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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024172470
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】認証装置及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G06F 21/44 20130101AFI20241205BHJP
H04L 9/08 20060101ALI20241205BHJP
H04L 9/32 20060101ALI20241205BHJP
G03G 21/00 20060101ALI20241205BHJP
B41J 29/38 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
G06F21/44
H04L9/08 C
H04L9/32 200A
G03G21/00 388
G03G21/00 390
B41J29/38 204
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023090207
(22)【出願日】2023-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】飯島 一路
(72)【発明者】
【氏名】堀 謙治郎
(72)【発明者】
【氏名】榎本 寿
【テーマコード（参考）】
2C061
2H270
【Ｆターム（参考）】
2C061AP01
2C061AP04
2C061AP07
2C061AQ05
2C061AQ06
2C061AR01
2C061AS02
2C061BB08
2C061BB10
2C061CF05
2C061CG02
2C061CQ01
2C061HH03
2C061HJ10
2C061HK08
2C061HK11
2H270LA70
2H270NB01
2H270NB02
2H270NB03
2H270NB04
2H270NB05
2H270NB06
2H270NB07
2H270NB08
2H270NB09
2H270NB10
2H270ND09
2H270ND10
2H270ND11
2H270ND12
(57)【要約】
【課題】コストの上昇を抑制しつつ情報解析型の攻撃に対する耐性を向上させた認証方式を提供すること。
【解決手段】被認証装置は、認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶している。認証装置は、前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、計測される前記時間が基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部とを備える。
【選択図】図２
【解決手段】被認証装置は、認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶している。認証装置は、前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、計測される前記時間が基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部とを備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被認証装置を認証するための認証装置であって、
前記被認証装置は、前記認証装置から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶しており、
前記認証装置は、
前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、
前記計測部により計測される前記時間が予め設定される基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、
前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって、前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、
前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部と、
を備える認証装置。
前記被認証装置は、前記認証装置から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶しており、
前記認証装置は、
前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、
前記計測部により計測される前記時間が予め設定される基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、
前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって、前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、
前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部と、
を備える認証装置。
【請求項2】
前記被認証装置は、前記被認証装置に固有の識別子を予め記憶しており、
前記通信部は、前記被認証装置から前記識別子を受信し、
前記認証部は、前記制限データ及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて、前記第２許可データを導出する、
請求項１に記載の認証装置。
前記通信部は、前記被認証装置から前記識別子を受信し、
前記認証部は、前記制限データ及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて、前記第２許可データを導出する、
請求項１に記載の認証装置。
【請求項3】
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために使用される第１認証鍵であって、前記識別子に基づいて導出された当該第１認証鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて導出される第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
請求項２に記載の認証装置。
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて導出される第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
請求項２に記載の認証装置。
【請求項4】
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通鍵暗号方式における共通鍵として使用される、請求項３に記載の認証装置。
【請求項5】
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通的な元鍵及び前記識別子に基づく入力データを暗号学的ハッシュ関数へ入力することにより導出される、請求項４に記載の認証装置。
【請求項6】
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通的な元鍵を暗号鍵として用いて前記識別子を暗号化することにより導出される、請求項４に記載の認証装置。
【請求項7】
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータのデジタル署名を生成するために使用される、公開鍵暗号方式の秘密鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記デジタル署名を含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を、前記秘密鍵に対応する公開鍵及び前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータを用いて検証することにより、前記被認証装置を認証する、
請求項１に記載の認証装置。
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記デジタル署名を含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を、前記秘密鍵に対応する公開鍵及び前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータを用いて検証することにより、前記被認証装置を認証する、
請求項１に記載の認証装置。
【請求項8】
前記被認証装置は、前記秘密鍵に対応する前記公開鍵、及び前記公開鍵の真正性を証明する電子証明書を予め記憶しており、
前記通信部は、前記被認証装置から前記公開鍵及び前記電子証明書を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置から受信される前記電子証明書に基づいて前記公開鍵の真正性が確認された場合に、前記公開鍵を用いて前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を検証する、
請求項７に記載の認証装置。
前記通信部は、前記被認証装置から前記公開鍵及び前記電子証明書を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置から受信される前記電子証明書に基づいて前記公開鍵の真正性が確認された場合に、前記公開鍵を用いて前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を検証する、
請求項７に記載の認証装置。
【請求項9】
前記記憶部は、成功裏に認証された装置の識別子を記憶するテーブルを有し、
前記認証部は、前記認証装置に接続した前記被認証装置から前記通信部により受信される識別子が前記テーブルに存在する場合に、当該被認証装置へ認証要求を送信することなく、当該被認証装置は認証済みであると判定する、
請求項１に記載の認証装置。
前記認証部は、前記認証装置に接続した前記被認証装置から前記通信部により受信される識別子が前記テーブルに存在する場合に、当該被認証装置へ認証要求を送信することなく、当該被認証装置は認証済みであると判定する、
請求項１に記載の認証装置。
【請求項10】
前記記憶部は、前記認証装置が通電されている間の時間の経過を監視するためのカウンタ値を記憶している、請求項１に記載の認証装置。
【請求項11】
前記記憶部は、不揮発性メモリである、請求項１０に記載の認証装置。
【請求項12】
前記第１許可データは、前記認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定のために使用されるＮ個（Ｎは２以上の整数）のハッシュ値を含み、
前記制限データは、前記Ｎ個のハッシュ値にそれぞれ対応するＮ個の元値を含み、
Ｎ個の異なる基準時間が予め設定され、
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間がｉ番目（ｉは１以上かつＮ以下の整数）の基準時間に到達した場合に、前記制限データのｉ番目の元値に基づいて導出される前記第２許可データのｉ番目の値を、前記第１許可データの対応するｉ番目のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、
請求項１に記載の認証装置。
前記制限データは、前記Ｎ個のハッシュ値にそれぞれ対応するＮ個の元値を含み、
Ｎ個の異なる基準時間が予め設定され、
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間がｉ番目（ｉは１以上かつＮ以下の整数）の基準時間に到達した場合に、前記制限データのｉ番目の元値に基づいて導出される前記第２許可データのｉ番目の値を、前記第１許可データの対応するｉ番目のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、
請求項１に記載の認証装置。
【請求項13】
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間が前記ｉ番目の基準時間に到達した場合に、前記制限データの１番目からｉ番目までの元値に基づいてそれぞれ導出される前記第２許可データのｉ個の値を、前記第１許可データの対応するｉ個のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、請求項１２に記載の認証装置。
【請求項14】
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために各々使用されるＮ個の第１認証鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、ｉ番目の第１認証鍵を用いて生成された前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記ｉ番目の第１認証鍵に対応する第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
請求項１２に記載の認証装置。
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、ｉ番目の第１認証鍵を用いて生成された前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記ｉ番目の第１認証鍵に対応する第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
請求項１２に記載の認証装置。
【請求項15】
請求項１～１４のいずれか１項に記載の認証装置と、
シートに画像を形成する画像形成部と、
を備える画像形成装置。
シートに画像を形成する画像形成部と、
を備える画像形成装置。
【請求項16】
前記被認証装置は、前記画像形成装置へ装着される交換可能部品である、請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項17】
前記交換可能部品は、前記交換可能部品に適した動作条件を示す制御パラメータを記憶しており、
前記画像形成装置は、
前記認証部による前記交換可能部品の認証が失敗した場合に、前記交換可能部品からの前記制御パラメータの読み出しを禁止する制御部、
をさらに備え、
前記制御部は、前記計測部により計測される前記時間が前記基準時間に到達する前は、前記認証部に前記交換可能部品の認証を行わせることなく、前記交換可能部品の前記制御パラメータの読み出しを許可する、
請求項１６に記載の画像形成装置。
前記画像形成装置は、
前記認証部による前記交換可能部品の認証が失敗した場合に、前記交換可能部品からの前記制御パラメータの読み出しを禁止する制御部、
をさらに備え、
前記制御部は、前記計測部により計測される前記時間が前記基準時間に到達する前は、前記認証部に前記交換可能部品の認証を行わせることなく、前記交換可能部品の前記制御パラメータの読み出しを許可する、
請求項１６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、認証装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、交換可能な部品を接続した状態で利用される多くの電子機器が知られている。例えば、画像形成装置は、トナー若しくはインクを収容したカートリッジ、プロセスカートリッジ、搬送ローラ、又は定着ユニットといった、様々な交換可能部品と共に動作し得る。電子機器に設計において想定されていない交換可能部品が接続されると、電子機器の故障、動作不良、又は出力品質の低下といった不具合が生じかねない。そのため、電子機器のいくつかは、本体に接続された交換可能部品が正規の部品であるかを認証する仕組みを有する。
【0003】
特許文献１は、プリンタ（認証装置）がトナーカートリッジのような交換可能な消耗品（被認証装置）を認証するための認証方式の一例を開示している。特許文献１により開示された認証方式では、認証装置ごとに異なるパスワードを用いたパスワード認証が行われ、パスワード認証が成功した場合にのみ、チャレンジレスポンス型の本認証のセッションが開始される。よって、本認証に使用される認証鍵が悪意ある第三者により読取られるリスクが低減される。また、パスワード認証には、マスターパスワードから派生したパスワードの派生値が使用されるため、マスターパスワードは装置の外部に露出しない。正規の被認証装置は、検証用の派生値の導出のための秘密情報の全ての候補値を不揮発性メモリに記憶しているため、どの認証装置に接続されたとしても有効に動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１６７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の認証方式において、マイクロプロービングのような情報解析型の攻撃に対する耐性を高めるためには、製品に搭載される秘密情報のバリエーションを増やすことが必要である。ある製品群においてＭ通りの秘密情報が使用されている場合に、Ｍ個の値を知得するために要する製品の個数は、所謂クーポンコレクタ問題の考え方に従って求められる。例えば、Ｍ＝１０である場合、統計的には、３０個の製品を入手することで１０通りの秘密情報の全てを知得できる可能性が高い。一方で、秘密情報のバリエーションを増やすことは、装置に組み込まれる不揮発性メモリの規模の増大をもたらし、コストを上昇させる。
