JP2009015471A - Ｕｓｂストレージデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 記憶データが漏洩しても解読できないようにデータを暗号化させて記憶できるＵＳＢストレージデバイスを提供する。
【解決手段】 暗号化アプリケーションは、セッション鍵生成手段と、セッション鍵を小型ＩＣカードに送信する手段と、セッション鍵で平文データを暗号化し第１暗号化データを作成する手段と、暗号済みデータの一部の抽出データを小型ＩＣカードに送信する手段と、暗号化データを暗号済みデータの元の抽出位置に戻して第２暗号化データを作成する手段と、小型ＩＣカードから受信した暗号化セッション鍵を受信して、第２暗号化データの先頭位置に暗号化セッション鍵を付加して第３暗号化データを作成する手段とを有し、小型ＩＣカードは、受信したセッション鍵を暗号鍵で暗号化し、ＵＳＢストレージデバイスに返送する処理と、受信した抽出データを暗号鍵で暗号化し、ＵＳＢストレージデバイスに返送する処理とを行う手段とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子機器に接続してデータの送受信を行うＵＳＢコネクタ部と、暗号化アプリケーションが格納されているメモリ部と、少なくとも本人認証機能及び暗号化機能を有する小型ＩＣカードを着脱可能に装着したリーダライタ部とを備えたＵＳＢストレージデバイスに関する。

従来、パーソナルコンピュータ（パソコン）などの電子機器に着脱可能に装着させて、データを記憶させることができる大容量外部記憶デバイスとして、ＵＳＢストレージデバイスが使用されている。
これらのＵＳＢストレージデバイスは、大容量のデータを記憶させることが可能であると共に、小型、軽量であり持ち運びしやすいことから、近年、安価でより容量の大きな製品が開発、販売され、バックアップや、データの移動などにおいて利用され、急速に普及してきている。（例えば、特許文献１〜３参照）

特開２００１−３５０９２号公報 特開２００５−２７６０２５号公報 特開２００６−１９５６２９号公報

しかしながら、大容量のデータを簡単に持ち運べるという利便性を有する反面、持出したＵＳＢストレージデバイスを外出先でうっかり落としてしまったり、置き忘れてしまうなどして紛失したり、盗難にあったりなどして、第三者に渡ってしまうことも予想され、重要なデータが第三者に洩れて、不正利用が行われ被害が発生するという危険性もある。
このような事故を防止する方法として、パソコンからＵＳＢストレージデバイスにデータを書き込む際に、パソコンに搭載させた暗号化ツールを利用して、パソコンからＵＳＢストレージデバイスに書き込むデータを、一旦、書き込み前に暗号化させてからＵＳＢストレージデバイス内のメモリに書き込むことで、仮にＵＳＢストレージデバイスが第三者に渡ったとしても記憶されたデータの内容がわからないようにするなどのセキュリティ対策を図っている。
そして、ＵＳＢストレージデバイスのメモリに記憶された、暗号化されたデータを解読する場合には、ＵＳＢストレージデバイスから暗号化されて記憶されているデータをパソコンで読み取った後に、パソコンに搭載されている復号ツールを利用して、復号処理を行ってから読み取れるようにしている。

上記の方法を利用すれば、たとえＵＳＢストレージデバイスが紛失したり、盗まれた場合でも、ＵＳＢストレージデバイスに記憶されているデータが簡単に漏洩することがなくなるが、これらのシステムを活用する前提として、パソコン側に暗号化ツールや復号ツールを搭載させて用意しておかなければならないという制約が生じる。
つまり、ＵＳＢストレージデバイスの利用者が、特定の複数のパソコンだけを使用して、それらのパソコン間でＵＳＢストレージデバイスを用いてデータの移動を行うだけの利用を目的とするのであれば、そのような方法でもよいが、不特定のパソコンを使用してＵＳＢストレージデバイスの利用を行うことを目的としている場合には、ＵＳＢストレージデバイスの利用が特定のパソコンだけに制限されてしまい当初の利用目的が達成できないという問題がある。
また、上記の暗号化処理を行えるようにして不特定のパソコンでＵＳＢストレージデバイスの使用が行えるようにするために、全てのパソコンに暗号化ツールや復号ツールを搭載させておけばよいが、全てのパソコンに暗号化ツールや復号ツールを搭載させておくということは、パソコンのメモリ容量上、機能上、コスト上などからも負担になり好ましくないという問題がある。

