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特許6389110生体認証システム、セキュアエレメント、端末装置、生体認証方法、及び、コンピュータプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6389110
(24)【登録日】2018年8月24日
(45)【発行日】2018年9月12日
(54)【発明の名称】生体認証システム、セキュアエレメント、端末装置、生体認証方法、及び、コンピュータプログラム
(51)【国際特許分類】
H04L 9/32 20060101AFI20180903BHJP
G06F 21/32 20130101ALI20180903BHJP
【ＦＩ】
H04L9/00 675B
H04L9/00 673D
G06F21/32
【請求項の数】14
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2014-241263(P2014-241263)
(22)【出願日】2014年11月28日
(65)【公開番号】特開2016-103752(P2016-103752A)
(43)【公開日】2016年6月2日
【審査請求日】2017年8月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000208891
【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100146835
【弁理士】
【氏名又は名称】佐伯 義文
(72)【発明者】
【氏名】奥井 宣広
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 龍
(72)【発明者】
【氏名】三宅 優
(72)【発明者】
【氏名】披田野 清良
【審査官】
中里 裕正
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００２−５３８５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００３／０２１９１２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
奥井宣広 他，ＳＩＭカードを用いたテンプレート保護型リモート生体認証システムの提案，電子情報通信学会技術研究報告，２０１４年 ６月 ９日，第114巻 第83号，p.13-18
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｌ ９／３２
Ｇ０６Ｆ ２１／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
端末装置と、セキュアエレメントと、サーバ装置とを備える生体認証システムであり、
前記セキュアエレメントは、
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備え、
前記端末装置は、
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記暗号化秘密鍵とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備え、
前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で前記公開鍵と前記秘密鍵との組に基づく認証を実行する認証部、を備える、
生体認証システム。
前記セキュアエレメントは、
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備え、
前記端末装置は、
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記暗号化秘密鍵とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備え、
前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で前記公開鍵と前記秘密鍵との組に基づく認証を実行する認証部、を備える、
生体認証システム。
【請求項2】
端末装置と、セキュアエレメントと、サーバ装置とを備える生体認証システムであり、
前記セキュアエレメントは、
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化部と、
前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備え、
前記端末装置は、
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記第２の符号語とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備え、
前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で、前記公開鍵と前記秘密鍵との組に基づく認証を実行する認証部を備える、
生体認証システム。
前記セキュアエレメントは、
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化部と、
前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備え、
前記端末装置は、
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記第２の符号語とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備え、
前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で、前記公開鍵と前記秘密鍵との組に基づく認証を実行する認証部を備える、
生体認証システム。
【請求項3】
前記第１の符号語を生成する第１の符号生成部を前記サーバ装置に備えた、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の生体認証システム。
請求項１又は２のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項4】
前記第１の符号語を生成する第１の符号生成部を前記セキュアエレメントに備えた、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の生体認証システム。
請求項１又は２のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項5】
