JP5650238B2 - 移動中のデータをセキュア化するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮出願第61/264,464号(2009年11月25日出願)の利益を主張する。該出願の全体は、参照により本明細書に引用される。
本発明は、概して、証明機関の間で信頼を分配することによって通信をセキュア化するためのシステムおよび方法に関する。本明細書で説明されるシステムおよび方法は、その全てが全体で参照することにより本明細書に組込まれる、共同所有された米国特許第7,391,865号、および共同所有された米国特許出願第11/258,839号(2005年10月25日出願)、第11/602,667号(2006年11月20日出願)、第11/983,355号(2007年11月7日出願)、第11/999,575号(2007年12月5日出願)、第12/148,365号(2008年4月18日出願)、第12/209,703号(2008年9月12日出願)、第12/349,897号(2009年1月7日出願)、第12/391,025号(2009年2月23日出願)で説明されている、他のシステムおよび方法と併せて使用され得る。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
元のデータパケットを含む移動中のデータをセキュア化する方法であって、
セキュアな通信チャネルを確立することと、
前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルの各々は、複数の一意の証明機関のうちの1つによって発行される証明書を使用して確立される、ことと、
多因子秘密共有に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することと、
前記複数のシェアの各々を、前記セキュアな通信トンネルのうちの異なる1つの確立に関連付けられたキーを使用して暗号化することと、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で伝送することと
を含む、方法。
(項目2)
前記複数の暗号化されたシェアの各々を伝送することは、その下で、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つが確立された、前記複数の一意の証明機関のうちの1つによって発行される前記証明書に関連付けられた前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で、前記複数の暗号化されたシェアの各々を伝送することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの上で受信することと、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの確立に関連付けられた前記キーに基づいて復号することと、
前記多因子秘密共有に基づいて、前記一式の元のデータパケットを修復することと
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
証明機関階層を生成することをさらに含み、前記証明機関階層は、一式のルート証明機関を備え、前記複数の一意の証明機関は、前記一式のルート証明機関を含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
証明機関階層を生成することをさらに含み、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含み、前記複数の一意の証明機関は、前記一式の小証明機関を含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記複数のセキュアな通信トンネルの各々は、異なる物理輸送媒体上で確立されている、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記方法はデータ完全性の損失を伴わずに前記元のデータパケットを修復することをさらに含む、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記複数のシェアの一部分は、前記障害を受けた物理輸送媒体上での伝送のために指定され、前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、動作可能であり、前記方法は、
前記少なくとも1つの動作可能な物理輸送媒体内に追加のセキュアな通信トンネルを確立することと、
前記追加のセキュアな通信トンネル上で、前記一式の障害を受けた物理輸送媒体のうちの少なくとも1つの上での伝送のために指定された前記複数のシェアの一部分を伝送することと
をさらに含む、項目7に記載の方法。
(項目9)
前記トンネルと前記一意の証明機関との間の関連は、動的である、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することは、N分のM暗号分割に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記複数のシェアは、少なくとも定数のシェアを再結合させることによって前記シェアの少なくとも一部から修復可能である、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記複数のセキュアな通信トンネルは、トランスポート層セキュリティープロトコルに基づいて確立されている、項目1に記載の方法。
(項目13)
