ES2294807T3 - Encriptacion punto a punto. - Google Patents
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- H04L9/302—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy underlying computational problems or public-key parameters involving the integer factorization problem, e.g. RSA or quadratic sieve [QS] schemes
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACION Y DISTRIBUCION DE CLAVES SECRETAS QUE PERMITAN EL CIFRADO DE EXTREMO A EXTREMO DE LAS INFORMACIONES INTERCAMBIADAS ENTRE DOS ABONADOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACION POR UN ENLACE DE COMUNICACION. LA PECULIARIDAD DE LA INVENCION ES QUE PARA EL CIFRADO DE EXTREMO A EXTREMO SE APLICA UN PROCEDIMIENTO DE CIFRADO SIMETRICO Y LA CLAVE NECESARIA PARA ELLO SE INTERCAMBIA ENTRE LOS ABONADOS MEDIANTE UN PROCEDIMIENTO DE CIFRADO ASIMETRICO. UNO DE LOS DOS ABONADOS GENERA LA CLAVE SECRETA, LA CIFRA CON LA PARTE PUBLICA DE UNA CLAVE PRIVADA DEL OTRO ABONADO Y EL RESULTADO LO ENVIA AL SEGUNDO ABONADO POR EL SISTEMA DE COMUNICACION. EL SEGUNDO ABONADO DESCIFRA LA MAGNITUD TRANSMITIDA CON LA PARTE SECRETA DE SU CLAVE Y OBTIENE ASI LA CLAVE SECRETA PARA EL CIFRADO DE EXTREMO A EXTREMO.
Description
Encriptación punto a punto.
El objeto del invento es una encriptación punto
a punto, mejor dicho, un procedimiento para la generación y
distribución de claves secretas para la encriptación punto a punto
de informaciones de un enlace de comunicaciones en sistemas
digitales de comunicaciones.
Bajo la denominación de encriptación punto a
punto
(End-to-end-encryption
- ETEE) se entiende la posibilidad de intercambio uni- o
bidireccional de informaciones (en especial idioma, pero también fax
o datos), en forma codificada entre dos usuarios, dentro de un
sistema digital de comunicaciones. En este caso, es característica
la encriptación en el lugar del emisor y la decodificación sólo por
el receptor de una información, no teniendo el canal de
comunicación intermedio influencia alguna sobre la encriptación.
Dentro de la cadena de transmisión digital no existe posibilidad
alguna para la conversión de la información al texto claro
original.
Los requerimientos en tiempo real especificados
a procedimientos apropiados de encriptación, necesitan sin falta la
aplicación de algoritmos de encriptación simétricos con claves
secretas R idénticas en el emisor y en el receptor.
En ello, un problema fundamental es la
generación de la clave ETEE secreta R y su transmisión segura a
ambos usuarios de la comunicación. La demanda a formular
básicamente al procedimiento criptográfico respecto de la seguridad
por medio del mantenimiento en secreto de las claves, no por medio
del mantenimiento en secreto de los procedimientos utilizados,
conduce a los requerimientos siguientes:
1. Las claves ETEE deben poseer para cada sesión
de comunicación un valor individual, no predecible
2. El valor inicial para la generación de la
clave debe ser individual para cada usuario, es decir, los
procedimientos conocidos que derivan las claves individuales de una
clave maestra única no son apropiados.
3. En ningún momento debería aparecer una clave
ETEE en texto claro fuera del entorno seguro o en otra forma que
permita el cálculo del valor original. Como entornos seguros son
considerados solamente los dispositivos de comunicaciones emisores
y receptores.
