(57)【要約】【課題】秘密鍵を識別認証システムの認証側装置とクライアント側装置のみが安全かつ容易に共有する。【解決手段】認証側装置では、微弱強度変調光源は、マーク状態の平均光子数が１以下であり、かつ、マーク状態の時間位置がランダムに変調された微弱強度変調光を発生させる。第１の記憶媒体には、微弱強度変調光源をマーク状態に設定した時間が送信時刻情報Ａとして記録される。第２の記憶媒体には、クライアント側装置で光子を検出した時刻が受信時刻情報として記録される。判別部は、送信時刻情報Ａと、復号化部から読み込んだ受信時刻情報Ｂの一部又は全部とを用いて、同時イベント回数を取得し、かつ、受信時刻情報Ｂの一部又は全部の要素数を取得し、同時イベント回数及び要素数の両者が、予め設定された設定値の範囲内であれば承認する旨を含む判別情報Ｃを生成し、それ以外の場合は否認する旨を含む判別情報Ｃを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微弱強度変調光源、第１の記憶媒体、第１の読込部、復号化部、及び、判別部を含んで構成される認証側ユニットと、
検出部、第２の記憶媒体、第２の読込部、及び、暗号化部を含んで構成されるクライアント側ユニットと
を備え、
前記微弱強度変調光源は、マーク状態の平均光子数が１以下であり、かつ、マーク状態の時間位置がランダムに変調された微弱強度変調光を発生させ、
前記第１の記憶媒体には、前記微弱強度変調光源をマーク状態に設定した時間が送信時刻情報Ａとして記録され、
前記第１の読込部は、前記第１の記憶媒体から前記送信時刻情報Ａを読み込み、
前記検出部は、量子チャンネルを経て前記微弱強度変調光を検出し、検出した時刻を受信時刻情報Ｂとして前記第２の記憶媒体に記録し、
前記第２の読込部は、前記第２の記憶媒体から前記受信時刻情報Ｂを読み込み、
前記暗号化部は、事前共有鍵を用いて前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部を暗号化し、暗号化情報を生成し、
前記復号化部は、前記事前共有鍵を用いて前記暗号化情報を復号化して前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部を取得し、
前記判別部は、前記第１の読込部から読み込んだ送信時刻情報Ａと、前記復号化部から読み込んだ前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部とを用いて、同時イベント回数を取得し、かつ、前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部の要素数を取得し、前記同時イベント回数及び前記要素数の両者が、予め設定された設定値の範囲内であれば承認する旨を含む判別情報Ｃを生成し、それ以外の場合は否認する旨を含む判別情報Ｃを生成する
ことを特徴とする認証システム。
【請求項２】
前記クライアント側ユニットが２以上設けられ、
前記認証側ユニットは、さらに、前記微弱強度変調光を分岐して、各前記クライアント側ユニットに送る光分岐回路を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
前記暗号化部は、事前共有鍵を用いて前記受信時刻情報Ｂの一部である一部情報Ｄを暗号化し、前記受信時刻情報Ｂの一部であり前記一部情報Ｄと重複しない残部情報Ｅに対して改ざん防止のためのメッセージ認証機能を付加する機能を備え、
前記復号化部が、事前共有鍵を用いて前記一部情報Ｄを復号化し、前記メッセージ認証機能が付加された残部情報Ｅから前記残部情報Ｅを取得する機能を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の認証システム。
【請求項４】
前記検出部が、検出効率が可変である単一光子検出器であり、
前記受信時刻情報Ｂに、前記検出効率の情報が含まれる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の認証システム。
【請求項５】
前記検出部が、入力される光強度の減衰率が可変である単一光子検出器であり、
前記受信時刻情報Ｂに、前記減衰率の情報が含まれる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の認証システム。
【請求項６】
前記微弱強度変調光源は、
連続光を生成する光源と、
ビット「０」及びビット「１」を無作為に発生させて、タイムスロットに順に割り当てて乱数を生成し、ビット「１」に対応する時刻を、送信時刻情報Ａとして前記第１の記憶媒体に記録する乱数発生器と、
前記乱数に基づいて、前記光源からの出力光を強度変調して、乱数がビット「１」であるタイムスロットでは、光子が含まれる前記マーク状態に設定し、乱数がビット「０」であるタイムスロットでは、光子が含まれないスペース状態に設定して、強度変調光を生成する光強度変調器と、
マーク状態の平均光子数を１以下に減衰する光減衰器と
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の認証システム。
【請求項７】
前記微弱強度変調光源は、
ビット「０」及びビット「１」を無作為に発生させて、タイムスロットに順に割り当てて乱数を生成し、ビット「１」に対応する時刻を、送信時刻情報Ａとして前記第１の記憶媒体に記録する乱数発生器と、
前記乱数に基づいて、乱数がビット「０」であるタイムスロットでは、光子が含まれないスペース状態に設定して、強度変調光を生成する光強度変調光源と、
マーク状態の平均光子数を１以下に減衰する光減衰器と
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の認証システム。
【請求項８】
第１の認証側ユニット及び第１のクライアント側ユニットを備える第１の端末と、
第２の認証側ユニット及び第２のクライアント側ユニットを備える第２の端末と
を備え、
前記第１の認証側ユニット及び前記第２のクライアント側ユニットが、それぞれ事前共有鍵を共有する、前記認証側ユニット及び前記クライアント側ユニットであり、
前記第２の認証側ユニット及び前記第１のクライアント側ユニットが、それぞれ事前共有鍵を共有する、前記認証側ユニット及び前記クライアント側ユニットである
ことを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
【請求項９】
微弱強度変調光源、第１の記憶媒体、第１の読込部、復号化部、及び、判別部を含んで構成され、
前記微弱強度変調光源は、マーク状態の平均光子数が１以下であり、かつ、マーク状態の時間位置がランダムに変調された微弱強度変調光を発生させてクライアント側装置に送り、
前記第１の記憶媒体には、前記微弱強度変調光源をマーク状態に設定した時間が送信時刻情報Ａとして記録され、
前記第１の読込部は、前記第１の記憶媒体から前記送信時刻情報Ａを読み込み、
前記復号化部は、前記事前共有鍵を用いて前記暗号化情報を復号化して前記クライアント側装置での検出イベントが発生した時刻の情報である前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部を取得し、
前記判別部は、前記第１の読込部から読み込んだ送信時刻情報Ａと、前記復号化部から読み込んだ前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部とを用いて、同時イベント回数を取得し、かつ、前記受信時刻情報Ｂの一部又は全部の要素数を取得し、前記同時イベント回数及び前記要素数の両者が、予め設定された設定値の範囲内であれば承認する旨を含む判別情報Ｃを生成し、それ以外の場合は否認する旨を含む判別情報Ｃを生成する
ことを特徴とする認証側装置。
【請求項１０】
さらに、前記微弱強度変調光を分岐して、複数の各前記クライアント側装置に送る光分岐回路を備える
ことを特徴とする請求項９に記載の認証側装置。
【請求項１１】
前記暗号化部は、事前共有鍵を用いて前記受信時刻情報Ｂの一部である一部情報Ｄを暗号化し、前記受信時刻情報Ｂの一部であり前記一部情報Ｄと重複しない残部情報Ｅに対して改ざん防止のためのメッセージ認証機能を付加する機能を備え、
前記復号化部が、事前共有鍵を用いて前記受信時刻情報Ｂの一部である一部情報Ｄを復号化し、前記メッセージ認証機能が付加された前記受信時刻情報Ｂの一部であり前記一部情報Ｄと重複しない残部情報Ｅから前記残部情報Ｅを取得する機能を備える
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の認証側装置。
【請求項１２】
前記微弱強度変調光源は、
連続光を生成する光源と、
ビット「０」及びビット「１」を無作為に発生させて、タイムスロットに順に割り当てて乱数を生成し、ビット「１」に対応する時刻を、送信時刻情報Ａとして前記第１の記憶媒体に記録する乱数発生器と、
前記乱数に基づいて、前記光源からの出力光を強度変調して、乱数がビット「１」であるタイムスロットでは、光子が含まれる前記マーク状態に設定し、乱数がビット「０」であるタイムスロットでは、光子が含まれないスペース状態に設定して、強度変調光を生成する光強度変調器と、
マーク状態の平均光子数を１以下に減衰する光減衰器と
を備えることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の認証側装置。
【請求項１３】
前記微弱強度変調光源は、
