JP2001344214A - 端末の認証方法と暗号通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークに接続する端末を、高い秘匿性
を維持し、且つ、暗号化・復号化の処理負担が少ない方
式で認証できるようにする。 【解決手段】 端末の機種番号に対応する秘密情報を用
いて第１の共通鍵（セッション鍵Ｂ）を生成し、第１の
共通鍵を端末の機体番号の暗号化に使用し、機体番号に
対応する秘密情報を用いて第２の共通鍵（セッション鍵
Ｄ）を生成し、第２の共通鍵を照合のために使用する。
機体番号を安全に送信するための共通鍵を、機種番号に
対応する秘密情報から生成しているので、高い秘匿性を
保持することができる。また、サーバに対して、特定の
機種以外の端末が接続することを排除できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワークに接
続する端末の認証方法と、認証された端末同士が暗号通
信を行う通信システムに関し、特に、通信におけるセキ
ュリティ強度の確保を可能にするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信の暗号化方式には、相互の間
で秘密鍵を共有する共通鍵（秘密鍵）暗号化方式と、相
手に公開鍵を渡し、自らは秘密鍵を保持して、公開鍵で
暗号化された情報を秘密鍵で復号する公開鍵暗号化方式
とが知られている。この内、公開鍵暗号化方式は、秘匿
性（セキュリティ強度）は高いが、暗号化・復号化の処
理負担が共通鍵暗号化方式に比べて重い。共通鍵暗号化
方式は、逆に、処理負担は軽いが、秘密鍵を共有する過
程で秘密鍵が外部に漏れたり、暗号化されたデータを継
続的に観察することにより暗号鍵が解読される虞れがあ
り、公開鍵暗号化方式に比べて秘匿性が低い。

【０００３】共通鍵の鍵交換を秘密裏に行う方式とし
て、ＤＨ（Diffie-Hellman）法が知られている。この鍵
交換方式では、端末とサーバとの間で共通鍵Ｋを交換し
ようとする場合、まず、端末とサーバとが、共有する例
えば当日の月（ｐ）、日（Ｚ）の情報を用いて、このｐ
とＺとから、ｅ＝Ｚｍｏｄｐの計算式でｅを算出する。
次いで、端末は、乱数ａを生成・保持し、ｍ＝ｅ＾ａの
計算式でｍを生成して、このｍをサーバに送信する。一
方、サーバは、乱数ｂを生成・保持し、ｎ＝ｅ＾ｂの計
算式でｎを生成し、このｎを端末に送信する。

【０００４】ｎを受信した端末は、Ｋ＝ｎ＾ａ＝ｅ＾ａ
ｂにより暗号鍵Ｋを生成し、また、ｍを受信したサーバ
は、Ｋ＝ｍ＾ｂ＝ｅ＾ａｂにより、端末と同じ暗号鍵Ｋ
を生成する。

【０００５】こうして、端末及びサーバは、共通鍵Ｋを
保持することができる。この場合、通信路を流れるｍ、
ｎからは容易にＫを数学的に類推することができない。

【０００６】また、通信システムでは、通信相手の正当
性を確認する必要がある場合に、暗号化を利用した認証
処理が行われる。例えば、ビデオ・オン・デマンドやホ
ームショッピング、ネットワーク・ゲームと云った次世
代型の双方向マルチメディア通信サービス（所謂インタ
ラクティブ・テレビ）では、情報家電と呼ばれる家庭用
通信端末のセット・トップ・ボックス（set-top box：
ＳＴＢ）がネットワークを通じてサービス提供者のサー
バ（情報家電サーバ）に接続し、サーバからの情報がＳ
ＴＢに繋がる家庭内のテレビモニタに表示されるが、こ
のシステムにおいても、情報家電サーバはＳＴＢの正当
性を認証した後、情報を提供する。

【０００７】認証手順には種々の方式があるが、共通鍵
暗号化方式を利用する場合では、例えば、ＳＴＢが、情
報家電サーバに既知の情報を共通鍵で暗号化し、暗号化
したデータを情報家電サーバに送信する。これを受信し
た情報家電サーバは、受信データを共通鍵で復号化し、
復号結果を既知の情報と照合してＳＴＢの正当性を認証
する。

【０００８】通信相手の認証には、暗号化・復号化の処
理負担の軽減を図るために、共通鍵暗号化方式を用いる
ことが望ましい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、共通鍵による
認証方法において、共通鍵の鍵交換にＤＨ法を用いる方
式は、どの相手との間でも共通鍵を交換することが可能
であるため、情報家電サーバに接続できるＳＴＢの機種
を制限するようなシステム（例えば、情報家電サーバへ
の接続を同一企業製のＳＴＢ製品に限るようなシステ
ム）では、この方式は不向きである。

【００１０】また、こうしたシステムでは、情報家電サ
ーバによるＳＴＢの認証だけで無く、ＳＴＢでも情報家
電サーバの正当性を認証する必要があり、この認証が無
いと、内部情報を更新する機能の安全性が保証できな
い。ＳＴＢで情報家電サーバを認証するためには、情報
家電サーバが、ＳＴＢに既知の情報を共通鍵で暗号化し
てＳＴＢに送信し、ＳＴＢが、この受信データを共通鍵
で復号化し、復号結果を既知の情報と照合して情報家電
サーバの正当性を認証する手順を追加する必要があり、
相互認証の完了までに時間が掛かるという問題点があ
る。

