JP2017514421A - 認証装置及び方法 - Google Patents

Abstract

機器と接続されるインタフェースエレメントとセキュリティーダイ−チップが１つのパッケージ内に実現される。前記セキュリティーダイ−チップは、セキュリティー認証機能が具備されない前記インタフェースエレメントにセキュリティー認証機能を提供し得る。例示的に、前記セキュリティーダイ−チップは、個人キーを提供するＰＵＦ及び前記個人キーを用いて暗号化及び復号化を行うハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールを含む。【選択図】図１

Description

本発明は認証装置及び方法に関し、より詳細に、機器、機器に格納されたデータ、及び／又は機器が送受信するデータを認証する装置及び方法に関する。

スマートフォンやタブレットのような従来における通信機器のみならず、各種センサ、家電製品、自動車などの様々なモノがネットワークに接続されるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）環境が拡大されるものと予想されている。このようなＩｏＴ環境で、セキュリティー及び認証は最も重要な技術として認識されている。

このようなセキュリティー及び認証は、機器の認証、機器に格納されたデータセキュリティー、及び／又は機器が送受信する情報の保護を含むものとして理解される。ところで、セキュリティーは、性能及び便宜性を阻害する要素であるため、既に普及された多くの機器にはセキュリティー機能が不在するか、弱い場合が多い。

一方、ＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、予測不可能なデジタル値を提供し得る。個々のＰＵＦは正確な製造工程が与えられ、同じ工程で製造されても前記個々のＰＵＦが提供しているデジタル値は異なる。ＰＵＦは、複製できないＰＯＷＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｎｅ−Ｗａｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙ ｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｂｅ ｄｕｐｌｉｃａｔｅｄ）のように称されてもよい。

このようなＰＵＦの複製できない特性は、セキュリティー及び／又は認証のための機器の識別子を生成するために用いられる。例えば、デバイスを他のデバイスと区別するためのユニークキーを提供するためにＰＵＦを用いてもよい。

韓国登録特許１０−１１３９６３０号（以下、’６３０特許）において、ＰＵＦを実現する方法が提示されている。’６３０特許では、半導体の工程偏差を用いて半導体の伝導性レイヤ間のインターコンタクト又はビア（ｖｉａ）生成の有無が確率的に決定されるようにした方法を提示している。

実施形態によれば、認証機能を備えていない機器でハードウェア基盤の認証を可能に実現した装置及び方法が提供される。このような装置及び方法によって機器の認証、機器に格納されたデータの保護及び／又は機器が送受信するデータ通信のセキュリティーが高いレベルに実現される。

一側面によると、機器とインタフェースするインタフェースエレメントと、前記インタフェースエレメントと共にパッケージングされ、前記パッケージ内で前記インタフェースエレメントにハードウェア基盤認証を提供するセキュリティーダイ−チップとを含む認証装置が提供される。一実施形態に係る前記セキュリティーダイ−チップは、個人キーを提供するＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と、前記個人キーを用いて暗号化及び復号化を行うハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールとを含み得る。

一実施形態に係る前記認証装置は、前記セキュリティーダイ−チップが前記機器とインタフェースするようにコントロールするコントロールチップをさらに含み得る。例示的に、しかし限定されないように、前記コントロールチップはスマートカードダイ−チップを含み得る。

一方、前記インタフェースエレメントは、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）であってもよい。この場合、前記セキュリティーダイ−チップは前記ＳＤに格納されるデータを暗号化し得る。他の例として、前記インタフェースエレメントは、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）であってもよい。この場合、前記セキュリティーダイ−チップは、前記機器とネットワーク接続されるサーバに対して前記機器に対する認証を行い得る。

他の一側面によると、格納装置において、フラッシュメモリと、前記フラッシュメモリからのデータ読み出し及び前記フラッシュメモリに対するデータプログラムをコントロールするコントローラと、前記コントローラが前記フラッシュメモリに記録する第１データを暗号化して暗号化された第２データを生成するハードウェア基盤セキュリティーダイ−チップとを含み、前記コントローラは、前記第２データを前記フラッシュメモリに格納する格納装置が提供される。一実施形態に係る前記セキュリティーダイ−チップは、認証キーを提供するＰＵＦと、前記認証キーを用いて前記第１データを暗号化するハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールとを含み得る。例示的に、しかし限定されないように、認証キーは対称キー暗号化アルゴリズムで用いられるキー値であり得る。

