JP2005260852A - Information processing method, decoding processing method, information processing apparatus and computer program - Google Patents

Information processing method, decoding processing method, information processing apparatus and computer program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a configuration which enables it to reduce the amount of information which should be stored in a device which performs encrypted message decoding in an encrypted message provisioning configuration which applies a tree structure based on an SD system. <P>SOLUTION: The value of corresponding label to partial special subset among corresponding label to subsets of each established based on SD system or LSD system is set as a calculable value by one which applies monodirectivity function F to other label value. In a receiver, a label corresponding to un-subset specially, and the minimum label corresponding to a special subset except the label computable with the application of monodirectivity function F to the provisioning label to the receiver as the label corresponding to the subset specially are provided. With this configuration, the reduction of the number of labels which the receiver should be provided can be performed. About the reduction label, in the receiver side, monodirectivity function F is applied to the held label, and it can be calculated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、情報処理方法、復号処理方法、および情報処理装置、並びにコンピュータ・プログラムに関する。さらに、詳細には、階層木構造を適用したブロードキャストエンクリプション方式において現在知られているSubset Difference(SD)方式、およびLayered Subset Difference(LSD)方式において、受信機が安全に保持する必要のあるラベルなどの秘密情報の量を削減し効率的でセキュアな情報配信を実現する情報処理方法、復号処理方法、および情報処理装置、並びにコンピュータ・プログラムに関する。   The present invention relates to an information processing method, a decoding processing method, an information processing apparatus, and a computer program. Further, in detail, in the Subscriber Difference (SD) method currently known in the broadcast encryption method to which the hierarchical tree structure is applied, and in the Layered Subset Difference (LSD) method, a label that the receiver needs to hold safely The present invention relates to an information processing method, a decryption processing method, an information processing apparatus, and a computer program that reduce the amount of secret information and realize efficient and secure information distribution.

昨今、音楽等のオーディオデータ、映画等の画像データ、ゲームプログラム、各種アプリケーションプログラム等、様々なソフトウエアデータ(以下、これらをコンテンツ(Content)と呼ぶ)が、インターネット等のネットワークを介して、あるいはCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)、MD(Mini Disk)等の情報記録媒体(メディア)を介して流通している。これらの流通コンテンツは、ユーザの所有するPC(Personal Computer)やプレーヤ、あるいはゲーム機器等、様々な情報処理装置において再生され利用される。   Recently, various software data (hereinafter referred to as content) such as audio data such as music, image data such as movies, game programs, various application programs, etc. are transmitted via a network such as the Internet or It is distributed through information recording media (media) such as CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disk), MD (Mini Disk). These distributed contents are reproduced and used in various information processing apparatuses such as PCs (Personal Computers), players, and game machines owned by users.

音楽データ、画像データ等、多くのコンテンツは、一般的にその作成者あるいは販売者に頒布権等が保有されている。従って、これらのコンテンツの配布に際しては、一定の利用制限、すなわち、正規なユーザに対してのみ、コンテンツの利用を許諾し、許可のない複製等が行われないようにする構成をとるのが一般的となっている。   Many contents, such as music data and image data, generally have distribution rights or the like held by the creator or seller. Therefore, when distributing these contents, it is common to adopt a configuration that restricts the use of the contents, that is, permits the use of the contents only to authorized users and prevents unauthorized copying or the like. It is the target.

特に、近年においては、情報をデジタル的に記録する記録装置や記憶媒体が普及しつつある。このようなデジタル記録装置および記憶媒体によれば、例えば画像や音声を劣化させることなく記録、再生を繰り返すことが可能であり、不正コピーコンテンツのインターネットを介した配信や、CD−R等の記録媒体に対する不正コピーという問題が発生している。   In particular, in recent years, recording devices and storage media for digitally recording information are becoming widespread. According to such a digital recording apparatus and storage medium, for example, recording and reproduction can be repeated without degrading images and sound, distribution of illegally copied content via the Internet, recording of CD-R, etc. There is a problem of unauthorized copying of media.

このようなコンテンツの不正利用を防止する1つの方式として、コンテンツあるいは暗号化コンテンツを復号するための鍵を暗号化して配布し、特定の正規ユーザまたは正規デバイスのみが、配布データの復号を可能としたシステムがある。例えばブロードキャストエンクリプション(Broadcast Encryption)方式の一態様である階層型木構造を適用した構成が知られている。   As one method for preventing such unauthorized use of content, a key for decrypting content or encrypted content is encrypted and distributed, and only a specific authorized user or authorized device can decrypt the distribution data. There is a system. For example, a configuration using a hierarchical tree structure, which is an aspect of the broadcast encryption method, is known.

階層型木構造を適用した暗号鍵等の暗号データ提供処理について、図を参照して説明する。   A process for providing encrypted data such as an encryption key to which a hierarchical tree structure is applied will be described with reference to the drawings.

図1に示す階層型木構造は2分木を用いており、その最下層がリーフ(葉)と呼ばれ、頂点、各分岐部およびリーフを含む部分をノードと称する。なお、頂点をルート、あるいはルートノードと呼ぶ。図1に示す2分木階層型木構造において、リーフは8〜15、ノードは1〜15、ルートは1である。   The hierarchical tree structure shown in FIG. 1 uses a binary tree, the lowest layer of which is called a leaf (leaf), and a portion including a vertex, each branching portion, and a leaf is called a node. The vertex is called a root or a root node. In the binary tree hierarchical tree structure shown in FIG. 1, the leaves are 8 to 15, the nodes are 1 to 15, and the root is 1.

この2分木階層型木構造におけるリーフ8〜15にコンテンツの利用機器としての再生機、受信機等の情報処理装置を1つずつ割り当てる。   Information processing devices such as a playback device and a receiver as content use devices are assigned to the leaves 8 to 15 in the binary tree hierarchical tree structure one by one.

また、木の各ノード(リーフを含む)1〜15にそれぞれノードキーを1つずつ割り当てる。リーフ8〜15に割り当てるノードキーはリーフキーと呼ばれる場合もある。   One node key is assigned to each node (including leaves) 1 to 15 of the tree. Node keys assigned to the leaves 8 to 15 may be called leaf keys.

リーフに対応する各情報処理装置には、対応するリーフからルートまでの経路にあるノードに割り当てられたノードキーが与えられる。図1の構成では、リーフ8から15までに割り当てられた8台の情報処理装置があり、ノード1から15までにそれぞれノードキーが割り当てられており、リーフ8に対応する情報処理装置101には、ノード1,2,4,8に割り当てられた4個のノードキーが与えられる。また、リーフ12に対応する情報処理装置102には、ノード1,3,6,12に割り当てられた4個のノードキーが与えられる。各情報処理装置は、これらのノードキーを安全に保管する。   Each information processing apparatus corresponding to a leaf is given a node key assigned to a node on the path from the corresponding leaf to the root. In the configuration of FIG. 1, there are eight information processing devices assigned to the leaves 8 to 15, and node keys are assigned to the nodes 1 to 15, respectively. Four node keys assigned to the nodes 1, 2, 4 and 8 are given. The information processing apparatus 102 corresponding to the leaf 12 is given four node keys assigned to the nodes 1, 3, 6, and 12. Each information processing apparatus securely stores these node keys.

このノードキーの配布処理を伴うセッティングを用いて、選択した情報処理装置のみが取得可能な情報を送信する方法を図2を参照して説明する。たとえば、特定の音楽、画像データ等のコンテンツを暗号化した暗号化コンテンツをブロードキャスト配信、あるいはDVD等の記録媒体に格納して誰でも取得可能な状態で流通させ、その暗号化コンテンツを復号するための鍵(コンテンツキーKc)を特定のユーザ、すなわち正規なコンテンツ利用権を持つユーザまたは情報処理装置にのみ提供する構成を想定する。   A method of transmitting information that can be acquired only by the selected information processing apparatus using the setting accompanying the node key distribution process will be described with reference to FIG. For example, in order to decrypt encrypted content obtained by encrypting content such as specific music and image data by broadcast distribution or storing it in a recording medium such as a DVD so that anyone can obtain it, and decrypting the encrypted content Is assumed to provide the key (content key Kc) only to a specific user, that is, a user having an authorized content use right or an information processing apparatus.

図2に示すリーフ14に割り当てられた情報処理装置を不正な機器として、排除(リボーク)し、それ以外の情報処理装置が正規な情報処理装置であるとする。この場合、リーフ14に割り当てられた情報処理装置ではコンテンツキーKcを取得できないが、他の情報処理装置ではコンテンツキーKcを取得できる暗号文を生成して、その暗号文をネットワークを介してあるいは記録媒体に格納して配布する。   It is assumed that the information processing apparatus assigned to the leaf 14 shown in FIG. 2 is excluded (revoked) as an unauthorized device, and other information processing apparatuses are legitimate information processing apparatuses. In this case, the information processing device assigned to the leaf 14 cannot acquire the content key Kc, but other information processing devices generate a ciphertext that can acquire the content key Kc and record the ciphertext via the network or Store and distribute on media.

この場合、リボーク(排除)される情報処理装置が持つノードキー(図2では×印で表現)以外のノードキーのうち、できるだけ多数の情報処理装置に共有されているもの、すなわち木の上部にあるものをいくつか用いて、コンテンツキーを暗号化して送信すればよい。   In this case, among the node keys other than the node key (represented by x in FIG. 2) of the information processing device to be revoked (excluded), the key shared by as many information processing devices as possible, that is, the one located above the tree It is only necessary to encrypt the content key and transmit it using

図2に示す例では、ノード2,6,15のノードキーを用いて、コンテンツキーKcを暗号化した暗号文のセットを生成して提供する。すなわち、
E(NK,Kc),E(NK,Kc),E(NK15,Kc)
の暗号文を生成して、ネットワーク配信あるいは記録媒体に格納して提供する。なお、E(A,B)はデータBを鍵Aで暗号化したデータを意味する。またNKnは、図に示す第n番のノードキーを意味する。従って、上記式は、
コンテンツキーKcをノードキーNKで暗号化した暗号化データE(NK,Kc)と、コンテンツキーKcをノードキーNKで暗号化した暗号化データE(NK,Kc)と、コンテンツキーKcをノードキーNK15で暗号化した暗号化データE(NK15,Kc)と、を含む3つの暗号文のセットであることを意味している。
In the example shown in FIG. 2, a set of ciphertexts in which the content key Kc is encrypted is generated and provided using the node keys of the nodes 2, 6, and 15. That is,
E (NK 2 , Kc), E (NK 6 , Kc), E (NK 15 , Kc)
Is generated and stored in a network distribution or recording medium. E (A, B) means data obtained by encrypting data B with the key A. NKn means the n-th node key shown in the figure. Therefore, the above formula is
The encrypted data E (NK 2 , Kc) obtained by encrypting the content key Kc with the node key NK 2 , the encrypted data E (NK 6 , Kc) obtained by encrypting the content key Kc with the node key NK 6 , and the content key Kc This means that it is a set of three ciphertexts including encrypted data E (NK 15 , Kc) encrypted with the node key NK 15 .

上記3つの暗号文を作り、例えば同報通信路を用いて全情報処理装置に送信すれば、リボーク対象でない情報処理装置(図2示すリーフ8〜13および15に対応する情報処理装置)はいずれかの暗号文を自分が持つノードキーで復号することが可能であり、コンテンツキーKcを得ることができる。しかし、リボーク(排除)されたリーフ14に対応する情報処理装置は、上記の3つの暗号文に適用された3つのノードキーNK、NK、NK15のいずれも保有していないので、この暗号文を受領しても、復号処理を行うことができずコンテンツキーKcを得ることはできない。 If the above three ciphertexts are created and transmitted to all information processing devices using, for example, a broadcast channel, any information processing device that is not a revoke target (information processing device corresponding to leaves 8 to 13 and 15 shown in FIG. 2) Such a ciphertext can be decrypted with the node key that it has, and the content key Kc can be obtained. However, the information processing apparatus corresponding to the revoked leaf 14 does not have any of the three node keys NK 2 , NK 6 , and NK 15 applied to the above three ciphertexts. Even if the sentence is received, the decryption process cannot be performed and the content key Kc cannot be obtained.

上述のブロードキャストエンクリプション(Broadcast Encryption)方式は、Complete Subtree方式と呼ばれる。このような木構造を用いて情報配信を行なう場合、リーフに対応する情報処理装置(ユーザ機器)が増大すると同報送信すべきメッセージが増大し、また各情報処理装置(ユーザ機器)において安全に格納すべきノードキーなどの鍵情報も増大してしまうという問題がある。   The above-described broadcast encryption method is called a complete subtree method. When information distribution is performed using such a tree structure, the number of messages to be broadcast increases as the number of information processing devices (user devices) corresponding to leaves increases, and each information processing device (user device) can safely There is a problem that key information such as node keys to be stored also increases.

このような問題を解決する手法として、これまでに提案されている方式として、Subset Difference(SD)方式、および、その改良版であるLayered Subset Difference(LSD)方式がある。SD方式については、例えば非特許文献1に記載され、LSD方式については、例えば非特許文献2に記載されている。   As a method for solving such a problem, there are a subset difference (SD) method and a layered subset difference (LSD) method, which is an improved version, as a method proposed so far. The SD method is described in Non-Patent Document 1, for example, and the LSD method is described in Non-Patent Document 2, for example.

いずれの方式も、ブロードキャストエンクリプションシステムの全受信機(受信者)数をNとし、そのうち排除(リボーク)される、即ち、同報通信される秘密情報を受け取ることができない受信機の数をrとしたときに、同報通信すべきメッセージ(暗号文)の数がO(r)であり、これは上述したComplete Subtree方式などの他方式に比べて小さく、優れている。   In any system, the total number of receivers (recipients) in the broadcast encryption system is N, and the number of receivers that are excluded (revoked), that is, cannot receive confidential information that is broadcast, is r. In this case, the number of messages (ciphertext) to be broadcast is O (r), which is smaller and better than other methods such as the above-mentioned Complete Subtree method.

しかし、各受信機が安全なメモリに保持すべき鍵(ラベル)の数が、SD方式ではO(logN)、LSD方式では、O(log1+εN)となる。ここでεは任意の正の数である。この鍵の数は、Complete Subtree方式などの他方式に比べて多く、これを減らすことが課題となっている。なお、本明細書においては、特に断りのない限りlogの底は2である。
Advances in Cryptography−Crypto 2001, Lecture Notes in Computer Science 2139,Springer,2001 pp.41−62「D.Naor,M.Naor and J.Lotspiech著"Revocation and Tracing Schemes for Stateless Receivers"」 Advances in Cryptography−Crypto 2002, Lecture Notes in Computer Science 2442,Springer,2002,pp47−60「D.Halevy and A.Shamir著"The LSD Broadcast Encryption Scheme"」
However, the number of keys (labels) that each receiver should hold in a secure memory is O (log 2 N) in the SD method and O (log 1 + εN ) in the LSD method. Here, ε is an arbitrary positive number. The number of keys is larger than that of other systems such as the Complete Subtree system, and it is an issue to reduce this number. In the present specification, the bottom of the log is 2 unless otherwise specified.
Advances in Cryptography-Crypto 2001, Lecture Notes in Computer Science 2139, Springer, 2001 pp. 41-62 “D. Naor, M. Naor and J. Lotspiech,“ Revocation and Tracing Schemes for Stateless Receivers ”” Advances in Cryptography-Crypto 2002, Lecture Notes in Computer Science 2442, Springer, 2002, pp 47-60 "D. Halevy and A. Shamir" The The LSD

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ブロードキャストエンクリプション(Broadcast Encryption)方式の一態様である階層型木構造を適用した情報配信構成において比較的に効率的な構成であるとされているSubset Difference(SD)方式、およびLayered Subset Difference(LSD)方式に対して、以下において説明する一方向木を適用することにより受信機が安全に保持する必要のあるラベルなどの秘密情報の量を削減し効率的でセキュアな情報配信を実現する情報処理方法、復号処理方法、および情報処理装置、並びにコンピュータ・プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a relatively efficient configuration in an information distribution configuration to which a hierarchical tree structure, which is an aspect of a broadcast encryption method, is applied. Secret information such as a label that the receiver needs to hold securely by applying a one-way tree described below to the Subscriber Difference (SD) method and the Layered Subset Difference (LSD) method It is an object to provide an information processing method, a decryption processing method, an information processing apparatus, and a computer program that reduce the amount of data and realize efficient and secure information distribution.

本発明の第1の側面は、
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成する情報処理方法であり、
階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成するラベル生成ステップと、
前記階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定するステップであり、
前記特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、
前記特別サブセットに対応するラベルであって、受信機への提供ラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルと、
を受信機に対する提供ラベルとして決定する提供ラベル決定ステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法にある。
The first aspect of the present invention is:
An information processing method for applying a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration and generating a hierarchical tree that is applied to a ciphertext providing process that can be decrypted only to a specific selected device except for an exclusion (revoke) device,
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method to which a hierarchical tree is applied, the label values corresponding to some selected special subsets are displayed as labels corresponding to other special subsets. Generating a label set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of
Determining a provided label for a receiver corresponding to an end node of the hierarchical tree;
A special subset incompatible label that does not correspond to the special subset;
A label corresponding to the special subset, excluding the label that can be calculated by applying the one-way function F to the label provided to the receiver, and a label corresponding to the minimum special subset;
A provided label determining step for determining as a provided label for the receiver;
There is an information processing method characterized by comprising:

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記情報処理方法は、さらに、前記ラベル生成ステップにおいて生成したサブセット対応の各ラベルから導出されるサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成し、前記受信機に提供する暗号文生成ステップを有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing method of the present invention, the information processing method further includes an encryption process by selectively applying a subset key derived from each label corresponding to the subset generated in the label generation step. To generate a ciphertext and provide the receiver with the ciphertext generation step.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記ラベル生成ステップにおいて選択する特別サブセットは、階層木において、ノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセットと、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットと、の少なくともいずれかであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the information processing method of the present invention, the special subset selected in the label generation step is a portion of a hierarchical tree having a node j at a node lower than the node i as a vertex from a partial tree having the node i as a vertex. Among the subsets S i, j defined as a set excluding the tree, the first special subset in which the node i and the node j are directly connected in the hierarchical tree and the root including all the leaves of the hierarchical tree are set as vertices. It is at least one of the second special subset which is the subset S1 , φ defined as a set of whole trees.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記ラベル生成ステップは、階層木においてSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された特別サブセットに対応するラベルの値を、該特別サブセットの直下に設定される他の特別サブセットの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能としたラベルを生成するステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing method of the present invention, the label generation step includes a special subset selected in a label (LABEL) corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) method in the hierarchical tree. This is a step of generating a label that can be calculated by applying the one-way function F to the value of another special subset set immediately below the special subset.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、記ラベル生成ステップは、末端ノード数Nの2分木構成を持つ階層木においてN個の値:x〜x2N−1を決定するステップと、i=2N−1とする初期設定ステップと、i=(2N−1)〜1において、i=偶数の場合に、一方向性関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットするステップと、を有し、上記各ステップの処理によって、末端ノード数Nの2分木構成において、2N−1個の特別サブセット対応のラベルの値:x〜x2N−1を決定するステップを含むことを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the information processing method of the present invention, the label generation step determines N values: x N to x 2N−1 in a hierarchical tree having a binary tree structure with N terminal nodes. And i = (2N−1) to 1 when i = (2N−1) to 1, and when i = even, the unidirectional function F is applied and F (x i ) is calculated. X i / 2, and by the processing of each of the above steps, in the binary tree configuration with the number of end nodes N, label values corresponding to 2N−1 special subsets: x 1 to x And 2N-1 is determined.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記提供ラベル決定ステップは、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、リボーク受信機がない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応するサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φとを仮選択ラベルとし、下記条件、(a)仮選択ラベル中、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,jと、(b)仮選択ラベルから、前記第1の特別なサブセットSSi,j、および、前記第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノードである値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,jと、上記(a)または(b)の条件を満足するラベルを、受信機umに対する最終提供ラベルとして決定するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the information processing method of the present invention, the provided label determination step starts from an internal node i on a path m (path-m) from a leaf to which the receiver um is allocated to a root. And a whole tree including the label LABEL i, j of the subset S i, j corresponding to the node j directly branched from the path from the leaf to i and all receivers used when there is no revoke receiver The label LABEL 1, φ corresponding to the subset SS 1, φ corresponding to is used as a temporary selection label, and (a) a first special in which node i and node j are in a parent-child relationship in the following conditions: subset SS i such, j, and, second special subset SS 1 corresponding to the entire tree including all receivers to be used when the receiver is to be revoked is no single, phi Neu From the label LABEL i, j corresponding to the subset which is not shifted, and (b) from the temporarily selected label, any one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ a corresponding label, (b1) is a node node y is included in PathNodes-m, and the value x y which corresponds to the value y is a node that is not included in the (b2) node 2y is PathNodes-m In this step, a label that satisfies the corresponding label LABEL i, j and the condition (a) or (b) is determined as a final provided label for the receiver um.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記提供ラベル決定ステップは、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えてj個のラベル、(ただし、jは0以上logN、Nは、前記階層木における末端ノード数=受信機数)、を受信機に対する特別サブセット対応の提供ラベル数とするステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the information processing method of the present invention, the provided label determination step includes a label [X y ] corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver. x y = LABEL P (y), S (y) ] in addition to j labels (where j is 0 or more and log N, N is the number of terminal nodes in the hierarchical tree = the number of receivers) In this step, the number of provided labels corresponding to the special subset is set.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記一方向性関数Fは、MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする。   Furthermore, in one embodiment of the information processing method of the present invention, the one-way function F is MD4, MD5, or SHA-1.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記ラベル決定ステップは、階層木中に設定した1つの特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つベーシックLSD(Basic Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定するステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing method of the present invention, the label determining step includes a basic LSD (Basic Layered Subset Difference) system having a subset management configuration for each layer separated by one special level set in a hierarchical tree. Among the labels (LABEL) corresponding to each of the subsets set according to the above, the values of the labels corresponding to the selected special subsets are calculated by applying the one-way function F to the labels (LABEL) corresponding to different special subsets. It is a step of setting as a possible value.

さらに、本発明の情報処理方法の一実施態様において、前記ラベル決定ステップは、階層木中に設定した複数の特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つ一般化LSD(General Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベル値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定するステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing method according to the present invention, the label determination step includes a general layered subset difference (LSD) having a subset management configuration for each layer separated by a plurality of special levels set in a hierarchical tree. Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set according to the method, the label values corresponding to some selected special subsets are calculated by applying the one-way function F to the labels (LABEL) values corresponding to different special subsets. It is a step of setting as a possible value.

さらに、本発明の第2の側面は、
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行する復号処理方法であり、
前記暗号文から、自己の保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する暗号文選択ステップと、
暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出するラベル算出ステップと、
保持ラベルまたは算出ラベルに基づく擬似乱数生成処理によってサブセットキーを生成するステップと、
生成サブセットキーを適用して暗号文の復号処理を実行する復号ステップと、
を有することを特徴とする復号処理方法にある。
Furthermore, the second aspect of the present invention provides
A decryption processing method for performing decryption processing of ciphertext encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) scheme that is a broadcast encryption scheme based on a hierarchical tree configuration,
A ciphertext selection step of selecting a ciphertext generated by applying a subset key derivable by a pseudo-random number generation process based on a label held by the ciphertext or a label that can be calculated from the label held by the ciphertext; ,
Label calculation for applying a one-way function F to a retained label and calculating a label different from the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by a pseudo-random number generation process based on the retained label Steps,
Generating a subset key by a pseudo-random number generation process based on a retained label or a calculated label;
A decryption step of performing decryption processing of the ciphertext by applying the generated subset key;
A decoding processing method characterized by comprising:

さらに、本発明の復号処理方法の一実施態様において、前記ラベル算出ステップは、暗号文の適用サブセットキーが、階層木においてノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセット、または、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセット、のいずれかの特別サブセット対応のラベルに基づく擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーであり、前記特別サブセット対応のラベルを保持していない場合に、保持している他のラベルに対する一方向性関数Fの適用により前記特別サブセット対応のラベルを算出するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the decryption processing method of the present invention, the label calculating step includes applying the ciphertext subset key to a node j below the node i from the subtree having the node i as a vertex in the hierarchical tree. Among the subsets S i, j defined as a set excluding the subtree to be processed, the first special subset in which the node i and the node j are directly connected in the hierarchical tree, or the root including all the leaves of the hierarchical tree. A subset key that can be calculated by a pseudorandom number generation process based on a label corresponding to any special subset of the second special subset that is the subset S1 , φ defined as a set of whole trees as vertices, and the special subset When the corresponding label is not held, the special function F is applied to the other held labels to apply the special feature F. It is a step of calculating a label corresponding to another subset.

さらに、本発明の復号処理方法の一実施態様において、前記ラベル算出ステップは、前記階層木において、復号処理を実行する受信機の設定ノードからルートに至るパス上のノードを包含する特別サブセットに対応するラベルの算出を一方向性関数を適用して実行するステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the decoding processing method of the present invention, the label calculating step corresponds to a special subset including a node on a path from a setting node of a receiver that performs decoding processing to a root in the hierarchical tree. It is a step of executing the calculation of the label to be applied by applying a one-way function.

さらに、本発明の復号処理方法の一実施態様において、前記一方向性関数Fは、MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする。   Furthermore, in one embodiment of the decoding processing method of the present invention, the one-way function F is MD4, MD5, or SHA-1.

さらに、本発明の第3の側面は、
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成する情報処理装置であり、
階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成するラベル生成手段と、
前記階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定する提供ラベル決定手段であり、
前記特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、
前記特別サブセットに対応するラベルであって、受信機への提供ラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルとを受信機に対する提供ラベルとして決定する提供ラベル決定手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置にある。
Furthermore, the third aspect of the present invention provides
An information processing apparatus that applies a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration and generates a hierarchical tree that is applied to a ciphertext providing process that can be decrypted only by a specific selected device other than an exclusion (revocation) device,
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method to which a hierarchical tree is applied, the label values corresponding to some selected special subsets are displayed as labels corresponding to other special subsets. Label generating means for generating a label set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of
Provided label determining means for determining a provided label for a receiver corresponding to a terminal node of the hierarchical tree;
A special subset incompatible label that does not correspond to the special subset;
Providing a label corresponding to the special subset, the minimum special subset-corresponding label excluding the label that can be calculated by applying the one-way function F to the provided label to the receiver, as the provided label for the receiver Label determining means;
There is an information processing apparatus characterized by having.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記情報処理装置は、さらに、前記ラベル生成手段において生成したサブセット対応の各ラベルから導出されるサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成する暗号文生成手段と、前記暗号文を前記受信機に提供する暗号文提供手段とを有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the information processing apparatus further performs an encryption process by selectively applying a subset key derived from each label corresponding to the subset generated by the label generation means. And ciphertext generating means for generating a ciphertext and ciphertext providing means for providing the ciphertext to the receiver.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル生成手段において選択する特別サブセットは、階層木において、ノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセットと、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットと、の少なくともいずれかであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus according to the present invention, the special subset selected by the label generating means is a portion of a hierarchical tree having a node j as a vertex below a node j lower than the node i from a partial tree having the node i as a vertex. Among the subsets S i, j defined as a set excluding the tree, the first special subset in which the node i and the node j are directly connected in the hierarchical tree and the root including all the leaves of the hierarchical tree are set as vertices. It is at least one of the second special subset which is the subset S1 , φ defined as a set of whole trees.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル生成手段は、階層木においてSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された特別サブセットに対応するラベルの値を、該特別サブセットの直下に設定される他の特別サブセットの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能としたラベルを生成することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the label generation means includes a special subset selected from labels (LABELs) corresponding to each of the subsets set based on the SD (Subset Difference) scheme in the hierarchical tree. Is generated by applying the one-way function F to the value of the other special subset set immediately below the special subset.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル生成手段は、末端ノード数Nの2分木構成を持つ階層木においてN個の値:x〜x2N−1を決定し、i=2N−1とする初期設定を実行し、i=(2N−1)〜1において、i=偶数の場合に、一方向性関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットする構成を有し、上記各処理によって、末端ノード数Nの2分木構成において、2N−1個の特別サブセット対応のラベルの値:x〜x2N−1を決定する構成であることを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the label generating means determines N values: x N to x 2N−1 in a hierarchical tree having a binary tree structure with N terminal nodes. Perform an initial setting of i = 2N−1, and if i = (2N−1) to 1, i = even, apply a one-way function F to calculate F (x i ), x i / 2 is set, and by the above processes, 2N-1 label values corresponding to special subsets: x 1 to x 2N-1 are determined in a binary tree configuration with N terminal nodes. It is the structure which carries out.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記提供ラベル決定手段は、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、リボーク受信機がない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応するサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φとを仮選択ラベルとし、下記条件、
(a)仮選択ラベル中、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,jと、
(b)仮選択ラベルから、前記第1の特別なサブセットSSi,j、および、前記第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,jと、
上記(a)または(b)の条件を満足するラベルを、受信機umに対する最終提供ラベルとして決定する構成であることを特徴とする。
Furthermore, in one embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the provided label determination means starts the internal node i on the path m (path-m) from the leaf to which the receiver um is assigned to the root. And a whole tree including the label LABEL i, j of the subset S i, j corresponding to the node j directly branched from the path from the leaf to i and all receivers used when there is no revoke receiver The labels LABEL 1 and φ corresponding to the subset SS 1 and φ corresponding to
(A) The first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship in the temporarily selected label, and all receivers used when there is no receiver to be revoked A label LABEL i, j corresponding to a subset that is not one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree;
(B) a label corresponding to one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ from a provisionally selected label;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y corresponds to the value x y which corresponds to the value y is a node that is not included in PathNodes-m label LABEL i, and j,
A label that satisfies the above condition (a) or (b) is determined as a final provided label for the receiver um.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記提供ラベル決定手段は、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えてj個のラベル、(ただし、jは0以上logN、Nは、前記階層木における末端ノード数=受信機数)、を受信機に対する特別サブセット対応の提供ラベル数とする構成であることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the provided label determination means includes a label [X y ] corresponding to a corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver. x y = LABEL P (y), S (y) ] in addition to j labels (where j is 0 or more and log N, N is the number of terminal nodes in the hierarchical tree = the number of receivers) The number of provided labels corresponding to the special subset is set as a feature.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記一方向性関数Fは、MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする。   Furthermore, in one embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the one-way function F is MD4, MD5, or SHA-1.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル決定手段は、階層木中に設定した1つの特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つベーシックLSD(Basic Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定する構成であることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus according to the present invention, the label determination means includes a basic LSD (Basic Layered Subset Difference) system having a layer-by-layer subset management configuration separated by one special level set in a hierarchical tree. Among the labels (LABEL) corresponding to each of the subsets set according to the above, the values of the labels corresponding to the selected special subsets are calculated by applying the one-way function F to the labels (LABEL) corresponding to different special subsets. It is the structure set as a possible value, It is characterized by the above-mentioned.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル決定手段は、階層木中に設定した複数の特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つ一般化LSD(General Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベル値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定する構成であることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus according to the present invention, the label determination unit includes a general layered subset difference (LSD) having a subset management configuration for each layer separated by a plurality of special levels set in a hierarchical tree. Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set according to the method, the label values corresponding to some selected special subsets are calculated by applying the one-way function F to the labels (LABEL) values corresponding to different special subsets. It is the structure set as a possible value, It is characterized by the above-mentioned.

