JP2009017437A - 暗号化方法、電子申請システム、及び鍵セット生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内容の秘匿性を確保した状態で、仲介者がデータを確認して、新たなデータを付加することのできる暗号化方法、電子申請システム、及び鍵セット生成装置を提供し、データ通信の安全性向上を図ることを目的とする。
【解決手段】暗号化方法として、第１所定条件を満たす３つのコンビネーション鍵Ｋ、及びコンビネーション鍵Ｋの１つと組み合わせて第２所定条件を満たす２つのサブコンビネーション鍵ＳＫを用い、データに対して前記コンビネーション鍵Ｋを用いた暗号化処理を３回重畳して繰返し、コンビネーション鍵Ｋ３による暗号化処理の実行により元のデータを取得するとともに、コンビネーション鍵Ｋ１，K２によって最初に暗号化処理されるデータに対して、サブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２による暗号化処理の実行により元のデータを取得する。
【選択図】図７

Description

この発明は、例えばデータを暗号化して安全に送信し受信側で復号（暗号化処理）できるような暗号化方法、電子申請システム、及び鍵セット生成装置に関する。

従来、データを暗号化して送信する方法として、様々な方法が提案されており、このような暗号化を利用するシステムとして例えば電子投票システムが提案されている（特許文献１参照）。

前記電子投票システムでは、投票情報を共通鍵ＫＡ１で暗号化し、さらに別の共通鍵ＫＡ２で暗号化して認証サーバに送信する。認証サーバは共通鍵ＫＡ２で復号化して集計サーバに送信し、集計サーバは共通鍵ＫＡ１で復号化して投票情報を取得する。また前記共通鍵ＫＡ１，ＫＡ２の送信は、公開鍵と秘密鍵の鍵ペアによって送信される。
この構成により、認証サーバは投票者を認証できるが投票内容を知ることはできないようにしている。

しかし、前記投票システムでは、投票者は共通鍵を２つ管理しなければならず、さらに暗号化処理も２回実行しなければならないため手間のかかるものであり、投票者が鍵をかける順番を間違えると、認証サーバでは復号ができず、投票が正常に受理されないという問題があった。

そこで、このような問題に対して、鍵管理の手間が容易であり、短い暗号処理時間で高い堅牢度を確保し、送信者の認証と内容の秘匿性を確保した証明サーバ等の利用にも適した暗号化方法および秘匿性の高いデータ通信システムが提案されている（特許文献２参照）。

上記暗号化方法は、所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵を用い、データに対して前記コンビネーション鍵の１つを用いた暗号化処理を前記コンビネーション鍵の数だけ重畳して繰返し、最後の上記暗号化処理の実行により元のデータを取得する方法である。

そして、該暗号化方法を利用したデータ通信システムは、送信側装置から仲介装置を介して受信側装置へデータ送信するデータ通信システムであって、上記コンビネーション鍵の１を前記送信側装置に格納し、前記コンビネーション鍵の他の１を前記受信側装置に格納し、前記コンビネーション鍵の１つを用いた暗号化処理を実行する暗号化処理手段を、前記送信側装置及び受信側装置に備えている。

この構成により、コンビネーション鍵を用いて１回暗号化した後は、セットとなる全てのコンビネーション鍵を用いて暗号化処理を行うまで元のデータが得られないため、その間の秘匿性を確保することができる。
従って、例えば送信者がコンビネーション鍵で暗号化処理し、認証サーバ等の他の装置が他のコンビネーション鍵で暗号化処理し、受信者が残ったコンビネーション鍵で暗号化処理して元のデータを取得するといったことが可能となり、この場合、認証サーバ等の他の装置は元のデータの内容を見ることはできないため、送信者の認証と内容の秘匿性確保といった利用が可能となる。

また、データ送信の最下流である受信装置においては、コンビネーション鍵の残りの１を用いて暗号化処理を行うことによって、元のデータを取得できるということは、送信装置で暗号化処理を行ったコンビネーション鍵とともに、仲介装置においてコンビネーション鍵の１を用いて再度暗号化処理を実行していることが証明でき、仲介装置を経由したこと、すなわち正規なルートを通過したデータであることを証明することができる。

特開２００２−２５９６２１号公報 特開２００５−２５８１８８号公報

しかし、前記データ通信システムは、仲介装置を経由したことは間接的に確認できるものの、仲介者が元のデータを確認するシステムではなく、仲介者が内容を確認するような新たなシステム利用することはできなかった。

この発明は、上述の問題に鑑み、短い暗号処理時間で高い堅牢度を確保するとともに、内容の秘匿性を確保した状態で、仲介者がデータを確認して、新たなデータを付加することのできる暗号化方法、電子申請システム、及び鍵セット生成装置を提供し、データ通信の安全性向上を図ることを目的とする。

この発明は、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵、及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用い、データに対して前記コンビネーション鍵の１つを用いた暗号化処理を前記コンビネーション鍵の数だけ重畳して繰返し、最後の上記コンビネーション鍵による暗号化処理の実行により元のデータを取得するとともに、前記コンビネーション鍵の１つによって最初に暗号化処理されるデータに対して、前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵による暗号化処理の実行により元のデータを取得する暗号化方法であることを特徴とする。

前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵は、コンビネーション鍵とでペア構成された鍵であることを含む。
前記データは、文字データ、画像データ、音声データ、又はこれらの組合せ等のデジタルデータで構成することを含む。

