JP5295479B2 - 鍵シードにより電子鍵の不正配信および使用を防止するための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は電子相互作用の暗号化の分野に関する。より詳細には、電子鍵の使用を必要とする電子相互作用の分野に関する。

無数の人々が毎日電子的に相互作用を行っている。例えば、人々は、互いに通信し、情報を送信するのに電子メールを使用する。人々および企業は、重要な情報を管理し、保護し、また転送するために、コンピュータのネットワークまたは他の電子デバイスに大きく依存している。銀行ネットワークおよび現金自動預入支払機（ＡＴＭ）を通して、毎日数億円（数百万ドル）が電子的に転送されている。人々は、情報を毎日伝達し転送するために、携帯電話および他の無線携帯情報端末（ＰＤＡ）を使用する。

数百万台の相互に接続しているコンピュータからなるインターネット時代の到来により電子相互作用は劇的に加速されている。インターネットにより、世界中の事実上すべての場所に、ほとんど瞬間的に通信したり情報を転送したりすることができる。オンライン・ビジネス、データ配信、マーケティング、株取引、オンライン・バンキング、ゲーム、リサーチ、学習、および無数の他の活動のためにワールド・ワイド・ウェブ（ｗｗｗ）が使用されている。

当事者が面と向かい合って、または紙等の物理媒体を用いて、相互作用を行う場合には、相互作用を行っている人の信用証明書を認証するのは比較的簡単である。例えば、ある人が銀行へ行って預金を引き出そうとした場合、銀行員は、要求された金額を渡す前に、その人のＩＤを尋ね、確認することができる。ある人の契約書上の署名は、その契約のその人の承認を保証するのに十分なものであるとみなされる。同様に、ある人が商店に行って、クレジット・カードである品物を購入する場合、その人がそのクレジット・カードの正当な持ち主であることを合理的に確認するために、レジ係は容易に予防措置をとることができる。

しかし、電子相互作用の領域においては、このような物理的認証手段を使用することができない。人々および企業は、自分たちの電子相互作用が機密保護されていて安全であると考えない限りは、インターネットを通して資金を振り替えたり、品物を購入したり、または任意の電子デバイスにより秘密情報を管理・転送したりすることはない。それ故、決定および同意が電子的に伝達される世界においては、認証、セキュリティおよびプライバシーを提供する電子技術が必要になる。

暗号化は、機密情報を保護し、通信の際のプライバシーを保護し、商取引中のユーザを認証し、情報転送の際の他のセキュリティ手段を行うために使用することができる技術および用途を研究する学問である。暗号解読は、暗号機構を解決すなわち打破するための学問である。例えば、ハッカーは、暗号解読を研究し、実際に行う人である。暗号作成法は、暗号化および暗号解読が結合した分野である。

暗号化により、人々は、物理世界に見られる信頼を電子世界に持っていくことができ、それにより人々は詐欺に不当に悩まされないで、プライバシーの保護を受けながら、セキュリティが保護された状態で、ビジネスを電子的に行うことができる。電子的に送られる情報は絶えず増大しているので、暗号化への依存度も増大している。

例えば、暗号化技術は、ウェブサイトのセキュリティ保護を行い、電子送信を安全に行
うのを助ける。これにより、人々は、自分たちの口座情報の漏洩を心配しないでオンライン・バンキング、オンライン取引を行うことができ、また自分たちのクレジット・カードでオンライン購入をすることができる。暗号化は、インターネットおよび電子商取引の継続的成長のために非常に重要なものである。

暗号化は、また電話、テレビおよび種々の他の一般の家庭用品でも使用されている。暗号化が行われない場合には、ハッカー達は、もっと簡単に他人の私的電子メールにアクセスし、電話の会話を盗聴し、ケーブル会社に侵入してただでケーブル・サービスを取得し、あるいは銀行口座に侵入することができる。

暗号化の場合の重要な点は、暗号化と解読である。暗号化は、データを、外観上理解できない、例えば鍵のような適当な知識がない場合には、妥当な時間内にアクセスするのが不可能でないにしても非常に困難な、ある形に変換することである。鍵については以下にさらに詳細に説明する。暗号化の目的は、意図しない人から、暗号化データにアクセスできる人さえから、情報を秘匿することにより、プライバシーを確実に保護することである。解読は、暗号化の逆である。解読は、暗号化されたデータを理解できる形に変換することである。例えば、ウェブサイトを安全な状態に維持するために、データを記憶しているコンピュータとそのデータを受信するコンピュータとの間で送信されるすべてのデータは暗号化しなければならない。次に、受信側コンピュータはデータを解読できなければならない。

近代の暗号化は、多岐にわたってますます成長を続けているが、暗号化は、基本的には、解決するのが難しいいくつかの問題をベースとしている。問題が難しいのは、それを解決するのにある秘密の知識が必要だからである。また問題が難しいのは、極度に大きな数の係数の発見のように、本来完了するのが困難であるからである。

すでに説明したように、暗号化および解読に成功するかしないかは、理論的には、暗号化および解読を行う当事者だけが知っているある種の秘密の知識による。この一片の知識を鍵と呼ぶ。鍵は、通常、ランダム・ビットまたは疑似ランダム・ビットのシーケンスである。それ故、正しい鍵を持たない人は、他人の機密情報を送信し、受信しまたは解読することができない。鍵は、また、電子認証、デジタル署名、デジタル・タイムスタンプおよび他の電子セキュリティ目的にも使用される。以降の説明および添付の特許請求の範囲で使用する場合には、特に定めのない限り、「電子商取引」という用語は、１つまたはそれ以上の鍵を必要とするすべての可能な電子通信を広く指すために使用される。

現在、２つのタイプの暗号方式が存在する。すなわち、秘密鍵暗号化および公開鍵暗号化である。対称セッション暗号化とも呼ばれる秘密鍵暗号化の場合には、暗号化と解読に同じ鍵が使用される。対称セッション暗号化の大きな問題は、他人が対称セッション鍵を知らない状態で、送信側と受信側を対称セッション鍵に同意させることである。例えば、送信側と受信側が別々の場所にいる場合には、両者は、対称セッション鍵が明らかになるのを防止するために、宅配業者、電話システム、または他のある送信媒体を信頼しなければならない。送信中の鍵を盗聴し、または傍受したものは、後でその鍵を使用して、暗号化または認証したすべてのメッセージを読んだり、修正したり、または偽造したりすることができる。鍵の生成、送信および保存は、鍵管理と呼ばれる。すべての暗号方式は、鍵管理問題を取り扱わなければならない。対称システム暗号方式のすべての鍵は、好適には、秘密にしておかなければならないので、対称セッション暗号化は、多くの場合、安全な鍵管理を行うのが難しく、多数のユーザを含む公開システムの場合には特に難しい。

