端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法
【課題】無線端末が保持する電子証明書の有効期限を過ぎた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新する。
【解決手段】無線端末ＭＳは、電子証明書と、有効期限よりも先まで有効であり、無線端末ＭＳがアクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持する記憶部１３０と、電子証明書に設定された有効期限が切れている場合、認証情報以外の情報を無線基地局ＢＳと複数回送受信することによって認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを無線基地局ＢＳと実行するゼロ知識証明実行部１２３とを備える。無線基地局ＢＳは、ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する。
【解決手段】無線端末ＭＳは、電子証明書と、有効期限よりも先まで有効であり、無線端末ＭＳがアクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持する記憶部１３０と、電子証明書に設定された有効期限が切れている場合、認証情報以外の情報を無線基地局ＢＳと複数回送受信することによって認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを無線基地局ＢＳと実行するゼロ知識証明実行部１２３とを備える。無線基地局ＢＳは、ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークへのアクセスを電子証明書に応じて認証する端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線端末が無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際、無線通信ネットワークに設けられた認証装置（例えば、無線基地局）によって、無線端末によるアクセスについての認証である端末認証が行われている。このような端末認証では、無線端末が無線通信ネットワークへアクセスする権限を有しているか否かが確認され、権限を有している場合にアクセスが許可される。
【０００３】
近年では、セキュリティ向上のために、証明機関が発行する電子的な証明書である電子証明書を用いた端末認証が一般的になりつつある。無線端末は電子証明書を予め保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に当該電子証明書を無線通信ネットワークに送信する。認証装置は、無線端末から受信した電子証明書に応じて端末認証を行う。
【０００４】
電子証明書には、通常、当該電子証明書が有効である期限を定める有効期限が設定される。有効期限が切れている場合には電子証明書が無効になり、無線通信ネットワークへのアクセスが認証装置により拒否されるため、無線端末は、有効期限が切れる前に、有効期限が更新された新たな電子証明書を取得し、電子証明書の更新を行う必要がある。
【０００５】
このような状況に鑑みて、電子証明書に設定された有効期限が切れる前に、当該電子証明書を用いた認証の結果に応じて、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末が自動的に取得する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１６０３８４号公報（［要約］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、無線端末は、必ずしも電子証明書の有効期限が切れる前に新たな電子証明書を自動的に取得できるとは限らない。例えば無線端末が長期間に渡って電源オフとなっていたような場合には、有効期限が切れて電子証明書が無効になる。
【０００７】
特許文献１に記載の方法では、電子証明書の有効期限が切れた場合において、無線端末が新たな電子証明書を取得できず、電子証明書の更新を行うことができない問題があった。
【０００８】
一方で、有効期限が切れて電子証明書が無効になった場合、無線端末のユーザがサービス店舗に出向くなどの方法により、無線端末に保持される電子証明書を安全に更新できるが、このような方法ではユーザに手間をかける問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、電子証明書の有効期限が切れた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新できる端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワーク（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末（無線端末ＭＳ）と、前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置（例えば無線基地局ＢＳ）とを有する端末認証システム（端末認証システム１００）であって、前記無線端末は、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）とを予め保持する保持部（記憶部１３０）と、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部（ゼロ知識証明実行部１２３）とを備え、前記認証装置は、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信することを要旨とする。
【００１１】
第１の特徴に係る端末認証システムによれば、ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末が認証情報を保持していることが証明された場合、認証装置は、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末に送信する。これにより、ユーザの手間を省略しつつ、無線端末に保持される電子証明書を更新できる。
【００１２】
認証情報は、電子証明書よりも先まで有効であり、認証情報を第三者が取得し得る通信路（特に、無線通信路）に流すことは、セキュリティの面で好ましくない。ゼロ知識証明プロトコルでは、認証情報以外の情報を複数回送受信することによって認証情報を保持していることが証明され、認証情報を伝送路に流すことがないため、セキュリティを確保でき、電子証明書を安全に更新できる。
【００１３】
したがって、第１の特徴に係る端末認証システムによれば、電子証明書の有効期限が切れた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新できる。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末が受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持することを要旨とする。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記認証装置は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから所定時間以内である場合、前記アクセスを許可し、前記証明実行部は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから前記所定時間が経過した場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行することを要旨とする。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れか一つの特徴に係り、前記保持部は、有効期限が異なる複数の電子証明書を予め保持し、前記証明実行部は、前記複数の電子証明書に設定された有効期限が全て切れている場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行することを要旨とする。
【００１７】
本発明の第５の特徴は、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワーク（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに設けられた認証装置（例えば無線基地局ＢＳ）に送信する無線端末（無線端末ＭＳ）であって、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）とを予め保持する保持部（記憶部１３０）と、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部（ゼロ知識証明実行部１２３）とを備え、前記ゼロ知識証明プロトコルの結果に応じて前記認証装置から有効期限が更新された新たな電子証明書を受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持することを要旨とする。
【００１８】
