JP4809766B2 - 損失を適応制御したデータストリームの認証方法及び装置 - Google Patents
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Description
1.メッセージ認証符号(MAC)
2.電子署名(Digital Signature)
1.データチャンクが任意に削除された適応的損失(部分列)認証。
2.いくつかのデータストリームをからみ合わせ、一度に1つのデータチャンクだけを所定のストリームから取り出し、その他のストリームからのデータを削除するサイマルキャスト認証。
3.データチャンク全体を完全に削除することもある適応的損失サイマルキャスト認証。
1.部分列認証のための線形方式。
2.サイマルキャスト認証のための線形方式。
3.部分列認証のための木方式。
4.サイマルキャスト認証のための木方式。
1.部分列認証
1.1 署名
1.2 署名の更新
1.3 検証
1.4 セキュリティ
1.5 パフォーマンス
2.部分列認証の効率向上
2.1 署名
2.2 署名の更新
2.3 検証
2.4 セキュリティ
2.5 パフォーマンス
3. サイマルキャスト認証:多重方式
3.1 署名
3.2 署名の更新
3.4 パフォーマンス
4. 部分列認証のための木方式
4.1 署名
4.2 署名の更新
1)削除される全てのブロック
2)Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、中間者は、それらの2つの頂点の両方を、それらの親に置き換える。
3)中間者は、該集合に兄弟である二つの頂点がなくなるまで、上記の処理を繰り返す。
4)中間者は、この頂点集合を取り出し、それらに対応するMerkle木の値x1,…,xrを計算する。暗号ハッシュ関数は、大域的に計算可能であるので、中間者は、このステップを容易に行うことができる。
4.3 検証
1) 受信した実際のメッセージブロック
2)全てのハッシュyi,…,yn−k,x1,…,xrの集合を考慮する。これらは、それぞれ、Merkle木の頂点の値に相当する。
3)1対の値ごとに、それらが兄弟である頂点に相当する場合、その対をそれらのハッシュ(親ノードに相当する)に置き換える。
4)1つの値だけが残るまで、上記ステップを繰り返す。この値は根である。
4.4 セキュリティ
4.5 パフォーマンス
5. サイマルキャスト認証のための木方式
5.1 署名
1)最初に、署名者は、ストリームごとに別個のMerkle木を生成する。v(1),…,v(k)を、木のk個の根を示すものとし、x(1),…,x(k)を、これらの根にそれぞれ対応する値を示すものとする。
2)次に、署名者は、x=H(IV,x(1),…,x(k))を計算する。ここで、ハッシュ関数Hは、同じくMerkle木構造を用いて計算することができる。
3)最後に、署名者は、(M,σSk(x))を送信する。
5.2 署名の更新
1)削除される全てのブロック
2)そこで、Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、中間者は、それら2つの頂点の両方を、それらの親、すなわち、兄弟に対応する値の連結のハッシュと置き換える。
3)中間者は、該集合に兄弟である2つの頂点がなくなるまで、上記の処理を繰り返す。
4)中間者は、この集合の頂点を取り出し、それらに対応するMerkle木の値X(i)=x1 (i),…,xr (i)を計算する。暗号ハッシュ関数は、大域的に計算可能であるので、中間者は、このステップを容易に行うことができる。
5.3 検証
1)最初に、受信者は、受信した実際のメッセージブロック
2)上述のように、前ステップで計算された全てのハッシュの集合と、該送信において受信された集合X(1),…,X(k)に含まれるハッシュ値とを考慮する。
3)1対の値ごとに、該対が兄弟である頂点に相当するものであるならば、該対をそれらのハッシュ(Merkle木の親ノードに相当する)に置き換える。
4)1つの値だけが残るまで上記ステップを繰り返す。この値は根x(i)である。
5.4 セキュリティ
5.5 パフォーマンス
Claims (61)
- サーバと受信者との間でデータを通信する方法であって、
複数のブロックを含む少なくとも1つの元データストリームに署名する工程と、
前記元データストリームを構成する複数のブロックのそれぞれに署名を行わずに、任意のブロックが適応的に削除された前記署名されたデータストリームに対する中間データストリームを生成する工程と、
前記中間データストリームを前記受信者に通信する工程と、
前記受信者において、前記中間データストリームを認証する工程を含み、
前記元データストリームに署名する工程は、補助ハッシュ値と部分ハッシュ値とを含むハッシュ計算値を生成する工程を含み、
前記中間データストリームを生成する工程は、前記署名されたデータストリームのブロックごとに、前記部分ハッシュ値と前記補助ハッシュ値とを計算する工程を含み、
前記中間データストリームは、前記受信者に送信されるデータストリームブロックと、前記削除されるブロックに対する補助ハッシュ値とを含み、
前記補助ハッシュ値は、当該補助ハッシュ値に対応するブロック以外のブロックを用いた算出されるハッシュ値であり、
前記補助ハッシュ値は、前記署名者から送信されないハッシュ値であり、
前記部分ハッシュ値は、当該補助ハッシュ値に対応するブロック以外のブロックに対応する部分ハッシュ値、及び、当該部分ハッシュ値に対応するブロックに対応する補助ハッシュ値を用いて算出されるハッシュ値であることを特徴とする方法。 - 前記受信者において、受信したブロックがデータストリームブロックであるか否かについてを判定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記受信者において、前記データストリームブロックに対する前記部分ハッシュ値を再計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記受信者において、前記再計算された部分ハッシュ値に基づいて、前記署名を検証する工程をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記部分ハッシュ値を計算する前に、いくつかの補助ハッシュ値をまとめる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記元データストリームに署名する工程は、前記元データストリームに対するMerkle木を生成し、該Merkle木の根に対応する値を計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記中間データストリームは、
前記受信者が前記Merkle木の根を再計算するためのMerkle木の値と、
データストリームブロックとを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記中間データストリームを生成する工程は、
