JP2015065615A - データ暗号化装置、データ暗号化プログラム及びデータ暗号化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラウドから取得したデータをローカルＰＣへ保存していた場合、平文データをそのまま保存していると情報漏洩する可能性がある。【解決手段】クラウドから取得したデータを定期的に自動暗号化することで、不正なユーザへの情報漏洩を防止することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、クラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段に保存するデータ及び当該データ格納手段に保存し、当該データ格納手段から取得したデータを、暗号化及び復号するデータ暗号化装置、データ暗号化プログラム及びデータ暗号化方法に関するものである。

近年、インターネット上などで、記憶資源や計算資源等のコンピュータ資源を、サービスとして利用する形態である、クラウドコンピューティングの利用が普及している。これに伴い、データの保存先としてクラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段を利用する形態も普及している（以下、クラウドコンピューティング及びクラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段のことを、単に「クラウド」ということがある）。

クラウドからの情報漏洩を防止する手段として、情報漏洩防止システムを導入してデータを暗号化してクラウド上で保存するという方法がある。

データを暗号化して、暗号化したデータをクラウドに保存する、従来の技術としては下記特許文献のものがある。

特表２０１３−５１１１０３号公報

しかし、クラウドからデータをローカルＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）環境へダウンロードした場合、ローカルＰＣで閲覧し又は編集するため、復号されたデータはローカルＰＣ内で保存されているため、図１のように盗難又は紛失の際にはデータを保護することができないというリスクがある。

ローカルＰＣ内の保存データを削除する方法を解決策としている手法もあるが、再度そのデータの利用を欲する場合には、再度データの取得を試みなくてはならないため、データサイズが大きいときには再取得までに時間がかかるという問題がある。

また、クラウド上のデータを利用する形態として、個人での利用だけでなくグループなど複数人での利用を想定した運用が考えられる。そのほか、個人利用であったとしてもＰＣやタブレット、スマートフォンなど複数のデバイスを用いてクラウドデータを運用することが考えられるため、データ暗号鍵を単一で管理していた場合、一つのデバイスやグループの誰かの情報が漏洩した場合、利用しているすべてのデバイスやグループメンバに影響を与えてしまう。

そこで、本発明は、クラウドからデータをローカルＰＣ環境へダウンロードした場合、ローカルＰＣ内で自動的にデータを暗号化する装置、プログラム及び方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、複数の暗号鍵を組み合わせたデータ暗号化装置、データ暗号化プログラム及びデータ暗号化方法を提供することを目的とする。

暗号化するにあたり、クラウド内に保存しているデータを取得して暗号化及び復号するため、並びにクラウドに保存するデータを暗号化するための鍵（本発明において、以下、データ暗号鍵という）と、データ暗号鍵を暗号化及び復号する鍵（本発明において、以下、鍵暗号鍵という）を用いる。

上述の目的を達成するため、本発明のデータ暗号化装置は、クラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段に保存するデータを暗号化し並びに前記データ格納手段から取得したデータを暗号化及び復号するデータ暗号鍵を生成するデータ暗号鍵生成手段と、前記データ暗号鍵を用いて前記データを暗号化及び復号するデータ暗号化手段と、前記データ暗号鍵を暗号化及び復号する鍵暗号鍵を生成する鍵暗号鍵生成手段と、前記鍵暗号鍵を用いて前記データ暗号鍵を暗号化及び復号するデータ暗号鍵暗号化手段と、を備えることを特徴とする。

好ましくは、本発明のデータ暗号化装置は、前記鍵暗号鍵生成手段が、前記データが、個人により利用されるものか又は複数人からなるグループの各メンバにより利用されるものかに応じて、異なる系統の情報に基づいて、鍵暗号鍵を生成することを特徴とする。

また、本発明のデータ暗号化プログラムは、予め暗号済みデータ及び該暗号済みデータを暗号するための複数の暗号済みデータ暗号鍵が保存されたクラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段と通信可能に接続されたコンピュータに、前記データ格納手段から、前記暗号済みデータを取得するステップと、必要に応じて、前記取得した暗号済みデータを復号するステップと、所定の自動暗号条件が成就することにより、前記データ格納手段から、前記暗号済みデータ暗号鍵のうち一つを取得するステップと、前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するための鍵暗号鍵を生成するステップと、前記鍵暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するステップと、前記復号したデータ暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ又は復号したデータを暗号化するステップと、を実行させることを特徴とする。

また、本発明のデータ暗号化方法は、クラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段に、暗号済みデータ及び該暗号済みデータを暗号するための複数の暗号済みデータ暗号鍵を保存するステップと、前記データ格納手段から、前記暗号済みデータを取得するステップと、必要に応じて、前記取得した暗号済みデータを復号するステップと、所定の自動暗号条件が成就することにより、前記データ格納手段から、前記暗号済みデータ暗号鍵のうち一つを取得するステップと、前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するための鍵暗号鍵を生成するステップと、前記鍵暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するステップと、前記復号したデータ暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ又は復号したデータを暗号化するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、クラウドからデータをローカルＰＣ内へダウンロードした場合において、自動暗号化することで盗難・紛失時の情報漏洩リスクを軽減するとともに、好ましくは、個人及びグループでのデータ利用であってもデータ暗号鍵の漏洩によるリスクを軽減できる。

図１は、従来のクラウド取得データが盗難又は紛失する場合の概要を示す図である。 図２は、クラウドにおけるデータ及びデータ暗号鍵の保存の概要の一例を示す図である。 図３は、クラウドに保存するデータとローカルＰＣで保存するデータの一例を示す図である。 図４は、自動暗号条件の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施形態の概要を示す図である。 図６は、クラウドへデータを保存する場合の概要の一例を示す図である。 図７は、クラウドへ保存したデータをダウンロードして参照する場合の概要の一例を示す図である。 図８は、本発明の暗号化装置の構成の一例を示す図である。

以下、図を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
本発明のデータ暗号化装置１は、図５に示すように、クラウドコンピューティングシステムと通信可能に接続されている。データ暗号化装置１として、ＰＣ、タブレット、スマートフォン等を用いることができる。

クラウドコンピューティングシステムについては、従来のサービスベンダが提供しているものを利用することができる。

データ暗号化装置１は、図８に示すように、データ暗号鍵生成部２と、データ暗号化部３と、鍵暗号鍵生成部４と、データ暗号鍵暗号化部５と、送受信部６と、鍵削除部７と、ＩＤ更新部とを備える。

データ暗号化装置１は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成されるメモリと、ハードディスク等で構成される記憶装置と、キーボードやタッチパネル等で構成される入力装置と、ディスプレイ等で構成される出力装置とを備える。前記記憶装置は、データ暗号化プログラムを記憶している。ＣＰＵが記憶装置からメモリにデータ暗号化プログラムを読み出して実行することにより、データ暗号化装置１の機能が実現され、また本発明のデータ暗号化方法が実施される。
なお、データ暗号化プログラムは、クラウドと連携したセキュリティ機能を有するサービスエージェント等のソフトウェアをインストールしたものでもよく、これをデータ暗号化装置１にインストールすることにより、データ暗号化装置１の機能を実現し、またデータ暗号化方法を実施することもできる。

データ暗号鍵生成部２は、データの暗号化及び復号を行うために必要となるデータ暗号鍵を生成する。データ暗号鍵は単一の場合、一つ漏洩することでデータを危殆化させてしまうため複数生成することが望ましい。データ暗号鍵生成部２は、ユーザがクラウドへデータを格納する際にデータ暗号鍵を生成し、データ暗号化部３は、生成されたデータ暗号鍵を用いてデータを暗号化し、送受信部６により、暗号化されたデータはクラウド上へ保存される。データ暗号鍵は、例えば、ローカルＰＣ内のパフォーマンスカウンタなどのランダム性のある値を元に生成した乱数を用いて生成する。

データ暗号鍵そのものがセキュリティ上重要なものであるため、鍵暗号鍵生成部４は、データ暗号鍵を暗号化する鍵暗号鍵を生成し、データ暗号鍵暗号化部５は、鍵暗号鍵を用いて、データ暗号鍵を暗号化する。複数用意されたデータ暗号鍵を暗号化する鍵暗号鍵についても、データ暗号鍵の数だけ鍵暗号鍵を生成して、データ暗号鍵を暗号化することでセキュリティを高めることが望ましい。

鍵暗号鍵は、例えば、セキュリティ機能を有するソフトウェアを利用するための認証を行う際にユーザが入力する情報を元に作成することができる。認証時にユーザは、「ユーザＩＤ（以降、ＵＩＤという）」「パスワード（以降、ＰＷという）」、「グループＩＤ（以降、ＧｐＩＤという）」を入力する。ＧｐＩＤについては、個人利用の場合は空欄でよい。