【００１１】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、ネットワークに接続する端末を、高い秘
匿性を維持し、且つ、暗号化・復号化の処理負担が少な
い方式で相互認証する、端末の認証方法を提供し、ま
た、認証が完了した端末間の暗号通信を可能にする暗号
通信システムを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ネ
ットワークに接続する端末の認証方法において、端末の
機種番号に対応する秘密情報を用いて第１の共通鍵を生
成し、第１の共通鍵を端末の機体番号の暗号化に使用
し、機体番号に対応する秘密情報を用いて第２の共通鍵
を生成し、第２の共通鍵を照合のために使用するように
している。

【００１３】また、ネットワークに接続する複数の端末
と、この端末を認証したサーバとを備える暗号通信シス
テムにおいて、サーバが、端末の各々に同一の共通鍵を
暗号化して送信し、複数の端末が、この共通鍵を用いて
相互間で暗号通信を行うように構成している。

【００１４】また、ネットワークに接続する複数の端末
と、この端末を認証したサーバとを備える暗号通信シス
テムにおいて、端末の各々が、ゼロ知識鍵交換方式によ
り共通鍵を交換し、共通鍵を用いて相互間で暗号通信を
行うようにしている。

【００１５】そのため、機体番号を安全に送信するため
の共通鍵を、機種番号に対応する秘密情報から生成して
いるので、高い秘匿性を保持することができる。また、
サーバに対して、特定の機種以外の端末が接続すること
を排除できる。

【００１６】また、認証結果を利用して、暗号通信を実
施する端末の繋がりを効率的に拡げることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）第１の実施形
態では、情報家電サーバとＳＴＢとが接続するシステム
を例に、端末の認証方法について説明する。

【００１８】この認証方法では、ＳＴＢの機種番号及び
機体番号を認証に利用している。機種番号は、端末の同
一機種に同じ番号が付与されており、機体番号は、各端
末ごとに異なる番号が付与されている。ＳＴＢは、機種
番号及び機体番号のそれぞれに対応する秘密情報（プリ
セッション鍵）を保持し、また、情報家電サーバは、Ｓ
ＴＢの各機種番号に対応する秘密情報（プリセッション
鍵）、及び、各機体番号に対応する秘密情報（プリセッ
ション鍵）をデータベース（ＤＢ）に格納している。

【００１９】サーバは、ＳＴＢから送信された機体番号
に基づいて、機体の正当性を認証する。この機体番号の
送信を暗号化するために、機種番号のプリセッション鍵
を利用してセッション鍵（一時的に生成される鍵）が共
通鍵として生成される。また、機体の認証が終了した
後、機体番号に対応するプリセッション鍵を用いて、共
通鍵となるセッション鍵が生成され、このセッション鍵
を用いて、ＳＴＢとサーバとの間で伝送する情報の暗号
化が行われる。

【００２０】図２は、この認証方法を実行するＳＴＢ１
及びサーバ３の構成を示している。ＳＴＢ１は、１チッ
プの認証モジュール10の中に、機種番号11、機体番号1
2、機種番号に対応するプリセッション鍵18、及び機体
番号に対応するプリセッション鍵17の各々が書き込まれ
たＲＯＭ（またはＥＰＲＯＭ）と、機種番号に対応する
共通鍵Ａ14が書き込まれたＲＯＭ（またはＥＰＲＯＭ）
と、乱数を生成するハードウエアで構成された乱数生成
器20と、暗号鍵を生成するハードウエアまたはソフトウ
エアで構成された鍵生成器19と、暗号化及び復号化の処
理を行うハードウエアまたはソフトウエアで構成された
暗復号器13と、暗復号化処理の作業領域として使用され
るワークＲＡＭ16と、暗復号化処理の動作を各部に振り
分けるメイン処理器15とを備えている。

【００２１】また、サーバ３は、ネットワーク接続する
ＳＴＢ１の認証を行う認証処理部30を備えており、この
認証処理部30は、各機種番号に対応するプリセッション
鍵や共通鍵Ａが格納されている機種番号ＤＢ31と、各機
体番号に対応するプリセッション鍵が格納されている機
体番号ＤＢ32とを備え、さらに、乱数生成器37、鍵生成
器35、暗復号器36、ワークＲＡＭ33及びメイン処理器34
を備えている。

【００２２】図１は、ＳＴＢと情報家電サーバとの間の
認証手順を模式的に示している。まず、ＳＴＢからサー
バに機種番号を送り、サーバは機種番号に対応するプリ
セッション鍵Ａを機種番号ＤＢ31から取り出す（機種ネ
ゴシエーション）。

【００２３】次に、ＳＴＢが生成した乱数１をサーバ
に、また、サーバが生成した乱数２をＳＴＢに送信し、
ＳＴＢ及びサーバは、プリセッション鍵Ａ、乱数１及び
乱数２を用いて、同じ計算式によりセッション鍵Ｂ（共
通鍵）を生成する。このセッション鍵Ｂは、ＳＴＢから
サーバに送信する機体番号の暗号化／復号化のためだけ
に利用される（鍵交換）。

【００２４】ＳＴＢは、機体番号をセッション鍵Ｂで暗
号化してサーバに送信する。サーバは、これをセッショ
ン鍵Ｂで復号化し、復号した機体番号に対応するプリセ
ッション鍵Ｃを機体番号ＤＢ32から取り出す。サーバ
は、ＳＴＢが同一のプリセッション鍵Ｃを保有している
ことを確認するため、プリセッション鍵Ｃ、乱数１及び
乱数２を用いてセッション鍵Ｄを生成し、この鍵で予め
決められた情報と簡単な計算式とを暗号化してＳＴＢに
送信する。

【００２５】ＳＴＢは、同様に、プリセッション鍵Ｃ、
乱数１及び乱数２を用いてセッション鍵Ｄを生成し、こ
の鍵を用いてサーバから送られた情報及び計算式を復号
化する。そして、予め決められた情報が含まれているこ
とを確認してサーバの正当性が認証できたと判断し、計
算式の計算結果をセッション鍵Ｄで暗号化してサーバに
送信する。サーバは、これをセッション鍵Ｄで復号化
し、計算結果を検証して、ＳＴＢが共通のプリセッショ
ン鍵Ｃを持つことを確認する。

