JP4665467B2

JP4665467B2 - 認証装置および方法

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Publication number: JP4665467B2
Application number: JP2004266815A
Authority: JP
Inventors: 和重荒井; 誠治平野; 浩大石
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: JP2006085249A

Description

本発明は、例えば、顔、指紋、声紋、虹彩紋等の生体情報（バイオメトリクス）を用いて個人認証を行う認証装置およびその方法に関する。

キャッシュカード、クレジットカード等、取引決済時における個人認証、あるいはセキュリティエリアでの入退出における個人認証の際に、上記した生体情報を用いて実行する個人認証ステムが知られている。
例えば、ＩＣカードに上記した顔、指紋、網膜等生体認証用の画像データを記録する場合、その容量制限から、間引くか圧縮した後にＩＣカードに記録していた。また、ＩＣカードが上位装置から上記した画像データをブロック毎に分割して受信し、圧縮してから生体認証データとして記録するＩＣカードおよびＩＣカードシステムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１２４６３５号公報

上記した特許文献１に開示された技術によれば、画像データ等の大容量のデータを本人確認用の生体認証データとして用いることができ、また、この生体認証データをＩＣカード内に持つことができるため、セキュリティ性の高いＩＣカードおよびＩＣカードシステムを提供することができる。
しかしなからＩＣカードの容量制限に対する対応は満足しても、認証する側（ＩＣカードまたは上位装置）からすれば、認証用の生体情報を全て採り終えてから本人であるか否かの判断がなされるため、本人か否かに係わらず認証処理時間に変化はなく、非常に効率の悪いものになっていた。すなわち、生体認証データを全て採り終えるまで認証結果を得ることができなかったため、認証処理に無駄な時間を要し、全体としてのパフォーマンスに悪影響を与えていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、生体認証データを任意のサイズに分割して記録しその分割単位で認証を行うことにより分割単位で認証結果を得、全体としてのパフォーマンスの向上をはかった、認証装置および方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は、生体認証を行う認証装置であって、前記生体認証に係わる生体認証データを任意のサイズに分割して記憶装置に登録する生体認証データ登録部と、第１の認証レベル及び第２の認証レベルを含む認証定義ファイルを記憶する記憶部と、前記登録された生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行う生体認証処理部と、を具備し、前記生体認証処理部は、あるサイズ単位における前記登録された生体認証データと前記取り込まれた生体認証データとの認証結果が、前記第１の認証レベルとの関係で既定値以下となっていた場合には他人と判断して認証処理を終了し、前記既定値以上となっていた場合にはさらに他の前記サイズ単位で認証を繰り返し行い、認証された前記サイズ単位の数が前記第２の認証レベルで規定された値以上となると本人と判断して認証処理を終了することを特徴とする。

また、本発明において、前記生体認証に係わる生体認証データを暗号化して前記記憶装置に格納する暗号化処理部を更に具備することを特徴とする。

また、本発明において、前記認証定義ファイルは、前記生体認証データの種類、暗号化の有無、分割単位の少なくとも一つをさらに含み、前記生体認証処理部は、前記定義ファイルに従い認証を行うことを特徴とする。

また、本発明において、前記定義ファイルを参照した結果、暗号化有りとなっていたときにそのサイズ分の生体認証データを復号処理する復号化処理部と、を更に具備することを特徴とする。

また、本発明において、前記定義ファイルに生体認証データの種類が設定されていた場合、その生体認証データに従う認証を選択的に行う認証制御部と、を更に具備することを特徴とする。

また、本発明において、前記分割された生体認証データ毎に付加される電子署名データに基づき、前記登録された生体認証データの認証を行う署名認証部、を更に具備することを特徴とする。

