JP3770440B2

JP3770440B2 - Encrypted communication method and encrypted communication system

Info

Publication number: JP3770440B2
Application number: JP04064198A
Authority: JP
Inventors: 道朗川畑; 勝利仁平; 正芳中山; 克彦荒木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2018-02-23
Also published as: JPH11239125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報送信局から受信端末への通信を提供する通信システムにおける暗号化通信方法および暗号化通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛星放送が普及してきており、この衛星放送では有料放送の映像や音声等に対してスクランブルを施すことにより不正視聴を防ぐようにしてる。このような衛星放送で用いられているスクランブル方法の３重鍵暗号の概要を図１５に示す。
【０００３】
図１５において、鍵Ｋｓは送信側の送信局と受信側のＢＳデコーダで正しく対応したスクランブル／デスクランブル処理を行うための鍵で、鍵Ｋｗは番組情報の暗号の鍵で、鍵ＫｍはＢＳ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇｓａｔｅｌｌｉｔｅ；放送衛星）デコーダ毎に固有の個別情報の暗号の鍵である。
【０００４】
この図１５に示す方法では、ＢＳデコーダでは送信局と同じ擬似ランダムデータ列を発生し、映像・音声信号をデスクランブルすることになる。この擬似ランダムデータ列を発生するために、スクランブルの鍵Ｋｓが送られるが、鍵Ｋｓは番組情報の一部として暗号化されており、ＢＳデコーダではこれを解く鍵Ｋｗがないと暗号解読できない。さらに、鍵Ｋｗは個別情報の一部として暗号化されており、ＢＳデコーダ固有の鍵Ｋｍがないと暗号解読できない。さらに、この鍵Ｋｗを含んだ個別情報は、視聴料金を納めた視聴者だけに送信される。鍵ＫｍはＢＳデコーダ毎に異なるため、視聴料金未納者のＢＳデコーダでは暗号の復号ができず、鍵Ｋｗを知ろうとしても不可能であり、不正視聴はできないようになっている。
【０００５】
この方法において、番組情報は鍵Ｋｓなどのデスクランブルに必要な情報を担って約１秒に１回送信される。このため、ＢＳデコーダが番組情報を取り落とすと、この直後約１秒は確実にデスクランブルできなくなってしまう。そこで同じ番組情報を複数回連続送信して受信側で多数決判定できるようにしている。
【０００６】
また、この方法で用いられるスクランブルアルゴリズムは、映像信号のライン毎に切れ目を入れ左右を入れ替えるラインローテーションや、映像信号のラインを入れ替えるラインパーミュテーションなどが用いられている。
【０００７】
また、ＣＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅ；通信衛星）デジタル放送では、上記の方法と同様に、鍵構成は３層で、暗号化はＤＶＢ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）との共通化を図るため、ＭＰＥＧ２Ｖｉｄｅｏ＆ＡｕｄｉｏおよびＳｙｓｔｅｍｓを骨格とした方式を採用している。このため、暗号化はＭＰＥＧ２のトランスポートストリームという情報単位で行い、暗号化アルゴリズムは共通鍵暗号法の１つであるＭｕｌｔｉ２の鍵長３２ビット以上の鍵を用いて行っている。この方法では、最大９６種類のトランスポートストリームに対し異なる鍵を用いて暗号化を行うことができる。
【０００８】
また、ＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ；非同期転送モード）を用いた片方向通信システムでのセッション鍵の変更法が「ＡＴＭＦｏｒｕｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｔｔｅｅ，ＰｈａｓｅＩＡＴＭＳｅｃｕｒｉｔｙＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（Ｄｒａｆｔ），Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９７」に示されている。このセッション鍵変更法を以下に示す。
【０００９】
まず、セキュリティ向上のために行うセッション鍵の変更は、各番組用のマスタ鍵を各番組の受信資格を持つ全ての受信局に予め与えておく。
【００１０】
情報送信局でセッション鍵を変更する番組用の新しい鍵を生成し、生成した新しい鍵を当該番組用のマスタ鍵で暗号化しセッション鍵送信用のＳＫＥＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；運用保守）セルに組み込み送信する。この番組の受信資格を持つ各受信局では、当該番組用のＳＫＥＯＡＭセルを受信後、予め与えられたこの番組用マスタ鍵で、受信した番組用ＳＫＥＯＡＭセルを復号化し、新しいセッション鍵を得る。
【００１１】
その後、情報送信局は、番組用の鍵変更タイミング通知用のＳＫＣＯＡＭセルを送信すると共に、当該情報送信局における当該番組用のセッション鍵を、ＳＫＣＯＡＭセルの送信と同時に、新しいセッション鍵に変更する。また、この番組の受信資格のある全ての受信局で当該番組用のＳＫＣＯＡＭセルを受信すると同時に当該番組用セッション鍵を新しいセッション鍵に変更する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述してきたように、従来の片方向通信用暗号化方式は、ＢＳ放送用、ＣＳ放送用等、複数の受信局で同じ情報を受信する番組毎に異なるセッション鍵及びマスタ鍵を持つ暗号化方式である。
【００１３】
しかしながら、最近では衛星通信等の片方向通信を用いて１受信局に対してのみ情報を送信したいという需要がある。
また、ＡＴＭＦｏｒｕｍに示されているＳＫＥＯＡＭセル及びＳＫＣＯＡＭセルを用いるセッション鍵の変更法を、受信局毎に異なるセッション鍵を用いるシステムに適用する場合には、ＳＫＥＯＡＭセル及びＳＫＣＯＡＭセルは各受信局毎に異なるセルを送信する必要があるため、ＳＫＥＯＡＭセル及びＳＫＣＯＡＭセルの送信数は受信局の増加に伴い大きくなり、通信システムの通信帯域に大きな影響を与える。このため、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信数をできるだけ小さくしたいという課題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、情報送信局で扱えるセッション鍵、マスタ鍵の数を飛躍的に大きくすることにより番組単位のみならず受信局単位の暗号化を可能にすると共に、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信数を極力、小さくすることのできる暗号化通信方法および暗号化通信システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項１に係る発明は、情報送信局で暗号化した所定の宛先が付与された伝送情報を送信し、この伝送情報を当該宛先の受信端末で受信し復号化するときの暗号化通信方法であって、前記情報送信局は、全宛先用のセッション鍵および全宛先用のマスタ鍵とを記憶し、前記伝送情報を送信するときには当該伝送情報の宛先に対応するセッション鍵を用いて伝送情報を暗号化して送信し、前記受信端末は、当該受信端末が受信資格のあるときに割り当てられる宛先用のセッション鍵と宛先用マスタ鍵とを記憶し、前記伝送情報を受信したときには当該受信端末に記憶される前記宛先用のセッション鍵を用いて当該伝送情報を復号化し、前記セッション鍵を変更する際には、前記情報送信局は、変更するために新しく生成したセッション鍵を、当該セッション鍵の変更を行う宛先用のマスタ鍵で受信端末毎に暗号化して変更用鍵情報を生成し、当該変更用鍵情報を各受信端末に送信し、その後に、各受信端末におけるセッション鍵の変更タイミングを各受信端末に知らせるための１つの鍵変更タイミング情報を生成し、当該１つの鍵変更タイミング情報を前記セッション鍵の変更を行う宛先の受信端末に同報送信し、前記受信端末は、当該受信端末を宛先とした変更用鍵情報を受信することにより、当該受信端末で記憶しているマスタ鍵を用いて前記変更用鍵情報に係る新たなセッション鍵を復号化し、その後に、前記情報送信局から送信されてきた鍵変更タイミング情報に従って、既に使用しているセッション鍵を前記復号化した新たなセッション鍵に変更することを特徴とする暗号化通信方法である。
【００１６】
このとき、変更用鍵情報はセッション鍵をマスタ鍵で暗号化したものを記載するものであっても良く、あるいは新規に生成した各宛先用のセッション鍵をマスタ鍵で暗号化して変更用鍵情報としたものであっても良い。さらには各宛先毎に当該宛先用のマスタ鍵で暗号化した複数のセッション鍵を変更用鍵情報に記載するもであっても良く、また複数のセッション鍵をマスタ鍵で暗号化したものであっても良い。
【００１７】
