(57)【要約】  【課題】  安全なＵＳＢ暗号送信を可能とすることを目的とする。  【解決手段】  ＵＳＢホスト機器１の電源端子から出力される電源成分に暗号データを合成することが可能なＵＳＢホスト機器１と、暗号データを合成された電源成分から電源成分と暗号データを分離することが可能なＵＳＢデバイス機器１１によりＵＳＢ装置を構成することにより、暗号データが電源成分に合成されており、プロトコルアナライザを用いても暗号データの解析が不可能になるので、安全な暗号送信が可能となる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＳＢホスト動作を制御するＵＳＢホストコントローラ部と、
ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢデバイス機器に暗号データを送信する暗号データ送信部と、
前記ＵＳＢデバイス機器にＵＳＢの規格に定められた電圧を供給する電源供給部と、
前記暗号データ送信部と前記電源供給部から送られる二つの信号成分をＵＳＢコネクタの電源端子上に合成した合成データを送信する信号成分合成回路部と
を有することを特徴とするＵＳＢホスト機器。
【請求項２】
ＵＳＢデバイス動作を制御するＵＳＢデバイスコントローラ部と、
ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢホスト機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した合成データを電源成分と暗号データとに分離して取り出す信号成分分離回路部と、
前記暗号データを受信する暗号データ受信部と、
前記電源成分を機器内へ供給する電源部と
を有することを特徴とするＵＳＢデバイス機器。
【請求項３】
請求項１記載のＵＳＢホスト機器と１または複数の請求項２記載のＵＳＢデバイス機器の対応する端子を接続し、前記暗号データによる認証処理を有するＵＳＢ転送を、前記ＵＳＢホスト機器から前記ＵＳＢデバイス機器へ電源端子を介して電源成分に合成された暗号データを送信することにより行うことを特徴とするＵＳＢ装置。
【請求項４】
ＵＳＢホスト動作を制御するＵＳＢホストコントローラ部と、
ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢデバイス機器に暗号データを送信する暗号データ送信部と、
前記ＵＳＢデバイス機器にＵＳＢの規格に定められた電圧を供給する電源供給部と、
前記暗号データ送信部より出力する暗号データの出力を制御する出力制御バッファと、
前記出力制御バッファと前記電源供給部から送られる二つの信号成分をＵＳＢコネクタの電源端子上に合成した合成データを送信し、前記ＵＳＢデバイス機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した暗号データを取り出す信号成分合成分離回路部と、
前記信号成分合成分離回路部で分離した暗号データを受信する暗号データ受信部と
を有することを特徴とするＵＳＢホスト機器。
【請求項５】
ＵＳＢデバイス動作を制御するＵＳＢデバイスコントローラ部と、
ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢホスト機器に暗号データを送信する暗号データ送信部と、
前記ＵＳＢホスト機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した合成データを電源成分と暗号データとに分離して取り出し、前記ＵＳＢホスト機器へ送信する暗号データを電源端子上の信号成分に載せる信号成分合成分離回路部と、
前記信号成分合成分離回路部で分離した暗号データを受信する暗号データ受信部と、
前記電源成分を機器内へ供給する電源部と
を有することを特徴とするＵＳＢデバイス機器。
【請求項６】
請求項４記載のＵＳＢホスト機器と１または複数の請求項５記載のＵＳＢデバイス機器の対応する端子を接続し、前記暗号データによる認証処理を有するＵＳＢ転送を、前記ＵＳＢホスト機器と前記ＵＳＢデバイス機器間で電源端子を介して電源成分に合成されたデータを送受信することにより行うことを特徴とするＵＳＢ装置。
【請求項７】
請求項３記載のＵＳＢ装置を用いたＵＳＢ転送における認証処理を行うに際し、
前記ＵＳＢデバイス機器を検索する工程と、
前記ＵＳＢホスト機器が複数のポートを備える場合にはＵＳＢデバイス機器が接続されたポートを検索する工程と、
前記ＵＳＢホスト機器にて前記暗号データと電源成分を合成した合成データを電源端子から送信する工程と、
前記ＵＳＢデバイス機器にて前記合成データより前記暗号データと前記電源成分を分離する工程と
を有し、前記暗号データにより認証処理を行うことを特徴とする認証方法。
【請求項８】
請求項６記載のＵＳＢ装置を用いたＵＳＢ転送における認証処理を行うに際し、
前記ＵＳＢデバイス機器を検索する工程と、
前記ＵＳＢホスト機器が複数のポートを備える場合にはＵＳＢデバイス機器が接続されたポートを検索する工程と、