ビット「０」及びビット「１」を無作為に発生させて、タイムスロットに順に割り当てて乱数を生成し、ビット「１」に対応する時刻を、送信時刻情報Ａとして前記第１の記憶媒体に記録する乱数発生器と、
前記乱数に基づいて、乱数がビット「１」であるタイムスロットでは、光子が含まれる前記マーク状態に設定し、乱数がビット「０」であるタイムスロットでは、光子が含まれないスペース状態に設定して、強度変調光を生成する光強度変調光源と、
マーク状態の平均光子数を１以下に減衰する光減衰器と
を備えることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の認証側装置。
【請求項１４】
管理装置とセキュリティゲートを備え、
前記管理装置は、認証側ユニットを備え、
前記セキュリティゲートは、入退場ゲート及びクライアント側ユニットを備え、
前記認証側ユニット及び前記クライアント側ユニットとで、請求項１〜６のいずれか一項に記載される認証システムを構成し、
前記入退場ゲートは、前記判別情報が承認する旨を含むときに開く
ことを特徴とするセキュリティシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光の量子力学的性質を利用した認証システム及び認証側装置と、この認証システムを用いるセキュリティシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある特定の相手との間でサービスを提供・享受し、またその内容を秘匿化したい場合、認証システムや暗号通信システムが一般的に利用されている。
【０００３】
認証システムにおいては、例えばサービスを提供する側（ここでは認証サーバと呼ぶ）と受ける側（ここではクライアントと呼ぶ）の両者が、第三者が知らない秘密情報を共有し、それを照合することで相手を識別認証する。その例として例えば秘密のパスワード、個体識別認識（ＩＤ：ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）番号、指紋、顔などの認証を利用した認証システム、あるいは装置機器の個体識別番号であるＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを利用したＭＡＣ認証などがよく利用される。
【０００４】
また暗号通信システムにおいては、公開鍵を利用した公開鍵方式や、共通鍵を利用した共通鍵方式を利用して、送受信される情報（平文）の暗号化・復号化を行う。
【０００５】
このような認証システム、暗号通信システムは、キャッシュカードやクレジットカードなどを利用した電子決済システム、オフィスビルやセキュリティルームなどの入退場を管理するセキュリティゲートシステムなど、様々な分野で利用されている。これらのシステムでは、正規な利用者と不正者を、迅速かつ確実に識別することが要求される。この要求を満たすような認証システムとしては、例えば個体識別認識（ＩＤ：ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）番号、指紋認証、顔認証などを利用して利用者の識別と認証を行うシステムが広く利用される。
【０００６】
一方で、例えばＩＤカードのコピーや偽造などによる不正者の攻撃もよく知られている。その対策の一つは、銀行の現金自動預払機（ＡＴＭ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｅｌｌｅｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ）などで利用されるように、上記の認証システムに、利用者とシステム管理者のみが知る秘密のパスワードを組み合わせて利用する方法である。
【０００７】
このパスワードを利用する方法の問題点は、パスワードの生成とその管理にある。すなわち、どのように、パスワードを不正者に知られることなく認証システムの管理者と正規な利用者のみが共有するかが問題となる。
【０００８】
例えば複数の認証システムで、固定したパスワードを使いまわすようなことがあれば、不正者が容易にパスワードを類推できる。これを解決する有効な方法は、秘密のパスワードを頻繁に変更することである。しかし、パスワードの変更の都度、新しいパスワードを覚え直さなければならないなど、正規な利用者にとって、負担が大きい。
【０００９】
また、一般にも利用されるような通信回線を介して、頻繁にパスワードを受け渡せば、不正者は通信回線を盗聴してパスワードを盗むことが可能となる。この場合に通信回線等を経過する情報は古典的な情報量である。このため、パスワードを複製して利用することが可能であり、不正利用の可能性はさらに増大する。
【００１０】
また最近ではセキュリティトークンなどの端末を利用したパスワード生成方法もある。しかし、このパスワード生成方法は数理的アルゴリズムに依っている。このため、アルゴリズムが知れることによりパスワードの類推が原理的には可能である。
【００１１】
なお、パスワードの生成及び配布については、量子力学的性質を利用した暗号通信において、究極の秘匿通信を実現できることが知られており、この暗号通信を利用する認証システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２０１１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の暗号通信についても、秘密鍵の共有が困難であることなどから、ほとんど使用されていない。
【００１４】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものである。
【００１５】
したがって、この発明の目的は、秘密鍵を認証システムの認証側装置とクライアント側装置のみが安全かつ容易に共有できる認証システム及び認証側装置と、この認証システムを利用したセキュリティシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するために、この発明の認証システムは、微弱強度変調光源、第１の記憶媒体、第１の読込部、復号化部、及び、判別部を含んで構成される認証側ユニットと、検出部、第２の記憶媒体、第２の読込部、及び、暗号化部を含んで構成されるクライアント側ユニットとを備えて構成される。
【００１７】
微弱強度変調光源は、マーク状態の平均光子数が１以下であり、かつ、マーク状態の時間位置がランダムに変調された微弱強度変調光を発生させる。第１の記憶媒体には、微弱強度変調光源をマーク状態に設定した時間が送信時刻情報Ａとして記録される。第１の読込部は、第１の記憶媒体から送信時刻情報Ａを読み込む。検出部は、量子チャンネルを経て微弱強度変調光を検出し、検出した時刻を受信時刻情報Ｂとして第２の記憶媒体に記録する。第２の読込部は、第２の記憶媒体から受信時刻情報Ｂを読み込む。暗号化部は、事前共有鍵を用いて受信時刻情報Ｂの一部又は全部を暗号化し、暗号化情報を生成する。復号化部は、事前共有鍵を用いて暗号化情報を復号化して受信時刻情報Ｂの一部又は全部を取得する。判別部は、第１の読込部から読み込んだ送信時刻情報Ａと、復号化部から読み込んだ受信時刻情報Ｂの一部又は全部とを用いて、同時イベント回数を取得し、かつ、受信時刻情報Ｂの一部又は全部の要素数を取得し、同時イベント回数及び要素数の両者が、予め設定された設定値の範囲内であれば承認する旨を含む判別情報Ｃを生成し、それ以外の場合は否認する旨を含む判別情報Ｃを生成する。
【００１８】
また、この発明の認証側装置は、上述の認証側ユニットを備えて構成される。
【００１９】
また、この発明のセキュリティシステムは、管理装置とセキュリティゲートを備えて構成される。管理装置は、認証側ユニットを備え、セキュリティゲートは、入退場ゲート及びクライアント側ユニットを備えている。ここで、認証側ユニット及びクライアント側ユニットとで、上述の認証システムを構成し、入退場ゲートは、判別情報Ｃが承認する旨を含むときに開く。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の認証システム、認証側装置及びセキュリティシステムによれば、微弱強度変調光を用いることで、不正な利用者の存在を探知でき、正規な利用者のみを認証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の認証システムの模式図である。
【図２】第１の認証システムの動作を説明する模式図である。
【図３】ワイヤタップ攻撃を説明するための模式図である。
【図４】第１の認証システムの第１変形例の動作を説明する模式図である。
【図５】第１の認証システムの第２変形例の動作を説明する模式図である。
【図６】第２の認証システムの模式図である。
【図７】第３の認証システムの模式図である。
【図８】セキュリティシステムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００２３】
（第１の認証システム）
図１及び図２を参照して、この発明の認証システムの第１の実施形態（以下、第１の認証システムと称する。）の構成及び動作について説明する。図１は、第１の認証システムの模式図である。図２は、第１の認証システムにおける認証方法を示す模式図である。
【００２４】
第１の認証システムは、認証サーバ（認証側装置）１０と、認証サーバ１０により認証を受ける被認証端末（クライアント側装置）２０を備えて構成される。認証サーバ１０及びクライアント側装置２０は事前に相手を認証するための秘密情報を持つものとする。ここでは、この秘密情報を事前共有鍵（ＰＳＫ：Ｐｒｅ−Ｓｈａｒｅｄ  Ｋｅｙ）と称する。
