JP2007141095A - データ処理装置およびデータ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1つの暗号鍵の漏洩の影響が全体に及ぼすことを防止してデータの機密保護を図ることを実現するデータ処理装置を提供する。
【解決手段】テレビ視聴・記録プログラム300は、機密データである管理データをHDD10に格納する際、まず、この管理データをn個に分割する。そして、このn個の分割管理データそれぞれについて、予め与えられたマジックナンバーを付加し、自身が保持する複数の鍵の中のいずれかをランダムに選択して暗号化する。そして、暗号化した分割管理データを1つのファイルに結合した上でHDD10に書き込む。また、HDD10から管理データを読み出す場合には、ファイルに含まれるn個の分割管理データそれぞれについて、自身が保持する複数の鍵を順次用いて復号していき、マジックナンバーが検出された復号データ同士を結合して管理データを復元する。
【選択図】図6
【解決手段】テレビ視聴・記録プログラム300は、機密データである管理データをHDD10に格納する際、まず、この管理データをn個に分割する。そして、このn個の分割管理データそれぞれについて、予め与えられたマジックナンバーを付加し、自身が保持する複数の鍵の中のいずれかをランダムに選択して暗号化する。そして、暗号化した分割管理データを1つのファイルに結合した上でHDD10に書き込む。また、HDD10から管理データを読み出す場合には、ファイルに含まれるn個の分割管理データそれぞれについて、自身が保持する複数の鍵を順次用いて復号していき、マジックナンバーが検出された復号データ同士を結合して管理データを復元する。
【選択図】図6
Description
この発明は、例えば磁気ディスク装置に機密データを格納する必要のあるコンピュータシステム等に適用して好適なデータ暗号化・復号技術に関する。
近年の圧縮符号化技術や画像処理技術の向上に伴い、映画等をデジタルデータとして記録・再生することがもはや一般的となっている。この種のデジタルデータはコンテンツなどと称され、品質の劣化を起こすことなく、インターネットや放送網などを介して流通させることが可能である。
このような特性をもつデジタルデータであるコンテンツは、その複製品を品質を保持したまま無制限に作成することも可能であるため、著作権保護されたコンテンツなどの取り扱いには十分な注意を要する。著作権保護されたコンテンツの保護手法としては、暗号化が主流であり、例えばパーソナルコンピュータをコンテンツ再生装置として機能させるソフトウェアなどでは、コンテンツ自体は勿論のこと、各コンテンツの暗号化・復号に用いる暗号鍵を管理するための管理データを、より重要度の高い機密データとして暗号化したうえで磁気ディスク装置などに格納している。
そして、このような機密データを含むファイルを磁気ディスク装置などに格納する必要性は増加の一途を辿っており、このようなファイルを暗号化・復号するための手法もこれまで種々提案されている(例えば特許文献1等参照)。
特開2004−234371号公報
この特許文献1に記載されたファイル管理装置は、保護対象のデータを複数に分割した後に暗号化を施すことにより、仮に暗号化が解読されても分割されたデータの組み立て方を知られなければデータの内容が分からないようにできるというものである。
しかしながら、この手法では、1つの暗号鍵の漏洩により平文データ全体を参照されてしまうことには代わりが無く、その内容が推測されてしまうおそれも否定できない。
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、1つの暗号鍵の漏洩の影響が全体に及ぼすことを防止してデータの機密保護を図ることを実現するデータ処理装置およびデータ処理方法を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために、この発明のデータ処理装置は、出力対象のデータをn個に分割する分割手段と、前記分割手段により分割されたn個のデータそれぞれに所定のデータを付加し、この所定のデータが付加されたn個のデータ毎に、予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵をそれぞれ任意に選んで暗号化する暗号化手段と、前記暗号化手段により暗号化されたn個のデータを1つのファイルに纏めて出力する出力手段と、前記出力手段により出力されたファイルを入力する入力手段と、前記入力手段により入力されたファイル内の前記暗号化されたn個のデータ毎に、前記予め与えられた複数個の暗号鍵を順に用いて復号していき、前記所定のデータを含む復号データを取得する復号手段と、前記復号手段により取得されたn個のデータを結合して入力対象のデータを復元する結合手段と、を具備することを特徴とする。
また、この発明のデータ処理方法は、出力対象のデータをn個に分割する分割ステップと、前記分割ステップにより分割されたn個のデータそれぞれに所定のデータを付加し、この所定のデータが付加されたn個のデータ毎に、予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵をそれぞれ任意に選んで暗号化する暗号化ステップと、前記暗号化ステップにより暗号化されたn個のデータを1つのファイルに纏めて出力する出力ステップと、前記出力ステップにより出力されたファイルを入力する入力ステップと、前記入力ステップにより入力されたファイル内の前記暗号化されたn個のデータ毎に、前記予め与えられた複数個の暗号鍵を順に用いて復号していき、前記所定のデータを含む復号データを取得する復号ステップと、前記復号ステップにより取得されたn個のデータを結合して入力対象のデータを復元する結合ステップと、を具備することを特徴とする。
