JP2004145755A

JP2004145755A - データ分割方法及びデータ復元方法並びにプログラム

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Publication number: JP2004145755A
Application number: JP2002311716A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ogiwara; 荻原　利彦; Susumu Nomura; 野村　進
Original assignee: NTT Communications Corp
Current assignee: NTT Communications Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP4133215B2

Abstract

【課題】データの保管場所等を一括管理することなく、分割データから元のデータを復元することを可能とする。
【解決手段】端末において、予め定めた方法によりデータを分割し、分割データを生成し、分割データを含む分割要素を分割データ毎に生成し、保管センタに保管する。この分割要素は、分割データとキーワードとを含むデータ部と、メッセージ処理部を含むメソッド部とを有し、自律分散的に元データを復元する機能を有している。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分割データを管理する技術に関し、特に、分割データの保管場所を管理することなく、データの復元を可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重要な秘密データ（以下、元データという）を保管する場合、紛失、破壊、盗難やプライバシー侵害の脅威がある。これらの問題は、秘密に保管すべきデータを単に暗号化しただけでは解決できない。また、紛失、破壊に備えてコピーを複数作ると盗難のリスクが増加してしまう。
【０００３】
このような問題を解決する手段として秘密分散法（非特許文献１参照）がある。秘密分散法の１つであるしきい値秘密分散法（非特許文献２参照）では、元データＳをｎ個の分割データに符号化し、そのうち任意のｋ個の分割データを集めれば元データＳが復元できるが、任意のｋ−１個の分割データではＳは復元できない。
【０００４】
したがって、ｋ−１個まで分割データが盗まれても元データが漏れず、また、ｎ−ｋ個まで分割データを紛失したり破壊されたりしても、元データＳを復元できる。
【０００５】
また、従来技術では、分割データを復元するために使用する管理情報等は一箇所で管理され、分割データを統合する際には、当該管理情報に基づき分割データを読み出し、元のデータを再構成していた（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１７２５４８号公報
【非特許文献１】
Ｓｈａｍｉｒ，　Ａ　”Ｈｏｗ　ｔｏ　Ｓｈａｒｅ　ａ　Ｓｅｃｒｅｔ”　Ｃｏｍｍ．　Ａｓｓｏｃ．　Ｃｏｍｐｕｔ．　Ｍａｃｈ．，　ｖｏｌ．２２，　ｎｏ．１１，ｐｐ．６１２−６１３　（Ｎｏｖ．１９７９）
【非特許文献２】
山本博資：「（ｋ，Ｌ，ｎ）しきい値秘密分散システム」電子通信学会論文誌、　ｖｏｌ．Ｊ６８−Ａ，　ｎｏ．９，　ｐｐ．９４５−９５２（Ｓｅｐ．１９８５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、元データを分割して保管しても、上記のように分割データについての制御情報、制御機能を一括管理すると、制御情報のうち保管場所に関する情報が盗まれたとき全ての分割データの保管場所等が明らかになることにより機密性が弱まる。また、分割されたデータ自体は無事でも、元データの復元に必要な制御情報、制御機能の破壊や紛失の場合に元データが回復できなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、データの保管場所等を一括管理することなく、分割データから元のデータを復元することを可能としたデータ管理技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
【００１０】
本発明は、データ分割装置がデータを分割するデータ分割方法であって、データ分割装置における入力部が、データ分割指示を入力するステップと、データ分割装置における分割部が、予め定めた方法によりデータを分割し、分割データを生成するステップと、前記分割部が、分割データを含む分割要素を、分割データ毎に生成するステップとを有し、前記分割要素は、分割データとキーワードとを含むデータ部と、メッセージ処理部を含むメソッド部と、を有する。
【００１１】
本発明によれば、自律分散的に復元処理を行う機能を有する分割要素を生成するため、保管場所を別に管理することなく、分割要素を分散保管でき、セキュリティーを向上させることが可能となる。
