JP2001527349A - キー階層により保護されたシステムを安全保護する方法 - Google Patents

キー階層により保護されたシステムを安全保護する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、暗号キーの所定階層により保護された少なくとも１システムを、特にペイＴＶシステムにおいて、無許可のユーザより安全保護する方法に関する。現在のキー階層システムでは、システムオペレータより伝送されたグループキーをコピー、転売する不正な顧客を識別することが不可能である。本発明は、時間内に別々の時間にて形成され、同一階層レベルに属する少なくとも２つの所定サブセットの交差を形成することにより、不正な顧客に割り当てされた少なくとも１つの個別の暗号キーを判別する方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は請求項１により、暗号キーの所定階層により保護された少なくとも１
システムを、特にペイＴＶシステムにおいて、無許可のユーザより安全保護する
方法に関する。
【０００２】 （背景技術） キー階層は、顧客の個別暗号キーから多数ユーザの共通キーを得ることにおい
て多くの分野のアプリケーションに用いられている。特にペイＴＶシステムはそ
の一般的アプリケーションである。キー階層を用いることにより、ペイＴＶプロ
グラムの受信許可をある特定の顧客に限定して選択的に与えることが可能である
。可能なキー階層の一例においては木構造の形状を有する。最低位階層レベルに
おいては、潜在顧客の各々は初めに、その顧客に割り当てされた独自のキーが保
存されたチップカード、もしくは他のセキュリティモジュールを携帯する。ペイ
ＴＶのオペレータは中央記憶装置に個人の暗号キーのその全部を保存する。その
後に、最低位レベルのキーが初めに第二レベルの所定サイズの複数のサブセット
に組み合わされて、キー階層が徐々に構築される。各サブセットには暗号グルー
プキーが割り当てされて、これは、各々のサブセットを形成している最低位レベ
ルの暗号キーの助けをかりて伝送される。次に、第二レベルのサブセットは、第
二レベルの各サブセットよりも大きい第三レベルの各サブセットにより、複数の
サブセットに組み合わされる。第三レベルの各サブセットには暗号キーが割り当
てされ、これは各々のサブセットを形成している第二レベルの暗号グループキー
の助けをかりて伝送される。ペイパービューＴＶプログラムの受信許可を与えら
れている顧客について共通キーが生成されるまでこのプロセスが継続可能となる
。キー階層によって保護されたこのようなシステムに対し様々なタイプの違反行
為が想定される。その全部は、その顧客の個別キーか、１個もしくはそれ以上の
グループキーか、あるいは彼本人か他の人物のチップカードに保存されている共
通キーを知り、許可なく第三者への譲渡を行う不正な顧客によるものである。こ
のようなシステムへの違反行為は次の３タイプに分けることが出来る。
【０００３】 １．不正な顧客が共通キーをコピーし、それを許可なく（例えば、プライベート
チップカードにて）他の人物に譲渡する。このタイプの違反行為は、システムオ
ペレータが適切に選択された時間間隔により共通キーを再生成させる暗号キーを
生成することにで回避が可能である。
【０００４】 ２．不正な顧客が彼本人の個別暗号キーをコピーし、それを許可なく他の人物に
譲渡する。この場合、個別暗号キーと各個人との間には独自の関連性があるため
、（例えば、プライベートカードに）コピーされた個人のキーが認識されると、
比較的簡単な方法で顧客のシステム使用を禁止することが出来る。
【０００５】 ３．不正な顧客がグループキーをコピーし、それを許可なく第三者に譲渡する。
この場合、コピーされたグループキーを用いてその不正な顧客を識別することは
不可能である。システムオペレータは、そのグループキーから識別されたグルー
プ全顧客に対しシステムの使用を禁止するか、もしくはコピーされたグループキ
