特許 6598259 デバイス固有情報生成装置及びデバイス固有情報生成システムとデバイス固有情報生成方法

(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】6598259

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】デバイス固有情報生成装置及びデバイス固有情報生成システムとデバイス固有情報生成方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/10 20060101AFI20191021BHJP

   H04L 9/32 20060101ALI20191021BHJP

   G09C 1/00 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   H04L9/00 621Z

   H04L9/00 675B

   G09C1/00 640E

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-176553(P2017-176553)

(22)【出願日】2017年9月14日

(62)【分割の表示】特願2014-26932(P2014-26932)の分割

【原出願日】2014年2月14日

(65)【公開番号】特開2018-11344(P2018-11344A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2017年9月28日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２５年度、独立行政法人科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業（チーム型研究（ＣＲＥＳＴ））委託研究「サイドチャネル攻撃への安全性評価手法の確立およびＰＵＦデバイスの実装・評価とセキュリティシステムへの応用」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(72)【発明者】

【氏名】堀 洋平

(72)【発明者】

【氏名】萩原 学

(72)【発明者】

【氏名】姜 玄浩

(72)【発明者】

【氏名】古原 和邦

(72)【発明者】

【氏名】片下 敏宏

【審査官】 金沢 史明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９８３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１２２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Anthony van Herrewege et al.，Reverse Fuzzy Extractors: Enabling Lightweight Mutual Authentication for PUF-enabled RFIDs，Lecture Notes in Computer Science，Springer，２０１２年，Vol. 7397，pp. 374-389

【文献】 G. E. Suh and S. Devadas，Physical Unclonable Functions for Device Authentication and Secret Key Generation，Proceedings of the 44th annual Design Automation Conference (DAC '07)，ACM，２００７年 ６月 ４日，pp. 9-14，ISBN: 978-1-59593-627-1，DOI: 10.1145/1278480.1278484

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ９／１０

Ｇ０９Ｃ １／００

Ｈ０４Ｌ ９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスと前記デバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、
前記デバイスは、
入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、
前記入力信号を再度前記特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第二の固有信号に加算あるいは減算して第二の変換信号を生成する第一の変換手段とを備え、
前記情報読取装置は、
予め入力された前記入力信号に応じて前記特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第一の固有信号に加算あるいは減算して第一の変換信号を生成する第二の変換手段と、
前記第一の変換信号から前記第二の変換信号を減算する減算手段と、
前記減算手段による減算により生成された信号を復号する復号手段とを備え、
前記デバイスは、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号から前記第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システム。

【請求項2】

デバイスと前記デバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、
前記デバイスは、
入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、
前記特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第一の固有信号に加算あるいは減算して第一の変換信号を生成すると共に、前記入力信号を再度前記特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第二の固有信号に加算あるいは減算して第二の変換信号を生成する変換手段とを備え、
前記情報読取装置は、
前記第一の変換信号から前記第二の変換信号を減算する減算手段と、
前記減算手段による減算により生成された信号を復号する復号手段を備え、
前記デバイスは、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号から前記第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システム。

【請求項3】

前記演算手段は、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号を加算する加算器である、請求項１又は２に記載のデバイス固有情報生成システム。

【請求項4】

デバイスと前記デバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、
前記デバイスは、
入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、
前記入力信号を再度前記特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第二の固有信号に加算あるいは減算して第二の変換信号を生成する第一の変換手段とを備え、
前記情報読取装置は、
予め入力された前記入力信号に応じて前記特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第一の固有信号に加算あるいは減算して第一の変換信号を生成する第二の変換手段と、
前記第二の変換信号から前記第一の変換信号を減算する減算手段と、
前記減算手段による減算により生成された信号を復号する復号手段とを備え、
前記デバイスは、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号から前記第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システム。

【請求項5】

デバイスと前記デバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、
前記デバイスは、
入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、
前記特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第一の固有信号に加算あるいは減算して第一の変換信号を生成すると共に、前記入力信号を再度前記特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第二の固有信号に加算あるいは減算して第二の変換信号を生成する変換手段とを備え、
前記情報読取装置は、
前記第二の変換信号から前記第一の変換信号を減算する減算手段と、
前記減算手段による減算により生成された信号を復号する復号手段を備え、
前記デバイスは、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号から前記第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システム。

