JPH096233A

JPH096233A - 鍵発行方法および装置

Info

Publication number: JPH096233A
Application number: JP15503095A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ishii; 晋司石井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】誰もが知ってはならない公開鍵暗号の秘密鍵
を唯一ユーザのみが使用できるようにする。【構成】鍵発行装置１００は、鍵・証明書生成機構１
１０及び書き込み機構１２０からなり、特に、鍵・証明
書機構１１０は何人も触れることの出来ないタンパ装置
とする。鍵・証明書生成機構１１０では、ユーザの個人
情報（ＩＤ）をもとに、公開鍵ｅ，ｎを生成し、該公開
鍵から秘密鍵ｄを生成する。さらに、該機構１１０で
は、ユーザの個人情報と公開鍵をもとに署名付の証明書
Ｃを作成する。書き込み機構１２０は、入力されたオー
ソライズ前のデバイス２００に秘密鍵ｄと証明書Ｃを埋
め込み、オーソライズされたデバイス２００′を発行す
る。デバイス２００′に埋め込まれた秘密鍵は読み出し
不可能とし、それを用いた復号（署名）演算結果のみが
出力可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誰もが知ってはならな
い公開鍵暗号の秘密鍵を特定ユーザのみが使用できる鍵
発行方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル暗号アルゴリズムには、共通
鍵暗号アルゴリズム（秘密鍵暗号アルゴリズム）と公開
鍵暗号アルゴリズムがある。共通鍵暗号アルゴリズム
は、高速演算が可能であるが、暗号化鍵と復号鍵は同じ
共通鍵を使用することから、その共通鍵は通信両者のみ
が秘密に保持する必要がある。一方、公開鍵暗号アルゴ
リズムは、共通鍵暗号アルゴリズムに比べて計算量が多
いため高速処理には不向であるが、暗号化鍵と復号鍵は
異なる鍵を使用するために、暗号化鍵を公開しておくこ
とにより、共通鍵暗号アルゴリズムの共通鍵のように鍵
を秘密に配送する必要がなくなる。

【０００３】ところが、公開鍵暗号アルゴリズムでは、
暗号化鍵を公開することから、誰もが暗号文を生成する
ことができるため、暗号化された送られてきた通信文等
が、誰が暗号化して送ってきたことかを証明することも
必要になる。そこで、考えられるようになったのが署名
を利用した相手認証である。

【０００４】相手認証機能を備えた公開鍵暗号の代表例
としてＲＳＡ暗号がある。これは、暗号通信に関して、
暗号化するときには、暗号化鍵を利用し、復号するとき
には、復号鍵を利用する。また、署名を生成するときに
は、復号鍵を利用し、その署名を検証するときには暗号
化鍵を利用する。

【０００５】さらに、どの公開鍵暗号アルゴリズムを選
んだとしても、真に互いに相手の正しい署名を検証する
ためには、署名者とその署名者の暗号化鍵を偽りなく公
開する証明書発行センタ（鍵管理センタ）機能が必要で
ある。この証明書発行センタは、「証明書発行センタお
よびその従事者は、暗号化鍵と登録者との関連を正確・
偽りなく証明書を発行し、公開しなければならない。」
（暗号理論では、このような証明書発行センタ（鍵管理
センタ）をトラストという）の点を満足していなければ
ならないと言われている。

【０００６】一方、ディジタル情報（パソコンのプログ
ラム、音楽情報など）を商品とした場合、ディジタル情
報は、コピーが非常に容易でかつオリジナルとコピーさ
れた物との区別が全くつかないために、違法コピーが後
を絶たない。

【０００７】そこで、違法コピーを防ぐため、コピーそ
のものが出来ないように、供給媒体（フロッピーディス
ク等）にコピープロテクトをする方法と、コピーは自由
に出来るが、プログラムの実行、音楽情報の再生には鍵
が必要で、この鍵は、ネットワークを利用して、代金払
いの意志を確認し代金を支払う者のみに配布する方法が
ある。

