WO2007132946A1

WO2007132946A1 - 真性乱数発生素子あるいは擬似乱数発生素子を用いた認証用デバイス、認証装置及び認証方法

Info

Publication number: WO2007132946A1
Application number: PCT/JP2007/060471
Authority: WO
Inventors: Osamu Kameda; Masakazu Sato
Original assignee: Osamu Kameda; Masakazu Sato
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2007-11-22
Also published as: JP2007336506A; JP4954628B2; EP2026494A1; EP2026494A4; US8756421B2; US20120210127A1

Abstract

真性乱数発生素子あるいは擬似乱数発生素子を用いた認証用デバイス、例えばＵＳＢトークン、及び、これを用いた認証装置、認証方法、認証システム等を提供する。認証システムでは、ユーザー側に認証用デバイスを用意し、この認証用デバイス内で生成した一方のコードで他方のコードを暗号化する。認証側装置では、前記コードを登録しておき、認証用デバイスからの暗号化されたコードを、この登録したコードを使用して復号化し、認証を行う。

Description

明細. 書真性乱数発生素子あるいは擬似乱数発生素子を用いた認証用デバイス、認証装置及び認証方法技術分野

本発明は、真性乱数発生素子あるいは擬似乱数発生素子を用いた認証用デバイス、例えば U S Bトークン、及び、これを用いた認証装置、認証方法、認証' システム等に関する。背景技術

認証のたびごとに変.化するコードひ°スワード）を生成するものとして、ヮンタイム · 1 ^一クンと呼ばれるパスワード生成器が知られている。このワン夕ィム · トークンを利用した認証システムでは、トークンで発生した一回しか使用できないコード（パスワード）を認証するために、事前に認証する側と、される側で八一ドウエアやアルゴリズムを共有しておく。

例えば、ユーザ一に配布されるト一クンに、時計を内蔵し、かつト一クン固有の数値（下シード）を格納する。トークンはその時計から得られた時刻データとシード（s e e d ) の値から特定の計算（アルゴリズム）を行い、特定の時刻にそのトークンにのみ有効なトークンコードを生成する。生成されたトークンコードはあらかじめト一クン毎に決められている時間間隔で更新される。

認証側のサーバ」（認証マネージャ）は、送られて来たユーザーの I D (暗証番号）とトークンコードを受け取ってその I Dとトークンコードを検証してアクセス元が正規ユーザーか否か判断する。発明の開示

しかし、こうしたワンタイム · トークンを利用した認証システムには次のような問題点が指摘されている。

( 1 ) ワンタイム · トークンと認証管理側は時間軸を同期させなければならないので、もし認証管理側に障害が発生した場合は時間軸がずれ認証不能となるおそれがある。そこで、かかる不都合を生じさせないように管理を徹底させる必要があり、管理コストの増大を招く。

( 2 ) ワンタイム · ト一クンはシ一ドを基にして変更されていくが、そのシードの数には限界があり、ユーザ一数を限定してしまう。

( 3 ) シードは或るアルゴリズムにしたがって変動していくので解読される可能性がある。

本発明は、こうした従来の欠陥を解消するために開発されたものである。本発明に係る認証用デバイスは、真性又は擬似乱数を生成する乱数生成部と、この乱数生成部から少なくとも二つのコードを、また必要に応じ他のコードも読み込み、一方のコードで他方のコードを暗号化する制御部とを有する。

また本発明に係る認証システムは、上記認証用デバイスと、前記二つ又はそれ以上のコードを登録し、認証用デバイスからの暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う認証装置とからなる。

また本発明に係るメール認証システムは、前記認証用デバイスをそれぞれ取り外し自在に装着できる送信側端末と受信側端末と、前記二つ又はそれ以上のコードを登録し、認証用デバイスからの暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行うメ一ルサ一バーとからなる。

また本発明に係る映像等のコンテンッの配信システムは、前記認証用デバィスを取り外し自在に装着できるユーザー側端末と、前記少なくとも二つのコ一ドを予め登録し、認証用デバイスからの暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う認証装置とからなる。また本発明に係る認証方法は、前記認証用デバイスを用意し、前記二つ又はそれ以上のコードを登録し、認証用デバイスからの暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う。

また発明に係るメール認証方法は、前記認証用デバイスを、メールの送信側及び受信側にそれぞれ用意し、前記二つ又はそれ以上のコードを登録し、送信側の認証用デバイスからの暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う。

また本発明に係る映像等のコンテンツの配信方法は、前記認証用デバイスを、映像等のコンテンツの配信を受けるュ一ザ一側に用意し、前記少なくとも二つのコードを予め登録し、認証用デバイスからの暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う。図面の簡単な説明

図 1は、本発明で使用する U S Bトークンのブロック図である。

図 2は、本発明の第 1の実施形態の認証手順を示すフローチャートである。図 3は、本発明の第 2の実施形態の認証手順を示すフローチャートである。図 4は、本発日の第 3の実施形態での映像配信システムの概要を示すプロック図である

図 5は、本発明の第 3の実施形態における、ストリ一ミング映像を受信するための装置（P C) の概要を示すブロック図である。

図 6は、本発明の第 3の実施形態の認証手順を示すフローチャートである。図 7は、本発明の第 6の実施形態の認証手順を示す説明図である。

図 8 Aは、本発明の第 7の実施形態の認証手順を示す説明図である。

図 8 Bは、本発明の第 7の実施形態の認証手順を示す説明図である。

図 9は、本発明の第 8の実施形態の認証手順を示す説明図である。

図 1 0は、本発明の第 9の実施形態の認証手順を示す説明図である。図 11は、本発明の第 10の実施形態の認証手順を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態のいくつかを説明する。

第 1の実施形態

まず、真性又は擬似乱数の発生装置（以下 RPGという) で発生させた 2個のコ一ド（使用するコードの個数は 2個に限定されない）を使って認証を行うシステムを説明する。このシステムは、 USB 1 クン（USBトークン）、口一カル（local) 側（PC) 及び認証管理側等で構成される。ここでは、トークン（コード生成用デバイス）は、 US Bトークンを使用するが、その形状はカード型のもの、キーフォブ型のもの等でもよく、形状は特に限定するものではない。後述する他の実施形態でも同様である。

