テンプレート配信型キャンセラブル生体認証システムおよびその方法
【課題】テンプレート配信型モデルにおいてテンプレートとパラメータの同時漏洩のリスクを低減し、安全なキャンセラブルバイオメトリクスを実現する。
【解決手段】登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートとパラメータとを保持する配信サーバ１２０、１３０と、ユーザを認証するクライアント端末１１０と、クライアント端末１１０に接続され認証時にユーザの生体情報を取得する認証装置１４０とを含む生体認証システムであって、配信サーバ１２０、１３０は、変換された配信用テンプレート及び配信用パラメータをクライアント端末１１０または認証装置１４０に配信し、認証装置１４０は、生体情報から特徴量を取得し、配信用パラメータを用いて変換した変換特徴量をクライアント端末１１０に送信し、クライアント端末１１０は、変換特徴量を配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する。
【解決手段】登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートとパラメータとを保持する配信サーバ１２０、１３０と、ユーザを認証するクライアント端末１１０と、クライアント端末１１０に接続され認証時にユーザの生体情報を取得する認証装置１４０とを含む生体認証システムであって、配信サーバ１２０、１３０は、変換された配信用テンプレート及び配信用パラメータをクライアント端末１１０または認証装置１４０に配信し、認証装置１４０は、生体情報から特徴量を取得し、配信用パラメータを用いて変換した変換特徴量をクライアント端末１１０に送信し、クライアント端末１１０は、変換特徴量を配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個人の生体情報を用いて本人を認証する生体認証システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体情報に基づいて個人認証を行う生体認証は、カードやパスワードに基づく認証と比較して、なくさない、忘れない、盗まれないといった利点があり、利便性、なりすまし耐性の高い個人認証を実現することができる。一般的な生体認証システムは、初期の登録時にユーザの生体情報を取得し、特徴量と呼ばれる情報を抽出して登録する。この登録情報をテンプレートという。認証時には、再びユーザから生体情報を取得して特徴量を抽出し、先に登録されたテンプレートと照合して本人か否かを確認する。
【０００３】
複数のユーザが利用する生体認証システムでは、テンプレートの保守・管理を一元化するために、１つないし少数のサーバで集中的にテンプレートを保持する場合がある。この場合、認証処理もサーバ側で一元的に実行するサーバ認証モデルと、あらかじめテンプレートを各クライアント端末に配信しておき、認証処理はクライアント端末内で行うテンプレート配信型認証モデルが存在する。後者は認証処理の負荷を分散できるとともに、一旦配信が完了していれば、ネットワークに接続していない（オフライン）環境においても認証処理を実行できるという利点がある。このためモバイル環境や、ネットワーク障害時でも可用性を保証する必要のあるドア管理などに適用することができる。
【０００４】
しかし、テンプレートは個人を特定することのできる情報であるため、個人情報として厳密な管理が必要となる。また、一人の個人が持つ一種類の生体情報の数には限りがある（例えば指紋は１０本の指のみ）ため、パスワードや暗号鍵のように容易にテンプレートを変更することができない。仮にテンプレートが漏洩して偽造の危険が生じた場合、その生体認証を使用することができなくなるという問題がある。さらに、異なるシステムに対して同じ生体情報を登録している場合には他のシステムまで脅威にさらされることになる。特にテンプレート配信型認証モデルにおいては、クライアント端末からテンプレートが漏洩するリスクが大きな問題となる。
【０００５】
そこで、生体情報の特徴量を特殊な暗号化により保護したままの状態で登録・照合を行う、キャンセラブルバイオメトリクス技術が提案されている。具体的には登録時に秘密の変換パラメータ（暗号鍵に相当）を用いて登録用の特徴量を変換（暗号化に相当）し、これをテンプレートとして登録する。認証時にも認証用の特徴量を同じ変換パラメータで変換し、元に戻すことなくテンプレートと照合する。この技術によれば、照合処理を実行する主体は、元の特徴量を知ることなく、一致／不一致を判定することができ、元の特徴量の漏洩リスクを大幅に低減することができる。またテンプレートが漏洩した場合にも、変換パラメータを変更して再度テンプレートを作成、登録することで、安全性を保つことができる。更に異なるシステムに対して同じ生体情報を用いる場合に、各々異なるパラメータで変換したテンプレートを登録することで、一つのテンプレートが漏洩しても他のシステムの安全性が低下することを防止することができる。
【０００６】
特許文献１は、サーバ認証モデルにおけるキャンセラブルバイオメトリクスの実現方法を示している。キャンセラブルバイオメトリクスにおける特徴量の変換・照合アルゴリズムの具体的な実現方法は、生体情報の種類や特徴量の形式に依存する。例えば特許文献２と特許文献３では、キャンセラブル指紋認証の実現方式が示されている。また非特許文献１と非特許文献２では、キャンセラブル虹彩認証の実現方法が示しされている。特許文献３では、特徴量が画像、特に輝度値（整数）の二次元配列で表現されるデータであって、２枚の画像の位置ずれを考慮した最大相関値に基づき一致／不一致を判定するような生体認証技術に対して適用可能な実現方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４６２４５号公報
【特許文献２】米国特許第６８３６５５４号明細書
【特許文献３】特開２００６−１５８８５１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】M. Braithwaite, U. Cahn von Seelen, J. Cambier, J. Daugman, R. Glass, R. Moore, and I. Scott. Application-speciｆic biometric templates. In AutoID02, pp. 167-171, 2002.
【非特許文献２】太田陽基, 清本晋作, 田中俊昭. 虹彩コードを秘匿する虹彩認証方式の提案. 情報処理学会論文誌, Vol. 45, No. 8, pp. 1845-1855, 2004.
