JPH0231289A - 認証方法およびその方法を用いたｉｃカード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は正当性確認を必要とする機器間の認証方法に関
するものである。

従来の技術 従来、この種の、＠証方法は、第４図に示すような構成
であった。第４図において、６１は第１の機器、６２は
第２の機器、５３．５４はそれぞれ第１の機器６１、第
２の機器６２の秘密番号格納手段、６６は比較手段であ
る０秘密番号格納手段６３．５４は、第１の機器６１と
第２の機器６２以外の第３者が知らない同一の秘密番号
を格納する０ 以上のように構成された認証方法について、以下その動
作を説明する。第１の機器６１が第２の機器６２の正当
性を確認する場合、第２の機器６２は、まず秘密番号格
納手段６４に格納されている秘密番号を第１の機器６１
に送信する。第１の機器６１内の比較手段６６は、送ら
れて来た秘密番号と秘密番号格納手段６３に格納されて
いる秘密番号とを比較し、一致した場合、第２の機器が
正当なものであると判断する。

発明が解決しようとする課題 このような従来の構成では、第３者が第１の機器６１と
第２の機器６２の間の通信線上で、第２の機器６２が出
力する秘密番号を盗聴することにより、第２の機器６２
の偽造、所謂「なりすまし」による不正が可能となって
しまうというセキュリティ上の問題点があった。この対
策として様々な方式が考案されているが、これらの方式
を例えばＩＣカードのような資源が限ら扛た機器の中で
実現することは極めて困惟であり、コンパクトでかつ高
いセキュリティが確保できる方式が望まれていた。

本発明はこのような課題に鑑み、正当性確認を行う２つ
の機器間で伝送されるデータを盗聴されたとしても、「
なりすまし」による不正を防止できる高セキュリティで
、かつコンパクトな認証方法を提供することを目的とす
るものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、第１の機器と第２
の機器を有し、前記第１の機器は、長い周期を持つデー
タ列を１データずつ順次出力する長周期データ生成手段
と、第１のランダム値生成手段と、秘密の第２のランダ
ム値生成手段と、秘密の第３のランダム値生成手段と、
比較手段とを有し、前記第２の機器は、前記第２のラン
ダム値生成手段の逆演算を施す秘密の第４のランダム埴
生生成手段と、前記第３のランダム値生成手段と同じ演
算を施す秘密の第５のランダム値生成手段を有し、前記
第１のランダム値生成手段か、前記長周期データ生成手
段からの入力をランダム化して前記第２．第３のランダ
ム値生成手段に出力し、前記第２のランダム値生成手段
が、前記第１のランダム値生成手段からの入力をランダ
ム化して前記第４のランダム値生成手段に出力し、前記
第３のランダム値生成手段が、前記第１のランダム値生
成手段からの入力をランダム化して前記比較手段に出力
し、前記第４のランダム値生成手段が、前記第２のラン
ダム値生成手段からの入力をランダム化して前記第５の
ランダム値生成手段に出力し、前記第５のランダム値生
成手段が、前記第４のランダム値生成手段からの入力を
ランダム化して前記比較手段に出力し、前記比較手段が
、前記第３および第５のランダム値生成手段からの入力
を比較する構成としたものである。

作用 この構成により、前記第１の機器と第２の機器の間の通
信線上のデータを盗聴されたとしても、このデータはラ
ンダム値であるため、プレイバックによる「なりすまし
」は不可能となり、セキュリティが著しく向上する。さ
らに、この構成では、１つのランダム値生成手段に対す
る入出力のペアが通信線上に出力されないため、う、ン
ダム値生成手段のアルゴリズムを解読することが極めて
困難となり、セキュリティは非常に高くなる。また、複
数のランダム値生成手段のアルゴリズムの共用化を図る
ことにより、コンパクトな構成とすることができる。

