JP2020096308A - デジタル割符方式を利用した認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】不正アクセスの被害を受けた場合に被害を迅速に発見し被害を最小化することができる、人手による操作を必要としない認証システムを提供する。【解決手段】認証を受ける側（クライアント）：サーバから与えられた正の整数a，ｂを持つ。クライアントがａｂをサーバに送信し、サーバでは任意に生成したＦｃの値について、ａｂ≡ａＦｃ（ｍｏｄ ｐ）が成立するか否かで認証を行う。クライアントには、新たな関数ａ'が送信される。クライアントは毎回異なる関数ａ'を用いて認証要求を行うことになる。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル割符方式を利用した認証システムに関し、特に、不正アクセスの被害を受けた場合に被害を迅速に発見し被害を最小化することができる認証システムに関するものである。

電子機器の発達とインターネットの普及により、様々なオンラインサービスが提供されるようになっている。いわゆるクラウド化が進み、端末、サーバ、データストレージなどの装置類が物理的に分散して配置される形態が多くなってきている。また、いわゆるＩｏＴ技術が浸透し、多種多様な電子機器類がインターネットを通じてデータ通信をしたり、遠隔操作されたりすることが一般的となっている。これまで、家電製品、防犯カメラ、スマートロック（鍵）、健康機器、各種センサ類、自動車などにＩｏＴ技術が応用されている。

このような環境下、不正アクセスによる情報漏洩などの被害が増大している。
その典型例は、何らかの方法（ハッキング、通信データ傍受、なりすまし、物理的窃盗等）によって認証情報（ＩＤとパスワードのセット）が盗まれ、その認証情報を用いて当該利用者を装いシステムに侵入するというものである。システム内の情報を盗み取られたり、さらに上位の管理権限者の認証情報を盗まれて、システム乗っ取りや破壊行為を行われるといった被害が生じる。
このような被害に対しては、発見したらすぐに当該利用者の利用権限を停止し、新たなＩＤとパスワードを付与して、利用再開させるという手段が取られる。

しかしながら、図１０に示すように、不正アクセスを受けている際、システムはそのアクセスを当該利用者による正常なアクセスとしてしか認識することができないため、長期間にわたって繰り返し不正アクセスが行われるケースも珍しくない。利用者や管理者が異変に気付き、不正アクセスが発覚したときには、既に甚大な被害が発生している場合もある。特に、防犯カメラなどの無人機器は、工場出荷時に設定されたユーザＩＤ／パスワードのままで稼働している場合も少なくなく、かつ、不正アクセスが発覚しにくいため、格好の乗っ取りターゲットとされている。

特開２００７−３３６３４１号公報 国際公開第特ＷＯ２０１７／１３４７５９号

従来のＩＤとパスワードのセットによる認証方式に代えて又は加えて、他の種類の認証方式を採用することで、セキュリティ強化が図られている。代表的なものは以下の通りである。
生体認証方式：指紋、目の虹彩、手の静脈などの人体固有の幾何学的パターンを利用する
ワンタイムパスワード方式：専用のパスワード発生機構を用いて毎回異なるパスワードを使用する
電子証明書方式：インターネットを通じて認証局から公開鍵暗号方式を利用して発行された電子証明書を用いる
これらの認証方式をＩＤとパスワードのセットに組み合わせることで、盗み出されたＩＤとパスワードのセットを用いた不正アクセスは、認証を通過できなくなる。

しかしながら、これらの認証方式にはそれぞれ問題点がある。
生体認証方式は、生まれつきのものであり、何らかの変更しなければならない事情が発生した場合にも変更できない。
ワンタイムパスワード方式は、パスワード発生機構の管理が利用者に委ねられており、紛失や盗難のリスクが大きい。
電子証明書方式は、第三者が介入した強固な認証システムであるが、証明書の発行を受ける手続が煩雑である、証明書を簡単にコピーできてしまう、再発行が困難であるという不便さがある。
加えて、生体認証方式、ワンタイムパスワード方式は、人手による操作が必須であるため、無人機器には適用できない。

