JP2001044985A

JP2001044985A - 通信装置における暗号鍵格納方式

Info

Publication number: JP2001044985A
Application number: JP11218380A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oshima; 雅弘大島; Masaya Ichinohe; 真哉一戸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】暗号鍵格納媒体を盗んだ盗聴者には暗号通信用
暗号鍵が読み取れない暗号格納方式を提供する。【解決手段】暗号機能を実装し携帯性の高い書き込み可
能な記録媒体に暗号鍵を格納する形態の通信装置におい
て、暗号通信用暗号鍵を、装置固有の値を暗号鍵とする
ことにより装置が持ち備える暗号化機能を用いて暗号化
してから、携帯性の高い暗号鍵格納媒体に格納する。復
号化する場合も、装置固有の値を暗号鍵とすることによ
り装置が持ち備える暗号化機能を用いて復号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、盗聴者による暗号
鍵の盗難に対する防御に関する技術に係る。

【０００２】

【従来の技術】通信網を使った通信は、常に盗聴の危険
にさらされているため、通信の安全性を確保するために
は暗号化が必要となる。通常、通信に使用される暗号方
式は共通鍵暗号方式が採用される。共通鍵暗号方式で
は、暗号化する場合にも復号化する場合にも共通の鍵が
使用される。

【０００３】本来、通信の安全性は暗号アルゴリズムの
安全性に依存するわけであるが、暗号鍵が盗まれた場
合、暗号アルゴリズムの安全性に関係なく暗号文が解読
される危険性がある。

【０００４】一方、通信装置では機能拡張に柔軟に対応
するために、ソフトウェアを記録する媒体として書き換
え可能な記録媒体が必要となる。従って、暗号機能を実
装した通信装置の場合、暗号鍵はソフトウェアと共にそ
の記録媒体に格納される。

【０００５】この記録媒体自体は、ＡＴＡカードのよう
な携帯性の高い媒体が使用される場合が多い。しかし、
携帯性が高い故に暗号鍵格納媒体自体が盗まれる危険性
は高い。暗号鍵格納媒体が盗まれた場合、盗聴者によ
り、媒体に格納されている暗号鍵が容易に読み取られて
しまう危険性がある。

【０００６】特開平１０−１３４０２に複数の人間に分
割した部分秘密鍵から秘密鍵を生成し、装置自身に格納
する秘密鍵管理方法が示されているが、装置自身ではな
く携帯可能な記録媒体に暗号鍵を格納する必要があり、
さらに、安全性のため暗号鍵に携わる人間を限りなく少
数にする必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】盗聴者により暗号鍵を
格納した暗号鍵格納媒体が盗まれたとしても暗号鍵が漏
えいするのを防ぐために、不当に暗号鍵格納媒体が持ち
去られることを感知するための機構を持ち備えることに
より、盗聴者が不当に暗号鍵格納媒体を盗もうとした場
合暗号通信用暗号鍵を消去したり暗号鍵格納媒体自体を
破壊し読み取り不可能とするような、特別な耐タンパ装
置を装備する方法が考えられる。

【０００８】しかし、この方法ではハードウェアの改造
を伴うため、大規模な開発が必要になり高価な装置とな
ってしまう上に、暗号鍵格納媒体が破壊された場合、媒
体を交換することが必要となってしまう。さらに、暗号
通信用暗号鍵を消去したり暗号鍵格納媒体を破壊した場
合、暗号通信用暗号鍵が失われてしまうため、何らかの
回復手段を用意する必要がある。すなわち、別の記憶手
段を用意することが必要となり、暗号通信用暗号鍵の漏
えいの危険性を高めることとなってしまう。

【０００９】また、媒体に格納する暗号鍵自身を暗号化
してから格納するという方法も考えられる。この方法に
より、暗号鍵格納媒体を盗んだとしても、容易に暗号鍵
を読み取ることはできないが、盗聴者が同機種の通信装
置を持つことにより、通信装置の持つ復号化機能によ
り、結果的に暗号鍵を取得することが可能である。

