JP2001268069A - キーエスクロー方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キーエスクロー方式における供託逃れを低コ
ストで防いで、必要なときにすばやく傍受できるように
するとともに、無制限の傍受を防ぐ。 【解決手段】 鍵供託センター９は、グループ＃１に共
通の暗号鍵ＫD,ＫE,ＫFを保持するアイドル端末７を保
管する。裁判所13の許可を条件に、捜査機関12の要求に
応じてアイドル端末７を供与する。捜査機関12は、グル
ープ＃１の暗号通信を、アイドル端末７を使って傍受す
る。傍受許可期間が終わると、アイドル端末７が保持す
る暗号鍵に対応する新しい暗号鍵を、該当端末に配送し
て更新する。捜査対象グループの通信を、許可された期
間だけ確実に傍受できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キーエスクロー方
式に関し、特に、グループ暗号通信をダミー端末により
傍受するキーエスクロー方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のキーエスクロー方式の１つに、ア
メリカ政府が犯罪捜査目的で傍受を行なう場合に用いて
きたクリッパーチップ方式がある。これを第１のキーエ
スクロー方式と呼ぶ。図４に、クリッパーチップ方式の
構成を示す。あらかじめ電話機などに装置化しておいた
タンパーレジストなクリッパーチップによって、電話の
会話を暗号化する。そのときの暗号化に使われた鍵情報
が、ＬＥＡＦ（Law Enforcement Access Field）と呼ば
れる一種のヘッダーに記録される。ＬＥＡＦの内容は、
80ビットのセッション鍵Ｋsと、32ビットの装置ｉの装
置固有鍵Ｋuiと，16ビットのチェックサムCheckの合計1
28ビットからなる鍵情報である。

【０００３】ユーザーが利用するクリッパーチップの装
置固有鍵は、あらかじめ２つの鍵寄託機関１，２に分割
して寄託されている。この鍵は秘密に保管されている
が、法務執行上の必要性から、暗号の解読が必要と判断
された場合は、捜査機関は裁判所の許可を取得した上
で、各鍵寄託機関に鍵の引渡しを求めることができる。

【０００４】まず、において、ＬＥＡＦデコーダーよ
り鍵Ｋrを用いて、セッション鍵情報を復元し抽出す
る。次に、において、捜査機関は、取り出した装置識
別子Ｄiを、２つの鍵保管機関へ送付する。におい
て、鍵保管機関＃１，＃２は、それぞれＤiからＫui¹と
Ｋui²を検索し、それぞれＫui¹、Ｋui²を求める。に
おいて、それを捜査機関に送付する。次に、におい
て、両機関から入手したＫui ¹,Ｋui²を合成して、セッ
ション鍵Ｋsを復元する。これにより傍受した暗号文を
解読する。

【０００５】従来の第２のキーエスクロー方式として、
ＩＤベース暗号システムを利用したＩＤベース鍵配送方
式がある。通信相手のＩＤ情報（住所や生年月日、電子
メールアドレスなど）を用いるだけで、公開ファイルを
参照することなく暗号鍵を共有する方式である。この方
式のひとつに、特開昭63-36634号公報に開示された「暗
号鍵共有方式ならびに同方式用装置」というのがある。
この方式の概略構成を、図５に示す。

【０００６】まず、センターは、センターのアルゴリズ
ムＧを生成し、秘密に保つ。ネットワーク内のユーザー
Ａ，Ｂ，Ｃ，…のＩＤ情報をｙ_A，ｙ_B，ｙ_Cとする。セ
ンターは、ユーザーの秘密のアルゴリズムＸ_A，Ｘ_B，Ｘ
_Cを、 Ｘ_A＝Ｇ（ｙ_A）,Ｘ_B＝Ｇ（ｙ_B），Ｘ_C＝Ｇ（ｙ_C） のように、センターのアルゴリズムとＩＤ情報を用いて
生成する。Ｘ_AはＡだけに、Ｘ_BはＢだけに、というよう
に、各ユーザー専用の秘密のアルゴリズムを生成し、該
当ユーザーへ配る。このような準備を行なった後、ユー
ザーが通信を行ないたい相手のＩＤ情報を、送信側で自
分の秘密のアルゴリズムに入力して共通の鍵を得る。各
ユーザーは、センターからの秘密のアルゴリズムを秘密
に保管する。

