JPH0646162A - 電話回線を通して使用する汎用認証装置 - Google Patents

電話回線を通して使用する汎用認証装置

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JPH0646162A
JPH0646162A JP5077290A JP7729093A JPH0646162A JP H0646162 A JPH0646162 A JP H0646162A JP 5077290 A JP5077290 A JP 5077290A JP 7729093 A JP7729093 A JP 7729093A JP H0646162 A JPH0646162 A JP H0646162A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は通常の電話回線を通して通常の電話
機で使用する汎用認証器に関する。 【構成】 クレジットカードの大きさと形を持つ認証器
（ＵＡ）３０１を電話の受話器の近くに保持して受話器
を通して音声信号を受信することによって問合せ番号を
受信する。それ自身のキーを用いて、受信された問合せ
番号を個別化した応答に変換し、これを送話器を通して
送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は通信システムユーザの認証装置に
関する。
【０００２】問題 電話のコーリングカードの詐欺、会社のＰＢＸの詐欺に
よる使用によって、現在顧客は１年１０億ドルを越える
損害を受けている。典型的な構成においては、ＰＢＸへ
の発呼ではＰＢＸにアクセスするために８００番の番号
を使う。その正当性は、起呼者に対して多桁のアクセス
コードをダイヤルするように要求することによって確認
され、もし正当であれば、起呼者に対してＰＢＸを通し
て第２ダイヤル音を与えることによってアクセスを許
す。起呼者は次にＰＢＸ内の通常の利用者に対して拒否
されない範囲で任意の出接続を設定できる。明らかに、
８００番の番号とアクセスコードを知っている人ならだ
れでもＰＢＸに課金される呼を発することができる。よ
り一般的には、現在のコーリングカードの装置は盗まれ
たカードの使用、あるいはコーリングカード番号を音声
タップを通して盗聴したり、コーリングカード番号を目
で見たりすることによって、広範な詐欺の対象になって
いる。
【０００３】コンピュータのハッカーもそのコンピュー
タを使用して企業のＰＢＸにアクセスして、試行錯誤し
て正しいアクセスコードを見付ける活動を行なう。彼等
はそのコードをＰＢＸの電話番号と共に再販者に売り付
け、それがまた多数の詐欺ユーザに売り込む。これによ
って詐欺の範囲は大幅に広がる。より一般的には、通常
の電話回線のユーザに対して、彼等に電話あるいは他の
サービスの不当な請求が行なわれないようにするための
安価で便利な方法が存在しないという問題がある。
【０００４】解決 上述の問題はコーリングカードの使用を認証するために
企業のＰＢＸによって使用するように任意の電話回線を
通して使用できる本発明の原理に従った汎用認証（Ｕ
Ａ）装置を利用して、従来技術に対する進歩が達成さ
れ、解決される。この認証装置はそのユーザを認証する
固有の信号を提供する。認証装置はコーリングカードの
代りに使用されて質問応答型の認証方式を可能にし、問
合わせのデータとそのデータに対する応答を生ずるのに
使用されるハードウエアを装備している。いずれの場合
にも、装置によって送られる認証メッセージ（応答）は
連続した認証要求について異なっている。これはオーデ
ィオインタフェース（トーンの発生と受話）を含み、こ
れによって装置はトーン信号を使って電話機と直接交信
でき、ユーザがコードを手でキーイングする必要がなく
なる。
【０００５】有利なことに、ＵＡは特別の電話機（移動
電話、スマートカード電話その他）を必要としない。こ
の装置はまた種々の他のサービス（バンキング等）用の
電話回線を通した認証およびコンピュータシステムに対
するリモート・ログインの認証を助けるのに使うことが
できる。このような装置を提供するための追加コストは
極めて小さい（資格を持つユーザ当り数ドルの一時的コ
スト）。ユーザに関する限り、その装置の使い方はキャ
ッシュディスペンサの使い方より複雑ではない。
【０００６】
【詳細な記述】カード大の装置に問合せを応答に変換す
る関数を実現するための計算用ハードウエア、入力を与
えるためのキーパッド、ＬＣＤディスプレイおよび加入
者線を通して交換機に対して電話機から送信できるトー
ンの形式で入力を受信し、出力を提供するオーディオイ
ンタフェースが装備されている。問合せ（第１の数）を
応答（第２の数の一部）に変換する関数を実現する目的
は、時間的に変化する問合せに基づいて時間的に変化す
る応答を生ずることであり、これによって、あるときに
問合せ−応答の組合せを盗んでもこれを後で使うことは
できなくなる。これはまた、現在コーリングカードに存
在する磁気バーを持っており、従ってコーリングカード
