JPH09153014A

JPH09153014A - 電子ネットワークの端末装置

Info

Publication number: JPH09153014A
Application number: JP7313075A
Authority: JP
Inventors: Eiji Watanabe; 榮治渡邊
Original assignee: METEOOLA SYST KK
Current assignee: METEOOLA SYST KK
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】電子ネットワークを用いて情報を送受信する
ときの本人確認を完全にすると共に情報の漏洩を完全に
防止できる電子ネットワークの端末装置を得るようにす
る。【解決手段】所定の通信プロトコルに基づいて通信を
制御する通信制御部１と、情報を共通鍵に基づいて暗号
化又は復号化する暗号／復号化部１１と、初期値又は変
更指令の入力に伴って、離散力学系関数で常にカオス的
なランダム数列を発生させるカオスエンジン３と、カオ
ス的なランダム数列を、情報を暗号化又は復号化するた
めの共通鍵として記憶させると共に、ランダム数列を初
期値としてＩＣカード１３に記憶させ、送受信の情報の
区切り毎に、変更指令をカオスエンジンに出力すると共
に、記憶されている共通鍵を前記暗号／復号化部に出力
し、かつ初期値を前記カオスエンジンに出力する監視部
５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オープンなネット
ワークであるインターネットを使って、例えば商品取引
（エレクトリックコマース：ＥＣ）等を行うときに必須
要件となる通信相手の認証と、情報のセキュリティーを
向上させ、デジタル署名を実現する電子ネットワークの
端末装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばオープンなネットワークの一種で
あるインターネットを使って通信をする場合は、本人確
認と、データの漏洩防止、通信傍受の防止、データの破
壊や改ざん防止、システムに対する破壊防止等のために
色々なセキュリティー技術を工夫する。

【０００３】特に、電子商取引において、電子決済、電
子署名、デジタルキャッシュの実現を考える場合、その
セキュリティーはまだ完全でない。

【０００４】そのための手段として暗号化と復号化の技
法が昔からよく知られているところである。

【０００５】ここで我々に読める形式の情報を「平
文」、他人に読まれないようにした形式の情報は「暗号
文」と言われている。

【０００６】そして、一般には暗号表と解読表を備え、
これらの表を用いて通信系に送出する情報を暗号化し又
通信系からの情報を復号化する。さらに、近年の技術に
おいては、この他に「鍵」という情報、慣用暗号を用い
て、この暗号表と解読表を制御する工夫がなされてい
る。これらの技術を組合せて、「これは確かに私の作成
した文書である」と証明する技術を電子署名（デジタル
署名）と言っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな暗号化通信システムが特定の限定された人だけに使
えるというケース、……、例えば軍事であれば、この従
来手法をカスタマイズして行けばよいが、通信システム
を「皆が共有する」というオープンなネットワーク、す
なわちインタネートともなると、一体どういうことにな
るか、大変困難な事態に至る。

【０００８】つまり、暗号表や解読表、それを開く慣用
暗号からなる通信システムを皆で共用するわけであるか
ら、そのセキュリティーの仕組みを破る者が出てきても
何等不思議ではない。すなわち、セキュリティーとオー
プン化とは本来「二律背反」しているのである。

【０００９】言い換えれば、「誰にも読める暗号化」な
どということをまじめに考えているわけである。

【００１０】厳密にセキュリティーの問題をつめると以
上のような結論になるが、こういう本質的な見方はさて
おいて、なんとかオンラインショッピングを実現したい
というＥＣの要求に従い、先行して工夫されたのが「公
開鍵方式」という暗号技術であった。

【００１１】この方式では暗号化する鍵と解読する鍵が
異なり、暗号化する方の鍵はネットワークの中で「代用
される」。そして、もう一方の鍵は「プライベート鍵」
として当事者のみ使用しうるという使い分けがなされ
る。

【００１２】どういう使い分けをするかというと、ある
機密情報を「Ａ氏」から「Ｂ氏」へ送る場合、まず受け
手の「Ｂ氏」の公開鍵を「Ｂ氏」から「Ａ氏」に送る。

【００１３】このとき「公開鍵」を伝送するから公開と
言われる。

【００１４】「Ａ氏」はこの「公開鍵」を使って暗号化
し、Ｂ氏へ暗号文を送る。

【００１５】受け取ったＢ氏は、自分のプライベート鍵
で解読する。もし盗聴者が居たとしても、その公開鍵し
か手に入らないので安全というわけである。ここで言う
安全とは、実務上は安全（例えば、スーパコンピュータ
にて解読しようとしても何年もかかる）ということであ
るが、理論上は安全ではない。

【００１６】その理由は、両鍵は数学的にいうと、直交
条件（表と裏の関係）を満たさなければならないから、
公開鍵からプライベート鍵を推定することが理論上可能
になっているという問題である。

【００１７】こういう従来のセキュリュティ技術に金融
の仕事、例えば為替取引は一日６０００億ドルと言われ
ているが、こういうマネーフローの仕事を任せられない
という指摘があるのは当然である。

【００１８】しかし、インターネットには従来にない魅
力が備わっている。それは、インターネット“民主主義
“とでもいうオープン性と自己責任の世界である。これ
が時代のニーズである。

