(57)【要約】  本発明は情報キャリア105の認証を可能にする方法に関し、当該情報キャリア105は、書き込み可能な部分155、及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給するように配置される物理的トークン125を有し、当該方法は、第１チャレンジ165を物理的トークン125に適用して第１レスポンス170を生じさせ、及び物理的トークン125の第１レスポンス170を検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせ、当該方法はさらに、被検出第１レスポンスデータ175から得られる情報に基づく第１認証データ180を形成し、第１認証データ180に署名し、情報キャリア105の書き込み可能な部分155に署名された認証データ185を書き込むことを特徴とする。本発明はさらに、情報キャリア105を認証する方法、並びに情報キャリア105の認証を可能にするための装置及びに認証するための装置に関する。
2009506613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報キャリアの認証を可能にする方法であって、前記情報キャリアは書き込み可能な部分、及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給する物理的トークンを有し、当該方法は、
第１チャレンジを前記物理的トークンに適用して第１レスポンスを生じさせるステップ、及び
前記物理的トークンの第１レスポンスを検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせるステップを有し、
当該方法は、
前記被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成するステップ、
第１認証データに署名するステップ、及び
署名された認証データを前記情報キャリアの前記書き込み可能な部分に書き込むステップ、
をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２】
第１認証データを形成するステップが、前記情報キャリアの認証においてデルタ縮約関数に用いるための第１ヘルパーデータを生成する副ステップをさらに有することをさらに特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１ヘルパーデータが前記情報キャリアの前記書き込み可能な部分に記憶されることをさらに特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
情報キャリアを認証する方法であって、前記情報キャリアは記憶された情報を有する少なくとも以前は書き込み可能な部分、及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給する物理的トークンを有し、当該方法は、
第１チャレンジを前記物理的トークンに適用して第１レスポンスを生じさせるステップ、及び
前記物理的トークンの第１レスポンスを検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせるステップを有し、
当該方法は、
被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成するステップ、
前記情報キャリアの前記少なくとも以前は書き込み可能な部分から署名された認証データを読み出すステップ、
前記署名された認証データから第２認証データを得るステップ、及び
第１認証データが第２認証データに一致することを検証することによって前記情報キャリアを認証するステップ、
をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項５】
第１認証データを形成するステップが、
前記情報キャリアの前記書き込み可能な部分から第１ヘルパーデータを読み出すステップ、及び
第１ヘルパーデータを用いて被検出第１レスポンスデータにデルタ縮約関数を適用するステップ、
を含むことをさらに特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記物理的トークンが物理的一方向関数であることをさらに特徴とする請求項１又は請求項４に記載の方法。
【請求項７】
第１認証データの形成に用いられる情報がさらに少なくとも１つのチャレンジの表現を有することをさらに特徴とする請求項１又は請求項４に記載の方法。
【請求項８】
第１認証データの形成に用いられる情報が、既定の複数のチャレンジから生じる複数の被検出第１レスポンスデータを有することをさらに特徴とする請求項１又は請求項４に記載の方法。
【請求項９】
第１認証データを形成するステップが、暗号一方向関数、暗号化関数及び復号化関数のうちの少なくとも１つを利用することをさらに特徴とする請求項１又は請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
第１認証データに署名するステップが、暗号化関数を利用するステップを含むことをさらに特徴とする請求項１又は請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
第１認証データを形成するステップが、秘密装置鍵を用いた暗号演算を含むことをさらに特徴とする請求項１又は請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
情報キャリアの認証を可能にする装置であって、前記情報キャリアは書き込み可能な部分及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給する物理的トークンを有し、当該装置は、
第１チャレンジを前記物理的トークンに適用して第１レスポンスを生じさせるチャレンジ手段、及び
前記物理的トークンの第１レスポンスを検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせる検出手段を有し、
当該装置は、
被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成する認証データ生成手段、
第１認証データに署名する署名手段、及び
前記情報キャリアの前記書き込み可能な部分に署名された認証データを書き込む書き込み手段、
をさらに有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
情報キャリアを認証する装置であって、前記情報キャリアは、記憶された情報を有する少なくとも以前は書き込み可能な部分及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給する物理的トークンを有し、当該装置は、
前記物理的トークンに第１チャレンジを適用して第１レスポンスを生じさせるチャレンジ手段、及び
前記物理的トークンの第１レスポンスを検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせる検出手段を有し、
