JP2009282945A - 生体認証方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
登録された生体情報を盗まれてコピーされた場合でも、成りすまし等の不正を困難にする認証方法・認証システムを提供する。
【解決手段】
被認証側装置と少なくとも一つの認証側装置とを有する認証システム。被認証側装置は、記録媒体からデータを読みかつ書き込みを行う手段と、生体情報を取得するための手段と、生体情報を暗号化する手段とを有する。認証側装置は、生体情報を復号化する手段と、復号化された生体情報を確認・認証する手段とを有する。前記被認証側装置は、認証子と分割され暗号化された生体情報とを登録する記録媒体を有し、認証側装置には、残りの分割された生体情報がそれぞれ暗号化されて登録される。被認証側装置又は認証側装置は、更に、認証子を発生する手段を有し、認証子は、生体情報が確認・認証されるごとに更新される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、人間の生体情報を利用して個人（本人）認証をするための生体認証システムに関する。

銀行のＡＴＭ、施設への入退出等で個人認証をするために磁気カードやＩＣカードが広く利用されている。しかし、カードに記録されている認証コード（或いはＩＤ）がコピーされると、カードを偽造し本人に成りすますことが可能になる。

そこで、より安全で確実な本人認証のために、カード（特にＩＣカード）内に、指紋、手のひら静脈、虹彩、網膜、声紋等の個人の生体情報を記憶(登録)して、認証の際に専用の読み取り機で読み取られた生体情報と認証機器（サーバー）に予め登録された生体情報とを照合し本人の確認をとる方法が提案された。

このような生体認証の方法は、更なるセキュリティを向上させるために、取得した生体情報を暗号化したもの（例えば特許文献１参照）、読み取り機と認証機器との間の認証に暗号化の技術を利用したもの（例えば特許文献２参照）等が提案された。
特開２００６−２２８０８０号公報 特開２００６−１０７４０６号公報

しかし、上述したいずれの場合も、カードもしくはサーバーに登録されたデータ（暗号化に使用される共通鍵や公開鍵を含む）を抜き出してコピーをとれば、本人に成りすます可能性は存在する。

上記課題を解決するために、本発明に係る認証方法は、まず、初期登録時に、被認証側の記録媒体に、認証子と、分割され暗号化された生体情報とを登録し、認証側に、認証子と、残りの分割された生体情報を暗号化して登録する。次いで、認証時において、被認証側で読み取った記録媒体のデータと、被認証側で取得した生体情報とを認証側に送り、認証側で、前記認証子を用いて、生体情報を復号化し、認証側で、復号化された生体情報を確認・認証する。そして、被制御側又は認証側で、認証が成立するごとに、新しい認証子を発生させる。

本発明の一実施形態によれば、初期登録時に、被認証側と認証側とでは、異なる認証子を登録し、被認証側と認証側とで登録される、分割された生体情報は、それぞれ、相手側で登録される認証子を用いて暗号化され、登録される。

本発明の別の実施形態によれば、認証側で、生体情報を復号化するときは、被認証側から送られた、被認証側で初期登録された分割され暗号化された生体情報を、認証側で登録した認証子を用いて復号化し、認証側で初期登録された、残りの分割され暗号化された生体情報を、被認証側から送られた認証子を用いて復号化する。

本発明の更に別の実施形態によれば、認証側で、復号化された生体情報を確認・認証するときは、認証時に被認証側で取得され認証側に送られた生体情報を、認証側で復号化された分割された生体情報と、認証側で復号化された分割された残りの生体情報（認証機器が複数ある場合はそれぞれの認証機器で復号化されたたものを含む）とから復元した生体情報と比較し、両者が一致する場合に認証が成立する。

本発明の更に別の実施形態によれば、認証が成立するごとに、被認証側で認証子を新たに発生させる場合は、更に、認証が成立後、被認証側では、初期登録された、分割され暗号化された生体情報を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し、これを認証側に送り、認証側では、送られた暗号化された認証子を、前回の認証時に被認証側から送られた、分割され暗号化された生体情報を用いて復号化し、認証側では、この復号化された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報を暗号化し、これを保存し、被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子を消去し、新しい認証子を記録する。

本発明の更に別の実施形態によれば、認証が成立するごとに、認証側で認証子を新たに発生させる場合は、更に、認証が成立後、認証側では、前回の認証時に被認証側から送られた、分割され暗号化された生体情報を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し、これを被認証側に送り、認証側では、新たに発生された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報を暗号化し、これを保存し、被認証側では、送られた暗号化された認証子を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報を用いて復号化し、被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子を消去し、復号化された新しい認証子記録する。

また、かかる認証方法を実施するための認証システムは、少なくとも、被認証側装置と少なくとも一つの認証側装置とで構成する。被認証側装置は、少なくとも、記録媒体からデータを読みかつ書き込みを行う手段と、生体情報を取得するための手段と、生体情報を暗号化する手段とを設ける。認証側装置は、少なくとも、生体情報を復号化する手段と、復号化された生体情報を確認・認証する手段とを設ける。前記被認証側装置は、認証子と分割され暗号化された生体情報とを登録する記録媒体を有し、認証側装置には、残りの分割された生体情報が暗号化されて登録される。そして、前記被認証側装置又は認証側装置は、更に、認証子を発生する手段を有し、認証子は、生体情報が確認・認証されるごとに更新される。

