認証システム及び認証方法
【課題】音を使ってワンタイムパスワードを送信する認証システムにおいて、高速で精度の高い認証を行うことのできる認証システムを提供する。
【解決手段】本実施形態に係る認証システム１は、携帯端末１０と、認証端末３０と、認証サーバ５０と、を備え、携帯端末１０は、認証サーバ５０が発行したパスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成部２１と、ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化部２２と、可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成部２３と、ベースバンド信号により搬送波を変調して変調波を生成する変調部２５と、変調波を音波として発信するスピーカー１７と、を備え、ワンタイムパスワードが音波として携帯端末１０から認証端末３０へと入力される。
【解決手段】本実施形態に係る認証システム１は、携帯端末１０と、認証端末３０と、認証サーバ５０と、を備え、携帯端末１０は、認証サーバ５０が発行したパスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成部２１と、ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化部２２と、可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成部２３と、ベースバンド信号により搬送波を変調して変調波を生成する変調部２５と、変調波を音波として発信するスピーカー１７と、を備え、ワンタイムパスワードが音波として携帯端末１０から認証端末３０へと入力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末を利用するユーザが正規のユーザであるか否かを認証する認証システムに関し、特に、ワンタイムパスワードを用いてユーザ認証を行う認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
銀行の現金自動預け払い機（ATM）のシステムやインターネットバンキングシステム等の各種認証システムでは、固定式のパスワードを用いた認証システムが従来から採用されているが、よりセキュリティを向上させるために、使い捨てのワンタイムパスワードを用いた認証システムが使用されるようになってきている。
【０００３】
ワンタイムパスワードを用いた認証システムでは、所定の時間毎にパスワードを変えて表示するパスワード生成端末（トークン）をユーザに配布しておき、この端末上に表示されたワンタイムパスワードをユーザがＡＴＭに手入力することで認証が行われている。
【０００４】
しかし、従来の認証システムにおいては、ユーザは、ワンタイムパスワードを手入力でＡＴＭ等の認証端末に入力する必要があり、入力操作が煩わしく、また、誤入力により認証を失敗するといった問題が発生していた。
【０００５】
このような問題に鑑み、下記特許文献１には、パスワード生成端末から認証装置へのワンタイムパスワードの入力を、パスワード生成端末のスピーカーから認証装置のマイクへと音で行うことが開示されている。これによれば、ワンタイムパスワードの手入力の必要がなく、手入力の煩わしさや入力ミス等を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、ワンタイムパスワードを所定の変換テーブルに基づいて音階に変換し、音階の相違により認証を行っているが、音階で表現できるデータ量は少なく、また、音階の送信には時間がかかるため、データ量の少ないパスワードしか送ることができず、セキュリティが低下してしまう。
【０００８】
また、認証端末の設置場所等には、周囲の環境音等のノイズが多く、受信側で正しく音階を認識することは困難であるが、送信できるデータ量が小さいため、エラー訂正を行うことも困難であり、認証エラー等が発生する可能性も高い。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、音を使ってワンタイムパスワードを送信する認証システムにおいて、高速で精度の高い認証を行うことのできる認証システ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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る認証システムは、携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備え、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証システムにおいて、前記認証サーバは、ワンタイムパスワードを生成するためのパスワード生成用ユーザ識別子を、ユーザ毎に関連付けて格納しておく記憶部を備え、前記携帯端末は、前記認証サーバが発行した前記パスワード生成用ユーザ識別子を格納する記憶部と、前記パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成部と、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化部と、可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成部と、前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調部と、前記変調波を音波として発信するスピーカーと、を備え、前記認証端末は、前記音波を受信するマイクロフォンと、受信した前記音波を復調及び復号して得られた前記ワンタイムパスワードと、前記認証サーバの記憶部に格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から直接生成された認証用ワンタイムパスワードとの比較結果に基づいてユーザ認証を行う端末認証部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る認証方法は、携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備える認証システムにおいて、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証方法であって、前記携帯端末において、前記認証サーバが発行したパスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成工程と、前記携帯端末において、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成すると共に、前記ベースバンド信号により可聴音帯域の搬送波を変調して変調波を生成する符号化・変調工程と、前記携帯端末のスピーカーから前記変調波を音波とし発信する発信工程と、前記認証端末のマイクロフォンで前記音波を受信する受信工程と、前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、受信した前記音波を復調及び復号して前記ワンタイムパスワードを復元する復調・復号工程と、前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記認証サーバに格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から認証用ワンタイムパスワードを直接生成する認証用ワンタイムパスワード生成工程と、前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記復元されたワンタイムパスワードと前記認証用ワンタイムパスワードとを比較してユーザ認証を行う認証工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るワンタイムパスワード発信プログラムは、コンピュータに、ワンタイムパスワードを音波として発信させるためのワンタイムパスワード発信プログラムにおいて、パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成ステップと、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化ステップと、可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成ステップと、前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調ステップと、スピーカーから前記変調波を音波とし発信する発信ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る認証システムよれば、音を使ってワンタイムパスワードを送信する認証システムにおいて、高速で精度の高いワンタイムパスワード認証を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る認証システムの構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る携帯端末の構成を概略的に示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る携帯端末の機能を概略的に示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る符号化されたデータのフレーム構造を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る認証端末の構成を概略的に示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る認証端末の機能を概略的に示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る認証サーバの構成を概略的に示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る認証サーバの機能を概略的に示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る認証システムにおける認証処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る認証システムについて詳細に説明する。本実施形態では、ワンタイムパスワード（OTP：One Time Password）を用いた認証システムにおいて、ユーザが携帯するワンタイムパスワード生成器（トークン）としての携帯端末から認証端末へのワンタイムパスワードの入力を、空気を媒体とした音として情報を一方向に伝達する音波通信により行うことを特徴としている。なお、本実施形態では、銀行の現金自動預け払い機（ATM）を利用するユーザが、所有する携帯電話を使って認証を行う場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