当該装置は、
被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成する認証データ生成手段、
前記情報キャリアの前記少なくとも以前は書き込み可能な部分から署名された認証データを読み出す読み出し手段、
前記署名された認証データから第２認証データを得る導出手段、及び
第１認証データが第２認証データと一致するかを検証する認証手段、
をさらに有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
記憶された情報を有する少なくとも以前は書き込み可能な部分、及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給する物理的トークンを有する情報キャリアであって、請求項１に記載の方法によって生成された署名された認証データを有することを特徴とする情報キャリア。
【請求項１５】
前記物理的トークンが物理的一方向関数である請求項１４に記載の情報キャリア。
【請求項１６】
前記情報キャリアが光ディスクであり、前記書き込み可能な部分がＢｕｒｓｔ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｒｅａである請求項１４に記載の情報キャリア。
【請求項１７】
前記物理的トークンからの前記被検出第１レスポンスデータに基づく更なる認証データを用いて再構成されることができる第１コンテント鍵によって暗号化されたデジタルコンテントをさらに有する請求項１４に記載の情報キャリア。
【請求項１８】
前記物理的トークンからの前記被検出第１レスポンスに基づく更なる認証データ及び前記書き込み可能な部分に記憶された変換データを用いて再構成されることができる第２コンテント鍵によって暗号化されたデジタルコンテントをさらに有する請求項１４に記載の情報キャリア。
【請求項１９】
コンピュータで実行された際に請求項１又は請求項４に記載の方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能媒体に記憶されたプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報キャリアの認証を可能にする方法に関し、前記情報キャリアは、書き込み可能な部分と、チャレンジを受けた際にレスポンスを供給するために配置される物理的トークンを有し、当該方法は以下のステップを有する。第１チャレンジを物理的トークンに適用して第１レスポンスを生じさせるステップ。及び、物理的トークンの第１レスポンスを検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせるステップ。本発明はさらに、情報キャリアの認証を可能にする装置に関する。
【０００２】
本発明はさらに、情報キャリアを認証する方法に関し、前記情報キャリアは、記憶された情報を有する少なくとも以前は書き込み可能な部分及びチャレンジを受けた際にレスポンスを供給するために配置される物理的トークンを有し、当該方法は以下のステップを有する。第１チャレンジを物理的トークンに適用して第１レスポンスを生じさせるステップ、及び物理的トークンの第１レスポンスを検出して被検出第１レスポンスデータを生じさせるステップ。本発明はさらに、情報キャリアを認証する装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
著作権を侵害された対象物（例えばCD、DVD及びソフトウェア）に起因する収益の損失は、製造業者に対して、及び販売業者にも同様に、深刻な経済的脅威となる。特に、著作権で保護された有用なコンテンツを保持することができるCD及びDVDのような低コストの情報キャリアは、現時点では著作権侵害を受けやすい。
【０００４】
その結果、そのような情報キャリアの真偽を確実に証明する必要性は、コンテンツ産業界及び民生用電子機器産業界の重要な焦点である。民生用電子機器装置が真正の情報キャリアと著作権を侵害された情報キャリアとを区別することを可能にすることによって、不法な情報キャリアへのアクセスを阻止することが可能になる。そのための最初のステップは、情報キャリアを確実に認証することである。
【０００５】
特許文献１において、その記憶媒体に記憶されるコンテンツへのアクセス制御を可能にするための記憶媒体に記憶される暗号情報の信頼性を改善するためにデルタ縮約関数（delta-contracting function)を用いた信頼できる記憶媒体アクセス制御方法が示される。この特定のアプリケーションは、暗号情報を発生させるための物理的一方向関数の使用も提案する。暗号データを発生させるために用いられることができるそのような物理的一方向関数の例を示す、R.Pappu、B.Recht、J. Taylor及びN. Gershenfeldらによる初期の論文、"Physical one-way functions", Science, Vol. 297, 20 Sept. 2002, pp. 2026-2030 が参照される。
【特許文献１】国際出願WO2004/066296
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、データベースにおいて物理的トークンの被検出第１レスポンスデータを管理する必要がない、第１段落に記載の情報キャリアの認証を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１段落に記載の方法がさらに次のステップを有することで、この目的は実現される。被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成するステップ。第１認証データに署名するステップ。及び情報キャリアの書き込み可能な部分に署名された認証データを書き込むステップ。
【０００８】
本発明の更なる目的は、データベースにおいて物理的トークンの被検出第１レスポンスデータを管理する必要がない、第２段落に記載の情報キャリアを認証する方法を提供することである。
【０００９】
第２段落に記載の方法がさらに次のステップを有することで、この目的は実現される。被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成するステップ。情報キャリアの少なくとも以前は書き込み可能な部分から署名された認証データを読み出すステップ。署名された認証データから第２認証データを得るステップ。及び第１認証データが第２認証データに一致することを検証することによって情報キャリアを認証するステップ。
【００１０】
本発明は、情報キャリアの認証を可能にする。この目的のために、情報キャリアは物理的トークンを取り付けられる。この物理的トークンは、実際の情報キャリア中に埋め込まれることができ、又は代わりに情報キャリアに取り付けられることができる。実際、物理的トークンは、情報キャリア自体の固有の物理的特性であることさえできる。物理的トークンは、物理的一方向関数として機能する。物理的トークンはチャレンジを受けることができ、物理的トークンに対するレスポンス特性をもたらす。チャレンジされた物理的トークンの知識が無くては、レスポンスは予測されることができない。