（１）生体情報は分割され、被認証側、認証側それぞれに用意された認証子で暗号化されているので、分割され暗号化された生体情報（被認証側又認証側の一方に保存されているもの）が持ち出されてコピーされたとしても、成りすましは不可能である。
（２）分割され暗号化されて被認証側と認証側とに保存されている生体情報を復号するために用いる認証子は、互いに、相手側に保存されているので、分割され暗号化された生体情報（被認証側又認証側の一方に保存されているもの）が盗まれても解読できない。
（３）被認証側及び認証側の両方に登録された生体情報を盗まれてコピーされた場合でも、盗まれた後一回でも被認証側で正しい記録媒体が使用されると、被認証側又は認証側の認証子が更新されので、盗まれてコピーされた生体情報を使用して作成した記録媒体（例えばICカード）は使用不能となる。
（４）生体認証は、複製された生体（シリコンやゼラチンなどせ作成したもの）を使った不正が問題となっているが、本発明の認証方法／システムを用いると、複製された生体を使用しても、記録媒体（オリジナルのカード）が一回でも使用されると、被認証側又は認証側の認証子が更新されているので、認証不能となる。
（５）生体情報の分割数を増やし、それぞれ別の認証機器に分散して登録することにより安全性は増加する。その際に、認証子は少なくとも二個、場合によってはそれ以上でも、認証は可能である。

図１は、施設への入退出の管理のために、本発明の認証方法／システムを適用した実施形態を示す。
図示のシステムでは、被認証側装置と少なくとも一つの認証側装置とを設ける。被認証側装置は、記録媒体（例えば磁気カード、ＩＣカード、ＵＳＢトークン等）と、当該記録媒体からデータを読みかつ書き込みを行うカードリーダ（内部メモリにデータを記録する機能を含む）１１、２１、３１と、指紋、手のひら静脈、虹彩、網膜、声紋等の個人の生体情報（生体の特徴データ）を取得するためのリーダ（又はセンサ）１２、２２、３２と、生体情報を暗号化する手段とを設ける。図示の実施形態では、生体情報を暗号化する手段は、リーダ１２，２２，３２又はコントローラ１３、２３、３３に設ける。

認証側装置は、図示実施形態では入退出管理用サーバー１００及び／又はコントローラ１２，２２，３２が対応し、当該サーバー又はコントローラに、生体情報を復号化する手段と、復号化された生体情報を確認・認証する手段とを設ける。なお、この実施形態では、サーバー１００は施設利用者の日報やＬＯＧを管理するが、認証機能を備えるようにしてもよい。

図１に示すノブ１４、２４、３４は、施設のドアを施錠し開放するデバイスを示し、制御装置１０は、認証システムの認証の結果に基づき、ノブを操作して施錠又は開放を行う。制御装置に対する指令は、管理用サーバー１００又はコントローラ１３、２３、３３によって行われる。

なお、図示実施形態は、入退出管理用に本発明の生体認証システムを適用したものであるので、施設のドアを制御するために、ノブ１４、２４、３４及び制御装置１０を設けてあるが、これらは、本発明を適用する態様により異なるであろう。

図示の認証システムにおいて、被認証側の記録媒体には、認証子と分割され暗号化された生体情報とが予め登録され、認証側装置は、認証子と、残りの分割され暗号化された生体情報とが予め登録される記憶部を有する。具体的には、コントローラ１３，２３，３３又はサーバー１００に、分割され暗号化された生体情報を登録する。サーバーに生体情報が登録されていて、コントローラで生体情報の復号化及び確認・認証を行う場合には、サーバーから登録された生体情報をダウンロードする必要があろう。

また、被認証側装置（記録媒体）又は認証側装置は、更に、認証子を発生する手段（乱数生成素子）を有し、認証子は、生体情報が確認・認証されるごとに更新される。なお、認証子は、情報の暗号化、復号化に使用されるため真性乱数であることが好ましい。

図示実施形態では、施設への入退出を管理するシステムを示すが、本発明の認証方法／管理は、一般のネットワークへのＬＯＧＩＮ時の認証や、銀行端末（ＡＴＭ）等の個人認証等にも応用可能である。

次に、図示のシステムにおいて、個人認証を行う方法を、図２、図３の説明図に基づいて以下に詳説する。図２は、認証子を発生する手段（例えば真性又は擬似乱数を生成する素子、機構又は回路）を被認証側（例えばＩＣカード等の記録媒体）に、図３は、認証子を発生する手段（真性乱数生成素子）を認証側（例えばコントローラ１３，２３，３３）に設ける場合を説明する。

まず、図２に従い、認証子を発生する手段を被認証側に設ける場合を、図２に従い説明する。

初期登録時
（１）登録時に取得した生体情報（デジタルデータ）ＳをＡ及びＢに分割する（Ｓ＝Ａ‖Ｂ）。なお、記号‖はマージを意味し、またデータ長Ａ(length)＝Ｂ(length)とする。
（２）認証子を２個用意し、それぞれをＸｎ、Ｙｎとし、その長さはＸｎ(length)＝Ｙｎ(length)＝Ａ(length)＝Ｂ(length)とする。
（３）初期登録段階で被認証側（カード側）にはＸ１と（Ａ XOR Ｙ１）の二つが記録され、認証機器側には（Ｂ XOR Ｘ１）とＹ１の二つが記録される。つまり被認証側と認証側とにおいて、分割された生体情報を、それぞれ、相手側で登録される認証子で

されている。なお、認証子Ｘ１及びＹ１は真性乱数であることが望ましく、これは例えばＲＰＧ（真性乱数発生素子）で生成される。またＸＯＲは、排他的論理和の他に一般的な暗号化関数も示すものとする。例えば既存の暗号化アルゴリズムＤＥＳ，ＡＥＳ等を使用することが可能である。

認証時
認証時（例えば施設への入室時）において、被認証側で読み取った記録媒体のデータ（Ｘ１と（Ａ XOR Ｙ１））と、被認証側で取得した生体情報Ｓとを認証側に送る。
認証側では、前記認証子を用いて、生体情報を復号化し、復号化された生体情報を確認・認証する。具体的には、以下の手順で行われる。
被認証側から送られた、被認証側で初期登録された分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を、認証側で登録した認証子Ｙ１を用いて復号化し（Ａ XOR Ｙ１ XOR Ｙ１≡Ａ）、これを一旦保存する。
認証側で初期登録された、残りの分割され暗号化された生体情報（Ｂ XOR Ｘ１）を、被認証側から送られた認証子Ｘ１を用いて復号化し（Ｂ XOR Ｘ１ XOR Ｘ１≡Ｂ）、これを一旦保存する。

