JP2016006945A - Digital signature two-dimensional code generation device, and digital signature two-dimensional code authentication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル署名型２次元コードを用いて、デジタル署名型２次元コードに関する偽造・改ざんの検知と個人認証ができるデジタル署名型２次元コード生成装置、デジタル署名型２次元コード認証装置、デジタル署名型２次元コード生成方法、デジタル署名型２次元コード認証方法、及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a digital signature type two-dimensional code generation device, a digital signature type two-dimensional code authentication device, a digital signature type two-dimensional code, a digital signature type two-dimensional code generation device capable of detecting forgery / falsification of the digital signature type two-dimensional code and personal authentication. The present invention relates to a signature type two-dimensional code generation method, a digital signature type two-dimensional code authentication method, and a program.
光学読み取りが可能な２次元コードの一種であるＱＲコード（登録商標、以下同じ）は、所定の情報を容易に取得するための手段として様々な分野で利用されている。例えば、搭乗情報の入ったＱＲコードを航空券に記載して利用することや、或いは企業のウェブサイトのＵＲＬ情報をＱＲコードに組み込みスマートフォン等の端末機器で読み取ることで当該ウェブサイトの情報を取得することなど、ＱＲコードの利用が拡大している（例えば、特許文献１参照）。 A QR code (registered trademark, the same applies hereinafter), which is a kind of two-dimensional code that can be optically read, is used in various fields as a means for easily obtaining predetermined information. For example, information on the website can be obtained by using a QR code containing boarding information in an airline ticket, or by reading URL information of a company website into a QR code and reading it with a terminal device such as a smartphone. The use of QR codes is expanding (see, for example, Patent Document 1).
また、改ざん検出用の情報をＱＲコードに埋め込むことにより、ＱＲコードに関する不正を検知する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。 Further, a technique for detecting fraud related to a QR code by embedding alteration detection information in the QR code is known (for example, see Patent Document 2).
ＩＣカードを用いた個人認証も広く普及しており、ＩＣカード所有者が正当な本人（使用権限を有する者）であるか否か判別する技術として、当該ＩＣカードを持っていることによる所持確認や暗証番号等を記憶していることによる記憶確認の他に、最近では、指紋等の生体情報確認も実用化されている（例えば、特許文献３参照）。 Personal authentication using IC cards is also widespread, and possession confirmation by having the IC card as a technology to determine whether the IC card owner is a legitimate person (person with authority to use) Recently, biometric information confirmation such as fingerprints has been put into practical use in addition to memory confirmation by storing a personal identification number or a personal identification number (for example, see Patent Document 3).
しかしながら、２次元コードを読み取ることで取得したＵＲＬ情報が改ざんされている場合、所望のウェブサイトと異なるウェブサイトに接続されてしまうという問題がある。このような改ざん問題はＵＲＬに限らず、改ざんや偽造された２次元コードの情報を読み取った場合、その不正を確実に検知する方法がないと不正な情報の読み込みに起因する被害が発生する。 However, when the URL information acquired by reading the two-dimensional code has been tampered with, there is a problem that it is connected to a website different from the desired website. Such a falsification problem is not limited to a URL, and when information on a two-dimensional code that has been falsified or forged is read, damage due to reading of the illegal information occurs unless there is a method for reliably detecting the fraud.
また、特許文献２に記載の２次元コード認証装置は、数学的に安全性が保証された認証アルゴリズムに基づいているものではないため、改ざんされ得る可能性があるという問題がある。加えて、かかる２次元コード認証装置は、２次元コード利用者を認証する機能を有していないため、ユーザ認証を必要とする取引やアクセスには適さないという問題もある。 In addition, the two-dimensional code authentication device described in Patent Document 2 is not based on an authentication algorithm that is mathematically guaranteed in safety, and thus has a problem that it may be tampered with. In addition, since such a two-dimensional code authentication device does not have a function of authenticating a two-dimensional code user, there is a problem that it is not suitable for transactions and access that require user authentication.
更に、ＩＣカードにおいても、サイドチャネル攻撃などの攻撃手法により、ＩＣカードに格納されている個人情報等を盗み読みし、悪意ある第三者が正当な所有者に「なりすます」ことによる被害が発生するという問題がある。 Furthermore, even with smart cards, attacks such as side channel attacks can be used to steal personal information, etc. stored on smart cards, and damage can be caused by a malicious third party “spoofing” a legitimate owner. There is a problem.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、デジタル署名型２次元コード生成装置、デジタル署名型２次元コード認証装置、デジタル署名型２次元コード生成方法、デジタル署名型２次元コード認証方法、及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a digital signature type two-dimensional code generation device, a digital signature type two-dimensional code authentication device, a digital signature type two-dimensional code generation method, and a digital signature type two-dimensional code. It is an object to provide a code authentication method and program.
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るデジタル署名型２次元コード生成装置は、
所定の情報をシンボルの分布パターンによって表現する情報領域と、誤りを訂正するための訂正情報をシンボルの分布パターンによって表現する訂正領域と、を合併したコード語領域を備えるデジタル署名型２次元コードを生成するためのデジタル署名型２次元コード生成装置であって、
２次元コードを読み取り、該２次元コードのコード語領域よりシンボル群を取得する手段と、
認証するための秘密鍵と、前記２次元コードのシンボル群から算出したハッシュ値と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、デジタル署名に相当する署名値を算出する手段と、
前記コード語領域において所定位置のシンボルと前記署名値のシンボル表現との排他的論理和を算出し、前記所定位置のシンボルを前記排他的論理和に置換することにより、前記署名値を前記所定位置に埋め込んだ前記デジタル署名型２次元コードを生成する手段と、
を備えることを特徴とする
In order to achieve the above object, a digital signature type two-dimensional code generation device according to a first aspect of the present invention includes:
A digital signature type two-dimensional code comprising a code word region obtained by merging an information region expressing predetermined information with a symbol distribution pattern and a correction region expressing correction information for correcting an error with a symbol distribution pattern A digital signature type two-dimensional code generation device for generating,
Means for reading a two-dimensional code and obtaining a symbol group from a code word region of the two-dimensional code;
Means for calculating a signature value corresponding to a digital signature according to a digital signature algorithm using an elliptic curve together with a secret key for authentication and a hash value calculated from the symbol group of the two-dimensional code;
An exclusive OR of a symbol at a predetermined position and a symbol representation of the signature value is calculated in the code word region, and the signature value is replaced with the exclusive OR by replacing the symbol at the predetermined position with the exclusive OR. Means for generating the digital signature type two-dimensional code embedded in
Characterized by comprising
前記デジタル署名型２次元コード生成装置において、
前記署名値は、前記２次元コードのシンボル群から算出したハッシュ値、有限体上の楕円曲線のベースポイント、前記ベースポイントの位数、所定の乱数、公開鍵、及び秘密鍵と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って求められる、
ことを特徴とする。
In the digital signature type two-dimensional code generation device,
The signature value includes an elliptic curve together with a hash value calculated from the symbol group of the two-dimensional code, an elliptic curve base point on a finite field, the order of the base point, a predetermined random number, a public key, and a secret key. Calculated according to the digital signature algorithm used,
It is characterized by that.
前記デジタル署名型２次元コード生成装置において、
前記秘密鍵は、デジタル署名型２次元コードの認証にあっては、乱数アルゴリズムによって生成された乱数を用い、また、デジタル署名型２次元コード利用者の本人確認にあっては、当該個人を特定できる固有識別子と紐づいた数字列を用いる、
ことを特徴とする。
In the digital signature type two-dimensional code generation device,
The private key uses a random number generated by a random number algorithm when authenticating a digital signature type two-dimensional code, and identifies the individual when verifying the identity of a digital signature type two-dimensional code user. Use a numeric string linked to a unique identifier that can be
It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るデジタル署名型２次元コード認証装置は、
前記デジタル署名型２次元コードを読み込んで取得した受信語の誤り訂正処理を遂行することによって、復号語を取得する手段と、
前記受信語のシンボル表現と前記復号語のシンボル表現との排他的論理和を算出することによって、前記デジタル署名型２次元コードの前記所定位置に埋め込まれた前記署名値を取得する手段と、
前記署名値の取得値を用い、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って算出した第１判別値と前記署名値の一つの取得値とが合致するか否か判別することにより、デジタル署名型２次元コードに関する偽造・改ざんを検知する手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a digital signature type two-dimensional code authentication device according to a second aspect of the present invention comprises:
Means for obtaining a decoded word by performing an error correction process on the received word obtained by reading the digital signature type two-dimensional code;
Means for obtaining the signature value embedded in the predetermined position of the digital signature type two-dimensional code by calculating an exclusive OR of the symbol representation of the received word and the symbol representation of the decoded word;
By using the acquired value of the signature value and determining whether or not the first determination value calculated according to the digital signature algorithm using an elliptic curve matches one acquired value of the signature value, the digital signature type two-dimensional A means of detecting forgery and tampering with the code;
It is characterized by providing.
