JPH02195376A

JPH02195376A - 鍵共有機能付きｉｃカード

Info

Publication number: JPH02195376A
Application number: JP1015329A
Authority: JP
Inventors: Shinya Takagi; 伸哉高木; Mamoru Ito; 守伊藤; Toshio Tsuji; 辻　敏雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1990-08-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は暗号通信に用いることができる鍵共有機能付き
ＩＣカードに関するものである。

従来の技術秘密鍵暗号方式において暗号通信を行うためには、まず
通信を行う両者が鍵を共有する必要がある。従来、鍵の
共有は、例えば第８図に示すような方式で行われてきた
。、第８図において、４１はメツセージの送信者（以下
、単に送信者と記す）が使用する暗号器、４２はメツセ
ージの受信者（以下、単に受信者と記す）が使用する復
号器であり、暗号器４１は、乱数生成手段４３と、第１
の暗号化手段４４と、第２の暗号化手段４６とを備え、
復号器４２は、第１の復号化手段４６と、第２の復号化
手段４Ｔとを備えている。

このように構成された従来の鍵共有方式について、その
動作を以下に説明する。安全性の面からメツセージの平
文（以下、単に平文と記す）ｍを暗号化するための鍵は
頻繁に換える・必要があるため、乱数生成手段４３が生
成する乱数を用いる。

以下、これをセツション鍵と記す。送信者は、暗号器４
１が有する乱数生成手段４３の出力ｒ１（セラシラン鍵
とも云う）を受信者と共有するために受信者に送信する
わけであるが、ｒｌを生データのまま送舊すると、暗号
器４１と復号器４２の間の通信線上で盗聴される危険性
があるため、ｒｌを第１の暗号化手段４４で暗号化して
送る。

このｒｌを暗号化する際に用いる鍵をマスタ鍵ｋｍと呼
び、送信者と受信者が予め共有している鍵である。マス
タ鍵はセツション鍵を暗号化して送る時のみ使用され、
通常長期間固定である。受信者の復号器４２は第１の復
号化手段４６を用いて、暗号化された乱数をマスタ鍵ｋ
ｍにより復号化してｒｌを復元する。これにより、送信
者と受信者はセツション鍵ｒ１を共有できたことになる
ため、それ以降、第２の暗号化手段４６と第２の復号化
手段４７を用いて、セツション鍵ｒ１により、平文ｍの
暗号通信を行うことができる。セッシラン鍵を換える場
合は、乱数生成手段４３によって新しく乱数ｒ２（図示
せず）を生成し、前述した手順と全く同様に、マスタ鍵
ｋｍによる暗号通信によりｒ２を共有してセツション鍵
とする。

今、二人の通信者ＡとＢが暗号通信を行う場合を考える
。通侶者ムと通信者Ｂはマスタ鍵ｋｍを用いてセツショ
ン鍵ｒ１を暗号化して送るものとする。ここで、もし別
の通信者Ｃもマスタ鍵ｋｍを有していたとすると、通信
者Ｃはセツション鍵ｒ１を解読することができるため、
通儒者ム、Ｂ間で交換される全ての暗文を解読できるこ
とになる。したがって、マスタ鍵ｋｍは通信者ムと通信
者Ｂのみが知る鍵とし、例えば通信者ムが通信者Ｃと暗
号通信を行う場合は、ｋ＋ａとは別のマスタ鍵を用いる
必要がある。すなわち１通信者ムは暗号通信を行う相手
の数だけマスタ鍵を保有している必要がある。

発明が解決しようとする課題このような従来の方式では、通信相手が少数である場合
は問題ないが、不特定多数の加入者を持つネットワーク
では通信相手が膨大な数となり、鍵管理が大きな問題と
なる。これを解決する手段としては、鍵管理を行うセン
タを設け、暗号通信を行うに先立ち、センタが両者に共
通のセツション鍵を配送（または転送）する方法が一般
的であるが、鍵共有を行う度にセンタが介在しなければ
ならないという欠点がある。一方、他の解決策として、
鍵管理の面で優れている公開鍵暗号方式を用いる方法も
あるが、公開鍵暗号方式は秘密鍵暗号方式に比べて、は
るかに大きな処理時間を要する。このように従来の暗号
通信の方法では、鍵管理の点に関して大きな問題点があ
った。

