JP7388588B1 - 認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザ認証のセキュリティを向上させる。【解決手段】認証システムは、第１の端末装置、第２の端末装置、および認証装置を備える。第１の端末装置は、ワンタイムパスワードを生成する生成部、そのワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像を作成する作成部、および作成された透かし入り画像を出力する画像出力部を備える。第２の端末装置は、透かし入り画像を取得する画像取得部、および透かし入り画像を認証装置に送信する通信部を備える。認証装置は、第２の端末装置から送信される透かし入り画像からワンタイムパスワードを抽出する抽出部、および抽出されたワンタイムパスワードを検証する検証部を備える。第１の端末装置は、所定の時間間隔で、透かし入り画像を作成して出力し、認証装置は、各透かし入り画像からそれぞれワンタイムパスワードを抽出して検証する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子透かしを利用した認証システムおよび認証方法に係わる。

ユーザ認証においてワンタイムパスワードを使用する手順が実用化されている。ところが、多くのケースにおいて、ワンタイムパスワードは文字列で構成され、ユーザの端末装置に表示される。このため、ワンタイムパスワードであっても、ショルダーハッキング等により搾取されるリスクがある。そこで、電子透かしを利用する認証システムが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第６５１２７０６号

上述のように、電子透かしを利用する認証システムが提案されている。しかし、電子透かしを利用するだけでは、必ずしもセキュリティが十分とはいえない。例えば、電子透かしが埋め込まれた画像が撮影等により搾取されると、不正に利用されるおそれがある。

本発明の１つの側面に係わる目的は、ユーザ認証のセキュリティを向上させることである。

本発明の１つの態様の認証システムは、第１の端末装置、第２の端末装置、および認証装置を備える。前記第１の端末装置は、ワンタイムパスワードを生成する生成部と、前記生成部により生成されるワンタイムパスワードを電子透かしとして画像に埋め込むことで透かし入り画像を作成する作成部と、前記作成部により作成される透かし入り画像を出力する画像出力部と、を備える。前記第２の端末装置は、前記画像出力部により出力される透かし入り画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得される透かし入り画像を前記認証装置に送信する通信部と、を備える。前記認証装置は、前記第２の端末装置から送信される透かし入り画像から前記ワンタイムパスワードを抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出されるワンタイムパスワードを検証する検証部と、を備える。前記第１の端末装置は、所定の時間間隔で、前記透かし入り画像を作成して出力する。前記第２の端末装置は、前記第１の端末装置から出力される各透かし入り画像をそれぞれ取得して前記認証装置に送信する。前記認証装置は、前記第２の端末装置から送信される各透かし入り画像からそれぞれワンタイムパスワードを抽出して検証する。

上述の態様によれば、ユーザ認証のセキュリティが向上する。

本発明の第１の実施形態に係わる認証システムの一例を示す図である。 第１の実施形態における認証手順の一例を示す図である。 第１の実施形態において端末装置が透かし入り画像を作成する処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態において端末装置が透かし入り画像を取得して認証装置に送信する処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態における認証装置の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係わる認証システムの一例を示す図である。 第２の実施形態における認証手順の一例を示す図である。 第２の実施形態において端末装置が透かし入り画像を作成する処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における認証装置の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係わる認証システムの一例を示す図である。 第３の実施形態における認証手順の一例を示す図である。 第３の実施形態において透かし入り画像を取得した端末装置がさらに透かし入り画像を生成して認証装置に送信する処理の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態における認証装置の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係わる認証システムの一例を示す図である。 第４の実施形態における認証手順の一例を示す図である。 認証関連情報の一例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる認証システムの一例を示す。本発明の第１の実施形態に係わる認証システム１は、端末装置１０、端末装置２０、および認証装置３０を備える。端末装置１０は、例えば、スマートフォン等の携帯ユーザ端末である。また、端末装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。

ユーザは、端末装置２０を利用してネットワーク上の所定のＷｅｂサーバにアクセスする。このとき、認証装置３０がユーザ認証を実行する。また、端末装置１０は、ユーザ認証において使用される電子透かし入り画像を生成するために使用される。

端末装置１０は、画像保存部１１、ＯＴＰ生成部１２、透かし入り画像作成部１３、および画像出力部１４を備える。なお、端末装置１０は、図１に示していない他の機能をさらに備えてもよい。

画像保存部１１には、１または複数の画像が保存される。１または複数の画像は、ユーザにより用意されるものとする。例えば、ユーザは、端末装置１０が備えるストレージ内に保存されている画像の中から１または複数の画像を選択して画像保存部１１に保存してもよい。なお、画像保存部１１に保存される画像のフォーマットは特に限定されるものではない。

ＯＴＰ生成部１２は、電子透かしとして使用されるワンタイムパスワード（ＯＴＰ）を生成する。この実施例では、ワンタイムパスワードは、認証対象のユーザに割り当てられている秘密鍵およびユーザ認証を実行する時刻に基づいて生成される。

透かし入り画像作成部１３は、画像保存部１１に保存されている画像を取得し、その画像に、人が知覚できない形式で、ＯＴＰ生成部１２により生成されるワンタイムパスワードを埋め込む。すなわち、ワンタイムパスワードが電子透かしとして画像内に埋め込まれる。電子透かしを作成する方法（すなわち、人が知覚できない形式で画像に情報を埋め込む方法）は、特に限定されるものではなく、公知の技術により実現されるものとする。なお、以下の記載では、電子透かしとしてワンタイムパスワードが埋め込まれた画像を「透かし入り画像」と呼ぶことがある。

画像出力部１４は、透かし入り画像作成部１３により作成される透かし入り画像を出力する。この実施例では、画像出力部１４は、表示デバイスにより実現される。すなわち、端末装置１０の表示デバイスに透かし入り画像が表示される。

