JP2015095841A - 情報処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信装置と記憶装置とを備える情報処理システムにおいて、実装コストの削減及び攻撃耐性の向上を実現しつつ、セッション鍵を用いた暗号通信を行うことが可能な、情報処理システムを得る。【解決手段】データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサ１１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵Ｋ０を取得し、当該初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路に設定する。また、半導体記憶装置３は、メモリアレイ２３から読み出した初期セッション鍵Ｋ０を、キーストリーム生成回路に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置と記憶装置とを備える情報処理システムに関する。

通信装置とそれに接続される半導体記憶装置とを備える情報処理システムにおいては、半導体記憶装置に記憶されたコンテンツデータが攻撃者によって不正に読み出されることを防止すべく、通信装置と半導体記憶装置との間でのデータ通信を暗号通信によって行う技術が実用化されている。

暗号通信の方式としては、無線ＬＡＮに用いられているＷＰＡ（Wi-Fi Protected Access）規格に代表されるような、定期的に更新される一時鍵（セッション鍵）を暗号アルゴリズムの暗号鍵として用いる方式がある。

一般的に、セッション鍵は擬似乱数生成器によって生成される。背景技術に係る情報処理システムでは、通信装置及び半導体記憶装置のそれぞれに擬似乱数生成器を実装することにより、両装置において共通のセッション鍵を生成し、当該セッション鍵を用いて両装置間で暗号通信を行う。

また、下記特許文献１には、暗号通信を行う全ての装置に、複数の暗号鍵が記された暗号鍵リストを予め配布しておき、全ての装置が、暗号鍵リストの中から共通の暗号鍵を選択し、暗号鍵の選択を定期的にやり直すことにより、全ての装置において暗号鍵を同期的に更新する暗号鍵更新システムが開示されている。

特開２００２−２９０３９６号公報

上述した背景技術に係る情報処理システムによると、通信装置及び半導体記憶装置のそれぞれに擬似乱数生成器を実装する必要がある。そのため、システム全体の実装コストが高くなるという問題がある。

また、上記特許文献１に開示された暗号鍵更新システムによると、各装置が使用できる暗号鍵は、予め暗号鍵リストに記されている暗号鍵に限定される。従って、使用できる暗号鍵の数が限定されていることによって、攻撃耐性が低いという問題がある。

本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、通信装置と記憶装置とを備える情報処理システムにおいて、実装コストの削減及び攻撃耐性の向上を実現しつつ、セッション鍵を用いた暗号通信を行うことが可能な、情報処理システムを得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る情報処理システムは、マイクロプロセッサと第１のセキュリティ回路とを有する通信装置と、データ記憶部と第２のセキュリティ回路とを有する記憶装置と、を備え、前記第１のセキュリティ回路は、セッション鍵生成部と、第１のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第１の暗号化・復号部とを含み、前記第２のセキュリティ回路は、第２のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第２の暗号化・復号部とを含み、前記データ記憶部には、コンテンツデータと、所定の初期セッション鍵と、第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムで初期セッション鍵が暗号化された暗号化初期セッション鍵とが記憶されており、データ通信を開始する前の初期化処理において、前記マイクロプロセッサは、前記記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、前記記憶装置は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第１の態様に係る情報処理システムによれば、通信装置が有する第１のセキュリティ回路が、セッション鍵生成部、第１のキーストリーム生成部、及び第１の暗号化・復号部を含むのに対し、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路は、第２のキーストリーム生成部及び第２の暗号化・復号部を含む。つまり、第２のセキュリティ回路はセッション鍵生成部を含まない。このように、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することにより、記憶装置の実装コストを削減することが可能となる。

また、データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサは、記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を第１のキーストリーム生成部に設定する。また、記憶装置は、データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を、第２のキーストリーム生成部に設定する。これにより、初期化処理において、第１のキーストリーム生成部と第２のキーストリーム生成部とに、共通の初期セッション鍵を設定することができる。

また、初期セッション鍵から暗号化初期セッション鍵を得るための暗号アルゴリズムとしては、第１の暗号化・復号部及び第２の暗号化・復号部が使用する第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムが使用される。その結果、第１暗号アルゴリズムによっては暗号化初期セッション鍵から初期セッション鍵を復号できないため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第２の態様に係る情報処理システムは、第１の態様に係る情報処理システムにおいて特に、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサによって設定された初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、前記セッション鍵生成部は、初期セッション鍵の次に使用する第１セッション鍵を生成し、前記第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドと、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成し、前記第２のキーストリーム生成部は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、鍵確立コマンドと第１セッション鍵とを取得し、前記通信装置は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、前記記憶装置は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第２の態様に係る情報処理システムによれば、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドと、セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵とを、第１ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成する。また、第２の暗号化・復号部は、通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、第１ストリームキーを用いて復号することによって、鍵確立コマンドと第１セッション鍵とを取得する。これにより、記憶装置は、通信装置のセッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵と同一の第１セッション鍵を取得することができる。その結果、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。

本発明の第３の態様に係る情報処理システムは、第２の態様に係る情報処理システムにおいて特に、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、前記第１のキーストリーム生成部は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、前記セッション鍵生成部は、第１セッション鍵の次に使用する第２セッション鍵を生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記データ記憶部にアクセスするためのアクセスコマンドと、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成し、前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、アクセスコマンドと第２セッション鍵とを取得することを特徴とするものである。

第３の態様に係る情報処理システムによれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、第１の暗号化・復号部は、アクセスコマンドと、セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵とを、第２ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成する。また、第２の暗号化・復号部は、通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、第２ストリームキーを用いて復号することによって、アクセスコマンドと第２セッション鍵とを取得する。これにより、記憶装置は、通信装置が生成したアクセスコマンドを適切に取得できるとともに、通信装置のセッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵と同一の第２セッション鍵を取得することができる。その結果、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。しかも、第２セッション鍵は、アクセスコマンドに付加されて通信装置から記憶装置に送信されるため、第２セッション鍵とアクセスコマンドとを個別に送信する場合と比較すると、通信の効率化を図ることが可能となる。

本発明の第４の態様に係る情報処理システムは、第３の態様に係る情報処理システムにおいて特に、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記データ記憶部から読み出したコンテンツデータを、前記第２のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成し、前記第１のキーストリーム生成部は、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、前記第１のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、コンテンツデータを取得することを特徴とするものである。

第４の態様に係る情報処理システムによれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、第２の暗号化・復号部は、データ記憶部から読み出したコンテンツデータを、第３ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成する。また、第１の暗号化・復号部は、記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、第３ストリームキーを用いて復号することによって、コンテンツデータを取得する。このように、コンテンツデータの暗号化及び復号に使用される第３ストリームキーは、アクセスコマンドの暗号化及び復号に使用される第２ストリームキーとは異なるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第５の態様に係る情報処理システムは、マイクロプロセッサと第１のセキュリティ回路とを有する通信装置と、データ記憶部と第２のセキュリティ回路とを有する記憶装置と、を備え、前記第１のセキュリティ回路は、第１のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第１の暗号化・復号部とを含み、前記第２のセキュリティ回路は、セッション鍵生成部と、第２のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第２の暗号化・復号部とを含み、前記データ記憶部には、コンテンツデータと、所定の初期セッション鍵と、第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムで初期セッション鍵が暗号化された暗号化初期セッション鍵とが記憶されており、データ通信を開始する前の初期化処理において、前記マイクロプロセッサは、前記記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、前記記憶装置は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第５の態様に係る情報処理システムによれば、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路が、セッション鍵生成部、第２のキーストリーム生成部、及び第２の暗号化・復号部を含むのに対し、通信装置が有する第１のセキュリティ回路は、第１のキーストリーム生成部及び第１の暗号化・復号部を含む。つまり、第１のセキュリティ回路はセッション鍵生成部を含まない。このように、通信装置が有する第１のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することにより、通信装置の実装コストを削減することが可能となる。

また、データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサは、記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を第１のキーストリーム生成部に設定する。また、記憶装置は、データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を、第２のキーストリーム生成部に設定する。これにより、初期化処理において、第１のキーストリーム生成部と第２のキーストリーム生成部とに、共通の初期セッション鍵を設定することができる。

また、記憶装置毎にセッション鍵の生成アルゴリズムを異ならせることにより、攻撃者は記憶装置毎に暗号解析を行う必要があるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

さらに、初期セッション鍵から暗号化初期セッション鍵を得るための暗号アルゴリズムとしては、第１の暗号化・復号部及び第２の暗号化・復号部が使用する第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムが使用されている。その結果、第１暗号アルゴリズムによっては暗号化初期セッション鍵から初期セッション鍵を復号できないため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第６の態様に係る情報処理システムは、第５の態様に係る情報処理システムにおいて特に、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサによって設定された初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、前記第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドを、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成し、前記第２のキーストリーム生成部は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、鍵確立コマンドを取得し、前記セッション鍵生成部は、初期セッション鍵の次に使用する第１セッション鍵を生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化第１セッション鍵を生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化第１セッション鍵を、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、第１セッション鍵を取得し、前記記憶装置は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定し、前記通信装置は、前記第１の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第６の態様に係る情報処理システムによれば、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、第２の暗号化・復号部は、セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を、第１ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化第１セッション鍵を生成する。また、第１の暗号化・復号部は、通信装置から受信した暗号化第１セッション鍵を、第１ストリームキーを用いて復号することによって、第１セッション鍵を取得する。これにより、通信装置は、記憶装置のセッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵と同一の第１セッション鍵を取得することができる。その結果、通信装置が有する第１のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。

本発明の第７の態様に係る情報処理システムは、第６の態様に係る情報処理システムにおいて特に、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、前記第１のキーストリーム生成部は、前記第１の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記データ記憶部にアクセスするためのアクセスコマンドを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成し、前記第２のキーストリーム生成部は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、アクセスコマンドを取得することを特徴とするものである。

第７の態様に係る情報処理システムによれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、第１の暗号化・復号部は、アクセスコマンドを、第２ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成する。また、第２の暗号化・復号部は、通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、第２ストリームキーを用いて復号することによって、アクセスコマンドを取得する。これにより、記憶装置は、通信装置が生成したアクセスコマンドを適切に取得することができる。

本発明の第８の態様に係る情報処理システムは、第７の態様に係る情報処理システムにおいて特に、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、前記セッション鍵生成部は、第１セッション鍵の次に使用する第２セッション鍵を生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記データ記憶部から読み出したコンテンツデータと、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵とを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、コンテンツデータと第２セッション鍵とを取得し、前記記憶装置は、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定し、前記通信装置は、前記第１の暗号化・復号部が取得した第２セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第８の態様に係る情報処理システムによれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、第２の暗号化・復号部は、データ記憶部から読み出したコンテンツデータと、セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵とを、第２ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成する。また、第１の暗号化・復号部は、記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、第２ストリームキーを用いて復号することによって、コンテンツデータと第２セッション鍵とを取得する。これにより、通信装置は、記憶装置のセッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵と同一の第２セッション鍵を取得することができる。その結果、通信装置が有する第１のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。しかも、第２セッション鍵は、コンテンツデータに付加されて記憶装置から通信装置に送信されるため、第２セッション鍵とコンテンツデータとを個別に送信する場合と比較すると、通信の効率化を図ることが可能となる。

本発明の第９の態様に係る情報処理システムは、第５〜８のいずれか一つの態様に係る情報処理システムにおいて特に、セッション鍵の生成アルゴリズムは、記憶装置毎に異なることを特徴とするものである。

第９の態様に係る情報処理システムによれば、セッション鍵の生成アルゴリズムは、記憶装置毎に異なる。これにより、攻撃者は記憶装置毎に暗号解析を行う必要があるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第１０の態様に係る情報処理システムは、マイクロプロセッサと第１のセキュリティ回路とを有する通信装置と、データ記憶部と第２のセキュリティ回路とを有する記憶装置と、を備え、前記第１のセキュリティ回路は、第１のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第１の暗号化・復号部とを含み、前記第２のセキュリティ回路は、第２のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第２の暗号化・復号部とを含み、前記データ記憶部には、コンテンツデータと、所定の初期セッション鍵と、第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムで初期セッション鍵が暗号化された暗号化初期セッション鍵とが記憶されており、データ通信を開始する前の初期化処理において、前記マイクロプロセッサは、前記記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、前記記憶装置は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第１０の態様に係る情報処理システムによれば、第２のセキュリティ回路及び第１のセキュリティ回路はいずれも、セッション鍵生成部を含まない。このように、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装、及び、通信装置が有する第１のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することにより、記憶装置及び通信装置の実装コストを削減することが可能となる。

また、データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサは、記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を第１のキーストリーム生成部に設定する。また、記憶装置は、データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を、第２のキーストリーム生成部に設定する。これにより、初期化処理において、第１のキーストリーム生成部と第２のキーストリーム生成部とに、共通の初期セッション鍵を設定することができる。

また、初期セッション鍵から暗号化初期セッション鍵を得るための暗号アルゴリズムとしては、第１の暗号化・復号部及び第２の暗号化・復号部が使用する第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムが使用される。その結果、第１暗号アルゴリズムによっては暗号化初期セッション鍵から初期セッション鍵を復号できないため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第１１の態様に係る情報処理システムは、第１０の態様に係る情報処理システムにおいて特に、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサによって設定された初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、前記マイクロプロセッサは、初期セッション鍵の次に使用する第１セッション鍵を生成し、前記第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドと、前記マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成し、前記第２のキーストリーム生成部は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、鍵確立コマンドと第１セッション鍵とを取得し、前記通信装置は、前記マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、前記記憶装置は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定することを特徴とするものである。

第１１の態様に係る情報処理システムによれば、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドと、マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵とを、第１ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成する。このように、マイクロプロセッサが第１セッション鍵を生成することにより、通信装置が有する第１のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。また、第２の暗号化・復号部は、通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、第１ストリームキーを用いて復号することによって、鍵確立コマンドと第１セッション鍵とを取得する。これにより、記憶装置は、通信装置のマイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵と同一の第１セッション鍵を取得することができる。その結果、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。

本発明の第１２の態様に係る情報処理システムは、第１１の態様に係る情報処理システムにおいて特に、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、前記マイクロプロセッサは、第１セッション鍵の次に使用する第２セッション鍵を生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記データ記憶部にアクセスするためのアクセスコマンドと、前記マイクロプロセッサが生成した第２セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成し、前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、アクセスコマンドと第２セッション鍵とを取得することを特徴とするものである。

第１２の態様に係る情報処理システムによれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、第１の暗号化・復号部は、アクセスコマンドと、マイクロプロセッサが生成した第２セッション鍵とを、第２ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成する。このように、マイクロプロセッサが第２セッション鍵を生成することにより、通信装置が有する第１のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。また、第２の暗号化・復号部は、通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、第２ストリームキーを用いて復号することによって、アクセスコマンドと第２セッション鍵とを取得する。これにより、記憶装置は、通信装置が生成したアクセスコマンドを適切に取得できるとともに、通信装置のマイクロプロセッサが生成した第２セッション鍵と同一の第２セッション鍵を取得することができる。その結果、記憶装置が有する第２のセキュリティ回路へのセッション鍵生成部の実装を省略することが可能となる。しかも、第２セッション鍵は、アクセスコマンドに付加されて通信装置から記憶装置に送信されるため、第２セッション鍵とアクセスコマンドとを個別に送信する場合と比較すると、通信の効率化を図ることが可能となる。

本発明の第１３の態様に係る情報処理システムは、第１２の態様に係る情報処理システムにおいて特に、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、前記第２の暗号化・復号部は、前記データ記憶部から読み出したコンテンツデータを、前記第２のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成し、前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサが生成した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、前記第１のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、コンテンツデータを取得することを特徴とするものである。

第１３の態様に係る情報処理システムによれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、第２の暗号化・復号部は、データ記憶部から読み出したコンテンツデータを、第３ストリームキーを用いて暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成する。また、第１の暗号化・復号部は、記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、第３ストリームキーを用いて復号することによって、コンテンツデータを取得する。このように、コンテンツデータの暗号化及び復号に使用される第３ストリームキーは、アクセスコマンドの暗号化及び復号に使用される第２ストリームキーとは異なるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第１４の態様に係る情報処理システムは、第１０〜１３のいずれか一つの態様に係る情報処理システムにおいて特に、前記マイクロプロセッサは、外部命令に従ってセッション鍵の生成アルゴリズムを変更可能であることを特徴とするものである。

第１４の態様に係る情報処理システムによれば、マイクロプロセッサは、外部命令に従ってセッション鍵の生成アルゴリズムを変更可能である。セッション鍵の生成アルゴリズムを定期的に又は任意のタイミングで変更することによって、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第１５の態様に係る情報処理システムは、第１〜１４のいずれか一つの態様に係る情報処理システムにおいて特に、前記マイクロプロセッサは、外部命令に従って第２暗号アルゴリズムを変更可能であることを特徴とするものである。

第１５の態様に係る情報処理システムによれば、マイクロプロセッサは、外部命令に従って第２暗号アルゴリズムを変更可能である。第２アルゴリズムを定期的に又は任意のタイミングで変更することによって、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明の第１６の態様に係る情報処理システムは、第１〜１５のいずれか一つの態様に係る情報処理システムにおいて特に、前記データ記憶部に記憶されている初期セッション鍵及び暗号化初期セッション鍵は、記憶装置毎に異なることを特徴とするものである。

第１６の態様に係る情報処理システムによれば、データ記憶部に記憶されている初期セッション鍵及び暗号化初期セッション鍵は、記憶装置毎に異なる。これにより、攻撃者は記憶装置毎に暗号解析を行う必要があるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

本発明によれば、実装コストの削減及び攻撃耐性の向上を実現しつつ、セッション鍵を用いた暗号通信を行うことが可能な、情報処理システムを得ることができる。

本発明に係る情報処理システムの全体構成を示す図である。 メモリアレイの記憶領域を示す図である。 通信装置の構成を簡略化して示す図である。 本発明の実施の形態１に係るセキュリティ回路の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るセキュリティ回路の構成を示す図である。 初期化処理におけるセキュリティ回路間の通信データを示す図である。 鍵確立処理におけるセキュリティ回路間の通信データを示す図である。 データ通信処理におけるセキュリティ回路間の通信データを示す図である。 本発明の実施の形態２に係るセキュリティ回路の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るセキュリティ回路の構成を示す図である。 鍵確立処理におけるセキュリティ回路間の通信データを示す図である。 データ通信処理におけるセキュリティ回路間の通信データを示す図である。 本発明の実施の形態３に係るセキュリティ回路の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るセキュリティ回路の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、本発明に係る情報処理システム１の全体構成を示す図である。情報処理システム１は、通信装置２と半導体記憶装置３とを備えて構成されている。通信装置２は、例えばパーソナルコンピュータである。半導体記憶装置３は、例えば、通信装置２に着脱自在に接続可能なメモリカードである。あるいは、半導体記憶装置３に代えて、光ディスクや磁気ディスク等の任意の記憶装置を用いることもできる。

通信装置２は、ソフトウェア処理を行うマイクロプロセッサ１１と、ハードウェア処理を行うセキュリティ回路１２とを備えて構成されている。半導体記憶装置３は、セキュリティ回路２１、シーケンサ２２、及びメモリアレイ２３を備えて構成されている。セキュリティ回路１２，２１は、相互に暗号通信を行う。メモリアレイ２３は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリを用いて構成されている。但し、この例に限定されるものではなく、メモリアレイ２３はＮＯＲ型フラッシュメモリ等を用いて構成されていても良い。

図２は、メモリアレイ２３の記憶領域を示す図である。領域Ｒ１には、所定の初期セッション鍵Ｋ０が記憶されている。領域Ｒ２には、ＡＥＳ又はＲＳＡ等の暗号アルゴリズムによって初期セッション鍵が暗号化された、暗号化初期セッション鍵Ｋ０’が記憶されている。領域Ｒ３には、画像、音声、テキスト、コード、及び管理情報等の任意のコンテンツデータＤが記憶されている。領域Ｒ１は、ユーザによるアクセスが禁止されたアクセス禁止領域である。領域Ｒ３は、ユーザによるアクセスが許可されたアクセス許可領域である。領域Ｒ２は、アクセス禁止領域であってもよいし、アクセス許可領域であってもよい。

図３は、通信装置２の構成を簡略化して示す図である。マイクロプロセッサ１１は、バス３０を介して相互に接続された、ＣＰＵ３１、演算器３２、及びＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部３３を備えて構成されている。記憶部３３のアクセス禁止領域には、ＣＰＵ３１を動作させるための所定のプログラムが格納されている。

＜実施の形態１＞
図４は、本発明の実施の形態１に係るセキュリティ回路１２（１２Ａ）の構成を示す図である。図４の接続関係で示すように、セキュリティ回路１２Ａは、暗号化・復号回路４１、キーストリーム生成回路４２、セレクタ４３、及びセッション鍵生成回路４４を備えて構成されている。セッション鍵生成回路４４には、例えば擬似乱数生成器が用いられる。

図５は、本発明の実施の形態１に係るセキュリティ回路２１（２１Ａ）の構成を示す図である。図５の接続関係で示すように、セキュリティ回路２１Ａは、暗号化・復号回路５１及びキーストリーム生成回路５２を備えて構成されている。本実施の形態では、セキュリティ回路２１Ａにはセッション鍵生成回路が実装されていない。

暗号化・復号回路４１，５１は、初期セッション鍵Ｋ０から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を得るための上記の暗号アルゴリズムとは異なる、ストリーム暗号の暗号アルゴリズムによって、通信データの暗号化及び復号を行う。本明細書では、暗号化・復号回路４１，５１が使用する暗号アルゴリズムを「第１暗号アルゴリズム」と称し、初期セッション鍵Ｋ０から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を得るための暗号アルゴリズムを「第２暗号アルゴリズム」と称す。

以下、本実施の形態に係る情報処理システム１の動作について説明する。

（初期化処理）
情報処理システム１の電源が投入されると、まず、キーストリーム生成回路４２，５２の初期化処理が実行される。初期化処理において、暗号化・復号回路４１，５１の動作モードは、通信データの暗号化及び復号を実行しないセキュリティオフモードに設定されている。

図６は、初期化処理におけるセキュリティ回路１２Ａ，２１Ａ間の通信データを示す図である。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の初期化コマンドＸを発行する。初期化コマンドＸは、マイクロプロセッサ１１からセキュリティ回路１２Ａに入力される。セキュリティ回路１２Ａは、初期化コマンドＸを半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から初期化コマンドＸを受信する。初期化コマンドＸは、セキュリティ回路２１Ａを介してシーケンサ２２に入力される。

次にシーケンサ２２は、メモリアレイ２３の領域Ｒ１，Ｒ２から初期セッション鍵Ｋ０及び暗号化初期セッション鍵Ｋ０’をそれぞれ読み出す。そして、読み出した暗号化初期セッション鍵Ｋ０’をセキュリティ回路２１Ａに入力する。

次にセキュリティ回路２１Ａは、暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を通信装置２に送信する。

次に通信装置２は、半導体記憶装置３から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を受信する。暗号化初期セッション鍵Ｋ０’は、セキュリティ回路１２Ａを介してマイクロプロセッサ１１に入力される。

次にマイクロプロセッサ１１は、暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を第２暗号アルゴリズムで復号することにより、初期セッション鍵Ｋ０を取得する。

次にマイクロプロセッサ１１は、セレクタ４３の入力を、マイクロプロセッサ１１側のパスに切り替える。

次にマイクロプロセッサ１１は、復号によって取得した初期セッション鍵Ｋ０を、セレクタ４３を介してキーストリーム生成回路４２に入力することにより、初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路４２に設定（初期化）する。キーストリーム生成回路４２は、初期セッション鍵Ｋ０に基づいて生成したストリームキーＳ０を、暗号化・復号回路４１に入力する。

キーストリーム生成回路４２の初期化が完了すると、マイクロプロセッサ１１は、暗号化・復号回路４１の動作モードを、通信データの暗号化及び復号を実行するセキュリティオンモードに設定する。また、マイクロプロセッサ１１は、セレクタ４３の入力を、セッション鍵生成回路４４側のパスに切り替える。

またシーケンサ２２は、メモリアレイ２３から読み出した初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路５２に設定（初期化）する。これにより、キーストリーム生成回路４２，５２は同一の初期セッション鍵Ｋ０によって初期化される。キーストリーム生成回路５２は、初期セッション鍵Ｋ０に基づいて生成したストリームキーＳ０を、暗号化・復号回路５１に入力する。キーストリーム生成回路５２の初期化が完了すると、シーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１の動作モードをセキュリティオンモードに設定する。

（鍵確立処理）
初期化処理が完了すると、初期セッション鍵Ｋ０をセッション鍵生成回路４４によって生成された次のセッション鍵Ｋ１に更新するための鍵確立処理が実行される。

図７は、鍵確立処理におけるセキュリティ回路１２Ａ，２１Ａ間の通信データを示す図である。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の鍵確立コマンドＹを発行する。鍵確立コマンドＹは、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次にセッション鍵生成回路４４は、セッション鍵Ｋ１を生成する。セッション鍵Ｋ１は、セッション鍵生成回路４４から暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、鍵確立コマンドＹの末尾にセッション鍵Ｋ１を付加し、それらをストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化鍵確立コマンドＹ’を生成する。セキュリティ回路１２Ａは、暗号化鍵確立コマンドＹ’を半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から暗号化鍵確立コマンドＹ’を受信する。暗号化鍵確立コマンドＹ’は、暗号化・復号回路５１に入力される。

次に暗号化・復号回路５１は、暗号化鍵確立コマンドＹ’をストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、鍵確立コマンドＹ及びセッション鍵Ｋ１を取得する。そして、取得した鍵確立コマンドＹ及びセッション鍵Ｋ１をシーケンサ２２に入力する。

次にセキュリティ回路１２Ａは、セッション鍵生成回路４４が生成したセッション鍵Ｋ１を、セレクタ４３を介してキーストリーム生成回路４２に入力することにより、セッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路４２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路４２のセッション鍵が、初期セッション鍵Ｋ０から次のセッション鍵Ｋ１に更新される。キーストリーム生成回路４２は、セッション鍵Ｋ１に基づいて生成したストリームキーＳ１を、暗号化・復号回路４１に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力されたセッション鍵Ｋ１を、セキュリティ回路２１Ａに入力する。

次にセキュリティ回路２１Ａは、シーケンサ２２から入力されたセッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、セッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路５２のセッション鍵が、初期セッション鍵Ｋ０から次のセッション鍵Ｋ１に更新される。キーストリーム生成回路５２は、セッション鍵Ｋ１に基づいて生成したストリームキーＳ１を、暗号化・復号回路５１に入力する。

（データ通信処理）
鍵確立処理が完了すると、メモリアレイ２３の領域Ｒ３に記憶されているコンテンツデータＤへのアクセスを伴うデータ通信処理が実行される。

図８は、データ通信処理におけるセキュリティ回路１２Ａ，２１Ａ間の通信データを示す図である。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の読み出しコマンドＺを発行する。読み出しコマンドＺは、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次にセッション鍵生成回路４４は、セッション鍵Ｋ１の次のセッション鍵Ｋ２を生成する。セッション鍵Ｋ２は、セッション鍵生成回路４４から暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、読み出しコマンドＺの末尾にセッション鍵Ｋ２を付加し、それらをストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化読み出しコマンドＺ’を生成する。セキュリティ回路１２Ａは、暗号化読み出しコマンドＺ’を半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から暗号化読み出しコマンドＺ’を受信する。暗号化読み出しコマンドＺ’は、暗号化・復号回路５１に入力される。

次に暗号化・復号回路５１は、暗号化読み出しコマンドＺ’をストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、読み出しコマンドＺ及びセッション鍵Ｋ２を取得する。そして、取得した読み出しコマンドＺ及びセッション鍵Ｋ２をシーケンサ２２に入力する。

次にセキュリティ回路１２Ａは、セッション鍵生成回路４４が生成したセッション鍵Ｋ２を、セレクタ４３を介してキーストリーム生成回路４２に入力することにより、セッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路４２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路４２のセッション鍵が、セッション鍵Ｋ１から次のセッション鍵Ｋ２に更新される。キーストリーム生成回路４２は、セッション鍵Ｋ２に基づいて生成したストリームキーＳ２を、暗号化・復号回路４１に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力されたセッション鍵Ｋ２を、セキュリティ回路２１Ａに入力する。

次にセキュリティ回路２１Ａは、シーケンサ２２から入力されたセッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、セッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路５２のセッション鍵が、セッション鍵Ｋ１から次のセッション鍵Ｋ２に更新される。キーストリーム生成回路５２は、セッション鍵Ｋ２に基づいて生成したストリームキーＳ２を、暗号化・復号回路５１に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力された読み出しコマンドＺに基づいて、メモリアレイ２３から所望のコンテンツデータＤを読み出す。そして、読み出したコンテンツデータＤを暗号化・復号回路５１に入力する。

次に暗号化・復号回路５１は、コンテンツデータＤをストリームキーＳ２を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化コンテンツデータＤ’を生成する。セキュリティ回路２１Ａは、暗号化コンテンツデータＤ’を通信装置２に送信する。

次に通信装置２は、半導体記憶装置３から暗号化コンテンツデータＤ’を受信する。暗号化コンテンツデータＤ’は、暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、暗号化コンテンツデータＤ’をストリームキーＳ２を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、コンテンツデータＤを取得する。そして、取得したコンテンツデータＤをマイクロプロセッサ１１に入力する。

以降は、マイクロプロセッサ１１からアクセスコマンドが発行される度にセッション鍵を更新しながら、上記と同様のデータ通信処理が繰り返される。

このように本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ａ（第１のセキュリティ回路）が、セッション鍵生成回路４４（セッション鍵生成部）、キーストリーム生成回路４２（第１のキーストリーム生成部）、及び暗号化・復号回路４１（第１の暗号化・復号部）を含むのに対し、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ａ（第２のセキュリティ回路）は、キーストリーム生成回路５２（第２のキーストリーム生成部）及び暗号化・復号回路５１（第２の暗号化・復号部）を含む。つまり、セキュリティ回路２１Ａはセッション鍵生成回路を含まない。このように、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ａへのセッション鍵生成回路の実装を省略することにより、半導体記憶装置３の実装コストを削減することが可能となる。

また、データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサ１１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵Ｋ０を取得し、当該初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路４２に設定する。また、半導体記憶装置３は、メモリアレイ２３（データ記憶部）から読み出した初期セッション鍵Ｋ０を、キーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、初期化処理において、キーストリーム生成回路４２とキーストリーム生成回路５２とに、共通の初期セッション鍵Ｋ０を設定することができる。

また、初期セッション鍵Ｋ０から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を得るための暗号アルゴリズムとしては、暗号化・復号回路４１及び暗号化・復号回路５１が使用する第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムが使用される。その結果、第１暗号アルゴリズムによっては暗号化初期セッション鍵Ｋ０’から初期セッション鍵Ｋ０を復号できないため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、暗号化・復号回路４１は、鍵確立コマンドＹと、セッション鍵生成回路４４が生成したセッション鍵Ｋ１（第１セッション鍵）とを、ストリームキーＳ０（第１ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドＹ’を生成する。また、暗号化・復号回路５１は、通信装置２から受信した暗号化鍵確立コマンドＹ’を、ストリームキーＳ０を用いて復号することによって、鍵確立コマンドＹと第１セッション鍵Ｋ１とを取得する。これにより、半導体記憶装置３は、通信装置２のセッション鍵生成回路４４が生成したセッション鍵Ｋ１（第１セッション鍵）と同一のセッション鍵Ｋ１を取得することができる。その結果、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ａへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、暗号化・復号回路４１は、読み出しコマンドＺ（アクセスコマンド）と、セッション鍵生成回路４４が生成したセッション鍵Ｋ２（第２セッション鍵）とを、ストリームキーＳ１（第２ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化読み出しコマンドＺ’（暗号化アクセスコマンド）を生成する。また、暗号化・復号回路５１は、通信装置２から受信した暗号化読み出しコマンドＺ’を、ストリームキーＳ１を用いて復号することによって、アクセスコマンドＺとセッション鍵Ｋ２とを取得する。これにより、半導体記憶装置３は、通信装置２が生成したアクセスコマンドＺを適切に取得できるとともに、通信装置２のセッション鍵生成回路４４が生成したセッション鍵Ｋ２と同一のセッション鍵Ｋ２を取得することができる。その結果、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ａへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。しかも、セッション鍵Ｋ２は、読み出しコマンドＺに付加されて通信装置２から半導体記憶装置３に送信されるため、セッション鍵Ｋ２と読み出しコマンドとを個別に送信する場合と比較すると、通信の効率化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、暗号化・復号回路５１は、メモリアレイ２３から読み出したコンテンツデータＤを、ストリームキーＳ２（第３ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化コンテンツデータＤ’を生成する。また、暗号化・復号回路４１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化コンテンツデータＤ’を、ストリームキーＳ２を用いて復号することによって、コンテンツデータＤを取得する。このように、コンテンツデータＤの暗号化及び復号に使用されるストリームキーＳ２は、読み出しコマンドＺの暗号化及び復号に使用されるストリームキーＳ１とは異なるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

＜実施の形態２＞
図９は、本発明の実施の形態２に係るセキュリティ回路１２（１２Ｂ）の構成を示す図である。図９の接続関係で示すように、セキュリティ回路１２Ｂは、暗号化・復号回路４１、キーストリーム生成回路４２、セレクタ４３、及びレジスタ４５を備えて構成されている。本実施の形態では、セキュリティ回路１２Ｂにはセッション鍵生成回路が実装されていない。

図１０は、本発明の実施の形態２に係るセキュリティ回路２１（２１Ｂ）の構成を示す図である。図１０の接続関係で示すように、セキュリティ回路２１Ｂは、暗号化・復号回路５１、キーストリーム生成回路５２、及びセッション鍵生成回路５３を備えて構成されている。セッション鍵生成回路５３には、例えば擬似乱数生成器が用いられる。

以下、本実施の形態に係る情報処理システム１の動作について説明する。

（初期化処理）
情報処理システム１の電源が投入されると、まず、キーストリーム生成回路４２，５２の初期化処理が実行される。初期化処理の手順は上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

（鍵確立処理）
初期化処理が完了すると、初期セッション鍵Ｋ０をセッション鍵生成回路５３によって生成された次のセッション鍵Ｋ１に更新するための鍵確立処理が実行される。

図１１は、鍵確立処理におけるセキュリティ回路１２Ｂ，２１Ｂ間の通信データを示す図である。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の鍵確立コマンドＹを発行する。鍵確立コマンドＹは、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、鍵確立コマンドＹをストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化鍵確立コマンドＹ’を生成する。セキュリティ回路１２Ｂは、暗号化鍵確立コマンドＹ’を半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から暗号化鍵確立コマンドＹ’を受信する。暗号化鍵確立コマンドＹ’は、暗号化・復号回路５１に入力される。

次に暗号化・復号回路５１は、暗号化鍵確立コマンドＹ’をストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、鍵確立コマンドＹを取得する。そして、取得した鍵確立コマンドＹをシーケンサ２２に入力する。

次にセッション鍵生成回路５３は、初期セッション鍵Ｋ０の次のセッション鍵Ｋ１を生成する。セッション鍵Ｋ１は、セッション鍵生成回路５３からシーケンサ２２に入力される。

次にシーケンサ２２は、セッション鍵生成回路５３から入力されたセッション鍵Ｋ１を、暗号化・復号回路５１に入力する。

次に暗号化・復号回路５１は、セッション鍵Ｋ１をストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化セッション鍵Ｋ１’を生成する。セキュリティ回路２１Ｂは、暗号化セッション鍵Ｋ１’を通信装置２に送信する。

次に通信装置２は、半導体記憶装置３から暗号化セッション鍵Ｋ１’を受信する。暗号化セッション鍵Ｋ１’は、暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、暗号化セッション鍵Ｋ１’をストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、セッション鍵Ｋ１を取得する。

次にセキュリティ回路１２Ｂは、復号によって取得したセッション鍵Ｋ１をレジスタ４５に格納するとともに、レジスタ４５からセレクタ４３を介してキーストリーム生成回路４２に入力することにより、セッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路４２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路４２のセッション鍵が、初期セッション鍵Ｋ０から次のセッション鍵Ｋ１に更新される。キーストリーム生成回路４２は、セッション鍵Ｋ１に基づいて生成したストリームキーＳ１を、暗号化・復号回路４１に入力する。

次にシーケンサ２２は、セッション鍵生成回路５３から入力されたセッション鍵Ｋ１を、セキュリティ回路２１Ｂに入力する。

次にセキュリティ回路２１Ｂは、シーケンサ２２から入力されたセッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、セッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路５２のセッション鍵が、初期セッション鍵Ｋ０から次のセッション鍵Ｋ１に更新される。キーストリーム生成回路５２は、セッション鍵Ｋ１に基づいて生成したストリームキーＳ１を、暗号化・復号回路５１に入力する。

（データ通信処理）
鍵確立処理が完了すると、メモリアレイ２３の領域Ｒ３に記憶されているコンテンツデータＤへのアクセスを伴うデータ通信処理が実行される。

図１２は、データ通信処理におけるセキュリティ回路１２Ｂ，２１Ｂ間の通信データを示す図である。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の読み出しコマンドＺを発行する。読み出しコマンドＺは、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、読み出しコマンドＺをストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化読み出しコマンドＺ’を生成する。セキュリティ回路１２Ｂは、暗号化読み出しコマンドＺ’を半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から暗号化読み出しコマンドＺ’を受信する。暗号化読み出しコマンドＺ’は、暗号化・復号回路５１に入力される。

次に暗号化・復号回路５１は、暗号化読み出しコマンドＺ’をストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、読み出しコマンドＺを取得する。そして、取得した読み出しコマンドＺをシーケンサ２２に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力された読み出しコマンドＺに基づいて、メモリアレイ２３から所望のコンテンツデータＤを読み出す。そして、読み出したコンテンツデータＤを暗号化・復号回路５１に入力する。

次にセッション鍵生成回路５３は、セッション鍵Ｋ１の次のセッション鍵Ｋ２を生成する。セッション鍵Ｋ２は、セッション鍵生成回路５３からシーケンサ２２に入力される。

次にシーケンサ２２は、セッション鍵生成回路５３から入力されたセッション鍵Ｋ２を、暗号化・復号回路５１に入力する。

次に暗号化・復号回路５１は、コンテンツデータＤの末尾にセッション鍵Ｋ２を付加し、それらをストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化コンテンツデータＤ’を生成する。セキュリティ回路２１Ｂは、暗号化コンテンツデータＤ’を通信装置２に送信する。

次に通信装置２は、半導体記憶装置３から暗号化コンテンツデータＤ’を受信する。暗号化コンテンツデータＤ’は、暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、暗号化コンテンツデータＤ’をストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、コンテンツデータＤ及びセッション鍵Ｋ２を取得する。そして、取得したコンテンツデータＤをマイクロプロセッサ１１に入力するとともに、取得したセッション鍵Ｋ２をレジスタ４５に格納する。

次にセキュリティ回路１２Ｂは、復号によって取得したセッション鍵Ｋ２を、レジスタ４５からセレクタ４３を介してキーストリーム生成回路４２に入力することにより、セッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路４２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路４２のセッション鍵が、セッション鍵Ｋ１から次のセッション鍵Ｋ２に更新される。キーストリーム生成回路４２は、セッション鍵Ｋ２に基づいて生成したストリームキーＳ２を、暗号化・復号回路４１に入力する。

次にセキュリティ回路２１Ｂは、セッション鍵生成回路５３が生成したセッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、セッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路５２のセッション鍵が、セッション鍵Ｋ１から次のセッション鍵Ｋ２に更新される。キーストリーム生成回路５２は、セッション鍵Ｋ２に基づいて生成したストリームキーＳ２を、暗号化・復号回路５１に入力する。

以降は、マイクロプロセッサ１１からアクセスコマンドが発行される度にセッション鍵を更新しながら、上記と同様のデータ通信処理が繰り返される。

このように本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ｂ（第２のセキュリティ回路）が、セッション鍵生成回路５３（セッション鍵生成部）、キーストリーム生成回路５２（第２のキーストリーム生成部）、及び暗号化・復号回路５１（第２の暗号化・復号部）を含むのに対し、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｂ（第１のセキュリティ回路）は、キーストリーム生成回路４２（第１のキーストリーム生成部）及び暗号化・復号回路４１（第１の暗号化・復号部）を含む。つまり、セキュリティ回路１２Ｂはセッション鍵生成回路を含まない。このように、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｂへのセッション鍵生成回路の実装を省略することにより、通信装置２の実装コストを削減することが可能となる。

また、データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサ１１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵Ｋ０を取得し、当該初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路４２に設定する。また、半導体記憶装置３は、メモリアレイ２３（データ記憶部）から読み出した初期セッション鍵Ｋ０を、キーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、初期化処理において、キーストリーム生成回路４２とキーストリーム生成回路５２とに、共通の初期セッション鍵Ｋ０を設定することができる。

また、半導体記憶装置３毎にセッション鍵の生成アルゴリズムを異ならせることにより、攻撃者は半導体記憶装置３毎に暗号解析を行う必要があるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

さらに、初期セッション鍵Ｋ０から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を得るための暗号アルゴリズムとしては、暗号化・復号回路４１及び暗号化・復号回路５１が使用する第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムが使用されている。その結果、第１暗号アルゴリズムによっては暗号化初期セッション鍵Ｋ０’から初期セッション鍵Ｋ０を復号できないため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、暗号化・復号回路５１は、セッション鍵生成回路５３が生成したセッション鍵Ｋ１（第１セッション鍵）を、ストリームキーＳ０（第１ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化セッション鍵Ｋ１’（暗号化第１セッション鍵）を生成する。また、暗号化・復号回路４１は、通信装置２から受信した暗号化セッション鍵Ｋ１’を、ストリームキーＳ０を用いて復号することによって、セッション鍵Ｋ１を取得する。これにより、通信装置２は、半導体記憶装置３のセッション鍵生成回路５３が生成したセッション鍵Ｋ１と同一の第１セッション鍵Ｋ１を取得することができる。その結果、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｂへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、暗号化・復号回路４１は、読み出しコマンドＺ（アクセスコマンド）を、ストリームキーＳ２（第２ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化読み出しコマンドＺ’（暗号化アクセスコマンド）を生成する。また、暗号化・復号回路５１は、通信装置２から受信した暗号化読み出しコマンドＺ’を、ストリームキーＳ２を用いて復号することによって、読み出しコマンドＺを取得する。これにより、半導体記憶装置３は、通信装置２が生成した読み出しコマンドＺを適切に取得することができる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、暗号化・復号回路５１は、メモリアレイ２３から読み出したコンテンツデータＤと、セッション鍵生成回路５３が生成したセッション鍵Ｋ２（第２セッション鍵）とを、ストリームキーＳ２を用いて暗号化することによって、暗号化コンテンツデータＤ’を生成する。また、暗号化・復号回路４１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化コンテンツデータＤ’を、ストリームキーＳ２を用いて復号することによって、コンテンツデータＤとセッション鍵Ｋ２とを取得する。これにより、通信装置２は、半導体記憶装置３のセッション鍵生成回路５３が生成したセッション鍵Ｋ２と同一のセッション鍵Ｋ２を取得することができる。その結果、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｂへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。しかも、セッション鍵Ｋ２は、コンテンツデータＤに付加されて半導体記憶装置３から通信装置２に送信されるため、セッション鍵Ｋ２とコンテンツデータＤとを個別に送信する場合と比較すると、通信の効率化を図ることが可能となる。

＜実施の形態３＞
図１３は、本発明の実施の形態３に係るセキュリティ回路１２（１２Ｃ）の構成を示す図である。図１３の接続関係で示すように、セキュリティ回路１２Ｃは、暗号化・復号回路４１及びキーストリーム生成回路４２を備えて構成されている。本実施の形態では、セキュリティ回路１２Ｃにはセッション鍵生成回路が実装されていない。

図１４は、本発明の実施の形態３に係るセキュリティ回路２１（２１Ｃ）の構成を示す図である。図１４の接続関係で示すように、セキュリティ回路２１Ｃは、暗号化・復号回路５１及びキーストリーム生成回路５２を備えて構成されている。本実施の形態では、セキュリティ回路２１Ｃにはセッション鍵生成回路が実装されていない。

以下、本実施の形態に係る情報処理システム１の動作について説明する。

（初期化処理）
情報処理システム１の電源が投入されると、まず、キーストリーム生成回路４２，５２の初期化処理が実行される。初期化処理の手順は上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

（鍵確立処理）
初期化処理が完了すると、初期セッション鍵Ｋ０を次のセッション鍵Ｋ１に更新するための鍵確立処理が実行される。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の鍵確立コマンドＹを発行する。鍵確立コマンドＹは、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次にマイクロプロセッサ１１は、所定の鍵生成アルゴリズムによってセッション鍵Ｋ１を生成する。セッション鍵Ｋ１は、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、鍵確立コマンドＹの末尾にセッション鍵Ｋ１を付加し、それらをストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化鍵確立コマンドＹ’（図７参照）を生成する。セキュリティ回路１２Ｃは、暗号化鍵確立コマンドＹ’を半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から暗号化鍵確立コマンドＹ’を受信する。暗号化鍵確立コマンドＹ’は、暗号化・復号回路５１に入力される。

次に暗号化・復号回路５１は、暗号化鍵確立コマンドＹ’をストリームキーＳ０を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、鍵確立コマンドＹ及びセッション鍵Ｋ１を取得する。そして、取得した鍵確立コマンドＹ及びセッション鍵Ｋ１をシーケンサ２２に入力する。

次にセキュリティ回路１２Ｃは、マイクロプロセッサ１１が生成したセッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路４２に入力することにより、セッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路４２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路４２のセッション鍵が、初期セッション鍵Ｋ０から次のセッション鍵Ｋ１に更新される。キーストリーム生成回路４２は、セッション鍵Ｋ１に基づいて生成したストリームキーＳ１を、暗号化・復号回路４１に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力されたセッション鍵Ｋ１を、セキュリティ回路２１Ｃに入力する。

次にセキュリティ回路２１Ｃは、シーケンサ２２から入力されたセッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、セッション鍵Ｋ１をキーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路５２のセッション鍵が、初期セッション鍵Ｋ０から次のセッション鍵Ｋ１に更新される。キーストリーム生成回路５２は、セッション鍵Ｋ１に基づいて生成したストリームキーＳ１を、暗号化・復号回路５１に入力する。

（データ通信処理）
鍵確立処理が完了すると、メモリアレイ２３の領域Ｒ３に記憶されているコンテンツデータＤへのアクセスを伴うデータ通信処理が実行される。

まずマイクロプロセッサ１１は、所定の読み出しコマンドＺを発行する。読み出しコマンドＺは、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次にマイクロプロセッサ１１は、セッション鍵Ｋ１の次のセッション鍵Ｋ２を生成する。セッション鍵Ｋ２は、マイクロプロセッサ１１から暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、読み出しコマンドＺの末尾にセッション鍵Ｋ２を付加し、それらをストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化読み出しコマンドＺ’（図８参照）を生成する。セキュリティ回路１２Ｃは、暗号化読み出しコマンドＺ’を半導体記憶装置３に送信する。

次に半導体記憶装置３は、通信装置２から暗号化読み出しコマンドＺ’を受信する。暗号化読み出しコマンドＺ’は、暗号化・復号回路５１に入力される。

次に暗号化・復号回路５１は、暗号化読み出しコマンドＺ’をストリームキーＳ１を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、読み出しコマンドＺ及びセッション鍵Ｋ２を取得する。そして、取得した読み出しコマンドＺ及びセッション鍵Ｋ２をシーケンサ２２に入力する。

次にセキュリティ回路１２Ｃは、マイクロプロセッサ１１が生成したセッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路４２に入力することにより、セッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路４２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路４２のセッション鍵が、セッション鍵Ｋ１から次のセッション鍵Ｋ２に更新される。キーストリーム生成回路４２は、セッション鍵Ｋ２に基づいて生成したストリームキーＳ２を、暗号化・復号回路４１に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力されたセッション鍵Ｋ２を、セキュリティ回路２１Ｃに入力する。

次にセキュリティ回路２１Ｃは、シーケンサ２２から入力されたセッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路５２に入力することにより、セッション鍵Ｋ２をキーストリーム生成回路５２に設定する。これにより、キーストリーム生成回路５２のセッション鍵が、セッション鍵Ｋ１から次のセッション鍵Ｋ２に更新される。キーストリーム生成回路５２は、セッション鍵Ｋ２に基づいて生成したストリームキーＳ２を、暗号化・復号回路５１に入力する。

次にシーケンサ２２は、暗号化・復号回路５１から入力された読み出しコマンドＺに基づいて、メモリアレイ２３から所望のコンテンツデータＤを読み出す。そして、読み出したコンテンツデータＤを暗号化・復号回路５１に入力する。

次に暗号化・復号回路５１は、コンテンツデータＤをストリームキーＳ２を用いて第１暗号アルゴリズムで暗号化することにより、暗号化コンテンツデータＤ’を生成する。セキュリティ回路２１Ａは、暗号化コンテンツデータＤ’を通信装置２に送信する。

次に通信装置２は、半導体記憶装置３から暗号化コンテンツデータＤ’を受信する。暗号化コンテンツデータＤ’は、暗号化・復号回路４１に入力される。

次に暗号化・復号回路４１は、暗号化コンテンツデータＤ’をストリームキーＳ２を用いて第１暗号アルゴリズムで復号することにより、コンテンツデータＤを取得する。そして、取得したコンテンツデータＤをマイクロプロセッサ１１に入力する。

以降は、マイクロプロセッサ１１からアクセスコマンドが発行される度にセッション鍵を更新しながら、上記と同様のデータ通信処理が繰り返される。

このように本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、セキュリティ回路２１Ｃ（第２のセキュリティ回路）及びセキュリティ回路１２Ｃ（第１のセキュリティ回路）はいずれも、セッション鍵生成回路を含まない。このように、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ｃへのセッション鍵生成回路の実装、及び、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｃへのセッション鍵生成回路の実装を省略することにより、半導体記憶装置３及び通信装置２の実装コストを削減することが可能となる。

また、データ通信を開始する前の初期化処理において、マイクロプロセッサ１１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵Ｋ０を取得し、当該初期セッション鍵Ｋ０をキーストリーム生成回路４２（第１のキーストリーム生成部）に設定する。また、半導体記憶装置３は、メモリアレイ２３（データ記憶部）から読み出した初期セッション鍵Ｋ０を、キーストリーム生成回路５２（第２のキーストリーム生成部）に設定する。これにより、初期化処理において、キーストリーム生成回路４２とキーストリーム生成回路５２とに、共通の初期セッション鍵Ｋ０を設定することができる。

また、初期セッション鍵Ｋ０から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を得るための暗号アルゴリズムとしては、暗号化・復号回路４１（第１の暗号化・復号部）及び暗号化・復号回路５１（第２の暗号化・復号部）が使用する第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムが使用される。その結果、第１暗号アルゴリズムによっては暗号化初期セッション鍵Ｋ０’から初期セッション鍵Ｋ０を復号できないため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、暗号化・復号回路４１は、鍵確立コマンドＹと、マイクロプロセッサ１１が生成したセッション鍵Ｋ１（第１セッション鍵）とを、ストリームキーＳ０（第１ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドＹ’を生成する。このように、マイクロプロセッサ１１がセッション鍵Ｋ１を生成することにより、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｃへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。また、暗号化・復号回路５１は、通信装置２から受信した暗号化鍵確立コマンドＹ’を、ストリームキーＳ０を用いて復号することによって、鍵確立コマンドＹとセッション鍵Ｋ１とを取得する。これにより、半導体記憶装置３は、通信装置２のマイクロプロセッサ１１が生成したセッション鍵Ｋ１と同一のセッション鍵Ｋ１を取得することができる。その結果、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ｃへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、暗号化・復号回路４１は、読み出しコマンドＺ（アクセスコマンド）と、マイクロプロセッサ１１が生成したセッション鍵Ｋ２（第２セッション鍵）とを、ストリームキーＳ１（第２ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化読み出しコマンドＺ’（暗号化アクセスコマンド）を生成する。このように、マイクロプロセッサ１１がセッション鍵Ｋ２を生成することにより、通信装置２が有するセキュリティ回路１２Ｃへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。また、暗号化・復号回路５１は、通信装置２から受信した暗号化読み出しコマンドＺ’を、ストリームキーＳ１を用いて復号することによって、アクセスコマンドＺとセッション鍵Ｋ２とを取得する。これにより、半導体記憶装置３は、通信装置２が生成したアクセスコマンドＺを適切に取得できるとともに、通信装置２のマイクロプロセッサ１１が生成したセッション鍵Ｋ２と同一のセッション鍵Ｋ２を取得することができる。その結果、半導体記憶装置３が有するセキュリティ回路２１Ｃへのセッション鍵生成回路の実装を省略することが可能となる。しかも、セッション鍵Ｋ２は、読み出しコマンドＺに付加されて通信装置２から半導体記憶装置３に送信されるため、セッション鍵Ｋ２と読み出しコマンドとを個別に送信する場合と比較すると、通信の効率化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態に係る情報処理システム１によれば、鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、暗号化・復号回路５１は、メモリアレイ２３から読み出したコンテンツデータＤを、ストリームキーＳ２（第３ストリームキー）を用いて暗号化することによって、暗号化コンテンツデータＤ’を生成する。また、暗号化・復号回路４１は、半導体記憶装置３から受信した暗号化コンテンツデータＤ’を、ストリームキーＳ２を用いて復号することによって、コンテンツデータＤを取得する。このように、コンテンツデータＤの暗号化及び復号に使用されるストリームキーＳ２は、読み出しコマンドＺの暗号化及び復号に使用されるストリームキーＳ１とは異なるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

＜変形例１＞
上記実施の形態２では、半導体記憶装置３にセッション鍵生成回路５３を実装し、セッション鍵生成回路５３は、所定の鍵生成アルゴリズムによってセッション鍵を生成する。上記実施の形態２の変形例として、通信装置２によって使用可能な半導体記憶装置３が複数存在する場合には、セッション鍵生成回路５３の鍵生成アルゴリズムを、半導体記憶装置３毎に異ならせてもよい。

本変形例に係る情報処理システム１によれば、セッション鍵の生成アルゴリズムは、半導体記憶装置３毎に異なる。これにより、攻撃者は半導体記憶装置３毎に暗号解析を行う必要があるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

＜変形例２＞
上記実施の形態３では、通信装置２及び半導体記憶装置３の双方ともにセッション鍵生成回路の実装が省略されており、セッション鍵の生成はマイクロプロセッサ１１のソフトウェア処理によって行われる。上記実施の形態３の変形例として、通信装置２をインターネット等の通信網を介して外部サーバに接続し、外部サーバから通信装置２に更新プログラムを送信することにより、マイクロプロセッサ１１が外部命令に従ってセッション鍵の生成アルゴリズムを更新してもよい。

本変形例に係る情報処理システム１によれば、マイクロプロセッサ１１は、外部命令に従ってセッション鍵の生成アルゴリズムを変更可能である。セッション鍵の生成アルゴリズムを定期的に又は任意のタイミングで変更することによって、攻撃耐性を向上することが可能となる。

＜変形例３＞
上記実施の形態１〜３では、第２暗号アルゴリズムによって初期セッション鍵Ｋ０が暗号化されることにより、暗号化初期セッション鍵Ｋ０’が得られた。上記実施の形態１〜３の変形例として、通信装置２をインターネット等の通信網を介して外部サーバに接続し、外部サーバから通信装置２に更新プログラムを送信することにより、マイクロプロセッサ１１が外部命令に従って、初期セッション鍵Ｋ０から暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を得るための第２暗号アルゴリズムを更新してもよい。

本変形例に係る情報処理システム１によれば、マイクロプロセッサ１１は、外部命令に従って第２暗号アルゴリズムを変更可能である。第２アルゴリズムを定期的に又は任意のタイミングで変更することによって、攻撃耐性を向上することが可能となる。

＜変形例４＞
上記実施の形態１〜３では、メモリアレイ２３には初期セッション鍵Ｋ０及び暗号化初期セッション鍵Ｋ０’が記憶されている。上記実施の形態１〜３の変形例として、通信装置２によって使用可能な半導体記憶装置３が複数存在する場合には、メモリアレイ２３に記憶する初期セッション鍵Ｋ０及び暗号化初期セッション鍵Ｋ０’を、半導体記憶装置３毎に異ならせてもよい。

