JP2003536299A

JP2003536299A - メッセージを暗号化するための方法及び装置

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Publication number: JP2003536299A
Application number: JP2002502577A
Authority: JP
Inventors: ミカエルトゥフェショールメン; トマスエドソ; ハンセンマットドレ; クリストファースカンツェ
Original assignee: アノト・アクティエボラーク
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: EP1292882B1; SE0002158L; EP1292882A1; EP1293061A1; SE0002158D0; AU2001264480A1; ES2269415T3; WO2001095091A1; AU2001264501A1; DE60121764T2; WO2001095559A1; DE60121764D1; SE516567C2; ATE334443T1; JP4815094B2

Abstract

(57)【要約】送信装置から受信機へのメッセージの安全な伝送のためのメッセージの暗号化で使用するため、あるいは送信されたメッセージの認証のために真の乱数を生成するための方法及び対応する装置。光データにより表わされる光学像は、光センサにより得られ、光データの確率過程性を改善するために処理される。このようにして処理されたデータは、その後、暗号鍵として使用できる乱数を生成するために、あるいはメッセージを暗号化するための暗号化アルゴリズムで後に使用するための暗号鍵を作成するために使用される。この方法は、情報管理システムで使用されるデジタルペン（ＤＰ）で実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、概して、送信者から受信者に情報を伝送する分野に関する。詳細に
は、本発明は、メッセージを送信装置から受信者へ安全に伝送する為の方法及び
装置に関する。本発明はさらに、コンピュータにこのような方法を実行させるた
めの命令を備えるコンピュータ読み取り可能媒体、及びそれぞれこのような装置
を備える送信装置とシステムに係わる。

【０００２】（背景技術）例えば、手持ち式装置を含むシステムにおける送信者から受信者への情報の伝
送中、信頼性、完全性、機密性及び否認防止に関して安全な伝送を取得するため
に実現させる必要のある、基本的に４つの態様がある。しかしながら、機密性、
つまり伝送中情報の機密が維持されていることは、例えば金融取引において、ま
たはｅ−コマースにおいてなど、デジタル通信の分野ではきわめて重大である。
他の態様だけではなくこの態様は、暗号法を使用することによって対処できる。

【０００３】暗号法または暗号法に基づいたネットワークセキュリティアルゴリズムを使用
するとき、乱数データがさまざまな理由から使用され、不可欠な役割を果たす。
例えば、乱数は、暗号鍵として、あるいは暗号鍵の生成のために頻繁に使用され
る。さらにランダムデータは、定義上、決定または推測が難しい。

【０００４】暗号法の通例の方法は、対称暗号化と非対称暗号化を含む。対称暗号化を使用
するときには、暗号化と復号化の両方に同じ鍵が使用される。暗号鍵は、暗号化
アルゴリズムと併せて使用され、異なる鍵がそのアルゴリズムからさまざまな出
力を生じさせる。暗号化されたメッセージのセキュリティの程度は、アルゴリズ
ムの機密性にではなく、鍵の機密性に、したがって鍵としてあるいは鍵を生成す
るために使用される乱数に左右される。これによって、ＡＥＳ（先進型暗号標準
）、ＤＥＳ（データ暗号化規格）、またはＩＤＥＡ（国際データ暗号化規格）な
どの強力な標準アルゴリズムの使用が可能になる。セキュリティの程度は、鍵の
長さつまりビットサイズにも左右される。暗号鍵が長いほど、暗号を解読するの
は困難になる。

【０００５】非対称暗号化を使用するとき、送信者と受信者は、それぞれ個人暗号化鍵と公
開暗号化鍵を有する。それにより、機密性、認証、及び否認防止が達成される。
一般的に使用される非対称暗号化アルゴリズムには、例えば、ＲＳＡ（Ｒｈｉｖ
ｅｓｔ−Ｓｈａｍｉｒ−Ａｄｅｌｍａｎ）とＤＨ（Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａ
ｎ）が挙げられる。

【０００６】真の乱数の発生源を見つけ出すのが困難であることは周知の問題である。電離
放射線事象、ガス放電管、及び漏出コンデンサのパルス検出器などの物理雑音発
生器が、１つの発生原因となる可能性がある。しかしながら、このような装置の
有用性はネットワークセキュリティの用途では限られている。例えば、これらの
装置の１つを手持ち式装置に組み込むには、手持ち式装置の複雑で、おそらく粗
大な設計が必要となるだろう。さらに、このような装置により発生する数の不規
則性の程度と精度の両方に問題がある。

【０００７】暗号法用途のために乱数を取得するための別の取り組み方は、アルゴリズム技
法を使用することである。しかしながら、これらのアルゴリズムは決定論的であ
るため、統計的には不規則ではない数のシーケンスを形成する。このような数は
、多くの場合、擬似乱数と呼ばれる。

【０００８】擬似乱数の生成に幅広く使用される技法が、線形合同法である。数のシーケン
スは、以下の方程式を介して得られ、ｘ_ｎ＋１＝（ａＸ_ｎ＋ｂ）ｍｏｄｃここではＸ_０は初期数、つまりランダムシードである。通常、手持ち式装置ま
たはコンピュータでは、内部クロックのマイクロ秒がアルゴリズムを開始するた
めのランダムシードとして使用される。前述した方法の１つの問題点は、一旦、値、つまりランダムシードが選ばれる
と、シーケンス中の後続の数が決定論的に続くという点である。つまり、シーケ
ンスの一部についての知識を持った者は、理論的にシーケンスの後続の要素を決
定できるだろう。

【０００９】例えば、ブルートゥースで使用されるアルゴリズムなど、内部クロックをラン
ダムシードとして使用するさらに高度な乱数生成器を実現することが可能である
。このアルゴリズム及び類似したアルゴリズムは、線形合同法により生成する数
に比較すると統計的な特性が改善された擬似乱数を生成させることができる。し
かしながら、擬似乱数は、統計的な意味では、つまり不規則性の程度を考慮する
ときには依然として不十分な質である。

【００１０】したがって、送信者と受信者の間での情報の安全な伝送を提供するために、暗
号化アルゴリズムで使用するための暗号鍵の生成のために、前述の基準に従い、
優れた質の乱数を提供する手持ち式装置を備えるシステムで実現できる方法を見
つけ出す上では問題が残っている。

【００１１】（発明の要約）したがって、本発明の目的は、暗号鍵を作成し、メッセージを暗号化するため
の改良された方法及び装置を提供することである。

【００１２】この目的及び他の目的は、方法、コンピュータ読み取り可能媒体、装置、及び
独立クレーム中で明示される機能を有するシステムを提供することにより、本発
明に従って達成される。好ましい実施形態は、従属クレーム中で明示される。

【００１３】本発明の第１態様に従って、メッセージを、前記メッセージの送信装置から受
信機への安全な伝送のために暗号化するための方法が提供される。この方法は、
光データを取得するステップと、前記光データをランダムシードとして使用して
暗号鍵を作成するステップと、暗号化アルゴリズムの中で前記暗号鍵を使用して
前記メッセージを暗号化するステップとを備える。

【００１４】本発明の第２態様に従って、メッセージを、送信者から受信者への前記メッセ
ージの安全な無線伝送のために暗号化するための装置が提供される。この装置は
、光データを受信するための手段であって、前記光データが光パラメータの値を
表わす受信手段と、前記光データをランダムシードとして使用して暗号鍵を作成
するための処理手段と、前記暗号鍵を使用して伝送されるメッセージを暗号化す
るための暗号化手段とを備える。

【００１５】発明の更なる態様に従って、本発明の第１態様によるコンピュータにこの方法
を実行させるための命令と、メッセージを取得するため、及び前記メッセージを
受信者に送信するために配置され、本発明の第２態様による装置を備える送信装
置と、とりわけ、それぞれが本発明の第２態様による装置を備える複数のデジタ
ルペンを備える情報管理システムとを備えるコンピュータ読み取り可能媒体が提
供される。

【００１６】このようにして、本発明は、暗号鍵の作成のために光データをランダムシード
として使用する有利な識見に基づいており、その結果メッセージを暗号化するた
めの暗号化アルゴリズムで使用される。本発明の方法によって得られる光データ
は、不可欠な程度の不規則性及び予測不能性を示す。事実、光データは、「真に
」不規則であると見なすことができる。その結果、不規則性の程度は高まり、使
用される光データは、前述された既知の方法におけるランダムシードに使用され
るデータに比較してより予測不可能となる。したがって、作成された暗号鍵の機
密度の改善が達成されるだろう。

