TWI738084B

TWI738084B - 使用數位簽章的身份驗證裝置及其方法

Info

Publication number: TWI738084B
Application number: TW108136945A
Authority: TW
Inventors: 林威廷
Original assignee: 林威廷
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-09-01
Also published as: TW202115595A

Abstract

本發明是一種使用數位簽章的身份驗證裝置及其方法，該身份驗證裝置可黏著於使用者牙齒的舌側面，且包含一無線通訊模組、一數位簽章晶片、一感壓模組及一外殼；進行身份驗證時，該無線通訊模組藉由近場通訊技術進行資料的傳輸，當該感壓模組受到使用者以舌頭按壓時可產生一電子訊號，該電子訊號驅動該數位簽章晶片並以一私鑰進行加密程序，再藉由該無線通訊模組傳輸一公鑰、一晶片識別碼及以該私鑰加密的一訊息，以供身份驗證。

Description

使用數位簽章的身份驗證裝置及其方法

本發明是一種身份驗證裝置及其方法，特別是指一種使用數位簽章的身份驗證裝置及其方法。

傳統的身份辨識技術主要透過驗證使用者所輸入的帳號、密碼來確認使用者的身份以進行後續的業務程序，然而此種驗證方式存在輸入帳密時被側錄及密碼遭破解的危險，且容易發生密碼遺失的狀況。

為了減少密碼遭盜用的問題及提升身份辨識的便利性，使用生物特徵作為判斷使用者身份的設備逐漸普及，例如：虹膜、人臉、指紋及靜脈紋辨識。雖然生物特徵辨識具有獨特性及使用便捷的優點，但卻存在以下缺點：

1、使用者的生物特徵可能在使用者意識不清楚時遭到盜用，例如使用者睡覺時他人使用該使用者的指紋或人臉解鎖使用者的手機。

2、儲存生物特徵訊息的資料庫一旦資料外流或他人使用特殊方式取得使用者的生物特徵訊息，使得該項生物特徵遭到冒用，因生物特徵具有唯一性，該項生物特徵便無法再使用，例如使用者的指紋資料外流遭到盜用，因人的指紋無法像密碼一樣隨時更換，使用者便無法再使用該指紋資料做為身份辨識的驗證依據。

3、生物特徵辨識雖具有便利性，但因其唯一性，使用者難以將具備生物特徵辨識的物品授權給親友使用，例如使用指紋解鎖車門的車子。

本發明的主要目的在於提供一種使用數位簽章的身份驗證裝置及其方法，且該身份驗證裝置黏著於牙齒的舌側面，能省去攜帶身份辨識文件及晶片智慧卡的麻煩，亦減少遺失的風險。

本發明的使用數位簽章的身份驗證裝置包含有：

一無線通訊模組，該無線通訊模組採用近場通訊技術(Near-field communication，NFC)，可透過與其連接的具備近場通訊功能的電子裝置來供電及資料的傳輸；

一感壓模組，與該無線通訊模組連接，由該無線通訊模組供電，負責感測使用者的舌頭對該身份驗證裝置的抵頂施壓，並將感測到的壓力值轉換為一電子訊號，；

一數位簽章晶片，與該無線通訊模組及該感壓模組連接，由該無線通訊模組供電，內部存有一晶片識別碼、一公鑰及一私鑰，可接收該感壓模組傳送的該電子訊號，以該電子訊號驅動加密計算的程序後以私鑰進行加密計算，並將該晶片識別碼、該公鑰及以該私鑰加密後的訊息傳送至該無線通訊模組，以供傳輸；

一外殼，該外殼包覆該無線通訊模組、該感壓模組及該數位簽章晶片，防止該無線通訊模組、該感壓模組及該數位簽章晶片磨損或受到侵蝕，提供保護作用，且該外殼透過一黏著材料黏著於使用者牙齒的舌側面，其中，該無線通訊模組、該數位簽章晶片及該感壓模組沿著使用者齒面至舌側面的方向依序相疊合。