本発明はこのような課題に鑑み、内部データが物理的に
安全であり、かつ演算能力を有するという特徴に基づき
、鍵共有を安全、容易かつ高速に実現し得る鍵共有機能
付き１０カードを提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段そしてこの目的を達成するために本発明の鍵共有機能付
き１０カードは、乱数生成手段と、この乱数生成手段か
ら出力される第１の乱数を秘密鍵により暗号化する第１
の暗号化手段と、外部から入力される暗文を前記第１の
乱数により復号化する第１の復号化手段と、外部から入
力される暗号化された第２の乱数を第２の秘密鍵により
復号化する第２の復号化手段と、外部から入力される、
又は内部に格納されている平文を前記第２の復号化手段
の出力により暗号化する第２の暗号化手段とを備える構
成としたものである。

作用本発明の構成の特徴は、第１の秘密鍵および箒２の秘密
鍵が物理的に安全なＩＣＣカード内子モリ格納されてい
る点と、復号侘寝には自分のＩＣカードが自動的に生成
した第１の乱数を用い、暗号化鍵には相手から送られて
来た第２の乱数を用いる点である。この構成により上記
目的が達成される理由は次のように説明される。

まず、第１の秘密鍵および第２の秘密鍵は物理的に安全
なＩＣＣカード内子モリ格納されているため、ＩＣカー
ドの所持者といえども、これらの秘密鍵を読み取ること
は不可能である。したがって、これらの秘密鍵が格納さ
れているＥＣカードを用いることなしに、第１の暗号化
手段の出力および暗号化された第２の乱数から第１の乱
数および第２の乱数を復元することはできない。よって
−外部から入力される暗文および第２の暗号化手段から
出力される暗文を解読することはできない。

また、第２の秘密鍵が全てのＩＣカードに共通であると
すると悪意を持つ者が暗号化された第２の乱数を盗聴し
、それを自分のＩＣカードに入力することにより、自分
のＩＣカード内に第２の乱数を復元することは可能であ
る。しかし、そのＩＣカードがこの乱数を用いて実行で
きる機能は暗号化のみであり、復号化機能はない。一方
、このＩＣカードが復号化を行う時の鍵は自分のＩＣカ
ードにより自動的に生成された乱数である。すなわち、
悪意を持つ第３者が自分のＩＣカードを用いて、復号侘
寝の設定と、その鍵を用いた復号化を同時に行うことは
できない。

以上のことから、本発明のＥＣカードの構成により、第
１の乱数を生成したＩＣカード、すなわち受信者のＩＣ
カードのみ暗文の復号化が可能となり暗号通信は安全と
なる。また本発明のＩＣカードを用いれば、秘密鍵のリ
ストあるいはセンタのどちらも不要であるため、容易に
鍵の共有が実現できる。さらに秘密鍵暗号のみで構成で
きることから高速処理が可能となる。

実施例第１図は本発明の鍵共有機能付きＩＣカードが用いられ
るシステムの一例を示したシステム構成図である。第１
図において、１は第１の端末、２は第２の端末、３は暗
号装置４を内蔵している第１のＩＣカード、６は復号装
置６を内蔵している第２のＩＣカードである。また、第
１の端末１は入力装置７と送信装置８を有し、第２の端
末２は出力装置９と受雪装置１０を有している。

このシステムで暗号通信を行う場合の手順を以下に示す
。まず暗号通信を開始するに当って、送信者は第１の端
末１に第１のＩＣカード３を挿入し、受儒者は第２の端
末２に第２のＩＣカード６を挿入する。その後、送信者
は入力装置７を用いて平文ｍを入力する。平文ｍは第１
のＩＣカード３に入力され、暗号装置４により暗文Ｃに
変換され出力される。、第１の端末１は送信装置８を用
いて、この暗文Ｃを第２の端末２に送信する。一方。

