JP6447949B1 - 認証システム、認証サーバ、認証方法及び認証プログラム - Google Patents

Abstract

利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな認証サービスを提供する。認証システムは、ネットワークを介して接続されるユーザ端末、認証端末および認証サーバを備え、ユーザ端末と認証端末とは無線通信を行う。また、ユーザ端末及び認証端末のうち一方の端末と、認証サーバとは、同一の規則に基づいて各々がワンタイムパスワードを生成し、一方の端末は、ユーザ端末及び認証端末のうち他方の端末へ、生成したワンタイムパスワードを分割して送信し、他方の端末は、受信したワンタイムパスワードを結合して認証サーバへ送信し、認証サーバは、自身が生成したワンタイムパスワードと、受信したワンタイムパスワードとを用いて認証を行う。

Description

本発明は、認証システム、認証サーバ、認証方法及び認証プログラムに関する。

従来、無線通信を利用して行う様々な認証方法が提案されている。

例えば、トランザクション情報等に基づいて、チャレンジが提供され、ユーザの装置がチャレンジを受信した後、暗号化された位置情報等を含むレスポンスを送信し、受信した情報を復号するとともに、復号されたレスポンスの情報を、提供された情報と照合し、照合後、トランザクションを承認するという技術が提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−１０９６２１号公報

認証システムにおいては、安全性と利便性とを両立させるため、様々な技術が提案されている。しかしながら、ＩＣ（Integrated Circuit）等のような専用の装置が必要であったり、スマートフォン等のような汎用的な装置を利用する場合であっても利用を開始する際に事前の準備に手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな認証サービスを提供することを目的とする。

本発明に係る認証システムは、ネットワークを介して接続されるユーザ端末、認証端末および認証サーバを備え、ユーザ端末と認証端末とは無線通信により認証処理を行う。また、ユーザ端末及び認証端末のうち一方の端末と、認証サーバとは、同一の規則に基づいて各々がワンタイムパスワードを生成し、一方の端末は、ユーザ端末及び認証端末のうち他方の端末へ、生成したワンタイムパスワードを分割して送信し、他方の端末は、受信したワンタイムパスワードを結合して認証サーバへ送信し、認証サーバは、自身が生成したワンタイムパスワードと、受信したワンタイムパスワードとを用いて認証を行う。

このようにすれば、ユーザ端末、認証端末及び認証サーバの間でワンタイムパスワードを用いた認証処理を実行することができる。ユーザ端末、認証端末及び認証サーバの三者で認証処理を行うことで、ユーザ端末と認証端末との間では事前に接続設定等を行うことなく認証処理を行い得る。また、ワンタイムパスワードを分割して送受信することで、盗聴に対する安全性を向上させることができると共に、通信規格によっては、ワンタイムパスワードを格納するにはペイロードの容量が足りない場合があるところ、分割して送信することによりワンタイムパスワードをすべて送信できるようにもなる。すなわち、利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな認証サービスを提供することができる。

また、一方の端末は、ユーザ端末であり、他方の端末は、認証端末であってもよい。このようにすれば、ユーザ端末においてワンタイムパスワードを生成する際にユーザ端末に固有の情報を用いることができる。よって、上述した認証サーバはワンタイムパスワードの認証を行うことでユーザ端末を特定することができ、認証処理を行う場合に有用である。

また、ワンタイムパスワードは、チャレンジレスポンス方式に基づいて生成され、認証サーバは、ユーザ端末にチャレンジを送信すると共に、認証端末からレスポンスを受信し、チャレンジ及びレスポンスを用いてチャレンジレスポンス方式による認証処理を行い、ユーザ端末は、チャレンジを受信すると共に、当該チャレンジを用いて所定のハッシュ値を生成し、生成したハッシュ値を分割して認証端末に送信し、認証端末は、複数に分けて受信したハッシュ値を結合し、レスポンスとして認証サーバに送信するようにしてもよい。具体的には、チャレンジレスポンス方式を利用し、このような構成を採用することができる。

また、認証サーバは、ユーザ端末の利用者を特定するためのユーザ識別情報と、ユーザ端末を特定するためのユーザ端末識別情報とを対応付けて記憶する記憶部と、ユーザ端末にネットワークを介してチャレンジを送信するチャレンジ処理部と、ユーザ端末識別情報と送信したチャレンジとを用いて所定のハッシュ値を算出し、チャレンジに対して認証端末からレスポンスを受信した場合は、当該レスポンスに含まれるハッシュ値と、算出したハッシュ値とが一致するときに、ユーザ端末識別情報と対応付けられているユーザ識別情報を記憶部から取得し、認証端末に送信する認証処理部とを備えるようにしてもよい。そして、ユーザ端末は、ユーザ端末識別情報とチャレンジとを用いて所定のハッシュ値を算出する認証要求部と、無線通信によりハッシュ値の一部をブロードキャストすると共に、当該ブロードキャストに応じて認証端末からの通信を受けた場合、認証端末に対して無線通信によりハッシュ値の残部を送信する送信制御部とを備えるようにしてもよい。また、認証端末は、複数に分けて受信したハッシュ値を結合させ、レスポンスとして認証サーバに送信するレスポンス処理部と、認証サーバからユーザ識別情報を受信した場合は、当該ユーザ識別情報で特定される利用者に対する認証処理を行う認証処理部とを備えるようにしてもよい。具体的には、ユーザ端末、認証端末及び認証サーバは、このような構成を採用することができる。

