JP4626001B2 - 暗号化通信システム及び暗号化通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗号化通信システム及び暗号化通信方法に関し、特に、ＰＫＩに準拠した暗号化通信方式を改善して、使用されるセッションキー（秘密鍵）を配送する際のセキュリティを強化した暗号化通信システム及び暗号化通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＫＣＳ(Public Key Control Standard)をベースとする公開鍵インフラストラクチャ、即ちＰＫＩでは、暗号化用と復号用との２個１組の鍵、即ちペアキーを、データ認証用と通信用とに分けて、格納器内で２組生成して使用する。なお、公開鍵（非対称）暗号化方式の代表的な暗号化通信システムとしては、大きな数における素因数分解の困難性を利用するＲＳＡ(Rivent Shamir Adlemen)公開鍵暗号化システムが有名である。
【０００３】
ＰＫＩシステムでは、鍵を管理する本人をＡとするとき、まず、１組目の公開キーｅ_a1と秘密キーｄ_a1については、短いデータ（メッセージ）の認証、即ち、電子署名（ディジタルサイン）用と電子署名解読用のキーとして使用し、この場合、通常の非対称鍵(Asymmetric Key)暗号化方式とは逆に、公開キーｅ_a1を復号化用のキーとし、秘密キーｄ_a1を暗号化用のキーとして使用する。
【０００４】
特に、本人Ａが送信者側となって、暗号化用（ディジタルサイン用）に使用する秘密キーｄ_a1は、プライベートキー（個人用鍵）として本人Ａが管理し、外部には送出しない。
【０００５】
また、２組目の公開キーｅ_a2，秘密キーｄ_a2は、通信用のキーであり、通信ファイルの暗号化／復号化用のキーとして使用するか、または、セッションキーを配送する際の暗号化用／復号化用のキーとして使用し、特に、復号化用の秘密キーｄ_a2は、暗号化通信システムの管理者（総務部門等）にも預けておき、紛失や盗難があった際のバックアップ用キーとして使用していた。
【０００６】
なお、上記の格納器（電卓状小型装置やＩＣカード等）には、ハードウェアで構成されるトークン(Token)と、ストアードプログラム方式のコンピュータとそのソフトウェアで構成されるトークンとがある。
【０００７】
図５は、従来の暗号化通信システムの最小構成単位を示すブロック図である。
トークン５１並びに通信装置５２は、所有者Ａに係り、トークン５１と通信装置５２間は互いに情報の入出力が可能である。通常は通信装置５２にトークン５１の入出力部が設けられているが、最近では非接触タイプのものも有る。
【０００８】
通信装置５２は、インターネット等の通信網５５を介して所有者Ｂが所有する通信端末５３と情報のやり取りを行う。システム管理センター５４は、この暗号化通信システム全体の管理を行うと共に、トークンの発行も行う。従って、トークン５１が、もしもシステム管理センター５４が発行したトークンであるならば、キー格納部５１１には、システム管理センター５４に対応した上記のＰＫＩシステムの２個１組の２組のキー、即ち、公開キーｅ_s1と公開キーｅ_s2も格納されている。
【０００９】
以下、従来の暗号化通信システムにおける情報の伝達方法について説明する。
図６は、従来の暗号化通信システムにおいてトークンがメッセージを認証する場合の処理を示す機能ブロック図である。
【００１０】
ここでは、通信装置５２由来のメッセージＭをトークン５１が認証し、該認証を通信端末５３上で通信端末５３の所有者Ｂが確認する場合を示す。
ステップＣ１では、通信装置５２が、メッセージＭを作る（通常は、所有者Ａが通信装置５２付属の入力装置を使用してメッセージＭを作る）。
【００１１】
ステップＣ２では、通信装置５２が、メッセージＭをトークン５１に送る。
ステップＣ３では、トークン５１が、秘密キーｄ_a1を使用して上記送出されたメッセージＭを、暗号化（サイン）し、ビット文字列Ｃを得る。（図６では、上記の暗号化過程を、Ｃ＝Ｅｎｃ（Ｍ ｂｙ ｄ_a1）として示している。）
ステップＣ４では、トークン５１が、上記得られたビット文字列Ｃを、通信装置５２に返す。
【００１２】
ステップＣ５では、通信装置５２が、上記のメッセージＭと、上記返されてきたビット文字列Ｃとを、通信端末５３に送出する。
ステップＣ６では、通信端末５３が、上記送出されてきたビット文字列Ｃを公開キーｅ_a1で復号化し、該復号化されて得られたビット文字列と、上記送出されてきたメッセージＭとを比較し、両者が一致することを確認することにより、メッセージＭに対するデータ認証を確認する（データ認証を得る）。
【００１３】
上記の一連の処理ステップの実行により、メッセージＭは、確かに送信側のトークン５１を介して送られ、偽造されていないことが証明（データ認証）されると共に、修正や改ざんがなされていないこと（データの完全性）も証明される。
【００１４】
なお、図６に示す従来例では、メッセージＭを、通信装置５２由来のもの、即ち、メッセージＭの起点を通信装置５２とする場合の例を説明したが、この他には、メッセージＭの起点は、トークン５１である場合や、さらには、通信端末５３である場合もある。
