デジタル・トラスト時代の生体認証基盤～Public Biometric Infrastructure (PBI) と関連技術～

高橋 健太(株)日立製作所 研究開発グループ© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

自己紹介◆ 高橋 健太 / Kenta Takahashi➢ 博士 (情報理工学) (東京大学)➢ ㈱日立製作所 研究開発グループ 主管研究員➢ 東京大学 客員准教授 [2015-2020]➢ ISO/IEC SC37 (Biometrics) エキスパート [2013-]◆ 専門➢ 生体認証➢ 暗号

PBI, Cancelable Biometrics➢ 情報セキュリティ© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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情報セキュリティ脅威の動向
多くの脅威が 「認証」 に関連

出典: IPA 「情報セキュリティ 10大脅威 2021」
https://www.ipa.go.jp/security/vuln/10threats2021.html© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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スマホ決済の不正利用問題の構図
多くのスマホ決済サービスが類似の手口で被害にスマホ決済事業者③口座情報を使って連携（Web口座振替等を利用）

銀行

④チャージ

②なりすましてアカウント開設⑤スマホ決済で商品購入①口座情報を不正入手
氏名/口座番号/暗証番号など

⑥現金化
攻撃者

被害者

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スマホ決済の不正利用問題の構図
狙われた脆弱性は大きく2箇所
スマホ決済事業者③口座情報を使って連携（Web口座振替等を利用）④チャージ⑤スマホ決済不十分な本人確認
で商品購入
メールアドレスだけで開設可能だったケースも②なりすましてアカウント開設

銀行

脆弱な認証
口座番号+暗証番号だけで振替登録可能だったケースも①口座情報を不正入手
氏名/口座番号/暗証番号など

⑥現金化
攻撃者

被害者

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認証に関わる諸概念
本人確認、認証、認証連携
身分証明書等

公的機関などIdentityが保証された個人

Identityの発行？

本人確認
Identity Proofing

申請者

Enrollment？

認証連携
Assertion(認証結果)

認証
Authentication

利用者
サービス提供※ NIST SP800-63では本人確認, 認証, 認証連携それぞれの保証レベル等に関するガイドラインを規定している※ KYC は金融分野における本人確認の類義語© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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認証の３要素種別

例

知識認証(What you know)

所有物認証(What you have)462675

生体認証(What you are)・パスワード・暗証番号

利点

・導入コストが低い
・意思確認に好適課題・忘れる・推測される・不正譲渡可能・スマホ
・公開鍵認証と好相性
・ICカード（オンライン認証特有の・OTPトークン 多くの攻撃に対し安全）

・無くす
・盗まれる
・不正譲渡可能・指紋・顔・静脈・虹彩・取替え不能
・個人情報/プライバシ

・忘れない・無くさない・本人しか使えない© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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「二要素認証⇒安全」 とは限らない
中間者攻撃型のフィッシングによるネットバンキング不正利用が多発【XX銀行からの重要なお知らせ】
不正被害が発生しています。
本人確認のため認証情報の再設定をしてください。
https://xxxxxx.jp

被害者

攻撃者（中間者）銀行

フィッシングメール「ID/パスワードを入力してください」

ID/パスワード入力 フィッシングサイト
記憶認証

ID/パスワード入力
不正送金指示

ワンタイムパスワード発行
所有物認証「ワンタイムパスワードを入力してください」

ワンタイムパスワード入力

ワンタイムパスワード入力

OK!

※参考: トレンドマイクロ, 「国内ネットバンキングの二要素認証を狙うフィッシングが激化」, https://blog.trendmicro.co.jp/archives/22696© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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認証要素と認証プロトコル
中間者攻撃などに対しても安全な暗号学的認証プロトコルが必要
オンライン認証認証プロトコル

認証要素

ユーザー
パスワードの「記憶」
パスワードの「記憶」
ICカードの「所持」
ICカードの「所持」
生体認証、etc.
生体認証、etc.