【０００７】第２のキーエスクロー方式は、このＩＤベ
ース暗号システムを応用したものである。捜査機関がセ
ンターへアクセスして、通信傍受したい共有鍵を作成し
てもらうことで、傍受が可能となる。このＩＤベース鍵
配送システムでは、センターに鍵生成のすべての情報が
蓄積されており、あらゆる組合せの暗号通信共有鍵を合
成することができる。

【０００８】一方、グループ通信では、基地局から同報
通信が可能な複数の移動端末機から構成される暗号通信
システムにおいて、特定の端末間でグループ暗号通信を
行なう場合には、グループを構成する端末のみに、グル
ープ暗号鍵をあらかじめ秘密裏に配送しておく必要があ
る。従来の暗号通信システムでは、個別暗号鍵を使って
グループ暗号鍵を配送して、最初から端末にグループ鍵
を格納しておく方法をとっていた。しかし、このような
グループ暗号鍵の配送方法では、グループ構成メンバー
に変更があった場合に、グループ鍵の更新が困難である
という問題があった。このような困難を回避する従来の
グループ通信方法の１つを説明する。

【０００９】基地局と、基地局から一斉通信が可能なｎ
（ｎは２より大なる整数）の端末機から構成される暗号
通信システムにおいて、基地局は、相異なるｎ個の暗号
鍵を生成する手段と、ｎ個の暗号鍵を保持する手段と、
（ｎ−１）個以下の暗号鍵の任意の組み合わせでメッセ
ージを多重に暗号化して一斉通報を行なう手段を有し、
端末は、ｎ個の暗号鍵のうち、各端末でそれぞれ相異な
る1個の暗号鍵を除く（ｎ−１）個の暗号鍵を保持する
手段と、基地局から一斉通報される暗号化された情報を
自端末が保持する（ｎ−１）個以下の鍵の任意の組み合
わせで多重に復号する手段を有する。

【００１０】基地局は、端末に対して同報通信ができる
無線基地局である。基地局は、端末の個別鍵をすべて格
納した記憶装置をもつ。説明の便宜のため、図６に示す
ように、６個の端末を含むシステムで説明する。端末１
〜６は、移動通信の端末である。各端末は、暗号鍵を格
納しておく記憶装置をもつ。グループ＃１は、端末１，
２，３で構成されるグループである。グループ＃２は、
端末４，５，６で構成される。

【００１１】システム全体としては、暗号鍵は、ＫA、
ＫB,ＫC,ＫD,ＫE,ＫFの６個がある。６個中５個が事前
に書き込まれているが、書き込みパターンは全端末で異
なっている。端末１の鍵書き込みパターンは、鍵ＫA〜
ＫFの各端末の補集合に対応している。すなわち、端末
１の補集合をＴ1’とすると Ｔ1'＝{端末２,端末３,端末４,端末５,端末６} であり、ＫAは、Ｔ1’に属する５台の端末に書き込まれ
ている。同様に、端末２の補集合Ｔ2’は Ｔ2'＝{端末１,端末３,端末４,端末５,端末６} であり、ＫBは、Ｔ2’に書き込まれている。以下同様
に、ＫCはＴ3’に、ＫDはＴ4’に、ＫEはＴ5’に、ＫF
はＴ6’に書き込まれている。この結果、端末１には、
ＫB〜ＫFの５個の暗号鍵が書き込まれる。以下、端末２
には、ＫA,ＫC〜ＫFという風に、端末６にはＫA〜ＫEが
書き込まれる。

