JP2024516833A - バイオセンサおよびバイオセンサ出力の絡み合った認証のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本明細書には、生体認証センサおよび生体認証センサ出力の絡み合った認証のためのシステムおよび方法が開示される。一実施形態では、セキュア生体認証センサシステムは、互いに物理的に結合された生体認証センサおよびセキュア要素を備えている。センサは、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在する。センサはホストから暗号チャレンジを受信してセキュア要素に転送する。センサは、生体認証読み取り値を取得してホストに送信する。センサは、ホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含むチャレンジレスポンスをセキュア要素から受信する。センサは、共有シークレットと、取得された生体認証読み取り値に関連するデータとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成し、生体認証読み取り値がセンサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信する。

Description

本開示の実施形態は、概して、生体認証センサ（バイオセンサとも称される）を含むセンサ、認証、暗号化、個人情報保護、詐欺防止、プライバシー、セキュリティに関し、より詳細には、生体認証センサおよび生体認証センサ出力の絡み合った（entangled）認証のためのシステムおよび方法に関する。

今日の現代社会では、例えば従業員、顧客、特定の装置の承認されたユーザー等の個人が本人であることを、装置、装置システム、ネットワーク等が確認（すなわち検査や検証等）できることが重要である場面や状況が多く存在する。個人（および装置）の身元を確認する（または少なくとも確認を試みる）処理は、認証と一般的に呼ばれている。これは、正しく認証された個人および／または装置が、アクセスできる特定のリソースに対する制御を有効にする承認とは区別される。

概して、当該技術分野で周知であり、かつ本明細書に例示するように、個人の認証においては、その個人が「知っている」もの、「持っている」もの、および／または「である」ものを示す必要がある。個人が「知っている」（または知っている可能性がある）ものの例としては、パスワード、暗証番号（ＰＩＮ）、１つまたは複数のセキュリティの質問に対する回答、頻繁に変更される認証コード等が挙げられる。個人が「持っている」（または持っている可能性がある）ものの例としては、アクセスカード、スマートカード、特定のモバイルデバイス等が挙げられる。最後の、個人が「である」（またはその可能性がある）ものの例としては、特定の指紋、特定の声紋、特定の顔（顔の構造等）、特定の網膜、一対の網膜等が挙げられる。当然ながら、指紋が個人の全体を表すわけではないが、このような表現は当該技術分野において一般的に用いられている。

生体認証センサの分野においては、このようなセンサを備えたシステムに対する脅威が常に存在し、１つまたは複数のセンサによって少なくとも部分的に保護されている様々なリソースに対し、悪意の行為者によるアクセスの試みが繰り返されるおそれがある。このようなアクセスの試みは、例えば、建物またはその他のセキュリティ保護されたスペース（オフィス、研究室、保管庫等）への物理的な不正侵入、保護されたシステムへの不正なログイン、不正な購入や口座振替の実行、個人情報の取得等の試みである。このような攻撃の加害者は、関連するシステムの正当なユーザーになりすます場合が多い。人であろうとプログラム（いわゆる「ボット」等）であろうと、これらの不正行為者は執拗で、防御手段を回避するために攻撃戦略を絶えず調整している。これに対し、防御手段も攻撃に応じて進化している。

詳細は、図面を参照して記載される以下の説明から理解される。図面において、同様の要素には同様の符号が付されている。
少なくとも１つの実施形態に係る、通信構成の第１の例を示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、通信構成の第２の例を示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、通信構成の第３の例を示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、セキュア生体認証センサシステムのアーキテクチャの第１の例を示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、セキュア生体認証センサシステムのアーキテクチャの第２の例を示す図。 情報フロー図の第１の例を示す図であり、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサの両方が複数の対応するハッシュ関数を使用する構成例を示す図。 情報フロー図の第２の例を示す図であり、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサの両方が単一の対応するハッシュ関数を使用する構成例を示す図。 情報フロー図の第３の例を示す図であり、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサが共通の暗号化および復号化方法を用いる第１の構成例を示す図。 情報フロー図の第４の例を示す図であり、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサが共通の暗号化および復号化方法を用いる第２の構成例を示す図。 情報フロー図の第５の例を示す図であり、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサが共通の暗号化および復号化方法を用いる第３の構成例を示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、例えば生体認証センサまたはセキュア生体認証センサシステムによって実行される例示的な方法を示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、少なくとも１つの実施形態を実行し、かつ／または、１つもしくは複数の装置やシステム等を具体化するように構成される例示的コンピュータシステムを示す図。 少なくとも１つの実施形態に係る、図１２の例示的コンピュータシステム等のコンピュータシステムにおいて実装可能な例示的ソフトウェアアーキテクチャを示す図。

現在、様々な種類の生体認証センサが市販されており、今後さらに多くの生体認証センサが提供されると考えられる。生体認証センサの種類の例としては、指紋スキャナ、網膜スキャナ、声紋識別装置、顔認識スキャナ等が挙げられる。本開示は主に指紋スキャナ（本明細書では指紋センサとも呼ぶ）について説明するが、これは例示であり、限定ではない。本開示の実施形態は、他の種類の生体認証センサに同様に適用でき、さらに、多種の他のセンサ（例えば、温度センサ、動作検出器、ガラス破壊センサ、圧力センサ、近接センサ、ガス（一酸化炭素等）検出器、位置決定システム等）にも適用可能である。データが特定のセンサによって正当に取得されたものであることを確認することは、多くの分野で有益である。さらに、取得されたデータの整合性の確認は認証と密接に関係しており、重要である。

従来構成においては、指紋センサは、売店、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）、ＰＯＳ装置等の大型の固定システムに組み込まれている場合が多い。このような設置構成では、所与の指紋画像が、特定の装置またはシステムに組み込まれた指紋センサによって取得されたものであることの信頼度が比較的高い。これは、このような物理的に保護された固定式のシステムは、関係者（例えば、店舗従業員、銀行従業員、官公庁職員等）によって直接的に制御および／または監視されている場合が多いためである。

いくつかの着想および目的の中でも、本開示の実施形態は、一人または複数の個人の認証（物理的アクセスや支払取引等のための認証）に利用される指紋センサが、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、ネットブック、ＩＤトークン、スマートカード（例えば、スマートクレジットカード）等のモバイルデバイスに配置されることが一般的になりつつあるという認識および理解等から生じたものである。一般的な状況では、個人は、スマートフォン（モバイルデバイスの一例）を所有しているか、そのスマートフォンを支給された正規のユーザー等である。このような個人は、サービスプロバイダからスマートフォンを購入またはレンタルしている場合や、雇用主からスマートフォンを支給されている場合や、個人またはその組織（雇用主等）がスマートフォンのサービスプランのサブスクリプションのアカウント所有者である場合等が想定される。個人は、購入、アプリのダウンロード、個人情報（保存されたパスワード等）の表示を承認するためや、情報へのアクセスや、所定の機能または取引の実行（もしくは許可）を行うために身元認証を必要とする他の目的のために、スマートフォンに搭載されている指紋センサを使用する。

また、本開示の実施形態は、モバイルデバイス（および一部の他の装置）の指紋センサは比較的単純な装置であり、悪意のある行為者が事前に記録されたデータ（例えば、記憶された指紋画像等）を用いてなりすましに成功することが多いという事実を認識および理解することからも生じている。指紋センサが搭載された装置、または指紋センサが少なくとも一時的に（ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ポート等を使用して）接続されている装置に対し、攻撃者が物理的にアクセスする場合もある。物理的なアクセスに成功した攻撃者は、指紋センサを、事前に記録されたデータを認証用に送るように構成および／またはプログラミング等された別のセンサや他の電子回路に置き換えることができる。

一般的なホスト（スマートフォン等）と一般的な指紋センサとの間のインターフェイスは、標準的であるとともに比較的単純な場合が多いため、上記のような攻撃が助長されている。さらに、有効な指紋画像のデジタルサンプルは、攻撃者によって容易に取得できることがわかっている。この問題は、提示された指紋（またはその他の生体認証読み取り値）の認証（または拒否）を実行するホストと指紋センサとの間の連結が密接ではない場合（例えばネットワーク接続を介している場合等）にさらに悪化する。

さらに、本開示の実施形態は、機密情報のダウンロード、転送、表示等の承認や、購入、取引および他の金融取引等の実行の許可に用いられる指紋センサが、事前に記録された画像やその他のデータを認証のためにホストに提供するように構成された不正な回路（「生体から」、すなわちセンサのそばに居てセンサと物理的に接触している、生きている人間から実際に取得した生体認証データを提供する適切な生体認証センサではない）によって置き換えられることを防止することの重要性を認識および判断することからも生じている。このような重要性は、上記装置が、モバイルデバイスである場合や、個人のユーザー（消費者等）が使用する装置である場合特に顕著である。このような装置の指紋センサが、実効的なエミュレータに置き換えられた場合、個人や組織（企業等）に対して、個人情報や金銭に関する問題等の、様々な問題が発生するおそれがある。

多くの解決策が従来の構成において試みられている。いくつかの解決策においては、センサおよび処理システム（指紋画像が本物であるか否かを判断するホスト等）の両方を囲む密閉された保護ケースを物理的に配置することや、物理的な改ざんが検出された場合にはセンサおよび／または装置全体を無効化することが行われている。いくつかの構成で現在行われている別のアプローチにおいては、フィジカリー・アンクローナブル・ファンクション（ＰＵＦ : physically unclonable function）と呼ばれる技術をセンサに組み込み、組み込まれたＰＵＦを用いてセンサの認証が行われる。このアプローチは、少なくともチップ面積（つまりシリコンの面積）の点で高コストであり、また、ＰＵＦベースの認証は攻撃者によって破られる場合もあることがわかっている。さらに、ＰＵＦベースの認証のセキュリティ認証には問題が生じる場合が多い。

従来の構成の課題を解消するために、本明細書においては、生体認証センサおよび生体認証センサ出力の絡み合った認証のためのシステムおよび方法の実施形態が開示される。本開示の実施形態では、生体認証センサ（指紋センサ等）は、いわゆるセキュア要素（secure element）と物理的に結合され、例えば、セキュア要素と同じパッケージ基板に成形される（molded）。様々な異なる実施形態に関して、以下の点について記載する。

・特定の（例えば、ソリッドステート式の）生体認証センサ（またはセキュア生体認証センサシステム）が通信可能に接続されているホストによって行われる例示的な通信および機能
・生体認証センサ（またはセキュア生体認証センサシステム）に関連する例示的な通信および機能
・セキュア要素に関連する例示的な通信および機能
「生体認証センサ（またはシステム）」、「生体認証センサ（またはセキュア生体認証センサシステム）」等の表現の繰り返しを避けるために、本開示においては、「生体認証センサ」という文言は、他に明示的に規定されている場合や文脈から明らかである場合を除き、「生体認証センサ、セキュア生体認証センサシステム、このようなシステムの一部としての生体認証センサ等」を指すものとして理解される。

次にセキュア要素について記載するが、当該技術分野で知られているように、セキュア要素は、ＩＣ分野においては比較的単純な通信インターフェイス（例えば、２本のワイヤ（またはピンやパッド等））を備えている。さらに、本開示の実施形態では、生体認証センサは、生体認証読み取り値（指紋画像等）の確認を行うホストとセキュア要素との間に通信可能に介在している。生体認証センサは、第１の通信インターフェイスを介してホストに通信可能に接続されるとともに、別の第２の通信インターフェイスを介してセキュア要素に通信可能に接続される。第２の通信インターフェイスは、生体認証センサ専用である（つまり、ホストは、直接利用することができず、生体認証センサを介してのみ利用できる）。したがって、本開示の実施形態の利点の１つは、ホストに対して、本開示の実施形態のセキュア生体認証センサシステム（生体認証センサおよびセキュア要素を含む）が、少なくとも物理的および通信プロトコルに関しては、従来型の生体認証センサとして示されることである。

最近では、暗号ＩＤを特定の装置または他のシステムに割り当てるための効果的な技術コンポーネントとして、低コストのシリアルインターフェイスセキュア要素が登場している。この暗号ＩＤは、詳細は後述するが、１つまたは複数の暗号プロトコルを用いて証明および確認可能である。前述したように、セキュア要素は、ピン数の少ないＩＣである場合が多く、通常は、ベアシリコンダイであるか、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）である。ＣＳＰは、ＩＣパッケージの一種であり、「フリップチップおよびチップスケール技術の実装」と題されるＪ－ＳＴＤ－０１２に規定されている。Ｊ－ＳＴＤ－０１２は、ＩＰＣとして知られる事業者団体によって発行されている。

様々な実施形態において、生体認証センサとセキュア要素との間で用いられる通信インターフェイスは、Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（「Ｉ^２Ｃ」または「Ｉ２Ｃ」）等のプロトコル（またはフォーマット）に従って動作する。これに対し、生体認証センサと所定のホストとの間の別個の独立したインターフェイスは、ＵＳＢ、シリアルペリフェラルインターフェイス（ＳＰＩ）、イーサネット、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線、ＲＦ等のプロトコルに従って動作する。一般的に、上記の２つのインターフェイスは同じまたは異なるプロトコルを使用することができ、その一方または両方は、構成または状況に応じて当業者が最適であるとみなす任意のプロトコルであってもよい。

