特許 7607848 認証装置、認証システム、および認証方法

(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】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】認証装置、認証システム、および認証方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/32 20060101AFI20241220BHJP

   G06F 21/44 20130101ALI20241220BHJP

【ＦＩ】

H04L9/32 100D

G06F21/44

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2024560967

(86)(22)【出願日】2022-11-28

(86)【国際出願番号】 JP2022043652

(87)【国際公開番号】W WO2024116218

(87)【国際公開日】2024-06-06

【審査請求日】2024-10-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 剛

(72)【発明者】

【氏名】古谷 航一

(72)【発明者】

【氏名】福井 範行

【審査官】青木 重徳

(56)【参考文献】

【文献】特許第７１５４４４４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２０－１４５５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５０６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１５００７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ９／３２

Ｇ０６Ｆ ２１／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の被認証機器から取得される少なくとも１つの前記第１の被認証機器の電磁的特性に応じたデータセットであるチャレンジデータを生成するチャレンジデータ生成部と、
前記第１の被認証機器の電磁的特性と前記チャレンジデータ生成部によって生成された前記チャレンジデータとを比較して、比較の結果であるレスポンスデータ期待値を生成する期待値生成部と、
前記期待値生成部によって生成された前記レスポンスデータ期待値と応答装置から送信された第２の被認証機器に係るレスポンスデータとを比較し、前記第２の被認証機器の真正性を判定するレスポンスデータ判定部と、
を備え、
前記チャレンジデータ生成部によって生成された前記チャレンジデータを前記応答装置に送信し、
前記第２の被認証機器から取得される前記第２の被認証機器の電磁的特性と送信した前記チャレンジデータとの比較の結果を前記レスポンスデータとして前記応答装置から受信し、
前記第１の被認証機器の電磁的特性および前記第２の被認証機器の電磁的特性は、Ｘ軸とＹ軸からなる２次元グラフとして表現される特性であり、
前記チャレンジデータは、複数のＸ軸値Ｘｎと、各Ｘ軸値におけるＹ軸閾値Ｙｎの組［Ｘｎ，Ｙｎ］（ｎは整数）として生成される、
認証装置。

【請求項2】

前記チャレンジデータの前記Ｙ軸閾値Ｙｎは、前記複数のＸ軸値において共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙである、
請求項１に記載された認証装置。

【請求項3】

請求項１に記載された認証装置であって、
前記チャレンジデータ生成部は、
前記Ｘ軸について、前記認証装置と前記応答装置で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、
前記Ｙ軸について、前記共有された複数のＸ軸値に対して互いに異なる複数のＹ軸閾値Ｙｎを生成し、
前記認証装置は、生成された複数のＸ軸値Ｘｎおよび複数のＹ軸閾値Ｙｎのうち、前記生成された複数のＹ軸閾値Ｙｎのみを［Ｙｎ］（ｎは整数）として送信する、
請求項１に記載された認証装置。

【請求項4】

請求項１に記載された認証装置であって、
前記チャレンジデータ生成部は、
前記Ｘ軸について、前記認証装置と前記応答装置で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、
前記Ｙ軸について、前記共有された複数のＸ軸値Ｘｎに対して共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙを生成し、
前記認証装置は、生成された複数のＸ軸値Ｘｎおよび単一のＹ軸閾値Ｙのうち、前記生成された単一のＹ軸閾値Ｙのみを［Ｙ］として送信する、
請求項１に記載された認証装置。

【請求項5】

前記複数のＸ軸値Ｘｎと、各Ｘ軸値におけるＹ軸閾値ＹまたはＹｎの一部または全部は、認証要求が発生するたびにランダムな値として生成される、
請求項１から４のいずれか１項に記載された認証装置。

【請求項6】

前記第１の被認証機器から取得される前記第１の被認証機器の電磁的特性は、２つの電磁的特性を含み、
前記チャレンジデータ生成部は、
前記２以上の電磁的特性のそれぞれについて、複数のＸ軸値Ｘｎと、前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸閾値ＹまたはＹｎとを生成し、前記Ｘ軸値Ｘｎと前記Ｙ軸閾値ＹまたはＹｎとの組み合わせを、前記チャレンジデータとして生成する、
請求項５に記載された認証装置。

【請求項7】

前記期待値生成部は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第１のデータを生成し、
前記応答装置は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第２のデータを生成する、
請求項６に記載された認証装置。

【請求項8】

前記期待値生成部は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第１のデータを生成し、生成した第１のデータに対して予め定められた演算を行い、
前記応答装置は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第２のデータを生成し、生成した第２のデータに対して前記予め定められた演算を行う、
請求項６に記載された認証装置。

【請求項9】

請求項１に記載された認証装置と、
請求項１に記載された応答装置と、
を備える認証システムであって、
前記応答装置は、
前記第２の被認証機器から取得される前記第２の被認証機器の電磁的特性と前記認証装置から送信された前記チャレンジデータとを比較して、比較の結果を前記レスポンスデータとして生成するレスポンスデータ生成部、
を備える、
認証システム。