前記ＵＳＢホスト機器にて前記暗号データと電源成分を合成した合成データを電源端子から送信する工程と、
前記ＵＳＢデバイス機器にて前記合成データより前記暗号データと前記電源成分を分離する工程と
を有し、前記暗号データにより認証処理を行うことを特徴とする認証方法。
【請求項９】
前記ＵＳＢホスト機器からのベンダユニークなデバイスリクエストに対し、前記ＵＳＢデバイス機器がＮＡＫ応答を続ける間に、前記認証処理を行うことを特徴とする請求項７記載の認証方法。
【請求項１０】
前記合成データを送信する前に、前記ＵＳＢホスト機器から電源端子を介して、データ転送における同期をとるためのクロックを送信することを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１１】
前記ＵＳＢ装置が、複数のポートを備える請求項１または４のいずれかに記載のＵＳＢホスト機器に１または複数の請求項２または５のいずれかに記載のＵＳＢデバイス機器が接続さる場合には、
前記ＵＳＢホスト機器よりポート毎にＵＳＢコネクタの電源端子を経由して任意のデータを送信し、前記ＵＳＢデバイス機器から正しい応答があることを確認することにより、
前記ＵＳＢデバイス機器が接続されたポートを検索することを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１２】
前記ＵＳＢホスト機器がポートを１つのみ備える場合に、
前記ＵＳＢホスト機器で管理しているＵＳＢデバイス機器群の接続情報を読み取ることにより、前記ＵＳＢデバイス機器が前記ＵＳＢホスト機器に直接接続されることを確認することを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１３】
ベンダーＩＤ及びプロダクトＩＤより前記ＵＳＢデバイス機器を検索し、ベンダユニークなデバイスリクエストを送信した時の応答により前記ＵＳＢデバイス機器であることを確認することを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１４】
前記ＵＳＢデバイス機器が前記ＵＳＢホスト機器以外の機器に接続されている場合には、前記ＵＳＢデバイス機器が有する暗号データ受信機能部を無効とし、ＵＳＢデバイスコントローラ部のみを有効にして動作することを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の認証方法。
【請求項１５】
前記ＵＳＢホスト機器が前記ＵＳＢデバイス機器以外の機器に接続されている場合には、前記ＵＳＢホスト機器が有する暗号データ送信部を無効とし、ＵＳＢホスト機能部のみを有効にして動作することを特徴とする請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２または請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータに代表されるＵＳＢホスト機器とＵＳＢデバイス機器の間で、セキュリティ機能を実現するための認証処理に必要なパスワード等の暗号データを送受信するＵＳＢホスト機器，ＵＳＢデバイス機器およびＵＳＢ装置ならびに認証方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳＢデバイス機器の中には機器の持つ機能やデータ、接続されるＵＳＢホスト機器（例えばコンピュータ）自体へのアクセスを保護することができるものがあり、それらはパスワード等による認証処理を用いたセキュリティ機能によって実現できている。
【０００３】
従来のＵＳＢシステムでは、認証処理に必要なパスワード等の暗号データが、全て、ＵＳＢコネクタのデータ端子を経由して送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７３０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の暗号データの受け渡し方法では、開発時に使用されるＵＳＢプロトコルアナライザを用いれば、データの流れを直接見ることができるため、暗号処理に必要な鍵やパスワード等の暗号データの解析が可能であり、情報漏洩の危険があると言う問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点を解決し、安全な暗号送信を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１記載のＵＳＢホスト機器は、ＵＳＢホスト動作を制御するＵＳＢホストコントローラ部と、ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢデバイス機器に暗号データを送信する暗号データ送信部と、前記ＵＳＢデバイス機器にＵＳＢの規格に定められた電圧を供給する電源供給部と、前記暗号データ送信部と前記電源供給部から送られる二つの信号成分をＵＳＢコネクタの電源端子上に合成した合成データを送信する信号