受信者は受信装置１０を用いて前記暗文Ｃを受信する。

暗文Ｃは第２のＩＣカード６に入力され、復号装置６に
より平文ｍｌｃ復号化され出力される。

第２の端末２は出力装置９を用いて、復元された平文ｍ
を出力する。このように、暗号器および復号器としてＩ
Ｃカードを用いて暗号通信を行うシステムを考える。実
際に暗号通信を行う際には。

前述したようにセラシラン鍵の共有が必要となる。

これに関しては、第２図以降に示されるＩＣカードの詳
細な図面を参照しながら説明を行う。尚、第２図以降の
図面に関しては一第１の端末１および第２の端末２の図
示を省略している。

第２図は本発明の一実施例による鍵共有機能付きｘＣカ
ードのブロック図である。第２図において、１１は第１
のＩＣカード、１２は第２のＩＣカードであり、第１の
ＩＣカード１１は第１の復号イヒ手段１３．第２の暗号
化手段１４を有し、第２の暗号化手段１２は乱数生成手
段１５　、第１の復号化手段１３と対をなす第１の暗号
化手段１６゜第２の暗号化手段１４と対をなす第２の復
号化手段１７を有している。

以下、第２図に従い、本実施例について説明を行う。第
２のＩＣｊカード１２は鍵を共有するため、乱数生成手
段１６が出力した乱数ｒ１を第１の暗号化手段１６を用
いてマスタ鍵ｋｍにより暗号化して第１のＩＣカード１
１に送る。第１のＩＣ５カード１１は、第１の復号化手
段１３を用いて、暗号化された乱数をマスク＠１ｃｍに
より復号化してｒｌを復元する。これにより、第１のＩ
Ｃカード１１と第２のＩＣカード１２は乱数ｒ１を共有
できたことになるため、これをセッシ胃ン鍵として、第
２の暗号化手段１４および第２の復号化手段１アにより
平文ｍ１の暗号通信を行うことができる。ここで、マス
タ鍵ｋｉ１１は全てのＩＣカードに共通の値である。

第２図に示した鍵共有方式が安全である理由は以下のよ
うに説明される。まず、マスタ鍵に！１１は物理的に安
全なＩＣＣカード内子モリ格納されているため、ＩＣカ
ードの所持者といえども、マスタ鍵ｋｍを読み取ること
はできない。したがって、たとえ第１の暗号化手段１６
の出力を通信線上で盗聴したとしても、マスタ鍵に＋ａ
が格納されているＩＣカードを用いることなしに第１の
暗号化手段１６の出力から乱数ｒ１を復元することはで
きない。よって、第２の暗号化手段１４から出力される
暗文を解読することはできない。

次に、このシステムに属する３人の通信老人。

Ｂ、Ｃがおり、ムとＢの間で交換される暗文をＣが解読
しようとしている場合を考える。Ｃもこのシステムに属
する通信者であるため、第１のＩＣカード１１または第
２のＩＣカード１２を所持している。、マず、Ｃが第１
のＩＣカード１１を所持しているものとする。ムとＢの
間で交換される第１の暗号化手段１６の出力をＣが盗聴
し、それを自分のＩＣカードに入力すれば、第１の復号
化手段１３とマスタ鍵ｋｍにより、自分のＩＣカード内
に乱数ｒ１を復元することは可能である。しかし、その
ＩＣカードが乱数ｒ１を用いて実行できる機能は第２の
暗号化手段１４による暗号化のみであり、復号化機能は
ない。一方２Ｃが第２の復号化手段１７を有する第２の
ＩＣカード１２を所持していたとしても、そのＩＣカー
ドが復号化を行う時の鍵は、そのＩＣカードにより自動
的に生成された乱数である。すなわち、Ｇが自分のＩＣ
カードを用いて、復号侘寝の任意な設定と、その鍵を用
いた復号化処理を同時に行うことはできない。