【請求項10】

前記応答装置と前記第２の被認証機器は一体化されている、請求項９に記載された認証システム。

【請求項11】

チャレンジデータ生成部、期待値生成部、およびレスポンスデータ判定部を備える認証装置と、レスポンスデータ生成部を備える応答装置と、を備える認証システムが行う認証方法であって、
前記認証装置の前記チャレンジデータ生成部が、第１の被認証機器から取得される少なくとも１つの第１の被認証機器の電磁的特性に応じたデータセットであるチャレンジデータを生成するステップと、
前記認証装置の前記期待値生成部が、前記第１の被認証機器の電磁的特性と前記チャレンジデータ生成部によって生成された前記チャレンジデータとを比較して、比較の結果であるレスポンスデータ期待値を生成するステップと、
前記認証装置が、前記チャレンジデータ生成部によって生成された前記チャレンジデータを前記応答装置に送信するステップと、
前記応答装置の前記レスポンスデータ生成部が、第２の被認証機器から取得される第２の被認証機器の電磁的特性と前記認証装置から送信された前記チャレンジデータとを比較して、比較の結果をレスポンスデータとして生成するステップと、
前記応答装置が、前記レスポンスデータ生成部によって生成された前記レスポンスデータを前記認証装置に送信するステップと、
前記認証装置の前記レスポンスデータ判定部が、前記期待値生成部によって生成された前記レスポンスデータ期待値と前記応答装置から送信された前記レスポンスデータとを比較し、前記第２の被認証機器の真正性を判定するステップと、
を備え、
前記第１の被認証機器の電磁的特性および前記第２の被認証機器の電磁的特性は、Ｘ軸とＹ軸からなる２次元グラフとして表現される特性であり、
前記チャレンジデータは、複数のＸ軸値Ｘｎと、各Ｘ軸値におけるＹ軸閾値Ｙｎの組［Ｘｎ，Ｙｎ］（ｎは整数）として生成される、
認証方法。

【請求項12】

前記チャレンジデータの前記Ｙ軸閾値Ｙｎは、前記複数のＸ軸値において共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙである、
請求項１１に記載された認証方法。

【請求項13】

前記チャレンジデータ生成部は、
前記Ｘ軸について、前記認証装置と前記応答装置で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、
前記Ｙ軸について、前記共有された複数のＸ軸値に対して互いに異なる複数のＹ軸閾値Ｙｎを生成し、
前記認証装置は、生成された複数のＸ軸値Ｘｎおよび複数のＹ軸閾値Ｙｎのうち、前記生成された複数のＹ軸閾値Ｙｎのみを［Ｙｎ］（ｎは整数）として送信する、
請求項１１に記載された認証方法。

【請求項14】

前記チャレンジデータ生成部は、
前記Ｘ軸について、前記認証装置と前記応答装置で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、
前記Ｙ軸について、前記共有された複数のＸ軸値Ｘｎに対して共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙを生成し、
前記認証装置は、生成された複数のＸ軸値Ｘｎおよび単一のＹ軸閾値Ｙのうち、前記生成された単一のＹ軸閾値Ｙのみを［Ｙ］として送信する、
請求項１１に記載された認証方法。

【請求項15】

前記複数のＸ軸値Ｘｎと、各Ｘ軸値におけるＹ軸閾値ＹまたはＹｎの一部または全部は、認証要求が発生するたびにランダムな値として生成される、
請求項１１から１４のいずれか１項に記載された認証方法。

【請求項16】

前記第１の被認証機器から取得される前記第１の被認証機器の電磁的特性は、２つの電磁的特性を含み、
前記チャレンジデータ生成部は、
前記２以上の電磁的特性のそれぞれについて、複数のＸ軸値Ｘｎと、前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸閾値ＹまたはＹｎとを生成し、前記Ｘ軸値Ｘｎと前記Ｙ軸閾値ＹまたはＹｎとの組み合わせを、前記チャレンジデータとして生成する、
請求項１５に記載された認証方法。

【請求項17】

前記期待値生成部は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第１のデータを生成し、
前記レスポンスデータ生成部は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第２のデータを生成する、
請求項１６に記載された認証方法。

【請求項18】

前記期待値生成部は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第１の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第１のデータを生成し、生成した第１のデータに対して予め定められた演算を行い、
前記レスポンスデータ生成部は、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと、前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、前記Ｙ軸閾値ＹｎまたはＹと前記第２の被認証機器の電磁的特性の前記Ｙ軸の値のどちらが大きいかを判定してｎビットの第２のデータを生成し、生成した第２のデータに対して前記予め定められた演算を行う、
請求項１６に記載された認証方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子機器の認証技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電子機器の認証では、電子機器の電磁的特性を測定して、測定した電磁的特性を予め記憶しておき、後に認証の対象機器の電磁的特性を測定して、認証対象機器の電磁的特性と予め記憶しておいた電磁的特性とを照合することで、認証対象機器の真正性を判定していた（例えば、特許文献１）。また、電子機器の電磁的特性として電子機器から放射される電磁波のスペクトルに着目した認証を行う方法も提案されている（例えば、非特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２３０５９７号明細書