本発明の第６の特徴は、無線通信ネットワーク（無線通信ネットワークＮＷ）に設けられ、無線端末（無線端末ＭＳ）から受信した電子証明書に応じて、前記無線端末からのアクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置（例えば無線基地局ＢＳ）であって、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）以外の情報を前記無線端末と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを確認するゼロ知識証明プロトコルを前記無線端末と実行する確認実行部（ゼロ知識証明実行部２２３）と、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが確認された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信する送信部（無線通信部２１０）とを備えることを要旨とする。
【００１９】
本発明の第７の特徴は、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末と、前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置とを用いた端末認証方法であって、前記無線端末が、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）とを予め保持するステップと、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記無線端末が、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行するステップと、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末に送信するステップとを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電子証明書の有効期限を過ぎた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新できる端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る端末認証システムについて説明する。具体的には、（１）端末認証システムの概略構成、（２）端末認証システムの詳細構成、（３）端末認証システムの動作、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００２２】
（１）端末認証システムの概略構成
図１は、本実施形態に係る端末認証システム１００の概略構成図である。
【００２３】
図１に示すように、端末認証システム１００は、無線端末ＭＳおよび無線通信ネットワークＮＷを有する。無線通信ネットワークＮＷは、無線基地局ＢＳおよび証明機関ＣＡを有する。
【００２４】
無線端末ＭＳは、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線基地局ＢＳへのアクセスを実行する際に電子証明書を無線基地局ＢＳに送信する。電子証明書は、無線通信ネットワークＮＷを運営する通信事業者、あるいは第三者によって提供される証明機関ＣＡによりあらかじめ発行され、無線端末ＭＳに保持されている。
【００２５】
本実施形態では、電子証明書を利用して、公開鍵基盤（ＰＫＩ）に基づき端末認証が行われる。なお、電子証明書は、標準フォーマット、例えばＩＴＵ−Ｔ Ｘ．５０９の規格に準拠したフォーマットが適用される。当該フォーマットには、Ｘ．５０９のバージョン番号、電子証明書シリアル番号、電子署名アルゴリズム、発行者名、有効期限、所有者（ユーザー）名、所有者の公開鍵情報などが含まれる。
【００２６】
無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳから受信した電子証明書に応じて端末認証を行う。すなわち、本実施形態において無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳに対する端末認証を行う認証装置を構成する。無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳから受信した電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に、無線端末ＭＳからのアクセスを拒否する。したがって、電子証明書に設定された有効期限が切れている場合には、無線端末ＭＳは、無線通信ネットワークＮＷの利用を継続できないことになる。
【００２７】
なお、本実施形態において証明機関ＣＡは、無線端末ＭＳが無線基地局ＢＳ（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスの権限を有していることを示す認証情報を発行する機能も有するものとする。認証情報は、無線端末ＭＳに予め保持されている。認証情報は、電子証明書の有効期限よりも先まで有効であり、例えば実質的に永久に有効である。認証情報は、無線端末ＭＳ毎に固有の情報であり、無線端末ＭＳに保持される電子証明書の更新時にのみ使用される。
【００２８】
（２）端末認証システムの詳細構成
次に、端末認証システム１００の詳細構成について、（２．１）無線端末の構成、（２．２）無線基地局の構成の順で説明する。
【００２９】
（２．１）無線端末の構成
図２は、無線端末ＭＳの構成を示す機能ブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、無線端末ＭＳは、無線通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、スピーカ１４１、マイクロフォン１４２、表示部１４３、および操作部１４４を有する。無線通信部１１０は、ＬＮＡ(Low Noise Amplifier)、パワーアンプ、アップコンバータおよびダウンコンバータなどを含み、無線信号の送受信を行う。制御部１２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末ＭＳが具備する各種機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリによって構成され、無線端末ＭＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。マイクロフォン１４２は、音声を集音し、集音された音声に基づく音声データを音声コーデック（不図示）経由で制御部１２０に入力する。スピーカ１４１は、音声コーデック（不図示）経由で制御部１２０から取得した音声データに基づいて音声を出力する。表示部１４３は、制御部１２０を介して受信した画像を表示したり、操作内容（入力電話番号やアドレスなど）を表示したりする。操作部１４４は、テンキーやファンクションキーなどによって構成され、ユーザの操作内容を入力するために用いられる。
【００３１】
制御部１２０は、通信制御部１２１、電子証明書管理部１２２およびゼロ知識証明実行部１２３を有する。記憶部１３０は、電子証明書を保持する電子証明書保持部１３１と、認証情報を保持する認証情報保持部１３２とを有する。本実施形態において記憶部１３０は、電子証明書および認証情報を予め保持する保持部を構成する。
【００３２】
通信制御部１２１は、無線端末ＭＳが具備する通信機能、特に、無線基地局ＢＳとの無線通信を制御する。電子証明書管理部１２２は、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を管理する。ここで電子証明書は、１つのみに限らず、有効期限が異なる複数の電子証明書が電子証明書保持部１３１に保持されていてもよい。なお、電子証明書の有効期限が長いほど、当該電子証明書に対応するセキュリティ機能が強固である（例えば暗号化鍵のビット長が長い）ことを意味する。
【００３３】
電子証明書管理部１２２は、無線基地局ＢＳへのアクセス開始を通信制御部１２１から通知されると、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を取得し、無線通信部１１０を介して無線基地局ＢＳへ送信する。電子証明書管理部１２２は、電子証明書の有効期限が切れている場合、ゼロ知識証明実行部１２３にゼロ知識証明プロトコルの実行を要求する。ここで、電子証明書の有効期限切れを検出する方法としては、無線基地局ＢＳが有効期限切れを検出する場合（図４参照）と、電子証明書管理部１２２自身が有効期限切れを検出する場合（図５参照）とがある。
【００３４】
ゼロ知識証明実行部１２３は、電子証明書管理部１２２からゼロ知識証明プロトコルの実行を要求されると、ゼロ知識証明プロトコルを無線基地局ＢＳと実行する証明実行部を構成する。具体的には、ゼロ知識証明実行部１２３は、ゼロ知識証明プロトコルにより、認証情報以外の情報を無線基地局ＢＳと複数回送受信することによって認証情報を保持していることを証明する。
【００３５】
ゼロ知識証明プロトコル（ゼロ知識対話証明プロトコルとも呼ばれる）は、被認証者がもつ認証情報を認証者（本実施形態では無線基地局ＢＳ）を含む第三者に知られることなく、被認証者が認証情報を持っていることを認証者に確認させるプロトコルであり、認証情報に関しては非常に秘匿性が高いことを特徴としている。ゼロ知識証明プロトコルの具体例については後述する。
【００３６】
ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報を保持していることが証明された場合、電子証明書管理部１２２は、無線通信部１１０を介して、有効期限が更新された新たな電子証明書を取得する。電子証明書管理部１２２は、取得した新たな電子証明書を用いて、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を更新する。例えば、電子証明書管理部１２２は、それまで電子証明書保持部１３１に保持されていた古い電子証明書を破棄し、新たな電子証明書を改めて電子証明書保持部１３１に保持させる。
【００３７】
（２．２）無線基地局の構成
図３は、無線基地局ＢＳの構成を示す機能ブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、無線基地局ＢＳは、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０および有線通信部２４０を有する。無線通信部２１０は、ＬＮＡ、パワーアンプ、アップコンバータおよびダウンコンバータなどを含み、無線信号の送受信を行う。制御部２２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局ＢＳが具備する各種機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局ＢＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部２４０は、無線通信ネットワークＮＷを構成するルータなどに有線接続され、証明機関ＣＡとの有線通信を実行する。
【００３９】
制御部２２０は、通信制御部２２１、端末認証部２２２およびゼロ知識証明実行部２２３を有する。通信制御部２２１は、無線基地局ＢＳが具備する通信機能、特に、無線端末ＭＳとの無線通信を制御する。端末認証部２２２は、無線端末ＭＳが無線基地局ＢＳにアクセスする際、無線端末ＭＳから受信する電子証明書を用いて端末認証を行う。電子証明書を用いた端末認証については既存の技術が使用できる。
【００４０】
端末認証部２２２は、基本的には、電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に、無線端末ＭＳからのアクセスを拒否する。なお、有効期限が異なる複数の電子証明書を無線端末ＭＳが保持している場合には、これらの電子証明書に設定されている全ての有効期限が切れていると無線端末ＭＳからのアクセスを拒否する。ただし、ゼロ知識証明プロトコルにより無線端末ＭＳの正当性が証明される場合には、当該アクセスを拒否せずに、アクセスを継続させることが好ましい。
【００４１】
ゼロ知識証明実行部２２３は、端末認証部２２２が有効期限切れを検出した場合、または無線端末ＭＳからゼロ知識証明開始要求を受けた場合、ゼロ知識証明プロトコルを無線端末ＭＳと実行する。本実施形態においてゼロ知識証明実行部２２３は、認証情報以外の情報を無線端末ＭＳと複数回送受信することによって認証情報を保持していることを確認する確認実行部を構成する。
【００４２】
ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報を保持していることが確認された場合、通信制御部２２１は、有効期限が更新された新たな電子証明書を有線通信部２４０を介して証明機関ＣＡから取得する。無線通信部２１０は、通信制御部２２１が取得した新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する。すなわち、本実施形態において無線通信部２１０は、新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する送信部を構成する。
【００４３】
なお、端末認証部２２２は、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間以内である場合、無線端末ＭＳからのアクセスを許可してもよい。この場合、ゼロ知識証明実行部１２３およびゼロ知識証明実行部２２３は、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間が経過した場合に、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。
【００４４】
（３）端末認証システムの動作
次に、端末認証システム１００の動作について、（３．１）全体動作、（３．２）ゼロ知識証明プロトコルの具体例の順で説明する。
【００４５】
（３．１）全体動作
図４および図５を用いて、電子証明書の有効期限が切れている場合における端末認証システム１００の動作パターン１および動作パターン２を説明する。
【００４６】
（３．１．１）動作パターン１
図４は、端末認証システム１００の動作パターン１を示すシーケンス図である。
【００４７】
ステップＳ１０１において、無線端末ＭＳの通信制御部１２１は、無線基地局ＢＳ（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを開始する際、電子証明書を含む認証要求を無線基地局ＢＳに送信する。
【００４８】
ステップＳ１０２において、無線基地局ＢＳの端末認証部２２２は、電子証明書の有効期限切れを検出する。
【００４９】
ステップＳ１０３において、無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、ゼロ知識証明プロトコルの開始を要求するゼロ知識証明開始要求を無線端末ＭＳに送信する。
【００５０】
ステップＳ１０４において、無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３および無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。ステップＳ１０４の詳細については後述する。
【００５１】
ステップＳ１０５およびステップＳ１０６において、無線端末ＭＳの通信制御部１２１および無線基地局ＢＳの通信制御部２２１は、鍵交換を実行し、秘匿鍵を設定するとともに、秘匿通信路を形成する。
【００５２】
ステップＳ１０７において、無線基地局ＢＳの通信制御部２２１は、証明機関ＣＡから新たな電子証明書を取得するとともに、当該新たな電子証明書を秘匿通信路を介して無線端末ＭＳに送信する。
【００５３】
ステップＳ１０８において、無線端末ＭＳの電子証明書管理部１２２は、新たな電子証明書を用いて、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を更新する。
【００５４】
（３．１．２）動作パターン２
図５は、端末認証システム１００の動作パターン２を示すシーケンス図である。ここでは、動作パターン１と異なる動作についてのみ説明する。
【００５５】
ステップＳ２０１において、無線端末ＭＳの電子証明書管理部１２２は、無線基地局ＢＳ（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを開始する際、電子証明書の有効期限切れを検出する。
【００５６】
ステップＳ２０２において、無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３は、ゼロ知識証明プロトコルの開始を要求するゼロ知識証明開始要求を無線基地局ＢＳに送信する。以降の動作については、動作パターン１と同様である。
【００５７】
（３．２）ゼロ知識証明プロトコルの具体例
ここではゼロ知識証明プロトコルの一つであるFiat-Shamir法を例に、図４のステップＳ１０４（または図５のステップＳ２０４）の具体例について説明する。図６は、ゼロ知識証明プロトコルの具体例を示すシーケンス図である。
【００５８】
無線端末ＭＳは、証明機関ＣＡから発行された認証情報Ｓを保持しているとする。証明機関ＣＡは認証情報Ｓを以下の計算を用いて求める。
ID0＝S2modN
【００５９】
ＩＤ０とＮは公開する。ここで、ＩＤ０は、無線端末ＭＳを識別する識別子（付加情報を含んでいてもよい）である。Ｎは、証明機関ＣＡが選んだ２つの大きな素数p、qの積(N = p・q)である。
【００６０】
これらの情報を元に無線端末ＭＳの正当性、すなわち無線端末ＭＳが認証情報Ｓを持つことを無線基地局ＢＳに確認させるために、無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３および無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。具体的には、以下の手順１〜手順４を、Ｓ４０１_i=1、2、3、・・・、n(nは適当に大きい整数)について繰り返す。
・手順１：無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３は、乱数Riを選び、Xi＝Ri2modNとなるXiを無線基地局ＢＳに送る。
・手順２：無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、０か１をランダムに選び、それをEiとして無線端末ＭＳに送る。
・手順３：無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３は、
Yi＝Ri (Ei=0 のとき)
Yi＝Ri・S mod N (Ei=1 のとき)
とし、Yiを無線基地局ＢＳに送る。