【００２６】こうして、ＳＴＢの機体番号の認証が行わ
れ、同時に、ＳＴＢによるサーバの正当性の認証が行わ
れる。ＳＴＢは、サーバが共有情報（プリセッション鍵
Ａ、プリセッション鍵Ｃ）を持つことから、サーバの正
当性を認証する。

【００２７】図３は、このＳＴＢ（端末）とサーバとの
交信手順を時系列で示している。 （201）端末は、機種番号101をＲＯＭから取り出して、 （202）サーバに送信する。 （203）サーバは、機種番号101を受信すると、 （204）この機種番号101を用いて、対応する秘密情報10
2をデータベースから取得する。

【００２８】データベースには、機種番号と対応づけて
秘密情報が格納されている。 （205）サーバは、乱数生成器を用いて乱数103を生成
し、生成した乱数103はサーバ上のＲＡＭに保管し、ま
た、 （206）生成した乱数103を端末に送信する。 （207）端末は乱数103を受信すると、受信した乱数103
を端末上のＲＡＭに保持する。 （208）端末は、自身が保持する秘密情報102をＲＯＭか
ら取り出す。これは機種番号101と対応づけられた秘密
情報である。 （209）端末は乱数104を生成する。生成した乱数104は
ＲＡＭに保持する。 （210）端末は、秘密情報102、乱数103、乱数104を関数
f1()に渡して共通鍵105を生成する。この関数f1()は、
３つの数の入力で１つの数（鍵）を生成する関数であ
る。生成した共通鍵105は端末上のＲＡＭに保持する。 （211）端末は乱数104をサーバに送信する。 （212）サーバは乱数104を受信し、この乱数104をＲＡ
Ｍ上に保持する。 （213）サーバは秘密情報102、乱数103、乱数104を関数
f1()に渡して共通鍵105を生成する。生成した共通鍵105
はＲＡＭ上に保持する。

【００２９】以上の手順により、機体番号を安全に送信
するために用いる共通鍵を共有するという前段階の処理
が完了する。 （214）サーバは鍵生成完了通知を端末に送信する。 （215）端末は鍵生成完了通知を受信する。

【００３０】＜認証のメイン処理＞ （216）端末は機体番号106をＲＯＭから取り出す。 （217）端末は機体番号106を共通鍵105を用いて暗号化
し、暗号化機体番号107を生成する。 （218）端末は秘密情報108を取り出す。これは、機体番
号106と対応づけられた秘密情報である。 （219）端末は秘密情報108、乱数103、乱数104を関数g1
()に渡して共通鍵109を生成し、生成した共通鍵109をＲ
ＡＭ上に保持する。関数g1()は３つの数の入力で１つの
数（鍵）を生成する関数である。 （220）端末はサーバに暗号化機体番号107を送信する。

【００３１】このように、一時生成した共通鍵105を用
いることで、安全な機体番号の送受信が実現できる。 （221）サーバは暗号化機体番号107を受信する。 （222）サーバは暗号化機体番号107を共通鍵105を用い
て復号し、機体番号106を取得する。 （223）サーバは機体番号106を用いて、対応する秘密情
報108をデータベースから取得する。データベースに
は、機体番号と対応づけて秘密情報が格納されている。 （224）サーバは秘密情報108、乱数103、乱数104を関数
g1()に渡して共通鍵109を生成し、生成した共通鍵109を
ＲＡＭ上に保持する。 （225）サーバは問題110を生成する。この問題は、計算
式など一意に解答を導き出せるものであれば良い。 （226）サーバは問題110に対応する解答111を生成す
る。この解答111をＲＡＭ上に保持する。 （227）サーバは問題110を共通鍵109を用いて暗号化
し、暗号化問題112を生成する。 （228）サーバは暗号化問題112を端末に送信する。 （229）端末は暗号化問題112を受信し、 （230）共通鍵109で復号化し問題110を取得する。問題1
10の中にあらかじめ端末とサーバとで決めて共有した情
報を含めることで、この時点で、端末はサーバの正当性
を認証できたと判断する（後述）。 （231）端末は問題110に対応する解答113を生成する。 （232）端末は解答113を共通鍵109で暗号化し、暗号化
解答114を生成する。 （233）端末はサーバに暗号化解答114を送信する。 （234）サーバは暗号化解答114を受信し、 （235）共通鍵109で復号し、解答113を取得する。 （236）サーバは、解答111と解答113とを比較し、一致
すれば端末認証が出来たと判断する。

【００３２】以上の手順で、相互に正当性を認証し合う
ことが完了する。全処理が完了したら、共通鍵109は残
して、必要が無くなった乱数などのＲＡＭに保持したデ
ータを破棄する。

【００３３】この認証方式では、機体番号を安全に送信
する共通鍵を共有するための前段階の処理を行ってお
り、こうした処理が秘匿性の向上をもたらし、他の認証
方式に対して優位性を保持することができる。

【００３４】なお、（214）（215）の処理は省略しても
よい。この処理は、お互いの処理がどこまで進んでいる
かを確認し合うだけであり、ここで同期を取らなくて
も、（220）が正常に完了することで確認してもよい。

【００３５】また、関数f1()及び関数g1()は、出力から
入力の類推が困難な一方向性関数を用いることが望まし
い（例えば、ＭＤ５やＳＨＡ１のような一方向ハッシュ
関数を用いる）。なお、この関数f1()と関数g1()とは同
じであっても良い。

