JP2017092960A - セキュリティキーの使用によるデータ暗号化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、セキュリティキーを使用してデータを暗号化するデータ暗号化システムを提供する。
【解決手段】 データ暗号化システムは、データ生成装置、セキュリティキーマッピング装置、インターネット伝送セキュリティ装置及び受信機を含む。データ生成装置は、生データを生成するために使用される。セキュリティキーマッピング装置は、生データを暗号化して、セキュリティキーに従って複数の暗号化されたデータブロックを生成するために、データ生成装置に接続される。インターネット伝送セキュリティ装置は、複数の暗号化されたデータブロックを伝送及び保護するために、セキュリティキーマッピング装置に接続される。受信機は、複数の暗号化されたデータブロックを受信するために、インターネット伝送セキュリティ装置に接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、データ暗号化システムに関し、特に、セキュリティキーを使用してデータを暗号化するデータ暗号化システムに関する。

ネットワーク技術の発展により、さまざまなデータ情報が無線ネットワークの使用により迅速に伝送されることができる。例えば、画像データは、ユーザコンピュータからネットワークへと伝送され得る。次いで、ネットワークに接続される受信機（つまり、例えば、ネットワークノード、別のコンピュータ又はクラウドサーバ）は、画像データを受信することができる。特に、ネットワークの使用によるデータ伝送は、低エラーレート、高移動度利便性（ｈｉｇｈ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ）及びリアルタイム通信を達成することができる。

残念ながら、ネットワークの需要と共に、違法ハッカー又はデータ泥棒（ｄａｔａ ｓｔｅａｌｅｒｓ）の数が年々増加している。データ伝送のセキュリティを確保するために、データがネットワークに伝送されるとき、さまざまな暗号化方法が必要になる。例えば、データがＷｉ‐Ｆｉプロトコルを使用して伝送されるとき、Ｗｉ‐Ｆｉプロテクテッドセットアップ（ＷＰＳ：Ｗｉ‐Ｆｉ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｓｅｔｕｐ）暗号化方法は、データを保護するために広く使用されている。更に、ネットワークレイヤプロトコル、セキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ：ｓｅｃｕｒｅ ｓｏｃｋｅｔ ｌａｙｅｒ）又はトランスポートレイヤセキュリティ（ＴＬＳ：ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ ｓｅｃｕｒｉｔｙ）は、高度なセキュリティ信頼性及び伝送されたパケット整合性を提供するために一般的に適用されている。

しかし、違法ハッカー又はデータ泥棒は、優れた技術又は無許可の装置を使用してセキュリティメカニズムを破壊する（ｃｒａｃｋ）ことができるので、上記のセキュリティメカニズムに侵入する機会を更に有する。つまり、違法ハッカー又はデータ泥棒が、暗号化したデータを取り込むとき、全ての有益なデータ情報をその暗号化されたデータ（ＳＳＬ又はＴＬＳデータ）から抽出することができる。抽出されたデータは暗号化されていないデータと見なされるので、抽出されたデータの情報は、違法ハッカー又はデータ泥棒に容易に取得され得る。別の場合、データがユーザのコンピュータ内で伝送されるとき（例えば、２つのハードディスク間でのデータ伝送）、かつ、ユーザのコンピュータがデータ泥棒によって不運にも盗まれるとき、データが暗号化されていないデータと見なされるので、データ泥棒は、データの情報を難なく取り込むことができる。

台湾特許出願公開第２０１４４５３５６号公報 台湾特許出願公開第２００５００８９４号公報 中国特許第１０３８４２９８５号明細書

本発明の実施形態において、データ暗号化システムが開示される。データ暗号化システムは、データ生成装置、セキュリティキーマッピング装置、インターネット伝送セキュリティ装置及び受信機を含む。データ生成装置は、生データを生成するために使用される。セキュリティキーマッピング装置は、生データを暗号化して、セキュリティキーに従って複数の暗号化されたデータブロックを生成するために、データ生成装置に接続される。インターネット伝送セキュリティ装置は、複数の暗号化されたデータブロックを伝送及び保護するために、セキュリティキーマッピング装置に接続される。受信機は、複数の暗号化されたデータブロックを受信するために、インターネット伝送セキュリティ装置に接続される。