前記セキュアエレメントは、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カード又はｅＳＩＭ（Embedded Subscriber Identity Module）である請求項１又は２のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項6】
前記端末装置は、前記ＳＩＭカード又は前記ｅＳＩＭを使用して無線通信を行う通信部を備えた請求項５に記載の生体認証システム。
【請求項7】
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、
自セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備えたセキュアエレメント。
自セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備えたセキュアエレメント。
【請求項8】
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、
自セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化部と、
前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備えたセキュアエレメント。
自セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、
前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成部と、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化部と、
前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、
を備えたセキュアエレメント。
【請求項9】
請求項７に記載のセキュアエレメントと、
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記セキュアエレメントから入力された暗号化秘密鍵とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から前記セキュアエレメントにより生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備えた端末装置。
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記セキュアエレメントから入力された暗号化秘密鍵とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から前記セキュアエレメントにより生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備えた端末装置。
【請求項10】
請求項８に記載のセキュアエレメントと、
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記セキュアエレメントから入力された第２の符号語とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から前記セキュアエレメントにより生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備えた端末装置。
生体情報を入力する生体情報入力部と、
前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記セキュアエレメントから入力された第２の符号語とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、
前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から前記セキュアエレメントにより生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、
を備えた端末装置。
【請求項11】
セキュアエレメントが、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、
前記セキュアエレメントが、自己に備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を含む生体認証方法。
前記セキュアエレメントが、自己に備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を含む生体認証方法。
【請求項12】
セキュアエレメントが、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、
前記セキュアエレメントが、自己に備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成ステップと、
前記セキュアエレメントが、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を含む生体認証方法。
前記セキュアエレメントが、自己に備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成ステップと、
前記セキュアエレメントが、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化ステップと、
前記セキュアエレメントが、前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を含む生体認証方法。
【請求項13】
セキュアエレメントに、
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項14】
セキュアエレメントに、
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成ステップと、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化ステップと、
前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、
前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、
前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成ステップと、
第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、
前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、
前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化ステップと、
