(57)【要約】【課題】  所定の性能、規格を備えない偽造の装置が接続されることによる不具合や事故の発生を未然に防止する認証システムを提供する。【解決手段】  認証装置に被認証装置が接続されたとき、認証システム１０は乱数を発生させ、これを比較手段８に記憶すると共に、認証装置及び被認証装置の一方で乱数を用いて関数演算し、他方で演算結果を逆関数演算する。比較手段８は逆関数演算の結果と記憶している乱数とを比較して、接続された被認証装置が正規品か否かを判定し、正規品であれば接続判定手段９により接続を許可し、正規品でない場合には被認証装置の接続を拒否する。【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、
前記認証装置は前記被認証装置が接続されたとき、乱数発生手段から乱数を発生させると共に発生させた乱数を記憶し、認証装置又は被認証装置のいずれか一方において信号加工手段により前記乱数を加工処理して加工信号に処理し、他方において信号復元手段により前記加工信号を復元して復元信号に処理し、認証装置は記憶した乱数と前記復元信号とを比較し、［乱数＝復元信号］が検出されたとき被認証装置の接続を許可し、［乱数≠復元信号］が検出されたとき被認証装置の接続を拒否することを特徴とする認証システム。
【請求項２】
信号加工手段は乱数を用いて関数演算して加工信号に処理し、信号復元手段は加工信号の逆関数を演算して復元信号に処理する請求項１に記載の認証システム。
【請求項３】
信号加工手段は乱数を所定の暗号化アルゴリズムにより暗号化した加工信号に処理し、信号復元手段は暗号化された加工信号を所定の復号化アルゴリズムにより復号化した復元信号に処理する請求項１に記載の認証システム。
【請求項４】
本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、
乱数ａを発生する乱数発生手段と、前記乱数ａを用いて関数ｂ＝ｆ（ａ）を演算する第１演算手段と、この第１演算手段による演算結果ｂを用いてその逆関数ｃ＝ｇ（ｂ）＝ｇ｛ｆ（ａ）｝を演算する第２演算手段と、前記乱数発生手段から出力された乱数ａを記憶して前記第２演算手段による演算結果ｃと比較してａ＝ｃであるか否かを検出する比較手段と、この比較手段によりａ≠ｃが検出されたとき前記認証装置に接続された前記被認証装置の接続を拒否する接続判定手段とを備え、
被認証装置側に前記第１演算手段又は第２演算手段を設け、その他の構成手段を認証装置側に設けてなることを特徴とする認証システム。
【請求項５】
被認証装置側に第１演算手段又は第２演算手段による演算結果を暗号化する暗号化手段を設け、認証装置側に暗号化された演算結果を復号化する復号化手段を設けてなる請求項４に記載の認証システム。
【請求項６】
本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、
乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数を暗号化して暗号化信号を出力する暗号化手段と、前記暗号化信号を復号化して復号化信号を出力する復号化手段と、前記乱数発生手段から出力された乱数を記憶して前記復号化手段から出力された復号化信号と乱数発生手段から出力された乱数とを比較して同一であるか否かを検出する比較手段と、この比較手段により［乱数≠復号化信号］が検出されたとき前記認証装置に接続された前記被認証装置の接続を拒否する接続判定手段とを備え、
被認証装置側に前記暗号化手段又は復号化手段を設け、その他の構成手段を認証装置側に設けてなることを特徴とする認証システム。
【請求項７】
乱数発生手段は１及び０を要素とする複数行複数列のマトリクスからなる乱数を発生し、暗号化手段は前記乱数の行及び列の要素の順序を入れ替える置換処理を行った暗号化信号を出力する請求項６に記載の認証システム。
【請求項８】
本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、
乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数を暗号化した暗号化信号を出力する暗号化手段と、乱数又は前記暗号化信号を用いて関数演算する第１演算手段と、この第１演算手段による演算結果を用いてその逆関数を演算する第２演算手段と、この第２演算手段による演算結果を復号化して復号化信号を出力する復号化手段と、前記乱数発生手段から出力された乱数を記憶して前記復号化手段処理から出力され復号化信号と比較して同一か否かを検出する比較手段と、この比較手段により［乱数≠復号化信号］が検出されたとき前記認証装置に接続された前記被認証装置の接続を拒否する接続判定手段とを備え、
被認証装置側に前記暗号化手段及び第１演算手段又は第２演算手段及び復号化手段を設け、その他の構成手段を認証装置側に設けてなることを特徴とする認証システム。
【請求項９】
