JP3081247B2 - 共通暗号化手順を実施するために、2つの装置で共通キーを発生する方法、および関連する装置 - Google Patents
共通暗号化手順を実施するために、2つの装置で共通キーを発生する方法、および関連する装置Info
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Description
と、一組の第2の装置PMEの中の任意の装置PMEiとの2
つの装置が共通暗号化手順を実施するように、それらの
装置に割り当てられる共通キーKを発生する方法に関す
るものである。
り当て、全ての第2の装置PMEに、注目する第2の装置
の識別データを用いて親キーを多様化することによって
得られた異なる子キーを割り当てることから成る。
置の安全レベルより高いので、第1の装置と第2の装置
の間に階層が定められる。
に、第1の装置が親キーに基づいて第2の装置の子キー
を計算するようにして、後者がその識別データを前者へ
送る。この子キーが共通キーKとなる。
た場合には満足できるものである。第2の装置PMEに侵
入しても、詐欺師がせいぜいただ1つの子キーを見つけ
ることができるだけで、親キーを知ることはできない。
これが詐欺用の第2の装置PMEを作るために、親キーに
適合する新しい詐欺用子キーを詐欺師が作ることができ
る唯一のものである。
とすると、彼が親キーに接近できる危険が存在する。
暗号化手順を持つ2つの装置PMEとCEのうちの任意の1
つの装置への侵入に対して、良好な防御を提供する、最
初に定義した種類の方法を提案することである。
の装置CEのおのおのに割り当て、かつ第2の親キーKPを
第2の装置PMEのおのおのに割り当てるステップと、第
2の装置PMEiに関連する第2の親キーKPとこの第1の装
置CEkに割り当てられた識別データckとに基づいて、少
なくとも1つの子キーKPckを各第1の装置CEkに割り当
てるステップと、第1の装置PMEiと第2の装置CEkの間
で暗号化手順が要求されるたびに、第1の装置CEkに関
連する第1の親キーKCと第2の装置PMEiに割り当てられ
た識別データpiとに基づいて、少なくとも1つの子キー
KCpiを各第2の装置PMEiに割り当てるステップと、それ
ら2つの装置のおのおのから識別データpiとckとを他の
装置へ送るステップと、それら2つの装置のおのおのに
おいて、応用可能な装置の親キーKP、KCと他の装置から
受けた識別データck、piとに基づいて、子キーKPckとKC
piとを発生するステップと、それら2つの装置のおのお
のにおいて、他の装置から受けた識別データpi、ckに対
応する子キーKCpiとKPckとを選択するステップと、この
手順の時に発生された子キーKPck;KCpiによって構成さ
れる2つの子キーと選択された子キーとを組み合わせて
前記共通キーKを構成する対を形成するステップとを含
む。
わち親キーKC、KPが、2組の装置の間に存在し得る階層
レベルの違いにもかかわらず、第1の装置と第2の装置
の間に分配され、かつ問題の応用例に関連付けることが
できる(例として、データベース・サーバーと、それに
アクセスできるようにする端末との間、または商人の電
子式金銭登録機と顧客の電子式札入れとの間)。第1の
装置と第2の装置によって保持されているキーの性質に
関しては、両方の装置とも同じ安全レベルを持つ。
いぜい侵入者が親キーの1つ、KPを作成できるようにな
るだけで、他方の親キー、KCは作成できるようにはなら
ない。この装置PMEiに存在する子キーKCpiがその特定の
装置に対して有効である限りは、侵入者はそれらの子キ
ーを新しい侵入すべき装置に適用するためにそれらの子
キーを使用できない。それどころか、侵入者は、各侵入
装置に対して、その装置の識別データpiに適合する不可
欠な子キーKCpiを作り直すことができなければならな
い。
て行う好適な、ただし限定するものではない、実施例に
ついての以下の説明において明らかになるであろう。
親キーへのそれらのマスターキーの分解を示す図であ
る。
うにして分解されるか、およびそれら複数の子キーを電
子式金銭登録機KC4にどのようにして割り当てるかを示
す図である。
子キーKCipjとを持つ第19ファミリーの札入れと、1つ
の共通親キーKC4と複数の子キーKCicjとを持つ第4グル
ープの電子式金銭登録機を示す図である。
