JP2013539324A5 - - Google Patents

Claims (30)

1. 第１のユーザデバイスと第２のユーザデバイスとを含む複数のユーザデバイス間の安全な通信を促進する方法であって、
   通信信頼機関を実装するシステムによって、
   前記通信信頼機関と第１のユーザとの第１の信頼関係の下での第１の量子鍵配送によって１つまたは複数の第１の量子鍵を配送するステップと、
   前記通信信頼機関と第２のユーザとの第２の信頼関係の下での第２の量子鍵配送によって１つまたは複数の第２の量子鍵を配送するステップであって、前記１つまたは複数の第１の量子鍵は前記１つまたは複数の第２の量子鍵とは異なる、ステップと、
   前記１つまたは複数の第１の量子鍵のうちの少なくとも１つと前記１つまたは複数の第２の量子鍵のうちの少なくとも１つとに少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の複合鍵を求めるステップと、
   前記１つまたは複数の複合鍵を配送できるようにするステップであって、前記１つまたは複数の複合鍵は、前記第１のユーザデバイスと前記第２のユーザデバイスとの間で量子鍵配送が行われないときでも前記第１のユーザデバイスと前記第２のユーザデバイスとの間の安全な通信を促進する、ステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記１つまたは複数の複合鍵は、複合鍵参照テーブルとして構成され、パブリックチャネルを介した非秘密配送に利用可能にされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記通信信頼機関を実装する前記システムによって、
   前記第１の量子鍵配送の前に、前記第１のユーザ用のバイオメトリック証印に少なくとも部分的に基づいて前記第１のユーザを認証して、前記第１の信頼関係を確立するステップと、
   前記第２の量子鍵配送の前に、前記第２のユーザ用のバイオメトリック証印に少なくとも部分的に基づいて前記第２のユーザを認証して、前記第２の信頼関係を確立するステップと
   をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１のユーザを認証することは、第１の事前に用意された秘密鍵を使用し、
   前記第１の量子鍵配送によって配送される前記１つまたは複数の量子鍵は、後で前記第１のユーザを認証する際に使用される第１の新しい鍵を含み、
   前記第２のユーザを認証することは、第２の事前に用意された秘密鍵を使用し、
   前記第２の量子鍵配送によって配送される前記１つまたは複数の第２の量子鍵は、後で前記第２のユーザを認証する際に使用される第２の新しい鍵を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は鍵導出鍵を含み、前記１つまたは複数の第２の量子鍵は前記第２のユーザデバイス用の暗号鍵を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記１つまたは複数の複合鍵を求めるステップは、前記鍵導出鍵および前記第２のユーザデバイス用の暗号鍵から前記１つまたは複数の複合鍵のうちの第１の複合鍵を求めるステップを含み、前記第１の複合鍵はビット単位ＸＯＲ演算を使用して求められることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は鍵認証鍵をさらに含み、
   前記方法は、
   前記通信信頼機関を実装する前記システムによって、
   鍵認証値を作成し、前記鍵認証値を配送できるようにするステップであって、前記鍵認証値は、前記第２のユーザデバイス用の前記暗号鍵および鍵認証鍵から求められる、ステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記鍵認証値を作成するステップは暗号化ハッシュ関数を使用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は、前記第１のユーザデバイス用の暗号鍵と、第１の鍵導出鍵と、第１の鍵認証鍵とを含み、
   前記１つまたは複数の第２の量子鍵は、前記第２のユーザデバイス用の暗号鍵と、第２の鍵導出鍵と、第２の鍵認証鍵とをさらに含み、
   前記１つまたは複数の複合鍵を求めるステップは、
   前記第１の鍵導出鍵および前記第２のユーザデバイス用の前記暗号鍵から前記１つまたは複数の複合鍵のうちの第１の複合鍵を求めるステップと、
   前記第２の鍵導出鍵および前記第１のユーザデバイス用の前記暗号鍵から前記１つまたは複数の複合鍵のうちの第２の複合鍵を求めるステップと
   を含み、
   前記方法は、前記通信信頼機関を実装する前記システムによって、複数の鍵認証値を作成し、前記複数の鍵認証値を配送できるようにするステップであって、