また、本発明は、生体認証を行う認証装置であって、任意のサイズに分割された前記生体認証に係わる生体認証データについて、分割された生体認証データ毎に外部に接続される記憶装置から読み出す読み出し部と、第１の認証レベル及び第２の認証レベルを含む認証定義ファイルを記憶する記憶部と、前記読み出し部が読み出した生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行う生体認証処理部と、を具備し、前記生体認証処理部は、あるサイズ単位における前記読み出し部が読み出した生体認証データと前記取り込まれた生体認証データとの認証結果が、前記第１の認証レベルとの関係で既定値以下となっていた場合には他人と判断して認証処理を終了し、前記既定値以上となっていた場合にはさらに他の前記サイズ単位で認証を繰り返し行い、認証された前記サイズ単位の数が前記第２の認証レベルで規定された値以上となると本人と判断して認証処理を終了することを特徴とする。

また、本発明は、第１の認証レベル及び第２の認証レベルを含む認証定義ファイルを記憶する記憶部を備える認証装置が行う生体認証方法であって、前記生体認証に係わる生体認証データを任意のサイズに分割して記憶装置に登録するステップと、前記登録された生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行うステップと、を有し、前記認証を行うステップは、あるサイズ単位における前記登録された生体認証データと前記取り込まれた生体認証データとの認証結果が、前記第１の認証レベルとの関係で既定値以下となっていた場合には他人と判断して認証処理を終了し、前記既定値以上となっていた場合にはさらに他の前記サイズ単位で認証を繰り返し行い、認証された前記サイズ単位の数が前記第２の認証レベルで規定された値以上となると本人と判断して認証処理を終了することを特徴とする。

本発明によれば、生体認証に係わる生体認証データを任意のサイズに分割して登録し、登録された生体認証データとセンサを介して取り込まれた生体認証データとを分割単位で照合して認証を行わせることにより、例えば、本人確認を行う際に、明らかに本人でない場合に生体認証データの全てを認証することなく判断が可能となるため、認証処理にかかる時間を短縮することができ、全体としてのパフーマンスの向上をはかることができる。

また本発明によれば分割単位で認証結果を得ることができるため、それぞれに認証レベルを設定定義することで部分的な認証、あるいは重点的に認証したい部分を指定することによる柔軟性の高い認証を行うことができる。
更に本発明によれば、認証装置内、例えば、ＩＣカード内に参照用の生体認証データが記憶されるため、データの改竄、偽造を防止でき、上記した認証処理をＩＣカード内で実行することにより、参照用の生体認証データを端末装置等システム側に残すことなく認証が可能となり、データの漏洩を防ぐことができセキュリティ性の高い認証を行うことができる。

図１は、本発明の認証装置を含む認証システムの構成の一例を示す図である。図１において、符号１０は、本発明の認証装置としてのＩＣカードであり、参照される認証対象者の分割生体認証データの他に、その認証定義ファイルが割付けられ記憶される。詳細は後述する。ここに示されたＩＣカード１０には、接触式と非接触式の２タイプがあり、接触式の場合このＩＣカード１０を読取装置１１に挿入することで、非接触式の場合、読取装置１１にかざす（近づける）だけでＰＣ等上位装置１３との通信が可能になる。

また、符号１３は、認証対象者の生体情報を読み取るセンサであり、ここで読み取られた生体情報はＰＣ等の上位装置１３によって取り込まれ、上位装置１３自身が照合するか、ＩＣカード１０と通信を行ない、ＩＣカード１０によって照合される。なお、センサ１３は、例えば、顔認証の場合、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラや赤外線が想定され、また、指紋認証の場合、指紋をラインスキャンしながら順次取得するラインタイプや指紋全体を一度に取得するエリアタイプがあり、その中でも感熱式、静電容量時、感圧式等の各種方式がある。

