JP3060071B2 - コンピュータ・ネットワーク暗号鍵配布システム - Google Patents

コンピュータ・ネットワーク暗号鍵配布システム

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JP3060071B2
JP3060071B2 JP7526587A JP52658795A JP3060071B2 JP 3060071 B2 JP3060071 B2 JP 3060071B2 JP 7526587 A JP7526587 A JP 7526587A JP 52658795 A JP52658795 A JP 52658795A JP 3060071 B2 JP3060071 B2 JP 3060071B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般にデータの機密性の目的で暗号技術が
使用されるコンピュータ・ネットワークに関連する。特
に、本発明はデータの復号が、データを暗号器によって
特定される一組のアクセス制御属性に従って、復号器が
認証される時に初めてデータの復号が可能となるコンピ
ュータ・ネットワークに関する。
背景技術 暗号化技術は、コンピュータ・ネットワークのあらゆ
る安全サービスを実行する際に使われる主なビルディン
グブロックを構成する。暗号化システムによって提供さ
れる基本機能は、暗号化とその復号である。暗号化シス
テムには、１対のデータ変換、すなわち暗号化と復号が
含まれる。暗号化は、平文として知られるデータ・アイ
テムに適用され、新たな（読むことができない）データ
・アイテム、すなわち暗号文を生成する。暗号文の復号
は、暗号文に適用された結果として平文を再生すること
である。暗号変換において、入力として平文のデータと
暗号鍵として知られる独立データ値の双方が用いられ
る。同様に、復号変換においては、復号鍵が用いられ
る。暗号化システムには２つの基本形があり、一つは対
称システム、他方は公開鍵（非対称）システムである。
対称暗号化システムでは、同じ鍵が暗号化と復号の変換
に用いられる。公開鍵システムでは、公開鍵と個人鍵を
含む一対の鍵を有する。これら鍵の一つを使用して暗号
化を行い、他の鍵で復号を行う。公開鍵は秘密にする必
要はない。
機密性を保持するために、対称暗号化システムは以下
のように動作する。ＡとＢが安全確実に通信を行いたい
とき、あるプロセス（例えば、安全なチャンネル、ある
いは信頼できる特使を通じて）よって、ＡとＢは鍵とし
て使用されるデータ値の知識を得る。ＡとＢ以外の者は
その鍵を知ることができない。これによってＡとＢは、
相手方へ送られるメッセージを、双方のみが知っている
鍵で暗号化することによって保護できる。相手方はメッ
セージを解読できるが、部外者は解読できない。よく知
られた対称暗号化システムとして、アメリカデータ暗号
化基準（DES）がある。
公開鍵暗号化システムでは、２つの基本動作モード、
すなわち暗号化モードと認証モードがある。暗号化モー
ドでは、データ作成者が暗号化に際して公開鍵を用い、
受取人が、それと同じ対の鍵の個人鍵を用いて解読す
る。この様なシステムでは、公開鍵の知識のみでは、個
人鍵を推測することはできない。従って、暗号器は、公
開鍵を用いて暗号化されたデータは、対応する個人鍵の
保持者によってのみ解読されることを知っている。ま
た、暗号器に対して、認証モードで認証を行うことも可
能である。このモードでは、暗号器が、鍵の対のうちの
個人鍵によって暗号化された暗号文を送る。復号器（受
取人）は、個人鍵によって暗号化されたデータは誰れに
でも解読できるものであるが、個人鍵の保持者によって
のみしか送られてこないことを知っている。暗号化モー
ドと認証モードで操作されるこの種の暗号化システム
は、可逆公開鍵暗号化システムとして知られている。
可逆公開鍵暗号化システムとして一般によく知られて
いるのは、RSAシステムであり、Rivest et al.の1983年
９月20日に特許された米国特許4,405,829に記載されて
いる。RSA鍵の対は以下のように生成される。整数ｅが
選択され、公開指数となる。２つの大きな素数、ｐとｑ
がランダムに選択され、（ｐ−１）とｅが公約数を持た
ないという条件と、（ｑ−１）とｅが公約数を持たない
という条件が満たされる。公開係数はｎ＝pqの値であ
る。ｎとｅの値はともに公開鍵を形成する。次に個人指
数ｄが決定され、de-1がｐ−１とｑ−１の双方によって
割り切れるようにする。ｎとｄの値（あるいはｐとｑ）
はともに個人鍵を構成する。指数には重要な特性があ
り、ｄはｅの逆関数として機能する。すなわち、どのメ
ッセージＭに対しても（Me)dmod n＝Ｍである。メッセ
ージＭに対する暗号化プロセスは、Memod nの計算を含
む。これは公開鍵、すなわちｎとｅを知っている者は誰
でも行うことができる。メッセージＭ′の解読はＭ′dm
od nの計算を含む。これは個人鍵の知識が必要となる。
暗号化技術はすべて暗号鍵に依存するものである。鍵
は前もってそれを使用する者へ知らされ（配布され）な
くてはならず、同時に公開／代替から必要に応じて保護
されなくてはならない。従って鍵の管理、特に鍵配布が
大変重要になってくる。単純な対称システムでは、ネッ
トワークの多くの鍵がしっかりと管理されるには、信頼
できる鍵センタに鍵配布を行わせる必要がある。通信を
