JP2009010470A - 端末装置、グループ管理サーバ、ネットワーク通信システム、並びに暗号化鍵生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチキャスト通信において、情報の秘匿化のために利用するグループ暗号化鍵（グループで共有する鍵）を各ノードで更新することで、ほとんど通信することなくグループ暗号化鍵の更新を行い、また、通常起こりえる鍵更新時のダウンタイムをなくす。
【解決手段】その端末装置を含む複数の端末装置によって構成されるグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成する端末装置と、前記除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成するグループ管理サーバとを有することを特徴とするネットワーク通信システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、端末装置、グループ管理サーバ、ネットワーク通信システム、並びに暗号化鍵生成方法に関し、より詳しくは、例えばマルチキャストネットワークのようなネットワーク上で情報を暗号化及び／又は復号化に使用する暗号化鍵の更新を行うことが可能な端末装置、グループ管理サーバ、ネットワーク通信システム、並びに暗号化鍵生成方法に関する。

情報処理技術や通信技術におけるデジタル化が進む中、様々な電子機器がネットワークに接続され、情報の交換が高速且つ大容量で行われるようになってきている。ネットワーク通信を用いた情報の送受信は、情報交換の即時性、簡便性などの種々の利点を有している一方、情報の不正取得、盗み見などの問題も生じている。このような問題を快活する一方法として、情報の秘匿化の必要性が近年高くなってきている。また、ネットワーク技術が進化し、一対一通信といったユニキャスト通信だけでなく、登録されたメンバのみに情報を送信するようなマルチキャスト通信や不特定多数に送信するようなブロードバンド通信へのニーズが高まってきている。このようなマルチキャスト通信において情報の秘匿化を図る方法としては、情報を暗号化／復号化するための暗号化鍵／復号化鍵を情報の送受信の権限を与えられたメンバに配布しておき、メンバは暗号化鍵／復号化鍵を用いて情報を暗号化／復号化して送受信することにより、第三者の盗み見や不正取得を防止する方法がある。

ところで、マルチキャスト通信おいて、グループメンバを削除する場合、削除されたメンバが今後グループの情報を復号化して閲覧できないようにするため、今まで利用していたグループ暗号化鍵をリボケーションし、新しいグループ暗号化鍵を生成する必要がある。その際、新しいグループ暗号化鍵を配布されるまでの間、暗号化通信ができないといったダウンタイムが発生する。このダウンタイムを最小限にすることが課題となる。

この課題を解決する従来技術として以下の記述が提案されている（例えば、特許文献１）。すなわち、メンバ削除時のダウンタイムをなくすために、新しいグループ暗号化鍵を配布されるまでの間、残りのメンバが一時的に利用するサブグループ暗号化鍵を利用してこのマルチキャスト通信における暗号化通信を行う。サブグループ暗号化鍵とは、特定ノードが含まれない鍵のことで、メンバ数がＮ（Ｎは任意の自然数）の場合、一つのノードはＮ−１個のサブグループ暗号化鍵を保有する。鍵管理サーバは、メンバの削除を要求されると、新しいグループ暗号化鍵とサブグループ暗号化鍵を生成し、各ノードへ配布する必要がある。
特開2005-159780号公開公報

しかし、上記の従来技術では、メンバ削除時のダウンタイムをなくすことはできるが、グループ暗号化鍵を更新する際に、鍵管理サーバは、新しいグループ暗号化鍵とサブグループ暗号化鍵を各ノードに配布しなければならないため、多量の通信量が発生する。よって、通信帯域が限られているような環境下には、適していないといった問題がある。

本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、より詳しくはマルチキャスト通信において、情報の秘匿化のために利用するグループ暗号化鍵（グループで共有する鍵）を各ノードで更新することで、ほとんど通信することなくグループ暗号化鍵の更新を行い、また、通常起こりえる鍵更新時のダウンタイムをなくすことにある。

なお、本発明に関わる主なステークフォルダは、メンバであり、以下のように定義する。
・メンバ：グループに所属・離脱ができる権限を持つノード、端末を利用して情報の暗号化・復号を行う