いくつかの実施形態では、センサダイ（sensor die）（すなわち、指紋センサコンポーネントが配置されるダイ）は、単純な１線式または２線式のインターフェイス（Ｉ^２Ｃ等を使用）を介し、専用の接続によってセキュア要素に接続されている。いくつかの実施形態では、いわゆるメッセージ認証コード（ＭＡＣ : message authentication code）を生成するために、いくつかの暗号計算を実行可能である。ＭＡＣは、当該技術分野で使用される多種のＭＡＣのうちのいずれであってもよい。例えば、ＭＡＣは、当該技術分野では「鍵付きハッシュＭＡＣ」とも呼ばれる、ＨＭＡＣ（ｈａｓｈ－ｂａｓｅｄ ＭＡＣ）であってもよい。ＨＭＡＣは、一般的に、秘密鍵とともに暗号ハッシュ関数を用いてメッセージまたは他のデータを処理することによって生成される。

別の例においては、ＭＡＣはブロック暗号に基づく種類のＭＡＣである。例えば、ＭＡＣは暗号ブロックチェーン（cipher-block-chaining）ＭＡＣ（ＣＢＣ－ＭＡＣ）である。ＣＢＣ－ＭＡＣでは、ブロック暗号を用いてブロックの「チェーン」を生成する暗号化装置が用いられる。所定のブロックを暗号化する際には、暗号化装置は前のブロックを適切に暗号化している必要があり、これによってチェーンが形成される。この特性、すなわち、各ブロック（最初以外）がその直前のブロックに依存するという特性によって、メッセージ（または指紋画像等）の平文ビットに変更が加えられた場合は、最終的なブロックが予測不可能かつ不可逆的に変更される。このため、復号装置はメッセージを正しく復号化するために暗号鍵を有している必要があり、セキュリティが確立されている。

なお、本開示においては、ある時点において特定の鍵がメッセージの暗号化に使用されるかメッセージの復号化に使用されるかを問わず、その鍵は両方の場面において「暗号鍵」と呼ばれる（異なる時点において「暗号鍵」または「復号鍵」を同じ値に対して用いるのは混乱を招く可能性があり、これらが実際には同じ値であることが不明瞭になるため、使用しない）。暗号鍵は、本明細書では「セッション鍵」、「一時的セッション鍵」等と呼ばれる場合もある。

上述したように、いくつかの実施形態では、生体認証センサは、第１の通信インターフェイス（ＵＳＢまたはＳＰＩ等を使用）を介してホストと通信する。上記インターフェイスを使用して指紋画像を読み出し、生体認証センサの動作レジスタを設定することに加えて、ホストは、本開示の第１のインターフェイスを用いて、生体認証センサ自体またはセキュア要素の機能を利用する生体認証センサによってサポートされる多くの認証プロセスの１つまたは複数を行うことができる。本明細書に記載する例示的な認証プロセスのうち、本開示の実施形態の生体認証センサは、以下のうちの１つまたは複数をサポートする。

１．ホストに対して、生体認証センサ自体を（つまり装置として）認証すること。
２．生体認証センサが読み取った指紋画像を認証することによって、同時に、生体認証センサ自体を本質的に認証すること。

３．センサとホストとの間の少なくとも関連する通信が暗号化される（一時的セッション鍵等を用いて暗号化される）、上記２の認証プロセス。関連する通信は、例えば、認証のために実際に送信される指紋を含む通信である（ピクセルアレイの較正等の管理目的の通信ではない）。

特に、上記の３つの認証プロセスのうちの１番目のプロセス、つまりホストに対して生体認証センサが自身を装置として認証するプロセスに関し、ホストはこのようなプロセスを定期的に行ってもよく、例えば、所定の画像数ごと、ユーザーの要求に応じて、特定のトリガイベントの発生が検知された場合等に行うことができる。しかしながら、少なくとも１つの実施形態において、上記の１番目のプロセスは、各画像の取り込み時にその画像自体の認証が行われる（上記第２の認証プロセスまたは第３の認証プロセスが行われる）場合は不必要であるが、これ（すべての画像に対して認証をオンにしておくか否か）は、ホストから決定できる。

なお、ホストが生体認証センサからの「すべての」画像を認証する実施形態であっても、認証されない介在画像が存在することに留意されたい。例えば、ホストが「すべての」画像を認証するように生体認証センサを設定している場合でも、撮像されるが認証には使用されない画像、例えば指紋画像を撮像するピクセルアレイの較正（焦点合わせ等）等のために使用される画像は、認証されない。このような「較正用画像」は、ホストおよび／または生体認証センサによって単に破棄されてもよい。このような較正用画像は、最終的に認証の試みの対象となる画像に対する焦点合わせを行うために、生体認証センサの１つまたは複数のレジスタの設定を繰り返し調節する一種のフォワードフィードバックループで使用される場合もある。他のアプローチを採用してもよい。

このように、本開示の実施形態は、効率的かつ低コストで、ホストおよびセンサのいずれにも大幅な変更を必要としない方法によって、指紋センサ等のセンサのセキュリティを大幅に強化することが可能である。本開示の実施形態は、指紋画像の例においては、画像ソースのデータと、暗号レスポンスソースのデータとをセンサ側において組み合わせること等によって、生体認証読み取り値の保護を大幅に向上させる。この組み合わせは、センサ側の暗号配列に対応する暗号配列を備えたホストが、暗号的に絡み合った画像および暗号データを受け取ってセンサ側で処理するまで、理解可能な状態に分離できないように行われる。

画像データと、暗号化されたＩＤ証明データとはセンサ側で組み合わされて絡み合わされる。その後、絡み合わされたデータは、センサ側で、少なくとも１つの暗号化プロセスまたは関数（ハッシュ化、暗号化等）への入力として使用される。この暗号的に絡み合ったデータの確認（ハッシュ結果の比較の成功、復号の成功等）がホスト側で行われることによって、対応する画像がその特定の生体認証センサによって実際に生体から取得されたものであることがホストによって確認される。このようにして、特定の画像を認証することにより、同時に、その画像がそのセンサによって取得されたものであることが本質的に認証される。様々な実施形態に関して、本開示においてさらに詳しく後述する。本開示の実施形態の利点のひとつは、データ転送と認証とが、１つのプロセス（例えば一連の処理）に組み合わされることである。様々な実施形態において、この利点および他の利点は、市場で容易に入手可能な低コストのセキュア要素を活用することによってもたらされている。

実施形態において指紋センサが取得するセンサ取得データには、指紋画像に加えて、当該技術分野において「生体検知データ」と呼ばれるデータが含まれる場合もある。このデータを取得する目的は、指紋画像の取得が、センサのそばに居る、生きている人の本物の指から取得されたものであることを確認することである。このようなデータには、例えば、皮膚温度、脈拍（すなわち心拍数）、血圧、パルスオキシメトリー、発汗、電気コンダクタンス等の測定値が含まれる。いくつかの例においては、１つまたは複数の機械学習モデルが、指紋を「生体」または「非生体」として分類するように訓練されており、その分類結果（および／または関連する信頼度等）が認証の一部として使用される。このため、本明細書において、「画像データ」、「指紋画像データ」、「指紋画像」、「センサデータ」等の用語および語句は、少なくとも１つの実施形態において生体検知データを包含すると理解されるべきである。したがって、少なくとも１つの実施形態では、ホスト側での確認のためにセンサ側で組み合わせて絡み合わされるデータは指紋・生体検知データを含む。

さらに、本開示の実施形態では、認証データから画像データが切り離せないことに加えて、生体認証センサとセキュア要素とが、セキュア生体認証センサシステムの一部として互いに物理的に結合していることによっても、セキュリティの向上が達成されている。ホストは、情報に基づく認証が成功することによって、関連する画像が正しいセンサによって生体から取得されたことを信頼できるだけでなく、少なくともいくつかの実施形態では、生体認証センサおよびセキュア要素が、単一の物理的アセンブリにおいて不可欠な部分であることによってホストの信頼性が強化されている。生体認証センサとセキュア要素とが単一の物理的パッケージ内に（成形等により）一緒に設けられること自体によって、セキュリティが強化されている。少なくともいくつかの実施形態では、セキュア生体認証センサシステム自体の機能を無効にすることなく、生体認証センサを対応するセキュア要素から分離することは不可能または極めて困難である。

また、本開示の実施形態は、面積が重視される状況において、使用する基板面積が少ないという利点も備えている。この点に関し、コストは、平方ミリメートル（ｍｍ）あたりの金額（ドル等）で測定される場合が多い。これに加え、物理的なサイズの制約（例えば、一般的な指紋の表面積）も存在する。さらに、追加のメモリモジュール等の高電力要素を必要としない。このような特徴を備えていることによって、本開示の実施形態は、他のアプローチと比較して、合理化されているだけでなく、製造コストや負荷も減らすことができる。

さらに、本開示の実施形態によって提供される利便性およびセキュリティは、ホストとセキュア要素との間に生体認証センサが通信可能に介在する上記構成によってさらに向上されている。このため、いくつかの実施形態においては、ホストと生体認証センサとの間の通信インターフェイスを（従来構成と同様に）構造的に同一に保つことができるが、これに加え、少なくともいくつかの実施形態では、ホストと生体認証センサとの間において、生体認証センサのみがセキュア要素と直接通信できるように構成される。このような実施形態では、正しいセキュア要素の正常な関与を証明する通信は、その通信が正しい生体認証センサを経て送信されたものであることをホストが信頼することができる。暗号的に変更された画像データと暗号認証データとは分離不可能であるため、正しいセキュア要素が、正しい生体認証センサを介して関与したことを確認できる。様々な実施形態の態様に関して、本開示においてさらに詳しく述べる。

一実施形態は、互いに物理的に結合されたセキュア要素および生体認証センサを備えたセキュア生体認証センサシステムとして構成される。生体認証センサは、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在するように構成されている。生体認証センサはロジックを有しており、このロジックは、生体認証センサの少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、生体認証センサに処理を行わせ、この処理は、ホストから暗号チャレンジ（cryptographic challenge）を受信することと、暗号チャレンジをセキュア要素に転送することと、生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、取得された生体認証読み取り値をホストに送信することとを含む。この処理には、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素が計算した暗号レスポンス（cryptographic response）をセキュア要素から受信することが含まれる。暗号レスポンスは、ホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる。処理は、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークン（cryptographically entangled token）を生成することをさらに含んでいる。読み取り関連データは、生体認証読み取り値および生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでいる。処理はさらに、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することを含んでいる。

別の実施形態は、第１の通信インターフェイスおよび第２の通信インターフェイスを備えた生体認証センサとして具体化される。生体認証センサは、第１の通信インターフェイスおよび第２の通信インターフェイスを介して、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在するように構成される。生体認証センサとセキュア要素とは互いに物理的に結合されている。生体認証センサはロジック（logic）も有しており、このロジックは、生体認証センサの少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、生体認証センサに処理を行わせ、この処理は、ホストから暗号チャレンジを受信することと、暗号チャレンジをセキュア要素に転送することと、生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、取得された生体認証読み取り値をホストに送信することとを含んでいる。この処理には、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素が計算した暗号レスポンスをセキュア要素から受信することが含まれる。暗号レスポンスは、ホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる。処理は、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することをさらに含んでいる。読み取り関連データは、生体認証読み取り値および生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでいる。処理はさらに、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することを含んでいる。

さらに別の実施形態は、記憶された命令を実行する生体認証センサによって実行される方法として具体化される。この方法は、ホストから暗号チャレンジを受信することを含み、生体認証センサはホストとセキュア要素との間に通信可能に介在する。生体認証センサとセキュア要素とは互いに物理的に結合されている。生体認証センサは、暗号チャレンジをセキュア要素に転送し、生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得し、取得された生体認証読み取り値をホストに送信する。さらに、生体認証センサは、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素が計算した暗号レスポンスをセキュア要素から受信する。暗号レスポンスは、ホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる。生体認証センサは、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成する。読み取り関連データは、生体認証読み取り値および生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでいる。生体認証センサは、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信する。

本明細書に記載されるように、本開示の１つまたは複数の実施形態は、複数の処理を含む方法として具体化される。１つまたは複数の他の実施形態は、少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含み、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、複数の処理（開示される方法の実施形態において実行される処理に対して、いくつかの実施形態では対応しているが、他の実施形態では対応していない）を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含んでいる。さらに別の１つまたは複数の他の実施形態は、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、複数の処理（開示される方法の実施形態において実行される処理および／または開示されるシステムの実施形態において実行される処理に対して、いくつかの実施形態では対応しているが、別の実施形態では対応していない）を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体として具体化される。

さらに、上記の実施形態の多くの変形例および置換例が本明細書に記載されており、本開示に記載される任意の変形例または置換例は、あらゆる種類の実施形態において実施可能である。例えば、主に方法の実施形態に関連して本開示で記載されている変形例および置換例は、システムの実施形態および／または非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の実施形態に関連して具体化してもよい。このような実施形態のこの柔軟性および相互適用性は、実施形態および／またはその要素の記載および／または定義に用いられている文言（例えば、プロセス、プロセスフロー、方法、手法、ステップ、処理、機能等）の若干の相違に左右されない。

図１に、少なくとも１つの実施形態に係る例示的な通信構成１００を示す。図１に示すように、通信構成１００は、セキュア生体認証センサシステム１０２およびホスト１０４を有しており、ホスト１０４はリソース１０６へのアクセスを制御する。リソース１０６は総称を意図しており、例えば、物理空間、コンピュータシステム、オンラインリソース、一人または複数のユーザーの個人情報（医療情報、金融情報等）等である。記載される例では、ホスト１０４がセキュア生体認証センサシステム１０２と行う通信と、セキュア生体認証センサシステム１０２から受信した情報に対してホスト１０４が行う処理とに基づいて、ホスト１０４が、リソース１０６へのアクセスを許可または拒否する。いくつかの構成では、ホスト１０４は、現在提示されている指紋を認証した場合はアクセスを許可し、そうでない場合はアクセスを拒否する。他の構成においては、ホスト１０４は、提示された指紋が認証されると同様にアクセスを許可するが、認証がすぐに成功しなかった場合には、追加情報の要求等の別の機会を提供する。