対称セッション暗号化に関連するこのような鍵管理問題があるために、公開鍵暗号化が開発された。公開鍵暗号化の場合には、各ユーザは、公開鍵と秘密鍵を有する。公開鍵は
公開されるが、秘密鍵は秘密のままである。暗号化は公開鍵で行われるが、解読は秘密鍵だけにより行うことができる。公開鍵暗号化の場合には、送信側および受信側は秘密情報を共有する必要がなくなる。すべての通信は公開鍵だけを含んでいて、秘密鍵は決して送信もされないし、共有もされない。それ故、対称セッション鍵を通信するある種の手段のセキュリティを信頼する必要はなくなる。誰でも公開情報を使用するだけで秘密メッセージを送信することができる。メッセージは、宛先の受信側だけが有している秘密鍵によってだけ解読することができる。

しかし、公開鍵暗号化が現在有する１つの欠点は、秘密鍵が公開鍵と数学的にリンクしていることである。それ故、公開鍵から秘密鍵を導き出すことにより、公開鍵システムを攻撃することができる。しかし、そうするには、通常、極度に長い時間と他のリソースが必要になる。

現在、対称セッション鍵および秘密鍵は、ユーザのコンピュータまたはケーブル・セットトップ・ボックス（ＳＴＢ）のような他の電子デバイスのハードディスク・ドライブまたは他の不揮発性記憶装置に記憶することができる。そしてユーザは、安全な状態で電子的に通信するためにこれらの鍵を使用することができる。しかし、ユーザのコンピュータまたはユーザの制御下にある他のデバイス上に鍵を記憶すると、種々の問題が起きてくる。第一に、例えば、ユーザは、自分のコンピュータまたは他のデバイス上に常駐している鍵をコピーし、コピーした鍵を他の人々に配信することができる。次に、これらの人々は、ユーザの電子ＩＤを取得し、元のユーザだけが使用するための情報を送受信することができる。このような状況は、インターネットまたはケーブル・テレビジョン・システムを介してコンテンツを受信するために、ある人が毎月加入料を支払っている場合に起こる恐れがある。この人が有料コンテンツにアクセスすることができる鍵を配信した場合には、複数の人々がただでコンテンツを受信することができる。

ユーザのコンピュータまたは他の電子デバイス上に鍵を記憶する場合の第２の問題としては、不正な変更および窃取がある。ユーザが管理されていないか電子的に保護されていない自分のコンピュータまたは他の電子デバイスから離れると、無許可の人が、ユーザの鍵をコピーすることができる。次に、この無許可の人は、元のユーザのための個人情報を送受信することができる。

それ故、当該技術分野では、安全な電子通信の際に使用する対称セッション鍵および秘密鍵を含む鍵の、無許可の配信および使用を防止する方法およびシステムの開発切望されている。以下の説明および添付の特許請求の範囲で使用する場合には、別段の定めがない限り、「鍵」という用語は、対称セッション鍵および秘密鍵を含むすべての可能な電子通信鍵を広く指すために使用する。

鍵の無許可の配信および使用を防止するためのいくつかのアプローチがある。１つのアプローチは、不正管理（ｆｒａｕｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）を使用するアプローチである。不正管理は、同じＩＤを使用している複数の能動ホストを検出する方法である。ホストは、例えば、インターネットに接続しているコンピュータまたはケーブル・ネットワークに接続しているＳＴＢであってもよい。以下の説明および添付の特許請求の範囲で使用する場合には、別段の定めがない限り、「ホスト」という用語は、電子的に通信するためにユーザが使用する任意の電子デバイスを広く指すために使用する。

不正管理にはいくつかの欠点がある。第一に、不正管理は、不正行為がすでに行われた後で不正行為を検出するので、鍵の不正使用が最初の場所で起こるのをほとんど防止する
ことができない。また、不正管理には、追加のコストおよび経費が必要になり、誰にでも絶対確実に行えるものではない。

鍵の不正配信および使用に対するもう１つの保護のための方法は、好適には、ハッカーが鍵を取り出したり、コピーしたりすることをできなくすることが好ましい不正な変更に強い鍵記憶装置を使用することである。好適には、この記憶装置は、公開されていてもそのコンテンツを破壊し、電磁放射線による攻撃から保護するものであることが好ましい。特殊な物理鍵を使用することにより、または許可を受けているユーザの一意の身体上の特色を検出することにより作動する鍵を内蔵するホストを含む不正変更に強い鍵記憶装置用の多くの可能な設計がある。

しかし、機密情報を送受信したい各ユーザが、不正な変更に強い鍵記憶装置を有するように要求するのは、現時点では経済的に不可能である。それ故、この保護方法は、多数のユーザにとっては好ましくない。

実際は、鍵の無許可の配信および使用を防止するセキュリティ手段は、どれも誰にでも絶対確実に行えるものではない。このことは、暗号化の分野においては一般に認められていることである。それ故、無許可の鍵の配信および使用を防止するために、２つ以上のセキュリティ手段を実施すれば、１つのセキュリティ方法を使用する場合と比較すると保護はより安全なものになる。

多くの可能な実施形態のうちの１つにおいて、本発明は、電子商取引の際に使用する電子鍵を生成するための方法を提供する。この方法は、ホストの不揮発性記憶装置内に保存されている鍵シードおよびホスト上に常駐する一意のホストＩＤから電子鍵を取得する一方向関数をホスト上で実行するステップを含む。好適には、この関数は、電子鍵の使用を必要とする電子商取引が行われる度に実行することが好ましい。

