アイテムの真正性、完全性、及び／又は物理的状態を検証するための装置、システム、及び方法
物理的複製不能関数（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｃｌｏｎｅａｂｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）パターンが、アイテムの物理的状態を検証するために使用される。ＰＵＦパターンは、該アイテムが所定の環境条件にさらされる場合に損傷されるようになっている。アイテムの物理的状態の検証は、ＰＵＦパターンから測定されたレスポンスを得ることによって、及び測定されたレスポンスをＰＵＦについて保存されたレスポンスと比較することによって、実行される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイテムの真正性、完全性、及び／又は物理的状態を検証するための物理的複製不能関数（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｃｌｏｎｅａｂｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）装置、並びに、物理的アイテムの真正性、完全性、及び／又は物理的状態を検証するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の著作権侵害は世界的な問題である。全世界貿易の５％以上が偽造品であると推定され、年間約２５００億ドルになる。こうした製品の著作権侵害は、腕時計、予備部品及び医薬品などの有形製品、並びに、音楽及びコンピュータソフトウェアなどの無形製品の両方に影響を及ぼす。しかしながら場合によっては、無形製品は物理的パッケージに梱包されるか、又は、例えばＣＤの音楽など、何らかの物理的媒体に保存され、そのため無形製品もまた時として有形製品とみなされ得る。
【０００３】
この著作権侵害の問題を克服するために、製品の真正性をチェックするための多数の異なる技術的解決法が開発されている。こうした解決法の１つは、例えば関連アイテムに関する個別情報が保持されるデータベースに接続されるバーコードシステムである。しかしながら、バーコードは容易にコピーされることができる。さらに、様々な国において多数のアイテムに対して個別に情報を保持することは、更新されるために多くの管理を必要とする。従って、集中管理を必要としない他の種類の技術的解決法が開発されている。
【０００４】
物理的複製不能関数（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）は、関数を評価するのは容易であるが、物理的システムを特徴付けるのは困難であるような物理的システムによって実現される関数である。さらに、物理的システムは物理的に複製することが困難である。ＰＵＦは例えばＲ．Ｒａｐｐｕ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｎｅ‐Ｗａｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，Ｐｈ．Ｄ．ｔｈｅｓｉｓ，ＭＩＴ，２００１に記載されている。
【０００５】
国際特許出願ＷＯ２００７／０３１９０８は、アイテムの真正性を判断するための物理的複製不能関数（ＰＵＦ）装置を記載し、ＰＵＦ装置のＰＵＦパターンはアイテムをはじめて使用するときに損傷される。暗号鍵をもたらすＰＵＦパターンは、アイテムを使用するか又は開封するときに損傷される。ＰＵＦパターンが損傷されると、元の暗号鍵は破壊され、もはや復元されることができない。さらに、損傷されたＰＵＦパターンは、認証のために使用される参照値と矛盾する予測不可能な（ランダムな）新しい鍵をもたらす。その結果、最初の使用後にアイテムの真正性を偽造することは事実上不可能である。
【０００６】
しばしば、ある環境の影響、例えば高温／低温、高加速度、光照射、化学物質、湿度などに対して脆弱な製品が出荷されることがあり、あるいは製品は単に時間とともに劣化する。
【０００７】
例えば不可逆的に色を変えることによって、極端な状態が起こったかどうかを示す特殊なラベルが市場に存在する。しかしながら、不正な関係者が"無効な"ラベルを問題が起こったことを示さない新しいものと取り換えてしまう可能性がある。従って、そのアイテムに対する（再）販売条件は満たされているように見えることになる。取り換えは偽ラベルであるか、又は単にサプライチェーン内で関係者が合法的に利用可能な別の真正ラベルである可能性がある。この問題は、真正ラベルが互いに区別されることができず、通常は大量に、例えばロールで供給されるために生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記の問題を解決する、又は少なくとも削減することである。特に、有形製品について再販条件の検証のための改良された装置を実現することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、アイテムの物理的状態を検証するための、ＰＵＦパターンを有する物理的複製不能関数（ＰＵＦ）が提供され、該ＰＵＦパターンは該アイテムが所定の環境条件にさらされる場合に損傷されるようになっている。
【００１０】
有益なことに、該ＰＵＦパターンは該アイテムをはじめて使用するときに損傷されるようになっている。
【００１１】
好適には、該ＰＵＦパターンはラベルの中又は上に形成される。
【００１２】
一実施形態例において、ＰＵＦパターンは時間とともに劣化するようになっていてもよい。
【００１３】
ＰＵＦパターンは受動的又は能動的センサの中又は上に設けられ得る。この場合、センサは放射能センサ、加速度計、衝撃若しくは振動センサ、化学若しくは生化学センサ、湿度センサ、電磁界センサ、又は圧力センサを有し得る。当然のことながらこれは受動的センサと能動的センサの両方を包含する（例えば、ガイガーカウンタと同様に放射能に反応する、電子加速度計と同様に崩壊する元素に反応する、感光膜など）。
【００１４】
別の実施形態では、該ＰＵＦパターンは感光性、感熱性、又は感湿性材料の中又は上に形成され得る。
【００１５】
また、本発明によれば、アイテムの物理的状態を検証するためのシステムが提供され、該アイテムはその中又はその上に設けられる上記のＰＵＦを持ち、該システムは、該ＰＵＦパターンから測定されたレスポンスを得るための手段、該測定されたレスポンスを該ＰＵＦについて保存されたレスポンスと比較するための手段、及び該測定されたレスポンスが該保存されたレスポンスと一致するかどうか判断するための手段を有する。
【００１６】
該システムはさらに、登録段階中に該ＰＵＦについて保存された登録データの真正性を検証するための手段を有し得る。
【００１７】
なおもさらに本発明によれば、アイテムの物理的状態の検証を可能にする方法が提供され、上記のＰＵＦを設けるステップと、そのレスポンスを測定するステップと、測定されたレスポンスから得られる情報に基づいて登録データを形成するステップと、該登録データを保存するステップとを有する。
【００１８】
この場合、該方法はさらに、該登録データにその保存の前に署名するステップを有し得る。
【００１９】
上記方法の改良としては、より信頼性の高い検出された第一のレスポンスデータを得るために、例えば全ての検出された第一のレスポンスデータにわたって個々のビットに対して多数決を用いることによって、特定のチャレンジを何度も適用することがあり得る。システムのロバスト性に応じて、さらなる改良が必要となり得る。参照により本明細書に含まれる国際出願ＷＯ２００４／１０４８９９"Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｏｂｊｅｃｔ"に記載のデルタ縮約関数が、こうした変動を補うために使用されることができ、より信頼性の高い登録データを得るために使用されることができる。
【００２０】