【００１５】
また、通信装置５２からトークン５１に、上記のメッセージＭそのものを送出する代わりに、メッセージＭに適当なハッシュ関数を作用させてメッセージＭを縮小し、該縮小されたメッセージＭ、即ちメッセージＭのダイジェスト版であるメッセージＭ’をトークン５１に送出するようにし、トークン５１では上記メッセージＭのダイジェスト版Ｍ’を秘密キーｄ_a1で暗号化した結果のビット文字列Ｃ’を通信装置５２に返す方法も実施されている。この際には、通信端末５３では、通信装置５２から送出されてきた上記メッセージＭに対して、上記と同じハッシュ関数を作用させてこれを縮小した後、該縮小結果と、上記トークンから上記通信装置を経由して送られてきた上記ビット文字列Ｃ’を公開キーｅ_a1で復号化した復号結果とを比較することになる。
【００１６】
図７は、従来の暗号化通信システムにおいて通信装置がファイルを暗号化する場合の処理を示す機能ブロック図である。
まず、ステップＤ１では、通信装置５２が、保護すべきファイルＦを作る。
【００１７】
ステップＤ２では、通信装置５２が、対称キーＫ₂でファイルＦを暗号化し、その結果としてビット文字列Ｆ_Kを得る (図７では、上記ファイルＦの暗号化過程を、Ｆ_K＝Ｅｎｃ（Ｆ ｂｙ Ｋ₂）として示している）。
【００１８】
ステップＤ３では、通信装置５２が、上記暗号化用の公開キーｅ_a2を使用して上記の対称キーＫ₂を暗号化し、その結果としてビット文字列Ｋ₂’を得る(図７では、上記対称キーＫ₂の暗号化過程を、Ｋ₂’＝Ｅｎｃ（Ｋ₂ ｂｙ ｅ_a2）として示している）。
【００１９】
ステップＤ４では、通信装置５２が、上記のビット文字列Ｆ_Kとビット文字列Ｋ₂’とを共に保管する。
ステップＤ５では、通信装置５２が、上記のビット文字列Ｋ₂’のみをトークン５１に送出する。
【００２０】
ステップＤ６では、トークン５１が、上記復号化用の秘密キーｄ_a2を使用して、上記送出されてきた文字列Ｋ₂’を復号化して対称キーＫ₂を取り出す(図７では、上記文字列Ｋ₂’の復号化過程を、Ｋ₂＝Ｄｅｃ（Ｋ₂’ｂｙ ｄ_a2）として示している）。
【００２１】
ステップＤ７では、トークン５１が、上記取り出された対称キーＫ₂を通信装置５２に返す。
ステップＤ８では、通信装置５２が、上記返されてきた対称キーＫ₂を使用して上記保管されているビット文字列Ｆ_Kを復号化し、該復号化の結果として、ステップＤ１で作成したファイルＦを得る（図８では、上記の復号化と確認の過程を、Ｆ＝Ｄｅｃ（Ｆ_K ｂｙ Ｋ₂）として示している）。
【００２２】
なお、この後、通常は、通信装置５２は、対称キーＫ₂を棄却処分にしてセキュリティ管理を強化する。
上記の処理により、通信装置５２は、上記のファイルＦに代えて、ファイルＦが暗号化されて成るビット文字列Ｆ_Kで保管することができるので、上記のファイルＦが悪意の第３者へ漏洩することを防止することができる。
【００２３】
また、通信装置５２は、トークン５１が秘密キーｄ_a2を具備した正当なトークンであることを確認した上で、トークン５１に上記ファイルＦのアクセス権を与えることができる。
【００２４】
図８は、従来の暗号化通信システムにおいて通信端末がセッションキーを仲間内のトークンに配付する場合の処理を示す機能ブロック図である。
ステップＥ１では、通信端末５３が、所定の仲間内だけに配付すべきセッションキーＫ₃を作成する。
【００２５】
ステップＥ２では、通信端末５３が、上記作成したセッションキーＫ₃を公開キーｅ_a2でラップ（暗号化）し、ビット文字列Ｋ₃’を得る（図８では、上記のラップ（暗号化）過程を、Ｋ₃’＝Ｅｎｃ（Ｋ₃ ｂｙ ｅ_a2）として示している）。
【００２６】
ステップＥ３では、通信端末５３が、上記のビット文字列Ｋ₃’を通信装置５２に送り、ステップＥ４では、通信装置５２が、上記送られたビット文字列Ｋ₃’をそのままトークン５１に送出する。
【００２７】
ステップＥ５では、トークン５１が、上記の送出されたビット文字列Ｋ₃’を秘密キーｄ_a2でアンラップ（復号化）し、上記のセッションキーＫ₃を得る（図８では、上記のアンラップ過程を、Ｋ₃＝Ｄｅｃ（ｋ₃’ｂｙ ｄ_a2）として示している）。
【００２８】
ステップＥ６では、トークン５１が、上記得られたセッションキーＫ₃を通信装置５２に返す（但し、所有者Ｂが通信装置５２を仲間と認めない場合には、ステップＥ６の処理を省略することがある）。
【００２９】