本発明の上記及びその他の目的が、種々の図形及び図面に図示される好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むと、当業者に明白なことは言うまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に従ったデータ暗号化システムのブロック図である。 図２は、図１のデータ暗号化システムのセキュリティキーマッピング装置の使用によるデータ暗号化の図である。

図１は、データ暗号化システム１００のブロック図である。図１に示すように、データ暗号化システム１００は、データ生成装置１０、セキュリティキーマッピング装置１１ａ、セキュリティキーマッピング装置１１ｂ、インターネット伝送セキュリティ装置１３及び受信機１４を含む。データ生成装置１０は、データを生成又は表示する機能を有する任意の装置でよい。例えば、データ生成装置１０は、コンピュータ１６にインストールされるプログラム又はソフトウェアでよい。データ生成装置１０はまた、スマートフォンにインストールされるアプリケーションプログラムでよい。一般的に、データ生成装置１０は、生データＲＤを生成するための仮想ファイルシステムでよい。データ生成装置１０が生データＲＤを生成した後、生データＲＤは、セキュリティキーマッピング装置１１ａに伝送される。ここで、生データＲＤは、データストリーム、ネットワークパケット又はデータファイルでよい。セキュリティキーマッピング装置１１ａは、データ生成装置１０に接続される。特に、実施形態における接続とは、例えば、無線リンク、ケーブルリンク又は電気リンクなどの２つの離散的コンピュータ間のデータ通信に関する接続状態を意味する。キーマッピング装置１１ａが生データＲＤを受信した後、キーマッピング装置１１ａは、セキュリティキーに従って生データＲＤを暗号化する。次いで、生データＲＤは、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１になる。実施形態において、セキュリティキーは、文字列でよい。セキュリティキーは、生データＲＤの所有者によって認可される。セキュリティキーはまた、生データＲＤの所有者によって定義されるパスワードキーでよい。セキュリティキーマッピング装置１１ａの使用による、生データＲＤから複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１への変換方法については、後で説明する。セキュリティキーマッピング装置１１ａが複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を生成した後、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、インターネット伝送セキュリティ装置１３に伝送される。特に、インターネット伝送セキュリティ装置１３は、ネットワークセキュリティプロトコル対応の任意の装置でよい。例えば、インターネット伝送セキュリティ装置１３は、無線フィデリティプロテクテッドセットアップ（ＷＰＳ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｓｅｔｕｐ）、セキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ）又はトランスポートレイヤセキュリティ（ＴＬＳ）を実行するための装置でよい。特に、インターネット伝送セキュリティ装置１３は、インタリーブ割当メカニズム（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を使用して、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を伝送及び保護することができる。つまり、インターネット伝送セキュリティ装置１３は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を伝送及び保護するために、セキュリティキーマッピング装置１１ａに接続される。受信機１４は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を受信するために、ネットワークを介してインターネット伝送セキュリティ装置１３に接続され得る。実施形態において、受信機１４は任意のタイプの受信機でよい。受信機１４は、クラウドストレージ装置１５に接続され得る。しかし、受信機１４及びクラウドストレージ装置１５の全ての変更は、本発明の範囲に属する。例えば、クラウドストレージ装置１５は、受信機１４内部の組込み装置でよい。クラウドストレージ装置１５は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を保存するために使用される。更に、２つのデータ伝送路がデータ暗号化システム１００内で考慮される。第１データ伝送路は、上記で説明される。つまり、第１データ伝送路において、生データＲＤは、データ生成装置１０からセキュリティキーマッピング装置１１ａへと伝送される。セキュリティキーマッピング装置１１ａは、生データＲＤを暗号化し、かつ、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１をインターネット伝送セキュリティ装置１３へと伝送する。次いで、受信機１４は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を受信する。最後に、暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、クラウドストレージ装置１５に保存される。第１データ伝送路に関し、クラウドストレージ装置１５は、データにアクセスするために、管理情報システム（ＭＩＳ）によって認可されるか、あるいは、違法ハッカーＨによって侵入される機会を有する。データ暗号化システム１００が第１データ伝送路を使用してデータを伝送するとき、セキュリティキーマッピング装置１１ａは、生データＲＤを暗号化することができるので、暗号化されたデータブロックＥＤＢ１から有益なデータが、違法ハッカーＨ又はＭＩＳクラッカーによって抽出される機会は、減ることができる（つまり、暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、離散的であり、かつ、任意又は無許可のセキュリティキーでマージ又は解読することはできない）。