図６にＩＣカード１０のハードウエア構成が示されている。ＩＣカード１０は、ＣＰＵ１を核に、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ＥＥＰＲＯＭ４、で構成される。ここで、ＥＥＰＲＯＭ４は、データ書き替え可能な不揮発性メモリであり、ここでは参照用の分割生体認証データおよび認証定義ファイルが格納される。ＲＯＭ２は、ＩＣカード１０の動作を規定するプログラムが格納されるメモリである。なお、ＩＣカード１０の動作を規定するプログラムはＥＥＰＲＯＭ４に格納されてもよい。ＲＡＭ３は、データを一時的に格納する作業用のメモリである。
ＣＰＵ１は、ＲＯＭ２あるいはＥＥＰＲＯＭ４に格納されたプログラムに基づき、ＲＡＭ３を用いてＩＣカード１０の動作を制御するが、ここでは、主に、パラメータの登録、認証操作、そして上位装置１３との通信を行う。

なお、図６中、Ｖｃｃは電源、ＧＮＤはグランド、ＲＳＴはリセット、Ｉ／Ｏは通信（入出力）、ＣＬＫはクロックのそれぞれに関する端子を示す。また、ＩＣカード１０には、ＣＰＵ１の動作を補助するコプロセッサ（図示せず）が内蔵されても良く、この場合、データの分割、暗号化、復号化、圧縮、伸長等を用いた高度な認証操作が可能になる。

図２は、本発明の認証装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
本発明の認証装置は、生体情報登録部１０１と、分割生体認証データ１０２と、生体認証処理部１０３と、認証定義ファイル１０４と、復号化処理部１０６と、認証制御部１０７と、認証レベル管理部１０８と、署名認証部１０９で構成される。

生体情報登録部１０１は、任意のサイズに分割された生体認証に係わる生体認証データ外部（例えば、上位装置１３）から取得し、ＥＥＰＲＯＭ４等の記憶装置（分割生体認証データ１０２）に登録する機能を持つ。ここでは、分割された生体認証データが暗号化されている場合には、この暗号化された生体認証データを分割生体認証データ１０２に登録する。また、生体認証処理部１０３は、登録された生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを分割されたサイズ単位で照合して認証を行う機能を持つ。
復号化処理部１０６は、認証定義ファイル１０４を参照した結果、暗号化有りとなっていたときにそのサイズ分の生体認証データを復号処理する機能を持つ。なお、認証定義ファイル１０４には、生体認証データの種類、暗号化の有無、分割単位、認証レベルの少なくとも一つが登録されている。詳細は後述する。

認証制御部１０７は、認証定義ファイル１０４に生体認証データの種類が設定されていた場合、その生体認証データに従う認証を選択的に行う機能を持つ。また、認証レベル管理部１０８は、認証定義ファイル１０４に第１の認証レベルが設定されていた場合、その認証レベルに従い分割されたサイズ内における生体認証を成立させる機能を持つ。また、認証定義ファイル１０４に第２の認証レベルが設定されていた場合、その認証レベルに従い生体認証を成立させる機能も併せ持つ。
なお、署名認証部１０９は、分割生体認証データ毎に付加される電子署名データに基づき、記憶装置（分割生体認証データ１０２）に登録された生体認証データの署名認証を行う機能を持つ。

ここでは、上記したＩＣカード１０に生体認証データが任意のサイズに分割して登録され、認証装置としてのＩＣカード１０、あるいは上位装置１３が、ＩＣカード１０に登録された生体認証データとセンサを介して取り込まれた生体認証データとを分割単位で照合して認証を行うものであり、具体的には、図６に示すＩＣカード１０に内蔵されたＣＰＵ１が、ＲＡＭ３を用い、ＲＯＭ２もしくはＥＥＰＲＯＭ４に格納されたプログラムを逐次実行することにより上位装置１３と協働してなされるものである。

図３は、ＩＣカードに記憶される認証定義ファイルおよび分割生体認証データのデータ構造の一例を示す図である。
図３に示されるように、ＩＣカード１０の、例えばＥＥＰＲＯＭ４に書き込まれる分割生体認証データ１０２は、任意のサイズｘバイトに分割されたｎ個のブロックで構成され、各ブロックの最後に、ＢＣＣ（Block Checking Code）あるいはＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check Code）等の誤り検出訂正符号が付加される。例えば、顔、指紋、虹彩等の特徴点データの一つをｎブロックに分割してＩＣカード１０内蔵のＥＥＰＲＯＭ４に書き込む。分割して書き込むデータは、暗号化処理部１５でブロック毎に暗号化して書き込むことにより、データの改竄または偽造を防止することができる。
なお、この生体認証データ（分割生体認証データ１０２）に、第三者機関による署名認証コードが付加されてもよい。この場合、署名認証部１０９による署名認証が行なわれ、一層セキュリティ性の高い認証装置を提供することができる。

