JP2008520130A

JP2008520130A - 光学的マシン固定方法およびシステム

Info

Publication number: JP2008520130A
Application number: JP2007540426A
Authority: JP
Inventors: エッチセリンフレウンド、リチャード
Original assignee: エッチセリンフレウンド、リチャード
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2008-06-12
Also published as: US20060140407A1; CN101057434A; WO2006053280A2; EP1810432A2; WO2006053280A3

Abstract

【課題】新たな実用レベルの電子的セキュリティ方法を提供する。
【解決手段】複数個のスタンドアロン通信処理デバイスを用いる複数台の通信器間で暗号化送信の権限付与性質を確実にする方法であって、
ａ）上記複数台の通信器間の上記暗号化送信に関与する上記複数個のスタンドアロン通信処理デバイスの内の少なくとも一個のスタンドアロン通信処理デバイスの固有特性を決定する段階と、
ｂ）上記各スタンドアロン通信処理デバイスの内の上記少なくとも一台のスタンドアロン通信処理デバイスの上記固有特性を、権限付与された通信器の権限付与されたスタンドアロン通信処理デバイスに関係付けられた固有特性の一覧表と比較する段階と、
ｃ）上記複数台の通信器の内の上記少なくとも一台の通信器からの暗号化メッセージに対しては、
斯かる通信器が暗号化送信内容を送信するためのスタンドアロン通信処理デバイスが、上記通信器に関係付けられて権限付与された一個以上のスタンドアロン通信処理デバイスに関係付けられた固有特性と合致するときにのみ、
応答を行う段階と、を備えて成る方法。
【選択図】なし

Description

関連出願
本出願は、２００４年１１月１０日に出願された米国仮出願第６０／６２６，７５０号の特典を主張する。
データを、該データを読み取りまたは視認することが権限付与されていない者から隠すための多くのシステムが在る。公開鍵は斯かる“暗号体系”の一例である。

多くの暗号体系は、暗号化鍵および復号化鍵を採用する。好適なシステムにおいて、暗号化鍵および復号化鍵は異なる。好適には、暗号化の方法は復号化の方法を明らかとしてはならない。これは、ＲＳＡ公開鍵方法の基本である。

ＲＳＡにおいては、
Ｅ＿Ｋ＝暗号化ｆ（ｘ）
Ｄ＿Ｋ＝復号化ｆ（ｘ）
である。故に、
Ｄ＿Ｋ（Ｅ＿Ｋ（Ｐ））＝Ｐ
である。Ｅ＿Ｋは、Ｋから算出される公開鍵（ｘ）から算出され得る。Ｘは公開されていることから、誰でも暗号化を行い得る。Ｄ＿Ｋは、Ｐが大きい限りにおいて、個人鍵Ｋを知らずには推定され得ない。

認証は、ＲＳＡの如き暗号体系の解除に対する重要事項である。認証には、（ｉ）解決すべき第１の問題は、各鍵が交換されることを確実にすること、（ｉｉ）解決すべき第２の問題は、メッセージ交換を見ている盗聴者が居るか否かを決定すること、および、（ｉｉｉ）解決すべき第３の問題は、暗号化が所定のエンティティにより行われたことを検証すること、などの複数の問題がある。公開された公開鍵を用いるＲＳＡアルゴリズムは、“信頼できるコンピューティング”と称される正真性を決定する方法を有している。
米国特許第５，１１３，５１８号 "量子鍵分布：セキュリティの未来"（ＱｕａｎｔｕｍＫｅｙＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ：ＴｈｅＦｕｔｕｒｅｏｆＳｅｃｕｒｉｔｙ） "侵入できない暗号化"のための量子鍵を生成するＮＩＳＴシステム群の速度記録（ＮＩＳＴＳｙｓｔｅｍｓＳｅｔｓＳｐｅｅｄＲｅｃｏｒｄＦｏｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＱｕａｎｔｕｍＫｅｙｓｆｏｒ "ＵｎｂｒｅａｋａｂｌｅＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ"）、２００４年５月３日サイエンティフィック・アメリカン（ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＡｍｅｒｉｃａｎ）（２００４年）、第８１〜８７頁

