JP5004086B2 - Authentication system using short sequences - Google Patents

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本発明は、例えば、パスワードなど、ユーザが短い系列を入力してユーザの端末装置とサーバの認証装置の間に安全性を確保しながら高速に相互認証とセッション鍵の確立を行う認証システムに関するものである。   The present invention relates to an authentication system that performs mutual authentication and session key establishment at high speed while ensuring safety between a user terminal device and a server authentication device by inputting a short sequence such as a password, for example. It is.

パスワードを用いる認証システムに関係する技術としては、例えば、次のような特許文献１、特許文献２，特許文献３に記載された技術がある。   As a technique related to an authentication system using a password, for example, there are techniques described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 as follows.

特許文献１に記載されている「遠隔システムアクセス接続規制方法」の発明は、構内電子交換機が提供するサービス（Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｃｃｅｓｓ）を公衆網から利用する際、電子交換機の内部にあるセキュリティ管理装置は利用者（発信者）のパスワードコードと同期して発生された乱数をチェックすることで認証を行う方法である。しかしながら、この方法では、攻撃者が利用者に成りすませるため安全ではない。   The invention of “Remote System Access Connection Restriction Method” described in Patent Document 1 is based on the fact that when a service provided by a private branch exchange (Remote System Access) is used from a public network, a security management device inside the electronic switch is In this method, authentication is performed by checking a random number generated in synchronization with the password code of the user (sender). However, this method is not secure because the attacker impersonates the user.

特許文献２に記載されている「暗号鍵の配送における認証方式」の発明は、ＲＳＡ暗号で配送鍵を暗号化した暗号文とその暗号文に署名を付け、相手側に送るとともに、配送鍵を使って共通鍵暗号で共通鍵暗号方式に使うデータ通信用の鍵をパスワードとともに暗号化して送ることで認証を行う。さらに、ＲＳＡ暗号用の秘密鍵はマスタ鍵で暗号化され保存される。この方式は、認証の際に公開鍵基盤（ＰＫＩ）を必要とする。つまり、利用者はサーバの公開鍵あるいは認証局の公開鍵を持たなければならない。   The invention of the “authentication method for encryption key delivery” described in Patent Document 2 is that the ciphertext encrypted with the RSA cipher and the ciphertext are signed, sent to the other party, and the delivery key is Authentication is performed by encrypting and sending the data communication key used for the common key encryption method together with the password. Furthermore, the private key for RSA encryption is encrypted with the master key and stored. This scheme requires a public key infrastructure (PKI) for authentication. In other words, the user must have the public key of the server or the public key of the certificate authority.

特許文献３に記載されている「データ署名装置」の発明は、データ署名に必要とする秘密鍵あるいは公開鍵暗号に必要とする相手側の公開鍵を携帯可能なハウジング内に格納して、利用者から入力されたパスワードが正しい時のみに、暗号用の演算処理を行う。ただし、この方式を安全に利用するには、秘密鍵を保存している携帯可能なハウジングが外部からアクセスや読み取りが不可能であることが必要となっており、デバイスの耐タンパー性が必要となる。
特開平７−２４５６５７号公報 特開平６２−１９０９４３号公報 特開平９−１０７３５２号公報 The invention of the “data signature device” described in Patent Document 3 uses a secret key required for data signature or a public key of the other party required for public key encryption in a portable housing for use. Only when the password entered by the user is correct, the cryptographic calculation process is performed. However, in order to use this method safely, it is necessary that the portable housing that stores the private key cannot be accessed or read from the outside, and the device must be tamper resistant. Become.
JP-A-7-245657 Japanese Patent Laid-Open No. 62-190943 JP-A-9-107352

認証システムにおいてパスワードなどの短い系列を安全に利用する場合には、公開鍵暗号など、処理の重い多倍長のべき剰余演算が必要となる。そのため、このような方式をＩＣカードなど、処理能力の小さなデバイスへ実装することは敬遠される。   When a short series such as a password is securely used in the authentication system, a multiple-length power residue calculation that requires heavy processing such as public key cryptography is required. For this reason, mounting such a method on a device having a small processing capability such as an IC card is not recommended.

しかし、電子決済や交通系のゲート通過などでは、低機能のデバイスを用いて高速かつ安全に処理を行うことが必要とされており、認証システムにおいて、安全性を損なうことなく、処理の高速化を実現することが課題となっている。   However, in electronic payments and transit gates, it is necessary to perform processing quickly and safely using a low-function device, and in the authentication system, the processing speed is increased without sacrificing safety. It has become an issue to realize.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ＲＳＡ公開鍵暗号方式を使うにもかかわらず、ユーザが短い系列（パスワードなど）を入力してユーザの端末装置とサーバの認証装置の間に安全性を確保しながら高速に相互認証とセッション鍵の確立を行うことができる認証システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to input a short sequence (such as a password) by the user even though the RSA public key cryptosystem is used. It is an object of the present invention to provide an authentication system capable of performing mutual authentication and session key establishment at high speed while ensuring safety between the terminal device and the server authentication device.

また、本発明の別の目的は、ユーザが短い系列を入力してユーザの端末装置とサーバの認証装置の間に安全性を確保しながら相互認証とセッション鍵の確立を行う認証システムを用いて、パスワードオンライン攻撃を検出する方法と、以降において他の認証方式を利用するためのデータを安全に共有して記録する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to use an authentication system in which a user inputs a short sequence and establishes mutual authentication and session key while ensuring safety between the user terminal device and the server authentication device. Another object of the present invention is to provide a method for detecting a password online attack and a method for securely sharing and recording data for using another authentication method thereafter.

上記の目的を達成するため、本発明の認証システムは、基本的な概念として、短い系列（パスワードなど）を用いた認証システムとし、安全性を落とさないセキュリティパラメータを設定して、その範囲で計算量と通信量を小さくするパラメータを選び、そのパラメータで後の処理を行うようにしてシステムを構成する。これにより、認証システム全体の処理が軽く済むという効果が期待できる。また、これにより、低機能デバイスでの処理を安全性を落とすことなく削減することができるという利点が期待できる。   In order to achieve the above object, the authentication system of the present invention is basically an authentication system using a short sequence (password, etc.), and security parameters that do not reduce safety are set and calculation is performed within the range. The system is configured by selecting a parameter for reducing the amount of communication and the amount of communication, and performing subsequent processing with the parameter. Thereby, the effect that the process of the whole authentication system can be lightened can be expected. In addition, this can be expected to reduce the processing in the low-function device without reducing the safety.

更には、このような認証システムを用いて共有されたセッション鍵で安全な通信路を確立して、この通信路を経由してオンライン攻撃が行われたか否かを検出できる検出システムを構成する。これによって、認証システム上のユーザが覚えているパスワードの更新時期に関するセキュリティポリシーを立てることが可能になる。   Furthermore, a secure communication path is established with a session key shared using such an authentication system, and a detection system capable of detecting whether an online attack has been performed via this communication path is configured. As a result, it becomes possible to establish a security policy regarding the update time of the password remembered by the user on the authentication system.

パスワードなどの短い系列に基づく認証システムでは、例えば、オンラインによる短い系列の全数探索（オンライン攻撃）が深刻な問題となるため、それを検出するメカニズムを備えておくことが、その利便性を左右する短い系列の更新時期を決める上でも非常に重要となる。   In an authentication system based on a short sequence such as a password, for example, an exhaustive search (online attack) of a short sequence on-line becomes a serious problem. Therefore, having a mechanism for detecting it affects the convenience. It is very important to decide when to update short series.

更に、このような認証システムを用いて、ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で相互認証を行った後に新しい認証データを登録するシステムを構成する。これにより、サーバの認証装置に登録された認証データに基づくほかの認証システムを容易に使うことが可能になる。   Furthermore, using such an authentication system, a system for registering new authentication data after mutual authentication between a user terminal device and a server authentication device is configured. This makes it possible to easily use another authentication system based on the authentication data registered in the server authentication device.

具体的に、本発明による認証システムは、システム構成としては、ユーザの端末装置が、サーバの認証装置との間のデータ通信を行う通信処理部と、サーバの認証装置からのＲＳＡ公開鍵とパラメータＬに基づく前記通信処理部の通信によりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で公開鍵の正しさを決定するユーザ側質問生成・応答確認装置と、入力された短い系列と前記ユーザ側質問生成・応答確認装置により受け取った公開鍵に基づいてサーバの認証装置に送信する認証データを生成するユーザ側認証用データ生成装置と、サーバの認証装置から受信した認証子に対して認証処理を行い、認証の結果によりサーバの認証装置に送信する認証子とセッション鍵を生成するユーザ側認証結果判定装置を備え、サーバの認証装置が、ユーザの端末装置との間のデータ通信を行う通信処理部と、ＲＳＡ公開鍵を生成して前記通信処理部の通信によりユーザの端末装置に送信し、ＲＳＡ公開鍵とパラメータＬに基づく前記通信処理部の通信によりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で公開鍵の正しさを示すための応答を生成するサーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置と、ユーザの端末装置からの認証データと前記サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置により生成された秘密鍵に基づいてユーザの端末装置に送信する認証子を生成するサーバ側認証用データ生成装置と、ユーザの端末装置から受信した認証子に対して認証処理を行い、認証の結果によりセッション鍵を生成するサーバ側認証結果判定装置とを備える構成される。   Specifically, the authentication system according to the present invention has a system configuration in which a user terminal device performs data communication with a server authentication device, an RSA public key and parameters from the server authentication device. A user side question generation / response confirmation device for determining the correctness of a public key between a user terminal device and a server authentication device by communication of the communication processing unit based on L, an input short sequence, and the user side question Performs authentication processing on the user-side authentication data generation device that generates authentication data to be transmitted to the server authentication device based on the public key received by the generation / response confirmation device, and the authenticator received from the server authentication device , Including a user-side authentication result determination device that generates an authenticator and a session key to be transmitted to the server authentication device according to the authentication result. A communication processing unit that performs data communication with the terminal device, and an RSA public key is generated and transmitted to the user terminal device by communication of the communication processing unit, and the communication processing unit based on the RSA public key and the parameter L A server-side RSA key generation / response generation device that generates a response for indicating the correctness of the public key between the user terminal device and the server authentication device by communication, authentication data from the user terminal device, and the server side A server-side authentication data generating device that generates an authenticator to be transmitted to the user's terminal device based on the secret key generated by the RSA key generating / response generating device, and authenticating the authenticator received from the user's terminal device A server-side authentication result determination device that performs processing and generates a session key based on the authentication result.

認証システムは、このように構成のシステムにおいて、ユーザの端末装置に短い系列を入力して、ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間において相互に認証子を生成して送信し、相互の認証子に基づく相互認証を行い、認証結果によりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間でセッション鍵の確立を行う。   In the system configured in this way, a short sequence is input to the user terminal device, an authenticator is generated and transmitted between the user terminal device and the server authentication device, and mutual authentication is performed. Mutual authentication based on the child is performed, and a session key is established between the user terminal device and the server authentication device based on the authentication result.

この認証システムによりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で確立したセッション鍵を使って構成できる安全な通信路を用いて、攻撃者がオンラインで試したパスワードの回数を検出する場合には、上記の認証システムにおいて、ユーザ側認証結果判定装置およびサーバ側認証結果判定装置にそれぞれのログ用メモリを備え、ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間において相互に認証子を生成して送信し、相互の認証子に基づく相互認証を行う際に、エラーが発生した時の認証用のデータおよび認証子を前記ログ用メモリに記憶し、前記ログ用メモリに記憶されたデータに基づいて前記通信処理部の通信により不正検出の判断処理を行い、その結果を前記ユーザの端末装置に出力するようにシステムが構成される。   When detecting the number of passwords tried by an attacker online using a secure communication path that can be configured using a session key established between the user terminal device and the server authentication device by this authentication system, In the above authentication system, each of the user-side authentication result determination device and the server-side authentication result determination device includes a log memory, and generates and transmits an authenticator between the user terminal device and the server authentication device. When performing mutual authentication based on a mutual authenticator, authentication data and an authenticator when an error occurs are stored in the log memory, and the communication is performed based on the data stored in the log memory. The system is configured to perform fraud detection determination processing by communication of the processing unit and output the result to the user terminal device.

また、この認証システムによりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で確立したセッション鍵を使って構成できる安全な通信路を用いて、ユーザの認証データを登録する場合には、上記の構成の認証システムにおいて、ユーザの端末装置およびサーバの認証装置にそれぞれの認証データを登録する認証データ登録用メモリと、セッション鍵と認証データから共通鍵暗号文を出力する共通鍵暗号演算器と、前記共通鍵暗号文からセッション鍵に基づいて認証データを復号する共通鍵復号演算器とを備え、ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間において相互に認証子を生成して送信し、相互の認証子に基づく相互認証を行った際のセッション鍵とＲＳＡ鍵に加えてユーザの端末装置とサーバの認証装置の認証データを、それぞれの認証データ登録用メモリに登録して、前記共通鍵暗号演算器により各自の認証データを暗号文とした共通鍵暗号文を送信し、送信された共通鍵暗号文を受信すると、前記共通鍵復号演算器により共通鍵暗号文から相手の認証データを復号して前記認証用データ登録用のメモリに記憶するようにシステムが構成される。   In addition, when registering user authentication data using a secure communication path that can be configured using a session key established between the user terminal device and the server authentication device by this authentication system, the above configuration is used. In the authentication system, an authentication data registration memory for registering respective authentication data in a user terminal device and a server authentication device, a common key cryptography unit for outputting a common key ciphertext from a session key and authentication data, and the common A common key decryption computing unit that decrypts authentication data from the key ciphertext based on the session key, and generates and transmits an authenticator between the user terminal device and the server authenticator, and In addition to the session key and RSA key for mutual authentication based on the authentication data of the user terminal device and server authentication device, A common key ciphertext using the common key ciphering unit as a ciphertext, and receiving the transmitted common key ciphertext, the common key decryption unit Thus, the system is configured to decrypt the other party's authentication data from the common key ciphertext and store it in the authentication data registration memory.