【００１９】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、電子ネットワークを用いて情報を送受す
るときの本人確認を完全にすると共に、情報のセキュリ
ティーを完全にする電子ネットワークの端末装置を得る
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１は、電子ネット
ワークを介して、双方向通信を行う二つ以上の電子ネッ
トワークの端末装置において、情報を送受信するとき
は、所定の通信プロトコルに基づいて通信を制御する通
信制御部と、情報を共通鍵に基づいて暗号化又は復号化
する暗号／復号化部と、初期値又は変更指令値の入力毎
に、これらの値を用いて離散力学系関数で常にカオス的
なランダム数列を発生させるカオスエンジンと、カオス
的なランダム数列を、情報を暗号化又は復号化するため
の共通鍵として記憶させると共に、ランダム数列を発生
させるのに用いた実数の数列の一つを初期値として記憶
させる手段と、送受信の情報を監視し、その情報の区切
り毎に、ランダム数列を変更する変更指令値をカオスエ
ンジンに入力すると共に、記憶されている共通鍵を暗号
／復号化部に出力し、かつ初期値をカオスエンジンに与
える手段とをそれぞれ備えることを要旨とする。

【００２１】請求項２は、相互の端末装置は、それぞれ
当事者の認証を行うに際して、互いに記憶されている共
通鍵を、コネクションの確立時に当事者認証鍵として通
信制御部を用いて交換し、記憶されている当事者認証鍵
と受信した当事者認証鍵とを比較して正当な通信相手か
どうかを判定する手段とを備えたことを要旨とする。請
求項３は、相互の端末装置は、共通鍵及び初期値は記憶
媒体に保管し、この記憶媒体はカオスエンジンの起動中
は、保管した共通鍵及び初期値を監視部へ送出すること
を要旨とする。

【００２２】請求項４は、相互の端末装置のカオスエン
ジンは、変更指令に基づいて、カオス的なランダム数列
を所定数押し出して破棄し、この押し出した数と同数の
変更数列を加えた新たなランダム数列を出力することを
要旨とする。

【００２３】請求項５は、インターネット上に発行する
電子的小切手又はデジタルキャッシュのデジタル署名を
実現するために、カオスエンジンの出力するランダム数
列を慣用暗号として、用い、デジタルキャッシュの発行
と同時に該慣用暗号を発行元銀行で保管すると同時に、
該デジタルキャッシュを発行元から端末へ又端末から端
末へ移送するに際して該慣用暗号を通信時に用いるカオ
ス共通キーで再度暗号化して移送し、あるいは端末で保
管するに際しては端末側のカオスエンジンの出力するラ
ンダム数列（カオス鍵）で該慣用暗号を再度暗号化して
保管することを要旨とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】前述の「二律背反」及び「トレー
ドオフ」の関係は単に手段を工夫しても解決できるもの
ではない。セキュリティーの考え方そのものから変えな
ければならない。以下にその考え方を延べ、しかる後に
本発明の構成を説明する。

【００２５】例えば、今、当事者Ａと当事者Ｂとが共通
鍵を使って情報の交換をしているとし、当事者Ａの共通
鍵Ａｎ、当事者Ｂの共通鍵Ｂｎは、Ａｎ＝Ｂｎ＝［０１１００１０……］とする。

【００２６】今、なんらかのトリガーで当事者Ａの共通
鍵ＡｎがＡｎ→Ａｎ´に変更され、かつ当事者Ｂの共通
鍵ＢｎがＢｎ→Ｂｎ´に同時に変更にされたとする。

【００２７】この変更は、なんら統計的性質を帯びるこ
となく、万遍なくデタラメにすることが望ましい。

【００２８】別の言い方をすれば、Ａｎ→Ａｎ´→Ａｎ
´´と次々に変更されてゆくが、その内容は全く乱れき
っている（カオス状態）とすればどうであろうか。

【００２９】例えば、Ａｎ＝Ｂｎ＝［０１１００１０…
…］→［１０００１１０……］→［１１１１０００…
…］……という具合に変わっていくようにする。

【００３０】すなわち、当事者Ａと当事者Ｂが所有して
いる暗号帳と解読書が通信途中で変わっていってしま
う、それも無限のバリエーションで変わってしまうとい
っているのに等しい。

【００３１】それでは、互いに離れている当事者Ａと当
事者Ｂとの共通鍵がどうやって、同期してカオス的に変
化して行くかを概略説明する。

【００３２】何かのトリガで共通鍵を変更すると前述し
たが、もしこのトリガーの中に変更内容の情報があっ
て、それがネットワーク上を流れるのであれば、第３者
も同じ共通鍵を作れることになるので、トリガーの中に
変更内容を含ませることはできない。

【００３３】そこで、他の情報を担う信号を同期信号と
して使う、例えば、１データリンクの確立、解放２アプリケーションレイヤーのデータフォーマットの
区切り３アプリケーションの開始・終了などを同期信号として使う。

【００３４】さて、今これらをネットワークシステムと
して考えると、ネットワーク解放時（アプリケーション
の終了時）に共通鍵を自動更新するように通信規約（プ
ロトコル）をきめたとしてみよう。