鍵暗号鍵生成部４は、利用されるデータ、即ち、暗号化及び／又は復号するデータが、個人により利用されるものか又は複数人からなるグループの各メンバにより利用されるものかに応じて、異なる系統の情報に基づいて、鍵暗号鍵を生成することが望ましい。具体的には、例えば、前記ソフトウェアを利用する場合、鍵暗号鍵生成部４は、個人利用の場合はＰＷ、グループ使用の場合はＧｐＩＤにに基づいて、これらに対して、どのデータ暗号鍵を暗号化するのかを識別するための鍵情報（以降、ＫｅｙＩＤという）を付加して鍵暗号鍵を作成することができる。

上述したように、鍵暗号鍵を個人とグループとで異なる系統の情報を元に生成することにより、グループ利用の場合はＧｐＩＤをユーザ間で共有することでグループの各メンバはクラウドのデータを利用でき、個人利用の場合は個人で管理するＰＷでその個人のみがデータを利用することができるようになる。また、ＫｅｙＩＤを鍵暗号鍵生成に用いることで、複数のデータの複数のデータ暗号鍵に対して、各々異なる鍵暗号鍵で暗号化することが可能になる。

送受信部６は、クラウドとデータ暗号化装置１間のデータ、データ暗号鍵及びＫｅｙＩＤの送受信を行う。

鍵削除部７は、データ暗号化装置１において、使用したデータ暗号鍵及び鍵暗号鍵を削除（破棄）する。

ＩＤ更新部８は、クラウドから取得したＫｅｙＩＤが、データ暗号化装置１で保存しているＫｅｙＩＤと等しいか否かを判定し、等しくない場合は、データ暗号化装置１で保存していたＫｅｙＩＤに代えて、クラウドから取得したＫｅｙＩＤをデータ暗号化装置１に保存する（更新する）。

クラウド上へは、暗号化したデータのほか、複数作成したデータ暗号鍵、データ暗号鍵を暗号化した際のＫｅｙＩＤをセットで保存する。また、クラウド上のデータとデータ暗号鍵の保存については、漏洩のリスクを軽減させるために、図２のように別々に管理することが望ましい。

鍵暗号鍵は、ローカルＰＣ１で、上述したように、例えば、セキュリティ機能を有するソフトウェアを利用するための認証を行う際にユーザが入力する情報を元に作成することで、データ暗号鍵と管理を分けることが、セキュリティ情報を分離させることができ望ましい。図３にクラウドで保存する情報とローカルＰＣ１で保存する情報を示す。

自動暗号化では、所定の自動暗号条件を満たすことで暗号化する。自動暗号の条件の一例について図４に示す。図４の場合は、自動暗号条件の１．又は２．が成就すると、クラウドからデータ暗号化装置１にダウンロード（取得）したデータの自動暗号化が行なわれる。なお、データが開かれている（実行されている）場合に、自動暗号条件を満たした場合(自動暗号時間が経過した)、データ暗号化装置１の図示しない通知手段が、ユーザへ暗号化要否をメッセージとして通知する。メッセージ通知に対し、ユーザの応答が１０分以上ないか、暗号化するを選択した場合はデータを閉じて自動暗号化する。

図５に示す、本発明を実施する場合の一形態の運用例により、自動暗号化の説明を行う。運用例では、クラウドにあるデータを３人のユーザで利用する。ユーザは個人用で利用するデータと、グループで利用するデータを使い分けてクラウドを利用している。

ユーザは、セキュリティ機能を有する、本発明のデータ暗号化プログラムをインストールする。インストール時に、自動暗号時間およびデータ暗号鍵の生成数を決定することができる。例えば、自動暗号時間は初期値１２時間、データ暗号鍵は初期値１００個に設定されており、ここでは、初期値の状態でインストールしている。

本発明の運用例では、個人利用であってもグループ利用であっても略同様の内容（鍵暗号鍵の要素（鍵暗号鍵生成にあたり用いる情報の系統）のみ異なる）にて運用が行われるため、ここではグループ利用の場合の運用例について説明する。

図６にユーザＡがクラウドへデータを新規保存する場合の図を示す。
ユーザＡが平文データを新規にクラウド上へ保存する場合、セキュリティ機能の認証を行い指定の情報を入力する。入力された情報はハッシュ処理を施されてＰＣ１内に保存される。

ユーザＡがデータをクラウドへ保存する際に、まずデータ暗号鍵生成部２はデータ暗号鍵を生成する。データ暗号鍵はＰＣ１内のランダム性のある値を元に１００個生成される。データ暗号化部３は、生成したデータ暗号鍵の一つを用いてデータを暗号化する。

次に、鍵暗号鍵生成部４は、鍵暗号鍵を生成する。グループ利用のため認証時のＧｐＩＤ（ハッシュされている）を元にＫｅｙＩＤを１〜１００まで順番に付加して鍵暗号鍵を１００個生成していく。データ暗号鍵暗号化部５は、作成した鍵暗号鍵でデータ暗号鍵をすべて順番に暗号化する。ＩＤ更新部８は、ＰＣ１内にデータを暗号化した際のデータ暗号鍵を暗号化した鍵暗号鍵のＫｅｙＩＤを保存する。

データ暗号鍵の暗号が完了後、送受信部６は、暗号済みデータおよび暗号済みデータ暗号鍵、ＰＣ１に保存した値と同じＫｅｙＩＤをクラウドへ保存する。ＰＣ１内のデータ暗号鍵及び鍵暗号鍵は、鍵削除部７により削除される。

図７にユーザＣが、ユーザＡがクラウドへ保存したデータをダウンロードして参照する場合の図を示す。ユーザＣがセキュリティ機能の認証で指定の情報を入力して認証を行う。その際に、ユーザＡが入力した値と同じＧｐＩＤを入力する。

クラウドからデータを取得する際、送受信部６はクラウドから、まずデータとＫｅｙＩＤを取得する。取得したＫｅｙＩＤがＰＣ１内に保存されているＫｅｙＩＤと等しい場合、送受信部６は、クラウドからＫｅｙＩＤに従ったデータ暗号鍵を取得する。別のユーザが当該データを利用する等して、取得したＫｅｙＩＤが、ＰＣ１内のＫｅｙＩＤと異なっている場合、ＩＤ更新部８はクラウドから取得したＫｅｙＩＤをＰＣ１で保存していたＫｅｙＩＤに代えてＰＣ１へ保存し（更新し）、送受信部６は保存したＫｅｙＩＤに従ったデータ暗号鍵をクラウドから取得する。

ユーザＣがデータを参照しようとする場合、鍵暗号鍵生成部４は、認証で指定した内容で鍵暗号鍵を生成する。ここでは、グループで利用するためＧｐＩＤと前記処理したＫｅｙＩＤ（最初に取得したＫｅｙＩＤ又は更新後のＫｅｙＩＤ）を用いて鍵暗号鍵を生成する。データ暗号鍵暗号化部５は、生成した鍵暗号鍵を用いてデータ暗号鍵を復号し、データ暗号化部３は、復号したデータ暗号鍵によってデータを復号する。復号したデータをユーザＣは参照することが可能になる。

クラウドに予め保存していた暗号済みデータを、クラウドからＰＣ１へ取得して、自動暗号化する場合について説明する。
自動暗号化する場合、暗号化されたままのデータと、必要に応じて復号された平文状態のデータの両方のケースが考えられるが、どちらのケースにおいても自動暗号化が行われる。

図４の自動暗号条件のいずれかに合致する場合、自動暗号化が実行される。クラウドからのデータ取得の場合と同様、送受信部６はクラウドから、まずＫｅｙＩＤを取得し、ＩＤ更新部８は、ＰＣ１内のＫｅｙＩＤと等しいか否かを判定し、異なる場合はＫｅｙＩＤを更新する。

データが暗号化されている場合は、送受信部６は、ＰＣ１内のＫｅｙＩＤを元にクラウドよりデータ暗号鍵を取得し、鍵暗号鍵生成部４は、鍵暗号鍵をＰＣ１内で生成し、データ暗号鍵暗号化部５は、生成した鍵暗号鍵を用いて、取得したデータ暗号鍵を復号し、その後、データ暗号化部３は、復号したデータ暗号鍵を用いてデータを復号する。