こうして復号化されたＡとＢとから初期登録時の生体情報Ｓを復元する。このとき、認証機器が複数あってそれぞれに分割された生体情報のある場合は、それぞれの認証機器で復号化された分割された生体情報を集合して初期登録時の生体情報を復元する。こうして得られた生体情報と、認証時に被認証側で取得され認証側に送られた生体情報とを比較する。両者が一致する場合に認証が成立し、その結果（認証の成立）を被認証側に伝える。

認証が成立後、被認証側では、新たに認証子Ｘ２を発生させ、この新たな認証子を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を用いて暗号化し（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１）、これを認証側に送る。なお、記録媒体には暗号化機能を持たせることができる。

認証側では、送られた暗号化された認証子を、前回の認証時に被認証側から送られた、被認証側で初期登録された分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を用いて復号化し（Ｘ２）、認証側では、この復号化された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報Ｂを暗号化し（Ｂ XOR Ｘ２）、これを保存する。一旦保存された（Ａ XOR Ｙ１）とＢは消去し、（Ｂ XOR Ｘ２）とＹ１とを残す（Ｙ１は初期登録時と同じく変更しない）。認証側の更新が完了すると、その旨を被認証側に伝える。
被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子（Ｘ１）を消去し、新しい認証子（Ｘ２）を記録する。初期登録時に登録した（Ａ XOR Ｙ１）は変更しない。

次に、本発明の認証方法について、認証子を発生する手段を認証側（例えばコントローラ１３，２３，３３）に設ける場合を、図３に従い説明する。
初期登録時は図２の場合と同様なので説明は省略する。

認証時
認証の成否を決定するまでは、図２の場合と同様なので、説明を省略する。
認証の成立後、認証側では新たな認証子（Ｘ２）を発生させ、前回の認証時に被認証側から送られた、被認証側で初期登録された分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１）、これを被認証側に送る。
認証側では、新たに発生された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報Ｂを暗号化し（Ｂ XOR Ｘ２）、これを保存する。

被認証側では、送られた暗号化された認証子を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を用いて復号化し、被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子Ｘ１を消去し、復号化された新しい認証子Ｘ２を記録する。初期登録時に登録した（Ａ XOR Ｙ１）は変更しない。
被認証側の更新が完了すると、その旨を認証側に伝える。認証側では、一旦保存された（Ａ XOR Ｙ１）とＢは消去し、（Ｂ XOR Ｘ２）とＹ１とを残す（Ｙ１は初期登録時と同じく変更しない）。

図４、図５は、それぞれ、図２、図３のシーケンスにおいて、更にセキュリティを向上させたものである。図４は図２に対応し、認証子を発生する手段を被認証側に、また、図５は図３に対応し、認証子を発生する手段を認証側に設ける場合を示す。
まず、図４のシーケンスについて、以下に説明する。

初期登録時
（１）登録時に取得した生体情報（デジタルデータ）ＳをＡ及びＢに分割する（Ｓ＝Ａ‖Ｂ）。但し説明を簡略にするためデータ長Ａ(length)＝Ｂ(length)とする。なお、入室時に読み取られた生体情報は、Ｓ’＝Ａ’‖Ｂ’とし、Ｓ＝Ａ‖Ｂと区別する。
（２）認証子を２個用意し、それぞれをＸｎ、Ｙｎとし、その長さはＸｎ(length)＝Ｙｎ(length)＝Ａ(length)＝Ｂ(length)とする。
（３）初期登録段階で被認証側（カード側）にはＸ１と（Ａ XOR Ｙ１）の二つが記録され、認証機器側には（Ｂ XOR Ｘ１）とＹ１の二つが記録される。つまり被認証側と認証側とにおいて、分割された生体情報Ａ，Ｂは、それぞれ、相手側で初期登録される認証子Ｘ１，Ｙ１で

されている。なお、認証子Ｘ１及びＹ１は真性乱数であることが望ましく、これは例えばＲＰＧ（真性乱数発生素子）で生成される。

認証時
認証時（例えば施設への入室時）において、被認証側では生体情報（Ｓ’＝Ａ’‖Ｂ’）を読み取り一旦保存する。
認証側に認証の請求をすると同時に新たな認証子Ｚ１を生成し、これを使用して認証子Ｘ１を暗号化し（Ｘ１ XOR Ｚ１）、認証側に送信する（認証子Ｚ１は送信後即座に消去する）。
認証側では、送られてきたデータ（Ｘ１ XOR Ｚ１）を、認証側に登録されたデータ（Ｂ XOR Ｘ１）を使用して復号化しデータ（Ｚ１ XOR Ｂ）を得る（Ｘ１ XOR Ｚ１ XOR Ｂ XOR Ｘ１≡ Ｚ１ XOR Ｂ）。データ（Ｚ１ XOR Ｂ）を、一旦保存するとともに被認証側に送信する。

被認証側では、送られてきたデータ（Ｚ１ XOR Ｂ）を使用して生体情報Ａ’、Ｂ’をそれぞれ暗号化し（（Ｚ１ XOR Ｂ‖Ｚ１ XOR Ｂ） XOR （Ａ’‖Ｂ’））、その暗号化された生体情報とともに、記録媒体に記録されたデータＸ１と（Ａ XOR Ｙ１）とを認証側に送信する（データ（Ｚ１ XOR Ｂ）は送信後即座に消去する）。なおデータ長length（Ｚ１ XOR Ｂ‖Ｚ１ XOR Ｂ）＝length（Ａ’‖Ｂ’）とする。

