JP3660985B2 - 認証システム、認証装置、認証方法、プログラム、ならびに、情報記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらをコンピュータ上にて実現するプログラム、ならびに、当該プログラムを記録するコンピュータ読取可能な情報記録媒体に関する。
【０００２】
特に、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測して推定された被認証装置の位置と、現実の被認証装置の位置と、を比較して当該被認証装置を認証するのに好適な認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらを実現するためのプログラム、ならびに、当該プログラムを記録するコンピュータ読取可能な情報記録媒体に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、情報通信の技術分野においては、メッセージの作成者や発信元が誰であるかを確認するための認証技術の研究が進められている。現在では、公開鍵暗号を用いた署名認証システムや暗号通信システムが普及しつつある。
【０００４】
一方で、準星（クェーサー）やメーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）等の電波星が発する電波をＶＬＢＩ（Very Long Baseline Interferometry；超長基線電波干渉計）により受信して、種々の技術分野に役立てようという試みもされている。特に、ＶＬＢＩによる受信信号は理想的な完全ランダム性を有するとともに、電波星からの電波は、地球上のどの地点でも（電波星の種類によっては、地球表面のうち、当該電波星に向く面に存する地点であればどの地点でも）受信することができるという特徴を有する。
【０００５】
このため、ＶＬＢＩを用いて、地球上のある地点と別の地点の相対的な位置関係を測定する技術についても実用化が進められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、情報通信の分野においては、「なりすまし」を防止できるような、さらに安全性の高い認証技術が求められている。特に、今日のように、国境を超えた情報通信が頻繁になされるような環境下では、外国から日本政府や日本の会社に送信される機密情報等について、セキュリティを確保する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するものであって、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測して推定された被認証装置の位置と、現実の被認証装置の位置と、を比較して当該被認証装置を認証するのに好適な認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらをコンピュータ上にて実現するプログラム、ならびに、当該プログラムを記録するコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【０００９】
本発明の第１の観点に係る認証システムは、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測する認証装置と、被認証装置と、を備える認証システムであって、以下のように構成する。
【００１０】
すなわち、認証装置は、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測する。
【００１１】
一方、被認証装置は、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測し、認証装置へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信する。
【００１２】
さらに、認証装置は、被認証装置から送信された情報メッセージを受信し、「受信された情報メッセージに指定された『被認証装置により観測された電波の情報』」と、「当該認証装置により観測された電波の情報」と、から、認証装置に対する被認証装置の位置を推測し、認証装置にあらかじめ保持された被認証装置の位置と、推測された被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる。
【００１３】
また、本発明の認証システムにおいて、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」は、認証装置から被認証装置へあらかじめ送信される準備メッセージによって指定されるように構成することができる。
【００１４】
また、本発明の認証システムにおいて、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」は、被認証装置から認証装置へあらかじめ送信される準備メッセージによって指定されるように構成することができる。
【００１５】
また、本発明の認証システムにおいて、共通の電波星の数は、２個以上であるように構成することができる。
【００１６】
また、本発明の認証システムにおいて、共通の電波星は、メーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）、もしくは、準星（クェーサ）であるように構成することができる。
【００１７】
また、本発明の認証システムにおいて、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、被認証装置と、は、当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００１８】
また、本発明の認証システムにおいて、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、被認証装置と、は、両者に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００１９】
また、本発明の認証システムにおいて、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、被認証装置と、は、両者が共有する公開鍵と、認証装置が有する秘密鍵と、被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００２０】
また、本発明の認証システムにおいて、両者が共有する公開鍵は、「被認証装置により観測された電波の情報」から生成されるように構成することができる。
【００２１】
本発明の他の観点に係る認証装置は、上記認証システムが備える認証装置である。
【００２２】
本発明の他の観点に係る被認証装置は、上記認証システムが備える被認証装置である。
【００２３】
本発明の他の観点に係る認証方法は、被認証装置と共通の観測時刻に当該被認証装置と共通の電波星からの電波を観測する認証方法であって、観測工程と、情報受信工程と、推測工程と、判断工程と、を備え、以下のように構成する。
【００２４】
ここで、観測工程では、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測する。
【００２５】
一方、情報受信工程では、被認証装置から送信された情報メッセージを受信する。
【００２６】
さらに、推測工程では、「受信された情報メッセージに指定された『被認証装置により観測された電波の情報』」と、「観測工程にて観測された電波の情報」と、から、被認証装置の位置を推測する。
【００２７】
そして、判断工程では、あらかじめ保持された被認証装置の位置と、推測された被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる。
【００２８】
また、本発明の認証方法は、準備送信工程をさらに備え、準備送信工程では、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」を指定する準備メッセージを被認証装置へあらかじめ送信するように構成することができる。
【００２９】
また、本発明の認証方法は、準備受信工程をさらに備え、以下のように構成することができる。
【００３０】
すなわち、準備受信工程では、「観測時刻および／または電波星」を指定する準備メッセージを受信する。
【００３１】