本発明のもう１つの実施形態は、電子商取引の際に使用する電子鍵を生成するためのシステムを提供する。このシステムは、電子商取引を行うためのホスト上に常駐する一意のホストＩＤを有するホスト、鍵シードを記憶するためのホストの不揮発性記憶装置、ならびに、鍵シードおよびホストＩＤから電子鍵を取得するための一方向関数、を備える。ホストは、電子鍵の使用を必要とする電子商取引が行われる度に、一方向関数を実行することが好ましい。

本発明の他の利点および新規な特徴は、以下の説明内に記述する。当業者であれば、本明細書を読み、本発明を実行すれば、これらの利点および特徴を理解することができるだろう。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲に記載する手段により達成することができる。

添付の図面は、本発明の好ましい実施形態の図面であり、本明細書の一部を形成する。下記の説明と一緒に、図面は本発明の原理を示し、説明するためのものである。図の実施形態は、本発明の例示としての実施形態であり、本発明の範囲を制限するものではない。

図面全体を通して、同じ参照番号は、類似しているが必ずしも同一ではない要素を示す。

本発明は、ホストが、不揮発性記憶装置内に、鍵の代わりに鍵シードを保存する方法およびシステムを提供する。鍵シードについては、図４のところでさらに詳細に説明する。
所望の鍵を取得するために、ユーザは、上記機能への入力としての鍵シードおよびホスト識別（ホストＩＤ）を使用して、ホスト上で一方向関数を実行する。それ故、一方向関数は、鍵が使用されるホスト上で有効な鍵を生成するだけである。鍵自体は、ホストの不揮発性記憶装置内に記憶されないので、鍵を他のホストにコピーされたり配信されたりすることはない。本発明のもう１つの利点は、比較的安い経済的なコストで実施することができることである。

図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について以下に説明する。
図１は、本発明のある実施形態を実施するために使用することができる例示としての電子相互作用構成のブロック図である。図１に示すように、ホスト（１００）は、サーバ（１０１）と電子的に相互作用を行いたいクライアントまたはユーザが使用する。ホスト（１００）としては、パーソナル・コンピュータ、サーバ、現金自動預入支払機（ＡＴＭ）、携帯電話、ケーブルまたは衛星セットトップ・ボックス（ＳＴＢ）または電子通信を行うことができる任意の他の電子デバイスを使用することができる。サーバ（１０１）としても、パーソナル・コンピュータ、サーバ、ＡＴＭ、携帯電話、ケーブル・ヘッドエンド、または電子通信を行うことができる任意の他の電子デバイスを使用することができる。以下の説明および添付の特許請求の範囲で使用する場合には、「ホスト」という用語は、別段の定めがない限り、クライアントが使用するすべての可能な電子通信装置を広く指すために使用され、「サーバ」という用語は、クライアントが通信したいすべての可能な電子通信装置を広く指すために使用される。

図１に示すように、ホスト（１００）は、ホスト（１００）と一緒にまたはホスト内で機能するように設計されている不揮発性記憶装置（１０３）を含むことが好ましい。不揮発性記憶装置（１０３）としては、以下の説明および添付の特許請求の範囲で使用しているように、例えば、ハードディスク・ドライブ、フレキシブル・ディスク、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、フラッシュ・メモリ素子、または不揮発性記憶を行うことができる任意の他の記憶装置（１０３）とすることができる。本発明のある実施形態によれば、また図１に示すように、鍵シード（１０６）は不揮発性記憶装置（１００）に記憶することができる。

ホスト（１００）は、また、情報を一時的に記憶するためにランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）（１０４）を含むことが好ましい。ＲＡＭ（１０４）は、例えば、関数が生成した鍵を一時的に記憶することができる。ホストは、また、鍵を生成する関数を実行するために、例えば、ＣＰＵのようなプロセッサ（１０５）を含むことが好ましい。

図１に示すように、サーバ（１０１）もまた、不揮発性記憶装置（１０３）、ＲＡＭ（１０４）、およびホスト（１００）との電子商取引を完了する際に使用することができるプロセッサ（１０５）を含むことができる。

図１に示すように、ホスト（１００）およびサーバ（１０１）は、異なるシステムであってもよいので、ホスト（１００）とサーバ（１０１）との間の電子通信を容易にするために、プロトコル（１０２）が使用される。プロトコル（１０２）は、電子通信装置間の相互作用のフォーマットおよび制御を決定する公式な一組の約束事である。すなわち、プロトコル（１０２）は、２つの異なるまたは同一でない電子システムによる通信を可能にする方法およびシステムである。

暗号化の分野においては、ホスト（１００）とサーバ（１０１）との間での情報の交換の際にセキュリティおよびプライバシーを確保するために使用することができる、多数の異なるプロトコル（１０２）がある。交換が１つまたは複数の鍵をベースとする場合、電子デバイス間での情報の交換の際にセキュリティおよびプライバシーを確保するために使
用するこれらのプロトコル（１０２）は、鍵管理プロトコル（１０２）と呼ぶことができる。現在使用されている可能な鍵管理プロトコル（１０２）の例としては、ケルベロス（Ｋｅｒｂｅｒｏｓ）、ＤＯＣＳＩＳ、ＢＰＩ＋、およびインターネット鍵交換（ＩＫＥ）がある。本発明は、これらのプロトコル（１０２）のうちの任意のもの、または不揮発性記憶装置上での鍵の記憶を含む任意の他のプロトコル（１０２）により実施することができる。公開鍵暗号化の場合には、秘密鍵シードをランダムに生成でき、公開鍵を秘密鍵から取得することができるプロトコル（１０２）により本発明を実施することができる。

図２は、本発明を実施することができる対称セッション暗号化の例示としての方法を示すフローチャートである。図２の方法は、秘密データの暗号化および解読を示しているが、この方法は、対称セッション暗号化を使用する他のタイプの電子商取引にも適用することができる。

図２に示すように、このプロセスは、クライアントがサーバから秘密データを要求した場合に開始する（１２０）。この要求は、ウェブページ上のオプションの選択、電子メールの送信、ＳＴＢからの要求の送信、電話呼出しまたは紙による手紙の送信を含むが、これらに限定されない種々の方法により行うことができる。

秘密データに対する要求を作成した後で、サーバは、対称セッション鍵によりクライアントに送信するデータを暗号化する（１２１）。次に、サーバはクライアントのホストに暗号化したデータを電子的に送信する（１２２）。