上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有する。
本発明の第１の態様は、端末装置として提案される。
この端末装置は、同一のグループに属する端末装置間で暗号化された情報の送受信を行うことが可能な端末装置であって、情報を暗号化及び復号化するためのグループ暗号化鍵と、自己以外の端末装置又はメンバに対応する削除鍵を記憶している鍵記憶部と、その端末装置を含む複数の端末装置によって構成されるグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、前記鍵記憶部に記憶された、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵を生成するグループ暗号化鍵更新部とを有することを特徴としている。

本発明の第２の態様は、あるグループに属する端末装置間の通信の暗号化に用いるグループ暗号化鍵と、そのグループに属する端末装置又はメンバに対応する削除鍵を端末装置に送信可能なグループ管理サーバとして提案される。このグループ管理サーバは、グループに新しい端末装置又はメンバが加入した場合、新規グループ暗号化鍵を生成するグループ暗号化鍵生成部と、そのグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、前記鍵記憶部に記憶された、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成するグループ暗号化鍵更新部と、追加メンバが発生した場合当該追加メンバに対応する削除鍵を生成する削除鍵生成部と、グループに属する全端末装置又は全メンバに対応する削除鍵と、更新グループ暗号化鍵と新規グループ暗号化鍵の少なくとも一方とを記憶する鍵記憶部と
を有することを特徴としている。

本発明の第３の態様は、ネットワーク通信システムとして提案される。
このネットワーク通信システムは、その端末装置を含む複数の端末装置によって構成されるグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成する端末装置と、前記除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成するグループ管理サーバとを有することを特徴としている。

本発明の第４の態様は、複数の端末装置又はメンバによって構成されるグループであって、グループ内の通信をグループ暗号化鍵で暗号化するグループからある端末装置又はメンバが離脱する場合、新たなグループ暗号化鍵を生成する暗号化鍵生成方法として提案される。

この暗号化鍵生成方法は、既存のグループ暗号化鍵から所定の関数を用いて第１の値を生成するステップと、前記離脱する端末装置又はメンバに対応する削除鍵から所定の関数を用いて第２の値を生成するステップと、前記第１の値及び前記第２の値から所定の関数を用いて新たなグループ暗号鍵を生成するステップとを有することを特徴としている。

本発明によれば、マルチキャストネットワーク上での情報の秘匿化において、受信メンバの離脱が起こった場合に、ほとんど通信することなく、各ノード単位で、新しいグループ暗号化鍵を生成できるため、削除時に起こるダウンタイムをなくすことが可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

［１．システムの構成例］
図１は、本発明が適用されるネットワーク通信システムの構成例を示すブロック図である。本ネットワーク通信システム１は、グループ管理サーバ１０と、端末装置２０（ここでは、例示のため４個の端末装置を図示し、それぞれを他と区別するため端末装置Ａ、端末装置Ｂ、端末装置Ｃ、端末装置Ｄと表記するが、それぞれの端末装置は同様のハードウエア構成を有するものであり、構成は異なるものではない）と、マルチキャストネットワーク３０とを有している。

グループ管理サーバ１０と各端末装置Ａ〜Ｄは、マルチキャストネットワーク３０に接続されている。端末装置Ａ，端末装置Ｂ，端末装置Ｃは、グループ４０を構成している。同一グループに属する端末装置２０間でマルチキャスト通信が可能であり、各端末装置２０の使用者（メンバと呼ぶ）は、他の端末装置２０にマルチキャスト送信を行うことにより、グループ４０に属する各メンバは、情報を共有することができる。なお、グループに属する単位は、端末装置２０であってもよいし、メンバであってもよい。同一の端末装置２０を複数のメンバが共同使用する場合は、メンバを単位としてグループの管理が行われる。すなわち、削除鍵６０は端末装置２０ごとに生成されるのではなく、メンバごとに生成される。この実施の形態では、グループ４０に属する単位は、端末装置２０であるとして説明するが、この実施形態に本発明が限定される趣旨ではない。

グループ４０に属する端末装置２０（図示の例では、端末装置Ａ，端末装置Ｂ，端末装置Ｃの３台）は、予めグループ暗号化鍵５０を有している。グループ暗号化鍵５０は、グループ４０に属する端末装置２０によって共有される共通鍵のことである。グループ４０の端末装置／メンバの追加・削除時、セキュリティに関わる鍵の定期更新時に、新しいグループ暗号化鍵５０が生成される。ここにいう「暗号化鍵」とは、暗号アルゴリズムの手順を制御するためのデータであって、例えば、コンピュータなどの情報処理装置で処理可能なビット列である。

グループ４０に属する端末装置２０は、グループ暗号化鍵５０を利用して情報の暗号化・復号を行う。一方、端末装置２０にあたる端末をグループ４０から削除する場合は、端末装置２０の削除鍵６０を利用して、新しいグループ暗号化鍵５０を各端末５で生成する。なお、端末装置Ｄは、グループ４０に属していないため、グループ暗号化鍵５０、削除鍵６０を有していない。

また、グループ４０は、同一のグループ暗号化鍵を共有する受信グループであって、このグループ単位で、秘匿情報の暗号化・復号を行う。

以下、ネットワーク通信システム１の構成要素について説明する。
［１．１．グループ管理サーバ］
グループ管理サーバ１０は、グループ４０のような受信グループを、グループ管理テーブル６などを利用して管理しているサーバであって、メンバ（端末装置２０）それぞれに対応する削除鍵を生成し、必要とするメンバ（端末装置２０）に配布する機能と、新たなメンバ（端末装置２０）がグループ４０に追加される時に、そのグループ４０について新しいグループ暗号化鍵（新規グループ暗号化鍵と呼ぶ）を生成し、当該グループ４０に属するメンバ（端末装置２０）に配布する機能を有する。

グループ管理サーバ１０は、演算処理装置（ＣＰＵ）、主メモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）、必要な場合にはハードディスク装置等の外部記憶装置を具備している装置であって、例えばコンピュータ、ワークステーションなどの情報処理装置である。前記ＲＯＭ、若しくはハードディスク装置などに、情報処理装置をグループ管理サーバ１０として機能させるためのプログラムが記憶されており、このプログラムを主メモリ上に載せ、ＣＰＵがこれを実行することによりグループ管理サーバ１０が実現される。また、上記プログラムは必ずしも情報処理装置内の記憶装置に記憶されていなくともよく、外部の装置（例えば、ＡＳＰ（アプリケーション・サービス・プロバイダのサーバなど））から提供され、これを主メモリに乗せる構成であってもよい。

また、グループ管理サーバ１０は、ネットワーク通信機能を有しており、所定の通信プロトコルに従ってってマルチキャストネットワーク３０を介して各端末装置２０とデータの送受信を行うことができる。

図２に、グループ管理サーバ１０の構成例を示した機能ブロック図を掲げる。
図示の通り、グループ管理サーバ１０は、暗号化処理部１１０と、復号化処理部１２０と、グループ暗号化鍵生成部１３０と、グループ暗号化鍵更新部１４０と、削除鍵生成部１５０と、メンバ管理テーブル記憶部１６０と、通信制御部１７０とを有している。
通信制御部１７０は各部１１０〜１６０に接続されているとともに、マルチキャストネットワーク３０と接続されている。ここで「接続されている」とは、物理的・電気的につながれていることにかぎられず、データの送受信が可能な状態であることをいう。

暗号化処理部１１０は、生成したグループ暗号化鍵５０や各端末装置２０の削除鍵６０を暗号化する機能を有する。復号化処理部１２０は、メンバ（端末装置２０）から受信した削除要求メッセージがグループ暗号化鍵で暗号化されて送付された場合に、それを復号する機能を有する。グループ暗号化鍵生成部１３０は、新たなメンバ（端末装置２０）がグループ４０へ加入した際に、新しいグループ暗号化鍵を生成する機能を有する。