本發明的使用數位簽章的身份驗證裝置的方法，其方法包含：

該無線通訊模組與一具有近場通訊單元的電子裝置連接，該電子裝置對該無線通訊模組供電並傳送一身份驗證資料至該無線通訊模組；

該無線通訊模組對該感壓模組及該數位簽章晶片供電，並傳送該身份驗證資料至該數位簽章晶片；

若該數位簽章晶片判斷該身份驗證資料存在需要加密的訊息，則使用者以舌頭按壓該身份驗證裝置，該感壓模組將感測到的壓力值轉換為一電子訊號傳送至該數位簽章晶片；

該數位簽章晶片接收到該電子訊號後，對需要數位簽章的訊息以私鑰進行加密，並將一晶片識別碼、一公鑰及一以私鑰加密的訊息一併傳送至該無線通訊模組；

若該數位簽章晶片判斷該資料不存在需要加密的訊息，則該數位簽章晶片傳送該晶片識別碼及該公鑰至該無線通訊模組；

該無線通訊模組將該晶片識別碼、該公鑰及該以私鑰加密的訊息三者或該晶片識別碼及該公鑰兩者傳送至該電子裝置以供進行身份驗證。

本發明使用數位簽章進行身份驗證，利用使用者舌頭對該身份驗證裝置的按壓動作驅動該數位簽章晶片以私鑰進行加密程序，使用者必須意識清晰才能執行此操作，使得此種身份驗證方式排除了他人於使用者意識不清時盜用使用者身份的可能；該公鑰與該私鑰如生物特徵一樣具有獨特性，但該公鑰與該私鑰可以經過該數位簽章晶片的計算重新產生，不會如生物特徵辨識一旦遭到冒用便無法再使用該種生物特徵辨識；此外，使用者欲將需進行身份辨識的物品授權予親友使用時，可於電子裝置上設定要授權的內容，再透過該數位簽章裝置進行身份驗證。

本發明為一種使用數位簽章的身份驗證裝置10及其方法，可應用於手機或ATM等可裝設近場通訊設備的電子裝置，使用近場通訊傳輸數位簽章的資料，以進行身份驗證。

請參看圖1所示，本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10供裝設於使用者口腔內部，較佳的方式是透過一黏著材料30黏著於使用者的牙齒20的舌側面，該黏著材料30可為補牙、植牙等牙科治療常用的材質。

請參看圖2所示，於一較佳實施例中，該黏著材料30可進一步包覆該身份驗證裝置10的邊緣，使該使用數位簽章的身份驗證裝置10的舌側面更平滑，降低使用者口腔內的異物感，且使得該使用數位簽章的身份驗證裝置10黏著的更牢固。

請參看圖3所示，本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10包含有：

一無線通訊模組11，該無線通訊模組11使用近場通訊技術(NFC)，當該使用數位簽章的身份驗證裝置10靠近具備近場通訊功能的一電子裝置40時，該無線通訊模組11與該電子裝置40進行連接，該電子裝置40透過近場通訊技術對該無線通訊模組11供電及資料的傳輸；

一感壓模組12，與該無線通訊模組11連接，且由該無線通訊模組11供電，負責感測使用者的舌頭對該使用數位簽章的身份驗證裝置10的抵頂施壓，並將該感測到的壓力值轉換為一電子訊號，其中，該按壓動作為一種預設按壓模式，例如連續按壓三次，且相鄰按壓的間距時間不大於一預設時間值(例如0.5秒)，確保使用者於意識清楚的狀況下進行操作；

一數位簽章晶片13，與該無線通訊模組11及該感壓模組12連接，由該無線通訊模組11供電，內部存有一晶片識別碼、一公鑰及一私鑰，該數位簽章晶片13可對資料進行加密計算，亦可根據一外部電子裝置發出的一指令於需要時隨機產生新的一組公鑰與私鑰；欲進行資料的加密計算時，該數位簽章晶片13接收該感壓模組12傳送的該電子訊號，根據該電子訊號判斷使用者的舌頭對該使用數位簽章的身份驗證裝置10的抵頂施壓是否與驅動加密計算的預設按壓模式相符合，若符合則驅動加密程序且以私鑰進行加密計算，並將該晶片識別碼、該公鑰以及以該私鑰加密後的一訊息傳送至該無線通訊模組11，以供傳輸；

一外殼14，該外殼14由一具有彈性的材質組成，包覆該無線通訊模組11、該數位簽章晶片13及該感壓模組12，即該數位簽章晶片13連接該無線通訊模組11及該感壓模組12，該外殼14提供保護作用，防止該無線通訊模組11、該感壓模組12及該數位簽章晶片13磨損或受到侵蝕，且該外殼14透過該黏著材料30黏著於使用者的牙齒20的舌側面，其中，該無線通訊模組11、該數位簽章晶片13及該感壓模組12沿著使用者齒面至舌側面的方向依序相疊合，使得該使用數位簽章的身份驗證裝置10的該數位簽章晶片11較靠近齒面，而該感壓模組12較靠近舌側以感測使用者的舌部按壓；