ステップＥ６の処理の実行後は、トークン５１が、外部との対称鍵暗号化通信方式による通信に際して、上記のセッションキーＫ₃（仲間内だけの秘密鍵）を対称鍵として使用する。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示す従来の暗号化通信システムにおいて、通信端末が上記セッションキーを仲間内に配付する場合には、よしんば、図８に示すステップＥ６の処理を実行しないことにしたとしても、通信装置５２に対しては、完全に機密を保つことができなかった。その理由は、この暗号化通信システムが、図７に示すファイルを暗号化する場合の処理を許す通信システムであるならば、図７に示すステップＤ７の処理の実行までは拒否することができないからであり、そのために、もしも、通信装置５２が悪意の第三者として振る舞うならば、上記のビット文字列Ｋ₃’を、故意に、あたかもビット文字列Ｋ₂’であるかのようにしてトークン５１に送り、引き続き、トークン５１から、ビット文字列Ｋ₃’を秘密キーｄ_a2で復号化した結果、即ち、不正取得しようとするセッションキーＫ₃を、トークン５１から難なく返させることができるからである。
【００３１】
なお、通信システムのセキュリティを強化する試みとして、トークン内にシステムが認証したトークン固有のペアキーを設置する方法も、既にＰＫＣＳ(Public Key Control Standard)標準において示唆されてはいるが、その際の、通信システムが取るべき具体的な振る舞いまでは開示されていなかった。また、トークン固有のペアキーの内、秘密キーを保管するファイルのファイル属性をどのように指定すべきかについても検討されていなかった。上記ファイル属性については、ファイルの所有者をシステム管理センターとし、秘密キーのタイプをプライベートと指定すれば、秘密キーを保管するファイルのファイルタイプまでプライベートとなり、システム管理センター側が当該トークンに何らかの方法でログインしない限り当該ファイルを使用することができない。但し、上記ログイン方法をパスワード使用とし、該パスワードを通信網上で送付する形態にすれば、可能であるが、ログイン方法が指紋である場合には、システム管理センター側の責任者が当該トークンの使用場所まで、出向かなければならない。次に、上記のファイルタイプをパブリックと指定すると、上記ファイルは使用可能にはなるが、通常、パブリックと指定されたファイルは、ログイン無しで誰でもアクセス可能であるので、今度は、上記秘密キーを秘密裏とすることが不可能となる。
【００３２】
本発明は、以上のような従来の暗号化通信システムにおける問題点に鑑みてなされたものであり、セッションキー等の機密情報を送付する場合のセキュリティを強化することができる暗号化通信システムを提供することを目的とする。
【００３３】
また、本発明の第２の目的は、セッションキー等の機密情報を送付する場合のセキュリティを強化することができる暗号化通信システムに適合したトークンを提供することにある。
【００３４】
また、本発明の第３の目的は、セッションキー等の機密情報を送付する場合のセキュリティを強化することができる暗号通信方法を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、通信網と、該通信網に接続された通信装置及び通信端末及びシステム管理センターと、前記通信装置に接続されたトークンとを最小構成単位に含み、前記通信端末と前記トークンとが前記通信装置を介して暗号化された情報を交換する暗号化通信システムにおいて、前記トークンは、前記システム管理センターによって、該トークンに固有の公開鍵暗号化方式のペアキー（秘密キーｄ_ｓａ，公開キーｅ_ｓａ）と、該ペアキーの公開キーｅ_ｓａを前記システム管理センターに固有のＰＫＩに準拠した第１の秘密キーｄ_ｓ1で暗号化した結果のビット文字列ｅ_ｓａ’とが格納されたものであると共に、前記トークンに固有のペアキーの秘密キーｄ_ｓａのファイル属性が、
（１）ファイルの所有者：前記システム管理センター、
（２）キーの種別を示すキーのタイプ：プライベート、
（３）ファイルのアクセス権を示すファイルタイプ：パブリック、
（４）Reａd属性：unextrａctａble
と指定されて成るものであり、
前記通信端末内に、乱数Ｋを生成する手段と、前記通信装置から送出された前記ビット文字列ｅ _ｓａ ’を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _ｓａ を取り出す手段と、前記乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _ｓａ で暗号化してビット文字列Ｋ’を得る手段と、当該通信端末に固有のＰＫＩに準拠した第１の公開キーｅ _b2 を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} で前記センターにおいて暗号化した結果のビット文字列ｅ _b2 ’と、前記ビット文字列Ｋ’とを前記通信装置を介して前記トークンに送る手段とを備え、
前記トークン内に、前記送られたビット文字列Ｋ’を前記秘密キーｄ _ｓａ で復号化して前記乱数Ｋを得る手段と、前記送られたビット文字列ｅ _b2 ’を前記秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _b2 を取り出す手段と、前記得られた乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _b2 で暗号化した結果のビット文字列Ｋ”を得る手段と、前記ビット文字列Ｋ”を前記通信装置を介して前記通信端末に送る手段とを備え、