クライアント(デバイス)

Internet
認証サーバ
公開鍵暗号に基づく相互認証プロトコルが望ましい© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

8認証器の不正譲渡問題
所有物/記憶は容易に譲渡可能。銀行口座の不正売買が横行

申請者

登録1234

￥

譲渡
認証

不正利用者

※出典: 全国銀行協会, 「金融犯罪の手口 / 銀行口座の売買」,
https://www.zenginkyo.or.jp/hanzai/7323/© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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生体認証への期待
紛失・忘却の心配がなく便利、盗難・不正譲渡に対する耐性
スマホ、金融などへ適用拡大し、市場規模は2024年に7兆円
生体認証 アプリケーション別 市場規模 (USD Million)
iPhone Touch ID(出典: CNET Japan)

スマホ・PC
国民ID
出入国防衛

インド国民IDシステム ”Aadhaar”(© AFP/Narinder Nanu)

金融
ヘルスケア
セキュリティ

2024

自動車

2019

羽田空港 入国審査 「顔認証ゲート」(出典: 東洋経済オンライン)

出典: Biometric System Market – Global Forecast to 2024, ©MarketsandMarkets, 2019.

静脈認証 ATM© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

10生体認証の課題
生体認証データの保護が大きな課題
生体検知(偽造対策)、精度向上、低コスト化も市場の成長ドライバ、制約、機会、課題

生体認証データの漏洩は現実の脅威
インド国民IDシステム
Aadhaar

出典: Fast Company

課題

データセキュリティの懸念

漏洩、取替不可、悪用、プライバシ侵害・・・

出典: Biometric System Market – Global Forecast to 2024,©MarketsandMarkets, 2019.

出典: BBC© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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FIDO: Fast Identity Online
スマートフォンなどユーザデバイス側で生体情報を管理◼サーバがデバイスを暗号学的に認証し, デバイスがユーザを生体認証する✔ 生体情報はユーザデバイス内に留まり、ネットワークを流れない✔ デファクトスタンダード化しつつあり、対応機種やサービスが拡大中❢ デバイスが秘密鍵と生体情報を保持 ⇒ 2つのSecretの安全な管理が必要❢ 登録済みのユーザデバイスからしかサービスにアクセスできない⇒ 紛失時や買替え時には再度、本人確認と登録が必要（アカウントリカバリ問題）
共用端末(ATMやPOSなど)での「手ぶら認証」には適用できない
ユーザ

ユーザデバイス

生体認証
虹彩

指紋

生体情報

秘密鍵

サーバ

公開鍵認証
公開鍵

静脈

便利

SecretSecret安全© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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更なる技術発展の方向性
ユーザデバイスに限定されず、どこからでも安全・便利にアクセス可能に◼生体認証の利便性、公開鍵認証プロトコルのセキュリティを両立◼ユーザ固有の Secret (生体情報, 秘密鍵) は、どこにも保持しない
 任意の端末から任意のサービス/資産にアクセス可能 ⇒ デバイスフリー◼ そんなこと可能？
 生体情報から都度, 秘密鍵を生成できれば実現可能 認証処理の瞬間のみ Secret が存在. 保護すべき時間を極小化することでリスクを極小化

ユーザ

任意の端末

公開鍵認証

生体認証
虹彩指紋サーバ

公開鍵生成静脈便利

No secret安全© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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PBI: Public Biometric Infrastructure
生体認証と暗号技術をアルゴリズムレベルで融合した認証技術

生体認証【技術要素】
パターン認識、センサ、画像処理＊PBI【技術要素】
生体電子署名
生体暗号

暗号技術【技術要素】
電子署名, 公開鍵暗号◆ 秘密鍵の保存・管理が不要
ＰＢＩの特長- ICカードや暗証番号を使わず、便利で安全なPKIを実現- 生体情報に基づく確実な本人確認と、公開鍵認証の安全性を両立◆ 生体情報（特徴情報を含む）の保存・管理が不要- 生体情報を直接利用せず，公開鍵や署名に「一方向性変換」して利用© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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PBIの実現技術(1) 鍵抽出アプローチ：
・ 生体情報の「誤差」を訂正し、秘密鍵を安定的に抽出・ 訂正用情報(補助情報)を登録時に作って保存しておき、認証時に利用・既存の暗号技術と組合わせ可能
・例. Fuzzy Extractor [1,2](2)プリミティブ構成アプローチ:
・ 秘密鍵に誤差を許容する
新しい暗号アルゴリズムを構成
・ 認証時に補助情報は不要
・ 例: Fuzzy Signature [3][1] Y. Dodis, et. al., “Fuzzy extractors: How to generate strong keys from biometrics and other noisy data,“ SIAM J. Comput., 38(1):97-139, 2008.
[2] T. Murakami, et. al., “Optimal Sequential Fusion for Multibiometric Cryptosystems,” Elsevier Information Fusion, Vol.32, pp.93-108, 2016.
[3] K. Takahashi, et. al., “Signature Schemes with a Fuzzy Private Key”, International Journal of Information Security, 2019.