用の機能を持つ特殊電話機を利用でき、また任意の他の
電話機も利用できる。ランダムに選択した２人の異なる
ユーザに対して２つの異なる装置を提供しても、確実に
応答を発生するのに異なる装置を使用できる。この装置
は××××のスマートカード（登録商標）や特殊電話機
のみで使用できる他のスマートカードとは大幅に異なっ
ている（これについては後に詳述する。）。時間的に変
化する認証メッセージは異なる３種の方法で発生され
る。第１の方法はチャレンジ応答方式であり、これでは
遠端のシステムで認証装置に対して乱数を与え、認証装
置は適切な応答を計算して、システムに対して返送す
る。他の方法は関数に対する入力として時刻を与え、遠
端のシステムに対して関数の出力と使用した時刻を送信
する方法である。第３の方法は使用するごとに増分され
る計数値のような単調増加あるいは減少する関数を使用
する。第１の方法について、次の節で詳述する。第２と
第３の方法については後に簡単に説明する。
【０００７】装置の使用法 企業のＰＢＸの認証にこの装置を使用する手順は次のと
おりである。各々の合法的な利用者には個人識別番号
（ＰＩＮ）が割当てられており、これはまた彼あるいは
彼女の持つ特定の装置に関連する。認証を求める前に、
ユーザはそのＰＩＮを汎用認証器（ＵＡ）と呼ぶ装置に
与える。もしＰＩＮが正しければ、ＵＡは起動されて使
用できるようになる。次にユーザは電話番号をダイヤル
し、（もし必要なら、番号はＵＡに印刷しておいてよ
い。）認証を求める（これは現在企業のＰＢＸで行なっ
ている。）。音声による応答でユーザに対して起動した
ＵＡを発呼電話機の受話器の近くに持ってゆき、受話器
から入来トーンを受信するようにすることを指示する。
次に認証システムは乱数を表わすトーンの集合を送信
し、これはＵＡのオーディオインタフェースによって受
信される。これが問合せ番号である。次にＵＡは問合せ
番号に対する適切な応答として出力番号を発生し、ユー
ザに対してメッセージを与えて、ＵＡを送話機にあて
て、伝送を開始するキーを押すように指示する。ＵＡは
それが生じた出力を表わすトーンの集合を送信する。シ
ステムは応答と内部で発生した出力を比較し、もし一致
すれば、要求を認証する。この動作シナリオの全体を図
１に示す。
【０００８】ユーザにはオプションがある。現在でも利
用できる認証装置のオプションはＵＡの番号を手でキー
インし、応答をシステムに手でダイヤルして返送する方
法である。この場合にはシステムからの音声による応答
はユーザに対してＵＡに与えるべき乱数を指示する。ユ
ーザによってこれがＵＡにキーインされると、ＵＡはそ
のディスプレイに対応する出力番号を生ずる。これは
（電話の２重音周波数（ＤＴＭＦ）があればそれを使っ
て、あるいは音声認識システムがあれば音声を使って）
ユーザによって与えられ、認証を求める。この代りに望
ましくはユーザはＵＡに対して出力番号を表わすトーン
を送信するように要求する。
【０００９】この装置の高レベルの状態図を図２に示
す。初期には、ＰＩＮの入力の後、装置はレディ（待
機）状態になる。レディ状態では、特別の受信／送信キ
ー（図３に示す縁ノッチ）をクリックすることによって
装置は受信状態になる。受信状態で、装置は音声入力あ
るいはキー入力を受信する。８桁の入力の受信を完了す
ると、装置は計算状態になって応答を計算する。計算が
完了すれば、装置は送信準備状態になり計算の完了を示
す発光ダイオード（ＬＥＤ）をフラッシュする。送信レ
ディ状態で、受信／送信キーをもう一度クリックする
と、計算された応答に対応する音声出力を生じ、装置は
レディ状態に戻る。装置はリセットバー（図３に示す）
を使ってどの状態からでもリセット状態にすることがで
きる。
【００１０】外観と内部構造 図３はＵＡの外観を示している。装置の外観は通常の電
話機を使って通信できるようにするためのオーディオイ
ンタフェースを有すること以外はスマートカードに似て
いる。キーパッドによってＰＩＮの入力と入力乱数の手
動による入力（もし利用者が選択すれば）ができるよう
になる。ＬＣＤは入力された番号をディスプレイする。
応答を計算したあとで、応答番号が表示される。計算が
完了したことを表示するためにはＬＥＤがフラッシュす
る。縁の切込みにあるキーはオーディオ受信／送信を動
作するもので、ユーザがＵＡを送話器あるいは受話器に
密着させやすいようになっている。
【００１１】装置についた磁気バーによってこれをコー
リングカードリーダの付いた電話機でも利用できるよう
になる。この場合には、符号化された識別情報だけが送
信され、認証の安全性は低下する。
【００１２】装置の内部構造を図４に図示する。キーパ
ッドからの入力は入力番号を入れるのにマニュアルモー
ドを選ぶか、ＰＩＮを入れるときに行なわれる。操作に
よってはキーパッドからの入力はＰＩＮ入力レジスタあ
るいはＭＵＸのいずれかにゲートされる。ＰＩＮ入力レ
ジスタの内容は記憶されたＰＩＮレジスタの内容と比較
され、一致する場合には以降の動作のためにマイクロプ
ロセッサの計算／テーブルルックアップユニットが（応