安全確実に行うどのような２つのシステムも、鍵センタ
とマスタ鍵を共有する。さらに安全確実な通信が行われ
るためには、鍵センタはオンラインでなくてはならな
い。公開鍵の配布は簡単であり、信頼できるオンライン
・サーバを必要とせず、さらに、秘密にされなくてもよ
いが、保全性が必要とされる。すなわち公開鍵のユーザ
は、遠方の関係者に対して公開鍵が正しいものであるこ
とを証明しなくてはならない。このために、公開鍵は通
常、認証の形式で配布され、信頼できる認証機関によっ
てディジタル署名がなされている。認証された鍵は、公
開ディレクトリ・サービスのように、とくに安全性を問
わない手段で配布されてもよく、認証された鍵のユーザ
は、認証された内容に変更がないことを、認証機関の署
名を確認することによって確かめる。新しい個人／公開
鍵の対をインストールすることも簡単に行える。鍵は典
型的にはオーナシステムあるいは認証機関システム内で
生成される。安全な鍵転送が必要となるのは、一つの鍵
をオーナシステムから認証機関システムへ、またはその
逆の経路で転送するときである。これら２つのシステム
は通常同じネットワークに存在し、一般に互いに近接し
ている。
対称暗号化システムと比較して、公開鍵システムは簡
潔な鍵配布に利点がある。しかしこの利点に対して、対
称システムは処理オーバヘッドが低いことに利点があ
る。このため対称システムは、特にデータ量が多いもの
について暗号化／復号を大量に行うときに有利である。
この利点を全て活用するために、ハイブリッド・アプ
ローチが使用される。対称暗号化は、大量のデータの保
護に、公開鍵システムは対称鍵（一次鍵）の配布に使用
される。例えば、Ａが対称暗号鍵をＢと確立したいと
き、RSA（可逆公開鍵暗号化）を使用して以下のように
行われる。ＡはＢの公開鍵の複製を得るには、必要な認
証（おそらくＢから直接に）を得て、認証の署名（ある
いは一連の認証の署名）を照合して、鍵が有効なもので
あるかどうかを確かめる。次にＡはランダムに対称鍵を
生成し、それをＢへ送る。その鍵はＢの公開鍵によって
暗号化されている。Ｂのみが対称鍵値を知ることができ
る。なぜならばＢのみがメッセージの解読に必要な個人
鍵（暗号化対称鍵値）を知っているからである。従って
この二者は、対称鍵についての知識を共有し、者間の通
信でやりとりされるデータを保護するために使用できる
ようになる。
対称プライマリ鍵を確立するために他によく知られた
方法として、Hellman et al.による1980年４月29日に特
許された米国特許第4,200,770のディフィ・ヘルマン（D
iffie-Hellman）鍵配布技術が知られている。これは以
下のように動作する。ＡとＢは事前に素数ｐとGF（ｐ）
の基本エレメントａについて合意する。素数ｐは、ｐ−
１が大きな素因数とならなくてはならない。このような
合意は、公開されたシステムの広範囲の定数に基づくも
のであっても、以前の通信に基づくものであってもよ
い。鍵を導き出す最初のステップとして、Ａは任意番号
ｘ（０＜ｘ＜ｐ−１）を生成する。次にax mod pが計算
され、Ｂにその値を送る。Ｂはランダム任意番号ｙ（０
＜ｙ＜ｐ−１）を生成する。次にay mod pが計算され、
Ａにその値を送る。次にＡは（ay)x mod pを計算し、Ｂ
は（ax)y mod pを計算する。ＡとＢは、共通鍵Ｋ＝axym
od pを共有する。
従来の電子メール暗号鍵配布方法では、全てのメッセ
ージの受取人は可逆公開鍵暗号化システム（例えば、RS
A）の鍵の対を有する。メッセージは対称暗号化システ
ムを使用して暗号化され、各受取人の公開鍵を使用して
暗号化された暗号鍵の複製がメッセージに添付される。
各々の正統な受取人は、各々の個人鍵を使用して、適切
な暗号鍵の複製を解読して暗号鍵を再生させる。この方
法にはいくつかの欠点がある。第１に、この方法がサポ
ートできるアクセス制御モデルは、認証された復号器の
簡潔なリストのみであり、例えば、特定のグループ会員
資格、役割会員資格、秘密文書のような他のモデルがし
ばしば必要とされる。第２に、全ての受取人が、秘密情
報、すなわち鍵の一対のうちの個人鍵を保持しなくては
ならない。受取人の個人鍵を漏らすと、受取人に送られ
てきたすべての暗号化メッセージが漏洩される。第３
に、暗号化システムでは全ての認証された受取人が公開
鍵の認証を得て、それを確かめなくてはならない。これ
は幾重もの一連の認証と取り消しリストを処理しなくて
はならないため、多大な処理を要する。第４に、全ての
参加ユーザは、可逆公開鍵暗号化システムの暗号化と復
号の処理を行う必要がある。この様な暗号化技能が、意
図しない暗号化目的に使用される危険性がある。
1992年９月16日に公開されたヨーロッパ特許出願EP05
03765は、分散型コンピュータシステムにおけるアクセ
ス・コントロールを開示し、そのメカニズムは、分散型
コンピュータシステム内のユーザが、目標アプリケーシ
ョンにアクセスすることを制限し、確認を行うものであ
る。ユーザは、暗号化された特権属性認証（PAC）とセ
ッション鍵を、認証／特権サーバから得て、この鍵を使
用することによって、鍵配布サーバと通信を行い基本鍵
を得る。ユーザは基本鍵をPAC確認機関へ送り、前記機
関はユーザの識別を行う。目標アプリケーションが、暗
号化されたPACを提示するユーザからアクセス要求を受
け取ると、この提示されたPACをPAC認証機関へ送り、PA