前記デジタル署名型２次元コード認証装置において、
前記第１判別値は、前記署名値の取得値、前記復号語を用いて復元した２次元コードのシンボル群より算出したハッシュ値、公開鍵、楕円曲線のベースポイント、及び前記ベースポイントの位数と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って求められる、
ことを特徴とする。
In the digital signature type two-dimensional code authentication device,
The first discriminant value includes an acquired value of the signature value, a hash value calculated from a symbol group of a two-dimensional code restored using the decryption word, a public key, an elliptic curve base point, and an order of the base point Along with a digital signature algorithm using an elliptic curve,
It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るデジタル署名型２次元コード認証装置は、第２の観点に係るデジタル署名型２次元コード認証装置において、更に、
デジタル署名型２次元コード利用者の本人確認を行うもので、本人を特定する固有識別子を用い、前記固有識別子と紐づいた秘密鍵と前記ベースポイントとの積から算出した第２判別値と、前記署名値の取得値と、が合致するか否か判別することにより、当該本人であることを認証する手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a digital signature type two-dimensional code authentication device according to a third aspect of the present invention is the digital signature type two-dimensional code authentication device according to the second aspect,
A second identification value calculated from a product of a secret key associated with the unique identifier and a base point, using a unique identifier that identifies the user, Means for authenticating the identity by determining whether or not the obtained value of the signature value matches;
It is characterized by providing.
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る２次元コード生成方法は、
所定の情報をシンボルの分布パターンによって表現する情報領域と、誤りを訂正するための訂正情報をシンボルの分布パターンによって表現する訂正領域とをデ備えるデジタル署名型２次元コード生成方法であって、
２次元コードを読み取り、前記２次元コードからシンボル群を取得するステップと
認証するための秘密鍵と前記２次元コードのシンボル群より算出したハッシュ値と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、デジタル署名に相当する署名値を算出するステップと、
前記署名値のシンボル表現と前記コード語領域の所定位置にあるシンボルとの排他的論理和を算出し、前記所定位置のシンボルを前記排他的論理和に置換することにより、前記署名値を埋め込んだ前記デジタル署名型２次元コードを生成するステップと、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a two-dimensional code generation method according to a fourth aspect of the present invention includes:
A digital signature type two-dimensional code generation method comprising: an information region expressing predetermined information by a symbol distribution pattern; and a correction region expressing correction information for correcting an error by a symbol distribution pattern,
In accordance with a digital signature algorithm using an elliptic curve, together with a step of reading a two-dimensional code, obtaining a symbol group from the two-dimensional code, a secret key for authentication, and a hash value calculated from the symbol group of the two-dimensional code Calculating a signature value corresponding to the signature;
The signature value is embedded by calculating an exclusive OR of the symbol representation of the signature value and a symbol at a predetermined position in the code word region, and replacing the symbol at the predetermined position with the exclusive OR. Generating the digital signature type two-dimensional code;
It is characterized by providing.
上記目的を達成するため、本発明の第５の観点に係るプログラムは、
所定の情報をシンボルの分布パターンによって表現する情報領域と、誤りを訂正するための訂正情報をシンボルの分布パターンによって表現する訂正領域とを備える２次元コード生成装置のコンピュータに、
２次元コードを読み取り、前記２次元コードからシンボル群を取得する手順と、
認証するための秘密鍵と前記２次元コードのシンボル群より算出したハッシュ値と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、デジタル署名に相当する署名値を算出する手順と、
楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、認証するための秘密鍵と取得した前記シンボルとからデジタル署名に相当する署名値を算出する手順と、
前記署名値のシンボル表現と前記コード語領域の所定位置にあるシンボルとの排他的論理和を算出し、前記所定位置のシンボルを前記排他的論理和に置換することにより、前記署名値を埋め込んだ前記デジタル署名型２次元コードを生成する手順と、
を実行させる。
In order to achieve the above object, a program according to the fifth aspect of the present invention provides:
A computer of a two-dimensional code generation device comprising: an information area that expresses predetermined information by a symbol distribution pattern; and a correction area that expresses correction information for correcting an error by a symbol distribution pattern;
A procedure for reading a two-dimensional code and obtaining a symbol group from the two-dimensional code;
A procedure for calculating a signature value corresponding to a digital signature according to a digital signature algorithm using an elliptic curve together with a hash value calculated from a secret key for authentication and a symbol group of the two-dimensional code,
In accordance with a digital signature algorithm using an elliptic curve, a procedure for calculating a signature value corresponding to a digital signature from a secret key for authentication and the acquired symbol;
The signature value is embedded by calculating an exclusive OR of the symbol representation of the signature value and a symbol at a predetermined position in the code word region, and replacing the symbol at the predetermined position with the exclusive OR. Generating the digital signature type two-dimensional code;
Is executed.
本発明によれば、デジタル署名型２次元コードに関する偽造・改ざんの検知にあたって、サーバなどの外部装置を用いる必要がなく、従って、スマートフォンなどの端末機器単独でかかるコードに関する不正を調べることができるため、手軽で安価に検知を行うことが可能になる。 According to the present invention, it is not necessary to use an external device such as a server in detecting forgery / falsification related to a digital signature type two-dimensional code, and therefore it is possible to investigate fraud related to such code by a terminal device such as a smartphone alone. It is possible to perform detection easily and inexpensively.
また、例えば、ｅコマースでは、スマートフォンを使い、ディスプレイ上に表示されたＱＲコードより関連するウェブサイトのＵＲＬ情報を取得することが多い。しかし、ＵＲＬ情報が改ざんされている場合、本来とは異なるウェブサイトに誘導される危険性があるが、本発明によれば、デジタル署名型２次元コードを使用することで、そのコードの不正を検知することができるため、未然にそのような危険性を防ぐことができる。 In e-commerce, for example, a smartphone is often used to acquire URL information of a related website from a QR code displayed on a display. However, if the URL information has been tampered with, there is a risk of being directed to a website different from the original, but according to the present invention, the digital signature type two-dimensional code can be used to prevent the code from being illegal. Since it can be detected, such danger can be prevented.
本発明によれば、個人情報はデジタル署名型２次元コードに直接格納されていないため、個人情報の漏えいの危険性が少なく、従って、安全に個人認証ができるデジタル署名型２次元コード生成装置とデジタル署名型２次元コード認証装置とを提供することができる。 According to the present invention, since personal information is not directly stored in a digital signature type two-dimensional code, there is little risk of leakage of personal information, and therefore a digital signature type two-dimensional code generation device capable of safely performing personal authentication is provided. A digital signature type two-dimensional code authentication device can be provided.
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。２次元コードとしてＱＲコード（登録商標、以下同様）を例示して図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、２次元コードは、データマトリックス、アズテックコード、マキシコード、などといった他の２次元コードであってもよい。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described below. The QR code (registered trademark, the same applies hereinafter) is exemplified as the two-dimensional code, and will be described in detail with reference to the drawings. Other two-dimensional codes such as maxi code and the like may be used.
図１は、本実施形態における埋め込み対象の２次元コードの構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a two-dimensional code to be embedded in the present embodiment.