少なくとも1つの共有暗号化キーを計算する方法であって、
元の秘密情報を生成することと、
一意の証明機関から公開キーを取得することと、
前記秘密情報をシェアに分散することと、
前記シェアのうちの各々を、前記一意の証明機関のうちの異なる1つの前記公開キーに少なくとも部分的に基づいて、暗号化することと
を含み、
前記シェアは、少なくとも定数のシェアを再結合させることによって前記シェアの一部から修復可能である、
方法。
(項目14)
前記少なくとも定数のシェアを再結合させることと、
再結合されたシェアに基づいてデータを伝送することと
をさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目15)
一式の乱数を生成することと、
前記一式の乱数および前記元の秘密情報に基づいて、第1の共有暗号化キーを計算することと、
前記一式の乱数および前記再結合されたシェアに基づいて、第2の共有暗号化キーを計算することと、
前記第1および第2の共有暗号化キーに基づいて、データを伝送することと
をさらに含む、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記第1および第2の共有暗号化キーを比較することと、
比較に基づいて、データを伝送するかどうかを決定することと、
決定に基づいてデータを伝送することと
をさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
キーラップに基づいて、前記秘密情報のシェアのうちの各々を暗号化することをさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目18)
前記キーラップは、ワークグループキーに基づいている、項目17に記載の方法。
(項目19)
証明機関階層を生成することであって、前記証明機関階層は、ルート証明機関を含む、ことと、
前記証明機関階層の一意のルート証明機関によって発行される証明書に基づいて、前記一式のシェアのうちの各々を暗号化することと
をさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目20)
証明機関階層を生成することであって、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含む、ことと、
前記証明機関階層の一意の小証明機関によって発行される証明書に基づいて、前記一式のシェアのうちの各々を暗号化することと
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目21)
元のデータパケットを含む移動中のデータをセキュア化するためのシステムであって、
前記システムは、処理回路を含む第1のデバイスを含み、前記処理回路は、
セキュアな通信チャネルを確立することと、
前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルの各々は、複数の一意の証明機関のうちの1つによって発行される証明書を使用して確立される、ことと、
多因子秘密共有に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することと、
前記複数のシェアの各々を、前記セキュアな通信トンネルのうちの異なる1つの確立に関連付けられたキーを使用して暗号化することと、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で伝送することと
を行うように構成されている、
システム。
(項目22)
前記処理回路は、その下で、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つが確立された、前記複数の一意の証明機関のうちの1つによって発行される前記証明書に関連付けられた前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で、前記複数の暗号化されたシェアの各々を伝送するようにさらに構成されている、項目21に記載のシステム。
(項目23)
処理回路を含む第2のデバイスをさらに含み、前記処理回路は、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの上で受信することと、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの確立に関連付けられた前記キーに基づいて復号することと、
前記多因子秘密共有に基づいて、前記一式の元のデータパケットを修復することと
を行うようにさらに構成されている、項目21に記載のシステム。
(項目24)
前記処理回路は、証明機関階層を生成するようにさらに構成され、前記証明機関階層は、一式のルート証明機関を含み、前記複数の一意の証明機関は、前記一式のルート証明機関を含む、項目21に記載のシステム。
(項目25)
前記処理回路は、証明機関階層を生成するようにさらに構成され、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含み、前記複数の一意の証明機関は、前記一式の小証明機関を含む、項目21に記載のシステム。
(項目26)
前記複数のセキュアな通信トンネルの各々は、異なる物理輸送媒体上で確立されている、項目21に記載のシステム。
(項目27)
前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記方法は、データ完全性の損失を伴わずに前記元のデータパケットを修復することをさらに含む、項目26に記載のシステム。
(項目28)
