CN100466512C - 加密设备和用于数据处理设备的数据处理方法 - Google Patents

加密设备和用于数据处理设备的数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及加密设备和用于数据处理设备的数据处理方法，能够有效地防止非法生成加密数据。该加密设备包括：第一选择装置，用于根据所述标识数据从多个不同的加密方法中选择一种加密方法；第二选择装置，用于根据所述标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据；以及加密装置，用于使用所述第一选择装置选择的所述加密方法来加密所述第二选择装置选择的所述明文数据，以便生成加密数据。根据从计算机输入的IC的设备标识数据，安全应用模块(SAM)从多个不同的加密方法中选择加密方法。根据IC的代码，SAM从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据。SAM输出加密数据，使得所选择的明文数据被所选择的加密方法加密。

Description

加密设备和用于数据处理设备的数据处理方法
技术领域
本发明涉及用于生成加密数据的加密设备，以及与之一起使用的程序和方法。
背景技术
作为例子，验证系统使用由加密设备生成的加密数据进行验证。例如根据表示输入数据和明文(未加密)数据之间的对应关系的对应关系表数据，这样的加密设备确定对应于输入数据的明文数据，并对所确定的明文数据进行加密，以生成加密数据。传统的加密设备是使用预定的单个加密方法对上述确定的明文数据进行加密。
但是，在上述传统的加密设备中，由于只采用一种加密方法，如果上述对应关系表数据和加密方法被非法获取，则能够非法生成加密数据。为此，在使用这种加密设备的验证系统中，已经出现了这样的需求:防止非法生成加密数据，增加验证可靠性。
发明内容
本发明就是考虑到了这样的情况。本发明的一个目的是提供一种能够有效地防止非法生成加密数据的加密设备，以及与之一起使用的程序，以及与之一起使用的数据处理设备。
为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种加密设备，用于基于指定的标识数据生成加密数据，该加密设备包括:第一选择装置，用于根据所述标识数据从多个不同的加密方法中选择一种加密方法；第二选择装置，用于根据所述标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据；以及加密装置，用于使用所述第一选择装置选择的所述加密方法来获得加密数据，使得用加密所述第二选择装置选择的所述明文数据，被所述第一选择装置选择的加密方法以便加密生成加密数据密。
在根据本发明第一方面的加密设备中，第一选择装置可以根据标识数据从多种不同的加密方法中选择一种加密方法。第二选择装置可以根据标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据。所述加密装置可以获得加密数据，使得由第二选择装置选择的明文数据被所述第一选择装置选择的加密方法加密。
在第二方面，本发明提供了一种由数据处理设备执行的程序，用于根据指定的标识数据生成加密数据，该程序使得数据处理设备执行下述处理:根据标识数据从多种不同的加密方法中选择一种加密方法的第一程序；根据所述标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据的第二程序；以及获得加密数据的第三程序，使得用在第一程序中选择的加密方法对在第二程序中选择的明文数据进行加密。
在根据本发明第二方面的程序中，在该程序的第一程序，数据处理设备可以根据标识数据从多种不同的加密方法中选择一种加密方法。在第二程序中，数据处理设备可以根据标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据。在第三程序中，数据处理设备可以获得加密数据，使得由第二程序选择的明文数据被所述第一程序选择的加密方法加密。