【００１１】
物理的トークンは、しばしば多くのランダムに分布する構成要素を有する複雑な物理的システムである。適切なチャレンジによって調査される場合、物理的トークンとチャレンジとの間の交互作用を支配している複雑な物理学は、各々のチャレンジに対して、ランダムに見える出力即ちレスポンスをもたらす。物理的トークンの複雑な小規模構造は、物理的コピーを作り出すことを困難にする。
【００１２】
例えば、光学式の物理的トークンは、多くのランダムに分布する光散乱体を含む光学媒体を有することができる。チャレンジは入射レーザー光線であることができ、レスポンスは、検出器によって検出される、結果として生じるスペックルパターンであることができる。明るいスポット及び暗いスポットのパターンは、製品の認証にさらに使用するためのビット列に変換されることができる。
【００１３】
物理的トークンに与えられるチャレンジは既定であることができ、例えば特定の情報キャリアに対して標準化されることができる。可能なチャレンジの記述はダウンロードされることができ、又は情報キャリアにアクセスするために用いられる装置に組み込まれることができる。
【００１４】
本発明による方法において、第１チャレンジは、情報キャリアに伴う物理的トークンに適用される。この目的のために、上記例中の入射光を導くために必要なコンフィギュレーションデータのような、第１チャレンジデータが得られ、そして対応するチャレンジが物理的トークンに適用される。次に、物理的トークンの第１レスポンスが検出され、被検出第１レスポンスデータを生じさせる。
【００１５】
チャレンジデータ及び被検出第１レスポンスデータは、バイナリー形式で表される場合、複数のビット、一般的には40〜512ビット程度を有する。大きさは、オブジェクトを区別するために十分な機会を促進するのに重要である。データベース中にチャレンジ及び被検出第１レスポンスデータを記憶することによって、データベース中に記憶された情報を用いて情報キャリアを認証することは可能である。しかしながら、例えばDVD-ROMディスクのような情報キャリアのためのそのようなチャレンジレスポンスデータベースを維持することは、管理が大変難しい非常に大きいデータベースを必要とする。
【００１６】
本発明は、データベース中での被検出第１レスポンスデータの管理を必要としない異なるアプローチを適用する。
【００１７】
この目的のために、本発明は被検出第１レスポンスデータに基づく第１認証データを形成することを提案する。この第１認証データは続いて、信頼される当事者によって署名される。第１認証データに署名することによって、第１認証データの信頼性は保護される。例えば、第１認証データが信頼された当事者の秘密鍵を使用して暗号化される場合、それが対応する公開鍵によって解読される場合にのみ、第１認証データは正しく読み出されることができる。
【００１８】
悪意のある当事者は、信頼された当事者の秘密鍵を使用することなく、署名された認証データを首尾よく贋造することができない。第１認証データに署名することによって、信頼された当事者はその保全性及び真偽を保証する。その結果、データベース中に第１認証データを記憶することはもはや必要でない。その代わりに、本発明は情報キャリア自体の書き込み可能な部分に署名された認証データを記憶することを提案する。その結果、アクセス制御を伴うレスポンスデータベースにアクセスする必要なく、媒体の真偽を検証することが可能である。
【００１９】
１つの実施の形態において、この書き込み可能な部分は、製造業者によって一度だけ書き込み可能な部分であることができる。他の実施の形態において、これは、エンドユーザ又は製造業者によって書き込み可能である追記型部分である書き込み可能部分であることができる。さらに他の実施の形態において、これは、どちらかによって書き込み可能な再書き込み可能な部分であることができる。
【００２０】
上で説明されるような情報キャリアが本発明による方法を使用して後に認証されているとき、情報キャリア上の物理的トークンは、上記の認証を可能にする方法において用いられたのと同じ既定のチャレンジを用いてもう一度チャレンジされる。
【００２１】
物理的トークンのレスポンスが検出され、第１認証データが被検出第１レスポンスデータを用いて認証の間に形成される。本発明による認証を可能にする方法を使用して生成された情報キャリアから、署名された認証データが読まれることができる。続いて、第２認証データが署名された認証データから得られる。続いて、この第２認証データは、認証の間に形成された第１認証データと照合される。一致する場合、情報キャリアが本物であることが証明される。
【００２２】
第２認証データがどのように署名された認証データから得られるかは、実際の署名プロセスに依存する。例えば、認証データが信頼された当事者の秘密鍵で暗号化することによって署名される場合、第２認証データは、当該信頼された当事者の添付の公開鍵を用いて得られることができる。次の確認は、認証の間に形成される第１認証データを、得られた第２認証データと照合することである。一致すれば、情報キャリアが本物であると証明される。
【００２３】
物理的関数の第１レスポンスの検出は、物理的パラメータ（特にチャレンジ手段の構成に関連するパラメータ）の変化、測定ノイズから生じる摂動に影響されやすい。被検出第１レスポンスデータが暗号処理及び硬判定の基礎として用いられる場合、これは特に重要である。例えば、復号鍵中のビット反転のような暗号関数の入力におけるわずかな摂動は、復号化の出力を使い物にならなくする。
【００２４】
上記の方法に対する第１の改善は、例えば全ての被検出第１レスポンスデータの個々のビットについて多数決を用いることによって、より信頼できる被検出第１レスポンスデータを得るために、特定のチャレンジを複数回適用することである。システムのロバスト性によっては、更なる改善が必要な場合がある。本明細書に参照として含まれる国際出願WO2004/104899「物理的オブジェクトの認証」に記載されたデルタ縮約関数が、そのような変化を補償するために用いられることができ、より信頼できる認証データを得るために用いられることができる。
【００２５】
WO2004/104899は、信頼性を改善するために認証の間に用いられることができるいわゆるヘルパーデータをどのように生成するかについて、詳細に説明する。ヘルパーデータ及び被検出第１レスポンスデータが、認証においてデルタ縮約関数への入力として用いられる。デルタ縮約関数は、被検出第１レスポンスデータ中のエラーを補正するために、ヘルパーデータ及び被検出第１レスポンスデータの冗長性を利用する。デルタ縮約関数の出力は、更なる処理で用いられることができるノイズ補正されたレスポンスとして解釈されることができる。
【００２６】