【００１２】次に、グループ１に暗号化したメッセージ
を送る方法について述べる。以下では、Ｋ(ｍ)で、メッ
セージｍを暗号鍵Ｋで暗号化したものを表す。グループ
１は、端末１，２，３から構成されているので、目的と
する暗号化されたメッセージは、端末１，２，３が復号
可能なメッセージである。端末１，２，３が復号可能な
メッセージとは、グループ２の端末４，５，６が復号不
可能なメッセージである。ここで、端末４のみが復号不
可能なメッセージは、ＫDで暗号化されたメッセージで
ある。これは、全体の鍵の中で、端末４のみに書き込ま
れていない鍵はＫDだからである。同様に、端末５のみ
が復号不可能なメッセージは、ＫEで暗号化されたメッ
セージである。また、端末６が復号不可能なメッセージ
は、鍵ＫFで暗号化されたメッセージである。

【００１３】したがって、メッセージｍを鍵ＫFで暗号
化し、さらにそれを鍵ＫEで暗号化し、さらに鍵ＫDで暗
号化したメッセージは、端末４，５，６のいずれでも復
号不可能であるが、端末１，２，３の何れでも復号可能
である。すなわち、ＫD(ＫE(ＫF(ｍ)))は、グループ１
への暗号化メッセージであり、グループ１へ暗号文を送
りたい場合は、基地局10は、ＫD(ＫE(ＫF(ｍ)))を作成
して同報通信すればよい。復号は、鍵ＫD,ＫE,ＫFを用
いればよい。同様に、グループ２への暗号通信は、ＫC
(ＫB(ＫA(ｍ)))を作成して同報通信すればよい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の第１の
キーエスクロー方式では、許可を得てからＬＥＡＦより
鍵情報を取り出し、２つの機関に依頼して鍵を合成して
セッション鍵を取り出すので、どうしても時間がかかる
という問題があった。実質的に効率よく傍受するために
は、一般的には２時間以内が限度であるが、その条件を
満たすことが困難であった。また、タンパーレジストな
ハードウェアに依存するため、費用もかかるという問題
があった。さらに、偽のＬＥＡＦをつけることにより、
傍受を免れうるという問題もあった。

【００１５】また、捜査機関が一時期の傍受のために取
得した暗号鍵が、捜査実行後破棄されたかどうかわから
ないという問題があった。すなわち、無制限に捜査機関
によって通信傍受が行われて、プライバシーが侵害され
る恐れがあった。

【００１６】本発明は、上記従来の問題を解決して、キ
ーエスクロー方式において、低コストで供託逃れを防止
し、必要なときにすばやく傍受できるようにするととも
に、捜査機関による無制限の傍受を防ぐことを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、鍵供託センターと、基地局と、基地
局から一斉通信が可能なｎ（ｎ≧２なる整数）個の端末
から構成される暗号通信システムのキーエスクロー方式
の鍵供託センターに、相異なるｎ個の暗号鍵を保持する
手段と、所定の暗号鍵を保持するアイドル端末を保管す
る手段と、捜査機関の要求に応じてアイドル端末を供与
する手段とを設け、基地局に、（ｎ−１）個以下の暗号
鍵の任意の暗号鍵の組み合わせでメッセージを多重に暗
号化して一斉通信を行なう手段を設け、端末に、ｎ個の
暗号鍵のうち各端末でそれぞれ異なる１個の暗号鍵を除
く（ｎ−１）個の暗号鍵を保持する手段と、基地局から
一斉通報される暗号化された情報を自端末が保持する
（ｎ−１）個以下の鍵の任意の組み合わせで多重に復号
する手段とを設けた構成とした。

【００１８】このように構成したことにより、低コスト
で供託逃れを防止でき、捜査機関による無制限の傍受を
防ぐことができる。捜査機関は、捜査対象端末が含まれ
るグループの通信をすばやく確実に傍受できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。

【００２０】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態は、傍受対象グループに共通する暗号鍵を保持す
るアイドル端末を鍵供託センターが保管し、捜査機関が
通信傍受を行なう時は、アイドル端末を使って、許可さ
れた期間だけ傍受するキーエスクロー方式である。

