JPH07131453A - 暗号鍵配送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】非対称鍵暗号を用いてデータ鍵Ｋを暗号化し、
Ｅ_PB(Ｋ)を相手端末１０３−２に送信する。相手端末
は、データ鍵Ｋの発信端末１０３−１、および正当性を
確認するため、データ鍵Ｋのもとに乱数ｒを対称鍵暗
号、および非対称鍵暗号を用いて暗号化し、Ｅ_PA(Ｅ
_K(ｒ)）を発信端末に送信する。発信端末は、Ｅ_PA(Ｅ
_K(ｒ)）を復号化した後、乱数ｒを相手端末に送信し、
相手端末は乱数ｒをチェックする。 【効果】データ鍵の発信端末が確認でき、かつ配送され
たデータ鍵の正当性を確認できる。これにより、信頼性
の高い暗号鍵配送方法が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信ネットワーク上で
各端末が暗号通信を行う場合、各端末で秘密に共有しな
ければならない暗号鍵の配送方法に係り、特に、配送さ
れた暗号鍵の発信元を確認する方法、および配送された
暗号鍵に誤りがないことを確認する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、計算機の高性能化、およびネット
ワーク化の進展により、複数の計算機を通信ネットワー
クに連結してデータ処理を行う（一般には、分散処理と
呼ばれている。）システムの構築が盛んである。このよ
うなシステムにおいて、様々な情報が電子化され、通信
ネットワーク上を電気的に送られるようになると、情報
の漏洩や偽情報の流入がユーザに対して多大な損害をも
たらす恐れがある。

【０００３】通信ネットワーク上の脅威に対して、安全
性を確保する技術として、暗号技術は有力な一手段であ
る。通信ネットワーク上で暗号技術を用いる場合、送信
端末側ではデータの暗号化に使用する暗号化鍵，受信端
末側では暗号文を元のデータに復号化する復号化鍵を所
持しなければならない。復号化鍵を受信端末に秘密配送
する方法を暗号鍵配送方法と呼び、従来より多くの手法
が提案されている。例えば、一松信監修，細貝康夫著
「データ保護と暗号化の研究」日本経済新聞社，昭和５８
年７月２９日発行の５９頁〜６５頁に暗号鍵配送方法が
紹介されている。

【０００４】この暗号鍵配送方法を図８を用いて説明す
る。

【０００５】まず、データの暗号化／復号化には対称鍵
暗号を用いる。対称鍵暗号とは、「暗号化鍵＝復号化
鍵」の関係があり、高速な暗号化／復号化処理が可能で
ある。このため、大量のデータを暗号化／復号化するの
に都合が良い。以下では、対称鍵暗号で用いる暗号化鍵
（復号化鍵）をデータ鍵と称する。

【０００６】次に、暗号化データの復号化に必要なデー
タ鍵は非対称鍵暗号を用いて暗号化し、受信端末に送信
する。非対称鍵暗号とは、「暗号化鍵≠復号化鍵」の関係
があり、暗号化鍵を公開しても復号化鍵を推測されるこ
とはない。このため、ネットワークに接続された各端末
は、暗号化鍵／復号化鍵を生成した後、暗号化鍵を公開
し、復号化鍵を秘密に保持する。非対称鍵暗号を用いる
と、公開されている暗号化鍵を用いて各端末と暗号通信
ができる。このため、暗号鍵の配送が不要である。以下
では、非対称鍵暗号で用いる暗号化鍵を鍵暗号化鍵，復
号化鍵を鍵復号化鍵とそれぞれ称する。

【０００７】従来技術は、対称鍵暗号、および非対称鍵
暗号の長所をうまく組み合わせた効率の良い暗号鍵配送
方法である。

【０００８】図８に示した暗号鍵配送手順について説明
する。同図のシステムは、鍵暗号化鍵を公開する鍵管理
センタ１０１と端末１０３−１と端末１０３−２とから
構成される。鍵管理センタ１０１と端末１０３−１，端
末１０３−２は互いに通信ネットワーク１０２を介して
接続されている。

【０００９】端末１０３−１が端末１０３−２と暗号通
信する場合、 （１）端末１０３−１は、鍵管理センタ１０１に端末１
０３−２の端末識別情報ＩＤ_Bを送信し、端末１０３−
２の鍵暗号化鍵を要求する。

【００１０】（２）鍵管理センタ１０１は、ＩＤ_Bを参
照して、端末１０３−１に端末１０３−２の鍵暗号化鍵
ＰＢを送信する。

【００１１】（３）端末１０３−１は、データ鍵Ｋを生
成する。生成した後、鍵暗号化鍵ＰＢを用いてデータ鍵
Ｋを暗号化し、Ｅ_PB(Ｋ)を端末１０３−２に送信する。

【００１２】（４）端末１０３−２は、鍵復号化鍵ＳＢ
を用いてＥ_PB(Ｋ)を復号化し、データ鍵Ｋを得る。

【００１３】ここで、上記においてＥ_X(Ｙ) の表記は、
暗号鍵Ｘを用いたＹの暗号文を意味するものとする。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述の公知例を用いれ
ば、公開情報を用いてデータ鍵Ｋを相手端末に秘密配送
できる。これは、不特定の端末にデータ鍵を配送する場
合、都合が良い。しかし、公開情報は通信ネットワーク
と接続された端末すべてが参照できるため、受信端末は
発信端末を確かめることができない（端末１０３−２
は、端末１０３−１を確かめられない）。

【００１５】また、受信端末が発信端末と同じデータ鍵
Ｋをもっている確認もできない。例えば、異なったデー
タ鍵Ｋ′で暗号文を復号化すれば、発信データと異なっ
たデータに変換される。

【００１６】公知例では、ネットワークに情報の漏洩を
防ぐ機能は与えるが、偽情報の流入を防ぐ機能は与えな
い。なぜならば、発信端末は、他端末になりすまして情
報を流すことができるからである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、通信ネットワ
ークに情報の漏洩を防ぐ機能と偽情報の流入を防ぐ機能
を与えるため、新しい暗号鍵配送方法を提供する。

【００１８】（１）データの暗号化／復号化に対称鍵暗
号を用い、データの復号化に必要なデータ鍵の配送には
非対称鍵暗号を用いる。

【００１９】（２）受信したデータ鍵の発信元と、デー
タ鍵に誤りがないことを確認するため、対称鍵暗号と非
対称鍵暗号を用いて、受信端末(端末１０３−２)と発信
端末(端末１０３−１)間で次の操作を行う。

【００２０】受信端末(端末１０３−２)は、乱数ｒ₁ を
発生し、鍵暗号化鍵ＰＡ，データ鍵Ｋを用いて数１に示
す処理を実行し、発信端末(端末１０３−１)に送信す
る。

【００２１】

【数１】

【００２２】発信端末(端末１０３−１)は、数１を復号
化し、得られた乱数ｒ₂ を受信端末(端末１０３−２)に
送信する。

【００２３】受信端末(端末１０３−２)は、ｒ₂ が自端
末で生成した乱数ｒ₁ と同一であるかを確認する。

【００２４】

【作用】本発明における暗号鍵配送方法では、データ鍵
の発信元を確認することができる。これにより、情報の
発信端末が明確にでき、偽情報の流入を防ぐことができ
る。また、データ鍵に誤りがないことを受信端末が確認
できるため、情報伝達の信頼性が大幅に向上できる。

【００２５】なお、発信端末の確認方法、およびデータ
鍵の誤り検出方法は以下に示す通りである。

【００２６】受信端末(端末１０３−２)は、乱数ｒ₁ を
発生し、数１の形で発信端末（端末１０３−１）に送信
する。ここで、Ｅ_PA(_)を復号化し、Ｅ_K(_)を得られるの
は発信端末(端末１０３−１)のみである。また、Ｅ_K(_)
を復号化し、乱数ｒを得るには同一のデータ鍵Ｋを所持
していなければならない。よって、受信端末（端末１０
３−２）が乱数ｒ₂ をチェックすることにより、発信端
末(端末１０３−１)と、データ鍵Ｋの正当性を確かめる
ことができる。

【００２７】

【実施例】図１は、本発明の一実施例のシステム構成を
示している。同図のシステムは、鍵管理センタ１０１と
端末１０３−１，端末１０３−２とから構成される。鍵
管理センタと端末１０３−１，端末１０３−２は、互い
に通信ネットワーク１０２を介して接続されている。

【００２８】図２は、鍵管理センタ１０１の内部構成を
示している。鍵管理センタとは、通信ネットワークと接
続された各端末の鍵暗号化鍵を登録する機構であり、各
端末の要求に対して鍵暗号化鍵を送信する。

【００２９】鍵管理センタは、入出力装置２０１，鍵暗
号化鍵検出装置２０２、およびメモリ２０３から構成さ
れる。

【００３０】入出力装置２０１とは、通信ネットワーク
上のデータを鍵管理センタ内部に入力する、または鍵管
理センタ内部のデータを通信ネットワーク上に出力する
装置である。