本発明により提供される認証システムは、短い系列を用いても十分なセキュリティを得られるため、基本的に、利用者やサーバ認証を必要とするサービスやアプリケーションのシステムにおいて利用できる。現在、利用者認証やサーバ認証は、電子商取引、サーバやネットワークへのログイン、入退室管理、公的交通機関への搭乗など、リアル、サイバーを問わず至るところで必要とされており、その応用先は広い。   Since the authentication system provided by the present invention can obtain sufficient security even with a short sequence, it can be basically used in a service or application system that requires user authentication or server authentication. Currently, user authentication and server authentication are required everywhere, whether real or cyber, such as electronic commerce, login to servers and networks, entrance / exit management, and boarding in public transportation. Is wide.

また、本発明による認証システムは、端末動作にかかる処理を、安全性を損なうことなく軽くできるという利点があり、ユビキタスデバイスなど計算能力の低いデバイスへの応用が期待できる。また、この認証システムを用いるパスワードオンライン攻撃検出方法、この認証システムを用いる認証データ登録方法により安全性を損なうことなく利便性を高めることができる。   In addition, the authentication system according to the present invention has an advantage that the processing related to the terminal operation can be lightened without impairing safety, and can be expected to be applied to a device having a low calculation capability such as a ubiquitous device. Moreover, the convenience can be improved without impairing safety by the password online attack detection method using this authentication system and the authentication data registration method using this authentication system.

以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。本発明は以下の各実施例に限定されるものではなく、例えば、これら実施例の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following examples. For example, the constituent elements of these examples may be appropriately combined.

図１は、短い系列を用いた認証システムの構成を示すブロック図である。この認証システム１００は、ユーザの端末装置２００とサーバの認証装置３００が、ネットワークなどの通信路１１０により結合されて、短い系列（例えば、パスワードなど）のみに基づいて互いに通信を行って認証処理を実行する。ユーザの端末装置２００に入力された利用者のパスワード（短い系列入力データ）に基づいて、ユーザの端末装置２００およびサーバの認証装置３００がお互いに相互認証して、その相互認証が成功した時、同じセッション鍵が確保される。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an authentication system using a short sequence. In this authentication system 100, a user terminal device 200 and a server authentication device 300 are coupled by a communication path 110 such as a network, and communicate with each other based only on a short sequence (for example, a password) to perform an authentication process. Execute. When the user terminal device 200 and the server authentication device 300 mutually authenticate each other based on the user password (short sequence input data) input to the user terminal device 200 and the mutual authentication is successful, The same session key is secured.

ここで、ＲＳＡ公開鍵暗号方式を使った実施例を説明する前に、本発明の実施例の理解を容易とするため、いくつかの背景知識及び以下の説明において用いる記号について説明しておく。   Here, before describing an embodiment using the RSA public key cryptosystem, some background knowledge and symbols used in the following description will be described in order to facilitate understanding of the embodiment of the present invention.

公開鍵暗号方式では、公開鍵（ＰＫ）および秘密鍵（ＳＫ）の対（ＰＫ，ＳＫ）が存在する。公開鍵ＰＫは秘密の状態ではなく、誰でも入手できるように公開しておく。それに対して、秘密鍵ＳＫは秘密の状態とされる。   In the public key cryptosystem, there is a pair (PK, SK) of a public key (PK) and a secret key (SK). The public key PK is not in a secret state and is made public so that anyone can obtain it. On the other hand, the secret key SK is kept secret.

暗号化は、公開鍵ＰＫを用いて、送信したいメッセージｍを、暗号化関数ＥｎｃによりＣ＝ＥｎｃＰＫ（ｍ）となるようにして、暗号文Ｃを生成することにより行う。この暗号文Ｃは、秘密鍵ＳＫを用いてのみ、復号化関数Ｄｅｃによりｍ＝ＤｅｃＳＫ（Ｃ）として復号できる。つまり、暗号文Ｃは、公開鍵ＰＫを用いては復号できない。 Encryption is performed by generating a ciphertext C by using the public key PK so that the message m to be transmitted is C = Enc PK (m) by the encryption function Enc. This ciphertext C can be decrypted as m = Dec SK (C) by the decryption function Dec only using the secret key SK. That is, the ciphertext C cannot be decrypted using the public key PK.

また、公開鍵署名方式では、送信したいメッセージｍを、署名化関数Ｓｉｇによりｓ＝ＳｉｇＳＫ（ｍ）となるように署名化して、署名文（ｍ，ｓ）を生成することにより認証して送信する。署名文の検証は、公開鍵ＰＫを用いて、検証化関数Ｖｅｒによって、メッセージｍ’＝ＶｅｒＰＫ（ｓ）を求め、メッセージｍとメッセージｍ’とを比較することにより行う。つまり、メッセージｍとメッセージｍ’が一致した場合は、その署名文（ｍ，ｓ）が正しいことを検証する。そうではない場合は、署名文（ｍ，ｓ）が正しい署名文ではないことになる。 In the public key signature method, the message m to be transmitted is signed by the signing function Sig so that s = Sig SK (m), and a signature sentence (m, s) is generated to authenticate and transmit. To do. Verification of the signature text is performed by obtaining a message m ′ = Ver PK (s) by using the verification function Ver using the public key PK, and comparing the message m with the message m ′. That is, when the message m and the message m ′ match, it is verified that the signature sentence (m, s) is correct. Otherwise, the signature text (m, s) is not a correct signature text.

周知のＲＳＡ公開鍵方式においては、ｎを２つのランダムに選択された大きな第１の素数ｐと第２の素数ｑの積（すなわち、ｎ＝ｐ・ｑ）とし、第１の所定の数ｅを、当該数ｅと（ｐ−１）・（ｑ−１）の最大公約数が１であるような任意の数（例えば、ｅ＝３あるいはｅ＝２１６＋１）とし、第２の所定の数ｄを、ｅ−１ ｍｏｄ （（ｐ−１）・（ｑ−１））とすると、この場合に、公開鍵は（ｅ，ｎ）であり、秘密鍵は（ｄ，ｎ）となる。 In the well-known RSA public key system, n is a product of two randomly selected large first primes p and second primes q (ie, n = p · q), and a first predetermined number e Is an arbitrary number (for example, e = 3 or e = 2 16 +1) such that the greatest common divisor of the number e and (p−1) · (q−1) is 1, and the second predetermined number If the number d is e −1 mod ((p−1) · (q−1)), then the public key is (e, n) and the secret key is (d, n).

安全性を最大化するには、第１の素数ｐと第２の素数ｑを同じ長さにする。一般に、暗号システムでは、その安全性のレベルを記述するセキュリティパラメータを有する。ＲＳＡ公開鍵方式において、セキュリティパラメータをｋにすると２ｋ−１＜ｎ＜２ｋである。 In order to maximize the safety, the first prime number p and the second prime number q are made the same length. Generally, cryptographic systems have security parameters that describe their level of security. In the RSA public key method, when the security parameter is k, 2 k−1 <n <2 k .

メッセージｍ（ｍ∈Ｚｎ ＊）に対して、暗号化関数Ｅｎｃは、
ＥｎｃＰＫ（ｍ）＝ｍｅ ｍｏｄ ｎ
であり、復号化関数Ｄｅｃは、
ＤｅｃＳＫ（Ｃ）＝Ｃｄ ｍｏｄ ｎ
である。ここで、暗号文Ｃと公開鍵（ｅ，ｎ）が与えられた時、メッセージｍを求めることは、計算量的に困難である。ＲＳＡ公開鍵暗号方式は、大きな数ｎの素因数分解が難しいことから安全性を得ている。また、公開鍵署名方式では、署名化関数Ｓｉｇは、
ＳｉｇＳＫ（ｍ）＝ｍｄ ｍｏｄ ｎ
であり、検証化関数Ｖｅｒは、
ＶｅｒＰＫ（ｓ）＝ｓｅ ｍｏｄ ｎ
である。 For the message m (mεZ n * ), the encryption function Enc is
Enc PK (m) = m e mod n
And the decryption function Dec is
Dec SK (C) = C d mod n
It is. Here, when the ciphertext C and the public key (e, n) are given, it is difficult in terms of calculation amount to obtain the message m. The RSA public key cryptosystem is secure because it is difficult to factorize a large number n. In the public key signature method, the signing function Sig is
Sig SK (m) = m d mod n
And the verification function Ver is
Ver PK (s) = s e mod n
It is.

ここでは、ハッシュ関数Ｈのセキュリティパラメータを、ｖ（ただし、１／２ｖは無視できるほど小さいと仮定する）にし、オンライン攻撃に対するセキュリティパラメータをＫｏｎ（例えば、Ｋｏｎ＝２−４０）にする。セキュリティパラメータＫｏｎは、攻撃者が短い系列（例えば、パスワードなど）に対して、一回のオンライン攻撃で得られる成功確率より小さく設定される。 Here, the security parameter of the hash function H is v (provided that 1/2 v is negligibly small), and the security parameter for the online attack is K on (for example, K on = 2-40 ). . The security parameter K on is set to be smaller than the success probability obtained by a single online attack for a series of short attackers (for example, a password).

集合｛０，１｝＊は有限の２進数のストリングの集合を示し、集合｛０，１｝ｖは長さｖの２進数のストリングの集合を示す。この場合に、ハッシュ関数Ｈは、集合｛０，１｝＊の入力から集合｛０，１｝ｖの出力を出す安全な一方向関数であり、ＦＤＨ（Ｆｕｌｌ−Ｄｏｍａｉｎ Ｈａｓｈ）関数Ｇは、集合｛０，１｝＊の入力から認証データＺｎ ＊＼｛１｝の出力を出す安全な一方向関数である。乱数発生器から発生される乱数としては、乱数ｔ（ｔ∈Ｚｎ ＊）を無作為に生成する。‖は値を連結（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）するという意味である。ここでの記号ＣとＳは、それぞれユーザとサーバを表すＩＤである。 The set {0, 1} * indicates a set of finite binary strings, and the set {0, 1} v indicates a set of binary strings of length v. In this case, the hash function H is a safe one-way function that outputs the output of the set {0, 1} v from the input of the set {0, 1} * , and the FDH (Full-Domain Hash) function G is This is a safe one-way function that outputs the authentication data Z n * \ {1} from the input of {0, 1} * . A random number t (tεZ n * ) is randomly generated as a random number generated from the random number generator. ‖ Means that the values are concatenated. The symbols C and S here are IDs representing the user and the server, respectively.

このような認証システムにおいて特徴的なことは、与えられたセキュリティパラメータＫｏｎに対して、Ｌ（エル）を１以上┌ｌｏｇ３Ｋｏｎ −１┐以下の範囲で変化させ、ｅ≧┌（Ｋｏｎ −１／L）┐を満たし、（ｍｅ ｍｏｄ ｎ）の計算量が最も小さくなる素数ｅ（計算量が同じ場合にはその中で最大の素数ｅ）と、それより計算量は大きいが、Ｌが小さくなる素数ｅ（計算量が同じ場合にはその中でＬが最も小さくなる素数ｅを選択し、計算量とＬが同じ場合にはその中で最も大きな素数ｅ）を選択することである。 Such characteristic may in an authentication system, for a given security parameter K on, L a (El) is changed in one or more ┌ log 3 K on -1┐ the range, e ≧ ┌ (K met on -1 / L) ┐, ( m and e mod n) of the amount of calculation smallest prime number e (calculation amount greatest prime e are in that case the same), but the amount of calculation than the larger , Select a prime e that makes L small (if the calculation amount is the same, select the prime e that has the smallest L, and if the calculation amount and L are the same, select the largest prime e among them). It is.

具体的には、数値例として、Ｋｏｎ＝２−４０の場合、素数ｅとして、２５７、１２２８９、１１７９６４９、２７４８７７９０６９４４１（その際のＬ（エル）にはそれぞれ５、３、２、１）が選択され、Ｋｏｎ＝２−２０の場合、素数ｅとして、１７，４１，１１５３，１１７９６４９（その際のＬにはそれぞれ５、４、２、１）が選択される。 Specifically, as a numerical example, for K on = 2 -40, as a prime e, 257,12289,1179649,2748779069441 (respectively 5,3,2,1 The L (El) at that time) is selected It is, in the case of K on = 2 -20, as a prime e, 17,41,1153,1179649 (each of the L at that time 5,4,2,1) is selected.

＜認証システムの初期化＞
まず、ユーザは、自分の短い系列（例えば、パスワードなど）を入力して、これをサーバに安全に登録することにより認証システムの初期化を行う。すなわち、ユーザは自分の短い系列（パスワードｐｗ）を、直接にサーバに渡したり、郵便で送付したり、あるいは電話で知らせるなどして、安全に通知する必要がある。サーバは、サーバの認証装置の内部にあるメモリへユーザの端末装置２００のユーザＩＤ（Ｃ）とパスワードｐｗを記憶して保存する。これにより、認証システムを初期化する。 <Initialization of authentication system>
First, the user inputs his short series (for example, a password) and initializes the authentication system by securely registering it in the server. That is, the user needs to notify his / her short series (password pw) safely by handing it to the server, sending it by mail, or notifying it by telephone. The server stores and saves the user ID (C) of the user terminal device 200 and the password pw in a memory inside the authentication device of the server. Thereby, the authentication system is initialized.

