認証用データＤａを暗号化して返信用データＤｒを生成する返信用データ生成部３５３とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は認証の対象となる被認証装置の認証を行う認証システム、及びこれに用いられる認証装置に関するものである。

例えば、携帯電話機や携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等の電子機器は、電池パックを電源として用いることで、ユーザが任意の場所に携帯して使用することができる。このような電子機器に用いられる電池パックは、主に二次電池を用いて構成され、充電により繰り返し使用可能とされている。二次電池は、充放電サイクルの増加や使用、保管等に伴い劣化が進行するため寿命がある。

二次電池が寿命に至った場合や、電子機器を長時間にわたって使用できるようにするために大きな電池容量を有する電池パックを使用したい場合、ユーザは電池パックを交換できるようになっている。この交換時に、電子機器のメーカが認定する正規の電池パックに交換するのが原則である。

ところで、このような交換用の電池パックを、正規のメーカの許可なく製造し、安価に販売する非正規の業者が存在している。そして、このような非正規業者によって製造された非正規の電池パックが電子機器の電源として用いられる場合がある。このような非正規の電池パックであっても、出力電圧、電流さえ電子機器の要求を満たしていれば、電子機器は動作する。

しかしながら、非正規業者によって製造された非正規の電池パックは、コストを低減するため品質が粗悪であることが多い。特に二次電池の安全に関わる品質は事故が発生しない限りユーザには判らないため、非正規の電池パックは、安全性に関わるコストが低減されて、安全品質が劣悪であることが多い。

特に、携帯電話機等の電池パックの二次電池として近年、主に用いられているリチウムイオン二次電池は、電解液として可燃性の有機溶媒を用いているため安全性の確保が重要であり、何らかの原因による異常が生じた場合、二次電池そのものだけでなく保護回路などによって安全性が確保されるようになっている。非正規の電池パックにおいて二次電池及びその周辺構成が正規品と同等のものであれば問題はないが、全ての構成を同等とすることは現実には不可能であり、コストを低減するために粗悪な構成で生産され、それを装着した電子機器や電池パックによって事故が生じるような事態を避ける対策が必要となる。

上記のような観点から、正規の電池パックと非正規の電池パックとを、乱数と関数決定信号から識別して、非正規の電池パックが機器本体に装着されたとき、接続を拒否する機能を備えた認証システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記従来技術は、機器本体が乱数を発生させ、例えば所定の関数に乱数を代入する、というような暗号化によって得られる計算結果を、第１の計算結果として保持しておく。機器本体はさらに電池パックに対して乱数を送信し、電池パックにおいて機器本体と同じ関数に乱数を代入することで暗号化を行い、第２の計算結果を得る。電池パックは第２の計算結果を機器本体に送信し、機器本体が第１の計算結果と第２の計算結果を比較することで電池パックが正規品か非正規品かの認証を行っている。
特開２００５−１５１３６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、機器本体と電池パックとの間の通信内容を監視し、機器本体から送信されたデータと電池パックから返信されたデータとの対比表を作成することにより、暗号を解読することが可能となる。暗号強度を高めるには、機器本体から送信する乱数のデータ長を長くすればよいが、乱数のデータ長を長くすると、暗号化のための関数演算の演算量が増大し、認証処理にかかる時間が増大したり、暗号化のための演算回路の性能を向上させる必要が生じてコストが増大したりするという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、被認証装置における暗号化のための演算量の増大を低減しつつ、暗号強度を高めることが容易な認証装置、及びこれを用いた認証システムを提供することを目的とする。

本発明に係る認証システムは、認証の対象となる被認証装置と、前記被認証装置の認証を行う認証装置とを備えた認証システムであって、前記認証装置は、認証に用いられる所定の認証用データを生成する認証用データ生成部と、前記認証用データを偽装するための偽装用データを生成する偽装用データ生成部と、前記認証用データ生成部により生成された認証用データと前記偽装用データ生成部により生成された偽装用データとを前記被認証装置へ送信する認証送信部とを備え、前記被認証装置は、前記認証送信部によって送信されたデータから、前記認証用データを取得する認証用データ取得部と、前記認証用データ取得部によって取得された認証用データを所定の暗号方式によって暗号化することにより返信用データを生成する返信用データ生成部と、前記返信用データ生成部によって生成された返信用データを前記認証装置へ送信する返信部とを備え、前記認証装置は、前記認証用データ生成部により生成された認証用データを前記暗号方式によって暗号化することにより照合用データを生成する照合用データ生成部と、前記返信部によって送信された返信用データと前記照合用データ生成部により生成された照合用データとを比較することで前記被認証装置の認証を行う認証部とをさらに備える。

この構成によれば、認証装置において、認証用データ生成部によって、認証に用いられる認証用データが生成される。また、偽装用データ生成部によって、認証用データを偽装するための偽装用データが生成される。そして、認証送信部によって、認証用データ生成部により生成された認証用データと偽装用データ生成部により生成された偽装用データとが被認証装置へ送信される。そうすると、認証装置から被認証装置へ認証用データと偽装用データとが送信されるので、第三者が認証装置と被認証装置との間の通信内容を監視し、認証用データと返信用データとの対比表を作成して暗号を解読しようとしても、認証装置の送信データには認証に用いられる認証用データ以外の偽装用データが含まれており、通信内容から認証用データだけを取り出すことが困難になるため、暗号強度が高められる。