   前記複数の鍵認証値の第１の値は、前記第２のユーザデバイス用の前記暗号鍵および前記第１の鍵認証鍵から求められ、
   前記複数の鍵認証値の第２の値は、前記第１のユーザデバイス用の前記暗号鍵および前記第２の鍵認証鍵から求められる、
   ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記通信信頼機関を実装する前記システムによって、
    前記第１の量子鍵配送の前に、量子識別プロトコル内の第１のパスワードを使用して前記第１のユーザと前記通信信頼機関との認証を行うステップであって、前記第１のパスワードが、前記第１のユーザによって入力された第１の１組の複数の英数字、前記第１のユーザデバイスに格納されている第１の高エントロピー鍵、および／または前記第１のユーザのバイオメトリック証印に基づく第１のダイジェストを含む、ステップと、
    前記第２の量子鍵配送の前に、前記量子識別プロトコル内の第２のパスワードを使用して前記第２のユーザと前記通信信頼機関との認証を行うステップであって、前記第２のパスワードが、前記第２のユーザによって入力された第２の１組の複数の英数字、前記第２のユーザデバイスに格納されている第２の高エントロピー鍵、および／または前記第２のユーザのバイオメトリック証印に基づく第２のダイジェストを含む、ステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記通信信頼機関を実装する前記システムは複数の物理ノードに分散され、
    前記方法は、
    第１の量子秘密分散を使用して、前記第１のユーザおよび前記通信信頼機関の前記複数の物理ノードに関する前記第１の量子鍵配送を容易にするステップと、
    第２の量子秘密分散を使用して、前記第２のユーザおよび前記通信信頼機関の前記複数の物理ノードに関する前記第２の量子鍵配送を容易にするステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記通信信頼機関は、ある階層における第１の子通信信頼機関であり、
    前記階層は、親通信信頼機関と、第３のユーザと第３の信頼関係を有する第２の子通信信頼機関とをさらに含み、
    前記第１の子通信信頼機関は、前記親通信信頼機関と一緒に量子鍵配送を行うように動作可能であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 第１のユーザデバイスと第２のユーザデバイスとを含む複数のユーザデバイス間で安全な通信を行う方法であって、
    前記第１のユーザデバイスによって、
    通信信頼機関と第１のユーザとの信頼関係の下での前記通信信頼機関との量子鍵配送の結果として得られた１つまたは複数の第１の量子鍵を取り込むステップと、
    前記１つまたは複数の第１の量子鍵のうちの１つおよび前記第２のユーザデバイス用の鍵に少なくとも部分的に基づく複合鍵を取り込むステップと、
    前記１つまたは複数の第１の量子鍵のうちの１つおよび前記複合鍵に少なくとも部分的に基づいて前記第２のユーザデバイスと通信するステップであって、前記複合鍵は、前記第１のユーザデバイスと前記第２のユーザデバイスとの間で量子鍵配送が行われないときでも前記第１のユーザデバイスと前記第２のユーザデバイスとの間の安全な通信を促進する、ステップと
    を含むことを特徴とする方法。
14. 前記量子鍵配送の前に、前記第１のユーザデバイスによって、
    前記第１のユーザ用のバイオメトリック証印を受信するステップと、
    事前に用意された秘密鍵を使用して前記バイオメトリック証印を暗号化するステップと、
    前記暗号化されたバイオメトリック証印を前記通信信頼機関に送信し、前記第１のユーザを認証して前記通信信頼機関と前記第１のユーザとの間に前記信頼関係を確立することができるようにするステップと
    をさらに含み、
    前記量子鍵配送によって配送される前記１つまたは複数の第１の量子鍵は、後で前記第１のユーザを認証する際に使用される新しい鍵を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は鍵導出鍵を含み、前記方法は、前記第１のユーザデバイスによって、
    前記鍵導出鍵および前記複合鍵から前記第２のユーザデバイス用の前記鍵を求めるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は、前記第１のユーザデバイス用の暗号鍵をさらに含み、
    前記第２のユーザデバイスと通信するステップは、前記第１のユーザデバイスによって、
    前記第１のユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用して前記第２のユーザデバイスへのメッセージを暗号化するステップと、
    前記第２のユーザデバイス用の前記鍵を使用して前記第２のユーザデバイスからのメッセージを解読するステップと
