JP2011521584A - 安全なアクセスのためのデータアイテムの識別情報に基づく暗号化 - Google Patents

Abstract

本発明は、電子健康記録のデータ中心の保護の文脈において、識別情報に基づく暗号化のコンセプトを用い、各々のデータアイテムは、それ自身の識別子を公開鍵として用いることにより暗号化される。対応する復号鍵は特別な信頼されたエンティティによって管理されて、そのエンティティは、許可された当事者に鍵を配布して、記録機能を提供する。このアプローチは、緊急アクセスメカニズムが、安全かつ極めて効率的な態様で実現されることができるという特別な利点を持つ。以前のアプローチとは対照的に、それは、秘密復号鍵の大規模な配布を必要としない。さらに、１つの鍵が単一の文書を復号するためにのみ用いられることができるので、このスキームは、セキュリティが侵害された復号鍵の影響を制限することを可能にする。

Description

本発明は、一般に、デジタル権利管理(DRM)に関し、特に、データアイテムの暗号化及び復号化、並びに、暗号化されたデータアイテムに対するアクセスの許可に関する。

情報通信技術の進歩は、全てのそれらの利点と共に、セキュリティ問題に関する懸念をもたらす。データは、データ及びシステムを防御するために物理的セキュリティ対策がとられることができる組織内に物理的に隔離されて設置されるメインフレームにはもはや属さない。最新のソリューションは、信頼できないサーバ上のストレージアウトソーシング及びオペレーションが頻繁に発生する、オープンな相互接続された環境に向かっている。古いサーバ中心の保護モデルは、データベースサーバ中にデータをロックして、データへのアクセスを可能にするために従来のアクセス制御モデルを用いる。企業データ管理システム、グリッドコンピューティング又は他の分散型/ピアツーピアデータ管理システムの分野において重要視されるこのセキュリティ問題を解決するために、(DRMのような)データ中心の保護モデルが提案され、データは、暗号によって保護されて、外注化されること又は自由にネットワーク上を流通することさえ可能にされる。データの守秘性、整合性及び真偽を提供するためにそれぞれのネットワークに依存するのではなく、不確かなネットワークが仮定され、データは、通信チャネルの終点において保護される。データは暗号化され、そしてデータにアクセスすることを必要とする許可されたユーザのみが復号鍵を受信し、この復号鍵は次にユーザがデータを復号することを可能にする。DRMシステムは、特に医療ヘルスケア業界において、セキュリティの観点からデータ配布上の制御及びそれぞれのユーザのプライバシーに関する大きな改善であるエンドツーエンドの守秘性を保証する。

しかしながら、ヘルスケアでは、例えば緊急事態において、データへのアクセスは、頻繁に、アドホック(ad-hoc)ベースで与えられる。上記したソリューションが医療業界によって受け入れられるためには、緊急アクセス可能性を備えることが避けられない。患者の生命は、時折、医療提供者がデータにアクセスする能力によって決まる。セキュリティが重要な機能である場合であっても、それは依然として患者の安全より重要ではない。患者を治療している任意のヘルスケア提供者は、関連するデータへのアクセスを得なければならない。データ中心の保護モデルにおいて、これは、データを暗号化するために用いられる鍵をヘルスケア提供者が必要とすることを意味する。以前に提案されたソリューションは、緊急時に医療データのためのデータ鍵をリリースする信頼されたエージェントの使用に基づく。

通常は、公開されたDRM保護データは暗号化されており、ライセンスサーバは、要求するユーザに対して、彼らがそのデータにアクセスするために必要な権利を持つ場合にのみ、ライセンス(すなわち復号化鍵)を発行する。したがって、緊急アクセスは、それがシステムの通常の挙動の例外を示すという意味において、扱うのが難しい。救急医療提供者は、アクセスすることを望むデータを復号するためのライセンスを、そのデータに関する通常の正規の権利を持たない場合であっても、与えられなければならない。データの機密性が最終的には保証されるように、アクセスの合法性は結果的に後で証明されなければならない。その場合、緊急アクセスの記録が必要とされる。

上で提案されたソリューションにおいて、緊急アクセス制御問題は、どのように緊急ライセンスを発行して、そのようなイベントを記録するかである。信頼されたエージェントのインフラストラクチャは、緊急アクセスの要求に応じて緊急ライセンスを発行するように展開される。したがって、緊急状況を取り扱い、依然としてデータの機密性を強化することに責任がある新たな信頼された利用可能なコンポーネントが必要である。それは、実際上、現存するDRMシステムと同時に展開されることができる並列のインフラストラクチャから成る。

救急当局は、全てのその緊急エージェントに送信される新たな緊急鍵ペアを生成する。それに加えて、公開鍵のみがライセンスサーバに送信され、ライセンスサーバは、新たに保護されるデータのための緊急ライセンスを生成することができる。対象とするユーザの公開鍵でコンテント鍵を暗号化することに加えて、ライセンスサーバは、さらに緊急鍵によってコンテント鍵を暗号化する。データ利用可能性が保証されるように、全ての秘密の緊急鍵はすべての緊急エージェントによって知られなければならない。

しかしながら、上で説明されるソリューションには、いくつかの問題がある。第一に、緊急鍵のうちの１つがセキュリティを侵害されると、複数のデータアイテムが影響を受け、すなわち、それらもセキュリティが侵害される。影響を低減するために、緊急鍵の数は、(データアイテムあたり１つの緊急鍵を用いるまで)増加する場合があり、結果的に、信頼されたエージェントが管理して記憶する必要がある鍵の数を増加させる(最大で、データアイテム毎に１つの鍵)。明らかに、このアプローチは、基準化しない。

他の問題は、データ保護の確立及び緊急ライセンスの作成時において、(おそらく秘密の)緊急鍵が知られなければならないことである。

したがって、暗号化されたデータアイテムを管理するための改善されて単純化された方法は有利であり、そして、特に、緊急状況においてヘルスケア提供者に復号鍵を発行する更なる単純化された及び/又は信頼性が高い方法は有利である。

したがって、本発明は、好ましくは、単独で又は任意の組み合わせにおいて、１つ以上の上述の短所を緩和し、軽減し又は排除することを試みる。特に、従来技術の上述の問題を解決する、ヘルスケア文書のようなデータアイテムを暗号化及び/又は復号化する方法を提供することが、本発明の目的であるとみなされることができる。

この目的及びいくつかの他の目的は、本発明の第１の態様において、データアイテムを識別する識別子を持つデータアイテムを暗号化する方法を提供することによって達成され、当該方法は、暗号化されたデータアイテムを得るために、対称暗号鍵を用いて、データアイテムを暗号化し、暗号化された暗号鍵を得るために、暗号鍵としてデータアイテムの識別子を用いて、対称暗号鍵を暗号化する。

本発明のある態様において、暗号化されたデータアイテムを復号化する方法が提供され、当該暗号化されたデータアイテムは暗号鍵を用いて暗号化されており、当該暗号鍵が暗号化されており、当該方法は、暗号化された暗号鍵を復号するための復号鍵を提供し、暗号鍵を得るために、暗号化された暗号鍵を復号するために提供された復号鍵を用い、そしてデータアイテムを得るために、暗号化されたデータアイテムを復号するために得られた暗号鍵を用いる。

本発明は、特に、しかしこれに限られず、患者に関連したヘルスケアデータアイテム(例えば記録、画像)を保護するためにヘルスケアにおいて使用することが有利である。

ある態様において、本発明は、データ記憶手段を伴う少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムが、データアイテムの暗号化及び復号化並びに関連する鍵及びライセンスの管理を制御することを可能にするように適応されたコンピュータプログラム製品に関連する。そのようなコンピュータプログラム製品は、任意の種類の計算機可読媒体(例えば磁気若しくは光学ベースの媒体)上で、又は、コンピュータに基づくネットワーク(例えばインターネット)を通して、提供されることができる。

本発明の態様は、他の態様のいずれかと、各々組み合わせられることができる。本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施の形態から明らかとなり、それらを参照して説明される。

本発明の第１の態様に従ってデータアイテムを暗号化する方法を概略的に示す図。 本発明の第２の態様に従って暗号化されたデータアイテムを復号する方法を概略的に示す図。 本発明で使用するコンピュータシステムを示す図。

本発明は、以下において、単に一例として、添付の図を参照して説明される。

本発明は、例えば、"Identity based encryption from the Weil pairing," D. Boneh, M. Franklin, SIAM J. of Computing, Vol. 32, No. 3, pp. 586-615, 2003において説明されるような、識別情報に基づく暗号化のコンセプトを用いる。

