JP2004147218A - データ分割管理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分割データを生成し、予め定めた個数の分割データについて、分割データの保管場所を示す第1の管理情報を生成し、該第1の管理情報をデータ分割管理装置の格納部に格納し、前記予め定めた個数の分割データ以外の分割データについて、分割データの保管場所を示す保管場所情報を含む第2の管理情報を生成し、該第2の管理情報を複数の断片に分割し、分割データを前記第1の管理情報及び第2の管理情報により特定されている保管装置に格納するとともに、前記第2の管理情報の断片の1つを前記データ分割管理装置に格納し、前記第2の管理情報の他の断片を、前記第1の管理情報により特定された保管装置に格納する。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、データを分割して保管する技術に関する。
【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管理情報を一括管理すると、管理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管理情報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、管理情報を分割して保管することにより、機密性及び復元性を高め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以下のように構成することができる。
【0010】
本発明は、データ分割管理装置が元データを分割し、複数の保管装置に保管する方法であって、分割データを生成するステップと、生成された分割データのうちの予め定めた個数の分割データについて、分割データ毎に分割データと当該分割データを保管する保管装置とを対応付けた第1の管理情報を生成し、該第1の管理情報をデータ分割管理装置の格納部に格納するステップと、生成された分割データのうちの前記予め定めた個数の分割データ以外の分割データについて、分割データ毎に分割データと当該分割データを保管する保管装置とを対応付けた保管場所情報を含む第2の管理情報を生成し、該第2の管理情報を複数の断片に分割するステップと、分割データを前記第1の管理情報及び第2の管理情報により特定されている保管装置に格納するとともに、前記第2の管理情報の断片の1つを前記データ分割管理装置の格納部に格納し、前記第2の管理情報の他の断片を、前記第1の管理情報により特定された保管装置に格納するステップとを有する。
【0011】
本発明によれば、分割データを分割して管理するとともに、管理情報も分割して管理するので、データ保管の機密性が向上する。また、分割した管理情報の1つは複数の断片に分割し、各断片を複数の場所に保管するので、機密性が更に向上する。
【0012】
上記の方法において、前記分割データは秘密分散法により生成したデータであり、当該秘密分散法において、分割個数をn(nは自然数)、復元に必要な個数をk(kは自然数)とし、更にk<n<2k−1とし、前記予め定めた個数をn−k+1とする。
【0013】
また、前記分割データから元データを復元する際には、前記第1の管理情報における分割データとともに保管された前記第2の管理情報の断片と、前記データ分割管理装置に格納された前記第2の管理情報の断片とから前記第2の管理情報を復元し、前記第1の管理情報における分割データと前記第2の管理情報における分割データのうちのk個の分割データを取得して元データを復元する。
【0014】
上記の方法において、前記第2の管理情報の複数の断片は、2個の断片であり、2個のうちの1つの断片からは前記第2の管理情報を推測できないようにしてもよい。
【0015】
更に、前記第2の管理情報の複数の断片は秘密分散法により分割した断片であり、前記第1の管理情報を、前記データ分割管理装置に格納することに加えて、更に他の装置にも格納し、前記第2の管理情報の複数の断片の1つを該他の装置に格納するようにしてもよい。これにより、装置の破壊に対する復元性を向上させることができる。
【0016】
また、本発明によれば、上記の方法をコンピュータに実行させるのに適したプログラムが提供される。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるデータ保管システムの構成の一例を示す図である。
【0018】