クライアントのホストが暗号化したデータを受信すると、クライアントのホストは、暗号化したデータを、鍵を用いて解読しようとする（１２３）。解読に成功するかしないかは、ホストがデータを解読するために使用する鍵に依存する。対称セッション暗号方式の場合には、ホストは、サーバがデータを暗号化する際に使用した鍵と同じ鍵を使用する。それ故、ホストの鍵がサーバが使用した鍵と同じものである場合には（１２４）、要求したデータを解読して回復することができる（１２５）。しかし、ホストがサーバが使用した鍵と同じ暗号化データを解読するための鍵を有していないか、使用しない場合には、暗号化したデータを解読することができないので、読むことができない（１２６）。

図３は、本発明を実施することができる公開鍵暗号化の例示としての方法を示すフローチャートである。図３の方法は、秘密データの暗号化および解読を示しているが、この方法は、公開鍵暗号化を使用する他のタイプの電子商取引にも適用することができる。

図３に示すように、このプロセスは、クライアントがサーバから秘密データを要求した場合に開始する（１２０）。この要求は、ウェブページ上のオプションの選択、電子メールの送信、ＳＴＢからの要求の送信、電話呼出しまたは紙による手紙の送信を含むが、これらに限定されない種々の方法により行うことができる。

秘密データに対する要求を作成した後で、サーバは、秘密データを要求しているクライアントに関連する公開鍵により、クライアントに送信するデータを暗号化する（１３０）。次に、サーバはクライアントのホストに暗号化したデータを電子的に送信する（１２２）。

クライアントのホストが暗号化したデータを受信すると、クライアントのホストは、暗号化したデータを、秘密データを暗号化するために使用した公開鍵に対応する秘密鍵を用いて解読しようとする（１３１）。解読に成功するかしないかは、ホストがデータを解読するために使用する秘密鍵に依存する。公開鍵暗号方式の場合には、ホストは、サーバがデータを暗号化する際に使用した公開鍵に数学的に関連する秘密鍵を使用する。それ故、
ホストの秘密鍵がサーバが使用した公開鍵に正しく関連付けられている場合には（１３２）、要求したデータを解読して回復することができる（１２５）。しかし、ホストが暗号化したデータを解読するための正しい秘密鍵を有していないか、使用しない場合には、好適には、暗号化したデータを解読することができないので、読むことができない（１２６）。

しかし、すでに説明したように、対称暗号方式のための対称セッション鍵または公開鍵暗号方式のための秘密鍵が、ユーザのホスト上に記憶されている場合には、そのユーザは、サーバからの通信への他のアクセスをすることができるよう秘密鍵を共有しようと試みることができる。さらに、対称暗号方式用の対称セッション鍵、または公開鍵暗号方式用の秘密鍵がユーザのホスト上に記憶されている場合には、誰かが、ユーザの同意なくユーザのホストにアクセスして秘密鍵を取得する方法を発見し、サーバから許可を受けているユーザに送信されている秘密データにアクセスすることができる。図４は、ユーザの協力により、または協力なしで、ユーザの鍵が漏洩する機会を少なくするために、ホストの不揮発性記憶装置内に鍵の代わりに鍵シードを記憶する、本発明のある実施形態による方法を示すフローチャートである。入ってくる暗号化送信情報を解読するために必要な鍵は、鍵シードから取得することができる。この方法については図４のところでさらに詳細に説明する。

図４に示すように、プロセスは、ホストが不揮発性記憶装置に鍵シードを好ましく記憶した場合に開始する（１４０）。鍵シードは、もう１つのビット・シーケンスを生成するために使用されるランダム・ビット・シーケンスであることが好ましい。本発明の場合には、鍵シードは、同様にビット・シーケンスである鍵を生成するために使用される。鍵は、対称暗号方式で使用される対称セッション鍵であってもよいし、または公開鍵暗号方式で使用される秘密鍵であってもよい。

鍵シードがホストにより不揮発性記憶装置に記憶された後で、ホストは、電子商取引を行うために鍵が必要なときに、鍵を生成する一方向関数を実行する（１４１）。鍵は、ホストの任意の不揮発性記憶装置内に記憶しないことが好ましい。そうすれば、いかなる場合でも、ユーザは鍵にアクセスすることができない。そうではなく、鍵は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）に一時的に記憶され得る。そうすれば、クライアントまたは他の誰かが、クライアントのホストにアクセスすることにより、鍵をコピーするのが困難になり、不可能にすらなる。

一方向関数は、２つの入力、すなわち、鍵シードおよびホスト識別情報（ホストＩＤ）の関数である。ホストＩＤは、ホスト内に常駐する永久的な一意の識別子であり、ホストの動作に悪影響を与えないで、変更するのが難しいかまたは不可能なものであることが好ましい。大部分の電子ホスト・デバイスは、現在、そのメーカーがホスト・デバイス内で生成し、内蔵させた一意の電子ホストＩＤを含む。このホストＩＤが記憶される場所およびアクセス方法は、ホスト・デバイスの構造およびモデルにより異なる。しかし、通常の当業者であれば、この開示により、任意の特定のホスト・デバイスが分かれば、ホストＩＤの記憶場所および本発明の実施形態が使用するためのアクセス方法を識別することができる。別の方法としては、ホストＩＤを、ハードウェアおよびホスト・デバイスの構成を定義または記述しているホストから収集した情報に基づく専用アルゴリズムにより生成することができる。

ある実施形態の場合には、ホストＩＤおよび鍵シードを取得し、次に、対応する鍵を生成する一方向関数を下記の一般的なコマンド、Ｋｅｙ＝ＫｅｙＧｅｎ（Ｈｏｓｔ ＩＤ，Ｋｅｙ Ｓｅｅｄ）により呼び出すことができる。このコマンド構文は、所望の鍵管理プロトコルの言語に適合するように修正することができる。