請求項１に係る発明では、各変更用鍵情報を各受信端末に送信した後に、各受信端末におけるセッション鍵の変更タイミングをまとめて各受信端末に知らせるための１つの鍵変更タイミング情報を生成し、当該１つの鍵変更タイミング情報をセッション鍵の変更を行う宛先の受信端末に同報送信することとした。
【００１８】
請求項２に係る発明は、前記情報送信局は、前記生成した変更用鍵情報を各受信端末に同報送信することを特徴とする請求項１に記載の暗号化通信方法である。
【００１９】
請求項２に係る発明では、変更用鍵情報をも同報送信することとした。
【００２０】
請求項３に係る発明は、前記情報送信局は、前記変更用鍵情報または前記鍵変更タイミング情報の少なくともいずれか一方を複数回繰り返して送信し、前記受信端末は、最初に受信に成功した鍵変更情報と、前記鍵変更情報受信後に最初に受信に成功した鍵変更タイミング情報を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の暗号化通信方法である。
【００２１】
これにより、請求項３記載の本発明では、各情報受信局においてセッション鍵の変更を失敗する確率が小さくなる。
【００２２】
また請求項４記載の発明は、前記請求項１、２または３記載の情報送信局は複数であることを要旨とする。
【００２３】
これにより、請求項４記載の本発明では、１つの情報送信局にかかる処理負荷が軽減される。
【００２４】
また請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４のいずれかに記載のセッション鍵の変更は、変更周期が各宛先毎に変えて行われることを要旨とする。
【００２５】
これにより、請求項５記載の本発明では、必要に応じてセッション鍵の変更周期を、安全性と、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信によるシステムの送信帯域への影響とのトレードオフにより決定する。
【００２６】
請求項６に係る発明は、情報送信局で暗号化され所定の宛先が付与された伝送情報を送信し、この伝送情報を当該宛先の受信端末で受信し復号化するときの暗号化通信システムであって、前記情報送信局は、全宛先用のセッション鍵および全宛先用のマスタ鍵とを記憶する記憶手段と、前記伝送情報を送信するときには当該伝送情報の宛先に対応するセッション鍵を用いて伝送情報を暗号化して送信する伝送情報暗号化手段とを有し、前記受信端末は、当該受信端末が受信資格のあるときに割り当てられる宛先用のセッション鍵と宛先用マスタ鍵とを記憶する記憶手段と、前記伝送情報を受信したときには当該受信端末に記憶される前記宛先用のセッション鍵を用いて当該伝送情報を復号化する伝送情報復号化手段とを有し、前記セッション鍵を変更するために、前記情報送信局は、変更するために新しく生成したセッション鍵を、当該セッション鍵の変更を行う宛先用のマスタ鍵で受信端末毎に暗号化して変更用鍵情報を生成し、当該変更用鍵情報を各受信端末に送信する変更用鍵情報暗号化手段と、当該変更用鍵情報暗号化手段による変更用鍵情報の送信後に、各受信端末におけるセッション鍵の変更タイミングを各受信端末に知らせるための１つの鍵変更タイミング情報を生成し、当該１つの鍵変更タイミング情報を前記セッション鍵の変更を行う宛先の受信端末に同報送信する鍵変更タイミング情報生成手段とを有し、前記受信端末は、当該受信端末を宛先とした変更用鍵情報を受信することにより、当該受信端末で記憶しているマスタ鍵を用いて前記変更用鍵情報に係る新たなセッション鍵を復号化する変更用鍵情報復号化手段と、前記情報送信局から送信されてきた鍵変更タイミング情報に従って、既に使用しているセッション鍵を前記復号化した新たなセッション鍵に変更するセッション鍵変更手段とを有することを特徴とする暗号化通信システムである。
【００２７】
請求項６に係る発明では、各変更用鍵情報を各受信端末に送信した後に、各受信端末におけるセッション鍵の変更タイミングをまとめて各受信端末に知らせるための１つの鍵変更タイミング情報を生成し、当該１つの鍵変更タイミング情報をセッション鍵の変更を行う宛先の受信端末に同報送信することとした。
【００２８】
請求項７に係る発明は、前記情報送信局は、前記生成した変更用鍵情報を各受信端末に同報送信することを特徴とする請求項６に記載の暗号化通信システムである。
【００２９】
請求項７に係る発明では、変更用鍵情報をも同報送信することとした。
【００３０】
請求項８に係る発明は、前記情報送信局は、前記変更用鍵情報または前記鍵変更タイミング情報の少なくともいずれか一方を複数回繰り返して送信し、前記受信端末は、最初に受信に成功した鍵変更情報と、前記鍵変更情報受信後に最初に受信に成功した鍵変更タイミング情報を用いることを特徴とする請求項６または７に記載の暗号化通信システムである。
【００３１】
これにより、請求項８記載の本発明では、各情報受信局においてセッション鍵の変更を失敗する確率が小さくなる。
【００３２】
また請求項９記載の発明は、前記請求項６、７または８記載の情報送信局は複数であることを要旨とする。
【００３３】
これにより、請求項９記載の本発明では、１つの情報送信局にかかる処理負荷が軽減される。
【００３４】
また請求項１０記載の発明は、前記請求項６乃至９のいずれかに記載のセッション鍵の変更は、変更周期が各宛先毎に変えて行われることを要旨とする。
【００３５】
これにより、請求項１０記載の本発明では、必要に応じてセッション鍵の変更周期を、安全性と、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信によるシステムの送信帯域への影響とのトレードオフにより決定する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００４０】
図１は本発明の一実施の形態に係る暗号化通信方法が適用される暗号化通信システムの情報送信局の要部の構成を示すブロック図であり、図２は同、情報受信局の要部の構成を示すブロック図である。図１に示す情報送信局は鍵管理サーバ１１、セッション鍵検索部１３およびエンコーダ１５により構成され、図２に示す情報受信局はセッション鍵抽出部２２、セッション鍵検索部２５およびデコーダ２６により構成される。
【００４１】
図１に示す情報送信局内のセッション鍵検索部１３では全ての宛先用のセッション鍵を保存しており、鍵管理サーバ１１内には、全ての宛先用のセッション鍵配信用のマスタ鍵を保存しているとする。また、図２に示す情報受信局のセッション鍵検索部２５では、情報受信局で受信資格を持つ宛先用の全てのセッション鍵を保存し、セッション鍵抽出部２２では当受信局で受信資格を持つ宛先用の全てのマスタ鍵を保存しているものとする。なお、これらセッション鍵とマスタ鍵は図示しないハードディスク、光学的記憶媒体等で構成されるデータベースに蓄積、保存される。
【００４２】
図１において情報受信局では、パケット形式の情報は宛先情報と実際に送信される伝送情報とから構成される。まず、送信される伝送情報（以下、単に送信情報）がエンコーダ１５に入力されると、エンコーダ１５ではパケットの宛先情報を抽出しセッション鍵検索部１３に送信し、当該宛先用のセッション鍵を検索し、エンコーダ１３に送出する。エンコーダ１３では受け取ったセッション鍵を用いて受信したパケットの宛先情報を除いた送信情報のみを暗号化し、送信する。
【００４３】
情報受信局においては図２に示すように情報送信局から送信され情報受信局で受信された伝送情報（以下、単に受信情報）がデコーダ２６に入力されると受信情報の宛先情報をセッション鍵検索部２５に送信し、当該宛先用セッション鍵を検索し、デコーダ２６に送信する。デコーダ２６では受け取ったセッション鍵を用いて、受信パケットの宛先情報を除いた受信情報のみを復号化し、出力する。
【００４４】
セッション鍵の変更の際には、図１に示す情報送信局の鍵管理サーバ１１で、まず宛先を、セッション鍵の変更を行う宛先とし、新しく生成したセッション鍵を各宛先用のセッション鍵配送用のマスタ鍵で暗号化して変更用鍵情報を生成し、送信する。その後、変更用鍵情報で送信した新しいセッション鍵の適用タイミングを情報受信局に知らせるための、鍵適用タイミング情報を生成し、宛先をセッション鍵変更を行う宛先とし送信する。また、鍵変更タイミング情報の送信とともにセッション鍵検索部１３に保存している当宛先用のセッション鍵を新しいセッション鍵に変更する。
【００４５】
一方、図２に示す情報受信局では、当該情報受信局で受信資格のある宛先用の変更用鍵情報を受信すると、セッション鍵抽出部２２で、予め保存している当宛先用のマスタ鍵で変更用鍵情報を復号化し新しいセッション鍵を得る。その後、当宛先用の鍵変更タイミング情報を受信すると同時にセッション鍵検索部２５に保存している当宛先用のセッション鍵を新しいセッション鍵に変更する。
【００４６】
図３は、本発明の暗号化通信方法が適用される暗号化通信システムの１システムを例に、その構成を示すブロック図である。この図３に示す通信システムでは情報サーバ１から送信側システム１０を介し受信側システム２０へＡＴＭセル形式で情報を送信する。ここで送信側システム１０の鍵管理サーバ１１は、セッション鍵生成部１１１、マスタ鍵検索部１１３、ＳＫＥＯＡＭセル生成部１１５およびＳＫＣＯＡＭセル生成部１１７により構成される。また、受信側システム２０は、フィルタ２１、セッション鍵抽出部２２、マスタ鍵検索部２３、新セッション鍵待機部２４、セッション鍵検索部２５およびデコーダ２６により構成される。