・手順４：無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、
Yi2＝Xi mod N (Ei=0 のとき)
Yi2＝(Xi・ID0) mod N (Ei=1 のとき)
が成り立つことをチェックする。成り立たなかったら停止し、認証NGとする。
【００６１】
以上の手順を全てのｎについて実行した場合、無線基地局ＢＳは無線端末ＭＳが認証情報Ｓを持つことを確認させることができる。このとき、無線基地局ＢＳを含む第三者が無線端末ＭＳになりすますことができるのは、全てのEiを予測できたときである。無線基地局ＢＳを含む第三者がどのように巧妙に｛Ei｝を選ぼうと、認証情報Ｓに関して何も知識を得ることができない。
【００６２】
（４）作用・効果
以上説明したように、無線基地局ＢＳは、ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報Ｓを保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する。これにより、ユーザの手間を省略しつつ、無線端末ＭＳに保持される電子証明書を更新できる。その結果、無線端末ＭＳは、更新された電子証明書を用いて、無線通信ネットワークＮＷの利用を継続可能になある。
【００６３】
また、認証情報Ｓは、電子証明書とは異なり、実質的に永久に有効であるため、セキュリティの確保（具体的には、なりすましの防止）のために決して第三者に取得されてはならない。本実施形態では、ゼロ知識証明プロトコルを利用して、認証情報Ｓ以外の情報を複数回送受信することによって、無線端末ＭＳが認証情報Ｓを保持していることを証明でき、認証情報Ｓを伝送路に流すことがないため、セキュリティを確保できる。
【００６４】
なお、ゼロ知識証明プロトコルは上記で示すとおり、繰り返し回数ｎが大きい場合、相当の回数の通信が必要になるため、通常からゼロ知識証明プロトコルを使用することは無線通信においてはあまり望ましいとはいえない。例えばハンドオーバ時などにゼロ知識証明プロトコルを使用すると通信の瞬断時間が長くなってしまうため、本実施形態のように電子証明書の更新時にのみ使用することが望ましい。
【００６５】
このため、無線基地局ＢＳは、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間以内である場合、無線端末ＭＳからのアクセスを許可してもよい。この場合、ゼロ知識証明実行部１２３およびゼロ知識証明実行部２２３は、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間が経過した場合に、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。
【００６６】
上記と同様の理由により、電子証明書保持部１３１が有効期限が異なる複数の電子証明書を予め保持し、ゼロ知識証明実行部１２３およびゼロ知識証明実行部２２３は、複数の電子証明書に設定された有効期限が全て切れている場合、ゼロ知識証明プロトコルを実行してもよい。これにより、ゼロ知識証明プロトコルを極力使用せずに、電子証明書を優先して使用させることができる。
【００６７】
（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００６８】
例えば、上述した実施形態では、無線基地局ＢＳが無線端末ＭＳからのアクセスを認証していたが、これに限らず、無線基地局ＢＳ以外の装置（例えば、無線通信ネットワークＮＷに設けられた認証サーバなど）が無線端末ＭＳからのアクセスを認証してもよい。また、電子証明書を証明機関ＣＡが発行していたが、無線基地局ＢＳが発行してもよい。
【００６９】
上述した実施形態では、ゼロ知識証明プロトコルとしてFiat-Shamir法を用いていたが、Fiat-Shamir法以外のゼロ知識証明プロトコルを用いてもよい。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、可搬型の無線端末を図示していたが、固定型の無線端末や、カード型の無線端末などであってもよい。
【００７１】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る端末認証システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る端末認証システムの動作パターン１を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の実施形態に係る端末認証システムの動作パターン２を示すシーケンス図である。
【図６】本発明の実施形態に係るゼロ知識証明プロトコルの具体例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００７３】
ＢＳ…無線基地局、ＣＡ…証明機関、ＭＳ…無線端末、ＮＷ…無線通信ネットワーク、１００…端末認証システム、１１０…無線通信部、１２０…制御部、１２１…通信制御部、１２２…電子証明書管理部、１２３…ゼロ知識証明実行部、１３０…記憶部、１３１…電子証明書保持部、１３２…認証情報保持部、１４１…スピーカ、１４２…マイクロフォン、１４３…表示部、１４４…操作部、２１０…無線通信部、２２０…制御部、２２１…通信制御部、２２２…端末認証部、２２３…ゼロ知識証明実行部、２３０…記憶部、２４０…有線通信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークへのアクセスを電子証明書に応じて認証する端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線端末が無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際、無線通信ネットワークに設けられた認証装置（例えば、無線基地局）によって、無線端末によるアクセスについての認証である端末認証が行われている。このような端末認証では、無線端末が無線通信ネットワークへアクセスする権限を有しているか否かが確認され、権限を有している場合にアクセスが許可される。
【０００３】
近年では、セキュリティ向上のために、証明機関が発行する電子的な証明書である電子証明書を用いた端末認証が一般的になりつつある。無線端末は電子証明書を予め保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に当該電子証明書を無線通信ネットワークに送信する。認証装置は、無線端末から受信した電子証明書に応じて端末認証を行う。
【０００４】
電子証明書には、通常、当該電子証明書が有効である期限を定める有効期限が設定される。有効期限が切れている場合には電子証明書が無効になり、無線通信ネットワークへのアクセスが認証装置により拒否されるため、無線端末は、有効期限が切れる前に、有効期限が更新された新たな電子証明書を取得し、電子証明書の更新を行う必要がある。
【０００５】
このような状況に鑑みて、電子証明書に設定された有効期限が切れる前に、当該電子証明書を用いた認証の結果に応じて、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末が自動的に取得する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１６０３８４号公報（［要約］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、無線端末は、必ずしも電子証明書の有効期限が切れる前に新たな電子証明書を自動的に取得できるとは限らない。例えば無線端末が長期間に渡って電源オフとなっていたような場合には、有効期限が切れて電子証明書が無効になる。
【０００７】
特許文献１に記載の方法では、電子証明書の有効期限が切れた場合において、無線端末が新たな電子証明書を取得できず、電子証明書の更新を行うことができない問題があった。
【０００８】
一方で、有効期限が切れて電子証明書が無効になった場合、無線端末のユーザがサービス店舗に出向くなどの方法により、無線端末に保持される電子証明書を安全に更新できるが、このような方法ではユーザに手間をかける問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、電子証明書の有効期限が切れた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新できる端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワーク（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末（無線端末ＭＳ）と、前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置（例えば無線基地局ＢＳ）とを有する端末認証システム（端末認証システム１００）であって、前記無線端末は、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）とを予め保持する保持部（記憶部１３０）と、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部（ゼロ知識証明実行部１２３）とを備え、前記認証装置は、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信することを要旨とする。