ＷＯ２００４／１０４８９９は、信頼性を向上するために認証中に使用されることができるいわゆるヘルパーデータを生成する方法を詳細に記載する。ヘルパーデータ及び測定されたレスポンスデータは、認証中にデルタ縮約関数への入力として使用される。デルタ縮約関数は、測定されたレスポンスデータにおけるエラーを修正するためにヘルパーデータにおける冗長性を利用する。デルタ縮約関数の出力は、さらなる処理において使用されることができるノイズ補正されたレスポンスとして解釈されることができる。
【００２１】
従って、有益なことに該登録データを形成するステップは、アイテムの物理的状態の検証中にデルタ縮約関数において使用するための第一のヘルパーデータを生成するサブステップを有する。
【００２２】
本発明のこれらの及び他の態様は、本明細書に記載の実施形態から明らかとなり、それらに関して説明される。
【００２３】
本発明の実施形態は、ほんの一例として、及び添付の図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コーティングＰＵＦ構成を図示する。
【図２】ＰＵＦ装置を図示する。
【図３】受動的な、改ざん防止（ｔａｍｐｅｒ‐ｅｖｉｄｅｎｔ）の、環境的に脆弱なＰＵＦをラベルの形で図示する。
【図４】真正性のオフライン検証のためのシステムを図示する。
【図５】真正性のオフライン検証のための方法のフロー図を示す。
【図６】真正性のオンライン検証のためのシステムを図示する。
【図７】真正性のオンライン検証のための方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
制御されていない製造プロセス、すなわちある種のランダム性を含む製造プロセスにおいて製造される物理的構成が、ＰＵＦ構成として使用されるのに適している。
【００２６】
こうしたＰＵＦ構成の例は：
光学ＰＵＦ構成‐レーザビームによって照射されるときにスペックルパターンを生じる不規則構造を含む透明媒体
コーティングＰＵＦ構成‐局所容量値が測定され得るランダム誘電体粒子を含む集積回路上のコーティング
音響ＰＵＦ構成‐音波でプローブされる物理構造
シリコンＰＵＦ構成‐製造上のばらつきにより回路遅延に差があるシリコンに製造される集積回路。
【００２７】
全ての場合において、ＰＵＦ構成を形成するために使用される材料は、ＰＵＦパターンが取り付けられる又は組み込まれるアイテムが所定の環境条件にさらされる場合に、ＰＵＦパターンを損傷させるように選択されることができる。
【００２８】
例えば、過度温度への暴露を判断することが必要な場合、最高最低気温への暴露の際に破損を生じるように、異なる膨張係数の２つ以上の材料が使用されることができる。極端な温度又は圧力が判断されるべき場合、そうした条件の存在下で反応、混合、又は融解する化学物質が使用されることができる。光照射が特定されるべき場合、該装置は感光性材料で形成されることができる。
【００２９】
製造プロセスにおけるランダム性のため、個々の構成の各々が固有の一意識別子を生成する可能性は極めて高い。
【００３０】
図１を参照すると、コーティングＰＵＦ構成が図示されている。集積回路（ＩＣ）１００は、ランダム誘電体粒子を含むコーティング１０２を持つ。この特定の場合において、異なる誘電率を持つ２種類の誘電体粒子１０４、１０６が存在する。粒子の各々の誘電率、並びにサイズ、形状、及び配置は静電容量に影響を及ぼす。
【００３１】
コーティングの複数の異なる局所容量値を測定することにより、特徴的パターンが得られる。この特徴的パターンは、絶縁層１１０の上に配置されるＩＣ １００の金属の最上層に含まれるセンサ構造１０８のマトリクスを用いて読み出され得る。
【００３２】
図面の図３を参照すると、改ざん防止の、環境的に脆弱なラベルが図示されている。ラベル１１０は複数の物理的に検出可能な粒子１１２のランダム分布を含む。好適には、ランダム分布は、ラベルの製造中にラベルが作られる主要材料元素（例えばプラスチック粒子又は紙繊維）と粒子を混合することによって得られる。これは各ラベルに固有のランダム分布を与える。この文脈において、'ランダム'分布の主要特性は、各ラベルが一意的に識別可能であるように、これが信頼性をもって複製されることができないことである（すなわち'複製不能'）。
【００３３】
有利なことに、信頼性がありかつ簡単な粒子の検出を可能にするだけでなく、ラベルが取り付けられる又は組み込まれるアイテムが所定の条件にさらされる場合にＰＵＦパターンが損傷されることを確実にするためにも、粒子は主要ラベル粒子とは異なる材料である（又は異なって処理される、例えば塗装又は被覆される）。
【００３４】
改ざん防止の環境的に脆弱なＰＵＦを設ける他の適切な方法もまた想定され、本発明は必ずしもこれに限定されることを意図しない。
【００３５】
いずれにしても、ＰＵＦ構成に対する特徴的パターンは"ＰＵＦパターン"と呼ばれ、このＰＵＦパターンによって生成されるデータは"暗号鍵"又は一意識別子と呼ばれる。
【００３６】
無線ＩＣ（ＲＦＩＤ）タグは、アイテムの無線識別に使用され得る集積回路（ＩＣ）である。今日、ＲＦＩＤタグはサプライチェーンマネジメントにおいて広く使用されており、将来、バーコードシステムはＲＦＩＤ構成によって置き換えられるかもしれない。
【００３７】
ＲＦＩＤ構成をＰＵＦ構成と組み合わせることにより、無線識別と真正性検証とのためのシステムが実現される。このようなシステムで使用される装置は図２に示される。
【００３８】
本明細書において"ＰＵＦ装置"２００と呼ばれる装置全体は、アイテムに容易に取り付けられるためにラベルの形であってもよい。
【００３９】
ＰＵＦ装置２００は、好適にはコーティングＰＵＦ構成であるＰＵＦ構成２０２、及びＲＦＩＤ構成２０４を有する。そしてＲＦＩＤ構成２０４は、プロセッサ２０６、通信手段２０８、及びメモリ２１０を有する。
【００４０】
メモリ２１０は、例えばＲＡＭなどの揮発性メモリ２１２と、例えばＥＥＰＲＯＭ又はその他の適切な種類のＲＯＭなどの不揮発性メモリ２１４とに分割されてもよく、そこで、揮発性メモリ２１２はＰＵＦパターンの一時保存のために使用され得、不揮発性メモリ２１４は識別目的のためのソフトウェア命令及びデータを保存するために使用され得る。あるいは、登録データが不揮発性メモリに保存され得る。
【００４１】
あるいは、ＰＵＦパターンは完全に受動的な、改ざん防止ラベルなどの形で設けられ得る。
【００４２】
図４を参照すると、真正性のオフライン検証のためのシステム３００が示される。該システムはＰＵＦ装置３０２と制御装置３０４を有する。
【００４３】
ＰＵＦ装置３０２は、アイテムがはじめて使用されるときに、ＰＵＦ装置内のＰＵＦパターンが破壊されるように、アイテムに取り付けられるラベル内に含まれ得る。例えば：
‐箱の開封
‐プッシュスルーストリップ
‐接着された牛乳パック
‐ＰＵＦカバー電子部品
‐ＰＵＦカバーねじ
【００４４】
あるいは、ＰＵＦ装置がもはやアイテムを認証することはできないが、例えば家庭環境においてアイテムの識別のためにＰＵＦ装置がまだ使用されることができるように、ＰＵＦパターンが損傷される。ＰＵＦを損傷すると、新たな識別を与える。いずれにしても、ＰＵＦ装置が予め選択された望ましくない環境条件にさらされた場合、ＰＵＦパターンは損傷され、認証は可能でなくなる。
【００４５】
制御装置３０４は近距離通信（ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）に適した携帯端末、例えばＮＦＣ対応の携帯電話であってもよい。
【００４６】
図５を参照すると、オフライン検証システムの方法が記載される。しかしながら、オフライン検証が実行され得る前に、ＰＵＦ装置が登録されなければならない。登録段階において、公開鍵ｅを持つ信頼できる第三者機関が、その秘密鍵ｄを用いて一意識別子Ｓに対するコミットメントＣ（Ｓ）に署名し、署名されたコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）をＰＵＦ装置の中に、好適には不揮発性メモリ２１４の中に保存する。なお、ペアｅ、ｄは公開鍵／秘密鍵のペアであり、その公開鍵ｅは公知であり、秘密鍵ｄは署名者によって秘密に保たれることに留意されたい。表記＄ｄは、公開鍵ｅを用いて（誰でも）検証可能な、秘密鍵ｄを用いて作り出される署名をあらわす。