端末装置２０は、画像取得部２１および通信部２２を備える。なお、端末装置２０は、図１に示していない他の機能をさらに備えてもよい。

画像取得部２１は、端末装置１０により出力される画像（すなわち、透かし入り画像）を取得する。この実施例では、画像取得部２１は、端末装置２０が備える電子カメラにより実現される。例えば、ユーザは、画像取得部２１（すなわち、電子カメラ）をＯＮ状態に設定する。そして、ユーザは、端末装置１０の表示デバイスに表示されている透かし入り画像を電子カメラの画角内に配置する。これにより、画像取得部２１は、透かし入り画像を取得することができる。

通信部２２は、認証装置３０と通信するためのインタフェースを提供する。ユーザ認証手順においては、通信部２２は、画像取得部２１が取得した透かし入り画像を認証装置３０に送信する。また、通信部２２は、ユーザ認証手順の開始時に、ユーザにより入力されるユーザＩＤおよびパスワードを認証装置３０に送信する。

認証装置３０は、通信部３１、認証データベース３２、ＯＴＰ抽出部３３、ＯＴＰ生成部３４、および検証部３５を備え、コンピュータにより実現される。なお、認証装置３０は、図１に示していない他の機能をさらに備えてもよい。

通信部３１は、端末装置２０と通信するためのインタフェースを提供する。ユーザ認証手順においては、通信部３１は、端末装置２０からユーザＩＤ、パスワード、および透かし入り画像を受信する。また、通信部３１は、ワンタイムパスワードを要求するメッセージおよび認証結果を端末装置２０に送信する。

認証データベース３２には、各ユーザの認証関連情報が格納される。認証関連情報は、各ユーザのユーザＩＤおよびパスワードを含む。また、認証関連情報は、ユーザ毎に、電子透かしを生成するための秘密鍵を含んでもよい。

ＯＴＰ抽出部３３は、通信部３１が端末装置２０から受信した透かし入り画像からワンタイムパスワードを抽出する。ここで、ＯＴＰ抽出部３３は、ブラインド方式でワンタイムパスワードを抽出してもよいし、非ブラインド方式でワンタイムパスワードを抽出してもよい。ブラインド方式においては、ＯＴＰ抽出部３３は、ワンタイムパスワードが埋め込まれる前の元画像（すなわち、端末装置１０において選択された画像）を使用することなく、受信した透かし入り画像からワンタイムパスワードを抽出することができる。これに対して、非ブラインド方式においては、ＯＴＰ抽出部３３は、ワンタイムパスワードが埋め込まれる前の元画像を使用して、受信した透かし入り画像からワンタイムパスワードを抽出する。よって、ＯＴＰ抽出部３３が非ブラインド方式でワンタイムパスワードを抽出する場合、認証装置３０は、透かし入り画像を生成するための元画像を予めユーザから取得し、認証関連情報として認証データベース３２に保存しておく。

ＯＴＰ生成部３４は、端末装置１０に実装されるＯＴＰ生成部１２と同様に、秘密鍵および時刻に基づいてワンタイムパスワードを生成する。すなわち、ＯＴＰ生成部１２およびＯＴＰ生成部３４は、同じアルゴリズムでワンタイムパスワードを生成する。ここで、端末装置１０が備える時計の時刻および認証装置３０が備える時計の時刻は、互いに実質的に同じであるものとする。また、端末装置２０のユーザを認証する手順において、ＯＴＰ生成部３４は、そのユーザに割り当てられている秘密鍵を利用してワンタイムパスワードを生成する。よって、１つの認証手順の中でＯＴＰ生成部１２およびＯＴＰ生成部３４により生成されるワンタイムパスワードは互いに同じである。

検証部３５は、ＯＴＰ抽出部３３により透かし入り画像から抽出されるワンタイムパスワードとＯＴＰ生成部３４により生成されるワンタイムパスワードとを比較する。この結果、２つのワンタイムパスワードが互いに一致すれば、認証装置３０は、ログインユーザが正規のユーザであると判定する。一方、上記２つのワンタイムパスワードが互いに一致しないときは、認証装置３０は、ログインユーザが正規のユーザでないと判定する。そして、通信部３１は、この認証結果を端末装置２０に通知する。

なお、認証システム１は、上述の透かし入り画像を利用するワンタイムパスワード認証を２回以上繰り返し実行する。そして、すべての認証が成功したときに、ログインユーザが正規のユーザであると判定される。

図２は、第１の実施形態における認証手順の一例を示す。なお、ユーザＸは、端末装置１０および端末装置２０のユーザである。端末装置１０の画像保存部１１には、認証手順において使用される画像が保存されている。ユーザＸに割り当てられている秘密鍵は、端末装置１０および認証装置３０により共有されている。端末装置１０が備える時計の時刻および認証装置３０が備える時計の時刻は、互いに実質的に同じである。

端末装置２０を利用して所定のＷｅｂサーバにアクセスするときには、ユーザＸは、端末装置２０を利用して認証装置３０にユーザＩＤおよびパスワードを送信する。認証装置３０は、認証データベース３２に格納されているユーザＸの認証関連情報を参照し、端末装置２０から受信したユーザＩＤおよびパスワードを検証する。ここでは、パスワード検証が成功するものとする。そうすると、認証装置３０は、ワンタイムパスワードを要求するＯＴＰ要求メッセージを端末装置２０に送信する。そして、端末装置２０は、そのＯＴＰ要求メッセージを自分の表示デバイスに表示する。すなわち、端末装置２０は、認証装置３０から受信したＯＴＰ要求メッセージをユーザＸに提示する。

ユーザＸは、端末装置２０に表示されるＯＴＰ要求メッセージに応じて、端末装置１０にＯＴＰ生成指示を与える。そうすると、ＯＴＰ生成部１２は、ユーザＸに割り当てられている秘密鍵を利用してワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを生成する。

続いて、端末装置１０において、透かし入り画像作成部１３は、画像保存部１１に保存されている画像を取得する。そして、透かし入り画像作成部１３は、取得した画像にワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを埋め込むことにより透かし入り画像Ｐ１を作成する。このとき、端末装置１０は、自分の表示デバイスに透かし入り画像Ｐ１を表示する。

