JP2021051199A

JP2021051199A - 情報処理装置

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Publication number: JP2021051199A
Application number: JP2019174291A
Authority: JP
Inventors: 麻奈美鈴木; Manami Suzuki; 渡辺　大; Masaru Watanabe; 大渡辺; 高橋　健太; Kenta Takahashi; 健太高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2039-09-25
Also published as: EP3799348A1; JP7295761B2; US20210089346A1

Abstract

【課題】メモリ上のデータを暗号化する際に、マルウェアに盗聴されることなく高速に十分なエントロピーを有するエントロピー源を取得して暗号鍵を生成する。【解決手段】主記憶装置は、プログラムごとにリソースの割り当てを行うＯＳと、エントロピー源を収集し配送を行うエントロピー源収集・配送プログラムと、エントロピー源収集・配送プログラムが配送したエントロピー源を用いてデータの保護処理を行うデータ保護プログラムとを格納する。【選択図】図４

Description

本発明は、情報処理装置に関する。

モバイル端末の普及とＷｅｂサービスの高度化に伴い、サービスの種類も多様化している。特に近年では、モバイル決済のように、従来ＡＴＭや窓口、専用端末を経由していた支払いや送金に関するサービスをモバイル端末上で実行するサービスが流行の兆しを見せている。

このようなサービスを利用する際には、専用のアプリケーションソフトウェア（以下、単に「アプリ」という）をインストールし、そのアプリを介してサービスを利用するのが一般的である。

また、サービスの利用に際してユーザ認証（もしくは端末認証）を行う必要があるが、このとき、ユーザ（もしくは端末）のみが持つ秘密情報を用いる。このような処理は、ＳＩＭチップ状の領域内で行われることが望ましいが、上記のようにアプリ上で秘密情報を取り扱うケースがほとんどである。これは、サービス用アプリをインストールするためには、ＳＩＭチップの記憶容量や処理能力が低いことが理由である。

一方で、モバイル端末のセキュリティという観点では、一定の割合で端末が不正ソフトウェア（マルウェア）に感染しているという現実があり、金融サービスに特化したマルウェアの存在も確認されている。特に、メモリ上に置かれたデータを読み取りクレジットカード暗号などを取り出すマルウェアの存在が報告されており、アプリの実行中にメモリに置かれるデータを保護する必要がある。上記のような課題に対する対策として、メモリ上のデータを暗号化して格納する方法がある。

例えば、特許文献１は、ＣＰＵやメモリ機構などの特別のハードウェアのサポートを必要とせずにメモリ上にデータを格納する際に暗号化を行う方式を開示している。この方式は、暗号化処理を行うアプリが暗号化に用いる鍵（以下、単に「鍵」という）の生成をＣＰＵ内で行う。

鍵の生成には、鍵を生成するのに十分な値の揺らぎ（以下、「エントロピー」という）を有する値（以下、「エントロピー源」という）が必要である。鍵を生成するのに十分なエントロピーを有するエントロピー源の例として、乱数生成器から生成された乱数がある。

特開２０１９−７４９１３号公報

特許文献１では、メモリ上のデータの暗号化を行うアプリは、鍵を生成するのに十分なエントロピーを有するエントロピー源をＣＰＵが有するエントロピー発生源を用いて生成し、この値を用いて鍵生成を行う。

しかし、ＣＰＵが乱数生成器を有しない場合や、ＣＰＵが乱数生成器を有するがデータの暗号化を行うアプリがこれを使用できる権限を有しない場合がある。これらの場合では、単位時間当たりに生成するエントロピーは少ないがアプリが利用可能なエントロピー発生源（例えばＣＰＵタイマのように、ＣＰＵ内のノイズを有する機能を利用したもの）へ繰り返しアクセスし、エントロピー源を収集するという対策が考えられる。

しかし、このようなＣＰＵ内のエントロピー発生源から短時間で得られるエントロピーは小さいため、暗号鍵を生成するために必要となる十分なエントロピーを有するエントロピー源を収集するのには時間がかかる。

尚、メモリ上のデータの暗号化を行うアプリが、端末内の別のアプリが生成したエントロピー源を用いて鍵生成を行う方式も考えられる。しかし、この方式だとアプリ間の通信路はマルウェアがアクセス可能であるため、公開通信路とみなすことができ、マルウェアによる盗聴のリスクがある。

本発明の目的は、メモリ上のデータを暗号化する際に、マルウェアに盗聴されることなく高速に十分なエントロピーを有するエントロピー源を取得して暗号鍵を生成することにある。