【００１２】
前記分割要素は複数の階層に分類され、ある階層に属する分割要素のデータ部は、当該階層において共通のキーワードと、当該階層の下の階層がある場合には、当該階層の下の階層において共通のキーワードとを有し、最上位階層に属する分割要素は、復元に必要な分割データ個数と、分割データ復元部とを更に有する。
【００１３】
また、本発明は、上記の方法をコンピュータで実行させるプログラムとして構成することが可能である。
【００１４】
また、本発明は、分割データを保管する複数の保管装置が、分割データから元のデータを復元する方法であって、各保管装置は、分割データを含むプログラムである分割要素を有し、複数の保管装置における分割要素は複数の階層に分類され、ある階層に属する分割要素は、当該階層において共通のキーワードを有し、一の階層に属する分割要素を保管する保管装置が該一の階層の下の階層のキーワードを他の分割要素に送信し、該下の階層のキーワードを有する該下の階層に属する分割要素を保管する保管装置が、その位置情報を前記一の階層に属する分割要素に送信し、該一の階層に属する分割要素を保管する保管装置は、前記位置情報を送信した保管装置に分割データを要求し、その分割データを取得し、取得した分割データを用いて元のデータを復元する。
【００１５】
本発明によれば、このように各保管装置が連携して自律的にデータの復元を行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、複数の階層に分類された分割データから元のデータを復元する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、該プログラムは、該分割データが属する階層の下の階層に共通のキーワードを有し、該プログラムは、前記キーワードを他の分割データを保管するコンピュータに送信する手順と、該キーワードを有するコンピュータから受信した位置情報を基に、該キーワードを有するコンピュータに分割データを要求する手順と、該キーワードを有するコンピュータから受信した分割データを利用して元のデータを復元する手順とをコンピュータに実行させる。
【００１７】
上記のプログラムは、例えば、オブジェクト指向技術におけるオブジェクトとして実現することができ、分割データを含むこのようなオブジェクトを各保管装置に分散配置すれば、機密性の高い分散データ管理を行うことが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態におけるシステム構成の一例を示す図である。同図に示すように、本システムは、端末１及び分割データを保管する保管センタ２を有し、これらがネットワーク３に接続された構成をとる。
【００２０】
端末１は、分割部１１、認証部１２、メッセージ処理部１３を有する。各保管センタは、分割データを含む分割要素を保管する。
【００２１】
次に、端末１において、元データを分割し、保管センタ２に分割要素を保管するまでの処理を、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
まず、ユーザが端末１のキーボードやマウス等の入力部を介して、分割部１１に対し元データの分割保管を指示する（ステップ１）。次に、分割部１１は元データを複数に分割する（ステップ２）。この実施の形態では６つに分割している。分割は、例えばしきい値秘密分散法を用いて行い、分割した個数のうち一定個数から元データが復元可能で、それより少ない個数からは元データが不明であるように分割データを生成する。
【００２３】
続いて、分割部は図３に示すような、分割データを含む分割要素を生成する。
分割要素は複数の階層に分けられる。本実施の形態では、レベル１とレベル２の２階層に分け、レベル１分割要素を２つ、レベル２分割要素を４つ生成する。一般にレベルｉ分割要素はレベル（ｉ＋１）分割要素に対して処理を指示する。
【００２４】
各分割要素は、データ部４、６とメソッド部５、７とからなる。データ部は、自身の階層レベルのキーワードと、一つ下の階層レベルのキーワードを有し、各階層レベルのキーワードは、当該階層の分割要素に共通のキーワードである。図３に示す例では、レベル１キーワードはレベル１分割要素に共通のキーワード、レベル２キーワードはレベル２分割要素に共通のキーワードである。これらのキーワードは、本発明が実施されるネットワーク全体でユニークとなるようにそれぞれ設定する。
【００２５】
各分割要素は、本実施の形態ではレベル１、レベル２の２階層とし、レベル３分割要素は生成しないため、レベル２分割要素はレベル３キーワードを持たない。レベル３分割要素を生成する場合は、レベル２分割要素にレベル３キーワードを設定する。さらに階層を増やす場合も同様にする。
【００２６】
また、レベル１分割要素におけるデータ部４は、復元に必要な分割データ個数を保持しており、データの復元の際に、この個数が参照される。
【００２７】