成分合成回路部とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載のＵＳＢデバイス機器は、ＵＳＢデバイス動作を制御するＵＳＢデバイスコントローラ部と、ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢホスト機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した合成データを電源成分と暗号データとに分離して取り出す信号成分分離回路部と、前記暗号データを受信する暗号データ受信部と、前記電源成分を機器内へ供給する電源部とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載のＵＳＢ装置は、請求項１記載のＵＳＢホスト機器と１または複数の請求項２記載のＵＳＢデバイス機器の対応する端子を接続し、前記暗号データによる認証処理を有するＵＳＢ転送を、前記ＵＳＢホスト機器から前記ＵＳＢデバイス機器へ電源端子を介して電源成分に合成された暗号データを送信することにより行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載のＵＳＢホスト機器は、ＵＳＢホスト動作を制御するＵＳＢホストコントローラ部と、ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢデバイス機器に暗号データを送信する暗号データ送信部と、前記ＵＳＢデバイス機器にＵＳＢの規格に定められた電圧を供給する電源供給部と、前記暗号データ送信部より出力する暗号データの出力を制御する出力制御バッファと、前記出力制御バッファと前記電源供給部から送られる二つの信号成分をＵＳＢコネクタの電源端子上に合成した合成データを送信し、前記ＵＳＢデバイス機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した暗号データを取り出す信号成分合成分離回路部と、前記信号成分合成回路部で分離した暗号データを受信する暗号データ受信部とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載のＵＳＢデバイス機器は、ＵＳＢデバイス動作を制御するＵＳＢデバイスコントローラ部と、ＵＳＢ転送の対象となるＵＳＢホスト機器に暗号データを送信する暗号データ送信部と、前記ＵＳＢホスト機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した合成データを電源成分と暗号データとに分離して取り出し、前記ＵＳＢホスト機器へ送信する暗号データを電源端子上の信号成分に載せる信号成分合成分離回路部と、前記信号成分分離回路部で分離した暗号データを受信する暗号データ受信部と、前記電源成分を機器内へ供給する電源部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載のＵＳＢ装置は、請求項４記載のＵＳＢホスト機器と１または複数の請求項５記載のＵＳＢデバイス機器の対応する端子を接続し、前記暗号データによる認証処理を有するＵＳＢ転送を、前記ＵＳＢホスト機器と前記ＵＳＢデバイス機器間で電源端子を介して電源成分に合成されたデータを送受信することにより行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の認証方法は、請求項３記載のＵＳＢ装置を用いたＵＳＢ転送における認証処理を行うに際し、前記ＵＳＢデバイス機器を検索する工程と、前記ＵＳＢホスト機器が複数のポートを備える場合にはＵＳＢデバイス機器が接続されたポートを検索する工程と、前記ＵＳＢホスト機器にて前記暗号データと電源成分を合成した合成データを電源端子から送信する工程と、前記ＵＳＢデバイス機器にて前記合成データより前記暗号データと前記電源成分を分離する工程とを有し、前記暗号データにより認証処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の認証方法は、請求項６記載のＵＳＢ装置を用いたＵＳＢ転送における認証処理を行うに際し、前記ＵＳＢデバイス機器を検索する工程と、前記ＵＳＢホスト機器が複数のポートを備える場合にはＵＳＢデバイス機器が接続されたポートを検索する工程と、前記ＵＳＢホスト機器にて前記暗号データと電源成分を合成した合成データを電源端子から送信する工程と、前記ＵＳＢデバイス機器にて前記合成データより前記暗号データと前記電源成分を分離する工程とを有し、前記暗号データにより認証処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項９記載の認証方法は、請求項７記載の認証方法において、前記ＵＳＢホスト機器からのベンダユニークなデバイスリクエストに対し、前記ＵＳＢデバイス機器がＮＡＫ応答を続ける間に、前記認証処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項１０