【００３５】次回、同じ当事者Ａと当時者Ｂが互いに相
手を認証する際には、この最後の共通鍵を交換してセッ
ションに入ることになる。

【００３６】このとき、交換される共通鍵は伝送路上で
“まる見え”でもよい。何故なら、共通鍵の交換によっ
て当時者の認証は瞬時、オートマッチックに実施される
一方、一致していれば、該共通鍵はただちに当事者Ａ及
び当事者Ｂが共にランダムに更新されるよう、規約（プ
ロトコル）を定義しておけばよいからである。

【００３７】このときの防壁（セキュリティウオール）
を詳しく説明する。

【００３８】ａ共通鍵これはランダムなビット列（例えば４０以上）である。
これを第３者が知ったとしても、次のビット列を推定す
るために、カオスエンジンの状態を特定することは不可
能である。

【００３９】何故なら、カオス状態の実数軌道からラン
ダムなビット軌道を生み出す機構は完全な一方向関数で
あるからである。

【００４０】ｂ同期のトリガーデータリンクからアプリケーションのどのレイヤーの信
号でもよい。例えば、上位レイヤーで言えばデータの区
切りを同期のトリガとするのであるが、大見出し、小見
出し、段階等有って、どれかを一つに決めるわけではな
い。つまり、更新のタイミングは個々の通信の成り行き
で決まる。

【００４１】ｃ共通鍵のビット列の更新の仕方１ビットだけトコロ点式に変更するか、全ビット列を押
し出すか、その間のどれか等、これもケースバイケース
の約束に任せる。

【００４２】ｄ共通鍵の時系列の内容、これは、常にカオス的に変化する。

【００４３】以上から推定できるように、（Ｉ）プロトコルが公開されても暗号解読のてがかりは
何も得られない。

【００４４】（II）共通鍵が第３者の手に渡ったとして
も通信はできない（異常中断）。

【００４５】（III ）関数のパラメータがたまたま一致
するケースがあったとしても（パラメータの数は無
数）、共通鍵の履歴が異なるので一致しない。

【００４６】（IV）関数のパラメータ（例えばＩＣカー
ド等に保管する）を入手したとしても、共通鍵の履歴を
シュミレートできない。

【００４７】すなわち、本発明は、従来、当事者のみが
共有する共通鍵は変化してはならない慣用暗号であった
し、ましてや、通信の途中や終了時に変化して最初の共
通鍵と現在の鍵とが一致しない等ということは論外であ
った。

【００４８】しかし、この発明では、共通鍵は無常にも
通信のあらゆる過程とレイヤーで変化して行くようにす
る。

【００４９】しかも、オンライン上の当事者同士は、共
通鍵がカオス的に乱れながら、かつ一致する仕組みを備
える。

【００５０】つまり、この仕組みは、非決定論的なラン
ダム過程を決定論的な関数で制御して、共通鍵にすると
いうアイデアと、その共通鍵がカオス的に変化して第３
者の追及を許さないという二本の柱で成立する。

【００５１】以上をまとめると、１、オープンなネットワーク（インターネット）のクラ
イアント・サーバの当業者端末にそれぞれ、２、カオス状態に設定された離散力学系関数で相当ビッ
ト数のランダム数列を発生させ更新するソフトウェアエ
ンジン（以下カオスエンジンという）と該カオスエンジ
ンを制御する入力変数を備え、３、併せて該ランダム数列の発生と更新を同期して制御
するために、通信情報の監視部を設けて、通信の過程で
発生する様々なデータの区切り信号を同期信号にして両
端末のプロセスの同期制御を可能にする。

【００５２】４、もって、常時更新される該ランダム数
列をクライアント・サーバーの共通鍵として使うこと
（以下カオス・共通鍵という）以上のような概念に基づいて本発明は構築されている。
以下本発明の具体的な構成を図１を用いて説明する。ま
た、オンライン上で公開鍵方式を使ってカオスエンジン
を起動するためのパラメータである初期値を交換しても
よいが、（イ）本例では記憶媒体であるＩＣカードに初
期値を登録し、双方でこのＩＣカードを交換すること
で、ＩＣカードを携帯している当事者でなければ、取引
が成立しないようにしている。

【００５３】また、（ロ）オンライン上で公開鍵方式を
使ってカオスエンジンを起動するためのパラメータであ
る初期値を交換する場合は、一回だけ公開鍵を使うがそ
の後は使わない。

【００５４】なお、大口の継続的取引を契約する場合
は、（イ）で比較的小口の気まぐれな取引は（ロ）で対
処してもよい。

【００５５】図１は本発明のネットワークシステムの端
末装置の概略構成図である。図１のネットワークシステ
ムの端末装置は、通信制御部１と、カオスエンジン３
と、監視部５と、Ｅコマース・クライアント部７と、軌
道変更指示部部９と、暗号／復号化部１１と、ＩＣカー
ド１３とをそれぞれの端末が備えている。

【００５６】通信制御手段１は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍ
ｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）／
ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｃｏｌ）で情報の伝
送を制御する。

