WISS2013

EpisoPass: エピソード記憶にもとづくパスワード管理
増井 俊之 ∗
概要. 忘れる可能性が低いエピソード記憶にもとづく秘密の質問を使って強力なパスワードを生成/管理するシステム「EpisoPass」を提案する．EpisoPass は，ユーザが作成した秘密の質問への回答にもとづいてシード文字列を換字することによってパスワードを生成する．シード文字列や回答のバリエーションにより異なるパスワードが生成されるので様々なサービスに対して異なるパスワードを生成できることに加え，シード文字列を逆計算することにより既存のパスワードの管理もできる．適切な運用により，パスワードに関連するあらゆる情報を秘密にすることなく強力なパスワードの生成/管理が可能である．

1

はじめに

個人認証のためにパスワードが現在広く利用されている．パスワード認証には多くの問題があることが知られているが [21]，今後も長期にわたって利用され続けると予想されるため [8]，問題点を認識しつつ適切に運用するための工夫が必要である．
パスワードの長期的記憶が難しいことはパスワー
ド認証の大きな問題点のひとつである．安全に運用するためにはパスワードはランダムで長い文字列であることが望ましいが，そのようなものを頭の中に記憶しておくことは難しい．また複数のサービスを利用する場合，サービスごとに異なるパスワードを利用することが望ましいが，すべてのパスワードを記憶しておくことはほとんど不可能である．Florêncioの 2007 年の大規模な調査によれば，ユーザは平均
25 個のサイトで 6.5 個のパスワードを利用しており，3ヶ月間にユーザの 4.28%がパスワードを忘れていた [5]．また 2011 年の野村総研の調査によれば，
一般的なユーザがパスワード認証を行なうサイトは平均 19.4 個で，利用しているパスワードは平均 3.1個であった [23]．多数のパスワードを記憶することが困難であるため，多くのユーザが同じパスワード
を複数サイトで使い回しているのだと思われる．
異なるパスワードをすべて記憶することは不可能なのでどこかに記録しておく必要があるが，パス
ワード文字列をそのまま記録するのは危険なので，複数のパスワードを秘密情報として扱うためのパス
ワード管理システムが利用されている．パスワード
管理システムはひとつの「マスターパスワード」を利用して他のすべてのパスワードを管理するもので，暗号化されたデータベースにパスワードを格納する
もの [1][3][12] が多いが，サービス名をもとにマス
ターパスワードを変換することによって複数のパス
ワードを生成するシステム [18] もある．両者ともに∗

Copyright is held by the author(s).
Toshiyuki Masui, 慶應義塾大学 環境情報学部

マスターパスワードの記憶が必須であり，マスター
パスワードを盗まれたり忘れたりする危険が常に存在する．
一般にユーザはパスワードを忘れがちであるため，多くのサービスにおいてパスワードを復元したり初期化したりする手段が用意されている．ユーザが秘密の質問に対する答を登録し，質問に正しく回答することによってパスワードを復元したりリセットできるサービスは多いし，秘密の質問に答えることによってパスワード管理システムのマスターパスワー
ドを復元するシステム [25] も提案されている．
新しく覚えた情報や新しく考えた情報はどうしても忘れてしまう可能性があるので，新しく作成したパスワード文字列を記憶して認証に利用することは本質的に無理がある．一方，既知で忘れることがない
エピソード記憶を秘密の質問として認証のために直接利用することができれば，認証に必要な情報を忘れてしまうことがないはずである．多くの画像認証システム [2][19] は秘密の質問に対して適切な操作を行なうことによって認証を行なっているためパスワー
ドのような特種な情報を記憶する必要がない．画像
認証システムはまだ普及しておらず，利用できる環
境は限られているが，忘れないエピソード記憶を利用した秘密の質問への回答を強力なパスワードに変換するシステムがあれば，通常のパスワード認証を用いた現在の様々なサービス上でも，認証方法を忘れる心配なく安全に認証を行なうことができるようになる．本論文ではこのようなシステム「EpisoPass」
について述べる．

2

EpisoPass

2.1 EpisoPass の原理
EpisoPass は，ユーザが忘れることがない個人的なエピソード記憶を文字列に変換することによって安全なパスワードを生成するシステムである．パス
ワード文字列は以下の手順で生成される．

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1. パスワード生成の「種」となる文字列を用意する．以下ではこれを「シード文字列」と表現する．

