JP3860721B2 - 認証システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、認証トークンおよび認証システムに関し、特に人間の生体情報を用いてユーザ本人であることを認証するための認証トークンおよび認識システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報化社会では、情報処理との親和性を持って厳密にユーザ本人を認証したいという要求が高い。特に、予め承認したユーザだけに入室を許可する入室管理システムや個人情報などの重要な情報を扱うような情報管理システム、あるいは電子決済を行う決済システムなどでは、上記のような要求が極めて高い。
このような要求に対し、半導体装置の製造技術や情報処理技術をベースとして、電子的に検出した固有の生体情報に基づきユーザ本人を認証するための認証システムの研究が盛んに行われている。
【０００３】
従来、このような認証システムは、図４に示すような構成となっていた。図４に従来の認証システムのブロック図を示す。
この認証システムでは、例えばユーザ認証が得られた場合に処理装置８４で所定のサービスを提供する利用機器８内に、センサ８１、記憶回路８２および照合回路８３が設けられている。センサ８１では指紋などの生体情報を電子的に検出し、得られたセンシングデータ８１Ａを照合回路８３へ出力する。一方、記憶回路８２にはユーザの生体情報を照合するための情報が登録指紋データ８２Ａとして記憶されている。
【０００４】
照合回路８３では、記憶回路８２から読み出した登録指紋データ８２Ａを用いてセンサ８１からのセンシングデータ８１Ａを照合することにより、ユーザ認証を行う。そして、その認証結果を認証データ８３Ａとして処理装置８４へ出力する。処理装置８４では、照合回路８３からの認証データ８３Ａが認証成功を示す場合にのみ、所定のサービスをユーザに対して提供する。
また、図５に示すように、記憶回路８２のみを所持可能なデータカード９へ分離したものも考えられる。この場合には、サービス提供時、個々のユーザが所持するデータカード９が利用機器８へ接続され、利用機器８内に設けられた通信回路８５を介して、記憶回路８２に記憶されている登録指紋データ８２Ａが登録指紋データ８５Ａとして照合回路８３へ読み込まれて照合される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の認証システムでは、ユーザの生体情報を検出するセンサ８１や照合を行う照合回路８３を利用機器８内部に設け、ユーザの生体情報を照合するための情報すなわち登録指紋データ８２Ａを用いて照合を行うものとなっているため、次のような問題点があった。
まず、前者（図４参照）によれば、▲１▼利用機器８内部の記憶回路８２にユーザの登録指紋データ８２Ａが予め登録されていないと、ユーザはたとえ本人であってもサービスを受けることは不可能である。また、▲２▼サービスを提供する全機器に多数ユーザの登録指紋データを記憶させるには、その配信方法や記憶方法が複雑かつ大規模になり、そのためコストの増加や安全性の低下を招いてしまう。さらに、▲３▼機器に自分の指紋データが登録されているのは、ユーザのプライバシー問題も引き起こし、心理的にも受け入れがたいシステムになってしまう。
【０００６】
これに対し、後者（図５参照）の認証システムでは、ユーザの登録データをデータカード９でユーザ自身が所持し管理するため、上記▲１▼〜▲３▼の問題は回避できるが、▲４▼照合時にはユーザの登録指紋データがサービス機器に送信されるため、そのデータ漏洩に対する対策が必要であり、システムの規模が大きくなってしまう。さらに、▲５▼生体情報を検出するセンサ８１が不特定多数のユーザ間で共有しているため、センサ８１の故障時にはその機器に対するサービスが全て利用できなくなってしまう。また、▲６▼指紋などのようにセンサに対して人体の一部を接触させる必要がある場合は、センサ８１の共用によりユーザに対する衛生面でも問題があり、これらを解決するためにはシステムの規模が増大してしまう。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、照合時に用いる登録データの漏洩を防止でき、またセンサ故障による影響を最小限にとどめ、さらにはユーザに対して良好な衛生環境を保つことができる認証システムを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明にかかる認証システムは、所定の処理を行う利用機器を利用する場合に必要なユーザ認証をユーザの生体情報を用いて行う認証システムであって、通常時はユーザにより所持されるとともに、ユーザが利用機器を利用する場合はその利用機器へ接続されてユーザの生体情報に基づきユーザ認証を行う認証トークンを備え、認証トークンに、ユーザの生体情報を検出しその検出結果をセンシングデータとして出力するセンサと、ユーザの生体情報を照合するための登録データと利用機器での処理に用いられるユーザに固有のユーザ情報が予め格納されている記憶回路と、記憶回路に記憶されている登録データを用いてセンサからのセンシングデータを照合し、前記照合結果に関係なく、ユーザ認証結果を示すその照合結果を認証データとして出力する照合回路と、記憶回路に記憶されているユーザ情報を含めた認証データを通信データとして利用機器へ送信する第１の通信回路とを設けてこれら回路部を一体として形成し、利用機器に、認証トークンから送信された通信データを受信し認証データとして出力する第２の通信回路と、この第２の通信回路からの認証データに含まれる照合結果を参照し、前記照合結果とユーザ情報とに基づき所定の処理を行う処理装置とを設けたものである。
【００１４】
また、データ形式が異なる各種利用機器に対応するため、認証トークンの第１の通信回路からの通信データを所定のデータ形式へ変換して利用機器へ送信するデータ変換モジュールを認証トークンに接続して用いるようにしてもよい。さらに、利用機器と無線区間を介して接続するため、認証トークンの第１の通信回路からの通信データを無線区間を介して利用機器へ送信する無線モジュールを認証トークンに接続して用い、また利用機器に、無線モジュールから送信された通信データあるいはデータ変換モジュールからの通信データを無線区間を介して受信し第２の通信回路へ出力する無線回路を設けるようにしてもよい。
【００１５】
また、認証トークンに電池を設け、その電池から認証トークン内へ電源供給を行うようにしてもよく、さらにデータ変換モジュールや無線モジュールへも電源供給するようにしてもよい。また、データ変換モジュールや無線モジュールに電池を設け、当該モジュールおよび認証トークンへ電源供給を行うようにしてもよい。
また、これら電池として二次電池を用い、当該認証トークンが利用機器へ接続された際にその利用機器からの電源供給により充電するようにしてもよい。
【００１６】
また、認証トークンの記憶回路で、ユーザ情報としてユーザの個人情報と利用機器で提供されるサービスに関するサービス情報とを記憶し、個人情報、サービス情報および登録情報をそれぞれ別個の記憶エリアで記憶するようにしてもよい。
【００１７】
認証トークンから利用機器へ送信する認証データに暗号化方式を適用する場合、認証トークンに、利用機器から送信された動的情報と認証データとから生成したデータを予め登録されている鍵で暗号化する暗号化回路をさらに設けて、第１の通信回路で、この暗号化回路で生成された暗号化データを利用機器へ送信し、処理装置に、認証トークンへ送信する動的情報を生成する動的情報発生回路と、認証トークンから送信された暗号化データを鍵と対となる鍵を用いて復号する復号化回路と、所定の処理の実行可否を判断する結果判定回路とを設け、この結果判定回路により、復号化回路によって復号されたデータに含まれる認証データの照合結果が照合成功を示し、かつデータに含まれる動的情報が動的情報発生回路で生成し認証トークンへ送信した動的情報と一致する場合にのみ、所定の処理を行うようにしてもよい。
【００１８】
他の暗号化方式として、認証トークンに、照合結果が認証成功を示す場合はその認証データを暗号化回路へ出力し、照合結果が認証失敗を示す場合はその認証データを第１の通信回路へ出力する第１の結果判定回路と、この第１の結果判定回路からの認証データに応じて、利用機器から送信された動的情報を予め登録されている鍵を用いて暗号化し、得られた暗号化データを認証データに付加して出力する暗号化回路とをさらに設けて、第１の通信回路で、この暗号化回路からの暗号化データが付加された認証データまたは第１の結果判定回路からの認証データを利用機器へ送信し、処理装置で、認証トークンへ送信する動的情報を生成する動的情報発生回路と、認証トークンから送信された暗号化データを鍵と対となる鍵を用いて復号する復号化回路と、所定の処理の実行可否を判断する第２の結果判定回路とを設け、この第２の結果判定回路により、第２の通信回路で受信された認証トークンからの認証データの認証結果が認証成功を示す場合にのみ、その認証データに付加されている暗号化データを復号化回路で復号化し、得られた動的情報が動的情報発生回路で生成し認証トークンへ送信した動的情報と一致する場合にのみ、所定の処理を行うようにしてもよい。