次に、前述した初期化を行った後、ユーザの端末装置２００とサーバの認証装置３００との間で、相互認証および鍵交換の処理を行う。この動作について、図２および図３を参照して説明する。ここで、図２は、ユーザの端末装置２００のシステム構成を詳細に示す図であり、図３は、サーバの認証装置３００のシステム構成を詳細に示す図である。図２に示すように、ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０、ユーザ側質問生成・応答確認装置２２０、ユーザ側認証用データ生成装置２３０、およびユーザ側認証結果判定装置２４０により構成されており、サーバの認証装置３００は、図３に示すように、通信処理部３１０，サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置３２０、サーバ側認証用データ生成装置３３０、およびサーバ側認証結果判定装置３４０から構成されている。   Next, after the initialization described above, mutual authentication and key exchange processing are performed between the user terminal device 200 and the server authentication device 300. This operation will be described with reference to FIG. 2 and FIG. Here, FIG. 2 is a diagram showing in detail the system configuration of the user terminal device 200, and FIG. 3 is a diagram showing in detail the system configuration of the server authentication device 300. As shown in FIG. 2, the user terminal device 200 includes a communication processing unit 210, a user-side question generation / response confirmation device 220, a user-side authentication data generation device 230, and a user-side authentication result determination device 240. As shown in FIG. 3, the server authentication apparatus 300 includes a communication processing unit 310, a server-side RSA key generation / response generation apparatus 320, a server-side authentication data generation apparatus 330, and a server-side authentication result determination apparatus 340. It is configured.

短い系列を用いた認証システム１００では、サーバの認証装置３００は、ＲＳＡ公開鍵方式に従って公開鍵と秘密鍵の対を生成し、その公開鍵をユーザの端末装置２００に、通信路１１０を介して送信する。この通信路１１０を介する通信は安全でない通信であるため、つまり、その公開鍵は、安全が約束されていない通信路１１０を利用して送信されることになるため、ユーザは、受信した公開鍵が正しいかどうかを決定する必要がある。   In the authentication system 100 using a short sequence, the server authentication device 300 generates a public key / private key pair according to the RSA public key method, and the public key is transmitted to the user terminal device 200 via the communication path 110. Send. Since the communication via the communication path 110 is an insecure communication, that is, the public key is transmitted using the communication path 110 whose safety is not promised, the user receives the received public key. Need to determine if is correct.

この決定は、具体的には、サーバが提供した公開鍵の素数ｅと（ｐ−１）・（ｑ−１）の最大公約数が１であるかどうか（すなわち、ｇｃｄ（ｅ，（ｐ−１）・（ｑ−１））＝１であるかどうか）を決定する。そのために、ユーザはＲＳＡ暗号方式あるいはＲＳＡ署名方式を使った質問・応答方式を利用する場合の実施例について説明する。   Specifically, this determination is made based on whether the prime e of the public key provided by the server and the greatest common divisor of (p−1) · (q−1) are 1 (that is, gcd (e, (p− 1) (q-1)) = 1) or not. Therefore, an embodiment will be described in which the user uses a question / response system using the RSA encryption system or the RSA signature system.

まず、サーバの認証装置３００の動作について説明する。
＜サーバの動作＞
（１）質問・応答方式を利用する場合（第１の実施例）：
図４はサーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置の第１の実施例の構成を示す図であり、図５はサーバ側認証用データ生成装置の第１の実施例の構成を示す図であり、図６はサーバ側認証結果判定装置の第１の実施例の構成を示す図である。これらの図４〜図６を参照して、第１の実施例の質問・応答方式を利用するサーバの認証装置の動作例について説明する。 First, the operation of the server authentication device 300 will be described.
<Server operation>
(1) When using a question / response system (first embodiment):
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the first embodiment of the server-side RSA key generation / response generation device, and FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the first embodiment of the server-side authentication data generation device, FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the server-side authentication result determination apparatus. With reference to FIG. 4 to FIG. 6, an operation example of the server authentication apparatus using the question / response method of the first embodiment will be described.

図４に示すように、まず、サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置３２０に設けられているＲＳＡ鍵生成器３２１により、公開鍵（ｅ，ｎ）と秘密鍵（ｄ，ｎ）の対を生成する。通信処理部３１０は、サーバＩＤ（Ｓ）とＲＳＡ鍵生成器３２１により生成された公開鍵（ｅ，ｎ）をユーザの端末装置２００へ送信する。その際、公開鍵の素数ｅについては予め決められた記号を送ることで指定してもよい。秘密鍵（ｄ，ｎ）は質問適切性判断部３２２に送られる。   As shown in FIG. 4, first, a pair of a public key (e, n) and a secret key (d, n) is generated by the RSA key generator 321 provided in the server-side RSA key generation / response generation apparatus 320. To do. The communication processing unit 310 transmits the server ID (S) and the public key (e, n) generated by the RSA key generator 321 to the user terminal device 200. At this time, the prime e of the public key may be specified by sending a predetermined symbol. The secret key (d, n) is sent to the question appropriateness determination unit 322.

質問適切性判断部３２２は、ユーザの端末装置２００から受信した暗号文のデータ（Ｃ，｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌ）とＲＳＡ鍵生成器３２１から生成されて送られた秘密鍵（ｄ，ｎ）入力として、暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌの適切性を判断する。受信した暗号文のデータ数だけ、つまり、すべてのｉに対して最大公約数ｇｃｄ（ｃｉ，ｎ）が１になるか否かを確認する。ここで、ＬはＬ＝┌ｌｏｇｅ（Ｋｏｎ −１）┐になるような整数である。 The question appropriateness determination unit 322 includes the ciphertext data (C, {c i } 1 ≦ i ≦ L ) received from the user terminal device 200 and the secret key (d) generated and sent from the RSA key generator 321. , N) As an input, determine the appropriateness of the ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L. It is confirmed whether or not the greatest common divisor gcd (c i , n) is 1 for the number of received ciphertext data, that is, for all i. Here, L is an integer such that L = ┌ log e (K on -1) ┐.

質問適切性判断部３２２において、最大公約数ｇｃｄ（ｃｉ，ｎ）と１が一致しないｉが一つでもあった場合、質問適切性判断部３２２はエラーメッセージ発生器３２４に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器３２４はエラーを発生して、システムの処理を中断する。一方、質問適切性判断部３２２において、すべてのｉに対する最大公約数ｇｃｄ（ｃｉ，ｎ）と１が一致した場合には、その暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌが適切なものとして判断して、応答生成器３２３に秘密鍵（ｄ，ｎ）と暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌを出力する。応答生成器３２３は、質問適切性判断部３２２からの秘密鍵（ｄ，ｎ）と暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌを入力として、すべてのｉに対する
「ｒｉ’＝ｃｉ ｄ ｍｏｄ ｎ」と
「ｖｉ＝Ｈ（００‖ｉ‖ｒｉ’ ‖ｎ）」
を計算する。通信処理部３１０は応答生成器３２３により計算された応答｛ｖｉ｝１≦ｉ≦Ｌをユーザの端末装置２００へ送信する。 In the question appropriateness determination unit 322, if there is even one i that does not match the greatest common divisor gcd (c i , n), the question appropriateness determination unit 322 does not match the error message generator 324. Notify that. In response to this, the error message generator 324 generates an error and interrupts the processing of the system. On the other hand, in the question appropriateness determination unit 322, when the greatest common divisor gcd (c i , n) for all i matches 1, the ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L is deemed appropriate. Judgment is made, and a secret key (d, n) and ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L are output to the response generator 323. The response generator 323 receives the secret key (d, n) from the question appropriateness determination unit 322 and the ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L as input, and “r i ′ = c i d mod for all i. n "and" v i = H (00‖i‖r i '‖n) "
Calculate The communication processing unit 310 transmits the response {v i } 1 ≦ i ≦ L calculated by the response generator 323 to the user terminal device 200.

次に、図５を参照すると、サーバ側認証用データ生成装置３３０に備えられたメモリ３３２から、先に保存されたユーザＩＤ（Ｃ）と短い系列（ｐｗ）を読み出す。マスク生成器３３１はメモリ３３２から読み出した短い系列のパスワードｐｗと、サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置３２０の応答生成器３２３（図４）から出力された秘密鍵（ｄ，ｎ）を入力として、ＦＤＨ関数Ｇ（ｎ，ｐｗ）によりマスクを計算して、秘密鍵（ｄ，ｎ）とともに出力する。ＲＳＡ復号演算器３３３は、ユーザの端末装置２００から受信した認証データＺとマスク生成器から出力されたＦＤＨ関数Ｇ（ｎ，ｐｗ）と秘密鍵（ｄ，ｎ）を入力として、ｔ’を、
ｔ’＝（Ｚ／Ｇ（ｎ，ｐｗ））ｄ ｍｏｄ ｎ
により計算して出力する。認証子生成器３３４は、ＲＳＡ復号演算器３３３から入力された認証用のデータ（ｎ，Ｚ，ｔ’）とメモリ３３２から読み出したパスワードｐｗから認証子ＶＳを、ハッシュ関数Ｈにより、
ＶＳ＝Ｈ（０１‖Ｃ‖Ｓ‖ｎ‖Ｚ‖ｐｗ‖ｔ’）
として計算して、認証子ＶＳとデータ「ｔｒａｎｓ」を出力する。ここで、データ「ｔｒａｎｓ」は（Ｃ‖Ｓ‖ｎ‖Ｚ‖ｐｗ‖ｔ’）である。通信処理部３１０は、認証子生成器３３４により計算して得られた認証子ＶＳをユーザの端末装置２００へ送信する。 Next, referring to FIG. 5, the previously stored user ID (C) and short sequence (pw) are read from the memory 332 provided in the server-side authentication data generation device 330. The mask generator 331 receives the short password pw read from the memory 332 and the secret key (d, n) output from the response generator 323 (FIG. 4) of the server-side RSA key generator / response generator 320. , The mask is calculated by the FDH function G (n, pw), and is output together with the secret key (d, n). The RSA decryption calculator 333 receives the authentication data Z received from the user terminal device 200, the FDH function G (n, pw) and the secret key (d, n) output from the mask generator, and inputs t ′,
t ′ = (Z / G (n, pw)) d mod n
Calculate and output by The authenticator generator 334 generates the authenticator V S from the authentication data (n, Z, t ′) input from the RSA decryption calculator 333 and the password pw read from the memory 332 by using the hash function H.
V S = H (01‖C‖S‖n‖Z‖pw‖t ')
And the authenticator V S and the data “trans” are output. Here, the data “trans” is (C‖S‖n‖Z‖pw‖t '). The communication processing unit 310 transmits the authenticator V S calculated by the authenticator generator 334 to the user terminal device 200.

続いて、サーバ側認証結果判定装置３４０の認証結果判断部３４１（図６）は、ユーザの端末装置２００から受信した認証子ＶＣと認証子生成器３３４から出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）を計算して、ユーザの端末装置２００から受信した認証子ＶＣと比較する。ここで、ハッシュ関数Ｈの代わりにＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使ってもよい。認証結果判断部３４１において認証子ＶＣとハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）が一致しない場合、認証結果判断部３４１は、エラーメッセージ発生器３４２に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器３４２はエラーを発生して、システムの処理を中断する。一方、認証結果判断部３４１において認証子ＶＣとハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）が一致した場合は、ユーザの端末装置２００が正当な装置として認証して、セッション鍵生成器３４３は、ＳＫ＝Ｈ（１１‖ｔｒａｎｓ）によりセッション鍵ＳＫを生成して出力する。 Subsequently, the authentication result determination unit 341 of the server side authentication result determination device 340 (FIG. 6), the input and authenticator V C data "trans" outputted from the authenticator generating unit 334 received from the terminal apparatus 200 of the user as it calculates the hash function H (10‖trans), compared with the authenticator V C received from the terminal apparatus 200 of the user. Here, instead of the hash function H, a MAC (Message Authentication Code) may be used. When the authentication result determination unit 341 in the authenticator V C and the hash function H (10‖trans) do not match, the authentication result determination unit 341 notifies the error message generator 342, do not coincide. In response, the error message generator 342 generates an error and interrupts the processing of the system. On the other hand, if the authentication result determination unit 341 authenticator V C and the hash function H (10‖trans) match, the terminal device 200 of the user to authenticate a legitimate device, the session key generator 343, SK = A session key SK is generated and output by H (11‖trans).

