JP2007325318A - Signature system - Google Patents
Signature system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007325318A JP2007325318A JP2007228314A JP2007228314A JP2007325318A JP 2007325318 A JP2007325318 A JP 2007325318A JP 2007228314 A JP2007228314 A JP 2007228314A JP 2007228314 A JP2007228314 A JP 2007228314A JP 2007325318 A JP2007325318 A JP 2007325318A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- entity
- information
- signature
- signature data
- key
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 107
- 230000006870 function Effects 0.000 description 38
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 35
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 23
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000013524 data verification Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000013478 data encryption standard Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/30—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy
- H04L9/3066—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy involving algebraic varieties, e.g. elliptic or hyper-elliptic curves
- H04L9/3073—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy involving algebraic varieties, e.g. elliptic or hyper-elliptic curves involving pairings, e.g. identity based encryption [IBE], bilinear mappings or bilinear pairings, e.g. Weil or Tate pairing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
- H04L9/3247—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving digital signatures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エンティティを特定する特定情報(以下、ID(Identity)情報という)を用いて暗号化処理及び復号処理を行う公開鍵暗号方法、エンティティのID情報を用いて署名データの作成処理及び検証処理を行う署名方法、この公開鍵暗号方法を利用した暗号通信システム、並びに、これらの方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a public key encryption method that performs encryption processing and decryption processing using specific information that identifies an entity (hereinafter referred to as ID (Identity) information), and signature data creation processing and verification using entity ID information. The present invention relates to a signature method for performing processing, a cryptographic communication system using this public key encryption method, and a computer program for causing a computer to execute these methods.
高度情報化社会と呼ばれる現代社会では、コンピュータネットワークを基盤として、ビジネス上の重要な文書・画像情報が電子的な情報という形で伝送通信されて処理される。このような電子情報は、容易に複写が可能である、複写物とオリジナルとの区別が困難であるという性質があり、情報保全の問題が重要視されている。特に、「コンピュータリソースの共有」,「マルチアクセス」,「広域化」の各要素を満たすコンピュータネットワークの実現が高度情報化社会の確立に不可欠であるが、これは当事者間の情報保全の問題とは矛盾する要素を含んでいる。このような矛盾を解消するための有効な手法として、人類の過去の歴史上主として軍事,外交面で用いられてきた暗号技術が注目されている。 In a modern society called an advanced information society, important business documents and image information are transmitted, communicated and processed in the form of electronic information based on a computer network. Such electronic information has the property that it can be easily copied, and it is difficult to distinguish between a copy and the original, and the problem of information maintenance is regarded as important. In particular, the realization of a computer network that satisfies the elements of "computer resource sharing", "multi-access", and "broadening" is essential for establishing an advanced information society. Contains conflicting elements. As an effective technique for resolving such contradiction, attention has been paid to cryptographic techniques that have been used mainly in the military and diplomatic aspects of human history.
暗号とは、情報の意味が当事者以外には理解できないように情報を交換することである。暗号において、誰でも理解できる元の文(平文)を第三者には意味がわからない文(暗号文)に変換することが暗号化であり、また、暗号文を平文に戻すことが復号であり、この暗号化と復号との全過程をまとめて暗号系と呼ぶ。暗号化の過程及び復号の過程には、それぞれ暗号化鍵及び復号鍵と呼ばれる秘密の情報が用いられる。復号時には秘密の復号鍵が必要であるので、この復号鍵を知っている者のみが暗号文を復号でき、暗号化によって情報の秘密性が維持され得る。 Cryptography is the exchange of information so that the meaning of the information cannot be understood by anyone other than the parties. In cryptography, encryption is the conversion of an original sentence (plain text) that anyone can understand into a sentence (cipher text) whose meaning is unknown to a third party, and decryption is to convert the cipher text back to plain text. The entire process of encryption and decryption is collectively called an encryption system. In the encryption process and the decryption process, secret information called an encryption key and a decryption key is used, respectively. Since a secret decryption key is required at the time of decryption, only a person who knows the decryption key can decrypt the ciphertext, and the confidentiality of information can be maintained by the encryption.
暗号化鍵と復号鍵とは、等しくても良いし、異なっていても良い。両者の鍵が等しい暗号系は、共通鍵暗号系と呼ばれ、米国商務省標準局が採用したDES(Data Encryption Standards)はその典型例である。また、両者の鍵が異なる暗号系の一例として、公開鍵暗号系と呼ばれる暗号系が提案された。この公開鍵暗号系は、暗号系を利用する各エンティティが暗号化鍵と復号鍵とを一対ずつ作成し、暗号化鍵を公開鍵リストにて公開し、復号鍵のみを秘密に保持するという暗号系である。公開鍵暗号系では、この一対となる暗号化鍵と復号鍵とが異なり、一方向性関数を利用することによって暗号化鍵から復号鍵を割り出せないという特徴を持たせている。 The encryption key and the decryption key may be the same or different. An encryption system in which both keys are equal is called a common key encryption system, and DES (Data Encryption Standards) adopted by the US Bureau of Commerce Standards is a typical example. In addition, as an example of an encryption system in which both keys are different, an encryption system called a public key encryption system has been proposed. In this public key cryptosystem, each entity using the cryptosystem creates a pair of encryption key and decryption key, publishes the encryption key in the public key list, and keeps only the decryption key secretly. It is a system. In the public key cryptosystem, the pair of encryption key and decryption key are different, and the decryption key cannot be calculated from the encryption key by using a one-way function.
公開鍵暗号系は、暗号化鍵を公開するという画期的な暗号系であって、高度情報化社会の確立に必要な上述した3つの要素に適合するものであり、情報通信技術の分野等での利用を図るべく、その研究が活発に行われ、典型的な公開鍵暗号系としてRSA暗号系が提案された。このRSA暗号系は、一方向性関数として素因数分解の困難さを利用して実現されている。また、離散対数問題を解くことの困難さ(離散対数問題)を利用した公開鍵暗号系も種々の手法が提案されてきた。 The public key cryptosystem is an epoch-making cryptosystem that publishes an encryption key, and conforms to the above three elements necessary for establishing an advanced information society. In order to make use of the RSA cryptosystem, the research is actively conducted, and the RSA cryptosystem is proposed as a typical public key cryptosystem. This RSA cryptosystem is realized using the difficulty of prime factorization as a one-way function. Various methods have also been proposed for public key cryptosystems that utilize the difficulty of solving discrete logarithm problems (discrete logarithm problem).
また、各エンティティの住所,氏名,電子メールのアドレス等の個人を特定するID情報を利用する暗号系が提案された。この暗号系では、ID情報に基づいて送受信エンティティ間で共通の暗号化・復号鍵を生成する。また、このID情報に基づく暗号技法には、(1)暗号文通信に先立って送受信エンティティ間での予備通信を必要とする方式と、(2)暗号文通信に先立って送受信エンティティ間での予備通信を必要としない方式とがある。特に、(2)の手法は予備通信が不要であるので、エンティティの利便性が高く、将来の暗号系の中枢をなすものと考えられている。 Also, an encryption system using ID information for identifying an individual such as the address, name, and e-mail address of each entity has been proposed. In this encryption system, a common encryption / decryption key is generated between transmitting and receiving entities based on ID information. In addition, the encryption technique based on the ID information includes (1) a method that requires preliminary communication between transmitting and receiving entities prior to ciphertext communication, and (2) standby between transmitting and receiving entities prior to ciphertext communication. There are methods that do not require communication. In particular, since the method (2) does not require preliminary communication, the convenience of the entity is high, and it is considered to be the center of the future encryption system.
この(2)の手法による暗号系は、ID−NIKS(ID-based non-interactive key sharing scheme)と呼ばれており、通信相手のID情報を用いて予備通信を行うことなく暗号化・復号鍵を共有する方式を採用している。ID−NIKSは、送受信エンティティ間で公開鍵,秘密鍵を交換する必要がなく、また鍵のリスト及び第三者によるサービスも必要としない方式であり、任意のエンティティ間で安全に通信を行える。 The encryption system based on the method (2) is called ID-NIKS (ID-based non-interactive key sharing scheme), and the encryption / decryption key is used without performing preliminary communication using the ID information of the communication partner. The method of sharing is adopted. ID-NIKS is a method that does not require the exchange of public and private keys between transmitting and receiving entities, and does not require a key list or a service provided by a third party, and enables secure communication between arbitrary entities.
