JP2022542095A - 強化された安全な暗号化及び復号化システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】一形態では、データ作成装置が一時的対称鍵技術（ＴＳＫＴ）システムにおいてデータペイロードを他のデバイスに安全に送信するための方法は、コマンド及び制御サーバから第１のシード及びフォーミュラを受信することを含む。第２のシードが生成され、第１のシードと第２のシードは、フォーミュラを用いて結合されてデータシードを作成する。第１のシードを用いて第１の鍵が生成され、第２のシードは、第１の鍵を用いて暗号化されて暗号化された第２のシードを形成する。データシードを用いて第２の鍵が生成され、データペイロードは、第２の鍵を用いて暗号化されて暗号化されたデータペイロードを形成する。暗号化されたデータペイロード及び暗号化された第２のシードは安全なコンテナ内で結合され、続いて全ての鍵及びシード並びにフォーミュラが破棄される。【選択図】図６

Description

本開示は、一般的にデータセキュリティに関し、より具体的には高レベルのセキュリティでデータを交換及び維持するための方法及びシステムに関する。

近年、機密ユーザ情報のデータ漏洩や侵害、盗難、又は「ハッキング」の報告が一般的になっている。脆弱性の多くは、パブリックネットワークを介したユーザデータの交換、セキュリティク証明又はパスワードが推測され得る又は自動的にエミュレートされ得るユーザに対してリモートアクセスを許可すること、及び侵害される可能性のあるシステム上でのデータの保存や検索に起因する。産業界では、種々のブロックや鍵のサイズを定義し、より大きなブロックや鍵のサイズに対してより高いレベルの複雑さを提供する高度暗号化標準(Advanced Encryption Standard)（ＡＥＳ）等の暗号化されたフォーマットでデータを保存及び送信するための方法及びアルゴリズムを開発してきた。「ＡＥＳ－１２８」として知られる一般的なＡＥＳ標準は、非常に困難ではあるものの、理論的には発見され又はハッキングされる可能性がある。計算の複雑さがより高いＡＥＳ標準が開発されている一方で、多くのシステムは過去のものとなったＡＥＳ－１２８暗号化あるいは更に単純な暗号化を用いており、依然として攻撃に対して脆弱である。

公開鍵暗号化(public key encryption)（ＰＫＩ）アルゴリズムを用いる典型的なシステムは、公開鍵／秘密鍵暗号化を使用し、公開鍵は一般に利用可能であり、データを暗号化するために用いられるが、秘密鍵は秘密に保たれ、データを復号化することができる。秘密鍵は１つ以上のデバイスに保存されるので、コンピュータ自体が侵害又はハッキングされて秘密鍵が発見された場合、ＰＫＩ暗号化データを解読する計算の複雑さが回避可能になってしまい、機密ユーザデータが露呈してしまう可能性がある。

ＰＫＩシステムでは、証明機関(certificate authority)（ＣＡ）として知られる存在は、信頼できるユーザがデータにアクセスできるようにするために秘密鍵を発行する能力を有する。しかし、ＣＡ自体が侵害、ハッキング、又は盗難に遭うと、偽造証明が発行され、ユーザのデータが盗まれてしまう。

図１はここでの実施形態によるデータ作成装置によって用いられてよいフロー図を示す。

図２はここでの実施形態によるデータアクセス装置によって用いられてよいフロー図を示す。

図３はここに記載される種々の実施形態による図１及び２の一時的対称鍵技術(transient symmetric key technology)（ＴＳＫＴ）フローを実装することができるＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図４はデータ作成装置が安全なコンテナの作成を要求する場合における図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図５は安全なコンテナの作成の要求に応答するＣＣＳのアクションを示す図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図６は安全なコンテナの作成を示す図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図７は許可されたデータアクセス装置による安全なコンテナの検索を示す図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図８は安全なコンテナを復号化するための許可されたデータアクセス装置による要求を示す図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図９は許可されたデータアクセス装置による安全なコンテナの検索に対する要求にＣＣＳが応答する場合における図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

図１０はデータアクセス装置が安全なコンテナを復号化する場合における図３のＴＳＫＴシステムのブロック図を示している。

以下の説明において、異なる図面における同じ参照番号の使用は、類似又は同一の事項を示す。特に断りのない限り、「結合された(coupled)」という単語及びそれに関連する動詞の形態は、当該技術分野において知られている手段による直接的な接続及び間接的な電気接続の両方を含み、特に断りのない限り、直接的な接続の任意の説明は、適切な形態の間接的な電気接続も用いる代替の実施形態を意味する。

ここに説明される技術による暗号化及び／又は復号化は、暗号化鍵及び復号化鍵をユーザのシステム上で一時的なものにすることによって既知の公開鍵／秘密鍵システムを大幅に改善し、その結果、それらは、ハッキングの重大なリスクを伴って鍵を露呈するのには短すぎる期間だけしか存在しない。システムは、暗号化及び復号化の両方に同じプロセスが用いられるという点において対称的である。システムは、事実上ハッキングされ得ないデータ用の安全な「コンテナ」を定義する。

一般に、本発明者らは、鍵がオンデマンドで生成され、暗号化及び復号化に必要である間、短期間だけしか存在しないようにすることを可能にする一時的で対称的な鍵方法を考案した。このアプローチでは、新しい一時的対称鍵技術(transient symmetric key technology)（ＴＳＫＴ）を活用する分散型のゼロトラストのエンドツーエンド暗号化アーキテクチャ(distributed, zero-trust, end-to-end encryption architecture)を利用する。鍵がもはや不要になると、それらの鍵は値を上書きすることによってデジタル的に破棄される。

