JP7144020B1 - 情報処理方法、サーバ、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信データの改変を調査するための技術を提供する。
【解決手段】通信データ管理部１２０は、端末２から受信した通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させる。ハッシュ生成部１２１は、通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成する。通信データ管理部１２０は、新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報とデータ識別子とを端末２に送信する。ハッシュ生成部１２１は、あらかじめ定められた初期ハッシュを初期値とし、通信部１１が通信データを受信した順に通信データと、通信データの受信時におけるハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を、新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する。
【選択図】図２

Description

本発明は情報処理方法、サーバ、及びプログラムに関する。

従来、装置間でやりとりされたデータの正当性を検証するために、そのデータのハッシュ値を利用した署名技術が利用されている。例えば特許文献１には、ネットワークを介した電子契約システムにおいて、契約の当事者の一方が契約内容データのハッシュ値を求めて署名を生成し、他方の当事者がその署名を検証することで契約内容データを検証する技術が開示されている。

特開２００４－０３０１２１号公報

上記の技術を用いることにより、送信元のデータと送信先のデータとの一致を検証することができる。このため、複数の端末とデータをやり取りするサーバにおいて上記技術を適用することにより、個々の通信それぞれでデータ改変があったか否かを検知することは可能となる。

一方で、複数の端末とデータをやり取りするサーバにおいては、データの改変の有無のみならず、サーバと端末とのいずれのデータが改変されたのか、及びいつ頃に改変が発生したのかを調べる、いわゆるデジタル・フォレンジックが望まれている。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、通信データの改変を調査するための技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、複数の端末と、前記複数の端末それぞれとの間で通信データを送受信するサーバとを備える通信システムにおいて実行される情報処理方法である。この方法において、前記複数の端末のうちのいずれか１つの端末が、通信データを前記サーバに送信するステップを実行し、前記サーバが、前記いずれか１つの端末から、前記通信データを受信するステップと、前記通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させるステップと、前記通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成するステップと、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報と前記データ識別子とを前記いずれか１つの端末にあらかじめ関連付けられている端末に送信するステップと、を実行し、前記いずれか１つの端末にあらかじめ関連付けられている端末が、前記サーバから前記端末保持用情報と前記データ識別子とを受信するステップを実行し、前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成するステップにおいて、あらかじめ定められた初期ハッシュを前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値の初期値とし、前記通信データを受信した順に前記通信データと前記通信データの受信時における前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する。

前記複数の端末それぞれは、データの暗号化及び暗号化されたデータの復号に用いるためのそれぞれ異なる秘密鍵である通信用秘密鍵を保持してもよく、前記サーバは、前記複数の端末それぞれが保持する通信用秘密鍵に対応する公開鍵である複数の通信用公開鍵を保持してもよく、前記いずれか１つの端末が、通信目的のデータのハッシュ値を生成するステップと、前記ハッシュ値を前記端末が保持する通信用秘密鍵を用いて暗号化して署名データを生成するステップと、前記署名データと前記通信目的のデータとを並べたデータを前記通信データとして生成するステップと、をさらに実行してもよい。

前記サーバが、新たな前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値を前記記憶装置に格納させるステップをさらに実行してもよい。

前記端末に送信するステップにおいて、前記サーバが、新たな前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値そのものを前記端末保持用情報として前記端末に送信してもよい。

前記サーバが、前記サーバの署名を生成するための署名用秘密鍵を用いて新たな前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値に対する前記サーバの署名を生成するステップをさらに実行してもよく、前記端末に送信するステップにおいて、前記サーバの署名を前記端末保持用情報として前記端末に送信してもよい。

前記サーバが、複数の前記端末から各端末に送信した前記端末保持用情報と前記データ識別子とを受信して回収するステップと、回収された前記データ識別子それぞれについて、前記記憶装置に格納されている通信記録データのうち回収された前記データ識別子に対応する通信記録データに基づいて生成された前記端末保持用情報と、前記端末から回収された前記端末保持用情報とが一致するか否かを検証するステップと、前記検証するステップにおいてすべての前記端末保持用情報が一致する場合、前記記憶装置に格納されている通信記録データの信頼性を出力するステップと、前記検証するステップにおいていずれかの前記端末保持用情報が一致しない場合、当該端末保持用情報に対応する前記データ識別子を出力するステップと、をさらに実行してもよい。

複数の前記端末のうちの少なくともいずれか一つの端末が、前記サーバから、前記記憶装置に格納されている通信記録データを受信するステップと、複数の前記端末それぞれから各端末が保持する端末保持用情報と前記データ識別子とを受信して回収するステップと、前記通信記録データに基づいて、回収された前記データ識別子に対応する通信記録データを再生成するステップと、通信記録データに基づいて再生成された前記端末保持用情報と、前記端末から回収された前記端末保持用情報とが一致するか否かを検証するステップと、前記検証するステップにおいてすべての前記端末保持用情報が一致する場合、前記記憶装置に格納されている通信記録データの信頼性を出力するステップと、前記検証するステップにおいていずれかの前記端末保持用情報が一致しない場合、当該端末保持用情報に対応する前記データ識別子を出力するステップと、をさらに実行してもよい。

