JP6357405B2 - 暗号化処理装置、暗号化処理システムおよび暗号化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、暗号化処理装置に関する。

特許文献１には、「グループに属するメンバに操作されるクライアント装置に通信可能なファイル共有装置及び再暗号化装置を備えた再暗号化システムであって、前記ファイル共有装置は、前記グループの公開鍵に基づいてファイルが暗号化されてなる第１暗号化ファイルを記憶するファイル記憶手段と、前記メンバを識別するメンバＩＤ及び前記第１暗号化ファイルのファイル名を含むファイル要求を前記クライアント装置から受けると、前記ファイル要求内のファイル名に基づいて前記ファイル記憶手段から前記第１暗号化ファイルを取得する手段と、前記取得した第１暗号化ファイル及び前記ファイル要求内のメンバＩＤを含む再暗号化要求を前記再暗号化装置に送信する手段と、前記メンバＩＤの公開鍵に基づいて前記ファイルが暗号化されてなる第２暗号化ファイルを前記再暗号化装置から受けると、当該第２暗号化ファイルを前記クライアント装置に送信する手段とを備え、前記再暗号化装置は、前記メンバを識別するメンバＩＤと、前記第１暗号化ファイルを復号せずに前記第２暗号化ファイルに再暗号化するための再暗号化鍵とを関連付けて記憶する再暗号化鍵記憶手段と、前記再暗号化要求を前記ファイル共有装置から受けると、当該再暗号化要求内のメンバＩＤに基づいて前記再暗号化鍵記憶手段から前記再暗号化鍵を取得する手段と、前記取得した再暗号化鍵に基づいて、前記再暗号化要求内の第１暗号化ファイルを前記第２暗号化ファイルに再暗号化する手段と、前記再暗号化により得られた第２暗号化ファイルを前記ファイル共有装置に送信する手段とを備え、前記クライアント装置は、前記ファイル共有装置から受けた第２暗号化ファイルを前記メンバの公開鍵に対応する秘密鍵に基づいて復号することにより、前記ファイルを得ることを特徴とする再暗号化システム」との記載がある。

特開２０１３−１０１２６０号公報

上記技術においては、ファイルの送信側のクライアント装置では、ファイルを送信しようとするグループごとに設定されたグループ鍵を用いて暗号化してファイル共有装置へファイルを送信するが、送信しようとするグループの数だけグループ鍵を管理する必要が有り、クライアント装置における鍵管理が複雑化してしまうおそれがある。

本発明の目的は、十分なセキュリティを実現しつつクライアント装置の負荷をより抑える暗号化処理を実現する技術を提供することにある。

上記
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明に係る暗号化処理装置は、情報の送信元を特定する情報と、当該情報の送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵を所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理に用いる保存時変換鍵と、を対応付けた保存時付替鍵情報と、情報の受信先を特定する情報と、上記所定の保存用暗号鍵を上記情報の受信先に対応付けられた暗号鍵へと付け替える処理に用いる読出時変換鍵と、を対応付けた読出時付替鍵情報と、を記憶する記憶部と、上記送信元から上記暗号鍵により暗号化された情報を受け付ける暗号情報入力処理部と、上記暗号鍵により暗号化された情報について、上記送信元に応じた上記保存時変換鍵を用いて上記所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理と、上記所定の保存用暗号鍵へと付け替えられた上記情報について、上記受信先に応じた上記読出時変換鍵を用いて上記受信先に応じた暗号鍵へと付け替える処理と、を行う暗号鍵付替部と、を備える。

本発明によると、十分なセキュリティを実現しつつクライアント装置の負荷をより抑える暗号化処理を実現することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第一の実施形態に係る暗号化処理システムの概念モデルを示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る暗号化処理システムの全体構成を示す図である。 保存時付替鍵情報記憶部の構成例を示す図である。 読出時付替鍵情報記憶部の構成例を示す図である。 暗号化処理装置のハードウェア構成を示す図である。 送信側情報処理装置の暗号化処理の流れを示す図である。 送信側情報処理装置の暗号化処理のデータ図を示す図である。 暗号化処理装置の保存時鍵付替処理の流れを示す図である。 暗号化処理装置の読出時鍵付替処理の流れを示す図である。 暗号化処理装置の鍵付替処理におけるデータ図を示す図である。 受信側情報処理装置の復号化処理の流れを示す図である。 受信側情報処理装置の復号化処理のデータ図を示す図である。 第二の実施形態に係る暗号化処理システムの概要の構成を示す図である。 第二の実施形態に係る保存時付替鍵情報記憶部の構成例を示す図である。 第二の実施形態に係る読出時付替鍵情報記憶部の構成例を示す図である。 第二の実施形態に係る鍵付替処理におけるデータ図を示す図である。

以下に、本発明に係る暗号化処理システム１について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る暗号化処理システム１の第一の実施形態に係る概念モデルを示す図である。暗号化処理システム１は、暗号化処理装置１００と、暗号化処理装置１００とネットワークを介して通信可能な送信側情報処理装置２００と、暗号化処理装置１００とネットワークを介して通信可能な受信側情報処理装置３００と、を含む。受信側情報処理装置３００は、一台に限られるものではなく複数台であってもよい。また、送信側情報処理装置２００から送信された情報は、暗号化処理装置１００を経由して複数の受信側情報処理装置３００（図１においては、受信側情報処理装置３００Ｎも含まれる）に受け渡される。また、受信側情報処理装置３００は、役割として情報を受信する役割を担う場合に限られるものではなく、情報を送信する場合には送信側情報処理装置２００として動作可能である。

送信側情報処理装置２００は、送信するデータＭを、乱数を用いた暗号鍵により共通鍵暗号方式を用いて暗号化する。そして、送信側情報処理装置２００は、データＭを暗号化した際の暗号鍵を含めた情報を、送信側情報処理装置２００に固有の暗号鍵を用いて共有鍵暗号化方式で暗号化し、暗号化処理装置１００へ当該暗号化した送信するデータＭとともに送信先を指定して送信する。