其中，該驅動加密計算的按壓模式可由使用者自行設定及更改，藉由按壓時間長短、按壓次數及相鄰按壓的間隔時間等來做變化；此外當使用者的公鑰或私鑰遭到破解或盜用時，可於外部的電子裝置40將更換公鑰及私鑰的設定藉由近場通訊技術傳回該數位簽章晶片13，該數位簽章晶片13由該感壓模組12傳送的電子訊號驅動後，即經由計算產生一組新的公鑰及私鑰。

本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10藉由一常用於牙科治療的黏著材料30安裝於使用者的牙齒20的舌側面，位置隱密且不易失竊，亦不易由非專業人士強行拆解；該使用數位簽章的身份驗證裝置10可結合既有的身份證明文件及晶片智慧卡共同應用，使用便利且不易遺失；且該使用數位簽章的身份驗證裝置10利用近場通訊技術進行資料的傳輸，由於近場通訊技術只能在短距離內進行連接，能夠防止他人使用電子設備盜取使用者的資料。

請參看圖4所示，本發明使用數位簽章的身份驗證的方法，該方法包含：

S41：該無線通訊模組11與一具有近場通訊單元的電子裝置40建立連接，該電子裝置40對該無線通訊模組11供電並傳送一身份驗證資料；

S42：該無線通訊模組11對該感壓模組12及該數位簽章晶片13供電，將該身份驗證資料傳送給該數位簽章晶片13；

S43：該數位簽章晶片13判斷該身份驗證資料是否存在需要使用數位簽章進行加密的一訊息，例如金融交易訊息、手機解鎖訊息或網站的帳號登錄訊息等；

S44：若該數位簽章晶片13判斷該身份驗證資料存在需要使用數位簽章進行加密的訊息，該感壓模組12感測使用者的舌頭對該使用數位簽章的身份驗證裝置10的抵頂施壓，將該感測到的壓力值轉換為一電子訊號傳送給該數位簽章晶片13，該數位簽章晶片13於一預設時間內接收該電子訊號；

S45：該數位簽章晶片13接收到該電子訊號後，以該私鑰對該訊息進行加密，並將一晶片識別碼、一公鑰及以該私鑰加密後的訊息傳送至該無線通訊模組11；

S46：該無線通訊模組11將該晶片識別碼、該公鑰及以該私鑰加密的訊息對外傳送至該電子裝置40；

S47：在步驟S43中，若該數位簽章晶片13判斷該身份驗證資料不存在需要使用數位簽章進行加密的訊息，則該數位簽章晶片13傳送該晶片識別碼及該公鑰至該無線通訊模組11；

S48：該無線通訊模組11將該晶片識別碼及該公鑰傳送至該電子裝置40。

請參看圖5A所示，為本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10與一電子裝置40進行無線通訊連接的示意圖，於一實施例中，該電子裝置40為一手機，且該手機具有一近場通訊單元，以該使用數位簽章的身份驗證裝置10進行手機解鎖的身份驗證程序為例說明：該手機與該無線通訊模組11建立連接並傳送一手機解鎖指令至該無線通訊模組11；該無線通訊模組11對該感壓模組12及該數位簽章晶片13供電，且傳送該手機解鎖指令至該數位簽章晶片13；使用者以舌頭對該使用數位簽章的身份驗證裝置10進行按壓，該感壓模組12將感測到的壓力值轉換為一電子訊號傳送至該數位簽章晶片13；該數位簽章晶片13由該電子訊號分析該按壓動作是否符合該數位簽章晶片13所設定的一預設按壓模式，例如連續按壓三次，且相鄰按壓的間距時間不大於一預設時間值(例如0.5秒)，當該按壓動作與該預設按壓模式相符合時，即驅動該數位簽章晶片13對該手機解鎖指令執行加密運算；該數位簽章晶片13將一晶片識別碼、一公鑰及以私鑰加密的該手機解鎖指令傳送至該無線通訊模組11，以供該無線通訊模組11傳送至該手機。當該手機收到加密後的該手機解鎖指令，該手機辨識由該無線通訊模組11所傳送的該晶片識別碼及該公鑰是否與手機內的公鑰及晶片識別碼相符合，並以該公鑰解密以該使用數位簽章的身份驗證裝置10的私鑰加密後的該手機解鎖指令，若成功解密則確認使用者擁有與該公鑰對應的該私鑰，完成手機解鎖程序。此外，於該手機上操作軟體時，若有需要進行身份驗證，亦能透過本發明進行驗證，例如於手機軟體上進行金融交易等。

