JP5457979B2 - 限定受信システム、メッセージ配信装置、メッセージ受信装置、メッセージ配信プログラムおよびメッセージ受信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、放送波またはネットワークを介して、共通メッセージおよび個別メッセージを暗号化して配信する限定受信システムに関する。

近年、地上デジタル放送、衛星デジタル放送などのデジタル放送が急速に普及してきている。日本国のデジタル放送には、共通鍵暗号を用いた限定受信方式（CAS:Conditional Access System）が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。この限定受信方式では、放送局は、各ユーザのコンテンツ受信装置に対して、番組情報などの全ユーザに共通する共通メッセージ（ECM:Entitlement Control Message）、および、契約情報などのユーザ毎に異なる個別メッセージ（EMM:Entitlement Management Message）という、２種類のメッセージを配信することができる。

また、公開鍵を用いたブロードキャスト暗号と呼ばれる暗号化方式が提案されている（例えば、非特許文献２，３参照）。ブロードキャスト暗号化方式を用いた場合、放送局は、ユーザの集合に対して、メッセージを暗号化して送信する。この場合、放送局は、１つの公開鍵のみを用いて、複数のユーザに１対多の暗号化通信を行うことができる。そして、このユーザの集合に含まれるユーザのみが、秘密鍵を用いて、暗号化されたメッセージを復号できる。すなわち、ブロードキャスト暗号化方式では、このユーザの集合に含まれるユーザに共通するメッセージを送ることができる。このとき、ブロードキャスト暗号化方式では、ユーザの集合に含まれるユーザを１人とすることで、ユーザ毎に個別のメッセージを配信することができる。

また、複数のユーザに対して、個別メッセージを効率的に配信する公開鍵暗号方式が提案されている（例えば、非特許文献４，５参照）。以後、非特許文献４，５に記載の公開鍵暗号方式を「複数受信者用公開鍵暗号」と呼ぶ。このとき、複数受信者用公開鍵暗号では、全ユーザへの個別メッセージを同じ内容にすることで、ユーザに共通するメッセージを送信することができる。

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しかし、従来の限定受信方式では、共通鍵暗号のみを用いて、ユーザに固有の秘密鍵を用いて個別情報を暗号化するため、各ユーザと秘密鍵とを紐付けてデータベース管理するなど、放送局が全ユーザ分の秘密鍵を管理しなければならず、放送局の鍵管理コストが非常に大きくなるという問題がある。また、従来の限定受信方式において、複数の放送局が同じ秘密鍵を用いる場合、全放送局で秘密鍵を厳重に管理しなければならず、限定受信システム全体における鍵管理コストが非常に大きくなる。

また、従来のブロードキャスト暗号では、個別メッセージを各ユーザに送信する場合、ユーザの集合として１名のユーザを指定して、ユーザ数と同じ回数だけ個別メッセージの送信を繰り返す必要があり、効率的に個別メッセージを送信できないという問題があった。

さらに、従来の複数受信者用公開鍵暗号では、コンテンツのような共通メッセージであっても、各ユーザに対して個別メッセージとして配信しなければならず、効率的ではない。仮に、従来の複数受信者用公開鍵暗号において、共通メッセージを単純に追加した場合を考える。この場合、従来の複数受信者用公開鍵暗号では、共通メッセージおよび個別メッセージの復号に必要な暗号文のデータ量が多くなるために大きな帯域が必要になり、共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信することができない。

以上をまとめると、従来技術では、放送局の鍵管理コストが非常に大きく、共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信できないという問題がある。しかし、これら問題を全て解決した発明は、未だ提案されていない。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、放送局の鍵管理コストを低減できると共に、各ユーザに共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信できる技術を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本願第１発明に係る限定受信システムは、１以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化して配信するメッセージ配信装置と、前記メッセージ配信装置によって暗号化された前記共通メッセージと前記個別メッセージとを受信して復号するメッセージ受信装置と、を備える限定受信システムであって、前記メッセージ配信装置が、メッセージ暗号鍵生成部と、鍵復元情報生成部と、共通メッセージ暗号化部と、個別メッセージ暗号化部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部と、を備え、前記メッセージ受信装置が、公開鍵・秘密鍵記憶部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部と、復号判定部と、メッセージ暗号鍵復元部と、共通メッセージ復号部と、個別メッセージ復号部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、メッセージ配信装置は、メッセージ暗号鍵生成部によって、前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合が入力され、前記ユーザに共通する公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通鍵である共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する共通鍵である個別メッセージ暗号鍵とを生成する。つまり、メッセージ暗号鍵生成部は、秘密鍵を用いることなく、共通メッセージ暗号鍵および個別メッセージ暗号鍵を生成できる。

また、メッセージ配信装置は、鍵復元情報生成部によって、前記公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記メッセージ受信装置において前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報を生成する。つまり、鍵復元情報生成部は、秘密鍵を用いることなく、鍵復元情報を生成できる。この鍵復元情報は、従来のブロードキャスト暗号のヘッダと同じデータ量であるにもかかわらず、個別メッセージ暗号鍵の復元が可能となっている。

また、メッセージ配信装置は、共通メッセージ暗号化部によって、前記共通メッセージが入力されると共に、入力された当該共通メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した共通メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化共通メッセージを生成する。そして、メッセージ配信装置は、個別メッセージ暗号化部によって、前記個別メッセージが入力されると共に、入力された当該個別メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した個別メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化個別メッセージを生成する。

また、メッセージ配信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部によって、前記ユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報生成部が生成した鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号化部が生成した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号化部が生成した暗号化個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを生成する。

また、メッセージ配信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部によって、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部が生成した鍵復元情報付き暗号化メッセージをメッセージ受信装置に配信する。つまり、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部は、鍵復元情報付き暗号化メッセージにユーザ識別子の集合が含まれているため、特定の１ユーザを指定して、そのユーザに鍵復元情報付き暗号化メッセージを配信することを繰り返す必要がない。

メッセージ受信装置は、公開鍵・秘密鍵記憶部によって、前記公開鍵と、前記メッセージ受信装置のユーザに固有の秘密鍵とを予め記憶する。そして、メッセージ受信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部によって、前記メッセージ配信装置から前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを受信する。

また、メッセージ受信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部が受信した鍵復元情報付き暗号化メッセージから、前記ユーザ識別子の集合と、前記暗号化共通メッセージと、前記暗号化個別メッセージと、前記鍵復元情報とを分離する。

また、メッセージ受信装置は、復号判定部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離したユーザ識別子の集合に、当該メッセージ受信装置のユーザを示すユーザ識別子が含まれる場合には前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを復号可能と判定する。つまり、復号判定部は、当該メッセージ受信装置のユーザを対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージについては復号可能と判定し、当該メッセージ受信装置のユーザ以外を対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージについては、復号不可能と判定する。

また、メッセージ受信装置は、メッセージ暗号鍵復元部によって、前記復号判定部で復号可能と判定された場合、前記公開鍵と、前記秘密鍵と、前記鍵復元情報とを用いて、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元する。そして、メッセージ受信装置は、共通メッセージ復号部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化共通メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した共通メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記共通メッセージを生成する。さらに、メッセージ受信装置は、個別メッセージ復号部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化個別メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した個別メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記個別メッセージを生成する。このように、メッセージ受信装置は、このメッセージ受信装置のユーザを対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージから、共通メッセージと個別メッセージとを復号する。

