JPH11510678A - セキュリティモジュールにおいて秘密情報を記憶し使用するための方法及び関連するセキュリティモジュール - Google Patents

セキュリティモジュールにおいて秘密情報を記憶し使用するための方法及び関連するセキュリティモジュール

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JPH11510678A JP10539305A JP53930598A JPH11510678A JP H11510678 A JPH11510678 A JP H11510678A JP 10539305 A JP10539305 A JP 10539305A JP 53930598 A JP53930598 A JP 53930598A JP H11510678 A JPH11510678 A JP H11510678A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、セキュリティモジュールにおいて、秘密情報を記憶し使用する方法と、不正使用に関して秘密情報を保護するように該方法を実施するように構成されたセキュリティモジュールとに関する。この方法によると、秘密情報ＩＳｊは、時間の経過と共に内容が変化する一時暗号化保護キーＣＰｉを使用して暗号化形式 で記憶される。秘密情報 は、所与の処理プロセスに使用する前に一時復号保護キーＣＰｉｄを使用して復号される。暗号化キー及び復号キーの内容を変える前に、秘密情報 を現在の復号キーを使用して復号し、次に、新しい暗号化キーを使用して再暗号化し、前の形式とは異なる新しい暗号化形式を得る。

Description

【発明の詳細な説明】 セキュリティモジュールにおいて秘密情報を記憶し 使用するための方法及び関連するセキュリティモジュール 本発明は、セキュリティモジュールにおいて秘密情報を記憶し使用するための 方法及びこれに関連するセキュリティモジュールに関する。 「秘密(sensitive)」情報とは、それを知ることがセキュリティモジュールで 実行される操作のセキュリティに重大な影響を与えるあらゆる情報を指し、例え ば以下のような情報がある。 ・ メッセージ暗号化又は復号操作のためのアルゴリズムと併用される暗号キ ー、データ又は個人認証又はメッセージ署名 ・ セキュリティモジュールと協働する端末上のユーザによって受け渡しされ る認証コード（例えばＰＩＮや個人識別番号） ・ 「秘密情報」という用語は、例えば銀行口座番号、メッセージ、又は完全 な文書など、その情報を保持する人が秘密であると見なすあらゆる情報も指すこ ともある。 「セキュリティモジュール」という用語は、従来の意味で考えるべきであり、 通信又は情報ネットワークにおいて、その使命がネットワークを監視する組織に よって保持されることと、暗号キーなどのネットワークの保護秘密及び基本パラ メータの下に記憶されることである装置を指す。あるいは、もっと簡単に言えば 、ネットワークのユーザに割り当てられ、各ユーザがアクセスを獲得できるよう にする装置であって、秘密パラメータを含むべき装置を指す。セキュリティモジ ュールは銀行カードなどのコンピュータチップを含む携帯用装置の場合もある。 本発明は、不正行為を企てる人物が、特にＣＭＯＳ技術を使用している場合に 誰もが使用可能なハードウェア機能を使用して、セキュリティモジュール内のマ イクロ配線論理素子に定義されたプログラム又は命令が実行される際のセキュリ ティモジュールの電流の消費を観察できるという事実に基づく。具体的には、Ｅ ＥＰＲＯＭ内の情報、特に上記で定義した秘密情報を読み取るプログラムの特定 の部分を識別することができる。 従って、本発明は、特にＥＥＰＲＯＭとＲＡＭとの間での転送時に秘密情報の 保護を入力し、内容が所与の頻度、具体的には秘密情報の秘密レベルに応じた頻 度で変化する一時保護キー によって暗号化することによって、上記の目的のためにセキュリティモジュール のセキュリティを強化することを目的とする。 