【００１９】
この他、認証トークンに、利用機器から送信された動的情報を予め登録されている鍵を用いて暗号化し、得られた暗号化データをデータとして第１の通信回路へ出力する暗号化回路と、照合結果が認証成功を示す場合は暗号化データの生成を暗号化回路へ指示し、照合結果が認証失敗を示す場合は暗号化データとは異なる桁数のデータを第１の通信回路へ出力する第１の結果判定回路とをさらに設けて、第１の通信回路で、暗号化回路からのデータまたは第１の結果判定回路からのデータを利用機器へ送信し、処理装置に、認証トークンへ送信する動的情報を生成する動的情報発生回路と、認証トークンから送信された暗号化データを鍵と対となる鍵を用いて復号する復号化回路と、所定の処理の実行可否を判断する第２の結果判定回路とを設け、この第２の結果判定回路により、第２の通信回路で受信された認証トークンからのデータの桁数が認証成功時の桁数を示す場合にのみ、そのデータに付加されている暗号化データを復号化回路で復号化し、得られた動的情報が動的情報発生回路で生成し認証トークンへ送信した動的情報と一致する場合にのみ、所定の処理を行うようにしてもよい。
【００２０】
また、これら暗号化方式で用いる鍵については、認証トークンに、予め登録された当該認証トークンの識別情報を記憶するＩＤ記憶回路をさらに設けて、第１の通信回路で、ＩＤ記憶回路で記憶している識別情報を利用機器へ送信し、復号化回路で、認証トークンから送信された識別情報に対応する鍵を用いて、認証トークンからの暗号化データを復号するようにしてもよい。
また、ユーザ情報については、ユーザＩＤ、パスワード、氏名、住所、電話番号、口座番号、クレジット番号のいずれかを用いてもよい。
また、利用機器に、当該利用機器に接続された認証トークンに対して電源供給を行う電源をさらに備え、認証トークンは、利用機器に接続された状態で当該利用機器から電源供給を受けるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる認証トークンおよびその認証トークンを用いた認証システムを示すブロック図である。
この認証システムは、ユーザ認証が得られた場合にサービスを提供する利用機器２と、通常時はユーザに所持されサービス提供時に利用機器２へ接続されてユーザの生体情報を用いたユーザ認証を行う認証トークン１とから構成されている。なお、本発明において、トークンとは、ユーザが所持し持ち運び可能な小型軽量の装置を指し、認証トークンとは、ユーザ本人の認証を行う機能を持つトークンをいう。以下では、生体情報として指紋を用いる場合を例として説明するが、生体情報としては、このほか声紋、虹彩、筆跡、手のひら形状（指の関節長）、静脈パターン、顔面配置パターンなどを用いることも可能である。
【００２２】
認証トークン１には、指紋（生体情報）を読み取るセンサ１１、ユーザ本人の登録指紋データ１２Ａやユーザ情報１２Ｂを記憶する記憶回路１２、センサ１１での読み取り結果を示すセンシングデータ１１Ａを、記憶回路１２に記憶されている登録指紋データ１２Ａを用いて照合する照合回路１３、この照合回路１３での照合結果を含む認証データ１３Ａを通信データ１Ａとして認証トークン１の外部へ送信する通信回路１４が設けられており、これら回路部を一体として形成する認証トークン１が利用機器２に対して着脱自在に接続される。
利用機器２には、認証トークン１からの通信データ１Ａを受信する通信回路２１と、受信した通信データ１Ａに含まれる照合結果が一致を示す場合にのみ、そのユーザヘのサービス提供を行う処理装置２２とが設けられている。
【００２３】
次に、図１を参照して、本実施の形態の動作について説明する。
ユーザは事前に、自分の所持する認証トークン１の記憶回路１２に、自分の登録指紋データ１２Ａやサービスを利用するためのパスワードや個人情報などからなるユーザ情報１２Ｂを記憶させておく。
利用機器２を利用する際、まずユーザは自分の認証トークン１を利用機器２へ接続し、指をそのセンサ１１へ置く。これにより認証トークン１のセンサ１１でユーザの指紋が読み取られセンシングデータ１１Ａとして出力される。このセンシングデータ１１Ａは照合回路１３において記憶回路１２の登録指紋データ１２Ａを用いて照合される。そして、その照合結果を含む認証データ１３Ａが出力される。このとき照合回路１３は、記憶回路１２に予め記憶回路１２に格納されているユーザＩＤ、パスワード、個人情報などのユーザ情報１２Ｂを読み出し、認証データ１３Ａへ含めて出力する。
【００２４】
通信回路１４では、照合回路１３からの認証データ１３Ａを通信データ１Ａとして利用機器２へ送信する。
利用機器２の通信回路２１では、認証トークン１の通信回路１４から送信された通信データ１Ａを受信し、認証データ１３と同じ内容の認証データ２１Ａとして出力する。処理装置２２では、この認証データ２１Ａを受け取ってその認証データ２１Ａに含まれる照合結果を参照する。そして、その照合結果が一致を示す場合、処理装置２２においてユーザの所望する所定の処理が実行される。
【００２５】
このように、本実施の形態では、ユーザの指紋を検出しその検出結果をセンシングデータとして出力するセンサ１１と、ユーザの指紋を照合するための登録指紋データ１２Ａが予め格納されている記憶回路１２と、この記憶回路１２に記憶されている登録指紋データ１２Ａを用いてセンサ１１からのセンシングデータ１１Ａを照合し、ユーザ認証結果となるその照合結果を認証データとして出力する照合回路１３と、この照合回路１３からの認証データを通信データ１Ａとして利用機器２へ送信する通信回路１４とを、認証トークン１として一体として形成したものである。
【００２６】
そして、認証に応じて所定の処理を行う利用機器２をユーザが利用する場合には、認証トークン１をその利用機器２へ接続し、その認証トークン１でユーザの生体情報に基づきユーザ認証を行い、利用機器２へ通知するようにしたものである。
また、利用機器２に、認証トークン１から送信された通信データ１Ａを受信し認証データ２１Ａとして出力する通信回路２１と、この通信回路２１からの認証データ２１Ａに含まれる照合結果に基づき所定の処理を行う処理装置２２とを設け、この利用機器２とは独立した各ユーザが個々の持つ認証トークン１での認証結果に基づき所定の処理を行うようにしたものである。
【００２７】
したがって、従来のように、ユーザの生体情報を検出するセンサや照合を行う照合回路を利用機器内部に設け、ユーザの登録データをデータカードでユーザ自身が所持し管理する場合と比較して、登録データが認証トークンの外部へ出力されることがなくなり照合時に用いる登録データの漏洩を防止できる。また、センサを不特定多数のユーザで共用する必要がなく、ユーザが個々に所持する認証トークンごとに設けられているセンサを用いるため、センサ故障が発生しても他のユーザには波及せず、さらに生体情報検出の際、指紋などのようにセンサに対して人体の一部を接触させる必要がある場合でもユーザに対して良好な衛生環境を保つことができる。
【００２８】
認証トークン１については、ユーザが所持するのに適するように、上記のセンサ、記憶回路および照合回路などの各種回路が一体に形成、すなわち同一の筐体に収容されている。この場合、これらの各種回路を同一基板上に形成してもよく、これらの各種回路を１チップの半導体装置として形成する技術（例えば、特開２０００−２４２７７１号公報など参照）を用いることで、非常に小型な認証トークンを実現することも可能となる。
【００２９】
さらに、記憶回路１２にユーザＩＤやパスワードさらには個人情報などのユーザ情報１２Ｂを予め記憶しておき、これらを認証データ１３Ａに含めて利用機器２へ送信するようにしたので、利用機器２の処理装置２２において、その認証データに含まれるユーザ情報１２Ｂ、例えばユーザＩＤやパスワードをチェックすることにより処理実行の可否を判断でき、利用機器で行う処理の重要性に合わせた基準で認証判定できる。また、ユーザ情報１２Ｂの個人情報、例えば氏名、住所、電話番号、口座番号やクレジットカード番号などを処理に用いることにより、処理に必要な個人情報をユーザが入力する必要がなくなり、ユーザの操作負担を大幅に軽減できる。
【００３０】
次に、図２を参照して、第２の実施の形態について説明する。図２は本発明の第２の実施の形態にかかる認証システムを示すブロック図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の認証システム（図２参照）のうち、認証トークン１の出力段にデータ変換モジュール３を付加したものである。
このデータ変換モジュール３には、認証トークン１の通信回路１４から出力された通信データを、利用機器２で受信・解読可能なデータ形式へ変換するプロトコル変換回路３１が設けられている。
【００３１】
このように、認証トークン１に着脱自在に取り付けられるデータ変換モジュール３を介して、所望の利用機器２と認証トークン１とを接続するようにしたので、データ形式が異なる利用機器に対しても同一認証トークンを用いたユーザ認証が可能となる。また、様々な形式に対応したデータ変換モジュールを用意し、それらを認証トークンに対して容易に着脱交換することで、ユーザが１つの認証トークンを用いて様々な利用機器を利用することができ、複数の認証トークンを所持する必要がない。また、１つのデータ変換モジュールを複数のユーザで共用することも可能である。
