JP2008192111A - 誤り訂正機能を持つシンボルシステムにおいて機密性向上を導入する方法、システム及び製品 - Google Patents

Abstract

【課題】エラー訂正機能を持つシンボルシステムにおいては、データの符号化の際にエラー訂正のための冗長化された付加情報を含ませる。そのため、そのシステムの許容範囲内であれば、符号化されたデータとしてのシンボルの一部が改変、及び欠落していても正しく復号化出来る。結果として、汚れに強く認識のしやすいものとなっている。しかしながら、データの機密性に関する考慮はなされてはいない。一般的に情報の機密性向上では、その仕組みに必要な独立情報、例えば暗号化の鍵情報に相当、の管理保管方法が問題になる。
【解決手段】エラー訂正機能を妨げない範囲の量やシンボル上の場所であれば、独立情報をシンボルの改変情報として使用出来る。一方、独立情報を符号化した場合、改変前の符号化状態と一致する部分も出てくる。そのため、第三者による独立情報の量や場所の特定が難しくなる。結果として、独立情報の秘匿性も担保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は既存の誤り訂正機能を持つシンボルに機密性保持のための独立情報を持たせる方法、システム及びプログラムに関する。

ＪＩＳ Ｘ ０５１０：２００４ 二次元コードシンボル−ＱＲコード−基本仕様 ＩＳＯ／ＩＥＣ １６０２２：２０００ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｍｂｏｌｏｇｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ−Ｄａｔａ ｍａｔｒｉｘ ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４３８：２００１ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄａｔａ ｃａｐｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ−Ｂａｒ ｃｏｄｅ ｓｙｍｂｏｌｏｇｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ−ＰＤＦ４１７ ＪＩＳ Ｘ ０５０７：２００４（ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４２０：２０００） バーコードシンボル−ＥＡＮ／ＵＰＣ−基本仕様 ＪＩＳ Ｘ ０５０３：２０００（ＩＳＯ／ＩＥＣ １６３８８：１９９９） バーコードシンボル−コード３９−基本仕様 ＪＩＳ Ｘ ０５０４：２００３（ＩＳＯ／ＩＥＣ １５４１７：２０００） バーコードシンボル−コード１２８−基本仕様 ＪＩＳ Ｘ ０５０５：２００４（ＩＳＯ／ＩＥＣ １６３９０：１９９９） バーコードシンボル−インタリーブド２オブ５−基本仕様

一般的に、対象とするデータの機密性を高めるためには、そのデータに対して予め用意した、暗号化に必要な情報を使い暗号化を施すといったように、機密性保持のための独立情報が別途必要となる。一方、暗号化の技術においては、暗号の符号化や復号化の際にそのアルゴリズムに依存した独立情報が別途必要な場合、その独立情報を一般的に鍵（キー）情報と呼んでいる。

一般的に、独立情報、例えば暗号においては鍵情報、の存在を隠すという秘匿性を担保するため、保全性の高い保管場所及び保管方法などの、独立情報の管理保管方法が必要とされている。またその保全性の完全な維持は難しいとされている。

従来のシンボルの技術は、エラー訂正機能を導入するなど、符号化されたデータの可用性の向上のための工夫はなされているが、データそのものの機密性を高める工夫はなされていない。シンボルを利用したデータの機密性を向上させるためには、独立情報の導入が必要となる。それに伴い、独立情報の管理保管方法が必要とされる。しかしながら、その独立情報の保全のため、対象とするデータと別管理を行うことは、その対応付けを含め独立情報の管理を難しくする。

本発明においては、従来のシンボルシステムから見た場合、独立情報をシンボルの改変情報として扱う。そのため、独立情報を同じシンボル内に埋め込むことになり、独立情報の管理保管方法としては、有効な方法になる。

符号化されたデータは、一般的にシンボルと呼ばれている。データをある単位で符号化しそれをモジュールと呼び、モジュールを集めたものがシンボルとなっていく。理解を簡単化するために、本発明では符号化対象のデータを基礎情報と呼び、また基礎情報を従来のシンボルシステムにより生成した結果を基礎シンボルと呼ぶ。

基礎情報と独立情報は、一般的に互いに独立な情報として扱われる。つまり、一方の情報からもう一方の情報を作り出せるような性格のものではない。

エラー訂正機能を持つシンボルシステムにおいては、データの符号化の際に、エラー訂正のための冗長化された付加情報を一定量含ませる。そのため、そのシステムの許容範囲内であれば、符号化されたデータとしてのシンボルの一部が改変、及び欠落していても正しく復号化出来る。基本的に、シンボルシステムでは、エラー訂正機能によりシンボルの可用性の向上を行っている。