前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体認証システム、セキュアエレメント、端末装置、生体認証方法、及び、コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ユーザ認証方式として生体認証方式が知られている。生体認証方式では、ユーザの記憶や所持に頼ることなく認証が可能であり、利便性が大きく向上すると考えられる。一方、生体情報は変更不可の情報であり、もし登録された生体情報が漏洩しても、その漏洩した登録情報から元の生体情報を復元できなくすることが肝要である。
【0003】
一般に生体認証システムでは、入力された生体情報に対して何らかの前処理を加えてデジタル化された生体情報（以下、テンプレートと称する）を生成し、該テンプレートを暗号化した登録テンプレートを保管する。そして、認証時には、登録テンプレートを復号して、認証時に入力されたユーザの生体情報から生成されたテンプレートと照合を行う。この生体認証システムでは、登録テンプレートの漏洩時に元の生体情報を復元することは困難であるが、認証時に登録テンプレートを復号するので元のテンプレートがメモリ上に展開されてしまうため、該メモリ上に在る元のテンプレートを入手することが可能であるという問題がある。
【0004】
この問題に対処するための技術として、テンプレート保護技術がある。テンプレート保護技術では、生体情報をパラメータで変換し、認証時に元の生体情報に復元することなく、生体情報を変換したままの状態で照合することを可能にする。テンプレート保護技術の一つとして、バイオメトリック暗号方式が知られている（例えば、非特許文献１、２、３参照）。
【0005】
バイオメトリック暗号方式では、まず登録時に、パラメータとして公開鍵暗号方式の秘密鍵を使用して生体情報から登録テンプレートを生成し、登録テンプレートを保管する。そして、照合時には、登録テンプレートを逆変換することなく、照合時に入力されたユーザの生体情報から生成されたテンプレートとの照合を行い、照合結果からユーザの秘密鍵を復元し、ＰＫＩ（Public Key Infrastructure：公開鍵基盤）を用いて認証を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】N. K. Ratha, J. H. Connell, and R. Bolle. “Enhancing security and privacy in biometrics based authentication system.” IBM Systems Journal, 40(3):614-634, 2001.
【非特許文献2】A. Juels and M. Wattenberg. “A fuzzy commitment scheme.” In Sixth ACM Conference on Computer and Communication Security, pages 28-36. ACM Press, 1999.
【非特許文献3】奥井宣広、太田陽基、渡辺龍、三宅優、“SIMカードを用いたテンプレート保護型リモート生体認証システムの提案”、信学技報、vol. 114、no. 83、BioX2014-3、pp. 13-18、2014年6月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述した従来のバイオメトリック暗号方式では、照合時に入力されたユーザの生体情報から生成されたテンプレートと登録テンプレートとの照合結果と、登録テンプレートとが取得された場合、ユーザの生体情報から生成されたテンプレートが取得される可能性がある。ユーザの生体情報から生成されたテンプレートがあれば、ユーザが生体情報を入力しなくても、登録テンプレートとの照合が成功することになる。
【0008】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、バイオメトリック暗号方式を使用する際の安全性の向上を図ることができる生体認証システム、セキュアエレメント、端末装置、生体認証方法、及び、コンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）本発明に係る生体認証システムは、端末装置と、セキュアエレメントと、サーバ装置とを備える生体認証システムであり、前記セキュアエレメントは、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、を備え、前記端末装置は、生体情報を入力する生体情報入力部と、前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記暗号化秘密鍵とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、を備え、前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で前記公開鍵と前記秘密鍵との組に基づく認証を実行する認証部、を備える、生体認証システムである。（２）本発明に係る生体認証システムは、端末装置と、セキュアエレメントと、サーバ装置とを備える生体認証システムであり、前記セキュアエレメントは、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成部と、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化部と、前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、を備え、前記端末装置は、生体情報を入力する生体情報入力部と、前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記第２の符号語とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、を備え、前記サーバ装置は、前記セキュアエレメントとの間で、前記公開鍵と前記秘密鍵との組に基づく認証を実行する認証部を備える、生体認証システムである。
（３）本発明に係る生体認証システムは、上記（１）又は（２）のいずれかの生体認証システムにおいて、前記第１の符号語を生成する第１の符号生成部を前記サーバ装置に備えた、生体認証システムである。
（４）本発明に係る生体認証システムは、上記（１）又は（２）のいずれかの生体認証システムにおいて、前記第１の符号語を生成する第１の符号生成部を前記セキュアエレメントに備えた、生体認証システムである。
（５）本発明に係る生体認証システムは、上記（１）又は（２）のいずれかの生体認証システムにおいて、前記セキュアエレメントは、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カード又はｅＳＩＭ（Embedded Subscriber Identity Module）である生体認証システムである。