【００４７】
署名されたコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）又はコミットメントＣ（Ｓ）は、一意識別子Ｓについてのいかなる情報も明らかにしない。さらに、（鍵のペアｅ、ｄの）秘密鍵ｄが使用されているので、誰でも公開鍵ｅを用いてコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）の署名をチェックすることができる。
【００４８】
オフライン検証においては第１に、ステップ４００において、制御装置からＰＵＦ装置にインスタンス化メッセージが送信される。ＰＵＦ装置が外部から電力供給される場合、このステップはＰＵＦ装置に電力供給することも含む。
【００４９】
第２に、ステップ４０２において、ＰＵＦ装置から制御装置にコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）が送信される。
【００５０】
第３に、ステップ４０４において、制御装置はコミットメント＄ｅＣ（Ｓ）を受信し、署名が有効であることを検証する。
【００５１】
第４に、ステップ４０６において、ＰＵＦ装置はその組み込まれたＰＵＦパターンを用いて秘密暗号鍵Ｓｔｅｍｐを作り出し、この鍵Ｓｔｅｍｐを一時的に揮発性メモリに保存する。
【００５２】
第５に、ステップ４０８において、コミットメント＄ｅＣ（Ｓ）において使用される秘密暗号鍵Ｓが、一時的に保存された秘密鍵Ｓｔｅｍｐと一致するかどうかチェックするために、ＰＵＦ装置と制御装置がやりとりする。一時的に保存された秘密鍵Ｓｔｅｍｐなどのいかなる秘密情報も明らかにしないよう、ＰＵＦ装置と制御装置間の通信にはゼロ知識（ｚｅｒｏ‐ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ；ＺＫ）プロトコルが利用される。以下、ＺＫプロトコルについてより詳細に説明する。
【００５３】
ＳｔｅｍｐとＳとが同一であることが判明した場合、ＰＵＦ装置は登録以降に変更されていないことになり、これは、アイテムが真正であること、及び望ましくない環境条件にさらされていないことを示唆する（すなわちアイテムについての再販条件が満たされる）。
【００５４】
しかしながら、例えば、誰かがアイテムを開封又は使用して、ＰＵＦ装置、特にＰＵＦパターンを有するラベルが損傷されている場合、これはＳｔｅｍｐがＳと同一にならないという事実によって検出されることになる。同様に、再販条件が満たされない場合、これはＳｔｅｍｐがＳと同一にならないことから検出される。
【００５５】
ＺＫプロトコルを用いる基本的な考えは、秘密を所有していることをその秘密を明らかにすることなく証明することである。この場合、コミットメント＄ｄＣ（Ｓ）を入手するために使用される秘密鍵Ｓ、及び一時的に保存された秘密鍵Ｓｔｅｍｐは、それらのいずれも明らかにすることなく、等しいことが証明されるべきである。
【００５６】
署名されたコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）は、好適には、ＰＵＦを含むＲＦＩＤ装置のメモリに保存される。ＲＦＩＤ装置を特定の物理的対象又はアイテムに安全にリンクさせるために、署名されたコミットメントと値'ＩｔｅｍＴｅｘｔ'の両方に対するさらなる署名＄'（＄ｄＣ（Ｓ），ＩｔｅｍＴｅｘｔ）が、好適には、同様にＲＦＩＤ装置に保存される。ここで、ＩｔｅｍＴｅｘｔは、アイテム上のテキスト、製造番号、製品のバーコードタイプ、有効期限などのような、アイテムのある特徴をあらわす。第２の署名＄'は、ＲＦＩＤを埋め込む関係者によって公開鍵暗号を用いて作り出される。読み取り装置は、この第２の署名＄'が有効であるかどうか、及びＩｔｅｍＴｅｘｔがＺＫプロトコルを開始する前にスキャンされたアイテムと一致するかどうかをチェックすることができる。あるいは、ＰＵＦを有するスキャンされたＲＦＩＤタグが、ユーザがスキャンしているアイテムと一致する正しいタグであることをユーザがチェックすることができるように、ＩｔｅｍＴｅｘｔは読み取り装置上に表示されることができる。
【００５７】
１つの可能なＺＫプロトコルはＳｃｈｎｏｒｒの識別プロトコルである。簡潔に言えば、Ｓｃｈｎｏｒｒの識別プロトコルは次の通りである。ｐ、ｑ及びｇとあらわされる３つの公開数字が選択され、ｐは１０２４ビットの素数であり、ｑは１６０ビットの素数であり、ｇはｑの乗算可能な次数の生成子であり、Ｃ（Ｓ）＝ｇＳ ｍｏｄ ｐによってＳへのコミットメントを決定し、ここでＳは０とｑとの間の数字であると仮定され得る。
【００５８】
その後、１≦ｒ≦ｑ−１を満たす乱数ｒがＰＵＦ装置によって生成され得、次に、ｘ＝ｇｒ ｍｏｄ ｐに従って、対応する公開値ｘが決定され得る。
【００５９】
その後、制御装置はランダムチャレンジｅを生成し、それに対してＰＵＦ装置は、ｙ＝Ｓ＊ｅ＋ｒ ｍｏｄ ｑに従ってレスポンスｙを生成する。
【００６０】
このレスポンスは制御装置に返送され、制御装置は、ｇｙ＝＝ｘ＊（Ｃ（Ｓ））ｅ ｍｏｄ ｐに従って、このレスポンスが値ｘ、ｅ及び信頼できる第三者機関によって署名されたコミットメントＣ（Ｓ）に関して正しいかをチェックすることができる。
【００６１】
ＺＫプロトコルに関して、ＰＵＦ装置は証明者の役割を持ち、制御装置は検証者の役割を持ち、Ｓは証人として機能する。
【００６２】
完全に受動的なＰＵＦ、例えば埋め込み物理構造を持つ改ざん防止ラベル（例えば図２に図示されるもの）の場合、オフライン検証法もまた使用され得る。
【００６３】
この場合、ＰＵＦ測定のデジタル表現が、アイテムについての情報とともにアイテムそのものに登録段階中に保存される。前述の通り、デジタル表現は署名されるか又は暗号化され得る。いずれにしても、これは検証装置による検証を可能にするために適切な形で保存される。
【００６４】
検証装置はラベルから登録データを読み取り、その真正性をチェックする。
【００６５】
測定ユニットは、アイテムの中又は上のラベルに関して、粒子の物理的特性の測定に基づいてデジタル表現（以下'測定された表現'と呼ぶ）を決定する。測定された特性は、粒子の少なくとも一部の実際の分布についての情報を含み、測定される。
【００６６】
検証装置はまた、測定された表現を保存された表現と比較するための比較ユニットも含む。製品は、これら２つの表現が一致する場合にのみ、真正であると認められ、望ましくない環境条件にさらされていないことになる（すなわちアイテムについての再販条件が満たされる）。ＯＫならば、製品は承認され、そうでなければ拒絶される。ユーザは出力を通知される。
【００６７】
オフライン検証システムを用いる代わりに、オンライン検証システムが使用され得る。
【００６８】
図６を参照すると、ＰＵＦ装置５００、検証装置５０２、及びデータベース５０４を有するオンライン検証システムが示される。データベースは信頼できる外部サーバ上にあってもよい。
【００６９】
制御装置５０２は、Ｓｅｃｕｒｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＳＡＣ）５０６を介してデータベース（ＤＢ）５０４と通信し得る。
【００７０】
ＤＢ５０４は、チャレンジＣｉとレスポンスＲｉの複数のペアを含み得る。レスポンスＲｉは、チャレンジＣｉ及び秘密鍵Ｓを入力パラメータとする暗号学的一方向性ハッシュ関数ｈ（）を用いることによって、Ｒｉ＝ｈ（Ｃｉ，Ｓ）に従って決定され得る。
【００７１】
図７を参照して、オンライン検証システムの方法を説明する。
【００７２】
第１に、ステップ６００において、制御装置からＰＵＦ装置にインスタンス化メッセージが送信される。ＰＵＦ装置が外部から電力供給される場合、このステップはＰＵＦ装置に電力供給することも含む。
【００７３】
第２に、ステップ６０２において、ＰＵＦ装置は制御装置にＩＤを送信する。
【００７４】
第３に、ステップ６０４において、制御装置はＩＤを受信し、このＩＤをＳＡＣを介してＤＢに転送する。