本発明の文脈において、「緊急エージェント」は、保護されたデータアイテムへのライセンス/鍵を管理する人、当局又は組織、あるいは他の主体である。１つ以上の緊急エージェントが存在する場合がある。「ヘルスケア提供者」は、１以上の患者又は個人にヘルスケアを提供する人、当局又は組織、あるいは他の主体である。

各々の緊急エージェントは、識別情報に基づく暗号化スキームの一対のマスター公開鍵及びマスター秘密鍵のペアを持つ。１つのそのようなペアのみが、システムの全体にわたって用いられることが仮定される。しかしながら、本発明は、限られた数のそのようなペアによって動作するように、簡単な態様で一般化されることができる。緊急エージェントは、秘密マスター鍵を保護する。対応する公開マスター鍵は、全ての関連する当事者(例えばヘルスケア提供者)に対して公に利用可能である。

図1は、暗号化によって保護されるべきデータアイテム100を示す。データアイテム100は、例えば任意のデータ(例えば患者に関連した文書又は画像) であることができる。データアイテム100は、データアイテムを識別する識別子101を持つ。識別子は、例えばデータアイテムのタイトル(例えば一般的な又は特定のタイトル)であることができる。データアイテム100は、暗号化されたデータアイテム104を得るために、鍵102の下で対称暗号化スキームによって、ステップ103において最初に暗号化される。この鍵102は、公開鍵としてのデータアイテム100の識別子101("識別情報")及びマスター公開鍵によって、識別情報に基づく暗号化スキームの下で、ライセンスサーバによってステップ105においてさらに暗号化される。この暗号化された鍵106は、緊急ライセンスの一部として記憶される。

図2は、暗号化されたデータアイテム104を復号するプロセスのステップを示す。ヘルスケア提供者が、識別子によって、１つ以上の暗号化されたデータアイテム104に対する、すなわち理想的にはそれらの復号された等価物100に対するアクセスを必要とする場合には、彼又は彼女は、緊急エージェントに連絡をとり、彼又は彼女自身を認証して、要求された１つ以上のデータアイテムを復号するための対応する復号鍵を要求する。緊急エージェントは、次に要求を記録して、対応する秘密鍵201を生成して、この鍵をヘルスケア提供者に提出する。ヘルスケア提供者は、ステップ202において、緊急ライセンス中に含まれる暗号化された鍵106を復号するために、受信された鍵201を用いる。次に、復号された暗号鍵102は、暗号化されたデータアイテム104を復号するために、ステップ203において用いられることができる。これによって、要求された復号されたデータアイテム100は、ヘルスケア提供者に利用可能である。

緊急エージェントは、全ての緊急トランザクションを記録しなければならず、緊急スキームの適正な使用を保証するために、定期的な審査を実行しなければならない。記録されるデータは、関連するデータ(例えば、ライセンスを要求したヘルスケア提供者の識別情報、どのデータアイテムが要求されたか、どのライセンスが発行されたか、データと時刻など)を含まなければならない。

なお、識別情報に基づく暗号の使用は、各々のデータアイテム100に対して異なる鍵102を用いることを可能にする。したがって、鍵102が偶然に漏洩した場合、データアイテム100のみが影響を受け、システム中の全ての他のデータアイテムは依然として安全である。鍵が準拠していない無権限の人に漏洩した場合であっても、彼は他の文書を復号するためにこの鍵を用いることができない。さらに、識別情報に基づく暗号化スキームのセキュリティ特性は、緊急エージェントと相互作用することによってのみ鍵102を得ることができることを保証し、そして緊急エージェントは、監査目的で、これらのイベントを記録しなければならない。公開及び秘密マスター鍵のみが恒久的に記憶されることを必要とするので、このスキームは極めて空間効率が良い。全ての他の鍵(102及び201)は、ランダムに生成されるか、又は、要求された文書の識別子からオンザフライ(on-the-fly)で計算される。