【００１１】
第１の特徴に係る端末認証システムによれば、ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末が認証情報を保持していることが証明された場合、認証装置は、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末に送信する。これにより、ユーザの手間を省略しつつ、無線端末に保持される電子証明書を更新できる。
【００１２】
認証情報は、電子証明書よりも先まで有効であり、認証情報を第三者が取得し得る通信路（特に、無線通信路）に流すことは、セキュリティの面で好ましくない。ゼロ知識証明プロトコルでは、認証情報以外の情報を複数回送受信することによって認証情報を保持していることが証明され、認証情報を伝送路に流すことがないため、セキュリティを確保でき、電子証明書を安全に更新できる。
【００１３】
したがって、第１の特徴に係る端末認証システムによれば、電子証明書の有効期限が切れた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新できる。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末が受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持することを要旨とする。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記認証装置は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから所定時間以内である場合、前記アクセスを許可し、前記証明実行部は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから前記所定時間が経過した場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行することを要旨とする。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れか一つの特徴に係り、前記保持部は、有効期限が異なる複数の電子証明書を予め保持し、前記証明実行部は、前記複数の電子証明書に設定された有効期限が全て切れている場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行することを要旨とする。
【００１７】
本発明の第５の特徴は、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワーク（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに設けられた認証装置（例えば無線基地局ＢＳ）に送信する無線端末（無線端末ＭＳ）であって、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）とを予め保持する保持部（記憶部１３０）と、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部（ゼロ知識証明実行部１２３）とを備え、前記ゼロ知識証明プロトコルの結果に応じて前記認証装置から有効期限が更新された新たな電子証明書を受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持することを要旨とする。
【００１８】
本発明の第６の特徴は、無線通信ネットワーク（無線通信ネットワークＮＷ）に設けられ、無線端末（無線端末ＭＳ）から受信した電子証明書に応じて、前記無線端末からのアクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置（例えば無線基地局ＢＳ）であって、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）以外の情報を前記無線端末と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを確認するゼロ知識証明プロトコルを前記無線端末と実行する確認実行部（ゼロ知識証明実行部２２３）と、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが確認された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信する送信部（無線通信部２１０）とを備えることを要旨とする。
【００１９】
本発明の第７の特徴は、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末と、前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置とを用いた端末認証方法であって、前記無線端末が、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報（認証情報Ｓ）とを予め保持するステップと、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記無線端末が、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行するステップと、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末に送信するステップとを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電子証明書の有効期限を過ぎた場合において、ユーザの手間を省略しつつ、電子証明書を安全に更新できる端末認証システム、無線端末、認証装置および端末認証方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る端末認証システムについて説明する。具体的には、（１）端末認証システムの概略構成、（２）端末認証システムの詳細構成、（３）端末認証システムの動作、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００２２】
（１）端末認証システムの概略構成
図１は、本実施形態に係る端末認証システム１００の概略構成図である。
【００２３】
図１に示すように、端末認証システム１００は、無線端末ＭＳおよび無線通信ネットワークＮＷを有する。無線通信ネットワークＮＷは、無線基地局ＢＳおよび証明機関ＣＡを有する。
【００２４】
無線端末ＭＳは、有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線基地局ＢＳへのアクセスを実行する際に電子証明書を無線基地局ＢＳに送信する。電子証明書は、無線通信ネットワークＮＷを運営する通信事業者、あるいは第三者によって提供される証明機関ＣＡによりあらかじめ発行され、無線端末ＭＳに保持されている。
【００２５】
本実施形態では、電子証明書を利用して、公開鍵基盤（ＰＫＩ）に基づき端末認証が行われる。なお、電子証明書は、標準フォーマット、例えばＩＴＵ−Ｔ Ｘ．５０９の規格に準拠したフォーマットが適用される。当該フォーマットには、Ｘ．５０９のバージョン番号、電子証明書シリアル番号、電子署名アルゴリズム、発行者名、有効期限、所有者（ユーザー）名、所有者の公開鍵情報などが含まれる。
【００２６】
無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳから受信した電子証明書に応じて端末認証を行う。すなわち、本実施形態において無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳに対する端末認証を行う認証装置を構成する。無線基地局ＢＳは、無線端末ＭＳから受信した電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に、無線端末ＭＳからのアクセスを拒否する。したがって、電子証明書に設定された有効期限が切れている場合には、無線端末ＭＳは、無線通信ネットワークＮＷの利用を継続できないことになる。
【００２７】
なお、本実施形態において証明機関ＣＡは、無線端末ＭＳが無線基地局ＢＳ（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスの権限を有していることを示す認証情報を発行する機能も有するものとする。認証情報は、無線端末ＭＳに予め保持されている。認証情報は、電子証明書の有効期限よりも先まで有効であり、例えば実質的に永久に有効である。認証情報は、無線端末ＭＳ毎に固有の情報であり、無線端末ＭＳに保持される電子証明書の更新時にのみ使用される。
【００２８】
（２）端末認証システムの詳細構成
次に、端末認証システム１００の詳細構成について、（２．１）無線端末の構成、（２．２）無線基地局の構成の順で説明する。
【００２９】
（２．１）無線端末の構成