印刷物の傷や汚れが発生しにくい環境下の実運用上では、読み取り処理においても、シンボルの一部が改変、及び欠落していると認識されることも少ない。そのような環境においては、エラー訂正のための冗長化された付加情報の量を減らしても、場合によっては付加情報を無くしても、シンボルの可用性を担保できる。逆に、付加情報の量を増やした場合、ある条件を満たす範囲であれば、意図的にシンボルを改変した場合でも、可用性を担保できるような改変を行える。つまり、シンボル内に可用性を担保するのに十分な条件を満たすように、改変可能な部分を、変更位置として選び出せるということである。実際には、エラー訂正の方式を考慮することで、シンボルのモジュールとそのモジュール内の位置として、変更位置を適当に選び出すことができる。

またそこに施す改変は、任意の値を与えられることから、変更可能情報として考えることができる。つまり、変更位置と変更内容からなる変更可能情報を、新たな符号化の手段とみなすことで、追加情報を埋め込めることが出来る。ここで追加情報は、基礎情報とは独立な情報である。一方この追加情報は、従来のシンボルシステムでは、単なる改変、及び欠落として扱われるため、シンボルの復号化の処理では現れない情報となる。

一般的に、変更可能情報を全て追加情報の符号化に使う必要はない。また、全部使った場合、シンボルシステムの可用性が失われることにつながる。そのため、追加情報の符号化と復号化には、適切な量を伴う変更位置の組み合わせを選ぶ必要がある。また、変更位置の組み合わせや符号化の方法の選択などの、追加情報の符号化に関する自由度を管理する情報を管理情報と呼ぶ。

一方、変更位置と変更内容の組み合わせの内容によっては、基礎情報が正しく認識されない場合があることが考えられる。そのため追加情報には、独立情報以外に冗長情報が必要かもしれない。この場合、基礎情報の復号が正しく行われるように、冗長情報の値を調整する必要があるかもしれない。

独立情報と冗長情報の量の和が追加情報の量より小さい場合、独立情報は、追加情報として従来のシンボルに符号化と復号化ができることになる。独立情報を含んで符号化されたシンボルを独立シンボルと呼ぶ。

追加情報の符号化と復号化の仕組みから、追加情報の符号化の結果と、基礎シンボルとしての符号化の結果が、確率的には半分は一致する。符号化の結果が一致した部分は、第三者による変更位置の特定ができないことになる。一方、変更位置の組み合わせが多数ある場合、その組み合わせの選択肢の多さを利用することで、変更位置の組み合わせの特定を困難にできる。更に、追加情報の符号化方法も無数にあるため、復号化方法の特定も困難になる。これらの条件は、一つでも満たしていれば、追加情報の特定を困難にするものと考えられる。結果として、追加情報の秘匿性が担保できるため、当然そこに含まれる独立情報自体の秘匿性も担保できる。

独立情報そのもの符号化に対しても、エラー検出を含むエラー訂正技術を導入することも出来る。このことによって、シンボル自体の可用性を保ちながら、更に独立情報の可用性も向上させることができる。エラー訂正技術を導入する際には、冗長情報が十分利用できる。

独立情報自体の秘匿性も担保できているため、適用するシステムや基礎情報の量などによって、変更位置を予めシステムの外部で固定的に取り決める程度の運用でも十分に、独立情報を使った機密性の向上の効果を期待できる。

基礎情報に関する考えを独立情報に対して再帰的に適用できる。つまり、エラー訂正機能を持つ符号化された独立情報に対して、意図的に改変を施すことで、更に秘匿性を向上させることもできる。独立情報の符号化に使用する符号化規則は、基礎情報で使用するものと同じである必要もなく、その規則の選択自体でも秘匿性を向上させることもできる。

また独立情報に対して再帰的に適用することにより、独立情報の階層化が行えるためより複雑な管理を行える。このことから、独立情報の堅牢性の向上が行えると期待できる。一方、再帰的に適用するには、適用に耐えられるぐらいに、独立情報の量としてある程度の大きさが必要になる。基礎情報の量の多さによって、適用する階層を決めることで独立情報に対する堅牢性の拡張性を維持することも期待できる。

したがって、秘匿性の高い独立情報を、一つのシンボルで扱えるようになる。つまり、従来のシンボルシステムでは、独立シンボルに対して、基礎情報は正しく検出できるが、独立情報の存在すら検出できない。また第三者が、独立情報の存在に気付いていてもその特定には困難を強いられる。

従来の技術に基づいて復号化される基礎情報とは、独立かつ任意に独立情報が決められる。

そのため、基礎情報の変更を行わず、独立情報のみを利用することもできる。例えば、独立情報を印刷物の管理のための通し番号として考えた場合、複製の管理などに使える。

暗号化の鍵によって、一部又は全部を暗号化されたデータを基礎情報として扱うことを考える。更に、暗号化の鍵情報を独立情報に含めることを考える。独立情報は秘匿性が高いため、暗号化の鍵情報を暗号化の対象となるデータと物理的に同じ場所、つまり一つのシンボルで管理しても、機密性の低下を招く恐れが少ない。

一部が暗号化されたデータを基礎情報として扱う場合、暗号化した部分を文字に写像変換することで、機密性は保たれるが人間に読める形式にできる。この手法を使うと、暗号化しなかった部分の情報が人間の理解できる文字であった場合、従来のシンボルシステムと部分的に互換性を持ったシステムを構築できる。つまり、従来のシンボルシステムでもある程度の内容、つまり暗号化されていなかった部分のみが理解できるシステムである。

第三者によって独立シンボルの解析を試みる場合、一般的には、従来のシンボルシステムで基礎情報を復号化し、更に基礎情報を再シンボル化することを考える。この場合、保護シンボルとの比較から、確率的には半分の改変場所の情報は判ってしまう。しかしながら、一つのシンボルからは、残りの半分は特定できないことにもなる。そのため第三者によって、全ての場所が特定されるには、多くの印刷物の例が必要になる。また一つの独立情報の量が多い場合、適用されている符号化規則の推測は、第三者にとって、更に難しくなる。つまり、ある程度の大きさを持った独立情報を使う場合、管理情報として、特定の変更位置の組み合わせを固定で持っていても、かなり秘匿性の保つことが出来る。

管理情報として、符号化規則の選択と変更位置の組み合わせの選択を動的に行うことも可能である。例えば、基礎情報にハッシュ技法を使う方法である。ハッシュの実現時方法、及び写像先のビット数や符号化規則の選択と変更位置の組み合わせの選択で秘匿性の向上も見込まれる。

独立情報の秘匿性は、恒久的に安全な暗号化システムが存在しないのと同様に、恒久的なものではない。しかしながら、基礎情報の最低量がおおきくなることで、独立情報の量を増やせるので、独立情報の階層構造の導入を行うなど将来に向けた拡張性のための仕掛けを持っていると考えられる。

シンボルシステムによっては、読取装置と複合化のためのソフトウエアが一体になったものがある。しかしながら、本発明では、読取装置と複合化のためのソフトウエアは、基本的に分離していることを想定している。それは、独立情報の符号化に関する自由度を管理する、管理情報を分離することである。そうすることによって、管理情報による応用の多様性に対応するためである。但し、管理情報の用途を限定したり、他の工夫をしたりすることなどで、一体化することを否定するものではない。

よって、本発明は、シンボル符号化ソフトウエア５０、シンボル復号化ソフトウエア５１、シンボルの印刷装置３０及びシンボルの読取装置３１からなる。印刷装置３０及び読取装置３１は、シンボルシステムのための専用装置である必要はない。

図１は、本発明により基礎情報１０と独立情報１１を１つのシンボルに組み込む仕組みの一実施形態を示したシステム構成図である。

従来のシンボル符号化ソフトウエア２０と従来のシンボル復号化ソフトウエア２１を本発明との対比のために示す。

基礎情報１０は、従来のシンボル符号化ソフトウエア２０によって基礎シンボルに符号化される。同様に基礎情報１０は、本発明によるシンボル符号化ソフトウエア５０によって基礎シンボルに符号化できる互換性を持つ。

基礎情報１０と独立情報１１は、本発明によるシンボル符号化ソフトウエア５０によって独立シンボルに符号化される。

従来のシンボル符号化ソフトウエア２０又は本発明によるシンボル符号化ソフトウエア５０によって生成されたシンボルは、印刷装置３０によって、基礎シンボルや独立シンボルの印刷された印刷物４０として出力される。

基礎シンボルや独立シンボルの印刷された印刷物４０は、読取装置３０によって、シンボルが認識され、従来のシンボル復号化ソフトウエア２１を使用した場合、基礎情報のみが復号化される。

基礎シンボルや独立シンボルの印刷された印刷物４０は、読取装置３０によって、シンボルが認識され、本発明によるシンボル復号化ソフトウエア５１を使用した場合、基礎情報と独立情報が復号化される。

図２は、図１の本発明によるシンボル符号化ソフトウエア５０において、情報の符号化フロー図である。

２０１で示される従来の符号化を行った後、従来システムと互換性を保つため、２０２で示す条件の判断を行う。独立情報がない場合、出力される内容は、基礎シンボルに一致する。独立情報があった場合、２０３で示される独立情報によるシンボルの変化点を反映することにより、出力される内容は、独立シンボルに一致する。