在第三方面，本发明提供了一种用于数据处理设备的数据处理方法，用于根据指定的标识数据生成加密数据，该数据处理方法包括:根据标识数据从多种不同的加密方法中选择一种加密方法的第一步骤；根据所述标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据的第二步骤；以及获得加密数据的第三步骤，使得用在第一步骤中选择的加密方法对在第二步骤中选择的明文数据进行加密。
在根据本发明第三方面的数据处理方法中，在第一步骤，数据处理设备可以根据标识数据从多种不同的加密方法中选择一种加密方法。在第二步骤中，数据处理设备可以根据标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据。在第三步骤中，数据处理设备可以获得加密数据，使得由第二步骤选择的明文数据被所述第一步骤选择的加密方法加密。
根据本发明，可以提供一种加密设备，能够有效地防止非法生成加密数据，以及用于该加密设备的程序，以及用于该加密设备的数据处理设备。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的卡系统的框图；
图2是包含在图1所示IC卡中的IC的框图；
图3图示了在图1所示的IC中限定的数据；
图4是图1所示SAM的功能框图；
图5A图解了由图4所示的加密方法选择部分所保持的对应关系表数据TDA；
图5B图解了由图4所示的待加密明文选择部分所保持的对应关系表数据TDB；
图6的流程图图解了图1所示的卡系统的操作的一个例子；
图7是续图6的流程图，用于图解图1所示的卡系统的操作的一个例子；
图8是本发明第一实施例的卡系统的SAM的框图；
图9图解了由图8所示加密部分所保持的对应关系表数据TDC。
具体实施方式
下面描述根据本发明一个实施例的卡系统。
第一实施例
图1是本实施例的卡系统1的框图。如图1所示，在卡系统1中，例如，在IC卡10的IC(集成电路)15和SAM(安全应用模块，SecureApplication Module)12通过计算机11执行验证之后，它们协作执行预定业务处理。这里，SAM 12对应于本发明的加密设备，IC 15对应于本发明的输出源。
如下面所述，IC 15在其中存储由IC 15的用户使用SAM 12接收到的有关各种业务的数据，以及程序文件数据，并对使用所述文件数据的业务设置使用授权。
SAM 12通过计算机11从IC 15接受IC 15独有的设备标识数据IDM，以及用于标识要验证的业务的码CODE(使用IC 15指定要接收的业务)。SAM 12根据所述设备标识数据IDM从多种不同的加密方法中选择一种加密方法。另外，根据所述码CODE，SAM 12从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据。然后，SAM 12向IC 15输出这样的加密数据:用所选定的加密方法加密所选定的明文数据。
所述SAM 12和IC 15根据所述加密数据执行验证，并且，在确认了相互真实性的条件下，协作执行上述业务处理。
下面描述图1所示的每一个部件。
(IC 15)
图2是包含在图1所示的IC卡10中的IC 15的框图。
如图2所示，IC 15例如包括接口21、存储器22和CPU 23，这些部件通过内部总线20互联。IC 15例如是一个防篡改电子电路，其被配置为使得不能从外部监视或者篡改(难以篡改)存储器22中存储的数据以及正被CPU 23处理的数据。
接口21通过计算机11执行与SAM 12的数据输入输出。
如图3所示，存储器22在其中存储了各IC卡10独有的设备标识数据IDM。另外，存储器22在其中存储了用于处理IC 15的用户使用SAM 12接收到的各种业务的数据和程序文件数据。
例如，如图3所示，存储器22在其中存储了系统代码SYS_C，区域代码AR_C以及业务代码SER_C。系统代码SYS_C、区域代码AR_C以及业务代码SER_C作为代码CODE通过计算机11被输出到SAM 12。在本实施例中，代码CODE用来标识与用户指定的业务相应的用于验证的对象。