前記削除されるブロックに対応する前記Merkle木の葉に相当する頂点の集合を決定する工程と、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、該頂点対における2つの頂点を該2つの頂点の親に置き換える工程と、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟でない場合、該頂点に対応する前記Merkle木の値を計算する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 受信者において、前記Merkle木の根の値を再計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記置き換え工程は、兄弟である頂点対がなくなるまで繰り返されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記受信者において、前記Merkle木の根の値により前記署名を検証する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記元データストリームに署名する工程は、各元データストリームの各ブロックの部分ハッシュ値を計算して、多層ハッシュチェーンを計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記中間データストリームを生成する工程は、各署名されたデータストリームの各ブロックに対する前記部分ハッシュ値を計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記中間データストリームは、異なるデータストリームから適応的に選択されたデータストリームブロックを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記受信者において、前記中間データストリームの各ブロックに対する前記部分ハッシュ値を再計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記受信者において、前記再計算された部分ハッシュ値に基づいて、前記署名を検証する工程をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記元データストリームに署名する工程は、
前記元データストリームごとに、Merkle木を生成する工程と、
前記Merkle木の各々の根に対応する値を計算する工程と、
前記Merkle木の根の値をハッシュすることによって、最終的な根の値を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記中間データストリームは、
データストリームブロックと、
前記受信者が前記Merkle木の根を再計算するための前記Merkle木の値とを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記中間データストリームを生成する工程は、
署名されたデータストリームごとに、前記削除されるブロックに対応する前記Merkle木の葉に相当する頂点の集合を決定する工程と、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、該頂点対における2つの頂点を該2つの頂点の親に置き換える工程と、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟でない場合、該頂点に対応する前記Merkle木の値を計算する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記置き換え工程は、兄弟である頂点対がなくなるまで繰り返されることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記受信者において、前記Merkle木の各々の根の値を再計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記受信者において、前記Merkle木の根の値をハッシュすることによって、前記最終的な根の値を再計算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記受信者において、前記最終的な根の値により前記署名を検証する工程をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記最終的な根の値は、反復ハッシュによって再計算されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記最終根の値は、Merkleハッシュによって再計算されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記Merkle木は、不均衡であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記Merkle木は、不均衡であることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 全てが削除される一群のブロックによって部分木を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 全てが削除される一群のブロックによって部分木を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 全てが送信される一群のブロックによって部分木を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 全てが送信される一群のブロックによって部分木を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記最終的な根の値は、反復ハッシュによって生成されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記最終的な根の値は、Merkleハッシュによって生成されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 決して削除されないブロックを決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ブロックが決して削除されない場合、恒等関数を第1層ハッシュとして適用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記ハッシュ値に、順方向誤り訂正(FEC)技術を適用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記元データストリームに署名する工程は、電子署名を使用することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記電子署名は、前記元データストリームのブロックの最終ハッシュ値に適用することを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 前記元データストリームに署名する工程は、メッセージ認証符号を使用することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記メッセージ認証符号は、前記元データストリームのブロックの最終ハッシュ値に適用することを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記削除されるデータストリームブロックは、広告を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- サーバと受信者との間でデータを通信するシステムであって、
複数のブロックを含む少なくとも1つの元データストリームに署名する署名者と、
前記元データストリームを構成する複数のブロックのそれぞれに署名を行わずに、任意のブロックが適応的に削除された前記署名されたデータストリームに対する中間データストリームを生成するデータストリーム生成者と、
前記中間データストリームを認証する受信者とを含み、
前記署名者は、補助ハッシュ値と部分ハッシュ値とを含むハッシュ計算値を生成し、
前記データストリーム生成者は、前記署名されたデータストリームを受信し、該データストリームのブロックごとに、前記部分ハッシュ値と前記補助ハッシュ値とを計算し、
前記中間データストリームは、前記受信者に送信されるデータストリームブロックと、前記削除されるブロックに対する補助ハッシュ値とを含み、
前記補助ハッシュ値は、当該補助ハッシュ値に対応するブロック以外のブロックを用いた算出されるハッシュ値であり、
前記補助ハッシュ値は、前記署名者から送信されないハッシュ値であり、
前記部分ハッシュ値は、当該補助ハッシュ値に対応するブロック以外のブロックに対応する部分ハッシュ値、及び、当該部分ハッシュ値に対応するブロックに対応する補助ハッシュ値を用いて算出されるハッシュ値であることを特徴とするシステム。 - 前記受信者は、前記中間データストリームを受信し、前記データストリームブロックに対する前記部分ハッシュ値を再計算することを特徴とする請求項42に記載のシステム。
- 前記署名者は、部分ハッシュ値を計算する前に、いくつかの補助ハッシュ値をまとめることを特徴とする請求項43に記載のシステム。
- 前記署名者は、元データストリームについて生成されたMerkle木の根に対応する値を計算することを特徴とする請求項42に記載のシステム。
- 前記データストリーム生成者は、
前記署名されたデータストリームを受信し、
前記削除されるブロックに対応する前記Merkle木の葉に相当する頂点の集合を決定し、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、該頂点対における2つの頂点を該2つの頂点の親に置き換え、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟でない場合、該頂点に対応する前記Merkle木の値を計算することを特徴とする請求項45に記載のシステム。 - 前記置き換え工程は、兄弟である頂点対がなくなるまで繰り返されることを特徴とする請求項46に記載の方法。
- 前記受信者は、前記中間データストリームを受信し、前記Merkle木の根の値を再計算することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
- 前記署名者は、各データストリームの各ブロックに対する部分ハッシュ値を計算して、多層ハッシュチェーンを計算することを特徴とする請求項42に記載のシステム。
- 前記データストリーム生成者は、前記署名されたデータストリームを受信し、各署名されたデータストリームのブロックごとに、前記部分ハッシュ値を計算することを特徴とする請求項49に記載のシステム。
- 前記受信者は、前記中間データストリームを受信し、前記中間データストリームのブロックごとに、前記部分ハッシュ値を再計算することを特徴とする請求項49に記載のシステム。
- 前記署名者は、
前記元データストリームごとに、Merkle木を生成し、
前記Merkle木の各々の根に対応する値を計算し、
前記Merkle木の根の値をハッシュすることによって、最終的な根の値を生成することを特徴とする請求項42に記載のシステム。 - 前記データストリーム生成者は、
前記署名されたデータストリームを受信し、
署名されたデータストリームごとに、前記削除されるブロックに対応する前記Merkle木の葉に相当する頂点の集合を決定し、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、該頂点対における2つの頂点を該2つの頂点の親に置き換え、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟でない場合、該頂点に対応する前記Merkle木の値を計算することを特徴とする請求項52に記載のシステム。 - 前記置き換え工程は、兄弟である頂点対がなくなるまで繰り返されることを特徴とする請求項53に記載の方法。
- 前記受信者は、前記中間データストリームを受信し、各Merkle木の根の値を再計算することを特徴とする請求項52に記載のシステム。
- 元データストリームについて、署名したデータストリームから任意のブロックを適応的に削除するプログラムであって、
前記元データストリームを構成する複数のブロックのそれぞれに署名を行わずに、前記署名されたデータストリームにおいて送信されるデータストリームブロックを決定する工程と、
中間データストリームを生成することによって、前記署名されたデータストリームにおいてその他のブロックを適応的に削除する工程と、
前記中間データストリームを受信者に送信して認証させる工程と、
前記署名されたデータストリームのブロックごとに、前記部分ハッシュ値及び補助ハッシュ値を計算する工程とをコンピュータに実行させ、
前記中間データストリームは、送信されるデータストリームブロックと、前記削除されるブロックに対する前記補助ハッシュ値とを含み、
前記補助ハッシュ値は、当該補助ハッシュ値に対応するブロック以外のブロックを用いた算出されるハッシュ値であり、
前記補助ハッシュ値は、前記署名者から送信されないハッシュ値であり、
前記部分ハッシュ値は、当該補助ハッシュ値に対応するブロック以外のブロックに対応する部分ハッシュ値、及び、当該部分ハッシュ値に対応するブロックに対応する補助ハッシュ値を用いて算出されるハッシュ値であることを特徴とするプログラム。 - 前記部分ハッシュ値及び補助ハッシュ値を送信する工程をさらに含むことを特徴とする請求項56に記載のプログラム。
- 前記削除されるブロックに対応する前記Merkle木の葉に相当する頂点の集合を決定する工程と、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟である場合、該頂点対における2つの頂点を該2つの頂点の親に置き換える工程と、
前記Merkle木において任意の頂点対が兄弟でない場合、頂点に対応する前記Merkle木の値を計算する工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項56に記載のプログラム。 - 前記中間データストリームは、送信されるデータストリームブロックと、前記削除されるブロックに対応するMerkle木の値とを含むことを特徴とする請求項58に記載のプログラム。
- 前記置き換え工程は、兄弟である頂点対がなくなるまで繰り返されることを特徴とする請求項58に記載の方法。
- 前記中間データストリームは、異なるデータストリームから適応的に選択されたデータストリームブロックを含むことを特徴とする請求項56に記載のプログラム。
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