前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記複数のシェアの一部分は、前記障害を受けた物理輸送媒体上での伝送のために指定され、前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、動作可能であり、前記処理回路は、
前記少なくとも1つの動作可能な物理輸送媒体内に追加のセキュアな通信トンネルを確立することと、
前記追加のセキュアな通信トンネル上で、前記一式の障害を受けた物理輸送媒体のうちの前記少なくとも1つの上での伝送のために指定された前記複数のシェアの一部分を伝送することと
を行うようにさらに構成されている、項目27に記載のシステム。
(項目29)
前記トンネルと前記一意の証明機関との間の関連は、動的である、項目21に記載のシステム。
(項目30)
前記処理回路は、N分のM暗号分割に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することによって、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散するようにさらに構成されている、項目21に記載のシステム。
(項目31)
前記複数のシェアは、少なくとも定数の前記シェアを再結合させることによって前記シェアの少なくとも一部から修復可能である、項目30に記載のシステム。
(項目32)
前記複数のセキュアな通信トンネルは、トランスポート層セキュリティープロトコルに基づいて確立されている、項目21に記載のシステム。
(項目33)
少なくとも1つの共有暗号化キーを計算するためのシステムであって、
前記システムは、第1の処理回路を含む第1のデバイスを含み、前記第1の処理回路は、
元の秘密情報を生成することと、
一意の証明機関から公開キーを取得することと、
前記秘密情報をシェアに分散することと、
前記シェアのうちの各々を、前記一意の証明機関のうちの異なる1つの前記公開キーに少なくとも部分的に基づいて、暗号化することと
を行うように構成され、
前記シェアは、少なくとも定数のシェアを再結合させることによって前記シェアの一部から修復可能である、
システム。
(項目34)
第2の処理回路を含む第2のデバイスを含み、前記第2の処理回路は、
前記少なくとも定数のシェアを再結合させることと、
再結合されたシェアに基づいてデータを伝送することと
を行うように構成されている、
項目33に記載のシステム。
(項目35)
前記第1の処理回路は、第1組の乱数を生成するようにさらに構成され、前記第2の処理回路は、第2組の乱数を生成するようにさらに構成されている、項目34に記載のシステム。
(項目36)
前記第1の処理回路は、前記第1および第2組の乱数および前記元の秘密情報に基づいて、第1の共有暗号化キーを計算するようにさらに構成され、前記第2の処理回路は、前記第1および第2組の乱数および前記再結合されたシェアに基づいて、第2の共有暗号化キーを計算するようにさらに構成され、前記第1および第2の処理回路は、前記第1および第2の共有暗号化キーに基づいて、データを伝送するようにさらに構成されている、項目35に記載のシステム。
(項目37)
前記第1の処理回路は、
前記第1および第2の共有暗号化キーを比較することと、
比較に基づいて、データを伝送するかどうかを決定することと、
決定に基づいてデータを伝送することと
を行うようにさらに構成されている、項目36に記載のシステム。
(項目38)
前記第1の処理回路は、キーラップに基づいて、前記秘密情報のシェアのうちの各々を暗号化するようにさらに構成されている、項目33に記載のシステム。
(項目39)
前記キーラップは、ワークグループキーに基づいている、項目38に記載のシステム。
(項目40)
前記第1の処理回路は、
証明機関階層を生成することであって、前記証明機関階層は、ルート証明機関を含む、ことと、
前記証明機関階層の一意のルート証明機関によって発行される証明書に基づいて、前記一式のシェアのうちの各々を暗号化することと
を行うようにさらに構成されている、項目33に記載のシステム。
(項目41)
前記第1の処理回路は、
証明機関階層を生成することであって、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含む、ことと、
前記証明機関階層の一意の小証明機関によって発行される証明書に基づいて、前記一式のシェアのうちの各々を暗号化することと
を行うようにさらに構成されている、項目33に記載のシステム。
一実施形態によれば、各データ記憶設備D1乃至D4は、例えば、ディレクトリサーバ等の別個の独立記憶システムを備える。本発明の別の実施形態によれば、保管場所システム700は、複数の地理的に分離された独立データ記憶システムを備える。そのうちのいくつかまたは全てが有利に地理的に分離され得る、明確に異なる独立記憶設備D1乃至D4の中へ、機密データを分配することによって、保管場所システム700は、追加のセキュリティ対策とともに冗長性を提供する。例えば、一実施形態によれば、複数のデータ記憶設備D1乃至D4のうちの2つからのデータのみが、機密データを解読し、再構築するために必要とされる。したがって、信頼エンジン110の機能性に影響を及ぼすことなく、メンテナンス、システム故障、停電等により、4つのデータ記憶設備D1乃至D4のうちの2つもの設備が、動作不能になり得る。加えて、一実施形態によれば、各データ記憶設備に記憶されたデータが無作為化され、解読不可能であるため、個別データ記憶設備のセキュリティ侵害は、必ずしも機密データを損なうわけではない。また、データ記憶設備の地理的分離を有する実施形態では、複数の地理的に遠隔の設備のセキュリティ侵害は、ますます困難となる。実際に、不正従業員でさえも、必要とされる複数の独立した地理的に遠隔のデータ記憶設備を妨害するのに多大な努力を必要とする。