上述した公開鍵暗号系では、例えばRSA暗号系の場合にその公開鍵の長さは現在の電話番号の十数倍となり、極めて煩雑である。これに対して、ID−NIKSでは、各ID情報を名簿という形式で登録しておけば、この名簿を参照して任意のエンティティとの間で共通鍵を生成することができる。従って、ID−NIKSのシステムが安全に実現されれば、多数のエンティティが加入するコンピュータネットワーク上で便利な暗号系を構築できる。このような理由により、ID−NIKSが将来の暗号系の中心になると期待されている。 In the above-described public-key cryptosystem, for example, the length of the public key for RSA cryptosystem becomes ten times the current phone number is extremely complicated. On the other hand, in ID-NIKS, if each ID information is registered in the form of a name list, a common key can be generated with any entity by referring to the name list. Therefore, if the ID-NIKS system is realized safely, a convenient encryption system can be constructed on a computer network to which a large number of entities are subscribed. For these reasons, ID-NIKS is expected to become the center of future cryptographic systems.
そこで、本発明者等は、各エンティティのID情報を使用して、楕円曲線上のペアリングに基づいて予備通信を行うことなく両エンティティ間で容易に共通鍵を共有し合える鍵共有方法、この鍵共有方法を用いた暗号通信システムを提案している(例えば、特許文献1参照)。
本発明者等は、特許文献1のような鍵共有方式(ID−NIKS)を提案した後も、楕円曲線上のペアリングを用いた各エンティティのID情報に基づく公開鍵暗号方式及び署名方式の研究を続けている。
Even after proposing the key sharing method (ID-NIKS) as in
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、多項式にエンティティのID情報を代入することにより、エンティティのID情報から変換される公開情報(公開鍵)を容易に求めることができる公開鍵暗号方法及び署名方法、その公開鍵暗号方法を利用した暗号通信システム、並びに、これらの方法をコンピュータに実行させるための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 can assign public information (public key) converted from entity ID information by substituting entity ID information into a polynomial. It is an object to provide an encryption method and a signature method, an encryption communication system using the public key encryption method, and a computer program for causing a computer to execute these methods.
本発明の他の目的は、グループのID情報及びグループに属する複数のエンティティ夫々のID情報を使用することにより、グループに対する暗号文または署名データとそのグループに属する複数のエンティティ夫々に対する暗号文または署名データとを独立的に容易に作成できる公開鍵暗号方法または署名方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to use ciphertext or signature data for a group and ciphertext or signature for each of a plurality of entities belonging to the group by using the ID information of the group and the ID information of each of the entities belonging to the group. It is an object of the present invention to provide a public key encryption method or a signature method that can easily create data independently.
請求項1に係る署名システムは、センタ装置で生成されたエンティティの秘密鍵及び公開鍵を使用して、第1のエンティティ装置にて作成する署名データを第2のエンティティ装置にて検証する署名システムにおいて、前記センタ装置は、ペアリングを定義できる楕円曲線を生成する手段と、生成した楕円曲線上の2点を適宜に選択する手段と、少なくとも1次の任意の多項式関数を設定する手段と、設定した多項式関数に第1及び第2のエンティティの特定情報を代入して関数値を得る手段と、選択された一方の点を得られた関数値の逆数倍して秘密鍵を生成する手段と、選択された他方の点を設定された多項式関数の係数倍して公開鍵を生成する手段とを備えており、第1のエンティティ装置は、生成された第1のエンティティの秘密鍵及び第2のエンティティの公開鍵を用いて署名データを作成する作成手段を備えており、第2のエンティティ装置は、生成された第1のエンティティの公開鍵及び第2のエンティティの秘密鍵を用いて署名データを検証する検証手段を備えることを特徴とする。
The signature system according to
請求項2に係る署名システムは、前記第1のエンティティを含む複数のエンティティが属するグループを特定する特定情報及び前記第1のエンティティを特定する特定情報を使用することとし、前記検証手段は、前記グループに属する前記第1のエンティティの前記第1のエンティティ装置にて作成する署名データを前記グループに属するまたは属しない前記第2のエンティティの前記第2のエンティティ装置にて検証することを特徴とする。 The signature system according to claim 2 uses specific information for specifying a group to which a plurality of entities including the first entity belong and specific information for specifying the first entity, and the verification unit includes the verification unit Signature data created by the first entity device of the first entity belonging to a group is verified by the second entity device of the second entity belonging to or not belonging to the group. .
本発明の公開鍵暗号方法にあっては、多項式関数が設定されると共にペアリングを定義できる代数曲線上の点が選択され、暗号文を受信するエンティティのID情報がその多項式関数に代入されて得られる関数値と代数曲線上の選択した点とを使用して暗号文が作成される。よって、エンティティのID情報から代数曲線を用いて変換される公開鍵がより容易に求められる。 In the public key encryption method of the present invention, a polynomial function is set and a point on an algebraic curve that can define pairing is selected, and ID information of an entity that receives the ciphertext is substituted into the polynomial function. A ciphertext is created using the resulting function value and the selected point on the algebraic curve. Therefore, a public key that is converted from an entity's ID information using an algebraic curve is more easily obtained.
本発明の署名方法にあっては、多項式関数が設定されると共にペアリングを定義できる代数曲線上の点が選択され、署名データを作成するエンティティのID情報がその多項式関数に代入されて得られる関数値と代数曲線上の選択した点とを使用して署名データが作成される。よって、エンティティのID情報から代数曲線を用いて変換される公開鍵がより容易に求められる。 In the signature method of the present invention, a polynomial function is set and a point on an algebraic curve that can define pairing is selected, and ID information of an entity that creates signature data is substituted into the polynomial function. Signature data is created using the function values and the selected points on the algebraic curve. Therefore, a public key that is converted from an entity's ID information using an algebraic curve is more easily obtained.
本発明の公開鍵暗号方法または署名方法にあっては、グループのID情報及びグループに属する複数のエンティティ夫々のID情報が使用されて、グループに対する暗号文または署名データとそのグループに属する複数のエンティティ夫々に対する暗号文または署名データとが独立的に作成される。よって、これらの暗号文または署名データが容易に作成される。 In the public key encryption method or signature method of the present invention, the ID information of the group and the ID information of each of the plurality of entities belonging to the group are used, and the ciphertext or signature data for the group and the plurality of entities belonging to the group The ciphertext or signature data for each is created independently. Therefore, these ciphertexts or signature data can be easily created.
本発明の公開鍵暗号方法では、多項式関数を設定すると共にペアリングを定義できる代数曲線上の点を選択し、暗号文を受信するエンティティのID情報をその多項式関数に代入して得られる関数値と代数曲線上の選択した点とを使用して暗号文を作成するようにしたので、エンティティのID情報から代数曲線を用いて変換される公開鍵をより容易に求めることができる。 In the public key encryption method of the present invention, a function value obtained by setting a polynomial function, selecting a point on an algebraic curve that can define pairing, and substituting ID information of an entity that receives the ciphertext into the polynomial function Since the ciphertext is generated using the selected point on the algebraic curve, the public key converted using the algebraic curve can be more easily obtained from the ID information of the entity.
また、本発明の署名方法では、多項式関数を設定すると共にペアリングを定義できる代数曲線上の点を選択し、署名データを作成するエンティティのID情報をその多項式関数に代入して得られる関数値と代数曲線上の選択した点とを使用して署名データを作成するようにしたので、エンティティのID情報から代数曲線を用いて変換される公開鍵をより容易に求めることができる。 In the signature method of the present invention, a function value obtained by setting a polynomial function and selecting a point on an algebraic curve that can define pairing, and substituting ID information of an entity that creates signature data into the polynomial function Since the signature data is generated using the selected point on the algebraic curve, the public key converted using the algebraic curve can be easily obtained from the ID information of the entity.
更に、本発明の公開鍵暗号方法または署名方法では、グループのID情報及びグループに属する複数のエンティティ夫々のID情報を使用して、グループに対する暗号文または署名データとそのグループに属する複数のエンティティ夫々に対する暗号文または署名データとを独立的に作成するようにしたので、これらの暗号文または署名データを容易に作成することができる。 Furthermore, in the public key encryption method or signature method of the present invention, the ciphertext or signature data for the group and the plurality of entities belonging to the group are respectively used using the group ID information and the ID information of each of the entities belonging to the group. Since the ciphertext or signature data is independently created, the ciphertext or signature data can be easily created.
本発明の実施の形態について具体的に説明する。
まず、本発明で用いる楕円曲線のベイユペアリングの基本的性質を述べる。有限体ベクトルFq 上で定義された楕円曲線をE/ベクトルFq で表し、この楕円曲線をE/ベクトルFq のベクトルFq 上で有理点がなす群をE(ベクトルFq )と表す。ここでは、この楕円曲線の群E(ベクトルFq )の部分群にnねじれ部分群E[n]が含まれるものとする。
The embodiment of the present invention will be specifically described.