【００３１】鍵暗号化鍵検出装置２０２とは、端末識別
情報から該当する鍵暗号化鍵を検出する装置である。

【００３２】メモリ２０３とは、ネットワークと接続さ
れた端末の鍵暗号化鍵を記憶する装置である。

【００３３】図３は、メモリ２０３に記憶された鍵暗号
化鍵のイメージを示している。同図に示すように、端末
識別情報と鍵暗号化鍵を対にして記憶する。

【００３４】図４は、端末１０３−１もしくは１０３−
２の内部構成を示している。各端末は、入出力装置４０
１，データ鍵発生装置４０２，乱数発生装置４０３，比
較装置４０４，非対称鍵暗号４０５，対称鍵暗号４０
６，メモリ４０７から構成される。

【００３５】入出力装置４０１は、通信ネットワーク上
のデータを端末内部に入力する、または端末内部のデー
タを通信ネットワーク上に出力する装置である。

【００３６】データ鍵発生装置４０２は、データの暗号
化(復号化)に必要なデータ鍵Ｋを生成する装置である。
本発明では、発信端末が使用し、データ鍵Ｋを生成す
る。

【００３７】乱数発生装置４０３とは、乱数ｒを発生す
る装置である。本発明では、データ鍵Ｋの発信端末を確
かめるため受信端末が使用し、乱数ｒ₁ を生成する。

【００３８】比較装置４０４とは、乱数発生装置が生成
した乱数ｒ₁ と発信端末が送信した乱数ｒ₂ が一致して
いるかを検出する装置である。本発明では、受信端末が
使用する。

【００３９】非対称鍵暗号４０５とは、データ鍵の暗号
化／復号化に使用する。

【００４０】対称鍵暗号４０６とは、乱数ｒの暗号化／
復号化に使用する。また、データ鍵Ｋのもとにデータの
暗号化／復号化にも使用する。

【００４１】メモリ４０７とは、自端末の鍵復号化鍵を
記憶する装置である。

【００４２】図５は、メモリ４０７に格納された鍵復号
化鍵のイメージを示している。各端末ごとに自端末の鍵
復号化鍵のみを記憶し、他端末からはアクセスできない
ように秘密に管理する。

【００４３】図６は、本発明の処理動作を示している。
本実施例では、端末１０３−１が端末１０３−２とデー
タ鍵Ｋを共有する手順について説明する。

【００４４】（１）端末１０３−１は、端末１０３−２
の端末識別情報ＩＤ_Bを鍵管理センタ１０１に送信す
る。

【００４５】（２）鍵管理センタは、鍵暗号化鍵検出装
置２０２を用いて、端末識別情報ＩＤ_Bから端末１０３−
２の鍵暗号化鍵ＰＢを検出し、端末１０３−１に鍵暗号
化鍵ＰＢを送信する。

【００４６】（３）端末１０３−１は、データ鍵発生装
置４０２を用いてデータ鍵Ｋを生成する。生成した後、
端末１０３−２の鍵暗号化鍵ＰＢをもとに非対称鍵暗号
405を用いて、データ鍵Ｋの暗号化Ｅ_PB(Ｋ)を行い、端
末１０３−２にＥ_PB(Ｋ)を送信する。

【００４７】（４）端末１０３−２は、端末１０３−１
から送信されたＥ_PB(Ｋ)を鍵復号化鍵ＳＢをもとに非対
称鍵暗号４０５を用いて復号化する。

【００４８】これにより、端末１０３−１と端末１０３
−２の間でデータ鍵Ｋが共有できる。

【００４９】次に端末１０３−２は、データ鍵Ｋの発信
端末が１０３−１であること、および端末１０３−１と
同じデータ鍵Ｋを共有しているかを次の操作により検証
する。

【００５０】（５）端末１０３−２は、端末１０３−１
の端末識別情報ＩＤ_A を鍵管理センタに送信する。

【００５１】（６）鍵管理センタは、鍵暗号化鍵検出装
置２０２を用いて、端末識別情報ＩＤ_Aから端末１０３−
１の鍵暗号化鍵ＰＡを検出し、端末１０３−２に鍵暗号
化鍵ＰＡを送信する。

【００５２】（７）端末１０３−２は、乱数発生装置４
０３を用いて乱数ｒ₁ を生成する。生成した後、端末１
０３−１の鍵暗号化鍵ＰＡ，データ鍵Ｋをもとに非対称
鍵暗号４０５，対称鍵暗号４０６を用いて乱数ｒ₁ の暗
号化Ｅ_PA(Ｅ_K(ｒ)）を行い、端末１０３−１にＥ_PA(Ｅ_K
(ｒ₁))を送信する。

