JP2006279179A

JP2006279179A - データ２重化を活用した暗号処理方式

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Publication number: JP2006279179A
Application number: JP2005091038A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kato; 敏夫加藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】不正アクセスからのリスクとデータ破壊のリスクを同時に回避させ、総合リスクを低減する。
【解決手段】暗号化したデータを異なった暗号データとして２重化し、２重化によりデータ破壊のリスクを低減しつつ、そのデータの２重化暗号データを復号する過程で照合し、復号過程でのデータが一致することを条件に完全復号を許可する。データ２重化などでデータ破壊に備えれば、不正アクセスの対象が増え、セキュリティリスクの増加を招き、データバックアップなどによるデータ保護とデータセキュリティは、いわばトレードオフの関係にあった。その視点を変えて、データ２重化を前提として、暗号復号処理過程に照合処理を加えることで、情報セキュリティの強化と、システム故障などによるデータ破壊のリスクの双方を同時に低減させ、全体最適化を図る暗号処理方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子計算機のデータにアクセスするときの暗号処理技術に関するものである。

従来はシステム故障などのデータ破壊防止のためのデータバックアップと、不正アクセスによるデータ盗難・改ざんなどはそれぞれ別の課題として捉えられてきた。それらそれぞれの技術は優れたものであるが、利用者としては総合リスクの軽減を望んでいるものである。データバックアップをすれば、不正アクセスのリスクが拡大し、それを少なくすればデータ破壊のリスクがあり、両者の両立が難しかった。
Linuxサーバセキュリティ Michael D. Bauer オライリー・ジャパン暗号技術大全 Bruce Schneier ソフトバンクパブリッシング

復号化にあたっては、復号鍵などの情報を基に一定のアルゴリズムで解読処理をするが、その処理プロセスそのものも改ざんされないとは限らない。これを防止する方法として従来は、その処理プログラムなどへの読み書きを制限するとか、ファイヤウォールなどで厳重にセキュリティ管理する方法をとっていた。しかし、それでもシステム管理者権限で不正侵入される可能性はないとはいえなく、その復号処理プログラム改ざんのリスクは充分有り得る。そうすれば、復号鍵などを含めた解読処理そのものを悪用され、データ盗難の危険は残っていた。

解決しようとする第１の課題は、データの２重化手法を活用することによりデータ破壊のリスクを回避させ、その２重化を活用して暗号処理を行い不正アクセスのリスクを低減させることである。

データ破壊防止リスク、不正アクセス防止のリスクを、それぞれ独立した対策としての部分最適ではなく、エンドユーザの望んでいる総合リスクを最小化する、すなわち全体最適を実現させることである。

第２の課題は、不正侵入により、暗号処理そのものを改ざんされることを防ぐ手段を確保することである。

請求項１の発明は、第１の課題を解決すべく、暗号化したデータを２重化することでデータ破壊のリスクを低減しつつ、その暗号データの２重化が存在することを条件に完全復号を許可することで、従来トレードオフの関係にあったデータ破壊のリスクと、不正アクセスのリスクを両立させることを特徴とする。

請求項２の発明は、第２の課題である暗号処理そのものを改ざんされるというリスクを低減させるため、復号化処理プログラムの物理的特性であるバイナリサイズ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）、ハッシュ関数生成データ等を用いて正規の処理機能かどうかを検証することを特徴とする。

請求項１の発明では、２重化した暗号化データの存在を基に復号化するため、不正侵入により片方のみの暗号化データを解読しようとしても完全には復号化できなく、より高度なセキュリティが確保できる。また、緊急時に備えて厳重な鍵管理のもとに、２重化した暗号化データを単独で復号できる機能を設けることにより、いままでトレードオフの関係にあったシステム故障などのデータ破壊リスクと不正使用によるデータ盗難のリスク回避を同時に行い、リスクの全体最適が実現できる。

請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、セキュリティの厳格度を高度化できる。

以下、発明の実施形態を、本発明による暗号復号処理の原理と、その処理の実際の適用例として、ネットワーク上の２重化サーバでの処理方法、パソコンスタンドアロンでの処理方法、ネットワーク上での伝送処理方法について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明による暗号復号処理の原理を示したものである。図１において、まず、原形データ（１−１）から共通鍵方式、公開鍵方式などのアルゴリズムＡ（１−２）を用いて１次暗号データＡ（１−３）を生成する。

次に同一の１次暗号データＡ（１−３）から別々の２次暗号化アルゴリズムＢ、Ｃ、暗号鍵Ｂ、Ｃ（１−４、１−５）を用いて別々の２次暗号データＢ、Ｃ（１−６、１−７）を生成する。この２次暗号データＢ、Ｃは内容的に一致しない。

復号の処理は、まず、２次暗号データＢ、Ｃ（１−６、１−７）をそれぞれの２次暗号化鍵に対応した２次復号化共通鍵あるいは秘密鍵Ｂ’、Ｃ’を用いてそれぞれに１次復号データＡを生成する（１−８、１−９、１−１０、１−１１）。

ここでそれぞれに生成された１−１０、１−１１の１次復号データＡは一致するはずである。このそれぞれ復号された１次復号データＡを照合し、それが一致することを条件に、１次暗号化鍵に対応した１次復号化共通鍵あるいは秘密鍵Ａ’を用いて原形データへ完全復号する（１−１２、１−１３）。

この２重化処理と照合処理を付加することにより、外部からの不正侵入があって、秘密鍵または共通鍵を盗み、片方の暗号化されたデータをとってきて復号しても、１次復号データまでは復号できるが、照合処理を経ていないので原形データには完全復号できない。

更に、照合処理を付加した１次復号アルゴリズムが改ざんされ、単独で復号できる処理に変更される可能性も皆無とはいえないので、その１次復号処理プログラムの物理的特性であるバイナリーサイズ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）、ハッシュ関数生成データ等を用いて正規の処理プログラムであるかを検証して、正しければ復号処理を進める機能を追加する（１−１４）。これにより更に強固なセキュリティが保たれる。

図２は、実施例１で述べた処理を、ネットワーク上の２重化データベースサーバへ適用したものである。ここではまず、データ作成者（２−１）のクライアントコンピュータで、１次暗号化処理Ａと２種類の２次暗号化処理Ｂ、Ｃを行う（２−３）。

次に暗号化された２種類のデータＢ、Ｃをローカルエリアネットワークなり、インターネットなどの広域ネットワーク（２−５）を介してそれぞれのデータベースサーバＢ、Ｃ（２−６、２−７）へ送信・蓄積する。このデータベースＢ、Ｃは内容的に一致しない。

復号化は、データ利用者（２−２）のクライアントコンピュータで、データベースサーバＢ、Ｃ（２−６、２−７）からそれぞれの２次暗号データをネットワーク経由で読み出して、それぞれの２次暗号化鍵に対応した２次復号化共通鍵あるいは秘密鍵Ｂ’、Ｃ’を用いてそれぞれに１次復号データＡを生成する（２−４）。

次にそれぞれ別々に復号された１次復号データＡを照合し、一致すれば更に１次暗号化鍵に対応した１次復号化共通鍵あるいは秘密鍵Ａ’を用いて原形データへ完全復号する（２−４）。

更に、実施例１で述べた、照合処理を含む１次復号化アルゴリズムの改ざんを防止する処理を追加すればセキュリティ対策がより堅牢になる。

図３は、スタンドアロン方式での本暗号化復号化の適用例である。実施例２で述べた２重化データベースサーバの代わりに、内部記憶装置と外部記憶装置に置き換えた例である。図２でのネットワーク伝送がクライアントコンピュータ（３−１）直結の内部記憶装置（３−４）と外部記憶装置（３−５）と直接伝送するようになったのみで、暗号復号の原理は図２と同じである。

図４はネットワーク通信への応用である。データ送信者（４−１）のクライアントコンピュータが、１次２次の暗号化を行う（４−２）。

次にその暗号化された２次暗号データＢ、Ｃを別々のパケットでネットワーク（４−３）を経由してデータ受信者（４−５）宛に送信する。それぞれのパケットは、ネットワークをそれぞれの経路で伝送される。ここで経路は異なることもあり、同じこともあって、そのときのネットワークトラフィックに左右される。