同図に示すように、第1の実施の形態におけるデータ保管システムは、データ及び管理情報を分割し、格納する分割管理装置1、分割データ及び管理情報の断片を保管する保管センタ2(A〜G)、及び元データの保管を依頼する端末3とを有する。分割管理装置1と保管センタ2とはネットワーク4により接続され、端末3と分割管理装置1とはネットワーク5に接続されている。
【0019】
分割管理装置1は、端末3や保管センタ2の認証を行うための認証部11と、元データと管理情報を分割するための分割部12と、分割データと管理情報を用いて元データを復元する復元部13と、管理情報と管理情報の断片を格納する格納部14とを有している。
【0020】
第1の実施の形態では、分割データの管理情報を分割して保管する方法として、2つに分割し異なる場所に保管する方法を用いる。また、2つがそろえば復元できるが1つからは元の内容が分からないように分割を行っている。
【0021】
以下、分割管理装置1がデータを分割して保管センタ2に保管するまでの処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。本発明の実施の形態では、しきい値秘密分散法を用いて分割データを生成しており、元データの分割個数をnとし、元データを復元するために必要な最小のデータ個数(以下、必要個数という)をkと表記する。(n,kは正の整数とする。)
まず、分割管理装置1は、ユーザの端末3から元データの分割・保管の要求があったときに、認証部11によるユーザの認証を行う(ステップ1)。正しく登録されたユーザのみが、端末3から元データの分割・保管を要求することができ、保管された分割データ及び分割データの管理情報から元データを復元できる。
正しく登録されたユーザ本人であると認証されない場合は処理を終了する。なお、ユーザの認証は必須ではないが、認証を行うことが望ましい。
【0022】
認証された場合、分割管理装置の分割部12は、しきい値秘密分散法を用いた分割にあたり必要となる分割個数と必要個数の決定を行う(ステップ2)。本発明の実施の形態では、分割個数nと必要個数kをk<n<2k−1の関係に定める。nとkはどちらを先に定めてもよい。k<nの部分は、分割個数全体のうち一定個数が失われても元データが復元できることを目的とするために必要な条件であるが、n<2k−1の部分の意味については後述する。
【0023】
次に、分割部12はしきい値秘密分散法を用いてn個の分割データを生成する(ステップ3)。生成された個々の分割データは保管する前に暗号化することで機密性を高めることができるが必須ではない。暗号化は元データを分割する前に元データに対して行っても同様な効果がある。
【0024】
続いて、分割部12は各分割データに対して、それぞれの保管場所を決定する(ステップ4)。保管場所の決定とは、コンピュータネットワーク上でデータとしての格納場所を特定するため、保管センタ及び保管センタ内でのデータ格納場所等を特定することである。
【0025】
次に、分割部12は、n個の分割データの中からn−k+1個を選択し、分割データとその保管場所の対応について保管場所情報を作成し、これを管理情報Aとする。この管理情報Aは分割管理装置1の格納部14に保管する(ステップ5)。n−k+1個の分割データは任意に選択してよい。
【0026】
n−k+1個はすなわちn−(k−1)個であり、この個数の分割データが災害などで消失した場合の残りはk−1個であるためもはや元データは復元できなくなる。ここで、後述するように、n−k+1個の分割データを保管する保管センタには、元データの復元に必要な管理情報Bの断片も保管する。従って、管理情報Aで管理する分割データの数をn−k+1個より少なくすると、管理情報Aで管理する分割データが全て消失した場合には、残りがk以上となって、分割データの数としては復元可能な数であるにも関わらず、管理情報Bの断片の断片が全て消失するので、元データを復元できなくなる。一方、n−k+1個あれば、n−k個まで分割データが消失しても、元データを復元できる可能性がある。更に、n<2k−1の関係に定めたことからn−k+1<kの関係が成立するので、n−k+1個だけからは元データが復元できず、仮に管理情報Aで管理する分割データが全て盗まれても元データを復元できない。
【0027】
すなわち、n−k+1個は、分割データの消失等に対する元データの復元の可能性を保ちながら、なおかつ、管理する分割個数を減らして分割データの盗難に対する安全性を高めるための数である。