関数（Ｆ）は、反転するのが難しい場合には一方向関数と呼ばれる。すなわち、Ｆの結果がｆである場合には、Ｆ（ｘ）＝ｆのようなある入力ｘを発見することは計算上不可能である。ここで、Ｆ（ｘ）は、Ｆがｘの関数であることを意味する。本発明のこの実施形態の場合には、鍵を生成する関数が一方向関数であるという事実は、鍵から鍵シードを取得するのが不可能ではないにしても、困難であることを意味する。例えば、鍵および新しいホストＩＤの値が分かれば、ハッカーは、鍵シードの対応する新しい値を取得し、多くの無許可のホストに対する新しい鍵シードをおそらく取得することができる。電子商取引の際に使用することができる有効な鍵を生成するために、これらの新しい鍵シードをその対応するホストＩＤと組合わせることができる。しかし、一方向関数は、鍵およびホストＩＤのある値が与えられた場合、計算により鍵シードを決定するのを不可能にする。

図４に戻って説明すると、ホストが正しい鍵シード（１４２）および正しいホストＩＤ（１４３）を有している場合には、この関数は、電子通信の際に使用することができる有効な鍵（１４４）を生成する。しかし、鍵シードまたはホストＩＤのどちらかが間違っている場合には、この関数は無効な鍵（１４５）を生成する。

図４に示す鍵生成プロセスの例示としての用途は、インターネット上のウェブサイトとのクライアントの相互作用である。例えば、クライアントが、ウェブサイトから月払いのコンテンツを注文した場合には、ウェブサイトのオペレータは、クライアントのホスト上にインストールするために、クライアントに鍵シードおよび鍵生成関数を送ることができる。この関数は、入力としてクライアントのホストＩＤと鍵シードをとる。必要な場合には、関数によりホストＩＤについての問い合わせがホストに対して行われる。正しいホストＩＤおよび鍵シードを関数に正しく入力しなかった場合には、この関数は、有効な鍵を生成しない。クライアントは、この関数を実行し、自分が月払いのコンテンツの取得を希望する度に、生成した鍵を使用することが好ましい。この関数はクライアントのホストＩＤおよび鍵シードが一緒の場合にのみ有効なので、この関数を異なるホストＩＤを有する異なるホストに転送し、この関数が実行された場合に有効な鍵を取得するのは困難または不可能である。その理由は、クライアントが、鍵シードおよび関数をコピーし、それを他の人々に配信しても、これらの人々は有効な鍵を生成することができないからである。何故なら、これらの人々のホストＩＤは、関数が有効な鍵を作成し、供給するように設計されたホストＩＤとは異なるものであるからである。

図５は、公開鍵暗号化に適用された本発明の例示としての方法を示すフローチャートである。より詳細に説明すると、図５は、秘密鍵シード（ＰＫＳ）で秘密鍵および公開鍵を最初に生成し、次にクライアントの不揮発性記憶装置上にＰＫＳを記憶するために使用することができる方法を示す。この実施形態のクライアントは、自分自身の鍵ペアを生成する。鍵ペアは、秘密鍵および公開鍵からなることが好ましい。

図５に示すように、クライアントは、最初、自分のホスト上でＰＫＳ（１５０）を生成する。ＰＫＳは、ホストによりランダムに生成されることが好ましい。次に、クライアントは、関数への入力として、ＰＫＳおよびホストＩＤにより一方向機能を使用して、ＰＫＳ（１５１）から秘密鍵を取得する。

この関数は、公開鍵暗号化を使用する選択した鍵管理プロトコルで発見したコマンドにより呼び出すこときできる。プロトコルの例としては、公開鍵暗号化をサポートすることができるＰＫＩＮＩＴ拡張を含むケルベロス、インターネット・鍵交換（ＩＫＥ）およびトランスポート層セキュリティ（ＴＬＳ）がある。これらの関数と組合わせて使用することができる公開鍵アルゴリズムの例としては、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ＥＣＤＳＡ）、楕円曲線ディフィ−ヘルマン（Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎ）（ＥＣＤＨ）
および楕円曲線認証暗号化スキーム（ＥＣＡＥＳ）等がある。楕円曲線をベースとするアルゴリズムの場合には、ＰＫＳから秘密鍵を生成するコマンドは下記の通りである。”Ｐｒｉｖａｔｅ Ｋｅｙ＝ＰＫＧｅｎ（Ｈｏｓｔ ＩＤ，ＰＫＳ）ｍｏｄｕｌｏ Ｐｏｉｎｔ−Ｏｒｄｅｒ” Ｐｏｉｎｔ−Ｏｒｄｅｒパラメータは、楕円曲線暗号化に特有なものである。各楕円曲線は、Ｐｏｉｎｔ−Ｏｒｄｅｒパラメータに対してそれ自身の値を有する。

しかし、本発明は、ＰＫＧｅｎ（）関数の選択に依存しない。下記の一般的なコマンドは、ＰＫＳから秘密鍵を生成する関数を呼び出す。”Ｐｒｉｖａｔｅ Ｋｅｙ＝Ｆ（ＰＫＧｅｎ（Ｈｏｓｔ ＩＤ，ＰＫＳ））”。ここで、関数Ｆは、特定の公開鍵暗号方式に依存する。この関数は、電子商取引が秘密鍵の使用を必要とする度に、秘密鍵を再生できる十分高速なものであることが好ましい。

図５に戻って説明すると、ＰＫＳから秘密鍵を取得した後で（１５１）、クライアントは、秘密鍵から公開鍵を取得することが好ましい（１５２）。この取得は、暗号化にとって周知の種々の数学的関数を使用して行うことができる。次に、公開鍵は、信任された機関により登録される（１５３）。信任された機関は、通常、証明機関（ＣＡ）と呼ばれる。

ＣＡは、生成した公開鍵の有効性を証明する証明書をクライアントに返送するか、または信任したデータベース内に公開鍵を記憶する（１５４）。証明書は、クライアントまたは他のエンティティに対する公開鍵のバインディングを証明するデジタル文書である。証明書は、特定の公開鍵が、実際に特定のクライアントに属しているという主張を確認することができる。証明書は、誰かが他の誰かを詐称するために偽鍵を使用するのを防止する。

その最も簡単な形の場合、証明書は、公開鍵および名前を含む。証明書は、また、満了日、証明書を発行したＣＡの名前、シリアル番号、証明書の発行者のデジタル署名、およびおそらく他の情報を含むこともできる。