First, the basic properties of elliptic curve Baye pairing used in the present invention will be described. It represents an elliptic curve defined on a finite field vector F q with E / vector F q, represents the group formed by rational points on the vector F q of the elliptic curve E / vector F q and E (vector F q) . Here, it is assumed that the n-twisted subgroup E [n] is included in the subgroup of the elliptic curve group E (vector F q ).
楕円曲線上のペアリングは、楕円曲線上の二つのnねじれ点P,Q∈E[n]からベクトルFq 上の位数nの乗法群への写像である。ペアリングには、以下に示すような性質が存在する。なお、en ( , )はペアリングを表す。 Pairing on the elliptic curve is a mapping from two n twist points P, QεE [n] on the elliptic curve to a multiplicative group of order n on the vector F q . Pairing has the following properties. Incidentally, e n (,) denotes the pairing.
(非退化)
ある点P∈E[n]と任意の点Q∈E[n]とに対して、
en (P,Q)=1が成立するとき、P=0である。
(反対称)
任意の点P,Q∈E[n]に対して、
en (P,Q)=en (Q,P)-1が成立する。
(双線形)
任意の点P,Q,R∈E[n]に対して、
en (P+Q,R)=en (P,R)en (Q,R),
en (P,Q+R)=en (P,Q)en (P,R)
が成立する。
(Non-degenerate)
For a point PεE [n] and an arbitrary point QεE [n],
When e n (P, Q) = 1 holds, P = 0.
(Anti-symmetric)
For any point P, QεE [n]
e n (P, Q) = e n (Q, P) -1 is satisfied.
(Bilinear)
For any point P, Q, R∈E [n]
e n (P + Q, R) = e n (P, R) e n (Q, R),
e n (P, Q + R) = e n (P, Q) e n (P, R)
Is established.
楕円曲線上のペアリングを暗号方式に適用する場合、十分な安全性を確保するために、利用する楕円曲線とそのnねじれ部分群とを以下の条件を満たすように選ぶ必要がある。
(1)nは160ビット以上の素数を因数に持つ。
(2)qは21024以上である。
(3)ベクトルFq の部分体について次の条件を満たす。
When pairing on an elliptic curve is applied to an encryption scheme, it is necessary to select the elliptic curve to be used and its n-twisted subgroup so as to satisfy the following conditions in order to ensure sufficient security.
(1) n has a prime number of 160 bits or more as a factor.
(2) q is 2 1024 or more.
(3) The following condition is satisfied for the subfield of the vector F q .
以下の説明では、これらの(1)〜(3)の条件を満たす楕円曲線を、ペアリングの計算が可能な安全な楕円曲線と称する。また、以下では簡単のためにnを素数とする。 In the following description, an elliptic curve that satisfies these conditions (1) to (3) is referred to as a safe elliptic curve that can be paired. In the following, n is a prime number for simplicity.
(第1実施の形態:ID情報に基づく公開鍵暗号方法)
図1は、本発明の暗号通信システムの構成を示す模式図である。情報の隠匿を信頼できるセンタ1が設定されており、このセンタ1としては、例えば社会の公的機関を該当できる。このセンタ1と、この暗号通信システムを利用するユーザとしての複数の各エンティティA,B,…,Zとは、秘密通信路2a,2b,…,2zにより接続されており、これらの秘密通信路2a,2b,…,2zを介してセンタ1から秘密の鍵情報(秘密鍵KA ,KB ,…,KZ )が各エンティティA,B,…,Zへ配布されるようになっている。また、二つのエンティティの間には通信路3ab,3az,3bz,…が設けられており、この通信路3ab,3az,3bz,…を介して通信情報を暗号化した暗号文が互いのエンティティ間で伝送されるようになっている。
(First embodiment: public key encryption method based on ID information)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a cryptographic communication system according to the present invention. A
次に、暗号通信システムにおけるエンティティ間の情報通信について説明する。図2は、二つのエンティティV,U間における情報の通信状態を示す模式図である。図2の例は、エンティティVで平文(メッセージ)mを暗号文C1 ,C2 に暗号化してそれをエンティティUへ伝送し、エンティティUでその暗号文C1 ,C2 を元の平文(メッセージ)mに復号する場合を示している。なお、エンティティとしては、人間、装置、機械、プログラム、または、それらを構成要素としたシステムなど多様なものがあり、これらの何れの間であっても、本発明は適用可能である。 Next, information communication between entities in the cryptographic communication system will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing a communication state of information between the two entities V and U. In the example of FIG. 2, the plaintext (message) m is encrypted by the entity V into the ciphertexts C 1 and C 2 and transmitted to the entity U. The entity U transmits the ciphertexts C 1 and C 2 to the original plaintext ( Message) m shows the case of decoding. Note that there are various entities such as humans, devices, machines, programs, and systems using these as components, and the present invention can be applied between any of these.
センタ1は、公開情報であるベクトルHを含む各種の公開鍵を生成する公開鍵生成部1aと、各エンティティV,Uの秘密鍵KV ,KU を求める秘密鍵生成部1bと、生成した秘密鍵KV ,KU を各エンティティV,Uへ配布する秘密鍵配布部1cとを備えている。
The
送信側であるエンティティVの暗号化装置10は、センタ1から秘密鍵KV を受け取る秘密鍵受取部11と、乱数rを生成する乱数生成部12と、平文mを暗号文C1 ,C2 に暗号化する暗号化部13と、作成した暗号文C1 ,C2 を通信路50へ送り出す暗号文送出部14とを備えている。
The
また、送信側であるエンティティUの復号装置20は、センタ1から秘密鍵KU を受け取る秘密鍵受取部21と、通信路50から暗号文C1 ,C2 を受け取る暗号文受取部22と、暗号文C1 ,C2 を平文mに復号する復号部23と、復号した平文mを出力する平文出力部24とを備えている。
Further, the
次に、動作について説明する。図3はセンタ1での処理の動作手順を示すフローチャート、図4はエンティティV(送信側)での暗号化処理の動作手順を示すフローチャート、図5はエンティティU(受信側)での復号処理の動作手順を示すフローチャートである。
Next, the operation will be described. 3 is a flowchart showing the operation procedure of the process in the
まず、センタ1において、ペアリングが計算可能な安全な楕円曲線が生成され(ステップS1)、nねじれ点PとQとがランダムに選ばれる(ステップS2)。但し、en (P,Q)≠1となるように、点P,Qが選択される。次いで、下記式(1)に示すようなd次の多項式関数f(x)が生成される(ステップS3)。なお、式(1)において、最高次の係数ad は1で良く、また、d=1つまり一次式であっても良い。
f(x)=ad xd +ad-1 xd-1 +・・・+a1 x+a0 …(1)
First, in the
f (x) = a d x d + a d−1 x d−1 +... + a 1 x + a 0 (1)
センタ1において、下記式(2)に示すようなベクトルHが計算され、そのベクトルHが公開情報として公開される(ステップS4)。また、エンティティV,UのID情報v,uを用いて、秘密鍵KV ,KU が下記式(3),(4)に示すように生成されて(ステップS5)、各エンティティV,Uへ配布される(ステップS6)。
In the
エンティティVでは、乱数rが乱数生成部12にて生成され(ステップS11)、エンティティUのID情報uとセンタ1の公開情報ベクトルHと乱数rとを用いて、下記式(5),(6)に示すように平文mから暗号文C1 ,C2 が暗号化部13にて作成される(ステップS12,13)。なお、式(6)における演算記号は、例えば公開鍵暗号でのビット毎のEXOR(排他的論理和)を表す。
In the entity V, a random number r is generated by the random number generation unit 12 (step S11), and using the ID information u of the entity U, the public information vector H of the
なお、上記暗号文C2 におけるen (P,Q)は、エンティティVのID情報vとエンティティVの秘密鍵KV とセンタ1の公開情報ベクトルHとを用いて、以下のように算出できる。
The en (P, Q) in the ciphertext C 2 can be calculated as follows using the ID information v of the entity V, the secret key K V of the entity V, and the public information vector H of the
作成された暗号文C1 ,C2 は、暗号文送出部14から通信路50を介してエンティティUへ伝送される(ステップS14)。
The created ciphertexts C 1 and C 2 are transmitted from the
通信路50を伝送された暗号文C1 ,C2 は、エンティティUの暗号文受取部22で受け取られる(ステップS21)。エンティティUでは、復号部23において、自身の秘密鍵KU を用いて、下記式(7)に示すように暗号文C1 ,C2 が平文mに復号される(ステップS22)。
The ciphertexts C 1 and C 2 transmitted through the
以上のようにして、比較的簡単なアルゴリズムによって、暗号文により情報通信を安全に行える。 As described above, information communication can be safely performed using ciphertext by a relatively simple algorithm.
