JP2021125824A - 認証システムおよび認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル署名を使用してユーザを認証する。
【解決手段】情報処理装置は、制御装置、通信装置、および記憶装置を含む。記憶装置は、秘密鍵および公開鍵のペアのうちの公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶する。通信装置は、処理要求を受信する。制御装置は、チャレンジコードを生成する。通信装置は、チャレンジコードを送信し、レスポンスを受信し、レスポンスは、チャレンジコードから生成されたハッシュ値および署名を含み、署名は、秘密鍵から生成される。制御装置は、生成されたチャレンジコードからハッシュ値を生成し、生成されたハッシュ値および署名から公開鍵を復元し、公開鍵と関連付けられたユーザ情報を特定する、ことによって処理要求を許可するか否かを判定する。
【選択図】図３

Description

本開示は、認証システムおよび認証方法に関し、特に、デジタル署名を使用してユーザを認証する認証システムおよび認証方法に関する。

インターネットを利用した電子商取引サービスが飛躍的な速度で普及している。電子商取引サービスでは、ユーザは、コンピュータネットワーク上での電子的な情報通信によって商品やサービスを売買することができる。ユーザは、電子商取引サービスを利用する際、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータおよびスマートフォンなど）を使用して、サービスを提供するサーバコンピュータと通信する。

電子商取引サービスでは、ユーザの認証を行うためにユーザＩＤおよびパスワードが使用されることが多い。近年では多数の種類の電子商取引サービスを利用することが多いことから、ユーザにとっては、それぞれの電子商取引サービスに対して設定したユーザＩＤおよびパスワードを管理することが煩雑である。全ての電子商取引サービスにおいて同一のユーザＩＤおよびパスワードを設定することは、セキュリティの関連から問題が大きい。

特表２０１９−５０８９７２号公報

"Certicom Research", http://perso.univ-rennes1.fr/sylvain.duquesne/master/standards/sec2_final.pdf) https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0032.mediawiki

上述したように、多数の電子商取引サービスにおいて、ユーザＩＤおよびパスワードを使用せずにユーザを認証することができることが望ましい。しかしながら、パスワードなどは、ユーザのみが知り得る秘密情報であり、そのような秘密情報を使用して認証を行うことによって一定のセキュリティを確保している。

特許文献１は、ネットワークサービスを使用して、パスワードなしのログイン用にモバイルデバイスをコンピュータとペアリングするための技術を開示している。特許文献１に開示された技術では、１）コンピューティングデバイスが、コンピュータ認証データおよび公開鍵を含むペアリング要求をネットワークサーバに送信し、２）ネットワークサーバが、モバイルデバイスをコンピューティングデバイスとペアリングし、３）モバイルデバイスが、コンピュータの公開鍵に基づくパスワード暗号鍵を暗号化して、暗号化されたパスワード暗号鍵、モバイル公開鍵、およびモバイル認証データをコンピューティングデバイスに転送し、４）コンピューティングデバイスが、コンピュータ認証データを使用して、モバイル認証データを検証し、５）ネットワークサーバが、コンピュータの公開鍵を使用して暗号化されたパスワード暗号鍵を復号し、パスワード暗号鍵を使用して、ログインパスワードを暗号化する。

特許文献１に開示された技術では、コンピュータデバイスがパスワードを使用してログインを行うので、パスワードを使用しないで認証を行うものではない。また、２つのデバイス（コンピューティングデバイスおよびモバイルデバイス）において公開鍵および認証データなどを生成しているので、全体的な処理の複雑度および負荷が高い。

実施形態に係る情報処理装置は、制御装置、通信装置、および記憶装置を備えた情報処理装置であって、前記記憶装置は、秘密鍵および公開鍵のペアのうちの公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶し、前記通信装置は、処理要求を受信し、前記制御装置は、チャレンジコードを生成し、前記通信装置は、前記チャレンジコードを送信し、レスポンスを受信し、前記レスポンスは、前記チャレンジコードから生成されたハッシュ値および署名を含み、前記署名は、前記秘密鍵から生成され、前記制御装置は、前記生成されたチャレンジコードからハッシュ値を生成し、前記生成されたハッシュ値および前記署名から前記公開鍵を復元し、前記公開鍵と関連付けられた前記ユーザ情報を特定する、ことによって前記処理要求を許可するか否かを判定する。

また、実施形態に係る方法は、情報処理装置によって実行される方法であって、前記情報処理装置は、秘密鍵および公開鍵のペアのうちの公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶した記憶装置を含み、処理要求を受信するステップと、チャレンジコードを生成するステップと、前記チャレンジコードを送信するステップと、レスポンスを受信するステップであって、前記レスポンスは、前記チャレンジコードから生成されたハッシュ値および署名を含み、前記署名は、前記秘密鍵から生成される、ステップと、前記生成されたチャレンジコードからハッシュ値を生成し、前記生成されたハッシュ値および前記署名から前記公開鍵を復元し、前記公開鍵と関連付けられた前記ユーザ情報を特定する、ことによって前記処理要求を許可するか否かを判定するステップと、含む。