また、認証定義ファイル１０４は、生体認証データ毎その属性が定義され記憶された諸データであり、ここでは、「認証データの種類」、「暗号化の有無」、「ブロックサイズ」、「認証レベル（閾値１、閾値２）」等の属性が記述される。
「認証データの種類」とは、指紋、虹彩等、生体認証データを識別する識別情報であり、「暗号化の有無」とは、分割生体情報が暗号化されているか否かを示す情報、「ブロックサイズ」とは、例えば、１００バイトの生体認証データを１０バイトずつ分割する等、分割する際の単位サイズを示す情報である。また、「認証レベル（閾値１）」とは、１ブロックの分割生体認証データを比較した場合に認証成立させるための閾値（例えば、８０％一致したら認証成立）をいい、「認証レベル（閾値２）」とは、生体認証データのうち認証を成立させるためのブロック数の閾値（例えば、１０個のブロックから成る生体認証データのうち８個のブロックが一致したら認証成立）をいう。なお、上記した識別情報が複数ある場合、選択的にその認証方法を指定できるようにしてもよい。

以下、本発明実施形態の動作について詳細に説明する。本発明実施形態では、認証に先立ち、分割された生体認証データをＩＣカード１０へ書き込むために、センサ１２から取得した参照用の生体認証データを、読取装置１１を介して取り込み、ＩＣカード１０に登録してあるものとする。
ここでは、認証時にＩＣカード１０から出力される照合用の分割生体認証データを取り込んで、この取り込んだ照合用の分割生体認証データと、上位装置１３が上記した参照用の分割生体認証データとを比較する形態と、上位装置１３が照合用の分割生体認証データをＩＣカード１０に送信してＩＣカード１０で比較照合を行う形態の２種類存在する。前者による処理手順を図４に、後者による処理手順を図５にそれぞれフローチャートで示してある。ここでは、前者（図４）における実施形態において、ＩＣカード１０には、分割生体認証データ１０２に登録された、分割された生体認証データを外部（上位装置１３）からの指示に従って、分割された生体認証データ毎に出力する出力部が設けられ、外部装置１３には、ＩＣカード１０の出力部から出力される生体認証データを読み出す読み出し部が設けられる。また、この場合、外部装置１３は、読み出し部が読み出した生体認証データとセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行う生体認証処理部が設けられる。

図４において、まず、上位装置１３は、センサ１２を介して取得した照合データＡの特徴点を抽出し（Ｓ４１、Ｓ４２）、設定定義ファイル１０４に定義されたブロックサイズに従い、任意のブロックにｎ分割して内部（上位装置１３）に保持しておく（Ｓ４３、Ｓ４４）。続いて、ＩＣカード１０から参照用の分割生体認証データＢｎを１ブロックずつ読み出す（Ｓ４５、４６）。
なお、ＩＣカード１０に登録済みの参照用分割生体認証データが暗号化されている場合は上位装置１３において復号化処理が実行される（Ｓ４７）。

次に、センサ１２から分割して取得した照合用の分割生体認証データＡｎと、ＩＣカード１０から読み出した分割生体認証データＢｎとを１ブロックずつ上位装置１３で比較照合する（Ｓ４８）。結果、認証定義ファイル１０４にあらかじめ定義された認証レベル（閾値１）との関係で規定値以下となっていた場合は（Ｓ４９“Ｎｏ”）、他人と判断して認証処理を終了する（Ｓ５２）。
一方、規定値以上となっていた場合、更に、認証定義ファイル１４に定義された認証レベル（閾値２）とのチェックが行われ（Ｓ５０）、ここで規定のブロック数以上一致したことが確認されると全てのブロック終了と判断され、認証が成立する（Ｓ５１：本人と判断）。なお、規定のブロック数に達しない場合はＳ４６以降の処理を繰り返す。

