JPH05257961A - セキュリティ保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はコンピュータシステムなどのセキュリ
ティ保護装置に関し、システムを操作する者が、あらか
じめ登録された適正な者であるかどうかを識別すること
を目的とする。 【構成】キーボード（３）とキーボード打鍵時間間隔測
定手段および演算手段(ＣＰＵ)（１）などから構成さ
れ、使用者がパスワードを打鍵する際リズムを打鍵時間
間隔として測定し、入力リズムパタンＴ′とする。入力
パタンＴ′をあらかじめ登録してある登録リズムパタン
Ｔとの差異を演算によって計算し、その差異が所定値よ
りも小さければ適正な操作者であると判断する。 【効果】従来のパスワードのみで行う照合に比較してセ
キュリティ保護効果を高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大型コンピュータ，ワー
クステーション，パソコンなどのコンピュータシステム
や銀行などのキャッシュディスペンサ，入室管理システ
ムなどにおいてそれらの装置の操作者が予め登録してあ
る適正な者であるかどうかを照合識別するシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシステムや銀行のキャッシ
ュディスペンサ，入出管理システムなどのセキュリティ
保護が必要とされる装置において、それらの装置を操作
しようとする者があらかじめ登録された適正な人物であ
るかどうかを識別する方法として、パスワードやＩＤカ
ードを用いた本人の照合が広く行なわれている。最も広
く知られているのは銀行の現金自動支払機における方式
である。口座番号等が磁気的に記録されたいわゆるキャ
ッシュカードを装置に挿入することにより、システム側
はあらかじめ登録してあるパスワード（暗証番号）をよ
びだし、一方操作者はキーボードから暗証番号を打鍵入
力する。２つの暗証番号が一致した場合、システム側は
その操作者は適正な人物であると判断する。そして以後
の操作を許可し、その結果操作者は現金を引き出すこと
ができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなパスワード
（暗証番号）による文字列照合方式は簡便でありセキュ
リティ保護の方法として有効な方式であるが、反面、パ
スワードが他人に知られた場合はセキュリティ保護の観
点からはほとんど無力になってしまうという弱点があっ
た。

【０００４】一方、キーボードの操作に関係する時間デ
ータを記憶し、実際にキーボードが操作された時間を計
測して、比較を行ない一致したものを判別するものが、
実開昭58−94044 号公報に記載されている。

【０００５】しかし、この従来技術は、キーボードのＯ
Ｎ時間とＯＦＦ時間の比率を時間データとして用いてお
り、一般的に人間はＯＮ／ＯＦＦの時間比率でなく絶対
時間（時間間隔）で記憶しているため実用性に問題があ
る。また、予め登録したパタンとの相関をとり、単に、
予め決められた各桁毎の最大，最小の範囲に入っている
か否かで判定を行っており、精度や柔軟性に欠けるもの
であった。

【０００６】本発明は上記のパスワード方式の問題点を
解決し、たとえパスワードを他人が知った場合でも他人
には容易にシステムに入り込むことはできず、一方本人
は従来とほとんど同じ操作で本人の照合が可能となる本
人照合システムを実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
本発明では、操作者（本人）がパスワードを打鍵する際
の打鍵の時間間隔であるリズムパタンを本人識別のため
の特徴情報として用いることを特徴とする。

