JP2008048166A - 認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザＩＤを第３者に対して秘匿にすることができる。
【解決手段】認証対象装置１２からの認証要求に応じて、認証装置１１が乱数によってチャレンジ値を生成する。そして、認証装置１１は、このチャレンジ値を認証対象装置１２に送信し、認証対象装置１２はチャレンジ値を暗号化して、レスポンス値を生成する。そして、認証対象装置１２は、このレスポンス値を認証装置１１に送信し、認証装置１１は、レスポンス値を復号化によってユーザＩＤを生成するようになる。このため、ユーザＩＤが通信網中で第３者に対して秘匿される。
【選択図】図１

Description

本発明は認証システムに関し、特に、認証対象装置と認証装置との間で認証を行う認証システムに関する。

ネットワークを介して、例えば、パーソナルコンピュータと利用者との接続の際に、利用者からの接続をパーソナルコンピュータが認証を行う場合がある。また、車や家のドアなどのように、認証対象が物や装置などからの接続の認証を、無線で行う場合もあり、認証といっても、多種多様な認証が考えられる。

このような多種多様な認証では、利用者が安全に利用できるために、第３者による不正なアクセスや傍受を防ぐための様々な認証方法が利用されている。
そこで、以下のようなパーソナルコンピュータと利用者との認証方法の一例が一般的に広く利用されている。

パーソナルコンピュータと利用者との間で認証を行う認証システムの中に予め、パーソナルコンピュータと利用者とに関する情報を登録しておく。そして、接続時に、入力されたログイン名およびユーザＩＤなどによって認証されて接続することができる。

しかし、この認証方法では、入力作業中に、ログイン名およびユーザＩＤなどの第３者による覗き見やネットワーク上での傍受などでログイン名およびユーザＩＤなどが盗まれてしまうと、なりすましなどによって簡単にアクセスされてしまう。

このような、なりしましなどを防ぐ認証方法として、ワンタイムパスワード認証（例えば、特許文献１参照。）やチャレンジレスポンス認証（例えば、特許文献２参照。）などの認証方法が利用されている。

なお、ワンタイムパスワード認証とは、認証によって生成されたパスワードは１回限りしか使用できないため、パーソナルコンピュータと利用者との間の通信が傍受されたとしても、そのパスワードを用いて次にパーソナルコンピュータへアクセスすることはできないため、比較的安全な方法である。

また、チャレンジレスポンス認証とは、利用者がパーソナルコンピュータに認証を要求すると、パーソナルコンピュータが乱数などで生成した１回限りの値をチャレンジ値として利用者に送信する。そして、利用者は、そのチャレンジ値と秘密鍵とを組み合わせて演算して得た値をレスポンス値として、パーソナルコンピュータに送信する。パーソナルコンピュータは受信したレスポンス値を演算などによって照合することで、認証を判断する。このように、チャレンジ値やレスポンス値は１回限りの値であるために、チャレンジレスポンス認証も、ワンタイムパスワード認証と同様に比較的安全な方法である。
特開平１１−２８２９８２号公報 特開２００５−３０１５７７号公報

しかし、このような認証方法には、以下のような問題点があった。
図６は、従来の認証システムにおける認証方法の流れを示すシーケンス図であって、以下のようなステップにより認証が行われる。

図６に示されるとおり、シーケンス図５は、パーソナルコンピュータ５１と利用者５２との間における認証の流れを表している。なお、パーソナルコンピュータ５１および利用者５２はそれぞれ、ユーザ認証データ用秘密鍵（不図示）のデータリストをともに備えている。

まず、利用者５２は、パーソナルコンピュータ５１に対し、認証を要求するとともに、ユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝を通知する（ステップＳ５０１）。
続いて、パーソナルコンピュータ５１は、ユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝の受信に応じて、乱数でチャレンジ値｛ｒａ｝を生成して（ステップＳ５０７）、利用者５２に送信する（ステップＳ５０８）。

