JP5811121B2 - 端末装置認証システム - Google Patents

Description

本発明は、端末装置、端末装置認証システム、端末装置の認証情報生成方法、および端末装置の認証情報生成プログラムに関する。

現在、スマートフォン、タブレット端末およびノート型パーソナルコンピュータを代表として、様々な持ち運び可能な装置が利用されている。それに伴って、各装置間での近距離無線通信やＬｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ(以下ＬＡＮ)、Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ(以下ＷＡＮ)およびＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ通信(以下Ｗｉ−Ｆｉ通信)など、有線無線を問わず様々な接続の要求が高まっている。これらを用いた通信の際に、接続確立の許可や各種認証などのために、装置の個体識別が必要とされている。

移動装置の個体識別については、これまでに様々な方法が考案され、実装されてきた。その多くは装置に付随する固有情報を用いるものである。ここで言う固有情報とは、Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌアドレス（以下、ＭＡＣアドレス）やＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ(以下、ＩＭＥＩ)、回路の特性、パスフレーズなどであり、時間で変化しない、いわば静的な情報である。静的な情報の場合、何らかの手段で情報が盗まれると、簡単に偽装されてしまうことが問題であった。

そこで、偽装を防止するための技術が種々開発されている。特許文献１には、ユーザＩＤを暗号鍵によって暗号化し、暗号鍵を適宜更新する技術が開示されている。また特許文献１では、暗号鍵が更新されることによってユーザがアクセスできなくなることを回避するために、認証装置が前回認証時の暗号鍵およびユーザＩＤを保持し、これを認証に用いるとともにデータの更新を促す技術も開示されている。

また特許文献２には、端末がユーザの行動パターンを記憶し、認証装置が保持する行動パターンと、端末が記憶した行動パターンとを照合して認証を行う技術が開示されている。

特開２００８−１５３７２８号公報 特開２００６−１４４４２１号公報

しかし、特許文献１の技術では、暗号鍵を用いて生成されたユーザＩＤが何らかの方法で入手されてしまうと、成りすましを防ぐ術がなくなってしまうという問題点があった。

また、特許文献２の技術では、利用者の行動を模倣することによって、成りすましをされてしまう危険性があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、偽装のできない端末装置および端末識別方法および端末識別プログラムを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の端末装置認証システムは、端末装置の動作中に変化する前記端末装置における、電圧、画面遷移、被操作履歴、機器接続履歴、時刻、加速度、外圧、振動、気温、湿度の少なくとも１つから動的情報を生成する動的情報生成手段と、前記動的情報に基づいて認証情報を生成する認証情報生成手段と、前記認証情報を保持する認証情報格納手段とを有する端末装置と、
前記認証情報を前記端末装置の外部に保持する認証情報データベースと、
次回認証において前記認証情報格納手段に保持された前記認証情報と、前記認証情報データベースに保持された前記認証情報とを照合する認証情報照合手段とを有し、
前記認証情報データベースが、前記認証情報から前記端末装置の特徴を表す尤度情報を抽出する尤度情報抽出手段と、前記尤度情報を蓄積する尤度情報蓄積手段とを有し、
前記認証情報照合手段が、前記尤度情報に基づいて前記端末装置を識別する。

本発明の効果は、端末の偽装を防止できることである。

本発明第１の実施の形態の概要を示すブロック図である。 本発明第１の実施の形態の認証情報生成部機能を示す模式図である。 本発明第１の実施の形態の認証情報生成動作を示すシーケンス図である。 本発明第１の実施の形態の認証動作を示すシーケンス図である。 本発明第２の実施の形態の認証動作を示すシーケンス図である。 本発明第３の実施の形態のサービス利用形態を示すブロック図である。 本発明第４の実施の形態の認証動作を示すシーケンス図である。

以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、一般的に使用されているＩＤ番号やパスコードなどの静的情報に加えて、通信中に生成された動的情報を、次回接続時の認証に用いることを特徴とする。以下、詳細に説明する。

図１は本実施の形態に用いられる端末１００と、端末識別装置２００を示すブロック図である。

端末１００は、動的情報生成部１１０と、動的情報格納部１２０と、静的情報格納部１３０と、認証情報生成部１４０と、認証情報格納部１５０とを有する。

動的情報生成部１１０は、通信中に生成される動的情報を取得する手段である。動的な情報としては、電圧、画面遷移、被操作履歴、機器接続履歴、時刻、加速度等の端末１００の動作・状態に関わる情報や、外圧、振動、気温、湿度など端末１００外部の情報などがある。端末１００外部の情報は、例えば各種のセンサや計測器などによって取得される。

動的情報格納部１２０は、動的情報生成部１１０で得られた動的情報Ａを格納する。

静的情報格納部１３０は、静的な情報Ｂを格納する。静的な情報Ｂとは、通信中に変化しない情報のことであり、例えば、各々の端末１００に固有のＭＡＣアドレス、筐体のひずみ、回路構造、回路特性、ＩＭＥＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）およびパスフレーズなどの変化しない情報などである。