前記通信端末は、前記送られたビット文字列Ｋ”を前記公開キーｅ _b2 とペアをなす秘密キーｄ _b2 で復号化して前記乱数Ｋを得る手段と、前記得られた乱数Ｋを基に前記トークンの正当性を確認する手段と、前記トークンが正当である場合、前記通信装置を介して前記トークンと暗号化された情報を交換する手段とを備えた
ことを特徴とする暗号化通信システムが提供される。
【００３６】
また、通信網と、該通信網に接続された通信装置及び通信端末及びシステム管理センターと、前記通信装置に接続されたトークンとを最小構成単位に含み、前記通信端末と前記トークンとが前記通信装置を介して暗号化された情報を交換する暗号化通信システムの暗号化通信方法において、
前記トークンは、前記システム管理センターによって、該トークンに固有の公開鍵暗号化方式のペアキー（秘密キーｄ _ｓａ ，公開キーｅ _ｓａ ）と、該ペアキーの公開キーｅ _ｓａ を前記システム管理センターに固有のＰＫＩ(Public Key Infrａｓtructure) に準拠した第１の秘密キーｄ _{ｓ 1} で暗号化した結果のビット文字列ｅ _ｓａ ’とが格納されたものであると共に、前記トークンに固有のペアキーの秘密キーｄ _ｓａ のファイル属性が、
（１）ファイルの所有者：前記システム管理センター、
（２）キーの種別を示すキーのタイプ：プライベート、
（３）ファイルのアクセス権を示すファイルタイプ：パブリック、
（４）Reａd属性：アンエクストラクタブル（unextrａctａble）
と指定されて成るものであり、
前記通信端末は、乱数Ｋを生成し、前記通信装置から送出された前記ビット文字列ｅ _ｓａ ’を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _ｓａ を取り出し、前記乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _ｓａ で暗号化してビット文字列Ｋ’を得て、当該通信端末に固有のＰＫＩに準拠した第１の公開キーｅ _b2 を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} で前記センターにおいて暗号化した結果のビット文字列ｅ _b2 ’と、前記ビット文字列Ｋ’とを前記通信装置を介して前記トークンに送り、
前記トークンは、前記送られたビット文字列Ｋ’を前記秘密キーｄ _ｓａ で復号化して前記乱数Ｋを得て、前記送られたビット文字列ｅ _b2 ’を前記秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _b2 を取り出し、前記得られた乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _b2 で暗号化した結果のビット文字列Ｋ”を得て、前記ビット文字列Ｋ”を前記通信装置を介して前記通信端末に送り、
前記通信端末は、前記送られたビット文字列Ｋ”を前記公開キーｅ _b2 とペアをなす秘密キーｄ _b2 で復号化して前記乱数Ｋを得て、前記得られた乱数Ｋを基に前記トークンの正当性を確認し、前記トークンが正当である場合、前記通信装置を介して前記トークンと暗号化された情報を交換する
ことを特徴とする暗号化通信方法が提供される。
【００３８】
即ち、本発明では、所有者Ａが所有する通信装置に係るトークンのキー格納部に格納する非対称鍵として、ＰＫＩに準拠した従来の公開鍵（非対称）暗号化方式における２組のペアキー、即ち、（秘密キーｄ_a1，公開ｅ_a1）と（秘密キーｄ_a2，公開キーｅ_a2）に加えて、システム管理センターが、当該トークンに固有のペアキー、即ち（秘密キーｄ_sa，公開キーｅ_sa）を、当該トークンに追加設定すると共に、上記の各ペアキーを使用した具体的な通信手段を設定することにより、他の通信装置への漏洩の可能性を大幅に減じた暗号化通信システムを実現している。
【００３９】
これにより、ＰＫＩ基準に準拠したセキュリティ管理を一層強化することができる。
このとき、上記トークンに固有のペアキーの内、その秘密鍵（非公開キー）である秘密キーｄ_saのファイル属性を、下記のように指定している。
（１）ファイルの所有者：システム管理センター、
（２）キーのタイプ ：プライベート、
（３）ファイルタイプ ：パブリック、
（４）Read属性 ：unextractable
これにより、上記トークンに固有のペアキーの秘密鍵（非公開キー）を上記トークン内のみで使用可能にしている。
【００４０】
また、システム管理センターに固有の、上記ＰＫＩ基準に準拠したペアキーの利用を積極的に図ることで、一層厚みのある多段階のセキュリティ強化を実現している。
【００４１】
即ち、上記の（秘密キーｄ_sa，公開キーｅ_sa）を利用する仕事には、トークンの所有者となったＡが、該トークン内で生成した上記の公開キーｅ_a1，ｅ_a2を媒体としてシステム管理センターで該トークンの正当性（即ち、真正システム管理センターが発行したトークンであること）を確認させる仕事や、システム管理センターからの上記の公開キーｅ_a1，ｅ_a2に対しての認証を得る仕事、さらには、セッションキーを仲間内だけに安全に配付する仕事が含まれる。
