JP2016139861A - 暗号化装置、暗号化方法及び配信システム - Google Patents

Abstract

【課題】配信対象となるデータの暗号化処理の負荷を軽減しつつ、データの配信時におけるセキュリティの劣化を抑制する。
【解決手段】暗号化装置は、秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散する分散部と、共通鍵暗号方式に対応する共通鍵を用いて、第１データよりサイズが小さい第２データを暗号化するデータ暗号部と、第１データとデータ暗号部により暗号化された第２データとを結合する結合部と、結合部により結合された暗号データを外部装置に送信する送信部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、データを暗号化して配信する暗号化装置、暗号化方法及び配信システムに関する。

従来、ユーザの操作に応じて、例えばカメラが撮像した映像データ又はＰＣ（Personal Computer）等のデータ通信機器にインストールされたアプリケーションが生成したデータを外部装置に配信する際、データの漏えいや改ざん等を防ぐために、配信前にデータを暗号化することが一般的に行われている。

配信前にデータを暗号化することに関する先行技術として、例えば特許文献１に示すコンテンツ配信システムが知られている。特許文献１に示すコンテンツ配信システムでは、コンテンツ配信装置は、電子コンテンツを構成するデータを、データ本体の構成を定義するデータ構成情報を第１データとデータ本体を第２データとに分割し、端末装置のユーザに対応するユーザキーによって第１データを暗号化する。コンテンツ配信装置は、暗号化された第１データ、第２データ及びユーザキーをそれぞれ端末装置に送信する。端末装置は、これらのデータを受信し、暗号化された第１データをユーザキーによって復号し、更に、復号により得られた第１データと第２データとを結合して電子コンテンツを得る。

特開２０１２−１４２７８１号公報

しかし、特許文献１の構成では、配信対象となるデータの暗号化処理の負荷を軽減するためにデータ本体を示す第２データには暗号化が施されておらず、その結果、データ本体の漏えいや改ざんが行われてしまい、データ本体の配信時におけるセキュリティが劣化する可能性が高いという課題が存在する。なお、特許文献１では、第１データにデータ本体の一部が含まれてもよいことが開示されているが、その場合でも残りの第２データが示すデータ本体は暗号化されていないので、データ本体の配信時におけるセキュリティが劣化する可能性が高いという課題が依然として存在する。

本発明は、上述した従来の課題を解決するために、配信対象となるデータの暗号化処理の負荷を軽減しつつ、データの配信時におけるセキュリティの劣化を抑制する暗号化装置、暗号化方法及び配信システムを提供することを目的とする。

本発明は、秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散する分散部と、鍵暗号方式に対応する鍵を用いて、前記第１データよりサイズが小さい前記第２データを暗号化するデータ暗号部と、前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データとを結合する結合部と、前記結合部により結合された暗号データを外部装置に送信する送信部と、を備える、暗号化装置である。

また、本発明は、暗号化装置における暗号化方法であって、秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散するステップと、鍵暗号方式に対応する鍵を用いて、前記第１データよりサイズが小さい前記第２データを暗号化するステップと、前記第１データと暗号化された前記第２データとを結合するステップと、結合された暗号データを外部装置に送信するステップと、を有する、暗号化方法である。

更に、本発明は、暗号化装置と復号装置とが接続された配信システムであって、前記暗号化装置は、秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散する分散部と、鍵暗号方式に対応する鍵を用いて、前記第１データよりサイズが小さい前記第２データを暗号化するデータ暗号部と、前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データとを結合する結合部と、前記結合部により結合された暗号データを前記復号装置に送信する第１送信部と、を備え、前記復号装置は、前記第１送信部から送信された前記暗号データを受信する受信部と、前記暗号データを、前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データとに分離する分離部と、前記鍵を用いて、前記データ暗号部により暗号化された前記第２データを復号するデータ復号部と、前記第１データと前記データ復号部により復号された前記第２データとを用いて、前記データを復元する復元部と、前記復元部により復元された前記データを送る出力部と、を備える、配信システムである。

本発明によれば、配信対象となるデータの暗号化処理の負荷を軽減しつつ、データの配信時におけるセキュリティの劣化を抑制できる。

本実施形態のデータ送信装置の動作概要を説明する図 本実施形態のデータ送信装置及びデータ受信装置の内部構成の一例をそれぞれ示すブロック図 本実施形態のデータ送信装置の動作手順の一例を時系列に説明するフローチャート 本実施形態のデータ送信装置から送信される暗号データを説明する図 共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号２５６ビット）と非対称秘密分散との処理速度比の一例を説明する図 共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号２５６ビット）と非対称秘密分散との処理時間比の一例を説明する図 本実施形態のデータ受信装置の動作手順の一例を時系列に説明するフローチャート