そして、被認証装置において、認証用データ取得部によって、認証送信部から送信されたデータから、認証用データが取得される。また、返信用データ生成部によって、認証用データ取得部により取得された認証用データが、所定の暗号方式によって暗号化されて返信用データが生成される。さらに、返信部によって、返信用データ生成部により生成された返信用データが認証装置へ送信される。次いで、認証装置において、照合用データ生成部によって、認証用データ生成部により生成された認証用データが前記暗号方式によって暗号化されて照合用データが生成される。そして、認証部によって、返信部により送信された返信用データと照合用データ生成部により生成された照合用データとが比較されることで被認証装置の認証が行われる。

この場合、被認証装置では、認証装置から送信されたデータのうち認証用データのみを取り出して暗号化を行うので、偽装用データの暗号化処理が不必要となり、暗号化のための演算量が増大しない。従って、暗号化対象となる認証用データのデータ長を増大することにより暗号強度を高める場合と比べて、被認証装置における暗号化のための演算量の増大を低減しつつ、暗号強度を高めることが容易となる。

また、前記認証装置は、前記認証用データと前記偽装用データとを識別するための識別データを生成する識別データ生成部をさらに備え、前記認証送信部は、前記識別データ生成部により生成された識別データを前記被認証装置へさらに送信し、前記認証用データ取得部は、前記認証送信部によって送信された識別データに基づいて、前記認証送信部により送信されたデータから、前記認証用データを取得することが好ましい。

この構成によれば、認証装置において、識別データ生成部によって、認証用データと偽装用データとを識別するための識別データが生成される。また、認証送信部によって、識別データ生成部により生成された識別データが被認証装置へさらに送信される。そして、被認証装置において、認証用データ取得部によって、認証送信部により送信された識別データに基づいて、認証送信部により送信されたデータから、認証用データが取得される。この構成によれば、認証用データ取得部は、識別データによって、認証用データと偽装用データとを識別することができるので、認証送信部により送信されたデータから認証用データを取得することが容易となる。

また、前記認証送信部は、前記認証用データを複数のデータに分割し、順次前記被認証装置へ送信することで、前記認証用データの送信を行うことが好ましい。

この構成によれば、認証送信部によって、認証用データが複数のデータに分割され、順次被認証装置へ送信されるので、第三者が認証装置と被認証装置との間の通信内容を監視しても、認証装置から送信されたデータのうちどのデータが認証用データであるかを判断することがより困難となる結果、さらに暗号強度が高められる。

また、前記認証送信部は、さらに、前記認証用データにおける前記複数のデータの並び順とは異なる順番で、前記複数のデータを順次前記被認証装置へ送信すると共に、前記複数のデータの並び順を示す順序情報を前記被認証装置へ送信し、前記認証用データ取得部は、前記認証送信部によって送信された識別データ及び順序情報に基づいて、前記認証送信部により送信されたデータから、前記認証用データを取得することが好ましい。

この構成によれば、認証送信部によって、さらに、認証用データにおける複数のデータの並び順とは異なる順番で、前記複数のデータが順次被認証装置へ送信されると共に、送信された複数のデータの並び順を示す順序情報が被認証装置へ送信される。また、認証用データ取得部によって、認証送信部により送信された識別データ及び順序情報に基づいて、認証送信部により送信されたデータから、認証用データが取得される。この場合、複数のデータに分割された認証用データは、データの並び順が入れ替えられて送信されるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。

また、前記認証送信部は、さらに、前記偽装用データ生成部により生成された偽装用データと前記複数のデータとを混在させて、順次前記被認証装置へ送信することが好ましい。

この構成によれば、認証送信部によって、偽装用データ生成部により生成された偽装用データと認証用データが分割された複数のデータとが混在した状態で、順次被認証装置へ送信されるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。

また、前記認証用データ生成部は、前記認証用データのデータ長をランダムに設定することが好ましい。

この構成によれば、認証用データ生成部によって、認証用データのデータ長がランダムに設定されるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。

また、前記返信用データ生成部及び前記照合用データ生成部は、それぞれ複数の暗号方式によって、前記認証用データの暗号化が可能にされており、前記認証装置は、前記複数の暗号方式のうち一つを選択する暗号方式選択部をさらに備え、前記認証送信部は、前記暗号方式選択部によって選択された暗号化方式を示す暗号化方式情報を、前記被認証装置へさらに送信し、前記返信用データ生成部は、前記認証送信部により送信された暗号化方式情報で示される暗号方式によって、前記暗号化を行い、前記照合用データ生成部は、前記暗号方式選択部により選択された暗号方式によって前記暗号化を行うことが好ましい。

この構成によれば、認証装置において、暗号方式選択部によって、複数の暗号方式のうち一つが選択される。また、認証送信部によって、暗号方式選択部で選択された暗号化方式を示す暗号化方式情報が、被認証装置へさらに送信される。そして、被認証装置において、返信用データ生成部によって、認証送信部により送信された暗号化方式情報で示される暗号方式によって、認証用データの暗号化が行われる。さらに、照合用データ生成部によって、暗号方式選択部により選択された暗号方式によって、認証用データの暗号化が行われる。この場合、認証に用いる暗号化方式が複数の暗号化方式から選択され、その選択された暗号化方式によって、返信用データ生成部及び照合用データ生成部による暗号化処理が行われるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。