系统代码SYS_C是被共同分配给属于同一系统的SAM 12的标识数据。根据系统代码SYS_C以及与之对应的密钥数据，IC 15和SAM 12进行相互验证。如果确认了相互的真实性，则允许SAM 12访问IC 15。
存储在存储器22中的各种业务的文件数据被存储在多个区域中，这些区域是各自具有等级结构的文件夹。每一个区域与一个标识该区域的区域代码AR_C以及密钥数据相关联。
在此实施例中，根据区域代码AR_C以及与之相关联的密钥数据，IC 15和SAM 12进行相互验证。如果确认了相互的真实性，则允许SAM 12访问该区域。另外，存储在该区域中的用于提供各种业务的文件数据与用于标识所述文件数据的业务代码SER_C以及密钥数据相关联。
在此实施例中，根据业务代码SER_C以及与之相关联的密钥数据，IC 15和SAM 12执行相互验证。如果确认了相互的真实性，则允许SAM 12访问所述文件数据。
根据从存储器22读出的程序和密钥数据，CPU 23通过接口21和计算机11与SAM 12交换数据，以与SAM 12进行相互验证。如果CPU 23在上述相互验证中确认了相互真实性，则CPU 23与SAM 12协作，执行与相互验证中使用的密钥数据相关联的业务处理。
(计算机11)
在通过操作部分(未图示)从IC卡10的用户接收到关于业务的指示时，计算机11从IC卡10的IC 15读出设备标识数据IDM和所述代码CODE，并将它们输出到SAM 12。
所述代码CODE是系统代码SYS_C，以及对应于所指示的业务的区域代码AR_C以及业务代码SER_C。
在此实施例中，当响应于用户对计算机11的操作而指定了预定业务时，计算机11例如从IC 15接受IC 15的系统代码SYS_C作为所述代码CODE，并将其输出到SAM 12。
如果在IC 15和SAM 12之间的使用系统代码SYS_C的相互验证中确认了相互真实性，则计算机11指定存储了关于指定业务的文件数据的区域，并从IC 15接受指定区域的区域代码AR_C。
如果在IC 15和SAM 12之间的使用区域代码AR_C的相互验证中确认了相互真实性，则计算机11从IC 15接受与关于指定服务的文件数据相关联的业务代码SER_C。
然后，如果在IC 15和SAM 12之间的使用业务代码SER_C的相互验证中确认了相互真实性，则根据所述文件数据，在IC 15和SAM12之间协作地执行预定业务的处理。
(SAM 12)
图4是图1所示SAM 12的框图。如图4所示，SAM 12包括，例如，接口30，加密方法选择部分31，待加密明文选择部分32，以及加密部分33。在此实施例中，接口30、加密方法选择部分31、待加密明文选择部分32以及加密部分33例如由电子电路实现。
这里，加密方法选择部分31对应于根据本发明第一方面的第一选择装置，待加密明文选择部分32对应于本发明第二方面的第二选择装置，加密部分33对应于根据本发明第一方面的加密装置。SAM 12例如是一个访篡改电子电路，被配置为使得不能从外部监视或者篡改(难以篡改)存储在SAM 12中的数据以及正在被处理的数据。
接口30将从计算机11输入的设备标识数据IDM(本发明的第一标识数据)输出到加密方法选择部分31。另外，接口30将从计算机11输入的代码CODE(本发明的第二标识数据)输出到待加密明文选择部分32。另外，接口30将从加密部分33输入的加密数据ED输出到计算机11。
如图5A所示，加密方法选择部分31具有对应关系表数据TDA，该表数据表示分别对应于多个设备标识数据IDM1到IDMn的加密方法M1到Mn。根据图5A所示的对应关系表数据TDA，加密方法选择部分31选择对应于从接口30输入的设备标识数据的单个或者多个加密方法M1到Mn，并将表示所选择的加密方法的选择数据S31输出到加密部分33。
加密方法M1到Mn的全部或者部分是相互不同的加密方法，例如是公开密钥加密方法或者公用密钥加密方法。在所有或者部分加密方法M1到Mn中，例如，加密处理的加密强度和量(负荷)是相互不同的。这种差别例如是使用不同数据长度的密钥数据用于加密来实现的。