【非特許文献３】比良田真史 他、「画像マッチングに基づく生体認証に適用可能なキャンセラブルバイオメトリクスの提案」、電子情報通信学会技術報告 2006-07-ISEC-SITE-IPSJ-CSEC
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
キャンセラブルバイオメトリクスを安全に実現するためには、パラメータとテンプレートが同時に漏洩しないよう、常に分散管理しつつ、認証処理を遂行する必要がある。このため特許文献１をはじめ、従来のキャンセラブルバイオメトリクスは、サーバ認証モデルを前提としている。
【００１０】
しかし前述の通り、認証時にネットワーク環境が保証されないモバイル用途や、ネットワーク障害時にも可用性を必要のあるドア管理などへ適用する際は、テンプレート配信モデルが望ましい。テンプレート配信モデルにおいてキャンセラブルバイオメトリクスを実現しようとすると、クライアント側にパラメータとテンプレートを配信する必要があり、同時漏洩により特徴量が復元されるリスクが高まってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、テンプレート配信型モデルにおいてテンプレートとパラメータの同時漏洩のリスクを低減し、安全なキャンセラブルバイオメトリクスを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生体認証システムは、登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートと前記パラメータとを保持する配信サーバと、前記配信サーバにネットワークで接続され前記ユーザを認証するクライアント端末と、前記クライアント端末に接続され認証時に前記ユーザの生体情報を取得する認証装置とを含む生体認証システムであって、前記配信サーバは、前記パラメータを変換して配信用パラメータを生成するパラメータ変換部と、前記テンプレートを変換して配信用テンプレートを生成するテンプレート変換部と、変換された前記配信用テンプレート及び前記配信用パラメータを前記クライアント端末または前記認証装置に配信する配信部とを有し、前記認証装置は、前記ユーザの生体情報を取得するセンサと、前記生体情報から特徴量を取得する特徴量取得部と、前記特徴量を前記配信用パラメータを用いて変換し変換特徴量を生成する特徴量変換部とを有し、前記クライアント端末は、前記変換特徴量を前記配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する照合判定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記生体認証システムで行われる生体認証方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、テンプレート配信型モデルにおいてテンプレートとパラメータの同時漏洩のリスクを低減し、安全なキャンセラブルバイオメトリクスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における登録処理を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施例における配信処理を示す流れ図である。
【図４】本発明の実施例における認証処理を示す流れ図である。
【図５】本発明の実施例における端末およびサーバのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例における認証装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるテンプレート配信型キャンセラブル生体認証システムおよびその方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
本実施例では、テンプレートをテンプレート管理サーバで一括管理しつつ、テンプレートの配信により、クライアント端末へのログインをキャンセラブル生体認証で実現するシステムを例に説明する。例えば企業内の従業員がクライアント端末（例えばノートＰＣ）及び／又は認証装置（例えばモバイル型の指静脈認証装置）を共有しており、従業員（ユーザ）の出張時に任意のクライアント端末及び／又は認証装置を貸し出す運用を考える。貸し出しの際に前記ユーザのテンプレートおよびパラメータを配信することで、出張期間中はオフライン環境（ネットワーク通信が使えない環境）においても，キャンセラブル生体認証によりユーザを認証可能とする。
【００１８】
図１に、本実施例における生体認証システムのシステム構成を示す。本システムは、ユーザの生体情報登録時に登録用生体情報を取得してテンプレートを作成する登録端末１００と、テンプレートの管理を行なうテンプレート管理サーバ１２０と、キャンセラブル生体認証において登録用生体情報を変換（暗号化に相当）するためのパラメータ（暗号鍵に相当）を管理するパラメータ管理サーバ１３０と、認証時にユーザが利用するクライアント端末１１０と、これらを接続するネットワーク１５０と、クライアント端末１１０に接続してユーザの認証用生体情報取得および特徴量変換を行う認証装置１４０とを有して構成される。なお、以下では特に図示していないが、生体認証システムを構成するこれらの各装置は、互いに種々のデータを送受信するための通信部を有しているものとする。
【００１９】
登録端末１００は、指紋や静脈などの登録用生体情報を取得する登録用センサ装置（以下、単にセンサと呼ぶ。）１０１と接続され、取得した登録ユーザの登録用生体情報から登録用特徴量を抽出する特徴量抽出部１０２と、ユーザＩＤの入力を受け付けるＩＤ入力部１０３と、パラメータ管理サーバ１３０から受信したパラメータを用いて前記登録用特徴量を変換し、登録用変換特徴量（以下、テンプレートと呼ぶ）を作成するテンプレート作成部１０４と、ユーザＩＤを発行するＩＤ発行部とを有して構成される。
【００２０】
テンプレート管理サーバ１２０は、前記ユーザＩＤと前記テンプレートを対応付けて管理するテンプレートＤＢ１２１と、ＤＢの検索やデータの登録・更新などを制御するＤＢ制御部１２２と、テンプレートを変換して一時テンプレートを作成するテンプレート変換部１２３と、前記一時テンプレートを暗号化する暗号処理部１２４と、前記暗号化一時テンプレートおよび後述する暗号化一時パラメータを配信する配信部１２５とを有して構成される。
【００２１】
パラメータ管理サーバ１３０は、前記ユーザＩＤと前記パラメータを対応付けて管理するパラメータＤＢ１３１と、ＤＢ制御部１３２と、パラメータ生成部１３３と、パラメータを変換して一時パラメータを作成するパラメータ変換部１３４と、前記一時パラメータを暗号化する暗号処理部１３５とを有して構成される。
【００２２】
認証装置１４０は、秘密鍵Ｋｓを記憶する秘密鍵記憶部１４６と、前記テンプレート管理サーバからクライアント端末を介して配信される暗号化一時パラメータを、前記秘密鍵Ｋｓを用いて復号化する復号処理部１４４と、前記一時パラメータを記憶する一時パラメータ記憶部１４５と、認証用生体情報を取得するセンサ部１４１と、特徴量抽出部１４２と、前記一時パラメータを用いて認証用特徴量を変換する特徴量変換部１４３とを有して構成される。ここで、少なくとも特徴量変換部１４３、復号処理部１４４、一時パラメータ記憶部１４５、秘密鍵記憶部１４６は、外部からの攻撃に対して安全な領域（例えば耐タンパ領域）に実装する。これにより一時パラメータの漏洩を防ぐ。
【００２３】
クライアント端末１１０は、ユーザＩＤの入力を受け付けるＩＤ入力部１１１と、秘密鍵Ｋｃを記憶する秘密鍵記憶部１１４と、前記テンプレート管理サーバから配信される暗号化一時テンプレートを前記秘密鍵Ｋｃを用いて復号化する復号処理部１１５と、前記一時テンプレートを記憶する一時テンプレート記憶部１１３と、前記一時テンプレートと前記認証装置から送られる認証用変換特徴量をマッチングして距離（または類似度）を算出し一致（ＯＫ）／不一致（ＮＧ）を判定する照合判定部１１２とを有して構成される。
【００２４】
なおテンプレート管理サーバ１２０とパラメータ管理サーバ１３０とは、一つのハードウェア（配信サーバ）上に実装してもよい。また以下説明する処理フローにおいて、全てあるいは一部の通信をＳＳＬなどを用いて暗号化してもよい。
【００２５】
図５に、本実施例における登録端末１００、クライアント端末１１０、認証サーバ１２０、パラメータ管理サーバ１３０のハードウェア構成を示す。これらは図のようにＣＰＵ５００、ＲＡＭ５０１、ＨＤＤ５０２、入力装置５０３、出力装置５０４、通信装置５０５を有して構成することができる。
【００２６】
図６に、本実施例における認証装置１４０のハードウェア構成を示す。図のようにＣＰＵ６００、ＲＡＭ６０１、不揮発性メモリ６０２、センサ６０３、通信装置６０４を有して構成することができる。
【００２７】
ここで、本実施例における特徴量の変換関数ＦおよびパラメータＰが満たすべき数学的条件について説明する。いま特徴量の空間Ｓｘ、パラメータの空間をＳｐとする。変換関数Ｆは、以下の通り定義する。