ホスト１０４は、例えば、マイクロコントローラやマイクロプロセッサ（ＡＲＭ ＣＭ４、ＡＲＭ ＣＭ７、ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９等）から構成される。一般的に、ホスト１０４は、本明細書に記載されるホスト処理を実行するように適切に装備および構成された（例えば、プログラムされた）任意の演算および通信装置であり、または、集合的にホスト処理を実行する複数の装置の組み合わせである。セキュア生体認証センサシステム１０２およびホスト１０４は、単一の演算装置（スマートフォン等）または他の筐体等の、共通の地理的位置に配置してもよいが、これに限定されない。一般的に、セキュア生体認証センサシステム１０２とホスト１０４とは、任意の距離によって隔てられており、１つまたは複数のネットワークを介して互いに通信する。

セキュア生体認証センサシステム１０２とホスト１０４との間の通信は、有線および／または無線で行う。本明細書で主に記載する例では、ホスト１０４とセキュア生体認証センサシステム１０２とは、ＵＳＢ、ＳＰＩ等の有線シリアルインターフェイスを介して接続される。さらに、本明細書で主に記載する例においては、セキュア生体認証センサシステム１０２の構成要素のうち、生体認証センサ１０８がホスト１０４と直接通信する。生体認証センサ１０８に加えて、セキュア生体認証センサシステム１０２はセキュア要素１１０を有しており、生体認証センサ１０８とセキュア要素１１０とは物理結合１１２によって物理的に結合されている。

リソース１０６と同様に、物理結合１１２は総称を意図しており、実施形態においては、生体認証センサ１０８とセキュア要素１１０との間の任意の物理結合が適宜使用される。例えば、いくつかの実施形態では、物理結合１１２は、生体認証センサ１０８およびセキュア要素１１０の両方が成形される共通のパッケージ基板として構成されるか、このような基板を少なくとも有している。いくつかの実施形態では、生体認証センサ１０８およびセキュア要素１１０は、別個のダイ上に設けられた後に周知の方法によって（Ｄｉｅ－ｔｏ－ｄｉｅボンディング等によって）互いに接合される。少なくとも１つの実施形態では、物理結合１１２は改ざんを防止するように構成されており、生体認証センサ１０８がセキュア要素１１０から物理的に分離されると、セキュア生体認証センサシステム１０２が動作不能になる。

ホスト１０４および生体認証センサ１０８は、本明細書の記載においては、ホスト／センサインターフェイス１１６を介してホスト・センサ通信経路１１４を用いて通信する。この通信はシリアルインターフェイスを介して行ってもよいし、パラレルインターフェイス（カメラインターフェイス等）やネットワーク接続等を介して行ってもよい。ＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＷｉ－Ｆｉ等の無線インターフェイスを使用してもよい。さらに、本明細書の記載において、生体認証センサ１０８およびセキュア要素１１０は、センサ／セキュア要素インターフェイス１２０を介して、センサ・セキュア要素通信経路１１８を用いて通信する。生体認証センサ１０８とセキュア要素１１０との間の通信は、Ｉ^２Ｃ等の適宜のプロトコルに準拠していてもよい。

セキュア要素１１０は、１つまたは複数のシークレットおよび１つまたは複数の秘密鍵を有するＩＣ（例えばＮＸＰ Ａ１００６等の市販品）であってもよい。これらのシークレットおよび秘密鍵によって、セキュア要素１１０、ひいてはセキュア要素１１０に密接に結合された生体認証センサ１０８等の装置に対して、固有の暗号アイデンティティが付与される。この固有の暗号アイデンティティは、チャレンジ・レスポンス認証方式を用いて確認してもよいし、他の周知の方法を用いてもよい。さらに、セキュア要素１１０は、例えばセキュア生体認証センサシステム１０２の製造業者等の適切な法人によって暗号的に署名されたデジタル証明書を記憶していてもよい。少なくとも１つの実施形態では、ホスト１０４はセキュア要素１１０のデジタル証明書のコピーも記憶しており、このコピーを用いて、セキュア要素１１０が自らのデジタル署名でデジタル署名した１つまたは複数のデータブロックを確認する。いくつかの実施形態では、ホスト１０４自体がセキュア要素（図示せず）を有している。

少なくとも１つの実施形態では、センサ／セキュア要素インターフェイス１２０を介して行われる通信に関して、生体認証センサ１０８は制御コンポーネントとして機能し、セキュア要素１１０は対応する被制御コンポーネントとして機能する。このような関係は、当該技術分野では「マスター・スレーブ」関係と称される場合もあるが、本開示においては、「制御コンポーネント」および「被制御コンポーネント」という用語を代わりに用いる。生体認証センサ１０８は、生体認証センサ１０８とセキュア要素１１０との間の通信の同期を行うためのシリアルクロックとして機能してもよい。同様に、少なくとも１つの実施形態では、ホスト／センサインターフェイス１１６を介して行われる通信に関して、ホスト１０４が制御コンポーネントとして機能し、生体認証センサ１０８が被制御コンポーネントとして機能する。

様々な実施形態および様々な場合において、ホスト１０４は、認証されていない指紋を少なくともある程度の時間にわたって単に読み取るモードを選択するか、このモードで動作するように指示される。さらに、すべての指紋を認証するモードを有していてもよい。代替的または追加的に、ホスト１０４は、すべてではなく一部の指紋を認証するモードを有していてもよく、例えば、一定時間ごとに、一定回数の指紋スキャナごとに、ランダムに、要求されているリソースに応じて、かつ／またはその他の方法によって１つまたは複数の指紋を認証するように動作してもよい。一実施形態においては、ホスト１０４は、特定の値および／またはコマンドを生体認証センサ１０８内の１つまたは複数のレジスタまたは他の記憶要素に書き込むことによって、現在の動作モードに関して、生体認証センサ１０８に対して少なくとも部分的に指示を行う。これらのレジスタは、認証に関するタスク専用のレジスタであるため、本明細書では「認証レジスタ」と称される。

いくつかの実施形態では、状況に応じて（例えば、一定時間ごと、上記の例のうちの１つの方法、または別の方法によって）、ホスト１０４に対して生体認証センサ１０８の認証を行うように、ホスト１０４が生体認証センサ１０８に指示する。このような例の説明に先立ち、様々な図および／または図の組み合わせを参照して以下に記載される多くの例においては、ホスト１０４は、指紋画像が生体認証センサ１０８によって取得されたものであることを認証することに留意されたい。しかしながら、次に記載する例では、生体認証センサ１０８自体を装置として認証することをホスト１０４が要求する。この処理は、追加的または代替的に、生体認証センサ１０８から開始してもよい。

生体認証センサ１０８（またはセキュア生体認証センサシステム１０２）を装置として認証するために、ホスト１０４は、セキュア要素１１０に固有のデジタル証明書のコピーを記憶していてもよい。この証明書は他の目的にも使用でき、例えば、後述するように、生体認証センサ１０８からホスト１０４に送信される画像データのデジタル署名の確認にも使用できる。生体認証センサ１０８を装置として認証する例に戻り説明を続ける。まず、ホスト１０４は、ホスト／センサインターフェイス１１６を介して生体認証センサ１０８に読み取りコマンドを送信し、この読み取りが、生体認証センサ１０８からセキュア要素１１０に転送される。次に、ホスト１０４は、暗号チャレンジ（セキュア要素の技術的能力に応じて、乗数を伴う乱数、特定の楕円曲線上の点等）を生体認証センサ１０８に送信し、生体認証センサ１０８は同様にセキュア要素１１０に転送する。

生体認証センサ１０８は、本明細書において「センサ認証ロジック」と呼ばれるロジックを備えている。生体認証センサ１０８は、このロジックを実行することによって、上記および他の様々な処理を実行する。セキュア要素１１０は、作成されたチャレンジに対するレスポンスを計算し、そのレスポンスを生体認証センサ１０８に通信する。生体認証センサ１０８は、そのレスポンスをホスト１０４に送信する。次いで、ホスト１０４は、レスポンスの真正性を確認することによって、生体認証センサ１０８を装置として認証する。次いで、生体認証センサ１０８は、（ホスト１０４によって行われた）読み取りを自身に、すなわち生体認証センサ１０８に転送する。セキュア要素１１０は、自身のデジタル証明書を使用してレスポンスにデジタル署名してもよく、ホスト１０４は、その証明書のコピーを使用して確認できる。生体認証センサ１０８の装置としての認証をホスト１０４に対して行う上記のような処理には６０ミリ秒（ｍｓ）程度を要し、この時間の大部分（～５０ｍｓ）は、セキュア要素１１０がチャレンジに対するレスポンスを計算することに費やされる。

画像認証を行う（つまり、本質的にセンサ認証を行う）他の例については後述する。なお、ホスト１０４が、生体認証センサ１０８の装置としての認証を行うことはある程度有用ではあるが、攻撃に対するホスト１０４の脆弱性の課題が残る。例えば、悪意のある行為者がホスト１０４と生体認証センサ１０８との間に介入し、事前に記録された指紋画像を、その画像が生体認証センサ１０８から送られたかのように送信することによって、生体認証センサ１０８になりすます攻撃を受けるおそれがある。これは、本開示の実施形態によって対処される問題の一例である。実施形態においては、指紋画像自体がホスト１０４によって認証され、詳細には、確認された画像が、生体認証センサ１０８によって取得されたものであることをホスト１０４が認証する。これによって、本質的に、生体認証センサ１０８がホスト１０４に対して装置として認証される。

図２に、少なくとも１つの実施形態に係る例示的な通信構成２００を示す。図１の通信構成１００と同様に、図２の通信構成２００も、ホスト１０４およびリソース１０６を有し、ホスト／センサインターフェイス１１６およびセンサ／セキュア要素インターフェイス１２０（通信構成２００に図示されている）を有している。ホスト１０４は、ホストコンポーネント２０４およびプロトコルＡ制御コンポーネント２０６を有している。ホストコンポーネント２０４は、ホスト１０４の各構成要素を包括的に表す総称であり、メモリ、他のデータ格納装置、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数の他の通信インターフェイス、任意のユーザーインターフェイス等が含まれる。ホストの内部アーキテクチャの詳細は構成に応じて異なっていてもよい。

通信構成２００は、セキュア生体認証センサシステム２０２をさらに有している。セキュア生体認証センサシステム２０２は、（ｉ）センサダイ２１４を含む生体認証センサ２０８と、（ｉｉ）セキュア要素ダイ２１６とを有している。これらは、物理結合２１２によって互いに物理的に結合されている。物理結合２１２は、例えば、当業者に周知のＤｉｅ－ｔｏ－ｄｉｅボンディングである。センサダイ２１４は、プロトコルＡ被制御コンポーネント２１８、センサレジスタ２２０、指紋センサアレイ（fingerprint sensor array）２２２、センサ認証ロジック２３０、認証レジスタ２３２およびプロトコルＢ制御コンポーネント２３４を有している。ホスト／センサインターフェイス１１６を介したホスト１０４とセキュア生体認証センサシステム２０２との間の通信に例示的なプロコトルとしてＳＰＩが使用される場合、プロトコルＡ制御コンポーネント２０６はＳＰＩ制御コンポーネントであり、プロトコルＡ被制御コンポーネント２１８はＳＰＩ被制御コンポーネントとなる。

センサレジスタ２２０および指紋センサアレイ２２２は、制御およびステータスメッセージ２２４を通信する。指紋がスキャンされると、指紋センサアレイ２２２が、指紋画像２２６（図２では総称的に「センサデータ」として示されている）をプロトコルＡ被制御コンポーネント２１８に送信する。指紋画像２２６のコピーは、ジャンクション（junction）２２８を介してセンサ認証ロジック２３０にも送信される。プロトコルＡ被制御コンポーネント２１８は、本明細書に記載される様々な目的のために、センサレジスタ２２０、センサ認証ロジック２３０および認証レジスタ２３２と通信する。

指紋センサアレイ２２２から指紋画像２２６を受信することと、上記のようにプロトコルＡ被制御コンポーネント２１８と通信することに加えて、センサ認証ロジック２３０は、センサレジスタ２２０、認証レジスタ２３２およびプロトコルＢ制御コンポーネント２３４とも通信する。さらに、認証レジスタ２３２は、上記のようにプロトコルＡ被制御コンポーネント２１８およびセンサ認証ロジック２３０と通信することに加えて、プロトコルＢ制御コンポーネント２３４と通信する。

さらに、プロトコルＢ制御コンポーネント２３４は、センサ認証ロジック２３０および認証レジスタ２３２との通信に加えて、プロトコルＢ被制御コンポーネント２３６と通信する。プロトコルＢ被制御コンポーネント２３６は、セキュア要素２１０とともに、セキュア要素ダイ２１６上に設けられている。生体認証センサ２０８とセキュア要素２１０との間の通信に例示的なプロトコルとしてＩ^２Ｃが使用される場合、プロトコルＢ制御コンポーネント２３４はＩ^２Ｃ制御コンポーネントであり、プロトコルＢ被制御コンポーネント２３６はＩ^２Ｃ被制御コンポーネントとなる。さらに、セキュア要素２１０およびプロトコルＢ被制御コンポーネント２３６は、図２では説明のために別個のものとして示されているが、セキュア要素２１０自体が、Ｉ^２Ｃおよび／または１つもしくは複数の他のプロトコルに従って（部分的に）制御されるコンポーネントであってもよい。