この特徴は、第３図に示した非安全な鍵共有方式と比較
することによって、より明確になる。第３図において、
１０１は第１の１０カード、’１０２は第２の１０カー
ドであり、第１のＩＣカード１０１は乱数生成手段１ｏ
３．第１の暗号化手段１０４、第２の暗号化手段１０６
を有し、第２のＩＣカード１０２は第１の暗号化手段１
０４と対をなす第１の復号化手段１０６．第２の暗号化
手段１０６と対をなす第２の復号化手段１０７を有して
いる。第２図の実施例と異なる点は、平文ｍ１を送信す
る第１のＩＣカード１０１が乱数ｒ１を生成し、第２の
ＩＣカード１０２に送ることである。換言すれば、第２
のＩＣカード１０２は相手から送られて来た乱数ｒ１を
鍵として復号化処理を行うことになる。このような方式
では、第２のＩＣカード’１０２を有する第３者が第１
の暗号化手段１０４の出力と第２の暗号化手段１０６の
出力のペアを盗聴し、それらを自分のＩＣカードに入力
することによって、自分のＩＣカード内でｒｌを復元し
、それにより平文ｍ１１Ｃ対する暗文を解読できること
になってしまう。このように第３図に示した方式では、
安全な嚇共有が実現できない。

以上のことから、第２図に示すＩＣカードの構成により
、乱数を生成したＩＣカード、すなわち受信者のＩＣカ
ードのみ暗文の復号化が可能となり、暗号通信が安全で
あることがわかる。また第２図に示すＩＣカードを朗い
れば、秘密這のリストあるいはセンタどちらも不要であ
るため、容易に鍵の共有が実現できる。さらに秘密鍵暗
号のみで構成できることから高速処理が可能となる。

第２図は単方向通信の場合を示しているが、双方向通信
を行う場合は第４図に示すような構成にすればよい。第
４図Ｖこおいて、２１は第１のＩＣカード、２２は第２
のＩＣカードであり、１３〜１７は第２図と同じもので
、その構成も第２図と全く同じである。第２図の実施例
と逆方向の通信を行うために、この他の構成要素として
第１の１０カード２１は、第２の乱数生成手段２３．第
３の暗号化手段２４．第４の復号化手段２６を有し、第
２のＩＣカード２２は、第３の暗号化手段２４と対をな
す第３の復号化手段２６．第４の復号化手段２６と対を
なす第４の暗号化手段２７を有している。２３〜２７で
構成される部分は１３〜１７で構成される部分の対称形
を成している。

すなわち、第２のＩＣカード２２が第１のＩＣカード２
１に平文ｌ１１２を送侶する場合は、第１のＩＣカード
２１が第２の乱数生成手段２３を用いて乱数ｒ２を生成
し、それを第３の暗号化手段２４により暗号化して送る
。第２のＩＣカード２２は第３の復号化手段２６を用い
て暗号化されたｒ２を復号化しｒ２を得る。以降、第１
のＩＣカード２１と第２のＩＣカード２２はｒ２をセツ
ション鍵として、第４の暗号化手段２７および第４の復
号化手段２６ｖｃより平文ｍ２の暗号通信を行う。

ここで、乱数ｒ２を暗号化して送る際の鍵として、乱数
ｒ１を暗号化する際に用いた鍵と同じマスタ鍵ｋｌｌを
使用し、さらに第１の暗号化手段１６と第３の暗号化手
段２４に同じ演算を施すものを用い（これらと対をなす
復号化手段１３゜２６についても同様）、第２の暗号化
手段１４と第４の暗号化手段２アにも同じ演算を施すも
のを用いる（これらと対をなす復号化手段１７．２６に
ついても同様）ことにより、第１のＩＣカード２１と第
２のＩＣカード２２は、第１の乱数生成手段１６および
第２の乱数生成手段２３を除いて全く同じ構成となる。

すなわち、このシステムに属する通信者はこのような同
じ構成のＩＣカードを各々１枚ずつ所持することにより
、このシステムに属する任意の通信者と双方向の暗号通
信ができることとなる。この場合、乱数生成手段１６゜
２３は各ＩＣカードで異なる乱数系列を出力する方が望
ましいが、これに関しては後に詳しく述べる。