各分割要素におけるメソッド部５、７は各種の処理機能を集めたものであり、本実施の形態では、メソッド部は、メッセージ処理部、認証部を有する。また、レベル１分割要素では分割データ復元部を有する。各部の機能は以下の通りである。
【００２８】
メッセージ処理部は他の分割要素または端末と情報のやりとりを行う機能を有する。認証部は他の分割要素または端末の認証部との間で相互に認証を行う機能を有する。分割データ復元部は分割データから元データを復元する機能を有する。この例では、元データの復元はレベル１分割要素が必要な分割データを集めて行うため、レベル２分割要素には分割データ復元部はない。
【００２９】
端末における分割部１１は、上記の分割要素の生成を終了すると、各分割要素を保管センタに送信し（図２のステップ４）、サーバは各分割要素を保管する。
この例では災害等により分割要素のいくつかが破壊されても元データが復元できるよう、６つの分割要素を異なる保管センタに保管している。なお、本発明では各分割要素の保管場所は管理しない。最後に、端末１はユーザに対してレベル１キーワードを通知する（ステップ５）。このレベル１キーワードは、保管されたデータを取得する際に使用されるものである。
【００３０】
次に、端末１が保管されたデータを取得するときの手順について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
まず、ユーザが端末のメッセージ処理部１３に対し、レベル１キーワードを提示して「元データの復元」を指示する（ステップ１１）。指示を受けた端末のメッセージ処理部１３は、すべての保管センタのすべての分割要素に対して、レベル１キーワードを一斉送信する（ステップ１２）。
【００３２】
各分割要素のメッセージ処理部は、受信したキーワードと、自己の持つ、自己のレベルと同一レベルのキーワード（レベル１分割要素ならばレベル１キーワード、レベル２分割要素ならばレベル２キーワード）が一致した場合は、メッセージ送信元に対して、自己の位置情報を返却する（ステップ１３）。
【００３３】
位置情報とは、コンピュータネットワーク上でデータとしての各分割要素の格納場所を一意に特定できる情報を意味し、例えば位置情報としてＩＰアドレスを使用でき、同一のサーバに複数の分割要素を保管する場合には、ＩＰアドレスとポート番号を使用して分割要素を特定することができる。この例ではキーワードが一致する分割要素はレベル１分割要素１とレベル１分割要素２の２つがあり、これらが災害等により分割要素が破壊されていなければ、レベル１分割要素１とレベル１分割要素２が自己の位置情報を端末のメッセージ処理部１３に返却する。
【００３４】
そして、端末のメッセージ処理部１３は複数の位置情報を受信した場合にはそのうち１つを選択して、元データの復元を指示する（ステップ１４）。この例ではレベル１分割要素１を選択することとし、これに対して「元データ復元」を指示する。
【００３５】
レベル１分割要素１のメッセージ処理部は、まず、レベル１分割要素１の認証部により端末との聞で相互に認証を行い、不正な分割データの取得や復元を防止する。その後、レベル１分割要素１のメッセージ処理部は、すべての保管センタのすべての分割要素に対して、レベル２キーワードを一斉送信する（ステップ１５）。
【００３６】
各分割要素のメッセージ処理部は、受信したキーワードと、自己の持つ、自己のレベルと同一レベルのキーワード（レベル１分割要素ならばレベル１キーワード、レベル２分割要素ならばレベル２キーワード）が一致した場合は、メッセージ送信元であるレベル１分割要素１に対して、自己の位置情報を返却する（ステップ１６）。
【００３７】
この例ではキーワードが一致する分割要素は４つ（レベル２分割要素１、レベル２分割要素２、レベル２分割要素３、レベル２分割要素４）あり、災害等により分割要素が破壊されていなければ、上記４つの分割要素が自己の位置情報をレベル１分割要素１に対して返却する。
【００３８】
この例では２階層としたが、３階層とした場合には、レベル２分割要素は、レベル３キーワードを使用して上記と同様にレベル３分割要素の位置情報を取得した後、これと自己の位置情報を合わせて、レベル１分割要素１に対して返却する。４階層以上の場合も同様である。
【００３９】
レベル１分割要素１のメッセージ処理部は、受信した位置情報の数に対して、自己も１つの分割データを持つので１を加算して、その数とデータ部の「復元に必要な分割データ個数」とを比較し、その数が「復元に必要な分割データ個数」以上ならば位置情報を返却した各分割要素に対して、「分割データ送信」を指示する（ステップ１７）。
【００４０】
指示を受けた各分割要素（レベル２分割要素１、レベル２分割要素２、レベル２分割要素３、レベル２分割要素４）は、まず、認証部を用いてレベル１分割要素１との間で相互に認証を行い、不正な分割データの取得や復元を防止する。その後、自己の持つ分割データをレベル１分割要素１に対して送信する（ステップ１８）。
【００４１】