また、無線通信はBluetooth規格による通信であり、ハッシュ送信制御部は、アドバタイジングによりハッシュ値の一部をブロードキャストすると共に、認証端末からスキャンリクエストを受けた場合、スキャンレスポンスによりハッシュ値の残部を送信するようにしてもよい。このようにすれば、ユーザ端末と認証端末との間では、事前にペアリング等の接続を行うことなく、認証に必要な認証処理を行うことができる。

また、認証サーバ又は認証端末は、レスポンスに含まれるハッシュ値と、認証サーバの認証処理部が算出したハッシュ値とが一致する場合に、チャレンジの送信先であるユーザ端末に対する決済を承認する処理をさらに行うようにしてもよい。このようにすれば、利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな決済サービスを提供することができる。

また、本発明に係る認証サーバは、互いに無線通信を行うユーザ端末及び認証端末の各々と、ネットワークを介して接続される。また、認証サーバは、ユーザ端末及び認証端末のうち一方の端末にチャレンジを送信するチャレンジ処理部と、一方の端末がチャレンジを用いて生成したハッシュ値を分割してユーザ端末及び認証端末のうち他方の端末に送信するとともに、認証他方の端末が結合して生成したハッシュ値を含むレスポンスを受信し、チャレンジ及びレスポンス受信したハッシュ値とチャレンジを用いて自身が生成したハッシュ値とを用いてチャレンジレスポンス方式による認証処理を行う認証処理部とを備える。

このような認証サーバによれば、ユーザ端末及び認証端末と連携してチャレンジレスポンス方式による認証処理を実行することができ、利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな認証サービスを提供することができる。

なお、課題を解決するための手段に記載の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。また、課題を解決するための手段の内容は、コンピュータ等の装置若しくは複数の装置を含むシステム、コンピュータが実行する方法、又はコンピュータに実行させるプログラムとして提供することができる。なお、プログラムを保持する記録媒体を提供するようにしてもよい。

利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな認証サービスを提供することができる。

システム全体の一例を示す図である。 ユーザ端末、決済サーバ及び決済端末の構成の一例を示すブロック図である。 決済処理の一例を示す処理フロー図である。 利用者登録によって予め決済サーバに記憶される情報の一例を示す図である。 ハッシュ値の算出を説明するための模式的な図である。 決済サーバに一時的に記憶される情報の一例を示す図である。 Bluetoothパケットの構成を示す図である。 BluetoothのアドバタイジングのＰＤＵの構成を示す図である。 スキャンリクエストのＰＤＵの構成を示す図である。 決済処理の一例を示す処理フロー図である。 スキャンレスポンスのＰＤＵの構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態に示す構成に限定されない。

＜システム構成＞
図１は、実施形態に係るシステム全体の一例を示す図である。本システムは、ユーザ端末１と、決済サーバ２と、決済端末３とを含み、これらがネットワーク４を解して接続されている。ユーザ端末１を所持するユーザは、商品やサービスの対価を支払う際に、決済端末３が設置された店舗や公共交通機関等において本実施形態に係る決済システムを利用することができる。なお、ネットワーク４は、インターネット等の通信網であり、ネットワーク４に接続されたコンピュータは様々なプロトコルに基づいて相互に通信できるものとする。また、ユーザ端末１と決済端末３とは、例えばBluetooth（登録商標）等の無線通信技術を利用し、直接通信を行うことができる。

ユーザ端末１は、スマートフォンやタブレット、ＰＣ（Personal Computer）等の一般的なコンピュータであり、本実施形態に係るプログラム（ソフトウェア、又はアプリケーションとも呼ぶ）を実行することにより、システム全体で電子決済処理を行う。ユーザ端末１は、例えば移動体通信網等を利用して決済サーバ２と通信を行うとともに、電波の到達範囲に存在する決済端末３と直接無線通信を行う。なお、ユーザ端末１は、ネットワーク４に複数接続されていてもよい。

決済サーバ２は、一般的なコンピュータであり、本実施形態に係るプログラムを実行することにより、システム全体で電子決済処理を行う。決済サーバ２は、インターネット等の通信網を介してユーザ端末１及び決済端末３と通信を行う。決済サーバ２は、１台であってもよいし、複数の決済サーバ２が後述する処理を分担したり、又は並列に処理を実行する構成であってもよい。

決済端末３は、例えばマイクロコントローラを内蔵した電子決済処理を行う装置である。決済端末３は、電波到達範囲に存在するユーザ端末１との間で無線通信を行うと共に、有線又は無線により接続されるインターネット等の通信網を介して決済サーバ２と通信を行い、システム全体で電子決済処理を行う。決済端末３も、ネットワーク４に複数接続されていてもよい。

ユーザ端末１と決済サーバ２とは、ワンタイムパスワードを利用して決済サーバ２との間で認証処理を行う。ワンタイムパスワードは、例えばチャレンジレスポンス方式を採用することができる。また、ユーザ端末１は、決済端末３を介して決済サーバ２による認証を受け、決済端末３は認証されたユーザを特定できるようになっている。