【請求項6】

前記演算手段は、前記第二の固有信号から前記復号手段により生成された信号を減算する減算器である、請求項４又は５に記載のデバイス固有情報生成システム。

【請求項7】

デバイスと前記デバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、
前記デバイスは、
入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、
前記入力信号を再度前記特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第二の固有信号に加算あるいは減算して第二の変換信号を生成する第一の変換手段とを備え、
前記情報読取装置は、
予め入力された前記入力信号に応じて前記特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第一の固有信号に加算あるいは減算して第一の変換信号を生成する第二の変換手段と、
前記第二の変換信号と前記第一の変換信号を加算する加算手段と、
前記加算手段による加算により生成された信号を復号する復号手段とを備え、
前記デバイスは、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号から前記第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システム。

【請求項8】

デバイスと前記デバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、
前記デバイスは、
入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、
前記特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第一の固有信号に加算あるいは減算して第一の変換信号を生成すると共に、前記入力信号を再度前記特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームを生成し、若しくは、誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し、選択した前記符号語を前記第二の固有信号に加算あるいは減算して第二の変換信号を生成する変換手段とを備え、
前記情報読取装置は、
前記第二の変換信号と前記第一の変換信号を加算する加算手段と、
前記加算手段による加算により生成された信号を復号する復号手段を備え、
前記デバイスは、前記第二の固有信号と前記復号手段により生成された信号から前記第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システム。

【請求項9】

前記演算手段は、前記復号手段により生成された信号から前記第二の固有信号を減算する減算器である、請求項７又は８に記載のデバイス固有情報生成システム。

【請求項10】

前記デバイスは、前記演算手段により生成された前記第一の固有信号から、前記第一の固有信号に応じて生成される公開鍵に対応した秘密鍵を生成する秘密鍵生成手段をさらに備えた請求項２に記載のデバイス固有情報生成システム。

【請求項11】

前記デバイスは、前記演算手段により生成された前記第一の固有信号と前記第二の固有信号から、前記第一の固有信号から生成される秘密鍵を直接使うことなく前記秘密鍵を使って得られる演算結果を算出する第二の演算手段をさらに備えた請求項２に記載のデバイス固有情報生成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デバイス固有の情報を生成するための技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、真正なデバイスを偽造されたものと識別するための技術として、例えば特許文献１〜４に示されているように、複製困難なデバイス固有情報を生成する物理複製困難回路（ＰＵＦ：Physical Unclonable Function）を利用した技術が考案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１０−５２７２１９号公報

【特許文献2】特表２０１２−５１９９８７号公報

【特許文献3】特開２０１３−３４３１号公報

【特許文献4】特開２０１３−３１１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記物理複製困難回路からの出力には多くのノイズが含まれることから、当該出力から安定的にデバイス固有情報を生成するためにファジーエクストラクタ（Fuzzy Extractor）と呼ばれる技術が考案されたものの、当該技術におけるアルゴリズムは複雑で処理時間や必要な回路の規模が大きくなるという問題があった。

【0005】

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、簡易な回路や方法によって高速にデバイス固有の情報を生成するデバイス固有情報生成装置及びデバイス固有情報生成システムとデバイス固有情報生成方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する第一の固有信号を生成する特性信号生成手段と、第一の固有信号を変換することにより変換信号を生成して外部記憶装置に保存する変換手段と、再度入力された入力信号に応じて生成された第二の固有信号と外部記憶装置に保存された変換信号に応じて生成された信号を復号する復号手段とを備えたデバイス固有情報生成装置を提供する。

【0007】

また、上記課題を解決するために、本発明は、デバイスとデバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、上記デバイスは、入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、入力信号を再度特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を変換して第二の変換信号を生成する第一の変換手段とを備え、上記情報読取装置は、予め入力された入力信号に応じて特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を変換して第一の変換信号を生成する第二の変換手段と、第一の変換信号及び第二の変換信号により生成された信号を復号する復号手段とを備えたデバイス固有情報生成システムを提供する。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本発明は、デバイスとデバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、上記デバイスは、入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、入力信号を再度特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を変換して第二の変換信号を生成する第一の変換手段とを備え、上記情報読取装置は、予め入力された入力信号に応じて特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を変換して第一の変換信号を生成する第二の変換手段と、第一の変換信号及び第二の変換信号により生成された信号を復号する復号手段とを備え、上記デバイスは、第二の固有信号と復号手段による復号により生成された信号から第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システムを提供する。