認証側では、まず、被認証側から送られたデータ（Ａ XOR Ｙ１）を、認証側で登録した認証子Ｙ１を用いて復号化し（Ａ XOR Ｙ１ XOR Ｙ１≡Ａ）、復号化された生体情報Ａとデータ（Ａ XOR Ｙ１）を一旦保存する。

次いで、送られてきたデータ（Ｂ XOR Ｘ１）を、被認証側から送られた認証子Ｘ１を用いて復号化し（Ｂ XOR Ｘ１ XOR Ｘ１≡Ｂ）、復号化された生体情報Ｂを一旦保存する。
こうして復号化されたＡとＢとから初期登録時の生体情報Ｓを復元する（Ａ‖Ｂ＝Ｓ）。分割された生体情報Ａは消去する。

次に、被認証側から送られたデータ（Ｚ１ XOR Ｂ‖Ｚ１ XOR Ｂ） XOR （Ａ’‖Ｂ’）（即ち、データ（Ｚ１ XOR Ｂ）を使用して生体情報Ａ’、Ｂ’をそれぞれ暗号化したもの）に対し、認証側で登録されたデータ（Ｚ１ XOR Ｂ）を用いて復号化処理をして生体情報Ａ’、Ｂ’を得る（（Ｚ１ XOR Ｂ‖Ｚ１ XOR Ｂ） XOR （Ａ’‖Ｂ’） XOR （Ｚ１ XOR Ｂ‖Ｚ１ XOR Ｂ）≡（Ａ’‖Ｂ’））。

こうして得られた初期登録時の生体情報Ｓ＝Ａ‖Ｂと、認証時に読み取った生体情報Ｓ’＝Ａ’‖Ｂ’とを比較する。両者が一致する場合に認証が成立する。このとき、データ（Ｚ１ XOR Ｂ）を消去し、認証の成立を被認証側に伝える。

認証が成立後、被認証側では、新たな認証子Ｘ２を生成し、この新たな認証子を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を用いて暗号化し（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１）、これを認証側に送る。なお、記録媒体には暗号化機能を持たせることができる。

認証側では、送られたデータ（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１）を、前に生体情報Ａを復号化した際に保存したデータ（Ａ XOR Ｙ１）を用いてＸ２を復号化する（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１ XOR Ａ XOR Ｙ１≡Ｘ２）。認証側では、この復号化された認証子Ｘ２を用いて、前に生体情報Ｂを復号化した際に保存したデータＢを暗号化し（Ｂ XOR Ｘ２）、これを保存する。一旦保存された（Ａ XOR Ｙ１）とＢは消去し、（Ｂ XOR Ｘ２）とＹ１とを残す（Ｙ１は初期登録時と同じく変更しない）。認証側の更新が完了すると、その旨を被認証側に伝える。
被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子（Ｘ１）を消去し、新しい認証子（Ｘ２）を記録する。初期登録時に登録した（Ａ XOR Ｙ１）は変更しない。

次に、図５のシーケンスについて説明する。この実施形態では場合は、認証子を発生する手段が認証側に設けられている。初期登録時は図４の場合と同様なので説明は省略する。

認証時
認証時（例えば施設への入室時）において、被認証側では生体情報（Ｓ’＝Ａ’‖Ｂ’）を読み取り一旦保存し、認証側に認証の請求をする。
認証側では、新たな認証子Ｚ１を生成し、これを使用して認証子Ｙ１を暗号化し（Ｙ１ XOR Ｚ１）、被認証側に送信する（送信後データ（Ｚ１ XOR Ｙ１）は消去するが認証子Ｚ１は一旦保存する）。

被認証側では、送られてきたデータ（Ｚ１ XOR Ｙ１）を、被認証側に登録してあるデータ（Ａ XOR Ｙ１）を使用してデータ（Ｚ１ XOR Ａ）（分割された生体情報Ａを暗号化したもの）を得る。そしてこのデータ（Ｚ１ XOR Ａ）を使用して、認証時に読み取った生体情報Ａ’、Ｂ’をそれぞれ暗号化し（（Ｚ１ XOR Ａ‖Ｚ１ XOR Ａ） XOR （Ａ’‖Ｂ’））、その暗号化された生体情報とともに、記録媒体に記録されたデータＸ１と（Ａ XOR Ｙ１）とを認証側に送信する。なおデータ長length（Ｚ１ XOR Ａ‖Ｚ１ XOR Ａ）＝length（Ａ’‖Ｂ’）とする。

認証側では、まず、被認証側から送られたデータ（Ａ XOR Ｙ１）を、認証側で登録した認証子Ｙ１を用いて復号化し（Ａ XOR Ｙ１ XOR Ｙ１≡Ａ）、復号化された生体情報Ａとデータ（Ａ XOR Ｙ１）を一旦保存する。

次いで、送られてきたデータ（Ｂ XOR Ｘ１）を、被認証側から送られた認証子Ｘ１を用いて復号化し（Ｂ XOR Ｘ１ XOR Ｘ１≡Ｂ）、復号化された生体情報Ｂを一旦保存する。
こうして復号化されたＡとＢとから初期登録時の生体情報Ｓを復元する（Ａ‖Ｂ＝Ｓ）。

次に、前に保存されたＺ１を用いて生体情報Ａを暗号化し（Ｚ１ XOR Ａ）、Ｚ１を消去する。

被認証側から送られたデータ（Ｚ１ XOR Ｂ‖Ｚ１ XOR Ｂ） XOR （Ａ’‖Ｂ’）（即ち、データ（Ｚ１ XOR Ｂ）を使用して生体情報Ａ’、Ｂ’をそれぞれ暗号化したもの）に対し、認証側で生成した上記のデータ（Ｚ１ XOR Ａ）を用いて復号化処理をして生体情報Ａ’、Ｂ’を得る（（Ｚ１ XOR Ａ‖Ｚ１ XOR Ａ） XOR （Ａ’‖Ｂ’） XOR （Ｚ１ XOR Ａ‖Ｚ１ XOR Ａ）≡（Ａ’‖Ｂ’））。