今後、ＩｏＴ機器がさらに普及することが想定され、人手による操作を必要とせず、あるいは人間が全く意識せずに、ソフトウェア間の処理によって実行される認証方式を採用して、セキュリティを強化することが望まれる。また、万が一不正アクセスが発生した場合には、早期に発見し被害を最小限に防ぐことができる認証方式が望ましい。
さらには、多種多様な端末、電子機器等に対応すべく、ハードウェア仕様、ＯＳ種別、ソフトウェア性能に左右されることなく、安定して稼働できる認証方式であることが望まれる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、毎回認証する際に、クライアントとサーバが毎回異なるデジタル割符（電子割符）を照合する仕組みを有する認証システムを考案し、本発明を成すに至った。

すなわち、本発明は、ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いてクライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、
を有する認証サーバにおいて、前記ユーザ情報データベースは、
任意の素数ｐ
任意の正の整数a
所定の正の整数ｂ，ｃ （但し、１＜ｂ＜ｐかつ１＜ｃ＜ｐ）
整数ｃの所定の関数Ｆｃ
を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、前記認証処理部は、予め前記クライアント端末又は当該端末のユーザに対してｂを発行しており、前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と任意に生成したＦｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システムを提供するものである。

また、本発明は、ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、クライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、を有する認証サーバと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いて前記認証サーバにアクセスし認証を受けるクライアント端末とからなる認証システムにおいて、前記認証サーバの前記ユーザ情報データベースは、
任意の素数ｐ
任意の正の整数a
所定の正の整数ｂ，ｃ （但し、１＜ｂ＜ｐかつ１＜ｃ＜ｐ）
整数ｃの所定の関数Ｆｃ
を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、前記クライアント端末は、予め前記サーバから発行された前記ユーザＩＤ及びパスワード並びにｂを記憶しており、前記認証処理部は、前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と任意に生成したＦｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システムを提供するものである。

本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、前記認証サーバの前記認証処理部は、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符において、毎回異なる又は無作為に決定したａを使用することを特徴とする。

本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、前記認証サーバの前記認証処理部は、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と任意に生成したＦｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かを、以下の数式の正否に基づいて判定することを特徴とする。
ａ^ｂ≡ａ^Ｆｃ（ｍｏｄ ｐ）

本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、前記認証サーバの前記認証処理部におけるデジタル割符認証において、認証が失敗したか、又はａを発行してから一定時間内にデジタル割符を使用した認証要求を受信しない場合には、不正アクセスと判定し、所定の不正アクセス対応処理を行うことを特徴とする。

本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、前記認証サーバの前記認証処理部は、所定の時間間隔ごとに、前記クライアント端末に対して毎回異なる任意のａを送信し、前記クライアント端末に対するデジタル割符認証を行うことを特徴とする。
前記所定の時間間隔は複数段階設定されており、システム管理者による操作又はシステム状況の自動判定に基づき、採用される時間間隔が決定されるようにしてもよい。

以上、説明したように、本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムによれば、不正アクセスの被害を受けた場合に被害を迅速に発見し被害を最小化することができる。

本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムの実施形態について、その全体構成を示す概略図である。サービスを提供するサーバとサービス提供を受けるクライアント端末とがネットワークを通じて接続された形態である。 本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムの実施形態について、その全体構成を示す概略図である。クライアント端末からネットワークを通じて電子機器等にアクセスして当該電子機器等の操作・管理・制御を行う形態である。 本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムの実施形態について、その全体構成を示す概略図である。管理者端末からネットワークを通じて遠隔に設置された機器等の操作・管理・制御を行う形態である。 図１〜３に示した各実施形態におけるクライアント端末の内部構成を模式的に示す図である。 図１〜３に示した各実施形態におけるサーバ、家庭用電子機器等（あるいはそのホームサーバ）、業務用電子機器等のサーバの内部構成を模式的に示す図である。 図１〜３に示した各実施形態のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、クライアント端末からサーバに対し、最初に利用登録をする際の処理の流れを示すシーケンス図である。 図１〜３に示した各実施形態のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、クライアント端末からサーバにアクセスし、ユーザ認証を受ける際の処理の流れを示すシーケンス図である。 図１〜３に示した各実施形態のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、不正ユーザがクライアント端末からサーバにアクセスし、ユーザ認証を受けようとした際の処理の流れを示すシーケンス図である。 図１〜３に示した各実施形態のデジタル割符方式を利用した認証システムにおいて、不正ユーザがクライアント端末からサーバにアクセスし、ユーザ認証を受けようとした際の処理の流れを示すシーケンス図である。 従来技術において、不正アクセスが行われる様子を示したシーケンス図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムを実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１〜図８は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