また、ＵＳＢストレージデバイスのメモリ内に認証に使用するパスワードの情報（ハッシュ化されたパスワードなど）を格納しておき、認証処理を行うことも行われているが、これらの情報は、通常のメモリ内に格納されており物理的攻撃や論理的攻撃に対して弱く（耐タンパ性が弱い）、パスワードの情報が漏洩されて不正行為が行われる危険性を有しているという問題がある。

本発明は、パソコン側に予め暗号化ツールや復号ツールを用意することなく、ＵＳＢストレージデバイスのメモリに暗号化させてデータを記憶でき、また、パソコンでＵＳＢストレージデバイスのメモリに記憶されている暗号化データを読み取る際には、復号させてパソコンに送信できるようにして、ＵＳＢストレージデバイスが不特定多数のパソコンで利用できるようにし、更に、ＵＳＢストレージデバイスのメモリ内に記憶されているデータが漏洩された場合でも、解読できないようにデータを暗号化させて記憶できるようにしたＵＳＢストレージデバイスを提供することを目的とする。

本発明のＵＳＢストレージデバイスは、電子機器に接続してデータの送受信を行うＵＳＢコネクタ部と、暗号化アプリケーションが格納されているメモリ部と、少なくとも本人認証機能及び暗号化機能を有する小型ＩＣカードを着脱可能に装着したリーダライタ部とを備えたＵＳＢストレージデバイスであって、前記暗号化アプリケーションは、セッション鍵を生成する手段と、前記生成したセッション鍵を前記小型ＩＣカードに送信する手段と、前記鍵生成手段で生成したセッション鍵を利用して平文データを暗号化して第１暗号化データを作成する手段と、前記暗号化した暗号済みデータの一部の抽出データを小型ＩＣカードに送信する手段と、小型ＩＣカードから受信した暗号化データを、前記暗号済みデータの元の抽出位置に戻して第２暗号化データを作成する手段と、小型ＩＣカードから受信した、暗号化されたセッション鍵を受信して、第２暗号化データの先頭位置に前記暗号化されたセッション鍵を付加して１ファイル化した第３暗号化データを作成する手段と、を有し、前記小型ＩＣカードは、暗号鍵が記憶されたメモリ部と、前記リーダライタ部から受信したセッション鍵を、前記暗号鍵を用いて暗号化して、前記ＵＳＢストレージデバイスに返送する処理と、前記リーダライタ部から受信した前記抽出データを、前記暗号鍵を用いて暗号化して、前記ＵＳＢストレージデバイスに返送する処理とを行う手段と、を有していることを特徴とする。

また、本発明のＵＳＢストレージデバイスは、前記小型ＩＣカードは、本人認証用情報が記憶されたメモリ部と、前記本人認証用情報に基づく認証処理を行う手段と、を有していることを特徴とする。

更に、本発明のＵＳＢストレージデバイスは、前記小型ＩＣカードが、ＳＩＭカード、ＵＩＭカード、ＵＳＩＭカードのいづれかであることを特徴とする。

したがって、本発明のＵＳＢストレージデバイスは、ＵＳＢストレージデバイスで生成されたセッション鍵を用いてデータを暗号化した後に、更に、ＵＳＢストレージデバイス内に装着された小型ＩＣカード内に記憶されている暗号鍵を用いて暗号化したデータの一部を暗号化して、既に暗号化されているデータに追加させる処理を行うので、ＵＳＢストレージデバイスのメモリに記憶されたデータが漏洩されたとしても、そのデータを解読することができないため、データの漏洩を防止することができると共に、小型ＩＣカードが装着されたＵＳＢストレージデバイスにおいて、それらの暗号化処理が行われるので、不特定多数のパソコンで利用できるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイスを図面に基づいて説明する。
尚、本発明の実施形態では、電子機器としてパソコンを用いた場合について説明するが、ＵＳＢストレージデバイスを利用できる電子機器であれば、パソコンに限らず本発明を適応できるものである。
図１には、本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイス１を、電子機器であるパソコン２のＵＳＢコネクタに装着させた状態を示す斜視図が示されている。
このＵＳＢストレージデバイス１にも、パソコン２のＵＳＢコネクタと交信可能に接続するためのＵＳＢコネクタ３が備えられている。
図１に示すように、ＵＳＢコネクタ３をパソコン２のＵＳＢコネクタに挿入することで、パソコン２によりＵＳＢストレージデバイス１へのデータの書き込みや、ＵＳＢストレージデバイス１のメモリに記憶されたデータをパソコン２で読み取れるようになる。

また、ＵＳＢストレージデバイス１は、本人認証機能及び暗号化機能を有する小型ＩＣカード４が着脱可能に装着できるように構成されている。
この小型ＩＣカード４は、例えば、ＳＩＭカード、ＵＩＭカード、ＵＳＩＭカードなどのカードであり、メモリとＣＰＵを備えており、小型ＩＣカード４に備えられているリーダライタ部により、ＵＳＢストレージデバイス１と小型ＩＣカード４との間で、データの送受信を行えるように構成されている。

図２に示すように、ＵＳＢストレージデバイス１には、小型ＩＣカード４との間でデータの書き込みや読み取りを行うＩＣカードリーダライタ部５と、ＩＣカードリーダライタ部５に接続された第１コントローラ部６と、メモリ７と、メモリ７に接続された第２コントローラ部８と、第１コントローラ部６と第２コントローラ部８に接続されたＵＳＢインターフェース部９とが備えられている。
また、ＵＳＢインターフェース部９は、ＵＳＢコネクタ３に接続されている。
メモリ７は、第２コントローラ部８により擬似的に仮想ＣＤ−ＲＯＭ７ａと通常のメモリ部分７ｂとに分かれており、パソコン２上からは２つのデバイスが接続されているものとして検知される。

仮想ＣＤ−ＲＯＭ７ａには、小型ＩＣカード４を利用する暗号化アプリケーションが格納されている。
ＣＤ−ＲＯＭの自動実行機能を持ったＯＳ上では、この暗号化アプリケーションが読み出され、パソコン２のメモリ上で自動的に実行される。
この暗号化アプリケーションは、ＵＳＢインターフェース部９を介して通信する機能を有している。

暗号化アプリケーション起動時の流れは、図３のようになる。
図３に基づいて、暗号化アプリケーション起動時の流れを説明する。
まず、暗号化アプリケーションを起動させる。（ステップＳ１）
そして、暗号化アプリケーションは、ＵＳＢストレージデバイス１に小型ＩＣカード４がつながっているか否かの確認処理を行う。（ステップＳ２）
ここで、小型ＩＣカード４がつながっていることが確認できない場合には、処理を終了する。
また、暗号化アプリケーションが起動できない旨の情報をパソコンに送信して処理を終了してもよい。
また、小型ＩＣカード４がつながっていることが確認できた場合には、ＵＳＢストレージデバイス１と小型ＩＣカード４との間を安全に通信するためのセッション鍵を生成して、小型ＩＣカード４との間でセッション鍵の交換を行なう。
これにより、セッション鍵の交換が行われた後において、ＵＳＢストレージデバイス１と小型ＩＣカード４との間で送受信されるデータは、セッション鍵を用いて暗号化/復号を行なうように通信経路暗号化の初期化が行われる。（ステップＳ３）

その後、利用者がパソコン２に入力したパスワードが、パソコン２からＵＳＢストレージデバイス１に送信されてきた場合に、ＵＳＢストレージデバイス１から小型ＩＣカード４にパスワードを送信し、小型ＩＣカード４に記憶されているパスワードとの照合処理によるユーザ認証が行われる。（ステップＳ４）
このユーザ認証で認証が受けられた場合には、暗号化アプリケーションが、ＵＳＢストレージデバイス１のメモリ７ａへ格納するファイルの入力待ち状態へと遷移する。（ステップＳ５）
また、このユーザ認証で認証が受けられない場合には、暗号化アプリケーションが終了される。

次に、パソコン２からＵＳＢストレージデバイス１に送信されてきたデータを、小型ＩＣカード４を利用して暗号化し、ＵＳＢストレージデバイス１のメモリ７ａに格納する手順を、図４及び図５に基づいて説明する。
図４及び図５には、ＵＳＢストレージデバイス１内で実行される処理と、小型ＩＣカード４内で実行される処理とが、区別できるように示されている。
まず、パソコン２からＵＳＢストレージデバイス１に送信されてきたデータ、つまり平文データを暗号化されたデータとして、メモリ７ａに格納する場合に、鍵生成手段によりセッション鍵１３が生成される。（ステップＳ１１）
そして、平文データを、セッション鍵１３を用いて暗号化して第１暗号化データ１０が作成される。（ステップＳ１２）
また、その生成されたセッション鍵１３が、ＵＳＢストレージデバイス１に装着されている小型ＩＣカード４に送信される。（ステップＳ１３）

小型ＩＣカード４において、ＵＳＢストレージデバイス１のリーダライタ部から受信したセッション鍵１３が、小型ＩＣカード４のメモリに記憶されている暗号鍵１４を用いて暗号化される。（ステップＳ１４）
そして、暗号鍵１４を用いて暗号化されたセッション鍵１５が、ＵＳＢストレージデバイス１に返送される。（ステップＳ１５）

次に、ＵＳＢストレージデバイス１内では、既にセッション鍵１３を用いて暗号化した第１暗号化データ１０の中から部分的にデータが抽出される。（ステップＳ１６）
そして、部分的に抽出されたデータが、ひとつにまとめられる。（ステップＳ１７）
更に、ひとつにまとめられた抽出データ１６が、ＵＳＢストレージデバイス１から小型ＩＣカード４内へ送信される。（ステップＳ１８）

次に、ＵＳＢストレージデバイス１から小型ＩＣカード４で受信した抽出データは、小型ＩＣカード４のメモリに記憶されている暗号鍵を用いて暗号化される。（ステップＳ１９）
そして、暗号化された抽出データ１７は、小型ＩＣカード４からＵＳＢストレージデバイス１へ送信される。（ステップＳ２０）
ＵＳＢストレージデバイス１は、小型ＩＣカード４から受信した暗号化された抽出データ１７について、第１暗号化データ１０の中から部分的に抽出した元の位置に戻して、第２暗号化データ１１を作成する。（ステップＳ２１）
次に、ＵＳＢストレージデバイス１内において、第２暗号化データ１１の先頭位置に、既に小型ＩＣカード４から受信している暗号化されたセッション鍵１５を付加して、１ファイル化された第３暗号化データ１２を作成する。（ステップＳ２２）
上記の処理により、作成された第３暗号化データ１２は、ＵＳＢストレージデバイス１内のメモリ７ａに格納されて、第三者が解読できない状態で記憶される。

上記したように、本発明のＵＳＢストレージデバイスは、小型ＩＣカード４内に記憶されている暗号鍵１４が、小型ＩＣカード４内から読み出されることがないために、小型ＩＣカード４内において、暗号鍵１４を用いて、セッション鍵１３の暗号化と、第１暗号化データ１０の中から部分的に抽出されたデータの暗号化とが行われて、ＵＳＢストレージデバイスに戻された場合に、ＵＳＢストレージデバイス１内のメモリ７ａに格納された暗号化データが不正に読み取られても、復号できないようにしてある。
また、本発明のＵＳＢストレージデバイスは、上記したパソコンに限定されるものではなく、ＵＳＢストレージデバイスを使用してデータの書き込みやデータの読み取りを行うことができる電子機器に広く適応できるものである。

尚、小型ＩＣカード４の代わりに通常使用されている形状（85.60 × 53.98 mm）のＩＣカードを用いるようにしてもよい。
この場合には、ＵＳＢストレージデバイスに、通常使用されている形状のＩＣカードを装着できるリーダライタを設ける。

本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイスに関し、電子機器であるパソコンのＵＳＢコネクタに装着させた状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイスのシステム構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイスに関し、暗号化アプリケーション起動時の初期化の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイスに関し、暗号化アプリケーションの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るＵＳＢストレージデバイスに関し、暗号化アプリケーションの処理手順を示す概要図である。

符号の説明

１ ＵＳＢストレージデバイス
２ パソコン
３ ＵＳＢコネクタ
４ 小型ＩＣカード
５ ＩＣカードリーダライタ部
６ 第１コントローラ部
７ メモリ
７ａ 仮想ＣＤ−ＲＯＭ
７ｂ 通常のメモリ部分
８ 第２コントローラ部
９ ＵＳＢインターフェース部
１０ 第１暗号化データ
１１ 第２暗号化データ
１２ 第３暗号化データ
１３ セッション鍵
１４ 暗号鍵
１５ 暗号化されたセッション鍵
１６ ひとつにまとめられた抽出データ
１７ 暗号化された抽出データ

Claims (3)

1. 電子機器に接続してデータの送受信を行うＵＳＢコネクタ部と、暗号化アプリケーションが格納されているメモリ部と、少なくとも本人認証機能及び暗号化機能を有する小型ＩＣカードを着脱可能に装着したリーダライタ部とを備えたＵＳＢストレージデバイスであって、
   前記暗号化アプリケーションは、セッション鍵を生成する手段と、前記生成したセッション鍵を前記小型ＩＣカードに送信する手段と、前記鍵生成手段で生成したセッション鍵を利用して平文データを暗号化して第１暗号化データを作成する手段と、前記暗号化した暗号済みデータの一部の抽出データを小型ＩＣカードに送信する手段と、小型ＩＣカードから受信した暗号化データを、前記暗号済みデータの元の抽出位置に戻して第２暗号化データを作成する手段と、小型ＩＣカードから受信した、暗号化されたセッション鍵を受信して、第２暗号化データの先頭位置に前記暗号化されたセッション鍵を付加して１ファイル化した第３暗号化データを作成する手段と、を有し、
   前記小型ＩＣカードは、暗号鍵が記憶されたメモリ部と、前記リーダライタ部から受信したセッション鍵を、前記暗号鍵を用いて暗号化して、前記ＵＳＢストレージデバイスに返送する処理と、前記リーダライタ部から受信した前記抽出データを、前記暗号鍵を用いて暗号化して、前記ＵＳＢストレージデバイスに返送する処理とを行う手段と、を有していることを特徴とするＵＳＢストレージデバイス。
2. 前記小型ＩＣカードは、本人認証用情報が記憶されたメモリ部と、前記本人認証用情報に基づく認証処理を行う手段と、を有していることを特徴とする請求項１記載のＵＳＢストレージデバイス。
3. 前記小型ＩＣカードが、ＳＩＭカード、ＵＩＭカード、ＵＳＩＭカードのいづれかであることを特徴とする請求項１記載のＵＳＢストレージデバイス。
   

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