＜装置構成＞
図２は、ユーザ端末１、決済サーバ２及び決済端末３の構成の一例を示すブロック図である。

ユーザ端末１は、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１と、記憶装置１２と、第１の通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１３１と、第２の通信Ｉ／Ｆ１３２と、プロセッサ１４と、バス１５とを備えている。入出力Ｉ／Ｆ１１は、例えばタッチパネル等のユーザインターフェースである。記憶装置１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置及びＨＤＤ（Hard-disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の補助記憶装置（二次記憶装置）である。主記憶装置は、プロセッサが読み出したプログラムを一時的に記憶したり、プロセッサの作業領域を確保したりする。補助記憶装置は、プロセッサが実行するプログラムや、決済サーバ２と共有する疑似乱数を生成するためのシード等を記憶する。第１の通信Ｉ／Ｆ１３１は、例えば携帯電話の基地局や無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントと通信を行う通信モジュールであり、所定のプロトコルに基づき通信を行う。また、第２の通信Ｉ／Ｆ１３２は、電波が直接到達する範囲内において端末間通信を行う所定の規格の通信モジュールであり、例えばBluetooth等の規格に基づいて通信を行う。プロセッサ１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置であり、プログラムを実行することにより本実施の形態に係る各処理を行う。図２の例では、プロセッサ１４内に機能ブロックを示している。具体的には、プロセッサ１４は、決済要求部１４１及び送信制御部１４２として機能する。決済要求部１４１は、決済サーバ２からチャレンジを取得すると共に、取得したチャレンジ及び疑似乱数を生成するための予め定められたシードを用いて所定の計算方法に基づいてハッシュ値を算出する。また、送信制御部１４２は、ハッシュ値を複数回に分けて決済端末３に送信する。以上のような構成要素が、バス１５を介して接続されている。

また、決済サーバ２は、入出力Ｉ／Ｆ２１と、記憶装置２２と、通信Ｉ／Ｆ２３と、プロセッサ２４と、バス２５とを備えている。入出力Ｉ／Ｆ２１は、例えばキーボードやマウス、ディスプレイ等のユーザインターフェースである。記憶装置２２は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶装置及びＨＤＤやＳＳＤ、フラッシュメモリ等の補助記憶装置である。主記憶装置は、プロセッサが読み出したプログラムを一時的に記憶したり、プロセッサの作業領域を確保したりする。補助記憶装置は、プロセッサが実行するプログラムや、予めユーザが利用者登録を行うことで記憶されるユーザの情報、ユーザ端末１と共有する疑似乱数を生成するためのシード等を記憶する。通信Ｉ／Ｆ２３は、例えば有線のネットワークカード等であり、所定のプロトコルに基づき通信を行う。プロセッサ２４は、ＣＰＵ等の演算処理装置であり、プログラムを実行することにより本実施形態に係る各処理を行う。図２に示すように、プロセッサ２４は、チャレンジ処理部２４１及び認証処理部２４２として機能する。チャレンジ処理部２４１は、ユーザ端末１からいわゆるチャレンジレスポンス方式におけるチャレンジの要求を受けた場合、例えばランダム等、所定の生成方法によりチャレンジを生成する。また、認証処理部２４２は、チャレンジ処理部２４１が生成したチャレンジ及び予め定められたシードを用いて、所定の一方向関数に基づくハッシュ値を算出する。なお、ハッシュ値は、チャレンジを送信したユーザ端末１のユーザを識別するための情報と関連付けて記憶装置２２に記憶される。また、認証処理部２４２は、決済端末３からハッシュ値を含む利用者の問合せを受けた場合は、一致するハッシュ値が記憶装置２２に記憶されているか否かにより認証を行い、一致するハッシュ値が存在するときは、当該ハッシュ値に関連付けられたユーザの識別情報に基づいてユーザを特定し、特定されたユーザの情報を決済端末３に送信する。以上のような構成要素が、バス２５を介して接続されている。

また、決済端末３は、入出力Ｉ／Ｆ３１と、記憶装置３２と、第１の通信Ｉ／Ｆ３３１と、第２の通信Ｉ／Ｆ３３２と、プロセッサ３４と、信号線３５とを備えている。入出力Ｉ／Ｆ３１は、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、スピーカ等であり、ユーザに対し決済が完了したことを例えば表示や光、音等によって通知する。記憶装置２２は、いわゆるマイクロコントローラの記憶領域であるメモリ等である。記憶装置２２は、プロセッサが実行するプログラムを記憶したり、ユーザ端末１や決済サーバ２と送受信するデータを一次的に記憶したりする。第１の通信Ｉ／Ｆ３３１は、例えば携帯電話の基地局や無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントと通信を行う通信モジュールであり、所定のプロトコルに基づき通信を行う。また、第２の通信Ｉ／Ｆ３３２は、電波が直接到達する範囲内において端末間通信を行う所定の規格の通信モジュールであり、例えばBluetooth等の規格に基づいて通信を行う。プロセッサ３４は、マイクロコントローラ等の演算処理装置であり、プログラムを実行することにより本実施形態に係る各処理を行う。図２に示すように、プロセッサ３４は、レスポンス処理部３４１及び決済処理部３４２として機能する。レスポンス処理部３４１は、ユーザ端末１から複数回に分けてハッシュ値を受信し、決済サーバ２に対しレスポンスを送信する。また、決済処理部３４２は、決済サーバ２によって認証されたユーザ端末１の利用者に対し、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して決済の完了を通知する。以上のような構成要素が、信号線３５を介して接続されている。