一方、観測工程では、受信された準備メッセージに観測時刻が指定されている場合はこれを共通の観測時刻とし、電波星が指定されている場合はこれを共通の電波星として、電波を観測する。
【００３２】
また、本発明の認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、被認証装置と当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００３３】
また、本発明の認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、被認証装置と、当該被認証装置に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００３４】
また、本発明の認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、被認証装置と共有する公開鍵と、所定の秘密鍵と、被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて、被認証装置と暗号通信を行うように構成することができる。
【００３５】
また、本発明の認証方法は、公開鍵生成工程をさらに備え、公開鍵生成工程では、被認証装置と共有する公開鍵を「被認証装置により観測された電波の情報」から生成するように構成することができる。
【００３６】
本発明の他の観点に係る被認証方法は、認証装置と共通の観測時刻に当該認証装置と共通の電波星からの電波を観測する被認証方法であって、観測工程と、送信工程と、を備え、以下のように構成する。
【００３７】
すなわち、観測工程では、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測する。
【００３８】
一方、送信工程では、認証装置へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信する。
【００３９】
また、本発明の被認証方法は、準備送信工程をさらに備え、準備送信工程では、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」を指定する準備メッセージを認証装置へあらかじめ送信するように構成することができる。
【００４０】
また、本発明の被認証方法は、準備受信工程をさらに備え、以下のように構成することができる。
【００４１】
すなわち、準備受信工程では、「観測時刻および／または電波星」を指定する準備メッセージを受信する。
【００４２】
一方、観測工程では、受信された準備メッセージに観測時刻が指定されている場合はこれを共通の観測時刻とし、電波星が指定されている場合はこれを共通の電波星として、電波を観測する。
【００４３】
また、本発明の被認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、認証装置において、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００４４】
また、本発明の被認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、認証装置において、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００４５】
また、本発明の被認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と共有する公開鍵と、認証装置が有する秘密鍵と、所定の秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００４６】
また、本発明の被認証方法は、公開鍵生成工程をさらに備え、公開鍵生成工程では、認証装置と共有する公開鍵を「観測工程にて観測された電波の情報」から生成するように構成することができる。
【００４７】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の認証装置として機能させ、コンピュータに、上記の認証方法を実行させるように構成する。
【００４８】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の被認証装置として機能させ、コンピュータに、上記の被認証方法を実行させるように構成する。
【００４９】
本発明の他の観点に係るコンピュータ読取可能な情報記録媒体（コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、または、半導体メモリを含む。）は、上記のプログラムを記録するように構成する。
【００５０】
上記の情報記録媒体をコンピュータとは独立して配布、販売することができるほか、インターネット等のコンピュータ通信網を介して上記のプログラムそのものを配布、販売することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下にあげる実施形態は、説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を、これと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００５２】
（発明の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。図２は、当該認証システムにおいて実行される認証処理ならびに被認証処理の手順を示すフローチャートである。以下、これらの図を参照して説明する。
【００５３】
認証システム１０１は、認証装置１３１と、被認証装置１５１と、を備える。認証装置１３１と、被認証装置１５１と、は、共通の観測時刻に当該被認証装置と共通の電波星からの電波を観測する。
【００５４】
ここで、認証装置１３１は、観測部１３２と、情報受信部１３３と、推測部１３４と、保持部１３５と、判断部１３６と、のほか、準備送信部１３７を備える。
【００５５】
一方、被認証装置１５１は、観測部１５２と、情報送信部１５３と、のほか、準備受信部１５４を備える。
【００５６】
まず、認証装置１３１の準備送信部１３７は、観測時刻および電波星を指定する準備メッセージを被認証装置１５１へ送信する（ステップＳ２０１）。
【００５７】
観測時刻は、少なくとも、当該準備メッセージの送信時刻から、認証装置１３１ならびに被認証装置１５１において観測の準備が整うまでに必要な時間だけ経過した時間である必要があるが、当該送信時刻からの経過時間は、できるだけ短いことが望ましい。
【００５８】
電波星としては、上記のように、メーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）、もしくは、準星（クェーサ）を指定することができる。また、指定される電波星の数は、１つに限らず、複数であってもよい。
【００５９】
観測時刻は、少なくとも、当該準備メッセージの送信時刻から、認証装置１３１ならびに被認証装置１５１において観測の準備が整うまでに必要な時間だけ経過した時間である必要があるが、当該送信時刻からの経過時間は、できるだけ短いことが望ましい。
【００６０】
一方、被認証装置１５１の準備受信部１５４は、ステップＳ２０１において送信された観測時刻および電波星を指定する準備メッセージを認証装置１３１から受信する（ステップＳ２０２）。
【００６１】
さらに、認証装置１３１の観測部１３２は、当該準備メッセージに指定される観測時刻に、当該準備メッセージに指定される電波星からの電波を観測する（ステップＳ２０３）。
【００６２】
そして、被認証装置１５１の観測部１５２は、当該準備メッセージに指定される観測時刻に、当該準備メッセージに指定される電波星からの電波を観測する（ステップＳ２０４）。
【００６３】
認証装置１３１の観測部１３２と、被認証装置１５１の観測部１５２と、は、いずれもそれぞれ基準時計（図示せず）を参照しており、電波星からの観測を正確な時刻に行うことができる。
【００６４】
これにより、認証装置１３１と、被認証装置１５１と、は、共通の共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測することとなる。
【００６５】
ついで、被認証装置１５１の送信部１５３は、認証装置１３１へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信する（ステップＳ２０５）。