データが平文になった後に、送受信部６は、クラウド内の、例えば、ＫｅｙＩＤ＋１のデータ暗号鍵（予めクラウドに保存していた暗号済みデータ暗号鍵）をクラウドより取得し、鍵暗号鍵生成部４は、ＫｅｙＩＤ＋１の値で鍵暗号鍵を生成する。データ暗号鍵暗号化部５は、生成した鍵暗号鍵で、取得したデータ暗号鍵を復号し、データ暗号化部３は、復号したデータ暗号鍵を用いてデータを暗号化する。鍵削除部７は、使用したデータ暗号鍵及び鍵暗号鍵をＰＣ１内で破棄し、ＩＤ更新部８は、暗号化で使用した鍵のＫｅｙＩＤ（ＫｅｙＩＤ＋１）をＰＣ１内で更新する。最後に暗号化したデータをクラウドの機能によってクラウド上のデータと同期させる。

自動暗号化を行うタイミングについては、自動暗号条件が成就したとき、即ち、例えば、クラウドからダウンロードしたデータを閉じたとき、又はクラウドからデータをダウンロードしてきたときから自動暗号条件として予め設定した自動暗号時間が経過したときとする。
なお、データがＰＣ１内から削除されると自動暗号化は実行されない。

自動暗号時間は前記プログラムのインストール時に初期値が決められる。初期設定では１２時間である。最短の自動暗号時間は１時間とする。

自動暗号化を行う時間的間隔は、データの利用回数が多くなる程短くなる。即ち、データが利用されると、当該データはその都度閉じられ、データが閉じられる毎に自動暗号化が行なわれる。したがって、データの利用回数が多くなる程、自動暗号化の回数も多くなり、その時間的間隔も短くなる。なお、本実施形態では、データが閉じられる毎に行われる自動暗号化に加え、自動暗号時間の経過によっても自動暗号化される。

１・・・データ暗号化装置
２・・・データ暗号鍵生成部
３・・・データ暗号化部
４・・・鍵暗号鍵生成部
５・・・データ暗号鍵暗号化部
６・・・送受信部
７・・・鍵削除部
８・・・ＩＤ更新部

Claims (4)

1. クラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段に保存するデータを暗号化し並びに前記データ格納手段から取得したデータを暗号化及び復号するデータ暗号鍵を生成するデータ暗号鍵生成手段と、
   前記データ暗号鍵を用いて前記データを暗号化及び復号するデータ暗号化手段と、
   前記データ暗号鍵を暗号化及び復号する鍵暗号鍵を生成する鍵暗号鍵生成手段と、
   前記鍵暗号鍵を用いて前記データ暗号鍵を暗号化及び復号するデータ暗号鍵暗号化手段と、
   を備えることを特徴とするデータ暗号化装置。
2. 前記鍵暗号鍵生成手段が、前記データが、個人により利用されるものか又は複数人からなるグループの各メンバにより利用されるものかに応じて、異なる系統の情報に基づいて、鍵暗号鍵を生成することを特徴とする請求項１に記載のデータ暗号化装置。
3. 予め暗号済みデータ及び該暗号済みデータを暗号するための複数の暗号済みデータ暗号鍵が保存されたクラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段と通信可能に接続されたコンピュータに、
   前記データ格納手段から、前記暗号済みデータを取得するステップと、
   必要に応じて、前記取得した暗号済みデータを復号するステップと、
   所定の自動暗号条件が成就することにより、
   前記データ格納手段から、前記暗号済みデータ暗号鍵のうち一つを取得するステップと、
   前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するための鍵暗号鍵を生成するステップと、
   前記鍵暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するステップと、
   前記復号したデータ暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ又は復号したデータを暗号化するステップと、
   を実行させるためのデータ暗号化プログラム。
4. クラウドコンピューティングシステムのデータ格納手段に、暗号済みデータ及び該暗号済みデータを暗号するための複数の暗号済みデータ暗号鍵を保存するステップと、
   前記データ格納手段から、前記暗号済みデータを取得するステップと、
   必要に応じて、前記取得した暗号済みデータを復号するステップと、
   所定の自動暗号条件が成就することにより、
   前記データ格納手段から、前記暗号済みデータ暗号鍵のうち一つを取得するステップと、
   前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するための鍵暗号鍵を生成するステップと、
   前記鍵暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ暗号鍵を復号するステップと、
   前記復号したデータ暗号鍵を用いて、前記取得した暗号済みデータ又は復号したデータを暗号化するステップと、
   を有することを特徴とするデータ暗号化方法。