また、前記した課題を解決するため、本願第２発明に係るメッセージ配信装置は、１以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化してメッセージ受信装置に配信するメッセージ配信装置であって、メッセージ暗号鍵生成部と、鍵復元情報を生成する鍵復元情報生成部と、共通メッセージ暗号化部と、個別メッセージ暗号化部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部とを備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、メッセージ配信装置は、メッセージ暗号鍵生成部によって、前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合が入力され、前記ユーザに共通する公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通鍵である共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する共通鍵である個別メッセージ暗号鍵とを生成する。つまり、メッセージ暗号鍵生成部は、秘密鍵を用いることなく、共通メッセージ暗号鍵および個別メッセージ暗号鍵を生成できる。

また、メッセージ配信装置は、鍵復元情報生成部によって、前記公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記メッセージ受信装置において前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報を生成する。つまり、鍵復元情報生成部は、秘密鍵を用いることなく、鍵復元情報を生成できる。この鍵復元情報は、従来のブロードキャスト暗号のヘッダと同じデータ量であるにもかかわらず、個別メッセージ暗号鍵の復元が可能となっている。

また、メッセージ配信装置は、共通メッセージ暗号化部によって、前記共通メッセージが入力されると共に、入力された当該共通メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した共通メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化共通メッセージを生成する。そして、メッセージ配信装置は、個別メッセージ暗号化部によって、前記個別メッセージが入力されると共に、入力された当該個別メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した個別メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化個別メッセージを生成する。

また、メッセージ配信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部によって、前記ユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報生成部が生成した鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号化部が生成した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号化部が生成した暗号化個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを生成する。

また、メッセージ配信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部によって、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部が生成した鍵復元情報付き暗号化メッセージをメッセージ受信装置に配信する。つまり、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部は、鍵復元情報付き暗号化メッセージにユーザ識別子の集合が含まれているため、特定の１ユーザを指定して、そのユーザに鍵復元情報付き暗号化メッセージを配信することを繰り返す必要がない。

また、本願第３発明に係るメッセージ配信装置は、ユーザ数ｎと、素数位数ｐの双線形群Ｇと、双線形写像ｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔと、双線形群Ｇからランダムに選択した生成元ｇと、０からｐ−１までの整数の集合Ｚ_ｐからランダムに選択した乱数α，β_１，・・・，β_ｎ，γ_１，γ_２とを用いて、式（１）で表されるｇ_ｈ，ν_１，ν_２を算出して、式（２）で表される前記公開鍵ＰＫと、式（３）で表される前記ユーザごとに個別の秘密鍵ＳＫ_ｉとを生成する公開鍵・秘密鍵生成部をさらに備えることを特徴とする。

また、本願第４発明に係るメッセージ配信装置は、前記メッセージ暗号鍵生成部が、前記ユーザ識別子の集合Ｓと、前記公開鍵ＰＫと、前記集合Ｚ_ｐからランダムに選択した乱数ｔとを用いて、式（４）で表される前記共通メッセージ暗号鍵Ｋと、式（５）で表される前記個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを生成することを特徴とする。

また、本願第５発明に係るメッセージ配信装置は、前記鍵復元情報生成部が、前記ユーザ識別子の集合Ｓと、前記公開鍵ＰＫと、前記乱数ｔとを用いて、式（６）で表される鍵復元情報Ｈｄｒを生成することを特徴とする。

また、本願第６発明に係るメッセージ受信装置は、本願第２発明に係るメッセージ配信装置によって暗号化された、１以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを受信して復号するメッセージ受信装置であって、公開鍵・秘密鍵記憶部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部と、鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部と、復号判定部と、メッセージ暗号鍵復元部と、共通メッセージ復号部と、個別メッセージ復号部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、メッセージ受信装置は、公開鍵・秘密鍵記憶部によって、前記ユーザに共通する公開鍵と、前記メッセージ受信装置のユーザに固有の秘密鍵とを予め記憶する。また、メッセージ受信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部によって、前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合と、前記共通メッセージを共通メッセージ暗号鍵で暗号化した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージを個別メッセージ暗号鍵で暗号化した暗号化個別メッセージと、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報とが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを受信する。

また、メッセージ受信装置は、鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部が受信した鍵復元情報付き暗号化メッセージから、前記ユーザ識別子の集合と、前記暗号化共通メッセージと、前記暗号化個別メッセージと、前記鍵復元情報とを分離する。

また、メッセージ受信装置は、復号判定部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離したユーザ識別子の集合に、当該メッセージ受信装置のユーザを示すユーザ識別子が含まれる場合には前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを復号可能と判定する。つまり、復号判定部は、当該メッセージ受信装置のユーザを対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージについては復号可能と判定し、当該メッセージ受信装置のユーザ以外を対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージについては、復号不可能と判定する。

また、メッセージ受信装置は、メッセージ暗号鍵復元部によって、前記復号判定部で復号可能と判定された場合、前記公開鍵と、前記秘密鍵と、前記鍵復元情報とを用いて、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元する。そして、メッセージ受信装置は、共通メッセージ復号部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化共通メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した共通メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記共通メッセージを生成する。さらに、メッセージ受信装置は、個別メッセージ復号部によって、前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化個別メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した個別メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記個別メッセージを生成する。このように、メッセージ受信装置は、このメッセージ受信装置のユーザを対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージから、共通メッセージと個別メッセージとを復号する。

また、本願第７発明に係るメッセージ受信装置は、前記メッセージ暗号鍵復元部が、式（２）で表される公開鍵と、式（３）で表される秘密鍵と、式（６）で表される鍵復元情報とを用いて、式（７）で表される共通メッセージ暗号鍵Ｋと、式（８）で表される個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを復元することを特徴とする。

また、前記した課題を解決するため、本願第８発明に係るメッセージ配信装置は、１以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化してメッセージ受信装置に配信するメッセージ配信装置であって、前記ユーザに共通する１個の公開鍵および前記ユーザごとに個別の秘密鍵を生成し、前記公開鍵を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する個別メッセージ暗号鍵と、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報とを生成し、前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号鍵を用いて暗号化した前記共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号鍵を用いて暗号化した前記個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを前記メッセージ受信装置に配信することを特徴とする。

ここで、本願第１発明に係るメッセージ配信装置は、コンピュータを、メッセージ暗号鍵生成部、鍵復元情報生成部、共通メッセージ暗号化部、個別メッセージ暗号化部、鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部、鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部として機能させるメッセージ配信プログラムによって実現することもできる。

ここで、本願第６発明に係るメッセージ受信装置は、公開鍵・秘密鍵記憶部を備えるコンピュータを、鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部、鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部、復号判定部、メッセージ暗号鍵復元部、共通メッセージ復号部、個別メッセージ復号部として機能させるメッセージ受信プログラムによって実現することもできる。

本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第１，２，８発明によれば、各ユーザに固有の秘密鍵を用いることなく、共通メッセージ暗号鍵と、個別メッセージ暗号鍵と鍵復元情報とを生成できるため、放送局が各ユーザと秘密鍵とを紐付けて管理する必要がなくなり、放送局の鍵管理コストを低減できる。また、本願第１，２，８発明によれば、鍵復元情報のデータ量が少ないので、少ない帯域で鍵復元情報付き暗号化メッセージを配信できると共に、特定の１ユーザを指定して鍵復元情報付き暗号化メッセージを繰り返し配信する必要がないため、各ユーザに共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信することができる。

本願第３発明によれば、式（２）で表されるように公開鍵のデータ量を多くした代わりに鍵復元情報のデータ量を少なくできるため、鍵復元情報付き暗号化メッセージの配信帯域をより少なくして、共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信することができる。