実施例 （実施例１） 第１図は本発明の一実施例による認証方法のブロック１
である。第１図において、１は第１の機器（例えばＩＣ
カード）、２は第２の機器（例えばＩＣカードとの交信
を行うリーダライタ）で、第１の機器１が第２の機器２
の正当性を確認する場合を示している。１０１は長周期
データ生成手段で、ｎビットデータ格納手段３およびｎ
ビットデータを入力して、ｎピットデータを出力する演
算器４で構成される。６は第１のランダム生成手段で、
第１の機器１に固有の値を格納するための固有値格納手
段６と第１のランダム化手段７で構成される。８は第２
のランダム値生成手段で、第１の秘密番号格納手段９と
第２のランダム化手段１０で構成される。１１は第３の
ランダム値生成手段で、第２の秘密番号格納手段１２と
第３のランダム化手段１３で構成される。１４は第４の
ランダム値生成手段で、第２のランダム化手段１゜の逆
演算を施す第４のランダム化手段１６と、第１の秘密番
号格納手段９と同じ値の秘密番号を格納する第３の秘密
番号格納手段１６で構成される。

１７は第５のランダム値生成手段で、第３のランダム化
手段１３と同じ演算を施す第５のランダム化手段１８と
、第２の秘密番号格納手段１２と同じ値の秘密番号を格
納する第４の秘密番号格納手段１９で構成される。２ｏ
は比較手段である。３〜１０１のうち、１４〜１９は第
２の機器２の構成ブロックであり、それ以外は第１の機
器１の構成ブロックである。なお、ｎピットデータ格納
手段３、固有値格納手段６、第１〜４の秘密番号格納手
段９，１２，１６．１９は、いずれも不揮発性メモリで
構成される。特に、ｎピットデータ格結手段３は、ＫＩ
ＥＦＲＯＭのような書き換えが可能な不揮発性メモリで
構成される０ 以下、第１図に従い、本実施例について説明を行う。ま
ず、第１の機器１は、演算器４を用いてｎビットデータ
格納手段３に格納されているデータを入力として演算を
施し、第１のランダム化手段７０入力となるｎビットデ
ータを得る０このｎビットデータは、演算器４による次
回の演算の入力とするためにフィードバックされ、ｎビ
ットデータ格納手段３に格納される０第１のランダム化
手段７は、演算器４が出力したｎビットデータを第１人
力、固有値格納手段６に格納されているデータを第２人
力として演算を行い、ランダム値を出力する。演算器４
が、例えば加算のような単純な演算を行うものであって
も、その出力の桁数が十分大きく、かつ長い周期を持つ
ものであれば、第１のランダム化手段７の出力は、十分
にランダムな値となる。また、固有値格納手段６に格納
されているデータが第１の機器１に固有な値であるため
、第１のランダム化手段７の出力は、本認証方法を採用
している複数の機器の間で相関がない。

したがって、悪意を持つ第３者が、ある機器のランダム
値のサイクルを入手したとしても、それを他の機器に対
して利用することはできない。

次に、第１の機器１は、第２のランダム化手段１ｏを用
いて、第１のランダム化手段７の出力を第１人力、秘密
番号格納手段９に格納されているデータを第２人力とし
て演算を行い、第２の機器２に送信する。第２の機器２
は、第４のランダム化手段１５を用いて、第２のランダ
ム化手段１゜の前記出力を第１人力、秘密番号格納手段
１６に格納されているデータを第２の入力として演算を
行う。ここで、第４のランダム化手段１６は第２のラン
ダム化手段１０の逆演算であるから、第４のランダム化
手段１６の前記出力は、第２のランダム化手段１ｏの入
力、即ち、第１のランダム化手段７の出力と同じ値ムと
なる０第１の機器１は第３のランダム化手段７を用い、
第１のランダム化手段７の出力である前記ムを第１人力
、秘密番号格納手段１２に格納されているデータを第２
人力として演算を行い演算結果Ｂを得る。一方、第２の
機器２は、第５のランダム化手段１８を用い、第４のラ
ンダム化手段１６の出力である前記ムを第１人力、秘密
番号格納手段１９に格納されているデータを第２人力と
して演算を行い演算結果Ｃを得る。第１の機器１は、比
較手段１４を用いて前記演算結果ＢとＣを比較する。秘
密番号格納手段１９に格納されているデータは、秘密番
号格納手段１２に格納されているデータに等しく、かつ
第５のランダム化手段１８は第３のランダム化手段１３
と同じ演算を施すため、演算結果Ｃは演算結果Ｂと等し
くなる。第２の秘密番号格納手段１６、第４の秘密番号
格納手段１９、あるいは第４のランダム化手段１６、第
５のランダム化手段１８のいずれかを持たない不正の機
器は演算結果Ｃを出力することができない。したがって
、第２の機器の偽造による不正を検出することができる
０これをもって、１回の正当性確認を終了する。