在一个例子中，由于对被包含在例如用于无线通信的移动电话设备中的IC 15的设备标识数据IDM需要窄频带特性(narrow bandcharacteristics)，将公用密钥加密方法(cormnon-key encryptionmethod)关联为加密方法。对于被包含在用于进行结算的IC卡10中的IC 15的设备标识数据IDM，实现高等级的安全性能是优先考虑事项。因此，将公开密钥加密方法(public-key encryption method)关联为加密方法。除了基于秘密密钥数据、公开密钥数据、公用密钥数据等执行的加密处理之外，本实施例的加密方法可以是对明文数据P进行编辑的处理。
如图5B所示，待加密明文选择部分32具有对应关系表数据TDB，该表数据表示对应于多个代码CODE的明文数据P1到Pm。所述明文数据P1到Pm例如是相互不同的数据。
根据图5B所示的对应关系表数据TDB，待加密明文选择部分32选择从接口30输入的明文数据P1到Pm，并将所选择的明文数据P输出到加密部分33。
加密部分33对待加密明文选择部分32输入的明文数据P用从加密方法选择部分31输入的选择数据S31所指示的加密方法加密，以生成加密数据ED，并将其输出到接口30。
下面描述图1所示的卡系统1的操作的一个例子。
在步骤ST1，IC卡10的用户通过计算机11的操作部分(未图示)输入要使用IC卡10接收到的业务指示。
在步骤ST2，响应于在步骤ST1输入的指示，计算机11从图2所示的IC卡10的IC 15的存储器22读出对应于所述指示的设备标识数据IDM和代码CODE，并将它们输出到SAM 12。SAM 12将通过图4所示的接口30输入的设备标识数据IDM输出给加密方法选择部分31。另外，SAM 12将通过接口30输入的代码CODE输出到待加密明文选择部分32。
在步骤ST3，根据图5A所示的对应关系表数据TDA，加密方法选择部分31选择对应于在步骤ST2输入的设备标识数据IDM的加密方法M1到Mn，并将表示加密方法的选择数据S31输出到加密部分33。
在步骤ST4，根据图5B所示的对应关系表数据TDB，待加密明文选择部分32选择对应于在步骤ST2输入的代码CODE的明文数据P1到Pm，并将所选择的明文数据P输出到加密部分33。
在步骤ST5，加密部分33用在步骤ST3从加密方法选择部分31输入的选择数据S31所指示的加密方法，对在步骤ST4从待加密明文选择部分32输入的明文数据P加密，生成加密数据ED。
在步骤ST6，加密部分33将步骤ST5生成的加密数据ED通过接口30输出给计算机11。计算机11将输入的加密数据ED输出给IC15。
在步骤ST7，IC 15的CPU 23使用对应于加密数据ED的密钥数据，对步骤ST6输入的加密数据ED进行解密，生成解密数据。
另外，根据预定的密钥数据，CPU 23对解密数据进行加密，生成加密数据。CPU 23通过接口21和计算机11将加密数据输出到SAM12。
在步骤ST8，SAM 12根据在步骤ST7从IC 15输入的加密数据验证IC 15的真实性。
如前所述，根据参照图4和图5所述的SAM 12，除了选择对应于各代码CODE的明文数据P1到Pm之外，选择对应于各设备标识数据IDM的加密方法M1到Mn。因此，即使在代码CODE相同的情况下，如果设备标识数据IDM不同，则对代码CODE加密而获得的加密数据ED就会不同。因此，即使对应关系表数据TDB被非法泄漏，由于不能识别对明文数据P的加密使用的是什么加密方法，所以不能非法生成加密数据ED。结果，提够了SAM 12和IC 15之间的验证可靠性。
对第一实施例的修改
在上述实施例中，作为本发明的第一标识数据，描述了各IC卡10独有的设备标识数据IDM作为例子。作为替代选择，第一标识数据可以是表示用IC卡10执行验证的安全等级的标识数据，或者可以是根据验证的处理负荷指定的标识数据。也就是，除了各IC卡10独有的标识数据之外，可以用多个IC卡10之间共享的标识数据作为本发明的第一标识数据。