前記コンビネーション鍵による重畳的な暗号化処理によって得られた元のデータと、前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵による暗号化処理の実行により得られた元のデータとは、同じ或いは異なるデータであることを含む。なお、データが異なるとは基準となる重畳的な暗号化処理によって得られた元のデータに対して付加されたデータ等であることを含む。

前記構成により、コンビネーション鍵の１つを用いて１回暗号化した元のデータは、セットとなる全てのコンビネーション鍵を用いて暗号化処理を行うか、前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵を用いて暗号化処理を行うまで元のデータが得られないため、その間の秘匿性を確保することができる。

従って、例えば、送信者がコンビネーション鍵で暗号化処理し、仲介者等の他の装置が他のコンビネーション鍵で暗号化処理し、受信者が残ったコンビネーション鍵で暗号化処理して元のデータを取得するといったことが可能となる。
また、仲介用端末等の他の装置において前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵で暗号化処理して元のデータを取得することができるため、送信者が送信した内容を、サブコンビネーション鍵を用いて元のデータを仲介者が確認し、内容を確認した仲介者が暗号化処理された元のデータを重畳して暗号化処理をし、受信者が残ったコンビネーション鍵で暗号化処理して元のデータを取得するといった利用が可能となる。

また、例えば、仲介者端末に、データを付加するデータ付加手段を備えた場合、例えば、申請の代理を委任された代理人が仲介して必要事項を付加して申請する電子申請システムや、第三者的立場である仲介者が元のデータの内容を証明する内容証明システム等に用いることができ、受信者は受信したデータを秘匿性を確保したまま、第三者的立場である仲介者が内容を証明するデータを受信することができ、利用者の満足度を向上することができる。

この発明の態様として、２つの異なる素数を生成し、前記第１所定条件を、全てのコンビネーション鍵を乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件とするとともに、前記第２所定条件を、コンビネーション鍵と対応するサブコンビネーション鍵とを乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件とし、前記除算用定数を、前記２つの素数のそれぞれから１を引いて乗算した積とすることができる。

前記素数を求める方法としては、乱数生成によって求める等、適宜の方法で求めることができる。
前記構成により、複数段階の暗号化処理を経て、最終的な暗号化処理者が元のデータを取得可能とするとともに、前記サブコンビネーション鍵に対応するコンビネーション鍵によって暗号化処理されたデータを前記サブコンビネーション鍵で暗号化処理する処理者が暗号化前のデータを取得可能とするセットの鍵を使用することができる。

また、生成した２つの異なる素数による除算用定数に基づいて、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用いて暗号化処理できるため、例えば、コンビネーション鍵やサブコンビネーション鍵を有さない悪意ある第三者によって復号される可能性が限りなく低く、秘匿性のある暗号化処理を行うことができる。

また、この発明の態様として、前記除算用定数を、第１除算用定数とするとともに、前記暗号化処理を、暗号化対象のデータに１つをコンビネーション鍵又はサブコンビネーション鍵でべき算し、該べき乗により得た値を第２除算用定数で除算し、該除算により得た剰余を暗号データとして出力する処理とし、前記第２除算用定数を、前記２つの素数の積とすることができる。

前記暗号データは、コンビネーション鍵による暗号化処理によって暗号化されたデータ、或いはコンビネーション鍵やサブコンビネーション鍵による暗号化処理によって復号化されたデータであることを含む。

前記構成により、複数段階の暗号化処理を経て、最終的な暗号化処理者が元のデータを取得可能とするとともに、前記サブコンビネーション鍵に対応するコンビネーション鍵によって暗号化処理されたデータを前記サブコンビネーション鍵で暗号化処理する処理者が暗号化前のデータを取得可能とするセットの鍵を使用することができる。

また、生成した２つの異なる素数による第１除算用定数に基づいて、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用いるともに、２つの異なる素数による第２除算用定数に基づく暗号化処理ができるため、効率がよく、秘匿性の高い暗号化処理を行うことができる。

また、この発明は、送信側装置から仲介装置を介して受信側装置へデータ送信する電子申請システムであって、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵と、該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵とを用い、前記送信側装置、前記仲介装置及び受信側装置のそれぞれに前記コンビネーション鍵を格納し、前記仲介装置及び前記送信側装置に、前記データ送信の上流側に位置する装置に格納した前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵を格納し、前記コンビネーション鍵の１つ又は前記サブコンビネーション鍵の１つを用いた暗号化処理を実行する暗号化処理手段を、前記送信側装置、前記仲介装置及び受信側装置に備えた電子申請システムとすることができる。

前記送信側装置、前記仲介装置及び前記受信側装置は、パーソナルコンピュータや携帯情報端末等、データ送信が可能な装置で構成することを含む。
前記コンビネーション鍵は、送信側装置、仲介装置及び受信側装置に格納され、該装置で重畳して暗号化する構成とし、前記サブコンビネーション鍵は、仲介装置と受信側装置に格納され、該装置でそれぞれ暗号化する構成とすることを含む。

前記構成により、元のデータを暗号化して安全に送信し、最終的な受信側で復号可能であるとともに、サブコンビネーション鍵に対応するコンビネーション鍵で最初に暗号化処理したデータをサブコンビネーション鍵で復号可能なシステムを提供することができる。