（２）質問・応答方式を利用する場合（第２の実施例）：
次に、第２の実施例の質問・応答方式を利用するサーバの認証装置の動作例について説明する。図７はサーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置の第２の実施例の構成を示す図である。サーバ側認証用データ生成装置については、図５に示した第１の構成例と同じものが用いられる。サーバ側認証結果判定装置は、図６に示した第１の構成例と同じものが用いられる。これらの図５〜図７を参照して、第２の実施例の質問・応答方式を利用するサーバの認証装置３００の動作について説明する。 (2) When using a question / response system (second embodiment):
Next, an operation example of the server authentication apparatus using the question / response system of the second embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the server-side RSA key generation / response generation apparatus. As the server-side authentication data generation device, the same device as the first configuration example shown in FIG. 5 is used. The same server side authentication result determination apparatus as that of the first configuration example shown in FIG. 6 is used. The operation of the server authentication apparatus 300 that uses the question / response system of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

図７に示すように、第２の実施例のサーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置３５０は、ＲＳＡ鍵生成器３５１および応答生成器３５２から構成されている。第２の実施例の動作では、第１実施例の動作と同様に、まず、サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置３５０のＲＳＡ鍵生成器３５１により、公開鍵（ｅ，ｎ）と秘密鍵（ｄ，ｎ）の対を生成する。サーバの認証装置３００は、通信処理部３１０を介して、サーバＩＤ（Ｓ）と、ＲＳＡ鍵生成器３５１により生成された公開鍵（ｅ，ｎ）をユーザの端末装置２００へ送信する。その際、公開鍵の素数ｅについては予め決められた記号を送ることで指定してもよい。   As shown in FIG. 7, the server-side RSA key generation / response generation apparatus 350 of the second embodiment includes an RSA key generator 351 and a response generator 352. In the operation of the second embodiment, similar to the operation of the first embodiment, first, the RSA key generator 351 of the server-side RSA key generation / response generation apparatus 350 uses the public key (e, n) and the private key ( d, n) pairs are generated. The server authentication device 300 transmits the server ID (S) and the public key (e, n) generated by the RSA key generator 351 to the user terminal device 200 via the communication processing unit 310. At this time, the prime e of the public key may be specified by sending a predetermined symbol.

応答生成器３５２は、ＲＳＡ鍵生成器３５１からの秘密鍵（ｄ，ｎ）とユーザの端末装置２００から、ユーザＩＤ（Ｃ）と共に受信した乱数ｒを入力として、すべてのｉに対して、ＦＤＨ関数Ｇにより、
ｘｉ＝Ｇ（ｉ，ｒ，ｎ）
ｙｉ＝ｘｉ ｄ ｍｏｄ ｎ
を計算する。サーバの認証装置３００は、通信処理部３１０を介して、応答生成器３５２により計算された応答｛ｙｉ｝１≦ｉ≦Ｌをユーザの端末装置２００へ送信する。ここで、ＬはＬ＝┌ｌｏｇｅ（Ｋon −１）┐になるような整数である。 The response generator 352 receives the private key (d, n) from the RSA key generator 351 and the random number r received together with the user ID (C) from the user terminal device 200, and inputs FDH to all i. By function G
x i = G (i, r, n)
y i = x i d mod n
Calculate The server authentication device 300 transmits the response {y i } 1 ≦ i ≦ L calculated by the response generator 352 to the user terminal device 200 via the communication processing unit 310. Here, L is an integer such that L = ┌ log e (K on -1) ┐.

次に、サーバ側認証用データ生成装置３３０に備えられたメモリ３３２から、先に保存されたユーザＩＤ（Ｃ）と短い系列（ｐｗ）を読み出す。マスク生成器３３１はメモリ３３２から読み出したパスワードｐｗと応答生成器３２３から出力された秘密鍵（ｄ，ｎ）を入力として、ＦＤＨ関数Ｇ（ｎ，ｐｗ）によりマスクを計算して、秘密鍵（ｄ，ｎ）とともに出力する。ＲＳＡ復号演算器３３３は、ユーザの端末装置２００から受信した認証データＺとマスク生成器３３１から出力されたＦＤＨ関数Ｇの計算結果Ｇ（ｎ，ｐｗ）と、秘密鍵（ｄ，ｎ）を入力として、ｔ’を、
ｔ’＝（Ｚ／Ｇ（ｎ，ｐｗ））ｄ ｍｏｄ ｎ
により計算して出力する。認証子生成器３３４は、ＲＳＡ復号演算器３３３から入力されたデータ（ｎ，Ｚ，ｔ’）とメモリ３３２から読み出したパスワードｐｗから認証子ＶＳを、
ＶＳ＝Ｈ（０１‖Ｃ‖Ｓ‖ｎ‖Ｚ‖ｐｗ‖ｔ’）
により計算し、認証子ＶＳとデータ「ｔｒａｎｓ」を出力する。ここで、データ「ｔｒａｎｓ」は（Ｃ‖Ｓ‖ｎ‖Ｚ‖ｐｗ‖ｔ’）である。サーバの認証装置３００は、通信処理部３１０により、認証子生成器３３４により計算して得られた認証子ＶＳをユーザの端末装置２００へ送信する。 Next, the previously stored user ID (C) and short sequence (pw) are read from the memory 332 provided in the server-side authentication data generation device 330. The mask generator 331 receives the password pw read from the memory 332 and the secret key (d, n) output from the response generator 323 as inputs, calculates a mask using the FDH function G (n, pw), and generates a secret key ( d, n). The RSA decryption calculator 333 receives the authentication data Z received from the user terminal device 200, the calculation result G (n, pw) of the FDH function G output from the mask generator 331, and the secret key (d, n). As t ′,
t ′ = (Z / G (n, pw)) d mod n
Calculate and output by The authenticator generator 334 obtains the authenticator V S from the data (n, Z, t ′) input from the RSA decryption calculator 333 and the password pw read from the memory 332.
V S = H (01‖C‖S‖n‖Z‖pw‖t ')
And the authenticator V S and the data “trans” are output. Here, the data “trans” is (C‖S‖n‖Z‖pw‖t '). In the server authentication apparatus 300, the communication processing unit 310 transmits the authentication code V S calculated by the authentication code generator 334 to the user terminal device 200.

続いて、サーバ側認証結果判定装置３４０の認証結果判断部３４１（図６）は、ユーザの端末装置２００から受信した認証子ＶＣと認証子生成器３３４（図５）から出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）を計算して、ユーザの端末装置２００から受信した認証子ＶＣと比較する。ここで、ハッシュ関数Ｈの代わりにＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使ってもよい。認証結果判断部３４１において認証子ＶＣとハッシュ関数Ｈによる計算結果Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）が一致しない場合、認証結果判断部３４１は、エラーメッセージ発生器３４２に対して、一致しないことを通知する。この通知を受けて、エラーメッセージ発生器３４２はエラーを発生して、システムの処理を中断する。一方、認証結果判断部３４１において、認証子ＶＣとハッシュ関数Ｈの計算結果Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）が一致した場合は、ユーザの端末装置２００を正当な装置であるとして認証して、セッション鍵生成器３４３は、ハッシュ関数Ｈを計算し、ＳＫ＝Ｈ（１１‖ｔｒａｎｓ）により、セッション鍵ＳＫを生成して出力する。 Subsequently, the authentication result of the determination unit 341 (FIG. 6) of the server-side authentication result judging unit 340, the data output from the authenticator V C and authenticator generating unit 334 received from the terminal apparatus 200 of the user (FIG. 5) " as input trans ", by calculating the hash function H (10‖trans), compared with the authenticator V C received from the terminal apparatus 200 of the user. Here, instead of the hash function H, a MAC (Message Authentication Code) may be used. If authenticator in the authentication result determination section 341 V C and the hash function H by the calculation result H (10‖trans) do not match, the authentication result determination unit 341 notifies the error message generator 342 does not match . Upon receiving this notification, the error message generator 342 generates an error and interrupts the processing of the system. On the other hand, the authentication at the result of the determination unit 341, if the authenticator V C and the hash function H of the calculation result H (10‖trans) match, authenticates the terminal device 200 of the user as a legitimate device, the session key The generator 343 calculates a hash function H, and generates and outputs a session key SK according to SK = H (11‖trans).

次にユーザの端末装置２００の動作について説明する。
＜ユーザの端末装置の動作＞
（１）質問・応答方式を利用する場合（第１の実施例）：
図８はユーザ側質問生成・応答確認装置の第１の実施例の構成を示す図であり、図９はユーザ側認証用データ生成装置の第１の実施例の構成を示す図であり、図１０はユーザ側認証結果判定装置の第１の実施例の構成を示す図である。これらの図８〜図１０を参照して、第１の実施例の質問・応答方式を利用するサーバの端末装置の動作例について説明する。 Next, the operation of the user terminal device 200 will be described.
<Operation of user terminal device>
(1) When using a question / response system (first embodiment):
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the user-side question generation / response confirmation apparatus, and FIG. 9 is the diagram showing the configuration of the first embodiment of the user-side authentication data generation apparatus. 10 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the user side authentication result determination apparatus. With reference to these FIG. 8 to FIG. 10, an operation example of the terminal device of the server using the question / response method of the first embodiment will be described.

図８に示すように、ユーザ側質問生成・応答確認装置２２０のＲＳＡ鍵適切性判断部２２は、サーバの認証装置３００から受信したサーバＩＤ（Ｓ）と公開鍵（ｅ，ｎ）を入力として、ＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）の適切性を判断する。つまり、公開鍵ｅが素数（もしくは予め指定された集合の要素）であり、かつ素数の積ｎがｋビットの奇数であることを確認する。それらが確認できない場合、ＲＳＡ鍵適切性判断部２２１は、エラーメッセージ発生器２２２に対して、確認が取れないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器２２２はエラーを発生して、システムの処理を中断する。一方、ＲＳＡ鍵適切性判断部２２１において、公開鍵ｅと素数の積ｎの妥当性が確認できた場合は、サーバのＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）が適切なものとして判断して、質問生成器２２４に、公開鍵（ｅ，ｎ）を出力する。   As shown in FIG. 8, the RSA key appropriateness determination unit 22 of the user-side question generation / response confirmation apparatus 220 receives the server ID (S) and the public key (e, n) received from the server authentication apparatus 300 as inputs. , The adequacy of the RSA public key (e, n) is determined. That is, it is confirmed that the public key e is a prime number (or an element of a set designated in advance) and the product n of prime numbers is an odd number of k bits. If they cannot be confirmed, the RSA key appropriateness determination unit 221 notifies the error message generator 222 that confirmation cannot be obtained. In response, the error message generator 222 generates an error and interrupts the processing of the system. On the other hand, if the validity of the product n of the public key e and the prime number can be confirmed in the RSA key appropriateness determination unit 221, it is determined that the RSA public key (e, n) of the server is appropriate, and a question is generated. The public key (e, n) is output to the device 224.

質問生成器２２４は乱数発生器２２３によりランダムに発生させた乱数｛ｒｉ｝１≦ｉ≦Ｌ（ｒｉ∈Ｚｎ ＊）と、ＲＳＡ鍵適切性判断部２２１により出力されたＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）とを入力として、各ｉに対して暗号文「ｃｉ＝ｒｉ ｅ ｍｏｄ ｎ」を計算して、出力する。ここで、ＬはＬ＝┌ｌｏｇｅ（Ｋon −１）┐になるような整数である。 The question generator 224 uses a random number {r i } 1 ≦ i ≦ L (r i εZ n * ) randomly generated by the random number generator 223, and the RSA public key output by the RSA key appropriateness determination unit 221 ( e, n) as an input, ciphertext “c i = r i e mod n” is calculated and output for each i. Here, L is an integer such that L = ┌ log e (K on -1) ┐.

質問適切性判断部２２５は、質問生成器２２４により出力された暗号文ｃｉの適切性を判断する。質問適切性判断部２２５において最大公約数ｇｃｄ（ｃｉ，ｎ）と１が一致しない場合、質問適切性判断部２２５は、質問生成器２２４を再び呼び出し、ｉに対する暗号文ｃｉを計算して出力させる。一方、質問適切性判断部２２５において、すべてのｉに対する最大公約数ｇｃｄ（ｃｉ，ｎ）と１が一致した場合は、暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌが適切なものとして判断して、暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦Ｌを出力する。ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０を介して、質問適切性判断部２２５によって、出力された暗号文｛ｃｉ｝１≦ｉ≦ＬとユーザＩＤ（Ｃ）をサーバの認証装置３００へ送信する。 Question appropriateness determination unit 225 determines the appropriateness of the ciphertext c i output by the question generator 224. In the question suitability determination unit 225, when the greatest common divisor gcd (c i , n) and 1 do not match, the question suitability determination unit 225 calls the question generator 224 again to calculate the ciphertext ci for i. Output. On the other hand, in the question appropriateness determination unit 225, when the greatest common divisor gcd (c i , n) for all i matches 1, the ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L is determined to be appropriate. The ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L is output. The user terminal device 200 sends the ciphertext {c i } 1 ≦ i ≦ L and user ID (C) output by the question appropriateness determination unit 225 and the user ID (C) to the server authentication device 300 via the communication processing unit 210. Send.

応答確認判断部２２６は、質問生成器２２４から出力された公開鍵（ｅ，ｎ）と乱数｛ｒｉ｝１≦ｉ≦Ｌと、サーバの認証装置３００から受信した応答｛ｖｉ｝１≦ｉ≦Ｌを入力として、応答｛ｖｉ｝１≦ｉ≦Ｌの確認を行う。応答確認判断部２２６において、応答ｖｉとハッシュ関数Ｈによる計算結果Ｈ（００‖ｉ‖ｒｉ‖ｎ）が一致しないｉが一つでもあった場合、応答確認判断部２２６は、エラーメッセージ発生器２２７に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器２２７はエラーを発生して、システムの処理を中断する。一方、応答確認判断部２２６において、すべてのｉに対する応答ｖｉとハッシュ関数Ｈによる計算結果Ｈ（００‖ｉ‖ｒｉ‖ｎ）が一致した場合は、サーバの応答の確認が取れたと判断して、公開鍵（ｅ，ｎ）を出力する。 Acknowledgment determination unit 226, the public key output from the question generator 224 (e, n) and the random number {r i} 1 and ≦ i ≦ L, the response received from the authentication device 300 of the server {v i} 1 ≦ With i ≦ L as an input, the response {v i } 1 ≦ i ≦ L is confirmed. If there is at least one i in which the response v i and the calculation result H (00ｖi‖r i ‖n) by the hash function H do not match in the response confirmation determination unit 226, the response confirmation determination unit 226 generates an error message. The device 227 is notified of the mismatch. In response to this, the error message generator 227 generates an error and interrupts the processing of the system. On the other hand, in response confirmation determination section 226, if all the calculation results of the response vi and a hash function H to i H (00‖i‖r i ‖n) matches, it is determined that 0.00 verify server response The public key (e, n) is output.