一実施形態に係る格納装置は、前記セキュリティーダイ−チップが前記コントローラ及び前記格納装置外部の機器のうち少なくとも１つとインタフェースするようにコントロールするスマートカードダイ−チップをさらに含み得る。

一方、前記第１データに対する認証されたアクセスリクエストが受信される場合、前記セキュリティーダイ−チップは前記認証キーを用いて前記第２データを前記第１データに復号化し得る。

一実施形態に係る前記格納装置は、ＳＤカード及びマイクロＳＤカードのうちいずれか１つであり得る。この場合、前記格納装置は、前記ＳＤカード又は前記マイクロＳＤカードの規格によるパッケージ内に前記ハードウェア基盤セキュリティーダイ−チップを含み得る。

更なる一側面に係る格納装置の動作方法において、前記格納装置に格納される第１データが受信される場合、前記格納装置内にパッケージングされたセキュリティーダイ−チップのハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが、前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供する個人キーを用いて前記第１データを暗号化して第２データを生成するステップと、前記格納装置のコントローラが前記格納装置のフラッシュメモリに前記第２データをプログラムするステップとを含む格納装置の動作方法が提供される。

更なる一実施形態に係る機器に接続されるインタフェースエレメントを用いた機器認証方法において、前記インタフェースエレメントと共にパッケージングされるセキュリティーダイ−チップに含まれるハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供する個人キーを用いて電子署名を生成するステップと、前記機器と接続される外部デバイスによって前記電子署名が検証されるよう、前記インタフェースエレメント及び前記機器によって前記外部デバイスに前記電子署名を送信するステップとを含む機器認証方法が提供される。例示的に、しかし限定されないように、前記インタフェースエレメントは、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）及びＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）のうち少なくとも１つを含み得る。

更なる一実施形態に係る機器に接続されるインタフェースエレメントを用いたセキュリティー通信方法において、外部機器から公開キーに暗号化されて前記インタフェースエレメントによって受信される暗号化されたセッションキーを受信するステップと、前記インタフェースエレメントと共にパッケージングされるセキュリティーダイ−チップに含まれるハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供する個人キーを用いて前記暗号化されたセッションキーを復号化して前記セッションキーを取得するステップと、前記ハードウェアワイヤーされた前記セキュリティーモジュールがメッセージを前記セッションキーに暗号化して暗号化されたメッセージを生成するステップと、前記インタフェースエレメントによって前記暗号化されたメッセージを送信するステップとを含むセキュリティー通信方法が提供される。

一実施形態に係る前記インタフェースエレメントは、ＳＤ、ＳＩＭ、ブルートゥース、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）のうち少なくとも１つを含み得る。

一実施形態に係る認証装置のブロック図を示す。 一実施形態に係るＳＤカードを示す。 実施形態に係る機器とインタフェースする認証装置を示す。 実施形態に係る認証装置と機器のインタフェースを説明するための概念図である。 一実施形態に係る格納装置動作方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係る機器認証方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係るセキュリティー通信方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係るセキュリティー通信方法を示すフローチャートである。 実施形態に係るサービスを示す。 実施形態に係るサービスを示す。 実施形態に係るサービスを示す。

以下で、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、権利範囲はこのような実施形態によって制限されたり限定されることはない。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

以下の説明で用いられる用語は、関連する技術分野で一般的かつ普遍的なものにより選択されたが、技術の発達及び／又は変化、慣例、技術者の選好などに応じて他の用語が存在し得る。したがって、下記の説明で用いられる用語は技術的な思想を限定するものとして理解されることなく、実施形態を説明するための例示的な用語として理解されなければならない。

また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合に該当する説明の部分で詳細な意味を記載すべきである。したがって下記の説明で用いられる用語は単純な用語の名称ではない、その用語が有する意味と明細書の全般にわたった内容に基づいて理解されなければならない。

図１は、一実施形態に係る認証装置のブロック図を示す。認証装置１００は、機器とインタフェースするインタフェースエレメント１１０を含む。前記機器は、例えば、スマートフォン、タブレット、通常のコンピューティング端末、モノのインターネット（ＩｏＴ）端末、移動手段など、有線及び／又は無線ネットワークを介して外部と接続される任意の装置である。