この発明の態様として、前記仲介装置に、送信するデータに付加データを付加するデータ付加手段とを備えることができる。
前記付加データは、例えば、元のデータの内容を証明する旨のデータや、送信側装置から暗号データを受信した受信時刻、送信側装置のアドレス等の送信者側特定情報、送信側装置に入力させたＩＤとパスワードや生体情報（指紋データ、又は網膜データ等）等による認証を実行した認証結果情報等に関するデータ等であることを含み、元のデータと同種又は異種の文字データ、画像データ、音声データ、又はこれらの組合せ等のデジタルデータで構成することを含む。

これにより、送信側装置でコンビネーション鍵で暗号化された元のデータを受信した仲介装置において、前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵で暗号化処理することによって元のデータを取得し、例えば、元のデータに加筆したり、内容を証明するような付加データを入力し、既に暗号化された元のデータに該付加データを付加するとともに、仲介装置に格納した別のコンビネーション鍵で重畳して暗号化処理を行うことができる。

したがって、重畳した暗号化処理が施されたデータを受信した受信側装置は、残りのコンビネーション鍵で暗号処理を行って元のデータを取得できるとともに、仲介装置に格納したコンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵で暗号化処理して付加データを取得することができる。これにより、例えば、付加データによって送信者が正当であることや元のデータの内容が証明された元のデータを取得することができる。

また、この発明の態様として、２つの異なる素数を生成し、前記第１所定条件に、全てのコンビネーション鍵を乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件を設定するとともに、前記第２所定条件に、コンビネーション鍵と対応するサブコンビネーション鍵とを乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件を設定し、前記除算用定数に、前記２つの素数のそれぞれから１を引いて乗算した積を設定することができる。

前記構成により、複数段階の暗号化処理を経て、最終的な暗号化処理者が元のデータを取得可能とするとともに、前記サブコンビネーション鍵に対応するコンビネーション鍵によって暗号化処理されたデータを前記サブコンビネーション鍵で暗号化処理する処理者が暗号化前のデータを取得可能とするセットの鍵を使用することができる。

また、生成した２つの異なる素数による除算用定数に基づいて、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用いて暗号化処理できるため、例えば、コンビネーション鍵やサブコンビネーション鍵を有さない悪意ある第三者によって復号される可能性が限りなく低く、秘匿性のある暗号化処理を行うことができる。

また、この発明の態様として、前記除算用定数を、第１除算用定数とするとともに、前記暗号化処理手段で実行する暗号化処理を、暗号化対象のデータに１つをコンビネーション鍵又はサブコンビネーション鍵でべき算し、該べき乗により得た値を第２除算用定数で除算し、該除算により得た剰余を暗号データとして出力する処理に設定し、前記第２除算用定数に、前記２つの素数の積を設定することができる。

これにより、複数段階の暗号化処理を経て、最終的な暗号化処理者が元のデータを取得可能とするとともに、前記サブコンビネーション鍵に対応するコンビネーション鍵によって暗号化処理されたデータを前記サブコンビネーション鍵で暗号化処理する処理者が暗号化前のデータを取得することが可能となる。

また、生成した２つの異なる素数による第１除算用定数に基づいて、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用いるともに、２つの異なる素数による第２除算用定数に基づく暗号化処理できるため、効率がよく、秘匿性の高い暗号化処理を行うことができる。

また、この発明は、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵、及び該コンビネーション鍵と組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵で構成する鍵セットを生成する手段として、適宜求めた２の異なる素数を、除算定数の基準となる基準素数として取得する基準素数生成手段と、２つの該基準素数のそれぞれから１を引いて乗算した積を第１除算用定数として除算した余りが１となる３以上の非負整数の組み合わせを算出し、該３以上の非負整数をコンビネーション鍵として取得するコンビネーション鍵算出手段と、前記コンビネーション鍵の１と乗算した積が、前記第１除算用定数で除算した余りが１となる非負整数を算出し、該非負整数をサブコンビネーション鍵として取得するサブコンビネーション鍵算出手段とを備えた鍵セット生成装置とすることができる。

これにより、異なるコンビネーション鍵で複数回暗号化処理を実行し、最後のコンビネーション鍵で暗号化処理を実行すれば元のデータが得られるコンビネーション鍵のセットを生成することができる。

前記構成により、元のデータに対して異なるコンビネーション鍵で複数回暗号化処理を施して安全に送信し、最終的な受信側において最後のコンビネーション鍵で復号可能であるとともに、サブコンビネーション鍵に対応するコンビネーション鍵で最初に暗号化処理したデータをサブコンビネーション鍵で復号できる鍵セットを生成することができる。

また、生成した２つの異なる素数による除算用定数に基づいて、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用いて暗号化処理できるため、例えば、コンビネーション鍵やサブコンビネーション鍵を有さない悪意ある第三者によって復号される可能性が限りなく低く、秘匿性のある暗号化処理を行うことができる鍵セットを生成することができる。

また、生成した２つの異なる素数による第１除算用定数に基づいて、第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用いるともに、２つの異なる素数による第２除算用定数に基づく暗号化処理できるため、効率がよく、秘匿性の高い暗号化処理を行うことができる鍵セットを生成することができる。

この発明により、短い暗号処理時間で高い堅牢度を確保するとともに、内容の秘匿性を確保した状態で、仲介者がデータを確認して、新たなデータを付加することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
送信側である申請人から、仲介側となる代理人を介して、受信者である行政機関に電子申請に関するデータ送信を行う電子申請システムについて説明する。
まず、図１に示す電子申請システム１のシステム構成図、及び図２〜図５のブロック図と共に、電子申請システム１のシステム構成について説明する。