【0006】
本発明は、上述した点に鑑み、コストの上昇を抑制しつつ情報解析型の攻撃に対する耐性を向上させた認証方式を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
ある観点によれば、被認証装置を認証するための認証装置であって、前記被認証装置は、前記認証装置から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶しており、前記認証装置は、前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、前記計測部により計測される前記時間が予め設定される基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって、前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部と、を備える認証装置が提供される。前記認証装置を備える画像形成装置もまた提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ情報解析型の攻撃に対する耐性を向上させた認証方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態においてプロセスカートリッジが画像形成装置へ接続されている様子を示すブロック図。
【図2】第１実施例に係る認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図3】第１実施例に係る被認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図4】第１実施例に係る認証チップ及び被認証チップのメモリに格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図5】第１実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図6】第１実施例に係る認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図。
【図7】第２実施例に係る認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図8】第２実施例に係る被認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図9】第２実施例に係る認証チップ及び被認証チップのメモリに格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図10】第２実施例に係る認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図。
【図11】第３実施例に係る認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図12】第３実施例に係る被認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図13】第３実施例に係る認証チップ及び被認証チップのメモリに格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図14】第３実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図15】第３実施例に係る認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図。
【図16】第４実施例に係る認証チップの構成の一例を示すブロック図。
【図17】第４実施例に係る認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0011】
＜１．基本的な構成＞
以下に説明する実施形態では、画像形成装置へ接続されるプロセスカートリッジを、画像形成装置に搭載される認証チップが認証するものとする。したがって、画像形成装置を認証装置、プロセスカートリッジを被認証装置、両者をまとめて認証システムと称することがある。プロセスカートリッジは、画像形成装置にとっての交換可能部品の一例である。但し、本開示に係る技術は、画像形成装置及びプロセスカートリッジの組合せには限定されず、様々な電子機器と交換可能部品との組合せに適用可能である。
以下に説明する実施形態では、画像形成装置へ接続されるプロセスカートリッジを、画像形成装置に搭載される認証チップが認証するものとする。したがって、画像形成装置を認証装置、プロセスカートリッジを被認証装置、両者をまとめて認証システムと称することがある。プロセスカートリッジは、画像形成装置にとっての交換可能部品の一例である。但し、本開示に係る技術は、画像形成装置及びプロセスカートリッジの組合せには限定されず、様々な電子機器と交換可能部品との組合せに適用可能である。
【0012】
図１は、プロセスカートリッジ２００が画像形成装置１００へ接続されている様子を示している。画像形成装置１００は、例えば、プリンタ、コピー機又は複合機であってよく、電子写真プロセスに従ってシートに画像を形成する。プロセスカートリッジ２００は、電子写真プロセスに関与する交換可能部品である。例えば、ユーザは、画像形成装置１００の筐体に配設されるカバー（図示せず）を開けて、画像形成装置１００に対しプロセスカートリッジ２００を着脱することができる。プロセスカートリッジ２００は、例えば、感光体、及び当該感光体の表面にトナー像を形成するための１つ以上の部材を含む。画像形成装置１００は、エンジンコントローラ１０１を備える。エンジンコントローラ１０１は、例えば、シートの搬送、トナー像の形成、シートへのトナー像の転写、及びシート上のトナー像の定着といった、シートに画像を形成するための画像形成装置１００の画像形成部（図示せず）の動作全般を制御する。
【0013】
画像形成装置１００に非正規のプロセスカートリッジが接続されると、装置の故障、動作不良、又は印刷品質の低下といった不具合が生じる虞がある。そこで、画像形成装置１００は、装置に装着されたプロセスカートリッジが正規品であるかを認証するための仕組みを有する。この認証の仕組みに関連する構成要素として、エンジンコントローラ１０１は、接続インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０３、センサ１０５、制御部１０７、及び認証チップ１１０を備える。プロセスカートリッジ２００は、被認証チップ２１０を備える。典型的には、認証チップ１１０及び被認証チップ２１０は、耐タンパ性を有する。
【0014】
接続Ｉ／Ｆ１０３は、被認証チップ２１０へ通信可能に接続される。接続Ｉ／Ｆ１０３と被認証チップ２１０との間の接続は、電気的な接点を介する有線接続であってもよく、又はアンテナを介する無線接続であってもよい。センサ１０５は、画像形成装置１００へプロセスカートリッジが装着されているか否かを検知するための検知部である。制御部１０７は、画像形成装置１００の動作を統括的に制御するコントローラである。認証チップ１１０は、被認証チップ２１０から接続Ｉ／Ｆ１０３を介して受信される認証データに基づいて、プロセスカートリッジ２００が正規品であるかを認証する機能を有する集積回路（ＩＣ）チップである。被認証チップ２１０は、プロセスカートリッジ２００の認証データを予め記憶しているメモリを内蔵するＩＣチップである。
【0015】
本実施形態において、被認証チップ２１０は、認証チップ１１０から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶している。一方、認証チップ１１０は、被認証チップ２１０により第１許可データを用いて検証される第２許可データの導出の基礎となる制限データを予め記憶している。被認証チップ２１０におけるメモリからの制限データの読み出しは、認証チップ１１０が通電されている時間が予め設定される基準時間に到達した後に可能とされる。画像形成装置１００へプロセスカートリッジ２００が装着されたことをセンサ１０５が検知すると、制御部１０７は、認証処理を開始する。その認証処理において、認証チップ１１０は、認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達済みである場合にのみ、メモリから制限データを読み出し、第２許可データを被認証チップ２１０へ送信する。そして、認証チップ１１０は、被認証チップ２１０において第１許可データを用いた第２許可データの検証が成功した場合に、チャレンジレスポンス型の認証方式に従って被認証チップ２１０を認証する。
【0016】
このように、認証チップ１１０の通電時間が基準時間（時間閾値ともいう）へ到達するまで被認証チップ２１０へ第２許可データを送信しないことで、攻撃者が製品を解析する際の所要時間が増大する。通電時間が基準時間へ到達する前は、認証を経ることなく、画像形成装置１００によるプロセスカートリッジ２００の利用が許可されてもよく、その利用が何らかの形で制限されてもよい。次節より、こうした認証方式のいくつかの実施例について詳しく説明する。
【0017】
＜２．第１実施例＞
＜２－１．認証チップの構成例＞
図２は、第１実施例に係る認証チップ１１０の構成の一例を示すブロック図である。図２を参照すると、認証チップ１１０は、内部バス１１１、入出力回路１１２、制御回路１１３、揮発性メモリ１１４、不揮発性メモリ１１５、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２、タイマ回路１２３、及び鍵アクセス器１２４を含む。
＜２－１．認証チップの構成例＞
図２は、第１実施例に係る認証チップ１１０の構成の一例を示すブロック図である。図２を参照すると、認証チップ１１０は、内部バス１１１、入出力回路１１２、制御回路１１３、揮発性メモリ１１４、不揮発性メモリ１１５、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２、タイマ回路１２３、及び鍵アクセス器１２４を含む。
【0018】
内部バス１１１は、制御回路１１３、揮発性メモリ１１４、不揮発性メモリ１１５、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２、タイマ回路１２３、及び鍵アクセス器１２４を相互に接続する信号線である。入出力回路１１２は、制御部１０７と認証チップ１１０の制御回路１１３との間でデータを中継する通信部である。制御回路１１３は、被認証装置との通信を制御する。制御回路１１３は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよく、制御部１０７から入力されるコマンドに従って様々な処理を行う。揮発性メモリ１１４は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってよく、演算のための一時的な記憶領域を制御回路１１３に提供する。不揮発性メモリ１１５は、例えば半導体メモリ又はハードディスクを含み得る記憶部である。
【0019】
本実施例において、不揮発性メモリ１１５は、制御回路１１３により実行される１つ以上のコンピュータプログラム１１６、パスワード元鍵（ＫＰＯ）１１７、認証元鍵（ＫＡＯ）１１８、及びタイマカウンタ（ＣＴ）１１９を記憶する。パスワード元鍵１１７は、上述した制限データの一例である。後に説明するパスワードは、パスワード元鍵１１７に基づいて導出される。認証元鍵１１８は、チャレンジレスポンス認証に使用される認証鍵の導出の基礎となる鍵である。認証チップ１１０は認証元鍵１１８を記憶している一方で、後に説明するように、被認証チップ２１０は対応する認証鍵２１８を記憶している。図２において破線で示したように、パスワード元鍵１１７及び認証元鍵１１８は、不揮発性メモリ１１５の制限付き記憶領域１１５ａに記憶される。制限付き記憶領域１１５ａへのアクセス（例えば、データの読み出し）は、鍵アクセス器１２４を介してのみ可能とされる。
【0020】
タイマカウンタ１１９は、認証チップ１１０が通電されている間の時間の経過を監視するためのカウンタ値である。例えば、タイマカウンタ１１９は、初期値として上述した基準時間に等しい値を有し、認証チップ１１０が通電されている期間中にその値はカウントダウンされ得る。この場合、タイマカウンタ１１９の値がゼロになると、基準時間が経過したと判定されることになる。
【0021】
暗号処理回路１２１は、ハッシュ関数の演算又は共通鍵暗号方式での暗号化を含み得る暗号関連の処理を実行する演算部である。乱数生成回路１２２は、制御回路１１３から入力されるコマンドに従って、乱数値を生成する生成部である。乱数生成回路１２２は、例えば、チャレンジレスポンス認証のためのチャレンジデータを生成するために利用される。タイマ回路１２３は、認証チップ１１０が通電されている時間を計測する計測部である。図２には示していないものの、認証チップ１１０は、電力供給回路をさらに含み得る。電力供給回路は、外部電源（例えば、商用電源又はバッテリ）から認証チップ１１０の各部へ電力を供給する。不揮発性メモリ１１５は、認証チップ１１０が通電されていない間であっても、上述したプログラム及びデータを維持することが可能である。鍵アクセス器１２４は、制限付き記憶領域１１５ａへのアクセスを制限するデバイスである。認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達する前は、鍵アクセス器１２４は、制限付き記憶領域１１５ａへのアクセスを遮断する。認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達すると、鍵アクセス器１２４は、後述する認証部１３１による制限付き記憶領域１１５ａからのデータの読み出しを可能にする。
【0022】
本実施例において、制御回路１１３は、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２及びタイマ回路１２３と連携して、被認証チップ２１０を認証するための認証処理を行う認証部１３１として機能する。認証処理の流れについて、後に詳しく説明する。
【0023】
＜２－２．被認証チップの構成例＞
図３は、第１実施例に係る被認証チップ２１０の構成の一例を示すブロック図である。図３を参照すると、被認証チップ２１０は、内部バス２１１、接続Ｉ／Ｆ２１２、制御回路２１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ２１５、暗号処理回路２２１、及び鍵アクセス器２２４を含む。
図３は、第１実施例に係る被認証チップ２１０の構成の一例を示すブロック図である。図３を参照すると、被認証チップ２１０は、内部バス２１１、接続Ｉ／Ｆ２１２、制御回路２１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ２１５、暗号処理回路２２１、及び鍵アクセス器２２４を含む。
【0024】
内部バス２１１は、制御回路２１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ２１５、暗号処理回路２２１、及び鍵アクセス器２２４を相互に接続する信号線である。接続Ｉ／Ｆ２１２は、認証装置へ通信可能に接続される通信部である。制御回路２１３は、接続Ｉ／Ｆ２１２を介する認証装置との通信を制御する。制御回路２１３は、例えばＣＰＵ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよい。揮発性メモリ２１４は、例えばＲＡＭであってよく、演算のための一時的な記憶領域を制御回路２１３に提供する。不揮発性メモリ２１５は、例えば半導体メモリを含む記憶部である。
【0025】
本実施例において、不揮発性メモリ２１５は、制御回路２１３により実行される１つ以上のコンピュータプログラム２１６、パスワードハッシュ値（ＰＨ'）２１７、認証鍵（ＫＡ'）２１８、及びチップ識別子（ＣＩＤ）２１９を記憶する。パスワードハッシュ値２１７は、上述した第１許可データの一例である。後に説明するように、パスワードハッシュ値２１７は、認証チップ１１０から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される。認証鍵２１８は、チャレンジレスポンス認証におけるレスポンスデータを生成するために使用される鍵（第１認証鍵）である。認証鍵２１８は、認証チップ１１０において認証元鍵１１８に基づいて導出される鍵（第２認証鍵）と共に、共通鍵暗号方式における共通鍵のペアをなす。図３において破線で示したように、認証鍵２１８は、不揮発性メモリ２１５の制限付き記憶領域２１５ａに記憶される。制限付き記憶領域２１５ａへのアクセス（例えば、データの読み出し）は、鍵アクセス器２２４を介してのみ可能とされる。チップ識別子２１９は、被認証チップ２１０に固有の識別子である。チップ識別子２１９は、例えば、プロセスカートリッジ２００の個々の製品を一意に識別するシリアルナンバーであってもよい。チップ識別子２１９は、認証鍵２１８を予め導出する際に使用され、加えて認証処理の中で認証チップ１１０に第２認証鍵を導出させるために認証チップ１１０へ送信される。