例示的に、しかし限定されないように、前記インタフェースエレメントは、ＳＤ、ｍｉｃｒｏ−ＳＤ、ＳＩＭ、ＵＳＩＭ、ｎａｎｏ−ＳＩＭ、ＮＦＣ、ＵＳＢ、ＢｌｕｒｔｏｏｔｈＴＭなどのうちいずれか１つに対応する。このような例に係るインタフェースエレメント１１０の規格は定められる。例えば、外形的な大きさ（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）、端子の機能などの様々な規格が標準又は産業標準に決定されており、外部と通信する周波数帯域やプロトコルも決定されていることがある。認証装置１００は、このように決定した規格に変更を加えない範囲で、したがって、インタフェースエレメント１１０の一般的な動作を全て許容する範囲で、インタフェースエレメント１１０の外部ハウジング内の１つの基板に共にパッケージングできる。したがって、認証装置１００は、外形上では通常のＳＤカード、ＳＩＭチップ、ＮＦＣモジュール、ＵＳＢスティックなどのように見え、機能上でも一般的なＳＤカード、ＳＩＭチップなどの機能はそのまま実行され得る。

上記で説明したように、インタフェースエレメント１１０及び／又は前記機器はセキュリティー／認証機能を備えていないか、備えたとしてもセキュリティー攻撃に脆弱な場合が多い。実施形態によれば、このように信頼できるセキュリティー／認証手段を備えていない機器及び／又はインタフェースエレメントにセキュリティーダイ−チップ１３０がハードウェア基盤セキュリティー認証を提供する。セキュリティー／認証は、機器の認証、機器に格納されたデータの保護及び／又は機器が送受信するデータ通信のセキュリティーなどを含む。そして、明細書の全般において、「ハードウェア基盤」という用語は、セキュリティー認証に用いられるキー値が物理的なＰＵＦによってホールドされ、暗号化／復号化アルゴリズムの実行がソフトウェアアプリケーションでなく、完全なハードウェアロジック（ｔｒｕｌｙ ｈａｒｄｗａｒｅ ｌｏｇｉｃ）の回路によって実行されるものとして理解される。ハードウェアロジックによってのみ物理的に暗号化／復号化アルゴリズムが動作するため、専用ハードウェア（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＨＷ）又はハードウェアワイアード（ｈａｒｄｗａｒｅ−ｗｉｒｅｄ）ロジックとも言われる。

一実施形態によれば、セキュリティーダイ−チップ１３０は、認証装置１１０にのみユニークな個人キーを提供するＰＵＦ１３１と、前記個人キーを用いて暗号化及び復号化を行うハードウェアワイヤーされた（ハードウェア基盤の）セキュリティーモジュール１３２を含む。

ＰＵＦ１３１を実現する実施形態には様々なものがある。例示的に、半導体製造工程の工程偏差を用いて実現することができる。一実施形態によれば、ＰＵＦ１３１は、伝導性レイヤ間に配置されるビア（ｖｉａ）又はインターレイヤコンタクトによって実現され、’６３０特許の明細書によって詳しい内容が提示されており、参考としてこの明細書に引用される。

一方、一実施形態によれば、ＰＵＦ１３１は、セキュリティーダイチップ１３０、例えば、ハードウェアセキュリティーモジュール１３２を実現するための半導体の一部内で実現され得る。したがって、外部で観察する場合にはＰＵＦ１３１の正確な位置を識別できないようにする。ビアやインターレイヤコンタクトは、半導体回路に無数に多いため、いずれかの部分がＰＵＦ１３１として使用された部分であるかを把握することは難しく、このような点はセキュリティーの側面で有利である。

さらに、一実施形態によれば、個人キーを提供するＰＵＦ１３１は、１つではなく複数備えられてもよい。実際に用いられるＰＵＦは、これらのうちの１つであってもよく、セキュリティーモジュール１３０のワイヤーリングと動作を完全に理解するとしても、いずれかのＰＵＦが提供している個人キーが実際に暗号化／復号化に利用されたかを把握することは難しい。したがって、この実施形態によれば、より高いレベルのハードウェア基盤セキュリティーを実現することができる。