C認証機関はそれを解読し、PACがユーザと一致すること
を確認する。
1993年４月７日に公開されたヨーロッパ特許出願EP05
35863「通信の安全確保のための暗号化プロトコル」
は、安全な通信チャンネルを構築し、情報送信の前に、
非対称暗号化システムを使用して二者が対称暗号化鍵に
ついて合意を行う。
1989年12月19日に特許された米国特許第4,888,801
は、階層鍵管理システムを教示している。この特許は鍵
管理システムについて記述している。それによって、KC
A（鍵認証機関）が各者に発行したSAD（安全作動装置）
を使用することで、安全な通信チャンネルが各者間に構
築される。SADは物理的な鍵であり、初めにKCAによって
プログラムされ、続いてユーザが使用する安全ターミナ
ルによって再プログラムされる。SADはターミナルのコ
ンセントへ挿入され、これによって安全な通信とユーザ
の認証が行われる。
1994年１月４日に特許された米国特許第5,276,737に
は、公開鍵暗号化システムに対するエスクロ（条件付証
書）・メカニズムに類するものが記載されており、各ユ
ーザには、互いに符合する秘密鍵と公開鍵の対が割り当
てられている。各ユーザの秘密鍵は、分割され共有され
る。各ユーザは、複数の受託者に対して情報断片を提供
し、各受託者はそれを使用して秘密鍵の共有部分を確か
める。従って、全ての受託者は、ユーザの秘密鍵を第三
者に公開することに合意しなくてはならない。
1989年11月29日に公開されたヨーロッパ特許出願EP03
43805には、配布された鍵生成データと配布された暗号
化プレ鍵を使用して安全鍵を再生することが記載されて
いる。鍵生成データは１以上の部分に分割され、各部分
は、最初に第１の鍵のプレ鍵によって配布される形式に
暗号化され、対称鍵が得られる。対称鍵によって、送信
前に情報にスクランブルがかけられる。
本発明は、以上の問題および以下に詳細に記載されて
明らかになるような問題に対応するものである。本発明
は、鍵配布方法に関するものであり、データ・アイテム
の暗号器が、所望のアクセス制御モデルにより、認証復
号器を特定できるものである。本発明は、鍵公表エージ
ェント（KRA）として、信頼できるサーバを活用する。
本発明は、特定の適用環境の範囲内で使用されることに
限らず、広範囲のユーザが本質的に暗号化情報、例え
ば、ファイルサーバ、掲示板、グループウェア・アプリ
ケーション等にアクセスしているような環境に、もっと
も自然に適用される。
本発明は、さらに、特定の環境下で復号鍵を限定的に
公表するものであり、例えば、法実行機関の介入が義務
づけられている場合などに対応するものである。これ
は、特別な鍵公表条件を、鍵公表エージェントの決定プ
ロセスに設定することによって達成される。この目的で
使用されるとき、本発明には、同様の必要性で使用され
る米国政府FIPS-185エスクロ暗号化基準に記載される鍵
エスクロシステムに明らかになっている欠陥を解決でき
る。
発明の目的 本発明の目的は、コンピュータ・ネットワークを通じ
て、暗号器によって特定される一組のアクセス制御属性
に従って認証された復号器に、暗号鍵を安全確実に配布
する方法とシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、安全確実な方法で鍵公表エージ
ェントからの暗号鍵を、復号器が再生させる方法および
システムを提供することである。
本発明の他の目的は、鍵公表エージェントがアクセス
制御属性を含む暗号化アクセス制御復号ブロックから暗
号鍵を再生する方法およびシステムを提供することであ
る。
本発明の他の目的は、鍵公表エージェントが、暗号器
によって特別に認証された、復号器以外の者に暗号鍵を
公表する方法とシステムを提供することにある。
発明の開示 簡単に述べたように、本発明は一般に、暗号器、多数
の復号器、一または多くの鍵公表エージェントを含むコ
ンピュータネットワークに関するものである。本発明の
第１の観点によれば、コンピュータネットワークを通じ
てメッセージ暗号化鍵を一般に配布する方法に関するも
のである。本方法は、暗号器が、アクセス制御復号ブロ
ック（ACD）を生成するステップを含む。このアクセス
制御復号ブロックは、メッセージ暗号化鍵に関する鍵デ
ータと、認証された復号器に関するアクセス制御基準の
ステートメントを有し、双方は鍵公表公開鍵を使用して
保護され、それに対して特定安全領域の鍵公表エージェ
ントのみが鍵公表公開鍵に対する知識を有する。本方法
は、さらに、アクセス制御復号ブロック、安全領域識別
子（領域id）および鍵公表個人鍵の識別子（Ｒ鍵id）を
配布する暗号器のステップを含む。本方法では、復号器
はローカルに保護されたトラザクション中の鍵公表エー
ジェントに鍵公表要求を行う。鍵公表要求は、アクセス
制御復号ブロック、鍵公表個人鍵の識別子および復号器
のアイデンティティを示す復号器属性が含まれる。さら
に、鍵公表エージェントは、アクセス制御復号ブロック
のデータと鍵公表個人鍵を使用して、メッセージ暗号鍵
とアクセス制御属性を再生し、復号器属性とアクセス制
御復号ブロックのアクセス制御基準のステートメントに
基づき、復号器がメッセージ暗号文を復号する認証を与
えられているかどうかを決定し；さらに、復号器がその
ように認証されていると、鍵公表エージェントは、ロー
カルに保護されたトラザクションによって、メッセージ
