JP2009181316A

JP2009181316A - 暗証番号認証暗号装置

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Publication number: JP2009181316A
Application number: JP2008019399A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tazawa; 聰田沢; Atsushi Kusayama; 敦草山; Hiroyuki Kikuchi; 博行菊池
Original assignee: NTT Electronics Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】小型で安全性と信頼性が高く、ＯＳに対する汎用性も高い暗証番号認証暗号装置を提供する。
【解決手段】表示装置２と、数字アップ用ボタン３と、エンターボタン４と、認証ボタン５と、ＵＳＢ端子５０と、暗証番号処理部６と、第１の不揮発性メモリ７１と、第２の不揮発性メモリ７２と、ＵＳＢコントローラ部８と、暗号処理部９と、ＵＳＢコマンド処理部１０と、第１の入力部２１と、第２の入力部２２と、第３の入力部２３と、を備える。データを暗号化し暗証番号と結びつける。暗証番号の認証によりデータの暗号化もしくは復号化がされる。暗証番号は、表示装置２に乱数表示された数字を、数字アップ用ボタン３を使って所望の数字に変え、エンターボタン４で入力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、データを暗号化して保護するための暗証番号認証暗号装置に関する。

従来、ＵＳＢメモリ等の小型で大容量の可搬型記憶デバイスが登場して、電子データの運搬はその利便性が飛躍的に向上した。しかし、ＵＳＢメモリの紛失や盗難が相次ぎ、データ（特に個人情報）漏えい問題が多発している。

これに対して、電子データを安全に運搬するために、暗号ソフトを搭載したＵＳＢメモリや暗号機能を内蔵したＵＳＢメモリが登場してきた。何れも、パスワードをＰＣの画面から入力することによって、認証を行うものである（非特許文献１、２参照）。

このうち、暗号ソフトを搭載したＵＳＢメモリの場合は、搭載したソフトがＰＣ上で動作して、認証処理を行うため、一旦、パスワードと暗号鍵のペアがＵＳＢメモリの外に取り出されることになる。通常、パスワードと暗号鍵のペアは暗号化されているので、直ぐに解読されることはない。

一方、失敗回数のカウントも可能で、安全性が高いと言われる暗号機能を内蔵したＵＳＢメモリも、認証にはパスワードを使用するため、ＰＣ画面上にパスワード入力画面を表示し、キーボードから入力したパスワードをＵＳＢメモリデバイスに伝えるソフトウェアをＰＣ上で動作させる。パスワードを登録するソフトについてもＰＣ上で動作させる。

なお、パスワード入力を用いないものとしては、暗号機能と指紋認証機能を搭載したＵＳＢメモリがある（非特許文献３参照）。
http://manual.buffalo.jp/buf-doc/d32120a1.pdf http://manual.buffalo.jp/buf-doc/35005649-4.pdf http://manual.buffalo.jp/buf-doc/35004947-3.pdf

しかしながら、暗号ソフトを搭載したＵＳＢメモリは、安全性の面でパスワードと暗号鍵のペアを取り出す事のできない暗号機能を内蔵したＵＳＢメモリに劣ると言われている。また、通常、不正なパスワードを入力して認証に失敗した回数を記憶しておくことができないため、何度でもパスワード入力をトライすることができて、他人が認証に成功してしまう可能性がある。

また、暗号機能を内蔵したＵＳＢメモリの場合もＰＣ上で動作するソフトが必要である。このソフトはＯＳ毎に用意しなければならず、さらに、パスワードの入力はキーボードを使って行うため、キー入力操作を盗み見られたり、キーロガーが仕掛られて盗み取られたりする可能性もある。