本願第５発明によれば、鍵復元情報を二項の数式で表すことができるため、鍵復元情報のデータ量がさらに少なくなり、鍵復元情報付き暗号化メッセージの配信帯域をより少なくして、共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信することができる。

本願第６発明によれば、秘密鍵を用いることなく生成された鍵復元情報から共通メッセージ暗号鍵および個別メッセージ暗号鍵を復元できるため、放送局が各ユーザと秘密鍵とを紐付けて管理する必要がなくなり、放送局の鍵管理コストを低減できる。また、本願第６発明によれば、メッセージ受信装置のユーザを対象とする鍵復元情報付き暗号化メッセージについてのみ復号するため、放送局において特定の１ユーザを指定して鍵復元情報付き暗号化メッセージを繰り返し配信する必要がなく、放送局において各ユーザに共通メッセージおよび個別メッセージを効率的に配信することができる。

本発明の第１実施形態に係る限定受信システムの概略図である。 図１のコンテンツ配信装置の構成を示すブロック図である。 図１のコンテンツ受信装置の構成を示すブロック図である。 図２のコンテンツ配信装置の全体動作を示すフローチャートである。 図４のステップＳ２の動作を示すフローチャートである。 図４のステップＳ６の動作を示すフローチャートである。 図３のコンテンツ受信装置の全体動作を示すフローチャートである。 図７のステップＳ１０３の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る限定受信システムの概略図である。 図９の鍵発行装置の構成を示すブロック図である。 図９のコンテンツ配信装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。

（第１実施形態）
［限定受信システムの概略］
以下、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る限定受信システム１００の概略について説明する。
図１に示すように、限定受信システム１００は、コンテンツ配信装置（メッセージ配信装置）１と、コンテンツ受信装置（メッセージ受信装置）７とを備える。そして、限定受信システム１００では、コンテンツ配信装置１とコンテンツ受信装置７とが、インターネット、専用ＩＰ回線などのネットワーク、または、放送波によって接続されている。なお、図１では、説明を簡易にするため、コンテンツ受信装置７を１台のみ図示したが、２台以上であってもよい。

共通メッセージは、例えば、コンテンツ、番組情報などの全ユーザに共通するメッセージである。本実施形態では、共通メッセージがコンテンツであるとして説明する。
個別メッセージは、例えば、契約情報などの各ユーザに個別のメッセージである。

コンテンツ配信装置１は、コンテンツと個別メッセージとを暗号化すると共に、暗号化コンテンツと、暗号化個別メッセージと、後記するユーザの集合と、後記するヘッダとが含まれるヘッダ付き暗号化コンテンツを生成して、コンテンツ受信装置７に配信する。このコンテンツ配信装置１は、例えば、放送局に配置される。なお、コンテンツ配信装置１の構成については、後記する。

コンテンツ受信装置７は、コンテンツ配信装置１からヘッダ付き暗号化コンテンツを受信すると共に、受信したヘッダ付き暗号化コンテンツがそのコンテンツ受信装置７のユーザを対象としたものか否かを判定する。そして、コンテンツ受信装置７は、受信したヘッダ付き暗号化コンテンツがそのユーザを対象としている場合、ヘッダ付き暗号化コンテンツに含まれる暗号化コンテンツおよび暗号化個別メッセージをそれぞれ復号して、コンテンツの再生や個別メッセージの表示を行う。
ここで、コンテンツ受信装置７は、例えば、ユーザの自宅に配置されたパーソナルコンピュータまたはテレビジョン受信機である。また、コンテンツ受信装置７は、ユーザが所持する携帯電話としてもよい。なお、コンテンツ受信装置７の構成については、後記する。

［コンテンツ配信装置の構成］
以下、図２を参照して、コンテンツ配信装置１の構成について説明する。
図２に示すように、コンテンツ配信装置１は、鍵発行手段１０と、ヘッダ・鍵生成手段２０と、個別メッセージ暗号化手段３０と、コンテンツ暗号化・配信手段４０とを備える。

鍵発行手段１０は、パラメータ入力部１１と、鍵生成部（公開鍵・秘密鍵生成部）１３と、公開鍵記憶部１５と、秘密鍵記憶部１７とを備える。
パラメータ入力部１１は、鍵長などのセキュリティパラメータ、および、限定受信システム１００のユーザ数ｎが入力される。例えば、パラメータ入力部１１は、限定受信システム１００の初期化が行われる際、セキュリティパラメータおよびユーザ数ｎが入力される。そして、パラメータ入力部１１は、入力されたセキュリティパラメータおよびユーザ数ｎを鍵生成部１３に出力する。

鍵生成部１３は、パラメータ入力部１１からセキュリティパラメータおよびユーザ数ｎが入力されると共に、入力されたセキュリティパラメータおよびユーザ数ｎを用いて、全ユーザに共通する公開鍵ＰＫと、各ユーザに固有の秘密鍵ＳＫ_ｉを生成する。

ここで、鍵生成部１３による公開鍵ＰＫおよび秘密鍵ＳＫ_ｉの生成について、具体的に説明する。
まず、鍵生成部１３は、セキュリティパラメータおよびユーザ数ｎを基に、素数位数ｐの双線形群Ｇ、および、双線形写像ｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔを選択する。また、鍵生成部１３は、生成元gを双線形群Ｇからランダムに選択し、０からｐ−１までの整数の集合Ｚ_ｐ（以下、単に「Ｚ_ｐ」）から乱数α，β_１，・・・，β_ｎ，γ_１，γ_２をそれぞれランダムに選択する。そして、鍵生成部１３は、双線形群Ｇと、双線形写像ｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔと、生成元ｇと、α，β_１，・・・，β_ｎ，γ_１，γ_２とを用いて、下記の式（１）で表されるｇ_ｈ，ν_１，ν_２を算出する。

ここで、Ｇが双線形群であるとは、Ｇ上の群演算が効率的に求められ、群Ｇ_Ｔ、および、効率的に計算可能な双線形写像ｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔが存在する群のことをいう。

そして、鍵生成部１３は、下記の式（２）で表される公開鍵ＰＫを生成する。この公開鍵ＰＫは、限定受信システム１００で１つだけ生成される。

さらに、鍵生成部１３は、下記の式（３）で表される秘密鍵ＳＫ_ｉを生成する。その後、鍵生成部１３は、生成した公開鍵ＰＫを公開鍵記憶部１５に記憶し、生成した秘密鍵ＳＫ_ｉを秘密鍵記憶部１７に記憶する。なお、式（３）において、ｉは、各ユーザの識別子を示す。

以下、コンテンツ配信装置１の構成について説明を続ける。
公開鍵記憶部１５は、鍵生成部１３が生成した公開鍵ＰＫを記憶するメモリ、ハードディスクなどの記憶装置である。
秘密鍵記憶部１７は、鍵生成部１３が生成した秘密鍵ＳＫ_ｉを記憶するメモリ、ハードディスクなどの記憶装置である。

なお、公開鍵記憶部１５に記憶した公開鍵ＰＫ、および、秘密鍵記憶部１７に記憶した秘密鍵ＳＫ_ｉは、様々な方法でユーザ（コンテンツ受信装置７）に配布される。例えば、この公開鍵ＰＫおよび秘密鍵ＳＫ_ｉは、オフライン（例えば、郵送）で配布される。また、公開鍵ＰＫおよび秘密鍵ＳＫ_ｉは、ネットワークまたは放送波を介して、オンラインで配布してもよい。このとき、秘密鍵ＳＫ_ｉは、安全な方法で配布されることが好ましい。