ユーザＸは、端末装置１０の表示デバイスに表示されている透かし入り画像Ｐ１を、端末装置２０のカメラの画角内に配置する。これにより、端末装置２０のカメラが透かし入り画像Ｐ１を撮影する。すなわち、画像取得部２１は、透かし入り画像Ｐ１を取得する。そして、端末装置２０は、取得した透かし入り画像Ｐ１を認証装置３０に送信する。

認証装置３０において、ＯＴＰ抽出部３３は、端末装置２０から受信する透かし入り画像Ｐ１からワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを抽出する。また、ＯＴＰ生成部３４は、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙを生成する。ここで、認証装置３０は、端末装置１０がワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを生成するために使用した秘密鍵と同じ秘密鍵を使用してワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙを生成する。したがって、端末装置１０および認証装置３０が同じ時刻にワンタイムパスワードを生成すれば、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘおよびワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙは互いに同じになる。

検証部３５は、ＯＴＰ抽出部３３が透かし入り画像Ｐ１から抽出したワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘとＯＴＰ生成部３４が生成したワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙとを比較する。この結果、２つのワンタイムパスワードが互いに一致しないときには、認証装置３０は、ユーザＸのログインを拒否する。これに対して、上記２つのワンタイムパスワードが互いに一致するときは、認証装置３０は、再度、ワンタイムパスワードによる検証を行う。そして、認証装置３０は、検証結果を端末装置２０に通知する。

このように、この実施例では、下記の手順によりワンタイムパスワードの生成および検証が行われる。
（手順１）ユーザＸは、ＯＴＰ要求メッセージに応じて、端末装置１０にＯＴＰ生成指示を与える。
（手順２）端末装置１０は、ＯＴＰ生成指示に応じてワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを生成し、さらに、電子透かしとしてワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘが埋め込まれた透かし入り画像Ｐ１を作成する。
（手順３）端末装置１０は、透かし入り画像Ｐ１を表示する。
（手順４）ユーザＸは、端末装置１０に表示させている透かし入り画像Ｐ１を、端末装置２０に撮影させる。
（手順５）端末装置２０は、透かし入り画像Ｐ１を認証装置３０に送信する。
（手順６）認証装置３０は、透かし入り画像Ｐ１からワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを抽出する。
（手順７）認証装置３０は、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙを生成する。
（手順８）認証装置３０は、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘとワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙとを比較する（ＯＴＰ検証）。

ここで、手順２において端末装置１０がワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを生成する時刻Ｔ１から、手順７において認証装置３０がワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙを生成する時刻Ｔ２までの時間は、実質的に、ユーザＸが端末装置２０に透かし入り画像Ｐ１を撮影させる操作に要する時間に相当し、２～３秒程度である。よって、端末装置１０および認証装置３０においてワンタイムパスワードを生成するアルゴリズムに与える時刻を、例えば、１分単位で計時すれば、端末装置１０および認証装置３０において「同じ時刻」にワンタイムパスワードを生成できる。例えば、時刻Ｔ１（２０２３年３月３１日０９時２４分１５秒）に端末装置１０がワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを生成し、時刻Ｔ２（２０２３年３月３１日０９時２４分１７秒）に認証装置３０がワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙを生成するものとする。この場合、端末装置１０および認証装置３０は、いずれも「２０２３年３月３１日０９時２４分」に基づいてワンタイムパスワードを生成するので、同じ秘密鍵が使用されるものとすると、端末装置１０により生成されるワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘおよび認証装置３０により生成されるワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙは互いに同じになる。

ここでは、１回目のワンタイムパスワードの検証が成功するものとする。この場合、再度、ワンタイムパスワード検証が行われる。すなわち、端末装置１０においてワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘが埋め込まれた透かし入り画像Ｐ２が生成され、認証装置３０においてワンタイムパスワードＯＴＰ２ｙが生成される。このとき、ワンタイムパスワードＴＯＰ２ｘ、ＯＴＰ２ｙを生成するために使用される時刻情報は、ワンタイムパスワードＴＯＰ１ｘ、ＯＴＰ１ｙを生成するために使用される時刻情報と異なることが好ましい。この後、検証部３５は、ＯＴＰ生成部３４により生成されるワンタイムパスワードＯＴＰ２ｙとＯＴＰ抽出部３３により透かし入り画像Ｐ２から抽出されたワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘとを比較する。この結果、２つのワンタイムパスワードが互いに一致すれば、認証装置３０は、ユーザＸのログインを許可する。

なお、図２に示す認証手順において、端末装置１０は、１回目のワンタイムパスワード検証の結果にかかわらず、或いは、１回目のワンタイムパスワード検証の結果を待つことなく、２個目のワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像（すなわち、ワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘが埋め込まれた透かし入り画像Ｐ２）を作成してもよい。この場合、端末装置１０は、所定の時間間隔で、透かし入り画像Ｐ１および透かし入り画像Ｐ２を生成することになる。或いは、認証装置３０は、１回目のワンタイムパスワードの検証が成功した後に、２個目のワンタイムパスワードを要求するＯＴＰ要求メッセージを端末装置２０に送信してもよい。この場合、ユーザＸは、認証装置３０からＯＴＰ要求メッセージを受け取るごとに、端末装置１０に透かし入り画像を作成させてもよい。さらに、図２に示す認証手順では、ワンタイムパスワードの検証が２回実行されるが、本発明の実施形態はこの方法に限定されるものではない。すなわち、認証システム１は、ワンタイムパスワードの検証を３回以上実行してもよい。

図３は、第１の実施形態において端末装置１０が透かし入り画像を作成する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＯＴＰ要求メッセージに応じてユーザが端末装置１０にＯＴＰ生成指示を与えたときに実行される。

