JP2007140406A

JP2007140406A - 電子情報伝送方法

Info

Publication number: JP2007140406A
Application number: JP2005337725A
Authority: JP
Inventors: Takanori Nagai; 貴範長井
Original assignee: Global Friendship Inc
Current assignee: Global Friendship Inc
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】暗号技術と情報分散技術のそれぞれのメリットを有し、より安全かつ簡便に情報伝送を実現するシステムを提供する。
【解決手段】送信情報装置１と受信情報装置２が共通電子情報３を共有し、送信情報装置が保有する原本電子情報１６を構成するため必要な要素として共通電子情報３に加えるための分配電子情報１８と割当てテーブル１７を形成し、形成された分配電子情報１８と割当てテーブル１７のみを通信路を介して受信情報装置２に伝送し、受信情報装置２が既に保有する共通電子情報３と新しく受信した分配電子情報２８と割当てテーブル２７を合体合成して原本電子情報の内容を復元することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、データ分割を利用して安全に電子情報を伝送する方法に関する。

ＩＴ（情報技術）社会といわれる現代は、情報が社会基盤であって情報の利用容易性が非常に重要な技術となっている。情報をリアルタイムに利用できなければ、現代における社会構築は難しい。しかし、情報の利用容易性と引き替えに問題となるのは情報の安全性や秘匿性で、情報の安全は情報の利用容易性と技術上トレードオフの関係を有する。個人情報保護法など情報に関する法整備が急がれる中、情報を要求に応じて素早く配信すると共に情報を安全に秘匿するという相反する機能をより高い水準で同時にかつ簡便に実現できる技術が社会的な要望となっている。

このような要望に対して、現在最も普及している対応策は、暗号化技術である。ところが従来の暗号法は、情報を読みにくく処理することはできるが、情報漏洩自体を防ぐことはできない。なぜなら、暗号化された電子情報は、情報の全てを包含しており、読解が困難であっても不可能ではないからである。暗号法は貴重品を金庫に保管することに通じており、金庫を容易に開けられないようにすることができても、金庫ごと盗めばそのうち中身の貴重品を取り出せる可能性があるように、通信路中で盗聴できた暗号化情報は高度な技術を有する盗聴者ならばやがて解読する可能性がある。すなわち、暗号化技術では、情報の盗聴などに対して結果として時間稼ぎの効果しかなく、情報漏洩を防ぐことができない。

また、暗号法では、暗号化されたデータ以外に暗号化の鍵データの管理も重要であり、さらに認証などのアクセスコントロールが要求されるなど、システムが自然に肥大化する傾向がある。したがって、一見簡便にシステム構築できる暗号化技術でも、情報秘匿と漏洩に対して十分な安全性を確保しようとすると複雑な仕組みが必要になる。

そこで、簡単な仕組みで情報を秘匿することができる情報分散管理技術が注目を集めている。代表的な情報分散管理技術として、秘密分散法や電子割符技術がある。情報分散管理技術は、情報を複数のデータ（分散データ）に分割し、それぞれを物理的に離れた場所や論理的に異なるデバイスで管理することで情報漏洩を防ぐ技術であり、個々の分散データからは元の情報を推定することができないという特徴を持っている。

たとえば、本願出願人により特許文献１に開示された電子割符技術では、電子情報を複数の情報エレメントに分割し、分割された情報エレメントを選択し順序を変えて組み合わせることにより好ましくは複数の情報ブロックを形成して、分割方法と組み合わせ方法を記述した分割抽出データと共に伝送する。受信装置では、受信した情報ブロックの情報エレメントを分割抽出データにしたがって並べ直して元の電子情報を復元する。安全性を向上させるために、情報ブロックごとに異なる伝送方法を選択するようにしてもよい。

情報分散技術は、一部の分散データを入手しても元の情報を復元することができないという暗号化技術とは根本的に異なる特徴を持つもので、情報を取得する悪意の者からすると、情報を取得するためにはどこにあるか分からない複数の分散データを入手しなければならず、情報解読のための敷居が格段に高くなるのである。

ところが、情報分散技術は、情報漏洩を防ぐという点では大きなメリットを持っているが、データを分割して分散管理する必要があるので、システムの運用ということでは大きな負荷を生ずる可能性がある。つまり、少なくとも分散データを分散して管理するため、物理的あるいは論理的に離れたデバイスが複数必要とされ、また伝送経路を複数確保したりシステム構成を変える必要があり、従来の暗号技術から移行しようとするとインフラ基盤の増強・整備が欠かせない。
ＷＯ００／４５３５８

そこで、本発明が解決しようとする課題は、暗号技術と情報分散技術のそれぞれのメリットを備え、より安全かつ簡便に情報伝送を実現するシステムを提供することである。すなわち、情報分散技術のメリットを生かしつつ暗号化技術と同等の使用容易性を備えた新しい情報分割法を利用した、安全かつ簡便な電子情報伝送方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明の電子情報伝送方法は、送信情報装置と、この送信情報装置と通信路で結合された少なくとも１個以上の受信情報装置を備え、送信情報装置が保有する電子情報の内容を通信路を介して受信情報装置に伝達する方法であって、送信情報装置と受信情報装置が共通電子情報を共有し、送信情報装置が保有する原本電子情報を共通電子情報と１個以上の分配電子情報で構成するように分配電子情報を形成し、形成された分配電子情報のみを通信路を介して受信情報装置に伝送し、受信情報装置が既に保有する共通電子情報と新しく受信した分配電子情報を合体合成して原本電子情報の内容を復元することを特徴とする。

本発明の方法によれば、送信情報装置と受信情報装置が共通電子情報を共有しているため、共通電子情報については通信路に露呈することがなく盗聴の危険がない。また、分配電子情報は原本電子情報に共通電子情報を作用して形成するもので、暗号化技術によるものと違い原本電子情報を全て担持するものでないため、たとえ盗聴されても共通電子情報を持たない盗聴者には解読の可能性がなく安全である。また従って、伝送時に複数の異なる通信路を使わなくても、十分な安全性を確保することができる。