本発明の一態様の情報処理装置は、主記憶装置に格納されたデータとプログラムをＣＰＵが参照して演算することにより処理を行う情報処理装置であって、前記情報処理装置は、前記ＣＰＵを介して前記主記憶装置に接続され、エントロピー源を発生するエントロピー発生源を有し、前記主記憶装置は、前記プログラムごとにリソースの割り当てを行うＯＳと、前記エントロピー源を収集し配送を行うエントロピー源収集・配送プログラムと、前記エントロピー源収集・配送プログラムが配送した前記エントロピー源を用いて前記データの保護処理を行うデータ保護プログラムとを格納し、前記エントロピー源収集・配送プログラムは、前記エントロピー発生源から第１のエントロピー源を収集するエントロピー源収集部と、前記第１のエントロピー源から疑似乱数である第２のエントロピー源を生成して前記データ保護プログラムに前記第２のエントロピー源を配送するエントロピー源生成・配送部とを有し、前記データ保護プログラムは、前記エントロピー源収集・配送プログラムが配送した前記第２のエントロピー源を取得し、取得した前記第２のエントロピー源から第３のエントロピー源を生成するエントロピー源取得部と、前記データの保護処理を前記第３のエントロピー源を用いて行うデータ保護処理部とを有する。

本発明の一態様によれば、メモリ上のデータを暗号化する際に、マルウェアに盗聴されることなく高速に十分なエントロピーを有するエントロピー源を取得して暗号鍵を生成することができる。

実施例の情報処理装置（端末）が適用されるシステム構成の一例を示す図である。実施例の情報処理装置（端末）が適用されるシステムの利用形態の一例を示す図である。実施例の情報処理装置（端末）の機能構成を示す図である。エントロピー源収集・配送アプリとデータ保護アプリの機能構成を示す図である。エントロピー源収集・配送アプリが端末内で扱う機能構成を示す図である。エントロピー源取集・配送アプリが有するエントロピー源２配送部における処理フローである。データ保護アプリが端末内で扱う機能構成を示す図である。データ保護アプリが有するエントロピー源３取得部における処理フローである。エントロピー源の配送イメージを示す図である。マルウェアによる通信路の盗聴イメージを示す図である。

実施形態では、ＣＰＵが乱数生成器を有しない、または、ＣＰＵが乱数生成器を有するがデータの暗号化を行うアプリが乱数生成器を使用できない場合において、メモリ上のデータを暗号化する際に、マルウェアに盗聴されることなく高速に十分なエントロピーを有するエントロピー源を取得し、暗号鍵を生成する。このため、以下に示すようなＯＳの機能を利用する。

ＯＳは端末内の情報を用いて適宜アプリごとにリソースの割り当てを行う。複数のアプリから同時に同一リソースへアクセスする試行を繰り返した場合、リソースへのアプリのアクセス順は試行ごとに変動する。

ＯＳが用意したＡＰＩをアプリが呼び出すことで、ＯＳはメモリ内に複数アプリがアクセスすることができる領域（以下、「共有メモリ領域」という）を確保する。

具体的には、実施形態では、以下のような手段を用いる。
エントロピー発生源からエントロピー源を収集する機能とメモリ上のデータを暗号化する機能をそれぞれ別のアプリがもつ。
エントロピー発生源からエントロピー源を収集する機能を有するアプリ（以下、「アプリ１」という）は収集したエントロピー源を用いて乱数を生成し、データを暗号化する機能を有するアプリ（以下、「アプリ２」という）とのメモリ上の共有メモリ領域に生成した乱数を書き込む処理を繰り返し行う。

アプリ１が共有メモリ領域に値を書き込む処理を繰り返し行っている間、アプリ２はアプリ１との共有メモリ領域の値の取得を繰り返し行う。アプリ２は、共有メモリ領域から取得した複数の値を用いて鍵生成を行う。

実施形態によれば、アプリが共有メモリ領域にアクセスできるタイミングはＯＳによって随時決定される。したがって、アプリ間で共有メモリを介してエントロピー源の配送を行うことで、マルウェアが共有メモリ領域にアクセスできる場合においても、メモリ上のデータの暗号化を行うアプリが鍵を生成するために共有メモリ領域から取得した値のすべてをマルウェアが取得することは難しい。
この結果、マルウェアは暗号鍵を復元することが難しくなり、マルウェアがメモリ上のデータの暗号化を無効化するリスクを軽減できる。

また、共有メモリに書き込まれる値の有するエントロピーは、ＣＰＵ内のノイズを有する機能を利用したエントロピー発生源が１度に生成する値の有するエントロピーよりも大幅に大きい。したがって、上記手法によれば、鍵生成に十分なエントロピーを有するエントロピー源を取得するためにエントロピーを有する値を収集する回数が少なくて良い。このため、鍵生成に十分なエントロピー源を高速に取得することができる。
以下、図面を用いて実施例について説明する。

図１を参照して、実施例の情報処理装置（端末）が適用されるシステム構成例について説明する。
システムは、ネットワーク端末１０２を持つユーザ１０１とアプリ配信サーバ１０３で構成されており、ユーザ１０１はアプリ配信サーバ１０３からダウンロードしたアプリを端末１０２にダウンロードする。