図２は、無線端末ＭＳの構成を示す機能ブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、無線端末ＭＳは、無線通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、スピーカ１４１、マイクロフォン１４２、表示部１４３、および操作部１４４を有する。無線通信部１１０は、ＬＮＡ(Low Noise Amplifier)、パワーアンプ、アップコンバータおよびダウンコンバータなどを含み、無線信号の送受信を行う。制御部１２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末ＭＳが具備する各種機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリによって構成され、無線端末ＭＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。マイクロフォン１４２は、音声を集音し、集音された音声に基づく音声データを音声コーデック（不図示）経由で制御部１２０に入力する。スピーカ１４１は、音声コーデック（不図示）経由で制御部１２０から取得した音声データに基づいて音声を出力する。表示部１４３は、制御部１２０を介して受信した画像を表示したり、操作内容（入力電話番号やアドレスなど）を表示したりする。操作部１４４は、テンキーやファンクションキーなどによって構成され、ユーザの操作内容を入力するために用いられる。
【００３１】
制御部１２０は、通信制御部１２１、電子証明書管理部１２２およびゼロ知識証明実行部１２３を有する。記憶部１３０は、電子証明書を保持する電子証明書保持部１３１と、認証情報を保持する認証情報保持部１３２とを有する。本実施形態において記憶部１３０は、電子証明書および認証情報を予め保持する保持部を構成する。
【００３２】
通信制御部１２１は、無線端末ＭＳが具備する通信機能、特に、無線基地局ＢＳとの無線通信を制御する。電子証明書管理部１２２は、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を管理する。ここで電子証明書は、１つのみに限らず、有効期限が異なる複数の電子証明書が電子証明書保持部１３１に保持されていてもよい。なお、電子証明書の有効期限が長いほど、当該電子証明書に対応するセキュリティ機能が強固である（例えば暗号化鍵のビット長が長い）ことを意味する。
【００３３】
電子証明書管理部１２２は、無線基地局ＢＳへのアクセス開始を通信制御部１２１から通知されると、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を取得し、無線通信部１１０を介して無線基地局ＢＳへ送信する。電子証明書管理部１２２は、電子証明書の有効期限が切れている場合、ゼロ知識証明実行部１２３にゼロ知識証明プロトコルの実行を要求する。ここで、電子証明書の有効期限切れを検出する方法としては、無線基地局ＢＳが有効期限切れを検出する場合（図４参照）と、電子証明書管理部１２２自身が有効期限切れを検出する場合（図５参照）とがある。
【００３４】
ゼロ知識証明実行部１２３は、電子証明書管理部１２２からゼロ知識証明プロトコルの実行を要求されると、ゼロ知識証明プロトコルを無線基地局ＢＳと実行する証明実行部を構成する。具体的には、ゼロ知識証明実行部１２３は、ゼロ知識証明プロトコルにより、認証情報以外の情報を無線基地局ＢＳと複数回送受信することによって認証情報を保持していることを証明する。
【００３５】
ゼロ知識証明プロトコル（ゼロ知識対話証明プロトコルとも呼ばれる）は、被認証者がもつ認証情報を認証者（本実施形態では無線基地局ＢＳ）を含む第三者に知られることなく、被認証者が認証情報を持っていることを認証者に確認させるプロトコルであり、認証情報に関しては非常に秘匿性が高いことを特徴としている。ゼロ知識証明プロトコルの具体例については後述する。
【００３６】
ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報を保持していることが証明された場合、電子証明書管理部１２２は、無線通信部１１０を介して、有効期限が更新された新たな電子証明書を取得する。電子証明書管理部１２２は、取得した新たな電子証明書を用いて、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を更新する。例えば、電子証明書管理部１２２は、それまで電子証明書保持部１３１に保持されていた古い電子証明書を破棄し、新たな電子証明書を改めて電子証明書保持部１３１に保持させる。
【００３７】
（２．２）無線基地局の構成
図３は、無線基地局ＢＳの構成を示す機能ブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、無線基地局ＢＳは、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０および有線通信部２４０を有する。無線通信部２１０は、ＬＮＡ、パワーアンプ、アップコンバータおよびダウンコンバータなどを含み、無線信号の送受信を行う。制御部２２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局ＢＳが具備する各種機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局ＢＳにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部２４０は、無線通信ネットワークＮＷを構成するルータなどに有線接続され、証明機関ＣＡとの有線通信を実行する。
【００３９】
制御部２２０は、通信制御部２２１、端末認証部２２２およびゼロ知識証明実行部２２３を有する。通信制御部２２１は、無線基地局ＢＳが具備する通信機能、特に、無線端末ＭＳとの無線通信を制御する。端末認証部２２２は、無線端末ＭＳが無線基地局ＢＳにアクセスする際、無線端末ＭＳから受信する電子証明書を用いて端末認証を行う。電子証明書を用いた端末認証については既存の技術が使用できる。
【００４０】
端末認証部２２２は、基本的には、電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に、無線端末ＭＳからのアクセスを拒否する。なお、有効期限が異なる複数の電子証明書を無線端末ＭＳが保持している場合には、これらの電子証明書に設定されている全ての有効期限が切れていると無線端末ＭＳからのアクセスを拒否する。ただし、ゼロ知識証明プロトコルにより無線端末ＭＳの正当性が証明される場合には、当該アクセスを拒否せずに、アクセスを継続させることが好ましい。
【００４１】
ゼロ知識証明実行部２２３は、端末認証部２２２が有効期限切れを検出した場合、または無線端末ＭＳからゼロ知識証明開始要求を受けた場合、ゼロ知識証明プロトコルを無線端末ＭＳと実行する。本実施形態においてゼロ知識証明実行部２２３は、認証情報以外の情報を無線端末ＭＳと複数回送受信することによって認証情報を保持していることを確認する確認実行部を構成する。
【００４２】
ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報を保持していることが確認された場合、通信制御部２２１は、有効期限が更新された新たな電子証明書を有線通信部２４０を介して証明機関ＣＡから取得する。無線通信部２１０は、通信制御部２２１が取得した新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する。すなわち、本実施形態において無線通信部２１０は、新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する送信部を構成する。
【００４３】
なお、端末認証部２２２は、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間以内である場合、無線端末ＭＳからのアクセスを許可してもよい。この場合、ゼロ知識証明実行部１２３およびゼロ知識証明実行部２２３は、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間が経過した場合に、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。
【００４４】
（３）端末認証システムの動作
次に、端末認証システム１００の動作について、（３．１）全体動作、（３．２）ゼロ知識証明プロトコルの具体例の順で説明する。
【００４５】
（３．１）全体動作
図４および図５を用いて、電子証明書の有効期限が切れている場合における端末認証システム１００の動作パターン１および動作パターン２を説明する。
【００４６】
（３．１．１）動作パターン１
図４は、端末認証システム１００の動作パターン１を示すシーケンス図である。
【００４７】
ステップＳ１０１において、無線端末ＭＳの通信制御部１２１は、無線基地局ＢＳ（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを開始する際、電子証明書を含む認証要求を無線基地局ＢＳに送信する。
【００４８】
ステップＳ１０２において、無線基地局ＢＳの端末認証部２２２は、電子証明書の有効期限切れを検出する。
【００４９】
ステップＳ１０３において、無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、ゼロ知識証明プロトコルの開始を要求するゼロ知識証明開始要求を無線端末ＭＳに送信する。
【００５０】