まず、図１を参照しながら認証システムの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る認証システムの構成を概略的に示す模式図である。同図に示すように、認証システム１は、認証を受けるユーザが所持している携帯端末１０、認証を受けるユーザが利用する認証端末３０、認証端末３０に対して認証に必要な情報等を提供する認証サーバ５０を備えている。
【００１７】
認証端末３０及び認証サーバ５０は、インターネットや専用線等のネットワーク５に接続されており、携帯端末１０は、無線の基地局８を介してネットワーク５に接続されている。
【００１８】
続いて、図２〜図４を参照しながら携帯端末１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る携帯端末の構成を概略的に示す模式図、図３は、本実施形態に係る携帯端末の機能を概略的に示すブロック図である。図４は、本実施形態に係る携帯端末において符号化されたデータのフレーム構造を示す図である。
【００１９】
携帯端末１０は、図２に示すように、各種演算を行うＣＰＵ等の演算装置１１、各種情報を記憶しておくフラッシュメモリや演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ等からなる記憶装置１３、時刻を算出するための計時部１５、電気信号を音圧振動として発信するためのスピーカー１７、各種情報を表示するためのディスプレイ１８を備えている。
【００２０】
記憶装置１３は、携帯端末１０において後述する所定の処理を実行するための各種プログラムを格納しておくプログラム格納部１３１、認証サーバ５０が発行するワンタイムパスワードを生成するためのパスワード生成用ユーザ識別子（ＰＷ生成用ユーザ識別子、第二ユーザ識別子）を格納しておくユーザ識別子格納部１３２を備えている。
【００２１】
本実施形態では、携帯端末１０として携帯電話を利用しているが、音を発信するためのスピーカーを備えると共に、ネットワーク５を介して認証サーバ５０と通信可能な端末であれば、携帯ＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型コンピュータ、ネットブック、ゲーム機等、種々の端末を利用することが可能である。
【００２２】
携帯端末１０は、図３に示すように、パスワード生成部２１、符号化部２２、搬送波生成部２３、変調部２５を備えている。これら各部の機能は、演算装置１１がプログラム格納部１３１内の各種プログラムを実行することで実現される。
【００２３】
パスワード生成部２１は、計時部１５から取得する現在時刻と、ユーザ識別子格納部１３２から取得するＰＷ生成用ユーザ識別子とから、認証端末３０においてユーザ認証するためのワンタイムパスワードを生成する機能を有する。
【００２４】
具体的には、パスワード生成部２１は、現在時刻とＰＷ生成用ユーザ識別子とハッシュ関数（例えば、ＭＤ５：Message Digest Algorithm 5）をかけて得られるハッシュ値（ＭＤ５の場合、128bits）をワンタイムパスワードとする。
【００２５】
なお、本実施形態では、ワンタイムパスワードとして、ワンタイムパスワードを現在の時刻に基づいて生成する時刻同期方式のワンタイムパスワードを使用しているが、他の方式のワンタイムパスワードを用いても良い。また、ワンタイムパスワードを構成する現在時刻は、分単位の時刻を採用している。
【００２６】
符号化部２２は、パスワード生成部２１で生成されたワンタイムパスワードに誤り訂正符号を付加するなどして、ワンタイムパスワードをデータフレームとして符号化する。
【００２７】
図４に示すように、本実施形態に係るデータフレームは、4つのパケットから構成され、1列目のパケットは、タイミングを同期するためのプリアンブルの後に、フレームの先頭を識別するためのSOF（Start of Frame）、他のデータフレームと区別するためのフレーム識別子（SC ID）、銀行を識別するための銀行識別子（Bank ID）、エラー訂正のためのCRC8（Cyclic Redundancy Check）から構成されている。
【００２８】
このように、データフレームにフレーム識別子を含めることで、他のデータフレームとの混信、例えば、隣のＡＴＭを操作している他のユーザの携帯端末１０から発信されたデータフレームとの混信を防ぐことができる。
【００２９】
2〜4列目のパケットは、それぞれ先頭にパケット番号（Pkt No）、後尾にCRC8を有し、その間にワンタイムパスワードのデータ（data1、data2、data3、…）を有している。音波通信の場合、周囲の雑音や反響音等のためにＳＮ比が小さく、復号エラーが発生し易く、復号エラーが発生した場合もエラー箇所の特定が困難となる場合も多い。したがって、各パケットの先頭にパケット識別子としてのパケット番号を付与することで、エラー箇所の特定を可能にし、エラー訂正の効率を上げて、復号精度を上げることができる。
【００３０】
搬送波生成部２３は、符号化されたワンタイムパスワードを乗せて送るための搬送波（キャリア）を生成する。本実施形態では、キャリア周波数fcが8,820Hz、11,760Hz、14,700Hzの3つの搬送波を用いる、いわゆる3波キャリア方式を採用している。
【００３１】
変調部２５は、符号化部２２において、データフレームとして符号化されたワンタイムパスワード、すなわちベースバンド信号により、搬送波生成部２３で生成された搬送波を変調する。変調部２５における変調速度（ボーレート）は、2,940Hzである。変調方式としては、例えば、SSB（Single Sideband）方式、BPSK、QPSK等が採用される。
【００３２】
また、本実施形態では、3波キャリア方式が採用されており、変調部２５は、3つの搬送波を同一のベースバンド信号で変調して変調波を生成した後、これらを合成して合成変調波を生成する。
【００３３】
このように、同一のベースバンド信号で3つの搬送波を変調して並行に搬送することで、受信精度を大きく向上させることができる。また、周波数の異なる3つの搬送波を用いることで、搬送波による音が耳につきにくくなるという効果も奏する。
【００３４】
変調部２５において生成された変調波は、スピーカー１７から音圧振動、すなわちサウンドコードとして空気中に発信される。なお、本実施形態では、合成変調波を音声データファイル（wavファイル等）として、例えば1秒間記録した後に、この音声データファイルを5回再生（5秒間再生）することで、スピーカーからサウンドコードを発信している。
【００３５】
ここで、変調速度、キャリア周波数fcとして、上記周波数を採用したのは、音であるサウンドコードの発信処理において、携帯端末１０の演算装置１１への負荷を抑えるためである。近年、携帯電話に搭載されているチップは、音声信号のサンプリング周波数として、44.1kHzや48kHzを採用しているケースが多く、このサンプリング周波数に対して整数比のサンプリング周波数変換であれば、サウンドコードの発信処理による負荷を抑えることができる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、携帯端末１０における音声信号のサンプリング周波数が44.1kHzであるとして、変調速度を3kHz程度にするために、サンプリング周波数の15分の1の2,940Hzに変調速度を設定した。また、キャリア周波数fcとして、12kHz程度を利用するために、変調速度の3倍、4倍、5倍の8,820Hz、11,760Hz、14,700Hzにキャリア周波数を設定した。
【００３７】
このように、携帯端末１０において、変調速度を携帯端末１０の音声信号のサンプリング周波数の１／ｎ（ｎは自然数）に設定すると共に、搬送波の周波数を変調速度のｍ倍（ｍは自然数）とすることで、処理負荷の高いサンプリング周波数変換が不要となり、専用回路等を準備しなくてもスマートフォン等の既存の携帯電話においてソフトウェア処理によりサウンドコードの発信処理を行わせることができる。
【００３８】
なお、携帯端末１０にワンタイムパスワード生成プログラムをインストールすることで、音波としてワンタイムパスワードを発信させる処理を携帯端末１０に行わせる場合には、ワンタイムパスワード生成プログラムにより、自動的に携帯端末１０における音声信号のサンプリング周波数を取得するすると共に、この取得したサンプリング周波数に基づいて、上述したように変調速度及びキャリア周波数を自動的に決定させるようにすれば良い。
