(57)【要約】デバイス、方法、およびコンピュータ可読記憶媒体は、個体のバイオメトリックデータおよび秘密の両方に基づいて、両方を検証可能に特性評価する一方で、個体以外の誰かによるいずれかの復元を防止する傾向がある様式で、個体のためのバイオメトリック公開キーを生成する。バイオメトリック公開キーは、ハードウェアの信頼のルートに依拠する必要がないコンピュータ設備を使用して、個体であることを主張する対象を認証するために、後に使用され得る。そのようなバイオメトリック公開キーは、個体のバイオメトリックデータを侵害することなく配布され得、パスワードまたは暗号トークンに加えて、またはその代わりに、認証を提供するために使用され得る。登録、認証、セキュア通信チャネルを確立して使用すること、およびメッセージを暗号で署名することを含む、種々の使用事例が開示される。
2019500773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するために前記バイオメトリックデータを使用するためのデバイスであって、前記デバイスは、
第２のトランスデューサと、
前記第２のトランスデューサに結合されるコンピュータ設備であって、前記コンピュータ設備は、コンピューティングプロセッサと、命令で符号化される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを含み、前記命令は、前記コンピューティングプロセッサによって実行されると、
前記コンピュータ設備によって、前記第２のトランスデューサから、前記対象のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記デジタル電子信号から、（ａ）前記対象のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）前記対象の前記バイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップと、
前記信頼値を使用し、前記コンピュータ設備によって、前記対象の前記バイオメトリック値のセットの確信サブセットを選択するステップであって、前記確信サブセットは、前記バイオメトリックに基づく前記対象の身元の信頼性のある判別子である、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、記憶設備から、暗証番号と前記第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている前記個体の前記バイオメトリックデータとに基づいて算出された、バイオメトリック公開キーを受信するステップであって、前記バイオメトリック公開キーは、前記個体の前記バイオメトリックデータまたは前記暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、前記個体の前記バイオメトリックデータおよび前記暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キーおよび前記確信サブセットを使用して、前記暗証番号の候補値を計算するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値が前記バイオメトリック公開キーによって特性評価される前記暗証番号と同等と見なされるときに、前記対象が前記個体として認証されるというインジケーションを伝送するステップと、
を含むプロセスを確立する、コンピュータ設備と、
を含む、デバイス。
【請求項２】
前記記憶設備は、前記バイオメトリック公開キーを記憶するための公開データソースであり、前記デバイスはさらに、前記公開データソースを前記デバイスに認証するためのハードウェアセキュリティモジュールを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
非一過性のデータ記憶部をさらに備え、前記記憶設備は、前記非一過性のデータ記憶部である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記記憶設備は、前記対象によって提供される暗号トークンである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２のトランスデューサの完全性を確実にするためのハードウェアセキュリティモジュールをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
数学コプロセッサをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記確立されたプロセスはさらに、前記コンピュータ設備によって、前記記憶設備から前記暗証番号の一方向性関数を受信するステップを含み、前記コンピュータ設備によって伝送するステップは、前記一方向性関数を前記暗証番号の前記候補値に適用するステップと、結果を前記暗証番号の前記受信された一方向性関数と比較するステップとを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての前記暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記バイナリ行列は、非正方形であり、前記コンピュータ設備によって伝送するステップは、（ａ）前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キー、前記バイナリ行列、および推定暗証番号を使用して、前記個体の候補バイオメトリック値のセットを計算するステップと、（ｂ）前記個体の前記候補バイオメトリック値のセットと前記対象の前記抽出されたバイオメトリック値のセットとの間のハミング距離が、所与の閾値距離未満であることを判定するステップとを含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記バイナリ行列は、前記個体と一意に関連付けられ、または前記デバイスと一意に関連付けられ、または設計パラメータとして恒久的に固定され、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記バイオメトリック公開キーを算出するために使用される付加的保証データを入力するための第３のトランスデューサをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するために前記バイオメトリックデータを使用するコンピュータ実装方法であって、前記方法は、
コンピュータ設備によって、前記コンピュータ設備に結合される第２のトランスデューサから、前記対象のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記デジタル電子信号から、（ａ）前記対象のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）前記対象の前記バイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップと、
前記信頼値を使用し、前記コンピュータ設備によって、前記対象の前記バイオメトリック値のセットの確信サブセットを選択するステップであって、前記確信サブセットは、前記バイオメトリックに基づく前記対象の身元の信頼性のある判別子である、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、記憶設備から、暗証番号と前記第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている前記個体の前記バイオメトリックデータとに基づいて算出された、バイオメトリック公開キーを受信するステップであって、前記バイオメトリック公開キーは、前記個体の前記バイオメトリックデータまたは前記暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、前記個体の前記バイオメトリックデータおよび前記暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キーおよび前記確信サブセットを使用して、前記暗証番号の候補値を計算するステップと、
前記暗証番号の前記候補値が前記暗証番号と同等と見なされるときに、前記個体として前記対象を認証するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記コンピュータ設備によって、前記記憶設備から前記暗証番号の一方向性関数を受信するステップをさらに含み、前記個体として前記対象を認証するステップは、前記一方向性関数を前記暗証番号の前記候補値に適用するステップと、結果を前記暗証番号の前記受信された一方向性関数と比較するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての前記暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記バイナリ行列は、非正方形であり、前記個体として前記対象を認証するステップは、（ａ）前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キー、前記バイナリ行列、および推定暗証番号を使用して、前記個体の候補バイオメトリック値のセットを計算するステップと、（ｂ）前記個体の前記候補バイオメトリック値のセットと前記対象の前記抽出されたバイオメトリック値のセットとの間のハミング距離が、所与の閾値距離未満であることを判定するステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バイナリ行列は、前記個体と一意に関連付けられ、または前記コンピュータ設備と一意に関連付けられ、または設計パラメータとして恒久的に固定され、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記コンピュータ設備によって、異なる測定可能な特性に関するバイオメトリックデータを使用し、そのバイオメトリックデータが前もって取得されている第２の個体として、第２の対象を認証するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値を使用して、前記コンピュータ設備が配置されるコンピューティングデバイスによって受信される、暗号化された暗号文を解読するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値を使用して、メッセージをデジタル署名するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記コンピュータ設備によって、前記コンピューティングデバイスのメモリから、前記コンピュータ設備が配置されるコンピューティングデバイスをブートするための暗号化されたファームウェアを受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値を使用して、前記暗号化されたファームウェアを解読し、解読されたファームウェアを生成するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記解読されたファームウェアを前記コンピューティングデバイスのコンピューティングプロセッサに提供するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記コンピュータ設備が配置される、コンピューティングデバイスのコンピューティングプロセッサ上で実行するアプリケーションからの要求メッセージに応答して、前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号に影響を及ぼす暗号アルゴリズムを実行するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
命令で符号化される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、コンピュータ設備によって実行されると、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するために前記バイオメトリックデータを使用するためのプロセスを確立し、前記プロセスは、
前記コンピュータ設備によって、コンピュータ設備に結合される第２のトランスデューサから、前記対象のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記デジタル電子信号から、（ａ）前記対象のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）前記対象の前記バイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップと、
前記信頼値を使用し、前記コンピュータ設備によって、前記対象の前記バイオメトリック値のセットの確信サブセットを選択するステップであって、前記確信サブセットは、前記バイオメトリックに基づく前記対象の身元の信頼性のある判別子である、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、記憶設備から、暗証番号と前記第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている前記個体の前記バイオメトリックデータとに基づいて算出された、バイオメトリック公開キーを受信するステップであって、前記バイオメトリック公開キーは、前記個体の前記バイオメトリックデータまたは前記暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、前記個体の前記バイオメトリックデータおよび前記暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キーおよび前記確信サブセットを使用して、前記暗証番号の候補値を計算するステップと、
前記暗証番号の前記候補値が前記暗証番号と同等と見なされるときに、前記個体として前記対象を認証するステップと、
を含む、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２５】
前記確立されたプロセスはさらに、前記コンピュータ設備によって、前記記憶設備から前記暗証番号の一方向性関数を受信するステップを含み、前記個体として前記対象を認証するステップは、前記一方向性関数を前記暗証番号の前記候補値に適用するステップと、結果を前記暗証番号の前記受信された一方向性関数と比較するステップとを含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
前記一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数である、請求項２５に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項２７】
前記バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての前記暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項２８】
前記バイナリ行列は、非正方形であり、前記個体として前記対象を認証するステップは、（ａ）前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キー、前記バイナリ行列、および推定暗証番号を使用して、前記個体の候補バイオメトリック値のセットを計算するステップと、（ｂ）前記個体の前記候補バイオメトリック値のセットと前記対象の前記抽出されたバイオメトリック値のセットとの間のハミング距離が、所与の閾値距離未満であることを判定するステップとを含む、請求項２７に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項２９】
前記バイナリ行列は、前記個体と一意に関連付けられ、または前記コンピュータ設備と一意に関連付けられ、または設計パラメータとして恒久的に固定され、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる、請求項２７に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項３０】