記載の認証方法は、請求項７または請求項８または請求項９のいずれかに記載の認証方法において、前記合成データを送信する前に、前記ＵＳＢホスト機器から電源端子を介して、データ転送における同期をとるためのクロックを送信することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１記載の認証方法は、請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０のいずれかに記載の認証方法において、前記ＵＳＢ装置が、複数のポートを備える請求項１または４のいずれかに記載のＵＳＢホスト機器に１または複数の請求項２または５のいずれかに記載のＵＳＢデバイス機器が接続さる場合には、前記ＵＳＢホスト機器よりポート毎にＵＳＢコネクタの電源端子を経由して任意のデータを送信し、前記ＵＳＢデバイス機器から正しい応答があることを確認することにより、前記ＵＳＢデバイス機器が接続されたポートを検索することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２記載の認証方法は、請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０のいずれかに記載の認証方法において、前記ＵＳＢホスト機器がポートを１つのみ備える場合に、前記ＵＳＢホスト機器で管理しているＵＳＢデバイス機器群の接続情報を読み取ることにより、前記ＵＳＢデバイス機器が前記ＵＳＢホスト機器に直接接続されることを確認することを特徴とする。
【００１８】
請求項１３記載の認証方法は、請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の認証方法において、ベンダーＩＤ及びプロダクトＩＤより前記ＵＳＢデバイス機器を検索し、ベンダユニークなデバイスリクエストを送信した時の応答により前記ＵＳＢデバイス機器であることを確認することを特徴とする。
【００１９】
請求項１４記載の認証方法は、請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の認証方法において、前記ＵＳＢデバイス機器が前記ＵＳＢホスト機器以外の機器に接続されている場合には、前記ＵＳＢデバイス機器が有する暗号データ受信機能部を無効とし、ＵＳＢデバイスコントローラ部のみを有効にして動作することを特徴とする。
【００２０】
請求項１５記載の認証方法は、請求項７または請求項８または請求項９または請求項１０または請求項１１または請求項１２または請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の認証方法において、前記ＵＳＢホスト機器が前記ＵＳＢデバイス機器以外の機器に接続されている場合には、前記ＵＳＢホスト機器が有する暗号データ送信部を無効とし、ＵＳＢホスト機能部のみを有効にして動作することを特徴とする。
【００２１】
以上により、暗号データが電源成分に合成されており、プロトコルアナライザを用いても暗号データの解析が不可能になるので、安全な暗号送信が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、ＵＳＢホスト機器の電源端子から出力される電源成分に暗号データを合成することが可能なＵＳＢホスト機器と、暗号データを合成された電源成分から電源成分と暗号データを分離することが可能なＵＳＢデバイス機器によりＵＳＢ装置を構成することにより、暗号データが電源成分に合成されており、プロトコルアナライザを用いても暗号データの解析が不可能になるので、安全な暗号送信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明のＵＳＢホスト機器，ＵＳＢデバイス機器、および、ＵＳＢホスト機器とＵＳＢデバイス機器が接続されて構成されるＵＳＢ装置ならびにＵＳＢ装置における認証方法について、図１，図２を用いて説明する。
【００２４】
図１は実施の形態１におけるＵＳＢ装置の構成を示す図、図２は実施の形態１におけるＵＳＢ装置の暗号送信方法を説明するフロー図である。
図１に示すように、本発明のＵＳＢ装置の構成として、コンピュータに代表されるＵＳＢホスト機器１には、ＵＳＢホストの機能を有するＵＳＢホストコントローラ部２と、暗号データ送信部３と電源供給部４と、暗号データ送信部３と電源供給部４から出力される二つの信号成分を電源端子上に合成して送信する信号成分合成回路部５を有し、ＵＳＢデバイス機器１１には、ＵＳＢデバイスの機能を有するＵＳＢデバイスコントローラ部１２と、ＵＳＢコネクタの電源端子から電源成分と暗号データを分離して取り出す信号成分分離回路１５と、暗号データを受信する暗号データ受信部１３と前記電源成分を機器内へ供給する電源部１４を有する。そして、ＵＳＢホスト機器１と１または複数のＵＳＢデバイス機器１１の電源端子およびデータ端子が接続されて、ＵＳＢデータ転送を行うＵＳＢ装置を構成する。
【００２５】
