JP2022519688A - エポック鍵交換を用いたエンドツーエンドの二重ラチェット暗号化 - Google Patents
エポック鍵交換を用いたエンドツーエンドの二重ラチェット暗号化 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022519688A JP2022519688A JP2021545987A JP2021545987A JP2022519688A JP 2022519688 A JP2022519688 A JP 2022519688A JP 2021545987 A JP2021545987 A JP 2021545987A JP 2021545987 A JP2021545987 A JP 2021545987A JP 2022519688 A JP2022519688 A JP 2022519688A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- key
- message
- epoch
- state
- generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 25
- 238000012217 deletion Methods 0.000 claims 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 24
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 64
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 24
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 12
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- CLVFWRBVFBUDQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(2-aminoethylamino)-5,8-dihydroxyanthracene-9,10-dione Chemical compound O=C1C2=C(O)C=CC(O)=C2C(=O)C2=C1C(NCCN)=CC=C2NCCN CLVFWRBVFBUDQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000269332 Ambystoma mexicanum Species 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
- H04L9/0838—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these
- H04L9/0841—Key agreement, i.e. key establishment technique in which a shared key is derived by parties as a function of information contributed by, or associated with, each of these involving Diffie-Hellman or related key agreement protocols
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
- H04L63/04—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks
- H04L63/0428—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload
- H04L63/0435—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload wherein the sending and receiving network entities apply symmetric encryption, i.e. same key used for encryption and decryption
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
- H04L63/04—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks
- H04L63/0428—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload
- H04L63/0442—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload wherein the sending and receiving network entities apply asymmetric encryption, i.e. different keys for encryption and decryption
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
- H04L63/04—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks
- H04L63/0428—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload
- H04L63/045—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks wherein the data content is protected, e.g. by encrypting or encapsulating the payload wherein the sending and receiving network entities apply hybrid encryption, i.e. combination of symmetric and asymmetric encryption
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
- H04L63/06—Network architectures or network communication protocols for network security for supporting key management in a packet data network
- H04L63/061—Network architectures or network communication protocols for network security for supporting key management in a packet data network for key exchange, e.g. in peer-to-peer networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0869—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords involving random numbers or seeds
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0891—Revocation or update of secret information, e.g. encryption key update or rekeying
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
- H04L9/3226—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using a predetermined code, e.g. password, passphrase or PIN
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/58—Random or pseudo-random number generators
- G06F7/588—Random number generators, i.e. based on natural stochastic processes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L2463/00—Additional details relating to network architectures or network communication protocols for network security covered by H04L63/00
- H04L2463/061—Additional details relating to network architectures or network communication protocols for network security covered by H04L63/00 applying further key derivation, e.g. deriving traffic keys from a pair-wise master key
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Storage Device Security (AREA)
Abstract
二重ラチェット通信プロトコルを用いて前方秘匿性と漏洩後の安全性を維持しながら、エンドツーエンドの暗号化されたセキュアメッセージングセッションでデータを瞬時に復号するためのシステム、デバイス、および方法が開示される。一意のメッセージ鍵は、各デバイスで個別に予測可能な進行で生成でき、必要に応じて各メッセージのラチェット鍵を生成でき、予測可能な進行のシード鍵および状態は、デバイス間の非対称鍵交換に基づいて更新でき、これにより、第２のラチェットとして機能する。メッセージ鍵を疑似乱数ジェネレータ（ＰＲＧ）に供給して、進行中の次のメッセージ鍵を生成できる。連続鍵共有（ＣＫＡ）エンジンは、非対称鍵ペアを用いて共有秘密鍵を生成し、疑似ランダム関数（ＰＲＦ－ＰＲＮＧ）に供給してＰＲＧの状態をリセットし、ＰＲＧにリフレッシュ鍵を提供することができる。【選択図】図１
Description
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１９年２月５日に出願された米国特許出願第１６／２６７，８１９号に基づく優先権を主張するものであり、その開示全体が、参照により本明細書に援用される。
本出願は、２０１９年２月５日に出願された米国特許出願第１６／２６７，８１９号に基づく優先権を主張するものであり、その開示全体が、参照により本明細書に援用される。
（技術分野）
本発明は、概して電子デバイス通信に関し、より詳細には、エンドツーエンド暗号化に関する。
本発明は、概して電子デバイス通信に関し、より詳細には、エンドツーエンド暗号化に関する。
コンピュータネットワーク上の通信安全性には、暗号化鍵の生成、配布、保存、および管理が必要である。送信される情報には、テキストメッセージ、ファイル、音声、映像、およびその他の形式が含まれる（ここでの目的では、メッセージングは暗号化され、任意の形式で配信されるデータとして定義される）。メッセージは通常、送信前に暗号化された状態で保存され、すでに暗号化されたデータに対して操作を実行できる。エンドツーエンド暗号化は、一般に、通信相手がメッセージを復号できる唯一のユーザであることによって特徴付けられる。エンドツーエンド暗号化により、通信を容易にするために利用される仲介者や第三者による盗聴を防ぎ、漏洩が生じたネットワーク上でも安全な通信を促進することができる。
セキュアメッセージング（ＳＭ）は、世界中の何十億もの人々の間の主要な通信手段になっているが、この用語には、いくつかの例外を除いて、広く受け入れられている正式な定義と証明がない。二重ラチェットアルゴリズムとしても知られるアホロートルラチェットは、オフレコ（ＯＴＲ）メッセージングシステムのディフィー・ヘルマン非対称ラチェットや、サイレント・サークル・メッセージングプロトコルで用いられる対称鍵ラチェットをモデルにしており、現在普及している信号プロトコルになっている。新しい対称鍵を用いてすべてのメッセージを暗号化および認証することは、商用利用されている多くの最新のエンドツーエンド暗号化メッセージング製品の基盤である。
具体的な実施におけるセキュリティー証明は限定的な数ながら存在するものの、一般化されたプロトコルのセキュリティー証明はなく、量子コンピュータによる総当たり攻撃に対しておそらく安全性を有するセキュリティー証明もない。具体的には、ディフィー・ヘルマンアルゴリズム（現在、非対称ラチェットの信号プロトコルで用いられている）は、ラティスまたはコードベースのアルゴリズム等のポスト量子暗号と比較して、一般的に脆弱である。一部の既存のラチェットプロトコルは、前方秘匿性や漏洩後の安全性等の望ましいプロパティを実現するが、信号のようなプロトコルの正式な証明では、即時の復号が犠牲となり、メッセージ損失検索（ＭＬＲ）機能が制限されるかまったくない。
したがって、エンドツーエンドのメッセージ暗号化を改善するための改善された方法、デバイス、およびシステムが必要である。
本発明の目的は、前方秘匿性および漏洩後の安全性を維持しながら、エンドツーエンドの暗号化されたセキュアメッセージングセッションでデータを自動的かつ瞬時に復号するシステム、デバイス、および方法を提供することである。一般に、本明細書に提示される例示的な通信デバイスは、メッセージ鍵のシーケンスを生成するための擬似乱数ジェネレータ（ＰＲＧ）、連続鍵共有（ＣＫＡ）エンジン、ＣＫＡによって供給されて、ＰＲＧの状態をリセットし、ＰＲＧにリフレッシュ鍵を提供する擬似ランダム関数（ＰＲＦ－ＰＲＮＧ）をそれぞれ含むことができる。通信セッションの各通信デバイスは、連続鍵共有（ＣＫＡ）を用いて、各デバイスで対称鍵を個別に生成し、対称鍵およびＰＲＧの前回の状態をＰＲＦ－ＰＲＮＧに提供し、対称鍵および前回の状態に基づいてＰＲＦ－ＰＲＮＧで更新状態およびリフレッシュ鍵を生成し、ＰＲＧを当該状態で初期化し、ＰＲＧにルート鍵を提供して第１のメッセージ鍵を生成し、各メッセージ鍵をＰＲＧに再帰的に供給して後続のメッセージ鍵および特定の一方向通信エポック（ｅｐｏｃｈ）のメッセージ鍵のシーケンスを生成し、受信デバイスが送信デバイスになるようにメッセージ送信の方向が変更された場合、ＣＫＡを介して新しい対称鍵を生成し、第１のエポックのメッセージ鍵を生成するために用いられたのと同様の方法でＰＲＦ－ＰＲＮＧとＰＲＧを用いてメッセージの新しいシーケンスを生成する。メッセージ鍵の新しいシーケンスは、第２の一方向通信エポックメッセージ鍵である。