一方、一実施形態によれば、認証装置１００は、セキュリティーダイ−チップ１３０が外部機器及び／又はインタフェースエレメント１１０とインタフェースするようにコントロールするコントロールチップをさらに含み得る。例示的に、しかし限定されないように、このようなチップは、図１に示されるスマートカードダイ−チップ１２０であり得る。スマートカードダイ−チップ１２０は、ハードウェアチップであるものの、スマートカード内に格納され得るソフトウェアそのものが流出する恐れや、スマートカードファームウェアアップデートなどの過程で内部プログラムが悪性コードにより汚染される危険性、バスプロビングなどの物理的な攻撃に対する恐れのために、その自体がセキュリティー認証を行うことについては脆弱である。スマートカードの内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのＩＰ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）が含まれ、このようなＩＰはジパッケージング後逆工学にレイアウトを分析する物理的攻撃、バスプロビング、メモリスキャン攻撃などに弱いためである。したがって、前記実施形態においてスマートカードダイ−チップ１２０は、セキュリティーダイ−チップ１３０と外部機器、又は、セキュリティーダイ−チップ１３０とインタフェースエレメント１１０との間のインタフェースをコントロールする。認証装置１００の各構成の動作及び様々なセキュリティー応用については後述する。

図２は、一実施形態に係るＳＤカードを示す。格納装置として知られているＳＤカード２００は、ＳＤカードコントローラ２３０及びフラッシュメモリ２４０を含む。ＳＤカード２００の規格、外形、端子機能、コントローラ２３０とフラッシュメモリ２４０において、通常のＳＤカード標準によるものと同一である。この実施形態によれば、セキュリティーダイ−チップ２１０及びスマートカードダイ−チップ２２０がＳＤカード２００内に共にパッケージングされ、ハードウェア基盤セキュリティー認証が可能である。セキュリティーダイ−チップ２１０内には個人キーを提供するＰＵＦと前記個人キーを用いて暗号化及び復号化を行うハードウェアワイヤーされた（ハードウェア基盤の）セキュリティーモジュールが含まれる。

具体的に説明すると、セキュリティーダイ−チップ２１０及びスマートカードダイ−チップ２２０がＳＤカード２００内に共にパッケージングされることで、フラッシュメモリ２４０に格納されなければならない重要なデータを暗号化して安全に格納することができ（格納されるデータ保護）、ＳＤカード２００が挿入される機器やＳＤカード２００そのものを識別／認証することができ（機器認証）、及び／又はＳＤカード２００に格納されたデータやＳＤカード２００が挿入された機器が保有しているデータを安全に信頼できる機関に送る通信セキュリティーを行うことができる（セキュリティー通信）。格納されるデータ保護の過程については図５を参照して詳細に説明し、機器認証過程は図６を参考にし、そして、セキュリティー通信過程については図７及び図８を参照して詳細に説明する。

図３は、実施形態に係る機器とインタフェースする認証装置を示す。図２を参照して前述したＳＤカード３２０のみならず、機器３００に挿入されるＵＳＩＭカード３１０の形態にも認証装置が実現され得る。このように機器に備えられるインタフェース、例えば、カードスロットを用いて機器に着脱可能な認証装置は、このようなハードウェア基盤セキュリティー認証機能を有しなくても製造された機器にもハードウェア基盤セキュリティー認証を事後に提供できるという点で商業的な価値が大きい。従来において既に普及されたスマートフォンやタブレット、さらに、汎用コンピュータ、ＵＳＢ端子のある自動車などにも適用可能性があるためである。

今後、機器３００製造時から認証装置を埋め込むことを試みる場合もあり、この場合に埋め込みセキュリティーエレメント（ＳＥ）３３０に認証装置が実現されることも可能である。

図４は、実施形態に係る認証装置と機器のインタフェースを説明するための概念図である。スマートカードが含まれた信用カード４０１、ＵＳＢスティック４０２、ＳＤカード４０３、ＳＩＭチップ４０４などの様々な形態内でハードウェア基盤認証装置が実現されている。上述したように、実施形態に係るセキュリティー認証の実現が通常の接触式又は非接触式信用カード、ＵＳＢ、ＳＤカード、ＳＩＭチップの機能を排除したり妨害しない。１つにパッケージングされることによって、クレジットカード、ＵＳＢ、ＳＤカード、ＳＩＭチップにハードウェアセキュリティー認証をさらに提供し、これによってデータ保護、機器認証、セキュリティー通信などが可能になる。