【００４２】
さらに、従来の公開鍵（非対称）暗号化通信方式の機能は、そっくりそのまま使用できるようにしている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムの最小構成単位を示すブロック図である。
【００４４】
トークン１並びに通信装置２は、所有者Ａに係り、トークン１と通信装置２間は互いに情報の入出力が可能である。トークン１と通信装置２間の情報伝達手段としては、通信装置２側にトークン１の入出力部を設けてもよいし、非接触タイプにしてもよい。
【００４５】
通信装置２は、インターネット等の通信網５を介して所有者Ｂが所有する通信端末３とで情報のやり取りを行う。システム管理センター４は、本実施の形態に係る暗号化通信システム全体の管理を行うと共に、トークンの発行も行う。
【００４６】
トークン１は、システム管理センター４が発行したトークンであり、従って、キー格納部１１には、システム管理センター４に対応した上記のＰＫＩシステムの２組のペアキーのそれぞれの公開鍵、即ち公開キーｅ_s1と公開キーｅ_s2も格納されている。
【００４７】
図１に示す本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムの構成は、本発明に係る暗号化通信システムの最小構成単位を示すものであり、本発明に係る暗号化通信システムは、一般には複数の通信装置並びに複数の通信端末を構成要素に含み得る。
【００４８】
なお、上記のトークン１をＩＣカードとして構成することが可能である。
トークン１のキー格納部１１には、上記の公開キーｅ_s1，ｅ_s2の他に、通信網５に接続された通信装置２以外の他の通信装置の公開鍵（図示は省略）と、通信装置２に対してトークン１が上記のＰＫＩに準拠して発行する通信装置２向けの２組のペアキーが、（秘密キーｄ_a1，公開キーｅ_a1）と（秘密キーｄ_a2，公開キーｅ_a2）として格納され、さらに、システム管理センター４によって格納されるトークン１に固有のペアキー、即ち秘密キーｄ_sa，公開キーｅ_sa、並びに公開キーｅ_saを暗号化したビット文字列のｅ_sa’が格納される。（この部分についての詳細は後述する。）
ここで、トークン１に固有の上記のペアキーの内の秘密キーｄ_saを保管するファイルの属性を、下記のように指定するものとする。
（１）ファイルの所有者：システム管理センター、
（２）キーのタイプ ：プライベート、
（３）ファイルタイプ ：パブリック、
（４）Read属性 ：unextractable
これにより、秘密キーｄ_saは、トークン１内でだけ使用することが可能となり、かつ、秘密キーｄ_saが通信装置２や通信端末３等の他の通信装置に漏洩することを防止することができる。
【００４９】
なお、システム管理センター４は、本実施の形態に係る暗号化通信システムを管理するためのセンターであって、通信網（例えば、インターネット網）そのものの管理を行う訳ではない（周知の通り、インターネット網に接続される各通信装置は全て対等であり、即ち、集権的な高位の管理センターは存在しない）。
【００５０】
トークン１を接続している通信装置２は、通信端末３とトークン１との間に介在し、通信端末３からトークン１に送出されるセッションキー情報等に関する中継を行う。
【００５１】
本実施の形態に係る暗号化通信システムは、システム管理センター４が著作権者から預かった著作物を通信装置２で不正使用されることなくトークン１に配付するような業務に最適である。
【００５２】
以下、本実施の形態に係る暗号化通信システムの動作を、仕事別に説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムのシステム管理センターがトークンの準備を行う場合の動作を示す機能ブロック図である。
【００５３】
以下、図１を参照しつつ、図２に示す機能ブロック図を使用して、システム管理センター４がトークン１の準備を行う場合の動作を説明する。
まず、ステップＳ１では、システム管理センター４が、トークン１に固有のペアキーとして、秘密キーｄ_sa，公開キーｅ_saを作成する。このとき、上記の秘密キーｄ_saを保管するファイルのファイル属性については、前述の箇条書き（１）〜（４）の通りに指定する。
【００５４】
ステップＳ２では、システム管理センター４が、上記のトークン１発行の公開キーｅ_saをシステム管理センター４に固有の秘密キーｄ_s1（キー格納部１１に格納されている）で暗号化し、ビット文字列ｅ_sa’を得る（図２では、上記の暗号化過程を、ｅ_sa’＝Ｅｎｃ（ｅ_sa ｂｙ ｄ_s1）として示している）。
【００５５】
ステップＳ３では、上記作られたトークン１に固有の秘密キーｄ_sa，公開キーｅ_saと、上記得られたビット文字列ｅ_sa’とを全てトークン１のキー格納部１１に格納する。
【００５６】
最後に、システム管理センター４の管理者は、上記作成したトークン１をトークン１に係る通信装置２の所有者Ａに引き渡す。