暗号鍵を復号器に送る。
本発明の他の見地によれば、本発明は、メッセージ暗
号鍵が暗号器と復号器間に、鍵公表エージェントを介し
て公開して配布されるコンピュータ・ネットワークに関
する。ネットワークにおいて、暗号器は、ネットワーク
を介して、暗号文、アクセス制御復号ブロック（AC
D）、一対の鍵公表公開・個人鍵に関する識別子を復号
器に送信する送信装置を有する。アクセス制御復号ブロ
ックは、一組のアクセス制御属性（ACA）とメッセージ
暗号鍵に関連するデータを含む。暗号器は、さらに、メ
ッセージ暗号鍵を使用して暗号文を作成するメッセージ
暗号化装置と、鍵開放公開鍵をを使用してアクセス制御
復号ブロックを作成するACD作成装置を有する。ネット
ワークにおいて、復号器は、アクセス制御復号ブロック
と識別子とを一組の復号器属性と共にローカルに保護さ
れたトラザクション中の鍵公表エージェントに送るトラ
ザクション装置を有する。さらに、ネットワークの鍵公
表エージェントは、鍵公表個人鍵とACD処理装置を有
し、メッセージ暗号鍵とアクセス制御属性を鍵公表個人
鍵を使用して再生する。鍵公表エージェントは、さら
に、再生されたアクセス制御属性と復号器の属性を比較
して、復号器が復号を認証されているかどうかを決定す
る決定装置と、ローカルに保護されたトラザクション中
のメッセージ暗号鍵を復号器に送る送信装置とを有す
る。
図面の簡単な説明 図１および図２は、本発明の一般的な実施の形態によ
る、暗号器、復号器、鍵公表エージェントの機能概略図
である。
図３および図４は、可逆公開鍵暗号化システムに基づ
く、本発明の他の実施の形態による、暗号器、復号器、
鍵公表エージェントの機能概略図である。
図５および図６は、ディフィ・ヘルマン鍵配布技術に
基づく、本発明の他の実施の形態による、暗号器、復号
器、鍵公表エージェントの機能概略図である。
図７および図８は、同様にディフィ・ヘルマン鍵配布
技術に基づく、本発明のさらに他の実施の形態による、
暗号器、復号器、鍵公表エージェントの機能概略図であ
る。
実施例 図１は、本発明の一実施の形態による、暗号器の機能
概略図である。この実施の形態において、暗号器10は、
アクセス制御基準を決定し、ACA（アクセス制御属性）
を生成し、この様な基準を反映させる。暗号器10は、入
力となるローカル・インプット12を、機構16に対するAC
Aと鍵配布公開鍵14とあわせて生成する。機構16では、
Ｅ鍵（メッセージ暗号鍵）とACD（アクセス制御復号）
ブロックと呼ばれる保護データ構造が生成される。機密
性が保護される平文は18で暗号化され、Ｅ鍵を使用する
対称暗号化システムで暗号文を生成する。Ｒ鍵は、鍵公
表の鍵の対のうちの個人鍵であり、KRA（鍵公表エージ
ェント）と呼ばれる特定領域にある信頼できるサーバシ
ステムによって保持される。各KRAは、その領域におい
て使用される各Ｒ鍵の複製を安全な方法（例えば、ハー
ドウェア暗号化モジュール）で保持する。鍵公表公開鍵
に対応する認証された複製は、暗号器に利用される。KR
Aは以下に詳細に記載される。従って、ACDブロックを生
成する際、暗号器は鍵公表公開鍵を選択する。鍵公表公
開鍵は、対応するＲ鍵の識別子と共に送られ、適切な公
開鍵認証の署名を照合する。
さらに詳しく述べると、鍵公表個人鍵（Ｒ鍵）と鍵公
表公開鍵（Pub鍵）は鍵公表鍵対を構成し、この鍵公表
公開鍵対は、認識された鍵公表エージェント（KRA）以
外のシステムによって、アクセス制御復号ブロック（AC
D）が使用されまたは変更されないように保護するため
に使用される公開鍵暗号化システムの鍵の対である。鍵
公表公開鍵は、暗号化システム（暗号器）によって利用
可能であり、暗号化システムは、アクセス制御復号ブロ
ックを生成する際にそれを使用し、一方、鍵公表個人鍵
（Ｒ鍵）は認証された鍵公表エージェント（KRA）にの
み知らされる。
ACAはアクセス制御リストおよび／または安全ラベル
セットを有する。ACAは以下の型のアクセス制御策（あ
るいは、その組み合わせ）をサポートすることが可能で
ある。
・個人に基づくアクセス制御：復号が認証された個人名
のリスト； ・グループに基づくアクセス制御：認証された個人から
なるグループのリスト；すなわち特定のグループを構成
する個人の組がこの目的のために特別に認証された１以
上の多数の個人によって維持される； ・役割に基づくアクセス制御：役割識別子のリスト；す
なわち、各役割は復号器が処理しなくてはならない属性
（例えば、銀行業務環境下では、「窓口係」、「支店
長」、「会計監査人」、「顧客」）の組を意味する； ・コンテクストに基づくアクセス制御：例えば、復号器
の位置、および／または、日時；さらに、 ・マルチ・レベルに基づくアクセス制御：復号器は特定
レベル、例えば、「分類不能」、「親展」、「秘密」、
「絶対秘密」のいずれかに対する許可を有していなくて
はならない。
ACDブロックは、20において安全領域（領域id）の識
別子と鍵公表個人鍵（Ｒ鍵id）の識別子と一緒になる。
暗号文、ACDブロック、Ｒ鍵id、領域idは復号器へ送ら
れる。これらは、どの者に対してもアクセス可能になっ
ているため、安全対策のない電子メールシステムや一般
のファイルサーバに添付することによって送ることがで
きる。図１およびそれ以降の図では、すべての暗号化デ
ータとディフィ・ヘルマンの指数を含むデータは太字で
示されている。