2. 忘れることがない個人的なエピソード記憶にもとづく秘密の質問を複数作成し，それぞれについてひとつの正答と複数の偽答を用意する．

3. 質問と回答の組にもとづいてシード文字列に換字操作を行なう．すべてに正しく回答した
とき生成される文字列をパスワードとして利
用する．

2.2
2.2.1

EpisoPass 利用例
ブラウザでの利用

筆者が twitter のパスワードを生成するためにブラウザで EpisoPass を利用している例を図 1 に示
す 1 ．シード文字列として「Twitter123456」という文字列を指定しており，4 個の秘密の質問に対する回答選択に応じて「Mfveabn574923」のようなパス
ワード候補が生成される．異なる答を選択したり異なるシードを指定すると全く異なる文字列が生成される．シード文字列の 8 文字目が数字である場合はパスワードの 8 文字目も数字になるなど，シード文
字列の文字種に対応したパスワード候補が生成される．パスワードとして大文字/小文字英数字と記号をすべて利用しなければならないサービスの場合はシード文字列に「PassWord123!@#」のような文字列を指定すればよい．
最初の秘密の質問は筆者の小学校の同級生に関するもので，最後の質問は数年前の体験に関するものである．これらの質問は古いエピソード記憶にもとづいており，筆者が将来答を忘れることはほとんど考えられないが，本人以外がこのような質問に答えることは難しいので正しいパスワードを得ることはできない．
秘密の質問と答はブラウザで編集でき，右上の「サーバにセーブ」ボタンを押すことによりシード
文字列，秘密の問題，答のリストがサーバにセーブされる．
「ファイルにセーブ」ボタンを押すと JSON
データをパソコンにダウンロードでき，パソコン上の JSON データをブラウザにドラッグ&ドロップす
るとサーバにアップロードできる．ユーザはどれが正答かを指定するわけではないので問題データを見てもユーザのパスワードはわからない．
シード文字列を「Facebook123456」に変更すると，生成されるパスワードは図 2 のように変化する．
このように，サービスごとに異なるシード文字列を利用することによって様々なパスワードを簡単に生成できる．
1

http://EpisoPass.com/masui

図 1. ブラウザ上で Twitter のパスワードを生成.

図 2. FaceBook のパスワードを計算.

2.2.2

既存パスワードの利用

現在 “Masui1234” のようなパスワードを利用している場合，図 3 のようにパスワード欄に現在のパスワードを入力すればそれを生成するシード文字列が自動生成されるので，生成されたシード文字列を記録しておけばよい．

図 3. 既存のパスワードを利用.

既存のパスワード管理システムは，利用中のパスワードを記憶するもの [1][3][12] と新しいパスワー
ドを生成するもの [18] に分類されるが，EpisoPass
はこの両方をサポートしている．

EpisoPass: エピソード記憶にもとづくパスワード管理

2.2.3 Android アプリ
Web サービスを利用する場合，ブラウザとサーバとの間の通信を記録されたり盗み見されたりされる心配を完全に払拭することはできない．前述の例
において，パスワードはブラウザ内部で JavaScriptにより生成されるので，一度ページを表示した後はネットワークを遮断してもパスワード計算を行なえるようになっているが，最初から全く通信を行なわずにパスワードを作成できる方がより安心であろう．
このため，通信を全く行なわずにマシン単体でパス
ワード計算を行なうための Android アプリを用意した．ページの右上の「Android アプリ」ボタンを押すと，現在表示している秘密の問題と答を内蔵した Android アプリがサーバ上でビルドされてダウ
ンロードされる．
シード文字列を設定して Android アプリを実行すると図 4 のように質問がひとつずつ表示され，ボタンを押してすべて回答するとパスワードが計算され表示される．

の手法を使うと秘密の質問が通信路を通ることがな
いので安全であるが，アプリのセットアップの手間は増える．
パスワード文字列の計算方法

2.3

問題と回答から文字列を生成し，その MD5 値によってシード文字列を換字することによりパスワー
ドを生成している．パスワード文字列の計算方法は附録に示す．

議論

3
3.1

運用形態と安全性

パスワード管理システムにおいて最も重要なのは安全性である．EpisoPass は様々な運用方法が可能であり，運用形態によって安全性の評価が異なるので，利用例にもとづいて EpisoPass の安全性を考える．