答の生成のために）動作される。ユーザが（ノッチのキ
ーを使って）トーン検出を動作したときには（受信器か
らの）受信されたトーンはビットに変換されてＭＵＸに
送られる。ＭＵＸは入力を自動モード（音声インタフェ
ースを通す）にするかあるいはマニュアルモード（キー
パッドを通す）にするかを選択できるようにする。ＭＵ
Ｘによって選択された入力は入力シフトレジスタに入れ
られ、次に計算／テーブルルックアップ装置に与えられ
る。応答の計算が完了すると、応答は出力表示レジスタ
と出力シフトレジスタの両方に与えられる。出力表示レ
ジスタによって応答出力をＬＣＤに表示できる。出力表
示レジスタの内容はユーザがそれを動作したときに（縁
のノッチのキーを２度目にクリックする）トーン発生器
に与えられ、トーン発生器は出力を送信器で送信できる
トーンに変換する。
【００１３】図１は認証のシナリオのブロック図であ
る。ユーザはＰＩＮを汎用認証器に与える（動作ブロッ
ク１０１）。これによって汎用認証器が使えるようにな
る。次にユーザは認証サービス用の電話番号を呼び出
し、認証システムによって発生された一般的な乱数であ
る入力番号を受信するために、ＵＡを電話機の受話器に
あてる。認証システムに対して呼が設定され（矢印１０
５）一般に交換機あるいはＰＢＸである認証システムは
トーン信号によってＵＡに乱数を与える。このトーンは
ＵＡに対して送信され（矢印１０９）、電話の受話器を
通して受信される。ＵＡは次に応答を計算し、加入者の
送信器を経由して応答を送信する。この応答は認証シス
テムに送信され（矢印１１３）、これはＵＡの応答を内
部で発生された番号と比較して、もし応答が正しければ
（動作ブロック１１５）、要求を許可する。認証システ
ムは次にユーザに対して認証の可否を返送し（矢印１１
７）、そのあとでユーザは電話呼を発するか他の方法で
認証の許可を利用する。この汎用認証器を使用して、Ｕ
Ａにトーンを与える代りにＵＡにキーボードで入力して
もよく、ユーザに対して乱数を認証システムからの音声
応答を通して与えてもよい。同様に、ユーザの電話機の
２重トーン多周波（ＤＴＭＦ）キーボードを通して応答
をキーインすることによって認証システムに対してユー
ザが応答を送信してもよい。さらに代替構成において
は、ＵＡそのものが入力番号を与えてもよい。この構成
では、ブロック１０７と矢印１０９は使用されず、ＵＡ
は入力番号を受信する代りに、ブロック１０３の内部で
入力番号を発生する。この場合の応答は入力番号を含む
必要があり、これによって認証システムはＵＡによって
使用されたのと同一の入力番号から応答番号を認証する
ことができる。
【００１４】図２はＵＡの状態図である。静止状態２０
１では、ユーザはＰＩＮ入力２０３を与える。これによ
ってＵＡは状態２０４となり、ここで、ＵＡはＰＩＮ入
力が正しいかどうかを確認する。もしＰＩＮが正しけれ
ば（矢印２０７）、ＵＡはレディ状態（２０９）とな
り、レディ信号を表示する。次にユーザは認証を要求す
る呼を発生し、ＵＡを電話機の受話器の近くに置き、Ｕ
Ａの縁のノッチのキーをクリックする（矢印２１１）。
これによってＵＡは受信状態（２１３）になり、入力数
字の番号が受信されたときにこれを表示する準備ができ
たことになる。ＵＡはすべての入力数字が受信されるま
で受信状態を保ち、これによって誤って縁のノッチキー
をクリックしてもＵＡが受信状態にある間は（矢印２１
５）単に無視されることになる。入力数字が受信される
と（矢印２１７）、ＵＡは計算状態（２１９）に入り、
応答番号を計算する。この場合も縁のノッチキーのクリ
ックが早すぎると（矢印２１１）、ＵＡが計算状態にあ
る間は無視される。ＵＡが応答の計算を完了した後（矢
印２２３）（これはユーザに対してＬＥＤのディスプレ
イのフラッシュで知らされる）、ＵＡは送信レディ状態
（２２５）となる。ユーザは次にＵＡを電話のハンドセ
ットの送話器の近くにおき、縁のノッチのキーを押し
（矢印２２７）、応答出力を電話接続を通して認証シス
テムに送信する。これによってＵＡはレディ状態（２０
９）に戻る。何かの理由でユーザが任意の時にレディ状
態に戻って、再開したいときには、これはリセットキー
を操作してＵＡをレディ状態に戻すことができる（矢印
２２９、２３１、２３３、２３５）。ＵＡはタイムアウ
ト（矢印２３７）あるいは所定の回数のＵＡの使用（矢
印２３９）の内の早い方で静止状態に戻る。
【００１５】図３は汎用認証器３０１の外観図である。
これは電話接続を通して信号を受信するマイクロフォン
と、電話接続を通して信号を送信するスピーカを含む音
声インタフェース３０３を有する。ＵＡ内部の計算ハー
ドウエアはＵＡの外からは見えないので破線で示してあ
る。ＵＡはまたキーボード３０７を持ち、これは１２個
のＤＴＭＦキーとＵＡをリセットするリセットバー３０
９を持つ。さらにＵＡによって受信されたり、発生され
た番号のＬＣＤディスプレイ３１１と、ＵＡの縁のノッ
チのキー３１１が図示されている。磁気コードバー３１
５もまたＵＡの外側に付いていてＵＡを通常のクレジッ