＜決済処理＞
図３は、本システムにおいて実行される決済処理の一例を示す処理フロー図である。本システムは、何らかの商品やサービスの対価を支払う際に利用される。本実施形態では、バス等の交通機関において運賃を支払うものとして説明する。なお、ユーザ端末１を所持するユーザは、予め決済サーバ２に対し、ネットワーク４を介して利用者登録を行っているものとする。利用者登録においては、ユーザ端末１を特定するための識別情報が、ユーザの情報と関連付けて登録される。

図４は、利用者登録によって予め決済サーバ２の記憶装置２２に記憶される情報の一例を示す図である。図４は、テーブルの属性を示しており、「利用者ＩＤ」と、「利用者情報」と、「ＢＤ（Bluetooth Device）アドレス」と、「シード」とを含む。「利用者ＩＤ」のフィールドには、本実施携帯に係るシステムを利用する利用者を特定するための識別情報が登録される。「利用者情報」のフィールドには、利用者に関する情報であり、例えば利用者の氏名、支払いに用いるクレジットカードの情報等の個人情報を含む。「ＢＤアドレス」のフィールドには、ユーザ端末１を特定するための情報の一例であり、Bluetooth規格に従って通信を行う装置の識別情報であるＢＤアドレス（パブリックアドレス）が登録される。ＢＤアドレスは、１つの利用者ＩＤに対して複数登録できるようにしてもよい。なお、ＢＤアドレスに代えて、またはＢＤアドレスに加えて、例えばBluetoothのＳＤＰ（Service Discovery Protocol）におけるＵＵＩＤ等を記憶するようにしてもよい。また、「シード」のフィールドには、所定の一方向関数によってハッシュ値を算出する際に用いるシードが登録される。なお、同一のシードが、ユーザ端末１の記憶装置１２にも予め記憶されているものとする。

ユーザ端末１の決済要求部１４１は、決済処理を開始すると、まず第１の通信Ｉ／Ｆ１３１及びネットワーク４を介して決済サーバ２へチャレンジの送信を要求する（図３：Ｓ１）。一方、決済サーバ２の通信Ｉ／Ｆ２３は、ネットワーク４を介してチャレンジの要求を受信した場合、決済サーバ２のチャレンジ処理部２４１は、チャレンジを生成する（図３：Ｓ２）。チャレンジは、例えばランダムに生成される所定のサイズの文字列である。なお、チャレンジの生成に、上述したシードやＵＵＩＤを利用してもよい。

そして、チャレンジ処理部２４１は、通信Ｉ／Ｆ２３及びネットワーク４を介して生成したチャレンジをユーザ端末１へ送信する（図３：Ｓ３）。一方、ユーザ端末１の第１の通信Ｉ／Ｆ１３１は、チャレンジを受信すると、記憶装置１２に保持させる（図３：Ｓ４）。

そして、ユーザ端末１の決済要求部１４１は、受信したチャレンジを用いてハッシュ値を算出する（図３：Ｓ５）。ハッシュ値は、所定の一方向関数を用いて算出される。例えば、ＭＤ５やＳＨＡ２等を用いることができる。なお、これらの一方向関数を繰り返し適用したものであってもよい。また、ハッシュ値は、チャレンジに加えてＢＤアドレスや決済サーバ２とユーザ端末１とが共有するシードを用いて算出するようにしてもよい。

図５は、算出されるハッシュ値を説明するための模式的な図である。本実施形態では、図５に示すように、例えばＢＤアドレス、チャレンジ及びシードを連結した文字列から、所定のハッシュ関数によってハッシュ値を算出するものとする。

一方、決済サーバ２の認証処理部２４２も、ユーザ端末１からは独立してＳ５と同様のハッシュ値を算出する（図３：Ｓ６）。すなわち、Ｓ４の後、決済処理部３４２は、チャレンジを送信したユーザ端末１のＢＤアドレス、送信したチャレンジ、及び当該ユーザ端末１と共有しているシードを用いて、所定のハッシュ関数に基づくハッシュ値を算出する。算出されたキャッシュ値は、例えばユーザＩＤと関連付けて記憶装置３２に格納される。

図６は、決済サーバ２の記憶装置２２に一時的に記憶される情報の一例を示す図である。図６は、テーブルの属性を表しており、「利用者ＩＤ」と、「ハッシュ値」とを含む。「利用者ＩＤ」のフィールドには、ユーザを特定するための識別情報が登録される。なお、利用者ＩＤを介して、図４に示したテーブルのレコードと情報を紐付けることができる。「ハッシュ値」のフィールドには、算出されたハッシュ値が記憶される。決済サーバ２においては、図６に示すような情報を所定期間だけ一時的に保持するものとする。

また、ユーザ端末１の送信制御部１４２は、Ｓ５において算出されたハッシュ値の一部を決済端末３に送信する（図３：Ｓ７）。本ステップでは、ユーザ端末１と決済端末３とは直接無線通信を行う。通信方式は特に限定されないが、例えばBluetoothや、Wi-Fi（登録商標）、その他の端末間通信等を利用することができる。本実施形態では、Bluetoothにより通信を行うものとする。また、本ステップでは、ＭＤ５チェックサム等のようなハッシュ値の前半がBluetoothのアドバタイジング（Advertising）でブロードキャストされる。アドバタイジングであれば、ペアリング等を行うことなく決済端末３との間で通信を行うことができる。また、本ステップではハッシュ値の一部のみを送信するため、第三者にパケットを受信されたとしてもハッシュ値の全体はわからない。ハッシュ関数によってはアドバタイジングのペイロードに格納しきれないことがあり、また、さらに利用者情報等のようなその他の情報を追加して送信する場合にはペイロードには収まらない場合もあり得るところ、ハッシュ値を分割して送信することによりハッシュ値の全体を送信できるようになる。