【0026】
図３には示していないものの、不揮発性メモリ２１５は、プロセスカートリッジ２００に適した動作条件を示す１つ以上の制御パラメータをさらに記憶していてもよい。ここでの動作条件は、例えば、プロセススピード、感光体の帯電電圧、トナーの転写電圧、及び定着温度のうちの１つ以上を含み得る画像形成条件であってもよい。こうした制御パラメータは、被認証チップ２１０のメモリへのアクセスが許可される場合に、不揮発性メモリ２１５から接続Ｉ／Ｆ１０３を介して制御部１０７により読み出され、画像形成装置の動作を制御するために使用され得る。
【0027】
暗号処理回路２２１は、ハッシュ関数の演算又は共通鍵暗号方式での暗号化を含み得る暗号関連の処理を実行する演算部である。鍵アクセス器２２４は、制限付き記憶領域２１５ａへのアクセスを制限するデバイスである。鍵アクセス器２２４は、後述する検証部２３１によるパスワード検証が成功した場合にのみ、制限付き記憶領域２１５ａからのデータの読み出しを可能にする。
【0028】
本実施例において、制御回路２１３は、検証部２３１及び応答部２３２として機能する。検証部２３１は、認証チップ１１０から接続Ｉ／Ｆ２１２を介して受信されるパスワード（第２許可データ）を、不揮発性メモリ２１５から読み出されるパスワードハッシュ値２１７を用いて検証する。応答部２３２は、認証チップ１１０から受信される制御コマンドに対して、チャレンジレスポンス型の認証のための応答を行う。検証部２３１及び応答部２３２により実行される処理について、後に詳しく説明する。
【0029】
なお、図２及び図３で制御回路とは別個に示した回路（例えば、乱数生成回路及び暗号処理回路）の各々は、独立した回路として実装される代わりに、制御回路により実行されるソフトウェアモジュールとして実装されてもよい。また、制御回路の機能として説明したモジュール（例えば、認証部、検証部及び応答部）の各々が制御回路とは別個の独立した回路として実装されてもよい。また、図２及び図３には、それぞれ１つの不揮発性メモリを示しているが、図示したメモリの各々は、実際には複数のメモリ回路の集合であってもよい。例えば、認証チップ１１０の制限付き記憶領域１１５ａは、不揮発性メモリ１１５とは別個の記憶装置を用いて実装されてもよく、被認証チップ２１０の制限付き記憶領域２１５ａは、不揮発性メモリ２１５とは別個の記憶装置を用いて実装されてもよい。
【0030】
＜２－３．認証用のデータの生成とメモリへの格納＞
画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００の製造者は、プロセスカートリッジ２００の認証のために使用される上述したデータを製造段階で生成し、認証チップ１１０及び被認証チップ２１０のメモリに格納する。本項では、そうした製造段階の処理について説明する。
画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００の製造者は、プロセスカートリッジ２００の認証のために使用される上述したデータを製造段階で生成し、認証チップ１１０及び被認証チップ２１０のメモリに格納する。本項では、そうした製造段階の処理について説明する。
【0031】
図４は、認証チップ１１０の不揮発性メモリ１１５及び被認証チップ２１０の不揮発性メモリ２１５に格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４のデータ生成処理は、例えば工場において、画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００とは異なる装置（例えば、汎用コンピュータ）を用いて実行されてよい。なお、以下の説明では、処理ステップを'Ｓ'と略記する。
【0032】
図４を参照すると、まず、Ｓ１０で、認証元鍵ＫＡＯが生成される。次いで、Ｓ１２で、パスワード元鍵ＫＰＯが生成される。認証元鍵ＫＡＯ及びパスワード元鍵ＫＰＯは、共に所定の長さを有する乱数値であってよい。次いで、Ｓ１４で、カウントダウンタイマの初期値、即ち基準時間が決定される。基準時間は、例えば、数秒、数分又は数時間など、情報解析を遅延させるために適した任意の値であってよい。次いで、Ｓ１６で、認証チップ１１０の不揮発性メモリ１１５の制限付き記憶領域１１５ａに、認証元鍵ＫＡＯ及びパスワード元鍵ＫＰＯが格納される。次いで、Ｓ１８で、認証チップ１１０のタイマカウンタ１１９の値ＣＴが、Ｓ１４で決定された初期値へ設定される。
【0033】
次いで、Ｓ２０で、被認証チップ２１０に固有の識別子（チップ識別子）ＣＩＤが生成される。チップ識別子ＣＩＤは、所定の長さを有する乱数値であってよい。次いで、Ｓ２２で、チップ識別子ＣＩＤ及び認証元鍵ＫＡＯに基づいて、認証鍵ＫＡ'が導出される。例えば、認証鍵ＫＡ'は、次の式（１）のように、チップ識別子ＣＩＤと認証元鍵ＫＡＯとを連結することにより生成した入力データ（ペイロードともいう）をハッシュ関数へ入力することにより生成されてもよい：
ＫＡ' ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＣＩＤ||ＫＡＯ）） （１）
ここで、演算子||は、当該演算子の前後の値を連結する演算を表す。関数ｈ１は、一方向性の暗号学的ハッシュ関数である。暗号学的ハッシュ関数の一例として、ＮＩＳＴ（National Institute of Standards and Technology）によりＦＩＰＳ ＰＵＢ １８０－４として定義されたＳＨＡ２５６を利用することができる。関数ＭＳＢＬは、上位Ｌビットを切り出す（残りのビットを切り捨てる）関数であり、例えばＬ＝１２８であってよい。式（１）が採用される場合、チップ識別子ＣＩＤ及び認証元鍵ＫＡＯから決定論的に認証鍵ＫＡ'を導出することができ、一方で認証鍵ＫＡ'から認証元鍵ＫＡＯを推測することは困難である。
ＫＡ' ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＣＩＤ||ＫＡＯ）） （１）
ここで、演算子||は、当該演算子の前後の値を連結する演算を表す。関数ｈ１は、一方向性の暗号学的ハッシュ関数である。暗号学的ハッシュ関数の一例として、ＮＩＳＴ（National Institute of Standards and Technology）によりＦＩＰＳ ＰＵＢ １８０－４として定義されたＳＨＡ２５６を利用することができる。関数ＭＳＢＬは、上位Ｌビットを切り出す（残りのビットを切り捨てる）関数であり、例えばＬ＝１２８であってよい。式（１）が採用される場合、チップ識別子ＣＩＤ及び認証元鍵ＫＡＯから決定論的に認証鍵ＫＡ'を導出することができ、一方で認証鍵ＫＡ'から認証元鍵ＫＡＯを推測することは困難である。
【0034】
代替的に、認証鍵ＫＡ'は、次の式（２）のように、認証元鍵ＫＡＯを共通鍵として用いてチップ識別子ＣＩＤを暗号化することにより生成されてもよい：
ＫＡ' ＝ ＥｎｃＸ（ＫＡＯ，ＣＩＤ||ｃ）） （２）
ここで、ＥｎｃＸは、共通鍵暗号方式Ｘでの暗号化処理を表す関数である。例えば、共通鍵暗号方式Ｘとして、ＮＩＳＴによりＦＩＰＳ ＰＵＢ １９７として定義されたブロック暗号の一種であるＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）を利用することができ、ブロック長は例えば１２８ビットであってよい。関数ＥｎｃＸの１番目の引数が共通鍵、２番目の引数が暗号化の対象（平文ともいう）である。式（２）の例では、関数ＥｎｃＸの２番目の引数のサイズをブロック長に合わせるために、チップ識別子ＣＩＤに所定のビット列ｃが連結される。式（２）が採用される場合にも、チップ識別子ＣＩＤ及び認証元鍵ＫＡＯから決定論的に認証鍵ＫＡ'を導出することができ、一方で、認証鍵ＫＡ'から認証元鍵ＫＡＯを推測することは困難である。
ＫＡ' ＝ ＥｎｃＸ（ＫＡＯ，ＣＩＤ||ｃ）） （２）
ここで、ＥｎｃＸは、共通鍵暗号方式Ｘでの暗号化処理を表す関数である。例えば、共通鍵暗号方式Ｘとして、ＮＩＳＴによりＦＩＰＳ ＰＵＢ １９７として定義されたブロック暗号の一種であるＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）を利用することができ、ブロック長は例えば１２８ビットであってよい。関数ＥｎｃＸの１番目の引数が共通鍵、２番目の引数が暗号化の対象（平文ともいう）である。式（２）の例では、関数ＥｎｃＸの２番目の引数のサイズをブロック長に合わせるために、チップ識別子ＣＩＤに所定のビット列ｃが連結される。式（２）が採用される場合にも、チップ識別子ＣＩＤ及び認証元鍵ＫＡＯから決定論的に認証鍵ＫＡ'を導出することができ、一方で、認証鍵ＫＡ'から認証元鍵ＫＡＯを推測することは困難である。
【0035】
次いで、Ｓ２４で、パスワードハッシュ値ＰＨ'が生成される。本実施例において、パスワードハッシュ値ＰＨ'の生成は、パスワード元鍵ＫＰＯからパスワードＰＷを導出し、導出したパスワードＰＷからさらにそのハッシュ値ＰＨ'を導出することにより行われ得る。パスワードＰＷは、上述した式（１）の引数の認証元鍵ＫＡＯをパスワード元鍵ＫＰＯに置き換えた次の式（３）に従って導出されてもよい：
ＰＷ ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＣＩＤ||ＫＰＯ）） （３）
ＰＷ ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＣＩＤ||ＫＰＯ）） （３）
【0036】
代替的に、パスワードＰＷは、上述した式（２）の引数の認証元鍵ＫＡＯをパスワード元鍵ＫＰＯに置き換えた次の式（４）に従って導出されてもよい：
ＰＷ ＝ ＥｎｃＸ（ＫＰＯ，ＣＩＤ||ｃ）） （４）
ＰＷ ＝ ＥｎｃＸ（ＫＰＯ，ＣＩＤ||ｃ）） （４）
【0037】
パスワードハッシュ値ＰＨ'もまた、例えば、次の式（５）に従って一方向性の暗号学的ハッシュ関数を用いて導出され、又は次の式（６）に従って共通鍵暗号方式Ｘを用いて導出され得る：
ＰＨ' ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＰＷ）） （５）
ＰＨ' ＝ ＥｎｃＸ（ＰＷ，ｃ'）） （６）
なお、式（６）の関数ＥｎｃＸの２番目の引数ｃ'は、ブロック長に等しい長さを有する、予め決定される固定的なビット列であってよい。
ＰＨ' ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＰＷ）） （５）
ＰＨ' ＝ ＥｎｃＸ（ＰＷ，ｃ'）） （６）
なお、式（６）の関数ＥｎｃＸの２番目の引数ｃ'は、ブロック長に等しい長さを有する、予め決定される固定的なビット列であってよい。
【0038】
次いで、Ｓ２６で、被認証チップ２１０の不揮発性メモリ２１５に、パスワードハッシュ値ＰＨ'、認証鍵ＫＡ'及びチップ識別子ＣＩＤが格納される。認証鍵ＫＡ'は、制限付き記憶領域２１５ａに格納される。
【0039】
なお、複数のプロセスカートリッジが製造される場合には、Ｓ２０～Ｓ２６が複数回反復される。それら反復において、チップ識別子ＣＩＤは製造される固体ごとに相違する。また、複数の画像形成装置が製造される場合には、Ｓ１０～Ｓ２６が複数回反復されてよい。そして、図４のデータ生成処理は終了する。
【0040】
＜２－４．カートリッジの認証＞
図５は、本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図５は、本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0041】
図５に示した処理は、例えば、センサ１０５が画像形成装置１００へのプロセスカートリッジ２００の装着を検知したことをトリガとして、制御部１０７が認証チップ１１０へ認証開始を指示する制御コマンドを送信することで開始され得る。なお、認証開始のトリガは、プロセスカートリッジ２００の装着の検知ではなく、例えば、画像形成装置１００のユーザインタフェースを介して認証開始を求めるユーザ操作が検知されたことであってもよい。
【0042】
図５を参照すると、まず、Ｓ１０１で、認証チップ１１０の認証部１３１は、タイマ回路１２３を用いて、予め決定される監視周期が経過するまで待機する。１回の監視周期が経過すると、Ｓ１０３で、認証部１３１は、タイマカウンタの値ＣＴから、監視周期の長さの時間を減算する（即ち、カウントダウンを行う）。次いで、Ｓ１０５で、認証部１３１は、タイマカウンタの値ＣＴがゼロ以下となったか、即ち、認証チップ１１０の通電時間が（ＣＴの初期値により表される）基準時間に到達したかを判定する。認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達した場合、Ｓ１１０の認証処理が実行される。一方、認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達していない場合、Ｓ１１０の認証処理はスキップされる。
【0043】
図６は、図５のＳ１１０において実行される認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図である。認証処理には、主に画像形成装置１００の認証チップ１１０及びプロセスカートリッジ２００の被認証チップ２１０が関与する。認証チップ１１０と被認証チップ２１０との間の通信経路にはエンジンコントローラ１０１の接続Ｉ／Ｆ１０３が介在するが、図６では接続Ｉ／Ｆ１０３は省略されている。
【0044】
まず、Ｓ１１１で、認証部１３１は、被認証チップ２１０へ認証開始指示を送信する。認証開始指示は、チップ識別子ＣＩＤの読み出しを求める要求を含んでもよい。代替的に、チップ識別子ＣＩＤの読み出しを求める信号が、認証開始指示とは別個に送信されてもよい。Ｓ１１３で、被認証チップ２１０の応答部２３２は、認証部１３１からの要求に応じて、不揮発性メモリ２１５からチップ識別子ＣＩＤを読み出して認証チップ１１０へ送信する。認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信されたチップ識別子ＣＩＤを受信する。
【0045】
次いで、Ｓ１１５で、認証部１３１は、鍵アクセス器１２４を介して、不揮発性メモリ１１５の制限付き記憶領域１１５ａからパスワード元鍵ＫＰＯを読み出す。鍵アクセス器１２４は、通電時間が基準時間に到達済みである場合には、制限付き記憶領域１１５ａへのアクセスを許可する。次いで、Ｓ１１７で、認証部１３１は、読み出したパスワード元鍵ＫＰＯ及び受信したチップ識別子ＣＩＤに基づいて、パスワードＰＷを導出する。パスワードＰＷは、例えば、暗号処理回路１２１を用いて、上述した式（３）又は式（４）に従って導出され得る。次いで、Ｓ１１９で、認証部１３１は、乱数生成回路１２２に、チャレンジデータとしての乱数値ＤＣＨを生成させる。
【0046】
次いで、Ｓ１２１で、認証部１３１は、Ｓ１１７で導出したパスワードＰＷ及びＳ１１９で生成したチャレンジデータＤＣＨを含む認証要求を、入出力回路１１２を介して被認証チップ２１０へ送信する。ここで送信されるパスワードＰＷは、制限データとしてのパスワード元鍵ＫＰＯに基づく第２許可データとしての役割を有する。被認証チップ２１０の接続Ｉ／Ｆ２１２は、認証チップ１１０から送信された認証要求を受信する。
【0047】
被認証チップ２１０の検証部２３１は、認証チップ１１０から受信した認証要求に対して応答することを許可するか否かを、パスワードＰＷの正当性を検証することにより判定する。具体的には、Ｓ１２３で、検証部２３１は、認証要求と共に受信したパスワードＰＷに基づいて、検証用ハッシュ値ＰＨを導出する。検証用ハッシュ値ＰＨは、パスワードハッシュ値ＰＨ'と同様に、上述した式（５）又は式（６）に従って導出され得る。次いで、Ｓ１２５で、検証部２３１は、導出した検証用ハッシュ値ＰＨを不揮発性メモリ２１５から読み出されるパスワードハッシュ値ＰＨ'と比較することにより、パスワードＰＷの正当性を検証する。ここでのパスワードハッシュ値ＰＨ'は、第２許可データの検証に使用される第１許可データとしての役割を有する。２つのハッシュ値が互いに一致する場合、パスワード検証は成功したと判定され、鍵アクセス器２２４を介する制限付き記憶領域２１５ａへのアクセスが可能となる。Ｓ１２５で２つのハッシュ値が一致しない場合、パスワード検証は失敗したと判定され、制限付き記憶領域２１５ａへのアクセスは許可されない。
【0048】
パスワード検証が成功した場合、Ｓ１２７で、被認証チップ２１０の応答部２３２は、鍵アクセス器２２４を介して制限付き記憶領域２１５ａから認証鍵ＫＡ'を読み出す。次いで、Ｓ１２９で、応答部２３２は、暗号処理回路２２１に、認証チップ１１０から受信したチャレンジデータＤＣＨと認証鍵ＫＡ'とに基づいて、レスポンスデータＤＲＳを生成させる。例えば、レスポンスデータＤＲＳは、次の式（７）のように、認証鍵ＫＡ'とチャレンジデータＤＣＨとを連結することにより生成した入力データをハッシュ関数へ入力することにより生成されてもよい：
ＤＲＳ ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＫＡ'||ＤＣＨ）） （７）
上述したように、関数ｈ１は一方向性の暗号学的ハッシュ関数であってよく、関数ＭＳＢＬは引数の上位Ｌビットを切り出す関数であってよい。代替的に、レスポンスデータＤＲＳは、次の式（８）のように、認証鍵ＫＡ'を共通鍵として用いてチャレンジデータＤＣＨを暗号化することにより生成されてもよい：
ＤＲＳ ＝ ＥｎｃＸ（ＫＡ'，ＤＣＨ） （８）