【００５７】カオスエンジン３は、次式で示されるカオ
ス領域にコントロールされた離散力学系の関数ｘｎ＋１＝Ｆ（ｘｎ）を有し、ＩＣカード１３の初期値ｘｏが入力されると、
軌道変更指示部９の指示値に合わせて、でたらめな実数
軌道ｘｎ（ｘｎ：ｘ１、ｘ２、ｘ３、……ｘｎ）を生成
して、同時に一方向関数として、でたらめなビット軌道
ｋｗ（ｋｗ：ｗ１、ｗ２、ｗ３、……ｗｎ）を出力し、
監視部５及びＥコマース・クライアント部７を介してＩ
Ｃカード１３に記憶させる。

【００５８】そして、以後は、ＩＣカード１３の実数軌
道ｘｎと軌道変更指示部９の指示値に基づいて、新たな
実数軌道値ｘｎ＋１と新たなビット軌道ｋｗを発生させ
て、ＩＣカード１３に記憶させる。

【００５９】この離散力学系の関数ｘｎ＋１＝Ｆ（ｘ
ｎ）は、「カオスとフラクタルＢＬＵＥＢＡＣＫＳ
１９９５年１月２５日講談社山口昌哉Ｐ１２〜
Ｐ１４０」に記載されているような図２又は図３の非線
形でグラフが山型に折れまがっている関数を用いる。

【００６０】例えば、図２の本関数の軌道値は、図４に
示すように、収束することはなく、一様に乱れている。
この図２の破線は、それを生み出す関数形を意味してい
るものである。

【００６１】カオスエンジン３は、初期値ｘｏ（０＜ｘ
ｏ＜１）又はｘｎ（０＜ｘｎ＜１）の入力に伴って、実
数軌道ｘｎ（ｘｎ：ｘ１、ｘ２、ｘ３、……ｘｎ）及び
新たな実数軌道ｘｎ＋ｊを生成すると共に、数１の条件
式

【数１】に基づいて、実数軌道（ｘｎ又はｘｎ＋ｊ）を０又は１
にしたビット軌道ｋｗ（ｗ１、ｗ２、ｗ３、………ｗ
ｎ）又は新たなビット軌道ｋｗ＋ｊを生成して出力して
いる。この数１は、パーフェクトな一方向関数である。

【００６２】従って、このような関数を互いに設けて、
関数の初期値を共通にしておけば、動きに伴って乱れ、
かつその値は両端で一致する。

【００６３】また、この新たなビット軌道ｋｗ＋ｊは、
軌道変更指示部９の指示値に合わせて生成したビット軌
道ｋｗの内の所定ビット数を押し出したものである。

【００６４】例えば、カオスエンジン３は軌道変更指示
部９から何個押し出すかを示すＯＦＦＥＲ（Ｊ）が入力
すると、ビット軌道ｋｗの古い方から、そのＯＦＦＥＲ
（Ｊ）の個数だけ押し出し、ｇｅｎ（Ｊ）を加え、新た
なビット軌道ｋｗ＋ｊ（以下単に新たなビット軌道ｋｗ
という）を生成して出力する。従って、カオスエンジン
３からのビット軌道は非常に複雑化している。ただし、
通信開始の当事者認証鍵の送出時においては、何も押し
出さない。

【００６５】カオスエンジン３の初期化に際しては、監
視部５は、まず、ＩＣカード１３の初期値ｘｏをカオス
エンジン３に渡し、カオスエンジン３によって生成され
たビット軌道ｋｗをＩＣカード１３に登録して、そのビ
ット軌道ｋｗを再び取り出し、当事者認証用鍵ｋｗとし
て通信制御部１に渡す。

【００６６】そして、通信中は、情報の区切り毎に、ビ
ット軌道ｋｗを何個押し出すかを決めるルールに従っ
て、この値Ｊｎを求め、軌道変更指示部９に出力する。

【００６７】また、カオスエンジン３によって生成され
た実数軌道ｘｎ及び新たなビット軌道ｋｗをＩＣカード
１３に記憶させる。

【００６８】さらに、相手側からコネクションの要求が
あった場合は、通信制御部１にて相手側の当事者認証鍵
ｋｗと、ＩＣカード１３から取り出した当事者認証鍵ｋ
ｗとを比較して一致したときは、コネクションを成立さ
せる。

【００６９】そして、受信情報の区切り毎に、ビット軌
道を何個押し出すかを決め、この値Ｊｎを軌道変更指示
部９に出力する。この値Ｊｎはケースバイケースで決め
られる。

【００７０】また、このとき、カオスエンジン３によっ
て生成された実数軌道値及びカオス状態のビット軌道を
ＩＣカード１３に記憶させている。

【００７１】Ｅコマース・クライアント部７は、情報を
送信する場合は、通信相手の指定と、ＩＣカード１３を
挿入とをさせるメッセージを表示部１５に表示する。そ
して、ＩＣカード１３が挿入され、かつ鍵ボード１７が
操作されて、通信相手が指定され、通信相手と回線が結
ばれると、ＩＣカード１３から初期値及びビット軌道ｋ
ｗを読み出して監視部５に渡す。