各ＩＣカードは、乱数を復元するための復号化手段（１
３または２６）とメツセージを復元するための復号化手
段（２６または１７）を共に備えているが、第２図の実
施例と同様に、自分のＩＣカードを用いて復号侘寝の任
意設定とその鍵を用いた復号化処理を同時に行うことは
できないため。

個人宛の暗文の解読は不可能であり、暗号通信の安全性
は確保される。

第６図は、本発明のＩＣカードの他の実施例を示すブロ
ック図である６第６図において、３１は第１のＩＣカー
ド、３２は第２のＩＣカードであり、第１のＩＣカード
３１は、第１の排他的論理和演算手段３３．第１の暗号
化手段３４．第２の乱数生成手段３６．第２の排他的論
理和演算手段３８、ｉ２の復号化手段３７を有しており
、第２のＩＣカード３２は、第１の乱数生成手段３８゜
第３の排他的論理和演算手段３９．第１の暗号化手段３
４と対をなす第１の復号化手段４０．第４の排他的論理
和演算手段４１．第２の復号化手段３７と対をなす第２
の暗号化手段４２を有している。ここで、第１の暗号化
手段３４と第２の暗号化手段４２とは同じ演算を施すも
のである（これらと対をなす復号化手段４０．３７につ
いても同様）。本実施例は第４図の実施例と同様、双方
向通信を行う場合を示しており、第１のＩＣカード３１
と第２のＩＣカード３２は乱数生成手段３８゜３６を除
いて全く同じ構成をしている。

以下、第６図に従い、本実施例について簡単に説明を行
う。まず、第１のＩＣカード３１が第２のＩＣカード３
２に平文ｍ１を送信する場合について説明する。第２の
ＩＣカード３２は第１の乱数生成手段３８が生成した乱
数ｒ１を第１のＩＣカード３１に送る。第１のＩＣカー
ド３１と第２の１０カード３２は、それぞれ第１の排他
的論理和演算手段３３と第３の排他的論理和演算手段３
９を用いて、乱数ｒ１とマスタ鍵ｋｍとの排他的論理和
演算を行い、セツション鍵ｋｓ１を得る。

マスタ鍵ｋｍは全てのＩＣカードに共通である。

以降、第１のＩＣカード３１と第２のＩＣカード３２は
、両者に共通のセツション鍵ｋｓ１を用いて平文ｍ１の
暗号通信を行う、、第２のＩＣカード３２が第１のＩＣ
カード３１に対して平文ｍ２を送る場合も、第１のＩＣ
カード３１が第２の乱数生成手段３６を用いて乱数ｒ２
を生成することにより全く同様に行うことができる。

本実施例の安全性も、第２図および第４図の実施例と同
様に、自分の工Ｃカードを用いて復号侘寝の任意設定と
、その鍵を用いた復号化処理を同時に行うことができな
いことにより保証される。

これまでに述べた実施例では、システムに属する通信者
が全て同じ構成のカードを所持しているため、他人にな
りすますことが可能である。これを防ぐため、相手を認
証する機能を付加したＩＣカードの一例を第６図に示す
。第６図において、６１は第１の１０カード、６２は第
２のＩＣカードであり、第１のＩＣカード６１は、第１
の排他的論理和演算手段６３．第１の暗号化手段６４゜
第２の乱数生成手段６６、第２の鍵生成手段６６゜第２
の排他的論理和演算手段６γ、第２の復号化手段６８を
有し、第２のＩＣカードは第１の乱数生成手段６９．第
１の鍵生成手段６０．第３の排他的論理和演算手段６１
　、第１の暗号化手段６４と対をなす第１の復号化手段
６２．第４の排他的論理和演算手段６３．第２の復号化
手段６８と対をなす第２の暗号化手段６４を有している
。ここで、第１の暗号化手段６４と第２の暗号化手段６
４とは同じ演算を施すものである（これらと対をなす復
号化手段６２．５８についても同様）。

また、第１の鍵生成手段と第２の鍵生成手段も同じ演算
を施すものである。本実施例も第４図および第６図の実
施例と同様、双方向通信を行う場合を示しているが、第
１のＩＣカード６１と第２のＩＣカード６２はカードご
とに異なるカード識別情報（ＩＤａ、ＩＤｂ）と秘密鍵
（Ｋａ　、　Ｋｂ　）をそれぞれに有している。