上述したように、ＥｎｃＸは、共通鍵暗号方式Ｘでの暗号化処理を表す関数である。例えば、共通鍵暗号方式Ｘとして、ブロック長１２８ビットのＡＥＳ（ＮＩＳＴ ＦＩＰＳ ＰＵＢ １９７）が利用されてもよい。代替的に、レスポンスデータＤＲＳは、次の式（９）のように、認証鍵ＫＡ'を共通鍵として用いてチャレンジデータＤＣＨのメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を導出することにより生成されてもよい：
ＤＲＳ ＝ ＭＡＣＹ（ＫＡ'，ＤＣＨ） （９）
ここで、ＭＡＣＹは、メッセージ認証コードを生成するための暗号化処理を表す関数である。例えば、メッセージ認証コードの生成方式Ｙとして、ＮＩＳＴ ＦＩＰＳ ＰＵＢ １９８－１規格で定義されたハッシュベースのＭＡＣ（ＨＭＡＣ）、又はＮＩＳＴ ＳＰ ８００－３８Ｂで定義されたサイファベースのＭＡＣ（ＣＭＡＣ）が利用されてもよい。
ＤＲＳ ＝ ＭＳＢＬ（ｈ１（ＫＡ'||ＤＣＨ）） （７）
上述したように、関数ｈ１は一方向性の暗号学的ハッシュ関数であってよく、関数ＭＳＢＬは引数の上位Ｌビットを切り出す関数であってよい。代替的に、レスポンスデータＤＲＳは、次の式（８）のように、認証鍵ＫＡ'を共通鍵として用いてチャレンジデータＤＣＨを暗号化することにより生成されてもよい：
ＤＲＳ ＝ ＥｎｃＸ（ＫＡ'，ＤＣＨ） （８）
上述したように、ＥｎｃＸは、共通鍵暗号方式Ｘでの暗号化処理を表す関数である。例えば、共通鍵暗号方式Ｘとして、ブロック長１２８ビットのＡＥＳ（ＮＩＳＴ ＦＩＰＳ ＰＵＢ １９７）が利用されてもよい。代替的に、レスポンスデータＤＲＳは、次の式（９）のように、認証鍵ＫＡ'を共通鍵として用いてチャレンジデータＤＣＨのメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を導出することにより生成されてもよい：
ＤＲＳ ＝ ＭＡＣＹ（ＫＡ'，ＤＣＨ） （９）
ここで、ＭＡＣＹは、メッセージ認証コードを生成するための暗号化処理を表す関数である。例えば、メッセージ認証コードの生成方式Ｙとして、ＮＩＳＴ ＦＩＰＳ ＰＵＢ １９８－１規格で定義されたハッシュベースのＭＡＣ（ＨＭＡＣ）、又はＮＩＳＴ ＳＰ ８００－３８Ｂで定義されたサイファベースのＭＡＣ（ＣＭＡＣ）が利用されてもよい。
【0049】
そして、Ｓ１３７で、応答部２３２は、認証要求に対する応答として、レスポンスデータＤＲＳを認証チップ１１０へ返送する。なお、Ｓ１２５でのパスワード検証が失敗した場合、応答部２３２は、認証鍵ＫＡ'の読み出しを行うことなく、エラー応答を認証チップ１１０へ返送する。図６には、認証鍵ＫＡ'の読み出しがスキップされる処理経路が破線で示されている。
【0050】
一方、Ｓ１２１で認証要求を送信した認証チップ１１０の認証部１３１は、Ｓ１３１で、鍵アクセス器１２４を介して制限付き記憶領域１１５ａから認証元鍵ＫＡＯを読み出す。次いで、Ｓ１３３で、認証部１３１は、暗号処理回路１２１に、被認証チップ２１０から受信したチップ識別子ＣＩＤ及び読み出した認証元鍵ＫＡＯに基づいて認証鍵ＫＡを導出させる。認証鍵ＫＡは、認証鍵ＫＡ'と同様に、上述した式（１）又は式（２）に従って導出され得る。式（１）が使用される場合、認証鍵ＫＡ'（第１認証鍵）及び認証鍵ＫＡ（第２認証鍵）は共に、共通的な認証元鍵ＫＡＯ及びチップ識別子ＣＩＤに基づく入力データを暗号学的ハッシュ関数へ入力することにより導出されることになる。式（２）が使用される場合、認証鍵ＫＡ'（第１認証鍵）及び認証鍵ＫＡ（第２認証鍵）は共に、共通的な認証元鍵ＫＡＯを暗号鍵として用いてチップ識別子ＣＩＤを暗号化することにより導出されることになる。次いで、Ｓ１３５で、認証部１３１は、被認証チップ２１０へ送信したチャレンジデータＤＣＨ及びＳ１３３で生成した認証鍵ＫＡに基づいて、検証用データＤＶＦを生成する。検証用データＤＶＦは、レスポンスデータＤＲＳと同様に、上述した式（７）、式（８）又は式（９）に従って生成され得る。
【0051】
Ｓ１３７で、認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信された認証応答を受信する。被認証チップ２１０においてパスワード検証が成功した場合には、認証応答は、レスポンスデータＤＲＳを含む。被認証チップ２１０においてパスワード検証が失敗した場合には、認証応答は、エラー応答である。認証部１３１は、この認証応答に基づいて、被認証チップ２１０を認証する。
【0052】
具体的には、Ｓ１３９で、認証部１３１は、認証応答に含まれるレスポンスデータＤＲＳがＳ１３５で生成した検証用データＤＶＦに一致しているかを判定することにより、レスポンスデータＤＲＳの正当性を検証する。レスポンスデータＤＲSが検証用データＤＶＦに一致している場合には、認証部１３１は、プロセスカートリッジ２００の認証は成功であると判定する。レスポンスデータＤＲSが検証用データＤＶＦに一致していない場合、又は認証応答がエラー応答であった場合には、認証部１３１は、プロセスカートリッジ２００の認証は失敗であると判定する。認証部１３１は、Ｓ１３９で判定した認証の結果を制御部１０７へ報告する。
【0053】
図５へ戻ると、その後の処理は、Ｓ１５１で、プロセスカートリッジ２００（被認証チップ２１０）の認証が成功したか又は失敗したかに依存して分岐する。認証が成功した場合、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセスは許可される。この場合、Ｓ１５３で、制御部１０７は、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセスを実行する。例えば、制御部１０７は、不揮発性メモリ２１５から上述した動作条件を示す制御パラメータを読み出して、読み出した制御パラメータに従って画像形成部の動作を制御してもよい。Ｓ１０５で認証チップ１１０の通電時間が基準時間に未到達であると判定された場合にも、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセスは許可される。
【0054】
プロセスカートリッジ２００（被認証チップ２１０）の認証が失敗した場合、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセス（例えば、上述した動作条件を示す制御パラメータの読み出し）は禁止される。この場合、Ｓ１５５で、制御部１０７は、プロセスカートリッジ２００が正規品ではないことをユーザへ警告し得る。ここでの警告は、例えば、画像形成装置１００ディスプレイへの警告メッセージの表示、警告灯の点灯、又は警報音の出力など、任意の手法で行われてよい。
【0055】
なお、説明の全体を通じて、フローチャート及びシーケンス図に示した処理ステップは、図示した順序とは異なる順序で行われてもよい。例えば、図６の認証処理における認証チップ１１０による検証用データＤＶFの生成は、被認証チップ２１０への認証要求の送信の前又は被認証チップ２１０からの認証応答の受信の後など、任意のタイミングで行われてよい。
【0056】
＜２－５．第１実施例のまとめ＞
上述した第１実施例では、被認証装置（被認証チップ）は、認証装置（認証チップ）から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データ（パスワードハッシュ値）を予め記憶している。そして、被認証装置は、認証装置から正当な第２許可データ（パスワード）が受信されるまで、内部のメモリに記憶されている本認証に使用される認証データ（認証鍵）にアクセスしない。一方、認証装置は、第２許可データの導出の基礎となる制限データ（パスワード元鍵）をメモリに予め記憶しているが、当該メモリからの制限データの読み出しは、認証装置が通電されている時間が予め設定される基準時間に到達した後に可能とされる。そのため、仮に攻撃者が被認証装置を動作させながらマイクロプロービングのような半導体動作解析を試みたとしても、基準時間が経過するまでは、許可データ及び認証データを探知することができない。このように、情報解析型の攻撃に対して有意な情報が露出するタイミングを遅延させることで、現実的な時間の制約の中で攻撃が成功する確率を引き下げ、攻撃に対する耐性を高めることができる。また、こうした遅延は秘密情報のバリエーションに依拠しないため、不揮発性メモリの規模の増大に起因するコストの上昇を回避することができる。
上述した第１実施例では、被認証装置（被認証チップ）は、認証装置（認証チップ）から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データ（パスワードハッシュ値）を予め記憶している。そして、被認証装置は、認証装置から正当な第２許可データ（パスワード）が受信されるまで、内部のメモリに記憶されている本認証に使用される認証データ（認証鍵）にアクセスしない。一方、認証装置は、第２許可データの導出の基礎となる制限データ（パスワード元鍵）をメモリに予め記憶しているが、当該メモリからの制限データの読み出しは、認証装置が通電されている時間が予め設定される基準時間に到達した後に可能とされる。そのため、仮に攻撃者が被認証装置を動作させながらマイクロプロービングのような半導体動作解析を試みたとしても、基準時間が経過するまでは、許可データ及び認証データを探知することができない。このように、情報解析型の攻撃に対して有意な情報が露出するタイミングを遅延させることで、現実的な時間の制約の中で攻撃が成功する確率を引き下げ、攻撃に対する耐性を高めることができる。また、こうした遅延は秘密情報のバリエーションに依拠しないため、不揮発性メモリの規模の増大に起因するコストの上昇を回避することができる。
【0057】
また、上述した第１実施例では、被認証装置は、当該装置に固有の識別子（チップ識別子）を予め記憶している。認証装置の認証部は、基準時間が経過した後にメモリから読み出される制限データ及び被認証装置から受信される上記識別子に基づいて、第２許可データを導出する。よって、認証装置から被認証装置へ送信される第２許可データは被認証装置ごとに相違することになるため、ある被認証装置を用いて知得される第２許可データを他の被認証装置のために再利用するような不正を防止することができる。また、第２許可データは一方向性の暗号学的ハッシュ関数を用いて導出されるため、第２許可データの変化を手掛かりにして制限データを推測することも不可能である。
【0058】
また、上述した第１実施例では、被認証装置は、認証装置から認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために使用される第１認証鍵であって、被認証装置の識別子に基づいて予め導出された当該第１認証鍵を記憶している。認証装置の認証部は、被認証装置の上記識別子に基づいて第２認証鍵を導出し、導出した第２認証鍵を用いて被認証装置からのレスポンスデータを検証することにより、被認証装置を認証する。このように、共通鍵のペアをなす第１認証鍵及び第２認証鍵を被認証装置ごとに相違させてチャレンジレスポンス認証に使用することで、仮にいずれかの認証鍵が漏洩したとしてもその認証鍵を他の装置において再利用することは無意味となる。
【0059】
また、上述した第１実施例では、認証装置の通電時間が基準時間に到達する前は、被認証装置の認証が行われることなく、被認証装置のメモリへのアクセス（例えば、制御パラメータの読み出し）は許可される。したがって、認証のタイミングが遅延されるとしても、ユーザは、被認証装置を搭載した正規の交換可能部品を、その部品を入手した当初から通常通り使用することができる。
【0060】
なお、本明細書において、第１の要素が第２の要素に「基づく」及び第２の要素が第１の要素の「基礎となる」という表現が使用されているが、これら表現は、第１の要素が第２の要素に等しい態様を除外するものではない。例えば、「制限データに基づく第２許可データを送信する」との表現は、制限データをそのまま第２許可データとして送信する態様をも含むことを意図される。
【0061】
＜３．第２実施例＞
＜３－１．認証チップの構成例＞
前節で説明した第１実施例は、共通鍵暗号方式に基づくチャレンジレスポンス認証を使用して実装され得るのに対し、本節で説明する第２実施例は、公開鍵暗号方式に基づくチャレンジレスポンス認証を使用して実装され得る。
＜３－１．認証チップの構成例＞
前節で説明した第１実施例は、共通鍵暗号方式に基づくチャレンジレスポンス認証を使用して実装され得るのに対し、本節で説明する第２実施例は、公開鍵暗号方式に基づくチャレンジレスポンス認証を使用して実装され得る。
【0062】
図７は、第２実施例に係る認証チップ１１０の構成の一例を示すブロック図である。図７を参照すると、認証チップ１１０は、内部バス１１１、入出力回路１１２、制御回路３１３、揮発性メモリ１１４、不揮発性メモリ３１５、暗号処理回路３２１、乱数生成回路１２２、タイマ回路１２３、及び鍵アクセス器１２４を含む。
【0063】
制御回路３１３は、被認証装置との通信を制御する。制御回路３１３は、例えばＣＰＵ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよく、制御部１０７から入力されるコマンドに従って様々な処理を行う。不揮発性メモリ３１５は、例えば半導体メモリ又はハードディスクを含み得る記憶部である。
【0064】
本実施例において、不揮発性メモリ３１５は、１つ以上のコンピュータプログラム３１６、パスワード元鍵（ＫＰＯ）１１７、証明書検証鍵（ＫＣＶ）３１８、及びタイマカウンタ（ＣＴ）１１９を記憶する。証明書検証鍵３１８は、被認証チップ２１０から受信される後述するチップ検証鍵ＫＶの真正性の検証に使用される公開鍵である。図７において破線で示したように、パスワード元鍵１１７及び証明書検証鍵３１８は、不揮発性メモリ３１５の制限付き記憶領域３１５ａに記憶される。制限付き記憶領域３１５ａへのアクセス（例えば、データの読み出し）は、鍵アクセス器１２４を介してのみ可能とされる。認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達する前は、鍵アクセス器１２４は、制限付き記憶領域３１５ａへのアクセスを遮断する。認証チップ１１０の通電時間が基準時間に到達すると、鍵アクセス器１２４は、後述する認証部３３１による制限付き記憶領域３１５ａからのデータの読み出しを可能にする。
【0065】
暗号処理回路３２１は、ハッシュ関数の演算、共通鍵暗号方式での暗号化、デジタル署名の検証、及び証明書の検証を含み得る暗号関連の処理を実行する演算部である。図７には示していないものの、認証チップ１１０は、電力供給回路をさらに含み得る。電力供給回路は、外部電源から認証チップ１１０の各部へ電力を供給する。不揮発性メモリ３１５は、認証チップ１１０が通電されていない間であっても、上述したプログラム及びデータを維持することが可能である。
【0066】
本実施例において、制御回路３１３は、暗号処理回路３２１、乱数生成回路１２２及びタイマ回路１２３と連携して、被認証チップ２１０を認証するための認証処理を行う認証部３３１として機能する。認証処理の流れについて、後に詳しく説明する。
【0067】
＜３－２．被認証チップの構成例＞
図８は、第２実施例に係る被認証チップ２１０の構成の一例を示すブロック図である。図８を参照すると、被認証チップ２１０は、内部バス２１１、接続Ｉ／Ｆ２１２、制御回路４１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ４１５、暗号処理回路４２１、及び鍵アクセス器２２４を含む。
図８は、第２実施例に係る被認証チップ２１０の構成の一例を示すブロック図である。図８を参照すると、被認証チップ２１０は、内部バス２１１、接続Ｉ／Ｆ２１２、制御回路４１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ４１５、暗号処理回路４２１、及び鍵アクセス器２２４を含む。
【0068】
制御回路４１３は、接続Ｉ／Ｆ２１２を介する認証装置との通信を制御する。制御回路４１３は、例えばＣＰＵ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよい。不揮発性メモリ４１５は、例えば半導体メモリを含む記憶部である。
【0069】
本実施例において、不揮発性メモリ４１５は、１つ以上のコンピュータプログラム４１６、パスワードハッシュ値（ＰＨ'）２１７、チップ識別子（ＣＩＤ）２１９、署名鍵（ＫＳ）４１７、チップ検証鍵（ＫＶ）４１８、及びチップ証明書（ＣＶ）４１９を記憶する。署名鍵４１７は、認証チップ１１０から認証要求と共に受信されるチャレンジデータのデジタル署名を生成するために使用される、公開鍵暗号方式の秘密鍵である。チップ検証鍵４１８は、署名鍵４１７に対応する公開鍵である。チップ証明書４１９は、チップ検証鍵４１８の真正性を証明する電子証明書である。図８において破線で示したように、署名鍵４１７は、不揮発性メモリ４１５の制限付き記憶領域４１５ａに記憶される。制限付き記憶領域４１５ａへのアクセス（例えば、データの読み出し）は、鍵アクセス器２２４を介してのみ可能とされる。鍵アクセス器２２４は、後述する検証部２３１によるパスワード検証が成功した場合にのみ、制限付き記憶領域４１５ａからのデータの読み出しを可能にする。
【0070】
暗号処理回路４２１は、ハッシュ関数の演算、共通鍵暗号方式での暗号化、及びデジタル署名の生成を含み得る暗号関連の処理を実行する演算部である。
【0071】