【００３６】また、サーバが（225）で生成する問題を
工夫することにより、多様な認証が実現できる。問題の
パターンとして次のようなものがある。

【００３７】＜パターン１＞単純な計算式を問題として
生成する。端末とサーバとで同じ計算結果が導き出せる
ので、同じ共通鍵を共有していることが確認できる。

【００３８】＜パターン２＞端末の利用者があらかじめ
登録した、自然文による問題（クイズ）をデータベース
から取り出す。データベースには問題に対応する解答が
組として保管されているので、解答の生成もデータベー
スからの取得で実現する。この問題を受信した端末側で
は、利用者が解答を入力する。このパターンでは、端末
の認証と同時にユーザの認証も実現できることになる。

【００３９】＜パターン３＞端末の利用者があらかじめ
サーバのデータベースに、自身の生体認証情報（例えば
声紋）を登録しておく。サーバは、問題として、生体認
証情報の入力を端末に要求する。同時にサーバは、照合
用の解答として、データベースから生体認証情報を取り
出しておく。端末の利用者は、端末を介してサーバに生
体認証情報を解答として送信する。サーバは受信した生
体認証情報と、データベースから取り出した生体認証情
報とを照合し、それらの整合性が確認できれば認証完了
と判断する。

【００４０】この＜パターン２＞＜パターン３＞のよう
に、ユーザ認証を合わせて行うことにより、第三者の不
正使用を排除することができる。また、ユーザ認証は、
ユーザが予めサーバに登録したＰＩＮなどの固有情報を
問題の解答として求め、これを照合して確認するように
してもよい。

【００４１】また、ユーザ認証は、ユーザの電話番号を
予めサーバのＤＢに登録し、（221）の手順において、
（220）の送信を受信した時に電話網から通知された発
番号が、復号化した機体番号に関連付けてＤＢに登録さ
れている電話番号と一致するかどうかを照合することに
より実施してもよい。こうした手順を加えることによ
り、ＳＴＢが盗まれて、別の場所で不正使用される事態
を防止できる。

【００４２】また、サーバが生成する問題の中に、サー
バ固有の情報（例えばＩＰアドレスや電話番号情報）を
付加することにより、端末側は暗号化された問題を受信
して復号した時に、サーバの正当性の認証を完了するこ
とができる。

【００４３】このように、この実施形態の認証方法で
は、共通鍵暗号化方式だけを用いているため、高速な認
証処理が実現できる。

【００４４】また、サーバに対して、特定の機種以外の
端末が接続することを排除できる。また、サーバによる
端末の認証の過程で、実質的に端末がサーバの正当性を
認証することができ、相互認証を効率的に実施できる。

【００４５】なお、ここでは、乱数の送信（206）（21
1）を暗号化せずに行っているが、機種番号101に対応す
る共通鍵Ａ14を端末及びサーバが共有し、この共通鍵Ａ
を用いて、送信側は、乱数を暗号化して送信し、受信側
は、これを復号して乱数を取り出すようにしてもよい。
この場合には、通信路に乱数が生で流れないため、セキ
ュリティ強度がさらに向上する。

【００４６】（第２の実施形態）第２の実施形態では、
第１の実施形態の認証方法を、乱数を1つだけ用いるよ
うに変更している。

【００４７】図４は、第２の実施形態における端末とサ
ーバとの交信手順を時系列で示している。 （301）端末は、機種番号101をＲＯＭから取り出して、 （302）サーバに送信する。 （303）サーバは、機種番号101を受信すると、 （304）この機種番号101を用いて、対応する秘密情報10
2をデータベースから取得する。 （305）サーバは、乱数生成器を用いて乱数103を生成
し、生成した乱数103はサーバ上のＲＡＭに保管し、ま
た、 （306）生成した乱数103を端末に送信する。 （313）サーバは秘密情報102、乱数103を関数f1()に渡
して共通鍵115を生成する。生成した共通鍵115はＲＡＭ
上に保持する。 （307）端末は乱数103を受信すると、受信した乱数103
を端末上のＲＡＭに保持する。 （308）端末は、自身が保持する秘密情報102をＲＯＭか
ら取り出す。これは機種番号101と対応づけられた秘密
情報である。 （310）端末は、秘密情報102、乱数103を関数f2()に渡
して共通鍵115を生成する。関数f2()は２つの数の入力
で１つの数（鍵）を生成する関数である。生成した共通
鍵115は端末上のＲＡＭに保持する。

【００４８】以上の手順により、機体番号を安全に送信
するために用いる共通鍵を共有するという前段階の処理
が完了する。

【００４９】＜認証のメイン処理＞ （316）端末は機体番号106をＲＯＭから取り出す。 （317）端末は機体番号106を共通鍵115を用いて暗号化
し、暗号化機体番号116を生成する。 （318）端末は秘密情報108を取り出す。これは、機体番
号106と対応づけられた秘密情報である。 （319）端末は秘密情報108、乱数103を関数g2()に渡し
て共通鍵117を生成し、生成した共通鍵117をＲＡＭ上に
保持する。関数g2()は２つの数の入力で１つの数（鍵）
を生成する関数である。 （320）端末はサーバに暗号化機体番号116を送信する。 （321）サーバは暗号化機体番号116を受信する。 （322）サーバは暗号化機体番号116を共通鍵115を用い
て復号し、機体番号106を取得する。 （323）サーバは機体番号106を用いて、対応する秘密情
報108をデータベースから取得する。 （324）サーバは秘密情報108、乱数103を関数g2()に渡
して共通鍵117を生成し、生成した共通鍵117をＲＡＭ上
に保持する。