【0028】
次に、n個の分割データのうち、ステップ5で選択されたものを除いた残りのk−1個の分割データについては、分割部12が分割データと保管場所の対応について保管場所情報を作成する(ステップ6)。しかし、これは分割管理装置1には保管しない。
【0029】
そして、図3に示すように、ステップ6で作成した「保管場所情報」、ステップ2で定めた「必要個数」、ステップ3で使用した「分割アルゴリズムの種類」を管理情報Bとする。分割部12は、この全体を1つのデータとみて2分割し、「管理情報Bの断片1」と「管理情報Bの断片2」を生成する(ステップ7)。
【0030】
この「2分割」はどのような分割方法を用いてもよいが、分割された2つのデータから元の管理情報Bが復元され、分割された一方からは元の管理情報Bが推測できないような方法とする。例えば、管理情報Bを一連のビット列と見て、先頭から奇数ビット目のみ抽出して「管理情報Bの断片1」を作成し、偶数ビット目のみを抽出して「管理情報Bの断片2」を作成してもよい。さらに、それぞれを暗号化するか、または、「2分割」する前に暗号化すると機密性が高まる。
【0031】
次に、「管理情報Bの断片1」をステップ4、5で作成し保管した管理情報Aと共に、分割管理装置の格納部14に保管する。また、管理情報Aで特定されるn−k+1個の分割データは、「管理情報Bの断片2」とともにステップ4で決定された保管センタに送信し、各保管センタに保管する。それ以外の分割データは、分割データのみをステップ4で決定された保管場所に保管する(ステップ8)。
【0032】
なお、各ユーザが分割管理装置1を使用して異なる複数の元データを保管、復元できるようにするためには、元データごとに、元データの識別名、対応する「管理情報A」、「管理情報Bの断片1」を特定する情報を関連づける表などを用いてユーザごとに管理する。この表の一例を図4に示す。
【0033】
次に、ユーザによる端末3からの要求に基づき、分割管理装置1が、保管センタ2に保管されたデータを取得するときの処理手順を図5のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の処理は、分割管理装置1における復元部13により行われる。
【0034】
まず、ユーザからのデータ取得の要求を受け、認証部11がユーザ認証を行う(ステップ11)。ユーザの認証は必須ではないが、元データの所有者本人のみが、保管された分割データ及び分割データの管理情報から元データを復元できるようアクセス制御されていることが望ましい。元データの所有者本人であると認証されない場合は処理を終了する。認証された場合は次の処理を行う。
【0035】
次に、復元部13が管理情報Aに記載されたn−k+1個の分割データの取得を試みる(ステップ12)。仮に、災害等により保管センタが破壊され、n−k+1個のうち1個しか取得できなくても、管理情報Bで管理しているk−1個の分割データが取得できれば、k個の分割データがそろうので元データが復元できる。従って、ステップ12で、取得できない分割データがあっても、1つでも分割データを取得できれば以下の処理を行う。
【0036】
続いて、管理情報Bで管理しているk−1個の分割データの取得を行うために、管理情報Bの復元を行う(ステップ13)。管理情報Bは、管理情報Aとともに保管された「管理情報Bの断片1」と、管理情報Aに基づき取得した、n−k+1個の分割データと共に保管された「管理情報Bの断片2」から復元することができる。図3に示した通り、管理情報Bには「必要個数」、「分割アルゴリズムの種類」が含まれるので、保管場所情報と共に「必要個数」、「分割アルゴリズムの種類」も取得することができる。
【0037】
そして、管理情報Bの保管場所情報に基づき、管理情報Bで管理されているk−1個の分割データを取得する(ステップ14)。なお、ステップ12においてn−k+1個の分割データが全て取得できた場合は、管理情報Bに記載された分割データのうち2k−n−1個の分割データが取得できればよく、k−1個全てを取得する必要はない。一般に、ステップ12においてp個のデータが取得できていれば、管理情報Bで管理されているk−1個の分割データのうち、k−p個が取得できればよい。
【0038】
続いて、ステップ12及びステップ14で取得した少なくともk個の分割データ、及びステップ13で取得した「分割アルゴリズムの種類」をもとにしきい値秘密分散法により元データを復元し、端末3に返却する(ステップ15)。
【0039】