強化された鍵管理プロセスにおいては、通常、３つの固有の参加者、即ちデータ作成装置とデータアクセス装置とコマンド及び制御サーバとが存在する。データ作成装置は、データを作成しそれを暗号化する。データアクセス装置は、暗号化されたデータへのアクセス権を有する。コマンド及び制御サーバは、暗号化されたデータに対する全ての作成装置及びアクセス装置の権利を認証し、確認し、及び許可する。

また、データを暗号化するために用いることができる２つのタイプの鍵、即ち非対称なもの及び対称なものが存在する。公開鍵インフラストラクチャ(Public-Key Infrastructure)（ＰＫＩ）としても知られる非対称暗号化では、一対の鍵（公開鍵と秘密鍵）を用いてデータを暗号化及び復号化する。伝統的に、ネットワークユーザは、証明機関から公開鍵と秘密鍵のペアを受け取る。暗号化されたメッセージを送信したい他のユーザは、目的の受信者の公開鍵をその受信者から直接、又は公開ディレクトリから取得することができる。この鍵を用いてデータを暗号化し、それを受信者に送信する。受信者がメッセージを受け取ると、受信者の秘密鍵でメッセージを復号化し、この秘密鍵には他の誰もアクセスしないはずである。

しかし、これは、ここで説明される分散型のゼロトラストのエンドツーエンド暗号化アーキテクチャには当てはまらない。ここで説明されるアーキテクチャにおいては、証明機関は不要である。更に、ＴＳＫＴは、サーバがユーザのために公開鍵／秘密鍵を使用し、保存し、及び管理する必要性を排除する。クライアントマシンは、必要に応じてローカルでそれらマシン自身の公開鍵／秘密鍵を生成する。公開鍵は、安全なコンテナを作成する要求又は既存の安全なコンテナにアクセスする要求を作成するときに、ローカルクライアントによってサーバに送信される。その公開鍵はサーバ上には保存されない。

既知の対称暗号化は、データを暗号化及び復号化するために１つの鍵のみを利用する。対称鍵システムは一般的にはより単純で高速ではあるが、主な欠点は、通信を試みている２つの当事者が何らかの形で安全な方法において鍵を交換する必要があることである。ここでＴＫＳＴが役立つものであり、ＴＫＳＴの手順を以下に説明する。いくつかの実施形態によるＴＫＳＴシステムを具体的な例とともに説明する。
例示的なＴＫＳＴフロー

図１はここでの実施形態によるデータ作成装置によって用いられてよいフロー図１００を示す。図１に示す例では、破線は、ＴＬＳベースのプロトコルを用いるリンクを介したデータの流れを示している。実線は、特定のノード内で行われる処理ステップを表す。黒の鍵は、ＡＥＳを用いて符号化された鍵である。灰色の鍵は、ＲＳＡ又はＥＣＣを用いて符号化された鍵である。他の実施形態においては、他のリンクプロトコル並びに鍵暗号化及び復号化標準も用いられ得る。ＴＫＳＴ方法を用いて、データ作成装置／プロテクタは以下の手順を実行する。
データ作成装置／プロテクタ
１．作成装置（例えば図１のクライアント１）は信用証明を有しており、公開鍵及び秘密鍵（ＲＳＡ又はＥＣＣ）を生成する。
２．作成装置は、安全なコンテナを作成するためにコマンド及び制御サーバ（ＣＣＳ）（以下「サーバ」）からの許可を要求する。
３．サーバは要求を認証及び確認する。
４．サーバは疑似乱数発生器(Pseudo Random Number Generator)（ＰＲＮＧ）を介してシードＡを生成し、サーバはランダムに一意的なフォーミュラを生成する。
５．サーバは、シードＡのコピーとフォーミュラを作成装置の公開鍵、例えばＥＣＣ５２１公開鍵で暗号化する。
６．サーバはシードＡ及びフォーミュラを暗号化しそれらを保存する。
７．サーバは、暗号化されたシードＡ及びフォーミュラを、ＳＳＬを介して、又は図１に示すようにＴＬＳを介してクライアントに渡す。
８．作成装置は、秘密鍵を用いてシードＡ及びフォーミュラを復号化する。
９．作成装置は、ＰＲＮＧを介してローカルデバイス上でシードＢを生成する。
１０．作成装置は、フォーミュラを用いてシードＡとシードＢを結合して、データシードとしても知られるシードＣを作成する。
１１．作成装置はペイロードを生成する。
１２．作成装置は、シードＡを用いてＡＥＳ鍵１を生成する。
１３．データシード（Ｃ）は、ＡＥＳ鍵２を生成するために用いられる。
１４．作成装置は、ＡＥＳ鍵２を用いてペイロードを暗号化する。
１５．作成装置は、ＡＥＳ鍵１を用いてシードＢを暗号化する。
１６．ＡＥＳ鍵及びシードは、作成装置によって破棄される。
１７．作成装置は、ペイロード、暗号化されたシードＢ、及び他のデータを１つのコンテナ内に結合する。
１８．作成装置は、新しい安全なコンテナのＣＣＳでの登録を終了する。
１９．コンテナは、例えばクラウドストレージサーバに対して輸送又は保存の準備ができている。

図１に示すように、フロー１００におけるプロセスノード１１０で、クライアント１とも称されるデータ作成装置は、機密データを保護することを要求し、またクライアント１がアクセスを許可したい他のものによってそのデータがアクセスされ得るようにそのデータのための安全なコンテナを作成することを要求する。クライアント１は、信用証明を有しており、図１に示される例においては、ＥＣＣ／５２１暗号化を用いて公開鍵及び秘密鍵を生成する。代替的には、公開鍵及び秘密鍵はＲＳＡを用いて作成され得る。クライアント１は、その公開鍵をコマンド及び制御サーバ（ＣＣＳ）に送信する。続いて、クライアント１が安全なコンテナを作成したい場合、クライアント１はＣＣＳとの安全なセッションを確立し、安全なコンテナを作成する許可を要求する前に、クライアント１の公開鍵を用いて対称ＡＥＳセッション鍵を作成する。クライアント１とＣＣＳの間の通信は、インターネット接続を介したＴＬＳ／２０４８等の安全なプロセスを用いて、ユーザを認証し、要求を確認し、シードＡを生成する。プロセスノード１２０では、ＣＣＳは、例えばデータ作成装置のＥＣＣ５２１公開鍵を用いて生成されたＡＥＳセッション鍵で暗号化されたシードＡを生成し、プロセスノード１２２に示すように、暗号化されたシードＡをクライアント１に送信する。