以下、第６図に従い、本実施例について簡単に説明を行
う。まず、第１のＩＣカード６１が第２のＩＣカード６
２に平文ｍ１を送信する場合について説明する。第２の
ＩＣカード６２は第１の乱数生成手段６９が生成した乱
数ｒ１を第１のＩＣカード６１に送る。一方、第１のＩ
Ｃカード６１は自分のカード識別情報ＩＤａを第２のＩ
Ｃカード６２に送る。、第２のＩＣカード６２は、第１
の鍵生成手段６０を用いて、送られて来た相手のカード
識別情報ＩＤａとマスタ鍵ｋｍをパラメータとして演算
を行う。ここで、全てのＩＣカードのカード識別情報と
秘密鍵の関係は、秘密鍵＝Ｆ（カード識別情報、ｋｍ）Ｆ　：鍵生成手段の関数ｋＩ！ｌ：全てのＩＣカードに共通なマスタ鍵を満たすよう、発行時に各１０カードに設定されている
。したがって上記演算の結果は、ｋａ＝Ｆ（ＩＤａ、ｋ
ｍ）となり、第２のＩＣカード６２内に第１のＩＣカード６
１の秘密鍵が生成される。次に、第１のＩＣカード６１
と第２の１０カード６２は、それぞれ第１の排他的論理
和演算手段６３と第３の排他的論理和演算手段６１を用
いて、乱数ｒ１と秘密鍵ｋａとの排他的論理和演算を行
い、セツション鍵ｋｓ１を得る。以降、第１のＩＣカー
ド６１と第２のＩＣカード６２は、両者に共通のセツシ
ョン鍵ｋｓ１を用いて平文ｍ１の暗号通信を行う。

第２のＩＣカード６２が第１のＩＣカード６１に対して
平文ｍ２を送る場合も、第１のＩＣカード６１が第２の
乱数生成手段６６を用いて乱数ｒ２を生成し、第２のＩ
Ｃカード６２が自分のカード識別情報ＩＤｔ）を第２の
ｘＣカード６１に送ることにより全く同様に行うことが
できる。

本実施例の安全性も、これまでの実施例と同様に、自分
のＩＣカードを用いて復号侘寝の任意設定と、その鍵を
用いた復号化処理を同時に行うことができないことによ
り保証される。さらに本実施例では、例えば秘密鍵ｋａ
を持っているのは第１のＩＣカード６１だけであるため
、悪意を有する第３者が第１の１０カード６１の所有者
になりすまし、第２のＩＣカード６２にＩＤＩＬを送っ
たとしても、意味をなすメツセージを暗号化して送るこ
とはできない。したがって、適当なプロトコルにより「
なりすまし」による不正は容易に見破ることができる。

これまで述べてきた実施例の安全性は乱数生成手段の構
造に依存するところが大きい。すなわち、自分のＩＣカ
ードが生成する乱数を操作する、又は、その乱数系列を
予測することができれば、悪意を有する者が自分のＩＣ
カードを使って、盗聴した暗文を解読できる可能性があ
る。例えば、乱数生成手段が外部からの入力をパラメー
タとするような構成であれば、自分の１０カード内に所
望の乱数を生成させることができる。また、全てのＩＣ
カードで乱数系列が共通であると、あるＩＣカードの乱
数系列を調べることにより、自分のＩＣカード内部で自
動的に生成される乱数を予測できることになる。このよ
うな観点に基づき、外部から操作することが不可能で、
かつＩＣカードごとに異なる乱数系列を生成する安全な
乱数生成手段を第７図に示す。

第７図は乱数生成手段のブロック図であり、７２は電気
的に書換え可能な不揮発性メモリ、７３は加算器、７４
は暗号化手段である。不揮発性メモリ７２は１例えば６
４ビツトのデータを格納する。加算器７３は不揮発性メ
モリ７２に格納されている６４ビツトデータに１を加算
し、オーバーフローした分は切り捨てて６４ビツトデー
タを生成する。この６４ビツトデータは暗号化手段７４
の入力になると同時に、加算器７３による次回の演算の
入力とするためにフィードパ、りされ。

