JP2007060322A

JP2007060322A - 利用者認証システムとその方法とそれに用いる装置とそれらの処理方法及びプログラムとその記録媒体

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Publication number: JP2007060322A
Application number: JP2005243514A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tsuruoka; 行雄鶴岡; Masanori Shinohara; 正紀篠原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: JP4814581B2

Abstract

【課題】従来の利用者認証システムより攻撃に対する安全性を向上させることができる利用者認証システムを提供する。
【解決手段】ネットワーク３を介して接続された端末装置２の利用者の第１の秘密鍵で計算された認証情報を、第１の秘密鍵と鍵ペアを構成する予め記憶した第１の公開鍵で検証することによって利用者を認証する認証装置４と、利用者が正当なものであると認証装置４によって認証された場合に、端末装置２より送信された第２の公開鍵を証明する有効期間が短い公開鍵証明書を発行する証明書発行装置５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、ネットワークを介してサービスを受ける者などの利用者をネットワークを介して認証する利用者認証システムと、その方法とそのシステムを構成する装置、その処理方法、及びそれらのプログラムとそれらの記録媒体に関する。

従来、ネットワークを介したサービスを受ける利用者の認証や電子署名を行う方式として、公開鍵および秘密鍵からなる一対の利用者の鍵ペアと、公開鍵を証明する公開鍵証明書とを用いた公開鍵インフラストラクチャ（Public Key Infrastructure、以下ＰＫＩと称する）や、ケルベロス（Kerberos）等のようにチケット発行サーバ（Ticket Granting Server、以下ＴＧＳと称する）によって発行されるチケットを用いたチケット方式が知られている。
しかし、ＰＫＩにおいては、通常公開鍵及び公開鍵証明書は長寿命で運用されるため、証明書失効管理のオーバーヘッドが運用コスト増大の要因となっていた。また、利用者が同一の公開鍵を多目的に使いまわすことになるため、利用者が利用したサービスの履歴を蓄積することが可能になり、利用者のプライバシーが損なわれるといった問題がある。

また、チケット方式においては、サービスを提供する側およびサービスを受ける側とそれぞれ共有するマスター鍵をＴＧＳが管理する必要があるため、マスター鍵の管理が煩雑になり、マスター鍵の秘匿性が低下することにより安全性が低下するといった問題がある。
ＰＫＩやチケット方式の問題を改善しようとするものとして、例えば、特許文献１に、有効期間が短い公開鍵証明書と鍵ペアを生成する方法が開示されている。
図１７に特許文献１に示された公開鍵認証方法を示す。クライアント１７０は、リクエストメッセージ１７１を鍵配布センター１７２に送る。鍵配布センター１７２は、リクエストメッセージ１７１に応答して有効期間の短い公開−秘密鍵ペアと公開鍵証明書１７３を生成し、鍵ペアを格納すると共に、鍵ペアと公開鍵証明書をクライアント１７０に配送する。クライアント１７０は、入手した公開鍵とその証明書を用いてＰＫ制御資源１７５にサービス要求１７４を行う。

鍵の有効期間を短くすることで、同一鍵の多目的の利用を制限し且つ鍵の管理を簡素化することができる。
特表２００２−５０１２１８号公報

しかしながら、上記したような従来の技術では、鍵ペアをクライアントに配送するために、鍵ペアをネットワーク上に送出するのでクライアント側と鍵配布センターとの間で両者が交換する情報をすりかえる中間者攻撃（man-in-the-middle attack）等の攻撃の可能性があり、安全性が低下するといった課題があった。
この発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、従来のものと比較して攻撃に対する安全性を向上させることができる利用者認証システムを提供することを目的とする。

この発明の利用者認証システムによれば、ネットワークを介して接続された端末装置の利用者の第１の秘密鍵で計算された認証要求を認証装置で受信し、認証装置は第１の秘密鍵と鍵ペアを構成する第１の公開鍵でその認証要求を検証することによって利用者を認証して、その認証結果情報を生成し上記端末装置に送信する。その利用者が正当なものであると認証装置によって認証された場合に、証明書発行装置は上記認証結果情報の有効期間以下である第２の公開鍵を証明する公開鍵証明書を発行する。

この発明による利用者認証システムによれば、第１の秘密鍵で計算した認証情報を、認証装置が第１の公開鍵によって検証することで利用者を認証し、認証された場合に、端末装置側で生成された利用者（ユーザ）の第２の鍵ペアの公開鍵を含む公開鍵証明書を証明書発行装置が発行する。つまり、証明書発行装置へは第２の公開鍵と利用者の認証結果情報とが送られるだけで、第１，第２の秘密鍵は、端末装置からネットワーク上に露出することが無い。

以下、この発明の実施の形態に係る利用者認証システムについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システムの構成を示すブロック図を図１に示す。利用者認証システム１は、それぞれがネットワーク３に接続される端末装置２と、端末装置２の利用者を認証する認証装置４と、証明書発行装置５と、サービスを端末装置２に提供するサービス提供装置６とを備えている。

この実施形態においては、認証装置４が、この発明における属性情報記憶手段を有し、認証装置４のハードディスクに利用者の属性情報が予め記憶されている。なお、属性情報記憶手段は、認証装置４以外の装置、例えば証明書発行装置５の中に構成してもよく、ネットワーク３に接続された他の装置によって構成してもよい。
サービス提供装置６のハードディスクには、サービス提供装置６自身の公開鍵を証明する公開鍵証明書が信頼できるものとして予め登録されている。
以上のように構成された利用者認証システムについて、図面を用いてその動作を説明する。図２は、この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システム１の動作を説明するためのシーケンス図である。図３は端末装置２の構成を示すブロック図、図４は認証装置４の構成を示すブロック図、図５は証明書発行装置５の構成を示すブロック図、図６はサービス提供装置６の構成を示すブロック図である。