続いて、利用者５２は、チャレンジ値｛ｒａ｝を受信して、そのチャレンジ値｛ｒａ｝に、利用者５２が予め保管してあったユーザ認証データ用秘密鍵（ＫＡ₀）を組み合わせて演算して、レスポンス値｛ｃａ｝を生成し（ステップＳ５０９）、パーソナルコンピュータ５１に送信する（ステップＳ５１０）。

続いて、パーソナルコンピュータ５１は、レスポンス値｛ｃａ｝を受信して、レスポンス値｛ｃａ｝に、ユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝に対応するユーザ認証データ用秘密鍵（ＫＡ₀）を組み合わせて演算して、ユーザ認証データ｛ｄａ｝を生成する（ステップＳ５１２）。

最後に、ユーザ認証データ｛ｄａ｝と、チャレンジ値｛ｒａ｝とを、比較検証することによって、認証を行う（ステップＳ５１３）。
このように、図６に示すように、チャレンジレスポンス認証などにおいては、利用者５２のユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝がネットワーク中に流れることがわかる。ネットワーク上に流れたユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝は、例えば、悪意をもった第３者によって傍受され、収集される危険性をはらんでいるだけでなく、利用者５２によるサービスの利用情報あるいは利用者５２の存在情報として収集されるという問題がある。

そこで、利用者５２の不利益を未然に防ぐためにユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝を秘匿にする機能が求められる。しかし、ユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝を秘匿にする方法として、単にユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝を暗号化するだけでは、固定のコードとなってしまい、追跡の脅威を完全に防ぐことにはならないという問題もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ユーザＩＤを第３者に対して秘匿にすることができる認証システムを提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、認証対象装置と認証装置との間で認証を行う認証システムにおいて、図１に示されるとおり、認証要求を送信し、受信したチャレンジレスポンス方式による第１のチャレンジ値または第２のチャレンジ値に、ユーザＩＤ用秘密鍵１３ａまたはユーザ認証データ用秘密鍵１３ｂを用いてそれぞれ暗号化することにより、第１のレスポンス値または第２のレスポンス値を生成し、第１のレスポンス値または第２のレスポンス値を送信する認証対象装置１２と、認証要求を受信し、認証要求に応じ、第１のチャレンジ値または第２のチャレンジ値を生成し、第１のチャレンジ値または第２のチャレンジ値を認証対象装置１２に送信し、第１のレスポンス値に、ユーザＩＤ用秘密鍵１３ａを用いて復号化して、ユーザＩＤを生成し、または、第２のレスポンス値に、ユーザＩＤに対応するユーザ認証データ用秘密鍵１３ｂを用いて復号化して、ユーザ認証データを生成して、ユーザ認証データと第２のチャレンジ値とを比較検証する認証装置１１と、を備えることを特徴とする認証システムが提供される。

このような構成によれば、認証対象装置からの認証要求に応じて、認証装置１１が乱数によってチャレンジ値を生成する。そして、認証装置は、このチャレンジ値を認証対象装置に送信し、認証対象装置はチャレンジ値を暗号化して、レスポンス値を生成する。そして、認証対象装置は、このレスポンス値を認証装置に送信し、認証装置は、レスポンス値を復号化によってユーザＩＤを生成するようになる。このため、ユーザＩＤが通信網中で第３者に対して秘匿される。

本発明では、認証対象装置からの認証要求に応じて、認証装置が乱数によってチャレンジ値を生成する。そして、認証装置は、このチャレンジ値を認証対象装置に送信し、認証対象装置はチャレンジ値を暗号化して、レスポンス値を生成する。そして、認証対象装置は、このレスポンス値を認証装置に送信し、認証装置は、レスポンス値を復号化によってユーザＩＤを生成するようにした。これにより、ユーザＩＤを第３者に対して秘匿することができ、利用者のプライバシを保護することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
最初に、本発明の概要について以下に説明する。
図１は、本発明の認証システムにおける認証方法の流れを示すシーケンス図である。