本発明の別の目的は、メッセージが送信者から順不同で受信されることがあるにもかかわらず、受信者によってメッセージングキュー内で即座に復号および適切に順序付けられ得るプロトコルを提供することである。一部のメッセージが永久に失われた場合でも、暗号化ラチェットを用いてライブ感を維持できる。各メッセージは、メッセージの信憑性を検証するため、かつ／またはメッセージが送信デバイスから送信された順序を決定するために受信デバイスによって用いられ得るヘッダを含むことができる。
デバイス間でメッセージを交換する方法の例は、特定の順序で提示されていない以下の工程の１つ以上を含むことができ、この方法は本記載に含まれていない追加の工程を含むことができる。エンドツーエンド暗号化プロトコルを介して相互にデータを送信可能な２つの通信デバイス「デバイスＡ」および「デバイスＢ」を提供できる。ルート状態ならびに第１の公開鍵および第１の秘密鍵を有する第１の非対称鍵ペアを含むエンドツーエンド暗号化を容易にすることができるデータ構造を提供できる。ルート状態はデバイスＡおよびデバイスＢの両方に保存でき、第１の公開鍵はデバイスＡに保存でき、第１の秘密鍵はデバイスＢに保存できる。第１のエポック鍵は、第１の公開鍵に基づいてデバイスＡで生成でき、デバイスＡは、第２の秘密鍵および第２の公開鍵を有する第２の非対称鍵ペアを生成することもできる。第１のエポック鍵および第２の公開鍵は、デバイスＡによって送信され、デバイスＢによって受信され得る。デバイスＡおよびＢのそれぞれは、第１のリフレッシュ鍵および第１の状態を個別に生成することができる。デバイスＡでは、第１の公開鍵およびルート状態に基づいて、第１のリフレッシュ鍵および第１の状態をそれぞれ生成できる。デバイスＢでは、第１のリフレッシュ鍵および第１の状態のそれぞれは、第１の秘密鍵、第１のエポック鍵、およびルート状態に基づいて生成できる。デバイスＡおよびＢのそれぞれは、各デバイスにおいて第１のメッセージ鍵が第１の状態および第１のリフレッシュ鍵に基づくように、第１のメッセージ鍵を個別に生成することができる。
デバイスＡに第１のメッセージ鍵があれば、デバイスＡは暗号化されたメッセージをデバイスＢに送信し始めることができる。デバイスＡは、第１のメッセージを第１のメッセージ鍵で暗号化し、暗号化された第１のメッセージをデバイスＢに送信できる。デバイスＢは、第１のメッセージ鍵を受信し、第１のメッセージ鍵を用いて復号することができる。この第１のメッセージ鍵は、デバイスＢが、予め生成または第１のメッセージの受信時に生成したものである。
第２のメッセージ鍵は、デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれで個別に生成することができる。この第２のメッセージ鍵は、第１の状態および第１のメッセージ鍵に基づいて生成される。デバイスＡに第２のメッセージ鍵があれば、デバイスＡは第２の暗号化されたメッセージをデバイスＢに送信できる。デバイスＡは、第２のメッセージを第２のメッセージ鍵で暗号化し、第２の暗号化されたメッセージをデバイスＢに送信できる。デバイスＢは、第２の暗号化されたメッセージを受信し、第２のメッセージ鍵で復号することができる。この第２のメッセージ鍵は、デバイスＢが、予め生成または第２のメッセージの受信時に生成したものである。
デバイスＢがデバイスＡに応答し始めると、第１の状態を第２の状態に更新し、第１のリフレッシュ鍵を第２のリフレッシュ鍵に更新して、メッセージ鍵の新しいシーケンスを生成できる。デバイスＢは、デバイスＡによって以前に生成および送信された第２の公開鍵に基づいて第２のエポック鍵を生成することができる。デバイスＢは、第３の秘密鍵および第３の公開鍵を有する第３の非対称鍵ペアを生成することもできる。第２のエポック鍵および第３の公開鍵はデバイスＢで送信し、デバイスＡで受信できる。デバイスＡおよびデバイスＢは、各デバイスで第２のリフレッシュ鍵および第２の状態を個別に生成できる。デバイスＢでは、第２のリフレッシュ鍵および第２の状態のそれぞれは、デバイスＢで以前に生成された第２の公開鍵および第１の状態に基づいて生成できる。デバイスＡでは、第２のリフレッシュ鍵および第２の状態のそれぞれは、デバイスＡで以前に生成された第２の秘密鍵、デバイスＢから受信した第２のエポック鍵、およびデバイスＡで以前に生成された第１の状態に基づいて生成できる。各デバイスに第２の状態および第２のリフレッシュ鍵があれば、デバイスＡとＢは、第１および第２のメッセージ鍵が上記のように生成されたのと同様の方法で、第３および第４のメッセージ鍵を個別に生成できる。
さらに、デバイスＢが第２のエポック鍵および第１の公開鍵をデバイスＡに送信する前に、デバイスＢから第１のメッセージ鍵および／または第２のメッセージ鍵を削除することができる。
デバイスＡによって送信された第１のメッセージを参照すると、デバイスＡはヘッダを含む第１の暗号文を生成でき、第１の暗号文はデバイスＢに送信できる。デバイスＢは、第１のメッセージ鍵が第１の暗号文を復号するための適切なメッセージ鍵であることを、ヘッダを用いて確認できる。ヘッダは、デバイスＡによって生成され、第１のメッセージ鍵に関連付けられた第１のメッセージインデックスおよび第１の状態に関連付けられた第１のエポックインデックスを含めることができる。デバイスＢは、第１のメッセージインデックスおよび第１のエポックインデックスに基づいて第１のメッセージ鍵を検証できる。
さらに、または代わりに、デバイスＡは、第１のエポック鍵および第２の公開鍵を含む第１のヘッダを生成することができ、第１のエポック鍵および第２の公開鍵は、第１の暗号文の第１のヘッダでデバイスＢに送信することができる。
デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれでの第１のメッセージ鍵の生成を参照すると、第１の共有鍵は、第１のメッセージ鍵を生成する前に実行される中間工程として、各デバイスで個別に生成することができる。デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれで、第１のリフレッシュ鍵および第１の状態は、第１の共有鍵およびルート状態に基づいて生成できる。デバイスＡでは、第１の公開鍵に基づいて第１の共有鍵を生成でき、デバイスＢでは、第１の秘密鍵および第１のエポック鍵に基づいて第１の共有鍵を生成できる。
デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれは、それぞれの疑似ランダム関数を有することができる。各デバイスで個別に第１の共有鍵およびルート鍵を疑似ランダム関数への入力として提供でき、第１の状態鍵および第１のリフレッシュ鍵を疑似ランダム関数の出力として生成できる。
デバイスＡおよびデバイスＢに保存されているルート状態を参照すると、各デバイスが受信したルート鍵に基づいて、各デバイスで個別にルート状態を生成できる。デバイスＡおよびデバイスＢで個別にルート鍵をそれぞれの疑似ランダム関数に提供し、ルート状態をそれぞれの疑似ランダム関数からの出力として生成できる。
デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれは、各エポックのメッセージ鍵のシーケンスを生成するために用いることができるそれぞれの乱数ジェネレータを有することができる。第１および第２のメッセージ鍵の生成に関して、乱数ジェネレータを各デバイスで用いて、第１のメッセージ鍵および第２のメッセージ鍵を個別に生成することができる。デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれにおいて、それぞれの乱数ジェネレータは、第１の状態に初期化することができ、第１のリフレッシュ鍵は、乱数ジェネレータへの入力として提供され得る。第１のメッセージ鍵は、第１の状態で初期化された乱数ジェネレータによって、第１のリフレッシュ鍵に基づいて生成できる。第１のメッセージ鍵を、第１の状態で初期化された乱数ジェネレータへの入力として提供して、第２のメッセージ鍵を生成することができる。
あるいは、それぞれの乱数ジェネレータおよびそれぞれの擬似ランダム関数を用いて、各エポックのメッセージ鍵のシーケンスを生成することができる。各デバイスで、第１のメッセージ鍵を上記のように生成できる。第２のメッセージ鍵は、第１のメッセージ鍵に基づいて生成するのではなく、第１の状態を疑似ランダム関数への入力として提供し、第２の状態を疑似ランダム関数への出力として生成し、第２の状態で乱数ジェネレータを初期化し、第２の状態に初期化された乱数ジェネレータで第２のメッセージを生成することによって生成できる。
メッセージを交換する別の例示的な方法は、特定の順序で提示されていない以下の工程の１つ以上を含むことができ、この方法は本記載に含まれていない追加の工程を含むことができる。エンドツーエンド暗号化プロトコルを介して相互にデータを送信可能な２つの通信デバイス「デバイスＡ」および「デバイスＢ」を提供できる。第１の公開鍵および第１の秘密鍵を有する第１の非対称鍵ペアを含むエンドツーエンド暗号化を容易にすることができるデータ構造を提供できる。第１の公開鍵はデバイスＡに保存でき、第１の秘密鍵はデバイスＢに保存できる。デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれは、それぞれの疑似ランダムジェネレータを保存できる。
第１のエポック鍵は、第１の公開鍵に基づいてデバイスＡ上で生成することができ、デバイスＡは、第２の秘密鍵および第２の公開鍵を有する第２の非対称鍵ペアを生成することもできる。第１のエポック鍵および第２の公開鍵は、デバイスＡによって送信され、デバイスＢによって受信され得る。第１のメッセージ鍵および第２のメッセージ鍵は、デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれで個別に生成され得る。鍵は、第１の公開鍵に基づくことができる。デバイスＢでは、第１のメッセージ鍵は、第１の秘密鍵および第１のエポック鍵に基づくことができる。各デバイスで、第１のメッセージ鍵をそれぞれの疑似乱数ジェネレータへの入力として提供し、第２のメッセージ鍵を各疑似乱数ジェネレータの出力として生成できる。
デバイスＡは、第１のメッセージを第１のメッセージ鍵で暗号化し、第２のメッセージを第２のメッセージ鍵で暗号化し、第１の暗号化されたメッセージおよび第２の暗号化されたメッセージを含む第１のエポックを送信することができる。デバイスＢは、第１のエポックを受信し、第１の暗号化されたメッセージを第１のメッセージ鍵で復号し、第２の暗号化されたメッセージを第２のメッセージ鍵で復号できる。
デバイスＢがデバイスＡに応答し始めると、デバイスＢはデバイスＡによって以前に送信された第２の公開鍵に基づいて第２のエポック鍵を生成でき、デバイスＢは第３の秘密鍵および第３の公開鍵を有する第３の非対称鍵ペアを生成できる。第２のエポック鍵および第３の公開鍵は、デバイスＢによって送信され、デバイスＡによって受信される。デバイスＡおよびデバイスＢは、第３のメッセージ鍵を個別に生成できる。デバイスＢでは、第３のメッセージ鍵は第２の公開鍵に基づくことができる。デバイスＡでは、第３のメッセージ鍵は第２の秘密鍵および第２のエポック鍵に基づくことができる。
デバイスＢは、第３のメッセージを第３のメッセージ鍵で暗号化し、第３の暗号化されたメッセージを含む第２のエポックを送信できる。デバイスＢは、第２のエポックを送信する前に、第１のエポックから第１のメッセージ鍵および第２のメッセージ鍵を削除できる。デバイスＡは、第２のエポックを受信し、第３のメッセージ鍵を用いて第３の暗号化されたメッセージを復号できる。
複数のエポック（各エポックには１つ以上の暗号化されたメッセージが含まれる）を送信できる。エポックごとに、送信されるエポック内のすべての暗号化されたメッセージは、デバイスＡまたはデバイスＢのいずれかからのみ送信できる。デバイスＡがすべての奇数番目のエポックを送信し、デバイスＢがすべての偶数番目のエポックを送信するように、エポックはデバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれから交互に送信できる。
例示的な方法の第１のメッセージを参照すると、第１のヘッダはデバイスＡで生成でき、デバイスＡは暗号化されたヘッダおよび第１の暗号化されたメッセージを含む第１の暗号文を生成でき、平文のヘッダを第１の暗号文に追加できる。デバイスＡは、第１の暗号文と平文のヘッダを送信できる。デバイスＢは、第１の暗号文と平文のヘッダを受信し、平文のヘッダに基づいて暗号文を認証できる。
デバイスＡは、メッセージインデックスを生成でき、第１のヘッダにはメッセージインデックスを含めることができる。デバイスＢは、メッセージインデックスに基づいて第ｎのメッセージ鍵を生成できる。
デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれにルート状態を提供できる。デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれにあるそれぞれの疑似乱数ジェネレータは、ルート状態に基づいて初期化できる。ルート状態に基づいてデバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれで更新状態を生成でき、更新状態に基づいて疑似乱数ジェネレータを再初期化できる。
第１の共有鍵は、デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれで個別に生成できる。デバイスＡでは、第１の公開鍵に基づいて第１の共有鍵を生成でき、デバイスＢでは、第１の秘密鍵および第１のエポック鍵に基づいて第１の共有鍵を生成できる。リフレッシュ鍵および第１の状態のそれぞれは、共有鍵およびルート状態に基づいて、デバイスＡおよびデバイスＢのそれぞれで個別に生成できる。各デバイスで第１のメッセージ鍵を生成するには、疑似乱数ジェネレータを第１の状態に初期化し、第１のリフレッシュ鍵を初期化された疑似乱数ジェネレータへの入力として提供し、第１のメッセージ鍵を疑似乱数ジェネレータの出力として生成できる。
本発明の上記およびさらなる態様は、別の図面であっても同一の数字が同様の構造要素や特徴を示す添付の図面と併せて以下の説明を参照してさらに説明される。図面は必ずしも原寸に比例しておらず、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれている。これらの図は、限定としてではなく、例としてのみ、本発明のデバイスの１つ以上の実装を示している。