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PBIシステムの概要◼生体情報に乱数を作用させ安全なデータ(PBI公開鍵や電子署名)に変換して登録・認証◼生体情報や秘密鍵はどこにも保存せず。漏洩リスクが最小化され、デバイス所持も不要◼乱数を変更することで登録データ(PBI公開鍵)の破棄・更新が可能

出典：日立ソリューションズ, 「公開型生体認証基盤 Biometric Signature Server」, https://www.hitachi-solutions.co.jp/bss/© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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実用化例
銀行取引、キャッシュレス決済などへ適用進む
手ぶら銀行取引

業務効率化と顧客利便性向上を達成

手ぶらキャッシュレス決済

産業界・学術界からの評価

市村産業賞
功績賞
2021年4月

日刊工業新聞米 R&D Magazine社
十大新製品賞
R&D100 Awards
増田賞 (最高位賞)
2020年9月
2021年1月

他、 ドコモ・モバイル・サイエンス賞 優秀賞 (2016年)
情報処理学会 長尾真特別記念賞(2015年) など
出典: (株)山口フィナンシャルグループ, 「新営業店システム導入に伴うペーパーレスの取組について」
日本銀行金融機構局金融高度化センター主催 ITを活用した金融の高度化に関するワークショップ(第３期)
https://www.boj.or.jp/announcements/release_2018/data/rel180314c3.pdf© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

17標準化動向
生体情報保護技術の国際標準化が進む◼テンプレート保護技術のスキームに関する標準規格
 ISO/IEC 24745:2011 “Biometric information protection”
 NIST SP800-63B “Digital Identity Guidelines” においてサーバ側で生体情報を照合する場合の必須要件(SHALL)として引用されている◼テンプレート保護技術の安全性・性能評価に関する標準規格
 ISO/IEC 30136:2018“Performance testing of biometric template protection schemes”

国内ガイドラインにおける扱い◼個人情報保護委員会 Q&A [1] テンプレート保護技術で適切に保護したデータが万一漏洩しても、個人データは実質的に漏洩していないと判断される◼FISCガイドライン [2] 「テンプレートのデータ保護について、｢取り消し可能なバイオメトリクス認証」（Cancellable biometrics）など技術動向を考慮することが望ましい。」[1] 個人情報保護委員会 「「個人情報の保護に関する法律についてのガイドライン」及び「個人データの漏えい等の事案が発生した場合等の対応について」に関するＱ＆Ａ」
https://www.ppc.go.jp/personalinfo/faq/2009_APPI_QA/[2] FISC ガイドライン 「金融機関等コンピュータシステムの安全対策基準・解説書」
https://www.fisc.or.jp/publication/guideline_pdf.php© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.
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まとめ1. 情報セキュリティ脅威の動向とユーザ認証
・スマホ決済の不正利用など、近年の脅威の多くは「認証」に関連・「二要素認証⇒安全」とは限らない。暗号学的に安全な認証プロトコルが必要
・所有物・記憶は、二要素認証であっても不正譲渡が容易

2. 生体認証への期待と課題
・紛失・盗難・忘却の心配がなく、不正譲渡も防止。市場拡大中
・課題は生体認証データの保護
・ユーザデバイス側で生体情報を管理するFIDO規格がデファクト化

3. PBI (Public Biometric Infrastructure)
・生体認証と暗号技術をアルゴリズムレベルで融合した、新しい認証技術
・ユーザデバイスに限定されず、どこからでも安全・便利にアクセス可能・手ぶらの銀行取引・キャッシュレス決済などへ適用進む© Hitachi, Ltd. 2021. All rights reserved.

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