【００４７】
まず、送信側システム１０のエンコーダ１５は、情報サーバ１から入力したＡＴＭセルのヘッダに含まれる宛先情報であるＶＰＩ（ＶｉｒｔｕａｌＰａｔｈＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）／ＶＣＩ（ＶｉｒｔｕａｌＣｈａｎｎｅｌＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）をセッション鍵検索部１３へ送信する。セッション鍵検索部１３は、全ＶＰＩ／ＶＣＩ用のセッション鍵を記憶できるように構成されており、入力したＶＰＩ／ＶＣＩ用のセッション鍵を検索し、該当するセッション鍵を出力する。エンコーダ１５は、セッション鍵検索部１３より入力されたセッション鍵を用いてＡＴＭセルのペイロードを暗号化し、ペイロードを暗号化したＡＴＭセルを出力する。
【００４８】
受信側システム２０のフィルタ２１では、入力したＡＴＭセルのヘッダに含まれる宛先情報であるＶＰＩ／ＶＣＩを参照し、当受信局で受信資格のあるＶＰＩ／ＶＣＩであるセルのみを出力し、それ以外の入力セルは削除する。デコーダ２６では、入力したＡＴＭセルのヘッダに含まれる宛先情報であるＶＰＩ／ＶＣＩをセッション鍵検索部２５へ送信する。セッション鍵検索部２５は、当該受信局２０で受信資格のあるＶＰＩ／ＶＣＩ用の鍵のみを記憶できるように構成されており、入力したＶＰＩ／ＶＣＩ用のセッション鍵を検索し、該当するセッション鍵を出力する。
【００４９】
デコーダ２６は、セッション鍵検索部１３より入力されたセッション鍵を用いてＡＴＭセルのペイロードを復号化し、ペイロードを復号化したＡＴＭセルを出力する。
【００５０】
セッション鍵の変更は、送信側システム１０の鍵管理サーバ１１で、セッション鍵の変更を行うＶＰＩ／ＶＣＩと当ＶＰＩ／ＶＣＩで用いる新しいセッション鍵を生成し新しいセッション鍵を当ＶＰＩ／ＶＣＩ用の鍵配送用に用いるマスタ鍵で暗号化し、宛先が当ＶＰＩ／ＶＣＩで、マスタ鍵で暗号化した新しいセッション鍵を含む新しいセッション鍵配送用のＳＫＥＯＡＭセルを作成し出力する。その後、出力したＳＫＥＯＡＭセルと同じ宛先ＶＰＩ／ＶＣＩの鍵変更タイミング通知用のＳＫＣＯＡＭセルを作成し、送信すると同時にセッション鍵検索部１３に含まれる当ＶＰＩ／ＶＣＩ用のセッション鍵を新しいセッション鍵に変更する。
【００５１】
受信局側システム２０のセッション鍵抽出部２２では、ＳＫＥＯＡＭセルが入力すると、入力したＳＫＥＯＡＭセルの宛先ＶＰＩ／ＶＣＩをマスタ鍵検索部２３に送信する。マスタ鍵検索部２３では、当ＶＰＩ／ＶＣＩ用のマスタ鍵を検索し、セッション鍵抽出部２２へ送信する。セッション鍵抽出部２２では、マスタ鍵検索部２３より受信したマスタ鍵を用いて、受信したＳＫＥＯＡＭセルに含まれる暗号化されたセッション鍵を復号し、当ＶＰＩ／ＶＣＩ用の新しいセッション鍵を抽出し、新セッション鍵待機部２４へ送信する。
【００５２】
新セッション鍵待機部２４ではＳＫＣＯＡＭセルの受信と同時に受信したＳＫＣＯＡＭセルの宛先ＶＰＩ／ＶＣＩを参照し、セッション鍵検索部２５に送信し、セッション鍵検索部２５は記憶される当ＶＰＩ／ＶＣＩ用のセッション鍵を新しいセッション鍵に変更する。
【００５３】
図４に情報送信局及び情報受信局Ａ、情報受信局Ｂ、情報受信局Ｃを持つシステムにおけるセッション鍵の変更法を用いる場合のタイムチャートを示す。
【００５４】
まず、情報送信局で情報受信局Ａ宛の変更用鍵情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ａのみこの変更用鍵情報を受信する。次に、情報送信局で情報受信局Ａ宛の鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ａのみこの鍵変更タイミング情報を受信し、情報受信局Ａのセッション鍵の変更を完了する。
【００５５】
次に、情報送信局で情報受信局Ｂ宛の変更用鍵情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｂのみこの変更用鍵情報を受信する。次に、情報送信局で情報受信局Ｂ宛の鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｂのみこの鍵変更タイミング情報を受信し、情報受信局Ｂのセッション鍵の変更を完了する。
【００５６】
最後に、情報送信局で情報受信局Ｃ宛の変更用鍵情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｃのみこの変更用鍵情報を受信する。次に、情報送信局で情報受信局Ｃ宛の鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｃのみこの鍵変更タイミング情報を受信し、情報受信局Ｃのセッション鍵の変更を完了する。
【００５７】
図５に各変更用鍵情報に各宛先用のマスタ鍵で暗号化したセッション鍵を、複数の宛先分記載、送信する場合の、変更用鍵情報のパケット構成の例を示す。図５に示すパケットでは、情報受信局Ａ、情報受信局Ｂ、情報受信局Ｃ用の変更用鍵情報（各宛先用のマスタ鍵で暗号化したセッション鍵）を記載し、宛先として情報受信局Ａ〜情報受信局Ｃへの同報用の宛先を用いる。
【００５８】
この図５に示す変更用鍵情報を用いて、情報送信局、情報受信局Ａ、情報受信局Ｂ、情報受信局Ｃを持つシステムにおいて、セッション鍵の変更を行う際のタイムチャートを図６に示す。
【００５９】
図６を参照するに、まず情報送信局より、図５に示すＡ，Ｂ，Ｃ宛の変更用鍵情報を送信する。各情報受信局Ａ〜Ｃでは、予めこの変更用鍵情報における各宛先用の変更用鍵情報の記載領域を認識しており、それぞれ受信した変更用鍵情報の該当する領域に記載されている情報を、各情報受信局において予め保存している各宛先用のマスタ鍵で復号化することにより、新しいセッション鍵を得る。
【００６０】
次に情報送信局で情報受信局Ａ宛の鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ａのみこの鍵変更タイミング情報を受信し、情報受信局Ａのセッション鍵の変更を完了する。
【００６１】
次に、情報送信局で情報受信局Ｂ宛の鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｂのみこの鍵変更タイミング情報を受信し、情報受信局Ｂのセッション鍵の変更を完了する。
【００６２】
次に、情報送信局で情報受信局Ｃ宛の鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｃのみこの鍵変更タイミング情報を受信し、情報受信局Ｃのセッション鍵の変更を完了する。
【００６３】
図７に１つの鍵変更タイミング情報を複数の情報受信局用として用いる場合の鍵変更タイミング情報のパケット構成の一例を示す。図７に示すパケットでは宛先として情報受信局Ａ〜情報受信局Ｃへの同報用の宛先を用いる。この図７に示す鍵変更タイミング情報パケットを用いて、情報送信局、情報受信局Ａ、情報受信局Ｂ、情報受信局Ｃを持つシステムにおいて、セッション鍵の変更を行う際のタイムチャートを図８に示す。
【００６４】
まず、情報送信局で情報受信局Ａ宛の変更用鍵情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ａのみこの変更用鍵情報を受信する。次に、情報送信局で情報受信局Ｂ宛の変更用鍵情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｂのみこの変更用鍵情報を受信する。次に、情報送信局で情報受信局Ｃ宛の変更用鍵情報を作成、送信し、各情報受信局においては、情報受信局Ｃのみこの変更用鍵情報を受信する。最後に情報送信局で図７に示す鍵変更タイミング情報を作成、送信し、各情報受信局ではこの鍵変更タイミング情報を受信し、セッション鍵の変更を完了する。
【００６５】
次に図９及び図１０に示すタイムチャートを参照して、変更用鍵情報に記載のセッション鍵を複数回だけ同じセッション鍵を変更用鍵情報として送信する方法の有効性について説明する。図９に、情報送信局より情報受信局Ａへ、Ａ宛の変更用鍵情報及びＡ宛の鍵変更タイミング情報を２回ずつ送信し、情報受信局Ａにおいて１回目に送信されたＡ宛の変更用鍵情報を情報受信局Ａで受信できなかった場合のタイムチャートを示している。この場合、１回目に送信されるＡ宛の変更用鍵情報は情報受信局Ａにおいて無効とされ、２回目に送信されるＡ宛の変更用鍵情報及びＡ宛の鍵変更タイミング情報によりセッション鍵の変更が完了する。
【００６６】
図１０に、情報送信局より情報受信局Ａへ、Ａ宛の変更用鍵情報及びＡ宛の鍵変更タイミング情報を２回ずつ送信し、情報受信局Ａにおいて１回目に送信されたＡ宛の鍵変更タイミング情報を情報受信局Ａで受信できなかった場合のタイムチャートを示す。この場合、２回目に送信されるＡ宛の変更用鍵情報は無効とし、１回目に送信されたＡ宛の変更用鍵情報と２回目に送信される鍵変更タイミング情報によりセッション鍵の変更が完了する。
【００６７】
図１１に本発明を応用した、情報サーバ、情報送信局、情報受信局ａ、情報受信局ｂ、情報受信局ｃ、情報受信局ｄを持つシステムの構成の概要を示す。図１１の情報送信局においては、情報サーバより入力され、情報受信局ａ〜情報受信局ｄへ送信される全ての情報の、暗号化処理を行うことになる。
