JP2011217025A - 秘密通信方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】情報を送受信する二者間の一方がセキュリティの整っていないＰＣを用いる場合でも、第三者への情報漏洩を防止する秘密通信を実現する。
【解決手段】端末Ｉから端末Ｏに対して、端末Ｉから受け取った電子メールへの返信メールにその送信時刻を記載するタイムスタンプ機能を有するソフトウェアを送信する（Ｓ１４）。端末Ｏにおいて受信したソフトウェアをインストールする（Ｓ１６）。端末Ｉから端末Ｏに対して、両端末のユーザ同士しか知り得ない内容の質問文と、第１端末の公開鍵とを含む電子メールを送信する（Ｓ２２）。端末Ｏから端末Ｉに対して、質問文に対する回答と暗号通信用の共通鍵とを含む電子メールを公開鍵を用いて暗号化した上で送信する（Ｓ２６）。端末Ｉは、端末Ｏから受け取った電子メールを秘密鍵を用いて復号し（Ｓ２８）、回答が正しいことを確認したとき（Ｓ３２）、共通鍵を用いて端末Ｏとの間で暗号通信を行う（Ｓ３４）。
【選択図】図２

Description

本発明は、送信者と受信者の間で秘密通信を行う技術に関する。

近年、営業秘密などが企業から流出する事件が増加しており、企業における情報セキュリティの重要性が高まっている。特に、オープンな環境であるインターネットを介した電子メールでは、第三者がメールを傍受したり、傍受したメールを改ざんしたりする可能性が高い。そのため、電子メールの不正な送受信を防止するための様々な技術が開発されている。

例えば特許文献１は、セキュリティメールの送受信を可能にする電子認証方式を開示する。これによると、利用者Ａから利用者Ｂに通信文を送る場合に、利用者Ａは、通信用鍵を鍵センターＫＣにオンラインで送付する。鍵センターＫＣは、利用者Ａから預かった利用者Ｂ宛ての暗号化された通信用鍵を利用者Ｂにオンラインで送付する。次に、利用者Ａから利用者Ｂ宛ての通信用鍵で暗号化された通信文を直接オンラインで送信する。利用者Ｂは、利用者Ａから受け取った暗号化された通信文を鍵センターＫＣから送付された通信用鍵を用いて平文に復号化する。

特開２００１−１４４７４５号公報

最近では、従業員が個人用のラップトップコンピュータを社外に持ち出すことを厳しく制限する企業が増えている。そのため、ある人物が外出先で他人のパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と表記する）や不特定多数の使用するＰＣなどを使用して、社内の人物から電子メールで重要な情報を送信してもらうような事態も起こりえる。このような場合、社外の人物は重要な情報の送受信に適した安全なＰＣを所与の条件とすることはできない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報を送受信する二者間の一方がセキュリティの整っていないＰＣを用いる場合でも、第三者に情報が漏洩することのない秘密通信を行うための技術を提供することにある。

本発明のある態様は、公開鍵暗号方式における公開鍵および秘密鍵を利用可能な環境にある第１端末と、公開鍵および秘密鍵を利用困難な環境にある第２端末との間で秘密通信を行う方法である。この方法は、第１端末から第２端末に対して、両端末のユーザ同士しか知り得ない内容の質問文と、第１端末の公開鍵とを含む電子メールを送信し、第２端末から第１端末に対して、前記質問文に対する回答と暗号通信用の共通鍵とを含む電子メールを前記公開鍵を用いて暗号化した上で送信し、第１端末は、第２端末から受け取った電子メールを前記秘密鍵を用いて復号し、前記回答が正しいことを確認したとき、前記共通鍵を用いて前記第２端末との間で暗号通信を行うことを含む。

この態様によると、他人のＰＣ端末や不特定多数が利用するＰＣ端末のようにセキュリティの整っていないＰＣ端末を使用する受信者との間で、第三者への情報漏洩を防止する安全な通信を実現することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムにより表現したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、情報を送受信する二者間の一方がセキュリティの整っていないＰＣを用いる場合でも、第三者への情報漏洩を防止する秘密通信を実現できる。

本発明の一実施形態に係る秘密通信方法を使用するＰＣ端末の構成図である。 本発明の一実施形態に係る秘密通信方法のフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係る秘密通信装置の機能ブロック図である。 傍受者Ｓによる不正行為を防止する様子を説明する図である。 傍受者Ｓによる不正行為を防止する様子を説明する図である。 傍受者Ｓによる不正行為を防止する様子を説明する図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る秘密通信方法が使用されるＰＣ端末の構成図である。この実施形態では、社内にいる人物Ｉが使用するＰＣ端末（以下「端末Ｉ」という）と、社外にいる人物Ｏが使用するＰＣ端末（以下「端末Ｏ」という）との間で電子メールの送信を行う。端末Ｉは、企業内に設置されセキュリティ対策の整えられた端末であり、公開鍵暗号方式で言うところの認証局にアクセスし公開鍵および秘密鍵を生成し利用可能な環境にある。端末Ｏは、例えば社員が出張や外回りなどで社外にいるとき、他人のＰＣ端末を借りたり、または不特定多数の使用するＰＣ端末を使用したりするときの端末に相当する。端末Ｏは、認証局にアクセスする安全な通信経路を確立できないために公開鍵および秘密鍵を利用困難な環境にあるセキュリティ対策が不十分な端末である。端末Ｉと端末Ｏとは、インターネット等のネットワーク１２により接続される。端末ＩおよびＯは、入出力機能、通信機能などの通常のコンピュータに備わっている機能を有しており、また任意のメールソフトがインストールされているものとする。

端末Ｉは、認証局サーバＮに証明書の発行を依頼することができる。認証局サーバＮは、公開鍵証明書を発行する。公開鍵証明書には通常、証明対象者の所属、氏名、メールアドレス等の情報、認証局の情報、認証局の署名などが含まれる。これにより、証明対象者に連絡をとるためには、証明書に記載のメールアドレスを利用すればよいことが分かる。

一般に、認証局が提供するサービスは、秘密鍵と公開鍵の二つの鍵がペアとして生成されることに基づく。秘密鍵と公開鍵は、以下の二つの性質を有している。すなわち、１）公開鍵で暗号化することは容易だが、復号することは秘密鍵がなければ著しく困難である。２）秘密鍵で署名された情報は、そのペアである公開鍵で確認することができる。

認証局や公開鍵暗号方式は当分野において周知であるから、これ以上の詳細な説明は省略する。

社外の人物Ｏは本人以外のＰＣ端末を利用しているので、そのままではＰＣ上に自分の秘密鍵を安全に格納することができない。また共通鍵を社外の人物Ｏと社内の人物Ｉとの間で共有していないという状況にあることが、以下に述べる本実施形態に係る秘密通信方法の前提となる。

インターネットはオープンな環境であるため、インターネットを介して電子メール送信を行う場合、傍受者であるＳが使用するＰＣ端末（以下「端末Ｓ」という）により電子メールが傍受されたり、傍受された電子メールが改ざんされたり、または端末Ｓが端末Ｉや端末Ｏになりすましてメールを受信するといった不正行為が行われる可能性がある。

このような不正行為を防止すべく、公開鍵暗号方式で電子メールを暗号化しようとしても、社外の人物Ｏは自身の秘密鍵を安全に入手できないので、暗号化された電子メールを交換することができない。また、社内の人物Ｉの電子認証を検証できないので、端末Ｓが端末Ｏになりすましたとき、端末Ｉはそれを見破ることができない。

そこで、本実施形態では、企業内の端末Ｉと企業外の端末Ｏとの間でメール送受信を行うとき、傍受者の端末Ｓによる不正行為を防止する秘密通信方法を提供する。

図２は、本実施形態に係る秘密通信方法のフローチャートである。
まず、社外の人物Ｏは、自分のメールアドレスを社内の人物Ｉに通知する（Ｓ１２）。この通知は、端末Ｏから端末Ｉ宛てにメールを送信して通知してもよいし、または電話やＦＡＸ等の通信手段を用いて通知してもよい。

メールアドレスが分かると、社内の人物Ｉは、端末Ｏ宛てに秘密通信用の専用メールソフトを電子メールに添付して送信する（Ｓ１４）。この専用メールソフトは、社外の人物Ｏが自身の使用する端末に一時的にインストールすることで、後述するような機能を発揮する。専用メールソフトには機密情報や、ＩＤ、パスワード、暗号鍵などの情報は含まれていないので、傍受者Ｓに傍受されても問題はない。

社外の人物Ｏは、専用メールソフトを自身の使用する端末Ｏにインストールする（Ｓ１６）。インストールされると、専用メールソフトは、ＰＣの内部タイマを参照して、最初に電子メールを送信した時刻を少なくとも秒単位、好ましくはマイクロ秒単位で記録し、その時間をタイムスタンプとして返信メールに添付する機能、タイムスタンプのハッシュ値をメールの本文に追記する機能、および与えられた公開鍵でメールを暗号化する機能を発揮する。インストール後は、端末Ｏにおける専用メールソフトが電子メールの送信時刻を取得し、これをタイムスタンプとして電子メールに添付し、社内の端末Ｉに返信する（Ｓ１８）。なお、タイムスタンプを返信メールに付与する機能は、端末でなくメールサーバによって提供されてもよい。

端末Ｉは、返信メールのタイムスタンプにより、当該返信メールがＯからのものかＳからのものかを区別することができる。

タイムスタンプは、ハッシュ値又は電子透かしとして電子メールに埋め込まれることが好ましい。例えば、ハッシュ値の場合は電子メールのヘッダ部分に埋め込まれてもよい。この場合、傍受者Ｓが返信メールのタイムスタンプを改変して社外の人物Ｏになりすますことはできない。このように、本実施形態では、タイムスタンプをユニーク情報として利用する。

端末Ｏからタイムスタンプ付きの返信メールを受信すると、社内の人物Ｉは、タイムスタンプされた時刻が適切であるか否かを判断する（Ｓ２０）。タイムスタンプが電子透かしとして埋め込まれている場合には、所定のソフトウェアを用いて電子透かしからタイムスタンプを読み取る。

また、端末Ｏの専用メールソフトが、タイムスタンプのハッシュ値をメールヘッダに挿入するので、傍受者Ｓが端末Ｏから端末Ｉへの返信メールを傍受し、メールヘッダを改ざんした上で端末Ｉに中継した場合には、タイムスタンプの改竄を検出できる。

社内の人物Ｉは、タイムスタンプやハッシュ値により、傍受者Ｓによる電子メールの傍受や中継に一定の注意を払いながら、端末Ｉの公開鍵と所定の質問文とが記載された電子メールを端末Ｏ宛てに送信する（Ｓ２２）。所定の質問文は、社外の人物Ｏと社内の人物Ｉしか知り得ない内容であれば、任意のものでよい。例えば、人物Ｏについての個人的な質問でもよい。

たとえこの電子メールが傍受者Ｓにより傍受されたとしても、社内の人物Ｉの公開鍵は元々公開されているものであるので、傍受されても問題がない。また、質問文の回答は、社外の人物Ｏと社内の人物Ｉのみが知り得るものであるから、傍受されても傍受者Ｓはその回答を知ることができない。さらに、傍受者Ｓが端末Ｉから送信された電子メールを傍受し、人物ＩになりすましてＳの公開鍵を端末Ｏに送信した場合でも、公開鍵が人物Ｉのものであるか否かは、認証局サーバＮから発行される公開鍵証明書によって判別できる。したがって、傍受者Ｓによるなりすましも見破ることができる。

社内の人物Ｉの公開鍵と質問文を受け取ると、社外の人物Ｏは、質問に対する回答を返信メールに入力するとともに、以後の通信に用いる共通鍵を定めて入力する（Ｓ２４）。共通鍵は単なるパスワードであってもよい。入力後、専用メールソフトは、記録されているタイムスタンプを返信メールに埋め込むとともに、受け取った人物Ｉの公開鍵を用いて所定のアルゴリズムにより返信メールを暗号化して送信する（Ｓ２６）。

たとえこの返信メールが傍受者Ｓにより傍受されたとしても、傍受者Ｓは人物Ｉの秘密鍵を知らないので、暗号化された返信メールの内容を知ることはできない。

暗号化された返信メールを受信した人物Ｉは、自身の秘密鍵を用いて所定のアルゴリズムによりメールを復号する（Ｓ２８）。Ｓ２０と同様に、復号された返信メールに付与されたタイムスタンプが適切であるか否かを確認し（Ｓ３０）、加えて質問文に対する回答が正しいか否かを確認する（Ｓ３２）。正しいことが確認されると、以降は返信メールに記載された共通鍵を用いて、社内の端末Ｉと社外の端末Ｏとの間で安全に通信することができる（Ｓ３４）。これ以降、社外の人物Ｏは上述の専用メールソフトを用いる必要はない。メールの本文や添付ファイルを共通鍵で暗号化した後に、それを任意のメールソフトを利用して送信することができる。共通鍵暗号は当分野において周知であるから、これ以上の詳細な説明は省略する。