２次元コード１００は、図１に示すように、白いセルと黒いセルの配列パターンによって情報を表現しており、３つの位置検出パターン１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、コード語領域１０６、タイミングセル１０８、形式情報１０９、及び型番情報１１０などを備えている。図１には一部のセルと一部のシンボル（シンボルは８個のセルより構成される単位）しか描かれていないが、実際はコード語領域１０６及び型番情報１１０の部分にもシンボル及びセルが分布している。 As shown in FIG. 1, the two-dimensional code 100 represents information by an arrangement pattern of white cells and black cells, and includes three position detection patterns 104A, 104B, 104C, a code word region 106, a timing cell 108, and a format. Information 109, model number information 110, and the like are provided. Although only some cells and some symbols (symbol is a unit composed of 8 cells) are shown in FIG. Distributed.
タイミングセル１０８は、位置検出パターン１０４Ａ，１０４Ｂ、及び１０４Ｃ間に、直線状に並べられたセルの基準パターンとして配置されている。このタイミングセル１０８は、各データセル位置の指標として用いられる。 The timing cell 108 is arranged as a reference pattern of cells arranged in a straight line between the position detection patterns 104A, 104B, and 104C. This timing cell 108 is used as an index of each data cell position.
形式情報１０９は、位置検出パターン１０４Ａの近傍に配置されており、コード語領域１０６内に記録されるコード語のフォーマットについて、予め規定されたマスクパターン情報と誤り訂正レベル情報を示すものであり、また、型番情報１１０は、バージョンが７型以上の２次元コードに配置されているもので、予め規定されたバージョン情報を示すものである。２次元コードには、バージョンとして１〜４０型の規格があり、各バージョンとも４つの誤り訂正レベルＬ，Ｍ，Ｑ、Ｈ（ＬからＨへと順に誤り訂正能力は高くなる）が用意されている。 The format information 109 is arranged in the vicinity of the position detection pattern 104A, and indicates mask pattern information and error correction level information defined in advance for the format of the code word recorded in the code word area 106. The model number information 110 is arranged in a two-dimensional code having a version of 7 or more, and indicates version information defined in advance. The two-dimensional code has 1 to 40 type standards as versions, and each version has four error correction levels L, M, Q, and H (the error correction capability increases in order from L to H). Yes.
バージョンの型は、シンボルの総数に対応して決まる。なお、１シンボルには２５６通りのセルパターンが存在するため、１シンボルには０〜２５５の整数値（以下、シンボル値という）を対応させることができる。また、誤り訂正レベル（Ｌ，Ｍ，Ｑ，Ｈ）は、全シンボルのうち読み取れないシンボルを許容する割合の高さ、すなわち許容欠損率の高さに対応している。それぞれのレベルの許容欠損率は、誤り訂正レベルＬが約７％、誤り訂正レベルＭが約１５％、誤り訂正レベルＱが約２５％、誤り訂正レベルＨが約３０％である。本実施の形態では、バージョン７（シンボルの総数は１９６個ある）で誤り訂正レベルＨの２次元コードを用いており、このバージョンと誤り訂正レベルをもつ２次元コードを「７−Ｈの２次元コード」で表す。なお、本発明は、７−Ｈの２次元コードに限定されるものではなく、他のバージョン及び他の誤り訂正レベルをもつ２次元コードであってもよい。 The version type is determined by the total number of symbols. Since there are 256 cell patterns for one symbol, an integer value of 0 to 255 (hereinafter referred to as a symbol value) can be associated with one symbol. Further, the error correction level (L, M, Q, H) corresponds to a high ratio of allowing unreadable symbols among all symbols, that is, a high allowable defect rate. The allowable defect rate of each level is about 7% for error correction level, about 15% for error correction level M, about 25% for error correction level Q, and about 30% for error correction level H. In this embodiment, a two-dimensional code of error correction level H is used in version 7 (the total number of symbols is 196), and a two-dimensional code having this version and error correction level is “two-dimensional of 7-H”. “Code”. The present invention is not limited to the 7-H two-dimensional code, and may be a two-dimensional code having other versions and other error correction levels.
コード語領域１０６は、情報データを表すシンボル群と誤り訂正の機能をもつシンボル群から構成され、７−Ｈの２次元コードの場合、コード語領域１０６の全シンボル群は、５つのブロックＢ１〜Ｂ５に分けられている。各ブロックは、データ部分のシンボル列（以下、データコードという）と、データコードをＲＳ（リード・ソロモン）符号化することにより得られる誤り訂正部分のシンボル列（以下、ＲＳコードという）から構成され、データコードとＲＳコードを連接してコード語を形成する。従って、コード語領域１０６には５個のコード語が存在する。そのうち、４個のブロックＢ１〜Ｂ４は、各ブロックともデータコードが１３個のシンボルとＲＳコードが２６個のシンボルの計３９個のシンボル（コード語のシンボル長は３９）で構成されており、残りの１つのブロックＢ５は、データコードが１４個のシンボルとＲＳコードが２６個のシンボルの計４０個のシンボル（コード語のシンボル長は４０）で構成されている。 The code word area 106 is composed of a symbol group representing information data and a symbol group having an error correction function. In the case of a 7-H two-dimensional code, the entire code word area 106 includes five blocks B1 to B1. It is divided into B5. Each block is composed of a symbol sequence of a data portion (hereinafter referred to as a data code) and an error correction portion symbol sequence (hereinafter referred to as an RS code) obtained by RS (Reed-Solomon) encoding of the data code. The data code and the RS code are concatenated to form a code word. Accordingly, there are five code words in the code word area 106. Among them, each of the four blocks B1 to B4 is composed of a total of 39 symbols (symbol length of the code word is 39) of 13 symbols for the data code and 26 symbols for the RS code. The remaining one block B5 is composed of a total of 40 symbols (symbol length of the code word is 40) of 14 symbols for the data code and 26 symbols for the RS code.
図２は、本実施形態におけるデジタル署名型２次元コード生成装置１０の構成例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the digital signature type two-dimensional code generation device 10 according to the present embodiment.
本実施形態では、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムとして、広く利用されている楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（以下、ＥＣＤＳＡという）による署名を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のデジタル署名アルゴリズムであってもよい。例えば、楕円ElGamal署名アルゴリズムや楕円Schnorr署名アルゴリズムなども本発明に適用可能である。 In the present embodiment, a signature by a widely used elliptic curve digital signature algorithm (hereinafter referred to as ECDSA) is illustrated as a digital signature algorithm using an elliptic curve, but the present invention is not limited to this. There may be other digital signature algorithms. For example, an elliptic ElGamal signature algorithm and an elliptic Schnorr signature algorithm are also applicable to the present invention.
デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、２次元コード１００に署名値を埋め込んで、デジタル署名型２次元コードを生成するもので、２次元コードデコード部１、署名値算出部２、及びデジタル署名型２次元コード生成部３、を備えている。これら各部は、専用のハードウェア装置で構成してもよいし、或いはソフトウェアプログラムに基づく１または複数のプロセッサの機能として実現してもよい。 The digital signature type two-dimensional code generation device 10 embeds a signature value in the two-dimensional code 100 to generate a digital signature type two-dimensional code. The two-dimensional code decoding unit 1, the signature value calculation unit 2, and the digital signature A type two-dimensional code generation unit 3 is provided. Each of these units may be configured by a dedicated hardware device, or may be realized as a function of one or a plurality of processors based on a software program.
デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びハードディスクなどから構成される汎用コンピュータによって実現される。 The digital signature type two-dimensional code generation apparatus 10 is realized by, for example, a general-purpose computer including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a hard disk.
２次元コードデコード部１は、２次元コード１００を撮像して読み取るもので、２次元コード１００を取り込むＣＣＤ（Charge Couple Device）などの受光素子を含んで構成されている。２次元コードデコード部１は、読み取った２次元コードの形式情報を復号して型番を決定し、マスク処理の解除を遂行する。次に、コード配置規則に従って２次元コード１００のコード語領域１０６のシンボル群をブロックごとに取り込み、全部で１９６個のシンボルからなるシンボル群を取得する。 The two-dimensional code decoding unit 1 captures and reads the two-dimensional code 100, and includes a light receiving element such as a CCD (Charge Couple Device) that takes in the two-dimensional code 100. The two-dimensional code decoding unit 1 decodes the format information of the read two-dimensional code, determines the model number, and cancels the mask process. Next, the symbol group of the code word area 106 of the two-dimensional code 100 is fetched for each block according to the code arrangement rule, and a symbol group consisting of a total of 196 symbols is acquired.