アプリはサービス提供者１１０が提供する特定のサービスを利用するために用いられる。ユーザ１０１はアプリ配信サーバ１０３からダウンロードしたアプリを端末１０２にインストールした後に認証サーバ１１１に対してユーザ登録を実行する。サービスを利用する際には、サービスの認証サーバ１１１に対してユーザ認証（もしくは機器認証）をおこなった後に、アプリケーションサーバ１１２を通じてサービスを利用する。

図２を参照して、実施例の情報処理装置（端末）の利用イメージについて説明する。図２は、端末１０２が認証サーバ１１１に対してユーザ認証を行う利用イメージを表す図である。

端末１０２は一般的な計算機端末と同様にＣＰＵ２０６、メモリ２０５、ストレージ２１０を具備し、さらに生体情報２０１を取得するセンサ２０２、認証サーバ１１１やアプリケーションサーバ１１２と通信を行うためのネットワークインターフェース２０８を具備する。ストレージ２１０内には認証アプリ２１１が記憶されている。認証を実行する際には、センサ２０２はユーザ１０１の生体情報２０１を含むセンサデータ２０３を受け取り、適切な処理を施した結果（通信データ２０７）を認証サーバ１１１に送信する。

マルウェア感染による情報漏洩を防止するため、センサデータ２０３と通信データ２０７は暗号化してもよい。この場合、認証アプリ２１１はセンサ２０２及び認証サーバ１１１と暗号通信を行うための鍵を共有する。

図３を参照して、実施例の情報処理装置（端末）の機能構成について説明する。
端末１０２は、ネットワーク３０１を介して外部と情報のやり取りを行うネットワークインターフェース２０８、カメラやマイクなど物理情報を読み取るセンサ２０２、物理乱数生成器などのエントロピー発生源３０２、データやプログラムを保存するストレージ２１０、演算処理を行うＣＰＵ２０６、処理中の中間データやプログラムを保持するメモリ２０５などで構成される。これらの機能はデータバスで互いに繋がれており、メモリ２０５を介してデータをやり取りする。

ＣＰＵ２０６は、演算処理で扱うデータを格納するための汎用レジスタ３０３を複数保持している。ストレージ２１０上にはアプリのバイナリデータや設定ファイルが保存されている。メモリ２０５には、ＯＳ３０４と呼ばれるプログラムが常駐しており、ハードウェアとアプリの仲介や、複数のアプリの実行権限とリソースの管理を行っている。

一般的なユーザアプリは、ユーザ権限とよばれる限られた権限の元で実行される。一方、ＯＳ３０４によるリソース管理に関わる処理などはより強い権限の元で実行される。メモリ２０５は、ユーザアプリが利用するユーザ空間３２０と、ＯＳ３０４の中心的な処理が利用するカーネル空間３１０に分けられる。

ストレージ２１０上に保管されているエントロピー源収集・配送アプリ（エントロピー源収集・配送プログラム）３０５、データ保護アプリ（データ保護プログラム）３０６は、実行されるとメモリ上のユーザ空間３２０上に展開される。また、エントロピー源収集・配送アプリ３０５はＯＳ起動時に実行され、以後メモリ２０５上に常駐している。

メモリ２０５上のエントロピー源収集・配送アプリ（エントロピー源収集・配送プログラム）３２１やデータ保護アプリ（データ保護プログラム）３２４は、ＯＳ３０４がアプリ毎に割り当てるユーザ空間３２０上のメモリ利用領域（例えば、エントロピー源収集・配送アプリ３２１に割り当てられたエントロピー源収集・配送アプリ割り当て領域３２２や、データ保護アプリ３２４に割り当てられたデータ保護アプリ割り当て領域３２５）を使って処理を実行する。

これらのアプリのメモリ利用領域は、アプリ実行時に動的に確保してもよいし、実行の途中で動的に（Ｃ言語の標準ライブラリとして提供されるａｌｌｏｃ関数などを介して）確保してもよい。一般的に、ＯＳ３０４によってアプリ毎に異なるメモリ領域がアプリの利用領域としてユーザ空間３２０上に割り当てられる。しかし、複数アプリ間でメモリ２０５内のユーザ空間３２０上に複数アプリがアクセス可能な共有メモリ領域３２３を確保することをアプリ実行時もしくは実行中にＯＳ３０４へ明示することで、共有メモリ領域３２３を確保することができる。

本実施例では、エントロピー源収集・配送アプリ３２１とデータ保護アプリ３２４は共有メモリ領域３２３をもつ。また、本実施例では共有メモリ領域３２３の確保はデータ保護アプリ３２４が行ってもよいし、エントロピー源収集・配送アプリ３２１が行ってもよい。このため、本実施例に関する以降の説明では、データ保護アプリ３２４が共有メモリ領域３２３の確保を行うことを前提とした説明を行う。