インターネットおよび他のデジタル・デバイスに対しては、新たな実用レベルの電子的セキュリティのための緊急の商的要望が在る。たとえば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔネットワークはこれまでに、“Ｄｉｍｉｔｒｉ”と称されたドイツのハッカーにより侵入されたことがある。このハッカーが一旦アクセスを獲得したときに該ハッカーは管理パスワードおよびユーザ名をダウンロードでき、これらを、自身が４日後に行ったＭｉｃｒｏｓｏｆｔの更なる領域への侵入のために使用した。Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔおよび他者は、情報を保護するデータ暗号化規格（“ＤＥＳ”）と称される保護アルゴリズムを使用している。ＴＨＣハッカー・ツールＬ０ｐｈｔＣｒａｃｋによれば、ＤＥＳに対するクラッキングは比較的に単純である（非特許文献１を参照）。合衆国政府は、ＤＥＳを超えると共に高度暗号化規格（“ＡＥＳ”）と称される新たな規格を実施している。公に利用可能な暗号化に関して作業している政府の部門は、米国国立標準検査院（“ＮＩＳＴ”）である。ＡＥＳは、レインダール規格の暗号化式を使用する公開アルゴリズムである。問題は、ＡＥＳが如何に安全かということである。

本発明の実施例においては、デジタル署名のＲＳＡ要件のひとつ以上を置き換えるために、マシン固定法（ｍａｃｈｉｎｅｌｏｃｋｉｎｇ）が使用される［（ｈｔｔｐ：／／Ｒａｐｈａｅｌ．ｍａｔｈ．ｕｉｃ．ｅｄｕ／〜ｊｅｒａｍｙ／ｃｒｙｐｔ／ｔｅｘｔ／ｃｒｙｐｔ．６．１０．ｔｘｔ）を参照］。

更に別の実施例においては、量子暗号化およびマシン固定の概念が相互に結合されることで、全ての送信の間における送信器および受信器の正真性が保証される。

ＮＩＳＴはすでに、ＡＥＳを置き換えるために量子暗号化と称される別のフォーマットを検討している。量子暗号化（“ＱＫＤ”）は、情報を符号化する鍵として光量子状態を使用する。ハイゼンベルグの不確定性原理を思い起こすと、測定の間において当該亜原子粒子を変化させなければ該亜原子粒子の位置および速度を測定することはできない。故に理論的にはハッカーは、暗号化メッセージを変化させずに該メッセージを読破し得ない。暗号化鍵を作成すべく光量子の使用を前提とすることは容易であるが、実用的な市販デバイスを実現することは非常に困難であることが見出されている。たとえば１９８９年におけるＩＢＭの初期の研究の内のひとつの研究は、開放空気中で僅かに３２センチメートルだけ量子鍵を送信した。光ファイバ送信は４９．８８ｋｍ（３１マイル）を送信可能であり、携帯電話に対しては実用的でない。問題は更に深刻となる。

一連の光量子を１ミリオン・ビット／秒で送信するためには、大型の光量子生成器配列、テレスコープ、および、他端における受信器としての光量子検出器すなわち粒子トラップを必要とする（非特許文献２を参照）。侵入者により一旦看破されたならば変更されるという非常に高速な暗号化システムを開発するには、膨大なエネルギが注がれる。光に基づく非常に高速な暗号化システムは、現状技術の相当な進歩であろう。上記ＮＩＳＴシステムにおいて送信された光量子は４つの方向の内のひとつの方向に偏光されると共に、該光量子は、最大の原因が太陽であるという他の光量子発生源からのノイズの故に、マイクロバーストの間に送信されねばならない。