【0009】

また、上記課題を解決するために、本発明は、デバイスとデバイスから供給される情報を読み取る情報読取装置から構成されるデバイス固有情報生成システムであって、上記デバイスは、入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する特性信号生成手段と、特性信号生成手段により生成された第一の固有信号を変換して第一の変換信号を生成すると共に、入力信号を再度特性信号生成手段に入力することにより生成された第二の固有信号を変換して第二の変換信号を生成する変換手段とを備え、上記情報読取装置は、第一の変換信号及び第二の変換信号により生成された信号を復号する復号手段を備え、上記デバイスは、第二の固有信号と復号手段による復号により生成された信号から第一の固有信号を生成する演算手段をさらに備えたデバイス固有情報生成システムを提供する。

【0010】

また、上記課題を解決するために、本発明は、入力信号に応じてデバイスの物理特性に依存する第一の固有信号を生成する特性信号生成ステップと、第一の固有信号を変換することにより変換信号を生成して外部記憶装置に保存する変換ステップと、再度入力された入力信号に応じて生成された第二の固有信号と外部記憶装置に保存された変換信号に応じて生成された信号を復号する復号ステップとを有するデバイス固有情報生成方法を提供する。

【0011】

また、上記課題を解決するために、本発明は、入力信号及び入力信号に応じて生成されたデバイスの物理特性に依存する第一の固有信号を予め保存する固有信号保存ステップと、固有信号保存ステップで予め保存された入力信号を再度デバイスに入力する再入力ステップと、第一の固有信号を変換して第一の変換信号を生成する第一の変換ステップと、再入力ステップにおいて再度入力された入力信号に応じて生成された第二の固有信号を変換して第二の変換信号を生成する第二の変換ステップと、第一の変換信号及び第二の変換信号により生成された信号を復号する復号ステップとを有するデバイス固有情報生成方法を提供する。

【0012】

また、上記課題を解決するために、本発明は、入力信号及び入力信号に応じて生成されたデバイスの物理特性に依存する第一の固有信号を予め保存する固有信号保存ステップと、固有信号保存ステップで予め保存された入力信号を再度デバイスに入力する再入力ステップと、第一の固有信号を変換して第一の変換信号を生成する第一の変換ステップと、再入力ステップにおいて再度入力された入力信号に応じて生成された第二の固有信号を変換して第二の変換信号を生成する第二の変換ステップと、第一の変換信号及び第二の変換信号により生成された信号を復号する復号ステップと、第二の固有信号と、復号ステップにおける復号により生成された信号から第一の固有信号を生成する演算ステップとを有するデバイス固有情報生成方法を提供する。

【0013】

また、上記課題を解決するために、本発明は、入力信号に応じて生成されたデバイスの物理特性に依存する第一の固有信号を変換することにより得られた第一の変換信号と入力信号を予め保存する変換信号保存ステップと、変換信号保存ステップで予め保存された入力信号を再度デバイスに入力する再入力ステップと、再入力ステップにおいて再度入力された入力信号に応じて生成された第二の固有信号を変換して第二の変換信号を生成する変換ステップと、変換信号保存ステップにおいて保存された第一の変換信号及び第二の変換信号により生成された信号を復号する復号ステップと、第二の固有信号と復号ステップによる復号により生成された信号から第一の固有信号を生成する演算ステップとを有するデバイス固有情報生成方法を提供する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、デバイス固有の情報を生成するために必要な回路の規模を低減することができると共に、高速にデバイス固有の情報を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係るデバイス固有情報生成装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示されたデバイス固有情報生成装置の第一の使用例を示すブロック図である。

【図3】図１に示されたデバイス固有情報生成装置の第二の使用例を示すブロック図である。

【図4】図１に示されたデバイス固有情報生成装置の具体例であるＩＣチップ１の構成を示すブロック図である。

【図5】図４に示されたＩＣチップ１の動作を示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施の形態に係る第一のデバイス固有情報生成システムの構成を示すブロック図である。

【図7】図６に示されたデバイス固有情報生成システムの具体例を示すブロック図である。

【図8】図７に示されたデバイス固有情報生成システムの動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明の実施の形態に係る第二のデバイス固有情報生成システムの構成を示すブロック図である。

【図10】図９に示されたデバイス固有情報生成システムの具体例を示すブロック図である。

【図11】図１０に示されたデバイス固有情報生成システムの動作を示すフローチャートである。

【図12】本発明の実施の形態に係る第三のデバイス固有情報生成システムの構成を示すブロック図である。

【図13】図１２に示されたデバイス固有情報生成システムの具体例を示すブロック図である。

【図14】図１３に示されたデバイス固有情報生成システムによるデバイス固有情報生成方法を示すフローチャートである。

【図15】図１２に示されたデバイス固有情報生成システムの変形例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一又は相等部分を示す。図１は、本発明の実施の形態に係るデバイス固有情報生成装置の構成を示すブロック図である。