また、前記被認証装置は、二次電池をさらに備えた電池パックであることが好ましい。

この構成によれば、二次電池をさらに備えた電池パックの認証を行うことができる。

また、本発明に係る認証装置は、認証装置から送信された認証用データを所定の暗号方式によって暗号化することにより生成した返信用データを当該認証装置へ送信する被認証装置の認証を行う認証装置であって、認証に用いられる所定の認証用データを生成する認証用データ生成部と、前記認証用データを偽装するための偽装用データを生成する偽装用データ生成部と、前記認証用データ生成部により生成された認証用データと前記偽装用データ生成部により生成された偽装用データとを前記被認証装置へ送信する認証送信部と、前記認証用データ生成部により生成された認証用データを前記暗号方式によって暗号化することにより照合用データを生成する照合用データ生成部と、前記被認証装置から送信された返信用データと前記照合用データ生成部により生成された照合用データとを比較することで前記被認証装置の認証を行う認証部とを備える。

この構成によれば、認証装置から被認証装置へ認証用データと偽装用データとが送信されるので、第三者が認証装置と被認証装置との間の通信内容を監視し、認証用データと返信用データとの対比表を作成して暗号を解読しようとしても、認証装置の送信データには認証に用いられる認証用データ以外の偽装用データが含まれており、通信内容から認証用データだけを取り出すことが困難になるため、暗号強度が高められる。この場合、被認証装置では、認証装置から送信されたデータのうち認証用データのみを取り出して暗号化を行えばよく、偽装用データの暗号化処理が不要なので、暗号化対象となる認証用データのデータ長を増大することにより暗号強度を高める場合と比べて、被認証装置における暗号化のための演算量の増大を低減しつつ、暗号強度を高めることが容易となる。

また、前記被認証装置は、二次電池と、前記二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を制御する電池制御部とをさらに備えた電池パックであり、前記認証装置は、前記電池制御部による制御を指示する指示信号を前記被認証装置へ送信する電池制御指示部をさらに備え、前記電池制御指示部により前記指示信号が送信される都度、当該指示信号の送信に先立って、前記認証送信部が、前記認証用データと前記偽装用データとを前記被認証装置へ送信し、前記認証部が、前記認証を行うことが好ましい。

この構成によれば、認証装置における電池制御指示部によって、電池制御部による制御を指示する指示信号が電池パックである被認証装置へ送信される都度、当該指示信号の送信に先立って、認証送信部によって、認証用データと偽装用データとが被認証装置へ送信され、認証部によって認証が行われる。この場合、認証装置によって被認証装置の認証が行われた後に被認証装置が取り替えられた場合であっても、指示信号が送信される前に、再び被認証装置の認証が行われるので、非正規の被認証装置が接続されることにより不具合が発生したり、安全性が低下したりするおそれが低減される。

このような構成の認証システム及び認証装置では、認証装置から被認証装置へ認証用データと偽装用データとが送信されるので、第三者が認証装置と被認証装置との間の通信内容を監視し、認証用データと返信用データとの対比表を作成して暗号を解読しようとしても、認証装置の送信データには認証に用いられる認証用データ以外の偽装用データが含まれており、通信内容から認証用データだけを取り出すことが困難になるため、暗号強度が高められる。この場合、被認証装置では、認証装置から送信されたデータのうち認証用データのみを取り出して暗号化を行えばよく、偽装用データの暗号化処理が不要なので、暗号化対象となる認証用データのデータ長を増大することにより暗号強度を高める場合と比べて、被認証装置における暗号化のための演算量の増大を低減しつつ、暗号強度を高めることが容易となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る認証装置と被認証装置とを用いた認証システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す認証システム１は、認証装置の一例である電子機器２と、被認証装置の一例である電池パック３とを備えて構成されている。

電子機器２は、例えば携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の携帯機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両等のＥＣＵ（Electric Control Unit）、無停電電源装置や電池パックの充電装置等、電池パックと接続されて使用される種々の電子機器である。

図１に示す電子機器２は、例えば、充電回路２１、通信部２２、負荷回路２３、制御部２４、及び接続端子２０１，２０２，２０３を備えている。電池パック３は、例えば、組電池３１、スイッチング素子３３、通信部３４、制御部３５、電圧検出部３６、温度センサ３７、及び接続端子３０１，３０２，３０３を備えている。

そして、電子機器２と電池パック３とが組み合わされると、接続端子２０１，２０２，２０３と接続端子３０１，３０２，３０３とがそれぞれ接続されるようになっている。

なお、電子機器２は、例えば無停電電源装置等の被認証装置から遠隔の場所に設けられたサーバ装置等の認証装置であってもよい。例えば電子機器２は、充電回路２１や、負荷回路２３、接続端子２０１，２０２を備えず、通信部３４は、例えばインターネット等の公衆回線を介して被認証装置との間で通信を行うものであってもよい。

通信部２２，３４としては、例えばＳＭＢｕｓ（登録商標）等の同期式通信インターフェイス回路や、調歩同期式の通信インターフェイス回路等、種々の通信インターフェイス回路を用いることができる。そして、通信部２２は、制御部２４からの信号をシリアル信号に変換して接続端子２０３，３０３を介して通信部３４へ送信したり、通信部３４から送信されたシリアル信号を、接続端子３０３，２０３を介して受信し、制御部２４で処理可能な信号形式に変換して制御部２４へ送信したりする。

電子機器２において、充電回路２１は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＤＣコンバータなどから成り、図略の電源回路から供給された電源電圧を、制御部２４からの制御信号に応じた電圧値、電流値、及びパルス幅に変換し、接続端子２０１，３０１、及び接続端子２０２，３０２を介して電池パック３へ供給する。

負荷回路２３は、電子機器２の機能を実現するための回路部であり、例えば携帯電話機における無線通信回路、液晶表示器、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）等の回路である。負荷回路２３は、電池パック３から接続端子２０１，２０２を介して供給された電力によって、動作するようにされている。