【非特許文献】

【0004】

【文献】鍛治秀伍ほか，製造・実装ばらつきに起因する放射スペクトルの違いを用いた電子機器の個体識別手法に関する基礎検討，電子情報通信学会技術研究報告，日本，一般社団法人電子情報通信学会，２０１９．０２．２０，Ｖｏｌ．１１８，Ｎｏ．４５７，ｐｐ．１６３－１６７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術によれば、認証を行う装置（認証装置）を認証対象機器（被認証機器）の近傍に配置し、その場で測定した被認証機器の電磁的特性を認証装置に予め記憶した電磁的特性と照合する必要があった。また、仮に認証装置と被認証機器が異なる場所にあり、通信ネットワークを介して認証を行おうとした場合、被認証機器の電磁的特性データを通信ネットワーク上に載せて認証装置に送る必要がある。通信ネットワークを介して通信を行う場合には、通信ネットワーク上の通信データが傍受されて被認証機器の電磁的特性データが漏洩してしまうと、偽造機器を真正な被認証機器になりすました認証が行われるという問題点があった。

【0006】

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、被認証機器の認証を通信ネットワークを介して行う場合に、被認証機器の電磁的特性の漏洩を防止できる認証技術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】

【0007】

本開示の実施形態による認証装置の一側面は、第１の被認証機器の電磁的特性を予め記録する記憶装置から、少なくとも１つの記録された電磁的特性を取得する第１の電磁的特性取得部と、前記記録された電磁的特性に応じたデータセットであるチャレンジデータを生成するチャレンジデータ生成部と、前記記録された電磁的特性と生成されたチャレンジデータとを比較して、比較の結果であるレスポンスデータ期待値を生成する期待値生成部と、前記生成されたチャレンジデータを応答装置に送信するチャレンジデータ送信部と、前記応答装置から、第２の被認証機器に係るレスポンスデータを受信するレスポンスデータ受信部と、生成されたレスポンスデータ期待値と受信されたレスポンスデータとを比較し、前記第２の被認証機器の真正性を判定するレスポンスデータ判定部と、を備え、前記応答装置は、前記第２の被認証機器から取得される電磁的特性と送信されたチャレンジデータとを比較して、比較の結果を前記レスポンスデータとして生成する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の実施形態による認証装置によれば、被認証機器の電磁的特性は送受信されないので、被認証機器の電磁的特性の漏洩を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】認証装置および応答装置を備える認証システムの構成例を示す図である。

【図2A】認証装置および応答装置のハードウェアの構成例を示す図である。

【図2B】認証装置および応答装置のハードウェアの構成例を示す図である。

【図3】認証方法のフローチャートである。

【図4】電磁的特性（ＥＭＣｉ、ＥＭＣｒ）、チャレンジデータ、レスポンスデータ、およびレスポンスデータ期待値の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面を参照して、本開示における種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または類似の符号を付された構成要素は、同一または類似の構成または機能を有するものであり、そのような構成要素についての重複する説明は省略する。

【0011】

実施の形態１．
＜構成＞
（認証システム）
図１および図２を参照して、本開示の実施の形態１による認証装置および応答装置を備える認証システムの構成について説明する。本開示による認証システムは、被認証機器（第２の被認証機器）１００の真正性を認証するシステムである。すなわち、被認証機器１００は認証を求める機器である。被認証機器１００は固有の電磁的特性（ＥＭＣ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を持っている。以下、固有の電磁的特性ＥＭＣを、「固有の」を意味するｉｎｈｅｒｅｎｔの頭文字を用いて、電磁的特性ＥＭＣｉと表記する。

【0012】

被認証機器１００は、個々の構成部品、プリント配線基板の製造誤差、組み立て誤差などにより、不図示の他の被認証機器と同じ設計で製造されていたとしても、機器ごとに異なる電磁的特性ＥＭＣｉを持っている。このような電磁的特性ＥＭＣｉとして、例えば、被認証機器１００の動作によって空間に放射される放射性の電磁ノイズ、被認証機器１００の動作時にケーブルを伝導する伝導性の電磁ノイズがある。また、電磁的特性ＥＭＣｉの他の例として、被認証機器１００の動作（電源のＯｎ／Ｏｆｆ）にかかわらず、被認証機器１００の電源コネクタまたは信号コネクタ等の特定の外部Ｉ／Ｆから観測される反射特性（ＳパラメータのＳ_１１特性）、複数の外部Ｉ／Ｆ間の通過特性（ＳパラメータのＳ_ｎｍ特性；ｎおよびｍは複数の外部Ｉ／Ｆに割り当てられた番号）、Ｓパラメータから変換されるＦパラメータ、Ｚパラメータ、Ｙパラメータなどがある。これらは一般に周波数軸で表される特性であるが、被認証機器１００の特定の外部Ｉ／Ｆにステップ波またはインパルス波を印加した際の反射波形または他の外部Ｉ／Ｆでの通過波形など、被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉは時間軸で表される特性であってもよい。また、電磁的特性ＥＭＣｉとして、複数の電磁的特性の組み合わせを利用してもよい。被認証機器１００の例には、例えば、電気機器若しくは電子機器、または電気部品若しくは電子部品が含まれるが、電磁的特性が取得できればこれらの例に限られない。例えば、電気回路を含まない機械部品であってもよい。