El documento US-A 5,481,613
expone un procedimiento para la generación y distribución de claves
secretas para encriptación punto a punto de información de un enlace
de comunicaciones entre dos usuarios (X;Y) de un sistema digital de
comunicaciones que, para la encriptación punto a punto, utiliza un
procedimiento de encriptación simétrico empleando una componente
central del sistema de comunicaciones que controla determinados
elementos de clave, y la clave secreta (R) necesaria para ello es
intercambiada entre los usuarios mediante un procedimiento de
encriptación asimétrico, generando uno de los dos usuarios la clave
secreta (R), la encripta por medio de la parte pública de una clave
privada del otro usuario y la transfiere por medio del sistema de
comunicaciones al segundo usuario, decodificando el segundo usuario
la cifra encriptada transmitida por medio de la parte secreta de su
propia clave y obteniendo de esta forma la clave secreta (R), siendo
los elementos de clave públicos (KPX, MX o KPY, MY) de cada usuario
almacenados en la componente central del sistema de comunicaciones
que, como consecuencia de una solicitud de encriptación del usuario
(X), le son proporcionados los elementos de clave RSA públicos
(KPY, MY) del otro usuario (X) por la componente central del sistema
de comunicaciones, por medio de un canal independiente de datos o
señales, que por parte del primer usuario (X) se genera y guarda
como cifra aleatoria una clave secreta (R), y la clave (R), mediante
el procedimiento RSA y utilizando los elementos de clave RSA
públicos del segundo usuario (Y), se codifica a un valor (Z) y se
transmite a través del sistema de comunicaciones al segundo usuario
(Y), y que, por parte del segundo usuario (Y), el valor transmitido
(Z) es decodificado a la clave (R) secreta, utilizando los elementos
de clave RSA secretos (KSY, KY) del segundo usuario (Y) y
almacenado.
El documento mencionado publica el procedimiento
arriba mencionado en la parte descriptiva general, en la que se
aprecia el estado actual de la técnica respecto de este
documento.
La componente central del sistema de
comunicaciones que administra determinados elementos de clave se
denomina en este documento Certification Authority System
(CAS).
Consecuentemente, el nombrado CAS administra las
claves públicas de ambas partes A y B, debiendo una parte que
encripta (por ejemplo, la parte A) solicitar del CAS un certificado
para poder disponer una encriptación sobre la base de este
certificado y con la ayuda de una cifra aleatoria, utilizando la
clave pública de la parte B.
Este sistema presupone que está dada una
transferencia segura de la clave del CAS a la parte que debe
encriptar. Ello podría ser el caso en grandes redes de ordenadores,
en las que se basa el documento
US-A-5,481,613. Allí se presupone
una red de ordenadores ramificada ampliamente, en la que los
diferentes usuarios (partes) forman dominios de seguridad y se basa
en que una parte de un domino de seguridad quiere ejecutar una
operación de encriptación con una parte radicada en otro dominio de
seguridad.
En este caso es problemático que la ruta de
datos al CAS de una parte presupone un circuito de transmisión de
datos seguro y que no puede ser comprometido.
Además, es desventajoso que en la red nombrada
de ordenadores ampliamente ramificada, cada parte pueda iniciar con
cualquier otra parte un proceso de encriptación, con el riesgo de
que determinadas partes no estén habilitadas para procesos de
encriptación de este tipo.
Por lo demás, el CAS allí mencionado sirve
solamente para la distribución de las claves públicas
(certificados), no controla, sin embargo, el tráfico de datos del
modo de un servidor.
Con ello existe la desventaja de que la carga
principal del trabajo de encriptación recae en los propios
ordenadores del usuario y que allí no se encuentra un medio
seguro.
Por este motivo, el invento tiene el objetivo de
perfeccionar una componente central de un sistema de comunicaciones
del tipo mencionado al comienzo, de forma que sea posible una
selección (sujeta a pago) de diferentes usuarios en los que está
dada una encriptación sencilla y segura.
Para lograr el objetivo, el invento está
caracterizado por la enseñanza técnica de la reivindicación 1.
Una característica esencial del invento es que
la componente central del sistema de comunicaciones está configurada
como elemento sujeto a pago que, en consecuencia, puede ser llamada
solamente mediando una solicitud de autorización del usuario
respectivo. Consecuentemente, primero será procesada la solicitud de
autorización del usuario, antes que esta componente sujeta a pago
ponga a disposición las prestaciones de un servidor ETEE en el que
se desarrolla, en lo esencial, el trabajo de encriptación.
De esta manera se propone una gestión sencilla
en el servidor ETEE, y los usuarios reales ya no son cargados con
trabajos preparatorios de este tipo.
Mediante la enseñanza técnica dada también se
garantiza una encriptación segura, porque se dispone que esta
encriptación se produzca en la tarjeta electrónica. Con ello se pone
a disposición un medio que el usuario puede extraer fácilmente de
un dispositivo y que, como se sabe, mantiene para el usuario una
rutina de autenticación habitual. Con ello, la tarjeta electrónica
se aprovecha doblemente, ya que mediante la solicitud de
autorización del usuario se consulta de la manera habitual la
rutina de autenticación almacenada en la tarjeta electrónica y, al
mismo tiempo, se realiza la encriptación segura en la tarjeta
electrónica.