【００３９】
続いて、図５及び図６を参照しながら認証端末３０の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る認証端末の構成を概略的に示す模式図である。図６は、本実施形態に係る認証端末の機能を概略的に示すブロック図である。
【００４０】
認証端末３０は、図５に示すように、各種演算を行うＣＰＵ等の演算装置３１、各種情報を記憶しておくフラッシュメモリや演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ等からなる記憶装置３３、上述したサウンドコードの音圧振動を受信して電気信号に変換するためのマイクロフォン３６、各種情報を表示するためのディスプレイ３８、キャッシュカードを受け入れるカード受入部３９を備えている。
【００４１】
記憶装置３３は、認証端末３０において後述する所定の処理を実行するための各種プログラムを格納しておくプログラム格納部３３１を備えている。本実施形態では、認証端末３０は、銀行の店舗に設置されているＡＴＭであるが、ユーザの利用にあたってワンタイムパスワードによる認証が行われる端末であれば、例えば、オンラインバンキングへの利用のために使用されるＰＣ等も認証端末３０となり得る。
【００４２】
認証端末３０は、図６に示すように、端末認証部４５を備えており、端末認証部４５の機能は、演算装置３１がプログラム格納部３３１内の各種プログラムを実行することで実現される。
【００４３】
端末認証部４５は、マイクロフォン３６に受信されたサウンドコードを復調及び復号して得られたワンタイムパスワードが正規のユーザによるものか否かのユーザ認証を行う。
【００４４】
具体的には、端末認証部４５は、カード受入部３９に挿入されたキャッシュカードの金融機関コードに基づいて、キャッシュカードを発行した銀行（ワンタイムパスワードを発行した銀行）の認証サーバ５０にアクセスして、受信したサウンドコードの音データ及びカード番号を当該認証サーバ５０に送信する。カード番号は、認証端末３０の利用にあたって、ユーザがカード受入部３９に挿入したキャッシュカードの番号であり、ユーザを識別するための第一ユーザ識別子である。
【００４５】
その後、端末認証部４５は、認証サーバ５０から当該サウンドコードから復元したワンタイムパスワードが正規のユーザのものであるか否かのサーバ認証結果を受信する。サーバ認証の結果、正規のユーザのものであると判定された場合には、端末認証部４５は認証が成功したことを表す情報をディスプレイ３８に表示し、当該ユーザによる認証端末３０の利用、例えば、現金の引き出し操作等を許可するように制御する。
【００４６】
一方、サーバ認証の結果、入力されたワンタイムパスワードが正規のユーザによるものでないと判定された場合には、端末認証部４５は、認証が失敗したことを表す情報をディスプレイ３８に表示し、以降、当該ユーザによる認証端末３０の利用を許可しないように制御する。
【００４７】
続いて、図７及び図８を参照しながら認証サーバ５０の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る認証サーバの構成を概略的に示す模式図である。図８は、本実施形態に係る認証サーバの機能を概略的に示すブロック図である。
【００４８】
認証サーバ５０は、各銀行が所有するワンタイムパスワードを認証するためのサーバであり、図７に示すように、各種演算を行うＣＰＵ等の演算装置５１、各種情報を記憶しておくハードディスクドライブや演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ等からなる記憶装置５３、時刻を算出するための計時部５５を備えている。
【００４９】
記憶装置５３は、認証サーバ５０において後述する所定の処理を実行するための各種プログラムを格納しておくプログラム格納５３１、ユーザ毎に、キャッシュカードのカード番号（第一ユーザ識別子）、ＰＷ生成用ユーザ識別子（第二ユーザ識別子）及び携帯端末識別子を関連付けて記憶しておくユーザ情報格納部５３２を備えている。
【００５０】
認証サーバ５０は、図８に示すように、認証用パスワード生成部６１、復調部６２、復号部６３、サーバ認証部６５を備えており、これら各部の機能は、演算装置５１がプログラム格納部５３１内の各種プログラムを実行することで実現される。
【００５１】
認証用パスワード生成部６１は、認証用のワンタイムパスワードを直接生成する機能を有しており、計時部５５から取得する現在時刻と、認証端末３０から受信したカード番号に基づいてユーザ情報格納部５３２から取得するＰＷ生成用ユーザ識別子とから、認証用ワンタイムパスワードを直接生成する。なお、認証用パスワード生成部６１は、現在時刻に加えて、現在時刻の1分前の時刻、現在時刻の1分後の時刻とから、合計3つの認証用ワンタイムパスワードを生成する。
【００５２】
復調部６２は、認証端末３０から受信したサウンドコードの音声データ、すなわち変調波を復調し、ベースバンド信号を復元する。復号部６３は、ベースバンド信号を復号し、携帯端末１０から発信されたワンタイムパスワードを復元する。
【００５３】
サーバ認証部６５は、この復号部６３において復元されたワンタイムパスワードと、認証用パスワード生成部６１が生成した3つの認証用ワンタイムパスワードとが一致するか否かのサーバ認証を行う。
【００５４】
復元されたワンタイムパスワードが何れかの認証用ワンタイムパスワードと一致した場合には、サーバ認証部６５は、復元されたワンタイムパスワードが正規のユーザのものであると判定し、その旨を認証結果として認証端末３０へと送信する。一方、何れの認証用ワンタイムパスワードとも一致しなかった場合には、サーバ認証部正規のユーザによるものでないと判定し、その旨を認証結果として認証端末３０へと送信する。
【００５５】
以上、認証システム１の構成について詳細に説明したが、続いて、認証システム１におけるワンタイムパスワード認証処理の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態におけるワンタイムパスワード認証処理の流れを示すフローチャートである。
【００５６】
なお、ユーザは、自己の携帯端末１０を利用して認証端末３０での認証を行う前に、予め認証サーバ５０へのユーザ登録を行い、ＰＷ生成用ユーザ識別子を予め取得して携帯端末１０のユーザ識別子格納部１３２に記録しておく必要がある。ユーザ登録にあたっては、ユーザは、ネットワーク５を介して携帯端末１０から認証サーバ５０にアクセスし、キャッシュカードのカード番号やパスワードを入力する。
【００５７】
ユーザが入力したカード番号及びパスワードは、携帯電話の端末識別子（UID，IMEI等）と共に、認証サーバ５０へと送信される。これらを受け取った認証サーバ５０は、ＰＷ生成用ユーザ識別子を携帯端末１０へと送信すると共に、カード番号（第一ユーザ識別子）、ＰＷ生成用ユーザ識別子（第二ユーザ識別子）、端末識別子、パスワードをユーザ毎にユーザ情報格納部５３２に格納する。
【００５８】
そして、ユーザ登録を行ったユーザがＡＴＭである認証端末３０から現金を引き出す際などに、図９に示す認証処理が実行される。まず、Ｓ１０において、ユーザがキャッシュカードを認証端末３０のカード受入部３９に挿入する。そうすると、Ｓ１１において、認証端末３０がユーザに対してワンタイムパスワードの入力を要求する。この要求は、音声及びディスプレイ３８上にメッセージを表示することで行われる。
【００５９】
この要求に応じて、ユーザがワンタイムパスワードを出力するように携帯端末１０を操作すると、Ｓ１５において、携帯端末１０は、ワンタイムパスワードの生成に用いる現在時刻を認証サーバ５０と同期する。この時刻の同期は、携帯端末１０が基地局８及びネットワーク５を介して認証サーバ５０にアクセスすることで実現される。
【００６０】
続いて、Ｓ１６に進み、携帯端末１０のパスワード生成部２１が、計時部１５から取得する現在時刻と、ユーザ識別子格納部１３２から取得するＰＷ生成用ユーザ識別子とから、ワンタイムパスワードを生成する。
【００６１】
Ｓ１７では、生成されたワンタイムパスワードが、符号化部２２においてデータフレームとして符号化される。Ｓ１８では、変調部２５が、符号化データをベースバンド信号として、搬送波を変調する。変調信号は、スピーカー１７からサウンドコードとして認証端末３０のマイクロフォン３６に向けて発信される（Ｓ１９）。
【００６２】
なお、Ｓ１９においてサウンドコードを発信する際、携帯端末１０と認証端末３０が離れていると、距離に応じて音圧が減衰してしまい、認証端末３０側で復号できなくなるおそれもあるので、ユーザは、携帯端末１０のスピーカー１７を認証端末３０のマイクロフォン３６に近づけて所定の場所に置いたうえで、ワンタイムパスワードのサウンドコードを発信させることが望ましい。
【００６３】
上述したように、本実施形態では、サウンドコードの搬送波として、8,820Hz、11,760Hz、14,700Hzの可聴音帯域の周波数を用いているため、ユーザは、自分の耳で、サウンドコードを発信中であることを認識することができる。なお、サウンドコード発信中に、そのことを示すジングルを携帯端末１０から鳴らすようにしても良い。
【００６４】
続いて、Ｓ２０において、認証端末３０がサウンドコードを受信すると、Ｓ２１に進み、サウンドコードの音声データ及び挿入されたキャッシュカードのカード番号とが、当該キャッシュカードを発行した銀行の認証サーバ５０へと送信される。
【００６５】
Ｓ２３では、これらを受信した認証サーバ５０の復調部６２が、エラー訂正等を行いながら受信した信号を復調し、フレーム構造のベースバンド信号を取得する。Ｓ２４では、復号部６３がベースバンド信号からワンタイムパスワードを復号する。