【００５０】これ以降の処理は、実質的に第１の実施形
態（図３）の（225）以降の処理と同じである。

【００５１】この認証方法は、第１の実施形態に比べ
て、乱数が一つ減るのでセキュリティ強度が若干弱まる
が、処理速度を高速化することができる。

【００５２】（第３の実施形態）第３の実施形態では、
第１の実施形態の認証方法における＜認証のメイン処理
＞の手順を短縮化している。

【００５３】図５は、第３の実施形態における端末とサ
ーバとの交信手順を時系列で示している。ここで、（40
1）から（415）までの手順（機体番号を安全に送信する
ための共通鍵を共有する手順）は、第１の実施形態（図
３）の（201）から（215）までの手順と同じである。

【００５４】＜認証のメイン処理＞ （416）端末は機体番号106をＲＯＭから取り出す。 （417）端末は機体番号106を共通鍵105を用いて暗号化
し、暗号化機体番号107を生成する。 （418）端末は秘密情報108を取り出す。これは、機体番
号106と対応づけられた秘密情報である。 （419）端末は秘密情報108、乱数103、乱数104を関数g1
()に渡して共通鍵109を生成し、生成した共通鍵109をＲ
ＡＭ上に保持する。 （420）端末は機体番号106を共通鍵109を用いて暗号化
し、暗号化機体番号120を生成する。 （421）端末はサーバに暗号化機体番号107と暗号化機体
番号120とを送信する。 （422）サーバは暗号化機体番号107と暗号化機体番号12
0とを受信する。 （423）サーバは暗号化機体番号107を共通鍵105を用い
て復号し、機体番号106を取得する。 （424）サーバは機体番号106を用いて、対応する秘密情
報108をデータベースから取得する。 （425）サーバは秘密情報108、乱数103、乱数104を関数
g1()に渡して共通鍵109を生成し、生成した共通鍵109を
ＲＡＭ上に保持する。 （426）サーバは暗号化機体番号120を共通鍵109を用い
て復号し、機体番号121を取得する。 （427）サーバは機体番号106と機体番号121とが同一で
あることを確認する。一致すれば、端末の認証は完了と
判断する。 （428）サーバは認証完了通知122を生成し、共通鍵109
で暗号化して暗号化認証完了通知123を生成する。 （429）サーバは端末に暗号化認証完了通知123を送信す
る。 （430）端末は暗号化認証完了通知123を受信する。 （431）端末は暗号化認証完了通知123を共通鍵109で復
号し、認証完了通知122を取得する。認証完了通知122が
正常であれば、サーバ認証が完了と判断する。

【００５５】以上の手順で、相互に正当性を認証し合う
ことが完了する。全処理が完了したら、共通鍵109は残
して、必要が無くなった乱数などのＲＡＭに保持したデ
ータを破棄する。

【００５６】この実施形態の認証方法では、認証のメイ
ン処理の過程で、サーバから端末に問題を送信し、その
解答を検証する手順を取らないため、多様な認証方式を
導入することはできないが、第１の実施形態（図３）に
比べて、通信回数が少なくて済むため、処理速度を向上
させることができる。

【００５７】（第４の実施形態）第４の実施形態では、
第３の実施形態の認証方法を、乱数を1つだけ用いるよ
うに変更している。すなわち、第２の実施形態（図４）
と第３の実施形態（図５）とを合成したものに相当して
いる。

【００５８】図６は、第４の実施形態における端末とサ
ーバとの交信手順を時系列で示している。ここで、（50
1）から（513）までの手順（機体番号を安全に送信する
ための共通鍵を共有する手順）は、第２の実施形態（図
４）の（301）から（313）までの手順と同じである。ま
た、（516）から（531）までの手順（認証メイン処理手
順）は、第３の実施形態（図５）の（416）から（431）
までの手順と実質的に同じである。

【００５９】この認証方法は、第３の実施形態に比べ
て、乱数が一つ減るのでセキュリティ強度が若干弱まる
が、処理速度を高速化することができる。

【００６０】なお、第１〜第４の実施形態の認証方法に
おける手順を記憶媒体に記録し、これをサーバのコンピ
ュータに読み取らせて、サーバ側の処理を行わせるよう
にしても良い。

【００６１】（第５の実施形態）第５の実施形態では、
第１〜第４の実施形態の認証方法によりサーバから認証
された端末（ＳＴＢ）が、サーバを介して、他の端末と
の間で暗号通信を行うシステムについて説明する。

【００６２】ＳＴＢは、図７に示すように、サーバ３と
の間で通信を行うＴＶ LSI40と、暗号通信の暗号化／復
号化処理を行う認証モジュール10とを備えている。認証
モジュール10は、セキュリティ強度を保つため、図２に
示すハードウエアが１チップで構成されている。

【００６３】認証時には、ＴＶ LSI40が、認証モジュー
ル10に対し、図３〜図６の手順に従って、サーバ３に送
るべきデータを順次要求し、認証モジュール10が要求さ
れたデータをＴＶ LSI40に返すと、ＴＶ LSI40は、それ
をサーバ３に送信する。ＴＶLSI40は、また、サーバ３
から送られたデータを受信して認証モジュール10に渡
す。こうして認証手順が実行され、認証処理が完了した
段階では、認証モジュール10に、認証の副産物として、
機体番号に対応するプリセッション鍵と乱数とから生成
されたセッション鍵が保持されている。

【００６４】認証完了後の暗号通信では、ＴＶ LSI40
が、送信するデータを認証モジュール10に渡して、その
暗号化を要求する。認証モジュール10が、保有するセッ
ション鍵でデータを暗号化して返すと、ＴＶ LSI40は、
この暗号化されたデータをサーバ３に送る。