【００２５】
認証サーバ１０は認証側ユニット１００を備えている。また、認証側ユニット１００は、送信情報記憶部１２０及び認証判別部１４０を備えている。
【００２６】
送信情報記憶部１２０は、微弱強度変調光源１３１及び第１の記憶媒体１２４を備えている。また、認証判別部１４０は、第１の読込部１４２、判別部１４４及び復号化部１４６を備えている。
【００２７】
クライアント側装置２０は、クライアント側ユニット２００を備えている。また、クライアント側ユニット２００は、検出部２２２、第２の記憶媒体２２４、第２の読込部２４２及び暗号化部２４６を備えている。
【００２８】
ここでは、認証サーバ１０及びクライアント側装置２０のシステムクロックを１ＧＨｚとし、タイムスロット幅を１ｎｓとして説明する。
【００２９】
微弱強度変調光源１３１は、例えば、乱数発生器１２２、レーザ光源１３２、光強度変調器１３４及び光減衰器１３６を備えて構成される。微弱強度変調光源１３１は、マーク状態の平均光子数が１以下であり、かつ、マーク状態の時間位置が無作為（ランダム）に変調された微弱強度変調光を発生させる。
【００３０】
乱数発生器１２２は、乱数としてビット「０」及びビット「１」をランダムに発生させる。乱数発生器１２２は、生成した乱数をタイムスロットに順に割り当てて、起点時刻を時刻０としたビット「１」に対応する時刻を、送信時刻情報Ａ｛ｔａ１、ｔａ２、ｔａ３、…｝として第１の記憶媒体１２４に記録する。例えば、乱数発生器１２２が生成した乱数が「１０１１００１」である場合、ｔａ１＝０ｎｓ、ｔａ２＝２ｎｓ、ｔａ３＝３ｎｓ、ｔａ４＝６ｎｓとなる。
【００３１】
また、乱数発生器１２２が生成した乱数は電気信号として光強度変調器１３４に送られる。
【００３２】
レーザ光源１３２からの出力光は、光強度変調器１３４に送られる。光強度変調器１３４は、乱数発生器１２２で生成された、各タイムスロットに割り当てられた乱数に基づいて、レーザ光源１３２からの出力光を強度変調して強度変調光を生成する。乱数がビット「１」であるタイムスロットでは、光強度変調器１３４は、強度変調光に光子が含まれるマーク状態に設定される。また、乱数がビット「０」であるタイムスロットでは、光強度変調器１３４は、強度変調光に光子が含まれないスペース状態に設定される。
【００３３】
ここでは、乱数発生器１２２が出力する乱数の全ビットのうち、ビット「１」が占める割合をマーク率Ｍとして定義する。例えば、ビット「１」と「０」の割合が半々である場合、Ｍ＝０．５となり、１００個のビットのうちビット「１」が１個である場合、Ｍ＝０．０１となる。
【００３４】
光減衰器１３６は、ビット「１」、すなわちマーク状態の時に含まれる平均光子数（μ）が１より十分小さい値になるように強度変調光を減衰して微弱強度変調光を生成する。微弱強度変調光では、１つのタイムスロットに光子が２個以上含まれる可能性が十分低く、また、スペース状態における平均光子数は、ほぼ０である。
【００３５】
ここでは、微弱強度変調光源１３１が、乱数発生器１２２、レーザ光源１３２、光強度変調器１３４及び光減衰器１３６を備える例を説明したがこれに限定されない。例えば、光強度変調器１３４を用いずに、レーザ光源１３２の駆動電流を乱数発生器１２２の出力で変調する直接変調技術で強度変調光を生成する構成にしてもよい。
【００３６】
クライアント側装置２０から認証セッションの要求があったとき（Ｓ１０）、認証サーバ１０は、光ファイバ、空間光学系等で構成される量子チャンネル１０００を経てクライアント側装置２０に、微弱強度変調光を送信する（Ｓ３０）。また、このとき、送信時刻情報Ａは、第１の記憶媒体１２４に記録される（Ｓ２０）。
【００３７】
クライアント側装置２０が備える検出部２２２は、例えば、単一光子検出器で構成され、認証サーバ１０から送られた微弱強度変調光を受信する。検出部２２２は、第１の記憶媒体１２４に記録されるのと同じ単位時間内に起きた検出部２２２での全ての検出イベントの発生時刻を、受信時刻情報Ｂ｛ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｂ３、…｝として第２の記憶媒体２２４に記録する（Ｓ４０）。例えば、起点時刻を時刻０として、検出イベントが、時刻０ｎｓ、１ｎｓ、３ｎｓ、５ｎｓに発生したならば、ｔｂ１＝０ｎｓ、ｔｂ２＝１ｎｓ、ｔｂ３＝３ｎｓ、ｔｂ４＝５ｎｓとなる。
【００３８】
第２の読込部２４２は、第２の記憶媒体２２４から、受信時刻情報Ｂを読み込み、暗号化部２４６に送る。暗号化部２４６は、ＰＳＫを用いて受信時刻情報Ｂを暗号化し、暗号化情報ＰＳＫ＋Ｂを生成する。この暗号化情報ＰＳＫ＋Ｂは、古典チャンネル２０００を経て認証サーバ１０に送られる（Ｓ５０）。
【００３９】
認証サーバ１０が備える復号化部１４６は、ＰＳＫを用いて暗号化情報ＰＳＫ＋Ｂを復号化し、受信時刻情報Ｂを得る。また、認証サーバ１０が備える第１の読込部１４２は、第１の記憶媒体１２４から送信時刻情報Ａを読み込む。
【００４０】
第１の読込部１４２で得られた送信時刻情報Ａと、復号化部１４６で得られた受信時刻情報Ｂは、判別部１４４に送られる。
【００４１】
判別部１４４は、送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂを照合して、要素が一致する回数（同時イベント回数）を取得する。また、受信時刻情報Ｂの要素数を取得する。ここで「要素が一致する」とは、ｔａｘ＝ｔｂｙ（ｘ、ｙは１以上の整数）となるｘとｙの組合せが存在することを意味する。実際のシステムでは、量子チャネル１０００の長さ等の影響で、同じイベントに対する送信時刻情報Ａの要素と受信時刻情報Ｂの要素とが一致するとは限らない。その場合には、判別部１４４が、量子チャネル１０００の長さ等の影響を補正したうえで、要素が一致するか否かを判別すればよい。
【００４２】
先の例では、送信時刻情報Ａは、ｔａ１＝０ｎｓ、ｔａ２＝２ｎｓ、ｔａ３＝３ｎｓ、ｔａ４＝６ｎｓである。また、受信時刻情報Ｂは、ｔｂ１＝０ｎｓ、ｔｂ２＝１ｎｓ、ｔｂ３＝３ｎｓ、ｔｂ４＝５ｎｓである。この場合、０ｎｓと３ｎｓが一致するので同時イベント回数は２である。また、受信時刻情報Ｂの要素数は０ｎｓ、１ｎｓ、３ｎｓ、５ｎｓの４個である。
【００４３】
判別部１４４は、同時イベント回数及び受信時刻情報Ｂの要素数が、それぞれ予め設定された所定の範囲内であるか否かを判別して、その結果を判別情報Ｃとして生成する。判別情報Ｃには、同時イベント回数及び要素数が所定の範囲内であれば承認した旨の情報が含まれ、同時イベント回数及び要素数の少なくとも一方が所定の範囲内に含まれなければ否認した旨の情報が含まれる（Ｓ６０）。
【００４４】
判別部１４４は、判別情報Ｃをクライアント側装置２０に送る（Ｓ７０）。判別情報Ｃが否認した旨の情報を含んでいる場合は、クライアント側装置２０は、再度セッションを要求して上記の認証プロセスをやり直す等の処理を行う。
【００４５】
ここで、検出部２２２の暗電流カウント等が無視でき、検出部２２２での検出イベントが、全て光子検出である場合を考える。
【００４６】
ここでは、量子チャンネル１０００での損失をα、検出部２２２での検出効率をηとする。また、サンプル数（タイムスロットの数）をｎ／Ｍ（ｎは１以上の整数）とし、このタイムスロットｎ／Ｍ個に対応する時間での検出イベントを考える。マーク率がＭであるため、送信時刻情報Ａの要素数はｎ（＝（ｎ／Ｍ）×Ｍ）となる。
【００４７】
一方、検出部２２２での検出イベント数、すなわち、受信時刻情報Ｂの要素数の期待値は、以下の式（１）で与えられる。
【００４８】
【数１】
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【００４９】
検出部２２２での検出イベントが光子検出でのみ生じる場合を考えているので、検出イベントが発生するのはマーク状態の場合のみである。従って、送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂを照合して得られる同時イベント回数の期待値もまた、上式（１）で与えられる。
ここでは、上式（１）で与えられる同時イベント回数を基準にしてその近傍に閾値を設定し、同時イベント回数が閾値を超えたか否かを判断材料として認証を行う。
【００５０】
不正者のとりうる攻撃を考慮しながら、上記の閾値をいかにして設計するかについて説明する。
【００５１】
不正者は認証サーバ１０が１／Ｍビット分のうちどの１ビットをマーク状態にしたか知りえないとする。この仮定は乱数発生器１２２で発生する乱数が自然乱数的であるならば成り立つ。また、この認証システムでは認証サーバ１０が１／Ｍビットのうちどのビットをマーク状態にしたかを正規なクライアントを含む第三者に教える必要はない。このため、不正者がどのビットがマーク状態であるかを知ることは極めて困難である。
【００５２】
そこで、不正者が、マーク状態の位置を自ら適当に決めて、識別認証を受けるための受信時刻情報ＢＥを作成したと考える。
【００５３】
１／Ｍビットのうち、不正者がマーク状態の位置を当てられる確率はＭである。ここで、不正者がマーク状態の位置を当てるために試行できる回数は、上式（１）で与えられる受信時刻情報Ｂの要素数分までである。なぜなら、システム設計から想定される以上の要素数の受信時刻情報Ｂがクライアント側装置２０送られてきた場合、認証サーバ１０が不正を探知できるからである。
【００５４】
不正者が用意した受信時刻情報ＢＥによって得ることのできる同時イベント回数の期待値は、以下の式（２）で与えられる。