本発明の第２の態様は、サーバである。このサーバは、端末から通信データを受信する受信部と、前記通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させる通信データ管理部と、前記通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成するハッシュ生成部と、を備え、前記通信データ管理部は、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報と前記データ識別子とを前記通信データを送信した端末にあらかじめ関連付けられている端末に送信し、前記ハッシュ生成部は、あらかじめ定められた初期ハッシュを初期値とし、前記通信データを受信した順に前記通信データと、前記通信データの受信時における前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する。

本発明の第３の態様は、プログラムである。このプログラムは、コンピュータに、端末から通信データを受信する機能と、前記通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させる機能と、前記通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成する機能と、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報と前記データ識別子とを前記通信データを送信した端末にあらかじめ関連付けられている端末に送信する機能と、を実現させ、前記生成する機能は、あらかじめ定められた初期ハッシュを初期値とし、前記通信データを受信した順に前記通信データと、前記通信データの受信時における前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する。

このプログラムを提供するため、あるいはプログラムの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、通信データの改変を調査するための技術を提供することができる。

実施の形態に係る通信システムの概要を説明するための図である。 実施の形態に係るサーバの機能構成と端末の機能構成とを模式的に示す図である。 実施の形態に係る通信ログデータベースのデータ構造を模式的に示す図である。 実施の形態に係るサーバが実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る通信データの受信処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係るサーバが実行する信頼性の出力処理を説明するためのフローチャートである。

＜実施の形態の概要＞
図１は、実施の形態に係る通信システムＳの概要を説明するための図である。以下、図１を参照しながら、実施の形態の概要を述べる。

実施の形態に係る通信システムＳは、複数の端末２と、複数の端末２それぞれとの間でネットワークＮを介して通信データを送受信するサーバ１と、記憶装置３とを備える。図１においては、第１端末２ａ、第２端末２ｂ、第３端末２ｃとの３台の端末２が例示されているが、通信システムＳは２台、又は４台以上の端末２を備えていてもよい。以下、それぞれの端末２を特に区別しない場合には、単に端末２と記載する。ネットワークＮは、例えばインターネットである。

実施の形態に係るサーバ１は、複数の端末２との間における通信データの記録を管理するログ管理機能を有する。サーバ１は、端末２から通信データを受信する度に、各通信データを特定するためのデータ識別子（以下、「データＩＤ」と記載する。）を割り当てて記憶装置３に格納する。詳細は後述するが、サーバ１は、端末２から通信データを受信する度に、受信した通信データを使って再帰的に計算することで得られるハッシュ値を更新し、更新後のハッシュ値を記憶装置３に格納する。

サーバ１は、受信した通信データを用いて更新したハッシュ値又はそのハッシュ値からさらに生成したサーバ１の署名とを端末２に送信する。ここで、サーバ１が情報を送信する端末２は、通信データを送信した端末２と端末２に関連付けられた他の端末２との少なくともいずれか一方の端末２である。以下、本明細書において、サーバ１が端末２に送信する「ハッシュ値又はそのハッシュ値からさらに生成したサーバ１の署名」を「端末保持用情報」と記載する。端末保持用情報はハッシュ値又はそのハッシュ値からさらに生成した情報であり、いわばハッシュ値に由来する情報と言える。

ハッシュ値は、サーバ１が端末２から通信データを受信する度に、その受信データを使って再帰的に更新される。これは、あるハッシュ値を再現するためには、それよりも過去にサーバ１が受信したすべての通信データが必要となることを意味している。ここで、記憶装置３は、サーバ１がいずれの端末２からも通信データを受信する前から保持しているハッシュ値、言い換えるとハッシュ値の初期値も格納している。このため、サーバ１は、ハッシュの初期値と各通信データとを用いることにより、歴代のハッシュ値を再現することができる。

サーバ１が端末保持用情報を端末２に送信することにより、歴代のハッシュ値はそれぞれ複数の異なる端末２側によって保管されることになる。サーバ１が生成した歴代のハッシュ値と、各端末２から集めたハッシュ値とが一致するか否かを確認することにより、一致しない場合はサーバ１が生成したハッシュ値と端末２が保管したハッシュ値との少なくともどちらか一方のハッシュ値が改変されたという事実を検知することができる。

以下、通信システムＳにおいて実行される情報処理の流れの概要を（１）から（６）の順に説明するが、その数字は図１における（１）から（６）と対応する。

まず前提として、記憶装置３は、サーバ１が過去に受信したＮ個（Ｎは自然数）の通信データを格納しているとする。このとき、ｉ番目（ｉは１≦ｉ≦Ｎを満たす自然数）のデータＩＤを、ｉをインデックスとしてＤＩＤ_ｉと記載し、対応するｉ番目の通信データをデータ_ｉと記載することとする。

（１）複数の端末２のうちのいずれかの端末２（図１に示す例では第３端末２ｃ）は、Ｎ＋１番目の通信データであるデータ_Ｎ＋１をサーバ１に送信する。
（２）サーバ１は、端末２からデータ_Ｎ＋１を受信する。
（３）サーバ１は、記憶装置３から最新のハッシュ値であるハッシュ_Ｎを読み出す。データＩＤ及び通信データと同様に、ｉ番目のハッシュ値をハッシュ_ｉと記載する。なお、上述したハッシュの初期値は「０」番目のハッシュ値に対応するため、便宜的にハッシュ_０と記載する。