署名値算出部２は、１６０ビット長の素数で決められる有限体ＧＦ及び有限体ＧＦ上の楕円曲線Ｅ（例えば、ｙ＾２＝ｘ＾３＋ａｘ＋ｂ）をもとに、ベースポイントＧとその１６０ビット長の位数ｎを定め、乱数ｄ（０＜ｄ＜ｎ）を生成して、公開鍵Ｑ＝ｄＧ（Ｍｏｄ ｎ）を算出ことによって、ＥＣＤＳＡの実行環境を定める。この場合、公開鍵Ｑは１６０ビット長の２組の整数値を成分にもつ。本発明は上記ビット長に限定されるものではなく、必要とされるセキュリティ強度に応じて決めてよい。 The signature value calculation unit 2 uses a base point G and its 160 bits based on a finite field GF determined by a 160-bit prime and an elliptic curve E on the finite field GF (for example, y ^ 2 = x ^ 3 + ax + b). An execution environment of ECDSA is determined by determining a long order n, generating a random number d (0 <d <n), and calculating a public key Q = dG (Mod n). In this case, the public key Q has two sets of integer values having a length of 160 bits as components. The present invention is not limited to the above bit length, and may be determined according to the required security strength.
署名値算出部２は、まず、２次元コードデコード部１で取得した前記１９６個のシンボルを所定の順に連接して１つのシンボル列を生成する。次に、ハッシュ関数ＳＨＡ−２５６を用いて、連接した前記シンボル列に対するハッシュ値ｈを算出する。本発明はこのハッシュ関数に限定されるものではなく、ＳＨＡ−２２４など他のハッシュ関数でもよい。 The signature value calculation unit 2 first concatenates the 196 symbols acquired by the two-dimensional code decoding unit 1 in a predetermined order to generate one symbol string. Next, using the hash function SHA-256, a hash value h for the connected symbol string is calculated. The present invention is not limited to this hash function, and other hash functions such as SHA-224 may be used.
署名値算出部２は、ＥＣＤＳＡの前記実行環境、前記ハッシュ値ｈ、及び秘密鍵ｋと共に、ＥＣＤＳＡに従って以下の（数１）にある手順で１６０ビット長の署名値ｃとｕを算出する。前記秘密鍵ｋは、認証する対象がデジタル署名型２次元コード自身にあっては、乱数アルゴリズムによって生成された乱数を用い、また、本人確認にあっては、当該本人を特定できる固有識別子と所定の関係で紐づいた数字列（該固有識別子と該数字列は１：１に対応）を用いる。前記固有識別子は、当該本人の暗証番号やパスワードの他、指紋、掌紋、虹彩、顔、静脈、音声、耳型、ＤＮＡ情報などの当該本人の生体データでもよい。
（数１）
The signature value calculation unit 2 calculates 160-bit signature values c and u in accordance with ECDSA according to the following procedure (Equation 1), together with the ECDSA execution environment, the hash value h, and the secret key k. The secret key k uses a random number generated by a random number algorithm when the object to be authenticated is a digital signature type two-dimensional code itself. A numeric string associated with the relationship (the unique identifier and the numeric string correspond to 1: 1) is used. The unique identifier may be a biometric data of the user such as a fingerprint, a palm print, an iris, a face, a vein, a voice, an ear shape, and DNA information in addition to the personal identification number and password.
(Equation 1)
デジタル署名型２次元コード生成部３は、まず、図３に示すように、コード語領域１０６のブロック群において、１つのブロックに８個所、全ブロックで計４０個所の位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）を予め任意に定め、前記位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）に対応するシンボルのシンボル値ａｉ（ｉ＝１〜４０）を連接して１つのシンボル列Ｄ１：ａ１ａ２・・・ａ４０を生成する。次に、算出した１６０ビット長の前記署名値ｃ及びｕの各々のシンボル表現、ｃ：ｂ１ｂ２・・・ｂ２０及びｕ：ｂ２１ｂ２２・・・ｂ４０（ｂｉ（ｉ＝１〜４０）は前記位置Ｐｉにおけるシンボル値）を連接して、シンボル列Ｄ２：ｂ１ｂ２・・・ｂ４０を生成する。そして、シンボル列Ｄ１とシンボル列Ｄ２との排他的論理和（ａｉ＾ｂｉ）（ｉ＝１〜４０）を算出し、前記所定位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）のシンボル値ａｉ（ｉ＝１〜４０）を前記排他的論理和（ａｉ＾ｂｉ）（ｉ＝１〜４０）に置換することによって２次元コードに前記署名値ｃ及びｕを埋め込む。続いて、コード語領域１０６のマスク処理を遂行してデジタル署名型２次元コード２００を生成する。このようにして生成したデジタル署名型２次元コード２００は、プリンタで印刷したり、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に表示するなどして出力する。 First, as shown in FIG. 3, the digital signature type two-dimensional code generation unit 3 in the block group of the code word region 106 has eight positions Pi (i = 1 to 1) in one block and a total of 40 positions. 40) is arbitrarily determined in advance, and symbol values ai (i = 1 to 40) of symbols corresponding to the positions Pi (i = 1 to 40) are concatenated to generate one symbol string D1: a1a2. To do. Next, symbol expressions of the calculated signature values c and u each having a 160-bit length, c: b1b2... B20 and u: b21b22... B40 (bi (i = 1 to 40) are at the position Pi. Symbol values) are concatenated to generate a symbol string D2: b1b2... B40. Then, an exclusive OR (ai ^ bi) (i = 1 to 40) of the symbol sequence D1 and the symbol sequence D2 is calculated, and the symbol value ai (i = 1) at the predetermined position Pi (i = 1 to 40). ˜40) is replaced with the exclusive OR (ai ^ bi) (i = 1 to 40) to embed the signature values c and u in the two-dimensional code. Subsequently, a digital signature type two-dimensional code 200 is generated by performing mask processing of the code word area 106. The digital signature type two-dimensional code 200 generated in this way is printed out by a printer or displayed on an LCD (Liquid Crystal Display).
図４は、本実施形態におけるデジタル署名型２次元コード認証装置２０を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 in the present embodiment.
デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、デジタル署名型２次元コード２００に埋め込まれた署名値に基づいて、デジタル署名型２次元コード２００に関して偽造・改ざんがあるか否か判別するもので、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，及びハードディスクドライブなどから構成される汎用コンピュータによって実現される。 The digital signature type two-dimensional code authentication device 20 determines whether the digital signature type two-dimensional code 200 is forged or falsified based on a signature value embedded in the digital signature type two-dimensional code 200. , A ROM, a RAM, a hard disk drive, and the like.
デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、図４に示すように、デジタル署名型２次元コードデコード部４、署名値取得部５、及びデジタル署名型２次元コード認証部６、を備えている。これら各部は、専用のハードウェア装置で構成してもよいし、或いはソフトウェアプログラムに基づく１または複数のプロセッサの機能として実現してもよい。 As shown in FIG. 4, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 includes a digital signature type two-dimensional code decoding unit 4, a signature value acquisition unit 5, and a digital signature type two-dimensional code authentication unit 6. Each of these units may be configured by a dedicated hardware device, or may be realized as a function of one or a plurality of processors based on a software program.
デジタル署名型２次元コードデコード部４は、デジタル署名型２次元コード２００を撮像して読み取るもので、デジタル署名型２次元コード２００を取り込むＣＣＤなどの受光素子を含んで構成されている。 The digital signature type two-dimensional code decoding unit 4 captures and reads the digital signature type two-dimensional code 200, and includes a light receiving element such as a CCD that captures the digital signature type two-dimensional code 200.