ＣＡは、自分が証明書および所与の鍵とのその関連を発行するクライアントの識別に対して進んで保証する、任意の信任された中央行政機関であってもよい。例えば、ある会社は、自社の従業員に証明書を発行することができ、大学はその大学の学生に証明書を発行することができる。鍵配信センター（ＫＤＣ）は、例えば、ＣＡの機能を有するように拡張することができる。ＫＤＣは、鍵生成、確認および配信を行う専門機関である。

図５に示すように、クライアントが証明書を受け取った後で、または公開鍵が信任されたデータベース内に保存された後で（１５４）、クライアントのホストは、ランダムに生成したＰＫＳを不揮発性記憶装置に保存する（１５５）。この時点で、将来の電子商取引の際に使用する秘密鍵を生成するために、ＰＫＳを使用することができる。

図６は、公開鍵暗号化に適用した本発明の第２の例示としての方法を示すフローチャートである。より詳細に説明すると、図６は、それによりクライアントが好適には、自分が電子商取引の際に使用することができる秘密鍵を生成するために、不揮発性記憶装置内に記憶しているランダムに生成したＰＫＳを使用する方法を示す。

図６に示すように、プロセスは、クライアントのホストが、不揮発性記憶装置からＰＫＳを読み出した場合に開始する（１６０）。（図５のところで説明した）公開鍵を生成する際に使用した秘密鍵を最初に生成するために使用したのと同じ関数を使用することにより、クライアントは、記憶しているＰＫＳに基づいて同じ秘密鍵を取得する（１５１）。

この時点で、クライアントは、電子商取引の際に秘密鍵を使用することができることが好ましい（１６１）。図６に示すように、秘密鍵が登録した公開鍵と正しく関連する場合には（１６２）、サーバおよびクライアントは、秘密鍵および公開鍵のペアを使用して、電子商取引を完了することができる（１６３）。一方、秘密鍵が登録した公開鍵と正しく関連していない場合には、電子商取引は失敗する（１６４）。

図７は、対称セッション暗号化に適用した本発明の例示としての方法を示すフローチャートである。より詳細に説明すると、図７は、それによりクライアントが、好適には、電子商取引を行うために使用することができる対称セッション鍵を生成するために、対称セッション鍵シード（ＳＫＳ）を受信し、記憶し、また使用する方法を示す。この実施形態の場合のクライアントは、クライアントが電子商取引を行いたい相手のサーバが使用した鍵と同じ鍵を生成することが好ましい。

図７に示すように、プロセスは、クライアントが、ＫＤＣまたは他のソースからＳＫＳを受信した場合に開始する（１７０）。図５のところで説明した公開鍵暗号化の際に使用したプロセスとは異なり、クライアントは、鍵を生成するために使用する鍵シードを生成しないことが好ましい。代わりに、ＫＤＣがクライアントにＳＫＳを送る。

クライアントのホストがＫＤＣからＳＫＳを受信した後、ホストは、不揮発性記憶装置にＳＫＳを記憶する（１７１）。電子商取引を行うために、次に、クライアントは不揮発性記憶装置からＳＫＳを読出し（１７２）、関数に対する入力としてＳＫＳおよびホストＩＤを使用して、ホスト上で一方向関数を実行することにより、ＳＫＳから対称セッション鍵を取得する（１７３）。一方向関数は、ＫＤＣ、サーバまたは他のソースによりクライアントに送られるプログラムであることが好ましい。一方向関数はユーザのホストに導入される。

この関数は、選択した鍵管理プロトコルが含むコマンドにより呼び出すことができる。ＳＫＳから対称セッション鍵を生成する一般的なコマンドは下記のコマンドである。”Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｋｅｙ＝ＳＫＧｅｎ（Ｈｏｓｔ ＩＤ，ＳＫＳ）”。しかし、関数呼出しコマンドの構文は、選択した鍵管理プロトコルにより変わる場合がある。この関数は、電子商取引が対称セッション鍵の使用を必要とする度に、対称セッション鍵を再生することができる十分高速のものであることが好ましい。

この時点で、クライアントは、同様に対称セッション鍵を使用するサーバとの電子商取引の際に、取得した対称セッション鍵を使用することができることが好ましい（１７４）。サーバがクライアントが使用するのと同じ対称セッション鍵を取得するには、種々の方法を使用することができる。ＫＤＣが使用することができる１つの方法は、ホストがＳＫＳからセッション鍵を実行し、生成する同じ一方向関数を実行する方法である。この方法の場合、ＫＤＣは、クライアントのホストＩＤにアクセスするか、コピーしなければならない。次に、ＫＤＣは、サーバに生成した対称セッション鍵を送ることができる。別の方法としては、ケルベロス・プロトコルの場合のように、ＫＤＣは、対称セッション鍵を取り上げ、どのクライアントも知らないサーバが使用した対称セッション鍵によりクライアントが使用する対称セッション鍵を暗号化することができる。この暗号化した対称セッション鍵は、クライアントおよびサーバの識別および他の関連する情報と一緒にチケットと呼ばれる。次に、チケットをクライアントのホストに送信することができる。ホストはチケットを修正することはできない。何故なら、ホストはサーバの対称セッション鍵を知らないからである。次に、クライアントは、サーバにこのチケットを送信することができる。次に、サーバは、チケットを解読し、セッション鍵のそのコピーを抽出するためにその鍵を使用する。

図７に戻って説明すると、クライアントの対称セッション鍵が、クライアントが電子商取引を完了したい相手のサーバが使用した対称セッション鍵と一致する場合には（１７５）、サーバおよびクライアントは、その対称セッション鍵を使用して電子商取引を完了することができる（１６３）。一方、取得した対称セッション鍵がサーバの対称セッション鍵と一致しない場合には、電子商取引は失敗する（１６４）。

上記説明は、単に本発明を図示し、説明するためのものにすぎない。上記説明はすべてを網羅しているものでもなければ、開示したすべての正確な形式に制限するものでもない。上記説明を読めば、多くの修正および変更を行うことができる。

好ましい実施形態は、本発明の原理およびその実際の使用を最もよく理解することができるように選択し、記述した。上記説明は、他の当業者が種々の実施形態および考えられる特定の使用に適するように種々に修正により、本発明を最もよく使用できるようにするためのものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲により定義される。