全体構成
図１〜３は、本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムの各実施形態について、その全体構成を示す概略図である。

図１に示す実施形態は、サービスを提供するサーバとサービス提供を受けるクライアント端末とがネットワークを通じて接続された形態である。
ユーザがサーバにログイン（ＩＤ、パスワード等の認証情報を送信し認証を受ける）してサービスを利用する形態の一般的なＷＥＢサービスに適用される形態である。

図２に示す実施形態は、クライアント端末からネットワークを通じて家庭用電子機器等にアクセスして当該家庭用電子機器等の操作・管理・制御を行う形態である。
例えば、図示するように、家屋内のエアコンに対しユーザがスマートフォン端末からアクセスして、操作・管理・制御を行う形態である。この形態では、例えば、家屋内に設置されたホームサーバが複数の家庭用電子機器を管理する機能、ユーザ端末との通信機能及び認証機能を備える構成とすることもできる。

図３に示す実施形態は、管理者端末からネットワークを通じて遠隔に設置された業務用電子機器等の操作・管理・制御を行う形態である。
例えば、図示するように、建物内各所に設置された防犯カメラを管理するサーバに対し、管理者端末からアクセスして、当該サーバを介して、各防犯カメラの操作・管理・制御を行う形態である。この形態では、当該サーバが複数の防犯カメラを管理する機能、ユーザ端末との通信機能及び認証機能を備える構成とする。

システム内部構成
図４は、上記の図１〜３に示した各実施形態におけるクライアント端末の内部構成を模式的に示す図である。
図４において、クライアント端末は、入出力部、表示部、認証処理部、記憶部、通信処理部を有している。
入出力部及び表示部は、操作者であるユーザが本システムを利用するための情報を入力・出力するためのハードウェア・ソフトウェア手段、例えば、ディスプレイ、マウス、キーボード等である。認証処理部は、後述するサーバと連携して認証を行うためのソフトウェア手段である。記憶部は、クライアント端末において必要な情報を一時的又は長期的に記憶するハードウェア・ソフトウェア手段である。通信処理部は、外部のネットワークと情報通信を行うためのハードウェア・ソフトウェア手段である。
クライアント端末は、上記及び図示した以外のハードウェア部品・ソフトウェア機能を必要に応じて有するが、本システムに関連しない部分は説明を省略する。

図５は、上記の図１〜３に示した各実施形態におけるサーバ、家庭用電子機器等（あるいはそのホームサーバ）、業務用電子機器等（以下、「サーバ」と総称する）のの内部構成を模式的に示す図である。
図５において、サーバは、アカウント発行部、認証処理部、不正アクセス対処処理部、ユーザ情報データベース、通信処理部を有している。
アカウント発行部は、上記クライアント端末を用いてアクセスしてくるユーザに対してアカウントを設定・発行するソフトウェア手段である。認証処理部は、上記クライアント端末を用いてアクセスしてくるユーザについて、上記アカウント情報を用いて本人認証を行うソフトウェア手段である。不正アクセス対処処理部は、不正アクセスを検出しそれに対する対処を行うソフトウェア手段である。ユーザ情報データベースは、ユーザの認証情報などを記憶するハードウェア・ソフトウェア手段である。通信処理部は、外部のネットワークと情報通信を行うためのハードウェア・ソフトウェア手段である。
サーバは、上記及び図示した以外のハードウェア部品・ソフトウェア機能を必要に応じて有するが、本システムに関連しない部分は説明を省略する。