乱数発生手段は１及び０を要素とする複数行複数列のマトリクスからなる乱数を発生し、暗号化手段は前記乱数の行及び列の要素の順序を入れ替える置換処理を複数の行及び列について共通化した減数置換処理を行った暗号化信号を出力する請求項８に記載の認証システム。
【請求項１０】
第１演算手段は、乱数又は行の要素の置換処理後又は列の要素の置換処理後の乱数マトリクスに対して１及び０を要素とし、それらがランダムに並べられた所定のマトリクスＲとの排他的論理和を行い、第２演算手段は排他的論理和がなされた乱数マトリクスに対して再び同じマトリクスＲとの排他的論理和を行う請求項８又は９に記載の認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）とそれに接続されるプリンタなどの周辺機器との関係に端的な例が見られるように、本体装置にユーザが自由に選択して何らかの接続装置の接続が可能となっている場合に、適正な性能、機能を備えていない前記接続装置が接続されることに伴う不具合や事故の発生を防止すべく、前記本体装置がそれに接続された接続装置が正規なものであるか否かを認識できるようにするための認証システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ノートブック形の携帯型ＰＣ（以下、ノート型ＰＣ）は、電池電源である電池パックを標準装備しているので、任意場所に携帯して使用することができる。ノート型ＰＣに適用される電池パックは二次電池を用いて構成され、充電により繰り返し使用できるが、充放電サイクルや使用状態、保管環境等によって劣化が進行するため寿命がある。二次電池が寿命に至った場合や、ノート型ＰＣを長時間にわたって使用できるようにするために大きな電池容量を有する電池パックを使用したい場合に、電池パックは交換することになる。この交換時にノート型ＰＣのメーカが認定する正規の電池パックに交換するのが原則であるが、その交換用電池パックとして非認定のものが安価に販売されている場合があり、それがノート型ＰＣに装着されることがある。非認定の電池パックであっても電気的要件が満たされていれば、ノート型ＰＣは問題なく動作する。
【０００３】
しかし、ノート型ＰＣの電池パックの二次電池として主に適用されるリチウムイオン二次電池は、電解液として可燃性の有機溶媒を用いているため安全性の確保が重要であり、二次電池そのものだけでなく保護回路などによって何らかの原因によって異常が生じた場合の安全性が確保される。非認定の電池パックにおいて二次電池及びその周辺構成が認定品と同等のものであれば問題はないが、全ての構成を同等とすることは現実には不可能であり、安価を目的とするために粗悪な構成がなされ、それを装着したノート型ＰＣあるいは電池パックによって事故が生じるような事態を避ける対策が必要となる。
【０００４】
上記のごとき観点から正規の電池パックと非認定の電池パックとを識別して、非認定の電池パックがノート型ＰＣに装着されたとき、接続を拒否する認識機能を備えた電池パックが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
上記従来技術は、図６に示すように、応用回路（ノート型ＰＣ等）６０は、電池パック６１が接続されたとき、応用回路６０は乱数ａを発生して、これを接続ラインを通じて電池パック６１に伝送すると同時に、乱数ａを用いて記憶された関数演算式［ｂ＝ｇ（ａ）］により関数計算を実行する。電池パック６１側では、伝送されてきた乱数ａを用いて記憶された関数演算式［ｃ＝ｆ（ａ）］により応用回路６０と同一の関数計算を実行し、計算結果ｃを応用回路６０側に返信する。応用回路６０は返信されてきた計算結果ｃと、応用回路６０内で計算された計算結果ｂとを比較し、ｂ＝ｃであれば、電池パック６１は正当なものであると認識して電池パック６１の接続を許可し、ｂ≠ｃであれば、電池パック６１は不正なものであると判定して応用回路６０を非動作状態とする。
【特許文献１】特表平０９−５００５２０号公報（第３〜８頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術においては、応用回路６０と電池パック６１とで同一の関数計算を行うので、関数計算を模倣するためには応用回路６０もしくは電池パック６１のメモリに記憶された情報を読み出すことが可能である。電池パック６１の場合は、小型化のため関数計算を実行するマイクロコンピュータ（以下、マイコン）と計算手順を記憶するメモリとは一体化してＩＣ化されるケースが多いと考えられるので、全体又は必要部分を読み出すことは極めて困難である。しかし、応用回路６０側がノート型ＰＣである場合には、電池パック６１の装着時だけに必要な機能なので、徒にコストが上昇することを抑えるために、ノート型ＰＣが備えるマイコン及びＯＳに乱数発生及び関数計算の機能を設けて関数計算その他の手順を記憶するメモリを設けることが望ましい構成となる。従って、応用回路６０側のメモリの内容をコピーすると電池パック６１の偽造は可能となる課題があった。
