JP5000334B2

JP5000334B2 - 通信機認証システム

Info

Publication number: JP5000334B2
Application number: JP2007058840A
Authority: JP
Inventors: 芳人出先; 啓幸福井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP2008227597A

Description

この発明は、例えば無線通信機、携帯電話端末等の機器に適用されるＩＣカードを用いた通信機認証システムに関するものである。

近年、情報機器において、その機能の大部分はソフトウェアにより実現しているが、企業や公的機関などでは機密管理が厳しく問われている背景から、扱う情報の秘匿性を維持するために使用者を制限する認証機能を持たせている。それらは、周知のように公開鍵と秘密鍵、あるいは共通鍵と呼ばれるデータを暗号化する鍵を用いて行われている（例えば特許文献１参照）。また、無線通信機、携帯電話端末等などの通信機において、機器に対応できる使用者を制限するためにさまざまな認証手段が講じられている。その一つに、固有の認証鍵をＩＣカードに記憶しておき、ＩＣカードが機器に差し込まれたときにその認証鍵を転送して機器側において機器で予め記憶している認証鍵と照合する方法がある（ＵＳＢトークンを用いた例であるが、特許文献２参照）。

特開２００１−３４４２１４号公報特開２００５−２０２７１６号公報

しかし、従来のＩＣカードを使用する認証方法は、ＩＣカードに記憶した固有の認証鍵を通信機側においても予め記憶しておく必要がある。そのため、ＩＣカードと通信機の１対１の認証関係の組み合わせを作った後で、対応させるＩＣカードの変更を要した場合には、通信機側の固有の認証鍵もＩＣカードに合せて新たに書換えなければならないという問題が起きる。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、通信機側で固有の認証鍵を予め記憶させる管理を省き、かつＩＣカード変更時の書換え管理も軽減できる認証システムを得ること目的とする。

この発明に係る通信機認証システムは、ＩＣカードと通信機とを組み合わせ、ＩＣカードが通信機に接続された際に認証処理を行う認証システムにおいて、複数のＩＣカードに対して共通に割り当てられる第１認証鍵をＩＣカードと通信機に予め記憶させておくと共に、通信機とＩＣカードの組を特定する固有の第２認証鍵をＩＣカードにのみ予め記憶させておき、ＩＣカードは、通信機に接続された際に通信機の第１認証鍵と自己の第１認証鍵の認証処理を行い、第１認証鍵の認証が成立した場合において、通信機に第２認証鍵が存在しないときは自己の第２認証鍵を通信機に転送して書込めるようにし、一方、通信機に第２認証鍵が存在するときは自己の第２認証鍵との認証処理を行うようにし、通信機器は、ＩＣカードから転送された第２認証鍵を書込んだ場合および第２認証鍵の認証が成立した場合には通信処理機能を実行し、第１認証鍵および第２認証鍵の認証のいずれかが不成立となった場合には異常終了するようにしたものである。

この発明によれば、通信機側で固有の認証鍵を予め記憶していない通信機に最初にＩＣカードを接続した際の認証処理において、ＩＣカードから固有の認証鍵を通信機に書込むことにより認証が成立したとして通信機が正常に動作できるようにしたので、ＩＣカードと通信機の１対１の認証関係の組み合わせを作ることができる。したがって、従来のように通信機に対して認証前に固有の認証鍵を記憶させる管理は必要なくなる。また、ＩＣカードを変更した際には、通信機から不要となった元の固有の認証鍵を削除する処理を行うだけで済むので、変更管理の手順を簡易化することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、この発明の各実施の形態に係る通信機認証システムを適用した通信機の主要部分の構成を示すブロック図、図２はこの発明の各実施の形態に係る通信機認証システムに適用されるＩＣカードの構成を示すブロック図である。
図において、通信機１０は、機器の各種機能、認証処理等を行う中央演算処理装置（以下、ＣＰＵとする）１３、内蔵記憶装置１４、インタフェース部１５を備えている。内蔵記憶装置１４には、認証に用いる第１認証鍵、ＣＰＵ１３が実行する通信処理のプログラムデータなどが予め記憶されている。

ＩＣカード２０は、フラッシュメモリ２１、ＣＰＵ２２、インタフェース部２３を備えており、通信機１０に対してコネクタ構造を用いて脱着可能に接続されるようになっている。ＩＣカード２０としては、例えばスマートカード（登録商標）やＵＳＢトークンを適用してもよい。フラッシュメモリ２１は、不揮発性メモリの１種であり、電源が供給されなくとも書込まれたデータを保持することができる。このフラッシュメモリ２１には、認証処理に用いる認証鍵（後述する第１、第２認証鍵）、認証処理プログラム、およびインタフェース部２３を介して当該メモリのデータを読出したり、当該メモリへのデータ書込みあるいは消去するためのプログラムが記録されている。ＩＣカード２０に対するデータのやり取りはインタフェース部２３でのみ行うものとする。