【００１７】従来、乱数のシーケンスの質、予測不能性、及び不規則性を判断するためには
、２つの異なる、必ずしも両立できない基準が使用される。「真の」不規則なシ
ーケンスでは、それぞれの数は、シーケンス中の他の任意の数から統計的に独立
しているため、予測不能である。２つの基準は、数のシーケンスの不規則性を確
証するために使用される。第１に、数のそれぞれの発生頻度がほぼ同じでなけれ
ばならないことを意味する乱数の均一な分布である。第２に、シーケンス中のど
の値も他のどれかから推論できないことを意味する乱数間の独立性である。

【００１８】本発明の好ましい実施形態に従って、表面、つまりその一部が、光センサ、好
ましくはカメラまたは感光性センサで走査される、または読み取られ、それによ
り読み取られた表面の特性を表す光データを取得する。感光センサは、例えば、
ＣＣＤセンサ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳセンサ（相補型金属酸化膜半導体
）である。取得された光データは、表面の部分の物理的な条件を表す少なくとも
１つの光パラメータの値によって決定され、少なくとも１つの光パラメータの値
を表す。

【００１９】好ましくは、光データは、位置コードパターンが備えられた表面上の部分から
取得され、位置コードパターンは、光読み取り可能マーキングを含む。前記マー
キングのそれぞれは、多少任意に設計されてよい。しかしながら、各マーキング
の設計は、好ましくは、例えば以下の詳細な説明に図示されるような円形のドッ
トの形を取り、初歩的である。位置コードパターンは、検出器またはセンサによ
って検出または検知できる前述された型の記号を達成するために使用されてよい
任意のパラメータを使用して実現される。パラメータは、電気的な型または化学
的な型、あるいは他の任意の型であってよい。ただし、位置コードパターンは、
これがパターンのその表面への応用を助長するため光学的に読み取り可能である
。その結果、そのパターンは、必ずしも可視スペクトルに波長を有する必要のな
い光を反射する能力を持たなければならない。

【００２０】好ましくは、暗号鍵の生成のために検知、使用されるパラメータは、光センサ
用に可視である光源のエネルギー出力強度の相対的な測定単位である輝度である
。本発明の好ましい実施形態では、照明される表面の一部から反射される光の輝
度が登録される。言うまでもなく、その検知された光が必ずしも反射される光を
構成する必要はない。発光する表面から発せられる光の検知は、本発明の、ある
いは発せられ、反射される光のあらゆる組み合わせの範囲でも熟慮される。その
検知される光の輝度は、例えば、周囲の照明の変動、パターンの焼き付けの質、
マーキングのブラッキング、及び／または紙表面などの表面の質に左右されるこ
とがある。ペンの包含など、生物測定要因もその輝度に影響を及ぼすことがある
。これらの要因及び他の要因は、光データにかなりの程度の不規則性を生じさせ
る。さらに、光センサ自体が雑音発生器であるという事実が、なおさらに光デー
タの不規則性の程度を高めるだろう。

【００２１】本発明の好ましい実施形態に従って、光データは、事前にプログラムされた順
序または方式に従って処理され、規定の長さのデータフィールド内で編成される
。データフィールドは、その結果、好ましくは、規定の順序などの規定の方式に
従ってデータレコード内で編成される。

【００２２】本発明の特定的な好ましい実施形態に従って、及び前記データレコード内で編
成される光データの確率過程性をなおさらに改善するために、データレコード内
のデータフィールドの順序は、周期並べ替えアルゴリズムに従って配列し直され
る。周期並べ替えアルゴリズムに従って、さまざまなデータレコード内のその配
列し直されたデータフィールドの順序は、データレコードごとに異なる可能性が
ある。したがって、データレコードによっては、データフィールドの順序がまっ
たく改変されないケースを含む、多くの異なる並べ替え方式が使用されてよい。
好ましくは、周期並べ替えは、各データレコード内の全データフィールドを移す
ことにより実行される。データフィールドは、ゼロ、つまり移動が起こらないか
ら、データレコード内のデータフィールドの数に一致する数から１を差し引いた
数の数多くのステップで移動されてよい。したがって、並べ替えアルゴリズムは
、各データフィールドがある特定的なデータレコードについて移動されるステッ
プの数に関する情報を含む。

【００２３】本発明のある特定的な実施形態に従って、データレコードの第１集合に含まれ
るそれぞれのレコード内でのデータフィールドの順序は、第１並べ替えアルゴリ
ズムに従って並べ替えられる。それにより、並べ替えられたデータレコードの第
１集合が取得される。次に、データレコードの第２集合の各データレコード内で
のデータフィールドの順序が、第２並べ替えアルゴリズムに従って並べ替えられ
、それにより並べ替えられたデータレコードの第２集合が取得される。その暗号
鍵の作成において、並べ替えられたデータレコードの第１集合は、暗号化アルゴ
リズムで使用される暗号鍵の、キーデータを形成し、並べ替えられたデータレコ
ードの第２集合は入力データを形成する、及び逆もまた同様である。代わりに、
キーデータ及び入力データは、暗号化プロセスの資料として使用できる暗号化デ
ータを形成する。例えば、その資料は、対称暗号化アルゴリズムのために、暗号
鍵として、あるいは暗号鍵に圧縮されるキー資料として使用されるために、受信
機の公開鍵で暗号化できる。前述された並べ替えプロセスの長所は、処理された
データの統計的な特性、つまり不規則性及び予測不能性が著しく改善されるとい
う点である。

【００２４】本発明の更なる好ましい実施形態に従って、驚くべきことに、詳細に後述され
る特定的な並べ替えアルゴリズムを使用して、ある特定の高い程度の確率過程性
が達成されたことが分かった。事実、暗号化アルゴリズムの出力データは、光デ
ータをランダムシードとして使用し、説明された並べ替えアルゴリズムを使用す
るときに、一般的な統計試験方法により均一に分散された雑音を構成する。

【００２５】本発明の別の好ましい実施形態に従って、データレコード内に編成される取得
された光データの確率過程性は、ハッシュ関数を使用して改善される。この実施
形態に従って第１アルゴリズム、つまり第１ハッシュ関数によって規定数のデー
タレコードの集合で第１ハッシュ化が実行される。当業者により理解されるよう
に、ハッシュ化は反復プロセスであるが、詳細に説明されない。したがって、こ
れ以降使用されるような用語ハッシュ化出力は、ハッシュ化に含まれるすべての
反復の結果を指す。したがって、第１出力、つまり、第１ハッシュ化出力は、第
１ハッシュ化から取得される。次に、第１出力は、第２ハッシュ関数であってよ
い第２アルゴリズムに対するインプットとして使用される。第２アルゴリズムの
出力、つまり乱数は、次に、例えば、暗号鍵として、あるいはメッセージを暗号
化するための暗号化アルゴリズムの暗号鍵を作成するために使用される。しかし
ながら、第２アルゴリズムは、代わりに、ハッシュ関数と異なる反復アルゴリズ
ムであってよい。例えば、ストリーム暗号であり、対称暗号化に使用されるＡ３
またはＡ５が使用されてよい。

【００２６】第１ハッシュ関数は、入力データとして使用されるその取得された光データに
歪みまたは雑音を発生させる。言い換えると、それは光データの規則性、及びデ
ータレコードに含まれるデータフィールド間の相関性を打ち砕く。第２ハッシュ
関数、つまり別の、好ましくは反復アルゴリズムを第１出力に使用することによ
り、データの統計的な特性はさらに改善され、第１出力に追加の歪みが与えられ
る。したがって、処理された光データの統計的な特性、つまり不規則性と予測不
能性は、本実施形態によるその方法を使用して著しく改善される。この改善は、
本実施形態の方法の結果として生成する乱数を、一般的な統計試験方法に従って
均一に分散された白色雑音と見なすことができるほどである。本実施形態の好ま
しい代替策に従って、対称暗号化アルゴリズムが第１アルゴリズム及び第２アル
ゴリズムで使用される。アルゴリズムに対して同暗号化アルゴリズムを使用する
ことにより、アルゴリズムのプログラムコードの簡略化されたインプリメンテー
ションの長所及び記憶容量の節約が達成される。