アクセスする際には、まず、本発明の構成を有するＵＳＢホスト機器とＵＳＢデバイス機器を接続し、互いに本発明の機能を有しているかどうかを確認した後、間にＵＳＢハブなどが介在して暗号送信機能による通信を阻害されないかどうかを確認する。次に、ＵＳＢホスト機器が接続ポートを複数持っていた場合には、本発明の構成を有するＵＳＢデバイス機器が接続されているポートを特定した後に、目的のポートの電源端子のみに対して、パスワード等の暗号データを送信する。そして、認証処理で問題が無ければ、保護されているリソースへのアクセスが可能となる。
【００２６】
次に、ＵＳＢ装置の認証方法および認証処理を備えた暗号送信方法を詳細に説明する。
ＵＳＢホスト機器１とＵＳＢデバイス機器１１は、接続前は暗号データ送信部３及び暗号データ受信部１３の機能が無効となっており、両者は１対１で接続されているものとする。また、保護されたリソースはＵＳＢデバイス機器１１の中に１つだけあるものとし、暗号データであるパスワードをＵＳＢデバイス機器１１が受信し、正しいものと判定されれば保護されたリソースにアクセスできるものとする。
【００２７】
図２に示すように、まず、ＵＳＢデバイス機器１１をＵＳＢホスト機器１に接続すると、ＵＳＢホスト機器１は接続されたＵＳＢデバイス機器１１を使用可能な状態にするために、エニュメレーション処理を開始する（ステップ５１）。
【００２８】
エニュメレーション処理において、ＵＳＢホスト機器１はＵＳＢデバイス機器１１からプロダクトＩＤやベンダーＩＤ、ＵＳＢデバイス機器の種類を示すデバイスクラス情報を取得する。続いて、適切な制御ドライバがＵＳＢホスト機器へインストールされ、接続されたＵＳＢデバイス機器１１が使用可能な状態となる。しかし、この状態では、保護されたリソースにはアクセスできない（ステップ５２）。
【００２９】
次に、ＵＳＢホスト機器１上で本発明の暗号送信機能を制御するための認証処理用アプリケーションソフトを起動する（ステップ５３）。
次に、ＵＳＢホスト機器１が持つ接続ポート数を確認し、ＵＳＢホスト機器１が持つ接続ポート数が一つの場合は、ＵＳＢホスト機器１内で管理しているＵＳＢデバイス機器群の接続情報（コンピュータの場合はＯＳのレジストリ情報）を検索することで確認できる。一つでもハブが登録されていれば、ＵＳＢホスト機器１とＵＳＢデバイス機器１１の間にハブが存在すると判断でき、認証処理を中断することができる。逆に、ハブ等の暗号送信機能を阻害するものが無いとわかれば、すぐに認証処理５８に移ることもできる。
【００３０】
ＵＳＢホスト機器１が持つ接続ポート数が複数の場合は、前記アプリケーションソフトは、まず、ＵＳＢホスト機器１が持つ接続されたＵＳＢデバイス機器１１の情報（コンピュータの場合はＯＳのレジストリ情報）より、ベンダーＩＤやプロダクトＩＤにて本発明の機能を有するＵＳＢデバイス機器１１を検索する。さらに、特定のベンダユニークなデバイスリクエストをＵＳＢデバイス機器１１へ送信し、データ端子を解して返送されるその応答の内容が本発明の機能をサポートしている旨のものであれば、次の処理へ進む（ステップ５４）。
【００３１】
次に、前記アプリケーションソフトは、本発明のＵＳＢデバイス機器１１が接続されているポートの位置検索（ＵＳＢホスト機器１が複数のポートを持つ場合）、及び、ＵＳＢホスト機器１とＵＳＢデバイス機器１１の間にハブ等が介在することにより本発明によるＵＳＢコネクタの電源端子を使った通信（以降、暗号送信機能による通信と称す）が不可能な状態になっていないかどうかの確認を行う（以降、暗号送信機能確認フェーズと称す）。
【００３２】
ここで、ＵＳＢデバイス機器１１が接続されているポートの位置検索は、検索処理にて特定されたポートに対してのみ暗号送信機能による通信を行うことで、他に接続されている従来のＵＳＢデバイス機器への電源電圧の変化による影響を最小限に抑えることが目的であり、そのためには、あらかじめ、それぞれのポートに対して個々に制御可能な暗号送信機能を有しておく必要がある。
【００３３】
暗号送信機能確認フェーズとして、まず、ＵＳＢホスト機器１は、接続されている個々のＵＳＢデバイス機器の情報については把握しているが、どのポートにどのようなＵＳＢデバイス機器が接続されているかといった接続関係を把握するための情報については持っていないため、別途調べる必要がある。そこで、例えば、ＵＳＢホスト機器１とＵＳＢデバイス機器１１の間で、転送確認を兼ねて実際に任意のデータを送信してみることでＵＳＢデバイス機器１１の接続ポートの位置を調べる。はじめに送信準備として、暗号送信機能確認フェーズに入ることをベンダユニークなデバイスリクエストにてＵＳＢデバイス機器へ通知する（ステップ５５）。
【００３４】
次に、ＵＳＢデバイス機器１１はＵＳＢコネクタの電源端子からのデータ受信待ち状態となり、前記ベンダユニークなデバイスリクエストに対して、データ端子を介して受信準備ができていないことを意味するＮＡＫ応答を返し続けるようになる（ステップ５６）。
【００３５】