次に、ＩＣカードと通信機間の認証処理の手順について図３のフローチャートに従って説明する。
ＩＣカード２０と通信機１０間の認証処理には第１認証鍵と第２認証鍵の２種類の認証鍵を使用する。そのうち、第１認証鍵は、複数の同タイプの通信機に対応できるＩＣカードを認めるためのもので、複数のＩＣカードに対して共通に割り当てられる鍵である。この第１認証鍵は通信機１０とＩＣカード２０で予め記憶される。一方、第２認証鍵は、通信機とＩＣカード（使用者）の組を特定するための固有の鍵で、ＩＣカード２０にのみ予め記憶される。この発明の場合、通信機１０には、最初の認証処理が行われない限り第２認証鍵は記憶されない。

ＩＣカード２０が通信機１０に接続されると、ＣＰＵ１３は認証演算に使用する乱数を発生させ、この乱数と内蔵記憶装置１４に記憶してある第１認証鍵を用いて認証演算処理を行って認証子を生成する。次に、使用した乱数と生成した認証子とを併せた認証要求をＩＣカード２０に送信する（ステップＳＴ２００）。ＩＣカード２０では、通信機１０から認証要求を受信すると、ＣＰＵ２２がフラッシュメモリ２１に記憶している第１認証鍵と認証要求に含まれる乱数とを用いて認証演算処理を行い、認証子を算出する（ステップＳＴ２０１）。次に、通信機１０から受信した認証子とＩＣカード２０内で算出した認証子とを照合する（ステップＳＴ２０２）。両認証子が一致しない場合、第１認証鍵否定応答を通信機１０へ送信し（ステップＳＴ２０４）、これを受信した通信機１０は異常終了する（ステップＳＴ２０３）。なお、再度、ステップＳＴ２００から繰り返すように実行させてもよい。ここで言う異常終了は、自動的な終了動作でもよいし、あるいは、例えば「認証できませんでした」や「応答しませんでした」のような表示を行った後、操作者に終了させるようにしたものであってもよい。また、ＩＣカードが正規のものではない場合、そのＩＣカードから通信機１０に応答が無いので、一定時間経過後に異常終了とするようにしてもよい。

一方、ステップＳＴ２０２の判定で、両認証子が一致した場合には、第１認証鍵正常応答を通信機１へ送信する（ステップＳＴ２０５）。ＩＣカード２０から第１認証鍵正常応答を受信した場合、通信機１０は、第２認証鍵が内蔵記憶装置４に記憶されているかの判定を行う（ステップＳＴ２０６）。第２認証鍵が存在しなかった場合には、第２認証鍵演算・要求をＩＣカード２０に送信する（ステップＳＴ２０７）。ＩＣカード２０では、第２認証鍵演算・要求を受信した場合、フラッシュメモリ２１に予め記憶している第２認証鍵と第２認証鍵演算・要求に含まれる乱数とを用いて認証演算処理を行って認証子を算出し、この認証子を通信機１０へ送信する（ステップＳＴ２０８）。通信機１０では、ＩＣカード２０で算出された認証子を受け取ると、認証演算に使用する乱数を用いて第２認証鍵を生成して内蔵記憶装置１４に書込む（ステップＳＴ２０９）。通信機１０は、内蔵記憶装置１４に第２認証鍵を書込むと、内蔵記憶装置１４にある通信処理のプログラムデータを起動して機器の各種機能を正常に動作させる（ステップＳＴ２１０）。
したがって、ステップＳＴ２０７〜ＳＴ２１０において、ＩＣカード２０と通信機１０を認証成立の組を作り、かつ認証が成立したものとして動作を行えるようにしている。