プロセスノード１３０では、クライアント１は、シードＡを受信し、ＡＥＳセッション鍵を用いてシードＡを復号化する。プロセスノード１３２では、クライアント１は、ＡＥＳ鍵１を用いてシードＢを暗号化する。プロセスノード１４０では、クライアント１はＰＲＮＧを用いてシードＢを生成する。プロセスノード１４２では、クライアント１はシードＡ及びＢを用いてフォーミュラに従ってシードＣを作成する。プロセスノード１４６では、クライアント１はシードＣを用いて鍵、即ちＡＥＳ鍵２を生成し、プロセスノード１４８では、クライアント１はＡＥＳ鍵２を用いてデータペイロード、即ち保護したい機密データを暗号化する。

プロセスノード１５０では、クライアント１は、暗号化されたシードＢ及び暗号化されたデータペイロードを種々のメタデータとともに結合して、安全なコンテナを作成する。プロセスノード１６０では、クライアント１は、使用後に全てのＡＥＳ鍵及びシード並びにフォーミュラを、それらの全ての暗号化された形態を含めて破棄する。プロセスノード１６０では、クライアント１は、ＡＥＳセッション鍵を用いて暗号化されたメタデータをＣＣＳに送信することにより、新しい安全なコンテナのＣＣＳでの登録を完了する。最後に、プロセスノード１７０では、クライアント１は、ＴＬＳ／２０４８を安全に用いて、安全なコンテナを図１に示すようなクラウドストレージサーバ等のストレージサーバに送信する。
図２はここでの実施形態によるデータアクセス装置によって用いられてよいフロー図２００を示す。ＴＫＳＴ方法を用いて、クライアント２とも称されるデータアクセス装置は以下のステップを行う。
データアクセス装置
１．データアクセス装置（以下「アクセス装置」）は信用証明を有しており、公開鍵及び秘密鍵（ＲＳＡ又はＥＣＣ）を生成する。
２．アクセス装置は、クラウド又は他の媒体から安全なコンテナを受信する。
３．アクセス装置は安全なコンテナを開き、暗号化されたデータへのアクセスを要求するプロセスを開始する。
４．アクセス装置は、ＳＳＬ又はＴＬＳ接続を介して公開鍵及びコンテナメタデータをＣＣＳに送信する。
５．サーバは要求を許可し、開く必要のあるコンテナのためのシードＡ及びフォーミュラを検索する。
６．サーバは、アクセス装置公開鍵を用いてシードＡ及びフォーミュラを暗号化する。
７．サーバは、暗号化されたシードＡ及びフォーミュラを、ＳＳＬ又はＴＬＳ接続を介してアクセス装置に渡す。
８．アクセス装置は、その秘密鍵を用いてコンテナを復号化する。
９．アクセス装置は、シードＡを用いてＡＥＳ鍵１を生成する。
１０．アクセス装置は、ＡＥＳ鍵１を用いてシードＢ及びフォーミュラを復号化する。
１１．アクセス装置は、サーバにより提供されたフォーミュラを用いてシードＡとシードＢを結合して、シードＣを作成する。
１２．アクセス装置は、シードＣを用いてＡＥＳ鍵２を生成する。
１３．アクセス装置は、ＡＥＳ鍵２を用いてペイロードを復号化し、ペイロードは、例えばローカルクライアントの安全なビューアによって表示可能である。
１４．アクセス装置は、全てのシード及びＡＥＳ鍵を破棄する。

フロー図２００におけるプロセスノード２１０で、クラウドストレージサーバ等の媒体は、図１に示すようにデータ作成装置によって以前に作成及びアップロードされた安全なコンテナを記憶する。クライアント２とも称されるデータアクセス装置は、安全なコンテナ内のデータにアクセスすることを要求する。クライアント２は、ＴＬＳ／２０４８を用いてクラウドストレージサーバとの安全なセッションを確立し、クラウドストレージサーバは、ＴＬＳセッション鍵を安全に用いてデータを転送する。プロセスノード２２０では、クライアント２は安全なコンテナを受信するが、それをまだ復号化することはできない。クライアント２は公開鍵と秘密鍵のペアを作成するか、すでに作成しており、クライアント２は、ＴＬＳ／２０４８セッション鍵等の少なくとも１つのＡＥＳセッション鍵を再び安全に用いて、ＣＣＳにアクセスする要求を安全なコンテナからの公開鍵及びメタデータとともに送信する。プロセスノード２３０では、ＣＣＳは要求を認証し、クライアント２をユーザとして確認し、アクセス権を決定する。プロセスノード２３２では、ＣＣＳは、安全なコンテナに関連付けられたシードＡ及びフォーミュラを検索し、ＡＥＳセッション鍵を用いて暗号化する。プロセスノード２４０では、クライアント２は、対応するＡＥＳセッション鍵を用いてシードＡ及びフォーミュラを受信し、それらを復号化する。プロセスノード２４２では、クライアント２は、ＡＥＳ鍵１として知られる第１の鍵をシードＡから生成し、プロセスノード２４４では、ＡＥＳ鍵１を用いて、安全なコンテナ内の暗号化されたシードＢからシードＢを復号化する。プロセスノード２４６では、クライアント１は、フォーミュラを用いてシードＡとシードＢを結合してシードＣ、即ちデータシードを作成する。プロセスノード２４８では、クライアント２は、シードＣを用いてＡＥＳ鍵２として知られる第２の鍵を生成する。プロセスノード２５０では、クライアント２は、ＡＥＳ鍵２を用いてペイロード、即ちクライアント１が保護したい機密データであって、クライアント２がアクセスすることをクライアント１が許可したい機密データを復号化する。プロセスノード２６０では、クライアント２は、機密データへのアクセスを有する。図２に示す例では、クライアント２は、表示する権利を有するが、印刷し又は保存する権利を有していないので、クライアント２が利用可能な安全なビューアは、クライアント２が機密データを表示することを可能にする。プロセスノード２７０では、クライアント２は、使用後に全ての鍵及びシード並びにフォーミュラを、それらの全ての暗号化された形態を含めて破棄する。