デジタル署名型２次元コードデコード部４は、読み取ったデジタル署名型２次元コード２００の形式情報を復号して型番を決定し、マスク処理の解除を遂行する。次に、コード配置規則に従って、前記デジタル署名型２次元コード２００のコード語領域１０６のシンボル群をブロックごとに読み込み、誤りを含み得るコード語（以下、受信語という）を取得する。
次に、リード・ソロモン符号の復号アルゴリズム（例えば、ユークリッド復号法）を用いて、各受信語（５個ある）の誤り訂正処理を遂行し、復号語を取得する。
The digital signature type two-dimensional code decoding unit 4 decodes the format information of the read digital signature type two-dimensional code 200, determines the model number, and cancels the mask process. Next, according to the code arrangement rule, the symbol group in the code word area 106 of the digital signature type two-dimensional code 200 is read for each block, and a code word (hereinafter referred to as a received word) that may contain an error is acquired.
Next, using a Reed-Solomon code decoding algorithm (for example, Euclidean decoding method), error correction processing is performed on each received word (there are five) to obtain a decoded word.
署名値取得部５は、前記署名値算出部２におけるハッシュ値の算出と同様にして、５個の前記復号語のシンボル表現を所定の順に連接してシンボル列（１９６個のシンボルからなる）を生成し、前記シンボル列に対するハッシュ値ｈ’を取得する。続いて、図５に示すように、５個の前記受信語において、前記所定位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）のシンボルに対応するシンボル値を連接したシンボル列Ａ：ｃ１ｃ２・・・ｃ４０と、５個の前記復号語において、前記所定位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）のシンボルに対応するシンボル値を連接したシンボル列Ｂ：ｄ１ｄ２・・・ｄ４０と、の排他的論理和を算出する。前記排他的論理和（ｃｉ＾ｄｉ）（ｉ＝１〜４０）より、埋め込まれた前記署名値の取得値のシンボル表現、ｃ’：（ｃ１＾ｄ１）（ｃ２＾ｄ２）・・・（ｃ２０＾ｄ２０）とｕ’：（ｃ２１＾ｄ２１）（ｃ２２＾ｄ２２）・・・（ｃ４０＾ｄ４０）とを取得する。 Similar to the calculation of the hash value in the signature value calculation unit 2, the signature value acquisition unit 5 concatenates symbol representations of the five decoded words in a predetermined order to generate a symbol string (consisting of 196 symbols). Generate a hash value h ′ for the symbol string. Subsequently, as shown in FIG. 5, in five received words, a symbol string A: c1c2... C40 in which symbol values corresponding to the symbols at the predetermined position Pi (i = 1 to 40) are concatenated, In the five decoded words, an exclusive OR is calculated with the symbol string B: d1d2... D40 concatenated with the symbol values corresponding to the symbols at the predetermined position Pi (i = 1 to 40). From the exclusive OR (ci ^ di) (i = 1 to 40), the symbol representation of the acquired value of the embedded signature value, c ′ :( c1 ^ d1) (c2 ^ d2) (c20) ^ D20) and u ':( c21 ^ d21) (c22 ^ d22) (c40 ^ d40) are acquired.
デジタル署名型２次元コード認証部６は、ＥＣＤＳＡとデジタル署名型２次元コードに埋め込まれた署名値の取得値を利用して、デジタル署名型２次元コードに関する偽造・改ざんの有無を調べ、デジタル署名型２次元コードの正当性を判別する。 The digital signature type two-dimensional code authenticating unit 6 uses the ECDSA and a signature value obtained by embedding the digital signature type two-dimensional code to check whether the digital signature type two-dimensional code is forged or falsified. The validity of the type 2D code is determined.
デジタル署名型２次元コード認証部６は、署名値の前記取得値ｃ’とｕ’、前記ハッシュ値ｈ’、及びＥＣＤＳＡの前記実行環境である有限体上の楕円曲線のベースポイントＧ、前記ベースポイントの位数ｎ、所定の乱数ｄ（０＜ｄ＜ｎ）、公開鍵Ｑ（＝ｄＧ）を用いて、ＥＣＤＳＡに従って以下の（数２）にあるように第１判別値ｃｐを算出し、
（数２）
前記第１判別値ｃｐと前記取得値ｃ’が合致すれば、デジタル署名型２次元コード２００に偽造・改ざんはないと判別して、認証結果を“ＯＫ”とし、また、前記第１判別値ｃｐと前記取得値ｃ’が合致しなければ、デジタル署名型２次元コード２００に偽造・改ざんがあるとして、認証結果を“ＮＧ”とする。
The digital signature type two-dimensional code authenticating unit 6 includes the obtained values c ′ and u ′ of the signature value, the hash value h ′, and the base point G of the elliptic curve on the finite field that is the execution environment of ECDSA, the base The first discriminant value cp is calculated according to ECDSA using the order n of points, a predetermined random number d (0 <d <n), and the public key Q (= dG) as shown in (Equation 2) below,
(Equation 2)
If the first discriminant value cp matches the acquired value c ′, it is discriminated that the digital signature type two-dimensional code 200 is not forged or falsified, the authentication result is “OK”, and the first discriminant value is obtained. If cp does not match the acquired value c ′, the digital signature type two-dimensional code 200 is assumed to be counterfeited / tampered, and the authentication result is “NG”.
次に、上記構成を備えるデジタル署名型２次元コード生成装置１０及びデジタル署名型２次元コード認証装置２０の動作について、図面を参照しつつ説明する。 Next, operations of the digital signature type two-dimensional code generation device 10 and the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 having the above-described configuration will be described with reference to the drawings.
図６は、デジタル署名型２次元コード生成装置が実行するデジタル署名型２次元コード生成処理を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a digital signature type two-dimensional code generation process executed by the digital signature type two-dimensional code generation device.
デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、２次元コードデコード部１が埋め込み対象の２次元コードを読み込んだことに応答して、図６に示すデジタル署名型２次元コード生成処理を開始する。デジタル署名型２次元コード生成処理において、２次元コードデコード部１は、マスク解除処理が遂行された２次元コードのコード語領域１０６において５個のブロックより合計１９６個のシンボルを読み込む（ステップＳ１）。 The digital signature type two-dimensional code generation device 10 starts the digital signature type two-dimensional code generation process shown in FIG. 6 in response to the two-dimensional code decoding unit 1 reading the two-dimensional code to be embedded. In the digital signature type two-dimensional code generation processing, the two-dimensional code decoding unit 1 reads a total of 196 symbols from five blocks in the code word area 106 of the two-dimensional code subjected to the mask release processing (step S1). .
次に、デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、署名値算出部２で、ハッシュ関数ＳＨＡ−２５６を用いて、前記１９６個のシンボルより生成したシンボル列に対するハッシュ値ｈを算出する。そして、ＥＣＤＳＡの前記実行環境のもとに、ハッシュ値ｈ、及び秘密鍵ｋと共に、ＥＣＤＳＡに従って前記（数１）にあるように、１６０ビット長の署名値ｃとｕを算出する（ステップＳ２）。 Next, in the digital signature type two-dimensional code generation device 10, the signature value calculation unit 2 calculates the hash value h for the symbol string generated from the 196 symbols, using the hash function SHA-256. Then, under the ECDSA execution environment, together with the hash value h and the secret key k, signature values c and u having a 160-bit length are calculated according to ECDSA as shown in (Equation 1) (step S2). .
続いて、デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、デジタル署名型２次元コード生成部３で、コード語領域の各ブロックにおいて、８個のシンボル位置を予め任意に定めることによって、全ブロックで合計４０個所のシンボル位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）を指定する（ステップＳ３）。 Subsequently, the digital signature type two-dimensional code generation device 10 is configured so that the digital signature type two-dimensional code generation unit 3 totals all the blocks by arbitrarily determining eight symbol positions in each block of the code word area. Forty symbol positions Pi (i = 1 to 40) are designated (step S3).
そして、デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、デジタル署名型２次元コード生成部３で、前記署名値ｃとｕのシンボル表現を所定の順に連接したシンボル列（４０シンボル長）と、前記コード語領域１０６のブロック群から選定した前記シンボル位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）のシンボルを所定の順に連接したシンボル列と、の排他的論理和を算出し、４０シンボル長の排他的論理和を取得する（ステップＳ４）。 Then, the digital signature type two-dimensional code generation device 10 uses the digital signature type two-dimensional code generation unit 3 to connect a symbol string (40 symbols long) in which the symbol values of the signature values c and u are concatenated in a predetermined order, and the code An exclusive OR is calculated with a symbol string obtained by concatenating the symbols at the symbol positions Pi (i = 1 to 40) selected from the block group of the word area 106 in a predetermined order, and an exclusive OR of 40 symbols is calculated. Obtain (step S4).