ヘッダ・鍵生成手段２０は、ユーザ識別子入力部２１と、ヘッダ・鍵生成部２３とを備える。
ユーザ識別子入力部２１は、ユーザ識別子の集合Ｓが入力されると共に、入力されたユーザ識別子の集合Ｓをヘッダ・鍵生成部２３に出力する。このユーザ識別子の集合Ｓは、コンテンツおよび個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子が１以上含まれるものである。言い換えるなら、このユーザ識別子の集合Ｓにユーザ識別子が含まれないユーザは、ヘッダ付き暗号化コンテンツから、コンテンツおよび個別メッセージを復号できない。
なお、ユーザ識別子とは、各ユーザを一意に識別できるユーザＩＤなどの識別情報である。また、ユーザ識別子として、ユーザＩＤの代わりに、コンテンツ受信装置７に固有の製造番号を用いることもできる。

ヘッダ・鍵生成部２３は、メッセージ暗号鍵生成部２５と、ヘッダ生成部（鍵復元情報生成部）２７とを備える。

メッセージ暗号鍵生成部２５は、共通メッセージ暗号鍵Ｋと、個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを生成する。具体的には、メッセージ暗号鍵生成部２５は、ユーザ識別子入力部２１からユーザ識別子の集合Ｓが入力され、公開鍵記憶部１５から公開鍵ＰＫを読み出し、Ｚ_ｐから乱数ｔをランダムに選択する。そして、メッセージ暗号鍵生成部２５は、ユーザ識別子の集合Ｓと、公開鍵ＰＫと、乱数ｔとを用いて、下記の式（４）で表される共通メッセージ暗号鍵Ｋを生成する。この共通メッセージ暗号鍵Ｋは、コンテンツを暗号化する共通鍵である。

また、メッセージ暗号鍵生成部２５は、ユーザ識別子の集合Ｓと、公開鍵ＰＫと、乱数ｔとを用いて、下記の式（５）で表される個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを生成する。この個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉは、個別メッセージを暗号化する共通鍵である。

そして、メッセージ暗号鍵生成部２５は、生成した共通メッセージ暗号鍵Ｋを後記するコンテンツ暗号化部４３に出力し、生成した個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを後記する個別メッセージ暗号化部３３に出力する。

ヘッダ生成部２７は、コンテンツ受信装置７においてコンテンツおよび個別メッセージ暗号鍵を復元するためのヘッダ（鍵復元情報）Ｈｄｒを生成する。具体的には、ヘッダ生成部２７は、ユーザ識別子の集合Ｓと、公開鍵ＰＫと、乱数ｔとを用いて、下記の式（６）で表されるヘッダＨｄｒを生成する。そして、ヘッダ生成部２７は、生成したヘッダＨｄｒとユーザ識別子の集合Ｓとを後記するコンテンツ結合部４５に出力する。

個別メッセージ暗号化手段３０は、個別メッセージ入力部３１と、個別メッセージ暗号化部３３とを備える。
個別メッセージ入力部３１は、個別メッセージＭ_ｉが入力されると共に、入力された個別メッセージＭ_ｉを個別メッセージ暗号化部３３に出力する。

個別メッセージ暗号化部３３は、個別メッセージ入力部３１から個別メッセージＭ_ｉが入力され、メッセージ暗号鍵生成部２５から個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉが入力される。そして、個別メッセージ暗号化部３３は、この個別メッセージＭ_ｉを個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉによって暗号化することで、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）を生成する。例えば、個別メッセージ暗号化部３３は、ＤＥＳ（Data Encryption Standard）、ＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）などの高速処理が可能な共通鍵暗号方式を用いて暗号化を行う。その後、個別メッセージ暗号化部３３は、生成した暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）をコンテンツ結合部４５に出力する。

コンテンツ暗号化・配信手段４０は、コンテンツ入力部４１と、コンテンツ暗号化部（共通メッセージ暗号化部）４３と、コンテンツ結合部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部）４５と、コンテンツ配信部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部）４７とを備える。
コンテンツ入力部４１は、コンテンツＭが入力されると共に、入力されたコンテンツＭをコンテンツ暗号化部４３に出力する。

コンテンツ暗号化部４３は、メッセージ暗号鍵生成部２５から共通メッセージ暗号鍵Ｋが入力され、コンテンツ入力部４１からコンテンツＭが入力される。そして、コンテンツ暗号化部４３は、このコンテンツＭを共通メッセージ暗号鍵Ｋによって暗号化することで、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）を生成する。例えば、コンテンツ暗号化部４３は、ＤＥＳ、ＡＥＳなどの高速処理が可能な共通鍵暗号方式を用いて暗号化を行う。その後、コンテンツ暗号化部４３は、生成した暗号化コンテンツＣ（Ｍ）をコンテンツ結合部４５に出力する。

コンテンツ結合部４５は、ヘッダ生成部２７からヘッダＨｄｒとユーザ識別子の集合Ｓとが入力され、個別メッセージ暗号化部３３から暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）が入力され、コンテンツ暗号化部４３から暗号化コンテンツＣ（Ｍ）が入力される。そして、コンテンツ結合部４５は、このヘッダＨｄｒと、ユーザ識別子の集合Ｓと、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）と、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）とを結合させて、ヘッダ付き暗号化コンテンツ＜Ｓ，Ｈｄｒ，Ｃ（Ｍ），｛Ｃ（Ｍ_ｉ）｝_ｉ∈Ｓ＞を生成する。その後、コンテンツ結合部４５は、生成したヘッダ付き暗号化コンテンツ（鍵復元情報付き暗号化メッセージ）をコンテンツ配信部４７に出力する。

コンテンツ配信部４７は、コンテンツ結合部４５からヘッダ付き暗号化コンテンツが入力されると共に、入力されたヘッダ付き暗号化コンテンツをユーザ（コンテンツ受信装置７）に配信する。例えば、コンテンツ配信部４７は、ネットワークまたは放送波を介して、ヘッダ付き暗号化コンテンツをユーザ（コンテンツ受信装置７）に配信する。

［コンテンツ受信装置の構成］
以下、図３を参照して、コンテンツ受信装置７の構成について説明する（適宜図２参照）。
図３に示すように、コンテンツ受信装置７は、ユーザ識別子記憶部７１と、鍵記憶部（公開鍵・秘密鍵記憶部）７２と、コンテンツ受信部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部）７３と、コンテンツ分離部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部）７４と、復号判定部７５と、鍵復元部（メッセージ暗号鍵復元部）７６と、コンテンツ復号部（共通メッセージ復号部）７７と、コンテンツ再生部７８と、個別メッセージ復号部７９と、個別メッセージ表示部８０とを備える。

ユーザ識別子記憶部７１は、コンテンツ受信装置７のユーザを示すユーザ識別子ｉを予め記憶するメモリ、ハードディスクなどの記憶装置である。例えば、ユーザが、図示を省略した設定画面を用いて、自らのユーザＩＤをユーザ識別子記憶部７１に予め記憶させておく。

鍵記憶部７２は、公開鍵記憶部７２ａと、秘密鍵記憶部７２ｂとを備える。
公開鍵記憶部７２ａは、放送局（コンテンツ配信装置１）から配布された公開鍵ＰＫを予め記憶するメモリ、ハードディスクなどの記憶装置である。
秘密鍵記憶部７２ｂは、放送局（コンテンツ配信装置１）から配布された秘密鍵ＳＫ_ｉ、すなわち、コンテンツ受信装置７のユーザに固有の秘密鍵ＳＫ_ｉを予め記憶するメモリ、ハードディスクなどの記憶装置である。

コンテンツ受信部７３は、放送局（コンテンツ配信装置１）から、ヘッダ付き暗号化コンテンツを受信する。そして、コンテンツ受信部７３は、受信したヘッダ付き暗号化コンテンツをコンテンツ分離部７４に出力する。

コンテンツ分離部７４は、コンテンツ受信部７３からヘッダ付き暗号化コンテンツが入力される。そして、コンテンツ分離部７４は、入力されたヘッダ付き暗号化コンテンツから、ユーザ識別子の集合Ｓと、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）と、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）と、ヘッダＨｄｒとを分離する。さらに、コンテンツ分離部７４は、分離したユーザ識別子の集合Ｓを復号判定部７５に出力し、分離したヘッダＨｄｒを鍵復元部７６に出力する。また、コンテンツ分離部７４は、分離した暗号化コンテンツＣ（Ｍ）をコンテンツ復号部７７に出力し、分離した暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）を個別メッセージ復号部７９に出力する。

復号判定部７５は、コンテンツ分離部７４から入力されたユーザ識別子の集合Ｓに、ユーザ識別子記憶部７１に記憶されたユーザ識別子ｉが含まれるか否かによって、受信したヘッダ付き暗号化コンテンツがコンテンツ受信装置７のユーザを対象としたものであるか否かを判定する。すなわち、復号判定部７５は、ユーザ識別子の集合Ｓにユーザ識別子ｉが含まれる場合には、ヘッダ付き暗号化コンテンツを復号可能と判定する。一方、復号判定部７５は、ユーザ識別子の集合Ｓにユーザ識別子ｉが含まれない場合には、ヘッダ付き暗号化コンテンツを復号不可能と判定する。そして、復号判定部７５は、復号可能または復号不可能を示す判定結果を鍵復元部７６に出力する。

鍵復元部７６は、復号判定部７５から入力された判定結果が復号可能である場合、公開鍵記憶部７２ａに記憶した公開鍵ＰＫと、秘密鍵記憶部７２ｂに記憶した秘密鍵ＳＫ_ｉと、コンテンツ分離部７４からのヘッダＨｄｒとを用いて、共通メッセージ暗号鍵Ｋおよび個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを復元する。具体的には、鍵復元部７６は、公開鍵ＰＫと、秘密鍵ＳＫ_ｉと、ヘッダＨｄｒに含まれるＣ_０，Ｃ_１を用いて、下記の式（７）で表される共通メッセージ暗号鍵Ｋを復元する。

さらに、鍵復元部７６は、公開鍵ＰＫと、秘密鍵ＳＫ_ｉと、ヘッダＨｄｒに含まれるｇ^ｔ（つまり、Ｃ_０）とを用いて、下記の式（８）で表される個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを復元する。その後、鍵復元部７６は、復元した共通メッセージ暗号鍵Ｋをコンテンツ復号部７７に出力し、復元した個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを個別メッセージ復号部７９に出力する。

なお、鍵復元部７６は、復号判定部７５から入力された判定結果が復号不可能である場合、共通メッセージ暗号鍵Ｋおよび個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを復元しないことは言うまでもない。

コンテンツ復号部７７は、コンテンツ分離部７４から暗号化コンテンツＣ（Ｍ）が入力され、鍵復元部７６から共通メッセージ暗号鍵Ｋが入力される。そして、コンテンツ復号部７７は、入力された暗号化コンテンツＣ（Ｍ）を共通メッセージ暗号鍵Ｋによって復号することで、コンテンツＭを生成する。さらに、コンテンツ復号部７７は、生成したコンテンツＭをコンテンツ再生部７８に出力する。

コンテンツ再生部７８は、コンテンツ復号部７７からコンテンツＭが入力されると共に、入力されたコンテンツＭを再生する。

個別メッセージ復号部７９は、コンテンツ分離部７４から暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）が入力され、鍵復元部７６から個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉが入力される。そして、個別メッセージ復号部７９は、入力された暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）を個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉによって復号することで、個別メッセージＭ_ｉを生成する。さらに、個別メッセージ復号部７９は、生成した個別メッセージＭ_ｉを個別メッセージ表示部８０に出力する。

個別メッセージ表示部８０は、個別メッセージ復号部７９から個別メッセージＭ_ｉが入力されると共に、入力された個別メッセージＭ_ｉを表示する。

なお、コンテンツ受信装置７は、放送波によってコンテンツ配信装置１と接続する場合、テジタル放送を受信するチューナ（不図示）を備えてもよい。

［コンテンツ配信装置の動作］
＜全体動作＞
以下、図４を参照して、コンテンツ配信装置１の全体動作について説明する（適宜図２参照）。
コンテンツ配信装置１は、パラメータ入力部１１によって、セキュリティパラメータ、および、限定受信システム１００のユーザ数ｎが入力される（ステップＳ１）。

コンテンツ配信装置１は、セキュリティパラメータおよびユーザ数ｎを用いて、公開鍵ＰＫと、秘密鍵ＳＫ_ｉを生成する（ステップＳ２）。なお、このステップＳ２の詳細は、後記する。

コンテンツ配信装置１は、ユーザ識別子入力部２１によって、ユーザ識別子の集合Ｓが入力される（ステップＳ３）。また、コンテンツ配信装置１は、コンテンツ入力部４１によって、コンテンツＭが入力される（ステップＳ４）。そして、コンテンツ配信装置１は、個別メッセージ入力部３１によって、個別メッセージＭ_ｉが入力される（ステップＳ５）。

コンテンツ配信装置１は、ヘッダ付き暗号化コンテンツを生成する（ステップＳ６）。なお、このステップＳ６の詳細は、後記する。そして、コンテンツ配信装置１は、コンテンツ配信部４７によって、生成したヘッダ付き暗号化コンテンツをユーザ（コンテンツ受信装置７）に配信する（ステップＳ７）。

＜ステップＳ２の詳細：公開鍵・秘密鍵の生成＞
以下、図５を参照して、図４のステップＳ２を詳細に説明する（適宜図２，図４参照）。
コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、セキュリティパラメータおよびユーザ数ｎを基に、素数位数ｐの双線形群Ｇを選択する（ステップＳ２１）。また、コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、双線形写像ｅ、すなわち、ペアリングｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔを選択する（ステップＳ２２）。

コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、生成元gを双線形群Ｇからランダムに選択する（ステップＳ２３）。また、コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、乱数α，β_１，・・・，β_ｎ，γ_１，γ_２をＺ_ｐからランダムに選択する（ステップＳ２４）。

コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、双線形群Ｇと、双線形写像ｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔと、生成元ｇと、乱数α，β_１，・・・，β_ｎ，γ_１，γ_２とを用いて、式（１）で表されるｇ_ｈ，ν_１，ν_２を算出する（ステップＳ２５）。

コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、式（２）で表される公開鍵ＰＫを生成し（ステップＳ２６）、式（３）で表される秘密鍵ＳＫ_ｉを生成する（ステップＳ２７）。その後、コンテンツ配信装置１は、鍵生成部１３によって、生成した公開鍵ＰＫを公開鍵記憶部１５に記憶し、生成した秘密鍵ＳＫ_ｉを秘密鍵記憶部１７に記憶する。

＜ステップＳ６の詳細：ヘッダ付き暗号化コンテンツを生成＞
以下、図６を参照して、図４のステップＳ６を詳細に説明する（適宜図２，図４参照）。
コンテンツ配信装置１は、メッセージ暗号鍵生成部２５によって、Ｚ_ｐから乱数ｔをランダムに選択する（ステップＳ６１）。

コンテンツ配信装置１は、メッセージ暗号鍵生成部２５によって、ユーザ識別子の集合Ｓと、公開鍵ＰＫと、乱数ｔとを用いて、式（４）で表される共通メッセージ暗号鍵Ｋを生成する。また、コンテンツ配信装置１は、メッセージ暗号鍵生成部２５によって、ユーザ識別子の集合Ｓと、公開鍵ＰＫと、乱数ｔとを用いて、式（５）で表される個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを生成する（ステップＳ６２）。

コンテンツ配信装置１は、個別メッセージ暗号化部３３によって、個別メッセージＭ_ｉを個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉにより暗号化することで、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）を生成する（ステップＳ６３）。

コンテンツ配信装置１は、ヘッダ生成部２７によって、ユーザ識別子の集合Ｓと、公開鍵ＰＫと、乱数ｔとを用いて、式（６）で表されるヘッダＨｄｒを生成する（ステップＳ６４）。

コンテンツ配信装置１は、コンテンツ暗号化部４３によって、コンテンツＭを共通メッセージ暗号鍵Ｋにより暗号化することで、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）を生成する（ステップＳ６５）。

コンテンツ配信装置１は、コンテンツ結合部４５によって、このヘッダＨｄｒと、ユーザ識別子の集合Ｓと、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）と、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）とを結合させて、ヘッダ付き暗号化コンテンツを生成する（ステップＳ６６）。

［コンテンツ受信装置の動作］
＜全体動作＞
以下、図７を参照して、コンテンツ受信装置７の全体動作について説明する（適宜図３参照）。ここで、コンテンツ受信装置７は、ユーザの識別子ｉと、公開鍵ＰＫと、秘密鍵ＳＫ_ｉとを予め記憶していることとして説明する。

コンテンツ受信装置７は、コンテンツ受信部７３によって、放送局（コンテンツ配信装置１）から、ヘッダ付き暗号化コンテンツを受信する（ステップＳ１０１）。

コンテンツ受信装置７は、コンテンツ分離部７４によって、ヘッダ付き暗号化コンテンツから、ユーザ識別子の集合Ｓと、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）と、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）と、ヘッダＨｄｒとを分離する（ステップＳ１０２）。

コンテンツ受信装置７は、分離したユーザ識別子の集合Ｓと、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）と、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）と、ヘッダＨｄｒとを用いて、コンテンツＭおよび個別メッセージＭ_ｉを復号する（ステップＳ１０３）。なお、このステップＳ１０３の詳細は、後記する。

コンテンツ受信装置７は、コンテンツ再生部７８によって、コンテンツＭを再生する（ステップＳ１０４）。そして、コンテンツ受信装置７は、個別メッセージ表示部８０によって、個別メッセージＭ_ｉを表示する（ステップＳ１０５）。

＜ステップＳ１０３の詳細：コンテンツおよび個別メッセージＭ_ｉの復号＞
以下、図８を参照して、図７のステップＳ１０３を詳細に説明する（適宜図３，図７参照）。
コンテンツ受信装置７は、復号判定部７５によって、ユーザ識別子の集合Ｓにユーザ識別子ｉが含まれるか否を判定する（ステップＳ１０３１）。

ユーザ識別子の集合Ｓにユーザ識別子ｉが含まれる場合（ステップＳ１０３１でＹｅｓ）、コンテンツ受信装置７は、鍵復元部７６によって、公開鍵ＰＫと、秘密鍵ＳＫ_ｉと、ヘッダＨｄｒとを用いて、式（７）で表される共通メッセージ暗号鍵Ｋと、式（８）で表される個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを復元する（ステップＳ１０３２）。

コンテンツ受信装置７は、個別メッセージ復号部７９によって、暗号化個別メッセージＣ（Ｍ_ｉ）を個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉにより復号することで、個別メッセージＭ_ｉを生成する（ステップＳ１０３３）。

コンテンツ受信装置７は、コンテンツ復号部７７によって、暗号化コンテンツＣ（Ｍ）を共通メッセージ暗号鍵Ｋにより復号することで、コンテンツＭを生成する（ステップＳ１０３４）。

一方、ユーザ識別子の集合Ｓにユーザ識別子ｉが含まれない場合（ステップＳ１０３１でＮｏ）、コンテンツ受信装置７は、復号処理を終了する。

以上のように、限定受信システム１００は、各ユーザに固有の秘密鍵ＳＫ_ｉを用いることなく、共通メッセージ暗号鍵Ｋと、個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとヘッダＨｄｒとを生成できるため、放送局で各ユーザと秘密鍵とを紐付けて管理する必要がない。さらに、限定受信システム１００は、共通メッセージ暗号鍵Ｋおよび個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉを放送局が秘密に管理する必要もない。これによって、限定受信システム１００は、放送局の鍵管理コストを低減できる。

また、限定受信システム１００は、公開鍵ＰＫのデータ量を多くした代わりに、式（６）のようにヘッダＨｄｒのデータ量を少なくできるため、ヘッダ付き暗号化コンテンツの配信帯域を少なくできる。さらに、限定受信システム１００は、ヘッダ付き暗号化コンテンツにユーザ識別子の集合Ｓが含まれているため、ユーザ識別子の集合Ｓに含まれるユーザつまり、放送局によって許可されたユーザのみがヘッダＨｄｒを復元して、コンテンツＭおよび個別メッセージＭ_ｉを復号できる。従って、限定受信システム１００は、特定の１ユーザを指定して、ヘッダ付き暗号化コンテンツを繰り返し配信する必要がない。これによって、限定受信システム１００は、コンテンツＭおよび個別メッセージＭ_ｉを各ユーザに効率的に配信することができる。

この限定受信システム１００によれば、例えば、誰でも、ネットワークを利用してコンテンツを配信する放送局になることが可能である。そして、この限定受信システム１００によれば、例えば、契約情報からユーザの嗜好を分析し、各ユーザにおすすめ番組情報などの個別メッセージＭ_ｉを配信することができる。

なお、本実施形態では、コンテンツ配信装置１が秘密鍵記憶部１７に秘密鍵ＳＫ_ｉを記憶するとして説明したが、これに限定されない。例えば、コンテンツ配信装置１は、ユーザに秘密鍵ＳＫ_ｉを配布した後、配布済みの秘密鍵ＳＫ_ｉを秘密鍵記憶部１７から削除してもよい。

（第２実施形態）
［限定受信システムの概略］
以下、図９を参照して、本発明の第２実施形態に係る限定受信システム１００Ｂの概略について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。この限定受信システム１００Ｂでは、図２のコンテンツ配信装置１が備える鍵発行手段１０を、鍵発行装置９として独立させたものである。

図９に示すように、限定受信システム１００Ｂは、コンテンツ配信装置１Ｂと、コンテンツ受信装置７と、鍵発行装置９とを備える。そして、限定受信システム１００Ｂでは、コンテンツ配信装置１Ｂとコンテンツ受信装置７と鍵発行装置９とが、ネットワークまたは放送波によって接続されている。

［鍵発行装置の構成］
以下、図１０を参照して、図９の鍵発行装置９の構成について説明する。
鍵発行装置９は、公開鍵ＰＫおよび秘密鍵ＳＫ_ｉを生成して、公開鍵ＰＫを放送局およびユーザに配布し、秘密鍵ＳＫ_ｉをユーザに配布する。このため、鍵発行装置９は、パラメータ入力部１１と、鍵生成部１３と、公開鍵記憶部１５と、秘密鍵記憶部１７とを備える。なお、鍵発行装置９の各手段は、図２と同様のため、説明を省略する。

［コンテンツ配信装置の構成］
以下、図１１を参照して、図９のコンテンツ配信装置１Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。コンテンツ配信装置１Ｂは、鍵発行装置９から配布された公開鍵ＰＫを用いて、共通メッセージ暗号鍵Ｋと、個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉと、ヘッダＨｄｒとを生成する。このため、コンテンツ配信装置１Ｂは、図２の鍵発行手段１０の代わりに、公開鍵記憶部２９を備える。

公開鍵記憶部２９は、鍵発行装置９から配布された公開鍵ＰＫを記憶するメモリ、ハードディスクなどの記憶装置である。なお、公開鍵記憶部２９以外の各手段は、図２と同様のため、説明を省略する。

なお、コンテンツ受信装置７は、公開鍵ＰＫおよび秘密鍵ＳＫ_ｉの配布元が鍵発行装置９に代わる以外、図３と同様のため、説明を省略する。

なお、限定受信システム１００Ｂの各装置については、図４のステップＳ１，Ｓ２および図５の全ステップが鍵発行装置９で実行される以外、第１実施形態と同様のため、動作の説明を省略する。

以上のように、本発明の第２実施形態に係る限定受信システム１００Ｂは、第１実施形態と同様、放送局の鍵管理コストを低減できると共に、共通メッセージＭおよび個別メッセージＭ_ｉを効率的に配信することができる。

なお、図９では、コンテンツ配信装置１Ｂを１台だけ図示したが、限定受信システム１００Ｂは、コンテンツ配信装置１Ｂを複数備えてもよい。このように、複数の放送局が存在する場合、限定受信システム１００Ｂは、各放送局で秘密鍵ＳＫ_ｉを共有する必要がないので、限定受信システム１００Ｂ全体で鍵管理コストを低減できることに加え、秘密鍵ＳＫ_ｉの漏洩リスクも最小限に抑えることができる。

なお、各実施形態では、本発明に係るコンテンツ配信装置およびコンテンツ受信装置を独立した装置として説明したが、本発明では、一般的なコンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラムによって動作させることもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布しても良く、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布しても良い。

以下、本発明の実施例として、本発明のヘッダについて、従来技術と比較して説明する。本発明では、放送局が共通メッセージ暗号鍵と、｜Ｓ｜個の個別メッセージ暗号鍵とを配信する場合、１つのヘッダのみを配信すればよい。この場合、本発明では、式（６）に示すように、群Ｇ上の２つの要素を必要とする。

一方、従来のブロードキャスト暗号化方式において、共通メッセージおよび個別メッセージを配信する場合を考える。この場合、従来のブロードキャスト暗号化方式では、共通メッセージ暗号鍵用のヘッダを１個、｜Ｓ｜個の個別メッセージ暗号鍵用のヘッダを｜Ｓ｜個、合計｜Ｓ｜＋１個のヘッダを配信することになる。例えば、非特許文献３に記載のブロードキャスト暗号化方式では、群Ｇ上の２｜Ｓ｜＋２個の要素を必要とする。

また、従来の複数受信者用公開鍵暗号では、共通メッセージ暗号鍵用の暗号文と、個別メッセージ暗号鍵用の暗号文を｜Ｓ｜個、生成する必要がある。例えば、非特許文献４のエルガマル暗号をベースにした方式では、群Ｇ上において、２｜Ｓ｜＋２個の要素を必要とする。以上のように、本発明は、従来技術と比べて、必要とする要素数が少ないために、ヘッダのデータ量を少なくできることがわかる。

１，１Ｂ コンテンツ配信装置（メッセージ配信装置）
１０ 鍵発行手段
１１ パラメータ入力部
１３ 鍵生成部（公開鍵・秘密鍵生成部）
１５，２９ 公開鍵記憶部
１７ 秘密鍵記憶部
２０ ヘッダ・鍵生成手段
２１ ユーザ識別子入力部
２３ ヘッダ・鍵生成部
２５ メッセージ暗号鍵生成部
２７ ヘッダ生成部（鍵復元情報生成部）
３０ 個別メッセージ暗号化手段
３１ 個別メッセージ入力部
３３ 個別メッセージ暗号化部
４０ コンテンツ暗号化・配信手段
４１ コンテンツ入力部
４３ コンテンツ暗号化部（共通メッセージ暗号化部）
４５ コンテンツ結合部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部）
４７ コンテンツ配信部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部）
７ コンテンツ受信装置（メッセージ受信装置）
７１ ユーザ識別子記憶部
７２ 鍵記憶部（公開鍵・秘密鍵記憶部）
７３ コンテンツ受信部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部）
７４ コンテンツ分離部（鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部）
７５ 復号判定部
７６ 鍵復元部（メッセージ暗号鍵復元部）
７７ コンテンツ復号部（共通メッセージ復号部）
７８ コンテンツ再生部
７９ 個別メッセージ復号部
８０ 個別メッセージ表示部
９ 鍵発行装置
１００，１００Ｂ 限定受信システム

Claims (10)

1. １以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化して配信するメッセージ配信装置と、前記メッセージ配信装置によって暗号化された前記共通メッセージと前記個別メッセージとを受信して復号するメッセージ受信装置と、を備える限定受信システムであって、
   前記メッセージ配信装置は、
   前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合が入力され、前記ユーザに共通する公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する個別メッセージ暗号鍵とを生成するメッセージ暗号鍵生成部と、
   前記公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記メッセージ受信装置において前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報を生成する鍵復元情報生成部と、
   前記共通メッセージが入力されると共に、入力された当該共通メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した共通メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化共通メッセージを生成する共通メッセージ暗号化部と、
   前記個別メッセージが入力されると共に、入力された当該個別メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した個別メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化個別メッセージを生成する個別メッセージ暗号化部と、
   前記ユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報生成部が生成した鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号化部が生成した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号化部が生成した暗号化個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを生成する鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部が生成した鍵復元情報付き暗号化メッセージを前記メッセージ受信装置に配信する鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部と、を備え、
   前記メッセージ受信装置は、
   前記公開鍵と、前記メッセージ受信装置のユーザに固有の秘密鍵とを予め記憶する公開鍵・秘密鍵記憶部と、
   前記メッセージ配信装置から前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを受信する鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部が受信した鍵復元情報付き暗号化メッセージから、前記ユーザ識別子の集合と、前記暗号化共通メッセージと、前記暗号化個別メッセージと、前記鍵復元情報とを分離する鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離したユーザ識別子の集合に、当該メッセージ受信装置のユーザを示すユーザ識別子が含まれる場合には前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを復号可能と判定する復号判定部と、
   前記復号判定部によって復号可能と判定された場合、前記公開鍵と、前記秘密鍵と、前記鍵復元情報とを用いて、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するメッセージ暗号鍵復元部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化共通メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した共通メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記共通メッセージを生成する共通メッセージ復号部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化個別メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した個別メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記個別メッセージを生成する個別メッセージ復号部と、
   を備えることを特徴とする限定受信システム。
2. １以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化してメッセージ受信装置に配信するメッセージ配信装置であって、
   前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合が入力され、前記ユーザに共通する公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する個別メッセージ暗号鍵とを生成するメッセージ暗号鍵生成部と、
   前記公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記メッセージ受信装置において前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報を生成する鍵復元情報生成部と、
   前記共通メッセージが入力されると共に、入力された当該共通メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した共通メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化共通メッセージを生成する共通メッセージ暗号化部と、
   前記個別メッセージが入力されると共に、入力された当該個別メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した個別メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化個別メッセージを生成する個別メッセージ暗号化部と、
   前記ユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報生成部が生成した鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号化部が生成した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号化部が生成した暗号化個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを生成する鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部が生成した鍵復元情報付き暗号化メッセージを前記メッセージ受信装置に配信する鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部と、
   を備えることを特徴とするメッセージ配信装置。
3. ユーザ数ｎと、素数位数ｐの双線形群Ｇと、双線形写像ｅ：Ｇ×Ｇ→Ｇ_Ｔと、双線形群Ｇからランダムに選択した生成元ｇと、０からｐ−１までの整数の集合Ｚ_ｐからランダムに選択した乱数α，β_１，・・・，β_ｎ，γ_１，γ_２とを用いて、下記の式（１）で表されるｇ_ｈ，ν_１，ν_２を算出して、下記の式（２）で表される前記公開鍵ＰＫと、下記の式（３）で表される前記ユーザごとに個別の秘密鍵ＳＫ_ｉとを生成する公開鍵・秘密鍵生成部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のメッセージ配信装置。
   

   

   

   
4. 前記メッセージ暗号鍵生成部は、前記ユーザ識別子の集合Ｓと、前記公開鍵ＰＫと、前記集合Ｚ_ｐからランダムに選択した乱数ｔとを用いて、下記の式（４）で表される前記共通メッセージ暗号鍵Ｋと、下記の式（５）で表される前記個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを生成することを特徴とする請求項３に記載のメッセージ配信装置。
   

   

   
5. 前記鍵復元情報生成部は、前記ユーザ識別子の集合Ｓと、前記公開鍵ＰＫと、前記乱数ｔとを用いて、下記の式（６）で表される鍵復元情報Ｈｄｒを生成することを特徴とする請求項４に記載のメッセージ配信装置。
   

   
6. 請求項２に記載のメッセージ配信装置によって暗号化された、１以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを受信して復号するメッセージ受信装置であって、
   前記ユーザに共通する公開鍵と、前記メッセージ受信装置のユーザに固有の秘密鍵とを予め記憶する公開鍵・秘密鍵記憶部と、
   前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合と、前記共通メッセージを共通メッセージ暗号鍵で暗号化した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージを個別メッセージ暗号鍵で暗号化した暗号化個別メッセージと、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報とが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを受信する鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部が受信した鍵復元情報付き暗号化メッセージから、前記ユーザ識別子の集合と、前記暗号化共通メッセージと、前記暗号化個別メッセージと、前記鍵復元情報とを分離する鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離したユーザ識別子の集合に、当該メッセージ受信装置のユーザを示すユーザ識別子が含まれる場合には前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを復号可能と判定する復号判定部と、
   前記復号判定部によって復号可能と判定された場合、前記公開鍵と、前記秘密鍵と、前記鍵復元情報とを用いて、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するメッセージ暗号鍵復元部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化共通メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した共通メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記共通メッセージを生成する共通メッセージ復号部と、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化個別メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した個別メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記個別メッセージを生成する個別メッセージ復号部と、
   を備えることを特徴とするメッセージ受信装置。
7. 前記メッセージ暗号鍵復元部は、請求項３に記載の公開鍵と、請求項３に記載の秘密鍵と、請求項５に記載の鍵復元情報とを用いて、下記の式（７）で表される前記共通メッセージ暗号鍵Ｋと、下記の式（８）で表される前記個別メッセージ暗号鍵Ｋ’_ｉとを復元することを特徴とする請求項６に記載のメッセージ受信装置。
   

   

   
8. １以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化してメッセージ受信装置に配信するために、コンピュータを、
   前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合が入力され、前記ユーザに共通する公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する個別メッセージ暗号鍵とを生成するメッセージ暗号鍵生成部、
   前記公開鍵および前記ユーザ識別子の集合を用いて、前記メッセージ受信装置において前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報を生成する鍵復元情報生成部、
   前記共通メッセージが入力されると共に、入力された当該共通メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した共通メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化共通メッセージを生成する共通メッセージ暗号化部、
   前記個別メッセージが入力されると共に、入力された当該個別メッセージを前記メッセージ暗号鍵生成部が生成した個別メッセージ暗号鍵によって暗号化することで、暗号化個別メッセージを生成する個別メッセージ暗号化部、
   前記ユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報生成部が生成した鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号化部が生成した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号化部が生成した暗号化個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを生成する鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ生成部が生成した鍵復元情報付き暗号化メッセージを前記メッセージ受信装置に配信する鍵復元情報付き暗号化メッセージ配信部、
   として機能させるためのメッセージ配信プログラム。
9. 請求項２に記載のメッセージ配信装置によって暗号化された、１以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、メッセージ受信装置のユーザに対するメッセージである個別メッセージとを受信して復号するために、前記ユーザに共通する公開鍵と、前記メッセージ受信装置のユーザに固有の秘密鍵と予め記憶する公開鍵・秘密鍵記憶部を備えるコンピュータを、
   前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合と、前記共通メッセージを共通メッセージ暗号鍵で暗号化した暗号化共通メッセージと、前記個別メッセージを個別メッセージ暗号鍵で暗号化した暗号化個別メッセージと、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報とが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを受信する鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ受信部が受信した鍵復元情報付き暗号化メッセージから、前記ユーザ識別子の集合と、前記暗号化共通メッセージと、前記暗号化個別メッセージと、前記鍵復元情報とを分離する鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離したユーザ識別子の集合に、当該メッセージ受信装置のユーザを示すユーザ識別子が含まれる場合には前記鍵復元情報付き暗号化メッセージを復号可能と判定する復号判定部、
   前記復号判定部によって復号可能と判定された場合、前記公開鍵と、前記秘密鍵と、前記鍵復元情報とを用いて、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するメッセージ暗号鍵復元部、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化共通メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した共通メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記共通メッセージを生成する共通メッセージ復号部、
   前記鍵復元情報付き暗号化メッセージ分離部が分離した暗号化個別メッセージを、前記メッセージ暗号鍵復元部が復元した個別メッセージ暗号鍵によって復号することで、前記個別メッセージを生成する個別メッセージ復号部、
   として機能させるためのメッセージ受信プログラム。
10. １以上のユーザに共通するメッセージである共通メッセージと、前記ユーザごとに個別のメッセージである個別メッセージとを暗号化してメッセージ受信装置に配信するメッセージ配信装置であって、
    前記ユーザに共通する１個の公開鍵および前記ユーザごとに個別の秘密鍵を生成し、
    前記公開鍵を用いて、前記共通メッセージを暗号化する共通メッセージ暗号鍵と、前記個別メッセージを暗号化する個別メッセージ暗号鍵と、前記共通メッセージ暗号鍵および前記個別メッセージ暗号鍵を復元するための鍵復元情報とを生成し、
    前記共通メッセージおよび前記個別メッセージを復号可能なユーザを識別するユーザ識別子の集合と、前記鍵復元情報と、前記共通メッセージ暗号鍵を用いて暗号化した前記共通メッセージと、前記個別メッセージ暗号鍵を用いて暗号化した前記個別メッセージとが含まれる鍵復元情報付き暗号化メッセージを前記メッセージ受信装置に配信することを特徴とするメッセージ配信装置。

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