制御部２４は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充放電制御部２４１（電池制御指示部）、認証用データ生成部２４２、偽装用データ生成部２４３、暗号方式選択部２４４、識別データ生成部２４５、認証送信部２４６、照合用データ生成部２４７、及び認証部２４８として機能する。

充放電制御部２４１は、電池パック３によって、負荷回路２３への電流供給を開始させる旨の指示信号や、組電池３１の充電を開始する旨通知するための指示信号等を、通信部２２によって、電池パック３へ送信させる。また、充放電制御部２４１は、充電回路２１の動作を制御して、所定の充電方式、例えばＣＣＣＶ（定電流定電圧）充電方式やパルス充電方式によって、組電池３１の充電を行わせる。

認証用データ生成部２４２は、例えば所定の乱数発生アルゴリズムを用いて乱数を生成し、この乱数を用いて認証に用いられる認証用データＤａを生成する。また、認証用データ生成部２４２は、認証用データＤａを生成する都度、認証用データＤａのデータ長Ｌをランダムに設定する。

偽装用データ生成部２４３は、例えば所定の乱数発生アルゴリズムを用いて乱数を生成し、この乱数を用いて認証用データＤａを偽装するための偽装用データＤｄを生成する。

なお、認証用データ生成部２４２及び偽装用データ生成部２４３は、必ずしも乱数を用いて認証用データＤａや偽装用データＤｄを生成する必要はなく、乱数の代わりに、例えば予め設定された固定データを用いたり、例えば等差数列や等比数列等、規則的な数列により得られる値等を用いたりしてもよい。

暗号方式選択部２４４は、照合用データ生成部２４７において認証用データＤａを暗号化することができる複数の暗号化方式のうち一つを、例えばランダムに選択し、当該選択された暗号化方式を示す暗号化方式情報Ｄｗを生成する。暗号化方式としては、例えば所定の関数に、認証用データ生成部２４２で生成された認証用データＤａを代入して演算処理を施す方式を用いることができる。このような関数としては、ハッシュ関数が好適である。このような暗号化方式は、互いに異なる複数の関数を用いることで、複数の暗号化方式にされていてもよい。このような暗号化方式に用いる関数を、例えばＲＯＭに、予め複数記憶させておき、暗号方式選択部２４４は、このような複数の関数のうち一つを選択するようにしてもよい。

暗号化方式としては、例えば、ＳＨＡ−１に代表されるハッシュ関数方式、ＤＥＳ（Data Encryption Standard）等の共通鍵暗号方式、ＲＳＡ暗号（Rivest, Shamir, Adleman's method）、楕円曲線暗号（ＥＣＣ：Elliptic Curve Cryptosystem）等の公開鍵暗号方式等、種々の暗号方式を用いることができる。

識別データ生成部２４５は、認証用データＤａと偽装用データＤｄとを識別するための識別データＤｓを生成する。

認証送信部２４６は、識別データＤｓ、暗号化方式情報Ｄｗ、認証用データＤａ、及び偽装用データＤｄを、通信部２２によって、電池パック３へ送信させる。

照合用データ生成部２４７は、暗号方式選択部２４４により選択された暗号方式によって、認証用データＤａを暗号化することにより、照合用データＤｃを生成する。

認証部２４８は、電池パック３から送信された返信用データＤｒと照合用データＤｃとを比較することで、電池パック３の認証を行う。

また、電池パック３において、組電池３１は、複数の二次電池３２から構成されている。二次電池３２は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池である。そして、組電池３１の正極は、スイッチング素子３３を介して接続端子３０１に接続されている。また、組電池３１の負極は、接続端子３０２に接続されて、回路グラウンドとなっている。

スイッチング素子３３は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体スイッチング素子を用いることができる。スイッチング素子３３は、必ずしも一つに限られず、例えば、寄生ダイオードの方向が互いに逆方向になるように直列接続された二つのＦＥＴを、それぞれ放電用、充電用のスイッチング素子としてスイッチング素子３３の代わりに用いてもよい。

通信部３４は、制御部３５からの信号をシリアル信号に変換して接続端子３０３，２０３を介して通信部２２へ送信したり、通信部２２から送信されたシリアル信号を接続端子２０３，３０３を介して受信し、制御部３５で処理可能な信号形式に変換して制御部３５へ送信したりする。

電圧検出部３６は、二次電池３２の端子電圧を検出し、その電圧値を制御部３５へ出力する。温度センサ３７は、組電池３１の温度を検出し、その温度を示す信号を、制御部３５へ出力する。

制御部３５は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電池制御部３５１、認証用データ取得部３５２、返信用データ生成部３５３、及び返信部３５４として機能する。

電池制御部３５１は、充放電制御部２４１から送信された指示信号に応じて、スイッチング素子３３のオン、オフを制御する。また、電池制御部３５１は、電圧検出部３６から出力された二次電池３２の端子電圧に基づき、二次電池３２の端子電圧が予め設定された過充電検出閾値以上になると、スイッチング素子３３をオフして二次電池３２を過充電から保護する。

また、電池制御部３５１は、電圧検出部３６から出力された二次電池３２の端子電圧に基づき、二次電池３２の端子電圧が予め設定された過放電検出閾値以下になると、スイッチング素子３３をオフして二次電池３２を過放電から保護する。

そして、電池制御部３５１は、温度センサ３７から出力された組電池３１の温度値に基づき、組電池３１の温度が予め設定された過熱検出閾値以上になると、スイッチング素子３３をオフして組電池３１が過熱することを防止する。