Ｓ１において、ＯＴＰ生成部１２は、ＯＴＰ生成指示に応じてワンタイムパスワードを生成する。Ｓ２において、透かし入り画像作成部１３は、画像保存部１１から画像を取得する。そして、透かし入り画像作成部１３は、取得した画像にＳ１で生成されたワンタイムパスワードを電子透かしとして埋め込むことにより、透かし入り画像を作成する。Ｓ３において、画像出力部１４は、Ｓ３で作成された透かし入り画像を、端末装置１０の表示デバイスに表示する。

Ｓ４において、端末装置１０は、ワンタイムパスワードの有効期限（例えば、５秒）の経過を待つ。Ｓ５において、端末装置１０は、Ｓ３による透かし入り画像の表示がＮ回目の表示であるか否かを判定する。Ｎは、認証システム１が実行するワンタイムパスワード検証の回数であり、予め決められている。図２に示す例では、Ｎは２である。そして、透かし入り画像の表示回数がＮに達してないときには、端末装置１０の処理はＳ１に戻る。すなわち、端末装置１０は、次のワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像を作成する。そして、Ｎ個の透かし入り画像が作成されると、端末装置１０の処理は終了する。

このように、端末装置１０は、ワンタイムパスワードの有効期限に対応する時間間隔でＮ個の透かし入り画像を作成する。このとき、ユーザは、端末装置１０により表示される透かし入り画像を端末装置２０のカメラに撮影させる。なお、各透かし入り画像に埋め込まれるワンタイムパスワードは、互いに異なっていることが好ましい。また、各透かし入り画像の元画像（すなわち、画像保存部１１から取得する画像）も、互いに異なっていることが好ましい。

図４は、第１の実施形態において端末装置２０が透かし入り画像を取得して認証装置３０に送信する処理の一例を示すフローチャートである。なお、端末装置２０において、画像取得部２１として動作する電子カメラはオン状態に保持されているものとする。また、ユーザは、端末装置１０に表示されている透かし入り画像を端末装置２０の電子カメラの画角内に配置するものとする。

Ｓ１１において、画像取得部２１は、画像データを取得する。この画像データは、端末装置１０に表示されている透かし入り画像である。Ｓ１２において、通信部２２は、取得した画像データを認証装置３０に送信する。Ｓ１３において、端末装置２０は、Ｓ１２による画像データの送信がＮ回目の送信であるか否かを判定する。Ｎは、図３および図４において同じである。そして、画像データの送信回数がＮに達してないときには、端末装置２０の処理はＳ１１に戻る。このように、端末装置２０は、端末装置１０に表示される各透かし入り画像を取得して認証装置３０に送信する。

図５は、第１の実施形態における認証装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、認証装置３０が端末装置２０にＯＴＰ要求メッセージを送信した後に実行される。

Ｓ２１において、通信部３１は、端末装置２０から送信される画像データを受信する。この画像データは、端末装置１０に表示されている透かし入り画像を表す。Ｓ２２において、ＯＴＰ抽出部３３は、Ｓ２１で受信した画像データからワンタイムパスワードを抽出する。Ｓ２３において、ＯＴＰ生成部３４は、ワンタイムパスワードを生成する。Ｓ２４～Ｓ２５において、検証部３５は、Ｓ２２で抽出したワンタイムパスワードとＳ２３で生成したワンタイムパスワードとを比較する。そして、２つのワンタイムパスワードが互いに一致しないときは、検証部３５は、認証が失敗したと判定する。

２つのワンタイムパスワードが互いに一致するときには、認証装置３０は、Ｓ２６において、Ｎ回の検証が終了したか判定する。そして、Ｎ回の検証が終了していないときは、認証装置３０の処理はＳ２１に戻る。すなわち、認証装置３０は、Ｓ２１～Ｓ２５の処理を繰り返し実行する。この結果、Ｎ回の検証においてワンタイムパスワードがそれぞれ一致すれば、検証部３５は、認証が成功したと判定する。

このように、本発明の実施形態においては、ワンタイムパスワードは、電子透かしとして画像に埋め込まれた後、その画像データが電子カメラで撮影されて認証装置３０に送られる。したがって、ショルダーハッキング等によりワンタイムパスワードが搾取されるリスクは低い。また、ワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像が複数個作成され、すべての透かし入り画像の検証が成功したときにログインを許可するので、セキュリティが高くなる。このとき、各透かし入り画像に埋め込まれるワンタイムパスワードが互いに異なる、及び／又は、ワンタイムパスワードが埋め込まれる元画像が互いに異なるようにすれば、セキュリティがさらに高くなる。

なお、上述した特許文献１に記載の認証方法においても、透かしを埋め込んだ画像が使用される。ただし、この認証方法では、透かしを埋め込む画像が同一の静止画像データから構成され、時間の経過に伴って変化する透かし動画像データが電子透かしとして埋め込まれる。これに対して、本発明の実施形態においては、複数個のワンタイムパスワードが異なる時刻に生成され、各ワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像がそれぞれ撮影等により読み取られて認証装置に送られ、認証装置において各透かし入り画像から抽出されるワンタイムパスワードがそれぞれ検証される。すなわち、複数回のワンタイムパスワード検証が実行される。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、スマートフォン等の端末装置および認証装置の双方においてワンタイムパスワードが生成される。これに対して、第２の実施形態では、ワンタイムパスワードは、認証装置により生成されて端末装置に送信される。

図６は、本発明の第２の実施形態に係わる認証システムの一例を示す。本発明の第２の実施形態に係わる認証システム２は、第１の実施形態と同様に、端末装置１０、端末装置２０、および認証装置３０を備える。

端末装置１０は、画像保存部１１、透かし入り画像作成部１３、画像出力部１４、および通信部１５を備える。画像保存部１１、透かし入り画像作成部１３、および画像出力部１４は、図１に示す第１の実施形態および図６に示す第２の実施形態において実質的に同じである。通信部１５は、認証装置３０と通信するためのインタフェースを提供する。ユーザ認証手順においては、通信部１５は、認証装置３０において生成されるワンタイムパスワードを受信する受信部として動作する。そして、端末装置１０は、認証装置３０から受信するワンタイムパスワードを、画像保存部１１から選択される画像に埋め込むことにより透かし入り画像を作成する。この透かし入り画像は、端末装置１０の表示デバイスに表示される。