更に、データ暗号化システム１００において、第２データ伝送路がまた考慮される。ここで、データ暗号化システム１００は、セキュリティキーマッピング装置１１ｂ及びローカルストレージ装置１２を更に含むことができる。図１に示すように、セキュリティキーマッピング装置１１ｂは、データ生成装置１０に接続される。セキュリティキーマッピング装置１１ｂが生データＲＤを受信した後、セキュリティキーマッピング装置１１ｂは、セキュリティキーに従って生データＲＤを暗号化する。次いで、生データＲＤは、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ２になる。データ暗号化システム１００において、セキュリティキーマッピング装置１１ｂ及びセキュリティキーマッピング装置１１ａは、２つの同一装置でよい。セキュリティキーマッピング装置１１ｂ及びセキュリティキーマッピング装置１１ａは、異なる暗号化したアルゴリズムを有する２つの装置でよい。ローカルストレージ装置１２は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ２を保存するために、セキュリティキーマッピング装置１１ｂに接続される。特に、ローカルストレージ装置１２は、コンピュータ１６のディスクアレイ、ハードディスク又はメモリでよい。データ暗号化システム１００において、データ生成装置１０、セキュリティキーマッピング装置１１ａ、セキュリティキーマッピング装置１１ｂ及びローカルストレージ装置１２は、コンピュータ１６内で統合され得る。このようにして、ローカルストレージ装置１２（又はコンピュータ１６）が盗まれるとき、データ泥棒Ｔは、ローカルストレージ装置１２内のデータを容易に取り込む（あるいは、ダウンロードする）ことができる。幸いにも、セキュリティキーマッピング装置１１ｂが、セキュリティキーの使用により高度なデータ暗号化を提供するためのデータ暗号化システム１００に導入されるので、暗号化されたデータブロックＥＤＢ２から有益なデータがデータ泥棒Ｔによって抽出される機会は、減ることができる（つまり、暗号化されたデータブロックＥＤＢ２は、離散的であり、かつ、任意又は無許可のセキュリティキーでマージ又は解読することはできない）。更に、キーマッピング装置１１ｂの暗号化プロセスを使用することによって、生データＲＤが保護されるので、ローカルストレージ装置１２又はコンピュータ１６がリサイクルされるとき、暗号化されたデータブロックＥＤＢ２から、有益なデータが悪徳業者によって抽出される機会も減ることができる。以下において、生データＲＤを保護するために、セキュリティキーマッピング装置１１ａ及びセキュリティキーマッピング装置１１ｂの暗号化方法が説明される。