前記プロセスはさらに、前記コンピュータ設備によって、異なる測定可能な特性に関するバイオメトリックデータを使用し、そのバイオメトリックデータが前もって取得されている第２の個体として、第２の対象を認証するステップを含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項３１】
前記プロセスはさらに、前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値を使用して、前記コンピュータ設備が配置されるコンピューティングデバイスによって前もって受信された、暗号化された暗号文を解読するステップを含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項３２】
前記プロセスはさらに、前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値を使用して、メッセージをデジタル署名するステップを含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項３３】
前記プロセスはさらに、
前記コンピュータ設備によって、前記コンピューティングデバイスのメモリから、前記コンピュータ設備が収納されるコンピューティングデバイスをブートするための暗号化されたファームウェアを受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号の前記候補値を使用して、前記暗号化されたファームウェアを解読し、解読されたファームウェアを生成するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記解読されたファームウェアを前記コンピューティングデバイスのコンピューティングプロセッサに提供するステップと、
を含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項３４】
前記プロセスはさらに、前記コンピュータ設備が配置されるコンピューティングデバイスのコンピューティングプロセッサ上で実行するアプリケーションからの要求メッセージに応答して、前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号に影響を及ぼす暗号アルゴリズムを実行するステップをさらに含む、請求項２４に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項３５】
バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、前記個体のためのバイオメトリック公開キーを生成するためのデバイスであって、前記デバイスは、
トランスデューサと、
前記トランスデューサに結合されるコンピュータ設備であって、前記コンピュータ設備は、コンピューティングプロセッサと、命令で符号化される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを含み、前記命令は、前記コンピューティングプロセッサによって実行されると、
前記コンピュータ設備によって、前記トランスデューサから、前記個体のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記デジタル電子信号から、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）前記個体の前記バイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップと、
前記信頼値を使用し、前記コンピュータ設備によって、前記個体の前記バイオメトリック値のセットの確信サブセットを選択するステップであって、前記確信サブセットは、前記バイオメトリックに基づく前記対象の身元の信頼性のある判別子である、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、暗証番号を生成するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号および前記確信サブセットに基づいて前記バイオメトリック公開キーを計算するステップであって、前記バイオメトリック公開キーは、前記個体の前記バイオメトリックデータまたは前記暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、前記個体の前記バイオメトリックデータおよび前記暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップと、
記憶設備の中に前記バイオメトリック公開キーを記憶するステップと、
を含むプロセスを確立する、コンピュータ設備と、
を備える、デバイス。
【請求項３６】
前記記憶設備は、前記バイオメトリック公開キーを記憶するための公開データソースであり、前記デバイスはさらに、前記公開データソースを前記デバイスに認証するためのハードウェアセキュリティモジュールを備える、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３７】
非一過性のデータ記憶部をさらに備え、前記記憶設備は、前記非一過性のデータ記憶部である、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記記憶設備は、前記個体によって提供される暗号トークンである、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記トランスデューサの完全性を確実にするためのハードウェアセキュリティモジュールをさらに備える、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項４０】
数学コプロセッサをさらに備える、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記確立されたプロセスはさらに、
前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キーを前記暗証番号の一方向性関数と関連付けるステップと、
前記記憶設備の中に前記暗証番号の前記一方向性関数を記憶するステップと、
を含む、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数である、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての前記暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む、請求項３５に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記バイナリ行列は、前記個体と一意に関連付けられ、前記デバイスと一意に関連付けられ、または設計パラメータとして恒久的に固定され、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる、請求項４３に記載のデバイス。
【請求項４５】
バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、前記個体のためのバイオメトリック公開キーを生成するコンピュータ実装方法であって、前記方法は、
コンピュータ設備によって、トランスデューサから、前記個体のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記デジタル電子信号から、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）前記個体の前記バイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップと、
前記信頼値を使用し、前記コンピュータ設備によって、前記個体の前記バイオメトリック値のセットの確信サブセットを選択するステップであって、前記確信サブセットは、前記バイオメトリックに基づく前記対象の身元の信頼性のある判別子である、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、暗証番号を生成するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号および前記確信サブセットに基づいて前記バイオメトリック公開キーを計算するステップであって、前記バイオメトリック公開キーは、前記個体の前記バイオメトリックデータまたは前記暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、前記個体の前記バイオメトリックデータおよび前記暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップと、
記憶設備の中に前記バイオメトリック公開キーを記憶するステップと、
を含む、方法。
【請求項４６】
前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キーを前記暗証番号の一方向性関数と関連付けるステップと、
前記記憶設備の中に前記暗証番号の前記一方向性関数を記憶するステップと、
をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数である、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての前記暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記バイナリ行列は、前記個体と一意に関連付けられ、前記コンピュータ設備と一意に関連付けられ、または設計パラメータとして恒久的に固定され、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
請求項４５に記載の方法に従って生成された前記バイオメトリック公開キーが記憶される、非一過性のデジタル記憶媒体。
【請求項５１】
命令で符号化される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、コンピュータ設備によって実行されると、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、前記個体のためのバイオメトリック公開キーを生成するためのプロセスを確立し、前記プロセスは、
コンピュータ設備によって、トランスデューサから、前記個体のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記デジタル電子信号から、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）前記個体の前記バイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップと、
前記信頼値を使用し、前記コンピュータ設備によって、前記個体の前記バイオメトリック値のセットの確信サブセットを選択するステップであって、前記確信サブセットは、前記バイオメトリックに基づく前記対象の身元の信頼性のある判別子である、ステップと、
前記コンピュータ設備によって、暗証番号を生成するステップと、
前記コンピュータ設備によって、前記暗証番号および前記確信サブセットに基づいて前記バイオメトリック公開キーを計算するステップであって、前記バイオメトリック公開キーは、前記個体の前記バイオメトリックデータまたは前記暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、前記個体の前記バイオメトリックデータおよび前記暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップと、
記憶設備の中に前記バイオメトリック公開キーを記憶するステップと、
を含む、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５２】
前記確立されたプロセスはさらに、
前記コンピュータ設備によって、前記バイオメトリック公開キーを前記暗証番号の一方向性関数と関連付けるステップと、
前記記憶設備の中に前記暗証番号の前記一方向性関数を記憶するステップと、
を含む、請求項５１に記載の非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５３】
前記一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数である、請求項５２に記載の非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５４】
前記バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての前記暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）前記個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む、請求項５１に記載の非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５５】
前記バイナリ行列は、前記個体と一意に関連付けられ、前記コンピュータ設備と一意に関連付けられ、または設計パラメータとして恒久的に固定され、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる、請求項５１に記載の非一過性のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年１１月１３日に出願された米国仮出願第６２／２５５，１８６号の利益を主張するものであり、該米国仮出願の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ユーザバイオメトリックデータの認証を提供することによって、未承認アクティビティからコンピュータ、そのコンポーネント、プログラム、またはデータを保護するためのセキュリティ配列に関し、より具体的には、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、ユーザのバイオメトリックデータを使用して、ユーザの身元または権限を検証するための暗号手段を使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
バイオメトリック認証システムの従来技術は、概して、以下の２つのカテゴリのうちの１つに入る。第１のカテゴリは、全てのバイオメトリックがデータベースの中にローカルで、またはセキュアなサーバ上に記憶される、バイオメトリックデータベースを使用する認証を提供する。既知の個体であることを主張する対象を認証するためには、対象からバイオメトリックデータを収集し、それを個体と関連付けられるセキュアなデータベースの中に記憶されたバイオメトリックデータと比較する。対象は、自分のデータがデータベースの中の関連付けられるデータに合致する場合に認証される。バイオメトリックデータ捕捉プロセスが、毎回わずかに異なるデータを生成するため、対象から捕捉されるバイオメトリックデータは、最初に個体から捕捉されるバイオメトリックデータに正確には合致しないであろう、よって、ある適合近接性尺度を使用して、照合が行われなければならない。
【０００４】
バイオメトリックデータベースの使用は、少なくとも３つの明確な欠点に悩まされる。第１の欠点は、データベースが単一障害点であり、セキュアなサーバの侵害が、その中に含有される全ての個体のバイオメトリックを侵害することである。これは、個体が新しいバイオメトリック（例えば、眼の虹彩パターン、指紋、および他のそのような身体的特性）を生成することができないため、致命的障害である。本欠点の改善は、大幅な経費を要求する。バイオメトリックの非一時記憶をローカルで保護することが、高価な改ざん防止メモリを要求する一方で、公的にアクセス可能なデータベース上のバイオメトリックの非一時記憶を保護することは、ネットワークファイアウォールおよび他の大幅なセキュリティ対策を要求する。第２の欠点は、遠隔バイオメトリックデータベースを使用する認証が一定のコネクティビティを要求し、バイオメトリックスキャナがユーザの正当性を立証するためにデータベースサーバと通信しなければならず、通信リンクの障害が認証を妨げ得ることである。これは、時間に敏感な認証シナリオにとって致命的障害である。（ローカルに記憶されたデータベースは、多くのユーザが複数のバイオメトリックスキャナを使用し得るシナリオまで効率的に拡張しない）。第３の欠点は、ユーザが、認証データを使用する前に各デバイスでそれをプロビジョニングする必要があることである。個人が、例えば、いくつかのスマートフォンを所有する場合、各デバイス上でバイオメトリックパスワードを設定するために時間を費やさなければならない。