【0017】

図１に示されるように、本発明の実施の形態に係るデバイス固有情報生成装置１００は、デバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する物理複製困難回路（ＰＵＦ）３と、ＰＵＦ３に接続されたレジスタ１０１と、レジスタ１０１に接続された変換器１０２及び復号器１０３とを備える。

【0018】

ここで、レジスタ１０１は入力信号Ｃに応じてＰＵＦ３から出力された固有信号Ｒ１の一部Ｄ１を信号Key1として出力し、変換器１０２は固有信号Ｒ１を誤り訂正符号のシンドロームＳ１に変換してデータベースＤＢに登録する。また、復号器１０３は再度入力された入力信号Ｃに応じてＰＵＦ３から出力された固有信号Ｒ２と、入力信号Ｃに応じてデータベースＤＢから読み出されたシンドロームＳ１から信号Key2を生成する。

【0019】

この信号Key2を生成する処理は、例えば、固有信号Ｒ２のシンドロームＳ２を計算し、シンドロームＳ１からシンドロームＳ２を減じた値に対応する誤りパターンを復号し、この誤りパターンを固有信号Ｒ２と加算することにより行える。また、シンドロームの代わりに誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し固有信号に加算あるいは減算した値を利用してもよい。

【0020】

ここで信号Key1と信号Key2は、例えば図２に示されるように、セットトップボックスやＡＴＭ、あるいは入退室管理システム等のデバイス固有情報生成装置１００と組み合わせて使う別の機器１１０において比較器１１２において比較され、これらが一致する場合にはデバイスが真正なものであることを示す信号Ｔが生成される一方、一致しない場合には偽造されたものであることを示す信号Ｆが生成される。

【0021】

なお、ここでの比較は、信号Key1と信号Key2とを直接比較してもよいし、それらを加工した信号を比較してもよい。

【0022】

また、信号Key2は、デバイス内でのみ生成される暗号鍵として使用することができ、図３には信号Key2を用いて暗号化器１２１により平文を暗号化すると共に、復号器１２３で暗号文を平文に復号する例が示される。

【0023】

図４は、図１に示されたデバイス固有情報生成装置１００を搭載したＩＣチップ１の構成を示すブロック図である。

【0024】

ＩＣチップ１は、デバイスの物理特性に依存する固有信号を生成する物理複製困難回路（ＰＵＦ）３と、ＰＵＦ３に接続されたシンドローム算出器５と、シンドローム算出器５に接続された復号器７と、復号器７に接続されたレジスタ９と、シンドローム算出器５及びレジスタ９に接続された比較器１０とを備える。

【0025】

ここで、シンドローム算出器５は、ＰＵＦ３に接続されたレジスタ１１と、レジスタ１１に接続された符号化器１３と、符号化器１３に接続されたレジスタ１５と、レジスタ１１及びレジスタ１５に接続された加算器１７と、加算器１７に接続されたレジスタ１９とを含む。

【0026】

図５は、図４に示されたＩＣチップ１を用いたデバイス固有情報生成方法を示すフローチャートである。以下において、本識別方法を図５を用いて詳しく説明する。

【0027】

ステップＳ１において、ＰＵＦ３にチャレンジ信号Ｃを入力し、デバイスの物理特性に依存する第一の固有信号Ｒ１を予めレジスタ１１に保存する。

【0028】

なお、レジスタ１１に保存された固有信号Ｒ１の一部、例えば固有信号Ｒ１が２５５ビットである場合における上位１１５ビット、がＩＤや暗号鍵等の秘密情報Key1として使用される。

【0029】

次にステップＳ２において、符号化器１３は、レジスタ１１に保存された固有信号Ｒ１の上記一部をＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化する。なお、符号化器１３により生成された信号はレジスタ１５に保存される。

【0030】

次にステップＳ３において、加算器１７は、レジスタ１１に保存された固有信号Ｒ１とレジスタ１５に保存された信号とを加算する。そして、加算器１７により生成された信号はレジスタ１９に保存され、保存された一部の信号（シンドロームＳ１）、上記例では２５５ビットのうち下位１４０ビットの信号、を外部のデータベースＤＢにチャレンジ信号Ｃを指標（インデックス）として予め登録する。