不揮発性メモリて２に格納される。暗号化手段７４は、
各ＩＣカードに固有の鍵により加算器７３が出力した６
４ビツトデータを暗号化し出力する。各ＩＣカードに固
有の鍵としては１例えば第６図の実施例で示した秘密鍵
ｋａ、ｋｂなどを用いることができる。

ここで、加算器７３の出力が長い周期を持つものであれ
ば、暗号化手段７４が出力する値は十分にランダムな値
となる。また、外部からの入力を一切使用していないた
め、ＩＣカードの所持者といえども、この乱数生成手段
の出力を操作することはできない。さらに、暗号化手段
７４の鍵が各ＩＣカードに固有の値であるため、全ての
ＩＣカードの乱数生成手段が同じ構成を有していたとし
ても、出力される乱数系列はＩＣカードごとに異なるも
のとなる。

発明の効果以上のように本発明によれば、秘密鍵を物理的に安全な
ＩＣカード内に格納するとともに、復号侘寝を受信者の
ＩＣカードが自動的に出力した乱数から生成し、暗号化
得を受信者から送られて来た乱数から生成することによ
り、暗号通信のための鍵共有を安全、容易かつ高速に実
現することができる。また本発明は、秘密鍵暗号を用い
た従来の鍵共有方式に比べ、秘密鍵のリストあるいは鍵
配送（または転送）センタのどちらをも必要とすること
なく鍵の共有ができるという、実用上極めて有用な特徴
を有する。また、秘密鍵暗号のみで実現できることから
、公開鍵暗号を用いた従来の暗号通信の方法に比べ、暗
号化および復号化に要する処理速度の面ではるかに優っ
ている。

さらに、各ＩＣカードに固有なカード識別情報と秘密鍵
を除き、１つのシステム内で使用される全てのＩＣカー
ドを同じ構成とすることにより、運用面では、そのシス
テムに属する任意の通信者と双方向通信ができることと
なり、一方、製造面では、ＩＣカードの量産が可能とな
り、その実用上の効果は極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鍵共有機能付きＩＣカードを用いたシ
ステムのシステム構成図、第２図は本発明の一実施例に
よる鍵共有機能付きＩＣカードを示すブロック図−第３
図は安全でない鍵共有方式を構成するＩＣカードのブロ
ック図、第４図、第６図、第６図は本発明の他の実施例
による鍵共有機能付きＩＣカードを示すブロック図、第
７図は本発明の一実施例による乱数生成手段を示すブロ
ック図２第８図は従来の鍵共有方式を示すシステム構成
図である。１・・・・・・第１の端末、２・・・・・・第２の端末
、１１・・・・・・第１のＩＣカード、１２・・・・・
・第２のＩＣカード。１３・・・・・・第１の復号化手段、１４・・・・・・
第２の暗号化手段、１６・・・・・・第１の乱数生成手
段、１６・・・・・・第１の暗号化手段、１７・・・・
・・第２の復号化手段。６６・・・・・・第２の鍵生成手段、６０・・・・・・
第１の鍵生成手段。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名区／３−−− ７４−一− Ｓ　−−一１６−＝第１の復号化子役窮２の暗号化子役乱数主へ手便第１の暗号化子役寮２の復号化予ｆ更Ｚγ−！ｓ４の暗号化子役第３図１θ３−占し数生成子役１０４−−一第１の暗号化子役ｔＯＳ−一第Ｚの暗号化子役ｆθ６−＠　Ｉの復号化子役１０７−第２の復号化子役７３゛−汝コ算泰７４゛−噌号化手佼４３−８Ｌ　Ｋ生六チ反４４−＊ｊの暗号化チ役４５−　寮２のＮ會号化子投弾−９ｊｌｉ＋の復号化子役４７−　第２つ後号化子役