本変形例に係る情報処理システム１によれば、メモリアレイ２３に記憶されている初期セッション鍵Ｋ０及び暗号化初期セッション鍵Ｋ０’は、半導体記憶装置３毎に異なる。これにより、攻撃者は半導体記憶装置３毎に暗号解析を行う必要があるため、攻撃耐性を向上することが可能となる。

１ 情報処理システム
２ 通信装置
３ 半導体記憶装置
１１ マイクロプロセッサ
１２，１２Ａ〜１２Ｃ，２１，２１Ａ〜２１Ｃ セキュリティ回路
２３ メモリアレイ
４１，５１ 暗号化・復号回路
４２，５２ キーストリーム生成回路
４４，５３ セッション鍵生成回路

Claims (16)

1. マイクロプロセッサと第１のセキュリティ回路とを有する通信装置と、
   データ記憶部と第２のセキュリティ回路とを有する記憶装置と、
   を備え、
   前記第１のセキュリティ回路は、セッション鍵生成部と、第１のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第１の暗号化・復号部とを含み、
   前記第２のセキュリティ回路は、第２のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第２の暗号化・復号部とを含み、
   前記データ記憶部には、コンテンツデータと、所定の初期セッション鍵と、第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムで初期セッション鍵が暗号化された暗号化初期セッション鍵とが記憶されており、
   データ通信を開始する前の初期化処理において、
   前記マイクロプロセッサは、前記記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、
   前記記憶装置は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定する、情報処理システム。
2. 初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、
   前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサによって設定された初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、
   前記セッション鍵生成部は、初期セッション鍵の次に使用する第１セッション鍵を生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドと、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成し、
   前記第２のキーストリーム生成部は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、鍵確立コマンドと第１セッション鍵とを取得し、
   前記通信装置は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、
   前記記憶装置は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定する、請求項１に記載の情報処理システム。
3. 鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、
   前記第１のキーストリーム生成部は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、
   前記セッション鍵生成部は、第１セッション鍵の次に使用する第２セッション鍵を生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、前記データ記憶部にアクセスするためのアクセスコマンドと、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成し、
   前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、アクセスコマンドと第２セッション鍵とを取得する、請求項２に記載の情報処理システム。
4. 鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、
   前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記データ記憶部から読み出したコンテンツデータを、前記第２のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成し、
   前記第１のキーストリーム生成部は、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、前記第１のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、コンテンツデータを取得する、請求項３に記載の情報処理システム。
5. マイクロプロセッサと第１のセキュリティ回路とを有する通信装置と、
   データ記憶部と第２のセキュリティ回路とを有する記憶装置と、
   を備え、
   前記第１のセキュリティ回路は、第１のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第１の暗号化・復号部とを含み、
   前記第２のセキュリティ回路は、セッション鍵生成部と、第２のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第２の暗号化・復号部とを含み、
   前記データ記憶部には、コンテンツデータと、所定の初期セッション鍵と、第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムで初期セッション鍵が暗号化された暗号化初期セッション鍵とが記憶されており、
   データ通信を開始する前の初期化処理において、
   前記マイクロプロセッサは、前記記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、
   前記記憶装置は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定する、情報処理システム。
6. 初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、
   前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサによって設定された初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドを、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成し、
   前記第２のキーストリーム生成部は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、鍵確立コマンドを取得し、
   前記セッション鍵生成部は、初期セッション鍵の次に使用する第１セッション鍵を生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化第１セッション鍵を生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化第１セッション鍵を、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、第１セッション鍵を取得し、
   前記記憶装置は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定し、
   前記通信装置は、前記第１の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定する、請求項５に記載の情報処理システム。
7. 鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、
   前記第１のキーストリーム生成部は、前記第１の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、前記データ記憶部にアクセスするためのアクセスコマンドを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成し、
   前記第２のキーストリーム生成部は、前記セッション鍵生成部が生成した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、アクセスコマンドを取得する、請求項６に記載の情報処理システム。
8. 鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、
   前記セッション鍵生成部は、第１セッション鍵の次に使用する第２セッション鍵を生成し、
   前記第２の暗号化・復号部は、前記データ記憶部から読み出したコンテンツデータと、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵とを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成し、
   前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、コンテンツデータと第２セッション鍵とを取得し、
   前記記憶装置は、前記セッション鍵生成部が生成した第２セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定し、
   前記通信装置は、前記第１の暗号化・復号部が取得した第２セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定する、請求項７に記載の情報処理システム。
9. セッション鍵の生成アルゴリズムは、記憶装置毎に異なる、請求項５〜８のいずれか一つに記載の情報処理システム。
10. マイクロプロセッサと第１のセキュリティ回路とを有する通信装置と、
    データ記憶部と第２のセキュリティ回路とを有する記憶装置と、
    を備え、
    前記第１のセキュリティ回路は、第１のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第１の暗号化・復号部とを含み、
    前記第２のセキュリティ回路は、第２のキーストリーム生成部と、第１暗号アルゴリズムで暗号化及び復号を行う第２の暗号化・復号部とを含み、
    前記データ記憶部には、コンテンツデータと、所定の初期セッション鍵と、第１暗号アルゴリズムとは異なる第２暗号アルゴリズムで初期セッション鍵が暗号化された暗号化初期セッション鍵とが記憶されており、
    データ通信を開始する前の初期化処理において、
    前記マイクロプロセッサは、前記記憶装置から受信した暗号化初期セッション鍵を第２暗号アルゴリズムで復号することによって初期セッション鍵を取得し、当該初期セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、
    前記記憶装置は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定する、情報処理システム。
11. 初期化処理が完了した後の鍵確立処理において、
    前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサによって設定された初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、
    前記マイクロプロセッサは、初期セッション鍵の次に使用する第１セッション鍵を生成し、
    前記第１の暗号化・復号部は、鍵確立コマンドと、前記マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化鍵確立コマンドを生成し、
    前記第２のキーストリーム生成部は、前記データ記憶部から読み出した初期セッション鍵に基づいて、第１ストリームキーを生成し、
    前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化鍵確立コマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が初期セッション鍵に基づいて生成した第１ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、鍵確立コマンドと第１セッション鍵とを取得し、
    前記通信装置は、前記マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵を前記第１のキーストリーム生成部に設定し、
    前記記憶装置は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵を前記第２のキーストリーム生成部に設定する、請求項１０に記載の情報処理システム。
12. 鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、
    前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサが生成した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、
    前記マイクロプロセッサは、第１セッション鍵の次に使用する第２セッション鍵を生成し、
    前記第１の暗号化・復号部は、前記データ記憶部にアクセスするためのアクセスコマンドと、前記マイクロプロセッサが生成した第２セッション鍵とを、前記第１のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化アクセスコマンドを生成し、
    前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第１セッション鍵に基づいて、第２ストリームキーを生成し、
    前記第２の暗号化・復号部は、前記通信装置から受信した暗号化アクセスコマンドを、前記第２のキーストリーム生成部が第１セッション鍵に基づいて生成した第２ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、アクセスコマンドと第２セッション鍵とを取得する、請求項１１に記載の情報処理システム。
13. 鍵確立処理が完了した後のデータ通信において、
    前記第２のキーストリーム生成部は、前記第２の暗号化・復号部が取得した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、
    前記第２の暗号化・復号部は、前記データ記憶部から読み出したコンテンツデータを、前記第２のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで暗号化することによって、暗号化コンテンツデータを生成し、
    前記第１のキーストリーム生成部は、前記マイクロプロセッサが生成した第２セッション鍵に基づいて、第３ストリームキーを生成し、
    前記第１の暗号化・復号部は、前記記憶装置から受信した暗号化コンテンツデータを、前記第１のキーストリーム生成部が第２セッション鍵に基づいて生成した第３ストリームキーを用いて、第１暗号アルゴリズムで復号することによって、コンテンツデータを取得する、請求項１２に記載の情報処理システム。
14. 前記マイクロプロセッサは、外部命令に従ってセッション鍵の生成アルゴリズムを変更可能である、請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の情報処理システム。
15. 前記マイクロプロセッサは、外部命令に従って第２暗号アルゴリズムを変更可能である、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の情報処理システム。
16. 前記データ記憶部に記憶されている初期セッション鍵及び暗号化初期セッション鍵は、記憶装置毎に異なる、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の情報処理システム。
    
    

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