次に、暗号送信機能確認フェーズの１つの方法として、例えば、ＵＳＢホスト機器１は、ポート上のＵＳＢコネクタにある電源端子に対して同期用のクロックを送信後、任意のデータを送信する。ＵＳＢデバイス機器１１が送信されたデータを取得できれば、前記ベンダユニークなデバイスリクエストに対して応答可能であることを意味するＡＣＫ応答と共に取得したデータをデータ端子を介して返す。前記アプリケーションソフトにて、その値が正しいものと判断できれば次の処理へ進む。
【００３６】
また、ＵＳＢホスト機器が複数のポートを持つ場合、ポートの数だけ暗号送信機能確認フェーズの処理を繰り返す（ステップ５７）。
もし、ＵＳＢホスト機器１側で取得したデータの値が異なっていたり、一定期間ＡＣＫ応答がＵＳＢデバイス機器１１より無ければ、本発明による暗号送信機能は使用できないと見なし、認証処理を中断する。
【００３７】
次に、ＵＳＢホスト機器１にて実行されている前記アプリケーションソフトは、ＵＳＢコネクタの電源端子を使ってパスワード等の暗号データを送信及び認証を行う認証処理フェーズに入ることを通知するために、ＵＳＢデバイス機器１１に対して特定のベンダユニークなデバイスリクエストを送信する（ステップ５８）。
【００３８】
すると、ＵＳＢデバイス機器１１はＵＳＢコネクタの電源端子からの暗号データ受信待ち状態となり、前記ベンダユニークなデバイスリクエストに対してＮＡＫをデータ端子を介して返し続けるようになる（ステップ５９）。
【００３９】
次に、ＵＳＢホスト機器１で実行されている前記アプリケーションソフトは、同期用のクロックを送信後、パスワード等の暗号データを送信する。
ＵＳＢデバイス機器１１は、予め設定しておいたタイムアウト時間内に必要な暗号データを受け取ると、前記ベンダユニークなデバイスリクエストに対してＮＡＫ応答するのを止めて、ＡＣＫ応答と共に認証結果をデータ端子を介してＵＳＢホスト機器１へ返す。（ステップ６０）。
【００４０】
最後に、前記判定結果にて暗号データが正しいものと判断されれば、保護されたリソースに対して、ＵＳＢホスト機器１よりアクセスが可能になる。保護されたリソースが複数存在するような場合には、前記認証処理で使用するパスワード等の内容に応じて、アクセス可能なリソースを選択できるようにしても良い（ステップ６１）。
【００４１】
上記の処理中で認証処理が中断された場合、セキュリティ保護を解除しない状態で処理を終了する。ＵＳＢ機器のセキュリティ保護されていないリソースのみ通常通り使用可能となる。
【００４２】
また、本発明の構成を有していない従来のＵＳＢホスト機器またはＵＳＢデバイス機器を接続した場合には、本発明の機能を有しているＵＳＢホスト機器またはＵＳＢデバイス機器が、ＵＳＢコネクタの電源端子を用いたデータ転送に関わる機能を全て無効とすることで、従来のＵＳＢ機器及びＵＳＢホスト機器との互換性が保てるようになっている。
【００４３】
以上のように、ＵＳＢホスト機器の電源端子から出力される電源成分に暗号データを合成することが可能なＵＳＢホスト機器と、暗号データを合成された電源成分から電源成分と暗号データを分離することが可能なＵＳＢデバイス機器によりＵＳＢ装置を構成することにより、暗号データが電源成分に合成されており、プロトコルアナライザを用いても暗号データの解析が不可能になるので、安全な暗号送信が可能となる。
【００４４】
また、ＵＳＢコネクタの電源端子に転送するデータは暗号だけにとどまらず、あらゆるデータを任意のタイミングで転送することが可能である。
また、ＵＳＢのハードウエアは、ＵＳＢホストコントローラ、ＵＳＢデバイスコントローラ共に、システムの一機能としてチップの中に内蔵されていることが多いが、本発明の構成ではＵＳＢの主要機能については全く手を加えていないため、既存のＵＳＢホストコントローラまたはＵＳＢデバイスコントローラが搭載されているチップと、本発明を実現する外部回路を組み合わせることで容易にシステムの構築が可能である。
【００４５】
さらに、ＵＳＢホスト機器１とＵＳＢデバイス機器１１は互いに本発明の機能に対応しているかどうかを確認できる手段を有しているため、相手に本発明の機能が無いことがわかれば、本発明の機能を無効とし、従来のＵＳＢホスト機器及びＵＳＢデバイス機器と問題なく接続することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
前記、実施の形態１の処理は比較的追加する回路を少なくし、コストを下げることに主眼をおいた実装であるが、暗号送信確認フェーズにおけるＵＳＢデバイス機器からＵＳＢホスト機器への応答では、一部ＵＳＢコネクタのデータ端子上での転送を用いているため、ＵＳＢプロトコルアナライザにて暗号受信待ちで発生する長いＮＡＫ応答期間等の解析の手がかりとなる現象を見つけだすことができる。そのため、そこを糸口として暗号処理に必要な鍵やパスワード等の暗号データの解析を進めることができるため、セキュリティの面で完全とは言えない。実施の形態２では、より高いセキュリティ保護を目的とする。
【００４７】