【0013】

被認証機器１００の真正性を認証するために、図１に示されているように、本開示による認証システムは、認証装置２００、記憶装置５００、および応答装置３００を備える。認証装置２００と応答装置３００の間の通信は、有線または無線の通信ネットワーク４００を介して行われる。記憶装置５００は、１または２以上の被認証機器の電磁的特性ＥＭＣｉを予め記録する装置である。以下、記憶装置５００に記録されている被認証機器（第１の被認証機器）の電磁的特性ＥＭＣｉを、「記録された」を意味するｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄの頭文字を用いて、電磁的特性ＥＭＣｒと表記する。

【0014】

（認証装置）
認証装置２００は被認証機器１００の真正性の認証を行う装置である。このような目的を達成するため、認証装置２００は、機能部として、電磁的特性取得部（第１の電磁的特性取得部）２１０、チャレンジデータ生成部２２０、期待値生成部２３０、チャレンジデータ送信部２４０、レスポンスデータ受信部２５０、およびレスポンスデータ判定部２６０を備える。

【0015】

（電磁的特性取得部）
電磁的特性取得部２１０は、記憶装置５００から、少なくとも１つの電磁的特性ＥＭＣｒを取得する機能部である。電磁的特性取得部２１０は、取得した電磁的特性ＥＭＣｒを、チャレンジデータ生成部２２０および期待値生成部２３０へ供給する。なお、データの供給は、認証装置２００が備える不図示の制御部を介して行われてもよい。以下、同様である。

【0016】

（チャレンジデータ生成部）
チャレンジデータ生成部２２０は、電磁的特性取得部２１０により取得された電磁的特性ＥＭＣｒに応じたチャレンジデータを生成する機能部である。チャレンジデータ生成部２２０は、生成したチャレンジデータを、チャレンジデータ送信部２４０および期待値生成部２３０へ供給する。

【0017】

（期待値生成部）
期待値生成部２３０は、電磁的特性取得部２１０により取得された電磁的特性ＥＭＣｒとチャレンジデータ生成部２２０により生成されたチャレンジデータとを比較して、比較の結果であるレスポンスデータ期待値を生成する機能部である。期待値生成部２３０は、生成したレスポンスデータをレスポンスデータ判定部２６０へ供給する。

【0018】

（チャレンジデータ送信部）
チャレンジデータ送信部２４０は、チャレンジデータ生成部２２０により生成されたチャレンジデータを、通信ネットワーク４００を介して応答装置３００に送信する機能部である。

【0019】

（レスポンスデータ受信部）
レスポンスデータ受信部２５０は、応答装置３００により生成される被認証機器１００に係るレスポンスデータを、通信ネットワーク４００を介して応答装置３００から受信する機能部である。

【0020】

（レスポンスデータ判定部）
レスポンスデータ判定部２６０は、期待値生成部２３０により生成されたレスポンスデータ期待値と、レスポンスデータ受信部２５０が受信したレスポンスデータとを比較し、被認証機器１００の真正性を判定する機能部である。

【0021】

（応答装置）
応答装置３００は、被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉおよび認証装置２００から受信するチャレンジデータに基づいてレスポンスデータを生成し、生成したレスポンスデータを認証装置２００に送信することにより認証装置２００に対して応答する装置である。このような目的を達成するために、応答装置３００は、機能部として、電磁的特性取得部（第２の電磁的特性取得部）３１０、チャレンジデータ受信部３２０、レスポンスデータ生成部３３０、およびレスポンスデータ送信部３４０を備える。

【0022】

（電磁的特性取得部）
電磁的特性取得部３１０は、被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉを取得する機能部である。電磁的特性取得部３１０は、取得した電磁的特性ＥＭＣｉをレスポンスデータ生成部３３０へ供給する。なお、データの供給は、応答装置３００が備える不図示の制御部を介して行われてもよい。以下、同様である。

【0023】

（チャレンジデータ受信部）
チャレンジデータ受信部３２０は、通信ネットワーク４００を介して、認証装置２００からチャレンジデータを受信する機能部である。チャレンジデータ受信部３２０は、受信したチャレンジデータをレスポンスデータ生成部３３０へ供給する。

【0024】

（レスポンスデータ生成部）
レスポンスデータ生成部３３０は、電磁的特性取得部３１０から供給される電磁的特性ＥＭＣｉと、チャレンジデータ受信部３２０から供給されるチャレンジデータとを突き合わせて、レスポンスデータを生成する機能部である。レスポンスデータ生成部３３０は、生成したレスポンスデータを、レスポンスデータ送信部３４０へ供給する。