さらに、本発明の第4の側面は、
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行する情報処理装置であり、
前記暗号文から、自己の保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する暗号文選択手段と、
暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出するラベル算出手段と、
保持ラベルまたは算出ラベルに基づく擬似乱数生成処理によってサブセットキーを生成するサブセットキー生成手段と、
生成サブセットキーを適用して暗号文の復号処理を実行する復号手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置にある。
Furthermore, the fourth aspect of the present invention provides
An information processing apparatus that executes decryption processing of ciphertext encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) scheme that is a broadcast encryption scheme based on a hierarchical tree configuration,
A ciphertext selection means for selecting a ciphertext generated by applying a subset key derivable by a pseudorandom number generation process based on a label held by the ciphertext or a label that can be calculated from the label held by the ciphertext; ,
Label calculation for applying a one-way function F to a retained label and calculating a label different from the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by a pseudo-random number generation process based on the retained label Means,
Subset key generation means for generating a subset key by a pseudo-random number generation process based on a retained label or a calculated label;
Decryption means for performing decryption processing of the ciphertext by applying the generated subset key;
There is an information processing apparatus characterized by having.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル算出手段は、暗号文の適用サブセットキーが、階層木においてノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセット、または、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセット、のいずれかの特別サブセット対応のラベルに基づく擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーであり、前記特別サブセット対応のラベルを保持していない場合に、保持している他のラベルに対する一方向性関数Fの適用により前記特別サブセット対応のラベルを算出する構成であることを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the label calculation means uses the ciphertext applied subset key as a vertex from a subtree having the node i as a vertex in the hierarchical tree and a node j lower than the node i. Among the subsets S i, j defined as a set excluding the subtree to be processed, the first special subset in which the node i and the node j are directly connected in the hierarchical tree, or the root including all the leaves of the hierarchical tree. A subset key that can be calculated by a pseudorandom number generation process based on a label corresponding to any special subset of the second special subset that is the subset S1 , φ defined as a set of whole trees as vertices, and the special subset When the corresponding label is not held, the special support is applied by applying the one-way function F to other held labels. It is the structure which calculates the label corresponding to busset.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記ラベル算出手段は、前記階層木において、復号処理を実行する受信機の設定ノードからルートに至るパス上のノードを包含する特別サブセットに対応するラベルの算出を一方向性関数を適用して実行する構成であることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the information processing apparatus according to the present invention, the label calculation means corresponds to a special subset including a node on a path from a setting node of a receiver that performs decoding processing to a root in the hierarchical tree. This is characterized in that the calculation of the label to be performed is executed by applying a one-way function.

さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記一方向性関数Fは、MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする。   Furthermore, in one embodiment of the information processing apparatus of the present invention, the one-way function F is MD4, MD5, or SHA-1.

さらに、本発明の第5の側面は、
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成するコンピュータ・プログラムであり、
階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成するラベル生成ステップと、
前記階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定するステップであり、
前記特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、
前記特別サブセットに対応するラベルであって、受信機に提供されるラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルと、
を受信機に対する提供ラベルとして決定する提供ラベル決定ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
Furthermore, the fifth aspect of the present invention provides
A computer program that generates a hierarchical tree that is applied to a ciphertext providing process that can be decrypted only by a specific selected device other than an exclusion (revoke) device by applying a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration,
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method to which a hierarchical tree is applied, the label values corresponding to some selected special subsets are displayed as labels corresponding to other special subsets. Generating a label set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of
Determining a provided label for a receiver corresponding to an end node of the hierarchical tree;
A special subset incompatible label that does not correspond to the special subset;
A label corresponding to the special subset, excluding a label that can be calculated by applying a one-way function F to the label provided to the receiver;
A provided label determining step for determining as a provided label for the receiver;
There is a computer program characterized by comprising:

さらに、本発明のコンピュータ・プログラムの一実施態様において、前記コンピュータ・プログラムは、さらに、前記ラベル生成ステップにおいて生成したサブセット対応の各ラベルから導出されるサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成し、前記受信機に提供する暗号文生成ステップを有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the computer program of the present invention, the computer program further applies an encryption process by selectively applying a subset key derived from each label corresponding to the subset generated in the label generation step. To generate a ciphertext and provide the receiver with the ciphertext generation step.

さらに、本発明の第6の側面は、
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行するコンピュータ・プログラムであり、
前記暗号文から、自己の保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する暗号文選択ステップと、
暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出するラベル算出ステップと、
保持ラベルまたは算出ラベルに基づく擬似乱数生成処理によってサブセットキーを生成するステップと、
生成サブセットキーを適用して暗号文の復号処理を実行する復号ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
Furthermore, the sixth aspect of the present invention provides
A computer program for executing decryption processing of ciphertext encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) scheme that is a broadcast encryption scheme based on a hierarchical tree configuration,
A ciphertext selection step of selecting a ciphertext generated by applying a subset key derivable by a pseudo-random number generation process based on a label held by the ciphertext or a label that can be calculated from the label held by the ciphertext; ,
Label calculation for applying a one-way function F to a retained label and calculating a label different from the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by a pseudo-random number generation process based on the retained label Steps,
Generating a subset key by a pseudo-random number generation process based on a retained label or a calculated label;
A decryption step of performing decryption processing of the ciphertext by applying the generated subset key;
There is a computer program characterized by comprising:

なお、本発明のコンピュータ・プログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能なコンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、CDやFD、MOなどの記録媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。   The computer program of the present invention is, for example, a storage medium or communication medium provided in a computer-readable format to a computer system capable of executing various program codes, such as a CD, FD, or MO. It is a computer program that can be provided by a recording medium or a communication medium such as a network. By providing such a program in a computer-readable format, processing corresponding to the program is realized on the computer system.

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from a more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings. In this specification, the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and is not limited to one in which the devices of each configuration are in the same casing.

本発明の構成によれば、ブロードキャストエンクリプション(Broadcast Encryption)方式の一態様である階層型木構造を適用した情報配信構成において比較的に効率的な構成であるとされているSubset Difference(SD)方式、およびLayered Subset Difference(LSD)方式に対して、さらに一方向木を適用することにより、各受信機(情報処理装置)が安全に保持すべき情報量を削減することが可能となる。   According to the configuration of the present invention, Subset Difference (SD), which is considered to be a relatively efficient configuration in an information distribution configuration to which a hierarchical tree structure that is an aspect of a broadcast encryption scheme is applied. By applying a one-way tree to the system and the Layered Subset Difference (LSD) system, it is possible to reduce the amount of information that each receiver (information processing apparatus) should safely hold.

さらに、本発明の構成によれば、SD方式やLSD方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定し、特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、特別サブセットに対応するラベルであって、受信機への提供ラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルを受信機に対する提供ラベルとしたので、従来のSD方式やLSD方式において受信機に提供されるラベルの数を、削減することが可能となる。削減したラベルについては、受信機側の保持ラベルに対する一方向性関数Fの適用により算出可能であり、従来のSD方式やLSD方式に基づいて設定可能なサブセットの全てに対応する処理が可能である。このように本発明の構成を適用することにより、各受信機が安全に保持すべき情報量(ラベル)の削減が実現する。   Furthermore, according to the configuration of the present invention, among the labels (LABEL) corresponding to the respective subsets (LABEL) set based on the SD method or LSD method, the values of the labels corresponding to some selected special subsets are set to other special values. Set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of the label corresponding to the subset, and the label corresponding to the special subset not corresponding to the special subset and the label corresponding to the special subset provided to the receiver Since the label corresponding to the minimum special subset excluding the label that can be calculated by applying the one-way function F to the label is used as the provided label for the receiver, the number of labels provided to the receiver in the conventional SD method or LSD method Can be reduced. The reduced label can be calculated by applying the one-way function F to the label held on the receiver side, and processing corresponding to all subsets that can be set based on the conventional SD method or LSD method is possible. . By applying the configuration of the present invention in this way, it is possible to reduce the amount of information (label) that each receiver should hold safely.

以下、図面を参照しながら本発明の情報処理方法、復号処理方法、および情報処理装置、並びにコンピュータ・プログラムの詳細について説明する。   Hereinafter, details of an information processing method, a decoding processing method, an information processing apparatus, and a computer program according to the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、説明は、以下の項目に従って行なう。
1.Complete Subtree(CS)方式の概要
2.Subset Difference(SD)方式の概要
3.一方向木を用いたSD方式のラベル数削減構成
4.一方向木の構成方法例
5.一方向木を適用した情報配信処理例
6.Basic Layered Subset Difference(ベーシックLSD)方式の概要
7.一方向木を用いたベーシックLSD方式のラベル数削減構成
8.General Layered Subset Difference(一般化LSD)方式の概要
9.一方向木を用いた一般化LSD方式のラベル数削減構成
The description will be made according to the following items.
1. 1. Outline of Complete Subtree (CS) system 2. Overview of the Subset Difference (SD) method 3. SD label reduction configuration using unidirectional tree 4. Example of unidirectional tree construction method 5. Information distribution processing example using one-way tree 6. Overview of Basic Layered Subset Difference (Basic LSD) method 7. Basic LSD system label number reduction configuration using unidirectional tree Overview of General Layered Subset Difference (Generalized LSD) System 9. Configuration for reducing the number of labels in the generalized LSD method using unidirectional trees

[1.Complete Subtree(CS)方式の概要]
まず既存の階層型木構造を適用したブロードキャストエンクリプション(Broadcast Encryption)方式として知られているComplete Subtree(CS)方式の概要について説明する。
[1. Overview of Complete Subtree (CS) System]
First, an outline of the Complete Subtree (CS) method known as a broadcast encryption method using an existing hierarchical tree structure will be described.

なお、以下の説明においては、簡単のために、階層型木構造のリーフに対応して設定される情報処理装置(受信機)の総数Nは2のべき乗の数であるとする。また、以下の説明において、関数logの底はすべて2である。なお、階層型木構造のリーフに対応する機器は、以下に説明する秘密情報の復号処理を実行可能であれば、様々な機器、例えばPC、携帯端末など、様々な情報処理装置の設定が可能である。ここでは、これらを総称して受信機として説明する。また、本発明における暗号文配信処理とは、通信ネットワークを介した通信による提供処理のみならず、記録媒体に格納した暗号文の提供処理も含むものである。   In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that the total number N of information processing apparatuses (receivers) set corresponding to the leaves of the hierarchical tree structure is a power of 2. In the following description, the base of the function log is all 2. Note that a device corresponding to a leaf of a hierarchical tree structure can set various information processing apparatuses such as a PC and a portable terminal as long as the secret information decryption process described below can be performed. It is. Here, these are collectively referred to as a receiver. Further, the ciphertext distribution process in the present invention includes not only a provision process by communication via a communication network but also a provision process of ciphertext stored in a recording medium.

なお、以下の説明においては、下記の記号を用いて説明する。
P(i):ノードiの親ノード
S(i):ノードiの兄弟(sibling)であるノード(すなわち、iと異なるノードで、iと同じ親を持つノード)
LC(i):ノードiの左側の子ノード
RC(i):ノードiの右側の子ノード
In the following explanation, the following symbols are used for explanation.
P (i): a parent node of node i S (i): a node that is a sibling of node i (ie, a node different from i and having the same parent as i)
LC (i): Child node on the left side of the node i RC (i): Child node on the right side of the node i

(1)Complete Subtree(CS)方式
Complete Subtree(CS)方式は、基本的に背景技術の欄において説明した構成に相当し、図3に示すように、階層型木構造として各ノードが2つに分岐する形を持つ2分木を用いる。図3は、受信機数N=16の例である。この2分木の各リーフ(葉)に各受信機を割り当てる(図3におけるu1〜u16)。また、木の各ノード(節)を用いて、「そのノードを頂点とする部分木のリーフ(葉)に割り当てられた受信機からなる集合」を表す。図3におけるノードi201は、受信機u5とu6からなる集合を表す。
(1) Complete Subtree (CS) System The Complete Subtree (CS) system basically corresponds to the configuration described in the background art section, and as shown in FIG. 3, each node has two layers as a hierarchical tree structure. Use a binary tree with a branching shape. FIG. 3 shows an example in which the number of receivers N = 16. Each receiver is assigned to each leaf of this binary tree (u1 to u16 in FIG. 3). Further, each node (node) of the tree is used to represent “a set of receivers assigned to the leaves of the sub-tree having the node as a vertex”. Node i201 in FIG. 3 represents a set of receivers u5 and u6.

そして、図3に示す2分木の各構成ノードに鍵(ノードキー)が定義される。各受信機には、各受信機が割り当てられているリーフ(葉)から木のルート(頂点)に至るパス上のノードに割り当てられたノードキーが与えられ、受信機はこれらのノードキーを安全なメモリに保持する。木の定義やノードキーの定義、受信機の割り当てやノードキーの配布などは、Trusted Center(TC)と呼ばれる信頼される管理センタが行なう。   Then, a key (node key) is defined for each constituent node of the binary tree shown in FIG. Each receiver is given a node key assigned to a node on the path from the leaf to which each receiver is assigned to the root (vertex) of the tree, and the receiver stores these node keys in a secure memory. Hold on. A trusted management center called a Trusted Center (TC) performs tree definition, node key definition, receiver assignment, node key distribution, and the like.

図4に示すように、階層木には16台の受信機u1〜u16が割り当てられ、ノードは1〜31の31個、存在する。受信機u4には、ノード1,2,4,9,19に割り当てられた5個のノードキーが与えられる。すなわち、全受信機数をNとした場合には、各受信機はlogN+1個のノードキーを保持することになる。   As shown in FIG. 4, 16 receivers u1 to u16 are assigned to the hierarchical tree, and 31 nodes 31 to 31 exist. The receiver u4 is given five node keys assigned to the nodes 1, 2, 4, 9, and 19. That is, when the total number of receivers is N, each receiver holds logN + 1 node keys.

図5を用いて、このセッティングを用いて秘密情報(たとえば、暗号化されたコンテンツを復号するためのコンテンツキー)をどのようにリボークされない受信機に送信するかについて説明する。ここでは、管理センタ(TC)が秘密情報の送信者になるとする。いま、受信機u2,u11,u12がリボークされる受信機とする。すなわち、受信機u2,u11,u12を不正な機器として排除(リボーク)し、それ以外の受信機においてのみ安全に情報を受領、すなわち同報配信される暗号文に基づく復号を行なうことを可能とする。   With reference to FIG. 5, it will be described how secret information (for example, a content key for decrypting encrypted content) is transmitted to an unrevoked receiver using this setting. Here, it is assumed that the management center (TC) is a sender of secret information. Now, it is assumed that the receivers u2, u11, u12 are revoked receivers. In other words, the receivers u2, u11, u12 can be excluded (revoked) as unauthorized devices, and information can be safely received only by other receivers, that is, decryption based on ciphertext that is broadcast can be performed. To do.

管理センタ(TC)が秘密情報の送信を行なう場合、リボーク受信機u2,u11,u12が割り当てられているリーフ(葉)から木のルートに至るパス上のノードに割り当てられたノードキーを暗号鍵として使用せず、暗号文のセットを生成して同報送信する。   When the management center (TC) transmits secret information, the node key assigned to the node on the path from the leaf to which the revoke receiver u2, u11, u12 is assigned to the root of the tree is used as the encryption key. Generate and send a set of ciphertext without using it.

リボーク受信機u2,u11,u12が割り当てられているリーフ(葉)から木のルートに至るパス上のリーフまたはノードに割り当てられたノードキーを使用すると、これらは、リボークすべき受信機が持つキーであるため、リボーク機器において秘密情報を入手できてしまう。従って、これらのキーを用いずに暗号文のセットを生成して同報送信する。   When the node keys assigned to the leaves or nodes on the path from the leaf (leave) to which the revoked receivers u2, u11, u12 are assigned to the root of the tree are used, these are the keys of the receiver to be revoked. As a result, confidential information can be obtained in the revoke device. Therefore, a ciphertext set is generated and broadcasted without using these keys.

リボーク受信機u2,u11,u12が割り当てられているリーフ(葉)から木のルートに至るパス上のノードおよびパスを木から除外すると、1つ以上の部分木が残る。例えば、ノード5を頂点とする部分木、あるいはノード12を頂点とする部分木などである。   If nodes and paths on the path from the leaf to which the revoke receiver u2, u11, u12 is assigned to the root of the tree are excluded from the tree, one or more subtrees remain. For example, a partial tree having the node 5 as a vertex or a partial tree having the node 12 as a vertex.

秘密情報の送信者は、それぞれの部分木の頂点に最も近いノード、すなわち、図5に示す例では、ノード5,7,9,12,16に割り当てられたノードキーを用いて秘密情報を暗号化した暗号文のセットを送信する。例えば送信秘密情報を暗号化コンテンツの復号に適用するコンテンツキーKcであるとし、ノード5,7,9,12,16に割り当てられたノードキーをNK5,NK7,NK9,NK12,NK16とすると、秘密情報の送信者は、
E(NK5,Kc),E(NK7,Kc),E(NK9,Kc),E(NK12,Kc),E(NK16,Kc)
の暗号文セットを生成して、ネットワーク配信あるいは記録媒体に格納して提供する。なお、E(A,B)はデータBを鍵Aで暗号化したデータを意味する。
The sender of the secret information encrypts the secret information by using the node keys assigned to the nodes closest to the vertices of the respective subtrees, that is, the nodes 5, 7, 9, 12, and 16 in the example shown in FIG. Send a set of encrypted ciphertexts. For example, if the transmission secret information is a content key Kc applied to decryption of encrypted content, and the node keys assigned to the nodes 5, 7, 9, 12, 16 are NK5, NK7, NK9, NK12, NK16, the secret information The sender of
E (NK5, Kc), E (NK7, Kc), E (NK9, Kc), E (NK12, Kc), E (NK16, Kc)
The ciphertext set is generated and stored in a network distribution or recording medium. E (A, B) means data obtained by encrypting data B with the key A.

上記暗号文セットは、リボーク受信機u2,u11,u12のみが復号することができず、その他の受信機では復号可能である。このような暗号文セットを生成し送信することで、効率的で安全な秘密情報の伝送が行える。   The ciphertext set cannot be decrypted only by the revoke receivers u2, u11, u12, and can be decrypted by other receivers. By generating and transmitting such a ciphertext set, it is possible to transmit secret information efficiently and safely.

受信機は、伝送された暗号文のうち、自分が復号できるもの、すなわち、自身が割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るまでのパス上のノードに対応するノードキーを用いて暗号化されたものを復号して秘密情報を得ることができる。上記の例では、受信機u4はノード9のノードキーを保持しているので、これを用いて暗号化された暗号文E(NK9,Kc)を復号することができる。このように、リボークされていない受信機が復号できる暗号文は受信した暗号文セット中に必ずひとつ存在する。   The receiver is encrypted using the node key corresponding to the node on the path from the leaf (leaf) to which the receiver is assigned, that is, the encrypted ciphertext that can be decrypted by the receiver. Secret information can be obtained by decrypting things. In the above example, since the receiver u4 holds the node key of the node 9, the encrypted text E (NK9, Kc) can be decrypted using this. In this way, there is always one ciphertext that can be decrypted by a non-revoked receiver in the received ciphertext set.

[2.Subset Difference(SD)方式]
上記のように、Complete Subtree(CS)方式においては、階層木の各ノード(節)を用いて、「そのノードを頂点とする部分木のリーフ(葉)に割り当てられた受信機からなる集合」を表していた。これに対し、Subset Difference(SD)方式においては、階層木の2つのノードi,j(ただしiはjの先祖であるノード)を用いて、「(ノードiを頂点とする部分木のリーフ(葉)からなる集合)から(ノードjを頂点とする部分木のリーフ(葉)からなる集合)を引いた集合」を表す。
[2. Subset Difference (SD) method]
As described above, in the Complete Subtree (CS) method, each node (node) of the hierarchical tree is used to “set of receivers assigned to the leaves (leaves) of the subtree having the node as a vertex”. Was represented. On the other hand, in the Subset Difference (SD) system, two nodes i and j (where i is a node that is an ancestor of j) of a hierarchical tree are used, and “(leaf of a subtree having node i as a vertex ( (Set consisting of leaves) minus (set consisting of leaves (leaves) of a subtree having node j as a vertex) ”.

たとえば図6のノードi231,とノードj232で定義される集合Si,jは、受信機u1〜u8の集合からu5,u6を除いたものであり、すなわち、Si,j={u1,u2,u3,u4,u7,u8}である。ノードiがノードjの先祖である(すなわち、ノードjはノードiと同一ではなく、ノードjからルートへのパス上にノードiが存在する)すべてのノードの組についてこのような集合を定義する。 For example, the set S i, j defined by the node i 231 and the node j 232 in FIG. 6 is obtained by removing u 5 and u 6 from the set of the receivers u 1 to u 8, that is, S i, j = {u 1, u 2 , U3, u4, u7, u8}. Define such a set for all node pairs where node i is an ancestor of node j (ie, node j is not identical to node i and node i exists on the path from node j to the root) .

サブセットSi,jに対応する鍵としてサブセットキーSKi,jが設定される。サブセットキーSKi,jは、u1〜u8の集合からu5,u6を除いたサブセットSi,j={u1,u2,u3,u4,u7,u8}が共通に保有する鍵として設定され、サブセットキーSKi,jを暗号鍵として秘密情報を暗号化した情報を送信することにより、サブセットSi,j={u1,u2,u3,u4,u7,u8}においてのみ復号可能となり、u5,u6をリボーク(排除)することができる。 A subset key SK i, j is set as a key corresponding to the subset S i, j . The subset key SK i, j is set as a key commonly held by the subset S i, j = {u1, u2, u3, u4, u7, u8} obtained by removing u5 and u6 from the set of u1 to u8. By transmitting information obtained by encrypting secret information using the key SK i, j as an encryption key, decryption is possible only in the subset S i, j = {u1, u2, u3, u4, u7, u8}, and u5, u6 Can be revoked.

このようなセッティングでは、ひとつの受信機が所属する集合の個数は、下式によって示される数O(N)となる。

Figure 2005260852
In such a setting, the number of sets to which one receiver belongs is the number O (N) represented by the following equation.
Figure 2005260852

従って、それぞれの集合(サブセット)に鍵(サブセットキー)を独立に割り当てたのでは、各受信機がO(N)個のサブセットキーを安全に保持する必要がある。しかし、これは、総受信機数Nの増大に伴い飛躍的に増大し、これらの大量の情報を各機器に安全に保管させることは現実的に困難である。   Therefore, if a key (subset key) is independently assigned to each set (subset), each receiver needs to securely hold O (N) subset keys. However, this dramatically increases with the increase in the total number N of receivers, and it is practically difficult to safely store such a large amount of information in each device.

このため、Subset Difference(SD)方式では以下に述べる工夫を用いている。前述したComplete Subtree(CS)方式と同様に、管理センタ(TC)が階層木の定義やサブセットの定義、鍵の定義、配布などを行うものとする。   For this reason, the device described below is used in the Subset Difference (SD) method. Similar to the above-described Complete Subtree (CS) method, the management center (TC) performs definition of a hierarchical tree, definition of a subset, definition of a key, distribution, and the like.

まず、図7(A)に示すように、管理センタ(TC)は、ある内部ノード(すなわち、リーフ(葉)でないノード)iに注目し、そのノードiのラベルをLABELiとしてCビットの値Sをランダムに選択する。   First, as shown in FIG. 7A, the management center (TC) pays attention to a certain internal node (that is, a node that is not a leaf), and uses a label S of the node i as LABELi and a C bit value S Select at random.

次に、図7(B)の図に示すように、LABELi=Sを、Cビット入力、3Cビット出力の擬似乱数生成器Gに入力する。この出力を左から(最上位ビット側から)Cビットずつに区切り、それぞれG(S),G(S),G(S)とする。そして、G(S)を、図7(A)に示すノードiの左側の子ノードkのラベルとし、またG(S)をノードiの右側の子ノードのラベルとする。 Next, as shown in FIG. 7B, LABELi = S is input to the C-bit input and 3C-bit output pseudo-random number generator G. This output is divided into C bits from the left (from the most significant bit side), and are designated as G L (S), G M (S), and G R (S), respectively. G L (S) is the label of the left child node k of node i shown in FIG. 7A, and G R (S) is the label of the right child node of node i.

いま、この処理により、図7においてノードiの左側の子であるノードkについて、ノードiを始点にした場合のノードkのラベルLABELi,kは、LABELi,k=G(S)となった。これをTとおく。次に、今度はノードkのラベルLABELi,k=G(S)=Tを、図7(B)に示す擬似乱数生成器Gに入力し、その出力を左からCビットずつに区切った、G(T),G(T),G(T)を、それぞれ以下のように設定する。
(T)=ノードiを始点にした場合のノードkの左側の子ノードLC(k)のラベルLABELi,LC(k)
(T)=ノードiを始点にした場合のノードkの鍵(これを集合Si,kに対応するサブセットキーSKi,kとする)
(T)=ノードiを始点にした場合のノードiの右側の子ノードRC(k)のラベルLABELi,RC(k)
Now, with this process, for node k, which is the left child of node i in FIG. 7, the label LABEL i, k of node k when node i is the starting point is LABEL i, k = GL (S) became. Let this be T. Next, the label LABEL i, k = G L (S) = T of the node k is input to the pseudo random number generator G shown in FIG. 7B, and the output is divided into C bits from the left. , G L (T), G M (T), and G R (T) are set as follows.
G L (T) = label LABEL i, LC (k) of child node LC (k) on the left side of node k when node i is the starting point
G M (T) = the key of the node k when the node i is the starting point (this is the subset key SK i, k corresponding to the set S i, k )
G R (T) = Label i, RC (k) of child node RC (k) on the right side of node i when node i is the starting point

この処理を繰り返すことにより、ノードiを始点とした場合の、その子孫となるすべてのノードに対応するラベルを作り出す。なお、上記の定義によれば集合Si,iは空集合であり、ノードiを始点とした場合に、ノードiの鍵というものは不要であるため、LABELを擬似乱数生成器Gに入力した出力の中央部分であるG(S)は使われないことに注意されたい。 By repeating this process, labels corresponding to all the descendants when the node i is the starting point are created. According to the above definition, the set S i, i is an empty set, and when the node i is the starting point, the key of the node i is unnecessary, so the LABEL i is input to the pseudorandom number generator G. Note that G M (S), the central part of the output, is not used.

図7(A)の例で示すと、始点であるノードiのラベルSが定められ、G(S)がノードiを始点とした場合のiの右の子ノードのラベルとなり、さらにそれを擬似乱数生成器Gに入力して得られたG(G(S))が、ノードiを始点とした場合のノードjのラベルLABELi,jとなる。ノードiを始点とした場合の、その子孫となるすべてのノードに対応するラベルを作り出す処理を、すべての内部ノードiに対して行う。 When shown in the example of FIG. 7 (A), defined label S of the node i is the starting point, become a label i right child node when G R (S) is starting from the node i, further it G L (G R (S)) obtained by inputting to the pseudo-random number generator G becomes the label LABEL i, j of the node j when the node i is the starting point. When the node i is the starting point, processing for creating labels corresponding to all the descendent nodes is performed for all the internal nodes i.

これらの処理はシステムのセットアップ時に、管理センタ(TC)によって行われるが、擬似乱数生成器(あるいは擬似乱数生成関数)Gは、管理センタ(TC)によって定められ公開されており、これを用いることによって、LABELi,jを与えられた受信機は、ノードiを始点とした場合の、ノードjの子孫となるすべてのノードnのラベルLABELi,nを計算することおよび、ノードiを始点とした場合の、ノードjおよびその子孫ノードnのサブセットキーSKi,nを計算することが可能となる。 These processes are performed by the management center (TC) at the time of system setup. The pseudo-random number generator (or pseudo-random number generation function) G is defined and published by the management center (TC). Thus, the receiver given LABEL i, j calculates the labels LABEL i, n of all the nodes n that are descendants of the node j when the node i is the starting point, and the node i is the starting point. In this case, the subset key SK i, n of the node j and its descendant node n can be calculated.

このような設定により、図8(A)に示すように、ある受信機uは、それが割り当てられたリーフ(葉)から木の頂点へのパス上のそれぞれの内部ノードiについて、ノードiを始点として、このリーフ(葉)uからiへのパスから直接枝分かれしているノードであるノードa,b,cのラベルのみを保持しておけばよいことになる。   With such a setting, as shown in FIG. 8A, a receiver u assigns a node i to each internal node i on the path from the leaf to which it is assigned to the vertex of the tree. As a starting point, only the labels of nodes a, b, and c, which are nodes directly branched from the path from leaf u to i, need only be held.

これらのノードa,b,cおよびその子孫となるノードの、ノードiを始点としたサブセットキーを作り出すことが可能となる。図8(A)では、ノードiに注目したときに、uからiへのパスから直接枝分かれしているノードはa,b,cの3つであり、受信機uはこれら3つのラベルをシステムのセットアップ時に、管理センタ(TC)から与えられて保持する。   It becomes possible to create a subset key of these nodes a, b, c and their descendants starting from node i. In FIG. 8A, when attention is paid to the node i, there are three nodes a, b, and c that are directly branched from the path from u to i, and the receiver u assigns these three labels to the system. Is given from the management center (TC) at the time of setup.

リーフuは、ノードaのラベルLABELi,aに基づく擬似乱数生成器Gの処理によって、サブセットSi,aに対応するサブセットキーSKi,aを求ることができる。すなわち、
(LABELi,a)=SKi,aとなる。
サブセットSi,aは、図8(a)に示すように、ノードaを頂点とした部分木のリーフをリボーク機器として設定したサブセットであり、ノードiを頂点とした部分木のリーフのうちノードaを頂点とした部分木のリーフ以外のリーフのみを情報配信対象として設定されるサブセットである。
The leaf u can obtain the subset key SK i, a corresponding to the subset S i, a by the processing of the pseudo random number generator G based on the label LABEL i, a of the node a. That is,
G M (LABEL i, a ) = SK i, a .
As shown in FIG. 8A , the subset S i, a is a subset in which a leaf of a partial tree having the node a as a vertex is set as a revoke device. In this subset, only the leaves other than the leaves of the partial tree having a as a vertex are set as information distribution targets.

また、リーフuは、ノードbのラベルLABELi,bに基づく擬似乱数生成器Gの処理によって、サブセットSi,bに対応するサブセットキーSKi,bを求めることができる。すなわち、
(LABELi,b)=SKi,bとなる。
サブセットSi,bは、図8(b)に示すように、ノードbを頂点とした部分木のリーフをリボーク機器として設定したサブセットであり、ノードiを頂点とした部分木のリーフのうちノードbを頂点とした部分木のリーフ以外のリーフのみを情報配信対象として設定されるサブセットである。
Further, the leaf u can obtain a subset key SK i, b corresponding to the subset S i, b by processing of the pseudo random number generator G based on the label LABEL i, b of the node b. That is,
G M (LABEL i, b ) = SK i, b
As shown in FIG. 8B, the subset S i, b is a subset in which a leaf of a partial tree having the node b as a vertex is set as a revoke device. In this subset, only the leaves other than the leaves of the partial tree having b as a vertex are set as information distribution targets.