【００６６】
一方、Ｓ２６では、認証用パスワード生成部６１が、計時部５５から取得した現在時刻と、Ｓ２１で受信したカード番号に関連づけられてユーザ情報格納部５３２に格納されているＰＷ生成用ユーザ識別子とから、認証用ワンタイムパスワードを生成する。
【００６７】
そして、Ｓ２７に進み、サーバ認証部６５は、認証端末３０から取得したワンタイムパスワードと、上記認証用ワンタイムパスワードとが一致するか否かを判定するサーバ認証を行い、一致すれば、認証端末３０を操作しているユーザが正規のユーザであると認定し、一致しない場合は、正規のユーザでないと認定する。
【００６８】
なお、本実施形態では、認証用ワンタイムパスワードとして、現在時刻に加えて、1分前の時刻と1分後の時刻によるパスワードを生成し、3つの認証用ワンタイムパスワードにより認証を行うようにしており、ユーザによるワンタイムパスワードの送信に時間がかかった場合等であっても正しく認証を行うことが可能となる。
【００６９】
サーバ認証の認証結果は、Ｓ２８において認証端末３０へと送られる。認証結果を受信した認証端末３０は、Ｓ３０において、端末の処理を行い、認証結果をディスプレイ３８に表示すると共に、端末認証部４５は、正規ユーザであるとの認証結果を受け取った場合には、当該ユーザによるその後の端末操作を受け付け、正規ユーザでないとの認証結果を受け取った場合、ユーザによるその後の端末操作を受け付けないように制御する。
【００７０】
以上、詳細に説明した本実施形態によれば、認証のためのワンタイムパスワードを音波として携帯端末から認証端末へと送信しており、認証端末にユーザが手入力する必要がないため、入力ミス等による誤認証を防ぐことができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ワンタイムパスワードを符号化すると共に、符号化データにより搬送波を変調することでワンタイムパスワードを送信しており、送信を高速化できると共に、エラー訂正処理等を可能にして高精度な音波通信を行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態では、携帯端末からのワンタイムパスワードを受信した認証端末は、そのまま音データとしてワンタイムパスワードを認証サーバへと送信し、認証サーバ側で復調、復号、認証用ワンタイムパスワード生成、ワンタイムパスワード認証等を行っており、認証端末への処理負荷が小さい。
【００７３】
これにより、既存のＡＴＭやＰＣ等を利用しながら、本認証システムの機能を新しく追加することも容易に行うことができる。また、このように認証サーバ側でほとんどの認証を行うことで、ＰＷ生成用ユーザ識別子を認証端末に送信しなくても良く、セキュリティを確保することもできる。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でさらに種々の変形が可能である。例えば、上述した認証サーバの機能は、単一のサーバではなく複数のサーバで分散して行わせるようにしても良い。
【００７５】
また、ＰＷ生成用ユーザ識別子の認証サーバから携帯端末への発行を、ネットワーク経由ではなく、記録媒体等を介して行っても良い。また、上記実施形態では、携帯端末におけるワンタイムパスワードの発信処理をソフトウェア処理により行っているが、各機能を実現するための回路を実装するワンタイムパスワード生成器として、ハードウェア的に行うようにしても良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、サウンドコードの復調、復号、認証用ワンタイムパスワードの生成、ユーザにより入力されたワンタイムパスワードと認証用ワンタイムパスワードとの比較等の処理を認証サーバにおいて行っているが、これらの処理の一部又は全部を認証端末において行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１ 認証システム
５ ネットワーク
１０ 携帯端末
１１ 演算装置
１３ 記憶装置
１３１ プログラム格納部
１３２ ユーザ識別子格納部
１５ 計時部
１７ スピーカー
２１ パスワード生成部
２２ 符号化部
２３ 搬送波生成部
２５ 変調部
３０ 認証端末
３１ 演算装置
３３ 記憶装置
３３１ プログラム格納部
３６ マイクロフォン
３９ カード受入部
４５ 端末認証部
５０ 認証サーバ
５１ 演算装置
５３ 記憶装置
５３１ プログラム格納部
５３２ ユーザ情報格納部
５５ 計時部
６１ 認証用パスワード生成部
６２ 復調部
６３ 復号部
６５ サーバ認証部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末を利用するユーザが正規のユーザであるか否かを認証する認証システムに関し、特に、ワンタイムパスワードを用いてユーザ認証を行う認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
銀行の現金自動預け払い機（ATM）のシステムやインターネットバンキングシステム等の各種認証システムでは、固定式のパスワードを用いた認証システムが従来から採用されているが、よりセキュリティを向上させるために、使い捨てのワンタイムパスワードを用いた認証システムが使用されるようになってきている。
【０００３】
ワンタイムパスワードを用いた認証システムでは、所定の時間毎にパスワードを変えて表示するパスワード生成端末（トークン）をユーザに配布しておき、この端末上に表示されたワンタイムパスワードをユーザがＡＴＭに手入力することで認証が行われている。
【０００４】
しかし、従来の認証システムにおいては、ユーザは、ワンタイムパスワードを手入力でＡＴＭ等の認証端末に入力する必要があり、入力操作が煩わしく、また、誤入力により認証を失敗するといった問題が発生していた。
【０００５】
このような問題に鑑み、下記特許文献１には、パスワード生成端末から認証装置へのワンタイムパスワードの入力を、パスワード生成端末のスピーカーから認証装置のマイクへと音で行うことが開示されている。これによれば、ワンタイムパスワードの手入力の必要がなく、手入力の煩わしさや入力ミス等を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、ワンタイムパスワードを所定の変換テーブルに基づいて音階に変換し、音階の相違により認証を行っているが、音階で表現できるデータ量は少なく、また、音階の送信には時間がかかるため、データ量の少ないパスワードしか送ることができず、セキュリティが低下してしまう。
【０００８】
また、認証端末の設置場所等には、周囲の環境音等のノイズが多く、受信側で正しく音階を認識することは困難であるが、送信できるデータ量が小さいため、エラー訂正を行うことも困難であり、認証エラー等が発生する可能性も高い。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、音を使ってワンタイムパスワードを送信する認証システムにおいて、高速で精度の高い認証を行うことのできる認証システ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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る認証システムは、携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備え、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証システムにおいて、前記認証サーバは、ワンタイムパスワードを生成するためのパスワード生成用ユーザ識別子を、ユーザ毎に関連付けて格納しておく記憶部を備え、前記携帯端末は、前記認証サーバが発行した前記パスワード生成用ユーザ識別子を格納する記憶部と、前記パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成部と、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化部と、可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成部と、前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調部と、前記変調波を音波として発信するスピーカーと、を備え、前記認証端末は、前記音波を受信するマイクロフォンと、受信した前記音波を復調及び復号して得られた前記ワンタイムパスワードと、前記認証サーバの記憶部に格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から直接生成された認証用ワンタイムパスワードとの比較結果に基づいてユーザ認証を行う端末認証部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る認証方法は、携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備える認証システムにおいて、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証方法であって、前記携帯端末において、前記認証サーバが発行したパスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成工程と、前記携帯端末において、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成すると共に、前記ベースバンド信号により可聴音帯域の搬送波を変調して変調波を生成する符号化・変調工程と、前記携帯端末のスピーカーから前記変調波を音波とし