【００６６】
一方、認証装置１３１の情報受信部１３３は、被認証装置１５１から送信された情報メッセージを受信する（ステップＳ２０６）。
【００６７】
さらに、認証装置１３１の推測部１３４は、「ステップＳ２０６において受信された情報メッセージに指定された『被認証装置１５１により観測された電波の情報』」と、「自身の観測部１３２により観測された電波の情報」と、から、認証装置１３１に対する被認証装置１５１の位置を推測する（ステップＳ２０７）。
【００６８】
これにより、当該情報メッセージが「特定の時刻（共通の観測時刻）の特定の地球上の座標地点（被認証装置１５１の位置）」から送信されたものであるか否かを認証することができる。
【００６９】
一方、保持部１３５は、現在認証を行おうとしている被認証装置１５１を含む１つ以上の被認証装置の位置をあらかじめ保持する。
【００７０】
そして、判断部１３６は、保持部１３５にあらかじめ保持された当該被認証装置１５１の位置と、ステップＳ２０７において推測された当該被認証装置１５１の位置と、が所定の誤差範囲で一致するか否かを調べる（ステップＳ２０８）。
【００７１】
そして、これらが一致する場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、当該情報メッセージに対する認証を成功させ（ステップＳ２０９）、認証成功の旨を被認証装置１５１に通知し（ステップＳ２１０）、被認証装置１５１は、認証成功の旨の通知を受け付ける（ステップＳ２１１）。
【００７２】
これにより、認証処理ならびに被認証処理は完了し、両者は、認証後の処理（たとえば、後述するような両者間の暗号通信の処理）を開始することができるようになる。
【００７３】
一方、これらが一致しない場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、当該情報メッセージに対する認証を失敗させ（ステップＳ２１２）、認証失敗の旨を被認証装置に通知し（図示せず）、被認証装置１５１は、認証失敗の旨の通知を受け付けて（図示せず）、認証処理ならびに被認証処理を終了する。
【００７４】
本実施形態においては、ＶＬＢＩ技術を用いて、特定の時刻における被認証装置１５１の位置を推定し、これを当該被認証装置１５１の既知の位置と比較することによって認証を行う。
【００７５】
ＧＰＳ（Global Positioning System）などの人工衛星からの電波を用いても、同様の位置推定を行うことができるが、人工衛星の管理者に自由度がある場合には、電波の観測情報を偽造したり加工したりできてしまう。一方、本実施形態においては、自然天体である電波星を用いるため、偽造や加工の可能性はない。また信号の受信は完全にオープンであり、誰でも自由に受信できる点がＧＰＳを用いる場合と異なる。
【００７６】
さらに、本実施形態において「なりすまし」をしようとすれば、当該観測時刻に被認証装置１５１が現実に存在する位置で電波星からの電波を受信する必要がある。しかしながら、相対性理論によれば光速度を超えた移動は不可能である。したがって、当該観測時刻に被認証装置１５１が現実に存在する位置で電波星からの電波を受信することは事実上不可能であるといえる。
【００７７】
以下では、ＶＬＢＩによる位置推定の技術の原理について、さらに詳しく説明する。
【００７８】
（位置推定の手法）
図３は、電波星からの電波の等波面遅延線の概要を示す説明図である。以下、地球を球体と仮定した上で、本図を参照して説明する。
【００７９】
電波星３０１が発する電波は、当該電波星３０１を中心として球状に波面が伝播していく。したがって、「『電波星３０１と地球３０２の中心とを結ぶ直線３１１』に垂直な平面」と「地球３０２の表面」との交線３０３上の地点には、同じ波面が同じ時刻に到達することになる。そこで、このような交線３０３を等波面遅延線と呼ぶ。等波面遅延線は、直線３１１を中心として同心円状に配置されることになる。
【００８０】
図４は、電波星からの電波の等遅延時間率線の概要を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８１】
地球３０２は自転しているため、「電波星３０１と地球３０２の中心とを結ぶ直線３１１」と、「地球３０２の極軸３１２（北極と南極を結ぶ直線）」と、によって張られる平面に垂直な軸３１３を中心として、同心円状に、遅延時間率が等しい地点が配置されることになる。これらの遅延時間率が等しい地点を結んだ線３０４を、等遅延時間率線と呼ぶ。
【００８２】
認証装置１３１と、被認証装置１５１と、で共通の時刻に観測された電波の情報から、これらを干渉させて、２次元の高速フーリエ変換を行い、そのピークを見つけることにより、被認証装置１５１の認証装置１３１に対する遅延と、遅延時間率と、を取得することができる。
【００８３】
具体的には、認証装置１３１における観測結果と、被認証装置１５１における観測結果と、について、時間差を設けてシフトさせながら、これらの相関をとり、各時間差において得られる相関について遅延時間軸および遅延時間率軸の両方向に２次元高速フーリエ変換を行う。
【００８４】
図５には、遅延と遅延時間率の両方向における２次元の高速フーリエ変換の計算結果の様子を示す。図中、「Δ遅延時間」の軸が遅延時間軸であり、「Δフリンジ周波数」の軸が遅延時間率軸である。
【００８５】
図６に示すように、取得された遅延に対応する球波面と地表面の交線である等波面遅延線３０３と、取得された遅延時間率に対応する球波面と地表面の交線である等遅延時間率線３０４と、の交点３０５が、被認証装置１５１の地球表面上の位置として決定できることになる。このようにして被認証装置１５１の位置を推定する手法を「波面同期法」と呼ぶ。
【００８６】
一般に交点３０５は２つあるが、認証装置１３１の保持部１３５に保持されている被認証装置１５１の位置を調べ、これから遠い方の交点３０５の位置は捨てて、これに近い方の交点３０５の位置を推定結果として採用すればよい。
【００８７】
このようにして得られた交点３０５の位置と、保持部１３５に保持されている被認証装置１５１の位置とが、所定の誤差範囲内で等しければ、被認証装置１５１から送信された電波情報は、当該観測時刻に当該被認証装置１５１の位置で観測されたものと認証することができることになる。
【００８８】
なお、ここの説明では、電波星の数を１つだけとしたが、複数にすれば、さらに正確かつ詳細に、被認証装置１５１の位置を推定することができるようになる。
【００８９】
電波星が準星のような点電波源のみである場合は、事前に電波星や観測時間情報を入手して基準時計を高度に操作することにより、他の地点で観測した電波情報から被認証装置１５１の位置で観測されたであろう電波情報を生成しうる。したがって、「なりすまし」は完全には防止できない。
【００９０】
しかしながら、複雑な構造（たとえば、２つ目玉構造等。）を持つメーザ電波源を用いたり、天球上で近傍に存在する複数の電波星を利用することにより、このような「なりすまし」を不可能にすることができる。地球３０２の中心から見て同じ方向に複数の電波源が存在する場合は、これが１つしかない点電波源の場合と異なり、基準時計を操作しても位相変化を偽造できないため、他の地点で観測した電波情報から被認証装置１５１の位置で観測されたであろう電波情報を生成できないからである。
【００９１】
このように、本実施形態により、従来に比してさらに安全な時空座標認証（Space-Time Coordinate Authorization）技術を実現することができる。
【００９２】
（他の実施形態）
上記実施形態においては、認証装置１３１が被認証装置１５１に対して観測時刻および電波星を指定していたが、これとは逆に、被認証装置１５１が認証装置１３１に対して観測時刻および電波星を指定してもよい。この場合は、準備送信部１３７は被認証装置１５１に、準備受信部１５３は認証装置１３１に、それぞれ配置することとなる。
【００９３】
このほか、電波星は認証装置１３１が指定し、観測時刻は被認証装置１５１が指定する形態や、その逆の形態などを採用することもできる。
【００９４】
（他の実施形態）
図７は、本発明の他の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。本実施形態は、上記実施形態に係る認証システムに対して、認証成功後に暗号通信を可能にする実施形態である。