図 1は、本実施形態で使用するトークンのブロック図を示す。この例では、イン夕一フェイスは US Bであるが、他のイン夕一フェイスでもよい。

真性ないしは擬似乱数発生素子で発生した 2 !のコードは、制御部によって読み込まれ、不揮発性メモリに記憶される。制御部は、 CPU、 IZ〇、メモリ ·コントローラ等で構成される。不揮発性メモリとしては、フラッシュ

(Flash) メモリ、 EEPROM、 SRAM等が使用される。

詳細は後述するが、制御部は、上述の機能の他に、コードを喑号化すること、コードを US Bコントローラ、 US Bコネクタを介し口一カル側である P Cに送信すること、 PCからの指示に従い所定の作業をすること等の機能を有する。なお、 RPGは、例えば特許 292, 6539号に開示のものを使用する。

本実施形態における認証の手順は次のようにして行われる。

1. 初期設定

認証側に US B 1 クンで生成された初期の二つのコード RPG 1, RPG 2を設定する。同時にユーザー名も登録する。 USBト一クンもそのコード RPG1， RPG2を記録しておく。

US Bトークンをユーザーに渡す。 .

ユーザーが多数（無限でも OK) の場合はユーザ一数分の US Bトークンで同じ作業を行う。

2. 認証

ステップ 1 ： USBトークン内において、コード RPG1 (共通鍵）で R PG2を暗号化する。

ステップ 2 ：暗号化されたコード RPG 2 (EN) (認証コード）を、口 —カル側を経由して認証管理側に送信する。

ステップ 3 ：認証管理側では、暗号化されたコード RPG2 (EN) を、コード RPG 1で復号化する（コード RPG2 (DE))。そしてこの復号化されたコ一ドが R PG に等しいか否か検証する。

ステップ 4 ：コ一ド RPG2 (DE) が RPG2に一致したとき、認証管理側'は、ユーザーによる口一カル側へのログ'インを許可し、コード RPG2 (DE) が RPG 2に一致しないときはログ ·インを拒否する。

3. 新しいコードの設定

ステップ 1 ：前記「2 認証」のステップ 4で、ローカル側のログ'インが完了した後、 USB ] クン内で新たなコード RPG 3を発生させ（RPG からの読み込み）、これをメモリに記録するとともにコ一ド RPG 1を削除する。 USB 1 クン内ではコ一ド RPG2, RPG3が記録される。

ステップ 2 ： USBトークン内でコード RPG2 (新しい共通鍵）でコ一ド RPG3を暗号化する（暗号化されたコード RPG 3 (EN) を生成）。 ' ステップ 3 ： ' 暗号化された RPG3 (EN) を認証管理側に送信する。ステップ 4 ：認証管理側で、コード RPG2 (新しい共通鍵）で、暗号化されたコード RPG3 (EN) を復号化する。

ステップ 5 ：復号化された RPG3 (EN) をコード RPG3として登録する。認証側にはコード RPG2, RPG3が登録される（RPG1は削除)。以後は上記の 1乃至 3の作業を繰り返す。

このように、本実施形態では、共通鍵も認証コードも、 USBトークン側と認証管理側とで毎回アクセスされるたびに更新され、かつその更新された同じ共通鍵、認証コードを保有することになるので、高い秘匿性を有した認証システムを実現できる。

また真性乱数を用いることにより、誰にも予測がつかない（誰にも制御できない）コードを使用することができ、完全な秘匿性を有した認証システムを実現できる。

更に、認証コードを US B ] ^一クン内部で暗号化しているので、どの PC (口 —カル側）を利用しても認証が可能であり、かつどの P Cからも安全なサーバ一閲覧が行える。

また、本実施形態では、 2個のコードを利用していること、認証が終了した瞬間次の新規のコードが登録されること、また USB ] ^一クン内部でのみ 2個のコードを保有し US Bトークン内部で暗号化しているので PCを通じて認証請求しても PC内部には復号化鍵が存在しないこと等のため、少なくとも 3 重のセキュリティーが施され、安全である。

図 2は、本実施形態の上述した認証手順をフローチャートとして示したものである。なお図示のフローチャートでは、

( 1 ) System code (例えば 64byte) および Client code (例えば 64byte) は記載していない。 .

( ) Client Codeは便宜上 #1およ 0¾¾と記述する。

(3) #1RPG1、 #1RPG2等- · · '暗号化されていないコードを示す。

(4) #1RPG(EN)1、 #2RPG(EN)2等' · · '暗号化されたコードを示す。 (5) #1RPG(DE)1、 #2RPG(DE)2等' · ·復号化されたコードを示す。第 2の実施形態次に、真性又は擬似乱数発生装置（RPG) で生成された 2個のコードを使つて、本人認証及び平文の暗号化 ·復号化を行い、完全な秘匿性を確保できるメールサーバ一システムについて説明する。このシステムは、メ"ルの送信者、受信者である 2名のクライアント（それぞれが認証用 USBトークンを所有する）、及びメールサ一バー（受信用の SMTPサーバー及び送信用の POPサ —バー）等で構成される。

まず、このシステムを構成するため、次のような前提条件が設定されているものとする。

(1)あらかじめクライアント（ここでは 2名） Client A、 Client Bについて、それぞれ二つのコード R PGA 1 (初回の共通鍵）、 RPGA2(初回の I D) および RPGB 1 (初回の共通鍵)、 RPGB 2 (初回の I D) がメールサーバ —側に登録されている。もちろん Client A、 Client Bのメールアドレスのも登録されている。

(2) メールサーバ一上に、平文暗号化 ·復号化アルゴリズム FXと、暗号化鍵生成アルゴリズム FYがインストールされている。 Client A、 Client B の側にもそれぞれ同じ暗号化アルゴリズムがィンストールされている。