認証用データ取得部３５２は、通信部３４によって受信された識別データＤｓ、暗号化方式情報Ｄｗ、認証用データＤａ、及び偽装用データＤｄのうちから、識別データＤｓに基づいて、暗号化方式情報Ｄｗと認証用データＤａとを取得する。

返信用データ生成部３５３は、認証用データ取得部３５２によって取得された暗号化方式情報Ｄｗによって、認証用データＤａを暗号化することにより返信用データＤｒを生成する。

返信部３５４は、返信用データ生成部３５３により生成された返信用データＤｒを通信部３４によって、電子機器２へ送信させる。

次に、上述のように構成された認証システム１の動作について説明する。図２、図３、図４は、認証システム１の動作の一例を示すフローチャートである。図２，図４は、電子機器２の動作の一例を示し、図３は、電池パック３の動作の一例を示している。

まず、電子機器２に、電池パック３が取り付けられると、例えば、充放電制御部２４１によって、通信部２２を用いて通信部３４との間で通信が行われたり、あるいは組電池３１から出力された電圧が、制御部２４へ動作用電源電圧として供給されて制御部２４が起動されたりすることによって、電子機器２に電池パック３が接続されたことが検出される（ステップＳ１）。

そうすると、暗号方式選択部２４４によって、例えばＲＯＭに、予め記憶されている複数の関数のうち一つが、例えば乱数を用いてランダムに選択され、当該選択された関数を示す情報が、暗号化方式情報Ｄｗとして生成される（ステップＳ２）。この場合、関数の選択が、暗号化方式の選択に対応している。なお、暗号方式選択部２４４は、暗号化に用いられる関数を暗号化方式として選択する例に限られず、ＤＥＳやＲＳＡ等、暗号化アルゴリズムの異なる暗号化方式のうち一つを選択する構成としてもよい。

次に、認証用データ生成部２４２によって、例えば乱数を用いてランダムにデータ長Ｌが設定される（ステップＳ３）。そして、認証用データ生成部２４２によって、データ長Ｌの認証用データＤａが生成される（ステップＳ４）。図５は、データ長Ｌが例えば８バイトであった場合の認証用データＤａの一例を示す説明図である。図５に示す認証用データＤａは、例えば各１バイトのデータＤａ（１）〜Ｄａ（８）がこの順に並んで構成されている。

次に、偽装用データ生成部２４３によって、データ長Ｌ（例えば８バイト）の乱数が、偽装用データＤｄとして生成される（ステップＳ５）。図６は、データ長Ｌが例えば８バイトであった場合の偽装用データＤｄの一例を示す説明図である。図６に示す偽装用データＤｄは、例えば各１バイトのデータＤｄ（１）〜Ｄｄ（８）がこの順に並んで構成されている。

そして、偽装用データ生成部２４３によって、認証用データＤａが複数のデータ、例えばデータＤａ（１）〜Ｄａ（８）に分割され、偽装用データＤｄが複数のデータ、例えばデータＤｄ（１）〜Ｄｄ（８）に分割される。さらに、偽装用データ生成部２４３によって、データＤａ（１）〜Ｄａ（８）の順序が入れ替えられると共にデータＤｄ（１）〜Ｄｄ（８）と混在させるように、例えばＲＡＭに各データが配置され、記憶される（ステップＳ６）。

図７は、ＲＡＭに記憶されたデータＤａ（１）〜Ｄａ（８）とデータＤｄ（１）〜Ｄｄ（８）とが配置されたデータブロックＢ１の一例を示す説明図である。図７に示すデータブロックＢ１では、例えばデータＤａ（１）〜Ｄａ（８）が、Ｄａ（５）、Ｄａ（２）、Ｄａ（８）、Ｄａ（７）、Ｄａ（３）、Ｄａ（４）、Ｄａ（１）、Ｄａ（６）の順に並び替えられ、さらに、データＤｄ（１）〜Ｄｄ（８）と交互に、ＲＡＭのアドレス順に配置されて混在されている。

次に、識別データ生成部２４５によって、データブロックＢ１から、認証用データＤａを識別するための識別データＤｓと、認証用データＤａにおける各データの並び順を示す順序情報Ｄｊとが生成される（ステップＳ７）。

例えば、識別データＤｓは、図７に示すデータブロックＢ１の先頭から、データＤａ（１）〜Ｄａ（８）が配置されている順番によって認証用データＤａを示す。この場合、識別データＤｓは、例えば「１，３，５，７，９，１０，１１，１３，１５」となる。また、順序情報Ｄｊは、データブロックＢ１において並び替えられているデータＤａ（１）〜Ｄａ（８）の、認証用データＤａにおける本来の順番を示すようになっている。例えば、図７に示すデータブロックＢ１では、順序情報Ｄｊは、「５，２，８，７，３，４，１，６」となる。

次に、認証送信部２４６によって、通信部２２から、識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、暗号化方式情報Ｄｗ，及びデータブロックＢ１がこの順に、そしてデータブロックＢ１に含まれる１６個のデータがアドレス順に、順次、例えば１バイトずつ複数回の送信動作により電池パック３へ送信される（ステップＳ８）。

そして、電池パック３において、通信部３４によって、識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、暗号化方式情報Ｄｗ、及び混在して順次送信された認証用データＤａ、偽装用データＤｄからなるデータブロックＢ１が受信される（ステップＳ１１）。