ステップＳ１０４において、無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３および無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。ステップＳ１０４の詳細については後述する。
【００５１】
ステップＳ１０５およびステップＳ１０６において、無線端末ＭＳの通信制御部１２１および無線基地局ＢＳの通信制御部２２１は、鍵交換を実行し、秘匿鍵を設定するとともに、秘匿通信路を形成する。
【００５２】
ステップＳ１０７において、無線基地局ＢＳの通信制御部２２１は、証明機関ＣＡから新たな電子証明書を取得するとともに、当該新たな電子証明書を秘匿通信路を介して無線端末ＭＳに送信する。
【００５３】
ステップＳ１０８において、無線端末ＭＳの電子証明書管理部１２２は、新たな電子証明書を用いて、電子証明書保持部１３１が保持する電子証明書を更新する。
【００５４】
（３．１．２）動作パターン２
図５は、端末認証システム１００の動作パターン２を示すシーケンス図である。ここでは、動作パターン１と異なる動作についてのみ説明する。
【００５５】
ステップＳ２０１において、無線端末ＭＳの電子証明書管理部１２２は、無線基地局ＢＳ（無線通信ネットワークＮＷ）へのアクセスを開始する際、電子証明書の有効期限切れを検出する。
【００５６】
ステップＳ２０２において、無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３は、ゼロ知識証明プロトコルの開始を要求するゼロ知識証明開始要求を無線基地局ＢＳに送信する。以降の動作については、動作パターン１と同様である。
【００５７】
（３．２）ゼロ知識証明プロトコルの具体例
ここではゼロ知識証明プロトコルの一つであるFiat-Shamir法を例に、図４のステップＳ１０４（または図５のステップＳ２０４）の具体例について説明する。図６は、ゼロ知識証明プロトコルの具体例を示すシーケンス図である。
【００５８】
無線端末ＭＳは、証明機関ＣＡから発行された認証情報Ｓを保持しているとする。証明機関ＣＡは認証情報Ｓを以下の計算を用いて求める。
ID0＝S2modN
【００５９】
ＩＤ０とＮは公開する。ここで、ＩＤ０は、無線端末ＭＳを識別する識別子（付加情報を含んでいてもよい）である。Ｎは、証明機関ＣＡが選んだ２つの大きな素数p、qの積(N = p・q)である。
【００６０】
これらの情報を元に無線端末ＭＳの正当性、すなわち無線端末ＭＳが認証情報Ｓを持つことを無線基地局ＢＳに確認させるために、無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３および無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。具体的には、以下の手順１〜手順４を、Ｓ４０１_i=1、2、3、・・・、n(nは適当に大きい整数)について繰り返す。
・手順１：無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３は、乱数Riを選び、Xi＝Ri2modNとなるXiを無線基地局ＢＳに送る。
・手順２：無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、０か１をランダムに選び、それをEiとして無線端末ＭＳに送る。
・手順３：無線端末ＭＳのゼロ知識証明実行部１２３は、
Yi＝Ri (Ei=0 のとき)
Yi＝Ri・S mod N (Ei=1 のとき)
とし、Yiを無線基地局ＢＳに送る。
・手順４：無線基地局ＢＳのゼロ知識証明実行部２２３は、
Yi2＝Xi mod N (Ei=0 のとき)
Yi2＝(Xi・ID0) mod N (Ei=1 のとき)
が成り立つことをチェックする。成り立たなかったら停止し、認証NGとする。
【００６１】
以上の手順を全てのｎについて実行した場合、無線基地局ＢＳは無線端末ＭＳが認証情報Ｓを持つことを確認させることができる。このとき、無線基地局ＢＳを含む第三者が無線端末ＭＳになりすますことができるのは、全てのEiを予測できたときである。無線基地局ＢＳを含む第三者がどのように巧妙に｛Ei｝を選ぼうと、認証情報Ｓに関して何も知識を得ることができない。
【００６２】
（４）作用・効果
以上説明したように、無線基地局ＢＳは、ゼロ知識証明プロトコルによって無線端末ＭＳが認証情報Ｓを保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を無線端末ＭＳに送信する。これにより、ユーザの手間を省略しつつ、無線端末ＭＳに保持される電子証明書を更新できる。その結果、無線端末ＭＳは、更新された電子証明書を用いて、無線通信ネットワークＮＷの利用を継続可能になある。
【００６３】
また、認証情報Ｓは、電子証明書とは異なり、実質的に永久に有効であるため、セキュリティの確保（具体的には、なりすましの防止）のために決して第三者に取得されてはならない。本実施形態では、ゼロ知識証明プロトコルを利用して、認証情報Ｓ以外の情報を複数回送受信することによって、無線端末ＭＳが認証情報Ｓを保持していることを証明でき、認証情報Ｓを伝送路に流すことがないため、セキュリティを確保できる。
【００６４】
なお、ゼロ知識証明プロトコルは上記で示すとおり、繰り返し回数ｎが大きい場合、相当の回数の通信が必要になるため、通常からゼロ知識証明プロトコルを使用することは無線通信においてはあまり望ましいとはいえない。例えばハンドオーバ時などにゼロ知識証明プロトコルを使用すると通信の瞬断時間が長くなってしまうため、本実施形態のように電子証明書の更新時にのみ使用することが望ましい。
【００６５】
このため、無線基地局ＢＳは、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間以内である場合、無線端末ＭＳからのアクセスを許可してもよい。この場合、ゼロ知識証明実行部１２３およびゼロ知識証明実行部２２３は、電子証明書に設定された有効期限が切れ、かつ有効期限が切れてから所定時間が経過した場合に、ゼロ知識証明プロトコルを実行する。
【００６６】
上記と同様の理由により、電子証明書保持部１３１が有効期限が異なる複数の電子証明書を予め保持し、ゼロ知識証明実行部１２３およびゼロ知識証明実行部２２３は、複数の電子証明書に設定された有効期限が全て切れている場合、ゼロ知識証明プロトコルを実行してもよい。これにより、ゼロ知識証明プロトコルを極力使用せずに、電子証明書を優先して使用させることができる。
【００６７】
（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００６８】
例えば、上述した実施形態では、無線基地局ＢＳが無線端末ＭＳからのアクセスを認証していたが、これに限らず、無線基地局ＢＳ以外の装置（例えば、無線通信ネットワークＮＷに設けられた認証サーバなど）が無線端末ＭＳからのアクセスを認証してもよい。また、電子証明書を証明機関ＣＡが発行していたが、無線基地局ＢＳが発行してもよい。
【００６９】
上述した実施形態では、ゼロ知識証明プロトコルとしてFiat-Shamir法を用いていたが、Fiat-Shamir法以外のゼロ知識証明プロトコルを用いてもよい。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、可搬型の無線端末を図示していたが、固定型の無線端末や、カード型の無線端末などであってもよい。
【００７１】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る端末認証システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無線基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る端末認証システムの動作パターン１を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の実施形態に係る端末認証システムの動作パターン２を示すシーケンス図である。
【図６】本発明の実施形態に係るゼロ知識証明プロトコルの具体例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００７３】
ＢＳ…無線基地局、ＣＡ…証明機関、ＭＳ…無線端末、ＮＷ…無線通信ネットワーク、１００…端末認証システム、１１０…無線通信部、１２０…制御部、１２１…通信制御部、１２２…電子証明書管理部、１２３…ゼロ知識証明実行部、１３０…記憶部、１３１…電子証明書保持部、１３２…認証情報保持部、１４１…スピーカ、１４２…マイクロフォン、１４３…表示部、１４４…操作部、２１０…無線通信部、２２０…制御部、２２１…通信制御部、２２２…端末認証部、２２３…ゼロ知識証明実行部、２３０…記憶部、２４０…有線通信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末と、
前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置と
を有する端末認証システムであって、
前記無線端末は、
前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持する保持部と、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部と
を備え、