【００７５】
第４に、ステップ６０６において、データベースはＩＤを受信し、使用されていないＣｉ／Ｒｉペアを発見し、これを制御装置に返送する。あるいは、新たなＣｉ／Ｒｉペアが生成され、制御装置に返送される。別の例としては、ＤＢが登録されたチャレンジ‐レスポンスペアの完全なリストを制御装置に送信する。
【００７６】
第５に、ステップ６０８において、制御装置はＣｉ／Ｒｉペアを受信し、チャレンジＣｉをＰＵＦ装置に転送する。
【００７７】
第６に、ステップ６１０において、ＰＵＦ装置はＣｉを受信する。その後、ＰＵＦ装置はＰＵＦパターンを用いてＳを作り出し、このＳを揮発性メモリに保存する。コーティングＰＵＦ構成が使用される場合は、コーティングの局所容量値を測定することによってＳが作り出される。
【００７８】
第７に、ステップ６１２において、ＰＵＦ装置は、前述の暗号学的一方向性ハッシュ関数Ｒ＝ｈ（Ｃｉ，Ｓ）を用いることによってレスポンスＲを再構成する。
【００７９】
第８に、ステップ６１４において、ＰＵＦ装置は再構成されたレスポンスＲを制御装置に送信する。
【００８０】
第９に、ステップ６１６において、制御装置は再構成されたレスポンスＲを受信し、この再構成されたレスポンスがレスポンスＲｉと等しいかどうかチェックする。これらのレスポンスが等しい場合、ＰＵＦパターンは変更されていないとみなされ、これは、アイテムが真正であること、及び再販条件が満たされることを示唆する。
【００８１】
当然のことながら、チャレンジ‐レスポンスペアの数は、実際には１であり得る。この場合、単一の物理的特性が測定され（ただしレスポンスは必ずしも秘密であるとは限らない）、登録データの真正性が検証者によってチェックされる。複製不可能であることは、誰も偽造することができないことを保証する。
【００８２】
再度、完全に受動的な、改ざん防止の環境的に脆弱なＰＵＦの場合には、オンライン検証システムが使用され得る。
【００８３】
この場合、検証装置はＰＵＦについてＩＤを測定し、このＩＤをＳＡＣを介してＤＢに転送する。次に、データベースはＩＤを受信し、使用されていないＣｉ／Ｒｉペアを発見し、これを検証装置に返送する。あるいは、新たなＣｉ／Ｒｉペアが生成され、検証装置に返送される。別の例としては、ＤＢが登録されたチャレンジ‐レスポンスペアの完全なリストを検証装置に送信する。
【００８４】
次に、制御装置はＣｉ／Ｒｉペアを受信し、チャレンジＣｉをＰＵＦに適用し、ＰＵＦパターンを用いてＳを作り出し、このＳを揮発性メモリに保存する。コーティングＰＵＦ構成が使用される場合は、コーティングの局所容量値を測定することによってＳが作り出される。
【００８５】
そして検証装置は前述の暗号学的一方向性ハッシュ関数Ｒ＝ｈ（Ｃｉ，Ｓ）を用いることによってレスポンスＲを再構成し、この再構成されたレスポンスがレスポンスＲｉと等しいかどうかチェックする。これらのレスポンスが等しい場合、ＰＵＦパターンは変更されていないとみなされ、これは、アイテムが真正であること、及び再販条件が満たされることを示唆する。
【００８６】
当然のことながら、チャレンジ‐レスポンスペアの数は、実際には１であり得る。この場合、単一の物理的特性が測定され（ただしレスポンスは必ずしも秘密であるとは限らない）、登録データの真正性が検証者によってチェックされる。複製不可能であることは、誰も偽造することができないことを保証する。
【００８７】
上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示するものであり、当業者は、添付のクレームによって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、多くの代わりの実施形態を考案することができるであろうことに留意すべきである。クレームにおいて、括弧の中に置かれる任意の参照符号はクレームを限定するものと解釈されてはならない。"ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ"及び"ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ"などの用語は、任意のクレーム又は明細書全体において挙げられたもの以外の要素若しくはステップの存在を除外しない。要素の単数の言及は、その要素の複数の言及を除外せず、逆もまた同様である。本発明は、複数の個別要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて、実施され得る。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段のいくつかはハードウェアの１つの同じ項目によって具体化され得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイテムの真正性、完全性、及び／又は物理的状態を検証するための物理的複製不能関数（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｃｌｏｎｅａｂｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）装置、並びに、物理的アイテムの真正性、完全性、及び／又は物理的状態を検証するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の著作権侵害は世界的な問題である。全世界貿易の５％以上が偽造品であると推定され、年間約２５００億ドルになる。こうした製品の著作権侵害は、腕時計、予備部品及び医薬品などの有形製品、並びに、音楽及びコンピュータソフトウェアなどの無形製品の両方に影響を及ぼす。しかしながら場合によっては、無形製品は物理的パッケージに梱包されるか、又は、例えばＣＤの音楽など、何らかの物理的媒体に保存され、そのため無形製品もまた時として有形製品とみなされ得る。
【０００３】
この著作権侵害の問題を克服するために、製品の真正性をチェックするための多数の異なる技術的解決法が開発されている。こうした解決法の１つは、例えば関連アイテムに関する個別情報が保持されるデータベースに接続されるバーコードシステムである。しかしながら、バーコードは容易にコピーされることができる。さらに、様々な国において多数のアイテムに対して個別に情報を保持することは、更新されるために多くの管理を必要とする。従って、集中管理を必要としない他の種類の技術的解決法が開発されている。
【０００４】
物理的複製不能関数（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）は、関数を評価するのは容易であるが、物理的システムを特徴付けるのは困難であるような物理的システムによって実現される関数である。さらに、物理的システムは物理的に複製することが困難である。ＰＵＦは例えばＲ．Ｒａｐｐｕ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｎｅ‐Ｗａｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，Ｐｈ．Ｄ．ｔｈｅｓｉｓ，ＭＩＴ，２００１に記載されている。
【０００５】
国際特許出願ＷＯ２００７／０３１９０８は、アイテムの真正性を判断するための物理的複製不能関数（ＰＵＦ）装置を記載し、ＰＵＦ装置のＰＵＦパターンはアイテムをはじめて使用するときに損傷される。暗号鍵をもたらすＰＵＦパターンは、アイテムを使用するか又は開封するときに損傷される。ＰＵＦパターンが損傷されると、元の暗号鍵は破壊され、もはや復元されることができない。さらに、損傷されたＰＵＦパターンは、認証のために使用される参照値と矛盾する予測不可能な（ランダムな）新しい鍵をもたらす。その結果、最初の使用後にアイテムの真正性を偽造することは事実上不可能である。
【０００６】
しばしば、ある環境の影響、例えば高温／低温、高加速度、光照射、化学物質、湿度などに対して脆弱な製品が出荷されることがあり、あるいは製品は単に時間とともに劣化する。
【０００７】