暗号化処理装置１００は、送信側情報処理装置２００からデータを受信すると、当該データに関して鍵付け替え再暗号化処理を行い、ストレージ等に再暗号化された当該データを保存する。また、暗号化処理装置１００は、受信側情報処理装置３００から受信要求を受け付けたタイミングあるいは所定のタイミングで、ストレージ等に再暗号化された当該データを読出し、送信先の受信側情報処理装置３００ごとに鍵付け替え再暗号化処理を行う。そして、暗号化処理装置１００は、当該データをそれぞれ送信先に指定された受信側情報処理装置３００に送信する。

受信側情報処理装置３００は、受信した情報から、暗号化された鍵情報と暗号文Ｃとを取り出し、暗号化された鍵情報に対して受信側情報処理装置３００に固有の暗号鍵を用いて共有鍵暗号化方式に則り復号化処理を行い、データＭを暗号化した際に用いられた暗号鍵を取り出す。そして、受信側情報処理装置３００は、暗号文Ｃを、取り出した暗号鍵により共通鍵暗号方式に則り復号化処理する。そして、受信側情報処理装置３００は、暗号文Ｃを復号化処理した結果得られるデータＭを取得する。

以上が、本発明に係る暗号化処理システム１の概念モデルである。この概念モデルを具体的に適用した暗号化処理システム１の構成について、以下説明を行う。

図２は、本発明に係る暗号化処理システム１の全体構成を示す図である。暗号化処理システム１には、暗号化処理装置１００と、送信側情報処理装置２００と、受信側情報処理装置３００と、が含まれ、暗号化処理装置１００と、送信側情報処理装置２００と、受信側情報処理装置３００とは、インターネットあるいはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク５０と接続して互いに他の装置と通信することが可能である。暗号化処理装置１００は、制御部１２０と、記憶部１３０と、通信部１４０と、を含んで構成される。また、送信側情報処理装置２００は、制御部２２０と、記憶部２３０と、通信部２４０と、を含んで構成される。同様に、受信側情報処理装置３００は、制御部３２０と、記憶部３３０と、通信部３４０と、を含んで構成される。

暗号化処理装置１００の記憶部１３０には、保存時付替鍵情報記憶部１３１と、読出時付替鍵情報記憶部１３２と、暗号文記憶部１３３と、が含まれる。

図３は、保存時付替鍵情報記憶部１３１の構成例を示す図である。保存時付替鍵情報記憶部１３１には、情報の送信元となる装置を特定する送信元１３１ａと、送信元が送信した情報を暗号文記憶部１３３に記憶させる際に付け替えるための変換鍵１３１ｂと、が対応付けられた情報が複数記憶される。例えば、送信元１３１ａとしての「Ａ」と、変換鍵１３１ｂとしての「ｋｅｙＡ−＞ｋｅｙＳ」と、が対応付けられている。これはすなわち、送信元「Ａ」から送信された情報は、暗号鍵を「ｋｅｙＡ」に代えて、暗号化処理装置１００に固有の「ｋｅｙＳ」に付け替えて保存する場合に用いられる対応付けの情報として予め記憶されているものである。いいかえると、保存時付替鍵情報記憶部１３１は、情報の送信元を特定する情報と、当該情報の送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵を所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理に用いる保存時変換鍵と、を対応付けた保存時付替鍵情報を格納する記憶部である。

図４は、読出時付替鍵情報記憶部１３２の構成例を示す図である。読出時付替鍵情報記憶部１３２には、情報の受信先となる装置を特定する受信先１３２ａと、暗号文記憶部１３３に記憶された送信元が送信した情報を受信先１３２ａが復号可能な暗号鍵に付け替えるための変換鍵１３２ｂと、が対応付けられた情報が複数記憶される。例えば、受信先１３２ａとしての「Ｂ」と、変換鍵１３２ｂとしての「ｋｅｙＳ−＞ｋｅｙＢ」と、が対応付けられている。これはすなわち、受信先「Ｂ」により受信される情報は、暗号化処理装置１００に固有の暗号鍵「ｋｅｙＳ」に代えて、受信先「Ｂ」に固有の暗号鍵「ｋｅｙＢ」に付け替えて読み出される場合に用いられる対応付けの情報として予め記憶されているものである。いいかえると、読出時付替鍵情報記憶部１３２は、情報の受信先を特定する情報と、所定の保存用暗号鍵を情報の受信先に対応付けられた暗号鍵へと付け替える処理に用いる読出時の変換鍵と、を対応付けた読出時付替鍵情報を格納する記憶部であるといえる。

暗号文記憶部１３３には、暗号化処理装置１００に固有の暗号鍵「ｋｅｙＳ」により暗号化された暗号文が送信元および受信先を特定可能に格納される。

図２の説明に戻る。制御部１２０には、暗号情報入力処理部１２１と、暗号鍵付替部１２２と、保存時付替鍵特定部１２３と、読出時付替鍵特定部１２４と、暗号情報出力処理部１２５と、が含まれる。

暗号情報入力処理部１２１は、送信側情報処理装置２００から送信された暗号化された情報である暗号情報の入力を受け付ける。また、暗号情報入力処理部１２１は、受け付けた暗号情報について、暗号鍵付替部１２２に暗号鍵の付け替えを行わせ、暗号鍵を付替えられた暗号情報を暗号文記憶部１３３へ保存する。

暗号鍵付替部１２２は、暗号鍵により暗号化された暗号情報について、暗号鍵の付け替えを行う。また、暗号鍵付替部１２２は、暗号情報の保存時には保存時付替鍵特定部１２３に保存時付替鍵を特定させて暗号鍵を付け替える。また、暗号鍵付替部１２２は、暗号情報の読出時には読出時付替鍵特定部１２４に読出時付替鍵を特定させて暗号鍵を付け替える。