本発明の実施の形態において、情報キャリアの認証を可能にする方法中の第１認証データを形成するステップは、当該情報キャリアの認証に用いられる第１ヘルパーデータを生成する副ステップをさらに有する。そうすることで、当該方法はより強力な認証を容易にする。
【００２７】
さらに他の実施の形態において、上記の方法は、この第１ヘルパーデータが続いて、将来の使用のために、情報キャリアの書き込み可能な部分に記憶されることでさらに拡張される。そうすることで、認証に必要な全てのデータは情報キャリアにローカルに保持され、その結果、認証はオフラインで行うことができる。
【００２８】
本発明の実施の形態において、情報キャリアの書き込み可能な部分から第１ヘルパーデータを読み、第１ヘルパーデータを用いて被検出第１レスポンスデータにデルタ縮約関数を適用する副ステップを、第１認証データを生成するステップが含むという点で、情報キャリアを認証する方法はさらに拡張される。
【００２９】
本発明の他の実施の形態において、第１認証データは、被検出第１レスポンスデータとチャレンジデータの両方を含む情報を使用して生成される。チャレンジデータとレスポンスデータの両方を組み合わせることで、チャレンジデータとレスポンスデータとの間の関係も保証される。その結果、同じレスポンスを得るために、物理的トークンに与えられるチャレンジを変更することによって不正行為をすることはできない。
【００３０】
さらに他の実施の形態において、第１認証データは、複数のレスポンス、あるいは複数のチャレンジ-レスポンスのペアに基づく。その結果、様々なチャレンジが物理的トークンに与えられ、全てのレスポンスを照合しなければならないので、不正をすることはさらに難しくなる。
【００３１】
情報キャリア上の書き込み可能な部分が小さい場合、例えばDVD-ROMディスク上のBurst Cutting Area（BCA）である場合には、第１認証データのサイズ低減が必要である。認証の間、第１認証データは第２認証データと照合される。特に有利な実施の形態において、第１認証データを生成するステップは、（暗号）一方向ハッシュ関数又はメッセージダイジェスト関数を適用する。両方の関数は、情報キャリアを区別する能力を損なうことなく、第１認証データのサイズをさらに低減するために用いられることができる。
【００３２】
そうすることで、情報キャリアの書き込み可能な部分に署名された認証データを記憶するために必要とされる記憶域の要件は、かなり低減されることができる。したがって、このアプローチは、わずかな書き込み可能な部分を有するDVD-ROMディスクの認証を可能にする。「書き込み可能な部分」との用語は、一回書き込み可能な部分及び／又は再書き込み可能な部分を有する情報キャリアを含むように解釈されなければならない。さらに、そのような書き込み可能な部分は、製造業者及び／又はエンドユーザのいずれかによって書き込まれることができる。
【００３３】
メッセージダイジェスト関数を適用することによって、更なる障害が改竄に対して導入される。一旦署名された認証データが生成されたならば、被検出レスポンスデータは削除されることができる。被検出レスポンスデータは情報キャリアに完全な状態では記憶されず、被検出レスポンスデータは情報キャリアに埋め込まれた物理的トークンにチャレンジせずに再構成されることはできない。その結果、レスポンス及び／又はノイズ補正されたレスポンスデータの機密性は維持される。
【００３４】
特定のアプリケーション及び／又は物理的トークンにとって、一定のセットのチャレンジを利用可能にすれば十分である可能性がある。しかしながら、さらに認証プロセスを改善するために、さらに好適な実施の形態は、情報キャリアの書き込み可能な部分にUniform Resource Locator（URL）を記憶する。あるいは、既定のURLに記憶されたチャレンジのセットを選択するためのインデックスが、情報キャリアに記憶されることができる。これらの特定の実施の形態において、オフライン認証を実行することはもはや可能ではないが、チャレンジのより豊富な多様性（例えば、１セットの事前に決められたチャレンジセット）が提供されることができる。
【００３５】
更なる実施の形態において、認証データは、特定の装置の秘密装置鍵を使用して、信頼された当事者によって署名されることができる。そうすることで、特定のディスクを特定の装置に割り当てることが可能である。対称及び非対称暗号方式の両方がこの目的に適している。
【００３６】
他の実施の形態において、請求項１に記載の方法によって形成される第１認証データとは暗号法的に異なる方法で更なる認証データを形成するために、（ノイズ補正された）レスポンスデータのサブセットが用いられる。この更なる認証データは、第１コンテント鍵として、又は第１コンテント鍵を生成するために用いられることができる。第１コンテント鍵は、好ましくはノイズ補正されたレスポンスデータに基づく。一方向ハッシュ又はメッセージダイジェストが第１コンテント鍵の生成に適用されたとすれば、第１コンテント鍵を生成するのに用いられた全ての情報が、情報キャリアに記憶されるというわけではない。その結果として、この鍵生成方法は特に安全である。
【００３７】
あるいは、そのような第１コンテント鍵は、第１認証データを生成するのに用いられたものと同じ（チャレンジ）レスポンスデータに基づくことができるが、代わりにメッセージダイジェスト又は一方向ハッシュを使用する。第１コンテント鍵が物理的トークンからの被検出（ノイズ補正された）レスポンスデータに基づくので、第１コンテント鍵がこの特定の情報キャリアに固有である可能性が高い。
【００３８】
他の実施の形態において、この第１コンテント鍵は、続いていくつかの情報キャリアに対して同一であることができる第２コンテント鍵を生成するのに用いられる。この目的のために、第１コンテント鍵は、変換データと組み合わせられる。変換データは、情報キャリア特有の第１コンテント鍵を所望の第２コンテント鍵にマップするように選択される。事実上、この変換データは、各々の個々の情報キャリアに対して計算され、情報キャリアに記憶される必要がある。
【００３９】
上記の実施の形態は、情報キャリアの認証を可能にするだけでなく、情報キャリアに記憶された情報に対するコンテントアクセスのための基礎を提供もする。さらに、物理的トークンから得られる暗号データは、オンラインサーバーへのアクセスを許可する許可データとして用いられることができる。
【００４０】
本発明の更なる目的は、物理的トークンの披検出第１レスポンスデータをデータベース内で管理する必要なく情報キャリアの認証を可能にする第１の段落に記載の装置を提供することである。
【００４１】
第１段落に記載の装置がさらに、被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成する認証データ生成手段、第１認証データに署名する署名手段、及び情報キャリアの書き込み可能な部分に署名された認証データを書き込む書込手段を有することで、この目的は実現される。
【００４２】
本発明のより更なる目的は、物理的トークンの被検出第１レスポンスデータをデータベース内で管理する必要なく情報キャリアの認証を行う第２段落に記載の装置を提供することである。