例えば不可逆的に色を変えることによって、極端な状態が起こったかどうかを示す特殊なラベルが市場に存在する。しかしながら、不正な関係者が"無効な"ラベルを問題が起こったことを示さない新しいものと取り換えてしまう可能性がある。従って、そのアイテムに対する（再）販売条件は満たされているように見えることになる。取り換えは偽ラベルであるか、又は単にサプライチェーン内で関係者が合法的に利用可能な別の真正ラベルである可能性がある。この問題は、真正ラベルが互いに区別されることができず、通常は大量に、例えばロールで供給されるために生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記の問題を解決する、又は少なくとも削減することである。特に、有形製品について再販条件の検証のための改良された装置を実現することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、アイテムの物理的状態を検証するための、ＰＵＦパターンを有する物理的複製不能関数（ＰＵＦ）が提供され、該ＰＵＦパターンは該アイテムが所定の環境条件にさらされる場合に損傷されるようになっている。
【００１０】
有益なことに、該ＰＵＦパターンは該アイテムをはじめて使用するときに損傷されるようになっている。
【００１１】
好適には、該ＰＵＦパターンはラベルの中又は上に形成される。
【００１２】
一実施形態例において、ＰＵＦパターンは時間とともに劣化するようになっていてもよい。
【００１３】
ＰＵＦパターンは受動的又は能動的センサの中又は上に設けられ得る。この場合、センサは放射能センサ、加速度計、衝撃若しくは振動センサ、化学若しくは生化学センサ、湿度センサ、電磁界センサ、又は圧力センサを有し得る。当然のことながらこれは受動的センサと能動的センサの両方を包含する（例えば、ガイガーカウンタと同様に放射能に反応する、電子加速度計と同様に崩壊する元素に反応する、感光膜など）。
【００１４】
別の実施形態では、該ＰＵＦパターンは感光性、感熱性、又は感湿性材料の中又は上に形成され得る。
【００１５】
また、本発明によれば、アイテムの物理的状態を検証するためのシステムが提供され、該アイテムはその中又はその上に設けられる上記のＰＵＦを持ち、該システムは、該ＰＵＦパターンから測定されたレスポンスを得るための手段、該測定されたレスポンスを該ＰＵＦについて保存されたレスポンスと比較するための手段、及び該測定されたレスポンスが該保存されたレスポンスと一致するかどうか判断するための手段を有する。
【００１６】
該システムはさらに、登録段階中に該ＰＵＦについて保存された登録データの真正性を検証するための手段を有し得る。
【００１７】
なおもさらに本発明によれば、アイテムの物理的状態の検証を可能にする方法が提供され、上記のＰＵＦを設けるステップと、そのレスポンスを測定するステップと、測定されたレスポンスから得られる情報に基づいて登録データを形成するステップと、該登録データを保存するステップとを有する。
【００１８】
この場合、該方法はさらに、該登録データにその保存の前に署名するステップを有し得る。
【００１９】
上記方法の改良としては、より信頼性の高い検出された第一のレスポンスデータを得るために、例えば全ての検出された第一のレスポンスデータにわたって個々のビットに対して多数決を用いることによって、特定のチャレンジを何度も適用することがあり得る。システムのロバスト性に応じて、さらなる改良が必要となり得る。参照により本明細書に含まれる国際出願ＷＯ２００４／１０４８９９"Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｏｂｊｅｃｔ"に記載のデルタ縮約関数が、こうした変動を補うために使用されることができ、より信頼性の高い登録データを得るために使用されることができる。
【００２０】
ＷＯ２００４／１０４８９９は、信頼性を向上するために認証中に使用されることができるいわゆるヘルパーデータを生成する方法を詳細に記載する。ヘルパーデータ及び測定されたレスポンスデータは、認証中にデルタ縮約関数への入力として使用される。デルタ縮約関数は、測定されたレスポンスデータにおけるエラーを修正するためにヘルパーデータにおける冗長性を利用する。デルタ縮約関数の出力は、さらなる処理において使用されることができるノイズ補正されたレスポンスとして解釈されることができる。
【００２１】
従って、有益なことに該登録データを形成するステップは、アイテムの物理的状態の検証中にデルタ縮約関数において使用するための第一のヘルパーデータを生成するサブステップを有する。
【００２２】
本発明のこれらの及び他の態様は、本明細書に記載の実施形態から明らかとなり、それらに関して説明される。
【００２３】
本発明の実施形態は、ほんの一例として、及び添付の図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コーティングＰＵＦ構成を図示する。
【図２】ＰＵＦ装置を図示する。
【図３】受動的な、改ざん防止（ｔａｍｐｅｒ‐ｅｖｉｄｅｎｔ）の、環境的に脆弱なＰＵＦをラベルの形で図示する。
【図４】真正性のオフライン検証のためのシステムを図示する。
【図５】真正性のオフライン検証のための方法のフロー図を示す。
【図６】真正性のオンライン検証のためのシステムを図示する。
【図７】真正性のオンライン検証のための方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
制御されていない製造プロセス、すなわちある種のランダム性を含む製造プロセスにおいて製造される物理的構成が、ＰＵＦ構成として使用されるのに適している。
【００２６】
こうしたＰＵＦ構成の例は：
光学ＰＵＦ構成‐レーザビームによって照射されるときにスペックルパターンを生じる不規則構造を含む透明媒体
コーティングＰＵＦ構成‐局所容量値が測定され得るランダム誘電体粒子を含む集積回路上のコーティング
音響ＰＵＦ構成‐音波でプローブされる物理構造
シリコンＰＵＦ構成‐製造上のばらつきにより回路遅延に差があるシリコンに製造される集積回路。
【００２７】
全ての場合において、ＰＵＦ構成を形成するために使用される材料は、ＰＵＦパターンが取り付けられる又は組み込まれるアイテムが所定の環境条件にさらされる場合に、ＰＵＦパターンを損傷させるように選択されることができる。
【００２８】
例えば、過度温度への暴露を判断することが必要な場合、最高最低気温への暴露の際に破損を生じるように、異なる膨張係数の２つ以上の材料が使用されることができる。極端な温度又は圧力が判断されるべき場合、そうした条件の存在下で反応、混合、又は融解する化学物質が使用されることができる。光照射が特定されるべき場合、該装置は感光性材料で形成されることができる。
【００２９】
製造プロセスにおけるランダム性のため、個々の構成の各々が固有の一意識別子を生成する可能性は極めて高い。
【００３０】
図１を参照すると、コーティングＰＵＦ構成が図示されている。集積回路（ＩＣ）１００は、ランダム誘電体粒子を含むコーティング１０２を持つ。この特定の場合において、異なる誘電率を持つ２種類の誘電体粒子１０４、１０６が存在する。粒子の各々の誘電率、並びにサイズ、形状、及び配置は静電容量に影響を及ぼす。
【００３１】
コーティングの複数の異なる局所容量値を測定することにより、特徴的パターンが得られる。この特徴的パターンは、絶縁層１１０の上に配置されるＩＣ １００の金属の最上層に含まれるセンサ構造１０８のマトリクスを用いて読み出され得る。
【００３２】
図面の図３を参照すると、改ざん防止の、環境的に脆弱なラベルが図示されている。ラベル１１０は複数の物理的に検出可能な粒子１１２のランダム分布を含む。好適には、ランダム分布は、ラベルの製造中にラベルが作られる主要材料元素（例えばプラスチック粒子又は紙繊維）と粒子を混合することによって得られる。これは各ラベルに固有のランダム分布を与える。この文脈において、'ランダム'分布の主要特性は、各ラベルが一意的に識別可能であるように、これが信頼性をもって複製されることができないことである（すなわち'複製不能'）。