こうして得られた初期登録時の生体情報Ｓ＝Ａ‖Ｂと、認証時に読み取った生体情報Ｓ’＝Ａ’‖Ｂ’とを比較する。両者が一致する場合に認証が成立する。このとき、生体情報Ａ，Ｂを消去する。

認証が成立後、認証側では、新たな認証子Ｘ２を生成し、この新たな認証子Ｘ２を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報（Ａ XOR Ｙ１）を用いて暗号化し（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１）、これを認証側に送る。

被認証側では、送られたデータ（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１）を、初期登録されたデータ（Ａ XOR Ｙ１）を用いてＸ２を復号化する（Ｘ２ XOR Ａ XOR Ｙ１ XOR Ａ XOR Ｙ１≡Ｘ２）。被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子Ｘ１を新しい認証子Ｘ２に更新する。初期登録時に登録した（Ａ XOR Ｙ１）は変更しない。更新の通知を認証側に伝送する。
認証側では、一旦保存された（Ａ XOR Ｙ１）を消去し、（Ｂ XOR Ｘ２）とＹ１とを残す（Ｙ１は初期登録時と同じく変更しない）。

図２乃至図５の実施形態では、生体情報Ｓ＝Ａ‖Ｂとし、真性乱数で生成された認証子をそれぞれＸｎ／Ｙｎ／Ｚｎとすると、データ長Ａ（length）＝Ｂ(length)かつＸｎ(length)＝Ｙｎ(length)＝Ａ(length)＝Ｂ(length)としたが、被認証側が例えばＩＣカードの場合、生体情報（指紋の場合１乃至３ＫＢ程度）に比べ、そのメモリ容量がそれほど大きくない場合がある。この場合、Ｘｎ(length)＝Ｙｎ(length)＝Ａ(length)＝Ｂ(length)とするとＩＣカードには生体情報を充分に保存できない場合がある。こうした場合、表１及び２のように認証子のデータ長（サイズ）を調整することにより問題を解決できる。

表１は、被認証側の記録媒体（例えばＩＣカード）に記憶する認証子のデータ長が記録媒体の記憶容量に依存し（即ち制限される）、認証側機器に記憶する認証子のデータ長が認証側機器の記憶容量に依存しない（即ち制限されない）ようにした場合を示す。○印は被認証側では記憶容量に依存することを示し、認証側では依存しないことを示す。ただしＺＲＧ（Ｘｎ）は認証子Ｘｎをシードとした拡張関数を表し、認証機器の記憶容量に依存しない。

表２は、記録媒体（ＩＣカード）内部のユーザ記憶領域が２Kbitで生体情報（例えば指紋データ）が3KB(24Kbit)の場合のデータ長の調整例を示す。即ち、被認証側では、認証子のデータ長が１Kbitに調整され、認証側では、認証機器の記憶容量に依存しないことを示す。

図６は、施設への入退出に使用する記録媒体（カード）を、端末（ＰＣ）を起動しかつサーバーにログインする際の認証用に兼用する場合の実施形態を示す。ただし、認証子を発生させる手段は、記録媒体（例えばＩＣカード）にはなく、認証側（例えばコントローラ）に設ける場合を示す。

図２の実施形態と異なるのは、管理サーバー１００に、図２の認証側装置とは別系統で、社内サーバー２００を介し端末（例えばＰＣ）２１０が接続されており、端末２１には、更に記録媒体からデータを読みかつ書き込みを行うカードリーダ（内部メモリにデータを記録する機能を含む）２１１と、指紋、手のひら静脈、虹彩、網膜、声紋等の個人の生体情報（生体の特徴データ）を取得するためのリーダ（又はセンサ）２１２とが接続されている。

端末２１０を起動する際の生体認証には、記録媒体に初期登録され、その後の認証によっても更新されない生体情報（分割され暗号化されたもの、（Ａ XOR Ｙ１））を、固定鍵として使用する。

端末が起動し、サーバー（認証機能を有する）２００にログインする場合は、既に説明した認証方法と同じシーケンスに従って認証を行う。ただし、認証子を発生させる手段（真性乱数発生素子）は記録媒体にはないので、社内サーバー２００に設ける（端末に設けることも可能である）。この実施形態の場合、記録媒体に登録されたＸｎ（図示実施形態ではＸ２）が更新されるので、社内サーバー２００と管理用サーバー１００とはリアルタイムで更新を行う必要がある。即ち、社内サーバー２００と管理用サーバー１００との間では、Ｘｎの更新通知をリアルタイムで行う。

図７は、施設への入退出に使用する記録媒体（カード）を、端末（ＰＣ）２１０を起動しかつ社内サーバー２００にログインする際の認証用に兼用する場合の実施形態を示す。ただし、認証子を発生させる手段を記録媒体に設ける。
ばＰＣ）２１０を起動しかつ社内サーバー２００にログインする際には生体認証を用いていない。端末２１０には、記録媒体のリーダ２１１だけを接続し、社内サーバー２００には認証子を発生させる手段を設けていない。また社内サーバー２００は入退出管理用サーバー１００に接続されていない。

記録媒体には、認証子を発生する手段から、端末の起動時の認証のために、３値認証用の２値の認証子のペアＡｎ、Ｂｎを発生させ登録する。同様に、記録媒体には、社内サーバーのログイン時の認証のために、３値認証用の２値の認証子のペアαｎ、βｎを発生させ登録する。

次に、上述した生体認証システムや、３値認証（特開２００７−３３６５０６号参照）を利用した装置・システム（暗号化・復号化を利用したクライアント・サーバー方式のシステムを含む）等における下記の問題点１及び２を、認証後に、暗号化した認証子を被認証側（クライアント）と認証側（サーバー）とで交換することによって解決する手段（方法）について説明する。なお、この手段（方法）は、必ずしも生体情報の認証を前提とはせず、一般的なファイル管理システム、施設の入退室管理システム、又はメッセージ、音声、画像、動画等のデータの配信システム、ＩＰフォン、ＴＶ会議システム等へ適用ができる。