この目的のために、本発明は、情報を処理する手段と情報を記憶する手段とを 含むセキュリティモジュールにおいて秘密情報ＩＳｊを記憶する方法であって、 前記セキュリティモジュールによって供給される現行バージョンＣＰｉ(ai+1) の一時暗号化保護キーＣＰｉと、関連の復号アルゴリズムと共に前記記憶手段内 に記憶されている暗号化アルゴリズムとを使用して、前記セキュリティモジュー ルによって秘密情報ＩＳｊを暗号化するステップと、 キー識別情報ＣＰｉｄといくつかのバージョンの中から復号キーの前記現行バ ージョンＣＰｉｄ(ai+1)を定義する更新インデックス（ａｉ＋１）とを含む、前 記一時暗号化保護キーＣＰｉの前記現行バージョンＣＰｉ(ai+1)に関連づけられ た現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)の一時復号保護キーＣＰｉｄを定義する識別デ ータに関連づけられた秘密暗号化形式の って前記モジュールの不揮発性メモリに記憶させるステップと、 現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)の前記一時復号保護キー ＣＰｉｄが前記不揮発性メモリ（１０）に記憶されていない場合、前記セキュリ ティモジュールによって前記バージョンを記憶させるステップとを含むことを特 徴とする方法を提供する。 本発明は、情報処理手段と情報記憶手段とを含むセキュリティモジュールにお いて、秘密情報を使用する方法であって、秘密情報ＩＳｊが、セキュリティモジ ュールによって供給される現行バージョンＣＰｉ(ai+1)の一時暗号化保護キーＣ Ｐｉと関連の復号アルゴリズムと共に記憶手段内に記憶されている暗号化アルゴ リズムとを使用して前記セキュリティモジュール +1)の前記秘密情報が、前記一時暗号化保護キーＣＰｉの前記現行バージョンＣ Ｐｉ(ai+1)に関連づけられた現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)の一時復号保護キー ＣＰｉｄを定義する識別データと関連づけて前記セキュリティモジュールの不揮 発性メモリに記憶され、前記識別データはキー識別情報ＣＰｉｄと、いくつかの バージョンから前記復号キーの前記現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)を定義する更 新インデックス（ａｉ＋１）とを含んでおり、 ・ 前記セキュリティモジュールの内部又は外部からの秘密 情報ＩＳｊを使用することが要求されている間に、前記識別データを使用して前 記秘密情報に関連づけられた一時復号保護キーＣＰｉｄの前記現行バージョンＣ Ｐｉｄ(ai+1)を前記モジュールに選択させるステップと、 ・ 前記一時復号保護キーＣＰｉｄの現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)と前記復 号アルゴリズムとを使用して、前記セキ 号させ、次にそのようにして得られた前記復号された形式の前記秘密情報ＩＳｊ を暫定的に記憶して前記秘密情報の使用後に前記セキュリティモジュールから消 えるようにするステップと、 ・ 前記セキュリティモジュールに、復号化形式の前記秘密情報ＩＳｊを使用 させるステップとを含むことを特徴とする方法も提供する。 最後に、本発明は、上記の手続きを実行するように構成されたセキュリティモ ジュールに関する。 本発明のその他の詳細及び利点は、添付図に関する以下の好ましい実施形態の 説明から明らかになろう。ただし、この好ましい実施形態は発明を限定するもの ではない。 第１図は、データ処理装置と共に機能する、本発明がに係る セキュリティモジュールを示す図である。 第２図は、１組の一時保護キーとその様々な属性を示す表である。 