多様化したキーK1dを作る1つの方法を示す図である。
金銭登録機CEである第1の装置と、銀行カード型のカー
ドの形の持ち運びできる物体によって構成されており、
見込み客に配布される電子式札入れである第2の装置PM
Eの、2種類の装置を考慮に入れている。各金銭登録機
は、札入れと同様に、たとえば、フランス特許第246130
1号に定義されている自己プログラム可能な不揮発性メ
モリなどのメモリと同じチップ上で組み合わされてい
る、関連するマイクロプロセッサの形の情報処理手段を
含む。
定義される。それらのキーは使用する種々のキーの階層
のうちでは最高の安全レベルにある。有利なことに、各
マスターキーは二重である、いいかえると、2つの語
1、2で構成され(たとえば、おのおの64ビット)、複
数の親キーを生ずる。それらの親キーも二重である。し
たがって、マスターキーKCMが金銭登録機Cに関連する
4個の親キーKC1〜KC4を生じ、マスターキーKCPが札入
れPに関連する64個の親キーKP1〜KP64を生ずる。
れは「トリプルDES」アルゴリズム(データ暗号化規格
のための)として知られているものの使用に基づいてい
る。そのアルゴリズムにおいては、多様化データEが第
1のアルゴリズムDESの入力変数を構成し、計算結果が
第2のアルゴリズムDES-1の入力変数を構成する。この
第2のアルゴリズムは第1の逆である。計算の第2の結
果が第3のアルゴリズムDESの入力変数を構成する。こ
の第3のアルゴリズムは第1のアルゴリズムと同じであ
る。アルゴリズムDESはキーK11を動作させ、アルゴリズ
ムDES-1はキーK12を動作させる。有利なことにキーK11
とキーK12は1つの二重キーK1の2つの単一キーを構成
する。それらは、たとえば、1つの64ビット語で構成さ
れる。「トリプルDES」アルゴリズムの結果はキーK1dで
ある。このキーはキーK1と比較して多様化される。多様
化された種々のキーK1dがEのおのおの異なる値に対応
する。キーK1dはキーK11とキーK12と同じサイズであ
る。
〜KC4の序数1〜4を多様化データEとして用い、かつ
マスターキーKCMをキーK1として用いて、4つの親キーK
C1〜KC4が得られる。二重キーを生成するために、計算
結果を生ずる多様化されたキーK1dを第2の計算のため
の多様化データEとして用いる。これは多様化された第
2のキーK2dを生成する。このようにして作られた対キ
ーK1d、K2dが求められている二重キーを形成する。同様
にして64個の親キーKP1〜KP64が作られる。
たとえば100,000個の金銭登録機を含む、所与の数の金
銭登録機の全ての金銭登録機が、それら4つの群の間で
割り当てられる。子キーを記憶するために割り当てられ
た各札入れの記憶領域の大きさに群の数が直接影響する
ので、以降の説明を分り易くするために、群の数は小さ
く選択した。種々の金銭登録機を種々の群に分類するこ
とは次のようにして行うことができる。2進数00、01、
10、11を4つの群に割り当て、一連番号の2つの下位ビ
ットが00であるような全ての金銭登録機が群00に割り当
てられ、一連番号の2つの下位ビットが01であるような
全ての金銭登録機が群01に割り当てられ、以下同様であ
る。
ファミリを構成し、たとえば、1千万組の札入れが札入
れの集団を構成して、種々のファミリに分配される。こ
の分配は各札入れの一連番号の6つの下位ビットを用い
て行う。
4によって定められている金銭登録機の第4番の群が4
分の1の金銭登録機、すなわち、25,000個の金銭登録機
を含む。簡単にするために、ここではそれらの金銭登録
機に1番から25,000番までの番号をつける。同様にし
て、親キーKP19によって定められている第19番札入れ群
は、全ての札入れの1/64に対応する一部、すなわち、約
150,000個の札入れを含む。簡単にするために、ここで
は1から150,000番までの番号をつける。
参照して説明する。たとえば、種々の金銭登録機の全て
の一連番号を多様化データEとして用いて、親キーKP1
を100000個の子キーKP1c1〜KP1c100,000に多様化する。
従来は、そのような一連番号は4つから5つまでの8ビ
ット・バイトを占める。親キーKP2〜KP64を、各金銭登
録機の一連番号に基づいて、同様に多様化する。多様化
のために、「トリプルDES」アルゴリズムに基づいた第
4図の方法を用いるのが有利である。第4図ではキーK