図７は、Bluetoothパケットの構成を示す図である。Bluetoothパケットは、プリアンブル（Preamble：例えば１オクテット）と、アクセスアドレス（Access Address：例えば４オクテット）と、ＰＤＵ（Protocol Data Unit：例えば２〜３８オクテット）と、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：例えば３オクテット）とを含む。

図８は、Bluetoothのアドバタイジング（Advertising）のＰＤＵの構成を示す図である。アドバタイジングのパケットは、ヘッダ（Header：例えば１６ビット）と、ペイロード（Payload：例えば０〜３７オクテット）とを含む。ペイロードは、パケットの送信元のアドレス（AdvA）６オクテットと、データ（AdvData）０〜３１オクテットとを含む。送信元のアドレスは、例えばＢＤアドレスであり、パブリックアドレスであるかランダムアドレスであるかを示すフラグを含むものであってもよい。また、ペイロードに、Ｓ５で算出されたハッシュ値の例えば前半が格納される。なお、ハッシュ値の前半であるか後半であるかを示すフラグがさらに格納されるようにしてもよい。また、図７に示したアクセスアドレスには、アドバタイジング（ブロードキャスト）であることを示すアドレスが登録され、パケットは決済端末３からの電波が到達する範囲内に存在するBluetooth機器に受信され得る。

一方、決済端末３の第２の通信Ｉ／Ｆ３３２がハッシュの一部を受信すると、決済端末３のレスポンス処理部３４１は、受信したハッシュを記憶装置３２に保持させる（図３：Ｓ８）。そして、レスポンス処理部３４１は、ユーザ端末１に対しハッシュの残部を要求する（図３：Ｓ９）。Bluetoothにより通信を行う場合、本ステップでは例えばスキャンリクエスト（Scan Request）を利用して要求を送信することができる。

図９は、スキャンリクエストのＰＤＵの構成を示す図である。スキャンリクエストのパケットは、パケットの送信元のアドレス（ScanA：例えば６オクテット）と、宛先のアドレス（AdvA）６オクテットとを含む。また、スキャンリクエストの場合は、図７に示したアクセスアドレスには、上述したアドバタイジングの送信元であるユーザ端末１のアドレスが登録され、スキャンリクエストは決済端末３とユーザ端末１との間の通信となる。

一方、ユーザ端末１の第２の通信Ｉ／Ｆ１３２は、ハッシュ値の残部の要求を受信すると（図３：Ｓ１０）、図１０の処理フロー図に遷移し、ハッシュ値の残部を送信する（図１０：Ｓ１１）。図１０は、決済処理の一例を示す処理フロー図である。Bluetoothにより通信を行う場合、本ステップでは例えばスキャンリクエストに対する応答であるスキャンレスポンス（Scan Response）を利用してハッシュ値の後半を送信する。

図１１は、スキャンレスポンスのＰＤＵの構成を示す図である。スキャンレスポンスは、パケットの送信元のアドレス（AdvA：例えば６オクテット）と、レスポンスデータ（Scan Response Data）０〜３１オクテットとを含む。そして、レスポンスデータに、ハッシュ値の後半を格納することができる。なお、図７に示したアクセスアドレスには、上述したスキャンリクエストの送信元のアドレスが登録され、決済端末３に受信される。

また、決済端末３の第２の通信Ｉ／Ｆ３３２は、スキャンレスポンスを受信すると（図１０：Ｓ１２）、決済端末３の決済処理部３４２は、ユーザ端末１から分割して受信したデータを結合してハッシュ値を復元し、第１の通信Ｉ／Ｆ３３１及びネットワーク４を介して決済サーバ２に対し決済処理を要求する（図１０：Ｓ１３）。本ステップでは、決済処理部３４２は、Ｓ８及びＳ１２において受信したハッシュ値の前半及び後半を結合し、例えばインターネットを介して決済サーバ２に決済処理を要求する。

一方、決済サーバ２の通信Ｉ／Ｆ２３は、決済処理の要求を受信した場合（図１０：Ｓ１４）、決済サーバ２の認証処理部２４２は、受信したハッシュ値に関連付けられている利用者ＩＤに対する決済処理を行う（図１０：Ｓ１５）。本ステップでは、認証処理部２４２は、受信したハッシュ値が図６に示したテーブルに保持されているか検索する。そして、ハッシュ値がテーブルに格納されている場合は、見つかったハッシュ値に関連付けられている利用者ＩＤに対し、決済処理を行う。具体的には、図４に示したテーブルから、同一の利用者ＩＤに対応付けて保持されている利用者情報を抽出し、例えばクレジットカードに対する請求情報を作成する。ここで、請求する金額は、本実施形態のようにバス等の交通機関において運賃を支払う場合は、定額であってもよいし、決済端末３から乗車区間に応じた金額の情報を取得するようにしてもよい。なお、Ｓ１４において受信したハッシュ値が記憶装置２２に保持されていない場合は、決済処理は行われない。