次の正当性確認を行う際は、演算器４に対する入力が前
回の値と異なっているため、第２のランダム化手段１ｏ
の出力および第５のランダム化手段１８の出力は前回と
異なうた値となる。このように、第１の機器１と第２の
機器２間に伝送される２つのデータは、毎回具なった値
となるため、悪意を持つ第３者がこれらの値を盗聴して
も、「なりすまし」による不正は不可能となる。さらに
、通信線上の前記２つのデータは、１つのランダム化手
段に対する入出力のペアとなっていないため、これら２
つのデータが同時に多数入手されたとしても、ランダム
化手段のアルゴリズムの解読は実際上はとんど不可能で
あり、極めて高いセキュリティを確保することができる
。なお、第２．第４のランダム値生成手段８，１４には
、慣用暗号方式の暗号化および復号化のアルゴリズムを
用いればよい。また、ｎビットデータ格納手段３は不揮
発性メモリで構成されているため、第１の機器１の電源
が切断されることによって、第１のランダム化手段７０
ランダム値列が初期化されることはない、０ （実施例２） 次に、本発明の他の実施例について説明する。

第２図は、本発明の他の実施例によ・る認証方法のブロ
ック図である。第２図において、２１は第１の機器（例
えばＩＣカード）、２２は第２の機器（例えばＩＣカー
ドとの交信を行うリーダライタ）で、第１図の実施例と
同様に、第１の機器２１が第２の機器２２の正当性を確
認する場合を示している。１０２は長周期データ生成手
段でｎビットデータ格納手段２３およびｎビットデータ
を入力して、ｎビットデータを出力する演算器２４で構
成される。２６は第１のランダム生成手段で、第１の機
器２１に固有の値を格納するための固有値格納手段２６
と第１のランダム化手段２７で構成される。２８は第２
のランダム値生成手段で、第１の秘密番号格納手段２９
と第２のランダム化手段３０で構成される。３１は第３
のランダム値生成手段で、第２の秘密番号格納手段３２
と第３のランダム化手段３３で構成される・３４は第４
のランダム値生成手段で、第２のランダム化手段父の逆
演算を施す第４のランダム化手段３６と、第１の秘密番
号格納手段２９と同じ値の秘密番号を格納する第３の秘
密番号格納手段３６で構成される０３７は第５のランダ
ム値生成手段で、第３のランダム化手段３３の逆演算を
施す第５のランダム化手段３８と、第２の秘密番号格納
手段３２と同じ値の秘密番号を格納する第４の秘密番号
格納手段３９で構成される。４ｏは比較手段である。

２３〜１０２のうち、３４〜３９は第２の機器２２の構
成ブロックであり、それ以外は第１の機器２１の構成ブ
ロックである。第１図の実施例同様、ｎビットデータ格
納手段２３、固有値格納手段２６、第１〜４の秘密番号
格納手段２９　、３２　、３６　。

３９は、いずれも不揮発性メモリで構成され、特にｎビ
ットデータ格納手段２３は、書き換えが可能な不揮発性
メモリで構成される。

以下、第２図に従い、本実施例について説明を行う０本
実施例が第１因の実施例と異なる主な点は、第５のラン
ダム化手段３８の演算結果に対して、第１の機器２１が
第３のランダム化手段３３を用いて逆演算を施す点であ
る０この場合、第１の機器は、比較手段４ｏを用いて、
第１のランダム化手段２７の出力結果と第３のランダム
化手段３３の出力結果を比較する。第２の機器２が正当
な機器である場合、第３のランダム化手段３３は第５の
ランダム化手段３８の逆演算であるから、第３のランダ
ム化手段３３の出力は、第５のランダム化手段３８の入
力、即ち第４のランダム化手段３５の出力と同じ値とな
る。第４のう／ダム化手段３６の出力は、第１のランダ
ム化手段２７の出力と同じ値であるから、比較手段４ｏ
の前記比較結果は一致する。なお、第２．第４のランダ
ム値生成手段２８．３４および第３．第５のランダム値
生成手段３１．３７には、慣用暗号方式の暗号化および
復号化のアルゴリズムを用いればよい。

（実施例３） 次に、第１図の実施例において、第１のランダム化手段
７と第２のランダム化手段１０、かつ、第４のランダム
化手段１６と第５のランダム化手段１８にそれぞれ同じ
演算手段を用いた場合の実施例を示す。第３図は、本実
施例の認証方法のブロック図であり、４１は第１の機器
（例えばＩＣカード）、４２は第２の機器（例えばＩＣ
カードとの交信を行うリーダライタ）である。ｎビット
データ格納手段３、演算器４、固有値格納手段６、第１
．第２の秘密番号格納手段９　、１６、比較手段２ｏは
、第１図の実施例と同じものである。また、４３は第１
のランダム化手段、４４は第１のランダム化手段４３の
逆演算を施す第２のランダム化手段、４６は第２のラン
ダム化手段４４と同じ演算を施す第３のランダム化手段
、４６は第１の入力切換え手段、４７は第２の入力切換
え手段、４８は第１の出力切換え手段、４９は第３の入
力切換え手段、６ｏは第２の出力切換え手段である。

以上のように構成された本実施例の認証方法について、
以下、その説明を行う。演算器４から長い周期を持つｎ
ビットデータが出力され、そのデータがｎビットデータ
格納手段３にフィードバックされるまでの処理過程は、
第１図の実施例と同じであるが、本実施例の場合、第１
のランダム化手段４３が用いられる処理過程および第２
のランダム化手段４４が用いられる処理過程が、それぞ
れ２段階に分けられる。この２段階の切換えは第１のラ
ンダム化手段４３に関しては、第１．第２の入力切換え
手段４６．４７および第１の出力切換え手段４８によっ
て行われ、第２のランダム化手段４４に関しては、第３
の入力切換え手段４９、および第２の出力切換え手段６
ｏによって行われるＯ 第１のランダム化手段４３の処理過程における第１段階
では、第１のランダム化手段４３は、演算器４の出力デ
ータおよび固有値格納手段６に格納されているデータを
入力として演算を行い、その演算結果ムを第３のランダ
ム化手段４５に出力すると同時に、第１のランダム化手
段４３にフィードバックする０第３のランダム化手段４
．６は、前記ムおよび秘密番号格納手段９に格納されて
いるデータを入力として演算を施し、その演算結果Ｂを
比較手段２ｏに出力する。比較手段２０は、この演算結
果Ｂを第１人力とするＯ第１のランダム化手段４３の処
理過程における第２段階では、第１のランダム化手段４
３は、前記フィードバックされた値ムおよび秘密番号格
納手段９に格納されているデータを入力として演算を施
し、その演算結果Ｃを第２の機器４２に送信する０第２
のランダム化手段４４の処理過程における第１段階では
、第２のランダム化手段４４は、前記演算結果Ｃおよび
秘密番号格納手段１ｅに格納されているデータを入力と
して演算を行い、その演算結果を第２のランダム化手段
４４にフィードバックする。第２の機器４２が正当な機
器である場合、第２のランダム化手段４４は、第１のラ
ンダム化手段４３の逆演算であるため、前記演算結果は
前記ムに等しい値となる。第２のランダム化手段４４の
処理過程における第２段階では、第２のランダム化手段
４４は、フィードバックされた前記演算結果ムおよび秘
密番号格納手段１６に格納されているデータを入力とし
て演算を施し、その演算結果りを比較手段２０に出力す
る０比較手段２ｏは、この演算結果りを第２人力とする
０第２の機器４２が正当な機器である場合、第２のラン
ダム化手段４４は、第３のランダム化手段４６と同じ演
算を施すため、演算結果り、は前記演算結果Ｂと等しい
値となる。このようにして、第２の機器４２の正当性確
認が可能となる。

強力な暗号化のアルゴリズムは、ランダム性にも優れて
いる。したがって、本実施例における第１のランダム化
手段４３が、第１図の実施例における第１のランダム化
手段７と第２のランダム化手段１０の両方の機能を備え
ること、および本実施例における第２のランダム化手段
４４が、第１図の実施例における第４のランダム化手段
１６と第５のランダム化手段１８の両方の機能を備える
ことは容易である。また、第１のランダム化手段４３と
第３のランダム化手段４６は逆演算の関係にあるため、
共用化できる部分が多い。これによって、高いセキュリ
ティを有する認証方法をコンパクトな構成で実現するこ
とができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、正当性確認を行なう第１
．第２の機器において、第１の機器が、長周期データ生
成手段と第１の２ノダム値生成手段と第２のランダム値
生成手段と第３のランダム値生成手段と比較手段を有し
、第２の機器が、前記第２のランダム値生成手段の逆演
算を施す第４のランダム値生成手段と、前記第３のラン
ダム値生成手段と同じ演算あるいは逆演算を施す第５の
ランダム値生成手段とを有する構成とすることにより、
２つの機器間で伝送されるデータを盗聴されたとしても
、「なりすまし」による不正行為を防止でき、かつ、ラ
ンダム化手段のアルゴリズムの解読をも防止できるとい
う効果が得られる。更に、複数のランダム値生成手段の
共有化を図ることにより、コンパクトな認証方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による認証方法を示すブロッ
ク図、第２因、第３図は本発明の他の実施例による認証
方法を示すブロック図、第４図は従来の認証方法を示す
ブロック図である。 １・・・・・・第１の機器、２・・・・・・第２の機器
、３・・・・・・ｎビットデータ格納手段、４・・印・
演算器、６・・川・第１のランダム値生成手段、６・・
・・・―固有値格納手段、７・・・・・・第１のランダ
ム化手段、８・・・・・・第２のランダム値生成手段、
９・・・・・・第１の秘密番号格納手段、１ｏ・・・・
・・第２のランダム化手段、１１・・・・・・第３のラ
ンダム値生成手段、１２・・・・・・第２の秘密番号格
納手段、１３・・・・・・第３のランダム化手段、１４
・・・・・・第４のランダム値生成手段、１６・・・・
・・第４のランダム化手段、１６・・・・・・第３の秘
密番号格納手段、１７・・・・・・第５のランダム値生
成手段、１８・・・・・・第５のランダム化手段、１９
・・・・・・第４の秘密番号格納手段、２ｏ・・・・・
・比較手段、１０１・・・・・・長周期データ生成手段
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名図

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）第１の機器と第２の機器を有し、前記第１の機
   器は、長い周期を持つデータ列を１データずつ順次出力
   する長周期データ生成手段と、第１のランダム値生成手
   段と、秘密の第２のランダム値生成手段と、秘密の第３
   のランダム値生成手段と、比較手段とを有し、第２の機
   器は、前記第２のランダム値生成手段の逆演算を施す秘
   密の第４のランダム値生成手段と、前記第３のランダム
   値生成手段と同じ演算を施す秘密の第５のランダム値生
   成手段を有し、前記第１のランダム値生成手段が、前記
   長周期データ生成手段からの入力をランダム化して前記
   第２、第３のランダム値生成手段に出力し、前記第２の
   ランダム値生成手段が、前記第１のランダム値生成手段
   からの入力をランダム化して前記第４のランダム値生成
   手段に出力し、前記第３のランダム値生成手段が、前記
   第１のランダム値生成手段からの入力をランダム化して
   前記比較手段に出力し、前記第４のランダム値生成手段
   が、前記第２のランダム値生成手段からの入力をランダ
   ム化して前記第５のランダム値生成手段に出力し、前記
   第５のランダム値生成手段が、前記第４のランダム値生
   成手段からの入力をランダム化して前記比較手段に出力
   し、前記比較手段が、前記第３および第５のランダム値
   生成手段からの入力を比較する認証方法。
2. 　（２）第１，第２，第３のランダム値生成手段のうち
   、少なくとも２つの手段が同じ演算手段を有する請求項
   １記載の認証方法。
3. 　（３）第４のランダム値生成手段が、第５のランダム
   値生成手段と同じ演算手段を有する請求項１記載の認証
   方法。
4. 　（４）　第１のランダム値生成手段が、第１の機器に
   固有の値を格納するための固有値格納手段を有する請求
   項１記載の認証方法。
5. 　（５）　長周期データ生成手段が、不揮発性の記憶手
   段を有することを特徴とする請求項１記載の認証方法。
6. （６）第１の機器をＩＣカードとし、第２の機器をＩＣ
   カードとの交信を行うリーダライタとした請求項１記載
   の認証方法を用いたＩＣカード装置。
7. 　（７）第１の機器と第２の機器を有し、第１の機器は
   、長い周期を持つデータ列を１データずつ順次出力する
   長周期データ生成手段と、第１のランダム値生成手段と
   、秘密の第２のランダム値生成手段と、秘密の第３のラ
   ンダム値生成手段と、比較手段とを有し、第２の機器は
   、前記第２のランダム値生成手段の逆演算を施す秘密の
   第４のランダム値生成手段と、前記第３のランダム値生
   成手段の逆演算を施す秘密の第５のランダム値生成手段
   を有し、前記第１のランダム値生成手段が、前記長周期
   データ生成手段からの入力をランダム化して前記第２の
   ランダム値生成手段および前記比較手段に出力し、前記
   第２のランダム値生成手段が、前記第１のランダム値生
   成手段からの入力をランダム化して前記第４のランダム
   値生成手段に出力し、前記第４のランダム値生成手段が
   、前記第２のランダム値生成手段からの入力をランダム
   化して前記第５のランダム値生成手段に出力し、前記第
   ５のランダム値生成手段が、前記第４のランダム値生成
   手段からの入力をランダム化して前記第３のランダム値
   生成手段に出力し、前記第３のランダム値生成手段が、
   前記第５のランダム値生成手段からの入力をランダム化
   して前記比較手段に出力し、前記比較手段が、前記第１
   および第３のランダム値生成手段からの入力を比較する
   認証方法。
8. （８）第１，第２，第３のランダム値生成手段のうち、
   少なくとも２つの手段が同じ演算手段を有する請求項７
   記載の認証方法。
9. （９）第４のランダム値生成手段が、第５のランダム値
   生成手段と同じ演算手段を有する請求項７記載の認証方
   法。
10. （１０）第１のランダム値生成手段が、第１の機器に固
    有の値を格納するための固有値格納手段を有する請求項
    ７記載の認証方法。
11. （１１）長周期データ生成手段が、不揮発性の記憶手段
    を有する請求項７記載の認証方法。
12. （１２）第１の機器をＩＣカードとし、第２の機器をＩ
    Ｃカードとの交信を行うリーダライターとした請求項７
    記載の認証方法を用いたＩＣカード装置。