於另一實施例中，上述圖5中的電子裝置40亦可以是一住戶門鎖、一車門鎖或一保險箱鎖等需要身份驗證的裝置。

請參看圖5B所示，為本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10與一電子裝置40進行無線通訊連接的示意圖，於一實施例中，該電子裝置40為一ATM，且該ATM具有一近場通訊單元，以該使用數位簽章的身份驗證裝置10進行金融交易的身份驗證程序為例說明：該ATM與該無線通訊模組11建立連接並傳送一金融交易訊息至該無線通訊模組11；該無線通訊模組11對該感壓模組12及該數位簽章晶片13供電，且傳送該金融交易訊息至該數位簽章晶片13，其中，該金融交易訊息包含此筆交易金額及交易帳戶資訊等；使用者以舌頭對該使用數位簽章的身份驗證裝置10進行按壓，該感壓模組12將感測到的壓力值轉換為一電子訊號傳送至該數位簽章晶片13；該數位簽章晶片13由該電子訊號分析該按壓動作是否符合該數位簽章晶片13所設定的一預設按壓模式，例如連續按壓三次，且相鄰按壓的間距時間不大於一預設時間值(例如0.5秒)，當該按壓動作與該預設按壓模式相符合時，即驅動該數位簽章晶片13對該金融交易訊息執行加密運算；該數位簽章晶片13將一晶片識別碼、一公鑰及以私鑰加密的該金融交易訊息傳送至該無線通訊模組11，以供該無線通訊模組11傳送至該手機。當該ATM收到加密後的該金融交易訊息，該ATM辨識由該無線通訊模組11所傳送的該晶片辨識碼及該公鑰是否與交易帳戶所儲存的公鑰及晶片識別碼相符合，並以該公鑰解密以該使用數位簽章的身份驗證裝置10的私鑰加密後的該金融交易訊息，若成功解密則確認使用者擁有與該公鑰對應的該私鑰，完成金融交易程序。

請參看圖5C所示，為本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10與一電子裝置40進行無線通訊連接的示意圖，於一實施例中，該電子裝置40為一身份讀取裝置，該身份讀取裝置用於確認該使用者的身份，讀取身份後不需進行如解鎖或金融交易等需要數位簽章的程序，以該使用數位簽章的身份驗證裝置10進行身份讀取程序為例說明：該身份讀取裝置與該無線通訊模組11建立連接並傳送一身份讀取指令至該無線通訊模組11；該無線通訊模組11對該感壓模組12及該數位簽章晶片13供電，且傳送該身份讀取指令至該數位簽章晶片13；該數位簽章晶片13判斷該使用數位簽章的身份讀取裝置10所傳送的訊息不需以該私鑰進行加密，便傳送該公鑰及該晶片識別碼至該無線通訊模組11，再由該無線通訊模組11傳送至該身份讀取裝置，該身份讀取裝置再根據該公鑰及該晶片識別碼從資料庫中搜尋與其相符合的身份資料。

上述實施例中的該電子裝置40可以是一身份證讀取機、健保卡讀取機、自然人憑證讀取機或護照讀取機等，用以讀取該使用者的身份。

另一方面，若使用者欲將一需要身份驗證的物品，例如網路帳號、車門鎖或家門鎖等，授權給他人使用時，亦能透過本發明進行設定。於一實施例中，使用者欲將一需要身份驗證的網路帳號授權給家人使用，該使用者將一授權訊息及一家人的公鑰以該使用者的私鑰加密傳送至網路伺服器，該授權訊息包含授權期限、授權次數及欲授權對象等；家人於授權期限內以自己的私鑰加密一登入訊息登入該帳號，網路伺服器以使用者存入的該家人的公鑰對該登入訊息進行解密，若成功解密即完成授權。

綜上所述，本發明使用數位簽章的身份驗證裝置10及其方法透過數位簽章進行身份驗證，數位簽章的公鑰及私鑰具有生物特徵的獨特性且該私鑰存於該數位簽章晶片13內，不易外流，而私鑰的加密程序需透過預設的按壓模式驅動，降低他人於使用者意識不清楚時盜用使用者身份的可能；該數位簽章晶片13亦能根據外部電子裝置發出的一指令於公、私鑰遭竊或遭到破解時隨機產生新的一組公鑰及私鑰；該使用數位簽章的身份驗證裝置10可結合各式身份文件及晶片智慧卡共同應用，省去攜帶多樣卡片及文件的麻煩，且該使用數位簽章的身份驗證裝置10安裝於牙齒的舌側面，使用方便且不易遺失。