本実施例において、制御回路４１３は、検証部２３１及び応答部４３２として機能する。応答部４３２は、認証チップ１１０から受信される制御コマンドに対して、チャレンジレスポンス型の認証のための応答を行う。応答部４３２により実行される処理について、後に詳しく説明する。
【0072】
なお、図７及び図８で制御回路とは別個に示した回路の各々は、独立した回路として実装される代わりに、制御回路により実行されるソフトウェアモジュールとして実装されてもよい。また、制御回路の機能として説明したモジュールの各々が制御回路とは別個の独立した回路として実装されてもよい。また、図７及び図８には、それぞれ１つの不揮発性メモリを示しているが、図示したメモリの各々は、実際には複数のメモリ回路の集合であってもよい。
【0073】
＜３－３．認証用のデータの生成とメモリへの格納＞
図９は、認証チップ１１０の不揮発性メモリ３１５及び被認証チップ２１０の不揮発性メモリ４１５に格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９のデータ生成処理は、例えば工場において、画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００とは異なる装置を用いて実行されてよい。
図９は、認証チップ１１０の不揮発性メモリ３１５及び被認証チップ２１０の不揮発性メモリ４１５に格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９のデータ生成処理は、例えば工場において、画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００とは異なる装置を用いて実行されてよい。
【0074】
図９を参照すると、まず、Ｓ３０で、チップ検証鍵ＫＶ及び対応する署名鍵ＫＳの鍵ペアが生成される。次いで、Ｓ３１で、証明書検証鍵ＫＣＶ及び対応する証明書署名鍵ＫＣＳの鍵ペアが生成される。次いで、Ｓ３２で、パスワード元鍵ＫＰＯが生成される。次いで、Ｓ３４で、カウントダウンタイマの初期値、即ち基準時間が決定される。次いで、Ｓ３６で、認証チップ１１０の不揮発性メモリ３１５の制限付き記憶領域３１５ａに、パスワード元鍵ＫＰＯ及び証明書検証鍵ＫＣＶが格納される。次いで、Ｓ３８で、認証チップ１１０のタイマカウンタ１１９の値ＣＴが、Ｓ３４で決定された初期値へ設定される。
【0075】
次いで、Ｓ４０で、被認証チップ２１０に固有の識別子（チップ識別子）ＣＩＤが生成される。次いで、Ｓ４２で、証明書署名鍵ＫＣＳを用いて、チップ識別子ＣＩＤ及びチップ検証鍵ＫＶを連結した入力データの真正性を証明するチップ証明書ＣＶが生成される。チップ証明書ＣＶのデジタル署名値σＣＶは、例えば、次の式（１０）に従って生成され得る：
σＣＶ＝Ｓｉｇｎ（ＫＣＳ，ＣＩＤ||ＫＶ） （１０）
式（１０）の関数Ｓｉｇｎは、デジタル署名アルゴリズムを表す。ここで利用されるデジタル署名アルゴリズムは、例えば、ＮＩＳＴによりＦＩＰＳ ＰＵＢ １８６－４として定義されたアルゴリズムであってよい。関数Ｓｉｇｎの１番目の引数は秘密鍵としての証明書署名鍵ＫＣＳであり、２番目の引数はチップ識別子ＣＩＤ及びチップ検証鍵ＫＶの連結である。
σＣＶ＝Ｓｉｇｎ（ＫＣＳ，ＣＩＤ||ＫＶ） （１０）
式（１０）の関数Ｓｉｇｎは、デジタル署名アルゴリズムを表す。ここで利用されるデジタル署名アルゴリズムは、例えば、ＮＩＳＴによりＦＩＰＳ ＰＵＢ １８６－４として定義されたアルゴリズムであってよい。関数Ｓｉｇｎの１番目の引数は秘密鍵としての証明書署名鍵ＫＣＳであり、２番目の引数はチップ識別子ＣＩＤ及びチップ検証鍵ＫＶの連結である。
【0076】
次いで、Ｓ４４で、第１実施例におけるＳ２４と同様に、パスワード元鍵ＫＰＯに基づいてパスワードハッシュ値ＰＨ'が生成される。次いで、Ｓ４６で、被認証チップ２１０の不揮発性メモリ４１５に、パスワードハッシュ値ＰＨ'、チップ識別子ＣＩＤ、チップ検証鍵ＫＶ、チップ証明書ＣＶ、及び署名鍵ＫＳが格納される。署名鍵ＫＳは、制限付き記憶領域４１５ａに格納される。
【0077】
なお、複数のプロセスカートリッジが製造される場合には、Ｓ４０～Ｓ４６が複数回反復される。それら反復において、チップ識別子ＣＩＤは製造される固体ごとに相違する。また、複数の画像形成装置が製造される場合には、Ｓ３０～Ｓ４６が複数回反復されてよい。そして、図９のデータ生成処理は終了する。
【0078】
＜３－４．カートリッジの認証＞
本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れは、図５を用いて説明した第１実施例における流れと同様であってよい。図１０は、図５のＳ１１０において実行される認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図である。認証処理には、主に画像形成装置１００の認証チップ１１０及びプロセスカートリッジ２００の被認証チップ２１０が関与する。認証チップ１１０と被認証チップ２１０との間の通信経路にはエンジンコントローラ１０１の接続Ｉ／Ｆ１０３が介在するが、図１０では接続Ｉ／Ｆ１０３は省略されている。
本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れは、図５を用いて説明した第１実施例における流れと同様であってよい。図１０は、図５のＳ１１０において実行される認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図である。認証処理には、主に画像形成装置１００の認証チップ１１０及びプロセスカートリッジ２００の被認証チップ２１０が関与する。認証チップ１１０と被認証チップ２１０との間の通信経路にはエンジンコントローラ１０１の接続Ｉ／Ｆ１０３が介在するが、図１０では接続Ｉ／Ｆ１０３は省略されている。
【0079】
まず、Ｓ３１１で、認証チップ１１０の認証部３３１は、被認証チップ２１０へ認証開始指示を送信する。認証開始指示は、チップ識別子ＣＩＤの読み出しを求める要求を含んでもよい。代替的に、チップ識別子ＣＩＤの読み出しを求める信号が、認証開始指示とは別個に送信されてもよい。Ｓ３１３で、被認証チップ２１０の応答部４３２は、認証部３３１からの要求に応じて、不揮発性メモリ４１５からチップ識別子ＣＩＤ、チップ検証鍵ＫＶ及びチップ証明書ＣＶを読み出して、読み出したデータを認証チップ１１０へ送信する。認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信されたデータを受信する。
【0080】
次いで、Ｓ３１４で、認証部３３１は、鍵アクセス器１２４を介して、不揮発性メモリ３１５の制限付き記憶領域３１５ａから証明書検証鍵ＫＣＶを読み出す。次いで、Ｓ３１５で、認証部３３１は、被認証チップ２１０から受信したチップ証明書ＣＶに基づいて、チップ検証鍵ＫＶ（及びチップ識別子ＣＩＤ）の真正性を検証する。例えば、ここでの真正性の検証は、次の式（１１）のように表現され得る：
ｒｅｓ＝Ｖｅｒｉｆｙ（ＫＣＶ，ＣＩＤ||ＫＶ，ＣＶ） （１１）
式（１１）の関数Ｖｅｒｉｆｙは、式（１０）で利用したデジタル署名アルゴリズムに対応するデジタル署名検証アルゴリズムを表す。関数Ｖｅｒｉｆｙの１番目の引数は証明書署名鍵ＫＣＳに対応する公開鍵である証明書検証鍵ＫＣＶ、２番目の引数はチップ識別子ＣＩＤ及びチップ検証鍵ＫＶの連結、３番目の引数はチップ証明書ＣＶ（に含まれる署名値）である。関数Ｖｅｒｉｆｙの出力ｒｅｓは、署名検証結果、即ち検証が成功したか又は失敗したかを、論理値（"真"又は"偽"）で示す。Ｓ３１５でチップ検証鍵ＫＶの真正性が確認された場合、チップ検証鍵ＫＶは、その後の本認証において、認証応答に含まれるデジタル署名を検証するために使用される。チップ検証鍵ＫＶ及びチップ識別子ＣＩＤの真正性が確認されない場合、図中に破線で示したように、その後のパスワード認証及び本認証はスキップされる。
ｒｅｓ＝Ｖｅｒｉｆｙ（ＫＣＶ，ＣＩＤ||ＫＶ，ＣＶ） （１１）
式（１１）の関数Ｖｅｒｉｆｙは、式（１０）で利用したデジタル署名アルゴリズムに対応するデジタル署名検証アルゴリズムを表す。関数Ｖｅｒｉｆｙの１番目の引数は証明書署名鍵ＫＣＳに対応する公開鍵である証明書検証鍵ＫＣＶ、２番目の引数はチップ識別子ＣＩＤ及びチップ検証鍵ＫＶの連結、３番目の引数はチップ証明書ＣＶ（に含まれる署名値）である。関数Ｖｅｒｉｆｙの出力ｒｅｓは、署名検証結果、即ち検証が成功したか又は失敗したかを、論理値（"真"又は"偽"）で示す。Ｓ３１５でチップ検証鍵ＫＶの真正性が確認された場合、チップ検証鍵ＫＶは、その後の本認証において、認証応答に含まれるデジタル署名を検証するために使用される。チップ検証鍵ＫＶ及びチップ識別子ＣＩＤの真正性が確認されない場合、図中に破線で示したように、その後のパスワード認証及び本認証はスキップされる。
【0081】
ここでは、チップ検証鍵ＫＶ及びチップ識別子ＣＩＤの真正性が確認されたものとする。Ｓ３１６で、認証部３３１は、鍵アクセス器１２４を介して、不揮発性メモリ３１５の制限付き記憶領域３１５ａからパスワード元鍵ＫＰＯを読み出す。鍵アクセス器１２４は、通電時間が基準時間に到達済みである場合には、制限付き記憶領域３１５ａへのアクセスを許可する。次いで、Ｓ３１７で、認証部３３１は、パスワード元鍵ＫＰＯ及びチップ識別子ＣＩＤに基づいて、パスワードＰＷを導出する。パスワードＰＷは、例えば、暗号処理回路３２１を用いて、上述した式（３）又は式（４）に従って導出され得る。次いで、Ｓ３１９で、認証部３３１は、乱数生成回路１２２に、チャレンジデータとしての乱数値ＤＣＨを生成させる。
【0082】
次いで、Ｓ３２１で、認証部３３１は、Ｓ３１７で導出したパスワードＰＷ及びＳ３１９で生成したチャレンジデータＤＣＨを含む認証要求を、入出力回路１１２を介して被認証チップ２１０へ送信する。被認証チップ２１０の接続Ｉ／Ｆ２１２は、認証チップ１１０から送信された認証要求を受信する。
【0083】
Ｓ３２３及びＳ３２５で、被認証チップ２１０の検証部２３１は、認証チップ１１０から受信した認証要求に対して応答することを許可するか否かを、パスワードＰＷの正当性を検証することにより判定する。Ｓ３２３及びＳ３２５は、図６のＳ１２３及びＳ１２５と同じ処理ステップであってよいため、ここでは説明を省略する。
【0084】
パスワード検証が成功した場合、Ｓ３２７で、被認証チップ２１０の応答部４３２は、鍵アクセス器２２４を介して制限付き記憶領域４１５ａから署名鍵ＫＳを読み出す。次いで、Ｓ３２９で、応答部４３２は、暗号処理回路４２１に、認証チップ１１０から受信したチャレンジデータＤＣＨと署名鍵ＫＳとに基づいて、レスポンスデータσを生成させる。例えば、レスポンスデータσは、次の式（１２）に従って生成されるデジタル署名値であってよい：
σ＝Ｓｉｇｎ（ＫＳ，ＤＣＨ） （１２）
式（１２）の関数Ｓｉｇｎは、式（１０）と同じデジタル署名アルゴリズムを表す。但し、ここで式（１０）とは異なるデジタル署名アルゴリズムが使用されてもよい。関数Ｓｉｇｎの１番目の引数は秘密鍵としての署名鍵ＫＳであり、２番目の引数はチャレンジデータＤＣＨである。
σ＝Ｓｉｇｎ（ＫＳ，ＤＣＨ） （１２）
式（１２）の関数Ｓｉｇｎは、式（１０）と同じデジタル署名アルゴリズムを表す。但し、ここで式（１０）とは異なるデジタル署名アルゴリズムが使用されてもよい。関数Ｓｉｇｎの１番目の引数は秘密鍵としての署名鍵ＫＳであり、２番目の引数はチャレンジデータＤＣＨである。
【0085】
そして、Ｓ３３７で、応答部４３２は、認証要求に対する応答として、レスポンスデータσを認証チップ１１０へ返送する。なお、Ｓ３２５でのパスワード検証が失敗した場合、応答部４３２は、署名鍵ＫＳの読み出しを行うことなく、エラー応答を認証チップ１１０へ返送する。図１０には、署名鍵ＫＳの読み出しがスキップされる処理経路が破線で示されている。
【0086】
認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信された認証応答を受信する。被認証チップ２１０においてパスワード検証が成功した場合には、認証応答は、レスポンスデータ（デジタル署名値）σを含む。被認証チップ２１０においてパスワード検証が失敗した場合には、認証応答は、エラー応答である。認証部３３１は、この認証応答に基づいて、被認証チップ２１０を認証する。
【0087】
具体的には、Ｓ３３９で、認証部３３１は、認証応答に含まれる署名値σを、チップ検証鍵ＫＶとチャレンジデータＤＣＨとを用いて検証することにより、被認証チップ２１０を認証する。例えば、ここでの署名値σの検証は、次の式（１３）のように表現され得る：
ｒｅｓ＝Ｖｅｒｉｆｙ（ＫＶ，ＤＣＨ，σ） （１３）
式（１３）の関数Ｖｅｒｉｆｙは、式（１２）で利用したデジタル署名アルゴリズムに対応するデジタル署名検証アルゴリズムを表す。関数Ｖｅｒｉｆｙの１番目の引数は署名鍵ＫＳに対応する公開鍵であるチップ検証鍵ＫＶ、２番目の引数はチャレンジデータＤＣＨ、３番目の引数は検証の対象である署名値σである。関数Ｖｅｒｉｆｙの出力ｒｅｓは、署名検証結果、即ち検証が成功したか又は失敗したかを、論理値（"真"又は"偽"）で示す。認証応答と共に受信されるデジタル署名値σが正当であれば、公開鍵暗号の仕組みによって、署名検証結果ｒｅｓは"真"を示す。デジタル署名値σが不正であれば、署名検証結果ｒｅｓは"偽"を示す。
ｒｅｓ＝Ｖｅｒｉｆｙ（ＫＶ，ＤＣＨ，σ） （１３）
式（１３）の関数Ｖｅｒｉｆｙは、式（１２）で利用したデジタル署名アルゴリズムに対応するデジタル署名検証アルゴリズムを表す。関数Ｖｅｒｉｆｙの１番目の引数は署名鍵ＫＳに対応する公開鍵であるチップ検証鍵ＫＶ、２番目の引数はチャレンジデータＤＣＨ、３番目の引数は検証の対象である署名値σである。関数Ｖｅｒｉｆｙの出力ｒｅｓは、署名検証結果、即ち検証が成功したか又は失敗したかを、論理値（"真"又は"偽"）で示す。認証応答と共に受信されるデジタル署名値σが正当であれば、公開鍵暗号の仕組みによって、署名検証結果ｒｅｓは"真"を示す。デジタル署名値σが不正であれば、署名検証結果ｒｅｓは"偽"を示す。
【0088】
署名検証結果ｒｅｓが"真"を示す場合、認証部３３１は、プロセスカートリッジ２００の認証は成功であると判定する。署名検証結果ｒｅｓが"偽"を示す場合、又は認証応答がエラー応答であった場合には、認証部３３１は、プロセスカートリッジ２００の認証は失敗であると判定する。認証部３３１は、Ｓ３３９で判定した認証の結果を制御部１０７へ報告する。
【0089】
なお、式（１２）の署名関数Ｓｉｇｎ及び式（１３）の署名検証関数Ｖｅｒｉｆｙにおけるメッセージ入力（２番目の引数）は、必ずしもチャレンジデータＤＣＨでなくてもよい。メッセージ入力は、認証装置及び被認証装置の双方にとって既知の他のデータ（例えば、チップ識別子ＣＩＤ）とチャレンジデータＤＣＨとの連結であってもよい。代替的に、チップ識別子ＣＩＤが、チャレンジデータとして署名関数Ｓｉｇｎ及び署名検証関数Ｖｅｒｉｆｙへ入力されてもよい。この場合には、同じ被認証チップ２１０から送信されるレスポンスデータは常に同じ値となるものの、許可データ及び認証データが露出するタイミングを遅延させることによるセキュリティ向上の効果は依然として達成され得る。
【0090】
＜３－５．第２実施例のまとめ＞
上述した第２実施例においても、被認証装置（被認証チップ）は、認証装置（認証チップ）から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データ（パスワードハッシュ値）を予め記憶している。そして、被認証装置は、認証装置から正当な第２許可データ（パスワード）が受信されるまで、内部のメモリに記憶されている本認証に使用される認証データ（署名鍵）にアクセスしない。一方、認証装置は、第２許可データの導出の基礎となる制限データ（パスワード元鍵）をメモリに予め記憶しているが、当該メモリからの制限データの読み出しは、認証装置が通電されている時間が予め設定される基準時間に到達した後に可能とされる。そのため、仮に攻撃者が被認証装置を動作させながらマイクロプロービングのような半導体動作解析を試みたとしても、基準時間が経過するまでは、許可データ及び認証データを探知することができない。このように、情報解析型の攻撃に対して有意な情報が露出するタイミングを遅延させることで、現実的な時間の制約の中で攻撃が成功する確率を引き下げ、攻撃に対する耐性を高めることができる。また、こうした遅延は秘密情報のバリエーションに依拠しないため、不揮発性メモリの規模の増大に起因するコストの上昇を回避することができる。
上述した第２実施例においても、被認証装置（被認証チップ）は、認証装置（認証チップ）から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データ（パスワードハッシュ値）を予め記憶している。そして、被認証装置は、認証装置から正当な第２許可データ（パスワード）が受信されるまで、内部のメモリに記憶されている本認証に使用される認証データ（署名鍵）にアクセスしない。一方、認証装置は、第２許可データの導出の基礎となる制限データ（パスワード元鍵）をメモリに予め記憶しているが、当該メモリからの制限データの読み出しは、認証装置が通電されている時間が予め設定される基準時間に到達した後に可能とされる。そのため、仮に攻撃者が被認証装置を動作させながらマイクロプロービングのような半導体動作解析を試みたとしても、基準時間が経過するまでは、許可データ及び認証データを探知することができない。このように、情報解析型の攻撃に対して有意な情報が露出するタイミングを遅延させることで、現実的な時間の制約の中で攻撃が成功する確率を引き下げ、攻撃に対する耐性を高めることができる。また、こうした遅延は秘密情報のバリエーションに依拠しないため、不揮発性メモリの規模の増大に起因するコストの上昇を回避することができる。