【0025】

（レスポンスデータ送信部）
レスポンスデータ送信部３４０は、レスポンスデータ生成部３３０により生成されたレスポンスデータを、通信ネットワーク４００を介して認証装置２００に送信する機能部である。

【0026】

なお、応答装置３００は、図１に図示されているように被認証機器１００と異なる装置であってもよいし、被認証機器１００と一体であってもよい。応答装置３００が被認証機器１００と一体の場合、例えば、被認証機器１００は、応答装置３００の機能部を備える。

【0027】

次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、認証装置２００および応答装置３００のハードウェアの構成例について説明する。認証装置２００および応答装置３００が備える機能部は、処理回路（processing circuitry）により実現される。処理回路（processing circuitry）は、図２Ａに示されているような専用の処理回路（processing circuit）６００であっても、図２Ｂに示されているようなメモリ８００に格納されるプログラムを実行するプロセッサ７００であってもよい。

【0028】

処理回路（processing circuitry）が専用の処理回路６００である場合、専用の処理回路６００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。認証装置２００および応答装置３００の各機能部を別個の複数の処理回路（processing circuits）で実現してもよいし、各機能部をまとめて単一の処理回路（processing circuit）で実現してもよい。

【0029】

処理回路（processing circuitry）がプロセッサ７００の場合、認証装置２００および応答装置３００の機能部は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ８００に格納される。プロセッサ７００は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能部の機能を実現する。ここで、メモリ８００の例には、ＲＡＭ（random access memory）、ＲＯＭ（read-only memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（erasable programmable read only memory）、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤが含まれる。

【0030】

なお、認証装置２００および応答装置３００の機能部の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

【0031】

＜動作＞
次に、図３および図４を参照して、本開示の認証システムの動作について説明をする。まず、被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉを、被認証機器１００の識別情報とともに予め記憶装置５００に記録しておく。上述のとおり、記憶装置５００に記録された被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉは、電磁的特性ＥＭＣｒと称する。電磁的特性ＥＭＣｉの記録は、後に認証が想定される被認証機器ごとに行う。

【0032】

認証システムは、被認証機器１００あるいは他の外部システム（図示せず）から認証装置２００に対して、被認証機器１００に対する認証要求の発生に応答して動作する。認証要求の発生に応答して、ステップＳＴ１０１において、認証装置２００の電磁的特性取得部２１０は、記憶装置５００に記録されている１または２以上の電磁的特性から、対象となる被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｒを取得する。

【0033】

ステップＳＴ１０２において、チャレンジデータ生成部２２０は、電磁的特性ＥＭＣｒに応じたデータセットであるチャレンジデータを生成する。「電磁的特性ＥＭＣｒに応じたデータセット」とは、電磁的特性ＥＭＣｒを表す２次元グラフにおいて、電磁的特性ＥＭＣｒのＸ軸上のＸ軸値Ｘと、Ｘ軸値ＸにおけるＹ軸値Ｙとの組であって、Ｙ軸値Ｙが電磁的特性ＥＭＣｒの最大値より小さくかつ最小値より大きい値を有する、Ｘ軸値ＸとＹ軸値Ｙの組（Ｘ，Ｙ）を少なくとも１つ含むデータセットであることを意味する。

【0034】

一例として、チャレンジデータ生成部２２０は、電磁的特性ＥＭＣｒの複数のＸ軸値（Ｘｎ；例えば、周波数または時間）と、各Ｘ軸値におけるＹ軸値（Ｙｎ；例えば、ゲイン、位相または信号波形）に対する閾値との組［Ｘｎ，Ｙｎ］（ｎは整数）を、チャレンジデータとして生成する。複数の電磁的特性を組み合わせてチャレンジデータを生成する場合は、チャレンジデータは、例えば共通のＸ軸の値（Ｘｎ）に対応する、異なる特性の閾値Ｙ１ｎとＹ２ｎの組として［Ｘｎ，Ｙ１ｎ，Ｙ２ｎ，・・・］（ｎは整数）のような形式であってもよい。チャレンジデータ生成部２２０は、このようなチャレンジデータを、認証要求が発生するたびにランダムに生成する。すなわち、Ｘ軸上のｎの数、Ｘ軸の値（Ｘｎ）、Ｘｎに対応するＹ軸閾値Ｙｎの全部または一部は、同じ被認証機器１００であっても認証要求が発生するたびにランダムに生成される。

【0035】

また、他の例として、チャレンジデータ生成部２２０は、チャレンジデータとして、複数のＸ軸値Ｘｎと、複数のＸ軸値において共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙの組［Ｘｎ，Ｙ］（ｎは整数）を生成してもよい。

【0036】

また、他の例として、チャレンジデータ生成部２２０は、チャレンジデータとして、Ｘ軸について、認証装置２００と応答装置３００で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、Ｙ軸について、共有された複数のＸ軸値に対して互いに異なる複数のＹ軸閾値Ｙｎを生成してもよい。

【0037】

また、他の例として、チャレンジデータ生成部２２０は、チャレンジデータとして、Ｘ軸について、認証装置２００と応答装置３００で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、Ｙ軸について、共有された複数のＸ軸値に対して共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙを生成してもよい。