10:使用數位簽章的身份驗證裝置 11:無線通訊模組 12:感壓模組 13:數位簽章晶片 14:外殼 20:牙齒 30:黏著材料 40:電子裝置

圖1：本發明使用數位簽章的身份驗證裝置的示意圖。圖2：本發明使用數位簽章的身份驗證裝置的較佳實施例示意圖。圖3：本發明使用數位簽章的身份驗證裝置的剖面圖。圖4：本發明使用數位簽章的身份驗證方法的流程圖。圖5A：本發明使用數位簽章的身份驗證方法進行手機解鎖的示意圖。圖5B：本發明使用數位簽章的身份驗證方法執行金融交易的示意圖。圖5C：本發明使用數位簽章的身份驗證方法進行身份讀取的示意圖。

10:使用數位簽章的身份驗證裝置

20:牙齒

30:黏著材料

Claims

一種使用數位簽章的身份驗證裝置，供裝設於使用者牙齒的舌側面，該使用數位簽章的身份驗證裝置包含：一無線通訊模組，該無線通訊模組透過與其連接的一外部電子裝置獲得供電及與其資料傳輸；一感壓模組，連接該無線通訊模組，由該無線通訊模組供電，負責感測使用者對該身份驗證裝置的抵頂施壓，並將感測到的壓力值轉換為一電子訊號；一數位簽章晶片，連接該無線通訊模組及該感壓模組，由該無線通訊模組供電，該數位簽章晶片存有一晶片識別碼、一公鑰及一私鑰，負責接收該感壓模組傳送的該電子訊號以進行數位簽章的加密程序；一外殼，該外殼包覆該無線通訊模組、該感壓模組及該數位簽章晶片，其中該外殼的一側供貼合於使用者牙齒的舌側面。
如請求項1所述之使用數位簽章的身份驗證裝置，其中，該無線通訊模組、該數位簽章晶片及該感壓模組沿著使用者齒面至舌側面的方向依序相疊合。
如請求項2所述之使用數位簽章的身份驗證裝置，其中，該無線通訊模組透過近場通訊技術進行資料傳輸。
如請求項3所述之使用數位簽章的身份驗證裝置，其中，該數位簽章晶片以該私鑰進行加密。
如請求項4所述之使用數位簽章的身份驗證裝置，其中，該數位簽章晶片根據一預設的按壓模式驅動數位簽章的加密程序。
如請求項5所述之使用數位簽章的身份驗證裝置，其中，該數位簽章晶片根據該感壓模組所受到的相鄰按壓的時間間隔、按壓時間長短、按壓次數判斷是否符合該預設的按壓模式。
如請求項6所述之使用數位簽章的身份驗證裝置，其中，該數位簽章晶片根據該外部電子裝置發出的一指令，隨機產生新的一組公鑰及私鑰。
一種應用如請求項1至7中任一項所述之身份驗證裝置的數位簽章的身份驗證方法，該方法包含：該無線通訊模組與該外部電子裝置連接，該外部電子裝置對該無線通訊模組供電並傳送一身份驗證資料至該無線通訊模組；該無線通訊模組對該感壓模組及該數位簽章晶片供電，並傳送該身份驗證資料至該數位簽章晶片；該數位簽章晶片判斷該身份驗證資料是否存在需要使用數位簽章進行加密的訊息；若該數位簽章晶片判斷該身份驗證資料存在需要使用數位簽章進行加密的訊息，使用者以舌頭按壓該身份驗證裝置，該感壓模組感測使用者的按壓動作並將壓力值轉換為一電子訊號傳送至該數位簽章晶片；該數位簽章晶片接收到該電子訊號後，對需要數位簽章的訊息以私鑰進行加密，並將一晶片識別碼、一公鑰及一以私鑰加密的訊息傳送至該無線通訊模組；該無線通訊模組將該晶片識別碼、該公鑰及該以私鑰加密的訊息傳送至該電子裝置。
如請求項8所述之使用數位簽章的身份驗證方法，其中，當數位簽章晶片使用數位簽章進行加密時，該數位簽章晶片先判斷該感壓模組感測到的按壓動作是否符合一預設的按壓模式，若符合則驅動數位簽章的加密程序。
如請求項9所述之使用數位簽章的身份驗證方法，其中，若該數位簽章晶片判斷該身份驗證資料不存在需要使用數位簽章進行加密的訊息，該數位簽章晶片傳送該晶片識別碼及該公鑰至該無線通訊模組，該無線通訊模組傳送該晶片識別碼及該公鑰至該電子裝置。