【0091】
また、上述した第２実施例では、被認証装置は、認証装置から受信されるチャレンジデータのデジタル署名を生成するために使用される公開鍵暗号方式の秘密鍵（署名鍵）を予め記憶している。認証装置の認証部は、認証要求に応じて被認証装置からレスポンスデータとして受信されるデジタル署名を、上記秘密鍵に対応する公開鍵（チップ検証鍵）と上記チャレンジデータとを用いて検証することにより、被認証装置を認証する。したがって、セキュアな公開鍵暗号方式のアルゴリズムを用いた上記デジタル署名の検証を通じて、被認証装置を認証することができる。仮に公開鍵が漏洩したとしても、秘密鍵が漏洩しなければ、攻撃者が準備した被認証装置は、正規な被認証装置になりすますことができない。
【0092】
また、上述した第２実施例では、認証装置の認証部は、被認証装置から受信される電子証明書（チップ証明書）に基づいて上記公開鍵の真正性が確認された場合にのみ、認証応答に含まれる上記デジタル署名を検証する。したがって、攻撃者が準備した被認証装置が不正な認証のために独自の公開鍵を認証装置へ提供したとしても、認証装置がその公開鍵を誤って使用することを防止することができる。
【0093】
なお、本明細書において、「公開鍵」との表現は、単に公開鍵暗号方式において秘密鍵とペアをなす鍵であることを意味するのであって、その鍵が任意の第三者によりアクセス可能な形で公開されることを意味しない。即ち、公開鍵は実際には秘匿されてもよく、公開鍵へのアクセスが様々な態様で制限されてもよい。
【0094】
＜４．第３実施例＞
＜４－１．認証チップの構成例＞
上述した第１実施例では、認証装置と被認証装置の１つのペアについて、共通鍵又はパスワードの導出の基礎となる元鍵が１種類だけ用意され得るのに対し、本節で説明する第３実施例では、複数の種類の元鍵が予め用意される。そして、時間の経過につれて認証に使用される元鍵が切替えられ得る。
＜４－１．認証チップの構成例＞
上述した第１実施例では、認証装置と被認証装置の１つのペアについて、共通鍵又はパスワードの導出の基礎となる元鍵が１種類だけ用意され得るのに対し、本節で説明する第３実施例では、複数の種類の元鍵が予め用意される。そして、時間の経過につれて認証に使用される元鍵が切替えられ得る。
【0095】
図１１は、第３実施例に係る認証チップ１１０の構成の一例を示すブロック図である。図１１を参照すると、認証チップ１１０は、内部バス１１１、入出力回路１１２、制御回路５１３、揮発性メモリ１１４、不揮発性メモリ５１５、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２、タイマ回路１２３、及び鍵アクセス器５２４を含む。
【0096】
制御回路５１３は、被認証装置との通信を制御する。制御回路５１３は、例えばＣＰＵ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよく、制御部１０７から入力されるコマンドに従って様々な処理を行う。不揮発性メモリ５１５は、例えば半導体メモリ又はハードディスクを含み得る記憶部である。
【0097】
本実施例において、不揮発性メモリ５１５は、１つ以上のコンピュータプログラム５１６、パスワード元鍵テーブル５１７、認証元鍵テーブル５１８、及びタイマカウンタテーブル５１９を記憶する。パスワード元鍵テーブル５１７は、上述した制限データの一例として、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の異なるパスワード元鍵ＫＰＯ＿ｋ（ｋ＝１，...，Ｎ）を保持する。Ｎ個のパスワード元鍵ＫＰＯ＿ｋは、後述する被認証チップ２１０のパスワードハッシュテーブル６１７に記憶されるＮ個のパスワードハッシュ値ＰＨ＿ｋ'にそれぞれ対応する元値を有する。認証元鍵テーブル５１８は、各々がチャレンジレスポンス認証に使用される認証鍵の導出の基礎となる、Ｎ個の異なる認証元鍵ＫＡＯ＿ｋ（ｋ＝１，...，Ｎ）を保持する。各認証元鍵ＫＡＯ＿ｋは、後述する被認証チップ２１０の認証鍵テーブル６１８に記憶されるＮ個の認証鍵ＫＡ＿ｋ'にそれぞれ対応する元値を有する。図１１において破線で示したように、パスワード元鍵テーブル５１７及び認証元鍵テーブル５１８は、不揮発性メモリ５１５の制限付き記憶領域５１５ａに記憶される。制限付き記憶領域５１５ａへのアクセス（例えば、データの読み出し）は、鍵アクセス器５２４を介してのみ可能とされる。
【0098】
タイマカウンタテーブル５１９は、認証チップ１１０が通電されている間の時間の経過を監視するためのＮ個のカウンタ値を保持する。即ち、本実施例では、Ｎ個の異なる基準時間が、Ｎ個のタイマカウンタの初期値として予め設定される。これらカウンタ値は、認証チップ１１０が通電されている期間中に一斉にカウントダウンされ、互いに異なるタイミングでゼロになる。
【0099】
図１１には示していないものの、認証チップ１１０は、電力供給回路をさらに含み得る。電力供給回路は、外部電源から認証チップ１１０の各部へ電力を供給する。不揮発性メモリ５１５は、認証チップ１１０が通電されていない間であっても、上述したプログラム及びデータを維持することが可能である。鍵アクセス器５２４は、制限付き記憶領域５１５ａへのアクセスを制限するデバイスである。認証チップ１１０の通電時間がｉ番目（ｉは１以上かつＮ以下の整数）のタイマカウンタの基準時間に到達すると、鍵アクセス器５２４は、制限付き記憶領域５１５ａからのｉ番目のパスワード元鍵ＫＰＯ＿ｉ及び認証元鍵ＫＡＯ＿ｉの読み出しを可能にする。
【0100】
本実施例において、制御回路５１３は、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２及びタイマ回路１２３と連携して、被認証チップ２１０を認証するための認証処理を行う認証部５３１として機能する。認証処理の流れについて、後に詳しく説明する。
【0101】
＜４－２．被認証チップの構成例＞
図１２は、第３実施例に係る被認証チップ２１０の構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照すると、被認証チップ２１０は、内部バス２１１、接続Ｉ／Ｆ２１２、制御回路６１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ６１５、暗号処理回路２２１、及び鍵アクセス器２２４を含む。
図１２は、第３実施例に係る被認証チップ２１０の構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照すると、被認証チップ２１０は、内部バス２１１、接続Ｉ／Ｆ２１２、制御回路６１３、揮発性メモリ２１４、不揮発性メモリ６１５、暗号処理回路２２１、及び鍵アクセス器２２４を含む。
【0102】
制御回路６１３は、例えばＣＰＵ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよい。不揮発性メモリ６１５は、例えば半導体メモリを含む記憶部である。
【0103】
本実施例において、不揮発性メモリ６１５は、１つ以上のコンピュータプログラム６１６、パスワードハッシュテーブル６１７、認証鍵テーブル６１８、及びチップ識別子（ＣＩＤ）２１９を記憶する。パスワードハッシュテーブル６１７は、上述した第１許可データの一例として、Ｎ個の異なるパスワードハッシュ値ＰＨ＿ｋ'（ｋ＝１，...，Ｎ）を保持する。各パスワードハッシュ値ＰＨ＿ｋ'は、認証チップ１１０から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定のために使用されるハッシュ値である。認証鍵テーブル６１８は、Ｎ個の異なる認証鍵ＫＡ＿ｋ'（ｋ＝１，...，Ｎ）を保持する。各認証鍵ＫＡ＿ｋ'は、認証チップ１１０から認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために使用される第１認証鍵である。図１２において破線で示したように、認証鍵テーブル６１８は、不揮発性メモリ６１５の制限付き記憶領域６１５ａに記憶される。制限付き記憶領域６１５ａへのアクセス（例えば、データの読み出し）は、鍵アクセス器２２４を介してのみ可能とされる。鍵アクセス器２２４は、後述する検証部６３１によるｉ番目のパスワードＰＷ＿ｋの検証が成功した場合に、認証鍵テーブル６１８からのｉ番目の認証鍵ＫＡ＿ｋ'の読み出しを可能にする。
【0104】
本実施例において、制御回路６１３は、検証部６３１及び応答部６３２として機能する。検証部６３１は、認証チップ１１０から接続Ｉ／Ｆ２１２を介して受信されるｉ番目のパスワードＰＷ＿ｉを、不揮発性メモリ６１５から読み出されるｉ番目のパスワードハッシュ値ＰＨ＿ｉ'を用いて検証する。応答部６３２は、認証チップ１１０から受信される制御コマンドに対して、チャレンジレスポンス型の認証のための応答を行う。検証部６３１及び応答部６３２により実行される処理について、後に詳しく説明する。
【0105】
なお、図１１及び図１２で制御回路とは別個に示した回路の各々は、独立した回路として実装される代わりに、制御回路により実行されるソフトウェアモジュールとして実装されてもよい。また、制御回路の機能として説明したモジュールの各々が制御回路とは別個の独立した回路として実装されてもよい。また、図１１及び図１２には、それぞれ１つの不揮発性メモリを示しているが、図示したメモリの各々は、実際には複数のメモリ回路の集合であってもよい。
【0106】
＜４－３．認証用のデータの生成とメモリへの格納＞
図１３は、認証チップ１１０の不揮発性メモリ５１５及び被認証チップ２１０の不揮発性メモリ６１５に格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１３のデータ生成処理は、例えば工場において、画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００とは異なる装置を用いて実行されてよい。
図１３は、認証チップ１１０の不揮発性メモリ５１５及び被認証チップ２１０の不揮発性メモリ６１５に格納されるデータを生成するためのデータ生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１３のデータ生成処理は、例えば工場において、画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ２００とは異なる装置を用いて実行されてよい。
【0107】
図１３を参照すると、まず、Ｓ５０で、Ｎ個の認証元鍵ＫＡＯ＿１，...，ＫＡＯ＿Ｎが生成される。次いで、Ｓ５２で、Ｎ個のパスワード元鍵ＫＰＯ＿１，...，ＫＰＯ＿Ｎが生成される。次いで、Ｓ５４で、カウントダウンタイマのＮ個の異なる初期値、即ちＮ個の基準時間が決定される。次いで、Ｓ５６で、認証チップ１１０の認証元鍵テーブル５１８に、Ｎ個の認証元鍵ＫＡＯ＿１，...，ＫＡＯ＿Ｎが格納される。次いで、Ｓ５７で、認証チップ１１０のパスワード元鍵テーブル５１７に、Ｎ個のパスワード元鍵ＫＰＯ＿１，...，ＫＰＯ＿Ｎが格納される。次いで、Ｓ５８で、認証チップ１１０のタイマカウンタテーブル５１９のＮ個のカウンタ値ＣＴ＿１，...，ＣＴ＿Ｎが、Ｓ５４で決定された初期値へそれぞれ初期化される。なお、本実施例において説明されるテーブルの各エントリは、当該エントリを識別するインデックスと値とのペアにより構成され得る。
【0108】
次いで、Ｓ６０で、被認証チップ２１０に固有の識別子（チップ識別子）ＣＩＤが生成される。次いで、Ｓ６２で、チップ識別子ＣＩＤ及びＮ個の認証元鍵ＫＡＯ＿１，...，ＫＡＯ＿Ｎに基づいて、Ｎ個の認証鍵ＫＡ＿１'，...，ＫＡ＿Ｎ'が導出される。各認証鍵ＫＡ＿ｋ'は、上述した式（１）又は式（２）に従って、チップ識別子ＣＩＤ及び対応する認証元鍵ＫＡＯ＿ｋに基づいて生成され得る。
【0109】
次いで、Ｓ６４で、Ｎ個のパスワードハッシュ値ＰＨ＿１'，...，ＰＨ＿Ｎ'が生成される。各パスワードハッシュ値ＰＨ＿ｋは、対応するパスワード元鍵ＫＰＯ＿ｋからパスワードＰＷ＿ｋを導出し、導出したパスワードＰＷ＿ｋからさらにそのハッシュ値ＰＨ＿ｋ'を導出することにより生成され得る。例えば、パスワードＰＷ＿ｋの導出は上述した式（３）又は式（４）に従って行われ、そのハッシュ値ＰＨ＿ｋ'の導出は上述した式（５）又は式（６）に従って行われ得る。
【0110】
次いで、Ｓ６５で、被認証チップ２１０の認証鍵テーブル６１８に、Ｎ個の認証鍵ＫＡ＿１'，...，ＫＡ＿Ｎ'が格納される。次いで、Ｓ６６で、被認証チップ２１０のパスワードハッシュテーブル６１７に、Ｎ個のパスワードハッシュ値ＰＨ＿１'，...，ＰＨ＿Ｎ'が格納される。次いで、Ｓ６７で、被認証チップ２１０の不揮発性メモリ６１５に、チップ識別子ＣＩＤが格納される。
【0111】
なお、複数のプロセスカートリッジが製造される場合には、Ｓ６０～Ｓ６７が複数回反復される。それら反復において、チップ識別子ＣＩＤは製造される固体ごとに相違する。また、複数の画像形成装置が製造される場合には、Ｓ５０～Ｓ６７が複数回反復されてよい。そして、図１３のデータ生成処理は終了する。
【0112】
＜４－４．カートリッジの認証＞
図１４は、本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１４は、本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0113】
図１４に示した処理は、例えば、センサ１０５が画像形成装置１００へのプロセスカートリッジ２００の装着を検知したことをトリガとして、制御部１０７が認証チップ１１０へ認証開始を指示する制御コマンドを送信することで開始され得る。なお、認証開始のトリガは、プロセスカートリッジ２００の装着の検知ではなく、例えば、画像形成装置１００のユーザインタフェースを介して認証開始を求めるユーザ操作が検知されたことであってもよい。
【0114】
図１４を参照すると、まず、Ｓ５０１で、認証チップ１１０の認証部１３１は、タイマ回路１２３を用いて、予め決定される監視周期が経過するまで待機する。１回の監視周期が経過すると、Ｓ５０３で、認証部１３１は、タイマカウンタテーブル５１９のＮ個のカウンタ値ＣＴ＿１，...，ＣＴ＿Ｎから、監視周期の長さの時間を減算する（即ち、カウントダウンを行う）。次いで、Ｓ５０５で、認証部１３１は、いずれかのカウンタ値がゼロに到達したか、即ち、認証チップ１１０の通電時間がいずれかの基準時間に到達したかを判定する。認証チップ１１０の通電時間がいずれかの基準時間に到達した場合、Ｓ５１０の認証処理が実行される。一方、認証チップ１１０の通電時間がいずれの基準時間にも到達していない場合、Ｓ５１０の認証処理はスキップされる。
【0115】
図１５は、図１４のＳ５１０において実行される認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図である。ここでは、タイマカウンタテーブル５１９のｉ番目のカウンタ値ＣＴ＿ｉがゼロに到達したために、Ｓ５１０の認証処理が実行されるものとする。
【0116】
まず、Ｓ５１１で、認証部５３１は、被認証チップ２１０へ認証開始指示を送信する。Ｓ５１３で、被認証チップ２１０の応答部６３２は、認証部５３１からの要求に応じて、不揮発性メモリ６１５からチップ識別子ＣＩＤを読み出して認証チップ１１０へ送信する。認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信されたチップ識別子ＣＩＤを受信する。
【0117】
次いで、Ｓ５１５で、認証部５３１は、鍵アクセス器５２４を介して、パスワード元鍵テーブル５１７からｉ番目のパスワード元鍵ＫＰＯ＿ｉを読み出す。次いで、Ｓ５１７で、認証部５３１は、読み出したパスワード元鍵ＫＰＯ＿ｉ及び受信したチップ識別子ＣＩＤに基づいて、パスワードＰＷ＿ｉを導出する。パスワードＰＷ＿ｉは、例えば、暗号処理回路１２１を用いて、上述した式（３）又は式（４）に従って導出され得る。次いで、Ｓ５１９で、認証部５３１は、乱数生成回路１２２に、チャレンジデータとしての乱数値ＤＣＨを生成させる。
【0118】
次いで、Ｓ５２１で、認証部５３１は、Ｓ５１７で導出したパスワードＰＷ＿ｉ、Ｓ５１９で生成したチャレンジデータＤＣＨ、及びインデックスｉを含む認証要求を、入出力回路１１２を介して被認証チップ２１０へ送信する。被認証チップ２１０の接続Ｉ／Ｆ２１２は、認証チップ１１０から送信された認証要求を受信する。
【0119】
被認証チップ２１０の検証部６３１は、認証チップ１１０から受信した認証要求に対して応答することを許可するか否かを、パスワードＰＷ＿ｉの正当性を検証することにより判定する。具体的には、Ｓ５２３で、検証部６３１は、認証要求と共に受信したパスワードＰＷ＿ｉに基づいて、検証用ハッシュ値ＰＨ＿ｉを導出する。検証用ハッシュ値ＰＨ＿ｉは、パスワードハッシュ値ＰＨ＿ｉ'と同様に、上述した式（５）又は式（６）に従って導出され得る。次いで、Ｓ５２５で、検証部６３１は、導出した検証用ハッシュ値ＰＨ＿ｉを不揮発性メモリ６１５から読み出されるｉ番目のパスワードハッシュ値ＰＨ＿ｉ'と比較することにより、パスワードＰＷ＿ｉの正当性を検証する。２つのハッシュ値が互いに一致する場合、パスワード検証は成功したと判定され、鍵アクセス器２２４を介する制限付き記憶領域６１５ａからのｉ番目の認証鍵ＫＡ＿ｉ'の読み出しが可能となる。