【０００７】
本発明は上記従来例に示したような課題に鑑みて創案されたもので、適正な機能を備えていない装置が本体装置に装着されることに伴う不具合や事故の発生を防止する認証システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本願第１発明は、本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、前記認証装置は前記被認証装置が接続されたとき、乱数発生手段から乱数を発生させると共に発生させた乱数を記憶し、認証装置又は被認証装置のいずれか一方において信号加工手段により前記乱数ａを加工処理して加工信号に処理し、他方において信号復元手段により前記加工信号を復元して復元信号に処理し、認証装置は記憶した乱数と前記復元信号とを比較し、［乱数＝復元信号］が検出されたとき被認証装置の接続を許可し、［乱数≠復元信号］が検出されたとき被認証装置の接続を拒否することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、認証装置と被認証装置とに信号加工手段と信号復元手段とが振り分け配置されているので、乱数発生手段から出力された乱数を認識装置又は被認識装置の一方で予め設定された加工方法により加工された加工信号は他方において予め設定された復元方法により乱数に戻すことができる。前記加工方法及び復元方法は隠し鍵となるので、これが解読できない限り被認証装置を製造することはできず、隠し鍵が提供された正規の製造者によってのみ被認証装置を製造することができ、隠し鍵をもたない被認定の製造者が偽造品を製造しても認証装置に接続できず、偽造品が接続されることによる事故や不具合の発生が防止できる。
【００１０】
上記認証システムにおいて、信号加工手段は乱数を用いて関数演算して加工信号に処理し、信号復元手段は加工信号の逆関数を演算して復元信号に処理するように構成することができる。また、信号加工手段は乱数を所定の暗号化アルゴリズムにより暗号化した加工信号に処理し、信号復元手段は暗号化された加工信号を所定の復号化アルゴリズムにより復号化した復元信号に処理するように構成することができる。
【００１１】
また、本願第２発明は、本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、乱数ａを発生する乱数発生手段と、前記乱数ａを用いて関数ｂ＝ｆ（ａ）を演算する第１演算手段と、この第１演算手段による演算結果ｂを用いてその逆関数ｃ＝ｇ｛ｆ（ａ）｝を演算する第２演算手段と、この第２演算手段による演算結果ｃと前記乱数発生手段から出力された乱数ａとを比較してａ＝ｃであるか否かを検出する比較手段と、この比較手段によりａ≠ｂが検出されたとき被認証装置の接続を拒否する接続拒否手段とを備え、被認証装置側に前記第１演算手段又は第２演算手段を設け、その他の構成手段を認証装置側に設けてなることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、被認証装置側とそれが接続される認証装置側とで実行される演算式は異なるので、仮に認証装置側のメモリに記憶されている演算式を読み出したとしても、それを用いて被認証装置を偽造することはできない。従来技術に示した構成のように被認証装置側と認証装置側とで同一の演算を実行する場合には、いずれか読み出し可能な側から演算式をコピーすれば被認証装置の偽造は可能となるが、本構成のように被認証装置側と認証装置側とで関数演算式が異なる場合には、いずれか一方の関数演算式を読み出すことができたとしても、その関数形を解読しなければ被認証装置を偽造することは極めて困難である。
【００１３】
上記構成において、被認証装置側に第１演算手段又は第２演算手段による演算結果を暗号化する暗号化手段を設け、認証装置側に暗号化された演算結果を復号化する復号化手段を設けて構成することにより、暗号化が加わるので関数演算式の解読はより困難になり、被認証装置の偽造防止はより確実なものとなる。
【００１４】
また、本願第３発明は、本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数を暗号化して暗号化信号を出力する暗号化手段と、前記暗号化信号を復号化して復号化信号を出力する復号化手段と、前記乱数発生手段から出力された乱数を記憶して前記復号化手段から出力された復号化信号と乱数発生手段から出力された乱数とを比較して同一であるか否かを検出する比較手段と、この比較手段により［乱数≠復号化信号］が検出されたとき前記認証装置に接続された前記被認証装置の接続を拒否する接続判定手段とを備え、  被認証装置側に前記暗号化手段又は復号化手段を設け、その他の構成手段を認証装置側に設けてなることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、被認証装置と認証装置とに暗号化手段と復号化手段とが振り分け配置されているので、乱数発生手段から出力された乱数を認証装置又は被認証装置の一方で予め設定された暗号化アルゴリズムにより暗号化し、暗号化信号は他方において予め設定された復号化アルゴリズムにより乱数に戻すことができる。前記暗号化アルゴリズム及び復号化アルゴリズムが解読できない限り被認証装置を製造することはできず、暗号化アルゴリズム又は復号化アルゴリズムが提供された正規の製造者によってのみ被認証装置を製造することができ、被認定の製造者が偽造品を製造しても認証装置に接続できず、偽造品が接続されることによる事故や不具合の発生が防止できる。