その後、認証処理部２４２は、処理結果を示す情報を、通信Ｉ／Ｆ２３及びネットワーク４を介して決済端末３へ送信する（図１０：Ｓ１６）。本ステップでは、例えば利用者情報を含む決済が完了した旨の情報が送信される。利用者情報は、例えば図４に示したテーブルから抽出された利用者の氏名等である。なお、Ｓ１４において受信したハッシュ値が記憶装置２２に保持されていなかった場合は、決済処理が実行できなかったことを示す情報が送信される。

一方、決済端末３の第１の通信Ｉ／Ｆ３３１は、処理結果を示す情報を受信し（図１０：Ｓ１７）、例えば入出力Ｉ／Ｆ３１を介して処理結果を出力する。本ステップでは、液晶ディスプレイに利用者の氏名及び決済金額を表示させるようにしてもよいし、ＬＥＤの点灯や音声の出力によって決済が完了したことを通知してもよい。なお、決済サーバ２から決済処理が実行できなかったことを示す情報を受信した場合は、決済端末３は、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して決済処理が実行できなかったことを示す情報を出力する。

また、図３のＳ６において決済サーバ２が算出したハッシュ値は、例えば所定時間経過後に削除され、その後は決済処理が行われないようにする。同様に、ユーザ端末１においても、所定期間経過後または決済サーバ２から所定のRemote Push Notificationを受信した場合に、図３のＳ６において算出したハッシュ値を削除するものとする。

＜効果＞
本実施形態によれば、ユーザは事前に利用者登録を行うだけで、ユーザ端末１と決済端末３との間ではペアリング等の通信設定を行う必要なく、決済処理を実行することができる。また、チャレンジレスポンス方式のようなワンタイムパスワードを利用するとともに、ハッシュ値を分割し、少なくとも一部はブロードキャストせずユーザ端末１と決済端末３との間の通信によって受け渡すようにすることで、盗聴に対する安全性を向上させている。なお、ユーザ端末１と決済端末３との間の端末間通信における電波到達範囲を、例えば対面での支払いに適した距離に制限することにより、消費電力を低減させるだけでなく、パケットの盗聴に対する安全性を向上させることができる。同時に、Bluetoothのアドバタイジングによってハッシュ値を送信する場合はペイロードの容量が足りない場合があるところ、分割して送信することによりハッシュ値をすべて送信できるようにもなる。以上のように、本実施形態によれば、利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな決済サービスを提供することができる。

＜変形例１＞
上述した実施形態ではBluetoothを利用して近距離の端末間通信を行ったが、Bluetooth以外の規格を利用することもできる。例えば、Wi-Fi等の規格を利用するようにしてもよい。Wi-Fiを利用する場合は、例えば図３のＳ７においてユーザ端末１は、ＳＳＩＤのブロードキャストを利用して決済端末３へハッシュ値の前半を送信するようにしてもよい。そして、Ｓ９において決済端末３は、Wi-Fiを利用した本変形例に係る独自のプロトコルに基づいてハッシュ値の後半をユーザ端末１へ要求し、図１０のＳ１１においてユーザ端末１は、Wi-Fiを利用した本変形例に係る独自のプロトコルに基づいてハッシュ値の後半を決済端末３へ送信するようにしてもよい。また、Ｓ９において決済端末３は、インターネット回線を利用した本変形例に係る独自のプロトコルに基づいてハッシュ値の後半をユーザ端末１へ要求し、図１０のＳ１１においてユーザ端末１は、インターネット回線を利用した本変形例に係る独自のプロトコルに基づいてハッシュ値の後半を決済端末３へ送信するようにしてもよい。このようにすれば、いわゆるアクセスポイントへの接続設定を行うことなくユーザ端末１と決済端末３との間で近距離の端末間通信又はネットワーク４を介した通信を行うことができ、決済システムを利用するための手間が少なくなる。同様に、無線ＬＡＮのアドホック通信、その他の端末間通信を利用するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、チャレンジレスポンス方式を利用して認証を行ったが、その他のワンタイムパスワードを利用するようにしてもよい。例えば時刻同期方式（タイムスタンプ方式）を利用することもできる。この場合、図３のＳ１〜Ｓ４においてチャレンジを送受信する代わりに所定のタイミングの時刻に基づいてパスワード（上述した実施形態におけるハッシュ値に相当）をユーザ端末１及び決済サーバ２の各々が生成し、上述した実施形態と同様に認証を行うことができる。

また、認証処理に関して、上述した実施形態におけるユーザ端末１及び決済端末３の役割を逆にしてもよい。すなわち、図３のＳ４においては決済端末３が決済サーバ２からチャレンジを受信し、Ｓ５においては決済端末３が予め保持しているＢＤアドレスやシードと併せてハッシュ値の算出に用いる。そして、図３のＳ７〜図１０のＳ１２においては決済端末３からハッシュ値を分割してユーザ端末１へ送信し、Ｓ１３においてはユーザ端末１から決済サーバ２へ結合したハッシュ値を送信する。この場合、図１０のＳ１５においては、決済サーバ２はハッシュ値からユーザ端末１を所持する利用者を特定できないため、例えばユーザ端末１は決済サーバ２へ、決済端末利用者を特定するための利用者ＩＤ等を別途送信するものとする。このようにしても、認証処理に基づく決済を行うことができる。