Ｆ： Ｓｘ×Ｓｐ→Ｓｘ
条件：任意の２つのパラメータ Ｐ，Ｑ∈Ｓｐ に対して、あるパラメータ Ｒ∈Ｓｐ が存在し、任意の特徴量 Ｘ∈Ｓｘ に対して以下の等式が成立する。
Ｆ（Ｆ（Ｘ，Ｐ），Ｑ）＝Ｆ（Ｘ，Ｒ）
つまりＸをＰ，Ｑで続けて変換した特徴量（左辺）が、あるパラメータＲでＸを一回だけ変換した特徴量（右辺）と等しくなるような、パラメータＲが存在するとする。このようなパラメータＲを、
Ｐ＋Ｑ
と表現することにする。つまりパラメータ空間Ｓｐは、ある二項演算＋に関して閉じている。
【００２８】
なお、パラメータＰ，Ｑ∈Ｓｐを固定し、
ｆ（・）≡Ｆ（・，Ｐ）
ｇ（・）≡Ｆ（・，Ｑ）
をそれぞれ Ｓｘ→Ｓｘ なる関数とみなすと、Ｐ＋Ｑは合成関数
ｆ○ｇ（・）≡ｆ（ｇ（・））
に対応するパラメータとみなすことができる。合成関数は結合法則
（ｆ○ｇ）○ｈ＝ｆ○（ｇ○ｈ）
を満たすため、任意のパラメータＰ，Ｑ，Ｒ∈Ｓｐ に対して結合法則
（Ｐ＋Ｑ）＋Ｒ＝Ｐ＋（Ｑ＋Ｒ）
が成立する。これはつまり、パラメータ空間Ｓｐが、演算＋に関して半群を成すことを意味する。
【００２９】
特許文献２ないし３、非特許文献１ないし３に記載のキャンセラブル生体認証方式は、全てこの性質を満たす。例えば非特許文献１のキャンセラブル虹彩認証方式では、Ｓｘ，Ｓｐはともにn（例えば２０４８）ビット空間であり、
Ｆ（Ｘ，Ｐ）：＝Ｘ（＋）Ｐ （（＋）は排他的論理和）
で定義される。このとき、
Ｆ（Ｆ（Ｘ，Ｐ），Ｑ）
＝（Ｘ（＋）Ｐ）（＋）Ｑ
＝Ｘ（＋）（Ｐ（＋）Ｑ）
なので、
Ｒ＝Ｐ＋Ｑ：＝Ｐ（＋）Ｑ
と定義すれば、
Ｆ（Ｆ（Ｘ，Ｐ），Ｑ）＝Ｆ（Ｘ，Ｒ）
となり、上記条件を満たすことがわかる。
【００３０】
次に本実施例における登録処理フローを、図２を用いて説明する。まず、ＩＤ発行部１０５が、まだ使われていないＩＤ（例えば番号や文字列など）を一つ決定して登録ユーザに発行し、発行したＩＤをパラメータ管理サーバ１３０に送信する（Ｓ２００）。パラメータ生成部１０３は、ランダムにパラメータＰ∈Ｓｐを生成し、前記ＩＤとともに生成したパラメータＰを登録端末１００に送信する（Ｓ２０１）。
【００３１】
パラメータＰが生成されると、登録端末１００の特徴量抽出部１０２が、センサ１０１を通して登録ユーザの登録用生体情報（指紋画像や静脈画像など）を取得する（Ｓ２０２）。そして、特徴量抽出部１０２が、前記登録用生体情報から登録用特徴量Ｘを抽出する（Ｓ２０３）。
【００３２】
登録用特徴量Ｘが抽出されると、テンプレート作成部１０４が、前記登録用特徴量Ｘを前記パラメータＰを用いて変換し、テンプレートＴ＝Ｆ（Ｘ，Ｐ）を作成し、前記ＩＤと前記テンプレートＴとを紐付けてテンプレート管理サーバ１２０に送信する（Ｓ２０４）。テンプレート管理サーバ１２０は、登録端末１００から前記ＩＤと前記テンプレートＴの組を受信し、これをＤＢ制御部１２２がテンプレートＤＢ１２１に登録する（Ｓ２０５）。
【００３３】
そして、パラメータ管理サーバ１３０がＳ２０１で登録端末１００から受信した前記ＩＤと生成した前記パラメータＰの組を、ＤＢ制御部１３２がテンプレートＤＢ１３１に登録する（Ｓ２０６）。最後に、登録端末１００の特徴量抽出部１０２が、メモリやＨＤＤなどの記憶装置から前記登録用特徴量Ｘと前記パラメータＰを消去する（Ｓ２０７）。なお、ＩＤは公開してもよい情報で、暗証番号のようにユーザが秘密に記憶しておく必要はない。ユーザの氏名やメールアドレス、社員番号などをＩＤとしてもよい。
【００３４】
次に本実施例における配信処理フローを、図３を用いて説明する。本フローは、例えば企業内で共有されているクライアント端末及び／又は認証装置を、あるユーザが借りて持ち出す際に実行する。本フローを一回実行した後は、有効期間中（例えば事前に設定された持ち出し期間中）は、ネットワークに接続できない環境においても、後で説明する認証フローを実行することができる。
【００３５】
まず、クライアント端末１１０のＩＤ入力部１１２が、ユーザからＩＤの入力を受け付け、取得したＩＤを配信要求としてテンプレート管理サーバ１２０に送信する。テンプレート管理サーバは更に前記ＩＤをパラメータ管理サーバ１３０へ送信する（Ｓ３００）。
【００３６】
パラメータ管理サーバのＤＢ制御部１３２が、前記ＩＤをキーとして、パラメータＤＢ１３１からパラメータＰを検索する（Ｓ３０１）。そして、パラメータ生成部１３３が、追加パラメータΔＰ∈Ｓｐをランダムに生成する（Ｓ３０２）。
【００３７】
パラメータ変換部１３４が、前記パラメータＰおよび前記追加パラメータΔＰを用いて、一時パラメータ Ｐ’＝Ｐ＋ΔＰ を作成する。更に一時パラメータに対して有効期間を設定し、有効期間情報をＰ’に含める（Ｓ３０３）。
【００３８】
暗号処理部１３５が、前記一時パラメータＰ’を暗号化して暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を作成し、前記追加パラメータΔＰとともにテンプレート管理サーバ１２０へ送信する（Ｓ３０４）。
【００３９】
ここで暗号化は、認証装置１４０が記憶する秘密鍵Ｋｓのみで復号化できるよう処理する。例えばあらかじめパラメータ管理サーバ１３０が前記秘密鍵Ｋｓを認証装置１４０と共有しておいてもよいし、前記秘密鍵Ｋｓに対応する公開鍵を認証装置から受け取り、これを用いて暗号化してもよい。またこのとき、改ざんされていないことを証明するための電子署名を付与してもよい。
【００４０】
そして、テンプレート管理サーバ１２０のＤＢ制御部１２２が、前記ＩＤをキーとしてテンプレートＤＢ１２１からテンプレートＴを検索する（Ｓ３０５）。テンプレート変換部１２３が、前記追加パラメータΔＰを用いて前記テンプレートＴを変換し、一時テンプレートＴ’＝Ｆ（Ｔ，ΔＰ）を作成する。更に一時テンプレートに対して有効期間を設定し、有効期間情報をＴ’に含める（Ｓ３０６）。
【００４１】
暗号処理部１２４が、前記一時テンプレートＴ’を暗号化し、暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）を作成する（Ｓ３０７）。ここで暗号化は、クライアント端末１１０が記憶する秘密鍵Ｋｃのみで復号化できるよう処理する。またこのとき、改ざんされていないことを証明するための電子署名を付与してもよい。
【００４２】
そして、テンプレート管理サーバ１２０の配信部１２５が、前記暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）と前記暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）をクライアント端末１１０に配信する（Ｓ３０８）。
【００４３】
クライアント端末１１０は、前記暗号化一時パラメータを認証装置１４０に送るとともに、復号処理部１１５が前記暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）を前記秘密鍵Ｋｃを用いて復号化し、前記一時テンプレートＴ’を得る。復号処理部１１５はこれを一時テンプレート記憶部１１３に保存する（Ｓ３０９）。ここでクライアント端末１１０は秘密鍵Ｋｓを持たないため、一時パラメータＰ’を知ることはできないことに注意する。これにより、不正なクライアント端末利用者がＴ’とＰ’から元の登録用特徴量Ｘを復元する攻撃を防ぐことができる。
【００４４】
そして、認証装置１４０は、復号処理部１４４が前記暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を、前記秘密鍵Ｋｓで復号化し、前記一時パラメータＰ’を得る。復号処理部１４４はこれを一時パラメータ記憶部１４５に保存する（Ｓ３１０）。
【００４５】
以上のように本実施形態によれば、一時テンプレートＴ’と一時パラメータＰ’を安全に、それぞれクライアント端末１１０と認証装置１４０に分散して配信することができる。Ｔ’とＰ’を分散管理することにより、両者が同時漏洩して元の登録用特徴量Ｘが復元されるリスクを低減することができる。
【００４６】
またテンプレートＴおよびパラメータＰを配信するのではなく、それらをランダムに生成した追加パラメータΔＰで変換した一時テンプレートＴ’および一時パラメータＰ’を配信することにより、仮にＴ’やＰ’が漏洩したとしても、その影響を当該クライアント端末および認証装置１４０のみに留めることができる。
【００４７】
なお、ステップＳ３０８において、暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を認証装置１４０へ送信せず、クライアント端末１１０内に保存してもよい。その場合、以下で説明する認証フローでは、有効性検証ステップＳ４０２の後に、クライアント端末１１０から認証装置１４０へ暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を送信し、認証装置がこれを秘密鍵Ｋｓで復号化するステップを追加する。このようにすることで、認証装置１４０は書き込み可能な不揮発メモリを搭載する必要がなくなり、コストを低減できる。またこのようにすることで、認証時に任意の認証装置を用いることができるため、例えば出張時にクライアント端末１１０のみを持ち出し、出張先で認証装置１４０を借りて接続するといった柔軟な運用が可能になる。