保存時付替鍵特定部１２３は、暗号情報の保存時に暗号鍵を付替えるための変換鍵を特定する。具体的には、暗号情報の保存時に、送信元に応じて暗号化処理装置１００に固有の暗号鍵へと付け替えるための変換鍵の情報を保存時付替鍵情報記憶部１３１を参照して得る。

読出時付替鍵特定部１２４は、暗号情報の読出時に暗号鍵を付替えるための変換鍵を特定する。具体的には、暗号情報の読出時に、受信先に応じて暗号化処理装置１００に固有の暗号鍵から受信側情報処理装置３００に固有の暗号鍵へと付け替えるための変換鍵の情報を読出時付替鍵情報記憶部１３２を参照して得る。

暗号情報出力処理部１２５は、受信先に応じて暗号鍵を付け替えた暗号情報について、受信先である受信側情報処理装置３００へ送信する。

通信部１４０は、インターネットあるいはＬＡＮ等のネットワーク５０を介して、他の装置との間の通信を行う。

なお、記憶部１３０は、ネットワーク５０を介して接続される他の装置に設けられ、制御部１２０は通信部１４０を介して記憶部１３０が格納する情報にアクセスするものであってもよい。

送信側情報処理装置２００の記憶部２３０には、共通鍵記憶部２３１が含まれる。共通鍵記憶部２３１には、送信側情報処理装置２００に固有の暗号鍵の情報が格納される。当該暗号鍵は、暗号および復号に共通する暗号鍵を用いる共通鍵方式における暗号鍵として管理され、使用される。

制御部２２０には、乱数生成部２２１と、共通鍵暗号処理部２２２と、鍵情報暗号処理部２２３と、マージ処理部２２４と、暗号情報出力部２２５と、が含まれる。

乱数生成部２２１は、乱数を生成する。本実施形態においては、乱数生成部２２１は、暗号化を行う対象である元の情報に対して、暗号化を行う際に用いる共通鍵となる乱数（擬似乱数であってもよいが、真正性の高い乱数であることが望ましい。）を生成する。

共通鍵暗号処理部２２２は、共通鍵暗号方式を適用して所定の情報を所定の暗号鍵により暗号化する。以降、当該処理により暗号化された所定の情報を、暗号メッセージと称呼する。本実施形態においては、共通鍵暗号処理部２２２は、暗号化を行う対象である元の情報を、乱数生成部２２１により生成された乱数（以降、「セッション鍵」と称呼）を暗号鍵として、共通鍵暗号方式により暗号化させる。

鍵情報暗号処理部２２３は、セッション鍵に対して、共通鍵記憶部２３１に格納された送信側情報処理装置２００に固有の共通鍵を用いて、再暗号可能な共通鍵暗号方式により暗号化を行う。

マージ処理部２２４は、鍵情報暗号処理部２２３により暗号化されたセッション鍵と、共通鍵暗号処理部２２２により暗号化された暗号メッセージと、を併合させる。

暗号情報出力部２２５は、マージ処理部２２４により併合された暗号化した鍵情報と、暗号メッセージと、を含む情報を暗号情報として暗号化処理装置１００へ出力する。

通信部２４０は、インターネットあるいはＬＡＮ等のネットワーク５０を介して、他の装置との間の通信を行う。

受信側情報処理装置３００の記憶部３３０には、共通鍵記憶部３３１が含まれる。共通鍵記憶部３３１には、受信側情報処理装置３００に固有の暗号鍵の情報が格納される。当該暗号鍵は、暗号および復号に共通する暗号鍵を用いる共通鍵方式における暗号鍵として管理され、使用される。

制御部３２０には、暗号情報要求部３２１と、鍵情報抽出処理部３２２と、鍵情報復号処理部３２３と、共通鍵復号処理部３２４と、が含まれる。

暗号情報要求部３２１は、送信側情報処理装置２００から送信された暗号情報の取得を暗号化処理装置１００に要求する。

鍵情報抽出処理部３２２は、受信した暗号情報のうち、所定の部位を読み出すことで、暗号化されたセッション鍵の情報を抽出する。

鍵情報復号処理部３２３は、抽出したセッション鍵の情報に対して、共通鍵記憶部３３１に格納された受信側情報処理装置３００に固有の共通鍵を用いて、共通鍵暗号方式による復号処理を行い、暗号メッセージを復号するのに用いるセッション鍵を得る。

共通鍵復号処理部３２４は、受信した暗号メッセージを読み出し、鍵情報復号処理部３２３により得たセッション鍵を用いて、復号させる。

通信部３４０は、インターネットあるいはＬＡＮ等のネットワーク５０を介して、他の装置との間の通信を行う。

なお、受信側情報処理装置３００が送信側情報処理装置２００と同様の制御部をさらに備えるようにしてもよいし、送信側情報処理装置２００が受信側情報処理装置３００と同様の制御部を備えるようにしてもよい。すなわち、暗号情報を送信する役割を担う側が送信側情報処理装置２００であり、暗号情報を受信する役割を担う側が受信側情報処理装置３００であるといえる。

図５は、暗号化処理装置１００のハードウェア構成を示す図である。暗号化処理装置１００は、典型的にはサーバー装置であるが、これに限らず、パーソナルコンピューター装置、スマートフォン、携帯電話端末あるいはタブレット、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の電子情報端末であってもよい。また、暗号化処理装置１００は、ネットワーク５０に対して直接アクセスするのではなく、携帯電話キャリア等の回線交換による通信網、あるいはデータ伝送用の無線通信網等を介してアクセスするものであってもよい。

暗号化処理装置１００は、ＣＰＵ等の演算装置１１１と、メモリ等の主記憶装置１１２と、ハードディスク（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の外部記憶装置１１３と、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の可搬記憶媒体１１４Ｄに対して電子データの読み書きを行う読取装置１１４と、キーボードやマウス等の入力装置１１５と、ディスプレイやプリンタ等の出力装置１１６と、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等の通信装置１１７と、これらをつなぐバスと、を含んで構成される。