なお、上述した第1実施の形態では、エンティティV(送信側)がセンタ1に登録されており、自身の秘密鍵KV を利用してen (P,Q)を求めるようにしたが、このen (P,Q)がセンタ1からの公開情報として公開されている場合には、エンティティV(送信側)はセンタ1に登録されていなくても暗号文を作成することができる。
In the first embodiment described above, the entity V (transmission side) is registered in the
(第2実施の形態:ID情報に基づく署名方法)
次に、第1実施の形態で説明した公開鍵暗号方式と同様の手法を用いる、ID情報に基づく署名方式について説明する。
Second Embodiment: Signature Method Based on ID Information
Next, a signature scheme based on ID information using the same method as the public key cryptosystem described in the first embodiment will be described.
図6は、二つのエンティティU,V間における署名システムを示す模式図である。図6の例は、エンティティUが署名データを作成し、エンティティVがその署名データを検証する場合を示している。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a signature system between two entities U and V. The example of FIG. 6 shows a case where the entity U creates signature data and the entity V verifies the signature data.
センタ1は、第1実施の形態と同様の公開鍵生成部1a,秘密鍵生成部1b及び秘密鍵配布部1cを備えている。
署名側であるエンティティUの署名装置30は、センタ1から秘密鍵KU を受け取る秘密鍵受取部31と、乱数を生成する乱数生成部32と、各種の公開鍵と自身のID情報uと自身の秘密鍵KU とを用いて署名データを作成する署名データ作成部33とを備えている。また、検証側であるエンティティVの検証装置40は、センタ1から秘密鍵KV を受け取る秘密鍵受取部41と、エンティティUからの署名データを検証する署名データ検証部42とを備えている。
次に、動作について説明する。図7はセンタ1での処理の動作手順を示すフローチャート、図8は署名データを作成するエンティティU(署名側)での署名処理の動作手順を示すフローチャート、図9は署名データを検証するエンティティV(検証側)での検証処理の動作手順を示すフローチャートである。
Next, the operation will be described. 7 is a flowchart showing an operation procedure of processing in the
まず、センタ1において、第1実施の形態と同様に、ペアリングが計算可能な安全な楕円曲線が生成され(ステップS31)、nねじれ点PとQとがランダムに選ばれる(ステップS32)。次いで、上記式(1)に示すようなd次の多項式関数f(x)が生成される(ステップS33)。各種(後述する各手法によって異なる)の公開鍵が公開情報として公開される(ステップS34)。また、エンティティU,VのID情報u,vを用いて、秘密鍵KU ,KV が前記式(4),(3)に示すように生成されて(ステップS35)、各エンティティU,Vへ配布される(ステップS36)。
First, in the
エンティティUでは、乱数kが乱数生成部32にて生成され(ステップS41)、エンティティUのID情報u及び秘密鍵KU と各種の公開鍵(公開情報)と乱数kとを用いて、署名データ作成部33にて署名データが作成される(ステップS42)。作成された署名データは、エンティティVへ送られる(ステップS43)。 Entity U, the random number k is generated by the random number generating unit 32 (step S41), using the the random number k ID information u and a secret key K U and various public key of the entity U (public information), signature data Signature data is created by the creation unit 33 (step S42). The created signature data is sent to the entity V (step S43).
作成された署名データは、エンティティVで受け取られ(ステップS51)、署名データ検証部42において、自身及びエンティティUのID情報v及びuと自身の秘密鍵KV と各種の公開鍵(公開情報)とを用いて、その署名データが検証される(ステップS52)。
The created signature data is received by the entity V (step S51), and in the signature
次に、本発明の署名方法の具体例(第1例〜第6例)について説明する。署名方式の代表的な型として、ElGamal 型とSchnorr 型とが知られており、以下ではこれらの型を中心にして説明する。 Next, specific examples (first to sixth examples) of the signature method of the present invention will be described. Representative types of signature scheme, are known and ElGamal type and Schnorr-type, the following description will be centered on these types.
〔第1例〕(ElGamal 型のI)
第1実施の形態でのセンタ1における公開鍵に、P∈E[n]を追加する。センタの公開鍵ベクトルHと任意のエンティティCのID情報cとから、下記式(8)のようにf(c)Qを計算することができる。更に、自身の秘密鍵KC を用いてエンティティCは下記式(9)のようにen (P,Q)を計算することが可能である。つまり、自身の秘密鍵を持っている任意のエンティティはen (P,Q)を計算できる。
[First example] (ElGamal type I)
PεE [n] is added to the public key in the
具体的な署名及び検証は以下のように行う。なお、センタ1は、一方向性関数であるハッシュ関数h(・)を公開鍵として公開する。
The specific signature and verification are performed as follows. The
署名:(署名データ(R,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され(S41)、下記式(10),(11)のように署名データ(R,S)が作成される(S42)。作成された署名データ(R,S)がエンティティVへ送られる(S43)。但し、xはRのx座標を表す。 Signature: (signature data (R, S)) In the entity U, a random number kεZ n is generated (S41), and signature data (R, S) is created as in the following equations (10) and (11). (S42). The created signature data (R, S) is sent to the entity V (S43). However, x represents the x coordinate of R.
検証:エンティティVにおいて、署名データ(R,S)が受け取られ(S51)、下記式(12)に示すv1 と下記式(13)に示すv2 とが等しいことが確かめられて、署名データの検証が行われる(S52)。 Verification: In entity V, signature data (R, S) is received (S51), it has been ascertained v 2 are equal as shown in v 1 and the following formula represented by the following formula (12) (13), the signature data Is verified (S52).
〔第2例〕(Schnorr 型のI)
第1実施の形態でのセンタ1における公開鍵に、P∈E[n]を追加する。具体的な署名及び検証は以下のように行う。なお、センタ1は、ハッシュ関数h(・)を公開鍵として公開する。
[Second example] (Schnorr type I)
PεE [n] is added to the public key in the
署名:(署名データ(e,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され(S41)、下記式(14)のような中間データrが計算された後、下記式(15),(16)のように署名データ(e,S)が作成される(S42)。なお、署名データeは、式(15)で示す如く、平文mと中間データrとの連接のハッシュ値として求められる。作成された署名データ(e,S)がエンティティVへ送られる(S43)。 Signature: (signature data (e, S)) In the entity U, a random number kεZ n is generated (S41), and intermediate data r as shown in the following equation (14) is calculated. Signature data (e, S) is created as shown in (16) (S42). The signature data e is obtained as a hash value that is a concatenation of the plaintext m and the intermediate data r, as shown in equation (15). The created signature data (e, S) is sent to the entity V (S43).
検証:エンティティVにおいて、署名データ(e,S)が受け取られ(S51)、下記式(17),(18)の成立が確かめられて、署名データの検証が行われる(S52)。 Verification: In the entity V, the signature data (e, S) is received (S51), the following equations (17) and (18) are confirmed, and the signature data is verified (S52).
〔第3例〕(ElGamal 型のII)
この第3例の方式では、Pを用いないので、このPをセンタ1の秘密情報として使用することができる。具体的な署名及び検証は以下のように行う。なお、センタ1は、ハッシュ関数h(・)を公開鍵として公開する。
[Third example] (ElGamal type II)
In the third example method, P is not used, so that P can be used as the secret information of the
署名:(署名データ(ベクトルR,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され(S41)、下記式(19),(20)のように署名データ(ベクトルR,S)が作成される(S42)。作成された署名データ(ベクトルR,S)がエンティティVへ送られる(S43)。但し、xはkH0 のx座標を表す。 Signature: (signature data (vector R, S)) In entity U, random number kεZ n is generated (S41), and signature data (vector R, S) is created as in the following equations (19), (20). (S42). The created signature data (vector R, S) is sent to the entity V (S43). However, x represents the x-coordinate of the kH 0.
