JP5134555B2 - Key generation device, encryption device, decryption device, encryption system, key generation method, encryption method, decryption method, program, and recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、階層的な復号化装置に対して、復号化装置の識別情報を用いて暗号化、復号化する階層型IDベース暗号の鍵生成装置、暗号化装置、復号化装置、暗号化システム、鍵生成方法、暗号化方法、復号化方法、プログラム、および記録媒体に関する。 The present invention relates to a hierarchical ID-based encryption key generation device, encryption device, decryption device, and encryption system that encrypts and decrypts a hierarchical decryption device using the identification information of the decryption device. , A key generation method, an encryption method, a decryption method, a program, and a recording medium.
階層型IDベース暗号は、非特許文献1で初めて提案された。しかし、非特許文献1の方式では、ID(復号化装置の識別情報)に匿名性を持たせることができなかった。また、階層の深さに依存して暗号文のサイズが増加してしまっていた。
Hierarchical ID-based encryption was first proposed in
非特許文献2は、暗号文のサイズが階層の深さに依存せず、一定となる方式である。しかし、この方式ではIDを秘匿化できなかった。また、IDに秘匿性を持たせる方式として、非特許文献3が提案された。しかし、この方式では、暗号文のサイズが階層の深さに依存して増加してしまう。 Non-Patent Document 2 is a method in which the size of the ciphertext is constant without depending on the depth of the hierarchy. However, this method cannot conceal the ID. Further, Non-Patent Document 3 has been proposed as a method for providing confidentiality to the ID. However, with this method, the ciphertext size increases depending on the depth of the hierarchy.
本発明は、ID(復号装置の識別情報)を秘匿化でき、かつ暗号文のサイズが階層の深さに依存しない階層型IDベース暗号技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hierarchical ID-based encryption technique that can conceal an ID (identification information of a decryption device) and whose ciphertext size does not depend on the depth of the hierarchy.
まず、pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、Kは階層の最大値を示す整数、kは階層を示す1≦k≦Kの整数、Dkはk番目の階層の復号化装置を識別するための整数、DはK個の復号化装置を識別するための識別情報であってD=[D1,…,DK]、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」とする。本発明の鍵生成装置は、鍵生成記録部、公開鍵生成部、鍵生成ランダム値選択部、階層秘密鍵生成部を備える。鍵生成記録部は、群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録する。公開鍵生成部は、G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する。鍵生成ランダム値選択部は、整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
First, p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups having order pq, G p is a subgroup of G ^ having prime order p, and G q is G having prime order q. A subgroup of ^, e is a bilinear map such that e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is An integer for identifying a decryption device in the kth hierarchy, D is identification information for identifying K decryption devices, and D = [D 1 ,..., D K ], and ciphertext C (k ) Is C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”. The key generation device of the present invention includes a key generation recording unit, a public key generation unit, a key generation random value selection unit, and a hierarchical secret key generation unit. Key generating recording unit, data g, f, v,
を満たさないように、ランダムに選択する。階層秘密鍵生成部は、復号鍵生成手段、引継情報生成手段、秘密鍵生成手段を備え、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する。
復号鍵生成手段は、Sd(k)を、
Randomly selected so as not to satisfy. The hierarchical secret key generation unit includes a decryption key generation unit, a takeover information generation unit, and a secret key generation unit, and generates a hierarchical secret key S (k) of the kth layer.
The decryption key generation means converts S d (k) to
のように求める。引継情報生成手段は、Sr(k)を、
Seek like. The takeover information generation means sets S r (k) to
のように求める。秘密鍵生成手段は、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める。
Seek like. The secret key generation means converts the hierarchy secret key S (k) of the kth hierarchy to S (k) ← [S d (k), S r (k)]
Seek like.
暗号化装置は、暗号化記録部、暗号化ランダム値選択部、暗号化部を備える。暗号化記録部は、識別情報D、公開鍵P、平文Mを記録する。暗号化ランダム値選択部は、整数sと群Gqの要素であるZ1,Z2,Z3をランダムに選択する。暗号化部は、群GT^の要素である平文Mから、k番目の階層の復号化装置用の暗号文C(k)を、 The encryption device includes an encryption recording unit, an encryption random value selection unit, and an encryption unit. The encryption recording unit records identification information D, public key P, and plaintext M. The encryption random value selection unit randomly selects Z 1 , Z 2 , and Z 3 that are elements of the integer s and the group G q . The encryption unit obtains the ciphertext C (k) for the decryption device in the kth layer from the plaintext M that is an element of the group G T ^.
のように求める。
Seek like.
k番目(ただし、2番目以降)の階層の復号化装置は、復号化記録部、復号化ランダム値選択部、階層秘密鍵生成部、復号化部を備える。復号化記録部は、k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを記録する。復号化ランダム値選択部は、整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3を The decryption device for the k-th (but second or later) layer includes a decryption recording unit, a decryption random value selection unit, a layer secret key generation unit, and a decryption unit. The decryption / recording unit includes a hierarchy secret key S (k−1) = [[a 0 , a 1 , a 2 , b k ,..., B K ], [α 0 , α 1 , α 2 , β k ,..., β K ], [α 0 ′, α 1 ′, α 2 ′, β k ′,..., β K ′]], ciphertext C (k), self identification information D k Record. The decoding random value selection unit calculates the integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , δ 3 .