【０００５】
バイオメトリック認証の本第１のカテゴリは、それらが、あるセキュアなデータベースの中に「秘密キー」、すなわち、バイオメトリックテンプレートを記憶し、ユーザが認証のために自分のバイオメトリックテンプレートを提示するという点で、「秘密キー」暗号システムに類似する。バイオメトリック秘密の任意の侵害が、セキュリティの破れをもたらす。これは、ユーザがプライベートキーをセキュアに記憶し、他の関係者がセキュアに通信するために使用し得る公開キーを公開する、暗号化の公開キーモデルと対比されるものである。そのような公開キーモデルにバイオメトリック認証を適合させることは、バイオメトリックシステムの第２のカテゴリに至らせる、長年の目標になっている。
【０００６】
従来技術のバイオメトリック認証システムの第２のカテゴリは、コードオフセットエラー訂正とともに、バイオメトリック「マスク」を使用する。本カテゴリでは、バイオメトリックデータを直接記憶する代わりに、安定している（すなわち、雑音が多い可能性が低い）捕捉されたバイオメトリックデータからのビットを記憶する。次いで、残留ノイズを訂正するために、エラー訂正コードを使用する。本アプローチはまた、不安定な状態に悩まされる。学界では、安定しているビットを把握することが、バイオメトリック自体を侵害することをもたらし得るため、安定しているビットを記憶することは、バイオメトリック自体を記憶することと同じくらい望ましくないことであり得ることが公知である。また、セキュアなデータベースの中に安定性マスクを記憶しようとする場合には、バイオメトリックデータベースの同一の不利点、すなわち、データベースを別個に確保する、および一定の可用性を要求する要件が再出現する。最終的に、本アプローチは、典型的には、現実世界での適用のためには実行不可能である。例えば、最も良く知られているエラー訂正コードは、キーを確実に抽出するために十分なエラーを訂正することができない。
【０００７】
要約すると、殆どの商業的に展開されているバイオメトリックシステムは、第１の「秘密キー」モデルに従う。有意な努力が、公開キーモデルにバイオメトリック認証を適合させることに捧げられているが、技術の現在の実装は、不安定、非実用的、または両方のいずれかである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の種々の実施形態は、元のバイオメトリックデータまたはそれを復元するために使用されることができるデータのいずれかを記憶する要件を完全に回避することによって、バイオメトリック認証に関する上記の問題を解決する。代わりに、個体から捕捉されるバイオメトリックデータは、暗証番号を暗号化し、それによって、バイオメトリックを特性評価する公開キー、または「バイオメトリック公開キー」を形成するために使用される。有利なこととして、暗号化は、ハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）において、例えば、そのようなモジュールの要件を定義する、合衆国連邦情報処理規格（ＦＩＰＳ）の系列１４０を実装するＨＳＭにおいて、行われてもよい。バイオメトリックデータおよび暗証番号は、バイオメトリックデータ捕捉が正確に反復可能ではないという事実にもかかわらず、個体であることを主張する対象から後に捕捉されるバイオメトリックデータが、検証可能な方法で暗証番号を解読するために使用されることができるように、組み合わせられる。
【０００９】
これらの実施形態は、いくつかの理由のために特にロバストである。本明細書に説明されるバイオメトリック公開キーは、キーがそれ自体の正当性を証明しているため、自由に配布されてもよい。したがって、対象は、個体としての認証のために物理的トークンの中で自分自身のバイオメトリック公開キーを携行してもよい。例えば、物理的トークンは、名刺上のＱＲコード（登録商標）等、公的かつ非電子的であり得る。このようにして、中央バイオメトリックデータベース、特に、常に利用可能でなければならないが、侵害から保護されなければならないものの必要性が回避される。
【００１０】
開示される実施形態がロバストである別の理由は、その付随する不利点を伴わずに、それらがバイオメトリックマスクの利点に依拠し得ることである。すなわち、バイオメトリック公開キーは、測定の間で最も反復可能であり、異なる個体を最も良く区別する、バイオメトリックデータの部分を使用して作成されてもよい。抽出された情報がこのように適格であるとき、ある個人のバイオメトリックからこのようにして抽出される情報が、実質的に、かつ反復可能に、別の個人のバイオメトリックから抽出される情報と異なるであろうため、これは、認証のための劇的により良好な基礎を提供する。
【００１１】
認証の方法が比類なくロバストであるさらに別の理由は、バイオメトリックデータから抽出される情報が一般にアクセス可能ではないことである。代わりに、抽出された情報は、公開キーを生成するよう処理され、次いで、抽出された情報は、破棄される。バイオメトリックデータも、いかなる中間処理結果も記憶されないため、それらは、盗用されることができず、したがって、バイオメトリックデータは、従来技術のシステムよりもはるかにセキュアである。公開キーは、公開キーが従来技術で使用されている無数の方法で使用されることができるが、しかしながら、バイオメトリック公開キーは、バイオメトリックにより個体と一意に関連付けられるという利益を有する。
【００１２】
したがって、本発明の第１の実施形態は、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するためにバイオメトリックデータを使用するためのデバイスである。本デバイスは、第２のトランスデューサと、第２のトランスデューサに結合されるコンピュータ設備とを含む。コンピュータ設備は、コンピューティングプロセッサと、コンピューティングプロセッサによって実行されると、認証のためのあるプロセスを確立する命令で符号化される、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを有する。
【００１３】
第１のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、第２のトランスデューサから、対象のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップである。第２のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、デジタル電子信号から、（ａ）対象のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）対象のバイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップである。第３のそのようなプロセスは、信頼値を使用し、コンピュータ設備によって、対象のバイオメトリック値のセットの確信サブセットであって、バイオメトリックに基づく対象の身元の信頼性のある判別子である、確信サブセットを選択するステップである。第４のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、記憶設備から、暗証番号および第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体のバイオメトリックデータに基づいて算出された、バイオメトリック公開キーを受信するステップであって、バイオメトリック公開キーは、個体のバイオメトリックデータまたは暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータおよび暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップである。第５のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、バイオメトリック公開キーおよび確信サブセットを使用して、暗証番号の候補値を計算するステップである。第６のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、暗証番号の候補値がバイオメトリック公開キーによって特性評価される暗証番号と同等と見なされるときに、対象が個体として認証されるというインジケーションを伝送するステップである。
【００１４】
本第１の実施形態の変形例が、考慮される。一変異形では、記憶設備は、バイオメトリック公開キーを記憶するための公開データソースであり、本デバイスはさらに、公開データソースをデバイスに認証するためのハードウェアセキュリティモジュールを備える。別の変異形はさらに、非一過性のデータ記憶部を備え、記憶設備は、非一過性のデータ記憶部である。別の変異形では、記憶設備は、対象によって提供される暗号トークンである。さらに別の変異形では、本デバイスは、第２のトランスデューサの完全性を確実にするためのハードウェアセキュリティモジュールを含む。なおも別の変異形では、本デバイスは、数学コプロセッサを含む。
【００１５】
さらなる変異形では、確立されたプロセスはさらに、コンピュータ設備によって、記憶設備から暗証番号の一方向性関数を受信するステップを含み、コンピュータ設備によって伝送するステップは、一方向性関数を暗証番号の候補値に適用するステップと、結果を暗証番号の受信された一方向性関数と比較するステップとを含む。一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数であってもよい。
【００１６】
バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含んでもよい。変異形では、バイナリ行列は、非正方形であり、コンピュータ設備によって伝送するステップは、（ａ）コンピュータ設備によって、バイオメトリック公開キー、バイナリ行列、および推定暗証番号を使用して、個体の候補バイオメトリック値のセットを計算するステップと、（ｂ）個体の候補バイオメトリック値のセットと対象の抽出されたバイオメトリック値のセットとの間のハミング距離が、所与の閾値距離未満であることを判定するステップとを含む。バイナリ行列は、個体と一意に関連付けられてもよく、またはデバイスと一意に関連付けられてもよく、または設計パラメータとして恒久的に固定されてもよく、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる。一変異形は、バイオメトリック公開キーを算出するために使用される付加的保証データを入力するための第３のトランスデューサを含む。
【００１７】
本発明の第２の実施形態は、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するためにバイオメトリックデータを使用するコンピュータ実装方法である。本方法は、コンピュータ設備によって、コンピュータ設備に結合される第２のトランスデューサから、対象のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップを含む。本方法は、次に、コンピュータ設備によって、デジタル電子信号から、（ａ）対象のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）対象のバイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップを含む。本方法は、次いで、信頼値を使用し、コンピュータ設備によって、対象のバイオメトリック値のセットの確信サブセットであって、バイオメトリックに基づく対象の身元の信頼性のある判別子である、確信サブセットを選択するステップを含む。本方法は、コンピュータ設備によって、記憶設備から、暗証番号および第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体のバイオメトリックデータに基づいて算出された、バイオメトリック公開キーを受信するステップであって、バイオメトリック公開キーは、個体のバイオメトリックデータまたは暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータおよび暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップを継続する。本方法は、次いで、コンピュータ設備によって、バイオメトリック公開キーおよび確信サブセットを使用して、暗証番号の候補値を計算するステップを要求する。本方法は、暗証番号の候補値が暗証番号と同等と見なされるときに、個体として対象を認証するステップで終了する。
【００１８】
本第２の実施形態の変形例が、考慮される。一変異形は、コンピュータ設備によって、記憶設備から暗証番号の一方向性関数を受信するステップを含み、個体として対象を認証するステップは、一方向性関数を暗証番号の候補値に適用するステップと、結果を暗証番号の受信された一方向性関数と比較するステップとを含む。一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数であってもよい。
【００１９】
別の変異形では、バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む。本変異形では、バイナリ行列は、非正方形であり得、個体として対象を認証するステップは、（ａ）コンピュータ設備によって、バイオメトリック公開キー、バイナリ行列、および推定暗証番号を使用して、個体の候補バイオメトリック値のセットを計算するステップと、（ｂ）個体の候補バイオメトリック値のセットと対象の抽出されたバイオメトリック値のセットとの間のハミング距離が、所与の閾値距離未満であることを判定するステップとを含む。バイナリ行列は、個体と一意に関連付けられてもよく、またはコンピュータ設備と一意に関連付けられてもよく、または設計パラメータとして恒久的に固定されてもよく、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる。一変異形はさらに、コンピュータ設備によって、異なる測定可能な特性に関するバイオメトリックデータを使用し、そのバイオメトリックデータが前もって取得されている第２の個体として、第２の対象を認証するステップを含む。
【００２０】
いくつかの変異形では、本方法はさらに、個体としての対象の成功した認証後に、付加的アクションを行うステップを含む。次いで、一変異形はさらに、コンピュータ設備によって、暗証番号の候補値を使用して、コンピュータ設備が配置されるコンピューティングデバイスによって受信される、暗号化された暗号文を解読するステップを含む。別の変異形は、コンピュータ設備によって、暗証番号の候補値を使用して、メッセージをデジタル署名するステップを含む。さらに別の変異形はさらに、コンピュータ設備によって、コンピューティングデバイスのメモリから、コンピュータ設備が配置されるコンピューティングデバイスをブートするための暗号化されたファームウェアを受信するステップと、コンピュータ設備によって、暗証番号の候補値を使用して、暗号化されたファームウェアを解読し、解読されたファームウェアを生成するステップと、コンピュータ設備によって、解読されたファームウェアをコンピューティングデバイスのコンピューティングプロセッサに提供するステップとを含む。なおも別の変異形はさらに、コンピュータ設備が配置される、コンピューティングデバイスのコンピューティングプロセッサ上で実行するアプリケーションからの要求メッセージに応答して、コンピュータ設備によって、暗証番号に影響を及ぼす暗号アルゴリズムを実行するステップを含む。
【００２１】
本発明の第３の実施形態は、コンピュータ設備によって実行されると、上記の方法およびその変異形を確立する命令で符号化される、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体である。
【００２２】