発信する発信工程と、前記認証端末のマイクロフォンで前記音波を受信する受信工程と、前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、受信した前記音波を復調及び復号して前記ワンタイムパスワードを復元する復調・復号工程と、前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記認証サーバに格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から認証用ワンタイムパスワードを直接生成する認証用ワンタイムパスワード生成工程と、前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記復元されたワンタイムパスワードと前記認証用ワンタイムパスワードとを比較してユーザ認証を行う認証工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るワンタイムパスワード発信プログラムは、コンピュータに、ワンタイムパスワードを音波として発信させるためのワンタイムパスワード発信プログラムにおいて、パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成ステップと、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化ステップと、可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成ステップと、前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調ステップと、スピーカーから前記変調波を音波とし発信する発信ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る認証システムよれば、音を使ってワンタイムパスワードを送信する認証システムにおいて、高速で精度の高いワンタイムパスワード認証を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る認証システムの構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る携帯端末の構成を概略的に示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る携帯端末の機能を概略的に示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る符号化されたデータのフレーム構造を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る認証端末の構成を概略的に示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る認証端末の機能を概略的に示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る認証サーバの構成を概略的に示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る認証サーバの機能を概略的に示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る認証システムにおける認証処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る認証システムについて詳細に説明する。本実施形態では、ワンタイムパスワード（OTP：One Time Password）を用いた認証システムにおいて、ユーザが携帯するワンタイムパスワード生成器（トークン）としての携帯端末から認証端末へのワンタイムパスワードの入力を、空気を媒体とした音として情報を一方向に伝達する音波通信により行うことを特徴としている。なお、本実施形態では、銀行の現金自動預け払い機（ATM）を利用するユーザが、所有する携帯電話を使って認証を行う場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
まず、図１を参照しながら認証システムの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る認証システムの構成を概略的に示す模式図である。同図に示すように、認証システム１は、認証を受けるユーザが所持している携帯端末１０、認証を受けるユーザが利用する認証端末３０、認証端末３０に対して認証に必要な情報等を提供する認証サーバ５０を備えている。
【００１７】
認証端末３０及び認証サーバ５０は、インターネットや専用線等のネットワーク５に接続されており、携帯端末１０は、無線の基地局８を介してネットワーク５に接続されている。
【００１８】
続いて、図２〜図４を参照しながら携帯端末１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る携帯端末の構成を概略的に示す模式図、図３は、本実施形態に係る携帯端末の機能を概略的に示すブロック図である。図４は、本実施形態に係る携帯端末において符号化されたデータのフレーム構造を示す図である。
【００１９】
携帯端末１０は、図２に示すように、各種演算を行うＣＰＵ等の演算装置１１、各種情報を記憶しておくフラッシュメモリや演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ等からなる記憶装置１３、時刻を算出するための計時部１５、電気信号を音圧振動として発信するためのスピーカー１７、各種情報を表示するためのディスプレイ１８を備えている。
【００２０】
記憶装置１３は、携帯端末１０において後述する所定の処理を実行するための各種プログラムを格納しておくプログラム格納部１３１、認証サーバ５０が発行するワンタイムパスワードを生成するためのパスワード生成用ユーザ識別子（ＰＷ生成用ユーザ識別子、第二ユーザ識別子）を格納しておくユーザ識別子格納部１３２を備えている。
【００２１】
本実施形態では、携帯端末１０として携帯電話を利用しているが、音を発信するためのスピーカーを備えると共に、ネットワーク５を介して認証サーバ５０と通信可能な端末であれば、携帯ＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型コンピュータ、ネットブック、ゲーム機等、種々の端末を利用することが可能である。
【００２２】
携帯端末１０は、図３に示すように、パスワード生成部２１、符号化部２２、搬送波生成部２３、変調部２５を備えている。これら各部の機能は、演算装置１１がプログラム格納部１３１内の各種プログラムを実行することで実現される。
【００２３】
パスワード生成部２１は、計時部１５から取得する現在時刻と、ユーザ識別子格納部１３２から取得するＰＷ生成用ユーザ識別子とから、認証端末３０においてユーザ認証するためのワンタイムパスワードを生成する機能を有する。
【００２４】
具体的には、パスワード生成部２１は、現在時刻とＰＷ生成用ユーザ識別子とハッシュ関数（例えば、ＭＤ５：Message Digest Algorithm 5）をかけて得られるハッシュ値（ＭＤ５の場合、128bits）をワンタイムパスワードとする。
【００２５】
なお、本実施形態では、ワンタイムパスワードとして、ワンタイムパスワードを現在の時刻に基づいて生成する時刻同期方式のワンタイムパスワードを使用しているが、他の方式のワンタイムパスワードを用いても良い。また、ワンタイムパスワードを構成する現在時刻は、分単位の時刻を採用している。
【００２６】
符号化部２２は、パスワード生成部２１で生成されたワンタイムパスワードに誤り訂正符号を付加するなどして、ワンタイムパスワードをデータフレームとして符号化する。
【００２７】
図４に示すように、本実施形態に係るデータフレームは、4つのパケットから構成され、1列目のパケットは、タイミングを同期するためのプリアンブルの後に、フレームの先頭を識別するためのSOF（Start of Frame）、他のデータフレームと区別するためのフレーム識別子（SC ID）、銀行を識別するための銀行識別子（Bank ID）、エラー訂正のためのCRC8（Cyclic Redundancy Check）から構成されている。
【００２８】
このように、データフレームにフレーム識別子を含めることで、他のデータフレームとの混信、例えば、隣のＡＴＭを操作している他のユーザの携帯端末１０から発信されたデータフレームとの混信を防ぐことができる。
【００２９】
2〜4列目のパケットは、それぞれ先頭にパケット番号（Pkt No）、後尾にCRC8を有し、その間にワンタイムパスワードのデータ（data1、data2、data3、…）を有している。音波通信の場合、周囲の雑音や反響音等のためにＳＮ比が小さく、復号エラーが発生し易く、復号エラーが発生した場合もエラー箇所の特定が困難となる場合も多い。したがって、各パケットの先頭にパケット識別子としてのパケット番号を付与することで、エラー箇所の特定を可能にし、エラー訂正の効率を上げて、復号精度を上げることができる。
【００３０】
搬送波生成部２３は、符号化されたワンタイムパスワードを乗せて送るための搬送波（キャリア）を生成する。本実施形態では、キャリア周波数fcが8,820Hz、11,760Hz、14,700Hzの3つの搬送波を用いる、いわゆる3波キャリア方式を採用している。
【００３１】
変調部２５は、符号化部２２において、データフレームとして符号化されたワンタイムパスワード、すなわちベースバンド信号により、搬送波生成部２３で生成された搬送波を変調する。変調部２５における変調速度（ボーレート）は、2,940Hzである。変調方式としては、例えば、SSB（Single Sideband）方式、BPSK、QPSK等が採用される。