上記の第1の実施の形態では、ユーザは端末3からネットワーク5経由で分割管理装置1にアクセスする形態としたが、端末3に分割管理装置1の機能を取り込み、ユーザがその分割管理装置1を直接利用する形態としてもよい。
【0040】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0041】
本発明の第2の実施の形態では、管理情報Aの保管場所、及び、管理情報Bを分割して保管する方法が第1の実施の形態と異なる。
【0042】
図6に第2の実施の形態におけるデータ保管システムの構成図を示す。同図に示すように第2の実施の形態では、図2に示した処理フローのステップ5において、管理情報Aを分割管理装置1だけでなく端末3の格納部31にも保管する。
この格納部31は元データの所有者本人のみが利用できるようアクセス制御されていることが望ましい。
【0043】
更に、管理情報Bの分割の方法を図7に示すようにする。すなわち、図2に示した処理フローのステップ7において、管理情報Bを分割個数3、必要個数2とするしきい値秘密分散法により分割して、「管理情報Bの断片1」、「管理情報Bの断片2」、「管理情報Bの断片3」を生成する。また、図6に示すように、「管理情報Bの断片1」、[管理情報Bの断片2」の保管場所は第1の実施の形態と同様とし、「管理情報Bの断片3」については、上記の端末3の格納部31に、管理情報Aと共に保管する。
【0044】
第2の実施の形態のように管理情報Aと管理情報Bを保管することにより、端末3、分割管理装置1、「管理情報Bの断片2」を保管している保管センタ2のいずれか1つ(「管理情報Bの断片2」を保管している保管センタについてはn−k個まで)が災害等により破壊されても、管理情報A及び管理情報Bがすべて消失するもしくは復元できなくなることがないため、元データを復元することが可能となる。例えば、第1の実施の形態においては、分割管理装置1が破壊された場合には元データを復元することが不可能となるが、第2の実施の形態では、分割管理装置1が破壊されても、端末3に格納された情報を用いることにより元データの復元を行うことができる。
【0045】
上記の各実施の形態によれば、分割データの管理情報Aだけを盗み出しても、分割データの全体個数が不明であり、また、元データの復元に必要な分割データ個数が不明である。また、元データの復元に必要な分割データ個数より少ない個数についての保管場所等しか分からない。更に、仮に管理情報Aで管理された分割データだけを盗み出したとしても、他の分割データの管理情報が不明であるので、元のデータを復元することができない。
【0046】
本実施の形態における端末3、分割管理装置1、保管センタ2は、CPU、メモリ、ハードディスク、通信装置等を備えたコンピュータを用いて実現することができる。特に、分割管理装置1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。
【0047】
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。
【0048】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、分割されたデータの管理情報についても分割して保管することにより、データの機密性を高めることができる。
【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データ保管システムの構成の一例を示す図である。
【図2】分割管理装置がデータを分割して保管センタに保管するまでの処理を示すフローチャートである。
【図3】第1の実施の形態において、管理情報Bの生成及び分割について説明するための図でである。
【図4】元データ、対応する管理情報A、管理情報Bの断片1を関連づける表の例を示す図である。
【図5】保管されたデータを取得するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施の形態におけるデータ保管システムの構成の一例を示す図である。
【図7】第2の実施の形態において、管理情報Bの生成及び分割について説明するための図である。
【符号の説明】
1 分割管理装置
2 保管センタ
3 端末
4、5 ネットワーク
11 認証部
12 分割部
13 復元部
14、31 格納部
Claims (10)
- データ分割管理装置が元データを分割し、複数の保管装置に保管する方法であって、