問題点１ データの保存されたＰＣ本体やＵＳＢメモリ等をそのまま外部に持ち出すことは情報漏洩の危険があり避けるべきである。最近は、ＰＣ等の内部のデータを丸ごと暗号化してから持ち出すことが可能なデバイスも見かけるが、いずれにしても、ユーザ自身がＩＤ及びパスワード（Passsword）を記憶しておく必要がある。近年は情報通信産業が発展し、ＩＤ及びパスワード（Passsword）を使用する機会が多くなり、それぞれ異なるＩＤ及びパスワード（Passsword）を設定し個別に記憶するのは困難が伴う。

問題点２ クライアント側で作成したデータをサーバー側にバックアップさせるシステムの場合（特にシンクライアント方式でネットブート型のシステムの場合、ブートされたアプリケーションで作成したデータをサーバー側に転送する必要がある）、伝送路でデータを盗まれる危険性がある。

図８は、上記の問題点を解決するために、認証後に暗号化されたデータを交換するシーケンスを示したものである。図示のシーケンスを実行するシステムは、例えば、指紋認証機能を有するＵＳＢメモリとこれを挿入するＰＣとからなる装置、又はＵＳＢメモリを挿入したＰＣ（クライアント）とサーバーとからなるシステムである。図示において、使用ＰＣはシンクライアントでもファットクライアントでもかまわない。平分（例えば、アプリケーションで作成された生データ）を暗号化するための共通鍵をＢとする（真性乱数Ｋを使用してもよい）。なお、ＰＣがシンクライアントの場合は、ＵＳＢメモリ内にはLinux等のＯＳが入っているものとする。図示の例ではサーバー側に認証子を発生させる手段を設ける。

認証の終了までのステップは、これまでの実施例における認証シーケンス（例えば図４）と同様である。初期登録段階では、ＵＳＢメモリ又はクライアントＰＣには認証子Ｘ１とデータ（Ａ XOR Ｙ１）の二値が登録され、サーバー側には認証子Ｙ１とデータ（Ｂ XOR Ｘ１）又は（Ｋ XOR Ｘ１）の二値が登録される。

認証成立後、共通鍵Ｂ（又は真性乱数Ｋ）をサーバー側からＵＳＢメモリ側（又はＵＳＢメモリの挿入されたＰＣ）に転送する。認証が終了すると、ＵＳＢメモリ側には更新された認証子Ｘ２とデータ（Ａ XOR Ｙ１）とが、またサーバー側には認証子Ｙ１とデータ（Ｂ XOR Ｘ２）又は（Ｋ XOR Ｘ２）とが記憶される。

次にＵＳＢメモリ側からサーバー側に共通鍵を要求し、サーバー側がこれに応えて、データ（Ｂ XOR Ｘ２）又は（Ｋ XOR Ｘ２）をＵＳＢメモリ側に送る。
ＵＳＢメモリ側では、記憶されている認証子Ｘ２を用いてデータ（Ｂ XOR Ｘ２）又は（Ｋ XOR Ｘ２）を復号化して共通鍵Ｂ（又はＫ）を得る（Ｂ XOR Ｘ２ XOR Ｘ２≡Ｂ又はＫ XOR Ｘ２ XOR Ｘ２≡Ｂ）。

なお、クライアントＰＣで作られたファイル（平分）Ｍがあるときは、共通鍵ＢでファイルＭを暗号化し（Ｍ XOR Ｂ又はＭ XOR Ｋ）、これをサーバー側に送信し保存する。同時に、ＵＳＢメモリにも保存することもできる。

図９は、こうして暗号化されたファイルを、再認証後に復号化する場合のシーケンスを示す。ＵＳＢメモリ内部に暗号化されたファイル（Ｍ XOR Ｂ又はＭ XOR Ｋ）が保存されている場合、サーバー側に共通鍵を要求し、サーバー側がこれに応えて、データ（Ｂ XOR Ｘ３）又は（Ｋ XOR Ｘ３）をＵＳＢメモリ側に送る。

ＵＳＢメモリ側では、記憶されている認証子Ｘ３を用いてデータ（Ｂ XOR Ｘ３）又は（Ｋ XOR Ｘ３）を復号化して共通鍵Ｂ（又はＫ）を得る（Ｂ XOR Ｘ３ XOR Ｘ３≡Ｂ又はＫ XOR Ｘ３ XOR Ｘ３≡Ｂ）。

次いで暗号化されたファイル（Ｍ XOR Ｂ又はＭ XOR Ｋ）を共通鍵Ｂ（又はＫ）を使って復号化する（Ｍ XOR Ｂ XOR Ｂ≡Ｍ又はＭ XOR Ｋ XOR Ｋ≡Ｍ）。

なお、ブート型のシステムにおいては、作業を開始する際に、ＯＳとアプリケーションとをネットブートした後、暗号化されたファイル（Ｍ XOR Ｂ又はＭ XOR Ｋ）と暗号化された鍵情報（Ｂ XOR Ｘ３又はＫ XOR Ｘ３）とを、サーバー側から同時にダウンロードし、クライアント側で再び平文に変換する。