【0120】
Ｓ５２７で、被認証チップ２１０の応答部６３２は、鍵アクセス器２２４を介して認証鍵テーブル６１８からｉ番目の認証鍵ＫＡ＿ｉ'を読み出す。次いで、Ｓ５２９で、応答部６３２は、暗号処理回路２２１に、認証チップ１１０から受信したチャレンジデータＤＣＨと認証鍵ＫＡ＿ｉ'とに基づいて、レスポンスデータＤＲＳ＿ｉを生成させる。例えば、レスポンスデータＤＲＳ＿ｉは、上述した式（７）、式（８）又は式（９）に従って生成され得る。
【0121】
そして、Ｓ５３７で、応答部６３２は、認証要求に対する応答として、レスポンスデータＤＲＳ＿ｉを認証チップ１１０へ返送する。なお、Ｓ５２５でのパスワード検証が失敗した場合、応答部６３２は、認証鍵ＫＡ＿ｉ'の読み出しを行うことなく、エラー応答を認証チップ１１０へ返送する。図１５には、認証鍵ＫＡ＿ｉ'の読み出しがスキップされる処理経路が破線で示されている。
【0122】
一方、Ｓ５２１で認証要求を送信した認証チップ１１０の認証部５３１は、Ｓ５３１で、鍵アクセス器５２４を介して認証元鍵テーブル５１８からｉ番目の認証元鍵ＫＡＯ＿ｉを読み出す。次いで、Ｓ５３３で、認証部５３１は、暗号処理回路１２１に、被認証チップ２１０から受信したチップ識別子ＣＩＤ及び読み出した認証元鍵ＫＡＯ＿ｉに基づいて認証鍵ＫＡ＿ｉを導出させる。認証鍵ＫＡ＿ｉは、認証鍵ＫＡ＿ｉ'と同様に、上述した式（１）又は式（２）に従って導出され得る。次いで、Ｓ５３５で、認証部５３１は、被認証チップ２１０へ送信したチャレンジデータＤＣＨ及びＳ５３３で生成した認証鍵ＫＡ＿ｉに基づいて、検証用データＤＶＦ＿ｉを生成する。検証用データＤＶＦ＿ｉは、レスポンスデータＤＲＳ＿ｉと同様に、上述した式（７）、式（８）又は式（９）に従って生成され得る。
【0123】
Ｓ５３７で、認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信された認証応答を受信する。被認証チップ２１０においてパスワード検証が成功した場合には、認証応答は、レスポンスデータＤＲＳ＿ｉを含む。被認証チップ２１０においてパスワード検証が失敗した場合には、認証応答は、エラー応答である。認証部５３１は、この認証応答に含まれるレスポンスデータＤＲＳ＿ｉを検証することにより、被認証チップ２１０を認証する。
【0124】
具体的には、Ｓ５３９で、認証部５３１は、認証応答に含まれるレスポンスデータＤＲＳ＿ｉを、チャレンジデータＤＣＨ及び認証鍵ＫＡ＿ｉを用いて生成した検証用データＤＶＦ＿ｉと比較することにより、レスポンスデータＤＲＳ＿ｉの正当性を検証する。レスポンスデータＤＲS＿ｉが検証用データＤＶＦ＿ｉに一致している場合には、認証部５３１は、プロセスカートリッジ２００の認証は成功であると判定する。レスポンスデータＤＲS＿ｉが検証用データＤＶＦ＿ｉに一致していない場合、又は認証応答がエラー応答であった場合には、認証部５３１は、プロセスカートリッジ２００の認証は失敗であると判定する。認証部５３１は、Ｓ５３９で判定した認証の結果を制御部１０７へ報告する。
【0125】
図１４へ戻ると、その後の処理は、Ｓ５５１で、プロセスカートリッジ２００の認証が成功したか又は失敗したかに依存して分岐する。認証が成功した場合、Ｓ５５３で、制御部１０７は、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセスを実行する。例えば、制御部１０７は、プロセスカートリッジ２００のメモリに記憶されている動作条件に関連する制御パラメータ（図１２には示していない）を読み出して、その後の制御のために利用してもよい。Ｓ５０５で認証チップ１１０の通電時間がいずれの基準時間にも未到達であると判定された場合にも、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセスは実行されてよい。
【0126】
認証が失敗した場合、Ｓ５５５で、制御部１０７は、プロセスカートリッジ２００が正規品ではないことをユーザへ警告し得る。ここでの警告は、例えば、画像形成装置１００ディスプレイへの警告メッセージの表示、警告灯の点灯、又は警報音の出力など、任意の手法で行われてよい。
【0127】
＜４－５．変形例＞
ここまで、認証チップ１１０の通電時間がｉ番目の基準時間に到達した場合に、ｉ番目の（最後にアクセス可能となった）パスワード元鍵ＫＰＯ＿ｉに基づいて導出されるｉ番目のパスワードＰＷ＿ｉについての１回のパスワード検証が行われる例を説明した。しかしながら、本実施例は、かかる例には限定されない。ある変形例において、認証装置の通電時間がｉ番目の基準時間に到達した場合に、１番目からｉ番目までのパスワード元鍵ＫＰＯ＿１，...，ＫＰＯ＿ｉに基づいて導出されるｉ個のパスワードが、パスワード検証のために被認証チップ２１０へ送信されてもよい。なお、インデックスは基準時間の短い順に割当てられるものとする。被認証チップ２１０の検証部６３１は、ｉ個のパスワードＰＷ＿１，...，ＰＷ＿ｉの正当性を、対応するｉ個のパスワードハッシュ値ＰＨ＿１'，...，ＰＨ＿ｉ'を用いてそれぞれ検証する。そして、検証部６３１は、ｉ個のパスワードの検証が全て成功した場合にのみ、認証鍵テーブル６１８からｉ番目の認証鍵ＫＡ＿ｉ'を読み出して、認証チップ１１０からの認証要求に応答するために使用する。かかる構成によれば、パスワード検証において検証されるパスワードの数が時間の経過と共に増加していくため、情報解析型の攻撃に対する耐性を一層強化することができる。
ここまで、認証チップ１１０の通電時間がｉ番目の基準時間に到達した場合に、ｉ番目の（最後にアクセス可能となった）パスワード元鍵ＫＰＯ＿ｉに基づいて導出されるｉ番目のパスワードＰＷ＿ｉについての１回のパスワード検証が行われる例を説明した。しかしながら、本実施例は、かかる例には限定されない。ある変形例において、認証装置の通電時間がｉ番目の基準時間に到達した場合に、１番目からｉ番目までのパスワード元鍵ＫＰＯ＿１，...，ＫＰＯ＿ｉに基づいて導出されるｉ個のパスワードが、パスワード検証のために被認証チップ２１０へ送信されてもよい。なお、インデックスは基準時間の短い順に割当てられるものとする。被認証チップ２１０の検証部６３１は、ｉ個のパスワードＰＷ＿１，...，ＰＷ＿ｉの正当性を、対応するｉ個のパスワードハッシュ値ＰＨ＿１'，...，ＰＨ＿ｉ'を用いてそれぞれ検証する。そして、検証部６３１は、ｉ個のパスワードの検証が全て成功した場合にのみ、認証鍵テーブル６１８からｉ番目の認証鍵ＫＡ＿ｉ'を読み出して、認証チップ１１０からの認証要求に応答するために使用する。かかる構成によれば、パスワード検証において検証されるパスワードの数が時間の経過と共に増加していくため、情報解析型の攻撃に対する耐性を一層強化することができる。
【0128】
＜４－６．第３実施例のまとめ＞
上述した第３実施例では、被認証装置（被認証チップ）は、認証装置（認証チップ）から受信される認証要求に対して応答することを許可するかの判定のために使用される第１許可データのＮ個のハッシュ値（パスワードハッシュ値）をメモリに予め記憶している。認証装置（認証チップ）は、第１許可データのＮ個のハッシュ値にそれぞれ対応するＮ個の元値（パスワード元鍵）を含む制限データをメモリに予め記憶している。また、認証装置において、Ｎ個の異なる基準時間が予め設定される。そして、認証装置の通電時間がｉ番目の基準時間に到達した場合に、制限データのｉ番目の元値がメモリから読み出され、ｉ番目の元値に基づいて導出される第２許可データ（パスワード）のｉ番目の値が被認証装置へ送信される。被認証装置は、第２許可データのｉ番目の値が第１許可データの対応するｉ番目のハッシュ値を用いて成功裏に検証された後に、本認証のために予め記憶しているＮ個の第１認証鍵のうちのｉ番目の第１認証鍵をメモリから読み出す。したがって、本実施例においても、情報解析型の攻撃に対して有意な情報が露出するタイミングを遅延させることで、現実的な時間の制約の中で攻撃が成功する確率を引き下げることができる。
上述した第３実施例では、被認証装置（被認証チップ）は、認証装置（認証チップ）から受信される認証要求に対して応答することを許可するかの判定のために使用される第１許可データのＮ個のハッシュ値（パスワードハッシュ値）をメモリに予め記憶している。認証装置（認証チップ）は、第１許可データのＮ個のハッシュ値にそれぞれ対応するＮ個の元値（パスワード元鍵）を含む制限データをメモリに予め記憶している。また、認証装置において、Ｎ個の異なる基準時間が予め設定される。そして、認証装置の通電時間がｉ番目の基準時間に到達した場合に、制限データのｉ番目の元値がメモリから読み出され、ｉ番目の元値に基づいて導出される第２許可データ（パスワード）のｉ番目の値が被認証装置へ送信される。被認証装置は、第２許可データのｉ番目の値が第１許可データの対応するｉ番目のハッシュ値を用いて成功裏に検証された後に、本認証のために予め記憶しているＮ個の第１認証鍵のうちのｉ番目の第１認証鍵をメモリから読み出す。したがって、本実施例においても、情報解析型の攻撃に対して有意な情報が露出するタイミングを遅延させることで、現実的な時間の制約の中で攻撃が成功する確率を引き下げることができる。
【0129】
また、上述した第３実施例では、時間が経過するにつれてパスワード検証が反復され、パスワードの値が反復の都度変化する。また、チャレンジレスポンス認証のために使用される認証鍵も反復の都度変化する。これによりパスワード及び認証鍵を含み得る情報の解析は一層困難となり、情報解析型の攻撃に対する耐性がさらに高められる。また、攻撃者は、全てのパスワード又は全ての認証鍵を知得するためにより長い解析時間を要するようになる。
【0130】
＜５．第４実施例＞
＜５－１．認証チップの構成例＞
上述した第１～第３実施例では、同じ被認証装置が認証装置へ複数回接続された場合に、接続の都度認証装置により被認証装置の認証が行われる。これに対し、本節で説明する第４実施例では、過去に認証済みの被認証装置について認証の再実行を省略する仕組みが取り入れられる。
＜５－１．認証チップの構成例＞
上述した第１～第３実施例では、同じ被認証装置が認証装置へ複数回接続された場合に、接続の都度認証装置により被認証装置の認証が行われる。これに対し、本節で説明する第４実施例では、過去に認証済みの被認証装置について認証の再実行を省略する仕組みが取り入れられる。
【0131】
図１６は、第４実施例に係る認証チップ１１０の構成の一例を示すブロック図である。図１６を参照すると、認証チップ１１０は、内部バス１１１、入出力回路１１２、制御回路７１３、揮発性メモリ１１４、不揮発性メモリ７１５、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２、タイマ回路１２３、及び鍵アクセス器５２４を含む。
【0132】
制御回路７１３は、被認証装置との通信を制御する。制御回路７１３は、例えばＣＰＵ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサであってよく、制御部１０７から入力されるコマンドに従って様々な処理を行う。不揮発性メモリ７１５は、例えば半導体メモリ又はハードディスクを含み得る記憶部である。
【0133】
本実施例において、不揮発性メモリ７１５は、１つ以上のコンピュータプログラム７１６、パスワード元鍵テーブル５１７、認証元鍵テーブル５１８、タイマカウンタテーブル５１９、及び履歴テーブル７４０を記憶する。
【0134】
履歴テーブル７４０は、認証応答に基づいて成功裏に認証された被認証チップ２１０のチップ識別子ＣＩＤを記憶する。履歴テーブル７４０は、過去に成功裏に認証された１つ以上の被認証チップのチップ識別子のリストを記憶してもよく、又は過去に認証を試行した１つ以上の被認証チップのチップ識別子をそれぞれの認証結果（成功又は失敗）に関連付けて記憶してもよい。
【0135】
本実施例において、制御回路７１３は、暗号処理回路１２１、乱数生成回路１２２及びタイマ回路１２３と連携して、被認証チップ２１０を認証するための認証処理を行う認証部７３１として機能する。認証部７３１は、認証チップ１１０に接続した被認証チップ２１０からチップ識別子ＣＩＤが受信されると、チップ識別子ＣＩＤが履歴テーブル７４０に存在するか（履歴として登録済みであるか）否かを判定する。認証部７３１は、チップ識別子ＣＩＤが履歴テーブル７４０に存在する場合には、接続した被認証チップ２１０へ認証要求を送信することなく、接続した被認証チップ２１０は認証済みであると判定する。過去の認証においてその被認証チップ２１０の認証が成功していた場合には、その被認証チップ２１０のメモリからのさらなるデータ（例えば、最適な動作条件を示す制御パラメータ）の読み出しが可能とされる。過去の認証においてその被認証チップ２１０の認証が失敗していた場合には、その被認証チップ２１０との接続は拒否され、又はその被認証チップ２１０のメモリへのアクセスは禁止され得る。こうした処理の流れについて、後に詳しく説明する。
【0136】
本実施例に係る被認証チップ２１０の構成は、第３実施例に関連して図１２を用いて説明した構成と同様であってよい。また、製品の製造段階において予め生成したデータを認証チップ１１０及び被認証チップ２１０のメモリへ格納する処理の流れは、第３実施例に関連して図１３を用いて説明した流れと同様であってよい。但し、本実施例では、認証チップ１１０の不揮発性メモリ７１５に（製造時には空である）履歴テーブル７４０が追加的に生成される。
【0137】
＜５－２．カートリッジの認証＞
本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れは、図１４を用いて説明した第３実施例における流れと同様であってよい。図１７は、図１４のＳ５１０において実行される認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図である。ここでは、タイマカウンタテーブル５１９のｉ番目のカウンタ値ＣＴ＿ｉがゼロに到達したために、Ｓ５１０の認証処理が実行されるものとする。
本実施例に係る認証システムにおける全体的な処理の流れは、図１４を用いて説明した第３実施例における流れと同様であってよい。図１７は、図１４のＳ５１０において実行される認証処理の詳細な流れの一例を示すシーケンス図である。ここでは、タイマカウンタテーブル５１９のｉ番目のカウンタ値ＣＴ＿ｉがゼロに到達したために、Ｓ５１０の認証処理が実行されるものとする。
【0138】
まず、Ｓ７１１で、認証部７３１は、被認証チップ２１０へ認証開始指示を送信する。Ｓ７１２で、被認証チップ２１０の応答部６３２は、認証部７３１からの要求に応じて、不揮発性メモリ６１５からチップ識別子ＣＩＤを読み出して認証チップ１１０へ送信する。認証チップ１１０の入出力回路１１２は、被認証チップ２１０から送信されたチップ識別子ＣＩＤを受信する。
【0139】
次いで、Ｓ７１３で、認証部７３１は、履歴テーブル７４０を検索して、被認証チップ２１０から受信したチップ識別子ＣＩＤが存在するかを判定する。その後の処理は、Ｓ７１４で、履歴テーブル７４０にチップ識別子ＣＩＤが存在するか否かに依存して分岐する。履歴テーブル７４０にチップ識別子ＣＩＤが存在しない場合（Ｓ７１４－ＮＯ）、Ｓ７１５～Ｓ７３９で、パスワード検証及びチャレンジレスポンス認証が行われる。Ｓ７１５～Ｓ７３９は、第３実施例に関連して図１５を用いて説明したＳ５１５～Ｓ５３９と同様の処理ステップであってよい。Ｓ７３９で被認証チップ２１０の認証が完了すると、認証部７３１は、Ｓ７４１で、認証結果を履歴テーブル７４０に登録する（例えば、認証に成功した被認証チップ２１０のチップ識別子ＣＩＤを示すレコードを履歴テーブル７４０に追加する）。
【0140】
履歴テーブル７４０にチップ識別子ＣＩＤが存在する場合（Ｓ７１４－ＹＥＳ）、パスワード検証及びチャレンジレスポンス認証はスキップされる。この場合、認証部７３１は、履歴テーブル７４０により示される過去の認証の結果を制御部１０７へ報告する。過去に認証が既に成功していた場合、制御部１０７は、プロセスカートリッジ２００のメモリへのアクセスを直ちに実行し得る。
【0141】
＜５－３．第４実施例のまとめ＞
上述した第４実施例では、認証装置（認証チップ）は、成功裏に認証された被認証装置の識別子を記憶するテーブル（履歴テーブル）を有する。認証装置の認証部は、新たに接続した被認証装置から受信される識別子が上記テーブルに存在する場合に、当該被認証装置へ認証要求を送信することなく、当該被認証装置は認証済みであると判定する。したがって、同じ被認証装置の認証に要するデータがチップ上の配線及びチップ間の通信線を何度も流れることがないため、それらラインを流れるデータの統計的な解析が困難となる。これにより、マイクロプロービングのような情報解析型の攻撃に対する耐性は一層向上する。仮にテーブルに登録されている識別子が漏洩したとしても、その識別子は特定の被認証装置についてのみ有効である。したがって、履歴テーブルに対する攻撃は、被認証装置を模造しようとする不正な目的のためには有益でない。
上述した第４実施例では、認証装置（認証チップ）は、成功裏に認証された被認証装置の識別子を記憶するテーブル（履歴テーブル）を有する。認証装置の認証部は、新たに接続した被認証装置から受信される識別子が上記テーブルに存在する場合に、当該被認証装置へ認証要求を送信することなく、当該被認証装置は認証済みであると判定する。したがって、同じ被認証装置の認証に要するデータがチップ上の配線及びチップ間の通信線を何度も流れることがないため、それらラインを流れるデータの統計的な解析が困難となる。これにより、マイクロプロービングのような情報解析型の攻撃に対する耐性は一層向上する。仮にテーブルに登録されている識別子が漏洩したとしても、その識別子は特定の被認証装置についてのみ有効である。したがって、履歴テーブルに対する攻撃は、被認証装置を模造しようとする不正な目的のためには有益でない。