以下、本発明のＵＳＢホスト機器，ＵＳＢデバイス機器、および、ＵＳＢホスト機器とＵＳＢデバイス機器が接続されて構成されるＵＳＢ装置ならびにＵＳＢ装置における認証方法について、図３，図４を用いて説明する。
【００４８】
図３は実施の形態２におけるＵＳＢ装置の構成を示す図、図４は実施の形態２におけるＵＳＢ装置の暗号送信方法を説明するフロー図である。
図３に示すように、本発明のＵＳＢ装置の構成として、コンピュータに代表されるＵＳＢホスト機器２１には、ＵＳＢホストの機能を有するＵＳＢホストコントローラ部２２と、暗号データ送信部２３と暗号データ受信部２６と電源供給部２４と、暗号データ送信部２３のデータ送信時はデータを出力しそれ以外の時はＨｉ−ｚ状態となる出力制御バッファ２７と、出力制御バッファ２７と電源供給部２４から出力される二つの信号成分を電源端子上に合成して送信し、ＵＳＢデバイス機器からＵＳＢコネクタの電源端子を介して受信した暗号データを取り出す信号成分合成分離回路部２５を有し、ＵＳＢデバイス機器３１には、ＵＳＢデバイスの機能を有するＵＳＢデバイスコントローラ部３２と、ＵＳＢコネクタの電源端子から電源成分と暗号データを分離して取り出し、ＵＳＢホスト機器へ送信する暗号データを電源端子上の信号成分に載せる信号成分合成分離回路３５と、前記データ成分を受信する暗号データ受信部３３と前記電源成分を機器内へ供給する電源部３４と、暗号データ送信部３６と、暗号データ送信部３６のデータ送信時はデータを出力しそれ以外の時はＨｉ−ｚ状態となる出力制御バッファ３７とを有する。そして、ＵＳＢホスト機器２１とＵＳＢデバイス機器３１の電源端子およびデータ端子が接続されて、ＵＳＢデータ転送を行うＵＳＢ装置を構成する。
【００４９】
以下の説明では、ＵＳＢホスト機器２１とＵＳＢデバイス機器３１の両方とも、接続前は暗号データ送信部２３、暗号データ送信部３６及び暗号データ受信部２６，暗号データ受信部３３が無効となっており、両者は１対１で接続され、出力制御バッファ２７、出力制御バッファ３７はどちらもＨｉ−ｚの状態になっているものとする。また、保護されたリソースはＵＳＢデバイス機器３１の中に１つだけあるものとし、暗号データであるパスワードをＵＳＢデバイス機器３１が受信し、正しいものと判定されれば保護されたリソースにアクセスできるものとする。
【００５０】
図４に示すように、まず、ＵＳＢデバイス機器３１をＵＳＢホスト機器２１に接続すると、ＵＳＢホスト機器２１はＵＳＢデバイス機器３１を正しく使用するために、エニュメレーション処理を開始する（ステップ７１）。
【００５１】
エニュメレーション処理において、ＵＳＢホスト機器２１はＵＳＢデバイス機器３１からプロダクトＩＤやベンダーＩＤ、ＵＳＢデバイス機器の種類を示すデバイスクラス情報を取得、保持する。続いて、適切な制御ドライバがＵＳＢホスト機器へインストールされ、接続されたＵＳＢデバイス機器３１がＵＳＢホスト機器２１から使用可能な状態になる。しかし、この状態では、セキュリティ保護されたリソースには、まだアクセスできない（ステップ７２）。
【００５２】
次に、ＵＳＢホスト機器２１上にて本発明の暗号送信機能を制御する認証処理用アプリケーションソフトを起動する（ステップ７３）。
前記アプリケーションソフトは、ＵＳＢホスト機器２１が持つ接続されたＵＳＢデバイス機器３１の情報（コンピュータの場合はＯＳのレジストリ情報）を取得し、ベンダーＩＤやプロダクトＩＤにて本発明の機能を有するＵＳＢデバイス機器３１を検索する。さらに、特定のベンダユニークなデバイスリクエストをＵＳＢデバイス機器３１へ送信し、その応答の内容が本発明の機能をサポートしている旨のものであれば、次の処理へ進む（ステップ７４）。
【００５３】
次に、前記アプリケーションソフトは、本発明のＵＳＢデバイス機器３１が接続されているポートの位置検索、及び、ＵＳＢホスト機器２１と対象となるＵＳＢデバイス機器３１の間にハブ等が介在することにより暗号送信機能による通信が不可能な状態になっていないかどうかを確認する。具体的には、例えば次のような処理を行う。
【００５４】
まず、ＵＳＢホスト機器２１のもつ出力制御バッファ２７を信号出力可能な状態に設定し、ＵＳＢホスト機器２１側よりＵＳＢコネクタ上の電源端子を使って、最初に、データ同期用のクロックを送信後、接続されたＵＳＢデバイス機器３１のベンダーＩＤやプロダクトＩＤなど予めＵＳＢデバイス機器３１側もＵＳＢホスト機器２１側も把握している値をＵＳＢホスト機器２１側より送信する。その後、ＵＳＢホスト機器２１側の出力制御バッファ２７をＨｉ−ｚ状態に戻し、ＵＳＢホスト機器２１はデータの受信に備える。受信したパスワードなどの暗号データがＵＳＢデバイス機器３１側で正しいものと判断できれば、ＵＳＢコネクタの電源端子を使った暗号データの送信が可能であることを示す内容の応答を、ＵＳＢデバイス機器３１側の出力制御バッファ３７を出力状態に設定後、ＵＳＢホスト機器２１側へＵＳＢコネクタの電源端子を経由して返す。逆に、ＵＳＢデバイス機器３１で受け取った暗号データの値が意図していたものと異なる場合には、ＵＳＢコネクタの電源端子を使った暗号データの転送が不可能であることを示す旨の応答をＵＳＢホスト機器２１へ返す。送信後は、ＵＳＢデバイス機器３１の出力制御バッファ３７をＨｉ−ｚ状態に設定する。