複数のアプリを同時に実行する場合、ＯＳ３０４のプロセス管理機能はＣＰＵ２０６やメモリ２０５などのハードウェアリソースをあるアプリに割り当て、適宜この割り当ての切り替え（以下、「割り込み」と示す）を行う。

割り込みが発生する際は、実行中のアプリ（以下、「アプリ１」と示す）の汎用レジスタ３０３の情報をアプリ１に割り当てられたカーネル空間３１０上の退避領域（例えばデータ保護アプリに割り当てられたデータ保護アプリ退避領域３１１やエントロピー源収集・配送アプリに割り当てられたエントロピー源収集・配送アプリ退避領域３１２）へ格納する。

その後、新たにハードウェアリソースを割り当てるアプリ（以下、「アプリ２」と示す）にハードウェアリソースを割り当て、アプリ２の実行を開始する。アプリ２の実行が終了したら、アプリ１の退避領域のデータを汎用レジスタ３０３に復元し、アプリ１の処理を開始する。

ＯＳ３０４はサイクルカウンタなどの時刻情報やアプリごとの実行優先度情報などに基づいて、ハードウェアリソースを割り当てるアプリを決定し、必要に応じて割り込みのための処理を行う。

エントロピー源収集・配送アプリ３２１はエントロピー発生源３０２からエントロピー源を収集し、データ保護アプリ３２４との共有メモリ領域３２３を介してデータ保護アプリ３２４へエントロピー源の配送を行う。

データ保護アプリ３２４は、共有メモリ領域３２３を介してエントロピー源収集・配送アプリ３２１が配送したエントロピー源を取得し、このエントロピー源を用いてデータ保護アプリ３２４に割り当てられたメモリ領域内に含まれる保護対象データ３２６のデータ保護処理を行う。

保護対象データ３２６はセンサ２０２から取得したセンサデータ２０３やネットワークインターフェース２０８から取得した通信データ２０７である。また、保護対象データ３２６はストレージ２１０上に保存されているデータでもよい。

図４を参照して、メインの機能構成について説明する。
図４は、図３におけるメモリのユーザ空間３２０を詳細に表したものであり、本実施例におけるエントロピー源を収集し配送を行うエントロピー源収集・配送アプリ３２１とエントロピー源収集・配送アプリ３２１が配送したエントロピー源を用いてデータ保護処理を行うデータ保護アプリ３２４の機能構成を示している。エントロピー発生源３０２はＣＰＵ２０６を介してメモリ２０５に接続されているが、図４ではＣＰＵ２０６を省略している。

エントロピー源収集・配送アプリ３２１は、エントロピー発生源３０２からエントロピー源１を収集するエントロピー源１収集部４０１と、収集したエントロピー源１から疑似乱数（以下、「エントロピー源２」という）を生成しデータ保護アプリ３２４との共有メモリ領域３２３に書き込むことでデータ保護アプリ３２４にエントロピー源を配送するエントロピー源２生成・配送部４１０を備える。

エントロピー源１収集部４０１は、エントロピー発生源３０２にアクセスし、取得したエントロピー源１をエントロピープールにためることを繰り返す。エントロピー源１収集部４０１がエントロピー発生源３０２にアクセスするタイミングはアプリ内で定めてもよい。

エントロピー源２生成・配送部４１０は、エントロピープール内のエントロピー源１を用いてｓｅｅｄの生成を行うｓｅｅｄ生成部４１１と、一定のルールに従ってｓｅｅｄからエントロピー源２を生成し共有メモリ領域３２３へ書き込みを行うエントロピー源２配送部４１２を備える。エントロピー源２配送部４１２は、疑似乱数生成器を用いてｓｅｅｄからエントロピー源２の生成を行うエントロピー源２生成部４１３を有する。

データ保護アプリ３２４は、主要処理部４０４と、エントロピー源収集・配送アプリ３２１が配送したエントロピー源２を一定のルールに従って取得し、この取得値からエントロピー源３を生成するエントロピー源３取得部４０２と、主要処理部４０４が扱う保護対象データ３２６のデータ保護処理をエントロピー源３を用いて行うデータ保護処理部４０３を備える。

図５を参照して、エントロピー源収集・配送アプリ３２１が端末内で扱う機能構成について説明する。図５はエントロピー源収集・配送アプリ３２１の実行時におけるＣＰＵ２０６およびメモリ２０５上に出現するデータについて図３を詳細に図示したものである。

ストレージ２１０内のエントロピー源収集・配送アプリ３０５がメモリ２０５のユーザ空間３２０上にエントロピー源取集・配送アプリ３２１として展開され、ＣＰＵ内の汎用レジスタ３０３やメモリ２０５上のエントロピー源収集・配送アプリ割り当て領域３２２にプログラム変数や処理中のデータを格納しながらエントロピー源収集・配送アプリ３２１の処理が実行される。