一方、ステップＳＴ２０６の判定で、第２認証鍵が内蔵記憶装置１４に存在していた場合には、通信機１０では、ＣＰＵ１３により、認証演算に使用する乱数を発生させ、この乱数と内蔵記憶装置４に記憶している第２認証鍵を用いて認証演算処理を行って認証子を生成する。次に、使用した乱数と生成した認証子とを併せた認証要求をＩＣカード２０に送信する（ステップＳＴ２１１）。ＩＣカード２０でこの認証要求を受信すると、ＣＰＵ２２により、フラッシュメモリ２１に記憶している第２認証鍵と認証要求に含まれる乱数を用いて認証演算処理を行って認証子を算出する（ステップＳＴ２１２）。次に、通信機１０から送付された認証子とＩＣカード２０内で算出した認証子とを照合する（ステップＳＴ２１３）。両認証子が一致しない場合には、第２認証鍵否定応答を通信機１０へ送信し（ステップＳＴ２１４）、これを受信した通信機１０は異常終了する（ステップＳＴ２１５）。なお、再度ステップＳＴ２１１から繰り返すように実行させるようにしてもよい。一方、ステップＳＴ２１３で認証子が一致した場合には、第２認証鍵正常応答を通信機１０へ送信する（ステップＳＴ２１６）。通信機１０では、この第２認証鍵正常応答を受信すると、内蔵記憶装置１４に記憶しているプログラムデータを起動して通信処理機能の実行に移る（ステップＳＴ２１７）。
したがって、通信機１０が第２認証鍵を持っていない場合にＩＣカード２０から転送して書込んだ後は、ＩＣカード２０と通信機１０の認証成立の組を形成しているので、通信機１０は同じ固有の第２認証鍵を持ったＩＣカード２０が装着された場合のみ、正常動作を行うことができるようになる。

以上のように、この実施の形態１によれば、複数のＩＣカードに対して共通に割り当てられる第１認証鍵をＩＣカードと通信機に予め記憶させておくと共に、通信処理とＩＣカードの組を特定する固有の第２認証鍵をＩＣカードにのみ予め記憶させておき、ＩＣカード２０は、通信機１０に接続された際に通信機１０の第１認証鍵と自己の第１認証鍵の認証処理を行い、第１認証鍵の認証が成立した場合において、通信機１０に第２認証鍵が存在しないときは自己の第２認証鍵を通信機１０に転送して書込めるようにし、一方、通信機１０に第２認証鍵が存在するときは自己の第２認証鍵との認証処理を行うようにし、通信機器１０は、ＩＣカード２０から転送された第２認証鍵を書込んだ場合には通信処理機能を実行し、第２認証鍵の認証が成立した場合には内蔵記憶装置１４に既に記憶されている通信処理のプログラムデータに基づいて通信処理機能を実行し、第１認証鍵および第２認証鍵の認証のいずれかが不成立となった場合には異常終了するようにしている。したがって、ＩＣカードと通信機の認証関係の組み合わせを容易に作成することができるため、従来のように通信機に対して認証前に固有の認証鍵を記憶させる管理は必要なくなる。また、ＩＣカードを変更した際には、通信機から不要となった元の固有の認証鍵を削除する処理を行うだけで済むので、変更管理の手順を簡易化することが可能となる。

実施の形態２．
この実施の形態２では、通信処理のプログラムデータを予め記憶するＩＣカードと、接続されたＩＣカードからプログラムデータを転送して書込み、書込まれたプログラムデータに従って通信処理を実行する通信機との組み合わせに対して、上記実施の形態１の認証処理を適用した場合について述べる。
この実施の形態２の場合は、第２認証鍵と同様に、最初通信処理のプログラムデータは内蔵記憶装置１４には記憶しておかず、ＩＣカード２０のフラッシュメモリ２１に予め記憶しておく。このプログラムデータの転送書込みを実行する転送プログラムは内蔵記憶装置１４に予め記憶されているものとする。
図３のステップＳＴ２０９において、通信機１０は、ＩＣカード２０で算出された認証子を受け取ると、認証演算に使用する乱数を用いて第２認証鍵を生成して内蔵記憶装置１４に書込むが、第２認証鍵の書込みが終了すると、ＣＰＵ１３は、ＩＣカード２０に対して通信処理のプログラムデータの読出し転送を要求する。ＩＣカード２０のＣＰＵ２２は、フラッシュメモリ２１から該当プログラムデータを読出して通信機１０は転送する。ＣＰＵ１３は、転送された該当プログラムデータを内蔵記憶装置１４に書込みが完了すると、内蔵記憶装置１４に記憶したプログラムデータに従ってステップＳＴ２１０の通信処理機能の動作を行う。

以上のように、通信機器１０は、ＩＣカード２０から転送された第２認証鍵を書込んだ場合にのみＩＣカード２０で記憶している通信処理のプログラムデータを転送して書込み、当該プログラムデータに基づいて通信処理機能を実行するようにしたので、通信機に対して認証前にプログラムデータも記憶させる管理は必要なくなる。また、ＩＣカードを変更した際には、通信機から不要となった元の固有の鍵と通信処理のプログラムデータを削除する処理を行うだけで済むので、変更管理の手順を簡易化することが可能となる。