スマートカードダイ−チップ４１０は、ＰＵＦ基盤セキュリティーダイ−チップ４２０をサポートする。例えば、チップ外部へのインタフェースを提供し得る。インタフェースには小型チップに搭載され得るＵＳＢ、ＳＤＩＯのような接触インタフェースや、ＮＦＣのような密着型通信インタフェース、ブルートゥースのような近距離通信インタフェースなどが可能である。また、スマートカードダイ−チップ４１０は、接続プログラムやＰＵＦ基盤セキュリティーダイ−チップ４２０がセキュリティー機能を提供可能にする様々な形態のアプリケーションをサポートすることもできる。

ＰＵＦ基盤セキュリティーダイ−チップ４２０は、暗号化、復号化などの認証機能を行い、信頼された格納空間などに対するセキュリティー（データセキュリティー）機能、機器認証、及び通信セキュリティー機能を提供する。前述したように、ＰＵＦ基盤セキュリティーダイ−チップ４２０には個人キーを提供するＰＵＦ及びハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが１つのチップにパッケージングされ得る。

ＰＵＦは、複製できないハードウェアフィンガープリントとしても理解され得る。物理的な攻撃によってその値を把握することがほとんど不可能である。また、上記のようにセキュリティーダイ−チップ内でＰＵＦではない他の一般的なセルと混合して物理的にランダム配置されるため、ＰＵＦセルを全て捜し出すことは極めて難しい。また、ＰＵＦ値は動作中のみに値を読み出すことができるため、有効な動作を保持しながらもジパッケージングなどの物理的な攻撃を行うことは極めて難しい。さらに、ＰＵＦが提供するバイナリ値を読み出したとしても、これを有効な順にその値を配列することも組合せの数が極めて多いため、これを有効に用いることは困難である。

このようにＰＵＦを異なる値を暗号化するために使用されるオリジナルキー（又はシードキー）に使用することによって、高いレベルのセキュリティー認証を可能にしながらも、ＰＵＦそのものは物理的な攻撃にも安全である（安全なキー管理）。また、機器認証に用いられる公開キーの対の個人キーをＰＵＦに実現する場合、この値はキー値が機器の外に露出されないことから、セキュリティーチップが搭載されたモバイル機器の形態や種類、通信方式に関係なく安全な機器認証及び否認防止を保障する（安全な機器認証）。

それと共に、ＨＷ基盤セキュリティーモジュールは単にＨＷでのみ製造され、副チャネル攻撃の対応方式が適用されて設計及び製造される。ハードウェアで具現されているためソフトウェア的な攻撃、例えば、悪性コードによる攻撃が有効でなく、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）などの装備でハードウェア回路そのものを修正することが可能であっても、本来の動作を保障しながら有効な攻撃結果を導き出すことは難しい。したがって、セキュリティーチップの無欠性が保障される。

図５は、一実施形態に係る格納装置動作方法を示すフローチャートである。示された実施形態は、データセキュリティーに関する。機器から（又は外部から）データ５０１がスマートカードダイ−チップに受信されれば、これがセキュリティーダイ−チップに伝えられる（５０２）。すると、ステップ５１０において、セキュリティーダイ−チップはこのデータをＰＵＦ値を用いて暗号化し、ステップ５２０において、フラッシュメモリなどの媒体に暗号化されたデータを格納する（５２０）。このステップで格納されるデータはすでに暗号化されているため、必ずＰＵＦ基盤チップの不揮発性メモリのような隔離された空間に格納することなく、アクセス自在なフラッシュメモリに格納してもよく、また、機器外部に保管してもよい。この場合、このような格納装置は、データを暗号化して伝達する手段となる。

認証された外部サーバや装置から暗号化されたデータ５０３のアクセスリクエストが受信される場合に暗号化された状態で伝達する（５０４）。前記外部サーバや装置がステップ５１０の暗号化過程に用いられたＰＵＦ基盤個人キーに対応する公開キーを有すれば、この暗号化されたデータは復号化されるのであろう。

図６は、一実施形態に係る機器認証方法を示すフローチャートである。認証装置６００に含まれるセキュリティーダイ−チップがスマートカードダイ−チップのサポートにより機器認証を行う。ステップ６１０において、セキュリティーダイ−チップに含まれるハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供している個人キーを用いて電子署名を生成する。