この例では２階層としたが、３階層とした場合には、レベル２分割要素は、レベル２分割要素に対して位置情報を返却したレベル３分割要素に対して、「分割データ送信」を指示する。指示を受けたレベル３分割要素は、まず、レベル２分割要素との間で相互に認証を行い、不正な分割データの取得や復元を防止する。その後、自己の持つ分割データをレベル２分割要素に対して送信する。レベル３分割要素の分割データを取得したレベル２分割要素は、これと自己の分割データを合わせて、レベル１分割要素１に対して送信する。４階層以上の場合も同様である。
【００４２】
レベル１分割要素１は、各分割要素から送信された分割データと自己の持つ分割データを用いてレベル１分割要素１の分割データ復元部が元データを復元する（ステップ１９）。この復元処理は耐タンパ領域（内部のデータ参照、改変等ができない保護領域で、通常は特殊なハードウェアで実現される）で行うことにより、復元中または復元後のデータの不正なアクセスを防止することができる。最後に、レベル１分割要素１は、復元された元データを端末１に返却する（ステップ２０）。
【００４３】
さて、上記の手順におけるステップ１２の「一斉送信」は、具体的には以下のようにして実現することができる。
【００４４】
ＴＣＰ／ＩＰネットワークにおいては、ＩＰパケットのブロードキャスト機能を用いて、ＬＡＮに接続されたすべての端末に対して、特定のｌＰアドレスを一斉送信し、自分に割り当てられたＩＰアドレスと一致する端末が、そのＭＡＣアドレス（ネットワーク機器に付与された一意の物理アドレス）を返却するＡＲＰ（アドレス解決プロトコル）が知られており、本実施の形態でもこの技術を用いることができる。
【００４５】
しかし、上記のようにして行う一斉送信は、ルータで接続されたネットワーク間を越えてデータが送信されないため、インターネットのような多数のルータで接続された大規模ネットワークには応用できない。
【００４６】
そこで、インターネットを介して、端末と各保管センタとの間で一斉送信を実現する方法の例として、次のようなものがある。
（ｉ）端末及び各保管センタをＩＰ−ＶＰＮ装置を介してインターネット経由で接続する。
【００４７】
ＩＰ−ＶＰＮ装置の機能により、端末及び各保管センタがＬＡＮで接続されているのと同じように通信できるので、上記のＩＰパケットのブロードキャスト機能により、対象となる端末と各保管センタの間での一斉送信が可能となる。
（ｉｉ）インターネット上のルータに一斉送信の送信先となる宛先情報を設定することにより、対象となる端末及び各保管センタの間での一斉送信を可能とする（マルチキャスト技術）。
（ｉｉｉ）端末及び各保管センタのサーバに、対象となる端末及び各保管センタのサーバに対して一斉送信を行う機能を持つソフトウェアを追加する。このソフトウェアが一斉送信の送信先となる宛先情報を管理することにより、対象となる端末と各保管センタのサーバの間での一斉送信を可能とする。
【００４８】
本実施の形態における端末、保管センタは、上記の処理手順を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータを用いて実現することができる。また、当該プログラムはＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納し配布することもできるし、ネットワークを介して配布することもできる。
【００４９】
また、本発明における各分割要素は、データ処理機能を有するが、このような機能は、例えばオブジェクト指向技術を用いて実現できる。この場合、分割要素を、データ部とメソッド部とからなるオブジェクトとして実現できる。なお、本明細書では、オブジェクト指向ソフトウェア技術におけるオブジェクトも、プログラムと称している。
【００５０】
オブジェクト指向技術を用いた場合、端末、及び保管センタのコンピュータには、分割要素におけるオブジェクト指向プログラムを解釈するソフトウェアが搭載される。
【００５１】
また、図１に示した端末の中の機能を、別に設けた処理センタのサーバに置き、端末からその処理センタに、分割及び復元の処理を依頼する構成をとることもできる。更に、図１の構成において、端末の分割部１１のみを別のサーバ等に備え、分割のみをそのサーバに依頼し、復元は端末で行うような構成とすることも可能である。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【００５３】
【発明の効果】
上記のように、本発明では、自律分散的にデータの復元を行うための制御情報及び制御機能を分割データとともに分割要素として分散して保管し、分割データの保管場所を管理することをしないので、分割データの保管場所を一括管理する場合の従来の問題点を解決でき、データの機密性を向上させることができる。また、分割データの保管場所に関する情報を持たないので、不正に分割データを盗み出しても、他の分割データの保管場所を知ることができない。
【００５４】