以下、本発明に係る暗号化装置、暗号化方法及び配信システムを具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）について、図面を参照して説明する。本発明に係る配信システムは、データを暗号化して送信する暗号化装置とデータを受信して復号する復号装置とにより構成される。本実施形態では、暗号化装置としてデータ送信装置、復号装置としてデータ受信装置を例示して説明する。例えば、本実施形態のデータ送信装置はＰＣ又はカメラであり、本実施形態のデータ受信装置はＰＣである。

（データ送信装置の動作概要）
先ず、本実施形態の配信システム１００におけるデータ送信装置１０の動作概要について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態のデータ送信装置１０の動作概要を説明する図である。データ送信装置１０は、データ分散処理（例えば非対称秘密分散処理）を用いて、データ受信装置２０（図２参照）に配信（送信）する対象となる元データ（例えば映像データ）ＤＴを、データサイズの異なる分散データＢＫ０，ＢＫ３に分散する。

分散データＢＫ０は分散データＢＫ３よりもデータサイズが小さい。分散データＢＫ０，ＢＫ３は、非対称秘密分散処理により生成されているので、それぞれの単独では元データＤＴの類推を困難にしており、秘匿化されている。また、非対称秘密分散処理により生成された分散データの暗号学的な秘匿性は、暗号化処理により生成された暗号化データの暗号学的な秘匿性と同等以上である。非対称秘密分散処理は、例えば特開２０１３−２２５０７８号公報に排他的論理和を用いたアルゴリズムの詳細が開示されているので、ここでは説明を省略する。また、データ送信装置１０は、非対称秘密分散処理を、鍵暗号方式における暗号化処理に比べて高速に行うことが可能である。

ここで、非対称秘密分散処理と鍵暗号方式の違いについて簡単に説明する。鍵暗号方式は、大きく分けて２つあり、秘密鍵暗号、対称鍵暗号とも呼ばれる共通鍵暗号方式と、非対称鍵暗号とも呼ばれる公開鍵暗号方式とがある。共通鍵暗号方式には、ＡＥＳ暗号方式、ＲＣ４暗号方式等があり、公開鍵暗号方式には、ＲＳＡ暗号方式、ＥｌＧａｍａｌ暗号方式等がある。鍵暗号方式は、鍵を用いて暗号化するのに対して、非対称秘密分散は、分散データに分けることにより暗号化する。そのため、復号するために鍵暗号方式では、暗号化データと鍵データが必要であり、非対称秘密分散では、複数の分散データが必要となる。このとき、一般的に分散データは鍵データよりも大きいデータサイズとなり暗号解読が困難であるため、暗号化処理により生成された暗号化データの暗号学的な秘匿性と同等以上となる。なお、以降の説明では、鍵暗号方式は、データ送信の際に一般的に用いられる共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号方式、後述参照）を用いて説明するが、上述したような暗号方式を用いてもよい。

また、データ送信装置１０は、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号方式）に対応する共通鍵ＣＫを用いて、小さいサイズの分散データＢＫ０をＡＥＳ暗号化し、更に、データ受信装置２０から予め送信されたデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを用いて共通鍵ＣＫを暗号化する。データ（つまり、分散データＢＫ０）の暗号化処理では、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号方式）の暗号化処理が行われ、データ分散処理（例えば非対称秘密分散処理）に比べて低速である（つまり、処理速度が遅い）。データ送信装置１０は、暗号化された共通鍵ＢＫ１と暗号化された小さいサイズの分散データＢＫ２と大きいサイズの分散データＢＫ３とを結合した暗号データＥＣＤを生成してデータ受信装置２０に送信する。

なお、共通鍵ＢＫ１、分散データＢＫ２、分散データＢＫ３の結合は、データ本体を結合しなくても、それぞれのデータを関連付けることで結合してもよい。

（配信システムの構成）
次に、本実施形態の配信システム１００のシステム構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態のデータ送信装置１０及びデータ受信装置２０の内部構成の一例をそれぞれ示すブロック図である。図２に示す配信システム１００は、データ送信装置１０とデータ受信装置２０とレコーダ３０とがネットワークＮＷを介して接続されている。