【００２７】さらに、メッセージの実際の暗号化にＡＥＳなどの対称暗号化アルゴリズムを
使用するとき、この暗号化アルゴリズムは、好ましくは前記アルゴリズムの少な
くとも１つでも、及び好ましくは両方で使用される。しかしながら、他の異なる
暗号化アルゴリズムが、メッセージの実際の暗号化だけではなく、前記アルゴリ
ズムのそれぞれでも使用されてよいことは、本発明の範囲内で考えられる。好ま
しくは、パラメータの統計的な特性は、暗号鍵の、または暗号鍵を作成するため
に使用される乱数の確率過程性をなおさらに改善するためである。この結果、さ
らに高度の不規則性及び予測不能性が生じる。好ましくは使用されている統計的
な特性の例は、検知されたパラメータの最大値、最小値、及び合計値を含む。し
かしながら、平均値、標準偏差値等の他の統計的な特性が考えられる。当業者に
より理解されるように、統計的な特性の前記計算の使用は、決して本発明の特定
的な実施形態に制限されない。反対に、光データの統計的な特性が計算され、そ
の結果は、暗号鍵を作成するための選ばれた方法に関係なく、光データ、及びそ
れとともに作成される暗号鍵の確率過程性を改善するために使用されてよい。

【００２８】さらに、暗号鍵を作成するために使用される光データは、暗号化され、伝送さ
れるメッセージの一部を構成してよい。代わりに、光データはメッセージの一部
を構成しない。さらに、メッセージを暗号化するための光データを取得するこの
ステップは、暗号化されるメッセージを取得する手順の前に、手順の間に、また
は手順に続いて取得されてよい。一例として、メッセージの暗号化は、その実際
の伝送の直前に起こってよい。それから、光データがメッセージから抽出される
かどうかに関係なく、光データを取得することを含む暗号鍵は、暗号化手順に関
連して生成されてよい。代わりに、暗号鍵の生成は、例えばメッセージの取得、
記憶に関連して早期に実行されることがあり、記憶される暗号鍵が暗号化に使用
される。

【００２９】適切には、暗号鍵を作成するために使用される光データは、その処理の前に記
憶媒体に記憶される。別の実施形態では、光データは、その処理後に記憶される
。

【００３０】好ましくは、対称暗号化アルゴリズムが、メッセージの実際の暗号化に使用さ
れる。例えば、ＡＥＳ、ＤＥＳまたはＩＤＥＡなどの適切である多くの考えられ
る対称暗号化アルゴリズムがある。メッセージの実際の暗号化にＲＳＡなどの非
対称暗号化アルゴリズムを使用することも考えられ、本発明の範囲内にある。し
かしながら、本発明は、ある特定の暗号化アルゴリズムに制限されない。

【００３１】好ましい実施形態に従って、本発明の方法及び装置は、デジタルペンなどの手
持ち式装置でのインプリメンテーションに特によく適している。その結果、この
ようなデジタルペンは、例えば、前述されたような位置コードパターンが備えら
れている表面から伝送されるメッセージを取得するための光センサを備えるだろ
う。好ましくは、デジタルペンは、光センサによって読み取られる表面を照明す
るための照明手段も備える。照明手段及び光センサは、制限された波長範囲に限
定されてよく、その結果光センサは、おもに、照明手段により提供される反射光
を検出する。好ましくは、光センサは、暗号鍵を作成するために使用される光デ
ータを取得するためにも使用される。それにより、デジタルペンの限られた内部
では、追加のセンサまたは乱数派生器は必要とされない。

【００３２】さらに、デジタルペンは、メッセージを取得し、暗号化し、伝送するために必
要とされるすべてのステップだけではなく、本発明のステップを実行するための
プロセッサまたは処理手段も備える。さらに、デジタルペンは、メッセージを受
信機に伝送するための伝送手段だけではなく、とりわけ、データを記憶するため
の適切な記憶手段と、電池などの電源手段も備える。

【００３３】本発明の更なる実施形態に従って、圧力データを取得するための圧力センサが
備えられる。圧力データは、手の移動などの生物測定要因に関係するので、圧力
データの不規則性の程度は高い。それから、圧力データは、乱数データまたはラ
ンダムシードとして、ランダムシードの不規則性の程度を高めるために、暗号鍵
の生成で光データと組み合わせて使用することができる。

【００３４】また、本発明の別の実施形態に従って、時間データが得られ、ランダムシード
として、ランダムシードの確率過程性を高めるために、光データと組み合わせて
使用される。時間データは本来決定論的であるが、結合されたデータの不規則性
の程度は減少しないだろう。時間データは、好ましくは、処理手段の内部クロッ
クにより提供される。このようにして取得されたランダムシードは、その後、前
述されたような方法で暗号鍵の生成で使用される。

【００３５】当業者により理解されるように、本発明に従って光データから生成する乱数が
使用されてよい他の関連分野がある。１つのこのような領域は、送信された、ま
たは受信されたメッセージの認証である。

【００３６】別の分野は、送信者から受信者へのキーの移植である。したがって、乱数は、
受信者の公開鍵で暗号化され、対称暗号化アルゴリズムのために、暗号鍵として
、あるいはその後暗号鍵に圧縮されるキーデータとして使用される。

【００３７】乱数は、ＲＳＡキーまたはＤＨキーのための素数を発生させるためにも使用で
きる。

【００３８】当業者により理解されるように、その好ましい実施形態だけではなく、本発明
の方法及び装置も、好ましくはデジタルペンの脈絡の中で、コンピュータプログ
ラムまたはコンピュータ読み取り可能媒体として実現するのに適している。

【００３９】本発明の更なる目的及び長所は、実施形態を例証することによって後述される
だろう。

【００４０】本発明の好ましい実施形態は、添付図面に関してさらに詳細に説明されるだろ
う。

【００４１】（好ましい実施形態の説明）以下では、本発明を実現できる情報管理システムが、図１に関して説明される
。システム構造のこの一般的な提示の後、位置コードパターンが備えられる製品
が、図２に関して説明される。次に、図３に関して、図２の位置コードから光デ
ータを読み取り、取得するために設計された、本発明の方法及び装置を実現でき
る送信装置が図示される。

【００４２】まず図１に関して、位置コード製品及びデジタルペンなどの送信装置を統合で
きる情報管理システムが図示される。図１のシステムに含まれる多くの相互に依
存する関係者がある。つまり、デジタルペンを製造する企業（「ペン製造メーカ
ー」）、位置コード化製品を製造する企業（「製紙業者」）、サービスハンドラ
装置によってさまざまなサービスを提供する企業（「サービスハンドラ」）、仮
想空間データベースに基づいて位置コードを管理する企業（「パターン管理者」
）、デジタルペンとさまざまな装置間の通信リンクを提供する事業者（「ネット
ワーク事業者」）、及びデジタルペンの多数のユーザ（「ペンオーナ」）である
。

【００４３】図１のシステムは、多数の送信装置つまりデジタルペンＤＰ、及び位置コード
製品Ｐ（図１にはその内の１つだけが図示されている）、ルックアップ装置ＡＬ
Ｓ、及び複数のサービスハンドラ装置ＳＨ（図１にはその内の１つだけが図示さ
れている）を含む。情報がデジタルペンＤＰからルックアップ装置ＡＬＳ及びサ
ービスハンドラ装置ＳＨに、任意の適切な方法で伝送できることに注意する必要
がある。ある実施形態では、情報の無線伝送が、デジタルペンＤＰから、今度は
情報をそれぞれルックアップ装置ＡＬＳ及びサービスハンドラ装置ＳＨに伝送す
るネットワーク接続装置へ達成される。ネットワーク接続装置は、デジタルペン
ＤＰの一体化した一部となることができる。代わりに、ネットワーク接続装置は
、携帯電話またはコンピュータ、あるいはインターネットまたはＬＡＮなどのコ
ンピュータネットワークへのインタフェース付きの他の適切な装置である場合が
ある。ルックアップ装置ＡＬＳは、位置コードによってコード化されるあらゆる
位置の機能性、及びそれぞれのこのような位置に関連付けられる関係者に関する
データを含む仮想空間データベースＧＳＤＢに接続される。ルックアップ装置Ａ
ＬＳは、各ペンの一意のペン識別子及び各ペンに関連付けられるすべての設定値
または特性などの、システム内のすべてのデジタルペンに関するデータを含むペ
ンデータベースＰＤＢにも接続される。ペンデータベースＰＤＢは、各ペンの製
造メーカーに関するデータも含む。それに加えて、ルックアップ装置ＡＬＳは、
ルックアップ装置ＡＬＳ内で発生するトランザクションに関するデータ、つまり
システム内のペンによりなされるアドレス要求、及びプロセスで発生するあらゆ
るエラーだけではなく、ペンに戻されるアドレス応答に関するデータを含む、イ
ベントデータベースＧＥＤＢに接続される。図１に図示されるような個々のデー
タベースに対する代替策として、ルックアップ装置ＡＬＳは１つの包括的なデー
タベースに接続できるだろう。