【００５５】
【数２】
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【００５６】
すなわち、不正者は、正規なクライアント側装置２０に対して、マーク率Ｍ程度の同時イベント回数しか得られない。
【００５７】
従って、同時イベント回数の閾値を上式（１）と（２）の間に設定しておけば、認証サーバ１０は、閾値以下の同時イベント回数となる受信時刻情報Ｂを送ってきたクライアントは不正な利用者であると判別できる。
【００５８】
マーク率Ｍのランダム信号に対して時間位置を言い当てられる確率はＭである。そしてＮ（Ｎは、上式（１）で与えられる受信時刻情報Ｂの要素数）回試行を繰り返したとき、ｋ（ｋは、１≦ｋ≦Ｎを満たす整数）個分のマーク状態の時間位置を当てられる確率Ｐｒ（ｋ）は以下の式（３）で与えられる。
【００５９】
【数３】
2018037903.tif 000005
【００６０】
従って、ｋ個以上の同時イベント回数が与えられる累積確率は、以下の式（４）となる。
【００６１】
【数４】
2018037903.tif 000006
【００６２】
今仮にＭ＝０．１、Ｎ＝１００とする。この時、不正者は、２項分布の期待値ＮＭ＝１０に相当する同時イベント回数を得ることはできる。ここで、ｋ＝５７として、５７回以上の同時イベント回数を得る累積確率を、上式（４）を用いて計算すると、約４．５×１０−３１となる。これは、毎秒１×１０１５回の演算を行うスーパーコンピュータを使って全数検索しても、５７回以上の同時カウントを得られる時刻情報を見つけるのに約１億年かかることを意味する。
【００６３】
例えば、システム管理者が、正規な利用者又は不正者に対して、時刻情報の入力を数回程度しか許容しないならば、不正者が適した時刻情報を見つける前にシステム管理者に不正者と見破られてしまう。
【００６４】
すなわちこの場合、システム管理者は、同時イベント回数が５７回より小さくなる時刻情報ＢＥを送ってきた利用者は、１−４．５×１０−３１の確率で不正な利用者であると判別できる。
【００６５】
また認証サーバ１０は、送信時刻情報Ａをクライアント側装置２０に教える必要が無い。このため、各セッションにおいて送信時刻情報Ａを任意に変えることが可能である。この場合、不正者がセッション要求を繰り返し行っても、その都度Ａ、Ｂは変わるため、Ａ又はＢを類推することで同時イベント回数を増やすことはできない。
【００６６】
一方、同時イベント回数が５７より大きくなる受信時刻情報Ｂを送ってきた利用者は、認証サーバ１０が発生した微弱強度変調光を、正規な手順で受光した利用者であるとほぼ断定できる。従って同時イベント回数が閾値（上記でいうｋ）を超えたかどうかをもとに利用者の承認・否認を行うことができる。
【００６７】
Ｍを小さく、Ｎ、ｋを大きくすれば、上式（４）の累積確率を小さくすることができる。従って認証サーバ１０は、システムの要求するセキュリティレベルに応じて、Ｍ、Ｎ、ｋを柔軟に設定できる。
【００６８】
第１の認証システムでは、同時イベント回数が上記で設定したような閾値を超えたかどうかで認証を行う。従って不正者の行う攻撃とは、正規な同時イベント回数と同程度の同時イベント回数を得ることのできる受信時刻情報ＢＥを認証サーバ１０の有する判別部１４４に入力することである。その際の受信時刻情報ＢＥの要素数も上式（１）で規定される。上述のように、不正者が適当に用意した受信時刻情報ＢＥでは閾値を超えることは困難である。
【００６９】
そのために不正者は、認証サーバの有する送信時刻情報Ａ、認証サーバ１０及びクライアント側装置２０の有する事前共有鍵ＰＳＫ、並びに、クライアント側装置２０で発生した検出イベントについての受信時刻情報Ｂの少なくとも一つを知ることを考える。
【００７０】
上述のように、第１の認証システムでは、送信時刻情報Ａは認証サーバ１０のみが有し、それは外部へ漏洩しないという仮定は十分成り立つ。また、送信時刻情報Ａは乱数発生器１２２のもつ乱数情報に基づいているので、乱数発生器１２２の発生する乱数が自然乱数的であれば、それを類推するのは困難である。また認証サーバ１０は、正規なクライアントに何ら不利益や不都合を生じさせることなく、送信時刻情報Ａをセッションごとに変更することもできる。従って、不正者は送信時刻情報Ａの内容は知りえない。
【００７１】
なお、仮に、不正者が送信時刻情報Ａを知り得たとしても、それによって受信時刻情報Ｂを完全に知り得るわけではない。量子チャンネル１０００上での光学損失があったり、検出部２２２の検出効率が１００％より小さかったりするため、マーク状態にある光子が、クライアント側装置２０の検出部２２２で常に検出されるわけではなく、送信時刻情報Ａの要素数は常に受信時刻情報Ｂの要素数より大きいからである。つまり、送信時刻情報Ａの各要素が受信時刻情報Ｂの要素に実際になっているかどうかは、不正者が受信時刻情報Ｂを知ることなし正確に知ることはできない。
【００７２】
また、事前共有鍵ＰＳＫは認証サーバ１０及びクライアント側装置２０のみが知りうる情報である。従ってこれも不正者には知りえない。
【００７３】
不正者は古典チャンネル２０００を盗聴してそこを流れる暗号化情報ＰＳＫ＋Ｂを知ることはできる。しかしながらＰＳＫを知らない不正者は暗号化情報ＰＳＫ＋Ｂから受信時刻情報Ｂを知ることはできない。
【００７４】
次に不正者が行う攻撃は、管理装置１と検出部２２２の間の光路を狙った盗聴になる。すなわち、正規なクライアントが取得する受信時刻情報Ｂを盗む攻撃である。
【００７５】
このような攻撃として一般的にワイヤタップ攻撃と呼ばれる中間者攻撃が知られている。図３を参照して、ワイヤタップ攻撃について説明する。図３は、ワイヤタップ攻撃を説明するための模式図である。不正者が、光分岐回路３２及び不正者端末３４を設けたとする。
【００７６】
ここで、量子チャンネル１０００を通過する光は、認証サーバ１０から出力されるときのマーク状態での平均光子数μが１より十分小さい値に設定されている。このため、量子チャンネル１０００を通過する光は、単一光子レベルの光である。光子はそれ以上に分割できないため、光分岐回路３２に入力された光子は、光分岐回路３２の一方の出力端を出力しクライアント側装置２０に設けられた検出部２２２で受光されるか、他方の出力端を通過し不正者が設けた不正者端末３４の単一光子検出器で受光されるかのどちらか一方でしかない。
【００７７】
結果として、このケースは、光分岐回路３２の有する分岐比で決まる損失を、正規な利用者と不正者の両者に与えていることと等価である。損失があれば同時イベント回数が減少するため、承認情報を与える閾値ｋを高めに設定しておけば、正規な利用者、不正者のいずれか一方が必ず否認される。
【００７８】
もっと単純には、ワイヤタップ攻撃などによる損失があれば受け取る受信時刻情報Ｂの要素数が減る。このため、同時イベント回数をテストすることなしに、受信時刻情報Ｂの要素数の減少により不正者の攻撃を探知できる。
【００７９】
一方、不正者が、損失を穴埋めするために別の光源を用意して、それからの光子を正規な利用者に送ることが考える。ここで、増やせる光子数の上限は、上式（１）で与えられる受信時刻情報Ｂの要素数分までである。光子数がそれ以上になると、正規なクライアント側装置２０にやはり不正を探知されてしまう。
【００８０】
しかし、不正者が上限未満の光子数を発生させて穴埋めしたとしても、不正者が発生させた光子は、送信時刻情報Ａと何ら時間相関がない。従って、不正者が発生させた光子により増やせる同時イベント回数は、上式（３）で与えられる２項分布の期待値程度であり、閾値を超えるほどには増やせない。
【００８１】
次に、ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ／ｒｅｓｅｎｄ攻撃と呼ばれる、不正者が量子チャンネル１０００を通過する光子をいったんすべて受信する攻撃を考える。この際、不正者は正規なクライアントにも光子を送らなければクライアントに不正を探知されてしまうのでクライアントにも光子を送る。
【００８２】
このｉｎｔｅｒｃｅｐｔ／ｒｅｓｅｎｄ攻撃により、不正者は本来クライアントが受信するべき受信時刻情報Ｂを完全に取得し得たとする。しかしながら、不正者はＰＳＫを知らないために、認証サーバ１０は、不正者が用意した不正なＰＳＫＥを使って暗号化した暗号化情報報ＰＳＫＥ＋Ｂから、この受信時刻情報Ｂを復元できない。その結果、閾値を超える同時イベント回数を得ることができず、不正者端末は認証を受けることができない。
【００８３】
また、不正者端末３４は正規なクライアント側装置２０にも光子を送らなければならない。認証サーバ１０から不正者端末３４までの伝送損失をαＡ、不正者端末３４からクライアント側装置２０までの伝送損失をαＢとすると、不正者端末３４が得る光子の検出レート（=受信時刻情報の要素数）は式（１）にならってμαＡηＥnである。ここでηＥは不正者端末３４が備える単一光子検出器の検出効率である。
【００８４】
不正者端末３４が光子を受信したタイムスロットに平均光子数μＥの光子を発生させ、これを正規なクライアント側装置２０に送ったとき、正規なクライアント側装置２０の得る受信時刻情報の要素数は、μαＡηＥμＥαＢηｎとなる。一方、正規なクライアント側装置２０が取得するはずの正しい受信時刻情報の要素数はμαＡαＢηｎである。このため、不正者端末３４が正規なクライアント側装置２０に要素数の変化を気づかせないためにはμＥ＝１／ηＥに設定することになる。
【００８５】