【００１６】
上記構成における乱数発生手段は１及び０を要素とする複数行複数列のマトリクスからなる乱数を発生し、暗号化手段は前記乱数の行及び列の要素の順序を入れ替える置換処理を行った暗号化信号を出力することにより、解読が難しい暗号化を行うことができる。
【００１７】
また、本願第４発明は、本体装置とする認証装置に接続される被認証装置が正規の機能を有するものであるか否かを認証判定する認証システムであって、乱数を発生する乱数発生手段と、前記乱数を暗号化した暗号化信号を出力する暗号化手段と、乱数又は前記暗号化信号を用いて関数演算する第１演算手段と、この第１演算手段による演算結果を用いてその逆関数を演算する第２演算手段と、この第２演算手段による演算結果を復号化して復号化信号を出力する復号化手段と、前記乱数発生手段から出力された乱数を記憶して前記復号化手段処理から出力され復号化信号と比較して同一か否かを検出する比較手段と、この比較手段により［乱数≠復号化信号］が検出されたとき前記認証装置に接続された前記被認証装置の接続を拒否する接続判定手段とを備え、被認証装置側に前記暗号化手段及び第１演算手段又は第２演算手段及び復号化手段を設け、その他の構成手段を認証装置側に設けてなることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、乱数を暗号化して関数演算を加えるので、解読はより困難となり、暗号化アルゴリズムを簡略化して処理構成を簡略化しても被認証装置の偽造を防止する効果を向上させることができる。
【００１９】
上記構成における乱数発生手段は１及び０を要素とする複数行複数列のマトリクスからなる乱数を発生し、暗号化手段は前記乱数の行及び列の要素の順序を入れ替える置換処理を複数の行及び列の要素について共通化した減数置換処理を行った暗号化信号を出力することにより、暗号化を簡略化することができる。暗号化を簡略化したことを補うために、第１演算手段は、乱数又は行の置換処理後又は列の置換処理後の乱数マトリクスに対して１及び０を要素とし、それらがランダムに並べられた所定のマトリクスＲとの排他的論理和を行い、第２演算手段は該排他的論理和がなされた乱数マトリクスに対して再び同じマトリクスＲとの排他的論理和を行うことにより、解読の困難度を各段に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る認証システムによれば、認証装置に接続された被認証装置が正規のものか偽造品であるかが認識でき、偽造品である場合には接続が拒否されるので、正規の性能を備えていない被認証装置が接続されることに起因する不具合や事故の発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明を具体化した一例である実施形態について説明する。本実施形態は、本発明に係る認証システムを適用する認証装置をノート型ＰＣとし、このノート型ＰＣに装着されてノート型ＰＣの電池電源となる電池パックを被認証装置とした例について示すものである。
【００２２】
図１において、ノート型ＰＣ（認証装置）１は、特に図示しないがＣＰＵや、キーボード等の入力手段、ＬＣＤ等の表示手段を備え、ＯＳによってパーソナルコンピュータとして動作する。その動作電力は、商用電力をＡＣアダプタ１１によって直流変換した直流電力又は電池パック（被認証装置）２からの直流電力を使用すると共に、ＡＣアダプタ１１から得られる直流電力を用いて電池パック２が備える二次電池３を充電回路１２により充電できるように構成されている。動作電力をＡＣアダプタ１１又は電池パック２から得るための切り換え、及び電池パック２に対する充電電力の供給は、電源管理回路１３によって制御され、ＡＣアダプタ１１から電力供給がなされている間は、電源管理回路１３はノート型ＰＣ１の動作電力をＡＣアダプタ１１から得るように制御すると共に、電池パック２からの要求に応じて電池パック２に充電電力を供給する制御を行う。
【００２３】
電池パック２はノート型ＰＣ１に着脱可能に装着され、特に図示しないが二次電池３を過充電や過放電、過電流から保護する電池保護回路や二次電池３の残容量を演算する残容量演算回路等を備え、ノート型ＰＣ１に装着されることにより、ノート型ＰＣ１との間に電力線路が接続されると共に、通信バスによる信号伝送線路が接続される。