すると、この電子署名６０１がスマートカードダイ−チップを経て外部インタフェース、例えば、ブルートゥース、ＵＳＢ、ＮＦＣ、ＳＤカードインタフェースなどの様々な方法によって機器に送信される。上記のインタフェースは比較的に近距離通信や接触式通信に対応するため、サービス提供のためにネットワーク又はインターネットに接続されるために機器、例えば、スマートフォンの通信機能を用いる。機器は提供された電子署名６０２を、ワイファイや４Ｇのようなブロードバンドネットワークを用いてサーバや他の機器に送信する（６０３）。このような電子署名は、ステップ６２０において、前記個人キーに対応する公開キーに検証され、このような過程によって機器認証することができる。

機器認証を用いた応用サービスは多様である。例えば、電子決済において予め登録されたユーザの端末を確認するために活用され得る。基本的な端末認証だけではなく、電子商取引を活性化するための簡便決済、自動決済などにも活用され得る。さらに、スマートバンキングで振り込みする場合に公認証明書の代わりに電子署名に活用可能である。この応用が有用であることは、ソフトウェア基盤の従来の公認証明書を完全なハードウェア基盤（ｔｒｕｌｙ ｈａｒｄｗａｒｅ−ｂａｓｅｄ）の公認証明書に代替及び／又は補完できるという点にある。公認証明書は、ＩＤとパスワードに代表される知識基盤の認証を所有の基盤認証に補完するという意味を有し、この公認証明書が電子ファイル状に格納されていることから、公認証明書の不正流出の問題もあった。ところで、この実施形態に係る完全なハードウェア基盤電子署名が可能になると、信頼レベルの高い機器認証が可能である。また、金融会社の立場ではＰＵＦ自体の複製不可能性と唯一性により、電子署名されて完了トランザクションに対してユーザが否認することを防止できる期待効果もある。

図７及び図８は、一実施形態に係るセキュリティー通信方法を示すフローチャートである。認証装置に含まれるセキュリティーダイ−チップがスマートカードダイ−チップのサポートとしてセキュリティー通信を行っている。図７は、セキュリティー通信のためのセッションキーの受信過程を、図８は、セッションキーを用いたデータのセキュリティー送信を提示している。図７を参照すると、ステップ７１０において、認証装置７００とセキュリティー通信するサーバ又は他の機器が前記認証装置７００が有する個人キーに対応する公開キーとして通信に使用するセッションキーを暗号化する。そして、このように暗号化されたセッションキー７０１がワイドバンドによって機器に送信され、機器はこれを認証装置７００に伝達する（７０２）。この伝達時に認証装置７００に含まれるスマートカードダイ−チップが有するインタフェース、例えば、ブルートゥース、ＳＤカードスロット、ＮＦＣ、ＵＳＢなどを用いてもよい。スマートカードダイ−チップが暗号化されたセッションキー７０３をセキュリティーダイ−チップに伝達すると、ステップ７２０でＰＵＦが提供している個人キーを用いてセッションキーの復号化を実行することができる。これにより、認証装置７００は、セキュリティー通信に用いられるセッションキーを取得することができる。

図８を参照すると、機器がセキュリティー通信を用いて送信しようとするメッセージ８０１がインタフェースを用いてスマートカードダイ−チップに伝えられ、再びセキュリティーダイ−チップに伝えられる（８０２）。すると、ステップ８１０において、認証装置８００のセキュリティーダイ−チップは上記で取得されたセッションキーを用いてメッセージ８０２の暗号化を行う。暗号化されたメッセージ８０３はスマートカードダイ−チップに伝えられ、これは再びインタフェースを用いて機器に伝える（８０４）。機器は、再びワイドバンド通信によってサーバ又は他の機器に暗号化されたメッセージ８０５を伝達し、ステップ８２０において、セッションキーを用いたメッセージの復号化を実行する。例にしたように、スマートカードダイ−チップが機器と接続されるインタフェースは制限されることなく、例示的にＳＤ、ＳＩＭ、ブルートゥース、ＵＳＢ、ＮＦＣなどがあり得る。図示する実施形態は重要な長所を提供する。直ちに開放された通信区間の保護である。すでに前述したように、ＩｏＴ、Ｍ２Ｍ環境では機器間にやり取りするメッセージを不正な主体が聴取する恐れがあるものの、本実施形態によると当該の恐れは防止される。また、ＩｏＴ機器、特に、小型センサなどの機器が奪われたり失われる恐れもあるため、これによる物理的な攻撃、例えば、副チャネル攻撃はあり得るが、ＰＵＦ及びハードウェアセキュリティーモジュールを含むセキュリティーダイ−チップはこのような威嚇にも強い。したがって、ＩｏＴを活性化するため、このようなハードウェアセキュリティーが重要な役割を果たす。