【００６８】
これに対して、応用例として、図１２に情報サーバ、情報送信局Ａ、情報送信局Ｂ、情報受信局ａ、情報受信局ｂ、情報受信局ｃ、情報受信局ｄを持つシステムの構成の概要を示す。図１２の情報送信局Ａにおいては、情報サーバより、情報受信局ａ及び情報受信局ｂ宛に送信される情報の暗号化処理を行い、情報送信局Ｂにおいては、情報サーバより、情報受信局ｃ及び情報受信局ｄ宛に送信される情報の暗号化処理を行う。このため、図１２の情報受信局Ａ及び情報受信局Ｂでは、図１１の情報受信局での処理が分散されることになる。
【００６９】
図１３にセッション鍵の変更周期を各宛先毎に変えて行う暗号化通信方法を実現するための情報送信局内の鍵管理サーバの構成の一例を示す。図１３に示す鍵管理サーバは、第１の鍵変更タイミング管理部１１０Ａと第２の鍵変更タイミング管理部１１０Ｂが接続されるセッション鍵生成部１１１と、このセッション鍵生成部１１１に順次接続されるマスタ鍵検索部１１３、変更用鍵情報生成部１１４および鍵変更タイミング情報生成部１１６により構成される。
【００７０】
第１の鍵変更タイミング管理部１１０Ａでは、各受信局宛情報用の宛先のセッション鍵の変更タイミング（変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信間隔）を管理し、例えば１０秒毎に第１の鍵変更タイミング管理部１１０Ａで管理する全ての宛先のセッション鍵の変更を行う。
【００７１】
また、第２の鍵変更管理部１１０Ｂでは複数の受信局宛の、番組等の情報用の宛先のセッション鍵の変更タイミング（変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信間隔）を管理し、例えば５秒毎に第２の鍵変更管理部１１０Ｂで管理する全ての宛先のセッション鍵の変更を行う。
【００７２】
これにより、各情報受信局では、各情報受信局用の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報は１０秒毎に受信されることにより、各情報受信局宛情報用のセッション鍵は１０秒毎に変更される。また、複数の受信局宛の、番組等の情報用の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報は５秒毎に受信されることにより、複数の受信局宛の、番組等の情報の宛先用のセッション鍵は５秒毎に変更される。このように目的に合わせてセッション鍵の変更周期を各宛先毎に変えることができる。
【００７３】
図１４に図１３に示す情報送信局内の鍵管理サーバを持つことにより、情報受信局Ａ及び情報受信局Ｂ用の宛先のセッション鍵の変更を１０秒毎に、情報受信局Ａ及び情報受信局Ｂで受信資格を持つ番組１の宛先用のセッション鍵の変更を５秒毎に行うときの情報送信局と各情報受信局間のタイムチャートを示す。
【００７４】
図１４を参照するに、番組１用の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信、Ａ宛の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信、Ｂ宛の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信をまず行う。
【００７５】
そして約５秒後に番組１用の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信、更に約５秒後に番組１用の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信、Ａ宛の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信、Ｂ宛の変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信をまず行う。このように情報送信局内で宛先毎にセッション鍵の変更周期を変更することができる。
【００７６】
尚、上記の実施形態ではＡＴＭに適用した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されること無く、いかなる形式のパケットを暗号化する暗号化通信システムにおいても、またいかなる暗号化アルゴリズムを用いる暗号化通信システムにおいても、またいかなるセッション鍵の変更周期をもつ暗号化通信システムにおいても適用できる。
【００７７】
【発明の効果】
上述したように本発明の請求項１に記載の暗号化通信方法および請求項６に記載の暗号化通信システムによれば、鍵変更タイミング情報を同報送信することで、上述のように、ATM Forum Security Specificationに記載されているような手順の鍵更新方式において、鍵変更タイミング情報の送信数を低減し、伝送回線の帯域有効利用を可能とするという本願特有の効果を奏する。
【００７８】
また、本発明の請求項２に記載の暗号化通信方法および請求項７に記載の暗号化通信システムによれば、変更用鍵情報をも同報送信することで、請求項１及び６に記載の発明に増して、伝送回線の帯域有効利用を可能とすることができる。
【００７９】
また、請求項３および８に記載の暗号化通信方法およびシステムを用いると、情報送信局より各情報受信局へ、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報を複数回送信することから、各情報受信局において、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の受信失敗の際に、再送される変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報によりセッション鍵の変更を完了せしめることができるため、各情報受信局においてセッション鍵の変更を失敗する確率が小さくなる。
【００８０】
請求項４および９に記載の暗号化通信方法およびシステムを用いると、情報送信局が複数であることから、１つの情報送信局にかかる処理負荷が軽減される。
【００８１】
請求項５および１０に記載の暗号化通信方法およびシステムを用いると、セッション鍵の変更周期を宛先毎に変えることができるため、必要に応じてセッション鍵の変更周期を、安全性と、変更用鍵情報及び鍵変更タイミング情報の送信によるシステムの送信帯域への影響とのトレードオフにより決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通信システムにおける情報送信局の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る通信システムにおける情報受信局の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る通信システムのシステム全体の概略の構成を示すブロック図である。
【図４】セッション鍵変更法を用いる場合の情報送信局と情報受信局との間のタイムチャートである。
【図５】図１に示す情報送信局から送信される変更用鍵情報の構成例を示す図である。
【図６】図３に示す通信システムで用いられるセッション鍵変更法における情報送信局と情報受信局間のタイムチャートである。
【図７】他の鍵変更タイミング情報の構成例を示す図である。
【図８】他の通信システムで用いられるセッション鍵変更法における情報送信局と情報受信局間のタイムチャートである。
【図９】１回目に送信された変更用鍵情報が情報受信局で正しく受信できなかった場合のタイムチャートである。
【図１０】１回目に送信された鍵変更タイミング情報が情報受信局に正しく受信できなかった場合のタイムチャートである。
【図１１】本発明が適用される一般的な通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】他の通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】宛先毎にセッション鍵の変更周期を変える方法を実現するための情報送信局内の鍵管理サーバの構成を示すブロック図である。
【図１４】宛先毎にセッション鍵の変更周期を変える方法を適用した情報送信局と情報受信局間のタイムチャートである。
【図１５】衛星放送で用いられるスクランブル方法の３重鍵暗号の概要を示す図である。
【符号の説明】
１情報サーバ
１０送信側システム
１１鍵管理サーバ
１３セッション鍵検索部
１５エンコーダ
２０受信側システム
２１フィルタ
２２セッション鍵抽出部
２３マスタ鍵検索部
２４新セッション鍵待機部
２５セッション鍵検索部
２６デコーダ
１１１セッション鍵生成部
１１３マスタ鍵検索部
１１５ＳＫＥＯＡＭセル生成部
１１７ＳＫＣＯＡＭセル生成部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an encrypted communication method and an encrypted communication system in a communication system that provides communication from an information transmitting station to a receiving terminal.
