(57)【要約】  【課題】漏洩テンプレートの不正利用によるなりすましを防止するキャンセラブル生体認証システムを実現する。  【解決手段】認証時に、公開鍵証明書で認証された認証サーバ110は、差分パラメータを生成し、これによりテンプレートを変換して一時登録テンプレートを作成し、差分パラメータを耐タンパデバイス140に送信する。耐タンパデバイス140は、保管された変換パラメータとこの差分パラメータから一時パラメータを生成し。クライアント端末120は、この一時パラメータを用いて特徴量を変換して、一時変換特徴量を生成する。認証サーバ110は一時変換特徴量を受信し、一時登録テンプレートと一時変換特徴量を照合する。【選択図】図１
2008097438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライアント端末で取得された生体情報に基づいてユーザを認証する認証サーバを含むユーザ認証システムであって、
パラメータを保管し、前記パラメータと差分パラメータとから一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部と前記一時パラメータを前記クライアント端末に出力する出力部を有する耐タンパデバイスを有し、
前記認証サーバは、
前記生体情報を前記パラメータで変換して作成した登録テンプレートを記憶する記憶部と、
前記差分パラメータを生成する差分パラメータ生成部と、
前記登録テンプレートを前記差分パラメータで一時登録テンプレートに変換する変換部と、
前記クライアント端末より入力される一時照合テンプレートと前記一時登録テンプレートとを照合する照合部とからなり、
前記クライアント端末は、
前記耐タンパデバイスから前記一時パラメータを受信する入力部と、
認証時の前記生体情報を前記一時パラメータを用いて前記一時照合テンプレートに変換する変換部と、
前記一時照合テンプレートを前記認証サーバに出力する出力部とを有する
ユーザ認証システム。
【請求項２】
請求項１記載のユーザ認証システムであって、
前記耐タンパデバイスは認証局が発行した前記認証サーバの公開鍵証明書と前記耐タンパデバイスの秘密鍵を記憶する記憶部を更に有する
ユーザ認証システム。
【請求項３】
請求項２記載のユーザ認証システムであって、
前記耐タンパデバイスは、暗復号化部を更に有し、
前記暗復号化部は前記認証サーバの公開鍵証明書を用いて、前記認証サーバの正当性を検証すると共に、
暗号化された前記差分パラメータを前記耐タンパデバイスの秘密鍵で復号化する
ユーザ認証システム。
【請求項４】
請求項３記載のユーザ認証システムであって、
前記耐タンパデバイスは、前記暗復号化部において前記認証サーバの正当性の検証の後、
暗号化された前記差分パラメータの送信を要求する
ユーザ認証システム。
【請求項５】
請求項１記載のユーザ認証システムであって、
前記生体情報は指静脈情報であり、前記パラメータはランダムフィルタである
ユーザ認証システム。
【請求項６】
生体情報に基づいてユーザを認証する認証サーバであって、
前記生体情報をパラメータで変換して作成した登録テンプレートを記憶する記憶部と、
差分パラメータを生成する差分パラメータ生成部と、
前記登録テンプレートを前記差分パラメータで一時登録テンプレートに変換する変換部と、及び
認証時にクライアント端末より入力される一時照合テンプレートと前記一時登録テンプレートとを照合する照合部とからなる
認証サーバ。
【請求項７】
請求項６記載の認証サーバであって、
暗復号化部を更に有し、
前記暗復号化部は耐タンパデバイスの公開鍵証明書を用いて前記差分パラメータを暗号化して出力する
認証サーバ。
【請求項８】
請求項７記載の認証サーバであって、
前記記憶部は前記認証サーバの秘密鍵を記憶しており、
前記暗復号化部は、前記耐タンパデバイスから送信される乱数を前記秘密鍵で暗号化した暗号化済み乱数を出力する
認証サーバ。
【請求項９】
請求項８記載の認証サーバであって、
前記暗号化済み乱数を出力し、前記耐タンパデバイスが前記認証サーバの正当性を検証した後、暗号化した前記差分パラメータを出力する
認証サーバ。
【請求項１０】
請求項６記載の認証サーバであって、
前記生体情報は指静脈情報であり、前記パラメータはランダムフィルタである
認証サーバ。
【請求項１１】
生体情報に基づいてユーザを認証するユーザ認証システムにおける、前記生体情報を取得する端末であって、
耐タンパデバイスから、差分パラメータを用いて生成された一時パラメータを受信する入出力部と、