また、ＰＣ画面上にパスワード入力を促す文章等を表示する必要があるため、日本語以外の各国語のＯＳに対応する必要があった。

また、暗号機能と指紋認証機能を搭載したＵＳＢメモリの場合は、指紋入力画面を表示するソフトが存在するが、そのソフトはＯＳ毎に用意する必要があった。さらに、指紋認証の場合、指紋の読み取りが困難で利用できない人がいたり、本人の正しい指紋を入力したにもかかわらず認証に失敗する場合もあった。そしてパスワード方式に比べてコスト高となるといった問題もあるため、あまり普及していないのが現状である。特に、正しい指紋を入力したにもかかわらず認証に失敗する場合があることから、失敗の回数制限をすることが困難で、色々な人の指紋を入力していると、そのうちに誤照合で、認証に成功する危険性もあった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で安全性と信頼性が高く、ＯＳに対する汎用性も高い暗証番号認証暗号装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、コンピュータに接続してデータを暗号化して読み込みと書き込みをするための暗証番号認証暗号装置であって、乱数を生成して表示するための表示手段と、前記表示手段に表示される前記乱数のうちから任意に数字を選択するための選択手段と、前記選択手段により選択された前記数字と予め設定された暗証番号とを照合して認証するための認証手段と、前記認証手段による認証に基づいて前記データの前記読み込みおよび前記書き込みを許可するための制御手段と、前記データを暗号化して前記暗証番号と結び付けするための暗証番号処理手段と、暗号化され前記認証番号と結び付けされた前記データを記憶するための記憶手段と、を備える。

また、請求項２に記載の本発明は、１桁の数字を表示するための表示装置と、前記数字を増値させるための第１のクリックボタンと、前記数字を確定させるためのエンター操作を行うための第２のクリックボタンと、確定した前記数字を認証開始するための第３のクリックボタンと、暗証番号と暗証鍵を結びつけて格納するための第１のメモリと、入力データを格納するための第２のメモリと、ＵＳＢと通信端末間の通信を制御するためのＵＳＢコントローラ部と、前記入力データ暗号化と復号化の処理を行うための暗号処理部と、前記入力データを取り込み前記暗号処理部により暗号化して得られた暗号データの前記第２のメモリへの書込み、あるいは第２のメモリに格納されたデータを読み出して前記暗号処理部により復号して得られたデータを外部へ送るためのＵＳＢコマンド処理部と、前記第１〜第３のクリックボタンのクリック操作を処理して、乱数の発生および暗号鍵を生成し、暗証番号の照合認証を行い、リセット処理を行い、前記表示装置と、前記第１のメモリと、前記ＵＳＢコントローラ部と、ＵＳＢコマンド処理部と、を制御するための暗証番号処理部と、を備える。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項２において、前記第２のメモリは着脱自在な外部接続メモリにより構成されている。

本発明によれば、小型で安全性と信頼性が高く、ＯＳに対する汎用性も高い暗証番号認証暗号装置を提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１に暗証番号認証暗号装置の概観図、図２に暗証番号認証暗号装置の機能ブロック図を示す。この図１には、暗証番号認証暗号装置１と、表示装置２と、数字アップ用ボタン３と、エンターボタン４と、認証ボタン５と、ＵＳＢ端子５０が示されている。

また図２には、暗証番号処理部６と、第１の不揮発性メモリ７１と、第２の不揮発性メモリ７２と、ＵＳＢコントローラ部８と、暗号処理部９と、ＵＳＢコマンド処理部１０と、第１の入力部２１と、第２の入力部２２と、第３の入力部２３と、ＰＣ５１が示されている。なお、第１の不揮発性メモリ７１と第２の不揮発性メモリ７２を一つの不揮発性メモリにて実現してもよい。

次に、暗証番号の認証に係る操作手順について説明する。

まず、表示装置２に「０〜９」のうちからランダムに一つの数字が表示される。ここで表示される数字は暗証番号処理部６内の乱数発生により与えられる。

ユーザは表示装置２に表示された表示番号が予め設定された暗証番号の１桁目に一致するまで、数字アップ用ボタン３をクリックし、１ずつ数字を増加させる。表示装置２に、このクリック操作に対応した数字が表示されるように暗証番号処理部６によって制御される。

ここで、表示装置２に表示されるランダムな数字が暗証番号の１桁目の数字より大きい場合は、クリック操作を繰り返して一旦「９」が表示されるまで数字を上げ、次に「０」から始める。本実施の形態においては、数字アップ用ボタン３をクリックして数字を上げる（「１」ずつ数字を増加させる）方法について述べたが、逆に数字をダウンさせるボタンを設けてクリックして数字を下げる（「１」ずつ数字を減少させる）方法としてもよい。

さらに、ここでは数字を上下する際に、数字アップ（ダウン）ボタンをクリックして「１」ずつアップ（ダウン）する方法について述べたが、数字アップ（ダウン）ボタンを押している間は、一定時間（例えば０．５秒）ごとに「１」ずつ自動的にアップ（ダウン）し、ボタンから手を離すと数字アップ（ダウン）が止まる方法を用いてもよい。