このとき、不正者端末３４は正規なクライアント側装置２０のηＥ／（αＢη）倍の要素数を持っている。すなわち、不正者端末３４は、ηＥ／（αＢη）分の１の確率でしか正規なクライアント側装置２０が得る受信時刻情報の要素を当てられず、さらにはこれをμαＡαＢηｎ回分の試行でμαＡαＢηｎ箇所分当てなければならないことになる。
【００８６】
不正者と正規なクライアントが同等な技術力を有し、単一光子検出器の検出効率が同程度（η=ηＥ）であるなら、ηＥ/(αＢη)＞１であるために、不正者が当てられる正規なクライアント側装置２０の受信時刻情報Ｂの要素数の期待値は、μαＡαＢηｎより小さくなり、受信時刻情報Ｂを正確に知ることができない。
【００８７】
また、不正者端末が送った光子が正規なクライアント側装置２０の検出部２２２に入力されるときのタイムスロットあたりの平均光子数はαＢ／ηＥとなる。これは不正者がいないときの平均光子数μαＡαＢに比べ格段に大きな値となる。検出部２２２を構成する単一光子検出器は、一般に、入力された光子を１以下の確率（η≦１）でしか検出できない。その実効的な検出効率は入力される平均光子数（αＢ／ηＥ）により変化する。一般的には、入力される平均光子数が１を超えるような状況での実効的な検出効率ηｅｆｆは、入力される平均光子数が１以下であるときの検出効率ηよりも小さくなってしまう。
【００８８】
従って、不正者端末３４が正規なクライアント側装置２０に送る、検出部２２２に入力される光の平均光子数の増加は、受信時刻情報Ｂの要素数を変えてしまう。その結果、正規なクライアント側装置２０や認証サーバ１０に不正者の存在を探知されてしまう。
【００８９】
すなわち、不正者は上記のようなｉｎｔｅｒｃｅｐｔ／ｒｅｓｅｎｄ攻撃によって不正に必要な要素数、同時イベント回数を受けることができない。
【００９０】
このように、認証サーバ１０は、受信時刻情報Ｂの要素数と、送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂの間の同時イベント回数から、クライアント側装置２０の正当性を検証できる。
【００９１】
次に、検出部２２２における暗電流雑音や雑音光子の検出など、認証サーバ１０が送った光子とは無関係な検出イベントが存在する場合を考える。
【００９２】
検出部２２２におけるタイムスロットあたりの暗電流カウント率をｄとする。また同様にタイムスロットあたりの雑音光子カウント率をμｎであるとする。これら暗電流雑音や雑音光子は、検出部の各タイムスロットで等確率に検出されるとする。
【００９３】
サンプル数（タイムスロットの数）をｎ／Ｍ（ｎは１以上の整数）とすると、検出部２２２での検出イベント数（受信時刻情報Ｂの要素数）の期待値は、以下の式（５）で与えられる。
【００９４】
【数５】
2018037903.tif 000007
【００９５】
上式（５）の第１項は、微弱強度変調光を検出したイベントに相当する。このイベントは、全て乱数発生器１２２がマーク状態に設定されたときの検出イベントである。従って、これらは、全て同時検出イベントとして計数される。
【００９６】
上式（５）の第２項は、暗電流雑音と雑音光子を検出したイベントに相当する。この第２項は、乱数発生器１２２の状態と相関がない。従って、同時検出イベントとして検出される回数の期待値は、上式（５）の第２項にマーク率Ｍをかけた値となる。
【００９７】
この結果、正規なクライアント側装置２０が得る同時イベント回数は、以下の式（６）で与えられる。
【００９８】
【数６】
2018037903.tif 000008
【００９９】
一方、送信時刻情報Ａを知らない不正者が得ることができる同時イベント回数の期待値は、高々、上式（５）で与えられる受信時刻情報の要素数にマーク率Ｍを乗じた値であり、以下の式（７）で与えられる。
【０１００】
【数７】
2018037903.tif 000009
【０１０１】
暗電流雑音や雑音光子の存在により、同時イベント回数は正規なクライアント側装置２０、不正者端末３４ともに増加する。しかしその差分は、暗電流雑音や雑音光子が存在しない場合の上式（１）及び（２）によっても、暗電流雑音や雑音光子が存在する場合の上式（６）及び（７）によっても、μαηｎ（１−Ｍ）のままで変わらない。
【０１０２】
認証サーバ１０は自身の設定値やクライアントの有する検出部２２２の検出効率、また量子チャンネル１０００での損失などからｎ、Ｍ、μ、α、ηを知ることができる。
【０１０３】
また、認証サーバ１０は受け取った受信時刻情報Ｂの要素数からｄ＋μｎを知ることができる。
【０１０４】
従って認証サーバは、上式（６）と上式（７）の間の適当な値に閾値を設定し、認証プロセスを実行することで、また、先述した暗電流雑音や雑音光子の存在がない場合と同様な認証セッションを実行できる。
【０１０５】
（第１の認証システムの第１変形例）
図４を参照して、第１の認証システムの第１変形例について説明する。図４は、第１変形例の動作を説明する模式図である。
【０１０６】
第１変形例では、暗号化部２４６及び復号化部１４６が、それぞれ、メッセージ認証機能付暗号化器及び認証メッセージ受信機能付復号化器で構成される。
【０１０７】
メッセージ認証機能付暗号化器は、共有鍵による暗号化の機能に加えて、メッセージの内容を改ざんできないようにメッセージ認証された認証メッセージを発生する機能を有する。また、認証メッセージ受信機能付復号化部は、認証メッセージを受信し、復号化する機能を有する。
【０１０８】
メッセージ認証機能付暗号化器及び認証メッセージ受信機能付復号化器以外の構成は、第１の認証システムと同様であるので、重複する説明を省略する。
【０１０９】
セッション要求（Ｓ１０）があってから受信時刻情報Ｂを記録する（Ｓ４０）までは、第１の認証システムと同様である。
【０１１０】
第１変形例では、第２の読込部２４２は、受信時刻情報Ｂの無作為に選択された一部（例えば半分）の一部情報Ｄと、一部情報Ｄとは重複しない残りの時刻情報である残部情報Ｅとを生成する。
【０１１１】
メッセージ認証機能付暗号化器である暗号化部２４６は、残部情報Ｅに対して、認証メッセージＭ（Ｅ）を生成する。この認証メッセージＭ（Ｅ）は、認証サーバに送られる（Ｓ５２）。
【０１１２】
認証メッセージ受信機能付復号化器である復号化部１４６は、認証メッセージＭ（Ｅ）から、残部情報Ｅを取得する。第１の読込部１４２で得られた送信時刻情報Ａと、復号化部１４６で得られた残部情報Ｅは、判別部１４４に送られる。判別部１４４は、送信時刻情報Ａと残部情報Ｅを照合して、同時イベント回数及び残部情報Ｅの要素数を取得して、これが規定の範囲内であるかどうか判別する（Ｓ６２）。この処理は、Ｓ６０の送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂとの間の判別処理と同様に行うことができる。
【０１１３】
残部情報Ｅと送信時刻情報Ａとの間で同時イベント回数、残部情報Ｅの要素数が所定の範囲内であれば、認証サーバ１０は、クライアント側装置２０に、承認する旨の情報を含む判別情報Ｃ１を送り、一部情報Ｄを暗号化して送信することを要求する（Ｓ７２）。
【０１１４】
メッセージ認証機能付暗号化器である暗号化部２４６は、一部情報Ｄを暗号化してＰＳＫ＋Ｄを生成し、古典チャンネル２０００を経て認証サーバ１０に送る（Ｓ１５２）。
【０１１５】
認証側ユニット１００が備える復号化部１４６は、ＰＳＫを用いて暗号化情報ＰＳＫ＋Ｄを復号化し、一部情報Ｄを得る。また、認証側ユニット１００が備える第１の読込部１４２は、第１の記憶媒体１２４から送信時刻情報Ａを読み込む。
【０１１６】
第１の読込部１４２で得られた送信時刻情報Ａと、復号化部１４６で得られた一部情報Ｄは、判別部１４４に送られる。判別部１４４は、送信時刻情報Ａと一部情報Ｄを照合して、同時イベント回数及び一部情報Ｄの要素数を取得して、これが規定の範囲内であるかどうか判別する（Ｓ１６２）。この処理は、Ｓ６０の送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂとの間の判別処理と同様に行うことができる。
【０１１７】
判別部１４４は、第１の判別処理（Ｓ６２）及び第２の判別処理（Ｓ１６２）の両者で承認された場合に、クライアント側装置２０を正規な利用者と判別する。判別部１４４は、判別情報Ｃ２をクライアント側装置２０に送る（Ｓ１７２）。
【０１１８】
第１の認証システムでは、クライアントは受信時刻情報Ｂを暗号化してＰＳＫ＋Ｂを認証サーバに送る。この時、量子チャンネル１０００等が攻撃を受けていれば受信時刻情報Ｂの要素数が減少したり同時イベント回数が減少したりする。従って、攻撃者を探知できる。しかし、認証サーバ１０は、クライアント側装置２０からＰＳＫ＋Ｂを送られてくるまで攻撃を探知できない。そして第１の認証システムでは、認証の結果に関わらず、ＰＳＫ＋Ｂは常に通信されるので少なくとも攻撃者によりＰＳＫ（ごく一部であっても）が知られる危険性が生じる。
【０１１９】
これに対し、第１変形例では、受信時刻情報ＤとＥとは重複しないので、これらの間には相関がない。従って攻撃者は第１の認証プロセスの途中で、通常の盗聴等の手法で残部情報Ｅを知ることができても一部情報Ｄについては知ることができない。
【０１２０】
また、認証サーバ１０は、残部情報Ｅについての攻撃を知ることで一部情報Ｄに対しての攻撃を類推することができる。従って、認証サーバ１０は、残部情報Ｅとの間で同時イベント回数、残部情報Ｅの要素数が規定に満たない場合には、認証プロセスに障害があったものとして以降の認証プロセスを遮断できる。