検証:エンティティVにおいて、署名データ(ベクトルR,S)が受け取られ(S51)、以下の関係の成立が確かめられて、署名データの検証が行われる(S52)。まず、ベクトルRより下記式(21)のようにkf(v)Qが求められ、次に、下記式(22),(23),(24)のようにw1 ,w2 ,w3 が得られる。そして、下記式(25)の成立により、署名データ(ベクトルR,S)の正当性が検証される。 Verification: In the entity V, the signature data (vector R, S) is received (S51), the following relationship is confirmed, and the signature data is verified (S52). First, kf (v) Q is obtained from the vector R as in the following equation (21), and then w 1 , w 2 , and w 3 are obtained as in the following equations (22), (23), and (24). can get. Then, the validity of the signature data (vector R, S) is verified by the following expression (25).
〔第4例〕(Schnorr 型のII)
この第4例の方式では、第3例と同様、Pを用いないので、このPをセンタ1の秘密情報として使用することができる。具体的な署名及び検証は以下のように行う。なお、センタ1は、ハッシュ関数h(・)を公開鍵として公開する。
[Fourth example] (Schnorr type II)
In the method of the fourth example, as in the third example, P is not used, so that P can be used as the secret information of the
署名:(署名データ(e,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され(S41)、下記式(26)のような中間データrが計算された後、下記式(27),(28)のように署名データ(e,S)が作成される(S42)。作成された署名データ(e,S)がエンティティVへ送られる(S43)。 Signature: (Signature data (e, S)) In the entity U, a random number kεZ n is generated (S41), and intermediate data r such as the following equation (26) is calculated, then the following equation (27), Signature data (e, S) is created as shown in (28) (S42). The created signature data (e, S) is sent to the entity V (S43).
検証:エンティティVにおいて、署名データ(e,S)が受け取られ(S51)、以下のようにして、署名データの検証が行われる(S52)。まず、下記式(29)に従ってwが求められ、次に、下記式(30)が成立することにより、署名データ(e,S)と平文mとの正当性が検証される。 Verification: In the entity V, the signature data (e, S) is received (S51), and the signature data is verified as follows (S52). First, w is obtained according to the following equation (29), and then the following equation (30) is established, whereby the validity of the signature data (e, S) and the plaintext m is verified.
〔第5例〕(ElGamal 型のIII)
この第5例の方式では、Pをセンタ1の公開鍵とする。この方式の特徴は、署名データの検証時に必ず自身の秘密鍵を必要とする点にある。具体的な署名及び検証は以下のように行う。なお、センタ1は、ハッシュ関数h(・)を公開鍵として公開する。
[Fifth example] (ElGamal type III)
In the fifth example method, P is the public key of the
署名:(署名データ(ベクトルR,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され(S41)、下記式(31),(32)のように署名データ(ベクトルR,S)が作成される(S42)。作成された署名データ(ベクトルR,S)がエンティティVへ送られる(S43)。但し、xはkH0 のx座標を表す。 Signature: (signature data (vector R, S)) In entity U, random number kεZ n is generated (S41), and signature data (vector R, S) is created as in the following equations (31), (32). (S42). The created signature data (vector R, S) is sent to the entity V (S43). However, x represents the x-coordinate of the kH 0.
検証:エンティティVにおいて、署名データ(ベクトルR,S)が受け取られ(S51)、以下の関係の成立が確かめられて、署名データの検証が行われる(S52)。下記式(33),(34),(35)のようにw1 ,w2 ,w3 が計算された後、下記式(36)の成立により、署名データ(ベクトルR,S)の正当性が検証される。 Verification: In the entity V, the signature data (vector R, S) is received (S51), the following relationship is confirmed, and the signature data is verified (S52). After w 1 , w 2 , and w 3 are calculated as in the following formulas (33), (34), and (35), the validity of the signature data (vectors R and S) is satisfied by the following formula (36). Is verified.
〔第6例〕(その他の型)
この第6例の方式での具体的な署名及び検証は以下のように行う。なお、センタ1は、ハッシュ関数h(・)を公開鍵として公開する。
[Sixth example] (Other types)
The specific signature and verification in the method of the sixth example is performed as follows. The
署名:エンティティUにおいて、乱数k,r∈Zn が生成され(S41)、ハッシュ関数h(・)を用いて平文mに対応する楕円曲線上のnねじれ点M=h(m)が計算される。そして、平文mに対する署名データ(S1 ,S2 ,ベクトルS3 )が、エンティティUの秘密鍵PU (エンティティUのID情報uを楕円曲線上のnねじれ点Pに写像したもの)と、センタの公開情報h(・),ベクトルHとを用いて、下記式(37),(38),(39)のように作成される(S42)。作成された署名データ(S1 ,S2 ,ベクトルS3 )がエンティティVへ送られる(S43)。 Signature: In entity U, random numbers k, rεZ n are generated (S41), and n twist points M = h (m) on the elliptic curve corresponding to plaintext m are calculated using hash function h (·). The Then, the signature data (S 1 , S 2 , vector S 3 ) for the plaintext m is the secret key P U of the entity U (the ID information u of the entity U mapped to the n twist point P on the elliptic curve), Using the public information h (•) of the center and the vector H, it is created as in the following formulas (37), (38), (39) (S42). The created signature data (S 1 , S 2 , vector S 3 ) is sent to the entity V (S 43).
検証:エンティティVにおいて、署名データ(S1 ,S2 ,ベクトルS3 )が受け取られ(S51)、平文mからM=h(m)が得られた後、エンティティVの秘密鍵PV を用いて、下記式(40)の成立が確かめられて、署名データの検証が行われる(S52)。 Verification: At the entity V, signature data (S 1 , S 2 , vector S 3 ) is received (S 51), M = h (m) is obtained from the plaintext m, and then the private key P V of the entity V is used. Thus, it is confirmed that the following formula (40) is established, and the signature data is verified (S52).
なお、上述した第2実施の形態では、エンティティV(検証側)がセンタ1に登録されており、自身の秘密鍵KV を利用してen (P,Q)を求めるようにしたが、このen (P,Q)がセンタ1からの公開情報として公開されている場合には、エンティティV(検証側)はセンタ1に登録されていなくても署名データの検証を行うことができる。
In the second embodiment described above, the entity V (verification side) is registered in the
(第3実施の形態)
次に、第2実施の形態とは異なる秘密鍵及び公開鍵を使用する第3実施の形態の署名方法について、ElGamal 型(第7例)とSchnorr 型(第8例)とを例として説明する。なお、第3実施の形態における署名装置及び検証装置の構成、並びに、センタ処理,署名処理及び検証処理の動作手順は、第2実施の形態(図6〜図9)と同様であるのでそれらの説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, the signature method of the third embodiment using a secret key and a public key different from those of the second embodiment will be described by taking ElGamal type (seventh example) and Schnorr type (eighth example) as examples. . The configuration of the signature device and the verification device and the operation procedure of the center processing, signature processing, and verification processing in the third embodiment are the same as those in the second embodiment (FIGS. 6 to 9). Description is omitted.
〔第7例〕(ElGamal 型)
準備:信頼がおけるセンタにて、ペアリングの計算が可能な安全な楕円曲線が生成され、エンティティU(署名側)のID情報uがその楕円曲線上のnねじれ点PU に変換されると共に、ハッシュ関数h(・)が公開される。また、センタにて、秘密鍵y∈Zn が生成され、nねじれ点Q∈E[n]を用いて、Q,yQが計算されて公開される。更に、センタにて、エンティティUのID情報uからエンティティUの秘密鍵KU =yPU が計算されて、この秘密鍵KU がエンティティUへ送られる。
[Seventh example] (ElGamal type)
Preparation: At a reliable center, a secure elliptic curve that can be paired is generated, and the ID information u of the entity U (signing side) is converted into an n twist point P U on the elliptic curve. The hash function h (•) is disclosed. Also, a secret key yεZ n is generated at the center, and Q and yQ are calculated and released using n twist points QεE [n]. Further, the secret key K U = yP U of the entity U is calculated from the ID information u of the entity U at the center, and this secret key K U is sent to the entity U.
署名:(署名データ(R,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され、下記式(41),(42)のように署名データ(R,S)が作成される。作成された署名データ(R,S)がエンティティVへ送られる。但し、xはRのx座標である。 Signature: (Signature data (R, S)) In entity U, a random number kεZ n is generated, and signature data (R, S) is created as in the following equations (41) and (42). The created signature data (R, S) is sent to the entity V. Where x is the x coordinate of R.
検証:エンティティVにおいて、署名データ(R,S)が受け取られ、下記式(43)の成立が確かめられて、署名データの検証が行われる。 Verification: In the entity V, the signature data (R, S) is received, the establishment of the following formula (43) is confirmed, and the signature data is verified.