(主要シェア番号+バックアップシェア番号)MOD 4=第3のシェア番号である。
DATA[1:24]−分割されるデータを伴うバイトのアレイ
SHARES[0:3;1:24]−各横列がシェアのうちの1つを表す、2次元アレイ
RANDOM[1:24]−0から3の範囲のアレイ乱数
S1=1;
S2=1;
S3=1;
S4=1;
For J = 1 to 24 do
Begin
IF RANDOM[J[ ==0 then
Begin
SHARES[1,S1] = DATA [J];
S1 = S1 + 1;
End
ELSE IF RANDOM[J[ ==1 then
Begin
SHARES[2,S2] = DATA [J];
S2 = S2 + 1;
END
ELSE IF RANDOM[J[ ==2 then
Begin
Shares[3,S3] = DATA [J];
S3 = S3 + 1;
End
Else begin
Shares[4,S4] = DATA [J];
S4 = S4 + 1;
End;
END;
本明細書で説明される暗号分割RAID過程を行うソースコードの一実施形態の実施例は、以下である。
0 XOR 0=0
0 XOR 1=1
1 XOR 0=1
1 XOR 1=0
この過程の実施例は、分割されるnバイトの秘密s(またはデータセット)について本明細書で説明される。過程は、nバイトの乱数値aを生成し、次いで、以下を設定する。
b=a XOR s
以下の方程式を介して「s」を導出できることに留意されたい。
s=a XOR b
値aおよびbは、シェアまたは部分と呼ばれ、別個の保管場所に配置される。いったん秘密sが2つ以上のシェアに分割されると、セキュアな方式で破棄される。
SD1=S1 XOR K1、
SD2=S2 XOR K2、
SD3=S3 XOR K3、
SDn=Sn XOR Knである。
保管場所1:SD1,Kn
保管場所2:SD2,K1
保管場所3:SD3,K2
保管場所n:SDn,K3
加えて、各シェアには、元のセッション暗号化キーK5を回収するために必要とされる情報が付加され得る。したがって、本明細書で説明されるキー管理の実施例では、元のセッションマスターキーは、インストール依存パーサマスターキー(TID1、TID2、TID3、TIDn)のコンテンツに従って、「n」個のシェアに分割されるトランザクションIDによって参照される。
保管場所1:SD1,Kn,TID1
保管場所2:SD2,K1,TID2
保管場所3:SD3,K2,TID3
保管場所n:SDn,K3,TIDn
本明細書で説明される、組み込まれたセッションキーの実施例では、セッションマスターキーは、インストール依存パーサマスターキー(SK1、SK2、SK3、SKn)のコンテンツに従って、「n」個のシェアに分割される。
保管場所1:SD1,Kn,SK1
保管場所2:SD2,K1,SK2
保管場所3:SD3,K2,SK3
保管場所n:SDn,K3,SKn
4つ全てのシェアが回収されない限り、この実施例に従ってデータを再構築することはできない。たとえ4つ全てのシェアが捕捉されても、セッションマスターキーおよびパーサマスターキーにアクセスせずに、元の情報を再構築または回復するという可能性はない。
ストリーム暗号RS1分割技法は、本明細書で説明されるOTP分割技法と非常に類似している。nバイトの乱数値の代わりに、n’=min(n,16)バイトの乱数値が生成され、RS1ストリーム暗号アルゴリズムに入力するために使用される。RS1ストリーム暗号アルゴリズムの利点は、擬似乱数のキーがはるかに小さいシード数から生成されることである。RS1ストリーム暗号暗号化の実行の速度も、セキュリティを損なわずに、当技術分野で周知のTriple DES暗号化の速度の約10倍と評価されている。RS1ストリーム暗号アルゴリズムは、当技術分野で周知であり、XOR関数で使用されるキーを生成するために使用され得る。RS1ストリーム暗号アルゴリズムは、RSA Security, IncのRC4TMストリーム暗号アルゴリズム等の他の市販のストリーム暗号アルゴリズムとともに相互運用可能であり、本発明の方法で使用するために好適である。
SD1=S1 XOR E(K1)
SD2=S2 XOR E(K2)
SD3=S3 XOR E(K3)
SDn=Sn XOR E(Kn)
式中、E(K1)乃至E(Kn)は、K1乃至Knによって入力されるRS1ストリーム暗号アルゴリズムからの出力の最初のnバイトである。ここで、シェアは本明細書で説明されるようにデータ保管場所の中へ配置されている。
本発明の一実施形態では、データセキュア化方法は、暗号化動作に3組のキーを使用する。各組のキーは、インストールに基づいて、個々のキー記憶、回収、セキュリティ、および復旧オプションを有し得る。使用され得るキーは、以下を含むが、それらに限定されない。
このキーは、セキュアなデータパーサのインストールに関連付けられる個別キーである。これは、セキュアなデータパーサが配備されているサーバ上にインストールされている。例えば、スマートカード、別個のハードウェアキー記憶、標準キー記憶、カスタムキー記憶、またはセキュア化されたデータベーステーブル内を含むが、それらに限定されない、このキーをセキュア化するために好適な種々のオプションがある。