を満たさないように、ランダムに選択する。階層秘密鍵生成部は、復号鍵生成手段、引継情報生成手段、秘密鍵生成手段を備え、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する。復号鍵生成手段は、Sd(k)を、
Randomly selected so as not to satisfy. The hierarchical secret key generation unit includes a decryption key generation unit, a takeover information generation unit, and a secret key generation unit, and generates a hierarchical secret key S (k) of the kth layer. The decryption key generation means converts S d (k) to
のように求める。引継情報生成手段は、Sr(k)を、
Seek like. The takeover information generation means sets S r (k) to
のように求める。秘密鍵生成手段はk番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める。復号化部は、階層秘密鍵S(k)のはじめの3つの要素をA0,A1,A2とすると、暗号文C(k)を
Seek like. The secret key generation means obtains the hierarchy secret key S (k) of the kth hierarchy as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
Seek like. When the first three elements of the hierarchical secret key S (k) are A 0 , A 1 and A 2 , the decryption unit converts the ciphertext C (k)
のように平文Mに復号する。
1番目の階層の復号化装置は、復号化記録部と復号化部とを備える。復号化記録部は、1番目の階層の階層秘密鍵S(1)、暗号文C(1)を記録する。復号化部は、階層秘密鍵S(1)のはじめの3つの要素をA0,A1,A2とし、暗号文C(1)を
As shown in FIG.
The first layer decoding apparatus includes a decoding recording unit and a decoding unit. The decryption recording unit records the hierarchical secret key S (1) and the ciphertext C (1) of the first hierarchy. The decryption unit sets the first three elements of the hierarchical secret key S (1) as A 0 , A 1 , A 2 , and the ciphertext C (1)
のように平文Mに復号する。なお、1番目の階層の復号化部は鍵生成装置と同一でもよい。
As shown in FIG. Note that the decryption unit in the first layer may be the same as the key generation device.
本発明によれば、暗号文C(k)と一緒にID(復号化装置の識別情報)を送信する必要がない。したがって、IDを秘匿化できる。また、暗号文C(k)の長さは階層に依存しない。 According to the present invention, it is not necessary to transmit the ID (identification information of the decryption device) together with the ciphertext C (k). Therefore, the ID can be concealed. The length of the ciphertext C (k) does not depend on the hierarchy.
以下に、本発明について図面を参照しながら説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。 The present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the structure part which has the same function, and duplication description is abbreviate | omitted.
図1に本発明の暗号化システムの構成例を示す。本発明の暗号化システムは、鍵生成装置100(復号化装置300−1)、暗号化装置200、復号化装置300−2,…,Kで構成される。まず、pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、Kは階層の最大値を示す整数、kは階層を示す1≦k≦Kの整数、Dkはk番目の階層の復号化装置300−kを識別するための整数、DはK個の復号化装置300−1,…,Kを識別するための識別情報であってD=[D1,…,DK]、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」とする。なお、このように定義すると、群G^の任意の要素gとhおよび任意の整数aとbについてe(ga,hb)=e(g,h)ab、および、群Gpの任意の要素hpと群Gqの任意の要素hqについてe(hp,hq)=1の関係が成り立つ。
FIG. 1 shows a configuration example of an encryption system of the present invention. The encryption system according to the present invention includes a key generation device 100 (decryption device 300-1), an
鍵生成装置100は、マスター秘密鍵Smと復号化装置300−1,…,KのID(識別情報D=[D1,…,DK])を記録しており、公開鍵P、配下のすべての階層の階層秘密鍵S(k)を生成できる。暗号化装置200は、公開鍵Pと復号化装置300−kのID(識別情報D=[D1,…,DK])を記録している。暗号化装置200は、平文Mを、公開鍵Pと復号化装置300−1,…,kの識別情報D1,…,Dkを用いて暗号化し、k番目の階層の復号化装置300−k用の暗号文C(k)を得る。1番目の階層の復号化装置300−1(図1では鍵生成装置100と同一)は、受信した暗号文C(1)を、階層秘密鍵S(1)を用いて復号化し、平文Mを得る。k番目(ただし、2番目以降)の階層の復号化装置300−kは、受信した暗号文C(k)を、k−1番目の復号化装置300−k−1の階層秘密鍵S(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを用いて復号化し、平文Mを得る。本発明の暗号化システムでは、暗号文C(k)と一緒に復号化装置の識別情報を送信しないので、IDを秘匿化できる。
The
図2に鍵生成装置100の機能構成例を示す。また、図3に鍵生成装置100の処理フロー例を示す。鍵生成装置100は、鍵生成記録部110、公開鍵生成部120、鍵生成ランダム値選択部130、階層秘密鍵生成部140を備える。鍵生成記録部110は、群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録する。なお、データg,f,v,h1,…,hK,wは、マスター秘密鍵Sm=[g,f,v,h1,…,hK,w]として記録される。公開鍵生成部120は、G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する(S120)。鍵生成ランダム値選択部130は、整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を、
FIG. 2 shows a functional configuration example of the
を満たさないように、ランダムに選択する(S130)。
階層秘密鍵生成部140は、復号鍵生成手段150、引継情報生成手段160、秘密鍵生成手段170を備え、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する(S140)。復号鍵生成手段150は、Sd(k)を、
Is selected at random (S130).
The hierarchical secret
のように求める(S150)。引継情報生成手段160は、Sr(k)を、
(S150). The takeover information generation means 160 replaces S r (k) with
のように求める(S160)。秘密鍵生成手段170は、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める(S170)。
(S160). The secret key generation means 170 obtains the hierarchy secret key S (k) of the kth hierarchy as S (k) ← [S d (k), S r (k)].
(S170).
図4に暗号化装置の機能構成例を示す。また、図5に暗号化装置の処理フローの例を示す。暗号化装置200は、暗号化記録部210、暗号化ランダム値選択部230、暗号化部280を備える。暗号化記録部210は、K個(K層)の復号化装置を識別するための識別情報D、鍵生成装置100が公開した公開鍵P、送信対象の平文Mを記録する。暗号化ランダム値選択部230は、整数sと群Gqの要素であるZ1,Z2,Z3をランダムに選択する(S230)。暗号化部280は、群GT^の要素である平文Mから、k番目の階層の復号化装置300−k用の暗号文C(k)を、
FIG. 4 shows a functional configuration example of the encryption apparatus. FIG. 5 shows an example of the processing flow of the encryption apparatus. The
のように求め(S280)、k番目の階層の復号化装置300−kに暗号文C(k)を送信する。
(S280), and the ciphertext C (k) is transmitted to the decryption apparatus 300-k in the kth layer.