【００３３】
有利なことに、信頼性がありかつ簡単な粒子の検出を可能にするだけでなく、ラベルが取り付けられる又は組み込まれるアイテムが所定の条件にさらされる場合にＰＵＦパターンが損傷されることを確実にするためにも、粒子は主要ラベル粒子とは異なる材料である（又は異なって処理される、例えば塗装又は被覆される）。
【００３４】
改ざん防止の環境的に脆弱なＰＵＦを設ける他の適切な方法もまた想定され、本発明は必ずしもこれに限定されることを意図しない。
【００３５】
いずれにしても、ＰＵＦ構成に対する特徴的パターンは"ＰＵＦパターン"と呼ばれ、このＰＵＦパターンによって生成されるデータは"暗号鍵"又は一意識別子と呼ばれる。
【００３６】
無線ＩＣ（ＲＦＩＤ）タグは、アイテムの無線識別に使用され得る集積回路（ＩＣ）である。今日、ＲＦＩＤタグはサプライチェーンマネジメントにおいて広く使用されており、将来、バーコードシステムはＲＦＩＤ構成によって置き換えられるかもしれない。
【００３７】
ＲＦＩＤ構成をＰＵＦ構成と組み合わせることにより、無線識別と真正性検証とのためのシステムが実現される。このようなシステムで使用される装置は図２に示される。
【００３８】
本明細書において"ＰＵＦ装置"２００と呼ばれる装置全体は、アイテムに容易に取り付けられるためにラベルの形であってもよい。
【００３９】
ＰＵＦ装置２００は、好適にはコーティングＰＵＦ構成であるＰＵＦ構成２０２、及びＲＦＩＤ構成２０４を有する。そしてＲＦＩＤ構成２０４は、プロセッサ２０６、通信手段２０８、及びメモリ２１０を有する。
【００４０】
メモリ２１０は、例えばＲＡＭなどの揮発性メモリ２１２と、例えばＥＥＰＲＯＭ又はその他の適切な種類のＲＯＭなどの不揮発性メモリ２１４とに分割されてもよく、そこで、揮発性メモリ２１２はＰＵＦパターンの一時保存のために使用され得、不揮発性メモリ２１４は識別目的のためのソフトウェア命令及びデータを保存するために使用され得る。あるいは、登録データが不揮発性メモリに保存され得る。
【００４１】
あるいは、ＰＵＦパターンは完全に受動的な、改ざん防止ラベルなどの形で設けられ得る。
【００４２】
図４を参照すると、真正性のオフライン検証のためのシステム３００が示される。該システムはＰＵＦ装置３０２と制御装置３０４を有する。
【００４３】
ＰＵＦ装置３０２は、アイテムがはじめて使用されるときに、ＰＵＦ装置内のＰＵＦパターンが破壊されるように、アイテムに取り付けられるラベル内に含まれ得る。例えば：
‐箱の開封
‐プッシュスルーストリップ
‐接着された牛乳パック
‐ＰＵＦカバー電子部品
‐ＰＵＦカバーねじ
【００４４】
あるいは、ＰＵＦ装置がもはやアイテムを認証することはできないが、例えば家庭環境においてアイテムの識別のためにＰＵＦ装置がまだ使用されることができるように、ＰＵＦパターンが損傷される。ＰＵＦを損傷すると、新たな識別を与える。いずれにしても、ＰＵＦ装置が予め選択された望ましくない環境条件にさらされた場合、ＰＵＦパターンは損傷され、認証は可能でなくなる。
【００４５】
制御装置３０４は近距離通信（ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）に適した携帯端末、例えばＮＦＣ対応の携帯電話であってもよい。
【００４６】
図５を参照すると、オフライン検証システムの方法が記載される。しかしながら、オフライン検証が実行され得る前に、ＰＵＦ装置が登録されなければならない。登録段階において、公開鍵ｅを持つ信頼できる第三者機関が、その秘密鍵ｄを用いて一意識別子Ｓに対するコミットメントＣ（Ｓ）に署名し、署名されたコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）をＰＵＦ装置の中に、好適には不揮発性メモリ２１４の中に保存する。なお、ペアｅ、ｄは公開鍵／秘密鍵のペアであり、その公開鍵ｅは公知であり、秘密鍵ｄは署名者によって秘密に保たれることに留意されたい。表記＄ｄは、公開鍵ｅを用いて（誰でも）検証可能な、秘密鍵ｄを用いて作り出される署名をあらわす。
【００４７】
署名されたコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）又はコミットメントＣ（Ｓ）は、一意識別子Ｓについてのいかなる情報も明らかにしない。さらに、（鍵のペアｅ、ｄの）秘密鍵ｄが使用されているので、誰でも公開鍵ｅを用いてコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）の署名をチェックすることができる。
【００４８】
オフライン検証においては第１に、ステップ４００において、制御装置からＰＵＦ装置にインスタンス化メッセージが送信される。ＰＵＦ装置が外部から電力供給される場合、このステップはＰＵＦ装置に電力供給することも含む。
【００４９】
第２に、ステップ４０２において、ＰＵＦ装置から制御装置にコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）が送信される。
【００５０】
第３に、ステップ４０４において、制御装置はコミットメント＄ｅＣ（Ｓ）を受信し、署名が有効であることを検証する。
【００５１】
第４に、ステップ４０６において、ＰＵＦ装置はその組み込まれたＰＵＦパターンを用いて秘密暗号鍵Ｓｔｅｍｐを作り出し、この鍵Ｓｔｅｍｐを一時的に揮発性メモリに保存する。
【００５２】
第５に、ステップ４０８において、コミットメント＄ｅＣ（Ｓ）において使用される秘密暗号鍵Ｓが、一時的に保存された秘密鍵Ｓｔｅｍｐと一致するかどうかチェックするために、ＰＵＦ装置と制御装置がやりとりする。一時的に保存された秘密鍵Ｓｔｅｍｐなどのいかなる秘密情報も明らかにしないよう、ＰＵＦ装置と制御装置間の通信にはゼロ知識（ｚｅｒｏ‐ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ；ＺＫ）プロトコルが利用される。以下、ＺＫプロトコルについてより詳細に説明する。
【００５３】
ＳｔｅｍｐとＳとが同一であることが判明した場合、ＰＵＦ装置は登録以降に変更されていないことになり、これは、アイテムが真正であること、及び望ましくない環境条件にさらされていないことを示唆する（すなわちアイテムについての再販条件が満たされる）。
【００５４】
しかしながら、例えば、誰かがアイテムを開封又は使用して、ＰＵＦ装置、特にＰＵＦパターンを有するラベルが損傷されている場合、これはＳｔｅｍｐがＳと同一にならないという事実によって検出されることになる。同様に、再販条件が満たされない場合、これはＳｔｅｍｐがＳと同一にならないことから検出される。
【００５５】
ＺＫプロトコルを用いる基本的な考えは、秘密を所有していることをその秘密を明らかにすることなく証明することである。この場合、コミットメント＄ｄＣ（Ｓ）を入手するために使用される秘密鍵Ｓ、及び一時的に保存された秘密鍵Ｓｔｅｍｐは、それらのいずれも明らかにすることなく、等しいことが証明されるべきである。
【００５６】
署名されたコミットメント＄ｄＣ（Ｓ）は、好適には、ＰＵＦを含むＲＦＩＤ装置のメモリに保存される。ＲＦＩＤ装置を特定の物理的対象又はアイテムに安全にリンクさせるために、署名されたコミットメントと値'ＩｔｅｍＴｅｘｔ'の両方に対するさらなる署名＄'（＄ｄＣ（Ｓ），ＩｔｅｍＴｅｘｔ）が、好適には、同様にＲＦＩＤ装置に保存される。ここで、ＩｔｅｍＴｅｘｔは、アイテム上のテキスト、製造番号、製品のバーコードタイプ、有効期限などのような、アイテムのある特徴をあらわす。第２の署名＄'は、ＲＦＩＤを埋め込む関係者によって公開鍵暗号を用いて作り出される。読み取り装置は、この第２の署名＄'が有効であるかどうか、及びＩｔｅｍＴｅｘｔがＺＫプロトコルを開始する前にスキャンされたアイテムと一致するかどうかをチェックすることができる。あるいは、ＰＵＦを有するスキャンされたＲＦＩＤタグが、ユーザがスキャンしているアイテムと一致する正しいタグであることをユーザがチェックすることができるように、ＩｔｅｍＴｅｘｔは読み取り装置上に表示されることができる。