本発明のある実施形態を実施するために使用することができる例示としての電子相互作用構成のブロック図。 本発明を実施することができる対称セッション暗号化のための例示としての方法を示すフローチャート。 本発明を実施することができる公開鍵暗号化のための例示としての方法を示すフローチャート。 ホストの不揮発性記憶装置内に鍵の代わりに鍵シードを記憶し、鍵シードおよびホストの一意のＩＤに基づいて鍵を取得する本発明の方法を示すフローチャート。 公開鍵暗号化に適用した本発明の例示としての方法を示すフローチャート。 公開鍵に適用した本発明の第２の例示としての方法を示すフローチャート。 対称セッション暗号化に適用した本発明の例示としての方法を示すフローチャート。

Claims (11)

1. 第１ホスト（１００）と電子デバイス（１０１）との間の電子商取引の際に使用する電子鍵を生成する方法であって、前記方法は、
   前記第１ホスト（１００）が、第１ホスト鍵シード（１０６）を、鍵配信センター（ＫＤＣ）からネットワーク経由で第１ホスト一方向関数と共に受取ることによって、前記第１ホスト鍵シード（１０６）および前記第１ホスト一方向関数を、前記第１ホスト（１００）が有する不揮発性記憶装置である第１ホスト不揮発性記憶装置（１０３）に記憶する第１記憶ステップ（１４０）であって、前記第１ホスト一方向関数は、前記第１ホスト（１００）に一意的であることと；
   前記第１ホスト（１００）が、前記第１ホスト鍵シード（１０６）と、前記第１ホスト（１００）の一意のホスト識別情報である第１ホスト識別情報とを前記第１ホスト一方向関数に入力し、前記第１ホスト一方向関数を実行することによって（１４１）、第１ホスト電子鍵を導出する第１導出ステップ（１４４，１４５）と
   を有し、
   前記第１記憶ステップ（１４０）の前に、前記鍵配信センター（ＫＤＣ）は、前記第１ホスト識別情報にアクセスする又は前記第１ホスト識別情報をコピーし、前記第１ホスト識別情報を前記電子デバイス（１０１）に送信し、
   前記第１導出ステップにおいて、前記第１ホスト（１００）が正しい前記第１ホスト鍵シードおよび正しい前記第１ホスト識別情報を有している場合には、前記第１ホスト一方向関数は、前記電子商取引の際に使用を必要とする有効な前記第１ホスト電子鍵を生成し（１４４）、
   前記第１導出ステップにおいて、前記第１ホスト鍵シードと前記第１ホスト識別情報とのうちの少なくとも一方が間違っている場合には、前記第１ホスト一方向関数は、無効な前記第１ホスト電子鍵を生成し（１４５）、
   前記第１ホスト識別情報は、前記第１ホスト（１００）によって前記鍵配信センター（ＫＤＣ）から受け取られず、
   前記第１ホスト（１００）は、前記電子商取引が行われる度に、前記第１ホスト一方向関数を実行することによって、前記第１ホスト電子鍵を導出し、
   前記第１ホスト（１００）は、前記電子商取引をする際に、前記第１ホスト電子鍵を使用することによって、前記電子デバイス（１０１）によって暗号化されたデータを解読する、方法。
2. 前記第１ホスト電子鍵は、対称暗号方式で使用される対称セッション鍵であり、
   前記第１ホスト鍵シード（１０６）は、前記対称セッション鍵のシードである対称セッション鍵シードである、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記対称セッション鍵を、第１ホスト対称セッション鍵とすると、
   前記電子デバイス（１０１）は、電子デバイス対称セッション鍵を有し、
   前記方法はさらに、前記第１ホスト対称セッション鍵が前記電子デバイス対称セッション鍵と正確に一致した場合のみ、前記電子商取引を完了することができるステップを含む、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記方法はさらに、前記電子商取引の後で前記第１ホスト（１００）から前記第１ホスト電子鍵を削除するステップを含む、
   請求項１に記載の方法。
5. 前記電子商取引は、第１の電子商取引であり、前記方法はさらに、
   前記電子デバイス（１０１）と第２の電子商取引をする第２ホスト（１００）が、第２ホスト鍵シード（１０６）を、前記鍵配信センター（ＫＤＣ）から前記ネットワーク経由で第２ホスト一方向関数と共に受取ることによって、前記第２ホスト鍵シード（１０６）および前記第２ホスト一方向関数を、前記第２ホスト（１００）が有する不揮発性記憶装置である第２ホスト不揮発性記憶装置（１０３）に記憶する第２記憶ステップ（１４０）であって、前記第２ホスト一方向関数は、前記第２ホスト（１００）に一意的であることと；
   前記第２ホスト（１００）が、前記第２ホスト鍵シード（１０６）と、前記第２ホスト（１００）の一意のホスト識別情報である第２ホスト識別情報とを前記第２ホスト一方向関数に入力し、前記第２ホスト一方向関数を実行することによって（１４１）、第２ホスト電子鍵を導出する第２導出ステップ（１４４，１４５）と
   を有し、
   前記第２記憶ステップ（１４０）の前に、前記鍵配信センター（ＫＤＣ）は、前記第２ホスト識別情報にアクセスする又は前記第２ホスト識別情報をコピーし、前記第２ホスト識別情報を前記電子デバイス（１０１）に送信し、
   前記第２ホスト識別情報は、前記第２ホスト（１００）によって前記鍵配信センター（ＫＤＣ）から受け取られず、
   前記第２導出ステップにおいて、前記第２ホスト（１００）が正しい前記第２ホスト鍵シードおよび正しい前記第２ホスト識別情報を有している場合には、前記第２ホスト一方向関数は、前記第２の電子商取引の際に使用を必要とする有効な前記第２ホスト電子鍵を生成し（１４４）、
   前記第２導出ステップにおいて、前記第２ホスト鍵シードと前記第２ホスト識別情報とのうちの少なくとも一方が間違っている場合には、前記第２ホスト一方向関数は、無効な前記第２ホスト電子鍵を生成し（１４５）、
   前記第２ホスト識別情報は、前記鍵配信センター（ＫＤＣ）から受け取られず、
   前記第２ホスト（１００）は、前記第２の電子商取引が行われる度に、前記第２ホスト一方向関数を実行することによって、前記第２ホスト電子鍵を導出し、