本発明の第４の実施形態は、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、個体のためのバイオメトリック公開キーを生成するためのデバイスである。本デバイスは、トランスデューサと、トランスデューサに結合されるコンピュータ設備であって、コンピューティングプロセッサと、コンピューティングプロセッサによって実行されると、バイオメトリック公開キーを生成するためのあるプロセスを確立する命令で符号化される、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを含む、コンピュータ設備とを含む。
【００２３】
第１のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、トランスデューサから、個体のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップである。第２のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、デジタル電子信号から、（ａ）個体のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）個体のバイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップである。第３のそのようなプロセスは、信頼値を使用し、コンピュータ設備によって、個体のバイオメトリック値のセットの確信サブセットであって、バイオメトリックに基づく対象の身元の信頼性のある判別子である、確信サブセットを選択するステップである。第４のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、暗証番号を生成するステップである。第５のそのようなプロセスは、コンピュータ設備によって、暗証番号および確信サブセットに基づいてバイオメトリック公開キーを計算するステップであって、バイオメトリック公開キーは、個体のバイオメトリックデータまたは暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータおよび暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップである。第６のそのようなプロセスは、記憶設備の中にバイオメトリック公開キーを記憶するステップである。
【００２４】
本第４の実施形態の変形例が考慮される。一変異形では、記憶設備は、バイオメトリック公開キーを記憶するための公開データソースであり、本デバイスはさらに、公開データソースをデバイスに認証するためのハードウェアセキュリティモジュールを備える。別の変異形はさらに、非一過性のデータ記憶部を備え、記憶設備は、非一過性のデータ記憶部である。別の変異形では、記憶設備は、個体によって提供されてもよい、暗号トークンである。さらに別の変異形は、トランスデューサの完全性を確実にするためのハードウェアセキュリティモジュールを含む。別の変異形は、数学コプロセッサを有する。
【００２５】
別の変異形では、確立されたプロセスはさらに、コンピュータ設備によって、バイオメトリック公開キーを暗証番号の一方向性関数と関連付けるステップと、記憶設備の中に暗証番号の一方向性関数を記憶するステップとを含む。一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数であってもよい。
【００２６】
バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含んでもよい。また、バイナリ行列は、個体と一意に関連付けられてもよく、またはデバイスと一意に関連付けられてもよく、または設計パラメータとして恒久的に固定されてもよく、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる。
【００２７】
本発明の第５の実施形態は、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、個体のためのバイオメトリック公開キーを生成するコンピュータ実装方法である。本方法は、コンピュータ設備によって、トランスデューサから、個体のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信するステップを含む。本方法はまた、コンピュータ設備によって、デジタル電子信号から、（ａ）個体のバイオメトリック値のセットと、（ｂ）個体のバイオメトリック値のセットのメンバ毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値とを抽出するステップも含む。本方法は、次いで、信頼値を使用し、コンピュータ設備によって、個体のバイオメトリック値のセットの確信サブセットであって、バイオメトリックに基づく対象の身元の信頼性のある判別子である、確信サブセットを選択するステップを含む。本方法はさらに、コンピュータ設備によって、暗証番号を生成するステップを含む。本方法は、コンピュータ設備によって、暗証番号および確信サブセットに基づいてバイオメトリック公開キーを計算するステップであって、バイオメトリック公開キーは、個体のバイオメトリックデータまたは暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータおよび暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、ステップを進める。本方法はまた、記憶設備の中にバイオメトリック公開キーを記憶するステップも要求する。
【００２８】
本第５の実施形態の変形例が、考慮される。一変異形は、コンピュータ設備によって、バイオメトリック公開キーを暗証番号の一方向性関数と関連付けるステップと、記憶設備の中に暗証番号の一方向性関数を記憶するステップとによって、継続する。一方向性関数は、暗号学的ハッシュ関数であってもよい。代替として、または加えて、バイオメトリック公開キーは、（ｂ）ビットのベクトルとしての暗証番号の表現を伴うバイナリ行列の行列積とともに、（ａ）個体のバイオメトリック値のベクトルのビット単位の排他的ＯＲを備える、データを含む。該当する場合、バイナリ行列は、個体と一意に関連付けられてもよく、またはコンピュータ設備と一意に関連付けられてもよく、または設計パラメータとして恒久的に固定されてもよく、同一のバイナリ行列が、複数の個体を認証するために使用されることができる。
【００２９】
本発明の第６の実施形態は、上記の方法またはその変異形に従って生成されたバイオメトリック公開キーが非一過性に記憶される、デジタル記憶媒体である。
【００３０】
本発明の第７の実施形態は、コンピュータ設備によって実行されると、上記の方法またはその変異形に従って、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、個体のためのバイオメトリック公開キーを生成するためのプロセスを確立する命令で符号化される、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体である。
【００３１】
当業者は、本発明が他の方法で具現化され得ることを理解し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
実施形態の前述の特徴は、付随する図面を参照して解釈される、以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施形態が使用され得る、環境の概略図である。
【００３４】
【図２】図２は、本発明の実施形態による、バイオメトリック公開キーを生成または使用するためのデバイスの概略図である。
【００３５】
【図３】図３は、登録プロセス中に本発明の実施形態で使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００３６】
【図４】図４は、認証プロセス中に本発明の実施形態で使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００３７】
【図５】図５は、図３の登録プロセスに従って、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、個体のためのバイオメトリック公開キーを生成する方法を図示する、フローチャートである。
【００３８】
【図６】図６は、図４の認証プロセスに従って、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するためにバイオメトリックデータを使用する方法を図示する、フローチャートである。
【００３９】
【図７】図７は、一方向の暗号化された通信チャネルを提供するために本発明の実施形態で使用される、機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００４０】
【図８】図８は、メッセージのためのデジタル署名を算出して検証するために本発明の実施形態で使用される、機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００４１】
【図９】図９は、従来技術のセキュアプロセッサで使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００４２】
【図１０】図１０は、改良されたバイオメトリックセキュアプロセッサで使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００４３】
【図１１】図１１は、従来技術のセキュアコンピューティングプラットフォームで使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【００４４】
【図１２】図１２は、改良されたバイオメトリックセキュアプラットフォームで使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
定義。本説明および付随する請求項で使用されるように、以下の用語は、文脈が別様に要求しない限り、示される意味を有するものとする。
【００４６】
「個体」は、一意の身元を有する生物または無生物のオブジェクトであり、人間または他の生物であり得る。
【００４７】
「対象」は、特定の個体の一意の身元を有することを主張する生物または無生物のオブジェクトである。
【００４８】
「バイオメトリック」は、個体またはグループの一意の身元を判定するために使用され得る、明確に異なる個体または個体の明確に異なるグループの測定可能な特性、またはそのような特性の組み合わせである。そのような測定可能な有機特性のいくつかの非限定的実施例は、虹彩パターン、網膜血管パターン、指紋、遺伝子パターンまたはＤＮＡ指紋、声紋、タイピングの速度または律動、血流のパターン、脳構造または電気パターン、挙動信号（手の動き等）、専門知識ベースの連続バイオメトリック、および個体の歩き方である。個体がトランジスタを有する明確に異なるシリコンウエハであるときの測定可能な無機特性の実施例は、明確に異なるシリコンウエハを製造するプロセスによって引き起こされる、トランジスタゲート遅延のランダム変動であり、そのような「シリコンバイオメトリック」は、当技術分野で公知であるように、リング発振器を使用して検出可能である。
【００４９】
「バイオメトリック値」は、測定の性質に従ったバイオメトリックの測定の一部のカテゴリ化である。例えば、バイオメトリックが虹彩紋であり、測定がピクセルのアレイとして虹彩を撮像することから成る場合には、測定の関連部分は、画像内の単一のピクセルであり、関連性質は、カテゴリ化されるピクセルの輝度または色であってもよい。バイオメトリック全体の測定は、多くのバイオメトリック値を含んでもよい。
【００５０】
「バイオメトリック値の信頼値」、または単純に「信頼値」は、対応するバイオメトリック値が正しくカテゴライズされたという相対的信頼の程度を示す数字である。
【００５１】
バイオメトリックデータの「確信サブセット」は、（ａ）識別可能な個体の所与の領域内の個体を一意に識別するために十分に大きく、（ｂ）異なる条件下で対応するバイオメトリックの測定にわたって反復可能に取得可能であるために十分に小さい、それらの個別の信頼値に従って選択される、バイオメトリック値の集合である。
【００５２】
「トランスデューサ」は、測定されたバイオメトリック値のセットとしてバイオメトリックの特性評価を符号化する電子信号を出力として有する、任意のデバイスである。そのようなデバイスの出力が、直接、デジタルではない場合には、「トランスデューサ」という用語は、加えて、出力をデジタル形態に変換するために使用される任意のデバイスを含む。
【００５３】
「コンピュータ設備」は、コンピューティングプロセッサと、コンピューティングプロセッサによって実行されることができる命令を記憶するメモリとを含む、コンポーネントを有する、電子システムを意味する。コンピュータ設備は、例えば、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および類似電子デバイスの中で見出され得る。コンピュータ設備はまた、特殊計算を行う組込型コンピューティングシステム、例えば、販売時点マシン、現金自動支払機（ＡＴＭ）、物理的アクセス障壁、ビデオディスプレイキオスク、および類似電子デバイスの中で見出され得る。
【００５４】
「バイオメトリックを特性評価する公開キー」（以降のある時は「バイオメトリック公開キー」）は、（ａ）暗証番号および個体のバイオメトリック値のセットに基づいて、個体以外の対象による暗証番号またはバイオメトリック値のセットのいずれかの復元を防止する傾向がある様式で計算され、（ｂ）個体のバイオメトリックデータまたは暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータおよび暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する、数字である。バイオメトリック公開キーは、それ自体が、ＲＳＡシステム等の当技術分野で公知の公開キー／プライベートキーシステム（そのうちのいくつかのシステムは、「公開キーインフラストラクチャ」に相当する「ＰＫＩ」と呼ばれることもある）とは無関係である。（Ｒｉｖｅｓｔ，  Ｒｏｎａｌｄ  Ｌ．，  Ａｄｉ  Ｓｈａｍｉｒ，  ａｎｄ  Ｌｅｎ  Ａｄｌｅｍａｎ．  “Ａ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ｐｕｂｌｉｃ−ｋｅｙ  ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍｓ”．  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＣＭ  ２１．２  （１９７８）：  １２０−１２６．を参照）
【００５５】
「記憶設備」は、デジタルデータの非一時記憶のためのローカルまたは遠隔システムである。記憶設備は、随意に、プロセッサからの要求メッセージに応答してデータを供給するサーバシステムを含む、または本システムは、プロセッサによって直接アクセスされることができる。
【００５６】
本発明に関連する概念は、その内容が参照することによってそれらの全体として組み込まれる、２０１６年３月１日に公開された（ｈｔｔｐ：／／ｉｅｅｅｘｐｌｏｒｅ．ｉｅｅｅ．ｏｒｇ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／７４２２７７６／においてオンラインで入手可能である）、Ｃ．  Ｈｅｒｄｅｒ、Ｌ．  Ｒｅｎ、Ｍ．  ｖａｎ  Ｄｉｊｋ、Ｍ．−Ｄ．  Ｍ．  Ｙｕ、およびＳ．  Ｄｅｖａｄａｓによる論文、“Ｔｒａｐｄｏｏｒ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｕｚｚｙ  ｅｘｔｒａｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  ｓｔａｔｅｌｅｓｓ  ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ−ｓｅｃｕｒｅ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｕｎｃｌｏｎａｂｌｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｓｅｃｕｒｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，  ｖｏｌ．  ＰＰ，  ｎｏ．  ９９で開示されている。