【００１０】そこで、本発明は、暗号機能を実装し携帯
性の高い書き込み可能な記録媒体に暗号鍵を格納する形
態の通信装置において、不当に暗号鍵格納媒体が持ち去
られることを感知するための機構など、特別な耐タンパ
装置を必要とせず、暗号通信用暗号鍵を設定した装置で
は読み出し可能であるが、暗号鍵格納媒体を盗んだ盗聴
者には暗号通信用暗号鍵が読み取れない暗号格納方式を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、暗号機能を実
装し携帯性の高い書き込み可能な記録媒体に暗号鍵を格
納する形態の通信装置において、暗号化及び復号化を行
なうための暗号アルゴリズムと、暗号通信で使用する暗
号通信用暗号鍵と、暗号通信用暗号鍵を格納するための
携帯性の高い暗号鍵格納媒体と、装置に内臓される不揮
発性で書き換え不可能な記録媒体と、不揮発性で書き換
え不可能な記録媒体に記録された装置固有の値とを有
し、装置固有の値を不揮発性で書き換え不可能な記録媒
体から読み出すステップと、読み出された装置固有の値
を暗号鍵として暗号アルゴリズムにより暗号通信用暗号
鍵を暗号化するステップと、暗号化された暗号通信用暗
号鍵を暗号格納媒体に格納するステップと、格納された
暗号通信用暗号鍵を読み出すステップと、暗号通信用暗
号鍵を装置固有の値を暗号鍵として復号化するステップ
とを有することにより、装置固有の値を暗号鍵として、
暗号通信用暗号鍵を暗号化した上で暗号鍵格納媒体に格
納することで、暗号鍵を格納した装置上でのみ暗号通信
鍵を取り出し可能で、かつ、暗号鍵格納媒体が盗まれた
としても盗聴者には暗号鍵が読み取れない装置を提供す
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明の実施
の形態を説明する。ここでは、通信装置の一例として
「ルータ」を用いて説明する。装置固有の値の一例とし
て、装置に内臓される読み出し専用記録媒体に記録され
る「ＭＡＣアドレス」を用いて説明する。また、暗号ア
ルゴリズムの一例として「ＭＵＬＴＩ２」を用いて説明
する。「ＭＵＬＴＩ２」は特開平１−２７６１８９号公
報等に記載されている暗号方式である。また、携帯性の
高い暗号鍵格納媒体の一例として「ＡＴＡカード」を用
いて説明する。

【００１３】始めに、共通鍵暗合方式の概要および鍵の
格納方式について説明しておく。図５に、共通鍵暗合方
式の概要を示す。図中の（１）〜（５）について以下に
説明する。

【００１４】（１）送信データ作成において、送信者
は、ＰＣ上で送信データを作成する。作成したデータは
LAN回線を通してルータＡに送信される。（２）データ暗号化において、ルータＡ内で、LAN回線
側から送られてきたデータを暗号化する。（３）データ通信において、ルータＡで暗号化されたデ
ータは、WAN回線を通してルータＢに送信される。尚WAN
回線上を通信しているところが最も盗聴の危険性が高
い。（４）データ復号化において、ルータＢでWAN回線側か
ら送られてきたデータの復号化を行う。この際、ルータ
Ａと同じアルゴリズム、同じ鍵で復号化する。（５）データ受信において、受信者は、LAN回線を通し
てデータを受信する。

【００１５】また、図６に、鍵の格納方式について示
す。図中の（１）、（２）について説明する。

【００１６】（１）通信を行う対向ルータには、共通の
鍵を設定する。なお、ほとんどのケースでユーザが直接
ルータに入力する。また、設定した鍵は、ルータ内の不
揮発性の記録媒体に格納される。（２）不揮発性の記録媒体に格納されている鍵をメモリ
上にローディングすることにより、暗号化／復号化を行
う。なお、ルータが停止した場合、メモリ上の鍵は消え
てしまうため、再度立ち上がった時にふただび不揮発性
記録媒体より鍵をローディングする必要がある。