【００４８】
逆に、ステップＳ３０８において、暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）に加えて暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）も認証装置１４０へ送信し、両方を認証装置１４０内に保存してもよい。その場合、以下で説明する認証フローでは、有効性検証ステップＳ４０２の後に、認証装置１４０からクライアント端末１１０へ暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）を送信し、クライアント端末１１０がこれを秘密鍵Ｋｃで復号化するステップを追加する。このようにすることで、ユーザは認証装置１４０のみを所持するだけで、任意のクライアント端末１１０に対して認証を行うことができる。
【００４９】
次に本実施形態における認証処理フローを、図４を用いて説明する。まず、クライアント端末１１０と認証装置１４０のうち一方が他方を、あるいは双方に、機器認証を行う（Ｓ４０１）。これは秘密鍵あるいは公開鍵を用いた一般的な（機器）認証プロトコルを用いて実現することができる。これにより、不正なクライアント端末や不正な認証装置と接続されることによる、なりすましや情報漏洩などのリスクを低減することができる。
【００５０】
クライアント端末１１０及び／又は認証装置１４０は、一時テンプレートＴ’及び／又は一時パラメータＰ’の有効性を検証し、有効でない場合には処理を中断する（Ｓ４０２）。有効でない場合は、更に当該一時テンプレートＴ’及び／又は一時パラメータＰ’を削除してもよい。有効性の検証は、具体的には有効期限内であることや、配信サーバ等により無効化（リボケーション）の指定を受けていないことを確認する。有効期間内であっても、漏洩の可能性がある場合などには、当該一時テンプレートＴ’や一時パラメータＰ’を無効化してもよく、この場合無効化された一時テンプレートＴ’や一時パラメータＰ’のリストを配信サーバ等で管理しておき、クライアント端末１１０に配信してもよい。
【００５１】
有効性検証ステップＳ４０２が行われると、認証装置１４０のセンサ部１４１が、ユーザの認証用生体情報を取得する（Ｓ４０３）。そして、特徴抽出部１４２が、前記認証用生体情報から認証用特徴量Ｙを抽出する（Ｓ４０４）。その後、特徴量変換部１４３が、前記一時パラメータＰ’を用いて前記認証用特徴量Ｙを変換し、認証用変換特徴量Ｕ＝Ｆ（Ｙ，Ｐ’）を作成して、クライアント端末１１０に送信する（Ｓ４０５）。最後にクライアント端末１１０は、前記認証用変換特徴量Ｕと、前記一時テンプレートＴ’を照合して一致／不一致を判定する（Ｓ４０６）。
【００５２】
以上のように本実施形態によれば、認証時に一時テンプレートＴ’および一時パラメータＰ’の有効性を検証することにより、仮にこれらが漏洩していたとしても、その影響を設定された有効期限のみに留めることができ、また必要に応じて有効期間内であっても無効化することにより、セキュリティのコントロールを容易とすることができる。
【００５３】
また本実施形態によれば、ネットワークを介してサーバと通信を行うことなしに、キャンセラブルバイオメトリクスを実現することができる。これにより、オフライン環境においても元の登録用特徴量Ｘを一切復元することなしに認証処理を完了することができ、利便性を生体情報や特徴量の漏洩リスクを大幅に低減することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 登録端末
１０１ 登録用センサ装置（センサ）
１０２ 特徴量抽出部
１０３ ＩＤ入力部
１０４ テンプレート作成部
１１０ クライアント
１１１ ＩＤ入力部
１１２ 照合判定部
１１３ 一時テンプレート記憶部
１１４ 秘密鍵記憶部
１１５ 復号処理部
１２０ 管理サーバ
１２１ テンプレートＤＢ
１２２ ＤＢ制御部
１２３ テンプレート変換部
１２４ 暗号処理部
１２５ 配信部
１３０ パラメータ管理サーバ
１３１ パラメータＤＢ
１３２ ＤＢ制御部
１３３ パラメータ生成部
１３４ パラメータ変換部
１３５ 暗号処理部
１４０ 認証装置
１４１ センサ部
１４２ 特徴抽出部
１４３ 特徴量変換部
１４４ 復号処理部
１４５ 一時パラメータ記憶部
１４６ 秘密鍵記憶部
１５０ ネットワーク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個人の生体情報を用いて本人を認証する生体認証システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体情報に基づいて個人認証を行う生体認証は、カードやパスワードに基づく認証と比較して、なくさない、忘れない、盗まれないといった利点があり、利便性、なりすまし耐性の高い個人認証を実現することができる。一般的な生体認証システムは、初期の登録時にユーザの生体情報を取得し、特徴量と呼ばれる情報を抽出して登録する。この登録情報をテンプレートという。認証時には、再びユーザから生体情報を取得して特徴量を抽出し、先に登録されたテンプレートと照合して本人か否かを確認する。
【０００３】
複数のユーザが利用する生体認証システムでは、テンプレートの保守・管理を一元化するために、１つないし少数のサーバで集中的にテンプレートを保持する場合がある。この場合、認証処理もサーバ側で一元的に実行するサーバ認証モデルと、あらかじめテンプレートを各クライアント端末に配信しておき、認証処理はクライアント端末内で行うテンプレート配信型認証モデルが存在する。後者は認証処理の負荷を分散できるとともに、一旦配信が完了していれば、ネットワークに接続していない（オフライン）環境においても認証処理を実行できるという利点がある。このためモバイル環境や、ネットワーク障害時でも可用性を保証する必要のあるドア管理などに適用することができる。
【０００４】
しかし、テンプレートは個人を特定することのできる情報であるため、個人情報として厳密な管理が必要となる。また、一人の個人が持つ一種類の生体情報の数には限りがある（例えば指紋は１０本の指のみ）ため、パスワードや暗号鍵のように容易にテンプレートを変更することができない。仮にテンプレートが漏洩して偽造の危険が生じた場合、その生体認証を使用することができなくなるという問題がある。さらに、異なるシステムに対して同じ生体情報を登録している場合には他のシステムまで脅威にさらされることになる。特にテンプレート配信型認証モデルにおいては、クライアント端末からテンプレートが漏洩するリスクが大きな問題となる。
【０００５】
そこで、生体情報の特徴量を特殊な暗号化により保護したままの状態で登録・照合を行う、キャンセラブルバイオメトリクス技術が提案されている。具体的には登録時に秘密の変換パラメータ（暗号鍵に相当）を用いて登録用の特徴量を変換（暗号化に相当）し、これをテンプレートとして登録する。認証時にも認証用の特徴量を同じ変換パラメータで変換し、元に戻すことなくテンプレートと照合する。この技術によれば、照合処理を実行する主体は、元の特徴量を知ることなく、一致／不一致を判定することができ、元の特徴量の漏洩リスクを大幅に低減することができる。またテンプレートが漏洩した場合にも、変換パラメータを変更して再度テンプレートを作成、登録することで、安全性を保つことができる。更に異なるシステムに対して同じ生体情報を用いる場合に、各々異なるパラメータで変換したテンプレートを登録することで、一つのテンプレートが漏洩しても他のシステムの安全性が低下することを防止することができる。
【０００６】
特許文献１は、サーバ認証モデルにおけるキャンセラブルバイオメトリクスの実現方法を示している。キャンセラブルバイオメトリクスにおける特徴量の変換・照合アルゴリズムの具体的な実現方法は、生体情報の種類や特徴量の形式に依存する。例えば特許文献２と特許文献３では、キャンセラブル指紋認証の実現方式が示されている。また非特許文献１と非特許文献２では、キャンセラブル虹彩認証の実現方法が示しされている。特許文献３では、特徴量が画像、特に輝度値（整数）の二次元配列で表現されるデータであって、２枚の画像の位置ずれを考慮した最大相関値に基づき一致／不一致を判定するような生体認証技術に対して適用可能な実現方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４６２４５号公報
【特許文献２】米国特許第６８３６５５４号明細書
【特許文献３】特開２００６−１５８８５１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】M. Braithwaite, U. Cahn von Seelen, J. Cambier, J. Daugman, R. Glass, R. Moore, and I. Scott. Application-speciｆic biometric templates. In AutoID02, pp. 167-171, 2002.