図２は、データ暗号化システム１００のセキュリティキーマッピング装置１１ａ及び１１ｂの使用によるデータ暗号化の説明である。図２に示すように、デュアルデータ伝送（又は、二重化データ）は、データ暗号化システム１００内で考慮される。例えば、データ生成装置１０は生データＲＤを生成する。生データＲＤは、セキュリティキーマッピング装置１１ａを使用することによって、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１に更に暗号化される。そのような暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、暗号化され、かつ、スクランブルされたデータブロックと見なされる。つまり、生データＲＤは、いくつかの暗号化されたデータ断片（ｄａｔａ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ）になる。このようにして、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、セキュリティキーなしでは破壊又は解析されることができない。つまり、データ所有者がセキュリティキーを有する場合（かつ、そのような場合に限り）、暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、生データＲＤの閲覧可能データに復元することができる。セキュリティキーマッピング装置１１ａ及びセキュリティキーマッピング装置１１ｂの暗号化方法については、以下で説明する。ここで、セキュリティキーマッピング装置１１ａ及びセキュリティキーマッピング装置１１ｂは２つの同一装置でよいので、セキュリティキーマッピング装置１１ａに関する暗号化方法は、説明を簡略化するためにここで説明されるだけである。データ生成装置１０が生データＲＤを生成した後、生データＲＤは、セキュリティキーマッピング装置１１ａに伝送される。次いで、生データＲＤのスケール（つまり、例えば、ビットベースのスケール又はパケットベースのスケール）は、生データＲＤの別のスケールに変換される（つまり、例えば、ブロックベースのスケール）。例えば、生データＲＤは、２００ｋバイトのポータブルドキュメントフォーマット（ＰＤＦ：ｐｏｒｔａｂｌｅ ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｆｏｒｍａｔ）ファイルでよい。ＰＤＦファイルがセキュリティキーマッピング装置１１ａに伝送された後、キーマッピング装置１１ａは、ＰＤＦファイルをいくつかのデータブロック（つまり、例えば、１０ｋバイトの各データブロック）に断片化する。次いで、データブロックは、キーマッピング装置１１ａによってスクランブルされる。データブロックがスクランブルされた後、キーマッピング装置１１ａは、セキュリティキーに従って各データブロックを暗号化する。しかし、データ暗号化システム１００は、各データブロックを暗号化するために、任意の暗号化されたアルゴリズムを使用することができる。例えば、セキュリティキーは、データ所有者によって定義されるパスワードキーでよい。セキュリティキーマッピング装置１１ａは、多項式符号化アルゴリズム（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｃｏｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用して、パスワードキーに従って各データ内の暗号化プロセスを実行することができる。このようにして、データブロックは、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１になる。代替的に、セキュリティキーマッピング装置１１ａは、ブロック符号化アルゴリズムを使用して、パスワードキーに従って各データブロック内の暗号化プロセスを実行することができる。このようにして、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１がクラウドストレージ装置１５によって受信された後、クラウドストレージ装置１５（又は、周辺機器）は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１の内容を特定することができない。更に、クラウドストレージ装置１５（又は、周辺機器）は、受信された複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１と生データＲＤの特定のセグメントとの間の同期相関（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を特定することができない。つまり、クラウドストレージ装置１５は、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１が正しいセキュリティキーを使用せずにそのままの生データ（ｉｎｔａｃｔ ｒａｗ ｄａｔａ）ＲＤにマージされることができるかどうかを決定することができないので、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１は、生データＲＤの部分的なファイル同期データとして見なされる。つまり、生データＲＤがデータストリームの形態のセキュリティキーマッピング装置１１ａに伝送された後、セキュリティキーマッピング装置１１ａは、生データＲＤを複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ１に暗号化する。ハッカーＨ又はＭＩＳクラッカーがいくつかの／部分的な暗号化されたデータブロックＥＤＢ１を取り込むとき、ハッカーＨ又はＭＩＳクラッカーは、取り込んだ暗号化されたデータブロックＥＤＢ１に従って、生データＲＤのファイル内容、分類又はカテゴリーを特定することができない。このようにして、キーマッピング装置１１ａの暗号化プロセスを使用することによって、生データＲＤが保護されるので、暗号化されたデータブロックＥＤＢ１から有益なデータがハッカーＨ又はＭＩＳクラッカーによって抽出される機会は、減ることができる。

同様に、図２において、生データＲＤは、キーマッピング装置１１ｂを使用することによって暗号化される。次いで、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ２が生成される。以下において、複数の暗号化されたデータブロックＥＤＢ２は、ローカルストレージ装置１２（つまり、例えば、ハードディスク）に受信及び保存される。ローカルストレージ装置１２がデータ泥棒Ｔによって侵入又は盗まれるとき、データ泥棒Ｔは、ローカルストレージ装置１２内のデータを容易に取り込むことができる。しかし、取り込んだデータブロックがセキュリティキーによって暗号化されているので、データ泥棒Ｔは、取り込んだデータブロックの内容を特定することができない。また、データ泥棒Ｔは、取り込んだデータブロックと生データＲＤとの間の同期相関を特定することができない。結果的に、生データＲＤがキーマッピング装置１１ｂの暗号化プロセスを使用することによって保護されるので、暗号化されたデータブロックＥＤＢ２から有益なデータがデータ泥棒Ｔによって抽出される機会は、減ることができる。