セッションマスターキーは、データがセキュア化される度に生成され得る。セッションマスターキーは、解析および分割動作の前にデータを暗号化するために使用される。それはまた、暗号化されたデータを解析する手段として組み込まれ得る(セッションマスターキーが解析されたデータに組み込まれていない場合)。セッションマスターキーは、例えば、標準キー記憶、カスタムキー記憶、別個のデータベーステーブルを含むが、それらに限定されない種々の方式でセキュア化されるか、または暗号化されたシェア内にセキュア化され得る。
作成されるデータセットの各シェアまたは部分について、シェアをさらに暗号化するように、個別シェア暗号化キーが生成され得る。シェア暗号化キーは、暗号化されたシェアとは異なるシェアに記憶され得る。
このキーは、セキュアなデータパーサのインストールに関連付けられる個別キーである。これは、セキュアなデータパーサが配備されているサーバ上にインストールされている。例えば、スマートカード、別個のハードウェアキー記憶、標準キー記憶、カスタムキー記憶、またはセキュア化されたデータベーステーブル内を含むが、それらに限定されない、このキーをセキュア化するために好適な種々のオプションがある。
セッションマスターキーは、データがセキュア化される度に生成され得る。セッションマスターキーは、中間キーを導出するためのパーサマスターキーと併せて使用される。セッションマスターキーは、例えば、標準キー記憶、カスタムキー記憶、別個のデータベーステーブルを含むが、それらに限定されない種々の方式でセキュア化されるか、または暗号化されたシェア内にセキュア化され得る。
中間キーは、データがセキュア化される度に生成され得る。中間キーは、解析および分割動作の前にデータを暗号化するために使用される。それはまた、暗号化されたデータを解析する手段として組み込まれ得る。
作成されるデータセットの各シェアまたは部分について、シェアをさらに暗号化するように、個別シェア暗号化キーが生成され得る。シェア暗号化キーは、暗号化されたシェアとは異なるシェアに記憶され得る。
本発明のデータセキュア化方法およびコンピュータシステムはまた、例えば、企業、オフィス、政府機関、または機密データが作成、処理、または記憶される任意の設定で使用される、ワークグループ、プロジェクト、個別PC/ラップトップ、および任意の他のプラットフォームによってデータをセキュア化するのに有用である。本発明は、政府機関全体にわたって、あるいは州または連邦レベルでの政府間での実装のために、米国政府等の組織によって追求されていることが知られている、データをセキュア化する方法およびコンピュータシステムを提供する。
ステップ3610で以前に暗号化されたデータを使用して、データは、最終的に所定数のシェアに分割され得る。分割アルゴリズムがキーを必要とする場合、暗号でセキュアな擬似乱数発生器を使用して、分割暗号化キーがステップ3612で生成され得る。分割暗号化キーは、随意で、ステップ3615で耐故障性を伴う所定数のシェアにキー分割される前に、All or Nothing Transform(AoNT)を使用して、ステップ3614で変換分割キーに変換され得る。次いで、データは、ステップ3616で所定数のシェアに分割され得る。総数よりも少ないシェアからのデータの再生を可能にするために、耐故障スキームがステップ3617で使用され得る。いったんシェアが作成されると、認証/完全性情報がステップ3618でシェアに埋め込まれ得る。各シェアは、随意で、ステップ3619で事後暗号化され得る。
いくつかの実施形態では、ユーザまたは外部システムによって提供される暗号化キーを使用して、入力データが暗号化され得る。外部キーがステップ3611で提供される。例えば、キーは、外部キー記憶から提供され得る。分割アルゴリズムがキーを必要とする場合、暗号でセキュアな擬似乱数発生器を使用して、分割暗号化キーがステップ3612で生成され得る。分割キーは、随意で、ステップ3615で耐故障性を伴う所定数のシェアにキー分割される前に、All or Nothing Transform(AoNT)を使用して、ステップ3614で変換分割暗号化キーに変換され得る。次いで、データは、ステップ3616で所定数のシェアに分割される。総数よりも少ないシェアからのデータの再生を可能にするために、耐故障スキームがステップ3617で使用され得る。いったんシェアが作成されると、認証/完全性情報がステップ3618でシェアに埋め込まれ得る。各シェアは、随意で、ステップ3619で事後暗号化され得る。
いくつかの実施形態では、データを変換するように、暗号でセキュアな擬似乱数発生器を使用して、暗号化キーがステップ3612で生成され得る。生成された暗号化キーを使用したデータの暗号化は、ステップ3613で発生し得る。暗号化キーは、随意で、All or Nothing Transform(AoNT)を使用して、ステップ3614で変換暗号化キーに変換され得る。次いで、変換暗号化キーおよび/または生成された暗号化キーは、ステップ3615で耐故障性を伴う所定数のシェアに分割され得る。分割アルゴリズムがキーを必要とする場合、暗号でセキュアな擬似乱数発生器を使用した、分割暗号化キーの生成が、ステップ3612で発生し得る。分割キーは、随意で、ステップ3615で耐故障性を伴う所定数のシェアにキー分割される前に、All or Nothing Transform(AoNT)を使用して、ステップ3614で変換分割暗号化キーに変換され得る。次いで、データは、ステップ3616で所定数のシェアに分割され得る。総数よりも少ないシェアからのデータの再生を可能にするために、耐故障スキームがステップ3617で使用され得る。いったんシェアが作成されると、認証/完全性情報がステップ3618でシェアに埋め込まれる。次いで、各シェアは、随意で、ステップ3619で事後暗号化され得る。