【0031】

次にステップＳ４において、加算器１７はＰＵＦ３に再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じて生成された固有信号Ｒ２と、再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じてデータベースＤＢから読み出されたシンドロームＳ１を加算して検証信号を生成する。なお、上記例では加算時においてシンドロームＳ１の上位１５５ビットを０とした上で、２５５ビットを有する固有信号Ｒ２と加算される。

【0032】

次にステップＳ５において、復号器７は加算器１７による上記加算により得られた信号を復号する。なお、本復号により得られた信号はレジスタ９に保存され、保存された信号の一部、上記例においては上位１５５ビットの信号、が秘密情報Key2と扱われる。

【0033】

次にステップＳ６において、比較器１０は上記秘密情報Key1と上記秘密情報Key2を比較してこれらが一致すると判断した場合には、ＩＣチップ１が真正なものであることを示す信号Ｔを出力すると共に、一致しないと判断した場合にはＩＣチップ１が真正なものでないことを示す信号Ｆを出力する。

【0034】

以上より、本発明の実施の形態に係るデバイス固有情報生成装置及びデバイス固有情報生成方法によれば、ＰＵＦ３の出力信号を符号化した信号の一部であるシンドロームＳ１を予め記憶することによって、デバイスの認証に必要なデータのサイズを理論値限界近くまで低減することができる。

【0035】

また、デバイスの認証に必要となるデータのサイズをこのように低減できることから、上記認証の速度を高速化することができ、必要な回路規模を低減することができる。

【0036】

なお、上記においてはＩＣチップ１について説明したが、上記ＰＵＦ３を種々の製品に組み込んだ上で上記デバイス固有情報生成方法を実施することによっても上記効果を得ることができる。

【0037】

図６は、本発明の実施の形態に係る第一のデバイス固有情報生成システムの構成を示すブロック図である。図６に示されるように、本システムはデバイス１３０及び情報読取装置１４０から構成されるが、具体的な構成例が図７に示される。

【0038】

図７に示されるように、第一のデバイス固有情報生成システムはＩＣチップ２０とＩＣリーダー３０とから構成される。ここで、ＩＣチップ２０はＰＵＦ３と、ＰＵＦ３に接続されたシンドローム算出器５とを含み、ＩＣリーダー３０は外部のデータベースＤＢに接続されたシンドローム算出器５と、シンドローム算出器５に接続された減算器３１と、減算器３１に接続された復号器３３と、上記データベースＤＢ及び復号器３３に接続された減算器３５と、減算器３５及びＰＵＦ３に接続された比較器３７とを含む。

【0039】

ここでの復号器３３は、例えば、誤り訂正符号のシンドロームから誤りパターンを求めるためのものであるが、シンドローム算出器５を誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し入力加算あるいは減算する装置とすることも可能であり、その場合の復号器３３は誤り訂正符号の符号語と固有情報とが加算あるいは減算された信号から誤りパターンを求めるためのものとなる。

【0040】

図８は、図７に示されたデバイス固有情報生成システムを用いた第一のデバイス固有情報生成方法を示すフローチャートである。以下において、本識別方法を図８を用いて詳しく説明する。

【0041】

ステップＳ１において、ＰＵＦ３にチャレンジ信号Ｃを入力し、生成された第一の固有信号Ｒ１を、チャレンジ信号Ｃをインデックスとして予めデータベースＤＢに登録する。

【0042】

次にステップＳ２において、予めデータベースＤＢに登録されたチャレンジ信号Ｃを再度ＰＵＦ３に入力する。

【0043】

次に、ステップＳ３において、ＩＣリーダー３０に含まれたシンドローム算出器５はデータベースＤＢに予め登録された第一の固有信号Ｒ１をＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームＳ１を生成する。

【0044】

次に、ステップＳ４において、ＩＣチップ２０に含まれたシンドローム算出器５はステップＳ２において再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じてＰＵＦ３により生成された第二の固有信号Ｒ２をＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームＳ２を生成する。

【0045】

次に、ステップＳ５において、減算器３１はシンドロームＳ１からシンドロームＳ２を減算し、復号器３３は減算器３１による減算により得られた信号を復号する。

【0046】

次に、ステップＳ６において、減算器３５はデータベースＤＢに予め登録された第一の固有信号Ｒ１から復号器３３による復号により生成された信号を減算する。

【0047】

次に、ステップＳ７において、比較器３７はステップＳ２においてＰＵＦ２により生成された第二の固有信号Ｒ２と、減算器３５により生成された信号とを比較し、それらの信号が一致する場合にはＩＣチップ２０が真正なものであることを示す信号Ｔを出力すると共に、一致しない場合にはＩＣチップ２０が真正なものでないことを示す信号Ｆを出力する。