総括すると、データ流出の機会を減らすためのデータ暗号化システムが開示されている。データ暗号化システムは、セキュリティキーマッピング装置を使用して、所定のセキュリティキーに従って生データを暗号化する。次いで、複数の暗号化されたデータブロックを生成するように、生データが暗号化される。特に、複数の暗号化されたデータブロックは、セキュリティキーなしに容易に特定されないように、閲覧不可能なデータとして見なされる。このようにして、違法ハッカー又はデータ泥棒が一部のデータブロックを取りこむとき、違法ハッカー又はデータ泥棒がセキュリティキーを有していないので、取り込んだデータブロックの内容と、取り込んだデータブロックと生データとの間の同期相関とを特定することができない。このようにして、本発明のデータ暗号化システムは、高度なセキュリティ信頼性を提供し、かつ、データ流出の機会を減らすことができる。

当業者であれば、本発明の教示を維持しながら、装置及び方法の多くの変更及び代替が行われ得ることを容易に認識するであろう。従って、上記の開示は、添付した請求項の境界及び範囲（ｍｅｔｅｓ ａｎｄ ｂｏｕｎｄｓ）によってのみ限定されるものとして理解されるべきである。

１０ データ生成装置
１１ａ セキュリティキーマッピング装置
１１ｂ セキュリティキーマッピング装置
１２ ローカルストレージ装置
１３ インターネット伝送セキュリティ装置
１４ 受信機
１５ クラウドストレージ装置
１６ コンピュータ
１００ データ暗号化システム
ＥＤＢ１ 暗号化されたデータブロック
ＥＤＢ２ 暗号化されたデータブロック
Ｈ ハッカー
ＭＩＳ 管理情報システム
ＲＤ 生データ
Ｔ データ泥棒

Claims (10)

1. データ暗号化システムであって、
   生データを生成するように構成されている、データ生成装置と、
   前記データ生成装置に接続され、かつ、前記生データを暗号化してセキュリティキーに従って複数の暗号化されたデータブロックを生成するように構成されている、セキュリティキーマッピング装置と、
   前記セキュリティキーマッピング装置に接続され、かつ、前記複数の暗号化されたデータブロックを伝送及び保護するように構成されている、インターネット伝送セキュリティ装置と、
   前記インターネット伝送セキュリティ装置に接続され、かつ、前記複数の暗号化されたデータブロックを受信するように構成されている、受信機と、
   を含む、
   データ暗号化システム。
2. 前記インターネット伝送セキュリティ装置は、セキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ）
   下のセキュリティ装置である、請求項１に記載のデータ暗号化システム。
3. 前記セキュアソケットレイヤ下の前記セキュリティ装置は、インタリーブプロセスを使用して、前記複数の暗号化されたデータブロックを伝送及び保護する、請求項２に記載のデータ暗号化システム。
4. 前記セキュリティキーマッピング装置に接続され、かつ、前記複数の暗号化されたデータブロックを保存するように構成されている、ローカルストレージ装置を更に含む、請求項１に記載のデータ暗号化システム。
5. 前記受信機に接続され、かつ、前記複数の暗号化されたデータブロックを保存するように構成されている、クラウドストレージ装置を更に含む、請求項１に記載のデータ暗号化システム。
6. 前記クラウドストレージ装置に接続され、かつ、前記クラウドストレージ装置内に保存されるデータを処理するように構成されている、管理情報システムを更に含む、請求項５に記載のデータ暗号化システム。
7. 前記複数の暗号化されたデータブロックは、複数のスクランブルされたデータブロックに属する、請求項１に記載のデータ暗号化システム。
8. 前記セキュリティキーマッピング装置は、多項式を使用して、前記セキュリティキーに従って前記複数の暗号化されたデータブロックを生成する、請求項１に記載のデータ暗号化システム。
9. 前記セキュリティキーは、ユーザパスワードであり、前記セキュリティキーマッピング装置は、ブロック符号化プロセスを使用して、前記ユーザパスワードに従って前記複数の暗号化されたデータブロックを生成する、請求項１に記載のデータ暗号化システム。
10. 前記データ生成装置及び前記セキュリティキーマッピング装置は、コンピュータ内に割り当てられ、前記受信機は、クラウドサーバ内に割り当てられる、請求項１に記載のデータ暗号化システム。

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