いくつかの実施形態では、データは、所定数のシェアに分割され得る。分割アルゴリズムがキーを必要とする場合、暗号でセキュアな擬似乱数発生器を使用した、分割暗号化キーの生成が、ステップ3612で発生し得る。分割キーは、随意で、ステップ3615で耐故障性を伴う所定数のシェアにキー分割される前に、All or Nothing Transform(AoNT)を使用して、ステップ3614で変換分割キーに変換され得る。次いで、データは、ステップ3616で分割され得る。総数よりも少ないシェアからのデータの再生を可能にするために、耐故障スキームがステップ3617で使用され得る。いったんシェアが作成されると、認証/完全性情報がステップ3618でシェアに埋め込まれ得る。各シェアは、随意で、ステップ3619で事後暗号化され得る。
ハードウェアベースのソリューションは、概して、暗号化システムにおける暗号化/復号キーのセキュリティの最強の保証を提供する。ハードウェアベースのキー記憶ソリューションの実施例は、携帯用デバイス(例えば、スマートカード/ドングル)または非携帯用キー記憶周辺機器にキーを記憶する、改ざん防止キートークンデバイスを含む。これらのデバイスは、未承認の当事者によるキー材料の容易な複製を防止するように設計されている。キーは、信頼できる機関によって生成されてユーザに分配され、またはハードウェア内で生成され得る。加えて、多くのキー記憶システムは、キーの使用が物理的オブジェクト(トークン)およびパスフレーズまたは生体測定の両方へのアクセスを必要とする、多因子認証を提供する。
専用ハードウェアベースの記憶が、高セキュリティ配備または用途に望ましいことがある一方で、他の配備は、ローカルハードウェア(例えば、ディスク、RAM、またはUSBドライブ等の不揮発性RAM記憶)の上に直接キーを記憶することを選択し得る。これは、内部攻撃者に対して、または攻撃者が暗号化マシンに直接アクセスすることができるインスタンスにおいて、より低いレベルの保護を提供する。
CertCA=PubCA,SigPri−CA(PubCA) (1)
両方のデバイスは、方程式(1)による証明機関の証明書CertCA、秘密キー(PriDev1,PriDev2)、および証明機関によって署名される証明書を受信する。
CertDev1=PubDev1,SigPri−CA(PubDev1) (2)
CertDev2=PubDev2,SigPri−CA(PubDev2) (3)
通信が始まると、デバイスは、方程式(2)および(3)におけるそれぞれの証明書を交換し、証明機関の公開キーを使用して、これらの証明書の真正性を検証する。例えば、第1のデバイスは、検証関数Verify(CertDev2,PubCA)を実行することによって検証を行い、第2のデバイスは、検証関数Verify(CertDev1,PubCA)を実行することによって検証を行い得る。両方のデバイスが交換された公開キーの証明機関の署名に満足した場合、第1のデバイスは、第2のデバイスの公開キーを使用して、第2のデバイスの対称暗号化キー材料を送信する。第1のデバイスは、デジタル署名挑戦を行うことによって、それらの証明書に対応する秘密キーの知識を証明する。いったん第1のデバイスが、それらの証明書に対応する秘密キーの知識を証明すると、第1のデバイスおよび第2のデバイスは、セキュアにメッセージを交換し得る。
Claims (37)
- 元のデータパケットを含む移動中のデータをセキュア化する方法であって、前記方法は、1つ以上のプロセッサを備えるコンピュータシステムにより実行され、前記方法は、
セキュアな通信チャネルを確立することと、
前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルは、複数の一意の証明機関によって発行される証明書を使用して確立される、ことと、
多因子秘密共有に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することと、
前記複数のシェアの各々を、前記セキュアな通信トンネルのうちの異なる1つの確立に関連付けられたキーを使用して暗号化することと、
前記複数の暗号化されたシェアを、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つ以上の上で伝送することと
を含む、方法。 - 前記複数の暗号化されたシェアを伝送することは、それぞれの暗号化されたシェアを暗号化するために使用されたキーを使用して確立されたセキュアな通信トンネル上で各暗号化されたシェアを伝送することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの上で受信することと、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの確立に関連付けられた前記キーに基づいて復号することと、
前記多因子秘密共有に基づいて、前記元のデータパケットを修復することと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 証明機関階層を生成することをさらに含み、前記証明機関階層は、一式のルート証明機関を備え、前記複数の一意の証明機関は、前記一式のルート証明機関を含む、請求項1に記載の方法。
- 証明機関階層を生成することをさらに含み、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含み、前記複数の一意の証明機関は、前記一式の小証明機関を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のセキュアな通信トンネルの各々は、異なる物理輸送媒体上で確立されている、請求項1に記載の方法。