〔第8例〕(Schnorr 型)
準備:センタにおける準備処理は、第7例と同様である。
[Eighth example] (Schnorr type)
Preparation: The preparation process at the center is the same as in the seventh example.
署名:(署名データ(e,S))エンティティUにおいて、乱数k∈Zn が生成され、下記式(44)のような中間データrが計算された後、下記式(45),(46)のように署名データ(e,S)が作成される。作成された署名データ(e,S)がエンティティVへ送られる。 Signature: (Signature data (e, S)) In the entity U, a random number kεZ n is generated, and intermediate data r as shown in the following equation (44) is calculated. Then, the following equations (45) and (46) Signature data (e, S) is created as follows. The created signature data (e, S) is sent to the entity V.
検証:エンティティVにおいて、署名データ(e,S)が受け取られ、下記式(47),(48)の成立が確かめられて、署名データの検証が行われる。 Verification: In the entity V, the signature data (e, S) is received, the following formulas (47) and (48) are confirmed, and the signature data is verified.
(第4実施の形態)
次に、複数のエンティティにて構成されるグループを考慮した公開鍵暗号方法及び署名方法について説明する。なお、第4実施の形態の公開鍵暗号方法における暗号化装置及び復号装置の構成、並びに、センタ処理,暗号化処理及び復号処理の動作手順は、第1実施の形態(図2〜図5)と同様であり、また、第4実施の形態の署名方法における署名装置及び検証装置の構成、並びに、センタ処理,署名処理及び検証処理の動作手順は、第2実施の形態(図6〜図9)と同様であるので、それらの説明は省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a public key encryption method and a signature method considering a group composed of a plurality of entities will be described. The configuration of the encryption device and the decryption device and the operation procedure of the center process, the encryption process, and the decryption process in the public key encryption method of the fourth embodiment are described in the first embodiment (FIGS. 2 to 5). The configuration of the signature device and the verification device and the operation procedure of the center processing, signature processing and verification processing in the signature method of the fourth embodiment are the same as those in the second embodiment (FIGS. 6 to 9). ), The description thereof is omitted.
第4実施の形態にあっては、第1,第2実施の形態で述べたようなセンタ秘密の多項式関数を、各エンティティ用とグループ用との2組生成する。具体的には、下記式(49)に示すような各エンティティ用のd次の多項式関数f(x)(上記式(1)と同様)と、下記式(50)に示すようなグループ用のz次の多項式関数t(x)とが生成される。
f(x)=ad xd +ad-1 xd-1 +・・・+a1 x+a0 …(49)
t(x)=bz xz +bz-1 xz-1 +・・・+b1 x+b0 …(50)
In the fourth embodiment, two sets of center secret polynomial functions as described in the first and second embodiments are generated for each entity and group. Specifically, a d-order polynomial function f (x) for each entity as shown in the following formula (49) (similar to the above formula (1)) and a group for the group as shown in the following formula (50). A z-order polynomial function t (x) is generated.
f (x) = a d x d + a d−1 x d−1 +... + a 1 x + a 0 (49)
t (x) = b z x z + b z-1 x z-1 + ··· + b 1 x + b 0 ... (50)
エンティティUがグループGに属しているとする。また、エンティティUのID情報をu、グループGのID情報をgとする。この場合、エンティティUの秘密鍵KUGは下記式(51)で与えられ、センタで計算される。また、センタが公開する公開情報としてのグループGの公開鍵は下記式(52)で与えられ、エンティティUのための情報(公開する必要はない)は下記式(53)で与えられ、何れもセンタで計算される。 Assume that entity U belongs to group G. Further, the ID information of the entity U is u, and the ID information of the group G is g. In this case, the secret key K UG of the entity U is given by the following equation (51) and calculated at the center. Further, the public key of the group G as public information published by the center is given by the following formula (52), and the information for the entity U (not required to be published) is given by the following formula (53), Calculated at the center.
以下、公開鍵暗号方法(第9例及び第10例)並びに署名方法(第11例〜第14例)の具体例について説明する。 Hereinafter, specific examples of the public key encryption method (the ninth example and the tenth example) and the signature method (the eleventh example to the fourteenth example) will be described.
〔第9例〕(ID情報に基づくグループへの公開鍵暗号方法)
グループGに属するエンティティであれば、誰でも復号可能であるグループGへの公開鍵暗号方法について説明する。この例は、一つのグループGに属する全てのエンティティへ同じ暗号文を送付する場合に好適である。
[Ninth Example] (Public Key Encryption Method for Group Based on ID Information)
A public key encryption method for the group G that can be decrypted by any entity belonging to the group G will be described. This example is suitable for the case where the same ciphertext is sent to all entities belonging to one group G.
暗号化:送信エンティティ(送信側)において、乱数r∈Zn が生成され、グループGへの暗号文として下記式(54),(55)のようなCi ,Cd+1 が作成される。en (P,Q)は、送信エンティティのID情報及び秘密鍵とセンタの公開情報とから計算することができる。 Encryption: A random number rεZ n is generated at the transmitting entity (transmitting side), and C i and C d + 1 as shown in the following formulas (54) and (55) are generated as ciphertext for the group G. . e n (P, Q) can be calculated from the ID information and secret key of the transmitting entity and the public information of the center.
復号:グループGに属する任意のエンティティU(受信側)において、下記式(56)に従って、暗号文Ci ,Cd+1 から平文mが復号される。 Decryption: In any entity U (receiving side) belonging to group G, plaintext m is decrypted from ciphertexts C i and C d + 1 according to the following equation (56).
〔第10例〕(ID情報に基づく各エンティティへの公開鍵暗号方法)
第9例と同様の秘密鍵及び公開鍵を用いて、グループGに属する特定のエンティティUへ暗号文を送付する例について説明する。グループGに属するエンティティU(受信側)への暗号化及びエンティティUでの復号は、第1実施の形態と同様に行うことができる。
[Tenth example] (Public key encryption method for each entity based on ID information)
An example in which a ciphertext is sent to a specific entity U belonging to the group G using the same secret key and public key as in the ninth example will be described. Encryption to the entity U (receiving side) belonging to the group G and decryption at the entity U can be performed in the same manner as in the first embodiment.
暗号化:送信エンティティ(送信側)において、乱数r∈Zn が生成され、エンティティUへの暗号文として下記式(57),(58)のようなC1 ,C2 が作成される。 Encryption: A random number rεZ n is generated at the transmitting entity (transmitting side), and C 1 and C 2 as in the following formulas (57) and (58) are created as ciphertext for the entity U.
復号:エンティティU側において、下記式(59)に従って、暗号文C1 ,C2 から平文mが復号される。 Decryption: On the entity U side, plaintext m is decrypted from ciphertexts C 1 and C 2 according to the following equation (59).
〔第11例〕(ID情報に基づくグループ署名方法:Schnorr 型)
署名データからは、グループ内のどのエンティティが署名したかは特定できないが、そのグループに属するエンティティが署名したということを検証できる署名方法について説明する。
[Eleventh example] (Group signature method based on ID information: Schnorr type)
Although the signature data cannot identify which entity in the group has signed, a signature method capable of verifying that an entity belonging to the group has signed will be described.
署名:エンティティU(署名側)において、乱数k∈Zn が生成され、下記式(60)のような中間データrが計算された後、下記式(61),(62)のようにグループGの署名データ(e,Si )が作成される。en (P,Q)は、エンティティUのID情報及び秘密鍵とセンタの公開情報とから計算することができる。 Signature: A random number kεZ n is generated at the entity U (signing side), intermediate data r as shown in the following equation (60) is calculated, and then the group G is expressed as in the following equations (61) and (62). Signature data (e, S i ) is created. e n (P, Q) can be calculated from the ID information and secret key of the entity U and the public information of the center.
検証:グループG′に属する任意のエンティティV(検証側)において、まず、下記式(63),(64)に従ってen (P,Q),wが求められ、次に、下記式(65)により、署名データ(e,Si )の正当性が検証される。 Verification: First, in any entity V (verification side) belonging to the group G ′, en (P, Q), w is obtained according to the following formulas (63) and (64), and then the following formula (65) Thus, the validity of the signature data (e, S i ) is verified.