認証時の前記生体情報を抽出する特徴抽出部と、
前記一時パラメータを用いて前記生体情報を一時照合テンプレートに変換する変換部と、
前記一時照合テンプレートを前記認証サーバに送信する送受信部とを有する
端末。
【請求項１２】
請求項１１記載の端末であって、
前記耐タンパデバイスから前記入出力部を介して入力された乱数を、前記送受信部を介して前記認証サーバに送信し、前記認証サーバから前記送受信部を介して暗号化済み乱数が送信されてきたら、前記入出力部を介して前記暗号化済み乱数を前記耐タンパデバイスに出力する
端末。
【請求項１３】
請求項１１記載の端末であって
前記認証サーバから前記送受信部を介して受信した暗号化された前記差分パラメータを前記送受信部を介して前記耐タンパデバイスに出力する
端末。
【請求項１４】
請求項１１記載の端末であって
前記特徴抽出部は指静脈センサの出力が入力され、前記生体情報として、指静脈情報を抽出する
端末。
【請求項１５】
請求項１４記載の端末であって、
前記差分パラメータは差分ランダムフィルタである
端末。
【請求項１６】
端末で取得された生体情報に基づいてサーバがユーザを認証するユーザ認証システムに用いる耐タンパデバイスであって、
パラメータを記憶する記憶部と、
前記パラメータと差分パラメータとから一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部と、
生成した前記一時パラメータを前記端末に出力する入出力部とを有する
耐タンパデバイス。
【請求項１７】
請求項１６記載の耐タンパデバイスであって、
前記記憶部は、
前記耐タンパデバイスの秘密鍵と、前記サーバの公開鍵証明書を記憶する
耐タンパデバイス。
【請求項１８】
請求項１７記載の耐タンパデバイスであって、
暗復号化部とを更に有し、
前記暗復号化部は前記サーバの公開鍵証明書を用いて前記サーバが正当であるか否かを検証すると共に、
前記入出力部から入力される暗号化された前記差分パラメータを前記耐タンパデバイスの秘密鍵で復号化する
耐タンパデバイス。
【請求項１９】
請求項１８記載の耐タンパデバイスであって、
前記暗号復号化部での検証の結果、前記サーバが正当であると検証された場合、前記サーバが前記差分パラメータを送信するよう要求する
耐タンパデバイス。
【請求項２０】
請求項１６記載の耐タンパデバイスであって、
前記生体情報は指静脈情報であり、前記パラメータはランダムフィルタである
耐タンパデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体的特徴を用いて個人を認証するユーザ認証技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体情報を用いたユーザ認証システムは、登録時にユーザから生体情報を取得し、特徴量と呼ばれる情報を抽出してテンプレートとして登録する。認証時は、再びユーザから生体情報を取得して特徴量を抽出し、テンプレートと照合して本人か否かを確認する。ネットワークを介してサーバがクライアント側にいるユーザを認証する場合、認証時にユーザの生体情報をクライアントが取得し、特徴量を抽出してサーバへ送信、サーバはこの特徴量を、保持するテンプレートと照合する。
【０００３】
しかし，このテンプレートは個人情報として厳密な管理が必要とされ、高い管理コストが必要となる。また，ユーザが持つ生体情報の数には限りがあるため、容易にテンプレートを変更することができず、仮にテンプレートが漏洩して偽造の危険が生じた場合、その生体認証が使用できなくなる。更に同じ生体情報を登録している他のシステムまで脅威に晒されることになる。
【０００４】
この問題に対し、非特許文献１では、登録時に特徴量を一定の関数とクライアントが持つ秘密の変換パラメータで変換し、元の情報を秘匿したテンプレートをサーバに保管、認証時にクライアントが新たに抽出した生体情報の特徴量を、同じ関数とパラメータで変換してサーバへ送信し、サーバで受信した特徴量とテンプレートを照合する方法（キャンセラブル生体認証）を開示している。クライアントが変換パラメータを秘密に保持することで、サーバは認証時においても元の特徴量を知ることができず、ユーザのプライバシが保護される。またテンプレートが漏洩した場合にも、変換パラメータを変更して再度テンプレートを作成、登録することで、安全性を保つことができると考えられる。
【０００５】