実施形態に係る認証システムによれば、一定のセキュリティを確保しつつ、パスワードなどの秘密情報を使用せずに認証を行うことができる。

第１の実施形態に係る認証システムを構成するコンピュータシステム全体の構成の例を示す図である。 第１の実施形態に係る認証システムを構成するコンピュータデバイスの詳細な構成の例を示す図である。 第１の実施形態に係る認証処理の例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る認証システムを構成するコンピュータシステム全体の構成の例を示す図である。 第２の実施形態に係る認証システムを構成するコンピュータデバイスの詳細な構成の例を示す図である。 第２の実施形態に係る認証処理の例を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、添付図面を参照して、第１の実施形態に係る認証システムを説明する。第１の実施形態では、ユーザが、サーバコンピュータによって提供される電子商取引サービスなどのサービスを利用するために認証を受ける例を説明する。ユーザは、第１のコンピュータデバイスおよび第２のコンピュータデバイスを使用して、サーバコンピュータによる認証を受ける。

図１は、第１の実施形態に係る認証システム１００の全体の構成の例を示す。認証システム１００は、サーバコンピュータ１、（第１の）コンピュータデバイス（認証コンピュータ）２、および（第２の）コンピュータデバイス（サービス利用コンピュータ）３を備える。サーバコンピュータ１、コンピュータデバイス２、コンピュータデバイス３は、インターネットなどを含むネットワーク４を介して相互に接続される。

サーバコンピュータ１は、上述したサービスを提供するための情報処理装置である。サーバコンピュータは、サービスを提供するためのウェブサイトを実装し、コンピュータデバイス３に表示するためのウェブインタフェースを生成および送信する。ユーザは、ウェブインタフェースへの入力を通じてサービスを利用することができる。ユーザは、サービスにおいて一意なユーザＩＤが割り当てられており、ユーザは、サービスを利用する際、サーバコンピュータ１によって認証を受ける必要がある。なお、サーバコンピュータ１は、単独のコンピュータデバイスで実装されてもよく、または複数のコンピュータデバイスで実装されてもよい。

コンピュータデバイス（認証コンピュータ）２は、ユーザが認証を受けるために使用される情報処理装置である。コンピュータデバイス２は、サーバコンピュータ１がユーザを認証するために、サーバコンピュータ１と所定の情報を交換する。コンピュータデバイス２は、ラップトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、またはスマートフォンなど、通信機能および演算機能を有するいずれかのコンピュータデバイスであってもよい。

コンピュータデバイス（サービス利用コンピュータ）３は、ユーザがサービスを利用するために使用される情報処理装置である。コンピュータデバイス３は、サーバコンピュータ１が実装するウェブサイトにアクセスする。コンピュータデバイス３も、ラップトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、またはスマートフォンなど、通信機能および演算機能を有するいずれかのコンピュータデバイスであってもよい。

次に、図２を参照して、認証システム１００を構成するコンピュータデバイスの詳細な構成の例を説明する。図２に示すように、サーバコンピュータ１は、制御装置１１、メモリ１２、記憶装置１３、および通信装置１４を備える。それらの構成要素は、内部バスを介して相互に結合される。

制御装置１１は、プロセッサなどにより実装され、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）、および１つもしくは複数の制御装置コアを含んでもよい。制御装置１１は、記憶装置１３に記憶された所定のプログラム（ＯＳおよびアプリケーションプログラム）を実行することによって、サーバコンピュータ１の動作を制御する。メモリ１２は、揮発性または不揮発性メモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ、またはキャッシュメモリを含んでもよい。メモリ１２は、制御装置１１が実行するプログラムデータを一時的に記憶する。

記憶装置１３は、サーバコンピュータ１に内蔵された記憶装置である。記憶装置１３は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、光ディスク、およびフラッシュドライブを含んでもよい。サーバコンピュータ１は、データベースマネジメントシステム（ＤＢＭＳ）を実装し、記憶装置１３は、データベーステーブル１３ａも記憶してもよい。通信装置１４は、ネットワークインタフェースカード（例えば、ＬＡＮカード）などで実装され、ネットワーク４を介してコンピュータデバイス２およびコンピュータデバイス３とデータを送受信する。

コンピュータデバイス２は、制御装置２１、メモリ２２、記憶装置２３、通信装置２４、表示装置２５、およびカメラ２６を備える。それらの構成要素は、内部バスを介して相互に結合される。

制御装置２１は、制御装置１１と同様にＣＰＵなどで実装される。制御装置２１は、記憶装置２３に記憶された所定のプログラムを実行することによって、コンピュータデバイス２の動作を制御する。メモリ２２は、メモリ１２と同様に、揮発性または不揮発性メモリなどを含み、制御装置２１が実行するプログラムデータを一時的に記憶する。記憶装置２３は、記憶装置１３と同様に内蔵された記憶装置である。通信装置２４は、通信装置１４と同様に、ＬＡＮカードなどで実装され、ネットワーク４を介してサーバコンピュータ１とデータを送受信する。

表示装置２５は、後述する二次元コードなどを表示するディスプレイスクリーンである。カメラ２６は、二次元コードを読み出すための、ＣＣＤ（Charged-coupled devices）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子を有する撮像デバイスである。二次元コードが表示装置２５に表示されると、ユーザは、カメラ２６を使用して二次元コードを撮像し、制御装置２１に二次元コードの画像を送信する。二次元コードの画像が制御装置２１に送信されると、後述する認証処理が実行される。

コンピュータデバイス３は、コンピュータデバイス２と同等の構成を含み、少なくとも通信機能、演算機能、および画像表示機能を有する。

次に、図３を参照して、本実施形態に従って認証システム１００が実行する処理の例を説明する。図３に示す処理では、ユーザがサービスを利用するためにサーバコンピュータ１によって実装されたウェブサイト（以下、「サービスウェブサイト」）にログイン（アクセス）するための認証を受ける例を説明する。サービスウェブサイトへのアクセスは、コンピュータデバイス３によって実行されるものとする。

まず、コンピュータデバイス２の制御装置２１は、公開鍵および秘密鍵のペアを生成する（ステップＳ３０１）。生成した公開鍵および秘密鍵のペアは、記憶装置２３に記憶される。公開鍵および秘密鍵のペアは、楕円曲線暗号化方式などの公知の公開鍵暗号化方式を利用して生成される。例えば、楕円曲線は、非特許文献１および２において開示されたｓｅｃｐ２５６ｋ１曲線などが使用されてもよい。楕円曲線のパラメータ（ベースポイントＧ（ｘ，ｙ）および位相ｎ）は、サーバコンピュータ１とコンピュータデバイス２との間で予め定義されているものとする。

秘密鍵は、例えば、式（１）によって表される楕円曲線（ｓｅｃｐ２５６ｋ１曲線）上の座標である。
ｙ²＝ｘ³＋７ 式（１）
公開鍵は、秘密鍵曲線座標と曲線定義内のベースポイントＧ（ｘ，ｙ）を乗算することによって、生成される座標である。

なお、公開鍵および秘密鍵のペアは、コンピュータデバイス３など、コンピュータデバイス２以外のユーザが使用するデバイスによって生成されてもよい。ペアのうちの少なくとも秘密鍵は、認証処理の時点でコンピュータデバイス２に記憶されているものとする。また、秘密鍵がコンピュータデバイス２以外のデバイスによって生成された場合、秘密鍵がコンピュータデバイス２に記憶された時点で当該デバイスから削除されることが望ましい。

次に、制御装置２１は、ユーザについてのユーザ情報を生成する（ステップＳ３０２）。ユーザ情報は、コンピュータデバイス２の表示装置２５に表示された入出力インタフェースを介してユーザによって入力されるユーザ情報である。ユーザ情報は、例えば、ユーザＩＤ、コンピュータデバイスＩＤ（ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスなど）、サービスにおける利用権限、ならびに利用時間などを含む。なお、ユーザ情報は、コンピュータデバイス３を介して入力されてもよく、後述する処理によって、少なくとも認証処理の時点でサーバコンピュータ１に記憶されているものとする。

次に、通信装置２４は、公開鍵およびユーザ情報をサーバコンピュータ１に送信する（ステップＳ３０３）。サーバコンピュータ１の通信装置１４が公開鍵およびユーザ情報を受信すると、制御装置１１は、公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶装置１３に記憶する（ステップＳ３０４）。なお、公開鍵およびユーザ情報は、ＤＢＭＳによって管理され、データベーステーブル１３ａに記憶されてもよい。

ステップＳ３０１乃至Ｓ３０４の処理は、後述するステップＳ３０５以降の処理とは別個に実行されてもよい。つまり、ユーザが認証処理を受ける時点で、公開鍵およびユーザ情報がサーバコンピュータ１の記憶装置１３に記憶されているものとする。また、ユーザが認証処理を受ける時点で、秘密鍵がコンピュータデバイス２の記憶装置２３に記憶されているものとする。

ステップＳ３０５では、ユーザは、サービスウェブサイトへのログインを試みる、つまり、コンピュータデバイス３は、サービスウェブサイトにアクセスを試みる。サービスウェブサイトへのアクセスとは、サービスウェブサイトが記憶された位置を示すＵＲＬにコンピュータデバイス３がアクセスすることを意味する。このときに、コンピュータデバイス３は、サーバコンピュータ１に処理要求（アクセス要求）を送信する。

次に、サーバコンピュータ１の通信装置１４が処理要求を受信すると、制御装置１１は、サービスウェブサイトのＵＲＬを符号化した二次元コードを生成する（ステップＳ３０６）。次に、通信装置１４は、二次元コードをコンピュータデバイス３に送信する（ステップＳ３０７）。コンピュータデバイス３が二次元コードを受信すると、二次元コードは、コンピュータデバイス３の表示装置（図示しない）に表示される。

なお、本実施形態では二次元コードが表示される例を説明したが、そのような例に限定されず、ＵＲＬを符号化した任意の形式のコード、またはＵＲＬそのものが表示されてもよい。つまり、コンピュータデバイス３からの処理要求に応答して、サーバコンピュータ１は、コンピュータデバイス３がアクセスを試みたサービスウェブサイトの位置を示す情報を含む電文をコンピュータデバイス３に送信する。また、上述した情報は、電子メールなどの形式で送信されてもよい。

次に、ユーザは、コンピュータデバイス２のカメラ２６を使用して二次元コードを撮像する。二次元コードが撮像されると、カメラ２６は、撮像した二次元コードに対応する画像を生成する。そして、制御装置２１は、画像から二次元コードを復号して読み出す（ステップＳ３０８）。二次元コードを読み出すと、コンピュータデバイス２は、ＵＲＬが示すサービスウェブサイトにアクセスする、つまり、通信装置２４は、サーバコンピュータ１に認証要求を送信する（ステップＳ３０９）。

ステップＳ３０５乃至Ｓ３０９の処理によって、コンピュータデバイス３が処理要求を送信し、それに対するサーバコンピュータ１からの返信に応答して、コンピュータデバイス２が認証要求を送信することができる。上述した例に加えまたはその代わりに、以下のような例によって、上述した処理が実行されてもよい。

例えば、サーバコンピュータ１は、コンピュータデバイス３からの処理要求に応答して、ＵＲＬなどのコードをコンピュータデバイス２に送信してもよい。コンピュータデバイス２は、このコードを読み出して、認証要求を送信する。また、サーバコンピュータ１は、コンピュータデバイス３からの処理要求に応答して、認証要求を送信することを示す所定の電文をコンピュータデバイス２に送信してもよい。コンピュータデバイス２の通信装置２４は、この電文に応答して、認証要求を送信する。

図３の説明に戻り、サーバコンピュータ１の通信装置１４が認証要求を受信すると、制御装置１１は、チャレンジコードを生成する（ステップＳ３１０）。チャレンジコードは、乱数に基づいた任意のデータ列であってもよく、またはＵＵＩＤ（Universally Unique Identifier）などが使用されてもよい。チャレンジコードについては、都度異なる値が生成される。チャレンジコードが生成されると、通信装置１４は、チャレンジコードをコンピュータデバイス２に送信する（ステップＳ３１１）。

コンピュータデバイス２の通信装置２４がチャレンジコードを受信すると、制御装置２１は、チャレンジコードに基づいてハッシュ値を生成する（ステップＳ３１２）。ハッシュ値は、ＳＨＡ−２５６などの暗号学的ハッシュ関数を使用して生成される。そして、制御装置２１は、記憶装置２３に記憶された秘密鍵を使用して、ハッシュ値に署名（Ｓ，Ｒ）を付加する（ステップＳ３１３）。

署名（Ｓ，Ｒ）は、ステップＳ３０１において使用された楕円曲線暗号化方式（楕円曲線は、ｓｅｃｐ２５６ｋ１曲線）を使用した楕円曲線ＤＳＡ（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm）に基づいて生成されるデジタル署名である。楕円曲線ＤＳＡに基づいて、署名（Ｓ，Ｒ）が生成される。楕円曲線ＤＳＡにより、後述するように、ハッシュ値および署名（Ｓ，Ｒ）から、公開鍵を復元することができる。つまり、本実施形態では、チャレンジコードから生成されたハッシュ値および秘密鍵から生成された署名から、秘密鍵に対応する公開鍵を復元することができる楕円曲線暗号化方式を採用する。

署名（Ｓ，Ｒ）は、式（２）に従って生成されてもよい。

式（２）において、ｈは、ステップＳ３１２において生成されたハッシュ値からの位相ｎの桁数（ビット長）の値であり、ｋは、ステップＳ３０１において生成された秘密鍵であり、ｑは、ステップＳ３１０において受信されたチャレンジコードである。式（２）に従ってＳを算出した後、Ｒを算出することができる。

次に、コンピュータデバイス２の通信装置２４は、ハッシュ値および署名（Ｓ，Ｒ）をレスポンスとしてサーバコンピュータ１に送信する（ステップＳ３１４）。サーバコンピュータ１の通信装置１４がレスポンスを受信すると、制御装置１１は、ステップＳ３１０において生成したチャレンジコードに基づいてハッシュ値を生成する。このハッシュ値は、ステップＳ３１２において生成されたハッシュ値と同一のアルゴリズムにより生成され、同じ値を有することになる。

そして、制御装置１１は、レスポンスに付加された署名および生成したハッシュ値から公開鍵を復元し、署名（Ｓ，Ｒ）を検証する（ステップＳ３１５）。上述したように、署名は、楕円曲線ＤＳＡに基づいたデジタル署名である。よって、楕円曲線ＤＳＡに基づいて、秘密鍵に対応する公開鍵を復元することができ、署名を検証することができる。署名を検証することによって、ユーザが正当なユーザであることを確認することができる。

署名の検証は、式（３）に従ってＱを算出し、算出したＱが、受信した署名（Ｓ，Ｒ）のＲと等しいか否かを判定する。つまり、レスポンスに含まれる署名Ｒと生成した署名Ｑとを比較することによって、署名を検証する。

Ｓは、署名（Ｓ，Ｒ）のＳであり、ｈは、ステップＳ３１５において生成されたハッシュ値から位相ｎの桁数（ビット長）の値であり、Ｇは、ベースポイント（ｘ，ｙ）であり、Ｋは、公開鍵である。よって、式（３）のＱを受信した署名（Ｓ，Ｒ）のＲに置き換えて、最初に公開鍵Ｋを復元し、公開鍵Ｋに基づいてＱを算出する。