【０００８】

【作用】すなわち、一般に人間は決まった単語や番号な
どをキーボードから打鍵する場合、同じ文字列を何度も
繰返し打鍵していると打鍵のリズムにクセを生じる。こ
のクセは各個人特有のものと考えられるため、これを本
人識別に用いるのである。具体的にはＮ文字のパスワー
ド打鍵時の文字の（Ｎ−１）個の入力時間間隔を計測
し、これを（Ｎ−１）次元の特徴ベクトルとする。例え
ばある人が“ＰＡＳＳＷＯＲＤ”という８文字からなる
文字列をパスワードとして用いる場合、この人は打鍵時
には通常、文字Ｐから文字Ａを打鍵する際に要する時間
間隔は１９０ミリ秒、文字Ａと文字Ｓの間は２１０ミリ
秒，ＳとＳでは２０５ミリ秒，……というように計測す
ることにより７つの数字からなるリズムパタンが得られ
る。これをＴ(ｔ₁，ｔ₂，…，ｔ₇）として７次元の特徴
ベクトルとして記述しあらかじめ登録しておく。この人
が本人確認の照合を受ける場合には、登録時と同様に
“ＰＡＳＳＷＯＲＤ”の文字の打鍵間隔を計測し、入力
ベクトルＴ′(ｔ₁′，ｔ₂′，…，ｔ₇′）とし、登録時
の特徴ベクトルとの比較演算を行なう。比較演算の方法
としては例えば両ベクトル間の距離を計算し、その距離
が所定値以下であれば本人であると判断するようにす
る。両ベクトルの距離とは例えば両ベクトルの対応要素
ごとの差の２乗和であり、両ベクトルが全く等しい場合
は距離は０となる。ここで距離の許容値ε適当な大きさ
に設定することにより、判定の厳しさを必要に応じて調
整できる。

【０００９】また、許容値εはユーザ自身がパタン登録
時に何度かの試行を行なった上で設定することによりユ
ーザごとに最適なセキュリティ保護効果を持たせること
が可能となる。

【００１０】本方式のリズムパタンの照合は一般のパス
ワードの文字列の照合の通過後第２次チェックとして行
なうことにより、より厳密な照合が可能となる。しか
し、必ずしもパスワードの文字列照合と組み合わせる必
要はなく、例えば単一のキーを叩くリズムのみを特徴ベ
クトルとすることによっても同様な本人の照合を行なう
ことも可能である。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
ここでは複数人数で使用するワークステーションなどの
コンピュータシステムにおいて一般ユーザが個人ファイ
ルにアクセスする場合を例にして説明する。

【００１２】図１は本発明を適用するコンピュータシス
テムの構成を示すブロック図である。システムはシステ
ムの中心的制御を行なうＣＰＵ１，メッセージやファイ
ル内容の表示装置であるＣＲＴディスプレイ２，パスワ
ードやコマンドなどの入力装置であるキーボード３，必
要に応じて一般ユーザの登録番号等を磁気カード等で入
力するためのカードリーダ４，主記憶装置（メインメモ
リ）５，システムの管理するための情報やプログラムを
記憶するための外部記憶装置Ｉ６，個人の情報やファイ
ルなどを記憶するための外部記憶装置II７、などから構
成される。なお、一般に外部記憶装置Ｉ、および外部記
憶装置IIは磁気ディスク装置で構成することが多い。

【００１３】図２は図１の装置を構成を用いて本発明が
どのように用いられるかを説明するフローチャートであ
る。ここで、一般ユーザＢが外部記憶装置IIに格納さ
れ、本発明のパスワードとリズムパタンによってプロテ
クトされている個人情報ファイルＢをアクセスする場合
を想定する。あらかじめ、コンピュータシステムは起動
され(step１)、一般ユーザＢからのアクセス要求待ちの
状態にあるとする。この状態からまず一般ユーザＢは自
分の登録番号を入力する(step２)。登録番号の入力方法
はキーボード３から打鍵入力するか、または登録番号が
磁気的に記録された磁気カードをカードリーダ４に挿入
するなどの方法により行なわれる。登録番号がＣＰＵに
入力されるとシステムは外部記憶装置Ｉのシステム管理
ファイルに格納されたユーザＢの登録パスワード文字列
とこのパスワード打鍵入力時の登録リズムパタンＴを呼
び出し、主記憶装置５にロードする(step３)。

【００１４】次にシステムはＣＲＴディスプレイ２でユ
ーザに対してパスワードを登録したリズムにしたがって
リズミカルに打鍵入力するよう表示し、ユーザは指示に
したがって打鍵入力する(step４)。入力が終わるとシス
テムは正しく打鍵入力できたかをＣＲＴディスプレイを
通してユーザに確認を行ない、もしユーザが正しく打鍵
できなかった場合はその旨応答することにより再度の入
力をおこなうようにする(step５)。