【００６５】一方、サーバ３がＴＶ LSI40に暗号化され
たデータを送ると、ＴＶ LSI40は、暗号化されたデータ
を認証モジュール10に渡して、その復号化を要求する。
認証モジュール10は、保有するセッション鍵で、このデ
ータを復号化してＴＶ LSI40に返す。

【００６６】図８は、こうした認証処理が完了した端末
Ａと端末Ｂとの間で暗号通信を行うシステムについて示
している。

【００６７】サーバは、認証処理が完了した端末Ａに対
し、認証の副産物として端末Ａと共有しているセッショ
ン鍵（共通鍵）を用いて、共通鍵150を暗号化し、端末
Ａの認証モジュールに送信する。また、サーバは、認証
処理が完了した端末Ｂに対し、認証の副産物として端末
Ｂと共有しているセッション鍵（共通鍵）を用いて、共
通鍵150を暗号化し、端末Ｂの認証モジュールに送信す
る。こうして、端末Ａ及び端末Ｂの認証モジュールは、
秘匿性を保った状態で、互いに共通鍵150を保持するこ
とができ、端末Ａと端末Ｂとは、認証モジュールを介し
て、共通鍵150による暗号通信を直接行うことができ
る。

【００６８】このシステムでは、サーバが端末Ａと端末
Ｂとの通信路の途中にあり、また、サーバは、端末Ａ及
び端末Ｂの認証モジュールが保持する共通鍵150を知っ
ている。そのため、サーバは、必要に応じて（犯罪捜査
時など）、この通信路の暗号通信を監視することができ
る。

【００６９】なお、ここで云うサーバは、複数の機器か
ら構成される全体システムであっても良い。

【００７０】図９は、サーバが、端末Ａと端末Ｂとの通
信路の途中に無いシステムを示している。端末Ａ及び端
末Ｂの認証モジュールは、図８の場合と同様の手順で、
共通鍵150を取得することができ、端末Ａと端末Ｂと
は、認証モジュールを介して、共通鍵150による暗号通
信を直接行うことができる。

【００７１】このシステムでは、共通鍵150についてサ
ーバは知っているが、サーバが端末Ａと端末Ｂとの通信
路の途中に無いため、通信路をサーバが監視できるとは
限らない。ただし、通信路を監視できる者に共通鍵150
を渡すことで、通信を監視することはできる。

【００７２】図１０では、サーバに認証された端末Ａと
端末Ｂとの認証モジュールが、ゼロ知識鍵交換を行い、
共通鍵151を共有するシステムを示している。ゼロ知識
鍵交換は、共通情報を持たない相手と鍵交換を行う方式
であり、ＤＨ法などで実施することができる。ゼロ知識
鍵交換を行う通信相手はサーバが認証した相手なので、
一定の信頼性がある。端末Ａと端末Ｂとは、ゼロ知識鍵
交換により取得した共通鍵151を用いて、認証モジュー
ルを介し、暗号通信を直接行うことができる。

【００７３】この共通鍵151について、サーバは知らな
いので、通信内容がサーバに監視される虞れは無く、安
全な暗号通信を端末間で行うことができる。ただし、サ
ーバが端末Ａと端末Ｂとの通信路の途中にあるため、通
信ログはサーバに残る。

【００７４】図１１では、多人数による多地点会議など
の利用に適するシステムを示している。

【００７５】サーバの認証処理部は、認証処理が完了し
た端末Ａに対し、認証の副産物として端末Ａと共有して
いるセッション鍵（共通鍵）を用いて、共通鍵150を暗
号化し、端末Ａの認証モジュールに送信する。同じよう
に、認証処理が完了した端末Ｂ及び端末Ｃの認証モジュ
ールに対して、共通鍵150を暗号化して送信する。こう
して、端末Ａ、端末Ｂ及び端末Ｃの認証モジュールは、
秘匿性を保った状態で、互いに共通鍵150を保持するこ
とができる。

【００７６】また、端末Ａ、端末Ｂ及び端末Ｃは、サー
バ上の通信分配部に、自分自身をクライアントとして登
録する。

【００７７】端末Ａと端末Ｂと端末Ｃとは、それぞれの
認証モジュールを介して、共通鍵150で暗号化したデー
タをサーバ上の通信分配部に送信する。サーバ上の通信
分配部は、送信された暗号化データを、内容をいじらず
に、それぞれの端末に分配する。

【００７８】こうして、多数の端末の間での暗号通信が
可能になり、多人数による多地点会議などを、情報を外
部に漏らさずに行うことができる。

【００７９】このシステムでは、サーバが端末Ａ、端末
Ｂ及び端末Ｃの通信路の途中にあり、また、サーバは共
通鍵150を知っているので、必要に応じて（犯罪捜査時
などに）通信路を監視することができる。

【００８０】図１２は、図１１のシステムにおいて、サ
ーバが通信路の途中にない場合を示している。端末Ａ、
端末Ｂ及び端末Ｃは、図１１のシステムと同様に、サー
バの認証処理部から共通鍵150を取得し、また、サーバ
上の通信分配部に、自分自身をクライアントとして登録
し、共通鍵150で暗号化したデータをサーバ上の通信分
配部に送信することにより、相互間の暗号通信が可能に
なる。

【００８１】このシステムでは、サーバは共通鍵150を
知っているが、サーバが端末Ａ、端末Ｂ及び端末Ｃの通
信路の途中に無いため、通信路をサーバが監視できると
は限らない。ただし、通信路を監視できる者に共通鍵15
0を渡すことで、通信を監視することができる。