次に、制御装置１１は、復元した公開鍵に基づいて、記憶装置１３に記憶されたユーザ情報を取り出す（ステップＳ３１６）。上述したように、公開鍵とユーザ情報とが関連付けて記憶されているので、公開鍵を復元することによって対応するユーザ情報を取り出す、つまり、公開鍵を復元することによって対応するユーザを特定する。

ユーザ情報を取り出すと、制御装置１１は、ユーザ情報において定義された利用権限および／または利用時間に基づいて、ステップＳ３０６において受信した処理要求（サービスウェブサイトへのアクセス）を許可／拒否する（ステップＳ３１７）。例えば、処理要求が送信された時間が、利用時間の範囲外であると、制御装置１１は、コンピュータデバイス３にエラー応答を送信してもよい。

アクセスの許可について、例えば、制御装置１１は、ステップＳ３０７においてコンピュータデバイス３の表示装置上で二次元コードが表示された画面から、サービスウェブサイトにログインした状態を示す画面に遷移させてもよい（遷移した画面をコンピュータデバイス３に送信する）。また、ユーザ情報にＩＰドレスなど、コンピュータデバイス３を識別する情報が含まれる場合、制御装置１１は、当該情報に基づいてコンピュータデバイス３と、ログイン後の操作について通信してもよい。

以上のように、第１の実施形態に係る認証システムを説明した。第１の実施形態に係る認証システムでは、サーバコンピュータ１は、コンピュータデバイス３からの処理要求に応じて、コンピュータデバイス２から送信された情報に基づいて公開鍵を復元し、公開鍵に関連付けられたユーザを特定することによってユーザを認証する。そして、サーバコンピュータ１は、ユーザを認証すると、コンピュータデバイス３からの要求を許可する。署名の検証に使用される秘密鍵は、コンピュータデバイス２にのみ記憶され、コンピュータデバイス３には記憶されない。

上述した構成によって、ユーザは、パスワードなどの秘密情報を使用することなく、サーバコンピュータ１による認証処理を受けることができる。また、コンピュータデバイス３が盗難された場合でも、秘密鍵を記憶したコンピュータデバイス２が盗難されない限り、第三者による不正使用を防止することができる。

なお、本実施形態では、コンピュータデバイス３が盗難された場合などに対処するために、コンピュータデバイス２およびコンピュータデバイス３を使用して認証を行っているが、コンピュータデバイス３のみが使用されてもよい。この場合、コンピュータデバイス３が秘密鍵を生成し、署名を付加したハッシュ値をサーバコンピュータ１に送信する。

また、本実施形態では、復元した公開鍵からユーザ情報を特定しているが、処理を加速化するために、コンピュータデバイス３から送信される処理要求にユーザＩＤが含まれてもよい（つまり、ユーザがコンピュータデバイス３を介してユーザＩＤを入力する）。ユーザＩＤが入力されると、サーバコンピュータ１の制御装置１１は、ユーザＩＤに基づいて対応するユーザ情報を簡易に取り出すことができる。

さらに、上述したステップＳ３０５乃至Ｓ３１７の処理が実行される時間を一定の時間に制限してもよい。例えば、ステップＳ３０５乃至Ｓ３１７の処理が予め定められた時間内に完了しない場合（制御装置１１がタイマを加算し、タイマが予め定められた時間を超えるか否かを判定する）、制御装置１１は、コンピュータデバイス３にエラー応答を送信してもよい。このような構成によって、悪意のある第三者による総当たり攻撃などを防止することができる。

上述した認証システム１００は、サーバコンピュータ１によって実行されるコンピュータプログラムによって実装されるが、当該コンピュータプログラムは、非一時的記憶媒体に記憶されてもよい。コンピュータデバイス２によって実行されるコンピュータプログラムも同様である。非一時的記憶媒体の例は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリ装置、内蔵ハードディスクおよび取外可能ディスク装置などの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光学媒体などを含む。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る認証システムを説明する。第２の実施形態では、ユーザが、自動車などの車両のドアロックを解除するために認証を受ける例を説明する。ユーザは、遠隔デバイスを使用して、車載デバイスによる認証を受ける。

図４は、第２の実施形態に係る認証システム２００の全体の構成の例を示す。認証システム２００は、車両５に設けられた車載デバイス６およびドアユニット７、ならびに遠隔デバイス８を備える。

車載デバイス６は、車両５内の任意の位置に設置される。車載デバイスは、ユーザを認証し、ドアユニット７などの構成要素を制御する情報処理装置である。車載デバイス６は、ドアユニット７および遠隔デバイス８と通信する。ドアユニット７との通信は、通信ケーブルなどを介して行われ、遠隔デバイス８との通信は、無線で行われる。

ドアユニット７は、車両５のドアを開閉する機械的構造を有する。ドアユニット７は、車載デバイス６からの指示に応じてドアを開閉する。遠隔デバイス８は、ユーザが車両５のドアを開閉することなどを遠隔で制御する情報処理装置（コンピュータデバイス）である。

次に、図５を参照して、認証システム１００を構成する各種デバイスの詳細な構成の例を説明する。図５に示すように、車載デバイス６は、制御装置６１、メモリ６２、記憶装置６３、通信装置６４、および入出力（Ｉ／Ｏ）装置６５を備える。それらの構成要素は、内部バスを介して相互に結合される。