実施の形態３．
上記実施の形態１の場合は、同一のＩＣカードを第２認証鍵が書き込まれていない通信機に装着した場合でも、当該通信機を起動させることができるようにしたものである。したがって、第２認証鍵を保持しない通信機が複数存在した場合、１枚のＩＣカードを用いていずれの通信機をも起動させることができるわけである。しかし、この利用関係に対し、１枚のＩＣカードで使用できる通信機を特定した１台に制限したい場合、すなわち通信機とＩＣカードを１対１となる利用関係を１組のみにしたい場合がある。このような利用関係の組に対応するには次のようにすればよい。
ＩＣカード２０で第２認証鍵による認証子を生成した時（ステップＳＴ２０８）に、フラッシュメモリ２１の特定部位にビットを立てるようにしておく。第２認証鍵が書き込まれていない他の通信機にＩＣカード２０が装着された際に、その通信機は該当するビットの検出を行い、該当ビットを確認した場合には異常終了にする。

実施の形態４．
ＩＣカードを用いる場合、紛失や盗難により他の人の手に渡り、本来の使用者の意に反して使用される場合がある。このようなケースに対応するためには、次のようにして認証手続きをさらに堅牢にしておけばよい。
ＩＣカード２０において、フラッシュメモリ２１に予め使用者のパスワードを記憶しておく。通信機１０にＩＣカード２０が接続された際または第１認証鍵の認証成立時（ステップＳＴ２０５）にＩＣカード２０側からパスワード入力要求を通信機１０に求める。入力されたパスワードが記憶しているものと一致しなかった場合あるいは一定時間内にパスワード入力が無かった場合、ＩＣカード２０から通信機１０に対してパスワードが不適であること表す拒否応答を出すようにする。

この発明の各実施の形態に係る通信機認証システムを適用した通信機の主要部分の構成を示すブロック図である。この発明の各実施の形態に係る通信機認証システムに適用されるＩＣカードの構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る通信機認証システムの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０通信機、１３，２２ＣＰＵ（中央演算処理装置）、１４内蔵記憶装置、１５，２３インタフェース部、２０ＩＣカード、２１フラッシュメモリ。

Claims

ＩＣカードと通信機とを組み合わせ、ＩＣカードが通信機に接続された際に認証処理を行う認証システムにおいて、
複数のＩＣカードに対して共通に割り当てられる第１認証鍵をＩＣカードと通信機に予め記憶させておくと共に、通信機とＩＣカードの組を特定する固有の第２認証鍵をＩＣカードにのみ予め記憶させておき、
ＩＣカードは、
通信機に接続された際に通信機の第１認証鍵と自己の第１認証鍵の認証処理を行い、
第１認証鍵の認証が成立した場合において、通信機に第２認証鍵が存在しないときは自己の第２認証鍵を通信機に転送して書込めるようにし、一方、通信機に第２認証鍵が存在するときは自己の第２認証鍵との認証処理を行うようにし、
通信機器は、
ＩＣカードから転送された第２認証鍵を書込んだ場合および第２認証鍵の認証が成立した場合には通信処理機能を実行し、
第１認証鍵および第２認証鍵の認証のいずれかが不成立となった場合には異常終了するようにしたことを特徴とする通信機認証システム。
通信処理のプログラムデータを予め記憶するＩＣカードと、接続されたＩＣカードから前記プログラムデータを転送して書込み、書込まれたプログラムデータに従って通信処理を実行する通信機との組み合わせにおいて、
通信機器は、ＩＣカードから転送された第２認証鍵を書込んだ場合にのみＩＣカードに記憶している通信処理のプログラムデータを転送して書込み、当該プログラムデータに基づいて通信処理機能を実行するようにことを特徴とする請求項１記載の通信機認証システム。
ＩＣカードは、第２認証鍵を転送処理する際に自己のフラッシュメモリの特定部位にビットを立てるようにし、
第２認証鍵が書き込まれていない通信機は、ＩＣカードが装着された際に前記ビットの検出を行い、該当ビットを確認した場合には異常終了するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信機認証システム。
ＩＣカードは、予め使用者のパスワードを記憶しておき、通信機への接続時または第１認証鍵の認証成立時に通信機にパスワード入力要求を出し、通信機で入力されたパスワードが記憶しているものと一致しなかった場合あるいは一定時間内にパスワード入力が無かった場合にはパスワードが不適であること表す拒否応答を通信機に出すようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の通信機認証システム。