言い換えると、鍵公表エージェントはコンピュータネ
ットワークのサーバシステムであり、復号システム（復
号器）のアイデンティティと属性が、暗号化の際に暗号
化システムによって決定された一組のアクセス制御基準
に一致するときにのみ、復号鍵を復号システムに対して
配布することが信頼されているシステムである。アクセ
ス制御基準は、上記のアクセス制御属性（ACA）に反映
され、そのアクセス制御属性は、アクセス制御復号器ブ
ロック（ACD）の一部を構成する。一方、ACDは暗号化メ
ッセージを伴なうデータ構造であり、その暗号化メッセ
ージは暗号化システム（暗号器）から復号システム（復
号器）へコンピュータネットワークを介して通過する。
このデータ構造は、暗号化システムに関連するアクセス
制御基準のステートメントに加えて、鍵公表エージェン
トが復号鍵を計算できる鍵関連データを含んでいる。ア
クセス制御復号ブロックの形式をこの様に構成すること
によって、認識された鍵公表エージェントのみが復号鍵
を計算することができ、鍵公表エージェントがそれを検
知できないような方法では他のエンティティはアクセス
制御属性を変更できない。
図２は、暗号器とKRAの機能概略図である。暗号文とA
CDを復号するために、復号器30は、KRA32とACD鍵をオン
ラインで鍵公表トラザクションを行う。この実施の形態
ではＥ鍵はACD鍵であるが、他の実施の形態では、以下
にさらに記載されるように、ACD鍵はＥ鍵とACDの他の部
分を暗号化するのに使用される他の鍵を含む。各KRAは
その領域で使用される各Ｒ鍵を有する。復号器は、34に
おいてACDブロックとＲ鍵idをKRAに送ることによって鍵
公表要求を行う。KRAは復号器の特権属性情報を得て、
要求している復号器が適切な認証を受けているかを確か
める。復号器の特権属性情報は、復号器が正真正銘であ
ることを示すものであり、一つの実施の形態では適当な
証明メカニズムを用いて鍵公表トラザクションを通じて
得られる。他の実施の形態では、より広範囲の復号器の
特権属性情報、例えば、グループ会員資格、役割会員資
格、または許可情報などが、復号器によって、信頼でき
る第三者が署名した特権属性の認証などの認証形式で提
供される。さらに他の実施の形態では、KRAは、図２の
点線で示された支持データベースから復号器特権属性を
得る。
図２を参照すると、Ｒ鍵idによって確認されたＲ鍵を
使用して、KRAは36においてACDブロックの処理を行い、
ACD鍵とACDを再生する。38では、KRAはACA（アクセス制
御属性）と復号器特権属性を比較してそれに基づいてア
クセス制御決定を行う。この復号器特権属性は、鍵公表
要求を通じて復号器によって、またデータベースによっ
て提供される。復号器が認証されていると決定される
と、KRAはACD鍵を40で再生し、平文ACD鍵を復号器30に
戻す。復号器は、ACD鍵中のＥ鍵を使用して、暗号文を
解読し、42で平文が得られる。鍵公表トラザクション
は、保護された要求および公表メッセージ44を使用して
行わなくてはならない。特に、要求34は、通信の認証お
よび保全メカニズムによって（例えば、要求をディジタ
ル的に署名を行う復号器によって）保護されなくてはな
らない。さらに、応答46は、通信の機密性メカニズム
（例えば、KRAと復号器に共有される対称鍵によって暗
号化し、あるいは、復号器の公開鍵を使用して暗号化す
る）ことによって保護されなくてはならない。
図３は、本発明の他の実施の形態による暗号器の機能
概略図を示す図である。本実施の形態では、ACDブロッ
クの生成と処理には、可逆公開鍵暗号化システムが適用
される。さらに、ACD鍵は連結されたＥ鍵とＡ鍵であ
る。従って、暗号器は、ランダムＥ鍵（メッセージ暗号
鍵）とランダムＡ鍵（ACA暗号鍵）を生成する。秘密保
護された平文は、50で暗号化され、暗号文がＥ鍵を使用
して対称暗号化システムで生成される。ACAは52でＡ鍵
を使用して対称暗号化システムで暗号化される。54で
は、暗号器がＥ鍵とＡ鍵を連結して、ACD鍵を生成し、5
6で可逆公開鍵暗号化システムで鍵公表公開鍵によって
それを暗号化する。ACA鍵とACD鍵は、暗号化／復号が機
密性に加えて保全性も有するように十分な冗長度を持っ
てフォーマットされる。58では、暗号器が暗号化された
ACD鍵と暗号化されたACA鍵の複製をACDブロックに挿入
する。本実施の形態では、Ｒ鍵は可逆公開鍵暗号化シス
テムの鍵対のうちの個人鍵であり、信用できるサーバシ
ステム（KRA）によって保持される。ACD鍵を暗号化する
際に、暗号器は、鍵公表公開鍵を選択する。鍵公表公開
鍵は、対応のＲ鍵に対する識別子と共に送られてくる。
ACD鍵は確認されたＲ鍵に対応する鍵公表鍵対のうちの
公開鍵を使用して暗号化される。暗号文、ACDブロッ
ク、Ｒ鍵id、領域Idは復号器に送られる。
図４は、同じ実施の形態における復号器とKRAの機能
概略図である。復号器は、KRAを用いてオンライン鍵公
表トラザクション要求60を介してＥ鍵とＡ鍵を得る。Ｒ
鍵idによって識別されたＲ鍵を使用して、KRAは62にお
いてACD鍵を解読し、ACDブロックよりＥ鍵とＡ鍵を得
る。64では、KRAはＡ鍵を使用して、ACDブロックからの
ACAを解読して、平文ACAを再生する。66と68では、KRA
はACAと復号器特権属性を比較して、それに基づいてア
クセス制御決定を行う。復号器が認証されるべきである