11とK12は、各親キーKPiを構成する2個の単一キーにそ
れぞれ対応する。
ーKC1p1〜KC1p10,000,000ないしKC4p1〜KC4p10,000,000
を生成する。
ットのキーを割り当てることによって、各金銭登録機お
よび各札入れをどのようにして個別化するかを説明す
る。たとえば、第4番の金銭登録機群(第3図)に属す
る第k番の金銭登録機が、その群の親キーである1つの
親キーKC4を初めに含む。次に、それは64個の子キーKP
1ck〜KP64ckを含む。この子キーセットは、第2図に示
すようにして構成されている。札入れファミリに関連す
る64個の親キーKP1〜KP64から生ずる64の子キーセット
のおのおのにおいて、記号ckが下に付けられている子キ
ーのみが選択される。したがって、第k番の金銭登録機
が全部で65個のキーセットを有する。それらのキーの1
つが二重親キーであり、他のキーが単一の子キーであ
る。第3図は同じ群の第1番から25000番までの金銭登
録機に対するキーセットの内容を示す。
キーを構成する。たとえば、i番の札入れは親キーKP19
と4個の子キーKC1pi〜KC4piを含む。
録機を比較することによって、単一の親キーKP19とKC4
だけをそれぞれ含むことをまず観察する。各親キーは問
題の装置、すなわち、札入れPと金銭登録機Cの種類に
関連する。したがって、同じキーセット中に親キーKPi
と親キーKCkを、いいかえるとマスターキーKPMから直接
得るキーと、マスターキーKCMから直接得るキーを見つ
けない。
種類の装置の同じ親キー内から全て生ずる子キーを含
み、各子キーごとに親キーは異なる。したがって、第i
番の札入れは、金銭登録機に関連する親キーKC1〜KC4か
ら来る4個の子キーKC1pi〜KC4piを含み、かつ同様にし
て第k番の金銭登録機が64個の子キーKP1ck〜KP64ckを
含む。
の特定の用途に関連して説明する。そのような用途にお
いては、トランザクションの取扱いは、札入れからある
金額を引出し、関連の業者の金銭登録機に同額を振込む
ことより成る。安全の理由から、札入れを発行した機構
に損害を与える電子マネーの不法な創造を阻止するよう
に、札入れの引出しの終了後まで金銭登録機への振込み
は行うことができない。
ョンの時に振込み保証書を発生するように各札入れが配
置される。保証書はメッセージMの署名Sである。それ
は問題のトランザクションに関連する情報(顧客の識
別、日付、金額等)で構成される。メッセージの署名
は、メッセージとキーKを入力データとして用いて、所
定のアルゴリズムFによって行う計算の結果である。金
銭登録機については、それは札入れによって送られた署
名Sが真性であることを確認する。アルゴリズムFが対
称的な種類のものであるとすると、この確認は同じキー
Kを要求する。署名が確認されたならば、金銭登録機は
トランザクションに対応する振込みを記録できる。
される。それらの子キーの1つ、KC4piは関連の第k番
の金銭登録機の同じ親キーKC4から得られ、含まれてい
る札入れの数で多様化され、他方、KP19ckは第i番の親
キーKP19から得られ、金銭登録機の数kで多様化され
る。たとえば、第4図を参照して、2個の子キーKC4pi
とKP19ckが2個のキーK11とK12を構成し、対(金銭登録
機と札入れ)の関数であって、セッションごとに常に異
なる乱数が多様化データEを構成する。したがって、そ
の後で計算結果K1dによって単一セッションキーKsが構
成される。この計算は金銭登録機と札入れにおいて同時
に行われる。二重セッションキーを希望したとすると、
たとえば、第4図の計算を再び行うことができる。この
時は、既に計算した単一セッションキーKsを多様化デー
タEとして用いる。
第i番の札入れで使用できるようにする方法について説
明する。トランザクションの場合には、第k番の金銭登
録機と第i番の札入れが、それぞれの一連番号pi、ckを
交換することによって、相互に自分で識別する。その後
で、その親キーKP19とその一連番号ckを用いて、札入れ
は上記手順(第3図の対応する矢印参照)によって子キ
ーKP19ckを計算する。同様にして、その親キーKC4と一
連番号piを用いて、金銭登録機は子キーKC4piを計算す
る。また、金銭登録機の一連番号ckの下位2ビットから
の第1番の札入れは、金銭登録機が属している第4群を
計算し、その群に関連する子キーKC4piをそのメモリで
探す。第k番の金銭登録機は同じようにして動作してそ
の子キーKP19ckを選択する。その後で札入れと金銭登録
機はセッションキーKsを計算する。おのおの共通の対KP
19ck、KC4piからのものである。
ットを取り出そうと試みたとすると、かれは自由に親キ
ーKP19を使用できる。その親キーによって、第k番のど
の金銭登録機に彼がアクセスすることを求めているかに
は無関係に、彼は子キーKP19ckを発生できることを許さ
れる。
組の札入れに入れるためにそのセットを再び使用するこ
とはできない。というのは、それらのキーは実際に第i
番の札入れに特有のものだからである。彼は、新しい札
入れ識別番号pjに適合する新しい子キーKC1pj〜KC4pjを
作ることができなければならない。そのために、彼は、
親キーKC1〜KC4をそれから取り出すために種々の金銭登
録機に侵入しなければならない。
の単一のファミリ及び/又は単一の金銭登録機群だけが
定められる。その場合には、各札入れ及び/又は各金銭
登録機だけがファミリまたは群のユニークな親キーと、
他の親キーから得た単一の子キーとを含む。
親キーの全てを発生するために単一のマスターキーを用
いる。この場合には、親キーが札入れと金銭登録機ごと
に全く異なることが保証される。たとえば、札入れの親
キーを発生するために札入れの下位6ビットを使用で
き、かつ金銭登録機の親キーを発生するために金銭登録
機の下位2ビットを使用できる。選択されたビットは多
様性データEに同じ階層を持つ。
て選択された2個の子キーKC4piとKP19ckからセッショ
ンキーKsは選択されず、その代わりに、共通暗号化手順
のためにこの子キー対を直接用いる。
金銭登録機)の識別規準が、その装置に特有の数ではな
くて、それが属するファミリまたは群の序数によって構
成される。
タベースをアクセスするため、またはデータの専用交換
または公衆交換のための任意のシステム中の全てのレベ
ルに応用できる。本発明は、システムの最高機関と、そ
れに直接に協働する全ての装置との間の対話や、中間レ
ベルの2組の装置の間の対話、または最低レベルにおい
て最後の対話者との対話を管理するために等しく十分に
機能する。
ザクション証明またはメッセージ署名を発生するため、
等のために暗号化することによって、共通キーを保持す
るために相互に対話する2つの装置を要する任意の手順
に応用できる。
Claims (7)
- 【請求項1】一組の第1の装置のうちの任意の装置(CE
k)と一組の第2の装置のうちの任意の装置(PMEi)と
に共通キー(K)を発生して、該第1の装置(CEk)と
該第2の(PMEi)が共通暗号化手順を実施するようにす
る方法であって、 各第1の装置(CEk)が、割り当てられた第1の親キー
(KC)と、第2の装置(PMEi)に割当てられた第2の親
キー(KP)と該第1の装置(CEk)に割り当てられた識
別データ(ck)とに基づいた、該第1の装置(CEk)に
割り当てられた1つの子キー(KPck)とを記憶する第1
のステップと、 第2の装置(PMEi)が、割り当てられた第2の親キー
(KP)と、第1の装置(CEk)に割当てられた第1の親
キー(KC)と該第2の装置(PMEi)に割り当てられた識
別データ(pi)とに基づいた、該第2の装置(PMEi)に
割り当てられた1つの子キー(KCpi)とを記憶する第2
のステップとを含み、 該方法が、任意の第1の装置(CEk)と任意の第2の装
置(PMEi)との間の暗号化手順が要求されるたびに、 第1の装置(CEk)と第2の装置(PMEi)との各々がそ
の識別データ(ck、pi)を他方の装置へ送信する第3の
ステップと、 これら2つの装置の各々が、自身の親キー(KP、KC)及
び他方の装置から受信した識別データ(ck、pi)に基い
て子キー(KPck、KCpi)を計算する第4のステップと、 第1および第2の装置の各々が、計算された子キー(KP
ck、KCpi)と割当てられた子キー(KCpi、KPck)とによ
って構成される2つの子キーを前記共通キー(K)とし
て使用する第5のステップとを含む方法。 - 【請求項2】前記第1のステップの前に、第1の装置
(CE)の複数の群(1〜4)と第2の装置(PME)の複
数のファミリ(1〜64)とを規定し、各群または各ファ
ミリへ異なった親キー(KCg、KPf)を割当てる第6のス
テップを含み、 前記第1のステップは、各第1の装置(CEk)に、その
群の親キーと複数の子キー(KPfck)とを記憶すること
を含み、子キー(KPfck)は、第2の装置に割当てられ
た親キー(KPf)と該第1の装置の識別データ(ck)と
に基いており、 前記第2のステップは、各第2の装置(PMEi)に、その
ファミリの親キーと複数の子キー(KCgpi)とを記憶す
ることを含み、子キー(KCgpi)は、第1の装置に割当
てられた親キー(KCg)と該第2の装置の識別データ(p
i)とに基いており、 前記第4のステップの後に、第1及び第2の装置におい
て保持されている一群の子キー(KPfck、KCgpi)から、
その親キー(KP19;KC4)が他方の装置に保持されている
親キーに対応するもの(KP19ck;KC4pi)を選択する第7
のステップを含む請求の範囲第1項に記載の方法。 - 【請求項3】前記第6のステップが、 各第1の装置を、その識別データ(ck)にしたがって、
前記複数の群(1−4)の1つに分類し、 各第2の装置を、その識別データ(pi)にしたがって、
前記複数のファミリ(1−64)の1つに分類することを
含み、 前記第7のステップが、 第1及び第2の装置において、前記他方の装置から受信
した識別データを考慮することによって、前記他方の装
置が属する群又はファミリを規定し、 第1及び第2の装置において、前記群又はファミリに関
連した子キーを選択することを含む請求の範囲第2項に
記載された方法。 - 【請求項4】第1及び第2の装置が、1組の装置の各装
置に異なった識別データを割当てることを含む請求の範
囲第1項に記載の方法。 - 【請求項5】第1及び第2の装置が、2つのそれぞれ異
なったマスターキー(KCM,KPM)に基いて第1(KCg)及
び第2(KPf)の親キーを作成することを含む請求の範
囲第1項に記載の方法。 - 【請求項6】一組の第1の装置(CE)と、一組の第2の
装置(PME)とを含み、任意の第1の装置と任意の第2
の装置とに共通の共通キー(K)によって共通暗号化手
順を実施することにより、任意の第1の装置が任意の第
2の装置とトランザクションまたはサービスを交換する
ように構成される、トランザクションを管理し、または
サービスを提供する装置であって、 前記装置(CE、PME)の各々は、第1の装置(CE)に関
して第1の親キー(KC)を記録し、かつ第2の装置(PM
E)に関して第2の親キー(KP)を記録するメモリを含
み、 各第1の装置(CEk)のメモリが、第2の装置(PMEi)
に関連する第2の親キー(KP)と、該第1の装置(C
Ek)に割り当てられている識別データ(ck)とに基づい
て構成される少なくとも1つの子キー(KPck)を更に含
み、 各第2の装置(PMEi)のメモリが、第1の装置(CEk)
に関連する第1の親キー(KC)と、該第2の装置(PM
Ei)に割り当てられている識別データ(pi)とに基づい
て構成される少なくとも1つの子キー(KCpi)を更に含
み、 各装置(CEk、PMEi)が、その識別データ(pi、ck)
を、共通暗号化手順を実施する任意の装置と交換する手
段と、その親キー(KP、KC)および他の装置から受けた
識別データに基づいて子キー(KPck、KCpi)を作成し、
そのメモリ内から、他の装置から受けた識別データ(p
i、ck)に対応する子キー(KCpi、KPck)を選択し、か
つ、上記の手順の際に作成された子キー(KPck、KCpi)
と選択された子キー(KCpi、KPck)とから構成される二
つの子キーを組み合わせて前記共通キー(K)を構成す
る対を形成する手段とを含む装置。 - 【請求項7】各第1の装置(CE)が、販売点端末に設け
られている電子式金銭登録機であり、各第2の装置(PM
E)が持ち運びできる物体によって構成されており、見
込み客に配布される電子式札入れであり、該札入れは、
注目のトランザクションまたはサービスを特徴付けるデ
ータに基づいて、前記共通キー(K)をそのキーとして
用いる所定のアルゴリズムによって支払証明を計算する
ように構成され、該証明は電子式金銭登録機へ送られ、
電子式金銭登録機が前記共通キー(K)をそのキーとし
て用いる所定のアルゴリズムによって証明が真性なもの
であることを確認する請求の範囲第6項に記載の装置。
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