通信装置１１７は、ネットワークケーブルを介して有線通信を行う有線の通信装置、又はアンテナを介して無線通信を行う無線通信装置である。通信装置１１７は、ネットワーク５０等のネットワークに接続される他の装置との通信を行う。

演算装置１１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。主記憶装置１１２は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ装置である。外部記憶装置１１３は、デジタル情報を記憶可能な、いわゆるハードディスクやＳＳＤ、あるいはフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。

入力装置１１５は、キーボードやマウス等のポインティングデバイス、あるいは音声入力装置であるマイク等を含む入力情報を受け付ける装置である。

出力装置１１６は、ディスプレイやプリンタ、あるいは音声出力装置であるスピーカ等を含む出力情報を生成する装置である。

上記した制御部１２０に設けられる暗号情報入力処理部１２１と、暗号鍵付替部１２２と、保存時付替鍵特定部１２３と、読出時付替鍵特定部１２４と、暗号情報出力処理部１２５とは、演算装置１１１に処理を行わせるプログラムによって実現される。このプログラムは、主記憶装置１１２、外部記憶装置１１３または可搬記憶媒体１１４Ｄ内に記憶され、実行にあたって主記憶装置１１２上にロードされ、演算装置１１１により実行される。

また、記憶部１３０は、主記憶装置１１２及び外部記憶装置１１３により実現される。

また、通信部１４０は、通信装置１１７により実現される。

また、図示しないが、送信側情報処理装置２００および受信側情報処理装置３００は、典型的にはパーソナルコンピューター装置であるが、これに限らず、サーバー装置、スマートフォン、携帯電話端末あるいはタブレット、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の電子情報端末であってもよい。また、送信側情報処理装置２００および受信側情報処理装置３００は、ネットワーク５０に対して直接アクセスするのではなく、携帯電話キャリア等の回線交換による通信網、あるいはデータ伝送用の無線通信網等を介してアクセスするものであってもよい。

送信側情報処理装置２００および受信側情報処理装置３００についても、暗号化処理装置１００と略同様のハードウェア構成を備える。すなわち、ＣＰＵ等の演算装置１１１と、メモリ等の主記憶装置１１２と、ハードディスクやＳＳＤ等の外部記憶装置１１３と、ＮＩＣ等の通信装置１１７と、これらをつなぐバスと、を含んで構成される。なお、送信側情報処理装置２００および受信側情報処理装置３００は、可搬記憶媒体１１４Ｄに対して電子データの読み書きを行う読取装置１１４と、入力装置１１５と、出力装置１１６と、を備えるものであってもよい。

上記した制御部２２０および制御部３２０に設けられる乱数生成部２２１と、共通鍵暗号処理部２２２と、鍵情報暗号処理部２２３と、マージ処理部２２４と、暗号情報出力部２２５と、暗号情報要求部３２１と、鍵情報抽出処理部３２２と、鍵情報復号処理部３２３と、共通鍵復号処理部３２４とは、それぞれ演算装置１１１に処理を行わせるプログラムによって実現される。このプログラムは、主記憶装置１１２または外部記憶装置１１３内に記憶され、実行にあたって主記憶装置１１２上にロードされ、演算装置１１１により実行される。

また、記憶部１３０は、主記憶装置１１２及び外部記憶装置１１３により実現される。また、通信部１４０は、通信装置１１７により実現される。

以上が、本実施形態における送信側情報処理装置２００および受信側情報処理装置３００のハードウェア構成例である。しかし、これに限らず、その他のハードウェアを用いて構成されるものであってもよい。

［動作の説明］次に、本実施形態における暗号化処理システム１の動作を説明する。

図６は、本実施形態における送信側情報処理装置２００が実施する暗号化処理の処理フロー図である。

乱数生成部２２１は、セッション鍵として使用する乱数を生成する。具体的には、乱数生成部２２１は、所定の長さの乱数あるいは擬似乱数を生成する。

そして、共通鍵暗号処理部２２２は、暗号対象データに対して、セッション鍵を用いた共通鍵暗号方式による暗号化を実施し、暗号メッセージを得る。

これと並行して、鍵情報暗号処理部２２３は、セッション鍵を共通鍵記憶部２３１に格納されているクライアント固有鍵である共通鍵を用いて、共通鍵暗号方式により暗号化する。

そして、マージ処理部２２４は、共通鍵暗号処理部２２２が暗号化した暗号メッセージと、鍵情報暗号処理部２２３が暗号化した鍵情報と、を併合させる。

そして、暗号情報出力部２２５は、宛先となる受信先を指定して、併合された情報を暗号化処理装置１００へ送信する。

以上が、暗号化処理の処理フローである。暗号化処理によれば、暗号化対象のデータを暗号化した情報と、暗号化に用いた一時的なセッション鍵を暗号化した情報と、を併合させた暗号情報を暗号化処理装置１００へ送信することができる。

図７は、暗号化処理のデータ図を示す図である。暗号化対象であるデータＭ（平文）２５１は、セッション鍵ｋｅｙＳ２５２を用いて共通鍵暗号方式により暗号化されることで暗号化データＥｎｃ（ＫｅｙＳ，Ｍ）２５１´へと加工される。また、セッション鍵ｋｅｙＳ２５２は、クライアント固有鍵ｋｅｙＡ２５３を用いて再暗号可能な共通鍵暗号化により、ｋｅｙＡで暗号化した鍵ＥｎｃＲ（ｋｅｙＡ，ｋｅｙＳ）２５４へと加工され、暗号化データＥｎｃ（ＫｅｙＳ，Ｍ）２５１´と併合される。

図８は、本実施形態における暗号化処理装置１００が実施する保存時鍵付替処理の処理フロー図である。

暗号情報入力処理部１２１は、暗号化された鍵情報と、暗号メッセージと、が併合された情報と、送信元である元の所有者Ａを特定する情報と、を受け付ける。保存時付替鍵特定部１２３は、保存時付替鍵情報記憶部１３１を参照し、元の所有者Ａを送信元とするシステム固有鍵への変換鍵である変換鍵１３１ｂを特定し、読み出す。