【００９５】
本実施形態に係る認証システム１０１の認証装置１３１と、被認証装置１５１とは、上記実施形態の場合の各要素のほか、それぞれ、暗号通信部６３１と、暗号通信部６５１と、をさらに備えるように構成する。
【００９６】
認証装置１３１の暗号通信部６３１と、被認証装置１５１の暗号通信部６５１と、は、認証が成功した後に、たとえば以下のような手法により、暗号通信を行うことができる。
（１）第１の手法。被認証装置１５１は、情報メッセージに、自身が観測した電波情報の他に、暗号通信で用いようとする暗号鍵の情報を含めておく。認証装置１３１と被認証装置１５１は、この暗号鍵を用いて暗号通信を行う。
（２）第２の手法。認証装置１３１と、被認証装置１５１との間で、あらかじめ共通鍵を秘密裏に選択しておく。認証装置１３１と被認証装置１５１は、この暗号鍵を用いて暗号通信を行う。
（３）第３の手法。認証装置１３１が有する秘密鍵Aと、被認証装置１５１が有する秘密鍵Bと、何らかの手法による得られる公開鍵Cと、を用いる。たとえば、電波星を観測した結果の電波情報は乱数としての性質が良好であるため、公開鍵Cとして被認証装置１５１が観測した電波情報を利用することができる。
【００９７】
ここで、以下のような性質を満たす演算fを考える。
f(B,f(A,C)) = f(A,f(B,C)) = Z
【００９８】
このような可換性を有する演算は、公開鍵配送の技術分野で広く知られている。
【００９９】
ここで、認証装置１３１は、f(A,C)を計算して、被認証装置１５１に送信する。被認証装置１５１では、受信したf(A,C)とBからf(B,f(A,C)) = Zを計算して、共有鍵Zを得ることができる。
【０１００】
一方、被認証装置１５１は、f(B,C)を計算して、認証装置１３１に送信する。認証装置１３１では、受信したf(B,C)とAからf(A,f(B,C)) = Zを計算して、共有鍵Zを得ることができる。
【０１０１】
このようにして、認証装置１３１と被認証装置１５１とで、Zを共有することができたので、暗号通信においては、共有鍵Zを用いてメッセージを暗号化しておけば、互いに復号化も可能となる。
【０１０２】
このような演算fとしては、たとえばf(x,y) = yx mod p (x，y，pは正整数)のようなものが考えられる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測して推定された被認証装置の位置と、現実の被認証装置の位置と、を比較して当該被認証装置を認証するのに好適な認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらを実現するためのプログラム、ならびに、当該プログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る認証処理と被認証処理の手順の流れを示すフローチャートである。
【図３】 電波星からの電波の等波面遅延線の概要を示す説明図である。
【図４】 電波星からの電波の等遅延時間率線の概要を示す説明図である。
【図５】 遅延と遅延時間率とが得られる２次元の高速フーリエ変換の計算結果の様子を示す。
【図６】 等波面遅延線と等遅延時間率線と推定の位置との関係を示す説明図である。
【図７】 本発明の他の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ 認証システム
１３１ 認証装置
１３２ 観測部
１３３ 情報受信部
１３４ 推測部
１３５ 保持部
１３６ 判断部
１３７ 準備送信部
１５１ 被認証装置
１５２ 観測部
１５３ 情報送信部
１５４ 準備受信部
６３１ 暗号通信部
６５１ 暗号通信部
【発明の属する技術分野】
本発明は、認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらをコンピュータ上にて実現するプログラム、ならびに、当該プログラムを記録するコンピュータ読取可能な情報記録媒体に関する。
【０００２】
特に、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測して推定された被認証装置の位置と、現実の被認証装置の位置と、を比較して当該被認証装置を認証するのに好適な認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらを実現するためのプログラム、ならびに、当該プログラムを記録するコンピュータ読取可能な情報記録媒体に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、情報通信の技術分野においては、メッセージの作成者や発信元が誰であるかを確認するための認証技術の研究が進められている。現在では、公開鍵暗号を用いた署名認証システムや暗号通信システムが普及しつつある。
【０００４】
一方で、準星（クェーサー）やメーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）等の電波星が発する電波をＶＬＢＩ（Very Long Baseline Interferometry；超長基線電波干渉計）により受信して、種々の技術分野に役立てようという試みもされている。特に、ＶＬＢＩによる受信信号は理想的な完全ランダム性を有するとともに、電波星からの電波は、地球上のどの地点でも（電波星の種類によっては、地球表面のうち、当該電波星に向く面に存する地点であればどの地点でも）受信することができるという特徴を有する。
【０００５】
このため、ＶＬＢＩを用いて、地球上のある地点と別の地点の相対的な位置関係を測定する技術についても実用化が進められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、情報通信の分野においては、「なりすまし」を防止できるような、さらに安全性の高い認証技術が求められている。特に、今日のように、国境を超えた情報通信が頻繁になされるような環境下では、外国から日本政府や日本の会社に送信される機密情報等について、セキュリティを確保する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するものであって、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測して推定された被認証装置の位置と、現実の被認証装置の位置と、を比較して当該被認証装置を認証するのに好適な認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらをコンピュータ上にて実現するプログラム、ならびに、当該プログラムを記録するコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【０００９】
本発明の第１の観点に係る認証システムは、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測する認証装置と、被認証装置と、を備える認証システムであって、以下のように構成する。
【００１０】
すなわち、認証装置は、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測する。
【００１１】
一方、被認証装置は、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測し、認証装置へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信する。
【００１２】
さらに、認証装置は、被認証装置から送信された情報メッセージを受信し、「受信された情報メッセージに指定された『被認証装置により観測された電波の情報』」と、「当該認証装置により観測された電波の情報」と、から、認証装置に対する被認証装置の位置を推測し、認証装置にあらかじめ保持された被認証装置の位置と、推測された被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる。
【００１３】
また、本発明の認証システムにおいて、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」は、認証装置から被認証装置へあらかじめ送信される準備メッセージによって指定されるように構成することができる。
【００１４】