図２に示すデータ送信装置１０は、データ生成処理部１１と、データ分散処理部１２と、共通鍵生成処理部１３と、データ暗号処理部１４と、公開鍵保持部１５と、鍵暗号処理部１６と、データ結合処理部１７と、データ送受信処理部１８とを含む構成である。図２に示すデータ受信装置２０は、データ送受信処理部２１と、公開鍵生成処理部２２と、秘密鍵保持部２３と、データ分離処理部２４と、鍵復号処理部２５と、データ復号処理部２６と、データ復元処理部２７と、データ出力制御部２８と、データ出力部２９とを含む構成である。

ネットワークＮＷは、無線ネットワーク又は有線ネットワークである。無線ネットワークは、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩｒＤＡ、Ｗｉ−ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）、３Ｇ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）又はＷｉＧｉｇである。有線ネットワークは、例えばイントラネット又はインターネットである。

データ送信装置１０において、点線Ｃ１により囲まれるデータ生成処理部１１、データ分散処理部１２、共通鍵生成処理部１３、データ暗号処理部１４、鍵暗号処理部１６及びデータ結合処理部１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）が各部に対応する動作が規定されたプログラム及びデータを用いて実行することで実装される。なお、図２では図示が省略されているが、データ送信装置１０には、点線Ｃ１により囲まれる各部の動作においてワークメモリとして動作するＲＡＭ（Random Access Memory）が設けられる。

同様に、データ受信装置２０において、点線Ｃ２により囲まれる公開鍵生成処理部２２、データ分離処理部２４、鍵復号処理部２５、データ復号処理部２６、データ復元処理部２７及びデータ出力制御部２８は、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ又はＤＳＰが各部に対応する動作が規定されたプログラム及びデータを用いて実行することで実装される。なお、図２では図示が省略されているが、データ受信装置２０には、点線Ｃ２により囲まれる各部の動作においてワークメモリとして動作するＲＡＭが設けられる。

データ生成処理部１１は、データ送信装置１０がデータ受信装置２０に配信する対象となる元データＤＴ（例えば映像データ）を生成し、元データＤＴをデータ分散処理部１２に送る。データ生成処理部１１は、例えばデータ送信装置１０がカメラである場合には被写体を撮像する撮像部により構成され、データ送信装置１０に予めインストールされたアプリケーションにより構成されてもよい。

分散部の一例としてのデータ分散処理部１２は、データ分散処理（例えば非対称秘密分散処理）を用いて、データ受信装置２０に配信する対象となる元データＤＴ（例えば映像データ）を、データサイズの異なる分散データＢＫ０，ＢＫ３に分散する。分散データＢＫ３は分散データＢＫ０よりもデータサイズが大きい。データ分散処理部１２は、データサイズが大きい分散データＢＫ３をデータ結合処理部１７に送り、データサイズが小さい分散データＢＫ０をデータ暗号処理部１４に送る。

なお、データ分散処理部１２における非対称秘密分散処理では、ユーザの操作に応じて、元データＤＴの分散比率が任意に設定されてもよい。例えば、データ分散処理部１２は、元データＤＴのデータサイズが１Ｍバイトである場合に、９００ｋバイトの分散データＢＫ３と１００ｋバイトの分散データＢＫ０を生成するが、ユーザの操作に応じて、６００ｋバイトの分散データＢＫ３と４００ｋバイトの分散データＢＫ０を生成してもよい。

共通鍵生成処理部１３は、データ送信装置１０のユーザの操作に応じて、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号方式）に対応する共通鍵（例えばＡＥＳの暗号化のための共通鍵ＣＫ）を生成してデータ暗号処理部１４及び鍵暗号処理部１６にそれぞれ送る。

データ暗号部の一例としてのデータ暗号処理部１４は、共通鍵生成処理部１３から受けた共通鍵ＣＫを用いて、データ分散処理部１２から受けた分散データＢＫ０を暗号化する。つまり、データ暗号処理部１４は、共通鍵ＣＫを用いて分散データＢＫ０に対してＡＥＳの暗号化を行う。データ暗号処理部１４は、暗号化された小さいデータサイズの分散データＢＫ２をデータ結合処理部１７に送る。

鍵保持部の一例としての公開鍵保持部１５は、例えばハードディスク、又はフラッシュメモリ等の半導体メモリを用いて構成され、データ受信装置２０から送信されたデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを保存する。なお、公開鍵保持部１５は、データ送信装置１０が暗号データＥＣＤ（図４参照）を生成する前に、データ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫをデータ受信装置２０から既に受信して保存している。また、公開鍵ＰＵＫは、ユーザが設定若しくはデータ受信装置２０等から自動的に付与されたデータである。

鍵暗号処理部１６は、公開鍵保持部１５からデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを読み出し、この公開鍵ＰＵＫを用いて、共通鍵生成処理部１３から受けた共通鍵ＣＫを暗号化する。鍵暗号処理部１６は、暗号化された共通鍵ＢＫ１をデータ結合処理部１７に送る。