EpisoPass の利用を秘密にする場合
パスワード管理に EpisoPass を利用していること

3.1.1

を公開せず，単なるパスワード生成機として利用する場合は，普通にパスワードを利用する場合に比べて安全度が低下することは無い．パスワードとして充分強力な文字列をシード文字列として利用すればEpisoPass によって換字された文字列もパスワード
として強力だと考えられるし，推測しやすい文字列
をシード文字列として設定した場合であってもランダムな換字操作によってより強力なパスワードが生成されるので，EpisoPass を利用するデメリットは無く，通常のパスワード管理システムと同様の方法
で利用できる．
図 4. Android アプリ.

回答入力とパスワード計算は Android 端末で実行されるため，端末を「機内モード」に設定するな
どの方法でネットワーク接続を遮断した状態でもパスワードを計算することができる．EpisoPass をインストールした Android 端末を持っていれば常に各種のパスワードを計算できるので，他人のマシンや公共の場所に設置されたパソコンなどでも容易に
ネットサービスを利用することができる．
前述の方法で EpisoPass アプリをサーバからダウ
ンロードする場合は，ブラウザ上で秘密の問題をサーバに登録する必要があるが，秘密の問題を全くネット上に露出することなくアプリを利用することもできる．秘密の問題を含まない EpisoPass アプリ
を Google Play で公開 2 しているので，これを端末にインストールした後，ローカルマシンで作成した秘密の質問を端末に転送すれば EpisoPass.com からダウンロードしたアプリと同様に利用できる．こ2

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.
pitecan.episo pass

3.1.2 シード文字列を秘密にする場合
EpisoPass の秘密の質問を公開した場合でも，シード文字列を通常のパスワードと同じレベルで秘密にしておけば SuperGenPass[18] と同じレベルの利便性と安全性が確保できる．

3.1.3

すべて公開する場合

秘密の質問を解くことが不可能であれば，シード
文字列と秘密の質問をすべて公開しても安全である．
この場合，ユーザは秘密の質問とシード文字列を通常のテキストデータと同じように管理できるし，パスワード管理のために新しく記憶しなければならな
い情報が皆無なので，ユーザはパスワード管理について注意を払う必要が無くなり気が楽になる．
秘密の質問を解くことを困難にするためには質問の数と偽答の数が多くなければならないし，自分だ
けが知っているエピソード記憶をうまく秘密の質問にするにはコツが必要である．良い秘密の質問を作る方法に関しては 3.3 で議論するが，すべての質問を公開するのが心配な場合や，秘密の質問の数や質WISS 2013

がが充分でないと感じられる場合は 3.1.1 や 3.1.2 の手法で運用し，徐々に運用方法を変えていけば良い
だろう．

3.2

• 自慢になるもの (何かの機会にうっかり他人に話してしまう可能性がある)• ネット上に記録が残っているもの• 他人と情報を共有しているもの• 趣味や嗜好に関連するもの (他人に推測されやすいうえに嗜好が変化する可能性がある)