【０００８】前者は、パソコンゲームのようなものによ
く利用されているが、常に供給媒体を利用しなければな
らず、性能面と保守の観点で必ずしも容易でないため、
ビジネスソフトではほとんど利用されていない。しか
し、後者は、鍵を利用することにより、自由な配布、試
用が出来等の様々なメリットを持つため、発展性の高い
方法とされている。商品となるディジタル情報を暗号化
（高速に復号して使用することが求められるので共通鍵
暗号アルゴリズムを利用している）しておく試みがあ
る。

【０００９】鍵を利用する方法での技術課題は、ネット
ワークを利用しての支払い意志の確認方法、鍵の配布、
鍵の保管方法である。

【００１０】ユーザの支払い意志確認に使用する署名機
能、暗号化されたディジタル情報の復号に使用する共通
鍵の配布には公開鍵暗号アルゴリズムを利用する方法が
有効である。

【００１１】鍵の保管方法に関しては、１度共通鍵を得
たユーザが違法コピーをできるようでは意味がないの
で、講入した後の暗号化されているディジタル情報もパ
ソコン等の内部で復号し、復号後のディジタルデータを
記憶できないように、ユーザが触れることができないよ
うに覆いを被せる方法がある。同様に共通鍵をユーザに
勝手に配布されても困るので、共通鍵は、公開鍵暗号ア
ルゴリズムの秘密鍵で暗号化されている。そして、両方
の復号に使用する公開鍵暗号アルゴリズムの秘密鍵はユ
ーザ自身も取り出せるようにしてはならない。

【００１２】このような方法を利用した場合、ユーザの
公開鍵暗号アルゴリズムの秘密鍵の生成を行った者は、
ユーザの支払い意志の署名を偽造できるので、第三者か
ら見ると、本当にユーザの意志による署名であるのか、
偽造された署名であるのかが判断できない。そこで従来
では、鍵の生成に関与した者（鍵管理者）は、絶対に不
正は行わないことを前提としていた。しかしながら、現
在の不正のほとんどは、絶対に不正を行わないとされて
いる、鍵管理者たちの不正が大部分であることを考える
と、鍵管理者の不正は十分あり得るし、また言い換える
と、本当に鍵管理者が不正をしていない場合でも、鍵管
理者は疑惑を完全になくす方法がない。

【００１３】以上のことをまとめると、容易にコピー可
能なディジタル情報の講入とその使用に関しては、ユー
ザ、鍵管理者は、以下の条件を満足していなければなら
ない。（１）ユーザ・鍵管理者を含めた誰もが、ディジタル情
報を解く鍵（公開鍵暗号の秘密鍵と共通鍵暗号の共通
鍵）を知っていて（生成して）はならない。（２）支払意志の証明となる署名に使用する鍵（公開鍵
暗号の秘密鍵）は、ユーザ以外の誰もが使用できないこ
とを立証できなければならない。

【００１４】しかしながら、現在までは、誰もが知って
はならない公開鍵暗号の秘密鍵をユーザのみが使用でき
る証明をすることは出来なかった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、誰も
が知ってはならない公開鍵暗号の秘密鍵をユーザのみが
使用できるように、ディジタル情報が不正にコピーされ
ず、かつ、支払い意志の証明が確実にできる鍵発行方法
および装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の鍵発行方法は、
鍵生成にたづさわる人を含めて何人にも知りえることな
く公開鍵、秘密鍵を生成し、上記生成された公開鍵は出
力し、上記生成された秘密鍵は、何人にも知りえること
なく、かつ、何人にも読み出すことのできない部位に格
納し、上記に格納された秘密鍵を用いて復号処理・署名
処理ができるようにしたことを特徴とする。

【００１７】また、本発明の鍵発行装置は、個人情報を
乱数の種として、何人にも知りえることなく乱数を発生
する手段と、上記生成された乱数から公開鍵を生成する
手段と、上記生成された公開鍵から何人にも知られるこ
となく秘密鍵を生成する手段と、上記生成された秘密鍵
を何人にも知りえることなく、かつ、何人にも読み出す
ことのできないように格納する手段と、上記生成された
公開鍵を出力する手段と、からなることを特徴とする。