次に、表示装置２の数字が所望の番号（暗証番号の１桁目の数字）に一致したら、エンターボタン４をクリックする。これで１桁目の数字が暗証番号処理部６に入力され、暗証番号処理部６は新たなランダム数字を発生し、その数字が表示装置２に表示される。ユーザは１桁目と同様に所望する２桁目の数字になるまで数字アップ用ボタン３をクリックし、エンターボタン４をクリックして入力を完了する。以下、予め定められた桁数までこの操作を繰り返すことで暗証番号の全桁を入力する。

全桁を入力した後は、表示されるランダムな数字は無視して、認証ボタン５をクリックすることで認証を開始する。表示装置を周りから見えにくいように配置すれば、クリックする回数は毎回使用開始ごとに異なるので、手の動きから入力番号を読み取られる心配がなく、安全性が確保できる特徴を有する。更に、ＰＣからパスワードを入力する必要がない認証のため、任意のＰＣ環境で使用でき、また、パスワード登録ソフトが不要で、簡単に設定できる特徴を有する。

ここで安全性に関する危険度（偶然認証される確率）は、３回失敗で利用不可にすることで、暗証番号が３桁の場合、３／１０００＝０．３％、４桁の場合は３／１００００＝０．０３％、５桁の場合は３／１０００００＝０．００３％である。ちなみに、現状の指紋認証の誤認率は約０．０１％程度である。

次に、各処理の詳細を処理フローにより説明する。

図３は暗証番号認証暗号装置の全体の処理フローを示す。まず、ユーザが本実施の形態による暗証番号認証暗号装置をＰＣなどが備えるＵＳＢポートへ挿入し接続させる（Ｓ１）。ここで、ＵＳＢポートに接続が完了したか否か（Ｙｅｓ／Ｎｏ）が確認され（Ｓ２）、Ｙｅｓと判断されると開始処理Ａがスタートする（Ｓ３）。なお、開始処理Ａとは図３に示すＳ３〜Ｓ１８に示す一連の処理の実行を指している。

次に、暗証番号処理部６により乱数が生成される（Ｓ４）。生成された乱数は表示装置２に表示される（Ｓ５）。ユーザはこの表示装置２に表示された数字を見て何らかのボタンをクリックする（Ｓ６）。この際に押（クリック）される可能性のあるボタンは数字アップ用ボタン３と、エンターボタン４と、認証ボタン５のうちのいずれかである。どのボタンがクリックされたかを読み取り（Ｓ７）、押されたボタンに応じた次ステップの処理を実行するために入力解析が実行される（Ｓ８）。

この入力解析において数字アップ用ボタン３のクリックであると解析されると、表示装置２に表示されている数字を「１」だけアップさせて再表示させる（Ｓ９からＳ５へ）。また、エンターボタン４のクリックであると解析されると、暗証番号の１桁目の入力が確定されたとして、次桁のための乱数を発生させて表示装置２に新たな数字を表示する（Ｓ１０からＳ４へ）。

また、認証ボタン５がクリックされた場合は、その認証要求がされた時点で既に暗証番号が登録されている状態か否かの登録状態チェックが実行される（Ｓ１１）。この登録状態チェックにおいて、何等暗証番号が登録されておらず未登録状態である場合は、その入力された暗証番号について入力内容がチェックされる（Ｓ１２）。この入力内容のチェックでは暗証番号としての入力の有無や桁数がチェックされる。

Ｓ１２における入力内容チェックにおいて、暗証番号として２桁以上が入力された場合は後述する登録処理（初めて暗証番号を登録する処理）Ｂへ処理が進む（Ｓ１４）。また、暗証番号として１桁または番号入力なしの場合は桁不足処理（暗証番号として設定するのに適さない入力の処理）Ｇへ処理が進む（Ｓ１５）。

また、Ｓ１１における登録状態チェックにおいて、既に何等かの暗証番号が過去に登録済みである場合においてもＳ１２と同様に入力内容がチェックされる（Ｓ１３）。この入力内容のチェックにおいて２桁以上の暗証番号が入力された場合は、後述の認証処理（正しい暗証番号であるか否かの判断処理）Ｃへ処理が進む（Ｓ１６）。また入力された暗証番号が１桁である場合は後述の１桁番号処理（既登録暗号のリセットであるか否かの判断処理）Ｈへ処理が進む（Ｓ１７）。そして番号入力無しで認証ボタン５がクリックされた場合は後述の一方向モード（データを書込む一方向のみの動作処理）Ｅへ処理が進む（Ｓ１８）。