ＴＫＳＴプロセスを用いて、ＣＣＳは、作成装置の機密データのコピーを受信せず、シードＡ及びフォーミュラのみを受信する。ＣＣＳがシードＡ及びフォーミュラを送信する場合、ＣＣＳは、ＴＬＳ又はＳＳＬのような対称ＡＥＳセッション鍵を用いるもの等、安全な通信プロトコルを用いる。また、ＡＥＳ鍵１及びＡＥＳ鍵２は、数マイクロ秒のオーダの非常に短い期間だけ存在し、それらが作成されたクライアント、即ちクライアント１又はクライアント２のいずれかは、使用後にそれらを安全に破棄することができる。
例示的なＴＳＫＴシステムの詳細

図３はここに記載される種々の実施形態による図１及び２のＴＳＫＴフローを実装することができるＴＳＫＴシステム３００のブロック図を示している。上述したように、ＴＳＫＴシステムは、４つの役割、即ちデータ作成装置、コマンド及び制御サーバ（ＣＣＳ）、ストレージサーバ、及びデータアクセス装置を定義する。いくつかの実施形態においては、同じ物理コンピュータシステムが、ＣＣＳ及びストレージサーバの両方として機能することができる。

ＴＳＫＴシステム３００は、データ作成装置３１０として機能する「クライアント１」と表示されたクライアントと、ＣＣＳ３２０として機能するファイルサーバシステムと、ストレージサーバ３３０として機能するクラウドストレージサーバ、エンタープライズサーバ、他のファイルサーバシステム、又は他の記憶媒体と、データアクセス装置３４０として機能する「クライアント２」と表示されたクライアントと、を含む。クライアント１及びクライアント２の各々は、例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォン等と関連付けられたものであってよく、一般的にそれらの各々は、ユーザの指示で保護され、説明されたような計算を行うデジタルファイルコンテンツを作成することが可能な任意のデータプロセッサ又はデータ処理システムであり得る。

クライアント１及びクライアント２は、既存の有線及び／又は無線コンピュータネットワークを用いてＣＣＳ３２０及びストレージサーバ３３０を含む他のコンポーネントと通信し、ＴＳＫＴシステム３００は、これらの通信パスを双方向の矢印として示している。典型的には、これらの通信パスは、セキュリティのためにＡＥＳセッション鍵（ＴＬＳ又はＳＳＬ）を用いるＴＣＰ／ＩＰプロトコルの安全な形態を実装するインターネット接続である。いくつかの実施形態においては、ＴＬＳセッション鍵の代わりにＳＳＬセッション鍵を用いてもよい。

先ず、データ作成装置３１０は、そのユーザがデータアクセス装置３４０にアクセスを許可したいファイル３１２を作成する。ファイルは、例えば、ワードプロセッシングドキュメント、プレーンテキストファイル、スプレッドシートファイル、ビジュアルプレゼンテーションファイル、写真、オーディオ録音、ビデオ録画等であり得る。ファイル３１２は、クレジットカード信用証明、ユーザパスワード、個人の健康情報、機密のビジネス情報、会社の営業秘密、弁護士の成果物又は弁護士と依頼人の特権通信、あるいは他の機密データを含むので、データ作成装置３１０に関連付けられたユーザは、ファイル３１２を保護したいと思うであろう。ファイル３１２は、データアクセス装置３１０に関連付けられたコンピュータのメモリ内に保存され、インターネット等のパブリックネットワークを介してデータアクセス装置３４０に送信される場合、ハッキング又は盗難に対して脆弱であり、またＣＣＳ３２０又はストレージサーバ３３０のいずれかに保存される場合、ハッキング又は盗難を受ける可能性がある。ＴＳＫＴシステム３００は、コンピュータネットワーク並びにＣＣＳ３２０及びストレージサーバ３３０を動作させる組織からのゼロトラストを想定している。

図４はデータ作成装置３１０が安全なコンテナの作成を要求する場合における図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図４００を示している。ここに説明される種々の実施形態による安全なコンテナを要求するために、データ作成装置３１０は、安全なコンテナの作成を要求する前に、先ず公開鍵と秘密鍵のペアを作成し、公開鍵をＣＣＳ３２０に送信する。例えば、データ作成装置３１０は、それに関連するコンピュータ上で実行されているアプリケーションを介して、クライアント３１０がそのアプリケーションをＣＣＳ３２０に登録するときに、データ作成装置３１０の公開鍵をＣＣＳ３２０に送信してよい。

続いて、データ作成装置３１０は、データをストレージサーバ３３０上で安全に保存することを要求し、又は他の手段を用いてデータアクセス装置３４０にデータを送信することを要求する。この時点で、データ作成装置３１０は、安全なコンテナを作成するための要求をＣＣＳ３２０に送信する。いくつかの実施形態においては、ユーザは、クライアント３１０の関連するコンピュータ上に常駐するソフトウェアを用いてその要求を作成する。一例では、ソフトウェアは、関連するコンピュータのオペレーティングシステムの下で実行されているスタンドアローンプログラムであり得る。別の例では、ソフトウェアは、ＥＭＡＩＬプログラム等の別のプログラムに緊密に結合されたプラグイン、アプレット、又はウィジェットであり得る。例示的な実施形態においては、ソフトウェアは、作成された安全なコンテナに関連するオプションをユーザが選択することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを表示する。好ましくは、ソフトウェアは、バックグラウンドで、ユーザには見えない方法でＣＣＳ３２０と相互作用して、より良いユーザエクスペリエンスを作成する。

図５は安全なコンテナの作成の要求に応答するＣＣＳ３２０のアクションを示す図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図５００を示している。ＣＣＳ３２０は、先ず、「Ｃ１」と表示されたタグを用いて、要求がデータ作成装置３１０からのものであると識別している安全なコンテナに関連付けられたＣＣＳ３２０のデータベース又はファイルシステム内に記録を作成する。ＣＣＳ３２０は、シードＡ（上述のシードＡ）及びランダムに一意的なフォーミュラを作成し、それらをＣＣＳ３２０のデータベース内で特定のクライアントに対する安全なコンテナ要求に関連付ける。次いで、ＣＣＳ３２０は、例えばＡＥＳセッション鍵を用いて、シードＡ及びランダムに一意的なフォーミュラを暗号化する。従って、暗号化されたシード及び暗号化されたフォーミュラを含むパブリックネットワーク通信は、従来のものではあるが非常に強力な暗号化技術を用いてそれ自体が保護される。

図６は、データ作成装置３１０、即ちクライアント１による安全なコンテナ３１４の作成を示す図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図６００を示している。上述のように、ＴＬＳセッション鍵を用いてＣＣＳ３２０と通信した後、データ作成装置３１０は、対応するセッション鍵を用いてシードＡ及びフォーミュラを復号化する。データ作成装置３１０は、擬似乱数発生器（ＰＲＮＧ）を用いてシードＢをローカルで生成する。次いで、データ作成装置３１０は、復号化されたフォーミュラを用いてシードＡとシードＢを結合して、シードＣ、即ちデータシードを作成する。

データ作成装置３１０はまた、シードＡを用いてＡＥＳ鍵１を生成し、ＡＥＳ鍵１を用いてシードＢを暗号化する。データ作成装置３１０は、データシード（シードＣ）を用いてＡＥＳ鍵２を生成し、ＡＥＳ鍵２を用いてデータペイロード、即ち保護されることが望まれるファイルを暗号化する。次いで、データ作成装置３１０は、暗号化された鍵２及び暗号化されたシードＢを種々のメタデータと結合して、「ＳＣ」と表示された安全なコンテナ３１４を形成する。メタデータは、コピー、印刷、及び／又は保存特権等の種々のデータ権利管理(data rights management)（ＤＲＭ）インジケータ、指紋や顔の特徴等のデータ作成装置３１０のユーザを一意的に識別することができる生体認証、ジオフェンシングアクセス権(geo-fencing access rights)のためのデータ作成装置３１０の地理情報、デバイス識別子（デバイスＩＤ）、及びアクセスがいつ許可又は禁止されるのかを示すタイムライン等のアクセス権を含む。

安全なコンテナ３１４の作成での使用の直後、データ作成装置３１０は、全ての鍵及びシード並びにフォーミュラを破棄する。このシステムでは、データ作成装置３１０は、デジタルシュレッダ３１６を用いて、ＡＥＳ鍵１及びＡＥＳ鍵２の両方並びにシードＡ、シードＢ、データシード、フォーミュラ、及びそれらの任意の暗号化バージョンを破棄する。従来のパーソナルコンピュータオペレーティングシステムのファイル消去プロセスは、ファイルが「リサイクルビン」又は「ゴミ箱」に移動されたときにデータを破棄又は上書きせず、ディレクトリ内のファイルエントリを単に削除するだけである。最近削除されたファイルのデータは、実際にはしばらくの間コンピュータメモリ内に残り、ハッキングや発見を受ける可能性がある。また、フローティングゲートメモリに基づくもの等、ソリッドステート仮想メモリドライブに保存されたデータは、不完全な消去又はフローティングゲートにチャージプロファイルが残っていることに起因して、表面的な消去後でも発見され得る可能性がある。これらの可能性を防ぐために、データ作成装置３１０は、デジタルシュレッダ３１６を用いて、ファイルディレクトリ内のその識別を削除するだけでなく、後の発見を十分に防ぐために、データが保存されていた物理メモリを上書きすることによって、データを安全に削除する。

データ作成装置３１０は、適切なサイズのＰＲＮＧを用いてシードＢを作成することによって、ハッカーが乱数発生を用いてシードＢを複製することを事実上不可能にする。また、データ作成装置３１０は、シード及び鍵がデジタルにシュレッドされる前に短時間だけ存在するのを可能にすることによって、データ作成装置３１０のコンピュータにリモートで密かにアクセスすることができるハッカーが、必要なシード、フォーミュラ、及び鍵が存在する間にそれらをキャプチャし、従って安全なコンテナ３１４を復号化するのに十分な速さでアクティビティの重要性を理解することを困難にしている。