指紋センサアレイ２２２は、周知のピクセルアレイまたは他の感知アレイおよび／または要素であってもよい。センサレジスタ２２０には、ホスト１０４によって様々な値を設定可能であり、指紋センサアレイ２２２が様々な方法およびモードで動作するように構成できる。認証レジスタ２３２は、本開示に記載する様々な認証関連タスクおよび機能を実行するために、プロトコルＢ制御コンポーネント２３４およびプロトコルＢ被制御コンポーネント２３６を介して、センサ認証ロジック２３０およびセキュア要素２１０によってリソースとして使用される。他の実施形態では、認証レジスタ２３２は、制御レジスタ、ステータスレジスタ、データレジスタ等の他の様々な用途に使用される。

動作時には、センサ認証ロジック２３０が実行されることによって、セキュア生体認証センサシステム２０２が、本明細書に記載される一連の処理のうちの１つまたは複数を実行する。例えば、セキュア生体認証センサシステム２０２は、方法１１００および本明細書で説明される多くの別例を実行するように構成（例えば、プログラム）される。これらの機能については、本開示の別の部分において図面を参照して説明する。なお、図２に示すように、一体成型モジュールにおいて２つのダイを一体化する構成が採用されていることによって、安全でコスト効率の高いセキュア生体認証センサシステムが達成されている。セキュアモジュール。指紋センサアレイ２２２およびセンサ認証ロジック２３０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）上に実装することができ、セキュア要素２１０は、例えば、ＮＸＰ Ａ１００６等の製品である。実装の例は多数存在するが、センサ認証ロジック２３０の一部またはすべてを実装するために専用のハードウェアが使用される実装や、生体認証センサ２０８およびセキュア要素２１０が単一のダイに設けられる構成またはｄｉｅ－ｔｏ－ｄｉｅボンディングを行う構成で配置される実装等が挙げられる。

様々な実施形態において、センサ認証ロジック２３０は、同じ物理的回線（ＳＰＩ等）を介して認証および画像読み出しの両方の実行が可能であり、非認証関連コマンドおよびデータを、センサレジスタ２２０および指紋センサアレイ２２２等の生体認証センサ２０８のコンポーネントに送信可能であり、認証関連のコマンドおよびデータを、プロトコルＢ制御コンポーネント２３４およびプロトコルＢ被制御コンポーネント２３６を介して、認証レジスタ２３２とセキュア要素２１０との間で送信可能であり、画像認証、暗号化等をサポートする演算リソースを提供できるという利点等を備えている。後者の点に関し、センサ認証ロジック２３０は、いくつかの実施形態では１つまたは複数の暗号ハッシュ関数を使用した画像認証をサポートし、いくつかの実施形態では画像認証および暗号化（ブロック暗号等を使用）をサポートする。

図３に、少なくとも１つの実施形態に係る例示的な通信構成３００を示す。図３の通信構成３００は、多くの点で図２の通信構成２００に類似しているため、詳しい説明は省略する。図２と図３との間の主な相違点は、セキュア生体認証センサシステム３０２に関して、図２では別個のセンサダイ２１４上に示されていたコンポーネントが、セキュア要素３１０とともに共通のパッケージ基板３０４に設けられていることである。他の大部分の態様は（少なくとも１つの実施形態において）本質的に同じであるが、（ｉ）センサ認証ロジック３３０および認証レジスタ３３２と、（ｉｉ）セキュア要素３１０との間のセンサ／セキュア要素インターフェイス１２０を介した通信は、パッケージ基板３０４上の有線接続（ワイヤボンディング等）によって行われる。

本開示における多くの図面において、対応する要素には、異なる図においても同様の符号が付されている。したがって、図２および３においては、セキュア生体認証センサシステム２０２（３０２）、プロトコルＡ被制御コンポーネント２１８（３１８）、センサレジスタ２２０（３２０）、指紋センサアレイ２２２（３２２）、制御およびステータスメッセージ２２４（３２４）、指紋画像２２６（３２６）、ジャンクション２２８（３２８）、センサ認証ロジック２３０（３３０）および認証レジスタ２３２（３３２）について、先頭の桁を除いて、要素の符号が一致している。図面全体において、可能な限り、各要素に対してこのような符号付けがなされている。

図４に、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的なセキュア生体認証センサシステム４０２の例示的なアーキテクチャ４００を示す。図４のアーキテクチャ４００は、範囲に関しては、図１のセキュア生体認証センサシステム１０２、図２のセキュア生体認証センサシステム２０２および図３のセキュア生体認証センサシステム３０２に類似するセキュア生体認証センサシステム４０２を備えている。図示を簡略化するために、図４ではホストおよびリソースが省略されているが、実際の構成ではホストとリソースが存在しないというわけではない。図４の要素のうち、プロトコルＡ被制御コンポーネント４１８、センサレジスタ４２０、指紋センサアレイ４２２、制御およびステータスメッセージ４２４、指紋画像４２６、ジャンクション４２８、センサ認証ロジック４３０および認証レジスタ４３２は、少なくとも１つの実施形態において、図３（および図２）に示す要素と対応しているため、詳しい説明は省略する。

図に示すように、セキュア要素４１０は、他のコンポーネントが設けられるセンサダイ４０６と、パッケージ基板４０４を共有している。図４において、ホスト／センサインターフェイス１１６は、４つのパッドのグループとして示されている。これらのパッドは、図４では追加パッド４４４として示されている、より大きいグループの一部である。これらのパッドは、名称が与えられている４つのパッド、すなわち、電源パッド４４０、接地パッド４４２、データパッド４３６およびデータパッド４３８以外のパッドであるため、図４において「追加」と表現されている。図４では、センサ／セキュア要素インターフェイス１２０は、各ワイヤボンディング接続によって、（ｉ）センサダイ４０６のデータパッド４３６がセキュア要素４１０のデータパッド４４６に接続され、（ｉｉ）センサダイ４０６のデータパッド４３８がセキュア要素４１０のデータパッド４４８に接続される各点として図示されている。セキュア要素４１０は、電源パッド４５０および接地パッド４５２も有している。

相互接続における対応関係を示すために、データパッド４３６および４４６には両方とも「Ａ」の符号が付され、データパッド４３８および４４８には両方とも「Ｂ」の符号が付されている。図４において、プロトコルＢ制御コンポーネント４３４は、センサ認証ロジック４３０および認証レジスタ４３２に接続され、端子「Ａ」および「Ｂ」も有するものとして示されている。これらの接続を介して、センサ認証ロジック４３０および認証レジスタ４３２は、プロトコルＢ制御コンポーネント４３４内の「Ａ」端子および「Ｂ」端子を使用して、（ｉ）センサダイ４０６の「Ａ」データパッド４３６を介してセキュア要素４１０の「Ａ」データパッド４４６と通信し、（ｉｉ）センサダイ４０６の「Ｂ」データパッド４３８を介してセキュア要素４１０の「Ｂ」データパッド４３８と通信する。

少なくとも１つの実施形態では、センサダイ４０６およびセキュア要素４１０は、通信チャネル（Ｉ２Ｃ等）とともに、ベアダイ（bare die）の状態で共通のパッケージ基板、すなわち、パッケージ基板４０４に装着されて成形されている。様々な実施形態において、センサダイ（センサダイ４０６等）およびセキュア要素（セキュア要素４１０等）は、ワイヤボンディングまたは他の同等のマルチダイモジュールもしくはシステムインパッケージ相互接続技術によって接続される。相互接続された２つのダイを備えた基板は、エポキシ化合物等を用いて成形でき、これは、ソリッドステート指紋センサ技術の分野では一般的な方法である。

図５に、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的なセキュア生体認証センサシステム５０２のわずかに異なるアーキテクチャ５００を示す。図５のアーキテクチャ５００は、図４のアーキテクチャ４００とよく似ているため、図５では、４００番台の符号も用いられている。図５において５００番台の符号が付されているのは、セキュア生体認証センサシステム５０２、パッケージ基板５０４、セキュア要素５１０ならびにセキュア要素５１０の４つのコンポーネント、すなわち電源はんだバンプ５５０、接地はんだバンプ５５２、データはんだバンプ５４６およびデータはんだバンプ５４８である。これらのはんだバンプはチップパッド上に積層されている。

このように、セキュア要素５１０は、パッドではなく、４つのはんだボール５４６、５４８、５５０および５５２によってパッケージ基板５０４に接続されている。これは、当該技術分野ではチップスケールパッケージ（ＣＳＰ : chip-scale packaging）と呼ばれている接続の一例であり、ＩＣのパッケージの一種である。一実施形態では、対応する生体認証センサの形状を損なわないように、はんだＣＳＰ（ボールが潰れた状態）の高さは、生体認証センサの高さよりも低い。

図６に、第１の例の情報フロー図６００を示す。この図には、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホスト６０４および例示的セキュア生体認証センサシステム６０２の両方が複数の対応するハッシュ関数を使用する構成例を示す。図６には、セキュア生体認証センサシステム６０２およびホスト６０４が示されている。ホスト６０４は、画像記憶装置６１８、レスポンス計算器６１０、内部ハッシュ関数６２４、外部ハッシュ関数６４０および比較関数６４６を有している。セキュア生体認証センサシステム６０２は、指紋センサアレイ６２２、ジャンクション６１４、レスポンス計算器６１２を含むセキュア要素６０８ならびに内部ハッシュ関数６２４および外部ハッシュ関数６４０を含むセンサ認証ロジック６３０を有している。当然ながら、内部ハッシュ関数６２４および外部ハッシュ関数６４０は、ハッシュ関数のセンサ側のインスタンスであるが、実質的には同じである。図６および続く４つの図では、情報項目（例えば、暗号チャレンジ６０６、暗号レスポンス６３６等）が破線で示されている。

情報フロー図６００の情報フローは、ホスト６０４が暗号チャレンジ６０６を生成（計算等）し、その暗号チャレンジ６０６をホスト６０４のレスポンス計算器６１０およびセキュア要素６０８のレスポンス計算器６１２の両方に提供することから始まる。これらのレスポンス計算器６１０および６１２の一方または両方、ならびに以下の各図を参照して説明される他のレスポンス計算器は、当業者が適切であると判断するハードウェア、ファームウェアおよび／またはソフトウェアの任意の組み合わせで構成することができる。いくつかの実施形態では、ホストのレスポンス計算器はファームウェアおよび／またはソフトウェアで構成されるが、セキュア要素のレスポンス計算器はハードウェアで構成される。レスポンス計算器６１０は、暗号チャレンジ６０６に基づいてシークレット（secret）６２８を計算し、そのシークレット６２８を、本明細書では内部ハッシュ関数６２４と呼ぶ関数に入力する２つの入力のうちの１つとして使用する。

センサ側では、指紋画像６２６が指紋センサアレイ６２２によって読み取られ、ジャンクション６１４を介してセンサ側の内部ハッシュ関数６２４およびホスト側の画像記憶装置６１８の両方に送信される。少なくとも１つの実施形態では、指紋画像６２６は、セキュア生体認証センサシステム６０２とホスト６０４との間で平文として送信される。図示されるように、指紋画像６２６は２つの入力のうちの１つであり、もう１つは、暗号チャレンジ６０６に基づいてセキュア要素６０８のレスポンス計算器６１２によって計算されるシークレット６３８である。このシークレット６３８は、セキュア要素６０８から内部ハッシュ関数６２４に送信される、暗号レスポンス６３６内のシークレット６３８である。

多くの場合、セキュア要素６０８による暗号レスポンス６３６の計算に伴う待ち時間は、５０ミリ秒程度である。この計算が完了するまでセンサ側の内部ハッシュ関数６２４が待機してから処理を開始した場合、上記の５０ミリ秒程度の遅延によりプロセス全体が滞る。しかしながら、少なくとも一実施形態では、センサ側の内部ハッシュ関数６２４は、指紋画像６２６からのデータブロックのハッシュ結果の計算を開始してダイジェストを生成する。このダイジェストは、図６ではセンサ側の中間ハッシュ結果６３４として示されている。一実施形態では、シークレット６３８が用意されると、センサ側の内部ハッシュ関数６２４がシークレット６３８に基づいて結果を計算する。

プロセスのこの時点で、セキュア生体認証センサシステム６０２は、指紋画像６２６およびシークレット６３８の両方からに基づくハッシュ関数結果を含むデータセットを、センサ認証ロジック６３０を用いて生成している。しかしながら、これらのハッシュ関数結果はまだ２つの別個のデータセットであり、センサ側内部ハッシュ関数６２４を用いてこれらのハッシュ関数結果が生成されるデータ（指紋画像６２６またはシークレット６３８）に基づいて分離可能である。セキュリティをさらに強化するために、本開示の実施形態は、次に、その組み合わされたデータセット（センサ側中間ハッシュ結果６３４）を、外部ハッシュ関数６４０を用いて処理し、図６におけるセンサハッシュ結果６４４を生成する。

重要な点は、センサハッシュ結果６４４は、（ｉ）画像ソースデータ（この例では、内部ハッシュ関数６２４を用いて指紋画像６２６を処理したハッシュ結果）と、（ｉｉ）暗号認証データ（この例ではシークレット６３８）との両方から、分離不可能に生成された値であることである。センサハッシュ結果６４４の値自体からは、これら２つのデータセットのどちらがセンサハッシュ結果６４４の一部に（単独で）寄与したかを知ることは不可能である。このため、これは、本明細書において「暗号的に絡み合ったトークン」と称されるものの一例である。

これは、２つのテキスト文書を取得し、両方の文書内の「ａ」で始まる単語、「ｂ」で始まる単語から「ｚ」で始まる単語までの合計数を数える方法に似ている。双方が知っている「ｈｏｒｓｅ」等の暗号コードを入力し、「ｈ」で始まる単語の合計数、「ｏ」で始まる単語の合計数、「ｒ」で始まる単語の合計数、「ｓ」で始まる単語の合計数および「ｅ」で始まる単語の合計数の積を計算する。暗号化されたチャネルの両側で同じ答えが得られる（得られることが期待される）が、その数字だけからは、どちらの文書の詳細も推定不可能である。このため、これは「暗号的に絡み合ったトークン」の一例である。

本例の２つのハッシュ関数に戻るが、２つのハッシュ関数６２４および６４０の順次演算は次のように表すことができる。

ここで、「Ｈ１」は内部ハッシュ関数６２４を表し、「Ｈ２」は外部ハッシュ関数６４０を表し、「Ｋ」は計算されたシークレット６２８または６３８を表し、「ｉｍａｇｅ ｄａｔａ」は指紋画像６２６を表し、「Ｋ ＸＯＲ ｉｐａｄ」は計算されたシークレットのｉｐａｄスライスを表し、「Ｋ ＸＯＲ ｏｐａｄ」は、計算されたシークレットのｏｐａｄスライスを表す。当該技術分野で知られているように、「ｉｐａｄ」と「ｏｐａｄ」は実質的にシークレットをスライスするナイフ（knives used to slice your secret）として機能する既知の定数である。詳細には、「ｉｐａｄ」はブロックサイズの内部パディング（inner padding）であり、バイト０ｘ３６の繰り返しで構成される。一方、ｏｐａｄはブロックサイズの外部パディングであり、バイト０ｘ５ｃの繰り返しで構成される。

ホスト側での処理も同様の数式によって表されるが、当然ながら、内部ハッシュ関数６２４および外部ハッシュ関数６４０のホスト側インスタンスが使用される点、センサ側中間ハッシュ結果６３４の代わりにホスト側中間ハッシュ結果６３２が使用される点（ただし、認証の試みが適正に行われた場合、すなわち、セキュア生体認証センサシステム６０２において生体からの指紋スキャンが適正に行われている試み（認証が成功するか否かは問わない）が行われた場合は、これらの結果は実質的に等しい）、シークレット６３８の代わりにシークレット６２８が使用される点（ただし、上記と同じく、正当な認証の試みにおいてはこれらのシークレットは実施的に等しい）において相違している。

ホスト側外部ハッシュ関数６４０の出力は、図６ではホストハッシュ結果６４２として示されている。比較関数６４６を使用して、ホスト６０４は、ホストハッシュ結果６４２を、セキュア生体認証センサシステム６０２から受信したセンサハッシュ結果６４４と比較する。一致した場合、指紋画像６２６が、セキュア生体認証センサシステム６０２において生体から正当にスキャンされたものであると結論付けることができる。したがって、認証結果６４８は、一致した場合には真に設定され、そうでない場合には偽に設定される。当然ながら、その指紋画像６２６が、特定のシステムの承認されたユーザーのものであるか否かに関しては、別の事項である。

いくつかの実施形態では、内部ハッシュ関数６２４および外部ハッシュ関数６４０は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ２５６（ＳＨＡ－２５６）アルゴリズム、ＳＨＡ－５１２アルゴリズム等のセキュアハッシュアルゴリズムである。内部ハッシュ関数６２４および外部ハッシュ関数６４０は、異なる入力を使用して２回実行される同じハッシュ関数であってもよいし、２つの異なるハッシュ関数であってもよい。いくつかの実施形態では、以下のように、内部ハッシュ関数６２４への入力の順序が逆になる。

なお、これら２つの「個別の入力（separate inputs）」は、実際には「２つの」入力の単一値の連結（concatenation）である。また、この方法では、「Ｋ」（つまり、シークレット６３８）の計算が完了してから後続の計算を行うため、上記の方法よりも待ち時間が長くなる。同様に、ホスト側でも、ホスト６０４は、セキュア生体認証センサシステム６０２から指紋画像６２６を（例えば、一般的に６０ｍｓを超えるフレーム読み出し速度において画像データフレームとして）受信し始めると、指紋画像６２６のハッシュ化を開始する。一般的にセキュア要素の処理能力は低いため、セキュア要素６０８がシークレット６３８を用意するよりもはるかに早くホストがシークレット６２８を用意する可能性が高い。

セキュア生体認証センサシステム６０２は、セキュア要素６０８からの暗号レスポンス６３６（シークレット６３８を含む）が生成されているか否かを（例えば、各フレームの送信後に）確認する。シークレット６３８が用意されると、セキュア生体認証センサシステム６０２は、内部ハッシュ関数６２４を使用してシークレット６３８をハッシュ化してダイジェスト（digest）に累算し、次に外部ハッシュ関数６４０を使用してセンサ側の中間ハッシュ結果６３４をハッシュ化する。これが完了すると、セキュア生体認証センサシステム６０２は、センサハッシュ結果６４４をホスト６０４に送信する。この送信は、割り込みベースで、またはホスト６０４による定期的なポーリングに対する応答として行われる。いくつかの実施形態では、センサハッシュ結果６４４は、セキュア生体認証センサシステム６０２によってセキュア要素６０８に送られ、セキュア要素６０８のデジタル証明書を使用して暗号署名される。この場合、追加のセキュリティ対策として、デジタル署名もホスト６０４によって確認される。さらに、少なくとも１つの実施形態では、ハッシュ関数、暗号化（詳細は後述する）または別の暗号化手法が使用されているか否かに関係なく、画像全体が、関連する暗号化関数を用いて処理される。このため、ホスト側において、画像全体の完全な一致がホストで得られたことを判断できる。

図７に、第２の例の情報フロー図７００を示す。この図には、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサの両方が単一の対応ハッシュ関数を使用する構成例を示す。図７は図６によく似ており、図６よりも単純であるため、詳しい説明は省略する。図６の情報フロー図６００と、図７の情報フロー図７００との主な相違点は、図７では、各側（セキュア生体認証センサシステム７０２およびホスト７０４）で単一のハッシュ関数のみが使用されるのに対し、図６の情報フロー図６００では、２つの（またはより多くの）ハッシュ関数が用いられる点である。

図７に示す要素のうち、暗号チャレンジ７０６、レスポンス計算器７１０、シークレット７２４、セキュア要素７０８、レスポンス計算器７１２、暗号レスポンス７３４、シークレット７３６、画像記憶装置７１８、比較関数７４４および認証結果７４６は、図６において対応する符号が付された要素と実質的に（少なくとも１つの実施形態において）同じである。

各側の単一のハッシュ関数７３２では、指紋画像７２６およびシークレット７２４または７３６が、ハッシュ関数７３２を用いて処理される前に所定の方法で組み合わされ、その結果、単一のハッシュ関数のみを使用して暗号的に絡み合ったトークンが生成される。一例においては、ホスト７０４およびセキュア生体認証センサシステム７０２の両方が、指紋画像７２６およびシークレット７２４または７３６から構成されるブロックシーケンス内の特定の位置に計算したシークレットを配置できる。例えば、双方とも、ホストハッシュ結果７４０およびセンサハッシュ結果７４２をそれぞれ生成する前に、最後から５番目にシークレットを配置し、他方が同じことを行うことを把握している。別の例では、ブロックシーケンス内のシークレットの位置の選択は、計算されたシークレット自体によって決まる。例えば、両側において、以下の通り、値が計算される。

この場合は、使用する係数（modulus）が１１であることを双方が把握している。他の実施形態では、計算されたシークレットの最終桁（または他の所定の桁）が係数として使用される。また、暗号的に絡み合ったトークンの生成においては、他の様々な手法を用いて指紋画像７２６およびシークレット７２４または７３６を所定の形式に組み合わせることができる。図６と同様に、比較関数７４４によって、ホストハッシュ結果７４０とセンサハッシュ結果７４２との間で一致が判断されたか否かに応じて、認証結果７４６が真または偽に設定される。

図８に、第３の例の情報フロー図８００を示す。この図には、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホスト８０４および例示的セキュア生体認証センサシステム８０２が共通の暗号化および復号化方法を用いる第１の構成例が示されている。図８、９および１０を参照して説明する暗号化の実施形態は、上記のハッシュ関数ベースの実施形態に比べて、待ち時間が長くなる場合がある。これは、図８、９および１０の実施形態のセキュア要素は、画像データおよびシークレットを一緒に使用して、暗号化された暗号的に絡み合ったトークン（これらの実施形態では、画像全体および追加データが含まれる）を生成する前に、シークレットの計算を完了する必要があるためである。

図８に示す要素のうち、暗号チャレンジ８０６、レスポンス計算器８１０、セキュア要素８０８、レスポンス計算器８１２、シークレット８１４、シークレット８３４を含む暗号レスポンス８３２、画像記憶装置８１８、指紋センサアレイ８２２および指紋画像８２６は、上記の図面において対応する符号が付された要素と実質的に（少なくとも１つの実施形態において）同じである（このため、詳しい説明は省略する）。

本実施形態では、センサ認証ロジック８３０は、暗号鍵を用いたデータブロックの暗号化において、ＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）等のブロック暗号ベースの暗号規格を使用するハードウェア暗号化装置８３６を有している。図８に示される実施形態では、ハードウェア暗号化装置８３６は、シークレット８３４を暗号鍵として用いて指紋画像８２６を暗号化する。これに対し、ホスト８０４は、計算されたシークレット８１４を用いて指紋画像８２６を復号化する。認証結果８４４は、復号化が成功した場合には真に設定され、それ以外の場合には偽に設定される。図８、９および１０に示す実施形態のように、少なくともいくつかの実施形態では、暗号化が実行されるまでは、指紋画像は送信されない。ただし、実施形態の一部の記載においては、この処理はプロセスのより早い時点（例えば、図１１の通信構成１００の処理１１０８等）で言及されている。

図９に、第４の例の情報フロー図９００を示す。この図には、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホストおよび例示的生体認証センサが共通の暗号化および復号化方法を用いる第２の構成例が示されている。図９の情報フロー図９００は、図８の情報フロー図８００に類似しているため、詳しい説明は省略する。唯一の相違点は、ハードウェア暗号化装置９３６がセキュア要素９０８に対して要求する乱数９４４に等しい暗号鍵を使用して、ハードウェア暗号化装置９３６が指紋画像９２６を暗号化することである。他の実施形態では、センサ認証ロジック９３０自体が乱数９４４を生成する。

さらに、センサ暗号結果９３８に示すように、ハードウェア暗号化装置９３６は、乱数９４４を（一時的な）暗号鍵として用いて指紋画像９２６を暗号化するだけでなく、シークレット９３４を暗号鍵として用いて乱数を暗号化する。一実施形態では、ホスト９０４は、暗号化された指紋画像９２６を最初に受信した後に、暗号化された乱数９４４を要求する。次に、ホスト９０４は、自らが計算したシークレット９１４を用いて乱数９４４を復号化し、その後、乱数９４４を一時的セッション鍵として用いて指紋画像９２６を復号化する。比較関数９４６の結果は、認証結果９４８として記憶される。

図１０に、第５の例の情報フロー図１０００を示す。この図には、少なくとも１つの実施形態に係る、例示的ホスト１００４および例示的セキュア生体認証センサシステム１００２が共通の暗号化および復号化方法を用いる第３の構成例が示されている。図１０に示す要素のうち、暗号チャレンジ１００６、セキュア要素１００８、レスポンス計算器１０１０、レスポンス計算器１０１２、シークレット１０１４、画像記憶装置１０１８、指紋センサアレイ１０２２、指紋画像１０２６および比較関数１０４４は、上記の図において同様の符号が付された、対応する要素と実質的に同じである。

前述した２つの図と図１０との間の主な相違点は、センサ暗号結果１０３８からわかるように、センサ認証ロジック１０３０がハードウェア暗号化装置１０３６を用いて、指紋画像１０２６およびシークレット１０３４の両方をパッケージとして一緒に暗号化し、この暗号化には対称暗号鍵１０４８が用いられることである。同様に、ホスト側では、セキュア生体認証センサシステム８０２から送信された情報が鍵１０４８を用いて復号化され、その後、ホスト１００４が、ホストが計算したシークレット１０１４と、セキュア要素が計算したシークレット１０３４とを、比較関数１０４４を用いて比較する。比較関数１０４４の出力に応じて、真または偽の結果が認証結果１０４６として格納される。さらに、指紋画像１０２６が画像記憶装置１０１８に格納される。

図１１に、セキュア生体認証センサシステム１０２、セキュア生体認証センサシステム２０２、セキュア生体認証センサシステム３０２、セキュア生体認証センサシステム４０２または別のセキュア生体認証センサシステム等のセキュア生体認証センサシステムによって実行される方法の一例である方法１１００を示す。一般的に、方法１１００は、記載された機能を実行するように装備され、プログラムされ、構成された任意の適切な演算および通信装置によって実行される。ここでは、方法１１００について比較的簡潔に説明するが、本明細書で開示される実施形態のあらゆる置換および組み合わせが、方法１１００の置換や実施形態等として適用できることを理解されたい。

処理１１０２において、セキュア生体認証センサシステムがホストから暗号チャレンジを受信する。生体認証センサは、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在しており、生体認証センサおよびセキュア要素は互いに物理的に結合されている。処理１１０４では、セキュア生体認証センサシステムが暗号チャレンジをセキュア要素に転送する。処理１１０６では、セキュア生体認証センサシステムが、生体認証感知要素を用いて生体認証読み取り値を取得する。処理１１０８では、セキュア生体認証センサシステムが、取得された生体認証読み取り値をホストに送信する。前述したように、この処理は、センサ側で暗号化が実行されるまで行われない。一般的に、論理的な依存関係によって決定される場合を除き、列挙されている方法１１００の処理の順序は限定を意図するものではなく、異なる順序で処理を実行してもよい。

処理１１１０では、セキュア生体認証センサシステムが、セキュア要素から暗号レスポンスを受信する。暗号レスポンスは、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素によって計算されたものであり、ホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる。処理１１１２では、セキュア生体認証センサシステムが、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから、暗号的に絡み合ったトークン（例えば、１つまたは複数のハッシュ関数の結果、暗号結果等）を生成する。読み取り関連データには、生体認証読み取り値（例えば指紋画像）と、生体認証読み取り値から導出されたデータ（例えば計算された暗号レスポンスシークレット等の１つまたは複数の他の値を伴う指紋画像のハッシュ）との一方または両方が含まれる。処理１１１４では、セキュア生体認証センサシステムが、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信する。ホストは、この暗号的に絡み合ったトークンを用いて、取得された生体認証読み取り値が、生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる。

図１２に、少なくとも１つの実施形態の具体化および／または実行に使用可能なコンピュータシステム１２００を示す。このコンピュータシステム１２００において命令１２１２（例えば、ソフトウェア、プログラム、アプリケーション、アプレット、アプリおよび／または他の実行可能コード）が実行されることによって、コンピュータシステム１２００が、本明細書に記載される方法のうちの任意の１つまたは複数を実行する。例えば、命令１２１２が実行されることによって、コンピュータシステム１２００が、本明細書に記載される方法のうちの任意の１つまたは複数を実行する。命令１２１２は、プログラムされていない一般的なコンピュータシステム１２００を、記載および図示された機能を記載された方法で実行するようにプログラムされた特定のコンピュータシステム１２００に変換する。コンピュータシステム１２００は、スタンドアロンデバイスとして動作してもよいし、他の機械に接続（例えば、ネットワーク接続）されてもよい。ネットワーク化された構成においては、コンピュータシステム１２００は、サーバクライアントネットワーク環境におけるサーバ装置またはクライアント装置として機能することもできるし、ピアツーピア（または分散）ネットワーク環境におけるピア装置として機能することもできる。

本開示に関し、センサ側において、任意の実施形態におけるセンサ認証ロジックは、ハードウェア（例えば、専用ハードウェア）に構成してもよいし、命令を実行するプロセッサを介して構成してもよいし、これら以外であってもよい。同様に、ホスト側でも、上記の構成または別の構成によって実行することができる。

コンピュータシステム１２００は、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブック、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、エンターテイメントメディアシステム、携帯電話、スマートフォン、モバイルデバイス、ウェアラブルデバイス（スマートウォッチ等）、スマートホームデバイス（スマートアプライアンス等）、その他のスマートデバイス、ウェブアプライアンス、ネットワークルータ、ネットワークスイッチ、ネットワークブリッジおよび／またはコンピュータシステム１２００によって実行される処理を指定する命令１２１２を順次または別の方法で実行することができる任意の他の機械であってもよいし、これらを含んでいてもよいが、これに限定されない。さらに、単一のコンピュータシステム１２００のみが示されているが、「機械」という用語は、本明細書に記載される方法のいずれか１つまたは複数を実行するために命令１２１２を個別にまたは共同で実行する機械の集合も含むものと解釈される。

コンピュータシステム１２００は、プロセッサ１２０２、メモリ１２０４およびＩ／Ｏコンポーネント１２０６等を有しており、これらは、バス１２４４を介して相互に通信するように構成される。例示的な実施形態では、プロセッサ１２０２（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）プロセッサ、復号命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）プロセッサ、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）、他のプロセッサおよび／またはこれらの任意の適切な組み合わせ）には、命令１２１２を実行するプロセッサ１２０８およびプロセッサ１２１０が含まれる。「プロセッサ」という用語は、命令を同時に実行できる２つ以上の独立したプロセッサ（「コア」と呼ばれる場合もある）を含むマルチコアプロセッサを含むことを意図している。図１２には複数のプロセッサ１２０２が示されているが、コンピュータシステム１２００は、単一のコアを有する単一のプロセッサ、複数のコアを有する単一のプロセッサ（例えば、マルチコアプロセッサ）、単一のコアを有する複数のプロセッサ、複数のコアを有する複数のプロセッサまたはこれらの任意の組み合わせであってもよい。

メモリ１２０４は、メインメモリ１２１４、スタティックメモリ１２１６および記憶ユニット１２１８を含み、それぞれがバス１２４４を介してプロセッサ１２０２にアクセス可能である。メモリ１２０４、スタティックメモリ１２１６および／または記憶ユニット１２１８は、本明細書に記載される方法または機能のうちの任意の１つまたは複数を実行するために実行可能な命令１２１２を格納している。追加的または代替的に、命令１２１２は、コンピュータシステム１２００による実行時に、メインメモリ１２１４内、スタティックメモリ１２１６内、記憶ユニット１２１８内の機械可読媒体１２２０内、少なくとも１つのプロセッサ１２０２内（例えば、プロセッサ１２０２の一方のキャッシュメモリ内）および／またはこれらの組み合わせに完全にもしくは部分的に置かれていてもよい。機械可読媒体１２２０は、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。

Ｉ／Ｏコンポーネント１２０６には、入力の受信、出力の生成および／または提供、情報の送信、情報の交換、測定値の取得等を行うための多種多様なコンポーネントが含まれる。コンピュータシステム１２００の特定のインスタンスに含まれる特定のＩ／Ｏコンポーネント１２０６は、機械の種類によって決まる。例えば、携帯電話等のポータブル機械にはタッチ入力装置または他の同様の入力機構が含まれるが、ヘッドレスサーバー機械にはそのようなタッチ入力装置が含まれない。なお、Ｉ／Ｏコンポーネント１２０６は、図１２には示されていない他の多くのコンポーネントを含んでいてもよい。

様々な例示的な実施形態において、Ｉ／Ｏコンポーネント１２０６には、出力コンポーネント１２３２および入力コンポーネント１２３０が含まれる。出力コンポーネント１２３２は、例えば、視覚コンポーネント（例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プロジェクタ、ブラウン管（ＣＲＴ））、音響コンポーネント（スピーカー等）、触覚コンポーネント（振動モータ、抵抗機構等）およびその他の信号発生器等である。入力コンポーネント１２３０は、例えば、英数字入力コンポーネント（キーボード、英数字入力を受けるように構成されたタッチスクリーン、フォトオプティカルキーボード、他の英数字入力コンポーネント等）、ポイントベースの入力コンポーネント（マウス、タッチパッド、トラックボール、ジョイスティック、モーションセンサ、他のポインティング装置等）、触覚入力コンポーネント（物理ボタン、タッチの位置や力もしくはタッチジェスチャに反応するタッチスクリーン、１つまたは複数の他の触覚入力コンポーネント等）、音声入力コンポーネント（マイク等）である。

他の例示的実施形態では、Ｉ／Ｏコンポーネント１２０６には、生体認証コンポーネント１２３４、動作コンポーネント１２３６、環境コンポーネント１２３８、位置コンポーネント１２４０等の種々なコンポーネントが含まれる。生体認証コンポーネント１２３４は、表情（例えば、手の表情、顔の表情、声の表情、体のジェスチャー、視線追跡等）を検出し、生体信号（例えば、血圧、心拍数、体温、発汗、脳波等）を測定し、個人の識別（例えば、音声識別、網膜識別、顔識別、指紋識別、脳波ベースの識別等による）を行うコンポーネント等である。動作コンポーネント１２３６は、例えば、加速度感知コンポーネント（加速度計等）、重力感知コンポーネント、回転感知コンポーネント（ジャイロスコープ等）である。

環境コンポーネント１２３８は、例えば、照度感知コンポーネント（光度計等）、温度感知コンポーネント（１つまたは複数の温度計等）、湿度感知コンポーネント、圧力感知コンポーネント（気圧計等）、音響感知コンポーネント（１つまたは複数のマイク等）、近接感知コンポーネント（近くの物体を検出する赤外線センサ等）、ガス感知コンポーネント（保安のためや大気中の汚染物質を測定するために有害ガスの濃度を検出するガス検出センサ）、周囲の物理的環境に対応する指標、測定値、信号等を提供する他のコンポーネント等である。位置コンポーネント１２４０は、例えば、位置感知コンポーネント（全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機等）、高度感知コンポーネント（高度を求めるために気圧を検出する高度計および／または気圧計等）、方位感知コンポーネント（磁力計）等である。

通信には、様々な技術を採用することができる。Ｉ／Ｏコンポーネント１２０６には、通信コンポーネント１２４２も含まれる。通信コンポーネント１２４２は、接続１２２６および／または接続１２２８を介して、コンピュータシステム１２００をネットワーク１２２２および／または装置１２２４に通信可能に接続するように動作する。例えば、通信コンポーネント１２４２は、ネットワークインターフェイスコンポーネント、またはネットワーク１２２２と接続するための別の適切な装置を有していてもよい。別の例では、通信コンポーネント１２４２は、有線通信コンポーネント、無線通信コンポーネント、セルラー通信コンポーネント、近距離無線通信（ＮＦＣ）コンポーネント、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Bluetooth Low Energy（登録商標）等）コンポーネント、Ｗｉ－Ｆｉコンポーネント、１つまたは複数の方式を介して通信を行う他の通信コンポーネント等である。装置１２２４は、例えば、１つまたは複数の他の装置、多種多様な周辺装置（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して接続された周辺装置）等である。

さらに、通信コンポーネント１２４２は、識別子の検出が可能であってもよいし、識別を検出するように動作可能なコンポーネントを備えていてもよい。例えば、通信コンポーネント１２４２は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグリーダーコンポーネント、ＮＦＣスマートタグ検出コンポーネント、光学リーダーコンポーネント（ユニバーサルプロダクトコード（ＵＰＣ）バーコード等の一次元バーコード、Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＱＲ）コード、Ａｚｔｅｃコード、Ｄａｔａ Ｍａｔｒｉｘ、Ｄａｔａｇｌｙｐｈ、ＭａｘｉＣｏｄｅ、ＰＤＦ４１７、Ｕｌｔｒａ Ｃｏｄｅ、ＵＣＣ ＲＳＳ－２Ｄバーコード、その他の光学コード等の多次元バーコードを検出する光学センサ等）、音響検出コンポーネント（タグ付き音声信号を識別するマイク等）である。さらに、インターネットプロトコル（ＩＰ）地理位置による位置、Ｗｉ－Ｆｉ信号三角測量による位置、特定の位置を示すＮＦＣビーコン信号の検出による位置等の様々な情報を、通信コンポーネント１２４２を介して求めることが可能である。

１つまたは複数の命令（ソフトウェア等）や、本明細書に記載の方法や機能を具体化するかこれらに用いられるデータ構造を、様々なメモリ（例えば、メモリ１２０４、メインメモリ１２１４、スタティックメモリ１２１６、１つまたは複数のプロセッサ１２０２の（例えば、キャッシュ）メモリ等）および／または記憶ユニット１２１８に格納してもよい。これらの命令（例えば、命令１２１２）が１つまたは複数のプロセッサ１２０２によって実行されると、本開示の様々な実施形態を実現するための様々な処理が行われる。

命令１２１２は、伝送媒体を用いて、ネットワーク１２２２を介して送信および受信される。この送受信は、ネットワークインターフェイス装置（例えば、通信コンポーネント１２４２に含まれるネットワークインターフェイスコンポーネント）を介して、様々な周知の転送プロトコル（セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）等）のうちのいずれかを用いて行われる。同様に、命令１２１２は、伝送媒体を用いて、接続１２２８（例えば、ピアツーピア接続）を介して装置１２２４に送信または受信される。

図１３に、少なくとも１つの実施形態に係る、図１２の例示的コンピュータシステム１２００等のコンピュータシステムにおいて実行可能な例示的なソフトウェアアーキテクチャ１３０２を示す。図示された例示的なソフトウェアアーキテクチャ１３０２は、本明細書に記載の１つまたは複数の装置にインストールできる。例えば、ソフトウェアアーキテクチャ１３０２は、図１２のコンピュータシステム１２００と同様に構成された任意の装置またはシステムにインストールされる。ソフトウェアアーキテクチャ１３０２は、プロセッサ１３０６、メモリ１３０８およびＩ／Ｏコンポーネント１３１０を備えた機械１３０４等のハードウェアによってサポートされる。この例では、ソフトウェアアーキテクチャ１３０２は、各層が特定の機能を提供する積層構造として概念化されている。ソフトウェアアーキテクチャ１３０２は、オペレーティングシステム１３１２、ライブラリ１３１４、フレームワーク１３１６およびアプリケーション１３１８等の層を有している。動作的には、アプリケーション１３１８は、１つまたは複数のアプリケーションプログラミングインターフェイス（ＡＰＩ）を使用して、ソフトウェア階層を介してＡＰＩコール１３２０を呼び出し、ＡＰＩコール１３２０に応答してメッセージ１３２２を受信する。

オペレーティングシステム１３１２は、ハードウェアリソースを管理し、共通のサービスを提供する。オペレーティングシステム１３１２は、例えば、カーネル１３２４、サービス１３２６およびドライバ１３２８を有している。カーネル１３２４は、ハードウェア層と他のソフトウェア層との間の抽象化層として機能する。例えば、カーネル１３２４は、メモリ管理、プロセッサ管理（スケジューリング等）、コンポーネント管理、ネットワーキングおよび／またはセキュリティ設定等の機能を提供する。サービス１３２６は、他のソフトウェア層に他の共通サービスを提供する。ドライバ１３２８は、基礎となるハードウェアの制御または接続を行う。例えば、ドライバ１３２８は、ディスプレイドライバ、カメラドライバ、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙドライバ、フラッシュメモリドライバ、シリアル通信ドライバ（ＵＳＢドライバ等）、Ｗｉ－Ｆｉドライバ、オーディオドライバ、電源管理ドライバ等である。

ライブラリ１３１４は、アプリケーション１３１８によって使用される低レベルの共通インフラストラクチャを提供する。ライブラリ１３１４は、例えば、メモリ割り当て関数、文字列操作関数、数学関数等の関数を提供するシステムライブラリ１３３０（Ｃ標準ライブラリ等）であってもよい。さらに、ライブラリ１３１４は、メディアライブラリ（例えば、Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ－４（ＭＰＥＧ４）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ（Ｈ．２６４またはＡＶＣ）、Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ Ｌａｙｅｒ－３（ＭＰ３）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｄｉｏ ｃｏｄｉｎｇ（ＡＡＣ）、Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ－Ｒａｔｅ（ＡＭＲ）オーディオコーデック、Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ（ＪＰＥＧまたはＪＰＧ）、Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇｒａｐｈｉｃｓ（ＰＮＧ）等の様々なメディア形式の描写および／または操作をサポートするライブラリ等）等のＡＰＩライブラリ１３３２、グラフィックスライブラリ（ディスプレイ上のグラフィックコンテンツを２次元（２Ｄ）および３次元（３Ｄ）でレンダリングするために使用されるＯｐｅｎＧＬフレームワーク等）、データベースライブラリ（様々なリレーショナルデータベース機能を提供するＳＱＬｉｔｅ等）、ウェブライブラリ（ウェブブラウジング機能を提供するＷｅｂＫｉｔ等）等であってもよい。ライブラリ１３１４は、アプリケーション１３１８に多くの他のＡＰＩを提供するために、多種多様なその他のライブラリ１３３４を含んでいてもよい。

フレームワーク１３１６は、アプリケーション１３１８によって使用される高レベルの共通インフラストラクチャを提供する。例えば、フレームワーク１３１６は、様々なグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）機能、高レベルのリソース管理、高レベルの位置サービス等を提供することができる。フレームワーク１３１６は、アプリケーション１３１８によって使用できる広範囲の他のＡＰＩを提供することができ、その一部は特定のオペレーティングシステムまたはプラットフォームに専用のものであってもよい。

アプリケーション１３１８の代表的な例としては、ホームアプリケーション１３３６、連絡先アプリケーション１３３８、ブラウザアプリケーション１３４０、書籍リーダーアプリケーション１３４２、位置アプリケーション１３４４、メディアアプリケーション１３４６、メッセージングアプリケーション１３４８、ゲームアプリケーション１３５０、図１３にサードパーティアプリケーション１３５２として示されている他の様々なアプリケーションが挙げられる。アプリケーション１３１８は、プログラムに定義された機能を実行するプログラムである。様々な方法で構築される１つまたは複数のアプリケーション１３１８の生成には、オブジェクト指向プログラミング言語（Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ－Ｃ、Ｊａｖａ、Ｃ＋＋等）や手続き型プログラミング言語（Ｃ、アセンブリ言語等）等の様々なプログラミング言語を用いることができる。特定の例では、サードパーティアプリケーション１３５２（例えば、特定のプラットフォームの製造元以外の法人によってＡＮＤＲＯＩＤ（登録商標）またはＩＯＳ（登録商標）ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）を使用して開発されたアプリケーション）は、ＩＯＳ、ＡＮＤＲＯＩＤ、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）フォン等のモバイルオペレーティングシステムで動作するモバイルソフトウェアである。この例では、サードパーティアプリケーション１３５２は、オペレーティングシステム１３１２によって提供されるＡＰＩコール１３２０を呼び出して、本明細書に記載の機能を容易に実行できる。

上記の開示を鑑み、様々な例を以下に説明する。例における１つまたは複数の特徴は、単独または組み合わせのいずれにおいても、本出願の開示範囲である。
実施例１は、セキュア生体認証センサシステムであり、該セキュア生体認証センサシステムは、セキュア要素と、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在するように構成された生体認証センサであって、生体認証センサとセキュア要素とは互いに物理的に結合されており、センサ認証ロジックを有している生体認証センサと、を備えている。センサ認証ロジックが、生体認証センサの少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、生体認証センサに複数の処理を行わせる。複数の処理は、ホストから暗号チャレンジを受信することと、暗号チャレンジをセキュア要素に転送することと、生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、取得された生体認証読み取り値をホストに送信することと、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素が計算した暗号レスポンスをセキュア要素から受信することであって、暗号レスポンスがホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる、受信することと、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することであって、読み取り関連データが、生体認証読み取り値および生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでいる、生成することと、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することとを含む。

実施例２は、互いに物理的に結合されている生体認証センサおよびセキュア要素が、共通のパッケージ基板に固定された（affixed）生体認証センサおよびセキュア要素を含む、実施例１に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例３は、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在するように構成された生体認証センサが、第１の通信インターフェイスであって、生体認証センサが、第１の通信インターフェイスを介してホストと通信するように構成されている、第１の通信インターフェイスと、第１の通信インターフェイスとは異なる第２の通信インターフェイスであって、生体認証センサが、第２の通信インターフェイスを介してセキュア要素と別個に通信するように構成されている、第２の通信インターフェイスと、を有している生体認証センサを含む、実施例１または２に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例４は、取得された生体認証読み取り値をホストへ送信することが、セキュア要素から暗号レスポンスを受信する前に開始される、実施例１～３のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例５は、取得された生体認証読み取り値をホストへ送信することが、セキュア要素から暗号レスポンスを受信した後に開始され、複数の処理が、取得した生体認証読み取り値をホストに送信する前に、共有シークレットを使用して、取得した生体認証読み取り値を暗号化することをさらに含む、実施例１～３のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例６は、複数の処理が、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信する前に、ホストによるセキュア要素のデジタル証明書の確認のために、セキュア要素を用いて、暗号的に絡み合ったトークンにデジタル署名することをさらに含む、実施例１～５のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例７は、暗号的に絡み合ったトークンが、ハッシュ関数のセンサ側ハッシュ結果を含んでおり、複数の処理が、ハッシュ関数を使用して、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせからセンサ側ハッシュ結果を生成することをさらに含む、実施例１～６のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例８は、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証をホストが試みることが、共有シークレットのホスト側コピーを暗号チャレンジから計算することと、ハッシュ関数を使用して、ホスト側読み取り関連データと、共有シークレットのホスト側コピーとの対応する所定の組み合わせからホスト側ハッシュ結果を生成することと、センサ側ハッシュ結果がホスト側ハッシュ結果と一致するか否かを判断することと、をホストが行うことを含む、実施例７に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例９は、暗号的に絡み合ったトークンが、外部ハッシュ関数のセンサ側ハッシュ結果を含んでおり、複数の処理が、内部ハッシュ関数を使用して、生体認証読み取り値および共有シークレットから中間センサ側ハッシュ結果を生成することと、外部ハッシュ関数を使用して、中間センサ側ハッシュ結果からセンサ側ハッシュ結果を生成することと、をさらに含む、実施例１～６のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１０は、内部ハッシュ関数を使用して、生体認証読み取り値および共有シークレットから中間センサ側ハッシュ結果を生成することが、内部ハッシュ関数を使用して、生体認証読み取り値および共有シークレットから、中間センサ側ハッシュ結果の２つの部分のうちの第１の部分を生成することと、次に、内部ハッシュ関数を使用して、中間センサ側ハッシュ結果の２つの部分のうちの第２の部分を生成することと、を含む、実施例９に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１１は、内部ハッシュ関数を使用して、中間センサ側ハッシュ結果の２つの部分のうちの第１の部分を生成することの少なくとも一部が、暗号レスポンスをセキュア要素から受信する前に行われる、実施例１０に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１２は、内部ハッシュ関数を使用して、中間センサ側ハッシュ結果の２つの部分のうちの第１の部分を生成することのすべてが、暗号レスポンスをセキュア要素から受信する前に行われる、実施例１０に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１３は、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証をホストが試みることが、共有シークレットのホスト側コピーを暗号チャレンジから計算することと、内部ハッシュ関数を使用して、生体認証読み取り値と共有シークレットのホスト側コピーとから中間ホスト側ハッシュ結果を生成することと、外部ハッシュ関数を使用して、中間ホスト側ハッシュ結果からホスト側ハッシュ結果を生成することと、センサ側ハッシュ結果がホスト側ハッシュ結果と一致するか否かを判断することと、をホストが行うことを含む、実施例９～１２のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１４は、取得された生体認証読み取り値をホストに送信する前に、ブロック暗号を使用して、生体認証読み取り値を第１の暗号鍵を使用して暗号化することをさらに含み、暗号的に絡み合ったトークンが、暗号化された生体認証読み取り値を含み、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することが、取得された生体認証読み取り値をホストに送信することを含む、実施例１～６のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１５は、共有シークレットが、第１の暗号鍵である、実施例１４に記載のセキュア生体認証センサシステムである。
実施例１６は、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証をホストが試みることが、共有シークレットのホスト側コピーを暗号チャレンジから計算することと、共有シークレットのホスト側コピーを復号鍵として使用して、暗号化された生体認証読み取り値を復号化することと、をホストが行うことを含む、実施例１５に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１７は、乱数を取得することであって、取得された乱数が第１の暗号鍵である、取得することと、共有シークレットを第２の暗号鍵として使用して乱数を暗号化することによって、暗号化された乱数を生成することと、暗号化された乱数をホストに送信することと、をさらに含む、実施例１４に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１８は、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証をホストが試みることが、共有シークレットのホスト側コピーを暗号チャレンジから計算することと、共有シークレットのホスト側コピーを第２の復号鍵として使用して、暗号化された乱数を復号化することによって乱数を取得することと、取得した乱数を第１の復号鍵として使用して、暗号化された生体認証読み取り値を復号化することと、をホストが行うことを含む、実施例１７に記載のセキュア生体認証センサシステムである。

実施例１９は、取得された生体認証読み取り値が、生体検知データを含む、実施例１～１８のいずれかに記載のセキュア生体認証センサシステムである。
実施例２０は、生体認証センサであり、該生体認証センサは、第１の通信インターフェイスおよび第２の通信インターフェイスであって、生体認証センサは、第１の通信インターフェイスおよび第２の通信インターフェイスを介して、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在するように構成されており、生体認証センサとセキュア要素とが互いに物理的に結合されている、第１の通信インターフェイスおよび第２の通信インターフェイスと、センサ認証ロジックと、を備え、センサ認証ロジックが、生体認証センサの少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、生体認証センサに複数の処理を行わせ、複数の処理が、ホストから暗号チャレンジを受信することと、暗号チャレンジをセキュア要素に転送することと、生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、取得された生体認証読み取り値をホストに送信することと、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素が計算した暗号レスポンスをセキュア要素から受信することであって、暗号レスポンスがホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる、受信することと、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することであって、読み取り関連データが、生体認証読み取り値および生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでいる、生成することと、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することと、を含む。

実施例２１は、記憶された命令を実行する生体認証センサによって実行される方法であり、該方法は、ホストから暗号チャレンジを受信することであって、生体認証センサがホストとセキュア要素との間に通信可能に介在しており、生体認証センサとセキュア要素とは互いに物理的に結合されている、受信することと、暗号チャレンジをセキュア要素に転送することと、生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、取得された生体認証読み取り値をホストに送信することと、暗号チャレンジに基づいてセキュア要素が計算した暗号レスポンスをセキュア要素から受信することであって、暗号レスポンスがホストとセキュア要素との間の共有シークレットを含んでいる、受信することと、読み取り関連データと共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することであって、読み取り関連データが、生体認証読み取り値および生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでいる、生成することと、取得された生体認証読み取り値が生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することと、を備える。

実施例２２は、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、実施例１に関連して前述した複数の処理を含む複数の処理を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。

実施例２３は、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、実施例２０に関連して前述した複数の処理を含む複数の処理を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。

実施例２４は、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、実施例２１に関連して前述した複数の処理を含む複数の処理を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。

実施例２５はシステムであり、該システムは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサと、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、実施例２０に関連して前述した複数の処理を含む複数の処理を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体と、を含む。

実施例２６はシステムであり、該システムは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサと、少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、実施例２１に関連して前述した複数の処理を含む複数の処理を少なくとも１つのハードウェアプロセッサに行わせる命令を格納している１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体と、を含む。

別の例には、セキュア生体認証センサシステムの実施形態、生体認証センサの実施形態、方法の実施形態、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の実施形態および上記の実施例２～１９のシステムの実施形態が含まれる。

本開示の主旨の理解を助けるために、様々な実施形態が図面に示されている。本明細書に開示される実施形態は、網羅的であることを意図しておらず、本開示を上記の詳細な説明で開示された形態に限定することを意図するものではない。記載された実施形態は、当業者がその教示を利用できるように選択されたものである。したがって、本開示の範囲の限定を意図するものではない。

