認証システム、認証方法およびプログラム
【課題】計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証を行う。
【解決手段】小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、生成した認証情報を認証機器に送信し、認証機器が、受信した認証情報に基づいて、小型デバイスの認証を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。
【解決手段】小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、生成した認証情報を認証機器に送信し、認証機器が、受信した認証情報に基づいて、小型デバイスの認証を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証を行う認証システム、認証方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なサービスがインターネットを通して電子的に提供されるようになってきている。そのようなサービス提供を行う際には、利用者を認証することが不可欠となる（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｈ．Ｊ．Ｈｏｐｐｅｒ，ａｎｄ Ｍ．Ｂｌｕｍ，“Ａ Ｓｅｃｕｒｅ Ｈｕｍａｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ，” Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ，ＣＭＵ−ＣＳ−００−１３９，２０００．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、高度な暗号アルゴリズムをベースとした認証方式が用いられていたが、ＲＦＩＤなど超小型デバイスの普及により、従来の認証プロトコルが使用できない場面が出てきた。そこで、ＲＦＩＤのようなリソースが制限されたデバイス向けの認証方式が考案されたが、中間者攻撃が可能といった脆弱性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証を行う認証システム、認証方法およびプログラム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】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
（１）本発明は、小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムであって、前記小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、該生成した認証情報を前記認証機器に送信し、前記認証機器が、受信した前記認証情報に基づいて、前記小型デバイスの認証を行うことを特徴とする認証システムを提案している。
【０００８】
この発明によれば、小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、生成した認証情報を認証機器に送信し、認証機器が、受信した認証情報に基づいて、小型デバイスの認証を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。
【０００９】
（２）本発明は、（１）の認証システムについて、前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、前記認証機器が、乱数Ａを生成する第１の乱数生成手段（例えば、図３の第１の乱数生成部２０２に相当）と、該生成した乱数Ａを前記小型デバイスに送信する第１の送信手段（例えば、図３の送信部２０３に相当）と、を備え、前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成する第２の乱数生成手段（例えば、図２の第１の乱数生成部１０２に相当）と、該乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成することを特徴とする認証システムを提案している。
【００１０】
この発明によれば、小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、認証機器の第１の乱数生成手段が、乱数Ａを生成し、第１の送信手段が、生成した乱数Ａを小型デバイスに送信する。そして、小型デバイスの第２の乱数生成手段が、乱数Ｂを生成し、乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する。すなわち、乗算は加算処理に置き換えることができるため、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成する。一方、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成するため、認証情報の漏洩を防止して、安全に認証処理を実行することができる。
【００１１】
（３）本発明は、（２）の認証システムについて、前記小型デバイスが秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための生成行列を有し、前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、前記生成行列を用いた符号化処理を行う符号化処理手段（例えば、図２の符号化処理部１０６に相当）と、前記符号化処理を行った認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として前記認証機器に送信することを特徴とする認証システムを提案している。
【００１２】
この発明によれば、小型デバイスが秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための生成行列を有し、小型デバイスが、生成した認証情報に対して、生成行列を用いた符号化処理を行い、符号化処理を行った認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として認証機器に送信する。したがって、小型デバイスが、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信することから、認証情報の漏洩を防止して、さらに安全に認証処理を実行することができる。
【００１３】
（４）本発明は、（３）の認証システムについて、前記小型デバイスが、前記符号化処理をハミング符号を用いて行うことを特徴とする認証システムを提案している。
【００１４】
この発明によれば、小型デバイスが、符号化処理をハミング符号を用いて行う。ここで、ハミング符号は、他の誤り訂正符号よりも高速処理が期待できるため、小型デバイスの処理負荷を軽減しつつ、安全に認証処理を実行することができる。
【００１５】
（５）本発明は、（３）の認証システムについて、前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第３の乱数生成手段を備え、該生成した乱数Ｃを前記エラー情報とすることを特徴とする認証システムを提案している。
【００１６】
この発明によれば、小型デバイスの第３の乱数生成手段が、乱数Ｃを生成し、生成した乱数Ｃをエラー情報とする。したがって、負荷の小さい乱数生成処理を用いて、ランダムな情報をエラー情報とすることができる。
【００１７】
（６）本発明は、（３）の認証システムについて、前記生成行列が、秘密情報であることを特徴とする認証システムを提案している。
【００１８】
この発明によれば、生成行列が、秘密情報である。これにより、さらに、安全性を向上させることができる。
【００１９】
（７）本発明は、（５）の認証システムについて、前記第３の乱数生成手段が生成する乱数がｎビットのビット長を有することを特徴とする認証システムを提案している。
【００２０】
この発明によれば、第３の乱数生成手段が生成する乱数がｎビットのビット長を有する。これにより、さらに、安全性を向上させることができる。
【００２１】