図５において、図４に示す形態との差異は、Ｓ６５のＡｎ暗号化処理において照合用の分割生体認証データＡｎを暗号化した後（Ｓ６５）、その照合用の分割生体認証データＡｎを上位装置１３に保持することなく、ＩＣカード１０に１ブロックずつ書き込むことにある（Ｓ６６）。Ｓ６１〜Ｓ６４の処理は、図４におけるＳ４１〜Ｓ４４のそれぞれの処理と同じである。
そして、ＩＣカード１０内部では、上位装置１３から受信した照合用の生体認証データＡｎと、登録済みの参照用の生体認証データＢｎとを生体認証処理部１３で認証を行う（Ｓ７０）。このとき、認証定義ファイル１０４を参照し、登録済みの生体認証データ、あるいは照合用の生体認証データが暗号化されている場合には、それぞれ復号化処理部１０６で復号処理が行なわれた後に、認証を行う必要がある（Ｓ６９）。

上記の処理を１ブロックずつ実行し、図４に示す実施形態同様、認証定義ファイル１０４にあらかじめ定義された認証レベル（閾値１）との関係で規定値以下となっていた場合は（Ｓ７１“Ｎｏ”）、他人と判断して認証処理を終了する（Ｓ７４）。
一方、規定値以上となっていた場合、更に、認証定義ファイル１０４に定義された認証レベル（閾値２）とのチェックが行われ（Ｓ７２）、ここで規定のブロック数以上一致したことが確認されると全てのブロック終了と判断され、認証が成立するため認証処理を終了する（Ｓ７３：本人と判断）。規定のブロック数に達しない場合はＳ６６以降の処理を繰り返す。

以上説明のように本発明は、生体認証に係わる生体認証データを任意のサイズに分割して登録し、登録された生体認証データとセンサを介して取り込まれた生体認証データとを分割単位で照合して認証を行わせるものであり、このことにより、例えば、本人確認を行う際に、明らかに本人でない場合に生体認証データの全てを認証することなく判断が可能となるため、全体としてのパフーマンスの向上をはかるものである。

また本発明によれば、分割単位で認証結果を得ることができるため、それぞれに認証レベルを設定定義することで部分的な認証、あるいは重点的に認証したい部分を指定することによる柔軟性の高い認証を行うことができる。更に、認証装置内、例えば、ＩＣカード内に参照用の生体認証データが記憶されるため、データの改竄、偽造を防止でき、上記した認証処理をＩＣカード内で実行することにより、参照用の生体認証データを端末装置等システム側に残すことなく認証が可能となり、データの漏洩を防ぐことができセキュリティ性の高い認証を行うことができる。

なお、ＩＣカード１０内に、登録すべき生体認証データを任意のサイズに分割する分割部を設けるようにしてもよく、また、分割生体認証に係わる生体認証データを暗号化して記憶装置（分割生体認証データ１０２）に格納する暗号化処理部を設けるようにし、ＩＣカード１０内でこれらの処理を行うようにしてもよい。
なお、本発明は、認証装置として、ＩＣカード１０の他に、ＰＤＡ（personal digital assistance）、携帯電話等の携帯端末を想定しており、キャッシュカード、クレジットカード、デビットカード等を使用した取引決済時における個人認証や、パスポート、運転免許証、印鑑照明等本人認証の用途に応用が可能である。
また、本発明において、生体情報は、指紋、顔、虹彩の他に、静脈、DNA、声紋、網膜等を適用することも可能である。