【００４３】
第２段落に記載の装置がさらに、被検出第１レスポンスデータから得られる情報に基づく第１認証データを形成する認証データ生成手段、情報キャリアの少なくとも以前は書き込み可能な部分から署名された認証データを読む読出手段、署名された認証データから第２認証データを得る導出手段、及び第１認証データが第２認証データに一致することを検証する認証手段を有することで、この目的は実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
これらの及び他の本発明の態様は、例として図面を参照して、さらに解明され、説明される。
【００４５】
図面の全体にわたって、同じ参照番号は、同じ構成要素又は同じ機能を実行する構成要素を参照する。
【００４６】
本発明は、情報キャリアを認証するために、情報キャリアに取り付けられた又は埋め込まれた物理的トークンを使用する。確実に情報キャリア認証するために、2つの制約が満たされなければならない。
- 物理的トークンは、識別の十分な機会を提供しなければならない。
- 物理的トークンは、複製するのが困難でなければならない。
【００４７】
必要とされる識別の量は、アプリケーションの要求によってさらに決定される。特定のアプリケーションは保証された唯一性を必要とするが、他のアプリケーションは単に高い確率の唯一性を必要とするに過ぎないことを認識することが重要である。例えば、物理的トークンがアカウントの所有者を識別するために用いられる場合、唯一性が必要である。対照的に、そのようなトークンが自動車鍵を識別するために用いられる場合、唯一性は必要ないが、高い確率の唯一性が望ましい。
【００４８】
物理的トークンの複製が困難であるという第２の制約は、第１の制約と同様の性質を持っている。特定の条件の下で、物理的トークンが複製不可能であることが望ましい。他の状況においては、実際的なアプリケーションにとってトークンが複製不可能であると考えられる程の労力が必要である場合には許容される。
【００４９】
実用的な物理的複製不可機能（physical uncloneable function）即ちPUFは、それらが実際的に複製不可能であり、高い確率の唯一性を提供することで、両方の要求を満たす。さらに、チャレンジ及びPUFの慎重な選択によって、一意的に特定の物理的トークンを識別することが可能である。しかしながら、これは少なくとも当該選択処理においてレスポンス情報のデータベースの管理を必要とする。
【００５０】
図1は、本発明による情報キャリア105の認証を可能にする装置100、及び書き込み可能な部分155を有するそのような情報キャリア105を表す。情報キャリア105はさらに物理的トークン125を有する。図1に表される情報キャリア105は光ディスクである。しかしながら、本発明は光ディスク状の情報キャリアに制限されない。本発明は、例えばスマートカード、IDカード及び署名された認証データを記憶する不揮発性メモリを有する電子機器に適用されることもできる。
【００５１】
図1の情報キャリア105は、それに取り付けられた分離した物理的トークン125を有する。本実施例は単一の分離した物理的トークン125だけを含むが、情報キャリア105は複数のトークンを取り付けられることができる。さらに、物理的トークン125は実際の情報キャリア105中に埋め込まれていることもでき、それによって情報キャリア105と物理的トークン125との間の緊密な結合を生み出す。
【００５２】
物理的トークン125は、物理的トークン125へのチャレンジの適用に続いてレスポンスを提供するように構成される。物理的トークン125は次に光学的物理的トークン125であることができ、例えばできる限り異なる屈折率を備えた複数のより小さな物体を含む透明な樹脂からなることができる。レスポンスは、検出器によって検出される現れたスペックルパターンに相当する。あるいは、物理的トークン125は容量性の物理的トークン125であることができ、その場合チャレンジは電気的信号から構成され、対応する被検出レスポンスデータは、容量結合センサを使用して検出される被サンプリングレスポンスである。上記例は、情報キャリア105の認証を助けるために用いられることができる物理的トークンの幅の広い範囲の例示である。
【００５３】
情報キャリア105が情報キャリア105の認証を可能にするための図示された装置100に示される時、装置100は、情報キャリア105が書き込み可能な部分155に署名された認証データ185を既に有するかどうかを最初に検査することができる。そうでない場合には、装置100は、将来の認証を可能にするために、そのような署名された認証データ185を生成する。情報キャリア105の認証を可能にする装置100は、情報キャリア105に埋め込まれた物理的トークン125に適用されることができるチャレンジ115のデータベースを有する。好ましくは、複数のチャレンジが情報キャリア105を認証するために用いられ、それによって情報キャリア105のさらに堅牢な認証を可能にする。チャレンジデータ160は、好ましくはランダムにデータベースから選択され、チャレンジデータ160は続いて、第１チャレンジ165を情報キャリア105中の物理的トークン125に適用するためにチャレンジ手段120によって用いられる。チャレンジ手段120はレーザーを含むことができ、又は物理的トークン125にチャレンジするための異なる更なる手段を含むことができる。光学的物理的トークン125の場合には、チャレンジデータ160は、物理的トークン125に対するレーザーの位置データ及び／又はレーザーが物理的トークン125を励起する角度を含むことができる。
【００５４】
物理的トークン125は、検出手段130を使用して検出される第１レスポンス170を発生する。検出手段130は例えば、物理的トークン125の第１レスポンスを記録するように配置される光検出器の二次元検出器アレイ又は単一のCCD装置であることができる。検出手段130は続いて、被検出第１レスポンスデータ175を、被検出第１レスポンスデータ175に基づいて第１認証データ180を生成する認証データ生成手段135に渡す。
【００５５】
情報キャリア105の認証を可能にする装置100は、将来の認証において用いられる第１認証データ180を生成する。将来の認証の信頼性を改善するために、例えば第１チャレンジ165に対する様々なレスポンスを検出し、続いて検出されたデータを平均する等の、様々な方法が当業者によって認識されることができる。信頼性に関する更なる改善は、将来の認証における使用のための第１ヘルパーデータ（図示せず）を生成することによって例えば可能であり、「ヘルパーデータ」のコンセプトは以下でさらに詳しく説明される。
【００５６】
第１認証データ180がヘルパーデータを必要としないならば、第１認証データ180は、例えば、被検出第１レスポンスデータ175に適用される一方向ハッシュのような暗号一方向関数又はメッセージダイジェスト関数を実行することによって生成されることができる。このように第１認証データ180を生成する目的は、二つの面を有する。第１に、この処理は認証データ180のサイズを低減し、それによって、必要とされる記憶域の量を低減する。第２に、この処理はさらに、第１認証データ180に基づいて被検出第１レスポンスデータ175を逆行分析する処理を難しくして、被検出第１レスポンスデータ175のセキュリティを保証する。ハッシュ又はダイジェストに起因するサイズ低減の結果、情報キャリア105に対する認証データ180は、もはや固有であることを保証されない。第１認証データ180が十分に大きく選ばれる（例えば40ビットかそれ以上）ならば、多数の情報キャリアを識別するための十分な「分解能」がある。
【００５７】
一旦第１認証データ180が形成されると、それは署名手段140に渡される。署名手段140において、第１認証データ180は署名される。信頼された当事者から署名手段140まで、信用の連鎖が存在しなければならない。第１認証データへの署名において、信頼された当事者は、認証データ180の保全性及び真偽を保証する。
【００５８】
第１認証データ180は、例えば、信頼された当事者の秘密鍵を使用して第１認証データ180を暗号化することによって署名されることができる。これは、情報キャリア105を認証する任意の当事者/装置が、まず添付の公開鍵を得て、そして続いて署名された認証データ185から認証データ180を得ることを可能にする。さらに、第１認証データに対してチェックサムが生成されることができ、認証データと共に署名される。このチェックサムは、暗号解読の後、第１認証データの使用の前に、第１認証データのインテグリティチェックを可能にする。
【００５９】
続いて、書込手段145が、情報キャリア105の書き込み可能な部分155に署名された認証データ185を書き込むために用いられる。本発明は、追記型部分及び／又は再書き込み可能な部分のいずれを備える様々な情報キャリアに適用されることができる。書き込み可能な部分が追記型領域である場合、特に書き込み可能な部分に書き込む労力が費やされても通常のエンドユーザ及びエンドユーザ機器が書き込み可能な部分に情報を書き込むことが可能でない場合、本発明は特に有利である。
【００６０】
本発明の特定の有利なアプリケーションは、本発明を大容量情報キャリアの認証に適用することである。例えばDVD-ROMのようなそのような情報キャリアは原理上同一であり、個々を認証されることはできない。大容量情報キャリア認証するために、時には、ユニーク識別子を書き込むことができるDVD-ROM上のBurst Cutting Area BCAのような小さい書き込み可能な部分が形成される。しかしながら、そのようなディスクは複製されることができ、同一のユニーク識別子が書き込まれることができる。
【００６１】
しかし本発明は、物理的複製不可機能が情報キャリアの認証を助けるために用いられることができることで、この問題を解決する。PUFに関するチャレンジ/レスポンスデータは一般に、BCAにおいて利用可能な記憶域の非常に小さい量と比べて非常に大きい。
【００６２】
本発明は、非常に小さな追記型の書き込み可能部分だけしか存在しなくても、物理的トークンを用いてそのような大容量情報キャリアの認証を容易にする。
【００６３】
BCAはDVD物理的仕様の付録Kに記述されている機能であり、通常、リードイン領域内で個別にDVDに書き込まれるバーコードを提供する。BCAは、DVDの中央のアルミニウム又は他の反射金属層を焼いて暗くするYAG又はCO2レーザーのような強力なレーザーを使用して書き込まれることができる。BCAは最大で188バイトを含む。
【００６４】
署名された認証データは、バーコードの代わりにBCA中に記憶されることができ、それによって、それが対応する物理的トークン125を取り付けられているならば、当該DVD-ROMディスクの認証を可能にする。BCA中の書き込み可能な記憶域の量が制限されているので、第１認証データへの署名がバイトを追加しないことが望ましい。第１認証データに署名する特に有利な方法は、第１認証データのサイズが、署名された認証データのサイズに等しいスキームを使用する。これを達成する１つの方法は、この性質を持つRSA署名を使用することである。この特定の署名方法は特にDVD-ROMに有利だが、DVD-ROMに限定されない。
【００６５】
本発明が製造業者によって制御されたデータベース中でレスポンスデータの更なる管理を必要としないという点で、本発明はBCAのような小さな追記型セクションだけを有する光ディスクの認証に特に有用である。実際、情報キャリア105の認証を可能にする手段が、BCAを書き込むために現在用いられている装置に組み込まれることができる点で、本発明は現在の光ディスク製造プロセスによく適合する。
【００６６】
DVD-ROMへの適用は別として、本発明は、Narrow Burst Cutting Areaを含むDVD_RWディスクのような、小さな書き込み可能部分を有する他の光学情報キャリアに適用されることもできる。
【００６７】
図2は、情報キャリア105、及び情報キャリア105を認証する装置200を表す。情報キャリア105は、物理的トークン125、及び署名された認証データが記憶された少なくとも以前は書き込み可能な部分155を有する。
【００６８】
情報キャリア105を認証するための装置200によって実行される認証処理の一部は、共に第１認証データ180を生成する点では、図1を参照して説明された状況と同様である。認証の間、第１認証データ180は、署名されたフォーマットで情報キャリア105に記憶されている以前に生成された第２認証データ225とそれとを比較するために形成される。署名された認証データ185が複数の異なるチャレンジ及び対応するレスポンスを使用して生成された場合には、第１認証データ180を生成するために同じ処理が繰り返されなければならない。実際には、これらのチャレンジは既定であることができ、装置200にダウンロードされることができ、又は、チャレンジに関する情報は書き込み可能な部分155及び／若しくは存在するならば書き込み不可能な部分に提供されることができる。
【００６９】
認証データ180は単一のチャレンジに対する単一のレスポンスに基づくことができるが、単一のチャレンジに対する複数のレスポンス、又は複数のチャレンジに対する複数のレスポンスを使用することもさらに可能である。認証データ180は単にレスポンスデータだけに基づくことができるが、認証データ生成手段135はチャレンジデータを対象とすることもできる。そうすることで、本発明はチャレンジとレスポンスの両方を認証データに関連づけることができる。
【００７０】
情報キャリア105を認証する装置200は、認証の間に確立される第１認証データ180が、署名された認証データ185を生成するのに用いられた第２認証データ225と一致するかどうかを検証しなければならない。この目的のために、装置200はさらに、情報キャリアの少なくとも以前は書き込み可能な部分155から署名された認証データ185を読むための読出手段210を有する。そして署名された認証データ185は導出手段220に渡される。
【００７１】