【非特許文献２】太田陽基, 清本晋作, 田中俊昭. 虹彩コードを秘匿する虹彩認証方式の提案. 情報処理学会論文誌, Vol. 45, No. 8, pp. 1845-1855, 2004.
【非特許文献３】比良田真史 他、「画像マッチングに基づく生体認証に適用可能なキャンセラブルバイオメトリクスの提案」、電子情報通信学会技術報告 2006-07-ISEC-SITE-IPSJ-CSEC
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
キャンセラブルバイオメトリクスを安全に実現するためには、パラメータとテンプレートが同時に漏洩しないよう、常に分散管理しつつ、認証処理を遂行する必要がある。このため特許文献１をはじめ、従来のキャンセラブルバイオメトリクスは、サーバ認証モデルを前提としている。
【００１０】
しかし前述の通り、認証時にネットワーク環境が保証されないモバイル用途や、ネットワーク障害時にも可用性を必要のあるドア管理などへ適用する際は、テンプレート配信モデルが望ましい。テンプレート配信モデルにおいてキャンセラブルバイオメトリクスを実現しようとすると、クライアント側にパラメータとテンプレートを配信する必要があり、同時漏洩により特徴量が復元されるリスクが高まってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、テンプレート配信型モデルにおいてテンプレートとパラメータの同時漏洩のリスクを低減し、安全なキャンセラブルバイオメトリクスを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生体認証システムは、登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートと前記パラメータとを保持する配信サーバと、前記配信サーバにネットワークで接続され前記ユーザを認証するクライアント端末と、前記クライアント端末に接続され認証時に前記ユーザの生体情報を取得する認証装置とを含む生体認証システムであって、前記配信サーバは、前記パラメータを変換して配信用パラメータを生成するパラメータ変換部と、前記テンプレートを変換して配信用テンプレートを生成するテンプレート変換部と、変換された前記配信用テンプレート及び前記配信用パラメータを前記クライアント端末または前記認証装置に配信する配信部とを有し、前記認証装置は、前記ユーザの生体情報を取得するセンサと、前記生体情報から特徴量を取得する特徴量取得部と、前記特徴量を前記配信用パラメータを用いて変換し変換特徴量を生成する特徴量変換部とを有し、前記クライアント端末は、前記変換特徴量を前記配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する照合判定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記生体認証システムで行われる生体認証方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、テンプレート配信型モデルにおいてテンプレートとパラメータの同時漏洩のリスクを低減し、安全なキャンセラブルバイオメトリクスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における登録処理を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施例における配信処理を示す流れ図である。
【図４】本発明の実施例における認証処理を示す流れ図である。
【図５】本発明の実施例における端末およびサーバのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例における認証装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるテンプレート配信型キャンセラブル生体認証システムおよびその方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
本実施例では、テンプレートをテンプレート管理サーバで一括管理しつつ、テンプレートの配信により、クライアント端末へのログインをキャンセラブル生体認証で実現するシステムを例に説明する。例えば企業内の従業員がクライアント端末（例えばノートＰＣ）及び／又は認証装置（例えばモバイル型の指静脈認証装置）を共有しており、従業員（ユーザ）の出張時に任意のクライアント端末及び／又は認証装置を貸し出す運用を考える。貸し出しの際に前記ユーザのテンプレートおよびパラメータを配信することで、出張期間中はオフライン環境（ネットワーク通信が使えない環境）においても，キャンセラブル生体認証によりユーザを認証可能とする。
【００１８】
図１に、本実施例における生体認証システムのシステム構成を示す。本システムは、ユーザの生体情報登録時に登録用生体情報を取得してテンプレートを作成する登録端末１００と、テンプレートの管理を行なうテンプレート管理サーバ１２０と、キャンセラブル生体認証において登録用生体情報を変換（暗号化に相当）するためのパラメータ（暗号鍵に相当）を管理するパラメータ管理サーバ１３０と、認証時にユーザが利用するクライアント端末１１０と、これらを接続するネットワーク１５０と、クライアント端末１１０に接続してユーザの認証用生体情報取得および特徴量変換を行う認証装置１４０とを有して構成される。なお、以下では特に図示していないが、生体認証システムを構成するこれらの各装置は、互いに種々のデータを送受信するための通信部を有しているものとする。
【００１９】
登録端末１００は、指紋や静脈などの登録用生体情報を取得する登録用センサ装置（以下、単にセンサと呼ぶ。）１０１と接続され、取得した登録ユーザの登録用生体情報から登録用特徴量を抽出する特徴量抽出部１０２と、ユーザＩＤの入力を受け付けるＩＤ入力部１０３と、パラメータ管理サーバ１３０から受信したパラメータを用いて前記登録用特徴量を変換し、登録用変換特徴量（以下、テンプレートと呼ぶ）を作成するテンプレート作成部１０４と、ユーザＩＤを発行するＩＤ発行部とを有して構成される。
【００２０】
テンプレート管理サーバ１２０は、前記ユーザＩＤと前記テンプレートを対応付けて管理するテンプレートＤＢ１２１と、ＤＢの検索やデータの登録・更新などを制御するＤＢ制御部１２２と、テンプレートを変換して一時テンプレートを作成するテンプレート変換部１２３と、前記一時テンプレートを暗号化する暗号処理部１２４と、前記暗号化一時テンプレートおよび後述する暗号化一時パラメータを配信する配信部１２５とを有して構成される。
【００２１】
パラメータ管理サーバ１３０は、前記ユーザＩＤと前記パラメータを対応付けて管理するパラメータＤＢ１３１と、ＤＢ制御部１３２と、パラメータ生成部１３３と、パラメータを変換して一時パラメータを作成するパラメータ変換部１３４と、前記一時パラメータを暗号化する暗号処理部１３５とを有して構成される。
【００２２】
認証装置１４０は、秘密鍵Ｋｓを記憶する秘密鍵記憶部１４６と、前記テンプレート管理サーバからクライアント端末を介して配信される暗号化一時パラメータを、前記秘密鍵Ｋｓを用いて復号化する復号処理部１４４と、前記一時パラメータを記憶する一時パラメータ記憶部１４５と、認証用生体情報を取得するセンサ部１４１と、特徴量抽出部１４２と、前記一時パラメータを用いて認証用特徴量を変換する特徴量変換部１４３とを有して構成される。ここで、少なくとも特徴量変換部１４３、復号処理部１４４、一時パラメータ記憶部１４５、秘密鍵記憶部１４６は、外部からの攻撃に対して安全な領域（例えば耐タンパ領域）に実装する。これにより一時パラメータの漏洩を防ぐ。
【００２３】
クライアント端末１１０は、ユーザＩＤの入力を受け付けるＩＤ入力部１１１と、秘密鍵Ｋｃを記憶する秘密鍵記憶部１１４と、前記テンプレート管理サーバから配信される暗号化一時テンプレートを前記秘密鍵Ｋｃを用いて復号化する復号処理部１１５と、前記一時テンプレートを記憶する一時テンプレート記憶部１１３と、前記一時テンプレートと前記認証装置から送られる認証用変換特徴量をマッチングして距離（または類似度）を算出し一致（ＯＫ）／不一致（ＮＧ）を判定する照合判定部１１２とを有して構成される。
【００２４】
なおテンプレート管理サーバ１２０とパラメータ管理サーバ１３０とは、一つのハードウェア（配信サーバ）上に実装してもよい。また以下説明する処理フローにおいて、全てあるいは一部の通信をＳＳＬなどを用いて暗号化してもよい。
【００２５】
図５に、本実施例における登録端末１００、クライアント端末１１０、認証サーバ１２０、パラメータ管理サーバ１３０のハードウェア構成を示す。これらは図のようにＣＰＵ５００、ＲＡＭ５０１、ＨＤＤ５０２、入力装置５０３、出力装置５０４、通信装置５０５を有して構成することができる。
【００２６】
図６に、本実施例における認証装置１４０のハードウェア構成を示す。図のようにＣＰＵ６００、ＲＡＭ６０１、不揮発性メモリ６０２、センサ６０３、通信装置６０４を有して構成することができる。
【００２７】
ここで、本実施例における特徴量の変換関数ＦおよびパラメータＰが満たすべき数学的条件について説明する。いま特徴量の空間Ｓｘ、パラメータの空間をＳｐとする。変換関数Ｆは、以下の通り定義する。
Ｆ： Ｓｘ×Ｓｐ→Ｓｘ
条件：任意の２つのパラメータ Ｐ，Ｑ∈Ｓｐ に対して、あるパラメータ Ｒ∈Ｓｐ が存在し、任意の特徴量 Ｘ∈Ｓｘ に対して以下の等式が成立する。
Ｆ（Ｆ（Ｘ，Ｐ），Ｑ）＝Ｆ（Ｘ，Ｒ）
つまりＸをＰ，Ｑで続けて変換した特徴量（左辺）が、あるパラメータＲでＸを一回だけ変換した特徴量（右辺）と等しくなるような、パラメータＲが存在するとする。このようなパラメータＲを、
Ｐ＋Ｑ
と表現することにする。つまりパラメータ空間Ｓｐは、ある二項演算＋に関して閉じている。
【００２８】
なお、パラメータＰ，Ｑ∈Ｓｐを固定し、
ｆ（・）≡Ｆ（・，Ｐ）
ｇ（・）≡Ｆ（・，Ｑ）
をそれぞれ Ｓｘ→Ｓｘ なる関数とみなすと、Ｐ＋Ｑは合成関数
ｆ○ｇ（・）≡ｆ（ｇ（・））
に対応するパラメータとみなすことができる。合成関数は結合法則
（ｆ○ｇ）○ｈ＝ｆ○（ｇ○ｈ）
を満たすため、任意のパラメータＰ，Ｑ，Ｒ∈Ｓｐ に対して結合法則
（Ｐ＋Ｑ）＋Ｒ＝Ｐ＋（Ｑ＋Ｒ）
が成立する。これはつまり、パラメータ空間Ｓｐが、演算＋に関して半群を成すことを意味する。
【００２９】
特許文献２ないし３、非特許文献１ないし３に記載のキャンセラブル生体認証方式は、全てこの性質を満たす。例えば非特許文献１のキャンセラブル虹彩認証方式では、Ｓｘ，Ｓｐはともにn（例えば２０４８）ビット空間であり、
Ｆ（Ｘ，Ｐ）：＝Ｘ（＋）Ｐ （（＋）は排他的論理和）
で定義される。このとき、
Ｆ（Ｆ（Ｘ，Ｐ），Ｑ）
＝（Ｘ（＋）Ｐ）（＋）Ｑ
＝Ｘ（＋）（Ｐ（＋）Ｑ）
なので、
Ｒ＝Ｐ＋Ｑ：＝Ｐ（＋）Ｑ
と定義すれば、
Ｆ（Ｆ（Ｘ，Ｐ），Ｑ）＝Ｆ（Ｘ，Ｒ）
となり、上記条件を満たすことがわかる。
【００３０】
次に本実施例における登録処理フローを、図２を用いて説明する。まず、ＩＤ発行部１０５が、まだ使われていないＩＤ（例えば番号や文字列など）を一つ決定して登録ユーザに発行し、発行したＩＤをパラメータ管理サーバ１３０に送信する（Ｓ２００）。パラメータ生成部１０３は、ランダムにパラメータＰ∈Ｓｐを生成し、前記ＩＤとともに生成したパラメータＰを登録端末１００に送信する（Ｓ２０１）。
【００３１】
パラメータＰが生成されると、登録端末１００の特徴量抽出部１０２が、センサ１０１を通して登録ユーザの登録用生体情報（指紋画像や静脈画像など）を取得する（Ｓ２０２）。そして、特徴量抽出部１０２が、前記登録用生体情報から登録用特徴量Ｘを抽出する（Ｓ２０３）。
【００３２】
登録用特徴量Ｘが抽出されると、テンプレート作成部１０４が、前記登録用特徴量Ｘを前記パラメータＰを用いて変換し、テンプレートＴ＝Ｆ（Ｘ，Ｐ）を作成し、前記ＩＤと前記テンプレートＴとを紐付けてテンプレート管理サーバ１２０に送信する（Ｓ２０４）。テンプレート管理サーバ１２０は、登録端末１００から前記ＩＤと前記テンプレートＴの組を受信し、これをＤＢ制御部１２２がテンプレートＤＢ１２１に登録する（Ｓ２０５）。
【００３３】
そして、パラメータ管理サーバ１３０がＳ２０１で登録端末１００から受信した前記ＩＤと生成した前記パラメータＰの組を、ＤＢ制御部１３２がテンプレートＤＢ１３１に登録する（Ｓ２０６）。最後に、登録端末１００の特徴量抽出部１０２が、メモリやＨＤＤなどの記憶装置から前記登録用特徴量Ｘと前記パラメータＰを消去する（Ｓ２０７）。なお、ＩＤは公開してもよい情報で、暗証番号のようにユーザが秘密に記憶しておく必要はない。ユーザの氏名やメールアドレス、社員番号などをＩＤとしてもよい。
【００３４】
次に本実施例における配信処理フローを、図３を用いて説明する。本フローは、例えば企業内で共有されているクライアント端末及び／又は認証装置を、あるユーザが借りて持ち出す際に実行する。本フローを一回実行した後は、有効期間中（例えば事前に設定された持ち出し期間中）は、ネットワークに接続できない環境においても、後で説明する認証フローを実行することができる。
【００３５】
まず、クライアント端末１１０のＩＤ入力部１１２が、ユーザからＩＤの入力を受け付け、取得したＩＤを配信要求としてテンプレート管理サーバ１２０に送信する。テンプレート管理サーバは更に前記ＩＤをパラメータ管理サーバ１３０へ送信する（Ｓ３００）。
【００３６】
パラメータ管理サーバのＤＢ制御部１３２が、前記ＩＤをキーとして、パラメータＤＢ１３１からパラメータＰを検索する（Ｓ３０１）。そして、パラメータ生成部１３３が、追加パラメータΔＰ∈Ｓｐをランダムに生成する（Ｓ３０２）。
【００３７】
パラメータ変換部１３４が、前記パラメータＰおよび前記追加パラメータΔＰを用いて、一時パラメータ Ｐ’＝Ｐ＋ΔＰ を作成する。更に一時パラメータに対して有効期間を設定し、有効期間情報をＰ’に含める（Ｓ３０３）。
【００３８】
暗号処理部１３５が、前記一時パラメータＰ’を暗号化して暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を作成し、前記追加パラメータΔＰとともにテンプレート管理サーバ１２０へ送信する（Ｓ３０４）。
【００３９】
ここで暗号化は、認証装置１４０が記憶する秘密鍵Ｋｓのみで復号化できるよう処理する。例えばあらかじめパラメータ管理サーバ１３０が前記秘密鍵Ｋｓを認証装置１４０と共有しておいてもよいし、前記秘密鍵Ｋｓに対応する公開鍵を認証装置から受け取り、これを用いて暗号化してもよい。またこのとき、改ざんされていないことを証明するための電子署名を付与してもよい。
【００４０】
そして、テンプレート管理サーバ１２０のＤＢ制御部１２２が、前記ＩＤをキーとしてテンプレートＤＢ１２１からテンプレートＴを検索する（Ｓ３０５）。テンプレート変換部１２３が、前記追加パラメータΔＰを用いて前記テンプレートＴを変換し、一時テンプレートＴ’＝Ｆ（Ｔ，ΔＰ）を作成する。更に一時テンプレートに対して有効期間を設定し、有効期間情報をＴ’に含める（Ｓ３０６）。
【００４１】
暗号処理部１２４が、前記一時テンプレートＴ’を暗号化し、暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）を作成する（Ｓ３０７）。ここで暗号化は、クライアント端末１１０が記憶する秘密鍵Ｋｃのみで復号化できるよう処理する。またこのとき、改ざんされていないことを証明するための電子署名を付与してもよい。
【００４２】
そして、テンプレート管理サーバ１２０の配信部１２５が、前記暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）と前記暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）をクライアント端末１１０に配信する（Ｓ３０８）。
【００４３】
クライアント端末１１０は、前記暗号化一時パラメータを認証装置１４０に送るとともに、復号処理部１１５が前記暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）を前記秘密鍵Ｋｃを用いて復号化し、前記一時テンプレートＴ’を得る。復号処理部１１５はこれを一時テンプレート記憶部１１３に保存する（Ｓ３０９）。ここでクライアント端末１１０は秘密鍵Ｋｓを持たないため、一時パラメータＰ’を知ることはできないことに注意する。これにより、不正なクライアント端末利用者がＴ’とＰ’から元の登録用特徴量Ｘを復元する攻撃を防ぐことができる。
【００４４】
そして、認証装置１４０は、復号処理部１４４が前記暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を、前記秘密鍵Ｋｓで復号化し、前記一時パラメータＰ’を得る。復号処理部１４４はこれを一時パラメータ記憶部１４５に保存する（Ｓ３１０）。
【００４５】
以上のように本実施形態によれば、一時テンプレートＴ’と一時パラメータＰ’を安全に、それぞれクライアント端末１１０と認証装置１４０に分散して配信することができる。Ｔ’とＰ’を分散管理することにより、両者が同時漏洩して元の登録用特徴量Ｘが復元されるリスクを低減することができる。