( 3 ) メ一ルサーバーには認証管理機能がィンストールされている。

(4) Client A、 Client B の USB l ^—クンには、メール本文、添付フアイルを暗号化、復号化するため、充分なメモリ容量、例えば 1ギガバイト程度のメモリ空間が確保されている。

(5) 必要に応じ、新たに専用のメ一ルアプリケーション（メ一ラー）を開発する。

本実施形態で使用する US Bト一クンは図 1のブロック図で示されるものと同様である。

次の本実施形態のシステムの動作について、送信側ユーザー（ClientA)、 S MTPサーバー、 POPサーバー、受信側ユーザ一（Client B) に分けて説明する。

1. 送信側ユーザー（Client A)

(1) コード R PGA 1でコード R PGA 2を暗号化する（認証コード RPG A2 (EN) の生成）。

(2) コード RPGA2からアルゴリズム FYで暗号化鍵を生成し、送信したいメ一ル本文と添付ファイル（平文）を、この暗号化鍵を使用し、ァルゴリズム FXによって暗号化する。.

(3) 暗号化されたコード RPGA2 (EN) と、暗号化されたメール本文、添付ファイルを SMTPサーバーに送信する。

2. SMTPサーバー

(1) 受信した RPGA2 (EN) をコード R P G A 1で復号化し、本人認証を行う（実施形態 1と同様)。

( 2 ) 送信側と同様にコード R P G A 2からアルゴリズム F Yで暗号化鍵を生成し、受信した、暗号化されたメール本文、添付ファイルを、この暗号化鍵とアルゴリズム FXによって復号化する。

( 3 ) 送信先のメールァドレスから Client Bが受信者であることを確認する。

(4) Client Bの I Dコ一ド R P G B 2からアルゴリズム F Yで暗号化鍵を生成し、復号化されたメール本文、添付ファイルを、この暗号化鍵とアルゴリズム FXによって暗号化する。

(5) 暗号化したメール本文、添付ファイルを POPサ一バーに転送する。

3. POPサーバ一

( 1 )受信側の Client Bからのメール要求（Client Bが端末に自身の U S Bト —クンを揷入し、メ一ラー'ソフトを立ち上げることによって発生）をまって、暗号化したメール本文、添付ファイルを受信側ユーザ一（Client B) の端末に送信する。

4. 受信側ユーザー (1) コード RPGB 2とアルゴリズム FYで暗号化鍵を生成する。

(2) POPサ一バーに対しメール要求を行って、暗号化したメール本文、添付ファイルを受信する。

(3) 暗号化鍵とアルゴリズム FXによって、暗号f匕したメール本文、添付フアイルを復号化する。

なお、受信側ユーザーとメールサーバーとの間の本人認証は、送信側ユーザ一とメ一ルザ一バーとの間の本人認証と同様に行うことができる。

5. コードの更新

(1) 送信側では、暗号化したメールをメールサーバーに送付した後、 USB トークン内で、新たなコード RPGA 3を発生させ（RPGからの読み込み）、これをメモリに記録するとともにコード RPGA 1を削除する。 US Bトークン内でコード RPGA2, RPGA3を記録させる。

(2) 次いで、コード RPGA2でコード RPGA3を暗号化し（コード RP GA3 (EN) を生成）、これをメールサーバーに送信する。

(3) メールサーバーは、コ一ド RPGA 2で RPGA 3 (EN) を復号化する。復号化された RPGA 3 (EN) をコード RP GA 3として登録する。サ一バーにはコード R P GA 2 , RPGA3が登録される（R P GA 1は削除)。

(4) 受信側では、暗号化されたメール本文、添付ファイルを復号化した後、 US Bトークン内で、新たなコード RPGB 3を発生させ（RPGからの読み込み）、これをメモリに記録するとともにコード RPGB 1を削除する。 US Bトークン内でコード RPGB 2， RPGB 3を記録させる。

(5) 次いで、コード RPGB 2でコード RPGB 3を暗号化し（コード RP GB 3 (EN) を生成）、これをメールサーバーに送信する。

(6) .メールサーバーは、コード RPGB 2で RP GB 3 (EN) を復号化する。復号化された RPGB 3 (EN) をコード RPGB 3として登録する。サ

—バーにはコード RPGB 2, RPGB 3が登録される（RPGB 1は削除)。このように、本実施形態では、認証鍵も暗号鍵も、ユーザー側とメールサーバ一側で毎回アクセスされるたびに更新されるから、コードの複製、改ざんは不可能で、秘匿性の高く安全なメールシステムが実現できる。また真性乱数を用いることにより、誰にも予測がつかない（誰にも制御できない）コードを使用することができ、かつ認証と暗号化を同時に行っているので、いわゆる「成りすまし」は不可能である。また各ユーザーが他のュ一ザ一の暗号鍵を知ることは不可能であり、人為的な漏洩を完全に防ぐことができる。

更に、認証コードを U S Bトークン内部で暗号化しているので、どの P C (ュ一ザ一の端末）を利用しても認証が可能で、かつどの P Cからも安全なメール取得が行える（使用した P C内部のメールは削除する必要がある）。また u s

Bトークン内で暗号化されるので P Cがインターネッ卜につながつていても安心である。

更に、メールサーバー側で R P Gコードを各ユーザ一の R P Gコードに変換してくれるので、端末側で全員の共通鍵を有する必要がなく簡便である。このように、本実施形態では、 2個のコードを利用していること、認証が終了した瞬間次の新規のコードが登録されること、また U S Bトークン内部でのみ 2個のコ一ドを保有し U S B 1 ^一クン内部で暗号化しているので P Cを通じて認証請求しても P C内部には復号化鍵が存在しないこと等のため、少なくとも 3重のセキュリティーが施され、安全である。

図 3は、本実施形態の上述した認証手順をフローチャートとして示したものである。 '