【００５７】
１つの可能なＺＫプロトコルはＳｃｈｎｏｒｒの識別プロトコルである。簡潔に言えば、Ｓｃｈｎｏｒｒの識別プロトコルは次の通りである。ｐ、ｑ及びｇとあらわされる３つの公開数字が選択され、ｐは１０２４ビットの素数であり、ｑは１６０ビットの素数であり、ｇはｑの乗算可能な次数の生成子であり、Ｃ（Ｓ）＝ｇＳ ｍｏｄ ｐによってＳへのコミットメントを決定し、ここでＳは０とｑとの間の数字であると仮定され得る。
【００５８】
その後、１≦ｒ≦ｑ−１を満たす乱数ｒがＰＵＦ装置によって生成され得、次に、ｘ＝ｇｒ ｍｏｄ ｐに従って、対応する公開値ｘが決定され得る。
【００５９】
その後、制御装置はランダムチャレンジｅを生成し、それに対してＰＵＦ装置は、ｙ＝Ｓ＊ｅ＋ｒ ｍｏｄ ｑに従ってレスポンスｙを生成する。
【００６０】
このレスポンスは制御装置に返送され、制御装置は、ｇｙ＝＝ｘ＊（Ｃ（Ｓ））ｅ ｍｏｄ ｐに従って、このレスポンスが値ｘ、ｅ及び信頼できる第三者機関によって署名されたコミットメントＣ（Ｓ）に関して正しいかをチェックすることができる。
【００６１】
ＺＫプロトコルに関して、ＰＵＦ装置は証明者の役割を持ち、制御装置は検証者の役割を持ち、Ｓは証人として機能する。
【００６２】
完全に受動的なＰＵＦ、例えば埋め込み物理構造を持つ改ざん防止ラベル（例えば図２に図示されるもの）の場合、オフライン検証法もまた使用され得る。
【００６３】
この場合、ＰＵＦ測定のデジタル表現が、アイテムについての情報とともにアイテムそのものに登録段階中に保存される。前述の通り、デジタル表現は署名されるか又は暗号化され得る。いずれにしても、これは検証装置による検証を可能にするために適切な形で保存される。
【００６４】
検証装置はラベルから登録データを読み取り、その真正性をチェックする。
【００６５】
測定ユニットは、アイテムの中又は上のラベルに関して、粒子の物理的特性の測定に基づいてデジタル表現（以下'測定された表現'と呼ぶ）を決定する。測定された特性は、粒子の少なくとも一部の実際の分布についての情報を含み、測定される。
【００６６】
検証装置はまた、測定された表現を保存された表現と比較するための比較ユニットも含む。製品は、これら２つの表現が一致する場合にのみ、真正であると認められ、望ましくない環境条件にさらされていないことになる（すなわちアイテムについての再販条件が満たされる）。ＯＫならば、製品は承認され、そうでなければ拒絶される。ユーザは出力を通知される。
【００６７】
オフライン検証システムを用いる代わりに、オンライン検証システムが使用され得る。
【００６８】
図６を参照すると、ＰＵＦ装置５００、検証装置５０２、及びデータベース５０４を有するオンライン検証システムが示される。データベースは信頼できる外部サーバ上にあってもよい。
【００６９】
制御装置５０２は、Ｓｅｃｕｒｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ（ＳＡＣ）５０６を介してデータベース（ＤＢ）５０４と通信し得る。
【００７０】
ＤＢ５０４は、チャレンジＣｉとレスポンスＲｉの複数のペアを含み得る。レスポンスＲｉは、チャレンジＣｉ及び秘密鍵Ｓを入力パラメータとする暗号学的一方向性ハッシュ関数ｈ（）を用いることによって、Ｒｉ＝ｈ（Ｃｉ，Ｓ）に従って決定され得る。
【００７１】
図７を参照して、オンライン検証システムの方法を説明する。
【００７２】
第１に、ステップ６００において、制御装置からＰＵＦ装置にインスタンス化メッセージが送信される。ＰＵＦ装置が外部から電力供給される場合、このステップはＰＵＦ装置に電力供給することも含む。
【００７３】
第２に、ステップ６０２において、ＰＵＦ装置は制御装置にＩＤを送信する。
【００７４】
第３に、ステップ６０４において、制御装置はＩＤを受信し、このＩＤをＳＡＣを介してＤＢに転送する。
【００７５】
第４に、ステップ６０６において、データベースはＩＤを受信し、使用されていないＣｉ／Ｒｉペアを発見し、これを制御装置に返送する。あるいは、新たなＣｉ／Ｒｉペアが生成され、制御装置に返送される。別の例としては、ＤＢが登録されたチャレンジ‐レスポンスペアの完全なリストを制御装置に送信する。
【００７６】
第５に、ステップ６０８において、制御装置はＣｉ／Ｒｉペアを受信し、チャレンジＣｉをＰＵＦ装置に転送する。
【００７７】
第６に、ステップ６１０において、ＰＵＦ装置はＣｉを受信する。その後、ＰＵＦ装置はＰＵＦパターンを用いてＳを作り出し、このＳを揮発性メモリに保存する。コーティングＰＵＦ構成が使用される場合は、コーティングの局所容量値を測定することによってＳが作り出される。
【００７８】
第７に、ステップ６１２において、ＰＵＦ装置は、前述の暗号学的一方向性ハッシュ関数Ｒ＝ｈ（Ｃｉ，Ｓ）を用いることによってレスポンスＲを再構成する。
【００７９】
第８に、ステップ６１４において、ＰＵＦ装置は再構成されたレスポンスＲを制御装置に送信する。
【００８０】
第９に、ステップ６１６において、制御装置は再構成されたレスポンスＲを受信し、この再構成されたレスポンスがレスポンスＲｉと等しいかどうかチェックする。これらのレスポンスが等しい場合、ＰＵＦパターンは変更されていないとみなされ、これは、アイテムが真正であること、及び再販条件が満たされることを示唆する。
【００８１】
当然のことながら、チャレンジ‐レスポンスペアの数は、実際には１であり得る。この場合、単一の物理的特性が測定され（ただしレスポンスは必ずしも秘密であるとは限らない）、登録データの真正性が検証者によってチェックされる。複製不可能であることは、誰も偽造することができないことを保証する。
【００８２】
再度、完全に受動的な、改ざん防止の環境的に脆弱なＰＵＦの場合には、オンライン検証システムが使用され得る。
【００８３】
この場合、検証装置はＰＵＦについてＩＤを測定し、このＩＤをＳＡＣを介してＤＢに転送する。次に、データベースはＩＤを受信し、使用されていないＣｉ／Ｒｉペアを発見し、これを検証装置に返送する。あるいは、新たなＣｉ／Ｒｉペアが生成され、検証装置に返送される。別の例としては、ＤＢが登録されたチャレンジ‐レスポンスペアの完全なリストを検証装置に送信する。
【００８４】
次に、制御装置はＣｉ／Ｒｉペアを受信し、チャレンジＣｉをＰＵＦに適用し、ＰＵＦパターンを用いてＳを作り出し、このＳを揮発性メモリに保存する。コーティングＰＵＦ構成が使用される場合は、コーティングの局所容量値を測定することによってＳが作り出される。
【００８５】
そして検証装置は前述の暗号学的一方向性ハッシュ関数Ｒ＝ｈ（Ｃｉ，Ｓ）を用いることによってレスポンスＲを再構成し、この再構成されたレスポンスがレスポンスＲｉと等しいかどうかチェックする。これらのレスポンスが等しい場合、ＰＵＦパターンは変更されていないとみなされ、これは、アイテムが真正であること、及び再販条件が満たされることを示唆する。
【００８６】
当然のことながら、チャレンジ‐レスポンスペアの数は、実際には１であり得る。この場合、単一の物理的特性が測定され（ただしレスポンスは必ずしも秘密であるとは限らない）、登録データの真正性が検証者によってチェックされる。複製不可能であることは、誰も偽造することができないことを保証する。
【００８７】