制御装置６１は、プロセッサなどにより実装され、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）、および１つもしくは複数の制御装置コアを含んでもよい。制御装置６１は、記憶装置６３に記憶された所定のプログラムを実行することによって、車両５の構成要素（ドアユニット７など）の動作を制御する。メモリ６２は、揮発性または不揮発性メモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ、またはキャッシュメモリを含んでもよい。メモリ６２は、制御装置６１が実行するプログラムデータを一時的に記憶する。

記憶装置６３は、車載デバイス６に内蔵された記憶装置である。記憶装置６３は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、光ディスク、およびフラッシュドライブを含んでもよい。通信装置６４は、通信ケーブルを介してドアユニット７とデータを送受信する。

Ｉ／Ｏ装置６５は、ドアを開閉することを指示する信号をドアユニット７に出力する。ドアユニット７は、指示信号に応じて、ロック機構（図示しない）を駆動してドアを開閉する。表示装置６６は、後述するユーザ情報を入力するための入出力インタフェースを表示するディスプレイスクリーンである。ユーザ情報が入力されると、ユーザ情報が記憶装置６３に記憶される。

遠隔デバイス８は、制御装置８１、メモリ８２、記憶装置８３、通信装置８４、および操作ボタン８５を備える。それらの構成要素は、内部バスを介して相互に結合される。

制御装置８１は、制御装置６１と同様にＣＰＵなどで実装される。制御装置８１は、記憶装置８３に記憶された所定のプログラムを実行することによって、遠隔デバイス８の動作を制御する。メモリ８２は、メモリ６２と同様に、揮発性または不揮発性メモリなどを含み、制御装置８１が実行するプログラムデータを一時的に記憶する。記憶装置８３は、記憶装置８３と同様に内蔵された記憶装置である。通信装置８４は、所定の周波数を有する電波を介して通信装置６４と通信して、データを送受信する。

操作ボタン８５は、ユーザが車両５のドアを開閉するためのボタンである。ユーザが操作ボタンを押下すると、後述する認証処理が実行されて、制御装置６１がドアを開閉することを指示する信号をドアユニット７に出力する。なお、操作ボタンに加えまたはそれに代えて、遠隔デバイス８は、車両５が放射する電波を検知するセンサを備え、遠隔デバイス８が車両５からの電波を検知することによって認証処理がトリガされるようにしてもよい。

次に、図６を参照して、本実施形態に従って認証システム１００が実行する処理の例を説明する。図６に示す処理では、ユーザが車両５のドアを開錠するために車載デバイス６によって認証を受ける例を説明する。

まず、遠隔デバイス８の制御装置８１は、公開鍵および秘密鍵のペアを生成する（ステップＳ６０１）。生成した公開鍵および秘密鍵のペアは、記憶装置８３に記憶される。公開鍵および秘密鍵のペアは、第１の実施形態で説明した方式で生成される。

なお、公開鍵および秘密鍵のペアは、図示しないコンピュータデバイス（スマートフォンまたはタブレットなど）によって生成されてもよい。この場合、上述したコンピュータデバイスと遠隔デバイス８とが無線によって通信し、認証処理の時点で、生成された秘密鍵が遠隔デバイス８に送信および記憶されているものとする。また、秘密鍵がコンピュータデバイスによって生成された場合、秘密鍵が遠隔デバイス８に記憶された時点で当該デバイスから削除されることが望ましい。

次に、車載デバイス６の制御装置６１は、ユーザ情報を生成する（ステップＳ６０２）。ユーザ情報は、車載デバイス６の表示装置６６に表示された入出力インタフェースを介してユーザによって入力されるユーザ情報である。ユーザ情報は、例えば、ユーザＩＤ、コンピュータデバイスＩＤ（ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスなど）、ならびに速度制限、走行時間制限、および走行時間などを含む利用権限などを含む。なお、ユーザ情報は、上述したコンピュータデバイスを介して入力されてもよい。この場合、上述したコンピュータデバイスと車載デバイス６とが無線によって通信し、認証処理の時点で、入力されたユーザ情報が車載デバイス６に送信および記憶されているものとする。

次に、遠隔デバイス８の通信装置８４は、公開鍵をサーバコンピュータ１に送信する（ステップＳ６０３）。車載デバイス６の通信装置６４が公開鍵を受信すると、制御装置６１は、公開鍵と、ステップＳ６０２において生成されたユーザ情報とを関連付けて記憶装置６３に記憶する（ステップＳ６０４）。

ステップＳ６０１乃至Ｓ６０４の処理は、後述するステップＳ６０５以降の処理とは別個に実行されてもよい。つまり、ユーザが認証処理を受ける時点で、公開鍵およびユーザ情報が車載デバイス６の記憶装置６３に記憶されているものとする。また、ユーザが認証処理を受ける時点で、秘密鍵が遠隔デバイス８の記憶装置８３に記憶されているものとする。