【００４４】システムは、ネットワーク事業者が、デジタルペンＤＰとルックアップ装置Ａ
ＬＳの間、及びデジタルペンＤＰとサービスハンドラ装置ＳＨの間の通信を処理
する１つまたは複数のネットワークも含む。この目的のために、ペンのオーナは
、ネットワーク事業者の１つで申し込みを開いた。このネットワーク事業者は、
ペンオーナが、ｅ−メール、ＳＭＳまたはファックスなどの電子メッセージを、
デジタルペンＤＰによって位置コード化製品Ｐに書き込まれた情報に基づいて送
信できるようにする通信サービスを提供するサーバ装置ＳＰによって、システム
でサービスハンドラとしての役割を果たすこともできるだろう。ネットワーク事
業者のサーバ装置ＳＰは、例えば、位置コード化カレンダまたはノートブック内
のエントリを、システム内で作成される情報のネットワーク記憶に提供すること
もできるだろう。サービスハンドラとしての役割を果たすとき、ネットワーク事
業者は、例えば、ｅ−メールメッセージに添付される署名または電子名刺、送信
メッセージをどこに、どのようにして記憶するか等のさまざまなアプケーション
のためのユーザに特定的な設定に関するデータを含むアプリケーションデータベ
ースＡＳＤＢを維持する。

【００４５】図１の実施形態では、システムは、システムのデータベースと接続される１つ
または複数のウェブサーバがホストとして働くインターネットポータルを含み、
１つのポータルＰ１が図１に図示されている。ポータルＰ１は、いわゆるパート
ナポータル、つまりペン製造メーカー、製紙業者、サービスハンドラ及びネット
ワーク事業者が、システムのデータベースの選択された部分に、インタフェース
装置ＩＦを介してアクセスできるようにするポータルである。別のポータルの例
は、いわゆるペンオーナポータル、つまりペンオーナがシステムのデータベース
の選択された部分にアクセスできるようにするポータルである。別の実施形態で
は、２つのポータルの機能性は１つの共通ポータルに融合される。

【００４６】図１に描かれているさまざまな参加者間の通信では、情報が安全に、つまり暗
号化及びデジタル署名を使用することによって送信されることが望ましい。デジ
タルペンＤＰがサービスハンドラＳＨに機密情報を送信する場合、デジタルペン
ＤＰは情報を暗号化し、サービスハンドラ装置ＳＨは、情報を復号するために、
それを解読する。デジタルペンＤＰは、対称暗号化または非対称暗号化のどちら
かを使用できる。

【００４７】図２では、用紙１の形をとる図１のシステムに使用される位置コード化製品な
どの製品の一部が、その表面２の上に、位置の決定を可能にする光読み取り可能
位置コードパターン３を備える。位置コードパターンは、表面２上に系統的に配
列されるマーキング４を含む。出願人は、ここに参照して組み込まれている国際
特許出願ＷＯ第０１／１６６９１号で、このような位置コードを備える書き込み
表面を有する製品の使用を提案している。表面上で複数の位置をコード化する位
置コードは、位置コードを検出するデジタルペンによって、書き込み面上に書き
込まれている情報の電子記録を可能にする。位置コードは、製品上で必要とされ
る位置の数よりはるかに大きい多数の位置の座標をコード化できる。したがって
、位置コードは、位置コードがコード化できるすべての位置によって画定される
仮想空間を形成すると考えることができ、それにより仮想空間内のさまざまな位
置は、さまざまな職務及び／または関係者用に専用とすることができる。図２に
図示される位置コードパターンが、明快さのために大幅に拡大されていることに
注意する必要がある。

【００４８】図３は、例えば図２の位置コードパターンを読み取るために設計された送信装
置の実施形態の略図を示す。本発明の好ましい実施形態に従って、その装置はデ
ジタルペンである。ペンＤＰは、ペン状の形に成形されるハウジング５を備える
。開口部６が、ハウジング５の一方の端部に設けられる。開口部は、情報が取得
される表面Ｓに持たせかける、あるいは表面Ｓの間近に保持されることを目的と
する。

【００４９】ハウジング５内には、光装置、電子装置、及び電流供給装置が組み込まれてい
る。デジタルペンの更なる実施形態に従って、後述される圧力センサ装置もハウ
ジング５内に備えられてよい。

【００５０】光装置は、位置コードが備えられた表面を照明するために配列されるダイオー
ド７、及び二次元画像を登録するために配列されるＣＣＤセンサ（電荷結合素子
）またはＣＭＯＳセンサ（相補型金属酸化膜半導体）などの感光センサ８を備え
る。電流供給装置は、本実施形態では、別個のコンテナに配置される電池９であ
る。

【００５１】電子装置１０は、画像処理手段、暗号化手段、及びセンサ８から画像を読み取
り、位置の決定及び画像に基づいた情報の復号を実行するようにプログラミング
されたプロセッサを含むプロセッサ装置を備える。さらに、プロセッサは、例え
ばセンサから受信される画像からなど、画像から取得される光データの特性を計
算するために計算を実行するようにプログラミングされる。これらの計算から生
じるデータは、他の計算または暗号化アルゴリズムなどのアルゴリズムのための
入力データとして使用できる。この実施形態では、ＡＥＳアルゴリズム及びＲＳ
Ａアルゴリズムが、プロセッサ装置内で実現される。

【００５２】また、電子装置１０は、プロセッサ装置用のプログラム命令だけではなく、例
えば、プロセッサまたはセンサから受信されるデータも記憶するために装置され
るメモリまたはデータ記憶装置を備える。

【００５３】さらに、ペンは、ペンの起動及び制御を可能にするキーパッド１１を備えてよ
い。赤外または電波による、図１のシステムの他の参加者との無線通信用のトラ
ンシーバ１２も含まれる。さらに、例えば登録された情報を示すためのディスプ
レイ１３を含むことができる。キーパッド、トランシーバ及びディスプレイは、
電子装置１０と通信中であり、電子装置１０によって制御される。

【００５４】図３の例図が概略的であり、ペンの中に備えられるパーツの実際の構成が、本
発明の範囲から逸脱することなく構成とは異なる可能性があることに注意する必
要がある。

【００５５】前述された実施形態では、位置コードパターンは光読み取り可能パターンであ
るため、センサは光センサである。位置コードパターンは、前述されたような光
パラメータとは別のパラメータに基づくことがある。その場合、言うまでもなく
、センサは、問題のパラメータを読み取ることができる型でなければならない。

【００５６】デジタルペンと位置コード化製品の組み合わせは、コンピュータ、ＰＤＡ、携
帯電話等に対する入力装置として使用できる。

【００５７】例えば、位置コード化ノートパッド上に書き込まれるテキスト及びスケッチは
、ペンを介してコンピュータに転送できる。さらに、ペンと位置コード化製品の
組み合わせは、ペンを介して製品から直接的な、このような通信専用である製品
上の位置コードによる国際的な通信に備える。例えば、ペンにより登録される情
報は、ファックスメッセージ、ｅ−メールまたはＳＭＳに変換してから、ペンか
ら受取人に送信できる。さらに、ペンと位置コード化製品の組み合わせは、ｅ−
コマースでも使用できる。例えば、デジタルペンは、このようなサービス専用の
広告中の位置コードによって、雑誌の中の位置コード化広告から商品を注文する
ために使用できる。