そして、暗号鍵付替部１２２は、暗号情報入力処理部１２１が受け付けた暗号化された鍵情報と、暗号メッセージと、が併合された情報の暗号化された鍵情報部分に対して、送信元Ａの固有鍵からシステム固有鍵への変換鍵を用いて暗号鍵を付け替える。そして、暗号鍵付替部１２２は、暗号文記憶部１３３へ、システム固有鍵で再暗号化された鍵情報と、暗号メッセージと、が併合された情報を格納する。

以上が、保存時鍵付替処理の処理フローである。保存時鍵付替処理によれば、暗号化対象のデータを暗号化した情報と、暗号化に用いた一時的なセッション鍵を暗号化した情報と、を併合させた暗号情報を受け付けて、暗号化処理装置１００に固有の暗号鍵による暗号化が施された状態で暗号メッセージを保存することが可能となる。その処理においても、暗号鍵の付替えを行うものであるため、暗号を解除することはない。したがって、暗号化処理装置１００内においても、セッション鍵や平文が暴露することは一瞬もないため、安全といえる。また、その場合においても、送信元が使用する送信元の固有の共有鍵そのものを暗号化処理装置１００が保有する必要がない。

図９は、本実施形態における暗号化処理装置１００が実施する読出時鍵付替処理の処理フロー図である。

読出時付替鍵特定部１２４は、読出時付替鍵情報記憶部１３２を参照し、システム固有鍵から受信先Ｂの固有鍵への変換鍵１３１ｂを特定し、読み出す。

そして、暗号鍵付替部１２２は、暗号文記憶部１３３から読み出した暗号化された鍵情報と、暗号文と、が併合された情報の暗号化された鍵情報部分に対して、システム固有鍵から受信先Ｂの固有鍵への変換鍵を用いて暗号鍵を付け替える。そして、暗号鍵付替部１２２は、暗号情報出力処理部１２５へ、受信先Ｂの固有鍵で再暗号化された鍵情報と、暗号文と、が併合された情報を送信するよう指示する。

以上が、読出時鍵付替処理の処理フローである。読出時鍵付替処理によれば、暗号化対象のデータを暗号化した情報と、暗号化に用いた一時的なセッション鍵をシステム固有の暗号鍵で暗号化した情報と、を併合させた暗号情報を読み出して、送信先となる受信側情報処理装置３００に固有の暗号鍵による暗号化が施された状態に加工して暗号情報を出力することが可能となる。その処理においても、暗号鍵の付替えを行うものであるため、暗号を解除することはない。したがって、暗号化処理装置１００内においても、セッション鍵や平文が暴露することは一瞬もないため、安全といえる。また、その場合においても、送信元が使用する送信元の固有の共有鍵そのものを暗号化処理装置１００が保有する必要がない。さらに、受信先の固有の共有鍵そのものについても、暗号化処理装置１００および送信元となる送信側情報処理装置２００が保有する必要がない。

図１０は、鍵付替処理のデータ図を示す図である。暗号化された暗号化データＭ１５２は、セッション鍵ｋｅｙＳを用いて共通鍵暗号方式により暗号化されている。また、暗号化データＭ１５２を暗号化した際に用いたセッション鍵（ｋeｙＳ）は、送信側情報処理装置２００に固有の暗号鍵（ｋeｙＡ）により共通鍵暗号方式にて暗号化され、ｋeｙＡで暗号化したセッション鍵１５１として暗号化データＭ１５２に併合されている。この暗号情報に対して、送信側情報処理装置２００に固有の暗号鍵であるｋeｙＡから暗号化処理装置１００に固有の暗号鍵であるｋeｙＺへ暗号鍵を付け替える変換鍵１５３を用いて再暗号がなされ、暗号化処理装置１００のストレージあるいはメモリ上に格納される。また、ストレージあるいはメモリ上に格納された当該再暗号された情報を元に、暗号鍵ｋeｙＺから受信先に応じた暗号鍵（ｋeｙＢ）への変換鍵１５５を用いて、受信先に応じて再暗号化して鍵の付け替えがなされる。これにより、受信先に応じた暗号鍵で暗号化されたセッション鍵１５６と、セッション鍵で暗号化された暗号化データＭ１５２と、が併合された状態に加工され、受信側情報処理装置３００へ暗号情報として送信される。

図１１は、本実施形態における受信側情報処理装置３００が実施する復号化処理の処理フロー図である。

暗号情報要求部３２１は、暗号化した鍵情報と、暗号メッセージと、を暗号化処理装置１００に要求し、受信側情報処理装置３００に固有の暗号鍵で暗号化されたセッション鍵情報と、セッション鍵により暗号化された暗号メッセージと、を受け付ける。

そして、鍵情報抽出処理部３２２は、暗号化された鍵情報を抽出し、鍵情報復号処理部３２３へ受け渡す。

鍵情報復号処理部３２３は、共通鍵記憶部３３１から受信側情報処理装置３００に格納されている固有の暗号鍵を取得し、暗号化された鍵情報に対して復号処理を行い、セッション鍵を得る。

共通鍵復号処理部３２４は、鍵情報抽出処理部３２２から暗号メッセージの情報を受け付け、鍵情報復号処理部３２３からセッション鍵情報を取得して暗号メッセージの復号を共通鍵暗号方式により行う。そして、共通鍵復号処理部３２４は、復号された元データ（例えば、平文）の情報を出力する。

以上が、復号化処理の処理フローである。復号化処理によれば、暗号化されたデータと、暗号化に用いた一時的なセッション鍵を暗号化した情報と、が併合された暗号情報を暗号化処理装置１００から受信し、受信側情報処理装置３００に固有の暗号鍵を用いて復号することができる。