デジタル割符を使用した認証の原理
以下において、本システムの特徴となる、デジタル割符を使用した認証方式について説明する。本発明で用いるデジタル割符は整数の合同算術（modular arithmetic）を基礎とする。

正の整数ａ，ｂ，ｎについて、
ａとｂとがｎで割った剰余が同じである場合
ａ≡ｂ（ｍｏｄ ｎ）
と表す。
ここで素数ｐを用いて、
ａ^ｋ≡１（ｍｏｄ ｐ）
となる最小のｋを、素数ｐを法とするａの位数（order）と言い、
ｋ＝ｏｒｄ_ｐ（ａ）
と表す。
正の整数ｘ及びｙの最大公約数ｇを
（ｘ，ｙ）＝ｇ
と表す。

正の整数ａ，ｂ，ｃ，ｎについて、
（ａ，ｎ）＝１
であるとすると、
ａ^ｂ≡ａ^ｃ（ｍｏｄ ｎ）
ならば
ａ^ｂ−ｃ≡１（ｍｏｄ ｎ）
となることが知られている。
このとき、ｂ−ｃが上記の式を満たす最小のべき指数であるとすると（すなわちｂ−ｃ＝ｏｒｄ_ｎ（ａ）である）
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ ｏｒｄ_ｎ（ａ））
が成立することが知られている。
また逆に、
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ ｏｒｄ_ｎ（ａ））
ならば
ａ^ｂ−ｃ≡１（ｍｏｄ ｎ）
が成立することが知られている。

ここでｎを素数ｐとすると、
ｏｒｄ_ｐ（ａ）＝ｐ−１
の関係が成立することが知られている。
そうすると、
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ （ｐ−１））
ならば
ａ^ｂ≡ａ^ｃ（ｍｏｄ ｐ）
という関係が常に成り立つことになる。

ここで、
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ （ｐ−１））
を満たすｃは
ｃ＝ｂ，ｂ＋（ｐ−１），ｂ＋（ｐ−１）×２，ｂ＋（ｐ−１）×３，・・・，ｂ＋（ｐ−１）×ｎ
と無限に生成することが可能である。
これらをｃの関数Ｆｃを用いて
Ｆｃ＝ｂ＋（ｐ−１）×ｎ
と表すと、
ａ^ｂ≡ａ^Ｆｃ（ｍｏｄ ｐ）
という関係が任意の整数ａについて成立することになる。

以上の関係式を基礎として、本システムにおけるデジタル割符を使用した認証方式は、以下のような仕組みとなる。
認証する側（サーバ）：
任意の素数ｐ
正の整数a，ｂ
関数Ｆｃ
を持つ。
認証を受ける側（クライアント）：
サーバから与えられた
正の整数a，ｂ
を持つ。
クライアントがａ^ｂをサーバに送信し、サーバでは任意に生成したＦｃの値について、ａ^ｂ≡ａ^Ｆｃ（ｍｏｄ ｐ）が成立するか否かで認証を行う。
クライアントには、新たな関数ａ'が送信される。
クライアントは毎回異なる関数ａ'を用いて認証要求を行うことになる。

システム動作
上記の各実施形態のデジタル割符方式を利用した認証システムは、クライアント端末とサーバとの相互作用により所期の効果を奏するものである。以下、これらの相互的動作について説明する。

図６は、本システムにおいて、クライアント端末からサーバに対し、最初に利用登録をする際の処理の流れを示すシーケンス図である。
図６において、ユーザはクライアント端末を用いてサーバにアクセスする。初回のアクセスでは、ユーザはサーバに対し、利用者登録の申請を行う。