【００５８】前記概念は、図１に図示され、ここに参照して組み込まれる出願人の国際特許
出願第ＰＣＴ／ＳＥ００／０２６４０号、第ＰＣＴ／ＳＥ００／０２６４１号、
及び第ＰＣＴ／ＳＥ００／０２６５９号にさらに開示されるシステムまたはイン
フラストラクチャで実現されている。

【００５９】図３の送信装置によって図２の位置コード化製品上に書き込まれる情報に基づ
いたメッセージの暗号化のための、それにより例えばｅ−メール、ＳＭＳ、また
はファックスの形をとる、送信装置から受信機への、前記メッセージの安全な伝
送を提供するための本発明の方法が、図４に関してフローダイヤグラムの形で提
示されるだろう。さらに、位置コード化製品及び送信装置は、好ましくは、図１
に提示されるシステムに組み込まれる。

【００６０】ステップ４１０で開始し、パターン化された表面が、センサ８により読み取ら
れ、または走査され、それにより光学像ＩＯが取得される。画像ＯＩは、次に画
像記憶媒体にパターンのマッピングとして記憶される。光学像ＯＩまたは画像を
表す光データは、規定数のピクセルを含む。各光学像ＯＩは、次に規定数の副画
像またはイメージ要素に分割され、各イメージ要素は規定数のピクセルを含む。
これらのピクセス表現のサイズと数、つまり解像度は調整可能である。

【００６１】１つの例証実施形態に従って、各光学像は９６×９６ピクセルを含む。さらに
、９６×９６ピクセルは、１６×１６イメージ要素から成る１つの行列構成要素
の中で分割され、結果的に各イメージ要素は６×６ピクセルから成り立つ。言う
までもなく、本発明の範囲から逸脱することなく使用できる、光学像の任意の数
ピクセル構成が考えられる。

【００６２】ステップ４２０では、光学像のデータに含まれる情報の復号が実行される。好
ましい実施形態では、結果として生じる光データＯＤは、読み取られた表面の部
分での輝度の情報を備える。検知された輝度に影響を及ぼす要因は、すでに前述
された。この輝度は、計数値によって表現される。本発明の好ましい実施形態で
は、白い表面は２５５という値に相当し、ブラッキングマーキングなどの黒い表
面は０という値に相当する。光データの力学を強化するため、表面の一部を表わ
すそれぞれのイメージ要素が、少なくとも１つのマーキング、及びマーキングを
取り囲む表面の少なくとも一部のデータを含むことが好ましい。

【００６３】しかしながら、ペン圧力、座標、時間等などのデジタルペンのセンサからの入
力値のどれかを、鍵生成のためのパラメータとして使用できる。これらのパラメ
ータは、次に、光データＯＤと組み合わせて、あるいはコンピュータランダムシ
ードと組み合わせて使用される。

【００６４】ステップ４３０で、センサにより生成された光データＯＤは、光データの特定
的な統計特性を計算するために処理される。最も好ましい実施形態に従い、多く
のピクセルの強度つまり輝度の最大値、最小値、及び合計値が計算され、続くプ
ロセスで光データとして使用される。このようにして計算された統計値は、これ
以降、処理済み光データＰＯＤと呼ばれる。この計算は、各イメージ要素で、つ
まりそれぞれ各イメージ要素で表現される光データＯＤ上で実行される。言うま
でもなく、平均値、または標準偏差値などの計算されてよい他の好ましい統計的
な特性がある。

【００６５】それ以降、ステップ４４０で、処理済み光データＰＯＤの結果として生じるシ
ーケンスは、ビットグループ、つまりデータフィールド内で編成される。本発明
の最も好ましい実施形態に従って、各イメージ要素は１つのデータレコードＤＲ
で表わされ、各データレコードＤＲは４つのデータフィールドから成り立ってい
る。最初の２つのデータフィールドは計算された合計値を含み、第３は計算され
た最小値を含み、第４は計算された最大値を含む。したがって、データレコード
ＤＲのシーケンスは１つの光学像から生成され、各データレコードが画像の１つ
のイメージ要素に対応する。データレコードＤＲが生成されると、それらは、オ
プションで乱数データとして使用される前に巡回レジスタに記憶され、例えば、
メッセージの伝送時など、必要とされるときにプロセッサによってアクセスされ
るためにプロセッサ装置内に配列される。

【００６６】それから、ステップ４５０で、データレコードＤＲのシーケンスは、このデー
タレコード内の処理済み光データの確率過程性を増すためにアルゴリズムで処理
される。これは、処理済み光データＰＯＤが、統計的な意味では１００パーセン
ト不規則ではないという事実のためである。したがって、処理済み光データがラ
ンダムシードとして使用される前に、光データの統計的な特徴を改善する、つま
り処理済み光データの不規則性または確率過程性を増すために追加処理を実行す
ることが望ましい。図５及び図８は、処理済み光データの不規則性を増すための
本発明の２つの別の実施形態の２つの異なるアルゴリズムを示す。これらのアル
ゴリズムは、下記に詳説される。

【００６７】最後に、ステップ４６０で、処理済み光データは、暗号化アルゴリズム内の暗
号鍵ＥＫとして使用され、デジタルペンを使用して位置コード化表面から取得さ
れるメッセージの暗号化が実行される。

【００６８】別の実施形態に従って、処理済み光データは、ステップ４６０で、送信された
メッセージの認証に使用される。次に、処理済み光データは、例えば、デジタル
ペンの個人鍵などの暗号鍵によって暗号化される乱数データとして使用され、暗
号化された乱数データは、前記送信されたメッセージの認証に使用される。

【００６９】ＡＥＳ暗号化アルゴリズムなどの暗号化アルゴリズムは、ブロック暗号化を使
用する。ブロック暗号、つまりブロック暗号化を使用する暗号化アルゴリズムは
、一度に１ビットに対してよりむしろ、一度に１グループとしてデータのブロッ
クに対して、暗号鍵とアルゴリズムが適用される暗号化テキスト（暗号文を作成
するための）方法である。はるかに使用頻度の低いこの主要な代替方法は、スト
リーム暗号と呼ばれる。

【００７０】暗号化されるテキストが、テキストごとに変化しない静的データを含むとき、
暗号作成術上の困難がある。静的データを含むテキストを暗号化するためにさま
ざまな暗号鍵が使用される場合、アタッカーは、静的データの位置がアタッカー
によって知られていると鍵に関する結論を引き出すことができるだろう。これを
防止するために、シーケンス中の過去の暗号化されたブロックから次のブロック
に暗号文を適用することが一般的である。ブロック暗号でのこの暗号化方法は、
多くの場合ＣＢＣ（暗号ブロック連鎖方式）暗号化と呼ばれる。その結果、静的
データを含むブロックの暗号化は、すべての過去のテキストブロックに依存して
おり、静的データの暗号化から鍵に関する結論を引き出すことは多少不可能にな
る。これを確実にするために、不規則発生器から引き出される開始ベクタが第１
ブロック内のテキストと結合される。その結果、及び本発明の好ましい実施形態
に従って、処理済み光データが暗号鍵、つまり鍵データブロックと初期ベクタ、
つまり入力データブロックの両方を形成するために使用される。

【００７１】ここで図５に関して、処理済み光データの不規則性または確率過程性を高める
ため、及び乱数を生じさせるために、本発明による第１の好ましいアルゴリズム
に従う方法のフローダイヤグラムが示される。図５、図６、図７Ａ及び図７Ｂに
関する以下の説明は、図４のステップ４５０に相当することに注意する必要があ
る。

【００７２】第１に、ステップ５１０で、図４のステップ４４０で取得されたデータレコー
ドのシーケンスがデータブロックに編成され、各データブロックは、前記説明に
従って、鍵データブロックＫＢまたは入力データブロックＩＢのどちらかとして
決定されるか、又は呼ばれる。本発明の最も好ましい実施形態に従って、４つの
それに続くデータレコードは、単一のデータブロック内で編成される。さらに、
あらゆる第２データブロックは鍵データブロックＫＢであり、中間データブロッ
クは入力データブロックＩＢである。

