JP2009105824A - Encrypted message transmitting/receiving method, sender apparatus, recipient apparatus, encrypted message transmitting/receiving system and program - Google Patents

Encrypted message transmitting/receiving method, sender apparatus, recipient apparatus, encrypted message transmitting/receiving system and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an encrypted sentence from being decrypted by a key server regarding continuous messages between a sender and a recipient without requiring pre-setting for the recipient. <P>SOLUTION: A sender apparatus 1 calculates a temporary shared key from an identifier of a recipient and a private key of a sender, uses this shared key to encrypt a transmission message and transmits it to a recipient apparatus 2 together with a public key of the sender. When a key server 3 successfully authenticates the recipient apparatus 2, a specific key of the recipient is transmitted to the recipient apparatus 2, the recipient apparatus 2 calculates a temporary shared key from the specific key of the recipient and the public key of the sender, and decrypts the message. The recipient apparatus 2 calculates a shared private key from the public key of the sender and a private key of the recipient and transmits a public key of the recipient to the sender apparatus 1. The sender apparatus 1 calculates the same shared private key from the public key of the recipient and the private key of the sender. The sender apparatus 1 and the recipient apparatus 2 use the shared private key to encrypt or decrypt messages transmitted/received continuously. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子メールを暗号化して送受信する暗号化メッセージ送受信方法、通信装置、暗号化メッセージ送受信システム及びプログラムに関する。   The present invention relates to an encrypted message transmission / reception method, a communication device, an encrypted message transmission / reception system, and a program for transmitting and receiving an encrypted electronic mail.

近年、電子メールにて送受信されるメッセージを暗号化する様々な方法が考えられている。   In recent years, various methods for encrypting messages transmitted and received by electronic mail have been considered.

例えば、Ｓ／ＭＩＭＥ（Secure Multi-purpose Internet Mail Extension : RFC3850, 3851）では、事前設定として、電子メールの受信者（以下、受信者と称する）は秘密鍵と公開鍵との対を予め生成し、認証局は生成された公開鍵に対応する公開鍵証明書を発行、公開する。電子メールの送信者（以下、送信者と称する）は受信者の公開鍵証明書を取得し、取得した公開鍵証明書に含まれる受信者の公開鍵を用いてメッセージを暗号化した上で、受信者へ送信する。受信者は受信した暗号文を自身の秘密鍵を用いて復号する。   For example, in S / MIME (Secure Multi-purpose Internet Mail Extension: RFC3850, 3851), as a preset, an e-mail recipient (hereinafter referred to as a recipient) generates a pair of a secret key and a public key in advance. The certificate authority issues and publishes a public key certificate corresponding to the generated public key. The sender of the email (hereinafter referred to as the sender) obtains the recipient's public key certificate, encrypts the message using the recipient's public key contained in the obtained public key certificate, Send to recipient. The receiver decrypts the received ciphertext using his / her private key.

公開鍵証明書の準備といった受信者の事前設定無しに暗号メールを送信する手法として、Identity Based Encryption（以下、ＩＢＥと称する）が考えられている（例えば、非特許文献１参照。）。   Identity Based Encryption (hereinafter referred to as IBE) has been considered as a technique for transmitting encrypted mail without the recipient's prior setting such as preparation of a public key certificate (see Non-Patent Document 1, for example).

ＩＢＥでは、送信者は、既知となっている受信者の識別子（例えば、電子メールアドレス等）から暗号化の鍵を生成するため、受信者側での事前の鍵生成や公開鍵証明書の送信者への通知が不要となっている。   In IBE, a sender generates an encryption key from a known receiver identifier (for example, an e-mail address), so that the receiver generates a key beforehand and transmits a public key certificate. Notification to the person is no longer necessary.

図７は、ＩＢＥの処理を説明するためのシーケンス図である。   FIG. 7 is a sequence diagram for explaining the IBE processing.

ＩＢＥでは、送信者、受信者の他に鍵サーバが存在する。鍵サーバは、秘密パラメータｓと公開パラメータＰ及びｓＰとを生成し、公開パラメータＰ及びｓＰを公開する。ここで、Ｐは楕円曲線Ｅ上の点である。また、Ｅは公開されているものとする。また、ｓＰは点Ｐのｓ倍の点を表すものとする。送信者は、乱数ｒを生成し、受信者の識別子ＩＤBと公開パラメータｓＰとから暗号化鍵Ｋ１＝ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ｒと公開鍵ｒＰとを生成し、その暗号化鍵Ｋ１を用いてメッセージを暗号化した上で公開鍵ｒＰとともに受信者へ送信する。ここで、Ｑは楕円曲線Ｅ上の点であり、予め定められた関数Ｆを用いて、Ｑ＝Ｆ（ＩＤB）と計算されるものとする。また、ｅ（・，・）は、楕円曲線Ｅ上のペアリング演算であり、ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ｒはｅ（Ｑ，ｓＰ）のｒ乗を表す。なお、ペアリング演算は、ｅ（Ｑ１＋Ｑ２，Ｐ）＝ｅ（Ｑ１，Ｐ）・ｅ（Ｑ２，Ｐ）、ｅ（Ｑ，Ｐ１＋Ｐ２）＝ｅ（Ｑ，Ｐ１）・ｅ（Ｑ，Ｐ２）を満たす。これから、ｅ（ａＱ，ｂＰ）＝ｅ（Ｑ，Ｐ）＾ａｂ＝ｅ（ｂＱ，ａＰ）が導かれる。 In IBE, a key server exists in addition to a sender and a receiver. The key server generates a secret parameter s and public parameters P and sP, and discloses the public parameters P and sP. Here, P is a point on the elliptic curve E. E is assumed to be public. Further, sP represents a point that is s times the point P. The sender generates a random number r, generates an encryption key K1 = e (Q, sP) ^ r and a public key rP from the receiver identifier ID B and the public parameter sP, and uses the encryption key K1. And encrypts the message and sends it to the recipient along with the public key rP. Here, Q is a point on the elliptic curve E and is calculated as Q = F (ID B ) using a predetermined function F. Further, e (•, •) is a pairing operation on the elliptic curve E, and e (Q, sP) ＾ r represents e (Q, sP) to the power of r. The pairing calculation satisfies e (Q1 + Q2, P) = e (Q1, P) · e (Q2, P) and e (Q, P1 + P2) = e (Q, P1) · e (Q, P2). . From this, e (aQ, bP) = e (Q, P) ^ ab = e (bQ, aP) is derived.

暗号文を受け取った受信者は、鍵サーバに受信者の固有鍵を要求し、鍵サーバは秘密パラメータｓと受信者の識別子ＩＤBとから受信者の固有鍵ｓＱ＝ｓ・Ｆ（ＩＤB）を計算して受信者へ送信する。 The receiver who has received the ciphertext requests the receiver's unique key from the key server, and the key server uses the receiver's unique key sQ = s · F (ID B ) from the secret parameter s and the receiver identifier ID B. Is calculated and sent to the recipient.

受信者は、鍵サーバから受け取った受信者の固有鍵ｓＱと送信者から受け取った公開鍵ｒＰとから暗号化鍵ｅ（ｓＱ，ｒＰ）＝ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ｒ＝Ｋ１を計算し、その暗号化鍵Ｋ１を用いて暗号文を復号する。   The receiver calculates an encryption key e (sQ, rP) = e (Q, sP) ^ r = K1 from the unique key sQ of the receiver received from the key server and the public key rP received from the sender. The ciphertext is decrypted using the encryption key K1.

以上によりＩＢＥでは、受信者側での事前の鍵生成や公開鍵証明書の送信者への通知無しに暗号メールを送信することが可能となっている。
Dan Boneh and Matthew Franklin, "Identity-Based Encryption from the Weil Pairing", Extended abstract in proceedings of Crypto 2001, LNCS Volume 2139, Springer-Verlag, pp. 213-229, 2001. As described above, in IBE, it is possible to send an encrypted mail without generating a key in advance on the receiver side or notifying the sender of a public key certificate.
Dan Boneh and Matthew Franklin, "Identity-Based Encryption from the Weil Pairing", Extended abstract in proceedings of Crypto 2001, LNCS Volume 2139, Springer-Verlag, pp. 213-229, 2001.

非特許文献１に記載されたＩＢＥでは、メッセージの送受信により送信者と受信者との間で暗号化鍵を共有できる。このため、返信メッセージ等、最初のメッセージ以降に送受信者間でやり取りする継続するメッセージについても共有した暗号化鍵を用いて暗号化が可能である。しかしながら、共有暗号化鍵を計算するための受信者の固有鍵は鍵サーバが生成しているため、鍵サーバは受信者同様に送受信者間の共有暗号化鍵を計算できることになる。よって、鍵サーバにおける送受信者間の通信内容の傍受によりメッセージの復号が可能となり、鍵サーバの管理者による盗聴や情報漏洩の恐れがあるという問題点がある。   In IBE described in Non-Patent Document 1, an encryption key can be shared between a sender and a receiver by transmitting and receiving messages. For this reason, it is possible to encrypt a continuous message exchanged between the sender and receiver after the first message, such as a reply message, using the shared encryption key. However, since the receiver's unique key for calculating the shared encryption key is generated by the key server, the key server can calculate the shared encryption key between the sender and the receiver as well as the receiver. Therefore, the message can be decrypted by intercepting the communication contents between the sender and the receiver in the key server, and there is a problem that there is a risk of eavesdropping and information leakage by the key server administrator.