（８）本発明は、（３）の認証システムについて、前記小型デバイスが、該生成した乱数Ｂを前記認証機器に送信する第３の送信手段（例えば、図２の第２の乱数生成部１０８に相当）を備え、前記認証機器が、秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための検査行列を有するとともに、前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する認証情報生成手段（例えば、図３の排他的論理和演算部２０６に相当）と、前記受信した認証用の送信情報に対して、前記検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去する誤り訂正手段（例えば、図３の誤り訂正部２０９に相当）と、該訂正した情報を復号して、前記認証情報に復元する復元手段（例えば、図３の復元部２１０に相当）と、前記認証情報生成手段により生成された認証情報と前記復元手段により復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う認証処理手段（例えば、図３の認証処理部２１１に相当）と、を備えたことを特徴とする認証システムを提案している。
【００２２】
この発明によれば、小型デバイスの第３の送信手段は、生成した乱数Ｂを認証機器に送信する。一方、認証機器は、秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための検査行列を有するとともに、認証情報生成手段が、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、誤り訂正手段が、受信した認証用の送信情報に対して、検査行列を用いて、乱数Ｃを除去し、復元手段が、訂正した情報を復号して認証情報に復元する。そして、認証処理手段が認証情報生成手段により生成された認証情報と復元手段により復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。したがって、誤り訂正手段が、受信した認証用の送信情報に対して、乱数Ｃを除去することによって、従来のように、複数回の通信を相互に行う必要がないため、認証処理を効率化することができる。
【００２３】
（９）本発明は、（１）の認証システムについて、前記小型デバイスがＲＦＩＤであることを特徴とする認証システムを提案している。
【００２４】
この発明によれば、小型デバイスがＲＦＩＤである。
【００２５】
（１０）本発明は、（１）の認証システムについて、前記認証機器が、ＲＦＩＤリーダであることを特徴とする認証システムを提案している。
【００２６】
この発明によれば、認証機器が、ＲＦＩＤリーダである。
【００２７】
（１１）本発明は、小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法であって、前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップ（例えば、図４のステップＳ１０１に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップ（例えば、図４のステップＳ１０２に相当）と、前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップ（例えば、図４のステップＳ１０３に相当）と、前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップ（例えば、図４のステップＳ１０４に相当）と、前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップ（例えば、図４のステップＳ１０５に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップ（例えば、図４のステップＳ１０６に相当）と、前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップ（例えば、図４のステップＳ１０７に相当）と、前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップ（例えば、図４のステップＳ１０８に相当）と、前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップ（例えば、図４のステップＳ１０９に相当）と、前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップ（例えば、図４のステップＳ１１０に相当）と、前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップ（例えば、図４のステップＳ１１１に相当）と、を備えたことを特徴とする認証方法を提案している。
【００２８】
この発明によれば、小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、認証機器が、小型デバイスに対して、認証要求を送信し、小型デバイスが、乱数Ｂを生成して、認証機器に送信する。一方、認証機器は、乱数Ａを生成し、小型デバイスに送信する。小型デバイスは、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う。さらに、小型デバイスは、乱数Ｃを生成し、符号化処理を行った認証情報と生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として認証機器に送信する。認証機器は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い、訂正した情報を復号処理して認証情報に復元する。そして、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信し、認証機器が、受信した認証用の送信情報に対して、乱数Ｃを除去することによって誤り訂正を行うため、従来のように、複数回の通信を相互に行う必要がないため、認証処理を効率化することができる。
【００２９】
（１２）本発明は、小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップ（例えば、図４のステップＳ１０１に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップ（例えば、図４のステップＳ１０２に相当）と、前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップ（例えば、図４のステップＳ１０３に相当）と、前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップ（例えば、図４のステップＳ１０４に相当）と、前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップ（例えば、図４のステップＳ１０５に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップ（例えば、図４のステップＳ１０６に相当）と、前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップ（例えば、図４のステップＳ１０７に相当）と、前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップ（例えば、図４のステップＳ１０８に相当）と、前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップ（例えば、図４のステップＳ１０９に相当）と、前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップ（例えば、図４のステップＳ１１０に相当）と、前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップ（例えば、図４のステップＳ１１１に相当）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００３０】