次の図４は、初めて暗証番号を登録する場合の処理である登録処理Ｂのフローを示す。登録処理Ｂの開始（Ｓ２０）により、暗証番号処理部６で暗号鍵（乱数）の生成が行われる（Ｓ２１）。ここで生成された暗号鍵は入力された暗証番号と結び付けられる。互いに結び付けされた暗証番号と暗号鍵は第１の不揮発性メモリ７１に登録され（Ｓ２２）、後述する両方向モードＦの処理が実行される（Ｓ２３）。

次の図５は、正しい暗証番号であるか否かの判断処理である認証処理Ｃのフローを示す。認証処理Ｃの開始により（Ｓ３０）、暗証番号処理部６は第１の不揮発性メモリ７１から暗証番号と結び付けられた暗号鍵を取り出し（Ｓ３１）、開始処理Ａにて入力された暗証番号と第１の不揮発性メモリ７１から取り出した暗証番号とを照合して認証処理を行う（Ｓ３２）。

この認証処理において両者の暗証番号が一致した場合（成功時）は、認証に失敗した回数をカウントするための図示しない失敗カウンタをリセットし（Ｓ３３）、後述する両方向モードＦの処理をする（Ｓ３４）。

また、両者の暗証番号が不一致の場合（失敗時）は、失敗カウンタにおいて失敗回数のカウントアップを行い（Ｓ３５）、表示装置２に認証失敗を知らせるためのエラー表示をする（Ｓ３６）。

次に、失敗カウンタにカウントされ記憶された失敗回数をチェックし（Ｓ３７）、失敗カウンタが予め規定された許容失敗回数以内ならば、開始処理Ａにもどり暗証番号の再入力を待つ（Ｓ３９）。失敗カウンタが予め規定された許容失敗回数を超えた場合は、後述するリセット処理Ｄを行う（Ｓ３８）。

次の図６は、失敗カウンタに記憶されたカウント数の情報とカウント動作を初期状態に戻すためのリセット処理Ｄのフロー図を示している。リセット処理Ｄが開始されると（Ｓ４０）、暗証番号処理部６は第１の不揮発性メモリ７１から暗証番号と、その暗証番号に結び付けされた暗号鍵の消去を行う（Ｓ４１）。次に、失敗カウンタを初期状態に戻してリセットを行い（Ｓ４２）、開始処理Ａに戻る（Ｓ４３）。

図７は、一方向モード処理Ｅのフロー図を示している。この一方向モード処理Ｅは、ＰＣ５１からの入力データを不揮発性メモリ７２に書込む方向の一方向のみの動作を実行するための処理である。一方向モード処理Ｅが開始されると（Ｓ５０）、表示装置２に一方向モードであることが表示され（Ｓ５１）、暗証番号処理部６は暗号鍵を設定し（第１の不揮発性メモリ７１から取り出してＵＳＢコマンド処理部１０へ渡し）、ＵＳＢコントローラ部８の起動によりＰＣ５１からの入力データを暗号処理部９により暗号化し、第２の不揮発性メモリ７２に暗号データを格納する。この場合、暗証番号認証暗号装置がＰＣ５１のＵＳＢポートから抜かれるまで継続される。

図８は、登録処理Ｂが終了したのちに実行される両方向モードＦの処理を説明するためのフロー図を示している。この両方向モードとは、ＰＣ５１と不揮発性メモリ７２との間で、互いにデータの読み込みと書き込みの両方向が可能なモードである。

まず、両方向モードＦがスタートすると（Ｓ６０）、表示装置２に両方向モードであることが表示される（Ｓ６１）。暗証番号処理部６は暗号鍵を設定し（第１の不揮発性メモリ７１から取り出してＵＳＢコマンド処理部１０へ渡し）（Ｓ６２）、ＵＳＢコントローラ部８の起動によりＰＣ５１からの入力データを暗号処理部９により暗号化し（Ｓ６３）、第２の不揮発性メモリ７２に暗号データを格納する。あるいは、第２の不揮発性メモリ７２の暗号データを暗号処理部９により復号し（Ｓ６４）、ＵＳＢコントローラ部８を起動して（Ｓ６５）ＰＣ５１へ復号データを送信する。

図９は、桁不足処理Ｇを説明するためのフロー図を示している。まず桁不足処理Ｇがスタートする（Ｓ７０）。次に、表示装置２に桁数不足あるいは未入力である旨のエラー表示がされる（Ｓ７１）。その後、開始処理Ａへ戻る（Ｓ７２）。