第３図は、すべての秘密情報とその一時保護キー属性とをそれぞれ示す表であ る。 第４図は、任意の秘密情報ＩＳｊの初期暗号化手続きを示すフローチャートで ある。 第５図は、処理に使用するための秘密情報復号手続きＩＳｊを示すフローチャ ートである。 第６図は、任意の一時保護キーＣＰｉのための周期リフレッシュ手続きを示す フローチャートである。 第７図及び第８図は、それぞれ第２図及び第３図の表に対応する表であるが、 一時保護キー又はリフレッシュされた秘密情報を含む表である。 第９図は、任意の秘密情報のための周期リフレッシュ手続きを示すフローチャ ートである。 第１図に示すデータ処理装置１は、知られているように、データ処理装置が他 の同様の装置と直接又は通信ネットワークを介して通信できるようにメモリＲＯ Ｍ３及びメモリＲＡＭ４と、 協働手段５（セキュリティモジュール８との物理的接触の有無は問わない）と、 伝送インタフェース７とが接続されたマイクロプロセッサ２を含む。 さらに、装置１はディスケット又は取外し可能又は取り外し不可能ディスクな どの記憶手段と、入力手段（キーボード又はマウスなどのポインティングデバイ スあるいはその両方）と、表示手段を備えることができるが、第１図には示され ていない。 データ処理装置は、私用又は公共の場所に設置され、情報管理手段の提供、又 は特定の品物やサービスの提供を行うことができる任意のコンピュータ装置から 成ることができ、この装置は恒久的又は携帯可能に設置される。この装置は通信 装置に関するものとするものであってもよい。 さらに、セキュリティモジュール８は、情報を処理する手段９と、不揮発性メ モリ１０と、揮発性作業メモリＲＡＭ１４と、データ処理装置と協働する手段１ ３とを含む。このモジュールは、メモリ１０内に、一旦情報が記録されるとモジ ュールの外部からはアクセス不可能であり、処理手段９を使用してのみアクセス 可能な秘密ゾーン１１と、情報の読取りや書込みのためにモジュールの外部から アクセス可能な自由ゾーン１２とを規 定するようにセットアップされている。各不揮発性メモリゾーン１０は、変更不 可能なＲＯＭと変更可能なＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭを含むか、又はフラッシュ 型ＲＡＭすなわち、ＥＥＰＲＯＭの特性を有すると共に従来のＲＡＭと同じアク セス時間を有するＲＡＭから構成することができる。 セキュリティモジュール８としては、特に本願出願人の米国特許第４３８２２ ７９号に記載されている自己プログラム可能な不揮発性メモリを持つマイクロプ ロセッサを使用することができる。上記の特許の１段１３〜２５行に記載されて いるように、メモリの自己プログラム可能性は、メモリ内のプログラムｆｉがや はり該メモリ内にある別のプログラムｆｊを修正してプログラムｇｊにする可能 性に相当する。この自己プログラミングを行うために備えるべき手段は、情報処 理手段９の設計に使用する技術によって異なる場合がある。このような処理手段 が不揮発性メモリと併用されるマイクロプロセッサを含む場合、上記の特許によ り、この手段は以下のものを含み得ることに留意されたい。 ・ メモリに付随するデータ及びアドレスバッファメモリ。 ・ ロードされたメモリに書き込むためのプログラム具体的 には、メモリプログラミング電圧、及び書き込むデータとそのアドレスとを、十 分な長さの期間だけ維持するための命令を含むが、この書込みプログラムは論理 回路書込み論理制御装置によって置き換えることもできる。 他の実施形態では、セキュリティモジュール８のマイクロプロセッサは半導体 チップに形成された論理回路によって置き換えるか、又は少なくとも補完するこ ともできる。そのような回路は、配線された非マイクロプログラム式電子回路を 使用して、計算、具体的には認証及び署名を行うのに適している。