図１に示されるとおり、シーケンス図１は、認証装置１１と認証対象装置１２との間における認証の流れを表している。そして、認証装置１１および認証対象装置１２は、ユーザＩＤ用秘密鍵１３ａおよびユーザ認証データ用秘密鍵１３ｂのデータリストをともに備えている。

まず、認証対象装置１２は、認証要求を認証装置１１に送信する（ステップＳ０１）。
続いて、認証装置１１は、受信した認証要求に応じて、チャレンジ値を乱数によって、生成して（ステップＳ０２）、そして、認証対象装置１２に送信する（ステップＳ０３）。

続いて、認証対象装置１２は、受信したチャレンジ値にユーザＩＤ用秘密鍵１３ａを用いて、暗号化することによって、レスポンス値を生成し（ステップＳ０４）、そして、認証装置１１に送付する（ステップＳ０５）。

続いて、認証装置１１は、受信したレスポンス値にユーザＩＤ用秘密鍵１３ａを用いて、レスポンス値を復号化することによって、ユーザＩＤを生成する（ステップＳ０６）。
次に、改めて、認証装置１１は、乱数によってチャレンジ値を生成して（ステップＳ０７）、そして、認証対象装置１２に送信する。（ステップＳ０８）。

続いて、認証対象装置１２は、受信したチャレンジ値にユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、暗号化することによって、レスポンス値を生成し（ステップＳ０９）、そして、認証装置１１に送付する（ステップＳ１０）。

続いて、認証装置１１は、ユーザＩＤに対応するユーザ認証データ用秘密鍵１３ｂをデータリストの中から検索する（ステップＳ１１）。
続いて、認証装置１１は、受信したレスポンス値を、検索したユーザ認証データ用秘密鍵１３ｂを用いて、復号化することによって、ユーザ認証データを生成する（ステップＳ１２）。

続いて、認証装置１１は、ユーザ認証データと、ステップＳ０７にて生成したチャレンジ値とを比較検証し、適合した場合は、認証が成功し、不適合の場合は、認証に失敗したことになる（ステップＳ１３）。

従来、認証対象装置１２から認証要求を送付する際に、ユーザＩＤも、認証装置１１に送信されていた。この時、ユーザＩＤが通信網または無線などの通信チャネルを流れることとなり、第３者などから傍受される危険性があった。

しかし、本発明では、暗号化されたユーザＩＤの送信を行うために、第３者などから傍受されることが無く、また、チャレンジ値やレスポンス値が傍受されたとしても、それらの値は認証の度ごとに変わるため、利用者のサービスの利用情報や利用者の存在情報など、認証対象装置１２のプライバシを保護することが可能となる。

なお、本発明の概要の説明における暗号化および復号化には、共通鍵暗号、ハッシュ関数または公開鍵暗号によって暗号化を実現することができる。
さらに、共通鍵暗号では、ＤＥＳ（Data Encryption Standard）型暗号やＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）型暗号など、ハッシュ関数では、ＳＨＡ−１やＳＨＡ−２５６など、公開鍵暗号では、ＲＳＡＥＳ−ＰＫＣＳ１などによって暗号化および復号化を実現することができる。

次に、本発明を用いて、認証装置をパーソナルコンピュータ、認証対象装置を利用者として、暗号化・復号化に共通鍵暗号を利用した場合を例にあげて、実施の形態について、以下に説明する。

図２は、パーソナルコンピュータおよび利用者の機能構成を示すブロック図、図３は、本実施の形態の認証システムにおける認証方法の流れを示すシーケンス図、図４は本実施の形態におけるパーソナルコンピュータが備える登録者リストの模式図、図５は本実施の形態における利用者が備える登録サービスリストの模式図である。

まず、図２のパーソナルコンピュータ２１および利用者２２について以下に説明する。
パーソナルコンピュータ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）やＲＡＭ（Random Access Memory）（不図示）などのコンピュータハードウェア資源（不図示）を備えている。このようなパーソナルコンピュータ２１は、図２に示されるとおり、演算機能部２１ａ、記憶部２１ｂ、乱数発生部２１ｃおよび検証部２１ｄを備えている。本実施の形態では、このような機能ブロックは、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）等の記録媒体に格納されたプログラムがこのコンピュータハードウェア資源により実行されることによって実現される。ただし、各機能ブロックは、ハードウェア回路等の他の構成によって実現されても構わない。そして、各機能ブロックは、以下のような機能を有する。