本開示でモジュールと呼ばれる装置、システム等のコンポーネントは、ハードウェアおよび実行可能命令の両方を含み、単一のコンポーネント内で構成してもよいし、単一のコンポーネントとして構成してもよいし、複数のコンポーネントにわたって分散させてもよい。命令は、ハードウェアによって実行されると、本明細書においてはモジュールによって実行されるものとして説明されている１つまたは複数の処理（機能等）をハードウェアに行わせる（例えば実行させる）。ハードウェアには、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のマイクロコントローラ、１つまたは複数のマイクロチップ、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、１つまたは複数のグラフィカルプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、１つまたは複数のテンソルプロセッシングユニット（ＴＰＵ）、構成に応じて当業者が適切であるとみなす他の種類の１つまたは複数のハードウェア装置および／またはハードウェアコンポーネント等が含まれる。命令には、構成に応じて当業者が適切であるとみなす１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたハードウェア（例えばハードワイヤードの）命令、ファームウェア命令、ソフトウェア命令等が含まれる。このような非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ（ＥＰＲＯＭ）、ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ（ＥＥＰＲＯＭもしくはＥ２ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、１つまたは複数の他の種類のメモリ等）および／または１つもしくは複数の他の種類の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であってもよいし、これらを備えていてもよい。

特許請求の範囲を含む本開示のすべての部分において、第１、第２および第３等の数値的修飾語が、コンポーネント、データ（値、識別子、パラメータ等）および／または他の要素に使用されているが、このような修飾語の使用は、参照される要素の特定の順序または必要とされる順序を示すことを意図するものではない。このような修飾語は、要素の区別を助けるために使用されており、特定の順序や重要性が明示されている場合を除いて、特定の順序や重要性に限定するものではない。

さらに、本開示で使用される「ＡおよびＢの少なくとも１つ」、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」等の表現は、「Ａおよび／またはＢ」、「Ａ、Ｂおよび／またはＣ」等の表現が、完全な表現の代わりに使用されていると解釈される。特定の事例に関連して明示的に別に記載されている場合を除いて、本開示では、上記のような表現は、「Ａの少なくとも１つおよびＢの少なくとも１つ」、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つおよびＣの少なくとも１つ」等を意味するものではない。本開示において、２つの要素がある場合は、「１つまたは複数のＡが存在し、Ｂが存在しない」、「１つまたは複数のＢが存在し、Ａが存在しない」および「１つまたは複数のＡおよび１つまたは複数のＢが存在する」のうちのいずれかであり、３つ以上の要素がある場合もこれと同様である。同様の解釈が、特定の事例に関連して明示的に別に記載されている場合を除いて、「少なくとも１つ」の代わりに「１つまたは複数の」が使用されている場合に適用される。

また、記載される実体および配置は、図示される実体および配置ならびに図に関連して説明される実体および配置を含め、例示であり、限定を意図するものではない。図面または開示における特定の要素または実体が「何であるか」または「何を有しているか」に関する言及または記載、ならびに、「少なくとも１つの実施形態において」等の節によって明示的に限定されていない同様の言及は、絶対的であり全実施形態に対する限定であると、文脈とは関係なく単独で解釈されるおそれもあるが、上記の節によって限定されていると適切に解釈される。この暗黙の限定節は、記載の簡潔かつ明瞭にするために、本開示において繰り返しが省略されている。

Claims (21)

1. セキュア生体認証センサシステムであって、
   セキュア要素と、
   ホストと前記セキュア要素との間に通信可能に介在するように構成された生体認証センサであって、該生体認証センサと前記セキュア要素とは互いに物理的に結合されており、センサ認証ロジックを有している前記生体認証センサと、を備え、
   前記センサ認証ロジックが、前記生体認証センサの少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、前記生体認証センサに複数の処理を行わせ、
   前記複数の処理が、
   前記ホストから暗号チャレンジを受信することと、
   前記暗号チャレンジを前記セキュア要素に転送することと、
   生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、
   取得された前記生体認証読み取り値を前記ホストに送信することと、
   前記暗号チャレンジに基づいて前記セキュア要素が計算した暗号レスポンスを前記セキュア要素から受信することと、ここで、前記暗号レスポンスが、前記ホストと前記セキュア要素との間の共有シークレットを含んでおり、
   読み取り関連データと前記共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することと、ここで、前記読み取り関連データが、前記生体認証読み取り値および該生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでおり、
   取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、前記暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することと、
   を含む、セキュア生体認証センサシステム。
2. 互いに物理的に結合されている前記生体認証センサおよび前記セキュア要素が、共通のパッケージ基板に固定された前記生体認証センサおよび前記セキュア要素を含む、請求項１に記載のセキュア生体認証センサシステム。
3. 前記ホストと前記セキュア要素との間に通信可能に介在するように構成された前記生体認証センサが、
   第１の通信インターフェイスと、
   前記第１の通信インターフェイスとは異なる第２の通信インターフェイスと、
   を有している前記生体認証センサを含んでおり、
   前記生体認証センサは、前記第１の通信インターフェイスを介して前記ホストと通信するように構成されており、
   前記生体認証センサは、前記第２の通信インターフェイスを介して前記セキュア要素と別個に通信するように構成されている、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
4. 取得された前記生体認証読み取り値を前記ホストへ送信することが、前記セキュア要素から前記暗号レスポンスを受信する前に開始される、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
5. 取得された前記生体認証読み取り値を前記ホストへ送信することが、前記セキュア要素から前記暗号レスポンスを受信した後に開始され、
   前記複数の処理が、取得した前記生体認証読み取り値を前記ホストに送信する前に、前記共有シークレットを使用して、取得した前記生体認証読み取り値を暗号化することをさらに含む、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
6. 前記複数の処理が、前記暗号的に絡み合ったトークンを前記ホストに送信する前に、前記ホストによる前記セキュア要素のデジタル証明書の確認のために、前記セキュア要素を用いて、前記暗号的に絡み合ったトークンにデジタル署名することをさらに含む、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
7. 前記暗号的に絡み合ったトークンが、ハッシュ関数のセンサ側ハッシュ結果を含んでおり、
   前記複数の処理が、前記ハッシュ関数を使用して、前記読み取り関連データと前記共有シークレットとの前記所定の組み合わせから前記センサ側ハッシュ結果を生成することをさらに含む、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
8. 取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を前記ホストが試みることが、
   前記共有シークレットのホスト側コピーを前記暗号チャレンジから計算することと、
   前記ハッシュ関数を使用して、ホスト側読み取り関連データと、前記共有シークレットの前記ホスト側コピーとの対応する所定の組み合わせからホスト側ハッシュ結果を生成することと、
   前記センサ側ハッシュ結果が前記ホスト側ハッシュ結果と一致するか否かを判断することと、
   を前記ホストが行うことを含む、請求項７に記載のセキュア生体認証センサシステム。
9. 前記暗号的に絡み合ったトークンが、外部ハッシュ関数のセンサ側ハッシュ結果を含んでおり、
   前記複数の処理が、
   内部ハッシュ関数を使用して、前記生体認証読み取り値および前記共有シークレットから、中間センサ側ハッシュ結果を生成することと、
   前記外部ハッシュ関数を使用して、前記中間センサ側ハッシュ結果から、前記センサ側ハッシュ結果を生成することと、
   をさらに含む、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
10. 前記内部ハッシュ関数を使用して、前記生体認証読み取り値および前記共有シークレットから、前記中間センサ側ハッシュ結果を生成することが、
    前記内部ハッシュ関数を使用して、前記生体認証読み取り値および前記共有シークレットから、前記中間センサ側ハッシュ結果の２つの部分のうちの第１の部分を生成することと、
    次に、前記内部ハッシュ関数を使用して、前記中間センサ側ハッシュ結果の前記２つの部分のうちの第２の部分を生成することと、
    を含む、請求項９に記載のセキュア生体認証センサシステム。
11. 前記内部ハッシュ関数を使用して、前記中間センサ側ハッシュ結果の前記２つの部分のうちの前記第１の部分を生成することの少なくとも一部が、前記暗号レスポンスを前記セキュア要素から受信する前に行われる、請求項１０に記載のセキュア生体認証センサシステム。
12. 前記内部ハッシュ関数を使用して、前記中間センサ側ハッシュ結果の前記２つの部分のうちの前記第１の部分を生成することのすべてが、前記暗号レスポンスを前記セキュア要素から受信する前に行われる、請求項１０に記載のセキュア生体認証センサシステム。
13. 取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を前記ホストが試みることが、
    前記共有シークレットのホスト側コピーを前記暗号チャレンジから計算することと、
    前記内部ハッシュ関数を使用して、前記生体認証読み取り値と前記共有シークレットの前記ホスト側コピーとから中間ホスト側ハッシュ結果を生成することと、
    前記外部ハッシュ関数を使用して、前記中間ホスト側ハッシュ結果からホスト側ハッシュ結果を生成することと、
    前記センサ側ハッシュ結果が前記ホスト側ハッシュ結果と一致するか否かを判断することと、
    を前記ホストが行うことを含む、請求項９または１０に記載のセキュア生体認証センサシステム。
14. 取得された前記生体認証読み取り値を前記ホストに送信する前に、ブロック暗号を使用して、前記生体認証読み取り値を第１の暗号鍵を使用して暗号化することをさらに含み、
    前記暗号的に絡み合ったトークンが、暗号化された前記生体認証読み取り値を含み、
    前記暗号的に絡み合ったトークンを前記ホストに送信することが、取得された前記生体認証読み取り値を前記ホストに送信することを含む、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
15. 前記共有シークレットが、前記第１の暗号鍵である、請求項１４に記載のセキュア生体認証センサシステム。
16. 取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を前記ホストが試みることが、
    前記共有シークレットのホスト側コピーを前記暗号チャレンジから計算することと、
    前記共有シークレットの前記ホスト側コピーを復号鍵として使用して、暗号化された前記生体認証読み取り値を復号化することと、
    を前記ホストが行うことを含む、請求項１５に記載のセキュア生体認証センサシステム。
17. 乱数を取得することと、ここで、取得された前記乱数が、前記第１の暗号鍵であり、
    前記共有シークレットを第２の暗号鍵として使用して前記乱数を暗号化することによって、暗号化された乱数を生成することと、
    前記暗号化された乱数を前記ホストに送信することと、をさらに含む請求項１４に記載のセキュア生体認証センサシステム。
18. 取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を前記ホストが試みることが、
    前記共有シークレットのホスト側コピーを前記暗号チャレンジから計算することと、
    前記共有シークレットの前記ホスト側コピーを第２の復号鍵として使用して、前記暗号化された乱数を復号化することによって、前記乱数を取得することと、
    取得した前記乱数を第１の復号鍵として使用して、前記暗号化された生体認証読み取り値を復号化することと、
    を前記ホストが行うことを含む、請求項１７に記載のセキュア生体認証センサシステム。
19. 取得された前記生体認証読み取り値が、生体検知データを含む、請求項１または２に記載のセキュア生体認証センサシステム。
20. 生体認証センサであって、
    第１の通信インターフェイスおよび第２の通信インターフェイスであって、前記生体認証センサは、前記第１の通信インターフェイスおよび前記第２の通信インターフェイスを介して、ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在するように構成されており、前記生体認証センサと前記セキュア要素とが互いに物理的に結合されている、前記第１の通信インターフェイスおよび前記第２の通信インターフェイスと、
    センサ認証ロジックと、を備え、
    前記センサ認証ロジックが、前記生体認証センサの少なくとも１つのハードウェアプロセッサによって実行されると、前記生体認証センサに複数の処理を行わせ、
    前記複数の処理が、
    前記ホストから暗号チャレンジを受信することと、
    前記暗号チャレンジを前記セキュア要素に転送することと、
    生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、
    取得された前記生体認証読み取り値をホストに送信することと、
    前記暗号チャレンジに基づいて前記セキュア要素が計算した暗号レスポンスを前記セキュア要素から受信することと、ここで、前記暗号レスポンスが、前記ホストと前記セキュア要素との間の共有シークレットを含んでおり、
    読み取り関連データと前記共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することと、ここで、前記読み取り関連データが、前記生体認証読み取り値および該生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでおり、
    取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、前記暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することと、
    を含む、生体認証センサ。
21. 記憶された複数の命令を実行する生体認証センサによって実行される方法であって、
    ホストから暗号チャレンジを受信することと、ここで、前記生体認証センサが、前記ホストとセキュア要素との間に通信可能に介在しており、前記生体認証センサと前記セキュア要素とは互いに物理的に結合されており、
    前記暗号チャレンジを前記セキュア要素に転送することと、
    生体認証感知要素を使用して生体認証読み取り値を取得することと、
    取得された前記生体認証読み取り値をホストに送信することと、
    前記暗号チャレンジに基づいて前記セキュア要素が計算した暗号レスポンスを前記セキュア要素から受信することと、ここで、前記暗号レスポンスが、前記ホストと前記セキュア要素との間の共有シークレットを含んでおり、
    読み取り関連データと前記共有シークレットとの所定の組み合わせから暗号的に絡み合ったトークンを生成することと、ここで、前記読み取り関連データが、前記生体認証読み取り値および該生体認証読み取り値から導き出されたデータの一方または両方を含んでおり、
    取得された前記生体認証読み取り値が前記生体認証センサによって取得されたものであることの認証を試みる際にホストが使用するために、前記暗号的に絡み合ったトークンをホストに送信することと、を備える方法。