また、本発明の認証システムにおいて、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」は、被認証装置から認証装置へあらかじめ送信される準備メッセージによって指定されるように構成することができる。
【００１５】
また、本発明の認証システムにおいて、共通の電波星の数は、２個以上であるように構成することができる。
【００１６】
また、本発明の認証システムにおいて、共通の電波星は、メーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）、もしくは、準星（クェーサ）であるように構成することができる。
【００１７】
また、本発明の認証システムにおいて、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、被認証装置と、は、当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００１８】
また、本発明の認証システムにおいて、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、被認証装置と、は、両者に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００１９】
また、本発明の認証システムにおいて、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、被認証装置と、は、両者が共有する公開鍵と、認証装置が有する秘密鍵と、被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００２０】
また、本発明の認証システムにおいて、両者が共有する公開鍵は、「被認証装置により観測された電波の情報」から生成されるように構成することができる。
【００２１】
本発明の他の観点に係る認証装置は、上記認証システムが備える認証装置である。
【００２２】
本発明の他の観点に係る被認証装置は、上記認証システムが備える被認証装置である。
【００２３】
本発明の他の観点に係る認証方法は、被認証装置と共通の観測時刻に当該被認証装置と共通の電波星からの電波を観測する認証方法であって、観測工程と、情報受信工程と、推測工程と、判断工程と、を備え、以下のように構成する。
【００２４】
ここで、観測工程では、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測する。
【００２５】
一方、情報受信工程では、被認証装置から送信された情報メッセージを受信する。
【００２６】
さらに、推測工程では、「受信された情報メッセージに指定された『被認証装置により観測された電波の情報』」と、「観測工程にて観測された電波の情報」と、から、被認証装置の位置を推測する。
【００２７】
そして、判断工程では、あらかじめ保持された被認証装置の位置と、推測された被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる。
【００２８】
また、本発明の認証方法は、準備送信工程をさらに備え、準備送信工程では、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」を指定する準備メッセージを被認証装置へあらかじめ送信するように構成することができる。
【００２９】
また、本発明の認証方法は、準備受信工程をさらに備え、以下のように構成することができる。
【００３０】
すなわち、準備受信工程では、「観測時刻および／または電波星」を指定する準備メッセージを受信する。
【００３１】
一方、観測工程では、受信された準備メッセージに観測時刻が指定されている場合はこれを共通の観測時刻とし、電波星が指定されている場合はこれを共通の電波星として、電波を観測する。
【００３２】
また、本発明の認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、被認証装置と当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００３３】
また、本発明の認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、被認証装置と、当該被認証装置に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００３４】
また、本発明の認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、被認証装置と共有する公開鍵と、所定の秘密鍵と、被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて、被認証装置と暗号通信を行うように構成することができる。
【００３５】
また、本発明の認証方法は、公開鍵生成工程をさらに備え、公開鍵生成工程では、被認証装置と共有する公開鍵を「被認証装置により観測された電波の情報」から生成するように構成することができる。
【００３６】
本発明の他の観点に係る被認証方法は、認証装置と共通の観測時刻に当該認証装置と共通の電波星からの電波を観測する被認証方法であって、観測工程と、送信工程と、を備え、以下のように構成する。
【００３７】
すなわち、観測工程では、共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測する。
【００３８】
一方、送信工程では、認証装置へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信する。
【００３９】
また、本発明の被認証方法は、準備送信工程をさらに備え、準備送信工程では、「共通の観測時刻および／または共通の電波星」を指定する準備メッセージを認証装置へあらかじめ送信するように構成することができる。
【００４０】
また、本発明の被認証方法は、準備受信工程をさらに備え、以下のように構成することができる。
【００４１】
すなわち、準備受信工程では、「観測時刻および／または電波星」を指定する準備メッセージを受信する。
【００４２】
一方、観測工程では、受信された準備メッセージに観測時刻が指定されている場合はこれを共通の観測時刻とし、電波星が指定されている場合はこれを共通の電波星として、電波を観測する。
【００４３】
また、本発明の被認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、認証装置において、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と、当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００４４】
また、本発明の被認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、認証装置において、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００４５】
また、本発明の被認証方法は、暗号通信工程をさらに備え、暗号通信工程では、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、認証装置と共有する公開鍵と、認証装置が有する秘密鍵と、所定の秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて暗号通信を行うように構成することができる。
【００４６】
また、本発明の被認証方法は、公開鍵生成工程をさらに備え、公開鍵生成工程では、認証装置と共有する公開鍵を「観測工程にて観測された電波の情報」から生成するように構成することができる。
【００４７】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の認証装置として機能させ、コンピュータに、上記の認証方法を実行させるように構成する。
【００４８】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の被認証装置として機能させ、コンピュータに、上記の被認証方法を実行させるように構成する。
【００４９】
本発明の他の観点に係るコンピュータ読取可能な情報記録媒体（コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、または、半導体メモリを含む。）は、上記のプログラムを記録するように構成する。