端末装置２０は、図１に示す第１の実施形態および図６に示す第２の実施形態において実質的に同じである。すなわち、端末装置２０は、電子カメラを用いた撮影により透かし入り画像を取得し、認証装置３０に送信する。

認証装置３０は、図１に示す第１の実施形態および図６に示す第２の実施形態において実質的に同じであり、通信部３１、認証データベース３２、ＯＴＰ抽出部３３、ＯＴＰ生成部３４、および検証部３５を備える。ただし、通信部３１は、ＯＴＰ生成部３４が生成したワンタイムパスワードを端末装置１０に送信する。したがって、認証データベース３２には、各ユーザの認証関連情報として、端末装置１０として使用されるスマートフォン等のアドレスが格納される。

図７は、第２の実施形態における認証手順の一例を示す。なお、ユーザＸは、端末装置１０および端末装置２０のユーザである。端末装置１０の画像保存部１１には、１または複数の画像が保存されている。なお、ユーザＩＤおよびパスワードによる認証は、図２に示す第１の実施形態および図７に示す第２の実施形態において実質的に同じである。

ユーザＩＤおよびパスワードによる認証が成功すると、認証装置３０は、ワンタイムパスワードＯＴＰ１を生成して端末装置１０に送信する。端末装置１０において、通信部１５が認証装置３０からワンタイムパスワードＯＴＰ１を受信すると、透かし入り画像作成部１３は、画像保存部１１から画像を取得する。そして、透かし入り画像作成部１３は、取得した画像にワンタイムパスワードＯＴＰ１を埋め込むことにより透かし入り画像Ｐ１を作成する。

この後の手順は、第１の実施形態および第２の実施形態において実質的に同じである。すなわち、ユーザＸは、端末装置１０に表示される透かし入り画像Ｐ１を、端末装置２０に撮影させる。端末装置２０は、透かし入り画像Ｐ２を認証装置３０に送信する。認証装置３０は、自分で生成したワンタイムパスワードと透かし入り画像Ｐ１から抽出したワンタイムパスワードとを比較する。

この結果、２つのワンタイムパスワードが互いに一致すれば、認証装置３０は、再度、ワンタイムパスワードを用いた検証を行う。このとき、認証装置３０は、１回目の検証とは異なるワンタイムパスワードを使用する。また、端末装置１０は、１回目の検証とは異なる画像を用いてもよい。そして、２回のワンタイムパスワード検証がいずれも成功したときに、認証装置３０は、ユーザＸのログインを許可する。

図８は、第２の実施形態において端末装置２０が透かし入り画像を作成する処理の一例を示すフローチャートである。ここで、透かし入り画像を作成する処理は、図３に示す第１の実施形態および図８に示す第２の実施形態において概ね同じである。ただし、第２の実施形態では、端末装置１０は、自分でワンタイムパスワードを生成するのではなく、Ｓ３１において認証装置３０からワンタイムパスワードを受信する。そして、端末装置１０は、受信したワンタイムパスワードを電子透かしとして画像に埋め込むことにより透かし入り画像を作成する。

また、第２の実施形態では、認証装置３０から送信されるワンタイムパスワードの受信を契機として図８に示す手順が実行される。ここで、認証装置３０は、例えば、所定の時間間隔（例えば、５秒）でワンタイムパスワードをＮ回送信する。この場合、端末装置１０は、所定の時間間隔で透かし入り画像を作成して表示することになる。そして、ユーザは、新たな透かし入り画像が作成される毎に、その画像を端末装置２０に撮影させる。

端末装置２０が透かし入り画像を取得して認証装置３０に送信する処理は、第１の実施形態および第２の実施形態において実質的に同じである。よって、端末装置２０の処理を示すフローチャートは省略する。

図９は、第２の実施形態における認証装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、例えば、ユーザＩＤおよびパスワードによる認証が成功した後に実行される。ここで、ワンタイムパスワードを検証する処理は、図５に示す第１の実施形態および図９に示す第２の実施形態において概ね同じである。ただし、第２の実施形態では、認証装置３０は、Ｓ２１で生成したワンタイムパスワードをＳ４１において端末装置１０に送信する。

また、Ｓ２１、Ｓ４１、およびＳ２２～Ｓ２６の処理の後に、認証装置３０は、Ｓ４２において、ワンタイムパスワードの有効期限（例えば、５秒）の経過を待つ。その後、認証装置３０の処理はＳ２１に戻る。すなわち、認証装置３０は、所定の時間間隔でＮ回、ワンタイムパスワードの検証を実行する。そして、Ｎ回の検証がいずれも成功すると、認証装置３０は、ユーザのログインを許可する。このように、第２の実施形態では、認証装置３０が生成するワンタイムパスワードを利用して検証が行われ、端末装置１０はワンタイムパスワードを生成する必要はない。

＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では、スマートフォン等の端末装置においてワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像が作成される。これに対して、第３の実施形態では、スマートフォン等の端末装置およびパソコン等の端末装置の双方においてワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像がそれぞれ作成される。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係わる認証システムの一例を示す。本発明の第３の実施形態に係わる認証システム３は、第１の実施形態または第２の実施形態と同様に、端末装置１０、端末装置２０、および認証装置３０を備える。

端末装置１０の構成および機能は、図１に示す第１の実施形態および図１０に示す第３の実施形態において実質的に同じである。すなわち、端末装置１０は、ユーザからＯＴＰ生成指示が与えられると、ワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像を作成して表示する。