Con ello resultan mecanismos de encriptación
especialmente sencillos y controlables, producidos en un medio
seguro (tarjeta electrónica).
En la patente EP 0 529 661 A2 se publica
solamente una forma especial de encriptación, sin que se incluyan
allí las características esenciales (elemento sujeto a pago con
gestión en un servidor ETEE, solicitud de autorización y
encriptación en la tarjeta electrónica).
Para conseguir el objetivo, el invento está
caracterizado por las características de la reivindicación 1.
Perfeccionamientos favorables y variantes del
invento resultan de las sub-reivindicaciones.
El presente concepto cumple los requerimientos
respecto de seguridad e individualidad, sin que el sistema de
comunicaciones mismo tenga conocimiento respecto de las claves
secretas (R). Sin embargo, al mismo tiempo al sistema le incumbe la
inicialización de la transmisión de claves y, con ello, el control
respecto de la aplicación de la encriptación punto a punto. Para el
caso en que el procedimiento está configurado como un servicio
adicional pago, la autorización puede otorgarse en función de
determinadas propiedades de la relación de usuarios. Al mismo
tiempo, los usuarios no son cargados con el almacenamiento y gestión
de elementos de clave de sus contrapartes de la comunicación.
El procedimiento utiliza una generación
descentralizada de la clave ETEE R por parte del usuario X
solicitante de la ETEE. La clave secreta R es transmitida en forma
encriptada al usuario Y por medio de procedimientos RSA conocidos
(procedimiento según Rivest, Shamir y Adleman) utilizando los
elementos de clave RSA públicos del usuario Y, reencriptada allí
mediante los elementos de clave RSA secretos del usuario Y, estando
ahora a disposición en ambos lados para la encriptación de la
información. Antes, los elementos de clave RSA públicos del usuario
Y fueron puestos a disposición del usuario X por una componente
central del sistema de comunicaciones (servidor ETEE). Todos los
cálculos para generar y transmitir la clave ETEE, así como el
almacenamiento de los elementos de clave RSA secretos, se realizan
en una componente segura (por ejemplo, tarjeta electrónica) del lado
de los usuarios.
A continuación, el invento se explica en detalle
sobre la base de dibujos que representan solamente una ruta de
realización. En este caso, de los dibujos y de su descripción
resultan otras características esenciales y ventajas del
invento.
La figura 1 muestra en forma esquematizada el
principio básico de una comunicación encriptada entre dos usuarios X
e Y;
La figura 2 muestra en forma esquematizada un
procedimiento de encriptación según el invento.
La figura 1 representa en forma esquematizada y
en general el principio básico de una comunicación encriptada
simétrica entre dos usuarios X e Y. Ambos usuarios X e Y disponen
por parte de los equipos terminales de una clave R secreta, que
puede utilizarse en ambos lados tanto para la encriptación
(Encryption) como para la decodificación (Decryption) de los datos
transmitidos por medio de una red/sistema de comunicaciones.
Con ello, es problemático que la clave secreta
deba ser conocida por ambos usuarios y solamente por ellos. Con
sólo dos usuarios ello es posible sin problemas, porque las partes
pueden, por ejemplo, ponerse de acuerdo antes respecto de una
clave. Sin embargo, con una pluralidad de usuarios ello ya no es
posible. En especial, cuando por motivos de seguridad se cambia
continuamente la clave secreta.
Aquí interviene el invento. Según la figura 2,
el usuario X quiere proteger mediante una encriptación punto a
punto (ETEE) una comunicación existente o a establecer con el
usuario Y.
Cada usuario X o Y dispone de un equipo terminal
con una componente segura 4 ó 5, por ejemplo una tarjeta
electrónica en la que están almacenados los datos individuales de
usuario y los elementos de clave RSA secretos individuales
K_{SX}, M_{X} o bien K_{SY}, M_{Y}.
Los elementos de clave RSA públicos K_{PX},
M_{X} o bien K_{PY}, M_{Y}, etc. de cada usuario están
almacenados en una componente central 3 del sistema de
comunicaciones 1 y accesible a cualquier usuario habilitado.
Por medio de un canal independiente de datos o
de señalización 2 (por ejemplo Short Message Service en redes GSM),
el usuario X envía a una componente central 3 (por ejemplo Servidor
ETEE) del sistema de comunicaciones 1 una solicitud de encriptación
(ETEE-request) respectiva.