また、ハッシュ値を算出するための一方向関数はＭＤ５に限定されず、ＳＨＡ−２等、その他のハッシュ関数を利用するようにしてもよい。

また、図１０のＳ１５において、ユーザや金額といった決済の内容をいったんユーザに確認させるようにしてもよい。すなわち、決済サーバ２の認証処理部２４２は、氏名等の利用者情報や請求金額といった決済の内容を決済端末３へ送信し、決済端末３は入出力Ｉ／Ｆ３１に決済の内容を表示させる。そして、ユーザ端末１を所持するユーザ又は決済端末３の使用者の操作により決済の内容を確認した旨の入力を受けた場合、決済端末３から決済サーバ２へ通知を行い、決済サーバ２において決済処理が実行されるようにしてもよい。

＜変形例２＞
上述した決済サーバ２は、決済に限らず認証処理を行う認証システムとして提供することもできる。すなわち、図３及び図１０に示した決済処理のうちＳ１３〜Ｓ１７において認証処理を行う。例えば、Ｓ１３においては、決済端末３（「認証端末」とも呼ぶ）の決済処理部３４２（「認証処理部」とも呼ぶ）は、認証処理を要求する。

また、Ｓ１４において、決済サーバ２（「認証サーバ」とも呼ぶ）の認証処理部２４２が要求を受信すると、Ｓ１５において、利用者ＩＤに対する認証処理を行う。認証処理においては、例えばレスポンスに含まれるハッシュ値と、認証サーバの認証処理部２４２が算出したハッシュ値とが一致する場合に、ユーザ端末１が正当な権限のあるユーザの端末であるものと判断する。

また、Ｓ１６において、認証処理部２４２は、処理結果を示す情報を、通信Ｉ／Ｆ２３及びネットワーク４を介して認証端末へ送信する。本ステップでは、例えば認証された旨の情報が送信される。なお、Ｓ１４において受信したハッシュ値が記憶装置２２に保持されていなかった場合は、認証されなかったことを示す情報が送信される。

一方、Ｓ１７において、認証端末の第１の通信Ｉ／Ｆ３３１は、処理結果を示す情報を受信する。なお、認証された場合には、例えば図示していないゲートを開閉するような処理を行うようにしてもよいし、ユーザの存在を記録する処理を行うようにしてもよい。本変形例によっても、利用するための準備にかかる手間を低減しつつ、セキュアな認証サービスを提供することができる。また、Bluetooth等の無線通信の電波到達範囲を適切に設定することにより、ユーザは、ユーザ端末１を認証端末にかざすことなく、例えば鞄にユーザ端末１を入れたまま認証端末とすれ違うだけで認証処理を行うことができるようになる。

具体的には、認証システムは、建物のエントランスや部屋ごとに設けられる一般的な入退室管理システムに用いることもできるし、他の場面に応用することもできる。例えば、対象者となる地域の住民が無料で乗車できるコミュニティバスのような交通機関において、認証処理を行うようにしてもよい。すなわち、上述したユーザ端末１を対象者である住民が所持し、認証端末（決済端末３）をバスの乗降口付近に設ける。

そして、ユーザ端末１又は認証端末のいずれかと、前記認証サーバとが、それぞれ同一の規則に基づいてワンタイムパスワードを生成する。また、上述したユーザ端末１又は認証端末のいずれか一方の端末は他方の端末へ、生成したワンタイムパスワードを分割して送信し、他方の端末は、受信したワンタイムパスワードを結合して認証サーバ（決済サーバ２）へ送信する。認証サーバは、自身が生成したワンタイムパスワードと、受信したワンタイムパスワードとを用いて認証を行う。認証サーバにおいて認証に成功した場合、認証端末は認証サーバからその旨の通知を受け、例えば認証結果を表す音声や光、画面への表示等による出力を行う。

このような処理は、例えばBluetoothの電波到達範囲を適切に設定することにより、ユーザはがユーザ端末１を認証端末にかざすような動作を行うことなく実行できる。すなわち、ユーザはユーザ端末１を鞄等から取り出すことなく、有料道路の自動料金収受システムのように、認証端末の近傍を通行するだけで認証処理を受けることができる。このような認証システムは、何らかの施設へ入場するための入館証や何らかの会場へ入場するためのチケット等に適用することもできる。

また、認証システムは、何らかの契約者や会員を対象として行うサービスや、自治体が住民を対象として行う行政サービス等において、相手認証（本人認証）を行うために用いることもできる。例えば、上述したユーザ端末１を認証を受けるユーザが所持し、認証端末（決済端末３）を何らかのサービスの窓口に設ける。

そして、ユーザ端末１又は認証端末のいずれかと、前記認証サーバとが、それぞれ同一の規則に基づいてワンタイムパスワードを生成する。また、上述したユーザ端末１又は認証端末のいずれか一方の端末は他方の端末へ、生成したワンタイムパスワードを分割して送信し、他方の端末は、受信したワンタイムパスワードを結合して認証サーバ（決済サーバ２）へ送信する。認証サーバは、自身が生成したワンタイムパスワードと、受信したワンタイムパスワードとを用いて認証を行う。認証サーバにおいて認証に成功した場合、認証端末は認証サーバからその旨の通知を受け、例えば認証結果を表す音声や光、画面への表示等による出力を行う。

以上のような認証処理を、例えば契約書や会員証、身分証等の確認に代えて行うことで、サービス窓口における作業の手間を削減することができる。また、例えば認証サーバは、認証が成功した場合に、いわゆるポイントプログラム（ポイントサービス）におけるポイントをユーザの識別情報に紐付けて付与するような処理をさらに行うようにしてもよい。