以下、図１に示す利用者認証システム１の動作を、図２のシーケンス図及び図３〜６に示す各装置のブロック図を用いて説明する。
まず、利用者が端末装置２の入力手段２６から認証要求を入力することで動作が開始される（ステップＳ１）。この動作の起動は、必ずしも利用者の入力を必要としない。例えば、端末装置２がネットワークに接続されるときに自動的に認証要求が生成されるようにしておいても良い。端末装置２は、図示しないプログラムが記憶されたＲＯＭと、このプログラムを実行するＣＰＵと、ＣＰＵが用いるデータ等を記憶するＲＡＭとで構成される制御手段２３によって機能ブロック２４を構成する各機能部の動作手順及び動作タイミングが制御されてその機能を実現するものである。また、ネットワーク３を介した通信を行うための通信インターフェース２１と、を備え、一般的なコンピュータ装置によって構成できるものである。この構成は、他の認証装置４、証明書発行装置５及びサービス提供装置６においても同様であり、以降の説明で各装置の制御手段及び通信インターフェースの説明は省略する。

端末装置２、認証装置４、証明書発行装置５およびサービス提供装置６のＲＯＭまたはハードディスクに記憶されている各プログラムには、これから説明する利用者認証システム１の動作を実行するためのプログラムがそれぞれ含まれている。また、各プログラムはＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録可能なものである。
入力手段２６からの利用者の認証要求は、認証要求生成部２４ａに伝達され、認証装置４に対する認証要求が生成される（ステップＳ２）。認証要求生成部２４ａで生成された認証要求は、通信インターフェース２１とネットワーク３を介して認証装置４に送信される（ステップＳ３）。

認証要求は、認証装置４の機能ブロック４３を構成する認証要求受信部４３ａで受信される（ステップＳ４）。認証要求が認証装置４で受信されると、認証装置４と端末装置２の双方において公開鍵による相互認証が相互認証部２４ｂ、４３ｂで行われ、利用者と装置（サーバ）の認証が行われる（ステップＳ５）。
相互認証に必要な第１の秘密鍵及び第１の公開鍵は、認証装置４に認証を要求するプログラムを用いたアクセスのみが許可される端末装置２のハードディスク２７のメモリ領域に記憶されている。
認証装置４側で相互認証に必要な第１の公開鍵は、
認証装置４のハードディスク４４に利用者識別情報と対応して記憶されている。例えば、利用者の識別情報が10000001の場合、第１の公開鍵はＫｐ10が使用される。

認証装置４のハードディスク４４に記憶される利用者識別情報と第１の公開鍵との対応や、サービス提供装置に対応して開示が許される利用者の属性情報は、端末装置２の利用者がサービス提供装置６のサービスを受ける前に認証装置４の管理者によって登録されるものであり、この登録は、例えば、端末装置２の利用者から認証装置４の管理者に郵送された書面に記載された情報に基づいて行われる。
ここで、認証結果情報７０には、図７に示すように認証結果情報の発行元を表す情報７０ａと、利用者識別情報７０ｂと、発行日７０ｃ、認証結果の有効期間を表す第１有効期間７０ｄと、この認証結果を用いて生成される公開鍵証明書の有効期間を表す第２有効期間７０ｅと、認証子７０ｆが含まれる。この認証子は、認証装置４が証明書発行装置５と共有する秘密鍵を用いて計算したＭＡＣ（message authentication code）であり、あるいは認証装置４のみが持つ秘密鍵を用いて計算したディジタル署名であってもよい。この認証結果情報に含まれる第１有効期間７０ｄは、例えば２４時間のように短く設定される。

認証装置４の認証結果生成部４３ｃで生成された認証結果は、端末装置２の認証結果受信部２４ｅで受信（ステップＳ６）され認証結果判定部２４ｆに伝達される。認証結果判定部２４ｆは、認証結果を判定（ステップＳ７）し、認証が不成功であった場合は出力部２４ｇを介して表示手段２５に認証失敗の表示を行って（ステップＳ８）動作を終了する。認証成功の場合は、サービスメニュー読み出し部２４ｈが、ハードディスク２７に記憶されているサービス名と公開鍵証明書の有無の情報を読み出す。読み出されたサービスメニューは、認証結果判定部２４ｆからの認証結果と共に出力部２４ｇによって表示手段２５に表示される（ステップＳ９）。利用者は、表示手段２５の表示を見て要求するサービス内容を確定する入力を入力手段２６から行いサービス確定部２４ｒでサービス内容が確定される（ステップＳ１０）。
サービス内容が確定されると、証明書有無判定部２４ｉは、サービスメニュー読み出し部２４ｈがハードディスク２７から読み出した公開鍵証明書の有無情報と、入力手段２６からのサービス内容の確定入力とにより、利用者が要求しているサービスに対応した有効な証明書の有無を確認する（ステップＳ１１）。有効な証明書が無い場合、証明書有無判定部２４ｉは、第２の鍵ペア生成部２４ｊに第２の鍵ペアの生成を指示する。

第２の鍵ペア生成部２４ｊが第２の公開鍵と第２の秘密鍵よりなる鍵ペアを生成する（ステップＳ１２）。生成された第２の鍵ペアは、ハードディスク制御部２４ｃを介してハードディスク２７に記憶されると共に、第２の公開鍵が証明書発行要求生成部２４ｋに伝達される。
証明書発行要求生成部２４ｋは、第２の公開鍵と認証結果情報とによる公開鍵証明書の発行要求を生成し（ステップＳ１３）、通信インターフェース２１を介して証明書発行装置５に送信する（ステップＳ１４）。