図6にk番目(ただし、2番目以降)の階層の復号化装置の機能構成例を示す。また、図7にk番目(ただし、2番目以降)の階層の復号化装置の処理フローの例を示す。k番目(ただし、2番目以降)の階層の復号化装置300−kは、復号化記録部310−k、復号化ランダム値選択部330−k、階層秘密鍵生成部340−k、復号化部390−kを備える。復号化記録部310−kは、受信したk−1番目の階層の復号化装置300−k−1の階層秘密鍵S(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、受信した暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを記録する。復号化ランダム値選択部330−kは、整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3を FIG. 6 shows an example of the functional configuration of the decoding device in the k-th (but second or later) layer. FIG. 7 shows an example of the processing flow of the decoding device in the k-th (however, the second and subsequent layers) hierarchy. The decryption apparatus 300-k for the k-th (but second or later) layer includes a decryption recording unit 310-k, a decryption random value selection unit 330-k, a layer secret key generation unit 340-k, and a decryption unit. 390-k. The decryption recording unit 310-k receives the hierarchical secret key S (k−1) = [[a 0 , a 1 , a 2 , b k of the received decryption apparatus 300-k-1 of the (k−1) th layer. , ..., b K ], [α 0 , α 1 , α 2 , β k , ..., β K ], [α 0 ', α 1 ', α 2 ', β k ', ..., β K ']] The received ciphertext C (k) and its own identification information Dk are recorded. The decoding random value selection unit 330-k converts the integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , and δ 3 .
を満たさないように、ランダムに選択する(S330−k)。例えば、復号化ランダム値選択部330−kは、整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3をランダムに選択し(S331−k)、上記の式を満たすかを確認する(S332−k)。Yesの場合には、整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3をランダムに選択する処理を繰り返す。Noの場合には、次の処理に進む。
Is selected at random so as not to satisfy (S330-k). For example, the decoding random value selection unit 330-k randomly selects integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , and δ 3 (S331-k), and confirms whether the above equation is satisfied. (S332-k). In the case of Yes, the process of randomly selecting the integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , and δ 3 is repeated. In No, it progresses to the next process.
階層秘密鍵生成部340−kは、復号鍵生成手段350−k、引継情報生成手段360−k、秘密鍵生成手段370−kを備え、自己の(k番目の階層の復号化装置300−k用の)階層秘密鍵S(k)を生成する。復号鍵生成手段350−kは、Sd(k)を、 The hierarchical secret key generation unit 340-k includes a decryption key generation unit 350-k, a takeover information generation unit 360-k, and a secret key generation unit 370-k. A hierarchical secret key S (k) is generated. The decryption key generation means 350-k converts S d (k) to
のように求める(S350−k)。引継情報生成手段360−kは、Sr(k)を、
(S350-k). The takeover information generating means 360-k converts S r (k) to
のように求める(S360−k)。秘密鍵生成手段370−kは自己の(k番目の階層の復号化装置300−k用の)階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める(S370−k)。復号化部390−kは、階層秘密鍵S(k)のはじめの3つの要素をA0,A1,A2とすると、暗号文C(k)を
(S360-k). The secret key generation means 370-k obtains its own hierarchy secret key S (k) (for the kth hierarchy decryption apparatus 300-k) S (k) ← [S d (k), S r (k) ]
(S370-k). When the first three elements of the hierarchical secret key S (k) are A 0 , A 1 , and A 2 , the decryption unit 390-k converts the ciphertext C (k).
のように平文Mに復号する(S390−k)。
The plaintext M is decrypted as follows (S390-k).
1番目の階層の復号化装置300−1は、図1の例では鍵生成装置100と同一の装置である。図2中に点線で示した構成部が1番目の階層の復号化装置300−1として機能する構成部である。具体的には、復号化記録部310−1と復号化部390−1である。復号化記録部310は、階層秘密鍵生成部140が生成した1番目の階層の復号化装置用の階層秘密鍵S(1)、受信した暗号文C(1)を記録する。復号化部390−1は、階層秘密鍵S(1)のはじめの3つの要素をA0,A1,A2とし、暗号文C(1)を
The decryption device 300-1 in the first hierarchy is the same device as the
のように平文Mに復号する(S390−1)。なお、図1の例は1番目の階層の復号化装置は鍵生成装置と同一としたが、別の装置としてもよい。別の装置とする場合には、復号化装置300−1は鍵生成装置100から、1番目の階層の復号化装置用の階層秘密鍵S(1)を受け取っておく必要がある。
検証
Is decrypted into plaintext M (S390-1). In the example of FIG. 1, the decryption device in the first layer is the same as the key generation device, but may be a different device. In the case of using another device, the decryption device 300-1 needs to receive the hierarchical secret key S (1) for the first layer decryption device from the
Validation
によって平文Mが求められることを確認する。
まず、鍵生成装置100の階層秘密鍵生成部140で求める階層秘密鍵S(k)で確認する。階層秘密鍵生成部140で求める階層秘密鍵S(k)の最初の3つの要素A0,A1,A2は、次のとおりである。
To confirm that plaintext M is obtained.
First, the hierarchical secret key S (k) obtained by the hierarchical secret
また、C1,C2,C3,C4は、次のとおりである。
C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 are as follows.
したがって、
Therefore,
は、次のようになる。
Is as follows.