トカードリーダで読むこともできる。
【００１６】図４はＵＡの内部のブロック図である。ブ
ロック４０１はＵＡのキーパッドに接続された出力回路
を表わし、キーパッドの番号に対応するディジタル信号
を発生する。ゲート４０３はモード信号４０２によって
制御されて、この場合にはキーパッド３０７からの出力
信号のディジタル信号をシフトレジスタ４０５に与え
る。このレジスタの出力はマイクロプロセッサ４０７で
比較される。マイクロプロセッサ４０７は概念的にプロ
グラムメモリ４１０、計算メカニズム、状態コントロー
ラ４１３、ＵＡがユーザに与えられるときにプリセット
される小容量のリードオンリメモリであるＰＩＮレジス
タ４０９、ＰＩＮレジスタ４０９とシフトレジスタ４０
５の出力を比較する比較器４１１に分けられている。レ
ジスタ４０９はまた、ＵＡのシーケンス識別子とＵＡの
秘密キーを記憶している。比較器４１１の出力は計算メ
カニズムと状態コントローラ４１３によって利用され
て、ＵＡをレディ状態にするかどうかを判定する。ＬＥ
Ｄ４１５はコントローラ４１３に接続されていてユーザ
に表示を示す。次に認証センタに対する接続をダイヤル
したあと、トーン検出器／トーン発生器４２３をマイク
ロフォン４２１からの入力信号を検出する（検出動作４
２２）ように検出器を動作する。検出器動作信号４２２
は縁のノッチキー３１３からの入力信号４２２を受信す
る状態制御器４１３から来る。トーン検出器の出力は次
にマルチプレクサ４２７を経由してシフトレジスタ４３
１に与えられ、その出力はマイクロプロセッサ４０７の
計算メカニズムと状態制御器４１３に与えられる。これ
はストアドプログラム４１０によって制御される。計算
メカニズム４１３は次に入力乱数、秘密キーおよびシー
ケンス識別子を使って出力を発生する。これはＵＡのシ
ーケンス識別子とシフトレジスタ４３１から受信された
入力に対応する出力を出力表示レジスタ４３３に与え、
これはＬＣＤディスプレイ３１１を動作する。出力はま
た出力シフトレジスタ４３５に与えられ、これはトーン
検出／トーン発生器４２３のトーン発生器部の入力とな
る。トーン発生器は状態コントローラ４３７からの信号
によって動作され、シフトレジスタ４３５の出力に基づ
いてトーンを発生し、そのトーンはスピーカ４３９に与
えられて認証システムに送信される。リセットバー３０
９は計算メカニズムと状態コントローラ４１３、それに
出力ディスプレイとシフトレジスタ４３３にリセット信
号４４０を送る。
【００１７】図５は汎用認証器の動作の全体のブロック
図である。円の中の番号は順次のステップを表わし、読
者がプロセスの進行を追いやすくするために図に付けて
ある。破線の中の２つの主要なブロックは汎用認証器３
０１と認証システム５０１であり、後者は交換機あるい
はＰＢＸである。プロセスはユーザが認証を要求したと
きに開始する。（動作ブロック５０３）。（ユーザが先
に正しいＰＩＮを入れてＵＡは既にレディ状態にあるも
のと仮定する。）認証の要求は認証システム５０１への
接続のための番号をダイヤルすることによって実行され
る。動作の完了は矢印５０５によって表わされる。認証
システムは８桁の入力番号を発生し（ブロック５０
７）、この番号はトーンによってＵＡに送信される（矢
印５０９）。ＵＡはユーザが認証を要求したハンドセッ
トの受話器の近くに保持することによってそのトーンを
受信する。入力番号が次に送られ、次にＵＡのトーン検
出器から記憶装置５１５に送られ（矢印５１３）、入力
番号を表わす数字を記憶する（代替の構成では入力番号
をユーザがキーパッド３０７を使ってキーインしてもよ
い。）。これらの８桁の数字は次に計算ハードウエア５
１９に与えられ（矢印５１７）、これは８桁の出力を発
生する。これらの８桁の出力はＵＡの８桁の識別子と組
合わされ（ブロック５２３）、計算ハードウエアの８桁
の出力と、シーケンス識別子の８桁の出力から成る１６
桁の出力を形成する。これはブロック５２５の１６桁に
記憶されトーン発生器４２３からスピーカ４３９を経由
して電話接続を通して認証システム５０１に送信され
る。これは受信されて１６桁の応答レジスタ５３１に記
憶され、これは８桁のＵＡシーケンス識別子をブロック
５３３に選択して、これらの桁を計算ハードウエアに送
信する（矢印５３５）。この計算ハードウエアは次に入
力番号とＵＡシーケンス識別子を使用して、ＵＡの計算
ハードウエア５１９によって計算された８桁の出力を計
算する。計算された出力は出力レジスタ５４５に送信さ
れ（矢印５４９）、ここで、これはブロック５３１に受
信されて記憶された８桁の出力と比較される（矢印５４
３）。もしそれが一致すれば、認証されたことになり、
不一致であれば認証が否定される。認証／否定の信号５
４７はユーザに返送され、交換機あるいはＰＢＸがユー
ザからの以降の呼を受理するか拒否するかが決められる
ことになる。表１はＵＡの種々の要素の部品表である。
【００１８】
【表１】
【００１９】安全性 問合せ応答法による認証は単一パスワードあるいはコー
ドよりすぐれていることが知られている（例えば、Ｗ.