第２の公開鍵の公開鍵証明書の発行要求は、証明書発行装置５の証明書発行要求受信部５３ａで受信される（ステップＳ１５）。受信された証明書発行要求は、認証結果確認部５３ｂに伝達され、第２の公開鍵と一緒に送信された認証結果情報が確認される（ステップＳ１６）。認証結果により利用者が正当なものであると確認できた場合には、第２の公開鍵証明書生成部５３ｃに公開鍵証明書９０を生成させる（ステップＳ１７）。
ここで証明書発行装置５によって生成される公開鍵証明書９０に含まれる情報を図８に示す。図７に示すように公開鍵証明書９０には、第２の公開鍵９０ａと公開鍵証明書９０の発行元を表す情報９０ｂと、発行日８０ｃと有効期間９０ｄと、利用者の属性情報の格納先アドレス９０ｅと、これらの情報を発行元の秘密鍵で計算された署名情報９０ｆとが含まれている。

証明書発行装置５によって生成される公開鍵証明書９０の有効期間９０ｄは、認証結果情報７０内の第２有効期間７０ｅで指定された期間以下に設定される。例えば、認証結果情報７０の有効期間よりも長い３日といったような期間に設定される。このように、この発明の利用者認証システムにおける公開鍵証明書の有効期間は、一般的な公開鍵証明書の有効期間が例えば１年以上であるのに対して極端に短い。なお、この実施の形態における公開鍵証明書９０の発行元は、証明書発行装置５の管理機関である。発行先の属性情報の格納先を表すアドレス情報は、例えば、認証装置４のＩＰアドレス９０ｅ_１と、端末装置２の利用者識別情報９０ｅ_２とを含んでいる。

証明書発行装置５の公開鍵証明書生成部５３ｃで生成された公開鍵証明書９０は、端末装置２に送信され（ステップＳ１８）、端末装置２の第２の公開鍵証明書受信部２４ｍで受信される（ステップＳ１９）。受信された公開鍵証明書９０は、ハードディスク制御部２４ｃを介してハードディスク２７に記憶される（ステップＳ２０）。このとき、図９に示すように公開鍵証明書（Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３）と第２の秘密鍵（Ｋｓ１１、Ｋｓ１２、Ｋｓ１３）とを、サービス名に対応させて記憶する。
例えば、Ｗｅｂショッピングで利用者の署名用途に利用される第２の秘密鍵Ｋｓ１１と公開鍵証明書Ｃ１１は、図９に示すようなサービス内容に対応させたデータ構造で端末装置２のハードディスク２７に記憶される。オンラインショップＡの認証目的に用いる第２の秘密鍵Ｋｓ１１と公開鍵証明書Ｃ１１と、オンラインショップＡのサーバを認証する為のオンラインショップＡ自身の公開鍵証明書Ｃｓ１、同様にショップＢ、Ｃに対する情報を記憶する。同様に特定のメンバーにサービス提供するバーチャルプライベートネットワーク（Virtual Private Network以下ＶＰＮと略す）を利用する際に、認証用途に用いる第２の秘密鍵Ｋｓ１４と公開鍵証明書Ｃ１４、セキュアソケットレイヤー（Secure Sockets Layer以下ＳＳＬと略す）で用いる第２の秘密鍵Ｋｓ１５と公開鍵証明書Ｃ１５、などで示すように、サービス提供装置６から提供されるサービス内容に対応した形で記憶される。

図９では、各サービスを提供するサービス提供装置６の公開鍵証明書であるサーバ公開鍵証明書Ｃｓ１，Ｃｓ２，Ｃｓ３も更に記憶するようにしている。このようにすることで、端末装置２側でサービス提供装置６を認証することもできる。
第２の公開鍵証明書受信部２４ｍは、公開鍵証明書９０をハードディスク２７に記憶すると共に、サービス要求生成部２４ｎに公開鍵証明書９０を伝達し、サービス提供装置６に対するサービス要求を生成させる（ステップＳ２１）。公開鍵証明書９０からなるサービス要求はサービス提供装置６に送信される（ステップＳ２２）。サービス要求は、サービス提供装置６のサービス要求受信部６３ａで受信される（ステップＳ２３）。

なお、端末装置２が、サービス提供装置６に要求するサービスに対応する第２の秘密鍵と第２の公開鍵を証明するための有効な公開鍵証明書とを既に記憶している場合、ステップＳ１１で有と判断され、既に記憶済みの有効な公開鍵証明書を用いてサービス提供装置６にサービス要求が生成され（ステップＳ２１）、サービス提供装置６に送信される（ステップＳ２２）。この場合、ステップＳ１２〜Ｓ２０は実行されない。
サービスが要求されたサービス提供装置６は、利用者の認証を利用者認証部６３ｄで行い（ステップＳ２４）、必要があれば属性情報要求生成部６３ｂに認証装置４に対する属性情報要求を生成させる（ステップＳ２５）。属性情報要求生成部６３ｂは、サービス提供装置６自身の公開鍵証明書を添付して属性情報要求を生成し、第２の公開鍵証明書に含まれている利用者の属性情報の格納先アドレス９０ｅに基づいて認証装置４に利用者の属性情報を要求する（ステップＳ２６）。

認証装置４は、属性情報要求を属性要求受信部４３ｆで受信する（ステップＳ２７）。属性情報要求が受信されると、サービス提供装置認証部４３ｇがサービス提供装置の公開鍵証明書を用いて属性を要求したサービス提供装置を認証し、認証により特定したサービス提供装置について、開示が許された属性情報を属性情報記憶手段４４ａから読み出す。
属性情報通知生成部４３ｈは、属性情報を要求して来たサービス提供装置が認証された場合、属性情報記憶手段４４ａに利用者識別情報とサービス提供装置とのマトリックスで記憶されたサービス提供装置に対応して開示が許された属性情報である許可された属性を、ハードディスク制御部４３ｅを介して読み出して属性通知情報を生成（ステップＳ２９０）し、サービス提供装置６に送信する（ステップＳ３０）。今、属性情報を要求して来たサービス提供装置６がオンラインショップＡで、利用者が10000001である場合、例えば、決済に必要なカード番号と氏名の２つの情報から成る許可された属性ＰＩ１がサービス提供装置６に送信される。