と決定されると、KRAは平文Ｅ鍵と、選択的な平文Ａ鍵
を復号器に戻す。復号器はＥ鍵を使用して、暗号文を復
号し、70で平文を得る。Ａ鍵が戻されると、復号器はそ
れを使用して、72においてACAを復号する。
図５と図６は、本発明のさらに他の実施の形態を示す
図であり、復号器は図３と図４の可逆公開鍵暗号化シス
テムの代わりに、ディフィ・ヘルマン鍵生成技術を使用
する。本実施の形態では、Ｒ鍵は秘密かつランダムなデ
ィフィ・ヘルマン指数ｙであり、Ｒ鍵id80によって識別
される。各KRAはその領域で使用される各Ｒ鍵の複製を
安全な方法で保持している。対応ディフィ・ヘルマンの
ｙ指数（ay mod p）82の認証された複製は、暗号器に利
用され、従って、このｙ指数は公開鍵となる。平文を暗
号化する際に、暗号器は、新たなランダムＥ鍵とＡ鍵、
およびランダム・ディフィ・ヘルマン指数ｘを生成す
る。暗号器は、その後、ｙ指数（Ｄ−Ｈ公開鍵）を選択
し、該当する認証の署名を確かめる。ｘ指数84はax mod
pとして計算され、Ｄ鍵（Ｄ−Ｈ共通鍵）は86で（ay)x
mod pとして計算される。これまでの実施の形態では、
Ｅ鍵およびＡ鍵は連結にされ、対称暗号化システムを使
用して88においてＤ鍵を用いて暗号化されたACD鍵を生
成していた。ACAはＡ鍵を用いて90で暗号化される。暗
号化されたACD鍵、暗号化されたACA、ｘ指数は92におい
てACDブロックに挿入される。ACDブロックの保護された
部分は、ブロックの暗号化／復号が機密性に加えて保全
性を有するように十分な冗長度をもってフォーマットさ
れる。一方、平文データは94において対称暗号化システ
ムを使用して、Ｅ鍵で暗号化され、暗号文が生成され
る。暗号文、暗号化部分を含むACD、平文ｘ指数、Ｒ鍵i
d、領域idは96で結合され復号器に送られる。
図６は、本実施の形態の復号器とKRAを示す図であ
る。復号器は前の実施の形態の図４と同一であり、100
においてACD、Ｒ鍵id、必要に応じて復号器の特権属性
をKRAに送ることによって鍵公表要求を行う。KRAが鍵公
表要求を受け取ると、102において、Ｒ鍵idによって示
される値ｙを用いて、Ｄ鍵を（ay)x mod pとして計算す
る。Ｄ鍵は104において使用され、暗号化されたACD鍵を
解読し、ACDブロックからＥ鍵およびＡ鍵を抽出する。
Ａ鍵は106で使用され、ACDブロックの暗号化されたACA
を解読する。次段のアクセス制御決定108、110がyesで
あれば、Ｅ鍵および／あるいはＡ鍵が復号器に戻され、
復号器はＥ鍵を使用して112で暗号文を復号し、平文デ
ータを得、さらにＡ鍵を使用して114でACAを復号する。
復号器とKRA間の鍵公表トラザクション要求100は、通信
の認証および保全メカニズムによって保護され、および
鍵公表トラザクションの応答116は通信機密メカニズム
によって保護されなくてはならない。
本システムが厳密に単一の領域内のみで使用される場
合は、本実施の形態をさらに簡略化することが可能であ
る。図７と図８は本発明のさらに他の実施の形態による
機能概略図である。図において、ACD鍵は、ＥおよびＡ
鍵を含み、ディフィ・ヘルマン鍵生成技術を用いて得ら
れる。したがって、本実施の形態では、図５と図６に図
示された実施の形態に関して生成されたＤ鍵が120にお
いてＥ鍵とＡ鍵に分割され、Ｅ鍵部分が122で平文を暗
号化し暗号文を得るために使用され、Ａ鍵部分が124でA
CAを暗号化するために使用される。暗号器は、Ｅ鍵およ
びＡ鍵を生成する必要はない。なぜならば、それらは、
Ｄ−Ｈ鍵公開鍵であるｘおよびｙ指数から単純に計算さ
れる。さらに暗号化されたＥ鍵およびＡ鍵をACDブロッ
クに含める必要もない。復号器は、これまでに示した図
にあるものと同一の機能を行う。従って、図８では、復
号器は130においてKRAに対してACD、Ｒ鍵id、選択的な
復号器属性情報を送ることによって鍵開放要求をおこな
う。KRAは132においてＤ鍵を再生し、134、136のアクセ
ス制御決定によって、復号器にＥ鍵および／あるいはＡ
鍵を戻す。
Ｅ鍵は、アクセス制御属性を持たないエンティテイ、
例えば、裁判所の命令によって暗号化データにアクセス
できる法執行機関、認証された復号器がすべて存在しな
くなった後に保護される情報を再生すべき企業管財人
等、に対して公表されることがある。従って、そのよう
な実施の形態では、KRAは鍵エスクロの機能を有する。
本実施の形態では、その決定プロセスに特別な鍵公表条
件を含んでいる。KRAは、特別な条件が満たされたと
き、例えば、その鍵公表トラザクションの要求が事前に
特定された数の特定の機関から発生したものであるとし
て認証されたとき、KRAが保持する特定の機関を認証す
るに必要な鍵を用いて、ACAに従って認証された復号器
以外の復号器からの鍵公表トラザクションを受領する。
上記のように、従来の電子メール鍵配布方法では、参
加ユーザシステムはすべて、可逆公開鍵暗号化システム
の暗号化と復号の機能を有していなくてはならなかっ
た。そのような暗号化機能は、意図されない暗号化目的
に使用される危険性があった。一方、本発明の本実施の
形態では、参加ユーザシステムは暗号化機能のみを有し
ていればよく、復号、すなわち公開鍵暗号化システムの
機能は必要とされない。復号の機能は、密接に制御され
た少数のKRAシステム内にあるのみである。このため、
より強力な（たとえば、モジュールの大きい）公開鍵暗