第11例は、下記式(66)を満たすu′をID情報に持つエンティティU′(署名側)がこのx′とkとを選択した場合、全く同じ署名データになるという性質を有している。従って、署名データからは署名エンティティを特定できないという特徴を有している。
xf(u)≡x′f(u′) (mod n) …(66)
グループGの秘密鍵KG =(1/t(g))PとエンティティUの秘密鍵KU =(1/f(u))Pとを両方持てば同等の機能を有するように考えられるが、この第11例ではグループの秘密鍵とエンティティの秘密鍵とを分離できないため、夫々の秘密鍵を各別に譲渡したりすることは不可能である。
The eleventh example has a property that when the entity U ′ (signing side) having u ′ satisfying the following formula (66) as ID information selects x ′ and k, the signature data becomes exactly the same. Yes. Therefore, the signature entity cannot be specified from the signature data.
xf (u) ≡x′f (u ′) (mod n) (66)
If both the group G secret key K G = (1 / t (g)) P and the entity U secret key K U = (1 / f (u)) P are considered, it is considered to have an equivalent function. In this eleventh example, since the group secret key and the entity secret key cannot be separated, it is impossible to transfer each secret key separately.
〔第12例〕(ID情報に基づくグループ署名方法:ElGamal 型)
検証エンティティをグループに属するエンティティに限定する署名方法について説明する。この第12例の方法では、Pをセンタの公開鍵とする。
[Twelfth example] (Group signature method based on ID information: ElGamal type)
A signature method for limiting verification entities to entities belonging to a group will be described. In the twelfth example method, P is the public key of the center.
署名:エンティティU(署名側)において、乱数k∈Zn が生成され、下記式(67),(68)のようにグループGの署名データ(ベクトルR,S)が作成される。但し、xはkU0 のx座標を表す。 Signature: In entity U (signing side), random number kεZ n is generated, and signature data (vector R, S) of group G is created as in the following formulas (67) and (68). However, x represents the x-coordinate of the kU 0.
検証:グループGに属する任意のエンティティV(検証側)において、まず、下記式(69)に従ってkf(u)t(g)Qが求められ、次に、下記式(70),(71),(72)のようにw1 ,w2 ,w3 が計算された後、下記式(73)の成立により、署名データ(ベクトルR,S)の正当性が検証される。 Verification: In an arbitrary entity V (verification side) belonging to the group G, first, kf (u) t (g) Q is obtained according to the following equation (69), and then, the following equations (70), (71), After w 1 , w 2 , and w 3 are calculated as in (72), the validity of the signature data (vector R, S) is verified by the following expression (73).
〔第13例〕(ID情報に基づくエンティティ署名方法:Schnorr 型I)
第11例における署名方法を以下のように変更することにより、エンティティU(署名側)の署名データを得ることができる。
[Thirteenth example] (Entity signature method based on ID information: Schnorr type I)
The signature data of the entity U (signing side) can be obtained by changing the signature method in the eleventh example as follows.
署名:エンティティU(署名側)において、乱数k∈Zn が生成され、下記式(74)のような中間データrが計算された後、下記式(75),(76)のようにエンティティUの署名データ(e,Si )が作成される。en (P,Q)は、エンティティUのID情報及び秘密鍵とセンタの公開情報とから計算することができる。 Signature: A random number kεZ n is generated at the entity U (signing side), intermediate data r as shown in the following equation (74) is calculated, and then the entity U as shown in the following equations (75) and (76) Signature data (e, S i ) is created. e n (P, Q) can be calculated from the ID information and secret key of the entity U and the public information of the center.
検証:グループG′に属する任意のエンティティV(検証側)において、まず、下記式(77),(78)に従ってen (P,Q),wが求められ、次に、下記式(79)により、署名データ(e,Si )の正当性が検証される。 Verification: First, in any entity V (verification side) belonging to the group G ′, en (P, Q), w is obtained according to the following formulas (77) and (78), and then the following formula (79) Thus, the validity of the signature data (e, S i ) is verified.
〔第14例〕(ID情報に基づくエンティティ署名方法:Schnorr 型II)
第13例における署名方法を以下のように変更することにより、検証エンティティをグループGに属するエンティティに限定することができる。
[14th example] (Entity signature method based on ID information: Schnorr type II)
The verification entity can be limited to entities belonging to the group G by changing the signature method in the thirteenth example as follows.
署名:エンティティU(署名側)において、乱数k∈Zn が生成され、下記式(80)のような中間データrが計算された後、下記式(81),(82)のようにエンティティUの署名データ(e,Si )が作成される。en (P,Q)は、エンティティUのID情報及び秘密鍵とセンタの公開情報とから計算することができる。 Signature: A random number kεZ n is generated in the entity U (signing side), intermediate data r as shown in the following equation (80) is calculated, and then the entity U is expressed as in the following equations (81) and (82). Signature data (e, S i ) is created. e n (P, Q) can be calculated from the ID information and secret key of the entity U and the public information of the center.
検証:グループGに属する任意のエンティティV(検証側)において、まず、下記式(83),(84)に従ってen (P,Q)x ,wが求められ、次に、下記式(85)により、署名データ(e,Si )の正当性が検証される。 Verification: In any entity V (verifier) belonging to the group G, first, the following equation (83), e n (P, Q) in accordance with (84) x, w is determined, then the following equation (85) Thus, the validity of the signature data (e, S i ) is verified.
この第14例の方式では、エンティティV(検証側)の秘密鍵KVGが検証時に不可欠であり、しかも、同じグループに属するエンティティVでなければen (P,Q)x を計算できないため、エンティティVをエンティティU(署名側)と同じグループGに属するエンティティに限定することができる。 In the method of the fourteenth example, the secret key K VG of the entity V (verification side) is indispensable at the time of verification, and en n (P, Q) x cannot be calculated unless the entity V belongs to the same group. The entity V can be limited to entities belonging to the same group G as the entity U (signing side).
なお、上述した例では代数曲線として楕円曲線を用いる場合について説明したが、超楕円曲線を用いる場合にあっても、同様のペアリングを定義できるので、簡単に拡張することができる。 In the above-described example, the case where an elliptic curve is used as an algebraic curve has been described. However, even when a super elliptic curve is used, the same pairing can be defined and can be easily expanded.
ここで、前述した暗号化装置10,復号装置20のハードウェアの構成例について図10を参照して説明する。
Here, a hardware configuration example of the
暗号化装置10は、CPU51,通信部52,操作部53,表示部54,ROM55,RAM56,鍵格納部57等を備えている。CPU51は、バス58を介して暗号化装置10の上記ハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ROM55に格納された暗号化処理のコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。通信部52は、通信路50を介した送信・受信処理を実行する。操作部53は、ユーザによる暗号化すべき平文の入力等の外部からの操作を受け付ける。表示部54は、入力された暗号化すべき平文等を表示する。ROM55は、暗号化装置10の上述した暗号化処理の動作に必要な種々のソフトウェアのコンピュータプログラムを予め格納している。RAM56は、SRAMまたはフラッシュメモリ等で構成され、暗号化処理の動作時に発生する一時的なデータを記憶する。鍵格納部57は、上述したベクトルHを含む公開鍵を格納している。
The
一方、復号装置20は、CPU61,通信部62,操作部63,表示部64,ROM65,RAM66,鍵格納部67,出力部68等を備えている。CPU61は、バス69を介して復号装置20の上記ハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ROM65に格納された復号処理のコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。通信部62は、通信路50を介した送信・受信処理を実行する。操作部63は、ユーザによる外部からの操作を受け付ける。表示部64は、復号結果等を表示する。ROM65は、復号装置20の上述した復号処理の動作に必要な種々のソフトウェアのコンピュータプログラムを予め格納している。RAM66は、SRAMまたはフラッシュメモリ等で構成され、復号処理の動作時に発生する一時的なデータを記憶する。鍵格納部67は、上述した秘密鍵及び公開鍵を格納している。出力部68は、復号した平文を出力する。
On the other hand, the
次に、前述した署名装置30,検証装置40のハードウェアの構成例について図11を参照して説明する。
Next, a hardware configuration example of the above-described
署名装置30は、CPU71,操作部72,表示部73,ROM74,RAM75,鍵格納部76等を備えている。CPU71は、バス77を介して署名装置30の上記ハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ROM74に格納された署名処理のコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。操作部72は、ユーザによる外部からの操作を受け付ける。表示部73は、署名データ等を表示する。ROM74は、署名装置30の上述した署名処理の動作に必要な種々のソフトウェアのコンピュータプログラムを予め格納している。RAM75は、SRAMまたはフラッシュメモリ等で構成され、署名処理の動作時に発生する一時的なデータを記憶する。鍵格納部76は、上述したベクトルHを含む公開鍵を格納している。
The
一方、検証装置40は、CPU81,操作部82,表示部83,ROM84,RAM85,鍵格納部86,出力部87等を備えている。CPU81は、バス88を介して検証装置40の上記ハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ROM84に格納された検証処理のコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。操作部82は、ユーザによる外部からの操作を受け付ける。表示部83は、検証結果等を表示する。ROM84は、検証装置40の上述した検証処理の動作に必要な種々のソフトウェアのコンピュータプログラムを予め格納している。RAM85は、SRAMまたはフラッシュメモリ等で構成され、検証処理の動作時に発生する一時的なデータを記憶する。鍵格納部86は、上述した秘密鍵及び公開鍵を格納している。出力部87は、署名データの検証結果を出力する。
On the other hand, the
図12は、本発明の記録媒体の実施の形態の構成を示す図である。ここに例示するコンピュータプログラムは、上述した第1〜第4実施の形態にあって、公開鍵及び秘密鍵を生成する鍵生成処理、暗号文を作成する暗号化処理、暗号文を復号する復号処理、署名データを作成する署名処理、または、署名データを検証する検証処理を含んでおり、以下に説明する記録媒体に記録されている。なお、コンピュータ90は、センタ1側か、または、各エンティティ側に設けられている。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a recording medium of the present invention. The computer program illustrated here is in the first to fourth embodiments described above, and includes a key generation process for generating a public key and a secret key, an encryption process for creating a ciphertext, and a decryption process for decrypting a ciphertext signature processing to create the signature data, or includes a verification process of verifying the signature data, recorded on the recording media described below. The