【００５５】
また、ＵＳＢのホスト−デバイス間でハブ等が介在することにより本発明の暗号送信機能による通信ができないこともあるため、暗号データの受信処理の中にタイムアウト処理を実装し、タイムアウトが発生したときには通信ができないと判断する。ＵＳＢホスト機器２１に複数のポートがある場合には各ポートにて本処理を実行することで、ＵＳＢデバイス機器３１が接続されているポートを検索する（ステップ７５）。
【００５６】
暗号送信機能による通信が可能であることを、ＵＳＢホスト機器２１、ＵＳＢデバイス機器３１のそれぞれで確認できると、ＵＳＢホスト機器２１は出力制御バッファ２７をデータ出力可能な状態に設定し、ＵＳＢホスト機器２１、ＵＳＢデバイス機器３１共に、暗号データの受け渡し及び認証処理が可能な状態となる（ステップ７６）。
【００５７】
次に、実際にＵＳＢホスト機器２１からＵＳＢデバイス機器３１に対して、認証処理に必要なパスワード等の暗号データを同期クロックの送信後に送信する。送信後はＵＳＢホスト機器２１側の出力制御バッファ２７を、Ｈｉ−ｚの状態に設定する（ステップ７７）。
【００５８】
ＵＳＢデバイス機器３１側で受信した暗号データが正しいものであると判定できれば、保護されたリソースへのアクセスが可能になったことを示す旨の応答を、ＵＳＢデバイス機器３１の出力制御バッファ２７を出力可能な状態に設定後、ＵＳＢコネクタの電源端子を使って同期クロックを送信後に送信する。
【００５９】
もし、ＵＳＢホスト機器２１から送られてくる前記暗号データが、正しいものでないと受信側のＵＳＢデバイス機器３１にて判定された場合、保護されたリソースへのアクセスはできない状態であることを示す旨の応答をＵＳＢホスト機器２１に対して行う。このとき、データを送信せずにＵＳＢホスト機器２１側でデータ受信待ちのタイムアウトを発生させることによって、保護されたリソースへのアクセス許可が出なかったことをＵＳＢホスト機器２１が知るようにしても良い。
【００６０】
送信後は、ＵＳＢデバイス機器３１の出力制御バッファ３７をＨｉ−ｚの状態に設定しておく（ステップ７８）。
最後に、ＵＳＢホスト機器２１は、ＵＳＢデバイス機器３１から認証が完了した旨の応答を受け取ると、保護されたリソースに対してアクセス可能な状態になる。（ステップ７９）。
【００６１】
以上のように、ＵＳＢホスト機器の電源端子から出力される電源成分に暗号データを合成することが可能なＵＳＢホスト機器と、暗号データを合成された電源成分から電源成分と暗号データを分離することが可能なＵＳＢデバイス機器によりＵＳＢ装置を構成し、さらに、ＵＳＢホスト機器，ＵＳＢデバイス機器共に、暗号データの出力を制御する出力制御バッファを備えて、電源成分に合成した暗号データの送受信を可能とすることにより、暗号データの送受信に関わる処理が全て電源端子上でのみ行われるため、プロトコルアナライザを用いても暗号データの解析が不可能になるので、安全な暗号送信が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかるＵＳＢホスト機器，ＵＳＢデバイス機器およびＵＳＢ装置ならびに認証方法は、安全な暗号送信が可能となり、コンピュータに代表されるＵＳＢホスト機器とＵＳＢデバイス機器の間で、セキュリティ機能を実現するための認証処理に必要なパスワード等の暗号データを送受信するＵＳＢホスト機器，ＵＳＢデバイス機器およびＵＳＢ装置ならびに認証方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１におけるＵＳＢ装置の構成を示す図
【図２】実施の形態１におけるＵＳＢ装置の暗号送信方法を説明するフロー図
【図３】実施の形態２におけるＵＳＢ装置の構成を示す図
【図４】実施の形態２におけるＵＳＢ装置の暗号送信方法を説明するフロー図
【符号の説明】
【００６４】
１・・・ＵＳＢホスト機器
２・・・ＵＳＢホストコントローラ部
３・・・暗号データ送信部
４・・・電源供給部
５・・・信号成分合成回路部
１１・・・ＵＳＢデバイス機器
１２・・・ＵＳＢデバイスコントローラ部
１３・・・暗号データ受信部
１４・・・電源部
１５・・・信号成分分離回路部
２１・・・ＵＳＢホスト機器
２２・・・ＵＳＢホストコントローラ部
２３・・・暗号データ送信部
２４・・・電源供給部
２５・・・信号成分合成分離回路部
２６・・・暗号データ受信部
２７・・・出力制御用バッファ
３１・・・ＵＳＢデバイス機器
３２・・・ＵＳＢデバイスコントローラ部
３３・・・暗号データ受信部
３４・・・電源部
３５・・・信号成分合成分離回路部
３６・・・暗号データ送信部
３７・・・出力制御用バッファ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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