図２に、認証情報生成部１４０の機能を模式的に示す。認証情報生成器１４０は、動的情報格納部１２０に保持された動的情報Ａ（Ａ１、Ａ２、・・・、Ａｌ）と、静的情報格納部１３０に保持された静的情報Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、・・・Ｂｍ）とを、任意に組み合わせて、認証情報Ｘ（Ｘ１、Ｘ２、・・・Ｘｎ）を生成し、認証情報格納部１５０に格納する。このような認証情報の生成は、任意の回数繰り返されても良い。また、生成された認証情報Ｘの一部は動的認証情報Ａや静的認証情報Ｂを復元することが可能なものであっても良い。

図１に戻り端末識別装置２００について説明する。端末識別装置２００は認証情報データベース２１０と、認証情報照合部２２０と、認証結果判定部２３０を有する。

認証情報データベース２１０は、端末のＩＤに紐付けされた認証情報Ｙを保持する。これは端末１００の認証情報格納部１５０に格納された認証情報Ｘと同じものであり、次回認証において使用される。

認証情報照合部２２０は、認証時に端末１００から受信した認証情報Ｘと、認証情報データベース２１０に保持する認証情報Ｙとを照合する機能を有する。なお、認証情報データベース２１０は、認証情報照合部２２０とは別の装置として分離して設けられていても良い。

次に認証情報を生成、保存する動作について説明する。図３は、この動作を示すシーケンス図である。まず認証情報生成部１４０が静的情報格納部１３０に静的情報Ｂを要求する（ｓ１）。どの情報を要求するかは認証情報生成部１４０が任意に決定する。次に静的情報格納部１３０が認証情報生成部１４０に要求された静的情報Ｂを送信する（ｓ２）。次に認証情報生成部１４０が動的情報格納部１２０に動的情報Ａを要求する（ｓ３）。どの情報を要求するかは認証情報生成部１４０が任意に決定する。これに応答して動的情報格納部１２０は動的情報Ａを送信する（ｓ４）。なお、静的情報Ｂの送信と動的情報Ａの送信は順番が逆であっても良い。次に認証情報生成部１４０が認証情報Ｘを生成する（ｓ５）。認証情報Ｘの生成は、認証情報生成部１４０が受信した動的データＡ、静的データＢを任意に組み合わせたり、演算を施したりして行う。次に認証情報生成部１４０は認証情報格納部１５０に認証情報Ｘを送信する（ｓ６）。認証情報格納部１５０は、次回認証に用いる認証情報Ｘを保存する（ｓ７）。次に認証情報生成部１４０は認証情報データベース２１０に認証情報Ｘを送信する（ｓ８）。このとき認証情報Ｘを暗号化しても良い。認証情報データベース２１０は、受信した認証情報Ｘを次回認証に用いる認証情報Ｙとして保存する（ｓ９）。なお、ｓ６とｓ８の順番は逆であっても良い。

次に端末１００を識別するときの動作について説明する。図４はこの動作を示すシーケンス図である。まず端末１００が認証情報照合部２２０に地震が保持する認証情報Ｘを送信する（ｓ１０１）。認証情報照合部２２０は認証情報Ｘを保持する（ｓ１０２）。次に認証情報照合部２２０は認証情報データベース２１０に照合用の認証情報Ｙを要求する（ｓ１０３）。認証情報データベース２１０は自身が保持する認証情報Ｙを送信する（ｓ１０４）。次いで認証情報照合部２２０は、認証情報Ｘを認証情報Ｙと照合する（ｓ１０５）。次に認証結果を、端末１００に送信する。

以上のようにして生成した認証情報Ｘは、端末１００に固有の動的情報Ａを含むものであり、他の端末で模倣することは出来ない。このため、本実施の形態によれば、端末１００の識別を安全・確実に行うことができる。

なお本実施の形態は、携帯電話やパソコンに限られず、変化する内部状態を持つ電子装置であれば適用することが可能である。具体例として、車、自転車、机、腕時計などが挙げられる。
（第２の実施の形態）
端末１００が初めて端末識別装置２００の認証を受ける場合には、認証情報データベース２１０には動的情報Ａを用いて生成された認証情報Ｙが存在しない。このため最初の認証は、予めと決められた端末１００が保持する初期認証情報Ｖと、認証情報データベース２１０が保持する初期認証情報Ｗを照合することによって行われる。初期認証情報ＶおよびＷは、例えばＩＭＥＩとパスフレーズなどの静的情報である。

図５はこの上記の動作を示すシーケンス図である。まず端末１００が、初期認証情報Ｖを認証情報照合部２２０に送信する（ｓ２０１）。次に認証情報照合部２２０が初期認証情報Ｖを保持する（ｓ２０２）。次に認証情報照合部２２０が認証情報データベース２１０に初期認証情報Ｗを要求する（ｓ２０３）。これに応答し、認証情報データベース２１０は、初期認証情報Ｗを認証情報照合部２２０に送信する（ｓ２０４）。次に認証情報照合部２２０がＶとＷを照合する（ｓ２０５）。続いて認証情報照合部２２０は、認証結果を端末１００に送信する（ｓ２０６）。認証が成立すると、端末１００は、次回認証のための、認証情報Ｘの生成を開始する（ｓ２０７）。以降の動作は、第１の実施の形態と同様である。
（第３の実施の形態）
第１および第２の実施の形態を、端末１００がサービス提供サーバ３００のサービスを利用する場合に適用することが出来る。