かなり以前から、ソフトウェアが特定のマシンに対して固定されるというコンピュータ・ソフトウェア固定法は知られてきた（たとえば特許文献１を参照）。この技術は、無権限のコンピュータ・システムによりコンピュータ・プログラムが使用されることを阻止する。典型的にソフトウェア・プログラムは、ハードウェアの各構成要素をマップ作成し、その後に該ソフトウェアが動作する毎に、マップが合致するか否かをチェックする。これは、上記ソフトウェアが一台のマシン上においてのみ動作することを確実とする非常に効率的なツールである。先行技術の幾つかの実施例においてマシン固定法は、当該ソフトウェアを最初にインストールするときにユーザにより製造番号もしくは電話番号が活用されることを必要とする。

本発明の一実施例においては、たとえば光学的プロセッサなどのプロセッサが非常に多数の箇所にてマップ作成される。このマップを作成してアクセスする速度は好適にはギガヘルツ範囲であるが、それが相当に低速なこともある。人手により作られた各部材はそれ自体の可変性を有することから、固有マップが生成され得る。量子暗号化と組み合わされた斯かるマップが使用されることで通信の安全性は大きく増進され、当該通信器が実際に特定の通信もしくはトランザクションに対して実際に権限付与された送信器であることが確実とされる。

今や、高速が可能であるハイブリッドＩＣプロセッサが入手可能である。たとえばハイブリッドＩＣプロセッサは、０３０５４、ニューハンプシャー州、メリマク（Ｍｅｒｒｉｍａｃｋ）、アル・ポール・レーン（ＡｌＰａｕｌＬａｎｅ）１０のＸａｎ３Ｄテクノロジ社（Ｘａｎ３ＤＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から購入され得る。ＵＳＢケーブルは０．５ＴＧｂｓ未満で頭打ちになる一方、斯かるハイブリッドＩＣプロセッサは２００Ｇｂｐｓより高速での動作を許容し得る。この種類の光学的プロセッサは、携帯電話に取付けられた周辺機器にて良好に動作する。

当業者であれば、上記ハイブリッドＩＣのマシン固定を通信デバイスと組み合わせることで、“暗号体系”分野に対して為され得る進歩を理解し得よう。固定箇所の個数および上記プロセッサの速度によれば、安全な認証通信における相当の進歩が許容される。

一実施例の目的は、一種類以上の携帯通信デバイス、携帯電話、ＲＦＩＤまたはスマートカードの光学的署名を提供するに在る。斯かる署名は、光学デバイスにより実行され得るソフトウェア・プログラムにより決定され得る。上記光学的署名は、決定かつ記憶される。権限付与されたひとつの情報源から権限付与された第２の情報源への電子的データの送信に先立ちおよび／または該送信の間に、上記デバイスの光学的署名は送信器および受信器の両方に対して比較される。上記光学的署名は、上記送信器および受信器の両方の正真性を決定すべく使用される。上記通信デバイスにおける光学的構成要素は、上記署名を提供する。記憶された上記署名は、上記デバイスの署名と比較される。もし合致するなら、上記送信は継続する。斯かるシステムは、
１）通信の間において送信器および受信器の正真性を確立して維持し；
２）第２デバイス上で通信が行われることを防止し；
３）無権限の通信器からの不都合な通信を防止し；且つ／又は、
４）通信が非認証デバイスにより受信されることを防止する；
ように構成され得る。

本発明の一実施例に依れば、スマートカードの光学的署名、または一台以上の通信デバイスのマイクロプロセッサの光学的署名が決定かつ記憶されると共に、通信に先立ち送信器および受信器のデバイスに記憶される。通信に先立ち且つ通信の間に、上記署名は比較され、もし署名同士の間に合致があれば送信は継続する。