【００４６】
またテンプレートＴおよびパラメータＰを配信するのではなく、それらをランダムに生成した追加パラメータΔＰで変換した一時テンプレートＴ’および一時パラメータＰ’を配信することにより、仮にＴ’やＰ’が漏洩したとしても、その影響を当該クライアント端末および認証装置１４０のみに留めることができる。
【００４７】
なお、ステップＳ３０８において、暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を認証装置１４０へ送信せず、クライアント端末１１０内に保存してもよい。その場合、以下で説明する認証フローでは、有効性検証ステップＳ４０２の後に、クライアント端末１１０から認証装置１４０へ暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）を送信し、認証装置がこれを秘密鍵Ｋｓで復号化するステップを追加する。このようにすることで、認証装置１４０は書き込み可能な不揮発メモリを搭載する必要がなくなり、コストを低減できる。またこのようにすることで、認証時に任意の認証装置を用いることができるため、例えば出張時にクライアント端末１１０のみを持ち出し、出張先で認証装置１４０を借りて接続するといった柔軟な運用が可能になる。
【００４８】
逆に、ステップＳ３０８において、暗号化一時パラメータＥ（Ｐ’）に加えて暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）も認証装置１４０へ送信し、両方を認証装置１４０内に保存してもよい。その場合、以下で説明する認証フローでは、有効性検証ステップＳ４０２の後に、認証装置１４０からクライアント端末１１０へ暗号化一時テンプレートＥ（Ｔ’）を送信し、クライアント端末１１０がこれを秘密鍵Ｋｃで復号化するステップを追加する。このようにすることで、ユーザは認証装置１４０のみを所持するだけで、任意のクライアント端末１１０に対して認証を行うことができる。
【００４９】
次に本実施形態における認証処理フローを、図４を用いて説明する。まず、クライアント端末１１０と認証装置１４０のうち一方が他方を、あるいは双方に、機器認証を行う（Ｓ４０１）。これは秘密鍵あるいは公開鍵を用いた一般的な（機器）認証プロトコルを用いて実現することができる。これにより、不正なクライアント端末や不正な認証装置と接続されることによる、なりすましや情報漏洩などのリスクを低減することができる。
【００５０】
クライアント端末１１０及び／又は認証装置１４０は、一時テンプレートＴ’及び／又は一時パラメータＰ’の有効性を検証し、有効でない場合には処理を中断する（Ｓ４０２）。有効でない場合は、更に当該一時テンプレートＴ’及び／又は一時パラメータＰ’を削除してもよい。有効性の検証は、具体的には有効期限内であることや、配信サーバ等により無効化（リボケーション）の指定を受けていないことを確認する。有効期間内であっても、漏洩の可能性がある場合などには、当該一時テンプレートＴ’や一時パラメータＰ’を無効化してもよく、この場合無効化された一時テンプレートＴ’や一時パラメータＰ’のリストを配信サーバ等で管理しておき、クライアント端末１１０に配信してもよい。
【００５１】
有効性検証ステップＳ４０２が行われると、認証装置１４０のセンサ部１４１が、ユーザの認証用生体情報を取得する（Ｓ４０３）。そして、特徴抽出部１４２が、前記認証用生体情報から認証用特徴量Ｙを抽出する（Ｓ４０４）。その後、特徴量変換部１４３が、前記一時パラメータＰ’を用いて前記認証用特徴量Ｙを変換し、認証用変換特徴量Ｕ＝Ｆ（Ｙ，Ｐ’）を作成して、クライアント端末１１０に送信する（Ｓ４０５）。最後にクライアント端末１１０は、前記認証用変換特徴量Ｕと、前記一時テンプレートＴ’を照合して一致／不一致を判定する（Ｓ４０６）。
【００５２】
以上のように本実施形態によれば、認証時に一時テンプレートＴ’および一時パラメータＰ’の有効性を検証することにより、仮にこれらが漏洩していたとしても、その影響を設定された有効期限のみに留めることができ、また必要に応じて有効期間内であっても無効化することにより、セキュリティのコントロールを容易とすることができる。
【００５３】
また本実施形態によれば、ネットワークを介してサーバと通信を行うことなしに、キャンセラブルバイオメトリクスを実現することができる。これにより、オフライン環境においても元の登録用特徴量Ｘを一切復元することなしに認証処理を完了することができ、利便性を生体情報や特徴量の漏洩リスクを大幅に低減することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 登録端末
１０１ 登録用センサ装置（センサ）
１０２ 特徴量抽出部
１０３ ＩＤ入力部
１０４ テンプレート作成部
１１０ クライアント
１１１ ＩＤ入力部
１１２ 照合判定部
１１３ 一時テンプレート記憶部
１１４ 秘密鍵記憶部
１１５ 復号処理部
１２０ 管理サーバ
１２１ テンプレートＤＢ
１２２ ＤＢ制御部
１２３ テンプレート変換部
１２４ 暗号処理部
１２５ 配信部
１３０ パラメータ管理サーバ
１３１ パラメータＤＢ
１３２ ＤＢ制御部
１３３ パラメータ生成部
１３４ パラメータ変換部
１３５ 暗号処理部
１４０ 認証装置
１４１ センサ部
１４２ 特徴抽出部
１４３ 特徴量変換部
１４４ 復号処理部
１４５ 一時パラメータ記憶部
１４６ 秘密鍵記憶部
１５０ ネットワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートと前記パラメータとを保持する配信サーバと、前記配信サーバにネットワークで接続され前記ユーザを認証するクライアント端末と、前記クライアント端末に接続され認証時に前記ユーザの生体情報を取得する認証装置とを含む生体認証システムであって、
前記配信サーバは、前記パラメータを変換して配信用パラメータを生成するパラメータ変換部と、前記テンプレートを変換して配信用テンプレートを生成するテンプレート変換部と、変換された前記配信用テンプレート及び前記配信用パラメータを前記クライアント端末または前記認証装置に配信する配信部とを有し、
前記認証装置は、前記ユーザの生体情報を取得するセンサと、前記生体情報から特徴量を取得する特徴量取得部と、前記特徴量を前記配信用パラメータを用いて変換し変換特徴量を生成する特徴量変換部とを有し、
前記クライアント端末は、前記変換特徴量を前記配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する照合判定部とを有することを特徴とする生体認証システム。
【請求項２】
前記配信サーバは、前記テンプレートを管理するテンプレート管理サーバと、前記パラメータを管理するパラメータ管理サーバとから構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の生体認証システム。
【請求項３】
前記生体認証システムは、前記ユーザの生体情報を登録するための登録端末を含み、
前記配信サーバまたはパラメータ管理サーバは、前記登録端末からのユーザ登録要求を受けて前記パラメータを生成するパラメータ生成部と、生成された前記パラメータを前記登録端末に送信するサーバ通信部とを有し、
前記登録端末は、登録されたユーザの生体情報である登録用生体情報を取得するセンサと、前記登録用生体情報から登録用特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記登録用特徴量を前記パラメータを用いて変換して前記テンプレートを作成するテンプレート作成部と、前記テンプレートを前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバに送信する端末通信部とを有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし２に記載の生体認証システム。
【請求項４】
前記配信用パラメータとして前記パラメータが配信され、
前記配信用テンプレートとして前記テンプレートが配信される、
ことを特徴とする、請求項１ないし３に記載の生体認証システム。
【請求項５】
前記配信サーバまたは前記パラメータ管理サーバは、前記パラメータに基づいて、配信の度に異なる一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部を有し、
前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバは、前記テンプレートに基づいて、配信の度に異なる一時テンプレートを生成する一時テンプレート生成部を有し、