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記第２のユーザデバイスと通信する前記ステップは、前記第１のユーザデバイスによって、
    前記第２のユーザデバイス用の前記鍵を使用して、前記第２のユーザデバイスからの第１のメッセージを解読するステップであって、前記第１のメッセージはセッション鍵を含む、ステップと、
    前記セッション鍵を使用して前記第２のユーザデバイスへの第２のメッセージを暗号化し、前記第２のユーザデバイスからの第３のメッセージを解読するステップと
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は鍵認証鍵をさらに含み、
    前記方法は、前記第１のユーザデバイスによって、
    前記通信信頼機関によって利用可能にされた基準鍵認証値を取り込むステップと、
    前記第２のユーザデバイス用の前記鍵および前記鍵認証鍵からチェック鍵認証値を求めるステップと、
    前記チェック鍵認証値を前記基準鍵認証値と比較するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は、前記第１のユーザデバイス用の暗号鍵を含み、
    前記第２のユーザデバイスと通信するステップは、前記第１のユーザデバイスによって、
    前記第１のユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用して、第１のメッセージを暗号化するステップであって、前記第１のメッセージはセッション鍵を含む、ステップと、
    前記第１のメッセージを前記第２のユーザデバイスに送信するステップと、
    前記セッション鍵を使用して前記第２のユーザデバイスへの第２のメッセージを暗号化し、前記第２のユーザデバイスからの第３のメッセージを解読するステップと
    を含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
20. 前記１つまたは複数の第１の量子鍵は、前記第１のユーザデバイス以外の複数のユーザデバイスの各々用の異なる鍵を含み、
    前記方法は、前記第１のユーザデバイスによって、
    グループセッション鍵を求めるステップと、
    前記第１のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々について、
    前記第１のユーザデバイスと前記他のユーザデバイスとの間のペアワイズ通信に特有の暗号鍵を使用して前記グループセッション鍵を暗号化するステップと、
    前記暗号化されたグループセッション鍵を前記他のユーザデバイスに伝達するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
21. 前記第１のデバイスによって、
    複数のサブグループに複数のサブグループ鍵をそれぞれ割り当てるステップであって、前記第１のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々が前記サブグループの１つに属する、ステップと、
    前記第１のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々について、
    個々のグループメンバー鍵を割り当てるステップと、
    前記複数のサブグループ鍵のうちのどの鍵が前記他のユーザデバイスに適用されるのかを識別するステップと、
    前記第１のユーザデバイスと前記他のユーザデバイスとの間のペアワイズ通信に特有の前記暗号鍵を使用して前記個々のグループメンバー鍵および前記識別されたサブグループ鍵を暗号化するステップと、
    前記暗号化された個々のグループメンバー鍵および前記暗号化されたサブグループ鍵を前記他のユーザデバイスに伝達するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. プロセッサと、メモリと、ユーザデバイスに目標デバイスと安全な通信を行う方法を実行させるためのコンピュータ実行可能な命令を格納するストレージとを備えるユーザデバイスであって、前記方法は、前記ユーザデバイスによって、
    通信信頼機関との量子鍵配送の結果として得られた鍵導出鍵を取り込むステップと、
    前記鍵導出鍵および前記目標デバイス用の鍵に少なくとも部分的に基づく対鍵を取り込むステップと、
    前記鍵導出鍵および前記対鍵から前記目標デバイス用の前記鍵を導き出すステップと、
    前記目標デバイスと通信する際に前記目標デバイス用の前記鍵を使用するステップと
    を含むことを特徴とするユーザデバイス。
23. 前記方法は、前記ユーザデバイスによって、
    前記通信信頼機関との前記量子鍵配送の結果として得られた前記ユーザデバイス用の暗号鍵を取り込むステップと、