結合部の一例としてのデータ結合処理部１７は、データサイズが大きい分散データＢＫ３と、暗号化された小さいサイズの分散データＢＫ２と、暗号化された共通鍵ＢＫ１とを結合して暗号データＥＣＤを生成する（図４参照）。図４は、本実施形態のデータ送信装置１０から送信される暗号データＥＣＤを説明する図である。なお、データ送信装置１０は、暗号データＥＣＤのうち暗号化された共通鍵ＢＫ１を、分散データＢＫ２，ＢＫ３と同時にデータ受信装置２０に送信せずに、別のタイミングでデータ受信装置２０に送信してもよい。データ結合処理部１７は、暗号データＥＣＤをデータ送受信処理部１８に送る。

（第１）送信部の一例としてのデータ送受信処理部１８は、暗号データＥＣＤ又は暗号化された共通鍵ＢＫ１をデータ受信装置２０又はレコーダ３０に送信する。また、データ送受信処理部１８は、データ受信装置２０或いはレコーダ３０から送信されたデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを受信して公開鍵保持部１５に保存する。

受信部の一例としてのデータ送受信処理部２１は、データ送信装置１０或いはレコーダ３０から送信された暗号データＥＣＤ又は暗号化された共通鍵ＢＫ１を受信し、暗号データＥＣＤをデータ分離処理部２４に送り、暗号化された共通鍵ＢＫ１を鍵復号処理部２５に送る。また、第２送信部の一例としてのデータ送受信処理部２１は、公開鍵生成処理部２２から受けたデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫをデータ送信装置１０又はレコーダ３０に送信する。

公開鍵生成部の一例としての公開鍵生成処理部２２は、データ受信装置２０のユーザの操作に応じて、公開鍵暗号方式に対応したデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫ及び秘密鍵ＰＲＫを生成し、公開鍵ＰＵＫをデータ送受信処理部２１に送り、秘密鍵ＰＲＫを秘密鍵保持部２３に保存する。

秘密鍵保持部２３は、例えばハードディスク、又はフラッシュメモリ等の半導体メモリを用いて構成され、公開鍵生成処理部２２から受けたデータ受信装置２０の秘密鍵ＰＲＫを保存する。

分離部の一例としてのデータ分離処理部２４は、データ送受信処理部２１から受けた暗号データＥＣＤを、暗号化された共通鍵ＢＫ１と、暗号化されたデータサイズが小さい分散データＢＫ２と、データサイズが大きい分散データＢＫ３とに分離する。データ分離処理部２４は、暗号化された共通鍵ＢＫ１を鍵復号処理部２５に送り、暗号化されたデータサイズが小さい分散データＢＫ２をデータ復号処理部２６に送り、データサイズが大きい分散データＢＫ３をデータ復元処理部２７に送る。

鍵復号処理部２５は、秘密鍵保持部２３からデータ受信装置２０の秘密鍵ＰＲＫを読み出し、この秘密鍵ＰＲＫを用いて、暗号化された共通鍵ＢＫ１を復号し、復号により得られた共通鍵ＣＫをデータ復号処理部２６に送る。

データ復号部の一例としてのデータ復号処理部２６は、鍵復号処理部２５から受けた共通鍵ＣＫを用いて、暗号化されたデータサイズが小さい分散データＢＫ２を復号し、復号により得られたデータサイズが小さい分散データＢＫ０をデータ復元処理部２７に送る。

復元部の一例としてのデータ復元処理部２７は、データ分散処理部１２と同一の非対称分散処理のアルゴリズムに基づくデータ復元処理を用いて、データサイズが小さい分散データＢＫ０とデータサイズが大きい分散データＢＫ３とから元データＤＴを復元し、復元により得られた元データＤＴをデータ出力制御部２８に送る。

データ出力制御部２８は、元データＤＴの種別に応じて、データ復元処理部２７から受けた元データＤＴのデータ出力部２９への出力処理（例えばディスプレイ（不図示）への表示処理、スピーカ（不図示）への音声出力処理）を制御する。

出力部の一例としてのデータ出力部２９は、例えばディスプレイ又はスピーカ、或いは両者の組み合わせにより構成され、データ出力制御部２８の制御の下で、元データＤＴをディスプレイに表示したり、元データＤＴを再生して音声をスピーカから出力したり、その両方を行う。

レコーダ３０は、例えばハードディスクを有する記憶装置により構成され、データ送信装置１０から送信された暗号データＥＣＤ若しくは暗号化された共通鍵ＢＫ１、或いはデータ受信装置２０から送信されたデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを保存する。