【００５７】
図１は、本発明の実施形態が使用され得る、環境１０の概略図である。環境１０は、コンピュータ、スマートフォン、または他のそのような電子デバイス等の情報システム１５へのアクセスを所望する対象１１を含む。しかしながら、標準データセキュリティ実践によると、情報システム１５は、いったん対象が情報システム１５を使用する権限を与えられている個体として認証された場合のみアクセスを許可する、セキュリティ機構によって保護される。代替として、対象１１は、必ずしもアクセスを所望していないが、実施形態は、監視、検索、または追跡用途に使用されている。他の可能性として考えられる用途は、以下で議論される。本発明の種々の実施形態は、概して、個体としての対象の認証を行うために使用され得、本明細書で議論される実施形態の選定は、本発明の範囲を限定するためではなく、具体性のために行われることを理解されたい。
【００５８】
認証プロセスを促進するために、対象１１は、バイオメトリックを取得するトランスデューサ１２に提示される。トランスデューサ１２は、例えば、虹彩スキャナまたは指紋読取機であってもよい。トランスデューサ１２は、画像等の未加工バイオメトリックデータを、対象のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号に変換する。デジタル電子信号は、対象１１を認証するために要求される計算を行う、コンピュータ設備１３に通信される。本タスクを行うために、コンピュータ設備１３は、記憶設備１４からバイオメトリック公開キーを取得する。コンピュータ設備１３は、当技術分野で公知のハードウェアおよびファームウェアまたはソフトウェアを使用して、実装されてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、トランスデューサ１２およびコンピュータ設備１３は、スマートフォン等の単一のデバイスで具現化される。１つのそのような実施形態の詳細が、図２に示されている。記憶設備１４は、暗号トークン、クラウドデータ記憶装置、ウェブサイト、サーバ、または任意の他のそのような記憶デバイス等のキー記憶部を含む、データの任意のソースであってもよい。
【００５９】
以下でさらに詳細に議論されるように、コンピュータ設備１３は、秘密を算出するように、デジタル電子信号の中に存在するバイオメトリックの特性評価をバイオメトリック公開キーと組み合わせる。例えば、秘密は、パスワードまたは他のそのような情報であってもよく、一般に、秘密は、任意のデジタルデータであってもよい。しかしながら、秘密の計算が種々の数学または暗号演算を伴い得るため、ＡＳＣＩＩまたはユニコード文字（またはある他の形式）へのその変換がその情報内容を変化させないことを理解した上で、秘密は、以下では、これらの演算が行われ得る「暗証番号」と称される。
【００６０】
一実施形態では、バイオメトリック公開キーは、暗証番号が正しく算出されたことをコンピュータ設備１３が判定するために十分な情報を含有する。例えば、暗証番号は、暗号ハッシュ等の一方向性関数を使用して暗号化されてもよく、ハッシュ化された値は、バイオメトリック公開キーと通信される。対象１１を認証するために、一方向性関数は、合致があるかどうかを判定するように、算出された（候補）暗証番号に適用される。いったん判定が行われると、コンピュータ設備１３は、対象１１が既知の個体として認証されるというインジケーションを情報システム１５に伝送する。
【００６１】
別の実施形態では、コンピュータ設備１３は、対象１１が既知の個体として認証されるかどうかを判定する情報システム１５に秘密を伝送する。例えば、情報システム１５は、当技術分野で公知のプロセスを使用して、秘密が既知の個体とすでに関連付けられているパスワードに対応するかどうかを判定し、それに応じてアクセスを許可または拒否し得る。
【００６２】
図２は、本発明の実施形態による、バイオメトリック公開キーを生成または使用するためのデバイス２０の概略図である。認証プロセス中に、デバイス２０、より具体的には、コンピュータ設備２１は、図４および６に示されるいくつかのプロセスが正常に完了された後のみ、対象が既知の個体として認証されるように構成される。
【００６３】
デバイス２０は、コンピューティングプロセッサ２２と、命令メモリ２３とを有する、コンピュータ設備２１を含む。コンピュータ設備２１は、例えば、当技術分野で公知であるようなハードウェアセキュリティモジュールであってもよい。コンピューティングプロセッサ２２は、任意の従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の類似デバイスであってもよい。命令メモリ２３は、コンピューティングプロセッサ２２によって実行されることができる命令を記憶するように動作可能であり、従来の揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または当技術分野で公知であるような類似物、読取専用メモリ（ＲＯＭ）または当技術分野で公知であるような類似物等の不揮発性メモリ、またはそのような技術の組み合わせであることができる。
【００６４】
デバイス２０はまた、バイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を出力するように動作可能である、コンピュータ設備２１に結合されるトランスデューサ２４も含む。トランスデューサ２４は、例えば、虹彩スキャナまたは指紋撮像装置、またはバイオメトリックデータを取得するための当技術分野で公知である他の技術であってもよい。
【００６５】
デバイス２０はさらに、コンピュータ設備２１に結合される随意のデータ通信ポート２５を含む。データ通信ポート２５は、コンピュータ設備２１によって算出されるバイオメトリック公開キーを、暗号トークン等の他のデバイスに、または図３−６に関連して以下で説明されるような公開キーデータベース等の公開データソースに伝送するために、登録プロセス中に使用されてもよい。また、データ通信ポート２５は、暗号トークンまたは公開データソース等からバイオメトリック公開キーを受信するために、認証プロセス中に使用されてもよい。したがって、データ通信ポート２５の物理的構成は、用途に応じて変動し得るが、いずれにしても、有線データネットワーキングポート（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポート等）または無線データネットワーキングポート（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）または他の近距離通信送受信機等）であってもよい。
【００６６】
最終的に、デバイス２０は、１つまたはそれを上回る他のプロセッサと、メモリ２６とを含んでもよい。コンピュータ設備２１は、認証に無関係の機能を果たす、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および類似電子デバイスを含む、多くのデバイスの電子回路に組み込まれるように設計されてもよい。他のプロセッサおよびメモリ２６は、コンピュータ設備２１がそのようなデバイスに組み込まれ得る方法を実証するように示される。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態では、データ通信ポート２５は、バイオメトリック公開キーを含有する公開データソースに結合されるように構成可能である。そのような実施形態はまた、既知の方法に従って公開データソースをデバイスに認証するためのハードウェアセキュリティモジュールを含んでもよい。代替として、データ通信ポートは、バイオメトリック公開キーを記憶するための暗号トークンを物理的に受信してもよい。本代替実施形態は、暗号トークンが既知の方法を使用して認証され得るため、実施形態と任意の公開データソースとの間に信頼性のあるまたは一貫した接続を要求しないことに留意されたい。
【００６８】
本発明のいくつかの代替実施形態では、本デバイスは、第２のトランスデューサの完全性を確実にするためのハードウェアセキュリティモジュールを含む。そのようなハードウェアセキュリティモジュールは、当技術分野で公知である。代替として、本デバイスは、方程式に関する数学的演算の計算を加速するための数学コプロセッサを含んでもよい。そのようなプロセッサもまた、当技術分野で公知である。
【００６９】
図３は、登録プロセス中に本発明の実施形態で使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。登録プロセスは、図４に関連して以下で説明されるように、個体を認証するために以降で使用するためのバイオメトリック公開キーを作成する。登録プロセスは、個体３１から開始する。本個体３１は、ある身元情報３２、例えば、氏名、住所、電話番号、運転免許証番号、または個体３１を一意に識別する他の情報と関連付けられる。個体３１はまた、測定可能なバイオメトリック情報３３、例えば、指紋または虹彩パターンも保有する。
【００７０】
個体３１は、図２に示されるようなデバイスであり得る登録システム３４に自分の身元情報３２およびバイオメトリック情報３３を提示する。具体的には、登録システム３４は、上記で説明されるようなトランスデューサ３５を含む。トランスデューサ３５は、バイオメトリックのタイプに特有である当技術分野で公知の技法を使用して、個体３１のバイオメトリック情報３３を測定する。例えば、バイオメトリックが虹彩紋である場合には、トランスデューサ３５は、個体３１の眼の画像を撮影してもよい。トランスデューサ３５は、次いで、個体の測定されたバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を生成し、それを登録システム３４内のコンピュータ設備に転送する。
【００７１】
図３の登録プロセスでは、コンピュータ設備は、キー生成３６の示された機能を果たす。キー生成プロセス３６は、図５に関連して以下で説明されるように、バイオメトリック公開キー３７を生成する。以降の認証を補助するために、登録システム３４は、身元情報３２およびバイオメトリック公開キー３７をバイオメトリック証明機関３８に伝送してもよい。バイオメトリック証明機関３８は、例えば、その語句が公開キーインフラストラクチャの技術分野で公知であるため、「証明機関」であってもよい、または類似機能を果たす別の設備であってもよい。バイオメトリック証明機関３８は、身元情報３２およびバイオメトリック公開キー３７を受信することに応じて、従来のデータベースであり得る公開キーデータベース３９の中にこれらのデータを記憶する。
【００７２】
付加的プロセスが、登録に先立って図３で描写されるものに追加されてもよい。例えば、バイオメトリック証明機関３８は、新しい公開キー３７または身元情報３２を容認することに先立って登録システム３４を認証することを所望し得る。これは、標準暗号化および認証アルゴリズムを通して行われてもよい。
【００７３】
有利なこととして、バイオメトリック情報３３と併せて身元情報３２を（不安定に）記憶する既存のデータベースは、本発明の実施形態に従って公開キーデータベース３９に容易に変換されてもよい。変換プロセスは、単純に、トランスデューサ３５を回避して、各個体の身元情報３２およびバイオメトリック情報３３を登録システム３４のキー生成３６機能の中へ直接フィードするステップを伴う。結果として生じるバイオメトリック公開キー３７は、次いで、身元情報３２に関連して記憶されてもよく、バイオメトリック情報３３は、次いで、削除されてもよい（したがって、侵害から保護される）。次いで、バイオメトリック証明機関３８は、バイオメトリック情報３３がその中に記憶されないであろうため、悪意のあるアクセスから公開キーデータベース３９をさらに保護する必要はないであろう。また、すでに登録している個体は、再登録を必要としないであろう。
【００７４】
また、そのような変換は、刑事司法目的のために使用され得るようなバイオメトリック捜査に悪影響を及ぼさないであろう。連邦捜査局によって使用されているものを含む、現在のシステムは、大量の検索可能なバイオメトリックデータを記憶する。当然のことながら、これらのデータは、それらを利益のために悪用するであろう身元を盗む者および他の悪意のある個人にとって主要な標的である。しかしながら、上記のプロセスは、別様に使用可能な形態でバイオメトリックデータを記憶することなく、それ自体がバイオメトリックとして使用不可能である公開キーとしてバイオメトリックデータを符号化するように適用されてもよい。バイオメトリック公開キーを作成するための考慮されるプロセスは、図５に関連して以下で説明されるように線形であるため、記憶されたデータを復号する必要なく、バイオメトリッククエリへの合致を見出すように急速検索を可能にする。したがって、脆弱なバイオメトリックデータベースは、完全に排除されることができる。
【００７５】
図４は、認証プロセス中に本発明の実施形態で使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。認証に先立って、承認された個人が、図３で描写されるもの等の登録プロセスを行うであろう。
【００７６】
認証プロセスは、個体３１であることを主張している対象４１から開始する。当然ながら、認証プロセスの目的は、身元のそのような主張が真であるかどうかを確認することである。したがって、対象４１は、図２に示されるようなデバイスであり得る認証システム４４に自分の身元情報４２およびバイオメトリック情報４３を提示する。具体的には、認証システム４４は、上記で説明されるようなトランスデューサ４５を含む。トランスデューサ４５は、バイオメトリックのタイプに特有である当技術分野で公知の技法を使用して、対象４１のバイオメトリック情報４３を測定し、上記で説明されるように、バイオメトリックの特性評価をコンピュータ設備に転送する。
【００７７】
認証システム４４は、主張された個体３１のためのバイオメトリック公開キー３７を保持するバイオメトリック証明機関３８に身元情報４２を転送する。バイオメトリック証明機関３８は、次いで、（例えば、データベースクエリを介して）主張された身元情報４２を使用して、公開キーデータベース３９からバイオメトリック公開キー３７を読み出し、示されるようにそれを認証システム４４に返す。認証システム４４は、任意の時間にバイオメトリック公開キー３７を要求し得るが、インターネット等のデータ通信ネットワークを横断してバイオメトリック公開キー３７を取得する際に遅延があり得るため、認証システム４４は、トランスデューサ４５をアクティブ化することに先立って身元情報４２を要求し得る。本遅延を軽減するために、いくつかの実施形態では、認証システム４４は、バイオメトリック公開キー３７が記憶される暗号トークンまたはドングルを物理的に受信するポートを含む。いくつかの代替実施形態では、公開キーデータベース３９は、（例えば、プライベートネットワークを介してアクセス可能な）認証システム４４にローカルで記憶される。これらの実施形態では、公開キーデータベース３９内の全バイオメトリック公開キー３７に対してバイオメトリック情報４３を比較することが効率的または使いやすくあり得る。このようにして、対象４１は、いかなる身元情報４２も全く提供する必要がない。
【００７８】
対象４１のバイオメトリック情報４３および個体のバイオメトリック公開キー３７の両方の受信に応じて、コンピュータ設備は、次いで、キー復元４６の機能を果たす。キー復元４６のプロセスは、バイオメトリック公開キー３７を生成するために使用される秘密キー４７の候補値を計算するステップを伴う。本プロセスは、図６に関連して以下でさらに詳細に説明される。コンピュータ設備は、次いで、バイオメトリック公開キー３７および秘密キー４７の候補値を認証アルゴリズム４８に提供する。本認証アルゴリズム４８は、バイオメトリック公開キー３７および秘密キー４７の候補値がともに個体３１として対象４１を認証するかどうかを判定し、出力として判定の外部インジケーション４９を提供する。
【００７９】
図５は、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータに基づいて、個体のためのバイオメトリック公開キーを生成する方法を図示する、フローチャートである。具体性のために、バイオメトリックは、虹彩紋として説明され、当業者はまた、後続のプロセスが他のバイオメトリックに対してどのように異なるかを理解することもできるはずである。
【００８０】