汎用レジスタ３０３は、エントロピープール５１０を有しており、エントロピー発生源３０２から取得したエントロピー源１（５１１）が格納される。また、汎用レジスタ３０３内にはエントロピー収集・配送アプリのｓｅｅｄ生成部４１１が生成したｓｅｅｄ５０１やエントロピー源２生成部４１３が生成したエントロピー源２（５０２）が格納される。

ストレージ２１０内にはエントロピー源収取・配送アプリ３０５とデータ保護アプリ３０６の間でエントロピー源の配送を行うための情報を共有するための設定ファイル５０６が格納される。エントロピー収集・配送アプリ３２１によって共有メモリ領域３２３にエントロピー源２（５０５）が格納される。

エントロピー源収集・配送アプリ３２１の実行中に、マルウェア２０４を含む他のアプリによる割り込みが発生する場合、汎用レジスタ３０３上のデータ（例えばエントロピープール内のエントロピー源１（５１１）、ｓｅｅｄ５０１、エントロピー源２（５０２））は、カーネル空間３１０内のエントロピー源収集・配送アプリ退避領域３１２に格納される。このとき、割り込みによって実行されるアプリ（例えば、マルウェア２０４）はエントロピー源収集・配送アプリ退避領域３１２内のデータにアクセスすることはできない。

図６を参照して、エントロピー源２の生成・配送フローについて説明する。
図６は、本実施例において、エントロピー源収集・配送アプリ３２１が有するエントロピー源２配送部４１２の動作を表すフローチャートである。図５、６に従って、エントロピー源収集・配送アプリ３２１におけるエントロピー源２の生成・配送方法について説明する。

ステップ６０１では、エントロピー源２配送部４１２は、データ保護アプリ３２４との共有メモリ領域３２３のメモリ２０５上の場所を知るための情報（例えば共有メモリ領域３２３のアドレス）を取得する。この取得方法として、例えばデータ保護アプリ３２４が共有メモリ領域３２３を確保した際に、この領域のメモリ２０５上の場所を知るための情報を記した設定ファイル５０６を作成し、エントロピー源２配送部４１２がこの設定ファイル５０６を参照する方法がある。

ステップ６０２では、エントロピー源２配送部４１２はエントロピー源２生成部４１３を用いて汎用レジスタ３０３上のｓｅｅｄ５０１からエントロピー源２（５０２）を生成する。このとき、ｓｅｅｄ５０１はエントロピー源収集・配送アプリ３２１のｓｅｅｄ生成部４１１によって生成されたものであり、ｓｅｅｄ生成部４１１は汎用レジスタ３０３上のエントロピープール５１０内に格納されているエントロピー源１（５１１）を用いてｓｅｅｄ５０１を生成し、汎用レジスタ３０３上に格納する。

ステップ６０３では、エントロピー源２配送部４１２は、ステップ６０１で取得した共有メモリ領域３２３の場所情報を用いて共有メモリ領域３２３にアクセスし、共有メモリ領域３２３にエントロピー源２（５０５）を書き込む。また、エントロピー源２配送部４１２が値を書き込む共有メモリ領域３２３内の場所は常に一定とし、エントロピー源２配送部４１２が書き込んだエントロピー源２（５０５）の値がすでに共有メモリ上に存在する場合はこの値を新たなエントロピー源２の値で完全に上書きする。

ステップ６０４では、エントロピー源２配送部４１２はデータ保護アプリ３２４からエントロピー源配送終了の合図を受信したか確認する。受信していない場合はステップ６０２〜６０３を繰り返す。

エントロピー源収集・配送アプリ３２１とデータ保護アプリ３２４の共有メモリ領域３２３の確保をエントロピー源収集・配送アプリ３２１が行う場合についてはステップ６０１のみ処理内容が異なる。このときのステップ６０１の具体的な処理内容については後述する。

図７を参照して、データ保護アプリ３２４が端末内で扱う機能構成について説明する。図７はデータ保護アプリ３２４の実行時におけるＣＰＵ２０６およびメモリ２０５上に出現するデータについて図３を詳細に図示したものである。

ストレージ内２１０のデータ保護アプリ３０６がメモリ２０５のユーザ空間３２０上にデータ保護アプリ３２４として展開され、ＣＰＵ２０６内の汎用レジスタ３０３やメモリ２０５上のデータ保護アプリ割り当て領域３２５にプログラム変数や処理中のデータを格納しながらデータ保護アプリ３２４の処理が実行される。

このとき、メモリ２０５上に共有メモリ３２３を初期化するための値（共有メモリ初期値７０７）やデータ保護アプリ３２４が取得するエントロピー源２のサイズ（取得目標サイズ７０８）が展開される。