【００８２】図１３では、サーバに認証された多数の端
末が、ゼロ知識鍵交換により同一の共通鍵を持つ端末の
数を増殖するシステムについて示している。

【００８３】サーバに認証された端末Ａと端末Ｂとの認
証モジュールが、ゼロ知識鍵交換を行い、共通鍵151を
共有している。また、サーバに認証された端末Ｂと端末
Ｃとの認証モジュールが、ゼロ知識鍵交換を行い、共通
鍵152を共有している。この場合、端末Ｂは、共通鍵152
を使って共通鍵151を暗号化し、これを端末Ｃに送信す
る。これにより、端末Ａ、端末Ｂ及び端末Ｃの認証モジ
ュールは、共通鍵151を共有することができる。

【００８４】サーバ上の通信分配部は、端末Ａ、Ｂ、Ｃ
をクライアントとして登録する。端末Ａと端末Ｂと端末
Ｃは、それぞれの認証モジュールを介して、共通鍵150
で暗号化したデータをサーバ上の通信分配部に送信す
る。サーバ上の通信分配部は、送信された暗号化データ
をそれぞれの端末に内容をいじらずに分配する。

【００８５】こうして、多数の端末の間での暗号通信が
可能になり、多人数による多地点会議などを、情報を外
部に漏らさずに行うことができる。この通信相手は、全
てサーバが認証した相手なので、一定の信頼性がある。

【００８６】このシステムでは、共通鍵をサーバが知ら
ないので、通信内容を監視される心配がなく、安全な暗
号通信を複数の端末間で行うことができる。ただし、サ
ーバが端末Ａ、端末Ｂ及び端末Ｃの通信路の途中にある
ため、通信ログはサーバに残る。

【００８７】また、端末の数がさらに増えても、同様の
手続きを繰り返すことにより、同一の共通鍵を持たせる
ことができる。

【００８８】なお、本発明の暗号通信システムは、サー
バが、第１〜４の実施形態以外の認証方法により端末を
認証した場合にも適用できる。

【００８９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の認証方法は、共通鍵暗号化方式だけを用いているた
め、高速な認証処理が実現できる。

【００９０】また、機体番号を安全に送信するための共
通鍵を、機種番号に対応する秘密情報から生成している
ので、高い秘匿性を保持することができる。また、機体
番号が通信路に生情報として流れることが無いため、端
末の所有者のプライバシーが保護される。

【００９１】また、サーバに対して、特定の機種以外の
端末が接続することを排除できる。また、サーバによる
端末の認証の過程で、実質的に端末がサーバの正当性を
認証することができ、相互認証を効率的に実施できる。

【００９２】また、本発明の暗号通信システムは、認証
結果を利用して、暗号通信を実施する端末の繋がりを効
率的に拡げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における認証方法を示す図、

【図２】第１の実施形態における情報家電システムの構
成を示すブロック図、

【図３】第１の実施形態における認証方法の手順を時系
列で示す図、

【図４】第２の実施形態における認証方法の手順を時系
列で示す図、

【図５】第３の実施形態における認証方法の手順を時系
列で示す図、

【図６】第４の実施形態における認証方法の手順を時系
列で示す図、

【図７】第５の実施形態における情報家電システムの構
成を示すブロック図、

【図８】第５の実施形態における第１の暗号通信システ
ムの構成を示すブロック図、

【図９】第５の実施形態における第２の暗号通信システ
ムの構成を示すブロック図、

【図１０】第５の実施形態における第３の暗号通信シス
テムの構成を示すブロック図、

【図１１】第５の実施形態における第４の暗号通信シス
テムの構成を示すブロック図、

【図１２】第５の実施形態における第５の暗号通信シス
テムの構成を示すブロック図、

【図１３】第５の実施形態における第６の暗号通信シス
テムの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ＳＴＢ ３ サーバ 10 認証モジュール 11 機種番号 12 機体番号 13、36 暗復号器 14 共通鍵Ａ 15、34 メイン処理器 16、33 ワークＲＡＭ 17 機体番号に対応するプリセッション鍵 18 機種番号に対応するプリセッション鍵 19、35 鍵生成器 20、37 乱数生成器 30 認証処理部 31 機種番号ＤＢ 32 機体番号ＤＢ 40 ＴＶ LSI

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 9/00 ６７３Ｂ ６７５Ａ (72)発明者 佐々木 理 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5B085 AE23 AE25 AE29 5B089 GA11 JB22 KA17 KB13 KC40 KC58 KH30 5J104 AA07 AA16 EA24 EA26 KA02 KA04 KA06 KA14 NA02 NA03 NA11 PA07