分割データを生成するステップと、
生成された分割データのうちの予め定めた個数の分割データについて、分割データ毎に分割データと当該分割データを保管する保管装置とを対応付けた第1の管理情報を生成し、該第1の管理情報をデータ分割管理装置の格納部に格納するステップと、
生成された分割データのうちの前記予め定めた個数の分割データ以外の分割データについて、分割データ毎に分割データと当該分割データを保管する保管装置とを対応付けた保管場所情報を含む第2の管理情報を生成し、該第2の管理情報を複数の断片に分割するステップと、
分割データを前記第1の管理情報及び第2の管理情報により特定されている保管装置に格納するとともに、前記第2の管理情報の断片の1つを前記データ分割管理装置の格納部に格納し、前記第2の管理情報の他の断片を、前記第1の管理情報により特定された保管装置に格納するステップとを有することを特徴とする方法。 - 前記分割データは秘密分散法により生成したデータであり、当該秘密分散法において、分割個数をn(nは自然数)、復元に必要な個数をk(kは自然数)とし、更にk<n<2k−1とし、
前記予め定めた個数をn−k+1とした請求項1に記載の方法。 - 前記分割データから元データを復元する際に、前記第1の管理情報における分割データとともに保管された前記第2の管理情報の断片と、前記データ分割管理装置に格納された前記第2の管理情報の断片とから前記第2の管理情報を復元し、
前記第1の管理情報における分割データと前記第2の管理情報における分割データのうちのk個の分割データを取得して元データを復元する請求項2に記載の方法。 - 前記第2の管理情報の複数の断片は、2個の断片であり、2個のうちの1つの断片からは前記第2の管理情報を推測できないようにした請求項1に記載の方法。
- 前記第2の管理情報の複数の断片は秘密分散法により分割した断片であり、前記第1の管理情報を、前記データ分割管理装置に格納することに加えて、更に他の装置にも格納し、
前記第2の管理情報の複数の断片の1つを該他の装置に格納する請求項1に記載の方法。 - 元データを分割し、複数の保管装置に保管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、
分割データを生成する手順と、
生成された分割データのうちの予め定めた個数の分割データについて、分割データ毎に分割データと当該分割データを保管する保管装置とを対応付けた第1の管理情報を生成し、該第1の管理情報を前記コンピュータの格納部に格納する手順と、
生成された分割データのうちの前記予め定めた個数の分割データ以外の分割データについて、分割データ毎に分割データと当該分割データを保管する保管装置とを対応付けた保管場所情報を含む第2の管理情報を生成し、該第2の管理情報を複数の断片に分割する手順と、
分割データを前記第1の管理情報及び第2の管理情報により特定されている保管装置に格納するとともに、前記第2の管理情報の断片の1つを前記コンピュータの格納部に格納し、前記第2の管理情報の他の断片を、前記第1の管理情報により特定された保管装置に格納する手順とをコンピュータに実行させるプログラム。 - 前記分割データは秘密分散法により生成したデータであり、当該秘密分散法において、分割個数をn(nは自然数)、復元に必要な個数をk(kは自然数)とし、更にk<n<2k−1とし、
前記予め定めた個数をn−k+1とした請求項6に記載のプログラム。 - 前記分割データから元データを復元する際に、前記第1の管理情報における分割データとともに保管された前記第2の管理情報の断片と、前記コンピュータに格納された前記第2の管理情報の断片とから前記第2の管理情報を復元し、前記第1の管理情報における分割データと前記第2の管理情報における分割データのうちのk個の分割データを取得して元データを復元する手順をコンピュータに実行させる請求項7に記載のプログラム。
- 前記第2の管理情報の複数の断片は、2個の断片であり、2個のうちの1つの断片からは前記第2の管理情報を推測できないようにした請求項6に記載のプログラム。
- 前記第2の管理情報の複数の断片は秘密分散法により分割した断片であり、前記第1の管理情報を、前記コンピュータに格納することに加えて、更に他の装置にも格納し、前記第2の管理情報の複数の断片の1つを該他の装置に格納する手順をコンピュータに実行させる請求項6に記載のプログラム。
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