以上では、データ変換モジュール３を認証トークン１に対して着脱自在に取り付ける場合を例として説明したが、認証トークン１内部にプロトコル変換回路３１を設けてもよく、さらにコンパクトに構成できる。
【００３２】
次に、図３を参照して、第３の実施の形態について説明する。図３は本発明の第３の実施の形態にかかる認証システムを示すブロック図である。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の認証システム（図１参照）のうち、認証トークン１の出力段に無線モジュール４を付加したものである。
この無線モジュール４には、認証トークン１の通信回路１４から出力された通信データを、利用機器２で受信・解読可能なデータ形式へ変換するプロトコル変換装置４１と、このプロトコル変換装置４１からの通信データを無線区間を介して利用機器２へ送信する無線回路４２とが設けられている。この場合、利用機器２側にも無線回路２３を設ける必要がある。
【００３３】
このように、認証トークン１に着脱自在に取り付けられる無線モジュール４を用いて、所望の利用機器２と認証トークン１とを接続するようにしたので、ユーザは、認証トークン１を利用機器２に直接接続することなく、例えば自分の手元で認証トークン１を用いてユーザ認証を行いサービスを受けることが可能となる。したがって、利用機器２に対して認証トークン１を接続する作業や、利用機器２に接続されている状態の認証トークン１を用いて認証を行う作業など、認証時のユーザに対する作業負担を大幅に軽減できる。
【００３４】
また、様々な通信プロトコルに対応した無線モジュールを用意し、それらを認証トークンに対して容易に着脱交換することで、ユーザが１つの認証トークンを用いて様々な利用機器を利用することが可能となる。さらに、１つの無線モジュールを複数のユーザで共用することも可能である。
なお、利用機器２と認証トークン１の通信プロトコルが同一の場合は、無線モジュール４のプロトコル変換回路４１を省略することも可能である。また、無線回路４２の代わりに、赤外線通信回路や超音波通信回路など、無線区間を介してデータ通信可能な通信回路を用いてもよい。
以上では、無線モジュール４を認証トークン１に対して着脱自在に取り付ける場合を例として説明したが、認証トークン１内部に無線回路４２やプロトコル変換回路４１を設けてもよく、さらにコンパクトに構成できる。また、認証トークン１と利用機器２との間でやり取りする認証データや通信データに対して暗号化方式を用いてもよく、上記各実施の形態について適用できる。
【００３５】
以上で説明した第１〜第３の実施の形態において、認証トークン１やデータ変換モジュール３、無線モジュール４への電力は、認証トークン内に設けた電池を用いて供給するようにしてもよい。また、認証トークン１が利用機器２に接続されている状態で、利用機器２内の電源から認証トークン１へ電源供給するようにしてもよい。このとき、認証トークン１内の電池として充電可能な二次電池を用い、利用機器２と接続状態にあるときに、利用機器２内の電源を用いてその二次電池を充電するようにしてもよい。
また、非接触カードなどで用いられる非接触電力供給技術を用いて、利用機器から認証トークン１やデータ変換モジュール３、無線モジュール４への電源供給や、二次電池の充電を行うようにしてもよい。
なお、認証トークン１に対する電力供給については、上記構成例に限定されるものではない。
【００３６】
以上で説明した第２の実施の形態において、データ変換モジュール３内に設けた電池を用いて、データ変換モジュール３や認証トークン１の各回路へ電力供給するようにしてもよい。また、このデータ変換モジュール３内の電池として充電可能な二次電池を用い、利用機器２の電源を用いてこの二次電池を充電するようにしてもよい。
以上で説明した第３の実施の形態において、無線モジュール４内に設けた電池を用いて、無線モジュール４や認証トークン１の各回路へ電源供給するようにしてもよい。また、この無線モジュール４内の電池として充電可能な二次電池を用い、利用機器２の電源を用いてこの二次電池を充電するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図６を参照して、本発明にかかる第４の実施の形態について説明する。図６は本発明の第４の実施の形態となる認証システムの構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、上記各実施の形態において、認証トークンから利用機器へ照合結果を含む認証データを送信する際、その認証データを暗号化する暗号化方式を適用する場合について説明する。
この認証システムは、ユーザ認証を行う認証装置となる認証トークン１００１と、ユーザ認証後にユーザにサービスを提供する利用機器１００２とからなる。
【００３８】
認証トークン１００１は、生体情報認識回路１０１１と、暗号化回路１０１２と、通信回路１０１３とを有する。このうち、生体情報認識回路１０１１には、上記センサ１１、照合回路１３および記憶回路１２が含まれている。また通信回路１０１３は上記通信回路１４と同等である。
したがって、認証トークン１００１は、図１の認証トークンに対して、暗証回路１０１２が追加されたものと見なせる。
【００３９】
利用機器１００２は、復号化回路１０２１と、乱数発生回路１０２２と、結果判定回路１０２３と、検出回路１０２４と、通信回路１０２５とを有する。このうち復号化回路１０２１、乱数発生回路１０２２、結果判定回路１０２３、および検出回路１０２４は、上記処理装置２２に含まれる。また通信回路１０２５は上記通信回路２１と同等である。
したがって、利用機器１００２は、図１の利用機器２に対して、処理装置２２内に、復号化回路１０２１、乱数発生回路１０２２、結果判定回路１０２３、および検出回路１０２４が追加されたものと見なせる。
【００４０】
暗号化回路１０１２は、生体情報認識回路１０１１から出力された認証結果と利用機器１００２から送信された乱数とを共通鍵暗号アルゴリズムにより暗号化して出力する。共通化暗号アルゴリズムとしては例えばＤＥＳ（Data Encryption Standard）などがある。暗号化回路１０１２は、乱数に認証結果を付加したデータを暗号化するので、乱数発生回路１０２２がｎ桁の乱数を生成し、認証結果が認証ＯＫ又は認証ＮＧを示す１桁のデータであるとすれば、少なくともｎ＋１桁のデータを暗号化することになる。通信回路１０１３は、利用機器１００２と同期をとりながら、利用機器１００２との間でデータを有線あるいは無線で送受信するインタフェース手段である。
【００４１】
利用機器１００２内の検出回路１０２４は、自装置に対するユーザからのサービス提供要求を検出する。乱数発生回路１０２２は、検出回路１０２４によってユーザからのサービス提供要求が検出されたとき、所定の桁数で、かつ生成の度にその値が異なる乱数を生成して出力する。復号化回路１０２１は、認証トークン１００１から送信された暗号化データを復号して出力する。
【００４２】
結果判定回路１０２３は、復号化回路１０２１から送信された認証結果が認証ＮＧである場合、ユーザへのサービス提供を拒否し、認証結果が認証ＯＫである場合、復号化回路１０２１で復号されたデータから認証結果を除いた数値を乱数発生回路１０２２から出力された乱数と比較して、一致または不一致を判定する。通信回路１０２５は、認証トークン１００１と同期をとりながら、認証トークン１００１との間でデータを有線あるいは無線で送受信するインタフェース手段である。
【００４３】
図７に暗号化回路１０１２の構成を示す。暗号化回路１０１２は、一時記憶回路１０５０と、記憶回路１０５１と、処理回路１０５２とから構成される。一時記憶回路１０５０は、利用機器１００２から送信された乱数を一時的に記憶する。記憶回路１０５１は、予め登録された共通鍵を記憶し、この共通鍵を使った暗号化演算に必要な設定データと共通鍵とを出力する。
【００４４】
処理回路１０５２は、一時記憶回路１０５０から出力された乱数に生体情報認識回路１０１１から出力された認証結果を付加したデータを記憶回路１０５１から出力された共通鍵及び設定データを用いて暗号化する。なお、復号化回路１０２１についても、暗号化回路１０１２と同様の構成で実現できる。
【００４５】
以下、本実施の形態のユーザ認証システムによって利用機器１００２へのアクセスを管理する動作について、図８、図９を参照して説明する。図８は利用機器１００２の動作を示すフローチャート図、図９は認証トークン１００１の動作を示すフローチャート図である。
【００４６】
本実施の形態における特徴は、認証トークン１００１が認証結果を暗号化して利用機器１００２に送信する点と、利用機器１００２が乱数を生成して認証トークン１００１に送信し、認証トークン１００１から送信された暗号化データを復号してから結果判定する点である。なお、本実施の形態では、ユーザの生体情報として指紋を用いるものとして説明する。
【００４７】