【非特許文献１】N.K.Ratha, J.H.Connell, R.M.Bolle, “Enhancing security and privacy in biometrics-based authentication systems”, IBM Systems Journal, Vol.40, No.3, 2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，テンプレートが漏洩したシステムに関しては，テンプレートの不正利用によるなりすましが可能となる問題がある。また、サーバからテンプレートが漏洩すると同時にクライアント端末からパラメータが漏洩した場合には、元の生体情報を復元できてしまう問題が生じる。
【０００７】
本発明は，テンプレートの不正利用によるなりすましを防止し、更にはクライアント端末からの変換パラメータの漏洩による元の生体情報の復元を防止するキャンセラブルユーザ認証システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、クライアント端末で取得された生体情報に基づいてユーザを認証する認証サーバとからなるユーザ認証システムであって、パラメータを保管し、このパラメータと差分パラメータとから一時パラメータを生成する一時パラメータ生成とこの一時パラメータをクライアント端末に出力する出力部を有する耐タンパデバイスを有し、認証端末は、生体情報をパラメータで変換して作成した登録テンプレートを記憶する記憶部と、差分パラメータを生成する差分パラメータ生成部と、登録テンプレートを差分パラメータで用いて一時登録テンプレートに変換する変換部と、クライアント端末より入力される一時照合テンプレートと一時登録テンプレートとを照合する照合部とからなり、クライアント端末は、耐タンパデバイスから一時パラメータを受信する入力部と、認証時の生体情報を一時パラメータを用いて一時照合テンプレートに変換する変換部と、一時照合テンプレートを認証サーバに出力する出力部とを有するユーザ認証システムを提供する。
【０００９】
また、本発明は、このユーザ認証システムに用いられる認証サーバ、クライアント用の端末、及び耐タンパデバイスを提供する。
【００１０】
すなわち、本発明のキャンセラブル生体認証システムは、耐タンパデバイス、クライアント端末、及びサーバから構成する。耐タンパデバイスは、変換パラメータとサーバの公開鍵証明書を保管する。サーバは、登録テンプレートを保管する。認証時には、耐タンパデバイスは、サーバの公開鍵証明書を用いてサーバを認証する。サーバは、差分パラメータを生成し、差分パラメータにより登録テンプレートを変換して一時登録テンプレートを作成し、差分パラメータをクライアント端末経由で耐タンパデバイスに送信する。耐タンパデバイスは、保管しておいたパラメータと受信した差分パラメータとから一時パラメータを生成してクライアント端末に送信する。クライアント端末は、生体情報を取得し特徴抽出を行い、一時パラメータを用いて生体情報である特徴量を変換して、一時変換特徴量（一時照合テンプレート）を生成する。サーバは一時変換特徴量を受信し、一時登録テンプレートと一時変換特徴量（一時照合テンプレート）を照合する。
【００１１】
なお、本明細書等において、パラメータとは、生体情報である特徴量を変換するための用いるものを言う。また、差分パラメータとは、秘匿されたままサーバ上に登録されているテンプレートを，秘匿したままサーバ上で更新するものを言う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、一時的なテンプレートを生成し照合に用いることにより漏洩したテンプレートの不正利用によるなりすましを防止でき、更に一時的な変換パラメータを生成して変換に用いることでパラメータの漏洩による元の生体情報の復元を防止できるキャンセラブル生体認証システムを実現する。これにより、高い安全性と高いプライバシ保護効果を持つキャンセラブル生体認証システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の具体的実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
第一の実施例として、図１〜図７より、差分パラメータを用いて指静脈画像をサーバに対して秘匿したまま認証サーバ内で指静脈照合を行うキャンセラブル指静脈認証システムを例に説明する。
ここで，差分パラメータとは，上述の通り秘匿されたままサーバ上に登録されているテンプレートを，秘匿したままサーバ上で更新するためのパラメータのことである。クライアントは，更新後のテンプレートに対応する差分パラメータを保持し，認証時にはこの差分パラメータを用いて変換を実行する。