【0142】
なお、本明細書で説明した様々な実施例及び変形例は、互いにどのように組み合わされてもよい。例えば、第４実施例において説明した履歴テーブルが第１実施例又は第２実施例において採用されてもよい。概して、ある実施例に関連して説明した効果は、共通する特徴を有する他の実施例においても同様に達成され得る。
【0143】
＜６．その他の実施形態＞
上記実施形態は、１つ以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理の形式でも実現可能である。また、１つ以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
上記実施形態は、１つ以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理の形式でも実現可能である。また、１つ以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【0144】
本明細書の開示は、少なくとも以下の認証装置及び画像形成装置を含む。
（項目１）
被認証装置を認証するための認証装置であって、
前記被認証装置は、前記認証装置から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶しており、
前記認証装置は、
前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、
前記計測部により計測される前記時間が予め設定される基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、
前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって、前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、
前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部と、
を備える認証装置。
（項目２）
前記被認証装置は、前記被認証装置に固有の識別子を予め記憶しており、
前記通信部は、前記被認証装置から前記識別子を受信し、
前記認証部は、前記制限データ及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて、前記第２許可データを導出する、
項目１に記載の認証装置。
（項目３）
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために使用される第１認証鍵であって、前記識別子に基づいて導出された当該第１認証鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて導出される第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
項目２に記載の認証装置。
（項目４）
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通鍵暗号方式における共通鍵として使用される、項目３に記載の認証装置。
（項目５）
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通的な元鍵及び前記識別子に基づく入力データを暗号学的ハッシュ関数へ入力することにより導出される、項目４に記載の認証装置。
（項目６）
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通的な元鍵を暗号鍵として用いて前記識別子を暗号化することにより導出される、項目４に記載の認証装置。
（項目７）
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータのデジタル署名を生成するために使用される、公開鍵暗号方式の秘密鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記デジタル署名を含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を、前記秘密鍵に対応する公開鍵及び前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータを用いて検証することにより、前記被認証装置を認証する、
項目１に記載の認証装置。
（項目８）
前記被認証装置は、前記秘密鍵に対応する前記公開鍵、及び前記公開鍵の真正性を証明する電子証明書を予め記憶しており、
前記通信部は、前記被認証装置から前記公開鍵及び前記電子証明書を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置から受信される前記電子証明書に基づいて前記公開鍵の真正性が確認された場合に、前記公開鍵を用いて前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を検証する、
項目７に記載の認証装置。
（項目９）
前記記憶部は、成功裏に認証された装置の識別子を記憶するテーブルを有し、
前記認証部は、前記認証装置に接続した前記被認証装置から前記通信部により受信される識別子が前記テーブルに存在する場合に、当該被認証装置へ認証要求を送信することなく、当該被認証装置は認証済みであると判定する、
項目１～８のいずれか１項に記載の認証装置。
（項目１０）
前記記憶部は、前記認証装置が通電されている間の時間の経過を監視するためのカウンタ値を記憶している、項目１～９のいずれか１項に記載の認証装置。
（項目１１）
前記記憶部は、不揮発性メモリである、項目１０に記載の認証装置。
（項目１２）
前記第１許可データは、前記認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定のために使用されるＮ個（Ｎは２以上の整数）のハッシュ値を含み、
前記制限データは、前記Ｎ個のハッシュ値にそれぞれ対応するＮ個の元値を含み、
Ｎ個の異なる基準時間が予め設定され、
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間がｉ番目（ｉは１以上かつＮ以下の整数）の基準時間に到達した場合に、前記制限データのｉ番目の元値に基づいて導出される前記第２許可データのｉ番目の値を、前記第１許可データの対応するｉ番目のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、
項目１～１１のいずれか１項に記載の認証装置。
（項目１３）
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間が前記ｉ番目の基準時間に到達した場合に、前記制限データの１番目からｉ番目までの元値に基づいてそれぞれ導出される前記第２許可データのｉ個の値を、前記第１許可データの対応するｉ個のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、項目１２に記載の認証装置。
（項目１４）
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために各々使用されるＮ個の第１認証鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、ｉ番目の第１認証鍵を用いて生成された前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記ｉ番目の第１認証鍵に対応する第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
項目１２又は１３に記載の認証装置。
（項目１５）
項目１～１４のいずれか１項に記載の認証装置と、
シートに画像を形成する画像形成部と、
を備える画像形成装置。
（項目１６）
前記被認証装置は、前記画像形成装置へ装着される交換可能部品である、項目１５に記載の画像形成装置。
（項目１７）
前記交換可能部品は、前記交換可能部品に適した動作条件を示す制御パラメータを記憶しており、
前記画像形成装置は、
前記認証部による前記交換可能部品の認証が失敗した場合に、前記交換可能部品からの前記制御パラメータの読み出しを禁止する制御部、
をさらに備え、
前記制御部は、前記計測部により計測される前記時間が前記基準時間に到達する前は、前記認証部に前記交換可能部品の認証を行わせることなく、前記交換可能部品の前記制御パラメータの読み出しを許可する、
項目１６に記載の画像形成装置。
（項目１）
被認証装置を認証するための認証装置であって、
前記被認証装置は、前記認証装置から受信される認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定に使用される第１許可データを予め記憶しており、
前記認証装置は、
前記認証装置が通電されている時間を計測する計測部と、
前記計測部により計測される前記時間が予め設定される基準時間に到達した後に読み出し可能となる制限データを記憶している記憶部と、
前記被認証装置により前記第１許可データを用いて検証される第２許可データであって、前記記憶部から読み出される前記制限データに基づく当該第２許可データを、前記被認証装置へ送信する通信部と、
前記被認証装置において前記第１許可データを用いた前記第２許可データの検証が成功した場合に前記被認証装置から受信される認証応答に基づいて、前記被認証装置を認証する認証部と、
を備える認証装置。
（項目２）
前記被認証装置は、前記被認証装置に固有の識別子を予め記憶しており、
前記通信部は、前記被認証装置から前記識別子を受信し、
前記認証部は、前記制限データ及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて、前記第２許可データを導出する、
項目１に記載の認証装置。
（項目３）
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために使用される第１認証鍵であって、前記識別子に基づいて導出された当該第１認証鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記被認証装置から受信される前記識別子に基づいて導出される第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
項目２に記載の認証装置。
（項目４）
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通鍵暗号方式における共通鍵として使用される、項目３に記載の認証装置。
（項目５）
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通的な元鍵及び前記識別子に基づく入力データを暗号学的ハッシュ関数へ入力することにより導出される、項目４に記載の認証装置。
（項目６）
前記第１認証鍵及び前記第２認証鍵は、共通的な元鍵を暗号鍵として用いて前記識別子を暗号化することにより導出される、項目４に記載の認証装置。
（項目７）
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータのデジタル署名を生成するために使用される、公開鍵暗号方式の秘密鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、前記デジタル署名を含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を、前記秘密鍵に対応する公開鍵及び前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータを用いて検証することにより、前記被認証装置を認証する、
項目１に記載の認証装置。
（項目８）
前記被認証装置は、前記秘密鍵に対応する前記公開鍵、及び前記公開鍵の真正性を証明する電子証明書を予め記憶しており、
前記通信部は、前記被認証装置から前記公開鍵及び前記電子証明書を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置から受信される前記電子証明書に基づいて前記公開鍵の真正性が確認された場合に、前記公開鍵を用いて前記認証応答に含まれる前記デジタル署名を検証する、
項目７に記載の認証装置。
（項目９）
前記記憶部は、成功裏に認証された装置の識別子を記憶するテーブルを有し、
前記認証部は、前記認証装置に接続した前記被認証装置から前記通信部により受信される識別子が前記テーブルに存在する場合に、当該被認証装置へ認証要求を送信することなく、当該被認証装置は認証済みであると判定する、
項目１～８のいずれか１項に記載の認証装置。
（項目１０）
前記記憶部は、前記認証装置が通電されている間の時間の経過を監視するためのカウンタ値を記憶している、項目１～９のいずれか１項に記載の認証装置。
（項目１１）
前記記憶部は、不揮発性メモリである、項目１０に記載の認証装置。
（項目１２）
前記第１許可データは、前記認証要求に対して応答することを許可するか否かの判定のために使用されるＮ個（Ｎは２以上の整数）のハッシュ値を含み、
前記制限データは、前記Ｎ個のハッシュ値にそれぞれ対応するＮ個の元値を含み、
Ｎ個の異なる基準時間が予め設定され、
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間がｉ番目（ｉは１以上かつＮ以下の整数）の基準時間に到達した場合に、前記制限データのｉ番目の元値に基づいて導出される前記第２許可データのｉ番目の値を、前記第１許可データの対応するｉ番目のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、
項目１～１１のいずれか１項に記載の認証装置。
（項目１３）
前記通信部は、前記計測部により計測される前記時間が前記ｉ番目の基準時間に到達した場合に、前記制限データの１番目からｉ番目までの元値に基づいてそれぞれ導出される前記第２許可データのｉ個の値を、前記第１許可データの対応するｉ個のハッシュ値を用いた検証のために前記被認証装置へ送信する、項目１２に記載の認証装置。
（項目１４）
前記被認証装置は、前記認証装置から前記認証要求と共に受信されるチャレンジデータからレスポンスデータを生成するために各々使用されるＮ個の第１認証鍵を予め記憶しており、
前記通信部は、
前記認証要求と共に前記チャレンジデータを前記被認証装置へ送信し、
前記認証要求に応じて前記被認証装置から送信される、ｉ番目の第１認証鍵を用いて生成された前記レスポンスデータを含む前記認証応答を受信し、
前記認証部は、前記被認証装置へ送信された前記チャレンジデータ、及び前記ｉ番目の第１認証鍵に対応する第２認証鍵を用いて、前記認証応答に含まれる前記レスポンスデータを検証することにより、前記被認証装置を認証する、
項目１２又は１３に記載の認証装置。
（項目１５）
項目１～１４のいずれか１項に記載の認証装置と、
シートに画像を形成する画像形成部と、
を備える画像形成装置。
（項目１６）
前記被認証装置は、前記画像形成装置へ装着される交換可能部品である、項目１５に記載の画像形成装置。
（項目１７）
前記交換可能部品は、前記交換可能部品に適した動作条件を示す制御パラメータを記憶しており、
前記画像形成装置は、
前記認証部による前記交換可能部品の認証が失敗した場合に、前記交換可能部品からの前記制御パラメータの読み出しを禁止する制御部、
をさらに備え、
前記制御部は、前記計測部により計測される前記時間が前記基準時間に到達する前は、前記認証部に前記交換可能部品の認証を行わせることなく、前記交換可能部品の前記制御パラメータの読み出しを許可する、
項目１６に記載の画像形成装置。
【0145】
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
【符号の説明】
【0146】
１００：画像形成装置、１０１：エンジンコントローラ、１０３：接続Ｉ／Ｆ、１０５：センサ、１０７：制御部、１１０：認証チップ、１１５，３１５，５１５，７１５：不揮発性メモリ、１１７：パスワード元鍵（ＫＰＯ）、５１７：パスワード元鍵テーブル、１１８：認証元鍵（ＫＡＯ）、３１８：証明書検証鍵（ＫＣＶ）、５１８：認証元鍵テーブル、１１９：タイマカウンタ（ＣＴ）、５１９：タイマカウンタテーブル、１２３：タイマ回路、１２４，５２４：鍵アクセス器、１３１，３３１，５３１，７３１：認証部、７４０：履歴テーブル、２００：プロセスカートリッジ、２１０：被認証チップ、２１５，４１５，６１５：不揮発性メモリ、２１７：パスワードハッシュ値（ＰＨ'）、６１７：パスワードハッシュテーブル、２１８：認証鍵（ＫＡ'）、６１８：認証鍵テーブル、４１７：署名鍵（ＫＳ）、４１８：チップ検証鍵（ＫＶ）、２１９：チップ識別子（ＣＩＤ）、４１９：チップ証明書（ＣＶ）、２２４：鍵アクセス器、２３１，６３１：検証部、２３２，４３２，６３２：応答部
【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】
【図16】
【図17】