JP2753564B2

JP2753564B2 - 暗号鍵管理方法

Info

Publication number: JP2753564B2
Application number: JP63274443A
Authority: JP
Inventors: 康二中尾
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1988-11-01
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH02122745A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、機密通信における暗号鍵管理方法に関す
る。特に本発明は、ｎ（ｎは２以上の自然数）人のグル
ープで任意数（複数）の利用者が同時に機密通信を行う
システムに適用される。

（従来の技術）これまでの機密鍵暗号方式を用いた機密通信では、暗
号鍵をお互いに事前に設定していたため、各々の相手と
の暗号鍵を事前に共有する必要があった。具体的には、
A,BとＣの３者間で機密通信を行う時は、ＡはＢと共有
する暗号鍵K_ABと、Ｃと共有する暗号鍵K_ACを秘密に保有
することが事前に必要となる。また、ＢとＣにとっても
同様に他利用者との共有暗号鍵を秘密に保有する必要が
ある。このように、従来の方法は、（１）相手と暗号鍵
を折衝の上、共有化する必要があるため、暗号鍵設定時
や更新時に手間がかかる、（２）設定された暗号鍵を個
々の利用者が相手の数だけ秘密に保管する必要がある、
（３）新たな利用者が加わる場合、すべての利用者と暗
号鍵の設定作業を行わなくてはならない、（４）通信毎
に同じ暗号鍵が使用されるため安全性に乏しい、などの
不便さがあった。

しかしながら、最近では、通信用暗号鍵配送鍵（２次
鍵）を用いることにより、暗号鍵の更新インターバルを
長くすることが可能となったため、一度設定してしまえ
ばあとは、上記（４）の問題はなくなるがそれでも問題
が残る。

一方、上述の方式とは別に公開鍵を用いた機密通信も
研究されている。具体的には、機密通信そのものに公開
鍵を利用する方法もあるが、秘密鍵を運ぶために公開鍵
が利用されるのが一般的である。しかしながら、これら
は、公開鍵方式の信頼性、実装の複雑性などが理由で実
現システムへの導入が現在のところ難しいとされてい
る。

（発明が解決しようとする課題）以上の従来技術においては、以下の項目を同時に満足
することができない。

（１）機密通信を行う１システム（利用者）が保有すべ
き秘密情報はできるだけ少なくする。

（２）グループ内で相手をかえて機密通信を行う場合、
前の利用者と別の暗号鍵が使用できること。すなわち、
同じグループ内といえ、他人の通信を盗聴することはで
きないようにすること。

（３）ｎ人構成のグループをｎ＋１人構成に拡張するこ
とが容易であること。

（４）複雑な処理を必要とする公開鍵暗号を鍵配送に使
用しないこと。

（５）ポイント対ポイント（２人）の機密通信の外に、
３人以上の同時機密通信のための暗号鍵設定が可能であ
ること。

（６）メールボックスへの書込等を想定すると、相手
（受信者）から鍵情報が通信回線を用いて送られること
なく、鍵設定が可能であること。

（課題を解決するための手段）機密通信を行うｎ人のグループを想定し、ｎ人が各々
個人情報Ii（ｉ＝１〜ｎ）を有する、これらの個人情報
はローカルに（通信回線を用いず）各利用者が磁気カー
ド等によって配布される。実際にそのグループ内の任意
の２人（ここでＡとＢ）が機密通信を行う場合は、互い
の個人情報（I_AとI_B）と乱数ｒを基にＡ−Ｂ間の暗号鍵
をある規則（Ｆ）にしたがって通信毎に生成する。ここ
で、乱数ｒは、通信回路を用いて送られ、同じ暗号鍵が
Ａ−Ｂ間で次の機会に生成されないように乱数化してい
る。又、規則（Ｆ）は公開鍵やPKDSを用いず、単純演算
であるが、これはこのグループ間で共通かつ秘密であ
る。さらに複数利用者通信にも適用でき、これは単にＦ
へ入力する個人情報の数が増加するのみである（暗号鍵
＝Ｆ（I_A,I_B,I_C,…,R））と考えられる。

（作用）本発明は、１システムで保有する情報は本人の個人情
報と規則（Ｆ）のみであり（１）、乱数を用いるため、
通信毎に異なった暗号鍵を生成できる（２）。又、グル
ープ構成を拡張する場合も、単に増加分の個人情報（I
_n+1）をグループの利用者に配布するのみで済む
（３）。規則（Ｆ）は単純演算を指向しており（４）、
３人以上の通信で共通な暗号鍵を生成することも可能で
ある（５）。相手の個人情報を通信回線を用いずに運ぶ
ため、メールボックス・タイプの通信にも適用可能であ
る（６）。

（実施例）以下の２つの実施例を示す。

（１）実時間通信（電話等）に本発明を適用した場合を
示す。ｎ人で構成されるグループ間の任意の２人又はそ
れ以上で機密通信（秘話）を行うことを想定する。前提
として各個人情報（Ii,i＝１〜ｎ）は磁気カードとして
相手に配付されているものとする。すなわち、利用者Ａ
の個人情報I_Aは残りの利用者（ｎ−１）人に配布されて
おり、Ａは（ｎ−１）人分の磁気カードを有している。
ここで始めにＡとＢのポイント対ポイントの通信を第１
図を用いて説明する。

利用者ＡはＢのカード（I_Bを含む）を保有し、Ａ自身
の個人情報３（I_A）を自分のシステムに実装している。
同時に利用者ＢはＡのカードを保有し、Ｂ自身の個人情
報４（I_B）を自分のシステムに実装している。通信はＡ
からＢに接続動作を行ったものと仮定する。

機密通信を開始する前に以下のことを行う。ＡとＢは
お互いの相手のカードをカード読取装置1,2に装着し、
相手側の個人情報を読み取り、お互いの鍵生成部5,6に
渡す。同じようにＡとＢは自分の個人情報を装置保有者
個人情報3,4から読み出し、鍵生成部5,6に渡す。又、シ
ステムＡは乱数生成部７により乱数ｒを発生し、鍵生成
部５に渡すと同時に乱数送受部12A,12Bを介して相手シ
ステムＢに同じ乱数ｒを送り、それがシステムＢの鍵生
成部６に入力される。この場合、乱数ｒは接続動作を行
う側が送出することにしている。以上により、互いの鍵
生成部5,6は個人情報I_A,I_Bと乱数ｒを得たことになり、
鍵生成部の有する規則ＦによりシステムＡとＢにおいて
同じ鍵を生成する。生成された鍵は、暗号化／復号化モ
ジュール8,9にセットされ、機密通信のための準備が完
了する。

後の通信は各利用者が暗号化／復号化モジュールを介
して行うため、鍵管理生成とは直接係らない。

次に鍵生成部の規則Ｆの例を示す。

最も単純な例を述べる。すなわち、個人情報I_A,I_Bと
乱数ｒのビット毎の排他的論理和をとり、それをｎビッ
トブロック暗号器にかけ、その出力を暗号鍵とする。Ｅ
を前記暗号器とすると、暗号鍵はＥ（I_AI_Bｒ）とな
る、なお、この暗号鍵の情報は真の暗号鍵Ｋと初期値IV
を含んでいると考える。このような規則Ｆを考えると、
個人情報I_A,I_Bの順序は基本的に関係ないため、次のよ
うな３者機密通信の実現も可能となる。

３者機密通信（A,B,C）を行う場合は、これまでの手
法の基本的な拡張手順をとる。すなわち、システムＡで
は、Ｂの磁気カードの装着の後、続けてＣの磁気カード
を挿入し、個人情報I_BとI_Cの入力は鍵生成部５（第１
図）に対して行う。システムB,Cにおいても同様に２枚
のカードを続けて挿入することで、システムＡと同じ環
境をつくる。又、鍵の生成・規則Ｆについても単純な拡
張手順をとる。上述の規則Ｆの例を用いれば、I_AとI_Bと
乱数ｒにI_Cを加えた形で排他的論理和の処理をすればよ
い。

第２図は鍵生成装置の実施例で、排他的論理和回路20
は読取専用記憶装置（ROM）18からの送信側に特有な情
報I_Aと乱数生成部７からの乱数ｒの排他的論理和をと
り、結果をバッファ24に蓄積する。別の排他的論理和回
路22は、バッファ24の出力（I_Aｒ）と、カード読取装
置１で読み取られる受信者に特有な情報I_Bとの排他的論
理和をとり、結果を同じバッファ24に蓄積する。従っ
て、バッファ24の内容はI_AｒI_Bとなる。更に別のカ
ードを読み取るときも同様にしてバッファ24の出力とカ
ード読取装置１の出力との排他的論理和が22により与え
られ、バッファ24の内容は更新されてI_AｒI_BI_Cと
なる。全てのカードの読取が終了すると、カード読取装
置１から図の点線に沿って信号が送られ、バッファ24の
内容がスクランブラとして機能するブロック暗号器26に
送られ、その出力が暗号鍵として暗復号化モジュール
（8,9）に送られる。

（２）メールシステムに暗号文を送る場合の適用例を示
す。この場合もｎ人のグループの中でもメール・メッセ
ージをとりかわすとする。ここで、利用者Ａから利用者
Ｂのメールボックス（例えばMHSの）に暗号文メッセー
ジを書き込むことを想定する。利用者Ａは例（１）と同
様にＢのカードを挿入し、システムＡでは例（１）の機
密通信と同じ環境を実現する。但し、この場合、乱数ｒ
は単独に送らない。システムＡは利用者Ａの要求するメ
ッセージＭを設定された暗号化環境に従い暗号化し暗号
文Ｃを作成する。システムＡはこの暗号文と乱数ｒを利
用者Ｂのメールボックスに送る。

受信者Ｂは、メールボックスからメッセージを読み取
り、それがＡからのメッセージであることを認識する。
これと同時にＢは信号文Ｃと乱数ｒを得る。利用者Ｂ
は、乱数ｒとそれがＡからのメッセージであることか
ら、Ａの磁気カードをシステムに挿入し、暗号文Ｃを復
号する。復号化の環境は、Ａが暗号化を行なった時と同
様である。すなわち、復号鍵は、ＡとＢの個人情報I_A,I
_Bと乱数ｒにより鍵生成規則Ｆを経て生成される。

さらに、複数の相手用に作成したメッセージを同様な
メカニズムで送信することも可能である。

なお、送信側の個人情報（I_A,I_B）については、磁気
カードにより入力する他に、鍵生成部にもうけるROMに
予め記憶しておくことも可能である。

（発明の効果）以上説明したように本発明では、機密通信を行う複数
利用者に対応した複数の個人情報が記憶されたカードを
複数利用者の各々に配布しておき、複数利用者における
送信者は、該送信者の個人情報と、複数利用者における
受信者の個人情報と、該送信者及び該受信者に共通の乱
数とに基づき、複数利用者間で共通かつ秘密の規則を用
いて秘密暗号鍵を生成しメッセージを暗号化している。
このように、利用者固有の秘密情報ではなく互いに相手
方へ通知しておく送信者及び受信者の個人情報と、共通
の乱数とに基づいて秘密暗号鍵を生成しているので、２
局間の通信はもちろんのこと３局以上に局数を拡張した
場合の局間通信においても、拡張した局の個人情報を追
加することのみで同じメカニズムを用いて極めて容易に
共通の鍵生成が可能となる。さらに、本発明によれば、
１システムで保有する秘匿情報は各利用者の個人情報及
び規則のみであるため秘匿情報量が少ないという利便も
得られる。また、本発明では、乱数を利用しているた
め、通信毎に異なる暗号鍵の設定が可能であることはい
うまでもない。なお、利用者の個人情報を磁気カード等
のローカル入力するため、回線品質の悪い通信環境にお
いても暗号鍵が的確に設定できるといった特徴もある。
但し、この場合は、乱数ｒを複数回送出する必要があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図である。第２図は鍵生成装置のブロック図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】秘密暗号鍵によりメッセージを暗号化し複
数利用者間で機密通信を行うシステムにおける暗号鍵管
理方法であって、機密通信を行う前記複数利用者に対応した複数の個人情
報が記憶されたカードを前記複数利用者の各々に配布し
ておき、前記複数利用者における送信者は、該送信者の
個人情報と、前記複数利用者における受信者の個人情報
と、該送信者及び該受信者に共通の乱数とに基づき、前
記複数利用者間で共通かつ秘密の規則を用いて前記秘密
暗号鍵を生成しメッセージを暗号化することを特徴とす
る暗号鍵管理方法。
【請求項２】前記複数利用者における受信者は、該受信
者の個人情報と、前記複数利用者における送信者の個人
情報と、該送信者及び該受信者に共通の乱数とに基づ
き、前記複数利用者間で共通かつ秘密の前記規則を用い
て前記秘密暗号鍵を生成しメッセージを復号することを
特徴とする請求項１に記載の暗号鍵管理方法。
【請求項３】機密通信を行う前記複数利用者が３人以上
であり、前記複数利用者における送信者は、該送信者の
個人情報と、前記複数利用者における受信者それぞれの
個人情報と、該送信者及び該複数の受信者に共通の乱数
とに基づき、前記複数利用者間で共通かつ秘密の前記規
則を用いて前記秘密暗号鍵を生成しメッセージを暗号化
することを特徴とする請求項１に記載の暗号鍵管理方
法。
【請求項４】前記複数利用者における送信者は、前記複
数の受信者それぞれの個人情報を、前記カードから順次
受け取ることを特徴とする請求項３に記載の暗号鍵管理
方法。