上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示するものであり、当業者は、添付のクレームによって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、多くの代わりの実施形態を考案することができるであろうことに留意すべきである。クレームにおいて、括弧の中に置かれる任意の参照符号はクレームを限定するものと解釈されてはならない。"ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ"及び"ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ"などの用語は、任意のクレーム又は明細書全体において挙げられたもの以外の要素若しくはステップの存在を除外しない。要素の単数の言及は、その要素の複数の言及を除外せず、逆もまた同様である。本発明は、複数の個別要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて、実施され得る。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段のいくつかはハードウェアの１つの同じ項目によって具体化され得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的複製不能関数（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｃｌｏｎｅａｂｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）であって、アイテムの物理的状態を検証するためのＰＵＦパターンを有し、前記ＰＵＦパターンは前記アイテムが所定の環境条件にさらされる場合に損傷される、ＰＵＦ。
【請求項２】
前記アイテムをはじめて使用するときに前記ＰＵＦが損傷される、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項３】
前記ＰＵＦパターンがラベルの中又は上に形成される、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項４】
前記ＰＵＦパターンが時間とともに劣化する、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項５】
前記ＰＵＦパターンが受動的又は能動的センサの中又は上に設けられる、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項６】
前記センサが、放射能センサ、加速度計、衝撃若しくは振動センサ、化学若しくは生化学センサ、湿度センサ、温度センサ、光センサ、電磁界センサ、又は圧力センサを有する、請求項５に記載のＰＵＦ。
【請求項７】
前記ＰＵＦパターンが、感光性、感熱性、又は感湿性材料の中又は上に形成される、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項８】
アイテムの物理的状態を検証するためのシステムであって、前記アイテムはその中又はその上に設けられる請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＰＵＦを持ち、前記システムは前記ＰＵＦパターンから測定されたレスポンスを得るための手段と、前記測定されたレスポンスを前記ＰＵＦについて保存されたレスポンスと比較するための手段と、前記測定されたレスポンスが前記保存されたレスポンスと一致するかどうか判断するための手段とを有する、システム。
【請求項９】
登録段階中に前記ＰＵＦについて保存された登録データの真正性を検証するための手段をさらに有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
アイテムの物理的状態の検証を可能にする方法であって、
請求項１に記載のＰＵＦを設けるステップと、
そのレスポンスを測定するステップと、
前記測定されたレスポンスから得られる情報に基づいて認証データを形成するステップと、
前記認証データを保存するステップとを有する、方法。
【請求項１１】
前記認証データに、その保存の前に署名するステップをさらに有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記認証データを形成するステップが、アイテムの物理的状態の検証中に使用するための第一のヘルパーデータを生成するサブステップを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１】
物理的複製不能関数（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｃｌｏｎｅａｂｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＵＦ）であって、アイテムの物理的状態を検証するためのＰＵＦパターンを有し、前記ＰＵＦパターンは前記アイテムが所定の環境条件にさらされる場合に損傷される、ＰＵＦ。
【請求項２】
前記アイテムをはじめて使用するときに前記ＰＵＦが損傷される、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項３】
前記ＰＵＦパターンがラベルの中又は上に形成される、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項４】
前記ＰＵＦパターンが時間とともに劣化する、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項５】
前記ＰＵＦパターンが受動的又は能動的センサの中又は上に設けられる、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項６】
前記センサが、放射能センサ、加速度計、衝撃若しくは振動センサ、化学若しくは生化学センサ、湿度センサ、温度センサ、光センサ、電磁界センサ、又は圧力センサを有する、請求項５に記載のＰＵＦ。
【請求項７】
前記ＰＵＦパターンが、感光性、感熱性、又は感湿性材料の中又は上に形成される、請求項１に記載のＰＵＦ。
【請求項８】
アイテムの物理的状態を検証するためのシステムであって、前記アイテムはその中又はその上に設けられる請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＰＵＦを持ち、前記システムは前記ＰＵＦパターンから測定されたレスポンスを得るための手段と、前記測定されたレスポンスを前記ＰＵＦについて保存されたレスポンスと比較するための手段と、前記測定されたレスポンスが前記保存されたレスポンスと一致するかどうか判断するための手段とを有する、システム。
【請求項９】
登録段階中に前記ＰＵＦについて保存された登録データの真正性を検証するための手段をさらに有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
アイテムの物理的状態の検証を可能にする方法であって、
請求項１に記載のＰＵＦを設けるステップと、
そのレスポンスを測定するステップと、
前記測定されたレスポンスから得られる情報に基づいて認証データを形成するステップと、
前記認証データを保存するステップとを有する、方法。
【請求項１１】
前記認証データに、その保存の前に署名するステップをさらに有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記認証データを形成するステップが、アイテムの物理的状態の検証中に使用するための第一のヘルパーデータを生成するサブステップを有する、請求項１０に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５２６１１３（Ｐ２０１１−５２６１１３Ａ）
【公表日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１５６８２（Ｐ２０１１−５１５６８２）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５２５７４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５６９０４
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５２５７４
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５６９０４
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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