図１０は、１桁番号入力時の１桁番号処理Ｈを説明するためのフロー図を示している。まず１桁番号処理Ｈがスタートする（Ｓ８０）。次に、入力された１桁の番号がチェックされる（Ｓ８１）。このチェックによりリセット番号であるか否かが判断される。例えば「０」をリセット番号にしておくと、この「０」の入力によりリセット処理Ｄへ処理が進む（Ｓ８２）。一方、リセット番号以外の１桁番号が入力された場合はエラー表示をし（Ｓ８３）、開始処理Ａへ処理が戻る（Ｓ８４）。

なお、表示装置２に表示されるのは数字以外に、例えば特定のキャラクタや文字、色、点字などでもよい。あるいは暗証番号認証暗号装置１自身が特定のパターンで振動することにより識別可能としてもよい。

＜第２の実施の形態＞
図１１に暗証番号認証暗号装置の第２の実施の形態に係る機能ブロック図を示す。第１の実施の形態における暗証番号認証暗号装置の第２の不揮発性メモリ７２に替えて外部の不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリなど）５２で構成したものである。ここで、不揮発性メモリ５２はＵＳＢメモリだけではなく、メモリカード（ＳＤカード、メモリステック等）等のリムーバルメディアでもよく、あるいはハードディスクやシリコンハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤでもよい。ＵＳＢコマンド処理部１０が、それぞれのコマンド体系に応じた処理を実施することで、様々なメディアを外部接続のメモリ５２として使用することができる。図１２は暗証番号認証暗号装置１に不揮発性メモリ５２としてＵＳＢメモリを外部接続した状態を示す実施例である。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、小型で安全性と信頼性が高く、ＯＳに対する汎用性も高い暗証番号認証暗号装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態の外観図を示す。本発明の第１の実施の形態のブロック図を示す。本発明の第１の実施の形態の開始処理Ａのフロー図を示す。登録処理Ｂのフロー図を示す。認証処理Ｃのフロー図を示す。リセット処理Ｄのフロー図を示す。一方向モードＥのフロー図を示す。両方向モードＦのフロー図を示す。桁不足処理Ｇのフロー図を示す。１桁番号処理Ｈのフロー図を示す。本発明の第２の実施の形態の構成図を示す。本発明の第２の実施の形態の外観図を示す。

符号の説明

１…暗証番号認証暗号装置
２…表示装置
３…数字アップ用ボタン
４…エンターボタン
５…認証ボタン
６…暗証番号処理部
８…ＵＳＢコントローラ部
９…暗号処理部
１０…ＵＳＢコマンド処理部

Claims

コンピュータに接続してデータを暗号化して読み込みと書き込みをするための暗証番号認証暗号装置であって、
乱数を生成して表示するための表示手段と、
前記表示手段に表示される前記乱数のうちから任意に数字を選択するための選択手段と、
前記選択手段により選択された前記数字と予め設定された暗証番号とを照合して認証するための認証手段と、
前記認証手段による認証に基づいて前記データの前記読み込みおよび前記書き込みを許可するための制御手段と、
前記データを暗号化して前記暗証番号と結び付けするための暗証番号処理手段と、
暗号化され前記認証番号と結び付けされた前記データを記憶するための記憶手段と、
を備えることを特徴とする暗証番号認証暗号装置。
１桁の数字を表示するための表示装置と、
前記数字を増値させるための第１のクリックボタンと、
前記数字を確定させるためのエンター操作を行うための第２のクリックボタンと、
確定した前記数字を認証開始するための第３のクリックボタンと、
暗証番号と暗証鍵を結びつけて格納するための第１のメモリと、
入力データを格納するための第２のメモリと、
ＵＳＢと通信端末間の通信を制御するためのＵＳＢコントローラ部と、
前記入力データ暗号化と復号化の処理を行うための暗号処理部と、
前記入力データを取り込み前記暗号処理部により暗号化して得られた暗号データの前記第２のメモリへの書込み、あるいは第２のメモリに格納されたデータを読み出して前記暗号処理部により復号して得られたデータを外部へ送るためのＵＳＢコマンド処理部と、
前記第１〜第３のクリックボタンのクリック操作を処理して、乱数の発生および暗号鍵を生成し、暗証番号の照合認証を行い、リセット処理を行い、前記表示装置と、前記第１のメモリと、前記ＵＳＢコントローラ部と、ＵＳＢコマンド処理部と、を制御するための暗証番号処理部と、
を備えることを特徴とする暗証番号認証暗号装置。
前記第２のメモリは着脱自在な外部接続メモリにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の暗証番号認証暗号装置。