なお、共通電子情報と分配電子情報は、元の原本電子情報を構成するために必要にして十分な内容を有すれば足りることは勿論である。ただし、それぞれ冗長な部分を含むことによってより安定に送信することができる。
送信装置と受信装置が予め保有する共通電子情報と新しく伝送する分配電子情報で原本電子情報を構成するようにするためには、共通電子情報と分配電子情報に原本電子情報の部分を全て分散させておいて、受信装置でこれらを元の順序に配置し直すことにより復元するようにしてもよい。この場合は、分散した部分を元の位置に戻すために使う配置に係る情報も分配電子情報の一部としてあるいは独立した分配電子情報の１つとして伝送する必要がある。このような方法として、ビット分散法がある。

また、原本電子情報を構成するために必要な要素として、共通電子情報と分配電子情報に原本電子情報そのものを分配するのではなく、共通電子情報と分配電子情報を用いて元の原本電子情報を求めるようにすることもできる。このような方法として、秘密分散法や論理演算法がある。
このように、原本電子情報から分配電子情報を形成するため本発明で実行する情報分散は、秘密分散法、ビット分散法、論理演算法のいずれかを利用した情報分散技術により実施するようにしてもよい。

秘密分散法の代表的なものとして、シャミアにより提案された代数方程式を活用して形成する方法がある。これは、ｎ次の代数方程式が特定されるためには少なくとも（ｎ＋１）個の解が必要で、これより少ない解では方程式が確定しないことに基づくものである。
すなわち、伝達したい電子情報が２次方程式ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃにおけるｙ軸の切片ｙ０＝ｃであるとすれば、送信情報装置がこの方程式の３個の解（ｘ１，ｙ１）（ｘ２，ｙ２）（ｘ３，ｙ３）を受信情報装置に伝送し、受信情報装置で係数ａ，ｂ，ｃを算出することにより、伝達された電子情報ｙ０＝ｃを知ることができる。

本発明の方法では、この３個の解の内１個または２個を共通電子情報として予め送信情報装置と受信情報装置が共有するようにして、残りの解を分配電子情報として通信路を介して送信されるようにする。
なお、伝達したい情報が文字情報である場合も、文字情報をデジタル表示するときには数値と同じビット列として表示されるので、上記代数方程式を使った情報分散法を利用することができる。なお、文字情報が長い場合にも、８ビット、６４ビット、１２８ビットなど適当な語長ごとに切断して、切断した単位ごとに共通電子情報と代数方程式を決定した文字列情報として処理すればよい。

また、ビット分散法は、本願発明者らにより開発された電子割符法の１手法であって、原本電子情報から予め任意に決められた共通電子情報を引き去って残りの情報を分散させて分散データを形成しさらに情報が存在する位置を表わした割当てテーブルを形成する方法である。
具体的には、原本電子情報と共通電子情報をビットごとに比較して、原本電子情報と共通電子情報で異なる値が立っているときは、幾つかある分散データの１つに原本電子情報のビットを書き込んで、書き込まれた位置を割当てテーブルに記録する。また、原本電子情報と共通電子情報で同じ値が立つときは、共通電子情報と分散データのうちから乱数に基づいて１つを選択して、選択したものが分散データであればその分散データにその値を書き込み、また共通電子情報ならばポインティング位置を歩進して、割当てテーブルに選択した共通電子情報または分散データを記録する。

分散データと割当てテーブルは分配電子情報として受信情報装置に伝送され、受信情報装置において、割当てテーブルにしたがって共通電子情報と分散データに書き込まれたビット情報を順次抽出して並べると、原本電子情報が復元される。
そこで、特に、分配電子情報形成方法がビット分散法である場合は、分配電子情報に原本電子情報を復元するための情報エレメントの位置情報を表わす割当てテーブルを含むようにする。割当てテーブルは分散データと独立した分配電子情報として形成されるようにしてもよい。

また、論理演算法は、ＡとＢの排他的論理和がＣであるとき、ＡとＣの排他的論理和はＢ、ＢとＣの排他的論理和はＡになるという性質を利用するもので、原本データをＡ、共通データをＢ、偏分データをＣとすれば、受信情報装置は送信情報装置から入手する偏分データＣと初めに保有する共通データＢから原本データＡを復元することができる。

なお、これら情報分散法に使用する共通電子情報は任意であって、生体認証などの認証データや復号するためのＩＤ番号やドングルなどの認証機器を用いてもよい。
さらに、受信情報装置が複数存在するときにも、それぞれが共通電子情報を保有しさえすれば、新しい原本電子情報について本発明方法に従った処理をすることにより各受信情報装置は一斉に新しい電子情報を安全に取得することができる。

また、長期間に亘って共通電子情報を使い続けると外部にこれが漏洩する危険が生じるので、適当な時期に共通電子情報を更新することが望ましい。
本発明の電子情報伝送方法では、共通電子情報を更新するときは、送信情報装置で新しい共通電子情報に対して既存の共通電子情報を用い分配電子情報の形成方法に従って分配電子情報を形成し、形成された分配電子情報を受信情報装置に送信し、受信情報装置で分配電子情報と既存の共通電子情報を用いて新しい共通電子情報を復元し、既存の共通電子情報を復元した新しい共通電子情報で置き換えるようにするとよい。
このような手順を使用することにより、共通電子情報を変更するときにも、安全にその内容を各受信情報装置に送信することができる。

また、上記発明が解決しようとする課題を解決するため、本発明のコンピュータプログラムは、記憶装置から原本電子情報と共通電子情報を読み出し、原本電子情報を共通電子情報と分配電子情報とから構成できるようにした１個以上の分配電子情報を形成し、形成された分配電子情報を送信する工程をコンピュータに実行させるようにしたことを特徴とする。
また、本発明のコンピュータプログラムは、通信路を介して分配電子情報を受信し、予め記憶装置に記録した共通電子情報を読み出し、分配電子情報と共通電子情報を統合して原本電子情報を復元する工程をコンピュータに実行させるようにしたことを特徴とする。