電子申請システム１は、インターネット３に接続した申請人端末１０、代理人端末３０、及び行政機関端末５０と、スタンドアローンで設置した鍵生成サーバ７０とで構成する。
前記申請人端末１０はコンピュータで構成しており、図２のブロック図に示すように、制御装置１１に接続して記録媒体処理装置１２、入力装置１３、表示装置１４、通信装置１５、及び記憶装置１６を備えている。

前記制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭで構成し、記憶装置１６に格納したプログラム（ＰＧ）に従って各種制御処理を実行する。
前記記録媒体処理装置１２は、ＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に対してデータの読書きを実行する。

前記入力装置１３は、マウスやキーボードで構成して利用者による入力を申請データ等を受け付ける。
前記表示装置１４は、液晶モニタ又はＣＲＴディスプレイ等で構成して各種情報を表示する。

前記通信装置１５は、ＬＡＮボード等の通信可能な装置で構成して、インターネット３を介したデータの送信や受信を実行する。
前記記憶装置１６は、ハードディスク等の記憶装置で構成して、コンビネーション鍵（組み合わせ鍵）Ｋ１を含む各種データ、及び暗号化プログラムやデータ通信プログラムを含む各種プログラムを格納する。

前記代理人端末３０は、申請人から行政機関への申請の代理を委任された代理人が管理するコンピュータで構成しており、図３のブロック図に示すように、制御装置３１に接続して記録媒体処理装置３２、入力装置３３、表示装置３４、通信装置３５、及び記憶装置３６を備えている。

前記記憶装置３６には、ハードディスク等の記憶装置で構成して、コンビネーション鍵Ｋ２及びサブコンビネーション鍵ＳＫ１を含む各種データ、及び暗号化プログラム、復号化プログラムやデータ通信プログラムを含む各種プログラムを格納する。
他の装置３１〜３５は、前述した申請人端末１０の各装置１１〜１５の対応する装置と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

前記行政機関端末５０はコンピュータで構成しており、図４のブロック図に示すように、制御装置５１に接続して記録媒体処理装置５２、入力装置５３、表示装置５４、通信装置５５、及び記憶装置５６を備えている。

前記記憶装置５６には、ハードディスク等の記憶装置で構成して、コンビネーション鍵Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ２を含む各種データ、及び復号化プログラムやデータ通信プログラムを含む各種プログラムを格納する。
他の装置５１〜５５は、前述した申請人端末１０の各装置１１〜１５の対応する装置と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

前記鍵生成サーバ７０はコンピュータで構成しており、図５のブロック図に示すように、制御装置７１に接続して記録媒体処理装置７２、入力装置７３、表示装置７４、及び記憶装置７６を備えている。

前記記憶装置７６には、ハードディスク等の記憶装置で構成して、各種データ、及び鍵セット生成プログラムを含む各種プログラムを格納する。
他の装置７１〜７４は、前述した申請人端末１０の各装置１１〜１４の対応する装置と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

なお、鍵生成サーバ７０は通信装置を備えずスタンドアロンで構成し、生成した鍵はフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭといった記憶媒体に格納し、送信者、代理人端末運営機関、及び受信者にはそれぞれ書留郵便等により物理的に送付する構成としている。

この構成に替えて、鍵生成サーバ７０に通信装置を備えてインターネット３に接続し、一般的な公開鍵と秘密鍵による鍵ペアを用いてコンビネーション鍵を送信する等、コンビネーション鍵を他の方法で暗号化して送信することも可能であることは、周知のとおりである。

以上の構成により、鍵生成サーバ７０でコンビネーション鍵Ｋ（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）及びサブコンビネーション鍵ＳＫ（ＳＫ１，ＳＫ２）を生成し、申請人端末１０、代理人端末３０、及び行政機関端末５０にそれぞれのコンビネーション鍵Ｋを配布するとともに、代理人端末３０にサブコンビネーション鍵ＳＫ１を、行政機関端末５０にサブコンビネーション鍵ＳＫ２を配布することができる。

また、申請人端末１０は、入力装置１３によって入力された申請データをコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化して代理人端末３０へ送信することができる。
そして、代理人端末３０はコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化された申請データをサブコンビネーション鍵ＳＫ１で復号して内容を表示装置３４に出力し、入力装置３３によって入力された付加データとともに、コンビネーション鍵Ｋ１で暗号化された申請データをコンビネーション鍵Ｋ２で重畳的に暗号化して行政機関端末５０に送信することができる。

さらに、コンビネーション鍵Ｋ２で重畳的に暗号化されたデータを受信した行政機関端末５０は、コンビネーション鍵Ｋ３で元の申請データを復号するとともに、代理人端末３０で入力された付加データをサブコンビネーション鍵ＳＫ２で復号して取得することが可能となる。

次に、図６及び図７の説明図と共に、電子申請システム１で使用する暗号化方式で必須となる鍵の必要条件について説明する。
この実施形態では、図６（Ａ）に示すように３つのコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３と、コンビネーション鍵Ｋ１とペアであるサブコンビネーション鍵ＳＫ１と、コンビネーション鍵Ｋ２とペアであるサブコンビネーション鍵ＳＫ２とを使用し、この３つのコンビネーション鍵Ｋと２つのサブコンビネーション鍵ＳＫで１つの鍵セットを構成している。