【００１７】図１のルータＡ１１１において、暗号通信
用暗号鍵１０６をＡＴＡカードＡ１０９に格納する方法
は、読み出し機能１０３により、読み出し専用メモリ１
０１からＭＡＣアドレスＡ１０２を読み出す。読み出し
たＭＡＣアドレスＡ１０２は、暗号通信用暗号鍵１０６
を暗号化するための暗号鍵として使用する。暗号通信用
暗号鍵１０６は、暗号アルゴリズムＭＵＬＴＩ２１０５
によりＭＡＣアドレスＡ１０４を暗号鍵として暗号化を
行なう。暗号化された暗号通信用暗号化鍵１０７は、読
み出し／書き込み機能１０８によりＡＴＡカードＡ１０
９に格納される。

【００１８】次に、暗号化されて格納された暗号通信用
暗号鍵１１０を復号化する場合は、まず、ＡＴＡカード
Ａ１０９より読み出し／書き込み機能１０８により暗号
通信用暗号鍵１１０を読み出す。読み出された暗号通信
用暗号鍵１０７は、暗号アルゴリズムＭＵＬＴＩ２１０
５を使ってＭＡＣアドレスＡ１０４を暗号鍵として復号
化することにより、暗号通信用暗号鍵１０６を得る。

【００１９】次に、ＡＴＡカードＡ１０９が盗難された
場合を図２を用いて説明する。ＡＴＡカードＡ１０９が
盗まれた場合、暗号通信用暗号鍵１０９は暗号化されて
いるため、そのまま暗号通信用暗号鍵１０９を読み出し
ても解読はできない。

【００２０】盗聴者がルータＡ１１１と同機種の別のル
ータＢ２１１を保持していた場合、ルータＡ１１１と同
等の復号化機能を持ち備えているため、まず、読み出し
／書き込み機能２０８によりＡＴＡカードＡ２０９より
暗号化された暗号通信用暗号鍵２１０を読み出す。

【００２１】次に読み出し専用メモリ２０１に書き込ま
れたＭＡＣアドレスＢ２０２を読み出し機能２０３によ
り読み出す。読み出したＭＡＣアドレスＢ２０４を暗号
鍵として、暗号アルゴリズムＭＵＬＴＩ２２０５により
ＡＴＡカードＡ２０９から読み出した暗号通信用暗号鍵
２０７の復号化を試みる。しかし、暗号通信用暗号鍵２
０７はＭＡＣアドレスＡ１０４により暗号化されたもの
であり、暗号鍵が異なるため復号化はできない。

【００２２】図３を使って通信用暗号鍵の格納処理の詳
細を説明する。まず、読み出し専用メモリに記録された
ＭＡＣアドレスを読み出す（ステップ３０２）。次に読
み出したＭＡＣアドレスを暗号鍵として、暗号アルゴリ
ズムＭＵＬＴＩ２により暗号通信用暗号鍵の暗号化を行
なう（ステップ３０３）。ＡＴＡカードが装着されてお
り、そのＡＴＡカードが本ルータで書き込み可能なファ
イル形式にフォーマットされたＡＴＡカードである場
合、ステップ３０３で暗号化した暗号通信用暗号鍵をＡ
ＴＡカードに格納し（ステップ３０５）、格納処理を完
了する（ステップ３０６）。また、ＡＴＡカードが装着
されてないか、本ルータで書き込み可能ではないファイ
ル形式のＡＴＡカードであった場合、格納処理ができず
に処理を完了する（ステップ３０７）。

【００２３】この場合、通信用暗号鍵の設定に失敗した
こととなり、暗号通信が行なえなため、正しいＡＴＡカ
ードを装着してから、再度暗号通信用暗号鍵の格納をや
り直す必要がある。

【００２４】図４を使って通信用暗号鍵の復号化処理の
詳細を説明する。まず、本ルータにＡＴＡカードが装着
されてないか、本ルータで書き込み可能ではないファイ
ル形式のＡＴＡカードであった場合、復号化処理は行な
えず復号化処理を完了する。