在上述实施例中，根据加密方法选择部分31所产生的选择数据S31由加密部分33执行的加密包括这样的加密:例如，加密部分33对预先具有多种加密方法的单独的程序，根据选择数据S31选择和执行相关的程序。另外，可以这样执行加密:表示加密方法选择部分31所选择的加密方法的脚本的选择数据31被输出到加密部分33，该加密部分33解释该脚本并执行之。
另外，加密方法选择部分31生成的选择数据S31可以从多个加密方法M1到Mn及其处理程序中指出多个加密方法而不是单个加密方法，并可以将它们输出到加密部分33。在这种情况下，根据选择数据S31指定的处理程序，加密部分33使用多个指定的加密方法对待加密明文选择部分32输入的明文数据进行加密处理，生成加密数据ED。
第二实施例
在上述的第一实施例中，描述了这样一个例子:SAM 12的加密部分33使用从加密方法选择部分31输入的选择数据S31所指示的加密方法对待加密明文选择部分32输入的明文数据P实际进行加密，生成加密数据ED。
与此相对照，本实施例的SAM 12a的加密部分33a预先保存有这样的加密数据:用加密方法M1到Mn分别对明文数据P1到Pm加密。根据明文数据和选择数据S31，加密部分33a获得与它们对应的加密数据。也就是，在输入了明文数据P和选择数据S31之后，加密部分33a不执行加密数据生成处理。
图8是本实施例的SAM 12a的框图。如图8所示，SAM 12a包括，例如，接口30，加密方法选择部分31，待加密明文选择部分32，以及加密部分33a。在此实施例中，与接口30、加密方法选择部分31和待加密明文选择部分32类似，加密部分33a例如由电子电路实现。这里，接口30、加密方法选择部分31和待加密明文选择部分32用与图4的相同的附图标记表示，与第一实施例是相同的。
下面描述加密部分33a。该加密部分33a具有一个对应关系表数据TDC。
图9图示了图8所示的对应关系表数据TDC。在图9所示的对应关系表数据TDC中，明文数据P被图示在行的方向，加密方法M被图示在列的方向。在行和列所规定的地址上，保存了用对应于相关列的加密方法M对对应于相关行的明文数据P进行加密而获得的加密数据P-M。也就是，对应关系表数据TDC定义了当用加密方法M1到Mn分别对明文数据P1到Pm加密时所获得的加密数据。
通过访问图9所示的对应关系表数据TDC，加密部分33a获得从待加密明文选择部分32输入的明文数据Px和对应于从加密方法选择部分31输入的选择数据S31所指示的加密方法My的加密数据P-M，并将他作为加密数据ED输出到接口30。在上，x表示1到m的整数，y表示1到n的整数。
本实施例的卡系统与上面结合第一实施例所描述的卡系统1相同，不同之处在于加密部分33a的上述配置和操作。
根据本实施例，由于加密部分33a不是根据对应关系表数据TDC获得加密数据ED，不执行生成加密数据ED的处理，从而缩短了加密部分33a的处理时间，从而可以用简单而小巧的结构形成加密部分33a。
第二实施例的改进
在上述第二实施例中，描述了一个对应关系表数据TDC的例子，其中定义了对于所有明文数据P1到Pn，用所有加密方法M1到Mn对明文数据加密得到的加密数据。作为替代方案，可以使用这样的对应关系表数据TDC，其中，对于明文数据P1到Pm和加密方法M1到Mn中的至少一个，只指定对应于某些明文数据或者加密方法的加密数据。
在这种情况下，当加密部分33a判断从加密方法选择部分31输入的选择数据S31以及对应于从待加密明文选择部分32输入的明文数据P的加密数据被定义在对应关系表数据TDC中时，加密部分33a基于对应关系表数据TDC获得加密数据。另一方面，如果加密部分33a判断在对应关系表数据TDC中没有定义选择数据S31，则加密部分33a通过用选择数据S31所指示的加密方法对明文数据P实际进行加密二产生加密数据，而不使用对应关系表数据TDC。
在该第二实施例中，类似于对第一实施例的改进，加密方法选择部分31可以生成从加密方法M1到Mn及其处理程序中指示多种加密方法而不是仅一种加密方法的选择数据S31，并可以将它们输出到加密部分33a。
在这种情况下，加密部分33a根据选择数据S31所指定的处理程序，对待加密明文选择部分32输入的明文数据P使用多种指定的加密方法执行加密处理，从而产生加密数据ED。