ーによる違反行為を黙許せざるを得ない。 よって本発明は、無許可のユーザから、キー階層により保護されたシステムを
より効果的に安全保護する方法を提供することを目的とする。
【０００６】 （発明の開示） 本技術目的は本発明により請求項１に記載したプロセスのステップにより達成
される。
【０００７】 キー階層の最低位レベルにおいて、個別の暗号キーが各潜在システムユーザに
割り当てされる。このキーはチップカード、あるいは他のセキュリティモジュー
ルとして手渡される。各ユーザの個別暗号キーはシステムの記憶装置に保存され
る。所定の時間間隔により、暗号キーの少なくとも１つのより高位の階層レベル
が、以下のステップにより継続して形成される。該ステップとは、すぐ下の階層
レベルの暗号キーが、各サブセットに割り当てされた暗号キーにより所望の方法
で所定サイズの複数のサブセットに組み合わされるステップであり、この暗号キ
ーは、各々のサブセットを形成している暗号キーの助けをかりて伝送され、記憶
装置に保存される。、別々の時間に形成された、同一階層レベルに属する少なく
とも２つの所定サブセットの交差を形成することによって、疑わしいユーザ個人
に割り当てされてた少なくとも１個の暗号キーが決定する。
【０００８】 望ましい詳細内容についてはサブクレームに記載する。 時間内に所定の別々のポイントでより高位の階層レベルを再構築するかわりに、
異なるシステムオペレータごとに、同時に異なるキー階層を生成することが可能
である。各キー階層は少なくとも１つのより高位の暗号キー階層レベルを有する
。各々のサブセットを形成する暗号キーより生成されて、その後保存され、各サ
ブセットに割り当てされた暗号キーによって、所望の方法によりそのすぐ低位の
階層レベルの暗号キーを所定サイズのいくつかのサブセットに組み合わせること
でより高位の階層レベルが形成される。その後、異なる２つのキー階層の同一階
層レベルに属する少なくとも２つの所定サブセットの交差を形成することによっ
て疑わしいユーザに割り当てされた少なくとも１つの暗号キーが決定する。階層
レベル数により、徐々により大きなサブセットが連続的に形成されてこの方法を
実行する。木構造のキー階層もその可能な一例である。さらに効果的な方法とし
て、幾何構造を用い、暗号キーを所定サイズのサブセットに組み合わせる方法が
ある。幾何構造は異なるサブセットの交差形成の特性を非常によく図式化出来る
という利点を有する。
【０００９】 複数の顧客に対して生成されたキー階層は、望ましくはボディＧＦ（ｑ）を用
いるｄ次元有限アフィン空間により実行可能である。（１９８２年、Ａ．Ｂｅｕ
ｔｅｌｓｐａｃｈｅｒによりＢＩ Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｓｖｅｒｌａｇに
発表された「有限幾何学へのイントロダクションI＆II」（“Ｉｎｔｒｏｄｕｃ ｔｉｏｎ ｔｏ Ｆｉｎｉｔｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ I＆II”）と、１９９２年 、Ａ．ＢｅｕｔｅｌｓｐａｃｈｅｒとＵ．ＲｏｓｅｎｂａｕｍによりＶｉｅｗｅ
ｇ Ｖｅｒｌａｇに発表された「射影幾何学」（“Ｐｒｏｊｅｃｔｉｖｅ Ｇｅ
ｏｍｅｔｒｙ”）を参照にされたい。
【００１０】 幾何構造がボディＧＦ（ｑ）によるｄ次元有限射影空間ＰＧ（ｄ，ｑ）である
と、交差はより容易に形成可能である。
【００１１】 本発明について添付図面に基づいた実施形態により、さらに詳細なる説明を行
う。
【００１２】 （発明を実施するための最良の形態） 図１は、例として５人の顧客によって構成されたペイＴＶシステムの木構造の
キー階層を示したものである。各顧客ｉは、最低位の階層レベルに位置する個人
暗号キーＰＫ1を、システムオペレータもしくはペイＴＶプログラムプロバイダ より受け取る。このように最低位の階層レベルには５人の個別暗号キーであるＰ