図８及び９に示すような、認証後に暗号化したデータを交換する手段(方法)を用いた場合のメリットを以下に示す。

(1) ＵＳＢメモリ内部に保存されたファイルは全て共通鍵で暗号化されており、しかもその共通鍵はＵＳＢメモリ内部には存在しないので、紛失し又は盗まれたとしても、復号化は不可能であり安全である。
(2) ユーザは、自身のＩＤ及びPasswordを入力しなくても指紋認証機能を備えたＵＳＢメモリさえもっていれば本人認証を行うことができる。
(3) サーバー側でも、その内部のデータは全て共通鍵で暗号化されており、またサーバー内部の鍵も暗号化されているので、例えこれらのデータが不正により盗みだされたとしても、復号化は不可能である。
(4) クライアントとサーバーとの間でデータを伝送中に、そのデータを盗用されたとしても、データの共通鍵も暗号化されており、復号化は不可能である。
(5) サーバー側に暗号化されたファイルを保存しない場合（クライアント側で作成したデータをバックアップする必要のないシステムの場合）でも、クライアント側とサーバー側との間で全ての情報を暗号化して送信し、かつ復号化のための共通鍵（暗号鍵）を交換することができるから、セキュリティの高いシステムを提供することができる。例えば、データの配信システム、ＩＰフォン、ＴＶ会議システム等に容易に適用できる（一種のＶＰＮを形成可能である）。

なお、上述のごとく、ＵＳＢメモリを紛失したとしても共通鍵は復号化できず暗号化されたファイルも復号化できないが、暗号化されたファイルを分散技術で分散し、分散された断片のデータを集合することにより復号化する手段（方法）（例えばNTTコミュニケーション社の秘密分散システム）を利用すれば、更にセキュリティが向上する。

本願発明では、図２及び図３に示すように、被認証側で読み取った生の生体情報を認証側に送付し、認証側で、この送られてきた生の生体情報を、結果的に復号化された初期登録生体情報（Ａ‖Ｂ）と比較する手段（方法）（この場合、前述のように既存の暗号化アルゴリズムの使用が可能である）、及び、図４及び５に示すように、認証時に被認証側で読み取った生体情報（Ａ’‖Ｂ’）を真性乱数（一様性を持った乱数）Ｚ１を利用して暗号化鍵（Ｚ１ XOR Ｂ）を生成し、これを用いて生体情報を暗号化し、暗号化された生体情報を認証側に送付し、認証側で、送られてきた暗号化された生体情報を復号化し、これを、結果として復号化された初期登録生体情報（Ａ‖Ｂ）と比較する手段（方法）を開示する。このほか、本願では、認証時に生体情報を生データではなく（Ａ’XOR Ｂ’）と暗号化し、これを認証側に送付し、予め登録されている生体情報を暗号化したデータ（Ａ XOR Ｂ）と比較する手段（方法）も考えられる。

更に、これまで説明してきた実施形態では、システムを被認証側と認証機器側に分け、認証は認証機器で行うものとして説明したが、被認証側で比較を行い認証をすることも可能で、そのような実施形態も、上述の実施形態から容易に変形可能である。本願はそのような実施形態も含む。

本発明に従う認証システムの一実施形態のブロック図である。 本発明に従う認証方法の一実施形態の認証シーケンスを示す説明図である。 本発明に従う認証方法の別の実施形態の認証シーケンスを示す説明図である 本発明に従う認証方法の更に別の実施形態の認証シーケンスを示す説明図である。 本発明に従う認証方法の更に別の実施形態の認証シーケンスを示す説明図である。 本発明に従う認証システムの別の実施形態のブロック図である。 本発明に従う認証システムの更に別の実施形態のブロック図である。 認証後に鍵を交換するシーケンスを示す説明図である。 認証後に鍵を交換する別のシーケンスを示す説明図である。

Claims (24)