図３は、本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムにおいて、トークンが該トークンに係る通信装置向けに２組のペアキーを発行する場合の動作を示す機能ブロック図である。
【００５７】
以下、図１，図２を参照しつつ、図３に示す機能ブロック図を使用して、トークン１が該トークンに係る通信装置２向けに２組のペアキー（公開キーｅ_a1，公開キーｅ_a2）を発行する場合の動作を説明する。
【００５８】
上記の動作には、通信装置２が上記発行された２組のペアキーの公開キー（公開キーｅ_a1，公開キーｅ_a2）について、システム管理センター４の認証を得る部分の動作を含んでいる。
【００５９】
まず、ステップＡ１では、トークン１が、通信装置２向けの２組のペアキーとして、秘密キーｄ_a1，公開キーｅ_a1，秘密キーｄ_a2，公開キーｅ_a2を作成する。
ステップＡ２では、通信装置２向けの公開キーｅ_a1，ｅ_a2をトークン１に固有の秘密キーｄ_saでそれぞれ暗号化し、ビット文字列ｅ_a1’，ｅ_a2’を得る（図３では、上記の暗号化過程を、それぞれ、ｅ_a1’＝Ｅｎｃ（ｅ_a1 ｂｙ ｄ_sa）、ｅ_a2’＝Ｅｎｃ（ｅ_a2 ｂｙ ｄ_sa）として示している）。
【００６０】
次に、ステップＡ３では、上記得られたビット文字列ｅ_a1’，ｅ_a2’と、前述の図２に示すトークン１の準備処理において得られていたビット文字列ｅ_sa’とを通信装置２に送る。
【００６１】
ステップＡ４では、通信装置２が、上記送られたビット文字列ｅ_a1’，ｅ_a2’，ｅ_sa’をシステム管理センター４に送る。
ステップＡ５では、システム管理センター４が、上記送られたビット文字列ｅ_sa’をシステム管理センター４発行の公開キーｅ_s1で復号化し、公開キーｅ_saを取り出し、上記送られたビット文字列ｅ_a1’，ｅ_a2’をそれぞれ上記取り出された公開キーｅ_saで復号化し、それぞれ、公開キーｅ_a1，ｅ_a2を得る（図３では、上記各復号化の過程を、それぞれ、ｅ_sa＝Ｄｅｃ（ｅ_sa’ ｂｙ ｅ_s1），ｅ_a1＝Ｄｅｃ（ｅ_a1’ ｂｙ ｅ_sa），ｅ_a2＝Ｄｅｃ（ｅ_a2’ ｂｙ ｅ_sa）として示している）。
【００６２】
次に、ステップＡ６では、システム管理センター４が、上記得られた公開キーｅ_a1，ｅ_a2を、秘密キーｄ_s1でそれぞれ暗号化（認証：certificate）して、ビット文字列ｅ_a1”，ｅ_a2”を得る（図３では上記の各暗号化の過程を、それぞれ、ｅ_a1”＝Ｅｎｃ（ｅ_a1 ｂｙ ｄ_s1），ｅ_a2”＝Ｅｎｃ（ｅ_a2 ｂｙ ｄ_s1）として示している）。
【００６３】
ステップＡ７では、上記認証されたビット文字列ｅ_a1”，ｅ_a2”を通信装置２に返す（この後、通信装置２は上記返されたビット文字列ｅ_a1”，ｅ_a2”をキー格納部１１に格納し、以後は、これらのキーをシステム管理センター４の認証が付与された公開キーとして使用する）。
【００６４】
図４は、本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムにおいて、通信端末が介在する通信装置への漏洩を防止してトークンと情報交換する場合の動作を示す機能ブロック図である。
【００６５】
以下、図１，図２を参照しつつ、図４に示す機能ブロック図を使用して、通信端末３が、介在する通信装置２への漏洩を防止してトークン１と情報交換する場合の動作を説明する。
【００６６】
なお、下記の動作の前提として、通信端末３の所有者Ｂは、図１に示すシステム管理センター４の信任を得て、システム管理センター４に固有の秘密キーｄ_s1
で認証(certificate)されたｅ_b2’を持っているものとする。
【００６７】
まず、ステップＢ１では、通信端末３の所有者Ｂが、通信端末３上で乱数Ｋを生成する。
次に、ステップＢ２では、通信端末３が、通信装置２への要求を出し、ビット文字列ｅ_sa’を送出させる。
【００６８】
ステップＢ３では、上記送出させたビット文字列ｅ_sa’をシステム管理センター４発行の公開キーｅ_s1で復号化し、公開キーｅ_saを得る（図４では、上記の復号化過程を、ｅ_sa＝Ｄｅｃ（ｅ_sa’ ｂｙ ｅ_s1）として示している）。
【００６９】
ステップＢ４では、通信端末３が、上記生成した乱数Ｋを上記得られた公開キーｅ_saで暗号化し、ビット文字列Ｋ’を得ると共に、通信端末３発行の公開キーｅ_b2が、システム管理センター４に固有の秘密キーｄ_s1によって暗号化されたところのビット文字列ｅ_b2’を持っている（図４では、上記の暗号化過程を、Ｋ’＝Ｅｎｃ（Ｋ ｂｙ ｅ_sa），ｅ_b2’＝Ｅｎｃ（ｅ_b2 ｂｙ ｄ_s1）として示している）。
【００７０】
ステップＢ５では、通信端末３が、上記得られたビット文字列Ｋ’とビット文字列ｅ_b2’とを通信装置２を介してトークン１に送る。
ステップＢ６では、トークン１が、上記送られたビット文字列Ｋ’を秘密キーｄ_saで復号化し、上記の乱数Ｋを取り出すと共に、上記送られたビット文字列ｅ_b2’をシステム管理センター４が公開する公開キーｅ_s1で復号化し、上記の公開キーｅ_b2を取り出す（図４では、上記の復号化過程を、Ｋ＝Ｄｅｃ（Ｋ’