また、リーフuは、ノードcのラベルLABELi,cに基づく擬似乱数生成器Gの処理によって、サブセットSi,cに対応するサブセットキーSKi,cを求ることができる。すなわち、
(LABELi,c)=SKi,cとなる。
サブセットSi,cは、図8(c)に示すように、ノードc(リーフc)をリボーク機器として設定したサブセットであり、ノードiを頂点とした部分木のリーフのうちリーフc以外のリーフのみを情報配信対象として設定されるサブセットである。
Further, the leaf u can obtain the subset key SK i, c corresponding to the subset S i, c by the processing of the pseudo random number generator G based on the label LABEL i, c of the node c. That is,
G M (LABEL i, c ) = SK i, c .
As shown in FIG. 8C , the subset S i, c is a subset in which the node c (leaf c) is set as a revoke device, and leaves other than the leaf c among the leaves of the subtree having the node i as a vertex. Is a subset that is set as an information distribution target.

iを始点とする階層木において、リーフu以外のリーフをリボークする構成は、これら3つ以外にも様々設定可能である。例えば図8(a)のリーフd251のみをリボーク対象とする場合は、サブセットSi,dを設定し、サブセットキーSKi,dを適用することが必要である。しかし、各ノード、リーフに対応する鍵、すなわちサブセットキーは、上位のラベルに基づく擬似乱数生成処理により生成可能である。従って、リーフuは、リーフd251のリボークに対応するサブセットキーSKi,dを、リーフuが保有するノードaのラベルLABELi,aに基づいて生成可能となる。 In the hierarchical tree starting from i, the configuration for revoking leaves other than the leaf u can be variously set in addition to these three. For example, when only the leaf d251 shown in FIG. 8 (a) and revoked sets the subset S i, the d, it is necessary to apply the subset key SK i, the d. However, a key corresponding to each node and leaf, that is, a subset key can be generated by a pseudo-random number generation process based on a higher-order label. Therefore, the leaf u can generate the subset key SK i, d corresponding to the revoke of the leaf d251 based on the label LABEL i, a of the node a held by the leaf u.

その他のサブセット構成についても同様であり、図8(A)に示すように、ある受信機uは、それが割り当てられたリーフ(葉)から木の頂点へのパス上のそれぞれの内部ノードiについて、ノードiを始点として、このリーフ(葉)uからiへのパスから直接枝分かれしているノードであるノードa,b,cのラベルのみを保持しておけばよいことになる。   The same applies to the other subset configurations, and as shown in FIG. 8A, a certain receiver u makes a change with respect to each internal node i on the path from the leaf to which it is assigned to the vertex of the tree. Thus, only the labels of the nodes a, b, and c, which are nodes directly branching from the path from the leaf u to i starting from the node i, need only be held.

図9は全受信機数N=16の設定の場合に各受信機が保持すべきラベルを示す図である。いま、受信機u4を考えると、それが割り当てられたリーフ(葉)であるノード19から頂点1へのパス上の内部ノード1,2,4,9が始点(ノードi)となる。ノード1を始点とすると、ノード19からノード1へのパスから直接枝分かれしているノードは3,5,8,18の4つであるため、受信機u4は4つのラベル、すなわち、
LABEL1,3
LABEL1,5
LABEL1,8
LABEL1,18
を保持する。
FIG. 9 is a diagram showing labels to be held by each receiver when the total number of receivers N = 16. Considering the receiver u4, the internal nodes 1, 2, 4, and 9 on the path from the node 19 that is the leaf to which the receiver u4 is assigned to the vertex 1 are the starting points (node i). Since node 1 is the starting point, there are four nodes 3, 5, 8, and 18 directly branching from the path from node 19 to node 1, and therefore receiver u 4 has four labels, that is,
LABEL 1,3 ,
LABEL 1,5 ,
LABEL 1,8 ,
LABEL 1,18 ,
Hold.

同様に、ノード2を始点とした場合には、
LABEL2,5
LABEL2,8
LABEL2,18
の3つのラベルを保持する。
Similarly, if node 2 is the starting point,
LABEL 2,5 ,
LABEL 2,8 ,
LABEL 2,18 ,
3 labels are held.

ノード4を始点とした場合には、
LABEL4,8
LABEL4,18
の2つのラベルを保持する。
If node 4 is the starting point,
LABEL 4,8 ,
LABEL 4,18 ,
Hold two labels.

ノード9を始点とした場合には、
LABEL9,18
の1つのラベルを保持する。
If node 9 is the starting point,
LABEL 9,18 ,
Hold one label.

また、リボークすべき受信機がないという特別な場合に使用する全受信機を含む集合(これをサブセットS1,φと表すことにする)に対応するラベル
LABEL1,φ
を1つ保持する。
Also, labels LABEL 1, φ , corresponding to a set including all receivers used in a special case where there are no receivers to be revoked (denoted as subset S 1, φ ).
Is held.

すなわち、図9の構成においてu4が持つLABELをまとめると、図9にも記載しているように、
i=1に対してj=3,5,8,18の4つのラベル
i=2に対してj=5,8,18の3つのラベル
i=4に対してj=8,18の2つのラベル
i=9に対してj=18の1つのラベル
リボークなしの場合用のLABELを1つ
の計11個のラベルとなる。
That is, when LABEL which u4 has in the structure of FIG. 9 is put together, as described also in FIG.
Four labels with j = 3, 5, 8, 18 for i = 1 Three labels with j = 5, 8, 18 for i = 2 Two labels with j = 8, 18 for i = 4 One label with j = 18 for label i = 9 and LABEL for the case without revoke is a total of 11 labels.

ただし、ここでは説明を統一するため、サブセットS1,φに対応するラベルとしているが、ラベルではなくサブセットS1,φに対応するに対応するサブセットキーを直接保持してもよい。 However, in order to unify the description here, labels corresponding to the subsets S 1 and φ are used. However, instead of the labels, the subset keys corresponding to the subsets S 1 and φ may be directly held.

上記のように、各受信機は、リーフ(葉)からルートへのパス上の各内部ノードについて、その内部ノードの高さ分だけのラベルと特別な1つのラベルを保持する必要があるから、送受信機数をNとした場合に各受信機が保持するラベル数は、下記式によって算出される数となる。

Figure 2005260852
As mentioned above, each receiver needs to keep a label for the height of the internal node and a special label for each internal node on the leaf-to-root path. When the number of transceivers is N, the number of labels held by each receiver is a number calculated by the following equation.
Figure 2005260852

各受信機は、上記式によって示される数のラベルを保持し、公開されている擬似乱数生成関数Gを用いることにより必要とするサブセットキーを作り出すことができる。受信機はこれらのラベルを安全に保持する必要がある。   Each receiver holds the number of labels indicated by the above equation, and can create a necessary subset key by using a publicly-known pseudorandom number generation function G. The receiver needs to keep these labels securely.

[3.一方向木を用いたSD方式のラベル数削減構成]
次に、本発明に係る一方向木を用いたSubset Difference(SD)方式のラベル数の削減構成について説明する。上述したSubset Difference(SD)方式を観察すると、以下のことがわかる。
[3. Configuration for reducing the number of labels in the SD method using a unidirectional tree]
Next, a configuration for reducing the number of labels in the Subset Difference (SD) method using a unidirectional tree according to the present invention will be described. Observation of the above-described Subset Difference (SD) method reveals the following.

すなわち、ラベルLABELi,jは、
(A)受信機に直接、管理センタ(TC)から与えられる場合と、
(B)受信機がそれ以外のラベルから擬似乱数生成器Gを用いて導出する場合と、
があるが、
ノードiとノードjが親子の関係(距離1、すなわち連続する階層にある)であるラベルについては、上記の(B)の場合は存在せず、すべて、(A)受信機に直接、管理センタ(TC)から与えられる場合しかありえない。
That is, the label LABEL i, j is
(A) When given directly from the management center (TC) to the receiver;
(B) when the receiver derives from other labels using the pseudorandom number generator G;
There are
As for the label in which the node i and the node j have a parent-child relationship (distance 1, ie, in a continuous hierarchy), the case (B) does not exist, and all the labels (A) directly to the receiver It can only be given from (TC).

これは、ある受信機がLABELi,jを擬似乱数生成器Gを用いて作り出すためには、ノードjの先祖となるノードkを用いたLABELi,kを知る必要があるが、ノードi,jが親子関係であるため、ノードjの先祖であり、ノードiの子孫となるようなノードkは存在せず、また、LABELはどの受信機にも与えられていないためである。 This is because, in order for a receiver to generate LABEL i, j using the pseudo-random number generator G, it is necessary to know LABEL i, k using the node k that is an ancestor of the node j. This is because there is no node k that is an ancestor of the node j and a descendant of the node i because j is a parent-child relationship, and LABEL i is not given to any receiver.

図10の構成例を参照して説明する。LABEL2,8は、受信機u4には直接、管理センタ(TC)から与えられるが、受信機u5には直接は与えられず、受信機u5は、管理センタ(TC)から与えられたLABEL2,4から擬似乱数生成器Gを用いてG(LABEL2,4)を計算することによりLABEL2,8を導出する。 This will be described with reference to the configuration example of FIG. LABELs 2 and 8 are given directly to the receiver u4 from the management center (TC), but not directly to the receiver u5, and the receiver u5 receives the LABEL 2 given from the management center (TC). , 4 by calculating G L (LABEL 2,4 ) using a pseudorandom number generator G, LABEL 2,8 is derived.

これに対し、図11に示すように、ノード2とノード5が親子関係になるLABEL2,5は、サブセットS2,5に属している受信機u1,u2,u3,u4には直接与えられ、これ以外の受信機はその集合に属していないため、計算で導出することもできない。すなわち、このようなラベルは受信機に対し直接、管理センタ(TS)から与えられるだけで、擬似乱数生成器Gを用いて導出されることはない。 In contrast, as shown in FIG. 11, LABEL 2, 5 to node 2 and node 5 is a parent-child relationship, the subset S 2, 5 to belong to that receiver u1, u2, u3, u4 given directly Since other receivers do not belong to the set, they cannot be derived by calculation. That is, such a label is only given directly from the management center (TS) to the receiver, and is not derived using the pseudo-random number generator G.

また、SD方式において、あるノードiが異なる2つのノードj,kの親ノードであり、ノードjがそれらとは別のノードnの親ノードであるとき、サブセットSj,nに属する受信機は必ずサブセットSi,kにも所属することがわかる。 In the SD scheme, when a node i is a parent node of two different nodes j and k, and the node j is a parent node of a node n different from them, the receivers belonging to the subset S j, n are It can be seen that it also belongs to the subset S i, k .

たとえば図12に示すように、サブセットS9,18に属している受信機U4は、サブセットS4,8、サブセットS2,5、サブセットS1,3のいずれにも属している。すなわち、
9,18={u4}
4,8={u3,u4}
2,5={u1,u2,u3,u4}
1,3={u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8}
である。
For example, as shown in FIG. 12, the receiver U4 belonging to the subset S 9,18 belongs to any of the subset S 4,8 , the subset S 2,5 , and the subset S 1,3 . That is,
S 9,18 = {u4}
S 4,8 = {u3, u4}
S 2,5 = {u1, u2, u3, u4}
S 1,3 = {u1, u2, u3, u4, u5, u6, u7, u8}
It is.

またサブセットS4,8に属する受信機u4以外の受信機である受信機u3も、サブセットS2,5、サブセットS1,3のいずれにも属している。 Also a receiver u4 other receiver belonging to the subset S 4, 8 receiver u3 also subset S 2, 5, belonging to any of the subset S 1, 3.

本発明では、ノードiとノードjが親子関係になるラベルLABELi,jと、リボークすべき受信機がないという特別な場合に使用する全受信機を含む集合であるサブセットS1,φに対応するラベルであるLABEL1,φに対して、一方向性関数を適用した鍵の木構造、すなわち一方向木を適用することにより受信機が保持するラベル数を削減する。 In the present invention, the label LABEL i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship and the subset S 1, φ that is a set including all receivers used in a special case where there is no receiver to be revoked The number of labels held by the receiver is reduced by applying a key tree structure to which a one-way function is applied, that is, a one-way tree, to LABEL 1 and φ that are labels to be received.

上述したSubset Difference(SD)方式においては各受信機は、ノードiとノードjが親子関係になるラベルLABELi,jを、受信機が割り当てられたリーフ(葉)から木の頂点へのパス上の内部ノード1つにつき1つずつ、合計logN個保持しており、上記の工夫によりそのうちいくつかを1つの値から一方向性関数などを適用して導出可能な設定とすることにより、受信機の保持すべきラベル数を削減する。 In the above-described Subset Difference (SD) method, each receiver uses a label LABEL i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship on the path from the leaf (leaf) to which the receiver is assigned to the top of the tree. One by one for each of the internal nodes of the receiver, a total of logN is held, and by making the above settings some of which can be derived from one value by applying a one-way function or the like, the receiver Reduce the number of labels that should be retained.

オリジナルのSD方式では、図9を参照して説明したように、受信機u4は計11個のラベル、すなわち、
i=1に対してj=3,5,8,18の4つのラベル
LABEL1,3
LABEL1,5
LABEL1,8
LABEL1,18
i=2に対してj=5,8,18の3つのラベル
LABEL2,5
LABEL2,8
LABEL2,18
i=4に対してj=8,18の2つのラベル
LABEL4,8
LABEL4,18
i=9に対してj=18の1つのラベル
LABEL9,18
リボークなしの場合用のLABELを1つ
LABEL1,φ
計11のラベルを安全に保持する必要があったが、本発明の構成を適用することにより、ノードi,jが親子関係になるラベル、すなわち、
LABEL1,3
LABEL2,5
LABEL4,8
LABEL9,18
さらに、リボークなしの場合用のLABELである
LABEL1,φ
これらのラベルを、受信機は保持することが必要であるが、以下において説明する一方向木を適用することで、受信機の保持すべきラベル数を削減することが可能となる。
In the original SD method, as described with reference to FIG. 9, the receiver u4 has a total of 11 labels, that is,
Four labels LABEL 1,3 , j = 3, 5, 8, 18 for i = 1
LABEL 1,5 ,
LABEL 1,8 ,
LABEL 1,18 ,
Three labels LABEL 2,5 , j = 5 , 8, 18 for i = 2
LABEL 2,8 ,
LABEL 2,18 ,
Two labels LABEL 4,8 , j = 8,18 for i = 4
LABEL 4,18 ,
one label with j = 18 for i = 9 LABEL 9,18 ,
One LABEL for the case without revoke LABEL 1, φ ,
Although it was necessary to hold a total of 11 labels safely, by applying the configuration of the present invention, the labels in which the nodes i and j are in a parent-child relationship, that is,
LABEL 1,3 ,
LABEL 2,5 ,
LABEL 4,8 ,
LABEL 9,18 ,
Furthermore, LABEL 1, φ , which is a LABEL for the case without revoke
Although it is necessary for the receiver to hold these labels, the number of labels to be held by the receiver can be reduced by applying a one-way tree described below.

[4.一方向木の構成例]
以下、本発明にかかる一方向木を用いた階層木構成に基づく情報配信構成について説明する。なお、本明細書の説明において用いている「一方向木」とは、一般的な用語ではなく本発明の説明のために用いる言葉であり、ある特性を持つ木構造を定義した言葉である。
[4. Example of unidirectional tree configuration]
Hereinafter, an information distribution configuration based on a hierarchical tree configuration using a unidirectional tree according to the present invention will be described. The “one-way tree” used in the description of the present specification is not a general term but a term used for the description of the present invention, and is a term defining a tree structure having a certain characteristic.

「一方向木」の定義について説明する。
N個の葉を持つ完全2分木が一方向木であるとは、図13に示すように、最上位のノードであるルートを1、それ以降のノードを上位の左から順に2,3,...,2N−1と幅優先(breadth first order)で各ノードにノード番号を設定した場合に、ノードiに対応する値、すなわちノード対応値としてそれぞれCビット(たとえば128ビット)の値x(i=1,2,...,2N−1)を設定し、i=1,2,...,N−1について、x=F(x2i)が成り立つ木構造をいうものとする。
The definition of “one-way tree” will be described.
A complete binary tree having N leaves is a one-way tree, as shown in FIG. 13, the route that is the highest node is 1 and the subsequent nodes are 2, 3, in order from the upper left. .., 2N-1 and breadth first order and each node is assigned a node number, a value corresponding to node i, that is, a value x i of C bits (for example, 128 bits) as a node corresponding value (I = 1, 2,..., 2N−1) and a tree structure in which x i = F (x 2i ) holds for i = 1, 2 ,. To do.

ここで、関数Fは、Cビットの入力に対して、Cビットの出力を出す一方向性関数である。   Here, the function F is a one-way function that outputs a C-bit output with respect to a C-bit input.

このような関数の例として、任意の長さの入力に対し128ビットの出力を出すMD4,MD5や、160ビットの出力を出すSHA−1などがあり、これらの関数を適用することができる。なお、これらの関数については、たとえば、A.J.Menezes,P.C.van Oorschot and S.A.Vanstone著,"Handbook ofApplied Cryptography",CRC Pres,1996に紹介されている。なお、これらの関数は一方向性関数、あるいはハッシュ関数と呼ばれる。   Examples of such functions include MD4 and MD5 that output 128 bits for an input of an arbitrary length, and SHA-1 that outputs 160 bits. These functions can be applied. For these functions, for example, A.I. J. et al. Menezes, P.M. C. van Oorschot and S.V. A. Introduced by Vanstone, "Handbook of Applied Cryptography", CRC Pres, 1996. These functions are called one-way functions or hash functions.

一方向木を構成する各ノードiに対応して設定される関数Fとノード対応値xの関係を図で表すと、図13のようになる。この一方向木を構成する木構造は、上位ノードと下位ノードのノード対応値xについて、x=F(x2i)が成り立つ木構造である。
例えば、
=F(x16
=F(x
=F(x
=F(x
のように、2分木の構成ノードiに対応して設定されるノード対応値xは、x=F(x2i)が成り立つように設定される。
The relationship between the function F set corresponding to each node i constituting the unidirectional tree and the node corresponding value x i is shown in FIG. The tree structure constituting the one-way tree is a tree structure in which x i = F (x 2i ) holds for the node correspondence values x i of the upper node and the lower node.
For example,
x 8 = F (x 16 )
x 4 = F (x 8 )
x 2 = F (x 4 )
x 1 = F (x 2 )
As described above, the node correspondence value x i set corresponding to the node i constituting the binary tree is set so that x i = F (x 2i ) holds.

葉(リーフ)がN個である2分木において、一方向木を構成するアルゴリズムの例を下記に示す。このアルゴリズムにおいて、入力と出力は、以下のように設定される。
[入力]
2分木を構成する葉(リーフ)の数N、
Cビット出力の一方向性関数F、
[出力]
2分木を構成する全ノード(葉(リーフ)を含む)数:2N−1に対応する2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1
である。
An example of an algorithm constituting a one-way tree in a binary tree having N leaves is shown below. In this algorithm, the input and output are set as follows.
[input]
The number N of leaves that make up the binary tree,
C-bit output unidirectional function F,
[output]
Number of all nodes (including leaves) constituting the binary tree: number of 2N−1 C bits corresponding to 2N−1 x 1 , x 2 ,..., X 2N−1
It is.

上記の[入力]に基づいて、上記の[出力]を得るアルゴリズムは以下のようになる。
1.N個のCビットの数x,xN+1,...,x2N−1を独立に選択する。
2.iをカウンタとして2N−1から1まで1ずつ減少させながら下記の処理を行う。
(2−1)もしiが偶数なら、関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットする。
3.2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1を出力して終了する。値xが一方向木のノードiに対応する値、すなわちノード対応値となる。ここで、葉の数がNである完全2分木のノードの総数は2N−1である点に注意されたい。
Based on the above [input], the algorithm for obtaining the above [output] is as follows.
1. N C-bit numbers x N , x N + 1 ,..., X 2N−1 are selected independently.
2. The following processing is performed while i is decremented by 1 from 2N-1 to 1 using a counter.
(2-1) If i is an even number, the function F is applied to calculate F (x i ), and this is set to x i / 2 .
3. Output 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 and end. The value x i is a value corresponding to the node i of the unidirectional tree, that is, a node corresponding value. Note that the total number of nodes in the complete binary tree with N leaves is 2N-1.

図14に、上記アルゴリズムのフローを示す。フローの各ステップについて説明する。ステップS101において、2分木を構成する葉(リーフ)の数Nと、Cビット出力の一方向性関数Fを入力する。   FIG. 14 shows the flow of the above algorithm. Each step of the flow will be described. In step S101, the number N of leaves constituting the binary tree and a C-bit output one-way function F are input.

ステップS102において、N個のCビットの数x,xN+1,...,x2N−1を独立に選択する。ステップS103において、値:iの初期設定として、i=2N−1とする設定を行なう。 In step S102, N C bit numbers x N , x N + 1 ,..., X 2N−1 are independently selected. In step S103, i = 2N-1 is set as an initial setting of the value: i.

ステップS104において、iは偶数か否かを判定する。iが偶数の場合はステップS105に進み、iが奇数の場合はステップS106に進む。   In step S104, it is determined whether i is an even number. If i is an even number, the process proceeds to step S105. If i is an odd number, the process proceeds to step S106.

iが偶数の場合は、ステップS105において、関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットする。 If i is an even number, in step S105, the function F is applied to calculate F (x i ), which is set to x i / 2 .

ステップS106では、i=1であるか否かを判定し、i=1でない場合は、ステップS107に進み、値iをi=i−1とする更新処理を実行し、ステップS104以下の処理を繰り返し実行する。   In step S106, it is determined whether or not i = 1. If i = 1 is not satisfied, the process proceeds to step S107, an update process is performed to set the value i to i = i-1, and the processes in and after step S104 are performed. Run repeatedly.

ステップS106でi=1であると判定すると、ステップS108に進み、2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1を各ノードiに対応するノード対応値xとして出力する。 If it is determined in step S106 that i = 1, the process proceeds to step S108, and 2N-1 C-bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 are assigned to node i corresponding to each node i. Output as x i .

この2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1が、2N−1個のノード(リーフを含む)の各ノードi(i=1〜2N−1)各々に対応する値として設定される。 This number of 2N-1 C bits x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 is the node i of 2N−1 nodes (including leaves) (i = 1 to 2N−1). It is set as a value corresponding to each.

この処理によって、一方向木を構成する各ノードiに対応するノード対応値xが決定され、一方向木構造が完成する。 By this process, the node correspondence value x i corresponding to each node i constituting the one-way tree is determined, and the one-way tree structure is completed.

なお、上述の一方向木の設定処理例では、図13に示すように、下位ノードから右上がりの上位ノードを一方向性関数Fを適用して算出可能な構成としたが、下位ノードから左上がりの上位ノードを一方向性関数Fを適用して算出可能な構成としてもよい。   In the above example of the one-way tree setting process, as shown in FIG. 13, the higher-order node that rises from the lower-level node can be calculated by applying the one-way function F. It is also possible to employ a configuration in which the higher-order upper node can be calculated by applying the one-way function F.

[5.一方向木を適用した情報配信処理例]
次に、上述した一方向木を適用した情報配信処理例について説明する。以下、
(5−1)セットアップ処理
(5−2)情報配信処理
(5−3)受信および復号処理
の各処理について順次、説明する。
[5. Example of information distribution processing using unidirectional tree]
Next, an example of information distribution processing to which the above-described unidirectional tree is applied will be described. Less than,
(5-1) Setup processing (5-2) Information distribution processing (5-3) Reception and decoding processing Each processing will be described in order.

(5−1)セットアップ処理
セットアップ処理はシステムの立ち上げ時に1度だけ行う。これ以降の情報配信および受信と復号の処理は、送信すべき情報が生じる毎に実行する。たとえば新しいコンテンツを格納したDVDディスクなどのコンテンツ格納記録媒体が作成され、ユーザに対して配布される毎、あるいはインターネットを介して暗号化コンテンツが配信される毎に繰り返し行う。
(5-1) Setup process The setup process is performed only once at system startup. The subsequent information distribution and reception and decoding processes are executed each time information to be transmitted is generated. For example, a content storage recording medium such as a DVD disk storing new content is created and distributed every time it is distributed to the user or encrypted content is distributed via the Internet.

セットアップ処理は、以下のステップ1〜4の処理によって実行する。各ステップについて説明する。   The setup process is executed by the following steps 1 to 4. Each step will be described.

a.ステップ1
まず、管理センタ(TC)は、2分木でありN個のリーフ(葉)を持つ階層木を定義する。なお、この階層木は、上述の一方向木とは別である。階層木中の各ノードに対応する識別子として、k(k=1,2,・・・,2N−1)を設定する。ただしルートを1とし、以下、下層ノードについて順次、幅優先(breadth first order)で、識別子(番号)付与を行う。すなわち、図15に示すようなノード番号(y)の設定を行なう。この処理により2分木中の各ノードにy=1〜2N−1のノード番号が設定される。
a. Step 1
First, the management center (TC) defines a hierarchical tree that is a binary tree and has N leaves. This hierarchical tree is different from the one-way tree described above. K (k = 1, 2,..., 2N−1) is set as an identifier corresponding to each node in the hierarchical tree. However, the root is set to 1, and the identifiers (numbers) are assigned to the lower nodes in order of breadth first (breadth first order). That is, the node number (y) as shown in FIG. 15 is set. With this process, node numbers y = 1 to 2N−1 are set to the respective nodes in the binary tree.

受信機um(m=1,2,...,N)を木の各葉(リーフ)に割り当てる。図15の例では、ノード番号y=16〜31に受信機u1〜u16の16台の受信機が割り当てられる。   A receiver um (m = 1, 2,..., N) is assigned to each leaf of the tree. In the example of FIG. 15, 16 receivers u1 to u16 are assigned to node numbers y = 16 to 31.

さらに、管理センタ(TC)は、Cビット出力の一方向関数Fを選択して公開する。Cは任意の数であり、一方向性関数は、例えばMD4、MD5、SHA−1など既存の一方向性関数(ハッシュ関数)の適用が可能である。   Furthermore, the management center (TC) selects and discloses a one-way function F of C-bit output. C is an arbitrary number, and as the one-way function, for example, an existing one-way function (hash function) such as MD4, MD5, and SHA-1 can be applied.

次に、各内部ノードi(i=1,2,・・・,N−1)について、ノードiの子孫であるノードjに対応するサブセットSi,jを定義する。さらに、上で定義されたすべてのサブセットSi,jの中で、ノードiとノードjが親子関係になっているものを第1の特別なサブセット(スペシャルサブセット:Special Subset)SSi,jと表すことにする。ここで、木のルートを除く各ノードは、それぞれ唯一の親ノードを持つので、SSi,jのjには、j=2,3,・・・,2N−1なるjがただ1度ずつ使用されることに注意されたい。さらに、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する、全受信機を含む第2の特別なサブセットSS1,φを定義する。 Next, for each internal node i (i = 1, 2,..., N−1), a subset S i, j corresponding to a node j that is a descendant of the node i is defined. Further, among all the subsets S i, j defined above, the node i and the node j that are in a parent-child relationship are designated as a first special subset (Special Subset) SS i, j I will represent it. Here, since each node except the root of the tree has only one parent node , j of SS i, j has j j, 2, 3,..., 2N−1 only once. Note that it is used. Furthermore, a second special subset SS 1, φ including all receivers to be used when no receiver is revoked is defined.

b.ステップ2
管理センタ(TC)は、先に図8のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って、葉がN個である2分木における各ノードiの対応値xを算出する。すなわち、
(a)2分木を構成する葉(リーフ)の数N、
(b)Cビット出力の一方向性関数F、
を入力として、2分木を構成する全ノード(葉(リーフ)を含む)数:2N−1に対応する2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1
を決定する。
b. Step 2
The management center (TC) calculates the corresponding value x i of each node i in the binary tree having N leaves according to the algorithm described above with reference to the flow of FIG. That is,
(A) The number N of leaves constituting the binary tree,
(B) C-bit output unidirectional function F;
, The number of all nodes (including leaves) constituting the binary tree: the number of 2N−1 C bits corresponding to 2N−1 x 1 , x 2 ,..., X 2N− 1
To decide.

管理センタ(TC)は、図14を参照して説明したアルゴリズム、すなわち、
[入力]
2分木を構成する葉(リーフ)の数N、
Cビット出力の一方向性関数F、
[出力]
2分木を構成する全ノード(葉(リーフ)を含む)数:2N−1に対応する2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1
に従って2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1を定める。
The management center (TC) uses the algorithm described with reference to FIG.
[input]
The number N of leaves that make up the binary tree,
C-bit output unidirectional function F,
[output]
Number of all nodes (including leaves) constituting the binary tree: number of 2N−1 C bits corresponding to 2N−1 x 1 , x 2 ,..., X 2N−1
, 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 are determined.

管理センタ(TC)は、上記2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1中の値xを、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む第2の特別なサブセットSS1,φのラベルとする。すなわち、
LABEL1,φ=x
とする。
Management center (TC), the 2N-1 pieces of C number of bits x 1, x 2, ..., the value x 1 in x 2N-1, used when the receiver is to be revoked is no one Let the label of the second special subset SS 1, φ including all receivers. That is,
LABEL 1, φ = x 1
And

また、すべてのサブセットSi,jの中で、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j(ただし、上述のようにj=2,3,・・・,2N−1である)に対応するラベルLABELi,jを下記のように定める。すなわち、前述の処理によってノード1から2N−1に対応する値として設定したxからx2N−1の中のルート対応値xを除くx(y=2,3,・・・,2N−1)をノードyの兄弟ノードと親ノードで指定される第1の特別なサブセットSSP(y),S(y)に対応するラベルLABELP(y),S(y)とする。すなわち、
=LABELP(y),S(y)
とする。
なお、P(i)はノードiの親ノードであり、S(i)はノードiの兄弟ノードである。
Also, among all the subsets S i, j , the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship (where j = 2, 3,... .., 2N-1), the label LABEL i, j is defined as follows. That, x y (y = 2,3, except route corresponding value x 1 in x 2N-1 from x 1 set as a value corresponding to 2N-1 from node 1 by the processing described above, · · ·, 2N Let -1) be the labels LABEL P (y) and S (y) corresponding to the first special subset SSP (y) and S (y) specified by the sibling node and the parent node of the node y. That is,
x y = LABEL P (y), S (y)
And
Note that P (i) is a parent node of the node i, and S (i) is a sibling node of the node i.

図16に具体的な例を示す。図16において、ノードy301にはノード対応値としてのxが割り当てられる。なお、xを含むすべてのノード対応値は、前述の図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って算出される値であり、
F(x)=xi/2
を満足する。
FIG. 16 shows a specific example. In FIG. 16, xy as a node corresponding value is assigned to the node y301. Note that all node-corresponding values including xy are values calculated according to the algorithm described with reference to the flow of FIG.
F (x i ) = x i / 2
Satisfied.

ノードy301の親ノードは、P(y)302であり、兄弟ノードはS(y)303である。ノードy301の兄弟ノードS(y)303と親ノードP(y)302で指定される第1の特別なサブセット、すなわちノードが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSP(y),S(y)は、図16に示すサブセットSSP(y),S(y)310である。 The parent node of the node y301 is P (y) 302, and the sibling node is S (y) 303. The first special subset designated by the sibling node S (y) 303 and the parent node P (y) 302 of the node y301, that is, the first special subset SSP (y), S (y) is the subset SSP (y), S (y) 310 shown in FIG.