【0048】

ここでの比較は、第二の固有信号Ｒ２と、減算器３５により生成された信号とを直接比較してもよいし、それらを加工した信号を比較してもよい。

【0049】

なお、図７に示されたＩＣリーダー３０においては、第二の固有信号Ｒ２から第一の固有信号Ｒ１を減算器３１で減算した結果を復号器３３で復号して誤りパターンを示す信号ｄ（＝Ｒ２−Ｒ１）を生成し、減算器３５の替わりに加算器を用いて第一の固有信号Ｒ１と信号ｄを加算することによって第二の固有信号Ｒ２を生成するようにしてもよい。

【0050】

さらには、図７に示されたＩＣリーダー３０においては、第二の固有信号Ｒ２と第一の固有信号Ｒ１を減算器３１の替わりに加算器を用いて加算した結果を復号器３３で復号して誤りパターンを示す信号ｄ（＝Ｒ１＋Ｒ２）を生成し、減算器３５により本信号ｄから第一の固有信号Ｒ１を減算することによって第二の固有信号Ｒ２を生成するようにしてもよい。

【0051】

以上のような第一のデバイス固有情報生成システム及びデバイス固有情報生成方法によれば、一般的に多くのデータ処理を行うために大きな規模の回路が必要とされる復号器をＩＣチップ２０に含める必要がないため、的確な認証を実現するＩＣチップ２０の構成を簡易なものとすることができ、製造コストを低減することができる。

【0052】

また、ＩＣチップ２０内で生成される第二の固有信号Ｒ２は別途乱数生成器を用いなくとも毎回変動するため、余計な仕組みを入れることなくサイドチャネル攻撃対策を実現できる。

【0053】

図９は、本発明の実施の形態に係る第二のデバイス固有情報生成システムの構成を示すブロック図である。図９に示されるように、本システムはデバイス１５０及び情報読取装置１６０から構成されるが、具体的な構成例が図１０に示される。

【0054】

図１０に示されるように、第二のデバイス固有情報生成システムはＩＣチップ４０とＩＣリーダー５０とから構成される。ここで、ＩＣチップ４０はＰＵＦ３と、ＰＵＦ３に接続されたシンドローム算出器５と、ＰＵＦ３に接続された加算器４１とを含み、ＩＣリーダー５０は外部のデータベースＤＢに接続されたシンドローム算出器５と、シンドローム算出器５に接続された減算器３１と、減算器３１に接続された復号器３３と、上記データベースＤＢ及び上記加算器４１に接続された比較器５１とを含む。

【0055】

ここでの復号器３３は、例えば、誤り訂正符号のシンドロームから誤りパターンを求めるためのものであるが、シンドローム算出器５を誤り訂正符号の符号語をランダムに選択し入力加算あるいは減算する装置とすることも可能であり、その場合の復号器３３は誤り訂正符号の符号語と固有情報とが加算あるいは減算された信号から誤りパターンを求めるためのものとなる。

【0056】

図１１は、図１０に示されたデバイス固有情報生成システムを用いた第二のデバイス固有情報生成方法を示すフローチャートである。以下において、本識別方法を図１１を用いて詳しく説明する。

【0057】

ステップＳ１において、ＰＵＦ３にチャレンジ信号Ｃを入力し、生成された第一の固有信号Ｒ１を、チャレンジ信号Ｃをインデックスとして予めデータベースＤＢに登録する。

【0058】

次にステップＳ２において、予めデータベースＤＢに登録されたチャレンジ信号Ｃを再度ＰＵＦ３に入力する。

【0059】

次に、ステップＳ３において、ＩＣリーダー５０に含まれたシンドローム算出器５はデータベースＤＢに予め登録された第一の固有信号Ｒ１をＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームＳ１を生成する。

【0060】

次に、ステップＳ４において、ＩＣチップ４０に含まれたシンドローム算出器５はステップＳ２において再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じてＰＵＦ３により生成された第二の固有信号Ｒ２をＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化してシンドロームＳ２を生成する。

【0061】

次に、ステップＳ５において、減算器３１はシンドロームＳ１からシンドロームＳ２を減算し、復号器３３は減算器３１による減算により得られた信号を復号する。

【0062】

次に、ステップＳ６において、加算器４１はステップＳ２において再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じてＰＵＦ３により生成された第二の固有信号Ｒ２と、復号器３３による復号により生成された信号ｄを加算する。