（４）サーバ１は、受信した最新の通信データであるデータ_Ｎ＋１と、受信時点での最新のハッシュ値であるハッシュ_Ｎとを少なくとも並べたデータのハッシュ値をハッシュ_Ｎ＋１として生成する。具体的には、サーバ１は、以下の式（１）にしたがってハッシュ_Ｎ＋１を生成する。
ハッシュ_Ｎ＋１＝Ｈａｓｈ（データ_Ｎ＋１＋ハッシュ_Ｎ） （１）

式（１）において、Ｈａｓｈ（ｘ）はｘを引数とするハッシュ関数であり、ＳＨＡ－２（Secure Hash Algorithm 2）等の既知のハッシュ関数によって実現できる。式（１）に示すように、サーバ１はハッシュ値を更新するためにその時点の最新のハッシュ値を用いる再帰的な計算手法によってハッシュ値を更新する。最新のハッシュ値を生成するためには歴代のハッシュ値をすべて利用する必要があるという意味において、サーバ１が生成するハッシュ値はハッシュチェーンであり、その時点における歴代のハッシュ値の情報が“数珠つなぎ的に含まれている”とも言える。サーバ１が生成するハッシュ値は、次のハッシュを生成するために必要な情報であるから、以下本明細書では「ハッシュチェーン作成用ハッシュ値」と記載することがある。

（５）サーバ１は、更新した最新のハッシュチェーン作成用ハッシュ値であるハッシュ_Ｎ＋１を記憶装置３に格納する。ここでサーバ１は、記憶装置３に既に格納されているハッシュ_Ｎをハッシュ_Ｎ＋１で上書きしてもよいし、ハッシュ_Ｎを残したままハッシュ_Ｎ＋１を追加してもよい。後者の場合、サーバ１が再計算することなく歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を取得することができる。

（６）サーバ１は、通信データを送信した端末２についてあらかじめ関連付けられている端末２に、端末保持用情報とデータＩＤ（ＤＩＤ_Ｎ＋１）とを送信する。例えば、図１に示す例では、データ_Ｎ＋１の送信元の端末である第３端末２ｃの端末ＩＤはＴＩＤ_Ｍであり、その送信先の端末ＩＤとしてＴＩＤ_１とＴＩＤ_Ｍとが関連付けられている。このため、サーバ１は、端末ＩＤがＴＩＤ_１である第１端末２ａと、端末ＩＤがＴＩＤ_Ｍである第３端末２ｃとに、端末保持用情報とデータＩＤとを送信する。これにより、ハッシュ_Ｎ＋１又はそれに由来するサーバ１の署名は、サーバ１の管理下から外れて端末２に分配される。

以上より、記憶装置３に格納された通信データの改変を検証するためのハッシュチェーンに由来する端末保持用情報が、サーバ１とは異なる複数の端末２に拡散されることになる。各端末２に拡散された端末保持用情報をすべて収集することができれば、記憶装置３又はいずれかの端末２が保持しているデータが改変されたかを検証することができる。また、仮に各端末２に拡散された端末保持用情報をすべて収集することができなくても、収集できた端末保持用情報を用いて記憶装置３が格納している通信データから生成したハッシュチェーンとの一致不一致を検証することにより、記憶装置３が格納している通信データが改変されていないことの統計的な信頼度を算出したり、改変が有った場合にその時期を推定したりすることができる。このように、実施の形態に係る通信システムＳは、通信データの改変を調査するための仕組みを提供することができる。

＜実施の形態に係るサーバ１の機能構成＞
図２は、実施の形態に係るサーバ１の機能構成と端末２の機能構成とを模式的に示す図である。サーバ１は、記憶部１０と通信部１１と制御部１２とを備える。また、端末２は、記憶部２０と通信部２１と制御部２２とを備える。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。

記憶部１０は、サーバ１を実現するコンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）やサーバ１の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置である。

通信部１１は、サーバ１が端末２等の外部の装置とやり取りするためのインタフェースであり、既知のＬＡＮ（Local Area Network）モジュールやＷｉ－Ｆｉ（登録商標）モジュールで実現される。サーバ１が外部の装置からデータを受信する場合、通信部１１はサーバ１の受信部として機能する。また、サーバ１が外部の装置にデータを送信する場合、通信部１１はサーバ１の送信部として機能する。

制御部１２は、サーバ１のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部１０に記憶されたプログラムを実行することによって通信データ管理部１２０、ハッシュ生成部１２１、署名部１２２、検証部１２３、及び信頼性出力部１２４として機能する。

なお、図１は、サーバ１が単一の装置で構成されている場合の例を示している。しかしながら、サーバ１は、例えばクラウドコンピューティングシステムのように複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。この場合、制御部１２を構成する各部は、複数の異なるプロセッサの中の少なくともいずれかのプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。

記憶部２０は、端末２を実現するコンピュータのＢＩＯＳ等を格納するＲＯＭやの作業領域となるＲＡＭ、ＯＳやアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤやＳＳＤ等の大容量記憶装置である。通信部２１は、端末２がサーバ１等の外部の装置とやり取りするためのインタフェースであり、既知のＬＡＮモジュールやＷｉ－Ｆｉモジュールで実現される。端末２が外部の装置からデータを受信する場合、通信部２１は端末２の受信部として機能する。また、端末２が外部の装置にデータを送信する場合、通信部２１は端末２の送信部として機能する。

制御部２２は、通信部２１のＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサであり、記憶部２０に記憶されたプログラムを実行することによってハッシュ生成部２２０、署名部２２１、及び通信データ生成部２２２として機能する。

図１に示すように、サーバ１はネットワークＮを介して複数の端末２それぞれとの間で通信データを送受信する。複数の端末２のうちのいずれか１つの端末２の通信部２１は、通信データをサーバ１に送信する。ここで「通信データ」は、端末２がサーバ１に送信するデータであればどのようなデータであってもよい。

サーバ１の通信部１１は、上述したいずれか１つの端末２から通信データを受信する。通信データ管理部１２０は、通信データとその通信データを一意に特定するためのデータＩＤとを含む通信記録データを記憶装置３に格納させる。

ハッシュ生成部１２１は、記憶装置３から最新のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を読み出す。ハッシュ生成部１２１は、通信記録データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成する。

具体的には、ハッシュ生成部１２１は、上述した式（１）に基づいて新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値を生成する。さらに具体的には、ハッシュ生成部１２１は、受信した通信データと、その通信データの受信時における最新のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を並べたデータのハッシュ値を、通信データを受信した順に生成した新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する。なお、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値の初期値は初期ハッシュであるハッシュ_０であり、あらかじめ記憶装置３に格納されている。

通信部２１は、通信データ管理部１２０の制御の下、ハッシュ生成部１２１が生成した新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報とデータＩＤとを、通信データを送信したいずれか１つの端末２にあらかじめ関連付けられている端末２に送信する。

上述したように、実施の形態に係るサーバ１は、複数の端末２との間でやり取りされる通信データを記録するログ管理サーバとしての機能を有する。ここて、例えば複数の端末２のユーザがそれぞれ特定の組織に属している場合、部下であるユーザの端末２が送信した履歴を、そのユーザの上司や専門の管理部門のユーザが確認するためにそれらの者が使用する端末２に送信することが望まれる場合もある。このため、図１を参照して説明したように、サーバ１は、通信データの送信元の端末２を特定するための端末ＩＤである送信元ＩＤと、送信元の端末２がサーバ１に通信データを送信した場合に端末保持用情報を送信すべき端末２を示す端末ＩＤある送信先ＩＤとをあらかじめ関連付けて記憶している。サーバ１の通信データ管理部１２０は、送信元ＩＤに対応する送信先ＩＤを読み出す。ハッシュ生成部１２１は、送信先ＩＤに対応する端末２に対して端末保持用情報とデータＩＤとを通信部２１に送信させる。

いずれか１つの端末にあらかじめ関連付けられている端末２、すなわち送信先ＩＤに対応する端末２の通信部２１が、サーバ１から端末保持用情報とデータＩＤとを受信する。端末保持用情報は、端末保持用情報の作成時において記憶装置３に格納された通信記録データのハッシュチェーンに由来する情報であり、その時点における通信記録データの検証に用いることができる情報である。さらに、端末保持用情報は、端末２が通信データをサーバ１に送信する度に生成される情報である。

したがって、端末保持用情報は、端末２がサーバ１に送信データを送信した回数と同等の数だけ異なるものが存在する。これらの端末保持用情報は複数の異なる端末２に分配されるため、悪意のある者がすべての端末保持用情報にアクセスして奪取したり改変したりすることは極めて困難である。サーバ１や記憶装置３の管理者であっても、端末保持用情報を改変することは実質的にできない。また、端末保持用情報を生成するためには、その時点より過去にサーバ１に送信された改変されていない通信データと初期ハッシュとが必要である。

ここで、サーバ１や記憶装置３の管理者と特定の端末２のユーザとが共謀して、記憶装置３に記憶されている過去の通信記録データを改変したと仮定する。このとき、改変後の通信記録データに含まれる通信データに基づいて再生成されたハッシュチェーン作成用ハッシュ値と、改変前の通信記録データに含まれる通信データに基づいて生成されたハッシュチェーン作成用ハッシュ値、すなわち既に別の端末２に送信された端末保持用情報の元になったハッシュ値とは一致しないことになる。

このため、サーバ１や記憶装置３の管理者と特定の端末２のユーザとが共謀したとしても、他の端末２のユーザの協力がない限り、通信記録データの改変は検知されることになる。このように、実施の形態に係る通信システムＳによる通信記録データの管理手法は、改変に対する検知能力が高く、通信データの改変を調査するための有効な技術である。

サーバ１の通信データ管理部１２０は、ハッシュ生成部１２１が生成した新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値を記憶装置３に格納させる。図３は、実施の形態に係る通信ログデータベースのデータ構造を模式的に示す図である。通信ログデータベースは記憶装置３に格納されており、通信データ管理部１２０によって管理されている。

図３に示すように、通信ログデータベースは、通信データに割り当てられたデータＩＤと関連付けて通信データを格納している。図３に示す通信ログデータベースの例では、歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値をその生成に用いたデータＩＤに関連付けて格納している。このように、通信ログデータベースが歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を格納している場合には、通信データの改変の有無を検証する際にハッシュチェーン作成用ハッシュ値を再計算する手間を省略することができる。

図２の説明に戻り、端末２がサーバ１に送信する通信データについて説明する。

複数の端末２それぞれの記憶部２０は、データの暗号化及び暗号化されたデータの復号に用いるためのそれぞれ異なる秘密鍵である通信用秘密鍵を保持している。また、サーバ１の記憶部１０は、複数の端末２それぞれが保持する通信用秘密鍵に対応する公開鍵である複数の通信用公開鍵を保持している。具体的には、記憶部１０は、複数の端末２それぞれの端末ＩＤと、各端末２の通信用公開鍵とを対応づけて記憶している。

端末２のハッシュ生成部２２０は、通信目的のデータのハッシュ値を生成する。ハッシュ生成部２２０は、ＳＨＡ－２等の既知のハッシュ関数を用いて通信目的のデータのハッシュ値を生成すればよい。署名部２２１は、ハッシュ生成部２２０が生成したハッシュ値を端末２の記憶部２０が保持する通信用秘密鍵を用いて暗号化して署名データを生成する。通信データ生成部２２２は、署名データと通信目的のデータとを並べたデータを通信データとして生成する。このように、通信データに端末２の署名を含めることにより、第三者が通信目的のデータを改変したことを検知できるようになる。

上述したように、端末保持用情報は、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値そのものか、又はそのハッシュ値からさらに生成した署名である。前者の場合、サーバ１の通信データ管理部１２０は、ハッシュ生成部１２１が生成した新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値そのものを端末保持用情報として端末２に送信すればよい。この場合、通信データの改変の有無を検証しようとする者は、端末２が保持する端末保持用情報（すなわち、チェーン作成用ハッシュ値）と、通信ログデータベースの情報に基づいて生成したハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを直接比較すればよい。

後者の場合、サーバ１の署名部１２２は、サーバ１の署名を生成するための署名用秘密鍵を用いて、新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に対するサーバ１の署名を生成する。なお、署名用秘密鍵は記憶部１０に格納されている。

通信部１１は、通信データ管理部１２０の制御の下、署名部１２２が生成したサーバ１の署名を端末保持用情報として端末２に送信する。この場合、通信データの改変の有無を検証しようとする者は、端末２が保持する端末保持用情報（すなわち、サーバ１の署名）と、通信ログデータベースの情報に基づいて生成したハッシュチェーン作成用ハッシュ値からさらに生成した署名とを比較すればよい。

続いて、記憶装置３に格納されている通信データが改変されているか否かの検証について説明する。この検証を実行する主体は、以下の３つのケースが考えられる。１つ目は、サーバ１の管理者がユーザそれぞれに依頼して端末２に分配された端末保持用情報を収集して検証する場合である。この場合、サーバ１が通信ログデータベースを参照して歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を取得し、端末２から収集した端末保持用情報との一致を調べればよい。なお、複数の端末２のうちのいずれかの端末２のユーザからの依頼によって、サーバ１の管理者がデータ改変の有無を調べる場合も本ケースに当てはまる。

２つ目は、複数の端末２のうちのいずれかの端末２のユーザが、その他の端末２のユーザ及びサーバ１の管理者に問い合わせて、各端末２に分配された端末保持用情報の収集と通信ログデータベースを参照して取得した歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値との一致の検証を実行する場合である。端末保持用情報がサーバ１の署名である場合、端末２のユーザは、サーバ１の管理者に問い合わせて歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値から生成した歴代の署名を集めればよい。

３つ目は、複数の端末２それぞれのユーザとサーバ１の管理者とのいずれとも異なる第三者（例えば、中立的な立場でデータ改変の検証を実行する監査者）が、各端末２のユーザから端末保持用情報を収集するとともに、サーバ１の管理者から歴代のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を収集して一致を調べる。

上述した1つ目のケースのようにサーバ１がデータ改変の有無を調べる場合、まず、通信部１１は、複数の端末２から各端末２に送信した端末保持用情報とデータＩＤとを受信して回収する。サーバ１の検証部１２３は、回収されたデータＩＤそれぞれについて、記憶装置３に格納されている通信記録データのうち回収されたデータＩＤに対応する通信記録データに基づいて生成された端末保持用情報と、端末２から回収された端末保持用情報とが一致するか否かを検証する。

信頼性出力部１２４は、収集したすべての端末保持用情報が一致する場合、記憶装置３に格納されている通信記録データの信頼性を出力する。具体的には、もし、通信ログデータベースに格納されているすべてのデータＩＤに対応する端末保持用情報を収集でき、かつすべての端末保持用情報が一致する場合は、通信ログデータベース中の通信記録データと、各端末２に分配された端末保持用情報とがともに改変されていない蓋然性が高いと言える。この場合信頼性出力部１２４は、記憶装置３に格納されている通信データは信頼できることを示す情報を出力する。

また、通信ログデータベースに格納されている一部のデータＩＤに対応する端末保持用情報のみ収集でき、かつ収集した端末保持用情報についてはすべて一致する場合、信頼性出力部１２４は、例えば既知のサンプリング調査と同様の手法によってデータ改変がないことの信頼度を出力する。

信頼性出力部１２４は、収集した端末保持用情報のうちいずれかの端末保持用情報が一致しない場合、記憶装置３に格納されている通信データと、端末２に分配された端末保持用情報との、少なくともいずれか一方が改変されていることを示す。そこで、信頼性出力部１２４は、収集した端末保持用情報のうちいずれかの端末保持用情報が一致しない場合、その端末保持用情報に対応するデータＩＤを出力する。

例えば、出力されたデータＩＤに対応する通信データよりも後に生成された複数の端末保持用情報について一致する場合は記憶装置３に格納されている通信データは改変されていないことを示唆し、端末２に分配された端末保持用情報が改変された蓋然性が高いことを意味する。反対に、対応するデータＩＤに対応する通信データよりも後に生成された複数の端末保持用情報がいずれも一致しない場合、記憶装置３に格納されている通信データが改変された蓋然性が高いことを意味する。このように、信頼性出力部１２４は、収集した端末保持用情報のうちいずれかの端末保持用情報が一致しない場合に出力するデータＩＤは、データ改変を特定するための資する情報となる。

＜サーバ１が実行する情報処理方法の処理フロー＞
図４は、実施の形態に係るサーバ１が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えばサーバ１が起動したときに開始する。

通信部１１は、端末２から通信データを受信する（Ｓ２）。通信データ管理部１２０は、通信データを一意に特定するためのデータＩＤを生成する（Ｓ４）。ハッシュ生成部１２１は、最新のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を記憶装置３から読み出して取得する（Ｓ６）。ハッシュ生成部１２１は、通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成する（Ｓ８）。

通信データ管理部１２０は、通信データを記憶装置３に格納されている通信ログデータベースに格納する（Ｓ１０）。通信データ管理部１２０は、通信データを送信した端末２にあらかじめ関連付けられている送信先の端末２を特定する（Ｓ１２）。通信部１１は、新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報とデータＩＤとを、通信データ管理部１２０が特定した送信先の端末２に送信する（Ｓ１４）。

図５は、実施の形態に係る通信データの受信処理を説明するためのフローチャートであり、図４におけるステップ２の処理をより詳細に説明するための図である。サーバ１は端末２から通信データを受信するので、図４は、サーバ１が端末２から通信データを受理するまでのやり取りを示している。

端末２のハッシュ生成部１２１は、サーバ１に送信すべき通信目的のデータのハッシュ値を生成する（Ｓ２００）。ハッシュ生成部１２１は、例えばＳＨＡ－２等の既知のハッシュ関数を用いて通信目的のデータのハッシュ値を生成する。続いて、署名部１２２は、ハッシュ生成部１２１が生成したハッシュ値と、生成時刻と、通信目的のデータとを含むデータを通信用秘密鍵で暗号化した署名データを生成する（Ｓ２０２）。ここで「生成時刻」は端末２の内部時計の時刻であり、署名データの生成時の時刻である。

通信部１１は、通信データ管理部１２０の管理の下、署名部１２２が生成した署名と通信目的のデータとを含むデータを通信データとしてサーバ１に送信する（Ｓ２０４）。サーバ１の通信部１１は、端末２から通信データを受信する（Ｓ２０６）。通信データ管理部１２０は、端末２から受信した通信データ中の署名データを、通信用秘密鍵に対応する通信用公開鍵で復号し（Ｓ２０８）、通信データに含まれる生成時刻と、サーバ１の内部時刻とが乖離しているか否かを検証する（Ｓ２１０）。

ここで、通信データ管理部１２０は、端末２が通信データを生成してから送信するまでのタイムラグと、端末２からサーバ１に通信データを送信する際の通信時間等を考慮して、サーバ１の内部時刻とが乖離しているか否かを検証する。具体的には、通信データ管理部１２０は、通信データに含まれる生成時刻と、サーバ１の内部時刻との差が所定の閾時間以上である場合、両者が乖離していると判断する。所定の閾時間は、端末２が置かれる通信環境や通信に用いるネットワークＮの帯域の広さ等を考慮して実験により定めればよいが、例えば数分から数十分であり、さらに具体的には１０分である。

通信データに含まれる生成時刻とサーバ１の内部時刻とが乖離している場合（Ｓ２１２のＹｅｓ）、通信データ管理部１２０は端末２に対してサーバ１の内部時計による現在時刻と通信データの再生成要求とを送信する（Ｓ２１４）。端末２は、サーバ１の現在時刻と通信データの再生成要求とを受信する（Ｓ２１６）。

署名部１２２は、ハッシュ値と、サーバの内部時計との差分を加味した生成時刻と、通信目的のデータを含むデータを通信用秘密鍵で暗号化した署名データを生成し（Ｓ２１８）、端末２はステップＳ２０４の送信処理に戻る。

通信データに含まれる生成時刻とサーバ１の内部時刻とが乖離していない場合（Ｓ２１２のＮｏ）、通信データ管理部１２０は端末２から送信された通信データを受理する（Ｓ２２０）。

図６は、実施の形態に係るサーバ１が実行する信頼性の出力処理を説明するためのフローチャートである。

通信部１１は、複数の端末２からそれぞれ端末保持用情報とデータＩＤとを受信する（Ｓ１４）。ハッシュ生成部１２１は、受信されたデータＩＤそれぞれについて、記憶装置３に格納されている通信記録データのうち回収されたデータＩＤに対応する端末保持用情報を生成する（Ｓ１６）。

検証部１２３は、通信部１１が受信した端末保持用情報と、ハッシュ生成部１２１が記憶装置３に格納されている通信記録データから生成した端末保持用情報との一致を検証する（Ｓ１８）。通信部１１が受信した端末保持用情報と、ハッシュ生成部１２１が記憶装置３に格納されている通信記録データから生成した端末保持用情報とがすべて一致する場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、信頼性出力部１２４は、データ改変がないことの信頼度を出力する（Ｓ２２）。

通信部１１が受信した端末保持用情報と、ハッシュ生成部１２１が記憶装置３に格納されている通信記録データから生成した端末保持用情報とに不一致が存在する場合（Ｓ２０のＮｏ）、信頼性出力部１２４は、不一致のデータＩＤを出力する（Ｓ２４）。

＜実施の形態に係る通信システムＳの利用シーン＞
続いて、実施の形態に係る通信システムＳの利用シーンの一例として、通信システムＳによる投票の管理について説明する。まず、端末保持用情報はハッシュチェーン作成用ハッシュ値そのものである場合について説明する。

例えば、通信システムＳが、複数の候補者の中から何らかの代表者を決めるための選挙の投票を管理する場合、複数の端末２それぞれのユーザが投票者となり、通信データが投票の内容（候補者の名前）となる。サーバ１は、ユーザによる投票を集計する選挙管理サーバとなり、記憶装置３はユーザによる投票結果を集約して記憶することになる。サーバ１は、端末２から通信データを受信する度に、端末保持用情報を生成して端末２に分配する。

複数の端末２のユーザのうちの少なくとも１人のユーザ（以下、「検証ユーザ」と記載する。）」が投票の正当性を確認する場合、検証ユーザは自身の端末２（以下、「検証端末」と記載する。）を用いて、記憶装置３に格納されている投票に係るすべての通信記録データと初期ハッシュとをサーバ１を介して取得する。また、検証ユーザは検証端末を用いて、複数の端末２のユーザそれぞれに依頼し、各端末２が保持する端末保持用情報とデータ識別子とを受信して回収する。

検証ユーザは、検証端末を用いて、サーバ１から取得した通信記録データに基づいて、回収されたデータ識別子に対応する通信記録データを再生成する。検証ユーザは、検証端末を用いて、通信記録データに基づいて再生成された端末保持用情報と、端末２から回収された端末保持用情報とが一致するか否かを検証する。すべての端末保持用情報が一致する場合、検証端末２は、記憶装置３に格納されている通信記録データの信頼性を出力する。検証するステップにおいていずれかの端末保持用情報が一致しない場合、検証端末は、その端末保持用情報に対応するデータ識別子を出力する。

なお、端末保持用情報がハッシュチェーン作成用ハッシュ値に対するサーバ１の署名である場合、検証ユーザは、あらかじめ署名用秘密鍵に対応する公開鍵を取得して検証端末に格納しておく。検証ユーザは、検証端末を用いて、署名用秘密鍵に対応する公開鍵で署名からハッシュチェーン作成用ハッシュ値に変換することにより、通信記録データに基づいて再生成されたハッシュ値と、端末２から回収されたハッシュ値とが一致するか否かを検証すればよい。

これにより、検証ユーザは、選挙管理サーバであるサーバ１と独立して、自身が保持する端末２を用いて通信記録データ（すなわち、投票）の信頼性を検証ことができる。

＜実施の形態に係る通信システムＳが奏する効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る通信システムＳによれば、通信データの改変を調査するための技術を提供することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。

＜変形例＞
上記では、ハッシュ生成部１２１が、式（１）に基づいて、受信した通信データと、その通信データの受信時における最新のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を並べたデータのハッシュ値を、通信データを受信した順に生成した新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する場合について説明した。これに替えて、ハッシュ生成部１２１は、受信した通信データに割り当てられたデータＩＤと、通信データと、その通信データの受信時における最新のハッシュチェーン作成用ハッシュ値を並べたデータのハッシュ値を、通信データを受信した順に生成した新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新してもよい。

具体的には、ハッシュ生成部１２１は、以下の式（２）に基づいてハッシュチェーン作成用ハッシュ値を更新してもよい。
ハッシュ_Ｎ＋１＝Ｈａｓｈ（ＤＩＤ_Ｎ＋１＋データ_Ｎ＋１＋ハッシュ_Ｎ） （２）

ハッシュ生成部１２１がハッシュチェーン作成用ハッシュ値の更新にデータＩＤも用いることにより、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値の生成の難易度が上がり、改変の検知力をより高めることができる。

１・・・サーバ
１０・・・記憶部
１１・・・通信部
１２・・・制御部
１２０・・・通信データ管理部
１２１・・・ハッシュ生成部
１２２・・・署名部
１２３・・・検証部
１２４・・・信頼性出力部
１２４・・・場合信頼性出力部
２・・・端末
２０・・・記憶部
２１・・・通信部
２２・・・制御部
２２０・・・ハッシュ生成部
２２１・・・署名部
２２２・・・通信データ生成部
３・・・記憶装置
Ｎ・・・ネットワーク
Ｓ・・・通信システム

Claims (9)

1. 複数の端末と、前記複数の端末それぞれとの間で通信データを送受信するサーバとを備える通信システムにおいて実行される情報処理方法であって、
   前記複数の端末のうちのいずれか１つの端末が、
   通信データを前記サーバに送信するステップを実行し、
   前記サーバが、
   前記いずれか１つの端末から、前記通信データを受信するステップと、
   前記通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させるステップと、
   前記通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成するステップと、
   前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報と前記データ識別子とを前記いずれか１つの端末にあらかじめ関連付けられている端末に送信するステップと、を実行し、
   前記いずれか１つの端末にあらかじめ関連付けられている端末が、
   前記サーバから前記端末保持用情報と前記データ識別子とを受信するステップを実行し、
   前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成するステップにおいて、あらかじめ定められた初期ハッシュを前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値の初期値とし、前記通信データを受信した順に前記通信データと前記通信データの受信時における前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する、
   情報処理方法。
2. 前記複数の端末それぞれは、データの暗号化及び暗号化されたデータの復号に用いるためのそれぞれ異なる秘密鍵である通信用秘密鍵を保持し、
   前記サーバは、前記複数の端末それぞれが保持する通信用秘密鍵に対応する公開鍵である複数の通信用公開鍵を保持しており、
   前記いずれか１つの端末が、
   通信目的のデータのハッシュ値を生成するステップと、
   前記ハッシュ値を前記端末が保持する通信用秘密鍵を用いて暗号化して署名データを生成するステップと、
   前記署名データと前記通信目的のデータとを並べたデータを前記通信データとして生成するステップと、をさらに実行する、
   請求項１に記載の情報処理方法。
3. 前記サーバが、新たな前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値を前記記憶装置に格納させるステップをさらに実行する、
   請求項１又は２に記載の情報処理方法。
4. 前記端末に送信するステップにおいて、前記サーバが、新たな前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値そのものを前記端末保持用情報として前記端末に送信する、
   請求項１又は２に記載の情報処理方法。
5. 前記サーバが、
   前記サーバの署名を生成するための署名用秘密鍵を用いて新たな前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値に対する前記サーバの署名を生成するステップをさらに実行し、
   前記端末に送信するステップにおいて、前記サーバの署名を前記端末保持用情報として前記端末に送信する、
   請求項１又は２に記載の情報処理方法。
6. 前記サーバが、
   複数の前記端末から各端末に送信した前記端末保持用情報と前記データ識別子とを受信して回収するステップと、
   回収された前記データ識別子それぞれについて、前記記憶装置に格納されている通信記録データのうち回収された前記データ識別子に対応する通信記録データに基づいて生成された前記端末保持用情報と、前記端末から回収された前記端末保持用情報とが一致するか否かを検証するステップと、
   前記検証するステップにおいてすべての前記端末保持用情報が一致する場合、前記記憶装置に格納されている通信記録データの信頼性を出力するステップと、
   前記検証するステップにおいていずれかの前記端末保持用情報が一致しない場合、当該端末保持用情報に対応する前記データ識別子を出力するステップと、をさらに実行する、
   請求項１又は２に記載の情報処理方法。
7. 複数の前記端末のうちの少なくともいずれか一つの端末が、
   前記サーバから、前記記憶装置に格納されている通信記録データを受信するステップと、
   複数の前記端末それぞれから各端末が保持する端末保持用情報と前記データ識別子とを受信して回収するステップと、
   前記通信記録データに基づいて、回収された前記データ識別子に対応する通信記録データを再生成するステップと、
   通信記録データに基づいて再生成された前記端末保持用情報と、前記端末から回収された前記端末保持用情報とが一致するか否かを検証するステップと、
   前記検証するステップにおいてすべての前記端末保持用情報が一致する場合、前記記憶装置に格納されている通信記録データの信頼性を出力するステップと、
   前記検証するステップにおいていずれかの前記端末保持用情報が一致しない場合、当該端末保持用情報に対応する前記データ識別子を出力するステップと、をさらに実行する、
   請求項１又は２に記載の情報処理方法。
8. 端末から通信データを受信する受信部と、
   前記通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させる通信データ管理部と、
   前記通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成するハッシュ生成部と、を備え、
   前記通信データ管理部は、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報と前記データ識別子とを前記通信データを送信した端末にあらかじめ関連付けられている端末に送信し、
   前記ハッシュ生成部は、あらかじめ定められた初期ハッシュを初期値とし、前記通信データを受信した順に前記通信データと、前記通信データの受信時における前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する、
   サーバ。
9. コンピュータに、
   端末から通信データを受信する機能と、
   前記通信データと当該通信データを一意に特定するためのデータ識別子とを含む通信記録データを記憶装置に格納させる機能と、
   前記通信データと、ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として生成する機能と、
   前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値に由来する端末保持用情報と前記データ識別子とを前記通信データを送信した端末にあらかじめ関連付けられている端末に送信する機能と、を実現させ、
   前記生成する機能は、あらかじめ定められた初期ハッシュを初期値とし、前記通信データを受信した順に前記通信データと、前記通信データの受信時における前記ハッシュチェーン作成用ハッシュ値とを並べたデータのハッシュ値を、前記新たなハッシュチェーン作成用ハッシュ値として更新する、
   プログラム。
   

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