以下、図面を参照し、実施例に基づいて本発明の電子情報伝送方法について説明する。
図１は本発明を実施するネットワーク構成図、図２は本実施例における情報分割手順を説明するブロック図、図３は本実施例における別の態様に係る情報分割手順を説明するブロック図、図４は本実施例における情報伝送経路を説明するブロック図、図５は本実施例における電子情報送信の処理フロー図、図６は同じく電子情報受信処理フロー図、図７は共通電子情報更新時の送信処理フロー図、図８は同じく更新時の受信処理フロー図、図９は本実施例において利用するビット分散法の手順例を表わした処理フロー図、図１０〜１９はビット分散法を使用したときの記憶装置の内容を順を追って表わす図面である。

本発明の電子情報伝送方法は、物理的な通信ネットワークを介して複数のクライアント情報装置やサーバ間で、安全に情報を伝送するものである。
図１は本発明の方法により電子情報を送信する送信情報装置１と受信情報装置２であるクライアント同士がネットワークで接続されている状態を例示する。クライアント情報装置１，２は、共通電子情報３を記録した可搬式記憶媒体１１，２１から情報を取り込む入力装置１２，２２と、中央演算装置１３，２３と、記憶装置１４，２４と、ネットワーク４を介して他のクライアント情報装置と接続するためのインターフェイス１５，２５を備える。

送信情報装置１の記憶装置１４には、送信情報装置１内で形成したり他の装置から受け取ったりした原本電子情報１６が予め記憶されている。
送信情報装置１は、入力装置１２によって可搬式記憶媒体１１に記録された共通電子情報３を読み込み、記憶装置１４に記録されている送信したい原本電子情報１６と共通電子情報３を用いて、１個以上の分配電子情報１８を形成して記憶装置１４に記憶する。このとき、分配電子情報１８は、共通電子情報３を使うことにより始めて原本電子情報１６を構成することができるように形成され、共通電子情報３と分配電子情報１８は原本電子情報１６を構成するために必須の情報要素である。
なお、ビット分散法などでは、原本電子情報１６を復元するための情報エレメントの位置情報を表わす割当てテーブル１７も一緒に形成され、この割当てテーブル１７も共に原本電子情報１６を構成する情報要素として記憶装置１４に記憶される。
次に、記憶装置１４から原本電子情報１６を構成する共通電子情報３以外の情報要素、すなわち分配電子情報１８と必要に応じて割当てテーブル１７を読み出して、ネットワークインターフェイス１５を介して接続される通信路４を通して受信情報装置２に送信する。中央演算装置１３は、これらの情報の動きを制御し処理を実行する。

受信情報装置２では、通信路を介して共通電子情報３以外の情報要素１７，１８を受信し、記憶装置２４に格納し、さらに入力装置２２から可搬式記憶媒体２１に記録された共通電子情報３を読み込むことにより、必要な全ての情報要素を集めて原本電子情報１６を復元する。中央演算装置２３は、これらの情報の動きを制御し情報分散処理を実行する。
なお、共通電子情報３は、必要に応じて可搬式記憶媒体１１，２１から読み出す代りに、一旦入力装置１５，２５を介して読み取った後は記憶装置１４，２４に格納しておいて、より簡単に読み出せるようにしても良い。

図２，図３は、電子情報を分配するために分配電子情報を形成する処理方法を説明する概念図である。
図２は、代数方程式を用いた情報分散方法や論理演算法などの処理内容を示すもので、送信情報装置１の論理演算装置１３が原本電子情報３２と共通電子情報３３を取り込んで、これらから分配電子情報３４を形成する。なお、共通電子情報３３と分配電子情報３４のみを集合して統合することにより原本電子情報３２を得ることができるように、分配電子情報３４が形成されなければならない。形成された分配電子情報３４のみを受信情報装置２に伝送する。

図３は、ビット分散法などの電子割符法における処理内容を示すもので、図２における処理に対して、さらに共通電子情報３３と分配電子情報３４について情報単位で復元位置を指定するアロケーション情報を割当てテーブル３５の形で形成して、分配電子情報３４と割当てテーブル３５を受信情報装置２に伝送する。

図４は本発明の電子情報伝送方法を用いて原本電子情報を伝送する１実施例のブロック図、図５は電子情報送信の処理フロー図、図６は電子情報受信の処理フロー図である。
送信サイト１０には送信情報装置１と送信側ルータ５が備えられ、受信サイト２０には受信情報装置２と受信側ルータ６が備えられ、両者はそれぞれルータを介してインターネットなどのネットワーク４に接続されている。
送信情報装置１は、送信する原本電子情報を指定し（Ｓ０１）、共通電子情報を読み込み（Ｓ０２）、原本電子情報３２に共通電子情報３を作用させて情報分散処理を行って分配電子情報３４を形成し（Ｓ０３）、この分配電子情報３４をインターネット４を介して受信情報装置２に送信する（Ｓ０４）。

受信情報装置２は、分配電子情報３４を受信し（Ｓ１１）、外部記憶装置に記録して配布されていた共通電子情報３を読み出して（Ｓ１２）、受信した分配電子情報３４と既に取得してあった共通電子情報３を複合する情報統合処理を行って（Ｓ１３）、原本電子情報３６を復元する（Ｓ１４）。
なお、図３に例示したような割当てテーブル３５を併成する手法を利用するときは、分配電子情報３４に加えて割当てテーブル３５も送信して、さらに共通電子情報３を併せて利用することにより原本電子情報３６を復元するようにすればよい。

本発明の電子情報伝送方法によれば、予め共通電子情報を共有するためネットワーク機器に伝送したい情報の少なくとも一部は通信路４中に露呈させないので、伝送中に信号を詐取されて情報が解読される危険が小さい。したがって、情報分散技術を用いた従来の電子情報送信方法では、分割した電子情報をそれぞれ異なる通信路を介して送信することにより安全性を確保するため情報の利用容易性に劣ったり、別々のネットワークを使用して送信するため複数のネットワークを用意する必要が生じインフラ基盤の負担が増大するなどの問題があったが、本発明の方法では、伝送中の安全性が高いため伝送経路が１つでも十分安全であり、これらの事項は問題にならない。

また、代数方程式を用いた情報分散方法やビット分散法のように、原本電子情報を構築するために必要な情報要素を生成してその一部を伝送するシステムでは、通信路中に曝される情報が原本電子情報自体に含まれたものと異なるので、伝送中の情報を詐取してもこれら情報から直接的に原本電子情報を復元したり推定したりすることができないため安全である。