このように、この発明によれば、必要な属性情報を必要な相手に制限した形で提供することが可能になるので、利用者の情報を必要以上に開示することを防止することが出来る。
認証装置４から制限された形で提供される属性情報は、サービス提供装置６の属性情報受信部６３ｃで受信される（ステップＳ３１）。属性情報受信部６３ｃは、サービス情報生成部６３ｅにサービスコンテンツ部６３ｆからサービス情報を読み出しサービス情報を生成させる（ステップＳ３２）。サービス情報は端末２に送信される（ステップＳ３３）。

端末装置２は、サービス提供装置６から提供されたサービス情報をサービス情報処理部２４ｏで処理し表示手段２５による表示若しくは、スピーカ２６による音声として出力し、利用者にサービスを提供する（ステップＳ３４）。
また、利用者の属性情報を特に必要としないサービス、例えば共通のデータベースの内容をメンバーの一人である利用者が端末装置２から閲覧若しくは書き換えるような場合を想定すると、利用者がメンバーの一人であるか否かの確認さえ取れればよい。このような場合は、第２の公開鍵を証明する公開鍵証明書９０による認証だけでメンバーであることの証明は必要十分なので、新たに利用者の属性情報を必要としない。このような場合は、ステップ２４でサービス要求を受信したあと、直ちにステップ３３のサービス情報の提供が行われ、利用者認証を行ったステップＳ２５〜Ｓ３１の動作は省略されて動作する。

以上、利用者認証システム１の動作を、認証装置４によって利用者が認証された後に、端末装置２が生成した第２の公開鍵の公開鍵証明書の発行を証明書発行装置５に要求する動作シーケンスで説明した。
［第１実施形態の変形例］
認証装置４における利用者の認証後、ただちにサービス提供装置６にサービス提供を要求し、サービス提供装置６からの公開鍵証明書の要求に応答して第２の鍵ペアを生成し、その第２の公開鍵証明書の発行を証明書発行装置５に要求する動作フローとしてもよい。

この動作フローを図１０のシーケンス図に示す。図１０は、利用者の認証後、端末装置２が直ちにサービス提供装置６にサービス提供を要求する場合のシーケンス図であり、利用者が認証され、サービス内容が確定するまでの動作（ステップＳ１〜Ｓ１０）と、ステップＳ１１以降の動作は、説明済みの図２と同じである。したがって、各動作ステップの参照符号を図２と同一として図２−１及び図２−３で示した部分を省略して表記し、追加になった動作ステップをハッチングで示している。図２と同一の動作の説明は省略する。
ステップ１０において、利用者が認証装置４で認証されたのちに、利用者からサービス内容を確定する入力が行われると、サービスメニュー確定部２４ｒがサービス要求を生成し、サービス提供装置６に対してサービス要求を送信する（ステップＳ５０）。

サービス要求はサービス提供装置６のサービス要求受信部６３ａで受信（ステップＳ５１）され、この場合、認証要求生成部６３ｇに認証要求の生成を指示する。認証要求生成部６３ｇは、認証要求を生成し（ステップＳ５２）、端末装置２に送信する（ステップＳ５３）。サービス提供装置６の認証要求は、端末装置２のサービス提供装置認証要求受信部２４ｓで受信され（ステップＳ５４）、認証結果判定部２４ｆでサービス提供装置の認証を行う（ステップＳ５５，５６）。
認証が失敗した場合、認証結果判定部２４ｆはその結果を表示手段２５に表示して動作を終了する（ステップＳ５７）。認証が成功した場合、認証結果判定部２４ｆは、証明書有無判定部２４ｉに有効な公開鍵証明書の存在の確認を指示し、ステップＳ１９で証明書の有無が確認される。以降の動作は、図３において説明済みであるので説明を省略する。

このようにこの発明の利用者認証システム１は、図３に示したシーケンスに限定されずに変形が可能である。また、このようにすることで、必要時に公開鍵証明書を作成することになるので、図３で説明したシーケンスに対して余分な公開鍵証明書を生成することが無くなる。いわゆるオンデマンドで証明書を生成するので、使用されない公開鍵証明書を作る無駄を省くことができる。
以上説明したように、利用者認証システム１は、認証装置４が第１の秘密鍵で計算された認証情報を第１の公開鍵によって検証することによって利用者を認証し、この認証の結果に基づいて証明書発行装置５が第２の公開鍵を証明するための公開鍵証明書を発行するため、従来のものと比較して中間者攻撃に対する安全性を向上させることができる。特に、第１及び第２の秘密鍵が端末装置２からネットワーク上に露出しないので、より安全な認証システムとなっている。

また、利用者認証システム１は、第１の公開鍵を認証装置４に限って使用するため、第１の公開鍵を証明するための公開鍵証明書や証明書失効リストを要しないため、低コストで実現することができる。
また、利用者認証システム１は、認証装置４が秘匿することを要しない利用者の第１の公開鍵を用いて利用者を認証するため、認証装置４が管理する情報を秘匿するためのコストを低減することができる。
また、利用者認証システム１は、利用者の属性情報を公開鍵証明書や関連する属性証明書に直接に含めず、公開鍵証明書に含まれるアドレス情報に基づいて取得するようにし、利用者の属性情報の開示をサービス提供装置に応じて制限するため、利用者のプライバシーを保護することができる。認証結果情報７０、公開鍵証明書９０の具体的な内容を図７と図８に示して説明したように、それぞれの情報に利用者の属性情報が含まれていない。したがって、利用者のプライバシー情報が漏洩し難い利用者認証システムを構築することができる。

また、利用者認証システム１は、認証装置４が第１の秘密鍵で計算された認証情報に基づく利用者認証の結果を、認証結果情報として速やかに返すようになっている。認証結果情報は、認証装置と証明書発行装置の共有秘密鍵を用いて計算した認証子を含むため偽造に対して安全であり、かつ共有秘密鍵を用いるために認証結果情報の生成と検証が高速に行えるという特徴がある。このようにすることでシステムの安全性を低下させること無く、認証装置における初期の認証を高速に行うことができる。
〔第２の実施の形態〕
図１１にこの発明の第２の実施の形態に係る利用者認証システム２の構成をブロック図で示す。利用者認証システム２は、先に図１に示して説明した利用者認証システム１の各構成に加えて、端末装置２の外部インターフェースに着脱可能に接続される鍵装置８を備えている点が異なる。なお、この発明の第２の実施の形態に係る利用者認証システム２の各構成において、この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システム１の各構成と同一なものについては、同一の参照符号を付して説明を省略する。