図９を参照すると、次に、ユーザ側認証用データ生成装置２３０のＲＳＡ暗号演算器２３２は、応答確認判断部２２６からの公開鍵（ｅ，ｎ）と乱数発生器２３１によりランダムに発生させた乱数ｔ（ｔ∈Ｚｎ ＊）を入力として、暗号文ｚを「ｚ＝ｔｅ ｍｏｄ ｎ」により計算して、乱数ｔ，公開鍵（ｅ，ｎ）とともに、これらのデータ（ｚ，ｔ，（ｅ，ｎ））を出力する。 Referring to FIG. 9, next, the RSA encryption calculator 232 of the user side authentication data generation device 230 is randomly generated by the public key (e, n) from the response confirmation determination unit 226 and the random number generator 231. Using the random number t (tεZ n * ) as an input, the ciphertext z is calculated by “z = t e mod n”, and together with the random number t and the public key (e, n), these data (z, t, (E, n)) is output.

一方、マスク生成器２３３は、ユーザが入力した短い系列（例えば、パスワードｐｗなど）によりＦＤＨ関数Ｇ（ｎ，ｐｗ）を計算して出力するので、認証データ生成器２３４は、ＲＳＡ暗号演算器から出力された認証用のデータ（ｚ，ｔ，（ｅ，ｎ））とマスク生成器から出力されたＦＤＨ関数Ｇ（ｎ，ｐｗ）を入力として、認証データＺを「Ｚ＝ｚ・Ｇ（ｎ，ｐｗ） ｍｏｄ ｎ」により計算して、データ「ｔｒａｎｓ」とともに出力する。ここで、データ「ｔｒａｎｓ」は（Ｃ‖Ｓ‖ｎ‖Ｚ‖ｐｗ‖ｔ）である。ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０によって、認証データ生成器２３４により出力された認証データＺをサーバの認証装置３００へ送信する。   On the other hand, since the mask generator 233 calculates and outputs the FDH function G (n, pw) using a short sequence (for example, password pw) input by the user, the authentication data generator 234 receives from the RSA encryption calculator. Using the output authentication data (z, t, (e, n)) and the FDH function G (n, pw) output from the mask generator as input, the authentication data Z is expressed as “Z = z · G (n , Pw) mod n ”and output together with the data“ trans ”. Here, the data “trans” is (C‖S‖n‖Z‖pw‖t). The user terminal device 200 transmits the authentication data Z output from the authentication data generator 234 to the server authentication device 300 by the communication processing unit 210.

図１０に示すように、続いて、ユーザ側認証結果判定装置２４０における認証結果判断部２４１は、サーバの認証装置３００から受信した認証子ＶＳと認証データ生成器２３４から出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）を計算して、サーバの認証装置３００から受信した認証子ＶＳと比較する。ここで、ハッシュ関数Ｈの代わりにＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使ってもよい。認証結果判断部２４１において、認証子ＶＳとハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）が一致しない場合、認証結果判断部２４１は、エラーメッセージ発生器２４２に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器２４２はエラーを発生して、システムの処理を中断する。   As illustrated in FIG. 10, the authentication result determination unit 241 in the user-side authentication result determination device 240 subsequently receives the authenticator VS received from the server authentication device 300 and the data “trans” output from the authentication data generator 234. As an input, the hash function H (01‖trans) is calculated and compared with the authenticator VS received from the authentication device 300 of the server. Here, instead of the hash function H, a MAC (Message Authentication Code) may be used. In the authentication result determination unit 241, when the authenticator VS and the hash function H (01 認証 trans) do not match, the authentication result determination unit 241 notifies the error message generator 242 that they do not match. In response to this, the error message generator 242 generates an error and interrupts the processing of the system.

一方、認証結果判断部２４１において認証子ＶＳとハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）が一致した場合は、認証子ＶＳを送信したサーバの認証装置３００が正当な装置として認証して、データ「ｔｒａｎｓ」を出力する。認証子生成器２４３は、認証結果判断部２４１から入力されたデータ「ｔｒａｎｓ」から認証子ＶＣを「ＶＣ＝Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）」により計算して、認証子ＶＣとデータ「ｔｒａｎｓ」を出力する。ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０によって、認証子生成器２４３により出力された認証子ＶＣをサーバの認証装置３００へ送信する。セッション鍵生成器２４４は、認証子生成器２４３により出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈを計算し、ＳＫ＝Ｈ（１１‖ｔｒａｎｓ）により、セッション鍵ＳＫを生成して出力する。 On the other hand, when the authenticator V S and the hash function H (01‖trans) match in the authentication result determination unit 241, the authentication device 300 of the server that transmitted the authenticator V S authenticates as a valid device, and the data “ “trans” ”is output. Authenticator generating unit 243, the authentication result calculated input from the data "trans" from decision section 241 to authenticator V C by 'V C = H (10‖trans) ", the authenticator V C and data" trans Is output. Terminal 200 of the user, the communication processing unit 210 transmits the authenticator V C output by authenticator generating unit 243 to the authentication device 300 of the server. The session key generator 244 receives the data “trans” output from the authenticator generator 243 as an input, calculates a hash function H, generates a session key SK by SK = H (11‖trans), and outputs it. .

（２）質問・応答方式を利用する場合（第２の実施例）：
次に、第２の実施例の質問・応答方式を利用するユーザの端末装置の動作例について説明する。図１１は、ユーザ側質問生成・応答確認装置の第２の実施例の構成を示す図である。ユーザ側認証用データ生成装置については、図９に示した第１の構成例と同じものが用いられる。ユーザ側認証結果判定装置は、図１０に示した第１の構成例と同じものが用いられる。これらの図９〜図１１を参照して、第２の実施例の質問・応答方式を利用するユーザの端末装置２００の動作について説明する。 (2) When using a question / response system (second embodiment):
Next, an operation example of the user terminal device using the question / response system of the second embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a second example of the user side question generation / response confirmation apparatus. As the user-side authentication data generation device, the same device as the first configuration example shown in FIG. 9 is used. As the user side authentication result determination device, the same device as the first configuration example shown in FIG. 10 is used. With reference to FIG. 9 to FIG. 11, the operation of the user terminal device 200 using the question / response system of the second embodiment will be described.

図１１に示すように、第２の実施例のユーザ側質問生成・応答確認装置２５０に設けられたＲＳＡ鍵適切性判断部２５１は、サーバの認証装置３００から受信したサーバＩＤ（Ｓ）と公開鍵（ｅ，ｎ）を入力として、ＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）の適切性を判断する。つまり、公開鍵ｅが素数（もしくは予め指定された集合の要素）であり、かつ素数の積ｎがｋビットの奇数であることを確認する。それらが確認されない場合、ＲＳＡ鍵適切性判断部２５１は、エラーメッセージ発生器２５２に対して、確認が取れないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器２５２はエラーを発生して、システムの処理を中断する。   As shown in FIG. 11, the RSA key appropriateness determination unit 251 provided in the user-side question generation / response confirmation apparatus 250 of the second embodiment, discloses the server ID (S) received from the server authentication apparatus 300 and the disclosure. With the key (e, n) as input, the adequacy of the RSA public key (e, n) is determined. That is, it is confirmed that the public key e is a prime number (or an element of a set designated in advance) and the product n of prime numbers is an odd number of k bits. If they are not confirmed, the RSA key appropriateness determination unit 251 notifies the error message generator 252 that confirmation cannot be obtained. In response to this, the error message generator 252 generates an error and interrupts the processing of the system.

一方、ＲＳＡ鍵適切性判断部２５１において、公開鍵ｅと素数の積ｎの妥当性が確認された場合は、サーバの認証装置３００から送られたＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）が適切なものとして判断して、公開鍵（ｅ，ｎ）を出力する。そして、ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０により、乱数発生器２５３においてランダムに発生させた乱数ｒ（ｒ∈｛０，１｝ｖ）と、ユーザＩＤ（Ｃ）をサーバの認証装置３００へ送信する。 On the other hand, when the validity of the product n of the public key e and the prime number is confirmed in the RSA key appropriateness determination unit 251, the RSA public key (e, n) sent from the server authentication device 300 is appropriate. And public key (e, n) is output. Then, the user terminal device 200 uses the communication processing unit 210 to randomly generate the random number r (rε {0, 1} v ) generated by the random number generator 253 and the user ID (C) as the server authentication device 300. Send to.

ＲＳＡ暗号演算器２５４は、ＲＳＡ鍵適切性判断部２５１から出力された公開鍵（ｅ，ｎ）とサーバの認証装置３００から受信した署名｛ｙｉ｝１≦ｉ≦Ｌを入力として、
｛ｙｉ ｅ ｍｏｄ ｎ｝１≦ｉ≦Ｌ
を計算して公開鍵（ｅ，ｎ）とともに出力する。ここで、ＬはＬ＝┌ｌｏｇｅ（Ｋon −１）┐になるような整数である。 The RSA cryptographic operation unit 254 receives the public key (e, n) output from the RSA key appropriateness determination unit 251 and the signature {y i } 1 ≦ i ≦ L received from the server authentication device 300 as inputs.
{Y i e mod n} 1 ≦ i ≦ L
Is calculated and output together with the public key (e, n). Here, L is an integer such that L = ┌ log e (K on -1) ┐.

応答確認判断部２５５は、乱数発生器２５３によりランダムに発生させた乱数ｒとＲＳＡ暗号演算器２５４により出力されたＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）と計算結果「｛ｙｉ ｅ ｍｏｄ ｎ｝１≦ｉ≦Ｌ」を入力として、各ｉに対して応答の正当性を確認する。応答確認判断部２５５において、署名ｙｉ ｅとＦＤＨ関数Ｇ（ｉ，ｒ，ｎ）が一致しないあるいは最大公約数ｇｃｄ（ｙｉ，ｎ）と１が一致しないｉが一つでもあった場合、応答確認判断部２５５は、エラーメッセージ発生器に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器はエラーを発生して、システムの処理を中断する。一方、応答確認判断部２５５において、すべてのｉに対する署名ｙｉ ｅとＦＤＨ関数Ｇ（ｉ，ｒ，ｎ）が一致して、かつ最大公約数ｇｃｄ（ｙｉ，ｎ）と１が一致した場合は、サーバの応答の確認が取れたと判断して、公開鍵（ｅ，ｎ）を出力する。 The response confirmation determination unit 255 generates the random number r generated randomly by the random number generator 253, the RSA public key (e, n) output from the RSA encryption calculator 254, and the calculation result “{y i e mod n} 1 ≦ “ i ≦ L ” is input, and the validity of the response is confirmed for each i. When there is at least one i in which the signature y i e and the FDH function G (i, r, n) do not match or the greatest common divisor gcd (y i , n) does not match 1 in the response confirmation determination unit 255, The response confirmation determination unit 255 notifies the error message generator that they do not match. In response, the error message generator generates an error and interrupts the processing of the system. On the other hand, in the response confirmation determination unit 255, when the signature y i e for all i matches the FDH function G (i, r, n) and the greatest common divisor gcd (y i , n) matches 1. Determines that the server response has been confirmed and outputs the public key (e, n).

次に、ユーザ側認証用データ生成装置２３０のＲＳＡ暗号演算器２３２（図９）は、応答確認判断部２５５からの公開鍵（ｅ，ｎ）と乱数発生器２３１によりランダムに発生させた乱数ｔ（ｔ∈Ｚｎ ＊）を入力として、暗号文ｚを「ｚ＝ｔｅ ｍｏｄ ｎ」により計算して（ｔ，（ｅ，ｎ））とともに出力する。そして、マスク生成器はユーザが入力した短い系列（例えば、パスワードなど）によりＧ（ｎ，ｐｗ）を計算して出力する。認証データ生成器は、ＲＳＡ暗号演算器から出力された認証用のデータ（ｚ，ｔ，（ｅ，ｎ））とマスク生成器から出力されたＦＤＨ関数Ｇ（ｎ，ｐｗ）を入力として、認証データＺを「Ｚ＝ｚ・Ｇ（ｎ，ｐｗ） ｍｏｄ ｎ」により計算して、データ「ｔｒａｎｓ」とともに出力する。ここで、データ「ｔｒａｎｓ」は（Ｃ‖Ｓ‖ｎ‖Ｚ‖ｐｗ‖ｔ）である。ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０によって、認証データ生成器２３４により出力された認証データＺをサーバの認証装置３００へ送信する。 Next, the RSA encryption calculator 232 (FIG. 9) of the user side authentication data generation device 230 uses the public key (e, n) from the response confirmation determination unit 255 and the random number t generated randomly by the random number generator 231. Using (tεZ n * ) as an input, the ciphertext z is calculated by “z = t e mod n” and output together with (t, (e, n)). Then, the mask generator calculates and outputs G (n, pw) using a short sequence (for example, a password) input by the user. The authentication data generator receives the authentication data (z, t, (e, n)) output from the RSA cryptographic calculator and the FDH function G (n, pw) output from the mask generator as inputs. Data Z is calculated by “Z = z · G (n, pw) mod n” and output together with data “trans”. Here, the data “trans” is (C‖S‖n‖Z‖pw‖t). The user terminal device 200 transmits the authentication data Z output from the authentication data generator 234 to the server authentication device 300 by the communication processing unit 210.