【０１２１】
この場合、第２の認証プロセスが実行されないため、不正者は、ＰＳＫ＋Ｄを受信することができず、不正者にＰＳＫが知られる危険性がなくなる。
【０１２２】
すなわち、第１変形例では、受信時刻情報Ｂを一部情報Ｄと残部情報Ｅに分割することで、少なくとも２回の認証プロセスが行われ、サーバ１０とクライアント側装置２０はＰＳＫをより安全に保持できる。
【０１２３】
（第１の認証システムの第２変形例）
続いて、第１の認証システムの第２変形例について説明する。
【０１２４】
第２変形例は、検出部２２２が検出効率可変検出器である点が、第１の認証システムと異なっている。検出効率可変検出器は、単一光子検出器の入力端に可変光減衰器を設け、単一光子検出器に入力される光を減衰させる構成にしてもよいし、例えば、単一光子検出器の駆動電圧を減少させるなどして、単一光子検出器自体の検出効率を減衰させる構成にしてもよい。
【０１２５】
検出部２２２が検出効率可変検出器である点以外の構成は、第１の認証システムと同様であるので、重複する説明を省略する。
【０１２６】
ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ／ｒｅｓｅｎｄ攻撃では、不正者は正規なクライアントの受信時刻情報をηＥ／（αＢη）分の１の確率でしか当てられない。一方、不正者が前もってαＢ及びηを知っているならば、ηＥ／（αＢη）＝１なる条件を満足することも不可能ではない。
【０１２７】
この条件は、不正者がｉｎｔｅｒｃｅｐｔ／ｒｅｓｅｎｄで得た受信時刻情報ＢＥの要素数と正規なクライアントが得るべき受信時刻情報Ｂの要素数が一致することを意味する。つまり、不正者が光子を検出し、そして光子を発生させたタイムスロットでは正規なクライアントも必ず光子を受信する。この時、不正者は正規なクライアントの取得する受信時刻情報Ｂを完全に制御でき、すなわち受信時刻情報Ｂを完全に知ることができる。
【０１２８】
このような攻撃をするためには、不正者は自分が光子を発生するタイムスロットには強い光パルスを送信して、これを必ず正規なクライアントが検出するようにする。
【０１２９】
一方で、不正者端末が光子を受信したタイムスロットの全てにおいて、正規なクライアント側装置２０の検出部２２２に強い光パルスが入力されると、正規なクライアント側装置２０は正常な状態の場合のηＥ／（αＢη）倍の要素数を検出してしまい、ここで不正が探知されてしまう。そこで、不正者は強いパルスを送る時、自分が受信したタイムスロットをηＥ／（αＢη）分の一に間引いて、そのタイムスロットのみに強い光パルスを入力して正規なクライアントに送らなければならない。
【０１３０】
不正者端末が、自分が送った光子がクライアント側装置２０の持つ単一光子検出器に到達するまでの損失αＢ、及び、クライアント側装置２０の持つ単一光子検出器の検出効率ηを知らない場合、不正者はどの程度、光パルスを間引けばよいかわからない。
【０１３１】
さらに、上述のように、一般に単一光子検出器は、光子を１以下の確率（η≦１）でしか検出できないため、その実効的な検出効率ηｅｆｆは入力される平均光子数により変化する。従って、不正者はαＢ、ηに応じて適宜送る光パルスの強度を変更させなければ、正規なクライアント側装置２０の受信時刻情報Ｂの要素数を増減させてしまい、不正を探知されてしまう。
【０１３２】
このとき正規なクライアント側装置２０は、自分の持つ単一光子検出器の検出効率を変化させる、あるいはまた検出部２２２の光子入力端に光減衰器を挿入し減衰率を変化させる、といった方法でη,αＢを変化させることで上記のような不正者の存在を探知できる。
【０１３３】
ここでは、単一光子検出器の入力端に可変光減衰器を設け、単一光子検出器に入力される光を減衰させる例を説明する。
【０１３４】
正規なクライアント側装置２０は想定する全タイムスロットのうち割合ｑ（ｑは０以上１以下の実数）は損失をαＢ１に、割合（１−ｑ）は損失をαＢ２に設定して到来する光子を受信したとする。
【０１３５】
この時、受信時刻情報Ｂに含まれる要素数のうち、損失αＢ１で受信されたものと損失αＢ２で受信されたものの比は、正常な場合タイムスロットあたりの平均光子数μαＡαＢが１に比べ十分小さいのでｑαＢ１：（１−ｑ）αＢ２となる。
【０１３６】
一方、強いパルスの攻撃を受けた場合、検出効率は損失等に依存するので、その比はｑｆ（μＥ、αＢ１、η）：（１−ｑ）ｆ（μＥ、αＢ２、η）となる。ここで、ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）は、平均光子数ｘの光子が損失ｙを受けた後、低光子数のときの検出効率ｚの単一光子検出器で検出された時の検出確率である。光子検出器に入力される平均光子数はｘｙとなる。
【０１３７】
当然、ｘｙ＜＜１のときは、ｘ（ｘ、ｙ、ｚ）＝ｘｙｚとなり、これは、攻撃を受けていないときの検出確率と一致する。
【０１３８】
強いパルスを使った攻撃で、損失αＢ１で受信されたものも損失αＢ２で受信されたものもすべて受信させた場合、すなわち、ｆ（μＥ、αＢ１、η）＝ｆ（μＥ、αＢ２、η）＝１の場合は、受信比がｑ：１−ｑとなり、正常な場合と異なる。
【０１３９】
一方、損失が小さいときのみはすべて受信される場合、例えば、ｆ（μＥ、αＢ１、η）＝１かつｆ（μＥ、αＢ２、η）＜１の場合、受信比はｑ（１−ｑ）ｆ（μＥ、αＢ２、η）となる。しかしながら、ｆ（μＥ、αＢ２、η）＝αＢ２／αＢ１ではないため、やはり受信比が正常な場合と異なる。
【０１４０】
クライアント側装置２０はｑやαＢ１、αＢ２を自由に設定できる。従ってこの時、クライアントは自らが検出した信号の受信比を自らが設定した受信比と比較することで攻撃者の行う強い光パルスを利用した攻撃を探知することができる。
【０１４１】
この場合、クライアント側装置２０は受信時刻情報Ｂを認証サーバ１０側に送ることなく不正者を探知できるので、不正者はＰＳＫに対してなんらの攻撃も加えることができない。
【０１４２】
そしてクライアント側装置２０が受信比を検証するプロセスで不正者がいないと判断した時、クライアント側装置２０は受信時刻情報Ｂとともにそれを受信した時の検出確率設定情報をともに送信することで、認証サーバ１０は損失情報も加味した正規な受信時刻情報の要素数と同時イベント回数を容易に計算できる。従って、第１の認証システムと同様に識別認証を行うことができる。
【０１４３】
ここで、検出確率設定情報は、個々の受信スロットで損失をαＢ１にしたか、αＢ２にしたかを示す情報である。
【０１４４】
同様なことは、クライアント側装置２０が自らの単一光子検出器の検出確率ηを変調しても可能である。この場合、単一光子検出器に設定された検出確率ηが検出確率設定情報となる。
【０１４５】
第２変形例によれば、クライアント側装置２０は不正者端末の強い光パルスを利用したｉｎｔｅｒｃｅｐｔ／ｒｅｓｅｎｄ攻撃を探知できるので、より安全な認証が可能となる。
【０１４６】
なお、第２変形例は、第１変形例に適用することもできる。
【０１４７】
（第１の認証システムの第３変形例）
図５を参照して、第１の認証システムの第３変形例について説明する。図５は、第３変形例の動作を説明する模式図である。
【０１４８】
セッション要求（Ｓ１０）があってから、判別部１４４が、判別情報Ｃをクライアント側装置２０に送る（Ｓ７０）までは、第１の認証システムと同様である。
【０１４９】
第３変形例では、認証セッションが完了した後、クライアント側装置２０は、送りたい平文Ｐを受信時刻情報Ｂを共通鍵として暗号化して、暗号化信号Ｂ＋Ｐを生成し、古典チャンネル２０００を介して認証サーバ１０に送る（Ｓ２００）。認証サーバ１０では、復号化部が、受信時刻情報Ｂを用いて暗号化信号Ｂ＋Ｐを復号化して、平文を得る。
【０１５０】
これにより、クライアントから認証サーバへは、より安全な、共通鍵方式の暗号通信を行うことができる。
【０１５１】
また、この受信時刻情報Ｂを事前共有鍵とすることもできる。この場合、受信時刻情報Ｂを事前共有鍵として、認証サーバ１０及びクライアント側装置２０が保持しておく。
【０１５２】
次回セッション要求があったとき（Ｓ２１０）、クライアント側装置２０は、新たに取得した受信時刻情報Ｂ´を事前共有鍵として保持している受信時刻情報Ｂで暗号化して、暗号化信号Ｂ＋Ｂ´を生成し、認証サーバ１０に送る。認証サーバ１０は、事前共有鍵として保持している受信時刻情報Ｂで復号化して、新たな受信時刻情報Ｂ´を取得する。ここで、Ｓ２５０において前回のセッション要求で取得された受信時刻情報ＢをＰＳＫとして用いる点を除いては、Ｓ２１０〜Ｓ２７０の各ステップは、Ｓ１０〜Ｓ７０の各ステップと同様である。
【０１５３】
このように、この第３変形例では、セッションごとに事前共有鍵を更新することが可能になり、さらに高い安全性を担保することができる。
【０１５４】
なお、第３変形例は、第１変形例又は第２変形例にも適用することができる。
【０１５５】
（第２の認証システム）
図６を参照して、この発明の認証システムの第２の実施形態（以下、第２の認証システムと称する。）について説明する。図６は、第２の認証システムの模式図である。
【０１５６】
第２の認証システムは、クライアント側装置２０がｍ個（ｍは２以上の整数）設けられている点が、第１の認証システムと異なっている。そのため認証側装置はｍ個のクライアント側装置を収納できる認証サーバ１１であり、またそれはｍ個のクライアント側装置とのセッションが可能な認証側ユニット１０１を含んでいる。
【０１５７】