この発明によれば、1つの暗号鍵の漏洩の影響が全体に及ぼすことを防止してデータの機密保護を図ることを実現するデータ処理装置およびデータ処理方法を提供することができる。
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図1は、本発明のデータ処理装置であるコンピュータの機器構成を示す図である。
図1に示すように、本コンピュータでは、MPU1がMPUバス2で、メモリ3がメモリバス4で、グラフィックカード6がAGPバス7で、それぞれブリッジ5に繋がっている。また、グラフィックカード6の先にはディスプレイ14が繋がる。
一方、ブリッジ9には、HDD10とCD−ROMドライブ11とがATAインターフェース12で繋がり、LAN(Local Area Network)15、IEEE1394(FireWire,iLinkなどとも称する)16、マウス17、キーボード18がPCIバス13で繋がっている。
ここでは、本コンピュータは、ブリッジ5とブリッジ9とを専用バス8で繋げた一般に市販される仕様のものに、例えばアナログTVチューナカード20やデジタルTVチューナカード37を搭載したものであると想定する。アナログTVチューナカード20は、アナログTVチューナ21を搭載し、アナログTVチューナ21内の制御部24が、VHF/UHF/CATVアンテナ19によって受信される地上波アナログテレビ放送信号をアナログチューナモジュール22に復調させ、エンコーダ23にMPEG−2エンコードさせる機能を持つ。メモリ25は、これらの機能の作業領域として使用される。また、エンコーダ23によりエンコードされたMPEG圧縮映像信号は、PCIバス13上に送出されることになる。
また、デジタルTVチューナカード37は、デジタルTVチューナ27と暗号化装置34とを搭載し、デジタルTVチューナ27内の制御部32が、UHFアンテナ26によって受信される地上波デジタルテレビ放送信号をデジタルチューナモジュール28に復調させ、限定受信処理部29にデスクランブル処理を行わせた後、DeMUX処理部30に必要なストリームを取り出させ、さらにエンコーダ31にMPEG−2エンコードさせる機能を持つ。メモリ33は、これらの機能の作業領域として使用される。一方、暗号化装置34は、鍵生成部35で生成した鍵を使用して、デジタルTVチューナ27のエンコーダ31から渡されるMPEG圧縮映像信号を暗号化処理部36で暗号化する機能を持つ。この暗号化処理部36により暗号化されたMPEG圧縮映像信号は、PCIバス13上に送出されることになる。
そして、このようなハードウェア構成をもつ本コンピュタ上では、様々なソフトウェアが稼働するが、その中の1つとして、テレビ視聴・記録プログラム300が存在する。図2には、このテレビ視聴・記録プログラム300の機能ブロックが示されている。
テレビ視聴・記録プログラム300は、制御部100によってプログラム全体の制御が司られ、I/O処理部103が、PCIバス13上に出力されたMPEG圧縮映像信号をメモリ3へと読み込む。また、I/O処理部103は、このMPEG圧縮映像信号がデジタルTVチューナカード37から出力された暗号化されたものであった場合に、これを復号するための鍵を当該デジタルTVチューナカード37から取得する機能も持つ。復号化処理部104は、この鍵を使った復号を実行する。デコーダ105は、MPEG圧縮映像信号をMPEG−2デコードし、描画処理部106は、このデコードされた映像信号をディスプレイ14へ表示させる。
I/O処理部103によってメモリ3上に読み込まれたMPEG圧縮映像信号は、ディスプレイ14へ表示されるほか、必要に応じて、当該I/O処理部103によってファイルとしてHDD10へ出力される。暗号化されたMPEG圧縮映像信号については、これを復号するための鍵もHDD10へ出力される。管理データ処理部102は、この鍵に関する情報を管理データとして処理するものであり、この極めて重要な管理データをHDD10へファイルとして出力する際に、暗号化処理部101に暗号化させ、また、HDD10からファイルとして入力する際には、復号化処理部104に復号させる。そして、この管理データ処理部102による管理データの取り扱いが、本コンピュータの特徴とするところであり、この点については後述する。
図3に、地上波アナログテレビ放送受信時の動作の流れを示す。アナログTVチューナカード20を搭載した本コンピュータでは、地上波アナログテレビ放送信号をVHF/UHF/CATVアンテナ19から受信し(ステップA1)、アナログTVチューナ21内のアナログチューナモジュール22で復調する(ステップA2)。そして、エンコーダ23でMPEG−2エンコードし(ステップA3)、このMPEG圧縮映像信号をPCIバス13へ送出する(ステップA4)。
PCIバス13上に出力されたMPEG圧縮映像信号は、テレビ視聴・記録プログラム300のI/O処理部103がメモリ3上へ読み込み(ステップA5)、ディスプレイへ表示する場合には(ステップA6のYES)、テレビ視聴・記録プログラム300のデコーダ105でMPEG圧縮映像信号をMPEG−2デコードし(ステップA7)、描画処理部106が映像信号をディスプレイ14へ表示する(ステップA8)。
また、ディスプレイへの表示を行わない場合(ステップA6のNO)、テレビ視聴・記録プログラム300のI/O処理部103が、メモリ3上のMPEG圧縮映像信号をファイルとしてHDD10へ記録する(ステップA9)。
また、図4には、地上波デジタルテレビ放送受信時の動作の流れを示す。デジタルTVチューナカード37を搭載した本コンピュータでは、地上波デジタルテレビ放送信号をUHFアンテナ26から受信し(ステップB1)、デジタルTVチューナ27内のデジタルチューナモジュール28で復調する(ステップB2)。そして、限定受信処理部29でデスクランブル処理を行い(ステップB3)、DeMUX処理部30で必要なストリームを取り出し(ステップB4)、エンコーダ31でMPEG−2エンコードする(ステップB5)。
また、暗号化装置34は、鍵生成部35で生成した鍵を使用して、暗号化処理部36でMPEG圧縮映像信号を暗号化し(ステップB6)、PCIバス13上へ送出する(ステップB7)。一方、テレビ視聴・記録プログラム300のI/O処理部103は、暗号化装置34から鍵を取得すると共に(ステップB8)、PCIバス9上に出力された暗号化されたMPEG圧縮映像信号をメモリ3上へ読み込む(ステップB9)。ディスプレイへ表示する場合(ステップB10のYES)、テレビ視聴・記録プログラム300の復号化処理部104が暗号化されたMPEG圧縮映像信号を復号し(ステップB11)、デコーダ105がMPEG−2デコードし(ステップB12)、描画処理部106が映像信号をディスプレイ14へ表示する(ステップB13)。
また、ディスプレイへの表示を行わない場合には(ステップB10のNO)、テレビ視聴・記録プログラム300のI/O処理部103が、メモリ3上の暗号化されたMPEG圧縮映像信号をファイルとしてHDDへ記録する(ステップB14)。
次に、前述のテレビ視聴・記録プログラム300の管理データ処理部102による管理データの取り扱い手法について説明する。
管理データ処理部102は、暗号化されたMPEG圧縮映像信号を復号するための鍵に関する情報である極めて重要な管理データを、まず第1に、1つでは意味を持たないようにn個に分割する。ここでは、図5に示すように、管理データ200を、奇数byteを集めた分割管理データ201と、偶数byteを集めた分割管理データ202との2つに分割するものとする。
第2に、管理データ処理部102は、それぞれの分割管理データ201,202にテレビ視聴・記録プログラム300のみが知る所定のデータ(マジックナンバー)を付加し、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知る複数の鍵の中からランダムに選択した鍵で暗号化処理部101に暗号化させる。マジックナンバーや鍵は、例えばテレビ視聴・記録プログラム300のソースコード内に埋め込んだり、ロードモジュール作成時に特定データフィールドの初期値として保持させる等、機密性を保つことができれば、いずれの方法で与えても構わない。
図6に示す例では、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知るマジックナンバー302を、奇数byteを集めた分割管理データ201と偶数byteを集めた分割管理データ202とのそれぞれに付加した後、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知る5つの鍵301の中からランダムに選択した鍵(2),(5)でそれぞれ暗号化している。
そして、管理データ処理部102は、奇数byteを集めた分割管理データの暗号文303と偶数byteを集めた分割管理データの暗号文304を1つのファイルに纏めてHDD10へ保存する。
一方、この管理データを復号する場合、管理データ処理部102は、HDD10に保存されている管理データ用のファイルをI/O処理部にメモリ3上へ読み込ませ、この管理データファイル内からn個の暗号化された分割管理データを取得する。ここでは、2つの暗号化された分割管理データが取得されることになる。
管理データ処理部102は、まず、奇数byteを集めた分割管理データの暗号文303を選択し、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知る5つの鍵301の中から順次に鍵を選択して復号していく。もし、復号されたデータ中のマジックナンバーの部分がテレビ視聴・記録プログラム300のみが知るマジックナンバー302と一致した場合、このデータの復号を成功とし、奇数byteを集めた分割管理データ201を取得する。また、一致しなかった場合には、この復号に使用した鍵で再度暗号化し、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知る複数の鍵の中から次の鍵を選択し、復号作業を繰り返す。全ての鍵で復号に失敗した場合は、エラーとして終了する。
また、管理データ処理部102は、偶数byteを集めた分割管理データの暗号文304においても同様の作業を繰り返し行うことで、偶数byteを集めた分割管理データ202を取得する。そして、すべての分割管理データを取得したら、それらの分割管理データを結合させて元の管理データ200を復元する。
このように、本コンピュータでは、1つのファイルを1つでは意味を持たないようにn個に分割し、その分割したデータをそれぞれ異なる鍵で暗号化し、暗号化したn個のデータを1つのファイルとする。これにより、悪意あるユーザに、例えばファイルの分割データの1つを適当な鍵で復号することを繰り返し、復号するための鍵を偶然見つけられたとしても、残りの(n−1)個の分割データは異なる鍵で暗号化されているため、偶然見つけられた鍵では復号することはできないことになる。よって、前述のように管理データを奇数byteを集めた分割管理データと偶数byteを集めた分割管理データとの2つに分割した場合には、どちらか一方を復号するための鍵を偶然見つけられても、ファイル内のデータの漏洩は半分で済み、また、奇数byteを集めた分割管理データと偶数byteを集めた分割管理データとは、それぞれが不連続なデータであるため、どちらか一方では意味を持たないので、その被害を最小限に止めることができる。
図7に、管理データの暗号化時の動作の流れを示す。
管理データを暗号化する場合、管理データ処理部102は、まず、管理データ200を1つでは意味を持たないようにn個に分割する(ステップC1)。次に、管理データ処理部102は、それぞれの分割管理データにテレビ視聴・記録プログラム300のみが知るマジックナンバー302を付加し(ステップC2)、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知る複数の鍵の中からランダムに選択した鍵で暗号化処理部101に暗号化させる(ステップC3)。
そして、すべての分割管理データを暗号化したら(ステップC4のYES)、管理データ処理部102は、これらを1つのファイルに纏めてI/O処理部103にHDD10に保存させる(ステップC5)。
また、図8には、管理データの復号時の動作の流れを示す。
管理データを復号する場合、管理データ処理部102は、HDD10へ保存されている管理データ用のファイルを、I/O処理部103にメモリ3上へ読み込ませ(ステップD1)、その中からn個の暗号化された分割管理データを取得する(ステップD2)。
管理データ処理部102は、このn個の分割管理データの暗号文の中からいずれかを選択し(ステップD3)、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知る5つの鍵の中から順に鍵を選択して(ステップD4)、復号を実行する(ステップD5)。
復号したデータ中のマジックナンバーの部分が、テレビ視聴・記録プログラム300のみが知るマジックナンバー302と一致する場合(ステップD6のYES)、データの復号を成功とし、その分割管理データを取得する(ステップD8)。一致しなかった場合には(ステップD6のNO)、復号に使用した鍵で再度暗号化し(ステップD10)、次の鍵を選択し、復号を行う作業(ステップD4,D5)を繰り返す。
すべての鍵で復号に失敗した場合には(ステップD11のYES)、エラーとして終了する。また、その他の分割管理データの暗号文においても同様の作業を繰り返し行うことで、すべての分割管理データを取得したら(ステップD8のYES)、それらを結合させて元の管理データを復元する(ステップD9)。
なお、前述の実施形態では、管理データ200を、奇数byteを集めた分割管理データ201と、偶数byteを集めた分割管理データ202との2つに分割する例を説明したが、管理データ200の分割は、これに限られず、例えば3つに分割し、1つ目には(3,6,9,…byte)、2つ目には(1,4,7,…byte)、3つ目には(2,5,8,…byte)をそれぞれ集める(nで除した際の余りが同値となるbyteを集める)ようにする等、種々の変形が可能である。
つまり、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…MPU、2…MPUバス、3…メモリ、4…メモリバス、5…ブリッジ、6…グラフィックカード、7…AGPバス、8…専用バス、9…ブリッジ、10…HDD、11…CD−ROMドライブ、12…ATAインタフェース、13…PCIバス、14…ディスプレイ、15…LAN、16…IEEE 1394、17…マウス、18…キーボード、19…VHF/UHF/CATVアンテナ、20…アナログTVチューナカード、21…アナログTVチューナ、22…アナログチューナモジュール、23…エンコーダ、24…制御部、25…メモリ、26…UHFアンテナ、27…デジタルTVチューナカード、28…デジタルチューナモジュール、29…限定受信処理部、30…DeMUX処理部、31…エンコーダ、32…制御部、33…メモリ、34…暗号化部、35…鍵生成部、36…暗号化処理部、101…暗号化処理部、102…管理データ処理部、103…I/O処理部、104…復号化処理部、105…デコーダ、106…描画処理部、300…テレビ視聴・記録プログラム。
Claims (12)
- 出力対象のデータをn個に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割されたn個のデータそれぞれに所定のデータを付加し、この所定のデータが付加されたn個のデータ毎に、予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵をそれぞれ任意に選んで暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化手段により暗号化されたn個のデータを1つのファイルに纏めて出力する出力手段と、
前記出力手段により出力されたファイルを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力されたファイル内の前記暗号化されたn個のデータ毎に、前記予め与えられた複数個の暗号鍵を順に用いて復号していき、前記所定のデータを含む復号データを取得する復号手段と、
前記復号手段により取得されたn個のデータを結合して入力対象のデータを復元する結合手段と、
を具備することを特徴とするデータ処理装置。 - 前記分割手段は、前記出力対象のデータを、奇数バイトのデータを集めた第1のデータおよび偶数バイトのデータを集めた第2のデータの2つに分割することを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 前記分割手段は、nで除した際の余りが同値となるバイトのデータを各々集めて前記n個のデータを作成することを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 前記復号手段は、前記予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵を用いて復号したデータに前記所定のデータが含まれていなかった場合、この復号したデータの当該暗号鍵を用いた再暗号化を前記暗号化手段に実行させることを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 前記復号手段は、前記予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵を用いた復号により前記所定のデータを含む復号データを取得できた場合、当該暗号化されたデータに関するその暗号鍵以降の未使用暗号鍵を用いた復号の実行を省略することを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 前記復号手段は、前記n個のデータの中のいずれかのデータについて、前記予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれの暗号鍵を用いた復号によっても前記所定のデータを含む復号データを取得できなかった場合、その時点で前記入力手段により入力されたファイルに関する復号処理を終了することを特徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
- 出力対象のデータをn個に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにより分割されたn個のデータそれぞれに所定のデータを付加し、この所定のデータが付加されたn個のデータ毎に、予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵をそれぞれ任意に選んで暗号化する暗号化ステップと、
前記暗号化ステップにより暗号化されたn個のデータを1つのファイルに纏めて出力する出力ステップと、
前記出力ステップにより出力されたファイルを入力する入力ステップと、
前記入力ステップにより入力されたファイル内の前記暗号化されたn個のデータ毎に、前記予め与えられた複数個の暗号鍵を順に用いて復号していき、前記所定のデータを含む復号データを取得する復号ステップと、
前記復号ステップにより取得されたn個のデータを結合して入力対象のデータを復元する結合ステップと、
を具備することを特徴とするデータ処理方法。 - 前記分割ステップは、前記出力対象のデータを、奇数バイトのデータを集めた第1のデータおよび偶数バイトのデータを集めた第2のデータの2つに分割することを特徴とする請求項7記載のデータ処理方法。
- 前記分割ステップは、nで除した際の余りが同値となるバイトのデータを各々集めて前記n個のデータを作成することを特徴とする請求項7記載のデータ処理方法。
- 前記復号ステップは、前記予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵を用いて復号したデータに前記所定のデータが含まれていなかった場合、この復号したデータの当該暗号鍵を用いた再暗号化を前記暗号化ステップに実行させることを特徴とする請求項7記載のデータ処理方法。
- 前記復号ステップは、前記予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれかの暗号鍵を用いた復号により前記所定のデータを含む復号データを取得できた場合、当該暗号化されたデータに関するその暗号鍵以降の未使用暗号鍵を用いた復号の実行を省略することを特徴とする請求項7記載のデータ処理方法。
- 前記復号ステップは、前記n個のデータの中のいずれかのデータについて、前記予め与えられた複数個の暗号鍵の中のいずれの暗号鍵を用いた復号によっても前記所定のデータを含む復号データを取得できなかった場合、その時点で前記入力ステップにより入力されたファイルに関する復号処理を終了することを特徴とする請求項7記載のデータ処理方法。
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