このとき、サブセットSSP(y),S(y)310に対応するラベルは、LABELP(y),S(y)となるが、
LABELP(y),S(y)を、ノードy301に対応するノード対応値としてのxとする。すなわち、
=LABELP(y),S(y)
とする。
At this time, the labels corresponding to the subsets SS P (y), S (y) 310 are LABEL P (y), S (y) ,
Let LABEL P (y), S (y) be xy as a node corresponding value corresponding to the node y301. That is,
x y = LABEL P (y), S (y)
And

上記処理をまとめると、図14を参照して説明したアルゴリズムによって算出した2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1中の1つの値xを、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む第2の特別なサブセットSS1,φのラベルとし、その他のx,...,x2N−1の値を、、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j(ただし、上述のようにj=2,3,・・・,2N−1である)に対応するラベルLABELi,jとして設定する。すなわち、
LABEL1,φ=x
と設定し、
さらに、y=1,2,...,N−1に対して、
LABELy,2y=x2y+1
LABELy,2y+1=x2y
とする。
To summarize the above processing, one value x 1 in 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 calculated by the algorithm described with reference to FIG. second special subset SS 1 including all receivers to be used when the receiver is to be revoked is no single, a label of phi, other x 2, ..., ,, node values of x 2N-1 Label LABEL i corresponding to the first special subset SS i, j in which i and node j are in a parent-child relationship (where j = 2, 3,..., 2N−1 as described above) , J. That is,
LABEL 1, φ = x 1
And set
Furthermore, for y = 1, 2,..., N−1,
LABEL y, 2y = x 2y + 1
LABEL y, 2y + 1 = x 2y
And

図17(1)に、
(a)リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのラベルLABEL1,φと、
(b)ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j(ただし、上述のようにj=2,3,・・・,2N−1である)に対応するラベルLABELi,jとの特別なサブセット対応のラベルと、図14を参照して説明したアルゴリズムによって算出した2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1との対応を示す。
In FIG. 17 (1),
(A) a second special subset SS 1, φ label LABEL 1, φ corresponding to the whole tree including all receivers used when no receiver is revoked;
(B) Corresponds to the first special subset SS i, j in which node i and node j are in a parent-child relationship (where j = 2, 3,..., 2N−1 as described above) And a label corresponding to a special subset of the label LABEL i, j and the number of 2N-1 C bits x 1 , x 2 ,..., X 2N− calculated by the algorithm described with reference to FIG. Correspondence with 1 is shown.

図17(2)に示すように、2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、下記のように、各ラベルの値として設定される。
=LABEL1,Φ
=LABEL1,3
=LABEL1,2
=LABEL2,5
=LABEL2,4
: :
30=LABEL15,31
31=LABEL15,30
As shown in FIG. 17 (2), each of 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 is set as a value of each label as follows. .
x 1 = LABEL 1, Φ
x 2 = LABEL 1,3
x 3 = LABEL 1,2
x 4 = LABEL 2,5
x 5 = LABEL 2,4
::
x 30 = LABEL 15,31
x 31 = LABEL 15,30

管理センタは、上述したように、ステップ2において、
(a)リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのラベルLABEL1,φと、
(b)ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j(ただし、上述のようにj=2,3,・・・,2N−1である)に対応するラベルLABELi,jと、
の各ラベルの値を、図14を参照して説明したアルゴリズムによって算出した2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1に対応付けて決定する。
As described above, the management center in step 2,
(A) a second special subset SS 1, φ label LABEL 1, φ corresponding to the whole tree including all receivers used when no receiver is revoked;
(B) Corresponds to the first special subset SS i, j in which node i and node j are in a parent-child relationship (where j = 2, 3,..., 2N−1 as described above) Label LABEL i, j to
Are determined in association with 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 calculated by the algorithm described with reference to FIG.

c.ステップ3
次に、管理センタ(TC)は、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,jのラベルLABELi,jを擬似乱数生成器Gに入力し、ノードiを始点とした、ノードjの子ノードのラベルLABELi,LC(j)と、LABELi,RC(j)を求める。
c. Step 3
Next, the management center (TC) inputs the label LABEL i, j of the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship to the pseudo random number generator G, and the node i The labels LABEL i, LC (j) and LABEL i, RC (j) of the child node of node j are obtained.

すなわち、ビット数CのLABELi,jを擬似乱数生成器Gに入力して得られる3Cビットの擬似乱数の上位CビットであるG(LABELi,j)を、ノードiを始点とした、ノードjの左の子ノードLC(j)に対応する(特別でない)サブセットSi,LC(j)のラベルLABELi,LC(j)として設定し、さらに、ビット数CのLABELi,jを擬似乱数生成器Gに入力して得られる3Cビットの擬似乱数の下位CビットであるG(LABELi,j)を、ノードiを始点とした、ノードjの右の子ノードRC(j)に対応する(特別でない)サブセットSi,RC(j)のラベルLABELi,RC(j)として設定する。すなわち、
LABELi,LC(j)=G(LABELi,j
LABELi,RC(j)=G(LABELi,j
として、各ラベルを設定する。
That is, G L (LABEL i, j ) , which is the upper C bit of the 3C-bit pseudorandom number obtained by inputting LABEL i, j having the number of bits C to the pseudorandom number generator G, starts from the node i, Set as a label LABEL i, LC (j) of a subset S i, LC (j) corresponding to the left child node LC (j) of node j, and LABEL i, j of bit number C G R (LABEL i, j ) , which is the lower C bit of the 3C-bit pseudo-random number obtained by inputting to the pseudo-random number generator G, is the child node RC (j) to the right of the node j starting from the node i. Is set as a label LABEL i, RC (j) of a subset S i, RC (j) corresponding to (not special). That is,
LABEL i, LC (j) = GL (LABEL i, j )
LABEL i, RC (j) = G R (LABEL i, j)
Each label is set as

さらにこれらの出力(ラベル)を擬似乱数生成器Gに繰り返し入力することで、ノードiを始点とした、ノードjの子孫であるすべてのノードに対応するラベルを求める。これをすべての特別なサブセットSSi,jのラベルに対して行い、ステップ1で定義したすべてのサブセットSi,jのラベルを求める。 Further, by repeatedly inputting these outputs (labels) to the pseudo-random number generator G, labels corresponding to all nodes that are descendants of the node j starting from the node i are obtained. This is done for the labels of all special subsets SS i, j to determine the labels of all the subsets S i, j defined in step 1.

d.ステップ4
次に管理センタ(TC)は、受信機umに対して提供するラベル、すなわち、受信機umが保管すべきラベルを決定する。
d. Step 4
Next, the management center (TC) determines a label to be provided to the receiver um, that is, a label to be stored by the receiver um.

まず、オリジナルのSD方式において受信機umに対して与えるラベルを仮選択ラベルとして選択する。これは、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、上記の第2の特別なサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φである。 First, a label given to the receiver um in the original SD method is selected as a temporary selection label. This is the node j that branches directly from the path from the leaf (leaf) to i starting from the internal node i on the path m (path-m) from the leaf (leaf) to which the receiver um is allocated to the root. and the subset S i, j of the label lABEL i, j corresponding to the special subset SS 1 of the second of the above, the label lABEL 1 corresponding to phi, is phi.

図18以下を参照して受信機に提供するラベルの決定処理について説明する。例えば、図18のノード番号19に対応する受信機u4に対する仮選択ラベルとして、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,5、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,8、LABEL4,18、LABEL9,18、LABEL1,φの11個のラベルが選択される。
A process for determining a label to be provided to the receiver will be described with reference to FIG. For example, as a temporary selection label for the receiver u4 corresponding to the node number 19 in FIG.
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,8 , LABEL 1,18, LABEL 2,5, LABEL 2,8, LABEL 2,18, LABEL 4,8, LABEL 4,18, LABEL 9,18, Eleven labels LABEL 1 and φ are selected.

管理センタ(TC)は、これらの仮選択ラベルの中から、受信機umに提供するラベルの再選択を行なう。   The management center (TC) reselects the label to be provided to the receiver um from among these temporarily selected labels.

これらの11個の仮選択ラベル中、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,jのラベルは、LABEL1,3、LABEL2,5、LABEL4,8、LABEL9,18の4つである。 Among these 11 provisionally selected labels, the labels of the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship are LABEL 1,3 , LABEL 2,5 , LABEL 4,8 LABEL 9,18 .

管理センタ(TC)は、階層木の末端ノードとしての葉(リーフ)に対応して設定される受信機um(m=1,2,...,N)に対し、以下のルールに基づいて、提供ラベルを決定する。   The management center (TC) uses the following rules for the receivers um (m = 1, 2,..., N) set corresponding to the leaves as the end nodes of the hierarchical tree. , Determine the provided label.

例えば、図19に示すような階層木において、受信機はノード番号y=16〜31にそれぞれu1からu16まで割り当てられ、計16個設定される。   For example, in the hierarchical tree as shown in FIG. 19, 16 receivers are assigned to node numbers y = 16 to 31 from u1 to u16, respectively.

受信機umが割り当てられた葉からルートへのパスをパスm[path−m]と表す。また、パスm[path−m]上のノードyの集合をパスノードm[PathNodes−m]と表す。   A path from the leaf to the root to which the receiver um is assigned is represented as a path m [path-m]. A set of nodes y on the path m [path-m] is represented as a path node m [PathNodes-m].

図19の例では、
PathNodes−1={1,2,4,8,16}
PathNodes−4={1,2,4,9,19}
PathNodes−11={1,3,6,13,26}
となる。
In the example of FIG.
PathNodes-1 = {1, 2, 4, 8, 16}
PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}
PathNodes-11 = {1, 3, 6, 13, 26}
It becomes.

図19に示す実線ライン321が、受信機u1のパス1[path−1]321であり、PathNodes−1={1,2,4,8,16}によって構成される。点線ライン322が、受信機u4のパス4[path−4]322であり、PathNodes−4={1,2,4,9,19}によって構成される。破線ライン323が、受信機u11のパス11[path−11]323であり、PathNodes−11={1,3,6,13,26}によって構成される。   A solid line 321 illustrated in FIG. 19 is a path 1 [path-1] 321 of the receiver u1, and is configured by PathNodes-1 = {1, 2, 4, 8, 16}. A dotted line 322 is the path 4 [path-4] 322 of the receiver u4, and is configured by PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}. A broken line 323 is the path 11 [path-11] 323 of the receiver u11 and is configured by PathNodes-11 = {1, 3, 6, 13, 26}.

管理センタ(TC)は、図18を参照して説明した仮選択ラベルのうち以下の条件(a)を満足するラベルと、以下の条件(b)を満足するラベルをそれぞれ選択して、各受信機umに対する最終的な提供ラベルを決定する。   The management center (TC) selects a label satisfying the following condition (a) and a label satisfying the following condition (b) from among the temporarily selected labels described with reference to FIG. Determine the final provided label for machine um.

(a)仮選択ラベル中、いずれの特別なサブセットにも該当しないもの、すなわち、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,j
(b)仮選択ラベル中、いずれかの特別なサブセット、すなわち、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,j
上記(a)の条件を満足するラベルと、(b)の条件を満足するラベルとが、受信機umに提供される。
(A) Among the temporarily selected labels, those that do not correspond to any special subset, that is, the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship, and the receiver to be revoked A label LABEL i, j corresponding to a subset that is not one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the entire tree including all receivers to be used when there is no one.
(B) In the temporary selection label, any special subset, that is, the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship, and no receiver to be revoked A label corresponding to one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree including all receivers used in the case;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y label LABEL i corresponding to the corresponding values x y the value y is a node that is not included in PathNodes-m, j.
A label satisfying the condition (a) and a label satisfying the condition (b) are provided to the receiver um.

具体的な例を、図20を参照して説明する。図20に示す階層木中、ノード番号19に対応する受信機u4に対する仮選択ラベルとして、まず、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,5、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,8、LABEL4,18、LABEL9,18、LABEL1,φの11個のラベルが選択される。
A specific example will be described with reference to FIG. As a temporary selection label for the receiver u4 corresponding to the node number 19 in the hierarchical tree shown in FIG.
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,8 , LABEL 1,18, LABEL 2,5, LABEL 2,8, LABEL 2,18, LABEL 4,8, LABEL 4,18, LABEL 9,18, Eleven labels LABEL 1 and φ are selected.

この中から、まず、上記条件(a)を満足するラベル、すなわち、第1および第2の特別なサブセットのいずれにも対応しないラベルを選択する。これは、第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれにも対応しないサブセット対応のラベルである。すなわち、
LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,18の6個のラベルが選択されて受信機u4に与えられる。
From among these, first, a label satisfying the condition (a), that is, a label that does not correspond to any of the first and second special subsets is selected. This is because any one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree including all receivers to be used when there is no receiver to be revoked. It is a label corresponding to a subset that does not correspond to. That is,
LABEL 1,5, LABEL 1,8, LABEL 1,18 , LABEL 2,8, LABEL 2,18, 6 pieces of label LABEL 4,18 given is selected to the receiver u4.

さらに、上記条件(b)を満足するラベルを仮選択ラベルから選択する。すなわち、第1または第2の特別なサブセットのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
として選択されるノード番号yに対応して設定される値xに対応するラベルLABELi,j
Furthermore, a label satisfying the condition (b) is selected from the temporarily selected labels. That is, a label corresponding to either the first or second special subset;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) A label LABEL i, j corresponding to a value xy set corresponding to a node number y selected as a node whose node 2y is not included in PathNodes-m.

ノード番号yと、2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、先に図16(1)を参照して説明したような関係にあり、さらに、2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、図16(2)に示すように、各ラベルの値として設定されている。すなわち、
=LABEL1,Φ
=LABEL1,3
=LABEL1,2
=LABEL2,5
=LABEL2,4
: :
30=LABEL15,31
31=LABEL15,30
である。
Each of the node number y and the 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 has a relationship as described above with reference to FIG. Further, each of 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 is set as a value of each label as shown in FIG. That is,
x 1 = LABEL 1, Φ
x 2 = LABEL 1,3
x 3 = LABEL 1,2
x 4 = LABEL 2,5
x 5 = LABEL 2,4
::
x 30 = LABEL 15,31
x 31 = LABEL 15,30
It is.

図20に示す階層木中、ノード番号19に対応する受信機u4のパス−mは、図19に示すパス4[path−4]322であり、パス4[path−4]322に含まれるノードとしてのパスノード4は、PathNodes−4={1,2,4,9,19}となる。
ここで、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
を満足するノード番号yを選択する。
In the hierarchical tree shown in FIG. 20, the path-m of the receiver u4 corresponding to the node number 19 is the path 4 [path-4] 322 shown in FIG. 19, and the nodes included in the path 4 [path-4] 322 The path node 4 as follows is PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.
here,
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) The node number y that satisfies the node 2y not included in the PathNodes-m is selected.

受信機u4において、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれ、
の条件を満足するノードは、PathNodes−4={1,2,4,9,19}の各ノードである。
この中で、
(b2)ノード2yが含まれていないノード
は、ノード4,9,19となる。ノード1,2については、
ノード1は、ノード2×1に対応するノード2が、PathNodes−4={1,2,4,9,19}中に含まれ、また、
ノード2は、ノード2×2に対応するノード4が、PathNodes−4={1,2,4,9,19}中に含まれる。
In the receiver u4,
(B1) Node y is included in PathNodes-m,
Nodes satisfying the condition are PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.
In this,
(B2) The nodes that do not include the node 2y are nodes 4, 9, and 19. For nodes 1 and 2,
Node 1 includes node 2 corresponding to node 2 × 1 in PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.
The node 2 includes the node 4 corresponding to the node 2 × 2 in PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.

従って、受信機u4において、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれ、かつ、
(b2)ノード2yが含まれていないノード
これらの条件(b1),(b2)を満足するノードは、ノード番号はy=4,9,19となる。
Therefore, in the receiver u4,
(B1) Node y is included in PathNodes-m, and
(B2) Node not including node 2y Nodes satisfying these conditions (b1) and (b2) have node numbers y = 4, 9, and 19.

この結果、y=4,9,19に対応するノード対応値x,x,x19に対応するラベル、すなわち、
=LABEL2,5
=LABEL4,8
19=LABEL9,18
が、条件(b)を満足するラベルとして選択され、受信機u4に対する提供ラベルとして決定される。
As a result, the labels corresponding to the node corresponding values x 4 , x 9 , x 19 corresponding to y = 4 , 9 , 19 ;
x 4 = LABEL 2,5
x 9 = LABEL 4,8
x 19 = LABEL 9,18
Is selected as a label satisfying the condition (b), and determined as a provided label for the receiver u4.

結果として、受信機u4には、
条件(a)を満足するラベルとして、
LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,18の6個のラベル、
条件(b)を満足するラベルとして、
=LABEL2,5、x=LABEL4,8、x19=LABEL9,18の3個のラベル、
計9個のラベルが提供されるラベルとなる。
As a result, the receiver u4 has
As a label satisfying the condition (a),
LABEL 1,5, LABEL 1,8, LABEL 1,18 , LABEL 2,8, LABEL 2,18, 6 pieces of label LABEL 4,18,
As a label satisfying the condition (b),
3 labels x 4 = LABEL 2,5 , x 9 = LABEL 4,8 , x 19 = LABEL 9,18 ,
A total of nine labels are provided.

従来の、オリジナルのSD方式において受信機umに対して与えるラベルは、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、上記の第2の特別なサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φであり、これは、図18を参照して説明した受信機u4に対する仮選択ラベルに相当し、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,5、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,8、LABEL4,18、LABEL9,18、LABEL1,φの11個のラベルが提供されることになるが、本発明の方式においては、上述したように、受信機u4には、9個のラベル、すなわち、
条件(a)を満足するラベルとして、
LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,18の6個のラベル、
条件(b)を満足するラベルとして、
=LABEL2,5、x=LABEL4,8、x19=LABEL9,18の3個のラベル、
のみが提供されることになる。
The label given to the receiver um in the conventional original SD method starts from the internal node i on the path m (path-m) from the leaf to which the receiver um is allocated to the root. The label LABEL i, j of the subset S i, j corresponding to the node j directly branched from the path from leaf to i , and the label LABEL 1, corresponding to the second special subset SS 1, φ described above φ , which corresponds to the provisionally selected label for the receiver u4 described with reference to FIG.
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,8 , LABEL 1,18, LABEL 2,5, LABEL 2,8, LABEL 2,18, LABEL 4,8, LABEL 4,18, LABEL 9,18, 11 labels of LABEL 1 and φ will be provided. In the system of the present invention, as described above, the receiver u4 has 9 labels, that is,
As a label satisfying the condition (a),
LABEL 1,5, LABEL 1,8, LABEL 1,18 , LABEL 2,8, LABEL 2,18, 6 pieces of label LABEL 4,18,
As a label satisfying the condition (b),
3 labels x 4 = LABEL 2,5 , x 9 = LABEL 4,8 , x 19 = LABEL 9,18 ,
Only will be provided.

本発明の方式において、受信機u4に付与されない2つのラベルは、
LABEL1,3
LABEL1,φ
の2つのラベルであるが、
これらのラベルについては、受信機u4は、提供されたラベルから算出する。すなわち、
LABEL1,3=x
LABEL1,φ=x
であり、
受信機u4は、x=LABEL2,5を有しており、
前述したノード対応値としての2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、前述の図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って算出される値であり、
F(x)=xi/2
を満足する。
In the system of the present invention, two labels that are not given to the receiver u4 are:
LABEL 1,3 ,
LABEL 1, φ ,
Are two labels,
For these labels, the receiver u4 calculates from the provided labels. That is,
LABEL 1,3 = x 2
LABEL 1, φ = x 1
And
The receiver u4 has x 4 = LABEL 2,5 ,
Each of the 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 as the node-corresponding values is calculated according to the algorithm described with reference to the flow of FIG. Value
F (x i ) = x i / 2
Satisfied.

従って、受信機u4は、所有するラベルx=LABEL2,5に基づいて、
F(x)=x=LABEL1,3
F(x)=x=LABEL1,φ
を算出することができる。
これらの処理の詳細については、さらに後段で説明する。
Therefore, the receiver u4 is based on the label x 4 = LABEL 2,5 that it owns,
F (x 4 ) = x 2 = LABEL 1,3
F (x 2 ) = x 1 = LABEL 1, φ
Can be calculated.
Details of these processes will be described later.

同様に、図20に示す階層木中、ノード番号16に対応する受信機u1に対する提供ラベルは、以下のようになる。
まず、仮選択ラベルとして、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,9、LABEL1,17、LABEL2,5、LABEL2,9、LABEL2,17、LABEL4,9、LABEL4,17、LABEL8,17、LABEL1,φの11個のラベルが選択される。
Similarly, the provided labels for the receiver u1 corresponding to the node number 16 in the hierarchical tree shown in FIG. 20 are as follows.
First, as a temporary selection label,
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,9 , LABEL 1,17, LABEL 2,5, LABEL 2,9, LABEL 2,17, LABEL 4,9, LABEL 4,17, LABEL 8,17, Eleven labels LABEL 1 and φ are selected.

この中から、まず、上記条件(a)を満足するラベル、すなわち、第1および第2の特別なサブセットのいずれにも対応しないラベルを選択する。これは、第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれにも対応しないサブセット対応のラベルである。すなわち、
LABEL1,5、LABEL1,9、LABEL1,17、LABEL2,9、LABEL2,17、LABEL4,17の6個のラベルが選択される。
From among these, first, a label satisfying the condition (a), that is, a label that does not correspond to any of the first and second special subsets is selected. This is because any one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree including all receivers to be used when there is no receiver to be revoked. It is a label corresponding to a subset that does not correspond to. That is,
LABEL 1,5, LABEL 1,9, LABEL 1,17 , LABEL 2,9, LABEL 2,17, 6 pieces of label LABEL 4, 17 is selected.

さらに、上記条件(b)を満足するラベルを仮選択ラベルから選択する。すなわち、第1または第2の特別なサブセットのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
として選択されるノード番号yに対応して設定される値xに対応するラベルLABELi,jである。
Furthermore, a label satisfying the condition (b) is selected from the temporarily selected labels. That is, a label corresponding to either the first or second special subset;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) The label LABEL i, j corresponding to the value xy set corresponding to the node number y selected as the node 2y not included in the PathNodes-m.

ノード番号16に対応する受信機u1のパス−mは、図19に示すパス1[path−4]321であり、パス1[path−1]321に含まれるノードとしてのパスノード4は、PathNodes−1={1,2,4,8,16}となる。
ここで、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
を満足するノード番号yはy=16のみである。
The path-m of the receiver u1 corresponding to the node number 16 is the path 1 [path-4] 321 shown in FIG. 19, and the path node 4 as a node included in the path 1 [path-1] 321 is PathNodes- 1 = {1, 2, 4, 8, 16}.
here,
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) The node number y that satisfies the node 2y not included in PathNodes-m is only y = 16.

従って、y=16に対応するノード対応値x16に対応するラベル、すなわち、
16=LABEL8,17
が、条件(b)を満足するラベルとして選択され、受信機u1に対する提供ラベルとして決定される。
Therefore, the label corresponding to the node corresponding value x 16 corresponding to y = 16, that is,
x 16 = LABEL 8,17
Is selected as a label satisfying the condition (b), and determined as a provided label for the receiver u1.

結果として、受信機u1には、
条件(a)を満足するラベルとして、
LABEL1,5、LABEL1,9、LABEL1,17、LABEL2,9、LABEL2,17、LABEL4,17の6個のラベル、
条件(b)を満足するラベルとして、
16=LABEL8,17の1個のラベル、
計7個のラベルが提供されるラベルとなる。
As a result, the receiver u1
As a label satisfying the condition (a),
LABEL 1,5, LABEL 1,9, LABEL 1,17 , LABEL 2,9, LABEL 2,17, 6 pieces of label LABEL 4,17,
As a label satisfying the condition (b),
one of the label of x 16 = LABEL 8,17,
A total of seven labels are provided.

従来の、オリジナルのSD方式において受信機umに対して与えるラベルは、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、上記の第2の特別なサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φであり、これは、図18を参照して説明した受信機u1に対する仮選択ラベルに相当し、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,9、LABEL1,17、LABEL2,5、LABEL2,9、LABEL2,17、LABEL4,9、LABEL4,17、LABEL8,17、LABEL1,φの11個のラベルが提供されることになるが、本発明の方式においては、上述したように、受信機u1には、7個のラベルのみが提供されることになる。
The label given to the receiver um in the conventional original SD method starts from the internal node i on the path m (path-m) from the leaf to which the receiver um is allocated to the root. The label LABEL i, j of the subset S i, j corresponding to the node j directly branched from the path from leaf to i , and the label LABEL 1, corresponding to the second special subset SS 1, φ described above φ , which corresponds to the provisionally selected label for the receiver u1 described with reference to FIG.
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,9 , LABEL 1,17, LABEL 2,5, LABEL 2,9, LABEL 2,17, LABEL 4,9, LABEL 4,17, LABEL 8,17, LABEL 1 and 11 labels are provided, but in the method of the present invention, as described above, only seven labels are provided to the receiver u1.

本発明の方式において、受信機u1に付与されない4つのラベルは、
LABEL4,9
LABEL2,5
LABEL1,3
LABEL1,φ
の4つのラベルであるが、
これらのラベルについては、受信機u1は、提供されたラベルから算出する。すなわち、
LABEL4,9=x
LABEL2,5=x
LABEL1,3=x
LABEL1,φ=x
であり、
受信機u1は、x16=LABEL8,17を有しており、
前述したノード対応値としての2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、前述の図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って算出される値であり、
F(x)=xi/2
を満足する。
In the method of the present invention, the four labels not given to the receiver u1 are:
LABEL 4,9 ,
LABEL 2,5 ,
LABEL 1,3 ,
LABEL 1, φ ,
The four labels of
For these labels, the receiver u1 calculates from the provided labels. That is,
LABEL 4,9 = x 8 ,
LABEL 2,5 = x 4 ,
LABEL 1,3 = x 2
LABEL 1, φ = x 1
And
The receiver u1 has x 16 = LABEL 8,17
Each of the 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 as the node corresponding value is calculated according to the algorithm described with reference to the flow of FIG. Value
F (x i ) = x i / 2
Satisfied.

従って、受信機u1は、所有するラベルx16=LABEL8,17に基づいて、
F(x16)=x=LABEL4,9
F(x)=x=LABEL2,5
F(x)=x=LABEL1,3
F(x)=x=LABEL1,φ
を算出することができる。
Therefore, the receiver u1 is based on the label x 16 = LABEL 8 , 17 owned by
F (x 16 ) = x 8 = LABEL 4,9
F (x 8 ) = x 4 = LABEL 2,5
F (x 4 ) = x 2 = LABEL 1,3
F (x 2 ) = x 1 = LABEL 1, φ
Can be calculated.

なお、いずれの受信機umに対しても仮選択ラベル数と、特別なサブセットに対応しないラベルの数は同一である。図20に示す16個の葉(リーフ)に対応する16個の受信機を持つ階層木の場合は、いずれの受信機umに対しても仮選択ラベル数=11、特別なサブセットに対応しないラベルの数=6となる。   For any receiver um, the number of provisionally selected labels and the number of labels that do not correspond to a special subset are the same. In the case of a hierarchical tree having 16 receivers corresponding to 16 leaves shown in FIG. 20, the number of temporarily selected labels is 11 for any receiver um, and the label does not correspond to a special subset. Number = 6.

上述のように、本発明の方式に従ったラベル提供処理では、特別なサブセットに対応するラベルのうち、一方向木において受信機umが割り当てられた葉yの値xに対応するラベルは必ず与えられ、この葉からルートへのパスを、1段ずつ左に上がるか右に上がるかと表したときに、左に上がった先のノードの値に対応するラベルがumに与えられることになる。 As described above, the label providing processing according to the method of the present invention, among the labels corresponding to the special subset, labels corresponding to the value x y leaves y to receiver um is assigned in one direction trees always When the path from the leaf to the root is expressed as going up to the left or right by one step, a label corresponding to the value of the previous node going up to the left is given to um.

このように、各受信機umに対応するパスm(path−m)にいくつの左上がりのパスが含まれるかによって、受信機umに与えられる特別なサブセットに対応するラベルの個数が変化する。この一方向木が、葉の数Nの完全2分木であるため、すべての受信機のパスm(path−m)を考えると、左上がりのパスを1、右上がりのパスを0と表したときに、logN桁(ビット)の数が00...0から11...1まで1つずつ現れる。すなわち、パスm(path−m)のビット表現は、
{0,1}logN
で表せる。
As described above, the number of labels corresponding to the special subset given to the receiver um varies depending on how many upward-sending paths are included in the path m (path-m) corresponding to each receiver um. Since this one-way tree is a complete binary tree with N leaves, considering the path m (path-m) of all receivers, the left-up path is 1 and the right-up path is 0. The number of log N digits (bits) appears one by one from 00 ... 0 to 11 ... 1. That is, the bit representation of the path m (path-m) is
{0,1} logN
It can be expressed as

例として、図19に示す16個の受信機u1〜u16に対応するパスm(path−m)のビット表現を図21に示す。   As an example, FIG. 21 shows a bit representation of a path m (path-m) corresponding to the 16 receivers u1 to u16 shown in FIG.

例えば、受信機u1からルートへのパス1(path−1)は、[0000]となる。図19を参照して説明すると、受信機u1からルートへのパス1(path−1)は、すべて右上がりのパス4個(16→8,8→4,4→2,2→1)によって設定されるので、右上がりのパスを0と表した設定では、受信機u1からルートへのパス1(path−1)は、[0000]となる。   For example, the path 1 (path-1) from the receiver u1 to the route is [0000]. Referring to FIG. 19, the path 1 (path-1) from the receiver u1 to the route is all four right-upward paths (16 → 8, 8 → 4, 4 → 2, 2 → 1). Since it is set, the path 1 (path-1) from the receiver u1 to the route is [0000] in the setting in which the upward path is represented as 0.

受信機u2からルートへのパス2(path−2)は、[1000]となる。図19を参照して説明すると、受信機u2からルートへのパス2(path−2)は、最初のみが、左上がりのパス(17→8)であり、残りは、すべて右上がりのパス3個(8→4,4→2,2→1)によって設定されるので、受信機u2からルートへのパス2(path−2)は、[1000]となる。   The path 2 (path-2) from the receiver u2 to the route is [1000]. Referring to FIG. 19, in the path 2 (path-2) from the receiver u2 to the root, only the first is a left-up path (17 → 8), and the rest are all the up-path 3 Since it is set by (8 → 4, 4 → 2, 2 → 1), the path 2 (path-2) from the receiver u2 to the route is [1000].

以下、同様に、図19に示す16個の受信機u1〜u16に対応するパスm(path−m)のビット表現が決定される。   Similarly, the bit representation of the path m (path-m) corresponding to the 16 receivers u1 to u16 shown in FIG. 19 is determined.

図21は、図19に示す16個の受信機u1〜u16に対応するパスm(path−m)のビット表現を示す図である。図21に示すように、受信機u1〜u16に対応するパスm(path−m)のビット表現は、受信機毎に異なる[0000]〜[1111]の16種類のビット表現となる。   FIG. 21 is a diagram illustrating a bit representation of a path m (path-m) corresponding to the 16 receivers u1 to u16 illustrated in FIG. As shown in FIG. 21, the bit representation of the path m (path-m) corresponding to the receivers u1 to u16 is 16 types of bit representations of [0000] to [1111] that are different for each receiver.

パスm(path−m)のビット表現におけるビット値[1]の数をパスm(path−m)の[重み]と定義する。   The number of bit values [1] in the bit representation of path m (path-m) is defined as [weight] of path m (path-m).

本発明の構成では、受信機umに提供されるラベルは、特別なサブセットに対応しないラベルと、特別なサブセットに対応するラベルからさらに再選択されたラベルであり、特別なサブセットに対応し再選択されるラベルは以下のラベルとなる。   In the configuration of the present invention, the label provided to the receiver um is a label that does not correspond to the special subset and a label that is further reselected from the label that corresponds to the special subset, and corresponds to the special subset and is reselected. The labels to be used are as follows.

葉(リーフノード)のノード番号yに対応する値xに対応するラベル、すなわち、
=LABELP(y),S(y)
が1つ必ず、受信機に与えられる。なお、P(i)はノードiの親ノードであり、S(i)はノードiの兄弟ノードである。
The label corresponding to the value xy corresponding to the node number y of the leaf (leaf node), ie,
x y = LABEL P (y), S (y)
Is always given to the receiver. Note that P (i) is a parent node of the node i, and S (i) is a sibling node of the node i.

さらに、上受信機umに対応するパスm(path−m)のビット表現における重みの個数(1の数)のラベルが受信機に与えられる。ここで、葉に割り当てられた値に対応するラベルは、他の値から導出されることはないので、必ず受信機に直接与えられる必要があることに注意されたい。   Further, the label of the number of weights (number of 1s) in the bit representation of the path m (path-m) corresponding to the upper receiver um is given to the receiver. Note that the label corresponding to the value assigned to the leaf must be given directly to the receiver, since it is not derived from other values.

例えば、図19(a)に示す2分木構成とし、図21に示すような各受信機umに対応するパスm(path−m)のビット表現が設定される構成において、パスm(path−m)のビット表現がオール0である受信機u1には、受信機u1に対応する葉(ノード番号=16)に対応するノード対応値x16に対応するラベルx16=LABEL8,17のみが与えられ、その他のラベルは与えられない。 For example, in the binary tree configuration shown in FIG. 19A, in the configuration in which the bit representation of the path m (path-m) corresponding to each receiver um as shown in FIG. 21 is set, the path m (path− Only the label x 16 = LABEL 8, 17 corresponding to the node corresponding value x 16 corresponding to the leaf (node number = 16) corresponding to the receiver u 1 is received by the receiver u 1 whose bit representation of m) is all 0. Given, no other labels.

ビット表現に含まれる1が1つだけ含むlogN個の受信機(u2,u3,u5,u9)には、受信機umの設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて1つのラベルが与えられる。ただし、ここで受信機が割り当てられた葉を「自己ノード」と呼んでいる。 The logN receivers (u2, u3, u5, u9) including only one 1 included in the bit representation correspond to the node number (y) corresponding to the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver um ( In addition to the label [x y = LABEL P (y), S (y) ] corresponding to X y ), one label is given. However, the leaf to which the receiver is assigned here is called a “self node”.

以下同様であり、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、ラベルをj個(j=0,1,...,logN)与えられる受信機の数は、下式

Figure 2005260852
で表される。
なお、上記式は、logN個からj個を選択する場合の数を示す式である。 The same applies to the following, in addition to the label [ xy = LABEL P (y), S (y) ] corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver. The number of receivers to which j labels (j = 0, 1,..., Log N) are given is
Figure 2005260852
It is represented by
Note that the above expression is an expression indicating the number when j is selected from logN.

具体的には、図19に示す2分木構成(N=16)において、
log16=4である。
j=1の場合、すなわち、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、さらに1個のラベルを与えられる受信機は、(u2,u3,u5,u9)の4つとなる。
j=2の場合、すなわち、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、さらにラベルを2個与えられる受信機は、(u4,u6,u7,u10,u11,u13)の6つとなる。
j=3の場合、すなわち、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、さらにラベルを3個与えられる受信機は、(u8,u12,u14,u15)の4つとなる。
j=4の場合、すなわち、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、さらにラベルを4個与えられる受信機は、(u16)の1つとなる。
なお、ノードu1は自己ノードに対応するノード対応値対応のラベルのみを保有すればよい。
Specifically, in the binary tree configuration (N = 16) shown in FIG.
log16 = 4.
In the case of j = 1, that is, the label [x y = LABEL P (y), S (y) corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver ], There are four receivers (u2, u3, u5, u9) that are given one more label.
In the case of j = 2, that is, a label [x y = LABEL P (y), S (y) corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver ], There are six receivers (u4, u6, u7, u10, u11, u13) that can be given two more labels.
In the case of j = 3, that is, the label [x y = LABEL P (y), S (y) corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver ], There are four receivers (u8, u12, u14, u15) that are given three labels.
In the case of j = 4, that is, the label [x y = LABEL P (y), S (y) corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver ], A receiver that can be given four more labels is one of (u16).
Note that the node u1 only needs to have a label corresponding to the node corresponding value corresponding to the self node.

このように、本発明のノードキー設定処理を行なった構成では、各葉(リーフ)に対応付けられた受信機は、特別なサブセット対応のラベルについては、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えてj個、つまりトータルでj+1個のラベルを保持すればよい。ただし、jは前述の条件(b1)(b2)を共に満たすリーフ以外のノードiの個数であり、パスm(path−m)に含まれるリーフ以外のノードの数はlogNであるため、jは0以上logN以下の数となる。 As described above, in the configuration in which the node key setting process of the present invention is performed, the receiver associated with each leaf (leaf) is the self-node (leaf) in which the receiver is set for the label corresponding to the special subset. In addition to the label [x y = LABEL P (y), S (y) ] corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of j, it is sufficient to hold j labels, that is, j + 1 labels in total. . However, j is the number of nodes i other than leaves that satisfy both of the above conditions (b1) and (b2), and the number of nodes other than leaves included in the path m (path-m) is logN. The number is 0 or more and log N or less.

従来のSubset Difference(SD)方式では、各受信機に与えられる特別サブセット対応のラベルは、受信機数をNとした場合、
logN+1個
である。
In the conventional subset difference (SD) method, the label corresponding to the special subset given to each receiver is N receivers.
logN + 1.

SD方式において受信機に与えられる特別なサブセットに対応するラベルの数は、以下のようにして算出される。ある受信機が属する、ノードi、jが親子関係になっている、第1の特別なサブセットSi,jは、その受信機が割り当てられた葉からルートまでのパス上の内部ノードの数だけ存在する。内部ノードがiとなり、その子ノードのうち上記のパス上にないほうのノードがjとなるからである。 The number of labels corresponding to a special subset given to the receiver in the SD scheme is calculated as follows. A first special subset S i, j to which a receiver belongs and nodes i and j are in a parent-child relationship is the number of internal nodes on the path from the leaf to the root to which the receiver is assigned. Exists. This is because the internal node is i, and the node that is not on the above path among the child nodes is j.

よって、ある受信機が持つ、第1の特別なサブセットに対応するラベルの個数はlogNとなる。また、第2の特別なサブセットS1,φは、リボークする受信機がない場合に用いられるものであり、全受信機が属している。すなわち、全受信機がLABEL1,φを持っている。以上から、SD方式において受信機に与えられる特別なサブセットに対応するラベルの数はlogN+1個となる。 Therefore, the number of labels corresponding to the first special subset possessed by a certain receiver is logN. The second special subset S1 , φ is used when there is no receiver to be revoked, and all receivers belong to it. That is, all receivers have LABEL 1, φ . From the above, the number of labels corresponding to the special subset given to the receiver in the SD method is logN + 1.

一方、本方式では、受信機数をNとした場合、各受信機に与えられる特別サブセット対応のラベルの数は、上述したように、
j+1個
である。
On the other hand, in this system, when the number of receivers is N, the number of labels corresponding to the special subset given to each receiver is as described above.
j + 1.

従って、本方式を適用することにより、各受信機が保持するラベル数を下記の数、削減することが可能となる。すなわち、
(logN+1)−(j+1)
=logN−j個
の削減が可能となる。
Therefore, by applying this method, the number of labels held by each receiver can be reduced by the following number. That is,
(LogN + 1)-(j + 1)
= LogN−j reductions are possible.

この削減された分のラベルは、各受信機が保持するラベルに対して一方向性関数Fを適用することによって取得することができる。   This reduced amount of labels can be obtained by applying the one-way function F to the labels held by each receiver.

ところで、下記式

Figure 2005260852
である点に注意されたい。すなわち、受信機数Nの2分木構成において、ラベル数をj個削減することのできる受信機の数も、
Figure 2005260852
によって示されることになる。 By the way, the following formula
Figure 2005260852
Please note that. That is, in the binary tree configuration with N receivers, the number of receivers that can reduce the number of labels by j is
Figure 2005260852
Will be indicated.

上述したセットアップ処理のフローを図22に示す。図22のフローの各ステップについて説明する。   FIG. 22 shows the flow of the setup process described above. Each step of the flow of FIG. 22 will be described.

まず、ステップS201において、管理センタ(TC)は、N個の葉を持つ2分木を定義する。2分木における最上位ノードであるルートを1とし、以降を幅優先(breadth first order)で番号設定を行う。すなわち、図19、図20に示すような階層木の各ノードについてノード対応番号の設定を行なう。   First, in step S201, the management center (TC) defines a binary tree having N leaves. The root, which is the highest node in the binary tree, is set to 1, and the subsequent numbers are set with breadth priority (breadth first order). That is, a node correspondence number is set for each node of the hierarchical tree as shown in FIGS.

さらに、受信機um(m=1,2,...,N)を木の各葉(リーフ)に割り当てる。また、Cビット出力の一方向関数Fを選択して公開する。Cは任意の数であり、一方向性関数は、例えばMD4、MD5、SHA−1など既存の一方向性関数(ハッシュ関数)の適用が可能である。   Further, the receiver um (m = 1, 2,..., N) is assigned to each leaf of the tree. In addition, a one-way function F of C-bit output is selected and disclosed. C is an arbitrary number, and as the one-way function, for example, an existing one-way function (hash function) such as MD4, MD5, and SHA-1 can be applied.

さらに、N個の葉を持つ2分木においてサブセットを定義する。これは、先に図6を参照して説明したように、階層木の2つのノードi,j(ただしiはjの先祖であるノード)を用いて、「(ノードiを頂点とする部分木のリーフ(葉)からなる集合)から(ノードjを頂点とする部分木のリーフ(葉)からなる集合)を引いた集合」を表すサブセットを定義する。   Furthermore, a subset is defined in a binary tree with N leaves. As described above with reference to FIG. 6, two nodes i and j (where i is a node that is an ancestor of j) are used as a subtree having node i as a vertex. A set representing “a set obtained by subtracting a leaf (leaf) of a sub-tree having a node j as a vertex” from a set of leaves (leaves) is defined.

次にステップS203において、管理センタ(TC)は、先に図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って、葉がN個である2分木における各ノードiの対応値xとして設定した一方向木を構成する。すなわち、
(a)2分木を構成する葉(リーフ)の数N、
(b)Cビット出力の一方向性関数F、
を入力として、2分木を構成する全ノード(葉(リーフ)を含む)数:2N−1に対応する2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1
を決定する。
Next, in step S203, the management center (TC) sets the corresponding value x i of each node i in the binary tree having N leaves according to the algorithm described above with reference to the flow of FIG. Construct a directional tree. That is,
(A) The number N of leaves constituting the binary tree,
(B) C-bit output unidirectional function F;
, The number of all nodes (including leaves) constituting the binary tree: the number of 2N−1 C bits corresponding to 2N−1 x 1 , x 2 ,..., X 2N− 1
To decide.

管理センタ(TC)は、決定した2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1を、ステップS201で定義したサブセット中の、特別サブセットに対応するラベルとして決定する。 The management center (TC) uses the determined 2N−1 C-bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 as labels corresponding to the special subset in the subset defined in step S201. decide.

すなわち、図14を参照して説明したアルゴリズムによって算出した2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1中の1つの値xを、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む第2の特別なサブセットSS1,φのラベルとし、その他のx,...,x2N−1の値を、、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j(ただし、上述のようにj=2,3,・・・,2N−1である)に対応するラベルLABELi,jとして設定する。すなわち、
LABEL1,φ=x
と設定し、
さらに、y=1,2,...,N−1に対して、
LABELy,2y=x2y+1
LABELy,2y+1=x2y
とする。
That is, the number x 1 of 2N-1 pieces of C bits calculated by the algorithm described with reference to FIG. 14, x 2, ..., one value x 1 in x 2N-1, the receiver is to be revoked Are the labels of the second special subset SS 1, φ including all receivers to be used in the absence of any and the other values of x 2 ,..., X 2N−1 are the node i and node j Is set as a label LABEL i, j corresponding to the first special subset SS i, j (where j = 2, 3,..., 2N−1 as described above) having a parent-child relationship. To do. That is,
LABEL 1, φ = x 1
And set
Furthermore, for y = 1, 2,..., N−1,
LABEL y, 2y = x 2y + 1
LABEL y, 2y + 1 = x 2y
And

次に、ステップS203において、特別なサブセットに対応しないラベルを導出する。管理センタ(TC)は、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,jのラベルLABELi,jを擬似乱数生成器Gに入力し、ノードiを始点とした、ノードjの子ノードのラベルLABELi,LC(j)と、LABELi,RC(j)を求める。 Next, in step S203, a label that does not correspond to a special subset is derived. The management center (TC) inputs the label LABEL i, j of the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship to the pseudorandom number generator G, and sets the node i as the starting point. The labels LABEL i, LC (j) and LABEL i, RC (j) of the child node of the node j are obtained.

すなわち、ビット数CのLABELi,jを擬似乱数生成器Gに入力して得られる3Cビットの擬似乱数の上位CビットであるG(LABELi,j)を、ノードiを始点とした、ノードjの左の子ノードLC(j)に対応する(特別でない)サブセットSi,LC(j)のラベルLABELi,LC(j)として設定し、さらに、ビット数CのLABELi,jを擬似乱数生成器Gに入力して得られる3Cビットの擬似乱数の下位CビットであるG(LABELi,j)を、ノードiを始点とした、ノードjの右の子ノードRC(j)に対応する(特別でない)サブセットSi,RC(j)のラベルLABELi,RC(j)として設定する。すなわち、
LABELi,LC(j)=G(LABELi,j
LABELi,RC(j)=G(LABELi,j
として、各ラベルを設定する。
That is, G L (LABEL i, j ) , which is the upper C bit of the 3C-bit pseudorandom number obtained by inputting LABEL i, j having the number of bits C to the pseudorandom number generator G, starts from the node i, Set as a label LABEL i, LC (j) of a subset S i, LC (j) corresponding to the left child node LC (j) of node j, and LABEL i, j of bit number C G R (LABEL i, j ) , which is the lower C bit of the 3C-bit pseudo-random number obtained by inputting to the pseudo-random number generator G, is the child node RC (j) to the right of the node j starting from the node i. Is set as a label LABEL i, RC (j) of a subset S i, RC (j) corresponding to (not special). That is,
LABEL i, LC (j) = GL (LABEL i, j )
LABEL i, RC (j) = G R (LABEL i, j)
Each label is set as

さらにこれらの出力(ラベル)を擬似乱数生成器Gに繰り返し入力することで、ノードiを始点とした、ノードjの子孫であるすべてのノードに対応するラベルを求める。これをすべての特別なサブセットSSi,jのラベルに対して行い、ステップ1で定義したすべてのサブセットSi,jのラベルを求める。 Further, by repeatedly inputting these outputs (labels) to the pseudo-random number generator G, labels corresponding to all nodes that are descendants of the node j starting from the node i are obtained. This is done for the labels of all special subsets SS i, j to determine the labels of all the subsets S i, j defined in step 1.

次に、ステップS204において、管理センタ(TC)は、受信機umに対して提供するラベル、すなわち、受信機umが保管すべきラベルを決定する。これは、前述したように、まず、オリジナルのSD方式において受信機umに対して与えるラベルを仮選択ラベルとして選択する。これは、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、上記の第2の特別なサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φである。 Next, in step S204, the management center (TC) determines a label to be provided to the receiver um, that is, a label to be stored by the receiver um. As described above, first, a label given to the receiver um in the original SD method is selected as a temporary selection label. This is the node j that branches directly from the path from the leaf (leaf) to i starting from the internal node i on the path m (path-m) from the leaf (leaf) to which the receiver um is allocated to the root. and the subset S i, j of the label lABEL i, j corresponding to the special subset SS 1 of the second of the above, the label lABEL 1 corresponding to phi, is phi.

次に、管理センタ(TC)は、これらの仮選択ラベルの中から、受信機umに提供するラベルの再選択を行なう。管理センタ(TC)は、仮選択ラベルのうち以下の条件(a)を満足するラベルと、以下の条件(b)を満足するラベルをそれぞれ選択して、各受信機umに対する最終的な提供ラベルとして決定する。   Next, the management center (TC) reselects a label to be provided to the receiver um from among these temporarily selected labels. The management center (TC) selects a label satisfying the following condition (a) and a label satisfying the following condition (b) from among the temporarily selected labels, and finally provides the label to each receiver um. Determine as.

(a)仮選択ラベル中、いずれの特別なサブセットにも該当しないもの、すなわち、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,j
(b)仮選択ラベル中、いずれかの特別なサブセット、すなわち、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,j
上記(a)の条件を満足するラベルと、(b)の条件を満足するラベルとを、受信機umに対する最終提供ラベルとして決定し、受信機に提供する。
(A) Among the temporarily selected labels, those that do not correspond to any special subset, that is, the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship, and the receiver to be revoked A label LABEL i, j corresponding to a subset that is not one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the entire tree including all receivers to be used when there is no one.
(B) In the temporary selection label, any special subset, that is, the first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship, and no receiver to be revoked A label corresponding to one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree including all receivers used in the case;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y label LABEL i corresponding to the corresponding values x y the value y is a node that is not included in PathNodes-m, j.
The label satisfying the condition (a) and the label satisfying the condition (b) are determined as final provided labels for the receiver um and provided to the receiver.

(5−2)情報配信処理
次に、上述のセットアップ処理後に実行する秘密情報の送信処理の詳細について説明する。情報配信、すなわち秘密情報の送信は、管理センタ(TC)が1つ以上の暗号文を同報送信することによってなされる。それぞれの暗号文は、秘密情報をサブセットキーの1つを用いて暗号化したものである。例えば、管理センタが送信する秘密情報は、同じ送信秘密情報を異なるサブセットキーを用いて暗号化した複数の暗号文のセットとして構成される。
(5-2) Information Distribution Processing Next, details of the secret information transmission processing executed after the above-described setup processing will be described. Information distribution, that is, transmission of secret information, is performed by broadcast transmission of one or more ciphertexts by the management center (TC). Each ciphertext is obtained by encrypting secret information using one of the subset keys. For example, the secret information transmitted by the management center is configured as a set of a plurality of ciphertexts obtained by encrypting the same transmission secret information using different subset keys.

例えば秘密情報を暗号化コンテンツの複合に適用する鍵:コンテンツキーKcとした場合、コンテンツキーKcを複数のサブセットキーで暗号化した暗号文のセットを生成して提供する。例えば、
E(SKa,b,Kc),E(SKc,d,Kc),E(SKe,f,Kc)
の暗号文を生成して、ネットワーク配信あるいは記録媒体に格納して提供する。なお、E(A,B)はデータBを鍵Aで暗号化したデータを意味する。上記例は3つの異なるサブセットキーを適用して暗号化した3つの暗号文からなる暗号文セットである。
For example, when the secret information is a key applied to the composite of encrypted content: the content key Kc, a set of ciphertexts in which the content key Kc is encrypted with a plurality of subset keys is generated and provided. For example,
E (SK a, b , Kc), E (SK c, d , Kc), E (SK e, f , Kc)
Is generated and stored in a network distribution or recording medium. E (A, B) means data obtained by encrypting data B with the key A. The above example is a ciphertext set composed of three ciphertexts encrypted by applying three different subset keys.

サブセットキーSKa,b、サブセットキーSKc,d、サブセットキーSKe,fのそれぞれは、特定の機器をリボーク機器として設定するために管理センタ(TC)において選択されたサブセットに対応するサブセットキーである。 Each of the subset key SK a, b , subset key SK c, d , subset key SK e, f corresponds to the subset key corresponding to the subset selected in the management center (TC) to set a specific device as a revoke device. It is.

リボーク対象以外の受信機が、暗号文の暗号化に適用されたサブセットキーのいずれかを、受信機の保有するラベル(ラベルおよび中間ラベル)に基づいて生成可能であり、リボーク機器以外の正当な選択された受信機のみが、
E(SKa,b,Kc),E(SKc,d,Kc),E(SKe,f,Kc)
に含まれるいずれかの暗号文の復号によってコンテンツキーKcを取得することができる。
Non-revoked receivers can generate any of the subset keys applied to ciphertext encryption based on the labels (labels and intermediate labels) held by the receiver, Only the selected receiver
E (SK a, b , Kc), E (SK c, d , Kc), E (SK e, f , Kc)
The content key Kc can be obtained by decrypting one of the ciphertexts included in the.

図23に総受信機数N=16に設定した階層木構成において、受信機u5,u11,u12をリボークする際に用いるサブセットを示す。受信機u5,u11,u12をリボークする際に用いるサブセットは、図23に示す2つのサブセットS2,20とS3,13である。 FIG. 23 shows a subset used when the receivers u5, u11, and u12 are revoked in the hierarchical tree configuration in which the total number of receivers N = 16. Subset to be used for revoked receivers u5, u11, u12 are two subsets S 2,20 and S 3, 13 shown in FIG. 23.

リボークされない受信機は2つのサブセットS2,20とS3,13のいずれかに含まれ、リボークされる受信機u5,u11,u12はそのいずれにも含まれないので、これらのサブセットに対応するサブセットキーSK2,20とSK3,13を用いて秘密情報を暗号化して送信すれば、リボークされない受信機のみが暗号文を復号して秘密情報を得ることができる。 Not revoked receivers are included in one of the two subsets S 2,20 and S 3, 13, the receiver being revoked u5, u11, u12 is because it is not included in any thereof, corresponding to these subsets if transmission by encrypting the secret information using the subset keys SK 2,20 and SK 3, 13, it is possible to obtain the secret information only receiver does not revoke by decrypting the ciphertext.

情報配信処理の処理手順について、図24に示すフローを参照して説明する。図24に示すフロー中の各ステップについて説明する。   The processing procedure of the information distribution process will be described with reference to the flow shown in FIG. Each step in the flow shown in FIG. 24 will be described.

まず管理センタ(TC)は、ステップS301において、リボーク受信機、すなわち送信秘密情報の提供対象外とする排除機器を選択する。なお、すべての受信機は、階層木構成のリーフに対応して設定されている。   First, in step S301, the management center (TC) selects a revoke receiver, that is, an excluded device that is not to be provided with transmission secret information. Note that all receivers are set in correspondence with leaves in a hierarchical tree structure.

次にステップS302において、決定したリボーク受信機に対応する階層木のリーフ位置に基づいて、秘密情報の配信名の際に適用するサブセットを決定する。例えば図23の例では、リボーク受信機として受信機u5,u11,u12を選択しており、適用するサブセットは2つのサブセットS2,20とS3,13となる。 Next, in step S302, based on the leaf position of the hierarchical tree corresponding to the determined revoke receiver, a subset to be applied for the distribution name of the secret information is determined. For example, in the example of FIG. 23, the receiver u5 as revoked receivers, u11, u12 has selected subset of applying becomes two subsets S 2,20 and S 3, 13.

ステップS303において、決定したサブセットに対応するサブセットキーを選択する。管理センタ(TC)は、予めサブセットに対応するサブセットキーを保持している。例えば図23の例では、2つのサブセットS2,20とS3,13とに対応する2つのサブセットキーSK2,20とSK3,13とが選択される。 In step S303, a subset key corresponding to the determined subset is selected. The management center (TC) holds a subset key corresponding to the subset in advance. For example, in the example of FIG. 23, two subset keys SK corresponding to the two subsets S 2,20 and S 3, 13 2,20 and the SK 3, 13 are selected.

次に、ステップS304において、ステップS303で選択したサブセットキーを用いて秘密情報を暗号化して暗号文セットを生成する。例えば図23の例では、2つのサブセットキーSK2,20とSK3,13を用いて秘密情報を暗号化して暗号文セットを生成する。例えば図23の例では、2つのサブセットキーSK2,20とSK3,13とを用いて秘密情報(例えばコンテンツキーKc)を暗号化して、以下の暗号文セット、
E(SK2,20,Kc),E(SK3,13,Kc)
を生成する。
Next, in step S304, the secret information is encrypted using the subset key selected in step S303 to generate a ciphertext set. For example, in the example of FIG. 23, a ciphertext set is generated by encrypting the secret information by using the two subset keys SK 2,20 and SK 3, 13. For example, in the example of FIG. 23, the secret information (e.g., content key Kc) to encrypt the following ciphertext set by using the two subset keys SK 2,20 and SK 3, 13,
E (SK 2,20, Kc), E (SK 3,13, Kc)
Is generated.

ステップS305では、ステップS304において生成した暗号文セットを受信機に向けて送信(同報送信)する。送信される暗号文セットは、リボーク機器以外の受信機においてのみ復号可能な暗号文のみから構成され、リボーク機器においては復号できず、安全な情報配信が可能となる。   In step S305, the ciphertext set generated in step S304 is transmitted to the receiver (broadcast transmission). The transmitted ciphertext set is composed only of ciphertext that can be decrypted only by a receiver other than the revoke device. The ciphertext set cannot be decrypted by the revoke device, and secure information distribution is possible.

なお、暗号文セットの送信に際しては、暗号文に含まれる各サブセット対応の暗号文の配列情報としてのサブセット指定情報を併せて送信してもよい。受信機は、この指定情報に基づいて、自装置で生成可能なサブセットキーを適用した暗号文を容易に抽出可能となる。この具体手な方式としては、例えば、特開2001−352322号公報に示されている鍵指定コードを利用する構成が適用可能である。   In transmitting the ciphertext set, subset designation information as sequence information of ciphertext corresponding to each subset included in the ciphertext may be transmitted together. Based on the designation information, the receiver can easily extract the ciphertext to which the subset key that can be generated by the receiver is applied. As this specific method, for example, a configuration using a key designation code disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-352322 is applicable.

なお、暗号化に利用するサブセットキーは、管理センタ(TC)がセットアップフェイズにおいて作成して保管しておいたものを使用するようにしてもよいし、セットアップフェイズにおいて作成して保管しておいた各サブセットごとのラベルから擬似乱数生成器Gを用いて導出してもよい。なお、リボークする受信機がない場合には、前述の第2の特別なサブセットSS1,φのサブセットキーSK1,φを用いて秘密情報の暗号化に用いる。 Note that the subset key used for encryption may be the one created and stored in the setup phase by the management center (TC), or created and stored in the setup phase. You may derive | lead-out using the pseudorandom number generator G from the label for every subset. If there is no receiver to be revoked, it is used for encryption of secret information using the subset key SK 1, φ of the second special subset SS 1, φ described above.

(5−3)受信および復号処理
リボークされない受信機は、上記のサブセットのいずれかただ1つに属しているので、そのサブセットに対応するサブセットキーを用いて作られた暗号文を復号すれば秘密情報を得ることができる。受信機が復号すべき暗号文を見つけるためには、前述のサブセット指定情報を用いればよい。暗号文を特定した後、受信機は所有するラベルまたは中間ラベルからサブセットキーを導出し、これを用いて暗号文を復号する。サブセットキーを導出する方法を以下に述べる。
(5-3) Reception and Decryption Processing A receiver that is not revoked belongs to only one of the above subsets. Therefore, if a ciphertext created using a subset key corresponding to the subset is decrypted, it is a secret. Information can be obtained. In order to find the ciphertext to be decrypted by the receiver, the above-described subset designation information may be used. After identifying the ciphertext, the receiver derives a subset key from the label or intermediate label it owns and uses it to decrypt the ciphertext. A method for deriving the subset key is described below.

受信機umはまず、暗号文の復号処理に適用する求めるべきサブセットキーSKi,jに対応するサブセットSi,jのノードjが、下記(A),(B)のいずれであるかを判定する。
(A)受信機が直接ラベルLABELi,kを持つノードkの子孫である(ただしj=kの場合を含む)か、
(B)ノードiの子ノードのうち、受信機が割り当てられたリーフ(葉)nからルートへのパス上にないほうのノード(つまり、パス上にあるノードiの子ノードの兄弟であるノード)kと一致するかその子孫であるが、受信機がラベルLABELi,kを直接保持しないもの(すなわち、ノードjが、SD方式において受信機umにラベルが与えられたサブセットのうち、第1の特別なサブセットSSi,kを構成するノードkの子孫であるが、受信機がラベルLABELi,kを直接保持しないもの)
のいずれであるかを判断する。
First, the receiver um determines whether the node j of the subset S i, j corresponding to the subset key SK i, j to be applied to the ciphertext decryption process is one of the following (A) and (B): To do.
(A) Whether the receiver is a descendant of node k with direct label LABEL i, k (including the case where j = k),
(B) Among the child nodes of node i, the node not on the path from the leaf (leaf) n to which the receiver is assigned to the root (that is, the node that is a sibling of the child node of node i on the path) ) That matches or is a descendant of k, but the receiver does not directly hold the label LABEL i, k (ie, node j is the first of the subsets to which the receiver um is labeled in the SD scheme) Of a particular subset SS i, k of the node k but whose receiver does not directly hold the label LABEL i, k )
It is judged whether it is either.

なお、リボークする受信機がなく、第2の特別なサブセットSS1,φのサブセットキーSK1,φが秘密情報の暗号化に用いられている場合には受信機がラベルLABELi,φを保持していれば(A)であるとし、そうでなければ(B)であるとみなす。なお、このケースにおいて、(B)の場合には、受信機は、自己の保持する特別サブセット対応のラベルに対する一方向性関数Fの適用によりラベルLABELi,φを算出することができる。 If there is no receiver to be revoked and the subset key SK 1, φ of the second special subset SS 1, φ is used for encryption of secret information, the receiver holds the label LABEL i, φ . If it is, it is assumed that it is (A), otherwise it is assumed that it is (B). In this case, in the case of (B), the receiver can calculate the label LABEL i, φ by applying the one-way function F to the label corresponding to the special subset held by itself.

(B)の場合には、下記のように、受信機に与えられているラベルに基づいて、暗号文に適用されているサブセットキーを導出するためのラベルLABELi,kを算出する。 In the case of (B), the label LABEL i, k for deriving the subset key applied to the ciphertext is calculated based on the label given to the receiver as described below.

まず、受信機umは、LABELi,kに対応する一方向木のノードy(すなわちLABELi,k=y)を見つける。そして、2yは、受信機umに対応するパスノードm(PathNodes−m)に含まれるが、2n+1yは、パスノードm(PathNodes−m)に含まれない最小のnを検出する。このとき、受信機umは、ノード2yの対応値、

Figure 2005260852
に対応するラベルを保持している。なお、ここで、n=0ならば、受信機umは、値xに対応するラベルを直接保持しているので、上記(A),(B)の条件の(A)に対応することになる。よってここではn>0となる。 First, the receiver um finds LABEL i, node y unidirectional tree corresponding to k (i.e. LABEL i, k = y). 2 n y is included in the path node m (PathNodes-m) corresponding to the receiver um, but 2 n + 1 y detects the minimum n that is not included in the path node m (PathNodes-m). In this case, the receiver um, the corresponding value of the node 2 n y,
Figure 2005260852
The label corresponding to is held. Here, if n = 0, the receiver um directly holds the label corresponding to the value xy, and therefore corresponds to (A) in the conditions (A) and (B). Become. Therefore, here, n> 0.

受信機は、上記処理によって検出したノード2yの対応値、

Figure 2005260852
に等しい値を持つラベルに対して一方向性関数Fをn回適用することで、ノードyの値xyに対応するLABELi,kを算出する。 The receiver uses the corresponding value of the node 2 ny detected by the above processing,
Figure 2005260852
LABEL i, k corresponding to the value xy of the node y is calculated by applying the one-way function F n times to a label having a value equal to.

このようにして、サブセットSi,kに対応するLABELi,kを導出したら、先に図7を用いて説明したように、擬似乱数生成器Gを用いて必要なサブセットSi,jのラベルLABELi,jを求め、さらにそのサブセットのサブセットキーSKi,j
SKi,j=G(LABELi,j
により求め、このサブセットキーSKi,jを用いて暗号文を復号する。
When the LABEL i, k corresponding to the subset S i, k is derived in this way, the label of the necessary subset S i, j using the pseudo random number generator G as described above with reference to FIG. LABEL i, seek j, further subset key SK i of that subset, j the SK i, j = G M ( LABEL i, j)
And the ciphertext is decrypted using the subset key SK i, j .

具体的なサブセットキーの導出処理例について、図25を参照して説明する。図25に示すように、受信機u5,u11,u12がリボークされ、サブセットS2,20およびサブセットS3,13に対応するサブセットキーで暗号化された暗号文が同報配信されたとする。 A specific subset key derivation processing example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 25, it is assumed that the receivers u5, u11, u12 are revoked, and the ciphertext encrypted with the subset keys corresponding to the subsets S2, 20 and the subsets S3, 13 is broadcast.

まず、受信機u4(ノード番号=19)における処理例を説明する。受信機u4は、特別サブセットに対応するラベル:LABEL2,5,LABEL4,8、LABEL9,18の3個のラベルと、特別サブセットに対応しないラベル:LABEL1,5,LABEL1,8,LABEL1,18,LABEL2,8,LABEL2,18,LABEL4,18,の6個のラベルとの計9個のラベルを保持している。 First, a processing example in the receiver u4 (node number = 19) will be described. The receiver u4 includes three labels: LABEL 2,5 , LABEL 4,8 and LABEL 9,18 corresponding to the special subset, and labels not corresponding to the special subset: LABEL 1,5 , LABEL 1,8 , lABEL 1,18, lABEL 2,8, lABEL 2,18 , holds a total of nine labels and six labels lABEL 4,18,.

受信機u4は上記の(A)である。すなわち、受信機u4はサブセットS2,20に対し、ノード20の先祖であるノード5を用いたラベルLABEL2,5を直接保持しているため、これに擬似乱数生成器Gを必要な回数(この場合、3回)だけ適用することでサブセットキーSK2,20を得ることができる。 The receiver u4 is the above (A). That is, since the receiver u4 directly holds the label LABEL 2,5 using the node 5 that is the ancestor of the node 20 with respect to the subset S 2,20 , the pseudo random number generator G is provided to the subset S 2,20 as many times as necessary ( In this case, the subset key SK 2,20 can be obtained by applying only three times.

前述したように、従来のSD方式では、受信機u4に対しては、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,5、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,8、LABEL4,18、LABEL9,18、LABEL1,φの11個のラベルが提供されることになるが、本発明の方式においては、上述したように、受信機u4には、9個のラベル、すなわち、
特別サブセット非対応ラベルとして、
LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL2,8、LABEL2,18、LABEL4,18の6個のラベル、
特別サブセット対応ラベルとして、
=LABEL2,5、x=LABEL4,8、x16=LABEL9,18の3個のラベル、
のみが提供されることになる。
As described above, in the conventional SD system, for the receiver u4,
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,8 , LABEL 1,18, LABEL 2,5, LABEL 2,8, LABEL 2,18, LABEL 4,8, LABEL 4,18, LABEL 9,18, 11 labels of LABEL 1 and φ will be provided. In the system of the present invention, as described above, the receiver u4 has 9 labels, that is,
As a special non-subset label,
LABEL 1,5, LABEL 1,8, LABEL 1,18 , LABEL 2,8, LABEL 2,18, 6 pieces of label LABEL 4,18,
As a special subset support label,
three labels x 4 = LABEL 2,5 , x 9 = LABEL 4,8 , x 16 = LABEL 9,18 ,
Only will be provided.

本発明の方式において、受信機u4に付与されない2つのラベルは、
LABEL1,3
LABEL1,φ
の2つのラベルであり、
これらのラベルについては、受信機u4は、提供されたラベルから算出する。すなわち、
LABEL1,3=x
LABEL1,φ=x
であり、
受信機u4は、x=LABEL2,5を有しており、
前述したノード対応値としての2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、前述の図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って算出される値であり、
F(x)=xi/2
を満足する。
In the system of the present invention, two labels that are not given to the receiver u4 are:
LABEL 1,3 ,
LABEL 1, φ ,
Are two labels,
For these labels, the receiver u4 calculates from the provided labels. That is,
LABEL 1,3 = x 2
LABEL 1, φ = x 1
And
The receiver u4 has x 4 = LABEL 2,5 ,
Each of the 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 as the node-corresponding values is calculated according to the algorithm described with reference to the flow of FIG. Value
F (x i ) = x i / 2
Satisfied.

従って、受信機u4は、所有するラベルx=LABEL2,5に基づいて、
F(x)=x=LABEL1,3
F(x)=x=LABEL1,φ
を算出することができる。
Therefore, the receiver u4 is based on the label x 4 = LABEL 2,5 that it owns,
F (x 4 ) = x 2 = LABEL 1,3
F (x 2 ) = x 1 = LABEL 1, φ
Can be calculated.

従って、受信機u4は、所有するラベル数は従来のSD方式より、少なくなるが、利用可能なラベル数は従来のSD方式と同様となる。   Therefore, the receiver u4 has fewer labels than the conventional SD system, but the number of usable labels is the same as that of the conventional SD system.

次に、受信機u1(ノード番号=16)における処理例を説明する。受信機u1は、図26に示すように、特別サブセットに対応するラベル:LABEL8,17の1個のラベルと、特別サブセットに対応しないラベル:LABEL1,5,LABEL1,9,LABEL1,17,LABEL2,9,LABEL2,17,LABEL4,17,の6個のラベルとの計7個のラベルを保持している。 Next, a processing example in the receiver u1 (node number = 16) will be described. As shown in FIG. 26, the receiver u1 has one label: LABEL 8 , 17 corresponding to the special subset and a label not corresponding to the special subset: LABEL 1,5 , LABEL 1,9 , LABEL 1, A total of seven labels are held, including six labels 17 , LABEL 2 , 9 , LABEL 2 , 17 , and LABEL 4 , 17 .

この場合、受信機u1は、上記(B)に相当する。すなわち、(B)ノードiの子ノードのうち、受信機が割り当てられたリーフ(葉)nからルートへのパス上にないほうのノード(つまり、パス上にあるノードiの子ノードの兄弟であるノード)kと一致するかその子孫であるが、受信機がラベルLABELi,kを直接保持しないもの(すなわち、ノードjが、SD方式において受信機umにラベルが与えられたサブセットのうち、第1の特別なサブセットSSi,kを構成するノードkの子孫であるが、受信機がラベルLABELi,kを直接保持しないもの)である。 In this case, the receiver u1 corresponds to the above (B). (B) Among the child nodes of node i, the node not on the path from the leaf (leaf) n to which the receiver is assigned to the root (that is, the sibling of the child node of node i on the path) A node) that matches or is a descendant of k, but the receiver does not directly hold the label LABEL i, k (ie, among the subsets in which node j is given a label to receiver um in the SD scheme) A descendant of node k constituting the first special subset SS i, k but the receiver does not directly hold the label LABEL i, k ).

具体的には、受信機u1は、サブセットS2,20に対してノード20の先祖であるノードkを用いたラベルLABEL2,kを直接保持していない。このため、保持しているラベルLABEL8,17から、LABEL2,5を導出する。 Specifically, the receiver u1 does not directly hold the label LABEL 2, k using the node k that is an ancestor of the node 20 with respect to the subset S 2,20 . For this reason, LABELs 2 and 5 are derived from the labels LABELs 8 and 17 held.

従来の、オリジナルのSD方式において受信機u1に付与されるラベルは、
LABEL1,3、LABEL1,5、LABEL1,9、LABEL1,17、LABEL2,5、LABEL2,9、LABEL2,17、LABEL4,9、LABEL4,17、LABEL8,17、LABEL1,φの11個のラベルが提供されることになるが、本発明の方式においては、上述したように、受信機u1には、7個のラベルのみが提供されることになる。
The label given to the receiver u1 in the conventional original SD method is
LABEL 1,3, LABEL 1,5, LABEL 1,9 , LABEL 1,17, LABEL 2,5, LABEL 2,9, LABEL 2,17, LABEL 4,9, LABEL 4,17, LABEL 8,17, LABEL 1 and 11 labels are provided, but in the method of the present invention, as described above, only seven labels are provided to the receiver u1.

本発明の方式において、受信機u1に付与されない4つのラベルは、
LABEL4,9
LABEL2,5
LABEL1,3
LABEL1,φ
の4つのラベルであるが、
これらのラベルについては、受信機u1は、提供されたラベルから算出する。すなわち、
LABEL4,9=x
LABEL2,5=x
LABEL1,3=x
LABEL1,φ=x
であり、
受信機u1は、x16=LABEL8,17を有しており、
前述したノード対応値としての2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、前述の図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って算出される値であり、
F(x)=xi/2
を満足する。
In the method of the present invention, the four labels not given to the receiver u1 are:
LABEL 4,9 ,
LABEL 2,5 ,
LABEL 1,3 ,
LABEL 1, φ ,
The four labels of
For these labels, the receiver u1 calculates from the provided labels. That is,
LABEL 4,9 = x 8 ,
LABEL 2,5 = x 4 ,
LABEL 1,3 = x 2
LABEL 1, φ = x 1
And
The receiver u1 has x 16 = LABEL 8,17
Each of the 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 as the node-corresponding values is calculated according to the algorithm described with reference to the flow of FIG. Value
F (x i ) = x i / 2
Satisfied.

従って、受信機u1は、所有するラベルx16=LABEL8,17に基づいて、
F(x16)=x=LABEL4,9
F(x)=x=LABEL2,5
F(x)=x=LABEL1,3
F(x)=x=LABEL1,φ
を算出することができる。
Therefore, the receiver u1 is based on the label x 16 = LABEL 8 , 17 owned by
F (x 16 ) = x 8 = LABEL 4,9
F (x 8 ) = x 4 = LABEL 2,5
F (x 4 ) = x 2 = LABEL 1,3
F (x 2 ) = x 1 = LABEL 1, φ
Can be calculated.

図26の例では、LABEL2,5を導出することが求められるので、受信機u1は、受信機u1の保持する特別サブセット対応ラベルx16=LABEL8,17に対して、一方向性関数Fを2回適用して、LABEL2,5を導出する。 In the example of FIG. 26, since LABELs 2 , 5 are required to be derived, the receiver u1 performs the one-way function F with respect to the special subset corresponding label x 16 = LABEL 8 , 17 held by the receiver u1. Is applied twice to derive LABELs 2,5 .

この導出したラベルLABEL2,5に擬似乱数生成器Gを必要な回数(3回)適用することで、暗号文に適用されているサブセットキーSK2,20を算出することができる。 By applying the pseudo random number generator G to the derived labels LABEL 2 and 5 as many times as necessary (three times), the subset keys SK 2 and 20 applied to the ciphertext can be calculated.

この処理は、リボークすべき受信機が1台もなく、サブセットとして第2の特別なサブセットSS1,φが使用されていた場合も同様である。すなわち、受信機はLABEL1,φを直接保持しているか、一方向性関数Fを必要な回数だけ適用してLABEL1,φを導出可能なラベルを保持しているため、後者の場合には関数Fを用いてLABEL1,φを求める。そして、SK1,φ=G(LABEL1,φ)によりサブセットキーを求める。なお、LABEL1,φからはそれ以外のラベルを導出することはないので、サブセットキーSK1,φだけ特別に、SK1,φ=LABEL1,φと定めれば、リボークする受信機がない場合に擬似乱数生成器Gの適用回数を1回減らすことができ、負荷の軽減につながる。 This process is the same when there is no receiver to be revoked and the second special subset SS1 , φ is used as a subset. That is, the receiver holds LABEL 1, φ directly or holds a label from which LABEL 1, φ can be derived by applying the one-way function F as many times as necessary. LABEL 1, φ is obtained using the function F. Then, a subset key is obtained by SK 1, φ = G M (LABEL 1, φ ). Since no other labels are derived from LABEL 1, φ, there is no receiver to revoke if SK 1, φ = LABEL 1, φ is specially set only for subset key SK 1, φ. In this case, the number of times the pseudo random number generator G is applied can be reduced by one, leading to a reduction in load.

受信機によって実行する暗号文受領からサブセットキーの取得、復号処理の手順を図27のフローチャートを参照して説明する。   A procedure for acquiring and decrypting a subset key from ciphertext receipt executed by the receiver will be described with reference to a flowchart of FIG.

ステップS401において、まず受信機は、複数の暗号文からなる暗号文セットの中で自身が復号するものを決定する。これは、自身が生成可能なサブセットキーによって暗号化された暗号文を抽出する処理である。ここで、受信機が復号すべき暗号を決定できないということは、その受信機がリボークされていることを意味している。この暗号文選択処理は、例えば暗号文とともに送付されるサブセット指定情報に基づいて実行される。   In step S401, the receiver first determines a ciphertext set composed of a plurality of ciphertexts to be decrypted by itself. This is a process of extracting the ciphertext encrypted with the subset key that can be generated by itself. Here, the fact that the receiver cannot determine the cipher to be decrypted means that the receiver has been revoked. This ciphertext selection process is executed based on, for example, subset designation information sent together with the ciphertext.

暗号文を決定したら、ステップS402において、受信機は、その暗号文の暗号化に用いられたサブセットキーを上記の手法で導出する。   When the ciphertext is determined, in step S402, the receiver derives the subset key used for encrypting the ciphertext by the above method.

サブセットキーの導出処理において、受信機は、以下の処理を実行する。
(1)暗号文の適用サブセットキーが、特別サブセット対応のラベルから擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーでない場合、受信機は自己の保持する特別サブセット非対応のラベルに対して擬似乱数生成器Gを必要な回数適用して、暗号文の適用サブセットキーを算出する。
(2)暗号文の適用サブセットキーが、特別サブセット対応のラベルから擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーである場合は、受信機は自己の保持する特別サブセット対応のラベルから擬似乱数生成器Gのみで暗号文の適用サブセットキーを算出可能か否かを判断し、
(2−1)可能な場合は、特別サブセット対応のラベルに対して、擬似乱数生成器を必要な回数適用して、暗号文の適用サブセットキーを算出する。
(2−2)不可能な場合は、自己の保持する特別サブセット対応のラベルに対して、一方向性関数Fを必要な回数適用し、新たな特別サブセット対応のラベルを算出し、算出した新たな特別サブセット対応のラベルに対して、擬似乱数生成器を必要な回数適用して、暗号文の適用サブセットキーを算出する。
In the subset key derivation process, the receiver executes the following process.
(1) When the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be calculated from the label corresponding to the special subset by the pseudorandom number generation process, the receiver generates a pseudorandom number generator for the label that does not support the special subset Applying G as many times as necessary to calculate an applied subset key of ciphertext.
(2) When the applied subset key of the ciphertext is a subset key that can be calculated from the label corresponding to the special subset by the pseudorandom number generation process, the receiver uses the pseudorandom number generator G from the label corresponding to the special subset held by the receiver. To determine whether the applicable subset key of ciphertext can be calculated
(2-1) If possible, apply the pseudo random number generator as many times as necessary to the label corresponding to the special subset, and calculate the applied subset key of the ciphertext.
(2-2) If impossible, apply one-way function F to the label corresponding to the special subset held by itself as many times as necessary to calculate a label corresponding to the new special subset, The pseudo-random number generator is applied as many times as necessary to the label corresponding to the special subset, and the applied subset key of the ciphertext is calculated.

(2−2)におけるラベル算出処理は、階層木において、受信機umの設定ノードからルートに至るパス上のノードを包含する特別サブセットに対応するラベルの算出処理として行なわれる。受信機umの有する階層木の下位の特別サブセット対応のラベルからより上位の特別サブセット対応のラベルが一方向性関数の適用により算出される。   The label calculation process in (2-2) is performed as a label calculation process corresponding to a special subset including a node on a path from the setting node of the receiver um to the root in the hierarchical tree. A label corresponding to a higher special subset is calculated by applying a one-way function from a label corresponding to a lower special subset of the hierarchical tree of the receiver um.

上記処理によってサブセットキーを導出した受信機は、ステップS404において、ステップS402で、暗号文セットから選択した暗号文を導出したサブセットキーで復号し、送信された秘密情報を得る。秘密情報はたとえばテレビ放送システムの暗号化コンテンツを復号するためのコンテンツキーであり、この場合には受信機は暗号化コンテンツを受信し、コンテンツキーを用いて復号して出力する。   In step S404, the receiver that has derived the subset key by the above process decrypts the ciphertext selected from the ciphertext set in step S402, and obtains the transmitted secret information. The secret information is, for example, a content key for decrypting encrypted content of a television broadcasting system. In this case, the receiver receives the encrypted content, decrypts it using the content key, and outputs it.

次に、図28、図29を参照してラベルの設定処理、暗号文の生成処理を実行する情報処理装置、および暗号文の復号処理を実行する受信機としての情報処理装置の機能構成について説明する。   Next, with reference to FIG. 28 and FIG. 29, the functional configuration of the information processing apparatus that executes label setting processing, ciphertext generation processing, and the information processing apparatus as a receiver that executes ciphertext decryption processing will be described. To do.

まず、図28を参照してラベルの設定処理、暗号文の生成処理を実行する情報処理装置の構成について説明する。情報処理装置410は、ラベル生成手段411、提供ラベル決定手段412、暗号文生成手段413、暗号文提供手段414を有する。   First, the configuration of an information processing apparatus that executes label setting processing and ciphertext generation processing will be described with reference to FIG. The information processing apparatus 410 includes a label generation unit 411, a provided label determination unit 412, a ciphertext generation unit 413, and a ciphertext provision unit 414.

情報処理装置410は、階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成する情報処理装置であり、ラベル生成手段411は、階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成する。一方向性関数Fは、例えばMD4またはMD5またはSHA−1が適用可能である。   Information processing apparatus 410 applies a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration to generate a hierarchical tree that is applied to ciphertext provision processing that can be decrypted only by a specific selected device other than an exclusion (revocation) device. The label generation unit 411 is a processing device, and a label corresponding to a special subset selected in a subset (LABEL) corresponding to each subset set based on an SD (Subset Difference) scheme to which a hierarchical tree is applied Is generated as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the values of the labels corresponding to other special subsets. For example, MD4, MD5, or SHA-1 is applicable as the one-way function F.

ラベル生成手段411において選択する特別サブセットは、
階層木において、ノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセットと、
階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットと、
の少なくともいずれかである。
The special subset selected by the label generating means 411 is
In the hierarchical tree, node i and node j are directly connected in the hierarchical tree among subsets S i, j defined as a set excluding a partial tree having node j as a vertex from a partial tree having node i as a vertex. A first special subset in a parent-child relationship,
A second special subset which is a subset S1 , φ defined as a set of whole trees with the root containing all leaves of the hierarchical tree as vertices;
At least one of them.

ラベル生成手段411は、SD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された特別サブセットに対応するラベルの値を、特別サブセットの直下に設定される他の特別サブセットの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能としたラベルを生成する。   The label generation means 411 is a label corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method (LABEL), and the label value corresponding to the selected special subset is set immediately below the special subset. A label that can be calculated by applying the one-way function F to the values of the special subset of is generated.

具体的には、先に図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って、末端ノード数Nの2分木構成を持つ階層木においてN個の値:x〜x2N−1を決定し、i=2N−1とする初期設定を実行し、i=(2N−1)〜1において、i=偶数の場合に、一方向性関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットし、この各処理によって、末端ノード数Nの2分木構成において、2N−1個の特別サブセット対応のラベルの値:x〜x2N−1を決定する。 Specifically, according to the algorithm described above with reference to the flow of FIG. 14, N values: x N to x 2N−1 are determined in a hierarchical tree having a binary tree structure with N terminal nodes, Perform an initial setting of i = 2N−1, and if i = (2N−1) to 1, i = even, apply a one-way function F to calculate F (x i ), x i / 2 is set, and by these processes, 2N-1 label values corresponding to special subsets: x 1 to x 2N-1 are determined in a binary tree configuration with N terminal nodes.

提供ラベル決定手段412は、階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定する処理を実行する。提供ラベル決定手段412は、特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、特別サブセットに対応するラベルであって、受信機に提供されるラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルとを受信機に対する提供ラベルとして決定する。   The provided label determination unit 412 executes a process of determining a provided label for a receiver corresponding to the end node of the hierarchical tree. The provided label determining means 412 is a special subset non-corresponding label that does not correspond to the special subset, and a label that corresponds to the special subset and can be calculated by applying the one-way function F to the label provided to the receiver. The minimum special subset-compatible label is excluded as a provision label for the receiver.

提供ラベル決定手段412の具体的処理は以下の通りである。まず、受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、リボーク受信機がない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応するサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φとを仮選択ラベルとし、下記条件、
(a)仮選択ラベル中、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,jと、
(b)仮選択ラベルから、前記第1の特別なサブセットSSi,j、および、前記第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,jと、
上記(a)または(b)の条件を満足するラベルを、受信機umに対する最終提供ラベルとして決定する。
Specific processing of the provided label determination means 412 is as follows. First, the internal node i on the path m (path-m) from the leaf (leaf) to which the receiver um is assigned to the root is set as the starting point, and the node j directly branched from the path from the leaf (leaf) to i provisional corresponding subset S i, j of the label lABEL i, and j, the subset SS 1 corresponding to the entire tree including all receivers to be used when no revoked receivers, the label lABEL 1 corresponding to phi, and phi As a selection label, the following conditions,
(A) The first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship in the temporarily selected label, and all receivers used when there is no receiver to be revoked A label LABEL i, j corresponding to a subset that is not one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree;
(B) a label corresponding to one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ from a provisionally selected label;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y corresponds to the value x y which corresponds to the value y is a node that is not included in PathNodes-m label LABEL i, and j,
The label that satisfies the above condition (a) or (b) is determined as the final provided label for the receiver um.

提供ラベル決定手段412は、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えてj個のラベル、(ただし、jは0以上logN、Nは、前記階層木における末端ノード数=受信機数)、を受信機に対する特別サブセット対応の提供ラベル数として決定する。 The provided label determination means 412 is a label [x y = LABEL P (y), S (y) ] corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver. In addition, j labels (where j is 0 or more and log N, N is the number of terminal nodes in the hierarchical tree = the number of receivers) are determined as the number of provided labels corresponding to the special subset for the receiver.

暗号文生成手段413は、ラベル生成手段411の生成したラベルから導出可能なサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成する。暗号文提供手段414は、このようにして生成された暗号文をネットワークまたは媒体に格納して提供する。   The ciphertext generation unit 413 selectively applies a subset key that can be derived from the label generated by the label generation unit 411 and executes an encryption process to generate a ciphertext. The ciphertext providing unit 414 provides the ciphertext generated in this manner by storing it in a network or a medium.

次に、図29を参照して暗号文の復号処理を実行する受信機としての情報処理装置の機能構成について説明する。   Next, a functional configuration of an information processing apparatus as a receiver that executes ciphertext decryption processing will be described with reference to FIG.

暗号文の復号処理を実行する受信機としての情報処理装置420は、暗号文選択手段421、ラベル算出手段422、サブセットキー生成手段423、復号手段424、ラベルメモリ425を有する。   The information processing apparatus 420 as a receiver that executes ciphertext decryption processing includes ciphertext selection means 421, label calculation means 422, subset key generation means 423, decryption means 424, and label memory 425.

暗号文の復号処理を実行する受信機としての情報処理装置420は、階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行する情報処理装置420であり、暗号文選択手段421は、処理対象の暗号文から、自己のラベルメモリ425に保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する。   The information processing apparatus 420 as a receiver that executes the decryption process of the ciphertext is encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) method that is a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration. Information processing apparatus 420 that executes the decryption process of the ciphertext, and the ciphertext selection unit 421 can calculate from the ciphertext to be processed from the label held in its own label memory 425 or the label held by itself A ciphertext generated by applying a subset key derivable by pseudorandom number generation processing based on a simple label is selected.

ラベル算出手段422は、暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出する。   The label calculation unit 422 applies a one-way function F to the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by the pseudorandom number generation process based on the retained label, and is different from the retained label. Calculate the label.

ラベル算出手段422は、暗号文の適用サブセットキーが、階層木においてノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセット、または、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットのいずれかの特別サブセット対応のラベルに基づく擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーであり、この特別サブセット対応のラベルを保持していない場合に、保持している他のラベルに対する一方向性関数Fの適用により、この特別サブセット対応のラベルを算出する。 The label calculating means 422 uses the subset S i, in which the ciphertext applied subset key is defined as a set excluding a subtree having a node j as a vertex from a subtree having the node i as a vertex in the hierarchical tree . j is a first special subset in which a node i and a node j are directly connected in a hierarchical tree, or a subset S 1 defined as a set of whole trees whose vertices are roots including all leaves of the hierarchical tree. , Φ is a subset key that can be calculated by a pseudo-random number generation process based on a label corresponding to any special subset of the second special subset, and is held when the label corresponding to this special subset is not held By applying the one-way function F to other labels, a label corresponding to this special subset is calculated.

ラベル算出手段422は、階層木において、復号処理を実行する受信機の設定ノードからルートに至るパス上のノードを包含する特別サブセットに対応するラベルを一方向性関数による演算を実行して算出する。適用する方向性関数Fは、MD4またはMD5またはSHA−1などである。   The label calculation unit 422 calculates a label corresponding to a special subset including a node on a path from the setting node of the receiver that performs decoding processing to the root in the hierarchical tree by performing an operation using a one-way function. . The directional function F to be applied is MD4, MD5, SHA-1, or the like.

サブセットキー生成手段423は、ラベルメモリ425に格納されているラベル、あるいは、ラベル算出手段422において他のラベルから算出されたラベルLABELに基づいて擬似乱数生成器Gを適用して必要なサブセットキーを求める。   The subset key generation unit 423 applies a pseudo random number generator G based on the label stored in the label memory 425 or the label LABEL calculated from the other label in the label calculation unit 422 to obtain a necessary subset key. Ask.

復号手段424は、サブセットキー生成手段423において算出したサブセットキーに基づいて、暗号文の復号処理を実行する。   The decryption means 424 executes the ciphertext decryption process based on the subset key calculated by the subset key generation means 423.

図30に、ラベルの設定処理、暗号文生成処理を実行する情報処理装置、および暗号文復号処理を実行する受信機としての情報処理装置500のハードウェア構成例を示す。図中で点線で囲われたブロックは必ずしも備わっているわけではない。たとえばメディアインタフェース507は、受信機500が光ディスクプレーヤ等である場合に装備する。入出力インタフェース503は、受信機500が他の機器と情報のやりとりをしたり、アンテナからの信号を受信したりする場合に装備される。重要なのは、セキュア記憶部504であり、セットアップフェイズにおいて、管理センタ(TC)から与えられたラベルが安全に保管される。   FIG. 30 illustrates a hardware configuration example of an information processing apparatus 500 that performs label setting processing, ciphertext generation processing, and an information processing apparatus 500 as a receiver that executes ciphertext decryption processing. The blocks surrounded by dotted lines in the figure are not necessarily provided. For example, the media interface 507 is provided when the receiver 500 is an optical disc player or the like. The input / output interface 503 is provided when the receiver 500 exchanges information with other devices or receives a signal from an antenna. What is important is the secure storage unit 504, and the label given from the management center (TC) is securely stored in the setup phase.

情報処理装置500は、図30に示すように、コントローラ501、演算ユニット502、入出力インタフェース503、セキュア記憶部504、メイン記憶部505、ディスプレイ装置506、メディアインタフェース507を備える。   As illustrated in FIG. 30, the information processing apparatus 500 includes a controller 501, an arithmetic unit 502, an input / output interface 503, a secure storage unit 504, a main storage unit 505, a display device 506, and a media interface 507.

コントローラ501は、例えばコンピュータ・プログラムに従ったデータ処理を実行する制御部としての機能を有するCPUによって構成される。演算ユニット502は、例えば暗号鍵の生成、乱数生成、及び暗号処理のための専用の演算部および暗号処理部として機能する。ラベルの算出処理、ラベルに基づくサブセットキー算出処理を実行する。さらに、情報処理装置500が受信機としての情報処理装置である場合、サブセットキーに基づく暗号文の復号処理を実行する。   The controller 501 is configured by a CPU having a function as a control unit that executes data processing according to a computer program, for example. The arithmetic unit 502 functions as a dedicated arithmetic unit and cryptographic processing unit for generating cryptographic keys, generating random numbers, and cryptographic processing, for example. A label calculation process and a subset key calculation process based on the label are executed. Further, when the information processing apparatus 500 is an information processing apparatus as a receiver, a ciphertext decryption process based on the subset key is executed.

入出力インタフェース503は、キーボード、マウス等の入力手段からのデータ入力や、外部出力装置に対するデータ出力、ネットワークを介したデータ送受信処理に対応するインタフェースである。   The input / output interface 503 is an interface corresponding to data input from an input unit such as a keyboard and a mouse, data output to an external output device, and data transmission / reception processing via a network.

情報処理装置500が受信機としての情報処理装置である場合、セキュア記憶部504に、例えばセットアップフェイズにおいて、管理センタ(TC)から与えられたラベル、各種IDなど、安全にまたは秘密に保持すべきデータが保存される。   When the information processing apparatus 500 is an information processing apparatus as a receiver, the secure storage unit 504 should hold the label, various IDs, and the like given from the management center (TC) safely or secretly in the setup phase, for example. Data is saved.

セキュア記憶部504には、サブセットから選択された特別サブセット対応のラベル(LABEL)と、特別サブセット非対応のラベル(LABEL)とが格納される。   The secure storage unit 504 stores a label corresponding to the special subset (LABEL) selected from the subset and a label not corresponding to the special subset (LABEL).

情報処理装置500が受信機としての情報処理装置である場合、セキュア記憶部504に格納される特別サブセット対応のラベル(LABEL)は、
階層木において、ノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセットと、
階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットと、
から構成される特別サブセットから選択されたサブセットに対応のラベルであり、自己の保持するラベルから算出することが不可能な最小の個数のラベルである。
When the information processing apparatus 500 is an information processing apparatus as a receiver, the label corresponding to the special subset (LABEL) stored in the secure storage unit 504 is
In the hierarchical tree, node i and node j are directly connected in the hierarchical tree among subsets S i, j defined as a set excluding a partial tree having node j as a vertex from a partial tree having node i as a vertex. A first special subset in a parent-child relationship,
A second special subset which is a subset S1 , φ defined as a set of whole trees with the root containing all leaves of the hierarchical tree as vertices;
Is a label corresponding to a subset selected from the special subset, and is the minimum number of labels that cannot be calculated from the labels held by itself.

すなわち、前述したように、受信機は、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、ラベルをj個(j=0,1,...,logN)格納することになる。 That is, as described above, the receiver sets the label [x y = LABEL P (y), S corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver. (Y) In addition to], j labels (j = 0, 1,..., LogN) are stored.

メイン記憶部505は、例えばコントローラ501において実行するデータ処理プログラム、その他、一時記憶処理パラメータ、プログラム実行のためのワーク領域等に使用されるメモリ領域である。セキュア記憶部504及びメイン記憶部505は、例えばRAM、ROM等によって構成されるメモリである。ディスプレイ装置506は復号コンテンツの出力等に利用される。メディアインタフェース507は、CD、DVD、MD等のメディアに対する読出/書込機能を提供する。   The main storage unit 505 is a memory area used for, for example, a data processing program executed in the controller 501, other temporary storage processing parameters, a work area for program execution, and the like. The secure storage unit 504 and the main storage unit 505 are memories configured by, for example, a RAM, a ROM, or the like. The display device 506 is used for outputting decrypted content. The media interface 507 provides a read / write function for media such as a CD, a DVD, and an MD.

[6.Basic Layered Subset Difference(ベーシックLSD)方式の概要]
次に、Basic Layered Subset Difference(ベーシックLSD)方式の概要について説明する。
[6. Overview of Basic Layered Subset Difference (Basic LSD) Method]
Next, an outline of the Basic Layered Subset Difference (Basic LSD) method will be described.