【００７２】また、監視部５からの実数軌道ｘｎ＋ｊ
と、ビット軌道ｋｗとをＩＣカード１３に記憶する。

【００７３】軌道変更指示部９は、監視部５が生成した
指示値（Ｊｎ）をカオスエンジン３に渡す。

【００７４】暗号／復号化部１１は、情報を送信すると
き又は情報を受信するときは、監視部５からのカオス・
共通鍵ＫＷに基づいて暗号化又は復号化する。

【００７５】ＩＣカード１３は、図５に示すように、Ｅ
コマース・クライアント部７からの実数軌道ｘｎ，ｘｎ
＋ｊが最新の軌道値として記憶されるシフトレジスタ２
０と、そのシフトレジスタ２０の前回の軌道値を初期値
ｘｎとして送出する初期値送出手段２２とを有してい
る。

【００７６】また、カオスエンジン３が生成した最新の
ビット軌道ｋｗが記憶されるシフトレジスタ２４と、シ
フトレジスタ２４の前回のビット軌道ｋｗを当事者確認
鍵ｋｗ又は暗号／復号化のためのカオス・共通鍵ｋｗと
して送出するカオス鍵送出手段２６とを有している。

【００７７】上記のように構成されたネットワークシス
テムの端末装置の動作を以下に説明する。図６及び図７
は送信時における初めの全体の動作を説明するフローチ
ャートである。また、本説明では、Ｅコマース・クライ
アント部７と通信制御部１との間にあるプログラムをｉ
ｓｐ（インタネット・セキュリティー・プロトコル）と
いう。

【００７８】Ｅコマース・クライアント部７は、ＩＣカ
ード３より初期値ｘｏ（種ともいう）を取り出してｉｓ
ｐに送り（Ｓ６０１）、カオスエンジン３に出力させ
る。図１においてはで示している。

【００７９】カオスエンジン３は初期値ｘｏを使って、
実数軌道ｘｎ（ｘｎ：ｘ１、ｘ２、……ｘｎ）を生成す
る（Ｓ６０３）と共に、ビット軌道ｋｗ（ｋｗ：ｗ１、
ｗ２、……ｗｎ）を生成する（Ｓ６０５）。図１では、
として示している。

【００８０】次に、カオスエンジン３は、生成した実数
軌道ｘｎとビット軌道ｋｗとをＥコマース・クライアン
ト部７を介してＩＣカード１３に送り、再び監視部５に
当事者認証鍵ｋｗとして取り出す（Ｓ６０７）。図１で
は、からで示している。

【００８１】監視部７は当事者認証用鍵ｋｗの交換を相
手側のサーバーと行うために、当事者認証用鍵ｋｗをデ
ータとして、通信制御部１であるＴＣＰ／ＩＰに渡す
（Ｓ６０９）。次に、通信制御部１（以下単にＴＣＰ１
という）は、図７に示すように、相手側のサーバーから
送られてきた当事者認証鍵ｋｗをｉｓｐに渡す（Ｓ７０
１）。

【００８２】ｉｓｐは、クライアントの当事者認証鍵ｋ
ｗと相手側のサーバーの当事者認証鍵ｋｗとが一致して
いるかどうかを判定し（Ｓ７０３）、一致しているとき
はＴＣＰ１はＡＣＫ信号を相手側のサーバーに送る（Ｓ
７０５）。

【００８３】すなわち、パスワード等に代って、ＩＣカ
ード１３の当事者認証鍵ｋｗを交換することによって、
当事者確認を行っている。

【００８４】そして、カオスエンジン３は新たな実数軌
道Ｘｎ＋ｊをＩＣカード１３に送る（Ｓ７０７）。図１
ではで示している。

【００８５】次に、当事者認証の処理を詳細に説明す
る。図８は当事者認証の処理を説明するフローチャート
である。

【００８６】初めにＥコマース・クライアント部７は取
引先名を鍵ボード１７から指定させるメッセージを表示
部１５に表示する（Ｓ８０１）。

【００８７】次に、ｉｓｐはＴＣＰ１に対して相手側の
サーバーとのコネクションを要求する（Ｓ８０３）。次
に、ｉｓｐは、３ｗａｙｈａｎｄｓｈａｋｅを完了
すると、直ちにビット軌道ｋｗを当事者認証鍵ｋｗとし
てＩＣカード１３より取り出す（Ｓ８０５）。図１では
として示している。

【００８８】そして、ｉｓｐは当事者認証ｋｗをデータ
として送出するように、ＴＣＰ１に要求する（Ｓ８０
７）。次に、本端末Ａのクライアントと、相手側の端末
Ｂのサーバとも互いに受信した当事者認証ｋｗとＩＣカ
ード１３の当事者認証ｋｗを比較して一致していれば相
互にＡＣＫを送出する（Ｓ８０９）。また、このとき不
一致であれば、当事者として認めないことはいうまでも
ない。

【００８９】次に、コンテンツの暗号／復号化の処理を
説明する。図９、図１０及び図１１はコンテンツの暗号
／復号化の処理を説明するフローチャートである。初め
に、当事者認証が完了したかどうかを判定する（Ｓ９０
１）。

【００９０】次に、当事者認証が完了と判定すると、Ｅ
コマース・クラインアント部７はユーザの入力を要求し
て待つ（Ｓ９０３）。

【００９１】次に、未送信の情報があるかどうかを判定
し（Ｓ９０５）、未送信のデータがあるときは、データ
を暗号化するようｉｓｐに要求する（Ｓ９０７）。例え
ば、金額、相手先口座ＮＯ、振出名等を暗号化するよう
に要求する。