図５のプロセスは、図３に示される登録システム３４等の登録システム内のコンピュータ設備によって実施されることが考慮される。好ましい実施形態では、コンピュータ設備は、個体の身元が別個に認証され得る、セキュアな環境内に位置する。したがって、例えば、コンピュータ設備は、信頼される個人が個体の身元を検証することができる、警察署または会社の警備室にあってもよい。
【００８１】
第１のプロセス５１では、コンピュータ設備は、上記で説明されるように、トランスデューサから個体３１のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信する。変換が、当技術分野で公知である任意の方法に従って行われてもよい。虹彩紋に関して、トランスデューサは、虹彩の写真またはビデオ画像を撮影し、標準データ形式（例えば、ＲＧＢまたはグレースケール）に従って（例えば、ピクセル）データとして画像を符号化する信号を出力する。
【００８２】
第２のプロセス５２では、コンピュータ設備は、信号からバイオメトリック値のセットを抽出する。バイオメトリック値は、任意のデジタルデータであってもよいが、典型的には、重要性が特定の用途に依存する、対応するバイナリ符号化数の「最も重要な」特徴を表す単一ビットである。例えば、信号がピクセルデータを含む場合には、バイオメトリック値は、輝度強度または色価の混合に依存し得る。バイオメトリック値は、特徴の値（例えば、輝度）が所定の閾値を上回るか、または下回るかどうか、または当技術分野で公知である他の効果的な技法によって、判定されてもよい。
【００８３】
また、第２のプロセス５２では、コンピュータ設備は、そのようなバイオメトリック値毎に、対応するバイオメトリック値が特性評価の間で安定しているという信頼の程度を示す信頼値を抽出する。信頼値はまた、任意のデジタルデータであってもよいが、典型的には、バイオメトリック値が所定の閾値から離れている程度を表すビット数である。すなわち、元の測定が閾値に近い場合には、バイオメトリック値としての対応する測定のカテゴリ化は、あまり確かではない一方で、元の測定が閾値からより遠く離れている場合には、カテゴリ化は、より確信がある。したがって、例えば、虹彩画像内のあるピクセルが、いくつかの読取値にわたって一貫して読み取られない場合がある一方で、他のピクセルは、読み取られるであろう。本情報は、各虹彩とともに変化するであろうが、概して、虹彩毎に一貫している。
【００８４】
第３のプロセス５３では、信頼値は、特性評価の間で安定しているバイオメトリック値の確信サブセットを選択するために使用される。確信サブセットは、バイオメトリックに基づく対象の身元の信頼性のある判別子であるべきであり、例えば、その対応する信頼値がある閾値を上回る、抽出されたバイオメトリック値のサブセットを選択することによって行われてもよい。本プロセス５３は、したがって、雑音が多い可能性が低く、安定している可能性がより高い、バイオメトリック値を選択する。したがって、各個別虹彩捕捉は、有意な変動を有し得るが、それぞれは、信頼性があるピクセルのサブセットを含有する可能性が非常に高く、後続の処理で使用されることができる。プロセス５２および５３は、随意に、そのようなピクセルの確信サブセットが安定するまで、登録中に繰り返されてもよい。任意のビット数が確信サブセットとして使用されてもよいが、一実施形態では、確信サブセットの中のビット数は、５４０よりも少ないビットに限定される。
【００８５】
プロセス５２および５３はともに、個体を確実に区別するために使用されることができる、未加工生物学的値の確信サブセットを生じる。理想的には、確信サブセットは、極度に低い他人誤認率（対象が本人ではない個体として認証される）を伴って、かつ比較的低い本人拒否率（対象が本人である個体として認証されない）を伴って、個体の識別を可能にする。これらのプロセスの詳細な解説は、バイオメトリックとして虹彩紋を使用する実施形態に関して以下で挙げられる。プロセスは、他のバイオメトリックに適用される際に、それに応じて改変されなければならないことが理解されるであろう。具体的には、あるプロセスが行われるかどうか、またはどのような閾値またはパラメータが使用されるかは、他人誤認率および本人拒否率に依存し、これらの率は、用途に依存するため変動される。これらのプロセスはまた、図６に関連して以下で説明される認証方法中に行われ得ることも理解されたい。
【００８６】
例示的実施形態では、プロセス５２中に、個体は、虹彩画像を生成するように、赤外線虹彩スキャナを使用して自分の眼を走査する。虹彩画像は、ＲＡＷ形式であってもよい。いくつかのプロセスが、本虹彩画像が対象の身元を確実に区別することを可能にするであろうデータの取得につながり得るかどうかを判定するために使用される。該当しない場合、例えば、付加的虹彩走査が要求され得る。
【００８７】
例えば、虹彩画像の焦点が合っていない場合には、対象の身元を確実に区別することを可能にするであろうデータが、それから取得され得る可能性が低い。したがって、２次元フーリエ変換が、虹彩画像の焦点が合っているかどうかを判定するために使用されてもよい。
【００８８】
セグメンテーションプロセスが、画像内の瞳孔および虹彩を識別して輪郭を描くために使用されてもよい。瞳孔または虹彩が見出されない場合、対象が走査中に自分の眼を閉じたことを示し得る。虹彩の輪郭は、例えば、対象が走査中に自分の眼を十分に大きく開かなかったため、虹彩の部分が閉塞されているかどうかどうかを判定するために使用されてもよい。虹彩画像は、低い本人拒否率および使いやすさを促進するために使用されてもよい。対象は、より高いレベルのセキュリティおよびより低い他人誤認率を維持するために、自分の眼を再走査するように求められ得る。
【００８９】
次に、セグメンテーションプロセスで輪郭を描かれるような虹彩は、極座標からデカルト座標への変換を使用することによって等、ドーナツ様形状から長方形に伸張されてもよい。正規化プロセスが、グレーレベルが適切な領域中にあることを確実にするために行われてもよい。結果として生じるバイオメトリックデータは、グレースケールに対応する８ビット値の行列である。ガボール変換が、次いで、行われてもよく、符号付きの（正および負の）８〜１６ビット値の行列をもたらす。正である行列値は、１に変換され、負である値は、０に変換される。０および１の結果として生じる行列は、「虹彩コード」と呼ばれる、数千ビットの２次元アレイである。
【００９０】
本虹彩コードは、０および１の領域またはクラスタを有するため、過剰にサンプリングされると見なされる。セキュリティ、具体的には、ビットあたりの測定されたエントロピーを改良するために、虹彩コードは、１０ピクセル離れているピクセルのみを抽出する方法を使用することによって等、サブサンプリングされてもよい。本サブサンプリングされたアレイは、数百ビットを含有する。
【００９１】
次のステップは、プロセス５３で確信サブセットを選択することであり、確信サブセットは、バイオメトリックに基づく対象の身元の信頼性のある判別子である。そうするために、プロセスが、瞼、睫毛、グレア、反射、粉塵、埃、または眼鏡のリムのような眼鏡の一部によって等、覆い隠されているため信頼性がないピクセルを排除するように行われる。信頼性のあるビットを識別する１つの方法は、縁が雑音による影響を受けるため、クラスタの中心にある、および縁から遠く離れたビットを識別するステップを含む。エラーの確率は、縁までの距離に反比例する。０から１に、または逆も同様に誤って反転するビットの確率が、縁においてより高いため、確信サブセットは、クラスタの中央にサンプルを含むであろう。したがって、実施形態では、各ピクセルは、最近傍の縁までの距離またはユークリッド距離を表す数字にマップされる。小さい数字は、より小さい距離またはより低い確率を示す。
【００９２】
一実施形態では、確信サブセットの中のビット数は、いくらかの割合を加えたセキュリティパラメータとして定義されてもよい。例えば、８０ビットのセキュリティパラメータに関して、１００ビットが、確信サブセットの中で選択されるであろう。別の実施形態では、確信サブセットの中のビット数は、割合に基づく。例えば、ビットの最も信頼性のある２０％が選択され、９４ビットを備えるもの等の確信サブセットをもたらすであろう。したがって、２つの個体を区別するために必要とされるビット数が判定され、関連付けられる信頼性を伴う多くのビットが、可能な場合、確信サブセットとして選定される。
【００９３】
信頼性のあるビットを識別する１つの方法は、ガボール変換に起因する符号付きの値の行列の中の値の規模を使用するステップを含む。非常に大きい規模を伴う値は、ガボール変換が高いコントラストをグレアまたは反射のようなエラーから区別しないため、グレアまたは反射を示し得る。非常に低い規模を伴う値もまた、誤ったビット反転の可能性が高いため、信頼性がない可能性がある。したがって、確信サブセットは、値の中間６０％等の中程度の規模を伴う値を含み得る。
【００９４】
第４のプロセス５４では、コンピュータ設備は、暗証番号を生成する。疑似乱数発生器の使用を含む、暗証番号を生成するための多くの方法がある。代替として、暗証番号は、続いて、疑似乱数を形成するように暗号（例えば、ハッシュ）関数を使用して処理されるパスフレーズの形態で、個体によって提供されてもよい。
【００９５】
第５のプロセス５５では、コンピュータ設備は、暗証番号およびバイオメトリック値の確信サブセットに基づいて、バイオメトリック公開キーを計算する。プロセス５５は、図３のキー生成３６の機能に対応する。そのようなバイオメトリック公開キーを算出する１つの方法は、線形代数を使用するが、当業者は、使用され得る他の方法を理解し得る。
【００９６】
線形代数方法は、ある表記法が最初に設定される場合、より容易に理解され得る。バイオメトリック公開キーをＫと呼ばれるビットのベクトルとして、暗証番号をＳと呼ばれるビットのベクトルとして、バイオメトリックデータの確信サブセットをＢと呼ばれるビットのベクトルとして表す。バイオメトリック公開キーＫが、確信バイオメトリックデータＢと同一のサイズを有する（すなわち、それぞれは、Ｎ行および１列のビットを使用して表されることができる）一方で、暗証番号Ｓは、任意のサイズを有してもよい（すなわち、それは、Ｍ行および１列のビットを使用して表されることができる）。Ｎ行およびＭ列のビットを有する、バイナリ行列Ａを選定する。次いで、バイオメトリック公開キーＫの式は、Ｋ＝Ａ・Ｓ＋Ｂとして表されてもよい。すなわち、バイオメトリック公開キーＫは、バイナリ行列Ａを暗証番号Ｓで乗算し（すなわち、行列乗算を使用し）、次いで、確信バイオメトリックデータＢを加算すること（すなわち、ビット単位の排他的ＯＲを使用すること）によって取得される。バイナリ行列Ａは、Ｍ≠Ｎである場合は正方形ではないであろう。
【００９７】
バイナリ行列Ａは、任意の技法を使用して選定されてもよい、または無作為に選定されてもよい。一実施形態は、個体と一意に関連付けられるように、バイオメトリック公開キーＫ毎にバイナリ行列Ａを選定してもよい。本実施形態では、バイナリ行列Ａは、各バイオメトリック公開キーＫを伴って配布されなければならず、本質的に公開キーの一部を形成する。別の実施形態は、バイナリ行列Ａをコンピュータ設備自体と関連付け、その設備を使用して生成されるキーを識別してもよい。本実施形態では、バイナリ行列Ａは、各バイオメトリック公開キーＫと一意に関連付けられないが、認証に先立って、バイオメトリック証明機関または他のソースから取得されなければならない。なおも別の実施形態は、複数のコンピュータ設備がいずれにも対応可能なバイオメトリック公開キーを生成するために使用され得るように、一定の設計パラメータとしてバイナリ行列Ａを設計してもよい。本実施形態では、バイナリ行列Ａは、公開される必要さえなく、バイオメトリック公開キーＫを生成するデバイスのセキュアな部分の中に記憶されてもよい。
【００９８】
Ｋの式が線形であることが認識され得る。したがって、そのような式の既知の性質によると、Ｋ、Ａ、およびＢが把握される限り、秘密Ｓの候補値について解かれてもよい。具体的には、解は、Ｓ＝Ａ−１（Ｋ−Ｂ）によって求められ、バイナリ行列Ａが正方形ではない場合、一般化された逆行列（ムーア・ペンローズ一般逆行列等）が、行列乗算に使用されてもよい。しかしながら、本線形性にもかかわらず、秘密Ｓの使用は、検出からバイオメトリック値の確信サブセットＢを覆い隠し、Ｂの値を暗号化するように動作する。好ましい対称性では、確信サブセットＢの使用は、Ｓの値を暗号化するように動作する。このようにして、Ｋの値は、バイオメトリックデータまたは暗証番号のいずれかの非一時記憶を必要とすることなく、個体のバイオメトリックデータおよび暗証番号を両方とも検証可能に特性評価する。
【００９９】
計算は、暗証番号Ｓおよびバイオメトリック値の確信サブセットＢのみ以外の情報を含み得ることを理解されたい。氏名、運転免許証番号、住所、団体会員番号等の認証目的のために伝統的に使用される他の情報も、含まれてもよい。本付加的情報は、最初に、それを互換性のあるバイナリ形態に変換し、次いで、それをバイオメトリック公開キーＫの中へ直接、（ビット単位で）加算すること、またはバイナリ行列Ａとの乗算の前にそれを暗証番号Ｓに（ビット単位で）加算することによって、線形方法に容易に組み込まれてもよい。また、そのような付加的情報が、バイオメトリック公開キーＫを計算する際に使用される場合、認証中にも提示されなければならず、この場合、暗証番号Ｓについて解く式が、それに応じて修正されなければならないことが理解されるであろう。
【０１００】
図５の方法は、コンピュータ設備が記憶設備の中にバイオメトリック公開キーを記憶する、プロセス５６で終了する。記憶設備は、登録システム３４の非認証メモリ等のコンピュータ設備の外側のメモリであってもよい。登録システム３４は、次いで、表示画面上にメッセージを表示すること等のキー生成に厳密に関連しない随意の動作を、本バイオメトリック公開キーを使用して行ってもよい。代替として、記憶設備は、コンピュータ設備を収納するデバイスが、個体または承認された個体の小さいグループのみによって使用されることを意図している場合に、コンピュータ設備自体内のメモリであってもよい。別の実施形態では、記憶設備は、個体による以降の認証用途のためのバイオメトリック公開キーを記憶する、個体によって提供される暗号トークンまたはドングルである。
【０１０１】
本発明の実施形態はまた、記憶設備の中にバイオメトリック公開キー自体に関連する他の情報を記憶してもよく、全てのそのような関連データの組み合わせは、当技術分野で公知の暗号技法を使用してバイオメトリック証明機関によって認証されることができる、記録を形成する。例えば、バイオメトリックの集合と関連付けられるタイムスタンプは、バイオメトリック公開キーの計算と関連付けられるタイムスタンプとともに、記録の中に記憶されることができる。これらの付加的データは、随意に、認証プロセスが有効であるという付加的保証を提供するために、別個に、または組み合わせてのいずれかで、図６に関連して以下で説明される認証プロセス中に使用されてもよい。そのようなデータは、タイムスタンプのいずれか一方または両方が基礎的バイオメトリックデータの有効性を代理するものとして作用し得るため、未加工バイオメトリックデータの既存のデータベースを本発明の実施形態によるデータベースに変換するときに、特に有用である。
【０１０２】
図６は、バイオメトリックデータの非一時記憶を必要とすることなく、そのバイオメトリックデータが第１のトランスデューサを使用して前もって取得されている個体として、対象を認証するためにバイオメトリックデータを使用する方法を図示する、フローチャートである。図６のプロセスは、図４に示される認証システム４４等の認証システム内のコンピュータ設備によって実施されることが考慮される。個体３１であることを主張する対象４１のバイオメトリックを特性評価するデジタル電子信号を受信すること、バイオメトリック値および対応する信頼値を抽出すること、および信頼値を使用してバイオメトリック値の確信サブセットを選択することのプロセス６１−６３は、上記で詳細に説明される図５のプロセス５１−５３と同一である。
【０１０３】
図６の認証プロセスは、図５に関連して上記で説明されるように、コンピュータ設備が記憶設備からバイオメトリック公開キーを受信する、プロセス６４において図５の登録プロセスから分岐する。すなわち、認証システムのコンピュータ設備は、図５のプロセスの産物を受信する。記憶設備は、例えば、バイオメトリック証明機関によって制御されるデータベース、またはドングルまたは暗号トークン、またはコンピュータ設備自体内の非一過性のデータ記憶部等のローカルメモリであってもよい。プロセス６５では、コンピュータ設備は、バイオメトリック公開キーおよび確信サブセットを使用して、暗証番号の候補値を計算する。プロセス５５に関連して説明される線形代数方法がバイオメトリック公開キーを算出するために使用される場合、プロセス６５が、その説明で挙げられる式に従って実施されてもよい。