【００１５】ユーザが入力確認にＯＫの場合には、シス
テムはユーザが打鍵したパスワードの文字列の照合にと
りかかる。ここで入力したパスワードと外部記憶装置Ｉ
から呼び出したあらかじめ登録しておいた文字列との照
合演算をＣＰＵで行ない(step６)、両者が一致した場合
は第一次チェックを通過したものとして、本発明の特徴
であるリズムパタンの照合に進む(step７)。なお、文字
列パタンの照合で一致しない場合はこの打鍵者はユーザ
Ｂではないと判断し、個人ファイルＢへのアクセスをリ
ジェクト（拒絶）した後(step９′)、システムはユーザ
のアクセス要求待ちの状態にもどるようにする。

【００１６】第二次チェックとして行なうリズムパタン
の照合は本発明の大きな特徴である。Ｎ文字の文字列を
入力する場合、照合演算の具体的方法については後述す
るが、基本的にはリズムパタンを打鍵時間間隔の（Ｎ−
１）次元ベクトルとして表わし、登録パタンと打鍵パタ
ンの両ベクトル間の距離を計算する(step８)。そして、
その距離があらかじめ設定した値よりも小さい場合、シ
ステムは打鍵者が登録ユーザＢであると判断し(step
９)、次のプロセスへの進行、すなわち個人情報ファイ
ルＢへのアクセスを許可する(step１０)。また、両ベク
トル間の距離が所定値よりも大きい場合は打鍵者は登録
ユーザＢと認められないとして個人情報ファイルＢへの
アクセスをリジェクトした後(step９′)、システムはユ
ーザのアクセス要求待ちの状態にもどるようにする。

【００１７】なお、パスワードの再入力（リトライ）を
無制限に許可すると不正アクセスの可能性が高まるた
め、リトライの回数をあらかじめ設定し、その回数内で
正しいパタンを入力できない場合は以降のパスワード入
力自体をリジェクトするようにすることにより、より安
全性を高めることができる。

【００１８】図３はリズムパタンの照合演算方法の一例
を説明する図である。ユーザＢはパスワードとして文字
列“ＰＡＳＳＷＡＯＲＤ”を登録してあるものとし、そ
の打鍵時の登録リズムパタンベクトルＴ＝（１９０，２
１０，２０５，３９０，210,１９０，１００）であると
する。これは、文字Ｐと文字Ａの打鍵時間間隔が190ミ
リ秒，文字Ａと文字Ｓの打鍵時間間隔が２１０ミリ秒，
…、という意味をもった７次元ベクトルである。一方、
ユーザＢが個人情報ファィルＢにアクセスしようとする
ときに同じパスワードを打鍵入力した際の入力リズムパ
タンベクトルＴ′＝（１９５，２２０，２１５，４０
５，２００，２０５，２１０）であったものとする。こ
の２つのベクトル、ＴとＴ′間の距離をもとめる。ここ
では両ベクトル間の距離としてベクトルの各要素ごとの
差の二乗和ΣΔ² の平方根すなわち√ΣΔ²と定義す
る。本数値例でこの演算を行なうと√ΣΔ²=２９.６ミ
リ秒となる。ここで、予め定めておく距離の許容値εを
３０ミリ秒とすれば、この打鍵者はこのチェックにパス
することになる。この距離の許容値εを打鍵者の習熟度
合などに応じてユーザ自身が可変にしてやればよい。

【００１９】ベクトル間の距離としてはこの他に、各要
素ごとの差の絶対値の和をとる方法や、各要素ごとの差
の二乗に重み付けをして和をとるなど種々の方法が考え
られる。いわゆるパタン認識の研究分野で用いられてい
る種々の数学的演算などから最適な方法を用いることも
可能である。

【００２０】図４は打鍵時間間隔の測定をハードウエア
的に行なう場合の回路構成例を、また図５はその動作を
説明するタイミングチャートである。図４で打鍵時間間
隔測定回路はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１，ＡＮＤ
ゲート１０２，フリップフロップ１０２，１０５，１０
６，ＮＡＮＤゲート１０３，１０４，ラッチ回路110,１
１１，カウンタ１０８，１０９，基準発振器１０７，セ
レクタ１１２，負論理のＯＲゲート１１３などから構成
される。