【００２５】本ルータにＡＴＡカードが装着されてお
り、そのＡＴＡカードが本ルータで書き込み可能なファ
イル形式にフォーマットされたＡＴＡカードである場
合、暗号化された暗号通信用暗号鍵をＡＴＡカードから
読み出す（ステップ４０３）。次に、読み出し専用メモ
リに記録されたＭＡＣアドレスを読み出す（ステップ４
０４）。読み出したＭＡＣアドレスを暗号鍵として、暗
号アルゴリズムＭＵＬＴＩ２により暗号通信用暗号鍵の
復号化処理を行なう（ステップ４０５）。この時、暗号
化したときに用いたＭＡＣアドレスを復号化処理でも使
っている場合には、復号化に成功し暗号通信用暗号鍵を
取得することにより、復号化処理が完了する（ステップ
４０６）。しかし、暗号化したときに用いたＭＡＣアド
レスと異なるＭＡＣアドレスを暗号鍵として復号化処理
を行なった場合、復号化処理に失敗し復号化処理を完了
する（ステップ４０７）。ステップ４０７、ステップ４
０８で復号化処理に失敗し、暗号通信用暗号鍵が取得で
きないため、暗号通信が行なえない。従って、正しい暗
号通信用暗号鍵を取得する場合には、暗号通信用暗号鍵
の暗号化を行なったルータで復号化を行なうことが必要
である。

【００２６】上記実施例では通信装置の一例として「ル
ータ」を用いて説明したが、その他にも「レイヤ３スイ
ッチ」など他の通信装置にも適用可能であることは言う
までもない。

【００２７】また、上記実施例では装置固有の値の一例
として、出荷時に通信装置には必ず付与される「ＭＡＣ
アドレス」を用いて説明したが、その他にも各装置ごと
に割り当てられた「製造番号」やその他の装置固有の値
を用いても適用可能であることは言うまでもない。

【００２８】また、上記実施例では暗号アルゴリズムの
一例として「ＭＵＬＴＩ２」を用いて説明したが、その
他にも米国における標準方式であるＤＥＳ（Data Encry
ption Standard）方式の暗号アルゴリズムなど、安全性
・高速性に優れた暗号方式が考案されており、これらを
用いても適用可能であることは言うまでもない。

【００２９】また、上記実施例では暗号通信に使用する
暗号アルゴリズムと暗号通信用暗号鍵の暗号化及び復号
化のために用いる暗号アルゴリズムは同一のものを使用
する形態として説明したが、異なる暗号アルゴリズムを
用いた場合にも適用可能であることは言うまでもない。

【００３０】また、上記実施例では携帯性の高い暗号鍵
格納媒体の一例として「ＡＴＡカード」を用いて説明し
たが、その他にも「光磁気ディスク（ＭＯ）」や「ＣＤ
−Ｒ」などの他の記録媒体を用いた場合にも適用可能で
あることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
暗号機能を実装し携帯性の高い書き込み可能な記録媒体
に暗号鍵を格納する形態の通信装置において、不当に暗
号鍵格納媒体が持ち去られることを感知するための特別
な耐タンパ装置を持つことなく、暗号通信用暗号鍵を設
定した装置では読み出し可能であるが、暗号鍵格納媒体
を盗んだ盗聴者が暗号通信用暗号鍵を読み取ることを防
ぐことが可能となる。

【００３２】また、本発明による格納方式によれば、暗
号通信用暗号鍵は消去されたり破壊されたりすることに
より失われることがないため別の記憶手段を準備する必
要がない。従って、複数手段により暗号通信用暗号鍵を
格納する必要がないため、暗号通信用暗号鍵の漏えいの
危険性を抑える効果がある。

【００３３】また、本発明におる暗号鍵格納方式では、
暗号鍵に携わる人間は装置管理者のような１人の人間に
限定することが可能であるため、暗号鍵を複数の人間に
参照させるような危険性を排除することが可能である。

【００３４】また、暗号鍵の読み取り憎さは暗号アルゴ
リズムの安全性に依存する構造であるため、今後考案さ
れるより強固な暗号アルゴリズムに置き換えることによ
り、容易に安全性を高めることが可能である。