この発明によれば、小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、認証機器が、小型デバイスに対して、認証要求を送信し、小型デバイスが、乱数Ｂを生成して、認証機器に送信する。一方、認証機器は、乱数Ａを生成し、小型デバイスに送信する。小型デバイスは、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う。さらに、小型デバイスは、乱数Ｃを生成し、符号化処理を行った認証情報と生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として認証機器に送信する。認証機器は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い、訂正した情報を復号処理して認証情報に復元する。そして、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信し、認証機器が、受信した認証用の送信情報に対して、乱数Ｃを除去することによって誤り訂正を行うため、従来のように、複数回の通信を相互に行う必要がないため、認証処理を効率化することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができるという効果がある。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信することから、認証情報の漏洩を防止して、さらに安全に認証処理を実行することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る認証システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る小型デバイスの構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係る認証機器の構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る認証システムの処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３４】
＜認証システムの構成＞
本実施形態に係る認証システムは、図１に示すように、小型デバイス１と認証機器２とから構成されている。本システムは、小型デバイス１の認証を認証機器２が行うものである。小型デバイスとしては、ＲＦＩＤ、認証機器としては、ＲＦＩＤリーダ等が例示できる。このように、本実施形態に係る認証システムは、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現するものである。
【００３５】
＜小型デバイスの構成＞
図２を用いて、本実施形態に係る小型デバイスの構成について説明する。
【００３６】
本実施形態に係る小型デバイスは、図２に示すように、受信部１０１と、第１の乱数生成部１０２と、鍵格納部１０３と、乗算部１０４と、排他的論理和演算部１０５と、符号化処理部１０６と、生成行列格納部１０７と、第２の乱数生成部１０８と、認証情報生成部１０９と、送信部１１０とから構成されている。
【００３７】
受信部１０１は、認証機器２から、認証機器２が生成した乱数Ａを受信し、乗算部１０４に出力する。第１の乱数生成部１０２は、乱数Ｂを生成する。鍵格納部１０３は、秘密裏に秘密鍵Ｘ、秘密鍵Ｙを格納する。
【００３８】
乗算部１０４は、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙの乗算を行う。排他的論理和演算部１０５は、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘとを乗算したものと、受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙとを乗算したものの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する。
【００３９】
符号化処理部１０６は、生成された認証情報に対して符号化処理を施し、誤り訂正可能な情報とする。なお、符号化には、例えば、ハミング符号等を用いて符号化処理を行う。生成行列格納部１０７は、符号化処理に用いる生成行列を格納する、なお、この生成行列は、小型デバイスのみが保有するは秘密情報である。
【００４０】
第２の乱数生成部１０８は、乱数Ｃを生成する。認証情報生成部１０９は、符号化した情報と、生成した乱数情報Ｃとの排他的論理和演算を行う。ここで、乱数情報Ｃは故意に挿入したエラーであり、排他的論理和した結果を「誤りを含む認証情報」と呼ぶ。送信部１１０は、この「誤りを含む認証情報」を認証機器２に送信する。
【００４１】
＜認証機器の構成＞
図３を用いて、本実施形態に係る認証機器の構成について説明する。
【００４２】
本実施形態に係る認証機器は、図３に示すように、第１の受信部２０１と、第１の乱数生成部２０２と、送信部２０３と、鍵格納部２０４と、乗算部２０５と、排他的論理和演算部２０６と、第２の受信部２０７と、検査行列格納部２０８と、誤り訂正部２０９と、復元部２１０と、認証処理部２１１とから構成されている。
【００４３】
第１の受信部２０１は、小型デバイスから小型デバイスが生成した乱数Ｂを受信し、乗算部２０５に出力する。第１の乱数生成部２０２は、乱数Ａを生成する。送信部２０３は、生成した乱数Ａを小型デバイスに送信する。鍵格納部２０４は、秘密裏に秘密鍵Ｘ、秘密鍵Ｙを格納する。
【００４４】
乗算部２０５は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘの乗算を行う。排他的論理和演算部２０６は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙとを乗算したものと、受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘとを乗算したものの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する。
【００４５】
第２の受信部２０７は、小型デバイスから「誤りを含む認証情報」を受信し、誤り訂正部２０９に出力する。検査行列格納部２０８は、誤り訂正に用いる検査行列を格納する。なお、この検査行列は、正しい認証機器のみが保有する秘密情報である。
【００４６】
誤り訂正部２０９は、検査行列を用いて、「誤りを含む認証情報」からエラー情報である乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い、復元部２１０に出力する。復元部２１０は、復号処理を行い、認証情報を復元する。
【００４７】
認証処理部２１１は、排他的論理和演算部２０６から入力した認証情報と復元部２１０により復元された認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。
【００４８】
＜認証システムの処理＞
図４を用いて、本実施形態に係る認証システムの処理について説明する。
【００４９】
小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有しており、まず、認証機器は、小型デバイスに対して、認証要求を送信する（ステップＳ１０１）。小型デバイスは、乱数Ｂを生成し、認証機器に送信する（ステップＳ１０２）。
【００５０】
認証機器は、乱数Ａを生成し、小型デバイスに送信する（ステップＳ１０３）。小型デバイスは、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する（ステップＳ１０４）。
【００５１】
小型デバイスは、生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う（ステップＳ１０５）。小型デバイスは、乱数Ｃを生成する（ステップＳ１０６）。そして、符号化処理を行った認証情報と生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として認証機器に送信する（ステップＳ１０７）。
【００５２】
認証機器は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する（ステップＳ１０８）。そして、受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い（ステップＳ１０９）、訂正した情報を復号して、認証情報に復元する（ステップＳ１１０）。さらに、認証機器は、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う（ステップＳ１１１）。
【００５３】
