JP2016019120A - 復号装置、通信システム、復号方法、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 暗号化されたデータの復号鍵を保持する部分からデータを復号化する部分に復号鍵を引き渡す途中で、当該復号鍵が外部に漏えいする恐れがある場合に、漏えいした復号鍵を用いてデータが不当に復号化されるリスクを低減する。【解決手段】 復号装置は、記憶している復号鍵と時刻情報を結合して期限付きの鍵を生成し、生成した期限付き鍵を出力する指示手段と、暗号化されたデータを記憶し、期限付きの鍵を与えられると、付加された時刻と現時刻との差異に基づいて期限付きの鍵の有効性を検証し、有効であれば復号鍵を用いてデータを復号化して出力する実行手段と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、復号装置、通信システム、復号方法、および、プログラム、特に、復号鍵の安全性を保つ復号装置、通信システム、復号方法、および、プログラムに関する。

暗号を用いたシステムに関し、以下の特許文献が開示されている。

特許文献１は、送信された位置情報の正当性を、受信側で検証するシステムを開示する。このシステムの送信装置は位置情報にタイムスタンプをつけて暗号化して送信する。受信装置は、当該暗号化データを復号鍵で復号化したのち、付加されたタイムスタンプが所定時間内のものであれば位置情報を正当なものと判断する。

特許文献２は、デジタルコンテンツの蓄積、配信システムを開示する。このシステムにおいて、データ再生装置は暗号化コンテンツの復号に必要な復号鍵を暗号鍵蓄積サーバに要求する。暗号鍵蓄積サーバは復号鍵の有効期限と実時間とを比較して、有効期限内である場合のみ復号鍵をデータ再生装置に送出する。

特許文献３は、復号鍵データを記憶し、復号鍵を暗号化して再生装置に出力するＩＣ（Integrated Circuit）カードを開示する。暗号化された再生装置は、復号鍵を復号し、復号された復号鍵を使って暗号化されたプログラムデータを復号する。

特開2001-148743号公報 特開2003-174439号公報 特開平11-205304号公報

暗号を用いるシステムにおいて、復号鍵を保持する部分からデータの復号化をする部分に復号鍵を引き渡す場合、引き渡し途中で当該復号鍵が外部に漏えいする可能性がある。このような場合、漏えいした復号鍵を用いて、データが不当に復号化されるリスクがある。

特許文献１のシステムは、暗号化される位置情報の正当性は検証するが、復号鍵については、正当であることを無条件に前提としてしまっている。したがって、漏えいした暗号鍵を用いて、データが不当に暗号化または復号化されるリスクをなくすことはできない。

特許文献２のシステムは、暗号鍵蓄積サーバが送信した際には、復号鍵の正当性は担保されたとしても、通信中の復号鍵の漏えいリスクは避けられない。

特許文献３の技術は、復号鍵の正当性を暗号化にのみ依存しており、暗号化された復号鍵の暗号が、時間をかけて解読されてしまうリスクがある。

本願発明は、上述のリスクを低減させるための暗号化手段を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態の復号装置は、記憶している復号鍵と時刻情報を結合して期限付きの鍵を生成し、生成した前記期限付き鍵を出力する指示手段と、暗号化されたデータを記憶し、前記期限付きの鍵を与えられると、付加された時刻と現時刻との差異に基づいて前記期限付きの鍵の有効性を検証し、有効であれば前記復号鍵を用いて前記データを復号化して出力する実行手段と、を備える。

本発明の一実施の形態の復号方法は、記憶している復号鍵と時刻情報を結合して期限付きの鍵を生成し、生成した前記期限付き鍵を出力し、暗号化されたデータを記憶し、前記期限付きの鍵を与えられると、付加された時刻と現時刻との差異に基づいて前記期限付きの鍵の有効性を検証し、有効であれば前記復号鍵を用いて前記データを復号化して出力する。

本発明は、暗号化されたデータの復号鍵を保持する部分からデータを復号化する部分に復号鍵を引き渡す途中で、当該復号鍵が外部に漏えいする恐れがある場合に、漏えいした復号鍵を用いてデータが不当に復号化されるリスクを低減する。

図１は、第１の実施の形態にかかる通信システム４０の構成図である。 図２は、指示部１２の動作フローチャートである。 図３は、実行部１３の動作フローチャートである。 図４は、第２の実施の形態にかかるＳＳＬ通信システム４１の構成とデータの流れを示す図である。 図５は、第３の実施の形態にかかる復号装置１０の構成図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態にかかる通信システム４０の構成図である。通信システム４０は、ネットワーク３０で相互に接続された復号装置１０と外部サーバ装置２０を包含する。ネットワーク３０は、例えば、インターネットである。通信システム４０は、１台の復号装置１０に対して複数の外部サーバ装置２０を包含していてもよい。

復号装置１０は、ＡＰ１１（Application Program）、指示部１２、実行部１３証明書記憶部１４、通信部１５を備える。ＡＰ１１は、通信部１５の機能を使用して、外部サーバ装置２０と通信を行う。ＡＰ１１は、例えばブラウザであり、外部サーバ装置２０が提供するＷＥＢページにアクセスする。通信部１５は、例えば、ＳＳＬ（Secure Socket Layer）通信を行う。通信部１５は、通信の安全性を確保するため、外部サーバ装置２０からサーバ装置証明書を受け取って当該外部サーバ装置２０の認証を行う。

実行部１３は、この認証に必要なＣＡ（Certification Authority）証明書を暗号化し、ＣＡ証明書オブジェクト１７として記憶している。実行部１３は、外部サーバ装置２０の認証に通信部１５が必要とする間だけ、ＣＡ証明書オブジェクト１７を復号化して、復号化されたＣＡ証明書を証明書記憶部１４に格納しておく。復号装置１０は、これにより、外部サーバ装置２０の認証に必要なＣＡ証明書の安全を確保する。

指示部１２は、ＣＡ証明書オブジェクト１７の復号に必要な復号鍵１６を安全に記憶している。指示部１２は、例えば、復号鍵１６を暗号化して、自分しかアクセスできない専用のメモリに格納している。そして、指示部１２は、通信開始時に復号鍵１６を取り出して、暗号化されていれば復号化して、実行部１３に引き渡す。

本願発明は、この引き渡しデータ、あるいは、実行部１３の作業域等から、この復号鍵１６が復号装置１０内のマルウェア等によって外部に漏えいするのを防止する。

指示部１２、実行部１３、及び、通信部１５は、論理回路で構成される。指示部１２、及び、実行部１３は、レジスタあるいはメモリ素子を包含していてもよい。指示部１２、実行部１３、及び、通信部１５は、コンピュータでもある復号装置１０のメモリ（図示されず）に格納されて、復号装置１０のプロセッサ（図示されず）で実行されるプログラムによって実現されてもよい。

ＡＰ１１は、コンピュータでもある復号装置１０のメモリ（図示されず）に格納されて、復号装置１０のプロセッサ（図示されず）で実行されるプログラムによって実現される。

証明書記憶部１４は、半導体メモリ、ディスク装置等の記憶装置である。

図２は、指示部１２の動作フローチャートである。ＡＰ１１は、通信の開始前に、指示部１２に対して、ＣＡ証明書オブジェクト１７の復号を要求する。また、ＡＰ１１は、通信の終了後に、指示部１２に対して、復号化されたＣＡ証明書の削除を要求する。指示部１２は、ＡＰ１１からこれらの要求の何れかを受け取ると動作を開始する。

指示部１２は、受け取った要求が、復号要求である場合（Ｓ１でＹ）、期限付き鍵を生成する（Ｓ２）。指示部１２は、自身が記憶している復号鍵１６と時刻情報、例えば現時刻を結合して、この期限付き鍵を生成する。

復号装置１０は、復号装置１０が起動されてからの経過期間を記録する経過時間タイマ（図示されず）を備え、指示部１２は、この経過時間タイマから現時刻を取得する。

その後、指示部１２は、生成した期限付き鍵を、暗号化して実行部１３に出力する（Ｓ３）。暗号化は、例えば、指示部１２と実行部１３が共有する暗号鍵を用いた共通鍵暗号化方式で行う。

ここで、指示部１２が実行部１３に出力したデータは、外部から参照可能な場合がある。例えば、指示部１２及び実行部１３がＵＮＩＸ(登録商標)上のプログラムで実現されている場合、指示部１２は、実行部１３をシステムコマンドとして実行するかもしれない。この時、指示部１２は、例えば、復号鍵１６をパラメータとして実行部１３に渡す。このコマンドを実行しているときに、マルウェア等がpsコマンドを発行すると外部からパラメータを確認できるリスクがある。

このリスクを防止する為、指示部１２は、実行部１３に対して、期限付き鍵を生成し、さらにそれを暗号化して出力するのである。

一方、受け取った要求が、復号化されたＣＡ証明書の削除要求である場合（Ｓ１でＮ）、指示部１２はその要求を実行部１３に転送する（Ｓ４）。

図３は、実行部１３の動作フローチャートである。実行部１３は、指示部１２から期限付き鍵および復号化されたＣＡ証明書の削除要求の何れかを受け取ると動作を開始する。

実行部１３は、受け取ったデータが期限付き鍵である場合（Ｓ１１でＹ）、期限付き鍵を復号化する（Ｓ１２）。実行部１３は、この復号化を、例えば、予め記憶している共通暗号鍵を用いて行う。

その後、実行部１３は、復号化した期限付き鍵の有効性を確認する（Ｓ１３）。実行部１３は、復号化した期限付き鍵から時刻情報を取り出し、取り出した時刻情報が現時刻の過去所定期間内であるあるかどうかをチェックする。実行部１３は、指示部１２と同じタイマから現時刻を取得する。ここで、所定時間は、実行部１３にシステムパラメータとして予め与えられた値であり、数秒以内程度の値、例えば３秒である。

期限付き鍵から取り出された時刻情報が過去所定期間内であれば、実行部１３は、期限付き鍵を有効であると判断し（Ｓ１３でＹ）、期限付き鍵から復号鍵を取り出す（Ｓ１４）。実行部１３は、ＣＡ証明書オブジェクト１７を取り出した復号鍵を用いて復号化し、復号化したＣＡ証明書を、例えば、証明書記憶部１４に格納する（Ｓ１５）。

通信部１５は、例えば、外部サーバ装置２０からサーバ証明書を受信したときは、証明書記憶部１４に格納されているＣＡ証明書を用いて外部サーバ装置２０の認証を行う。通信部１５が行う外部サーバ装置２０の認証は、ＰＫＩ（Public Key Infrastructure）の標準的な方法で行われる。

なお、ＣＡ証明書オブジェクト１７は、復号鍵１６で復号されればよく、使用する暗号化関数は問わない。

期限付き鍵から取り出した時刻情報が過去所定期間内でなければ、実行部１３は、期限付き鍵を無効であると判断し（Ｓ１３でＮ）、例えば、指示部１２、またはＡＰ１１に対してエラー報告を行う（Ｓ１７）。この時、実行部１３は、ＣＡ証明書オブジェクト１７の復号化を行わない、
時刻情報が過去所定期間内でなければ、入力された期限付き鍵は、過去に指示部１２が出力した鍵が外部に漏れてコピーされた不当なものである可能性がある。すなわち、例えば、実行部１３が悪意ある外部の者によって起動されている可能性がある。

また、受け取ったデータが、ＣＡ証明書の削除要求である場合（Ｓ１１でＮ）、実行部１３は、証明書記憶部１４内のＣＡ証明書を削除する（Ｓ１６）。

＜第１の実施の形態の変形＞
上述した実施の形態は、例えば、以下のように変更することが出来る。

復号装置１０は、起動されてからの経過期間を記録する経過時間タイマに代えて、他の時点を起点とする経過時間タイマを備え、このタイマによる時刻を用いて、期限付き鍵を生成しても良い。

また、復号装置１０は、通常の日本標準時やグリニッジ標準時等を記録する実時間タイマ（図示されず）を備え、指示部１２および実行部１３は、この実時間タイマから現時刻を取得してもよい。

さらに、期限付き鍵に含まれる時刻情報は、現時刻でなく、有効期限、例えば、指示部１２が期限付き鍵を作成した時刻から所定期間先の時刻であってもよい。この場合、実行部１３は、Ｓ１３の期限付き鍵に有効性判断において、時刻情報が現時刻よりも以前の時刻であれば有効（Ｓ１３でＹ）と判断してもよい。

ＡＰ１１に代えて、通信部１５が、指示部１２に対して、通信の開始前にＣＡ証明書オブジェクト１７の復号を要求し、通信の終了後に復号化されたＣＡ証明書の削除を要求しても良い。

さらに、ＡＰ１１または通信部１５は、指示部１２ではなく実行部１３に対して、復号化されたＣＡ証明書の削除を要求しても良い。

通信部１５が行う通信はＳＳＬ通信に限られない。通信部１５はＣＡ証明書を用いるいかなる通信を行っても良い。

＜効果＞
ＣＡ証明書オブジェクト１７の復号鍵１６を保持する指示部１２からＣＡ証明書を復号化する実行部１３に復号鍵１６を引き渡す途中で、当該復号鍵１６が外部に漏えいする恐れがある場合に、本実施の形態の復号装置１０はＣＡ証明書の安全性を高める。本実施の形態の復号装置１０は、実行部１３の実行記録、作業域の残データなどから、当該復号鍵１６が外部に漏えいする恐れがある場合にも、ＣＡ証明書の安全性を高める。具体的には、復号装置１０は、ＣＡ証明書オブジェクト１７が漏えいした復号鍵を用いて不当に復号化されるリスクを低減する。

その理由は、指示部１２は、復号鍵１６に時刻情報を結合させて期限付き鍵を生成し、実行部１３には期限付き鍵を渡すからである。そして、実行部１３は、復号鍵１６に結合されている時刻情報に基づいて、鍵の有効性を判断し、有効でないときはＣＡ証明書の復号を行わないからである。

すなわち、本実施の形態の復号装置１０は、ＣＡ証明書を復号できる復号鍵（期限付き鍵）を毎回異なるものとし、有効期限を設けることによって、自装置に不正にアクセスされてＣＡ証明書オブジェクト１７が不正に復号化されるリスクを回避する。

本実施の形態の復号装置１０は、復号装置１０にインストールされているＣＡ証明書の漏えい、および、改ざんリスクを低減し、正しく認証された安全性の高い外部サーバ装置２０を選別して通信することが可能である。これは、復号装置１０を他者に提供するときにも、ＣＡ証明書の改ざんリスクを回避できることを意味する。

その理由は、実行部１３は、通信の開始時にＣＡ証明書オブジェクト１７を復号化し、通信の終了時に復号化されたＣＡ証明書を削除するからである。この結果、ＣＡ証明書が、漏えい、改ざんのリスクにさらされやすい平文の状態で保持されるのは、外部サーバ装置２０の認証が必要となる時期に限定されるからである。

なお、ＣＡ証明書オブジェクト１７の改ざんリスクは、平文のＣＡ証明書より低い。その理由は、１）解読できないためデータ内容からＣＡ証明書と判別できない、２）解読できないため改ざん対象箇所、改ざん内容の特定ができない、３）暗号の復号化過程で改ざんを検出できる、からである。

本実施の形態の復号装置１０は、暗号化より低コストで、または、暗号化と組み合わせてさらに高い安全性で、漏えいした復号鍵１６を用いてＣＡ証明書オブジェクト１７が不当に復号化されるリスクを低減する。

その理由は、復号鍵１６に時刻情報を結合することで、上記リスクを低減するからである。

＜第２の実施形態＞
図４は、本実施の形態にかかるＳＳＬ通信システム４１の構成とデータの流れを示す図である。ＳＳＬ通信システム４１は、ＨＴＰＰＳ通信（Hypertext Transfer Protocol Secure）を行うホームゲートウェイ装置１９と外部httpsサーバ装置２１を包含する。ここで、ホームゲートウェイ装置１９は、本発明にかかる復号装置１０の１つの実施形態である。さらに、本実施の形態の復号装置１０、すなわち、ホームゲートウェイ装置１９は、通信部１５の１つの実施形態であるhttpsクライアント１Ａを備える。