上記の実施の形態では、データ分割を秘密分散法を用いて行っているが、秘密分散法を用いないでデータを分割してもよく、このような場合、分割された全てのデータが取得できた場合にデータを完全に復元できることとなるが、分割データ及び制御機能を分散させるので、分割データの保管場所を一括管理する場合の従来の問題点を解決できる。
【００５５】
更に、本発明によれば、分割データごとに制御機能を管理するため、元データの分割保管ごとに、固有の分割方法に対する復元機能を持たせたり、検索機能、データ加工機能等の付加機能を追加して持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるシステム構成の一例を示す図である。
【図２】元データを分割し、保管センタに分割要素を保管するまでの処理を示すフローチャートである。
【図３】分割要素の例を示す図である。
【図４】端末が保管されたデータを取得するときの手順を示す図である。
【符号の説明】
１　端末
２　保管センタ
３　ネットワーク
４、６　データ部
５、７　メソッド部

Claims

データ分割装置がデータを分割するデータ分割方法であって、
データ分割装置における入力部が、データ分割指示を入力するステップと、
データ分割装置における分割部が、予め定めた方法によりデータを分割し、分割データを生成するステップと、
前記分割部が、分割データを含む分割要素を、分割データ毎に生成するステップとを有し、
前記分割要素は、分割データとキーワードとを含むデータ部と、メッセージ処理部を含むメソッド部と、を有することを特徴とするデータ分割方法。
前記分割要素は複数の階層に分類され、ある階層に属する分割要素のデータ部は、当該階層において共通のキーワードと、当該階層の下の階層がある場合には、当該階層の下の階層において共通のキーワードとを有する請求項１に記載のデータ分割方法。
最上位階層に属する分割要素は、復元に必要な分割データ個数と、分割データ復元部とを更に有する請求項２に記載のデータ分割方法。
前記予め定めた方法は、秘密分散法である請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のデータ分割方法。
データを分割する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
データ分割指示を入力する手順と、
予め定めた方法によりデータを分割し、分割データを生成する手順と、
分割データを含む分割要素を、分割データ毎に生成する手順とをコンピュータに実行させるプログラムであり、
前記分割要素は、分割データとキーワードとを含むデータ部と、メッセージ処理部を含むメソッド部と、を有することを特徴とするプログラム。
前記分割要素は複数の階層に分類され、ある階層に属する分割要素のデータ部は、当該階層において共通のキーワードと、当該階層の下の階層がある場合には、当該階層の下の階層において共通のキーワードとを有する請求項５に記載のプログラム。
最上位階層に属する分割要素は、復元に必要な分割データ個数と、分割データ復元部とを更に有する請求項６に記載のプログラム。
前記予め定めた方法は、秘密分散法である請求項５ないし７のうちいずれか１項に記載のプログラム。
分割データを保管する複数の保管装置が、分割データから元のデータを復元する方法であって、
各保管装置は、分割データを含むプログラムである分割要素を有し、複数の保管装置における分割要素は複数の階層に分類され、ある階層に属する分割要素は、当該階層において共通のキーワードを有し、
一の階層に属する分割要素を保管する保管装置が該一の階層の下の階層のキーワードを他の分割要素に送信し、
該下の階層のキーワードを有する該下の階層に属する分割要素を保管する保管装置が、その位置情報を前記一の階層に属する分割要素に送信し、
該一の階層に属する分割要素を保管する保管装置は、前記位置情報を送信した保管装置に分割データを要求し、その分割データを取得し、取得した分割データを用いて元のデータを復元することを特徴とするデータ復元方法。
複数の階層に分類された分割データから元のデータを復元する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
該プログラムは、該分割データが属する階層の下の階層に共通のキーワードを有し、
該プログラムは、
前記キーワードを他の分割データを保管するコンピュータに送信する手順と、該キーワードを有するコンピュータから受信した位置情報を基に、該キーワードを有するコンピュータに分割データを要求する手順と、
該キーワードを有するコンピュータから受信した分割データを利用して元のデータを復元する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
前記分割データは秘密分散法により分割されたデータであり、
前記プログラムは、復元に必要な分割データ個数を有し、前記キーワードを有するコンピュータから受信した位置情報の数に１を加えた数が前記分割データ個数以上である場合に分割データを要求する手順をコンピュータに実行させる請求項１１に記載のプログラム。