鍵装置８の外観の斜視図を図１２に、鍵装置８の機能構成を図１３に示す。鍵装置８は、端末装置２の通信インターフェースの一つである、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースのＵＳＢポート（port）にＵＳＢプラグ１２０を挿入して使用されるもので、端末装置２に着脱が可能である。鍵装置８は、図示しないプログラムが記憶されたＲＯＭと、プログラムを実行するＣＰＵから成る制御手段８０と、制御手段８０によって動作の順序や動作タイミングが制御される機能ブロック８１と、例えば、不揮発性ＲＡＭ（Non Volatile RAM以下ＮＶＲＡＭと称す）から成るメモリ８３と、通信インターフェース８２とを備えている。ここでメモリ８３を例えばＮＶＲＡＭとしたのは、上記したように鍵装置８が端末装置２に着脱可能な形態だからである。この発明の鍵装置８の電源は、鍵装置８自身が備えていても、或いは、ＵＳＢポートから供給される電源で動作しても、そのどちらでも構わない。したがって、メモリ８３は、単純なＲＡＭよりもＮＶＲＡＭで構成した方が好ましい。

なお、図１２に示した鍵装置８は、ＵＳＢインターフェースに挿入される形態の例であるが、他の形態でも良い。例えば携帯電話が鍵装置であってもよいし、ＩＣカードであってもよいし、利用者が携帯する腕時計にこの鍵装置の機能を持たせてもよい。
鍵装置８のメモリ８３には、認証装置４に予め記憶された利用者の第１の公開鍵と鍵ペアを構成する第１の秘密鍵及び第２の鍵ペアを記憶する鍵記憶手段８３ａが備えられる。鍵装置８の制御手段８０は、端末装置２からの認証指示を受ける認証指示受信部８１ａと、その認証指示に基づき認証要求を生成する認証要求生成部８１ｂと、第２の公開鍵及び第２の秘密鍵よりなる鍵ペアを生成する第２の鍵ペア生成手段８５と、第２の公開鍵と認証装置４から送信された認証結果とを証明書発行装置５に送信することによって第２の公開鍵を証明する公開鍵証明書の発行を要求する証明書発行要求手段８６などを制御して、鍵装置８の機能を実現している。
利用者認証システム２を構成する端末装置２のＲＯＭ又はハードディスクには、先に説明済みの利用者認証システム１の動作を実行するためのプログラムに代えて、これから説明する利用者認証システム２の動作を実行するためのプログラムが記憶されている。このプログラムは、鍵装置８を制御するためのもので、例えば、端末装置２がネットワーク３を介して送受信しようとする情報を鍵装置８に伝達するための鍵装置のドライバを含んでいる。

この鍵装置ドライバプログラムを実行する端末装置２の制御手段２３は、ネットワークインターフェース（以下ネットワークＩＦ中継部と略す）２４ｑを制御することで、ネットワーク１と鍵装置８との通信を可能にしている。
以上のような鍵装置８を用いた利用者認証システム２の動作シーケンスを図１４に示し、その動作を説明する。動作説明に当たって、先の利用者認証システム１の説明と同様に各装置の機能構成を示すブロック図も参照する。
まず、利用者が端末装置２の入力手段２６から認証要求を入力する（ステップＳ７０）ことで動作が開始される。入力手段２６からの利用者の認証要求は、認証要求生成部２４ａに伝達され、鍵装置８に対する認証指示が生成される（ステップＳ７１）。認証要求生成部２４ａで生成された認証指示は、第２通信インターフェース２８を介して例えば端末装置２のＵＳＢポートに挿入された鍵装置８に送信される（ステップＳ７２）。

端末装置２で生成された認証指示は、鍵装置８側のＵＳＢインターフェース８２を介して認証指示受信部８１ａで受信される（ステップＳ７３）。認証指示受信部８１ａに認証指示が受信されると、認証要求生成部８１ｂは認証要求を端末装置２に送信する。端末装置２はその認証要求をネットワークＩＦ中継部２４ｑを経て認証装置４へ送信する（ステップＳ７５）。
その認証要求は、認証装置４の認証要求受信部４３ａで受信される（ステップＳ７６）。認証要求が受信されると公開鍵を用いた相互認証が行われ、端末装置２を介して行われたアクセスが正当な利用者によるものであるかどうかの認証が第１の公開鍵に基づいて行われる。図１４においては、認証結果生成のステップＳ７７でその動作を省略して示している。

認証結果は、鍵装置８の認証結果受信部８１ｊで受信（ステップＳ７９）され、認証結果判定部８１ｋで判定され（ステップＳ８０）、その結果が、端末装置２に送信され（ステップ８１）、端末装置２は表示手段に２５にその結果を表示する（ステップＳ８２）。認証が不成功の場合は、ステップＳ８２の動作で動作を終了する。
認証成功の場合は、サービスメニュー読み出し部２４ｈが、ハードディスク２７に記憶されているサービス名の情報を読み出す。読み出されたサービスメニューは、サービス確定部２４ｒに伝達され、入力手段２６からのサービス内容を確定する入力によって利用者が要求するサービス内容が確定される（ステップＳ８４）。
証明書有無判定部２４ｉがハードディスク２７に記憶されたサービス内容と公開鍵証明書の有無情報を読み出して、利用者が要求しているサービスに対応した有効な証明書の有無を確認する（ステップＳ８５）。有効な証明者が無い場合、証明書有無判定部２４ｉは、鍵装置８に第２の鍵ペアの生成を指示する（ステップＳ８６）。