最初に、利用機器１００２を利用しようとする特定ユーザは、利用機器１００２に対してサービス提供を要求する。利用機器１００２内の検出回路１０２４は、ユーザからのサービス提供要求を検出する（図８のステップ１１０１）。乱数発生回路１０２２は、検出回路１０２４によってユーザからのサービス提供要求が検出されたとき、所定の桁数で、かつ生成の度にその値が異なる乱数Ｒを生成し（ステップ１１０２）、この乱数Ｒを通信回路１０２５を介して認証トークン１００１に送信して、ユーザ認証を要求する（ステップ１１０３）。
【００４８】
認証トークン１００１内の暗号化回路１０１２（一時記憶回路１０５０）は、利用機器１００２から送信された乱数Ｒを通信回路１０１３を介して受信すると（図９のステップ１１０４：ＹＥＳ）、この乱数Ｒを記憶する（ステップ１１０５）。
生体情報認識回路１０１１は、乱数Ｒを受信したとき、利用機器１００２からユーザ認証要求があったと判断し、ユーザ認証を実行して、認証ＯＫ又は認証ＮＧを示す認証結果Ｍを暗号化回路１０１２に出力する（ステップ１１０６）。
【００４９】
すなわち、生体情報認識回路１０１１は、指紋センサユニットで採取した特定ユーザの指紋画像と内部の記憶回路に予め登録された正規ユーザの指紋画像とを認証回路で照合して、特定ユーザと正規ユーザの指紋画像が一致すれば認証ＯＫを示す認証結果Ｍを出力し、不一致であれば認証ＮＧを示す認証結果Ｍを出力する。
指紋の照合方法には、特定ユーザの指紋画像の特徴点を抽出して正規ユーザの指紋画像の特徴点と比較する方法や、特定ユーザの指紋画像を正規ユーザの指紋画像と直接照合する方法などがある。
【００５０】
次に、暗号化回路１０１２内の処理回路１０５２は、一時記憶回路１０５０から出力された乱数Ｒに生体情報認識回路１０１１から出力された認証結果Ｍを付加し（ステップ１１０７）、この乱数Ｒに認証結果Ｍを付加したデータＭ＋Ｒを記憶回路１０５１から出力された共通鍵及び設定データを用いて暗号化して暗号化データＣを生成する（ステップ１１０８）。
そして、処理回路１０５２は、暗号化データＣを通信回路１０１３を介して利用機器１００２に送信する（ステップ１１０９）。
【００５１】
利用機器１００２内の復号化回路１０２１は、認証トークン１００１から送信された暗号化データＣを通信回路１０２５を介して受信すると（図８のステップ１１１０：ＹＥＳ）、この暗号化データＣを内部の記憶回路に予め記憶された共通鍵を用いて復号する（ステップ１１１１）。
この共通鍵は、暗号化回路１０１２内の記憶回路１０５１に記憶されているものと同一である。
【００５２】
結果判定回路１０２３は、復号化回路１０２１によって復号されたデータＭ＋Ｒ’から認証結果Ｍを取り出し（ステップ１１１２）、認証結果Ｍが認証ＮＧを示している場合、サービス提供要求を発した特定ユーザが正規のユーザではないと判断し、この特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１１１３）。
【００５３】
また、結果判定回路１０２３は、復号されたデータＭ＋Ｒ’に含まれる認証結果Ｍが認証ＯＫを示している場合、データＭ＋Ｒ’から認証結果Ｍを除いた数値Ｒ’を求め（ステップ１１１４）、この数値Ｒ’を乱数発生回路１０２２で生成された乱数Ｒと比較する（ステップ１１１５）。そして、結果判定回路１０２３は、数値Ｒ’と乱数Ｒとが一致する場合、サービス提供要求を発した特定ユーザが正規ユーザであると判断して、この特定ユーザへのサービス提供を許可し（ステップ１１１６）、数値Ｒ’と乱数Ｒとが一致しない場合、特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１１１７）。
【００５４】
以上のように、本実施の形態では、認証トークン１００１と利用機器１００２とに予め共通の暗号鍵（共通鍵）を登録しておき、ユーザがサービス提供を要求したとき利用機器１００２から認証トークン１００１に乱数Ｒを送信し、認証トークン１００１において受信した乱数Ｒに認証結果Ｍを付加したデータを共通鍵を用いて暗号化して利用機器１００２に送信し、利用機器１００２では、受信した暗号化データを共通鍵を用いて復号し、復号したデータに含まれる認証結果Ｍが認証ＯＫを示し、かつ復号したデータに含まれる数値Ｒ’が利用機器１００２で生成された乱数Ｒと一致する場合のみ、ユーザへのサービス提供を許可する。本実施の形態では、利用機器１００２が毎回異なる乱数を送信するため、認証トークン１００１が送信する暗号化データも毎回異なる値となる。
【００５５】
したがって、正規ユーザ以外の第三者が、暗号化データの信号を盗むことができたとしても、その信号を使い回して正規ユーザになりすますことはできない。さらに、正規ユーザ以外の第三者が、利用機器１００２が出力する乱数を盗むことができたとしても、正規ユーザのみが持つ暗号鍵が秘密であるため、暗号化データの信号を偽造することはできない。
以上の理由から、正規ユーザ以外の第三者が正規ユーザになりすますことを防止でき、不正使用を防止することができる。
【００５６】
次に、図１０を参照して、本発明にかかる第５の実施の形態について説明する。
図１０は本発明の第５の実施の形態となる認証システムの構成を示すブロック図、図１１は本実施の形態における生体情報認識集積回路内の暗号化回路の構成を示すブロック図である。上記第４の実施の形態との違いは、認証トークン１００１が記憶回路１０１４を備える点と、暗号化回路１０１２が算術演算回路１０５３を備える点である。
【００５７】
記憶回路１０１４は、認証トークン１００１に固有の識別情報（以下、ＩＤとする）を記憶している。暗号化回路１０１２内の記憶回路１０５１は、予め登録された秘密鍵を記憶している。算術演算回路１０５３は、公開鍵暗号の演算を行うために、除算などの算術演算を行う。なお、算術演算回路１０５３は処理回路１０５２と一体にしてもよい。復号化回路１０２１の構成は暗号化回路１０１２と同様である。復号化回路１０２１内の記憶回路には、認証トークン１００１のＩＤとこれに対応する公開鍵とが認証トークン１００１毎に予め登録されている。公開鍵暗号アルゴリズムとしては、例えば離散対数方式などがある。
【００５８】
以下、本実施の形態のユーザ認証システムによって利用機器１００２へのアクセスを管理する動作について、図１２、図１３を参照して説明する。図１２は利用機器１００２の動作を示すフローチャート図、図１３は認証トークン１００１の動作を示すフローチャート図である。第４の実施の形態との違いは、認証トークン１００１が利用機器１００２にＩＤを送信する点と、利用機器１００２が復号化するための暗号鍵として、認証トークン１００１のＩＤに対応する公開鍵を予め記憶している点である。
【００５９】
最初に、利用機器１００２を利用しようとする特定ユーザは、利用機器１００２に対してサービス提供を要求する。利用機器１００２内の検出回路１０２４は、ユーザからのサービス提供要求を検出すると（図１２のステップ１２０１）、通信回路１０２５を介して認証トークン１００１にユーザ認証を要求する（ステップ１２０２）。
【００６０】
認証トークン１００１内の生体情報認識回路１０１１は、通信回路１０１３を介して利用機器１００２からのユーザ認証要求を受信すると（図１３のステップ１２０３：ＹＥＳ）、ユーザ認証を実行して、認証ＯＫ又は認証ＮＧを示す認証結果Ｍを暗号化回路１０１２に出力する（ステップ１２０４）。このときのユーザ認証の方法は、第４の実施の形態のステップ１１０６で説明した通りである。
【００６１】
続いて、認証トークン１００１内の記憶回路１０１４は、ユーザ認証要求の受信に応じて、予め記憶しているＩＤを出力し、通信回路１０１３を介して利用機器１００２に送信する（ステップ１２０５）。
利用機器１００２内の復号化回路１０２１は、認証トークン１００１から送信されたＩＤを通信回路１０２５を介して受信すると（図１２のステップ１２０６：ＹＥＳ）、受信したＩＤを基に内部の記憶回路を検索して、記憶回路からＩＤに対応した公開鍵を取得する（ステップ１２０７）。
【００６２】
公開鍵の取得後、乱数発生回路１０２２は、所定の桁数で、かつ生成の度にその値が異なる乱数Ｒを生成し（ステップ１２０８）、この乱数Ｒを通信回路１０２５を介して認証トークン１００１に送信する（ステップ１２０９）。
認証トークン１００１内の暗号化回路１０１２（一時記憶回路１０５０）は、利用機器１００２から送信された乱数Ｒを通信回路１０１３を介して受信すると（図１３ステップ１２１０：ＹＥＳ）、この乱数Ｒを記憶する（ステップ１２１１）。
【００６３】
続いて、暗号化回路１０１２内の処理回路１０５２は、一時記憶回路１０５０から出力された乱数Ｒに生体情報認識回路１０１１から出力された認証結果Ｍを付加し（ステップ１２１２）、この乱数Ｒに認証結果Ｍを付加したデータＭ＋Ｒを記憶回路１０５１に予め記憶された秘密鍵を用いて暗号化して暗号化データＣを生成し（ステップ１２１３）、この暗号化データＣを通信回路１０１３を介して利用機器１００２に送信する（ステップ１２１４）。
【００６４】
利用機器１００２内の復号化回路１０２１は、認証トークン１００１から送信された暗号化データＣを通信回路１０２５を介して受信すると（図１２ステップ１２１５：ＹＥＳ）、この暗号化データＣをステップ１２０７で取得した公開鍵を用いて復号する（ステップ１２１６）。結果判定回路１０２３は、復号化回路１０２１によって復号されたデータＭ＋Ｒ’から認証結果Ｍを取り出し（ステップ１２１７）、認証結果Ｍが認証ＮＧを示している場合、サービス提供要求を発した特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１２１８）。
【００６５】
また、結果判定回路１０２３は、復号されたデータＭ＋Ｒ’に含まれる認証結果Ｍが認証ＯＫを示している場合、データＭ＋Ｒ’から認証結果Ｍを除いた数値Ｒ’を求め（ステップ１２１９）、この数値Ｒ’を乱数発生回路１０２２で生成された乱数Ｒと比較する（ステップ１２２０）。そして、結果判定回路１０２３は、数値Ｒ’と乱数Ｒとが一致する場合、サービス提供要求を発した特定ユーザへのサービス提供を許可し（ステップ１２２１）、数値Ｒ’と乱数Ｒとが一致しない場合、特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１２２２）。
【００６６】
以上のように、本実施の形態では、予め認証トークン１００１に秘密鍵を登録し、この認証トークン１００１に対応する公開鍵を公開しておくことで、認証トークン１００１において利用機器１００２から受信した乱数Ｒに認証結果Ｍを付加したデータを秘密鍵を用いて暗号化して利用機器１００２に送信し、利用機器１００２では、受信した暗号化データを認証トークン１００１のＩＤに対応する公開鍵を用いて復号し、復号したデータに含まれる認証結果Ｍが認証ＯＫを示し、かつ復号したデータに含まれる数値Ｒ’が利用機器１００２で生成された乱数Ｒと一致する場合のみ、ユーザへのサービス提供を許可する。本実施の形態では、利用機器１００２が毎回異なる乱数を送信するため、認証トークン１００１が送信する暗号化データも毎回異なる値となる。
【００６７】
したがって、正規ユーザ以外の第三者が、暗号化データの信号を盗むことができたとしても、その信号を使い回して正規ユーザになりすますことはできない。さらに、正規ユーザ以外の第三者が、利用機器１００２が出力する乱数を盗むことができたとしても、正規ユーザのみが持つ暗号鍵が秘密であるため、暗号化データの信号を偽造することはできない。
以上の理由から、正規ユーザ以外の第三者が正規ユーザになりすますことを防止でき、不正使用を防止することができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、認証トークン１００１に秘密鍵を１つだけ登録しておけばよいので、記憶回路１０５１の容量が少なくて済み、また複数の不特定の利用機器１００２に容易に対応することができる。すなわち、第４の実施の形態では、認証トークン１００１と利用機器１００２とが同一の共通鍵を用いるため、認証トークン１００１が複数の利用機器１００２のためにユーザ認証を行う場合には、共通鍵を各サービス提供装置毎に認証トークン１００１に登録しておく必要がある。これに対して本実施の形態の認証トークン１００１は、自装置のＩＤと公開鍵とを公開しておくことで、自装置に対応した公開鍵を利用機器１００２に使用させることができるので、秘密鍵を１つだけ記憶していればよい。
【００６９】
次に、図１４を参照して、本発明にかかる第６の実施の形態について説明する。
図１４は本発明の第６の実施の形態となる認証システムの構成を示すブロック図である。上記第４の実施の形態との違いは、認証トークン１００１が結果判定回路１０１５を備える点である。結果判定回路１０１５は、認証結果がＯＫの場合には、認証結果を暗号化回路１０１２に出力して暗号の開始を促す。さらに、認証結果がＮＧの場合には、認証結果を直接通信回路１０１３に出力する。本実施の形態においても、暗号化回路１０１２の構成は第４の実施の形態の暗号化回路１０１２と同様であるので、図７の符号を用いて説明する。
【００７０】
以下、本実施の形態のユーザ認証システムによって利用機器１００２へのアクセスを管理する動作について図１５、図１６を参照して説明する。図１５は利用機器１００２の動作を示すフローチャート図、図１６は認証トークン１００１の動作を示すフローチャート図である。第４の実施の形態との違いは、認証結果がＮＧの場合、認証トークン１００１がデータの暗号化を行わず、利用機器１００２も、認証結果がＮＧの場合には、復号化を行わない点である。
【００７１】
最初に、利用機器１００２を利用しようとする特定ユーザは、利用機器１００２に対してサービス提供を要求する。利用機器１００２内の検出回路１０２４は、ユーザからのサービス提供要求を検出する（図１５のステップ１３０１）。乱数発生回路１０２２は、検出回路１０２４によってユーザからのサービス提供要求が検出されたとき、所定の桁数で、かつ生成の度にその値が異なる乱数Ｒを生成し（ステップ１３０２）、この乱数Ｒを通信回路１０２５を介して認証トークン１００１に送信して、ユーザ認証を要求する（ステップ１３０３）。
【００７２】
認証トークン１００１内の暗号化回路１０１２は、利用機器１００２から送信された乱数Ｒを通信回路１０１３を介して受信すると（図１６のステップ１３０４：ＹＥＳ）、この乱数Ｒを記憶する（ステップ１３０５）。生体情報認識回路１０１１は、乱数Ｒの受信に応じてユーザ認証を実行し、認証ＯＫ又は認証ＮＧを示す認証結果Ｍを結果判定回路１０１５に出力する（ステップ１３０６）。このときのユーザ認証の方法は、第４の実施の形態のステップ１１０６で説明した通りである。
【００７３】
結果判定回路１０１５は、認証結果Ｍが認証ＯＫかＮＧかを判定し（ステップ１３０７）、認証ＮＧを示している場合、この認証結果Ｍを通信回路１０１３を介して利用機器１００２に送信する（ステップ１３０８）。また、結果判定回路１０１５は、認証結果Ｍが認証ＯＫを示している場合、乱数Ｒの暗号化を指示する信号を暗号化回路１０１２に出力すると共に、認証結果Ｍを暗号化回路１０１２に出力する。
【００７４】
結果判定回路１０１５からの指示に応じて、暗号化回路１０１２は、ステップ１３０５で記憶した乱数Ｒを内部の記憶回路に予め記憶された共通鍵及び設定データを用いて暗号化して暗号化データＣを生成する（ステップ１３０９）。そして、処理回路１０５２は、暗号化データＣに認証結果Ｍを付加したデータＭ＋Ｃを生成して（ステップ１３１０）、このデータＭ＋Ｃを通信回路１０１３を介して利用機器１００２に送信する（ステップ１３１１）。
【００７５】
利用機器１００２内の結果判定回路１０２３は、認証結果Ｍを受信するか（図１５ステップ１３１２：ＹＥＳ）、あるいは暗号化データＣに認証結果Ｍが付加されたデータＭ＋Ｃを受信すると（ステップ１３１３：ＹＥＳ）、受信した認証結果Ｍが認証ＯＫかＮＧかを判定し（ステップ１３１４）、認証結果Ｍが認証ＮＧを示している場合、サービス提供要求を発した特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１３１５）。
【００７６】
受信した認証結果Ｍが認証ＯＫを示している場合、結果判定回路１０２３は、受信データＭ＋Ｃから認証結果Ｍを除いた暗号化データＣを求め（ステップ１３１６）、この暗号化データＣを復号化回路１０２１に渡す。復号化回路１０２１は、結果判定回路１０２３から渡された暗号化データＣを内部の記憶回路に予め記憶された共通鍵を用いて復号する（ステップ１３１７）。
【００７７】
結果判定回路１０２３は、復号化回路１０２１によって復号された数値Ｒ’を乱数発生回路１０２２で生成された乱数Ｒと比較する（ステップ１３１８）。そして、結果判定回路１０２３は、数値Ｒ’と乱数Ｒとが一致する場合、サービス提供要求を発した特定ユーザへのサービス提供を許可し（ステップ１３１９）、数値Ｒ’と乱数Ｒとが一致しない場合、特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１３２０）。
【００７８】
本実施の形態では、認証トークン１００１でのユーザ認証の結果がＮＧである場合、認証トークン１００１における暗号化処理と利用機器１００２における復号化処理とを行わないため、認証トークン１００１と利用機器１００２との通信処理を高速化できる。なお、本実施の形態の構成を第５の実施の形態で説明した公開鍵暗号方式に適用してもよい。
【００７９】
次に、本発明にかかる第７の実施の形態について説明する。
第６の実施の形態では、ユーザ認証の結果がＮＧである場合、認証トークン１００１から利用機器１００２に認証結果Ｍを送信し、ユーザ認証の結果がＯＫである場合、暗号化データＣに認証結果Ｍを付加したデータＭ＋Ｃを利用機器１００２に送信し、利用機器１００２では認証結果Ｍの判定を行っているが、認証トークン１００１は認証結果Ｍを送信しなくてもよく、利用機器１００２は認証トークン１００１から送信された文の桁数で判定を行ってもよい。
【００８０】
すなわち、認証トークン１００１内の結果判定回路１０１５は、図１６のステップ１３０７において認証結果Ｍが認証ＯＫを示している場合、乱数Ｒの暗号化を暗号化回路１０１２に指示し、暗号化回路１０１２は、結果判定回路１０１５から乱数Ｒの暗号化を指示された場合、乱数Ｒを暗号化した暗号化データＣのみを利用機器１００２に送信する（ステップ１３０９，１３１１）。また、結果判定回路１０１５は、ステップ１３０７において認証結果Ｍが認証ＮＧを示している場合、暗号化データＣと異なる桁数のデータを利用機器１００２に送信する（ステップ１３０８）。