続いて、デジタル署名型２次元コード生成装置１０は、デジタル署名型２次元コード生成部３で、前記コード語領域１０６において前記シンボル位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）にある４０個のシンボルを前記排他的論理和に置換し、そして、コード語領域のマスク処理を遂行することによって、デジタル署名型２次元コードを生成する（ステップＳ５）。 Subsequently, in the digital signature type two-dimensional code generation device 10, the digital signature type two-dimensional code generation unit 3 converts the 40 symbols at the symbol positions Pi (i = 1 to 40) in the code word area 106 into the symbols. A digital signature type two-dimensional code is generated by replacing the exclusive OR and performing mask processing of the code word area (step S5).
図７は、本実施形態におけるデジタル署名型２次元コード認証装置２０が実行するデジタル署名型２次元コードの認証処理を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a digital signature type two-dimensional code authentication process executed by the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 according to this embodiment.
デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、デジタル署名型２次元コード生成装置１０が生成したデジタル署名型２次元コード２００を画像データとして読み込んだことに応答して、図７に示すデジタル署名型２次元コードの認証処理を開始する。デジタル署名型２次元コード認証処理において、デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、デジタル署名型２次元コードデコード部４で、取込んだデジタル署名型２次元コード２００のコード語領域１０６のブロックをコード配置規則に従ってデコードすることにより、コード語領域１０６にある１９６個のシンボルを取得する（ステップＳ６）。 In response to reading the digital signature type two-dimensional code 200 generated by the digital signature type two-dimensional code generation device 10 as image data, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 receives the digital signature type 2 shown in FIG. Start the authentication process of the dimension code. In the digital signature type two-dimensional code authentication process, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 uses the digital signature type two-dimensional code decoding unit 4 to block the block of the code word area 106 of the captured digital signature type two-dimensional code 200. By decoding according to the code arrangement rule, 196 symbols in the code word area 106 are acquired (step S6).
そして、デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、デジタル署名型２次元コードデコード部４で、前記デジタル署名型２次元コード２００のマスク解除処理を遂行する。続いて、デジタル署名型２次元コード２００のコード語領域１０６から５個の受信語を取得する。次に、リード・ソロモン符号の復号アルゴリズム（例えば、ユークリッド復号法）を用いて、各受信語の誤り訂正処理を遂行し、復号語を取得する（ステップＳ７）。 Then, the digital signature type two-dimensional code authenticating device 20 performs a mask release process of the digital signature type two-dimensional code 200 in the digital signature type two-dimensional code decoding unit 4. Subsequently, five received words are acquired from the code word area 106 of the digital signature type two-dimensional code 200. Next, using a Reed-Solomon decoding algorithm (for example, Euclidean decoding), error correction processing is performed on each received word to obtain a decoded word (step S7).
続いて、デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、署名値取得部５で、５個の前記受信語において、前記所定位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）に対応するシンボル値を連接したシンボル列Ａ：ｃ１ｃ２・・・ｃ４０と、５個の前記復号語において、前記所定位置Ｐｉ（ｉ＝１〜４０）に対応するシンボル値を連接したシンボル列Ｂ：ｄ１ｄ２・・・ｄ４０と、の排他的論理和（ｃｉ＾ｄｉ）（ｉ＝１〜４０）を算出する。前記排他的論理和（ｃｉ＾ｄｉ）（ｉ＝１〜４０）のなかに零と異なるものがあるか否かを調べる。もし、前記排他的論理和（ｃｉ＾ｄｉ）（ｉ＝１〜４０）のなかに、零と異なるものがあれば（誤りあり）、次のステップＳ９へ進む。また、もし、前記排他的論理和（ｃｉ＾ｄｉ）（ｉ＝１〜４０）がすべて零であれば（誤りなし）、認証結果を“ＮＧ”としてステップＳ１１へ進む（ステップＳ８）。 Subsequently, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 uses the signature value acquisition unit 5 to connect symbol values corresponding to the predetermined positions Pi (i = 1 to 40) in the five received words. A: exclusive of c1c2... C40 and symbol sequence B: d1d2... D40 concatenating symbol values corresponding to the predetermined positions Pi (i = 1 to 40) in the five decoded words A logical sum (ci ^ di) (i = 1 to 40) is calculated. It is checked whether any of the exclusive OR (ci ^ di) (i = 1 to 40) is different from zero. If any of the exclusive OR (ci ^ di) (i = 1 to 40) is different from zero (there is an error), the process proceeds to the next step S9. If the exclusive OR (ci ^ di) (i = 1 to 40) is all zero (no error), the authentication result is “NG” and the process proceeds to step S11 (step S8).
そして、デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、署名値取得部５で、前記排他的論理和（ｃｉ＾ｄｉ）（ｉ＝１〜４０）より、署名値ｃ’とｕ’のシンボル表現ｃ’：（ｃ１＾ｄ１）（ｃ２＾ｄ２）・・・（ｃ２０＾ｄ２０）とｕ’：（ｃ２１＾ｄ２１）（ｃ２２＾ｄ２２）・・・（ｃ４０＾ｄ４０）とを取得する。続いて、ステップＳ７で取得した５個の復号語のシンボル表現を所定の順に連接し、連接した前記シンボル列に対するハッシュ値ｈ’を算出する（ステップ９）。 Then, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 uses the signature value acquisition unit 5 to obtain the symbol values c ′ and u ′ of the signature values c ′ and u ′ from the exclusive OR (ci ^ di) (i = 1 to 40). ': (C1 ^ d1) (c2 ^ d2) (c20 ^ d20) and u': (c21 ^ d21) (c22 ^ d22) (c40 ^ d40) are acquired. Subsequently, the symbol representations of the five decoded words acquired in step S7 are concatenated in a predetermined order, and a hash value h 'for the concatenated symbol sequence is calculated (step 9).
次に、デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、デジタル署名型２次元コード認証部６で、取得した署名値の前記取得値ｃ’とｕ’、前記ハッシュ値ｈ’、及びＥＣＤＳＡの前記実行環境である有限体上の楕円曲線のベースポイントＧ、前記ベースポイントの位数ｎ、前記所定の乱数ｄ、公開鍵Ｑ（＝ｄＧ）と共に、ＥＣＤＳＡに従って、前記（数２）にあるように第１判別値ｃｐを算出する（ステップＳ１０）。 Next, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 uses the digital signature type two-dimensional code authentication unit 6 to execute the execution of the acquired values c ′ and u ′ of the acquired signature value, the hash value h ′, and ECDSA. Along with the base point G of the elliptic curve on the finite field that is the environment, the order n of the base point, the predetermined random number d, and the public key Q (= dG), according to ECDSA, One discrimination value cp is calculated (step S10).
そして、デジタル署名型２次元コード認証装置２０は、デジタル署名型２次元コード認証部６で、前記第１判別値ｃｐと前記取得値ｃ’が合致すれば、認証結果を“ＯＫ”とし、前記第１判別値ｃｐと前記取得値ｃ’が合致しなければ、認証結果を“ＮＧ”とする（ステップＳ１１）。 Then, the digital signature type two-dimensional code authentication device 20 sets the authentication result to “OK” if the digital signature type two-dimensional code authentication unit 6 matches the first discriminant value cp and the acquired value c ′. If the first discriminant value cp and the acquired value c ′ do not match, the authentication result is set to “NG” (step S11).