図12において、コンピュータ90とオンライン接続する記録媒体91は、コンピュータ90の設置場所から隔たって設置される例えばWWW(World Wide Web)のサーバコンピュータを用いてなり、記録媒体91には前述の如きコンピュータプログラム91aが記録されている。記録媒体91から通信線等の伝送媒体94を介して読み出されたコンピュータプログラム91aがコンピュータ90を制御することにより、コンピュータ90が上述した処理のいずれかを実行する。
In FIG. 12, the
コンピュータ90の内部に設けられた記録媒体92は、内蔵設置される例えばハードディスクドライブまたはROM(図10のROM55またはROM65、図11のROM74またはROM84に相当)等を用いてなり、記録媒体92には前述の如きコンピュータプログラム92aが記録されている。記録媒体92から読み出されたコンピュータプログラム92aがコンピュータ90を制御することにより、コンピュータ90が上述した処理のいずれかを実行する。
The
コンピュータ90に設けられたディスクドライブ90aに装填して使用される記録媒体93は、運搬可能な例えば光磁気ディスク,CD−ROMまたはフレキシブルディスク等を用いてなり、記録媒体93には前述の如きプログラム93aが記録されている。記録媒体93から読み出されたコンピュータプログラム93aがコンピュータ90を制御することにより、コンピュータ90が上述した処理のいずれかを実行する。
The
1 センタ
1a 公開鍵生成部
1b 秘密鍵生成部
10 暗号化装置
13 暗号化部
20 復号装置
23 復号部
30 署名装置
33 署名データ作成部
40 検証装置
42 署名データ検証部
50 通信路
90 コンピュータ
91,92,93 記録媒体
91a,92a,93a コンピュータプログラム
A,B,U,V,Z エンティティ
1 Center 1a Public Key Generation Unit 1b Private
Claims (2)
前記センタ装置は、
ペアリングを定義できる楕円曲線を生成する手段と、
生成した楕円曲線上の2点を適宜に選択する手段と、
少なくとも1次の任意の多項式関数を設定する手段と、
設定した多項式関数に第1及び第2のエンティティの特定情報を代入して関数値を得る手段と、
選択された一方の点を得られた関数値の逆数倍して秘密鍵を生成する手段と、
選択された他方の点を設定された多項式関数の係数倍して公開鍵を生成する手段と
を備えており、
第1のエンティティ装置は、生成された第1のエンティティの秘密鍵及び第2のエンティティの公開鍵を用いて署名データを作成する作成手段を備えており、
第2のエンティティ装置は、生成された第1のエンティティの公開鍵及び第2のエンティティの秘密鍵を用いて署名データを検証する検証手段を備える
ことを特徴とする署名システム。 In the signature system for verifying signature data created in the first entity device by using the private key and public key of the entity generated in the center device, in the second entity device,
The center device is
A means of generating an elliptic curve that can define pairing;
Means for appropriately selecting two points on the generated elliptic curve;
Means for setting at least an arbitrary polynomial function of first order;
Means for substituting the specific information of the first and second entities into the set polynomial function to obtain a function value;
Means for generating a secret key by multiplying one selected point by the inverse of the obtained function value;
Means for generating a public key by multiplying the other selected point by a coefficient of a set polynomial function, and
The first entity device includes creation means for creating signature data using the generated private key of the first entity and the public key of the second entity,
The second entity device comprises verification means for verifying signature data using the generated public key of the first entity and the secret key of the second entity.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007228314A JP4612027B2 (en) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | Signature system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007228314A JP4612027B2 (en) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | Signature system |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002368691A Division JP4485122B2 (en) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | Public key cryptosystem, signature system, cryptographic communication system, secret key generator, public key generator, and computer program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007325318A true JP2007325318A (en) | 2007-12-13 |
JP4612027B2 JP4612027B2 (en) | 2011-01-12 |
Family
ID=38857639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007228314A Expired - Fee Related JP4612027B2 (en) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | Signature system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4612027B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103718502A (en) * | 2011-08-12 | 2014-04-09 | 索尼公司 | Information processing device, information processing method, program, and recording medium |
WO2021058042A1 (en) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | Tomas Bata University In Zlin | Identity and license verification system for working with highly sensitive data |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002026892A (en) * | 2000-05-02 | 2002-01-25 | Murata Mach Ltd | Key sharing method, private key generating method, common key generating method, encryption communication method, private key generator, common key generator, encryption communication system and recording medium |
-
2007
- 2007-09-03 JP JP2007228314A patent/JP4612027B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002026892A (en) * | 2000-05-02 | 2002-01-25 | Murata Mach Ltd | Key sharing method, private key generating method, common key generating method, encryption communication method, private key generator, common key generator, encryption communication system and recording medium |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103718502A (en) * | 2011-08-12 | 2014-04-09 | 索尼公司 | Information processing device, information processing method, program, and recording medium |
CN103718502B (en) * | 2011-08-12 | 2017-02-22 | 索尼公司 | Information processing device and information processing method |
WO2021058042A1 (en) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | Tomas Bata University In Zlin | Identity and license verification system for working with highly sensitive data |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4612027B2 (en) | 2011-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108173639B (en) | Two-party cooperative signature method based on SM9 signature algorithm | |
JP4546231B2 (en) | ID-based signature and encryption system and method | |
CN110011995B (en) | Encryption and decryption method and device in multicast communication | |
US9698984B2 (en) | Re-encrypted data verification program, re-encryption apparatus and re-encryption system | |
KR101516114B1 (en) | Certificate-based proxy re-encryption method and its system | |
CN110784314A (en) | Certificateless encrypted information processing method | |
JP2024506026A (en) | Threshold key exchange | |
US20050220300A1 (en) | Public key cryptographic methods and systems | |
JP2014515125A (en) | Method, computer program, and apparatus for data encryption | |
JP4450969B2 (en) | Key sharing system, secret key generation device, common key generation system, encryption communication method, encryption communication system, and recording medium | |
JP4485122B2 (en) | Public key cryptosystem, signature system, cryptographic communication system, secret key generator, public key generator, and computer program | |
KR101533422B1 (en) | Broadcast encryption method and system | |
Ray et al. | An ECC based public key infrastructure usable for mobile applications | |
CN116743358A (en) | Repudiation multi-receiver authentication method and system | |
JP4612027B2 (en) | Signature system | |
Nayak | A secure ID-based signcryption scheme based on elliptic curve cryptography | |
CN114205077B (en) | Mixed encryption secure communication method based on boom key distribution algorithm | |
CN107294972B (en) | Identity-based generalized multi-receiver anonymous signcryption method | |
JP2004246350A (en) | Enciphering device, deciphering device, enciphering system equipped with the same, enciphering method, and deciphering method | |
Yeh et al. | P2P email encryption by an identity-based one-way group key agreement protocol | |
Anand et al. | Real-time symmetric cryptography using quaternion julia set | |
JP2005176144A (en) | Terminal device, communication system and communication method | |
Elkamchouchi et al. | A new proxy identity-based signcryption scheme for partial delegation of signing rights | |
Wu et al. | A publicly verifiable PCAE scheme for confidential applications with proxy delegation | |
Kester | A public-key exchange cryptographic technique using matrix |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071002 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071002 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101005 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101014 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131022 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |