JP6965322B2 - 情報処理装置、暗号装置、情報処理装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、データを暗号化するための鍵の管理方法に関する。

近年では、組み込み機器においても、ハードディスクのような二次記憶装置に多くのデータを蓄積し動作するものが一般化している。

蓄積するデータが増大するのに伴い、二次記憶装置に含まれるユーザデータも増えている。ユーザデータは一度外部に流出すると、その被害は広範囲に渡るため、厳重に保護する必要がある。

その保護の方法の一つとして、暗号処理ユニットを用いたデータの暗号化がある。暗号処理ユニットは、暗号鍵を内部に記憶しておき、この暗号鍵を用いて、書込み命令のあったデータを暗号化して二次記憶装置に書き込んだり、二次記憶装置から読み出したデータを暗号鍵で復号化してホストに転送したりする機能を持ったユニットである。

暗号処理ユニットにより暗号化したデータを二次記憶装置に格納しておくことで、二次記憶装置が盗難に合っても容易に解読出来ないことから、データの流出を防ぐことが出来る。

ところで、暗号化を行うのに重要な構成要素は、暗号アルゴリズムと暗号鍵である。暗号アルゴリズムは、一般に広く公開し、多くの人のチェックを受けることでそのアルゴリズム強度と安全性を確保する。一方、暗号鍵は、厳重に管理する必要がある。

そこで、暗号鍵を管理する一つの方法として、特許文献１のように、暗号化チップの内部で暗号鍵を保持し、暗号鍵が取り出せないようにする方法がある。

特開２００７−３３６４４６号公報

しかしながら、暗号処理ユニットの不良や、暗号処理ユニットを含むハード基板の不良などで、暗号処理ユニットを交換しなければならない場合がある。このような場合、同時に暗号鍵も失う。暗号鍵を失うと、二次記憶装置に格納されている暗号化データを復号できず、データを復元できなくなる。

そこで、暗号処理ユニット内の暗号鍵をバックアップする方法が考えられる。しかしながら、暗号処理ユニット内の暗号鍵を誰でも使用できる状態でバックアップしてしまうと、バックアップした暗号鍵が流出したときに、二次記憶装置に保存されているデータが復号化されセキュリティを維持できない可能性がある。

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、鍵のバックアップを可能にしつつ、当該鍵のセキュリティを保つための手段を提供することを目的とする。

本発明は、情報処理装置であって、第１の鍵を用いてデータを暗号化する第１暗号処理手段と、前記第１暗号処理手段によって暗号化されたデータを記憶する第１記憶手段と、前記第１記憶手段と異なる第２記憶手段と、第１の鍵を第２の鍵で暗号化し、暗号化された第１の鍵を前記第２記憶手段に記憶させる第１制御手段と、を有し、前記第１暗号処理手段と前記第１制御手段を含む第１回路から、第３の鍵を用いてデータを暗号化する第２暗号処理手段と前記暗号化された第１の鍵を前記第２記憶手段から読み出させる第２制御手段とを含む第２回路に取り換えられた状態で、所定の条件を満たすことによって、前記第２制御手段は、前記第２記憶手段から読み出された前記暗号化された第１の鍵を前記第２回路に保持することを特徴とする。

本発明によれば、バックアップした鍵のセキュリティを保つことができる。

画像形成装置のハードウェア構成図である。 暗号ユニットのハードウェア構成図である。 暗号ユニットにより実行される処理を説明するためのフローチャートである。 画像形成装置の起動時に実行される処理を説明するためのフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

図１は、情報処理装置の一例である画像形成装置のハードウェア構成図である。画像形成装置１は、メインＣＰＵや暗号ユニットを含むメインボード３、フラッシュメモリ２０を含むサブボード２６、補助記憶装置（二次記憶装置）としてのＨＤＤ２３などを備えている。また、画像形成装置１は、原稿を読み取るためのスキャナ装置２や、画像をプリントするためのプリンタ装置４などを備えている。

メインボード３には、ＣＰＵ１３、ＲＡＭ１５、スキャナＩＦ２４、プリンタＩＦ２５、画像処理部５、ＤＩＳＫＣ２１、暗号ユニット２２が搭載されている。ＣＰＵ１３は中央演算装置であり、システム制御や演算処理を行う。本実施形態では、ＣＰＵ１３は、ＨＤＤ２３に対するデータアクセスを指示したり、暗号ユニット２２のデータ暗号鍵の正当性を確認したり、必要に応じて鍵のバックアップやリストアを指示したりする制御手段である。

ＲＡＭ１５は、ＤＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｄａｔａ−Ｒａｔｅ）メモリに代表される主記憶装置であり、プログラムの作業領域や印刷データの格納領域等の用途に用いられる。画像処理部５は、取り込んだ画像データに対して各種の画像処理を行う。例えば、ＲＡＭ１５に記憶した画像データに対して縮小等の処理を行い、再度ＲＡＭ１５に記憶する。

ディスクコントローラ（ＤＩＳＫＣ）２１は、シリアルＡＴＡの規格に準拠したＨＤＤ２３との通信制御を行う。

暗号ユニット２２は、ＣＰＵ１３からディスクコントローラ２１を介して転送された書込命令に従い、データの暗号処理を行う。また暗号ユニット２２は、ＣＰＵ１３からの読出命令に従ってＨＤＤ２３から読み出したデータの復号処理を行う。

本実施形態では、暗号化処理および復号化処理には、共通のデータ暗号鍵が用いられる。ただし、暗号処理と復号処理に異なる鍵を用いる方式であってもよい。データ暗号鍵は、暗号ユニット２２に保存されている。データ暗号鍵は、バックアップが必要なタイミングで、ＣＰＵ１３からの指示で取り出しが可能である。またデータ暗号鍵は、リストアのタイミングで、ＣＰＵ１３からの指示で、新たな鍵として設定される。

スキャナ装置２は、原稿束を逐次入れ替えることが可能なドキュメントフィーダ１１と、原稿をスキャンしデジタル画像に変換することが可能なスキャナユニット１２から成る。スキャナユニット１２によって取り込まれた画像データは、スキャナＩＦ２４に送信される。

プリンタ装置４は、紙束から一枚ずつ逐次給紙可能な給紙ユニット１８、給紙した紙に画像データを印刷するためのプリンタユニット１６、印刷後の紙を排紙するための排紙ユニット１７から成る。

ＨＤＤ２３は、デジタル画像や制御プログラム等を記憶する二次記憶装置である。ＨＤＤ２３には、アプリケーションファイル、文書ファイル、写真データ、個人データなどの様々なデータが格納され得る。ＨＤＤ２３は、暗号ユニット２２を介してディスクコントローラ２１と接続される。ディスクコントローラ２１から書込命令のあったデータは、暗号ユニット２２によって暗号化処理され、ＨＤＤ２３に格納される。また、ディスクコントローラ２１からの読出命令に従ってＨＤＤ２３から読み出されたデータは、暗号ユニット２２で復号化処理され、ディスクコントローラ２１に送信される。

サブボード２６にはフラッシュメモリ２０が搭載されている。フラッシュメモリ２０は、画像形成装置１の電源が遮断された場合もデータを保持可能な不揮発メモリである。フラッシュメモリ２０は、コントローラ３が動作時に必要な設定情報を保持する。

またフラッシュメモリ２０には、暗号ユニット２２から取り出された「データ暗号鍵」と呼ばれる暗号鍵が記憶される。データ暗号鍵は、メインボード３が交換された場合に、ＨＤＤ２３内の暗号化されているデータを復元できるようにするため、メインボード３とは異なるボードに搭載されているフラッシュメモリ２０に格納される。さらに、フラッシュメモリ２０に記憶されるデータ暗号鍵は、セキュリティを強固にするために、「鍵暗号鍵」と呼ばれる暗号鍵によって暗号化されている。

本実施形態では、データ暗号鍵を、情報処理装置の一例である画像形成装置１内部の保存手段（フラッシュメモリ２０）に保存する例について説明した。しかし、例えば、画像形成装置１にネットワークなどを介して接続された他の装置に保存してもかまわない。

図２は、図１の暗号ユニット２２のハードウェア構成図である。暗号ユニット２２のＣＰＵ１０１は、システムバスに接続され、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を使用し、暗号ユニット２２を総括的に制御する。ＮＶＲＡＭ１０４は、暗号ユニット２２が動作するために必要な設定や状態等の情報を保持しており、暗号ユニット２２の電源が遮断されてもその内容は保持される。ＮＶＲＡＭ１０４は、データ暗号鍵や鍵暗号鍵を保存するための鍵保存手段である。

ディスクコントローラ１０６、１０９は、それぞれ、ディスクコントローラ２１とＨＤＤ２３と接続され、それらとの間でコマンドやデータの授受を行う。

データ転送ユニット１０７は、ディスクコントローラ１０６、１０９および暗号処理部１０８と接続され、一方のディスクコントローラから受け取ったデータを暗号処理部（コーデック）１０８で処理した後に他方のディスクコントローラに転送する。

図３は、暗号ユニット２２により実行される処理を説明するためのフローチャートである。図３の各処理は、特に記載のない限り、暗号ユニット２２内のＣＰＵ１０１が実行する。

まず、ステップＳ２０１にて、暗号ユニット２２のＣＰＵ１０１は、ディスクコントローラ２１から各種コマンドを受信する。次にＣＰＵ１０１は、受信したコマンドを判別し（ステップＳ２０２）、それぞれのコマンドに対応した処理を実行する。

ステップＳ２０２の判別の結果、受信したコマンドが「鍵暗号鍵設定コマンド」であった場合、ステップＳ２０４に進む。鍵暗号鍵設定コマンドとは、データ暗号鍵自体を暗号化するために使用される鍵、すなわち鍵暗号鍵を暗号ユニット２２に設定するためのコマンドである。鍵暗号鍵設定コマンドは、鍵暗号鍵をパラメータとして含んでおり、画像形成装置１の起動時にＣＰＵ１３により発行される。

ステップＳ２０４で、ＣＰＵ１０１は、鍵暗号鍵設定コマンドのパラメータとして含まれる鍵暗号鍵を取得する。そしてＣＰＵ１０１は、ステップＳ２０５で、取得した鍵暗号鍵をＮＶＲＡＭ１０４に保存する。

ステップＳ２０２の判別の結果、受信したコマンドが「データ暗号鍵取出コマンド」であった場合、ステップＳ２０６−１に進む。データ暗号鍵取出コマンドとは、暗号ユニット２２に保存されているデータ暗号鍵をバックアップするときに発行されるコマンドである。データ暗号鍵取出コマンドは、画像形成装置１のＣＰＵ１３が、データ暗号鍵をバックアップすべきと判断すると、発行する。本実施形態では、画像形成装置１の起動時に、暗号ユニット２２内のデータ暗号鍵の正当性を確認し、正当性が確認されると、データ暗号鍵をバックアップすべきと判断される。

ステップＳ２０６−１で、ＣＰＵ１０１は、ＮＶＲＡＭ１０４に保存されているデータ暗号鍵を取得する。ＮＶＲＡＭ１０４に保存されているデータ暗号鍵は、平文で保存されているため、暗号ユニット２２の外部に出力する際には、データ暗号鍵自体を暗号化する必要がある。そこで本実施形態では、鍵暗号鍵を用い、データ暗号鍵を暗号化する処理を実行する。まずＣＰＵ１０１は、鍵暗号鍵をＮＶＲＡＭ１０４から取得する（ステップＳ２０６−２）。そして取得した鍵暗号鍵でデータ暗号鍵を暗号化し（ステップＳ２０６−３）、暗号化したデータ暗号鍵をディスクコントローラ２１に送信する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０２の判別の結果、受信したコマンドが「データ暗号鍵設定コマンド」であった場合、ステップＳ２０８−１に進む。データ暗号鍵設定コマンドとは、新しいデータ暗号鍵を暗号ユニット２２に設定するためのコマンドである。データ暗号鍵設定コマンドは、バックアップしたデータ暗号鍵をリストアする時に発行されるコマンドである。データ暗号鍵設定コマンドは、フラッシュメモリ２０にバックアップしていたデータ暗号鍵をパラメータとして含んでおり、画像形成装置１のＣＰＵ１３の指示により発行される。ＣＰＵ１０１は、データ暗号鍵設定コマンドのパラメータとして含まれるデータ暗号鍵を取得するとともに（ステップＳ２０８−１）、ＮＶＲＡＭ１０４に保存されている鍵暗号鍵を取得する（ステップＳ２０８−２）。そしてＣＰＵ１０１は、鍵暗号鍵を用いてデータ暗号鍵を復号化する（ステップＳ２０９）。さらにＣＰＵ１０１は、復号化したデータ暗号鍵を、新たなデータ暗号鍵としてＮＶＲＡＭ１０４に保存する（ステップＳ２１０）。

またステップ２０３の他の処理としては、データの書込コマンド（書込命令）を受信した場合や、データの読出コマンド（読出命令）を受信した場合などがある。データの書込命令を受信した場合は、対象データをデータ暗号鍵で暗号化してＨＤＤ２３に転送する。一方、データの読出命令を受信した場合は、ＨＤＤ２３から読み出した対象データを復号化してディスクコントローラ２１に転送する。

なお、上記説明において、暗号ユニット２２が受信した鍵暗号鍵やデータ暗号鍵が適切な鍵かどうかを確認していないが、確認する手順を追加しても構わない。

図４は、画像形成装置１のＣＰＵ１３により実行される処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、画像形成装置１に電源が投入され、各種の初期化が行われるうちの一つである。特に記載のない限り、コントローラ３内のＣＰＵ１３がこれらの処理を制御する。また、暗号ユニット２２への指示はディスクコントローラ２１を経由して行われる。

まずステップＳ３０１において、ＣＰＵ１３は、ディスクコントローラ２１を経由し、暗号ユニット２２に対して鍵暗号鍵設定コマンドを送信（発行）する。鍵暗号鍵設定コマンドに含まれる鍵暗号鍵については詳細には記載しないが、画像形成装置１固有のＩＤや、ハードディスク固有のＩＤや固定値等特に問わない。

ステップＳ３０１−２で、ＣＰＵ１３は、ＨＤＤ２３から特定領域のデータを読み取る指示を行う。この指示に従い、暗号ユニット２２は、指定された前記特定領域のデータをＨＤＤ２３から読み取り、データ暗号鍵で復号化した後、ＣＰＵ１３に渡す。ＣＰＵ１３は、特定領域から読み取られ暗号ユニット２２から渡されたデータが、既知のデータと一致するか否かを判断する（ステップＳ３０２）。既知のデータと一致すると判断した場合、少なくともＨＤＤ２３および暗号ユニットの何れの部品も交換されていないとみなし、ステップＳ３０５−１に進む。なおＳ３０２の処理は、データ暗号鍵と暗号化データの整合性を確認する処理の例である。

ステップＳ３０２でＹＥＳと判断した場合、データ暗号鍵と暗号化データの整合性が取れているということになる。そこで、データ暗号鍵をフラッシュメモリ２０にバックアップするため、ステップＳ３０５−１に進む。ステップＳ３０５−１で、ＣＰＵ１３は、暗号ユニット２２にデータ暗号鍵取出コマンドを送信する。そして、ＣＰＵ１３は、データ暗号鍵取出コマンドの応答として受信した暗号済のデータ暗号鍵を、フラッシュメモリ２０に保存する（ステップＳ３０５−２、ステップＳ３０６）。

ステップＳ３０２において、暗号ユニット２２から渡されたデータが既知のデータと一致しないと判断した場合、ＨＤＤ２３又は暗号ユニット２２の何れかの部品が交換された可能性がある。そこで、バックアップしているフラッシュメモリ２０内のデータ暗号鍵をリストアする処理を実行するため、ステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３で、ＣＰＵ１３は、フラッシュメモリ２０に保存されている暗号済のデータ暗号鍵を取得し（ステップＳ３０３）、そのデータ暗号鍵をパラメータとして含むデータ暗号鍵設定コマンドを、暗号ユニット２２に送信する（ステップＳ３０４）。

その後、ＣＰＵ１３は、ステップＳ３０７とステップＳ３０８の処理を実行し、再び、データ暗号鍵と暗号化データの整合性を確認する。整合性を確認するために実行されるステップＳ３０７、ステップＳ３０８の処理は、ステップＳ３０１−２、ステップＳ３０２と同様である。

ステップＳ３０８でＮＯと判断した場合、ステップＳ３０９に進み、エラーとして処理を終了する。なお、Ｓ３０８でＮＯと判断される場合というのは、鍵のリストアを実行しても整合性が取れていないということである。すなわち、異なるＨＤＤが接続されている場合などが該当する。

ステップＳ３０８でＹＥＳと判断した場合、ステップＳ３１０に進み、起動処理を継続する。なお、Ｓ３０８でＹＥＳと判断される場合というのは、例えば、暗号ユニットが交換されていた場合や、メインボードが交換されていた場合などが該当する。

なお、部品が交換されたかどうかを判別するほかの方法としては、例えば暗号ユニット２２のＩＤをフラッシュメモリ２０に保存しておき、それを照合する方法がある。

以上説明したように、本実施形態では、暗号ユニット２２を含むメインボードの不良などでボード交換した場合に、サブボードに搭載されているフラッシュメモリ２０にデータ暗号鍵をバックアップしているＨＤＤのデータを復元することができる。さらに本実施形態では、バックアップするデータ暗号鍵自体を鍵暗号鍵で暗号化するため、セキュリティを強固にすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

１ 画像形成装置
１３ ＣＰＵ
２０ フラッシュメモリ
２２ 暗号ユニット
２３ ＨＤＤ

Claims (12)

1. 情報処理装置であって、
   第１の鍵を用いてデータを暗号化する第１暗号処理手段と、
   前記第１暗号処理手段によって暗号化されたデータを記憶する第１記憶手段と、
   前記第１記憶手段と異なる第２記憶手段と、
   第１の鍵を第２の鍵で暗号化し、暗号化された第１の鍵を前記第２記憶手段に記憶させる第１制御手段と、を有し、
   前記第１暗号処理手段と前記第１制御手段を含む第１回路から、第３の鍵を用いてデータを暗号化する第２暗号処理手段と前記暗号化された第１の鍵を前記第２記憶手段から読み出させる第２制御手段とを含む第２回路に取り換えられた状態で、所定の条件を満たすことによって、前記第２制御手段は、前記第２記憶手段から読み出された前記暗号化された第１の鍵を前記第２回路に保持することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記第２回路は前記第２の鍵に対応する第４の鍵を取得する取得手段を有し、
   前記第２制御手段は、前記第２回路に保持した前記暗号化された第１の鍵を前記第４の鍵で復号化することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記第２回路にコマンドを送信する第３制御手段を有し、
   前記取得手段は、前記第３制御手段から鍵の生成に関するコマンドを受け付けることによって、前記第４の鍵を取得することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記所定の条件は、前記第１記憶手段に記憶された所定のデータを読み出すことに基づいて実行される処理の処理結果であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 前記第２回路は、前記第３の鍵が前記第１記憶手段に記憶された暗号化されたデータを復号し、前記復号化されたデータと前記第２回路に予め記憶されたデータが一致するか否かを判定する判定手段を有し、
   前記所定の条件は、前記判定手段による判定結果が一致しないことを示すことであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
6. 前記第２回路は、前記第３の鍵を暗号化する第３暗号処理手段を有し、
   前記判定手段による判定の結果が一致を示すことによって、前記第２制御手段は、前記第３暗号処理手段によって暗号化された第３の鍵を前記第２記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５に記載の情報処理装置。
7. 第１の鍵を用いてデータを暗号化する第１暗号処理手段と、前記第１暗号処理手段によって暗号化されたデータを記憶する第１記憶手段と、前記第１記憶手段と異なる第２記憶手段と、第１の鍵を第２の鍵で暗号化し、暗号化された第１の鍵を前記第２記憶手段に記憶させる第１制御手段と、を有する情報処理装置の制御手段であって、を有し、
   前記第１暗号処理手段と前記第１制御手段を含む第１回路から、第３の鍵を用いてデータを暗号化する第２暗号処理手段と前記暗号化された第１の鍵を前記第２記憶手段から読み出させる第２制御手段とを含む第２回路に取り換えられた状態で、所定の条件を満たすか否かを確認するステップと、
   前記所定の条件を満たすことによって、前記第２制御手段が、前記第２記憶手段から読み出された前記暗号化された第１の鍵を前記第２回路に保持するステップと、を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
8. 前記第２回路は前記第２の鍵に対応する第４の鍵を取得する取得手段を有し、
   前記第２制御手段が前記第２回路に保持した前記暗号化された第１の鍵を前記第４の鍵で復号化するステップを有することを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置の制御方法。
9. 前記第２回路にコマンドを送信する第３制御手段を有し、
   前記第３制御手段から鍵の生成に関するコマンドを受け付けることによって、前記第４の鍵を前記取得手段が取得するステップを有することを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置の制御方法。
10. 前記所定の条件は、前記第１記憶手段に記憶された所定のデータを読み出すことに基づいて実行される処理の処理結果であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の情報処理装置の制御方法。
11. 前記第２回路は、前記第３の鍵が前記第１記憶手段に記憶された暗号化されたデータを復号し、前記復号化されたデータと前記第２回路に予め記憶されたデータが一致するか否かを判定する判定手段を有し、
    前記所定の条件は、前記判定手段による判定結果が一致しないことを示すことであることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置の制御方法。
12. 前記第２回路は、前記第３の鍵を暗号化する第３暗号処理手段を有し、
    前記判定手段による判定の結果が一致を示すことによって、前記第２制御手段が、前記第３暗号処理手段によって暗号化された第３の鍵を前記第２記憶手段に記憶させるステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置の制御方法。

Images