図１２は、復号化処理のデータ図を示す図である。セッション鍵により暗号化された暗号化データＥｎｃ（ｋｅｙＳ，Ｍ）３５２は、受信側情報処理装置３００の固有鍵であるｋeｙＢで暗号化されたセッション鍵ＥｎｃＲ（ｋｅｙＢ，ｋｅｙＳ）３５１と併合されている。受信側情報処理装置３００の固有鍵であるｋeｙＢで暗号化されたセッション鍵ＥｎｃＲ（ｋｅｙＢ，ｋｅｙＳ）３５１は、受信側情報処理装置３００の固有鍵であるｋeｙＢ３５３により再暗号可能な共通鍵復号方式により復号され、セッション鍵ｋeｙＳ３５４へと加工される。そして、暗号化データＥｎｃ（ｋｅｙＳ，Ｍ）３５２は、セッション鍵ｋeｙＳ３５４を用いた共通鍵復号方式により復号され、データＭ（平文）３５２´に加工される。このデータＭが、出力される目的のデータである。

ここで、再暗号可能な共通鍵暗号化処理について説明を行う。再暗号可能な共通鍵暗号化処理に用いる暗号化方式としては、以下の条件を成立させるものであればよい。なお、「ｋeｙＡ」は、情報処理装置「Ａ」に固有の秘密鍵を表すものとする。また、暗号化対象のメッセージを「Ｍ」と表すものとし、「Ｅｎｃ（ｋeｙ，Ｍ）」を、秘密鍵「ｋeｙ」によるメッセージ「Ｍ」の暗号化処理を表すものとする。また、以下においては、所定の二項演算を、直積記号により表すものとするが、適用される二項演算は、直積に限られるものではない。また、下式（３）、下式（４）、および下式（６）に記載のある「１」は、単位元を意味するものとする。

上記した式（１）〜式（６）を成立させる、再暗号可能な共通鍵暗号化処理に用いる暗号化方式の例としては、端的には、二項演算の内容を、排他的論理和とすることが考えられる。

このようにすると、保存時付替鍵としては、送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵の所定の二項演算に関する逆元となる情報と、付け替える所定の保存用暗号鍵と、についての所定の二項演算による解を用いればよいといえる。

同様に、読出時付替鍵としては、所定の保存用暗号鍵の所定の二項演算に関する逆元となる情報と、受信先を特定する情報に対応付けられた暗号鍵と、についての所定の二項演算による解を用いればよい。

以上、本発明に係る第一の実施形態を適用した暗号化処理システム１について、図面を用いて説明した。第一の実施形態によれば、十分なセキュリティを実現しつつ、情報の送信側あるいは受信側の情報処理装置であるクライアント装置の負荷をより抑える暗号化処理を実現できる。

より具体的には、送信側情報処理装置および受信側情報処理装置は、自装置の暗号鍵を記憶するだけでよく、他の装置の暗号鍵を保持する必要はない。また、送信側情報処理装置と受信側情報処理装置の組み合わせに応じて、原理的には多対多のオーダーで鍵の変換の組み合わせが膨大に増加するが、これを暗号化処理装置に固有の暗号鍵への変換を経ることで組み合わせの増加量を抑えることができる。また、暗号化処理装置において各クライアント装置の暗号鍵を保持しないため、データ漏えい時のリスクを低く抑えることができる。また、暗号化処理には共通鍵暗号方式を利用するため、公開鍵暗号方式よりも演算量を減らすことが可能となり、処理時間やリソースの制約の問題から従来は搭載できなかった組み込み機器や各種センサー装置等に搭載してセキュアなセンサーネットワークを構築することが可能となる。

本発明は、上記の第一の実施形態に制限されない。上記の第一の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、暗号化処理装置１００は暗号化した情報をストレージではなく、所定の他のサーバー装置等に送信するものであってもよい。

また例えば、暗号化処理装置１００は、受信先情報処理装置をグループに分類し、グループに応じて保存用暗号鍵を用いるようにしてもよい。このようにすることで、共有範囲の異なる組織間での情報の錯綜を回避することが可能となる。

このような変形例について、図１３〜図１６を用いて説明する。

図１３は、第二の実施形態に係る暗号化処理システムの概念モデルを示す図である。第二の実施形態に係る暗号化処理システムは、基本的に第一の実施形態に示した暗号化処理システムと同様である。そのため、特に示さない場合には同様の構成を備えるものとし、符号が同じ構成については同様の構成を備えるものとする。

第二の実施形態に係る暗号化処理システムは、暗号化処理装置４００と、送信側情報処理装置５００と、受信側情報処理装置６００と、を含む。暗号化処理装置４００においては、保存時鍵付替処理と読出時鍵付替処理とが行われる点では第一の実施形態と同様であるが、その処理内容に相違がある。

第二の実施形態における保存時鍵付替処理では、暗号鍵付替部１２２は、送信側情報処理装置５００から暗号情報が送信される際に、受信先がグループを指定する情報である場合に、受信先グループに応じた暗号鍵に付け替えを行う。具体的には、受信先グループに応じて変換鍵を特定し、所定の変換処理を行う。また、読出時鍵付替処理では、暗号鍵付替部１２２は、受信先グループに属する受信先に応じた暗号鍵に付け替えを行う。