グループ暗号化鍵更新部１４０は、既存の受信グループ（例えば、グループ４０）からある受信メンバ（端末装置２０）を削除するメンバ削除要求メッセージを受け取った際に、その削除対象となる端末（「削除対象端末装置」と呼ぶ）の削除鍵６０を元に、既存のグループ暗号化鍵５０を新しいグループ暗号化鍵（「更新グループ暗号化鍵」と呼ぶ）に更新する機能を有する。

図３は、グループ暗号化鍵更新部１４０が実行する更新グループ暗号化鍵の生成方法の例を示したフローチャートである。グループ暗号化鍵更新部１４０は、現在のグループ暗号化鍵、すなわち新規グループ暗号化鍵５０及び更新グループ暗号化鍵５０のうち最後に生成されたグループ暗号化鍵５０から、ハッシュ関数と混合関数などを利用して、新しいグループ暗号化鍵を生成する。

まず、グループ暗号化鍵更新部１４０は、鍵記憶部１７０から現在のグループ暗号化鍵５０を取得する（Ｓ１０）。次に、グループ暗号化鍵更新部１４０は、このグループ暗号化鍵５０からハッシュ関数によりハッシュ値（第１のハッシュ値）を生成する（Ｓ２０）。次に、グループ暗号化鍵更新部１４０は、鍵記憶部１７０から削除対象端末装置２０に対応する削除鍵６０を取得する（Ｓ３０）。次に、グループ暗号化鍵更新部１４０は、この削除鍵６０からハッシュ関数によりハッシュ値（第２のハッシュ値）を生成する（Ｓ４０）。

次に、グループ暗号化鍵更新部１４０は、上記第１のハッシュ値、及び第２のハッシュ値を用いて所定の混合関数によりある出力を生成する（Ｓ５０）。ここで「混合関数」は、２つの入力値から一つの出力値を生成する関数であって、２つの入力値が定まると、常に一つの特定の出力を定めることが可能な関数である。例えば、二値の排他的論理和をとる方法を実行する関数のようなものが、ここにいう混合関数として利用可能である。前記の混合関数の出力は、新たな更新グループ暗号化鍵５０となり、これを鍵記憶部１７０に記憶させる（Ｓ６０）。以上で、グループ暗号化鍵更新部１４０が行うグループ暗号化鍵更新処理は終了する。

削除鍵生成部１５０は、グループ４０のような受信グループに新たなメンバ（端末装置２０）を追加する際に、その端末装置２０の削除鍵６０を生成する機能を有する。削除鍵６０は、各端末装置２０或いはメンバと一対一で対応するデータ、ビット列などである。

メンバ管理テーブル記憶部１６０は、グループ管理サーバ４０が管理対象とするグループ４０、及び各グループ４０に属する端末装置４０（メンバ）を対応付けして記述したテーブルであるメンバ管理テーブルを記憶する機能を有する。図４は、メンバ管理テーブルのデータ構成例を示した図である。図示の例では、メンバ管理テーブル３００は、グループ管理サーバ１０が管理対象とするグループ４０ごとに一つのレコード３０１を有し、各レコード３０１は、グループ４０を特定する情報であるグループ識別情報を格納するグループ識別情報フィールド３０２と、そのグループ４０に属する端末装置４０（或いはメンバ）を特定する情報である端末装置／メンバ識別情報を格納する端末装置／メンバ識別情報フィールド３０３を有している。図３に示した例では、グループ管理サーバ１０が管理対象とするグループは、「グループ１」の一つのみであり、この「グループ１」に属する端末装置４０／メンバは、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃの三台（三人）であることがメンバ管理テーブル３００に記述されている。

図２に戻り、グループ管理サーバ１０の構成例の説明を続ける。鍵記憶部１７０は、グループ暗号化鍵生成部１３０によって生成された新規グループ暗号化鍵５０，或いはグループ暗号化鍵更新部１４０によって生成された更新グループ暗号化鍵５０を記憶すると共に、削除鍵生成部１５０によって生成された削除鍵６０を記憶する機能を有する。

通信制御部１７０は、メッセージやグループ暗号化鍵５０、削除鍵６０などのデータを、マルチキャストネットワーク３０を介して端末装置２０と送受信する機能を有し、例えば、プロトコルスタックを実行するマイクロコンピュータ、及び生成されたデータと電気信号に変換する信号生成回路などで構成されるネットワークカードやネットワークボードなどである。

［１．２．端末装置］
次に、端末装置２０について説明する。端末装置２０は、メンバが本発明にかかるネットワーク通信システム１を利用して、同じグループ４０に属する他のメンバとデータを交換するための装置である。

端末装置２０は、演算処理装置（ＣＰＵ）、主メモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）、必要な場合にはハードディスク装置等の外部記憶装置を具備している装置であって、例えばネットワーク通信機能を有するパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、携帯電話機、携帯ゲーム機などの情報処理装置である。前記ＲＯＭ、若しくはハードディスク装置などに、情報処理装置を端末装置２０として機能させるためのプログラム、又は暗号化鍵更新方法を情報処理装置に実行させるためのプログラムが記憶されており、このプログラムを主メモリ上に載せ、ＣＰＵがこれを実行することにより端末装置２０が実現され、若しくは暗号化鍵更新方法が実行される。

また、端末装置２０は、ネットワーク通信機能を有しており、所定の通信プロトコルに従ってマルチキャストネットワーク３０を介して他の各端末装置２０とデータの送受信を行うことができる。

図５は、端末装置２０の構成例を示した機能ブロック図である。端末装置２０は、受信グループであるグループ４０に属する他の端末装置２０に宛てた情報を暗号化するための暗号化処理部２１０と、同じく受信グループに宛てに送信された情報であって、暗号化された情報を復号するための復号化処理部２２０と、グループ４０のような受信グループに属するある受信メンバ（いずれかの端末装置２０）を削除する要求メッセージをグループ管理サーバ１０から受け取った際に、その受信メンバ（いずれかの端末装置２０）に対応する削除鍵６０を元に、新しい更新グループ暗号化鍵５０を生成するグループ暗号化鍵更新処理部２３０と、グループ暗号化鍵５０、及び自己が属するグループ４０に属する、自己以外の他の端末装置２０に対応する削除鍵６０を記憶する鍵記憶部２４０と、上記各部２１０から２４０と接続され、且つマルチキャストネットワーク３０に接続された通信制御部２５０とを有している。

ここで、端末装置２０のグループ暗号化鍵更新部２３０は、グループ管理サーバ１０のグループ暗号化鍵更新部１４０と同一の更新グループ暗号化鍵生成方法を実行する（図３参照）。従って、同一のグループ暗号化鍵５０及び削除鍵６０を用いる限り、グループ管理サーバ１０及び全端末装置２０は同一の更新グループ暗号化鍵５０を生成する。

［１．３．マルチキャストネットワーク］
図１に戻り、ネットワーク通信システム１の構成要素の説明を続ける。
マルチキャストネットワーク３０は、複数の特定メンバに送信するようなマルチキャストアドレスが利用可能なネットワーク網である。マルチキャストネットワーク３０は、マルチキャストグループの生成、削除、更新の設定が可能である。
以上で、ネットワーク通信システム１の構成要素の説明を終了する。

［２．ネットワーク通信システムの動作例］
次に、ネットワーク通信システム１の動作例、より詳しくはネットワーク通信システム１における新規グループ暗号化鍵５０の生成、及び更新グループ暗号化鍵５０の生成に関する動作例を説明する。

［２．１．更新グループ暗号化鍵の生成（メンバの削除）］
図６は、ネットワーク通信システム１の動作例、より詳しくはネットワーク通信システム１における更新グループ暗号化鍵５０の生成の場合の、動作例を示すシーケンス図である。この例では、グループ管理サーバ１０は、３台の端末装置２０（端末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃとする）のメンバで構成されるグループ４０を管理している。ここで、グループ４０から端末装置２０（端末装置Ｃとする）が離脱するものとする。なお、端末装置Ａは、グループ４０に関する管理者権限を有するものとする。すなわち、端末装置Ａは、グループ管理サーバ１０に新たなメンバの加入、削除を要求する権限を有し、グループ管理サーバ１０は、管理者権限を有する端末装置Ａからの要求に応じて、メンバ管理テーブル３００の更新、新規グループ暗号化鍵５０の生成及び配布、削除鍵６０の生成／削除、更新グループ暗号化鍵５０の生成及び配布などを行う。

まず、端末装置Ａは、メンバ管理サーバ１０及び受信グループメンバの端末装置Ｂ，Ｃに対して、端末装置Ｃの削除要求メッセージをマルチキャストする（Ｓ１１０，Ｓ１４０，Ｓ１６０）。この際、端末装置Ａを用いるメンバは、ある特定の権限をもった管理メンバでもよいし、グループ４０に属する全てのメンバがメンバの追加・削除要求ができてもよい。運用次第で、権限の配置を設定できるものとする。

さて、端末装置Ａからの端末装置Ｃの削除要求メッセージを受信したグループ管理サーバ１０は、メンバ管理テーブル記憶部６０に記憶されているグループ管理テーブル３００のメンバ管理情報を更新し、グループ４０から端末装置Ｃを削除する変更を行う（Ｓ１２０）とともに、鍵記憶部１７０に保持している端末装置Ｃに対応する削除鍵６０と、現在のグループ暗号化鍵５０を入力として、グループ暗号化鍵更新部１４０によって更新グループ暗号化鍵５０を生成し、これを鍵記憶部１７０に記憶させる（Ｓ１３０）。

同様に、端末装置Ｃの削除要求メッセージを受信（Ｓ１４０参照）した端末装置Ｂは、その鍵記憶部２４０に保持している端末装置Ｃに対応する削除鍵６０と、現在のグループ暗号化鍵５０を入力として、グループ暗号化鍵更新部２３０によって更新グループ暗号化鍵５０を生成し、これを鍵記憶部１７０に記憶させる（Ｓ１５０）。

端末装置Ａからの端末装置Ｃの削除要求メッセージは、マルチキャストにより送信されるため、削除対象である端末装置Ｃも、削除要求メッセージを受信する（Ｓ１６０）が、端末装置Ｃは、自己の削除鍵６０である端末装置Ｃに対応する削除鍵６０を記憶していないため、端末装置Ｃは、更新グループ暗号化鍵５０を生成できない（Ｓ１７０）。そのため、削除要求メッセージの送信後にグループ４０に属する端末装置２０（この例では、端末装置Ａ，Ｂ）及びメンバ管理サーバ１０との間で更新グループ暗号化鍵５０を用いて暗号化された情報は、端末装置Ｃでは復号することはできず、グループ４０内の情報が端末装置Ｃで閲覧されることはない。

なお、端末装置Ａもまた、その鍵記憶部２４０に保持している端末装置Ｃに対応する削除鍵６０と、現在のグループ暗号化鍵５０を入力として、グループ暗号化鍵更新部２３０によって更新グループ暗号化鍵５０を生成し、これを鍵記憶部１７０に記憶させる（Ｓ１８０）。これでグループに属する全ての端末装置２０及びグループ管理サーバ１０は、端末装置Ｃの離脱後の暗号鍵である、同一の更新グループ暗号化鍵５０を有することになる。

［２．２．新規グループ暗号化鍵の生成（メンバの追加）］
次にグループ４０へ新たなメンバ（端末装置２０）を追加する場合のグループ暗号化鍵５０の処理について説明する。

図７は、ネットワーク通信システム１の動作例、より詳しくはネットワーク通信システム１における新規グループ暗号化鍵５０の生成の場合の、動作例を示すシーケンス図である。この例では、グループ管理サーバ１０は、３台の端末装置２０（端末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃとする）のメンバで構成されるグループ４０を管理している。ここで、グループ４０に新たな端末装置２０（端末装置Ｄとする）が加入するものとする。

新規にグループ４０に加入する端末装置Ｄは、所定の認証処理（グループ加入処理など）をグループ管理サーバ１０と交信することにより行う（図略）。

認証処理終了後、グループ管理サーバ１０は、削除鍵生成部１５０により端末装置Ｄが知り得ない、端末装置Ｄに対応する削除鍵６０を生成し（図略）、この端末装置Ｄに対応する削除鍵６０を暗号化処理部１１０によって暗号化して、グループ４０に従前から属している端末装置２０（この例では、端末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃ）にマルチキャストによる送信を行う（Ｓ２１０，Ｓ２３０，Ｓ２５０）。なお、ここでの削除鍵の暗号化にには、既存のグループ暗号化鍵５０を用いる。

端末装置Ｄに対応する削除鍵６０を受信した端末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃは、それぞれ復号化処理部１２０により暗号化された端末装置Ｄに対応する削除鍵６０を復号し、端末装置Ｄに対応する削除鍵６０を得る（Ｓ２２０，Ｓ２４０，Ｓ２６０）。なお、各端末装置Ａ，Ｂ，Ｃは、鍵記憶部１７０に端末装置Ｄに対応する削除鍵６０をさらに記憶させる。

次に、グループ管理サーバ１０は、グループ暗号化鍵生成部１３０により、端末装置４０が加わったグループ４０に対応する新規グループ暗号化鍵５０を生成する（Ｓ２７０）。

次に、グループ管理サーバ１０は、暗号化処理部１１０により新規グループ暗号化鍵５０を既存のグループ暗号化鍵５０（前記新規グループ暗号化鍵の直前に生成されたグループ暗号化鍵）で暗号化して、受信グループであるグループ４０の端末装置２０（この例では端末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃ、端末装置Ｄ）にマルチキャスト送信する（Ｓ２８０、Ｓ３００，Ｓ３２０）。

既存のグループ暗号化鍵５０によって暗号化された新規グループ暗号化鍵５０を受信した、加入した端末装置を除いた全端末装置２０は、それぞれ復号化処理部１２０によって新規グループ暗号化鍵５０を取得し、これを鍵記憶部１７０に記憶される。結果として、加入した端末装置を除いた全端末装置２０は、これ以降のデータの送受信を、新規グループ暗号化鍵５０を用いた暗号化・復号化により行うことが可能となる。

一方、グループ管理サーバ１０は、新しくグループ４０に加入した端末装置である端末装置ＤとDiff-Hellmanアルゴリズムなどを使って、セッション鍵を共有する（図略）。次に、グループ管理サーバ１０は、このセッション鍵を利用して、暗号化処理部２１０により新規グループ暗号化鍵５０を暗号化し、これを端末装置Ｄに送信する（Ｓ３４０）。暗号化された新規グループ暗号化鍵５０を受信した端末装置Ｄは、その復号化処理部２２０によって、セッション鍵を用いて暗号化された新規グループ暗号化鍵５０を復号化し、新規グループ暗号化鍵５０を取得する（Ｓ３５０）。取得した新規グループ暗号化鍵５０は鍵記憶部２４０に記憶される。

次に、グループ管理サーバ１０は、加入した端末装置を除いた全端末装置２０である端末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃのそれぞれに対応する削除鍵６０を前記セッション鍵により暗号化し、端末装置Ｄに送信する（Ｓ３６０）。暗号化された削除鍵６０を受信した端末装置Ｄは、その復号化処理部２２０によって、セッション鍵を用いて暗号化された削除鍵６０を復号化し、削除鍵６０を取得する（Ｓ３７０）。ここで取得した削除鍵６０には、端末装置Ｄに対応する削除鍵６０は含まれていない。取得した削除鍵６０は鍵記憶部２４０に記憶される。グループ管理サーバ１０は、メンバ管理テーブル記憶部６０に記憶されているグループ管理テーブル３００のメンバ管理情報を更新し、グループ４０に端末装置Ｄを追加する変更を行う（Ｓ３７１）
以上で、グループに属する全端末装置２０、すなわち末装置Ａ，端末装置Ｂ、端末装置Ｃ、端末装置Ｄはそれぞれ、新規グループ暗号化鍵５０、及び自己以外の全端末装置２０に対応する削除鍵６０を取得したこととなる。