【００１５】
なお、差分パラメータの実現方法は，キャンセラブル生体認証の種別ごとに異なる。例えば指紋認証の場合，次のようになる。キャンセラブル指紋認証では，マニューシャと呼ばれる特徴点に対し，マニューシャ間の距離を不変としたまま，座標回転，方向回転などの幾何学的変換を実行することで，これを変換とする。パラメータは，幾何学的変換における座標回転の角度や方向回転の角度などの具体的な数値である。この場合、差分パラメータは，幾何学的変換における具体的な数値のテンプレート更新前と更新後の差分である。指静脈認証の場合の差分パラメータは，以下で詳述する差分ランダムフィルタである。
【００１６】
図１は，第一の実施例のキャンセラブル指静脈認証システムの全体構成を示す。
【００１７】
同図から明らかなように、本実施例のキャンセラブル指静脈認証システムは、認証局100、認証サーバ110、クライアント端末120、指静脈センサ130、耐タンパデバイス140、ネットワーク網150から構成される。認証局100、認証サーバ110、クライアント端末120は、ネットワーク網150に接続されている。クライアント端末120には、指静脈センサ130と耐タンパデバイス140が接続されている。
【００１８】
認証局100は，認証サーバの公開鍵証明書を発行・保管し，耐タンパデバイスの公開鍵証明書を発行・保管し，端末からの要求に応じて公開鍵証明書を出力する機能を持つ。
【００１９】
認証サーバ110は，登録時に変換パラメータとしてのランダムフィルタにより変換されたテンプレートを全ユーザ分保管している。認証時には，差分パラメータとなる差分ランダムフィルタと差分逆ランダムフィルタを生成し，差分逆ランダムフィルタを耐タンパデバイスの公開鍵で暗号化し，ネットワーク網150を介して耐タンパデバイスに対して送付する。その後，生成した差分パラメータである差分ランダムフィルタを用いて登録テンプレートを再度変換して一時登録テンプレートとし，ネットワーク網150を介して入力される一時照合テンプレートと照合を行う。
【００２０】
クライアント端末120は，認証時には，指静脈センサ130から指静脈画像を取得して画像処理を行って特徴量を抽出する。その後，後で詳述するように、耐タンパデバイス140が生成する一時逆ランダムフィルタを耐タンパデバイス140から入手し、これにより特徴量の変換を行い，変換された特徴量（一時変換特徴量）を一時照合テンプレートとして、ネットワーク網150を介して認証サーバ110に送付する。
【００２１】
耐タンパデバイス140は，認証時には，認証サーバ110の公開鍵証明書を用いて認証サーバの正当性を確認する。その後，認証サーバ110から送付された暗号化済みの差分逆ランダムフィルタを耐タンパデバイス110の秘密鍵で復号化する。耐タンパデバイス140はこの差分パラメータとしての差分逆ランダムフィルタと保管してある逆ランダムフィルタから一時逆ランダムフィルタを生成し，クライアント端末120に出力する。
【００２２】
なお、図１に示された第一の実施例のシステム構成における、認証サーバ110、クライアント端末120等は、そのハードウェア構成として通常のコンピュータとしての構成を有する。例えば、図８に示すように、内部バス307等を介して接続された処理部（ＣＰＵ）301、記憶部（メモリ）302、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）303、入力部304、出力部305、通信部306とからコンピュータ300を構成することができる。ＣＰＵ301は、メモリ302に記憶されたプログラムの実行等を行う。これらのプログラムは、記憶媒体での供給や、ネットワーク経由での配信等、外部から必要に応じて導入する形を取っても良い。
【００２３】
図２に、認証局100の機能構成を示す。
【００２４】
認証局100は，認証サーバ110設置時に認証サーバ110に対して公開鍵証明書を発行し、記憶部102に保管する。同様に、認証局100は，ユーザ登録時に耐タンパデバイス140に対して公開鍵証明書を発行し、記憶部101に保管する。認証時には、認証サーバ110からの要求に応じて耐タンパデバイス140の公開鍵証明書を、認証サーバ110に出力し、クライアント端末120からの要求に応じて認証サーバ110の公開鍵証明書を、クライアント端末120に出力する。認証時に以上のような要求が生じない場合には、これらの公開鍵証明書を出力する必要は無い。なお、103は通信部（送受信部）である。
【００２５】
図３に，認証サーバ110の機能構成を示す。
【００２６】
認証サーバ110は、指静脈登録テンプレートを全ユーザ分、記憶部111に保管する。認証時には、正当性を確認させるため、暗復号化部117は、クライアント端末120から通信部（送受信部）115を介して送信された乱数を認証サーバ110の秘密鍵を用いて暗号化する。その後、認証サーバ110は、通信部115、ネットワーク網150を介してクライアント端末120に暗号化済み乱数を返信する。
【００２７】
クライアント端末120において、認証サーバ110の正当性が確認できた場合には、認証サーバ110の差分パラメータ生成部である差分ランダムフィルタ生成部112は、差分パラメータとなる差分ランダムフィルタΔKと差分逆ランダムフィルタΔK−１を生成する。その後、一時登録テンプレート生成部である変換部113は、差分ランダムフィルタΔKを用いて、ユーザの記憶部111に保管された登録テンプレートを変換し、一時登録テンプレートを生成する。照合部114は、クライアント端末120より送信されてきた一時照合テンプレート（一時変換特徴量）と、この一時登録テンプレートを照合する。照合値がしきい値を下回っていた場合、本人と判定する。
【００２８】
なお、上述の通り、認証サーバ110は、通常、図８に示すような構成を有するコンピュータシステムであり、機能ブロックである差分ランダムフィルタ生成部112、変換部113、照合部114、暗復号化部117については、図８に示したＣＰＵ301にて実行されるプログラムで構成することができる。この場合、これらのプログラムは、通常メモリ302やＨＤＤ303内部に記憶される。あるいは、必要に応じて記憶媒体や、通信部115を介したネットワーク網を用いて、コンピュータ内部に提供される場合もあることは言うまでもない。これは、次に述べるクライアント端末120においても同様である。
【００２９】
図４に、クライアント端末120の機能構成を示す。
【００３０】
クライアント端末120は、認証時に、耐タンパデバイス140から、耐タンパデバイスＩ／Ｆ（入出力部）124を介して入力された乱数を、通信部（送受信部）123を介し、ネットワーク網150経由で、認証サーバ110に送信する。その後、クライアント端末120は、認証サーバ110の秘密鍵で暗号化された乱数を認証サーバ110から受信し、耐タンパデバイスＩ／Ｆ部124を介して、暗号化済み乱数を耐タンパデバイス140に出力する。耐タンパデバイス140において認証サーバの正当性が確認された場合には、クライアント端末120は、暗号化された差分パラメータである差分逆ランダムフィルタΔK−１を認証サーバ110から受信し、これを同様に耐タンパデバイス140に送信し、その後に耐タンパデバイス140で生成された一時逆ランダムフィルタK‘−１を受信する。
【００３１】
その後、クライアント端末120は、指静脈センサ130から指静脈画像を取得する。特徴抽出部121は、指静脈画像から特徴抽出を行い、照合特徴量Fを生成する．変換部122は、一時逆ランダムフィルタK‘−１を用いて照合特徴量Fを変換し，一時照合テンプレートK‘−１Fを生成する。その後、クライアント端末120は、一時照合テンプレートK‘−１Fを、ネットワーク網150を介して認証サーバ110に送信する。
【００３２】
なお、この機能構成図における、特徴抽出部121と変換部122は、先に図８を用いて説明したＣＰＵにおけるプログラム処理、あるいは専用のハードウェア構成であっても良い。
【００３３】
図５に、耐タンパデバイス140の機能構成を示す。ここで，耐タンパデバイスとは、機器や回路の内容に対する外部からの分析が困難となっているデバイスである。耐タンパ性を高める技術には、論理的な技術と物理的な技術がある。論理的な技術としては、逆アセンブラなどによる解析を困難にするための難読化技術などがある。物理的な技術としては、回路を解析するために保護層を除去すると、内部の回路まで破壊されるようにする技術などがある。特に、パッケージを壊して回路パターンなどを露出させると、暗号化鍵データやプログラムなどを記憶していたメモリの内容が消去されてしまうようにする技術などがある。本実施例においては、こうした技術を搭載したデバイスを耐タンパデバイスと呼ぶ。耐タンパデバイスの例としては、ICカードなどがある。このICカードは少なくともCPUとメモリを有する。
【００３４】