図１４は、第二の実施形態に係る暗号化処理装置４００の記憶部に格納される保存時付替鍵情報記憶部１３１´の構成例を示す図である。保存時付替鍵情報記憶部１３１´には、情報の送信元となる装置を特定する送信元１３１ａと、送信元が情報を共有する範囲をまとめたグループを特定する共有グループ１３１ｃ´と、送信元が送信した情報を暗号文記憶部１３３に記憶させる際に付け替えるための変換鍵１３１ｂと、が対応付けられた情報が複数記憶される。例えば、送信元１３１ａとしての「Ａ」と、共有グループ１３１ｃ´としての「ＧＢ」と、変換鍵１３１ｂとしての「ｋｅｙＡ−＞ｋｅｙＧＢ」と、が対応付けられている。これはすなわち、送信元「Ａ」から送信された情報は、共有グループ「ＧＢ」として予め対応付けられている範囲の受信先に対して受け渡すために、暗号鍵を「ｋｅｙＡ」に代えて、共有グループ「ＧＢ」に固有の「ｋｅｙＧＢ」に付け替えて保存する場合に用いられる対応付けの情報として予め記憶されているものである。いいかえると、保存時付替鍵情報記憶部１３１は、情報の送信元を特定する情報と、情報の受信先の範囲を特定する情報と、当該情報の送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵を所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理に用いる保存時変換鍵と、を対応付けた保存時付替鍵情報を格納する記憶部である。

図１５は、第二の実施形態に係る暗号化処理装置４００の記憶部に格納される読出時付替鍵情報記憶部１３２´の構成例を示す図である。読出時付替鍵情報記憶部１３２´には、情報の受信先となる装置を特定する受信先１３２ａと、受信先が情報を共有する範囲をまとめたグループを特定する共有グループ１３２ｃ´と、暗号文記憶部１３３に記憶された送信元が送信した情報を共有グループ１３２ｃ´に属する受信先１３２ａが復号可能な暗号鍵に付け替えるための変換鍵１３２ｂと、が対応付けられた情報が複数記憶される。例えば、受信先１３２ａとしての「Ｂ」と、共有グループ１３２ｃ´としての「ＧＢ」と、変換鍵１３２ｂとしての「ｋｅｙＧＢ−＞ｋｅｙＢ」と、が対応付けられている。これはすなわち、受信先「Ｂ」により受信される情報は、共有グループ「ＧＢ」に固有の暗号鍵「ｋｅｙＧＢ」に代えて、受信先「Ｂ」に固有の暗号鍵「ｋｅｙＢ」に付け替えて読み出される場合に用いられる対応付けの情報として予め記憶されているものである。いいかえると、読出時付替鍵情報記憶部１３２´は、情報の受信先を特定する情報と、当該情報の共有グループを特定する情報に対応付けられた所定の保存用暗号鍵を情報の受信先に対応付けられた暗号鍵へと付け替える処理に用いる読出時変換鍵と、を対応付けた読出時付替鍵情報を格納する記憶部であるといえる。

図１６は、第二の実施形態に係る鍵付替処理におけるデータ図を示す図である。暗号化された暗号化データＭ４５２は、セッション鍵ｋｅｙＳを用いて共通鍵暗号方式により暗号化されている。また、暗号化データＭ４５２を暗号化した際に用いたセッション鍵（ｋeｙＳ）は、送信側情報処理装置２００に固有の暗号鍵（ｋｅｙＡ）により共通鍵暗号方式にて暗号化され、ｋｅｙＡで暗号化したセッション鍵４５１として暗号化データＭ４５２に併合されている。この暗号情報に対して、送信側情報処理装置２００に固有の暗号鍵であるｋｅｙＡから送信対象となる共有グループに固有の暗号鍵であるｋｅｙＧＡあるいはｋｅｙＧＢへ暗号鍵を付け替えるそれぞれの変換鍵４５３を用いて再暗号がなされ、ｋｅｙＧＡあるいはｋｅｙＧＢにより暗号化されたセッション鍵と、暗号化データＭ４５２とを併合した情報が暗号化処理装置１００のストレージあるいはメモリ上に格納される。また、ストレージあるいはメモリ上に格納された当該再暗号された情報を元に、暗号鍵ｋｅｙＧＡあるいは暗号鍵ｋｅｙＧＢから受信先に応じた暗号鍵（本例では、送信元Ａが属するグループＧＡ、グループＧＢのいずれかに帰属する送信先のうち送信元Ａを除くもの、すなわち送信先Ｂに送信するため、ｋｅｙＢ）への変換鍵４５６を用いて、受信先に応じて再暗号化して鍵の付け替えがなされる。これにより、受信先に応じた暗号鍵で暗号化されたセッション鍵４５７と、セッション鍵で暗号化された暗号化データＭ４５２と、が併合された状態に加工され、受信側情報処理装置３００へ暗号情報として送信される。

以上が、第二の実施形態に係る暗号化処理システムである。第二の実施形態によっては、共有範囲を特定するとともに、異なる共有範囲については、それぞれ独立して暗号鍵を設定して暗号化するため、暗号化処理装置４００上の記憶部に格納される際に異なる暗号鍵で暗号化された情報が固定される。したがって、他の共有範囲との情報の混濁を避けることができるとともに、共有範囲を逸脱した情報の参照が行われた場合においても、内容が漏えいするリスクを低く抑えることができるといえる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、さらなる様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態では本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

また、上記した実施形態の技術的要素は、単独で適用されてもよいし、プログラム部品とハードウェア部品のような複数の部分に分けられて適用されるようにしてもよい。

以上、本発明について、実施形態を中心に説明した。

１・・・暗号化処理システム、５０・・・ネットワーク、１００・・・暗号化処理装置、１２０・・・制御部、１２１・・・暗号情報入力処理部、１２２・・・暗号鍵付替部、１２３・・・保存時付替鍵特定部、１２４・・・読出時付替鍵特定部、１２５・・・暗号情報出力処理部、１３０・・・記憶部、１３１・・・保存時付替鍵情報記憶部、１３２・・・読出時付替鍵情報記憶部、１３３・・・暗号文記憶部、１４０・・・通信部、２００・・・送信側情報処理装置、２２０・・・制御部、２２１・・・乱数生成部、２２２・・・共通鍵暗号処理部、２２３・・・鍵情報暗号処理部、２２４・・・マージ処理部、２２５・・・暗号情報出力部、２３０・・・記憶部、２３１・・・共通鍵記憶部、２４０・・・通信部、２００・・・受信側情報処理装置、３２０・・・制御部、３２１・・・暗号情報要求部、３２２・・・鍵情報抽出処理部、３２３・・・鍵情報復号処理部、３２４・・・共通鍵復号処理部、３３０・・・記憶部、３３１・・・共通鍵記憶部、３４０・・・通信部