【0063】

次に、ステップＳ７において、比較器５１は予めデータベースＤＢに登録された第一の固有信号Ｒ１と、加算器４１により生成された信号とを比較し、それらの信号が一致する場合にはＩＣチップ４０が真正なものであることを示す信号Ｔを出力すると共に、一致しない場合にはＩＣチップ４０が真正なものでないことを示す信号Ｆを出力する。

【0064】

ここでの比較は、第一の固有信号Ｒ１と、加算器４１により生成された信号とを直接比較してもよいし、それらを加工した信号を比較してもよい。

【0065】

なお、図１０に示されたＩＣリーダー５０においては、第二の固有信号Ｒ２から第一の固有信号Ｒ１を減算器３１で減算した結果を復号器３３で復号して誤りパターンを示す信号ｄ（＝Ｒ２−Ｒ１）を生成し、加算器４１の替わりに減算器を用いて第二の固有信号Ｒ２から信号ｄを減算することによって第一の固有信号Ｒ１を生成するようにしてもよい。

【0066】

さらには、図１０に示されたＩＣリーダー５０においては、第二の固有信号Ｒ２と第一の固有信号Ｒ１を減算器３１の替わりに加算器を用いて加算した結果を復号器３３で復号して誤りパターンを示す信号ｄ（＝Ｒ１＋Ｒ２）を生成し、加算器４１の替わりに減算器を用いて本信号ｄから第二の固有信号Ｒ２を減算することによって第一の固有信号Ｒ１を生成するようにしてもよい。

【0067】

また、以下に示す図１３及び図１５に示されたデバイス固有情報生成システムにおいても、同様な変形例を考えることができる。

【0068】

以上のような第二のデバイス固有情報生成システム及びデバイス固有情報生成方法によっても、一般的に多くのデータ処理を行うために規模の大きな回路が必要とされる復号器をＩＣチップ４０に含める必要がないため、的確な認証を実現するＩＣチップ４０の構成を簡易なものとすることができ、製造コストを低減することができる。

【0069】

また、第二のデバイス固有情報生成システム及びデバイス固有情報生成方法によれば、チャレンジ信号Ｃに対して一意に決定される第一の固有信号Ｒ１が復元されて比較器５１による比較対象とされるため、デバイス認証の信頼性を高めることができる。なお、第一の固有信号Ｒ１は上記のように固定された値であるが、安全性を高めるために乱数を使って変動させても良い。

【0070】

図１２は、本発明の実施の形態に係る第三のデバイス固有情報生成システムの構成を示すブロック図である。図１２に示されるように、本システムはデバイス１７０及び情報読取装置１８０から構成されるが、具体的な構成例が図１３に示される。

【0071】

図１３に示されるように、第三のデバイス固有情報生成システムはＩＣチップ６０とＩＣリーダー７０とから構成される。ここで、ＩＣチップ６０はＰＵＦ３と、ＰＵＦ３に接続されたシンドローム算出器５と、ＰＵＦ３に接続された加算器４１と、加算器４１に接続された秘密鍵生成器６１を含み、ＩＣリーダー７０は外部のデータベースＤＢに接続された減算器３１と、減算器３１に接続された復号器３３とを含む。なお、公開鍵生成器６５はＰＵＦ３とデータベースＤＢの間に接続される。

【0072】

図１４は、図１３に示されたデバイス固有情報生成システムを用いた第三のデバイス固有情報生成方法を示すフローチャートである。以下において、本識別方法を図１４を用いて詳しく説明する。

【0073】

ステップＳ１において、ＰＵＦ３にチャレンジ信号Ｃを入力し、生成された第一の固有信号Ｒ１をシンドローム算出器５によりＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化する。そして、かかる符号化により得られた第１の符号化信号（シンドロームＳ１）をチャレンジ信号Ｃをインデックスとして予めデータベースＤＢに登録する。

【0074】

次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で予めデータベースＤＢに登録されたチャレンジ信号Ｃを再度ＰＵＦ３に入力する。

【0075】

次に、ステップＳ３において、シンドローム算出器５はステップＳ２で再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じてＰＵＦ３により生成された第二の固有信号Ｒ２をＢＣＨ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化して第２の符号化信号（シンドロームＳ２）を生成する。

【0076】

次に、ステップＳ４において、減算器３１はステップＳ１においてデータベースＤＢに予め登録されたシンドロームＳ１からステップＳ３で生成されたシンドロームＳ２を減算する。そして、復号器３３は、減算器３１により生成された信号を復号する。

