JP3575951B2 - 機器認証方法及び装置並びに認証システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク等のデータ伝送手段を介して相手が正当な機器であるかどうか認証をする機器認証方法及び装置方法並びに認証システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近は、マルチメディアの発展に伴つて機器のネットワーク化が進み、バーソナルコンピュータ等の汎用計算機間のみならず、オーディオ機器やビデオ機器等のオーディオヴィジュアル機器（ＡＶ機器）とのデータの送受信、ケーブルテレビや衛生放送のディジタル化等、データのディジタル化、ネットワーク化が一般的になりつつある。
【０００３】
そこで、コンピュータとＡＶ機器等のディジタル機器との間でデータの送受信を行うためのディジタルインターフェース方式の統一規格が検討されている。その中のーつにＩＥＥＥ１３９４がある。ＩＥＥＥ１３９４は、１００Ｍｂｐｓ，２００Ｍｂｐｓまた４００Ｍｂｐｓ等の高転送速度を規定する規格で、この他にウルトラＳＣＳＩやＵＳＢ等の高転送速度のインターフェースが次々と規定されている。
【０００４】
一方、近年ディジタル記録再生機器の開発、製品化が進み、画質や音質の劣化なくデータをコピーすることが可能となっている。したがって、これらのディジタル記録再生機器と上記高速度データ転送を扱う規格を組み合わせれば、映像データ等の大容量のデータであっても高画質な複製等を容易に実行できる。
【０００５】
しかし高画質な複製は、海賊版と呼ばれる不正なコピーを増加させ、著作権が侵害されるという問題がある。このような不正なコピーは確実に防止されなければならない。というのも、インターネットやディジタルＶＴＲやＤＶＤ−ＲＡＭの出現により、ディジタル化された著作物は簡単にコピーされ、不特定多数への配布が可能となり、これによりディジタル画像の著作権者に危機感を与えているからである。
【０００６】
不正コピーを行う手段としては種々の方法が考えられるが、とにかく不正者は例えばＤＶＤ−ＲＯＭドライブといった再生装置等の機器からコピー対象とするデータを受け取らなければならない。このデータ受取経路としては、機器間の通信線を介する受け取り、インターネットや公衆回線網等を介するネットワーク通信による受け取り、またコンピュータのＣＰＵバス等を介する受け取り等の経路がある。不正者はこれらの経路から一見通常の動作をする不正な機構を備えた機器、例えばＭＰＥＧ２デコータ等で正常なデータ復号をしつつ、そのオリジナルデータを横流しすること等が考えられる。
【０００７】
したがって、上記のいずれの経路を介するにせよ、海賊行為を行うための不正な機器にデータを送らないようにすれば、上記不正コピーを防止することができる。
【０００８】
このため、従来から、機器間でデータ送信にあたり機器の相互認証を行い、送信相手が正当な機器であることを確認してからデータ送出を行う技術が用いられている。
【０００９】
このような通信機器間で相互認証するための技術として、公開鍵暗号方式とディジタル署名を組み合せた方式と、共通鍵暗号方式を用いたチャレンジ・アンド・レスポンス方式などがある。
【００１０】
このうち公開鍵暗号方式は、例えば第三者機関による公開鍵証明を行い、証明書を発行する機関が必要となるため扱いが繁雑であり、また、一般的に暗号化／復号化に要する時間がかかる。
【００１１】
そこで、上記したような状況では、チャレンジ・アンド・レスポンス方式が用いられることが多い。
チャレンジ・アンド・レスポンス方式では、送信側と受信側で共通する秘密カギ（共通鍵）、キー＊１を持っている。ここでまず、送信側が乱数生成しこれを受信側に転送る。受信側ではこの乱数とキー＊１を用いてチャレンジキーと呼ばれるキーを作り、送信側に転送する。送信側では、最初の乱数と自己が有するキー＊１を用いてチャレンジキーに相当する比較用キーを作り、この比較用キーと受信側から受け取ったチャレンジキーが一致していれば受信側を正当な機器として認証する。
次に、これと同様な認証作業が受信側から送信側に対して行われ、送信側も正当な機器であれば相互認証が成立する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チャレンジ・アンド・レスポンス方式等の共通鍵暗号方式では、共通鍵が漏洩した場合セキュリティが保てなくなるという問題がある。
また、単に乱数を送って共通鍵で確認し合うというだけでは、真に正当な相手であるか否かを評価確認するには不十分であり、より確実安全な認証方法が従来から求められていた。
【００１３】
本発明は、このような実情を考慮してなされたもので、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、相手が正当な機器であるかを安全かつ確実に認証できる機器認証方法及び装置並びに認証システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、共通鍵を複数個使用し、かつ鍵及び乱数を用いた暗号化あるいは復号化の演算を施してから認証用情報を送出することで、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、より安全に相手が正当な機器であるかを認証できることにある。
【００１５】
また、上記課題の解決は、より具体的には、以下のような解決手段により実現される。まず、請求項１に対応する発明は、第１の機器と第２の機器との間で認証を行う認証システムにおいて、前記第１の機器は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を記憶する第１の記憶手段と、第１の乱数発生手段と、前記第１の乱数発生手段により発生された第１の乱数を前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第１の値を生成する第１の暗号化手段と、前記第１の乱数に対して、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化手段と、前記第１の値と前記第２の値を認証情報として前記第２の機器に送信する通信手段とを具備し、前記第２の機器は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の機器から送信された前記第１の値を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号する第１の復号化手段と、前記第１の機器から送信された前記第２の値を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第４の秘密鍵を用いて復号する第２の復号化手段と、前記第２の復号化手段で復号された値に対して、前記第２の復号化手段で用いた前記第４の秘密鍵を用いて、前記第２の暗号化手段で用いた所定の演算を施す演算手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とを比較し、一致しない場合には、前記第１の復号化手段または前記第２の復号化手段で用いる秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第１の復号化手段および前記第２の復号化手段を制御する手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とが一致した場合、当該一致した値が前記第１の乱数であると認定し、前記一致した値をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第５の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、返信情報を生成する第３の暗号化手段と、前記返信情報を前記第１の機器に送信する通信手段とを具備し、且つ前記第１の機器は、前記第２の機器から送信された前記返信情報を前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第６の秘密鍵を用いて復号する第３の復号化手段と、前記第３の復号化手段で復号された復号情報と前記第１の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものではない場合には、前記第６の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第３の復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものである場合、前記第２の機器が正当な機器であると認証する手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
次に、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、前記第２の機器は、第２の乱数発生手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とが一致した場合、当該一致した値と前記第２の乱数発生手段により発生された第２の乱数とを用いた所定の演算を行うとともに、その演算結果を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第７の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、相互認証情報を生成する第４の暗号化手段と、前記相互認証情報を前記第１の機器に送信する手段とをさらに具備し、前記第１の機器は、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものであることが確認された場合、前記相互認証情報を前記復号情報の復号に用いた前記第６の秘密鍵を用いて復号化し、さらに前記第１の乱数を用いた所定の演算を施して前記第２の乱数を取り出す第４の復号化手段と、前記取り出した第２の乱数をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第８の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、第２の返信情報を生成する第５の暗号化手段と、前記第２の返信情報を前記第２の機器に送信する通信手段とをさらに具備し、且つ前記第２の機器は、前記第１の機器から送信された前記第２の返信情報を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第９の秘密鍵を用いて復号する第５の復号化手段と、前記第５の復号化手段で復号された復号情報と前記第２の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものではない場合には、前記第９の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第５の復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものである場合、前記第１の機器が正当な機器であると認証する手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に対応する発明は、請求項１又は２に対応する発明において、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束の秘密鍵の数がｎ、前記第１の秘密鍵および前記第２の秘密鍵の番号をそれぞれｉ，ｊとするときに、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に対応する発明は、請求項１又は２に対応する発明において、前記第１の暗号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の暗号化手段が用いる秘密鍵は同一の秘密鍵であり、且つ前記第１の復号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の復号化手段が用いる秘密鍵が同一の秘密鍵であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に係る発明は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を格納する記憶手段と、乱数発生手段と、前記乱数発生手段により発生された乱数を前記鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い第１の値を生成する第１の暗号化手段と、前記乱数に対して、前記鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化手段と、前記第１の値と前記第２の値を認証情報として認証対象となる機器に送出する通信手段と、前記通信手段からの認証用情報の送出に対応して、前記認証対象となる機器から送信される、前記認証対象となる機器が有する複数の異なる秘密鍵のうちのいずれか一つの秘密鍵を用いて暗号化された前記乱数を含むべき返信情報を、前記記憶手段に記憶された前記鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号化する復号化手段と、前記復号化手段で復号された復号情報と前記乱数とを比較し、前記復号情報が前記乱数に基づくものではない場合には、前記第３の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記乱数に基づくものである場合、前記認証対象となる機器が正当な機器であると認証する手段とを具備することを特徴とする機器認証装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る機器認証方法を適用する機器の構成例を示すブロック図である。
【００３３】
同図に示すように、機器認証装置を搭載した機器としてＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１とＭＰＥＧ２デコーダ２とが１３９４ケーブル３によって接続されている。以下、ＩＥＥＥ１３９４規格に準拠した部品若しくはモジュール等を”〜１３９４”又は”１３９４〜”の形で表現する。
【００３４】
ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１及びＭＰＥＧ２デコーダ２には、１３９４チップ４，５が搭載され、上記１３９４ケーブル３を介し両者間でＩＥＥＥ１３９４に従うデータ伝送がされるようになっている。
【００３５】
ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１は、ＤＶＤ６を再生してそのデータを取り出すためのデータ再生部６と、１３９４ケーブル３を介して接続された機器の認証を行うとともに、再生されたデータを認証された機器に送出する１３９４チップ４とから構成されている。
【００３６】
一方、ＭＰＥＧ２デコーダ２は、１３９４チップ５を介してＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１から受け取ったＭＰＥＧ２圧縮されたデータを伸張し表示装置８に出力するデータ伸張部９と、１３９４ケーブル３を介して接続された機器の認証を行うとともに、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１からデータ受信を行う１３９４チップ５とから構成されている。
【００３７】
１３９４チップ４又は５夫々は、ＩＥＥＥ１３９４に従った通信を実行する１３９４通信部１１，２１と、鍵束格納部１２，２２と、認証部１３，２３とによって構成されている。認証部１３，２３は、鍵束格納部１２，２２に格納された鍵束を用いて接続される機器の相互認証を行うとともに、認証がされたときのみ接続機器とのデータ送受を１３９４通信部１１又は１２に許可するようになっている。なお、認証に際して必要な通信は１３９４通信部１１，２１により行われる。
【００３８】
鍵束格納部１２，２２に格納された鍵束は、１３９４チップ４又は５が製造されるときに格納される秘密の情報であり、多数の秘密鍵からなっているものである。双方の鍵束は少なくとも１つの共通の鍵を有している。すなわち本実施形態の方法は共通鍵暗号方式の一種である。本実施形態では、双方の鍵束は同一のものである場合で説明する。
【００３９】
ここで、本実施形態では、認証部１３、鍵束格納部１２及び１３９４通信部１１は１つのＩＣチップで構成されているが、認証部１３及び鍵束格納部１２のみで１チップとしてもよい。さらに鍵束格納部１２のみで１チップであってもよい。いずれにせよ認証部１３、鍵束格納部１２及び１３９４通信部１１の全体は、ハードウエア的には、演算手段とこれを制御するプログラムと情報を格納する記憶手段を有し、上記した各機能を実現できるようになっている。また、上記各関係は、認証部２３、鍵束格納部２２及び１３９４通信部２１についても同様である。
【００４０】
次に、１３９４チップの相互認証を行う部分の構成について説明する。
図２は本実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図である。
【００４１】
同図には、主として図１の認証部１３，２３の機能的な構成が示され、これらにより認証システムが構成されている。なお、図１及び図２の対応を説明すると、１３９４チップ４が送信側１０１、１３９４チップ５が受信側１０２とされ、この間を接続する１３９４ケーブル３がネットワーク１０３として示されている。
【００４２】
ここで送信側１０１は、復号化部１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂと、比較部１１１ａ，１１１ｂと、乱数発生部１０５ｂと、共通鍵の鍵束１０４と、排他論理輪和演算部１４１，１４２と、連接演算部１４３とを備えている。なお、鍵束１０４は図１の鍵束格納部１２に格納されるべきものである。
【００４３】
また、同様に受信側１０２は、暗号化部１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａと、比較部１１１ｃと、乱数発生部１０５ａと、共通鍵の鍵束１０４と、排他論理輪和演算部１５１，１５２と、連接演算部１５３とを備えている。なお、送信側と同様に、鍵束１０４は鍵束格納部２２に格納される。
【００４４】
また、特にしないが図２中の送信側１０１と受信側１０２との通信は図１の１３９４通信部１１，２１によって行われる。
ここで、暗号化部１０６ａと復号化部１０６ｂ、暗号化部１０７ａと復号化部１０７ｂ、暗号化部１０８ａと復号化部１０８ｂ、暗号化部１０９ａと復号化部１０９ｂ、暗号化部１１０ａと復号化部１１０ｂが対になっており、それぞれ対応するアルゴリズムで暗号化及び復号化するようになっている。これらの各暗号化部及び復号化部はそれぞれ別途に設けるようにしてもよいが、暗号又は復号アルゴリズムが同一のときには、同一の暗号手段又は復号手段を用いるようにしてもよい。
【００４５】
すなわち、例えば暗号化部１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａによる暗号化処理は受信側１０２内の一の暗号化処理部により実行されるようにしてもよい。同様に、復号化部１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂによる復号化処理は送信側１０２内の一の復号化処理部により実行されるようにしてもよい。本実施形態ではこれらは図面上異なる機能部として表現されるが、実際の処理は同一の暗号化処理部又は復号化処理部によって実行される。このようにすれば送信側１０２及び受信側１０１のハードウエア資源及びソフトウエア資源を有効に活用することができる。
【００４６】
なお本明細書では、暗号化の操作をＥｙ （ｘ）と表す。ここで、ｘは暗号化の対象となるデータで、ｙは暗号化に用いる暗号鍵である。また復号化の操作をＤｙ （ｚ）と表す。ここで、ｚは復号の対象となるデータで、ｙは復号化に用いる復号鍵である。従って、
Ｅｙ （Ｄｙ （ｘ））＝ｘ
Ｄｙ （Ｅｙ （ｘ））＝ｘ
である。
【００４７】
またデータを復号化することは暗号化することと同様の効果を持つ。すなわち、Ｄｙ （ｘ）を行って結果を送信し、受信側で暗号化Ｅｙ （Ｄｙ （ｘ））を行うことと、先に暗号化して復号化することは同様の効果を持つ。厳密には暗号化のアルゴリズムと復号化のアルゴリズムは異なるものであるが、本実施形態では、便宜上、送信側１０２で行う処理を暗号化と呼び、受信側１０１で行う処理を復号化と呼んでいる。このような暗号化、復号化の順番を入れ替える理由は、上記一の暗号化処理部又は一の復号化処理部の使用により、上述したように資源の有効利用を可能とするためである。したがって、本実施形態でいう暗号化又は復号化と、特許請求の範囲でいう暗号化又は復号化は必ずしも一致しないので注意を要する。特許請求の範囲では、単に、鍵を用いて情報を暗号化する行為を暗号化といい、鍵を用いて暗号化された情報を解く行為を復号化と呼んでいる。
【００４８】
また本明細書の各図において、一点鎖線は暗号化または復号化のための鍵情報を表し、実線は暗号化または復号化の対象となる情報を表している。さらに、本明細書では、排他論理輪和演算をＸＯＲ（ｘ，ｙ）、連接（ｃｏｎｃａｔｉｎａｔｉｏｎ）演算をｘ｜ｙと表す。なお、図面では排他論理輪和演算を演算記号を用いて表現している。
【００４９】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る機器認証方法を適用する機器の動作について説明する。
図１のＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１からＭＰＥＧデコータ２にＤＶＤ６のデータを送出する必要が生じた場合、まず、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１とＭＰＥＧデコータ２と間での相互認証の処理が実行される。
【００５０】
相互認証がなされ、相互に相手が正当な機器であると確認されると、夫々の認証部１３，２３により、１３９４通信部１１，１２に通信許可が与えられる。
以降、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１とＭＰＥＧデコータ２とは、１３９４通信部１１，１２、１３９４ケーブル３を介して必要な通信を開始し、ＤＶＤ６のデータ転送、ＭＰＥＧ２圧縮データの伸長処理等がなされ、映像等がＣＲＴや液晶パネル等の表示装置８から表示出力される。
【００５１】
ここで、図２に示す構成により１３９４チップ４，５間で上述した相互認証が行われるわけであるが、その認証処理について図２及び図３に沿って詳しく説明する。
【００５２】
図３は本実施形態の認証動作例を示す流れ図である。
本実施形態では、図２の受信側１０２から相互認証がスタートする場合について説明する。
【００５３】
まず、受信側１０２において乱数発生部１０５ａにより、例えば時間情報などを元にして乱数が発生される。この乱数の長さは本実施形態で用いる暗号化ブロック長が望ましい。例えば、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）では６４ビットである。
【００５４】
次に、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４のうちの一つ鍵Ｋｉ （１≦ｉ≦ｎ）が選択され、乱数発生部１０５ａにより発生した乱数ｒ１ は、鍵Ｋｉ を暗号鍵として暗号化部１０６ａにより暗号化される。また、鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）というｎ個の共通鍵の鍵束のうちの一つの鍵Ｋｊ （１≦ｊ≦ｎ）が選択され、乱数ｒ１ との排他論理和が排他的論理和演算部１５１にて演算されて、その結果であるＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）がＫｊ を暗号鍵として暗号化部１０７ａにて暗号化される。
【００５５】
暗号化部１０６ａおよび１０７ａでそれぞれ暗号化されたＥＫｉ （ｒ１ ）およびＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ））は送信側１０１へネットワーク１０３を介して伝送される（図３Ｓ１）。この伝送は、送信部１０１が受信部１０２についての認証を行うための開始処理になる。
【００５６】
次に、送信側１０１では、伝送されたＥＫｉ （ｒ１ ）が復号化部１０６ｂにて復号される。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋａ が選択され、これを復号鍵として復号化がされる。本実施形態では鍵Ｋａ は、例えば鍵Ｋ１ から順に選択していくものとする。復号鍵Ｋａ で復号された結果をｒ１ ′とする。
【００５７】
また、送信側１０１において、伝送されたＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ））が復号化部１０７ｂにて復号される。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋｂ が選択され、復号鍵として復号化がされる。本実施形態では鍵Ｋｂ は、上記と同様に例えば鍵Ｋ１ から順に選択していくものとする。復号化部１０７ｂで復号された結果と復号化に用いた復号鍵Ｋｂ との排他論理和を、排他的論理和演算部１４１にて計算した結果をｒ１ ″とする（図３Ｓ２）。
【００５８】
上記各復号化部１０６ｂ，１０７ｂで得られたｒ１ ′とｒ１ ″とが比較部１１１ａにて比較される。このとき、ｒ１ ′≠ｒ１ ″であるならば、復号鍵として用いられた鍵Ｋａ ，Ｋｂ が違っていると判定される。このとき比較部１１１ａから制御信号１１２ａが出力され、鍵Ｋａ ，Ｋｂ が変更されて再度復号処理がやり直される（図３Ｓ３，Ｓ４）。
【００５９】
これにより、正しい鍵が見つかるまで繰り返し演算が実行される。例えばまず鍵Ｋａ が鍵Ｋ１ に固定され、鍵Ｋｂ を鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させる。鍵Ｋｂ が鍵Ｋｎ まで変化しても一致しなければ、鍵Ｋａ を鍵Ｋ２ に変化させ、ふたたたび鍵Ｋｂ を鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させて復号処理を繰返し、ｒ１ ′とｒ１ ″とを比較部１１１ａにて比較する手順を繰返す。こうして、ｒ１ ′とｒ１ ″となる（すなわちＫａ ＝Ｋｉ ，Ｋｂ ＝Ｋｊ となる）まで処理が繰返される （図３Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。なお、Ｋａ ＝Ｋｉ ，Ｋｂ ＝Ｋｊ となる鍵が見つからなかった場合、ＥＸＩＴとし、認証は不成立となる（図３Ｓ４）。
【００６０】
ステップＳ３において、ｒ１ ′＝ｒ１ ″となった場合、すなわちｒ１ ′＝ｒ１ ″＝ｒ１ となった場合には、送信側では１０５ｂ乱数発生部にて乱数ｒ２ を例えば時間情報を元に発生させる。この乱数の長さは本実施形態で用いる暗号化ブロック長が望ましい。例えば、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）では６４ビットである。また、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）のうちの一つである鍵Ｋｍ （１≦ｍ≦ｎ）が暗号鍵として選択される。
【００６１】
そして、受信側１０２で発生した乱数ｒ１ と送信側１０１で発生した乱数ｒ２ の連接が連接演算部１４３にて演算され、その結果であるｒ１ ｜ｒ２ が鍵Ｋｍ によって復号化部１０９ｂにて復号化（すなわち暗号化）される（図３Ｓ５）。
【００６２】
一方、上記乱数ｒ1 と上記鍵Ｋm との排他論理和が排他的論理和演算部１４２にて演算され、その結果であるＸＯＲ（Ｋm ，ｒ1 ）が鍵Ｋm を暗号鍵として復号化部１０８ｂで復号化（すなわち暗号化）される（図３Ｓ６）。
【００６３】
そして、１０８ｂおよび１０９ｂ復号化部で復号化されたＤＫm （ＸＯＲ（Ｋm ，ｒ1 ））及びＤＫm （ｒ1 ｜ｒ2 ）がネットワーク１０３を介して受信側１０２へ伝送される（図３Ｓ５，Ｓ６）。なお、ステップＳＴ６の処理は、受信部１０２からの認証要求に対する送信部１０１からの返答となっており、ステップＳＴ５の処理は、送信部１０１が受信部１０２についての認証を行うための開始処理となっている。
【００６４】
次に、受信側１０２では、伝送されたＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ１ ））が暗号化部１０８ａにて暗号化される。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋａ が選択され、暗号鍵として暗号化される。本実施形態ではＫａ は、例えばＫ１ から順に選択していくものとする。また、暗号鍵Ｋａ で暗号化された結果と暗号鍵Ｋａ との排他論理和が排他的論理和演算部１５２にて演算され、ｒ１ ′が得られる（図３Ｓ７）。
【００６５】
得られたｒ１ ′と乱数発生部１０５ａで発生した乱数ｒ１ とが比較部１１１ｃにて比較される（図３Ｓ８）。このとき、ｒ１ ′≠ｒ１ であるならば、暗号鍵で用いた鍵Ｋａ が違っていると判定される。これにより、比較部１１１ｃから制御信号１１２ｃが出力されて、鍵Ｋａ が変更され再度復号処理がやり直される（図３Ｓ９）。例えば、鍵Ｋａ を鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させて復号処理を繰返し、ｒ１ ′とｒ１ とを比較部１１１ｃにて比較する手順を繰返す。こうして、ｒ１ ′＝ｒ１ となる（すなわちＫａ ＝Ｋｍ となる）まで処理は繰返される（図３Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。
【００６６】
なお、ｍ＝ｎとなっても比較部１１１ｃによる比較においてｒ１ ′＝ｒ１ とならなければ、送信側は正当な鍵束Ｋｓ を所有していないとして認証手続を終了する（図３Ｓ９）。
【００６７】
一方、ｒ1 ′＝ｒ1 となったとき、送信側１０１で用いた復号鍵Ｋm が特定できたことになる。これは受信側１０２から見たとき送信側１０１が正当なものであると認証できたことを意味している。そこで、相互認証の処理が継続される。すなわち、まず、上記特定された鍵Ｋm を暗号鍵としてＤＫm （ｒ 1 ｜ｒ2 ）が暗号化され、ｒ1 ｜ｒ2 が得られる。さらに乱数発生部１０５ａで発生した乱数ｒ1 が用いられ、連接演算部１５３において送信側で発生した乱数ｒ2 が取出される（図３Ｓ１０）。
【００６８】
次にｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋｒ （１≦ｒ≦ｎ）が選択され、上記得られた乱数ｒ２ が鍵Ｋｒ を暗号鍵として暗号化部１１０ａにて暗号化される。そして、暗号化部１１０ａで暗号化された結果であるＥＫｒ （ｒ２ ）がネットワーク１０３を介して送信側１０１へ伝送される（図３Ｓ１１）。なお、ステップＳＴ１１の処理は、送信部１０１からの認証要求に対する受信部１０２からの返答となっている。
【００６９】
次に、送信側１０１では、伝送されたＥＫｒ （ｒ２ ）が１１０ｂ復号化部にて復号されｒ２ ′が得られる。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋｂ が選択され、これを復号鍵として復号がされる。本実施形態では鍵Ｋｂ は、例えば鍵Ｋ１ から順に選択していくものとする。
【００７０】
得られたｒ２ ′と乱数発生部１０５ｂで発生した乱数ｒ２ とが比較部１１１ｂにて比較される。このとき、ｒ２ ′≠ｒ２ であるならば、暗号鍵で用いた鍵Ｋｂ が違っていると判定される。このとき、比較部１１１ｂにより制御信号１１２ｂが出力され、鍵Ｋｂ が変更されて再度復号処理がやり直される。例えば、鍵Ｋｂ が鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させて復号処理が繰返され、ｒ２ ′とｒ２ とを比較部１１１ｂにて比較する手順が繰返される。こうして、ｒ２ ′＝ｒ２ となる（すなわちＫｂ ＝Ｋｒ とする）まで処理は繰返される。
【００７１】
ｒ＝ｎとなってもｒ２ ′＝ｒ２ とならなければ、受信側１０２は正当な鍵束Ｋｓ を所有していないとして認証手続きを終了する。
ｒ２ ′＝ｒ２ となったとき、受信側で用いた暗号鍵Ｋｒ が特定できたことになり、受信側１０２が正当な鍵束Ｋｓ を所有するとして認証する。
【００７２】
以上の手順により送信側１０１、受信側１０２間での相互認証が実現される。上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、共通鍵を複数個使用し、かつ鍵及び乱数を用いた暗号化あるいは復号化の演算を施してから認証用情報を送出するとともに、認証用情報の受け取り側でもこれに対応した復号を行って認証用情報に対する返信を行い、認証用情報の送出元で上記乱数を確認することで認証を行うようにしたので、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、より安全に相手が正当な機器であるかを認証することができる。また、認証用情報の受け取り側から認証用情報の送出元に同様な認証をかけることにより、このような安全性の高い相互認証を行うことができる。
【００７３】
すなわち、複数個の共通鍵を用いて、単に乱数を暗号化して認証を行うのでなく、乱数と暗号鍵とで演算を行ない、その結果も用いることにより、暗号解読を困難にし安全性の高い相互認証が可能となる。
【００７４】
また、共通鍵を複数個持ち、それらを利用するようにしたので、正当な鍵束をお互いに持っていなければ認証されない。また、鍵束とすることで、もし鍵束の秘密鍵のうちの何れかが漏洩したとしても、その漏洩した鍵を利用しないようにすればセキュリティを保つことができる。したがって、より一層の安全性を高くできるとともに、セキュリティの柔軟性をも高くすることができる。
【００７５】
さらに、このような認証方式を用いたことで、また安全性をあまり落とすことなく、鍵を判定するための計算回数を減らすことが可能となる。この結果、高速な認証が可能となる。なお、計算回数を減らす具体的な方法については第２の実施形態以降で説明する。
【００７６】
なお、本実施形態では、１３９４チップ４，５に別けて、一方を送信側１０１、他方を受信側１０２として説明したが、１３９４チップ４，５は送信側１０１及び受信側１０２となるべき双方の機能を備え、何れが送信側１０１又は受信側１０２となってもよいものである。
（発明の第２の実施の形態）
第１の実施形態では、暗号化部１０６ａと暗号化部１０７ａとで用いられる秘密鍵Ｋｉ とＫｊ の間に特に関係がなく、両鍵Ｋｉ とＫｊ が任意に選択されていた。これに対し、本実施形態は秘密鍵Ｋｉ とＫｊ との間に一定の関係を設けている。この点を除く他、本実施形態は、第１の実施形態の場合と同様に構成されている。
【００７７】
すなわち本実施形態では、受信側１０２の暗号化部１０６ａと暗号化部１０７ａとでそれぞれ用いる秘密鍵Ｋｉ とＫｊ のｉとｊとが、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）という関係を有している。また、送信側１０１でもこの関係があることを前提に、復号化部１０６ｂと復号化部１０７ｂにて復号化処理を実行する。
【００７８】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、秘密鍵Ｋｉ とＫｊ との間にｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）という関係を設けたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、秘密鍵Ｋｉ （Ｋａ ）とＫｊ （Ｋｂ ）の検出には最大ｎ回の計算で済み、計算量を大幅に削減することができる。この結果、鍵判定に要する全計算量は、最大ｎ＋ｎ＋ｎ＝３ｎ回となる。
【００７９】
なお、第１の実施形態で行った復号鍵Ｋａ と復号鍵Ｋｂ の変更については、最大ｎ×ｎ回の計算が必要である。
（発明の第３の実施の形態）
第１の実施形態では、秘密鍵Ｋｍ とＫｒ の間に特に関係がなく、両鍵Ｋｍ とＫｒ が任意に選択されていた。これに対し、本実施形態は秘密鍵Ｋｍ とＫｒ との間に一定の関係を設けている。この点を除く他、本実施形態は、第１の実施形態の場合と同様に構成されている。
【００８０】
すなわち、復号化部１０８ｂ及び１０９ｂで用いた復号鍵Ｋｍ （すなわち暗号化部１０８ａ及び１０９ａで用いる暗号鍵Ｋｍ ）と、暗号化部１１０ａで用いる暗号鍵Ｋｒ のｍとｒがｒ＝（ｍ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有している。また、復号化部１１０ｂでもこの関係があることを前提に、復号化処理を実行する。
【００８１】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、秘密鍵Ｋｍ とＫｒ との間にｒ＝（ｍ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）という関係を設けたので、鍵Ｋｒ を送信側で繰り返し処理をすることなく特定することができる。このため制御信号１１２ｂが必要なくなり、また鍵Ｋｒ を特定するために第１の実施形態では最大ｎ回の計算が必要であったが、これを不要とすることができる。
【００８２】
従って、本実施形態では鍵判定に要する計算量は、最大ｎ２ ＋ｎ回となり、高速処理に寄与する。
なお、このような関係を持たせても秘密鍵を使用する限りセキュリティは保持される。
（発明の第４の実施の形態）
本実施形態では、第１の実施形態における各鍵の関係を以下のようにする。
【００８３】
まず、暗号化部１０６ａで用いる秘密鍵Ｋｉ と暗号化部１０７ａで用いる秘密鍵Ｋｊ とが等しい、すなわちＫｉ ＝Ｋｊ であり、かつ復号化部１０８ｂおよび復号化部１０９ｂで用いた復号鍵Ｋｍ （すなわち暗号化部１０８ａ及び暗号化部１０９ａで用いる暗号鍵Ｋｍ ）と、暗号化部１１０ａで用いる暗号鍵Ｋｒ とが等しい、すなわちＫｍ ＝Ｋｒ であるとする。なお、各暗号化部及び復号化部での処理はこの関係が前提とされる。
【００８４】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、Ｋｉ ＝Ｋｊ かつＫｍ ＝Ｋｒ としたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、第２の実施形態同様にＫａ とＫｂ それぞれについて最大ｎ回ずつの復号処理を不要とできる。また復号化部１０９ｂで用いる復号鍵Ｋｍ と復号化部１１０ａで用いる暗号鍵Ｋｒ とが等しいため、第３の実施形態と同様に、制御信号１１２ｂを不要とできる。
【００８５】
したがって、比較部１１１ｂで一致しなければ相互認証失敗として認証処理を終了してしまってよい。この場合の鍵判定に要する全計算量は最大ｎ＋ｎ＝２ｎ回となる。
（発明の第５の実施の形態）
図４は本発明の第５の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図であり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８６】
本実施形態では、受信側１０２に暗号化部１１３ａが設けられ、送信側１０１に復号化部１１３ｂが設けられる他、第１の実施形態と同様に構成されている。暗号化部１１３ａは、暗号化部１０７ａで暗号化されたＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ））を暗号鍵Ｋｊ を用いてさらに暗号化するものである。
【００８７】
この結果、ＥＫｊ （ＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）））が受信側１０２から送信側１０１へ伝送されることになる。
一方、復号化部１１３ｂは、このＥＫｊ （ＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）））を復号鍵Ｋｂ を用いて復号化し、その結果を復号化部１０７ｂに引き渡すものである。
【００８８】
本実施形態ではこのように構成されているので、暗号化部１１３ａにて更なる暗号化がかけられ、また、この暗号化に対応して復号化部１１３ｂによる復号化がなされる。なお、暗号化部１１３ａまでの処理及び復号化部１０７ｂ以降の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００８９】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、受信側１０２に暗号化部１１３ａ、送信側１０１に復号化部１１３ｂを設けて、受信側１０２から送出する認証用の情報について複数回の暗号化をかけるようにしたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、より一層暗号解読を困難にし、伝送路上での暗号解読攻撃を防止することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）について２回の暗号化を行うものとしているが、さらに多数回の暗号化を行うようにしてもよい。また、暗号化部１０６ａの出力後にＫｉ による暗号化部を設けてＫｉ の暗号化を複数回施すようにしてもよい。なお、これらの場合、送信側１０１には対応する復号化部が設けられる。
（発明の第６の実施の形態）
図５は本発明の第６の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図であり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９１】
本実施形態では、受信側１０２に暗号化部１１４ａが設けられ、送信側１０１に復号化部１１４ｂが設けられる他、第１の実施形態と同様に構成されている。復号化部１１４ｂは、復号化部１０８ｂで復号化（暗号化）されたＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ））を復号鍵Ｋｍ を用いてさらに復号化するものである。
【００９２】
この結果、ＤＫｍ （ＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ）））が送信側１０１から受信側１０２へ伝送されることになる。
一方、暗号化部１１４ａは、このＤＫｍ （ＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ）））を暗号鍵Ｋａ を用いて暗号化（復号化）し、その結果を暗号化部１０８ａに引き渡すものである。
【００９３】
本実施形態ではこのように構成されているので、復号化部１１４ｂにて更なる復号化（暗号化）がかけられ、また、この復号化に対応して暗号化部１１４ａによる暗号化（復号化）がなされる。なお、復号化部１１４ｂまでの処理及び暗号化部１０８ａ以降の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００９４】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、受信側１０２に暗号化部１１４ａ、送信側１０１に復号化部１１４ｂを設けて、送信側１０１から送出する認証用の情報について複数回の復号化（暗号化）をかけるようにしたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、より一層暗号解読を困難にし、伝送路上での暗号解読攻撃を防止することができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ）について２回の復号化を行うものとしているが、さらに多数回の復号化を行うようにしてもよい。なお、この場合、受信側１０２には対応する暗号化部が設けられる。