ステップＳ６０５では、ユーザは、車両５のドアの開錠を試みる。このときに、遠隔デバイス８の通信装置８４は、車載デバイス６に処理要求（開錠要求）を送信する。次に、車載デバイス６の通信装置６４が処理要求を受信すると、制御装置６１は、チャレンジコードを生成する（ステップＳ６０６）。チャレンジコードは、第１の実施形態で説明したように、乱数に基づいた任意のデータ列であってもよく、またはＵＵＩＤなどが使用されてもよい。チャレンジコードについては、都度異なる値が生成される。チャレンジコードが生成されると、通信装置６４は、チャレンジコードを遠隔デバイス８に送信する（ステップＳ６０７）。

遠隔デバイス８の通信装置８４がチャレンジコードを受信すると、制御装置８１は、チャレンジコードに基づいてハッシュ値を生成する（ステップＳ６０８）。そして、制御装置２１は、記憶装置８３に記憶された秘密鍵を使用して、ハッシュ値に署名（Ｓ，Ｒ）を付加する（ステップＳ６０９）。ハッシュ値および署名は、第１の実施形態で説明した方式で生成される。

次に、通信装置８４は、ハッシュ値および署名（Ｓ，Ｒ）をレスポンスとして車載デバイス６に送信する（ステップＳ６１０）。車載デバイス６の通信装置６４がレスポンスを受信すると、制御装置６１は、ステップＳ６０６において生成したチャレンジコードに基づいてハッシュ値を生成する。このハッシュ値は、ステップＳ６０８において生成されたハッシュ値と同一のアルゴリズムにより生成され、同じ値を有することになる。

そして、制御装置６１は、レスポンスに付加された署名および生成したハッシュ値から公開鍵を復元し、署名（Ｓ，Ｒ）を検証する（ステップＳ６１１）。署名は、第１の実施形態で説明した方式で検証される。

次に、制御装置６１は、復元した公開鍵に基づいて、記憶装置１３に記憶されたユーザ情報を取り出す（ステップＳ６１２）。上述したように、公開鍵とユーザ情報とが関連付けて記憶されているので、公開鍵を復元することによって対応するユーザ情報を取り出す、つまり、公開鍵を復元することによって対応するユーザを特定する。

ユーザ情報を取り出すと、制御装置６１は、ユーザ情報において定義された利用権限に基づいて、ステップＳ６０５において受信した処理要求に応じてドアユニット７に対し、ドアを開錠することを指示する信号を送信する、つまり、処理要求を許可する（ステップＳ６１３）。ドアユニット７は、指示信号に応じて、ロック機構（図示しない）を駆動してドアを開錠する。

以上のように、第２の実施形態に係る認証システムを説明した。第２の実施形態に係る認証システムでは、車載デバイス６は、遠隔デバイス８からの処理要求に応じて、遠隔デバイス８から送信された情報に基づいて公開鍵を復元し、公開鍵に関連付けられたユーザを特定することによってユーザを認証する。そして、車載デバイス６は、ユーザを認証すると、ドアを開錠する、つまり、遠隔デバイス８からの要求を許可する。

なお、本実施形態では、遠隔デバイス８からの処理要求に応じて、ドアを開錠する例を説明したが、そのような例に限定されない。例えば、車両５のエンジンがイモビライザによって制御され、ユーザを認証によってエンジンが始動するように制御してもよい。この場合、車載デバイス６は、ユーザを認証すると、イモビライザに対してエンジンを始動するよう指示する。

また、例えば、ドアを開錠する要求およびエンジンを始動する要求のそれぞれに対し、異なる秘密鍵を生成し、それぞれにおいて別個の認証処理が行われてもよい。このように構成することによって、ドアを開錠するときの第１の認証およびエンジンを始動するときの第２の認証をユーザが受けることになり（２段階認証）、セキュリティがさらに高まる。

２段階認証において、例えば、遠隔デバイス８からのドア開錠要求に対し、車載デバイス６は、第１のチャレンジコードを生成し、遠隔デバイス８は、第１のチャレンジコードに基づいて第１のハッシュ値を生成し、第１の秘密鍵に基づいて第１の署名を生成してもよい。車載デバイス６は、第１のチャレンジコードおよび第１の署名に基づいて、第１の秘密鍵に対応する第１の公開鍵を復元する。

遠隔デバイス８からのエンジン始動要求に対しては、車載デバイス６は、第２のチャレンジコードを生成し、遠隔デバイス８は、第２のチャレンジコードに基づいて第２のハッシュ値を生成し、第２の秘密鍵に基づいて第２の署名を生成してもよい。車載デバイス６は、第２のチャレンジコードおよび第２の署名に基づいて、第２の秘密鍵に対応する第２の公開鍵を復元する。

また、操作ボタン８５が２つのボタンを含み、第１のボタンの押下によって、遠隔デバイス８がドア開錠要求を送信し、第２のボタンの押下によって、遠隔デバイス８がエンジン始動要求を送信してもよい。また、遠隔デバイス８が上述したセンサを含む場合、センサが車載デバイスから放射される第１の周波数を有する電波を検知したことに応じて、遠隔デバイス８がドア開錠要求を送信し、第２の周波数を有する電波を検知したことに応じて、遠隔デバイス８がエンジン始動要求を送信してもよい。

上記実施形態で説明した式およびハードウェアの構成要素は例示的なものにすぎず、その他の構成も可能であることに留意されたい。また、上記実施形態で説明した処理の順序は、必ずしも説明した順序で実行される必要がなく、任意の順序で実行されてもよい。さらに、本発明の基本的な概念から逸脱することなく、追加のステップが新たに加えられてもよい。

また、上述した認証システム２００は、車載デバイス６によって実行されるコンピュータプログラムによって実装されるが、当該コンピュータプログラムは、非一時的記憶媒体に記憶されてもよい。遠隔デバイス８によって実行されるコンピュータプログラムも同様である。

１ サーバコンピュータ
２ コンピュータデバイス
３ コンピュータデバイス
４ ネットワーク
５ 車両
６ 車載デバイス
７ ドアユニット
８ 遠隔デバイス
１００ 認証システム
２００ 認証システム

Claims (11)

1. 制御装置、通信装置、および記憶装置を備えた情報処理装置であって、前記記憶装置は、秘密鍵および公開鍵のペアのうちの公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶し、
   前記通信装置は、処理要求を受信し、
   前記制御装置は、チャレンジコードを生成し、
   前記通信装置は、
   前記チャレンジコードを送信し、
   レスポンスを受信し、前記レスポンスは、前記チャレンジコードから生成されたハッシュ値および署名を含み、前記署名は、前記秘密鍵から生成され、
   前記制御装置は、前記生成されたチャレンジコードからハッシュ値を生成し、前記生成されたハッシュ値および前記署名から前記公開鍵を復元し、前記公開鍵と関連付けられた前記ユーザ情報を特定する、ことによって前記処理要求を許可するか否かを判定する、
   ことを特徴とする情報処理装置。
2. 前記通信装置は、
   第１のコンピュータデバイスから前記処理要求を受信し、
   前記処理要求を受信したことに対応して、第２のコンピュータデバイスから認証要求を受信し、
   前記チャレンジコードを送信すること、前記レスポンスを受信すること、および前記処理要求を許可することは、前記認証要求に応答して実行される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記処理要求は、前記第１のコンピュータデバイスが前記情報処理装置へのアクセスを試みるアクセス要求であり、
   前記通信装置は、
   前記処理要求を受信したことに応答して、前記情報処理装置の位置を示す情報を含む電文を前記第２のコンピュータデバイスに送信し、
   前記電文を送信したことに対応して、前記チャレンジコードを受信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記署名は、楕円曲線暗号化方式を使用した楕円曲線ＤＳＡに基づいて生成されるデジタル署名である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
5. 前記楕円曲線暗号化方式において使用される楕円曲線は、ｅｃｐ２５６ｋ１曲線である、ことを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記署名は、第１の署名であり、
   前記制御装置は、
   前記生成されたハッシュ値および前記復元された公開鍵から第２の署名を生成し、
   前記第１の署名と前記第２の署名とを比較することによって前記第１の署名を検証する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
7. 前記制御装置は、
   前記チャレンジコードを送信すること、前記レスポンスを受信すること、および前記処理要求を許可するが、予め定められた時間内に完了するか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の情報処理装置。
8. 前記ユーザ情報は、利用権限および／または利用時間を含み、
   前記制御装置は、前記利用権限および／または前記利用時間に基づいて、前記処理要求を許可するか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の情報処理装置。
9. 情報処理装置によって実行される方法であって、前記情報処理装置は、秘密鍵および公開鍵のペアのうちの公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶した記憶装置を含み、
   処理要求を受信するステップと、
   チャレンジコードを生成するステップと、
   前記チャレンジコードを送信するステップと、
   レスポンスを受信するステップであって、前記レスポンスは、前記チャレンジコードから生成されたハッシュ値および署名を含み、前記署名は、前記秘密鍵から生成される、ステップと、
   前記生成されたチャレンジコードからハッシュ値を生成し、前記生成されたハッシュ値および前記署名から前記公開鍵を復元し、前記公開鍵と関連付けられた前記ユーザ情報を特定する、ことによって前記処理要求を許可するか否かを判定するステップと、
   を備えたことを特徴とする方法。
10. 第１の情報処理装置および第２の情報処理装置を備えた認証システムであって、前記第１の情報処理装置は、秘密鍵および公開鍵のペアのうちの公開鍵とユーザ情報とを関連付けて記憶し、前記第２の情報処理装置は、前記秘密鍵を記憶し、
    前記第１の情報処理装置は、
    処理要求を受信し、
    チャレンジコードを生成し、
    前記チャレンジコードを前記第２の情報処理装置に送信し、
    前記第２の情報処理装置は、
    前記チャレンジコードからハッシュ値を生成し、
    前記秘密鍵から署名を生成し、
    前記ハッシュ値に前記署名を付加したレスポンスを前記第１の情報処理装置に送信し、
    前記第１の情報処理装置は、前記生成されたチャレンジコードからハッシュ値を生成し、前記生成されたハッシュ値および前記署名から前記公開鍵を復元し、前記公開鍵と関連付けられた前記ユーザ情報を特定する、ことによって前記処理要求を許可するか否かを判定する、
    ことを特徴とする認証システム。
11. コンピュータ実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記コンピュータ実行可能命令は、コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに請求項９に記載の方法を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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