前記認証装置は、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信する端末認証システム。
【請求項２】
前記新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末が受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持する請求項１に記載の端末認証システム。
【請求項３】
前記認証装置は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから所定時間以内である場合、前記アクセスを許可し、
前記証明実行部は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから前記所定時間が経過した場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する請求項１または２に記載の端末認証システム。
【請求項４】
前記保持部は、有効期限が異なる複数の電子証明書を予め保持し、
前記証明実行部は、前記複数の電子証明書に設定された有効期限が全て切れている場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する請求項１〜３の何れか一項に記載の端末認証システム。
【請求項５】
有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに設けられた認証装置に送信する無線端末であって、
前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持する保持部と、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部と
を備え、
前記ゼロ知識証明プロトコルの結果に応じて前記認証装置から有効期限が更新された新たな電子証明書を受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持する無線端末。
【請求項６】
無線通信ネットワークに設けられ、無線端末から受信した電子証明書に応じて、前記無線端末からのアクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置であって、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報以外の情報を前記無線端末と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを確認するゼロ知識証明プロトコルを前記無線端末と実行する確認実行部と、
前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが確認された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信する送信部と
を備える認証装置。
【請求項７】
有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末と、
前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置と
を用いた端末認証方法であって、
前記無線端末が、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持するステップと、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記無線端末が、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行するステップと、
前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末に送信するステップと
を備える端末認証方法。
【請求項１】
有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末と、
前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置と
を有する端末認証システムであって、
前記無線端末は、
前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持する保持部と、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部と
を備え、
前記認証装置は、前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信する端末認証システム。
【請求項２】
前記新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末が受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持する請求項１に記載の端末認証システム。
【請求項３】
前記認証装置は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから所定時間以内である場合、前記アクセスを許可し、
前記証明実行部は、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れ、かつ前記有効期限が切れてから前記所定時間が経過した場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する請求項１または２に記載の端末認証システム。
【請求項４】
前記保持部は、有効期限が異なる複数の電子証明書を予め保持し、
前記証明実行部は、前記複数の電子証明書に設定された有効期限が全て切れている場合、前記ゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する請求項１〜３の何れか一項に記載の端末認証システム。
【請求項５】
有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに設けられた認証装置に送信する無線端末であって、
前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持する保持部と、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行する証明実行部と
を備え、
前記ゼロ知識証明プロトコルの結果に応じて前記認証装置から有効期限が更新された新たな電子証明書を受信した場合、前記保持部は、前記新たな電子証明書を保持する無線端末。
【請求項６】
無線通信ネットワークに設けられ、無線端末から受信した電子証明書に応じて、前記無線端末からのアクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置であって、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報以外の情報を前記無線端末と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを確認するゼロ知識証明プロトコルを前記無線端末と実行する確認実行部と、
前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが確認された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記無線端末に送信する送信部と
を備える認証装置。
【請求項７】
有効期限が設定された電子証明書を保持し、無線通信ネットワークへのアクセスを実行する際に前記電子証明書を前記無線通信ネットワークに送信する無線端末と、
前記無線通信ネットワークに設けられ、前記無線端末から受信した前記電子証明書に応じて前記アクセスの認証を行うとともに、前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合に前記アクセスを拒否する認証装置と
を用いた端末認証方法であって、
前記無線端末が、前記電子証明書と、前記有効期限よりも先まで有効であり、前記無線端末が前記アクセスの権限を有していることを示す認証情報とを予め保持するステップと、
前記電子証明書に設定された前記有効期限が切れている場合、前記無線端末が、前記認証情報以外の情報を前記認証装置と複数回送受信することによって前記認証情報を保持していることを証明するゼロ知識証明プロトコルを前記認証装置と実行するステップと、
前記ゼロ知識証明プロトコルによって前記無線端末が前記認証情報を保持していることが証明された場合、有効期限が更新された新たな電子証明書を前記認証装置から前記無線端末に送信するステップと
を備える端末認証方法。
【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２０１０−５６９２５（Ｐ２０１０−５６９２５Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０１２０（Ｐ２００８−２２０１２０）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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