図3は、データストレージ302を備えたコンピュータ301を含むコンピュータシステム300を示す。コンピュータ301は、入力303を受信し、出力304を提供して、適切なコンピュータプログラム製品305(例えばCDROM)上の命令によって、データアイテムの暗号化及び復号化並びに関連する鍵及びライセンスの管理を制御するようにプログラムされる。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの任意の組み合わせを含む任意の適切な形態で実現されることができる。本発明又は本発明のいくつかの機能は、１つ以上のデータプロセッサ及び/又はデジタルシグナルプロセッサ上で動作するコンピュータソフトウェアとして実現されることができる。本発明の実施の形態の要素及びコンポーネントは、任意の適切な態様で、物理的に、機能的に及び論理的に実現されることができる。実際、機能は、１つのユニットにおいて、複数のユニットにおいて、又は他の機能ユニットの一部として、実現されることができる。このように、本発明は、１つのユニット中で実現されることができるか、又は、異なるユニット及びプロセッサ間で物理的かつ機能的に分散されることができる。

本発明が特定の実施の形態に関して説明されたが、それは、本明細書において述べられた特定の形態に限られることを意図しない。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ規定される。請求の範囲において、「有する」「含む」などの用語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。加えて、個々の特徴が異なる請求項中に含まれている場合があるが、これらは有利に組み合わせられることも可能であり、異なる請求項への編入は、機能の組み合わせが実行可能でないこと及び/又は有利ではないことを意味しない。加えて、単数の参照は複数を除外しない。従って、単数表現の名詞、「第１」「第２」等は、複数を除外しない。さらに、請求項中の参照符号は、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

Claims (11)

1. データアイテムを暗号化する方法であって、前記データアイテムは当該データアイテムを識別する識別子を有し、当該方法は、
   前記データアイテムを、対称暗号鍵を用いて暗号化し、暗号化されたデータアイテムを得て、
   前記対称暗号鍵を、前記データアイテムの前記識別子を暗号鍵として用いて暗号化して、暗号化された暗号鍵を得る、方法。
2. 暗号化されたデータアイテムを復号する方法であって、前記暗号化されたデータアイテムは暗号鍵を用いて暗号化されており、前記暗号鍵は暗号化されており、当該方法は、
   前記暗号化された暗号鍵を復号するための復号鍵を提供し、
   前記暗号化された暗号鍵を復号するために前記提供された復号鍵を用いて前記暗号鍵を得て、
   前記暗号化されたデータアイテムを復号するために得られた暗号鍵を用いてデータアイテムを得る、方法。
3. 前記暗号化された暗号鍵は、前記データアイテムを識別する識別子を暗号鍵として用いて暗号化されている、請求項２に記載の方法。
4. 提供された前記復号鍵を記録する、請求項２に記載の方法。
5. データ記憶手段を備える少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムが請求項１に記載のデータアイテムを暗号化する方法を実行することを可能にするコンピュータプログラム。
6. データ記憶手段を備える少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムが請求項２に記載の暗号化されたデータアイテムを復号する方法を実行することを可能にするコンピュータプログラム。
7. データ記憶手段を備える少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムであって、前記少なくとも１つのコンピュータは、請求項１に記載のデータアイテムを暗号化する方法を実行可能である、コンピュータシステム。
8. データ記憶手段を備える少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムであって、前記少なくとも１つのコンピュータは、請求項２に記載の暗号化されたデータアイテムを復号する方法を実行可能である、コンピュータシステム。
9. デジタル権利管理（DRM）方法であって、
   データアイテムを識別する識別子を持つ当該データアイテムを、対称暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化されたデータアイテムを得て、
   前記対称暗号鍵を、前記データアイテムの前記識別子を暗号鍵として用いて暗号化して、暗号化された暗号鍵を得て、
   前記暗号化されたデータアイテムを復号するために要求者に発行されるべきライセンスの要求を受け取り、
   前記要求者が適切に認証されているかを確認し、
   前記要求者が適切に認証されている場合に、前記暗号化された暗号鍵を復号するための復号鍵を含むライセンスを提供し、
   前記要求者及び前記ライセンスに関するデータを記録し、
   前記要求者に前記ライセンスを発行する、方法。
10. データ記憶手段を備える少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムが、請求項９に記載のデジタル権利管理（DRM）方法を実行することを可能にする、コンピュータプログラム。
11. データ記憶手段を備える少なくとも１つのコンピュータを有するコンピュータシステムであって、前記少なくとも１つのコンピュータが、請求項９に記載のデジタル権利管理（DRM）方法を実行することが可能である、コンピュータシステム。

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