【0038】

また、一例として、チャレンジデータ生成部２２０は、複数のＸ軸値Ｘｎと、各Ｘ軸値におけるＹ軸閾値ＹまたはＹｎの一部または全部を、認証要求が発生するたびにランダムな値として生成してもよい。

【0039】

ステップＳＴ１０３において、期待値生成部２３０は、電磁的特性ＥＭＣｒと生成されたチャレンジデータとを比較して、比較の結果であるレスポンスデータ期待値を生成する。すなわち、期待値生成部２３０は、生成されたチャレンジデータに対して期待されるレスポンスデータ期待値を生成する。例えば、期待値生成部２３０は、被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｒと、生成されたチャレンジデータとを突き合わせて、指定されたＸｎに対応する電磁的特性ＥＭＣｒのレベルがＹｎ以上であれば“１”、Ｙｎ未満であれば“０”としてｎ－ｂｉｔのビット列（第１のデータ）をレスポンスデータ期待値として生成する。なお、このように電磁的特性とチャレンジデータからレスポンスデータを生成する方法については、予め応答装置３００のレスポンスデータ生成部３３０にも設定されているものとする。

【0040】

ステップＳＴ１０４において、チャレンジデータ送信部２４０は、レスポンスデータ期待値の生成と並行または前後して、通信ネットワーク４００を介して、応答装置３００にチャレンジデータを送信する。

【0041】

このようにして認証装置２００から送信されたチャレンジデータは、通信ネットワーク４００を介して、応答装置３００のチャレンジデータ受信部３２０によって受信される（ステップＳＴ２０１）。

【0042】

ステップＳＴ２０２において、電磁的特性取得部３１０は、チャレンジデータの受信に基づいて、認証対象の被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉを取得する。例えば、被認証機器１００内にデータとして記録された電磁的特性ＥＭＣｉを取り出したり、Ｓパラメータのような特性であればネットワークアナライザ相当の機能で測定を行ったり（Ｆ、Ｚ、Ｙパラメータ等の特性であればその変換も行う）、ステップ波やインパルス波に対する応答特性であれば、信号発生器相当の機能と、オシロスコープ相当の機能で測定を行う。

【0043】

次に、ステップＳＴ２０３において、レスポンスデータ生成部３３０は、取得された認証対象の被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉと、受信したチャレンジデータとを比較して、比較の結果をレスポンスデータとして生成する。上記の例にならえば、期待値生成部２３０の動作と同様に、チャレンジデータで指定されたＸｎに対応する電磁的特性ＥＭＣｉのレベルがＹｎ以上であれば“１”、Ｙｎ未満であれば“０”としてｎ－ｂｉｔのビット列（第２のデータ）をレスポンスデータとして生成する。レスポンスデータ生成部３３０は、生成したレスポンスデータをレスポンスデータ送信部３４０に渡す。

【0044】

次に、ステップＳＴ２０４において、レスポンスデータ送信部３４０は、生成したレスポンスデータを、通信ネットワーク４００を介して認証装置２００に送信する。

【0045】

このようにして応答装置３００から送信されたレスポンスデータは、通信ネットワーク４００を介して、認証装置２００のレスポンスデータ受信部２５０によって受信される（ステップＳＴ１０５）。

【0046】

最後に、ステップＳＴ１０６において、レスポンスデータ判定部２６０は、期待値生成部２０３が生成したレスポンスデータ期待値と、レスポンスデータ受信部２５０が受信したレスポンスデータとを比較し、被認証機器１００の真正性を判定する。例えば、期待値生成部２３０が生成したｎ－ｂｉｔのレスポンスデータ期待値と、レスポンスデータ受信部２５０が受信したｎ－ｂｉｔのレスポンスデータとを比較し、完全一致、またはある程度のｂｉｔ数（例えば、総ｂｉｔの８５％以上のｂｉｔ数）が一致していれば、被認証機器は真正であると認証する。認証結果は、認証要求の発生元となった被認証機器１００あるいは他の外部システム（図示せず）などに伝達される。

【0047】

図４は、上記の動作説明で例示した電磁的特性（ＥＭＣｉ、ＥＭＣｒ）、チャレンジデータ、レスポンスデータ、およびレスポンスデータ期待値の例を示す図である。

【0048】

参照番号２１１は、認証装置２００の電磁的特性取得部２１０が取得する、被認証機器の記録された電磁的特性ＥＭＣｒの一例である。図４に示されているように、電磁的特性ＥＭＣｒは、Ｘ軸とＹ軸からなる２次元グラフとして表現される特性である。

【0049】

参照番号２２１は、認証装置２００のチャレンジデータ生成部２２０が生成するチャレンジデータの一例であり、電磁的特性の複数のＸ軸値（Ｘ軸は、例えば周波数または時間）とそのＸ軸におけるＹ軸値に対する閾値の組［Ｘｎ，Ｙｎ］（ｎは整数）からなるチャレンジデータとして示している。