【００７３】次に、ステップ５２０では、鍵データブロックＫＢが、第１数学アルゴリズム
に従って処理され、ステップ５３０では、入力データブロックＩＢが、第２数学
アルゴリズムに従って処理される。数学アルゴリズムは、それぞれ鍵データブロ
ックＫＢ及び入力データブロックＩＢに含まれるデータフィールドの周期並べ替
えまたはシフト手順を明確にする。

【００７４】特に図６に関して、鍵データブロックＫＢまたは入力データブロックＩＢ内の
データフィールドの順序は、シフト手順の前に示される。レコードは、４つの要
素に分けられるボックスとして概略して示され、それぞれの要素がデータフィー
ルドを表している。最も好ましい実施形態では、１と２で示されているフィール
ドは輝度の合計を含み、３で示されているフィールドは最小を含み、４で示され
ているフィールドは最大を含む。鍵データブロックＫＢに含まれるデータフィー
ルドの周期シフト方式は、以下に表１に示される。

【表１】

【００７５】図７Ａでは、周期シフトが実行された後の鍵データブロック内のデータフィー
ルドの順序が示されている。第１データレコード、レコードＡのデータフィール
ドはそれらの位置を保持し、第２レコード、レコードＢ内のデータフィールドは
、右に３つ位置を移され、第３レコード、レコードＣ内のフィールドは、右に２
つ位置を移され、第４レコード、レコードＤ内のフィールドは、右に１つ位置を
移される。鍵データブロックのための並べ替えアルゴリズムの結果としてのデー
タブロック出力は、並べ替え済み鍵データブロック、ＲＫＢと呼ばれる。

【００７６】表２では、入力データブロックＩＢに含まれるデータフィールドの周期シフト
方式が示される。

【表２】

【００７７】図７Ｂでは、右への周期シフトが実行された後の入力データブロック内のデー
タフィールドの順序が示される。第１データレコード、レコードＡ内のデータフ
ィールドは１つ位置を移され、第２データレコード、レコードＢ内のデータフィ
ールドは２つ位置を移され、第３データレコード、レコードＣ内のデータフィー
ルドは３つ位置を移され、第４データレコード、レコードＤ内のデータフィール
ドはそれらの位置を保持する。入力データブロックのための並べ替えアルゴリズ
ムの結果としてのデータブロック出力は、並べ替え済み入力データブロック、Ｒ
ＩＢと呼ばれる。

【００７８】並べ替えられた、または配列し直された鍵データブロック及び入力データブロ
ックを取得するために、本発明の範囲内で幅広いシフトアルゴリズムが使用され
てよいことに注意する必要がある。しかしながら、驚くべきことに、鍵データブ
ロック及び入力データブロック内に含まれるデータレコード内のデータフィール
ドの前述された並べ替えが、その後の暗号化の出力データの所望の統計的な特性
の特定のかなりの改良を、暗号化のための鍵データ及び入力データとして並べ替
え手順の結果を使用するときに提供することが分かった。言い換えると、出力デ
ータの不規則性及び確率過程性は高められ、予測不能性は減少する。実際、技術
の中で認識されている統計試験手順に従って、暗号化アルゴリズムの出力データ
、つまり暗号化されたメッセージは、均一に分散された白色雑音として見なすこ
とができる。この意外な効果は、その結果として暗号化アルゴリズムの出力デー
タに伝送される、データレコード内のデータフィールドに含まれる処理済み光デ
ータ間の相関性が、前述された並べ替え手順により打ち砕かれるという事実のた
めである。

【００７９】次に、ステップ５４０で、このようにして並べ替えられた鍵及び入力データブ
ロック内のデータは、それぞれ、暗号化アルゴリズムのための暗号鍵、鍵データ
ＫＤ、及び開始ベクタ、入力データＩＤとして使用される。

【００８０】最後に、ステップ５５０で、その方法は、メッセージの実際の暗号化が、この
好ましい実施形態ではＡＥＳ暗号化アルゴリズムを使用して実行されるステップ
４６０で図４に示される手順に戻される。しかしながら、言うまでもなく、他の
暗号化アルゴリズムが、本発明の範囲内で熟慮される。

【００８１】以下に、処理済み光データの統計的な特性を改善するための第２の代替の好ま
しい実施形態が、特に図８に関して説明される。

【００８２】アルゴリズムが、２つの部分を有するとして見なすことができる。シード更新
と呼ばれる第１部分では、ランダムシードが、処理済み光データに基づいて計算
される。乱数計算と呼ばれる第２部分では、このようにして計算されたランダム
シードが、暗号化アルゴリズムで使用するための乱数の計算のための入力データ
として使用される。

【００８３】処理済み光データを含むデータレコードのシーケンスの部分集合を含むデータ
ブロックが、シード更新部分内の入力データを形成する。データレコードは、好
ましくは第１の好ましい実施形態に関して前述されたように編成されるデータフ
ィールドを備える。したがって、各データレコードは４つのデータフィールドを
含み、最初の２つが合計値、第３が最小値、及び第４が最大値を含む。図６を参
照すること。

【００８４】ステップ８１０では、各データブロックは、処理済み光データを含むデータレ
コードの不規則性を高めるために、本実施形態では暗号化アルゴリズムである第
１ハッシュ関数で処理される。第１ハッシュ関数は、本実施形態では、対称暗号
化アルゴリズムである。処理済みの光データを含むデータレコードは、暗号鍵と
して使用され、任意に選ばれるベクタは開始ベクタとして使用される。しかしな
がら、１とゼロの数が実質的には等しく、開始ベクタ全体で適切に分散されるこ
とが好ましい。これは、実質的に類似する入力データによる頻繁なシード更新の
ために生じる可能性のあるパターンのリスクを除去し、ランダムシードの質を高
める、ハッシュ化アルゴリズム用の開始ベクタとして過去のシードを使用するこ
とにより達成できる。

【００８５】それから、ステップ８２０では、反復プロセスが各ハッシュ化出力つまりハッ
シュ値、ＨＶを連結し、それによりハッシュ化出力データブロックを形成する。
これは、ハッシュ化プロセスが、通常、入力データのデータサイズより小さい、
つまりはるかに小さいデータサイズを有する出力を生じさせるという事実のため
である。反復数は、出力データの所望されるサイズに依存する。

【００８６】それから、ステップ８３０で出力データブロックは、鍵データブロックとシー
ドデータブロックに分割される。鍵データブロック及びシードデータブロックは
、乱数計算部分で入力データとして使用される。これは、数学的には、以下のよ
うに書くことができ、入力データ：光データ＝ＳＵ_{２＊ｍ−１}．．ＳＵ_１ＳＵ_０計算：ＳＩ_ｘ＝Ｈａｓｈ_ｎ（ＳＩ_ｘ，ＳＵ_ｘ）出力データ：シード入力＝ＳＩ_{２＊ｍ−１}．．ＳＩ_１ＳＩ_０＝ＳＫ_ｍ−１．．ＳＫ_１ＳＫ_０ＳＫ_ｍ−１．．ＳＤ_１Ｓ
Ｄ_０鍵データ＝ＳＫ_ｍ−１．．ＳＫ_１ＳＫ_０シードデータ＝ＳＤ_ｍ−１．．ＳＤ_１ＳＤ_０ここでは、＝Ｙ／ｎであり、Ｙは、第２ステップで生成する乱数のビット長で
あり、ｎはハッシュ化アルゴリズム、ハッシュの出力データのビット長である。
さらに、ＳＵ_ｘは入力データブロックｘであり、ＳＩ_ｘは出力データブロックｘ
であり、ＳＫ_ｘは鍵データブロックｘであり、ＳＤ_ｘはシードデータブロックｘ
である。この実施形態では、ハッシュ化アルゴリズムは、対称暗号化アルゴリズ
ム、ＡＥＳを使用して実行される。当業者により理解されるように、高められた
不規則性を取得するために使用でき、ＡＥＳアルゴリズムの代わりに実現できる
かなりの数のアルゴリズムが考えられる。シード更新は、シードの完全な更新で
、つまりＳＩに含まれる全データブロックで、または１つのデータブロックＳＩ_ｘで実行できる。これは、部分２の乱数計算アルゴリズムの要件及び手元のコン
ピュータの能力に依存する。