［３．まとめ］
本発明によれば、マルチキャスト通信において、情報の秘匿化のために利用するグループ暗号化鍵（グループで共有する鍵）を各ノードで更新することで、ほとんど通信することなくグループ暗号化鍵の更新が可能である。また、通信量を最小限にしただけでなく、通常起こりえる鍵更新時のダウンタイムをなくすことも可能である。

また、本発明によれば、通信帯域が制限されている場合や、頻繁なメンバの削除が起こりえる場合であっても、リアルタイムでの暗号化鍵の更新が実施できる。

本発明が適用されるネットワーク通信システムの構成例を示すブロック図 グループ管理サーバの構成例を示した機能ブロック図 グループ暗号化鍵更新部が実行する更新グループ暗号化鍵の生成方法の例を示したフローチャート メンバ管理テーブルのデータ構成例を示した図 端末装置の構成例を示した機能ブロック図 ネットワーク通信システムの動作例を示したシーケンス図 ネットワーク通信システムの動作例を示したシーケンス図

符号の説明

１ … ネットワーク通信システム
１０ … グループ管理サーバ
２０ … 端末装置
３０ … マルチキャストネットワーク
１４０，２３０ … グループ暗号化鍵更新部

Claims (5)

1. 同一のグループに属する端末装置間で暗号化された情報の送受信を行うことが可能な端末装置であって、
   情報を暗号化及び復号化するためのグループ暗号化鍵と、自己以外の端末装置又はメンバに対応する削除鍵を記憶している鍵記憶部と、
   その端末装置を含む複数の端末装置によって構成されるグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、前記鍵記憶部に記憶された、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵を生成するグループ暗号化鍵更新部と
   を有することを特徴とする端末装置。
2. あるグループに属する端末装置間の通信の暗号化に用いるグループ暗号化鍵と、そのグループに属する端末装置又はメンバに対応する削除鍵を端末装置に送信可能なグループ管理サーバであって、
   グループに新しい端末装置又はメンバが加入した場合、新規グループ暗号化鍵を生成するグループ暗号化鍵生成部と、
   そのグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、前記鍵記憶部に記憶された、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成するグループ暗号化鍵更新部と、
   追加メンバが発生した場合当該追加メンバに対応する削除鍵を生成する削除鍵生成部と、
   グループに属する全端末装置又は全メンバに対応する削除鍵と、更新グループ暗号化鍵と新規グループ暗号化鍵の少なくとも一方とを記憶する鍵記憶部と
   を有することを特徴とするグループ管理サーバ。
3. 前記グループ管理サーバは、更新グループ暗号化鍵を端末装置に送信しない、ことを特徴とする請求項２に記載のグループ管理サーバ。
4. その端末装置を含む複数の端末装置によって構成されるグループからある端末装置又はメンバが除かれる場合、除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成する端末装置と、
   前記除かれる端末装置又はメンバに対応する削除鍵とグループ暗号化鍵とから、新たなグループ暗号化鍵である更新グループ暗号化鍵を生成するグループ管理サーバと
   を有することを特徴とするネットワーク通信システム。
5. 複数の端末装置又はメンバによって構成されるグループであって、グループ内の通信をグループ暗号化鍵で暗号化するグループからある端末装置又はメンバが離脱する場合、新たなグループ暗号化鍵を生成する暗号化鍵生成方法であって、
   既存のグループ暗号化鍵から所定の関数を用いて第１の値を生成するステップと、
   前記離脱する端末装置又はメンバに対応する削除鍵から所定の関数を用いて第２の値を生成するステップと、
   前記第１の値及び前記第２の値から所定の関数を用いて新たなグループ暗号鍵を生成するステップと
   を有することを特徴とする、暗号化鍵生成方法。

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