通信デバイスの署名要素は、マップ作成ソフトウェアによりアクセスかつマップ作成され得る測定可能なパラメータを全てが有するというシステム構成要素に関して記述され得る。上記通信デバイスの署名は、限定的なものとしてで無く、マイクロプロセッサのアクセス速度、マイクロプロセッサのＲＡＭアクセス速度、および、ＲＡＭなどの上記デバイスの幾つかの特性の値として定義され得る。

好適実施例において、マップ作成されるパラメータは、通信デバイスの各構成要素に関して迅速にマップ作成され得る。たとえば、光学的マイクロプロセッサは、ギガヘルツ範囲でアクセスされ得る。

データの送信が光学的であるなら、ギガヘルツ範囲（１０億ビット／秒）で動作することが好適であり得る。これはたとえば、標準的プロセッサにプラグ接続される一対のプリント配線基板により達成され得る。それはまた、マイクロプロセッサ式カード、または、現在においてＸａｎ３Ｄテクノロジ社から入手可能なハイブリッドＩＣプロセッサの如きＣＭＯＳ式マイクロプロセッサ［非特許文献３参照］などの一定種類の光学的インテリジェント・カードによっても達成され得る。

一実施例においては、エンドユーザと送信との間でメッセージを光学的に暗号化する実用的デバイスが開示される。この実施例は、通し番号を付されたマイクロプロセッサであって光学的にアドレス指定され得るマイクロプロセッサを含み得る。該マイクロプロセッサは送信内容に対して通し番号を付されることで、送信内容の正真性を検証し得る。本開示を吟味する当業者であれば理解され得る如く、光学的インタフェースは斯かる多数のソフトウェアのセキュリティ鍵およびプロセッサ速度を許容し得る、と言うのも、該インタフェースは今日において利用可能である非光学的なセキュリティ送信を大きく凌駕し得るからである。

一実施例においては、個人鍵用のソフトウェア・アルゴリズムとマシン固定用のソフトウェア・アルゴリズムとの組み合わせが利用されることで、通信デバイスの正真性が決定される。上記ソフトウェアはたとえば、ＥＥＰＲＯＭデバイスまたはチップの如き包含されたデバイスの一個以上の構成要素上に常駐し得る。

実施例Ｉ
Ｉｎｔｅｌ社は、可搬的な３ギガヘルツのＰｅｎｔｉｕｍ４プロセッサを作成している。Ｉｎｔｅｌ社からのＨｙｐｅｒｔｈｒｅａｄによる３ギガヘルツのＰ４プロセッサが使用され得る。このバージョンにおいては、冷却ファンにより１０５ワットの熱が好適に除去される。該ＣＭＯＳチップは、光学的に異なる様に通し番号を付されたデバイスを提供し得る。

データ読取り速度は、９．５メガバイト／秒に接近し得る。データストリーム速度を２２．１メガバイト／秒まで高めることが可能であり得る。その場合、この速度にては１ギガバイトを４５．２秒で読み取り得る。これは、送信器および受信器を認証すべく通し番号を付すという現在のスマートカード技術と、光学的に、無線で、または、他の任意の送信領域において送信されつつある情報とを用いる量子レベル暗号化に対して実用的に迫るものである。

デバイスの固定を許容するソフトウェアは現状技術において公知である［特許文献１を参照］。

上記光学的カードは、ハードウェア改変なしで高速セキュリティのために既存の携帯電話のメモリスロット内に載置され得る。この例は、Ｔｅｒｏ６００である。

実施例ＩＩ
Ｘａｎ３Ｄテクノロジ社から注文された２個のＩＣによる光学的プロセッサが、異なるＴｒｅｏ６００携帯電話に対して接続され得る。

上記ＩＣチップは、たとえば該チップ上における以下の構成要素のひとつ以上の構成要素をマッピングすることにより、上記デバイスおよび通信ストリームに対して固定され得る：受動的なＲＦ／光学的構成要素；シリコーンＧａＡｓ、ＩｎＰ構成要素；および／または、（全てがシリコンＣＭＯＳ／Ｂｉ−ＣＭＯＳＩＰチップに関係付けられた）マルチスタック式の電子的受動要素。