独立情報の内容によっては、基礎シンボルと独立シンボルが一致する場合もあり得る。この場合、独立情報がないのか、あるのかが判らなくなる。そのため、独立情報がある場合、基礎シンボルと独立シンボルが一致してはいけない。そして、一致を避けるために、追加情報に含まれる冗長情報を操作する必要がある。もし、従来システムと互換性を保つ必要がなければ、この限りではない。しかしながら、従来システムによる模倣対策は別途行う必要があるかもしれない。

図３は、図１の本発明によるシンボル復号化ソフトウエア５１において、情報の復号化フロー図である。

３０２で示される従来の複号化を行うことで、先ずは基礎情報を取り出す試みを行う。独立情報の取り出しには、基礎情報が必要な場合もあるためでもある。

３０４で示される独立情報によるシンボルの変化点を検出する方法は、基礎情報に対するハッシュ技法を使うなど各々のシステムに依存した方法を使用する。

３０５で示される独立情報の復号化の処理では、エラー検出を含むエラー訂正技術を導入している場合、読取エラーによるエラーの検出や訂正が行われる。読取エラーの程度によっては、ここでエラーが発生する。しかしながら、エラー検出やエラー訂正技術を導入していない場合、エラーは発生しない。

３０７で示される独立情報による付加処理では、システムで決めた独立情報の利用法に従って、基礎情報の暗号の解読などを行う。

システム構成を示した平面図である。 情報の符号化の流れを示したフロー図である。 情報の復号化の流れを示したフロー図である。

符号の説明

１０：入力に使用する基礎情報
１１：入力に使用する独立情報
１２：従来の方法で復号化された基礎情報
１３：本発明で取り出された独立情報
２０：従来のシンボルの符号化ソフトウエア
２１：従来のシンボルの復号化ソフトウエア
３０：シンボルの印刷装置
３１：シンボルの読取装置
４０：シンボルの印刷物
５０：本発明によるシンボルの符号化ソフトウエア
５１：本発明によるシンボルの復号化ソフトウエア

Claims (8)

1. エラー訂正機能を持つバーコードシンボル、２次元コードシンボルあるいは類似する記号化シンボルにおいてこれらをシンボルと総称し、そのシンボルが印刷時の状態に対し、読み取り時にエラーの起き難い環境下であり、エラー訂正が正しく行える程度であるなら、符号化された内容に一致する復号化が行える範囲内で意図的にシンボルの改変を行えることを利用し、利用可能な改変位置の一部を選択することでエラー訂正の機能を損なわないようしつつ、その改変位置の組み合わせと改変結果を新たな符号化の方法とみなすことでシンボルの復号化の処理では現れない追加情報を重ねて埋め込めることが出来ること、また重ねて埋め込むことで改変内容が判り難くなるため秘匿性を担保出来ることで、その追加情報を任意の用途に使える独立した情報として一つのシンボル内で秘匿性ある独立情報の管理が行える方法
2. 秘匿性のある独立情報の符号化と復号化に対して、エラー訂正機能を持たせることで、シンボル自体の可用性を保ちながら、更に独立情報の可用性も向上させる方法
3. 独立情報の符号化規則の適用に関する管理情報である、シンボルの変更位置の組み合わせを、適用するシステムや従来のシンボルで扱う情報の量などによって、予めシステムの外部で固定的に取り決めることで、独立情報の導入の利便性を向上させる方法
4. 独立情報の符号化規則の適用に関する管理情報である、シンボルの変更位置の組み合わせを、システム固定やシステムの外部に特定の情報を管理することなしに、符号化するデータそのものを適用に関する管理情報として利用すること、つまり情報の量や情報に対するハッシュなどを利用することにより、動的に選択することを可能にするため、独立情報の秘匿性の高度化が行える方法
5. 独立情報に本発明による情報の符号化と復号化を再帰的に適用すること、つまりエラー訂正機能を持った独立情報の符号化に対して、独立情報内に更に独立情報の管理が行える方法を、際限なく適用することで独立情報の階層化が行えるためより複雑な管理を行えることから、独立情報の堅牢性の向上を行えると期待でき、一方、従来のシンボルで扱うデータの量の多さによって、適用する階層を決めることで独立情報に対する堅牢性の拡張性を維持する方法
6. 秘匿性のある独立情報の応用例として、独立情報を暗号化の鍵（キー）情報として使用する暗号化を施すことで、一つのシンボル内で機密性の高いデータの符号化を行える方法
7. 秘匿性のある独立情報の応用例として、シンボルの印刷媒体自体の不正な複製の検出を行うことで、印刷媒体に対し機密性の高い管理手段を与える方法
8. 秘匿性のある独立情報の応用例として、従来のシンボルが扱うデータの一部のみを、独立情報を暗号化の鍵（キー）情報とする暗号化を施すことにより、従来のシンボルシステムと部分的な互換性を保つ方法

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