【００２４】
電池パック２を構成する二次電池３は充電により繰り返し使用できるが、その寿命は有限である。二次電池３が寿命に達したとき、電池パック２は交換することになる。また、二次電池３が寿命に達しないまでも、電池容量が大きく連続使用可能時間の長い電池パック２に交換する場合もある。このとき、二次電池３が所定の性能、規格を備え、それを用いて所定の性能、規格を備えた電池パック２として構成された正規品に交換された場合には問題はないが、正規品でない電池パック２に交換された場合には、不具合や事故の発生が危惧される。従って、電池パック２が正規品であるか否かを判定する認証システムを設ける必要がある。以下、正規電池パックであるか否かを認識するための認証システムの実施例について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１において、ノート型ＰＣ１とそれに装着される電池パック２には、電池パック２が装着された際に、それが正規品であるか否かを認識して正規品でない場合には接続を拒否する認証システム１０が設けられている。認証システム１０は、ノート型ＰＣ１側に設けられる認証装置の機能と、電池パック２側に設けられる被認証装置の機能とにより構成される。
【００２６】
ノート型ＰＣ１側には、乱数ａを発生する乱数発生手段５と、演算式ｇ（ｘ）を記憶して与えられたｘの関数を演算する第２演算手段７と、第２演算手段７の演算結果と乱数ａとを比較して電池パック２が正規品か否かを判定する比較手段８と、比較手段８による判定結果に基づいて電池パック２の接続又は接続拒否の信号を前記電源管理回路１３に出力する接続判定手段９とが設けられ、電池パック２側には、演算式ｆ（ｘ）を記憶して与えられたｘの関数を演算する第１演算手段６が設けられている。ノート型ＰＣ１と電池パック２との間にまたがる認証システム１０内の信号伝送は、前述した通信バスを利用してなされる。この認証システム１０による正規品認識の処理手順について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図２に示すＳ１、Ｓ２…は処理手順を示すステップ番号であって、本文中に添記する番号と一致する。
【００２７】
ノート型ＰＣ１に電池パック２が装着されると認証システム１０が動作開始する。まず、乱数発生手段５が乱数ａを発生する（Ｓ１）。発生した乱数ａは通信バスを通じて電池パック２に伝送されると同時に、比較手段８に記憶される。電池パック２は第１演算手段６により乱数ａを用いて関数ｂ＝ｆ（ａ）を演算し（Ｓ２）、演算結果ｂを通信バスを通じてノート型ＰＣ１に返送する。ノート型ＰＣ１では第２演算手段７により演算結果ｂを用いて関数ｃ＝ｇ（ｂ）＝ｇ｛ｆ（ａ）｝を演算する（Ｓ３）。比較手段８は第２演算手段７の演算結果ｃと記憶している乱数ａとを比較してａ＝ｃであるか否かを判定する（Ｓ４）。第１演算手段６が記憶する演算式ｆ（ｘ）と、第２演算手段７が記憶する演算式ｇ（ｘ）との関係はｆ-1（ｘ）＝ｇ（ｘ）、即ち、第２演算手段７は第１演算手段６の演算結果の逆関数を演算するので、電池パック２が正当なものである場合にはａ＝ｃとなる。
【００２８】
例えば、乱数発生手段５が発生した乱数ａ＝（ａ1，ａ2…，ａN）T、電池パック２側の第１演算手段６で行う線形変換に用いるマトリクスをＡ（数１）、ノート型ＰＣ１側の第２演算手段８で行う線形変換に用いるマトリクスをＡ-1（数２）とすると、
【００２９】
【数１】
2005094128.tif 000003
【００３０】
【数２】
2005094128.tif 000004
【００３１】
第１演算手段６で変換された演算結果ｂは、数３に示すようになり、
【００３２】
【数３】
2005094128.tif 000005
【００３３】
この演算結果ｂを用いて第２演算手段７によって変換される演算結果ｃは、数４に示すようになる。
【００３４】
【数４】
2005094128.tif 000006
【００３５】
電池パック２が正規品である場合には、ｃ＝Ａ-1ｂ＝Ａ-1Ａａ＝ａとなる。
【００３６】
従って、比較手段８においてａ＝ｃと判定されたときには、接続された電池パック２は正規品となるので、接続判定手段９から電源管理回路１３に接続信号が出力され（Ｓ５）、電源管理回路１３は電池パック２とノート型ＰＣ１との間の電力線路を接続して電池パック２に対する充電を開始する（Ｓ６）。即ち、二次電池３は満充電状態での保管は劣化をまねきやすいので、新しい電池パック２では二次電池３は浅い充電状態にあり、正規の電池パック２であると判定されたときには、電源管理回路１３は電力線路の接続により電池パック２に充電回路１２から充電電力が供給されるように制御する。
【００３７】
一方、比較手段８においてａ≠ｃと判定されたときには、接続判定手段９は接続拒否信号を電源管理回路１３に出力するので（Ｓ７）、電池パック２とノート型ＰＣ１との間の電力線路は接続されず、予め設定された手順により正規品でないため使用不可である旨の警告表示がディスプレイ１４上になされる（Ｓ８）。
【００３８】
上記認証システム１０の機能により、正規の二次電池３あるいは正規の機能を備えることなく電池パック２を偽造したとしてもノート型ＰＣ１に対する接続はできず、正規品でない電池パック２が装着されることによる不具合や事故の発生は防止される。
【００３９】
上記構成になる電池パック２を偽造するためには、電池パック２が備える第１演算手段６に記憶された演算式を解読する必要があるが、演算手順を記憶したメモリからなる回路は前述した残量演算回路などと共にＩＣ化されることになるため、回路全体あるいはその一部をコピーすることは極めて困難である。従来技術のように電池パック側と機器側とで同じ演算を行う場合には、電池パック側からの解読が不可能な場合には、機器側の演算式をコピーすることによって電池パック２の偽造が可能である。しかし、本構成においては、機器側即ちノート型ＰＣ１側の第２演算手段７が記憶する演算式をコピーしたとしても、その関数形を解読しなければ電池パック２側で処理する関数形を導き出すことはできない。機械語で記憶されているプログラムを解読してその関数形を見つけ出すことは極めて困難であり、コピーによって演算式が読み取れる従来技術に比して偽造の困難さは極めて大きくなる。
【００４０】
上記構成において、電池パック２側に第１演算手段６を設けているが、ノート型ＰＣ１側に第１演算手段６を設け、電池パック２側に第２演算手段７を設けても同様の効果が得られる。
【００４１】
図３に示すように、認証システム２０は、ノート型ＰＣ１側に第１演算手段６を設け、電池パック２側に第１演算手段６による演算結果ｂを用いて関数計算を行う第２演算手段７を設けて構成されている。
【００４２】
電池パック２の接続時には、乱数発生手段５が発生した乱数ａは、第１演算手段６に入力されてｂ＝ｆ（ａ）が演算されると同時に、比較手段８に入力されて記憶される。第１演算手段６による演算結果ｂは通信バスを通じて電池パック２に伝送されるので、第２演算手段７は演算結果ｂを用いてｃ＝ｇ（ｂ）＝ｇ｛ｆ（ａ）｝が演算され、その演算結果ｃはノート型ＰＣ１側に返送されるので、比較手段８は記憶している乱数ａと演算結果ｃとを比較してａ＝ｃであるか否かを判定する。上記演算を整数演算とするためには上記演算を適当に定めた素数ｍを法とする演算とすればよい。
【００４３】
次に、偽造を防止するレベルをより高くするための構成を実施例２〜４として以下に説明する。
【実施例２】
【００４４】
実施例２に係る認証システム３０は、電池パック２側で演算された演算結果を暗号化してノート型ＰＣ１側に返送し、ノート型ＰＣ１側で復号化するものである。
【００４５】
図４に示すように、認証システム３０は、図１に示した構成に加えて、電池パック２側に第１演算手段６による演算結果ｂを暗号化する暗号化手段１５が設けられ、ノート型ＰＣ１側には電池パック２から返送されてきた暗号化信号ｈ（ｂ）を復号化する復号化手段１６を設けて構成されている。
【００４６】
ノート型ＰＣ１に電池パック２が装着されると、乱数発生手段５は乱数ａを発生させる。乱数ａは電池パック２に伝送されると同時に比較手段８に記憶される。電池パック２では第１演算手段６により乱数ａを用いて関数計算ｂ＝ｆ（ａ）がなされ、演算結果ｂは暗号化手段１５により暗号化され、暗号化信号ｈ（ｂ）はノート型ＰＣ１に返送される。ノート型ＰＣ１では電池パック２から返送されてきた暗号化信号ｈ（ｂ）を復号化手段１６により復号化して、ｂ＝ｈ-1｛ｈ（ｂ）｝を求める。復号化された信号は第２演算手段７によりｃ＝ｇ（ｂ）＝ｇ｛ｆ（ａ）｝が演算され、演算結果ｃは比較手段８に入力される。比較手段８は記憶している乱数ａと、演算結果ｃとを比較してａ＝ｃであるか否かを判定する。
【００４７】
また、電池パック２側に第２演算手段７を設けて構成した場合においても、図５に示すように、電池パック２側に暗号化手段１５を設けて第２演算手段７による演算結果ｃを暗号化する。暗号化された演算結果はノート型ＰＣ１に返送されるので、ノート型ＰＣ１では復号化手段１６により復号化すると演算結果ｃが得られるので、比較手段８は演算結果ｃと記憶している乱数ａとを比較して、ａ＝ｃであるか否かを判定する。
【実施例３】
【００４８】
実施例３に係る認証システム５０は、図６に示すように、ノート型ＰＣ１側に乱数発生手段１８、暗号化手段１９、比較手段８を設け、電池パック２側に復号化手段２０を設けて構成されている。
【００４９】
ノート型ＰＣ１に電池パック２が装着されると、乱数発生手段１８は数５に示すように、１，０を要素とするｎ行Ｎ列のマトリクス乱数Ａを発生させる。尚、数５において、ａjは１，０を要素とするｎ次元の縦ベクトル、ｂiは１，０を要素とするＮ次元の横ベクトルである。
【００５０】
【数５】
2005094128.tif 000007
【００５１】
マトリクス乱数Ａは暗号化手段１９に出力されると同時に比較手段８に記憶される。暗号化手段１９は、まずマトリクス乱数Ａについて、各行毎に各行固有の方法で行ベクトルの要素の順序を入れ替える置換処理を行い、数６に示す行置換マトリクスを生成する。
【００５２】
ここにＦｉは、１、０からなるＮ×Ｎのマトリクスであって、マトリクスＡの第ｉ行のベクトルｂｉの要素を置換するものである。即ち、ｂｉの要素番号を列番号、ｂ'ｉの要素番号を行番号とし、ｊ＝１，２，…，Ｎ，ｍ＝１，２，…，Ｎとそれぞれに対し、Ｆｉの（ｍ，ｊ）要素を１、同行同列（ｍ行ｊ列）の他の要素を０とすれば、ｂ'ｉ＝ｂｉＦｉで与えられる。
【００５３】
【数６】
2005094128.tif 000008
【００５４】
次に、行置換マトリクスの列毎に各列固有の方法で列ベクトルの要素の順序を入れ替える置換処理を行い、数７に示す行列置換マトリクスを生成し、これを暗号化出力として電池パック２に伝送する。
【００５５】
ここにＥｉは、１、０からなるｎ×ｎのマトリクスであって、マトリクスＡ’の第ｊ列の列ベクトルａ'ｊの要素を置換するものである。即ち、ａ'ｊの要素番号を行番号、ａ'ｉの要素番号を列番号とし、ｉ＝１，２，…，ｎ，ｋ＝１，２，…，ｎとそれぞれに対し、Ｅｊの（ｋ，ｉ）要素を１、同行同列（ｋ行ｉ列）の他の要素を０とすれば、ａ"j＝Ｅｊａ'jで与えられる。
【００５６】
【数７】
2005094128.tif 000009
【００５７】
電池パック２に設けられた復号化手段２０は、伝送されてきた行列置換マトリクス（数７）の列ベクトル毎に、その要素の順序を元に戻す復号化処理を行い、数６に示した行置換マトリクスを得る。更に、得られた行置換マトリクスについて行ベクトル毎に、その要素の順序を元に戻す復号化処理を行い、数５に示したマトリクス乱数Ａに戻す復号化を実行する。
【００５８】
ここで、ａ"から、元のａ'ｊを得るには、Ｅｊの逆マトリクスＥ-1ｊをａ"ｊの左から掛けて、Ｅ-1ｊａ"ｊ＝Ｅ-1ｊＥｊａ'ｊ＝ａ'ｊとすればよいが、ａ"ｊの第ｋ要素をａ'ｊの第ｉ要素の位置に持ってくるのであるから、Ｅ-1ｊはＥｊの転置行列であって、Ｅ-1ｊ＝ＥＴｊである。
【００５９】
また、ｂ'ｉから元のｂｉを得るには、Ｆｉの逆マトリクスＦ-1ｉをｂ'ｉの右から掛けて、ｂ'ｉＦ-1ｉ＝ｂｉＦｉＦ-1ｉ＝ｂｉとすればよいが、ｂ'ｉの第ｊ要素をｂｉの第ｍ要素の位置に持ってくるのであるから、Ｆ-1ｉはＦｉの転置行列であって、Ｆ-1ｉ＝ＦＴｉである。
【００６０】
従って、電池パック２に設けられた復号化手段２０による復号化アルゴリズムが正しく機能したときには、マトリクス乱数Ａの行ベクトル及び列ベクトルを置換処理した暗号化信号はマトリクス乱数Ａに復号化されるので、この復号化信号をノート型ＰＣに伝送すると、比較手段８は記憶したマトリクス乱数と復号化信号とを比較して［マトリクス乱数＝復号化信号］であれば、電池パック２は正規品であると判断する。
【００６１】
図７に示す認証システム６０のように、前記暗号化手段１９を電池パック２側に設け、復号化手段２０をノート型ＰＣ１側に設けても、接続された電池パック２が正規品か否かを認証することができる。
【実施例４】
【００６２】
上記実施例３においては、マトリクス乱数の各行ベクトルの各要素について置換処理し、更に各列ベクトルの各要素について置換処理しているが、いくつかの行ベクトル及びいくつかの列ベクトルの要素について共通の置換処理を行うことにより、暗号化及び復号化のアルゴリズムを簡素化することができる。
【００６３】
例えば、Ａに対して、第ｉ行と第ｋ行の行ベクトルｂｉ，ｂｋに対して同じ変換をするときは、Ｆｉ＝Ｆｋとすればよく、第ｌ列と第ｍ列の列ベクトルａｌ、ａｍに対して同じ変換をするときは、Ｅｌ＝Ｅｍとすればよい。他も同様である。多少解読の困難さを犠牲にしても、簡略化という点ではＦ１＝Ｆ２＝…＝Ｆｎ，Ｅ１＝Ｅ２＝…＝ＥＮとすることも可能である。
【００６４】
図８において、電池パック２がノート型ＰＣ１に接続されたとき、乱数発生手段１８は数５に示したマトリクス乱数Ａ（数５）を出力する。マトリクス乱数Ａは暗号化手段２１に出力されると同時に比較手段８に記憶される。暗号化手段１９は、まずマトリクス乱数Ａについて、各行毎に共通の置換により行ベクトルの要素の順序を入れ替える置換処理を行い、数８に示す行置換マトリクスを生成する。数８においてＦ1＝Ｆ2＝…＝Ｆn＝Ｆ とする。
【００６５】
【数８】
2005094128.tif 000010
【００６６】
次に、行置換マトリクスの列毎に共通の置換により列ベクトルの要素の順序を入れ替える置換処理を行い、数９に示す行列置換マトリクスを生成する。数９においてＥ1＝Ｅ2＝…＝ＥN＝Ｅとする。
【００６７】
【数９】
2005094128.tif 000011
【００６８】
上記のように各行及び各列について置換処理のマトリクスを共通にすると、記憶する置換処理マトリクスの数を減らすことができるメリットがあるが、鍵信号は各行及び各列について１つとなるので、解読される危険性が大きくなる。そこで、上記暗号化の処理過程において、マトリクス乱数に対し、あるいは行置換処理後に、あるいは列置換処理後に関数演算を追加することにより安全性を格段に向上させることができる。
【００６９】
上記極端な簡略化を行わないで、同様な関数演算を追加すれば、その簡略化の程度に応じて、記憶する置換処理マトリクスの数は増加するがさらに安全性が高まるのは勿論である。
【００７０】
前記関数演算として、数１０に示すように、ランダムに発生させた１，０を要素とするｎ行Ｎ列のマトリクスＲを更なる鍵信号として、マトリクス乱数に対し、あるいは行置換処理後のマトリクスに、あるいは列置換処理後のマトリクスに加算（排他的論理和）する。いま、ｘ，ｙを１，０の値をとる変数とするとき、数１１に示す関係、即ち、一度加算したものに再び同じものを加算すると元の値が得られる。
【００７１】
【数１０】
2005094128.tif 000012
【００７２】
【数１１】
2005094128.tif 000013
【００７３】
ここでは列置換処理後のマトリクスに対し第１演算手段２２はｎ行Ｎ列のマトリクスＲを排他的論理和したものを送信信号として電池パック２に伝送する。
【００７４】
電池パック２に設けられた第２演算手段２３は、伝送されてきた送信信号にＲを排他的論理和して元の値に戻した後、復号化手段２４により復号化する処理を実行する。
【００７５】
復号化手段２４は、第２演算手段２３により元の値に戻されて列置換マトリクス（数９）の各列ベクトルに共通する要素の順序を元に戻す復号化処理を行い、更に、得られた行置換マトリクスについて各行ベクトルに共通する要素の順序を元に戻す復号化処理を行い、数５に示したマトリクス乱数Ａに戻す復号化を実行する。
【００７６】
従って、電池パック２に設けられた第２演算手段２３及び復号化手段２４による復号化アルゴリズムが正しく機能したときには、マトリクス乱数Ａの行ベクトル及び列ベクトルを置換処理した暗号化信号はマトリクス乱数Ａに復号化されるので、この復号化信号をノート型ＰＣに伝送すると、比較手段８は記憶したマトリクス乱数と復号化信号とを比較して［マトリクス乱数＝復号化信号］であれば、電池パック２は正規品であると判断する。
【００７７】
上記構成においては、ノート型ＰＣ１側に暗号化手段２１及び第１演算手段２２を設け、電池パック２側に第２演算手段２３及び復号化手段２４を設けているが、逆の配置としても同様の認証作用を得ることができる。
【００７８】
以上説明した実施の形態は、ノート型ＰＣ１を認証装置として、それに接続される電池パック２を被認証装置とする構成について示したが、これに限定されるものではなく、本体装置に対してユーザが周辺装置を自由に接続することができる装置についても同様に構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る認証システムを設けることにより、所要の性能、規格を備えた被認証装置が認証装置に装着されたことに伴う不具合や事故の発生が防止でき、正規の被認証装置の製造者が信用の失墜を被ることや、ユーザに損害が生じることなどを排除して、新たな被認証装置を装着する際の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１に係る認証システムの構成を示すブロック図。
【図２】同上システムによる認識動作を示すフローチャート。
【図３】同上システムの変形例を示すブロック図。
【図４】実施例２に係る認証システムの構成を示すブロック図。
【図５】同上システムの変形例を示すブロック図。
【図６】実施例３に係る認証システムの構成を示すブロック図。
【図７】同上システムの変形例を示すブロック図。
【図８】実施例４に係る認証システムの構成を示すブロック図。
【図９】従来技術に係る認識装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８１】
１  ノート型ＰＣ（機器）
２  電池パック
３  二次電池
５  乱数発生手段
６、２２  第１演算手段
７、２３  第２演算手段
８  比較手段
９  接続判定手段
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０  認証システム
１５、１９，２１  暗号化手段
１６、２０、２４  復号化手段
【図１】
2005094128.tif 000014
【図２】
2005094128.tif 000015
【図３】
2005094128.tif 000016
【図４】
2005094128.tif 000017
【図５】
2005094128.tif 000018
【図６】
2005094128.tif 000019
【図７】
2005094128.tif 000020
【図８】
2005094128.tif 000021
【図９】
2005094128.tif 000022