演算機能部２１ａは、ユーザＩＤ用秘密鍵やユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、利用者２２からの受信データの復号化や、図４の登録者リスト２４ａにおけるデータの検索を実行する。

記憶部２１ｂは、ユーザＩＤ用秘密鍵と図４の登録者リスト２４ａを格納している。なお、登録者リスト２４ａには、図４に示されているとおり、ユーザＩＤと、ユーザＩＤに対応するユーザ認証データ用秘密鍵とを有する。

乱数発生部２１ｃは、安全な通信のために用いられる乱数を生成し、利用者２２への送信を実行する。
検証部２１ｄは、利用者２２からの受信データが演算機能部２１ａにおいて復号化されて得られたユーザ認証データと、乱数発生部２１ｃにおいて発生された乱数との比較検証を実行する。

利用者２２についても、パーソナルコンピュータ２１と同様に、ＣＰＵ（不図示）やＲＡＭ（不図示）などのコンピュータハードウェア資源（不図示）を有している。このような利用者２２は、図２に示されるとおり、演算機能部２２ａおよび記憶部２２ｂを備えている。本実施の形態では、このような機能ブロックは、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納されたプログラムが上記パーソナルコンピュータハードウェア資源により実行されることによって実現される。ただし、各機能ブロックは、ハードウェア回路等の他の構成によって実現されても構わない。そして、各機能ブロックは、以下のような機能を有する。

演算機能部２２ａは、パーソナルコンピュータ２１への認証要求や、ユーザＩＤ用秘密鍵やユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、パーソナルコンピュータ２１からの乱数データの暗号化を実行する。

記憶部２２ｂは、図５の登録サービスリスト２４ｂを格納している。なお、登録サービスリスト２４ｂには、図５に示されているとおり、ユーザＩＤ用秘密鍵およびユーザ認証データ用秘密鍵を有しており、これらのデータは、パーソナルコンピュータ２１のユーザＩＤ用秘密鍵およびユーザ認証データ用秘密鍵と同じデータである。

このようなパーソナルコンピュータ２１と利用者２２とが、例えば、インターネット通信、無線通信や赤外線通信などの通信チャネル２３によって接続されるものとする。
以下、上記構成を有する認証システム２の動作およびシーケンス図２ａについて、図２、図３を用いて説明する。

図３に示されるとおり、シーケンス図２ａは、パーソナルコンピュータ２１と利用者２２との間における認証の流れを表している。なお、パーソナルコンピュータ２１は、図４の登録者リスト２４ａおよびユーザＩＤ用秘密鍵を備えており、利用者２２は、図５の登録サービスリスト２４ｂを備えている。

まず、利用者２２は、認証要求をパーソナルコンピュータ２１に送信する（ステップＳ２０１）。
続いて、パーソナルコンピュータ２１は、受信した認証要求に応じて、乱数発生部２１ｃにより、乱数を発生し、この乱数によって、チャレンジ値｛ｒｉ｝を生成して（ステップＳ２０２）、そして、利用者２２に送信する（ステップＳ２０３）。

続いて、利用者２２は、受信したチャレンジ値｛ｒｉ｝に、記憶部２２ｂに格納されている登録サービスリスト２４ｂ中のユーザＩＤ用秘密鍵（ＫＩ₀）を用いて、演算機能部２２ａにおいて暗号化することによって、レスポンス値｛ｃｉ｝を生成し（ステップＳ２０４）、そして、パーソナルコンピュータ２１に送付する（ステップＳ２０５）。

続いて、パーソナルコンピュータ２１は、受信したレスポンス値｛ｃｉ｝に、記憶部２１ｂに格納されているユーザＩＤ用秘密鍵（ＫＩ₀）を用いて、演算機能部２１ａにおいて復号化することによって、ユーザＩＤ｛ｄｉ｝を生成する（ステップＳ２０６）。