本明細書において、以下の頭字語を用いる。
ＣＫＡ 連続鍵共有(Continuous Key Agreement)
Ｄｅｃ カプセル化解除(Decapsulation)
Ｅｎｃ カプセル化(Encapsulation)
ＦＳ 前方秘匿性(Forward Secrecy)
ＦＳ－ＡＥＡＤ 関連データを用いた前方秘匿性認証付き暗号化(Forward-Secure Authenticated Encryption with Associated Data)
ＫＧ 鍵ジェネレータ(Key Generator)
ｍＫｅｙ メッセージ鍵(Message Key)
ＰＲＦ－ＰＲＮＧ 疑似ランダム関数(Pseudo-Random Function)
ＰＲＧ 疑似乱数ジェネレータ(Pseudo-Random Number Generator)
ＰＲＧ（ｗ） 状態ｗに初期化されたＰＲＧ (PRG initialized to state w)
ＱＭＰ Ｑｒｙｐｔメッセージングプロトコル(Qrypt Messaging Protocol)
ＣＫＡ 連続鍵共有(Continuous Key Agreement)
Ｄｅｃ カプセル化解除(Decapsulation)
Ｅｎｃ カプセル化(Encapsulation)
ＦＳ 前方秘匿性(Forward Secrecy)
ＦＳ－ＡＥＡＤ 関連データを用いた前方秘匿性認証付き暗号化(Forward-Secure Authenticated Encryption with Associated Data)
ＫＧ 鍵ジェネレータ(Key Generator)
ｍＫｅｙ メッセージ鍵(Message Key)
ＰＲＦ－ＰＲＮＧ 疑似ランダム関数(Pseudo-Random Function)
ＰＲＧ 疑似乱数ジェネレータ(Pseudo-Random Number Generator)
ＰＲＧ（ｗ） 状態ｗに初期化されたＰＲＧ (PRG initialized to state w)
ＱＭＰ Ｑｒｙｐｔメッセージングプロトコル(Qrypt Messaging Protocol)
一般に、本明細書に提示される例示的なデバイス、システム、および方法は、Ｑｒｙｐｔメッセージングプロトコル（ＱＭＰ）を介した安全でないチャネルを介した通信デバイス間の安全なエンドツーエンドのメッセージ転送を可能にすることができる。ＱＭＰは、即時復号、前方秘匿性、および漏洩後の安全性を提供する二重ラチェットのソフトウェア実装にすることができる。いくつかの例において、ＱＭＰを用いると、最新の正当なメッセージの前に１つ以上のメッセージが受信されていなくても、受信した正当なメッセージを迅速に復号できる。いくつかの例において、ＱＭＰはメッセージ損失の回復を促進することができ、これにより、メッセージが完全に失われた場合でも、当事者は通信を継続できる。通信デバイス状態に漏洩が生じた場合に以前のメッセージが漏洩しないように、セキュアメッセージングセッション中に前方秘匿性を維持できる。漏洩後の安全性は、セキュアメッセージングセッションを通して維持できるため、通信デバイス状態の暴露が終了すると、数回の通信ラウンド後に安全性を回復できる。
図１は、第１のデバイス（デバイスＡ）１００のアリスから第２のデバイス（デバイスＢ）２００のボブにメッセージを送信するために用いることができる例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を概略的に示すフロー図である。デバイスＡ１００には、メッセージ１０２（すなわち、平文、音声、映像、センサデータ、および他のフォーマット）、およびメッセージ１０２を送信のために暗号化することを要求する送信コマンド１０４が提供され得る。送信コマンド１０４は、デバイスＡ１００にラチェットクエリ１１０を開始させることができる。メッセージ鍵をラチェットによってリフレッシュされるべきであるとラチェットクエリ１１０が判断した場合、デバイスＡは、送信ラチェット１２０のアルゴリズムを開始することができ、次に、送信ラチェット１２０は、メッセージ１０２を暗号化するために用いられる次のメッセージ暗号化鍵１７０を生成することができる。メッセージ鍵をラチェットによってリフレッシュする必要がないとラチェットクエリ１１０が判断した場合、デバイスＡは、次のメッセージ鍵１７０を生成するための擬似乱数ジェネレータ（ＰＲＧ）１５０を開始することができる。そして、次のメッセージ鍵１７０およびメッセージ１０２は、暗号化アルゴリズム１６０への入力として提供され得る。暗号化アルゴリズム１６０は、メッセージ鍵１７０によって暗号化されたメッセージ１０２を含む暗号テキスト１０４を生成し得、暗号テキスト１０４は、デバイスＢ２００に送信され得る。
デバイスＢ２００は、暗号文２０４および暗号文２０４の到着によってトリガーされる受信コマンド２０６を受信することができる。ＱＭＰの目的は、安全でない通信チャネルを介したアリスとボブとの間の安全な通信を可能にすることであり、したがって、ボブによって受信された送信は、アリスによる送信と同一である場合もそうでない場合もある。ボブによって受信された暗号文２０４は、暗号文１０４が送信中にその完全性を保持している（例えば、攻撃によって変更されていない、または劣化していない）場合、アリスによって送信された暗号文１０４と同一である。
受信コマンド２０６は、デバイスＢ２００にラチェットクエリ２１０を実行させることができる。同様に、デバイスＡ１００の場合と同様に、デバイスＢ２００上のメッセージ鍵をラチェットによってリフレッシュされるべきであるとラチェットクエリ２１０が判断した場合、デバイスＢ２００は、受信ラチェット２２０のアルゴリズムを開始することができ、次に、受信ラチェット１２０は、暗号文２０４を復号するために用いられる次のメッセージ暗号化鍵２７０を生成することができる。メッセージ鍵をラチェットによってリフレッシュする必要がないとラチェットクエリ２１０が判断した場合、デバイスＢ２００は、次のメッセージ鍵２７０を生成するための擬似乱数ジェネレータ（ＰＲＧ）２５０を開始することができる。そして、次のメッセージ鍵２７０および暗号文２０４は、暗号化アルゴリズム２６０への入力として提供され得る。暗号化アルゴリズム２６０は、メッセージ鍵２７０によって復号されたメッセージ２０２を生成することができる。
デバイスＡ１００およびデバイスＢ２００のそれぞれは、以下のように、送信されたメッセージ１０２と同一であるメッセージ２０２の受信を容易にするために、それぞれのデバイス１００、２００で生成されたメッセージ鍵１７０、２７０が互換性を有するか、かつ／または同一であるように構成することができる。デバイスＡ１００およびデバイスＢ２００の両方のラチェットクエリ１１０、２１０は、メッセージ鍵をリフレッシュすべきであると両方のラチェットクエリ１１０、２１０が判断するか、またはメッセージ鍵をリフレッシュすべきではないと両方のラチェットクエリ１１０、２１０が判断するように調整することができる。メッセージ鍵をリフレッシュすべきであると両方のラチェットクエリ１１０、２１０が判断した場合、送信ラチェット１２０および受信ラチェットは、互換性を有するか、かつ／または同一のメッセージ鍵１７０、２７０を個別に生成することができる。同様に、メッセージ鍵をリフレッシュすべきではないと両方のラチェットクエリ１１０、２１０が判断した場合、それぞれのデバイス１００、２００上のＰＲＧ１５０、２５０は、互換性を有するか、かつ／または同一のメッセージ鍵１７０、２７０を個別に生成することができる。デバイスＢ２００によって受信される暗号文２０４は、暗号文１０４が送信中に改ざんされていない、または劣化していない場合、デバイスＡ１００によって送信される暗号文１０４と同一である。暗号化アルゴリズム１６０は、復号アルゴリズム２６０との互換性を有し得、その結果、メッセージ１０２およびメッセージ鍵１７０に基づいて暗号化アルゴリズム１６０によって生成された暗号文１０４は、メッセージ鍵２７０を用いて復号アルゴリズム２６０によって復号され、送信されたメッセージ１０２と同一のメッセージ２０２を生成することができる。
いくつかの例において、ＰＲＧ１５０、２５０は、前回のメッセージ鍵に基づいて次のメッセージ鍵１７０、２７０を生成することができ、送信ラチェット１２０および受信ラチェット２２０は、ＰＲＧ１５０、２５０によって生成された鍵のシーケンスをシードするための第１の鍵を生成するために用いられ、それによって二重ラチェットプロトコルを容易にすることができる。
図２は、メッセージ鍵７１、７２、７３のシーケンスを生成するためのＰＲＧ５０への反復呼び出しを含む例示的な実装を示す。いくつかの例において、セキュアセッションで通信する各デバイスは、各通信デバイスでメッセージ鍵の進行を個別に生成するための同一または互換性を有するＰＲＧを有することができる。デバイスＡ１００およびデバイスＢ２００のそれぞれは、図２のＰＲＧ５０によって示されるように機能するＰＲＧ１５０、２５０を有することができる。同一の初期値またはシード鍵７１をシードすると、ＰＲＧ５０は、暗号化および復号用の鍵７２、７３の予測可能なセットを生成することができる。メッセージ鍵ラチェット工程は、メッセージ鍵をシーケンス中の１つのメッセージ鍵から次のメッセージ鍵へと進めるためのＰＲＧ５０への呼び出しを含むことができる。メッセージ鍵の進行は、ハッシュ等の予測可能な一方向性関数を介してＰＲＧ５０によって生成できる。メッセージを送受信するとき、送信デバイスおよび受信デバイス（例えば、図１に示すデバイスＡ１００およびデバイスＢ２００）は、各デバイスが同一のシード鍵７１で開始するように、第１のメッセージで同期できる。それぞれのデバイスでＰＲＧ５０を個別にインクリメントして、同一の後続の第ｎのメッセージ鍵７３を生成する。
いくつかの例において、ＰＲＧ５０は、複数の状態５２のうちの１つで操作することができ、シード鍵７１でシードされた第１の状態のＰＲＧ５０は、ＰＲＧが第１の状態とは異なる第２の状態にある場合、同一のシード鍵７１によってシードされた同一のＰＲＧ５０によって生成することができる第ｎのメッセージ鍵７３とは異なる第ｎのメッセージ鍵７３を生成することができる。すなわち、異なる状態５２によって初期化される同一のシード鍵７１によって供給される同一のＰＲＧ５０は、互換性を有するメッセージ鍵を生成せず、同一のシード鍵７１によって供給される同一の状態５２内の同一のＰＲＧ５０は、互換性を有するメッセージ鍵を確実に生成することができる。
いくつかの例において、ＰＲＧは、ストリーム暗号から構成可能であり、「入力」データが与えられた場合に、未知のまたは可変長の「鍵」データの出力を生成することができる。ＰＲＧは、将来にわたって継続的に実行されて保存用にシリアル化できる暗号化アルゴリズムのストリーム状態を容易にするために保存できる。いくつかの例において、特定のＰＲＧは、セキュアメッセージング構築の開始時に決定することができ、再構成時に再構築（リセット）することができる。ある会話の構成と別の会話構成（つまり、セキュアメッセージングインスタンス内の任意の２人のユーザ間の会話とその送受信用のＰＲＧ）とは異なる場合がある。
いくつかの例において、メッセージ鍵ラチェットは、ＰＲＧを更新状態５２に再初期化し、新しいシード鍵またはリフレッシュ鍵７１を提供することによりリセットすることができる。新しいシード鍵の再初期化および提供は、二重ラチェットプロトコルにおける第２のラチェットまたはエポックラチェットとして機能することができる。
図３は、図１に示される送信ラチェット１２０等の送信ラチェットに含めることができる例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を概説するフロー図である。図１、図３をまとめて参照すると、いくつかの例において、送信デバイス１００は、前回のエポックからの第１の公開鍵１２２およびＰＲＧ状態１５１で開始することができる。送信ラチェット１２０は、更新されたＰＲＧ状態１５２、第１のメッセージ鍵１７１、第２の秘密鍵１２６および第２の公開鍵１２８を含む非対称鍵ペア、およびエポック鍵１２４を出力として提供し得る。ＰＲＧ１５０は、送信ラチェット１２０によって更新状態１５２で初期化することができ、第１のメッセージ鍵１７１は、図２に関連して説明されるように、ＰＲＧ１５０がメッセージ鍵のシーケンスを生成することができるシード鍵として用いることができる。
エポック鍵１２４および第２の公開鍵１２８は、受信デバイス２００に送信することができる。第２の秘密鍵１２６は、デバイスＡ１００が受信デバイスとなり、デバイスＢ２００が送信デバイスになる後続のエポックにおける後続の受信ラチェット工程で用いるために送信デバイス１００に保存することができる。
図４は、図１に示される受信ラチェット２２０等の受信ラチェットに含めることができる例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を概説するフロー図である。図１、図３、および図４をまとめて参照すると、いくつかの例において、受信デバイス２００は、送信デバイス１００によって送信されるエポック鍵１２４であり得るエポック鍵２２４、および送信デバイス１００から送信される第２の公開鍵１２８と同一であり得る第２の公開鍵２２８を受信することができる。エポック鍵１２４および第２の公開鍵１２８は、安全でない通信チャネルを介してアリスからボブに送信することができ、したがって、ボブによって受信されるエポック鍵２２４および第２の公開鍵２２８は、アリスによって送信された鍵１２４、１２８と同一である場合もそうでない場合もある。この例の目的のために、ボブによって受信されたエポック鍵２２４および第２の公開鍵２２４は、アリスによって送信されたエポック鍵１２４および第２の公開鍵１２８と同一であると想定される。受信デバイスであるデバイスＢ２００は、前回のエポックからのＰＲＧ状態２５１をメモリに記憶することができ、当該状態は、送信デバイス１００上の前回のエポックからのＰＲＧ状態１５１と同一であり得る。
デバイスＢ２００において、受信ラチェット２２０は、送信デバイス１００上で生成された、更新されたＰＲＧ状態１５２と同一であり得る更新されたＰＲＧ状態２５２、ならびに送信デバイス１００上で生成された第１のメッセージ鍵１７１と同一であるか、かつ／または互換性を有し得る第１のメッセージ鍵２７１を出力として生成し得る。ＰＲＧ２５０は、受信ラチェット２２０によって更新状態２５２で初期化することができ、第１のメッセージ鍵２７１は、図２に関連して説明したように、受信デバイス２００のＰＲＧ２５０がメッセージ鍵のシーケンスを生成することができるシード鍵として用いることができる。