【0050】

参照番号３１１は、応答装置３００の電磁的特性取得部３１０が取得する被認証機器１００の電磁的特性ＥＭＣｉの一例である。図４に示されているように、電磁的特性ＥＭＣｉは、Ｘ軸とＹ軸からなる２次元グラフとして表現される特性である。

【0051】

参照番号３３１は、チャレンジデータ受信部３２０により受信されるチャレンジデータ２２１と、電磁的特性取得部３１０により取得される被認証機器１００の電磁的特性３１１とが突き合わされて、レスポンスデータ生成部３３０により、チャレンジデータ２２１で指定されたＸ軸のＸｎに対応する固有の電磁的特性３１１のレベルがＹｎ以上であれば“１”、Ｙｎ未満であれば“０”として生成された７－ｂｉｔのビット列からなるレスポンスデータである。このように、レスポンスデータ生成部３３０は、Ｙ軸閾値Ｙｎと、電磁的特性３１１の複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、Ｙ軸閾値Ｙｎと電磁的特性３１１のＹ軸の値のどちらが大きいかを判定して７ビットのデータを生成する。

【0052】

参照番号２３１は、電磁的特性取得部２１０により取得された電磁的特性２１１と、チャレンジデータ生成部２２０により生成されたチャレンジデータ２２１とが突き合わされて、期待値生成部２３０により、チャレンジデータ２２１で指定されたＸ軸のＸｎに対応する電磁的特性２１１のレベルがＹｎ以上であれば“１”、Ｙｎ未満であれば“０”として生成された７－ｂｉｔのビット列からなるレスポンスデータ期待値である。このように、期待値生成部２３０は、Ｙ軸閾値Ｙｎと、電磁的特性２１１の複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、Ｙ軸閾値Ｙｎと電磁的特性２１１のＹ軸の値のどちらが大きいかを判定して７ビットのデータを生成する。

【0053】

レスポンスデータ３３１は、応答装置３００のレスポンスデータ送信部３４０により、通信ネットワーク４００を介して、認証装置２００のレスポンスデータ受信部２５０により受信される。レスポンスデータ判定部２６０は、レスポンスデータ３３１と、期待値生成部２３０により生成されたレスポンスデータ期待値２３１とを比較する。認証装置２００は、レスポンスデータ３３１とレスポンスデータ期待値２３１とが完全に一致し、またはある程度のｂｉｔ数がレスポンスデータ３３１とレスポンスデータ期待値２３１の間で一致していれば、被認証機器は真正であると認証する。

【0054】

以上のように、電子機器を機器固有の電磁的特性を利用して認証を行う場合に、被認証機器の固有の電磁的特性に対応するチャレンジデータを認証要求が発生するたびにランダムに生成し、通信ネットワークを介して送信し、チャレンジデータに対応したレスポンスデータを用いて認証を行うようにしているので、通信ネットワークを介した認証を行うことができる。また、通信ネットワーク上でチャレンジデータまたはレスポンスデータが盗聴されても、機器固有の電磁的特性は秘匿されているので、なりすまし等による疑認証が行われることを防止することができる。

【0055】

実施の形態２．
実施の形態２以降の実施の形態については、実施の形態１との共通点については重複する説明を省略し、実施の形態１との相違点について説明するように努める。

【0056】

実施の形態２による認証装置および応答装置を備える認証システムの全体の構成図は、実施の形態１と同様、図１のとおりである。

【0057】

実施の形態２では、チャレンジデータ生成部２２０は、電磁的特性ＥＭＣｒの複数のＸ軸値（Ｘｎ；Ｘ軸は、例えば、周波数または時間）と、複数のＸ軸値に対して共通かつ単一のＹ軸閾値（Ｙ）との組［Ｘｎ，Ｙ］（ｎは整数）を、認証要求が発生するたびにチャレンジデータとして生成してもよい。

【0058】

チャレンジデータ生成部２２０は、複数のＸ軸値Ｘｎおよび共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙを、認証要求が発生するたびにランダムに生成してもよい。

【0059】

期待値生成部２３０は、Ｙ軸閾値Ｙと、電磁的特性２１１の複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、Ｙ軸閾値Ｙと電磁的特性２１１のＹ軸の値のどちらが大きいかを判定する。

【0060】

レスポンスデータ生成部３３０は、Ｙ軸閾値Ｙと、電磁的特性３１１の複数のＸ軸値ＸｎにおけるＹ軸の値とを比較して、Ｙ軸閾値Ｙと電磁的特性３１１のＹ軸の値のどちらが大きいかを判定する。

【0061】

チャレンジデータをこのように生成することにより、チャレンジデータのデータ量を実施の形態１よりも削減できるという効果を得ることができる。

【0062】

実施の形態３．
実施の形態３による認証装置および応答装置を備える認証システムの全体の構成図は、実施の形態１と同様、図１のとおりである。

【0063】

実施の形態３では、複数のＸ軸値が認証装置２００と応答装置３００で予め共有されているものとする。チャレンジデータ生成部２２０は、メモリ参照により共有された複数のＸ軸値を取得する。共有される複数のＸ軸値は、常に同じでもよいし、認証要求が発生するたびに予め定められた一定のルールに従って変更されてもよい。