ｂｙ ｄ_sa），ｅ_b2＝Ｄｅｃ（ｅ_b2’ ｂｙ ｅ_s1）として示している）。
【００７１】
ステップＢ７では、トークン１が、上記取り出された乱数Ｋを上記取り出された公開キーｅ_b2で暗号化し、ビット文字列Ｋ”を得て、該ビット文字列Ｋ”を通信装置２に返す（図４では、上記の暗号化過程を、Ｋ”＝Ｅｎｃ（Ｋ ｂｙ ｅ_b2）として示している）。
【００７２】
ステップＢ８では、通信装置２が、上記返されたビット文字列Ｋ”を通信端末３に送る。
ステップＢ９では、通信端末３が、上記送られたビット文字列Ｋ”を通信端末３に固有の秘密キーｄ_b2で復号化し、元の上記乱数Ｋを得る。
【００７３】
上記の動作により、通信端末３は、トークン１の正当性を確認することができる。
また、上記の動作は、乱数Ｋを通信装置２に知られることなく、通信装置２を経由でトークン１に送付する方法ともなっており、よって、この方法は、上記の乱数Ｋをセッションキーとすれば、セッションキーの安全な配付方法ともなっている。
【００７４】
なお、通信端末３の所有者Ｂは、図１に示すシステム管理センター４の信任を有償で得ることも可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明に係る暗号化通信システム及び暗号通信方法によれば、トークンに固有のペアキーを設置すると共に、その秘密キーのファイル属性を該トークン内でのみ使用できるように指定するので、ネットワーク内の任意の通信装置（トークンを含む）間で、通信相手の正当性を確認しながら、中継の通信装置には漏らすことなく、セッションキー（仲間内だけの秘密の対称鍵）等の重要な情報を送受信することができる。
【００７６】
また、一般の公開キーと言えども、トークンまたはシステムに固有の秘密キーで暗号化して送るので、より厚みのあるセキュリティ管理が可能となる。
さらに、従来のＰＫＩに準拠した暗号化通信システムの暗号化方式とその機能（２組のペアキーによるデータ認証とファイルの暗号化）をそのまま踏襲することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムの最小構成単位を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムのシステム管理センターがトークンの準備を行う場合の動作を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムにおいて、トークンが該トークンに係る通信装置向けに２組のペアキーを発行する場合の動作を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る暗号化通信システムにおいて、通信端末が介在する通信装置への漏洩を防止してトークンと情報交換する場合の動作を示す機能ブロック図である。
【図５】従来の暗号化通信システムの最小構成単位を示すブロック図である。
【図６】従来の暗号化通信システムにおいてトークンがメッセージを認証する場合の処理を示す機能ブロック図である。
【図７】従来の暗号化通信システムにおいて通信装置がファイルを暗号化する場合の処理を示す機能ブロック図である。
【図８】従来の暗号化通信システムにおいて通信端末がセッションキーを仲間内のトークンに配付する場合の処理を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１，５１……トークン，２，５２……通信装置、３，５３……通信端末、４，５４……システム管理センター、５，５５……通信網、１１，５１１……キー格納部、Ａ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’……所有者、Ｃ，ｅ_a1’，ｅ_a2’，ｅ_b2’，ｅ_sa’，ｅ_a1”，ｅ_a2”，Ｆ_K，Ｋ’，Ｋ”，Ｋ₂’，Ｋ₃’……ビット文字列、ｄ_a1，ｄ_a2，ｄ_b2，ｄ_sa……秘密キー、ｅ_a1，ｅ_a2，ｅ_b2，ｅ_sa……公開キー、Ｆ……ファイル、Ｋ……乱数、Ｋ₂……対称キー，Ｋ₃……セッションキー（対称キー）、Ｍ……メッセージ

Claims (3)

1. 通信網と、該通信網に接続された通信装置及び通信端末及びシステム管理センターと、前記通信装置に接続されたトークンとを最小構成単位に含み、前記通信端末と前記トークンとが前記通信装置を介して暗号化された情報を交換する暗号化通信システムにおいて、
   前記トークンは、前記システム管理センターによって、該トークンに固有の公開鍵暗号化方式のペアキー（秘密キーｄ_ｓａ，公開キーｅ_ｓａ）と、該ペアキーの公開キーｅ_ｓａを前記システム管理センターに固有のＰＫＩ(Public Key Infrａｓtructure) に準拠した第１の秘密キーｄ_ｓ1で暗号化した結果のビット文字列ｅ_ｓａ’とが格納されたものであると共に、前記トークンに固有のペアキーの秘密キーｄ_ｓａのファイル属性が、
   （１）ファイルの所有者：前記システム管理センター、