Ｊ. Ｃaelli（編）の情報化時代のコンピュータセキュ
リティ、頁２２３−２３４、エルスビア科学出版社、Ｉ
ＦＩＰ１９８９参照。）。問合せ応答法では、ユーザに
よって与えられる応答はシステムによって与えられた特
定の問合せ（入力番号）についてのみ有効である。応答
を不法にモニタして盗聴されても、システムによって与
えられる問合せは次回はほとんど確実に異なっており、
完全に別の応答が必要になるから、何も問題にならな
い。問合せを応答に写像するのに複雑な関数（あるいは
大きな表あるいは関数と表の組合せ）を使うことによっ
て、典型的にシステムのセキュリティを破そうとする試
みに対して良い保護ができることになる。
【００２０】第２の保証はＰＩＮ（通常４桁）を使うこ
とである。これによってＰＩＮが分からなければ、ＵＡ
は詐欺には使えないことになる。またユーザはＰＩＮを
離れた場所で（例えば公衆電話の遠くで）予め与えてお
くようにしてもよい。最後に一度ＰＩＮを入れても、Ｕ
Ａは有限の回数（例えば５回）、しかも有限な時間の間
しか使うことができない。ＵＡを使い続けるにはＰＩＮ
をもう一度入れなければならない。これによって正しい
ＰＩＮを入れたＵＡが盗まれても、これは有限の回数し
か使えないことになる。またもしユーザがＰＩＮを入力
して続けてＵＡを使うのを忘れたときには、自動内部タ
イマによってある時間の後でＵＡは消去され、詐欺でＵ
Ａを使うことができない。もちろんＵＡをなくしたとき
には、クレジットカードやコーリングカードと同様にた
だちにとどけ出ることが期待される。
【００２１】最後に、多くの認証システムと同様に、こ
の認証システムでも誤りの場合には制限された再試行の
あとで接続を切断する。従って、遠端のシステムが正し
くない応答を受けたときには、これは、ユーザが再試行
できるように異なる入力を送る。再試行の制限回数を超
えたときには、接続は切られる。接続の再設定にはもち
ろん電話網の通常の遅延が生ずる。
【００２２】実装 実装は２つの部分から成る。交換機／ＰＢＸのソフトウ
エア／ハードウエアの問合せ応答の実装と、入力番号を
与えたときに出力番号を決定するＵＡのプログラムの実
装である。交換機、ＰＢＸあるいは他の通信ネットワー
クの要素上に実装されるべき部分は入力乱数の選択、Ｄ
ＴＭＦの出力および／あるいはユーザに番号を中継する
ための音声応答、応答あるいはユーザによってキーイン
された数字の受信、その応答とシステム自身の内部で発
生された応答との比較である。応答の発生は内部調査さ
れないようにするためにチップ中にパッケージされる。
ＵＡの内部では応答の発生のために類似の機構を利用す
る。このメカニズムは計算アルゴリズム、テーブルルッ
クアップのプロセスあるいはその両者の組合せである。
【００２３】交換機／ＰＢＸの中での一致応答を発生す
るメカニズムはまた、関連する特定のＵＡの番号（Ｉ
Ｄ）を考慮しなければならない。２つの異なるＵＡはほ
とんど確実に問合せ−応答の一致に異なる関数を使用す
る。ＵＡは出力応答中のそのＩＤ番号を指定する埋込ま
れた数字によってＩＤを知る。交換機／ＰＢＸはこのＩ
Ｄの助けによってＵＡによって与えられた応答をチェッ
クするのに使用する適切な関数を決定する。
【００２４】先に述べたように、問合せと応答の関数写
像は異なるＵＡについては異なっているようにするべき
である。これはＵＡの中である入力をある出力に写像す
る表を持つことによって容易に達成することができる。
しかしこれには２つの重大な欠点が存在する。第１は入
力の集合が制約されるためにセキュリティ上の兼ね合い
が問題になること、第２はシステム側で多数のＵＡの表
を蓄積するために極めて大量のメモリを必要とすること
である。（概要の暗号アルゴリズムを使った）解決法は
写像に共通のアルゴリズムを使用するが、各ユーザにつ
いて異なるキー入力を使用することによって各ユーザに
ついてある程度アルゴリズムを変化することである。シ
ステムの中ではＵＡのシーケンスＩＤを使って表を参照
してそのＵＡのキーを見付け、次にこれをアルゴリズム
に与えてこれを特定のＵＡについて適切に修正して与え
られた入力について適切な応答を計算することができ
る。ＵＡの中では詳細はもう少し簡単である。アルゴリ
ズムの特定の部分だけを実装すればよい。これは全体的
あるいは部分的に表駆動にすることができる。図５はＵ
Ａおよび（初期問合せ番号とＵＡのシーケンスＩＤを共
に８桁の長さと仮定した）交換機あるいはＰＢＸの問合
せ応答システムに関連した全体図を示している（問合せ
番号とシーケンスＩＤの各々に８桁を用いることによっ
て充分な保護が可能になり、同時にキーインされるべき
全体の応答の長さは１６桁になる。これは現在使用され
ているコーリングカードの符号（１４桁）と同等であ
る。）。
【００２５】他の装置および方式との比較 問合せ−応答方式はユーザが使用される関数を記憶する
と考えられる高セキュリティのコンピュータシステムで
は時として使用される。これに対して、公開キー暗号化
およびディジタル署名のような認証方式で使用されるの
に広く研究されている最もセキュリティの高い関数は、
いわゆるトラップドア関数である。（リベスト，Ｒ．
Ｌ．，シャミール，Ａ．，アデルマン，Ｌ．，ディジタ
ル署名と公開キー暗号システム：コミュニケーションＡ
ＣＭ２１，２（７８年２月）ｐｐ１２０−１２６）、
（マークル，Ｒ．Ｃ，ヘルマン，Ｍ．Ｅ：情報の秘匿と
トラップドアナップザックでの受信；ＩＥＥＥトランザ
クションオンインフォーメーションセオリ、２４，５
（７８年９月）ｐｐ５２５−５３０）（ディフィー，
Ｗ．，ヘルマン，Ｍ．Ｅ．，プライバシーと認証−暗号
化入門、ＩＥＥＥプロシーディングス、６７，３（７９
年３月）ｐｐ３９７−４２７）（ディプロト，Ａ．ナッ
クザック問題の一般化に基づく公開キー暗号システム、
ヨーロクリプト８５アブストラクト、リンツ、オースト
リア８５年４月）。これらはキーの内の一部を公開にし
なければならないときにはもちろん有用である。しか
し、ここで考えている装置では各ユーザのキー（使用さ
れる関数）は秘密にしておくことができるから、秘密キ
ー方式で充分であり、公開キー暗号化あるいはディジタ
ル署名方式は必要ない。２つの良く知られた秘密キー方
式として、ナショナルビューロオブスタンダードのデー
タ暗号標準（ＤＥＳ）アルゴリズム（ナショナルビュー
ロオブスタンダード、コンピュータセキュリティのため
の暗号化ワークショップレポート、２１−２２、１９７
６年９月、ＮＢＳＩＲ７７−１２９１（１９７７年９
月））と高速データ暗号化アルゴリズム（ＦＥＡＬ）
（シマズ，Ａ，ミヤグチ，Ｓ．高速データ暗号化アルゴ
リズム−ＦＥＡＬ、ヨーロクリプト８７アブストラク
ト、アムステルダム（８７年４月）ｐｐＶＩＩ−１１）
がある。しかしコーリングカードの詐欺の防止には暗号
化で開発された超高度なセキュリティ機能は不要であ
り、単にたやすい犯罪を防止するのに充分な複雑さがあ
れば良いことになる。ＤＥＳアルゴリズムあるいはＤＥ
Ｓアルゴリズムに基づくもっと簡単なアルゴリズムをこ
こで使用すれば良い。
【００２６】認証と暗号化の方式はセルラ電話システム
でも有用である。これはユーザを一義的に識別し、通信
のセキュリティを保持し、移動無線通信における他の特
殊なセキュリティに関する必要性を満足するために使用
される。このような目的で、ある種のセルラ電話方式の
標準（ＥＴＳＩ／ＴＣＧＳＭ標準、セクションＧＳＭ
３．２０（ＥＴＳＩ／ＰＴ１２による発表）（９０年２
月）ｐｐ４−２８）では通信における複雑な暗号化／認
証方式を必須のものとしている。適切に装備されたディ
ジタル伝送用のセルラ電話機はその動作のためにこのよ
うな方式を必要としている。これに対してここで提示し
た必要性は通常の電話からの認証のみであり、この必要
性は単純な秘密キー方式で満足することができる。認証
を実行するためにここで提案された装置（ＵＡ）は、ど
のような電話回線を通してでも使用でき、特別の電話機
は必要とせず、比較的安価で使いやすいパッケージとし
て実装でき、この点で独創的である。
【００２７】ここで提案しているＵＡは現在利用できる
種々のスマートカードとは異なっている。スマートカー
ドは代表的には銀行サービスで使用されるが、また多数
の分野でも使用される。（チャウム，Ｄ．，シャウミュ
ラビクル，Ｉ．（編）スマートカード２０００：ＩＣカ
ードの将来、ノースホランド社１９８９）、（マクリン
ドル，Ｊ．，スマートカード、ＩＦＳ社（スプリンガー
バーラグ刊）１９９０）、（ブライト，Ｒ．スマートカ
ード：原理、実際、応用、エリスハーウッド社（ジョン
ワイリー）１９８８）。スマートカードは一般にマイク
ロプロセッサと適切な量のメモリを持ち、認証、トラン
ザクションの記録、過去のトランザクションの再生、そ
の他を実行できる。しかしスマートカードは（コンタク
トがあるものでも、コンタクトがないものでも）電力を
与えリモートシステム（バンキング他）との通信のため
の特別の読み取り装置を必要とする。いわゆる封入式の
電池を持つアクティブカードでも読み取り装置あるいは
少なくとも遠方のシステムと直接交信するデータインタ
フェースを持つ。これに対してＵＡは内蔵のトーン検出
器とトーン発生器があるために通常の電話機を通して動
作することができる。
【００２８】ＵＡは湿気による破損を最小化するために
封入された装置であり、電池も封入されている。低電力
の表示によってユーザに対して電池が消耗し始めている
ことを知らせ、この場合にユーザーは代りのＵＡを要求
できる。典型的にＵＡは通常のクレジットカードやコー
リングカードのように２年おきに更新される。電池の電
力はＵＡの予期される寿命の間続くものとして適切であ
る。顧客によって与えられるＰＩＮは、ＵＡを顧客に渡
す前にＲＯＭに焼き付けられる。ＵＡの番号、キーある
いは応答メッセージを制御するのに必要な情報もＵＡの
ＲＯＭに焼き付けられる。ひとつの有利な実装において
は、プログラムもまたＲＯＭに焼き付けられる。また代
りに電池が装備されるからＲＡＭに格納しても良い。
【００２９】汎用認証装置の追加の利点は、これが典型
的なユーザが持つコーリングカード他の多サービスカー
ドを置換できることである。これはどのような種別のサ
ービスの認証にも使用することができる。例えば、これ
はリモートログインができるコンピュータシステムのセ
キュリティを改善するのにも使用できる。合法的なユー
ザは時に変更しなければならないパスワードを与える代
りに、認証装置を持つ。ＵＡは複雑な関数を使ってセキ
ュリティの高い問合せ応答メカニズムを容易に実装する
ことができる。ダイヤルすることによってシステムは問
合せを送り、ログインするためにはユーザは適切な応答
を返送しなければならない。これはこのようなシステム
のログインのセキュリティを改善するための比較的安価
で便利な方法である。これはユーザ側で特別の装置を必
要としない。
【００３０】所望のサービスの使用を認証するために、
ＵＡを特定の動作モードに設定するために異なるサービ
スについて異なるコードを使用することができる。特定
のサービスを使用するための認証を要求する電話番号を
呼び、問合せ−応答のプロセスは先に述べたように実行
される。ＵＡの実装および全体の構成は現在の技術で実
行できる。
【００３１】認証サービスは電話交換機（例えば、××
××の５ＥＳＳ（登録商標）交換機）の付加機能として
提供できる。このようなゲートキーパとして動作できる
交換機を使って企業のＰＢＸを取扱うことができる。Ｐ
ＢＸにアクセスする発呼者の要求が認証されれば、発呼
者はゲートキーパ交換機によってＰＢＸにアクセスする
ことが許可され、ＰＢＸは発呼者の要求を処理するか、
ＰＢＸはアクセスを要求するユーザの繰返される認証に
よって塞がれることはない。また認証メカニズムのシス
テム側が電話網を通して一度利用できるようになれば、
ＵＡを種々の目的で利用することが容易になる。電話網
の所有会社（市内電話会社あるいは長距離電話会社）
は、ＵＡと認証サービスの両方がネットワークにあれ
ば、認証をエンドツーエンドのサービスとして提供する
ことができる。この点においてはＵＡはスマートカード
と競争になることはない。スマートカードは通常はここ
で提案しているＵＡより計算能力で強力であり融通性が
ある。これはまたより高価でそれを動作するには特殊端
末が必要であるから制約がある。ＵＡの範囲は限定され
ているが（認証のみに使用）、どのような通常の音声電
話機からでも使用でき、そのハードウエアは汎用でなく
専用であるから安価である。この点で、プラスチックの
コーリングカードの代りにＵＡを導入することは有効で
ある。このような装置には明かな需要がある。スマート
カードリーダ端末がもっと増加した時になれば、ＵＡを
スマートカードに更新してもよい。
【００３２】代替実装法 ＤＴＭＦを利用した標準のトーンを使用しないで、代り
に音声信号を音声周波数の範囲にある２つの周波数で周
波数シフトキーイングする（高周波と低周波）ことによ
って符号化して、もっと丈夫で安価な実装が可能にな
る。これは例えば入来発呼者識別のために使用される米
国特許４，８２３，９５６に述べられている。この場合
には、ＤＴＭＦトーン検出器／発生器（ＳＳＩ２０Ｃ９
０）は不要になる。また入来音声を拾うためにカーボン
マイクロフォンの代りに他の技術を使うこともできる。
誘導コイルを用いた検出器（補聴器に使用しているもの
に類似）によって、マイクロフォンを必要とせずに（受
話器からではなく）電話回線から直接に電気信号を拾う
ことができる。これは雑音環境で良好に動作する。同様
に、通常の金属ダイアフラムのスピーカの代りに、出力
音声を発生するにはピエゾ（圧電）効果音声発生器を使
用できる。このようなピエゾ効果装置は金属ダイアフラ
ムよりも物理的に丈夫でよりコンパクトである。これは
安価でもある。遠端で周波数が高いか低いかを判定すれ
ばよいから音声出力に高忠実性の必要はない。従って、
ピエゾ効果発生器は典型的に少数の周波数でしか使えな
いが充分である。
【００３３】認証システムを使って認証を受けるにはユ
ーザは２つの動作が要求される。ユーザはまず受信／送
信キーをクリックして装置を受信機の近くに置き、入来
音声信号を受信する。次に再びキーをクリックして装置
を送話機の近くに置き出力音声信号を送信する。この方
式を変更してユーザの動作回数を減らして、装置を使い
やすくすることができる。
【００３４】内部クロックと疑似ランダム信号発生器
（疑似乱数シーケンス発生器のような）を追加して、装
置はそれ自身で入力番号を発生するようにすることもで
きる。この場合には電話回線から入力音声信号を受信す
る必要はない。この場合にはユーザはただ装置を送話機
の近くに置き、送信キーをクリックすればよい。内部ク
ロックから取られる時刻が疑似乱数信号発生器に対する
種として与えられ、この発生器の出力が認証装置に対す
る入力数字になる。装置はその内部時刻（年、月、日、
時間、分）を計算／テーブルルックアップ関数からの出
力数字と共に送信する。
【００３５】遠端のシステムは装置からの時刻を受信
し、まずそれが内部の時刻に近いか（スレショルド以内
か）を確認する。もし装置の時刻がスレショルド内でな
ければ、遠端のシステム（ＰＢＸあるいは交換機）は認
証を要求する前に装置のクロックを遠端のシステムのク
ロックと同期することを要求する。時刻の一致のチェッ
クは詐欺者が時刻と出力数字の対を記録して、その対を
再び使って詐欺的認証をしてしまうのを防止するもので
ある。
【００３６】もし装置の時刻が許容できるスレショルド
の中に入っていれば、遠端のシステムは送信された時刻
を使って認証の入力数字を作り、次に出力数字を得て受
信された出力数字との一致をとる。一致が得られれば、
認証が行なわれる。
【００３７】他の代替法として、安全性は低いが、ＵＡ
で回数を記憶し、使用するたびに回数を進める方法があ
る。認証システムも回数を記憶している。ＵＡは回数と
回数を変換したものの両方を認証システムに送信する。
次に認証システムは変換を確認するが、送信された回数
が最後に認証された値より大きいときにしか認証を受理
しない。有利なことに、この構成によって有効な認証を
盗んで単にこれを再利用することが防止され、また認証
システムから乱数を受信する必要がなくなる。
【００３８】ここでランダムあるいは疑似ランダム等の
用語は、その数字が予測できないことを意味するが、乱
数表に見られるようなテストに合格したものである必要
はない。予測不可能性がその主要な性質である。
【００３９】ここで述べたような音声通信インタフェー
スは××××スマートカード（登録商標）のようなスマ
ートカードにも使うことができる。このような通信モー
ドでは特別な読み取り端末は必要ないから、音声インタ
フェースを持つスマートカードを通常の電話回線で使用
することができる。情報の伝送はカードを送話器の近く
に保持して受信／送信キーをクリックすることによって
実行できる。同様に遠端からの情報はカードを受話器の
近くに置き、受信／送信キーをクリックすることによっ
て行なわれる。伝送誤りに対処するために、誤り検出／
訂正符号を用いて音声信号を符号化できる。
【００４０】上述の説明は本発明の有利な一実施例のた
めだけであることが理解されるであろう。本発明の精神
と範囲を逸脱することなく、当業者には多くの他の構成
を工夫することができる。従って本発明は添付の特許請
求の範囲による規定によってのみ制限されるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】汎用認証のシナリオのブロック図である。
【図２】汎用認証の状態図である。
【図３】汎用認証装置の外観を示す図である。
【図４】汎用認証装置の内部構造を示す図である。
【図５】汎用認証装置の動作の全体ブロック図である。
【符号の説明】
３０７ キーパッド ３０９ リセットバー ３１１ ＬＣＤ表示器 ３１３ 縁のノッチ キー ４０７ マイクロプロセッサ ４１０ プログラムメモリ ４２１ マイクロフォン ４３９ スピーカ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アクテルザマン アメリカ合衆国 60565 イリノイズ，ネ イパーヴィル，マークェット アヴェニュ ー 1585 (72)発明者 アミタバ ハツラ アメリカ合衆国 07733 ニュージャーシ ィ，ホルムデル，スプリング ヴァレー ドライヴ 22