したがって、本実施形態によれば、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信することから、認証情報の漏洩を防止して、さらに安全に認証処理を実行することができる。
【００５４】
なお、認証システムの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを小型デバイスおよび認証機器に読み込ませ、実行することによって本発明の認証システムを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００５５】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００５６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５７】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１；小型デバイス
２；認証機器
１０１；受信部
１０２；第１の乱数生成部
１０３；鍵格納部
１０４；乗算部
１０５；排他的論理和演算部
１０６；符号化処理部
１０７；生成行列格納部
１０８；第２の乱数生成部
１０９；認証情報生成部
１１０；送信部
２０１；第１の受信部
２０２；第１の乱数生成部
２０３；送信部
２０４；鍵格納部
２０５；乗算部
２０６；排他的論理和演算部
２０７；第２の受信部
２０８；検査行列格納部
２０９；誤り訂正部
２１０；復元部
２１１；認証処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証を行う認証システム、認証方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なサービスがインターネットを通して電子的に提供されるようになってきている。そのようなサービス提供を行う際には、利用者を認証することが不可欠となる（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｈ．Ｊ．Ｈｏｐｐｅｒ，ａｎｄ Ｍ．Ｂｌｕｍ，“Ａ Ｓｅｃｕｒｅ Ｈｕｍａｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ，” Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ，ＣＭＵ−ＣＳ−００−１３９，２０００．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、高度な暗号アルゴリズムをベースとした認証方式が用いられていたが、ＲＦＩＤなど超小型デバイスの普及により、従来の認証プロトコルが使用できない場面が出てきた。そこで、ＲＦＩＤのようなリソースが制限されたデバイス向けの認証方式が考案されたが、中間者攻撃が可能といった脆弱性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証を行う認証システム、認証方法およびプログラム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】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
（１）本発明は、小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムであって、前記小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、該生成した認証情報を前記認証機器に送信し、前記認証機器が、受信した前記認証情報に基づいて、前記小型デバイスの認証を行うことを特徴とする認証システムを提案している。
【０００８】
この発明によれば、小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、生成した認証情報を認証機器に送信し、認証機器が、受信した認証情報に基づいて、小型デバイスの認証を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。
【０００９】
（２）本発明は、（１）の認証システムについて、前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、前記認証機器が、乱数Ａを生成する第１の乱数生成手段（例えば、図３の第１の乱数生成部２０２に相当）と、該生成した乱数Ａを前記小型デバイスに送信する第１の送信手段（例えば、図３の送信部２０３に相当）と、を備え、前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成する第２の乱数生成手段（例えば、図２の第１の乱数生成部１０２に相当）と、該乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成することを特徴とする認証システムを提案している。
【００１０】
この発明によれば、小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、認証機器の第１の乱数生成手段が、乱数Ａを生成し、第１の送信手段が、生成した乱数Ａを小型デバイスに送信する。そして、小型デバイスの第２の乱数生成手段が、乱数Ｂを生成し、乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する。すなわち、乗算は加算処理に置き換えることができるため、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成する。一方、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成するため、認証情報の漏洩を防止して、安全に認証処理を実行することができる。
【００１１】
（３）本発明は、（２）の認証システムについて、前記小型デバイスが秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための生成行列を有し、前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、前記生成行列を用いた符号化処理を行う符号化処理手段（例えば、図２の符号化処理部１０６に相当）と、前記符号化処理を行った認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として前記認証機器に送信することを特徴とする認証システムを提案している。
【００１２】
この発明によれば、小型デバイスが秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための生成行列を有し、小型デバイスが、生成した認証情報に対して、生成行列を用いた符号化処理を行い、符号化処理を行った認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として認証機器に送信する。したがって、小型デバイスが、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信することから、認証情報の漏洩を防止して、さらに安全に認証処理を実行することができる。
【００１３】
（４）本発明は、（３）の認証システムについて、前記小型デバイスが、前記符号化処理をハミング符号を用いて行うことを特徴とする認証システムを提案している。
【００１４】
この発明によれば、小型デバイスが、符号化処理をハミング符号を用いて行う。ここで、ハミング符号は、他の誤り訂正符号よりも高速処理が期待できるため、小型デバイスの処理負荷を軽減しつつ、安全に認証処理を実行することができる。
【００１５】
（５）本発明は、（３）の認証システムについて、前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第３の乱数生成手段を備え、該生成した乱数Ｃを前記エラー情報とすることを特徴とする認証システムを提案している。
【００１６】
この発明によれば、小型デバイスの第３の乱数生成手段が、乱数Ｃを生成し、生成した乱数Ｃをエラー情報とする。したがって、負荷の小さい乱数生成処理を用いて、ランダムな情報をエラー情報とすることができる。
【００１７】
（６）本発明は、（３）の認証システムについて、前記生成行列が、秘密情報であることを特徴とする認証システムを提案している。
【００１８】