各デバイス１００、２００は、連続鍵共有（ＣＫＡ）機能ブロック１９０、２９０を含むことができる。各ＣＫＡ１９０、２９０は、２つの主要な機能、すなわち鍵ペア１２６、１２８を生成する方法および共有または共有鍵（カプセル化／カプセル化解除）１２４、２２４を算出する方法を提供することができる共有アルゴリズムを実行することができる。図３を参照すると、送信デバイスは、第１の公開鍵１２２で開始することができ、当該公開鍵は、対称鍵１３０およびエポック鍵１２４を出力として生成し得るカプセル化機能１３２への入力として提供され得る。図４を参照すると、受信デバイス上のエポック鍵２２４は、送信デバイス上で生成されたエポック鍵１２４と同一であり得、エポック鍵１２４は、エポック鍵２２４が、第１の公開鍵１２２に関連付けられた第１の秘密鍵２３２と共にカプセル化解除機能２３４に入力されると、受信デバイスで生成された対称鍵２３０は、送信デバイスで生成された対称鍵１３０と同一であるか、かつ／または互換性を有し得るように生成することができる。言い換えれば、第１の非対称鍵ペア１２２、２３２を用いて、各デバイス上に対称鍵１３０、２３０を生成することができる。
図５は、ＣＫＡの初期化を示すフロー図である。図５に示されるように、通信セッションの開始時に、第１の非対称鍵ペアは、サーバ３００（集中鍵機関として機能することができる）から提供することができ、第１の公開鍵１２２は、送信デバイスＡ１００によって受信され、第１の秘密鍵２３２は、受信デバイスＢ２００によって受信される。サーバ３００からデバイス１００、２００への通信は、安全でないネットワークを介して、または安全性を強化するために、安全なネットワークを介して行うことができる。各デバイス１００、２００が第１の非対称鍵ペアで初期化されると、デバイス間の通信は、安全でないネットワークを介して行うことができる。
図６は、非対称鍵ペア１２２、２３２に基づく各デバイス１００、２００上での共有鍵１３０、２３０の生成を示すフロー図である。図６は、第１の公開鍵１２２が送信デバイス１００によって用いられて共有鍵１３０および追加の公開鍵（エポック鍵）１２４を生成し、追加の公開鍵２２４が受信デバイス２００によって受信され、追加の公開鍵２２４が第１の秘密鍵２３２と組み合わされて共有鍵２３０を生成することを示す。エポック鍵１２４は、安全でないネットワークを介して送信される可能性がある。
図７は、後続のエポックラチェット用の対称鍵を生成するための公開鍵の交換と秘密鍵の伝播の例を示すフロー図である。この例において、アリスが第１の送信者であり、デバイスＡから奇数番目のエポックごとにメッセージを送信し、ボブが第１の受信者であり、奇数番目のエポックごとにメッセージを受信し、偶数番目のエポックごとにメッセージを送信する。デバイスＡは、第１の送信デバイス１００として開始する。デバイスＡは、初期化工程によって提供された第１の公開鍵１２２を提供されるか、または前回のエポックでデバイスＢから提供された第１の公開鍵１２２を保存していてもよい。デバイスＡは、カプセル化機能１３２を用いて、公開鍵すなわちエポック鍵１２４および共有秘密鍵すなわち対称鍵１３０を生成することができる。デバイスＡは、鍵生成機能１３６を用いて、非対称鍵ペア１２６、１２８を生成することができる。第２の公開鍵１２８およびエポック鍵１２４は、デバイスＢに送信することができる。デバイスＢは、第１の受信デバイス２００として開始する。デバイスＢは、第１の送信デバイス１００として機能するデバイスＡから送信されるエポック鍵１２４であり得る公開鍵すなわちエポック鍵２２４を受信することができる。デバイスＢは、初期化工程で提供されるか、または前回のエポックから保存された秘密鍵２３２を有することができる。エポック鍵２２４および秘密鍵２３２は、カプセル化解除機能２３４において組み合わされて、第１の送信デバイス１００であるところのデバイスＡによって生成された第１の対称鍵１３０と同一であるか、かつ／または互換性を有し得る共有秘密鍵すなわち対称鍵２３０を生成することができる。
第１のエポックの間、第１の送信デバイス１００であるところのデバイスＡは、第１の対称鍵１３０に基づいて生成されたメッセージ鍵で暗号化されたメッセージを送信でき、第１の受信デバイス２００であるところのデバイスＢは、第１の対称鍵２３０に基づいて生成されたメッセージ鍵で受信した暗号文を復号できる。
第２のエポックを開始するために、ボブはデバイスＢからメッセージを送信し始めることができ、その時点でデバイスＢは第１の受信デバイス２００から移行して第２の送信デバイス１００'になることができる。第２の送信デバイス１００'として機能するデバイスＢは、（アリスが前回のエポックで送信していたときに）デバイスＡ１００から送信された第２の公開鍵１２８であり得る第２の公開鍵１２２'をカプセル化機能１３２'に供給することができる。当該カプセル化機能は、第１の送信デバイス１００として機能していたときにデバイスＡによって用いられたカプセル化機能１３２と同一または相当するものである。カプセル化機能１３２'は、第２のエポック鍵１２４'および第２の共有秘密鍵すなわち対称鍵１３０'を生成することができる。第２の送信デバイス１００'として機能するデバイスＢは、第３の非対称鍵ペア１２６'、１２８'を生成する鍵生成機能１３６'を有することができる。第２のエポック鍵１２４'および第３の公開鍵１２８'は、第２の送信デバイス１００'として機能するデバイスＢから送信することができる。
アリスがボブからのメッセージの受信を開始すると、デバイスＡは、第１の送信デバイス１００から第２の受信デバイス２００'に移行することができる。第２の受信デバイス２００'として、デバイスＡは、第２の送信デバイス１００'として機能するデバイスＢから送信された第２のエポック鍵１２４'であり得る第２のエポック鍵２２４'を受信することができる。第２の受信デバイス２００'として機能するデバイスＡは、第２のエポック鍵２２４'を、第１の送信デバイス１００として機能していたときにデバイスＡによって生成された第２の秘密鍵１２６であり得る秘密鍵２３２'と組み合わせることができる。第２のエポック鍵２２４'および秘密鍵２３２'は、カプセル化解除機能２３４'で組み合わせることができる。当該カプセル化解除機能は、第１の受信デバイス２００として機能するデバイスＢによって用いられるカプセル化解除機能２３４と同一または相当し得るものである。カプセル化解除機能２３４'は、第２の送信デバイス１００'として機能するデバイスＢによって生成された第２の共有秘密１３０'と同一であるか、かつ／または互換性を有し得る第２の共有秘密２３０'を出力することができる。第３の公開鍵１２８'は、デバイスＡが次のエポックで第３の送信デバイスになるときに用いるための第２の受信デバイス２００'として機能するデバイスＡによって受信することができる。
図８は、送信デバイス１００の観点からのＣＫＡ機能ブロック１２１の例示的な図である。ＣＫＡ機能ブロック１２１は、カプセル化機能１３２および鍵生成機能１３６を含むことができる。送信デバイス１００は、前回のエポックから、受信デバイスの秘密鍵に関連付けられた公開鍵１２２（すなわち、デバイスＢの公開鍵）を提供されるか、または保存することができる。公開鍵１２２が手元にある場合、共有鍵（すなわち、対称鍵）１３０は、受信者の公開鍵１２２をカプセル化機能１３２に渡すことによって生成することができる。カプセル化機能１３２は、送信デバイス１００に関連付けられた追加の公開鍵（すなわち、エポック鍵）１２４を生成することもできる。第２の公開鍵１２８および第２の秘密鍵１２６を含む新しい鍵ペアは、鍵生成機能１３６によって生成することができる。追加の公開鍵（エポック鍵）１２４とペアを形成するために秘密鍵を生成する必要はない。というのも、追加の公開鍵１２４は、現在のエポックにおいて受信デバイスで対称鍵を生成するためにのみ用いることができ、新しく生成された鍵ペア１２６、１２８は、送信デバイスが次のエポックで受信デバイスになるときに用いることができるからである。
新しい鍵ペア１２６、１２８および追加の公開鍵（エポック鍵）１２４が生成されると、それらはＣＫＡメッセージＴ１３８にパッケージ化することができる。公開鍵１２４、１２８は、暗号化された暗号文の一部としてのメッセージ内または暗号化されていないヘッダ内のいずれかにカプセル化された状態で送信デバイス１００から受信デバイス２００に渡すことができる（例えば、図８を参照）。新しい秘密鍵１２６は、送信デバイス１００に保存して、送信デバイス１００が現在の受信デバイスからメッセージを受信するときに用いることができる。
図９は、受信デバイス２００の観点からの例示的なＣＫＡ機能ブロック２２１の図である。図７および図８をまとめて参照すると、受信デバイス２００は、前回のエポックから、受信デバイスの第１の公開鍵１２２に関連付けられた秘密鍵２３２を提供されるか、または保存することができる。受信デバイス２００は、送信デバイス１００によって送信されたＣＫＡメッセージＴ１３８であり得るＣＫＡメッセージＴ２３８を受信することができる。ＣＫＡメッセージ２３８は、送信デバイス１００によって送信される追加の公開鍵１２４と同一であり得る追加の公開鍵２２４、および送信デバイス１００に保存された秘密鍵１２６に関連付けられた第２の公開鍵２２８を含むことができる。送信デバイス１００上のカプセル化機能１３２によって生成された秘密鍵２３２および追加の公開鍵２２４は両方とも、受信デバイス２００上のカプセル化解除機能２３４への入力として提供でき、カプセル化解除機能２３４は、共有鍵２３０を出力として生成できる。受信デバイス２００上で生成された共有鍵２３０は、送信デバイス１００上で生成された共有鍵１３０と同一であるか、かつ／または互換性を有し得る。追加の公開鍵２２８は、受信デバイス２００に保存して、受信デバイスが送信デバイスになる次のエポックで用いることができる。
いくつかの例において、ＣＫＡは、ディフィー・ヘルマンアルゴリズム等の非対称アルゴリズムを用いて、初期共有秘密鍵すなわち対称鍵を確立できる。ＣＫＡは設定可能であり、特定の実装例としては、ＲＳＡ、ＥＣ２５５１９、または格子ベースやコードベース等のポスト量子暗号の安全なアルゴリズムがある。この設定可能なパラメータは、セキュアメッセージングセッションの構築の開始時に決定できるため、再構築または再設定時にリセットできる。ある会話の一構成は、別の会話構成とは異なる場合がある。鍵共有のための非対称および／または対称アルゴリズムの利用を含む、ＣＫＡの多数の特定の実装が検討されている。
図３および図４を再び参照すると、送信デバイスおよび受信デバイスのそれぞれで対称鍵１３０、２３０が生成されると、ＣＫＡ１９０、２９０は暗号鍵共有（すなわち、共有鍵または対称鍵）１３０、２３０を擬似ランダム関数（ＰＲＦ－ＰＲＮＧ）１９２、２９２への入力として提供し、ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２の結果の出力をＰＲＧ１５０、２５０への入力として提供して予測可能なメッセージ鍵生成をリフレッシュできる。各ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２は、更新機能１４０、２４０および初期化機能１４２、２４２を有することができる。更新機能１４０、２４０への入力は、対称鍵１３０、２３０および前回の状態１５１、２５１を含んで、更新状態１５２、２５２およびシード鍵１４４、２４４を出力として生成することができる。初期化機能１４２、２４２は、ＰＲＧ１５０、２５０を更新状態１５２、２５２に初期化することができる。ＰＲＧ１５０、２５０は、シード鍵１４４、２４４を提供されて、図２に関連して説明したように、予測可能な鍵（つまり、メッセージ鍵１７１、２７１）を生成することができ、当該鍵は、メッセージの暗号化／復号に用いることができる。したがって、攻撃者がＰＲＧ１５０、２５０に漏洩を生じさせても、ＣＫＡを介した後続のリフレッシュ（エポックラチェットの進行）によって安全性を回復できる。
各ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２は、ＣＫＡ鍵１３０、２３０が攻撃者に知られている場合に、追加の保護層を提供できる。いくつかの例において、ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２は、２つのランダムな入力を受け入れることができ、したがって、共有鍵の１つまたはＰＲＧ状態のいずれかの漏洩に対して回復を行うことができる。いくつかの例において、２つの入力は、ＣＫＡ（共有秘密鍵すなわち対称鍵）１３０、２３０によって生成された鍵、およびＰＲＧ１５１、２５１の前回の状態である。したがって、ＣＫＡ鍵１３０、２３０が漏洩した場合、ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２を介して更新されると、安全性を復元できる。同様に、ＰＲＧ１５０、２５０の状態が漏洩した場合、ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２を介して更新されると、安全性を回復できる。ただし、ＣＫＡ鍵１３０、２３０およびＰＲＧ状態１５２、２５２の両方が漏洩した場合、ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２、２９２を介した更新では安全性を回復できない可能性がある。
いくつかの例において、ＣＫＡを各エポクラチェットで用いて、意図された通信デバイスでは予測可能であるが意図しない受信者では予測が難しい方法で、新しい共有秘密を生成できる。新しい共有秘密は、ＰＲＧによるメッセージ鍵の生成をリフレッシュするために用いられる。比較的計算量の少ないＰＲＧで各メッセージ鍵を生成し、比較的計算量の多いＣＫＡアルゴリズムでＰＲＧをリフレッシュすることにより、ここで紹介するいくつかの例は、計算リソースを効率的に用いて堅牢なエンドツーエンド暗号化を提供できる。
図１０、図１１、図１２、および図１３は、ＰＲＧ５０の初期化、シード、および進行を示している。いくつかの例において、ＰＲＧ５０の状態は、その前回の状態に基づいて更新することができる。会話を開始するとき、対称初期化鍵５４は、図１０に示されるように、サーバ３００から各通信デバイスによって検索できる。初期化鍵５４は、初期化機能４６への入力として提供され得る。初期化機能４６は、ルート状態５１を出力として提供し得る。図１１に示すように、ルート状態５１および対称鍵３０は、更新機能４０への入力として提供され得、更新機能４０は、第１の状態５２およびシード鍵４４を生成することができる。対称鍵３０は、本明細書に記載のＣＫＡアルゴリズムによって生成された対称鍵１３０、２３０であり得る。更新機能４０は、本明細書で説明されるように、ＰＲＦ－ＰＲＮＧ１４０、２４０の更新機能であり得る。ＰＲＧ５０は、第１の状態５２で操作して、会話においてメッセージ鍵７１、７３の第１のシーケンスを生成することができる。その後、現在のＰＲＧ状態および現在の対称鍵は、図１２に示されるように、次のエポックのための状態およびシード鍵を生成するために、更新機能４０への入力として提供され得る。