【００２１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
るキーエスクロー方式の機能ブロック図である。図１に
おいて、端末１〜６は、暗号通信を行なう移動無線端末
である。アイドル端末７は、通信傍受用の無線端末であ
る。暗号鍵８は、端末環通信用の共通鍵方式の暗号鍵で
ある。鍵供託センター９は、供託された暗号鍵を保管す
る組織である。基地局10は、暗号鍵の配布や端末の通信
を統括する無線局である。無線ネットワーク11は、同報
通信可能な無線通信路である。捜査機関12は、警察など
の公的捜査組織である。裁判所13は、傍受許可令状を発
給する裁判所である。

【００２２】上記のように構成された本発明の第１の実
施の形態におけるキーエスクロー方式の動作を説明す
る。各端末は、あらかじめ固有の端末暗号鍵を保持して
いる。さらに、従来の技術で述べたと同様に、図６に示
すように、端末ごとに組合せがすべて異なる暗号鍵の組
を保持している。各端末が保持する暗号鍵は、鍵供託セ
ンター９が保管している。グループを構成してグループ
通信を行なう場合は、そのグループに共通する複数の暗
号鍵を使用して通信する。

【００２３】図６に示すように、端末１，２，３でグル
ープ通信を行なう場合は、メッセージｍを鍵ＫFで暗号
化し、さらにそれを鍵ＫEで暗号化し、さらに鍵ＫDで暗
号化して送信する。この暗号化メッセージは、端末４，
５，６のいずれでも復号不可能であるが、端末１，２，
３の何れでも復号可能である。すなわち、ＫD(ＫE(ＫF
(ｍ)))はグループ＃１への暗号化メッセージであり、グ
ループ＃１へ暗号文を送りたい場合は、基地局は、ＫD
(ＫE(ＫF(ｍ)))を作成して、同報通信すればよい。復号
は、暗号鍵ＫD,ＫE,ＫFを用いればよい。同様に、グル
ープ＃２への暗号通信は、ＫC(ＫB(ＫA(ｍ)))を作成し
て、同報通信すればよい。

【００２４】図１を参照して、供託された暗号鍵によ
り、捜査機関が傍受を行なう手順を説明する。捜査機関
12は、通信傍受の必要が生じた場合、裁判所13に許可を
申請する。裁判所13は、申請が適法であれば、傍受許可
期間を指定して傍受許可令状を発給する。裁判所13の許
可を得た捜査機関12は、鍵供託センター９にグループ＃
１（端末１，２，３）の通信傍受を申し出る。鍵供託セ
ンター９は、それが正当な要求であると判断した場合
は、端末１，２，３に共通する暗号鍵ＫD,ＫE,ＫFを保
持させたアイドル端末７を捜査機関12に貸し出す。捜査
機関12は、暗号鍵ＫD,ＫE,ＫFを使ってグループ＃１の
通信を傍受する。

【００２５】傍受許可期間が過ぎれば、鍵供託センター
９はアイドル端末７が保持する暗号鍵ＫD,ＫE,ＫFを、
各端末固有の端末暗号鍵を使って、新しい暗号鍵を配布
することによって更新し、捜査機関12の無制限な通信傍
受を防ぐ。

【００２６】このようにして、グループに共通の暗号鍵
を保持するアイドル端末７を捜査機関12に供与すること
により、迅速に通信傍受を行なうことが可能となる。ま
た、傍受許可期間が過ぎれば、鍵供託センター９は直ち
に、捜査機関12が持つアイドル端末７が保持する暗号鍵
を更新して、通信傍受ができないようにするため、プラ
イバシーが侵害されるのを確実に防ぐことができる。

【００２７】上記のように、本発明の第１の実施の形態
では、キーエスクロー方式を、対象グループに共通する
暗号鍵を保持するアイドル端末を鍵供託センターが保管
し、捜査機関が通信傍受を行なう時は、アイドル端末を
使って、許可された期間だけ傍受する構成としたので、
捜査機関は迅速に通信傍受を行なうことができる。

【００２８】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、傍受対象端末の暗号鍵を保持するアイドル端
末を鍵供託センターが保管し、捜査機関が通信傍受を行
なう時は、アイドル端末を使って、許可された期間だけ
傍受するキーエスクロー方式である。

【００２９】図２は、本発明の第２の実施の形態におけ
るキーエスクロー方式の端末が保持する暗号鍵の構成を
示す図である。第２の実施の形態の基本的構成は、第１
の実施の形態と同じである。第２の実施の形態が第１の
実施の形態と異なるところは、傍受対象端末が１台であ
る点である。

【００３０】上記のように構成された本発明の第２の実
施の形態におけるキーエスクロー方式の動作を説明す
る。各端末１〜６と鍵供託センター９が保持する暗号鍵
は、第１の実施の形態と同じである。鍵供託センター９
は、基地局10内にある。

【００３１】供託された暗号鍵により、捜査機関12が傍
受を行なう手順を説明する。捜査機関12は、通信傍受の
必要が生じた場合、裁判所13に許可を申請する。裁判所
13は、申請が適法であれば、傍受許可期間を指定して傍
受許可令状を発給する。裁判所13の許可を得た捜査機関
12は、鍵供託センター９に端末２の通信傍受を申し出
る。鍵供託センター９は、それが正当な要求であると判
断した場合は、端末２の暗号鍵ＫA,ＫC,ＫD,ＫE,ＫFを
保持させたアイドル端末７を捜査機関12に貸し出す。捜
査機関12は、暗号鍵ＫA,ＫC,ＫD,ＫE,ＫFを使って端末
２の通信を傍受する。

【００３２】傍受許可期間が過ぎれば、鍵供託センター
９はアイドル端末７が保持する暗号鍵ＫA,ＫC,ＫD,ＫE,
ＫFを、各端末固有の端末暗号鍵を使って、新しい暗号
鍵を配布することによって更新し、捜査機関12の無制限
な通信傍受を防ぐ。

【００３３】上記のように、本発明の第２の実施の形態
では、キーエスクロー方式を、傍受対象端末の暗号鍵を
保持するアイドル端末を鍵供託センターが保管し、捜査
機関が通信傍受を行なう時は、アイドル端末を使って、
許可された期間だけ傍受する構成としたので、捜査機関
は迅速に通信傍受を行なうことができる。

【００３４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、すべての暗号鍵を保持するアイドル端末を鍵
供託センターが保管し、捜査機関が通信傍受を行なう時
は、アイドル端末を使って、許可された期間だけ傍受す
るキーエスクロー方式である。

【００３５】図３は、本発明の第３の実施の形態におけ
るキーエスクロー方式の機能ブロック図である。第３の
実施の形態の基本的構成は、第１の実施の形態と同じで
ある。第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なると
ころは、傍受対象端末がすべての端末である点である。

【００３６】上記のように構成された本発明の第３の実
施の形態におけるキーエスクロー方式の動作を説明す
る。各端末１〜６と鍵供託センター９が保持する暗号鍵
は、第１の実施の形態と同じである。

【００３７】アイドル端末７に、すべての暗号鍵を保持
させておき、鍵供託センター９が保管する。６端末の場
合は、暗号鍵ＫA，ＫB，ＫC，ＫD，ＫE，ＫFを保持す
る。このアイドル端末７は、すべての端末の暗号文を復
号できるマスター鍵を持つ端末となる。捜査機関12が通
信傍受を行なうときだけ、鍵供託センター９から貸し出
す。

【００３８】通信傍受期間が終了すると、アイドル端末
７を返却させる。あるいは、端末固有の端末暗号鍵を使
用して、新しい暗号鍵をすべての端末に再配布して更新
する。