【００５０】
上記の情報記録媒体をコンピュータとは独立して配布、販売することができるほか、インターネット等のコンピュータ通信網を介して上記のプログラムそのものを配布、販売することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下にあげる実施形態は、説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を、これと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００５２】
（発明の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。図２は、当該認証システムにおいて実行される認証処理ならびに被認証処理の手順を示すフローチャートである。以下、これらの図を参照して説明する。
【００５３】
認証システム１０１は、認証装置１３１と、被認証装置１５１と、を備える。認証装置１３１と、被認証装置１５１と、は、共通の観測時刻に当該被認証装置と共通の電波星からの電波を観測する。
【００５４】
ここで、認証装置１３１は、観測部１３２と、情報受信部１３３と、推測部１３４と、保持部１３５と、判断部１３６と、のほか、準備送信部１３７を備える。
【００５５】
一方、被認証装置１５１は、観測部１５２と、情報送信部１５３と、のほか、準備受信部１５４を備える。
【００５６】
まず、認証装置１３１の準備送信部１３７は、観測時刻および電波星を指定する準備メッセージを被認証装置１５１へ送信する（ステップＳ２０１）。
【００５７】
観測時刻は、少なくとも、当該準備メッセージの送信時刻から、認証装置１３１ならびに被認証装置１５１において観測の準備が整うまでに必要な時間だけ経過した時間である必要があるが、当該送信時刻からの経過時間は、できるだけ短いことが望ましい。
【００５８】
電波星としては、上記のように、メーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）、もしくは、準星（クェーサ）を指定することができる。また、指定される電波星の数は、１つに限らず、複数であってもよい。
【００５９】
観測時刻は、少なくとも、当該準備メッセージの送信時刻から、認証装置１３１ならびに被認証装置１５１において観測の準備が整うまでに必要な時間だけ経過した時間である必要があるが、当該送信時刻からの経過時間は、できるだけ短いことが望ましい。
【００６０】
一方、被認証装置１５１の準備受信部１５４は、ステップＳ２０１において送信された観測時刻および電波星を指定する準備メッセージを認証装置１３１から受信する（ステップＳ２０２）。
【００６１】
さらに、認証装置１３１の観測部１３２は、当該準備メッセージに指定される観測時刻に、当該準備メッセージに指定される電波星からの電波を観測する（ステップＳ２０３）。
【００６２】
そして、被認証装置１５１の観測部１５２は、当該準備メッセージに指定される観測時刻に、当該準備メッセージに指定される電波星からの電波を観測する（ステップＳ２０４）。
【００６３】
認証装置１３１の観測部１３２と、被認証装置１５１の観測部１５２と、は、いずれもそれぞれ基準時計（図示せず）を参照しており、電波星からの観測を正確な時刻に行うことができる。
【００６４】
これにより、認証装置１３１と、被認証装置１５１と、は、共通の共通の観測時刻に、共通の電波星からの電波を観測することとなる。
【００６５】
ついで、被認証装置１５１の送信部１５３は、認証装置１３１へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信する（ステップＳ２０５）。
【００６６】
一方、認証装置１３１の情報受信部１３３は、被認証装置１５１から送信された情報メッセージを受信する（ステップＳ２０６）。
【００６７】
さらに、認証装置１３１の推測部１３４は、「ステップＳ２０６において受信された情報メッセージに指定された『被認証装置１５１により観測された電波の情報』」と、「自身の観測部１３２により観測された電波の情報」と、から、認証装置１３１に対する被認証装置１５１の位置を推測する（ステップＳ２０７）。
【００６８】
これにより、当該情報メッセージが「特定の時刻（共通の観測時刻）の特定の地球上の座標地点（被認証装置１５１の位置）」から送信されたものであるか否かを認証することができる。
【００６９】
一方、保持部１３５は、現在認証を行おうとしている被認証装置１５１を含む１つ以上の被認証装置の位置をあらかじめ保持する。
【００７０】
そして、判断部１３６は、保持部１３５にあらかじめ保持された当該被認証装置１５１の位置と、ステップＳ２０７において推測された当該被認証装置１５１の位置と、が所定の誤差範囲で一致するか否かを調べる（ステップＳ２０８）。
【００７１】
そして、これらが一致する場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、当該情報メッセージに対する認証を成功させ（ステップＳ２０９）、認証成功の旨を被認証装置１５１に通知し（ステップＳ２１０）、被認証装置１５１は、認証成功の旨の通知を受け付ける（ステップＳ２１１）。
【００７２】
これにより、認証処理ならびに被認証処理は完了し、両者は、認証後の処理（たとえば、後述するような両者間の暗号通信の処理）を開始することができるようになる。
【００７３】
一方、これらが一致しない場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、当該情報メッセージに対する認証を失敗させ（ステップＳ２１２）、認証失敗の旨を被認証装置に通知し（図示せず）、被認証装置１５１は、認証失敗の旨の通知を受け付けて（図示せず）、認証処理ならびに被認証処理を終了する。
【００７４】
本実施形態においては、ＶＬＢＩ技術を用いて、特定の時刻における被認証装置１５１の位置を推定し、これを当該被認証装置１５１の既知の位置と比較することによって認証を行う。
【００７５】
ＧＰＳ（Global Positioning System）などの人工衛星からの電波を用いても、同様の位置推定を行うことができるが、人工衛星の管理者に自由度がある場合には、電波の観測情報を偽造したり加工したりできてしまう。一方、本実施形態においては、自然天体である電波星を用いるため、偽造や加工の可能性はない。また信号の受信は完全にオープンであり、誰でも自由に受信できる点がＧＰＳを用いる場合と異なる。
【００７６】
さらに、本実施形態において「なりすまし」をしようとすれば、当該観測時刻に被認証装置１５１が現実に存在する位置で電波星からの電波を受信する必要がある。しかしながら、相対性理論によれば光速度を超えた移動は不可能である。したがって、当該観測時刻に被認証装置１５１が現実に存在する位置で電波星からの電波を受信することは事実上不可能であるといえる。
【００７７】
以下では、ＶＬＢＩによる位置推定の技術の原理について、さらに詳しく説明する。
【００７８】
（位置推定の手法）
図３は、電波星からの電波の等波面遅延線の概要を示す説明図である。以下、地球を球体と仮定した上で、本図を参照して説明する。
【００７９】
電波星３０１が発する電波は、当該電波星３０１を中心として球状に波面が伝播していく。したがって、「『電波星３０１と地球３０２の中心とを結ぶ直線３１１』に垂直な平面」と「地球３０２の表面」との交線３０３上の地点には、同じ波面が同じ時刻に到達することになる。そこで、このような交線３０３を等波面遅延線と呼ぶ。等波面遅延線は、直線３１１を中心として同心円状に配置されることになる。
【００８０】
図４は、電波星からの電波の等遅延時間率線の概要を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８１】
地球３０２は自転しているため、「電波星３０１と地球３０２の中心とを結ぶ直線３１１」と、「地球３０２の極軸３１２（北極と南極を結ぶ直線）」と、によって張られる平面に垂直な軸３１３を中心として、同心円状に、遅延時間率が等しい地点が配置されることになる。これらの遅延時間率が等しい地点を結んだ線３０４を、等遅延時間率線と呼ぶ。
【００８２】
認証装置１３１と、被認証装置１５１と、で共通の時刻に観測された電波の情報から、これらを干渉させて、２次元の高速フーリエ変換を行い、そのピークを見つけることにより、被認証装置１５１の認証装置１３１に対する遅延と、遅延時間率と、を取得することができる。
【００８３】
具体的には、認証装置１３１における観測結果と、被認証装置１５１における観測結果と、について、時間差を設けてシフトさせながら、これらの相関をとり、各時間差において得られる相関について遅延時間軸および遅延時間率軸の両方向に２次元高速フーリエ変換を行う。
【００８４】
図５には、遅延と遅延時間率の両方向における２次元の高速フーリエ変換の計算結果の様子を示す。図中、「Δ遅延時間」の軸が遅延時間軸であり、「Δフリンジ周波数」の軸が遅延時間率軸である。
【００８５】
図６に示すように、取得された遅延に対応する球波面と地表面の交線である等波面遅延線３０３と、取得された遅延時間率に対応する球波面と地表面の交線である等遅延時間率線３０４と、の交点３０５が、被認証装置１５１の地球表面上の位置として決定できることになる。このようにして被認証装置１５１の位置を推定する手法を「波面同期法」と呼ぶ。
【００８６】
一般に交点３０５は２つあるが、認証装置１３１の保持部１３５に保持されている被認証装置１５１の位置を調べ、これから遠い方の交点３０５の位置は捨てて、これに近い方の交点３０５の位置を推定結果として採用すればよい。
【００８７】
このようにして得られた交点３０５の位置と、保持部１３５に保持されている被認証装置１５１の位置とが、所定の誤差範囲内で等しければ、被認証装置１５１から送信された電波情報は、当該観測時刻に当該被認証装置１５１の位置で観測されたものと認証することができることになる。
【００８８】
なお、ここの説明では、電波星の数を１つだけとしたが、複数にすれば、さらに正確かつ詳細に、被認証装置１５１の位置を推定することができるようになる。
【００８９】
電波星が準星のような点電波源のみである場合は、事前に電波星や観測時間情報を入手して基準時計を高度に操作することにより、他の地点で観測した電波情報から被認証装置１５１の位置で観測されたであろう電波情報を生成しうる。したがって、「なりすまし」は完全には防止できない。
【００９０】
しかしながら、複雑な構造（たとえば、２つ目玉構造等。）を持つメーザ電波源を用いたり、天球上で近傍に存在する複数の電波星を利用することにより、このような「なりすまし」を不可能にすることができる。地球３０２の中心から見て同じ方向に複数の電波源が存在する場合は、これが１つしかない点電波源の場合と異なり、基準時計を操作しても位相変化を偽造できないため、他の地点で観測した電波情報から被認証装置１５１の位置で観測されたであろう電波情報を生成できないからである。
【００９１】
このように、本実施形態により、従来に比してさらに安全な時空座標認証（Space-Time Coordinate Authorization）技術を実現することができる。
【００９２】
（他の実施形態）
上記実施形態においては、認証装置１３１が被認証装置１５１に対して観測時刻および電波星を指定していたが、これとは逆に、被認証装置１５１が認証装置１３１に対して観測時刻および電波星を指定してもよい。この場合は、準備送信部１３７は被認証装置１５１に、準備受信部１５３は認証装置１３１に、それぞれ配置することとなる。
【００９３】
このほか、電波星は認証装置１３１が指定し、観測時刻は被認証装置１５１が指定する形態や、その逆の形態などを採用することもできる。
【００９４】
（他の実施形態）
図７は、本発明の他の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。本実施形態は、上記実施形態に係る認証システムに対して、認証成功後に暗号通信を可能にする実施形態である。
【００９５】
本実施形態に係る認証システム１０１の認証装置１３１と、被認証装置１５１とは、上記実施形態の場合の各要素のほか、それぞれ、暗号通信部６３１と、暗号通信部６５１と、をさらに備えるように構成する。
【００９６】
認証装置１３１の暗号通信部６３１と、被認証装置１５１の暗号通信部６５１と、は、認証が成功した後に、たとえば以下のような手法により、暗号通信を行うことができる。
（１）第１の手法。被認証装置１５１は、情報メッセージに、自身が観測した電波情報の他に、暗号通信で用いようとする暗号鍵の情報を含めておく。認証装置１３１と被認証装置１５１は、この暗号鍵を用いて暗号通信を行う。
（２）第２の手法。認証装置１３１と、被認証装置１５１との間で、あらかじめ共通鍵を秘密裏に選択しておく。認証装置１３１と被認証装置１５１は、この暗号鍵を用いて暗号通信を行う。
（３）第３の手法。認証装置１３１が有する秘密鍵Aと、被認証装置１５１が有する秘密鍵Bと、何らかの手法による得られる公開鍵Cと、を用いる。たとえば、電波星を観測した結果の電波情報は乱数としての性質が良好であるため、公開鍵Cとして被認証装置１５１が観測した電波情報を利用することができる。
【００９７】
ここで、以下のような性質を満たす演算fを考える。
f(B,f(A,C)) = f(A,f(B,C)) = Z
【００９８】
このような可換性を有する演算は、公開鍵配送の技術分野で広く知られている。
【００９９】
ここで、認証装置１３１は、f(A,C)を計算して、被認証装置１５１に送信する。被認証装置１５１では、受信したf(A,C)とBからf(B,f(A,C)) = Zを計算して、共有鍵Zを得ることができる。
【０１００】
一方、被認証装置１５１は、f(B,C)を計算して、認証装置１３１に送信する。認証装置１３１では、受信したf(B,C)とAからf(A,f(B,C)) = Zを計算して、共有鍵Zを得ることができる。
【０１０１】
このようにして、認証装置１３１と被認証装置１５１とで、Zを共有することができたので、暗号通信においては、共有鍵Zを用いてメッセージを暗号化しておけば、互いに復号化も可能となる。
【０１０２】
このような演算fとしては、たとえばf(x,y) = yx mod p (x，y，pは正整数)のようなものが考えられる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測して推定された被認証装置の位置と、現実の被認証装置の位置と、を比較して当該被認証装置を認証するのに好適な認証システム、認証装置、被認証装置、認証方法、被認証方法、これらを実現するためのプログラム、ならびに、当該プログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る認証処理と被認証処理の手順の流れを示すフローチャートである。
【図３】 電波星からの電波の等波面遅延線の概要を示す説明図である。
【図４】 電波星からの電波の等遅延時間率線の概要を示す説明図である。
【図５】 遅延と遅延時間率とが得られる２次元の高速フーリエ変換の計算結果の様子を示す。
【図６】 等波面遅延線と等遅延時間率線と推定の位置との関係を示す説明図である。
【図７】 本発明の他の実施形態に係る認証システムの概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ 認証システム
１３１ 認証装置
１３２ 観測部
１３３ 情報受信部
１３４ 推測部
１３５ 保持部
１３６ 判断部
１３７ 準備送信部
１５１ 被認証装置
１５２ 観測部
１５３ 情報送信部
１５４ 準備受信部
６３１ 暗号通信部
６５１ 暗号通信部
Claims (25)
- 共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測する認証装置と、被認証装置と、を備える認証システムであって、
（ａ）前記認証装置は、前記共通の観測時刻に、前記共通の電波星からの電波を観測し、
（ｂ）前記被認証装置は、前記共通の観測時刻に、前記共通の電波星からの電波を観測し、
前記認証装置へ、当該観測された電波の情報を含む情報メッセージを送信し、
（ｃ）前記認証装置は、前記被認証装置から送信された情報メッセージを受信し、
「前記受信された情報メッセージに指定された『前記被認証装置により観測された電波の情報』」と、「当該認証装置により観測された電波の情報」と、から、前記認証装置に対する前記被認証装置の位置を推測し、
前記認証装置にあらかじめ保持された前記被認証装置の位置と、前記推測された前記被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