あるいは、図１３に示すように、第１のメッセージ鍵７１を生成した後、エポックでメッセージ鍵７２'、７３'を生成するために、現在のＰＲＧ状態および現在のＰＲＧ状態のみを更新機能４０への入力として提供して、更新状態５２'、５２''、５２ｎを生成し、ＰＲＧは更新状態５２'、５２''で繰り返し初期化され、各状態で新しいメッセージ鍵７２'、７３'を生成できる。第１の鍵７１は、図１１および１２に示される例に関連して説明されるように、更新機能４０にルート状態５１および対称鍵３０を提供して第１の状態５２およびシード鍵４４を生成し、第１の状態５２でＰＲＧを初期化し、シード鍵４４をＰＲＧに提供することによって、第１の鍵７１を生成できる。第１の鍵７１の生成後、図１２に示すように後続の鍵を生成するのではなく、更新された対称鍵３０を提供せずに第１の状態５２を更新機能４０に供給することができ、更新機能４０は、第１の状態５２に基づいて第１の更新状態５２'を生成することができ、ＰＲＧ５０は更新状態５２'で初期化でき、更新状態５２'のＰＲＧ５０'は、第２のメッセージ鍵７２'を生成することができる。その後、更新機能４０に現在のＰＲＧ状態５２'を提供して、更新状態５２''を生成することができ、ＰＲＧが更新状態で再初期化されるたびに、ＰＲＧは新しいメッセージ鍵７２'、７３'を出力することができる。新しいエポックの開始時に、前回のエポックからの最終ＰＲＧ状態５２ｎおよびＣＫＡからの新しい対称鍵を入力５１、３０として更新機能４０に提供して、リフレッシュ鍵４４および新しい状態５２を生成することができる。次に、図１２、図１３、またはそれらの組み合わせに示すように、新しいエポックにおけるメッセージ鍵を生成できる。
したがって、送信デバイスおよび受信デバイスの両方が同一の状態５２のＰＲＧ５０で開始することができ、したがって、各デバイスが同一のシード鍵４４をそれぞれのＰＲＧ５０に供給する場合、各デバイスはメッセージ鍵７１、７３の同一のシーケンスを生成することができる。エポックラチェットの増分ごとに、ＰＲＧがその前回の状態に基づいて更新される場合、ＰＲＧ状態の進行は、意図された通信デバイスのそれぞれによって予測可能であり、それにより、メッセージ損失検索を容易にする。
図１４は、エポックラチェットをいつ実行できるかを示すグループ化メカニズムとしてのエポックの使用を示している。いくつかの例において、エポックは、エポックで送信されるすべてのメッセージが一のデバイスから送信され、次のエポックでは、すべてのメッセージが別のデバイスによって送信されるように、デバイスＡからデバイスＢへの単一方向での一連のデータ送信、ブロック、またはメッセージとして定義できる。新しいエポックが新しいＣＫＡセッションをエポック鍵で初期化する前に、個々のエポックはＣＫＡセッションを表すことができる。エポック内では、各メッセージを新しいメッセージ鍵で暗号化できる。エポックラチェットを完了するかどうかの判断は、現在のエポックが変更されたばかりかどうか、つまり、アリスが受信を完了して現在ボブに送信しているのか、アリスが送信を完了して現在ボブから受信しているのかを分析することによって行うことができる。いくつかの例において、エポックラチェット工程中に、シード鍵およびＰＲＧの状態をリフレッシュまたは更新して、メッセージ鍵の新しいシーケンスを生成することができる。したがって、攻撃者がエポックセッションを漏洩させた場合、デバイスが次のエポックに入ると安全性が回復する。これにより、エポックラチェット工程は、漏洩後の安全性を提供できる。
いくつかの例において、エポック内のメッセージは、当該エポック内のメッセージの進行を追跡するために、メッセージカウンタインデックスまたは他の指標によって計数することができる。メッセージカウンタインデックスまたは指標は、新しいエポックごとにリセットできる。
いくつかの例には、メッセージを暗号化および復号するための、関連データを用いた前方秘匿性認証付き暗号化（ＦＳ－ＡＥＡＤ）アルゴリズムが含まれる。ＦＳ－ＡＥＡＤアルゴリズムは、メッセージごとに一意の鍵を用い、ヘッダを用いて各メッセージの整合性を検証できる。ＦＳ－ＡＥＡＤは、文字列、ファイル、または音声会話パケットを含むストリームを入力として受け入れ、出力として、復号または暗号化された形式のストリームを生成できるメッセージ暗号化および復号メカニズムにすることができる。ＦＳ－ＡＥＡＤ暗号は、機密性、整合性、および信頼性を同時に提供できる。
いくつかの例において、ＦＳ－ＡＥＡＤはブロック暗号であり、暗号化／復号は定義されたサイズのパケットで供給される。ＦＳ－ＡＥＡＤは、例えばＣＣＭ（カウンタモードおよびＣＢＣ－ＭＡＣモードの組み合わせ）を用いた高度暗号化標準（ＡＥＳ）含む対称アルゴリズムに基づくことができる。ＣＣＭは、カウンタ（ＣＴＲ）および暗号文ブロック連鎖（ＣＢＣ）からなる２つのモードを１つの暗号化プリミティブに組み合わせることにより、暗号化と認証の両方を組み合わせることができる。ＣＴＲモードでは、インクリメントカウンタを暗号化してブロックのシーケンスを生成し、それを平文でＸＯＲに供して暗号文を生成できる。ＣＢＣモードでは、暗号化する前に、平文を前回の暗号文でＸＯＲに供することができる。一部の実装では、第１の平文の前に暗号文がないため、代わりにランダムに選択された初期化ベクトル（ＩＶ）を用いることができる。例えば、ＣＢＣ－ＭＡＣメッセージは標準のＡＥＳで暗号化してから、最後のブロックを固定長のメッセージ認証コード（ＭＡＣ）として用いることができる。ＣＴＲモードを用いて、実際の暗号文を提供できる。このような実装では、ＣＢＣ－ＭＡＣは認証を提供でき（１バイトの変更でも認証失敗となり得る）、ＣＴＲは平文のメッセージの実際の暗号化／復号を提供できる。
いくつかの例において、ＦＳ－ＡＥＡＤアルゴリズムは、検証可能な関連データを暗号化されたメッセージに追加して、送信デバイスで暗号文を生成できる。次に、意図された受信デバイスで、入力として暗号文を受信するＦＳ－ＡＥＡＤアルゴリズムは関連データを用いることができる。暗号化されたメッセージが正しく復号され、改ざんされていないことを確認する。これにより、ＦＳ－ＡＥＡＤは、暗号化されたメッセージやヘッダの改ざんを検出できる。
図１５は、メッセージ１０２をアリス（デバイスＡ）１００からボブ（デバイスＢ）２００に送信するために実行できる例示的な方法工程を概略的に示すフロー図であり、各メッセージ１０２はヘッダ１８０を含む。デバイスＡ１００は、エポック内で生成された鍵のシーケンスにおけるメッセージ鍵１７０の位置を示すメッセージインデックス１８２または他の指標、およびデバイス１００、エポック、メッセージ１０２、会話等に関連する他のデータ１８４を生成することができる。
関連データ１８４は、エポックカウンタ、前回のメッセージおよび／またはやり取りに関する情報、およびメッセージングセッションに関連する他の変数を含むがこれらに限定されない１つ以上のフィールドから構成することができる。これらのフィールドは、ヘッダ構造１８０に追加され、平文のメッセージ１０２と共に送信デバイス１００上のＦＳ－ＡＥＡＤ１６０への入力として提供され得、それにより、送信デバイス１００は、ヘッダ１８０および平文のメッセージ１０２の両方を表す暗号文１０４をＦＳ－ＡＥＡＤ１６０への出力として生成し得る。この暗号文１０４は、平文１８１のヘッダとともに、送信デバイス１００から送信され、意図された受信デバイス２００によって受信され得る。デバイス２００は、受信した暗号文２０４および受信した平文のヘッダ２８１をそのＦＳ－ＡＥＡＤ２６０に提供することができる。平文のヘッダ２８１、ならびにヘッダ１８０および平文のメッセージ１０２を表す暗号文２０４の両方があれば、受信デバイス２００は、ＦＳ－ＡＥＡＤアルゴリズム２６０を利用して、暗号文２０４および／または平文２８１のヘッダが改ざんされているかどうかを検出することができる。復号された暗号文２０４が対応する平文のヘッダ２８１と一致しない場合、受信デバイス上のＦＳ－ＡＥＡＤアルゴリズム２６０は不一致の表示を提供でき、デバイス２００は暗号文２０４が漏洩したか、または復号に失敗したという表示を提供することにより応答できる。
図１６は、ＰＲＧおよびエポック内のメッセージをカウントするためのインデックスを初期化するために用いることができる機能ブロック、データ構造、およびメソッド工程の例を示すフロー図である。会話を開始すると、対称初期化鍵５４は、サーバ３００からデバイスＡ１００およびデバイスＢ２００に送信され得る。各デバイス１００、２００によって受信されたそれぞれの初期化鍵１５４、２５４は、それぞれの初期化機能１４６、２４６への入力として提供されて、各デバイス１００、２００でルート状態１５１、２５１を生成することができる。メッセージカウンタすなわちメッセージインデックス２８１、２８２は、会話またはエポックの開始に対応するように、各デバイス１００、２００で初期化することができる。
図１７は、送信デバイス１００によってヘッダを含むメッセージを送信するための例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を示すフロー図である。送信時に、デバイスＡ１００は、暗号化して関連するデータ構造１８４ａとともに送信する平文のメッセージｍ１０２を選択することができる。この工程で、メッセージカウンタｉ１８２を１つインクリメントすることができる。ＰＲＧは、入力として現在のストリーム暗号状態ｗを受信して、新しいＡＥＡＤ鍵Ｋ、メッセージ鍵１７１、およびｗを置き換える新しいストリーム暗号状態ｗ'１５２を生成することができる。インデックスＩ１８２は、関連するデータａ１８４と共にヘッダｈ１８０に追加することができる。メッセージｍ１０２は、新しく生成されたメッセージ鍵Ｋ１７１を用いて暗号化され、暗号化されていないヘッダｈ１８１が付加されて暗号文１０４を生成することができる。
図１８は、受信デバイス２００によってヘッダを含むメッセージを受信するための例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を示すフロー図である。受信時に、受信デバイス２００として機能するデバイスＢは、暗号テキストｃ２０４および入力としてのヘッダｈ２８１（平文）を受け入れることができる。同時に、デバイスＢ２００は、ストリーム暗号状態ｗを用いて、新しいＡＥＡＤ鍵Ｋ２７１を生成し、新しいストリーム暗号状態ｗ'２５２を確立することができる。暗号文ｃ２０４は、鍵Ｋ２７１およびヘッダｈ２８１情報を用いて復号され、メッセージｍ２０２を回復することができる。
ヘッダ２８１は、暗号文２０４が改ざんされていないことを確認するために平文として送信することができ、ヘッダ１８０（図１５を参照）は、認証された暗号化操作１６０中に暗号文１０４に元々紐づけられている場合があり、ヘッダ１８０は、平文のメッセージ１０２と共に渡されて、一の暗号文出力１０４を生成している場合もある。あるいは、メッセージ１０２だけを認証された暗号化１６０操作に渡し、暗号文出力１０２およびタグの両方を生成して、暗号文２０２が改ざんされていないことを確認するために受信デバイス２００に送信することができる。
図１９は、システムの例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を示すフロー図であり、アリスのデバイスであるところのデバイスＡ１００は、エポックの開始時に送信コマンド１０４を受信すると、送信ラチェット１２０を実行することができ、ボブのデバイスであるところのデバイスＢ２００は、エポックの開始時に暗号文２０４を受信すると、受信ラチェットを実行することができる。図１９に示すフロー図は、図１に関連して説明したプロセスに従うことができる。ＱＭＰでは、個々のラチェット工程を「必要に応じて」ベースに制限できる。つまり、鍵は必要になるまで生成されない。これにより、一時的または永続的なデバイスの漏洩が発生した場合に、鍵に関する情報の早期保存と漏洩を防ぐことができる。図１９に示すような必要に応じた鍵の生成は、図２０に示すような、不要な場合でも独立したラチェットを１つの工程に結びつける実装とは対照的である。
図２０は、図１および図１９に関連して説明されたものの代替として、送信ラチェットおよび受信ラチェットを実行するための例示的な機能ブロック、データ構造、および方法工程を示すフロー図であり、ボブのデバイスであるところのデバイスＢ２００は、エポックの開始時に暗号文２０４を受信すると、受信ラチェット２２０と送信ラチェット１２０'の両方を実行することができる。受信ラチェット２２０は、暗号文２０４を復号するためのメッセージ鍵１７０を生成することができ、送信ラチェット１２０'は、デバイスＢがアリスに送信を行う次のエポックでメッセージを暗号化するために、現在のエポックの終わりにＰＲＧ１５０'をリフレッシュするためのリフレッシュ鍵１４４'を生成することができる。送信ラチェット１２０'は、送信デバイス用のＣＫＡ１９０'に基づいて対称鍵１３０'を確立することができる。対称鍵１３０'をＰＲＦ－ＰＲＮＧ１９２'に提供して、リフレッシュ鍵１４４'を生成することができる。ＰＲＧ１５０'は、リフレッシュ鍵１４４'で初期化できる。
図２１は、メッセージ損失の回復を示すフロー図である。いくつかの例において、エポック内の各メッセージは、メッセージが順不同で受信されたり完全に失われたりした場合でも、受信デバイスがメッセージ鍵を正しく計算するために用いることができるメッセージインデックス付きのヘッダを含むことができる。正しいエポックの個々のメッセージ鍵を計算して、メッセージを復号し、ヘッダが変更されていないことを確認できる。暗号文３を含むペイロードには、３に設定されたメッセージインデックスｉおよび関連データを含めることもできる。デバイスＢは、メッセージを正しく順序付けて、メッセージ鍵ジェネレータを正しい復号鍵に進め、メッセージを迅速に復号できる。
図２２Ａ、図２２Ｂ、および図２２Ｃは、各通信デバイスを初期化するために、および／または各通信デバイス間の通信を容易にするために用いることができる例示的なシステム環境の図である。本明細書で説明するように、いくつかの例において、通信デバイス１００、２００は、互いに、およびサーバ３００と通信することができる。サーバ３００は、鍵および／またはデータをデバイス１００、２００に提供して、初期鍵共有を確立したり、かつ／またはデバイス１００、２００間の鍵共有を維持したりすることができる。
各通信デバイス１００、２００は、ネットワークを介してメッセージを送受信することができる電子デバイスであり得る。通信デバイス１００、２００の例は、モバイルデバイス、スマートフォン、汎用コンピュータ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、電話、ＰＳＴＮランドライン、スマートウェアラブルデバイス、音声コマンドデバイス、他のモバイルコンピューティングデバイス、センサまたは監視デバイス、あるいはまたはネットワークを介してデータを送受信するように適合された他のデバイスを含むことができる。