次に、本実施形態の配信システム１００のデータ送信装置１０の動作手順について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態のデータ送信装置１０の動作手順の一例を時系列に説明するフローチャートである。

図３において、データ生成処理部１１は、データ送信装置１０がデータ受信装置２０に配信する対象となる元データＤＴ（例えば映像データ）を生成し、元データＤＴをデータ分散処理部１２に送る（ＳＴ１）。

データ分散処理部１２は、データ分散処理（例えば非対称秘密分散処理）を用いて、データ受信装置２０に配信する対象となる元データＤＴ（例えば映像データ）を、データサイズの異なる分散データＢＫ０，ＢＫ３に分散する（ＳＴ２）。分散データＢＫ３は分散データＢＫ０よりもデータサイズが大きい。データ分散処理部１２は、データサイズが大きい分散データＢＫ３をデータ結合処理部１７に送り、データサイズが小さい分散データＢＫ０をデータ暗号処理部１４に送る。

共通鍵生成処理部１３は、データ送信装置１０のユーザの操作に応じて、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号方式）に対応する共通鍵（例えばＡＥＳの暗号化のための共通鍵ＣＫ）を生成してデータ暗号処理部１４及び鍵暗号処理部１６にそれぞれ送る（ＳＴ３）。

データ暗号処理部１４は、共通鍵生成処理部１３から受けた共通鍵ＣＫを用いて、データ分散処理部１２から受けた分散データＢＫ０を暗号化する（ＳＴ４）。つまり、データ暗号処理部１４は、共通鍵ＣＫを用いて分散データＢＫ０に対してＡＥＳの暗号化を行う（ＳＴ４）。データ暗号処理部１４は、暗号化された小さいデータサイズの分散データＢＫ２をデータ結合処理部１７に送る。

ここで、データ分散処理部１２が行う非対称秘密分散処理とデータ暗号処理部１４が行う共通鍵暗号方式に対応した暗号化処理の処理速度比や処理時間比について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号２５６ビット）と非対称秘密分散との処理速度比の一例を説明する図である。図６は、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ暗号２５６ビット）と非対称秘密分散との処理時間比の一例を説明する図である。

図５及び図６では、次の測定環境の下で行われた実測値に基づいて作成されている。つまり、測定環境は、使用ＰＣがＤＥＬＬ（登録商標）製のＯｐｔｉｐｌｅｘ（登録商標）９８０であり、ＯＳ（Operating System）がＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）７であり、ＣＰＵがＩｎｔｅｌ（登録商標）のＣＯＲＥ ｉ７ ３ＧＨｚであり、ＲＡＭが４ＧＢであり、コンパイラがＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標） ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ（登録商標）２００５（最適化無し）であり、ＡＥＳ暗号化のためのオープンソースソフトウェアである「ＯｐｅｎＳＳＬ」のバージョンが１．０．３ｃ（アセンブラ無し）である。測定方法は、ＲＡＭ上の１００Ｍｂｙｔｅｓのデータに対してＡＥＳ暗号化、ＡＥＳ復号、非対称秘密分散、復元の各処理をそれぞれ行った。サンプル数は１０回であり、各サンプルの計測の平均値が図５及び図６に示されている。

図５に示すように、ＡＥＳの暗号化のための共通鍵ＣＫが２５６ビット（３２バイト）とした「ＯｐｅｎＳＳＬ」の暗号化処理の処理速度を１とした場合には、非対称秘密分散処理の処理速度は実測値の比率によれば１６．６となる。つまり、非対称秘密分散の処理速度は、２５６ビット（３２バイト）の共通鍵ＣＫを用いたＡＥＳの暗号化処理の処理速度の１６．６倍となり、高速に処理可能となる。

また、ＡＥＳの復号のための共通鍵ＣＫが２５６ビット（３２バイト）とした「ＯｐｅｎＳＳＬ」の復号処理の処理速度を１とした場合には、非対称秘密分散処理に対応する復元処理の処理速度は実測値の比率によれば２１．４となる。つまり、非対称秘密分散に対応する復元処理の処理速度は、２５６ビット（３２バイト）の共通鍵ＣＫを用いたＡＥＳの復号処理の処理速度の２１．４倍となり、高速に処理可能となる。

図６に示すように、ＡＥＳの暗号化のための共通鍵ＣＫが２５６ビット（３２バイト）とした「ＯｐｅｎＳＳＬ」の暗号化処理の処理時間を１００とした場合には、非対称秘密分散処理の処理時間は実測値の比率によれば６．０となる。つまり、非対称秘密分散の処理時間は、２５６ビット（３２バイト）の共通鍵ＣＫを用いたＡＥＳの暗号化処理の処理時間の６％となり、高速に処理可能となる。