Ｋ1―ＰＫ5が含まれている。オペレータは中央記憶装置にこれらのキーを保存す
る。木構造を用いることによって、選択された顧客だけがペイＴＶのプログラム
受信が可能となる。例えば、顧客１、顧客２、顧客３、および顧客４のみがペイ
ＴＶプログラムの受信許可を受けた顧客であり、顧客５はその許可を受けていな
いものと仮定する。許可の配分を達成する目的において、顧客１から顧客４は次
に高い階層レベルのグループに入れられる。すなわち、それぞれが２人の顧客か
ら構成される２つのサブセットを形成する第二レベルである。これは実際に中央
部で２つのサブセットのグループキーＧＫ1とＧＫ2とを最初に生成することによ
って達成される。
【００１３】 グループキーＧＫ1は顧客１および顧客２の個別暗号キーである２個の暗号キ ー、ＰＫ1およびＰＫ2によって伝送される。一方、グループキーＧＫ2は顧客３ および顧客４の個別暗号キーである２個の暗号キー、ＰＫ3およびＰＫ4によって
伝送される。顧客１および顧客２は、彼ら自身の暗号キーであるＰＫ1およびＰ Ｋ2によりグループキーＧＫ1の計算が可能である。一方、顧客３および顧客４は
、彼らの暗号キーであるＰＫ3およびＰＫ4によりグループキーＧＫ2の計算が可 能である。これに対し、顧客５は両グループキーのうちのいづれも解読不可能で
ある。ここではレベル３である最高位階層レベルにて、そのすぐ下のレベル２の
両サブセットを含んで、すなわち４人の許可を有する顧客を含み全体セットが形
成されている。この目的で、中央部は、第二レベルの２つのグループキーＧＫ1 とＧＫ2とにより共通キーＳＫを伝送する。プロバイダによるペイＴＶプログラ ム放送は共通キーＳＫによりコード化されるため、顧客１から顧客４は解読可能
でありプログラム受信が可能であるが、顧客５には不可能である。図１に示した
キー階層は例示目的に３階層レベルを有している。
【００１４】 本発明は、グループキーＧＫ1あるいはＧＫ2をコピーし、これを許可なく第三
者に転売するといった不正を行う顧客の識別を可能にする際の問題について考慮
したものである。このような不正な顧客は「盗んだ」グループキーを海賊版チッ
プカードで販売するか、またはｅ−メールアドレスで販売することも可能である
。ここで、顧客４が不正を行う顧客であると仮定しよう。彼は中央部から先に配
分されたグループキーＧＫ2をコピーし、第三者に転売した違反者であるとする 。システムオペレータがコピーされたグループキーＧＫ2‘を得たとしても、グ ループキーＧＫ2は顧客３と顧客４の両者に割り当てされたものであるため、オ ペレータはこの違反者を識別できない。本発明の目的は、グループキーＧＫ2か ら識別された顧客のサブセットにいる不正な顧客４を探し当てることにある。こ
の目的のため、疑わしいサブセットに割り当てされている暗号キーＧＫ2と共に この疑わしいサブセットの保存が中央部にてなされる。
【００１５】 所定時間に、中央部は図２に示したような新しいキー階層を生成する。この目
的において、２つの新しいサブセットが、それぞれ、顧客１と顧客３、また顧客
２と顧客４とを含んで任意に形成される。新規のサブセットは、２つのサブセッ
トに対し新規のグループキーＧＫ1‘とＧＫ2’とを中央部で生成することによっ
て形成される。加えて、新しい共通キーＳＫ‘もまた生成される。グループキー
と共通キーが生成される工程については詳細な説明を前記で行った通りである。
新規に生成された暗号キーはもう一度個々の顧客に送られ、かつ中央部にて保存
される。本例においては顧客４である違反者は、新しいグループキーＧＫ2’を コピーし、第三者に配与する必要にせまられる。中央部がコピーされたグループ
キーＧＫ2’を得るとすぐに、それは再度中央記憶装置に保存される。次に、暗 号グループキーＧＫ2が割り当てされているサブセットと、暗号グループキーＧ Ｋ2’が割り当てされているサブセットの交差が決定する。タイム１で形成され たサブセット（図１参照）は顧客３と顧客４を含み、タイム２で形成されたサブ