ユーザからの利用者登録の申請を受けたサーバは、アカウント発行部により、当該ユーザの情報をユーザ情報データベースに記憶する。また、アカウント発行部により、当該利用者の認証情報として、ユーザＩＤとパスワードを生成する。さらに、認証処理部により、認証キーｂを生成する。
ここで、認証キーｂは、任意の素数ｐに対して、
１＜ｂ＜ｐ
を満たす正の整数値である。

サーバは、生成したユーザＩＤ、パスワード、認証キーｂをユーザ端末に送信する。ユーザ側では、受信したユーザＩＤ、パスワード、認証キーｂをユーザ端末に記憶し、あるいはユーザが書き留めるなどして保持する。サーバ側でも、当該ユーザのユーザＩＤ、パスワード、認証キーｂ、素数ｐ、認証キーｂ及び素数ｐの関数Ｆｃ（下記の式で表される）を関連づけてユーザ情報データベースに記憶する。
Ｆｃ＝ｂ＋（ｐ−１）×ｎ （ｎは任意の正の整数値）

尚、図２、図３に示した家庭用電子機器等、業務用電子機器等の実施形態においては、当該機器等にユーザＩＤ及びパスワードの初期値（工場出荷時設定値）が設定されている場合も想定される。ユーザは、この初期値を使用し続けてもよいが、安全のためには初回アクセス時に任意のユーザＩＤ及びパスワードに変更するのが好ましい。但し、いずれの場合であっても、本システムでは後述するデジタル割符を使用することにより、所期のセキュリティ強度が確保されるようになっている。

図７は、本システムにおいて、クライアント端末からサーバにアクセスし、ユーザ認証を受ける際の処理の流れを示すシーケンス図である。
図７において、ユーザはクライアント端末を用いてサーバにアクセスする。クライアント端末からサーバに対し、ユーザＩＤ及びパスワードを送信して、サービスへのログイン要求を行う。

クライアント端末からのログイン要求を受けたサーバは、認証処理部により、ユーザ情報データベースを照会して受信したユーザＩＤ及びパスワードに基づきユーザ認証を行う。続いて、任意の正の整数値ａを発行し、クライアント端末に送信する。また、任意のＦｃの値を算出する。

サーバから、ａを受信したクライアント端末は、予め記憶している認証キーｂを用いてデジタル割符ａ^ｂを生成し、サーバに送信する。尚、クライアント端末において認証キーｂを記憶している場合には、この処理は自動的に、すなわちユーザからの指示なしに、ユーザに意識されること無く行われる。クライアント端末において認証キーｂを記憶していない場合には、ユーザに認証キーｂの入力を求めることになる。

クライアント端末からデジタル割符ａ^ｂを受信したサーバは、認証処理部により、Ｆｃを算出し、
ａ^ｂ＝ａ^Ｆｃ（ｍｏｄ ｐ）
か否かを判定する。この式が成立する場合は、正常なアクセスと判断し、クライアント端末にアクセスを許可する。

次回、クライアント端末からのログイン要求を受けた際には、サーバは、新たな任意の正の整数値ａ'を生成し、クライアント端末に送信する。クライアント端末は、新たな任意の正の整数値ａ'を記憶し（一度使用したａを破棄し）、今回の認証では、は新たな値ａ'を用いたデジタル割符ａ'^ｂを生成し、サーバに送信する。

図８は、本システムにおいて、不正ユーザがクライアント端末からサーバにアクセスし、ユーザ認証を受けようとした際の処理の流れを示すシーケンス図である。
図８において、正規ユーザから何らかの形でユーザＩＤ及びパスワード入手した（あるいは、機器のユーザＩＤ及びパスワードの初期値を知っている）不正ユーザは、クライアント端末（正規ユーザが通常使用するものとは異なる）を用いてサーバにアクセスする。クライアント端末からサーバに対し、ユーザＩＤ及びパスワードを送信して、サービスへのログイン要求を行う。