（６）本発明に係る生体認証システムは、上記（５）の生体認証システムにおいて、前記端末装置は、前記ＳＩＭカード又は前記ｅＳＩＭを使用して無線通信を行う通信部を備えた生体認証システムである。
【0010】
（７）本発明に係るセキュアエレメントは、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、自セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、を備えたセキュアエレメントである。（８）本発明に係るセキュアエレメントは、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成部と、自セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化部と、前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成部と、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化部と、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化部と、前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化部と、前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化部と、を備えたセキュアエレメントである。
【0011】
（９）本発明に係る端末装置は、上記（７）のセキュアエレメントと、生体情報を入力する生体情報入力部と、前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記セキュアエレメントから入力された暗号化秘密鍵とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から前記セキュアエレメントにより生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、を備えた端末装置である。（１０）本発明に係る端末装置は、上記（８）のセキュアエレメントと、生体情報を入力する生体情報入力部と、前記生体情報入力部から入力された登録生体情報と前記セキュアエレメントから入力された第２の符号語とを使用して登録テンプレートを生成する登録テンプレート生成部と、前記登録テンプレートを記憶する記憶部と、前記生体情報入力部から入力された照合生体情報から前記セキュアエレメントにより生成された前記符号化照合生体情報と前記記憶部に記憶される登録テンプレートとを照合し、前記テンプレート照合結果データを生成する照合部と、を備えた端末装置である。
【0012】
（１１）本発明に係る生体認証方法は、セキュアエレメントが、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、前記セキュアエレメントが、自己に備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、前記セキュアエレメントが、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、前記セキュアエレメントが、前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、を含む生体認証方法である。（１２）本発明に係る生体認証方法は、セキュアエレメントが、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、前記セキュアエレメントが、自己に備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、前記セキュアエレメントが、前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成ステップと、前記セキュアエレメントが、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、前記セキュアエレメントが、前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化ステップと、前記セキュアエレメントが、前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、を含む生体認証方法である。
【0013】
（１３）本発明に係るコンピュータプログラムは、セキュアエレメントに、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、前記復号化テンプレート照合結果データに対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。（１４）本発明に係るコンピュータプログラムは、セキュアエレメントに、秘密鍵と公開鍵との組を生成する鍵生成ステップと、前記セキュアエレメントに備わる共通鍵を使用して前記秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する暗号化ステップと、前記暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する第２の符号生成ステップと、第１の符号語を使用して照合生体情報を符号化し、符号化照合生体情報を生成する第１の符号化ステップと、前記第１の符号語を使用してテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する第１の符号復号化ステップと、前記復号化テンプレート照合結果データに対して前記第２の符号語の逆変換を実行する第２の符号復号化ステップと、前記第２の符号語の逆変換の実行結果に対して、前記共通鍵を使用して復号化を実行する暗号復号化ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、バイオメトリック暗号方式を使用する際の安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係る生体認証システム１を示す構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るＳＩＭカード１０を示す構成図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る端末２０を示す構成図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るサーバ３０を示す構成図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るテンプレート登録過程の手順を示すシーケンスチャートである。
【図6】本発明の一実施形態に係るテンプレート照合過程の手順を示すシーケンスチャートである。
【図7】本発明の一実施形態に係るＳＩＭカード１０の変形例を示す構成図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るテンプレート照合過程の手順の変形例を示すシーケンスチャートである。
【図9】本発明の一実施形態に係る生体認証システム１の応用例を示す構成図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るＳＩＭカード１０の応用例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る生体認証システム１を示す構成図である。図１に示される生体認証システム１は、テンプレート保護技術としてバイオメトリック暗号方式を使用する。図１において、生体認証システム１は、ＳＩＭカード（Subscriber Identity Module Card）１０と端末２０とサーバ３０とを備える。ＳＩＭカード１０は端末２０に備わる。ＳＩＭカード１０は、通信事業者の無線通信ネットワーク（例えば携帯電話網など）の加入者に対して発行されたものである。ＳＩＭカード１０にアクセスするためには通信事業者の許可が必要である。ＳＩＭカード１０は、耐タンパー性（Tamper Resistant）を有する。
【0017】
ＳＩＭカード１０は、セキュアエレメントの例である。セキュアエレメントは、耐タンパー性（Tamper Resistant）を有するデバイスである。なお、セキュアエレメントとして、ＳＩＭカードの代わりにｅＳＩＭ（Embedded Subscriber Identity Module）を利用してもよい。ＳＩＭカード及びｅＳＩＭは、コンピュータの一種であり、コンピュータプログラムによって所望の機能を実現する。
【0018】
端末２０は、ＳＩＭカード１０を使用してＳＩＭカード１０に該当する無線通信ネットワークに接続し、無線通信ネットワークを介して通信を行うことができる。端末２０は、ＳＩＭカード１０に該当する無線通信ネットワークを介してサーバ３０とデータを送受する。端末２０は、スマートフォン等の携帯可能な携帯端末であってもよく、又は、据置き型の端末であってもよい。
【0019】
ＳＩＭカード１０とサーバ３０とは、セキュア通信路５０を介してデータを送受する。
【0020】
図２は、本発明の一実施形態に係るＳＩＭカード１０を示す構成図である。図２において、ＳＩＭカード１０は、鍵生成部１１と暗号化部１２と記憶部１３と暗号復号化部１４と端末インタフェース部１５と第１の符号化部１６と第１の符号復号化部１７と第２の符号生成部１８と第２の符号復号化部１９と通信部５２とを備える。これら各部はデータを交換できるように構成される。
【0021】
鍵生成部１１は、秘密鍵と公開鍵との組を生成する。秘密鍵と公開鍵との組は、公開鍵暗号方式で使用される。暗号化部１２は、自己のＳＩＭカード１０に備わる共通鍵を使用して秘密鍵を暗号化し、暗号化秘密鍵を生成する。この暗号方式として、例えばＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）暗号が挙げられる。記憶部１３はデータを記憶する。暗号復号化部１４は、暗号化データに対して、自己のＳＩＭカード１０に備わる共通鍵を使用して復号化を実行する。端末インタフェース部１５は、端末２０との間でデータの送受を行う。
【0022】
第１の符号化部１６は、第１の符号語を使用する符号化を実行する。第１の符号復号化部１７は、第１の符号語を使用する復号化を実行する。第２の符号生成部１８は、暗号化秘密鍵を第２の符号語に変換する。第２の符号復号化部１９は、第２の符号語の逆変換を実行する。通信部５２は、サーバ３０との間でセキュア通信路５０を介してデータを送受する。
【0023】
図３は、本発明の一実施形態に係る端末２０を示す構成図である。図３において、端末２０は、生体情報入力部２１と量子化部２２と登録テンプレート生成部２３と通信部２４と記憶部２５と照合部２６とＳＩＭカードインタフェース部２７とを備える。これら各部はデータを交換できるように構成される。生体情報入力部２１は生体情報の入力を行う。生体情報入力部２１は、生体情報を取得する生体センサを具備するものであってもよく、又は、端末２０とは独立した生体センサから出力される生体情報を入力するものであってもよい。生体情報として、例えば、指紋、掌紋、虹彩などが挙げられる。
【0024】
量子化部２２は、生体情報入力部２１から入力された生体情報を量子化する。登録テンプレート生成部２３は登録テンプレートを生成する。通信部２４は、サーバ３０との間でデータを送受する。通信部２４は、ＳＩＭカード１０を使用して無線通信を行う。記憶部２５はデータを記憶する。照合部２６は、登録テンプレートとの照合を行う。ＳＩＭカードインタフェース部２７は、ＳＩＭカード１０との間でデータの送受を行う。
【0025】
図４は、本発明の一実施形態に係るサーバ３０を示す構成図である。図４において、サーバ３０は、通信部３１と記憶部３２と認証部３３と第１の符号生成部３４とを備える。これら各部はデータを交換できるように構成される。通信部３１は、端末２０との間でデータを送受する。通信部３１は、ＳＩＭカード１０との間でセキュア通信路５０を介してデータを送受する。記憶部３２はデータを記憶する。認証部３３は、ＳＩＭカード１０の秘密鍵と公開鍵との組に基づく認証を実行する。第１の符号生成部３４は、第１の符号語を生成する。
【0026】
次に、図５、図６を参照して、本発明の一実施形態に係る生体認証システム１の動作を説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るテンプレート登録過程の手順を示すシーケンスチャートである。図６は、本発明の一実施形態に係るテンプレート照合過程の手順を示すシーケンスチャートである。
【0027】
なお、以下の説明において、ＳＩＭカード１０とサーバ３０とは、セキュア通信路５０を介してデータを送受する。また、以下の説明では、扱うデータの例として、２を法とする有限体のデータを挙げて説明する。
【0028】
まず図５を参照してテンプレート登録過程の動作を説明する。
【0029】
（ステップＳ１０１）ＳＩＭカード１０の通信部５２は、ユーザ識別子（ユーザＩＤ）をサーバ３０へ送信する。ユーザＩＤは、予め、ユーザごとに割り当てられる。ＳＩＭカード１０は、予め、ユーザＩＤを保持する。例えば、ＳＩＭカード１０は、予め、ユーザＩＤを記憶部１３に記憶する。サーバ３０の通信部３１は、ＳＩＭカード１０からユーザＩＤを受信する。サーバ３０の記憶部３２は、ＳＩＭカード１０から受信されたユーザＩＤを記憶する。
【0030】
（ステップＳ１０２）ＳＩＭカード１０において、鍵生成部１１は、秘密鍵Ｋｓと公開鍵Ｋｐとの組を生成する。通信部５２は、生成された公開鍵Ｋｐをサーバ３０へ送信する。
【0031】
（ステップＳ１０３）サーバ３０において、通信部３１は、ＳＩＭカード１０から公開鍵Ｋｐを受信する。記憶部３２は、ＳＩＭカード１０から受信された公開鍵Ｋｐを、当該ＳＩＭカード１０から受信されたユーザＩＤに関連付けて記憶する。
【0032】
（ステップＳ１０４）ＳＩＭカード１０の暗号化部１２は、自己のＳＩＭカード１０に備わる共通鍵Ｋを使用して秘密鍵Ｋｓを暗号化し、暗号化秘密鍵Ｋｅを生成する。ＳＩＭカード１０は、予め、共通鍵Ｋを保持する。例えば、ＳＩＭカード１０は、予め、共通鍵Ｋを記憶部１３に記憶する。暗号化秘密鍵Ｋｅは、次式（１）で表される。但し、「Ｅｎｃ（ｘ，ｙ）」は、ｙを使用してｘを暗号化する演算を表す。この暗号化する演算は、予め定められる。Ｋｅ＝Ｅｎｃ（Ｋｓ，Ｋ） ・・・（１）
【0033】
（ステップＳ１０５）ＳＩＭカード１０の第２の符号生成部１８は、暗号化秘密鍵Ｋｅを第２の符号語Ｆｋに変換する。第２の符号語Ｆｋは、次式（２）で表される。但し、「ｘ→ｙ」は、ｘをｙに変換する演算を表す。この変換する演算は、予め定められる。Ｋｅ→Ｆｋ ・・・（２）
端末インタフェース部１５は、第２の符号語Ｆｋを端末２０へ送信する。端末２０のＳＩＭカードインタフェース部２７は、ＳＩＭカード１０から第２の符号語Ｆｋを受信する。
【0034】
（ステップＳ１０６）端末２０の生体情報入力部２１は、ユーザの生体情報を入力する。テンプレート登録過程において生体情報入力部２１により入力される生体情報のことを、登録生体情報と称する。
【0035】
（ステップＳ１０７）端末２０の量子化部２２は、生体情報入力部２１により入力された登録生体情報を量子化し、量子化登録生体情報Ｂを生成する。
【0036】
（ステップＳ１０８）端末２０の登録テンプレート生成部２３は、量子化部２２により生成された量子化登録生体情報ＢとＳＩＭカード１０から受信された第２の符号語Ｆｋとの排他的論理和の演算を実行する。この排他的論理和の演算結果は登録テンプレートＴである。登録テンプレートＴは、次式（３）で表される。但し、「（ｘ）ＸＯＲ（ｙ）」は、ｘとｙとの排他的論理和の演算を表す。Ｔ＝（Ｆｋ）ＸＯＲ（Ｂ） ・・・（３）
【0037】
（ステップＳ１０９）端末２０の記憶部２５は、登録テンプレート生成部２３により生成された登録テンプレートＴを記憶する。
【0038】
次に図６を参照してテンプレート照合過程の動作を説明する。
【0039】
（ステップＳ１２１）ＳＩＭカード１０の通信部５２は、ユーザＩＤをサーバ３０へ送信する。サーバ３０の通信部３１は、ＳＩＭカード１０からユーザＩＤを受信する。サーバ３０の認証部３３は、ＳＩＭカード１０から受信されたユーザＩＤに関連付けられている公開鍵Ｋｐを、記憶部３２から読みだして認証のために準備する。
【0040】
（ステップＳ１２２）サーバ３０において、第１の符号生成部３４は、第１の符号語Ｆを生成する。第１の符号語Ｆは線形符号である。線形符号の例として、ハミング符号、ＢＣＨ符号などが挙げられる。第１の符号語Ｆの生成方法として、例えば、所定の線形符号の符号候補群の中から無作為に第１の符号語Ｆを選択することが挙げられる。通信部３１は、生成された第１の符号語ＦをＳＩＭカード１０へ送信する。ＳＩＭカード１０の通信部５２は、サーバ３０から第１の符号語Ｆを受信する。
【0041】
（ステップＳ１２３）端末２０の生体情報入力部２１は、ユーザの生体情報を入力する。テンプレート照合過程において生体情報入力部２１により入力される生体情報のことを、照合生体情報と称する。
【0042】
（ステップＳ１２４）端末２０において、量子化部２２は、生体情報入力部２１により入力された照合生体情報を量子化し、量子化照合生体情報Ｂ’を生成する。ＳＩＭカードインタフェース部２７は、生成された量子化照合生体情報Ｂ’をＳＩＭカード１０へ送信する。ＳＩＭカード１０の端末インタフェース部１５は、端末２０から量子化照合生体情報Ｂ’を受信する。
【0043】
（ステップＳ１２５）ＳＩＭカード１０において、第１の符号化部１６は、サーバ３０から受信された第１の符号語Ｆを使用して、端末２０から受信された量子化照合生体情報Ｂ’を符号化し、符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）を生成する。符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）は、次式（４）に示される通り、量子化照合生体情報Ｂ’と第１の符号語Ｆとの排他的論理和の演算により演算結果として算出される。Ｆ（Ｂ’）＝（Ｂ’）ＸＯＲ（Ｆ） ・・・（４）
端末インタフェース部１５は、生成された符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）を端末２０へ送信する。
【0044】
（ステップＳ１２６）端末２０において、ＳＩＭカードインタフェース部２７は、ＳＩＭカード１０から符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）を受信する。照合部２６は、受信された符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）を、記憶部２５に保持される登録テンプレートＴと照合する。この照合は、誤り訂正処理を含む。照合部２６は、登録テンプレートＴと符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）との照合の結果としてテンプレート照合結果データを生成する。
【0045】
テンプレート登録過程での量子化登録生体情報Ｂと、テンプレート照合過程での量子化照合生体情報Ｂ’との間のハミング距離が十分に近い場合、登録テンプレートＴと符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）との照合における誤り訂正処理によって、次式（５）から、テンプレート照合結果データとして符号「（Ｆｋ）ＸＯＲ（Ｆ）」が生成される。但し、量子化照合生体情報Ｂ’との間のハミング距離が十分に近い場合とは、量子化登録生体情報Ｂと量子化照合生体情報Ｂ’とのハミング重みが誤り訂正能力以下である場合である。（Ｔ）ＸＯＲ（Ｆ（Ｂ’））＝（Ｔ）ＸＯＲ（Ｂ’）ＸＯＲ（Ｆ）＝（Ｆｋ）ＸＯＲ（Ｂ）ＸＯＲ（Ｂ’）ＸＯＲ（Ｆ） ・・・（５）
【0046】
ＳＩＭカードインタフェース部２７は、生成されたテンプレート照合結果データをＳＩＭカード１０へ送信する。
【0047】
（ステップＳ１２７）ＳＩＭカード１０において、端末インタフェース部１５は、端末２０からテンプレート照合結果データを受信する。第１の符号復号化部１７は、第１の符号語Ｆを使用して、端末２０から受信されたテンプレート照合結果データを復号し、復号化テンプレート照合結果データを生成する。
【0048】
テンプレート登録過程での量子化登録生体情報Ｂと、テンプレート照合過程での量子化照合生体情報Ｂ’との間のハミング距離が十分に近い場合、次式（６）に示される通り、テンプレート照合結果データ「（Ｆｋ）ＸＯＲ（Ｆ）」を第１の符号語Ｆで復号する排他的論理和の演算によって、復号化テンプレート照合結果データとして符号Ｆｋが生成される。（Ｆｋ）ＸＯＲ（Ｆ）ＸＯＲ（Ｆ）＝Ｆｋ ・・・（６）
【0049】
（ステップＳ１２８）ＳＩＭカード１０において、第２の符号復号化部１９は、第１の符号復号化部１７により生成された復号化テンプレート照合結果データに対して、第２の符号語Ｆｋの逆変換を実行する。
【0050】
テンプレート登録過程での量子化登録生体情報Ｂと、テンプレート照合過程での量子化照合生体情報Ｂ’との間のハミング距離が十分に近い場合、次式（７）に示される通り、第２の符号語Ｆｋの逆変換によって、復号化テンプレート照合結果データＦｋから暗号化秘密鍵Ｋｅに逆変換される。この第２の符号語Ｆｋの逆変換は、上記式（２）の第２の符号語Ｆｋへの変換に対応する。Ｆｋ→Ｋｅ ・・・（７）
【0051】
暗号復号化部１４は、第２の符号復号化部１９による第２の符号語Ｆｋの逆変換の実行結果に対して、自己のＳＩＭカード１０に備わる共通鍵Ｋを使用して復号化を実行する。
【0052】
テンプレート登録過程での量子化登録生体情報Ｂと、テンプレート照合過程での量子化照合生体情報Ｂ’との間のハミング距離が十分に近い場合、次式（８）に示される通り、復号化の演算によって、暗号化秘密鍵Ｋｅから秘密鍵Ｋｓが生成される。但し、「Ｄｅｃ（ｘ，ｙ）」は、ｙを使用してｘを復号化する演算を表す。この復号化する演算は、上記式（１）の暗号化の演算に対応する。Ｄｅｃ（Ｋｅ，Ｋ）＝Ｄｅｃ（Ｅｎｃ（Ｋｓ，Ｋ），Ｋ）＝Ｋｓ ・・・（８）
【0053】
（ステップＳ１２９）ＳＩＭカード１０とサーバ３０とは、秘密鍵と公開鍵との組に基づく認証を実行する。この認証方式として、例えば、チャレンジアンドレスポンス方式が挙げられる。ＳＩＭカード１０の通信部５２は、ＳＩＭカード１０の秘密鍵として、暗号復号化部１４による復号結果を使用する。サーバ３０の認証部３３は、記憶部３２から読み出した公開鍵Ｋｐを使用する。暗号復号化部１４によってＳＩＭカード１０の秘密鍵Ｋｓが復元されれば、ＳＩＭカード１０の秘密鍵Ｋｓと公開鍵Ｋｐとの組に基づく認証となり、ＳＩＭカード１０とサーバ３０との間の認証が成功する。
【0054】
一方、暗号復号化部１４によってＳＩＭカード１０の秘密鍵Ｋｓが復元されなければ、ＳＩＭカード１０とサーバ３０との間の認証が失敗する。例えば、復号化に使用された共通鍵が暗号化秘密鍵の暗号化に使用された共通鍵Ｋと異なる場合、正しく復号を行うことができないので、秘密鍵Ｋｓの復元に失敗する。これは、テンプレート登録過程で使用されたＳＩＭカードとは異なるＳＩＭカードがテンプレート照合過程で使用された結果である。秘密鍵Ｋｓの復元に失敗することによって不正なテンプレート照合（例えば、なりすましによる不正なユーザ認証）を防止できる。
【0055】
上述した実施形態によれば、テンプレート照合過程において、端末２０上で登録テンプレートＴと照合されるのは、符号化照合生体情報Ｆ（Ｂ’）である。そして、その照合結果であるテンプレート照合結果データは、ＳＩＭカード１０上で復号される。したがって、端末２０上でテンプレート照合結果データと登録テンプレートＴとが取得されたとしても、テンプレート照合結果データと登録テンプレートＴとからでは量子化照合生体情報Ｂ’を取得することができない。これにより、バイオメトリック暗号方式を使用する際の安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【0056】
また、上述した実施形態では、バイオメトリック暗号方式における負荷が比較的重い誤り訂正処理を含む照合処理などは端末２０で実行し、負荷が比較的軽い処理をＳＩＭカード１０で実行するようにした。この処理の分担によって、ＳＩＭカード１０の処理能力が十分ではなくても、生体認証に要する時間を実用的な範囲に収めることができる。
【0057】
なお、上述した実施形態の説明では、扱うデータの例として、２を法とする有限体のデータを挙げたが、全ての整数を法とする有限体に対しても同様に適用可能である。
【0058】
また、上述した実施形態の説明では、ＳＩＭカード１０が第２の符号生成部１８及び第２の符号復号化部１９を備え、暗号化秘密鍵Ｋｅと第２の符号語Ｆｋとの変換を行ったが、暗号化秘密鍵Ｋｅと第２の符号語Ｆｋとの変換はなくてもよい。この場合、上記式（１）〜式（５）から、テンプレート登録過程での量子化登録生体情報Ｂと、テンプレート照合過程での量子化照合生体情報Ｂ’との間のハミング距離が十分に近い場合、次式（９）となる。（Ｅｎｃ（Ｋｓ，Ｋ））ＸＯＲ（Ｂ）ＸＯＲ（Ｂ’）ＸＯＲ（Ｆ）＝（Ｅｎｃ（Ｋｓ，Ｋ））ＸＯＲ（Ｆ） ・・・（９）
ここで、「Ｓ＝Ｅｎｃ（Ｋｓ，Ｋ）」とすると、端末２０上で取得できるのは、登録テンプレートＴに相当する「（Ｓ）ＸＯＲ（Ｂ）」と、テンプレート照合結果データに相当する「（Ｓ）ＸＯＲ（Ｆ）」とのみである。これにより、Ｓを取得することは困難である。同様に、量子化登録生体情報Ｂを取得することは困難である。また、テンプレート照合結果データに相当する「（Ｓ）ＸＯＲ（Ｆ）」が取得されてＳＩＭカード１０へのテンプレート照合結果データの入力に使用されたとしても、第１の符号語Ｆが変われば秘密鍵Ｋｓの復元に失敗する。これにより、バイオメトリック暗号方式を使用する際の安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【0059】
［変形例］上述した実施形態の変形例を説明する。図７は、本発明の一実施形態に係るＳＩＭカード１０の変形例を示す構成図である。この図７において図２の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。本変形例では、上述の図４に示されるサーバ３０に備わる第１の符号生成部３４を、図７に示されるようにＳＩＭカード１０に備える。したがって、サーバ３０は、図４と同様であるが、第１の符号生成部３４を備えなくてもよい。この第１の符号生成部３４の配置以外の構成は上述の実施形態と同じである。
【0061】
図８は、本発明の一実施形態に係るテンプレート照合過程の手順の変形例を示すシーケンスチャートである。この図８において図６の各ステップに対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図８において、ステップＳ１２２では、ＳＩＭカード１０の第１の符号生成部３４が第１の符号語Ｆを生成する。この点以外は上述の実施形態と同じである。また、本変形例においても、テンプレート登録過程は、上述した図５に示される実施形態と同じである。