Claims (9)

1. 情報の送信元を特定する情報と、当該情報の送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵を所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理に用いる保存時変換鍵と、を対応付けた保存時付替鍵情報と、
   情報の受信先を特定する情報と、前記所定の保存用暗号鍵を前記情報の受信先に対応付けられた暗号鍵へと付け替える処理に用いる読出時変換鍵と、を対応付けた読出時付替鍵情報と、を記憶する記憶部と、
   前記送信元から前記暗号鍵により暗号化された情報を受け付ける暗号情報入力処理部と、
   前記暗号鍵により暗号化された情報について、前記送信元に応じた前記保存時変換鍵を用いて前記所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理と、
   前記所定の保存用暗号鍵へと付け替えられた前記情報について、前記受信先に応じた前記読出時変換鍵を用いて前記受信先に応じた暗号鍵へと付け替える処理と、を行う暗号鍵付替部と、
   を備える暗号化処理装置。
2. 請求項１に記載の暗号化処理装置であって、
   前記保存時付替鍵は、前記送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵の所定の演算に関する逆元となる情報と、前記所定の保存用暗号鍵と、についての前記所定の演算による解と同一である、
   ことを特徴とする暗号化処理装置。
3. 請求項１に記載の暗号化処理装置であって、
   前記保存時付替鍵は、前記送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵と排他的論理和に関する逆元となる情報と、前記所定の保存用暗号鍵と、についての排他的論理和である、
   ことを特徴とする暗号化処理装置。
4. 請求項１に記載の暗号化処理装置であって、
   前記保存時付替鍵は、前記送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵の所定の演算に関する逆元となる情報と、前記所定の保存用暗号鍵と、についての前記所定の演算による解と同一であり、
   前記読出時付替鍵は、前記所定の保存用暗号鍵の所定の演算に関する逆元となる情報と、前記受信先を特定する情報に対応付けられた暗号鍵と、についての前記所定の演算による解と同一である、
   ことを特徴とする暗号化処理装置。
5. 請求項１に記載の暗号化処理装置であって、
   前記保存時付替鍵は、前記送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵と排他的論理和に関する逆元となる情報と、前記所定の保存用暗号鍵と、についての排他的論理和であり、
   前記読出時付替鍵は、前記所定の保存用暗号鍵と排他的論理和に関する逆元となる情報と、前記受信先を特定する情報に対応付けられた暗号鍵と、についての排他的論理和である、
   ことを特徴とする暗号化処理装置。
6. 請求項１に記載の暗号化処理装置であって、
   前記暗号鍵により暗号化された情報には、所定の共通鍵により暗号化されたメッセージ本文と、前記メッセージ本文の暗号化に用いた前記所定の共通鍵を前記暗号鍵により暗号化した情報と、が含まれる、
   ことを特徴とする暗号化処理装置。
7. 共通鍵によりメッセージ本文を暗号化する共通鍵暗号処理部と、
   前記共通鍵を所定の固有鍵で共通鍵暗号方式により暗号化する鍵情報暗号処理部と、
   前記鍵情報暗号処理部により暗号化した情報および暗号化された前記メッセージ本文を所定の暗号化処理装置に送信する暗号情報出力部と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
8. 情報処理装置と、暗号化処理装置と、を含む暗号化処理システムであって、
   前記情報処理装置は、
   共通鍵によりメッセージ本文を暗号化する共通鍵暗号処理部と、
   前記共通鍵を所定の固有鍵で共通鍵暗号方式により暗号化する鍵情報暗号処理部と、
   前記鍵情報暗号処理部により暗号化した情報および暗号化された前記メッセージ本文を所定の暗号化処理装置に送信する暗号情報出力部と、
   を備え、
   前記暗号化処理装置は、
   情報の送信元を特定する情報と、当該情報の送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵を所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理に用いる保存時変換鍵と、を対応付けた保存時付替鍵情報と、
   情報の受信先を特定する情報と、前記所定の保存用暗号鍵を前記情報の受信先に対応付けられた暗号鍵へと付け替える処理に用いる読出時変換鍵と、を対応付けた読出時付替鍵情報と、を記憶する記憶部と、
   前記送信元から前記暗号鍵により暗号化された情報を受け付ける暗号情報入力処理部と、
   前記暗号鍵により暗号化された情報について、前記送信元に応じた前記保存時変換鍵を用いて前記所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理と、
   前記所定の保存用暗号鍵へと付け替えられた前記情報について、前記受信先に応じた前記読出時変換鍵を用いて前記受信先に応じた暗号鍵へと付け替える処理と、を行う暗号鍵付替部と、
   を備えることを特徴とする暗号化処理システム。
9. 暗号化処理装置を用いた暗号化処理方法であって、
   前記暗号化処理装置は、
   情報の送信元を特定する情報と、当該情報の送信元を特定する情報に対応付けられた暗号鍵を所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理に用いる保存時変換鍵と、を対応付けた保存時付替鍵情報と、
   情報の受信先を特定する情報と、前記所定の保存用暗号鍵を前記情報の受信先に対応付けられた暗号鍵へと付け替える処理に用いる読出時変換鍵と、を対応付けた読出時付替鍵情報と、を記憶する記憶部と、制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記送信元から前記暗号鍵により暗号化された情報を受け付ける暗号情報入力処理ステップと、
   前記暗号鍵により暗号化された情報について、前記送信元に応じた前記保存時変換鍵を用いて前記所定の保存用暗号鍵へと付け替える処理と、前記所定の保存用暗号鍵へと付け替えられた前記情報について、前記受信先に応じた前記読出時変換鍵を用いて前記受信先に応じた暗号鍵へと付け替える処理と、を行う暗号鍵付替ステップと、
   を実行する暗号化処理方法。

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