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 認証手段を電話回線に接続された電話機
    のマイクロフォンの近くに保持することによって市内電
    話交換機に接続できる音声電話回線を通して第１の可聴
    データ信号を自動的に送信する手段と、 該送信手段に接続された第１の数字を第２の数字に変換
    する手段であって、該第２の数字は各認証手段と該第１
    の数字に一義的であり、これを該送信手段によって該認
    証手段の利用者の識別情報を認証するために送信する変
    換手段とを含むことを特徴とする認証手段。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の認証手段において、さ
    らに該変換手段に接続されて、該音声電話回線を通して
    第２の可聴データ信号を受信し、該第２のアナログデー
    タ信号は該第１の数字を表わすことを特徴とする認証手
    段。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の認証手段において、さ
    らに該第１の数字を入力するキーパッドを含むことを特
    徴とする認証手段。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の認証手段において、さ
    らに個人識別番号（ＰＩＮ）を入力するためのキーパッ
    ドと、 該キーパッドを使って入れられた該ＰＩＮと比較するた
    めにＰＩＮを記憶するレジスタと、 該記憶されたＰＩＮと該キーパッドを使って入れられた
    該ＰＩＮとの一致に応動して該変換および送信手段を動
    作する手段とを含むことを特徴とする認証手段。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の認証手段において、さ
    らに予め定められた使用回数のあとで該認証手段を自動
    的に不動作にする手段を含むことを特徴とする認証手
    段。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の認証手段において、動
    作の開始あるいは最後の使用から予め定められた時間を
    経過した後で該認証手段を自動的に不動作にする手段を
    含むことを特徴とする認証手段。
  7. 【請求項７】 請求項４に記載の認証手段において、さ
    らにキーの動作に応動して該認証手段を不動作にする手
    段を含むことを特徴とする認証手段。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の認証手段において、さ
    らに、該第１の数字が先に使われた第１の数字と同じで
    あることが生じにくいような方法で該第１の数字を発生
    する手段を含むことを特徴とする認証手段。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の認証手段において、該
    第１の数字は該認証手段が使用されるたびに増分される
    回数を表わすことを特徴とする認証手段。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載の認証手段において、
    該手段は時刻を追尾する手段と、該時刻の表示から該第
    １の数字を発生する手段を含むことを特徴とする認証手
    段。
  11. 【請求項１１】 請求項８に記載の認証手段において、
    該送信手段は該第１の数字と該第２の数字を送信する手
    段を含むことを特徴とする認証手段。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の認証手段において、
    さらに識別情報を記憶する手段を含み、 該送信手段はさらに該識別情報を送信する手段を含むこ
    とを特徴とする認証手段。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載の認証手段において、
    さらに該認証手段の一義的識別情報を記憶する手段を含
    み、 該変換手段は該第１の数字と該一義的な識別情報に応動
    して該第２の数字を発生し、 これによって該第２の数字を各々の認証手段の各々と該
    第１の数字について一義的になるようにすることを特徴
    とする認証手段。
  14. 【請求項１４】 請求項１に記載の認証手段において、
    該送信手段は２重音多周波（ＤＴＭＦ）数字を送信する
    手段を含むことを特徴とする認証手段。
  15. 【請求項１５】 請求項１に記載の認証手段において、
    該送信手段は周波数シフトキーングによるアナログデー
    タ信号を送信する手段を含むことを特徴とする認証手
    段。
  16. 【請求項１６】 請求項１に記載の認証手段において、
    さらに該第１の数字と該第２の数字の少なくとも一方を
    表示する表示手段を含むことを特徴とする認証手段。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の認証手段におい
    て、該表示手段は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置であ
    ることを特徴とする認証手段。
  18. 【請求項１８】 請求項１に記載の認証手段において、
    該認証手段はほぼクレジットカードの大きさであること
    を特徴とする認証手段。
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