図９、図１０及び図１１は、実施形態に係るサービスを示す。まず、図９は、上述したように、従来のインタフェースエレメント９１０が各自分のインタフェース（マイクロ−ＳＤカードスロット９２１、ＵＳＩＭスロット９２２、ＵＳＢポート９２３、ＮＦＣ通信インタフェース９２４）を用いて機器９２０に接続されていることを示している。上述した実施形態、例えば、図１又は図２を参照して説明した具現によって、このような通常のインタフェースエレメント９１０内にＰＵＦ基盤セキュリティーダイ−チップを埋め込む。そして、スマートカードダイ−チップのようなサポートチップにこれをインタフェースエレメント９１０に連動することで、ハードウェア基盤のセキュリティー認証手段が備えられていない機器９２０及びインタフェースエレメント９１０がハードウェア基盤セキュリティー認証手段を有することになる。言い換えれば、従来のマイクロ−ＳＤカード９０１、ＵＳＩＭチップ９０２、ＵＳＢ格納媒体９０３、ＮＦＣ機能のあるカード９０４が携帯可能及び／又は機器に取外し可能なハードウェア基盤セキュリティーエレメント（ＳＥ：Ｓｅｃｕｒｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）となる。このような応用によると、機器９２０に埋め込まれることなくユーザが携帯しながらも、セキュリティー認証に必要な時のみ選択的に当該のＳＥを機器にインタフェースさせることで、データ保護、機器認証、及びサーバ９３０とのセキュリティー通信などを行うことができる。これをさらに応用すると、車両や他の接続分野にも適用可能である。

図１０は、自動車スマートキー１０００に前記実施形態に係るスマートカードダイ−チップ１０１０とＰＵＦ基盤セキュリティーダイ−チップ１０２０を１つのチップにパッケージングしたことを示す図である。スマートカードダイ−チップ１０１０が有しているインタフェース及び／又はブルートゥース、ＵＨＦ ＲＦＩＤなどのスマートキー自体のインタフェース１０３０を用いて自動車１０４０に接続される。すると、スマートキー１０００及び／又はスマートキーと接続された自動車１０４０の機器認証が可能であり、そのため選別的なサービスを提供することができる。例えば、自動車会社から提供されている遠隔ドアオープン、始動制御などの自動車管理有料サービス１０５１の提供に機器の認証が可能であり、自動車と自動車、自動車とインフラなどＶ２Ｘ通信を用いた自律走行／スマート走行で機器を認証する応用１０５２も可能である。さらに、スマートハイウェイサービスに接続され（１０５３）、スマートトーリングやオーダーメード情報提供のための機器認証も可能である。

図１１は、ワイファイＡＰの認証のために実施形態が用いられる応用を提示する図である。最近、スマートフォンのようなモバイル端末に威嚇となるセキュリティー攻撃のうちの１つが、正常なＷｉＦｉＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）と装って、端末がこれに接続するとセキュリティーを攻撃する事例が紹介されている。この場合、ＷｉＦｉ ＡＰ１１２１に前記実施形態に係るハードウェア基盤ＳＥ１１２０が搭載されて機器認証すれば、不正なセキュリティー攻撃を防止することができる。また、端末１１１１側に前記実施形態に係るハードウェア基盤ＳＥ１１１０が接続されることにより、機器認証、セキュリティー通信、及びデータ保護などの上述したサービスが可能である。個人用家庭用応用のみならず、事務行政用、軍事用、産業用に至るまで、このようなパラダイムによる機器−機器接続はＭ２Ｍ又はＩｏＴでイシューとして提起されるセキュリティー威嚇を解決する、安価で信頼性の高い解決策になるのであろう。

以上で、実施形態がたとえ限定された図面によって説明されたが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明される技術が説明される方法と異なる順に実行されたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明される方法と異なる形態に結合又は組合わせたり、他の構成要素又は均等物によって置換されても適切な結果を達成することができる。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

Claims (18)