プロセッサＩＣは現状技術の例であり、幾つかの供給業者から購入され得る。代替的に上記マイクロプロセッサは、たとえばＩｎｔｅｌ社から購入された習用のマイクロプロセッサとされ得る。上記プロセッサは、特許文献１に記述された系統群に応じて特定され得る。上記プロセッサの識別は、デバイスの正真性を決定する上で有用であり得る。上記ＩＣプロセッサおよび通信デバイスに特有な製造変更例によれば、上記ソフトウェアは個々のデバイスの各々における特有の変更例をマップ作成し得る。

本発明の各実施例においては、
１）電子的データを送信する以前に送信および受信デバイスの署名を測定すること；
２）通信の全体に亙り送信および受信デバイスの署名を測定すること；および、
３）全ての通信デバイスに対して測定かつ記憶された認証マップ（個人鍵）および一切の公開鍵が権限付与されたときにのみ、通信を許容すること；
を許容すべくソフトウェアが記述されることが明示される。

Claims

複数個のスタンドアロン通信処理デバイスを用いる複数台の通信器間で暗号化送信の権限付与性質を確実にする方法であって、ａ）上記複数台の通信器間の上記暗号化送信に関与する上記複数個のスタンドアロン通信処理デバイスの内の少なくとも一個のスタンドアロン通信処理デバイスの固有特性を決定する段階と、ｂ）上記各スタンドアロン通信処理デバイスの内の上記少なくとも一台のスタンドアロン通信処理デバイスの上記固有特性を、権限付与された通信器の権限付与されたスタンドアロン通信処理デバイスに関係付けられた固有特性の一覧表と比較する段階と、ｃ）上記複数台の通信器の内の上記少なくとも一台の通信器からの暗号化メッセージに対しては、斯かる通信器が暗号化送信内容を送信するためのスタンドアロン通信処理デバイスが、上記通信器に関係付けられて権限付与された一個以上のスタンドアロン通信処理デバイスに関係付けられた固有特性と合致するときにのみ応答を行う段階とを備えて成る方法。
前記スタンドアロン通信処理デバイスの内の一個以上は携帯電話である、請求項１記載の方法。
前記スタンドアロン通信処理デバイスの内の一個以上は無線電子メール・デバイスである、請求項１記載の方法。
前記スタンドアロン通信処理デバイスの内の一個以上はスマートカードである、請求項１記載の方法。
前記スタンドアロン通信処理デバイスの内の一個以上はＲＦＩＤである、請求項１記載の方法。
前記暗号化送信の内の一回以上の送信は量子暗号化送信である、請求項１記載の方法。
比較される固有特性の内の少なくとも一個の固有特性はＲＡＭアクセス速度である、請求項１記載の方法。
一回以上の送信に関係付けられた個人鍵を有効化する段階を更に備えて成る、請求項１記載の方法。
前記暗号化送信に含まれる前記スタンドアロン通信処理デバイスの各々の固有特性は段階ａ）において決定される、請求項１記載の方法。
当該スタンドアロン通信デバイスが通信を行う対象である別のスタンドアロン通信処理デバイスの固有特性を追求すべく、且つ、公開鍵／個人鍵暗号化システムを用いて上記別のスタンドアロン通信処理デバイスから送信された送信内容を復号化すべく作用的に構成されたスタンドアロン通信デバイス。
当該スタンドアロン通信デバイスは携帯電話である、請求項１０記載のスタンドアロン通信デバイス。
当該スタンドアロン通信デバイスはスマートカードである、請求項１０記載のスタンドアロン通信デバイス。
当該スタンドアロン通信デバイスはＲＦＩＤである、請求項１０記載のスタンドアロン通信デバイス。
当該スタンドアロン通信デバイスは無線電子メール・デバイスである、請求項１０記載のスタンドアロン通信デバイス。