【００８７】それから、ステップ８４０で、乱数計算部分で、鍵データブロック及びシード
データブロックが、本実施形態では、例えばＡＥＳなどの対称暗号化アルゴリズ
ムを活用する、第２アルゴリズムで入力データとして使用される。ステップ８４
０で実行されるアルゴリズムは反復アルゴリズムである。前述されたように、例
えばＩＤＥＡまたはＤＥＳなどの、ＡＥＳの代わりに前記第２アルゴリズムで使
用できる多くの代替暗号化アルゴリズムがある。代わりに、ストリーム暗号であ
り、対称暗号化に使用されるＡ３またはＡ５が使用されてよい。カウンタ、シー
ドカウントも含まれる。それは、入力データがシード更新で更新されてから後の
乱数計算が使用された回数をカウントする。数学的には、乱数計算は、以下のよ
うに書くことができ、入力データ：鍵データ＝ＳＫ_ｍ−１．．ＳＫ_１ＳＫ_０シードデータ＝ＳＤ_ｍ−１．．ＳＤ_１ＳＤ_０シードカウント計算０から（ｍ−１）までのｘの場合１．１ＰＲ_ｘ＝Ｅｎｃｒｙｐｔ（ｋｅｙ＝ＳＫ_Ｘ，ｉｎｐｕｔ＝ＳＤ
_Ｘ）１．２ＳＫ_{（Ｘ＋２）ｍｏｄｍ}＝ＳＫ_{（Ｘ＋２）ｍｏｄｍ}ｘｏｒＰＲ
_Ｘ１．３ＳＤ_{（Ｘ＋１）ｍｏｄｍ}＝ＳＤ_{（Ｘ＋１）ｍｏｄｍ}ｘｏｒＰＲ
_Ｘシードカウント＝シードカウント＋１出力データ：乱数＝ＰＲ_ｍ−１．．ＰＲ_１ＰＲ_０鍵データ＝ＳＫ_ｍ−１．．ＳＫ_１ＳＫ_０シードデータ＝ＳＫ_ｍ−１．．ＳＫ_１ＳＫ_０シードカウントこの場合ＰＲ_ｘは乱数データブロックｘであり、ｘｏｒはＸＯＲ（排他的論理和
）演算であり、ｍｏｄはモジュラス演算であり、ｅｎｃｒｙｐｔは対称暗号化ア
ルゴリズムである。また、ブロック変換は、計算ステップの中で実行される。こ
の変換が、さらに乱数の不規則性を高める。

【００８８】ステップ１．２と１．３の変換は、多くの他の方法で実行できるだろうが、説
明された方法は、ブロック内のすべての変化がランダムシードの大部分で変換さ
れることを確実にし、それにより以下の計算のための高品質のランダムシードを
保証する。

【００８９】別の実施形態に従って、第２アルゴリズムは、好ましくは前述された第２アル
ゴリズム内と同じ対称暗号化アルゴリズムを使用する、ハッシュ関数である。

【００９０】最後に、ステップ８５０で、その方法は、メッセージの実際の暗号化が、この
好ましい実施形態では、前記方法によって取得された乱数データＰＲ_ｘが図４の
ステップ４６０で暗号鍵として使用される、ＡＥＳ暗号化アルゴリズムを使用し
て実行されるステップ４６０で図４に示される手順に戻される。

【００９１】代わりに、乱数データＰＲ_ｘの暗号化は、例えば、非対称暗号化アルゴリズム
を使用することにより実行される。それから、暗号化された乱数データが、暗号
化されたメッセージの受信機に送信される。受信機は暗号化された乱数データ上
でハッシュ化を実行し、結果として生じるハッシュ値を、それから受信メッセー
ジの解読のために非対称暗号化アルゴリズムで使用される個人暗号鍵として使用
する。

【００９２】ここに図解及び例証の目的で特定的な実施形態が示され、説明されたが、図示
され、説明された特定的な実施形態が、本発明の範囲を逸脱することなく、多岐
に渡る代替の及び／または同等なインプリメンテーションに代わられてよいこと
は、技術の普通の熟練者により理解される。技術の普通の熟練者は、本発明が、
多様なハードウェアとソフトウェアのインプリメンテーション、あるいはその組
み合わせを含む多岐に渡る実施形態で実現できるだろうことを容易に理解するだ
ろう。本願は、ここに説明される好ましい実施形態のあらゆる適合または変化を
含むことを目的とする。結果的に、本発明は、添付請求項及びその同等物の文言
により明示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による情報管理システムの実施形態を示す。