この発明によれば、生成行列が、秘密情報である。これにより、さらに、安全性を向上させることができる。
【００１９】
（７）本発明は、（５）の認証システムについて、前記第３の乱数生成手段が生成する乱数がｎビットのビット長を有することを特徴とする認証システムを提案している。
【００２０】
この発明によれば、第３の乱数生成手段が生成する乱数がｎビットのビット長を有する。これにより、さらに、安全性を向上させることができる。
【００２１】
（８）本発明は、（３）の認証システムについて、前記小型デバイスが、該生成した乱数Ｂを前記認証機器に送信する第３の送信手段（例えば、図２の第２の乱数生成部１０８に相当）を備え、前記認証機器が、秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための検査行列を有するとともに、前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する認証情報生成手段（例えば、図３の排他的論理和演算部２０６に相当）と、前記受信した認証用の送信情報に対して、前記検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去する誤り訂正手段（例えば、図３の誤り訂正部２０９に相当）と、該訂正した情報を復号して、前記認証情報に復元する復元手段（例えば、図３の復元部２１０に相当）と、前記認証情報生成手段により生成された認証情報と前記復元手段により復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う認証処理手段（例えば、図３の認証処理部２１１に相当）と、を備えたことを特徴とする認証システムを提案している。
【００２２】
この発明によれば、小型デバイスの第３の送信手段は、生成した乱数Ｂを認証機器に送信する。一方、認証機器は、秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための検査行列を有するとともに、認証情報生成手段が、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、誤り訂正手段が、受信した認証用の送信情報に対して、検査行列を用いて、乱数Ｃを除去し、復元手段が、訂正した情報を復号して認証情報に復元する。そして、認証処理手段が認証情報生成手段により生成された認証情報と復元手段により復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。したがって、誤り訂正手段が、受信した認証用の送信情報に対して、乱数Ｃを除去することによって、従来のように、複数回の通信を相互に行う必要がないため、認証処理を効率化することができる。
【００２３】
（９）本発明は、（１）の認証システムについて、前記小型デバイスがＲＦＩＤであることを特徴とする認証システムを提案している。
【００２４】
この発明によれば、小型デバイスがＲＦＩＤである。
【００２５】
（１０）本発明は、（１）の認証システムについて、前記認証機器が、ＲＦＩＤリーダであることを特徴とする認証システムを提案している。
【００２６】
この発明によれば、認証機器が、ＲＦＩＤリーダである。
【００２７】
（１１）本発明は、小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法であって、前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップ（例えば、図４のステップＳ１０１に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップ（例えば、図４のステップＳ１０２に相当）と、前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップ（例えば、図４のステップＳ１０３に相当）と、前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップ（例えば、図４のステップＳ１０４に相当）と、前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップ（例えば、図４のステップＳ１０５に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップ（例えば、図４のステップＳ１０６に相当）と、前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップ（例えば、図４のステップＳ１０７に相当）と、前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップ（例えば、図４のステップＳ１０８に相当）と、前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップ（例えば、図４のステップＳ１０９に相当）と、前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップ（例えば、図４のステップＳ１１０に相当）と、前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップ（例えば、図４のステップＳ１１１に相当）と、を備えたことを特徴とする認証方法を提案している。
【００２８】
この発明によれば、小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、認証機器が、小型デバイスに対して、認証要求を送信し、小型デバイスが、乱数Ｂを生成して、認証機器に送信する。一方、認証機器は、乱数Ａを生成し、小型デバイスに送信する。小型デバイスは、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う。さらに、小型デバイスは、乱数Ｃを生成し、符号化処理を行った認証情報と生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として認証機器に送信する。認証機器は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い、訂正した情報を復号処理して認証情報に復元する。そして、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信し、認証機器が、受信した認証用の送信情報に対して、乱数Ｃを除去することによって誤り訂正を行うため、従来のように、複数回の通信を相互に行う必要がないため、認証処理を効率化することができる。
【００２９】
（１２）本発明は、小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップ（例えば、図４のステップＳ１０１に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップ（例えば、図４のステップＳ１０２に相当）と、前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップ（例えば、図４のステップＳ１０３に相当）と、前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップ（例えば、図４のステップＳ１０４に相当）と、前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップ（例えば、図４のステップＳ１０５に相当）と、前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップ（例えば、図４のステップＳ１０６に相当）と、前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップ（例えば、図４のステップＳ１０７に相当）と、前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップ（例えば、図４のステップＳ１０８に相当）と、前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップ（例えば、図４のステップＳ１０９に相当）と、前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップ（例えば、図４のステップＳ１１０に相当）と、前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップ（例えば、図４のステップＳ１１１に相当）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００３０】
この発明によれば、小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、認証機器が、小型デバイスに対して、認証要求を送信し、小型デバイスが、乱数Ｂを生成して、認証機器に送信する。一方、認証機器は、乱数Ａを生成し、小型デバイスに送信する。小型デバイスは、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う。さらに、小型デバイスは、乱数Ｃを生成し、符号化処理を行った認証情報と生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として認証機器に送信する。認証機器は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成し、受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い、訂正した情報を復号処理して認証情報に復元する。そして、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。したがって、小型デバイスは、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信し、認証機器が、受信した認証用の送信情報に対して、乱数Ｃを除去することによって誤り訂正を行うため、従来のように、複数回の通信を相互に行う必要がないため、認証処理を効率化することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができるという効果がある。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信することから、認証情報の漏洩を防止して、さらに安全に認証処理を実行することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る認証システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る小型デバイスの構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係る認証機器の構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る認証システムの処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３４】
＜認証システムの構成＞
本実施形態に係る認証システムは、図１に示すように、小型デバイス１と認証機器２とから構成されている。本システムは、小型デバイス１の認証を認証機器２が行うものである。小型デバイスとしては、ＲＦＩＤ、認証機器としては、ＲＦＩＤリーダ等が例示できる。このように、本実施形態に係る認証システムは、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現するものである。
【００３５】
＜小型デバイスの構成＞
図２を用いて、本実施形態に係る小型デバイスの構成について説明する。
【００３６】
本実施形態に係る小型デバイスは、図２に示すように、受信部１０１と、第１の乱数生成部１０２と、鍵格納部１０３と、乗算部１０４と、排他的論理和演算部１０５と、符号化処理部１０６と、生成行列格納部１０７と、第２の乱数生成部１０８と、認証情報生成部１０９と、送信部１１０とから構成されている。
【００３７】
受信部１０１は、認証機器２から、認証機器２が生成した乱数Ａを受信し、乗算部１０４に出力する。第１の乱数生成部１０２は、乱数Ｂを生成する。鍵格納部１０３は、秘密裏に秘密鍵Ｘ、秘密鍵Ｙを格納する。
【００３８】
乗算部１０４は、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙの乗算を行う。排他的論理和演算部１０５は、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘとを乗算したものと、受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙとを乗算したものの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する。
【００３９】
符号化処理部１０６は、生成された認証情報に対して符号化処理を施し、誤り訂正可能な情報とする。なお、符号化には、例えば、ハミング符号等を用いて符号化処理を行う。生成行列格納部１０７は、符号化処理に用いる生成行列を格納する、なお、この生成行列は、小型デバイスのみが保有するは秘密情報である。
【００４０】
第２の乱数生成部１０８は、乱数Ｃを生成する。認証情報生成部１０９は、符号化した情報と、生成した乱数情報Ｃとの排他的論理和演算を行う。ここで、乱数情報Ｃは故意に挿入したエラーであり、排他的論理和した結果を「誤りを含む認証情報」と呼ぶ。送信部１１０は、この「誤りを含む認証情報」を認証機器２に送信する。
【００４１】
＜認証機器の構成＞
図３を用いて、本実施形態に係る認証機器の構成について説明する。
【００４２】
本実施形態に係る認証機器は、図３に示すように、第１の受信部２０１と、第１の乱数生成部２０２と、送信部２０３と、鍵格納部２０４と、乗算部２０５と、排他的論理和演算部２０６と、第２の受信部２０７と、検査行列格納部２０８と、誤り訂正部２０９と、復元部２１０と、認証処理部２１１とから構成されている。
【００４３】
第１の受信部２０１は、小型デバイスから小型デバイスが生成した乱数Ｂを受信し、乗算部２０５に出力する。第１の乱数生成部２０２は、乱数Ａを生成する。送信部２０３は、生成した乱数Ａを小型デバイスに送信する。鍵格納部２０４は、秘密裏に秘密鍵Ｘ、秘密鍵Ｙを格納する。
【００４４】
乗算部２０５は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘの乗算を行う。排他的論理和演算部２０６は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙとを乗算したものと、受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘとを乗算したものの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する。
【００４５】
第２の受信部２０７は、小型デバイスから「誤りを含む認証情報」を受信し、誤り訂正部２０９に出力する。検査行列格納部２０８は、誤り訂正に用いる検査行列を格納する。なお、この検査行列は、正しい認証機器のみが保有する秘密情報である。
【００４６】
誤り訂正部２０９は、検査行列を用いて、「誤りを含む認証情報」からエラー情報である乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い、復元部２１０に出力する。復元部２１０は、復号処理を行い、認証情報を復元する。
【００４７】
認証処理部２１１は、排他的論理和演算部２０６から入力した認証情報と復元部２１０により復元された認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う。
【００４８】
＜認証システムの処理＞
図４を用いて、本実施形態に係る認証システムの処理について説明する。
【００４９】
小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有しており、まず、認証機器は、小型デバイスに対して、認証要求を送信する（ステップＳ１０１）。小型デバイスは、乱数Ｂを生成し、認証機器に送信する（ステップＳ１０２）。
【００５０】
認証機器は、乱数Ａを生成し、小型デバイスに送信する（ステップＳ１０３）。小型デバイスは、生成した乱数Ｂと秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する（ステップＳ１０４）。
【００５１】
小型デバイスは、生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う（ステップＳ１０５）。小型デバイスは、乱数Ｃを生成する（ステップＳ１０６）。そして、符号化処理を行った認証情報と生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として認証機器に送信する（ステップＳ１０７）。
【００５２】
認証機器は、生成した乱数Ａと秘密鍵Ｙおよび受信した乱数Ｂと秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する（ステップＳ１０８）。そして、受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、乱数Ｃを除去して誤り訂正を行い（ステップＳ１０９）、訂正した情報を復号して、認証情報に復元する（ステップＳ１１０）。さらに、認証機器は、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う（ステップＳ１１１）。
【００５３】
したがって、本実施形態によれば、計算処理の負荷が軽い排他的論理和演算と加算処理のみで認証情報を生成するため、計算能力が乏しい小型デバイスにおいても、効率的な認証処理を実現することができる。また、認証情報を小型デバイスと認証機器とが秘密裏に共有する秘密鍵Ｘ、Ｙおよびそれぞれが生成した乱数Ａ、乱数Ｂとから生成し、生成した認証情報に対して、符号化処理を行い、この認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として送信することから、認証情報の漏洩を防止して、さらに安全に認証処理を実行することができる。
【００５４】
なお、認証システムの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを小型デバイスおよび認証機器に読み込ませ、実行することによって本発明の認証システムを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００５５】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００５６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５７】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１；小型デバイス
２；認証機器
１０１；受信部
１０２；第１の乱数生成部
１０３；鍵格納部
１０４；乗算部
１０５；排他的論理和演算部
１０６；符号化処理部
１０７；生成行列格納部
１０８；第２の乱数生成部
１０９；認証情報生成部
１１０；送信部
２０１；第１の受信部
２０２；第１の乱数生成部
２０３；送信部
２０４；鍵格納部
２０５；乗算部
２０６；排他的論理和演算部
２０７；第２の受信部
２０８；検査行列格納部
２０９；誤り訂正部
２１０；復元部
２１１；認証処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムであって、
前記小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、該生成した認証情報を前記認証機器に送信し、前記認証機器が、受信した前記認証情報に基づいて、前記小型デバイスの認証を行うことを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、
前記認証機器が、
乱数Ａを生成する第１の乱数生成手段と、
該生成した乱数Ａを前記小型デバイスに送信する第１の送信手段と、
を備え、
前記小型デバイスが、
乱数Ｂを生成する第２の乱数生成手段と、
該乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記小型デバイスが秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための生成行列を有し、
前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、前記生成行列を用いた符号化処理を行う符号化処理手段と、
前記符号化処理を行った認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として前記認証機器に送信することを特徴とする請求項２に記載の認証システム。
【請求項４】
前記小型デバイスが、前記符号化処理をハミング符号を用いて行うことを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項５】
前記小型デバイスが、
乱数Ｃを生成する第３の乱数生成手段を備え、
該生成した乱数Ｃを前記エラー情報とすることを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項６】
前記生成行列が、秘密情報であることを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項７】
前記第３の乱数生成手段が生成する乱数がｎビットのビット長を有することを特徴とする請求項５に記載の認証システム。
【請求項８】
前記小型デバイスが、
該生成した乱数Ｂを前記認証機器に送信する第３の送信手段を備え、
前記認証機器が、秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための検査行列を有するとともに、
前記認証機器が、
前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する認証情報生成手段と、
前記受信した認証用の送信情報に対して、前記検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去する誤り訂正手段と、
該訂正した情報を復号して、前記認証情報に復元する復元手段と、
前記認証情報生成手段により生成された認証情報と前記復元手段により復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う認証処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項９】
前記小型デバイスがＲＦＩＤであることを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項１０】
前記認証機器が、ＲＦＩＤリーダであることを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項１１】
小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法であって、
前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、
前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップと、
前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップと、
前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップと、
前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップと、
前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップと、
前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップと、
前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップと、
前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップと、
前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップと、
を備えたことを特徴とする認証方法。
【請求項１２】
小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、
前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップと、
前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップと、
前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップと、
前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップと、
前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップと、
前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップと、
前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップと、
前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップと、
前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムであって、
前記小型デバイスが認証処理に必要な情報を排他的論理和演算と加算処理のみで生成し、該生成した認証情報を前記認証機器に送信し、前記認証機器が、受信した前記認証情報に基づいて、前記小型デバイスの認証を行うことを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、
前記認証機器が、
乱数Ａを生成する第１の乱数生成手段と、
該生成した乱数Ａを前記小型デバイスに送信する第１の送信手段と、
を備え、
前記小型デバイスが、
乱数Ｂを生成する第２の乱数生成手段と、
該乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記小型デバイスが秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための生成行列を有し、
前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、前記生成行列を用いた符号化処理を行う符号化処理手段と、
前記符号化処理を行った認証情報とエラー情報との排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の送信情報として前記認証機器に送信することを特徴とする請求項２に記載の認証システム。
【請求項４】
前記小型デバイスが、前記符号化処理をハミング符号を用いて行うことを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項５】
前記小型デバイスが、
乱数Ｃを生成する第３の乱数生成手段を備え、
該生成した乱数Ｃを前記エラー情報とすることを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項６】
前記生成行列が、秘密情報であることを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項７】
前記第３の乱数生成手段が生成する乱数がｎビットのビット長を有することを特徴とする請求項５に記載の認証システム。
【請求項８】
前記小型デバイスが、
該生成した乱数Ｂを前記認証機器に送信する第３の送信手段を備え、
前記認証機器が、秘密裏に、さらに誤り訂正符号のための検査行列を有するとともに、
前記認証機器が、
前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する認証情報生成手段と、
前記受信した認証用の送信情報に対して、前記検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去する誤り訂正手段と、
該訂正した情報を復号して、前記認証情報に復元する復元手段と、
前記認証情報生成手段により生成された認証情報と前記復元手段により復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う認証処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の認証システム。
【請求項９】
前記小型デバイスがＲＦＩＤであることを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項１０】
前記認証機器が、ＲＦＩＤリーダであることを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項１１】
小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法であって、
前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、
前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップと、
前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップと、
前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップと、
前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップと、
前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップと、
前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップと、
前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップと、
前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップと、
前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップと、
を備えたことを特徴とする認証方法。
【請求項１２】
小型デバイスと該小型デバイスを認証する認証機器とからなる認証システムにおける認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記小型デバイスと認証機器とが秘密裏に秘密鍵Ｘ、Ｙを共有し、
前記認証機器が、前記小型デバイスに対して、認証要求を送信する第１のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｂを生成し、前記認証機器に送信する第２のステップと、
前記認証機器が、乱数Ａを生成し、前記小型デバイスに送信する第３のステップと、
前記小型デバイスが、生成した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘおよび受信した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第４のステップと、
前記小型デバイスが、前記生成した認証情報に対して、保有する生成行列を用いて符号化処理を行う第５のステップと、
前記小型デバイスが、乱数Ｃを生成する第６のステップと、
前記小型デバイスが、前記符号化処理を行った認証情報と前記生成した乱数Ｃとの排他的論理和演算を行った演算結果を認証用の情報として前記認証機器に送信する第７のステップと、
前記認証機器が、前記生成した乱数Ａと前記秘密鍵Ｙおよび前記受信した乱数Ｂと前記秘密鍵Ｘをそれぞれ乗じるとともに、これらの排他的論理和を演算し、認証情報を生成する第８のステップと、
前記認証機器が、前記受信した認証用の情報に対して、保有する検査行列を用いて、前記乱数Ｃを除去して誤り訂正を行う第９のステップと、
前記認証機器が、該訂正した情報を復号処理して、前記認証情報に復元する第１０のステップと、
前記認証機器が、生成された認証情報と復元した認証情報とが一致するか否かを検証して、認証処理を行う第１１のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６６５０７（Ｐ２０１１−１６６５０７Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８９３（Ｐ２０１０−２７８９３）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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