- 前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記方法はデータ完全性の損失を伴わずに前記元のデータパケットを修復することをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記複数のシェアの一部分は、前記障害を受けた物理輸送媒体上での伝送のために指定され、前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、動作可能であり、前記方法は、
前記少なくとも1つの動作可能な物理輸送媒体内に追加のセキュアな通信トンネルを確立することと、
前記追加のセキュアな通信トンネル上で、前記障害を受けた物理輸送媒体上での伝送のために指定された前記複数のシェアの一部分を伝送することと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記トンネルと前記一意の証明機関との間の関連は、動的である、請求項1に記載の方法。
- 前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することは、N分のM暗号分割に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のシェアは、少なくとも定数の前記シェアを再結合させることによって前記シェアの少なくとも一部から修復可能である、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のセキュアな通信トンネルは、トランスポート層セキュリティープロトコルに基づいて確立されている、請求項1に記載の方法。
- 証明機関階層を生成することであって、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含む、ことと、
前記証明機関階層の一意の小証明機関によって発行される証明書に基づいて、前記複数のシェアのうちの各々を暗号化することと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記複数の暗号化されたシェアを伝送することは、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの同じ1つの上で前記複数のシェアのうちの2つ以上を伝送することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の暗号化されたシェアを伝送することは、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で前記複数のシェアの各々を伝送することを含み、各シェアは、それぞれのシェアを暗号化するために使用されたキーに対応するトンネルとは異なるセキュアな通信トンネル上で伝送される、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の暗号化されたシェアを伝送することは、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの異なる1つの上で前記複数の暗号化されたシェアの各々を伝送することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の暗号化されたシェアを伝送することは、前記複数のセキュアな通信トンネル上で前記複数のシェアを伝送することを含み、前記複数の暗号化されたシェアのうちの少なくとも2つは、同じトンネル上で伝送される、請求項1に記載の方法。
- 前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルは、複数の一意の証明機関によって発行される証明書を使用して確立される、ことは、前記セキュアな通信トンネルの各々を確立するために前記証明機関のうちの異なる1つを使用して前記複数のセキュアな通信トンネルを確立することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルは、複数の一意の証明機関によって発行される証明書を使用して確立される、ことは、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの少なくとも2つ、ただし全部より少ない数を確立するために前記証明書のうちの同じ1つを使用して前記複数のセキュアな通信トンネルを確立することを含む、請求項1に記載の方法。
- 元のデータパケットを含む移動中のデータをセキュア化するためのシステムであって、
前記システムは、処理回路を含む第1のデバイスを含み、前記処理回路は、
セキュアな通信チャネルを確立することと、
前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルは、複数の一意の証明機関によって発行される証明書を使用して確立される、ことと、
多因子秘密共有に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することと、
前記複数のシェアの各々を、前記セキュアな通信トンネルのうちの異なる1つの確立に関連付けられたキーを使用して暗号化することと、
前記複数の暗号化されたシェアを、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つ以上の上で伝送することと
を行うように構成されている、