データ受信者（４−５）クライアントコンピュータは、受信した２種類のパケットをそれぞれ２次復号化し、１次復号化データを照合して原データに完全復号化する処理は実施例１、実施例２で述べた処理と同じである。

図４ではクライアントコンピュータ間のデータ通信を例に説明したが、片方なり、双方がホストコンピュータでも同じであることは言うまでもない。

以上は２重化された暗号データをそれぞれの復号処理を行って照合した上で原データへ完全復号することを前提としているため、データの救済を目的とした２重化機能としては、そのままでは活きてこない。そこで、ハード故障など緊急時に限定した上で、２重化された暗号化データを単独で完全復号できる処理と緊急用復号化鍵を設ける。このことにより、暗号化機能と２重化機能の共存が可能となる。尚、この緊急用復号化鍵はオフラインなり紙への記録で保管するなど厳重な保管方法が望まれる。

本発明は、ネットワーク上の２重化サーバ、パソコンスタンドアロン、ネットワーク上での伝送処理などの情報セキュリティ確保と２重化によるデータ破壊保護を必要とする分野で利用できる。

データ２重化を活用した暗号処理方式の原理である。ネットワーク上の２重化データベースサーバを例としたデータ２重化を活用した暗号処理方式である。スタンドアロン方式を例としたデータ２重化を活用した暗号処理方式である。ネットワーク通信へのデータ２重化を活用した暗号処理方式の応用である。

符号の説明

１−１暗号化する前の原形データ
１−２１次暗号化をするためのアルゴリズムＡと暗号化鍵Ａ
１−３１次暗号化された暗号データＡ
１−４２次暗号化をするためのアルゴリズムＢと暗号化鍵Ｂ
１−５２次暗号化をするためのアルゴリズムＣと暗号化鍵Ｃ
１−６２次暗号化された暗号データＢ
１−７２次暗号化された暗号データＣ
１−８２次復号化をするためのアルゴリズムＢ’と復号化鍵Ｂ’
１−９２次復号化をするためのアルゴリズムＣ’と復号化鍵Ｃ’
１−１０アルゴリズムＢ’により復号化された１次復号データＡ
１−１１アルゴリズムＣ’により復号化された１次復号データＡ
１−１２１次復号データＡを原型データに復号するためのアルゴリズムＡ’と復号化鍵Ａ’
１−１３復号化された原形データ
１−１４セキュリティをより高度化するための復号化処理プログラムの属性チェック処理
２−１暗号化データ作成者用クライアントコンピュータ
２−２暗号化データ利用者用クライアントコンピュータ
２−３１次２次暗号化処理
２−４１次２次復号化処理
２−５ＬＡＮ又はＷＡＮ通信ネットワーク
２−６２次暗号化された暗号データＢを保管するサーバ
２−７２次暗号化された暗号データＣを保管するサーバ
３−１クライアントコンピュータ
３−２１次２次暗号化処理
３−３１次２次復号化処理
３−４クライアントコンピュータ内部記憶装置
３−５クライアントコンピュータ外部記憶装置
４−１データ送信者用クライアントコンピュータ
４−２１次２次暗号化処理
４−３通信ネットワーク
４−４１次２次復号化処理
４−５データ受信者用クライアントコンピュータ

Claims

ネットワークノード、周辺機器、又はネットワーク経路に同じ内容のデータを暗号化した異なる２種類の暗号データが存在し、それをそれぞれの方法で復号し、そのそれぞれの復号データが一致することを条件に、更に復号して原形データにすることにより、情報セキュリティのリスクと、システム故障などによるデータ破壊のリスクの双方を同時に低減させ、全体最適化を図る暗号処理方法
請求項１で記載した復号処理プログラムの改ざんを保護するために、復号処理プログラムの物理的属性であるバイナリサイズ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）、ハッシュ関数生成データ等を用いて正規の処理プログラムであるかを検証する方法