本発明の電子情報伝送方法は、送信情報装置１と受信情報装置２が共通電子情報３を共有することで、安全かつ簡便に電子情報を伝送するものであるが、より高い安全性を得るためには、共通電子情報３を適宜に更新することが好ましい。
共通電子情報３の更新には、高い安全性が要求される。そこで、更新前の共通電子情報３を活用して、新しい共通電子情報を原本電子情報と同様に扱うことにより、安全性を確保しながら受信情報装置２における共通電子情報を更新することが好ましい。

図７は共通電子情報を更新するときの送信フロー図、図８は受信フロー図である。
送信情報装置１はコンピュータプログラムに従い、新しい共通電子情報を作成し（Ｓ２１）、従来の共通電子情報を読み込んで（Ｓ２２）、新しい共通電子情報に従来の共通電子情報を作用させて情報分散処理を行い分配電子情報を生成する（Ｓ２３）。分配電子情報を受信情報装置２に送信する（Ｓ２４）。その後、従来の共通電子情報を新しい共通電子情報に置き換える（Ｓ２５）。

また、受信情報装置２はコンピュータプログラムに従い、分配電子情報を受信し（Ｓ３１）、従来の共通電子情報を読み込んで（Ｓ３２）、分配電子情報と従来の共通電子情報を複合する情報統合処理を行って新しい共通電子情報を復元し（Ｓ３３）、従来の共通電子情報を新しい共通電子情報に置き換える（Ｓ３４）。
このようにして、共通電子情報を第三者に秘匿しながら送信することにより、受信情報装置における共通電子情報を安全に更新することができる。
また、受信情報装置が多数存在するときにも、上記手順によりほぼ一斉にそれぞれの共通電子情報を新しいものに置換することができる。

本発明の電子情報伝送方法によれば、ネットワークを介して、情報を安全に簡便に相手に伝送することができる。しかし、本発明の電子情報伝送方法に必須な構成は、予め配布してある共通の内容を持った共通電子情報を利用して原本電子情報を表現することができる情報要素を生成するようにした、通常とは異なる情報分散技術である。このような目的に適合する情報分散方法として以下の３つの手法を例示して、本発明の具体的な構成方法を示す。

（代数方程式を利用した秘密分散法）
本発明における分配電子情報の作成に秘密分散法を用いることができる。ここで、秘密分散法とは、１つの秘密情報を複数の分散データに分割して分散管理する方法である。
秘密情報を分割するときに予め内容が決められた分散データが含まれるように分割して、これを共通電子情報とし、残りの分散データを分配電子情報とすれば、本発明の電子情報伝送方法を実施することができるのである。

以下に、一般に知られている秘密分散法に関して説明する。
秘密分散法には、秘密情報をｎ個（ただしｎは２以上の整数）の分散データに分割したときに、任意の分散データをｋ個（ただし２≦ｋ＜ｎ）集めると元の秘密情報を復元することができるが、（ｋ−１）個集めても元の秘密情報を復元することができないという性質を有するものがある。このときｋの値を閾値とよび、この秘密分散法を閾値秘密分散法とよぶ。なお、個々の分散データからは秘密情報を部分的にも類推することができないようになっている。

閾値秘密分散法を簡単に実現する方法として、代数方程式を利用した秘密分散法がある。
たとえば、秘密情報Ｅを閾値３の秘密分散法でｎ個の分散データに分割するものとする。秘密情報Ｅをｙ切片とする２次方程式は、
ｙ＝ｆ（ｘ）＝ａｘ^２＋ｂｘ＋Ｅ
と表わせる。係数ａ（ａ≠０），ｂは任意であり、乱数などで決定してもよい。
方程式を満たす解は無数にあり、任意の解Ｓ１（ｘ１，ｙ１），Ｓ２（ｘ２，ｙ２），・・・，Ｓｎ（ｘｎ，ｙｎ）を分散データとすることができる。

（ｋ−１）次の方程式は、ｋ個の独立な解により確定できるが、それ以下の個数の解が与えられても一意に確定することができない。したがって、３個の解を知って始めて上の２次式を確定し秘密情報Ｅの値を求めることができる。
また、１個または２個の解から方程式を推定することはできないから、個々の分散データを詐取しても目的とする秘密情報Ｅを推定することはできない。

そこで、解の１個Ｓ１を共通情報として送信情報装置と受信情報装置で共有することとして、送信情報装置で共通情報である解を通るように係数ａ，ｂを決めて方程式を確定し（Ｅは既定）、他の２個の解Ｓ２，Ｓ３を算出して受信情報装置に送信する。通信路中に露呈するのは２個の解でしかないので、通信路中に露呈させた全てを詐取されても秘密情報Ｅが漏れる気遣いはない。
受信情報装置は、予め保管してあった解Ｓ１と受信した２個の解Ｓ２，Ｓ３を使って、係数ａ，ｂ，Ｅを求めることにより、秘密情報Ｅを知ることができる。共通情報としてｙ＝０と置いたときの解ｘ０の値を用いてもよい。

以下、３次方程式を使って秘密情報を秘密分散する具体例を以て実施態様を説明する。
秘密データＥ＝５、分割数ｎ＝５、閾値ｋ＝４とし、共通情報を（１，−２）（−１，２）とする。
利用する３次方程式は、
ｙ＝ｆ（ｘ）＝ａｘ^３＋ｂｘ^２＋ｃｘ＋Ｅ
である。ここで、秘密データと共通情報の値を代入すると、
ａ＋ｂ＋ｃ＋５＝−２
−ａ＋ｂ−ｃ＋５＝２
となる。

これらの式は、ｙ軸切片５を持ち座標（１，−２）（−１，２）を通過するグラフとして表わされる３次方程式の係数の関係を決めるものとなる。この２式では任意の１個の係数が決められない。そこで、たとえばａを２とすると、上式からｂ，ｃが求まり、係数は、
（ａ，ｂ，ｃ）＝（２，−５，−４）
となり、上の３次方程式は
ｙ＝２ｘ^３−５ｘ^２−４ｘ＋５
に確定する。
こうして決められた３次式を満足する座標値は無限にあるが、送信情報装置が算出して受信情報装置に伝送する具体的な分散データを、たとえば、（０．５，２）（２，−７）（３，２）とする。

受信情報装置にとって、式中の未知数はａ，ｂ，ｃ，Ｅと４個あるので、伝送された分散データに加えて装置が既に保持していた共通情報を含めることにより、グラフ上の座標値を４個以上用いて始めて３次式を確定することができ、同時に、目的とする秘密データＥの値をもとめることができる。
なお、秘密情報Ｅは通常は文字情報であるが、文字情報を適当に分割してビットもしくはバイトで表現することにより数値情報の列に置き換えることができるので、上記の代数方程式を利用した秘密分散法により電子情報送信をすることができる。

本発明で用いる閾値ｋの閾値秘密分散法の手法をさらに一般化すると、２以上の整数ｎ個の分散データＳｈのうちｍ個（ただし、１≦ｍ≦ｎ−１）の分散データＱｊを共通情報として予め決定しておき、送信情報装置で、秘密データＥと予め与えられた共通情報である分散データＱｊを基にして、残りのｌ個（ただし、ｌ＝ｎ−ｍ）の分散データＰｉを算出して送信する特殊な方法である。
このとき、分散データの集合Ｓｈ（ｈ＝１，２，・・・，ｎ）は、空集合でなく、同じ値を含まない。また、上記集合Ｑｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｍ）、Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｌ）もそれぞれ空集合でなく同じ値を含まない。また、ＱｊとＰｉはそれぞれＳｈの部分集合であり、互いに同じ値を持たず、ＱｊとＰｉの和集合はＳｈとなる。

このような条件を満たす集合として、
ｙ＝ｆ（ｘ）＝ｒ１ｘ＋ｒ２ｘ^２＋・・・＋ｒn-1ｘ^ｎ−１＋Ｅ
で表わされる（ｎ−１）次多項式の解集合が考えられる。秘密データＥはｙ軸切片に当る。
互いに独立な解、すなわち上の式で表わされるグラフ上の座標をｎ個選択して、これを分散データ集合Ｓｈとし、この座標の内からｍ個指定して共通データ集合Ｑｊとする。座標がｌ個残るので、これを送信する分配電子情報の集合Ｐｉとする。
分散データ集合Ｓｈのｎ個の要素を全て使うことにより、上の（ｎ−１）次多項式における係数ｒ１，ｒ２，・・・，ｒn-1および定数Ｅが一意に定まる。ｎ個の要素のうち１個でも欠けると、式が確定できないので、秘密データＥを算出することができない。

そこで、送信情報装置では、（ｎ−１）次多項式で表わされ秘密データＥを切片とするグラフが共通データ集合Ｑｊの要素が指定する座標を通るように係数ｒ１，ｒ２，・・・，ｒn-1を決めて、残りのｌ個の座標を算出して分散データ集合Ｐｉの要素とし、分散データ集合Ｐｉを受信情報装置に伝送する。
受信情報装置は、受信した分散データ集合Ｐｉと予め与えられた共通データ集合Ｑｊを使って（ｎ−１）次多項式を確定し、秘密データＥを算出する。
このように、通信路を使って交換するのは分散データ集合Ｐｉだけなので、通信中の情報を詐取されても、秘密データＥが解読されることがない。

なお、共通情報として、解でなく係数ｒ１，ｒ２，・・・，ｒn-1のいずれかを採用した場合は、実質的に方程式の次元が１次元低下したと同じで演算も容易になり、（ｎ−１）個の独立解によって方程式が確定する。分散データは同様にｌ個送信して共通情報である１個の係数を利用して残りの係数を求めることにより、秘密情報Ｅを確定することができる。

（ビット分散法）
本発明において分配電子情報を形成する方法としてビット分散法を利用することができる。なお、ビット分散法を適用する原本電子情報は、事前に適宜の方法で加工したものであってもよいことはいうまでもない。
図９は送信情報装置１が実行するビット分散法の手順例を表した流れ図、図１０〜１９は図９の手順を実行する際の記憶内容の変化を示した図面である。
簡単のため、原本電子情報αを、共通電子情報Ａと２個の分配電子情報Ｂ，Ｃの３個に分割する場合について表示した。なお、ここでは原本電子情報を３個に分割したが、２個以上のいくつに分割して原理的に差異がない。

このビット分散手順では、共通電子情報Ａを秘密分散によって生成される分散データのひとつとみなして、原本電子情報αからビット情報を分配し、共通電子情報以外の分配データＢ，Ｃ、および割当てテーブルＴを形成する。
実際には、初期設定として、原本電子情報αを取り込むなり生成させるなりして内部記憶装置１４の内の原本領域１６に原本電子情報αを準備し、またパラメータｍ，ｎ，ｉ，ｊを初期化する（Ｓ４１）。また、共通電子情報Ａは入力装置１２に接続されたフレキシブルディスクやＵＳＢメモリなど可搬記憶媒体１１の中に存在して、いつでもアクセスできるようになっている。あるいは、事前に取り込んで予め内部記憶装置１４の中に格納しておいても良い。

秘密分散手順を実行するときは、原本電子情報αのビット情報αｍを順次切り出して（Ｓ４２）、これを共通電子情報Ａのビット情報Ａｎと比較する（Ｓ４３）。原本のビット情報αｍと共通電子情報Ａのビット情報Ａｎが異なるときは、分配電子情報を生成する工程（Ｓ４７以下）に進み、同じときはビット情報αｍの分配工程（Ｓ４５以下）に進む（Ｓ４４）。

ビット情報αｍとビット情報Ａｎが同じときは、共通電子情報Ａと分配電子情報Ｂ，Ｃのうちからビット情報αｍの分配先をランダムに決定し（Ｓ４５）、分配先がＡであるときとＢあるいはＣであるときを分けて、分配先がＢまたはＣであるときには分配電子情報を生成する工程（Ｓ４７以下）に進み、ビット情報が共通電子情報Ａに分配されるときには段階５０に進む（Ｓ４６）。

共通電子情報Ａに分配されるときには、共通電子情報Ａのビット情報Ａｎの位置情報、すなわち共通電子情報を示す（０）を割当てテーブルＴに書き込み（Ｓ５０）、共通電子情報Ａのビット情報位置ｎを歩進させて段階５２に進み（Ｓ５１）、原本電子情報αのビット情報位置ｍを歩進させ（Ｓ５２）、対象とする原本電子情報αのビット情報が尽きていないことを確認して（Ｓ５３）、段階４２に進んで同じ分配手順を繰り返す。

一方、原本のビット情報αｍと共通電子情報Ａのビット情報Ａｎが異なるときは、原本αのビット情報αｍを、ランダムに決定された分配電子情報Ｂ，Ｃのいずれかの先頭位置ＢｉまたはＣｊに書き込み（Ｓ４７）、書き込んだ位置が分配電子情報Ｂならば（１）を、また分配電子情報Ｃならば（２）を割当てテーブルＴに記録する（Ｓ４８）。
次に、ビット情報αｍを書き込んだ分配電子情報のビット位置ｉまたはｊを歩進して、段階５２に進む（Ｓ４９）。原本電子情報αが尽きるまでは段階４２に進んで手順を再び実行する（Ｓ５３）。

このような分配手順を繰返し実行して、原本電子情報αの全てが処理済みとなったときには、分配電子情報ＢとＣ、および割当てテーブルＴが完成して内部記憶装置のそれぞれの領域に格納された状態になっている（Ｓ５４）。完成した分配電子情報と割当てテーブルは、改めて読み出して受信情報装置２に伝送し、受信情報装置２における原本電子情報の復元に使用される。また、さらに高度な安全度を有する外部機関の記憶装置に伝送して管理させることもできる（Ｓ５５）。

特に、２つの分配電子情報を別々の記憶装置に格納することにより、安全度は大いに向上する。
なお、割当てテーブルＴを分配電子情報Ｂ，Ｃと別に保管管理してもよい。割当てテーブルを受信情報装置に残しておいて、後で原本を復元するときに使用するようにすることができる。
また、分割後に原本情報を抹消するようにすると、情報の安全はより確実に確保することができる。

本実施例の秘密分散アルゴリズムは、適当な原本と共通電子情報を想定して記憶装置の内容の変化を追跡することによってより明確に理解できる。
図１０は準備段階における送信情報装置１の記憶装置１４の内容である。図１０に示す通り、原本領域１６に原本データαのビット情報αｍが格納され、可搬記憶媒体１１には予め準備された共通電子情報Ａのビット情報Ａｎが格納され、これから分配される分配電子情報Ｂ，Ｃが格納される分配電子情報領域１８、および割当てテーブルＴが格納される割当てテーブル領域１７は初期状態になっている。

図１１は、原本データの１ビット目α１（値０）と共通電子情報Ａの１ビット目Ａ１（値１）を比較し、両者が異なるので、α１の値を分配電子情報Ｂ，Ｃのうち、ランダムに選択した一方（ここでは分配電子情報Ｃ）の先頭ビットＣ１に値０を書き込んで、割当てテーブルＴの１番目Ｔ１に分配先の分配電子情報Ｃを表す番号（ここでは分配電子情報Ｃを示す２）を書き込んだ状態を説明するものである。

図１２は、原本データの２ビット目α２の処理結果を示す図面である。
原本データの２ビット目α２（値１）と共通電子情報Ａの先回は配分対象とならなかった１ビット目Ａ１を比較する。今度は両者が同じ値であるから、割当てテーブルＴと２つの分配電子情報Ｂ，Ｃのいずれか１つを乱数により選択して、選択したものが共通電子情報Ａであるときは原本データと同じ値を有するのでそのままポインターを歩進し、選択先が分配電子情報Ｂ，Ｃであるときは次のビット位置に原本データと同じ値１を書き込んでポインターを歩進する。選択先が分配電子情報であるときは、共通電子情報のポインターは歩進しないで、次回も同じ位置のビット値を比較対象とする。
図１２は、共通電子情報Ｔを選択した場合で、共通電子情報のポインターを歩進し、割当てテーブルＴの２番目Ｔ２に分配位置として共通電子情報Ａを表す０を書き込んだ状態を示すものである。

図１３は、原本データの３ビット目α３（値０）の処理結果を示すものである。
原本データαの３ビット目α３の値０が共通電子情報のポインターが示す次のビットＡ２（値１）と異なるので、分配電子情報ＢとＣのうちランダムに選択して原本データのビット値を書き込む。図１３は、分配電子情報Ｃを選択して次の先頭ビットＣ２に０を書き込み、割当てテーブルＴの３番目Ｔ３に分配電子情報Ｃを表す２を書き込んだ状態を示す。

図１４は、原本データの４ビット目α２（値１）を取って、共通電子情報Ａの先回配分対象とならなかった２ビット目Ａ２（値１）を比較し、今度は同じ値であるから、共通電子情報Ａと分配電子情報Ｂ，Ｃのうち乱数に基づいて分配電子情報Ｂを選択してその先頭ビットＢ１に値１を書き込み、割当てテーブルＴの４番目Ｔ４に分配電子情報Ｂを表す１を書き込んだ状態を示したものである。分配先が分配電子情報であるので、共通電子情報のポインターは元のビットを指したままである。

図１５は、原本データの５ビット目α５（値１）を取って、共通電子情報の次のビットＡ２（値１）と比較し、両者が同じ値であるので、共通電子情報Ａと分配電子情報Ｂ，Ｃからランダムに選択した共通電子情報Ａのビット値をそのまま使い、割当てテーブルＴの５番目Ｔ５に分配先が共通電子情報Ａであることを表す０を書き込んだ状態を示す。このとき、共通電子情報Ａのポインターは歩進する。

図１６は、原本データの６ビット目α６を処理する状況を示す図面である。原本のビットα６は１、共通電子情報のポインターの示すビットＡ３は０なので、分配電子情報Ｂ，Ｃのうちランダムに選んだ分配電子情報Ｃの先頭ビットＣ３に１を書き込み、割当てテーブルＴの６番目の要素Ｔ６に割当先として２を書き込んである。共通電子情報Ａのポインターはそのまま動かない。
図１７は、原本データの７ビット目α７を処理する状況を示す図面である。原本のビットα７は０、共通電子情報のポインターの示すビットＡ３は０で両者が同じ値なので、共通電子情報Ａと分配電子情報Ｂ，Ｃのうちランダムに選んだ共通電子情報Ａの次のビットＡ４にポインターを歩進し、割当てテーブルＴの７番目の要素Ｔ７に割当先として共通電子情報を指す０を書き込んである。