署名された認証データ185が既知の信頼された当事者の秘密鍵によって以前生成された第２認証データを暗号化することによって生成された場合には、認証するための装置200は、信頼された当事者の公開鍵を使用して第２認証データ225を解読することができる。図2において、第２認証データ225は、署名された認証データ185から導出手段220によって得られる。続いて、第１認証データと第２認証データとが一致するかどうかが、認証手段230によって検証される。一致する場合、情報キャリア105は報告235において真正であると報告される。
【００７２】
あるいは、署名された認証データ185は、証明書（RFC 1738において定義されるように信頼された当事者の公開鍵を得ることができる場所を示すUniform Resource Locator（URL）及び署名された認証データを含む信頼された当事者によって署名されたドキュメント）であることができる。
【００７３】
さらに別の実施の形態において、署名された認証データ185は、認証機関の秘密鍵を使用して署名された信頼された当事者の現実の公開鍵を有することができる。これは、認証機関に信頼できるとして知られている装置/当事者が第２認証データに署名することを可能にする。当業者は、上記の方法が、認証する当事者/装置に対して第２認証データの真偽/完全性を証明する手順の典型的な例であることを認識する。
【００７４】
署名された認証データ185は、装置に特有の秘密装置鍵（図示せず）を使用して、さらに署名されることができる。そうすることで、情報キャリア105は、その個別の装置に専用として効果的に構成される。
【００７５】
一旦情報キャリア105を認証する装置200が情報キャリア105の真正性を証明すると、装置200は情報キャリア105上の更なる情報へのユーザアクセスを許可することができる。そのようなアクセス制御を強化するために、コンテント鍵を使用して情報キャリア105上のコンテントを暗号化することが望ましい。
【００７６】
本発明による情報キャリア105が物理的トークン125を有するので、トークンのレスポンスデータは、情報キャリア105上のコンテント（の一部）を解読するのに用いられることができる（複数の）鍵を生成するために用いられることができる。2つのシナリオが予見されることができる。
1. 情報キャリア105上のコンテントは、できる限り各々の情報キャリア105に対して異なる第１コンテント鍵を使用して暗号化される。
2. 情報キャリア105上のコンテントは、情報キャリアのグループ/全ての情報キャリアに対して同一の第２コンテント鍵を使用して暗号化される。
【００７７】
第１シナリオにおいて情報キャリア105上のコンテント（の一部）のためのコンテント暗号化/復号化鍵を生成するためには、第１認証データを形成するために使用される（チャレンジ）レスポンスデータのサブセットに基づく代わりの認証データを生成すれば十分である。情報キャリア105が真正であるならば、この手順は安全なコンテント暗号化/復号化鍵をもたらす。
【００７８】
あるいは、第１認証データを生成するために用いられたのと同じ（チャレンジ）レスポンスデータが用いられることができ、異なるメッセージダイジェスト又は一方向ハッシュ関数が適用される。そうすることで、安全な方法で、各々の別個のディスクに対して大抵固有である第１コンテント鍵を生成することが可能である。
【００７９】
上記の手順に従えば固有のコンテント暗号化/復号化鍵につながる可能性が高いので、情報キャリアのグループに対して同一である第２コンテント鍵を生成するためには更なるステップが必要である。この更なるステップは、固有の第１コンテント鍵を、既定であることができ、情報キャリアのグループに対して同一である第２コンテント鍵にマップする。そうするための単純な方法は、書き込み可能な部分において情報キャリア105に記憶される変換データを導入することであり、選択的に、変換データも信頼された当事者によって署名される。
【００８０】
変換データは、例えば第２コンテント鍵と第１コンテント鍵との排他的論理和（ブーリアン演算）によって生成されることができる。後に第１コンテント鍵から第２コンテント鍵を生成するには、変換データと第１コンテント鍵との排他的論理和を演算する（ブーリアン演算）。
【００８１】
悪意のある当事者が第２コンテント鍵及び信頼された当事者の秘密鍵を知らないならば、悪意のある当事者は変換データを活用することができない。
【００８２】
図3は、情報キャリア105の認証を可能にする装置100、情報キャリア105、並びに第１ヘルパーデータ310及び変換データ320の両方を使用する本発明によって情報キャリア105を認証するための装置200の模式図を表す。
【００８３】
図3中に表される情報キャリア105は、簡略化された態様で、情報キャリア105に記憶された様々な種類の情報を示す。情報キャリア105は、
- 第１チャレンジ160を有するチャレンジデータベースを保持する情報リポジトリ115、
- 第１チャレンジ160を用いた情報キャリア105の認証において用いられる第１ヘルパーデータ310を保持する情報リポジトリ305、
- 第１チャレンジ160を用いた情報キャリア105の認証において用いられる署名された認証データ185を保持する情報リポジトリ155、
- 第２コンテント鍵330を生成するために用いられる変換データ320を保持する情報リポジトリ315、及び
- 第２コンテント鍵330によって暗号化された暗号化コンテントを保持する情報リポジトリ335を有する。
【００８４】
本発明によって情報キャリア105を認証する装置200は、図2のそれに似ている。しかしながら、認証データ生成手段135がさらに、情報キャリア105の対応するレポジトリ305から第１チャレンジ160に関連する第１ヘルパーデータ310を得るように配置されている。第１ヘルパーデータ310は、第１認証データ180を形成するために被検出第１レスポンスデータ175と共に用いられる。この目的のために、第１ヘルパーデータ310及び被検出第１レスポンスデータ175は、堅固な第１レスポンスをもたらすデルタ収約関数に提供される。デルタ収約関数は、第１ヘルパーデータ310及び被検出第１レスポンスデータ175中に存在する冗長性を利用し、被検出第１レスポンスデータ175中のビットエラーを補正するためにこの冗長性を用いる。第１ヘルパーデータが署名される必要はないが、第１ヘルパーデータに署名することは、第１ヘルパーデータの真偽の証明を提供することを促進することができる。
【００８５】
ヘルパーデータ及びデルタ縮約関数の使用に関する詳細な情報のために、"New shielding functions to enhance privacy and prevent misuse of biometric templates", by J.P. Linnartz and P. Tuyls, Proc. AVBPA 2003, 4. International Conference on Audio- and Video-Based Biometric Person Authentication、が参照される。