「前記共通の観測時刻および／または前記共通の電波星」は、前記認証装置から前記被認証装置へあらかじめ送信される準備メッセージによって指定される
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
「前記共通の観測時刻および／または前記共通の電波星」は、前記被認証装置から前記認証装置へあらかじめ送信される準備メッセージによって指定される
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
前記共通の電波星の数は、２個以上である
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
前記共通の電波星は、メーザ電波源、もしくは、準星（クェーサ）である
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記認証装置と、前記被認証装置と、は、当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行う
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記認証装置と、前記被認証装置と、は、両者に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行う
ことを特徴とするもの。 - 請求項１に記載の認証システムであって、
当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記認証装置と、前記被認証装置と、は、両者が共有する公開鍵と、前記認証装置が有する秘密鍵と、前記被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて暗号通信を行う
ことを特徴とするもの。 - 請求項８に記載の認証システムであって、
前記両者が共有する公開鍵は、「前記被認証装置により観測された電波の情報」から生成される
ことを特徴とするもの。 - 被認証装置と共通の観測時刻に当該被認証装置と共通の電波星からの電波を観測する認証装置であって、
前記共通の観測時刻に、前記共通の電波星からの電波を観測する観測部と、
前記被認証装置から送信された情報メッセージを受信する情報受信部と、
「前記受信された情報メッセージに指定された『前記被認証装置により観測された電波の情報』」と、「前記観測部により観測された電波の情報」と、から、前記認証装置に対する前記被認証装置の位置を推測する推測部と、
１つ以上の被認証装置の位置をあらかじめ保持する保持部と、
前記保持部にあらかじめ保持された前記被認証装置の位置と、前記推測された前記被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる判断部と、
を備えることを特徴とするもの。 - 請求項１０に記載の認証装置であって、
「前記共通の観測時刻および／または前記共通の電波星」を指定する準備メッセージを前記被認証装置へあらかじめ送信する準備送信部
をさらに備えることを特徴とするもの。 - 請求項１０に記載の認証装置であって、
「観測時刻および／または電波星」を指定する準備メッセージを受信する準備受信部
をさらに備え、
前記観測部は、前記受信された準備メッセージに観測時刻が指定されている場合はこれを前記共通の観測時刻とし、電波星が指定されている場合はこれを前記共通の電波星として、電波を観測する
ことを特徴とするもの。 - 請求項１０に記載の認証装置であって、
前記判断部において、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記被認証装置と当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行う暗号通信部
をさらに備えることを特徴とするもの。 - 請求項１０に記載の認証装置であって、
当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記被認証装置と、当該被認証装置に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行う暗号通信部
をさらに備えることを特徴とするもの。 - 請求項１０に記載の認証装置であって、
当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記被認証装置と共有する公開鍵と、自身が有する秘密鍵と、前記被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて、前記被認証装置と暗号通信を行う暗号通信部
をさらに備えることを特徴とするもの。 - 請求項１５に記載の認証装置であって、
前記被認証装置と共有する公開鍵を「前記被認証装置により観測された電波の情報」から生成する公開鍵生成部
をさらに備えることを特徴とするもの。 - 被認証装置と共通の観測時刻に当該被認証装置と共通の電波星からの電波を観測し、観測部、情報受信部、推測部、判断部を有する認証装置において実行される認証方法であって、
前記観測部が、前記共通の観測時刻に、前記共通の電波星からの電波を観測する観測工程と、
前記情報受信部が、前記被認証装置から送信された情報メッセージを受信する情報受信工程と、
前記推測部が、「前記受信された情報メッセージに指定された『前記被認証装置により観測された電波の情報』」と、「前記観測工程にて観測された電波の情報」と、から、前記被認証装置の位置を推測する推測工程と、
前記判断部が、あらかじめ保持された前記被認証装置の位置と、前記推測された前記被認証装置の位置と、が所定の誤差範囲で一致する場合、当該情報メッセージに対する認証を成功させる判断工程と、
を備えることを特徴とする方法。 - 請求項１７に記載の認証方法であって、前記認証装置は、準備送信部をさらに有し、
前記準備送信部が、「前記共通の観測時刻および／または前記共通の電波星」を指定する準備メッセージを前記被認証装置へあらかじめ送信する準備送信工程
をさらに備えることを特徴とする方法。 - 請求項１７に記載の認証方法であって、前記認証装置は、準備受信部をさらに有し、
前記準備受信部が、「観測時刻および／または電波星」を指定する準備メッセージを受信する準備受信工程
をさらに備え、
前記観測工程では、前記受信された準備メッセージに観測時刻が指定されている場合はこれを前記共通の観測時刻とし、電波星が指定されている場合はこれを前記共通の電波星として、電波を観測する
ことを特徴とする方法。 - 請求項１７に記載の認証方法であって、前記認証装置は、暗号通信部をさらに有し、
前記暗号通信部が、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記被認証装置と当該情報メッセージに指定される暗号鍵を用いて暗号通信を行う暗号通信工程
をさらに備えることを特徴とする方法。 - 請求項１７に記載の認証方法であって、前記認証装置は、暗号通信部をさらに有し、
前記暗号通信部が、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記被認証装置と、当該被認証装置に対応付けてあらかじめ選択された共通鍵を用いて暗号通信を行う暗号通信工程
をさらに備えることを特徴とする方法。 - 請求項１７に記載の認証方法であって、前記認証装置は、暗号通信部をさらに有し、
前記暗号通信部が、当該情報メッセージに対する認証が成功した場合、前記被認証装置と共有する公開鍵と、所定の秘密鍵と、前記被認証装置が有する秘密鍵と、から生成される共通鍵を用いて、前記被認証装置と暗号通信を行う暗号通信工程
をさらに備えることを特徴とする方法。 - 請求項２２に記載の認証方法であって、前記認証装置は、公開鍵生成部をさらに有し、
前記公開鍵生成部が、前記被認証装置と共有する公開鍵を「前記被認証装置により観測された電波の情報」から生成する公開鍵生成工程
をさらに備えることを特徴とする方法。 - コンピュータを、請求項１０から１６のいずれか１項に記載の認証装置として機能させることを特徴とするプログラム。
- 請求項２４に記載のプログラムを記録することを特徴とするコンピュータ読取可能な情報記録媒体。
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