【0062】
本変形例においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。但し、ＳＩＭカード１０の処理能力が不足する場合には、上述した実施形態によりサーバ３０で第１の符号語を生成することが好ましい。
【0063】
［応用例］上述した実施形態の応用例を説明する。図９は、本発明の一実施形態に係る生体認証システム１の応用例を示す構成図である。ＳＩＭカード１０は、上述した図２の構成であってもよく、又は、上述した図７の構成であってもよい。端末２０は、上述した図３の構成である。サーバ３０は、図４の構成である。但し、ＳＩＭカード１０が図７の構成である場合には、サーバ３０は第１の符号生成部３４を備えなくてもよい。
【0064】
図９において、ＳＩＭカード１０は無線通信回線を介して無線通信ネットワーク１００とデータを送受する。サーバ３０は通信回線を介してインターネット１１０とデータを送受する。無線通信ネットワーク１００とインターネット１１０とは相互にデータを交換する。ＳＩＭカード１０とサーバ３０とは、無線通信ネットワーク１００とインターネット１１０とを介してデータを送受する。
【0065】
無線通信ネットワーク１００は、通信事業者によって運用される。無線通信ネットワーク１００を利用するためには、無線通信ネットワーク１００の契約者情報が書き込まれたＳＩＭカード又はｅＳＩＭが必要である。ＳＩＭカード１０は、無線通信ネットワーク１００の契約者情報が書き込まれたＳＩＭカードである。よって、端末２０の通信部２４は、ＳＩＭカード１０を使用することにより無線通信ネットワーク１００を利用できる。端末２０の通信部２４は、無線通信ネットワーク１００に接続する無線通信回線を確立する。ＳＩＭカード１０は、端末２０の通信部２４によって確立された無線通信回線を介して無線通信ネットワーク１００とデータを送受する。
【0066】
図１０は、本発明の一実施形態に係るＳＩＭカード１０の応用例を示す構成図である。ＳＩＭカード１０は、ＩＳＤ（Issuer Secure Domain）＿２０２と、ＳＳＤ（Supplementary Secure domain）＿２０４と鍵２０６とを備える。ＩＳＤ＿２０２は、無線通信ネットワーク１００の通信事業者（ＭＮＯ（Mobile Network Operator）＿２０８）のみがアクセスできる領域である。ＳＳＤ＿２０４は、ＭＮＯ＿２０８から許可を得たＴＳＭ（Trusted Service Manager）＿２１０がアクセスできる領域である。
【0067】
ＳＩＭカード１０は、予め、ＭＮＯ＿２０８と共有される鍵２０６を保持する。例えば、ＳＩＭカード１０の発行時に、鍵２０６がＳＩＭカード１０に入力されて保持される。ＩＳＤ＿２０２とＭＮＯ＿２０８との間には、セキュアチャンネル２１４が鍵２０６を使用して確立される。セキュアチャンネル２１４は、ＩＳＤ＿２０２とＭＮＯ＿２０８との間のデータの送受に使用される。セキュアチャンネル２１４は、上述した実施形態において図１に示されるセキュア通信路５０に利用できる。
【0068】
ＴＳＭ＿２１０は、ＭＮＯ＿２０８から、ＳＩＭカード１０のＳＳＤ＿２０４と共有される鍵２１２を取得する。鍵２１２は、ＭＮＯ＿２０８によって、ＳＩＭカード１０のＳＳＤ＿２０４とＴＳＭ＿２１０との間で共有される。ＳＳＤ＿２０４とＴＳＭ＿２１０との間には、セキュアチャンネル２１６が鍵２１２を使用して確立される。セキュアチャンネル２１６は、ＳＳＤ＿２０４とＴＳＭ＿２１０との間のデータの送受に使用される。セキュアチャンネル２１６は、上述した実施形態において図１に示されるセキュア通信路５０に利用できる。
【0069】
例えば、図９に示されるサーバ３０は、ＴＳＭ＿２１０として、ＳＩＭカード１０のＳＳＤ＿２０４と共有される鍵２１２を保持する。サーバ３０の通信部３１は、鍵２１２を使用して確立されたセキュアチャンネル２１６をセキュア通信路５０として使用する。サーバ３０の通信部３１は、セキュアチャンネル２１６を介して、ＳＩＭカード１０のＳＳＤ＿２０４との間でデータを送受する。これにより、例えば、サーバ３０は、ＳＩＭカード１０に備わるＳＩＭアプレット（SIM Applet）＿３００によって実現される機能部との間で、ＳＳＤ＿２０４を介してデータを送受する。ＳＩＭアプレット＿３００は、コンピュータプログラムである。
【0070】
ＳＩＭアプレット＿３００として、上述した図２又は図７に示されるＳＩＭカード１０の機能をコンピュータに実現させるコンピュータプログラムが挙げられる。これにより、ＳＩＭカード１０のＣＰＵ（演算処理装置）がＳＩＭアプレット＿３００を実行することによって、上述した図２又は図７に示されるＳＩＭカード１０の機能が実現される。ＳＩＭアプレット＿３００は、例えば、セキュアチャンネル２１６を介して、ＴＳＭ＿２１０としてのサーバ３０からＳＩＭカード１０のＳＳＤ＿２０４へ送信される。ＳＩＭカード１０は、ＳＳＤ＿２０４により受信されたＳＩＭアプレット＿３００を保持する。
【0071】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【0072】
例えば、本発明は、スマートフォン等の携帯端末向けのアプリケーションやＷｅｂサービスの利用の際のユーザ認証に利用可能である。また、本発明に係るスマートフォン等の携帯端末を認証機として使用することにより、様々な分野のサービスに対して、生体認証特有の生体センサなどの設備を用意することなく、生体認証を導入することが可能となる。
【0073】
また、上述した生体認証システム１を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
【0074】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【0075】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【0076】
１…生体認証システム、１０…ＳＩＭカード（セキュアエレメント）、１１…鍵生成部、１２…暗号化部、１３，２５，３２…記憶部、１４…暗号復号化部、１５…端末インタフェース部、１６…第１の符号化部、１７…第１の符号復号化部、１８…第２の符号生成部、１９…第２の符号復号化部、２０…端末（端末装置）、２１…生体情報入力部、２２…量子化部、２３…登録テンプレート生成部、２４，３１，５２…通信部、２６…照合部、２７…ＳＩＭカードインタフェース部、３０…サーバ（サーバ装置）、３３…認証部、３４…第１の符号生成部、１００…無線通信ネットワーク、１１０…インターネット、２０２…ＩＳＤ、２０４…ＳＳＤ、２０６，２１２…鍵、２０８…ＭＮＯ、２１０…ＴＳＭ、２１４，２１６…セキュアチャンネル、３００…ＳＩＭアプレット