En la componente central 3 del sistema de
comunicaciones se verifica el derecho del usuario X para la
encriptación y, en caso de aceptación, el sistema contesta con los
elementos de clave RSA secretos, es decir, la clave RSA pública
K_{PY} y el módulo M_{Y} del usuario Y. El usuario X transfiere
los datos recibidos a su componente segura 4.
La componente segura 4 genera ahora una clave
ETEE R como cifra aleatoria y la encripta con K_{PY} y M_{y} a
un valor Z. La clave R se almacena por el lado X para su aplicación
en la comunicación siguiente.
R = RAND
El valor Z se transmite a través de un canal de
datos 6 del sistema de comunicaciones 1 al usuario Y y allí se
transfiere a su componente segura 5.
La componente segura 5 decodifica el valor Z con
su clave RSA secreta K_{SY} y el módulo M_{Y} y obtiene la
clave secreta R. La clave R es almacenada en el lado Y.
Ahora, ambos lados X e Y tienen a su disposición
claves ETEE R idénticas.
O sea, puede realizarse un encriptación y
decodificación simétrica de la información intercambiada por medio
de la red de comunicaciones 1.
No es necesario un aseguramiento especial de las
claves R, debido a que sólo existen en los dispositivos del lado
emisor y receptor (equipos terminales) y, además, pierden su validez
inmediatamente después del fin de la comunicación ETEE. Cualquier
otra comunicación ETEE sería realizada con nuevas claves.
De igual manera, no son críticos los elementos
de clave RSA públicos en el servidor ETEE ni su ruta de transmisión
al usuario X. En este caso se puede prescindir de precauciones
contra espionaje.
- R
- clave secreta
- X
- usuario X
- Y
- Usuario Y
- Z
- Magnitud encriptada
\vskip1.000000\baselineskip
- 1
- Sistema de comunicaciones
- 2
- Canal de datos
- 3
- Componente central
- 4
- Componente segura
- 5
- Componente segura
- 6
- Canal de datos
Claims (3)
1. Procedimiento para la generación y
distribución de claves secretas para la encriptación punto a punto
de información de un enlace de comunicaciones entre dos usuarios
(X;Y) de un sistema digital de comunicaciones que, para la
encriptación punto a punto, utiliza un procedimiento de encriptación
simétrico empleando una componente central del sistema de
comunicaciones que controla determinados elementos de clave, y la
clave secreta (R) necesaria para ello es intercambiada entre los
usuarios mediante un procedimiento de encriptación asimétrico,
generando uno de los dos usuarios la clave secreta (R), la encripta
por medio de la parte pública de una clave privada del otro usuario
y la transfiere por medio del sistema de comunicaciones al segundo
usuario, decodificando el segundo usuario la cifra encriptada
transmitida por medio de la parte secreta de su propia clave y
obteniendo de esta forma la clave secreta (R), siendo los elementos
de clave públicos (KPX, MX o KPY, MY) de cada usuario almacenado en
la componente central (3) del sistema de comunicaciones (1) como un
servicio adicional de pago (5.3, línea 2), realizándose en el
componente central del sistema de comunicaciones una verificación
para determinar si el usuario está autorizado a realizar una
solicitud de encriptación, de manera que, como resultado de la
solicitud de encriptación del usuario (X), por medio del canal de
datos o de señalización (2) independiente del enlace de
comunicación, los elementos de clave RSA públicos (KPY, MY) del otro
usuario (Y) están a disposición del primer usuario (X) desde la
componente central (3) del sistema de comunicaciones, que una clave
secreta (R) es generada por parte del primer usuario (X) como una
cifra aleatoria y almacenada, y la clave (R) es encriptada a un
valor Z por medio del procedimiento RSA utilizando los elementos de
clave RSA públicos (KPY, KY) del segundo usuario (Y) y transmitidos
a través del sistema de comunicaciones al segundo usuario (Y), y
que el valor (Z) transmitido es decodificado a la clave secreta (R)
por el segundo usuario (Y) utilizando los elementos de clave RSA
secretos (KSY, KY) del segundo usuario (Y) y almacenado, y que los
cálculos para generar y transmitir la clave secreta (R) y el
almacenamiento de los elementos de clave RSA secretos tenga lugar
exclusivamente en una tarjeta electrónica segura en el equipo
terminal del lado de los usuarios.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la encriptación y la decodificación del
valor (R) se realiza según un procedimiento de encriptación
RSA.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la clave secreta
(R) generada pierde su validez al fin de cada enlace
encriptado.
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