【００８１】
利用機器１００２内の結果判定回路１０２３は、図１５のステップ１３１４において認証結果Ｍが認証ＯＫかＮＧかを判定する際、認証トークン１００１から送信されたデータの桁数で認証ＯＫかＮＧかを判定する。その他の動作は第６の実施の形態と同じである。
以上のように、本実施の形態では、認証ＮＧを表すデータの桁数を、暗号化データＣと異なる桁数に設定することによって、認証ＯＫの場合には、暗号化データＣのみを送信すればよいので、送信するデータ量を少なくすることができる。なお、本実施の形態の構成を第５の実施の形態で説明した公開鍵暗号方式に適用してもよい。
【００８２】
第４〜７の実施の形態で説明した利用機器１００２の例としては、例えばコンピュータがある。認証装置となる認証トークン１００１は、利用機器１００２と一体にしてもよいし、別体（例えばユーザが所持する端末装置）としてもよい。認証トークン１００１と利用機器１００２との間は、有線あるいは無線でデータの送受信を行えばよい。
【００８３】
また、第４〜７の実施の形態では、生体情報として指紋を用いる場合を例に挙げて説明しているが、他の生体情報としては、例えばユーザの声紋、虹彩、筆跡、手形、指の長さ、人相などがある。生体情報としてユーザの手形又は指の長さを用いる場合、認証トークン１００１は、ユーザの掌又は指の画像を取り込み、取り込んだ画像を予め登録された正規ユーザの掌又は指の画像と照合してユーザ認証を行う。
【００８４】
また、生体情報としてユーザの声紋、すなわちサウンドスペクトログラムを用いる場合、認証トークン１００１は、ユーザの音声を集音して声紋を抽出し、抽出した声紋のデータを予め登録された正規ユーザの声紋データと照合してユーザ認証を行う。生体情報としてユーザの筆跡を用いる場合、認証トークン１００１は、ユーザのペン軌跡をデジタイザ等で取り込むか、あるいは紙上に筆記された署名を撮影して取り込み、取り込んだ筆跡の画像データを予め登録された正規ユーザの筆跡データと照合してユーザ認証を行う。
【００８５】
また、生体情報としてユーザの虹彩を用いる場合、認証トークン１００１は、ユーザの虹彩を撮影し、撮影した虹彩の画像データを予め登録された正規ユーザの虹彩の画像データと照合してユーザ認証を行う。生体情報としてユーザの人相を用いる場合、認証トークン１００１は、ユーザの顔を撮影して顔の特徴を抽出し、抽出した特徴データを予め登録された正規ユーザの特徴データと照合してユーザ認証を行う。
【００８６】
また、第４，第５の実施の形態では、乱数Ｒに認証結果Ｍを付加したデータを暗号化しているが、このデータを乱数Ｒと認証結果Ｍの排他的論理和から生成してもよい。すなわち、暗号化回路１０１２は、乱数Ｒと認証結果Ｍの排他的論理和をとったデータＭ∀Ｒ（∀は排他的論理和演算子）を暗号化して暗号化データＣを生成する（図９ステップの１１０７，１１０８）。同様に、暗号化回路１０１２は、乱数Ｒと認証結果Ｍの排他的論理和をとったデータＭ∀Ｒを暗号化して暗号化データＣを生成する（図１３のステップ１２１２，１２１３）。
【００８７】
排他的論理和は、Ａ∀Ｂ∀Ａ＝Ｂとなる性質がある。この性質を使って暗号化データＣを復号し、乱数を取り出す。このためには、結果判定回路１０２３は、図８のステップ１１１１で復号化回路１０２１によって復号されたデータＭ∀Ｒ’と認証ＯＫを示す認証結果Ｍ’との排他的論理和Ｒ２＝Ｍ∀Ｒ’∀Ｍ’をステップ１１１５で求める。Ｍ＝Ｍ’の場合、Ｒ２＝Ｒ’となる。さらに、暗号化回路１０１２が乱数Ｒを正確に暗号化していれば、Ｒ２＝Ｒとなる。
【００８８】
したがって、第４の実施の形態の結果判定回路１０２３は、ステップ１１１５において求めた数値Ｒ２と乱数発生回路１０２２で生成された乱数Ｒとが一致する場合、サービス提供要求を発した特定ユーザが正規ユーザであると判断して、この特定ユーザへのサービス提供を許可し（ステップ１１１６）、数値Ｒ２と乱数Ｒとが一致しない場合、特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１１１７）。
【００８９】
以上のような判定処理を行うことにより、復号されたデータＭ∀Ｒ’に含まれる認証結果Ｍが正規ユーザであることを示し、かつ復号されたデータＭ∀Ｒ’に含まれる乱数Ｒ’が乱数発生回路１０２２で生成された乱数Ｒと一致することを一度に確認することができる。なお、ステップ１１０７のデータの生成に排他的論理和を用いる場合、ステップ１１１２〜１１１４の処理は行わない。
【００９０】
同様に、第５の実施の形態の結果判定回路１０２３は、図１２のステップ１２１６で復号化回路１０２１によって復号されたデータＭ∀Ｒ’と認証ＯＫを示す認証結果Ｍ’との排他的論理和Ｒ２＝Ｍ∀Ｒ’∀Ｍ’をステップ１２２０で求める。そして、結果判定回路１０２３は、求めた数値Ｒ２と乱数発生回路１０２２で生成された乱数Ｒとが一致する場合、特定ユーザへのサービス提供を許可し（ステップ１２２１）、数値Ｒ２と乱数Ｒとが一致しない場合、特定ユーザへのサービス提供を拒否する（ステップ１２２２）。なお、図１３のステップ１２１２のデータの生成に排他的論理和を用いる場合、ステップ１２１７〜１２１９の処理は行わない。
【００９１】
また、以上の第４〜７の実施の形態では、乱数を用いて暗号化する場合を例として説明したが、乱数に限定されるものではない。
例えば、上記乱数発生回路１０２２は動的情報を発生する動的情報発生回路の１つと見なすこともできる。ここでいう動的情報とは、情報発生処理を行うごとにその情報の内容が逐次変化する情報を指し、具体例としては、乱数、日時情報、カウンタなどがあげられる。
【００９２】
次に、図１７を参照して、認証トークン１を構成するセンサ１１の具体的構成例について説明する。図１７は認証トークン１を構成するセンサ１１の概略的な断面を示す図である。
センサ１１は、例えばシリコンからなる半導体基板３１１上の下層絶縁膜３１２上に形成された層間絶縁膜３１４上に、たとえば８０μｍ角の複数のセンサ電極３１５と、格子状のアース電極３１６とを備え、複数のセンサ電極３１５とアース電極３１６とを層間絶縁膜３１４表面で規定される同一平面上に配置している。
【００９３】
センサ電極３１５は、層間絶縁膜３１４上に形成されたパシベーション膜３１７で覆い、１５０μｍ間隔に複数個が設けられるとともに、Ａｕから構成され、膜厚１μｍ程度に形成されている。パシベーション膜３１７の膜厚は３μｍ程度としたので、センサ電極３１５上には、パシベーション膜３１７が約２（＝３−１）μｍ存在している。このパシベーション膜３１７は、例えばポリイミドなどの比誘電率が４．０程度の絶縁物から構成される。
【００９４】
上記下層絶縁膜３１２上には、センサ電極３１５にスルーホールを介して接続される配線３１３を形成する一方、半導体基板３１１上には、センサ電極３１５に形成される容量を検出する容量検出回路３１８を形成している。
この容量検出回路３１８は、前述した配線３１３によってセンサ電極３１５に接続されている。容量検出回路３１８は、センサ電極３１５ごとに設けられており、センサ電極３１５と認識対象（指）の一部との間に形成される容量を検出する。
【００９５】
各容量検出回路３１８の出力側は、照合回路１３に接続され、各センサ電極３１５に形成された容量を濃淡に変換した指紋データが照合回路１３へ出力される。
各容量検出回路３１８、照合回路１３及び記憶回路１２は、たとえばセンサ電極３１５下の半導体基板３１１上に形成される。これにより認証トークン１のワンチップ化が可能になる。なお、こうしたワンチップ化の他の例として、例えば特開２０００−２４２７７１号公報に開示されたものがある。
【００９６】
図１８は、図１７に示した容量検出回路３１８の具体的な構成を示す回路図である。Ｃｆは図１７に示したセンサ電極３１５と指の皮膚３３１との間に形成される静電容量である。容量Ｃｆを形成するセンサ電極３１５はＮchＭＯＳトランジスタＱ３ａのドレイン端子に接続されており、このトランジスタＱ３ａのソース端子は電流Ｉの電流源３３２Ａの入力側に接続されている。
また、センサ電極３１５とトランジスタＱ３ａとの節点Ｎ１ａには、ＮchＭＯＳトランジスタ（第１の素子）Ｑ２ａのソース端子が接続されている。このトランジスタＱ２ａのドレイン端子とＰchＭＯＳトランジスタ（第１のスイッチ手段）Ｑ１ａのドレイン端子との節点Ｎ２ａには、ドレイン端子に電源電圧ＶDDが印加されソース端子が抵抗Ｒａを介して接地に接続されたＮchＭＯＳトランジスタＱ４ａのゲート端子が接続されている。このトランジスタＱ４ａのソース端子にインバータゲート３３３Ａが接続されている。
【００９７】
各トランジスタＱ１ａ，Ｑ３ａのゲート端子にはそれぞれ信号ＰＲＥ（バー），ＲＥが印加される。また、トランジスタＱ２ａのゲート端子には定電圧源からバイアス電圧ＶＧが印加される。ここで、トランジスタＱ２ａが非導通状態になるゲート−ソース間のしきい値電圧をＶthとすると、ＶDD＞ＶＧ−Ｖthとなるように電圧ＶDD，ＶＧが設定される。
また、節点Ｎ１ａ，Ｎ２ａはそれぞれ寄生容量Ｃｐ１ａ，Ｃｐ２ａを有している。
電流源３３２ＡとトランジスタＱ３ａとにより信号発生回路３３２が構成され、トランジスタＱ４ａと抵抗Ｒａとインバータゲート３３３Ａとにより出力回路３３３が構成される。