在这样根据多种加密方法执行加密处理的过程中，如果在对应关系表数据TDC中定义了相关联的加密数据，则加密部分33a从对应关系表数据TDC获得加密数据，如果没有定义相关联的加密数据，则加密部分33a到此时为止不取消加密结果，使用加密结果对在随后的对应关系表数据TDC中没有定义的加密数据实际进行加密而产生加密数据。
在该第二实施例中，加密部分33a还可以用预先确定的加密方法对从对应关系表数据TDC获得的加密数据进行加密，以产生加密数据ED。这样的加密也可以在进行了升级安装时进行。
本发明不限于上述实施例。在上述实施例中，描述了一个例子，其中加密方法选择部分31、待加密明文选择部分32和加密部分33和33a被实现为电子电路。作为替代方案，它们当中的某些或者全部可以实现为这样的:由数据处理设备比如计算机在程序中执行相应的步骤。在这种情况下，例如，图6所示的步骤ST3、ST4和ST5的过程被写为程序的形式，所述数据处理设备执行所述步骤从而实现根据本发明第二部分的第一程序、第二程序和第三程序。
在上述实施例中，描述了一个例子，其中IC卡10的IC 15被用作本发明的验证方(本发明的输出源)。作为替代方案，所述验证方可以是计算机或类似设备。
本发明包含的主题与2004年1月9日递交给日本专利局的日本专利申请JP 2004-004827相关，该申请的全部内容在此引为参考。

Claims (8)

1.一种加密设备，用于基于指定的标识数据生成加密数据，该加密设备包括：
第一选择装置，用于根据所述标识数据从多个不同的加密方法中选择一种加密方法；
第二选择装置，用于根据所述标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据；以及
加密装置，用于使用所述第一选择装置选择的所述加密方法来加密所述第二选择装置选择的所述明文数据，以便生成加密数据。
2.如权利要求1所述的加密设备，其中，所述第一选择装置根据所述标识数据选择所述加密方法，并且
所述第二选择装置根据不同于所述标识数据的标识数据选择所述明文数据。
3.如权利要求2所述的加密设备，其中，所述加密装置基于所述加密数据与所述标识数据的输出源执行验证，
所述第一选择装置根据所述标识数据选择所述加密方法，所述标识数据是下述标识数据之一：所述输出源独有的标识数据，表示用所述输出源进行的验证的安全等级的标识数据，以及表示所述验证的处理负荷的限制的标识数据，并且，
所述第二选择装置基于作为用于标识所述加密装置所执行的所述验证的对象的标识数据的所述标识数据选择所述明文数据。
4.如权利要求1所述的加密设备，其中，所述第一选择装置选择用于加密单个所述明文数据的多个所述加密方法，并且，
所述加密装置使用所述第一选择装置所选择的所述多个加密方法及其处理程序，对所述第二选择装置所选择的所述明文数据顺序进行加密。
5.如权利要求1所述的加密设备，其中，对于所述多个不同加密方法和所述多个不同明文数据的全部或者部分的组合，所述加密装置访问表示所述组合的对应关系数据以及对应于所述组合的所述加密数据，其中使所述对应关系数据和所述加密数据相互对应，并且指定和获取对应于所述第一选择装置和所述第二选择装置的选择结果的所述组合的所述加密数据。
6.如权利要求5所述的加密设备，其中，如果在所述对应关系数据中不存在对应于所述第一选择装置和所述第二选择装置的选择结果的所述组合的加密数据，则所述加密装置通过对所述组合执行所述加密来生成所述加密数据。
7.如权利要求1所述的加密设备，其中，所述加密设备是防篡改电子电路。
8.一种用于数据处理设备的数据处理方法，用于根据指定的标识数据生成加密数据，该数据处理方法包括：
根据所述标识数据从多种不同的加密方法中选择一种加密方法的第一步骤；
根据所述标识数据从多个不同的明文数据中选择要加密的明文数据的第二步骤；以及
获得加密数据的第三步骤，使得用在所述第一步骤中选择的所述加密方法对在所述第二步骤中选择的所述明文数据进行加密。
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