1. 機器とインタフェースするインタフェースエレメントと、
   前記インタフェースエレメントと共にパッケージングされ、前記パッケージ内で前記インタフェースエレメントにハードウェア基盤認証を提供するセキュリティーダイ−チップと、
   を含む認証装置。
2. 前記セキュリティーダイ−チップは、個人キーを提供するＰＵＦ（Ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ Ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と、
   前記個人キーを用いて暗号化及び復号化を行うハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールと、
   を含む、請求項１に記載の認証装置。
3. 前記セキュリティーダイ−チップが前記機器とインタフェースするようにコントロールするコントロールチップをさらに含む、請求項１に記載の認証装置。
4. 前記コントロールチップはスマートカードダイ−チップを含む、請求項３に記載の認証装置。
5. 前記インタフェースエレメントは、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）である、請求項１に記載の認証装置。
6. 前記セキュリティーダイ−チップは前記ＳＤに格納されるデータを暗号化する、請求項５に記載の認証装置。
7. 前記インタフェースエレメントは、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）である、請求項１に記載の認証装置。
8. 前記セキュリティーダイ−チップは、前記機器とネットワーク接続されるサーバに対して前記機器に対する認証を行う、請求項７に記載の認証装置。
9. 格納装置において、
   フラッシュメモリと、
   前記フラッシュメモリからのデータ読み出し及び前記フラッシュメモリに対するデータプログラムをコントロールするコントローラと、
   前記コントローラが前記フラッシュメモリに記録する第１データを暗号化して暗号化された第２データを生成するハードウェア基盤セキュリティーダイ−チップと、
   を含み、
   前記コントローラは、前記第２データを前記フラッシュメモリに格納する、格納装置。
10. 前記セキュリティーダイ−チップは、
    認証キーを提供するＰＵＦと、
    前記認証キーを用いて前記第１データを暗号化するハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールと、
    を含む、請求項９に記載の格納装置。
11. 前記セキュリティーダイ−チップが前記コントローラ及び前記格納装置外部の機器のうち少なくとも１つとインタフェースするようにコントロールするスマートカードダイ−チップをさらに含む、請求項１０に記載の格納装置。
12. 前記第１データに対する認証されたアクセスリクエストが受信される場合、前記セキュリティーダイ−チップは前記認証キーを用いて前記第２データを前記第１データに復号化する、請求項１０に記載の格納装置。
13. 前記格納装置は、ＳＤカード及びマイクロＳＤカードのうちいずれか１つであり、
    前記格納装置は、前記ＳＤカード又は前記マイクロＳＤカードの規格によるパッケージ内に前記ハードウェア基盤セキュリティーダイ−チップを含む、請求項９に記載の格納装置。
14. 格納装置の動作方法において、
    前記格納装置に格納される第１データが受信される場合、前記格納装置内にパッケージングされたセキュリティーダイ−チップのハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが、前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供する個人キーを用いて前記第１データを暗号化して第２データを生成するステップと、
    前記格納装置のコントローラが前記格納装置のフラッシュメモリに前記第２データをプログラムするステップと、
    を含む格納装置の動作方法。
15. 機器に接続されるインタフェースエレメントを用いた機器認証方法において、
    前記インタフェースエレメントと共にパッケージングされるセキュリティーダイ−チップに含まれるハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供する個人キーを用いて電子署名を生成するステップと、
    前記機器と接続される外部デバイスによって前記電子署名が検証されるよう、前記インタフェースエレメント及び前記機器によって前記外部デバイスに前記電子署名を送信するステップと、
    を含む機器認証方法。
16. 前記インタフェースエレメントは、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）及びＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）のうち少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の機器認証方法。
17. 機器に接続されるインタフェースエレメントを用いたセキュリティー通信方法において、
    外部機器から公開キーに暗号化されて前記インタフェースエレメントによって受信される暗号化されたセッションキーを受信するステップと、
    前記インタフェースエレメントと共にパッケージングされるセキュリティーダイ−チップに含まれるハードウェアワイヤーされたセキュリティーモジュールが前記セキュリティーダイ−チップ内のＰＵＦが提供する個人キーを用いて前記暗号化されたセッションキーを復号化して前記セッションキーを取得するステップと、
    前記ハードウェアワイヤーされた前記セキュリティーモジュールがメッセージを前記セッションキーに暗号化して暗号化されたメッセージを生成するステップと、
    前記インタフェースエレメントによって前記暗号化されたメッセージを送信するステップと、
    を含むセキュリティー通信方法。
18. 前記インタフェースエレメントは、ＳＤ、ＳＩＭ、ブルートゥース、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）のうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のセキュリティー通信方法。