（発明の第７の実施の形態）
図６は本発明の第７の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図であり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９６】
本実施形態では、受信側１０２に暗号化部１１５ａが設けられ、送信側１０１に復号化部１１５ｂが設けられる他、第１の実施形態と同様に構成されている。暗号化部１１５ａは、暗号化部１１０ａで暗号化されたＥＫｒ （ｒ２ ）を暗号鍵Ｋｒ を用いてさらに暗号化するものである。
【００９７】
この結果、ＥＫｒ （ＥＫｒ （ｒ２ ））が受信側１０２から送信側１０１へ伝送されることになる。
一方、復号化部１１５ｂは、このＥＫｒ （ＥＫｒ （ｒ２ ））を復号鍵Ｋｂ を用いて復号化し、その結果を復号化部１１０ｂに引き渡すものである。
【００９８】
本実施形態ではこのように構成されているので、暗号化部１１５ａにて更なる暗号化がかけられ、また、この暗号化に対応して復号化部１１５ｂによる復号化がなされる。なお、暗号化部１１５ａまでの処理及び復号化部１１０ｂ以降の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００９９】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、受信側１０２に暗号化部１１５ａ、送信側１０１に復号化部１１５ｂを設けて、受信側１０２から送出する２回目の認証用の情報について複数回の暗号化をかけるようにしたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、より一層暗号解読を困難にし、伝送路上での暗号解読攻撃を防止することができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、乱数ｒ２ について２回の暗号化を行うものとしているが、さらに多数回の暗号化を行うようにしてもよい。なお、この場合、送信側１０１には対応する復号化部が設けられる。
（発明の第８の実施の形態）
第１〜第７の実施形態においては、図１に示すように、送信側１０１及び受信側１０２としてＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１及びＭＰＥＧデコータ２を用いた場合について説明した。しかしながら、本発明の適用はこのような場合に限られるものではない。そこで、本実施形態では、本発明が適用される機器の組み合わせ例について説明する。
【０１０１】
図７は本発明の第８の実施の形態について説明する図である。
まず、同図（ａ）は、図１の場合と同様に機器間が１３９４ケーブル２０６によって接続される場合を示す例である。この場合、パーソナルコンピュータ２０１、ＤＶＤドライブ２０２、Ｄ−ＶＣＲ２０３、ハードディスク２０４、光磁気ディスクドライブ２０５夫々には、第１〜７の実施形態の１３９４チップ４又は５が搭載され、各機器間で通信が行われる際には、第１〜７の実施形態で説明したと同様な相互認証がなされる。
【０１０２】
次に、同図（ｂ）は、公衆回線２１１にＬＡＮ＃１，＃２，＃３が接続され、また、モデム２１２、２１４を介して夫々パーソナルコンピュータ２１３、ワークステーション２１５が接続され、ネットワークが形成される場合である。
【０１０３】
このようなＬＡＮ＃１，＃２，＃３、また、パーソナルコンピュータ２１３、ワークステーション２１５には、第１〜７の実施形態の１３９４チップ４又は５が搭載され、各機器間で公衆回線２１１を介したネットワーク通信が行われる際には、第１〜７の実施形態で説明したと同様な相互認証がなされる。
【０１０４】
次に、同図（ｃ）は、パーソナルコンピュータ２１１内で、その内部機器での通信が行われる場合である。
このパーソナルコンピュータ２１１においては、ＣＰＵバス２２２にＣＰＵ２２３、内部ハードディスク２２４、メモリ２２５、ビデオメモリ２２７を有するビデオボード２２６が接続されている。
【０１０５】
これらの接続機器のうち、例えば内部ハードディスク２２４やビデオボード２２６には、第１〜７の実施形態の１３９４チップ４又は５が搭載され、各機器間でＣＰＵバス２２２を介したデータ伝送が行われる際には、第１〜７の実施形態で説明したと同様な相互認証がなされる。
【０１０６】
このように本発明の実施の形態では、本発明にかかる機器認証方法及び装置並びに認証システムが種々の機器において、また種々の場合において適用されるものであることを説明した。
【０１０７】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば上記各実施形態は、適宜に組み合わせて実施することができる。
【０１０８】
また、上記各実施形態はＩＥＥＥ１３９４規格を用いた場合で説明したが、本発明の適用対象はこのような規格に限定されるものでなく、種々の場合に適用可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、共通鍵を複数個使用し、かつ鍵及び乱数を用いた暗号化あるいは復号化の演算を施してから認証用情報を送出するようにしたので、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、相手が正当な機器であるかを安全かつ確実に認証できる機器認証方法及び装置並びに認証システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る機器認証方法を適用する機器の構成例を示すブロック図。
【図２】同実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図。
【図３】同実施形態の認証動作例を示す流れ図。
【図４】本発明の第５の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図
【図５】本発明の第６の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図。
【図６】本発明の第７の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図。
【図７】本発明の第８の実施の形態について説明する図。
【符号の説明】
１…ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
２…ＭＰＥＧ２デコーダ２
３…１３９４ケーブル
４，５…１３９４チップ
６…ＤＶＤ
７…データ再生部
９…データ伸張部
１１，２１…１３９４通信部
１２，２２…鍵束格納部
１３，２３…認証部
１０１…送信側
１０２…受信側
１０３…ネットワーク
１０４…共通鍵束
１０５ａ，１０５ｂ…乱数発生部
１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａ，１１３ａ，１１４ａ，１１５ａ…暗号化部
１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ，１１５ｂ…復号化部
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ…比較部
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ…制御信号
１４１，１４２…排他的論理和演算部
１４３…連接演算部
１５１，１５２…排他的論理和演算部
１５３…連接演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク等のデータ伝送手段を介して相手が正当な機器であるかどうか認証をする機器認証方法及び装置方法並びに認証システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近は、マルチメディアの発展に伴つて機器のネットワーク化が進み、バーソナルコンピュータ等の汎用計算機間のみならず、オーディオ機器やビデオ機器等のオーディオヴィジュアル機器（ＡＶ機器）とのデータの送受信、ケーブルテレビや衛生放送のディジタル化等、データのディジタル化、ネットワーク化が一般的になりつつある。
【０００３】
そこで、コンピュータとＡＶ機器等のディジタル機器との間でデータの送受信を行うためのディジタルインターフェース方式の統一規格が検討されている。その中のーつにＩＥＥＥ１３９４がある。ＩＥＥＥ１３９４は、１００Ｍｂｐｓ，２００Ｍｂｐｓまた４００Ｍｂｐｓ等の高転送速度を規定する規格で、この他にウルトラＳＣＳＩやＵＳＢ等の高転送速度のインターフェースが次々と規定されている。
【０００４】
一方、近年ディジタル記録再生機器の開発、製品化が進み、画質や音質の劣化なくデータをコピーすることが可能となっている。したがって、これらのディジタル記録再生機器と上記高速度データ転送を扱う規格を組み合わせれば、映像データ等の大容量のデータであっても高画質な複製等を容易に実行できる。
【０００５】
しかし高画質な複製は、海賊版と呼ばれる不正なコピーを増加させ、著作権が侵害されるという問題がある。このような不正なコピーは確実に防止されなければならない。というのも、インターネットやディジタルＶＴＲやＤＶＤ−ＲＡＭの出現により、ディジタル化された著作物は簡単にコピーされ、不特定多数への配布が可能となり、これによりディジタル画像の著作権者に危機感を与えているからである。
【０００６】
不正コピーを行う手段としては種々の方法が考えられるが、とにかく不正者は例えばＤＶＤ−ＲＯＭドライブといった再生装置等の機器からコピー対象とするデータを受け取らなければならない。このデータ受取経路としては、機器間の通信線を介する受け取り、インターネットや公衆回線網等を介するネットワーク通信による受け取り、またコンピュータのＣＰＵバス等を介する受け取り等の経路がある。不正者はこれらの経路から一見通常の動作をする不正な機構を備えた機器、例えばＭＰＥＧ２デコータ等で正常なデータ復号をしつつ、そのオリジナルデータを横流しすること等が考えられる。
【０００７】
したがって、上記のいずれの経路を介するにせよ、海賊行為を行うための不正な機器にデータを送らないようにすれば、上記不正コピーを防止することができる。
【０００８】
このため、従来から、機器間でデータ送信にあたり機器の相互認証を行い、送信相手が正当な機器であることを確認してからデータ送出を行う技術が用いられている。
【０００９】
このような通信機器間で相互認証するための技術として、公開鍵暗号方式とディジタル署名を組み合せた方式と、共通鍵暗号方式を用いたチャレンジ・アンド・レスポンス方式などがある。
【００１０】
このうち公開鍵暗号方式は、例えば第三者機関による公開鍵証明を行い、証明書を発行する機関が必要となるため扱いが繁雑であり、また、一般的に暗号化／復号化に要する時間がかかる。
【００１１】
そこで、上記したような状況では、チャレンジ・アンド・レスポンス方式が用いられることが多い。
チャレンジ・アンド・レスポンス方式では、送信側と受信側で共通する秘密カギ（共通鍵）、キー＊１を持っている。ここでまず、送信側が乱数生成しこれを受信側に転送る。受信側ではこの乱数とキー＊１を用いてチャレンジキーと呼ばれるキーを作り、送信側に転送する。送信側では、最初の乱数と自己が有するキー＊１を用いてチャレンジキーに相当する比較用キーを作り、この比較用キーと受信側から受け取ったチャレンジキーが一致していれば受信側を正当な機器として認証する。
次に、これと同様な認証作業が受信側から送信側に対して行われ、送信側も正当な機器であれば相互認証が成立する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チャレンジ・アンド・レスポンス方式等の共通鍵暗号方式では、共通鍵が漏洩した場合セキュリティが保てなくなるという問題がある。
また、単に乱数を送って共通鍵で確認し合うというだけでは、真に正当な相手であるか否かを評価確認するには不十分であり、より確実安全な認証方法が従来から求められていた。
【００１３】
本発明は、このような実情を考慮してなされたもので、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、相手が正当な機器であるかを安全かつ確実に認証できる機器認証方法及び装置並びに認証システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、共通鍵を複数個使用し、かつ鍵及び乱数を用いた暗号化あるいは復号化の演算を施してから認証用情報を送出することで、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、より安全に相手が正当な機器であるかを認証できることにある。
【００１５】
また、上記課題の解決は、より具体的には、以下のような解決手段により実現される。まず、請求項１に対応する発明は、第１の機器と第２の機器との間で認証を行う認証システムにおいて、前記第１の機器は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を記憶する第１の記憶手段と、第１の乱数発生手段と、前記第１の乱数発生手段により発生された第１の乱数を前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第１の値を生成する第１の暗号化手段と、前記第１の乱数に対して、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化手段と、前記第１の値と前記第２の値を認証情報として前記第２の機器に送信する通信手段とを具備し、前記第２の機器は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の機器から送信された前記第１の値を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号する第１の復号化手段と、前記第１の機器から送信された前記第２の値を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第４の秘密鍵を用いて復号する第２の復号化手段と、前記第２の復号化手段で復号された値に対して、前記第２の復号化手段で用いた前記第４の秘密鍵を用いて、前記第２の暗号化手段で用いた所定の演算を施す演算手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とを比較し、一致しない場合には、前記第１の復号化手段または前記第２の復号化手段で用いる秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第１の復号化手段および前記第２の復号化手段を制御する手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とが一致した場合、当該一致した値が前記第１の乱数であると認定し、前記一致した値をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第５の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、返信情報を生成する第３の暗号化手段と、前記返信情報を前記第１の機器に送信する通信手段とを具備し、且つ前記第１の機器は、前記第２の機器から送信された前記返信情報を前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第６の秘密鍵を用いて復号する第３の復号化手段と、前記第３の復号化手段で復号された復号情報と前記第１の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものではない場合には、前記第６の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第３の復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものである場合、前記第２の機器が正当な機器であると認証する手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
次に、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、前記第２の機器は、第２の乱数発生手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とが一致した場合、当該一致した値と前記第２の乱数発生手段により発生された第２の乱数とを用いた所定の演算を行うとともに、その演算結果を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第７の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、相互認証情報を生成する第４の暗号化手段と、前記相互認証情報を前記第１の機器に送信する手段とをさらに具備し、前記第１の機器は、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものであることが確認された場合、前記相互認証情報を前記復号情報の復号に用いた前記第６の秘密鍵を用いて復号化し、さらに前記第１の乱数を用いた所定の演算を施して前記第２の乱数を取り出す第４の復号化手段と、前記取り出した第２の乱数をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第８の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、第２の返信情報を生成する第５の暗号化手段と、前記第２の返信情報を前記第２の機器に送信する通信手段とをさらに具備し、且つ前記第２の機器は、前記第１の機器から送信された前記第２の返信情報を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第９の秘密鍵を用いて復号する第５の復号化手段と、前記第５の復号化手段で復号された復号情報と前記第２の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものではない場合には、前記第９の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第５の復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものである場合、前記第１の機器が正当な機器であると認証する手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に対応する発明は、請求項１又は２に対応する発明において、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束の秘密鍵の数がｎ、前記第１の秘密鍵および前記第２の秘密鍵の番号をそれぞれｉ，ｊとするときに、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に対応する発明は、請求項１又は２に対応する発明において、前記第１の暗号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の暗号化手段が用いる秘密鍵は同一の秘密鍵であり、且つ前記第１の復号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の復号化手段が用いる秘密鍵が同一の秘密鍵であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に係る発明は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を格納する記憶手段と、乱数発生手段と、前記乱数発生手段により発生された乱数を前記鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い第１の値を生成する第１の暗号化手段と、前記乱数に対して、前記鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化手段と、前記第１の値と前記第２の値を認証情報として認証対象となる機器に送出する通信手段と、前記通信手段からの認証用情報の送出に対応して、前記認証対象となる機器から送信される、前記認証対象となる機器が有する複数の異なる秘密鍵のうちのいずれか一つの秘密鍵を用いて暗号化された前記乱数を含むべき返信情報を、前記記憶手段に記憶された前記鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号化する復号化手段と、前記復号化手段で復号された復号情報と前記乱数とを比較し、前記復号情報が前記乱数に基づくものではない場合には、前記第３の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記乱数に基づくものである場合、前記認証対象となる機器が正当な機器であると認証する手段とを具備することを特徴とする機器認証装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る機器認証方法を適用する機器の構成例を示すブロック図である。
【００３３】
同図に示すように、機器認証装置を搭載した機器としてＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１とＭＰＥＧ２デコーダ２とが１３９４ケーブル３によって接続されている。以下、ＩＥＥＥ１３９４規格に準拠した部品若しくはモジュール等を”〜１３９４”又は”１３９４〜”の形で表現する。
【００３４】
ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１及びＭＰＥＧ２デコーダ２には、１３９４チップ４，５が搭載され、上記１３９４ケーブル３を介し両者間でＩＥＥＥ１３９４に従うデータ伝送がされるようになっている。
【００３５】
ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１は、ＤＶＤ６を再生してそのデータを取り出すためのデータ再生部６と、１３９４ケーブル３を介して接続された機器の認証を行うとともに、再生されたデータを認証された機器に送出する１３９４チップ４とから構成されている。
【００３６】
一方、ＭＰＥＧ２デコーダ２は、１３９４チップ５を介してＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１から受け取ったＭＰＥＧ２圧縮されたデータを伸張し表示装置８に出力するデータ伸張部９と、１３９４ケーブル３を介して接続された機器の認証を行うとともに、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１からデータ受信を行う１３９４チップ５とから構成されている。
【００３７】
１３９４チップ４又は５夫々は、ＩＥＥＥ１３９４に従った通信を実行する１３９４通信部１１，２１と、鍵束格納部１２，２２と、認証部１３，２３とによって構成されている。認証部１３，２３は、鍵束格納部１２，２２に格納された鍵束を用いて接続される機器の相互認証を行うとともに、認証がされたときのみ接続機器とのデータ送受を１３９４通信部１１又は１２に許可するようになっている。なお、認証に際して必要な通信は１３９４通信部１１，２１により行われる。
【００３８】
鍵束格納部１２，２２に格納された鍵束は、１３９４チップ４又は５が製造されるときに格納される秘密の情報であり、多数の秘密鍵からなっているものである。双方の鍵束は少なくとも１つの共通の鍵を有している。すなわち本実施形態の方法は共通鍵暗号方式の一種である。本実施形態では、双方の鍵束は同一のものである場合で説明する。
【００３９】
ここで、本実施形態では、認証部１３、鍵束格納部１２及び１３９４通信部１１は１つのＩＣチップで構成されているが、認証部１３及び鍵束格納部１２のみで１チップとしてもよい。さらに鍵束格納部１２のみで１チップであってもよい。いずれにせよ認証部１３、鍵束格納部１２及び１３９４通信部１１の全体は、ハードウエア的には、演算手段とこれを制御するプログラムと情報を格納する記憶手段を有し、上記した各機能を実現できるようになっている。また、上記各関係は、認証部２３、鍵束格納部２２及び１３９４通信部２１についても同様である。
【００４０】
次に、１３９４チップの相互認証を行う部分の構成について説明する。
図２は本実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図である。
【００４１】
同図には、主として図１の認証部１３，２３の機能的な構成が示され、これらにより認証システムが構成されている。なお、図１及び図２の対応を説明すると、１３９４チップ４が送信側１０１、１３９４チップ５が受信側１０２とされ、この間を接続する１３９４ケーブル３がネットワーク１０３として示されている。
【００４２】
ここで送信側１０１は、復号化部１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂと、比較部１１１ａ，１１１ｂと、乱数発生部１０５ｂと、共通鍵の鍵束１０４と、排他論理輪和演算部１４１，１４２と、連接演算部１４３とを備えている。なお、鍵束１０４は図１の鍵束格納部１２に格納されるべきものである。
【００４３】
また、同様に受信側１０２は、暗号化部１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａと、比較部１１１ｃと、乱数発生部１０５ａと、共通鍵の鍵束１０４と、排他論理輪和演算部１５１，１５２と、連接演算部１５３とを備えている。なお、送信側と同様に、鍵束１０４は鍵束格納部２２に格納される。
【００４４】
また、特にしないが図２中の送信側１０１と受信側１０２との通信は図１の１３９４通信部１１，２１によって行われる。
ここで、暗号化部１０６ａと復号化部１０６ｂ、暗号化部１０７ａと復号化部１０７ｂ、暗号化部１０８ａと復号化部１０８ｂ、暗号化部１０９ａと復号化部１０９ｂ、暗号化部１１０ａと復号化部１１０ｂが対になっており、それぞれ対応するアルゴリズムで暗号化及び復号化するようになっている。これらの各暗号化部及び復号化部はそれぞれ別途に設けるようにしてもよいが、暗号又は復号アルゴリズムが同一のときには、同一の暗号手段又は復号手段を用いるようにしてもよい。
【００４５】
すなわち、例えば暗号化部１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａによる暗号化処理は受信側１０２内の一の暗号化処理部により実行されるようにしてもよい。同様に、復号化部１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂによる復号化処理は送信側１０２内の一の復号化処理部により実行されるようにしてもよい。本実施形態ではこれらは図面上異なる機能部として表現されるが、実際の処理は同一の暗号化処理部又は復号化処理部によって実行される。このようにすれば送信側１０２及び受信側１０１のハードウエア資源及びソフトウエア資源を有効に活用することができる。
【００４６】
なお本明細書では、暗号化の操作をＥｙ （ｘ）と表す。ここで、ｘは暗号化の対象となるデータで、ｙは暗号化に用いる暗号鍵である。また復号化の操作をＤｙ （ｚ）と表す。ここで、ｚは復号の対象となるデータで、ｙは復号化に用いる復号鍵である。従って、
Ｅｙ （Ｄｙ （ｘ））＝ｘ
Ｄｙ （Ｅｙ （ｘ））＝ｘ
である。
【００４７】
またデータを復号化することは暗号化することと同様の効果を持つ。すなわち、Ｄｙ （ｘ）を行って結果を送信し、受信側で暗号化Ｅｙ （Ｄｙ （ｘ））を行うことと、先に暗号化して復号化することは同様の効果を持つ。厳密には暗号化のアルゴリズムと復号化のアルゴリズムは異なるものであるが、本実施形態では、便宜上、送信側１０２で行う処理を暗号化と呼び、受信側１０１で行う処理を復号化と呼んでいる。このような暗号化、復号化の順番を入れ替える理由は、上記一の暗号化処理部又は一の復号化処理部の使用により、上述したように資源の有効利用を可能とするためである。したがって、本実施形態でいう暗号化又は復号化と、特許請求の範囲でいう暗号化又は復号化は必ずしも一致しないので注意を要する。特許請求の範囲では、単に、鍵を用いて情報を暗号化する行為を暗号化といい、鍵を用いて暗号化された情報を解く行為を復号化と呼んでいる。
【００４８】
また本明細書の各図において、一点鎖線は暗号化または復号化のための鍵情報を表し、実線は暗号化または復号化の対象となる情報を表している。さらに、本明細書では、排他論理輪和演算をＸＯＲ（ｘ，ｙ）、連接（ｃｏｎｃａｔｉｎａｔｉｏｎ）演算をｘ｜ｙと表す。なお、図面では排他論理輪和演算を演算記号を用いて表現している。
【００４９】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る機器認証方法を適用する機器の動作について説明する。
図１のＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１からＭＰＥＧデコータ２にＤＶＤ６のデータを送出する必要が生じた場合、まず、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１とＭＰＥＧデコータ２と間での相互認証の処理が実行される。
【００５０】
相互認証がなされ、相互に相手が正当な機器であると確認されると、夫々の認証部１３，２３により、１３９４通信部１１，１２に通信許可が与えられる。
以降、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１とＭＰＥＧデコータ２とは、１３９４通信部１１，１２、１３９４ケーブル３を介して必要な通信を開始し、ＤＶＤ６のデータ転送、ＭＰＥＧ２圧縮データの伸長処理等がなされ、映像等がＣＲＴや液晶パネル等の表示装置８から表示出力される。
【００５１】
ここで、図２に示す構成により１３９４チップ４，５間で上述した相互認証が行われるわけであるが、その認証処理について図２及び図３に沿って詳しく説明する。
【００５２】
図３は本実施形態の認証動作例を示す流れ図である。
本実施形態では、図２の受信側１０２から相互認証がスタートする場合について説明する。
【００５３】
まず、受信側１０２において乱数発生部１０５ａにより、例えば時間情報などを元にして乱数が発生される。この乱数の長さは本実施形態で用いる暗号化ブロック長が望ましい。例えば、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）では６４ビットである。
【００５４】
次に、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４のうちの一つ鍵Ｋｉ （１≦ｉ≦ｎ）が選択され、乱数発生部１０５ａにより発生した乱数ｒ１ は、鍵Ｋｉ を暗号鍵として暗号化部１０６ａにより暗号化される。また、鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）というｎ個の共通鍵の鍵束のうちの一つの鍵Ｋｊ （１≦ｊ≦ｎ）が選択され、乱数ｒ１ との排他論理和が排他的論理和演算部１５１にて演算されて、その結果であるＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）がＫｊ を暗号鍵として暗号化部１０７ａにて暗号化される。
【００５５】
暗号化部１０６ａおよび１０７ａでそれぞれ暗号化されたＥＫｉ （ｒ１ ）およびＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ））は送信側１０１へネットワーク１０３を介して伝送される（図３Ｓ１）。この伝送は、送信部１０１が受信部１０２についての認証を行うための開始処理になる。
【００５６】
次に、送信側１０１では、伝送されたＥＫｉ （ｒ１ ）が復号化部１０６ｂにて復号される。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋａ が選択され、これを復号鍵として復号化がされる。本実施形態では鍵Ｋａ は、例えば鍵Ｋ１ から順に選択していくものとする。復号鍵Ｋａ で復号された結果をｒ１ ′とする。
【００５７】
また、送信側１０１において、伝送されたＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ））が復号化部１０７ｂにて復号される。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋｂ が選択され、復号鍵として復号化がされる。本実施形態では鍵Ｋｂ は、上記と同様に例えば鍵Ｋ１ から順に選択していくものとする。復号化部１０７ｂで復号された結果と復号化に用いた復号鍵Ｋｂ との排他論理和を、排他的論理和演算部１４１にて計算した結果をｒ１ ″とする（図３Ｓ２）。
【００５８】
上記各復号化部１０６ｂ，１０７ｂで得られたｒ１ ′とｒ１ ″とが比較部１１１ａにて比較される。このとき、ｒ１ ′≠ｒ１ ″であるならば、復号鍵として用いられた鍵Ｋａ ，Ｋｂ が違っていると判定される。このとき比較部１１１ａから制御信号１１２ａが出力され、鍵Ｋａ ，Ｋｂ が変更されて再度復号処理がやり直される（図３Ｓ３，Ｓ４）。
【００５９】
これにより、正しい鍵が見つかるまで繰り返し演算が実行される。例えばまず鍵Ｋａ が鍵Ｋ１ に固定され、鍵Ｋｂ を鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させる。鍵Ｋｂ が鍵Ｋｎ まで変化しても一致しなければ、鍵Ｋａ を鍵Ｋ２ に変化させ、ふたたたび鍵Ｋｂ を鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させて復号処理を繰返し、ｒ１ ′とｒ１ ″とを比較部１１１ａにて比較する手順を繰返す。こうして、ｒ１ ′とｒ１ ″となる（すなわちＫａ ＝Ｋｉ ，Ｋｂ ＝Ｋｊ となる）まで処理が繰返される （図３Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。なお、Ｋａ ＝Ｋｉ ，Ｋｂ ＝Ｋｊ となる鍵が見つからなかった場合、ＥＸＩＴとし、認証は不成立となる（図３Ｓ４）。
【００６０】
ステップＳ３において、ｒ１ ′＝ｒ１ ″となった場合、すなわちｒ１ ′＝ｒ１ ″＝ｒ１ となった場合には、送信側では１０５ｂ乱数発生部にて乱数ｒ２ を例えば時間情報を元に発生させる。この乱数の長さは本実施形態で用いる暗号化ブロック長が望ましい。例えば、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）では６４ビットである。また、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）のうちの一つである鍵Ｋｍ （１≦ｍ≦ｎ）が暗号鍵として選択される。
【００６１】
そして、受信側１０２で発生した乱数ｒ１ と送信側１０１で発生した乱数ｒ２ の連接が連接演算部１４３にて演算され、その結果であるｒ１ ｜ｒ２ が鍵Ｋｍ によって復号化部１０９ｂにて復号化（すなわち暗号化）される（図３Ｓ５）。
【００６２】
一方、上記乱数ｒ1 と上記鍵Ｋm との排他論理和が排他的論理和演算部１４２にて演算され、その結果であるＸＯＲ（Ｋm ，ｒ1 ）が鍵Ｋm を暗号鍵として復号化部１０８ｂで復号化（すなわち暗号化）される（図３Ｓ６）。
【００６３】
そして、１０８ｂおよび１０９ｂ復号化部で復号化されたＤＫm （ＸＯＲ（Ｋm ，ｒ1 ））及びＤＫm （ｒ1 ｜ｒ2 ）がネットワーク１０３を介して受信側１０２へ伝送される（図３Ｓ５，Ｓ６）。なお、ステップＳＴ６の処理は、受信部１０２からの認証要求に対する送信部１０１からの返答となっており、ステップＳＴ５の処理は、送信部１０１が受信部１０２についての認証を行うための開始処理となっている。
【００６４】
次に、受信側１０２では、伝送されたＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ１ ））が暗号化部１０８ａにて暗号化される。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋａ が選択され、暗号鍵として暗号化される。本実施形態ではＫａ は、例えばＫ１ から順に選択していくものとする。また、暗号鍵Ｋａ で暗号化された結果と暗号鍵Ｋａ との排他論理和が排他的論理和演算部１５２にて演算され、ｒ１ ′が得られる（図３Ｓ７）。
【００６５】
得られたｒ１ ′と乱数発生部１０５ａで発生した乱数ｒ１ とが比較部１１１ｃにて比較される（図３Ｓ８）。このとき、ｒ１ ′≠ｒ１ であるならば、暗号鍵で用いた鍵Ｋａ が違っていると判定される。これにより、比較部１１１ｃから制御信号１１２ｃが出力されて、鍵Ｋａ が変更され再度復号処理がやり直される（図３Ｓ９）。例えば、鍵Ｋａ を鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させて復号処理を繰返し、ｒ１ ′とｒ１ とを比較部１１１ｃにて比較する手順を繰返す。こうして、ｒ１ ′＝ｒ１ となる（すなわちＫａ ＝Ｋｍ となる）まで処理は繰返される（図３Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。
【００６６】
なお、ｍ＝ｎとなっても比較部１１１ｃによる比較においてｒ１ ′＝ｒ１ とならなければ、送信側は正当な鍵束Ｋｓ を所有していないとして認証手続を終了する（図３Ｓ９）。
【００６７】
一方、ｒ1 ′＝ｒ1 となったとき、送信側１０１で用いた復号鍵Ｋm が特定できたことになる。これは受信側１０２から見たとき送信側１０１が正当なものであると認証できたことを意味している。そこで、相互認証の処理が継続される。すなわち、まず、上記特定された鍵Ｋm を暗号鍵としてＤＫm （ｒ 1 ｜ｒ2 ）が暗号化され、ｒ1 ｜ｒ2 が得られる。さらに乱数発生部１０５ａで発生した乱数ｒ1 が用いられ、連接演算部１５３において送信側で発生した乱数ｒ2 が取出される（図３Ｓ１０）。
【００６８】
次にｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋｒ （１≦ｒ≦ｎ）が選択され、上記得られた乱数ｒ２ が鍵Ｋｒ を暗号鍵として暗号化部１１０ａにて暗号化される。そして、暗号化部１１０ａで暗号化された結果であるＥＫｒ （ｒ２ ）がネットワーク１０３を介して送信側１０１へ伝送される（図３Ｓ１１）。なお、ステップＳＴ１１の処理は、送信部１０１からの認証要求に対する受信部１０２からの返答となっている。
【００６９】
次に、送信側１０１では、伝送されたＥＫｒ （ｒ２ ）が１１０ｂ復号化部にて復号されｒ２ ′が得られる。このとき、ｎ個の共通鍵の鍵束１０４Ｋｓ （ｓ＝１，…，ｎ；Ｋｉ ≠Ｋｊ ，ｉ＝１，…，ｎ，ｊ＝１，…，ｎ）の中から一つの鍵Ｋｂ が選択され、これを復号鍵として復号がされる。本実施形態では鍵Ｋｂ は、例えば鍵Ｋ１ から順に選択していくものとする。
【００７０】
得られたｒ２ ′と乱数発生部１０５ｂで発生した乱数ｒ２ とが比較部１１１ｂにて比較される。このとき、ｒ２ ′≠ｒ２ であるならば、暗号鍵で用いた鍵Ｋｂ が違っていると判定される。このとき、比較部１１１ｂにより制御信号１１２ｂが出力され、鍵Ｋｂ が変更されて再度復号処理がやり直される。例えば、鍵Ｋｂ が鍵Ｋ１ から順に鍵Ｋｎ まで変化させて復号処理が繰返され、ｒ２ ′とｒ２ とを比較部１１１ｂにて比較する手順が繰返される。こうして、ｒ２ ′＝ｒ２ となる（すなわちＫｂ ＝Ｋｒ とする）まで処理は繰返される。
【００７１】
ｒ＝ｎとなってもｒ２ ′＝ｒ２ とならなければ、受信側１０２は正当な鍵束Ｋｓ を所有していないとして認証手続きを終了する。
ｒ２ ′＝ｒ２ となったとき、受信側で用いた暗号鍵Ｋｒ が特定できたことになり、受信側１０２が正当な鍵束Ｋｓ を所有するとして認証する。
【００７２】
以上の手順により送信側１０１、受信側１０２間での相互認証が実現される。上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、共通鍵を複数個使用し、かつ鍵及び乱数を用いた暗号化あるいは復号化の演算を施してから認証用情報を送出するとともに、認証用情報の受け取り側でもこれに対応した復号を行って認証用情報に対する返信を行い、認証用情報の送出元で上記乱数を確認することで認証を行うようにしたので、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、より安全に相手が正当な機器であるかを認証することができる。また、認証用情報の受け取り側から認証用情報の送出元に同様な認証をかけることにより、このような安全性の高い相互認証を行うことができる。
【００７３】
すなわち、複数個の共通鍵を用いて、単に乱数を暗号化して認証を行うのでなく、乱数と暗号鍵とで演算を行ない、その結果も用いることにより、暗号解読を困難にし安全性の高い相互認証が可能となる。
【００７４】
また、共通鍵を複数個持ち、それらを利用するようにしたので、正当な鍵束をお互いに持っていなければ認証されない。また、鍵束とすることで、もし鍵束の秘密鍵のうちの何れかが漏洩したとしても、その漏洩した鍵を利用しないようにすればセキュリティを保つことができる。したがって、より一層の安全性を高くできるとともに、セキュリティの柔軟性をも高くすることができる。
【００７５】
さらに、このような認証方式を用いたことで、また安全性をあまり落とすことなく、鍵を判定するための計算回数を減らすことが可能となる。この結果、高速な認証が可能となる。なお、計算回数を減らす具体的な方法については第２の実施形態以降で説明する。
【００７６】
なお、本実施形態では、１３９４チップ４，５に別けて、一方を送信側１０１、他方を受信側１０２として説明したが、１３９４チップ４，５は送信側１０１及び受信側１０２となるべき双方の機能を備え、何れが送信側１０１又は受信側１０２となってもよいものである。
（発明の第２の実施の形態）
第１の実施形態では、暗号化部１０６ａと暗号化部１０７ａとで用いられる秘密鍵Ｋｉ とＫｊ の間に特に関係がなく、両鍵Ｋｉ とＫｊ が任意に選択されていた。これに対し、本実施形態は秘密鍵Ｋｉ とＫｊ との間に一定の関係を設けている。この点を除く他、本実施形態は、第１の実施形態の場合と同様に構成されている。
【００７７】
すなわち本実施形態では、受信側１０２の暗号化部１０６ａと暗号化部１０７ａとでそれぞれ用いる秘密鍵Ｋｉ とＫｊ のｉとｊとが、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）という関係を有している。また、送信側１０１でもこの関係があることを前提に、復号化部１０６ｂと復号化部１０７ｂにて復号化処理を実行する。
【００７８】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、秘密鍵Ｋｉ とＫｊ との間にｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）という関係を設けたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、秘密鍵Ｋｉ （Ｋａ ）とＫｊ （Ｋｂ ）の検出には最大ｎ回の計算で済み、計算量を大幅に削減することができる。この結果、鍵判定に要する全計算量は、最大ｎ＋ｎ＋ｎ＝３ｎ回となる。
【００７９】
なお、第１の実施形態で行った復号鍵Ｋａ と復号鍵Ｋｂ の変更については、最大ｎ×ｎ回の計算が必要である。
（発明の第３の実施の形態）
第１の実施形態では、秘密鍵Ｋｍ とＫｒ の間に特に関係がなく、両鍵Ｋｍ とＫｒ が任意に選択されていた。これに対し、本実施形態は秘密鍵Ｋｍ とＫｒ との間に一定の関係を設けている。この点を除く他、本実施形態は、第１の実施形態の場合と同様に構成されている。
【００８０】
すなわち、復号化部１０８ｂ及び１０９ｂで用いた復号鍵Ｋｍ （すなわち暗号化部１０８ａ及び１０９ａで用いる暗号鍵Ｋｍ ）と、暗号化部１１０ａで用いる暗号鍵Ｋｒ のｍとｒがｒ＝（ｍ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有している。また、復号化部１１０ｂでもこの関係があることを前提に、復号化処理を実行する。
【００８１】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、秘密鍵Ｋｍ とＫｒ との間にｒ＝（ｍ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）という関係を設けたので、鍵Ｋｒ を送信側で繰り返し処理をすることなく特定することができる。このため制御信号１１２ｂが必要なくなり、また鍵Ｋｒ を特定するために第１の実施形態では最大ｎ回の計算が必要であったが、これを不要とすることができる。
【００８２】
従って、本実施形態では鍵判定に要する計算量は、最大ｎ２ ＋ｎ回となり、高速処理に寄与する。
なお、このような関係を持たせても秘密鍵を使用する限りセキュリティは保持される。
（発明の第４の実施の形態）
本実施形態では、第１の実施形態における各鍵の関係を以下のようにする。
【００８３】
まず、暗号化部１０６ａで用いる秘密鍵Ｋｉ と暗号化部１０７ａで用いる秘密鍵Ｋｊ とが等しい、すなわちＫｉ ＝Ｋｊ であり、かつ復号化部１０８ｂおよび復号化部１０９ｂで用いた復号鍵Ｋｍ （すなわち暗号化部１０８ａ及び暗号化部１０９ａで用いる暗号鍵Ｋｍ ）と、暗号化部１１０ａで用いる暗号鍵Ｋｒ とが等しい、すなわちＫｍ ＝Ｋｒ であるとする。なお、各暗号化部及び復号化部での処理はこの関係が前提とされる。
【００８４】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、Ｋｉ ＝Ｋｊ かつＫｍ ＝Ｋｒ としたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、第２の実施形態同様にＫａ とＫｂ それぞれについて最大ｎ回ずつの復号処理を不要とできる。また復号化部１０９ｂで用いる復号鍵Ｋｍ と復号化部１１０ａで用いる暗号鍵Ｋｒ とが等しいため、第３の実施形態と同様に、制御信号１１２ｂを不要とできる。
【００８５】
したがって、比較部１１１ｂで一致しなければ相互認証失敗として認証処理を終了してしまってよい。この場合の鍵判定に要する全計算量は最大ｎ＋ｎ＝２ｎ回となる。
（発明の第５の実施の形態）
図４は本発明の第５の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図であり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８６】
本実施形態では、受信側１０２に暗号化部１１３ａが設けられ、送信側１０１に復号化部１１３ｂが設けられる他、第１の実施形態と同様に構成されている。暗号化部１１３ａは、暗号化部１０７ａで暗号化されたＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ））を暗号鍵Ｋｊ を用いてさらに暗号化するものである。
【００８７】
この結果、ＥＫｊ （ＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）））が受信側１０２から送信側１０１へ伝送されることになる。
一方、復号化部１１３ｂは、このＥＫｊ （ＥＫｊ （ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）））を復号鍵Ｋｂ を用いて復号化し、その結果を復号化部１０７ｂに引き渡すものである。
【００８８】
本実施形態ではこのように構成されているので、暗号化部１１３ａにて更なる暗号化がかけられ、また、この暗号化に対応して復号化部１１３ｂによる復号化がなされる。なお、暗号化部１１３ａまでの処理及び復号化部１０７ｂ以降の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００８９】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、受信側１０２に暗号化部１１３ａ、送信側１０１に復号化部１１３ｂを設けて、受信側１０２から送出する認証用の情報について複数回の暗号化をかけるようにしたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、より一層暗号解読を困難にし、伝送路上での暗号解読攻撃を防止することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、ＸＯＲ（Ｋｊ ，ｒ１ ）について２回の暗号化を行うものとしているが、さらに多数回の暗号化を行うようにしてもよい。また、暗号化部１０６ａの出力後にＫｉ による暗号化部を設けてＫｉ の暗号化を複数回施すようにしてもよい。なお、これらの場合、送信側１０１には対応する復号化部が設けられる。
（発明の第６の実施の形態）
図５は本発明の第６の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図であり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９１】
本実施形態では、受信側１０２に暗号化部１１４ａが設けられ、送信側１０１に復号化部１１４ｂが設けられる他、第１の実施形態と同様に構成されている。復号化部１１４ｂは、復号化部１０８ｂで復号化（暗号化）されたＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ））を復号鍵Ｋｍ を用いてさらに復号化するものである。
【００９２】
この結果、ＤＫｍ （ＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ）））が送信側１０１から受信側１０２へ伝送されることになる。
一方、暗号化部１１４ａは、このＤＫｍ （ＤＫｍ （ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ）））を暗号鍵Ｋａ を用いて暗号化（復号化）し、その結果を暗号化部１０８ａに引き渡すものである。
【００９３】
本実施形態ではこのように構成されているので、復号化部１１４ｂにて更なる復号化（暗号化）がかけられ、また、この復号化に対応して暗号化部１１４ａによる暗号化（復号化）がなされる。なお、復号化部１１４ｂまでの処理及び暗号化部１０８ａ以降の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００９４】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、受信側１０２に暗号化部１１４ａ、送信側１０１に復号化部１１４ｂを設けて、送信側１０１から送出する認証用の情報について複数回の復号化（暗号化）をかけるようにしたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、より一層暗号解読を困難にし、伝送路上での暗号解読攻撃を防止することができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、ＸＯＲ（Ｋｍ ，ｒ２ ）について２回の復号化を行うものとしているが、さらに多数回の復号化を行うようにしてもよい。なお、この場合、受信側１０２には対応する暗号化部が設けられる。
（発明の第７の実施の形態）
図６は本発明の第７の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図であり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９６】
本実施形態では、受信側１０２に暗号化部１１５ａが設けられ、送信側１０１に復号化部１１５ｂが設けられる他、第１の実施形態と同様に構成されている。暗号化部１１５ａは、暗号化部１１０ａで暗号化されたＥＫｒ （ｒ２ ）を暗号鍵Ｋｒ を用いてさらに暗号化するものである。
【００９７】
この結果、ＥＫｒ （ＥＫｒ （ｒ２ ））が受信側１０２から送信側１０１へ伝送されることになる。
一方、復号化部１１５ｂは、このＥＫｒ （ＥＫｒ （ｒ２ ））を復号鍵Ｋｂ を用いて復号化し、その結果を復号化部１１０ｂに引き渡すものである。
【００９８】
本実施形態ではこのように構成されているので、暗号化部１１５ａにて更なる暗号化がかけられ、また、この暗号化に対応して復号化部１１５ｂによる復号化がなされる。なお、暗号化部１１５ａまでの処理及び復号化部１１０ｂ以降の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【００９９】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機器認証方法及び装置並びに認証システムは、第１の実施形態と同様な構成を設けた他、受信側１０２に暗号化部１１５ａ、送信側１０１に復号化部１１５ｂを設けて、受信側１０２から送出する２回目の認証用の情報について複数回の暗号化をかけるようにしたので、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、より一層暗号解読を困難にし、伝送路上での暗号解読攻撃を防止することができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、乱数ｒ２ について２回の暗号化を行うものとしているが、さらに多数回の暗号化を行うようにしてもよい。なお、この場合、送信側１０１には対応する復号化部が設けられる。
（発明の第８の実施の形態）
第１〜第７の実施形態においては、図１に示すように、送信側１０１及び受信側１０２としてＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１及びＭＰＥＧデコータ２を用いた場合について説明した。しかしながら、本発明の適用はこのような場合に限られるものではない。そこで、本実施形態では、本発明が適用される機器の組み合わせ例について説明する。
【０１０１】
図７は本発明の第８の実施の形態について説明する図である。
まず、同図（ａ）は、図１の場合と同様に機器間が１３９４ケーブル２０６によって接続される場合を示す例である。この場合、パーソナルコンピュータ２０１、ＤＶＤドライブ２０２、Ｄ−ＶＣＲ２０３、ハードディスク２０４、光磁気ディスクドライブ２０５夫々には、第１〜７の実施形態の１３９４チップ４又は５が搭載され、各機器間で通信が行われる際には、第１〜７の実施形態で説明したと同様な相互認証がなされる。
【０１０２】
次に、同図（ｂ）は、公衆回線２１１にＬＡＮ＃１，＃２，＃３が接続され、また、モデム２１２、２１４を介して夫々パーソナルコンピュータ２１３、ワークステーション２１５が接続され、ネットワークが形成される場合である。
【０１０３】
このようなＬＡＮ＃１，＃２，＃３、また、パーソナルコンピュータ２１３、ワークステーション２１５には、第１〜７の実施形態の１３９４チップ４又は５が搭載され、各機器間で公衆回線２１１を介したネットワーク通信が行われる際には、第１〜７の実施形態で説明したと同様な相互認証がなされる。
【０１０４】
次に、同図（ｃ）は、パーソナルコンピュータ２１１内で、その内部機器での通信が行われる場合である。
このパーソナルコンピュータ２１１においては、ＣＰＵバス２２２にＣＰＵ２２３、内部ハードディスク２２４、メモリ２２５、ビデオメモリ２２７を有するビデオボード２２６が接続されている。
【０１０５】
これらの接続機器のうち、例えば内部ハードディスク２２４やビデオボード２２６には、第１〜７の実施形態の１３９４チップ４又は５が搭載され、各機器間でＣＰＵバス２２２を介したデータ伝送が行われる際には、第１〜７の実施形態で説明したと同様な相互認証がなされる。
【０１０６】
このように本発明の実施の形態では、本発明にかかる機器認証方法及び装置並びに認証システムが種々の機器において、また種々の場合において適用されるものであることを説明した。
【０１０７】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば上記各実施形態は、適宜に組み合わせて実施することができる。
【０１０８】
また、上記各実施形態はＩＥＥＥ１３９４規格を用いた場合で説明したが、本発明の適用対象はこのような規格に限定されるものでなく、種々の場合に適用可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、共通鍵を複数個使用し、かつ鍵及び乱数を用いた暗号化あるいは復号化の演算を施してから認証用情報を送出するようにしたので、第三者の攻撃による秘密鍵の推定を一層困難にし、相手が正当な機器であるかを安全かつ確実に認証できる機器認証方法及び装置並びに認証システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る機器認証方法を適用する機器の構成例を示すブロック図。
【図２】同実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図。
【図３】同実施形態の認証動作例を示す流れ図。
【図４】本発明の第５の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図
【図５】本発明の第６の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図。
【図６】本発明の第７の実施形態の相互認証を行う部分の機能構成及び処理の流れの一例を示す図。
【図７】本発明の第８の実施の形態について説明する図。
【符号の説明】
１…ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
２…ＭＰＥＧ２デコーダ２
３…１３９４ケーブル
４，５…１３９４チップ
６…ＤＶＤ
７…データ再生部
９…データ伸張部
１１，２１…１３９４通信部
１２，２２…鍵束格納部
１３，２３…認証部
１０１…送信側
１０２…受信側
１０３…ネットワーク
１０４…共通鍵束
１０５ａ，１０５ｂ…乱数発生部
１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ，１０９ａ，１１０ａ，１１３ａ，１１４ａ，１１５ａ…暗号化部
１０６ｂ，１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ，１１０ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ，１１５ｂ…復号化部
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ…比較部
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ…制御信号
１４１，１４２…排他的論理和演算部
１４３…連接演算部
１５１，１５２…排他的論理和演算部
１５３…連接演算部
Claims (11)
- 第１の機器と第２の機器との間で認証を行う認証システムにおいて、
前記第１の機器は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を記憶する第１の記憶手段と、第１の乱数発生手段と、前記第１の乱数発生手段により発生された第１の乱数を前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第１の値を生成する第１の暗号化手段と、前記第１の乱数に対して、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化手段と、前記第１の値と前記第２の値を認証情報として前記第２の機器に送信する通信手段とを具備し、
前記第２の機器は、複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の機器から送信された前記第１の値を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号する第１の復号化手段と、前記第１の機器から送信された前記第２の値を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第４の秘密鍵を用いて復号する第２の復号化手段と、前記第２の復号化手段で復号された値に対して、前記第２の復号化手段で用いた前記第４の秘密鍵を用いて、前記第２の暗号化手段で用いた所定の演算を施す演算手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とを比較し、一致しない場合には、前記第１の復号化手段または前記第２の復号化手段で用いる秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第１の復号化手段および前記第２の復号化手段を制御する手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とが一致した場合、当該一致した値が前記第１の乱数であると認定し、前記一致した値をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第５の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、返信情報を生成する第３の暗号化手段と、前記返信情報を前記第１の機器に送信する通信手段とを具備し、且つ
前記第１の機器は、前記第２の機器から送信された前記返信情報を前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第６の秘密鍵を用いて復号する第３の復号化手段と、前記第３の復号化手段で復号された復号情報と前記第１の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものではない場合には、前記第６の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第３の復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものである場合、前記第２の機器が正当な機器であると認証する手段とを具備することを特徴とする認証システム。 - 前記第２の機器は、第２の乱数発生手段と、前記第１の復号化手段で復号された値と前記演算手段で得られた値とが一致した場合、当該一致した値と前記第２の乱数発生手段により発生された第２の乱数とを用いた所定の演算を行うとともに、その演算結果を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第７の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、相互認証情報を生成する第４の暗号化手段と、前記相互認証情報を前記第１の機器に送信する手段とをさらに具備し、
前記第１の機器は、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものであることが確認された場合、前記相互認証情報を前記復号情報の復号に用いた前記第６の秘密鍵を用いて復号化し、さらに前記第１の乱数を用いた所定の演算を施して前記第２の乱数を取り出す第４の復号化手段と、前記取り出した第２の乱数をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第１の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第８の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、第２の返信情報を生成する第５の暗号化手段と、前記第２の返信情報を前記第２の機器に送信する通信手段とをさらに具備し、且つ
前記第２の機器は、前記第１の機器から送信された前記第２の返信情報を前記第２の記憶手段に記憶された鍵束のうちの何れか一つの第９の秘密鍵を用いて復号する第５の復号化手段と、前記第５の復号化手段で復号された復号情報と前記第２の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものではない場合には、前記第９の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第５の復号化手段を制御する手段と、前記復号情報が前記第 ２の乱数に基づくものである場合、前記第１の機器が正当な機器であると認証する手段とをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の認証システム。 - 前記第１の記憶手段に記憶された鍵束の秘密鍵の数がｎ、前記第１の秘密鍵および前記第２の秘密鍵の番号をそれぞれｉ，ｊとするときに、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の認証システム。
- 前記第１の暗号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の暗号化手段が用いる秘密鍵は同一の秘密鍵であり、且つ前記第１の復号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の復号化手段が用いる秘密鍵が同一の秘密鍵であることを特徴とする請求項１又は２記載の認証システム。
- 第１の機器において、乱数発生手段により発生された第１の乱数を、前記第１の機器が有する複数の異なる秘密鍵からなる第１の鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第１の値を生成する第１の暗号化ステップと、
前記第１の乱数に対して、前記第１の鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化ステップと、
前記第１の値と前記第２の値を認証情報として前記第１の機器から第２の機器に送信するステップと、
前記第２の機器において、前記第１の機器から送信された前記第１の値を、前記第１の機器が有する複数の異なる秘密鍵からなる第２の鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号する第１の復号化ステップと、
前記第１の機器から送信された前記第２の値を前記第２の鍵束のうちの何れか一つの第４の秘密鍵を用いて復号する第２の復号化ステップと、
前記第２の復号化ステップで復号された値に対して、前記第２の復号化ステップで用いた前記第４の秘密鍵を用いて、前記第２の暗号化ステップで用いた所定の演算を施す演算ステップと、
前記第１の復号化ステップで復号された値と前記演算ステップで得られた値とを比較し、一致しない場合には、前記第１の復号化ステップまたは前記第２の復号化ステップで用いる秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第１の復号化ステップおよび前記第２の復号化ステップを制御するステップと、
前記第１の復号化ステップで復号された値と前記演算ステップで得られた値とが一致した場合、当該一致した値が前記第１の乱数であると認定し、前記一致した値をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第２の鍵束のうちの何れか一つの第５の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、返信情報を生成する第３の暗号化ステップと、
前記返信情報を前記第２の機器から前記第１の機器に送信するステップと、
前記第１の機器において、前記第２の機器から送信された前記返信情報を前記第１の鍵束のうちの何れか一つの第６の秘密鍵を用いて復号する第３の復号化ステップと、
前記第３の復号化ステップで復号された復号情報と前記第１の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものではない場合には、前記第６の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第３の復号化ステップを制御するステップと、
前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものである場合、前記第２の機器が正当な機器であると認証するステップとを具備することを特徴とする機器認証方法。 - 前記第２の機器において、前記第１の復号化ステップで復号された値と前記演算ステップで得られた値とが一致した場合、当該一致した値と前記第２の機器の乱数発生手段により発生された第２の乱数とを用いた所定の演算を行うとともに、その演算結果を前記第２の鍵束のうちの何れか一つの第７の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、相互認証情報を生成する第４の暗号化ステップと、
前記相互認証情報を前記第２の機器から前記第１の機器に送信するステップと、
前記第１の機器において、前記復号情報が前記第１の乱数に基づくものである場合、前記相互認証情報を前記復号情報の復号に用いた前記第６の秘密鍵を用いて復号化し、さら に前記第１の乱数を用いた所定の演算を施して前記第２の乱数を取り出す第４の復号化ステップと、
前記取り出した第２の乱数をそのまま又は所定の演算を施した後に、前記第１の鍵束のうちの何れか一つの第８の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い、第２の返信情報を生成する第５の暗号化ステップと、
前記第２の返信情報を前記第１の機器から前記第２の機器に送信するステップと、
前記第２の機器において、前記第１の機器から送信された前記第２の返信情報を前記第２の鍵束のうちの何れか一つの第９の秘密鍵を用いて復号する第５の復号化ステップと、
前記第５の復号化ステップで復号された復号情報と前記第２の乱数とを比較し、前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものではない場合には、前記第９の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記第５の復号化ステップを制御するステップと、
前記復号情報が前記第２の乱数に基づくものである場合、前記第１の機器が正当な機器であると認証するステップとをさらに具備することを特徴とする請求項５記載の機器認証方法。 - 前記第１の鍵束の秘密鍵の数がｎ、前記第１の秘密鍵および前記第２の秘密鍵の番号をそれぞれｉ，ｊとするときに、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有することを特徴とする請求項５又は６記載の機器認証方法。
- 前記第１の暗号化ステップが用いる秘密鍵と前記第２の暗号化ステップが用いる秘密鍵は同一の秘密鍵であり、且つ前記第１の復号化ステップが用いる秘密鍵と前記第２の復号化ステップが用いる秘密鍵が同一の秘密鍵であることを特徴とする請求項５又は６記載の認証システム。
- 複数の異なる秘密鍵からなる鍵束を格納する記憶手段と、
乱数発生手段と、
前記乱数発生手段により発生された乱数を前記鍵束のうちの何れか一つの第１の秘密鍵を暗号鍵として暗号化を行い第１の値を生成する第１の暗号化手段と、
前記乱数に対して、前記鍵束のうちの何れか一つの第２の秘密鍵を用いて所定の演算を施し、その演算結果を、前記第２の秘密鍵を暗号鍵として暗号化して第２の値を生成する第２の暗号化手段と、
前記第１の値と前記第２の値を認証情報として認証対象となる機器に送出する通信手段と、
前記通信手段からの認証用情報の送出に対応して、前記認証対象となる機器から送信される、前記認証対象となる機器が有する複数の異なる秘密鍵のうちのいずれか一つの秘密鍵を用いて暗号化された前記乱数を含むべき返信情報を、前記記憶手段に記憶された前記鍵束のうちの何れか一つの第３の秘密鍵を用いて復号化する復号化手段と、
前記復号化手段で復号された復号情報と前記乱数とを比較し、前記復号情報が前記乱数に基づくものではない場合には、前記第３の秘密鍵を変更して再度復号を行うように前記復号化手段を制御する手段と、
前記復号情報が前記乱数に基づくものである場合、前記認証対象となる機器が正当な機器であると認証する手段とを具備することを特徴とする機器認証装置。 - 前記鍵束の秘密鍵の数がｎ、前記第１の秘密鍵および前記第２の秘密鍵の番号をそれぞれｉ，ｊとするときに、ｊ＝（ｉ＋ｃ）ｍｏｄ ｎ（ｃは定数、１≦ｃ＜ｎ）の関係を有することを特徴とする請求項９記載の機器認証装置。
- 前記第１の暗号化手段が用いる秘密鍵と前記第２の暗号化手段が用いる秘密鍵は同一の秘密鍵であることを特徴とする請求項９記載の機器認証装置。
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