システム。 - 前記処理回路は、それぞれのシェアを暗号化するために使用されたキーを使用して確立されたセキュアな通信トンネル上で各暗号化されたシェアを伝送することによって前記複数の暗号化されたシェアを伝送するように構成されている、請求項20に記載のシステム。
- 処理回路を含む第2のデバイスをさらに含み、前記処理回路は、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの上で受信することと、
前記複数の暗号化されたシェアの各々を、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちのそれぞれの1つの確立に関連付けられた前記キーに基づいて復号することと、
前記多因子秘密共有に基づいて、前記元のデータパケットを修復することと
を行うようにさらに構成されている、請求項20に記載のシステム。 - 前記処理回路は、証明機関階層を生成するようにさらに構成され、前記証明機関階層は、一式のルート証明機関を含み、前記複数の一意の証明機関は、前記一式のルート証明機関を含む、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、証明機関階層を生成するようにさらに構成され、前記証明機関階層は、一式の小証明機関を含み、前記複数の一意の証明機関は、前記一式の小証明機関を含む、請求項20に記載のシステム。
- 前記複数のセキュアな通信トンネルの各々は、異なる物理輸送媒体上で確立されている、請求項20に記載のシステム。
- 前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記方法は、データ完全性の損失を伴わずに前記元のデータパケットを修復することをさらに含む、請求項25に記載のシステム。
- 前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、ネットワーク障害を体験し、前記複数のシェアの一部分は、前記障害を受けた物理輸送媒体上での伝送のために指定され、前記物理輸送媒体のうちの少なくとも1つは、動作可能であり、前記処理回路は、
前記少なくとも1つの動作可能な物理輸送媒体内に追加のセキュアな通信トンネルを確立することと、
前記追加のセキュアな通信トンネル上で、前記障害を受けた物理輸送媒体上での伝送のために指定された前記複数のシェアの一部分を伝送することと
を行うようにさらに構成されている、請求項26に記載のシステム。 - 前記トンネルと前記一意の証明機関との間の関連は、動的である、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、N分のM暗号分割に基づいて、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散することによって、前記元のデータパケットのうちの各々を複数のシェアに分散するようにさらに構成されている、請求項20に記載のシステム。
- 前記複数のシェアは、少なくとも定数の前記シェアを再結合させることによって前記シェアの少なくとも一部から修復可能である、請求項29に記載のシステム。
- 前記複数のセキュアな通信トンネルは、トランスポート層セキュリティープロトコルに基づいて確立されている、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で前記複数のシェアを伝送することによって前記複数の暗号化されたシェアを伝送するようにさらに構成されている、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの1つの上で前記複数のシェアの各々を伝送することによって前記複数の暗号化されたシェアを伝送するようにさらに構成され、各シェアは、それぞれのシェアを暗号化するために使用されたキーに対応するトンネルとは異なるセキュアな通信トンネル上で伝送される、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの異なる1つの上で前記複数のシェアの各々を伝送することによって前記複数の暗号化されたシェアを伝送するようにさらに構成されている、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、前記複数のセキュアな通信トンネル上で前記複数のシェアを伝送することによって前記複数の暗号化されたシェアを伝送するようにさらに構成され、前記複数の暗号化されたシェアのうちの少なくとも2つは、同じトンネル上で伝送される、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルは、前記セキュアな通信トンネルの各々を確立するために前記証明機関のうちの異なる1つを使用して前記複数のセキュアな通信トンネルを確立することによって、複数の一意の証明機関によって発行される証明書を使用して確立される、ことを実行するようにさらに構成される、請求項20に記載のシステム。
- 前記処理回路は、前記セキュアな通信チャネル内で複数のセキュアな通信トンネルを確立することであって、前記複数のセキュアな通信トンネルは、前記複数のセキュアな通信トンネルのうちの少なくとも2つ、ただし全部より少ない数を確立するために前記証明書のうちの同じ1つを使用して前記複数のセキュアな通信トンネルを確立することによって、複数の一意の証明機関によって発行される証明書を使用して確立される、ことを実行するようにさらに構成される、請求項20に記載のシステム。
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