次に、改めて、パーソナルコンピュータ２１は、乱数発生部２１ｃにより、乱数を発生し、この乱数によって、チャレンジ値｛ｒａ｝を生成して（ステップＳ２０７）、そして、利用者２２に送信する。（ステップＳ２０８）。

続いて、利用者２２は、受信したチャレンジ値｛ｒａ｝に、記憶部２２ｂに格納されている登録サービスリスト２４ｂ中のユーザ認証データ用秘密鍵（ＫＡ₀）を用いて、演算機能部２２ａにおいて暗号化することによって、レスポンス値｛ｃａ｝を生成し（ステップＳ２０９）、そして、パーソナルコンピュータ２１に送信する（ステップＳ２１０）。

続いて、パーソナルコンピュータ２１は、演算機能部２１ａにおいて、記憶部２１ｂに格納されている登録者リスト２４ａから、ユーザＩＤ｛ｄｉ｝に対応するユーザＩＤ｛ＩＤ₀｝とユーザ認証データ用秘密鍵（ＫＡ₀）とを検索する（ステップＳ２１１）。

続いて、パーソナルコンピュータ２１は、演算機能部２１ａにおいて、受信したレスポンス値｛ｃａ｝に、検索したユーザ認証データ用秘密鍵（ＫＡ₀）を用いて、復号化することによって、ユーザ認証データ｛ｄａ｝を生成する（ステップＳ２１２）。

続いて、パーソナルコンピュータ２１は、検証部２１ｄにおいて、ユーザ認証データ｛ｄａ｝と、ステップＳ２０７にて生成したチャレンジ値｛ｒａ｝とを比較検証し、適合した場合は、認証に成功し、不適合の場合は、認証に失敗したことになる。

なお、本実施の形態では、認証装置および認証対象装置として、パーソナルコンピュータおよび利用者を例に挙げて説明したが、通信サーバおよび通信携帯端末など、その他、多種多様な認証に用いることができる。

また、本実施の形態では、暗号化および復号化には、共通鍵暗号を用いているが、この他にも、ハッシュ関数や公開鍵暗号によって暗号化および復号化を実現することができる。

ハッシュ関数により暗号化・復号化を行う際は、例えば、チャレンジ値｛ｒｉ｝に、ユーザＩＤ用秘密鍵（ＫＩ₀）を組み合わせて、組み合わせた（｛ｒｉ｝＋ＫＩ₀）のハッシュ値を求めることにより暗号化を行うことができる。

さらに、共通鍵暗号では、ＤＥＳ型暗号やＡＥＳ型暗号など、ハッシュ関数では、ＳＨＡ−１やＳＨＡ−２５６など、公開鍵暗号では、ＲＳＡＥＳ−ＰＫＣＳ１などによって暗号化を実現することができる。

一方、本実施の形態では、１つのパーソナルコンピュータ２１に対して、１つの利用者２２による認証を例に挙げて説明した。しかし、１つの認証装置に対して、認証対象装置が複数である場合でも、本実地の形態と同様の効果を得ることができる。

本実施の形態では、上記に説明したように、暗号化されたユーザＩＤ｛ｄｉ｝の送信を行うために、第３者などからユーザＩＤ｛ｄｉ｝を傍受されることが無く、また、チャレンジ値｛ｒｉ｝，｛ｒａ｝やレスポンス値｛ｃｉ｝，｛ｃａ｝が傍受されたとしても、それらの値は認証の度に変わるために、利用者２２のサービスの利用情報あるいは利用者２２の存在情報など、利用者２２のプライバシを保護することが可能となる。

（付記１） 認証対象装置と認証装置との間で認証を行う認証システムにおいて、
認証要求を送信し、受信したチャレンジレスポンス方式による第１のチャレンジ値または第２のチャレンジ値に、ユーザＩＤ用秘密鍵またはユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、それぞれ暗号化することにより、第１のレスポンス値または第２のレスポンス値を生成し、前記第１のレスポンス値または前記第２のレスポンス値を送信する認証対象装置と、
前記認証要求を受信し、前記認証要求に応じ、前記第１のチャレンジ値または前記第２のチャレンジ値を生成し、前記第１のチャレンジ値または前記第２のチャレンジ値を前記認証対象装置に送信し、前記第１のレスポンス値に、前記ユーザＩＤ用秘密鍵を用いて、復号化して、ユーザＩＤを生成し、または、前記第２のレスポンス値に、前記ユーザＩＤに対応する前記ユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、復号化して、ユーザ認証データを生成して、前記ユーザ認証データと前記第２のチャレンジ値とを比較検証する認証装置と、
を備えることを特徴とする認証システム。

（付記２） 前記暗号化および前記復号化を共通鍵暗号で行うことを特徴とする付記１記載の認証システム。
（付記３） 前記共通鍵暗号を、ＤＥＳ型暗号またはＡＥＳ型暗号で行うことを特徴とする付記２記載の認証システム。

（付記４） 前記暗号化および前記復号化をハッシュ関数で行うことを特徴とする付記１記載の認証システム。
（付記５） 前記ハッシュ関数は、ＳＨＡ−１またはＳＨＡ−２５６であることを特徴とする付記４記載の認証システム。

（付記６） 前記暗号化および前記復号化を公開鍵暗号で行うことを特徴とする付記１記載の認証システム。
（付記７） 前記公開鍵暗号を、ＲＳＡＥＡ−ＰＫＣＳ１型暗号で行うことを特徴とする付記６記載の認証システム。

（付記８） 複数の前記認証対象装置と前記認証装置との間で認証を行う付記１乃至６のいずれか一項に記載の認証システム。

本発明の認証システムにおける認証方法の流れを示すシーケンス図である。 パーソナルコンピュータおよび利用者の機能構成を示すブロック図である。 本実施の形態の認証システムにおける認証方法の流れを示すシーケンス図である。 本実施の形態におけるパーソナルコンピュータが備える登録者リストの模式図である。 本実施の形態における利用者が備える登録サービスリストの模式図である。 従来の認証システムにおける認証方法の流れを示すシーケンス図である。

符号の説明

１ シーケンス図
１１ 認証装置
１２ 認証対象装置
１３ａ ユーザＩＤ用秘密鍵
１３ｂ ユーザ認証データ用秘密鍵

Claims (5)

1. 認証対象装置と認証装置との間で認証を行う認証システムにおいて、
   認証要求を送信し、受信したチャレンジレスポンス方式による第１のチャレンジ値または第２のチャレンジ値に、ユーザＩＤ用秘密鍵またはユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、それぞれ暗号化することにより、第１のレスポンス値または第２のレスポンス値を生成し、前記第１のレスポンス値または前記第２のレスポンス値を送信する認証対象装置と、
   前記認証要求を受信し、前記認証要求に応じ、前記第１のチャレンジ値または前記第２のチャレンジ値を生成し、前記第１のチャレンジ値または前記第２のチャレンジ値を前記認証対象装置に送信し、前記第１のレスポンス値に、前記ユーザＩＤ用秘密鍵を用いて、復号化して、ユーザＩＤを生成し、または、前記第２のレスポンス値に、前記ユーザＩＤに対応する前記ユーザ認証データ用秘密鍵を用いて、復号化して、ユーザ認証データを生成して、前記ユーザ認証データと前記第２のチャレンジ値とを比較検証する認証装置と、
   を備えることを特徴とする認証システム。
2. 前記暗号化および前記復号化を共通鍵暗号で行うことを特徴とする請求項１記載の認証システム。
3. 前記暗号化および前記復号化をハッシュ関数で行うことを特徴とする請求項１記載の認証システム。
4. 前記暗号化および前記復号化を公開鍵暗号で行うことを特徴とする請求項１記載の認証システム。
5. 複数の前記認証対象装置と前記認証装置との間で認証を行う請求項１乃至４のいずれか一項に記載の認証システム。

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