【図２】位置コードパターンが備えられる製品の実施形態を概略的に示す
。

【図３】本発明による送信装置の実施形態を概略的に示す。

【図４】光データを使用してメッセージを暗号化するための、本発明によ
る方法の実施形態を図解するフローダイヤグラムを示す。

【図５】暗号鍵を作成するために使用される光データの不規則性を増すた
めの第１の実施形態のアルゴリズムを図解するフローダイヤグラムを示す。

【図６】本発明の実施形態による周期並べ替え手順の前の、鍵データブロ
ック及び入力データブロック内のデータフィールドの順序を概略的に示す。

【図７Ａ】前記周期並べ替え手順後の、鍵データブロック及び入力データ
ブロック内のそれぞれのデータフィールドの順序を概略的に示す。

【図７Ｂ】前記周期並べ替え手順後の、鍵データブロック及び入力データ
ブロック内のそれぞれのデータフィールドの順序を概略的に示す。

【図８】暗号鍵を作成するために使用される入力データの不規則性を増す
ための第２の実施形態のアルゴリズムを図解するフローダイヤグラムを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者スカンツェクリストファースウェーデン国エス−222 29 ルンドユタヒュスガータン６Ｆターム(参考） 5J104 AA01 AA16 AA34 EA04 FA10 GA01 JA01 JA03 JA21 JA31 NA02 NA04 NA09 NA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メッセージを、送信装置から受信機へ安全に伝送する為のメ
ッセージの暗号化方法であって、光データを取得するステップと、前記光データをランダムシードとして使用する暗号鍵を作成するステップと、暗号化アルゴリズムで前記暗号鍵を使用して前記メッセージを暗号化するステッ
プと、を備える方法。
【請求項２】前記光データを取得するステップが、光センサを使用して前記光データを取得し、前記光データが前記光センサにより
読み取り可能な光パラメータの値を表すステップと、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記光パラメータが前記光センサにより検知される輝度であ
る、請求項２に記載の方法。
【請求項４】光データを取得するステップが、位置コードパターンが備えられる表面の部分から前記光データを取得し、前記位
置コードパターンが光読み取り可能マーキングを含み、前記光パラメータが前記
部分を表す、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】暗号鍵を作成するステップが、規定の方式に従って前記光データを処理するステップと、データフィールド内で前記処理済み光データを編成し、各データフィールドが規
定のサイズを有するステップと、データレコード内で規定の順序で前記データフィールドを編成するステップと、
を備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】前記光データを処理するステップが、前記光データにより表される前記光パラメータ値の集合の統計的な特性を計算し
、それにより前記統計的な特性が前記処理済み光データを構成するステップと、を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】前記統計的な特性が、光パラメータ値の前記集合の最大値、
最小値及び合計値を備え、前記光データを処理するステップが、少なくとも１つの最大データフィールド内で前記最大値を、少なくとも１つの最
小データフィールド内で前記最小値を、少なくとも１つの合計データフィールド
内で前記合計値を編成するステップと、前記規定の順序に従ってデータレコード内で前記最大データフィールド、最小デ
ータフィールド、及び合計データフィールドを編成するステップと、を備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記光データを処理するステップが、第１並べ替えアルゴリズムに従って、データレコードの第１列の少なくとも１つ
のデータレコード内の前記データフィールドの順序を並べ替え、それにより並べ
替えられたデータレコードの第１列を取得するステップと、第２並べ替えアルゴリズムに従って、データレコードの第２列の少なくとも１つ
のデータレコード内の前記データフィールドの順序を並べ替え、それにより並べ
替えられたデータレコードの第２列を取得するステップと、を備える、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】暗号鍵が鍵データ及び入力データを備え、暗号鍵を作成する
ステップが、前記第１列の並べ替えられたデータレコードを前記鍵データとして使用するステ
ップと、前記第２列の並べ替えられたデータレコードを前記入力データとして使用するス
テップと、を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】暗号鍵を作成するステップが、第１ハッシュ関数を使用して第１ステップで規定数の前記データレコードの集合
を処理し、それにより第１出力を取得するステップと、反復アルゴリズムを使用して第２ステップで前記第１出力を処理し、それにより
第２出力を取得するステップと、前記暗号鍵として、あるいは前記暗号鍵を作成するために、前記第２出力を使用
するステップと、を備える、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】前記第２ステップで、前記第１出力が第２ハッシュ関数を
使用して処理される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】前記第１ステップ及び第２ステップで、第１対称暗号化ア
ルゴリズム及び第２対称暗号化アルゴリズムがそれぞれ使用される、請求項１０
または１１に記載の方法。
【請求項１３】１つの対称暗号化アルゴリズムが、前記第１対称暗号化ア
ルゴリズムとして、及び前記第２対称暗号化アルゴリズムとしての両方で使用さ
れる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】１つの対称暗号化アルゴリズムが、前記メッセージを暗号
化する前記ステップを実行するための前記暗号化アルゴリズムとして、及び前記
第１及び第２対称暗号化アルゴリズムとしての両方で使用される、請求項１３に
記載の方法。
【請求項１５】前記暗号鍵が鍵データ及び入力データを備え、前記方法が
さらに、前記鍵データを生成するために前記光データの第１部分集合を使用するステップ
と、前記入力データを生成するために前記光データの第２部分集合を使用するステッ
プと、を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】前記メッセージを暗号化するための前記暗号化アルゴリズ
ムが対称暗号化アルゴリズムである、先行する請求項のいずれか一項に記載の方
法。
【請求項１７】圧力検知手段を使用して圧力データを取得するステップを
さらに備え、暗号鍵を作成するステップが、ランダムシードとして前記光データと組み合わせて前記圧力データを使用して暗
号鍵を作成するステップと、を備える請求項１に記載の方法。
【請求項１８】時間データを取得するステップをさらに備え、暗号鍵を作成するステップが、ランダムシードとして前記光データと組み合わせて前記時間データを使用して暗
号鍵を作成するステップと、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】前記複数のステップが、光センサ及び前記送信装置を備え
るデジタルペンで実行される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】前記請求項のどれか１つの方法をコンピュータに実行させ
るための命令を備えるコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２１】メッセージを、送信者から受信者へ安全に無線伝送する為
にメッセージを暗号化するための装置であって、光パラメータの値を表す光データを受信するための受信手段と、ランダムシードとして前記光データを使用して暗号鍵を作成するための処理手段
と、前記暗号鍵を使用して伝送される前記メッセージを暗号化するための暗号化手段
と、を備える装置。
【請求項２２】前記光データが、光読み取り可能マーキングを有する位置
コードパターンが備えられる表面の部分から取得された、請求項２１に記載の方
法。
【請求項２３】前記処理手段が、さらに、規定の方式に従って前記光データを処理するように、データフィールド内で前記処理済み光データを編成し、各データフィールドが規
定のサイズを有するように、データレコード内で規定の順序で前記データレコードを編成するように、配置される、請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】前記処理手段が、前記光データにより表わされる前記光パ
ラメータの集合の統計的な特性を計算するようにさらに配置され、それにより前
記統計的な特性が前記処理済み光データを構成する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】前記特性が光パラメータ値の前記集合の最大値、最小値、
及び合計値を備え、前記処理手段が、さらに、少なくとも１つの最大データフィールドで前記最大値を、少なくとも１つの最小
データフィールドで前記最小値を、及び少なくとも１つの合計データフィールド
で前記合計値を編成するように、及び前記規定の順序に従ってデータレコード内で前記最大データフィールド、最小デ
ータフィールド、及び合計データフィールドを編成するように、配置される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】前記処理手段が、さらに、第１並べ替えアルゴリズムに従って、データレコードの第１列の少なくとも１つ
のデータレコード内の前記データフィールドの順序を並べ替え、それにより並べ
替えられたデータレコードの第１列を取得するように、及び第２並べ替えアルゴリズムに従って、データレコードの第２列の少なくとも１つ
のデータレコード内の前記データフィールドの順序を並べ替え、それにより並べ
替えられたデータレコードの第２列を取得するように、配置される、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】暗号鍵が鍵データ及び入力データを備え、該処理手段が、
さらに、前記鍵データとして並べ替えられたデータレコードの前記第１列を使用するよう
に、及び前記入力データとして並べ替えられたデータレコードの前記第２列を使用するよ
うに、配置される、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】前記処理手段が、さらに、第１ハッシュ関数を使用して第１ステップで規定数の前記データレコードの集合
を処理し、それにより第１出力を取得するように、反復アルゴリズムを使用して第２ステップで前記第１出力を処理し、それにより
第２出力を取得するように、前記暗号鍵として、あるいは前記暗号鍵を作成するために、前記第２出力を使用
するように、配置される、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】前記処理手段が、前記第２ステップで前記第１出力を処理
するために第２ハッシュ関数を使用するようにさらに配置される、請求項２８に
記載の装置。
【請求項３０】前記第１ステップと第２ステップで、それぞれ第１対称暗
号化アルゴリズムと第２対称暗号化アルゴリズムが使用される、請求項２８また
は２９に記載の装置。
【請求項３１】該処理手段が、前記第１対称暗号化アルゴリズムとして、
及び前記第２対称暗号化アルゴリズムとしての両方で１つの対称暗号化アルゴリ
ズムを使用するようにさらに配置される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】前記処理手段が、前記メッセージを暗号化する前記ステッ
プを実行するための前記暗号化アルゴリズムとして、前記第１と前記第２対称暗
号化アルゴリズムとしての両方で１つの対称アルゴリズムを使用するようにさら
に配置される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】前記暗号化手段が、さらに、対称暗号化アルゴリズムを使
用して前記メッセージを暗号化するように配置される、請求項２１から３２のい
ずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】前記暗号化手段が、さらに、前記暗号化アルゴリズムのための鍵データとして前記光データの部分集合を使用
するように、及び前記暗号化アルゴリズムのための入力データとして前記光データの第２部分集合
を使用するように、配置される、請求項２１から３３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】前記受信手段が、さらに圧力データを受信するために配置
され、前記処理手段が、前記光データと組み合わされて前記圧力データを使用し
て前記暗号鍵を作成するように配置される、請求項２１に記載の装置。
【請求項３６】前記処理手段が、さらに、時間データを取得し、前記光デ
ータと組み合わされて前記時間データを使用して暗号鍵を作成するように配置さ
れる、請求項２１に記載の装置。
【請求項３７】メッセージを取得するため、及び前記メッセージを受信機
に送信するために配置される送信装置であって、光データを取得するための光センサと、その伝送の前に前記メッセージを暗号化するための、請求項２０から３４のいず
れか一項に記載の装置と、前記メッセージを伝送するための伝送手段と、を備える送信装置。
【請求項３８】送信装置がデジタルペンデバイスである、請求項３７に記
載の送信装置。
【請求項３９】位置コードパターンが備えられる複数の製品（Ｐ）と、前
記位置コードを読み取ることのできる複数のデジタルペン（ＤＰ）と、少なくと
も１つの通信網で前記デジタルペン（ＤＰ）と通信するサーバ手段（ＡＬＳ）と
を備える情報管理システムであって、前記サーバ手段（ＡＬＳ）が、前記位置コ
ード（ＰＣ）によってコード化される位置を情報管理のための規則と関連付ける
位置データベース（ＧＳＤＢ）を含み、前記デジタルペン（ＤＰ）が、前記サー
バ手段（ＡＬＳ）に、前記位置コードによってコード化される少なくとも１つの
位置の形の前記製品（Ｐ）で登録される情報を通信するように配置され、各デジ
タルペンが請求項２１から３６のいずれか一項に記載の装置を備える、情報管理
システム。
【請求項４０】送信されたメッセージの認証のための方法であって、前記
メッセージが送信者から受信者に送信され、光データを取得するステップと、乱数データを生成するために前記光データを使用するステップと、前記乱数データを暗号化し、前記暗号化された乱数データを前記メッセージの認
証のために使用するステップと、を備える方法。