【００３２】
また、本実施形態では、3波キャリア方式が採用されており、変調部２５は、3つの搬送波を同一のベースバンド信号で変調して変調波を生成した後、これらを合成して合成変調波を生成する。
【００３３】
このように、同一のベースバンド信号で3つの搬送波を変調して並行に搬送することで、受信精度を大きく向上させることができる。また、周波数の異なる3つの搬送波を用いることで、搬送波による音が耳につきにくくなるという効果も奏する。
【００３４】
変調部２５において生成された変調波は、スピーカー１７から音圧振動、すなわちサウンドコードとして空気中に発信される。なお、本実施形態では、合成変調波を音声データファイル（wavファイル等）として、例えば1秒間記録した後に、この音声データファイルを5回再生（5秒間再生）することで、スピーカーからサウンドコードを発信している。
【００３５】
ここで、変調速度、キャリア周波数fcとして、上記周波数を採用したのは、音であるサウンドコードの発信処理において、携帯端末１０の演算装置１１への負荷を抑えるためである。近年、携帯電話に搭載されているチップは、音声信号のサンプリング周波数として、44.1kHzや48kHzを採用しているケースが多く、このサンプリング周波数に対して整数比のサンプリング周波数変換であれば、サウンドコードの発信処理による負荷を抑えることができる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、携帯端末１０における音声信号のサンプリング周波数が44.1kHzであるとして、変調速度を3kHz程度にするために、サンプリング周波数の15分の1の2,940Hzに変調速度を設定した。また、キャリア周波数fcとして、12kHz程度を利用するために、変調速度の3倍、4倍、5倍の8,820Hz、11,760Hz、14,700Hzにキャリア周波数を設定した。
【００３７】
このように、携帯端末１０において、変調速度を携帯端末１０の音声信号のサンプリング周波数の１／ｎ（ｎは自然数）に設定すると共に、搬送波の周波数を変調速度のｍ倍（ｍは自然数）とすることで、処理負荷の高いサンプリング周波数変換が不要となり、専用回路等を準備しなくてもスマートフォン等の既存の携帯電話においてソフトウェア処理によりサウンドコードの発信処理を行わせることができる。
【００３８】
なお、携帯端末１０にワンタイムパスワード生成プログラムをインストールすることで、音波としてワンタイムパスワードを発信させる処理を携帯端末１０に行わせる場合には、ワンタイムパスワード生成プログラムにより、自動的に携帯端末１０における音声信号のサンプリング周波数を取得するすると共に、この取得したサンプリング周波数に基づいて、上述したように変調速度及びキャリア周波数を自動的に決定させるようにすれば良い。
【００３９】
続いて、図５及び図６を参照しながら認証端末３０の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る認証端末の構成を概略的に示す模式図である。図６は、本実施形態に係る認証端末の機能を概略的に示すブロック図である。
【００４０】
認証端末３０は、図５に示すように、各種演算を行うＣＰＵ等の演算装置３１、各種情報を記憶しておくフラッシュメモリや演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ等からなる記憶装置３３、上述したサウンドコードの音圧振動を受信して電気信号に変換するためのマイクロフォン３６、各種情報を表示するためのディスプレイ３８、キャッシュカードを受け入れるカード受入部３９を備えている。
【００４１】
記憶装置３３は、認証端末３０において後述する所定の処理を実行するための各種プログラムを格納しておくプログラム格納部３３１を備えている。本実施形態では、認証端末３０は、銀行の店舗に設置されているＡＴＭであるが、ユーザの利用にあたってワンタイムパスワードによる認証が行われる端末であれば、例えば、オンラインバンキングへの利用のために使用されるＰＣ等も認証端末３０となり得る。
【００４２】
認証端末３０は、図６に示すように、端末認証部４５を備えており、端末認証部４５の機能は、演算装置３１がプログラム格納部３３１内の各種プログラムを実行することで実現される。
【００４３】
端末認証部４５は、マイクロフォン３６に受信されたサウンドコードを復調及び復号して得られたワンタイムパスワードが正規のユーザによるものか否かのユーザ認証を行う。
【００４４】
具体的には、端末認証部４５は、カード受入部３９に挿入されたキャッシュカードの金融機関コードに基づいて、キャッシュカードを発行した銀行（ワンタイムパスワードを発行した銀行）の認証サーバ５０にアクセスして、受信したサウンドコードの音データ及びカード番号を当該認証サーバ５０に送信する。カード番号は、認証端末３０の利用にあたって、ユーザがカード受入部３９に挿入したキャッシュカードの番号であり、ユーザを識別するための第一ユーザ識別子である。
【００４５】
その後、端末認証部４５は、認証サーバ５０から当該サウンドコードから復元したワンタイムパスワードが正規のユーザのものであるか否かのサーバ認証結果を受信する。サーバ認証の結果、正規のユーザのものであると判定された場合には、端末認証部４５は認証が成功したことを表す情報をディスプレイ３８に表示し、当該ユーザによる認証端末３０の利用、例えば、現金の引き出し操作等を許可するように制御する。
【００４６】
一方、サーバ認証の結果、入力されたワンタイムパスワードが正規のユーザによるものでないと判定された場合には、端末認証部４５は、認証が失敗したことを表す情報をディスプレイ３８に表示し、以降、当該ユーザによる認証端末３０の利用を許可しないように制御する。
【００４７】
続いて、図７及び図８を参照しながら認証サーバ５０の構成について説明する。図７は、本実施形態に係る認証サーバの構成を概略的に示す模式図である。図８は、本実施形態に係る認証サーバの機能を概略的に示すブロック図である。
【００４８】
認証サーバ５０は、各銀行が所有するワンタイムパスワードを認証するためのサーバであり、図７に示すように、各種演算を行うＣＰＵ等の演算装置５１、各種情報を記憶しておくハードディスクドライブや演算処理のワークエリアとして機能するＲＡＭ等からなる記憶装置５３、時刻を算出するための計時部５５を備えている。
【００４９】
記憶装置５３は、認証サーバ５０において後述する所定の処理を実行するための各種プログラムを格納しておくプログラム格納５３１、ユーザ毎に、キャッシュカードのカード番号（第一ユーザ識別子）、ＰＷ生成用ユーザ識別子（第二ユーザ識別子）及び携帯端末識別子を関連付けて記憶しておくユーザ情報格納部５３２を備えている。
【００５０】
認証サーバ５０は、図８に示すように、認証用パスワード生成部６１、復調部６２、復号部６３、サーバ認証部６５を備えており、これら各部の機能は、演算装置５１がプログラム格納部５３１内の各種プログラムを実行することで実現される。
【００５１】
認証用パスワード生成部６１は、認証用のワンタイムパスワードを直接生成する機能を有しており、計時部５５から取得する現在時刻と、認証端末３０から受信したカード番号に基づいてユーザ情報格納部５３２から取得するＰＷ生成用ユーザ識別子とから、認証用ワンタイムパスワードを直接生成する。なお、認証用パスワード生成部６１は、現在時刻に加えて、現在時刻の1分前の時刻、現在時刻の1分後の時刻とから、合計3つの認証用ワンタイムパスワードを生成する。
【００５２】
復調部６２は、認証端末３０から受信したサウンドコードの音声データ、すなわち変調波を復調し、ベースバンド信号を復元する。復号部６３は、ベースバンド信号を復号し、携帯端末１０から発信されたワンタイムパスワードを復元する。
【００５３】
サーバ認証部６５は、この復号部６３において復元されたワンタイムパスワードと、認証用パスワード生成部６１が生成した3つの認証用ワンタイムパスワードとが一致するか否かのサーバ認証を行う。
【００５４】
復元されたワンタイムパスワードが何れかの認証用ワンタイムパスワードと一致した場合には、サーバ認証部６５は、復元されたワンタイムパスワードが正規のユーザのものであると判定し、その旨を認証結果として認証端末３０へと送信する。一方、何れの認証用ワンタイムパスワードとも一致しなかった場合には、サーバ認証部正規のユーザによるものでないと判定し、その旨を認証結果として認証端末３０へと送信する。
【００５５】
以上、認証システム１の構成について詳細に説明したが、続いて、認証システム１におけるワンタイムパスワード認証処理の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態におけるワンタイムパスワード認証処理の流れを示すフローチャートである。
【００５６】
なお、ユーザは、自己の携帯端末１０を利用して認証端末３０での認証を行う前に、予め認証サーバ５０へのユーザ登録を行い、ＰＷ生成用ユーザ識別子を予め取得して携帯端末１０のユーザ識別子格納部１３２に記録しておく必要がある。ユーザ登録にあたっては、ユーザは、ネットワーク５を介して携帯端末１０から認証サーバ５０にアクセスし、キャッシュカードのカード番号やパスワードを入力する。
【００５７】
ユーザが入力したカード番号及びパスワードは、携帯電話の端末識別子（UID，IMEI等）と共に、認証サーバ５０へと送信される。これらを受け取った認証サーバ５０は、ＰＷ生成用ユーザ識別子を携帯端末１０へと送信すると共に、カード番号（第一ユーザ識別子）、ＰＷ生成用ユーザ識別子（第二ユーザ識別子）、端末識別子、パスワードをユーザ毎にユーザ情報格納部５３２に格納する。
【００５８】