次に、認証用データ取得部３５２によって、通信部３４で受信されたデータから、識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、暗号化方式情報Ｄｗ、及びデータブロックＢ１が取得される。識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、暗号化方式情報Ｄｗ、及びデータブロックＢ１の送信順序は、予め設定されており、認証用データ取得部３５２は、例えば通信部３４で受信されたデータの先頭から順に、識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、及び暗号化方式情報Ｄｗを取得することで、これらのデータを得られるようになっている。そして、認証用データ取得部３５２によって、識別データＤｓに基づいて、データブロックＢ１から認証用データＤａが取得される（ステップＳ１２）。

図８は、図１に示す認証用データ取得部３５２の動作の一例を説明するための説明図である。まず、認証用データ取得部３５２は、例えば通信部３４で受信されたデータブロックＢ１（図７）から、識別データＤｓ「１，３，５，７，９，１０，１１，１３，１５」で示される位置（データが受信された順番）に配置されているデータを取り出して、図８（ａ）に示すデータブロックＢ２を生成する。そうすると、図８（ａ）に示すように、データブロックＢ２は、並び順が入れ替えられた認証用データＤａとなる。

さらに、認証用データ取得部３５２は、順序情報Ｄｊ「５，２，８，７，３，４，１，６」によって、データブロックＢ２のデータが先頭から、認証用データＤａにおける「５，２，８，７，３，４，１，６」番目のデータであることが確認できるので、順序情報Ｄｊに基づき順番を入れ替えることで、図８（ｂ）に示すデータブロックＢ３が得られる。データブロックＢ３は、認証用データＤａのデータの並び順にされているので、認証用データ取得部３５２が、データブロックＢ３の８つのデータを連結することで、図８（ｃ）に示す認証用データＤａが復元される。

なお、認証送信部２４６は、識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、暗号化方式情報Ｄｗ及びデータブロックＢ１の順にデータを送信する例に限られず、例えばデータブロックＢ１の後に識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、及び暗号化方式情報Ｄｗを送信してもよい。あるいは認証送信部２４６は、識別データＤｓ、順序情報Ｄｊ、及び暗号化方式情報ＤｗをデータブロックＢ１に混在させて、例えばこれらデータが送信される順番や、データ先頭からの位置を予め設定しておく等の方法により識別可能にして送信するようにしてもよい。

また、認証送信部２４６は、必ずしもデータブロックＢ１を、複数のデータに分けて順次送信する例に限られず、データブロックＢ１を一つのデータとして送信するようにしてもよい。また、識別データ生成部２４５を備えず、データブロックＢ１における認証用データＤａの位置を予め固定的に設定しておくことにより、識別データＤｓを用いることなく認証用データＤａを識別可能としてもよい。

次に、返信用データ生成部３５３によって、認証用データ取得部３５２で取得された暗号化方式情報Ｄｗで示される関数ｆを用いて認証用データＤａが暗号化されて、返信用データＤｒが生成される（ステップＳ１４）。例えば、認証用データＤａがｎ個のデータＤａ（１）〜Ｄａ（ｎ）に分割されて送信された場合、返信用データＤｒ＝ｆ（Ｄａ）＝ｆ（Ｄａ（１），Ｄａ（２），・・・，Ｄａ（ｎ））として、返信用データＤｒが生成される。

次に、返信部３５４によって、返信用データＤｒが、通信部３４から電子機器２へ送信され（ステップＳ１５）、電池パック３側での認証処理が終了する。

次に、電子機器２において、通信部３４から送信された返信用データＤｒが、通信部２２によって受信される（ステップＳ２１）。

また、照合用データ生成部２４７によって、認証用データ生成部２４２で生成された認証用データＤａが、暗号方式選択部２４４で選択された関数ｆを用いて暗号化されて、照合用データＤｃが生成される（ステップＳ２２）。この場合、照合用データＤｃ＝ｆ（Ｄａ）となる。

そして、認証部２４８によって、返信用データＤｒが照合用データＤｃと比較される（ステップＳ２３）。そして、返信用データＤｒと照合用データＤｃとが等しければ（ステップＳ２３でＹＥＳ）認証成功であるから、充放電制御部２４１によって、通信部２２からスイッチング素子３３をオンさせる旨の指示信号が、電池パック３へ送信される（ステップＳ２４）。これにより、認証が成功した電池パック３において、スイッチング素子３３をオンさせる旨の指示信号が受信され、電池制御部３５１によってスイッチング素子３３がオンされて、組電池３１を充放電することが可能となる。

一方、返信用データＤｒと照合用データＤｃとが一致せず（ステップＳ２３でＮＯ）、認証が失敗した場合は処理を終了し、スイッチング素子３３をオンさせる旨の指示信号が送信されないので、非正規の、従って安全性が低いおそれのある電池パックが使用されることが防止される。

なお、認証が失敗した場合（ステップＳ２３でＮＯ）は、充放電制御部２４１によって、通信部２２からスイッチング素子３３をオフさせる旨の指示信号が電池パック３へ送信されるようにしてもよい。これにより、電子機器２に接続された電池パック３のスイッチング素子３３が初期状態でオンされている場合であっても、認証が失敗した場合には、強制的にスイッチング素子３３をオフさせて、認証に失敗した電池パックの使用を禁止することができる。

以上、ステップＳ１〜Ｓ８の処理により、電子機器２に電池パック３が接続されると、電子機器２から電池パック３へ認証用データＤａと偽装用データＤｄとが送信されるので、例えば不正な製造業者等の第三者が電子機器２と電池パック３との間の通信内容を監視し、認証用データＤａと返信用データＤｒとの対比表を作成して暗号を解読しようとしても、電子機器２の送信データには認証用データＤａと偽装用データＤｄとが含まれており、認証用データＤａだけを取り出すことが困難であるため、暗号強度が高められる。