図６（Ｂ）に示すように、各コンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３及び各サブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２を算出の基となる基準素数ｐ，ｑは異なる数値（値）の素数で構成され、基準素数ｐ，ｑのそれぞれから１を引いて乗算した積（ｐ−１）×（ｑ−１）を第１除算定数ｎ１に設定する。また、暗号化処理に用いられる第２除算定数ｎ２には基準素数ｐ，ｑの積ｐ×ｑを設定している。

また、図６（Ｃ）に示すように、各コンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、全てを乗算した値を第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる関係を満足する非負整数で構成するとともに、各コンビネーション鍵Ｋと乗算し、第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる関係を満足する非負整数でサブコンビネーション鍵ＳＫを構成している。

詳しくは、コンビネーション鍵Ｋ１とサブコンビネーション鍵ＳＫ１、並びにコンビネーション鍵Ｋ２とサブコンビネーション鍵ＳＫ２のそれぞれを乗算した値を第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる関係を満足する非負整数で構成している。

以上の条件を満たすコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３及び第２除算定数ｎ２を使用することで、申請人端末１０、及び代理人端末３０で１回ずつ暗号化処理を行い、行政機関端末５０で１回復号化処理をして元の申請データを取得することが可能となる。

また、申請人端末１０においてコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化された申請データを、代理人端末３０においてサブコンビネーション鍵ＳＫ１で復号化して内容を確認することができる。そして、代理人端末３０はコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化された申請データに付加データを付加し、コンビネーション鍵Ｋ２で暗号化処理を行うことができる。

また、行政機関端末５０において、上述するように、コンビネーション鍵Ｋ３を用いてデータを暗号化処理することによって元の申請データを取得できるとともに、サブコンビネーション鍵ＳＫ２を用いて代理人端末３０で付加された付加データを取得することができる。

上記暗号処理を概念的に説明すると、図７の概念図に示すように、平文χをコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化すると第１暗号文χ’となり、該第１暗号文χ’をサブコンビネーション鍵ＳＫ１で暗号化すると平分χをとなる。そして、第１暗号文χ’に付加平文μを付加してコンビネーション鍵Ｋ２で暗号化すると第２暗号文（χ’’＋μ’）となり、該第２暗号文（χ’’＋μ’）をコンビネーション鍵Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ２で暗号化すると平文χ＋付加平文μを得ることができる。
なお、コンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２は、いずれも６４バイト以下の非負整数とすることが望ましい。

次に、図８に示す鍵生成サーバ７０の制御装置７１の動作を示す処理フロー図と共に、上述したコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２を生成する鍵セット生成処理について説明する。

鍵生成サーバ７０の制御装置７１は、まず乱数生成処理を行い、該乱数から
基準素数ｐ，ｑを取得し（ステップｓ１）、基準素数ｐ，ｑのそれぞれから１を引いて乗算した積（ｐ−１）×（ｑ−１）を第１除算定数ｎ１に設定するとともに、基準素数ｐ，ｑの積ｐ×ｑを暗号化処理に用いられる第２除算定数ｎ２に設定する（ステップｓ２）。

制御装置７１は、それぞれを乗算し、その計算値を第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる非負整数Ａ，Ｂ，Ｃを算出し（ステップｓ３）、非負整数Ａをコンビネーション鍵Ｋ１に、非負整数Ｂをコンビネーション鍵Ｋ２に、非負整数Ｃをコンビネーション鍵Ｋ３に設定する（ステップｓ４）。

制御装置７１は、コンビネーション鍵Ｋ１に設定された非負整数Ａと乗算し、その計算値を第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる非負整数Ｄを算出し（ステップｓ５）、コンビネーション鍵Ｋ２に設定された非負整数Ｂと乗算し、その計算値を第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる非負整数Ｅを算出するとともに（ステップｓ６）、非負整数Ｄをサブコンビネーション鍵ＳＫ１に、非負整数Ｅをサブコンビネーション鍵ＳＫ２に設定する（ステップｓ７）して処理を終了する。
以上の動作により、電子申請システム１に必要なコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２を生成することができる。

具体的なコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２として、基準素数ｐ＝１９，ｑ＝２３に設定した場合、第１除算用定数ｎ１＝３９６，第２除算用定数ｎ２＝４３７となり、コンビネーション鍵Ｋ１＝５，コンビネーション鍵Ｋ２＝７，コンビネーション鍵Ｋ３＝２１５，サブコンビネーション鍵ＳＫ１＝３１７並びにサブコンビネーション鍵ＳＫ２＝２８３とすることができる。

各コンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３をかけると、
５×７×２１５＝７５２５
となり、この値（７５２５）を第１除算用定数ｎ１である３９６で割った余りは、
ｍｏｄ（７５２５，３９６）≡１
となる。従って、前述したコンビネーション鍵Ｋの必要条件を満たす３つの組み合わせのコンビネーション鍵Ｋが得られる。

そして、コンビネーション鍵Ｋ１と、コンビネーション鍵Ｋ１とペアであるサブコンビネーション鍵ＳＫ１をかけると、
５×３１７＝１５８５
となり、この値（１５８５）を第１除算用定数ｎ１である３９６で割った余りは、
ｍｏｄ（１５８５，３９６）≡１
となる。