【００１８】

【作用】従来のディジタル情報販売システムなどでは、
支払い意志表明したものは、ユーザが唯一であることの
証明と、ユーザがディジタル情報を情報提供者に無断で
コピーできないとの証明の両者を同時に実現する方法は
なかった。これに対し、本発明では、完全に誰もが自分
が有利なるように鍵を生成することが出来ないようにす
るとともに、生成された公開鍵暗号の秘密鍵を唯一ユー
ザが所持し、ディジタル情報提供者のみの指示により、
その秘密鍵を使用できるようにする。したがって、支払
い意志表明したものはユーザが唯一であることが証明で
き、かつ、ユーザがデジタル情報を情報提供者に無断で
コピーできないことが証明できるようになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、公開鍵暗
号アルゴリズムの中で、暗号機能と認証機能を合わせ持
ちもっとも広く利用されているＲＳＡ暗号を用いて詳述
する。なお、ＲＳＡ暗号における詳細は、例えば、社団
法人電子情報通信学会編、池野、小山共著「現代暗号理
論」に記載されている。

【００２０】図１は、本発明による鍵発行装置の概念図
である。本鍵発行装置１００は鍵・証明書生成機構１１
０、書込み機構１２０を内蔵している。ここで、鍵・証
明書生成機構１１０の内部は、いかなる者が、いかなる
手段を用いても、生成された秘密鍵を読出したり、証明
書を改竄することができないように、物理的にも電気的
にも保護された容器であることが必要である。仮に故意
にこじ開けられた場合には、内部では全く動作しなくな
るようにも工夫され、こじ開けられた場合元の状態にも
どすことができないようになっている容器である。この
ような装置をタンパ装置と称す。

【００２１】一方、オーソライズ前の秘密鍵格納可能Ｒ
ＳＡ暗号演算デバイス（例えば、ＰＣカード、ＩＣカー
ドなど）２００を該デバイスごと本装置１００に挿入す
る。また、ユーザの個人情報（ＩＤ）をキーなどで入力
する。この秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイス２０
０に求められる機能は、秘密鍵と公開鍵を含んだ証明書
を格納できることである。そして、該秘密鍵格納可能Ｒ
ＳＡ暗号演算デバイス２００に書き込まれた秘密鍵は、
いかなる者も決して読み出すことができないことが要求
される。一般的には、秘密鍵の所有者であるユーザは、
秘密鍵を知ってもかまわないが、本発明では、この秘密
鍵を知られてしまうと、自由にディジタル情報をコピー
されてしまうことを考慮し、たとえこのデバイスの所有
者であっても秘密鍵の値は知ることが出来ないように設
計されていることが必要である。また、署名付証明書
は、公開情報なので読み出されることはかまわないが、
改竄されてはならないので、このタンパ装置内以外では
該証明書を書き込むことが出来ないように書き込み保護
ができることが必要である。

【００２２】鍵・証明書生成機構１１０では、ユーザの
個人情報（ＩＤ）を基にして、ＲＳＡ公開鍵ｅ，ｎを生
成し、該公開鍵から秘密鍵ｄを生成する。さらに、鍵・
証明書生成機構１１０では、公開鍵から証明書｛ｎ，
ｅ，ＩＤ｝を作成し、それに署名ｓ（ｎ，ｅ，ＩＤ）を
付加する。ここで、署名付証明書をＣとする。書き込み
機構１２０は、挿入された秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演
算デバイス２００に秘密鍵ｄ、署名付証明書Ｃを書き込
み、オーソライズされた秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算
デバイス２００′として排出する。