【００２１】図５を用いて回路の動作を説明する。ＡＮ
Ｄゲート１０１に入力される信号Ｓ２はキーボード３
（図１に示す）を打鍵した際に発生される一打鍵が１パ
ルスに対応する打鍵パルス信号で、図４の回路の目的は
信号Ｓ２のパルスの発生時間間隔を基準発振器１０７で
カウントすることにより測定し、ＣＰＵ１に知らせるこ
とである。まず、図３のstep３が終了しシステムが打鍵
者からのパスワード入力待ちの状態になるとＣＰＵは打
鍵受付信号Ｓ１を１レベルとすることにより打鍵パルス
信号Ｓ２はゲート１０１を通過し、フリップフロップ１
０２に入力される。フリップフロップ１０２ではＳ２を
１／２分周し、正出力Ｓ３をカウンタ回路１０８，負出
力Ｓ６をカウンタ回路１０９の各々イネーブル入力に入
力することにより、２つカウンタを交互に動作させ、連
続するパルス列（Ｓ２）のパルス間隔中に存在する基準
発振器１０７の出力Ｓ９のパルス数をカウントする。す
なわち、Ｓ３が１レベルとなる期間に１０８はカウント
動作をおこない、カウンタの出力Ｑ（複数ビットのパラ
レル信号）はラッチ回路１１０に入力される。ラッチ回
路１１０はラッチ信号Ｓ４によってＳ３がゼロレベルに
切り換わった瞬間のカウンタ出力をホールドし、そし
て、次の瞬間にリセット信号Ｓ５によりカウンタ１０８
の値を０にリセットする。一方、カウンタ１０９はＳ３
がゼロレベルに切り換わった瞬間、すなわちＳ６が１レ
ベルに切り換わった瞬間からＳ９のカウント開始し、Ｓ
６がゼロレベルに切り換わるまでカウントを続ける。こ
のように２つのカウンタが交互にカウントを担当するこ
とによりパルスの間隔を連続して測定することができ
る。セレクタ１１２は制御入力Ｓが１レベルのときは入
力Ａを、ゼロレベルのときは入力Ｂを出力する。ここで
はラッチ１１０の出力をＡ，ラッチ１１１の出力をＢに
入力し、信号Ｓ６を制御信号として用いることによりホ
ールド直後のラッチ回路からのカウント値が出力され、
ＣＰＵ１のデータ入力端子Ｄに入力される。ＣＰＵ１は
セレクタ１１２の出力データを信号Ｓ４と信号Ｓ７の負
論理のＯＲ出力である信号Ｓ１０を取り込みのタイミン
グ信号としてデータの取り込みを行なう。ＣＰＵは打鍵
受付信号Ｓ１発行後、パスワードの文字数に対応する入
力パルス数を入力端子ＫＰでモニタし、所定の数に達す
るとＳ１をゼロレベルに戻し、データの取り込みを終了
する。

【００２２】このような動作により打鍵パルス信号Ｓ２
のパルス間隔の時間に相当する基準クロックＳ９のカウ
ント数がＣＰＵに報告される。ＣＰＵはカウント数に基
準クロックＳ９の発振周期から、打鍵間隔時間を演算し
てもとめる。例えば基準発振器の発振周波数を１０キロ
ヘルツとすれば１カウントは０.１ ミリ秒に対応し、
０.１ ミリ秒精度での打鍵時間間隔の測定ができる。