＜その他＞
本発明は上述の処理を実行するコンピュータプログラムを含む。さらに、当該プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に属する。当該プログラムが記録された記録媒体については、コンピュータに、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、上述の処理が可能となる。

ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータから読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータから取り外し可能なものとしては、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、磁気テープ、メモリカード等がある。また、コンピュータに固定された記録媒体としては、ハードディスクドライブやＲＯＭ等がある。

１ ：ユーザ端末
１１ ：入出力Ｉ／Ｆ
１２ ：記憶装置
１３１ ：第１の通信Ｉ／Ｆ
１３２ ：第２の通信Ｉ／Ｆ
１４ ：プロセッサ
１４１ ：決済要求部
１４２ ：送信制御部
１５ ：バス
２ ：決済サーバ
２１ ：入出力Ｉ／Ｆ
２２ ：記憶装置
２３ ：通信Ｉ／Ｆ
２４ ：プロセッサ
２４１ ：チャレンジ処理部
２４２ ：認証処理部
２５ ：バス
３ ：決済端末
３１ ：入出力Ｉ／Ｆ
３２ ：記憶装置
３３１ ：第１の通信Ｉ／Ｆ
３３２ ：第２の通信Ｉ／Ｆ
３４ ：プロセッサ
３４１ ：レスポンス処理部
３４２ ：決済処理部
３５ ：信号線
４ ：ネットワーク

Claims (6)

1. ネットワークを介して接続されるユーザ端末、認証端末および認証サーバを備え、前記ユーザ端末と前記認証端末とは無線通信を行う認証システムであって、
   前記ユーザ端末及び前記認証端末のうち一方の端末と、前記認証サーバとは、同一の規則に基づいて各々がワンタイムパスワードを生成し、
   前記一方の端末は、生成した前記ワンタイムパスワードを分割し、当該ワンタイムパスワードの一部をブロードキャストすると共に、当該ブロードキャストに応じて前記ユーザ端末及び前記認証端末のうち他方の端末からの通信を受けた場合、前記他方の端末に対して前記無線通信により前記ワンタイムパスワードの残部を送信し、
   前記他方の端末は、受信した前記ワンタイムパスワードを結合して前記認証サーバへ送信し、
   前記認証サーバは、自身が生成したワンタイムパスワードと、受信したワンタイムパスワードとを用いて認証を行う
   認証システム。
2. 前記ワンタイムパスワードは、チャレンジレスポンス方式に基づいて生成され
   前記認証サーバは、前記一方の端末にチャレンジを送信すると共に、前記他方の端末からレスポンスを受信し、前記チャレンジ及び前記レスポンスを用いてチャレンジレスポンス方式による認証処理を行い、
   前記一方の端末は、前記チャレンジを受信すると共に、当該チャレンジを用いて所定のハッシュ値を生成し、生成したハッシュ値を分割して前記他方の端末に送信し、
   前記他方の端末は、複数に分けて受信した前記ハッシュ値を結合し、前記レスポンスとして前記認証サーバに送信する
   請求項１に記載の認証システム。
3. 前記認証サーバは、
   前記一方の端末の利用者を特定するためのユーザ識別情報と、前記一方の端末を特定するための端末識別情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記一方の端末に前記ネットワークを介して前記チャレンジを送信するチャレンジ処理部と、
   前記端末識別情報と送信した前記チャレンジとを用いて所定のハッシュ値を算出し、
   前記チャレンジに対して前記他方の端末から前記レスポンスを受信した場合は、当該レスポンスに含まれるハッシュ値と、算出したハッシュ値とが一致するときに、前記端末識別情報と対応付けられている前記ユーザ識別情報を前記記憶部から取得し、前記他方の端末に送信する認証処理部と、
   を備え、
   前記一方の端末は、
   前記端末識別情報と前記チャレンジとを用いて所定のハッシュ値を算出する認証要求部と、
   前記無線通信により前記ハッシュ値の一部をブロードキャストすると共に、当該ブロードキャストに応じて前記他方の端末からの通信を受けた場合、前記他方の端末に対して前記無線通信により前記ハッシュ値の残部を送信する送信制御部と、
   を備え、
   前記他方の端末は、
   複数に分けて受信した前記ハッシュ値を結合させ、前記レスポンスとして前記認証サーバに送信するレスポンス処理部と、
   前記認証サーバから前記ユーザ識別情報を受信した場合は、当該ユーザ識別情報で特定される利用者に対する認証処理を行う認証処理部と、
   を備える請求項２に記載の認証システム。
4. 前記無線通信はBluetooth（登録商標）規格による通信であり、
   前記送信制御部は、アドバタイジングにより前記ハッシュ値の一部をブロードキャストすると共に、前記他方の端末からスキャンリクエストを受けた場合、スキャンレスポンスにより前記ハッシュ値の残部を送信する
   請求項３に記載の認証システム。
5. 前記認証サーバ又は前記他方の端末は、前記レスポンスに含まれるハッシュ値と、前記認証サーバの前記認証処理部が算出したハッシュ値とが一致する場合に、前記チャレンジの送信先である前記一方の端末に対する決済を承認する処理をさらに行う
   請求項３又は４に記載の認証システム。
6. 前記一方の端末は、前記ユーザ端末であり、
   前記他方の端末は、前記認証端末である
   請求項１から５のいずれか一項に記載の認証システム。

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