端末装置２０は、画像取得部２１、通信部２２、画像保存部２３、ＯＴＰ生成部２４、および透かし入り画像作成部２５を備える。なお、画像取得部２１および通信部２２は、図１に示す第１の実施形態および図１０に示す第３の実施形態において実質的に同じである。すなわち、端末装置２０は、端末装置１０が作成した透かし入り画像を、撮影により取得して認証装置３０に送信することができる。

画像保存部２３、ＯＴＰ生成部２４、および透かし入り画像作成部２５の機能は、端末装置１０に実装される画像保存部１１、ＯＴＰ生成部１２、および透かし入り画像作成部１３の機能と実質的に同じである。すなわち、画像保存部２３には、１または複数の画像が保存される。なお、画像保存部２３に保存されている画像は、画像保存部１１に保存されている画像と異なることが好ましい。ＯＴＰ生成部２４は、ワンタイムパスワードを生成する。ただし、ＯＴＰ生成部２４は、例えば、画像取得部２１が透かし入り画像を取得したことを契機としてワンタイムパスワードを生成する。また、ＯＴＰ生成部２４は、認証対象のユーザに割り当てられている秘密鍵を利用してワンタイムパスワードを生成する。ここで、ＯＴＰ生成部２４が使用する秘密鍵は、ＯＴＰ生成部１２が使用する秘密鍵と異なることが好ましい。透かし入り画像作成部２５は、ＯＴＰ生成部２４が生成したワンタイムパスワードを、画像保存部２３から取り出した画像に埋め込むことにより、透かし入り画像を作成する。そして、通信部２２は、端末装置１０により作成された透かし入り画像および端末装置２０内で作成した透かし入り画像を認証装置３０に送信する。

認証装置３０の構成および機能は、図１に示す第１の実施形態および図１０に示す第３の実施形態において実質的に同じである。ただし、認証装置３０は、端末装置１０が作成した透かし入り画像から抽出されるワンタイムパスワードおよび端末装置２０が作成した透かし入り画像から抽出されるワンタイムパスワードの双方を検証する。そして、双方の検証が成功したときに、認証装置３０は、ユーザのログインを許可する。

図１１は、第３の実施形態における認証手順の一例を示す。なお、ユーザＸは、端末装置１０および端末装置２０のユーザである。端末装置１０の画像保存部１１には１または複数の画像が保存されている。また、端末装置２０の画像保存部２３にも１または複数の画像が保存されている。ユーザＸに対して秘密鍵Ｋ１および秘密鍵Ｋ２が割り当てられている。秘密鍵Ｋ１は端末装置１０および認証装置３０により共有され、秘密鍵Ｋ２は端末装置２０および認証装置３０により共有される。端末装置１０、端末装置２０、および認証装置３０が備える時計の時刻は、互いに実質的に同じである。

ユーザＩＤおよびパスワードによる認証が成功した後、端末装置１０がワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを生成する処理、端末装置１０が透かし入り画像Ｐ１を作成する処理、および端末装置２０が撮影により透かし入り画像Ｐ１を取得する処理は、図２に示す第１の実施形態と同じである。なお、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘは、ユーザＸに割り当てられている秘密鍵Ｋ１を利用して生成される。

この後、端末装置２０は、透かし入り画像Ｐ１を取得したことを契機として、ワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘを生成する。ワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘは、ユーザＸに割り当てられている秘密鍵Ｋ２を利用して生成される。また、端末装置２０は、電子透かしとしてワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘが埋め込まれた透かし入り画像Ｐ２を作成する。そして、端末装置２０は、透かし入り画像Ｐ１および透かし入り画像Ｐ２を認証装置３０に送信する。

認証装置３０の処理は、図２に示す第１の実施形態および図１１に示す第３の実施形態において実質的に同じである。すなわち、認証装置３０は、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙおよびＯＴＰ２ｙを生成する。そして、認証装置３０は、透かし入り画像Ｐ１から抽出するワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘとワンタイムパスワードＯＴＰ１ｙとを比較し、また、透かし入り画像Ｐ２から抽出するワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘとワンタイムパスワードＯＴＰ２ｙとを比較する。この結果、双方の検証が成功したときには、認証装置３０は、ユーザのログインを許可する。

図１２は、第３の実施形態において透かし入り画像を取得した端末装置２０がさらに透かし入り画像を生成して認証装置に送信する処理の一例を示すフローチャートである。なお、端末装置１０の処理は、第１の実施形態および第３の実施形態において実質的に同じなので説明を省略する。

Ｓ１１において、画像取得部２１は、撮影により、端末装置１０により作成された透かし入り画像Ｐ１を取得する。Ｓ５１において、ＯＴＰ生成部２４は、ワンタイムパスワードを生成する。Ｓ５２において、透かし入り画像作成部２５は、画像保存部２３から画像を取得する。また、透かし入り画像作成部２５は、取得した画像にＳ５１で生成されたワンタイムパスワードを埋め込むことにより透かし入り画像Ｐ２を作成する。そして、通信部２２は、透かし入り画像Ｐ１およびＰ２を認証装置３０に送信する。Ｓ１３は、Ｓ１１およびＳ５１～Ｓ５３の処理をＮ回繰り返すために設けられている。なお、図１１に示す手順では、Ｎは「１」である。

図１３は、第３の実施形態における認証装置３０の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ユーザＩＤおよびパスワードによる認証が成功した後に実行される。また、ワンタイムパスワードを検証する処理は、図５に示す第１の実施形態、図９に示す第２の実施形態、および図１３に示す第３の実施形態において概ね同じである。ただし、第３の実施形態では、認証装置３０は、端末装置１０により生成される透かし入り画像Ｐ１および端末装置２０により生成される透かし入り画像Ｐ２を受信するので、透かし入り画像を識別するパラメータｎが設定される。

Ｓ６１において、認証装置３０は、パラメータｎを「ゼロ」に初期化する。Ｓ６２において、通信部３１は、画像データ（Ｐ１、Ｐ２）を受信する。Ｓ６３において、認証装置３０は、パラメータｎをインクリメントする。