【００２３】図４，図５は時間間隔測定を専用のハード
ウエアで行なう場合の例を説明したが、このような測定
は既存のコンピュータシステムではとくに新たなハード
ウエアを加えなくともソフトウエア的に行なうことが可
能なものもあるので、その機能を利用することもでき
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明はキーボード打鍵時のリズムが個
人個人によって異なることを利用して個人の識別を行お
うとするものであり、従来のパスワードの文字列照合の
みによる方式よりもセキュリティ保護効果を高められ、
しかもそのためのハードウエアの追加も非常に僅かであ
るか、またはソフトウエア的な対処のみで実現可能とな
る。また、ユーザ自身も従来のパスワード方式とほとん
ど同じ操作を行えば良く、新たな煩雑な操作も必要とし
ない。また、識別の厳しさもスレッシュホールドレベル
（しきい値）として連続的に設定できるため、ユーザの
リズム感の個人差に応じて妥当な値を設定できるためフ
レキシビリティも高い。

【００２５】このため、本発明はコンピュータシステム
のほか、銀行端末システム，入室管理システムなど従来
パスワード照合を行っていた全てのシステムに適用が可
能で、セキュリティ保護効果を高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する一実施例のシステム構成を説
明する図。

【図２】本発明を適用する一実施例の動作を説明するフ
ローチャート。

【図３】本発明の一実施例における動作例を説明する
図。

【図４】本発明における打鍵時間間隔測定用の回路構成
例を説明する図。

【図５】図４の打鍵間隔測定回路の動作を説明するため
のタイミングチャート。

【符号の説明】

１…マイクロプロセッサ、１０２，１０５，１０６…フ
リップフロップ回路、１０７…基準発振器、１０８，１
０９…カウンタ回路、Ｓ１…打鍵入力受付信号、Ｓ２…
打鍵パルス信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤瀬 照美 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体設計開発センタ内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キーボードを有する情報処理装置におい
   て、その操作者があらかじめ登録してある本人であるか
   どうか確認を行なう場合、操作者がキーボードを打鍵す
   る際の打鍵時間間隔である入力リズムパタンとあらかじ
   め本人が登録した登録リズムパタンとの距離を算出して
   比較照合し、両者の差異が予め設定された許容値を満た
   すか否かによって判断を行なう手段を備えたことを特徴
   とするセキュリティ保護装置。
2. 【請求項２】請求項１において、入力又は登録リズムパ
   タンとは打鍵時間間隔を要素として打鍵者固有の打鍵時
   のクセを記述したパタンであることを特徴とするセキュ
   リティ保護装置。
3. 【請求項３】請求項２において、比較照合とは打鍵時間
   隔によって記述された登録リズムパタンと入力リズムパ
   タンとの差異を数値的演算によって算出し、その差異が
   所定値εとの大小比較により真偽を判定することを特徴
   とするセキュリティ保護装置。
4. 【請求項４】請求項３において、所定値εは登録リズム
   パタンを登録する際にユーザ自身が設定することを特徴
   とするセキュリティ保護装置。
5. 【請求項５】請求項３において、数値的演算とはｎ文字
   からなるパスワードの登録リズムパタンをＴ（ｔ₁，
   ｔ₂，…，ｔ_n-1）、入力リズムパタンをＴ′（ｔ₁′，
   ｔ₂′，…,ｔ_n-1′)とし、ｔ₁，ｔ₂，…，ｔ_n-1，
   ｔ₁′，ｔ₂′，…ｔ_n-1′はパスワード打鍵時の打鍵時
   間間隔とする場合、パタン間距離ｄを ｄ＝［ω₁(ｔ₁−ｔ₁′)のｋ乗＋ω₂(ｔ₂−ｔ₂′)のｋ乗
   ＋…＋ω_n-1(ｔ_n-1−ｔ_n-1′)のｋ乗］の１／ｋ乗 （ω₁，ω₂，…，ω_n-1は重み定数、ｋは定数）によっ
   てもとめることを特徴とするセキュリティ保護装置。
6. 【請求項６】キーボードを有する情報処理装置におい
   て、その操作者があらかじめ登録してある本人であるか
   どうか確認を行なう場合、パスワードを操作者が打鍵す
   る際の打鍵時間間隔である入力リズムパタンを計測し、
   文字列パタンおよびリズムパタンをあらかじめ登録した
   登録文字列パタンおよび登録リズムパタンとおのおの比
   較照合することにより本人の確認を行なう手段を備えた
   ことを特徴とするセキュリティ保護装置。