JP3719646B2

JP3719646B2 - 通信相手認証システム及びその認証通信端末装置

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Publication number: JP3719646B2
Application number: JP2000277732A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　賢一; 琢夫西原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: JP2002091300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信手段を介して接続される複数台の計算機上で実行される通信プログラムが使用する通信相手認証方法及びその方法を使用した認証通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図1は従来技術による代表的な認証通信端末装置と被認証通信端末装置の構成である。認証通信端末装置100 は認証部120と認証部120を使用するアプリケーション110より構成され、認証部120はチャレンジ作成部121と署名検証部122と記憶部123とユーザ入出力部124とから構成される。被認証通信端末装置200は被認証部220と被認証部220を使用するアプリケーション210より構成され、被認証部220は署名部221と記憶部222とより構成され、記憶部222には被認証通信端末装置200 の公開鍵PK2と秘密鍵SK2と、公証局から得た公開鍵証明書SK3(PK2)とが保持されている。認証通信端末装置100と被認証通信端末装置200は通信手段５１により互いに通信する。
【０００３】
従来技術による通信相手認証方法は公開鍵暗号方式による公開建PK2 と秘密鍵SK2の対、及び信用できる第三者(例えば公証局であり、公開鍵PK3と秘密鍵SK3を有しているものとする)による公開鍵PK2に対する電子署名(公開鍵証明書)SK3(PK2)を使用する方式が主流である。代表的な処理の流れを図2に示す。なお、以下の説明でＸに対する公開鍵PKによる復号処理（検証処理）をPK(X)と表し、Ｘに対する秘密鍵SKによる暗号化処理（署名処理）をSK(X)と表すものとする。
【０００４】
例えば、認証通信端末装置100 が被認証通信端末装置200 と通信する際に被認証通信端末装置が確かに意図する通信相手であるか否かを検証する場合、被認証通信端末装置200 は公証局300 が秘密鍵SK3 を使って被認証通信端末装置の保有する公開鍵PK2 に署名して発行する公開鍵証明書SK3(PK2)を事前に得ておく（ステップＳ０）。通信時の認証処理に際しては、認証通信端末装置100 の認証部120 は被認証通信端末装置200 の被認証部220 より当該公開鍵証明書SK3(PK2)の提示を受け（ステップＳ１）、署名検証部122 により、公証局300 の公開鍵PK3 を使用して当該公開鍵証明書SK3(PK2)に対しPK3(SK3(PK2))がPK2と一致するかを検証する（ステップＳ２）。これにより公開鍵PK2 が正当なものであるかが検証される。正当であれば、チャレンジ作成部121 を使用して作成したランダム情報Ｒを被認証通信端末装置200 の被認証部220 に送信する（ステップＳ３）。
【０００５】
被認証通信端末装置200 の被認証部220 は署名部221 により秘密鍵SK2 を使用して当該ランダム情報に対する電子署名SK2(R)を作成し（ステップＳ４）、当該電子署名SK2(R)を認証通信端末装置100 の認証部120 に対して送信する（ステップＳ５）。認証通信端末装置100 の認証部120 は前記公開鍵証明書SK3(PK2)により検証した被認証通信端末装置200 の公開鍵PK2 を使用して署名検証部122 により当該電子署名SK2(R)に対しPK2(SK2(R))=Rが成立するかを検証する（ステップＳ６）ことで通信相手である被認証通信端末装置200 の正当性を検証する。認証通信端末装置100 上のアプリケーション110 と被認証通信端末装置200 上のアプリケーション210 が通信を行う場合には前記の認証過程を経て通信手段５１により通信を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術によって実現される通信相手認証装置は、認証終了後にアプリケーション110 とアプリケーション210 が使用する通信手段５１を用いて認証を行うものであるが、これには下記のような課題が存在する。