また、ＡＥＳの復号のための共通鍵ＣＫが２５６ビット（３２バイト）とした「ＯｐｅｎＳＳＬ」の復号処理の処理時間を１００とした場合には、非対称秘密分散処理に対応する復元処理の処理時間は実測値の比率によれば４．７となる。つまり、非対称秘密分散に対応する復元処理の処理時間は、２５６ビット（３２バイト）の共通鍵ＣＫを用いたＡＥＳの復号処理の処理時間の４．７％となり、高速に処理可能となる。

鍵暗号処理部１６は、公開鍵保持部１５からデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを読み出し、この公開鍵ＰＵＫを用いて、共通鍵生成処理部１３から受けた共通鍵ＣＫを暗号化する（ＳＴ５）。鍵暗号処理部１６は、暗号化された共通鍵ＢＫ１をデータ結合処理部１７に送る。

データ結合処理部１７は、データサイズが大きい分散データＢＫ３と、暗号化された小さいサイズの分散データＢＫ２と、暗号化された共通鍵ＢＫ１とを結合して暗号データＥＣＤを生成する（ＳＴ６）。

次に、本実施形態の配信システム１００のデータ受信装置２０の動作手順について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態のデータ受信装置２０の動作手順の一例を時系列に説明するフローチャートである。

図７において、データ送受信処理部２１は、データ送信装置１０或いはレコーダ３０から送信された暗号データＥＣＤ又は暗号化された共通鍵ＢＫ１を受信し、暗号データＥＣＤをデータ分離処理部２４に送り、暗号化された共通鍵ＢＫ１を鍵復号処理部２５に送る。

データ分離処理部２４は、データ送受信処理部２１から受けた暗号データＥＣＤを、暗号化された共通鍵ＢＫ１と、暗号化されたデータサイズが小さい分散データＢＫ２と、データサイズが大きい分散データＢＫ３とに分離する（ＳＴ１１）。データ分離処理部２４は、暗号化された共通鍵ＢＫ１を鍵復号処理部２５に送り、暗号化されたデータサイズが小さい分散データＢＫ２をデータ復号処理部２６に送り、データサイズが大きい分散データＢＫ３をデータ復元処理部２７に送る。

鍵復号処理部２５は、秘密鍵保持部２３からデータ受信装置２０の秘密鍵ＰＲＫを読み出し、この秘密鍵ＰＲＫを用いて、暗号化された共通鍵ＢＫ１を復号し（ＳＴ１２）、復号により得られた共通鍵ＣＫをデータ復号処理部２６に送る。

データ復号処理部２６は、鍵復号処理部２５から受けた共通鍵ＣＫを用いて、暗号化されたデータサイズが小さい分散データＢＫ２を復号し（ＳＴ１３）、復号により得られたデータサイズが小さい分散データＢＫ０をデータ復元処理部２７に送る。

データ復元処理部２７は、データ分散処理部１２と同一の非対称分散処理のアルゴリズムに基づくデータ復元処理を用いて、データサイズが小さい分散データＢＫ０とデータサイズが大きい分散データＢＫ３とから元データＤＴを復元し（ＳＴ１４）、復元により得られた元データＤＴをデータ出力制御部２８に送る。

データ出力制御部２８は、元データＤＴの種別に応じて、データ復元処理部２７から受けた元データＤＴを用いたデータ出力部２９への出力処理（例えばディスプレイ（不図示）への表示処理、スピーカ（不図示）への音声出力処理）を切り替えて行う。具体的には、データ出力制御部２８は、元データＤＴをディスプレイに表示したり、元データＤＴを再生して音声をスピーカから出力したり、その両方を行う（ＳＴ１５）。

以上により、本実施形態の配信システム１００では、データ送信装置１０は、非対称秘密分散を用いて、元データＤＴをサイズの異なる第１データ（サイズが大きい分散データＢＫ３）と第２データ（サイズが小さい分散データＢＫ０）とに分散し、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ）に対応する共通鍵を用いて、分散データＢＫ０を暗号化する。データ送信装置１０は、分散データＢＫ３と暗号化された分散データＢＫ２とを結合して得た暗号データＥＣＤをデータ受信装置２０に送信する。データ受信装置２０は、データ送信装置１０から送信された暗号データＥＣＤを受信し、暗号データＥＣＤを、分散データＢＫ３と暗号化された分散データＢＫ２とに分離する。データ受信装置２０は、データ送信装置１０と共有する共通鍵を用いて、暗号化された分散データＢＫ２を復号し、分散データＢＫ３と復号により得られた分散データＢＫ０とを用いて、元データＤＴを復元して送る。

これにより、配信システム１００は、データ送信装置１０からデータ受信装置２０への配信対象となる元データＤＴが非対称秘密分散によって分散された分散データＢＫ０に対して共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ）の暗号化を行うので、元データＤＴ全体に対して共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ）の暗号化を行う場合に比べて暗号化処理の負荷を軽減できる。更に、配信システム１００は、元データＤＴ自体ではなく、分散データＢＫ３と暗号化された分散データＢＫ２とを結合した暗号データＥＣＤを配信するので、配信時における暗号データＥＣＤのセキュリティの劣化を抑制できる。

また、データ送信装置１０は、データ受信装置２０に対応する鍵（例えばデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫ）を用いて、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ）の暗号化のための鍵（共通鍵ＣＫ）を暗号化し、分散データＢＫ３と暗号化された分散データＢＫ２と暗号化された共通鍵ＣＫとを結合して暗号データＥＣＤを生成する。これにより、データ送信装置１０は、ＡＥＳの暗号化のための共通鍵をデータ受信装置２０に対応する鍵（例えばデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫ）によって暗号化するので、暗号データＥＣＤが配信途中で漏えいした場合でも、データ受信装置２０に対応する鍵に関連する鍵（例えばデータ受信装置２０の秘密鍵ＰＲＫ）を有しない限り、暗号データＥＣＤの復号を防止できる。

また、データ送信装置１０は、データ受信装置２０に対応する鍵の一例としてのデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを保持する。これにより、データ送信装置１０は、データ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを用いて、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ）の暗号化のための共通鍵ＣＫを暗号化できるので、共通鍵ＣＫの復号を、データ受信装置２０の秘密鍵ＰＲＫを保持するデータ受信装置２０のみに限定させることができ、共通鍵ＣＫのセキュリティの劣化を抑制できる。

また、データ送信装置１０は、元データＤＴに非対称秘密分散を行う際に排他的論理和を用い、更に、共通鍵暗号方式としてＡＥＳの暗号化を用いるので、非対称秘密分散時の処理負荷を軽減でき、暗号データＥＣＤに含まれる分散データＢＫ２のセキュリティを担保できる。

また、データ受信装置２０は、データ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫ及び秘密鍵ＰＲＫを生成し、秘密鍵ＰＲＫを保持するとともに、公開鍵ＰＵＫをデータ送信装置１０に送信する。これにより、データ送信装置１０は、データ受信装置２０から送信されたデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを保持でき、データ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを用いて、共通鍵暗号方式（例えばＡＥＳ）の暗号化のための共通鍵ＣＫを暗号化できる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した本実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば上述した本実施形態では、データ分散処理部１２は、非対称秘密分散処理によって、元データＤＴを２個のデータサイズの異なる分散データＢＫ０，ＢＫ３を生成したが、３個以上の分散データを生成してもよい。この場合、データ暗号処理部１４は、３個の分散データのうちデータサイズが最も大きくない分散データにＡＥＳの暗号化を行う。残りの２個の分散データは上述した本実施形態の分散データＢＫ３と同様に、特に暗号化の処理が行われずに暗号データＥＣＤを構成すればよい。非対称秘密分散処理によって、各分散データの秘匿性は高いためである。

例えば上述した本実施形態では、データ暗号処理部１４は、２個に分散された分散データＢＫ０，ＢＫ３のうちデータサイズが小さい分散データＢＫ０にＡＥＳの暗号化を行ったが、データサイズが大きい分散データＢＫ３にＡＥＳの暗号化を行ってもよい。この場合には、ＡＥＳの暗号化が行われる分散データの容量がより増しているので、暗号データＥＣＤの秘匿性が一層高まる。

例えば上述した本実施形態では、データ受信装置２０は、データ送信装置１０が暗号データＥＣＤを生成する前に予めデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫをデータ送信装置１０に送信すると説明したが、データ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫの送信タイミングは暗号データＥＣＤの生成前のタイミングに限定されない。例えば、データ送信装置１０が暗号データＥＣＤを生成している間又はユーザが指定した所定のタイミングで、データ受信装置２０にデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを要求して取得してもよい。これにより、データ送信装置１０は、例えばデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫの有効期限が切れてしまった場合には、ユーザが希望するタイミングで最新のデータ受信装置２０の公開鍵ＰＵＫを取得でき、暗号データＥＣＤのセキュリティの劣化を抑制できる。