各クライアント側装置２０の構成は、第１の認証システムと同様なので、説明を省略する。
【０１５８】
第２の認証システムでは、認証サーバ１１は、１入力ｍ出力の光分配部１８を備えている。光分配部１８は、微弱強度変調光源１３１からの微弱強度変調光を受け入れて空間的にｍ分岐して出力する。光分配部１８のいずれかの出力端から出力された光子は、出力端に一対一に対応するクライアント側装置２０に送られる。ここで、光子は分割できないため、光分配部１８に入力された光子は、第１〜ｍの出力端のいずれかにのみ出力される。
【０１５９】
光分配部１８としては、具体的には例えば１×ｍ型の光スイッチを利用することができる。つまり認証要求があったクライアント側装置２０に向けてのみ光子が出力されるように、光スイッチによって経路を切り替える。
【０１６０】
一方、この方式では、複数のクライアント側装置２０から認証要求がある場合には対応できない。これに対応する一つの方法は、光分配部１８として１×ｍ型の光カプラを利用する方法である。この場合、光子は各クライアント側装置２０に向けて等確率に配布される。このため、同時イベント回数は原理的に１／ｍに減少するが、これを加味して承認・否認の閾値値や平均光子対数などを設計することは容易である。ここでは、ｍ＝３の例を説明する。
【０１６１】
光分配部１８の３個の出力端はそれぞれ量子チャンネル１０００ａ〜１０００ｃに接続されており、それぞれの光路を通過した微弱強度変調光がクライアント側装置２０ａ〜２０ｃに送られる。
【０１６２】
光分配部１８のｍ個の出力端のそれぞれにおいてマーク状態での平均光子数が１より十分小さい値になるように、送信情報記憶部１２０の光減衰器１３６で光強度が調整されている。ここでは、ｍ個の出力端のそれぞれにおけるマーク状態での平均光子数をμ（＜１）とする。この値は出力端によってばらつきがあっても発明の効果に変化はない。
【０１６３】
各クライアント側装置２０から見れば、受信する光は、第１の認証システムと同様に、マーク率Ｍ、マーク状態での平均光子数μである微弱強度変調光である。従って各クライアント側装置２０は、第１の認証システムと同様に構成することができる。
【０１６４】
次に、それぞれのクライアントが認証サーバと共有する受信時刻情報Ｂａ〜Ｂｃの間の相関関係はどのようになっているかを考える。
【０１６５】
よく知られているように、レーザ光の量子力学的状態はコヒーレント状態で表わされる。そしてコヒーレント状態をビームスプリッタで分岐した後の出力状態は、それぞれの出力端のコヒーレント状態の直積となることもよく知られている。
【０１６６】
ｍ分岐の光分配部１８はビームスプリッタを複数個結合した回路と等価である。従って、光分配部１８の出力状態は、ｍ個の出力端のコヒーレント状態の直積状態となる。直積状態とは個々の量子状態に相関がないことを意味する。このことは、光分配部１８の複数の出力端に対する測定結果には、互いに相関がないことを意味している。
【０１６７】
すなわち、光強度変調器１３４における送信時刻情報Ａが同じであっても、各クライアント側装置２０ａ〜２０ｃが受信する受信時刻情報Ｂａ〜Ｂｃは互いに異なり、そして相関がない。
【０１６８】
従って、各クライアント側装置２０ａ〜２０ｃと認証サーバ１１が共有する事前共通鍵ＰＳＫａ〜ＰＳＫｃが互いに異っており、他のクライアント側装置２０に知られていなければ、各クライアント側装置２０は他のクライアント側装置２０が認証サーバ１１と共有した受信時刻情報Ｂを知ることができない。
【０１６９】
その結果、認証サーバ１１は個々のクライアント側装置２０ａ〜２０ｃを個別に認証できる。かつ各クライアント側装置２０が他のクライアント側装置２０になりすますことができない。
【０１７０】
またｍ個の出力端のそれぞれにおけるマーク状態での平均光子数にばらつきがあっても、光分配部１８の出力状態がｍ個の出力端のコヒーレント状態の直積状態となることには変わりがない。ゆえにこの分岐比が予めわかっていれば、それを考慮した閾値設定を行えばよいだけで、発明の効果に影響はない。
【０１７１】
なお、第１の認証システムの第１〜３変形例は、第２の認証システムにも適用することができる。
【０１７２】
（第３の認証システム）
図７を参照して、この発明の認証システムの第３の実施形態（以下、第３の認証システムと称する。）について説明する。図７は、第３の認証システムの模式図である。
【０１７３】
第３の認証システムは、認証サーバ１２が第１の認証側ユニット１０２と第２の受信ユニット１０４を備え、クライアント側装置２２が、第１の受信ユニット２０２と第２の認証側ユニット２０４を備えて構成される。第１の認証側ユニット１０２と第２の認証側ユニット２０４は、いずれも第１の認証システムの認証側ユニットと同様に構成される。また、第１の受信ユニット２０２と第２の受信ユニット１０４は、いずれも第１の認証システムのクライアント側ユニットと同様に構成される。従って、重複する説明を省略する。
【０１７４】
第３の認証システムでは、第１の認証側ユニット１０２と第１の受信ユニット２０２とで、上述の第１の認証システムが構成され、同様に、第２の認証側ユニット２０４と第２の受信ユニット１０４とで、上述の第１の認証システムが構成される。
【０１７５】
これにより、認証サーバ１２及びクライアント側装置２２は、互いに相手を正規な利用者として認証できる。
【０１７６】
なお、図中では量子チャンネル１０００ｄ、１０００ｅはそれぞれ別個に設けられた光伝送路のように表記したが、単一の光伝送路を双方向に利用する構成にしてもよい。
【０１７７】
同様に、古典チャンネル２０００ｄ、２０００ｅはそれぞれ別個に設けられた伝送路のように表記したが、単一の伝送路を双方向に利用する構成にしてもよい。
【０１７８】
また、第１の認証システムの第１〜３変形例は、第３の認証システムにも適用することができる。また、第２の認証システムを、第３の認証システムに適用することにより、３以上の端末又はサーバの任意の組み合わせについて、それぞれ相手を正規な利用者として認証できる。
【０１７９】
（セキュリティシステム）
図８を参照して、この発明のセキュリティシステムの実施形態について説明する。図８は、セキュリティシステムの模式図である。
【０１８０】
セキュリティシステムは、第１の認証システムを用いた入退場管理システムである。
【０１８１】
セキュリティシステムは、管理装置１とセキュリティゲート２を備えて構成される。セキュリティゲート２には、利用者が実際に通過する物理的な入退場ゲート２５０が設けられている。退場時に、利用者が正規な利用者と判断されれば入退場ゲート２５０が開き、不正者と判断されれば入退場ゲート２５０は開かず、不正者はこの入退場ゲート２５０を通過できない。正規な利用者か不正者かは管理装置１が判別する。
【０１８２】
なお、ここでは、入退場ゲート２５０が物理的なゲートである例を説明するが、ファイアウォールのような電子的に設けられた仮想的なゲートにも適用できる。
【０１８３】
管理装置１は、第１の認証システムの認証サーバと同様に構成することができる。また、セキュリティゲート２は、入退場ゲート２５０に加えて、第１の認証システムのクライアント側ユニット２０を備えて構成される。従って、第１の認証システムと重複する説明は省略することもある。
【０１８４】
判別部１４４は、判別情報Ｃを含む認証情報Ｍ（Ｃ）を作成する。この認証情報Ｍ（Ｃ）は、入退場ゲート２５０に送られる。
【０１８５】
入退場ゲート２５０は、送られた判別情報Ｃが承認した旨を含んでいれば、ゲートを開く。一方、判別情報Ｃが否認した旨を含んでいれば、ゲートを開かない。この場合、入退場ゲート２５０を通過しようとする利用者が不正者であることを管理装置１に通知する。管理装置１は、任意好適な手段を用いて、管理者、警備員その他に通知する。
【０１８６】
（第１の入退場管理方法）
セキュリティゲート２を利用する利用者は、予めＩＤカードなどの第２の記憶媒体２２４を保有する。利用者は入退場ゲート２５０を通って入場する際に、検出部２２２と、第２の記憶媒体２２４を通信可能に接続する。これにより、検出部２２２における受信時刻情報Ｂが、第２の記憶媒体２２４に記録される。なお、検出部２２２と、第２の記憶媒体２２４との接続は、任意好適な手段で行うことができる。第２の記憶媒体２２４としてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）を利用した非接触ＩＣカードシステムを利用することができる。この場合、検出部２２２は、ＲＦ信号の送受信システムを備えればよい。あるいは、任意好適なカードリーダ・ライタを備え、第２の記憶媒体２２４に情報を記録し、また、第２の記憶媒体２２４に記録されている情報を読み出す構成にすることができる。このとき、送信時刻情報Ａが、第１の記憶媒体１２４に記録される。
【０１８７】
ここで、送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂが、同じ期間に発生した乱数に基づくようにするために、検出部２２２と、第２の記憶媒体２２４とが接続された旨の通知を管理装置１に送ることにより、乱数発生器１２２が一定期間乱数を生成する構成にすることができる。または、乱数発生器１２２が、定期的に乱数を生成し、検出部２２２が備えるＲＡＭ等に受信時刻情報Ｂを記録し、検出部２２２と、第２の記憶媒体２２４とが接続されると、ＲＡＭから第２の記憶媒体２２４に受信時刻情報Ｂが書き込まれる構成にしても良い。
【０１８８】