社内の端末Ｉは、社内データベースＤに接続されていてもよい。社内データベースＤには各社員に対する質問文とそれに対応する回答とを対として記録しておく。そして、社外の人物Ｏにメールを送信する際に、社内データベースから質問文を取り出して添付し、これに対する返信メールを受信したときには社内データベースを参照して回答の正否を確かめるようにしてもよい。

なお、上記の説明では各ステップを時系列的に行うことを述べたが、Ｓ１４およびＳ２２のステップは同時に行ってもよい。すなわち、専用メールソフトウェアの送信と、社内の人物Ｉの公開鍵および質問文の送信とは同時に行ってもよい。この場合、社外の人物Ｏは、専用メールソフトを自身の端末にインストールした後に、質問に対する回答と共通鍵とを入力した返信メールを作成し、専用メールソフトを使用して端末Ｉに送信する。

別の実施形態では、社内の端末Ｉ側の一連の処理を自動的に行ってもよい。図３は、別の実施形態に係る端末Ｉの構成を示す図である。これらの構成は、ハードウェア的には、プロセッサ、各種メモリ、バス等で実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

端末Ｉは、専用メールソフト送信部２０、送受信部２２、タイムスタンプ確認部２４、復号部２６、回答確認部２８、質問検索部３０、暗号化部３２を含む。
専用メールソフト送信部２０は、社内の人物Ｉからの指示に応じて専用メールソフトを社外の端末Ｏに対して送信する。送受信部２２は、端末Ｏとの間で電子メールを送受信する。

タイムスタンプ確認部２４は、端末Ｏからメールを受信したとき、メールに埋め込まれたタイムスタンプを取り出し、前回のタイムスタンプと一致するか否かを確認する。

復号部２６は、人物Ｉの公開鍵で暗号化された返信メールを端末Ｏから受信したとき、そのメールを人物Ｉの秘密鍵を用いて復号する。回答確認部２８は、復号されたメール本文に含まれる回答が正しいか否かを、社内データベースＤを参照して判定する。質問検索部３０は、社内データベースＤを検索して、社外の人物Ｏに対する質問文を取得する。

暗号化部３２は、返信メールから復号された共通鍵を用いて、電子メールを暗号化する。

以上の各実施形態で説明した秘密通信方法により、傍受者Ｓによる様々な不正行為が防止される様子を、図４ないし６を参照して説明する。

図４は、社内の端末Ｉと社外の端末Ｏとの間のメール送信を傍受者Ｓが傍受する様子を示す。社内の端末Ｉからのメール送信は、専用メールソフトの送信（図２のＳ１４）と公開鍵および質問文の送信（Ｓ２２）とがある。このうち、前者には機密情報は含まれていないので、傍受されても問題がない。後者については、公開鍵は元々公開されているものであり、また質問に対する回答は傍受者Ｓが知り得ないので、傍受されても問題がない。

図５は、傍受者Ｓが社外の端末Ｏからの返信メールを傍受し、社内の端末Ｉに対してそのメールを中継するなりすまし行為が行われる様子を示す。このようななりすまし行為が行われると、社内の人物Ｉは傍受者Ｓが社外の人物Ｏであると見誤り、端末Ｓに対して情報を漏洩してしまう可能性がある。

上述の実施形態では、社外の端末Ｏから最初に電子メールが送信された時刻がタイムスタンプとして端末Ｏからの電子メールに付与されている。したがって、傍受者Ｓが社外の端末Ｏからのメールを傍受し、それを社内の端末Ｉに送信した場合、その電子メールのヘッダ部にはタイムスタンプが埋め込まれていない。したがって、端末Ｉにおいてタイムスタンプの有無を判定することで、傍受者Ｓからのメールは不正なものとして排除することができる。また、タイムスタンプはヘッダ部にハッシュ値として埋め込まれているので、これを改ざんすることも困難である。

図６は、傍受者Ｓが社内の端末Ｉからのメールを傍受し、社外の端末Ｏに対してそのメールを中継するなりすまし行為が行われる様子を示す。この場合、人物Ｏは傍受者Ｓから送信された傍受者Ｓの公開鍵を使用して、質問文に対する回答および共通鍵を暗号化して返信する可能性がある。しかし、社外の人物Ｏは、認証局サーバＮから公開鍵証明書を取得することで、公開鍵が社内の人物Ｉのものであるか否かを判断できるので、この可能性を排除できる。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、他人のＰＣ端末や不特定多数が利用するＰＣ端末のように、セキュリティの整っていないＰＣ端末を使用する社外の受信者との間で、第三者への情報漏洩を防止する安全な通信を実現することができる。

すなわち、社外の人物Ｏは、自身の端末を使用していないので、秘密鍵を安全に使用することができない。そのため、秘密鍵を用いた暗号通信を行うことができず、また電子認証により自身がＯであることを証明することもできない。このような状況においても、本実施形態に係る秘密通信方法によれば、社外の人物Ｏと社内の人物Ｉしか知り得ない質問をすることで人物Ｏの本人認証を行った上で、社外の人物Ｏが指定した共通鍵を使用して両者の間で秘密通信を行うことができる。

以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例がありうること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、本実施例において示された各機能ブロックの単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。

実施の形態では、社外の端末Ｏから最初にメールが送信された時刻をタイムスタンプとして返信メールに添付することを述べた。代替的に、乱数発生機能を有する専用メールソフトを最初に社外端末Ｏに送信しておき、専用メールソフトは、タイムスタンプの代わりに乱数を添付したメールを送信するようにしてもよい。

専用メールソフトを社外の端末Ｏに送信する代わりに、端末Ｏにインストールされているメールソフトが分かっている場合、専用メールソフトと同様の機能を提供するアドオンを端末Ｏに対して送信するようにしてもよい。

上記説明では、便宜上、社外および社内の人物間で秘密通信を行う場合について説明したが、本発明の適用は企業のみに限られず、一方は自身のＰＣ端末を利用できるが、他方は自身のＰＣ端末を利用できないという状況にある任意の二者間の秘密通信に適用できることは、当業者には明らかである。

１０ 通信システム、 Ｄ データベース、 Ｉ 社内端末、 Ｏ 社外端末、 Ｎ 認証局、 Ｓ 傍受者端末、 ２０ 専用メールソフト送信部、 ２２ 送受信部、 ２４ タイムスタンプ確認部、 ２６ 復号部、 ２８ 回答確認部、 ３０ 質問検索部、 ３２ 暗号化部。

Claims (4)

1. 公開鍵暗号方式における公開鍵および秘密鍵を利用可能な環境にある第１端末と、公開鍵および秘密鍵を利用困難な環境にある第２端末との間で秘密通信を行う方法であって、
   第１端末から第２端末に対して、両端末のユーザ同士しか知り得ない内容の質問文と、第１端末の公開鍵とを含む電子メールを送信し、
   第２端末から第１端末に対して、前記質問文に対する回答と暗号通信用の共通鍵とを含む電子メールを前記公開鍵を用いて暗号化した上で送信し、
   第１端末は、第２端末から受け取った電子メールを前記秘密鍵を用いて復号し、前記回答が正しいことを確認したとき、前記共通鍵を用いて前記第２端末との間で暗号通信を行うことを特徴とする秘密通信方法。
2. 第２端末が最初に電子メールを送信した時刻がタイムスタンプとして返信メールに挿入されることを特徴とする請求項１に記載の秘密通信方法。
3. 前記タイムスタンプのハッシュ値が返信メールのメールヘッダに挿入されることを特徴とする請求項２に記載の秘密通信方法。
4. 公開鍵暗号方式における公開鍵および秘密鍵を利用可能な環境にある第１端末と、公開鍵および秘密鍵を利用不能な環境にある第２端末との間で秘密通信を行うとき、第１端末が備える秘密通信装置であって、
   第１端末から第２端末に対して、所定のデータベースから取得した両端末のユーザ同士しか知り得ない内容の質問文と、第１端末の公開鍵とを含む電子メールを送信する送信部と、
   第２端末から第１端末に対して、前記質問文に対する回答と暗号通信用の共通鍵とを含む、前記公開鍵により暗号化された電子メールを受信したとき、該電子メールを前記秘密鍵を用いて復号する復号部と、
   前記所定のデータベースを参照して前記回答が正しいことを確認する回答確認部と、
   前記回答確認部の判定が肯定的であるとき、前記共通鍵を用いて第２端末との間で暗号通信を行う暗号部と、
   を備えることを特徴とする秘密通信装置。

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