秘密の質問の強度

パスワードは長年利用されているため強度や実際の運用に関して多くの研究が存在するが [7][11]，秘密の質問の強度に関しては充分な研究が行なわれていない．EpisoPass の運用実績は長くないが安全性などについて考察を行なう．
EpisoPass で選択枝が 10 個の秘密の質問を 8 個使用する場合，総当たりでパスワードを生成するには
1 億 (108 ) 通りの試行が必要であり，エントロピー
は 26.6 ビットとなる．英字からランダムに 8 文字を並べて作成したパスワードのエントロピーは 37.6
ビットになるが，“pmvixuzq” のように全く意味のないパスワードを記憶して利用することは少ないため，実際に利用されるパスワードのエントロピーは
20 ビット程度と考えられているので [14]，秘密の質問と選択枝の数を 10 個程度用意すれば通常のパスワードと同程度の強度が期待できることになる．
総当たり攻撃が可能なオフライン運用ではエントロ
ピーの大きさは重要であるが，オンラインサービス
ではパスワード入力を何度か間違えるとサービスがブロックされるのが普通なので，それほど長いパス
ワードを用意する必要は無いと考えられている [6]．
一方，秘密の質問を利用する認証の脆弱性を利用した攻撃が近年問題になっている．パスワードを忘れたときのために，あらかじめ設定した秘密の質問に答えることによってパスワードをリセットできる
サービスがあり，「母親の旧姓は?」や「最初に飼ったペットの名前は?」のような質問に対してユーザが答を登録するようになっている．このような問題は他人が調べたり推測したりすることが容易である
うえに秘密の質問の数は一般的に少なく，パスワー
ドよりも脆弱だといえる [15]．ユーザが作成した秘密の質問を使えばこのような問題はなくなるはずであるが，他人に解かれにくい問題をユーザが作成することは難しく，またユーザ自身が答を忘れてしまうことも多いと考えられている [10][16]．
EpisoPass では，他人には解くことが難しく自分
では忘れないような秘密の質問を自由にいくつでも利用できるようになっている．問題作成に慣れていないユーザには有効な秘密の質問を作成することは難しいかもしれないが，次節で述べるように，適切な質問を選ぶことによりこの問題を解決できるはず
である．

3.3

問として利用すべきであり，以下のような性質をもつ記憶は秘密の質問として利用すべきではない．

秘密の質問の選択

EpisoPass 利用において秘密の質問の選択は非常に重要である．他人が推測することが難しく，自分が決して忘れないようなエピソード記憶を秘密の質

このようなものではなく，「わざわざ人に話すことはないが自分の記憶に強く残っているような無難なエピソード記憶」を秘密の質問として利用するのが良いであろう．具体例としては以下のようなものがある．

• 昔のちょっとした怪我の場所や種類• 昔のちょっと悔しい思い出• 昔何かを見つけた場所
たとえば図 1 の 3 問目のような経験は他人に話したことが無いが，痛い思いをしたことは忘れないし，偽答の地名を並べるのも簡単なので，認証のための秘密の質問として適切であると考えられる．

3.4

偽答の作成方法

秘密の質問の種類によっては偽答を用意するのが難しい場合があるが，正答として人名や地名を利用する場合，正答に似た人名や地名をリストすることは難しくない．
「世田谷」が正答であるとき，「目黒」「杉並」のような偽答を用意するのは簡単である．正答と同じカテゴリに属する単語を自動的にリストすることができれば正答をもとにして簡単に偽答のリストを生成することができる．ひとつの単語もしく
は単語の集合と同じカテゴリに属する単語を検索する手法は「同位語検索」と呼ばれ，Web のデータを利用した様々な同位語検索システムが提案されている [17][24]．
人名や地名の偽答を作成したい場合は人名や地名のデータベースを利用して偽答を生成することができる．市町村の人口ランキングや位置関係のデータなどを利用すれば似た地名を偽答としてリストすることが可能であるし，人名ランキングを利用すれば似た苗字を偽答とすることができる．たとえば日本の名字ランキングの 40 位近辺に「長谷川」「近藤」
「石井」
「斉藤」
「坂本」
「遠藤」
「藤井」などの名字があるので，「石井」が正答のときこれらの名字を偽答にすればよい．しかし，「小学生のとき〜だった同級生は誰?」という秘密の質問の正答が「石井」であるときこの方法で偽答を生成すると，「長谷川」「近藤」などの同級生の存在を確認することにより正答が「石井」であることが判明してしまう可能性があるので注意が必要である．

EpisoPass: エピソード記憶にもとづくパスワード管理

3.5

パスワード漏洩時の問題

秘密の質問を公開している場合，シード文字列とパスワードの対応がひとつでも漏洩してしまうと，総当たり計算でチェックすることにより，すべて秘密の質問の正答が判明してしまう．秘密の質問の正答を知っていればシード文字列からパスワードを計算することができるので，漏洩した秘密の質問は利用不可能になってしまう．3.1.1 や 3.1.2 のような運用をしている場合はパスワードがひとつ漏洩しても他のパスワードは安全だが，3.1.3 のような運用をしている場合はひとつでもパスワードが漏洩するとあらゆるパスワードが漏洩してしまうことになる．
通常の Web サービスなどのパスワードが漏洩することは考えにくいが，「自転車の鍵番号」のように家族などで共有する可能性があるものに対して 3.1.3のような運用を行なうと，鍵番号を知っている人物が総当たり攻撃を行なうことによって秘密の質問の答が判明してしまう．シード文字列や秘密の質問を秘密情報として扱わない場合はパスワードを他人と共有しないように注意する必要がある．

3.6

画像認証の利用

忘れにくいエピソード記憶を利用する認証手法
として様々な画像認証システム [2][9][19] が提案されている．複数の画像の中から正答を選択するもの(Cognometric 方式)，ひとつの画像の中の特定の場所を指定するもの (Locimetric 方式)，画像の上で描画操作を行なうもの (Drawmetric 方式) が広く利用されているが [2][9]，EpisoPass は図 1 のように文字列のかわりに画像 URL を秘密の質問として利用する点が異なっている．Cognometric 方式はエピソー
ド記憶を効果的に利用できるが，多数の偽答画像が必要だという問題がある．Locimetric 方式はエピ
ソード記憶を効果的に利用できないことに加え，クリックしやすい「ホットスポット」は限られている
ため充分なエントロピーを確保できないことが問題になる [4]．また Drawmetric 方式もエピソード記憶を効果的に利用できないし，ユーザは似た傾向のス
トロークを選びがちであるため充分なエントロピーを確保しにくいことが知られている [13]．EpisoPassのように画像を秘密の質問として利用する場合，通常の秘密の質問の場合と同様に偽答を増やすことが容易であることに加え，画像に関連したエピソード
記憶を有効に利用できるという利点がある [22]．
図 5 は本棚.org[20] のユーザのひとり 3 が利用している画像認証問題である．このユーザ以外には正答は見当もつかないが，本人にとっては忘れることがないエピソード記憶と結びついた画像だということであった．
3

http://hondana.org/Leiko

図 5. エピソード記憶と深く結びついた画像.

4

結論

エピソード記憶に結びついた秘密の質問を利用してパスワードを生成/管理できるシステム EpisoPassを提案した．EpisoPass は単純な原理にもとづいて
おり柔軟な利用形態が可能であり，強力な秘密の質問を用意することにより秘密情報を全く覚えることなく安全な認証を行なうことができる．強力な秘密の質問を作成して安全に運用が可能かどうかを長期的に評価したいと考えている．

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134, November 2011.

附録: パスワード計算アルゴリズム
パスワードは，秘密の質問と回答の組合せにもとづいてシード文字列を換字することによって計算される．換字は文字種ごとに行なわれる．たとえばシー
ド文字列の 1 桁目が数字のときはパスワードの 1 桁
目は数字に変換され，シード文字列の 1 桁目が記号のときはパスワードの 1 桁目は記号に変換される．
数字の換字の場合、シード文字列内の数字 A は，換字関数 fN () によってパスワード内の数字 B に変換される．fN () は以下のような関数である．

fN (x) = (10 + N − x) mod 10
ここで N はシード文字列と回答の組み合わせから計算される自然数で，答の選択により変化する．たとえば N = 5 のとき，f5 (x) = (10+5−x) mod 10となるので，x と f5 (x) の対応は以下のようになる．

f5 (0) = 5
f5 (1) = 4...
f5 (8) = 7
f5 (9) = 6
fN () は N により変化するので，N がわからなけ
れば fN () もわからない．N はシード文字列と回答の組み合わせから計算される自然数で，秘密の質問の答とシードを知らなければ N を計算することはできない．EpisoPass では以下のようにして fN () を計算している．
1. 問題文字列と選択した答の文字列の組を連結した文字列 S を生成
2. S の MD5 ハッシュ値 M (16 進 32 桁の文字列) を計算3. シード文字列の k 桁目の文字に対し，M の(k − 1) × 4 文字目から (k − 1) × 4 + 3 文
字目までの部分文字列 (16 進 4 桁) を取得し，それを N とする．たとえばハッシュ値 M が12345678... だったとき，0x1234 = 4660 なので，1 桁目を計算する換字関数は f4660 (x)となる．