前述の背景技術の欄で説明した[非特許文献2: Advances in Cryptography−Crypto 2002, Lecture Notes in Computer Science 2442,Springer,2002,pp47−60「D.Halevy and A.Shamir著"The LSD Broadcast Encryption Scheme"」]には、SD方式を改良したLayered Subset Difference方式が提案されている。LSD方式には、Basic(基本)方式と、その拡張であるGeneral(一般化)方式がある。ここではBasic方式について説明する。   [Non-Patent Document 2: Advances in Cryptography-Crypto 2002, Lecture Notes in Computer Science 2442, Springer, 2002, pp 47-60, “D. Halevi and A. ShamTham E. In “Scheme” ”], a Layered Subset Difference method, which is an improvement of the SD method, has been proposed. The LSD system includes a basic (basic) system and a general (generalized) system that is an extension of the basic system. Here, the basic method will be described.

LSD方式はSD方式の拡張であり、レイヤという新たな概念を取り入れたものである。SD方式における木構造の中で、特定の高さを特別レベル(Special Level)として定義する。ベーシックLSD方式においては特別レベルは、1種類だけであるが、一般化LSD方式においては重要度の異なる複数の特別レベルを用いる。   The LSD system is an extension of the SD system and incorporates a new concept of layers. In the tree structure in the SD system, a specific height is defined as a special level (special level). In the basic LSD system, there is only one special level, but in the generalized LSD system, a plurality of special levels having different importance levels are used.

いま、簡単のため、log1/2Nを整数であるとする。ベーシックLSD方式では、図31に示すように、木のルートからリーフ(葉)に至るまでのそれぞれのレベル(階)のうち、ルートとリーフ(葉)のレベルを含むlog1/2Nごとのレベルを特別レベルであると決める。そして、隣り合う2つの特別レベルに挟まれた階層(両端の特別レベルを含む)を、レイヤと呼ぶ。図31の例では、ルートのレベル、ノードkを含むレベル、リーフ(葉)のレベルが特別レベルであり、ルートのレベルとノードiを含むレベルとノードkを含むレベルが1つのレイヤを構成する。またノードkを含むレベルとノードjを含むレベルとリーフ(葉)を含むレベルが別のレイヤを構成する。 For simplicity, it is assumed that log 1/2 N is an integer. In the basic LSD system, as shown in FIG. 31, of each level (floor) from the root of a tree to a leaf (leaf), each log 1/2 N including the level of the root and leaf (leaf) is included. Decide that the level is a special level. A hierarchy (including special levels at both ends) sandwiched between two adjacent special levels is called a layer. In the example of FIG. 31, the level of the root, the level including the node k, and the level of the leaf (leaf) are special levels, and the level of the root, the level including the node i, and the level including the node k constitute one layer. . Further, the level including the node k, the level including the node j, and the level including the leaf constitute different layers.

ベーシックLSD方式においては、SD方式において定義されたサブセットSi,jのうち、(1)ノードiとノードjが同一レイヤにあるか、もしくは(2)ノードiが特別レベルにあるか,少なくとも一方の条件を満たすものだけを定義する。このようにすると、SD方式において用いられたサブセットのうちのいくつかはベーシックLSD方式では定義されなくなってしまうが、このサブセットはベーシックLSD方式で定義されたサブセットの高々2つの和集合で表すことができる。たとえば図31の例では、サブセットSi,jは、ベーシックLSD方式では定義されないが、ノードiからノードjへのパス上の、ノードiに最も近い特別レベル上のノード(ノードk)を用いて、
i,j=Si,k∪Sk,j
と表すことができる。
In the basic LSD scheme, among the subsets S i, j defined in the SD scheme, (1) node i and node j are in the same layer, or (2) node i is at a special level, at least one of them Define only those that satisfy the conditions. In this way, some of the subsets used in the SD method will not be defined in the basic LSD method, but this subset may be represented by at most two unions of the subsets defined in the basic LSD method. it can. For example, in the example of FIG. 31, the subset S i, j is not defined in the basic LSD scheme, but the node on the special level closest to node i (node k) on the path from node i to node j is used. ,
S i, j = S i, k ∪S k, j
It can be expressed as.

つまり、SD方式においてはサブセットSi,kに対応するサブセットキーSKi,kを用いて暗号化した1つの暗号文の代わりに、ベーシックLSD方式においてはサブセットSi,kとSk,jに対応するサブセットキーSKi,kとSKk,jを用いて暗号化した2つの暗号文を送信する。 That is, in the SD method, instead of one ciphertext encrypted using the subset key SK i, k corresponding to the subset S i, k , in the basic LSD method, the subsets S i, k and S k, j Two ciphertexts encrypted using the corresponding subset keys SK i, k and SK k, j are transmitted.

この工夫により、送信される暗号文の数はSD方式の高々2倍に増加するのみであり、一方、各受信機が保持するラベルの数は、上述したSD方式よりも減らすことができる。   With this contrivance, the number of ciphertexts to be transmitted only increases at most twice that of the SD system, while the number of labels held by each receiver can be reduced as compared with the SD system described above.

先に図9を参照して、SD方式において各受信機が保持するラベルの数の説明を行なったが、同じセッティングの場合のベーシックLSD方式における各受信機が保持するラベルの数について、図32を参照して説明する。図32中の受信機u4は、i,jが同一レイヤにあるか、iが特別レベルにあるラベルLABELi,jのみ保持しておけばよい。すなわち、受信機u4が保持するラベルは、LABEL1,3,LABEL1,5,LABEL1,8,LABEL1,18,LABEL2,5,LABEL4,8,LABEL4,18,LABEL9,18となる。さらに、SD方式と同様に、リボークする受信機がない場合に用いる特別なラベルも保持する必要がある。 The number of labels held by each receiver in the SD method has been described with reference to FIG. 9. The number of labels held by each receiver in the basic LSD method in the case of the same setting is shown in FIG. Will be described with reference to FIG. The receiver u4 in FIG. 32 may hold only the label LABEL i, j where i and j are in the same layer or i is at a special level. That is, the labels held by the receiver u4 are LABEL 1,3 , LABEL 1,5 , LABEL 1,8 , LABEL 1,18 , LABEL 2,5 , LABEL 4,8 , LABEL 4,18 , LABEL 9,18 It becomes. Furthermore, like the SD method, it is necessary to hold a special label used when there is no receiver to be revoked.

総受信機数をNとしたときに、各受信機が保持しておくラベルの総数は下記のように求められる。まず、レイヤ1つあたりのラベル数は、ノードiを決めるとラベル内でのiの高さ分だけノードjが存在するので、下式によって算出される数となる。

Figure 2005260852
となる。 When the total number of receivers is N, the total number of labels held by each receiver is obtained as follows. First, the number of labels per layer is the number calculated by the following equation because node j exists for the height of i in the label when node i is determined.
Figure 2005260852
It becomes.

階層木にレイヤは、log1/2N個あるから、階層木全体のレイヤでのラベル数は下式によって算出される数となる。

Figure 2005260852
である。 Since there are log 1/2 N layers in the hierarchical tree, the number of labels in the layers of the entire hierarchical tree is the number calculated by the following equation.
Figure 2005260852
It is.

次にノードiが特別レベルであるものを考えると、階層木全体におけるiの高さ分だけノードjが存在するので、ノードiが特別レベルであるものを含む階層木全体のラベル数は下式によって算出される数となる。

Figure 2005260852
である。 Next, considering that node i is at a special level, there are nodes j corresponding to the height of i in the entire hierarchical tree. Therefore, the number of labels in the entire hierarchical tree including that in which node i is at the special level is expressed by the following equation. Is the number calculated by
Figure 2005260852
It is.

いま、ノードiが特別レベルにあり、ノードjが同一レイヤにあるものは重複して数えたので、その分を引く必要がある。この組み合わせは、1つのレイヤにつきlog1/2N個あるので全体ではlogN個である。これらと、リボークする受信機がない場合のための特別な1つを加えると、ベーシックLSD方式において各受信機が保持するラベルの総数は、下式によって与えられる数となる。

Figure 2005260852
である。 Now, since the node i is in the special level and the node j is in the same layer is counted redundantly, it is necessary to subtract that amount. Since there are log 1/2 N per layer, this combination is log N in total. If these and a special one for the case where there is no receiver to be revoked are added, the total number of labels held by each receiver in the basic LSD system is the number given by the following equation.
Figure 2005260852
It is.

[7.一方向木を用いたベーシックLSD方式のラベル数削減構成]
次に、一方向木を用いたベーシックLSD方式のラベル数削減構成について説明する。前述のSD方式を基にした本発明では、ノードiがノードjの親である場合のサブセットSi,jのラベルLABELi,jを別のラベルから一方向性関数Fを適用して導出可能とすることで、各受信機が持つラベルの数を減らした。この手法は、ベーシックLSD方式についても同様に適用することができる。
[7. Basic LSD system with a reduced number of labels using a unidirectional tree]
Next, a configuration for reducing the number of labels in the basic LSD method using a unidirectional tree will be described. In the present invention based on the SD method described above, the label LABEL i, j of the subset S i, j when the node i is the parent of the node j can be derived from another label by applying the one-way function F. By doing so, the number of labels each receiver has was reduced. This method can be similarly applied to the basic LSD method.

具体的な構成方法は、前述の本発明の実施例とほぼ同じである。ただ、セットアップ時に、管理センタ(TC)が擬似乱数生成器Gを用いてラベルLABELi,jを次々と作成していく際に、ノードiが特別レベルにない場合、iの直下の特別レベルよりも下のノードをjとするラベルは利用されないので、その特別レベルまででラベルの生成を止めることができる。また、作られたラベルを各受信機に配布する際も、上述の条件を満たす
ラベルのみが作成されているので、それだけを受信機に配布すればよい。
A specific configuration method is almost the same as the above-described embodiment of the present invention. However, at the time of setup, when the management center (TC) uses the pseudo random number generator G to create labels LABEL i, j one after another, if the node i is not at the special level, the management center (TC) starts from the special level immediately below i. Since the label whose j is the lower node is not used, label generation can be stopped up to that special level. Also, when distributing the produced labels to the respective receivers, only the labels satisfying the above-described conditions are created, and it is only necessary to distribute only the labels to the receivers.

図32を参照して説明したと同様のセッティングとして、一方向木を用いたベーシックLSD方式のラベル数削減構成の具体例を図33を参照して説明する。ベーシックLSD方式において、受信機u4が保持するラベルは、図32を参照して説明したように、LABEL1,3,LABEL1,5,LABEL1,8,LABEL1,18,LABEL2,5,LABEL4,8,LABEL4,18,LABEL9,18と、さらに、SD方式と同様の、リボークする受信機がない場合に用いる特別なサブセット対応のラベルLABEL1,φの合計9個のラベルを保持しておく必要があった。 As a setting similar to that described with reference to FIG. 32, a specific example of a configuration for reducing the number of labels in the basic LSD method using a one-way tree will be described with reference to FIG. In the basic LSD system, the labels held by the receiver u4 are LABEL 1,3 , LABEL 1,5 , LABEL 1,8 , LABEL 1,18 , LABEL 2,5 , as described with reference to FIG. LABEL 4,8 , LABEL 4,18 , LABEL 9,18 and the same label as LABEL 1, φ used for a special subset when there is no receiver to be revoked , a total of 9 labels It was necessary to keep it.

これに対し、本発明では、上記9個のラベル中、特別サブセット非対応の4個のラベルLABEL1,5,LABEL1,8,LABEL1,18,LABEL4,18と、特別サブセット対応のラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,j
のみを保持すればよい。
On the other hand, in the present invention, among the nine labels, four labels LABEL 1,5 , LABEL 1,8 , LABEL 1,18 , LABEL 4,18 that do not correspond to the special subset, and labels corresponding to the special subset And
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y label LABEL i corresponding to the corresponding values x y the value y is a node that is not included in PathNodes-m, j.
Only hold.

図32の例における受信機u4において、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれ、
の条件を満足するノードは、PathNodes−4={1,2,4,9,19}の各ノードである。
この中で、
(b2)ノード2yが含まれていないノード
は、ノード4,9,19となる。ノード1,2については、
ノード1は、ノード2×1に対応するノード2が、PathNodes−4={1,2,4,9,19}中に含まれ、また、
ノード2は、ノード2×2に対応するノード4が、PathNodes−4={1,2,4,9,19}中に含まれる。
In the receiver u4 in the example of FIG.
(B1) Node y is included in PathNodes-m,
Nodes satisfying the condition are PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.
In this,
(B2) The nodes that do not include the node 2y are nodes 4, 9, and 19. For nodes 1 and 2,
Node 1 includes node 2 corresponding to node 2 × 1 in PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.
The node 2 includes the node 4 corresponding to the node 2 × 2 in PathNodes-4 = {1, 2, 4, 9, 19}.

従って、受信機u4において、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれ、かつ、
(b2)ノード2yが含まれていないノード
これらの条件(b1),(b2)を満足するノードは、ノード番号はy=4,9,19となる。
Therefore, in the receiver u4,
(B1) Node y is included in PathNodes-m, and
(B2) Node not including node 2y Nodes satisfying these conditions (b1) and (b2) have node numbers y = 4, 9, and 19.

この結果、y=4,9,19に対応するノード対応値x,x,x19に対応するラベル、すなわち、
=LABEL2,5
=LABEL4,8
19=LABEL9,18
が、条件(b)を満足するラベルとして選択され、これらの3つのラベルが、受信機u4に対する提供ラベルとして決定される。
As a result, the labels corresponding to the node corresponding values x 4 , x 9 , x 19 corresponding to y = 4 , 9 , 19 ;
x 4 = LABEL 2,5
x 9 = LABEL 4,8
x 19 = LABEL 9,18
Are selected as the labels satisfying the condition (b), and these three labels are determined as the provided labels for the receiver u4.

結果として、受信機u4には、
特別サブセット非対応のラベルとして、
LABEL1,5、LABEL1,8、LABEL1,18、LABEL4,18の4個のラベル、
特別サブセット対応のラベルとして、
=LABEL2,5、x=LABEL4,8、x19=LABEL9,18の3個のラベル、
計7個のラベルが提供されるラベルとなる。
As a result, the receiver u4 has
As a label that does not support special subsets,
LABEL 1,5 , LABEL 1,8 , LABEL 1,18 , 4 labels of LABEL 4,18 ,
As a label for the special subset,
3 labels x 4 = LABEL 2,5 , x 9 = LABEL 4,8 , x 19 = LABEL 9,18 ,
A total of seven labels are provided.

本発明の方式において、受信機u4に付与されない2つのラベルは、
LABEL1,3
LABEL1,φ
の2つのラベルであるが、
これらのラベルについては、受信機u4は、提供されたラベルから算出する。すなわち、
LABEL1,3=x
LABEL1,φ=x
であり、
受信機u4は、x=LABEL2,5を有しており、
前述したノード対応値としての2N−1個のCビットの数x,x,...,x2N−1のそれぞれは、前述の図14のフローを参照して説明したアルゴリズムに従って算出される値であり、
F(x)=xi/2
を満足する。
In the system of the present invention, two labels that are not given to the receiver u4 are:
LABEL 1,3 ,
LABEL 1, φ ,
Are two labels,
For these labels, the receiver u4 calculates from the provided labels. That is,
LABEL 1,3 = x 2
LABEL 1, φ = x 1
And
The receiver u4 has x 4 = LABEL 2,5 ,
Each of the 2N−1 C bit numbers x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 as the node-corresponding values is calculated according to the algorithm described with reference to the flow of FIG. Value
F (x i ) = x i / 2
Satisfied.

従って、受信機u4は、所有するラベルx=LABEL2,5に基づいて、
F(x)=x=LABEL1,3
F(x)=x=LABEL1,φ
を算出することができる。
Therefore, the receiver u4 is based on the label x 4 = LABEL 2,5 that it owns,
F (x 4 ) = x 2 = LABEL 1,3
F (x 2 ) = x 1 = LABEL 1, φ
Can be calculated.

このように、ベーシックLSD方式においても本発明の一方向木を適用した構成により、受信機の保持ラベル数を削減することができる。   As described above, even in the basic LSD system, the number of labels retained in the receiver can be reduced by the configuration to which the unidirectional tree of the present invention is applied.

総受信機数をNとした場合に本発明により削減できるラベルの個数を考える。本発明を適用しないベーシックLSD方式において、ノードi,jが親子関係になるようなラベルLABELi,jを各受信機がいくつ保持すべきかを考える。 Consider the number of labels that can be reduced by the present invention when the total number of receivers is N. Consider how many labels LABEL i, j should be held by each receiver so that nodes i, j have a parent-child relationship in the basic LSD system to which the present invention is not applied.

ノードi,jが親子関係になっているときには、以下の3つの場合が考えられる。
(A)ノードiが特別レベルにある。
(B)ノードjが特別レベルにある。
(C)ノードiもjも特別レベルにない。
これらのいずれの場合も、ノードi,jが親子関係にある(つまり、隣り合っている)場合には、iとjは同一レイヤに存在する。すなわち、サブセットSi,jはベーシックLSD方式で定義されるための条件を満たしている。つまり、このようなサブセットはベーシックLSD方式で定義され使用されるため、受信機はそれに対応するLEBELi,jを保持しておく必要がある。
When nodes i and j are in a parent-child relationship, the following three cases can be considered.
(A) Node i is at a special level.
(B) Node j is at a special level.
(C) Nodes i and j are not at a special level.
In any of these cases, when the nodes i and j are in a parent-child relationship (that is, adjacent to each other), i and j exist in the same layer. That is, the subset S i, j satisfies the condition for being defined by the basic LSD method. That is, since such a subset is defined and used in the basic LSD system, the receiver needs to hold the corresponding LEVEL i, j .

ある受信機に対してこのようなノードi,jは、iの取り方が木の高さ分(すなわち、受信機が割り当てられたリーフ(葉)からルートへのパス上の、リーフ(葉)を除くノードすべて)あり、iを決めればjがただ1つ決まる(iの子で、上記のパス上にないノード)ため、木の高さ分、すなわちlogN個だけ存在する。   For a given receiver, such a node i, j has a length of i (ie, a leaf on the path from the leaf to which the receiver is assigned to the root). There are all nodes except), and if i is determined, only one j is determined (a node that is a child of i and not on the above path), so there are log N pieces, that is, logN.

すなわち、ベーシックLSD方式においても、前述したSD方式と同様の個数のラベル数の削減が実現される。具体的には、ベーシックLSD方式においても、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、ラベルをj個(j=0,1,...,logN)与えられ、受信機数をNとした場合、各受信機に与えられる特別サブセット対応のラベルの数は、
j+1個
である。
That is, in the basic LSD system, the number of labels can be reduced as in the SD system described above. Specifically, even in the basic LSD system, a label [ xy = LABEL P (y), S corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver. (Y) In addition to], j labels (j = 0, 1,..., LogN) are given, and when the number of receivers is N, the number of labels corresponding to the special subset given to each receiver Is
j + 1.

本発明の方式を適用することにより、受信機N個のうち、

Figure 2005260852
の個数の受信機においてラベル数をj個削減することが可能となる。 By applying the method of the present invention, among N receivers,
Figure 2005260852
The number of labels can be reduced by j in the number of receivers.

この削減された分のラベルは、各受信機が保持するラベルに対して一方向性関数Fを適用することによって取得することができる。   This reduced amount of labels can be obtained by applying the one-way function F to the labels held by each receiver.

[8.General Layered Subset Difference(一般化LSD)方式の概要]
次に、General Layered Subset Difference(一般化LSD)方式の概要について説明する。
[8. Overview of General Layered Subset Difference (Generalized LSD) Method]
Next, an outline of the general layered subset difference (generalized LSD) method will be described.

ベーシックLSD方式では、1種類の特別レベルを用いていたが、General Layered Subset Difference(一般化LSD)方式では、重要度の異なる複数の特別レベルを用いる。   In the basic LSD method, one type of special level is used, but in the general layered subset difference (generalized LSD) method, a plurality of special levels having different importance levels are used.

LSD方式を提案した論文と同様に、階層木において、ルートからノードiを経てノードjに至るパスを1本のグラフとして考える。木のルートとノードjが端点となり、木のノードがグラフのノードとなり、端点以外のノードのひとつがノードiとなっている。このグラフでは、各ノードはルートからの距離で表される。この距離は、d桁のb進数(ただしb=(log1/dN))で表される。たとえば、ルートは0...00と表され、その隣のノード(階層木構造で、ルートの子ノードであるノード)は0...01と表される。 Similar to the paper that proposed the LSD method, a path from the root to node j through node i is considered as one graph in the hierarchical tree. A tree root and a node j are end points, a tree node is a graph node, and one of the nodes other than the end points is a node i. In this graph, each node is represented by a distance from the route. This distance is represented by a d-digit b-base number (where b = (log 1 / d N)). For example, the root is expressed as 0 ... 00, and the adjacent node (a node that is a child node of the root in the hierarchical tree structure) is expressed as 0 ... 01.

サブセットSi,jは、定義された変換(ノードからノードへの遷移)を組み合わせての、ノードiからノードjへの最終的な遷移であると考える。定義された変換は定義されたサブセットを表し、最終的な遷移に要する個々の遷移が、サブセットSi,jを分割して表すのに必要な定義されたサブセットを示す。もとの論文にあるように、ノードi,k,k,・・・,kd−1,jがこの順で木のパス上に存在するときには、SD方式におけるサブセットSi,jは一般化LSD方式においては、下式によって示される。

Figure 2005260852
すなわち、SD方式におけるサブセットSi,jは一般化LSD方式においては、高々d個のサブセットの和集合で表される。 The subset S i, j is considered to be the final transition from node i to node j, combining the defined transformations (node-to-node transition). The defined transformation represents the defined subset, and the individual transitions required for the final transition indicate the defined subset required to divide and represent the subset S i, j . As in the original paper, when nodes i, k 1 , k 2 ,..., K d−1 , j exist on the tree path in this order, the subset S i, j in the SD scheme is In the generalized LSD system, it is expressed by the following formula.
Figure 2005260852
That is, the subset S i, j in the SD scheme is represented by a union of at most d subsets in the generalized LSD scheme.

一般化LSD方式では、ノードiが上記のグラフで[x](→)a[0](→)(ただしaは非ゼロの数字のうち一番右にある数字、[x](→)は任意の数字列、[0](→)はゼロの列である)と表されるとき、[x+1](→)0[0](→)、もしくは、[x](→)a'[y](→)(ただしa'>aであり、[y](→)は[0](→)と同じ長さの任意の数字列)のいずれかで表されるノードjへの遷移をすべて定義する。すなわち,そのようなi,jの組で表されるサブセットSi,jをすべて定義する. In the generalized LSD scheme, node i is [x] (→) a [0] (→) in the above graph (where a is the rightmost number among non-zero numbers, and [x] (→) is [X + 1] (→) 0 [0] (→) or [x] (→) a ′ [y] when expressed as an arbitrary numeric string [0] (→) is a sequence of zero) ] (→) (where a ′> a, and [y] (→) is an arbitrary number string of the same length as [0] (→)). Define. That is, all the subsets S i, j represented by such i, j pairs are defined.

このようにすると、ベーシックLSD方式は、一般化LSD方式においてd=2で、(一番右の)最終桁が0である2桁の数字で表されるレベルが特別レベルであるものと考えることができる。一般化LSD方式では、ノードiを表す数字における一番右のゼロの列の桁数が、そのレベルの重要度を表し、ノードjはi+1からiよりも重要度の高い最初のノードまでのいずれのノード(両端のノードを含む)にもなる可能性がある。このようなセッティングで、たとえばi=825917,j=864563とすると、iからjへの遷移、すなわちSD方式におけるサブセットSi,jは、
825917→825920→826000→830000→864563
という一般化LSD方式で定義された4つの遷移によって表すことができる。
In this way, in the basic LSD system, it is considered that the level represented by a 2-digit number in which d = 2 and the last digit (rightmost) is 0 in the generalized LSD system is a special level. Can do. In the generalized LSD scheme, the number of digits in the rightmost zero column in the number representing the node i represents the level of importance, and the node j can be any number from i + 1 to the first node that is more important than i. Node (including nodes at both ends). With such a setting, for example, if i = 8255917 and j = 864563, the transition from i to j, that is, the subset S i, j in the SD scheme is
825917 → 825920 → 826000 → 830000 → 864563
It can be expressed by four transitions defined by the generalized LSD method.

すなわち、k=825920,k=826000,k=830000とおけば、サブセットSi,jは下式によって示される。すなわち、

Figure 2005260852
となる。 That is, if k 1 = 825920, k 2 = 826000, k 3 = 830000, the subset S i, j is expressed by the following equation. That is,
Figure 2005260852
It becomes.

SD方式の上記のサブセットSi,jに属する受信機に秘密情報を伝送するためには、一般化LSD方式においては、下式によって示されるサブセット、

Figure 2005260852
に対応するサブセットキーで暗号化した4つの暗号文を送信する。 In order to transmit secret information to receivers belonging to the above-described subset S i, j of the SD scheme, in the generalized LSD scheme, a subset represented by the following equation:
Figure 2005260852
The four ciphertexts encrypted with the subset key corresponding to are transmitted.

一般化LSD方式で各受信機が保持すべきラベル数は、パラメータdを大きくしていくことにより減少していき、最終的には、
O(log1+εN)
を得る。ただしε=1/dである。またこのとき、送信すべき暗号文数の上限は、
d(2r−1)
となる。詳細については上記の論文を参照されたい。
The number of labels that each receiver should hold in the generalized LSD method decreases as the parameter d is increased, and finally,
O (log 1 + ε N)
Get. However, ε = 1 / d. At this time, the upper limit of the number of ciphertexts to be sent is
d (2r-1)
It becomes. Please refer to the above paper for details.

[9.一方向木を用いた一般化LSD方式のラベル数削減構成]
次に、一方向木を用いた一般化LSD方式のラベル数削減構成について説明する。前述の、ベーシックLSD方式に一方向木を用いて受信機が保持すべきラベル数を削減する手法は、一般化LSD方式についても適用できる。具体的には、ベーシックLSD方式と一般化LSD方式は定義されるサブセットが満たすべき条件が違うのみであり、一方向木を利用する部分に違いはない。
[9. Generalized LSD Label Reduction Configuration Using One-way Tree]
Next, a configuration for reducing the number of labels in the generalized LSD method using a unidirectional tree will be described. The above-described method of reducing the number of labels that the receiver should hold by using a one-way tree in the basic LSD method can also be applied to the generalized LSD method. Specifically, the basic LSD method and the generalized LSD method differ only in the conditions to be satisfied by the defined subset, and there is no difference in the part using the one-way tree.

一般化LSD方式においても、受信機umは、SD方式において定義され受信機umに与えられるラベルのうち、ノードi,jが親子関係になっているサブセットSi,jに対応するラベルLABELi,jをすべて保持しておく必要がある。これは、ノードiとしてどんな値をとっても、その子ノードj(すなわちi+1)への遷移は、上述の定義される遷移の条件に当てはまるためである。すなわち、ベーシックLSD方式と同様に、ある受信機にとって、保持すべきラベルのうちノードi,jが親子関係になっている特別サブセット対応のラベルはlogN個ある。これらのラベルの少なくとも一部を他の特別サブセット対応のラベルに対して一方向性関数Fを適用して算出可能とすることにより、受信機の保持すべきラベル数の削減が可能となる。 Also in the generalized LSD scheme, the receiver um is a label LABEL i, corresponding to the subset S i, j in which the nodes i and j are in a parent-child relationship among the labels defined in the SD scheme and given to the receiver um . It is necessary to keep all j . This is because no matter what value is taken as the node i, the transition to the child node j (i.e., i + 1) satisfies the transition condition defined above. That is, similar to the basic LSD system, there are logN labels corresponding to a special subset in which nodes i and j have a parent-child relationship among labels to be held for a certain receiver. By making it possible to calculate at least a part of these labels by applying the one-way function F to the labels corresponding to other special subsets, it is possible to reduce the number of labels to be held by the receiver.

すなわち、一般化LSD方式においても、前述したSD方式と同様の個数のラベル数の削減が実現される。具体的には、一般化LSD方式においても、受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えて、ラベルをj個(j=0,1,...,logN)与えられ、受信機数をNとした場合、各受信機に与えられる特別サブセット対応のラベルの数は、
j+1個
である。
That is, also in the generalized LSD system, the number of labels can be reduced as in the SD system described above. Specifically, even in the generalized LSD scheme, a label [ xy = LABEL P (y), which corresponds to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver . In addition to S (y) ], j labels (j = 0, 1,..., LogN) are given, and when the number of receivers is N, the label corresponding to the special subset given to each receiver The number is
j + 1.

本発明の方式を適用することにより、受信機N個のうち、

Figure 2005260852
の個数の受信機においてラベル数をj個削減することが可能となる。 By applying the method of the present invention, among N receivers,
Figure 2005260852
The number of labels can be reduced by j in the number of receivers.

この削減された分のラベルは、各受信機が保持するラベルに対して一方向性関数Fを適用することによって取得することができる。   This reduced amount of labels can be obtained by applying the one-way function F to the labels held by each receiver.

もともと一般化LSD方式で各受信機が保持しておくべきラベルの数は、
O(log1+εN)
(ただしεは任意の正数)であり、SD方式やベーシックLSD方式に比較すると少ない設定であり、この設定からさらにSD方式やベーシックLSD方式と同様の数のラベル数削減が可能となる意味で、削減の効果がさらに顕著となる。
The number of labels that each receiver should originally hold in the generalized LSD method is
O (log 1 + ε N)
(Where ε is an arbitrary positive number), which is a small setting compared to the SD method or the basic LSD method. In this sense, the number of labels can be reduced by the same number as the SD method or the basic LSD method. The effect of reduction becomes even more remarkable.

以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。   The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiments without departing from the gist of the present invention. In other words, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.

なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。   The series of processes described in the specification can be executed by hardware, software, or a combined configuration of both. When executing processing by software, the program recording the processing sequence is installed in a memory in a computer incorporated in dedicated hardware and executed, or the program is executed on a general-purpose computer capable of executing various processing. It can be installed and run.

例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやROM(Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納(記録)しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。   For example, the program can be recorded in advance on a hard disk or ROM (Read Only Memory) as a recording medium. Alternatively, the program is temporarily or permanently stored on a removable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), an MO (Magneto optical) disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disk, or a semiconductor memory. It can be stored (recorded). Such a removable recording medium can be provided as so-called package software.

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。   The program is installed on the computer from the removable recording medium as described above, or is wirelessly transferred from the download site to the computer, or is wired to the computer via a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. The computer can receive the program transferred in this manner and install it on a recording medium such as a built-in hard disk.

なお、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。   Note that the various processes described in the specification are not only executed in time series according to the description, but may be executed in parallel or individually according to the processing capability of the apparatus that executes the processes or as necessary. Further, in this specification, the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and the devices of each configuration are not limited to being in the same casing.

以上、説明したように、本発明の構成によれば、ブロードキャストエンクリプション(Broadcast Encryption)方式の一態様である階層型木構造を適用した情報配信構成において比較的に効率的な構成であるとされているSubset Difference(SD)方式、およびLayered Subset Difference(LSD)方式に対して、さらに一方向木を適用することにより、各受信機(情報処理装置)が安全に保持すべき情報量を削減することが可能となる。   As described above, according to the configuration of the present invention, it is said that the configuration is relatively efficient in the information distribution configuration to which the hierarchical tree structure that is one aspect of the broadcast encryption scheme is applied. The amount of information that each receiver (information processing device) should hold safely is reduced by applying a unidirectional tree to the existing Subset Difference (SD) and Layered Subset Difference (LSD) methods. It becomes possible.