さて、耐タンパデバイス140は，発行時に，認証局100に公開鍵証明書を発行させ，発行された秘密鍵を記憶部144に格納する。また，認証サーバ110の公開鍵証明書も記憶部143に格納する。ユーザ登録時には，変換パラメータである逆ランダムフィルタK−１を記憶部145に格納する。ユーザ認証時には、暗復号化部142が乱数を生成してクライアント端末120に送信する。クライアント端末120は，乱数をネットワーク網150を介して認証サーバ110に送信する。認証サーバ110は，乱数を所有する秘密鍵で暗号化し、クライアント端末120に送信する。クライアント端末120は、受信した暗号化済み乱数を耐タンパデバイス140に送信する。
【００３５】
耐タンパデバイス140の暗復号化部142は、受信した暗号化済み乱数を、記憶部143に記憶された認証サーバ110の公開鍵で復号化する。耐タンパデバイス140は、復号化した乱数が始めに送信した乱数と一致することを確認する。一致した場合には，認証サーバ110が正当であるので、耐タンパデバイス140は、クライアント端末120にパラメータである差分逆ランダムフィルタΔK−１を要求し、一致しない場合には処理を終了する。クライアント端末120は、耐タンパデバイス140からの要求を受け、認証サーバ110に差分逆ランダムフィルタΔK−１を要求する。
【００３６】
認証サーバ110は、クライアント端末120からの要求を受信すると、認証局100から耐タンパデバイス公開鍵証明書を取得し、差分逆ランダムフィルタΔK−１を耐タンパデバイスの公開鍵で暗号化し、これをクライアント端末120に送信する。クライアント端末120は、受信した暗号化済み差分逆ランダムフィルタΔK−１を、耐タンパデバイス140に出力する。耐タンパデバイス140の暗復号化部142は，受信した暗号化済み差分逆ランダムフィルタΔK−１を記憶部144で所有する秘密鍵で復号化する。耐タンパデバイス140の一時逆ランダムフィルタ生成部146は，差分逆ランダムフィルタΔK−１と保管していた変換パラメータである逆ランダムフィルタK−１とから，一時逆ランダムフィルタK‘−１を生成する。耐タンパデバイス140は，一時逆ランダムフィルタK‘−１をクライアント端末120に送信する。
【００３７】
図６に，第一の実施例のキャンセラブル指静脈認証システムにおける認証時のフローを示す。
【００３８】
同図のステップ201で、耐タンパデバイス140は、乱数を生成し、クライアント端末120に出力する。クライアント端末120は、受信した乱数を認証サーバ110に送信する。
【００３９】
ステップ202で、認証サーバ110は、受信した乱数を所有する秘密鍵で暗号化し、クライアント端末120に送信する。クライアント端末120は、受信した暗号化済み乱数を耐タンパデバイス140に出力する。
【００４０】
ステップ203で、耐タンパデバイス140は、受信した暗号化済み乱数を所有する認証サーバ110の公開鍵で復号化する。
【００４１】
ステップ204で、耐タンパデバイス140は、復号化した乱数が始めに送信した乱数と一致するか検証する。検証に成功した場合、認証サーバは正当であり、ステップ205に進む。検証に失敗した場合、認証サーバが不正であるとみなし、処理を終了する。
【００４２】
ステップ205で、耐タンパデバイス140は、クライアント端末120に対して差分パラメータである差分逆ランダムフィルタを要求する。これを受けて，クライアント端末120は、認証サーバ110に対して差分逆ランダムフィルタを要求する。
【００４３】
ステップ206で、認証サーバ110は、差分ランダムフィルタΔKと差分逆ランダムフィルタΔK−１とを生成する。ここで、ΔKとΔK−１は、２次元周波数空間でのフィルタであり、周波数空間での座標（u,v）ごとに成分を持つため、ΔKとΔK−１の各成分をΔK（u,v）、ΔK−１（u,v）と表記する。
【００４４】
ΔK（u,v）とΔK−１（u,v）の生成方法は以下の通りとする。まず，ΔK（u,v）の生成は、成分ごとに乱数を発生させ、その値を使用する。次に、ΔK−１（u,v）の生成は、ΔK（u,v）とΔK−１（u,v）が次式を満たすよう、値を決定する。
【００４５】
【数１】
2008097438.tif 000003
【００４６】
別の生成手順として、先にΔK−１（u,v）を乱数により生成し、次にΔK（u,v）が次式を満たすよう決定する、としても良い。
【００４７】