また、コンビネーション鍵Ｋ２と、コンビネーション鍵Ｋ２とペアであるサブコンビネーション鍵ＳＫ２をかけると、
７×２８３＝１９８１
となり、この値（１９８１）を第１除算用定数ｎ１である３９６で割った余りは、
ｍｏｄ（１９８１，３９６）≡１
となる。

従って、前述したコンビネーション鍵Ｋとサブコンビネーション鍵ＳＫのペアの必要条件を満たすサブコンビネーション鍵ＳＫが得られる。
このようにして、コンビネーション鍵Ｋの必要条件を満たす３つの組み合わせのコンビネーション鍵Ｋと、コンビネーション鍵Ｋとサブコンビネーション鍵ＳＫのペアの必要条件を満たすサブコンビネーション鍵ＳＫとからなる鍵セットを得ることができる。

次に、図９に示す処理フロー図と共に、申請人端末１０から代理人端末３０を介して行政機関端末５０へ電子申請データを暗号化して送信するとともに、代理人端末３０で付加データを付加する電子申請データ送信処理について説明する。

なお、この実施形態において、送信側である申請人が簡易例として「ＤＯＧ」の文字データを送信するとともに、仲介側となる代理人が、申請文字データ「ＤＯＧ」に「ＲＥＤ」の文字データを付加し、受信側である行政機関に送信する場合について具体例を示しながら説明する。

まず、申請人により申請人端末１０が操作され、送信する申請文字データ「ＤＯＧ」が作成される（ステップｎ１）。
申請人端末１０は、送信者の操作に基づいて暗号化プログラムを実行し、送信用のデータをコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化する（ステップｎ２）。

上記文字データ「ＤＯＧ」を使用し、ブロック単位を１文字に設定した場合、図９のステップｎ２に陰線で囲む第1暗号化についての説明部分に示すように、「Ｄ」「Ｏ」「Ｇ」の各文字要素のコード値「０３」「１４」「０６」を、コンビネーション鍵Ｋ１の値「５」でそれぞれべき乗する。

べき乗して得た各値を、第２除算用定数ｎ２「４３７」（基準素数ｐ，ｑを乗算した値）でそれぞれ除算したそれぞれの剰余「２４３」「３１４」「３４７」を第１暗号文として取得する。
このようにして取得した第１暗号化データ（上記１暗号文）を、申請人端末１０は代理人端末３０に送信する（ステップｎ３）。

代理人端末３０は、前記第１暗号化データを受信し（ステップｎ４）、前記第１暗号化データをサブコンビネーション鍵ＳＫ１で復号化する（ステップｎ５）。詳述すると、図９のステップｎ５に陰線で囲む第1復号化についての説明部分に示すように、「２４３」「３１４」「３４７」を、サブコンビネーション鍵ＳＫ１の値「３１７」でそれぞれべき乗する。
べき乗して得た各値を、第２除算用定数ｎ２「４３７」でそれぞれ除算したそれぞれの剰余「０３」「１４」「０６」を平文の文字データ「Ｄ」「Ｏ」「Ｇ」として取得し、その結果を表示装置３４に出力する。

表示装置３４の出力結果を確認した代理人により代理人端末３０が操作され、付加データである「ＲＥＤ」が作成され（ステップｎ６）、代理人端末３０は代理人の操作に基づいて暗号化プログラムを実行し、上記付加データ「ＲＥＤ」を付加した第１暗号化データをコンビネーション鍵Ｋ２で暗号化する（ステップｎ７）。

具体的には、上記簡易例の場合、図９のステップｎ７に陰線で囲む第２暗号化についての説明部分に示すように、第１暗号文「２４３」「３１４」「３４７」及び「Ｒ」「Ｅ」「Ｄ」の各文字要素のコード値「１７」「０４」「０３」をコンビネーション鍵Ｋ２の値「７」でそれぞれべき乗する。

べき乗して得た各値を、第２除算用定数ｎ２「４３７」でそれぞれ除算したそれぞれの剰余「３２」「３４」「３５８」及び「４３」「２１５」「２」を第２暗号文として取得する。
このようにして取得した第２暗号化データを、代理人端末３０は行政機関端末５０に送信する（ステップｎ８）。

行政機関端末５０は、前記第２暗号化データを受信し（ステップｎ９）、コンビネーション鍵Ｋ３及びサブコンビネーション鍵ＳＫ２で第２暗号化データに対して復号化を行う（ステップｎ１０）。
この復号化処理は前述した暗号化処理と同一であり、図９のステップｎ１０に陰線で囲む第３暗号化（すなわち復号化）についての説明部分に示すように、「３２」「３４」「３５８」をコンビネーション鍵Ｋ３の値「２１５」でそれぞれべき乗するとともに、「４３」「２１５」「２」を第２暗号化処理に用いられたコンビネーション鍵Ｋ２とペアであるサブコンビネーション鍵ＳＫ２の値「２８３」でそれぞれべき乗する。

コンビネーション鍵Ｋ３でべき乗して得た各値を、第２除算用定数ｎ２「４３７」でそれぞれ除算したそれぞれの剰余「０３」「１４」「０６」を文字列として、元の平文データである「ＤＯＧ」を取得するとともに、サブコンビネーション鍵ＳＫ２でべき乗して得た各値を、第２除算用定数ｎ２「４３７」でそれぞれ除算したそれぞれの剰余「１７」「０４」「０３」を文字列として、元の付加平文データである「ＲＥＤ」を取得する（ステップｎ１１）。

以上の動作により、申請人端末１０でコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化処理し、仲介側となる代理人端末３０がコンビネーション鍵Ｋ２で暗号化処理を行わないと、行政機関端末５０では復号化できないため、代理人端末３０を経由した、すなわち正当なルートを通過した正当な電子申請データであることが確認となる。

また、他人が代理人端末３０を介して行政機関端末５０にデータ送信しても、その元のデータがコンビネーション鍵Ｋ１で暗号化されていなければ受信者は正常な元のデータが得られないため本人でなく、正当でない電子申請データであることが確認できる。
また、利用方法が簡便で、直列的に重畳して暗号化してゆくため堅牢度が高く、暗号処理に要する時間も短い電子申請システム１を提供することができる。

また、代理人端末３０は、電子申請データの処理フローにおける上流側となる申請人端末１０においてコンビネーション鍵Ｋ１によって最初に暗号化処理された電子申請データ（すなわち第１暗号化データ）を、コンビネーション鍵Ｋ１に対応するサブコンビネーション鍵ＳＫ１で復号化して、電子申請データの内容を確認することができる。

そして、代理人端末３０は、第１暗号化データに記載漏れや証明事項等の付加データを付加し、付加データとともに第１暗号化データを重畳的に、コンビネーション鍵Ｋ２で暗号化処理した第２暗号化データを得ることができる。

このように、代理人端末３０においてコンビネーション鍵Ｋ２で暗号化処理された第２暗号化データを、コンビネーション鍵Ｋ３及びコンビネーション鍵Ｋ２に対応するサブコンビネーション鍵ＳＫ２で復号化することにより、行政機関端末５０は元の平文データをコンビネーション鍵Ｋ３による復号化処理により取得できる。そして、付加データについてはサブコンビネーション鍵ＳＫ２で取得できる。よって、正規のルートで送信された電子申請データであることを確認できるとともに、代理人による付加データを平文データと区別して確認することができる。

なお、代理人端末３０においてサブコンビネーション鍵ＳＫ１で第１暗号化データを復号化しない場合や、復号化したが付加データを付加しない場合等であっても、代理人端末３０においてコンビネーション鍵Ｋ２で重畳的に暗号化処理を行っておれば行政機関端末５０においてコンビネーション鍵Ｋ３を用いて復号化することができるため、付加データの付加に依存しないコンビネーション鍵Ｋによる暗号化処理を行うことができる。

また、コンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３には、各鍵を乗算した値を２つの異なる素数で構成した基準素数ｐ，ｑによって定まる第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる素数、すなわち、
Ａ×Ｂ×Ｃ≡１（ｍｏｄ ｎ１）
を満たすＡ，Ｂ，Ｃをコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３として使用し、サブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２には、対応するコンビネーション鍵Ｋ１，Ｋ２と乗算した値を上記第１除算用定数ｎ１で割った余りが１となる素数、すなわち、
Ａ×Ｄ≡１（ｍｏｄ ｎ１）
Ｂ×Ｅ≡１（ｍｏｄ ｎ１）
を満たすＤ，Ｅをサブコンビネーション鍵ＳＫ１，ＳＫ２として使用しているため、一般に提供されているＲＳＡ暗号以上の堅牢度が得られ、データを安全に送信することができる。

なお、サブコンビネーション鍵ＳＫをコンビネーション鍵Ｋと同様に秘密鍵として説明したが、コンビネーション鍵Ｋを秘密鍵とし、サブコンビネーション鍵ＳＫを公開鍵とする構成としても良い。
この場合、代理人端末３０及び行政機関端末５０も申請人端末１０と同様に、コンビネーション鍵Ｋのみを秘密裏に管理すればよく、コンビネーション鍵Ｋの鍵の管理が容易となる。

また、上記実施例において、行政機関に対して電子申請する申請人が申請人端末１０を用いて代理人端末３０を操作する代理人を介して行政機関端末５０に電子申請データを送信する電子申請システム１について説明したが、電子小切手を振り出す振出人が振出人用端末（送信側）において、コンビネーション鍵Ｋ１を用いて第１暗号化処理した電子小切手データを送信し、受取人が用いる受取人用端末（仲介者側と同じ位置）が第１暗号化処理された電子小切手データの内容を確認したうえで、裏書データを第１暗号化処理された電子小切手データに付加するとともに、コンビネーション鍵Ｋ２を用いて第２暗号化処理して、電子小切手を決済する決済機関用の決済機関用端末（受信側）に送信する構成の電子決済システムであってもよい。

これにより、振出人用端末から受取人用端末を介して決済機関用端末まで、秘匿性を確保したまま、電子小切手データを送信することができる。また、３つの組み合わせのコンビネーション鍵Ｋを用いているため、正規のルートを経由した電子小切手データであることが証明でき、電子小切手の信頼性を向上することができる。また、受取人は電子小切手の内容を確認した上で裏書データを付加でき、裏書データとともに、電子小切手データを重畳的に暗号化できるため、より堅牢度の高い電子決済システムを構築することができるため、利用者の満足度を向上することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の送信側装置は、申請人端末１０に対応し、
以下同様に、
受信側装置は、行政機関端末５０に対応し、
鍵セット生成装置は、鍵生成サーバ７０に対応し、
暗号化処理手段は、暗号化プログラムを実行する制御装置１１，３１，５１に対応し、
鍵セット生成手段は、ステップｓ１，ｓ２，ｓ６，ｓ７を実行する制御装置７１に対応し、
２つの異なる素数は、基準素数ｐ，ｑに対応し、
基準素数生成手段は、ステップｓ１を実行する制御装置７１に対応し、
コンビネーション鍵算出手段は、ステップｓ３を実行する制御装置７１に対応し、
サブコンビネーション鍵算出手段は、ステップｓ５，ｓ６を実行する制御装置７１に対応し、
証明データ付加手段は、タイムスタンプ情報を付加する制御装置１３１に対応し、
データは、「ＤＯＧ」に対応し、
付加データは、「ＲＥＤ」に対応し、
暗号化処理は、ステップｎ２，ｎ５，ｎ７，ｎ１０に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