各通信デバイス１００、２００は、本明細書に記載されるかそうでなければ当業者に知られているように、鍵を生成し、状態を生成し、暗号化、および復号するためのプロセッサ、記憶媒体、および／または追加の電子機器を含むことができる。本明細書に記載の機能ブロック、機能、データ構造、およびアルゴリズムは、当業者によって理解されるように、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装することができる。各通信デバイス１００、２００は、プロセッサによって実行されると、本明細書に記載の方法、機能、およびアルゴリズムを実行する命令を備えたコンピュータ可読媒体を含むことができる。メッセージは、各通信デバイス１００、２００で生成されるか、かつ／または各デバイス１００、２００に提供されることができる。各通信デバイス１００、２００は、メッセージを入力するためのユーザインターフェース、外部デバイスからメッセージを受信するためのポート、センサ、またはその他のメッセージジェネレーターを含むか、および／またはこれらと通信することができる。
サーバ３００は、暗号化鍵を生成および／または受信し、ネットワークを介して鍵を送信することができる電子デバイスであり得る。サーバ３００は、鍵および／または状態を生成および／または受信するためのプロセッサ、記憶媒体、および／または追加の電子機器を含むことができる。サーバ３００は、鍵を送信するための送信機を含むことができる。サーバ３００は、サーバ３００を介したデバイス１００、２００間の通信を容易にするため、かつ／または各デバイス１００、２００からデータを受信するための送受信機を含むことができる。
図２２Ａに示されるように、個々のデバイス１００、２００からサーバ３００への通信は、第１のネットワーク４００を介して送信され得、デバイス１００、２００間の通信は、第２のネットワーク５００を介して送信され得る。第１のネットワーク４００上の一部またはすべての通信チャネルが第２のネットワーク５００上の一部またはすべての通信チャネルから分離されるように第１のネットワークと第２のネットワークとを分離させることができる。いくつかの例において、第１のネットワーク４００は安全なネットワークであり得、第２のネットワーク５００は、安全でないネットワークであり得、初期の鍵共有（例えば、図５、図１０、図１３、および図１６を参照）は、１つ以上の安全なチャネルを介して、サーバ３００から第１のネットワーク４００を介して提供することができ、デバイス１００、２００間のその後の送信は、第２のネットワーク５００内の１つ以上の安全でないチャネルを介して発生し得る。
図２２Ｂに示されるように、図２２Ａに示されるシステムの代替として、サーバ３００およびデバイス１００、２００は、共通ネットワーク６００を介して互いに通信することができる。共通ネットワーク６００は、安全でないネットワークであり得、初期の鍵共有を含めて、すべての送信は、共通ネットワーク６００を介して発生し得る。
図２２Ｃに示されるように、図２２Ａおよび２２Ｂに示されるシステムの代替として、通信デバイス１００、２００は、サーバへの通信リンクがない場合、ネットワーク６００を介して通信することができる。いくつかの例において、サーバによってネットワーク上で初期鍵共有を配布する代わりに（例えば、図５、図１０、図１３、および図１６を参照）、初期鍵共有を各デバイスに事前に保存でき、初期鍵共有は、第１のデバイス１００上で生成され、第２のデバイス２００、またはそれらの何らかの組み合わせに送信される。例えば、各デバイスは、ＰＲＧを初期化するための初期状態またはルート鍵を保存することができ、第１の受信デバイスとして機能するデバイスＢ２００は、鍵生成機能を用いて第１の非対称鍵ペアを生成し、第１の非対称鍵ペアの公開鍵をデバイスＡへ送信して、会話を初期化し、受信の準備ができていることを示すことができる。
本明細書に含まれる説明は、本発明の実施形態の例であり、本発明の範囲を限定することを決して意図するものではない。本明細書に記載されるように、本発明は、本明細書に記載される機能を実行するための代替ソフトウェアモジュール、代替データ構造、代替鍵共有アルゴリズム、代替鍵生成アルゴリズム等を含む、本明細書に記載されるシステム、方法、およびデバイスの多くの変更および修正が意図される。これらの修正は本発明に関する当業者には明らかであり、以下の特許請求の範囲内にあることが意図されている。
Claims (19)
- デバイス間でメッセージを交換する方法であって、
第１の通信デバイスを準備する工程と、
第２の通信デバイスを準備する工程と、
第１の公開鍵および第１の秘密鍵を含む第１の非対称鍵ペアを準備する工程と、
ルート状態を提供する工程と、
前記第１の公開鍵を前記第１のデバイスに保存する工程と、
前記第１の秘密鍵を前記第２のデバイスに保存する工程と、
前記ルート状態を前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスに保存する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、第１のエポック（ｅｐｏｃｈ）鍵ならびに第２の秘密鍵および第２の公開鍵を含む第２の非対称鍵ペアを生成する工程であって、
前記第１のエポック鍵は、少なくとも部分的に前記第１の公開鍵に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスから前記第１のエポック鍵および前記第２の公開鍵を送信する工程と、
前記第２のデバイスが前記第１のエポック鍵および前記第２の公開鍵を受信する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１のリフレッシュ鍵を生成する工程であって、
前記第１のリフレッシュ鍵は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の公開鍵および前記ルート状態に基づいて生成され、
前記第１のリフレッシュ鍵は、前記第１のエポック鍵に対応する秘密鍵を必要とすることなく前記第１のデバイスにおいて生成され、
前記第１のリフレッシュ鍵は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の秘密鍵、前記第１のエポック鍵、および前記ルート状態に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１の状態を生成する工程であって、
前記第１の状態は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の公開鍵および前記ルート状態に基づいて生成され、
前記第１の状態は、前記第１のエポック鍵に対応する秘密鍵を必要とすることなく前記第１のデバイスにおいて生成され、
前記第１の状態は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の秘密鍵、前記第１のエポック鍵、および前記ルート状態に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスにおいて個別に第１のメッセージ鍵を生成する工程であって、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記第１のメッセージ鍵は、少なくとも部分的に前記第１の状態および前記第１のリフレッシュ鍵に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスにおいて、第１のメッセージを前記第１のメッセージ鍵で暗号化する工程と、
前記第２のデバイスが前記暗号化された第１のメッセージを受信する工程と、
前記第２のデバイスにおいて、暗号化された前記第１のメッセージを前記第１のメッセージ鍵で復号する工程とを備える方法。 - 前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスにおいて個別に第２のメッセージ鍵を生成する工程であって、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記第２のメッセージ鍵は、少なくとも部分的に前記第１の状態および前記第１のメッセージ鍵に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスにおいて、第２のメッセージを前記第２のメッセージ鍵で暗号化する工程と、
前記第１のデバイスから前記暗号化された第２のメッセージを送信する工程と、
前記第２のデバイスが前記暗号化された第２のメッセージを受信する工程と、
前記第２のデバイスにおいて、暗号化された前記第２のメッセージを前記第２のメッセージ鍵で復号する工程とをさらに備える、請求項１に記載の方法。 - 前記第２のデバイスにおいて、第２のエポック鍵ならびに第３の秘密鍵および第３の公開鍵を含む第３の非対称鍵ペアを生成する工程であって、
前記第２のエポック鍵は、少なくとも部分的に前記第２の公開鍵に基づいて生成される工程と、
前記第２のデバイスから前記第２のエポック鍵および前記第３の公開鍵を送信する工程と、
前記第１のデバイスが前記第２のエポック鍵および前記第３の公開鍵を受信する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第２のリフレッシュ鍵を生成する工程であって、
前記第２のリフレッシュ鍵は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第２の公開鍵および前記第１の状態に基づいて生成され、
前記第２のリフレッシュ鍵は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第２の秘密鍵、前記第２のエポック鍵、および前記第１の状態に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第２の状態を生成する工程であって、
前記第２の状態は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第２の公開鍵および前記第１の状態に基づいて生成され、
前記第２の状態は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第２の秘密鍵、前記第２のエポック鍵、および前記第１の状態に基づいて生成される工程とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の方法。 - 前記第２のデバイスから前記第２のエポック鍵および前記第３の公開鍵を送信する工程を実行する前に、前記第２のデバイスから前記第１のメッセージ鍵を削除する工程をさらに備える、請求項３に記載の方法。
- 前記第１のデバイスにおいて、前記第１のメッセージ鍵に関連付けられた第１のメッセージインデックスおよび前記第１の状態に関連付けられた第１のエポックインデックスを生成する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、前記第１のメッセージインデックスおよび前記第１のエポックインデックスを含む第１のヘッダを生成する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、前記ヘッダおよび前記第１の暗号化されたメッセージを含む第１の暗号文を生成する工程と、
前記第１のデバイスから前記第１の暗号文を送信する工程とをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第２のデバイスが前記第１の暗号文を受信する工程と、
前記第２のデバイスが前記第１のメッセージインデックスおよび前記第１のエポックインデックスに基づいて前記第１のメッセージ鍵を検証する工程とをさらに備える、請求項５に記載の方法。 - 前記第１のデバイスにおいて、前記第１のエポック鍵および前記第２の公開鍵を含む第１のヘッダを生成する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、前記ヘッダおよび前記第１の暗号化されたメッセージを含む第１の暗号文を生成する工程と、
前記第１のデバイスから前記第１の暗号文を送信する工程とをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ルート状態を提供する工程は、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれがルート鍵を受信する工程と、
前記ルート鍵をそれぞれの擬似ランダム関数に提供して、ルート状態を各擬似ランダム関数の出力として生成することによって、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に前記ルート状態を生成する工程とをさらに含む、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１の共有鍵を生成する工程をさらに備え、
前記第１の共有鍵は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の公開鍵に基づいて生成され、
前記第１の共有鍵は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の秘密鍵および前記第１のエポック鍵に基づいて生成され、
前記第１のリフレッシュ鍵は、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記第１の共有鍵および前記ルート状態に基づいて生成され、
前記第１の状態は、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記第１の共有鍵および前記ルート状態に基づいて生成される、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。 - 擬似ランダム関数への入力として前記共有鍵および前記ルート状態を提供する工程と、
前記擬似ランダム関数からの出力として前記第１の状態および前記第１のリフレッシュ鍵を生成する工程とをさらに備える、請求項９に記載の方法。 - 前記第１の状態で乱数ジェネレータを初期化する工程と、
前記乱数ジェネレータへの入力として前記第１のリフレッシュ鍵を提供する工程と、
前記乱数ジェネレータからの出力として前記第１のメッセージ鍵を生成する工程と、
前記乱数ジェネレータへの入力として前記第１のメッセージ鍵を提供する工程と、
前記乱数ジェネレータからの出力として前記第２のメッセージ鍵を生成する工程とをさらに備える、請求項２から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第１の状態で乱数ジェネレータを初期化する工程と、
前記第１の状態に初期化された前記乱数ジェネレータへの入力として、前記第１のリフレッシュ鍵を提供する工程と、
前記第１の状態に初期化されて前記第１のリフレッシュ鍵が提供された前記乱数ジェネレータからの出力として、前記第１のメッセージ鍵を生成する工程と、
第２の状態で前記乱数ジェネレータを初期化する工程と、
前記第２の状態に初期化された前記乱数ジェネレータからの出力として、前記第２のメッセージ鍵を生成する工程とをさらに備える、請求項２または請求項５から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。 - デバイス間でメッセージを交換する方法であって、
第１の通信デバイスを準備する工程と、
第２の通信デバイスを準備する工程と、
第１の公開鍵および第１の秘密鍵を含む第１の非対称鍵ペアを準備する工程と、
疑似乱数ジェネレータを準備する工程と、
前記第１の公開鍵を前記第１のデバイスに保存する工程と、
前記第１の秘密鍵を前記第２のデバイスに保存する工程と、
前記疑似乱数ジェネレータを前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの両方に保存する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、第１のエポック鍵ならびに第２の秘密鍵および第２の公開鍵を含む第２の非対称鍵ペアを生成する工程であって、
前記第１のエポック鍵は、少なくとも部分的に前記第１の公開鍵に基づいて生成される工程と、
前記第１のデバイスから前記第１のエポック鍵および前記第２の公開鍵を送信する工程と、
前記第２のデバイスが前記第１のエポック鍵および前記第２の公開鍵を受信する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１のメッセージ鍵を生成する工程であって、
前記第１のメッセージ鍵は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の公開鍵に基づいて生成され、
前記第１のメッセージ鍵は、前記第１のエポック鍵に対応する秘密鍵を必要とすることなく前記第１のデバイスにおいて生成され、
前記第１のメッセージ鍵は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の秘密鍵および前記第１のエポック鍵に基づいて生成される工程と、
前記疑似乱数ジェネレータへの入力として前記第１のメッセージ鍵を提供することにより、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第２のメッセージ鍵を生成し、当該第２のメッセージ鍵は、前記第１のメッセージ鍵を提供した結果としての前記疑似乱数ジェネレータの出力として得られる工程と、
前記第１のデバイスにおいて、第１のメッセージを前記第１のメッセージ鍵で暗号化し、第２のメッセージを前記第２のメッセージ鍵で暗号化する工程と、
前記第１のデバイスから、前記暗号化された第１のメッセージおよび前記暗号化された第２のメッセージを含む第１のエポックを送信する工程と、
前記第２のデバイスが前記第１のエポックを受信する工程と、
前記第２のデバイスにおいて、前記暗号化された第１のメッセージを前記第１のメッセージ鍵で復号し、前記第２の暗号化されたメッセージを前記第２のメッセージ鍵で復号する工程と、
前記第２のデバイスにおいて、第２のエポック鍵ならびに第３の秘密鍵および第３の公開鍵を含む第３の非対称鍵ペアを生成する工程であって、
前記第２のエポック鍵は、少なくとも部分的に前記第２の公開鍵に基づいて生成される工程と、
前記第２のデバイスから前記第２のエポック鍵および前記第３の公開鍵を送信する工程と、
前記第１のデバイスが前記第２のエポック鍵および前記第３の公開鍵を受信する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第３のメッセージ鍵を生成する工程であって、
前記第３のメッセージ鍵は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第２の公開鍵に基づいて生成され、
前記第３のメッセージ鍵は、前記第２のエポック鍵に対応する秘密鍵を必要とすることなく前記第２のデバイスにおいて生成され、
前記第３のメッセージ鍵は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第２の秘密鍵および前記第２のエポック鍵に基づいて生成される工程と、
前記第２のデバイスにおいて、第３のメッセージを前記第３のメッセージ鍵で暗号化する工程と、
前記第２のデバイスから前記暗号化された第３のメッセージを含む第２のエポックを送信する工程と、
前記第２のデバイスから前記暗号化された第３のメッセージを含む前記第２のエポックを送信する工程の前に、前記第２のデバイスから前記第１のメッセージ鍵および前記第２のメッセージ鍵を削除する工程とを備える方法。 - 複数のエポックを送信する工程をさらに備え、
各エポックは、１つ以上の暗号化されたメッセージを含み、
前記複数のエポックの各エポックにおける前記１つ以上の暗号化されたメッセージは、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの一方のみから送信され、
前記複数のエポックは、前記第２のデバイスに送信されたエポックの後に、前記第１のデバイスに送信されたエポックが続き、さらにその後に、前記第２のデバイスに送信された別のエポックが続くように交互に送信される、請求項１３に記載の方法。 - 前記第１のデバイスにおいて第１のヘッダを生成する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、前記第１のヘッダおよび前記第１の暗号化されたメッセージを含む第１の暗号文を生成する工程と、
前記第１のデバイスにおいて、平文の前記第１のヘッダを前記第１の暗号文に付加する工程と、
前記第１のデバイスから前記第１の暗号文および前記平文の第１のヘッダを送信する工程とをさらに備える、請求項１３または請求項１４に記載の方法。 - 前記第２のデバイスが前記第１の暗号文および前記平文の第１のヘッダを受信する工程と、
前記第２のデバイスが前記平文の第１のヘッダに基づいて前記暗号文を認証する工程とをさらに備える、請求項１５に記載の方法。 - 前記第１のデバイスにおいて、メッセージインデックスを生成する工程をさらに備え、
前記第１のデバイスにおいて前記第１のヘッダを生成する工程は、前記メッセージインデックスを含むように前記第１のヘッダを生成する工程をさらに含み、
前記第２のデバイスが前記平文の第１のヘッダに基づいて前記暗号文を認証する工程は、前記メッセージインデックスに基づいて第ｎのメッセージ鍵を生成する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。 - 前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいてルート状態を提供する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記ルート状態に基づいて前記疑似乱数ジェネレータを初期化する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記ルート状態に基づいて更新状態を生成する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記更新状態に基づいて前記疑似乱数ジェネレータを再初期化する工程とをさらに備える、請求項１３から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいてルート状態を提供する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１の共有鍵を生成する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１の状態を生成する工程と、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１のリフレッシュ鍵を生成する工程とさらに備え、
前記第１の共有鍵は、前記第１のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の公開鍵に基づいて生成され、
前記第１の共有鍵は、前記第２のデバイスにおいて少なくとも部分的に前記第１の秘密鍵および前記第１のエポック鍵に基づいて生成され、
前記第１のリフレッシュ鍵は、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記共有鍵および前記ルート状態に基づいて生成され、
前記第１の状態は、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記第１の共有鍵および前記ルート状態に基づいて生成され、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて個別に第１のメッセージ鍵を生成する工程は、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、前記第１の状態で前記疑似乱数ジェネレータを初期化する工程と、
前記初期化された疑似乱数ジェネレータへの入力として、前記第１のリフレッシュ鍵を提供する工程と、
前記疑似乱数ジェネレータが、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスのそれぞれにおいて、少なくとも部分的に前記第１のリフレッシュ鍵に基づいて前記第１のメッセージ鍵を生成する工程とをさらに含む、請求項１３から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/267,819 | 2019-02-05 | ||
| US16/267,819 US10412063B1 (en) | 2019-02-05 | 2019-02-05 | End-to-end double-ratchet encryption with epoch key exchange |
| PCT/US2019/050139 WO2020162982A1 (en) | 2019-02-05 | 2019-09-09 | End-to-end double-ratchet encryption with epoch key exchange |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022519688A true JP2022519688A (ja) | 2022-03-24 |
| JP7353375B2 JP7353375B2 (ja) | 2023-09-29 |
Family
ID=67845117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021545987A Active JP7353375B2 (ja) | 2019-02-05 | 2019-09-09 | エポック鍵交換を用いたエンドツーエンドの二重ラチェット暗号化 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10412063B1 (ja) |
| EP (1) | EP3921971A1 (ja) |
| JP (1) | JP7353375B2 (ja) |
| KR (1) | KR102619383B1 (ja) |
| WO (1) | WO2020162982A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI835580B (zh) * | 2023-03-09 | 2024-03-11 | 中華電信股份有限公司 | 多終端之端對端加密通訊方法及電腦可讀媒介 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10574451B2 (en) * | 2017-10-19 | 2020-02-25 | Bank Of America Corporation | Method and apparatus for perfect forward secrecy using deterministic hierarchy |
| US11394565B2 (en) * | 2019-06-18 | 2022-07-19 | Intel Corporation | Asymmetric device attestation using physically unclonable functions |
| US11153080B1 (en) * | 2020-07-29 | 2021-10-19 | John A. Nix | Network securing device data using two post-quantum cryptography key encapsulation mechanisms |
| KR20220052016A (ko) * | 2020-10-20 | 2022-04-27 | 삼성전자주식회사 | 스토리지 장치에서의 보안 동작을 위한 키 교환 방법 및 이를 이용한 접근 권한 이관 방법 |
| CN114697054B (zh) * | 2020-12-26 | 2023-10-27 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 数据的传输方法、装置、电子设备及计算机存储介质 |
| US12003629B2 (en) | 2020-12-30 | 2024-06-04 | John A. Nix | Secure server digital signature generation for post-quantum cryptography key encapsulations |
| CN113037474B (zh) * | 2021-03-01 | 2022-09-23 | 南京大学 | 一种非对称的量子会议密钥协商方法及系统 |
| CN113630407B (zh) * | 2021-08-02 | 2022-12-27 | 中电信量子科技有限公司 | 使用对称密码技术增强mqtt协议传输安全的方法和系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007189456A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 暗号化方法と復号方法、それらの方法を利用した装置、システム、プログラムおよび記録媒体 |
| JP2007316108A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 暗号化装置、復号装置、暗号化方法、復号方法、それらの方法を用いたプログラム、および記録媒体 |
| WO2018016330A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 日本電信電話株式会社 | 通信端末、サーバ装置、プログラム |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4731840A (en) | 1985-05-06 | 1988-03-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for encryption and transmission of digital keying data |
| US5748735A (en) | 1994-07-18 | 1998-05-05 | Bell Atlantic Network Services, Inc. | Securing E-mail communications and encrypted file storage using yaksha split private key asymmetric cryptography |
| US5737419A (en) | 1994-11-09 | 1998-04-07 | Bell Atlantic Network Services, Inc. | Computer system for securing communications using split private key asymmetric cryptography |
| US6694025B1 (en) | 1999-06-02 | 2004-02-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for secure distribution of public/private key pairs |
| US7181016B2 (en) | 2003-01-27 | 2007-02-20 | Microsoft Corporation | Deriving a symmetric key from an asymmetric key for file encryption or decryption |
| WO2006003675A2 (en) | 2004-07-12 | 2006-01-12 | Syed Ibrahim Abdul Hameed Khan | System, method of generation and use of bilaterally generated variable instant passwords |
| KR100988198B1 (ko) | 2010-05-31 | 2010-10-18 | 주식회사 아이넵 | 분산 컴퓨팅 기반 유틸리티 컴퓨팅 환경에서의 정보유출 방지를 위한 암호화 방법 및 이를 위한 시스템 |
| US20130028419A1 (en) | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Debabrata Das | System and a method for use in a symmetric key cryptographic communications |
| US9032212B1 (en) * | 2013-03-15 | 2015-05-12 | Emc Corporation | Self-refreshing distributed cryptography |
| US9225516B1 (en) | 2013-10-03 | 2015-12-29 | Whatsapp Inc. | Combined authentication and encryption |
| US9698976B1 (en) | 2014-02-24 | 2017-07-04 | Wickr Inc. | Key management and dynamic perfect forward secrecy |
| US9923844B1 (en) | 2014-07-30 | 2018-03-20 | Whatsapp Inc. | Conveying instant messages via HTTP |
| US9929863B2 (en) | 2015-10-30 | 2018-03-27 | Palo Alto Research Center Incorporated | System and method for efficient and semantically secure symmetric encryption over channels with limited bandwidth |
| US9584493B1 (en) | 2015-12-18 | 2017-02-28 | Wickr Inc. | Decentralized authoritative messaging |
| US9596079B1 (en) | 2016-04-14 | 2017-03-14 | Wickr Inc. | Secure telecommunications |
| US10367792B2 (en) | 2016-08-25 | 2019-07-30 | Orion Labs | End-to end encryption for personal communication nodes |
| US10129223B1 (en) | 2016-11-23 | 2018-11-13 | Amazon Technologies, Inc. | Lightweight encrypted communication protocol |
| US10230524B2 (en) | 2017-01-26 | 2019-03-12 | Wickr Inc. | Securely transferring user information between applications |
| US10735384B2 (en) | 2017-02-17 | 2020-08-04 | Whatsapp Inc. | Techniques for key ratcheting with multiple step sizes |
| US10582036B2 (en) | 2017-02-17 | 2020-03-03 | Whatsapp Inc. | Methods and systems for generating an ephemeral content message |
-
2019
- 2019-02-05 US US16/267,819 patent/US10412063B1/en active Active
- 2019-09-09 WO PCT/US2019/050139 patent/WO2020162982A1/en unknown
- 2019-09-09 JP JP2021545987A patent/JP7353375B2/ja active Active
- 2019-09-09 EP EP19773618.4A patent/EP3921971A1/en active Pending
- 2019-09-09 US US17/428,809 patent/US11831764B2/en active Active
- 2019-09-09 KR KR1020217028260A patent/KR102619383B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007189456A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 暗号化方法と復号方法、それらの方法を利用した装置、システム、プログラムおよび記録媒体 |
| JP2007316108A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 暗号化装置、復号装置、暗号化方法、復号方法、それらの方法を用いたプログラム、および記録媒体 |
| WO2018016330A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 日本電信電話株式会社 | 通信端末、サーバ装置、プログラム |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ALWEN, J., CORETTI, S. AND DODIS, Y.: "The Double Ratchet: Security Notions, Proofs, and Modularization for the Signal Protocol", CRYPTOLOGY EPRINT ARCHIVE, vol. Paper 2018/1037 ver:20181207:142143, JPN6023033205, 7 December 2018 (2018-12-07), pages 1 - 48, ISSN: 0005133504 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI835580B (zh) * | 2023-03-09 | 2024-03-11 | 中華電信股份有限公司 | 多終端之端對端加密通訊方法及電腦可讀媒介 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220131838A1 (en) | 2022-04-28 |
| US10412063B1 (en) | 2019-09-10 |
| WO2020162982A1 (en) | 2020-08-13 |
| KR20210124368A (ko) | 2021-10-14 |
| EP3921971A1 (en) | 2021-12-15 |
| JP7353375B2 (ja) | 2023-09-29 |
| US11831764B2 (en) | 2023-11-28 |
| KR102619383B1 (ko) | 2023-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7353375B2 (ja) | エポック鍵交換を用いたエンドツーエンドの二重ラチェット暗号化 | |
| US11575660B2 (en) | End-to-end encryption for personal communication nodes | |
| RU2736870C1 (ru) | Комплекс для защищенной передачи данных в цифровой сети передачи данных с использованием однопроходной системы квантового распределения ключей и способ согласования ключей при работе комплекса | |
| US8259934B2 (en) | Methods and devices for a chained encryption mode | |
| CN104023013A (zh) | 数据传输方法、服务端和客户端 | |
| US12010216B2 (en) | Computer-implemented system and method for highly secure, high speed encryption and transmission of data | |
| KR102172181B1 (ko) | 실시간 데이터 전송을 위한 블록 암호 장치 및 방법 | |
| US11528127B2 (en) | Computer-implemented system and method for highly secure, high speed encryption and transmission of data | |
| CN114726538A (zh) | 一种基于区块链环签名的隐蔽通信方法 | |
| CN111049738B (zh) | 基于混合加密的电子邮件数据安全保护方法 | |
| KR100551992B1 (ko) | 어플리케이션 데이터의 암호화 및 복호화 방법 | |
| KR20020051597A (ko) | 비대칭키 암호 알고리즘을 이용한 데이터 암호화 시스템및 그 방법 | |
| CN111901101B (zh) | 一种密钥更新方法与系统 | |
| JP4150328B2 (ja) | ハイブリッド暗号装置およびハイブリッド暗号・復号方法 | |
| JP5314240B2 (ja) | 通信路システム | |
| Strenzke et al. | Legacy Encryption Downgrade Attacks against LibrePGP and CMS | |
| Cho et al. | Secure deployment of quantum key distribution in optical communication systems | |
| TWI248276B (en) | System and method for secure encryption | |
| CN118316613A (en) | Lightweight channel encryption method, device, equipment and storage medium | |
| CN118338291A (zh) | 一种应急通信无线Mesh自组网身份认证与数据安全传输方法 | |
| CN118214558A (zh) | 一种数据流通处理方法、系统、装置及存储介质 | |
| CN116846541A (zh) | 一种基于sm3摘要算法的私有网络组件通信方法和系统 | |
| Yu | An RC4 based lightweight security protocol. | |
| Suttuchaya et al. | Chain rule protection over the internet using PUGGAD algorithm |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220804 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230724 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230822 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230919 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7353375 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |