JP3477480B2 - ディジタル署名システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、送受信両側のコンピュ
ータアーキテクチャが異なる場合でも、ディジタル署名
の計算と検証を可能にして、コンピュータ間通信におけ
るセキュリティを強化することができるディジタル署名
システムに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電子化された文書を電子メールあるいは
フレキシブルディスク等で相手方に転送する場合に、確
かに送信者本人が転送したものであることを証明する方
法として、書面上の捺印と同じ目的のディジタル署名が
用いられている。コンピュータ間通信により文書を受け
取ったとき、送信者の本人性の確認や文書に対する改ざ
んの検出は、セキュリティ上極めて重要な機能である。
この２つの機能は、ディジタル署名の方法を使用するこ
とにより実現が可能である。すなわち、送信者は送信者
しか知らない秘密鍵（例えば、大きな素数等）を使用し
て、コンピュータ上の文書をコンピュータ内部の表現、
つまりビット列として扱い、文書全体の内容を反映する
署名（例えば、所定の数値）を計算して文書と同時に送
信する。受信者は、受け取った文書を受信者側のコンピ
ュータの内部表現で扱い、公知の情報である公開鍵（例
えば、秘密鍵と対をなす数値）を使用して文書全体の内
容から計算される数を計算し、その数と署名の対応を調
べて、｛送信文書、秘密鍵、署名｝という組と、｛受信
文書、公開鍵、署名｝という組の対応が正しいものか否
かを検査する。この｛受信文書、公開鍵、署名｝という
組を生成できるのは、送信者の秘密鍵と正しい送信文書
だけであるため、受信者は送信者を確認することがで
き、かつ文書の改ざんを検出することができる。なお、
最も代表的なディジタル署名方式（ＲＳＡ法）に比べて
数十倍も高速であり、ＩＣカード等に適用可能なディジ
タル署名方式が開発されている。この方法では、８ビッ
トＩＣカード上で、署名作成時間がほぼ０．２秒である
ことが確認されている（日本電信電話（株）1991年発
行、『ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ』Vol.40,No.5,1991,p.687〜p.69
5参照)。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】このように、従来のデ
ィジタル署名システムでは、文書全体の内容を反映する
署名（数値）を計算する場合、送信側のコンピュータア
ーキテクチャと受信側のコンピュータアーキテクチャが
同一でなければ、送信側から送信される文書が受信側で
受信される文書と同一ビット数の表現にならないので、
正しく検証することができない。すなわち、従来の署名
計算および検証方法では、送受信の両側のコンピュータ
における文書の内部表現が同じビット列でなければ、署
名の計算および検証が正しくできないという問題があっ
た。本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、
コンピュータアーキテクチャの相違に関係なく、ディジ
タル署名の計算と検証を行うことが可能なディジタル署
名システムを提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のディジタル署名システムでは、（イ）複数
のコンピュータ（１，２）間で通信装置と通信路（７）
を介して通信を行うコンピュータ間通信システムにおい
て、送信側のコンピュータ（１）には、送信すべき文書
を、アーキテクチャーの異なるコンピュータ間で予め定
められた共通の表現に変換する符号化手段（３）と、符
号化手段（３）により符号化された文書と送信側コンピ
ュータ（１）のみが知っている秘密鍵とからディジタル
署名を計算する署名計算手段（５）とを具備し、受信側
のコンピュータ（２）には、受信した文書を共通の表現
に変換する符号化手段（６）と、符号化手段（６）によ
り符号化された文書と受信したディジタル署名と秘密鍵
に対応して公開された公開鍵とから受信文書を検証し
て、送信側コンピュータ（１）の確認と文書改ざんがな
かったことの確認を行う署名検証手段（４）とを具備
し、送信側コンピュータ（１）から符号化される前の文
書および署名計算手段（５）で計算されたディジタル署
名を受信側コンピュータ（２）に送信すると、受信側コ
ンピュータ（２）は受信した文書を符号化手段（６）に
入力するとともに、受信したディジタル署名と符号化手
段（６）により符号化された文書とを署名検証手段
（４）に入力することを特徴としている。また、（ロ）
送信側の通信装置（３８）には、送信側通信装置（３
８）内の符号化手段（３３）により、アーキテクチャー
の異なるコンピュータ間で予め定められた共通の表現に
変換された文書と送信者のみが知っている秘密鍵とから
ディジタル署名を計算する手段（３４）を具備し、受信
側の通信装置（３９）には、受信文書と受信したディジ
タル署名と秘密鍵とから受信文書を検証し、送信者の確
認と文書の改ざんがなかったことの確認を行う署名検証
手段（３５）を具備し、送信側通信装置（３８）から符
号化された文書とディジタル署名を受信側通信装置（３
９）に送信すると、受信側通信装置（３９）は符号化さ
れた文書を復号化して受信者に引渡すとともに、符号化
された文書とディジタル署名とを署名検証手段（３５）
に入力することも特徴としている。 【０００５】 【作用】本発明においては、予め定められたディジタル
署名システム内で、文書を統一された表現に符号化する
ことにより、文書を共通のビット列表現に変換した後
に、署名計算および署名検証を行う。すなわち、署名を
計算する場合および署名を検証する場合には、文書をビ
ット列として扱うため、署名を計算する手段および署名
を検証する手段に渡される文書は、送受信両者で共通の
ビット列表現がなされていることが必要である。そこ
で、本発明においては、コンピュータアーキテクチャ等
に依存しない表現への符号化を行うため、コンピュータ
アーキテクチャ等により異なる文書の内部表現を、符号
化器により予め定められた共通の表現に変換する。これ
により、署名を計算する手段および署名を検証する手段
に対して渡される文書の表現を統一することが可能にな
り、その結果、送受信両側のコンピュータアーキテクチ
ャに依存しないディジタル署名の計算と検証が可能にな
る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示すディジ
タル署名システムの全体構成図である。ここでは、文書
送信者，受信者は人間や通信装置ではなく、コンピュー
タシステムであり、また、通信装置にディジタル署名シ
ステムを実装しているのではなく、アプリケーションレ
イヤーにディジタル署名システムを実装して、アプリケ
ーションプログラムでディジタル署名の検証結果を確認
する場合が示されている。すなわち、図１において、
１，２は文書送信者、文書受信者であるが、実際にはコ
ンピュータである。また、８，９は送信側装置、受信側
装置であるが、実際には伝送手順のアプリケーションレ
イヤーである。また、３，６は本発明による新たに設置
された符号化器であって、ここでは文書をＡＳＮ．１符
号化する。なお、ＡＳＮ．１（Ａbstract Ｓyntax Ｎ
otation Ｏne)とは、抽象構文を符号化するための国際
標準規定であって、ここでは共通表現の例として採用し
た。４は符号化された文書と公開鍵により署名を検証し
て、その結果を文書受信者であるコンピュータ２に知ら
せる署名検証器、５は符号化された文書と秘密鍵から署
名を計算する装置、７は送信側装置８から受信側装置９
に文書と署名を送信する機能を果す通信装置と通信路で
ある。先ず、このシステムを利用するために、送信者で
あるコンピュータ１は送信側装置８に文書を渡す。それ
により、受信者のコンピュータ２は文書と署名検証器４
による署名の検証結果を受け取ることができる。ここ
で、文書送信者のコンピュータ１から送信側装置８の符
号化器３、受信側装置９の符号化器６、および文書受信
者のコンピュータ２に通信文書が渡り、符号化器３から
署名計算器５および符号化器６から署名検証器４に、Ａ
ＳＮ．１符号化された文書が渡り、また署名計算器５か
ら署名検証器４に署名が渡り、署名検証器４から受信者
のコンピュータ２に署名検証の結果が渡る。 【０００７】以下、図１の動作を順序を追って説明す
る。先ず、文書送信者１は送信側装置８に送信したい文
書を渡す。送信側装置８は文書を複製し、その一方を文
書、他方を署名として使用する。複製文書の片方を文書
として、通信装置および通信路７を介して受信側装置９
に送信するとともに、他方を署名用として符号化器３に
渡す。符号化器３は、文書をＡＳＮ．１符号化して、そ
の結果を署名計算器５に渡す。署名計算機５は、符号化
された文書から署名を計算し、計算された署名を通信装
置および通信路７を介して受信側装置９に送信する。受
信側装置９は、文書と署名の両方を受け取り、署名を署
名検証器４に渡すとともに、文書を複製する。複製した
文書の片方を受信した文書として受信者であるコンピュ
ータ２に渡し、他方を署名検証用として受信側装置９内
の符号化器６に渡す。符号化器６は、文書をＡＳＮ．１
符号化してその結果を署名検証器４に渡す。署名検証器
４は、署名と符号化された文書を受け取り、その２つの
対応を検証して、送信者の確認と文書に対する改ざんが
なかったことの確認を行い、それらの結果を文書受信者
であるコンピュータ２に渡す。本発明では、このような
構成になっているため、署名計算器５および署名検証器
４への入力は、ＡＳＮ．１符号化された文書、すなわち
共通の表現がなされた文書である。その結果、文書送信
者のコンピュータ１および文書受信者のコンピュータ２
は、ディジタル署名を利用する際に、それぞれ独自の文
書表現方法をとることが可能となる。 【０００８】図２は、本発明の第２の実施例を示すディ
ジタル署名システムの構成図である。この場合にも、文
書送信者，受信者は人間や通信装置ではなく、コンピュ
ータシステムであり、また、通信装置にディジタル署名
システムを実装しているのではなく、アプリケーション
レイヤーにディジタル署名システムを実装して、アプリ
ケーションプログラムでディジタル署名の検証結果を確
認する場合が示されている。図２において、２１は文書
送信者であるコンピュータ、２２は文書受信者であるコ
ンピュータ、２９，２１０はそれぞれ送信側装置と受信
側装置であるが、実際には、伝送手順のアプリケーショ
ンレイヤーである。２３および２６は文書を符号化する
符号化器、２５は符号化された文書と秘密鍵から署名を
計算する装置、２４は符号化された文書と公開鍵により
署名を検証して、検証した結果をアクセス制御装置２８
に渡す署名検証器、２７は文書を送信する通信装置およ
び通信路、２８は署名検証器２４の検証結果に従って文
書を受信者であるコンピュータ２２に渡すか、あるいは
渡さないように制御するアクセス制御装置である。な
お、第１の実施例と異なる点は、アクセス制御装置２８
を設置したことであり、これにより署名検証器の検証結
果に従って文書を渡したり、受け取りを拒否したり、検
証結果と併せて文書を渡す等の種々のパターンで受信者
にアクセスすることができる。 【０００９】以下、図２の動作を説明する。文書送信者
であるコンピュータ２１は、送信する文書を送信側装置
２９に渡す。送信側装置２９は文書の複製を作り、その
片方を文書として通信装置および通信路２７を介して受
信側装置２１０に渡すとともに、他方を署名用として符
号化器２３に渡す。符号化器２３は、文書を予め定めら
れた共通の表現に変換し、変換した結果を署名計算器２
５に渡す。署名計算器２５は符号化された文書から署名
を計算し、計算された署名を通信装置および通信路２７
を介して受信側装置２１０に渡す。受信側装置２１０で
は、受け取った署名を署名検証器２４に渡すとともに、
受け取った文書を複製して、その一方を受信した文書と
してアクセス制御装置２８に、また他方を署名検証用と
して符号化器２６に渡す。符号化器２６は、受け取った
文書を予め定められた共通の表現に変換し、変換された
文書を署名検証器２４に渡す。署名検証器２４は、受け
取った符号化された文書と署名から、文書と署名の検証
を行い、送信者の認証と文書に対する改ざんが行われて
いないか否かを検査して、検査の結果をアクセス制御装
置２８に渡す。アクセス制御装置２８は、署名検証器２
４からの検査結果に従って、文書を文書受信者であるコ
ンピュータ２２に渡すか、あるいは文書の受け取りを拒
否するか、あるいは文書を検査結果と併せて文書受信者
であるコンピュータ２２に渡す、等の予め定められた処
理を実行する。 【００１０】本発明の第２の実施例では、このような構
成であるため、署名計算器２２および署名検証器２４の
入力は符号化された文書、つまり共通の文書表現がなさ
れた文書である。すなわち、コンピュータアーキテクチ
ャが異なっている場合でも、符号化器２３により同一表
現、同一ビット列に変換することができるので、ディジ
タル署名と検証を正しく行うことが可能である。従っ
て、文書送信者および文書受信者は、ディジタル署名を
利用する場合に、それぞれ独自の文書表現方法を採用す
ることができる。 【００１１】図３は、本発明の第３の実施例を示すディ
ジタル署名システムの構成図である。ここでは、ディジ
タル署名システムを通信装置に実装した場合を示してい
る。異なるアーキテクチャの計算機相互間で文書の通信
を行う場合に、受信者が文書の意味を理解できるように
するため、送信側で内部表現から共通表現への変換を行
い、受信側で共通表現から内部表現へと変換することが
行われている。第３の実施例では、この送信側での変換
後にディジタル署名を行っている。この方法では、通信
装置にディジタル署名機能が依存するという問題を含ん
でいるが、通信装置にある符号化器を利用することが可
能であるという利点も同時に有している。図３におい
て、３１は文書送信者であるコンピュータ、３２は文書
受信者であるコンピュータ、３８は送信側通信装置、３
９は受信側通信装置、３７は通信路、３３は符号化器、
３４は署名計算器、３５は署名検証器、３６は復号器で
ある。なお、符号化器３３は、送信側通信装置内に既に
設けられている符号化器を利用することが可能であり、
復号器３６も既存のものを利用して改造することが可能
である。 【００１２】以下、図３の動作を説明する。文書送信者
３１が送信側通信装置３８に文書を渡すと、送信側通信
装置３８は符号化器３３に文書を渡す。符号化器３３
は、文書を符号化して署名計算機３４に渡すとともに、
通信路３７を介して受信側通信装置３９にも渡す。署名
計算器３４は署名を計算し、計算された署名を通信路３
７を介して受信側通信装置３９に渡す。受信側通信装置
３９は、文書と署名とを受け取り、このうち署名のみを
署名検証器３５に渡すとともに、文書を復号器３６と署
名検証器３５に渡す。復号器３６は、符号化されている
文書を内部表現に復号して、復号された文書を文書受信
者３２に渡す。署名検証器３５は、受け取った文書と署
名とから署名を検証し、その検証結果を文書受信者３２
に通知する。これにより、署名計算器３４および署名検
証器３５の入力は、符号化された文書、つまり共通の文
書表現がなされた文書である。従って、アーキテクチャ
の異なる装置で署名計算および署名検証が行われても、
正しく検証することができる。その結果、文書送信者と
文書受信者はそれぞれ独自の文書表現方法を採用するこ
とができる。なお、第２の実施例のように、受信側通信
装置３９と文書受信者３２との間にアクセス制御装置を
挿入することも可能であり、それにより文書を渡すか、
文書の受け取りを拒否するか、あるいは検査結果と併せ
て文書を渡す等、予め定められた処理を希望に合わせて
行うことができる。 【００１３】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送受信両側のコンピュータアーキテクチャに依存しない
ディジタル署名の計算と検証が可能になる。また、文書
送信者および受信者は、ディジタル署名を利用する場合
にそれぞれ独自の文書表現方法を採用することができる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施例を示すディジタル署名シ
ステムの構成図である。 【図２】本発明の第２の実施例を示すディジタル署名シ
ステムの構成図である。 【図３】本発明の第３の実施例を示すディジタル署名シ
ステムの構成図である。 【符号の説明】 １，２１，３１・・・文書送信者、２，２２，３２・・
・文書受信者、８，２９・・・送信側装置、９，２１０
・・・受信側装置、３，６，２３，２６，３３・・・符
号化器、５，２５，３４・・署名計算器、４，２４，３
５・・・署名検証器、７，２７・・・通信装置および通
信路、３７・・・通信路、２８・・・アクセス制御装
置、３６・・・復号器、３８・・・送信側通信装置、３
９・・・受信側通信装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−317160（ＪＰ，Ａ) 池野信一、小山謙二，現代暗号理論, 日本，財団法人電子情報通信学会，1989 年 ５月20日，３版，ｐ．223−225 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 9/32 H04L 9/14 G09C 1/00 640

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 コンピュータアーキテクチャが異なるコ
   ンピュータ間の通信でディジタル署名を行うシステムで
   あって、 送信側のコンピュータは、 送信すべき文書を、アーキテクチャーの異なるコンピュ
   ータ間で予め定められた共通の表現に変換する符号化手
   段と、該符号化手段により変換した文書と該送信側コン
   ピュータのみが知っている秘密鍵とからディジタル署名
   を計算する署名計算手段とを具備して、前記符号化手段
   により変換する前の文書および前記署名計算手段で計算
   したディジタル署名を送出し、前記送信側コンピュータからの前記変換する前の文書お
   よび前記ディジタル署名を受信する 受信側のコンピュー
   タは、 受信した前記変換する前の文書を前記共通の表現に変換
   する符号化手段と、該符号化手段により変換した文書と
   前記秘密鍵とからディジタル署名を計算し、該計算した
   ディジタル署名と前記受信したディジタル署名とから前
   記受信した変換する前の文書に対する検証を行う署名検
   証手段とを具備することを特徴とするディジタル署名シ
   ステム。