従来技術の本質は公開鍵証明書によって正当性が証明された公開鍵PK2 と対をなす秘密鍵SK2 を確かに被認証通信端末装置200 が保持していることを確認するのであって、認証通信端末装置100 が真に意図する通信相手と接続されているか否かを認証するものではない。現実には公開鍵証明書に含まれる被認証者、例えば被認証通信端末装置200 の所有者の名称等を認証通信端末装置100 のユーザ入出力装置124 の表示器124Aに認証者、例えば認証通信端末装置100 の利用者、に提示し、被認証通信端末装置200 が確かに意図する通信相手であるか否かを視覚的に判断する仕組みが用意されている場合もあるが、表示器124Aの性能などの物理的な制約により、例えば濁点と半濁点の区別がつかない、あるいは文字列の末尾が表示されない、といった問題がしばしば発生する。
【０００７】
前記2点の問題点と、通信コネクションの乗っ取り技術を併せて使用すると、例えば、不正を意図する被認証者は、認証者と認証者が意図する通信相手との通信コネクションを乗っ取った上で、表示上紛らわしい名前(例えば正当な名称「インターネット」に対して「イソターネット」)等で正式に取得した公開鍵証明書を認証者に送りつけて従来技術による認証手順をパスすることにより、なりすまし行為を比較的容易に達成できる。
【０００８】
この発明の目的は、通信相手とアプリケーションを実行する前に、通信相手が確かに意図している通信相手であることを確認できる通信相手確認法方、及びその方法を使った認証通信端末装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にれば、第１通信手段を介してアプリケーションを実行する通信相手の被認証通信端末装置が意図した通信相手であることを認証するための通信相手認証方法は、
(a) 上記第１通信手段とは異なる第２通信手段により上記被認証通信端末装置から確認情報を受けることにより通信相手を確認するステップと、
(b) 上記被認証通信端末との間に上記第１通信手段により通信路を確立するステップと、
(c) 上記確立された通信路を通して上記被認証通信端末装置の公開鍵と、その公開鍵に対する第３者機関による署名である公開鍵証明書とを含む情報を受信するステップと、
(d) 上記公開鍵により上記公開鍵証明書を検証するステップ、
とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、第１通信手段を介して被認証通信端末装置との間でアプリケーションを実行する認証通信端末装置は、
上記被認証通信端末装置との通信を行うための、上記第１通信手段とは異なる第２通信手段と、
上記第２通信手段により上記被認証通信端末装置を通信相手として確認する被認証者検証部と、
上記第１通信手段により上記被認証通信端末装置から受信した公開鍵と、その公開鍵に対する第３者機関による署名である公開鍵証明書とに基づいて上記公開鍵を検証する署名検証部、
とを含むことを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明によれば、例えば認証通信端末装置と被認証通信端末装置間で第１通信手段を使ってアプリケーションを実行する場合、従来の公開鍵証明書の認証だけでなく、第１通信手段と異なる第２通信手段により通信相手が意図した相手であるかを確認してからアプリケーションの実行を行うことができるので、通信の乗っ取りに対し、高い安全性が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による通信相手認証装置の構成を図3に示す。認証通信端末装置100は認証部120 と認証部120 を使用するアプリケーション110 より構成され、認証部120 はチャレンジ作成部121 と署名検証部122 と被認証者検証部125 とから構成される。被認証通信端末装置200 は被認証部220 と被認証部220 を使用するアプリケーション210 より構成され、被認証部220 は署名部221 と記憶部222 と確認情報提示手段223 とから構成され、記憶部222 は公開鍵PK2 と秘密鍵SK2 と公開鍵証明書SK3(PK2)を保持している。
【００１３】
この発明の特徴として、認証部120 に被認証者検証部125 を付加し、被認証部220 に確認情報提示手段223 を付加したことと、認証通信端末装置100 と被認証通信端末装置200 は、図１及び２で説明した公開鍵証明書の検証のために使用する通信手段５１の他に、更に通信相手確認のための１つ以上の通信手段５２〜５Ｎが設けられていることである。各通信手段は図示してないが、通信路と、その両端において認証装置と被認証装置に設けられた送受信手段を含んでいるものとする。また、これら通信手段５１〜５Ｎは互い独立したものである。
【００１４】
本発明を実施する通信相手認証は、例えばアプリケーション110 とアプリケーション210 が通信手段５１を使用して通信を行う場合、認証部120 が通信手段５１を使用して被認証部220 を認証する点については従来技術と同様であるが、追加した通信手段５２〜５Ｎにより被認証者検証部125 と確認情報提示手段223 の間で授受される情報を使用して被認証者が認証者の意図する通信相手であることを確認する。
【００１５】
図４は図３に示したこの発明の原理に基づく通信相手確認法方を実施する手順を示す。認証通信端末装置100 の記憶部123 には図２で説明した公証局300 の公開鍵PK3 が予め格納されている。認証通信端末装置100 は、被認証通信端末装置200 に対する確認情報要求を被認証者検証部125 により生成し（ステップＳ１）、例えば第２通信手段５２により被認証通信端末装置200 に送信する（ステップＳ２）。
【００１６】
被認証通信端末装置200 は、確認情報要求信号を受信すると、被認証通信端末装置200 の固有な情報、例えば識別子IDを確認情報として生成し（ステップＳ３）、認証通信端末装置100 に上記第２通信手段５２により送信する（ステップＳ４）。認証通信端末装置100 は、受信した確認情報に基づいて被認証者検証部125 で意図している通信相手あることを確認し（ステップＳ５）、第１通信手段５１を通して、上記確認した被認証通信端末装置200 との通信路を設定し、公開鍵証明書SK3(PK2)と公開鍵PK2 を要求する（ステップＳ６）。
【００１７】
以下の手順は図２の場合と同様であり、被認証通信端末装置200 は記憶部222 から読み出した公開鍵証明書SK3(PK2)と公開鍵PK2(及びＩＤ）を認証通信端末装置100 に送る（ステップＳ７）。認証通信端末装置100 は先に第２通信手段５２で受信した確認情報（ID）が公開鍵証明書と共に受信した公開鍵PK2 と整合するか（即ち、公開鍵PK2 のIDと一致するか）を検証し（ステップＳ８）、更に、記憶部123 から読み出した公証局300 の公開鍵PK3 を使って署名検証部122 により公開鍵証明書SK3(PK2)を検証する（ステップＳ９）。正しいと判定されると、チャレンジ作成部121 によりランダム情報Ｒを生成し（ステップＳ１０）、被認証通信端末装置200 に第１通信手段５１により送信する（ステップＳ１１）。
【００１８】
被認証通信端末装置200 は記憶部222 から読み出した秘密鍵SP2 を使って署名部221 によりランダム情報Ｒに対する署名SP2(R)を生成し（ステップＳ１２）、それを認証通信端末装置100 に送信する（ステップＳ１３）。認証通信端末装置100 は公開鍵PK2 を使って署名検証部122 により署名SP2(R)を検証し（ステップＳ１４）、正しければ第１通信手段５１を使って認証通信端末装置100 のアプリケーション110 と被認証通信端末装置200 のアプリケーション210 を実行する（ステップＳ１５）。なお、一連のステップＳ１〜Ｓ４は一連のステップＳ５〜Ｓ８と一連のステップＳ９〜Ｓ１５との間に実行してもよい。
【００１９】
【実施例】
実施例１
実施例1として図５に示すように、2つ以上のレジ200₁, 200₂, …がある店舗で第１通信手段５１として無線通信手段を使用し電子マネーを支払う場合に適用した例を説明する。認証通信端末装置100 は支払い端末装置であり、その構成は図３中に示すものと同様である。被認証通信端末装置200 は各レジ200₁,200₂,…であり、その構成は図３中に示すものと同様である。アプリケーション110 は支払端末ソフトウェアであり、アプリケーション210 は支払受領ソフトウェアである。
【００２０】
通信相手認証専用に第２通信手段５２が設けられている。第２通信手段５２は認証部120 に接続されたバーコードリーダである。即ち、この実施例では第２通信手段５２は光通信路を形成する。確認情報提示手段223 は各レジ200_j,（１＜ｊ＜Ｊ,Ｊは２以上の予め決めた整数）に貼り付けられたバーコードラベルである。第２通信手段５２はレジ200₁,200₂,…の確認情報提示手段223 に相当するバーコードラベルを第２通信手段５２に相当するバーコードリーダで読み取る。バーコードリーダとして読み取られる情報はバーコードラベルを張り付けたレジに内蔵する署名部221 が保持するそれぞれの公開鍵PK2₁,PK2₂,…を一意に識別できるID₁,ID₂,…であり、例えば公開鍵PK2₁,PK2₂,…をそれぞれハッシュして生成した情報をID₁,ID₂,…として使用してもよい。
【００２１】
認証通信端末装置100 である個人支払端末装置を使用する認証者はレジPK2₁,PK2₂,…のいずれかの列に並んでいる間にバーコードラベルを読み取る。即ち，図４のステップＳ１〜Ｓ４で確認情報要求としてバーコード読み取りスキャン光ビームを発生し，バーコード223 に照射し，反射されたスキャン光ビームに含まれるバーコード情報からID_k,１＜ｋ＜Ｊを確認情報として得る。認証通信端末装置100 は図４のステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７で無線通信手段５１を通じて各被認証装置200_j, j=1,2,…,Jの公開鍵証明書SK3(PK2_j)と公開鍵PK2_j とID_j を受信し，これらの公開鍵情報PK2_jと対応するID_j と事前に１つのバーコードラベルから読み取ったID_k を表示器124Aに表示する。ステップＳ８で認証者（端末100 の使用者）はこれらを比較し，一致するID_j を有するレジが認証者の意図する支払受領装置(例えばレジ)であることを確認し、ID_j と対応する公開鍵PK2_jを選択すると共に，対応する被認証通信端末200_jと通信手段５１により通信路を設定する。以下、図４のステップＳ９〜Ｓ１５を、接続した支払い端末装置100 とレジ200_j間で実行する。これにより通信路乗っ取りによる横取りを気にすることなく無線通信路上で電子マネーの支払を実現することが可能となる。
【００２２】
実施例２
実施例２として図５の実施例と同様に２つ以上のレジ200₁,200₂,…がある店舗で第１通信手段５１として無線通信手段を使用し、電子マネーを支払う場合の例を再びとりあげ、別の実装方法で実施する例を図６を参照して説明する。認証通信端末装置100 としての支払い端末装置の構成と被認証通信端末装置200としての各レジ200_jの構成は基本的に図３に示したものと同様である。アプリケーション110 は支払端末ソフトウェアであり、アプリケーション210 は支払受領ソフトウェアである。
【００２３】
通信相手認証専用に第２通信手段５２が設けられるが、この実施例では確認情報提示手段223 は被認証通信端末装置200 に接続された発光装置であり、指示された発光パターンを提示できるものである。この実施例では、認証通信端末装置100 の入出力部124 から認証者が予め決められた複数の発光パターンから選択した１つを表す発光パターン情報を第１通信手段５１により所望の１つのレジ200_jに送信し、それを受信したレジ200_jはそのパターン情報を発光装置223 に与え、光パターンを発生させる。認証者が提示された複数の中から１つのパターンを選択する代わりに、１つの乱数パターンを生成し、それを表示器124Aに表示して認証者に提示し、そのパターン情報をレジに送ってもよい。第２通信手段５２は上記確認情報提示手段としての発光装置223 により提示される発光パターンを確認情報として目視により確認するものとする。
【００２４】
以下、この実施例による通信相手認証手順を図３、４、６を参照して説明する。認証通信端末装置である支払端末装置100 を使用する認証者はレジの列に並んでいる間に無線通信手段５１を使って被認証通信端末装置である全てのレジ（支払受領装置）200₁,200₂,…に対し公開鍵署名書を要求し、各レジ200_jから公開鍵証明書SP3(PK2_j), 公開鍵PK2_j, 識別子ID_j を受信し（ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７）、それらのID_j を表示器124Aに表示する。認証者は目的とするレジ200_kの識別子ID_k を画面上で入出力部124 により指定するすることにより、レジ200_kを通信相手として選択し、レジ200_kとの無線通信手段５１による通信路を確立する（ステップＳ８）する。