【００９８】
図１９は、容量検出回路３１８の動作を説明するためのタイミングチャートであり、（ａ）はトランジスタＱ１ａを制御する信号ＰＲＥ（バー）の電位変化を示し、（ｂ）はトランジスタＱ３ａを制御する信号ＲＥの電位変化を示し、（ｃ）は節点Ｎ１ａ，Ｎ２ａそれぞれの電位変化を示している。
最初、トランジスタＱ１ａのゲート端子にはＨｉｇｈレベル（ＶDD）の信号ＰＲＥ（バー）が与えられ、トランジスタＱ３ａのゲート端子にはＬｏｗレベル（ＧＮＤ）の信号ＲＥが与えられている。したがって、このときトランジスタＱ１ａ，Ｑ３ａはともに導通していない。
【００９９】
この状態で信号ＰＲＥ（バー）がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化すると、トランジスタＱ１ａが導通状態になる。このときトランジスタＱ３ａは非導通状態のままであり、信号発生回路３３２は停止状態にあるから、節点Ｎ２ａの電位がＶDDにプリチャージされる。
また、トランジスタＱ２ａのゲート−ソース間電圧がしきい値電圧Ｖthに達してトランジスタＱ２ａが非導通状態になるまで、節点Ｎ１ａが充電される。これにより、節点Ｎ１ａの電位がＶＧ−Ｖthにプリチャージされる。
【０１００】
プリチャージが終了した後、信号ＰＲＥ（バー）がＨｉｇｈレベルに変化すると、トランジスタＱ１ａが非導通状態になる。これと同時に信号ＲＥがＨｉｇｈレベルに変化すると、トランジスタＱ３ａが導通状態になり、信号発生回路３３２が動作状態に変化する。
そして、電流源３３２Ａにより節点Ｎ１ａに充電された電荷が引き抜かれ、節点Ｎ１ａの電位がわずかに低下すると、トランジスタＱ２ａのゲート−ソース間電圧がしきい値電圧Ｖthより大きくなり、トランジスタＱ２ａが導通状態に変化する。これにより節点Ｎ２ａの電荷も引き抜かれ、節点Ｎ２ａの電位低下が開始する。
【０１０１】
信号ＲＥをＨｉｇｈレベルにする期間をΔｔとすると、Δｔ経過後の節点Ｎ１ａの電位低下量ΔＶはＶDD−（ＶＧ−Ｖth）＋ＩΔｔ／（Ｃｆ＋Ｃｐ１ａ）になる。ここで、寄生容量Ｃｐ２ａは寄生容量Ｃｐ１ａに対して十分小さいとしている。
【０１０２】
電流源３３２Ａの電流Ｉと期間Δｔと寄生容量Ｃｐ１ａ，Ｃｐ２ａは、各々一定であるから、電位低下量ΔＶは、センサ電極３１５と認識対象である指の表面３３１との間に発生する容量の値Ｃｆによって決定される。この容量値Ｃｆは、センサ電極３１５と指の表面３３１との距離によって決まるので、指紋の凹凸によって異なる。このことから、電位低下量ΔＶの大きさが、指紋の凹凸を反映して変化する。この電位低下量ΔＶが、入力信号として出力回路３３３に供給されるので、出力回路３３３でΔＶが入力され、指紋の凹凸を反映した信号が出力される。
【０１０３】
こうした各容量検出回路３１８の出力信号が前述の指紋画像データとして照合回路１３へ出力される。そして、照合回路１３はこの指紋画像データと、記憶回路１２に予め記憶された登録指紋画像データとを比較照合することにより、ユーザの認証を行う。
【０１０４】
以上では、認証トークン１内のセンサ１１，照合回路１３，および記憶回路１２をワンチップで構成した例について説明したが、この他に、センサ１１をワンチップ化し、このセンサ１１とバスを介して照合回路１３を接続し、さらに照合回路１３にバスを介して記憶回路１２を接続するようにしてもよい。また、センサ１１と照合回路１３をワンチップ化し、このワンチップ化されたものにバスを介して記憶回路１２を接続するようにしてもよい。
【０１０５】
次に、図２０を参照して、認証トークン１内の記憶回路１２について説明する。図２０は記憶回路１２内の構成を示す説明図である。
以上説明した各実施の形態において、図２０に示すように、記憶回路１２内に３つの異なる記憶エリア１２Ｘ，１２Ｙ，１２Ｚを設けて、各種情報を記憶するようにしてもよい。
【０１０６】
この例では、記憶エリア１２Ｘでは、指紋認証に用いる登録指紋データ１２Ａを記憶し、記憶エリア１２Ｙでは、トークン保有者のユーザ（個人）情報（例えば、氏名、住所、生年月日、クレジットカード番号など）１２Ｂを記憶する。
さらに、記憶エリア１２Ｚでは、サービスに関わるサービス情報（例えば、パスワード、認証トークンの識別情報、利用日時、コインロッカー扉番号、ゲート開閉、コンサートの名称、ＡＴＭ口座番号、電子商取引のパスワード、電話帳、電子メールアドレスなど）を記憶する。
【０１０７】
一般には、認証トークン１では、そのトークン内に登録指紋データのみを記憶しており、トークン外に本人認証の結果のみを出力する構成が考えられるが、これによれば、認証トークンが適用可能なシステムが制限されてしまう。
これに対して、図２０のように、上記のような各種情報を記憶し、必要に応じてこれら情報や、これら情報に処理を加えて得られた加工情報を、利用機器２との間でやり取りすることができ、認証トークンを用いて各種のサービス提供を受けることができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ユーザの生体情報を検出しその検出結果をセンシングデータとして出力するセンサと、ユーザの生体情報を照合するための登録データと利用機器での処理に用いられるユーザに固有のユーザ情報が予め格納されている記憶回路と、記憶回路に記憶されている登録データを用いてセンサからのセンシングデータを照合し、ユーザ認証結果を示すその照合結果を認証データとして出力する照合回路と、記憶回路に記憶されているユーザ情報を含めた認証データを通信データとして利用機器へ送信する通信回路とを、認証トークンとして一体に形成し、この認証トークンを通常時はユーザにより所持し、ユーザが利用機器を利用する場合はその利用機器へ接続してユーザの生体情報に基づきユーザ認証を行うようにしたものである。
【０１０９】
したがって、従来のように、ユーザの生体情報を検出するセンサや照合を行う照合回路を利用機器内部に設け、ユーザの登録データをデータカードでユーザ自身が所持し管理する場合と比較して、登録データが認証トークンの外部へ出力されることがなくなり照合時に用いる登録データの漏洩を防止できる。また、センサが不特定多数のユーザで共用されず、ユーザが個々に所持する認証トークンごとに設けられているため、センサ故障が発生しても他のユーザには波及せず、さらに生体情報を検出する際に指紋などのようにセンサに対して人体の一部を接触させる必要がある場合でもユーザに対して良好な衛生環境を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による認証トークンおよび認証システムを示すブロック図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態による認証トークンおよび認証システムを示すブロック図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態による認証トークンおよび認証システムを示すブロック図である。
【図４】 従来の認証システムを示すブロック図である。
【図５】 従来の他の認証システムを示すブロック図である。
【図６】 本発明の第４の実施の形態にかかる認証システムの構成を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第４の実施の形態における生体情報認識集積回路内の暗号化回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の第４の実施の形態におけるサービス提供装置の動作を示すフローチャート図である。
【図９】 本発明の第４の実施の形態における生体情報認識集積回路の動作を示すフローチャート図である。
【図１０】 本発明の第５の実施の形態となる認証システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】 本発明の第５の実施の形態における生体情報認識集積回路内の暗号化回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の第５の実施の形態におけるサービス提供装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１３】 本発明の第５の実施の形態における生体情報認識集積回路の動作を示すフローチャート図である。
【図１４】 本発明の第６の実施の形態となる認証システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の第６の実施の形態におけるサービス提供装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１６】 本発明の第６の実施の形態における生体情報認識集積回路の動作を示すフローチャート図である。
【図１７】 センサの構成例を示す断面図である。
【図１８】 センサの容量検出回路の構成例を示す回路図である。
【図１９】 容量検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図２０】 認証トークンの記憶回路を示す説明である。
【符号の説明】