1. 個人の生体情報を用いて本人確認を行う認証方法であって、
   初期登録時に、被認証側の記録媒体に、認証子と、分割され暗号化された生体情報とを登録し、認証側に、認証子と、残りの分割された生体情報を暗号化して登録し、
   認証時において、被認証側で読み取った記録媒体のデータと、被認証側で取得した生体情報とを認証側に送り、
   認証側で、前記認証子を用いて、生体情報を復号化し、
   認証側で、復号化された生体情報を確認・認証し、
   被制御側又は認証側で、認証が成立するごとに、新しい認証子を発生させることを特徴とする認証方法。
2. 請求項１に記載の認証方法において、初期登録時に、被認証側と認証側とでは、異なる認証子を登録し、被認証側と認証側とで登録される、分割された生体情報は、それぞれ、相手側で登録される認証子を用いて暗号化され、登録されることを特徴とする認証方法。
3. 請求項１又は２に記載の認証方法において、認証側で、初期登録された生体情報を復号化するときは、被認証側から送られた、被認証側で初期登録された分割され暗号化された生体情報を、認証側で登録した認証子を用いて復号化し、認証側で初期登録された、残りの分割され暗号化された生体情報を、被認証側から送られた認証子を用いて復号化することを特徴とする認証方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の認証方法において、認証側で、復号化された生体情報を確認・認証するときは、
   認証時に被認証側で取得され認証側に送られた生体情報を、
   認証側で復号化された分割された生体情報と、認証側で復号化された分割された残りの生体情報（認証機器が複数ある場合はそれぞれの認証機器で復号化されたたものを含む）とから復元した生体情報と比較し、
   両者が一致する場合に認証が成立することを特徴とする認証方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の認証方法において、認証が成立するごとに、被認証側で認証子を新たに発生させる場合は、
   更に、認証が成立後、被認証側では、初期登録された、分割され暗号化された生体情報を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し、これを認証側に送り、
   認証側では、送られた暗号化された認証子を、前回の認証時に被認証側から送られた、分割され暗号化された生体情報を用いて復号化し、
   認証側では、この復号化された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報を暗号化し、これを保存し、
   被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子を消去し、新しい認証子を記録することを特徴とする認証方法。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の認証方法において、認証が成立するごとに、認証側で認証子を新たに発生させる場合は、
   更に、認証が成立後、認証側では、前回の認証時に被認証側から送られた、分割され暗号化された生体情報を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し、これを被認証側に送り、
   認証側では、新たに発生された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報を暗号化し、これを保存し、
   被認証側では、送られた暗号化された認証子を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報を用いて復号化し、
   被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子を消去し、復号化された新しい認証子記録することを特徴とする認証方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の認証方法において、前記認証子は真性乱数であることを特徴とする認証方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の認証方法において、前記記録媒体はＩＣカードであることを特徴とする認証方法
9. 個人の生体情報を用いて本人確認を行う認証システムであって、
   被認証側装置と少なくとも一つの認証側装置とを有し、
   被認証側装置は、少なくとも、記録媒体からデータを読みかつ書き込みを行う手段と、生体情報を取得するための手段と、生体情報を暗号化する手段とを有し、
   認証側装置は、少なくとも、生体情報を復号化する手段と、復号化された生体情報を確認・認証する手段とを有し、
   前記被認証側装置は、認証子と分割され暗号化された生体情報とを予め登録する記録媒体を有し、認証側装置には、認証子と残りの分割され暗号化された生体情報とを予め登録する記憶部を有し、
   前記被認証側装置又は認証側装置は、更に、認証子を発生する手段を有し、認証子は、生体情報が確認・認証されるごとに更新されることを特徴とする認証システム。
10. 請求項９に記載の認証システムにおいて、前記認証子は真性乱数であることを特徴とする認証システム。
11. 請求項９又は１０に記載の認証システムにおいて、前記記録媒体はＩＣカードであることを特徴とする認証システム。
12. 請求項９乃至１１のいずれかに記載の、個人の生体情報を用いて本人確認を行う認証システムにおいて、更に、前記記録媒体を兼用する別の認証システムを含むことを特徴とする認証システム。
13. 請求項１２に記載の認証システムにおいて、前記記録媒体を兼用する別の認証システムは、ネットワークの端末の起動、及び／又はサーバーへのログインする際の認証を行うシステムであることを特徴とする認証システム。
14. 個人の生体情報を用いて本人確認を行う認証方法であって、
    初期登録時に、被認証側の記録媒体に、認証子と、分割され暗号化された生体情報とを登録し、認証側に、認証子と、残りの分割された生体情報を暗号化して登録し、
    認証時において、
    被認証側又は認証側で認証子を生成し、その生成した認証子を用いて暗号化したデータを相手側と交換することにより暗号化鍵を作成し、
    被認証側で取得した生体情報を前記暗号化鍵を用いて暗号化し、その暗号化した生体情報と、被認証側で読み取った記録媒体のデータとを認証側に送り、
    認証側で、前記登録した認証子及び暗号化鍵を用いて、登録された生体情報及び被認証側で取得された生体情報を復号化し、
    認証側で、復号化されたこれらの生体情報を確認・認証し、
    被制御側又は認証側で、認証が成立するごとに、認証子を更新し登録することを特徴とする認証方法。
15. 請求項１４に記載の認証方法において、前記暗号化鍵は、生成した認証子を用いてその認証子を生成した側に登録されている前記認証子を暗号化し、その暗号化したデータを相手側と交換することによって作成することを特徴とする認証方法。
16. 請求項１４又は１５に記載の認証方法において、初期登録時に、被認証側と認証側とでは、異なる認証子を登録し、被認証側と認証側とで登録される、分割された生体情報は、それぞれ、相手側で登録される認証子を用いて暗号化され、登録されることを特徴とする認証方法。
17. 請求項１４乃至１６のいずれかに記載の認証方法において、認証側で、初期登録された生体情報を復号化するときは、被認証側から送られた、被認証側で初期登録された分割され暗号化された生体情報を、認証側で登録した認証子を用いて復号化し、認証側で初期登録された、残りの分割され暗号化された生体情報を、被認証側から送られた認証子を用いて復号化することを特徴とする認証方法。
18. 請求項１４乃至１７のいずれかに記載の認証方法において、認証側で、被認証側で取得された生体情報を復号化するときは、被認証側から送られた、暗号化された生体情報を、認証側で保存してあった前記暗号化鍵を用いて復号化することを特徴とする認証方法。
19. 請求項１４乃至１８のいずれかに記載の認証方法において、認証が成立するごとに、被認証側で認証子を新たに発生させる場合は、
    更に、認証が成立後、被認証側では、初期登録された、分割され暗号化された生体情報を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し、これを認証側に送り、
    認証側では、送られた暗号化された認証子を、前回の認証時に被認証側から送られた、分割され暗号化された生体情報を用いて復号化し、
    認証側では、この復号化された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報を暗号化し、これを保存し、
    被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子を消去し、新しい認証子を記録することを特徴とする認証方法。
20. 請求項１４乃至１９のいずれかに記載の認証方法において、認証が成立するごとに、認証側で認証子を新たに発生させる場合は、
    更に、認証が成立後、認証側では、前回の認証時に被認証側から送られた、分割され暗号化された生体情報を用いて、新たに発生された認証子を暗号化し、これを被認証側に送り、
    認証側では、新たに発生された認証子を用いて、前回の認証時に復号化された、分割された残りの生体情報を暗号化し、これを保存し、
    被認証側では、送られた暗号化された認証子を、初期登録された、分割され暗号化された生体情報を用いて復号化し、
    被認証側では、前回の認証の際に用いた認証子を消去し、復号化された新しい認証子記録することを特徴とする認証方法。
21. 請求項１４乃至２０のいずれかに記載の認証方法において、前記認証子は真性乱数であることを特徴とする認証方法。
22. 請求項１４乃至２１のいずれかに記載の認証方法において、前記記録媒体はＩＣカードであることを特徴とする認証方法
23. 請求項１乃至８及び１４乃至２２のいずれかに記載の認証方法において、分割する生体情報のデータ長及び／又は認証子のデータ長は、被認証側の記録媒体の記憶容量に依存して変更可能であることを特徴とする認証方法。
24. 請求項９乃至１３のいずれかに記載の認証システムにおいて、分割する生体情報のデータ長及び／又は認証子のデータ長は、被認証側の記録媒体の記憶容量に依存して変更可能であることを特徴とする認証システム。

Images