クライアント端末からのログイン要求を受けたサーバは、認証処理部により、ユーザ情報データベースを照会して受信したユーザＩＤ及びパスワードに基づきユーザ認証を行う。続いて、ｉを発行し、クライアント端末に送信する。また、ｂｎを算出する。

不正ユーザが利用するクライアント端末にはサーバから与えられる認証キーｂが記憶されておらず、さらにはデジタル割符を使用した認証情報を生成し送信する機能がないため、サーバに対してデジタル割符を使用した認証要求を行うことができない。

サーバでは、不正なデジタル割符（適当に入力した値など）を受信したか、ａを発行してから一定時間内にデジタル割符を使用した認証要求を受信しない場合には、これを不正アクセスと判定する。不正アクセスを検知したサーバは、不正アクセス対応処理を行う。例えば、当該ユーザのアカウント一時停止、不正アクセスに使用されたクライアント端末のブロック、不正アクセスの経過記録、当該ユーザや関係各所への通知などである。

尚、正規ユーザが通常使用するクライアント端末を複数ユーザで共有する場合には、認証キーｂをクライアント端末に保存せず、デジタル割符を使用した認証の際に毎回、ユーザに認証キーｂの入力を求める形態とすればよい。このようにすれば、当該クライアント端末を使用する複数ユーザのうち、認証キーを知る者のみがサーバにアクセス可能となる。

次に、図８に示したように不正ユーザが正規ユーザから何らかの形でユーザＩＤ及びパスワード入手している（あるいは、機器のユーザＩＤ及びパスワードの初期値を知っている）上、さらにクライアント端末とサーバの間で送受信されるデジタル割符ａ^ｂを不正取得したという場合を想定して、さらにセキュリティ強度を高めるための方法について説明する。

図９は、上記の想定例として、本システムにおいて、不正ユーザがクライアント端末からサーバにアクセスし、ユーザ認証を受けようとした際の処理の流れを示すシーケンス図である。
図９において、不正ユーザ既に、正規ユーザから何らかの形でユーザＩＤ及びパスワード入手している（あるいは、機器のユーザＩＤ及びパスワードの初期値を知っている）。不正ユーザは、さらに、クライアント端末（正規ユーザが通常使用するものとは異なる）を用いて、クライアント端末とサーバの間で送受信されたデジタル割符ａ^ｂを不正取得する。

一方、サーバはクライアント端末に対し、一定時間間隔ごとに、新たな任意の正の整数値ａ，ａ'，ａ''...を発行し、デジタル割符ａ^ｂ，ａ' ^ｂ，ａ'' ^ｂ...を用いた認証を要求する。
ここでいう一定時間間隔とは、例えば、数分毎、数時間毎、１日１度など、システム管理者が適切に決定することができる。当然、時間間隔が短いほどセキュリティ強度が高まる。複数段階の時間間隔を設定しておき、不審な動きを察知した時にセキュリティ強度を高めるようにしてもよい。

不正ユーザは、不正取得したユーザＩＤ及びパスワードとデジタル割符ａ^ｂとを用いて、サーバにアクセスし、サービスへのログイン要求を試みる。しかしながら、デジタル割符に用いられる正の整数値として現在振り出されているのはａ''であり、デジタル割符ａ^ｂとの間では割符認証が成立しないこととなる。
不正アクセスを検知したサーバは、不正アクセス対応処理を行う。
このような仕組みにより、不正アクセスの発生を早期に検出することが可能となる。

本発明で用いるデジタル割符方式は、対象となる情報システムが既に導入している認証方式（例えば、ユーザＩＤ・パスワード方式、ワンタイムパスワード方式、電子証明書方式、生体認証方式など）や通信路の暗号化方式（ＳＳＬなど）とは独立して稼働するものであり、それらの認証方式に影響を及ぼすことはない。そのため、これらの認証方式、通信路暗号化方式と併用することで、より堅牢な情報システムの構築が可能となる。既存システムに影響を及すことなく容易に導入できるため、ユーザには追加の手順が必要となるなどの負担をかけることがなく、ユーザが気づくことすらなく導入され得るものである。