【０１０４】
図６の方法は、暗証番号の候補値がバイオメトリック公開キーによって特性評価される暗証番号と同等と見なされるときに、コンピュータ設備が、対象が個体として認証されるというインジケーションを伝送する、プロセス６６で終了する。図１に関連して上記で説明されるように、同等性を判定するために、暗証番号Ｓは、一方向性関数（例えば、Ｆ）を使用して暗号化されてもよく、ハッシュ化された値Ｆ（Ｓ）は、プロセス６４でバイオメトリック公開キーＫとともに受信される。関数Ｆが一方向のみであるため、暗証番号Ｓは、ハッシュ化された値Ｆ（Ｓ）からうまく復元されることができず、よって、後者の値Ｆ（Ｓ）は、暗証番号Ｓを侵害することなく公開され得ることを理解されたい。対象を認証するために、関数Ｆは、合致があるかどうか、すなわち、Ｆ（Ｓ）＝Ｆ（Ｓ’）であるかどうかを判定するように、暗証番号の候補値Ｓ’に適用される。該当する場合には、暗号学的ハッシュ関数の周知の性質を使用して、Ｓ＝Ｓ’であるため、コンピュータ設備が実際に暗証番号Ｓを既に保有しているということを高度な信頼性で結論付けてもよい。
【０１０５】
別の実施形態では、暗証番号Ｓの候補値が正しいかどうかを判定するために、実施形態は、個体の候補バイオメトリックデータを算出するために候補値を使用してもよい。本実施形態は、次いで、個体の候補バイオメトリックデータを対象の捕捉されたバイオメトリックデータと比較し、あるメトリック（例えば、ハミング距離）に従って、これら２つのデータセットが十分に近い場合のみ、対象を認証する。これは、実際の暗証番号Ｓと同等と見なされている推定暗証番号と同等である。本実施形態では、Ｆ（Ｓ）は、算出または公開される必要はなく、したがって、Ｆは、実施形態の一部として含まれる必要はない。
【０１０６】
確信サブセットの中の少数のビットは、たとえ以前のプロセスによって信頼性があると見なされたとしても誤りがある可能性があるため、認証が失敗した場合、失敗が少数のバイオメトリック値に関する問題に起因しないことを確実にするように、対象が個体として認証されないことを通知する前に、付加的プロセスが行われる。一実施形態では、確信サブセットは、１００ビットを含み、これらの付加的プロセスは、１００から第１のビットを反転させること、キーを再算出すること、および対象が個体であるかどうかを再び判定すること等の強引な方法を含んでもよい。本プロセスは、確信サブセットの中の１ビットエラーをチェックするように、線形検索を使用して１００回繰り返される。別の実施形態では、２ビットエラーが、２ビットエラーの全ての可能性として考えられる組み合わせを調べ、毎回キーを再算出し、対象が個体であるかどうかをチェックすることによって、チェックされる。いくつかの実施形態では、これらの計算は、特殊ハードウェアにおいて並行して行われてもよい。
【０１０７】
図５に関連して上記で議論されるように、本発明による実施形態を使用する全員が、同一の保証データを使用して、またはバイオメトリックデータのみを使用して、認証しなければならないわけではないことを理解されたい。単一デバイス実施形態は、虹彩スキャナ、指紋スキャナ、パスワードを入力するためのキーボード、暗号トークン用のレセプタクル、および他のそのような入力機構を含んでもよい。図６の方法を行うためのソフトウェアまたはファームウェアは、要求された保証データを提供するために、これらの入力機構のうちのいずれかまたは全てを使用するように対象を促してもよい。例えば、バイオメトリック公開キーが虹彩走査および指紋の両方を使用して作成された場合には、図６の方法を行う認証デバイスは、虹彩および指紋スキャナを両方とも組み込まなければならない。
【０１０８】
本発明の示される実施形態は、「１回の登録によってどこでも認証される（ｅｎｒｏｌｌ−ｏｎｃｅ  ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅ−ａｎｙｗｈｅｒｅ）」システムを提供する。個体は、１回だけ登録するように要求され、次いで、実施形態による任意の認証システム上で認証することができる。個体は、以前にその認証システムと相互作用している必要はない。実施形態は、したがって、既存のシステムに優る利点を提供する。個体が複数のスマートフォンを所有する、または自分の電話を交換しなければならない場合、各電話をプロビジョニングするように要求されるであろう。例えば、個体は、自分の指紋または虹彩を認識するために各そのようなデバイスを訓練するように要求されるであろう。しかしながら、本実施形態によると、そのような反復プロビジョニングは要求されない。
【０１０９】
本発明の一実施形態は、したがって、「単一サインオン（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｉｇｎ−ｏｎ）」機能を提供する。バイオメトリック公開キーは、その性質によって、完全に公開されてもよいため、個体として対象を認証することを所望する誰かによって使用されてもよい。ウェブサイト、銀行、店舗、およびその他が、同一のバイオメトリック公開キーを使用してもよい。いかなるパスワードもバイオメトリック公開キーを生成するために使用されない限り、いかなるパスワードも対象を認証するために要求されず、したがって、いかなるパスワード維持プロシージャも要求されない。具体的には、いかなるパスワードも要求されないため、保証データを偽装することは不可能である。単一サインオン実施形態は、公的にアクセス可能なバイオメトリック証明機関または他のそのようなサーバを使用して、または上記で説明される他の方法のうちのいずれかによって、実装されることができる。１つのそのような実施形態は、バイオメトリック公開キーとともに暗証番号のハッシュを記憶するためのサーバを含む。ハッシュは、識別情報（氏名または住所等）を使用してインデックス化され、次いで、識別番号を用いて保護され、暗号で署名される。これらの記録は、次いで、個体であることを主張する対象を認証することを所望する誰かに提供される。
【０１１０】
したがって、本発明の一実施形態は、それぞれ、個体のバイオメトリックを特性評価する、公開キーのデータベースを提供する。そのような公開キーは、当技術分野で公知の技法を使用して、証明機関等の信頼される第三者によって、デジタル署名された証明書を提供され得る。次いで、任意の個人の身元が、以下のように認証されることができる。第１に、データベースからその個人の公開キーを取得する。次に、当技術分野で公知の技法を使用して、公開キーの正当性を立証する。次いで、個人から適切なバイオメトリックを取得する。最終的に、上記で説明される認証プロセスを使用して、公開キーに対して取得されたバイオメトリックの正当性を立証する。本実施形態によると、任意の個人が、他の誰かに認証される自分のバイオメトリックデータを公的に暴露することなく、具体的には、そのバイオメトリックデータを検証装置に登録することなく、そのバイオメトリックデータを使用することができる。
【０１１１】
実際に、上記のシステムおよび方法は、任意の目的のために認証を提供するために使用されてもよい。いくつかの用途では、個体としての対象の認証は、限定ではないが、（例えば、助力の平等な分布を確実にするように）人道的危機の最中またはその後に助力を受ける人々を一時的に識別すること、税金を申告する人々を識別すること、健康保険を受領する人々を識別すること等の個体についての情報を使用する目的のために行われる。したがって、例えば、本発明の実施形態は、社会保障番号または運転免許証をバイオメトリック公開キーと置換するために使用されてもよい。
【０１１２】
他の用途では、個体としての対象の認証は、その個体に与えられる任意の特権を対象に許可することへの前提条件として行われる。いくつかのそのような用途はまた、トークンの提示またはパスワードの入力等のさらなる保証を要求し、限定ではないが、とりわけ、国境警備用途、共通アクセスカード（ＣＡＣ）等のハードウェアトークンを交換すること、ユーザをスマートフォン等の電子デバイスに認証すること、建物の構内および事業データシステムへのアクセスのために従業員を識別すること、分散データベース（ピアツーピアデータベースを含む）への認証、およびデジタルメッセージ（Ｅメール等）を保護することを含む。実際、本発明の種々の実施形態は、パスワードまたはトークンの必要性に完全に取って代わるために使用されてもよい。
【０１１３】
２つの特定の用途、すなわち、セキュアな通信およびメッセージ署名が、図７および８に示されている。これらの用途は、暗号システムの技術分野で周知かつ特に一般的であり、本発明の種々の実施形態の能力および融通性を例証するように提供される。残りの図は、既存の認証機構を超える費用節約を提供する、種々のハードウェア実装を図示する。
【０１１４】
図７は、暗号化されたメッセージを対象４１に送信する通信チャネルを提供するために本発明の実施形態で使用される、機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。図７に示される通信チャネルは、一方向性であり、すなわち、メッセージが任意の個人から対象４１に送信され得る方法を図示する。
【０１１５】
図７に示される実施形態によると、対象４１とセキュアに通信することを所望する任意の個人は、暗号化システム７１を有していなければならない。暗号化システム７１は、当技術分野で公知であるようなコンピュータ設備のみを含む必要があり、対象４１との双方向通信が所望されない限り、送信者を認証するトランスデューサを含む必要はない。したがって、暗号化システム７１は、通常のデスクトップコンピュータ、スマートフォン、または当技術分野で公知であるような類似デバイスであってもよい。
【０１１６】
対象４１へのセキュアな通信チャネルを確立するために、個体は、最初に、必要な暗号化情報を含有する記録を受信するように暗号化システム７１を構成する。例えば、記録は、当技術分野で公知であるような非対称暗号化アルゴリズムを実行するための公開／プライベートキー対を特性評価してもよい。公開キーが、記録の中に直接記憶されてもよい一方で、プライベートキーは、バイオメトリック公開キー３７によって特性評価される暗証番号であってもよい。
【０１１７】
記録を取得することは、例えば、公開キーデータベース３９からの記録の読出を可能にするために十分な身元情報をバイオメトリック証明機関３８に提供する暗号化システム７１によって、公開キー配布および公開キーインフラストラクチャの当技術分野で公知の方法を使用して、行われてもよい。正しい記録を含む特定のバイオメトリック証明機関３８は、例えば、個体をそのような機関にマップするディレクトリを調べることによって、それ自体が判定されてもよい。
【０１１８】
次いで、プレーンテキストを７２を暗号化するために、暗号化システム７１のコンピュータ設備は、記録からの公開キーデータを使用して暗号文７４を生成するように、暗号化アルゴリズム７３を実行する。暗号文７４は、次いで、インターネット等の任意の不安定な通信手段を使用して、解読システム７５に送信されてもよい。
【０１１９】
本実施形態による解読は、図４および６に示される認証プロセスとほぼ同様に開始する。実際に、対象の身元情報４２およびバイオメトリック情報４３を使用する、意図された個体としての対象４１の認証は、解読システム７５のコンピュータ設備の解読機能にアクセスすることへの前提条件として行われなければならない。簡潔にするために、これらの認証プロセスは、ここでは説明されない。解読システム７５が図２に示されるようなデバイスとして実装され、それに関連して説明され得ることに留意することで十分である。具体的には、これは、トランスデューサ７６と、少なくとも２つの機能、すなわち、（図４に関連して説明されるキー復元機能４６と同じ）暗証番号７８を復元するキー復元機能７７、および受信された暗号文７４からプレーンテキスト７２を再現するために復元された暗証番号７８を使用する解読アルゴリズム７９を実行する、コンピュータ設備とを含む。
【０１２０】
図４および６に関連して説明される認証プロセスを行った後、解読システム７５は、暗号化アルゴリズム７３によって使用される公開キーに対応するプライベートキーとして番号を使用する、解読アルゴリズム７８に復元された暗証番号７８をパスする。対象４１が暗号文７４を解読する権限を与えられていない場合、暗証番号７８がキー復元機能７７によって誤って復元され、プレーンテキスト７２が再現されないであろうため、解読アルゴリズム７９は、必然的に失敗するであろう。
【０１２１】
図６で描写されるデータフローが、一方向通信チャネルを確立することを理解されたい。双方向通信を提供するために、図６で描写されるプロセスは、単純に、送信機および受信機の役割を逆転させることによって、（個体につき１回）相互認証のために２つまたはそれを上回る個体の間で行われてもよい。そのような相互認証は、有意義なデータの伝送に先立って行われてもよい。また、通信が広範囲に及ぶであろう場合、対称暗号化アルゴリズム７３が計算効率のために好ましい。そのようなアルゴリズムは、ディフィ・ヘルマンプロトコルまたはケルベロスプロトコル等の当技術分野で公知のキー合意プロトコルを使用して行われ得る、共有秘密の確立を要求する。
【０１２２】
本発明の別の実施形態が、２つの関係者の間にセキュアなデータ通信チャネルを確立するために使用されてもよい。第１のプロビジョニング段階は、公開リポジトリの中にバイオメトリック公開キーおよび暗証番号のハッシュを記憶する代わりに、本情報が、個体の身元が疑う余地のない様式で（例えば、情報を含有する暗号トークンを他の個人に物理的に手渡す個体３１によって）個体３１によって他の個人に与えられることを除いて、図３および５に関連して上記で説明されるものと本質的に同一である。第２の通信段階では、送信者は、バイオメトリック公開キーのみを個体３１であることを主張する対象４１に送信する。対象３１は、上記で説明されるプロセスを使用して、暗証番号のハッシュを再構築するために、自分の眼の写真およびバイオメトリック公開キーを使用する。これらのプロセスが成功した場合には、暗証番号のハッシュ関数は、例えば、（その語句が当技術分野で公知であるような）「セッションキー」として使用され得る、共有秘密になる。しかしながら、認証プロセスは、対象４１が個体３１のバイオメトリックを保有する場合のみ成功し得る。このようにして、本実施形態は、通信のためのセキュアなセッションの作成を可能にする。
【０１２３】
図８は、メッセージのためのデジタル署名を算出して検証するために本発明の実施形態で使用される、機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。図７に示される解読プロセスと同様に、メッセージに署名することは、対象４１が、デバイス、この場合、トランスデューサ８１と、個体の暗証番号８３を復元するキー復元機能８２を提供するコンピュータ設備とを含む、署名システム８０に、身元情報４２およびバイオメトリック情報４３を提供することから始まる。そのような署名システム８０は、図２に示され、上記で説明されるようなデバイスであってもよい。
【０１２４】
しかしながら、本使用事例によると、対象４１は、署名されるメッセージ８４を署名システム８０に提供する。署名システム８０のコンピュータ設備は、キー復元機能８２によって復元される秘密キー８３を使用して、個体からであることを主張する署名されたメッセージ８６を生成するように、メッセージに署名アルゴリズム８５を実行する。そのような署名アルゴリズムは、当技術分野で周知である。例えば、メッセージは、キーとして秘密キー８３を使用して、当技術分野で公知であるようなキー付きハッシュメッセージ認証コード（ＨＭＡＣ）を適用することによって、署名されてもよい。
【０１２５】
検証システム８７が、当技術分野で公知の方法を使用して、署名されたメッセージ８６を検証するために使用されてもよい。したがって、検証システム８７が署名されたメッセージ８６を受信するとき、図７に関連して上記で説明される方法を使用して、バイオメトリック証明機関３８から個体の公開キーを含有する記録を取得する。次いで、検証システムは、署名されたメッセージ８６および読み出された公開キーを使用して、検証アルゴリズム８８を実行する。そのような検証アルゴリズムは、全体的なメッセージ署名プロトコルの一部を形成し、また、当技術分野で周知である。検証が成功した場合、検証システム８７は、「容認」インジケーションを生成する一方で、検証が成功しなかった場合、検証システム８７は、「拒否」インジケーションを生成する。