電子申請システムのシステム構成図。 申請人端末のブロック図。 代理人端末のブロック図。 行政機関端末のブロック図。 鍵生成サーバのブロック図。 コンビネーション鍵の必要条件の説明図。 暗号処理を概念図。 鍵セット生成処理の処理フロー図。 データ送信処理の処理フロー図。

符号の説明

１…電子申請システム
１０…申請人端末
１１…制御装置
３０…代理人端末
３１…制御装置
５０…行政機関端末
５１…制御装置
７０…鍵生成サーバ
７１…制御装置
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３…コンビネーション鍵
ＳＫ１，ＳＫ２…サブコンビネーション鍵
ｎ１…第１除算用定数
ｎ２…第２除算用定数

Claims (8)

1. 第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵、及び該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵を用い、
   データに対して前記コンビネーション鍵の１つを用いた暗号化処理を前記コンビネーション鍵の数だけ重畳して繰返し、
   最後の上記コンビネーション鍵による暗号化処理の実行により元のデータを取得するとともに、
   前記コンビネーション鍵の１つによって最初に暗号化処理されるデータに対して、前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵による暗号化処理の実行により元のデータを取得する
   暗号化方法。
2. ２つの異なる素数を生成し、
   前記第１所定条件を、
   全てのコンビネーション鍵を乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件とするとともに、
   前記第２所定条件を、
   コンビネーション鍵と対応するサブコンビネーション鍵とを乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件とし、
   前記除算用定数を、
   前記２つの素数のそれぞれから１を引いて乗算した積とする
   請求項１記載の暗号化方法。
3. 前記除算用定数を、第１除算用定数とするとともに、
   前記暗号化処理を、
   暗号化対象のデータに１つをコンビネーション鍵又はサブコンビネーション鍵でべき算し、該べき乗により得た値を第２除算用定数で除算し、該除算により得た剰余を暗号データとして出力する処理とし、
   前記第２除算用定数を、前記２つの素数の積とする
   請求項２記載の暗号化方法。
4. 送信側装置から仲介装置を介して受信側装置へデータ送信する電子申請システムであって、
   第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵と、
   該コンビネーション鍵の１つと組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵とを用い、
   前記送信側装置、前記仲介装置及び受信側装置のそれぞれに前記コンビネーション鍵を格納し、
   前記仲介装置及び前記送信側装置に、前記データ送信の上流側に位置する装置に格納した前記コンビネーション鍵に対応するサブコンビネーション鍵を格納し、
   前記コンビネーション鍵の１つ又は前記サブコンビネーション鍵の１つを用いた暗号化処理を実行する暗号化処理手段を、前記送信側装置、前記仲介装置及び受信側装置に備えた
   電子申請システム。
5. 前記仲介装置に、
   送信するデータに付加データを付加するデータ付加手段とを備えた
   請求項４記載の電子申請システム。
6. ２つの異なる素数を生成し、
   前記第１所定条件に、
   全てのコンビネーション鍵を乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件を設定するとともに、
   前記第２所定条件に、
   コンビネーション鍵と対応するサブコンビネーション鍵とを乗算して得た値を所定の除算用定数で除算した剰余が１となる条件を設定し、
   前記除算用定数に、
   前記２つの素数のそれぞれから１を引いて乗算した積を設定した
   請求項４又は５に記載の電子申請システム。
7. 前記除算用定数を、第１除算用定数とするとともに、
   前記暗号化処理手段で実行する暗号化処理を、
   暗号化対象のデータに１つをコンビネーション鍵又はサブコンビネーション鍵でべき算し、該べき乗により得た値を第２除算用定数で除算し、該除算により得た剰余を暗号データとして出力する処理に設定し、
   前記第２除算用定数に、前記２つの素数の積を設定した
   請求項６に記載の電子申請システム。
8. 第１所定条件を満たす３以上のコンビネーション鍵、及び該コンビネーション鍵と組み合わせて第２所定条件を満たすサブコンビネーション鍵で構成する鍵セットを生成する手段として、
   適宜求めた２の異なる素数を、除算定数の基準となる基準素数として取得する基準素数生成手段と、
   ２つの該基準素数のそれぞれから１を引いて乗算した積を第１除算用定数として除算した余りが１となる３以上の非負整数の組み合わせを算出し、該３以上の非負整数をコンビネーション鍵として取得するコンビネーション鍵算出手段と、
   前記コンビネーション鍵の１と乗算した積が、前記第１除算用定数で除算した余りが１となる非負整数を算出し、該非負整数をサブコンビネーション鍵として取得するサブコンビネーション鍵算出手段とを備えた
   鍵セット生成装置。

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