また、デジタル割符は簡単にリセットできるものである。デジタル割符が万が一漏洩したとしても、一時的に払い出された情報に過ぎず、ユーザＩＤやパスワードなどの情報とは何ら関連付けがない。デジタル割符漏洩の際には、ユーザにパスワード変更などの負担を書けることなく、サービス提供者側で一元的に対応できる。

以上、本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムについて、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態におけるサーバ及びクライアントの構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

本発明のデジタル割符方式を利用した認証システムは、図１〜８に示すように、コンピュータのＣＰＵ、メモリ、補助記憶装置、ディスプレイ、入力デバイス等を含むハードウェア資源上に構築されたＯＳ、アプリケーション、データベース、ネットワークシステム等によって実現されるものであり、デジタル割符方式を用いたクライアント端末からのアクセスのユーザ認証という情報処理が上記のハードウェア資源を用いて具体的に実現されるものであるから、自然法則を利用した技術的思想に該当するものであり、コンピュータや各種電子機器の製造産業において利用することができるものである。

すなわち、本発明は、ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いてクライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、
を有する認証サーバにおいて、前記ユーザ情報データベースは、
任意の正の整数ａについて、
ａとｐの最大公約数は１
１＜ｂ＜ｐ
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ （ｐ−１））
ならば
ａ ^ｂ ≡ａ ^ｃ （ｍｏｄ ｐ）
が成立する
という条件を満たす正の整数ｂ，ｃ及び素数ｐの１以上の組合せ
を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、前記認証処理部は、予め前記クライアント端末又は当該端末のユーザに対してｂを発行しており、前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と
Ｆｃ＝ｂ＋（ｐ−１）×ｎ（ｎは０以上の整数）
の数式で任意のｎを用いて生成されるａ ^Ｆｃ の値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システムを提供するものである。

また、本発明は、ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、クライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、を有する認証サーバと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いて前記認証サーバにアクセスし認証を受けるクライアント端末とからなる認証システムにおいて、前記認証サーバの前記ユーザ情報データベースは、
任意の正の整数ａについて、
ａとｐの最大公約数は１
１＜ｂ＜ｐ
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ （ｐ−１））
ならば
ａ ^ｂ ≡ａ ^ｃ （ｍｏｄ ｐ）
が成立する
という条件を満たす正の整数ｂ，ｃ及び素数ｐの１以上の組合せ
を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、前記クライアント端末は、予め前記サーバから発行された前記ユーザＩＤ及びパスワード並びにｂを記憶しており、前記認証処理部は、前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と
Ｆｃ＝ｂ＋（ｐ−１）×ｎ（ｎは０以上の整数）
の数式で任意のｎを用いて生成されるａ ^Ｆｃ の値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システムを提供するものである。

クライアント端末からのログイン要求を受けたサーバは、認証処理部により、ユーザ情報データベースを照会して受信したユーザＩＤ及びパスワードに基づきユーザ認証を行う。続いて、任意の正の整数値ａを発行し、クライアント端末に送信する。また、任意のｎを用いてＦｃの値を算出する。

すなわち、本発明は、ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いてクライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、
を有する認証サーバにおいて、前記ユーザ情報データベースは、
任意の正の整数ａについて、
ａとｐの最大公約数は１
１＜ｂ＜ｐ
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ （ｐ−１））
ならば
ａ^ｂ≡ａ^ｃ（ｍｏｄ ｐ）
が成立する
という条件を満たす正の整数ｂ，ｃ及び素数ｐの１以上の組合せ
を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、前記認証処理部は、予め前記クライアント端末又は当該端末のユーザに対してｂを発行しており、前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるデジタル割符ａ^ｂの値と
Ｆｃ＝ｂ＋（ｐ−１）×ｎ（ｎは正の整数）
の数式で任意のｎを用いて生成されるデジタル割符ａ^Ｆｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証サーバを提供するものである。