その要求は、鍵ペア生成要求受信部８１ｃで受信され（ステップＳ８７）、第２の鍵ペア生成手段８５で
第２の公開鍵と第２の秘密鍵よりなる鍵ペアを生成する（ステップＳ８８）。生成された第２の鍵ペアは、メモリ制御部８１ｆを介してメモリ８３に記憶されると共に、第２の公開鍵が証明書発行要求生成部８１ｇに伝達される。
証明書発行要求生成部８１ｇは、第２の公開鍵と認証結果情報７０とによる公開鍵証明書の発行要求を生成し（ステップＳ８９）、第２通信インターフェース８２、端末装置２のネットワークＩＦ中継部２４ｑを介して証明書発行装置５に送信する（ステップＳ９０）。

第２の公開鍵の公開鍵証明書の発行要求は、証明書発行装置５の証明書発行要求受信部５３ａで受信される（ステップＳ９１）。受信された証明書発行要求は、認証結果確認部５３ｂに伝達され、第２の公開鍵と一緒に送信された認証結果情報７０が確認される（ステップＳ９２）。認証結果により利用者が正当なものであると確認できた場合には、公開鍵証明書生成部５３ｃに公開鍵証明書を生成させる（ステップＳ９３）。
証明書発行装置５の第２の公開鍵証明書生成部５３ｃで生成された有効期間が、例えば２４時間と短い公開鍵証明書は、端末装置２を介して鍵装置８に送信され（ステップＳ９４）、鍵装置８の公開鍵証明書受信部８１ｈで受信される（ステップＳ９５）。受信された公開鍵証明書は、メモリ制御部８１ｆを介してメモリ８３に記憶される（ステップＳ９６）。このとき、図９で説明したのと同じように公開鍵証明書（Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３）と第２の秘密鍵（Ｋｓ１１、Ｋｓ１２、Ｋｓ１３）とを、サービス名に対応させて記憶する。

公開鍵証明書受信部８１ｈは、公開鍵証明書をメモリ８３に記憶する（ステップＳ９６）。公開鍵証明書は、サービス要求作成依頼と共に端末装置２に送信される。端末装置２のサービス要求生成部２４ｎによってサービス要求が生成され（ステップＳ９８）、サービス提供装置６にサービス要求が送信される（ステップＳ９９）。サービス要求は、サービス提供装置６のサービス要求受信部６３ａで受信される。
サービス提供装置６がサービス要求を受信した以降の動作は説明済みの図２のステップ２３〜の動作と同一であるので参照符号を同一にして説明を省略する。

なお、鍵装置８が、サービス提供装置６に要求するサービスに対応する第２の秘密鍵と第２の公開鍵を証明するための有効な公開鍵証明書とを既に記憶している場合、ステップＳ８６で有と判断され、既に記憶済みの有効な鍵証明書を用いてサービス提供装置６にサービス要求が行われる（ステップＳ９９）。この場合、ステップＳ８７〜Ｓ９６は実行されない。
以上、この発明の利用者認証システム２の動作を、端末装置２の例えばＵＳＢポートに鍵装置８を直接挿入する例で説明を行ったが、上記したように鍵装置８は図１２に示したような形態に限定されない。例えば携帯電話にこの鍵装置８の機能を持たせても良い。その場合のシステム全体の構成図を図１６に示す。

鍵装置の機能を備えた携帯電話１６０は、例えば携帯電話網であるネットワーク１６２に接続する。ネットワーク１６２には、認証装置４及び証明書発行装置５が接続されている。端末装置２はネットワーク３に接続され、同じネットワーク３にサービス提供装置６が接続されている。
携帯電話１６０と端末装置２は、例えば通信ケーブル１６３で直接接続されている。このように、端末装置２が接続されているネットワーク３と異なるネットワーク１６２に認証装置４と証明書発行装置５が接続されていても、この発明による利用者認証システムを構築することができる。

なお、携帯電話１６０と端末装置２との接続は、通信ケーブル１６３ではなく、例えば近距離無線技術のBlue toothや微弱無線、或いは赤外線通信（ＩＲＤＡ）で接続してもよい。
［第２実施形態の変形例］
以上で説明した利用者認証システム２の動作は、利用者がサービス提供装置６によるサービスを受けるのに先立って公開鍵証明書を証明書発行装置５から取得していたが、図１５に示すようにサービス提供装置６の要求に応じて公開鍵証明書を取得するようにしてもよい。

図１５は、利用者の認証後、鍵装置８が直ちにサービス提供装置６にサービス提供を要求する場合のシーケンス図であり、利用者が認証されるまでの動作（ステップＳ７０〜Ｓ８５）と、鍵装置８が第２の鍵ペアを生成するステップＳ８７以降の動作は、説明済みの図１４と同じである。したがって、各動作ステップの参照符号を図１４と同一として図１４−１及び図１４−３で示した部分を省略して表記し、追加になった動作ステップをハッチングで示している。認証装置４における利用者の認証後、ただちにサービス提供装置６にサービス提供を要求する動作は、第１実施形態の変形例で説明した図１０の動作シーケンスと全く同じである。図１０の参照符号と同一に表記し、その説明を省略する。このようにすることで、必要時に第２の公開鍵証明書を作成することになるので、図１４で説明したシーケンスに対して余分な公開鍵証明書を生成することが無くなる。

このように、この発明の利用者認証システム２によれば、この発明の第１の実施の形態に係る利用者システム１と同様な効果が得られる。また、利用者認証システム２によれば、鍵装置が端末装置に着脱可能に接続されるため、鍵の可搬性を可能にすると共に、ネットワークから分離した状態で鍵情報を保持できるのでより安全性を向上させることができる。
さらには鍵装置にサービス毎の証明書および対応する秘密鍵を格納することで、共通端末等を用いた場合でも、事前に設定することなく安全にサービスを受けることができる。