【００８６】
堅固な第１レスポンスを用いることにより、認証データ生成手段135は、堅固な第１レスポンスを第１認証データ180にマップするために第１メッセージダイジェスト関数を適用する。
【００８７】
図3の実施の形態はさらに、被検出第１レスポンスデータ175、第１ヘルパーデータ310及び変換データ320を用いて第２コンテント鍵330を生成するように配置された第１鍵生成手段325を有する。最初のステップは、認証データ生成手段135において行われる手順に類似した堅固なレスポンスを得ることによって第１コンテント鍵（図示せず）を生成することである。結果として生じる堅固なレスポンスは、第１コンテント鍵を得るために代替秘密メッセージダイジェスト関数又は代替一方向のハッシュ関数にその後渡される。
【００８８】
第１鍵生成手段325は、次に変換データ320を情報キャリア105上の変換データリポジトリ315から読み出す。変換データ320は続いて、ブーリアン排他的論理和演算を用いて第１コンテント鍵と組み合わせられ、第２コンテント鍵330を生じさせる。
【００８９】
変換データ320は、最初に第１コンテント鍵を定めて、所望の第２コンテント鍵を定めて、そして続いて第１及び第２コンテント鍵のブーリアン排他的論理和を決定することによって生成されることができる。ここでは、排他的論理和演算が特に単純な例として用いられるが、他のより複雑な演算が適用されることができる。
【００９０】
変換データ320を用いるこの間接的なアプローチは、異なる物理的トークンを有する複数の情報キャリア上の読取り専用コンテントを暗号化するために用いられることができるコンテント暗号化鍵の生成を可能にする。そのようなアプリケーションの実際的な例は、DVD-ROMディスク上に予めプレスされたコンテントの暗号化である。
【００９１】
図3の実施の形態は、ユーザ要求に応じて、情報キャリア105に記憶される暗号化されたコンテントデータ340を解読するために第１コンテント鍵330を用いて、解読されたコンテントデータ350をもたらすコンテント復号化手段345をさらに有する。事実上、この特定の実施の形態は、暗号化されたコンテントデータをユーザに演出することを可能にするために、情報キャリアの認証及び以降の復号化を可能にする。
【００９２】
図4は、情報キャリア105の認証を可能にする装置100、情報キャリア105、及び第１ヘルパーデータ310を使用する本発明によって情報キャリア105を認証する装置200の模式的な表示を表す。
【００９３】
図4に表される情報キャリア105を認証する装置200は、それが被検出第１レスポンスデータ175に基づく堅固な第１レスポンスを定めるために同じ手順を用いるという点で、図3に示される装置200に似ている。
【００９４】
堅固な第１レスポンスは、第２鍵生成手段420中と同様に、認証データ生成手段135において決定される。第２鍵生成手段は、堅固な第１レスポンスに、認証データ生成手段135において使用されるメッセージダイジェスト関数と異なるメッセージダイジェスト関数を適用する。次に、第２鍵生成手段は、秘密装置鍵415をその装置鍵リポジトリ410から読み出す。この秘密装置鍵415は、その秘密装置鍵415によってメッセージダイジェスト関数の出力を暗号化することによって第１コンテント鍵425を生成するために用いられる。
【００９５】
結果として生じる第１コンテント鍵は、この特定の情報キャリア105に対して固有であるだけではなく、それが秘密装置鍵を用いて生成されたという点で、それはこの特定の装置200に対しても固有である。その結果として、この特定の装置200は、この装置200のみを対象とした情報キャリア105に記憶されるデータ430を解読するために用いられることができ、それによって、例えば特定の装置に対する選択的なファームウェアアップグレード、又は特定のパーソナルコンピュータに対する装置固有のソフトウェアライセンスを可能にする。
【００９６】
図5は、情報キャリア105を認証する装置200の更なるアプリケーションを示す。図5は、予めプレスされたコンテントをさらに有する本発明による情報キャリア105及び本発明による情報キャリア105を認証する装置200を表す。装置200は、情報キャリア105中に埋め込まれた物理的トークン125を、この特定の情報キャリア105に対しておそらく固有である第１コンテント鍵520を生成するために用いることができる。
【００９７】
装置200によって生成される第１コンテント鍵520は、サーバー500から、例えば情報キャリア105をリリースしたスタジオから、更なるコンテント又はサービス525へのアクセスを得るために続いて用いられることができる。この目的のために、装置200は、そのようなコンテント及びサービスの交換を容易にするネットワーク515（例えばインターネット、ローカルエリアネットワーク又はUMTSネットワーク）に接続される。
【００９８】
上述した実施の形態が本発明を制限ではなく説明すること、及び請求の範囲を逸脱することなく当業者が多くの代わりの実施の形態を設計することができることに留意すべきである。
【００９９】
請求項において、括弧の間に配置されるいかなる参照符号も請求項を制限するものとして解釈されてはならない。「有する」の語は、請求項に挙げられたもの以外の構成要素又はステップの存在を除外しない。構成要素に先行する「a」又は「an」は、複数のそのような構成要素の存在を除外しない。
【０１００】
本発明は、いくつかの異なった構成要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実現されることができる。いくつかの手段を列挙する装置請求項において、いくつかのこれらの手段は全く同一のハードウェアのアイテムによって実施されることができる。単にある手段が相互に異なる従属請求項中に列挙されているからといって、これらの手段の組み合わせを活用できないわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明による情報キャリアの認証を可能にする光ディスク及び装置の模式図。
【図２】本発明による情報キャリアの認証のための光ディスク及び装置の模式図。
【図３】情報キャリアの認証を可能にする装置、情報キャリア、及び本発明による情報キャリアの認証のための装置の模式図。
【図４】情報キャリアの認証を可能にする装置、更なる情報キャリア、及び本発明による情報キャリアの認証のための更なる装置の模式図。
【図５】サーバー上のデータにアクセスするために情報キャリアに含まれる物理的トークンを用いる情報キャリア認証のための装置の模式図。
【図１】
2009506613.tif 000003
【図２】
2009506613.tif 000004
【図３】
2009506613.tif 000005
【図４】
2009506613.tif 000006
【図５】
2009506613.tif 000007
【国際調査報告】
2009506613.tif 000008
2009506613.tif 000009
2009506613.tif 000010