また、本発明は、ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、クライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、を有する認証サーバと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いて前記認証サーバにアクセスし認証を受けるクライアント端末とからなる認証システムにおいて、前記認証サーバの前記ユーザ情報データベースは、
任意の正の整数ａについて、
ａとｐの最大公約数は１
１＜ｂ＜ｐ
ｂ≡ｃ（ｍｏｄ （ｐ−１））
ならば
ａ^ｂ≡ａ^ｃ（ｍｏｄ ｐ）
が成立する
という条件を満たす正の整数ｂ，ｃ及び素数ｐの１以上の組合せ
を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、前記クライアント端末は、予め前記サーバから発行された前記ユーザＩＤ及びパスワード並びにｂを記憶しており、前記認証処理部は、前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるデジタル割符ａ^ｂの値と
Ｆｃ＝ｂ＋（ｐ−１）×ｎ（ｎは正の整数）
の数式で任意のｎを用いて生成されるデジタル割符ａ^Ｆｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システムを提供するものである。

Claims (7)

1. ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、
   前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いてクライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、
   を有する認証サーバにおいて、
   前記ユーザ情報データベースは、
   任意の素数ｐ
   任意の正の整数a
   所定の正の整数ｂ，ｃ （但し、１＜ｂ＜ｐかつ１＜ｃ＜ｐ）
   整数ｃの所定の関数Ｆｃ
   を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、
   前記認証処理部は、
   予め前記クライアント端末又は当該端末のユーザに対してｂを発行しており、
   前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と任意に生成したＦｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システム。
2. ユーザＩＤ及びパスワードの組を記憶したユーザ情報データベースと、クライアント端末からのアクセスに対する認証を行う認証処理部と、を有する認証サーバと、前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いて前記認証サーバにアクセスし認証を受けるクライアント端末とからなる認証システムにおいて、
   前記認証サーバの前記ユーザ情報データベースは、
   任意の素数ｐ
   任意の正の整数a
   所定の正の整数ｂ，ｃ （但し、１＜ｂ＜ｐかつ１＜ｃ＜ｐ）
   整数ｃの所定の関数Ｆｃ
   を前記ユーザＩＤ及びパスワードと関連づけて記憶しており、
   前記クライアント端末は、予め前記サーバから発行された前記ユーザＩＤ及びパスワード並びにｂを記憶しており、
   前記認証処理部は、
   前記クライアント端末からのアクセスに対して前記ユーザＩＤ及びパスワードを用いた認証を行った後に、前記クライアント端末に対して任意のａを送信し、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と任意に生成したＦｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かに基づいて、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符認証を行うことを特徴とするデジタル割符方式を利用した認証システム。
3. 前記認証サーバの前記認証処理部は、前記クライアント端末からのアクセスに対するデジタル割符において、毎回異なる又は無作為に決定したａを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタル割符方式を利用した認証システム。
4. 前記認証サーバの前記認証処理部は、前記クライアント端末から受信されるａ^ｂの値と任意に生成したＦｃの値とが、ｐを法として合同であるか否かを、以下の数式の正否に基づいて判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデジタル割符方式を利用した認証システム。
   ａ^ｂ≡ａ^Ｆｃ（ｍｏｄ ｐ）
5. 前記認証サーバの前記認証処理部におけるデジタル割符認証において、認証が失敗したか、又はａを発行してから一定時間内にデジタル割符を使用した認証要求を受信しない場合には、不正アクセスと判定し、所定の不正アクセス対応処理を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデジタル割符方式を利用した認証システム。
6. 前記認証サーバの前記認証処理部は、所定の時間間隔ごとに、前記クライアント端末に対して毎回異なる任意のａを送信し、前記クライアント端末に対するデジタル割符認証を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のデジタル割符方式を利用した認証システム。
7. 前記所定の時間間隔は複数段階設定されており、システム管理者による操作又はシステム状況の自動判定に基づき、採用される時間間隔が決定されることを特徴とする請求項６に記載のデジタル割符方式を利用した認証システム。