【００５３】（８）端末１０３−１は、端末１０３−２
から送信されたＥ_PA(Ｅ_K(ｒ₁)）を鍵復号化鍵ＳＡ，デ
ータ鍵Ｋをもとに非対称鍵暗号４０５，対称鍵暗号４０
６を用いて復号化し、端末１０３−２に復号化された値
である乱数ｒ₂ を送信する。

【００５４】（９）端末１０３−２は、端末１０３−２
が(７)において生成した乱数ｒ₁ と端末１０３−１から
送信された乱数ｒ₂ が一致しているかを比較装置４０４
を用いて検証する。

【００５５】一致ならば、端末１０３−２は端末１０３
−１と正しいデータ鍵Ｋを共有していることを確認す
る。もし不一致ならば、端末１０３−１と異なったデー
タ鍵Ｋ′を共有しているか、またはデータ鍵Ｋの発信端
末が１０３−１でないことを確認し、通信内容を無効と
する。

【００５６】（変形例１）本発明である暗号鍵配送方法
は、鍵復号化鍵を厳重に管理しなければ意味がない。そ
こで、鍵復号化鍵の管理方法について変形例を与える。

【００５７】図７は、端末１０３の内部構成を示してい
る。入出力装置４０１，データ鍵発生装置４０２，乱数
発生装置４０３，比較装置４０４，非対称鍵暗号４０
５，対称鍵暗号４０６，ＩＣカード７０１から構成され
る。

【００５８】ＩＣカードには、自端末の鍵復号化鍵を格
納する。鍵復号化鍵は、数１、およびＥ_PB(Ｋ)を復号化
する場合、ＩＣカードから端末内部に入力され、非対称
鍵暗号４０５を用いて復号化される。

【００５９】ＩＣカードは、端末から独立し、ユーザの
責任において管理する。これにより、鍵復号化鍵が第３
者に暴露されないようにできる。

【００６０】（変形例２）本発明である暗号鍵配送方法
の一実施例として、通信ネットワークと接続された端末
を例にとり説明した。しかし、本発明は無線を媒介とし
た１：１通信にも応用できる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、発信端末の確認、およ
び配送されたデータ鍵の誤りを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるシステムのブロック
図。

【図２】図１における鍵管理センタの内部構成の説明
図。

【図３】図２における鍵管理センタが保管している暗号
化鍵の状態を示す説明図。

【図４】図１における端末の内部構成の説明図。

【図５】図４における端末が保管している復号化鍵の状
態を示す説明図。

【図６】本発明の動作手順を示す説明図。

【図７】図４に示した端末内部の変化形を示す説明図。

【図８】従来技術の動作手順を示す説明図。

【符号の説明】

１０１…鍵管理センタ、１０２…通信ネットワーク、１
０３−１…端末Ａ、１０３−２…端末Ｂ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】暗号鍵の配送者が受取者に対して、共通の
   暗号鍵Ｋを配送する暗号鍵配送方法において、 前記暗号鍵Ｋを配送した後、前記暗号鍵Ｋの正当性を証
   明することを特徴とする暗号鍵配送方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記受取者は、前記暗
   号鍵Ｋが正当な配送者から配送されたものであることを
   確認することを特徴とする暗号鍵配送方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記受取者は、前記暗号鍵Ｋが前記配送者Ａのものと同
   一であることを確認する暗号鍵配送方法。
4. 【請求項４】請求項１，請求項２、または請求項３に記
   載の暗号鍵配送方法において、 （ｉ）暗号鍵の配送者は、受取者の公開鍵ＰＢをもとに
   非対称鍵暗号を用いて、前記暗号鍵Ｋを暗号化し、Ｅ_PB
   (Ｋ)を受取者に送信するステップ（但し、Ｅ_X(Ｙ)の表
   記は暗号鍵Ｘを用いたＹの暗号文を意味するものとす
   る)と、 （ii）受取者は、 受信したＥ_PB(Ｋ)を非対称鍵暗号を用いて復号化した
   後、乱数ｒ₁ を発生させ、前記暗号鍵Ｋ、および配送者
   の公開鍵ＰＡをもとに非対称鍵暗号，対称鍵暗号を用い
   て乱数ｒ₁ を暗号化し、Ｅ_PA(Ｅ_K(ｒ₁))を配送者に送信
   するステップと、 （iii)配送者は、 受信したＥ_PA(Ｅ_K(ｒ₁))を非対称鍵暗号、対称鍵暗号を
   用いて復号化して得られた乱数ｒ₂ を受取者に送信する
   ステップと、 （iv）受取者は、 受信した乱数ｒ₂ とステップ（ii）の乱数ｒ₁ とを比較
   するステップと、を備えたことを特徴とする暗号鍵配送
   方法。