以上、述べてきたようにこの発明による利用者認証システム１及び２は、従来のＰＫＩにおける基本的な考え方であった１つの鍵の多目的な利用を改め、複数の鍵の単一目的、すなわち鍵を使い分ける考え方であり、鍵の管理コストを低減することが出来る。これは第１の鍵ペアと第２の鍵ペアを組み合わせて使い分けることで可能となったもので、安全性を低下させること無く、利便性向上とコスト低減を実現している。また、端末装置２、認証装置４、証明書発行装置５、サービス提供装置６、によってシステムを構成することで、実際のサービス提供時に使用される鍵情報をネットワーク上に露出させることが無い。したがって、より安全な認証システムとすることが可能になる。

また、１つの鍵を使い回す従来の方法では、鍵の汎用性を高める必要性から証明書に添付される属性情報や公開鍵証明書と関連付けられた属性証明書技術があった。これは、鍵情報の露出という点で利用者のプライバシーを守る観点から好ましくなかった。この発明による利用者認証システムによれば、単一目的のそれぞれの鍵に必要な属性情報を限定して開示することが可能になるので、プライバシー保護の観点からも好ましい利用者認証システムの構築が可能である。
なお、端末装置２、認証装置４、証明書発行装置５、サービス提供装置６が接続されるネットワーク３は、固定通信網、移動通信網、ＬＡＮ等のあらゆる形態のネットワークでもこの発明の利用者認証システムを構築することが可能である。

この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システムの構成を示すブロック図である。この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システム１の動作を説明するためのシーケンス図の１ページ目である。この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システム１の動作を説明するためのシーケンス図の２ページ目である。この発明の第１の実施の形態に係る利用者認証システム１の動作を説明するためのシーケンス図の３ページ目である。端末装置２の構成を示すブロック図である。認証装置４の構成を示すブロック図である。証明書発行装置５の構成を示すブロック図である。サービス提供装置６の構成を示すブロック図である。認証結果情報７０に含まれる情報を示す図である。公開鍵証明書に含まれる情報を示す図である。端末装置２のハードディスク２７に記憶される鍵や公開鍵証明書のフォーマットを示す図である。第１実施形態の変形例の動作を説明するためのシーケンス図である。この発明の第２の実施の形態に係る利用者認証システム２の構成を示すブロック図である。鍵装置８の外観を示す斜視図である。鍵装置８の構成を示すブロック図である。利用者認証システム２の動作を説明するためのシーケンス図の１ページ目である。利用者認証システム２の動作を説明するためのシーケンス図の２ページ目である。利用者認証システム２の動作を説明するためのシーケンス図の３ページ目である。第２実施形態の変形例の動作を説明するためのシーケンス図である。利用者認証システム２の他の構成を示すブロック図である。特許文献１に示された公開鍵認証方法を示す図である。