号化システムに対して輸出許可が得られ、これは従来の
可能性を上回るものである。ディフィ・ヘルマンの技術
を用いた実施の形態では、強力な暗号法の実施を意図せ
ずに用いるようなことは生じない。
従来の配布技術と異なり、本発明はメッセージ暗号器
あるいは復号器（受信器）が秘密情報を記憶する必要が
ない。多重メッセージはＲ鍵にのみ原因するものであ
り、厳密に制御される少数のサーバシステムに記憶され
る。さらに、従来の方法は、復号器として認証された個
人の単なるリストのみがサポートされたが、本発明では
さらに、グループ基準モデル、役割基準モデル、マルチ
・レベルモデルなどのモデルをサポートできる。
さらに、本発明の鍵エスクロ機能は、米国政府エスク
ロ暗号化基準（FIPS PUB 185）に規定されるような他の
システムに比べて以下の点に優れている： ａ）中央の高度保護地域で多数の鍵を記憶する必要がな
い。比較的少数のＲ鍵だけが高度保護の方法で（例え
ば、ハードウェア暗号モジュールで）KRAに記憶されれ
ばよい。
ｂ）鍵は保護アイテムごとに公表される。すなわち、一
つのメッセージに対するＥ鍵の公表が自動的に同一の暗
号化および／または復号を含む他の保護データへのアク
セスを意味しない。エスクロ暗号化基準システムを用い
て、ひとつの暗号化アイテムを復号するのに必要なエス
クロ・鍵情報を公表するということは、同一の暗号化装
置から生成された他のすべての暗号化データが、さらに
傍受許可を得ることなく、復号できるということを意味
する。
フロントページの続き (72)発明者 ウィエナ・マイケル・ジェームス カナダ国，ケイ２ジェイ ３ズィ４ オ ンタリオ，ネピーン，ヘネピン ストリ ート20 (56)参考文献 特開 平３−82237（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−89737（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−81204（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−195024（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−50664（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 9/08 H04L 9/32 G09C 1/00 G06F 15/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】暗号器（10）、復号器（30）、鍵公表エー
    ジェント（32）を含むネットワークを通じて、メッセー
    ジ暗号鍵（Ｅ鍵）を公開して配布する方法において： 暗号器は、アクセス制御復号ブロック（ACD）を生成
    し、そのアクセス制御復号ブロックはメッセージ暗号鍵
    に関連する鍵データと認証された復号器に関するアクセ
    ス制御基準のステートメントを有し、前記鍵データとア
    クセス制御基準のステートメントの双方は、特定安全領
    域の鍵公表エージェントにのみが鍵公表公開鍵に対する
    知識を有する鍵公表公開鍵（14）を使用して保護され； 暗号器は、アクセス制御復号ブロック、安全領域識別子
    （領域id）および鍵公表個人鍵の識別子（Ｒ鍵id）を配
    布し； 復号器は、ローカルに保護されたトランザクション（4
    4）で、アクセス制御復号ブロック、鍵公表個人鍵の識
    別子および復号器のアイデンティティを含む復号器属性
    を有する鍵公表要求を鍵公表エージェントに送り； 鍵公表エージェントは、アクセス制御復号ブロックのデ
    ータと鍵公表個人鍵を使用して、メッセージ暗号鍵とア
    クセス制御属性を再生し、復号器属性とアクセス制御復
    号ブロックのアクセス制御基準のステートメントに基づ
    き、復号器がメッセージ暗号文（20）を復号する認証を
    与えられているかどうかを決定し；さらに、 復号器がそのように認証されていると、鍵公表エージェ
    ントは、ローカルに保護されたトラザクションによっ
    て、メッセージ暗号鍵を復号器に送ることを特徴とする
    メッセージ暗号鍵公開配布方法。
  2. 【請求項２】請求項１のメッセージ暗号鍵公開配布方法
    において、前記暗号器は、さらに： アクセス制御暗号鍵（Ａ鍵）の下で、アクセス制御基準
    を有するアクセス制御属性を暗号化し（52）； 鍵公表公開鍵を使用して、アクセス制御暗号鍵とメッセ
    ージ暗号鍵を暗号化し（56）；さらに、 暗号化されたアクセス制御属性、アクセス制御暗号鍵お
    よびメッセージ暗号鍵をアクセス制御復号ブロックに挿
    入（58）することを特徴とするメッセージ暗号鍵公開配
    布方法。
  3. 【請求項３】請求項２のメッセージ暗号鍵公開配布方法
    において： 鍵公表公開鍵はディフィ・ヘルマン鍵生成技術において
    使用される鍵であり、復号器に送信する暗号器のステッ
    プは、ディフィ・ヘルマン鍵生成技術で使用される指数
    （84）をさらに含むアクセス制御復号ブロックを送るス
    テップを含むことを特徴とするメッセージ暗号鍵公開配
    布方法。
  4. 【請求項４】請求項２のメッセージ暗号鍵公開配布方法