図１８は、原本データの８ビット目α８を処理する状況を示す図面である。原本のビットα８は０、共通電子情報のポインターの示すビットＡ４は０で両者が同じ値である。共通電子情報Ａと分配電子情報Ｂ，Ｃのうち共通電子情報Ｂが選択されたので、共通電子情報Ａのポインターは動かさず、共通電子情報Ｂの２番目の要素Ｂ２に０を書き込んで、割当てテーブルＴの８番目の要素Ｔ８に割当先の分配電子情報Ｂを指す１を書き込んである。

以下、同様の手順を踏んで原本最後の１６ビット目α１６のビット情報の処理に至った状態を図１９に示した。
割当てテーブルＴは原本データαのビット数と同じ数の升目を埋めて形成されている。本実施例では、升目は３つの分配電子情報を区別するため少なくとも２ビットのスペースが必要である。この方法では、原本のビット情報位置が顕示的に表示されていないが、割当てテーブルＴの升目の順が原本データαのビット順に対応するので問題ない。この省略により演算ステップが減少し割当てテーブルの容量が節約できる。
なお、原本データαと共通電子情報Ａの比較工程で共通電子情報Ａを使い切ったときには、最後は再び共通電子情報Ａの先頭ビットから使用して情報分散処理を行えばよい。

受信情報装置２において、原本電子情報αを復元するときは、共通電子情報Ａ、分配電子情報Ｂ，Ｃを集合し、割当てテーブルＴで指定された分配先の分配電子情報Ａ，Ｂ，Ｃのビット情報を順に並べればよい。
分配電子情報Ｂ，Ｃのビット列は、原本データαの情報を全く推察し得ないものとなっている。
なお、共通電子情報Ａは、変化しない電子情報であって、情報の内容には制約がない。したがって、任意の暗証、特定の標章に基づいた電子情報や、所持する人の指紋、掌紋、声紋、ＤＮＡなど、固有な生物学的特徴に基づいた電子情報等を利用することができる。ただし、共通電子情報Ａを生物学的特徴などから再現する場合には初めの共通電子情報Ａと同じ電子情報が再生できるものでなければならない。

また、共通電子情報Ａの情報内容をコンピュータに預けるとコンピュータを使う者の裁量に任されることになるので、情報漏洩や改竄の防止また情報の安全確保などを重視して他人の自由処分を排除するためには、内部記憶装置に複写しないで可搬記憶媒体３に直接アクセスして共通電子情報Ａのビット情報を利用させるようにすることが好ましい。可搬記憶媒体３をコンピュータに付けたままにしておくと第三者がこれを利用して悪さをする可能性があるので、不要なときは必ず取り外して当事者が保管するようにすることが好ましい。
ただし、演算処理を円滑に行うことを重視する場合は、共通電子情報Ａの内容を内部記憶装置１４に吸い上げて使用するようにしてもよい。

原本電子情報αは、分割に際して外部から取り込んで原本領域１６に格納したものであっても、コンピュータ１で作成したものであってもよい。また、共通電子情報と同様に、内部記憶装置でなく可搬記憶媒体に収納された状態であってもよい。
なお、分割対象とする原本は、元の電子情報を暗号化技術などを使用して加工したものであってもよい。

共通電子情報と分配電子情報を合わせた分割数は３つに限られないことはいうまでもない。４つ以上に分割する場合は、ランダムに選択する分割対象の数が増えるだけで、その他の手法は上記３つに分割する場合と全く同じである。
また、情報の安全に対する必要性が低い場合は、共通電子情報と１つの分配電子情報の２つに分割して管理するようにしてもよい。この場合は、共通電子情報に同じビット情報がない場合には分配電子情報にそのビット情報を書き込んで、書き込み先を割当てテーブルに表記するようにしてもよい。この場合は割当てテーブルの升目に１ビット情報を書ければ足り、処理の容易化と容量の節約の効果が大きい。

なお、上記方法では原本データのビット情報と共通電子情報のビット情報が同じ場合にも、乱数を使って他の分配電子情報にも配分するようにしたが、ビット情報が一致する場合はいつでも共通電子情報に配分先を指定するようにしてもよい。
また、ビット情報が異なる場合には、共通電子情報のビット位置を歩進させないで、次回にも同じビット情報を使用するようにしているが、ビット情報を比較するたびに歩進して、いつでも新しいビット情報を使用して比較するようにしてもよい。

また、従来の秘密分散法を利用して電子情報を物理的あるいは地理的に離れた場所に伝送するときは、安全のため分配電子情報をそれぞれ別の経路で伝送するようにしていた。たとえば、原本情報を２つに分割したときは、一方の分配電子情報をインターネットで伝送するならば、他のひとつはＣＤ−ＲＯＭに記録して郵送するなどの配慮が求められていた。
しかし、本実施例の電子情報分割システムを用いて情報送信者と情報受信者が予め共通電子情報を共有していれば、図４に示したように、分配電子情報だけをインターネットなど１個の経路を用いて伝送すればよくなる。

図４の伝送方法は、一見従来の共通鍵暗号法と似ているが、伝送される分配電子情報は単独で原本情報を復元することが不可能な無意味な情報であるため、安全度が大いに改善される。しかも、システム構成は大きく異ならないので、従来システムを活用することも比較的容易である。
さらに、従来の暗号法では、暗号化されて読み解きにくい形ではあるが原本の全てがサーバに保管されているので、いつかは復号方法を見つけ出す可能性があり、完全に安全とは言えない。これに対して、本実施例のシステムでは、原本の復元には分配電子情報を集合して処理を施す必要があるが、個々の分配電子情報には、図１９に例示したように、原本データと関連づけることが困難な無秩序かつ無意味なデジタル情報が存在するだけなので、安全性が格段に高い。
本実施例のシステムは、従来の共有鍵方式と同等の簡便性を持っているが、秘密分散法を応用したものであって通常の暗号化技術を使ったものではない。
なお、上記の種々の特徴は、秘密分散法においても共通に見られることはいうまでもない。

（論理演算を利用した情報分散方法）
本発明における分配電子情報の作成に排他的論理和の性質を利用した分配電子情報形成法を用いることができる。
排他的論理和の演算子を◎で表わすと、排他的論理和には、Ａ◎Ｂ＝Ｃであれば、Ａ◎Ｃ＝Ｂ、Ｂ◎Ｃ＝Ａとなる関係が成立する。
そこで、原本電子情報をＡとし共通電子情報をＢとして、ＡとＢについて排他的論理和を取って得たＣを配分電子情報とすれば、配分電子情報Ｃと共通電子情報Ｂの排他的論理和を取ることにより、原本電子情報Ａが復元されることになる。また、Ｃが確定しないと、ＡからＢを求めることや、ＢからＡを求めることができない。

たとえば、Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ０〜２５５の範囲の数値で表わされる１byteのデータだとする。ここで、原本電子情報をＡ＝６５とし、共通電子情報をＢ＝７２とすると、両者の排他的論理和として得られる配分電子情報はＣ＝９となり、共通電子情報Ｂと配分電子情報Ｃを排他的論理和演算すると、原本電子情報であるＡが６５と求まる。しかし、単独のＢ，ＣからはＡを全く推定することができない。
なお、論理演算を用いた情報分散法も、ビット分散法に関して列挙された特徴を共有することはいうまでもない。

本発明の電子情報伝送方法では、送信側と受信側で任意のデータを共有することで、原本情報を共通のデータを用いて情報分散処理を行った結果得られる分配データのみを伝送することにより、原本情報の内容を伝送することができる。従来の情報分散技術では情報を必要とするところで原本情報の全てを集合させる必要があり、安全のためには複数の経路を使用する必要があったが、本発明の方法では、そのままでは原本情報を推定し得ない分配データしか伝送しないため単一の通信路を利用しても安全性が毀損されない。

また、本発明の電子情報伝送方法を用いることにより、従来の暗号技術と同じシステム基盤を用いて、情報分散技術の安全性を実現するシステム運用が可能となる。全ての情報成分を伝送する暗号技術では実現できない情報秘匿性を暗号技術と同じ構成を利用して実現できることになる。
本発明の方法により、ＩＴ社会において、情報を安全かつ簡便に伝送できる新しい情報流通の仕組みを構築することが可能となり、従来の暗号技術に対しても大きな変革となり得るものである。

本発明の１実施例にかかる電子情報伝送方法を実施するネットワーク構成図である。本実施例における情報分割手順を説明するブロック図である。本実施例における別の態様に係る情報分割手順を説明するブロック図である。本実施例における情報伝送経路を説明するブロック図である。本実施例における電子情報送信の処理フロー図である。本実施例における電子情報受信の処理フロー図である。本実施例における共通電子情報を更新するときの送信フロー図である。本実施例における共通電子情報を更新するときの受信フロー図である。本実施例における送信情報装置が実行するビット分散法の手順例を表した処理フロー図である。図９のビット分散法の手順において準備段階における記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの１ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの２ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの３ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの４ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの５ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの６ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの７ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの８ビット目の処理をするときの記憶装置の内容を示す図面である。図９のビット分散法の手順において原本データの最後のビットの処理したときの記憶装置の内容を示す図面である。

符号の説明

１送信情報装置
２受信情報装置
３共通電子情報
４通信路
５送信側ルータ
６受信側ルータ
１０送信サイト
２０受信サイト
１１，２１可搬式記憶媒体
１２，２２入力装置
１３，２３中央演算装置
１４，２４記憶装置
１５，２５ネットワークインターフェース
１６，２６原本情報
１７，２７割当てテーブル
１８，２８分配情報
３２原本電子情報
３３共通電子情報
３４分配電子情報
３５割当てテーブル
３６復元された原本電子情報

Claims

送信情報装置と、該送信情報装置と通信路で結合された少なくとも１個以上の受信情報装置を備え、前記送信情報装置が保有する原本電子情報の内容を前記通信路を介して前記受信情報装置に伝達する方法であって、前記送信情報装置と前記受信情報装置が共通電子情報を共有し、前記送信情報装置において伝送しようとする原本電子情報を前記共通電子情報と１個以上の分配電子情報で構成するように該分配電子情報を形成し、該分配電子情報を前記通信路を介して前記受信情報装置に伝送し、前記受信情報装置において保有する前記共通電子情報と受信した前記分配電子情報を合体合成して前記原本電子情報の内容を復元することを特徴とする電子情報伝送方法。
前記原本電子情報から前記分配電子情報を形成する方法は、秘密分散法、ビット分散法、論理演算法のいずれかを利用した情報分散法であることを特徴とする請求項１記載の電子情報伝送方法。
前記分配電子情報の形成方法がビット分散法であって、前記分配電子情報には、前記原本電子情報を復元するための情報エレメントの位置情報を含むことを特徴とする請求項２記載の電子情報伝送方法。
前記情報エレメントの位置情報が独立した分配電子情報として含まれることを特徴とする請求項３記載の電子情報伝送方法。
前記共通電子情報を更新するときは、前記送信情報装置が新しい共通電子情報に対して前記分配電子情報の形成方法に従い既存の共通電子情報を用いて分配電子情報を形成し、前記受信情報装置に該形成された分配電子情報を送信し、該受信情報装置が該分配電子情報と既存の共通電子情報を用いて前記新しい共通電子情報を復元し、復元した新しい共通電子情報で既存の共通電子情報を置き換えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子情報伝送方法。
記憶装置から原本電子情報と共通電子情報を読み出し、該原本電子情報を該共通電子情報と分配電子情報とから構成できるようにした１個以上の分配電子情報を形成し、該分配電子情報を送信する工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
共通電子情報と１個以上の分配電子情報から構成できる原本電子情報に係り、通信路を介して前記分配電子情報の全てを受信し、予め記憶装置に記録した前記共通電子情報を読み出し、該分配電子情報と該共通電子情報を統合して原本電子情報を復元する工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。