[0002]
[Prior art]
In recent years, satellite broadcasting has become widespread, and in this satellite broadcasting, illegal viewing is prevented by scrambling the video and audio of the pay broadcast. FIG. 15 shows an outline of the triple key encryption of the scramble method used in such satellite broadcasting.
[0003]
In FIG. 15, a key Ks is a key for performing a scramble / descramble process correctly corresponding to a transmitting side transmitting station and a receiving side BS decoder, a key Kw is an encryption key for program information, and a key Km is BS ( Broadcasting satellite: an encryption key for individual information unique to each decoder.
[0004]
In the method shown in FIG. 15, the BS decoder generates the same pseudo-random data sequence as that of the transmitting station and descrambles the video / audio signal. A scramble key Ks is sent to generate this pseudo-random data string, but the key Ks is encrypted as part of the program information, and the BS decoder cannot decrypt it without the key Kw for solving it. Furthermore, the key Kw is encrypted as a part of the individual information, and cannot be decrypted without the key Km unique to the BS decoder. Further, the individual information including the key Kw is transmitted only to the viewer who paid the viewing fee. Since the key Km is different for each BS decoder, the BS decoder of the person who has not paid the viewing fee cannot decrypt the code, and it is impossible to know the key Kw, so that illegal viewing cannot be performed.
[0005]
In this method, the program information carries information necessary for descrambling, such as a key Ks, and is transmitted about once per second. For this reason, if the BS decoder drops the program information, it will not be possible to descramble for about 1 second immediately after that. Therefore, the same program information is continuously transmitted a plurality of times so that the majority decision can be made on the receiving side.
[0006]
In addition, as a scrambling algorithm used in this method, line rotation for making a cut for each line of the video signal and changing the left and right, line permutation for changing the line of the video signal, and the like are used.
[0007]
Also, in CS (Communication Satellite) digital broadcasting, similar to the above method, the key structure is three layers, and encryption is shared with DVB (Digital Video Broadcasting), so MPEG2 Video & Audio and Systems are used. A skeleton system is used. For this reason, encryption is performed in units of information called MPEG2 transport streams, and the encryption algorithm is performed using a key of Multi2 key length of 32 bits or more, which is one of common key cryptosystems. In this method, it is possible to perform encryption using different keys for up to 96 types of transport streams.
[0008]
In addition, a method for changing a session key in a one-way communication system using ATM (Asynchronous Transfer Mode) is described in “ATM Forum Technical Committee, Phase I / A Security Specification (Draft), Sep. 19”. . This session key change method is shown below.
[0009]
First, in order to change the session key for improving security, a master key for each program is given in advance to all receiving stations having the qualification for receiving each program.
[0010]
A new key for a program whose session key is changed at the information transmitting station is generated, the generated new key is encrypted with the master key for the program, and a SKE OAM (Operation, Administration and Maintenance) cell for transmitting the session key Send it embedded in. After receiving the SKE OAM cell for the program, each receiving station having the qualification to receive the program decrypts the received SKE OAM cell for the program with the program master key given in advance to obtain a new session key. .
[0011]
Thereafter, the information transmitting station transmits the SKC OAM cell for notifying the key change timing for the program, and changes the session key for the program at the information transmitting station to a new session key simultaneously with the transmission of the SKC OAM cell. To do. Further, all the receiving stations qualified to receive the program receive the SKC OAM cell for the program, and simultaneously change the session key for the program to a new session key.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional one-way communication encryption method is an encryption method having a different session key and master key for each program that receives the same information at a plurality of receiving stations, such as for BS broadcasting and CS broadcasting. It is.
[0013]
Recently, however, there is a demand for transmitting information to only one receiving station using one-way communication such as satellite communication.
In addition, when the session key changing method using the SKE OAM cell and the SKC OAM cell shown in the ATM Forum is applied to a system using a different session key for each receiving station, the SKE OAM cell and the SKC OAM cell Since it is necessary to transmit different cells for each receiving station, the number of SKE OAM cells and SKC OAM cells to be transmitted increases as the number of receiving stations increases, greatly affecting the communication band of the communication system. For this reason, there is a problem that the number of transmissions of the key information for change and the key change timing information is desired to be as small as possible.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and enables encryption not only for a program unit but also for a receiving station unit by dramatically increasing the number of session keys and master keys that can be handled by an information transmitting station. An object of the present invention is to provide an encrypted communication method and an encrypted communication system capable of reducing the number of transmissions of change key information and key change timing information as much as possible.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 transmits transmission information to which a predetermined destination encrypted by an information transmitting station is assigned, and receives and decrypts the transmission information at a receiving terminal of the destination. The information transmitting station stores a session key for all destinations and a master key for all destinations, and corresponds to the destination of the transmission information when transmitting the transmission information. Transmission information is encrypted using a session key to be transmitted, and the reception terminal stores a destination session key and a destination master key assigned when the reception terminal is eligible for reception, and the transmission information Is received using the destination session key stored in the receiving terminal, and when changing the session key, the information transmitting station The generated session key is encrypted for each receiving terminal with the destination master key for changing the session key to generate the changing key information, and the changing key information is transmitted to each receiving terminal. Generating one key change timing information for informing each receiving terminal of the session key change timing in each receiving terminal, and broadcasting the one key change timing information to the destination receiving terminal for changing the session key And the receiving terminal receives the changing key information destined for the receiving terminal, thereby using the master key stored in the receiving terminal to obtain a new session key related to the changing key information. A new session key obtained by decrypting and then decrypting the session key already used in accordance with the key change timing information transmitted from the information transmitting station. An encryption communication method and changes.
[0016]
At this time, the change key information may describe the session key encrypted with the master key, or the newly generated session key for each destination is encrypted with the master key. It may be a thing. Further, for each destination, a plurality of session keys encrypted with the master key for the destination may be described in the change key information, or a plurality of session keys are encrypted with the master key. May be.
[0017]
According to the first aspect of the present invention, after each change key information is transmitted to each receiving terminal, one key change timing information for notifying each receiving terminal of the change timing of the session key in each receiving terminal is generated. The single key change timing information is broadcast to the destination receiving terminal that changes the session key.
[0018]
The invention according to claim 2 is the encrypted communication method according to claim 1, wherein the information transmitting station broadcasts the generated change key information to each receiving terminal.