また、階層秘密鍵生成部340−kは、自己の(k番目の階層の復号化装置300−k用の)階層秘密鍵S(k)を、k−1番目の階層の復号化装置300−k−1用の階層秘密鍵S(k−1)から生成する。また、
S(k−1)は、
Also, the hierarchical secret key generation unit 340-k uses its own (hierarchical secret key S (k) for the k-th hierarchy decryption apparatus 300-k) as the decryption apparatus 300- for the (k-1) th hierarchy. It is generated from the hierarchical secret key S (k-1) for k-1. Also,
S (k-1) is
であり、階層秘密鍵生成部340−kが求める階層秘密鍵S(k)の最初の3つの要素A0,A1,A2は、次のとおりである。
The first three elements A 0 , A 1 , A 2 of the hierarchical secret key S (k) obtained by the hierarchical secret key generation unit 340-k are as follows.
したがって、
Therefore,
となる。これらは、階層秘密鍵生成部140で求める階層秘密鍵S(k)の最初の3つの要素A0,A1,A2
It becomes. These are the first three elements A 0 , A 1 , A 2 of the hierarchical secret key S (k) obtained by the hierarchical secret
と同じである。
つまり、k番目(ただし、2番目以降)の階層の復号化装置は、自己(k番目)よりも上位の階層の復号化装置の識別情報D1,…,Dk−1を知らなくても暗号文C(k)を復号化できる。よって、暗号文C(k)と一緒にID(復号化装置の識別情報)を送信する必要がなく、ID(復号化装置の識別情報)を秘匿化できる。また、暗号文C(k)は、
Is the same.
That is, the decoding device in the k-th (but second or later) layer does not need to know the identification information D 1 ,..., D k−1 of the decoding device in the higher layer than itself (k-th). The ciphertext C (k) can be decrypted. Therefore, it is not necessary to transmit the ID (identification information of the decryption device) together with the ciphertext C (k), and the ID (identification information of the decryption device) can be concealed. The ciphertext C (k) is
なので、暗号文C(k)の長さは階層に依存しない。
Therefore, the length of the ciphertext C (k) does not depend on the hierarchy.
図8に、コンピュータの機能構成例を示す。なお、本発明の鍵生成装置、暗号化装置および復号化装置は、コンピュータ2000の記録部2020に、本発明の各構成部としてコンピュータ2000を動作させるプログラムを読み込ませ、処理部2010、入力部2030、出力部2040などを動作させることで実現できる。また、コンピュータに読み込ませる方法としては、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、記録媒体からコンピュータに読み込ませる方法、サーバ等に記録されたプログラムを、電気通信回線等を通じてコンピュータに読み込ませる方法などがある。
FIG. 8 shows a functional configuration example of a computer. Note that the key generation device, encryption device, and decryption device of the present invention causes the
本発明は、2台以上の通信装置の間で情報を暗号化して通信するような場合などに利用できる。 The present invention can be used in a case where information is encrypted and communicated between two or more communication devices.
100 鍵生成装置 110 鍵生成記録部
120 公開鍵生成部 130 鍵生成ランダム値選択部
140 階層秘密鍵生成部 150 復号鍵生成手段
160 引継情報生成手段 170 秘密鍵生成手段
200 暗号化装置 210 暗号化記録部
230 暗号化ランダム値選択部 280 暗号化部
300 復号化装置 310 復号化記録部
330 復号化ランダム値選択部 340 階層秘密鍵生成部
350 復号鍵生成手段 360 引継情報生成手段
370 秘密鍵生成手段 390 復号化部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録する鍵生成記録部と、
G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する公開鍵生成部と、
整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
を満たさない条件で、ランダムに選択する鍵生成ランダム値選択部と、
階層秘密鍵S(1)を生成する階層秘密鍵生成部と、
を備え、
前記階層秘密鍵生成部は、
Sd(1)を、
のように求める復号鍵生成手段と、
Sr(1)を、
のように求める引継情報生成手段と、
階層秘密鍵S(1)を
S(1)←[Sd(1),Sr(1)]
のように求める秘密鍵生成手段と
を備える
ことを特徴とする鍵生成装置。 p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is the kth , D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [D 1 ,..., D K ],
Data g, f, v, h 1 is an element of the group G p, ..., h K, and w, data R g is an element of the group G q, R f, R v , R 1, ..., R K, g q , a key generation recording unit for recording the identification information D,
G = gR g , F = fR f , V = vR v , H 1 = h 1 R 1 ,..., H K = h K R K , E = e (g, w) are calculated, and [G, F, V, H 1 ,..., H K , E] as public keys P;
Integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2
A key generation random value selection unit that randomly selects under a condition that does not satisfy
A hierarchical secret key generation unit that generates a hierarchical secret key S (1);
With
The hierarchical secret key generation unit
S d (1)
Decryption key generation means to be obtained as follows:
S r (1)
A takeover information generation means to obtain,
The hierarchical secret key S (1) is changed to S (1) ← [S d (1), S r (1)]
And a secret key generating means for obtaining the key.
群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録する鍵生成記録部と、
G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する公開鍵生成部と、
整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
を満たさないように、ランダムに選択する鍵生成ランダム値選択部と、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する階層秘密鍵生成部と、
を備え、
前記階層秘密鍵生成部は、
Sd(k)を、
のように求める復号鍵生成手段と、
Sr(k)を、
のように求める引継情報生成手段と、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める秘密鍵生成手段と
を備える
ことを特徴とする鍵生成装置。 p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is the kth , D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [D 1 ,..., D K ],
Data g, f, v, h 1 is an element of the group G p, ..., h K, and w, data R g is an element of the group G q, R f, R v , R 1, ..., R K, g q , a key generation recording unit for recording the identification information D,
G = gR g , F = fR f , V = vR v , H 1 = h 1 R 1 ,..., H K = h K R K , E = e (g, w) are calculated, and [G, F, V, H 1 ,..., H K , E] as public keys P;
Integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2
A key generation random value selection unit that randomly selects so as not to satisfy
a hierarchical secret key generation unit that generates a hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy;
With
The hierarchical secret key generation unit
S d (k)
Decryption key generation means to be obtained as follows:
S r (k)
A takeover information generation means to obtain,
The hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy is expressed as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
And a secret key generation means for obtaining the key.