また、本実施形態では、配信システムを例に説明したが、例えば、ＰＣ内のデータの暗号化にも利用できる。具体的には、ユーザがＰＣにパスワードを入力することで、パスワードから共通鍵ＣＫを生成し、ＰＣ内のデータに対してデータ送信装置１０と同様の暗号化処理を行い、ＰＣ内のデータを利用する際に、ユーザがＰＣにパスワードを入力することでデータ受信処理２０と同様のデータ復元処理を行うことで実現することができる。この場合、公開鍵ＰＵＫは不要である。

本発明は、配信対象となるデータの暗号化処理の負荷を軽減しつつ、データの配信時におけるセキュリティの劣化を抑制する暗号化装置、暗号化方法及び配信システムとして有用である。

１０ データ送信装置
１１ データ生成処理部
１２ データ分散処理部
１３ 共通鍵生成処理部
１４ データ暗号処理部
１５ 公開鍵保持部
１６ 鍵暗号処理部
１７ データ結合処理部
１８、２１ データ送受信処理部
２０ データ受信装置
２２ 公開鍵生成処理部
２３ 秘密鍵保持部
２４ データ分離処理部
２５ 鍵復号処理部
２６ データ復号処理部
２７ データ復元処理部
２８ データ出力制御部
２９ データ出力部
３０ レコーダ
ＢＫ１ 暗号化した共通鍵
ＢＫ２、ＢＫ３ 分散データ
ＣＫ 共通鍵
ＰＲＫ 秘密鍵
ＰＵＫ 公開鍵
ＮＷ ネットワーク

Claims (7)

1. 秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散する分散部と、
   鍵暗号方式に対応する鍵を用いて、前記第１データよりサイズが小さい前記第２データを暗号化するデータ暗号部と、
   前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データとを結合する結合部と、
   前記結合部により結合された暗号データを外部装置に送信する送信部と、を備える、
   暗号化装置。
2. 請求項１に記載の暗号化装置であって、
   前記外部装置に対応する鍵を用いて、前記鍵を暗号化する鍵暗号部、を更に備え、
   前記結合部は、前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データと前記鍵暗号部により暗号化された前記鍵とを結合する、
   暗号化装置。
3. 請求項２に記載の暗号化装置であって、
   前記外部装置に対応する鍵を保持する鍵保持部、を更に備え、
   前記鍵保持部は、前記外部装置に対応する鍵として、前記外部装置の公開鍵を保持する、
   暗号化装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか一項に記載の暗号化装置であって、
   前記分散部は、排他的論理和を用いた非対称秘密分散を行い、
   前記データ暗号部は、前記鍵暗号方式として、ＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）を行う、
   暗号化装置。
5. 暗号化装置における暗号化方法であって、
   秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散するステップと、
   鍵暗号方式に対応する鍵を用いて、前記第１データよりサイズが小さい前記第２データを暗号化するステップと、
   前記第１データと暗号化された前記第２データとを結合するステップと、
   結合された暗号データを外部装置に送信するステップと、を有する、
   暗号化方法。
6. 暗号化装置と復号装置とが接続された配信システムであって、
   前記暗号化装置は、
   秘密分散を用いて、データをサイズの異なる第１データと第２データとに分散する分散部と、
   鍵暗号方式に対応する鍵を用いて、前記第１データよりサイズが小さい前記第２データを暗号化するデータ暗号部と、
   前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データとを結合する結合部と、
   前記結合部により結合された暗号データを前記復号装置に送信する第１送信部と、を備え、
   前記復号装置は、
   前記第１送信部から送信された前記暗号データを受信する受信部と、
   前記暗号データを、前記第１データと前記データ暗号部により暗号化された前記第２データとに分離する分離部と、
   前記鍵を用いて、前記データ暗号部により暗号化された前記第２データを復号するデータ復号部と、
   前記第１データと前記データ復号部により復号された前記第２データとを用いて、前記データを復元する復元部と、
   前記復元部により復元された前記データを送る出力部と、を備える、
   配信システム。
7. 請求項６に記載の配信システムであって、
   前記復号装置は、
   前記復号装置の公開鍵及び秘密鍵を生成する公開鍵生成部と、
   前記公開鍵生成部により生成された前記秘密鍵を保持する秘密鍵保持部と、
   前記公開鍵生成部により生成された前記公開鍵を前記暗号化装置に送信する第２送信部と、を更に備え、
   前記暗号化装置は、
   前記第２送信部から送信された前記公開鍵を保持する公開鍵保持部、を更に備える、
   配信システム。

Images