【００９２】次に、ｉｓｐはＯＦＦＥＲ（Ｊ２）をカオ
スエンジン３に発行する（Ｓ９０９）。このＯＦＦＥＲ
（Ｊ２）は、例えば、コネクションの解放又は確立時点
での押し出す個数であってもよいし、データの区切時点
の押し出す個数であってもよい。

【００９３】そして、カオスエンジン３は新たなビット
軌道ｋｗ（以下更新ｋｗという）を生成して監視部５に
出力する（Ｓ９１１）。図１ではで示している。

【００９４】次に、ｉｓｐはＩＣカード１３より、更新
ｋｗを暗号／復号化のためのカオス・共通鍵ｋｗとして
取り出してデータを暗号化する（Ｓ９１３）。

【００９５】つまり、カオス・共通鍵ｋｗを暗号／復号
化部１１に渡して、データを暗号化させる。図１では
で示している。

【００９６】次に、ｉｓｐは図１０に示すように、ＴＣ
Ｐ１へ送信要求を出す（Ｓ１００１）。そして、送信完
了のＡＣＫを受信する（Ｓ１００３）。次に、ｉｓｐは
ＯＦＦＥＲ（Ｊ２）をカオスエンジン３に発行する（Ｓ
１００５）。カオスエンジン３は、更新ｋｗを生成して
監視部５へ出力する（Ｓ１００７）。

【００９７】次に、相手側のサーバーより受信した暗号
データがあるかどうかを判定し（Ｓ１００９）、暗号デ
ータがあるときは、ｉｓｐは最新のカオス・共通鍵ｋｗ
をＩＣカード１３より取り出してデータを復号化する
（Ｓ１０１１）。

【００９８】そして、図１１に示すように、ステップＳ
１００７で得られた、まだ一度も使われていない最新の
更新ｋｗをＩＣカード１３に保持させる（Ｓ１１０
１）。つまり、最新のカオス・共通鍵ｋｗを保持させ
る。次に、ｉｓｐはＴＣＰ１へコネクションの解放を指
示する（Ｓ１１０３）。

【００９９】また、ステップＳ１００９でサーバーより
受信した暗号データがないと判定したときは、処理を図
９のステップＳ９０５に戻す。

【０１００】さらに、ステップＳ９０５で未送信のデー
タがないと判定したときは、処理を図１１のステップＳ
１１０１に戻す。

【０１０１】すなわち、図１の実施の形態は、相互に、
通信制御部１と、カオスエンジンと、監視部５と、Ｅコ
マース・クライアント部７と、軌道変更指示部部９と、
暗号／復号化部１１と、ＩＣカード１３とを備え、相手
に対して情報を送るときは、相互にＩＣカード１３を交
換し、パスワードによる相手確認の後に、互いのＩＣカ
ード１３の当事者認証鍵ｋｗが一致したとき当事者とし
ている。

【０１０２】そして、情報を送受信するときは、情報の
区切り毎に、カオスエンジン１３のビット軌道をカオス
・共通鍵ｋｗとし、このカオス・共通鍵ｋｗに基づいて
情報を暗号化又は復号化している。

【０１０３】従って、カオス・共通鍵は互いにネットワ
ークの中で通信の成り行きに同期して変化するので、（Ｉ）プロトコルが公開されても暗号解読のてがかりは
何も得られない。

【０１０４】（II）共通鍵が第３者の手に渡ったとして
も通信はできない。

【０１０５】（III ）関数のパラメータがたまたま一致
するケースがあったとしても（パラメータの数は無
数）、カオス・共通鍵の履歴が異なるので一致しない。

【０１０６】（IV）関数のパラメータを入手したとして
も、カオス・共通鍵の履歴をシュミレートできない。

【０１０７】このように、二律背反を高い次元で両立さ
せるのである。

【０１０８】次に、図１２を用いて本発明を電子小切手
に適用した場合について述べる。これはデジタル署名の
応用例でもある。

【０１０９】（買い手側の説明）図１２に示すように、
買い手３０（Ｃ氏）は売り手３２（Ｓ社）の商品を購入
するとし、その代金の支払いのために、代金相当額が記
載されている図１３に示すような電子小切手の発行を銀
行３４（ＢＡＮＫＪＡＰＡＮ）へ要求する。

【０１１０】このとき、買い手３０（Ｃ氏）の端末の表
示部１５には、図１３のような小切手のイメージ画面が
表れ、買い手３０（Ｃ氏）は、キーボード１７（又はラ
イトペン）を操作して金額、振出人名、年月日等を入力
し、インタネットを介して銀行券の発行を要求する。

【０１１１】（銀行３４側の説明）銀号３４は、買い手
３０が要求している金額が貯金額を上回らないことを確
認して以下の手順をおこなう。

【０１１２】（１）要求額買い手３０の口座で担保す
る。

【０１１３】（２）電子小切手の平分を完成する。

【０１１４】その項目は・金額・振出し人名・年月日・銀行名（３）平文にデジタル署名をする；その手順は、平文をデータ圧縮する（一方向ハッシュ関数で）圧縮データを暗号化する。この暗号化データを「認証
子」と言う。