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークに接続する端末の認証方法
   において、 端末の機種番号に対応する秘密情報を用いて第１の共通
   鍵を生成し、前記第１の共通鍵を前記端末の機体番号の
   暗号化に使用し、前記機体番号に対応する秘密情報を用
   いて第２の共通鍵を生成し、前記第２の共通鍵を照合の
   ために使用することを特徴とする認証方法。
2. 【請求項２】 前記端末の相手は、前記第２の共通鍵で
   暗号化した問題を前記端末に送信し、前記端末から前記
   第２の共通鍵で暗号化された前記問題の解答を受信して
   前記第２の共通鍵で復号化し、前記解答を正解と照合す
   ることを特徴とする請求項１に記載の認証方法。
3. 【請求項３】 前記問題が、一意に解答が出る単純な計
   算式であることを特徴とする請求項２に記載の認証方
   法。
4. 【請求項４】 前記問題が、予め前記相手に解答が登録
   された自然文による問題であることを特徴とする請求項
   ２に記載の認証方法。
5. 【請求項５】 前記問題が、予め前記相手に登録された
   ユーザの生体認証情報であることを特徴とする請求項２
   に記載の認証方法。
6. 【請求項６】 前記相手は、予め決められた情報を前記
   問題の中に含めて前記端末に送信し、前記端末は、前記
   第２の共通鍵で復号化した前記問題の中に予め決められ
   た前記情報が含まれている場合に、相手の正当性を確認
   することを特徴とする請求項２に記載の認証方法。
7. 【請求項７】 前記予め決められた情報が、前記相手の
   固有情報であることを特徴とする請求項６に記載の認証
   方法。
8. 【請求項８】 前記固有情報が、前記相手のＩＰアドレ
   スであることを特徴とする請求項７に記載の認証方法。
9. 【請求項９】 前記固有情報が、前記相手の電話番号情
   報であることを特徴とする請求項７に記載の認証方法。
10. 【請求項１０】 前記端末は、前記第１の共通鍵で暗号
    化した前記機体番号と、前記第２の共通鍵で暗号化した
    前記機体番号とを相手に送信し、前記相手は、前記第１
    の共通鍵で暗号化された前記機体番号を前記第１の共通
    鍵で復号化して前記機体番号を取得し、前記機体番号に
    対応する秘密情報を用いて前記第２の共通鍵を生成し、
    この第２の共通鍵を用いて前記第２の共通鍵で暗号化さ
    れた前記機体番号を復号化して前記機体番号を取得し、
    この第２の共通鍵で復号化した機体番号を前記第１の共
    通鍵で復号化した機体番号と照合することを特徴とする
    請求項１に記載の認証方法。
11. 【請求項１１】 前記第１の共通鍵が、前記機種番号に
    対応する秘密情報と、前記端末の相手が生成した第１の
    乱数と、前記端末が生成した第２の乱数との関数から成
    り、前記第２の共通鍵が、前記機体番号に対応する秘密
    情報と、前記第１の乱数と、前記第２の乱数との関数か
    ら成ることを特徴とする請求項１または１０に記載の認
    証方法。
12. 【請求項１２】 前記第１の共通鍵が、前記機種番号に
    対応する秘密情報と、前記端末の相手が生成した第１の
    乱数との関数から成り、前記第２の共通鍵が、前記機体
    番号に対応する秘密情報と、前記第１の乱数との関数か
    ら成ることを特徴とする請求項１または１０に記載の認
    証方法。
13. 【請求項１３】 前記乱数が、前記機種番号に対応する
    第３の共通鍵で暗号化されて送信されることを特徴とす
    る請求項１１または１２に記載の認証方法。
14. 【請求項１４】 前記端末は、前記第１の共通鍵で暗号
    化した前記機体番号を相手に送信し、前記相手は、前記
    第１の共通鍵で前記機体番号を復号化し、予め登録され
    た前記機体番号に対応する電話番号と、電話網から通知
    された発番号とが一致するか否かを検証することを特徴
    とする請求項１に記載の認証方法。
15. 【請求項１５】 機種番号、機種番号に対応する秘密情
    報、機体番号及び機体番号に対応する秘密情報の各々が
    書き込まれたＲＯＭと、乱数の生成処理を行う乱数生成
    手段と、暗号鍵の生成処理を行う鍵生成手段と、暗号化
    及び復号化の処理を行う暗号化／復号化手段と、各処理
    の作業領域として使用されるＲＡＭと、認証処理を実行
    するために各部に動作を振り分けるメイン処理手段とを
    具備する１チップの認証モジュールを備えた請求項１か
    ら１４のいずれかに記載の認証方法を実行する端末装
    置。
16. 【請求項１６】 ネットワークを介して接続する各端末
    の機種番号と前記機種番号に対応する秘密情報とが格納
    された機種番号データベースと、前記各端末の機体番号
    と前記機体番号に対応する秘密情報とが格納された機体
    番号データベースと、乱数の生成処理を行う乱数生成手
    段と、暗号鍵の生成処理を行う鍵生成手段と、暗号化及
    び復号化の処理を行う暗号化／復号化手段と、各処理の
    作業領域として使用されるＲＡＭと、端末に対する認証
    処理を実行するために各部に動作を振り分けるメイン処
    理手段とを具備する認証処理部を備えた請求項１から１
    ４のいずれかに記載の認証方法を実行するサーバ。
17. 【請求項１７】 請求項１から１４のいずれかに記載の
    認証方法の手順が、コンピュータに読み取り可能な状態
    で記録された記録媒体。
18. 【請求項１８】 ネットワークに接続する複数の端末と
    前記端末を認証したサーバとを備える暗号通信システム
    において、 前記サーバが、前記端末の各々に同一の共通鍵を暗号化
    して送信し、前記複数の端末が、前記共通鍵を用いて相
    互間で暗号通信を行うことを特徴とする暗号通信システ
    ム。
19. 【請求項１９】 ネットワークに接続する複数の端末と
    前記端末を認証したサーバとを備える暗号通信システム
    において、 前記端末の各々が、ゼロ知識鍵交換方式により共通鍵を
    交換し、前記共通鍵を用いて相互間で暗号通信を行うこ
    とを特徴とする暗号通信システム。
20. 【請求項２０】 前記端末が３以上であり、前記サーバ
    が、各端末から送信されたデータを各端末に分配するこ
    とを特徴とする請求項１８または１９に記載の暗号通信
    システム。
21. 【請求項２１】 前記サーバが、前記端末間の通信路の
    途中にあることを特徴とする請求項１８から２０のいず
    れかに記載の暗号通信システム。
22. 【請求項２２】 前記サーバが、前記端末間の通信路の
    途中にないことを特徴とする請求項１８から２０のいず
    れかに記載の暗号通信システム。
23. 【請求項２３】 前記サーバが、請求項１から１４のい
    ずれかに記載の認証方法で前記端末を認証したことを特
    徴とする請求項１８または１９に記載の暗号通信システ
    ム。