   （２）キーの種別を示すキーのタイプ：プライベート、
   （３）ファイルのアクセス権を示すファイルタイプ：パブリック、
   （４）Reａd属性：アンエクストラクタブル（unextrａctａble）
   と指定されて成るものであり、
   前記通信端末内に、乱数Ｋを生成する手段と、前記通信装置から送出された前記ビット文字列ｅ _ｓａ ’を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _ｓａ を取り出す手段と、前記乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _ｓａ で暗号化してビット文字列Ｋ’を得る手段と、当該通信端末に固有のＰＫＩに準拠した第１の公開キーｅ _b2 を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} で前記センターにおいて暗号化した結果のビット文字列ｅ _b2 ’と、前記ビット文字列Ｋ’とを前記通信装置を介して前記トークンに送る手段とを備え、
   前記トークン内に、前記送られたビット文字列Ｋ’を前記秘密キーｄ _ｓａ で復号化して前記乱数Ｋを得る手段と、前記送られたビット文字列ｅ _b2 ’を前記秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _b2 を取り出す手段と、前記得られた乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _b2 で暗号化した結果のビット文字列Ｋ”を得る手段と、前記ビット文字列Ｋ”を前記通信装置を介して前記通信端末に送る手段とを備え、
   前記通信端末は、前記送られたビット文字列Ｋ”を前記公開キーｅ _b2 とペアをなす秘密キーｄ _b2 で復号化して前記乱数Ｋを得る手段と、前記得られた乱数Ｋを基に前記トークンの正当性を確認する手段と、前記トークンが正当である場合、前記通信装置を介して前記トークンと暗号化された情報を交換する手段とを備えた
   ことを特徴とする暗号化通信システム。
2. 前記乱数Ｋは、セッションキーである
   ことを特徴とする請求項１に記載の暗号化通信システム。
3. 通信網と、該通信網に接続された通信装置及び通信端末及びシステム管理センターと、前記通信装置に接続されたトークンとを最小構成単位に含み、前記通信端末と前記トークンとが前記通信装置を介して暗号化された情報を交換する暗号化通信システムの暗号化通信方法において、
   前記トークンは、前記システム管理センターによって、該トークンに固有の公開鍵暗号化方式のペアキー（秘密キーｄ _ｓａ ，公開キーｅ _ｓａ ）と、該ペアキーの公開キーｅ _ｓａ を前記システム管理センターに固有のＰＫＩ(Public Key Infrａｓtructure) に準拠した第１の秘密キーｄ _{ｓ 1} で暗号化した結果のビット文字列ｅ _ｓａ ’とが格納されたものであると共に、前記トークンに固有のペアキーの秘密キーｄ _ｓａ のファイル属性が、
   （１）ファイルの所有者：前記システム管理センター、
   （２）キーの種別を示すキーのタイプ：プライベート、
   （３）ファイルのアクセス権を示すファイルタイプ：パブリック、
   （４）Reａd属性：アンエクストラクタブル（unextrａctａble）
   と指定されて成るものであり、
   前記通信端末は、乱数Ｋを生成し、前記通信装置から送出された前記ビット文字列ｅ _{ｓ ａ} ’を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _ｓａ を取り出し、前記乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _ｓａ で暗号化してビット文字列Ｋ’を得て、当該通信端末に固有のＰＫＩに準拠した第１の公開キーｅ _b2 を前記センターの秘密キーｄ _{ｓ 1} で前記センターにおいて暗号化した結果のビット文字列ｅ _b2 ’と、前記ビット文字列Ｋ’とを前記通信装置を介して前記トークンに送り、
   前記トークンは、前記送られたビット文字列Ｋ’を前記秘密キーｄ _ｓａ で復号化して前記乱数Ｋを得て、前記送られたビット文字列ｅ _b2 ’を前記秘密キーｄ _{ｓ 1} とペアをなす公開キーｅ _{ｓ 1} で復号化して前記公開キーｅ _b2 を取り出し、前記得られた乱数Ｋを前記取り出された公開キーｅ _b2 で暗号化した結果のビット文字列Ｋ”を得て、前記ビット文字列Ｋ”を前記通信装置を介して前記通信端末に送り、
   前記通信端末は、前記送られたビット文字列Ｋ”を前記公開キーｅ _b2 とペアをなす秘密キーｄ _b2 で復号化して前記乱数Ｋを得て、前記得られた乱数Ｋを基に前記トークンの正当性を確認し、前記トークンが正当である場合、前記通信装置を介して前記トークンと暗号化された情報を交換する
   ことを特徴とする暗号化通信方法。

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