【００２５】
被認証者検証部125 により生成されたランダム発光パターンを表示器124Aに表示して認証者に提示すると共に、その発光パターン情報を確認情報要求として、確立された第１通信手段５１による通信路を通してレジ200_kの確認情報提示手段としての発光装置223 に送信する（ステップＳ１、Ｓ２）。レジ200_kの発光装置223 は支払い端末装置100 の被認証者検証部125 から受信した発光パターン情報に従って発光し、発光パターンを確認情報として出力する（ステップＳ４）。認証者は、表示器124Aに提示されたパターンで発光する発光装置223 を有するレジ200_kを確認する(つまり目でみて確認する)ことにより第１通信手段５１により接続された相手が認証者の意図する特定のレジ（支払受領装置)200_kであることを確認し、支払い端末装置100 に対し、入出力部124 から支払い処理継続の指示を与え、以降のステップＳ９〜Ｓ１５が実行される。
【００２６】
これにより通信路乗っ取りによる横取りを気にすることなく無線通信路上で電子マネーの支払を実現することが可能となる。また本実施例は従来技術による通信相手認証の完了後、アプリケーションによる通信開始前に実行することも可能である。なお、発光装置223 によるパターン発光は第２通信手段による通信に対応する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１通信手段とは異なる第２通信手段により通信相手が意図した通信相手であることを確認できるので、懸念される通信手段の乗っ取りおよびそれに伴うアプリケーションデータの横取りを防止することができ、例えば無線通信手段を使用した電子マネー支払等を安全に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による認証通信端末装置と被認証通信端末装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】従来技術による通信相手認証手順を示す図。
【図３】本発明による認証通信端末装置と被認証通信端末装置の機能構成を示すブロック図。
【図４】本発明による通信相手認証手順を示す図。
【図５】本発明を電子現金支払いに適用した場合の実施例１を説明する図。
【図６】本発明を電子現金支払いに適用した場合の実施例２を説明する図。

Claims

認証通信端末装置と被認証通信端末装置との間で第１通信手段を介してアプリケーションを実行する際に、上記被認証通信端末装置が意図した通信相手であることを、上記認証通信端末装置が認証するための通信相手認証システムにおいて、
上記認証通信端末装置と、上記被認証通信端末装置との間に接続され、上記第１通信手段とは独立している第２通信手段を具備し、
上記認証通信端末装置は、
確認情報要求を生成し、上記第１通信手段により上記被認証通信端末装置に送る手段及び、上記第２通信手段を介して受信された確認情報に基づき、上記被認証通信端末装置を通信相手として確認するための手段を備える被認証者検証部と、
上記第１通信手段により上記被認証通信端末装置から受信した公開鍵と、その公開鍵に対する第３者機関による署名である公開鍵証明書とに基づいて上記公開鍵を検証する署名検証部とを含み、
上記被認証通信端末装置は、
上記第１通信手段を介して上記認証通信端末装置より上記確認情報要求を受信すると、上記第２通信手段を介して上記確認情報を上記認証通信端末装置へ送信する確認情報提供手段と、
上記被認証通信端末装置の公開鍵及びその公開鍵の証明書を、上記第１通信手段を介して上記認証通信端末装置へ送信する手段とを含む
ことを特徴とする通信相手認証システム。
第１通信手段を介して被認証通信端末装置との間でアプリケーションを実行する認証通信端末装置であり、
上記被認証通信端末装置との通信を行うための、上記第１通信手段とは異なる第２通信
手段と、
確認情報要求を生成し、上記第１通信手段により上記被認証通信端末装置に送る確認情報要求生成手段及び、上記第２通信手段を介して受信された確認情報に基づき上記被認証通信端末装置を通信相手として確認するための手段を備える被認証者検証部と、
上記第１通信手段により上記被認証通信端末装置から受信した公開鍵と、その公開鍵に対する第３者機関による署名である公開鍵証明書とに基づいて上記公開鍵を検証する署名検証部と、
を含むことを特徴とする認証通信端末装置。