【００２３】図２は、鍵発行装置１００内の鍵・証明書
生成機構１１０の具体的構成例及び秘密鍵格納可能ＲＳ
Ａ暗号演算デバイス２００への書き込みの流れを示す。
図２において、鍵・証明書生成機構１１０は乱数発生部
１１１、素数ペア生成部１１２、公開鍵生成部１１３、
公開鍵蓄積部１１４、証明書生成部１１５、証明書署名
部１１６、秘密鍵生成部１１７よりなる。

【００２４】図３は、秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デ
バイス２００の具体的構成例を示す。該デバイス２００
はデバイスインタフェース２１１、ＣＰＵ２１２、ＥＥ
ＰＲＯＭ（証明書格納領域）２１３、ＲＳＡ暗号演算チ
ップ２１４よりなり、さらに、ＲＳＡ暗号演算チップ２
１４はＲＳＡ暗号演算部２１５と秘密鍵格納部２１６か
らなる。ここで、秘密鍵格納部２１６は書き込み専用レ
ジスタで、ここに書き込まれた秘密鍵は読み出しが不可
能であり、ＲＳＡ暗号演算部２１５での復号（署名）演
算結果のみが該ＲＳＡ暗号演算チップ２１４から読み出
すことが可能である。また、ＥＥＰＲＯＭ２１３に書き
込まれた証明書（署名付）は読み出し可能であるが、当
該鍵発行装置（タンパ装置）１００以外では証明書を書
き込むことができないように書き込みが保護される。

【００２５】以下、図４のフローチャートに基づいて、
特定ューザが使用するためのオーソライズされた秘密鍵
格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイスの発行処理を説明す
る。

【００２６】最初に、ユーザは個人を特定できる公開し
ても差し支えのない個人情報（ＩＤ）２１０を入力する
（ステップ３００）。鍵発行装置２００の鍵・証明書生
成機構１１０は、この個人情報を受付け（ステップ３１
０）、それをもとにして乱数生成部１１１で素数生成に
必要なシード（種）となる乱数を生成する（ステップ３
１１）。この乱数生成部１１１に求められる条件は、入
力データから乱数生成の結果を予想することが非常に困
難なことと（一方向性）、偏りのある入力データとして
も出力結果は平均的に分散することが求められる。乱数
生成部１１１で生成された乱数から、素数ペア生成部１
１２で２つの素数（ｐ，ｑ）を生成する（ステップ３１
２）。この素数生成部１１２が理想とする性質は、一般
的にＩＴＵ−Ｔ勧告Ｘ．５０９ＡｎｎｅｘＣに述べられ
ている。この２つの素数（ｐ，ｑ）を基に、公開鍵生成
部１１３にて公開鍵ｅ，ｎ（ｐ，ｑ）を求める（ステッ
プ３１３）。ここで、以前に生成した公開鍵と重複して
いないかどうかを、公開鍵蓄積部１１４を参照してチエ
ックする（ステップ３１４）。重複していればステップ
３１１にもどるが、重複していなければ、この生成した
公開鍵ｅ，ｎ（ｐ，ｑ）を公開蓄積部１１４に登録する
（ステップ３１５）。

【００２７】つぎに、入力された個人情報（ＩＤ）２１
０および公開鍵生成部１１３で生成された公開鍵ｅ，ｎ
（ｐ，ｑ）から証明書生成部１１５にて証明書｛ｎ，
ｅ，ＩＤ｝を作成する（ステップ３１６）。なお、証明
書に必要な項目は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｘ．５０９に記載さ
れている。さらに、この作成された証明書に対して、当
該タンパ装置の公開鍵、秘密鍵を用いて証明書発行者の
署名（ｓ（ｎ，ｅ，ＩＤ））を証明書署名部１１６で付
加する（ステップ３１７）。ここで、証明書発行者と
は、公開鍵と個人情報のリンクを保証するだけであり、
証明書発行者であっても秘密鍵は知らないことが必要で
ある。つぎに、公開鍵生成部１１３から得られた公開鍵
から、秘密鍵生成部１１７にて秘密鍵ｄを生成する（ス
テップ３１８）。