そして、ユーザ登録を行ったユーザがＡＴＭである認証端末３０から現金を引き出す際などに、図９に示す認証処理が実行される。まず、Ｓ１０において、ユーザがキャッシュカードを認証端末３０のカード受入部３９に挿入する。そうすると、Ｓ１１において、認証端末３０がユーザに対してワンタイムパスワードの入力を要求する。この要求は、音声及びディスプレイ３８上にメッセージを表示することで行われる。
【００５９】
この要求に応じて、ユーザがワンタイムパスワードを出力するように携帯端末１０を操作すると、Ｓ１５において、携帯端末１０は、ワンタイムパスワードの生成に用いる現在時刻を認証サーバ５０と同期する。この時刻の同期は、携帯端末１０が基地局８及びネットワーク５を介して認証サーバ５０にアクセスすることで実現される。
【００６０】
続いて、Ｓ１６に進み、携帯端末１０のパスワード生成部２１が、計時部１５から取得する現在時刻と、ユーザ識別子格納部１３２から取得するＰＷ生成用ユーザ識別子とから、ワンタイムパスワードを生成する。
【００６１】
Ｓ１７では、生成されたワンタイムパスワードが、符号化部２２においてデータフレームとして符号化される。Ｓ１８では、変調部２５が、符号化データをベースバンド信号として、搬送波を変調する。変調信号は、スピーカー１７からサウンドコードとして認証端末３０のマイクロフォン３６に向けて発信される（Ｓ１９）。
【００６２】
なお、Ｓ１９においてサウンドコードを発信する際、携帯端末１０と認証端末３０が離れていると、距離に応じて音圧が減衰してしまい、認証端末３０側で復号できなくなるおそれもあるので、ユーザは、携帯端末１０のスピーカー１７を認証端末３０のマイクロフォン３６に近づけて所定の場所に置いたうえで、ワンタイムパスワードのサウンドコードを発信させることが望ましい。
【００６３】
上述したように、本実施形態では、サウンドコードの搬送波として、8,820Hz、11,760Hz、14,700Hzの可聴音帯域の周波数を用いているため、ユーザは、自分の耳で、サウンドコードを発信中であることを認識することができる。なお、サウンドコード発信中に、そのことを示すジングルを携帯端末１０から鳴らすようにしても良い。
【００６４】
続いて、Ｓ２０において、認証端末３０がサウンドコードを受信すると、Ｓ２１に進み、サウンドコードの音声データ及び挿入されたキャッシュカードのカード番号とが、当該キャッシュカードを発行した銀行の認証サーバ５０へと送信される。
【００６５】
Ｓ２３では、これらを受信した認証サーバ５０の復調部６２が、エラー訂正等を行いながら受信した信号を復調し、フレーム構造のベースバンド信号を取得する。Ｓ２４では、復号部６３がベースバンド信号からワンタイムパスワードを復号する。
【００６６】
一方、Ｓ２６では、認証用パスワード生成部６１が、計時部５５から取得した現在時刻と、Ｓ２１で受信したカード番号に関連づけられてユーザ情報格納部５３２に格納されているＰＷ生成用ユーザ識別子とから、認証用ワンタイムパスワードを生成する。
【００６７】
そして、Ｓ２７に進み、サーバ認証部６５は、認証端末３０から取得したワンタイムパスワードと、上記認証用ワンタイムパスワードとが一致するか否かを判定するサーバ認証を行い、一致すれば、認証端末３０を操作しているユーザが正規のユーザであると認定し、一致しない場合は、正規のユーザでないと認定する。
【００６８】
なお、本実施形態では、認証用ワンタイムパスワードとして、現在時刻に加えて、1分前の時刻と1分後の時刻によるパスワードを生成し、3つの認証用ワンタイムパスワードにより認証を行うようにしており、ユーザによるワンタイムパスワードの送信に時間がかかった場合等であっても正しく認証を行うことが可能となる。
【００６９】
サーバ認証の認証結果は、Ｓ２８において認証端末３０へと送られる。認証結果を受信した認証端末３０は、Ｓ３０において、端末の処理を行い、認証結果をディスプレイ３８に表示すると共に、端末認証部４５は、正規ユーザであるとの認証結果を受け取った場合には、当該ユーザによるその後の端末操作を受け付け、正規ユーザでないとの認証結果を受け取った場合、ユーザによるその後の端末操作を受け付けないように制御する。
【００７０】
以上、詳細に説明した本実施形態によれば、認証のためのワンタイムパスワードを音波として携帯端末から認証端末へと送信しており、認証端末にユーザが手入力する必要がないため、入力ミス等による誤認証を防ぐことができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ワンタイムパスワードを符号化すると共に、符号化データにより搬送波を変調することでワンタイムパスワードを送信しており、送信を高速化できると共に、エラー訂正処理等を可能にして高精度な音波通信を行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態では、携帯端末からのワンタイムパスワードを受信した認証端末は、そのまま音データとしてワンタイムパスワードを認証サーバへと送信し、認証サーバ側で復調、復号、認証用ワンタイムパスワード生成、ワンタイムパスワード認証等を行っており、認証端末への処理負荷が小さい。
【００７３】
これにより、既存のＡＴＭやＰＣ等を利用しながら、本認証システムの機能を新しく追加することも容易に行うことができる。また、このように認証サーバ側でほとんどの認証を行うことで、ＰＷ生成用ユーザ識別子を認証端末に送信しなくても良く、セキュリティを確保することもできる。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でさらに種々の変形が可能である。例えば、上述した認証サーバの機能は、単一のサーバではなく複数のサーバで分散して行わせるようにしても良い。
【００７５】
また、ＰＷ生成用ユーザ識別子の認証サーバから携帯端末への発行を、ネットワーク経由ではなく、記録媒体等を介して行っても良い。また、上記実施形態では、携帯端末におけるワンタイムパスワードの発信処理をソフトウェア処理により行っているが、各機能を実現するための回路を実装するワンタイムパスワード生成器として、ハードウェア的に行うようにしても良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、サウンドコードの復調、復号、認証用ワンタイムパスワードの生成、ユーザにより入力されたワンタイムパスワードと認証用ワンタイムパスワードとの比較等の処理を認証サーバにおいて行っているが、これらの処理の一部又は全部を認証端末において行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１ 認証システム
５ ネットワーク
１０ 携帯端末
１１ 演算装置
１３ 記憶装置
１３１ プログラム格納部
１３２ ユーザ識別子格納部
１５ 計時部
１７ スピーカー
２１ パスワード生成部
２２ 符号化部
２３ 搬送波生成部
２５ 変調部
３０ 認証端末
３１ 演算装置
３３ 記憶装置
３３１ プログラム格納部
３６ マイクロフォン
３９ カード受入部
４５ 端末認証部
５０ 認証サーバ
５１ 演算装置
５３ 記憶装置
５３１ プログラム格納部
５３２ ユーザ情報格納部
５５ 計時部
６１ 認証用パスワード生成部
６２ 復調部
６３ 復号部
６５ サーバ認証部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備え、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証システムにおいて、
前記認証サーバは、ワンタイムパスワードを生成するためのパスワード生成用ユーザ識別子を、ユーザ毎に関連付けて格納しておく記憶部を備え、
前記携帯端末は、
前記認証サーバが発行した前記パスワード生成用ユーザ識別子を格納する記憶部と、
前記パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成部と、
前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化部と、
可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成部と、
前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調部と、
前記変調波を音波として発信するスピーカーと、を備え、
前記認証端末は、
前記音波を受信するマイクロフォンと、
受信した前記音波を復調及び復号して得られた前記ワンタイムパスワードと、前記認証サーバの記憶部に格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から直接生成された認証用ワンタイムパスワードとの比較結果に基づいてユーザ認証を行う端末認証部と、を備えることを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記携帯端末の符号化部は、前記ワンタイムパスワードをデータフレームとして符号化することを特徴とする請求項１記載の認証システム。
【請求項３】
前記変調部は、前記携帯端末の音声サンプリング周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の変調速度で変調を行い、
前記搬送波生成部は、前記変調速度のｍ倍（ｍは自然数）の周波数の搬送波を生成する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の認証システム。
【請求項４】
前記認証サーバの前記記憶部は、ユーザ認証にあたって前記認証端末への入力を求められる第一ユーザ識別子をユーザ毎に関連付けて記憶しており、
前記認証サーバは、
前記認証端末から受信した前記音波を復調及び復号して前記ワンタイムパスワードを復元する復調・復号部と、
ユーザが前記認証端末に入力した前記第一ユーザ識別子に基づいて、前記記憶部に格納されている前記パスワード生成用ユーザ識別子から認証用ワンタイムパスワードを生成する認証用パスワード生成部と、
前記復元したワンタイムパスワードと前記認証用ワンタイムパスワードとを比較するサーバ認証部と、を備え、
前記認証端末の端末認証部は、前記サーバ認証部の比較結果に基づいてユーザ認証を行うことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の認証システム。
【請求項５】
携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備える認証システムにおいて、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証方法であって、
前記携帯端末において、前記認証サーバが発行したパスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成工程と、
前記携帯端末において、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成すると共に、前記ベースバンド信号により可聴音帯域の搬送波を変調して変調波を生成する符号化・変調工程と、
前記携帯端末のスピーカーから前記変調波を音波として発信する発信工程と、
前記認証端末のマイクロフォンで前記音波を受信する受信工程と、
前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、受信した前記音波を復調及び復号して前記ワンタイムパスワードを復元する復調・復号工程と、
前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記認証サーバに格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から認証用ワンタイムパスワードを直接生成する認証用ワンタイムパスワード生成工程と、
前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記復元されたワンタイムパスワードと前記認証用ワンタイムパスワードとを比較してユーザ認証を行う認証工程と、
を備えることを特徴とする認証方法。
【請求項６】
コンピュータに、ワンタイムパスワードを音波として発信させるためのワンタイムパスワード発信プログラムにおいて、
パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成ステップと、
前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化ステップと、
可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成ステップと、
前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調ステップと、
スピーカーから前記変調波を音波とし発信する発信ステップと、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするワンタイムパスワード発信プログラム。
【請求項１】
携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備え、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証システムにおいて、
前記認証サーバは、ワンタイムパスワードを生成するためのパスワード生成用ユーザ識別子を、ユーザ毎に関連付けて格納しておく記憶部を備え、
前記携帯端末は、
前記認証サーバが発行した前記パスワード生成用ユーザ識別子を格納する記憶部と、
前記パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成部と、
前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化部と、
可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成部と、
前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調部と、
前記変調波を音波として発信するスピーカーと、を備え、
前記認証端末は、
前記音波を受信するマイクロフォンと、
受信した前記音波を復調及び復号して得られた前記ワンタイムパスワードと、前記認証サーバの記憶部に格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から直接生成された認証用ワンタイムパスワードとの比較結果に基づいてユーザ認証を行う端末認証部と、を備えることを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記携帯端末の符号化部は、前記ワンタイムパスワードをデータフレームとして符号化することを特徴とする請求項１記載の認証システム。
【請求項３】
前記変調部は、前記携帯端末の音声サンプリング周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の変調速度で変調を行い、
前記搬送波生成部は、前記変調速度のｍ倍（ｍは自然数）の周波数の搬送波を生成する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の認証システム。
【請求項４】
前記認証サーバの前記記憶部は、ユーザ認証にあたって前記認証端末への入力を求められる第一ユーザ識別子をユーザ毎に関連付けて記憶しており、
前記認証サーバは、
前記認証端末から受信した前記音波を復調及び復号して前記ワンタイムパスワードを復元する復調・復号部と、
ユーザが前記認証端末に入力した前記第一ユーザ識別子に基づいて、前記記憶部に格納されている前記パスワード生成用ユーザ識別子から認証用ワンタイムパスワードを生成する認証用パスワード生成部と、
前記復元したワンタイムパスワードと前記認証用ワンタイムパスワードとを比較するサーバ認証部と、を備え、
前記認証端末の端末認証部は、前記サーバ認証部の比較結果に基づいてユーザ認証を行うことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の認証システム。
【請求項５】
携帯端末と、認証端末と、認証に必要な情報を前記認証端末に提供する認証サーバと、を備える認証システムにおいて、前記携帯端末を用いながら前記認証端末の操作を行うユーザのユーザ認証を行う認証方法であって、
前記携帯端末において、前記認証サーバが発行したパスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成工程と、
前記携帯端末において、前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成すると共に、前記ベースバンド信号により可聴音帯域の搬送波を変調して変調波を生成する符号化・変調工程と、
前記携帯端末のスピーカーから前記変調波を音波として発信する発信工程と、
前記認証端末のマイクロフォンで前記音波を受信する受信工程と、
前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、受信した前記音波を復調及び復号して前記ワンタイムパスワードを復元する復調・復号工程と、
前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記認証サーバに格納されているパスワード生成用ユーザ識別子から認証用ワンタイムパスワードを直接生成する認証用ワンタイムパスワード生成工程と、
前記認証端末又は前記認証サーバにおいて、前記復元されたワンタイムパスワードと前記認証用ワンタイムパスワードとを比較してユーザ認証を行う認証工程と、
を備えることを特徴とする認証方法。
【請求項６】
コンピュータに、ワンタイムパスワードを音波として発信させるためのワンタイムパスワード発信プログラムにおいて、
パスワード生成用ユーザ識別子を含む情報を暗号化してワンタイムパスワードを生成するパスワード生成ステップと、
前記ワンタイムパスワードを符号化してベースバンド信号を生成する符号化ステップと、
可聴音帯域の搬送波を生成する搬送波生成ステップと、
前記ベースバンド信号により前記搬送波を変調して変調波を生成する変調ステップと、
スピーカーから前記変調波を音波とし発信する発信ステップと、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするワンタイムパスワード発信プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３７４６（Ｐ２０１３−３７４６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２７６４（Ｐ２０１１−１３２７６４）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（５０２４４１９５０）株式会社フィールドシステム (4)
【出願人】（３９７０７３２０１）株式会社電通国際情報サービス (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（５０２４４１９５０）株式会社フィールドシステム (4)
【出願人】（３９７０７３２０１）株式会社電通国際情報サービス (5)
【Ｆターム（参考）】
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