   前記第２ホスト（１００）は、前記第２の電子商取引をする際に、前記第２ホスト電子鍵を使用することによって、前記電子デバイス（１０１）によって暗号化されたデータを解読する、
   請求項１記載の方法。
6. 第１ホスト（１００）と電子デバイス（１０１）との間の電子商取引の際に使用する電子鍵を生成するシステムであって、
   前記第１ホスト（１００）は、第１ホスト不揮発性記憶装置（１０３）を備え、
   前記第１ホスト（１００）は、第１ホスト鍵シード（１０６）を、鍵配信センター（ＫＤＣ）からネットワーク経由で第１ホスト一方向関数と共に受取ることによって、前記第１ホスト鍵シード（１０６）および前記第１ホスト一方向関数を、前記第１ホスト不揮発性記憶装置（１０３）に記憶し、前記第１ホスト一方向関数は、前記第１ホスト（１００）に一意的であり、
   前記第１ホスト（１００）は、前記第１ホスト鍵シード（１０６）と、前記第１ホスト（１００）の一意のホスト識別情報である第１ホスト識別情報とを前記第１ホスト一方向関数に入力し、前記第１ホスト一方向関数を実行することによって、第１ホスト電子鍵を導出し、
   前記第１ホスト（１００）が前記第１ホスト鍵シード（１０６）を受け取る前に、前記鍵配信センター（ＫＤＣ）は、前記第１ホスト識別情報にアクセスする又は前記第１ホスト識別情報をコピーし、前記第１ホスト識別情報を前記電子デバイス（１０１）に送信し、
   前記第１ホスト（１００）が正しい前記第１ホスト鍵シードおよび正しい前記第１ホスト識別情報を有している場合には、前記第１ホスト一方向関数は、前記電子商取引の際に使用を必要とする有効な前記第１ホスト電子鍵を生成し（１４４）、
   前記第１導出ステップにおいて、前記第１ホスト鍵シードと前記第１ホスト識別情報とのうちの少なくとも一方が間違っている場合には、前記第１ホスト一方向関数は、無効な前記第１ホスト電子鍵を生成し（１４５）、
   前記第１ホスト識別情報は、前記第１ホスト（１００）によって前記鍵配信センター（ＫＤＣ）から受け取られず、
   前記第１ホスト（１００）は、前記電子商取引が行われる度に、前記第１ホスト一方向関数を実行することによって、前記第１ホスト電子鍵を導出し、
   前記第１ホスト（１００）は、前記電子商取引をする際に、前記第１ホスト電子鍵を使用することによって、前記電子デバイス（１０１）によって暗号化されたデータを解読する、システム。
7. 前記第１ホスト電子鍵は、対称暗号方式で使用される対称セッション鍵であり、
   前記第１ホスト鍵シード（１０６）は、前記対称セッション鍵のシードである対称セッション鍵シードである、
   請求項６に記載のシステム。
8. 前記対称セッション鍵を、第１ホスト対称セッション鍵とすると、
   前記電子デバイス（１０１）は、電子デバイス対称セッション鍵を有し、
   前記システムはさらに、前記第１ホスト対称セッション鍵が前記電子デバイス対称セッション鍵と正確に一致した場合のみ、前記電子商取引を完了することができる、
   請求項７に記載のシステム。
9. 前記システムはさらに、前記電子商取引の後で前記第１ホスト（１００）から前記第１ホスト電子鍵を削除する、
   請求項６に記載のシステム。
10. 前記第１ホスト（１００）は、前前記電子商取引の際に、前記電子デバイス（１０１）が暗号化したデータを、前記第１ホスト対称セッション鍵で解読し、
    前記電子デバイス（１０１）もまた、前記電子商取引の際に、前記第１ホスト（１０１）が暗号化したデータを、前記電子デバイス（１０１）のための対称セッション鍵である電子デバイス対称セッション鍵で解読する、
    請求項８に記載のシステム。
11. 前記電子商取引は、第１の電子商取引であり、前記システムはさらに、前記電子デバイス（１０１）と第２の電子商取引を行う第２ホスト（１００）を備え、
    前記第２のホストは、第２ホスト不揮発性記憶装置（１０３）を備え、
    前記第２ホスト（１００）は、第２ホスト鍵シード（１０６）を、鍵配信センター（ＫＤＣ）からネットワーク経由で前記第２ホスト一方向関数と共に受け取ることによって、前記第２ホスト鍵シード（１０６）および前記第２ホスト一方向関数を、前記第２ホスト不揮発性記憶装置（１０３）に記憶し、前記第２ホスト一方向関数は、前記第２ホスト（１００）に一意的であり、
    前記第２ホスト（１００）は、前記第２ホスト鍵シード（１０６）と、前記第２ホスト（１００）の一意のホスト識別情報である第２ホスト識別情報とを前記第２ホスト一方向関数に入力し、前記第２ホスト一方向関数を実行することによって、第２ホスト電子鍵を導出し、
    前記第２ホスト（１００）が正しい前記第２ホスト鍵シードおよび正しい前記第２ホスト識別情報を有している場合には、前記第２ホスト一方向関数は、前記第２の電子商取引の際に使用を必要とする有効な前記第２ホスト電子鍵を生成し（１４４）、
    前記第２ホスト鍵シードと前記第２ホスト識別情報とのうちの少なくとも一方が間違っている場合には、前記第２ホスト一方向関数は、無効な前記第２ホスト電子鍵を生成し（１４５）、
    前記第２ホスト（１００）が前記第２ホスト鍵シード（１０６）を受け取る前に、前記鍵配信センター（ＫＤＣ）は、前記第２ホスト識別情報にアクセスする又は前記第２ホスト識別情報をコピーし、前記第２ホスト識別情報を前記電子デバイス（１０１）に送信し、
    前記第２ホスト識別情報は、前記第２ホスト（１００）によって前記鍵配信センター（ＫＤＣ）から受け取られず、
    前記第２ホスト（１００）は、前記第２の電子商取引が行われる度に、前記第２ホスト一方向関数を実行することによって、前記第２ホスト電子鍵を導出し、
    前記第２ホスト（１００）は、前記第２の電子商取引をする際に、前記第２ホスト電子鍵を使用することによって、前記電子デバイス（１０１）によって暗号化されたデータを解読する、
    請求項６記載のシステム。

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