また、ステップＳ８において、認証用データＤａは、複数のデータに分割されて順次送信されるので、第三者が電子機器２と電池パック３との間の通信内容を監視しても、電子機器２から送信されたデータのうちどのデータが認証用データＤａであるかを判断することがより困難となる結果、さらに暗号強度が高められる。

また、複数のデータに分割された認証用データＤａは、ステップＳ６において、データの並び順が入れ替えられるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。そして、複数のデータに分割された認証用データＤａは、ステップＳ６において、複数のデータに分割された偽装用データＤｄと混在されるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。また、ステップＳ３，Ｓ４において、認証用データＤａのデータ長がランダムに変更されるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。

また、ステップＳ２において、複数の暗号化方式のうち、認証に用いる暗号化方式（関数）がランダムに選択され、その選択された暗号化方式によって、ステップＳ１４，Ｓ２２の暗号化処理が行われるので、第三者による解析がさらに困難となり、さらに暗号強度が高められる。

一方、電池パック３では、ステップＳ１２において、電子機器２から送信されたデータのうち認証用データＤａのみを取り出して、ステップＳ１４において認証用データＤａの暗号化を行うので、偽装用データＤｄの暗号化処理が必要なく、暗号化のための演算量が増大しない。また、ステップＳ１２における認証用データＤａの分離、取得処理や、ステップＳ１３における認証用データＤａのデータ並び替えによる復元処理は、単純な処理で実行可能であるので、認証用データＤａそのもののビット長を大きくすることにより必要となる暗号化処理の演算量よりも、電池パック３におけるステップＳ１１〜Ｓ１４の演算処理量を低減することが容易である。

なお、ステップＳ１において、電池パック３が接続されたことが検出された場合に、ステップＳ２以降の処理が実行される例を示したが、さらに、例えば、電池パック３による放電を開始させたり電池パック３の充電を開始したりするために、充放電制御部２４１によって、電池制御部３５１による制御を指示する指示信号が送信される都度、当該指示信号の送信に先立って、ステップＳ２以降の処理が実行されるようにしてもよい。この場合、電子機器２に正規の電池パック３が接続された後に非正規の電池パック３に取り替えられた場合であっても、重要な制御信号が送信される前に、再び電池パック３の認証が行われるので、非正規の電池パック３が接続されることにより不具合が発生したり、安全性が低下したりするおそれが低減される。

例えば、インターネット等の公衆回線を介して電池パック３と通信を行う通信部２２と制御部２４とを備えたサーバ装置等の認証装置によって、遠隔地から電池パック３の動作を制御する場合、一旦電池パック３の認証が成功した後、電池パック３が不正規品と取り替えられても、ステップＳ１において、新たに不正規品の電池パック３が接続されたことを検出することが困難となるおそれがある。

そこで、このように、重要な制御信号が送信される前に、再び電池パック３の認証が行われる構成とすることにより、電池パック３の認証が成功した後、電池パック３が不正規品と取り替えられた場合であっても、電池パック３に充放電を行わせるような重要な制御信号が送信される前に、再び電池パック３の認証が行われるので、非正規の電池パック３が使用されて不具合が発生したり、安全性が低下したりするおそれが低減される。

また、認証送信部２４６は、必ずしも認証用データＤａを複数に分割して送信したり、認証用データＤａを複数に分割したデータの並び替えを行ったり、認証用データＤａと偽装用データＤｄとを混在させたりする必要はない。また、認証用データＤａのデータ長は固定であってもよく、暗号化方式も固定されていてもよい。

また、認証装置は、認証機能を有する機器であればよく、電子機器２に限られない。被認証装置もまた、認証の対象となる機器であればよく、電池パック３に限られず、例えばメモリカードや各種のアダプタ装置であってもよい。認証装置は、例えば電子機器２を内蔵した携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話等であってもよく、二次電池の充電機能を有さない電子機器であって、例えばメモリカードやその他種々のアダプタ装置の認証を行う機器であってもよい。

本発明は、電池パックやメモリカード等の各種アダプタ機器であって認証の対象となる被認証装置の認証を行う充電装置、携帯電話端末装置、携帯型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯型ゲーム機、デジタルカメラ、携帯型ＭＤプレーヤ、携帯型ＣＤプレーヤ、携帯型カセットテーププレーヤ、電動工具、掃除機、電動ひげそり器、電動自転車等、種々の認証装置、及び認証システムに好適に適用することができる。また、認証の対象となる被認証装置としては、二次電池を備えた電池パックや、メモリモジュール等、認証装置と組み合わせて使用される種々の装置に好適に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る認証装置と被認証装置とを用いた認証システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す認証システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す認証システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す認証システムの動作の一例を示すフローチャートである。 認証用データの一例を示す説明図である。 偽装用データの一例を示す説明図である。 複数のデータに分割された認証用データと複数のデータに分割された偽装用データとが配置されたデータブロックの一例を示す説明図である。 図１に示す認証用データ取得部の動作の一例を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 認証システム
２ 電子機器
３ 電池パック
２１ 充電回路
２２，３４ 通信部
２３ 負荷回路
２４ 制御部
３１ 組電池
３２ 二次電池
３３ スイッチング素子
３５ 制御部
３６ 電圧検出部
３７ 温度センサ
２４１ 充放電制御部
２４２ 認証用データ生成部
２４３ 偽装用データ生成部
２４４ 暗号方式選択部
２４５ 識別データ生成部
２４６ 認証送信部
２４７ 照合用データ生成部
２４８ 認証部
３５１ 電池制御部
３５２ 認証用データ取得部
３５３ 返信用データ生成部
３５４ 返信部
Ｄａ 認証用データ
Ｄｃ 照合用データ
Ｄｄ 偽装用データ
Ｄｊ 順序情報
Ｄｒ 返信用データ
Ｄｓ 識別データ
Ｄｗ 暗号化方式情報
Ｌ データ長
ｆ 関数