前記配信用パラメータとして前記一時パラメータが配信され、
前記配信用テンプレートとして前記一時テンプレートが配信される、
ことを特徴とする、請求項１ないし３に記載の生体認証システム。
【請求項６】
前記配信サーバまたは前記パラメータ管理サーバは、前記配信用パラメータを、前記認証装置のみが復号化できるように暗号化する暗号処理部を有し、
前記認証装置は、前記配信サーバまたは前記パラメータ管理サーバにより暗号化された前記配信用パラメータを復号化する復号処理部を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５に記載の生体認証システム。
【請求項７】
前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバは、前記配信用テンプレートを、前記クライアント端末のみが復号化できるように暗号化する暗号処理部を有し、
前記クライアントは、前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバにより暗号化された前記配信用テンプレートを復号化する復号処理部を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５に記載の生体認証システム。
【請求項８】
登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートと前記パラメータとを保持する配信サーバと、前記配信サーバにネットワークで接続され前記ユーザを認証するクライアント端末と、前記クライアント端末に接続され認証時に前記ユーザの生体情報を取得する認証装置とを含む生体認証システムにおいて行われる生体認証方法であって、
前記パラメータを変換して配信用パラメータを生成するパラメータ変換ステップと、
前記テンプレートを変換して配信用テンプレートを生成するテンプレート変換ステップと、
変換された前記配信用テンプレート及び前記配信用パラメータを前記クライアント端末または前記認証装置に配信する配信ステップと、
前記ユーザの生体情報を取得するセンサから取得された前記生体情報から特徴量を取得する特徴量取得ステップと、
前記特徴量を前記配信用パラメータを用いて変換し変換特徴量を生成する特徴量変換ステップと、
前記変換特徴量を前記配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する照合判定ステップとを含むことを特徴とする生体認証方法。
【請求項１】
登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートと前記パラメータとを保持する配信サーバと、前記配信サーバにネットワークで接続され前記ユーザを認証するクライアント端末と、前記クライアント端末に接続され認証時に前記ユーザの生体情報を取得する認証装置とを含む生体認証システムであって、
前記配信サーバは、前記パラメータを変換して配信用パラメータを生成するパラメータ変換部と、前記テンプレートを変換して配信用テンプレートを生成するテンプレート変換部と、変換された前記配信用テンプレート及び前記配信用パラメータを前記クライアント端末または前記認証装置に配信する配信部とを有し、
前記認証装置は、前記ユーザの生体情報を取得するセンサと、前記生体情報から特徴量を取得する特徴量取得部と、前記特徴量を前記配信用パラメータを用いて変換し変換特徴量を生成する特徴量変換部とを有し、
前記クライアント端末は、前記変換特徴量を前記配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する照合判定部とを有することを特徴とする生体認証システム。
【請求項２】
前記配信サーバは、前記テンプレートを管理するテンプレート管理サーバと、前記パラメータを管理するパラメータ管理サーバとから構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の生体認証システム。
【請求項３】
前記生体認証システムは、前記ユーザの生体情報を登録するための登録端末を含み、
前記配信サーバまたはパラメータ管理サーバは、前記登録端末からのユーザ登録要求を受けて前記パラメータを生成するパラメータ生成部と、生成された前記パラメータを前記登録端末に送信するサーバ通信部とを有し、
前記登録端末は、登録されたユーザの生体情報である登録用生体情報を取得するセンサと、前記登録用生体情報から登録用特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記登録用特徴量を前記パラメータを用いて変換して前記テンプレートを作成するテンプレート作成部と、前記テンプレートを前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバに送信する端末通信部とを有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし２に記載の生体認証システム。
【請求項４】
前記配信用パラメータとして前記パラメータが配信され、
前記配信用テンプレートとして前記テンプレートが配信される、
ことを特徴とする、請求項１ないし３に記載の生体認証システム。
【請求項５】
前記配信サーバまたは前記パラメータ管理サーバは、前記パラメータに基づいて、配信の度に異なる一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部を有し、
前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバは、前記テンプレートに基づいて、配信の度に異なる一時テンプレートを生成する一時テンプレート生成部を有し、
前記配信用パラメータとして前記一時パラメータが配信され、
前記配信用テンプレートとして前記一時テンプレートが配信される、
ことを特徴とする、請求項１ないし３に記載の生体認証システム。
【請求項６】
前記配信サーバまたは前記パラメータ管理サーバは、前記配信用パラメータを、前記認証装置のみが復号化できるように暗号化する暗号処理部を有し、
前記認証装置は、前記配信サーバまたは前記パラメータ管理サーバにより暗号化された前記配信用パラメータを復号化する復号処理部を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５に記載の生体認証システム。
【請求項７】
前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバは、前記配信用テンプレートを、前記クライアント端末のみが復号化できるように暗号化する暗号処理部を有し、
前記クライアントは、前記配信サーバまたは前記テンプレート管理サーバにより暗号化された前記配信用テンプレートを復号化する復号処理部を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５に記載の生体認証システム。
【請求項８】
登録されたユーザの生体情報の特徴量を所定のパラメータを用いて変換したテンプレートと前記パラメータとを保持する配信サーバと、前記配信サーバにネットワークで接続され前記ユーザを認証するクライアント端末と、前記クライアント端末に接続され認証時に前記ユーザの生体情報を取得する認証装置とを含む生体認証システムにおいて行われる生体認証方法であって、
前記パラメータを変換して配信用パラメータを生成するパラメータ変換ステップと、
前記テンプレートを変換して配信用テンプレートを生成するテンプレート変換ステップと、
変換された前記配信用テンプレート及び前記配信用パラメータを前記クライアント端末または前記認証装置に配信する配信ステップと、
前記ユーザの生体情報を取得するセンサから取得された前記生体情報から特徴量を取得する特徴量取得ステップと、
前記特徴量を前記配信用パラメータを用いて変換し変換特徴量を生成する特徴量変換ステップと、
前記変換特徴量を前記配信用テンプレートと照合し一致／不一致を判定する照合判定ステップとを含むことを特徴とする生体認証方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８４０３４（Ｐ２０１３−８４０３４Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１７０４（Ｐ２０１１−２２１７０４）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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