セット（図２参照）は顧客２と顧客４を含むことから、不正な顧客４が交差によ
り判明する。ここで中央部は不正な顧客の識別を得、例えば、彼本人の暗号キー
ＰＫ4をブロックすることによってシステムの使用を禁止する。図１および図２ により示したキー階層は顧客４人のみを含んでいるが、いかなるサイズのキー階
層であっても使用が可能である。その場合には当然グループ数が大きくなるため
、不正な顧客を探し出すコストも増す。
【００１６】 図３および図４は異なる時間において形成された２つのサブセットの階層であ
る。これらのサブセットは、ボディＧＦ（３）を使用する、３次元有限アフィン
空間ＡＧ（３，３）により図式化が可能である。図３および図４にて示したアフ
ィン空間は２７ポイントを有し、これはペイＴＶの潜在顧客に当たる。異なるサ
ブセットどうしの交差形状特性を非常に正確に図式化出来ることから、有限アフ
ィン空間を用いてサブセット階層を実行することは有利である。図３はタイム１
で形成された階層を示したものである。各顧客は個別の暗号キーであるＰＫ1か らＰＫ27を与えられる。顧客各々の暗号キーはアフィン空間の各ポイントに割り
当てられていると考えることが出来る。最初に９つの平行直線を選択し、それか
ら直線に適合した３平行面を選択することにより、２７ポイントは連続的に３つ
のサブセットと９つのポイントに組み合わされる。言い換えると、直線は３面の
うちの１面に常に完全に含まれていなくてはならない。この構造がキー階層にト
ランスファされると、個々のポイントと９つの直線と３つの面とを含む全体空間
を含んだ最高位階層レベルにより、個々のポイントは、最低位レベルと、第二レ
ベルの直線と、第三レベルのアフィン空間の３つの面とに配置される。グループ
キーは、各直線とアフィン空間の各面ごとに前述の方法により中央部にて生成さ
れる。また、全顧客を含んだ共通キーが生成される。幾何構造、特にアフィン空
間の幾何構造によりもたらされる利点は、所定のポイントを決定する目的におい
て認知されていなくてはならないサブセット（直線あるいは面）数を正確に確立
出来るという事実に基づくものである。このように、例えば、アフィン空間の２
つの非平行面は正確に１直線で交差する。かつ、３つのペアワイズな非平行面は
正確に１個のポイントで交差する。例えば、アフィン［ｓｉｃ］の（９人からな
るグループに相当する）面のグループキーをコピーして転売した違反者の個人用
キーを判別する目的において、面を互いに平行でなくすよう、アフィン空間を時
間内に異なる３つのポイントで新しい面に分割することで十分である。言い換え
ると、１人の不正な顧客を２７人の顧客の中から探し出す場合、別々の時間で形
成された階層に加え（図３、図４）、第三の階層が第三ポイントにて時間内に生
成されなくてはならない。その各々に１個の所定グループキーが割り当てされて
いる３つのペアワイズな非平行面が交差すると、不正な顧客に相当する共通交差
ポイントが得られる。それにより、中央部は不正な顧客の個別暗号キーをブロッ
クする。
【００１７】 有限アフィン空間のかわりに有限射影空間を使用すると、平行と非平行構造間
を区分する必要がないことから、不正な顧客を探し出す交差形成によるプロセス
がより容易となる。不正な顧客が数名の個人用キーをコピーし、それらを代わり
に使用するといった場合にも、上記工程が使用出来る。しかし、この場合には、
さらに多くの階層が異なる時間で形成されなくてはならない。例えば、違反者が
９人の個別暗号キーのうちその２つを知っている場合、アフィン空間は、もう一
度、合計で３回、平行線に分割されなくてはならない。これにより疑わしい加入
者の不正確な識別を除外することが可能となり、かつ２つのキーのうちの１つが
識別される。
【００１８】 違反者個人の個別キーを識別する目的において、時間内に所定のポイントでい
くつかのキー階層を形成するかわりに、異なるキー階層を同時に存在させること
も考えられ得る。図５は２つの異なるキー階層を示している。何人かのサービス
プロバイダが１個の顧客チップカードを共有する場合、同時に存在する数個のキ
ー階層を使用することが望ましい。ここで、顧客２がある１サービスプロバイダ
の顧客１および顧客２の人の顧客を含むグループキー１０と、さらに別のサービ
スプロバイダの顧客２、顧客３、および顧客４とを含むグループキー２０とをコ
ピーし転売したものと仮定する。この場合、各サブセット１０および２０の交差
を形成することにより、不正な顧客を再度識別することが可能となる。図５から
わかるように、例えば、同一階層レベルのサブセットが必ずしも同一サイズであ
る必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 許可を与えられた４人のユーザについてタイム１で形成されたツリータイプ構
造のキー階層である。
【図２】 許可を与えられた４人のユーザについてタイム２で形成されたツリータイプ構
造のキー階層である。
【図３】 アフィン空間ＡＧ（３，３）の２７人の加入者についてタイム１で形成されたキ
ー階層である。
【図４】 図３に基づいて、タイム２で生成されたキー階層である。
【図５】 同時に存在する２つの異なるキー階層である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）最低位階層レベルにて各システムユーザに個別の暗号キ
    ーが割り当てされるステップと、 ｂ）個別暗号キーがシステムの記憶装置に保存されるステップと、 ｃ）各サブセットに割り当てされた暗号キーにより、すぐ下の階層レベルの暗号
    キーが所定サイズの複数のサブセットに所望の方法で組み合わされて、該暗号キ
    ーが各々のサブセットを形成する暗号キーの助けをかりて伝送され、次に記憶装
    置に保存されるステップを用いて、時間内に別個のポイントにて、少なくとも１
    つのより高位の暗号キー階層レベルが形成されるステップと、 ｄ）別々の時間に形成され、かつ同一階層レベルに属する少なくとも２つの所定
    サブセットの集合論交差を形成することにより、ユーザに割り当てされた少なく
    とも１個の個別暗号キーが判定されるステップとによる、 暗号キーの所定階層により保護された少なくとも１システムを、特にペイＴＶシ
    ステムにおいて、無許可のユーザから安全保護する工程。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のｃ）およびｄ）のステップが、それぞれ、
    ｃ‘）各サブセットに割り当てされた暗号キーにより、すぐ下の階層レベルの暗
    号キーが所定サイズの複数のサブセットに所望の方法で組み合わされて、該暗号
    キーが各々のサブセットを形成する暗号キーの助けをかりて伝送され、次に記憶
    装置に保存されるステップを用い、各システムごとに同時に少なくとも２つのよ
    り高位の暗号キー階層レベルが形成されるステップと、 ｄ‘）異なるキー階層の同一階層レベルに属する少なくとも２つの所定サブセッ
    トの集合論交差を形成することにより、ユーザに割り当てされた少なくとも１つ
    の個別暗号キーが判定されるステップとに、取り代わることを特徴とする請求項
    １に記載の工程。
  3. 【請求項３】 所定サイズのサブセットへの暗号キーの組合せは有限幾何構
    造により決定されることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の工程。
  4. 【請求項４】 幾何構造はｄ次元有限アフィン空間、ボディＧＦ（ｑ）上の
    ＡＧ（ｄ，ｑ）であることを特徴とする請求項３に記載の工程。
  5. 【請求項５】 幾何構造はｄ次元有限射影空間、ボディＧＦ（ｑ）上のＰＧ
    （ｄ，ｑ）であることを特徴とする請求項３に記載の暗号キーを判別する工程。
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