Claims

【特許請求の範囲】

（１）乱数生成手段と、この乱数生成手段から出力され
る乱数を秘密鍵により暗号化する暗号化手段と、外部か
ら入力される暗文を前記乱数により復号化する復号化手
段とを備えた鍵共有機能付きＩＣカード。
（２）外部から入力される暗号化された乱数を秘密鍵に
より復号化する復号化手段と、外部から入力される、又
は内部に格納されている平文を前記復号化手段の出力に
より暗号化する暗号化手段とを備えた鍵共有機能付きＩ
Ｃカード。
（３）乱数生成手段と、この乱数生成手段から出力され
る第１の乱数を第１の秘密鍵により暗号化する第１の暗
号化手段と、外部から入力される暗文を前記第１の乱数
により復号化する第１の復号化手段と、外部から入力さ
れる暗号化された第２の乱数を第２の秘密鍵により復号
化する第２の復号化手段と、外部から入力される、又は
内部に格納されている平文を前記第２の復号化手段の出
力により暗号化する第２の暗号化手段とを備えた鍵共有
機能付きＩＣカード。
（４）第１の秘密鍵と第２の秘密鍵が同じ値であること
を特徴とする請求項３記載の鍵共有機能付きＩＣカード
。
（５）第１の暗号化手段と第２の復号化手段が秘密鍵暗
号方式の対をなすことを特徴とする請求項３記載の鍵共
有機能付きＩＣカード。
（６）第２の暗号化手段と第１の復号化手段が秘密鍵暗
号方式の対をなすことを特徴とする請求項３記載の鍵共
有機能付きＩＣカード。
（７）乱数生成手段と、この乱数生成手段から出力され
る乱数に秘密のパラメータを用いて演算を施す演算手段
と、外部から入力される暗文を前記演算手段の出力によ
り復号化する復号化手段とを備えた鍵共有機能付きＩＣ
カード。
（８）外部から入力される乱数に秘密のパラメータを用
いて演算を施す演算手段と、外部から入力される、又は
内部に格納されている平文を前記演算手段の出力により
暗号化する暗号化手段とを備えた鍵共有機能付きＩＣカ
ード。
（９）乱数生成手段と、この乱数生成手段から出力され
る第１の乱数に第１の秘密のパラメータを用いて演算を
施す第１の演算手段と、外部から入力される暗文を前記
第１の演算手段の出力により復号化する復号化手段と、
外部から入力される第２の乱数に第２の秘密のパラメー
タを用いて演算を施す第２の演算手段と、外部から入力
される、又は内部に格納されている平文を前記第２の演
算手段の出力により暗号化する暗号化手段とを備えた鍵
共有機能付きＩＣカード。
（１０）第１の演算手段と第２の演算手段が同じ演算を
施すことを特徴とする請求項９記載の鍵共有機能付きＩ
Ｃカード。
（１１）第１の演算手段と第２の演算手段が共に排他的
論理和演算手段であることを特徴とする請求項１０記載
の鍵共有機能付きＩＣカード。
（１２）第１の秘密のパラメータと第２の秘密のパラメ
ータが同じ値であることを特徴とする請求項９記載の鍵
共有機能付きＩＣカード。
（１３）暗号化手段と復号化手段が秘密鍵暗号方式の対
をなすことを特徴とする請求項９記載の鍵共有機能付き
ＩＣカード。
（１４）第１の演算手段が、外部から入力される通信相
手の識別情報に第１の秘密のパラメータを用いて演算を
施す鍵生成手段と、この鍵生成手段の出力に乱数生成手
段から出力される乱数を用いて演算を施す演算手段とを
有することを特徴とする請求項９記載の鍵共有機能付き
ＩＣカード。
（１５）長い周期を持つデータ列を１データずつ順次出
力する長周期データ生成手段と、この長周期データ生成
手段の出力を第１の入力とし、ＩＣカードごとに異なる
パラメータを第２の入力として乱数を出力するランダム
化手段とを有する鍵共有機能付きＩＣカード。
（１６）長周期データ生成手段が、書込み可能な不揮発
性の記憶手段を有することを特徴とする請求項１６記載
の鍵共有機能付きＩＣカード。