１…認証トークン、１１…センサ、１２…記憶回路、１２Ａ…登録指紋データ、１２Ｂ…ユーザ情報、１３…照合回路、１３Ａ…認証データ、１４…通信回路、１Ａ…通信データ、２…利用機器、２１…通信回路、２１Ａ…認証データ、２２…処理装置、２３…無線回路、３…データ変換モジュール、３１…プロトコル変換回路、３Ａ…通信データ、４…無線モジュール、４１…プロトコル変換回路、４２…無線回線、４Ａ…通信データ、１００１…認証トークン、１００２…利用機器、１０１１…生体情報認識回路、１０１２…暗号化回路、１０１３…通信回路、１０１４…記憶回路、１０１５…結果判定回路、１０２１…復号化回路、１０２２…乱数発生回路、１０２３…結果判定回路、１０２４…検出回路、１０２５…通信回路、１０５１…記憶回路、１０５２…処理回路、１０５３…一時記憶回路。

Claims (15)

1. 所定の処理を行う利用機器を利用する場合に必要なユーザ認証をユーザの生体情報を用いて行う認証システムであって、
   通常時はユーザにより所持されるとともに、ユーザが前記利用機器を利用する場合はその利用機器へ接続されて前記ユーザの生体情報に基づきユーザ認証を行う認証トークンを備え、
   前記認証トークンは、前記ユーザの生体情報を検出しその検出結果をセンシングデータとして出力するセンサと、前記ユーザの生体情報を照合するための登録データと前記利用機器での処理に用いられる前記ユーザに固有のユーザ情報が予め格納されている記憶回路と、前記記憶回路に記憶されている登録データを用いて前記センサからのセンシングデータを照合し、前記照合結果に関係なく、ユーザ認証結果を示すその照合結果を認証データとして出力する照合回路と
   、前記記憶回路に記憶されているユーザ情報を含めた前記認証データを通信データとして前記利用機器へ送信する第１の通信回路とを有するとともに、これら回路部が一体として形成されており、
   前記利用機器は、前記認証トークンから送信された通信データを受信し認証データとして出力する第２の通信回路と、この第２の通信回路からの認証データに含まれる照合結果を参照し、前記照合結果とユーザ情報とに基づき前記所定の処理を行う処理装置とを有することを特徴とする認証システム。
2. 請求項１記載の認証システムにおいて、
   前記認証トークンに接続され、前記認証トークンの前記第１の通信回路からの通信データを所定のデータ形式へ変換して前記利用機器へ送信するデータ変換モジュールをさらに備えることを特徴とする認証システム。
3. 請求項１記載の認証システムにおいて、
   前記認証トークンに接続され、前記認証トークンの前記第１の通信回路からの通信データを無線区間を介して前記利用機器へ送信する無線モジュールをさらに備え、
   前記利用機器は、前記無線モジュールから送信された前記通信データを無線区間を介して受信し前記第２の通信回路へ出力する無線回路を有することを特徴とする認証システム。
4. 請求項２記載の認証システムにおいて、
   前記認証トークンに接続され、前記データ変換モジュールからの通信データを無線区間を介して前記利用機器へ送信する無線モジュールをさらに備え、
   前記利用機器は、前記無線モジュールから送信された前記通信データを無線区間を介して受信し前記第２の通信回路へ出力する無線回路を有することを特徴とする認証システム。
5. 請求項１記載の認証システムにおいて、
   前記認証トークンは、当該認証トークン内へ電源供給を行う電池をさらに有することを特徴とする認証システム。
6. 請求項２または４記載の認証システムにおいて、
   前記データ変換モジュールは、当該データ変換モジュール内および前記認証トークンへ電源供給を行う電池をさらに有することを特徴とする認証システム。
7. 請求項１または２記載の認証システムにおいて、
   前記無線モジュールは、当該無線モジュール内および前記認証トークンへ電源供給を行う電池をさらに有することを特徴とする認証システム。
8. 請求項５〜７のいずれか１つに記載の認証システムにおいて、
   前記電池は、前記認証トークンが前記利用機器へ接続された際にその利用機器からの電源供給により充電される二次電池からなることを特徴とする認証システム。
9. 請求項１記載の認証システムにおいて、
   前記記憶回路は、前記ユーザ情報として前記ユーザの個人情報と前記利用機器で提供されるサービスに関するサービス情報とを記憶し、前記個人情報、前記サービス情報および 前記登録情報をそれぞれ別個の記憶エリアで記憶することを特徴とする認証システム。
10. 請求項１記載の認証システムにおいて、
    前記認証トークンは、前記利用機器から送信された動的情報と前記認証データとから生成したデータを予め登録されている鍵で暗号化する暗号化回路をさらに備え、
    前記第１の通信回路は、この暗号化回路で生成された暗号化データを前記利用機器へ送信し、
    前記処理装置は、前記認証トークンへ送信する動的情報を生成する動的情報発生回路と、前記認証トークンから送信された暗号化データを前記鍵と対となる鍵を用いて復号する復号化回路と、この復号化回路によって復号されたデータに含まれる認証データの照合結果が照合成功を示し、かつ前記データに含まれる動的情報が前記動的情報発生回路で生成し前記認証トークンへ送信した動的情報と一致する場合にのみ、前記所定の処理を行う結果判定回路とを有することを特徴とする認証システム。
11. 請求項１記載の認証システムにおいて、
    前記認証トークンは、前記照合結果が認証成功を示す場合はその認証データを前記暗号化回路へ出力し、前記照合結果が認証失敗を示す場合はその認証データを前記第１の通信回路へ出力する第１の結果判定回路と、この第１の結果判定回路からの前記認証データに応じて、前記利用機器から送信された動的情報を予め登録されている鍵を用いて暗号化し、得られた暗号化データを前記認証データに付加して出力する暗号化回路とをさらに備え、
    前記第１の通信回路は、この暗号化回路からの暗号化データが付加された認証データまたは前記第１の結果判定回路からの認証データを前記利用機器へ送信し、
    前記処理装置は、前記認証トークンへ送信する動的情報を生成する動的情報発生回路と、前記認証トークンから送信された暗号化データを前記鍵と対となる鍵を用いて復号する復号化回路と、前記第２の通信回路で受信された前記認証トークンからの認証データの認証結果が認証成功を示す場合にのみ、その認証データに付加されている暗号化データを前記復号化回路で復号化し、得られた動的情報が前記動的情報発生回路で生成し前記認証トークンへ送信した動的情報と一致する場合にのみ、前記所定の処理を行う第２の結果判定回路とを有することを特徴とする認証システム。
12. 請求項１記載の認証システムにおいて、
    前記認証トークンは、前記利用機器から送信された動的情報を予め登録されている鍵を用いて暗号化し、得られた暗号化データをデータとして前記第１の通信回路へ出力する暗号化回路と、前記照合結果が認証成功を示す場合は暗号化データの生成を前記暗号化回路へ指示し、前記照合結果が認証失敗を示す場合は前記暗号化データとは異なる桁数のデータを前記第１の通信回路へ出力する第１の結果判定回路とをさらに備え、
    前記第１の通信回路は、前記暗号化回路からのデータまたは前記第１の結果判定回路からのデータを前記利用機器へ送信し、
    前記処理装置は、前記認証トークンへ送信する動的情報を生成する動的情報発生回路と、前記認証トークンから送信された暗号化データを前記鍵と対となる鍵を用いて復号する復号化回路と、前記第２の通信回路で受信された前記認証トークンからのデータの桁数が認証成功時の桁数を示す場合にのみ、そのデータに付加されている暗号化データを前記復号化回路で復号化し、得られた動的情報が前記動的情報発生回路で生成し前記認証トークンへ送信した動的情報と一致する場合にのみ、前記所定の処理を行う第２の結果判定回路とを有することを特徴とする認証システム。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の認証システムにおいて、
    前記認証トークンは、予め登録された当該認証トークンの識別情報を記憶するＩＤ記憶回路をさらに備え、
    前記第１の通信回路は、前記ＩＤ記憶回路で記憶している識別情報を前記利用機器へ送信し、
    前記復号化回路は、前記認証トークンから送信された前記識別情報に対応する鍵を用いて、前記認証トークンからの暗号化データを復号することを特徴とする認証システム。
14. 請求項１，２，９〜１３のいずれか１つに記載の認証システムにおいて、
    前記ユーザ情報は、ユーザＩＤ、パスワード、氏名、住所、電話番号、口座番号、クレジット番号のいずれかからなることを特徴とする認証システム。
15. 請求項１，２，９〜１３のいずれか１つに記載の認証システムにおいて、
    前記利用機器は、当該利用機器に接続された前記認証トークンに対して電源供給を行う電源をさらに備え、
    前記認証トークンは、前記利用機器に接続された状態で当該利用機器から電源供給を受けることを特徴とする認証システム。

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