【００３９】上記のように、本発明の第３の実施の形態
では、キーエスクロー方式を、すべての暗号鍵を保持す
るアイドル端末を鍵供託センターが保管し、捜査機関が
通信傍受を行なう時は、アイドル端末を使って、許可さ
れた期間だけ傍受する構成としたので、捜査機関は迅速
に通信傍受を行なうことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、鍵供託センターと、基地局と、基地局から一斉通
信が可能なｎ（ｎ≧２なる整数）個の端末から構成され
る暗号通信システムのキーエスクロー方式の鍵供託セン
ターに、相異なるｎ個の暗号鍵を保持する手段と、所定
の暗号鍵を保持するアイドル端末を保管する手段と、捜
査機関の要求に応じてアイドル端末を供与する手段とを
設け、基地局に、（ｎ−１）個以下の暗号鍵の任意の暗
号鍵の組み合わせでメッセージを多重に暗号化して一斉
通信を行なう手段を設け、端末に、ｎ個の暗号鍵のうち
各端末でそれぞれ異なる１個の暗号鍵を除く（ｎ−１）
個の暗号鍵を保持する手段と、基地局から一斉通報され
る暗号化された情報を自端末が保持する（ｎ−１）個以
下の鍵の任意の組み合わせで多重に復号する手段とを設
けたので、低コストで供託逃れを防止でき、捜査対象端
末の通信をすばやく確実に傍受できるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるキーエスク
ロー方式のブロック図、

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるキーエスク
ロー方式の端末が保持する暗号鍵の構成図、

【図３】本発明の第３の実施の形態におけるキーエスク
ロー方式の端末が保持する暗号鍵の構成図、

【図４】従来のクリッパーチップを用いるキーエスクロ
ー方式のブロック図、

【図５】従来のＩＤベース鍵配送を利用するキーエスク
ロー方式のブロック図、

【図６】従来のグループ通信方法における端末の暗号鍵
を示す図である。

【符号の説明】

１〜６ 端末 ７ アイドル端末 ８ 暗号鍵 ９ 鍵供託センター 10 基地局 11 無線ネットワーク 12 捜査機関 13 裁判所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒲池 健一郎 神奈川県横浜市港北区新横浜三丁目20番地 ８ 株式会社高度移動通信セキュリティ技 術研究所内 Ｆターム(参考） 5J104 AA16 EA01 EA12 JA03 MA05 NA02 PA01 5K067 AA30 BB01 BB21 CC13 DD29 EE02 EE10 EE16 EE32 FF04 HH36 9A001 CZ02 EE03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供託された暗号鍵を保管する鍵供託セン
   ターと、基地局と、前記基地局から一斉通信が可能なｎ
   （ｎ≧２なる整数）個の端末から構成される暗号通信シ
   ステムのキーエスクロー方式において、前記鍵供託セン
   ターに、相異なるｎ個の暗号鍵を保持する手段と、所定
   の暗号鍵を保持するアイドル端末を保管する手段と、捜
   査機関の要求に応じて前記アイドル端末を供与する手段
   とを設け、前記基地局に、（ｎ−１）個以下の暗号鍵の
   任意の暗号鍵の組み合わせでメッセージを多重に暗号化
   して一斉通信を行なう手段を設け、前記端末に、前記ｎ
   個の暗号鍵のうち各端末でそれぞれ異なる１個の暗号鍵
   を除く（ｎ−１）個の暗号鍵を保持する手段と、前記基
   地局から一斉通報される暗号化された情報を自端末が保
   持する（ｎ−１）個以下の鍵の任意の組み合わせで多重
   に復号する手段とを設けたことを特徴とするキーエスク
   ロー方式。
2. 【請求項２】 前記鍵供託センターを前記基地局に設け
   たことを特徴とする請求項１記載のキーエスクロー方
   式。
3. 【請求項３】 前記鍵供託センターに、複数端末に共通
   の暗号鍵を保持するアイドル端末を保管する手段を設け
   たことを特徴とする請求項１記載のキーエスクロー方
   式。
4. 【請求項４】 前記鍵供託センターに、特定端末と同じ
   暗号鍵を保持するアイドル端末を保管する手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のキーエスクロー方式。
5. 【請求項５】 前記鍵供託センターに、すべての暗号鍵
   を保持するアイドル端末を保管する手段を設けたことを
   特徴とする請求項１記載のキーエスクロー方式。