識別情報D、公開鍵P、平文Mを記録する暗号化記録部と、
整数sと群Gqの要素であるZ1,Z2,Z3をランダムに選択する暗号化ランダム値選択部と、
群GT^の要素である平文Mから、k番目の階層の復号化装置用の暗号文C(k)を、
のように求める暗号化部と
を備える暗号化装置。 p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G q is a subgroup of G ^ with prime order q, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, and k is An integer of 1 ≦ k ≦ K indicating a hierarchy, D k is an integer for identifying a decoding device of the k th layer, D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [ D 1 ,..., D K ], and the public key P is P = [G, F, V, H 1 ,..., H K , E],
An encryption recording unit for recording the identification information D, the public key P, and the plaintext M;
An encryption random value selection unit for randomly selecting Z 1 , Z 2 , Z 3 which are elements of the integer s and the group G q ;
From the plaintext M that is an element of the group G T ^, the ciphertext C (k) for the decryption device of the k-th hierarchy is obtained.
An encryption device comprising: an encryption unit to be obtained as described above.
pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、Kは階層の最大値を示す整数、kは階層を示す2≦k≦Kの整数、k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)をS(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」とし、
k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)、暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを記録する復号化記録部と、
整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3を
を満たさないように、ランダムに選択する復号化ランダム値選択部と、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する階層秘密鍵生成部と、
階層秘密鍵S(k)を用いて暗号文Cを平文Mに復号する復号化部
を備え、
前記階層秘密鍵生成部は、
Sd(k)を、
のように求める復号鍵生成手段と、
Sr(k)を、
のように求める引継情報生成手段と、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める秘密鍵生成手段と
を備え、
前記復号化部は、
A0,A1,A2を階層秘密鍵S(k)のはじめの3つの要素とすると、
暗号文C(k)を
のように平文Mに復号する
ことを特徴とする復号化装置。 A decoding device for the second and subsequent layers,
p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 2 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, k−1th The hierarchical secret key S (k−1) of the hierarchy is represented by S (k−1) = [[a 0 , a 1 , a 2 , b k ,..., B K ], [α 0 , α 1 , α 2 , β k ,..., β K ], [α 0 ′, α 1 ′, α 2 ′, β k ′,..., β K ′]], and the ciphertext C (k) C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”
a decryption recording unit that records a hierarchical secret key S (k−1), a ciphertext C (k), and identification information D k of the k−1th hierarchy;
Integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , δ 3
A decoding random value selection unit that randomly selects so as not to satisfy
a hierarchical secret key generation unit that generates a hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy;
A decryption unit that decrypts the ciphertext C into plaintext M using the hierarchical secret key S (k),
The hierarchical secret key generation unit
S d (k)
Decryption key generation means to be obtained as follows:
S r (k)
A takeover information generation means to obtain,
The hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy is expressed as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
And a secret key generation means for obtaining
The decoding unit
If A 0 , A 1 and A 2 are the first three elements of the hierarchical secret key S (k),
Ciphertext C (k)
A decryption device characterized by decrypting into plaintext M as follows.
pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」、A0,A1,A2を階層秘密鍵S(1)のはじめの3つの要素とし、
1番目の階層の階層秘密鍵S(1)、暗号文C(1)を記録する復号化記録部と、
暗号文C(1)を
のように平文Mに復号する復号化部
を備え、
整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を、
を満たさない条件で、ランダムに選択された整数とし、
Sd(1)を、
とし、
Sr(1)を、
とし、
階層秘密鍵S(1)は、
S(1)←[Sd(1),Sr(1)]
のように求められたものである
ことを特徴とする復号化装置。 A decoding device of the first hierarchy,
p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. The subgroup, e is a bilinear map in which e: G ^ × G ^ → G T ^, and the ciphertext C (k) is C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”, A 0 , A 1 , A 2 are the first three elements of the hierarchical secret key S (1),
A decryption recording unit for recording a first layer hierarchical secret key S (1) and ciphertext C (1);
Ciphertext C (1)
And a decrypting unit for decrypting into plaintext M as shown in FIG.
Integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2 ,
It is a randomly selected integer under the condition that does not satisfy
S d (1)
age,
S r (1)
age,
The hierarchical secret key S (1) is
S (1) ← [S d (1), S r (1)]
A decoding apparatus characterized by being obtained as follows.
pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、Kは階層の最大値を示す整数、kは階層を示す1≦k≦Kの整数、Dkはk番目の階層の復号化装置を識別するための整数、DはK個の復号化装置を識別するための識別情報であってD=[D1,…,DK]とし、
前記鍵生成装置は、
群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録する鍵生成記録部と、
G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する公開鍵生成部と、
整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
を満たさない条件で、ランダムに選択する鍵生成ランダム値選択部と、
階層秘密鍵S(1)を生成する第1階層秘密鍵生成部と、
を備え、
前記第1階層秘密鍵生成部は、
Sd(1)を、
のように求める第1復号鍵生成手段と、
Sr(1)を、
のように求める第1引継情報生成手段と、
階層秘密鍵S(1)を
S(1)←[Sd(1),Sr(1)]
のように求める第1秘密鍵生成手段と
を備え、
前記暗号化装置は、
識別情報D、公開鍵P、平文Mを記録する暗号化記録部と、
ランダムに整数sと群Gqの要素であるZ1,Z2,Z3を選択する暗号化ランダム値選択部と、
群GT^の要素である平文Mから、k番目の階層の復号化装置用の暗号文C(k)を、
のように求める暗号化部と
を備え、
2番目以降のk番目の階層の前記復号化装置は、
k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)をS(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」とし、
k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)、暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを記録する復号化記録部と、
整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3を
を満たさないように、ランダムに選択する復号化ランダム値選択部と、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する第2階層秘密鍵生成部と、
階層秘密鍵S(k)を用いて暗号文C(k)を平文Mに復号する復号化部
を備え、
前記第2階層秘密鍵生成部は、
Sd(k)を、
のように求める第2復号鍵生成手段と、
Sr(k)を、
のように求める第2引継情報生成手段と、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める第2秘密鍵生成手段と
を備え、
前記復号化部は、
A0,A1,A2を階層秘密鍵S(k)のはじめの3つの要素とすると、
暗号文C(k)を
のように平文Mに復号する
ことを特徴とする暗号化システム。 An encryption system including a key generation device, an encryption device, and K-1 decryption devices layered,
p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is the kth , D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [D 1 ,..., D K ],
The key generation device includes:
Data g, f, v, h 1 is an element of the group G p, ..., h K, and w, data R g is an element of the group G q, R f, R v , R 1, ..., R K, g q , a key generation recording unit for recording the identification information D,
G = gR g , F = fR f , V = vR v , H 1 = h 1 R 1 ,..., H K = h K R K , E = e (g, w) are calculated, and [G, F, V, H 1 ,..., H K , E] as public keys P;
Integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2
A key generation random value selection unit that randomly selects under a condition that does not satisfy
A first hierarchical secret key generation unit that generates a hierarchical secret key S (1);
With
The first layer private key generation unit
S d (1)
First decryption key generation means to be obtained as follows:
S r (1)
First takeover information generating means for obtaining as follows:
The hierarchical secret key S (1) is changed to S (1) ← [S d (1), S r (1)]
And a first secret key generation means for obtaining
The encryption device is:
An encryption recording unit for recording the identification information D, the public key P, and the plaintext M;
An encryption random value selection unit that randomly selects Z 1 , Z 2 , and Z 3 that are elements of the integer s and the group G q ;
From the plaintext M that is an element of the group G T ^, the ciphertext C (k) for the decryption device of the k-th hierarchy is obtained.
And the required encryption part
The decoding devices in the second and subsequent kth layers are:
The hierarchical secret key S (k−1) of the (k−1) th hierarchy is expressed as S (k−1) = [[a 0 , a 1 , a 2 , b k ,..., b K ], [α 0 , α 1 , Α 2 , β k ,..., Β K ], [α 0 ′, α 1 ′, α 2 ′, β k ′,..., Β K ′]], and the ciphertext C (k) C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”,
a decryption recording unit that records a hierarchical secret key S (k−1), a ciphertext C (k), and identification information D k of the k−1th hierarchy;
Integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , δ 3
A decoding random value selection unit that randomly selects so as not to satisfy
a second hierarchy secret key generation unit for generating a k-th hierarchy secret key S (k);
A decryption unit that decrypts the ciphertext C (k) into plaintext M using the hierarchical secret key S (k),
The second tier secret key generation unit
S d (k)
Second decryption key generation means to be obtained as follows:
S r (k)
Second take- over information generation means for obtaining as follows:
The hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy is expressed as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
Second secret key generation means to obtain as follows,
The decoding unit
If A 0 , A 1 and A 2 are the first three elements of the hierarchical secret key S (k),
Ciphertext C (k)
The encryption system characterized by decrypting into plaintext M like this.
あらかじめ鍵生成記録部に、群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録しておき、
公開鍵生成部で、G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する公開鍵生成ステップと、
公開鍵生成部で、整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
を満たさない条件で、ランダムに選択する公開鍵生成ステップと、
階層秘密鍵生成部で、階層秘密鍵S(1)を生成する階層秘密鍵生成ステップと、
を有し、
前記階層秘密鍵生成ステップは、
Sd(1)を、
のように求める復号鍵生成サブステップと、
Sr(1)を、
のように求める引継情報生成サブステップと、
階層秘密鍵S(1)を
S(1)←[Sd(1),Sr(1)]
のように求める秘密鍵生成サブステップと
を有する
ことを特徴とする鍵生成方法。 p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is the kth , D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [D 1 ,..., D K ],
In advance key generation recording unit, data g, f, v, h 1 is an element of the group G p, ..., h K, and w, data R g is an element of the group G q, R f, R v , R 1 ,..., R K , g q and identification information D are recorded,
The public key generation unit calculates G = gR g , F = fR f , V = vR v , H 1 = h 1 R 1 ,..., H K = h K R K , E = e (g, w) , [G, F, V, H 1 ,..., H K , E] as public keys P;
In the public key generation unit, integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2 are converted to
A public key generation step that is randomly selected under a condition not satisfying
A hierarchical secret key generation step of generating a hierarchical secret key S (1) in the hierarchical secret key generation unit;
Have
The hierarchical secret key generation step includes:
S d (1)
A decryption key generation sub-step obtained as follows:
S r (1)
The takeover information generation substep to be obtained as follows:
The hierarchical secret key S (1) is changed to S (1) ← [S d (1), S r (1)]
And a secret key generation sub-step to be obtained as follows.
あらかじめ鍵生成記録部に、群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録しておき、
公開鍵生成部で、G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する公開鍵生成ステップと、
階層秘密鍵生成部で、整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
を満たさないように、ランダムに選択する鍵生成ランダム値選択ステップと、
階層秘密鍵生成部で、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する階層秘密鍵生成ステップと、
を有し、
前記階層秘密鍵生成ステップは、
Sd(k)を、
のように求める復号鍵生成サブステップと、
Sr(k)を、
のように求める引継情報生成サブステップと、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める秘密鍵生成サブステップと
を有する
ことを特徴とする鍵生成方法。 p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is the kth , D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [D 1 ,..., D K ],
In advance key generation recording unit, data g, f, v, h 1 is an element of the group G p, ..., h K, and w, data R g is an element of the group G q, R f, R v , R 1 ,..., R K , g q and identification information D are recorded,
The public key generation unit calculates G = gR g , F = fR f , V = vR v , H 1 = h 1 R 1 ,..., H K = h K R K , E = e (g, w) , [G, F, V, H 1 ,..., H K , E] as public keys P;
In the hierarchical secret key generation unit, integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2
Key generation random value selection step that randomly selects so as not to satisfy
A hierarchical secret key generation step of generating a hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy in the hierarchical secret key generation unit;
Have
The hierarchical secret key generation step includes:
S d (k)
A decryption key generation sub-step obtained as follows:
S r (k)
The takeover information generation substep to be obtained as follows:
The hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy is expressed as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
And a secret key generation substep to be obtained as described above.
あらかじめ暗号化記録部に、識別情報D、公開鍵P、平文Mを記録しておき、
暗号化ランダム値選択部で、整数sと群Gqの要素であるZ1,Z2,Z3をランダムに選択する暗号化ランダム値選択ステップと、
暗号化部で、群GT^の要素である平文Mから、k番目の階層の復号化装置用の暗号文C(k)を、
のように求める暗号化ステップと
を有する暗号化方法。 p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G q is a subgroup of G ^ with prime order q, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, and k is An integer of 1 ≦ k ≦ K indicating a hierarchy, D k is an integer for identifying a decoding device of the k th layer, D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [ D 1 ,..., D K ], and the public key P is P = [G, F, V, H 1 ,..., H K , E],
The identification information D, the public key P, and the plaintext M are recorded in advance in the encryption recording unit,
An encryption random value selection step of randomly selecting Z 1 , Z 2 , Z 3 which are elements of the integer s and the group G q in the encryption random value selection unit;
In the encryption unit, from the plaintext M that is an element of the group G T ^, the ciphertext C (k) for the decryption device of the kth hierarchy is obtained.
An encryption method comprising: obtaining an encryption step as follows.
pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、Kは階層の最大値を示す整数、kは階層を示す2≦k≦Kの整数、k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)をS(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」とし、
あらかじめ復号化記録部に、k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)、暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを記録しておき、
復号化ランダム値選択部で、整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3を
を満たさないように、ランダムに選択する復号化ランダム値選択ステップと、
階層秘密鍵生成部で、k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する階層秘密鍵生成ステップと、
復号化部で、階層秘密鍵S(k)を用いて暗号文Cを平文Mに復号する復号化ステップ
を有し、
前記階層秘密鍵生成ステップは、
Sd(k)を、
のように求める復号鍵生成サブステップと、
Sr(k)を、
のように求める引継情報生成サブステップと、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める秘密鍵生成サブステップと
を有し、
前記復号化ステップは、
A0,A1,A2を階層秘密鍵S(k)のはじめの3つの要素とすると、
暗号文C(k)を
のように平文Mに復号する
ことを特徴とする復号化方法。 A decoding method for the second and subsequent layers,
p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 2 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, k−1th The hierarchical secret key S (k−1) of the hierarchy is represented by S (k−1) = [[a 0 , a 1 , a 2 , b k ,..., B K ], [α 0 , α 1 , α 2 , β k ,..., β K ], [α 0 ′, α 1 ′, α 2 ′, β k ′,..., β K ′]], and the ciphertext C (k) C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”
In the decryption recording unit, the hierarchical secret key S (k-1) of the (k-1) th hierarchy, the ciphertext C (k), and its own identification information Dk are recorded in advance.
In the decoding random value selection unit, integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , δ 3 are converted to
A decoding random value selection step of randomly selecting so as not to satisfy
A hierarchical secret key generation step of generating a hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy in the hierarchical secret key generation unit;
A decrypting unit for decrypting the ciphertext C into plaintext M using the hierarchical secret key S (k);
The hierarchical secret key generation step includes:
S d (k)
A decryption key generation sub-step obtained as follows:
S r (k)
The takeover information generation substep to be obtained as follows:
The hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy is expressed as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
And a secret key generation substep to obtain,
The decoding step includes
If A 0 , A 1 and A 2 are the first three elements of the hierarchical secret key S (k),
Ciphertext C (k)
A decryption method characterized by decrypting into plaintext M as follows.
pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」、A0,A1,A2を階層秘密鍵S(1)のはじめの3つの要素とし、
あらかじめ復号化記録部に、1番目の階層の階層秘密鍵S(1)、暗号文C(1)を記録しておき、
復号化部で、暗号文C(1)を
のように平文Mに復号する復号化ステップ
を有し、
整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を、
を満たさない条件で、ランダムに選択された整数とし、
Sd(1)を、
とし、
Sr(1)を、
とし、
階層秘密鍵S(1)は、
S(1)←[Sd(1),Sr(1)]
のように求められたものである
ことを特徴とする復号化方法。 A first layer decoding method,
p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. The subgroup, e is a bilinear map in which e: G ^ × G ^ → G T ^, and the ciphertext C (k) is C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”, A 0 , A 1 , A 2 are the first three elements of the hierarchical secret key S (1),
First, the hierarchical secret key S (1) and ciphertext C (1) of the first hierarchy are recorded in the decryption recording unit,
In the decryption unit, the ciphertext C (1) is
And a decrypting step for decrypting into plaintext M as follows:
Integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2 ,
It is a randomly selected integer under the condition that does not satisfy
S d (1)
age,
S r (1)
age,
The hierarchical secret key S (1) is
S (1) ← [S d (1), S r (1)]
A decoding method characterized in that the decoding method is obtained as follows.
pとqは素数位数、G^とGT^は位数pqを持つ巡回群、Gpは素数位数pを持つG^の部分群、Gqは素数位数qを持つG^の部分群、eはe:G^×G^→GT^となる双線型写像、Kは階層の最大値を示す整数、kは階層を示す1≦k≦Kの整数、Dkはk番目の階層の復号化装置を識別するための整数、DはK個の復号化装置を識別するための識別情報であってD=[D1,…,DK]とし、
前記鍵生成装置は、
群Gpの要素であるデータg,f,v,h1,…,hK,wと、群Gqの要素であるデータRg,Rf,Rv,R1,…,RK,gqと、識別情報Dを記録しておき、
G=gRg、F=fRf、V=vRv、H1=h1R1,…,HK=hKRK、E=e(g,w)を計算し、[G,F,V,H1,…,HK,E]を公開鍵Pとして生成する公開鍵生成ステップと、
整数r1,r2,s1,s2,t1,t2を
を満たさない条件で、ランダムに選択する鍵生成ランダム値選択ステップと、
階層秘密鍵S(1)を生成する第1階層秘密鍵生成ステップと、
を有し、
前記第1階層秘密鍵生成ステップは、
Sd(1)を、
のように求める第1復号鍵生成サブステップと、
Sr(1)を、
のように求める第1引継情報生成サブステップと、
階層秘密鍵S(1)を
S(1)←[Sd(1),Sr(1)]
のように求める第1秘密鍵生成サブステップと
を有し、
前記暗号化装置は、
識別情報D、公開鍵P、平文Mを記録しておき、
ランダムに整数sと群Gqの要素であるZ1,Z2,Z3を選択する暗号化ランダム値選択ステップと、
群GT^の要素である平文Mから、k番目の階層の復号化装置用の暗号文C(k)を、
のように求める暗号化ステップと
を有し、
2番目以降のk番目の階層の前記復号化装置は、
k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)をS(k−1)=[[a0,a1,a2,bk,…,bK],[α0,α1,α2,βk,…,βK],[α0’,α1’,α2’,βk’,…,βK’]]、暗号文C(k)をC(k)=「C1,C2,C3,C4」とし、
k−1番目の階層の階層秘密鍵S(k−1)、暗号文C(k)、自己の識別情報Dkを記録しておき、
整数γ1,γ2,γ3,δ1,δ2,δ3を
を満たさないように、ランダムに選択する復号化ランダム値選択ステップと、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を生成する第2階層秘密鍵生成ステップと、
階層秘密鍵S(k)を用いて暗号文C(k)を平文Mに復号する復号化ステップ
を有し、
前記第2階層秘密鍵生成ステップは、
Sd(k)を、
のように求める第2復号鍵生成サブステップと、
Sr(k)を、
のように求める第2引継情報生成サブステップと、
k番目の階層の階層秘密鍵S(k)を
S(k)←[Sd(k),Sr(k)]
のように求める第2秘密鍵生成サブステップと
を有し、
前記復号化ステップは、
A0,A1,A2を階層秘密鍵S(k)のはじめの3つの要素とすると、
暗号文C(k)を
のように平文Mに復号する
ことを特徴とする暗号化方法。 An encryption method comprising a key generation device, an encryption device, and K-1 decryption devices layered,
p and q are prime orders, G ^ and G T ^ are cyclic groups with order pq, G p is a subgroup of G ^ with prime order p, and G q is G ^ with prime order q. Subgroup, e is a bilinear map e: G ^ × G ^ → G T ^, K is an integer indicating the maximum value of the hierarchy, k is an integer of 1 ≦ k ≦ K indicating the hierarchy, and D k is the kth , D is identification information for identifying K decoding devices, and D = [D 1 ,..., D K ],
The key generation device includes:
Data g, f, v, h 1 is an element of the group G p, ..., h K, and w, data R g is an element of the group G q, R f, R v , R 1, ..., R K, g q and identification information D are recorded,
G = gR g , F = fR f , V = vR v , H 1 = h 1 R 1 ,..., H K = h K R K , E = e (g, w) are calculated, and [G, F, V, H 1 ,..., H K , E] as public keys P,
Integers r 1 , r 2 , s 1 , s 2 , t 1 , t 2
A key generation random value selection step for randomly selecting under a condition not satisfying
A first layer secret key generation step of generating a hierarchical secret key S (1),
Have
The first layer private key generation step includes:
S d (1)
A first decryption key generation substep obtained as follows:
S r (1)
A first takeover information generation sub-step to be obtained as follows:
The hierarchical secret key S (1) is changed to S (1) ← [S d (1), S r (1)]
A first secret key generation substep to be obtained as follows:
The encryption device is:
Record identification information D, public key P, plaintext M,
An encryption random value selection step of randomly selecting Z 1 , Z 2 , Z 3 which are elements of an integer s and a group G q ;
From the plaintext M that is an element of the group G T ^, the ciphertext C (k) for the decryption device of the k-th hierarchy is obtained.
And an encryption step to be obtained as follows,
The decoding devices in the second and subsequent kth layers are:
The hierarchical secret key S (k−1) of the (k−1) th hierarchy is expressed as S (k−1) = [[a 0 , a 1 , a 2 , b k ,..., b K ], [α 0 , α 1 , α 2, β k, ... , β K], [α 0 ', α 1', α 2 ', β k', ..., β K ']], the ciphertext C (k) C (k) = “C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ”,
record the hierarchy secret key S (k-1), ciphertext C (k), and self identification information Dk of the (k-1) th hierarchy,
Integers γ 1 , γ 2 , γ 3 , δ 1 , δ 2 , δ 3
A decoding random value selection step of randomly selecting so as not to satisfy
a second hierarchical secret key generation step of generating a k-th hierarchical secret key S (k);
Decrypting the ciphertext C (k) into plaintext M using the hierarchical secret key S (k),
The second hierarchical secret key generation step includes:
S d (k)
A second decryption key generation sub-step obtained as follows:
S r (k)
A second takeover information generation sub-step obtained as follows:
The hierarchical secret key S (k) of the kth hierarchy is expressed as S (k) ← [S d (k), S r (k)]
A second secret key generation sub-step to be obtained as follows:
The decoding step includes
If A 0 , A 1 and A 2 are the first three elements of the hierarchical secret key S (k),
Ciphertext C (k)
An encryption method characterized by decrypting into plaintext M as follows.
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