続いて、図１０に示すように、ユーザ側認証結果判定装置２４０の認証結果判断部２４１は、サーバの認証装置３００から受信した認証子ＶＳと認証データ生成器２３４から出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）を計算して、サーバの認証装置３００から受信した認証子ＶＳと比較する。ここで、ハッシュ関数Ｈの代わりにＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使ってもよい。認証結果判断部２４１において、認証子ＶＳとハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）が一致しない場合、認証結果判断部２４１は、エラーメッセージ発生器２４２に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器２４２はエラーを発生して、システムの処理を中断する。 Subsequently, as illustrated in FIG. 10, the authentication result determination unit 241 of the user-side authentication result determination device 240 receives the authentication code V S received from the authentication device 300 of the server and the data “trans” output from the authentication data generator 234. ”As an input, the hash function H (01‖trans) is calculated, and compared with the authenticator V S received from the server authentication device 300. Here, instead of the hash function H, a MAC (Message Authentication Code) may be used. In the authentication result determination unit 241, when the authenticator VS and the hash function H (01 認証 trans) do not match, the authentication result determination unit 241 notifies the error message generator 242 that they do not match. In response to this, the error message generator 242 generates an error and interrupts the processing of the system.

一方、認証結果判断部２４１において認証子ＶＳとハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）が一致した場合は、認証子ＶＳを送信したサーバの認証装置３００が正当な装置として認証して、データ「ｔｒａｎｓ」を出力する。認証子生成器２４３は、認証結果判断部２４１から入力されたデータ「ｔｒａｎｓ」から認証子ＶＣを「ＶＣ＝Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）」により計算して、認証子ＶＣとデータ「ｔｒａｎｓ」を出力する。ユーザの端末装置２００は、通信処理部２１０によって、認証子生成器２４３により出力された認証子ＶＣをサーバの認証装置３００へ送信する。セッション鍵生成器２４４は、認証子生成器２４３により出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈを計算し、ＳＫ＝Ｈ（１１‖ｔｒａｎｓ）により、セッション鍵ＳＫを生成して出力する。 On the other hand, the authentication result if the authenticator VS and the hash function H (01‖trans) match at decision 241, the authentication device 300 of the server that sent the authenticator V S is authenticated as a legitimate device, the data "trans Is output. Authenticator generating unit 243, the authentication result calculated input from the data "trans" from decision section 241 to authenticator V C by 'V C = H (10‖trans) ", the authenticator V C and data" trans Is output. The user terminal device 200 transmits the authentication code VC output from the authentication code generator 243 to the authentication device 300 of the server by the communication processing unit 210. The session key generator 244 receives the data “trans” output from the authenticator generator 243 as an input, calculates a hash function H, generates a session key SK by SK = H (11‖trans), and outputs it. .

＜パスワードオンライン攻撃検出のためのログ管理及び照合方法＞
本発明による認証システムは、パスワードなどの短い系列を用いてセッション鍵の確立を行うようにしているため、パスワードのオンライン攻撃を受ける可能性がある。これに対しては、認証システムにおけるセッション鍵の確立までの認証動作のログを作成することにより、作成されたログを用いて、パスワードオンライン攻撃を検出することができるシステム構成とすることができる。 <Log management and verification method for password online attack detection>
Since the authentication system according to the present invention establishes a session key using a short sequence such as a password, there is a possibility of being subjected to a password online attack. On the other hand, by creating a log of the authentication operation until the establishment of the session key in the authentication system, it is possible to have a system configuration that can detect a password online attack using the created log.

次に、このような認証システムの変形例について説明する。ログの作成は、ユーザの端末装置およびサーバの認証装置において、それぞれにログ作成するためのメモリを設け、メモリに作成したログを蓄積するシステム構成とされる。図１２は、ユーザの端末装置２００に設けられるログ用のユーザ側認証結果判定装置の構成を示す図であり、図１３は、サーバの認証装置３００に設けられるログ用のサーバ側認証結果判定装置の構成を示す図である。ユーザの端末装置２００に設けられるユーザ側認証結果判定装置２４０が、図１２に示すログ用のユーザ側認証結果判定装置４４０に置き換えられ、また、サーバの認証装置３００に設けられるサーバ側認証結果判定装置３４０が、図１３に示すログ用のサーバ側認証結果判定装置５４０に置き換えられたシステム構成となる。これにより、ログ作成に対応した認証システムとなる。   Next, a modified example of such an authentication system will be described. The log is created in a system configuration in which a memory for creating a log is provided in each of the user terminal device and the server authentication device, and the created log is stored in the memory. FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a log user side authentication result determination device provided in the user terminal device 200, and FIG. 13 illustrates a log server side authentication result determination device provided in the server authentication device 300. FIG. The user side authentication result determination device 240 provided in the user terminal device 200 is replaced with the log user side authentication result determination device 440 shown in FIG. 12, and the server side authentication result determination provided in the server authentication device 300 is performed. The system configuration is such that the apparatus 340 is replaced with the log server-side authentication result determination apparatus 540 shown in FIG. Thus, an authentication system corresponding to log creation is obtained.

（１）ログ用のユーザ側認証結果判定装置の動作：
初めに、図１２を参照して、ログ用のユーザ側認証結果判定装置４４０の動作について説明する。ユーザの端末装置２００において、ユーザ側質問生成・応答確認装置２２０、ユーザ側認証用データ生成装置２３０については、先に説明した第１の実施例の構成と同様である。 (1) Operation of user authentication result determination device for log:
First, the operation of the log user side authentication result determination device 440 will be described with reference to FIG. In the user terminal device 200, the user-side question generation / response confirmation device 220 and the user-side authentication data generation device 230 are the same as the configuration of the first embodiment described above.

ログ用のユーザ側認証結果判定装置４４０の認証結果判断部４４１は、サーバの認証装置３００から受信した認証子ＶＳと認証データ生成器２３４から出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）を計算して、サーバの認証装置３００から受信した認証子ＶＳと比較する。ここで、ハッシュ関数Ｈの代わりにＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使ってもよい。 The authentication result determination unit 441 of the log user-side authentication result determination device 440 receives the authenticator V S received from the authentication device 300 of the server and the data “trans” output from the authentication data generator 234 as an input, and the hash function H (01‖trans) is calculated and compared with the authenticator V S received from the authentication device 300 of the server. Here, instead of the hash function H, a MAC (Message Authentication Code) may be used.

認証結果判断部４４１において、認証子ＶＳとハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）が一致しない場合、認証結果判断部４４１は、エラーメッセージ発生器４４２に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器４４２はログ用のメモリ４４５にログとしてハッシュ関数の計算結果ｈ（Ｚ）、認証子ＶＳを時間などの属性情報とともに「ｌｏｇ＿ｄａｔａ」として保存し、もしくはそれらが保存されているログにそのセッションが正常に終了しなかったことを記述して、エラーメッセージを発生して、システムの処理を中断する。ここで、ハッシュ関数ｈは安全な一方向性ハッシュ関数である。   If the authentication result VS and the hash function H (01Ｖtrans) do not match in the authentication result determination unit 441, the authentication result determination unit 441 notifies the error message generator 442 that they do not match. In response to this, the error message generator 442 stores the calculation result h (Z) of the hash function and the authenticator VS together with attribute information such as time as “log_data” in the log memory 445, or stores them. Indicate that the session did not end normally in the logged log, generate an error message, and suspend system processing. Here, the hash function h is a safe one-way hash function.

一方、認証結果判断部４４１において認証子ＶＳとハッシュ関数Ｈ（０１‖ｔｒａｎｓ）が一致した場合には、サーバの認証装置３００を正当な装置として認証して、データ「ｔｒａｎｓ」を出力する。認証子生成器４４３は、認証結果判断部４４１から入力されたデータ「ｔｒａｎｓ」から認証子ＶＣを、ＶＣ＝Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）により計算して、認証子ＶＣとデータ「ｔｒａｎｓ」を出力する。ユーザの端末装置２００の通信処理部２１０は、認証子生成器４４３により出力された認証子ＶＣをサーバの認証装置３００へ送信する。セッション鍵生成器４４４は、認証子生成器４４３により出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈを計算し、ＳＫ＝Ｈ（１１‖ｔｒａｎｓ）により、セッション鍵ＳＫを生成して出力する。 On the other hand, when the authenticator VS and the hash function H (01‖trans) match in the authentication result determination unit 441, the authentication device 300 of the server is authenticated as a valid device, and data “trans” is output. Authenticator generating unit 443, the authenticator V C from the input data "trans" from the authentication result determination unit 441, calculated by V C = H (10‖trans), the authenticator V C and data "trans" Is output. Communication processing unit 210 of the user of the terminal device 200 transmits the authenticator V C output by authenticator generating unit 443 to the authentication device 300 of the server. The session key generator 444 receives the data “trans” output from the authenticator generator 443 as an input, calculates a hash function H, and generates and outputs a session key SK with SK = H (11 し て trans). .

（２）ログ用のサーバ側認証結果判定装置の動作：
続いて、図１３を参照して、ログ用のサーバ側認証結果判定装置５４０の動作について説明する。サーバの認証装置３００において、サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置３２０、サーバ側認証用データ生成装置３３０については、先に説明した第１の実施例の構成と同様である。 (2) Operation of server-side authentication result determination device for log:
Next, with reference to FIG. 13, the operation of the log server-side authentication result determination apparatus 540 will be described. In the server authentication apparatus 300, the server-side RSA key generation / response generation apparatus 320 and the server-side authentication data generation apparatus 330 are the same as those in the first embodiment described above.

ログ用のサーバ側認証結果判定装置５４０に設けられるログ用メモリ５４５には、ログとして、ハッシュ関数ｈ（Ｚ）、認証子ＶＳを時間などのほかの属性情報とともに保存する。もしくは、それらが保存されているログにそのセッションが正常に終了しなかったことを記述する。ここで、ハッシュ関数ｈは安全な一方向性ハッシュ関数である。 The log memory 545 provided in the log server-side authentication result determination device 540 stores the hash function h (Z) and the authenticator V S together with other attribute information such as time as a log. Or, describe that the session did not end normally in the log where they are stored. Here, the hash function h is a safe one-way hash function.

認証結果判断部５４１は、ユーザの端末装置２００から受信した認証子ＶＣと認証子生成器３３４から出力されたデータ「ｔｒａｎｓ」を入力として、ハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）を計算して、ユーザの端末装置２００から受信した認証子ＶＣと比較する。ここで、ハッシュ関数Ｈの代わりにＭＡＣ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使ってもよい。認証結果判断部５４１において、認証子ＶＣとハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）が一致しない場合、認証結果判断部５４１は、エラーメッセージ発生器に対して、一致しないことを通知する。これを受けて、エラーメッセージ発生器はエラーを発生して、システムの処理を中断する。 Authentication result determination unit 541, as input data "trans" outputted from the authenticator V C and authenticator generating unit 334 received from the terminal apparatus 200 of the user, by calculating the hash function H (10‖trans), comparing the authenticator V C received from the user of the terminal device 200. Here, instead of the hash function H, a MAC (Message Authentication Code) may be used. In the authentication result determination unit 541, if the authenticator V C and the hash function H (10‖trans) do not match, the authentication result determination unit 541 notifies the error message generator does not match. In response, the error message generator generates an error and interrupts the processing of the system.

一方、認証結果判断部５４１において認証子ＶＣとハッシュ関数Ｈ（１０‖ｔｒａｎｓ）が一致した場合は、ユーザの端末装置２００を正当な装置として認証して、セッション鍵生成器５４３は、ハッシュ関数Ｈを計算し、ＳＫ＝Ｈ（１１‖ｔｒａｎｓ）により、セッション鍵ＳＫを生成して出力し、ログ用メモリ５４５にログとして保存されているハッシュ関数ｈ（Ｚ）、認証子ＶＳに対応するエントリを削除する。もしくは、それらが保存されているログにそのセッションが正常に終了しなかったことを記述した場合には、その記述を破棄する。 On the other hand, if the authentication result determination unit 541 authenticator V C and the hash function H (10‖trans) match, authenticates the terminal device 200 of the user as a legitimate device, the session key generator 543, a hash function H is calculated, and the session key SK is generated and output by SK = H (11‖trans), and corresponds to the hash function h (Z) and the authenticator V S stored as a log in the log memory 545. Delete the entry. Or, if it is described in the log where they are stored that the session did not end normally, the description is discarded.

このようにして、ログが作成された場合、その作成されたログのデータを用いて、パスワードオンライン攻撃を検出する動作について説明する。図１４は、パスワートオンライン攻撃を検出する動作を説明するための認証システム全体のデータの流れを説明する図であり、図１５は、ユーザの端末装置における不正検出動作に係るデータの流れを説明する図であり、また、図１６は、サーバの認証装置における不正検出動作に係るデータの流れを説明する図である。これらの図１４〜図１５を参照して、パスワートオンライン攻撃を検出する動作を説明する。   In this way, when a log is created, an operation for detecting a password online attack using data of the created log will be described. FIG. 14 is a diagram for explaining a data flow of the entire authentication system for explaining an operation for detecting a password online attack, and FIG. 15 is a diagram for explaining a data flow for a fraud detection operation in a user terminal device. FIG. 16 is a diagram for explaining the data flow related to the fraud detection operation in the server authentication device. The operation for detecting the password online attack will be described with reference to FIGS.

図１４に示すように、認証システム１０００において、前述したようにユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で相互に認証子のデータ通信が行われて相互認証を行い、その認証処理が成功して、それぞれのセッション鍵が出力されている状態であるとする。つまり、この場合には、既にユーザの端末装置１２００およびサーバの認証装置１３００との間でセッション鍵が確立されている状態であるとする。その後に、ユーザの端末装置１２００およびサーバの認証装置１３００の間が通信路１０１０により結合された状態において不正検出の動作が行われる。   As shown in FIG. 14, in the authentication system 1000, as described above, authentication data is communicated between the user terminal device and the server authentication device to perform mutual authentication, and the authentication processing succeeds. Assume that each session key is being output. That is, in this case, it is assumed that a session key has already been established between the user terminal device 1200 and the server authentication device 1300. Thereafter, the fraud detection operation is performed in a state in which the user terminal device 1200 and the server authentication device 1300 are coupled by the communication path 1010.

（３）不正検出用のユーザの端末装置の動作：
図１５を参照して、ユーザの端末装置１２００における不正検出動作に係るデータの流れを説明すると、ユーザの端末装置１２００で不正検出を行う場合に、ユーザの端末装置１２００の共通鍵暗号演算器１２０１は、セッション鍵生成器から出力されたセッション鍵ＳＫとログ用メモリから読み出したログデータ「ｌｏｇ＿ｄａｔａ」を入力として、共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｌを「Ｃｔｘ＿ｌ＝Ｅｎｃ（ＳＫ，ｌｏｇ＿ｄａｔａ）」の演算処理により計算して出力する。ここで、Ｅｎｃ（）は任意の安全な共通鍵暗号の暗号化（および改ざん検出符号生成）アルゴリズムを表す。 (3) Operation of user terminal device for fraud detection:
Referring to FIG. 15, the flow of data related to the fraud detection operation in the user terminal device 1200 will be described. When the user terminal device 1200 performs fraud detection, the common key cryptographic operation unit 1201 of the user terminal device 1200. Uses the session key SK output from the session key generator and the log data “log_data” read from the log memory as input, and calculates the common key ciphertext Ctx_l by the calculation process of “Ctx_l = Enc (SK, log_data)”. And output. Here, Enc () represents an arbitrary secure common key encryption (and tamper detection code generation) algorithm.

通信処理部１２０４は、共通鍵暗号演算器１２０１が出力した共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｌを通信路１０１０を介して、不正検出の動作を行っているサーバの認証装置１３００（図１６）に送信する。共通鍵復号演算器１２０３は、通信処理部１２０５により不正検出の動作を行っているサーバの認証装置１３００から受信した暗号文Ｃｔｘ＿ｒを、「ｒｅｐｏｒｔ＝Ｄｅｃ（ＳＫ，Ｃｔｘ＿ｒ）」の演算処理によりにより復号して不正検出データ「ｒｅｐｏｒｔ」を得て、それを結果表示器１２０６に出力する。結果表示器１２０６は共通鍵復号演算器１２０３より得た不正検出データ「ｒｅｐｏｒｔ」をユーザの見易いように加工して検出結果をユーザに表示する。   The communication processing unit 1204 transmits the common key ciphertext Ctx_l output from the common key cryptographic operation unit 1201 to the authentication apparatus 1300 (FIG. 16) of the server performing the fraud detection operation via the communication path 1010. The common key decryption calculator 1203 decrypts the ciphertext Ctx_r received from the authentication apparatus 1300 of the server that is performing the fraud detection operation by the communication processing unit 1205 by the calculation process of “report = Dec (SK, Ctx_r)”. Then, fraud detection data “report” is obtained and output to the result display 1206. The result display 1206 processes the fraud detection data “report” obtained from the common key decryption calculator 1203 so that the user can easily see it, and displays the detection result to the user.

（４）不正検出用のサーバの認証装置の動作：
続いて、図１６を参照して、サーバの認証装置１３００における不正検出動作に係るデータの流れを説明すると、サーバの認証装置１３００で不正検出を行う場合、サーバの認証装置１３００の共通鍵復号演算器１３０１は、通信処理部１３０６により不正検出の動作を行っているユーザの端末装置１２００から受信した暗号文Ｃｔｘ＿ｌとセッション鍵生成器により出力されたセッション鍵ＳＫを入力として、復号文ｌｏｇ＿ｄａｔａを「ｌｏｇ＿ｄａｔａ＝Ｄｅｃ（ＳＫ，Ｃｔｘ）」の演算処理により計算して出力する。ここで、Ｄｅｃ（）は任意の安全な共通鍵暗号の復号（および改ざん検出）アルゴリズムを表す。 (4) Operation of server authentication device for fraud detection:
Next, the flow of data related to the fraud detection operation in the server authentication device 1300 will be described with reference to FIG. 16. When the server authentication device 1300 performs fraud detection, the common key decryption operation of the server authentication device 1300 is performed. The device 1301 receives the ciphertext Ctx_l received from the terminal device 1200 of the user performing the fraud detection operation by the communication processing unit 1306 and the session key SK output by the session key generator, and uses the decrypted log_data as “log_data”. = Dec (SK, Ctx) "is calculated and output. Here, Dec () represents an arbitrary secure common key encryption decryption (and tampering detection) algorithm.

不正検出判断部１３０３は、共通鍵復号演算器１３０１から出力されたログデータｌｏｇ＿ｄａｔａとログ用メモリ１３０２から読み出したログの「ハッシュ関数ｈ（Ｚ）、認証子Ｖｓ」を入力として、ユーザ側の各ログに対してサーバ側のログである「ハッシュ関数ｈ（Ｚ）、認証子Ｖｓ」と比較し、それらが一致していればパスワードオンライン攻撃は行われていないと判断し、さもなくば、パスワードオンライン攻撃が行われている可能性があると判断し、それぞれオンライン攻撃が行われている可能性のある時刻や回数などに関するレポートとして不正検出データ「ｒｅｐｏｒｔ」を出力する。 The fraud detection determination unit 1303 receives the log data log_data output from the common key decryption calculator 1301 and the log “hash function h (Z), authenticator V s ” read from the log memory 1302 as input, and Each log is compared with “hash function h (Z), authenticator V s ” which is a log on the server side, and if they match, it is determined that a password online attack has not been performed, otherwise Then, it is determined that there is a possibility that a password online attack is being performed, and fraud detection data “report” is output as a report regarding the time and number of times that each online attack may be performed.

また、不正検出判断部１３０３は、比較の結果一致していたエントリをログ用メモリから削除（もしくは、一致していたことを示す目印を付与）する。作成された不正検出データ「ｒｅｐｏｒｔ」のレポートは、共通鍵暗号演算器１３０４で暗号化されて、通信処理部１３０５を介してユーザの端末装置１２００へ送られる。なお、不正検出判断の処理については、サーバの認証装置１３００にあるログデータをユーザの端末装置１２００に送り、ユーザの端末装置１２００において処理を行うようにしても良い。   Further, the fraud detection determination unit 1303 deletes the entry that matches as a result of the comparison from the log memory (or adds a mark indicating that it matches). The generated report of the fraud detection data “report” is encrypted by the common key encryption unit 1304 and sent to the user terminal device 1200 via the communication processing unit 1305. The fraud detection determination processing may be performed by sending log data in the server authentication device 1300 to the user terminal device 1200 and performing the processing in the user terminal device 1200.

＜安全な通信路を経由する認証データの送信方法＞
次に安全な通信路を経由して認証データを送信するシステムについて説明する。このような通信システムを利用することにより、他の認証方式を利用するためのデータを安全に共有して記録することできる。図１７は、安全な通信路を経由して認証データを送信する認証データ送信システムのシステム全体のデータの流れを説明する図であり、図１８は、ユーザの端末装置における認証データ登録に係るデータの流れを説明する図であり、また、図１９は、サーバの認証装置における認証データ登録に係るデータの流れを説明する図である。これらの図１７〜図１９を参照して、安全な通信路を経由して認証データを送信するシステムの動作を説明する。 <Method for sending authentication data via a secure communication path>
Next, a system for transmitting authentication data via a secure communication path will be described. By using such a communication system, data for using another authentication method can be safely shared and recorded. FIG. 17 is a diagram for explaining the data flow of the entire system of the authentication data transmission system that transmits authentication data via a secure communication path, and FIG. 18 is data related to authentication data registration in the user terminal device. FIG. 19 is a diagram for explaining the flow of data relating to authentication data registration in the authentication apparatus of the server. The operation of the system that transmits the authentication data via a secure communication path will be described with reference to FIGS.

前述したシステムの場合と同様に、図１７に示すように、認証システム２０００において、ユーザの端末装置２２００とサーバの認証装置２３００の間で通信路２０１０を介して相互に認証子のデータ通信が行われて相互認証を行い、認証処理が成功して、それぞれのセッション鍵が出力されている状態であるとする。この場合には既にユーザの端末装置２２００およびサーバの認証装置２３００との間で通信路２０１０を介してセッション鍵が確立されている状態であるとする。ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間にセッション鍵が確立した時の認証データ登録用のユーザの端末装置の動作について説明する。   As in the case of the system described above, as shown in FIG. 17, in the authentication system 2000, data communication of the authenticator is performed between the user terminal device 2200 and the server authentication device 2300 via the communication path 2010. It is assumed that mutual authentication is performed, authentication processing is successful, and each session key is output. In this case, it is assumed that a session key is already established between the user terminal device 2200 and the server authentication device 2300 via the communication path 2010. The operation of the user terminal device for registering authentication data when a session key is established between the user terminal device and the server authentication device will be described.

（１）認証データ登録用のユーザの端末装置の動作：
図１８を参照すると、まず、認証データ登録用のユーザの端末装置２２００にある共通鍵暗号演算器２２０２は、認証処理が成功した後のセッション鍵生成器から出力されたセッション鍵ＳＫと認証データ生成器２２０１から出力された認証データａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓを入力として、共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｓを「Ｃｔｘ＿ｓ＝Ｅｎｃ（ＳＫ，ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓ）」の計算を行い、計算結果を出力する。ここで、Ｅｎｃ（）は任意の安全な共通鍵暗号の暗号化（および改ざん検出符号生成）アルゴリズムを表す。通信処理部２２０３は共通鍵暗号演算器２２０２が出力した共通鍵暗号文Ｃｔｘ_sを、認証データ登録用のサーバの認証装置２３００に送信する。 (1) Operation of user terminal device for registration of authentication data:
Referring to FIG. 18, first, the common key encryption calculator 2202 in the user terminal device 2200 for registering authentication data generates the session key SK and authentication data generated from the session key generator after successful authentication processing. The authentication data auth_data_s output from the device 2201 is input, the common key ciphertext Ctx_s is calculated as “Ctx_s = Enc (SK, auth_data_s)”, and the calculation result is output. Here, Enc () represents an arbitrary secure common key encryption (and tamper detection code generation) algorithm. The communication processing unit 2203 transmits the common key ciphertext Ctx_s output from the common key encryption calculator 2202 to the authentication device 2300 of the server for registering authentication data.

また、通信処理部２２０７は、サーバの認証装置２３００から共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｃを受信し、それを共通鍵復号演算器２２０５に渡す。共通鍵暗号演算器２２０２は、セッション鍵生成器から出力されたセッション鍵ＳＫと通信処理部２２０７から出力された暗号文Ｃｔｘ＿ｃを入力として、共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｃを「ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｃ＝Ｄｅｃ（ＳＫ，Ｃｔｘ＿ｃ）」の計算を行うことにより、復号（および改ざんが無いことを確認）して、その計算結果「ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｃ」を出力する。ここで、Ｄｅｃ（）は任意の安全な共通鍵暗号の復号（および改ざん検出）アルゴリズムを表す。   Also, the communication processing unit 2207 receives the common key ciphertext Ctx_c from the server authentication device 2300 and passes it to the common key decryption calculator 2205. The common key cipher operation unit 2202 receives the session key SK output from the session key generator and the ciphertext Ctx_c output from the communication processing unit 2207 as input, and uses the common key ciphertext Ctx_c as “auth_data_c = Dec (SK, Ctx_c)”. Is calculated (and confirmed that there is no tampering), and the calculation result “auth_data_c” is output. Here, Dec () represents an arbitrary secure common key encryption decryption (and tampering detection) algorithm.

記録情報構成器２２０４は、認証データ生成器２２０１から出力された認証データ「ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓ」と、共通鍵復号演算器２２０５から出力された認証データ「ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿c」および応答確認判断部から出力された「ＲＳＡ公開鍵（ｅ，ｎ）」からメモリ２２０６に記録する認証用のデータ(Ｓ，ａｕｔｈ＿ｃ)を生成し、それをメモリ２２０６に記録する。   The record information composer 2204 includes the authentication data “auth_data_s” output from the authentication data generator 2201, the authentication data “auth_data_c” output from the common key decryption calculator 2205, and the “RSA disclosure” output from the response confirmation determination unit. Authentication data (S, auth_c) to be recorded in the memory 2206 is generated from the key (e, n) ”, and is recorded in the memory 2206.

（２）認証データ登録用のサーバの認証装置の動作：
続いて、安全な通信路２０１０を経由するユーザの端末装置２２００とサーバの認証装置２３００の間にセッション鍵が確立した時の認証データ登録用のサーバの認証装置２３００の動作について説明する。 (2) Operation of authentication device of server for authentication data registration:
Next, the operation of the authentication device 2300 for authentication data registration when a session key is established between the user terminal device 2200 and the server authentication device 2300 via the secure communication path 2010 will be described.