図４は、ホームゲートウェイ装置１９が備える各部間のデータの流れとタイミングを示す。以下、１）乃至１０）は、各部での処理ステップを示す。

ホームゲートウェイ装置１９が、外部httpsサーバ装置２１と通信を行う際に、１）httpsクライアント１Ａを使用するＡＰ１１は、指示部１２にＣＡ証明書復号要求を送信して指示部１２を起動する。

これを受けて、２）指示部１２は、実行部１３にＣＡ証明書復号要求を送信して実行部１３を起動する。この時、期限付き鍵が指示部１２から実行部１３に送信される。３）実行部１３は、ＣＡ証明書オブジェクト１７を復号化して、復号化されたＣＡ証明書を証明書記憶部１４に格納する。

その後、ＡＰ１１は通信を開始する。４）具体的には、ＡＰ１１は、httpsクライアント１Ａに対してＨＴＴＰＳ実行要求を送出する。５）httpsクライアント１Ａが、復号化されたＣＡ証明書を証明書記憶部１４から読み込んで、外部httpsサーバ装置２１へ接続要求を行う。このときhttpsクライアント１Ａは、外部httpsサーバ装置２１から送られてくるサーバ証明書を、復号化したＣＡ証明書を使って検証する。

６）検証後、httpsクライアント１Ａは、外部httpsサーバ装置２１にＨＴＴＰＳ通信要求を送信し、ＨＴＴＰＳ通信応答を受信する。ＨＴＴＰＳ通信応答を受信すると、７）httpsクライアント１Ａは、ＨＴＴＰＳ実行結果をＡＰ１１に通知する。ＡＰ１１は、ＨＴＴＰＳ実行結果を受信する。ＨＴＴＰＳ実行結果は、例えば、ＷＥＢページから得たデータである。

外部httpsサーバ装置２１との通信が終了したときに、８）ＡＰ１１は、指示部１２にＣＡ証明削除要求を送信して指示部１２を起動する。

これを受けて、９）指示部１２は、実行部１３にＣＡ証明書削除要求を送信して実行部１３を起動する。１０）実行部１３は、証明書記憶部１４に格納されているＣＡ証明書を削除する。

本実施の形態のホームゲートウェイ装置１９も、第１の実施の形態の復号装置１０と同じ効果を奏する。その理由も、第１の実施の形態と同じである。

＜第３の実施の形態＞
図５は、本実施の形態にかかる復号装置１０の構成図である。復号装置１０は、指示部１２と実行部１３とを備える。

指示部１２は、記憶している復号鍵１６と時刻情報を結合して期限付きの鍵を生成し、生成した期限付き鍵を出力する。実行部１３は、暗号化されたデータ１８を記憶し、期限付きの鍵を与えられると、付加された時刻と現時刻との差異に基づいて期限付きの鍵の有効性を検証し、有効であれば復号鍵を用いてデータを復号化して出力する。

本実施の形態において、実行部１３が復号化するデータは、ＣＡ証明書に限られない。当該データは、ドキュメント、画像、音楽等、様々なデータであっても良い。

暗号化されたデータ１８の復号鍵１６を保持する指示部１２からＣＡ証明書を復号化する実行部１３に復号鍵１６を引き渡す途中で、当該復号鍵１６が外部に漏えいする恐れがある場合に、本実施の形態の復号装置１０は実行部１３が記憶するデータの安全性を高める。本実施の形態の復号装置１０は、実行部１３の実行記録、作業域の残データなどから、当該復号鍵１６が外部に漏えいする恐れがある場合にも、実行部１３が記憶するデータの安全性を高める。具体的には、復号装置１０は、暗号化されたデータ１８が漏えいした復号鍵１６を用いて不当に復号化されるリスクを低減する。

その理由は、指示部１２は、復号鍵１６に時刻情報を結合させて期限付き鍵を生成し、実行部１３には期限付き鍵を渡すからである。そして、実行部１３は、復号鍵に結合されている時刻情報に基づいて、鍵の有効性を判断し、有効でないときはデータの復号を行わないからである。

本実施の形態の復号装置１０は、暗号化より低コストで、または、暗号化と組み合わせてさらに高い安全性で、漏えいした復号鍵１６を用いて暗号化されたデータ１８が不当に復号化されるリスクを低減する。

その理由は、復号鍵１６に時刻情報を結合することで、上記リスクを低減するからである。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０ 復号装置
１１ ＡＰ
１２ 指示部
１３ 実行部
１４ 証明書記憶部
１５ 通信部
１６ 復号鍵
１７ ＣＡ証明書オブジェクト
１８ 暗号化されたデータ
１９ ホームゲートウェイ装置
１Ａ httpsクライアント
２０ 外部サーバ装置
２１ 外部httpsサーバ装置
３０ ネットワーク
４０ 通信システム
４１ ＳＳＬ通信システム

Claims (10)

1. 記憶している復号鍵と時刻情報を結合して期限付きの鍵を生成し、生成した前記期限付き鍵を出力する指示手段と、
   暗号化されたデータを記憶し、前記期限付きの鍵を与えられると、付加された時刻と現時刻との差異に基づいて前記期限付きの鍵の有効性を検証し、有効であれば前記復号鍵を用いて前記データを復号化して出力する実行手段と、を備える復号装置。
2. 前記データは認証局証明書であり、
   前記復号装置は、前記実行手段で復号化された前記認証局証明書を用いて外部サーバ装置を認証して、当該外部サーバ装置と通信を行う通信手段をさらに備え、
   前記指示手段は、前記通信の開始前に復号要求を受けて、前記期限付きの鍵を生成して出力し、
   前記実行手段は、当該通信の終了後に削除要求を受けて、復号化された前記認証局証明書を削除する、請求項１の復号装置。
3. 前記指示手段が前記復号鍵に付加する時刻は、前記指示手段動作時の時刻であり、
   前記実行手段は、当該実行手段動作時の時刻が、付加された時刻から３秒以内であれば、前記期限付きの鍵を有効と判定する、請求項１乃至２の何れか１項の復号装置。
4. 前記指示手段は、前記期限付きの鍵を暗号化して出力し、
   前記実行手段は、暗号化された前記期限付きの鍵を復号化する、請求項１乃至３の何れか１項の復号装置。
5. 前記外部サーバ装置と、
   請求項２の復号装置と、を包含する通信システム。
6. 記憶している復号鍵と時刻情報を結合して期限付きの鍵を生成し、生成した前記期限付き鍵を出力し、
   暗号化されたデータを記憶し、前記期限付きの鍵を与えられると、付加された時刻と現時刻との差異に基づいて前記期限付きの鍵の有効性を検証し、有効であれば前記復号鍵を用いて前記データを復号化して出力する復号方法。
7. 前記データは認証局証明書であり、
   通信の開始前に復号要求を受けて、前記期限付きの鍵を生成して出力し、
   復号後、復号化された前記認証局証明書を用いて外部サーバ装置を認証して、当該外部サーバ装置と通信を行い、
   当該通信の終了後に削除要求を受けて、復号化された前記認証局証明書を削除する、請求項６の復号方法。
8. 前記復号鍵に付加する時刻は、前記期限付き鍵の生成時の時刻であり、
   前記期限付きの鍵の有効性の検証時の時刻が、付加された時刻から３秒以内であれば、前記期限付きの鍵を有効と判定する、請求項６乃至７の何れか１項の復号方法。
9. 前記期限付きの鍵を暗号化して出力し、
   暗号化された前記期限付きの鍵を入力されて復号化する、請求項６乃至８の何れか１項の復号方法。
10. コンピュータに、請求項６乃至９の何れか１項の復号方法を実行させるプログラム。

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