図７は許可されたデータアクセス装置による安全なコンテナの検索を示す図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図７００を示している。この例では、データアクセス装置３４０は、許可されたデータアクセス装置であるものと仮定されている。データアクセス装置３４０は、ストレージサーバ３３０から安全なコンテナをフェッチする。例えば、安全なコンテナは、ストレージサーバ３３０上の共有ファイルフォルダ内で可視化されてよく、データアクセス装置３４０は、そのオペレーティングシステムの下の任意の他のファイルにアクセスするようにしてファイルにアクセスする。例えば、データアクセス装置３４０は、インターネット及びセッションのための安全なセッション鍵を作成するＴＦＳプロトコルを用いて、ストレージサーバ３３０にアクセスする。別の例では、データ作成装置３１０は、電子メール（ＥＭＡＩＬ）メッセージへの添付ファイルとして、安全なコンテナをデータアクセス装置３４０に送信してよい。この場合、メッセージはデータアクセス装置３４０のＥＭＡＩＬサーバにルーティングされ、メッセージはデータアクセス装置３４０のＥＭＡＩＬ受信ボックス内に表示されて、この受信ボックスからメッセージをフェッチすることができる。更に別の例では、データ作成装置３１０に関連付けられたユーザは、データアクセス装置３４０のコンピュータによってアクセスされ得るフラッシュメモリ「サム」ドライブ等の携帯型媒体を用いて、データアクセス装置３４０に関連付けられたユーザに安全なファイルを転送する。

図８は安全なコンテナを復号化するための許可されたデータアクセス装置３４０による要求を示す図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図８００を示している。データ作成装置３１０と同様に、データアクセス装置３４０は、最初に公開鍵／秘密鍵のペアを作成し、公開鍵をＣＣＳ３２０に送信する。後で安全なコンテナを受信した後、データアクセス装置３４０は、ＳＳＬ又はＴＬＳ接続を用いてＣＣＳ３２０との安全なセッションを開き、安全な要求をＣＣＳ３２０に送って安全なコンテナをＳＣメタデータとともに復号化する。

図９は安全なコンテナの復号化に対する要求に応答するＣＣＳ３２０のアクションを示す図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図９００を示している。ブロック図９００に示されるアクションは、ＣＣＳ３２０が安全なコンテナ内のメタデータに基づいて送信を許可することを前提としており、即ち有効になっているメタデータ特徴に対して、ＣＣＳ３２０が生体認証を用いてクライアント３４０を許可されたユーザとして識別できること、クライアント３４０に関連付けられたコンピュータがジオフェンシングデータによるロケーションに基づきアクセスすることを許可されていること、データにアクセスするための許可された時間が満たされていること、等を前提としている。全てのメタデータで許可されていることを前提として、ＣＣＳ３２０は、データアクセス装置３４０の公開鍵を用いてシードＡを暗号化し、安全なコンテナに関連付けられた暗号化されたシードＡ及び暗号化されたフォーミュラを、安全なセッション鍵を用いてデータアクセス装置３４０に渡す。

図１０はデータアクセス装置３４０が安全なコンテナを復号化する場合における図３のＴＳＫＴシステム３００のブロック図を示している。上述したように、データアクセス装置３４０は、ＡＥＳセッション鍵を用いて安全なコンテナを受信し、それを復号化する。データアクセス装置３４０は、暗号化されたシードＡ及び暗号化されたフォーミュラを抽出し、対応するＡＥＳセッション鍵を用いてそれらを復号化する。次いで、データアクセス装置３４０は、シードＡを用いてＡＥＳ鍵１を生成し、ＡＥＳ鍵１を用いて、安全なコンテナからシードＢを復号化する。データアクセス装置３４０は、シードＡ及びシードＢとフォーミュラとを用いて、シードＣ、即ちデータシードを作成する。データアクセス装置３４０は、シードＣを用いてＡＥＳ鍵２を生成し、ＡＥＳ鍵２を用いてペイロード、即ちデータファイルを復号化する。データファイルは、安全なソフトウェアを用いて表示可能であり、データ作成装置３１０によって設定されたデータ権利管理属性に基づいて保存可能及び／又は印刷可能であってもよい。

暗号化されたシードＢを復号化するとともにＡＥＳ鍵１及び２を作成するために鍵を作成する上での使用の直後に、データアクセス装置３４０は、デジタルシュレッダ３４２を用いて全ての鍵及びシード並びにフォーミュラを破棄し、これらは、ＡＥＳ鍵１及びＡＥＳ鍵２の両方並びにシードＡ、シードＢ、データシード、フォーミュラ、及びそれらの任意の暗号化バージョンを含む。デジタルシュレッダ３４２は、好ましくは、上述したような図３のデジタルシュレッダ３１６と同じ一般的な方法で動作して、安全なコンテナの内容又はそこから作成された鍵及びシードのいかなる兆候をも確実に破棄する。

このように、ここで説明されるＴＳＫＴシステムは、データを所有する当事者の制御内に暗号化鍵の作成を配置することによって、既知のコンピュータシステムと比較してコンピュータシステムの動作の改良を提供する。ＴＳＫＴシステムは、ＣＣＳ３２０及びストレージサーバ３３０を含む任意のサードパーティアクターの一部でのゼロトラストを前提に、安全なファイル作成及びアクセスを提供する。例えば、データ作成装置３１０の公開鍵及び安全なコンテナが露呈されてしまうようにストレージサーバ３３０が侵害されたとしても、ストレージサーバ３３０は安全なコンテナを復号化することができるＡＥＳ鍵を所有していないので、安全なコンテナは復号化され得ない。従って、データ作成装置３１０は、そのデータについての制御を保持し、また他のどのシステムがそれにアクセスできるか、及び他のシステムがどのような種類のアクセスを有しているかについての制御を保持する。鍵及びシードを作成するために用いられる鍵及びシードは短期間しか存在しないので、サードパーティによるハッキングは非常に困難になり又は実質的に不可能になる。

種々の実施形態を説明してきたが、種々の変形例が存在してよいことは明らかである。例えば、安全なコンテナを送信する通信中に、ＳＳＬ、ＴＬＳ等を含む種々のプロトコルが用いられてよい。また、データ作成装置は、ストレージサーバを介して、携帯型記憶媒体を直接的に介して等、種々の方法で安全なコンテナをデータアクセス装置に転送してよい。ストレージサーバは、クラウドストレージサーバ、エンタープライズサーバ、及びＥＭＡＩＬサーバ等の多くの形態をとってよい。また、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォン等を含む種々のタイプのコンピュータベースのシステムがデータ作成装置及びデータアクセス装置のために用いられてよい。また、通信リンクは、インターネット、ローカルエリアネットワーク、衛星リンク等を用いて確立することができる。

従って、添付の特許請求の範囲によって、開示された実施形態の範囲内にある本発明の全ての変形例をカバーすることが意図されている。

Claims (28)

1. データ作成装置がデータペイロードを一時的対称鍵技術（ＴＳＫＴ）システムにおける他のデバイスに安全に送信するための方法であって、
   第１のシード及びフォーミュラをコマンド及び制御サーバから受信することと、
   第２のシードを生成することと、
   前記フォーミュラを用いて前記第１のシードと前記第２のシードを結合して、データシードを作成することと、
   前記第１のシードを用いて第１の鍵を生成して、暗号化された第２のシードを生成することと、
   前記第１の鍵を用いて前記第２のシードを暗号化することと、
   前記データシードを用いて第２の鍵を生成することと、
   前記第２の鍵を用いて前記データペイロードを暗号化して、暗号化されたデータペイロードを形成することと、
   前記暗号化されたデータペイロード及び前記暗号化された第２のシードを安全なコンテナ内で結合し、続いて全ての鍵及びシード並びに前記フォーミュラを破棄することと、を備える方法。
2. 前記第１のシード及び前記フォーミュラを前記コマンド及び制御サーバから受信することが、
   暗号化された第１のシード及び暗号化されたフォーミュラを前記コマンド及び制御サーバから受信することと、
   前記暗号化された第１のシード及び前記暗号化されたフォーミュラを復号化し、前記復号化することに応答して前記第１のシード及び前記フォーミュラを提供することと、を備える請求項１に記載の方法。
3. 前記暗号化された第１のシード及び前記暗号化されたフォーミュラを前記コマンド及び制御サーバから受信する前に、前記安全なコンテナを作成する要求を前記コマンド及び制御サーバに送信することを更に備える請求項２に記載の方法。
4. 安全な通信プロトコルを用いて前記コマンド及び制御サーバと通信することを更に備える請求項１に記載の方法。
5. 前記通信することが、
   公開鍵及び秘密鍵を生成することと、
   前記公開鍵を前記コマンド及び制御サーバに送信することと、
   前記公開鍵を用いて生成された少なくとも１つのセッション鍵で対称鍵暗号化を用いて前記コマンド及び制御サーバと通信することと、を備える請求項４に記載の方法。
6. 前記フォーミュラが、ランダムに一意的であるとして特徴付けられ、
   前記第２のシードを生成することが、疑似乱数発生器（ＰＲＮＧ）を用いて前記第２のシードを生成することを備える請求項１に記載の方法。
7. 前記データ作成装置が、高度暗号化標準（ＡＥＳ）暗号化アルゴリズムを用いて前記第１及び第２の鍵を生成する請求項１に記載の方法。
8. 前記第１のシード、前記第２のシード、前記データシード、前記第１の鍵、及び前記第２の鍵を破棄することが、
   前記データ作成装置に関連付けられたメモリ内の前記第１のシード、前記第２のシード、前記データシード、前記第１の鍵、及び前記第２の鍵の値を上書きすることを備える請求項１に記載の方法。
9. 前記データペイロード及び前記第２のシードを前記安全なコンテナ内で結合することが、
   メタデータを前記暗号化されたデータペイロード及び前記暗号化された第２のシードと前記安全なコンテナ内で結合することを備える請求項１に記載の方法。
10. 前記メタデータが、前記安全なコンテナに関連付けられたデータ権利管理情報を備える請求項９に記載の方法。
11. 前記メタデータが、前記データ作成装置を制御する個人に関する生体認証情報を備える請求項９に記載の方法。
12. 前記メタデータが、前記データ作成装置に関連する地理位置データを備える請求項９に記載の方法。
13. データアクセス装置がデータペイロードを一時的対称鍵技術（ＴＳＫＴ）システムにおける他のデバイスから安全に復号化するための方法であって、
    前記他のデバイスから安全なコンテナを受信しそれを開くことと、
    前記安全なコンテナから暗号化された第２のシード及び暗号化されたデータペイロードを抽出することと、
    暗号化された第１のシード及び暗号化されたフォーミュラを受信することと、
    前記暗号化された第１のシード及び前記暗号化されたフォーミュラを復号化して第１のシード及びフォーミュラを作成することと、
    前記第１のシードを用いて第１の鍵を生成することと、
    前記第１の鍵を用いて前記暗号化された第２のシードを復号化して、第２のシードを形成することと、
    前記フォーミュラを用いて前記第１のシード及び前記第２のシードを結合して、データシードを作成することと、
    前記データシードを用いて第２の鍵を生成することと、
    前記第２の鍵を用いて前記暗号化されたデータペイロードを復号化して、データペイロードを取得し、続いて全ての鍵及びシード並びに前記フォーミュラを破棄することと、を備える方法。
14. 公開鍵及び秘密鍵を生成することと、
    前記公開鍵をコマンド及び制御サーバに送信することと、
    前記公開鍵を用いて生成された少なくとも１つのセッション鍵で対称鍵暗号化を用いて前記データアクセス装置と前記コマンド及び制御サーバとの間で通信することと、を更に備える請求項１３に記載の方法。
15. 前記他のデバイスがクラウドストレージサーバを備える請求項１３に記載の方法。
16. 前記他のデバイスが携帯型記憶媒体を備える請求項１３に記載の方法。
17. コマンド及び制御サーバを動作させて一時的対称鍵技術（ＴＳＫＴ）システムを実装するための方法であって、
    データ作成装置からの安全なコンテナを作成するための第１の要求に応答して、
    前記第１の要求を認証することと、
    前記認証することに応答してシード及びフォーミュラを生成することと、
    前記シード及び前記フォーミュラを暗号化して第１の暗号化されたシード及び第１の暗号化されたフォーミュラを提供することと、
    前記第１の暗号化されたシード及び前記第１の暗号化されたフォーミュラを前記データ作成装置に送信することと、
    データアクセス装置から前記安全なコンテナ内のデータにアクセスするための第２の要求に応答して、
    前記第２の要求を許可することと、
    前記許可することに応答して前記シード及び前記フォーミュラを検索することと、
    前記安全なコンテナに関連する前記シード及び前記フォーミュラを暗号化して、第２の暗号化されたシード及び第２の暗号化されたフォーミュラを形成することと、
    前記暗号化することに応答して前記第２の暗号化されたシード及び前記第２の暗号化されたフォーミュラを前記データアクセス装置に送信することと、を備える方法。
18. 前記フォーミュラが、ランダムに一意的であるとして特徴付けられ、
    前記シードを生成することが、疑似乱数発生器（ＰＲＮＧ）を用いて前記シードを生成することを備える請求項１７に記載の方法。
19. 前記データ作成装置から第１の公開鍵を受信することと、
    続いて、前記第１の公開鍵を用いて生成された少なくとも１つのセッション鍵で対称鍵暗号化を用いて前記コマンド及び制御サーバと前記データ作成装置との間で通信することと、を更に備える請求項１７に記載の方法。
20. 前記通信することが、
    前記データアクセス装置から第２の公開鍵を受信することと、
    前記第２の公開鍵を用いて生成された少なくとも１つのセッション鍵で対称鍵暗号化を用いて前記コマンド及び制御サーバと前記データアクセス装置との間で通信することと、を更に備える請求項１９に記載の方法。
21. データ作成装置と、
    前記データ作成装置に結合されたコマンド及び制御サーバと、を備え、
    ユーザ入力に応答して、前記データ作成装置が、データペイロードの安全な送信及び保存のための安全なコンテナを作成するために、前記コマンド及び制御サーバに要求を送信し、
    前記コマンド及び制御サーバが、前記要求を認証し、前記要求を認証することに応答して第１のシード及びフォーミュラを生成し、前記第１のシード及び前記フォーミュラを暗号化して、暗号化された第１のシード及び暗号化されたフォーミュラを提供し、前記暗号化された第１のシード及び前記暗号化されたフォーミュラを前記データ作成装置に送信し、
    前記データ作成装置が、前記暗号化された第１のシード及び前記暗号化されたフォーミュラを復号化し、第２のシードを生成し、前記フォーミュラを用いて前記第１のシード及び前記第２のシードを結合して、データシードを作成し、前記第１のシードを用いて第１の鍵を生成し、前記第１の鍵を用いて前記第２のシードを暗号化して、暗号化された第２のシードを生成し、前記データシードを用いて第２の鍵を生成し、前記第２の鍵を用いて前記データペイロードを暗号化し、前記データペイロードと前記暗号化された第２のシードとを前記安全な容器内で結合し、続いて全ての鍵及びシード並びに前記フォーミュラを破棄する、一時的対称鍵技術（ＴＳＫＴ）システム。
22. 前記安全なコンテナを受信及び保存するために前記データ作成装置に結合されたストレージサーバを更に備える請求項２１に記載のＴＳＫＴシステム。
23. 前記ストレージサーバがクラウドストレージサーバを備える請求項２２に記載のＴＳＫＴシステム。
24. 前記コマンド及び制御サーバと前記ストレージサーバとが、共通のコンピュータシステムを用いて実装される請求項２２に記載のＴＳＫＴシステム。
25. 前記コマンド及び制御サーバと前記ストレージサーバとが、別個のコンピュータシステムを用いて実装される請求項２２に記載のＴＳＫＴシステム。
26. 前記ストレージサーバに結合されたデータアクセス装置を更に備え、前記データアクセス装置が、第２の公開鍵及び第２の秘密鍵を生成し、前記第２の公開鍵を前記コマンド及び制御サーバに送信し、続いて前記ストレージサーバから前記安全なコンテナを受信しそれを開き、前記安全なコンテナ及び安全なコンテナメタデータにアクセスするための要求を前記コマンド及び制御サーバに送信する、請求項２２に記載のＴＳＫＴシステム。
27. 前記コマンド及び制御サーバが、前記安全なコンテナにアクセスするための前記要求を前記安全なコンテナメタデータに基づき選択的に許可し、前記安全なコンテナのための前記第１のシード及び前記フォーミュラを検索し、前記第２の公開鍵で生成された少なくとも１つのセッション鍵で対称鍵暗号化を用いて前記第１のシード及び前記フォーミュラを暗号化し、暗号化された第１のシード及び暗号化されたフォーミュラを前記データアクセス装置へ送信する、請求項２６に記載のＴＳＫＴシステム。
28. 前記データアクセス装置が、前記少なくとも１つのセッション鍵を用いて前記暗号化された第１のシード及び前記暗号化されたフォーミュラを受信及び復号化し、前記第１のシードを用いて前記第１の鍵を生成し、前記第１の鍵を用いて前記暗号化された第２のシード及び前記フォーミュラを復号化し、前記フォーミュラを用いて前記第１のシードと前記第２のシードとを結合して、前記データシードを提供し、前記データシードを用いてペイロードを復号化し、続いて全ての鍵及びシード並びに前記フォーミュラを破棄する、請求項２７に記載のＴＳＫＴシステム。

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