第 3の実施形態

次に真性又は擬似真性乱数発生装置（R P G) によって生成された 2個のコードを使った認証を、 C AT Vあるいはインターネット等のネッ卜ワークを経由してス卜リーミング映像を配信するシステムに応用する場合の実施形態を説明する。図 4は、本発明に係る認証手段を適用する映像配信システムの概要を示すブロック図である。図示のシステムは、ユーザ一側端末（CATVのセット ' トップ ·ボックスあるいはストリーミング受信装置（PC))、ビデオ'ストリーミング.サーバー（以下サ一バーという）、認証マネージャで構成されている。認証マネージャの認証管理機能はサ一バーにインストールすることができる。サーバ一は、 CATVではケ一ブル TVの放送局が対応する。

このシステムにおける認証プロセスは以下の通りである。

(1) ユーザー側から、サーバーに対しログ ·オンする。例えば、電源の ON と同時にこのプロセスは実行される。

(2) サーバーから、認証マネージャに対しログ'オンの許可を要請する（認証開始)。

( 3 )認証マネージャは認証の結果、ログ'オンの許可又は拒否の判断をする。

(4)サーバーは、認証の結果、許可の判断がなされると、ユーザー側に対し、ログ ·オンを許可し、併せてビデオ ·ストリ一ミング用の暗号を復号するための復号キ一を送る。

(5) ユーザー側は、復号キ一によって暗号を復号し、ビデオ 'ストリーミングのサ一ビスを受けることができる。

図 5は、ストリーミング映像を受信するための端末（PC) の構成を示すブロック図である。この装置は、 CPU、メイン 'メモリ、外部記憶装置、制御ユニット、映像表示装置等で構成されている。制御ユニットは、 USBゃィ一サネット（登録商標）等の各種インターフェイス、ストリーム映像処理回路、暗号化/復号化回路、各種デコーダ回路等を含む。

図 6は、本発明に係る認証手段を適用した映像配信システムにおける認証手順を示すフローチヤ一卜である。

図 6は、破線で囲った部分を除き、図 2のフローチャートと同様である。ただし、図 2の「Local側」は、図 6の「 Client側」に対応し、前者の「認証管理側」'は、後者の「認証管理側 +ビデオ 'ストリーミング（ビデオ 'ストリーミング）側」に対応する（以下、後者においても「認証管理側」と略称する）。また、図 6の Local PCは、ストリーミング受信装置（PC) を示すが、 C A TVのセット · トップ ·ボックスに置き換え可能である。以下、図 6の破線で囲った部分についてのみ説明する。その他の部分の手順は、実施形態 1と同様であるので省略する。

ユーザーの US Bトークンを Local PCに揷入することによって開始された本人認証が済むと、認証管理側は、 RPG1で、ビデオ ·ストリーミング用の暗号鍵を暗号化して Client側に送信し、ビデオ ·ストリーミングを開始する。なお、ビデオ ·ストリーミング用の暗号鍵（スクランブルコード）も、ビデォ -ストリ一ミング*サーバ一（又は CATVの放送局）で、真性又は擬似乱数発生器（RPG) から得ることができ、かつ毎日あるいは在る一定時間ごとに更新することができる。またビデオ ·ストリーミング用の暗号鍵を暗号化するため使用するコードは、 RPG2であってもよい（ユーザ一側の端末は RP G1と RPG2を持っているので、いずれのコードを使用して暗号鍵を暗号化してもでも、ユーザー側で復号化できる）。

一方、 Local側のログ ·ィンが完了すると、 Client側では、 U S Bト一クンに R P G 1を要求して得た R P G 1で、認証側から送られてきたビデオ ·ストリ一ミング用の暗号鍵を復号化する。これによつて、映像鑑賞を開始することができる。次いで、暗号の復号に使用した RPG 1を破棄し、新しいコード R PG3の発生を U SB ] クンに要求する。

本実施形態は、実施形態 1における認証システムと同様に、本人コード（I D) と共通鍵は、ログインするたびに更新され、かつサーバー側のスクランプルコ一ドも毎回あるいは一定時間毎に更新され、かつ誰も予測がつかず制御できないので、完全にセキュアなシステムを提供できる。

その他、本実施形態のシステムは以下の様な特徴を有する。 (1) CATVあるいはインターネットを利用したビデオ ·ストリ一ミングで有料のコンテンツを視聴する場合、ユーザーの認証を行う必要があるが、その認証はユーザ一の端末が変更された場合、例えば郵送で再度認証の申請を行う必要があった。本実施形態では、一回登録すれば、再度認証の申請する必要がなく、どの端末（PC又はセット，トップ ·ボックス（set top box)) でも、例えば USBトークンを揷入することにより使用可能となる。ユーザーは、単に US Bトークンを持ち歩くだけでよい。

(2) このシステムでは他人がなりすましで他人のアカウントでビデオ ·ストリーミングのサービスを受けることもできない。

(3) 本実施形態のシステムでは、毎回安全な認証を行いかつ毎日 1回はビデォ ·ストリ一ミングの暗号鍵を変更できる、またビデオ ·ストリーミング用の暗号を解くコードは、ビデオ ·ストリ一ミング用の暗号が復号化されてサ一ビスが開始された直後 PC内部、 USBトークン、更に認証側でも破棄されて新しいコードが登録されるので安全である。

(4) 認証用のコードを US B 1 ^—クン内部で暗号化しているのでどの PCを利用しても認証が可能であり、かつどの P Cからも安全にサービスをうけることができる。

このように、本実施形態では、 2個のコードを利用していること、認証が終了した瞬間次の新規のコードが登録されること、また USBトークン内部でのみ 2個のコードを保有し US Bトークン内部で暗号化しているので PCを通じて認証請求しても PC内部には復号化鍵が存在しないこと等のため、少なくとも 3重のセキュリティーが施され、安全である。

第 4の実施形態 '

本発明の認証機構を利用した、ビル内の鍵を一括管理する方法について述べる。

1 ：ひとつのビル（複数でも可）の鍵を全てサーバーで管理することを想定する。

2 ：トークンの形状はカードタイプでも USBタイプでも可能である。

3 ：実施形態 1のコードの認証手段を、実際のドアあるいは書庫等の鍵に応用する。

4 ：ドア番号あるいは書庫番号をあらかじめ設定しておき、真性乱数で発生したコード RPG1,RPG2 と組み合わせることにより場所の特定ができ、かつ 100 %偽造できない鍵システムが実現可能となる。

5 ：スペアキーが必要な場合は、.場所の特定コードの組み合わせでなく "スぺアキ一" のコードを設定しておきどこでも使用可能な鍵を実現できる。かつスペアキーにセキュアポリシ一を設定することによりどこでも使用可能な鍵、部屋のドアのみあるいは書庫のみとスペアキ一を管理できる。

6 ：この機構を利用して入退出管理 'サ一バーログイン管理等との連携も可能になる。 7 ： UHF帯の RF I Dと組み合わせるとともに、ビル全体にアンテナを張り巡らせば、どこに誰がいるかも管理可能となる。またトークンを物に張れば重要書類等の保管管理も可能になる。

この実施形態のシステムは 100 %偽造不可のであるので完全なセキュアな鍵システムが実現できる。

第 5の実施形態

本発明の認証機構を、デジタル家電における相互機器間の認証に利用できる。ホーム ·サーバ一、家庭外部からの PC等からのアクセス認証は、デジタル家電内部に、真性乱数発生素子（RPG) で生成したコードを実装し、内部の C PUで相互の認証作業を行う、あるいは制御ソフトを含んだマイコン +真性乱数発生素子 (RPG)をデジタル家電内部に実装する事で相互認証を行う。

上述した実施形態の多くでは、トークンは、 USB 1 ^—クンを使用しているが、その認証機構を、 GSM携帯電話あるいは FOMA携帯電話等で使用されている S I Mカードの形状にして実現することもできる。本願発明に係る認証機構を、 I Cカードの形状にして、かつ非接触 I C力一ドの機能との組み合わせによって実現することもできる。

本願発明に係る認証機構を、指輪あるいは腕時計の形状にしてかつ非接触で実現することもできる。

上述した実施形態では、真性乱数を 2個生成し、これらを認証に利用したが、 2個以上の乱数を使用しても、本発明の認証機構を実現することができる。また真性乱数 + P I N (数字あるいは名前あるいは指紋）の組み合わせでも本発明の認証機構を実現することができる。

また、特に各システム固有のシステムコードを例えば 1 2 8バイトのシステムコード領域を設定して、真性乱数と組み合わせることによつても、本発明の認証機構を実現することが可能である。

また、本発明では、各ユーザーごとにセキュアポリシ一の設定を可能にすることもできる。

第 6の実施形態

次に、 3個のコードを使用して認証を行うシステムを説明する。このシステムは、実施形態 1と同様に、 U S Bトークン（USB T ken)、口一カル（Local) 側（P C) 及び認証管理側等で構成される。ただし、 P Cは、実施形態 1を参照すれば容易に適用可能であるので、ここでは、説明を簡便にするため、 U S Bト一クンと認証管理側との間でコードを転送するものとして説明する。

まず、本実施例の前提となる状況を説明する。

a ) 個人の識別コードを # 1、 # 2、 · · · 、 # nとする（個人認証ではなく、例えば機器認証であれば、シリアル番号等を識別コードとする）。

b) 真性乱数あるいは擬似乱数として発生される'最初のコードを、 R l、 R 2、 R 3と表現する。

c ) 暗号化のアルゴリズムとして排他的論理和を例にして説明する。もちろん、他の方式を採用することは可能である。 60471

16 以下、.本実施形態における認証の手順を説明する。

1) 初期設定識別コード # 1として乱数発生装置から USBトークンに保存された初期コード 3個 R l、 R2、 R 3を認証管理側に登録する。

2) USB ] クン側で、コード R 1と R2とを、コード R 3を鍵（キー ' コード）としてそれぞれ暗号化（R 1と R 2の排他的論理和を演算）し、暗号化した R 1のコ一ド及び暗号化した R 2のコードを認証管理側に転送する。

3) 認証管理側では、暗号化したこれらのコードを、キ一 ·コード R 3を使用して復号化（暗号化したコードと R 3の排他的論理和を演算）し、 R l、 R 2を得る。これにより、認証管理側は、 USBトークン側との間で、同じ R l、 R2、 R 3を有することを確認する。

4 ) 認証管理側は、 U S Bトークン側に対し、新たなコ一ド R 4を生成するよう要求する。

5) USB 1 クンは、乱数発生装置からコード R 4を得て、このコード R 4を、コード R 2、 R 3をそれぞれ使用して暗号化し、これらの暗号ィ匕した R 4のコードを認証管理側に転送する。

6) 認証管理側は、これらの暗号化した R4のコードを、それぞれコ一ド R 2、 R 3を使用して復号化し、その復号化した二つの値が一致したとき、これを R 4として登録するとともに、 USBトークン側に認証許可を発行する。

7) 次回の認証には、コード R2、 R3、 R 4が使用されて、上記の手順が繰り返される。，

図 7は、上記の手順を示す説明図である。なお、図 7において、十の字を丸で包んだ記号は、排他的論理和の演算子を示す。

本実施形態の認証の特徴は、以下の通りである。

1回目のコード転送で相手が同じ 3つのコードを有していることの確認を行レ 2回目のコード転送で相手が正しい R 2、 R 3を所持していることを確認することによって認証を行い、同時に新たなコード R 4を登録するので、たとえ通信路で上記 2回のコード転送を盗聴されたとしても、なりすましは不可能であり、また乱数 R1乃至 R 4の間には、何ら関数的な関係がないため解読も不可能である。

第 7の実施形態

実施形態 6の機器認証手段を応用したメールサーバ一システムについて説明する。基本的な構成は、実施形態 2のメールシステムと同様である。

' まず本実施形態の前提となる状況を説明する。

a) 識別コード # 1、 # 2を有する 2人のクライアント（# 1さんと #2さん）がメールを行う。

b) # 1さんも #2さんは、初期の識別コードとしてそれぞれ 3つのコ一ド (# 1R1、 # 1 R2、 # 1 R3) (#2R 1、 # 2R2、 # 2R3) を保存した USBト一クンを所持している。

c) メールサーバー内にも # 1さんと #2さんの初期の 3つのコードをそれぞれ登録してある。

d) # 1さん、 # 2さん及びメールサーバ一内には、充分長い平文を暗号化するための充分長い鍵（キー ·コード）を生成するアプリケーション（以下関数 Fで表す）が組み込まれており、それぞれが同じシード（SEED) で同じ鍵を生成する。

以下、 # 1さんが # 2さんにメールを送信する場合の、本実施形態におけるシステムの動作を説明.する。 ,

1) # 1さん（初期コード # 1 R 1、 # 1 R2、 # 1R3を所有）とメ一ルサーバー（認証管理機能がインストールされている）との間で、実施形態 6と同様の認証を行う。

2) メールサーバーが # 1さん本人の認証を終えると、 # 1さん側は、 # 1 R 3を SEEDにした F (# 1 R3) で生成した平文と同じ長さの暗号鍵で、

「メール文章 +添付 F i l e +認識コ一ド #2 (メールアドレスでも可）」を暗号化（例えば排他的論理和による）してメールサーバーに送信する。

3) メールサーバーも # 1さんの # 1 R 3を有しており、 # 1 R 3を SEE Dにした F (# 1 R 3) で同じ鍵を生成し、この鍵で一旦「メール文章 +添付 F i 1 e+認識コード # 2」を復号化する。 '

4) メールサ一バーは、上記 3) の復号化により得た認識コード # 2 (メ一ルアドレス）により、当該メールが # 2さん向けのメールであることを確認する。

5) #2 R 3を SEEDにした F (# 2 R 3) で平文と同じ長さの鍵を生成し、この鍵により、復号化された「メール文章 +添付 F i 1 6 +認識コ一ド# 2」を再度暗号化する。

6 ) # 2さんがメ一ルを取得する際は、前述と同様の本人認証手続きを行う。

7) 本人認証後、 # 2さんは、 # 2 R 3で暗号化された「メール文章 +添付 F i 1 ej を取得する。

8) # 2さん自身も # 2 R 3を S EEDにした F (# 2 R 3) で生成した同じ鍵で、「メール文章 +添付 F i 1 e」を復号化する。

図 8 A乃至図 8 Bは、上記の手順を示す説明図である。図 8 Aは初期設定時における # 1さん、 # 2さん、メールサーバ一それぞれに登録されているコード及び関数 F (X) (Xは S EED) 等を示す。図 8 Bは、 # 1さんの認証終了後における手順を説明するもので、 # 1さんには、自身の認証に際し認証管理側（メールサーバ）からの要求に応じて乱数発生装置から得た新たなコード # 1 R4が登録されている（実施例 6参照）。 # 2さんは、自身の認証終了前の状態である。

このシステムはサーバ一側で認証に使用した各個人の認証コード（# 1 R 3)を S EEDにした F (# 1 R 3)で平文を暗号化してサーバ一に送信する。サーバー側は送信者の認証と同時に送信者の認証に使用した認証コード（# 1 R 3) を S EEDにして F (# 1 R 3) を生成し復号化する。復号化した後、 #2さんの認証コード #2R 3を SEEDにして F (#2R3) で生成した鍵で暗号化する。 #2さんが認証終了後メールを受け取り、認証に使用した認証コード（#2R3) を SEEDにしたで F (#2R3) で鍵を生成し、その後メ一ルを復号化する。

このように、このシステムは、暗号化復号化に使用する鍵の生成関数（ァプリケ一シヨン） F (X) の S EEDをメールサーバ一で交換している。以上述べた本実施形態のメールシステムは以下の特徴を有する。

( i ) 3個の認証コードを使用することにより安全、確実な本人認証を行うことができる。

( i i ) サーバ一のみがクライアントそれぞれの認証コード（3個）を有しているので、サーバーで、 # 1さん、 # 2さん用に SEEDを交換することができる。従って、たとえ通信路で暗号化された文章を盗聴されても復号 SEE Dはなく非常に安全なメールシステムが構築できる。

第 8の実施形態

次に実施形態 6の認証システムを利用した映像配信システムを説明する。基本的な構成は実施形態 3のシステムど同様である。

本システムにおける前提となる状況は以下の通りである。

a)顧客 # 1乃至 #nの認証用の 3個のコ一ドストリーミング'サーバ一（認証サ一バーを兼務）が所有している。

b) 瞬時に充分長い暗号鍵を生成する機構をサーバー側および # 1乃至 #n のクライアントが所有している（関数 F (X))。かつ同じ SEEDで同じ充分長い暗号鍵を生成できる。

c)ビデオ等のコンテンツは、毎日変化するコードを S EEDxにして F (S EEDx) で暗号化されて送信される。

d) 認証終了後、サーバーは # 1 R3、 # 2R3、 · · ·で復号化用の、毎日変化する鍵生成用の S EEDxを暗号化して、各クライアントに送付する。 e) クライアント側はその SEEDxを復号化し、これを用いて復号化鍵 F (SEEDx). を生成する。

f ) ストリーミング開始後、送られてきたコンテンツを F (SEEDx) で復号化を行い再生する。

図 9は上記の手順を示す説明図である。

このシステムでは、常時、認証時に変化する認証用のコードをサ一、一側とクライアント側が共通して所持し、またコンテンッの暗号化用に提供される関数 F (X) もサーバー側と認証側が共通して所持する。そして、認証用に利用した共通のコードで、当日のコンテンツ暗号化用の関数 F (X) の SEEDを暗号化してクライアント側に送るから、極めて安全な映像配信システムが構築でさる。

第 9の実施形態

次に、 2個のコードを使用して認証を行うシステムの別の実施形態を説明する。このシステムは、実施形態 1と同様に、 USBトークン（USB Token), ローカル（Local) 側（PC) 及び認証管理側等で構成される。ただし、 PC は、実施形態 1を参照すれば容易に適用可能であるので、ここでは、説明を簡便にするため、 USBトークンと認証管理側との間でコードを転送するものとして説明する。

まず、本実施例の前提となる状況を説明する。

a)個人の識別コードを # 1、 #2、 · · ·、 #nとする（個人認証ではなく、例えば機器認証であれば、シリアル番号等を識別コードとする）。

b) 真性乱数あるいは擬似乱数として発生される最初のコードを、 Rl、 R 2と表現する。

c) 暗号化のアルゴリズムとしてお他的論理和を例にして説明する。もちろん、他の方式を採用することは可能である。

以下、本実施形態における認証の手順を説明する。 1) 初期設定識別コード # 1として乱数発生装置から USBトークンに保' 存された初期コード 2個 R 1、 R 2を認証管理側に登録する。

2) USBトークン側で新たなコ一ド R 3を生成し、コード R 1と R 2とを、コード R 3を鍵（キ一'コード）としてそれぞれ暗号化（1 1と 3、 R2と R 3のそれぞれの排他的論理和を演算）し、暗号化した R 1のコ一ド及び暗号化した R 2のコードをマージして認証管理側に同時転送する。

3) 認証管理側では、暗号化したこれらのコードを、コード Rl、 R2を使用してそれぞれ復号化（排他的論理和を演算）する。その結果が同じ R 3であることを確認すると、認証管理側は、 R3を登録するとともに、 USBトークン側に認証許可を発行し、 R 3に更新を許可する。

4) 次回の認証には、コード R2、 R 3が使用されて、上記の手順が繰り返される。

図 10は上記手順を示す説明図である。

この実施形態は、 2つのコードと認証時に新たに生成される 1つのコードとの合計 3つのコードを使用して認証を 1回で行うシステムである。このシステムでは、通信路でコード転送を盗聴されても、 R 1/R 2ZR 3の間には何ら関数的な関係がないため、解読も、なりすましもできない。

この実施形態の認証方法は、実施形態 7のメールシステムにも、また、実施形態 8の映像配信システムにも適用できることは勿論である。

第 10の実施形態

次に、 3個のコードを使用して認証を行うシステムの別の実施形態を説明する。このシステムは、実施形態 1と同様に、 USBトークン（USB Token), ローカル（Local) 側（PC) 及び認証管理側等で構成される。ただし、 PC は、実施形態 1を参照すれば容易に適用可能であるので、ここでは、説明を簡便にするため、 USBトークンと認証管理側との間でコードを転送するものとして説明する。まず、本実施例の前提となる状況を説明する。

a)個人の識別コードを # 1、 # 2、 · · ·、 #nとする（個人認証ではなく、例えば機器認証であれば、シリアル番号等を識別コードとする）。

b) 真性乱数あるいは擬似乱数として発生される最初のコードを、 R l、 R 2、 R 3と表現する。

c) 暗号化のアルゴリズムとして排他的論理和を例にして説明する。もちろん、他の方式を採用することは可能である。

以下、本実施形態における認証の手順を説明する。

1) 初期設定識別コード # 1として乱数発生装置から USBトークンに保存された初期コード 3個 R 1、 R2、 R 3を認証管理側に登録する。

2) US Bトークン側で、コード R 1と R2とを、コード R 3を鍵（キー - コード）としてそれぞれ暗号化（R 1と R 2の排他的論理和を演算）し、暗号化した R 1のコード及び暗号化した R 2のコードをマージして又は別個に認証管理側に送る。

3) 認証管理側では、暗号化したこれらのコードを、キー ·コード R3を使用して復号化（暗号化したコードと R3の排他的論理和を演算）し、 R l、 R 2を得る。これにより、認証管理側は、 USBトマクン側との間で、同じ R 1、 R2、 R 3を有することを確認する。

4) US B ] クン側で生成した新たなコード R 4を、コード R 2と R 3をそれぞれ鍵（キ一 'コード）として暗号化（1 4と1 2、 R 4と R 3のそれぞれの排他的論理和を演算）し、二つの暗号化した R 4のコードをマージしてまたは別個に認証管理側に送る。

5) 認証管理側では、暗号化したこれらのコードを、コード R2、 R3を使用してそれぞれ復号化（排他的論理和を演算）する。その結果が同じ R 4であることを確認すると、認証管理側は、 R4を登録するとともに、 USBトークン側に認証許可を発行し、 R 4に更新を許可する。 6) 次回の認証には、コード R2、 R3、 R 4が使用されて、上記の手順が繰り返される。

なお、上記 2) 及び 4) で得た暗号化したコードは、マージして一緒に認証管理側に送るようにしてもよい。これにより、コード転送の回数を減らすことができる。

図 1 1は、上記手順を示す説明図である。

本システムでは、上記 3) において、 R4 = R4であれば R 2および R 3が正しいことを示していることを利用し機器認証を行っており、 R2と R3は何の数学的な関係がなく（真性乱数又は擬似乱数を使用しているので）、計算上的安全が確保されている。言い換えれば通信路でコード転送を盗聴されても、 R1/R2ZR3の間には何ら関数的な関係がないため、解読も、なりすましもできない。

第 11の実施形態

本発明に使用する認証用デバイスとして、 USBインターフェイスを備えたカード型のトークンを使用できる。例えば、 US Bイン夕一フェイスの接続端子をカードの周縁部に埋設したクレジット ·カード又は個人認証カードが考えられる。この場合、 PCで認証を行うときは、 PCとこの力一ドをイン夕一フエイス 'ケーブル（カスタム仕様の延長ケーブル又はコネクタ）で接続する。従来のクレジット ·カード型の認証カードを使用する場合は、非接触型 ·接触型を問わず常にカード · リーダが必要であり、これは形状が大きく携行に不便であり、また高価であつたが、本実施形態の場合は、延長ケーブル又はコネク夕でよく、サイズは小さく、また安価であるから、きわめて利便性に良い。また、この US Bインタ一フェイスを備えたカードは、例えば、 eコマース (電子商取引）で商品を購入する場合等にも利用でき、カード番号を PCから入力させないので、情報漏洩の恐れがない（それ故、かかる US Bインターフエイスを備えたカードは銀行力一ド、クレジット ·カード等に応用可能である）。この出願は、 2006年 5月 16日に出願された日本国特許出願番号第 20 06 - 136484号及び 2006年 7月 26日に出願された日本国特許出願番号第 2006-202895号の優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

Claims

請求の範囲

1 . 真性又は擬似乱数を生成する乱数生成部と、この乱数生成部によって生成された少なくとも一つのコードで他のコードを暗号化する制御部とを有する、認証用デバイス。

2 . 前記認証用デバイスは、 U S B型又はカード型等のト一クンであることを特徴とする請求項 1に記載の認証用デバイス。

3 . 前記認証用デバイスは、 U S Bインタ一フェイスを備えたカード型のト一クンであることを特徴とする請求項 2に記載の認証用デバイス。

4. 請求項 1、 2又は 3に記載の認証用デバイスと、前記認証用デバイスで生成されたコードと同じコードを予め又は認証中あるいは認証後に確認することによって登録し、前記認証用デノィス側から送られた暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う認証装置とからなる 3忍' g止ンスァム。

5 . 前記認証システムは、更に、前記認証用デバイスを取り外し自在に装着可能であってその認証用デバイスを制御する端末を有することを特徴とする、請求項 4に記載の認証システム。

6 . 前記認証用デバイスは、認証中又は認証の完了後、前記乱数発生部によつて生成した新たなコードを暗号化することを特徴とする請求項 5に記載の認証システム。

7 . 前記認証装置は、認証中又は認証の完了後、前記認証用デバイス側から送られた暗号化された新たなコードを、前記登録したコードを使用して複号化することを特徴とする、請求項 6に記載の認証システム。

8 . 請求項 1、 2又は 3に記載の認証用デバイスを取り外し自在に装着できるメールの送信側及び受信側の端末と、メールの送信側及び受信側の前記認証用デバイスで生成されたコードと同じコードを予め又は認証中あるいは認証後に確認することによつて登録し、メールの送信側及び受信側から送られた暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行うメ一ルサ一バーとからなるメール認証システム。

9 . 認証中又は認証の終了後、メールの送信側では、前記認証用デバイスで生成されたコードを用いてメール本文又はメール本文と添付ファイルを暗号化するために使用するキーを生成し、このキーを使用してメール本文等を暗号化してメールサーバーに送り、前記メールサ一バーは、前記登録した送信側のコードを用いてメール本文等を復号化するために使用する前記キーを生成し、このキーを使用して送信側から送られた暗号化されたメ一ル本文等を複号化することを特徴とする請求項 8に記載のメール認証システム。

1 0 . 前記メールサーバーは、復号化したメール本文等からメールの受信者を確認し、復号化したメール本文等を、前記登録した受信側のコードを用いてメール本文等を暗号化するために使用するキ一を生成し、このキーを使用してメール本文等を暗号化し、受信側からのメ一ル送付の要求をまつて受信側に送ることを特徴とする請求項 9に記載のメール認証システム。

1 1 . メールの送信側及び/又は受信側では、認証中又は認証の完了後、前記乱数発生部によって生成した新たなコードを暗号化することを特徴とする請求項 8乃至 1 0のいずれかに記載のメール認証システム。

1 2 . 前記メールサーバーは、認証中又は認証の完了後、前記送信御 i及び Z 又は受信側から送られた、暗号化された新たなコードを前記登録したコードを使用して復号化することを特徴とする、請求項 1 1に記載のメール認証システム。

1 3 . 請求項 1、 2又は 3に記載の認証用デバイスを取り外し自在に装着できるユーザー側端末と、前記認証用デバイスで生成されたコードと同じコードを予め又は認証中あるいは認証後に確認することによって登録し、前記ュ一ザ —側から送られた暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う認証装置とからなる配信システム。

1 4. 配信される映像等のコンテンツは、当日又は一定の期間ごとに更新されるコードを用いて生成されるキーを使用して暗号化されて、ユーザーに配信され、前記認証装置は、認証後、映像等のコンテンツの配信を許可するときに、前記の当日又は一定の期間ごとに更新されるコードを、前記登録したコードを使用して暗号化してユーザ一側に送り、ユーザー側は送られてきた暗号化したコ一ドを復号化し、これを使用して前記キーを生成し、このキーを使用して配信された映像等のコンテンツを復号化することを特徴とする請求項 1 3に記載の配信システム。

1 5 . ユーザー側は、認証中又は認証の完了後、前記乱数生成部で生成した新たなコードを暗号化することを特徴とする請求項 1 3又は 1 4に記載の配信システム。

1 6 . 前記認証装置は、認証中または認証の完了後、ユーザー側から送られた暗号化された新たなコードを復号化することを特徴とする、請求項 1 5に記載の配信システム。

1 7 . 請求項 1、 2又は 3に記載の認証用デバイスを用意し、前記認証用デバイスで生成されたコードと同じコ一ドを予め又は認証中あるいは認証後に確認することによつて登録し、前記認証用デバイス側から送られた暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う認証方法。

1 8 . 請求項 1、 2又は 3に記載の認証用デバイスを、メールの送信側及び受信側にそれぞれ用意し、前記認証用デバイスで生成されたコードと同じコードを予め又は認証中あるいは認証後に確認することによつて登録し、送信側から送られた暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行うメール認証方法。

1 9 . 請求項 1、 2又は 3に記載の認証用デバイスを、映像等のコンテンツの配信を受けるユーザ一側に用意し、前記認証用デバイスで生成されたコ一ドと同じコードを予め又は認証中あるいは認証後に確認することによつて登録し、前記認証側から送られた暗号化されたコードを、前記登録したコードを使用して復号化し、認証を行う配信方法。