利用者が入退場ゲート２５０を通って退場する際は、第２の読込部２４２と第２の記憶媒体２２４を通信可能に接続する。これにより、第２の読込部２４２は、第２の記憶媒体２２４に記録されている受信時刻情報Ｂを読み出す。なお、第２の読込部２４２と、第２の記憶媒体２２４との接続は、検出部２２２と第２の記憶媒体２２４との接続と同様に任意好適な手段で行うことができる。
【０１８９】
第２の読込部２４２は、受信時刻情報Ｂを含む認証情報Ｍ（Ｂ）を、管理装置１に送る。管理装置１の判別部１４４は、認証情報Ｍ（Ｂ）を受け取ると、それに応答して、第１の読込部１４２に指示を送り、第１の読込部１４２が第１の記憶媒体１２４から読み出した送信時刻情報Ａを受け取る。判別部１４４は、送信時刻情報Ａ及び受信時刻情報Ｂを照合し、同時イベント回数を取得する。
【０１９０】
同時イベント回数が予め設定された所定の範囲内である場合、判別部１４４は利用者を正規な利用者と判別し、承認した旨の情報を含む判別情報Ｃを作成する。一方、同時イベント回数が閾値に満たない場合、判別部１４４は利用者を不正者と判別し、否認した旨を含む判別情報Ｃを作成する。
【０１９１】
次に、判別部１４４は、判別情報Ｃを含む、認証情報Ｍ(Ｃ)を作成する。
【０１９２】
認証情報Ｍ（Ｃ）は入退場ゲート２５０に送られる。入退場ゲート２５０では受け取った認証情報Ｍ（Ｃ）が承認した旨の情報を含んでいれば、入退場ゲート２５０を開く。
【０１９３】
一方、認証情報Ｍ（Ｃ）が否認した旨の情報を含んでいれば、入退場ゲート２５０を開かない。さらに、入退場ゲート２５０を通過しようとする利用者が不正者であることを管理者、利用者、警備員その他に通知する。  
【０１９４】
このセキュリティシステム及び第１の入退場管理方法では、入退場ゲート２５０の入場時に毎回送信時刻情報Ａ及び受信時刻情報Ｂが更新される。このため、それ以前に持っている受信時刻情報Ｂをこれ以降の入退場ゲート２５０の退場に利用することはできない。このため、このセキュリティシステム及び第１の入退場管理方法によれば、正規な利用者の退場のみが許可され、不正な利用者の存在を探知できる。
【０１９５】
以上のような状況下で、不正者がこの入退場ゲート２５０を退場するために行う攻撃としては下記のものが考えられる。
【０１９６】
まずは利用者が管理する第２の記憶媒体２２４を盗んで、その内容をコピーし偽造する方法である。
【０１９７】
この方法では、正規な利用者が入退場ゲート２５０を退場しようとする前までは、不正者が正規な利用者として入退場ゲート２５０を退場することが可能である。
【０１９８】
このような場合、例えば、管理装置１に設けられる第１の記憶媒体１２４と正規な利用者が保有する第２の記憶媒体２２４が過去（例えば前回）の送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂをそれぞれ記録して、それらも照合するダブルチェックを行えばよい。このように構成すると、不正者が利用し正規な利用者が知らない過去の送信時刻情報Ａ及び受信時刻情報Ｂが含まれるため、少なくとも正規な利用者とゲート管理者は過去に不正な退場が行われたことを検出できる。そこでＩＤカードの無効化などの対策を行うことで、次回以降の攻撃を防ぐことができる。
【０１９９】
次に不正者が行う攻撃は、不正者がアクセスできる通信路や光路を狙った盗聴である。
【０２００】
第２の読込部２４２と管理装置１の間の通信路を狙った盗聴では、正規な利用者が、ゲートを退場するときに利用した認証情報Ｍ（Ｂ）を得ることができる。これによって盗聴者は有効な同時イベント回数が得られる受信時刻情報Ｂを知ることはできる。しかし、正規な利用者が今現在ゲートを退場する時に受信時刻情報Ｂを知ることができても、不正者に利することは少ない。例えば、過去（例えば前回の）の送信時刻情報Ａと受信時刻情報Ｂを用いたダブルチェックを行えば、同じ受信時刻情報Ｂで２度の退場要求があったことが知れるからである。
【０２０１】
次に管理装置１と入退場ゲート２５０の間の通信路を狙った盗聴では、ゲートを通過するための認証情報Ｍ（Ｃ）を得ることができる。これによって盗聴者はゲートを開けるための判別情報Ｃを得ることができる。この判別情報Ｃにより入退場ゲートを開けられる不正者は実質的にいかなるゲートも開けることができる権限を持っていることになる。そのような強い権限を持った不正者にとってはもはや盗聴行為自体が無意味であり、そのような攻撃を考えるのは実際上、あまり意味がない。
【０２０２】
次に不正者が行う攻撃は、管理装置１と検出部２２２の間の光路を狙った盗聴になる。すなわち、正規な利用者がゲートを入場する際に受け取る受信時刻情報Ｂを盗む攻撃である。
【０２０３】
このような攻撃として一般的にワイヤタップ攻撃と呼ばれる中間者攻撃が知られている。これについては、すでに説明したように、不正者がゲートを通過できるだけの同時イベント回数が得られる受信時刻情報ＢＥを得ることはできない。
【０２０４】
以上のように、第１の認証システムをセキュリティシステムに適用することができる。なお、第２〜第３の認証システム、及び第１〜第３変形例をセキュリティシステムに適用することもできる。
【０２０５】
（第２の入退場管理方法）
第１の入退場管理方法は、正規な利用者の退場を許可し、不正な利用者の退場を探知し防ぐ。一方、第２の入退場管理方法は、正規な利用者の入退場を許可し、不正な利用者の入退場を探知し防ぐ。第２の入退場管理方法は、上述のセキュリティシステムを用いて実施可能である。
【０２０６】
ゲート管理者とセキュリティゲート２を利用する利用者は、「正規な」送信時刻情報Ａ０及び受信時刻情報Ｂ０を予め第１及び第２の記憶媒体１２４及び２２４に有しているものとする。このような仕組みは、第１の入退場管理方法のプロセスとして述べた、時刻情報を得るプロセスを、例えばＩＤカード発行時などに実行しておけばよい。
【０２０７】
正規な受信時刻情報Ｂ０を有する利用者が入退場ゲート２５０を通って入場する際は、第２の読込部２４２と第２の記憶媒体２２４であるＩＤカードを通信可能に接続する。これにより、第２の読込部２４２は、第２の記憶媒体２２４に記録されている受信時刻情報Ｂ０を読み出す。第２の読込部２４２は、受信時刻情報Ｂ０を含む認証情報Ｍ（Ｂ０）を生成する。
【０２０８】
認証情報Ｍ（Ｂ０）は、管理装置１内にある判別部１４４に送られる。判別部１４４は、認証情報Ｍ（Ｂ０）を受け取ると、それに応答して、第１の読込部１４２に指示を送り、第１の読込部１４２が第１の記憶媒体１２４から読み出した送信時刻情報Ａ０を受け取る。判別部１４４は、送信時刻情報Ａ０及び受信時刻情報Ｂ０を照合し、同時イベント回数を取得する。
【０２０９】
同時イベント回数が一定の閾値を超えていた場合、判別部１４４は利用者を正規の利用者と判別し、承認した旨の情報を含む判別情報Ｃを作成する。一方、同時イベント回数が一定の値に満たない場合、判別部１４４は利用者を不正者と判別し、否認した旨を含む判別情報Ｃを作成する。
【０２１０】
次に、判別部１４４は、判別情報Ｃを含む、認証情報Ｍ(Ｃ)を作成する。
【０２１１】
認証情報Ｍ（Ｃ）は入退場ゲート２５０に送られる。入退場ゲート２５０では送られた判別情報Ｃが承認した旨を含んでいれば、入退場ゲート２５０を開く。一方、判別情報Ｃが否認した旨を含んでいれば、入退場ゲート２５０を開かない。さらに、入退場ゲート２５０を通過しようとする利用者が不正者であることを管理者、利用者、警備員その他に通知する。  
【０２１２】
第２の入退場管理方法では、管理装置１は、判別情報Ｃが承認情報である場合には、認証情報Ｍ（Ｃ）を送る際に、次の乱数を発生させる。この乱数に基づく送信時刻情報Ａ１及び受信時刻情報Ｂ１が、新たに第１及び第２の記憶媒体１２４及び２２４に記録される。
【０２１３】
そして、この新たに記録された送信時刻情報Ａ１及び受信時刻情報Ｂ１を用いて、入場時と同様のプロセスを実行することで、次に利用者がこのゲートを退場する時の認証を行うことができる。また、退場する時に再度、微弱強度変調光を発生し受光検出することで受け取る新たな送信時刻情報Ａ２及び受信時刻情報Ｂ２は、次に利用者がこのゲートを再入場する時に用いることができる。
【０２１４】
第２の入退場管理方法では、入退場ゲート２５０の入場時及び退場時に毎回送信時刻情報Ａ及び受信時刻情報Ｂが更新される。このため、それ以前に持っている受信時刻情報Ｂをこれ以降の入退場ゲート２５０の入退場に利用することはできない。このため、第２の入退場管理方法によれば、正規な利用者の入退場のみが許可され、不正な利用者による入退場を探知できる。  
【符号の説明】
【０２１５】
１  管理装置
２  セキュリティゲート
１０、１２    認証サーバ
２０、２２    クライアント側装置
１００    認証側ユニット
１０２    第１の認証側ユニット
１０４    第２の受信ユニット
１２０    送信情報記憶部
１２２    乱数発生器
１２４    第１の記憶媒体
１３１    微弱強度変調光源
１３２    レーザ光源
１３４    光強度変調器
１３６    光減衰器
１４０    認証判別部
１４２    第１の読込部
１４４    判別部
１４６    復号化部
２００    クライアント側ユニット
２０２    第１の受信ユニット
２０４    第２の認証側ユニット
２２２    検出部
２２４    第２の記憶媒体
２４２    第２の読込部
２４６    暗号化部
【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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