[0019]
In the invention according to claim 2, the change key information is also broadcast.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, the information transmitting station repeatedly transmits at least one of the change key information or the key change timing information a plurality of times, and the receiving terminal first receives a key that has been successfully received. 3. The encrypted communication method according to claim 1, wherein the change information and the key change timing information that is successfully received first after receiving the key change information are used.
[0021]
Thus, in the present invention described in claim 3, the probability of failure of changing the session key in each information receiving station is reduced.
[0022]
The gist of the invention of claim 4 is that the information transmitting station of claim 1, 2 or 3 is plural.
[0023]
As a result, in the present invention according to claim 4, the processing load on one information transmitting station is reduced.
[0024]
The gist of the invention of claim 5 is that the change of the session key according to any one of claims 1 to 4 is performed by changing the change cycle for each destination.
[0025]
Thus, in the present invention described in claim 5, the session key change cycle is traded off as necessary between the security and the influence on the transmission band of the system due to the transmission of the change key information and the key change timing information. Determined by
[0026]
The invention according to claim 6 is an encryption communication system in which transmission information encrypted by an information transmitting station and given a predetermined destination is transmitted, and the transmission information is received and decrypted by the receiving terminal of the destination. The information transmitting station uses a storage means for storing a session key for all destinations and a master key for all destinations, and a session key corresponding to the destination of the transmission information when transmitting the transmission information. Transmission information encryption means for encrypting transmission information for transmission, and the reception terminal stores a destination session key and a destination master key assigned when the reception terminal is eligible for reception Means and a transmission information decoding means for decoding the transmission information using the session key for the destination stored in the receiving terminal when the transmission information is received, and the session The information transmitting station encrypts the newly generated session key for the change with the destination master key for changing the session key for each receiving terminal to generate the change key information. The change key information encryption means for transmitting the change key information to each receiving terminal, and the change timing of the session key at each receiving terminal after the change key information is transmitted by the change key information encryption means. Key change timing information generating means for generating one key change timing information for informing the receiving terminal and broadcasting the one key change timing information to a destination receiving terminal for changing the session key; The receiving terminal receives the change key information destined for the receiving terminal, and relates to the change key information using the master key stored in the receiving terminal. In accordance with the key change timing information transmitted from the information transmitting station, the already used session key is changed to the new decrypted session key according to the change key information decryption means for decrypting the new session key. And a session key changing unit.
[0027]
In the invention which concerns on Claim 6, after transmitting each key information for a change to each receiving terminal, one key change timing information for notifying each receiving terminal collectively about the change timing of the session key in each receiving terminal is produced | generated The single key change timing information is broadcast to the destination receiving terminal that changes the session key.
[0028]
The invention according to claim 7 is the encrypted communication system according to claim 6, wherein the information transmitting station broadcasts the generated change key information to each receiving terminal.
[0029]
In the invention according to claim 7, the change key information is also broadcast.
[0030]
In the invention according to claim 8, the information transmitting station repeatedly transmits at least one of the change key information and the key change timing information a plurality of times, and the receiving terminal first receives a key that has been successfully received. 8. The encrypted communication system according to claim 6, wherein the change information and the key change timing information that has been successfully received first after receiving the key change information are used.
[0031]
Thus, in the present invention according to claim 8, the probability of failure of changing the session key in each information receiving station is reduced.
[0032]
The invention according to claim 9 is summarized in that the information transmitting station according to claim 6, 7 or 8 is plural.
[0033]
Thus, in the present invention according to claim 9, the processing load on one information transmitting station is reduced.
[0034]
The gist of the invention according to claim 10 is that the change of the session key according to any of claims 6 to 9 is performed by changing the change cycle for each destination.
[0035]
Thus, in the present invention described in claim 10, the session key change cycle is traded off as necessary between the security and the influence on the transmission band of the system due to the transmission of the change key information and the key change timing information. Determined by
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of an information transmitting station of an encrypted communication system to which an encrypted communication method according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. It is a block diagram which shows the structure of a part. The information transmitting station shown in FIG. 1 includes a key management server 11, a session key search unit 13 and an encoder 15, and the information receiving station shown in FIG. 2 includes a session key extraction unit 22, a session key search unit 25 and a decoder 26. The
[0041]
The session key search unit 13 in the information transmitting station shown in FIG. 1 stores all destination session keys, and the key management server 11 stores all destination session key distribution master keys. Suppose that Also, the session key search unit 25 of the information receiving station shown in FIG. 2 stores all the session keys for destinations that have the reception qualifications at the information receiving station, and the session key extraction unit 22 has the reception qualifications at the receiving station. Assume that all the master keys for the destination are stored. Note that these session key and master key are stored and stored in a database including a hard disk, an optical storage medium, etc. (not shown).
[0042]
In FIG. 1, in the information receiving station, the packet format information includes destination information and transmission information that is actually transmitted. First, when transmission information to be transmitted (hereinafter simply referred to as transmission information) is input to the encoder 15, the encoder 15 extracts packet destination information and transmits it to the session key search unit 13 to search for a session key for the destination. And sent to the encoder 13. The encoder 13 encrypts and transmits only the transmission information excluding the destination information of the received packet using the received session key.
[0043]
In the information receiving station, as shown in FIG. 2, when transmission information transmitted from the information transmitting station and received by the information receiving station (hereinafter simply received information) is input to the decoder 26, the destination information of the received information is searched for a session key. The destination session key is searched for and transmitted to the decoder 26. The decoder 26 uses the received session key to decrypt and output only the received information excluding the destination information of the received packet.
[0044]
When changing the session key, the key management server 11 of the information transmitting station shown in FIG. 1 first sets the destination as the destination for changing the session key, and uses the newly generated session key for session key distribution for each destination. The key information for change is generated with the master key and transmitted. Thereafter, key application timing information for informing the information receiving station of the application timing of the new session key transmitted with the change key information is generated, and the destination is transmitted as the destination for changing the session key. Also, along with the transmission of the key change timing information, the session key for the destination stored in the session key search unit 13 is changed to a new session key.
[0045]
On the other hand, when the information receiving station shown in FIG. 2 receives the change key information for the destination eligible for reception at the information receiving station, the session key extraction unit 22 uses the master key for the destination stored in advance. Decrypt the change key information to obtain a new session key. Thereafter, at the same time as receiving the key change timing information for the destination, the session key for the destination stored in the session key search unit 25 is changed to a new session key.
[0046]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of one system of an encrypted communication system to which the encrypted communication method of the present invention is applied as an example. In the communication system shown in FIG. 3, information is transmitted from the information server 1 to the receiving system 20 via the transmitting system 10 in the ATM cell format. Here, the key management server 11 of the transmission-side system 10 includes a session key generation unit 111, a master key search unit 113, a SKE OAM cell generation unit 115, and a SKC OAM cell generation unit 117. The receiving system 20 includes a filter 21, a session key extraction unit 22, a master key search unit 23, a new session key standby unit 24, a session key search unit 25, and a decoder 26.
[0047]
First, the encoder 15 of the transmission side system 10 transmits VPI (Virtual PathIdentifier) / VCI (Virtual Channel Identifier), which is destination information included in the header of the ATM cell input from the information server 1, to the session key search unit 13. The session key retrieval unit 13 is configured to store all VPI / VCI session keys, retrieves the input VPI / VCI session keys, and outputs the corresponding session keys. The encoder 15 encrypts the payload of the ATM cell using the session key input from the session key search unit 13, and outputs the ATM cell in which the payload is encrypted.
[0048]
The filter 21 of the receiving system 20 refers to the VPI / VCI that is the destination information included in the header of the input ATM cell, outputs only the cells that are VPI / VCI qualified for reception at the receiving station, and the others The input cell of is deleted. The decoder 26 transmits VPI / VCI, which is destination information included in the header of the input ATM cell, to the session key search unit 25. The session key search unit 25 is configured to be able to store only the VPI / VCI key that is eligible for reception at the receiving station 20, searches for the input VPI / VCI session key, and applies the corresponding session key. Is output.
[0049]
The decoder 26 decodes the ATM cell payload using the session key input from the session key search unit 13 and outputs the ATM cell obtained by decoding the payload.
[0050]
To change the session key, the key management server 11 of the sending system 10 generates a VPI / VCI for changing the session key and a new session key used for the VPI / VCI, and uses the new session key for the key for the VPI / VCI. A new SKE OAM cell for delivering a session key including a new session key encrypted with the master key used for delivery and having the destination VPI / VCI and encrypted with the master key is generated and output. After that, a SKC OAM cell for notifying the key change timing of the same destination VPI / VCI as the output SKE OAM cell is created and transmitted, and at the same time, the session key for the VPI / VCI included in the session key search unit 13 is used as a new session key. Change to
[0051]
When the SKE OAM cell is input, the session key extraction unit 22 of the receiving station side system 20 transmits the input destination VPI / VCI of the input SKE OAM cell to the master key search unit 23. The master key search unit 23 searches for the VPI / VCI master key and transmits it to the session key extraction unit 22. The session key extraction unit 22 uses the master key received from the master key search unit 23 to decrypt the encrypted session key included in the received SKE OAM cell, and extracts a new session key for this VPI / VCI. To the new session key standby unit 24.
[0052]
The new session key waiting unit 24 refers to the destination VPI / VCI of the SKC OAM cell received simultaneously with the reception of the SKC OAM cell, and transmits it to the session key search unit 25. The session key search unit 25 stores this VPI / VCI stored. Change the session key for the new session key.
[0053]
FIG. 4 shows a time chart in the case of using a session key changing method in a system having an information transmitting station, an information receiving station A, an information receiving station B, and an information receiving station C.
[0054]
First, change key information addressed to the information receiving station A is created and transmitted by the information transmitting station, and only the information receiving station A receives the changing key information at each information receiving station. Next, the information transmitting station creates and transmits key change timing information addressed to the information receiving station A. In each information receiving station, only the information receiving station A receives this key change timing information, and the information receiving station A session Complete the key change.
[0055]
Next, the information transmitting station creates and transmits change key information addressed to the information receiving station B, and only the information receiving station B receives the change key information at each information receiving station. Next, the information transmitting station creates and transmits key change timing information addressed to the information receiving station B. In each information receiving station, only the information receiving station B receives this key change timing information, and the information receiving station B session Complete the key change.
[0056]
Finally, the change key information addressed to the information receiving station C is created and transmitted by the information transmitting station, and only the information receiving station C receives the changing key information at each information receiving station. Next, the information transmitting station creates and transmits key change timing information addressed to the information receiving station C. At each information receiving station, only the information receiving station C receives this key change timing information, and the session of the information receiving station C Complete the key change.
[0057]
FIG. 5 shows an example of the packet configuration of the change key information when the session key encrypted with the master key for each destination is described in each change key information and transmitted for a plurality of destinations. In the packet shown in FIG. 5, change key information (session key encrypted with a master key for each destination) for the information receiving station A, the information receiving station B, and the information receiving station C is described, and the information receiving station is used as the destination. A to a destination for broadcasting to the information receiving station C is used.
[0058]
FIG. 6 shows a time chart for changing a session key in a system having an information transmitting station, an information receiving station A, an information receiving station B, and an information receiving station C using the change key information shown in FIG. Show.
[0059]
Referring to FIG. 6, first, change key information addressed to A, B, and C shown in FIG. 5 is transmitted from the information transmitting station. Each information receiving station A to C recognizes in advance the description area of the change key information for each destination in the change key information, and the information described in the corresponding area of the received change key information. Is decrypted with the master key for each destination stored in advance in each information receiving station, thereby obtaining a new session key.
[0060]
Next, the information transmitting station creates and transmits key change timing information addressed to the information receiving station A. At each information receiving station, only the information receiving station A receives this key change timing information, and the session key of the information receiving station A Complete changes.
[0061]
Next, the information transmitting station creates and transmits key change timing information addressed to the information receiving station B. In each information receiving station, only the information receiving station B receives this key change timing information, and the information receiving station B session Complete the key change.
[0062]
Next, the information transmitting station creates and transmits key change timing information addressed to the information receiving station C. At each information receiving station, only the information receiving station C receives this key change timing information, and the session of the information receiving station C Complete the key change.
[0063]
FIG. 7 shows an example of the packet configuration of key change timing information when one key change timing information is used for a plurality of information receiving stations. In the packet shown in FIG. 7, a destination for broadcasting to the information receiving station A to the information receiving station C is used as a destination. FIG. 8 is a time chart when a session key is changed in a system having an information transmitting station, an information receiving station A, an information receiving station B, and an information receiving station C using the key change timing information packet shown in FIG. Shown in
[0064]
First, change key information addressed to the information receiving station A is created and transmitted by the information transmitting station, and only the information receiving station A receives the changing key information at each information receiving station. Next, the information transmitting station creates and transmits change key information addressed to the information receiving station B, and only the information receiving station B receives the change key information at each information receiving station. Next, change key information addressed to the information receiving station C is created and transmitted by the information transmitting station, and only the information receiving station C receives the changing key information at each information receiving station. Finally, the information transmitting station creates and transmits the key change timing information shown in FIG. 7, and each information receiving station receives this key change timing information and completes the change of the session key.
[0065]
Next, with reference to the time charts shown in FIGS. 9 and 10, the effectiveness of the method of transmitting the same session key as the change key information only a plurality of times as the session key described in the change key information will be described. In FIG. 9, the information transmitting station transmits the changing key information addressed to A and the key change timing information addressed to A twice to the information receiving station A, and the information receiving station A The time chart when the key information for a change cannot be received in the information receiving station A is shown. In this case, the change key information addressed to A transmitted for the first time is invalidated at the information receiving station A, and the session key is determined by the change key information addressed to A and the key change timing information addressed to A transmitted the second time. Changes are completed.
[0066]
In FIG. 10, the information transmitting station transmits the changing key information addressed to A and the key change timing information addressed to A twice to the information receiving station A, and the information receiving station A The time chart when the key change timing information cannot be received by the information receiving station A is shown. In this case, the change key information addressed to A transmitted the second time is invalid, and the session key is changed by the change key information addressed to A transmitted the first time and the key change timing information transmitted the second time. Complete.
[0067]
FIG. 11 shows an outline of a configuration of a system having an information server, an information transmitting station, an information receiving station a, an information receiving station b, an information receiving station c, and an information receiving station d to which the present invention is applied. In the information transmitting station of FIG. 11, all information input from the information server and transmitted to the information receiving station a to the information receiving station d is encrypted.
[0068]
On the other hand, as an application example, FIG. 12 shows a system configuration having an information server, an information transmission station A, an information transmission station B, an information reception station a, an information reception station b, an information reception station c, and an information reception station d. An overview is shown. In the information transmitting station A in FIG. 12, the information server performs encryption processing of information transmitted to the information receiving station a and the information receiving station b. In the information transmitting station B, the information receiving station c and encryption processing of information transmitted to the information receiving station d. For this reason, in the information receiving station A and the information receiving station B in FIG. 12, processing in the information receiving station in FIG. 11 is distributed.
[0069]
FIG. 13 shows an example of the configuration of the key management server in the information transmitting station for realizing the encrypted communication method in which the session key change cycle is changed for each destination. The key management server shown in FIG. 13 is sequentially connected to the session key generation unit 111 to which the first key change timing management unit 110A and the second key change timing management unit 110B are connected, and the session key generation unit 111. The master key search unit 113, the change key information generation unit 114, and the key change timing information generation unit 116 are configured.
[0070]
The first key change timing management unit 110A manages the session key change timing (transmission interval between the change key information and the key change timing information) of the destination address for the information addressed to each receiving station. All the destination session keys managed by the key change timing management unit 110A are changed.
[0071]
Further, the second key change management unit 110B manages the change timing (transmission interval of the change key information and key change timing information) of the destination session key for information such as a program addressed to a plurality of receiving stations, for example, Every five seconds, all destination session keys managed by the second key change management unit 110B are changed.
[0072]
Thus, each information receiving station receives the change key information and key change timing information for each information receiving station every 10 seconds, so that the session key for each information receiving station-addressed information is received every 10 seconds. Be changed. In addition, change key information and key change timing information for information such as a program addressed to a plurality of receiving stations are received every 5 seconds, so that a destination of information such as a program addressed to a plurality of receiving stations is received. The session key is changed every 5 seconds. In this way, the session key change cycle can be changed for each destination in accordance with the purpose.
[0073]
By having the key management server in the information transmitting station shown in FIG. 13 in FIG. 14, the destination session key for the information receiving station A and the information receiving station B is changed every 10 seconds. A time chart between the information transmitting station and each information receiving station when the session key for the destination of the program 1 having the reception qualification in B is changed every 5 seconds is shown.
[0074]
Referring to FIG. 14, transmission of change key information and key change timing information for program 1, transmission of change key information and key change timing information addressed to A, change key information and key change timing information addressed to B Is first sent.
[0075]
Then, after about 5 seconds, transmission of change key information and key change timing information for program 1, transmission of change key information and key change timing information for program 1 after about 5 seconds, change key information addressed to A, and First, transmission of key change timing information, change key information addressed to B, and key change timing information are performed. In this way, the session key change cycle can be changed for each destination in the information transmitting station.
[0076]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to ATM has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any encryption algorithm can be used in an encrypted communication system for encrypting any type of packet. The present invention can also be applied to an encrypted communication system that uses any session key and an encrypted communication system having any session key change period.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the encrypted communication method according to claim 1 of the present invention and the encrypted communication system according to claim 6, by transmitting the key change timing information by broadcast, as described above, In the key update method of the procedure as described in Forum Security Specification, there is an effect peculiar to the present application that the number of transmissions of key change timing information is reduced and the bandwidth of the transmission line can be effectively used.
[0078]
In addition, according to the encrypted communication method according to claim 2 of the present invention and the encrypted communication system according to claim 7, the key information for change is also broadcast and transmitted according to claims 1 and 6. In addition to this invention, it is possible to effectively use the bandwidth of the transmission line.
[0079]
Further, when the encrypted communication method and system according to claims 3 and 8 are used, the key information for change and the key change timing information are transmitted a plurality of times from the information transmitting station to each information receiving station. In the station, when the reception of the change key information and the key change timing information fails, the change of the session key can be completed by the change key information and the key change timing information retransmitted. The probability of failing to change the key is reduced.
[0080]
When the encrypted communication method and system according to claims 4 and 9 are used, since there are a plurality of information transmission stations, the processing load on one information transmission station is reduced.
[0081]
When the encrypted communication method and system according to claims 5 and 10 are used, the session key change cycle can be changed for each destination. Therefore, the session key change cycle can be changed for security and change as necessary. This can be determined by a trade-off with the influence on the transmission band of the system due to the transmission of the key information and the key change timing information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an information transmission station in a communication system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an information receiving station in the communication system according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire system of the communication system according to the present invention.
FIG. 4 is a time chart between the information transmitting station and the information receiving station when the session key change method is used.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of change key information transmitted from the information transmission station illustrated in FIG. 1;
6 is a time chart between an information transmitting station and an information receiving station in the session key change method used in the communication system shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of other key change timing information.
FIG. 8 is a time chart between an information transmitting station and an information receiving station in a session key change method used in another communication system.
FIG. 9 is a time chart when the change key information transmitted for the first time cannot be correctly received by the information receiving station.
FIG. 10 is a time chart when the key change timing information transmitted for the first time cannot be correctly received by the information receiving station.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a general communication system to which the present invention is applied.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of another communication system.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a key management server in an information transmission station for realizing a method of changing a session key change cycle for each destination.
FIG. 14 is a time chart between an information transmitting station and an information receiving station to which a method of changing a session key change period for each destination is applied.
FIG. 15 is a diagram showing an outline of a triple key encryption of a scramble method used in satellite broadcasting.
[Explanation of symbols]
1 Information server
10 Sender system
11 Key management server
13 Session key search part
15 Encoder
20 Receiver system
21 Filter
22 Session key extractor
23 Master key search part
24 New session key waiting section
25 Session key search part
26 Decoder
111 Session key generator
113 Master key search unit
115 SKE OAM cell generator
117 SKC OAM cell generator

Claims

Used for one-way broadcasting from the information transmitting station to the receiving terminal that transmits the transmission information to which the predetermined destination encrypted by the information transmitting station is given, and receives and decrypts the transmission information at the receiving terminal of the destination. An encrypted communication method,
The information transmitting station stores a session key for all destinations and a master key for all destinations, and when transmitting the transmission information, encrypts the transmission information using a session key corresponding to the destination of the transmission information. Send
The receiving terminal stores a destination session key and a destination master key that are assigned when the receiving terminal is eligible for reception. When the transmission information is received, the receiving terminal stores the destination key stored in the receiving terminal. Decrypt the transmission information using the session key,
When changing the session key,
The information transmitting station generates a change key information by encrypting a newly generated session key to be changed for each receiving terminal with a destination master key for changing the session key. Is transmitted to each receiving terminal, and thereafter, one key change timing information for informing each receiving terminal of the change timing of the session key in each receiving terminal is generated, and the one key change timing information is generated for the session key. Broadcast to the destination receiving device to be changed,
The receiving terminal receives the change key information destined for the receiving terminal, decrypts the new session key related to the change key information using the master key stored in the receiving terminal, After that, according to the key change timing information for notifying the change timing of the session key transmitted from the information transmitting station, the already used session key is changed to the new decrypted session key, Encrypted communication method.

The encrypted communication method according to claim 1, wherein the information transmitting station broadcasts the generated change key information to each receiving terminal.

The information transmitting station repeatedly transmits at least one of the key information for change or the key change timing information a plurality of times,
3. The encrypted communication according to claim 1, wherein the receiving terminal uses key change information that has been successfully received first and key change timing information that has been successfully received first after receiving the key change information. Method.

4. The encrypted communication method according to claim 1, 2, or 3, wherein there are a plurality of information transmitting stations.

5. The encrypted communication method according to claim 1, wherein the session key is changed by changing a change cycle for each destination.

The transmission information encrypted by the information transmitting station and transmitted with a predetermined destination is transmitted, and this transmission information is received and decrypted by the receiving terminal of the destination, and used for one-way broadcasting from the information transmitting station to the receiving terminal. An encryption communication system,
The information transmitting station stores the transmission information using a storage unit that stores a session key for all destinations and a master key for all destinations, and a session key corresponding to the destination of the transmission information when transmitting the transmission information. Transmission information encryption means for encrypting and transmitting,
The receiving terminal stores a session key for a destination and a master key for a destination assigned when the receiving terminal is eligible to receive, and the receiving terminal stores the storage key when receiving the transmission information. Transmission information decoding means for decoding the transmission information using a destination session key,
To change the session key:
The information transmitting station generates a change key information by encrypting the newly generated session key for each receiving terminal with a destination master key for changing the session key, and generating the change key information. For changing the session key in each receiving terminal to the receiving terminal after transmitting the changing key information by the changing key information encrypting means. Key change timing information generating means for generating one key change timing information and broadcasting the one key change timing information to a destination receiving terminal for changing the session key,
The receiving terminal receives the changing key information destined for the receiving terminal, and decrypts the new session key related to the changing key information using the master key stored in the receiving terminal. In accordance with key change timing information for notifying the change timing of the session key transmitted from the information transmitting station and the key change timing information transmitted from the information transmitting station, the already used session key is converted into the new session key that has been decrypted. An encryption communication system, comprising: a session key changing means for changing.

The encrypted communication system according to claim 6, wherein the information transmitting station broadcasts the generated change key information to each receiving terminal.

The information transmitting station repeatedly transmits at least one of the key information for change or the key change timing information a plurality of times,
The encrypted communication according to claim 6 or 7, wherein the receiving terminal uses key change information that has been successfully received first and key change timing information that has been successfully received first after receiving the key change information. system.

9. The encryption communication system according to claim 6, 7 or 8, wherein there are a plurality of information transmission stations.

The encrypted communication system according to any one of claims 6 to 9, wherein the session key is changed by changing a change cycle for each destination.