【0077】

次に、ステップＳ５において、加算器４１はステップＳ２において再入力されたチャレンジ信号Ｃに応じてＰＵＦ３により生成された第二の固有信号Ｒ２と、復号器３３による復号により生成された信号ｄを加算して第一の固有信号Ｒ１を生成する。

【0078】

以上のような第三のデバイス固有情報生成システム及びデバイス固有情報生成方法によっても、一般的に多くのデータ処理を行うため回路規模が大きい復号器をＩＣチップ６０に含める必要がないため、的確な認証を実現するＩＣチップ６０の構成を簡易なものとすることができ、製造コストを低減することができる。

【0079】

また、第三のデバイス固有情報生成システム及びデバイス固有情報生成方法によれば、チャレンジ信号Ｃに対して一意に決定される第一の固有信号Ｒ１を復元することによりＩＣチップ６０を認証するため、デバイス認証の信頼性を高めることができる。

【0080】

また、第三のデバイス固有情報生成システムにおいては、図１３に示されるように、公開鍵生成器６５によって第一の固有信号Ｒ１から公開鍵ＰＫが生成され、チャレンジ信号ＣをインデックスとしてデータベースＤＢに登録される。そして、ＩＣリーダー７０はデータベースＤＢからチャレンジ信号Ｃをインデックスとして公開鍵ＰＫを読み出すと共に、ＩＣチップ６０に含まれた秘密鍵生成器６１は加算器４１で生成された第一の固有信号Ｒ１から秘密鍵ＳＫを生成する。

【0081】

このことから、第三のデバイス固有情報生成システムによれば、ＩＣチップ６０とＩＣリーダー７０の間においては、シンドロームＳ２及び復号器３３による復号により生成された信号ｄのみが通信されることになるため、たとえこれらの信号が悪意ある第三者に盗聴等されたとしても、第一の固有情報Ｒ１及びそれを基に生成された秘密鍵ＳＫの推認を困難にすることができる。

【0082】

さらに、図１５には、図１３に示された秘密鍵生成器６１の替わりに、秘密鍵ＳＫを使った処理と同じ処理を秘密鍵ＳＫを直接使わず実現する演算装置８１を備えたＩＣチップ８０の構成が示される。

【0083】

ここで、演算装置８１は、図１５に示されるように第一の固有信号Ｒ１及び第二の固有信号Ｒ２を使って演算するが、例えば以下のような演算を行うものである。

【0084】

［演算例１］
秘密鍵ＳＫを例えばｓ＝ＫＤＦ（Ｒ１）とする。但し、ＫＤＦ（Key Derivation Function）は第一の固有信号Ｒ１をｓに変換する関数である。

【0085】

通常において、共通鍵ＫをｓＰを計算することにより求める場合に、演算装置８１では以下のような演算を実行する。但し、Ｐ，Ｋ‘，Ｋ“，Ｋを位数がｎである楕円曲線上の点、ｓ’及びｄ‘を整数とする。

【0086】

【数1】

【0087】

なお、上式（１）において
d’= ｛KDF(R1)-s’｝mod nと演算してもよく、

【数2】

と演算してもよい。

【0088】

［演算例２］
秘密鍵ｓと外部から計算可能な値ｒとの積ｒｓについて、ｒｓ ｍｏｄ ｎを計算する場合に、以下の式（３）あるいは式（４）のように演算する。

【0089】

【数3】

【0090】

【数4】

【0091】

これらのような演算を実行することにより、毎回ｓＰやｒｓ ｍｏｄ ｎなど秘密鍵ｓを直接用いた計算を行うことがないため、疑似乱数生成器等の回路を別途導入することなくサイドチャネル攻撃に対する防御を実現することができる。

【符号の説明】

【0092】

１，２０，４０，６０ ＩＣチップ
３ 物理複製困難回路（ＰＵＦ）
５ シンドローム算出器
７，３３，１０３，１６１，１８１ 復号器
１０，３７，５１ 比較器
１１ レジスタ
１３ 符号化器
１７，４１，１５１ 加算器
１９ レジスタ
３０，５０，７０ ＩＣリーダー
３１，３５ 減算器
６１，１７１ 秘密鍵生成器
１００，１２０ デバイス固有情報生成装置
１０２ 変換器
８０，１３０，１５０，１７０ デバイス
７０，１４０，１６０，１８０ 情報読取装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】