（第２実施形態）
以下に示す本発明の第２実施形態は、デジタル署名型２次元コードを用いた個人認証に関するもので、図１、図２、図８、及び図９を参照して説明する。本実施形態においても２次元コードとして図１のＱＲコードを例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、２次元コードは、データマトリックス、アズテックコード、マキシコード、などといった他の２次元コードであってもよい。また、デジタル署名型２次元コード認証装置２０の構成部と同一のデジタル署名型２次元コード認証装置３０の構成部には、デジタル署名型２次元コード認証装置２０と同一符号を付し、その説明を省略すると共に、第２実施形態におけるフローチャートにおいても、第１実施形態と同様の動作については同一符号を付し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention described below relates to personal authentication using a digital signature type two-dimensional code, and will be described with reference to FIGS. 1, 2, 8, and 9. In the present embodiment, the QR code of FIG. 1 is illustrated and described as a two-dimensional code, but the present invention is not limited to this, and the two-dimensional code includes a data matrix, an aztec code, a maxi code, and the like. Other two-dimensional codes may be used. Further, the same components as those of the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 are denoted by the same reference numerals as those of the digital signature type two-dimensional code authentication device 20, and the description thereof is omitted. In the flowchart in the second embodiment, the same operations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図２は、本実施形態におけるデジタル署名型２次元コード生成装置１０の構成例を示すブロック図である。これは、第１実施形態におけるブロック図と同様であるが、署名値算出部２における秘密鍵が第１実施形態とは異なる。すなわち、第１実施形態における秘密鍵は、乱数アルゴリズムによって生成された乱数を用い、第２実施形態における秘密鍵は、個人を特定する固有識別子に紐づく数字列を用いる。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the digital signature type two-dimensional code generation device 10 according to the present embodiment. This is the same as the block diagram in the first embodiment, but the secret key in the signature value calculation unit 2 is different from that in the first embodiment. That is, the secret key in the first embodiment uses a random number generated by a random number algorithm, and the secret key in the second embodiment uses a numeric string associated with a unique identifier that identifies an individual.
図８は、本実施形態におけるデジタル署名型２次元コード認証装置３０の構成例を示すブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 according to the present embodiment.
デジタル署名型２次元コード認証装置３０における認証処理は、入力された固有識別子に基づいて、本人確認を行うもので、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，及びハードディスクドライブなどから構成される汎用コンピュータによって実現される。 The authentication process in the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 is to verify the identity based on the input unique identifier, and is realized by a general-purpose computer including a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk drive, and the like. .
デジタル署名型２次元コード認証装置３０における認証処理は、デジタル署名型２次元コードに偽造・改ざんが検知されない場合に遂行され、本人を特定する固有識別子と、デジタル署名型２次元コード２００から取得した署名値と、に基づいて個人認証を行うもので、デジタル署名型２次元コード読取部４、署名値取得部５、デジタル署名型２次元コード認証部６、固有識別子入力部７、及び個人認証部８、を備えている。これらの各部は、専用のハードウェア装置で構成してもよいし、或いはソフトウェアプログラムに基づく１または複数のプロセッサの機能として実現してもよい。 The authentication process in the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 is performed when forgery / falsification is not detected in the digital signature type two-dimensional code, and is acquired from the unique identifier for identifying the person and the digital signature type two-dimensional code 200. A personal signature type two-dimensional code reading unit 4, a signature value acquisition unit 5, a digital signature type two-dimensional code authentication unit 6, a unique identifier input unit 7, and a personal authentication unit. 8 is provided. Each of these units may be configured by a dedicated hardware device, or may be realized as a function of one or more processors based on a software program.
固有識別子入力部７は、本人を特定するための固有識別子ｓを取り込む。該固有識別子は、デジタル署名型２次元コード生成装置１０の署名値算出部２において、デジタル署名型２次元コードの生成に用いた固有識別子と同様のものであり、以下に示すように、両者が合致する場合にのみ本人確認ができる。 The unique identifier input unit 7 takes in a unique identifier s for identifying the person. The unique identifier is the same as the unique identifier used to generate the digital signature type two-dimensional code in the signature value calculation unit 2 of the digital signature type two-dimensional code generation device 10. You can only verify your identity if they match.
個人認証部８は、固有識別子、ＥＣＤＳＡの前記実行環境である楕円曲線のベースポイントＧ及び前記ベースポイントの位数ｎと共に、前記固有識別子と所定の関係で紐づいた秘密鍵ｋ’を用い、楕円曲線上において、ｋ’とＧとの積ｋ’Ｇ（ｍｏｄｎ）のｘ成分である第２判別値ｃｑを算出する。 The personal authentication unit 8 uses a secret key k ′ associated with the unique identifier in a predetermined relationship together with the unique identifier, the base point G of the elliptic curve that is the execution environment of ECDSA, and the order n of the base point, On the elliptic curve, a second discriminant value cq, which is an x component of the product k′G (modn) of k ′ and G, is calculated.
個人認証部８は、前記第２判別値ｃｑと署名値の前記取得値ｃ’とが合致するか否か判別し、両者が合致していれば、当該本人と判別して認証結果を“ＯＫ”とし、両者が合致していなければ当該本人でないと判別して認証結果を“ＮＧ”とする。 The personal authentication unit 8 determines whether or not the second determination value cq matches the acquired value c ′ of the signature value. If both match, the personal authentication unit 8 determines that the user is authentic and the authentication result is “OK”. If the two do not match, it is determined that the user is not the person, and the authentication result is “NG”.
次に、デジタル署名型２次元コード認証装置３０の動作について、図面を参照しつつ説明する。 Next, the operation of the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 will be described with reference to the drawings.
図９は、前記デジタル署名型２次元コード認証装置３０が実行する認証処理を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing an authentication process executed by the digital signature type two-dimensional code authentication device 30.
デジタル署名型２次元コード認証装置３０は、ステップＳ１〜ステップＳ１０までの処理を遂行し、デジタル署名型２次元コード認証部６において、デジタル署名型２次元コードに偽造・改ざんがないと判別されたときに応答して個人認証処理を開始する（ステップＳ１１）。 The digital signature type two-dimensional code authentication device 30 performs the processing from step S1 to step S10, and the digital signature type two-dimensional code authentication unit 6 determines that the digital signature type two-dimensional code is not forged or falsified. In response, the personal authentication process is started (step S11).
そして、デジタル署名型２次元コード認証装置３０は、固有識別子入力部７で、本人を特定する固有識別子を入力する。入力された固有識別子は、所定の変換則に従って秘密鍵ｋ’に変換する（ステップＳ１２）。 Then, the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 inputs a unique identifier for identifying the person at the unique identifier input unit 7. The input unique identifier is converted into a secret key k 'according to a predetermined conversion rule (step S12).
続いて、デジタル署名型２次元コード認証装置３０は、個人認証部８で、前記秘密鍵ｋ’、ＥＣＤＳＡの前記実行環境である楕円曲線の前記ベースポイントＧ及び前記ベースポイントの位数ｎを用い、楕円曲線上において積ｋ’Ｇ（ｍｏｄｎ）のｘ成分である第２判別値ｃｑを算出する（ステップＳ１３）。 Subsequently, in the digital signature type two-dimensional code authentication device 30, the personal authentication unit 8 uses the secret key k ′, the base point G of the elliptic curve that is the execution environment of ECDSA, and the order n of the base point. Then, the second discriminant value cq, which is the x component of the product k′G (modn) on the elliptic curve, is calculated (step S13).
次に、デジタル署名型２次元コード認証装置３０は、個人認証部８で、前記第２判別値ｃｑと署名値の前記取得値ｃ’とが合致するか否か判別し、両者が合致すれば、当該本人として、認証結果を“ＯＫ”とする。また、両者が合致しなければ、当該本人でないとして、認証結果を“ＮＧ”とする（ステップ１４）。 Next, in the digital signature type two-dimensional code authentication device 30, the personal authentication unit 8 determines whether or not the second determination value cq matches the acquired value c ′ of the signature value, and if both match, As the person concerned, the authentication result is “OK”. If the two do not match, it is determined that the person is not the authentication person, and the authentication result is “NG” (step 14).
そして、デジタル署名型２次元コード認証装置３０は、個人認証部８で、ステップＳ１４から得られた認証結果を出力する（ステップ１５）。
符号の説明
Then, the digital signature type two-dimensional code authentication device 30 outputs the authentication result obtained from step S14 at the personal authentication unit 8 (step 15).