さらに、本発明の構成によれば、SD方式やLSD方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定し、特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、特別サブセットに対応するラベルであって、受信機への提供ラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルを受信機に対する提供ラベルとしたので、従来のSD方式やLSD方式において受信機に提供されるラベルの数を、削減することが可能となる。削減したラベルについては、受信機側の保持ラベルに対する一方向性関数Fの適用により算出可能であり、従来のSD方式やLSD方式に基づいて設定可能なサブセットの全てに対応する処理が可能である。このように本発明の構成を適用することにより、各受信機が安全に保持すべき情報量(ラベル)の削減が実現する。   Furthermore, according to the configuration of the present invention, among the labels (LABEL) corresponding to the respective subsets (LABEL) set based on the SD method or LSD method, the values of the labels corresponding to some selected special subsets are set to other special values. Set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of the label corresponding to the subset, and the label corresponding to the special subset not corresponding to the special subset and the label corresponding to the special subset provided to the receiver Since the label corresponding to the minimum special subset excluding the label that can be calculated by applying the one-way function F to the label is used as the provided label for the receiver, the number of labels provided to the receiver in the conventional SD method or LSD method Can be reduced. The reduced label can be calculated by applying the one-way function F to the label held on the receiver side, and processing corresponding to all subsets that can be set based on the conventional SD method or LSD method is possible. . By applying the configuration of the present invention in this way, it is possible to reduce the amount of information (label) that each receiver should hold safely.

2分木階層型木構造について説明する図である。It is a figure explaining a binary tree hierarchical tree structure. 2分木階層型木構造において、選択した情報処理装置のみが取得可能な情報を送信する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of transmitting the information which only the selected information processing apparatus can acquire in a binary tree hierarchical tree structure. Complete Subtree(CS)方式において適用するノードが2つに分岐する階層型木構造を説明する図である。It is a figure explaining the hierarchical tree structure where the node applied in a Complete Subtree (CS) system branches in two. Complete Subtree(CS)方式においてリーフ対応の受信機の持つノードキーについて説明する図である。It is a figure explaining the node key which the receiver corresponding to a leaf has in the Complete Subtree (CS) system. CS方式において秘密情報をリボークされない受信機のみに選択的に提供するかについて説明する図である。It is a figure explaining whether secret information is selectively provided only to the receiver which is not revoked in CS system. Subset Difference(SD)方式におけるサブセットの定義について説明する図である。It is a figure explaining the definition of the subset in a Subset Difference (SD) system. Subset Difference(SD)方式におけるラベルの設定および構成について説明する図である。It is a figure explaining the setting and structure of a label in Subset Difference (SD) system. Subset Difference(SD)方式におけるサブセットの設定について説明する図である。It is a figure explaining the setting of the subset in a Subset Difference (SD) system. SD方式において、全受信機数N=16の設定の場合に各受信機が保持すべきラベルを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing labels that each receiver should hold in the SD system when the total number of receivers N = 16. SD方式において、各受信機が保持すべきラベルの詳細について説明する図である。It is a figure explaining the detail of the label which each receiver should hold | maintain in SD system. SD方式において、各受信機が保持すべきラベルの詳細について説明する図である。It is a figure explaining the detail of the label which each receiver should hold | maintain in SD system. SD方式において、特定の受信機u4が属するサブセットの詳細について説明する図である。In the SD scheme, it is a diagram for explaining the details of a subset to which a specific receiver u4 belongs. 一方向木の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of a unidirectional tree. 一方向木のノードに対応する2N−1個のノード対応値を設定するアルゴリズムを説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the algorithm which sets the 2N-1 node corresponding value corresponding to the node of a one way tree. ルートを1とし、以下、下層ノードについて順次、幅優先(breadth first order)で、識別子(番号)を付与したノード番号設定例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a node number setting which set the route | root as 1 and attached | subjected the identifier (number) by the breadth priority (breadth first order) sequentially about a lower layer node below. ノードが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSP(y),S(y)の構成例について説明する図である。It is a figure explaining the structural example of 1st special subset SSP (y) and S (y) in which a node has a parent-child relationship. 特別なサブセット対応のラベルと、図14を参照して説明したアルゴリズムによって算出した2N−1個のCビットの値x,x,...,x2N−1との対応を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a correspondence between a label corresponding to a special subset and 2N−1 C-bit values x 1 , x 2 ,..., X 2N−1 calculated by the algorithm described with reference to FIG. is there. 受信機に提供するラベルの決定処理について説明する図である。It is a figure explaining the determination process of the label provided to a receiver. 各受信機um対応のパスm、パスノードmについて説明する図である。It is a figure explaining the path m and path node m corresponding to each receiver um. 受信機に提供するラベルの決定処理について説明する図である。It is a figure explaining the determination process of the label provided to a receiver. 図19に示す16個の受信機u1〜u16に対応するパスm(path−m)のビット表現を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a bit representation of a path m (path-m) corresponding to the 16 receivers u1 to u16 illustrated in FIG. セットアップ処理のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of a setup process. 総受信機数N=16に設定した階層木構成において、受信機u5,u11,u12をリボークする際に用いるサブセットを示す図である。It is a figure which shows the subset used when receiver u5, u11, u12 is revoked in the hierarchical tree structure set to the total number of receivers N = 16. 情報配信処理の処理手順について説明するフローを示す図である。It is a figure which shows the flow explaining the process sequence of an information delivery process. 具体的なサブセットキーの導出処理例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a derivation | leading-out process of a specific subset key. 具体的なサブセットキーの導出処理例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a derivation | leading-out process of a specific subset key. 受信機における暗号文の復号処理手順を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the decryption processing procedure of the ciphertext in a receiver. ラベルの決定処理、暗号文の生成処理を実行する情報処理装置の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the information processing apparatus which performs the determination process of a label, and the production | generation process of a ciphertext. 暗号文の復号処理を実行する受信機としての情報処理装置の機能構成について説明する図である。It is a figure explaining the function structure of the information processing apparatus as a receiver which performs the decoding process of a ciphertext. 情報処理装置のハードウェア構成例としてのブロック図を示す図である。It is a figure which shows the block diagram as a hardware structural example of information processing apparatus. ベーシックLSD方式について説明する図である。It is a figure explaining a basic LSD system. ベーシックLSD方式における各受信機が保持するラベルの数について説明する図である。It is a figure explaining the number of labels which each receiver in a basic LSD system holds. 一方向木を用いたベーシックLSD方式のラベル数削減構成について説明する図である。It is a figure explaining the label number reduction structure of the basic LSD system using a unidirectional tree.

符号の説明Explanation of symbols

101 情報処理装置
201 ノード
231,232 ノード
251 リーフ
301 ノード
302 親ノードP(i)
303 兄弟ノードS(i)
310 サブセットSSP(y),S(y)
321,322,323 各受信機um対応のパスm
410 情報処理装置
411 ラベル生成手段
412 提供ラベル決定手段
413 暗号文生成手段
414 暗号文提供手段
420 情報処理装置
421 暗号文選択手段
422 ラベル算出手段
423 サブセットキー生成手段
424 復号手段
425 ラベルメモリ
500 情報処理装置
501 コントローラ
502 演算ユニット
503 入出力インタフェース
504 セキュア記憶部
505 メイン記憶部
506 ディスプレイ装置
507 メディアインタフェース
101 Information processing apparatus 201 Node 231, 232 Node 251 Leaf 301 Node 302 Parent node P (i)
303 Sibling node S (i)
310 Subset SS P (y), S (y)
321, 322, 323 Path m corresponding to each receiver um
410 Information processing apparatus 411 Label generation means 412 Provided label determination means 413 Ciphertext generation means 414 Ciphertext provision means 420 Information processing apparatus 421 Ciphertext selection means 422 Label calculation means 423 Subset key generation means 424 Decryption means 425 Label memory 500 Information processing Device 501 Controller 502 Arithmetic unit 503 Input / output interface 504 Secure storage unit 505 Main storage unit 506 Display device 507 Media interface

Claims (31)

階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成する情報処理方法であり、
階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成するラベル生成ステップと、
前記階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定するステップであり、
前記特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、
前記特別サブセットに対応するラベルであって、受信機への提供ラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルと、
を受信機に対する提供ラベルとして決定する提供ラベル決定ステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法。
An information processing method for applying a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration and generating a hierarchical tree that is applied to a ciphertext providing process that can be decrypted only to a specific selected device except for an exclusion (revoke) device,
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method to which a hierarchical tree is applied, the label values corresponding to some selected special subsets are displayed as labels corresponding to other special subsets. Generating a label set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of
Determining a provided label for a receiver corresponding to an end node of the hierarchical tree;
A special subset incompatible label that does not correspond to the special subset;
A label corresponding to the special subset, excluding the label that can be calculated by applying the one-way function F to the label provided to the receiver, and a label corresponding to the minimum special subset;
A provided label determining step for determining as a provided label for the receiver;
An information processing method characterized by comprising:
前記情報処理方法は、さらに、
前記ラベル生成ステップにおいて生成したサブセット対応の各ラベルから導出されるサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成し、前記受信機に提供する暗号文生成ステップを有することを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The information processing method further includes:
A ciphertext generation step of generating a ciphertext by selectively applying a subset key derived from each label corresponding to the subset generated in the label generation step to generate a ciphertext and providing the ciphertext to the receiver; The information processing method according to claim 1.
前記ラベル生成ステップにおいて選択する特別サブセットは、
階層木において、ノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセットと、
階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットと、
の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The special subset selected in the label generation step is
In the hierarchical tree, node i and node j are directly connected in the hierarchical tree among subsets S i, j defined as a set excluding a partial tree having node j as a vertex from a partial tree having node i as a vertex. A first special subset in a parent-child relationship,
A second special subset which is a subset S1 , φ defined as a set of whole trees with the root containing all leaves of the hierarchical tree as vertices;
The information processing method according to claim 1, wherein the information processing method is at least one of the following.
前記ラベル生成ステップは、
階層木においてSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された特別サブセットに対応するラベルの値を、該特別サブセットの直下に設定される他の特別サブセットの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能としたラベルを生成するステップであることを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The label generation step includes
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method in the hierarchical tree, the value of the label corresponding to the selected special subset is set to other special values set immediately below the special subset. The information processing method according to claim 1, wherein the label is a step of generating a label that can be calculated by applying the one-way function F to the subset value.
前記ラベル生成ステップは、
末端ノード数Nの2分木構成を持つ階層木においてN個の値:x〜x2N−1を決定するステップと、
i=2N−1とする初期設定ステップと、
i=(2N−1)〜1において、i=偶数の場合に、一方向性関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットするステップと、
を有し、上記各ステップの処理によって、末端ノード数Nの2分木構成において、2N−1個の特別サブセット対応のラベルの値:x〜x2N−1を決定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The label generation step includes
Determining N values: x N to x 2N−1 in a hierarchical tree having a binary tree structure with N terminal nodes;
an initial setting step of i = 2N−1;
For i = (2N−1) −1, if i = even, apply a one-way function F to calculate F (x i ) and set it to x i / 2 ;
And, in the binary tree structure with the number of end nodes N, determining the value of labels corresponding to 2N−1 special subsets: x 1 to x 2N−1 by the processing of each of the above steps. The information processing method according to claim 1.
前記提供ラベル決定ステップは、
受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、リボーク受信機がない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応するサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φとを仮選択ラベルとし、下記条件、
(a)仮選択ラベル中、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,jと、
(b)仮選択ラベルから、前記第1の特別なサブセットSSi,j、および、前記第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,jと、
上記(a)または(b)の条件を満足するラベルを、受信機umに対する最終提供ラベルとして決定するステップであることを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The provided label determination step includes:
Corresponds to the node j directly branched from the path from the leaf (leaf) to i starting from the internal node i on the path m (path-m) from the leaf (leaf) to which the receiver um is assigned to the root. subset S i, j of the label lABEL i, j and the subset SS 1, the label lABEL 1 corresponding to phi corresponding to the entire tree including all receivers to be used when no revoked receivers, phi and the tentatively selected labels And the following conditions:
(A) The first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship in the temporarily selected label, and all receivers used when there is no receiver to be revoked A label LABEL i, j corresponding to a subset that is not one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree;
(B) a label corresponding to one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ from a provisionally selected label;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y corresponds to the value x y which corresponds to the value y is a node that is not included in PathNodes-m label LABEL i, and j,
The information processing method according to claim 1, wherein a label satisfying the condition (a) or (b) is determined as a final provided label for the receiver um.
前記提供ラベル決定ステップは、
受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えてj個のラベル、(ただし、jは0以上logN、Nは、前記階層木における末端ノード数=受信機数)、
を受信機に対する特別サブセット対応の提供ラベル数とするステップであることを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The provided label determination step includes:
In addition to the label [x y = LABEL P (y), S (y) ] corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver, j labels (Where j is 0 or more logN, N is the number of terminal nodes in the hierarchical tree = the number of receivers),
2. The information processing method according to claim 1, wherein the number of provided labels corresponds to a special subset for the receiver.
前記一方向性関数Fは、
MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする請求項1に記載の情報処理方法。
The one-way function F is
The information processing method according to claim 1, wherein the information processing method is MD4, MD5, or SHA-1.
前記ラベル決定ステップは、
階層木中に設定した1つの特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つベーシックLSD(Basic Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定するステップであることを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載の情報処理方法。
The label determination step includes
In a label (LABEL) corresponding to each subset set according to a basic LSD (Basic Layered Subset Difference) method having a subset management configuration for each layer separated by one special level set in the hierarchical tree, a part of the selected label 9. The step of setting a value of a label corresponding to a special subset as a value that can be calculated by applying the one-way function F to a label (LABEL) value corresponding to a different special subset. Information processing method according to crab.
前記ラベル決定ステップは、
階層木中に設定した複数の特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つ一般化LSD(General Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベル値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定するステップであることを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載の情報処理方法。
The label determination step includes
A part selected in a label (LABEL) corresponding to each subset set according to a general LSD (General Layered Subset Difference) method having a subset management configuration for each layer separated by a plurality of special levels set in a hierarchical tree 9. A step of setting a label value corresponding to a special subset of the two as a value that can be calculated by applying the one-way function F to a label (LABEL) value corresponding to a different special subset. Information processing method according to crab.
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行する復号処理方法であり、
前記暗号文から、自己の保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する暗号文選択ステップと、
暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出するラベル算出ステップと、
保持ラベルまたは算出ラベルに基づく擬似乱数生成処理によってサブセットキーを生成するステップと、
生成サブセットキーを適用して暗号文の復号処理を実行する復号ステップと、
を有することを特徴とする復号処理方法。
A decryption processing method for performing decryption processing of ciphertext encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) scheme that is a broadcast encryption scheme based on a hierarchical tree configuration,
A ciphertext selection step of selecting a ciphertext generated by applying a subset key derivable by a pseudo-random number generation process based on a label held by the ciphertext or a label that can be calculated from the label held by the ciphertext; ,
Label calculation for applying a one-way function F to a retained label and calculating a label different from the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by a pseudo-random number generation process based on the retained label Steps,
Generating a subset key by a pseudo-random number generation process based on a retained label or a calculated label;
A decryption step of performing decryption processing of the ciphertext by applying the generated subset key;
A decoding processing method characterized by comprising:
前記ラベル算出ステップは、
暗号文の適用サブセットキーが、
階層木においてノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセット、または、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセット、
のいずれかの特別サブセット対応のラベルに基づく擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーであり、前記特別サブセット対応のラベルを保持していない場合に、保持している他のラベルに対する一方向性関数Fの適用により前記特別サブセット対応のラベルを算出するステップであることを特徴とする請求項11に記載の復号処理方法。
The label calculating step includes:
The applied subset key of the ciphertext is
In the subset S i, j defined as a set excluding a subtree having a node j as a vertex below a node i from a subtree having the node i as a vertex in the hierarchical tree, the node i and the node j are directly connected in the hierarchical tree. A first special subset in a parent-child relationship, or a second special subset that is a subset S1 , φ defined as a set of whole trees with vertices at the root including all leaves of the hierarchical tree,
Is a subset key that can be calculated by a pseudo-random number generation process based on a label corresponding to one of the special subsets, and when the label corresponding to the special subset is not retained, the one-way function for the other label retained 12. The decoding processing method according to claim 11, wherein the decoding is a step of calculating a label corresponding to the special subset by applying F.
前記ラベル算出ステップは、
前記階層木において、復号処理を実行する受信機の設定ノードからルートに至るパス上のノードを包含する特別サブセットに対応するラベルの算出を一方向性関数を適用して実行するステップであることを特徴とする請求項12に記載の復号処理方法。
The label calculating step includes:
In the hierarchical tree, a step of applying a one-way function to calculate a label corresponding to a special subset including a node on a path from a setting node of a receiver that performs decoding processing to a route. The decoding processing method according to claim 12, wherein:
前記一方向性関数Fは、
MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする請求項11に記載の復号処理方法。
The one-way function F is
It is MD4 or MD5 or SHA-1, The decoding processing method of Claim 11 characterized by the above-mentioned.
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成する情報処理装置であり、
階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成するラベル生成手段と、
前記階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定する提供ラベル決定手段であり、
前記特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、
前記特別サブセットに対応するラベルであって、受信機への提供ラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルとを受信機に対する提供ラベルとして決定する提供ラベル決定手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
An information processing apparatus that applies a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration and generates a hierarchical tree that is applied to a ciphertext providing process that can be decrypted only by a specific selected device other than an exclusion (revocation) device,
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method to which a hierarchical tree is applied, the label values corresponding to some selected special subsets are displayed as labels corresponding to other special subsets. Label generating means for generating a label set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of
Provided label determining means for determining a provided label for a receiver corresponding to a terminal node of the hierarchical tree;
A special subset incompatible label that does not correspond to the special subset;
Providing a label corresponding to the special subset, the minimum special subset-corresponding label excluding the label that can be calculated by applying the one-way function F to the provided label to the receiver, as the provided label for the receiver Label determining means;
An information processing apparatus comprising:
前記情報処理装置は、さらに、
前記ラベル生成手段において生成したサブセット対応の各ラベルから導出されるサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成する暗号文生成手段と、
前記暗号文を前記受信機に提供する暗号文提供手段と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The information processing apparatus further includes:
A ciphertext generating unit that selectively applies a subset key derived from each label corresponding to the subset generated by the label generating unit and executes an encryption process to generate a ciphertext;
Ciphertext providing means for providing the ciphertext to the receiver;
The information processing apparatus according to claim 15, further comprising:
前記ラベル生成手段において選択する特別サブセットは、
階層木において、ノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセットと、
階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセットと、
の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The special subset selected by the label generating means is
In the hierarchical tree, node i and node j are directly connected in the hierarchical tree among subsets S i, j defined as a set excluding a partial tree having node j as a vertex from a partial tree having node i as a vertex. A first special subset in a parent-child relationship,
A second special subset which is a subset S1 , φ defined as a set of whole trees with the root containing all leaves of the hierarchical tree as vertices;
The information processing apparatus according to claim 15, wherein the information processing apparatus is at least one of the following.
前記ラベル生成手段は、
階層木においてSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された特別サブセットに対応するラベルの値を、該特別サブセットの直下に設定される他の特別サブセットの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能としたラベルを生成することを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The label generating means includes
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method in the hierarchical tree, the value of the label corresponding to the selected special subset is set to other special values set immediately below the special subset. 16. The information processing apparatus according to claim 15, wherein a label that can be calculated by applying the one-way function F to the value of the subset is generated.
前記ラベル生成手段は、
末端ノード数Nの2分木構成を持つ階層木においてN個の値:x〜x2N−1を決定し、i=2N−1とする初期設定を実行し、i=(2N−1)〜1において、i=偶数の場合に、一方向性関数Fを適用しF(x)を計算し、これをxi/2とセットする構成を有し、上記各処理によって、末端ノード数Nの2分木構成において、2N−1個の特別サブセット対応のラベルの値:x〜x2N−1を決定する構成であることを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The label generating means includes
N values: x N to x 2N−1 are determined in a hierarchical tree having a binary tree structure with the number of end nodes N, and initial setting is performed with i = 2N−1, and i = (2N−1) 1 to i, when i = even, apply a one-way function F, calculate F (x i ), and set this to x i / 2. The information processing apparatus according to claim 15, wherein in the N binary tree configuration, the label values corresponding to 2N−1 special subsets: x 1 to x 2N−1 are determined.
前記提供ラベル決定手段は、
受信機umが割り当てられたリーフ(葉)からルートに至るパスm(path−m)上の内部ノードiを始点とし、このリーフ(葉)からiまでのパスから直接枝分かれしたノードjに対応するサブセットSi,jのラベルLABELi,jと、リボーク受信機がない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応するサブセットSS1,φに対応するラベルLABEL1,φとを仮選択ラベルとし、下記条件、
(a)仮選択ラベル中、ノードiとノードjが親子関係になっている第1の特別なサブセットSSi,j、および、リボークする受信機がひとつもない場合に使用する全受信機を含む全体木に対応する第2の特別なサブセットSS1,φのいずれでもないサブセット対応のラベルLABELi,jと、
(b)仮選択ラベルから、前記第1の特別なサブセットSSi,j、および、前記第2の特別なサブセットSS1,φのいずれかに対応するラベルであり、
(b1)ノードyがPathNodes−mに含まれるノードであり、かつ、
(b2)ノード2yがPathNodes−mに含まれていないノード
である値yに対応する値xに対応するラベルLABELi,jと、
上記(a)または(b)の条件を満足するラベルを、受信機umに対する最終提供ラベルとして決定する構成であることを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The provided label determining means includes
Corresponds to the node j directly branched from the path from the leaf (leaf) to i starting from the internal node i on the path m (path-m) from the leaf (leaf) to which the receiver um is assigned to the root. subset S i, j of the label lABEL i, j and the subset SS 1, the label lABEL 1 corresponding to phi corresponding to the entire tree including all receivers to be used when no revoked receivers, phi and the tentatively selected labels And the following conditions:
(A) The first special subset SS i, j in which the node i and the node j are in a parent-child relationship in the temporarily selected label, and all receivers used when there is no receiver to be revoked A label LABEL i, j corresponding to a subset that is not one of the second special subset SS 1, φ corresponding to the whole tree;
(B) a label corresponding to one of the first special subset SS i, j and the second special subset SS 1, φ from a provisionally selected label;
(B1) The node y is a node included in PathNodes-m, and
(B2) node 2y corresponds to the value x y which corresponds to the value y is a node that is not included in PathNodes-m label LABEL i, and j,
The information processing apparatus according to claim 15, wherein a label that satisfies the condition (a) or (b) is determined as a final provided label for the receiver um.
前記提供ラベル決定手段は、
受信機の設定された自己ノード(リーフ)のノード番号(y)の対応値(X)に相当するラベル[x=LABELP(y),S(y)]に加えてj個のラベル、(ただし、jは0以上logN、Nは、前記階層木における末端ノード数=受信機数)、
を受信機に対する特別サブセット対応の提供ラベル数とする構成であることを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The provided label determining means includes
In addition to the label [x y = LABEL P (y), S (y) ] corresponding to the corresponding value (X y ) of the node number (y) of the self node (leaf) set by the receiver, j labels (Where j is 0 or more logN, N is the number of terminal nodes in the hierarchical tree = the number of receivers),
The information processing apparatus according to claim 15, wherein the number of provided labels corresponds to a special subset for the receiver.
前記一方向性関数Fは、
MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。
The one-way function F is
The information processing apparatus according to claim 15, wherein the information processing apparatus is MD4, MD5, or SHA-1.
前記ラベル決定手段は、
階層木中に設定した1つの特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つベーシックLSD(Basic Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定する構成であることを特徴とする請求項15乃至22いずれかに記載の情報処理装置。
The label determining means includes
In a label (LABEL) corresponding to each subset set according to a basic LSD (Basic Layered Subset Difference) method having a subset management configuration for each layer separated by one special level set in the hierarchical tree, a part of the selected label 23. The configuration according to claim 15, wherein the label value corresponding to the special subset is set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to a label (LABEL) value corresponding to a different special subset. An information processing apparatus according to claim 1.
前記ラベル決定手段は、
階層木中に設定した複数の特別レベルによって分離したレイヤ別のサブセット管理構成を持つ一般化LSD(General Layered Subset Difference)方式に従って設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベル値を、異なる特別サブセット対応のラベル(LABEL)値に対する前記一方向関数Fの適用により算出可能な値として設定する構成であることを特徴とする請求項15乃至22いずれかに記載の情報処理装置。
The label determining means includes
A part selected in a label (LABEL) corresponding to each subset set according to a general LSD (General Layered Subset Difference) method having a subset management configuration for each layer separated by a plurality of special levels set in a hierarchical tree 23. The configuration according to claim 15, wherein a label value corresponding to a special subset is set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to a label (LABEL) value corresponding to a different special subset. An information processing apparatus according to claim 1.
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行する情報処理装置であり、
前記暗号文から、自己の保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する暗号文選択手段と、
暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出するラベル算出手段と、
保持ラベルまたは算出ラベルに基づく擬似乱数生成処理によってサブセットキーを生成するサブセットキー生成手段と、
生成サブセットキーを適用して暗号文の復号処理を実行する復号手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
An information processing apparatus that executes decryption processing of ciphertext encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) scheme that is a broadcast encryption scheme based on a hierarchical tree configuration,
A ciphertext selection means for selecting a ciphertext generated by applying a subset key derivable by a pseudorandom number generation process based on a label held by the ciphertext or a label that can be calculated from the label held by the ciphertext; ,
Label calculation for applying a one-way function F to a retained label and calculating a label different from the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by a pseudo-random number generation process based on the retained label Means,
Subset key generation means for generating a subset key by a pseudo-random number generation process based on a retained label or a calculated label;
Decryption means for performing decryption processing of the ciphertext by applying the generated subset key;
An information processing apparatus comprising:
前記ラベル算出手段は、
暗号文の適用サブセットキーが、
階層木においてノードiを頂点とする部分木からノードiより下層のノードjを頂点とする部分木を除く集合として定義されたサブセットSi,j中、ノードiおよびノードjが階層木において直結された親子関係にある第1特別サブセット、または、階層木のすべてのリーフを含むルートを頂点とする全体木の集合として定義されたサブセットS1,φである第2特別サブセット、
のいずれかの特別サブセット対応のラベルに基づく擬似乱数生成処理により算出可能なサブセットキーであり、前記特別サブセット対応のラベルを保持していない場合に、保持している他のラベルに対する一方向性関数Fの適用により前記特別サブセット対応のラベルを算出する構成であることを特徴とする請求項25に記載の情報処理装置。
The label calculating means includes
The applied subset key of the ciphertext is
In the subset S i, j defined as a set excluding a subtree having a node j as a vertex below a node i from a subtree having the node i as a vertex in the hierarchical tree, the node i and the node j are directly connected in the hierarchical tree. A first special subset in a parent-child relationship, or a second special subset that is a subset S1 , φ defined as a set of whole trees with vertices at the root including all leaves of the hierarchical tree,
Is a subset key that can be calculated by a pseudo-random number generation process based on a label corresponding to one of the special subsets, and when the label corresponding to the special subset is not retained, the one-way function for the other label retained 26. The information processing apparatus according to claim 25, wherein a label corresponding to the special subset is calculated by applying F.
前記ラベル算出手段は、
前記階層木において、復号処理を実行する受信機の設定ノードからルートに至るパス上のノードを包含する特別サブセットに対応するラベルの算出を一方向性関数を適用して実行する構成であることを特徴とする請求項26に記載の情報処理装置。
The label calculating means includes
In the hierarchical tree, the configuration is such that a one-way function is applied to calculate a label corresponding to a special subset including a node on a path from a setting node of a receiver that performs decoding processing to a route. 27. The information processing apparatus according to claim 26, characterized in that:
前記一方向性関数Fは、
MD4またはMD5またはSHA−1であることを特徴とする請求項25に記載の情報処理装置。
The one-way function F is
The information processing apparatus according to claim 25, wherein the information processing apparatus is MD4, MD5, or SHA-1.
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式を適用し、排除(リボーク)機器を除く特定の選択機器にのみ復号可能とした暗号文の提供処理に適用する階層木を生成するコンピュータ・プログラムであり、
階層木を適用したSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するラベル(LABEL)中、選択された一部の特別サブセットに対応するラベルの値を、他の特別サブセット対応のラベルの値に対する一方向性関数Fの適用によって算出可能な値として設定したラベルを生成するラベル生成ステップと、
前記階層木の末端ノード対応の受信機に対する提供ラベルを決定するステップであり、
前記特別サブセットに対応しない特別サブセット非対応ラベルと、
前記特別サブセットに対応するラベルであって、受信機に提供されるラベルに対する一方向性関数Fの適用によって算出可能なラベルを除く最小限の特別サブセット対応ラベルと、
を受信機に対する提供ラベルとして決定する提供ラベル決定ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
A computer program that generates a hierarchical tree that is applied to a ciphertext providing process that can be decrypted only by a specific selected device other than an exclusion (revoke) device by applying a broadcast encryption method based on a hierarchical tree configuration,
Among the labels (LABEL) corresponding to each subset set based on the SD (Subset Difference) method to which a hierarchical tree is applied, the label values corresponding to some selected special subsets are displayed as labels corresponding to other special subsets. Generating a label set as a value that can be calculated by applying the one-way function F to the value of
Determining a provided label for a receiver corresponding to an end node of the hierarchical tree;
A special subset incompatible label that does not correspond to the special subset;
A label corresponding to the special subset, excluding a label that can be calculated by applying a one-way function F to the label provided to the receiver;
A provided label determining step for determining as a provided label for the receiver;
A computer program characterized by comprising:
前記コンピュータ・プログラムは、さらに、
前記ラベル生成ステップにおいて生成したサブセット対応の各ラベルから導出されるサブセットキーを選択的に適用して暗号化処理を実行して暗号文を生成し、前記受信機に提供する暗号文生成ステップを有することを特徴とする請求項29に記載のコンピュータ・プログラム。
The computer program further includes:
A ciphertext generation step of generating a ciphertext by selectively applying a subset key derived from each label corresponding to the subset generated in the label generation step to generate a ciphertext and providing the ciphertext to the receiver; 30. A computer program according to claim 29.
階層木構成に基づくブロードキャストエンクリプション方式であるSD(Subset Difference)方式に基づいて設定するサブセット各々に対応するサブセットキーによって暗号化された暗号文の復号処理を実行するコンピュータ・プログラムであり、
前記暗号文から、自己の保持するラベル、または自己の保持するラベルから算出可能なラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーを適用して生成した暗号文を選択する暗号文選択ステップと、
暗号文の適用サブセットキーが、保持ラベルに基づく擬似乱数生成処理によって導出可能なサブセットキーでない場合に、保持ラベルに対して一方向性関数Fを適用し、保持ラベルと異なるラベルを算出するラベル算出ステップと、
保持ラベルまたは算出ラベルに基づく擬似乱数生成処理によってサブセットキーを生成するステップと、
生成サブセットキーを適用して暗号文の復号処理を実行する復号ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
A computer program for executing decryption processing of ciphertext encrypted by a subset key corresponding to each subset set based on a SD (Subset Difference) scheme that is a broadcast encryption scheme based on a hierarchical tree configuration,
A ciphertext selection step of selecting a ciphertext generated by applying a subset key derivable by a pseudo-random number generation process based on a label held by the ciphertext or a label that can be calculated from the label held by the ciphertext; ,
Label calculation for applying a one-way function F to a retained label and calculating a label different from the retained label when the applied subset key of the ciphertext is not a subset key that can be derived by a pseudo-random number generation process based on the retained label Steps,
Generating a subset key by a pseudo-random number generation process based on a retained label or a calculated label;
A decryption step of performing decryption processing of the ciphertext by applying the generated subset key;
A computer program characterized by comprising:
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