ステップ207で，認証サーバ110は、生成した差分パラメータとしての差分ランダムフィルタΔKを用いて登録テンプレートKGを変換し、一時登録テンプレートK‘Gを生成する。ここで、登録テンプレートKGは、２次元周波数空間でのベクトルであるため、K（u,v）G（u,v）と表記する。ここでK（u,v）は、変換パラメータとしてのランダムフィルタである。また、一時変換パラメータK'も２次元周波数空間でのベクトルであるため、K’（u,v）と表記する。このとき、差分ランダムフィルタΔK（u,v）による変換は次式のとおりとなる。
【００４８】
【数２】
2008097438.tif 000004
【００４９】
この式において、差分ランダムフィルタΔK（u,v）を登録テンプレートK（u,v）G（u,v）に積算している。これにより，元の特徴量G（u,v）を秘匿したまま，特徴量を変換パラメータK（u,v）で撹乱した状態である登録テンプレートK（u,v）G（u,v）を，別の撹乱した状態である一時登録テンプレートK’（u,v）G（u,v）に写像することができる。このようにして，一時登録テンプレートK’（u,v）G（u,v）を生成する。
【００５０】
次に、ステップ208で、認証サーバ110は、耐タンパデバイスの公開鍵証明書を認証局100から取得し、この公開鍵を用いて差分逆ランダムフィルタΔK−１（u,v）を暗号化する。その後、認証サーバ110は、暗号化した差分逆ランダムフィルタΔK−１（u,v）をクライアント端末120に送信する。クライアント端末120は、受信した暗号化済み差分逆ランダムフィルタΔK−１（u,v）を、耐タンパデバイス140に出力する。
【００５１】
図７は，図６で示した第一の実施例における認証時のフローの続きを示す。ステップ209で、耐タンパデバイス140は、受信した暗号化済み差分逆ランダムフィルタΔK−１（u,v）を、所有する秘密鍵を用いて復号化する。
【００５２】
ステップ210で，耐タンパデバイス140は、差分逆ランダムフィルタΔK−１（u,v）と保管していた逆ランダムフィルタK−１（u,v）とから、一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）を生成する。ここで、逆ランダムフィルタ、および一時逆ランダムフィルタは、２次元周波数空間でのベクトルであるため、それぞれK−１（u,v）、K‘−１（u,v）と表記している。このとき、一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）の生成は、次式により行う。
【００５３】
【数３】
2008097438.tif 000005
【００５４】
この式において、逆ランダムフィルタK−１（u,v）に差分逆ランダムフィルタΔK−１（u,v）を積算し、一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）を算出している。これにより、認証サーバ110が保持している一時登録テンプレートに対応したランダムフィルタとして、一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）を生成することができる。また、演算は耐タンパデバイス140内で実行しているため、逆ランダムフィルタK−１（u,v）をクライアント端末120に対して秘匿したままにできるメリットがある。
その後，耐タンパデバイス140は、生成した一時変換パラメータである一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）をクライアント端末120に送信する。
【００５５】
ステップ211で、クライアント端末120は、指静脈センサ130から指静脈画像を取得する。ステップ212で、クライアント端末120は、指静脈画像から特徴抽出して指静脈パターンを生成する。ここで、指静脈パターンは２次元画像であるのでf(x,y)と表記する。
【００５６】
ステップ213で，クライアント端末120は、一時変換パラメータである一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）を用いて指静脈パターンf(x,y)を変換する。まず，指静脈パターンf(x,y)をフーリエ変換してF(u,v)を生成する。ここで，F(u,v)はf(x,y)のフーリエ成分であり、２次元周波数空間でのベクトルである。次に、F(u,v)の成分ごとに一時逆ランダムフィルタK‘−１（u,v）の成分を掛け、一時照合テンプレートK‘−１（u,v）F(u,v)を生成する。その後、クライアント端末120は、一時照合テンプレートK‘−１（u,v）F(u,v)を認証サーバ110に送信する。
【００５７】
ステップ212で、認証サーバ110は、受信した一時照合テンプレートK‘−１（u,v）F(u,v)と、ステップ207で生成しておいた一時登録テンプレートK’（u,v）G（u,v）とを照合する。照合処理では、まず、K’（u,v）G（u,v）とK‘−１（u,v）F(u,v)を要素ごとに積算する。ここで，変換パラメータK（u,v）とK−１（u,v）は、登録時に次式を満たすよう決定している。
【００５８】
【数４】
2008097438.tif 000006
【００５９】
この式において，変換パラメータK−１（u,v）は，K（u,v）の乗法に関する逆元となっている。これにより，登録テンプレートK（u,v）G（u,v）と照合テンプレートK−１（u,v）F(u,v)の積は，登録特徴量G（u,v）と照合特徴量F(u,v)の積に一致させることができる。このため，照合値を不変として認証精度を保存したまま、特徴量（G（u,v）やF(u,v)）をランダムフィルタ（K（u,v）やK−１（u,v））により撹乱できる効果がある。
即ち、数１と数４より、次式が成り立つ。
【００６０】
【数５】
2008097438.tif 000007
【００６１】
この式から明らかなように、一時登録テンプレートK‘（u,v）G（u,v）と一時照合テンプレートK’−１（u,v）F(u,v)の積は、登録特徴量G（u,v）と照合特徴量F(u,v)の積に一致する。このため、照合値を不変として認証精度を保存したまま、一時テンプレート（K’（u,v）G（u,v）やK‘−１（u,v）F(u,v)）において特徴量（G（u,v）やF(u,v)）を撹乱できることとなる。
【００６２】
これを逆フーリエ変換すると、f(x,y)とg(x,y)の相互相関関数w(p,q)が求まる。相互相関関数w(p,q)の最大値を照合値とする。この照合値がしきい値を越えた場合、本人と判定する。ここで注意すべきは、f(x,y)とg(x,y)の相互相関関数w(p,q)の計算において、認証サーバ110に対して生体情報である特徴量G(u,v)とF(u,v)を秘匿したまま実行している点である。これにより，認証サーバ110に対してG(u,v)とF(u,v)を秘匿したまま照合が可能となっている。
【００６３】
上述した本実施例においては、登録テンプレートが認証サーバから漏洩したとしても、認証時に一時的に作成した登録および照合テンプレートを使用することにより、漏洩した登録テンプレート利用によるなりすましを防止できる。また、耐タンパデバイスは一時変換パラメータである一時逆ランダムフィルタを生成し、クライアント端末は一時逆ランダムフィルタを用いて指静脈パターンを変換するため、変換パラメータである逆ランダムフィルタが漏洩することは無く、漏洩した登録テンプレートからの元の指静脈パターンの復元を防止することができる。
【００６４】
これにより、高い安全性と高いプライバシ保護効果を持つキャンセラブル指静脈認証システムを実現できる。
【００６５】
なお、上述した本発明は、生体情報をサーバに登録して照合を行う、任意の生体認証システムに対して適用可能である。例えば社内ネットワークにおける情報アクセス制御、インターネットバンキングシステムやＡＴＭにおける本人確認、会員向けWebサイトへのログイン、保護エリアへの入場時の個人認証などへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第一の実施例であるキャンセラブル指静脈認証システムを示す構成図、
【図２】第一の実施例における認証局の機能構成を示す図、
【図３】第一の実施例における認証サーバの機能構成を示す図、
【図４】第一の実施例におけるクライアント端末の機能構成を示す図、
【図５】第一の実施例における耐タンパデバイスの機能構成を示す図、
【図６】第一の実施例における認証時フローを示す図、
【図７】第一の実施例における認証時フロー続きを示す図、
【図８】第一の実施例における認証サーバ、クライアント端末のハードウェア構成に一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
100…認証局、110…認証サーバ、120…クライアント端末、130…指静脈センサ、140…耐タンパデバイス、150…ネットワーク網。
【図１】
2008097438.tif 000008
【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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