【００２８】一方、秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバ
イス（例えば、ＰＣカード、ＩＣカード）２００はデバ
イスごと本鍵発行装置内に取り込まれる。書き込み機構
１２０は、証明書署名部１１６で得られた署名付証明書
Ｃ及び秘密鍵生成部１１７で生成された秘密鍵ｄを秘密
鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイス２００に書き込み
（ステップ３１９）、本鍵発行装置２００からオーソラ
イズされた秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイス２０
０′を排出する（ステップ３２０）。ユーザは、このオ
ーソライズされた秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイ
ス２００′を受領する（ステップ３３０）。

【００２９】実施例において、鍵発行装置１００の鍵・
証明書生成機構１１０は、いかなる者も触れることがで
きない覆いの中の装置（タンパ装置）であり、いかなる
者も、秘密鍵を読み出したり、証明書等を改竄すること
ができない。また、秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバ
イス２００に書き込まれた秘密鍵は読み出しが不可能で
ある。これにより、支払い意志表明したものは、ユーザ
が唯一であることが証明でき、かつ、ユーザがディジタ
ル情報を情報提供者に無断でコピーできないことが証明
できるようになる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鍵発行方
法及び装置によれば、例えば、ネットワーク上でディジ
タル情報（ソフトウェアなど）を商品として取り扱う場
合などにおいて、支払い意志表明したものはユーザが唯
一であることが証明でき、かつ、ユーザがディジタル情
報を情報提供者に無断でコピーできないことが証明でき
るようになる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鍵発行装置の概念図である。

【図２】本発明による鍵発行装置の具体的構成例を示す
図である。

【図３】秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイスの具体
的構成例を示す図である。

【図４】本発明による鍵発行方法の処理フローの一例を
示す図である。

【符号の説明】

１００鍵発行装置１１０鍵・証明書生成機構１１１乱数発生部１１２素数ペア生成部１１３公開生成部１１４公開鍵蓄積部１１５証明書生成部１１６証明書署名部１１７秘密鍵生成部１２０書き込み機構２００秘密鍵格納可能ＲＳＡ暗号演算デバイス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鍵生成にたづさわる人を含めて何人にも
知りえることなく公開鍵、秘密鍵を生成し、上記生成さ
れた公開鍵は出力し、上記生成された秘密鍵は、何人に
も知りえることなく、かつ、何人にも読み出すことので
きない部位に格納し、上記に格納された秘密鍵を用いて
復号処理・署名処理ができることを特徴とする鍵発行方
法。
【請求項２】個人情報を乱数の種として、何人にも知
りえることなく乱数を生成し、上記乱数から公開鍵を生
成し、上記公開鍵から何人にも知りえることなく秘密鍵
を生成し、上記生成された公開鍵を出力し、上記生成さ
れた秘密鍵は、何人にも知りえることなく、かつ、何人
にも読み出すことのできない部位に格納し、上記に格納
された秘密鍵を用いて復号処理・署名処理ができること
を特徴とする鍵発行方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の鍵発行方法
において、生成された公開鍵を蓄積し、新たに生成され
た公開鍵が以前に生成されたことがないか重複チエック
を行い、重複がなければ署名を施し、その結果を証明書
とすることを特徴とする鍵発行方法。
【請求項４】個人情報を乱数の種として、何人にも知
りえることなく乱数を発生する手段と、上記生成された乱数から公開鍵を生成する手段と、上記生成された公開鍵から何人にも知られることなく秘
密鍵を生成する手段と、上記生成された秘密鍵を何人にも知りえることなく、か
つ、何人にも読み出すことのできないように格納する手
段と、上記生成された公開鍵を出力する手段と、からなること
を特徴とする鍵発行装置。
【請求項５】請求項４記載の鍵発行装置において、生
成された公開鍵を蓄積しておく手段と、上記蓄積された
公開鍵を用いて、新たに生成された公開鍵が以前に生成
されたことがないか重複チエックを行う手段と、上記重
複チエックにおいて重複がなければ署名を施し、その結
果を証明書とする手段とを有することを特徴とする鍵発
行装置。