本発明の認証装置を含む認証システムの構成の一例を示す図である。本発明の認証装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。ＩＣカードに記憶される認証定義ファイルおよび分割生体認証データのデータ構造の一例を示す図である。本発明の一実施形態の動作を説明するために引用したフローチャートである。本発明の他の実施形態の動作を説明するために引用したフローチャートである。図１に示したＩＣカードのハードウエア構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ＣＰＵ、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…ＥＥＰＲＯＭ、１０…ＩＣカード、１１…読取装置、１２…センサ、１３…上位装置、１０１…生体情報登録部、１０２…分割生体認証データ、１０３…生体認証処理部、１０４…認証定義ファイル、１０６…復号化処理部、１０７…認証制御部、１０８…認証レベル管理部、１０９…署名認証部

Claims

生体認証を行う認証装置であって、
前記生体認証に係わる生体認証データを任意のサイズに分割して記憶装置に登録する生体認証データ登録部と、
第１の認証レベル及び第２の認証レベルを含む認証定義ファイルを記憶する記憶部と、
前記登録された生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行う生体認証処理部と、
を具備し、
前記生体認証処理部は、あるサイズ単位における前記登録された生体認証データと前記取り込まれた生体認証データとの認証結果が、前記第１の認証レベルとの関係で既定値以下となっていた場合には他人と判断して認証処理を終了し、前記既定値以上となっていた場合にはさらに他の前記サイズ単位で認証を繰り返し行い、認証された前記サイズ単位の数が前記第２の認証レベルで規定された値以上となると本人と判断して認証処理を終了することを特徴とする認証装置。
前記生体認証に係わる生体認証データを暗号化して前記記憶装置に格納する暗号化処理部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
前記認証定義ファイルは、前記生体認証データの種類、暗号化の有無、分割単位の少なくとも一つをさらに含み、前記生体認証処理部は、前記認証定義ファイルに従い認証を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の認証装置。
前記認証定義ファイルを参照した結果、暗号化有りとなっていたときにそのサイズ分の生体認証データを復号処理する復号化処理部と、
を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の認証装置。
前記認証定義ファイルに生体認証データの種類が設定されていた場合、その生体認証データに従う認証を選択的に行う認証制御部と、
を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の認証装置。
前記分割された生体認証データ毎に付加される電子署名データに基づき、前記登録された生体認証データの認証を行う署名認証部、
を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
生体認証を行う認証装置であって、
任意のサイズに分割された前記生体認証に係わる生体認証データについて、分割された生体認証データ毎に外部に接続される記憶装置から読み出す読み出し部と、
第１の認証レベル及び第２の認証レベルを含む認証定義ファイルを記憶する記憶部と、
前記読み出し部が読み出した生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行う生体認証処理部と、
を具備し、
前記生体認証処理部は、あるサイズ単位における前記読み出し部が読み出した生体認証データと前記取り込まれた生体認証データとの認証結果が、前記第１の認証レベルとの関係で既定値以下となっていた場合には他人と判断して認証処理を終了し、前記既定値以上となっていた場合にはさらに他の前記サイズ単位で認証を繰り返し行い、認証された前記サイズ単位の数が前記第２の認証レベルで規定された値以上となると本人と判断して認証処理を終了することを特徴とする認証装置。
第１の認証レベル及び第２の認証レベルを含む認証定義ファイルを記憶する記憶部を備える認証装置が行う生体認証方法であって、
前記生体認証に係わる生体認証データを任意のサイズに分割して記憶装置に登録するステップと、
前記登録された生体認証データと、外部接続されるセンサを介して取り込まれた生体認証データとを前記分割されたサイズ単位で照合して認証を行うステップと、
を有し、
前記認証を行うステップは、あるサイズ単位における前記登録された生体認証データと前記取り込まれた生体認証データとの認証結果が、前記第１の認証レベルとの関係で既定値以下となっていた場合には他人と判断して認証処理を終了し、前記既定値以上となっていた場合にはさらに他の前記サイズ単位で認証を繰り返し行い、認証された前記サイズ単位の数が前記第２の認証レベルで規定された値以上となると本人と判断して認証処理を終了することを特徴とする生体認証方法。