Explanation of symbols
１・・・・２次元コードデコード部
２・・・・署名値算出部
３・・・・デジタル署名型２次元コード生成部
４・・・・デジタル署名型２次元コードデコード部
５・・・・署名値取得部
６・・・・デジタル署名型２次元コード認証部
７・・・・固有識別子入力部
８・・・・個人認証部
１０・・・・デジタル署名型２次元コード生成装置（第１実施形態及び第２実施形態）
２０・・・・デジタル署名型２次元コード認証装置（第１実施形態）
３０・・・・デジタル署名型２次元コード認証装置（第２実施形態）
１００・・・２次元コード
２００・・・デジタル署名型２次元コード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 .... Two-dimensional code decoding part 2 .... Signature value calculation part 3 .... Digital signature type two-dimensional code generation part 4 .... Digital signature type two-dimensional code decoding part 5 .... Signature value acquisition unit 6... Digital signature type two-dimensional code authentication unit 7... Unique identifier input unit 8... Personal authentication unit 10. Embodiment and Second Embodiment)
20... Digital signature type two-dimensional code authentication device (first embodiment)
30... Digital signature type two-dimensional code authentication device (second embodiment)
100 ... 2D code 200 ... Digital signature type 2D code
Claims (8)
２次元コードを読み取り、該２次元コードのコード語領域よりシンボルを取得する手段と、
認証するための秘密鍵と、前記２次元コードのハッシュ値と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、デジタル署名に相当する署名値を算出する手段と、
前記コード語領域において所定位置のシンボルと前記署名値のシンボル表現との排他的論理和を算出し、前記所定位置のシンボルを前記排他的論理和に置換することにより、前記署名値を前記所定位置に埋め込んだ前記デジタル署名型２次元コードを生成する手段と、
を備えることを特徴とするデジタル署名型２次元コード生成装置。 A digital signature type two-dimensional code comprising a code word region obtained by merging an information region expressing predetermined information with a symbol distribution pattern and a correction region expressing correction information for correcting an error with a symbol distribution pattern A digital signature type two-dimensional code generation device for generating,
Means for reading a two-dimensional code and obtaining a symbol from a code word area of the two-dimensional code;
Means for calculating a signature value corresponding to a digital signature according to a digital signature algorithm using an elliptic curve together with a secret key for authentication and a hash value of the two-dimensional code;
An exclusive OR of a symbol at a predetermined position and a symbol representation of the signature value is calculated in the code word region, and the signature value is replaced with the exclusive OR by replacing the symbol at the predetermined position with the exclusive OR. Means for generating the digital signature type two-dimensional code embedded in
A digital signature type two-dimensional code generation device comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載のデジタル署名型２次元コード生成装置。 The signature value includes an elliptic curve together with a hash value calculated from the symbol group of the two-dimensional code, an elliptic curve base point on a finite field, the order of the base point, a predetermined random number, a public key, and a secret key. Calculated according to the digital signature algorithm used,
The digital signature type two-dimensional code generation device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデジタル署名型２次元コード生成装置。 As the secret key, a random number generated by a random number algorithm is used for authentication of the digital signature type two-dimensional code itself, and for the identity verification of the user of the digital signature type two-dimensional code, the person concerned is used. Use a numeric string linked to a unique identifier that can identify
The digital signature type two-dimensional code generation device according to claim 1 or 2, wherein the digital signature type two-dimensional code generation device according to claim 1 or 2 is provided.
前記デジタル署名型２次元コードを読み込んで取得した受信語の誤り訂正処理を遂行することによって、復号語を取得する手段と、
前記受信語のシンボル表現と前記復号語のシンボル表現との排他的論理和を算出することによって、前記デジタル署名型２次元コードの前記所定位置に埋め込まれた前記署名値を取得する手段と、
前記署名値の取得値を用い、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って算出した第１判別値と、前記署名値の一つの取得値と、が合致するか否か判別することにより、デジタル署名型２次元コードに関する偽造・改ざんを検知する手段と、
を備えることを特徴とするデジタル署名型２次元コード認証装置。 A digital signature type two-dimensional code authentication device for authenticating a digital signature type two-dimensional code generated by the digital signature type two-dimensional code generation device according to claim 1,
Means for obtaining a decoded word by performing an error correction process on the received word obtained by reading the digital signature type two-dimensional code;
Means for obtaining the signature value embedded in the predetermined position of the digital signature type two-dimensional code by calculating an exclusive OR of the symbol representation of the received word and the symbol representation of the decoded word;
By using the acquired value of the signature value and determining whether or not the first determination value calculated according to the digital signature algorithm using an elliptic curve matches one acquired value of the signature value, the digital signature type Means for detecting counterfeiting / falsification of 2D codes;
A digital signature type two-dimensional code authentication apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項４に記載のデジタル署名型２次元コード認証装置。 The first discriminant value includes an acquired value of the signature value, a hash value calculated from a symbol group of a two-dimensional code restored using the decryption word, a public key, an elliptic curve base point, and an order of the base point Along with a digital signature algorithm using an elliptic curve,
5. The digital signature type two-dimensional code authentication apparatus according to claim 4, wherein
本人を特定する固有識別子と紐づいた秘密鍵と前記ベースポイントとの積から算出した第２判別値と、前記署名値の取得値と、が合致するか否か判別することにより、当該本人であることを認証する手段、
を備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のデジタル署名型２次元コード認証装置。 The digital signature type two-dimensional code authentication device according to claim 4, further comprising:
By discriminating whether or not the second discriminant value calculated from the product of the secret key associated with the unique identifier that identifies the principal and the base point matches the acquired value of the signature value, A means of authenticating,
The digital signature type two-dimensional code authentication device according to claim 4, wherein the digital signature type two-dimensional code authentication device is provided.
２次元コードを読み取り、前記２次元コードからシンボル群を取得するステップと、
認証するための秘密鍵と前記２次元コードのハッシュ値と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、デジタル署名に相当する署名値を算出するステップと、
前記署名値のシンボル表現と前記コード語領域の所定位置にあるシンボルとの排他的論理和を算出し、前記所定位置のシンボルを前記排他的論理和に置換することにより、前記署名値を埋め込んだ前記デジタル署名型２次元コードを生成するステップと、
を備えることを特徴とするデジタル署名型２次元コード生成方法。 A two-dimensional code generation method comprising: an information region expressing predetermined information by a symbol distribution pattern; and a correction region expressing correction information for correcting an error by a symbol distribution pattern,
Reading a two-dimensional code and obtaining a symbol group from the two-dimensional code;
Calculating a signature value corresponding to a digital signature according to a digital signature algorithm using an elliptic curve together with a secret key for authentication and a hash value of the two-dimensional code;
The signature value is embedded by calculating an exclusive OR of the symbol representation of the signature value and a symbol at a predetermined position in the code word region, and replacing the symbol at the predetermined position with the exclusive OR. Generating the digital signature type two-dimensional code;
A digital signature type two-dimensional code generation method comprising:
２次元コードを読み取り、前記２次元コードからシンボル群を取得する手順と、
認証するための秘密鍵と前記２次元コードのハッシュ値と共に、楕円曲線を用いたデジタル署名アルゴリズムに従って、デジタル署名に相当する署名値を算出する手順と、
前記署名値のシンボル表現と前記コード語領域の所定位置にあるシンボルとの排他的論理和を算出し、前記所定位置のシンボルを前記排他的論理和に置換することにより、前記署名値を認証情報として埋め込んだ前記デジタル署名型２次元コードを生成する手順と、
を実行させるためのプログラム。 A computer of a two-dimensional code generation device comprising: an information area that expresses predetermined information by a symbol distribution pattern; and a correction area that expresses correction information for correcting an error by a symbol distribution pattern;
A procedure for reading a two-dimensional code and obtaining a symbol group from the two-dimensional code;
A procedure for calculating a signature value corresponding to a digital signature according to a digital signature algorithm using an elliptic curve together with a secret key for authentication and a hash value of the two-dimensional code;
An exclusive OR of a symbol representation of the signature value and a symbol at a predetermined position in the code word region is calculated, and the signature value is authenticated by replacing the symbol at the predetermined position with the exclusive OR. Generating the digital signature type two-dimensional code embedded as
A program for running
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