    において： 鍵公表公開鍵はディフィ・ヘルマン鍵生成技術において
    使用され、メッセージ暗号鍵とアクセス制御暗号鍵を含
    むＤ鍵を生成することを特徴とするメッセージ暗号鍵公
    開配布方法。
  5. 【請求項５】請求項１のメッセージ暗号鍵公開配布方法
    において： 復号器に送信する暗号器のステップは、復号器が認証さ
    れていることを示すアクセス制御属性をさらに含むアク
    セス制御復号ブロックを送るステップを含むことを特徴
    とするメッセージ暗号鍵公開配布方法。
  6. 【請求項６】請求項５のメメッセージ暗号鍵公開配布方
    法は、さらに： 鍵公表エージェントが別チャンネル上のデータベースか
    ら復号器属性を得ることを特徴とするメッセージ暗号鍵
    公開配布方法。
  7. 【請求項７】請求項１、３、４、６のいづれかのメッセ
    ージ暗号鍵公開配布方法は、さらに： 暗号器がディフィ・ヘルマン鍵生成技術を使用してメッ
    セージ暗号鍵を生成するステップを含むことを特徴とす
    るメッセージ暗号鍵公開配布方法。
  8. 【請求項８】暗号器（10）、復号器（30）、鍵公表エー
    ジェント（32）の間でメッセージ暗号鍵が公開して配布
    されるコンピュータネットワークにおいて： 暗号器は、ネットワークを介して、暗号文、アクセス制
    御復号ブロック（ACD）、鍵公表公開・個人鍵の対に関
    連した識別子を復号器に送信する送信装置を有し、アク
    セス制御復号ブロックは、１組のアクセス制御属性（AC
    A）とメッセージ暗号鍵（Ｅ鍵）に関する鍵データを有
    し、その暗号器は、さらに、メッセージ暗号鍵を使用し
    て暗号文を生成するメッセージ暗号化装置と、鍵公表公
    開鍵（Pub鍵）を使用してアクセス制御復号ブロックを
    生成するACD生成装置（16）を有し； 復号器（30）は、アクセス制御復号ブロックと識別子を
    一組の復号器属性と共にローカルに保護されたトラザク
    ション（44）中の鍵公表エージェントに送るトラザクシ
    ョン装置を有し；さらに、 前記鍵公表エージェント（32）は、鍵公表個人鍵と、鍵
    公表個人鍵（Ｒ鍵）を使用してメッセージ暗号鍵とアク
    セス制御属性を再生するACD処理装置（36）とを有し、
    その鍵公表エージェント（32）は、さらに、再生された
    アクセス制御属性と復号器属性に基づいて、復号器が暗
    号文を解読する認証を与えられているかを決定する決定
    装置と、ローカルに保護されたトラザクション（44）中
    のメッセージ暗号鍵を復号器に送る送信装置とを有する
    ことを特徴とするコンピュータネットワーク。
  9. 【請求項９】請求項８のコンピュータ・ネットワークに
    おいて、暗号器はさらに： アクセス制御暗号鍵（Ａ鍵）の下でアクセス制御属性を
    暗号化するアクセス制御暗号化装置（52）と、メッセー
    ジ暗号鍵とアクセス制御暗号鍵を鍵公表公開鍵を使用し
    て暗号化するACD生成装置（56）とを有することを特徴
    とするコンピュータ・ネットワーク。
  10. 【請求項１０】請求項８のコンピュータ・ネットワーク
    において： 公表鍵は、可逆公開鍵暗号化システムに使用される公開
    鍵（14）と対応の個人鍵を有し、その暗号器は公開鍵を
    有し、鍵公表エージェントは個人鍵を有することを特徴
    とするコンピュータ・ネットワーク。
  11. 【請求項１１】請求項９のコンピュータ・ネットワーク
    において： 公表鍵は、可逆公開鍵暗号化システムに使用される公開
    鍵と対応の個人鍵を有し、その暗号器は公開鍵を有し、
    鍵公表エージェントは個人鍵を有することを特徴とする
    コンピュータ・ネットワーク。
  12. 【請求項１２】請求項８のコンピュータネットワークに
    おいて： 公表鍵は、ディフィ・ヘルマン鍵生成技術によって生成
    される鍵を含むことを特徴とするコンピュータ・ネット
    ワーク。
  13. 【請求項１３】請求項９のコンピュータネットワークに
    おいて： 公表鍵は、ディフィ・ヘルマン鍵生成技術によって生成
    される鍵を含むことを特徴とするコンピュータ・ネット
    ワーク。
  14. 【請求項１４】請求項10のコンピュータネットワークに
    おいて： メッセージ暗号鍵と公表鍵は同一であり、これらはディ
    フィ・ヘルマン鍵生成技術によって生成された鍵を含む
    ことを特徴とするコンピュータ・ネットワーク。
  15. 【請求項１５】請求項９のコンピュータネットワークに
    おいて： 鍵公表エージェントは、さらに、暗号器と復号器以外の
    第三者が暗号文を解読することを認証されているかどう
    かを決定する鍵エスクロ装置を含むことを特徴とするコ
    ンピュータ・ネットワーク。
  16. 【請求項１６】請求項９のコンピュータネットワークに
    おいて： 鍵公表エージェントは、さらに、データベースに接続さ
    れた長距離通信チャンネルを含み、復号器属性を得るこ
    とを特徴とするコンピュータ・ネットワーク。
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