    前記目標デバイスと通信する際に前記ユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用するステップであって、
    前記ユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用して前記目標デバイスへのメッセージを暗号化することと、
    前記目標デバイス用の前記鍵を使用して前記目標デバイスからのメッセージを解読することと
    を含むステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載のユーザデバイス。
24. 前記目標デバイスと通信するステップは、前記ユーザデバイスによって、
    前記目標デバイス用の前記鍵を使用して、前記目標デバイスからの第１のメッセージを解読するステップであって、前記第１のメッセージはセッション鍵を含む、ステップと、
    前記セッション鍵を使用して前記目標デバイスへの第２のメッセージを暗号化し、前記目標デバイスからの第３のメッセージを解読するステップと
    を含むことを特徴とする請求項２２に記載のユーザデバイス。
25. 前記目標デバイス用の前記鍵は、前記鍵導出鍵および前記対鍵のビット単位ＸＯＲとして求められることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項に記載のユーザデバイス。
26. 前記方法は、前記ユーザデバイスによって、
    前記通信信頼機関との量子鍵配送の結果として得られた鍵認証鍵を取り込むステップと、
    前記通信信頼機関によって利用可能にされた基準鍵認証値を取り込むステップと、
    前記目標デバイス用の前記鍵および前記鍵認証鍵からチェック鍵認証値を求めるステップと、
    前記チェック鍵認証値を前記基準鍵認証値と比較するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項２２にユーザデバイス。
27. 通信信頼機関を実装するシステムであって、前記システムは、プロセッサと、メモリと、前記システムに、複数のユーザデバイス間の安全な通信を促進する方法を実行させるためのコンピュータ実行可能な命令を格納するストレージとを備え、
    前記方法は、前記通信信頼機関を実装する前記システムによって、
    前記複数のユーザデバイスのうちの所与のユーザデバイスｉごとに、量子鍵配送によって複数の量子鍵を配送するステップであって、前記所定のユーザデバイスｉ用の前記複数の量子鍵が、
    前記複数のユーザデバイスのうちの前記所与のユーザデバイスｉと他の各ユーザデバイスｊとの間のペアワイズ通信用の異なる暗号鍵Ｋ（ｊ，ｉ）と、
    前記複数のユーザデバイスのうちの前記所与のユーザデバイスｉと他の各ユーザデバイスｊとの間のペアワイズ通信用の異なる鍵導出鍵Ｌ（ｉ，ｊ）と
    を含むステップと、
    複数の対鍵を求めるステップであって、前記複数の対鍵が、前記複数のユーザデバイスのうちの所与のユーザデバイスｉごとに、前記複数のユーザデバイスのうちの他の各ユーザデバイスｊ用の異なる対鍵Ｐ（ｉ，ｊ）を含み、前記異なる対鍵Ｐ（ｉ，ｊ）が、
    前記他のユーザデバイスｊに対する前記所与のユーザデバイスｉ用の前記異なる鍵導出鍵Ｌ（ｉ，ｊ）と、
    前記所与のユーザデバイスｉに対する前記他のユーザデバイスｊ用の前記異なる暗号鍵Ｋ（ｊ，ｉ）とに少なくとも部分的に基づく対鍵である、ステップと、
    前記複数の対鍵を配送できるようにするステップと
    を含むことを特徴とするシステム。
28. 前記複数の対鍵は、対鍵参照テーブルとして構成され、パブリックチャネルを介した非秘密配送に利用可能にされることを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
29. 前記異なる対鍵Ｐ（ｉ，ｊ）は、前記異なる鍵導出鍵Ｌ（ｉ，ｊ）および前記異なる暗号鍵Ｋ（ｊ，ｉ）のビット単位ＸＯＲとして求められることを特徴とする請求項２７または２８に記載のシステム。
30. 前記所与のユーザデバイスｉ用の前記複数の量子鍵は、前記所与のユーザデバイスｉ用の鍵認証鍵Ｍ（ｉ）をさらに含み、前記方法は、前記通信信頼機関を実装する前記システムによって、
    複数の鍵認証値を求めるステップであって、前記複数の鍵認証値は、前記複数のユーザデバイスのうちの所与のユーザデバイスｉごとに、前記複数のユーザデバイスのうちの他の各ユーザデバイスｊ用の異なる鍵認証値Ａ（ｉ，ｊ）を含み、前記異なる鍵認証値Ａ（ｉ，ｊ）は、
    前記所与のユーザデバイスｉに対する前記他のユーザデバイスｊ用の前記異なる暗号鍵Ｋ（ｊ，ｉ）と、
    前記所与のユーザデバイスｉ用の前記鍵認証鍵Ｍ（ｉ）と
    に少なくとも部分的に基づく値である、ステップと、
    前記複数の鍵認証値を配送できるようにするステップと
    を含むことを特徴とする請求項２７から２９のいずれか一項に記載のシステム。