Claims

ネットワークに接続された端末装置と、
上記ネットワークに接続され、上記端末装置の利用者の第１の秘密鍵で計算された認証要求を、上記第１の秘密鍵と鍵ペアを構成する第１の公開鍵で検証することによって上記利用者を認証して認証結果情報を生成し、上記端末装置へ送信する認証装置と、
上記ネットワークに接続され、上記利用者が正当なものであると上記認証装置によって認証された場合に、上記端末装置の第２の公開鍵を証明し、公開鍵証明書を発行する証明書発行装置と、
を備えた利用者認証システム。
請求項１に記載の利用者認証システムにおいて、
上記端末装置は、上記認証要求を生成して上記認証装置へ送信し、上記認証結果情報に基づき上記第２の公開鍵を含む第２の鍵ペアを生成し、上記第２の公開鍵を上記認証装置へ送信する装置であることを特徴とする利用者認証システム。
請求項１に記載の利用者認証システムにおいて、
上記端末装置に着脱可能に接続され、上記第１の秘密鍵で計算された認証情報を生成し、上記端末装置を介して上記認証装置に送信して認証要求を行うと共に、上記認証結果の情報に基づき上記第２の公開鍵を含む第２の鍵ペアを生成し、上記第２の公開鍵を上記端末装置を介して上記証明書発行装置へ送信する鍵装置を備えたことを特徴とする利用者認証システム。
請求項１乃至３の何れかに記載の利用者認証システムにおいて、
上記公開鍵証明書を含むサービス要求を上記端末装置から受信し、上記公開鍵証明書に含まれる第２の公開鍵で上記端末装置の認証を行いその認証結果に基づきサービス情報を上記端末装置へ送信するサービス提供装置を備えることを特徴とする利用者認証システム。
請求項１乃至４の何れかに記載の利用者認証システムにおいて、
上記端末装置の利用者の属性情報を記憶する属性情報記憶手段を備え、
上記公開鍵証明書が、上記属性情報の記憶先を表すアドレスの情報を含むことを特徴とする利用者認証システム。
請求項５に記載の利用者認証システムにおいて、
上記サービス提供装置から上記アドレス情報に基づいて上記属性情報を要求し、上記属性情報記憶手段が上記属性情報要求を受信すると、上記属性情報記憶手段が上記サービス提供装置を認証し、認証した結果に応じて属性情報を上記サービス提供装置に送信することを特徴とする利用者認証システム。
ネットワークに接続された端末装置と、
上記ネットワークに接続され上記端末装置の利用者を認証する認証装置と、
上記ネットワークに接続された証明書発行装置と、を備える利用者認証方法であって、
上記端末装置は、利用者の第１の秘密鍵で計算された認証要求を上記認証装置に送信する過程と、
上記認証装置は、上記認証要求を上記第１の秘密鍵と対を成す第１の公開鍵で検証することによって認証し認証結果情報を生成し、上記端末装置へ送信する過程と、
上記端末装置は、上記認証結果情報により上記利用者が正当なものであると上記認証過程で認証された場合に、第２の公開鍵と第２の秘密鍵からなる第２の鍵ペアを生成する過程と、上記認証結果情報と上記第２の公開鍵を上記証明書発行装置に送信して公開鍵証明書の発行を要求する過程と、
上記証明書発行装置は、上記端末装置からの公開鍵証明書の発行要求に応答して、上記認証結果に含まれる第２有効期間以下の有効期間の公開鍵証明書を発行する過程と、
を有することを特徴とする利用者認証方法。
ネットワークに接続された端末装置と、
上記端末装置に着脱可能に接続される鍵装置と、
上記ネットワークに接続され上記端末装置の利用者を認証する認証装置と、
上記ネットワークに接続された証明書発行装置と、を備える利用者認証方法であって、
上記端末装置は、利用者からの入力に応答して上記利用者の認証を行う指示を上記鍵装置に対して行う過程と、
上記鍵装置は、上記利用者の第１の秘密鍵で計算された認証要求を上記認証装置に要求する過程と、
上記認証装置は、上記認証要求を上記第１の秘密鍵と対を成す第１の公開鍵で検証することによって認証し認証結果情報を生成して上記端末装置を介して上記鍵装置へ送信する過程と、
上記鍵装置は、上記認証結果情報により上記利用者が正当なものであると上記認証過程で認証された場合に、第２の公開鍵と第２の秘密鍵からなる第２の鍵ペアを生成する過程と、上記認証結果情報と上記第２の公開鍵を上記証明書発行装置に送信して公開鍵証明書の発行を要求する過程と、
上記証明書発行装置は、上記端末装置からの公開鍵証明書の発行要求に応答して、上記認証結果の有効期間以下の有効期間の公開鍵証明書を発行する過程と、
を有することを特徴とする利用者認証方法。
ネットワークに接続された端末装置であって、
第２の鍵ペアを生成する第２の鍵ペア生成部と、
上記第２の鍵ペアの第２の公開鍵と上記認証装置からの認証結果を表す情報とを証明書発行装置に送信して上記第２の公開鍵に対する公開鍵証明書の発行を要求する証明書発行要求生成部と、
を具備したことを特徴とする端末装置。
ネットワークに接続された認証装置であって、
利用者の属性情報を記憶する属性情報記憶手段と、
サービス提供装置からの利用者の情報を含む属性情報要求を受信する属性要求受信部と、
属性情報要求をしてきた上記サービス提供装置の認証を行うサービス提供装置認証部と、
上記認証により特定されたサービス提供装置に対して、要求された属性情報の開示の可否を判定する属性開示判定部と、
上記属性開示判定部の出力に応じて上記サービス提供装置に上記属性情報記憶手段中の上記利用者の属性を通知する属性情報通知生成部と、
を具備したことを特徴とする認証装置。
利用者を認証する認証装置および公開鍵証明書を発行する証明書発行装置にネットワークを介して接続される端末装置に着脱可能に接続される鍵装置であって、
上記認証装置にあらかじめ記憶された利用者の第１の公開鍵と鍵ペアを構成する第１の秘密鍵を記憶する鍵記憶手段と、
上記端末装置からの要求を受けて、上記第１の秘密鍵で計算された認証要求を上記認証装置に送信することによって上記利用者の認証を要求する認証要求手段と、
上記端末装置からの要求を受けて、第２の公開鍵および第２の秘密鍵よりなる鍵ペアを生成する鍵ペア生成手段と、
上記第２の公開鍵と上記認証装置から送信された認証結果とを上記証明書発行装置に送信することによって上記第２の公開鍵の公開鍵証明書の発行を要求する証明書発行要求手段と、
を備えたことを特徴とする鍵装置。
請求項１１に記載の鍵装置であって、
上記端末装置からの要求を受けて、サービス提供装置にサービスを要求するためのサービス要求を、上記第２の鍵ペアを用いて計算し、上記端末装置に送信するサービス要求生成部を備えたことを特徴とする鍵装置。
ネットワークに接続された端末装置の処理方法であって、
上記端末装置の利用者の第１の秘密鍵で計算された認証要求情報を認証装置に送信して利用者の認証を要求する認証要求過程と、
第２の鍵ペアを生成する第２の鍵ペア生成過程と、
上記認証要求過程で上記利用者が正当なものであると認証された場合に、上記第２の鍵ペアの公開鍵を証明する証明書を証明書発行装置に要求する証明書要求過程と、
少なくとも上記証明書要求過程で得られた証明書と上記第２の公開鍵とを含むサービス要求情報を生成してサービス提供装置にサービスを要求するサービス要求過程と、
を有することを特徴とする端末装置の処理方法。
ネットワークに接続された認証装置の処理方法において、
利用者の属性情報要求をサービス提供装置から受信する属性要求受信過程と、
上記サービス提供装置の認証を行う認証過程と、
上記認証結果に応じて、上記サービス提供装置に対応して開示が許可された上記利用者の属性情報を属性情報記憶手段から読み出す属性読み出し過程と、
上記属性読み出し過程で読み出した属性情報を上記サービス提供装置に送信する送信過程と、
を有することを特徴とする認証装置の処理方法。
ネットワークに接続された端末装置に着脱可能に接続される鍵装置の処理方法であって、
端末装置からの要求を受けて、第１の秘密鍵で計算された認証要求を認証装置に送信することによって利用者の認証を要求する認証要求過程と、
上記端末装置からの要求を受けて、第２の公開鍵および第２の秘密鍵よりなる鍵ペアを生成する鍵ペア生成過程と、
上記第２の公開鍵と上記認証装置から送信された認証結果とを証明書発行装置に送信することによって上記第２の公開鍵の公開鍵証明書の発行を要求する証明書発行要求過程と、
を有することを特徴とする鍵装置の処理方法。
請求項９に記載した端末装置としてコンピュータを機能させるための端末プログラム。
請求項１０に記載した認証装置としてコンピュータを機能させるための端末プログラム。
請求項１１又は１２に記載した鍵装置として機能させるための鍵装置プログラム。
請求項１６乃至１８に記載した何れかのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。