【0064】

このように複数のＸ軸値が共有されている場合、チャレンジデータ生成部２２０は、Ｘ軸について、認証装置２００と応答装置３００で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、Ｙ軸について、共有された複数のＸ軸値に対して互いに異なる複数のＹ軸閾値Ｙｎを生成してもよい。

【0065】

また、チャレンジデータ送信部２４０は、チャレンジデータ生成部２２０により生成された複数のＸ軸値Ｘｎおよび複数のＹ軸閾値Ｙｎのうち、生成された複数のＹ軸閾値Ｙｎのみを［Ｙｎ］（ｎは整数）として送信してもよい。

【0066】

このような構成により、チャレンジデータのデータ量を実施の形態２よりもさらに削減できるという効果を得ることができる。

【0067】

実施の形態４．
実施の形態４による認証装置および応答装置を備える認証システムの全体の構成図は、実施の形態１と同様、図１のとおりである。

【0068】

実施の形態４では、複数のＸ軸値が認証装置２００と応答装置３００で予め共有されているものとする。チャレンジデータ生成部２２０は、メモリ参照により共有された複数のＸ軸値を取得する。共有される複数のＸ軸値は、常に同じでもよいし、認証要求が発生するたびに一定のルールで変更されてもよい。

【0069】

このように複数のＸ軸値が共有されている場合、チャレンジデータ生成部２２０は、Ｘ軸について、認証装置２００と応答装置３００で、予め共有された固定値、または認証要求のたびに共通のツールで生成され共有される変動値である、共有された複数のＸ軸値Ｘｎを生成し、Ｙ軸について、共有された複数のＸ軸値Ｘｎに対して共通かつ単一のＹ軸閾値Ｙを生成してもよい。

【0070】

また、チャレンジデータ送信部２４０は、生成された複数のＸ軸値Ｘｎおよび単一のＹ軸閾値Ｙのうち、生成された単一のＹ軸閾値Ｙのみを［Ｙ］として送信してもよい。

【0071】

このような構成により、チャレンジデータのデータ量を大幅に削減できるという効果を得ることができる。

【0072】

実施の形態５．
実施の形態５による認証装置および応答装置を備える認証システムの全体の構成図は、実施の形態１と同様、図１のとおりである。

【0073】

実施の形態５では、チャレンジデータ生成部２２０は、電磁的特性ＥＭＣｒのＸ軸値に対するＹ軸閾値を、一定の割合の範囲外で、例えば、電磁的特性ＥＭＣｒのＹ値±１０％の範囲外でランダムに生成してもよい。実施の形態１から３におけるチャレンジデータ生成部２２０も、Ｙ軸閾値を一定の割合の範囲外で生成してもよい。

【0074】

これにより、環境変化や経年劣化などにより電磁的特性ＥＭＣｉが多少変化しても、閾値判定への影響を軽減できるという効果を得ることができる。

【0075】

実施の形態６．
実施の形態６による認証装置および応答装置を備える認証システムの全体の構成図は、実施の形態１と同様、図１のとおりである。

【0076】

実施の形態６においては、期待値生成部２３０およびレスポンスデータ生成部３３０は、生成するＸ軸値に対するＹ軸閾値との比較結果のビット列に対し、予め定められたルールに従った演算結果をレスポンスデータとしてもよい。例えば、期待値生成部２３０およびレスポンスデータ生成部３３０は、比較結果のビット列に対し、符号化または暗号化を行ってもよい。実施の形態１から５における期待値生成部２３０およびレスポンスデータ生成部３３０も、同様に動作してもよい。

【0077】

これにより、チャレンジデータおよびレスポンスデータを複数回盗聴されても、被認証機器の電磁的特性ＥＭＣｉまたは電磁的特性ＥＭＣｒを推定することが困難になるという効果を得ることができる。

【0078】

なお、実施形態を組み合わせたり、各実施形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本開示の認証システムは、通信ネットワークを介して行う被認証機器の認証システムとして用いることができる。

【符号の説明】

【0080】

１００ 被認証機器、２００ 認証装置、２０３ 期待値生成部、２１０ 電磁的特性取得部（第１の電磁的特性取得部）、２１１ 電磁的特性ＥＭＣｒ、２２０ チャレンジデータ生成部、２２１ チャレンジデータ、２３０ 期待値生成部、２３１ レスポンスデータ期待値、２４０ チャレンジデータ送信部、２５０ レスポンスデータ受信部、２６０ レスポンスデータ判定部、３００ 応答装置、３１０ 電磁的特性取得部（第２の電磁的特性取得部）、３１１ 電磁的特性ＥＭＣｉ、３２０ チャレンジデータ受信部、３３０ レスポンスデータ生成部、３３１ レスポンスデータ、３４０ レスポンスデータ送信部、４００ 通信ネットワーク、５００ 記憶装置、６００ 処理回路、７００ プロセッサ、８００ メモリ。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】