【００３５】また、暗号通信用暗号鍵を暗号通信で使用
する暗号アルゴリズムで暗号化する場合、特別に暗号通
信用暗号鍵の安全性を高める手段を講じることなく、通
信の本来の目的である暗号通信自体の安全性を高めるこ
とで、同時に暗号鍵の盗まれにくさを高めることになる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるシステムの概要構成
と暗号通信用鍵の格納方式について示す図である。

【図２】本発明の実施形態における盗聴者により暗号鍵
格納媒体が盗難された場合に、盗聴者保有の別の装置で
暗号通信用暗号鍵の復元方法について示す図である。

【図３】本発明の実施形態における暗号通信用暗号鍵の
格納の手順について示す図である。

【図４】本発明の実施形態における暗号通信用暗号鍵の
復号化の手順について示す図である。

【図５】共通鍵暗合方式の概要を示す図である。

【図６】鍵の格納方式を示す図である。

【符号の説明】

１０１・・・読出し専用メモリ１０２・・・ＭＡＣアドレスＡ１０３・・・読出し機能１０４・・・ＭＡＣアドレスＡ１０５・・・暗号アルゴリズム（暗号化／復号化機能）１０６・・・暗号通信用暗号鍵１０７・・・暗号通信用暗号鍵（暗号化）１０８・・・読み出し／書き込み機能１０９・・・ＡＴＡカードＡ２１０・・・暗号通信用暗号鍵（暗号化）２１１・・・ルータＡ２０１・・・読出し専用メモリ２０２・・・ＭＡＣアドレスＡ２０３・・・読出し機能２０４・・・ＭＡＣアドレスＡ２０５・・・暗号アルゴリズム（暗号化／復号化機能）２０６・・・暗号通信用暗号鍵２０７・・・暗号通信用暗号鍵（暗号化）２０８・・・読み出し／書き込み機能２０９・・・ＡＴＡカードＡ２１０・・・暗号通信用暗号鍵（暗号化）２１１・・・ルータＡ３０１・・・暗号通信用暗号鍵の格納方法３０２・・・読み出し専用メモリからＭＡＣアドレスの
読み出す３０３・・・暗号通信用暗号鍵の暗号化３０４・・・正しいＡＴＡカードが装着されているかチ
ェック３０５・・・暗号化した暗号通信用暗号鍵をＡＴＡカー
ドに書き込む３０６・・・格納完了３０７・・・格納完了（格納せず）４０１・・・暗号通信用暗号鍵の復号化方法４０２・・・正しいＡＴＡカードが装着されているかチ
ェック４０３・・・暗号化した暗号通信用暗号鍵をＡＴＡカー
ドに読み出す４０４・・・読み出し専用メモリからＭＡＣアドレスの
読み出す４０５・・・暗号通信用暗号鍵の復号化４０６・・・復号化完了４０７・・・復号化失敗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B017 AA06 AA08 BA07 BB02 CA12 CA16 5J104 AA16 EA04 EA08 EA26 NA02 NA33 NA37 PA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】暗号機能を実装し携帯性の高い書き込み可
能な記録媒体に暗号鍵を格納する形態の通信装置におい
て、暗号化及び復号化を行なうための暗号アルゴリズム
と、暗号通信で使用する暗号通信用暗号鍵と、前記暗号
通信用暗号鍵を格納するための携帯性の高い暗号鍵格納
媒体と、装置に内臓される不揮発性で書き換え不可能な
記録媒体と、前記記録媒体に記録された装置固有の値と
を有する通信装置。
【請求項２】装置固有の値を不揮発性で書き換え不可能
な記録媒体から読み出すステップと、読み出された前記
装置固有の値を暗号鍵として暗号アルゴリズムにより暗
号通信用暗号鍵を暗号化するステップと、暗号化された
前記暗号通信用暗号鍵を暗号格納媒体に格納するステッ
プと、格納された前記暗号通信用暗号鍵を読み出すステ
ップと、前記暗号通信用暗号鍵を装置固有の値を暗号鍵
として復号化するステップとを有することを特徴とする
暗号鍵格納方式。