汎用レジスタ３０３には、エントロピー源３取得部４０２が共有メモリ領域３２３から取得した共有メモリ一時取得値７０２や、共有メモリ取得値’７０１、エントロピー源３取得部４０２が生成したエントロピー源３（７０３）が格納される。また、汎用レジスタ３０３は取得エントロピープール７１０を有しており、共有メモリ取得値７１１が格納される。

ストレージ２１０内にはエントロピー源収取・配送アプリ３０５とデータ保護アプリ３０６の間でエントロピー源の配送を行うための情報を共有するための設定ファイル５０６が格納される。

データ保護アプリ３２４の実行中に、マルウェア２０４を含む他のアプリによる割り込みが発生する場合、汎用レジスタ３０３上のデータ（例えば取得エントロピープール７１０内の共有メモリ取得値７１１、共有メモリ取得値’７０１、エントロピー源３（７０３）、共有メモリ一時取得値７０２）はカーネル空間３１０内のデータ保護アプリ退避領域３１１に格納される。このとき、割り込みによって実行されるアプリ（例えば、マルウェア２０４）はデータ保護アプリ退避領域３１１内のデータにアクセスすることはできない。

図８を参照して、エントロピー源３取得部４０２の処理フローについて説明する。
図８は、本実施例において、データ保護アプリ３２４におけるエントロピー源３取得部４０２の処理フローである。
図８に従って、データ保護アプリがエントロピー源３（７０３）を取得する方法について説明する。

ステップ８０１では、エントロピー源３取得部４０２は、エントロピー源収集・配送アプリ３２１との共有メモリ領域３２３を確保する。

ステップ８０２では、エントロピー源３取得部４０２は、データ保護アプリ３２４内で定義されている共有メモリ初期値７０７を用いて、エントロピー源収集・配送アプリ３２１との共有メモリ領域３２３の値を共有メモリ初期値７０７で初期化する。

ステップ８０３では、エントロピー源３取得部４０２は、エントロピー源収集・配送アプリ３２１に共有メモリ領域３２３の場所を知らせるための情報（例えばメモリ番地）に関する情報を送信する。この送信方法の例として、例えばメモリ２０５上の場所を知るための情報を記した設定ファイル５０６をストレージ２１０上に作成する方法がある。

ステップ８０４では、エントロピー源３取得部４０２は、エントロピー源収集・配送アプリ３２１にエントロピー源配送開始の合図を送信する。

ステップ８０５では、エントロピー源３取得部４０２は、ステップ８０１で確保した共有メモリ３２３上のエントロピー源２（５０５）を共有メモリ一時取得値７０２として取得し、汎用レジスタ３０３上に格納する。

ステップ８０６では、エントロピー源３取得部４０２は、ステップ８０５で取得した共有メモリ一時取得値７０２が共有メモリ初期値７０７もしくは前回共有メモリ領域３２３から取得した値（以下、「共有メモリ取得値’７０１」と示す）と異なる値であるか確認する。共有メモリ一時取得値７０２が共有メモリ初期値７０７もしくは共有メモリ取得値’７０１と同一である場合は、エントロピー源３取得部４０２はステップ８０５を繰り返す。

ステップ８０７では、エントロピー源３取得部４０２は、共有メモリ取得値’７０１の値を共有メモリ一時取得値７０２の値に更新する。

ステップ８０８では、エントロピー源３取得部４０２は、共有メモリ一時取得値７０２の値を汎用レジスタ３０３上の取得エントロピープール７１０内の共有メモリ取得値７１１としてためる。

ステップ８０９では、エントロピー源３取得部４０２は、汎用レジスタ３０３上の取得エントロピープール７１０内のデータサイズが、データ保護アプリ３２４内で定義されているデータ保護に用いるための十分なサイズ（以下、「取得目標サイズ７０８」という）以上であるか確認する。不十分である場合はエントロピー源３取得部４０２はステップ８０５〜８０８を繰り返す。このときの取得目標サイズ７０８はデータ保護アプリ３２４をダウンロード時にデータ保護アプリ３２４内で定められている値を用いてもよいし、データ保護アプリ３２４の実行時に定めてもよい。

ステップ８１０では、エントロピー源３取得部４０２は、エントロピー源収集・配送アプリ３２１にエントロピー源配送終了の合図を送信する。

ステップ８１１では、エントロピー源３取得部４０２は、汎用レジスタ３０３上の取得エントロピープール７１０内に格納されている共有メモリ取得値７１１を用いてエントロピー源３（７０３）を生成し、汎用レジスタ３０３に格納する。エントロピー源３（７０３）の生成例として、ハッシュ関数を用いる方法があり、ハッシュ関数の入力を取得エントロピープール内の値、ハッシュ関数の出力をエントロピー源３（７０３）とすることでエントロピー源３（７０３）を生成する。

エントロピー源収集・配送アプリ３２１とデータ保護アプリ３２４の共有メモリ領域３２３の確保をエントロピー源収集・配送アプリ３２１が行う場合、図６のステップ６０１と、図８のステップ８０１〜ステップ８０３を交換すればよい。

図９を参照して、のエントロピー源２配送イメージについて説明する。
図９は、本実施例において、エントロピー源収集・配送アプリ３２１がデータ保護アプリ３２４へエントロピー源２を配送する様子を表している。図９に従って、エントロピー源２の配送方法を説明する。

まず、データ保護アプリ３２４はエントロピー源収集・配送アプリ３２１へエントロピー源配送開始の合図を送信する。

次に、エントロピー源収集・配送アプリ３２１は、データ保護アプリ３２４からエントロピー源配送開始の合図を受信した後、データ保護アプリ３２４からエントロピー源配送終了の合図を受信するまでの間、エントロピー源２（ｒ０、ｒ１、…）を生成し共有メモリ領域３２３へ書き込む。このとき、エントロピー源収集・配送アプリ３２１は共有メモリ領域３２３に書き込んだエントロピー源２の値を、データ保護アプリ３２４が取得したか否かを確認してもよいししなくてもよい。

次に、データ保護アプリ３２４は任意のタイミングで共有メモリ領域３２３へアクセスを行い、アクセス時に共有メモリ領域３２３に格納されている共有メモリ一時取得値（ｅ０、ｅ１、…、ｅｎ）の取得を繰り返し行う。

データ保護アプリ３２４は、取得エントロピープール内の値のサイズが取得目標サイズ７０８以上になったとき、エントロピー源収集・配送アプリ３２１へエントロピー源配送終了の合図を送信し、共有メモリ領域３２３から共有メモリ一時取得値の取得をやめる。

図１０を参照して、マルウェア２０４による通信路盗聴イメージについて説明する。
図１０は、本実施例において、エントロピー源収集・配送アプリ３２１がデータ保護アプリ３２４へエントロピー源２を配送する際の通信路をマルウェア２０４が盗聴している様子を表している。図１０に従って、マルウェア２０４が通信路を盗聴している場合においても本実施例はデータ保護処理が無効化されるリスクを軽減できることを説明する。

ＯＳ３０４が端末１０２内の情報をもとにリソースにアクセスできるアプリを随時決定している。このため、複数アプリが同時にＯＳ３０４へ同一リソースへのアクセス要求を出す処理を繰り返したとき、リソースへのアクセス順は随時異なる。このためエントロピー源収集・配送アプリ３２１やデータ保護アプリ３２４が共有メモリ領域３２３へのアクセスを繰り返し行っている際に、共有メモリ領域３２３にアクセス可能なマルウェア２０４がこれらのアプリと同様に共有メモリ領域３２３へアクセスを行う処理を繰り返したとき、共有メモリ領域３２３にアクセスできるアプリの順序はＯＳ３０４によって随時決定される。

よって、図８のようにマルウェア２０４がデータ保護アプリ３２４と同様に共有メモリ領域３２３の値の取得を繰り返し行った場合、データ保護アプリ３２４が共有メモリ領域３２３から取得した共有メモリ一時取得値（ｅ０、ｅ１、…、ｅｎ）とマルウェア２０４が共有メモリ領域３２３から取得した値（ｅ’０、ｅ’１、…、ｅ’ｍ）が一致する確率は限りなく低い。

したがって、マルウェア２０４はデータ保護アプリ３２４がデータ保護処理部４０３で用いるエントロピー源３を復元できる確率は限りなく低くなる。このため、本実施例によってマルウェア２０４がデータ保護機能を無効化するリスクを軽減することができる。

上記実施例では、エントロピー源の収集・配送を行う機能とメモリ上のデータを暗号化するためのデータ保護機能をそれぞれ別のアプリがもち、各アプリはＯＳの機能を用いてエントロピー源の配送・受信を行う。エントロピー源を収集する機能を有するアプリは、エントロピー発生源からエントロピー源を収集し、収集したエントロピー源から乱数を生成しデータ保護機能を有するアプリに配送を行うことを繰り返す。データ保護機能を有するアプリは、エントロピー源を収集する機能を有するアプリが配送した値の取得を繰り返し、取得した値を用いて暗号鍵を生成し、暗号鍵を用いたデータ秘匿を行う。

上記実施例によれば、メモリ上のデータを暗号化する際に、マルウェアに盗聴されることなく高速に十分なエントロピーを有するエントロピー源を取得して暗号鍵を生成することができる。

尚、上記実施例では、エントロピー源収集・配送アプリ３２１がデータ保護アプリ３２４へエントロピー源２を配送する際にメモリ内の共有メモリ領域３２３を用いている。しかし、本発明はこれに限定されず、複数のアプリ間でデータを送受信するためにＯＳ３０４が提供する機能（例えばメッセージキュー、名前付きパイプ、ソケット）を用いて、エントロピー源収集・配送アプリ３２１がデータ保護アプリ３２４へエントロピー源２を直接配送してもよい。

また、上記実施例では、エントロピー源収集・配送アプリ３２１とデータ保護アプリ３２４は同一の端末１０２内に配置されている。しかし、本発明はこれに限定されず、ネットワーク３０１を介して接続している２つの端末のそれぞれにエントロピー源収集・配送アプリ３２１とデータ保護アプリ３２４を分散して配置してもよい。この場合、エントロピー源収集・配送アプリ３２１はネットワーク３０１を用いてデータ保護アプリ３２４へエントロピー源２を配送する。

２０５メモリ
２０６ＣＰＵ
３０２エントロピー発生源
３０３汎用レジスタ
３２１エントロピー源収集・配送アプリ
４０１エントロピー源１収集部
４１０エントロピー源２生成・配送部
３２４データ保護アプリ
４０２エントロピー源３取得部
４０３データ保護処理部
４０４主要処理部
３２３共有メモリ領域

Claims

主記憶装置に格納されたデータとプログラムをＣＰＵが参照して演算することにより処理を行う情報処理装置であって、
前記情報処理装置は、
前記ＣＰＵを介して前記主記憶装置に接続され、エントロピー源を発生するエントロピー発生源を有し、
前記主記憶装置は、
前記プログラムごとにリソースの割り当てを行うＯＳと、
前記エントロピー源を収集し配送を行うエントロピー源収集・配送プログラムと、
前記エントロピー源収集・配送プログラムが配送した前記エントロピー源を用いて前記データの保護処理を行うデータ保護プログラムと、を格納し、
前記エントロピー源収集・配送プログラムは、
前記エントロピー発生源から第１のエントロピー源を収集するエントロピー源収集部と、
前記第１のエントロピー源から疑似乱数である第２のエントロピー源を生成して前記データ保護プログラムに前記第２のエントロピー源を配送するエントロピー源生成・配送部と、を有し、
前記データ保護プログラムは、
前記エントロピー源収集・配送プログラムが配送した前記第２のエントロピー源を取得し、取得した前記第２のエントロピー源から第３のエントロピー源を生成するエントロピー源取得部と、
前記データの保護処理を前記第３のエントロピー源を用いて行うデータ保護処理部と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
前記ＯＳは、
前記エントロピー源収集・配送プログラムから前記データ保護プログラムに前記第２のエントロピー源を配送することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
前記ＯＳは、
前記エントロピー源収集・配送プログラムと前記データ保護プログラムとマルウェアを含む複数の前記プログラムから同時に同一の前記リソースへアクセスする試行を繰り返した場合、前記リソースへの前記プログラムのアクセス順を試行ごとに変動させることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
前記ＯＳは、
前記エントロピー源収集・配送プログラムの実行中に、前記マルウェアを含む複数の前記プログラムによる割り込みが発生した場合、
前記第１のエントロピー源及び前記第２のエントロピー源を前記主記憶装置内のカーネル空間内のエントロピー源収集・配送プログラム退避領域に退避させ、
前記割り込みによって実行される前記マルウェアが、前記エントロピー源収集・配送プログラム退避領域にアクセスできないようにすることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
前記ＯＳは、
前記データ保護プログラムの実行中に、前記マルウェアを含む複数の前記プログラムによる割り込みが発生した場合、
前記第３のエントロピー源を前記主記憶装置内のカーネル空間内のデータ保護プログラム退避領域に退避させ、
割り込みによって実行される前記マルウェアが、前記データ保護プログラム退避領域にアクセスできないようにすることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
前記主記憶装置は、
前記エントロピー源収集・配送プログラムと前記データ保護プログラムを含む複数の前記プログラムがアクセス可能な共有メモリ領域を有し、
前記エントロピー源収集・配送プログラムは、
前記第２のエントロピー源を前記共有メモリ領域に書き込み、
前記データ保護プログラムは、
前記共有メモリ領域に書き込まれた前記第２のエントロピー源を取得することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
複数の前記プログラムはマルウェアを含み、
前記ＯＳは、
複数の前記プログラムが前記共有メモリ領域にアクセスできるタイミングを随時決定することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
前記エントロピー源生成・配送部は、
前記第１のエントロピー源を用いてｓｅｅｄの生成を行うｓｅｅｄ生成部と、
前記ｓｅｅｄから前記第２のエントロピー源を生成して前記データ保護プログラムに配送するエントロピー源配送部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
前記エントロピー源配送部は、
疑似乱数生成器を用いて前記ｓｅｅｄから前記第２のエントロピー源の生成を行うエントロピー源生成部を有することを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
前記エントロピー源収集部は、
前記エントロピー発生源にアクセスし、取得した前記第１のエントロピー源を前記ＣＰＵの汎用レジスタのエントロピープールにためる処理を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。