図１９を参照する。まず、認証データ登録用のサーバの認証装置２３００にある共通鍵復号演算器２３０２は、安全な通信路２０１０を経由して通信処理部２３０１により認証データ登録用のユーザの端末装置から受信して、暗号文Ｃｔｘ＿ｓとセッション鍵生成器により出力されたセッション鍵ＳＫを入力として、復号文ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓをａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓ＝Ｄｅｃ（ＳＫ，Ｃｔｘ＿ｓ）により計算してａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓを記録情報構成器に出力する。また、共通鍵暗号演算器は、認証データ生成器の生成したａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｃとセッション鍵生成器により出力されたセッション鍵ＳＫを入力として、共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｃを「Ｃｔｘ＿ｃ＝Ｅｎｃ（ＳＫ，ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｃ）」により計算して出力する。通信処理部２３０７は、共通鍵暗号演算器２３０６が出力した計算結果の共通鍵暗号文Ｃｔｘ＿ｃを、認証データ登録用のユーザの端末装置２２００に送信する。   Refer to FIG. First, the common key decryption arithmetic unit 2302 in the authentication device 2300 of the server for authentication data registration is received from the user terminal device for registration of authentication data by the communication processing unit 2301 via the secure communication path 2010, Using the ciphertext Ctx_s and the session key SK output by the session key generator as inputs, the decrypted text auth_data_s is calculated by auth_data_s = Dec (SK, Ctx_s), and auth_data_s is output to the recording information composer. In addition, the common key encryption calculator receives auth_data_c generated by the authentication data generator and the session key SK output by the session key generator as input, and uses the common key ciphertext Ctx_c by “Ctx_c = Enc (SK, auth_data_c)”. Calculate and output. The communication processing unit 2307 transmits the common key ciphertext Ctx_c, which is the calculation result output from the common key cipher operation unit 2306, to the user terminal device 2200 for registering authentication data.

記録情報構成器２３０３は、認証データ生成器２３０５から出力された認証データ「ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｃ」と共通鍵復号演算器２３０２から出力された認証データ「ａｕｔｈ＿ｄａｔａ＿ｓ」およびＲＳＡ鍵生成器から出力されたＲＳＡ復号鍵（ｄ，ｎ）からメモリ２３０４に記録する認証用のデータ(Ｃ，ａｕｔｈ＿ｃ)を生成し、それをメモリ２３０４に記録する。   The recorded information composer 2303 includes the authentication data “auth_data_c” output from the authentication data generator 2305, the authentication data “auth_data_s” output from the common key decryption calculator 2302, and the RSA decryption key output from the RSA key generator ( Authentication data (C, auth_c) to be recorded in the memory 2304 is generated from d, n), and is recorded in the memory 2304.

本発明により提供される認証システムは、基本的には、利用者やサーバ認証を必要とするサービスやアプリケーションで利用できる。現在、利用者認証やサーバ認証は、電子商取引、サーバやネットワークへのログイン、入退室管理、公的交通機関への搭乗など、リアル、サイバーを問わず至るところで必要とされており、その応用先は広い。また、本発明による認証システムは、端末動作にかかる処理を、安全性を損なうことなく軽くできるという利点があり、ユビキタスデバイスなど計算能力の低いデバイスへの応用が期待できる。また、パスワードオンライン攻撃検出システムおよび認証データ送信システムにより安全性を損なうことなく利便性を高めることができる。   The authentication system provided by the present invention can be basically used in services and applications that require user or server authentication. Currently, user authentication and server authentication are required everywhere, whether real or cyber, such as electronic commerce, login to servers and networks, entrance / exit management, and boarding in public transportation. Is wide. In addition, the authentication system according to the present invention has an advantage that the processing related to the terminal operation can be lightened without impairing safety, and can be expected to be applied to a device having a low calculation capability such as a ubiquitous device. In addition, the password online attack detection system and the authentication data transmission system can improve convenience without sacrificing safety.

短い系列を用いた認証システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the authentication system using a short series. ユーザの端末装置２００のシステム構成を詳細に示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of the user's terminal device 200 in detail. サーバの認証装置３００のシステム構成を詳細に示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of the authentication apparatus 300 of a server in detail. サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置の第１の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of the server side RSA key production | generation / response production | generation apparatus. サーバ側認証用データ生成装置の第１の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of the data generation apparatus for server side authentication. サーバ側認証結果判定装置の第１の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of the server side authentication result determination apparatus. サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置の第２の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd Example of the server side RSA key production | generation / response production | generation apparatus. ユーザ側質問生成・応答確認装置の第１の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of a user side question production | generation / response confirmation apparatus. ユーザ側認証用データ生成装置の第１の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of the data generation apparatus for user side authentication. ユーザ側認証結果判定装置の第１の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of a user side authentication result determination apparatus. ユーザ側質問生成・応答確認装置の第２の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd Example of a user side question production | generation / response confirmation apparatus. ユーザの端末装置２００に設けられるログ用のユーザ側認証結果判定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the user side authentication result determination apparatus for logs provided in the user's terminal device. サーバの認証装置３００に設けられるログ用のサーバ側認証結果判定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the server side authentication result determination apparatus for logs provided in the authentication apparatus 300 of a server. パスワートオンライン攻撃を検出する動作を説明するための認証システム全体のデータの流れを説明する図である。It is a figure explaining the data flow of the whole authentication system for demonstrating the operation | movement which detects a password online attack. ユーザの端末装置における不正検出動作に係るデータの流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the data which concern on fraud detection operation | movement in a user's terminal device. サーバの認証装置における不正検出動作に係るデータの流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the data which concerns on fraud detection operation | movement in the authentication apparatus of a server. 安全な通信路を経由して認証データを送信する認証データ送信システムのシステム全体のデータの流れを説明する図である。It is a figure explaining the data flow of the whole system of the authentication data transmission system which transmits authentication data via a secure communication path. ユーザの端末装置における認証データ登録に係るデータの流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the data which concern on the authentication data registration in a user's terminal device. サーバの認証装置における認証データ登録に係るデータの流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the data which concern on the authentication data registration in the authentication apparatus of a server.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 認証システム
１１０ 通信路
２００ ユーザの端末装置
２１０ 通信処理部
２２０ ユーザ側質問生成・応答確認装置
２３０ ユーザ側認証用データ生成装置
２４０ ユーザ側認証結果判定装置
３００ サーバの認証装置
３１０ 通信処理部
３２０ サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置
３３０ サーバ側認証用データ生成装置
３４０ サーバ側認証結果判定装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Authentication system 110 Communication path 200 User terminal device 210 Communication processing part 220 User side question production | generation / response confirmation apparatus 230 User side authentication data generation apparatus 240 User side authentication result determination apparatus 300 Server authentication apparatus 310 Communication processing part 320 Server Side RSA key generation / response generation apparatus 330 Server side authentication data generation apparatus 340 Server side authentication result determination apparatus

Claims (3)

ユーザの端末装置が
サーバの認証装置との間のデータ通信を行う通信処理部と、
サーバの認証装置からのＲＳＡ公開鍵とオンライン攻撃に対するセキュリティパラメータＫ on と、パラメータＬ（１≦Ｌ≦ ┌ ｌｏｇ 3 Ｋ on -1┐ ）に基づく前記通信処理部の通信によりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で公開鍵の正しさを決定するユーザ側質問生成・応答確認装置と、
入力された短い系列と前記ユーザ側質問生成・応答確認装置により受け取った公開鍵に基づいてサーバの認証装置に送信する認証データを生成するユーザ側認証用データ生成装置と、
サーバの認証装置から受信した認証子に対して認証処理を行い、認証の結果によりサーバの認証装置に送信する認証子とセッション鍵を生成するユーザ側認証結果判定装置と、
を備え、
サーバの認証装置が
ユーザの端末装置との間のデータ通信を行う通信処理部と、
ＲＳＡ公開鍵を生成して前記通信処理部の通信によりユーザの端末装置に送信し、ＲＳＡ公開鍵と、セキュリティパラメータＫ on と、パラメータＬに基づく前記通信処理部の通信によりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で公開鍵の正しさを示すための応答を生成するサーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置と、
ユーザの端末装置からの認証データと前記サーバ側ＲＳＡ鍵生成・応答生成装置により生成された秘密鍵に基づいてユーザの端末装置に送信する認証子を生成するサーバ側認証用データ生成装置と、
ユーザの端末装置から受信した認証子に対して認証処理を行い、認証の結果によりセッション鍵を生成するサーバ側認証結果判定装置と、
を備え、
ユーザの端末装置に短い系列を入力して、ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間において相互に認証子を生成して送信し、相互の認証子に基づく相互認証を行い、認証結果によりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間でセッション鍵の確立を行う
ことを特徴とする認証システム。 A communication processing unit that performs data communication between the terminal device of the user and the authentication device of the server;
Server RSA public key and a security parameter K on for online attacks, by the communication of the communication processing unit based on the parameter L (1 ≦ L ≦ ┌ log 3 K on -1┐) and the user of the terminal device server from the authentication device A user-side question generation / response confirmation device that determines the correctness of the public key among the authentication devices,
A user side authentication data generation device for generating authentication data to be transmitted to the server authentication device based on the input short sequence and the public key received by the user side question generation / response confirmation device;
An authentication process is performed on the authenticator received from the server authentication device, and an authentication code to be transmitted to the server authentication device and a session key are generated according to the authentication result, and a user side authentication result determination device;
With
A communication processing unit that performs data communication between the server authentication device and the user terminal device; and
An RSA public key is generated and transmitted to the user's terminal device by communication of the communication processing unit, and the user's terminal device and server are communicated by the communication processing unit based on the RSA public key, the security parameter K on, and the parameter L. A server-side RSA key generation / response generation device for generating a response for indicating the correctness of the public key among the authentication devices of
A server-side authentication data generation device that generates an authenticator to be transmitted to the user terminal device based on the authentication data from the user terminal device and the secret key generated by the server-side RSA key generation / response generation device;
A server-side authentication result determination device that performs authentication processing on an authenticator received from a user terminal device and generates a session key based on the authentication result;
With
A short sequence is input to the user's terminal device, an authenticator is generated and transmitted between the user's terminal device and the server's authentication device, mutual authentication based on the mutual authenticator is performed, and the user is authenticated based on the authentication result. A session key is established between the terminal device and the server authentication device. 請求項１に記載の認証システムによりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で確立したセッション鍵を使って構成できる安全な通信路を用いて、攻撃者がオンラインで試したパスワードの回数を検出するパスワードオンライン攻撃検出方法であって、
前記ユーザ側認証結果判定装置およびサーバ側認証結果判定装置にそれぞれのログ用メモリを備え、
ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間において相互に認証子を生成して送信し、
相互の認証子に基づく相互認証を行う際に、エラーが発生した時の認証用のデータおよび認証子を前記ログ用メモリに記憶し、
前記ログ用メモリに記憶されたデータに基づいて前記通信処理部の通信により不正検出の判断処理を行い、
その結果を前記ユーザの端末装置に出力する
ことを特徴とするパスワードオンライン攻撃検出方法。 The number of passwords tried by an attacker online using a secure communication path that can be configured using a session key established between the user terminal device and the server authentication device by the authentication system according to claim 1 A password online attack detection method
Each of the user-side authentication result determination device and the server-side authentication result determination device includes a log memory,
A mutual authenticator is generated and transmitted between the user terminal device and the server authentication device,
When performing mutual authentication based on the mutual authenticator, the authentication data and the authenticator when an error occurs are stored in the log memory,
Based on the data stored in the log memory, performing a fraud detection determination process by communication of the communication processing unit,
A password online attack detection method characterized in that the result is output to the terminal device of the user. 請求項１に記載の認証システムによりユーザの端末装置とサーバの認証装置の間で確立したセッション鍵を使って構成できる安全な通信路を用いて、ユーザの登録用認証データを登録する認証データ登録方法であって、
前記ユーザの端末装置およびサーバの認証装置にそれぞれの登録用認証データを登録する認証データ登録用メモリと、
セッション鍵と認証データから共通鍵暗号文を出力する共通鍵暗号演算器と、
前記共通鍵暗号文からセッション鍵に基づいて登録用認証データを復号する共通鍵復号演算器と
を備え、
ユーザの端末装置とサーバの認証装置の間において相互に認証子を生成して送信し、相互の認証子に基づく相互認証を行った際のセッション鍵とＲＳＡ鍵に加えてユーザの端末装置とサーバの認証装置の登録用認証データを、それぞれの認証データ登録用メモリに登録して、前記共通鍵暗号演算器により各自の登録用認証データを暗号文とした共通鍵暗号文を送信し、
送信された共通鍵暗号文を受信すると、前記共通鍵復号演算器により共通鍵暗号文から相手の登録用認証データを復号して前記認証用データ登録用のメモリに記憶することを特徴とする認証データ登録方法。 Authentication data registration for registering user registration authentication data using a secure communication path that can be configured using a session key established between the user terminal device and the server authentication device by the authentication system according to claim 1 A method,
An authentication data registration memory for registering respective registration authentication data in the user terminal device and the server authentication device;
A common key encryption unit that outputs a common key ciphertext from the session key and authentication data;
A common key decryption computing unit for decrypting registration authentication data from the common key ciphertext based on a session key;
In addition to the session key and the RSA key when mutual authentication is generated and transmitted between the user terminal device and the server authentication device and mutual authentication is performed based on the mutual authentication device, the user terminal device and the server The authentication data for registration of the authentication device is registered in the respective authentication data registration memory, and the common key ciphertext is transmitted by the common key cryptography unit using the respective authentication data for registration as ciphertext,
When the transmitted common key ciphertext is received, the authentication data for registration of the other party is decrypted from the common key ciphertext by the common key decryption operator and stored in the memory for registration of authentication data Data registration method.
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