【０１２６】
本発明の一実施形態では、検証システム８７はまた、標準ＰＫＩプロセスを使用して、バイオメトリック証明機関３８によって署名される公開キーを記憶する。別の実施形態では、署名されたメッセージ８６は、タイムスタンプを含み、検証システム８７は、有効なタイムスタンプを伴う署名のみを容認する。このようにして、署名されたメッセージ８６は、固定持続時間後に満了させられてもよい。
【０１２７】
図９は、従来技術のセキュアプロセッサをブートするときに使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。セキュアプロセッサ９１は、通信しているコプロセッサ９２およびアプリケーションプロセッサ９３を含む。承認されたアプリケーションのみがアプリケーションプロセッサ９３上で起動されることを確実にするために、システムをブートするために使用されるソフトウェアが暗号化される。その暗号化に起因して、ブートソフトウェアは、コプロセッサ９２のセキュリティ境界の外側で暗号化されたファームウェア９８として記憶されてもよい。これは、コプロセッサ９２の内部を改ざんすることなく、暗号化されたファームウェア９８が更新されることを可能にする。
【０１２８】
ブートプロセスは、以下のように動作する。セキュアプロセッサ９１がオンになるとき、コプロセッサ９２は、保護された読取専用メモリ（ＲＯＭ）９４から解読アルゴリズム９６および証明アルゴリズム９７の中へ秘密キー９５をロードする。これは、次いで、暗号化されたファームウェア９８をロードし、解読アルゴリズム９６を使用してファームウェアを解読し、アプリケーションプロセッサ９３によって起動される解読されたファームウェアを送信する。一実施形態では、証明アルゴリズム９７は、随意に、ロードされたファームウェア画像が正しいことを外部関係者に証明するために、アプリケーションプロセッサ９３によって使用される。証明アルゴリズム９７は、その機能性がアプリケーションプロセッサ９３によって要求されない場合に含まれなくてもよい。
ブートプロセスのセキュリティは、秘密キー９５のセキュリティを維持することに直接依存する。例えば、軍事使用における、特定の高セキュリティ用途では、捕捉されたセキュアプロセッサが分解され、任意の秘密キー９５が侵害されるであろうことは完全に想定内にあり、その可能性さえある。したがって、これらの状況では、コプロセッサ９２のセキュリティは、そのハードウェアのセキュリティに最終的に依存し、すなわち、ハードウェアの信頼のルートを保有する。本理由により、コプロセッサ９２は、多くの場合、物理的および電気的改ざんに対して強健にされ、その費用を有意に増加させる。具体的には、コプロセッサ９２は、秘密キー９５を含有するＲＯＭ９４へのアクセスを防止しなければならず、コプロセッサ９２のセキュリティ境界内でＲＯＭ９４と種々の機能的モジュールとの間で移動中に、キー自体へのアクセスを防止しなければならない。
【０１２９】
図１０は、改良されたバイオメトリックセキュアプロセッサで使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。有利なこととして、図１０の実施形態は、ハードウェアの信頼のルートの必要性を排除するが、改良されたセキュリティを提供する、システムを可能にする。ハードウェアの信頼のルートを排除することは、有意に費用を節約する。ハードウェアの信頼のルートは、多くの形態をとってもよく、そのうちのいくつかが、信頼されるプラットフォームモジュール、スマートカード、チップ、ＡＲＭ  ＴｒｕｓｔＺｏｎｅ、Ｉｎｔｅｌ  ＳＧＸ、ホテルキー、自己暗号化ドライブ、キーフォブ、ＵＳＢトークン、Ａｌａｄｄｉｎ電子トークン、および電子パスポートを含む、多くのシステムで見出されることができる。
【０１３０】
バイオメトリックセキュアプロセッサ１００１のブートプロセスは、以下のように動作する。対象１００２が、バイオメトリックセキュアプロセッサ１００１、具体的には、コプロセッサ１００４に、自分のバイオメトリック情報１００３を提供する。本バイオメトリック情報１００３は、図４および６に関連して上記で説明されるような様式で、コプロセッサ１００４内のトランスデューサ１００５によって捕捉される。トランスデューサ１００５は、バイオメトリック情報１００３を処理し、これらのデータをキー復元プロセス１００６に送信する。キー復元プロセス１００６は、ＲＯＭ１００７からバイオメトリック公開キーを受信し、上記で説明されるように秘密キー１００８を復元する。図１０の実施形態では、ＲＯＭ１００７が単一のバイオメトリック公開キーのみを含むため、対象１００２は、いかなる身元情報も提供する必要はない。しかしながら、代替実施形態では、ＲＯＭ１００７は、１つを上回る対象１００２がバイオメトリックセキュアプロセッサ１００１を使用し得るように、１つを上回るバイオメトリック公開キーを含有してもよい。
【０１３１】
いったんキー復元機能１００６が完了すると、秘密キー１００８は、図９の従来技術のプロセッサにおいてそれらの対応物と同一の機能を果たす、解読アルゴリズム１００９および証明アルゴリズム１０１０に送信される。解読アルゴリズム１００９は、暗号化されたファームウェア１０１１を受信し、それを解読し、アプリケーションプロセッサ１０１２によって起動される、暗号化されていないファームウェアを送信する。アプリケーションプロセッサ１０１２は、随意に、以降の時間にそのファームウェアの完全性を証明するために、証明アルゴリズム１０１０を使用してもよい。
【０１３２】
図１０の実施形態は、特に、軍事使用、および始動プロシージャを要求する監視制御およびデータ収集（ＳＣＡＤＡ）制御システムにおいて、広範囲にわたる用途を有する。例えば、戦車のコンピュータ設備は、高価なアクティブ改ざん防止システムおよびハードウェアの信頼のルートを要求する。したがって、１つの可能性として考えられる用途は、承認された個体がバイオメトリックを提示しない限り、戦車が始動することを防止することである。承認された軍人が、図３および５に示されるように、バイオメトリック公開キーを生成するように登録プロセスを完了してもよい。バイオメトリック公開キーは、次いで、戦車内のコンピュータ設備の中に、具体的には、バイオメトリックセキュアプロセッサ１００１のＲＯＭ１００７として、インストールされてもよい。戦車は、暗号化されたファームウェア１０１１として記憶され得るソフトウェアに始動するように要求する。したがって、戦車は、図４および６に示されるような認証プロセスを使用して、運転者候補が認証されない限り、オンにならない。いかなるセキュアな記憶装置も、バイオメトリック認証プロセスのために戦車上で要求されず、それによって、戦車を製造する費用を削減する。
【０１３３】
図１１は、従来技術のセキュア暗号プラットフォーム１１００で使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。対象１１０１は、自分のバイオメトリック情報１１０２をコプロセッサ１１０３内のトランスデューサ１１０５に提示する。トランスデューサ１１０５は、バイオメトリック情報１１０２を処理し、これらのデータを認証アルゴリズム１１０６に送信する。認証アルゴリズム１１０６は、ＲＯＭ１１０７から承認された個体のバイオメトリックデータのコピーを取得する。バイオメトリック情報１１０２が、ＲＯＭ１１０７から取得される個体のバイオメトリックデータに（許容レベル以内まで）合致する場合、認証アルゴリズム１１０６は、ＲＯＭ１１０７の中に記憶された秘密キーを取得する。他のアルゴリズム（例えば、署名アルゴリズム１１０９、解読アルゴリズム１１１０、および他の暗号アルゴリズム１１１１）が、次いで、秘密キー１１０８にアクセスしてもよい。アプリケーションプロセッサ１１０４は、暗号アルゴリズム１１０９、１１１０、１１１１を呼び出すように、コプロセッサ１１０３と通信してもよい。図１１の構造は、バイオメトリックテンプレート情報および秘密キーを両方ともセキュアかつ内密に記憶することを可能にするように、ＲＯＭ１１０７を確保することを要求することに留意されたい。
【０１３４】
図１２は、改良されたバイオメトリックセキュア暗号プラットフォーム１２００で使用される機能的コンポーネントを通したデータフローの概略図である。対象１２０１は、自分のバイオメトリック情報１２０２をコプロセッサ１２０４の内側のトランスデューサ１２０５に提示する。トランスデューサ１２０５は、バイオメトリック情報１２０２を処理し、これらのデータをキー復元プロセス１２０６に送信する。キー復元プロセス１２０６は、公開キーＲＯＭ１２０７からバイオメトリック公開キーを取得し、上記で説明されるように秘密キー１２０８を復元する。解読アルゴリズム１２０９、署名アルゴリズム１２１０、および他の暗号アルゴリズム１２１１等の暗号アルゴリズムが、次いで、秘密キー１２０８を使用してもよい。アプリケーションプロセッサ１２０４は、次いで、暗号アルゴリズム１２０９、１２１０、１２１１を呼び出すように、コプロセッサ１２０３と通信してもよい。
【０１３５】
対象１２０１がキー復元プロセス１２０６中に認証されない場合、秘密キー１２０８が生成されないため、暗号アルゴリズム１２０９、１２１０、１２１１のうちのいずれもアプリケーションプロセッサ１２１２に利用可能ではないことに留意されたい。また、バイオメトリックセキュア暗号プラットフォーム１２００は、図１１の従来技術のプラットフォームと異なり、いかなるセキュアなＲＯＭの使用も要求しないことにも留意されたい。対照的に、公開キーＲＯＭ１２０７は、セキュリティ機能性を失うことなく、誰によってもアクセスされてもよい。
【０１３６】
本発明の実施形態は、従来技術を超えるいくつかの利点を実現する。雑音が、多くの場合、温度変動、個人が毎回正確に同一の方法で自分の指または眼を走査しないこと、および他のそのようなエラーに起因して導入される。実験データは、本明細書に説明される方法が、バイオメトリックマスク技術分野における任意の他の既知の方法よりも（ある用途では３倍を上回って）高いエラー訂正率をもたらすことを示唆する。本質的に、これは、本発明が、バイオメトリック走査が多くの雑音を有し、依然として暗号的にセキュアであることを可能にし、従来技術と比べた主要な差別化要因であることを意味する。
【０１３７】
多くの場合、バイオメトリックについて引用される１つの欠点は、個体の虹彩走査または指紋が侵害された場合、パスワードがリセットされることができるように、「リセット」されることができないことである。しかし本明細書に説明されるプロセスと同様に、複数のキーが同一のバイオメトリックから導出されることができるため、Ｆ（Ｓ）が侵害された場合、同一の個人のバイオメトリックのための新しいＦ’（Ｓ）を算出することができる。本発明の実施形態は、本欠点を克服することが可能であることで独特である。また、Ｆ（Ｓ）は、任意の他の暗号プロトコルの中へ統合されることができる、安定したキーである。したがって、本発明の実施形態は、他のパスワードおよびトークンと組み合わせたＦ（Ｓ）の使用によって、多因子認証へと自明に拡張する。
【０１３８】
既存のＰＫＩに関する１つの主要な課題は、どのようにして公開キーをユーザに暗号的に結び付けるかということである。本明細書に開示される方法は、その問題を解決する。例えば、米軍は、法的証拠収集および法的起訴に影響する、特定の個人にアクションを帰属させることができないため、自らの現在のシステムに脆弱性があると述べている。特定のユーザが悪意のあるアクションを行ったかどうか、または誰かがユーザのトークン、パスワード、または証明書を盗み、ユーザであるふりをしたかどうかを把握しない。本明細書に開示される技術を用いると、その時点でユーザのバイオメトリックを走査することによって、ユーザが物理的に存在し、アクションを行っていたことを確実にすることができる。ユーザは、（例えば、自分の眼をもぎ取ることなしには）自分のバイオメトリックを他の誰かに与えることができず、誰も他の誰かのバイオメトリックを盗むことはできない。したがって、本発明の実施形態は、データの法的証拠収集と違反が起こった後にとられるステップとに関連付けられる費用を削減することができる。
【０１３９】
本明細書に開示される概念の有利な用途の最終的実施例として、バイオメトリックが個体のグループの有機特性の測定であり得ることに留意されたい。したがって、本発明の別の実施形態では、公開キーを生成するために使用されるバイオメトリックは、全ての人々が自分の有機特性が測定されるために存在するときに、成功した認証が起こり得るように、人々のグループの測定から成ってもよい。本実施形態は、全ての関係者が１つまたはそれを上回る場所に同時に存在していることを証明しなければならないときに有用である。本実施形態は、したがって、他のデータ（当技術分野で公知であるように、再構築される秘密曲線上の点等）ではなく、またはそれに加えて、バイオメトリックデータを使用する、新しい閾値暗号システムと見なされてもよい。
【０１４０】
上記で説明される本発明の実施形態は、例示的にすぎないことを意図しており、多数の変形例および修正が当業者に明白となるであろう。全てのそのような変形例および修正は、任意の添付の請求項で定義されるような本発明の範囲内であることを意図している。
【０１４１】
本発明の種々の実施形態は、少なくとも部分的に、任意の従来のコンピュータプログラミング言語で実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、手続き型プログラミング言語（例えば、「Ｃ」）で、またはオブジェクト指向プログラミング言語（例えば、「Ｊａｖａ（登録商標）」）で実装されてもよい。本発明の他の実施形態は、事前構成された独立型ハードウェア要素として、および／または事前プログラムされたハードウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、およびデジタル信号プロセッサ）または他の関連コンポーネントとして、実装されてもよい。
【０１４２】
代替実施形態では、開示される装置および方法（例えば、上記で説明される種々のフローチャート参照）は、コンピュータシステムとともに使用するためのコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。そのような実装は、コンピュータ可読媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）等の媒体の上に非一過性の様式で固定される、一連のコンピュータ命令を含んでもよい。一連のコンピュータ命令は、システムに関して本明細書で既に説明された機能性の全てまたは一部を具現化することができる。
【０１４３】
当業者は、そのようなコンピュータ命令が、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムとともに使用するためのいくつかのプログラミング言語で書かれ得ることを理解するはずである。さらに、そのような命令は、半導体、磁気、光学、または他のメモリデバイス等の任意のメモリデバイスの中に記憶されてもよく、光学、赤外線、マイクロ波、または他の伝送技術等の任意の通信技術を使用して、伝送されてもよい。
【０１４４】
とりわけ、そのようなコンピュータプログラム製品は、付随する印刷または電子ドキュメンテーションを伴う可撤性媒体（例えば、市販ソフトウェア）として配布されてもよい、（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上で）コンピュータシステムで事前ロードされてもよい、またはネットワーク（例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ）を経由してサーバまたは電子掲示板から配布されてもよい。実際に、いくつかの実施形態は、サービスとしてのソフトウェアモデル（「ＳＡＡＳ」）またはクラウドコンピューティングモデルで実装されてもよい。当然ながら、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの両方の組み合わせとして実装されてもよい。本発明のなおも他の実施形態は、完全にハードウェアまたは完全にソフトウェアとして実装されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2019500773.tif 000016