Ｓ２２～Ｓ２５は、図５に示す第１の実施形態と実質的に同じである。ただし、第３の実施形態では、Ｓ６４を設けることにより、画像データＰ１および画像データＰ２に対してそれぞれＳ２２～Ｓ２５の処理が実行される。すなわち、パラメータｎが「１」であるときは、画像データＰ１から抽出されるワンタイムパスワードと認証装置３０内で生成されるワンタイムパスワードとが比較される。また、パラメータｎが「２」であるときは、画像データＰ２から抽出されるワンタイムパスワードと認証装置３０内で生成されるワンタイムパスワードとが比較される。Ｓ２６は、Ｓ６１～Ｓ６３、Ｓ２２～Ｓ２５、およびＳ６４の処理をＮ回繰り返すために設けられている。なお、図１１に示す手順では、Ｎは「１」である。そして、すべてのワンタイムパスワード検証が成功したときに、認証装置３０は、ユーザのログインを許可する。

なお、図１１に示す実施例では、各端末装置１０、２０において１個の透かし入り画像が作成されるが、第３の実施形態はこの手順に限定されるものではない。すなわち、各端末装置１０、２０において複数の透かし入り画像を作成してもよい。例えば、各端末装置１０、２０においてそれぞれ２個の透かし入り画像を作成するケースでは（即ち、図１１において、Ｎ＝２）、４回のワンタイムパスワード検証が行われる。

＜第４の実施形態＞
第３の実施形態では、端末装置１０が生成するワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像および端末装置２０が生成するワンタイムパスワードが埋め込まれた透かし入り画像が認証装置３０に送信される。すなわち、端末装置１０、２０により生成されるワンタイムパスワードは、異なる画像に埋め込まれて認証装置３０に送信される。これに対して第４の実施形態では、端末装置１０、２０により生成されるワンタイムパスワードが１つの画像に埋め込まれて認証装置３０に送信される。

図１４は、本発明の第４の実施形態に係わる認証システムの一例を示す。本発明の第４の実施形態に係わる認証システム４は、第１～第３の実施形態と同様に、端末装置１０、端末装置２０、および認証装置３０を備える。

第４の実施形態では、端末装置２０は、図１０に示す画像取得部２１、通信部２２、画像保存部２３、ＯＴＰ生成部２４、透かし入り画像作成部２５に加えて、ＯＴＰ抽出部２６をさらに備える。なお、端末装置１０および認証装置３０は、それぞれ、図１０に示す第３の実施形態および図１４に示す第４の実施形態において実質的に同じである。

ＯＴＰ抽出部２６は、画像取得部２１が取得した画像データからワンタイムパスワードを抽出する。すなわち、ＯＴＰ抽出部２６は、端末装置１０において作成される透かし入り画像からワンタイムパスワードを抽出する。透かし入り画像作成部２５は、画像保存部２３から取得した画像に、ＯＴＰ抽出部２６が抽出したワンタイムパスワードおよびＯＴＰ生成部２４が生成するワンタイムパスワードを埋め込む。すなわち、１つの画像内に２個のワンタイムパスワードが埋め込まれる。そして、通信部２２は、このようにして作成される透かし入り画像を認証装置３０に送信する。

認証装置３０は、端末装置２０から受信する画像データから２個のワンタイムパスワードを抽出する。そして、認証装置３０は、第１～第３の実施形態と同様の手順で各ワンタイムパスワードを検証する。

図１５は、第４の実施形態における認証手順の一例を示す。第４の実施形態における認証手順は、図１１に示す第３の実施形態と概ね同じである。ただし、第４の実施形態においては、端末装置２０は、端末装置１０が作成する透かし入り画像からワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘを抽出すると共に、自装置内でワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘを生成する。また、端末装置２０は、ワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘおよびワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘが埋め込まれた透かし入り画像Ｐ２を作成して認証装置３０に送信する。そして、認証装置３０は、透かし入り画像Ｐ２からワンタイムパスワードＯＴＰ１ｘおよびワンタイムパスワードＯＴＰ２ｘを抽出し、各ワンタイムパスワードに対してそれぞれ検証を行う。

＜認証関連情報情報＞
認証装置３０の認証データベース３２には、上述したように、各ユーザの認証関連情報が格納される。認証関連情報は、各ユーザのユーザＩＤおよびパスワードを含む。また、認証関連情報は、図１６（ａ）に示すように、ユーザ毎に、電子透かしを生成するための秘密鍵を含む。秘密鍵は、例えば、所定長の乱数である。秘密鍵Ｋ１は、端末装置１０においてワンタイムパスワードを生成するために使用され、秘密鍵Ｋ２は、端末装置２０においてワンタイムパスワードを生成するために使用される。なお、第１～図２の実施形態では、秘密鍵Ｋ２は不要である。また、第２の実施形態では、秘密鍵Ｋ１は、認証装置３０のみにおいて使用される。

認証装置３０が非ブラインド方式で画像データからワンタイムパスワードを抽出するケースでは、認証関連情報は、図１６（ｂ）に示すように、ユーザ毎に、ワンタイムパスワードを埋め込むための画像データを含む。各画像データは、例えば、事前に各ユーザから取得する。なお、第１～第２の実施形態では、端末装置２０の画像は不要である。

＜バリエーション＞
認証関連情報として、端末装置１０、２０の識別情報（例えば、ＭＡＣアドレスまたはユーザ名など）を認証装置３０の認証データベース３２に登録してもよい。そして、端末装置１０、２０は、ワンタイムパスワードに加えて、端末装置１０、２０の識別情報を電子透かしとして画像に埋め込んでもよい。この場合、認証装置３０は、ユーザ認証時に、登録された端末装置からのアクセスか否かを確認できる。

ワンタイムパスワードが埋め込まれる画像は、特に限定されるものではない。例えば、ワンタイムパスワードは、静止画像に埋め込まれてもよいし、動画像に埋め込まれてもよい。

＜ハードウェア＞
端末装置１０は、例えばスマートフォンであり、プロセッサ、入力デバイス、および表示デバイスを備える。プロセッサは、アプリケーションプログラムを実行することで、図３または図８に示すフローチャートの手順を実現する。入力デバイスは、ユーザの操作をプロセッサに伝える。表示デバイスは、透かし入り画像を表示する。

端末装置２０は、例えばパーソナルコンピュータであり、プロセッサ、入力デバイス、および電子カメラを備える。プロセッサは、アプリケーションプログラムを実行することで、図４または図１２に示すフローチャートの手順を実現する。入力デバイスは、ユーザの操作をプロセッサに伝える。電子カメラは、撮影により画像データを取得する。

認証装置３０は、プロセッサおよびストレージを備える。プロセッサは、アプリケーションプログラムを実行することで、図５、図９、または図１３に示すフローチャートの手順を実現する。ストレージは、認証データベース３２を提供する。

１～４ 認証システム
１０ 端末装置
１１ 画像保存部
１２ ＯＴＰ生成部
１３ 透かし入り画像作成部
１４ 画像出力部
１５ 通信部
２０ 端末装置
２１ 画像取得部
２２ 通信部
２３ 画像保存部
２４ ＯＴＰ生成部
２５ 透かし入り画像作成部
２６ ＯＴＰ抽出部
３０ 認証装置
３１ 通信部
３２ 認証データベース
３３ ＯＴＰ抽出部
３４ ＯＴＰ生成部
３５ 検証部

Claims (3)

1. 第１の端末装置、第２の端末装置、および認証装置を備える認証システムであって、
   前記第１の端末装置は、
   互いに異なる複数の画像を保存する画像保存部と、
   前記認証装置からワンタイムパスワードを受信する受信部と、
   前記画像保存部から取得する画像に、前記受信部により受信されるワンタイムパスワードを電子透かしとして埋め込むことで透かし入り画像を作成する作成部と、
   前記作成部により作成される透かし入り画像を出力する画像出力部と、を備え、
   前記第２の端末装置は、
   前記画像出力部により出力される透かし入り画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部により取得される透かし入り画像を前記認証装置に送信する通信部と、を備え、
   前記認証装置は、
   前記ワンタイムパスワードを生成する生成部と、
   前記生成部により生成されるワンタイムパスワードを前記第１の端末装置に送信する送信部と、
   前記第２の端末装置から送信される透かし入り画像から前記ワンタイムパスワードを抽出する抽出部と、
   前記抽出部により抽出されるワンタイムパスワードを検証する検証部と、を備え、
   前記認証装置は、所定の時間間隔で、前記ワンタイムパスワードを生成して前記第１の端末装置に送信し、
   前記第１の端末装置は、前記認証装置から受信する各ワンタイムパスワードに対してそれぞれ前記画像保存部から取得する異なる画像を利用して前記透かし入り画像を作成して出力し、
   前記第２の端末装置は、前記第１の端末装置から出力される各透かし入り画像をそれぞれ取得して前記認証装置に送信し、
   前記認証装置は、前記第２の端末装置から送信される各透かし入り画像からそれぞれワンタイムパスワードを抽出して検証する
   ことを特徴とする認証システム。
2. 第１の端末装置、第２の端末装置、および認証装置を備える認証システムであって、
   前記第１の端末装置は、
   第１のワンタイムパスワードを生成する第１の生成部と、
   前記第１の生成部により生成される第１のワンタイムパスワードを電子透かしとして画像に埋め込むことで第１の透かし入り画像を作成する第１の作成部と、
   前記第１の作成部により作成される第１の透かし入り画像を出力する画像出力部と、を備え、
   前記第２の端末装置は、
   前記画像出力部により出力される第１の透かし入り画像を取得する画像取得部と、
   第２のワンタイムパスワードを生成する第２の生成部と、
   前記第２の生成部により生成される第２のワンタイムパスワードを電子透かしとして画像に埋め込むことで第２の透かし入り画像を作成する第２の作成部と、
   前記画像取得部により取得される第１の透かし入り画像および前記第２の作成部により作成される第２の透かし入り画像を前記認証装置に送信する通信部と、を備え、
   前記認証装置は、
   前記第２の端末装置から送信される第１の透かし入り画像および第２の透かし入り画像からそれぞれ前記第１のワンタイムパスワードおよび前記第２のワンタイムパスワードを抽出する抽出部と、
   前記抽出部により抽出される第１のワンタイムパスワードおよび第２のワンタイムパスワードを検証する検証部と、を備える
   ことを特徴とする認証システム。
3. 第１の端末装置、第２の端末装置、および認証装置を備える認証システムであって、
   前記第１の端末装置は、
   第１のワンタイムパスワードを生成する第１の生成部と、
   前記第１の生成部により生成される第１のワンタイムパスワードを電子透かしとして画像に埋め込むことで第１の透かし入り画像を作成する第１の作成部と、
   前記第１の作成部により作成される第１の透かし入り画像を出力する画像出力部と、を備え、
   前記第２の端末装置は、
   前記画像出力部により出力される第１の透かし入り画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部により取得される第１の透かし入り画像から前記第１のワンタイムパスワードを抽出する第１の抽出部と、
   第２のワンタイムパスワードを生成する第２の生成部と、
   前記第１の抽出部により抽出される第１のワンタイムパスワードおよび前記第２の生成部により生成される第２のワンタイムパスワードを電子透かしとして画像に埋め込むことで第２の透かし入り画像を作成する第２の作成部と、
   前記第２の作成部により作成される第２の透かし入り画像を前記認証装置に送信する通信部と、を備え、
   前記認証装置は、
   前記第２の端末装置から送信される第２の透かし入り画像から前記第１のワンタイムパスワードおよび前記第２のワンタイムパスワードを抽出する第２の抽出部と、
   前記第２の抽出部により抽出される第１のワンタイムパスワードおよび第２のワンタイムパスワードを検証する検証部と、を備える
   ことを特徴とする認証システム。

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