本発明の目的は、ＩＢＥ同様に受信者の事前設定が必要無く、且つ送受信者間の継続するメッセージについて鍵サーバによる暗号文の復号ができない、使いやすくより安全な暗号化メッセージ送受信方法、送信者装置、受信者装置、暗号化メッセージ送受信システム及びプログラムを提供することである。   It is an object of the present invention to provide an easy-to-use and safer encrypted message transmission / reception method that does not require prior setting of a receiver as in IBE and that cannot decrypt a ciphertext by a key server for a message that continues between the sender and receiver, and a sender An apparatus, a receiver apparatus, an encrypted message transmission / reception system, and a program are provided.

上記目的を達成するために本発明は、
送信者装置にてメッセージを暗号化して送信し、受信者装置にて前記暗号化されたメッセージを復号する暗号化メッセージ送受信方法であって、
前記送信者装置が、該送信者装置を用いて前記メッセージを送信する送信者の公開鍵と秘密鍵とからなる鍵ペアを生成するステップと、
前記送信者装置が、前記送信者の秘密鍵と前記受信者装置を用いて前記メッセージを受信する受信者の識別子とを基に、一時的な共有鍵を計算するステップと、
前記送信者装置が、前記一時的な共有鍵を用いて前記メッセージを暗号化し、暗号文を計算するステップと、
前記送信者装置が、前記暗号文と前記送信者の公開鍵とを前記受信者装置に送信するステップと、
前記暗号文と前記送信者の公開鍵とを受信した前記受信者装置が、前記送信者装置と前記受信者装置とに接続された鍵サーバに前記受信者の識別子を送信するステップと、
前記鍵サーバが、前記受信者の識別子に基づき前記受信者の固有鍵を計算するステップと、
前記鍵サーバが、前記受信者の固有鍵を前記受信者装置に送信するステップと、
前記受信者装置が、前記鍵サーバから受信した前記受信者の固有鍵と、前記送信者装置から受信した前記送信者の公開鍵とに基づき前記一時的な共有鍵を計算するステップと、
前記受信者装置が、前記一時的な共有鍵を用いて、前記送信者装置から受信した前記暗号文を復号してメッセージを計算するステップと、
前記受信者装置が、前記受信者の公開鍵と秘密鍵とからなる鍵ペアを生成するステップと、
前記受信者装置が、前記受信者の秘密鍵と前記送信者の公開鍵とから共有秘密鍵を計算するステップと、
前記受信者装置が、前記受信者の公開鍵を前記送信者装置に送信するステップと、
前記受信者の公開鍵を前記受信者装置から受信した前記送信者装置が、前記受信者の公開鍵と前記送信者の秘密鍵とから前記共有秘密鍵を計算するステップとを有する。 In order to achieve the above object, the present invention provides:
An encrypted message transmission / reception method for encrypting and transmitting a message at a sender device and decrypting the encrypted message at a receiver device,
The sender device generating a key pair composed of a public key and a secret key of a sender who sends the message using the sender device;
The sender device calculating a temporary shared key based on the sender's private key and the identifier of the recipient receiving the message using the recipient device;
The sender device encrypts the message using the temporary shared key and calculates ciphertext;
The sender device transmitting the ciphertext and the sender's public key to the recipient device;
Receiving the ciphertext and the sender's public key, transmitting the receiver's identifier to a key server connected to the sender device and the receiver device;
The key server calculating a unique key of the recipient based on the identifier of the recipient;
The key server transmitting the recipient's unique key to the recipient device;
The recipient device calculating the temporary shared key based on the recipient's unique key received from the key server and the sender's public key received from the sender device;
The receiver device uses the temporary shared key to decrypt the ciphertext received from the sender device and calculate a message;
The recipient device generating a key pair comprising a public key and a private key of the recipient;
The recipient device calculating a shared secret key from the recipient's secret key and the sender's public key;
The recipient device transmitting the recipient's public key to the sender device;
The sender device having received the recipient's public key from the recipient device calculates the shared secret key from the recipient's public key and the sender's secret key.

送信者装置は、受信者の識別子と送信者の秘密鍵とから送受信者間の一時的な共有鍵を計算し、これを用いて送信メッセージを暗号化し、送信者の公開鍵と共に受信者装置に送信する。鍵サーバが受信者装置を認証するなど受信者装置の正当性を保証できる場合、受信者の固有鍵が受信者装置に送信され、受信者装置が受信者の固有鍵と送信者の公開鍵とから一時的な共有鍵を計算し、メッセージを復号する。受信者装置は送信者の公開鍵と受信者の秘密鍵とから共有秘密鍵を計算し、受信者の公開鍵を送信者装置に送信する。送信者装置は、受信者の公開鍵と送信者の秘密鍵とから同一の共有秘密鍵を計算する。送信者装置と受信者装置とは継続して送受信するメッセージを、共有秘密鍵を用いて暗号化及び復号する。   The sender device calculates a temporary shared key between the sender and receiver from the identifier of the receiver and the sender's private key, encrypts the transmission message using this, and sends it to the receiver device together with the sender's public key. Send. If the validity of the recipient device can be guaranteed, such as when the key server authenticates the recipient device, the recipient's unique key is sent to the recipient device, and the recipient device receives the recipient's unique key and the sender's public key The temporary shared key is calculated from the message and the message is decrypted. The receiver apparatus calculates a shared secret key from the sender's public key and the receiver's private key, and transmits the receiver's public key to the sender apparatus. The sender device calculates the same shared secret key from the recipient's public key and the sender's secret key. Messages that are continuously transmitted and received between the sender device and the receiver device are encrypted and decrypted using the shared secret key.

本発明によれば、受信者の事前設定無しに暗号メールを送信できるため、送信者は受信者の環境を考慮することなく、またこれまでメールをやり取りしたことが無い受信者に対しても暗号メールを送信することができる。また、返信メッセージ等、送信者から受信者へ送信される最初のメッセージ以降に送受信者間でやり取りするメッセージについて、鍵サーバによる復号ができないため、情報漏洩等の心配が無く安心してメッセージの送受信が可能となる。   According to the present invention, since the encrypted mail can be transmitted without the prior setting of the receiver, the sender does not consider the environment of the receiver and also encrypts the receiver who has not exchanged mail until now. You can send an email. In addition, since messages that are exchanged between the sender and receiver after the first message sent from the sender to the receiver, such as a reply message, cannot be decrypted by the key server, messages can be sent and received without worrying about information leakage. It becomes possible.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の暗号化メッセージ送受信システムの実施の一形態を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an encrypted message transmission / reception system of the present invention.

本形態は図１に示すように、送信者装置１と、受信者装置２と、鍵サーバ３とから構成されており、それらが互いに通信網４を介して接続されている。これにより、送信者装置１と、受信者装置２と、鍵サーバ３とは、互いに通信が可能となっている。   As shown in FIG. 1, this embodiment includes a sender device 1, a recipient device 2, and a key server 3, which are connected to each other via a communication network 4. Thereby, the sender apparatus 1, the receiver apparatus 2, and the key server 3 can communicate with each other.

送信者装置１は、携帯電話や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）や、パーソナルコンピュータ等、電子メールの送信者（例えば、送信者Ａ）が所持する装置である。本形態においては、送信者装置１は、受信者装置２にとって通信相手の通信装置である。   The sender apparatus 1 is an apparatus possessed by an e-mail sender (for example, sender A) such as a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistants), or a personal computer. In this embodiment, the sender apparatus 1 is a communication apparatus that is a communication partner for the receiver apparatus 2.

受信者装置２は、携帯電話や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）や、パーソナルコンピュータ等、電子メールの受信者（例えば、受信者Ｂ）が所持する装置である。本形態においては、受信者装置２は、送信者装置１にとって通信相手の通信装置である。   The recipient device 2 is a device possessed by an email recipient (for example, recipient B) such as a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistants), or a personal computer. In this embodiment, the receiver device 2 is a communication device that is a communication partner for the transmitter device 1.

鍵サーバ３は、鍵の生成、管理等を行う。   The key server 3 performs key generation, management, and the like.

通信網４は、例えば、インターネットや企業内網等のネットワークである。   The communication network 4 is, for example, a network such as the Internet or a corporate network.

なお、図１には、送信者装置１の数と受信者装置２の数とがそれぞれ１つずつの形態を示しているが、それぞれが複数存在する形態であってもかまわない。   Although FIG. 1 shows a mode in which the number of sender devices 1 and the number of recipient devices 2 are each one, there may be a mode in which there are a plurality of each.

図２は、図１に示した送信者装置１の構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the sender device 1 shown in FIG.

図１に示した送信者装置１には図２に示すように、ネットワークインターフェイス部１１と、ユーザインターフェイス部１２と、記憶部１３と、制御部１４とが設けられている。   As shown in FIG. 2, the sender apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a network interface unit 11, a user interface unit 12, a storage unit 13, and a control unit 14.

ネットワークインターフェイス部１１は、受信者装置２や鍵サーバ３等の外部の装置との間の通信を行う。   The network interface unit 11 performs communication with external devices such as the recipient device 2 and the key server 3.

ユーザインターフェイス部１２は、ユーザである送信者Ａとのインターフェイス機能を有し、入出力を行うためのディスプレイ、キーボード、マウス等のポインティングデバイス等である。   The user interface unit 12 has an interface function with the sender A who is a user and is a pointing device such as a display, a keyboard, and a mouse for inputting and outputting.

記憶部１３は、メール処理を行うメーラープログラム１３Ａと、送受信されるメッセージの暗号化・復号を行う暗号化・復号プログラム１３Ｂと、暗号化・復号に用いられる鍵を格納する鍵情報データベース１３Ｃとから構成されている。   The storage unit 13 includes a mailer program 13A that performs mail processing, an encryption / decryption program 13B that encrypts / decrypts messages to be transmitted / received, and a key information database 13C that stores keys used for encryption / decryption. It is configured.

制御部１４は、ネットワークインターフェイス部１１と、ユーザインターフェイス部１２と、記憶部１３とを制御し、送信者装置１に暗号化メールの送受信に必要な動作を行わせる。   The control unit 14 controls the network interface unit 11, the user interface unit 12, and the storage unit 13 to cause the sender device 1 to perform operations necessary for transmission / reception of encrypted mail.

なお、図２には、本発明に関連する構成要素のみを示した。   FIG. 2 shows only the components related to the present invention.

図３は、図１に示した受信者装置２の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the recipient device 2 shown in FIG.

図１に示した受信者装置２には図３に示すように、ネットワークインターフェイス部２１と、ユーザインターフェイス部２２と、記憶部２３と、制御部２４とが設けられている。   As shown in FIG. 3, the recipient device 2 shown in FIG. 1 includes a network interface unit 21, a user interface unit 22, a storage unit 23, and a control unit 24.

ネットワークインターフェイス部２１は、送信者装置１や鍵サーバ３等の外部の装置との間の通信を行う。   The network interface unit 21 performs communication with external devices such as the sender device 1 and the key server 3.

ユーザインターフェイス部２２は、ユーザである受信者Ｂとのインターフェイス機能を有し、入出力を行うためのディスプレイ、キーボード、マウス等のポインティングデバイス等である。   The user interface unit 22 has a function of interfacing with the recipient B who is a user, and is a display device for performing input / output, a pointing device such as a keyboard, a mouse, or the like.

記憶部２３は、メール処理を行うメーラープログラム２３Ａと、送受信されるメッセージの暗号化・復号を行う暗号化・復号プログラム２３Ｂと、暗号化・復号に用いられる鍵を格納する鍵情報データベース２３Ｃと、認証に必要な情報である認証情報２３Ｄとから構成されている。認証情報２３Ｄは、送信者Ａから送信されたメッセージの復号に必要な受信者Ｂの固有鍵を鍵サーバ３に発行してもらうため、受信者装置２が鍵サーバ３に対して行う認証に必要な情報である。   The storage unit 23 includes a mailer program 23A for performing mail processing, an encryption / decryption program 23B for encrypting / decrypting messages to be transmitted / received, a key information database 23C for storing keys used for encryption / decryption, It consists of authentication information 23D which is information necessary for authentication. The authentication information 23D is necessary for authentication performed by the receiver device 2 on the key server 3 in order to have the key server 3 issue a unique key of the receiver B necessary for decrypting the message transmitted from the sender A. Information.

制御部２４は、ネットワークインターフェイス部２１と、ユーザインターフェイス部２２と、記憶部２３とを制御し、受信者装置２に暗号化メールの送受信に必要な動作を行わせる。   The control unit 24 controls the network interface unit 21, the user interface unit 22, and the storage unit 23, and causes the recipient device 2 to perform operations necessary for sending and receiving encrypted mail.

なお、図３には、本発明に関連する構成要素のみを示した。   FIG. 3 shows only the components related to the present invention.

図４は、図１に示した鍵サーバ３の構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the key server 3 shown in FIG.

図１に示した鍵サーバ３には図４に示すように、ネットワークインターフェイス部３１と、鍵生成部３２と、認証部３３と、記憶部３４と、制御部３５とが設けられている。   As shown in FIG. 4, the key server 3 shown in FIG. 1 includes a network interface unit 31, a key generation unit 32, an authentication unit 33, a storage unit 34, and a control unit 35.

ネットワークインターフェイス部３１は、送信者装置１や受信者装置２等の外部の装置との間の通信を行う。   The network interface unit 31 performs communication with external devices such as the sender device 1 and the receiver device 2.

鍵生成部３２は、受信者Ｂの固有鍵を生成する。   The key generation unit 32 generates a unique key for the receiver B.

認証部３３は、受信者Ｂに固有鍵を通知するために必要な受信者Ｂの認証を行う。   The authentication unit 33 authenticates the receiver B necessary for notifying the receiver B of the unique key.

記憶部３４は、公開パラメータ３４Ａと、認証情報データベース３４Ｂと、秘密パラメータ３４Ｃとから構成されている。公開パラメータ３４Ａは、送信者Ａが一時的な共有鍵Ｋ１を計算するために必要な公開パラメータである。認証情報データベース３４Ｂは、認証部３３によって受信者Ｂを認証するために必要な情報を記憶する。秘密パラメータ３４Ｃは、鍵生成部３２が受信者Ｂの固有鍵を生成するために必要なパラメータである。   The storage unit 34 includes a public parameter 34A, an authentication information database 34B, and a secret parameter 34C. The public parameter 34A is a public parameter necessary for the sender A to calculate the temporary shared key K1. The authentication information database 34B stores information necessary for authenticating the receiver B by the authentication unit 33. The secret parameter 34C is a parameter necessary for the key generation unit 32 to generate the unique key of the receiver B.

制御部３５は、ネットワークインターフェイス部３１と、鍵生成部３２と、認証部３３と、記憶部３４とを制御し、鍵サーバ３に公開パラメータ、秘密パラメータ及び受信者Ｂの固有鍵の生成、管理及び送信を行わせるものである。   The control unit 35 controls the network interface unit 31, the key generation unit 32, the authentication unit 33, and the storage unit 34, and generates and manages public parameters, secret parameters, and a unique key of the receiver B in the key server 3. And transmission.

以下に、図１に示した形態における暗号化メッセージ送受信方法について説明する。   The encrypted message transmission / reception method in the form shown in FIG. 1 will be described below.

図５は、図１に示した形態における暗号化メッセージ送受信方法を説明するためのシーケンス図である。ここでは、送信者装置１を所持する送信者Ａが、受信者装置２を所持する受信者Ｂへメッセージを暗号化して送信し、送信されたメッセージに対する返信を受信者装置２から送信者装置１へ暗号化して送信する場合を例に挙げて説明する。   FIG. 5 is a sequence diagram for explaining the encrypted message transmission / reception method in the form shown in FIG. Here, the sender A who owns the sender apparatus 1 encrypts and transmits a message to the receiver B who owns the receiver apparatus 2, and sends a reply to the transmitted message from the receiver apparatus 2 to the sender apparatus 1. A case where data is encrypted and transmitted will be described as an example.

まず鍵サーバ３は事前準備として、乱数ｓを生成して記憶部３４の秘密パラメータ３４Ｃに格納する。さらにｓＰを計算し、ｓＰとＰとを記憶部３４の公開パラメータ３４Ａに格納する。ここで、Ｐは楕円曲線Ｅ上の点であり、楕円曲線Ｅは公開されているものとする。また、ｓＰは、点Ｐのｓ倍の点を表すものとする。   First, as a preliminary preparation, the key server 3 generates a random number s and stores it in the secret parameter 34C of the storage unit 34. Further, sP is calculated, and sP and P are stored in the public parameter 34A of the storage unit 34. Here, P is a point on the elliptic curve E, and the elliptic curve E is open to the public. Further, sP represents a point that is s times the point P.

送信者装置１は、ネットワークインターフェイス部１１を介して鍵サーバ３から公開パラメータ３４Ａに格納されたｓＰ及びＰを取得する（ステップ１００）。   The sender apparatus 1 acquires sP and P stored in the public parameter 34A from the key server 3 via the network interface unit 11 (step 100).

ｓＰ及びＰを取得した送信者装置１は、記憶部１３からメーラープログラム１３Ａを起動し、ユーザインターフェイス部１２に受信者Ｂへ送信するメッセージの入力を促す表示を行う。そして、その表示に従い送信者Ａがユーザインターフェイス部１２を用いてメッセージＭ１を入力すると（ステップ１０１）、送信者装置１は予め定められた関数Ｆを用いて、Ｑ＝Ｆ（ＩＤB）を計算する（ステップ１０２）。ここで、Ｑは楕円曲線Ｅ上の点であり、また、ＩＤBは受信者Ｂの電子メールアドレス等の識別子である。 The sender device 1 that has acquired sP and P starts the mailer program 13A from the storage unit 13 and displays on the user interface unit 12 a prompt to input a message to be transmitted to the receiver B. When the sender A inputs the message M1 using the user interface unit 12 in accordance with the display (step 101), the sender apparatus 1 calculates Q = F (ID B ) using a predetermined function F. (Step 102). Here, Q is a point on the elliptic curve E, and ID B is an identifier such as an e-mail address of the recipient B.

その後、送信者装置１の制御部１４は、秘密鍵となる整数ＫＳA＝ｒを生成し、生成した秘密鍵ＫＳA＝ｒと受信者Ｂの識別子ＩＤBとを鍵情報データベース１３Ｃに格納する（ステップ１０３）。 Thereafter, the control unit 14 of the sender device 1 generates an integer KS A = r that is a secret key, and stores the generated secret key KS A = r and the identifier ID B of the receiver B in the key information database 13C. (Step 103).

表１は、秘密鍵ｒと受信者Ｂの識別子ＩＤBとが格納された鍵情報データベース１３Ｃの例を表す表である。 Table 1 is a table showing an example of the key information database 13C stored and the identifier ID B of the receiver B and the private key r.

Figure 2009105824
Figure 2009105824

さらに、送信者装置１の制御部１４は、秘密鍵ＫＳAを用いて、一時的な共有鍵Ｋ１＝ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ＫＳAを計算する（ステップ１０４）。ここで、ｅ（・，・）は、楕円曲線Ｅ上のペアリング演算である。また、ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ＫＳAは、ｅ（Ｑ，ｓＰ）のＫＳA乗を表す。 Further, the control unit 14 of the sender apparatus 1 calculates a temporary shared key K1 = e (Q, sP) ^ KS A using the secret key KS A (step 104). Here, e (•, •) is a pairing operation on the elliptic curve E. E (Q, sP) ^ KS A represents e (Q, sP) raised to the KS A power.

続いて、送信者装置１の制御部１４は、記憶部１３から暗号化・復号プログラム１３Ｂを読み出し、読み出した暗号化・復号プログラム１３Ｂと共有鍵Ｋ１とを用いて、メッセージＭ１を暗号化し、暗号文Ｃ１＝Ｅ（Ｋ１，Ｍ１）を得る（ステップ１０５）。ここで、Ｅ（・，・）は、第１引数を鍵とし、第２引数を平文とした共通鍵暗号による暗号化を表す関数である。   Subsequently, the control unit 14 of the sender device 1 reads the encryption / decryption program 13B from the storage unit 13, encrypts the message M1 using the read encryption / decryption program 13B and the shared key K1, and encrypts the message M1. A sentence C1 = E (K1, M1) is obtained (step 105). Here, E (•, •) is a function representing encryption by common key encryption with the first argument as a key and the second argument as plain text.

また、送信者装置１の制御部１４は、秘密鍵ＫＳAを用いて公開鍵ＫＰA＝ＫＳA・Ｐ＝ｒＰを計算する（ステップ１０６）。これにより、ステップ１０３にて生成された秘密鍵ＫＳAとステップ１０６にて計算された公開鍵ＫＰAとの鍵ペアが生成される。 Further, the control unit 14 of the sender apparatus 1 calculates the public key KP A = KS A · P = rP using the secret key KS A (step 106). As a result, a key pair of the secret key KS A generated at step 103 and the public key KP A calculated at step 106 is generated.

公開鍵ＫＰAが計算されると、送信者装置１の制御部１４は、ネットワークインターフェイス部１１を用いて、暗号文Ｃ１と、送信者Ａの識別子ＩＤAと、公開鍵ＫＰAとを受信者装置２へ送信する（ステップ１０７）。ここで、送信者Ａの識別子ＩＤAは、例えば送信者Ａの電子メールアドレスである。なお、公開鍵ＫＰAを識別子ＩＤAの代わりとしてＩＤAの送信を省略しても良い。 When the public key KP A is calculated, the control unit 14 of the sender device 1 uses the network interface unit 11 to send the ciphertext C1, the identifier ID A of the sender A, and the public key KP A to the receiver. It transmits to the apparatus 2 (step 107). Here, the identifier ID A of the sender A is an e-mail address of the sender A, for example. The transmission of ID A may be omitted by using the public key KP A instead of the identifier ID A.

ネットワークインターフェイス部２１にて、暗号文Ｃ１と、送信者Ａの識別子ＩＤAと、送信者Ａの公開鍵ＫＰAとを受信した受信者装置２の制御部２４は、ＩＤAとＫＰAとを対応付けて記憶部２３の鍵情報データベース２３Ｃに格納する（ステップ１０８）。 The control unit 24 of the receiver apparatus 2 that has received the ciphertext C1, the identifier ID A of the sender A, and the public key KP A of the sender A at the network interface unit 21 receives the ID A and KP A. The associated information is stored in the key information database 23C of the storage unit 23 (step 108).

表２は、送信者Ａの公開鍵ＫＰAと送信者Ａの識別子ＩＤAとが格納された鍵情報データベース２３Ｃの例を表す表である。 Table 2 is a table showing an example of the key information database 23C in which the public key KP A of the sender A and the identifier ID A of the sender A are stored.

Figure 2009105824
Figure 2009105824

受信者装置２の制御部２４は、記憶部２３に格納されている認証情報２３Ｄを読み出し、読み出された認証情報２３Ｄと受信者Ｂの識別子ＩＤBとをネットワークインターフェイス部２１により鍵サーバ３へ送信し、受信者Ｂの固有鍵を要求する（ステップ１０９）。ここで、認証情報を直接送信するのではなく、認証情報から生成される情報を送信するものであっても良い。 The control unit 24 of the receiver device 2 reads the authentication information 23D stored in the storage unit 23, and the read authentication information 23D and the identifier ID B of the receiver B are transmitted to the key server 3 by the network interface unit 21. Transmit and request the receiver B's unique key (step 109). Here, instead of transmitting the authentication information directly, information generated from the authentication information may be transmitted.

受信者装置２からの固有鍵の要求を受信した鍵サーバ３の認証部３３は、受信した認証情報と識別子ＩＤBと記憶部３４の認証情報データベース３４Ｂに格納された情報とを用いて、受信者Ｂの認証を行う（ステップ１１０）。この認証には、例えばＩＤとパスワードとを用いた手法や、これに限らず、いかなる認証方法を用いるものであっても良い。ここで、鍵サーバ３において受信者Ｂの認証に必要な設定がなされていない場合、受信者装置２が鍵サーバ３にアクセスして、認証に必要な設定を行うようにしてもよい。 The authentication unit 33 of the key server 3 that has received the request for the unique key from the receiver device 2 receives the received authentication information, the identifier ID B, and the information stored in the authentication information database 34B of the storage unit 34. User B is authenticated (step 110). For this authentication, for example, a method using an ID and a password, or any authentication method may be used without being limited thereto. Here, when the setting necessary for the authentication of the receiver B is not made in the key server 3, the receiver device 2 may access the key server 3 and perform the setting necessary for the authentication.

受信者Ｂの認証に成功した場合、鍵サーバ３の鍵生成部３２は、Ｑ＝Ｆ（ＩＤB）を計算して（ステップ１１１）、計算されたＱを基に受信者Ｂの固有鍵ｓＱを計算する（ステップ１１２）。鍵サーバ３のネットワークインターフェイス部３１は、計算された受信者Ｂの固有鍵ｓＱを受信者装置２へ送信する（ステップ１１３）。 When the authentication of the receiver B is successful, the key generation unit 32 of the key server 3 calculates Q = F (ID B ) (step 111), and based on the calculated Q, the unique key sQ of the receiver B Is calculated (step 112). The network interface unit 31 of the key server 3 transmits the calculated unique key sQ of the receiver B to the receiver device 2 (step 113).

受信者Ｂの固有鍵ｓＱを受信した受信者装置２の制御部２４は、受信した受信者Ｂの固有鍵ｓＱと送信者Ａの公開鍵ＫＰAとから、一時的な共有鍵であるｅ（ｓＱ，ＫＰA）を計算する（ステップ１１４）。ここで、ペアリング演算の性質より、ｅ（ｓＱ，ＫＰA）＝ｅ（ｓＱ，ｒＰ）＝ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ｒ＝ｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ＫＳA＝Ｋ１となる。受信者装置２の制御部２４は、記憶部２３から暗号化・復号プログラム２３Ｂを読み出し、読み出された暗号化・復号プログラム２３Ｂと計算された一時的な共有鍵Ｋ１とを用いて、暗号文Ｃ１からメッセージＤ（Ｋ１，Ｃ１）＝Ｍ１を計算（復号）する（ステップ１１５）。受信者装置２の制御部２４は、記憶部２３からメーラープログラム２３Ａを読み出し、読み出されたメーラープログラム２３Ａを用いて、計算（復号）したメッセージＭ１をユーザインターフェイス部２２に表示する（ステップ１１６）。ここで、Ｄ（・，・）は、第１引数を鍵とし、第２引数を暗号文とした共通鍵暗号による復号を表す関数である。 The control unit 24 of the receiver device 2 that has received the receiver B's unique key sQ is a temporary shared key e (from the received receiver B's unique key sQ and the sender A's public key KP A. sQ, KP A ) is calculated (step 114). Here, from the nature of the pairing operation, e (sQ, KP A ) = e (sQ, rP) = e (Q, sP) ^ r = e (Q, sP) ^ KS A = K1. The control unit 24 of the receiver device 2 reads the encryption / decryption program 23B from the storage unit 23, and uses the read encryption / decryption program 23B and the calculated temporary shared key K1 to generate a ciphertext. The message D (K1, C1) = M1 is calculated (decoded) from C1 (step 115). The control unit 24 of the receiver apparatus 2 reads the mailer program 23A from the storage unit 23, and displays the calculated (decrypted) message M1 on the user interface unit 22 using the read mailer program 23A (step 116). . Here, D (•, •) is a function representing decryption by common key encryption with the first argument as a key and the second argument as ciphertext.

そして、受信者装置２の制御部２４は、送信者装置１におけるステップ１０３と同様に、受信者Ｂの秘密鍵となる整数ＫＳB＝ｑを生成する（ステップ１１７）。 Then, the control unit 24 of the recipient apparatus 2, as in step 103 in the sender apparatus 1, generates an integer KS B = q as the recipient's private key B (step 117).

さらに、受信者装置２の制御部２４は、生成した秘密鍵ＫＳBと送信者装置１から送信されてきた送信者Ａの公開鍵ＫＰAとから、送信者Ａと受信者Ｂとの間における共有秘密鍵Ｋ＝ＫＳB・ＫＰA＝ｑ・（ｒＰ）を計算する。受信者装置２の制御部２４は、計算されたＫとＫＳB＝ｑとを、鍵情報データベース２３Ｃの中の相手識別子としてＩＤAが含まれるエントリーに格納する（ステップ１１８）。つまり、相手識別子と共有秘密鍵とを対応付けて格納する。 Further, the control unit 24 of the receiver device 2 uses the generated secret key KS B and the public key KP A of the sender A transmitted from the transmitter device 1 between the sender A and the receiver B. The shared secret key K = KS B · KP A = q · (rP) is calculated. The control unit 24 of the receiver apparatus 2 stores the calculated K and KS B = q in an entry including ID A as a partner identifier in the key information database 23C (step 118). That is, the partner identifier and the shared secret key are stored in association with each other.

表３は、Ｋとｑとが、相手識別子としてＩＤAが含まれるエントリーに格納された鍵情報データベース２３Ｃの例を表す表である。 Table 3 is a table showing an example of the key information database 23C in which K and q are stored in an entry including ID A as a partner identifier.

Figure 2009105824
Figure 2009105824

また、受信者装置２の制御部２４は、受信者Ｂの秘密鍵ＫＳBを用いて受信者Ｂの公開鍵ＫＰB＝ｑＰを計算する（ステップ１１９）。これにより、ステップ１１７にて生成された秘密鍵ＫＳBとステップ１１９にて計算された公開鍵ＫＰBとの鍵ペアが生成される。計算された受信者Ｂの公開鍵ＫＰBと受信者Ｂの識別子ＩＤBとをネットワークインターフェイス部２１を用いて送信者装置１へ送信する（ステップ１２０）。ステップ１２０の送受信は、メーラープログラム２３Ａ，１３Ａにより自動的に行うが、この操作を受信者Ｂや送信者Ａが手動で行うものであっても良い。 In addition, the control unit 24 of the receiver device 2 calculates the public key KP B = qP of the receiver B using the secret key KS B of the receiver B (Step 119). As a result, a key pair of the secret key KS B generated at step 117 and the public key KP B calculated at step 119 is generated. The calculated public key KP B of the recipient B and the identifier ID B of the recipient B are transmitted to the sender device 1 using the network interface unit 21 (step 120). The transmission / reception in step 120 is automatically performed by the mailer programs 23A and 13A, but this operation may be performed manually by the receiver B or the sender A.

ネットワークインターフェイス部１１により受信者Ｂの識別子ＩＤBと受信者Ｂの公開鍵ＫＰBとを受信した送信者装置１の制御部１４は、受信した受信者Ｂの識別子ＩＤBをキーとして鍵情報データベース１３Ｃのエントリーを検索し、該当するエントリーから自身が生成した送信者Ａの秘密鍵ＫＳA＝ｒを読み出す。送信者装置１の制御部１４は、読み出された送信者Ａの秘密鍵ＫＳAと、受信者装置２から受信した受信者Ｂの公開鍵ＫＰBとから、送信者Ａと受信者Ｂとの間における共有秘密鍵ＫＳA・ＫＰB＝ｒ・（ｑＰ）＝ｑ・（ｒＰ）＝Ｋを計算する。送信者装置１の制御部１４は、計算されたＫを、鍵情報データベース２３Ｃの中の相手識別子としてＩＤBが含まれるエントリーに格納する（ステップ１２１）。つまり、相手識別子と共有秘密鍵とを対応付けて格納する。また、このとき、該当するエントリーのステータス情報を「鍵共有済み」に変更する。ここで、ステップ１１８及びステップ１２１で計算されたＫの値は互いに同じ値となるため、送信者装置１と受信者装置２との間で共有秘密鍵Ｋを共有することができる。 The control unit 14 of the sender apparatus 1 that has received the identifier ID B of the receiver B and the public key KP B of the receiver B by the network interface unit 11 uses the received identifier ID B of the receiver B as a key as a key information database. The 13C entry is searched, and the private key KS A = r of the sender A generated by itself is read from the corresponding entry. The control unit 14 of the sender device 1 uses the read secret key KS A of the sender A and the public key KP B of the recipient B received from the receiver device 2 to The shared secret key KS A · KP B = r · (qP) = q · (rP) = K is calculated. The control unit 14 of the sender device 1 stores the calculated K in an entry including ID B as a partner identifier in the key information database 23C (step 121). That is, the partner identifier and the shared secret key are stored in association with each other. At this time, the status information of the corresponding entry is changed to “key shared”. Here, since the values of K calculated in step 118 and step 121 are the same, the shared secret key K can be shared between the sender device 1 and the receiver device 2.

また、楕円曲線上の点Ｐ、受信者Ｂの公開鍵ＫＰB＝ｑＰ、送信者Ａの公開鍵ＫＰA＝ｒＰなどの公開情報から、秘密鍵ｑやｒや共有秘密鍵Ｋを計算するのは困難であることが知られている。したがって、第三者が公開情報と暗号文とから平文を計算することは困難である。 Also, P a point on an elliptic curve, a public key KP B = qP recipient B, and the public information such as a public key KP A = rP sender A, to calculate the secret key q and r and shared secret key K Is known to be difficult. Therefore, it is difficult for a third party to calculate plaintext from public information and ciphertext.

送信者装置１は共有秘密鍵Ｋを計算した後、鍵共有の確認情報と送信者Ａの識別子ＩＤAとを受信者装置２へ送信する（ステップ１２２）。この確認情報は、例えば、正しく復号されたことを確認できるような情報をＫを用いて暗号化したものである。 After calculating the shared secret key K, the sender apparatus 1 transmits key sharing confirmation information and the identifier A of the sender A to the receiver apparatus 2 (step 122). This confirmation information is, for example, information that can be confirmed to be correctly decrypted using K.

確認情報と送信者Ａの識別子ＩＤAとを受信した受信者装置２の制御部２４は、確認情報を確認し（例えば、Ｋを用いて復号するなど）、鍵情報データベース２３Ｃの中の相手識別子がＩＤAであるエントリーのステータスを「鍵共有済み」に変更する。 Confirmation information and sender A control unit 24 of the recipient apparatus 2 the identifier ID has been received as A confirms the confirmation information (for example, decrypted using the K), the other party identifier in the key information database 23C The status of the entry whose ID is ID A is changed to “key shared”.

以降、送信者装置１と受信者装置２との間では、共有秘密鍵Ｋを用いて暗号通信が可能である。例えば、引き続いて受信者装置２から送信者装置１へメッセージＭ１に対する返信メッセージＭ２を暗号化して送信する場合は以下の手順となる。   Thereafter, encryption communication is possible between the sender apparatus 1 and the receiver apparatus 2 using the shared secret key K. For example, in the case where the reply message M2 for the message M1 is subsequently encrypted and transmitted from the receiver apparatus 2 to the sender apparatus 1, the procedure is as follows.

受信者装置２は、メーラープログラム２３Ａによってユーザインターフェイス部２２に受信者Ｂから送信者Ａへ返信メッセージを入力する表示が行われる。それにより、受信者Ｂがユーザインターフェイス部２２を用いて返信メッセージＭ２を入力すると（ステップ１２３）、受信者装置２の制御部２４は、共有秘密鍵Ｋと暗号化・復号プログラム２３Ｂとを用いて返信メッセージＭ２に対する暗号文Ｃ２＝Ｅ（Ｋ，Ｍ２）を計算する（ステップ１２４）。受信者装置２の制御部２４は、ネットワークインターフェイス部２１を用いて、計算された暗号文Ｃ２と、受信者Ｂの識別子ＩＤBとを送信者装置１へ送信する（ステップ１２５）。 In the receiver device 2, the mailer program 23A causes the user interface unit 22 to display a reply message from the receiver B to the sender A. Accordingly, when the receiver B inputs the reply message M2 using the user interface unit 22 (step 123), the control unit 24 of the receiver device 2 uses the shared secret key K and the encryption / decryption program 23B. The ciphertext C2 = E (K, M2) for the reply message M2 is calculated (step 124). The control unit 24 of the receiver apparatus 2 transmits the calculated ciphertext C2 and the identifier ID B of the receiver B to the transmitter apparatus 1 using the network interface unit 21 (step 125).

受信者Ｂの識別子ＩＤBと暗号文Ｃ２とを受信した送信者装置１は、ＩＤBを検索キーとして鍵情報データベース１３Ｃからエントリーを検索する。検索されたエントリーの中の共有秘密鍵Ｋと、記憶部１３から読み出された暗号化・復号プログラム１３Ｂとを用いて、暗号文Ｃ２から返信メッセージＤ（Ｋ，Ｃ２）＝Ｍ２を計算（復号）する（ステップ１２６）。送信者装置１の制御部１４は、メーラープログラム１３Ａを用いてユーザインターフェイス部１２に、計算（復号）された返信メッセージＭ２を表示する（ステップ１２７）。 The sender apparatus 1 that has received the identifier ID B and the ciphertext C2 of the receiver B searches for an entry from the key information database 13C using ID B as a search key. Using the shared secret key K in the retrieved entry and the encryption / decryption program 13B read from the storage unit 13, the reply message D (K, C2) = M2 is calculated (decrypted) from the ciphertext C2. (Step 126). The control unit 14 of the sender device 1 displays the calculated (decrypted) reply message M2 on the user interface unit 12 using the mailer program 13A (step 127).

このように、共有秘密鍵Ｋを、送信者Ａと受信者Ｂとの間にて引き続いて行われる暗号通信に用いることができる（ステップ１２８）。   As described above, the shared secret key K can be used for encrypted communication that is subsequently performed between the sender A and the receiver B (step 128).

なお、上述した例では、ステップ１２３以降、受信者Ｂから送信者Ａへメッセージを返信する場合について説明したが、送信者Ａから受信者Ｂへ新たなメッセージを送信する場合も同様である。   In the above-described example, the case where a message is returned from the receiver B to the sender A after step 123 has been described. However, the same applies to the case where a new message is transmitted from the sender A to the receiver B.

以下に、図１に示した形態における暗号化メッセージ送受信方法の他の例について説明する。   In the following, another example of the encrypted message transmission / reception method in the form shown in FIG. 1 will be described.

図６は、図１に示した形態における暗号化メッセージ送受信方法の他の例を説明するためのシーケンス図である。この例では、図５を用いて説明した方法において、受信者装置２から送信者装置１へ公開鍵ＫＰBを送信するステップ１２０と、暗号文Ｃ２を送信するステップ１２５とを同時に行うものである。ステップ１１９まで同じ処理を行う。また、ステップ１１９以降の処理について、図５を用いて説明した処理と同一の処理については同一のステップ番号を付与し、その説明は省略する。 FIG. 6 is a sequence diagram for explaining another example of the encrypted message transmission / reception method in the form shown in FIG. In this example, in the method described with reference to FIG. 5, the step 120 for transmitting the public key KP B from the receiver device 2 to the sender device 1 and the step 125 for transmitting the ciphertext C2 are performed simultaneously. . The same processing is performed up to step 119. In addition, for the processes after step 119, the same processes as those described with reference to FIG. 5 are given the same step numbers, and the description thereof is omitted.

受信者Ｂが、受信者装置２に返信メッセージＭ２を入力すると（ステップ１２３）、受信者装置２の制御部２４が返信メッセージＭ２に対する暗号文Ｃ２の計算を実行する（ステップ１２４）。   When the receiver B inputs the reply message M2 to the receiver device 2 (step 123), the control unit 24 of the receiver device 2 calculates the ciphertext C2 for the reply message M2 (step 124).

すると、受信者装置２の制御部２４は、ネットワークインターフェイス部２１を用いて、受信者Ｂの識別子ＩＤBと、公開鍵ＫＰBと、暗号文Ｃ２とを送信者装置１へ送信する（ステップ１２９）。 Then, the control unit 24 of the receiver device 2 uses the network interface unit 21 to transmit the identifier ID B of the receiver B , the public key KP B, and the ciphertext C2 to the transmitter device 1 (step 129). ).

その後、送信者装置１は、共有秘密鍵Ｋを計算し（ステップ１２１）、鍵共有の確認メッセージを受信者装置２へ送信する（ステップ１２２）。なお、ステップ１２２の処理は省略可能である。さらに、送信者装置１は、暗号文Ｃ２から返信メッセージＭ２を復号し（ステップ１２６）、メーラープログラム１３Ａを用いてユーザインターフェイス部１２に、計算（復号）された返信メッセージＭ２を表示する（ステップ１２７）。   Thereafter, the sender device 1 calculates a shared secret key K (step 121), and transmits a key sharing confirmation message to the receiver device 2 (step 122). Note that the process of step 122 can be omitted. Further, the sender device 1 decrypts the reply message M2 from the ciphertext C2 (step 126), and displays the computed reply message M2 on the user interface unit 12 using the mailer program 13A (step 127). ).

なお、受信者装置２の記憶部２３に格納される暗号化・復号プログラム２３Ｂは、受信者装置２が鍵サーバ３から受信者Ｂの固有鍵ｓＱを取得する際に、必要に応じてダウンロードしても良い。この場合は、暗号化・復号プログラム２３Ｂの事前の取得・設定は不要である。   The encryption / decryption program 23B stored in the storage unit 23 of the receiver device 2 is downloaded as necessary when the receiver device 2 acquires the unique key sQ of the receiver B from the key server 3. May be. In this case, prior acquisition / setting of the encryption / decryption program 23B is not necessary.

また、受信者装置２が、鍵サーバ３と通信する際は、必要に応じて認証、暗号化するものとする。ただし、鍵サーバ３が受信者Ｂの宛先（電子メールアドレス等）を知っている場合、以下の手法をもって認証に代えても良い。受信者装置２から受信者Ｂの識別子ＩＤBを受信した鍵サーバ３が、受信者Ｂの識別子ＩＤBから一意に定まる受信者Ｂの宛先を得て、この宛先へ受信者Ｂの固有鍵ｓＱを送信することで受信者Ｂの正当性を保証するものである。また、鍵サーバ３は、受信者Ｂの識別子ＩＤBと受信者Ｂの宛先との対応を記憶部３４の認証情報データベース３４Ｂ等にあらかじめ記憶しておいても良い。 In addition, when the receiver device 2 communicates with the key server 3, authentication and encryption are performed as necessary. However, when the key server 3 knows the recipient B's destination (e-mail address or the like), the authentication may be replaced by the following method. The key server 3 that has received the identifier ID B of the receiver B from the receiver device 2 obtains the destination of the receiver B that is uniquely determined from the identifier ID B of the receiver B, and receives the unique key sQ of the receiver B to this destination. Is transmitted to guarantee the validity of the receiver B. The key server 3 may store the correspondence between the identifier ID B of the recipient B and the destination of the recipient B in advance in the authentication information database 34B of the storage unit 34 or the like.

また、上記の実施の形態においては、共有秘密鍵Ｋを、Ｋ＝ＫＳA・ＫＰB＝ＫＳB・ＫＰAによって計算したが、これを、ｆ（ＫＳA，ＫＰB）＝ｆ（ＫＳB，ＫＰA）を満たし、ＫＰAとＫＰBとからｆの値が計算困難であり、ｆの値とＫＰA，ＫＰBとから、ＫＳAやＫＳBが計算困難である関数ｆを用いて、Ｋ＝ｆ（ＫＳA，ＫＰB）＝ｆ（ＫＳB，ＫＰA）としても計算しても良い。 In the above embodiment, the shared secret key K is calculated by K = KS A · KP B = KS B · KP A, which is calculated as f (KS A , KP B ) = f (KS B , KP A ), the value of f is difficult to calculate from KP A and KP B, and the function f is difficult to calculate KS A and KS B from the value of f and KP A , KP B. , K = f (KS A , KP B ) = f (KS B , KP A ) may be calculated.

また、送信者装置１と受信者装置２との間での暗号化メッセージの送受信において、以下の確認を行っても良い。あるラウンド（例えば、ラウンドＮ）で送信者Ａから受信者Ｂへチャレンジｃ（例えば、乱数）を送信し、次のラウンド（例えば、ラウンドＮ＋１）で受信者Ｂから送信者Ａへｃを鍵Ｋで暗号化したＥ（Ｋ，ｃ）をレスポンスとして返信する。送信者Ａがこの関係を確認することで、送信者Ａと受信者Ｂとの間で鍵Ｋの共有が正しく完了していることが証明できる。   Further, in the transmission / reception of the encrypted message between the sender apparatus 1 and the receiver apparatus 2, the following confirmation may be performed. Send a challenge c (eg, a random number) from sender A to receiver B in one round (eg, round N), and key c from receiver B to sender A in the next round (eg, round N + 1) E (K, c) encrypted in (1) is returned as a response. By confirming this relationship, the sender A can prove that the sharing of the key K between the sender A and the receiver B is correctly completed.

なお、上述した各ステップにおいて、互いに依存関係のないステップ間の実行順序は、前後入れ替えても良い。   In each step described above, the order of execution between steps that are not dependent on each other may be interchanged.

また、上述した実施の形態では、送信者装置１と受信者装置２とを別個の通信装置として説明したが、それぞれが双方の機能を有する１つの通信装置であっても良いことは言うまでもない。   In the above-described embodiment, the transmitter apparatus 1 and the receiver apparatus 2 have been described as separate communication apparatuses. However, it goes without saying that each communication apparatus may have one function.

また、本発明の実施の形態として、電子メールの暗号化を例に挙げて説明したが、電子メールに限定するものではなく、例えば、ＩＭ（Instant Massaging）、チャット、プッシュトゥトーク等の文字、音声、画像による通信サービスに適用可能である。   Further, as an embodiment of the present invention, e-mail encryption has been described as an example. However, the present invention is not limited to e-mail. For example, characters such as IM (Instant Massaging), chat, push-to-talk, Applicable to voice and image communication services.

また、以上説明した送信者装置１、受信者装置２、鍵サーバ３は、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行するものであっても良い。コンピュータが読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体、伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータ内の揮発性メモリのように、一定時間、プログラムを保持しているものを含む。ここでのコンピュータとは、送信者装置１、受信者装置２、鍵サーバ３である。   Further, the sender device 1, the receiver device 2, and the key server 3 described above record a program for realizing the functions in a computer-readable recording medium, and the program recorded in the recording medium. The program may be read by a computer and executed. The computer-readable recording medium refers to a recording medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk device built in the computer system. Further, the computer-readable recording medium is a computer that dynamically holds the program for a short time (transmission medium, transmission wave) as in the case of transmitting the program via the Internet, and the computer that serves as the server in that case Some of them hold programs for a certain period of time, such as the volatile memory inside. Here, the computer is the sender device 1, the recipient device 2, and the key server 3.

このように本発明においては、受信者の事前設定無しで暗号メールを送信することができるため、送信者は受信者の環境を考慮することなく、また、これまでに当該送信者との間で電子メールを送受信したことがない受信者に対しても暗号メールを送信することができる。また、返信メッセージ等、送信者から受信者へ送信される最初のメッセージ以降に送受信者間で送受信されるメッセージについて、鍵サーバによる復号ができないため、情報漏洩等の心配がなく、安心してメッセージの送受信が可能となる。   As described above, in the present invention, since the encrypted mail can be transmitted without the prior setting of the receiver, the sender does not consider the environment of the receiver, and so far between the sender and the sender. Encrypted mail can be sent to a recipient who has never sent or received an e-mail. Also, messages sent and received between the sender and receiver after the first message sent from the sender to the receiver, such as a reply message, cannot be decrypted by the key server, so there is no worry about information leakage, etc. Transmission and reception are possible.

本発明の暗号化メッセージ送受信システムの実施の一形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the encryption message transmission / reception system of this invention. 図１に示した送信者装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sender | transmitter apparatus shown in FIG. 図１に示した受信者装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the receiver apparatus shown in FIG. 図１に示した鍵サーバの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the key server shown in FIG. 図１に示した形態における暗号化メッセージ送受信方法を説明するためのシーケンス図である。It is a sequence diagram for demonstrating the encryption message transmission / reception method in the form shown in FIG. 図１に示した形態における暗号化メッセージ送受信方法の他の例を説明するためのシーケンス図である。It is a sequence diagram for demonstrating the other example of the encryption message transmission / reception method in the form shown in FIG. ＩＢＥの処理を説明するためのシーケンス図である。It is a sequence diagram for demonstrating the process of IBE.

符号の説明Explanation of symbols

１ 送信者装置
２ 受信者装置
３ 鍵サーバ
４ 通信網
１１，２１，３１ ネットワークインターフェイス部
１２，２２ ユーザインターフェイス部
１３，２３，３４ 記憶部
１３Ａ，２３Ａ メーラープログラム
１３Ｂ，２３Ｂ 暗号化・復号プログラム
１３Ｃ，２３Ｃ 鍵情報データベース
１４，２４，３５ 制御部
２３Ｄ 認証情報
３２ 鍵生成部
３３ 認証部
３４Ａ 公開パラメータ
３４Ｂ 認証情報データベース
３４Ｃ 秘密パラメータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sender apparatus 2 Receiver apparatus 3 Key server 4 Communication network 11, 21, 31 Network interface part 12, 22 User interface part 13, 23, 34 Storage part 13A, 23A Mailer program 13B, 23B Encryption / decryption program 13C, 23C Key information database 14, 24, 35 Control unit 23D Authentication information 32 Key generation unit 33 Authentication unit 34A Public parameter 34B Authentication information database 34C Secret parameter

Claims (9)

送信者装置にてメッセージを暗号化して送信し、受信者装置にて前記暗号化されたメッセージを復号する暗号化メッセージ送受信方法であって、
前記送信者装置が、該送信者装置を用いて前記メッセージを送信する送信者の公開鍵と秘密鍵とからなる鍵ペアを生成するステップと、
前記送信者装置が、前記送信者の秘密鍵と前記受信者装置を用いて前記メッセージを受信する受信者の識別子とを基に、一時的な共有鍵を計算するステップと、
前記送信者装置が、前記一時的な共有鍵を用いて前記メッセージを暗号化し、暗号文を計算するステップと、
前記送信者装置が、前記暗号文と前記送信者の公開鍵とを前記受信者装置に送信するステップと、
前記暗号文と前記送信者の公開鍵とを受信した前記受信者装置が、通信網を介して前記受信者装置に接続された鍵サーバに前記受信者の識別子を送信するステップと、
前記鍵サーバが、前記受信者の識別子に基づき前記受信者の固有鍵を計算するステップと、
前記鍵サーバが、前記受信者の固有鍵を前記受信者装置に送信するステップと、
前記受信者装置が、前記鍵サーバから受信した前記受信者の固有鍵と、前記送信者装置から受信した前記送信者の公開鍵とに基づき前記一時的な共有鍵を計算するステップと、
前記受信者装置が、前記一時的な共有鍵を用いて、前記送信者装置から受信した前記暗号文を復号してメッセージを計算するステップと、
前記受信者装置が、前記受信者の公開鍵と秘密鍵とからなる鍵ペアを生成するステップと、
前記受信者装置が、前記受信者の秘密鍵と前記送信者の公開鍵とから共有秘密鍵を計算するステップと、
前記受信者装置が、前記受信者の公開鍵を前記送信者装置に送信するステップと、
前記受信者の公開鍵を前記受信者装置から受信した前記送信者装置が、前記受信者の公開鍵と前記送信者の秘密鍵とから前記共有秘密鍵を計算するステップとを有する暗号化メッセージ送受信方法。 An encrypted message transmission / reception method for encrypting and transmitting a message at a sender device and decrypting the encrypted message at a receiver device,
The sender device generating a key pair composed of a public key and a secret key of a sender who sends the message using the sender device;
The sender device calculating a temporary shared key based on the sender's private key and the identifier of the recipient receiving the message using the recipient device;
The sender device encrypts the message using the temporary shared key and calculates ciphertext;
The sender device transmitting the ciphertext and the sender's public key to the recipient device;
Receiving the ciphertext and the sender's public key, transmitting the receiver identifier to a key server connected to the receiver device via a communication network;
The key server calculating a unique key of the recipient based on the identifier of the recipient;
The key server transmitting the recipient's unique key to the recipient device;
The recipient device calculating the temporary shared key based on the recipient's unique key received from the key server and the sender's public key received from the sender device;
The receiver device uses the temporary shared key to decrypt the ciphertext received from the sender device and calculate a message;
The recipient device generating a key pair comprising a public key and a private key of the recipient;
The recipient device calculating a shared secret key from the recipient's secret key and the sender's public key;
The recipient device transmitting the recipient's public key to the sender device;
Encrypted message transmission / reception in which the sender device that has received the recipient's public key from the recipient device calculates the shared secret key from the recipient's public key and the sender's private key Method. 請求項１に記載の暗号化メッセージ送受信方法において、
送信者装置が生成する鍵ペアは、秘密鍵として生成した乱数ｒと、公開された楕円曲線Ｅ上の点Ｐのｒ倍点である公開鍵ｒＰとのペアであることを特徴とし、
前記送信者装置が一時的な共有鍵を計算するステップは、予め定められた関数により受信者の識別子を前記Ｅ上に対応させた点Ｑ、鍵サーバが前記点Ｐを秘密パラメータｓ倍して公開する点ｓＰ、前記送信者の秘密鍵ｒ、および前記Ｅ上のペアリング演算ｅを用いｅ（Ｑ，ｓＰ）＾ｒを計算するステップであることを特徴とし、
前記受信者の固有鍵は、予め定められた関数により前記受信者の識別子を前記Ｅ上に対応させた点Ｑを、前記ｓ倍して得られる点ｓＱであることを特徴し、
前記受信者装置が一時的な共有鍵を計算するステップは、前記受信者の固有鍵ｓＱ、前記送信者の公開鍵ｒＰ、前記ペアリング演算ｅを用い、ｅ（ｓＱ，ｒＰ）を計算するステップであることを特徴とし、
前記受信者が生成する鍵ペアは、秘密鍵として生成した乱数ｑと、前記点Ｐのｑ倍点であるところの公開鍵ｑＰとのペアであることを特徴とし、
前記受信者装置が共有秘密鍵を計算するステップは、前記受信者の秘密鍵ｑと前記送信者の公開鍵ｒＰとからｑ・（ｒＰ）＝ｒｑＰを計算するステップであることを特徴とし、
前記送信者装置が共有秘密鍵を計算するステップは、前記受信者の公開鍵ｑＰと前記送信者の秘密鍵ｒとからｒ・（ｑＰ）＝ｒｑＰを計算するステップであることを特徴とする暗号化メッセージ送受信方法。 The encrypted message transmission / reception method according to claim 1,
The key pair generated by the sender device is a pair of a random number r generated as a secret key and a public key rP that is an r multiple of a point P on the disclosed elliptic curve E,
The step of calculating a temporary shared key by the sender device is performed by multiplying a secret parameter s by a point Q corresponding to the identifier of the receiver on the E by a predetermined function, and the key server multiplying the point P by the secret parameter s. A step of calculating e (Q, sP) ^ r using a public point sP, the sender's private key r, and a pairing operation e on E,
The unique key of the receiver is a point sQ obtained by multiplying the point Q, which corresponds to the identifier of the receiver on the E by a predetermined function, by s,
The step of calculating a temporary shared key by the receiver device is a step of calculating e (sQ, rP) using the receiver's unique key sQ, the sender's public key rP, and the pairing operation e. It is characterized by
The key pair generated by the receiver is a pair of a random number q generated as a secret key and a public key qP that is a point q times the point P,
The step of calculating the shared secret key by the receiver device is a step of calculating q · (rP) = rqP from the receiver secret key q and the sender public key rP,
The step of calculating a shared secret key by the sender device is a step of calculating r · (qP) = rqP from the public key qP of the receiver and the secret key r of the sender. Message transmission / reception method. 請求項１または請求項２に記載の暗号化メッセージ送受信方法において、
前記送信者装置と前記受信者装置との間で、前記共有秘密鍵を用いて、継続するメッセージを暗号化して送受信するステップをさらに有することを特徴とする暗号化メッセージ送受信方法。 The encrypted message transmission / reception method according to claim 1 or 2,
The encrypted message transmission / reception method further comprising the step of encrypting and transmitting / receiving a continuous message between the sender apparatus and the receiver apparatus using the shared secret key. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の暗号化メッセージ送受信方法において、
前記受信者装置が、前記受信者の識別子を前記鍵サーバに送信するステップは、前記受信者の認証情報をあわせて送信し、
前記鍵サーバが、前記受信者の固有鍵を前記受信者装置に送信するステップは、前記認証情報に基づいて受信者の認証を行い、認証に成功した場合にのみ、前記受信者の固有鍵を送信することを特徴とする暗号化メッセージ送受信方法。 The encrypted message transmission / reception method according to any one of claims 1 to 3,
The step of transmitting the receiver identifier to the key server by the receiver device is transmitted together with the authentication information of the receiver,
The step of transmitting the recipient's unique key to the recipient device is performed by authenticating the recipient based on the authentication information, and only when the authentication is successful. An encrypted message transmission / reception method characterized by transmitting. メッセージを暗号化して受信者装置に送信する送信者装置であって、
ネットワークインターフェイスと、
当該送信者装置を用いて前記メッセージを送信する送信者の公開鍵と秘密鍵とからなる鍵ペアを生成する手段と、
前記送信者の秘密鍵と前記受信者装置を用いて前記メッセージを受信する受信者の識別子とに基づき、一時的な共有鍵を計算する手段と、
前記計算された一時的な共有鍵を用いて前記メッセージを暗号化し暗号文を得る手段と、
前記暗号文と前記送信者の公開鍵とを前記ネットワークインターフェイスにより前記受信者装置に送信する手段と、
前記受信者装置から前記受信者の公開鍵を前記ネットワークインターフェイスにより受信する手段と、
前記受信者の公開鍵と前記送信者の秘密鍵とから前記送信者と前記受信者との間の共有秘密鍵を計算する手段とを有する送信者装置。 A sender device that encrypts a message and sends it to a recipient device,
A network interface;
Means for generating a key pair comprising a public key and a private key of a sender who transmits the message using the sender device;
Means for calculating a temporary shared key based on the sender's private key and the identifier of the recipient receiving the message using the recipient device;
Means for encrypting the message using the calculated temporary shared key to obtain a ciphertext;
Means for transmitting the ciphertext and the sender's public key to the recipient device via the network interface;
Means for receiving the recipient's public key from the recipient device via the network interface;
A sender device comprising means for calculating a shared secret key between the sender and the receiver from the receiver's public key and the sender's private key. 送信者装置から暗号化されて送信されたメッセージを受信する受信者装置であって、
ネットワークインターフェイスと、
前記送信者装置から暗号文と前記送信者装置を用いて前記メッセージを送信する送信者の公開鍵とを前記ネットワークインターフェイスにより受信する手段と、
当該受信者装置に通信網を介して接続された鍵サーバに、当該受信者装置を用いて前記メッセージを受信する受信者の識別子を前記ネットワークインターフェイスにより送信し、前記受信者の固有鍵を要求する手段と、
前記鍵サーバから前記固有鍵を前記ネットワークインターフェイスにより受信する手段と、
前記固有鍵と前記送信者の公開鍵とに基づき、一時的な共有鍵を計算する手段と、
前記計算された一時的な共有鍵と前記暗号文とから前記メッセージを復号する手段と、
前記受信者の公開鍵と秘密鍵とからなる鍵ペアを生成する手段と、
前記生成した受信者の秘密鍵と前記送信者の公開鍵とから前記送信者と前記受信者との間の共有秘密鍵を計算する手段と、
前記送信者装置に、前記生成した受信者の公開鍵を前記ネットワークインターフェイスにより送信する手段とを有する受信者装置。 A receiver device that receives an encrypted message transmitted from the sender device;
A network interface;
Means for receiving by the network interface a ciphertext from the sender device and a sender's public key for sending the message using the sender device;
The identifier of the recipient who receives the message using the recipient device is transmitted to the key server connected to the recipient device via the communication network, and the unique key of the recipient is requested. Means,
Means for receiving the unique key from the key server via the network interface;
Means for calculating a temporary shared key based on the unique key and the sender's public key;
Means for decrypting the message from the calculated temporary shared key and the ciphertext;
Means for generating a key pair consisting of the recipient's public key and private key;
Means for calculating a shared secret key between the sender and the recipient from the generated secret key of the recipient and the public key of the sender;
Means for transmitting the generated public key of the recipient to the sender device via the network interface; 請求項５に記載の送信者装置と、請求項６に記載の受信者装置と、前記送信者装置と前記受信者装置とを接続する通信網とからなる暗号化メッセージ送受信システム。   An encrypted message transmission / reception system comprising the sender device according to claim 5, the receiver device according to claim 6, and a communication network connecting the sender device and the receiver device. 請求項５に記載の送信者装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the sender device according to claim 5. 請求項６に記載の受信者装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as a receiver apparatus of Claim 6.
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