【０１１５】このときの暗号化鍵は、銀行のカオスエン
ジンによって生成したランダム数列を使う。

【０１１６】これは紙幣のＮＯをかねるので、銀行はこ
のＮＯを控えとして保管する。これを「ルート・カオス
鍵」と言う。

【０１１７】平文とルート・カオス鍵及び「認証子」
の三種のデータから構成される複合データを「デジタル
署名された電子小切手」と呼ぶことにする。

【０１１８】（４）銀行３４と買い手３０の共通鍵、す
なわちカオス共通鍵ＢＣによって、「デジタル署名され
た電子小切手」を暗号化して買い手３０へ送信する。こ
の暗号化データを「バリューデータ」と呼ぶ。

【０１１９】（買い手３０側の説明）（１）カオス装置鍵ＢＣによってバリューデータを復号
化する。

【０１２０】そうすると、

【数２】（２）（１）の平文を一方向ハッシュ関数によってデー
タ圧縮する。これを圧縮データａとする。

【０１２１】（３）（１）のルート・カオス鍵によっ
て、認証子を復号化する。そして、再び得られた圧縮デ
ータをｂとする。

【０１２２】（４）次にａ＝ｂをもって、当銀行３４の
発行した電子小切手と認める。

【０１２３】すなわち、圧縮データのレベルで比較をし
た。

【０１２４】ここで、一方向ハッシュ関数を使う理由
は、これによって圧縮されたデータは元のデータに戻す
ことができないので、端末に於ける不正書き換えを防止
しているという確証になるからである。

【０１２５】又、当バリューデータを復号化できるのは
当端末のカオス共通鍵ＢＣだけなので、バリューデータ
の所有をユニーク、かつ証明する鍵となる。

【０１２６】これをこの端末の「シンデレラ・鍵」と言
う。

【０１２７】（５）売り手３２（Ｓ社）へバリューデー
タを送金するこのときの慣用暗号はカオス共通鍵ＣＳである。

【０１２８】（６）そして、送金後、カオス共通鍵ＣＳ
はＣＳ′へ変更される。

【０１２９】（売り手３２側の説明）（１）売り手３２のシンデレラ・鍵はＣＳである。

【０１３０】これによって前項（買手側３０と同じ手
順）と同じ手続きを行なう。

【０１３１】（２）銀行３４に決済を要求する。

【０１３２】このときの慣用暗号はカオス共通鍵ＳＢで
ある。

【０１３３】（３）要求を送信後、カオス共通鍵ＳＢは
ＳＢ′へ変更される。

【０１３４】（銀行３４側の説明）（１）シンデレラ・鍵はＳＢである。これによって前々
項（買手３４と同じ手順）と同じ手続きをして、確かに
当該銀行自身が発行した電子小切手であることを確認す
る。（二重使用でないこともルート・カオス鍵でチェッ
クしている。）（２）決済する代金相当額をＣ口座からＳ口座へ移す。

【０１３５】以上の手順でどのようなセキュリティーが
実現できたかと言うと当事者認証盗難防止不を書き換え防止二重使用防止しルートカオス鍵によって決済の二重を
防止している。

【０１３６】デジタル署名；素姓を証明する。

【０１３７】この〜の実現が請求項５によって可能
となったものである。

【０１３８】この他に、通常のキャッシュと同じ扱い方
を実現するためには匿名性；誰れに発行したか銀行に判らなくする。

【０１３９】銀行を介在させないで、不特定多数の間
を流通させる。

【０１４０】バリューデータの所有を証明できる。

【０１４１】預金という信用創造が行なえる。

【０１４２】

【外１】以上１０項目を実現しなければならない。

【０１４３】従来の暗号技術でも、，，，，
，，は条件付きで実現できている。その条件とは図
１２のように銀行、売り手、買い手の三者の間に於ける
流通に限るという制約である。

【０１４４】

【外２】仕方（設計）よってこれら全ての条件をクリアできるも
のであるが、デジタル署名が実現できることをもって、
実施例とした。

【０１４５】

【発明の効果】以上のように請求項１によれば、情報を
送信する毎に、その情報は、初期値に基づいたカオス的
なランダム数列の共通鍵によって暗号化されて電子ネッ
トワークを介して受信側に送信され、かつ受信側は送信
側からの情報を受信する毎に、同様な初期値に基づいた
カオス的なランダム数列の共通鍵で復号化する。

【０１４６】このため、同一の初期値をもっている両端
末では、解読して通信が可能となるが、電子ネットワー
ク上で第３者は、送信情報を長期に渡って収集して、そ
の送信情報を解読しようとしても、暗号パターンは無限
に変化しているため、解読は不可能であるという効果が
得られている。

【０１４７】また、たまたま初期値が第３者の手に渡っ
たとしても、その初期値は毎回カオス的に変化している
ので、現時点の初期値を推定できない、従って、解読は
不可能である。

【０１４８】請求項２によれば、本装置に記憶している
情報を使用できる当事者かどうかを確認するときは、送
信側と受信側とのカオス・共通鍵を当事者認証用鍵とし
て用いて、それが一致したとき、使用を許可しているの
で、認証は非常に簡素化され、パーフェクトとなるとい
う効果が得られている。

【０１４９】また、この当事者認証鍵は送信側及び受信
側とも通信の終了毎に変化しているので、例え当事者認
証鍵が第３者に渡ったとしても、以後は第３者はその当
事者認証鍵を使って本装置の情報を使用することはでき
ない。

【０１５０】請求項３によれば、共通鍵及び初期値は、
記憶媒体等に記憶しているので、この記憶媒体を持って
いる者が当事者となり、端末から独立した商取引も可能
であると同時に、セキュリティーも向上するという効果
が得られている。

【０１５１】請求項４は、カオスエンジンは、カオス的
なランダム数列を通信状況に応じて所定数押し出し、押
し出した数の変更数列を加えた新たなランダム数列を出
力するので、偶然性が入り、セキュリティーをさらに向
上させるという効果が得られている。

【０１５２】請求項５によって、初めて公開鍵方式によ
らない共通鍵方式によるデジタル署名を実現した。

【０１５３】このデジタル署名の方式というのは、紙幣
のもっている属性を実現させるだけの普遍性をもってい
る。

【０１５４】なお、共通鍵方式は、システムがシンプル
で、かつ処理速度がミリセコンド・オーダであるという
利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の概略構成図である。

【図２】離散力学系関数を説明する説明図である。

【図３】離散力学系関数を説明する説明図である。

【図４】離散力学系関数を説明する説明図である。

【図５】ＩＣカードの構成図である。

【図６】初期時の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図７】初期時の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図８】当事者認証の詳細を説明するフローチャートで
ある。

【図９】コンテンツの暗号・復号化を説明するフローチ
ャートである。

【図１０】コンテンツの暗号・復号化を説明するフロー
チャートである。

【図１１】コンテンツの暗号・復号化を説明するフロー
チャートである。

【図１２】デジタルキャッシュにおける通信を説明する
説明図である。

【図１３】デジタルキャッシュにおける電子小切手画面
を説明する説明図である。

【符号の説明】

１通信制御部３カオスエンジン５監視部５７Ｅコマース・クライアント部９軌道変更部１１暗号／復号化部１３ＩＣカード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 9/32 Ｈ０４Ｌ 9/00 ６７３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ネットワークを介して、双方向通信
を行う二つ以上の電子ネットワークの端末装置におい
て、情報を送受信するときは、所定の通信プロトコルに基づ
いて通信を制御する通信制御部と、前記情報を共通鍵に基づいて暗号化又は復号化する暗号
／復号化部と、初期値又は変更指令値の入力毎に、これらの値を用いて
離散力学系関数で常にカオス的なランダム数列を発生さ
せるカオスエンジンと、前記カオス的なランダム数列を、前記情報を暗号化又は
復号化するための共通鍵として記憶させると共に、前記
ランダム数列を発生させるために用いた実数の数列の一
つ前記初期値として記憶させる手段と、前記送受信の情報を監視し、その情報の区切り毎に、前
記ランダム数列を変更する前記変更指令値を前記カオス
エンジンに入力すると共に、前記記憶されている共通鍵
を前記暗号／復号化部に出力し、かつ前記初期値を前記
カオスエンジンに与える手段とをそれぞれ有することを
特徴とする電子ネットワークの端末装置。
【請求項２】相互の端末装置は、それぞれ当事者の認
証を行うに際して、互いに記憶されている共通鍵を、コ
ネクションの確立時に当事者認証鍵として前記通信制御
部を用いて交換し、記憶されている当事者認証鍵と受信
した当事者認証鍵とを比較して正当な通信相手かどうか
を判定する手段とを有することを特徴とする請求項１記
載の電子ネットワークの端末装置。
【請求項３】前記相互の端末装置は、前記共通鍵及び
初期値を記憶媒体に保管し、該記憶媒体は前記カオスエ
ンジンの起動中は、保管した共通鍵及び初期値を監視部
へ送出することを特徴とする請求項１又は２記載の電子
ネットワークの端末装置。
【請求項４】前記相互の端末装置の前記カオスエンジ
ンは、変更指令に基づいて、前記カオス的なランダム数
列を所定数押し出して破棄し、該押し出した数と同数の
変更数列を加えた新たなランダム数列を出力することを
特徴とする請求項１、２又は３記載の電子ネットワーク
の端末装置。
【請求項５】インターネット上に発行する電子的小切
手又はデジタルキャッシュのデジタル署名を実現するた
めに、カオスエンジンの出力するランダム数列を慣用暗
号として用い、デジタルキャッシュの発行と同時に該慣
用暗号を発行元銀行で保管すると同時に、該デジタルキャッシュを発行元から端末へ又端末から端
末へ移送するに際して、該慣用暗号を通信時に用いるカ
オス共通キーで再度暗号化して移送し、あるいは端末で
保管するに際しては端末側のカオスエンジンの出力する
ランダム数列（カオス鍵）で該慣用暗号を再度暗号化し
て保管することを特徴としたデジタルキャッシュのため
の電子ネットワーク端末装置。