図６はこの適用形態の一例を示す模式的なブロック図である。端末１００、端末識別装置２００、サービス提供サーバ３００は互いにネットワークで結ばれている。認証情報データベース２１０は、必ずしも端末識別装置２００に一体化されている必要はなく、この例ではサービス提供サーバ３００と通信可能な外部装置としている。端末１００がサービス提供サーバ３００の提供するサービスを利用する場合、端末１００は端末識別装置２００に認証情報Ｘ（初回であれば認証情報Ｖ）を送信し、認証を受ける。認証が成立すると、端末１００はサービスの利用を開始する。そして端末１００はサービス利用終了までに新しい認証情報Ｘを生成し、サービス提供サーバ３００もしくは端末識別装置２００を介して、認証情報データベース２１０に送信して、次回の認証に用いる認証情報Ｙと保存される。

上記の例は一例であるが、認証情報データベース２１０を、端末識別装置２００から分離することによって、端末識別装置２００の負荷が軽くなっている。このような構成で、端末識別機能を、信頼のおける第三者機関（ＴＴＰ：Ｔｒｕｓｔｅｄ Ｔｈｉｒｄ Ｐａｒｔｙ）に委託する利用形は、広く利用されている。なお、以上の例における装置間の通信は暗号化されていることが望ましい。

以上説明したように、本実施の形態を用いれば、端末１００がサービス提供サーバ３００の提供するサービスを安全に利用することが出来る。
（第４の実施の形態）
第１の実施の形態で説明したように、認証情報ＸおよびＹの一部は元の動的情報Ａに復元可能であっても良い。そして復元した動的情報Ａを認証情報データベース２１０に端末１００の特徴を表す尤度情報Ｚとして蓄積する。ここでの尤度とは「もっともらしさ」の意味で用いている。認証情報照合部２２０は通常の認証に加えて、この尤度チェックによるなりすましの検出を行うことができる。

図７は尤度情報Ｚを用いた照合動作を示すシーケンス図である。この際、通常の認証情報Ｘによる認証も行うが、既に説明済みのため、ここでは説明を省略する。

まず端末１００が認証情報照合部２２０に認証情報Ｘを送信する（ｓ３０１）。認証情報照合部２２０は、認証情報Ｘの一部を復元して動的情報Ａを復元する（ｓ３０２）。次に認証情報照合部２２０は、復元したＡに対応する尤度情報Ｚを認証情報データベースに要求する（ｓ３０３）。認証情報データベース２１０は要求された尤度情報Ｚを送信する（ｓ３０４）。次に認証情報照合部２２０は、動的情報Ａと尤度情報Ｚの照合を行う（ｓ３０５）。ｓ３０５における照合は、通常の認証のように厳密な一致を求めるのではなく、ある幅を持って一致すれば合格とするなどの基準を設けると良い。例えばあるノードにおける電圧の尤度情報Ｚが５±３Ｖなどとする。正規のアクセスであれば復元された動的情報Ａは５±３Ｖまでに収まるが、不正アクセスであれば、復元により例えば１００Ｖといったかけ離れた数値が出てくる可能性がある。このようなステップにより不正アクセスの可能性を判定する（ｓ３０６）。なお復元する情報は静的情報Ｂであっても良い。

以上のように、本実施の形態を適用することにより、さらに成りすましの確率を低減することが出来る。

１００ 端末
１１０ 動的情報生成部
１２０ 動的情報格納部
１３０ 静的情報格納部
１４０ 認証情報生成部
１５０ 認証情報格納部
２００ 端末識別装置
２１０ 認証情報データベース
２２０ 認証情報照合部
３００ サービス提供サーバ
Ａ 動的情報
Ｂ 静的情報
Ｘ、Ｙ 認証情報
Ｖ、Ｗ 初期認証情報
Ｚ 尤度情報

Claims (1)

1. 端末装置の動作中に変化する前記端末装置における、電圧、画面遷移、被操作履歴、機器接続履歴、時刻、加速度、外圧、振動、気温、湿度の少なくとも１つから動的情報を生成する動的情報生成手段と、前記動的情報に基づいて認証情報を生成する認証情報生成手段と、前記認証情報を保持する認証情報格納手段とを有する端末装置と、
   前記認証情報を前記端末装置の外部に保持する認証情報データベースと、
   次回認証において前記認証情報格納手段に保持された前記認証情報と、前記認証情報データベースに保持された前記認証情報とを照合する認証情報照合手段とを有し、
   前記認証情報データベースが、前記認証情報から前記端末装置の特徴を表す尤度情報を抽出する尤度情報抽出手段と、前記尤度情報を蓄積する尤度情報蓄積手段とを有し、
   前記認証情報照合手段が、前記尤度情報に基づいて前記端末装置を識別する
   ことを特徴とする端末装置認証システム。