Claims (10)

1. 認証の対象となる被認証装置と、前記被認証装置の認証を行う認証装置とを備えた認証システムであって、
   前記認証装置は、
   認証に用いられる所定の認証用データを生成する認証用データ生成部と、
   前記認証用データを偽装するための偽装用データを生成する偽装用データ生成部と、
   前記認証用データ生成部により生成された認証用データと前記偽装用データ生成部により生成された偽装用データとを前記被認証装置へ送信する認証送信部とを備え、
   前記被認証装置は、
   前記認証送信部によって送信されたデータから、前記認証用データを取得する認証用データ取得部と、
   前記認証用データ取得部によって取得された認証用データを所定の暗号方式によって暗号化することにより返信用データを生成する返信用データ生成部と、
   前記返信用データ生成部によって生成された返信用データを前記認証装置へ送信する返信部とを備え、
   前記認証装置は、
   前記認証用データ生成部により生成された認証用データを前記暗号方式によって暗号化することにより照合用データを生成する照合用データ生成部と、
   前記返信部によって送信された返信用データと前記照合用データ生成部により生成された照合用データとを比較することで前記被認証装置の認証を行う認証部とをさらに備えること
   を特徴とする認証システム。
2. 前記認証装置は、
   前記認証用データと前記偽装用データとを識別するための識別データを生成する識別データ生成部をさらに備え、
   前記認証送信部は、
   前記識別データ生成部により生成された識別データを前記被認証装置へさらに送信し、
   前記認証用データ取得部は、
   前記認証送信部によって送信された識別データに基づいて、前記認証送信部により送信されたデータから、前記認証用データを取得すること
   を特徴とする請求項１記載の認証システム。
3. 前記認証送信部は、
   前記認証用データを複数のデータに分割し、順次前記被認証装置へ送信することで、前記認証用データの送信を行うこと
   を特徴とする請求項２記載の認証システム。
4. 前記認証送信部は、
   さらに、前記認証用データにおける前記複数のデータの並び順とは異なる順番で、前記複数のデータを順次前記被認証装置へ送信すると共に、前記複数のデータの並び順を示す順序情報を前記被認証装置へ送信し、
   前記認証用データ取得部は、
   前記認証送信部によって送信された識別データ及び順序情報に基づいて、前記認証送信部により送信されたデータから、前記認証用データを取得すること
   を特徴とする請求項３記載の認証システム。
5. 前記認証送信部は、
   さらに、前記偽装用データ生成部により生成された偽装用データと前記複数のデータとを混在させて、順次前記被認証装置へ送信すること
   を特徴とする請求項３又は４記載の認証システム。
6. 前記認証用データ生成部は、
   前記認証用データのデータ長をランダムに設定すること
   を特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の認証システム。
7. 前記返信用データ生成部及び前記照合用データ生成部は、
   それぞれ複数の暗号方式によって、前記認証用データの暗号化が可能にされており、
   前記認証装置は、
   前記複数の暗号方式のうち一つを選択する暗号方式選択部をさらに備え、
   前記認証送信部は、
   前記暗号方式選択部によって選択された暗号化方式を示す暗号化方式情報を、前記被認証装置へさらに送信し、
   前記返信用データ生成部は、
   前記認証送信部により送信された暗号化方式情報で示される暗号方式によって、前記暗号化を行い、
   前記照合用データ生成部は、
   前記暗号方式選択部により選択された暗号方式によって前記暗号化を行うこと
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の認証システム。
8. 前記被認証装置は、
   二次電池をさらに備えた電池パックであること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の認証システム。
9. 認証装置から送信された認証用データを所定の暗号方式によって暗号化することにより生成した返信用データを当該認証装置へ送信する被認証装置の認証を行う認証装置であって、
   認証に用いられる所定の認証用データを生成する認証用データ生成部と、
   前記認証用データを偽装するための偽装用データを生成する偽装用データ生成部と、
   前記認証用データ生成部により生成された認証用データと前記偽装用データ生成部により生成された偽装用データとを前記被認証装置へ送信する認証送信部と、
   前記認証用データ生成部により生成された認証用データを前記暗号方式によって暗号化することにより照合用データを生成する照合用データ生成部と、
   前記被認証装置から送信された返信用データと前記照合用データ生成部により生成された照合用データとを比較することで前記被認証装置の認証を行う認証部と
   を備えることを特徴とする認証装置。
10. 前記被認証装置は、
    二次電池と、
    前記二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を制御する電池制御部とをさらに備えた電池パックであり、
    前記認証装置は、
    前記電池制御部による制御を指示する指示信号を前記被認証装置へ送信する電池制御指示部をさらに備え、
    前記電池制御指示部により前記指示信号が送信される都度、当該指示信号の送信に先立って、前記認証送信部が、前記認証用データと前記偽装用データとを前記被認証装置へ送信し、前記認証部が、前記認証を行うこと
    を特徴とする請求項９記載の認証装置。

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