具体的には、 このような回路は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）タイプのものとすること ができる。例えば、ＳＬＥ４４３６という品番で市販されているＳＩＥＭＥＮＳ の素子及び品番ＳＴ１３３５で市販されているＳＧＳ−ＴＨＯＭＳＯＮ製の素子 が挙げられる。 有利な実施形態では、セキュリティモジュール８は単一チップ上にモノリシッ ク形態で構成することができる。 上述の自己プログラム可能不揮発性メモリマイクロプロセッサの代替として、 セキュリティモジュールのセキュリティ特性はセキュリティモジュールを改竄防 止エンクロージャに入れる ことによって得ることもできる。 本発明は、いくつかの一時暗号化保護キーＣＰ１、．．．ＣＰｉ、．．．ＣＰ ｎといくつかのそれらに関連づけられた復号保護キーＣＰｄ１、．．．ＣＰｄｉ 、．．．ＣＰｄｎを使用する。使用する暗号化アルゴリズムによって、一時復号 保護キーは一時暗号化保護キーと同じとすることも異なるものとすることもでき る。従って、暗号化アルゴリズムとして、典型的には、秘密キーが一時暗号化保 護キーＣＰ１、．．．ＣＰｉ、．．．ＣＰｎのうちの一つに対応する、ＤＥＳ（ データ暗号化標準）アルゴリズムなどの対称秘密キーアルゴリズムを使用する。 このタイプのアルゴリズムでは、暗号化アルゴリズムの逆である復号アルゴリズ ムを使用し、暗号化及び復号のために秘密キーを任意に使用する。言い換えると 、復号操作は暗号化キーと同じ復号キーを使用する。 それほど有利ではない実施形態では、ＲＳＡ（発明人のＲｉｖｅｓｔ、Ｓｈａ ｍｉｒ、及びＡｄｌｅｍａｎから）などの公開キー非対称アルゴリズムを用い、 公開暗号化キーと、暗号キーとは異なる秘密復号キーとを使用する。この場合、 セキュリティモジュールには、その二つのキー、又は二つの連続するバ ージョンを使用してそれらを再構成するパラメータが記憶される。 以下の各図の説明では、秘密キーを持つ非対称アルゴリズムを使用して、一時 復号保護キーＣＰｄ１、．．．ＣＰｄｉ、．．．ＣＰｄｎが一時暗号化キーＣＰ １、．．．ＣＰｉ、．．．ＣＰｎと同じ一つのキーとなるようにする。このため 、ＣＰｄ１、．．．ＣＰｄｉ．．．ＣＰｄｎという表記は使用せず、ＣＰ１、． ．．ＣＰｉ、．．．ＣＰｎに置き換え、従って暗号化と復号のどちらを扱うかを 明記せずに単に「一時保護キー」と呼ぶ。 暗号化アルゴリズムは、セキュリティモジュールの意図する用途について、異 なる機能に使用されるアルゴリズムと同じとすることもでき、一時キー保護暗号 化タスク固有の専用のアルゴリズムとすることもできる。 第２図の表には、各キーを示すためのそれぞれのキー番号Ｎ１、．．．Ｎｉ、 ．．．Ｎｎが付されたｎ個の一時保護キーＣＰ１，．．．ＣＰｉ．．．ＣＰｎを 定義する最初の列がある。セキュリティモジュールの不時の処理における割り込 みを防止するために、以下に記載するように、各一時保護キーについて 二つの連続したキーの値を記憶し、各値をそのキーを基準にした更新インデック スによって識別し、ａ１、．．．ａｉ、．．．ａｎによって識別する。この更新 インデックスにに更新ランクを与える。従って、キーＣＰｉは、更新インデック ス（ａｉ＋１）によって定義された現在値ＣＰｉ(ai+1)と、時間的に直前の値で あって更新インデックス（ａｉ）によって定義された値ＣＰｉaiとを有する。こ れらの異なる更新インデックスは互いに独立して変化する。 第３図の表の最初の列には、ｍ個の秘密情報ＩＳ１、ＩＳ２、．．．ＩＳ（ｊ −１）、ＩＳｊ、．．．ＩＳｍを表す参照符号が示されており、それぞれ暗号化 アルゴリズムと、第２図の表の中から選択された一時保護キーとを使用して暗号 化された形でセキュリティモジュールに記憶される。表の二番目の列は、各秘密 情報項目に使用される一時保護キーの番号を定義する。従って、一時保護キーＣ Ｐ１（番号はＮ１）は秘密情報ＩＳ１、ＩＳ２を保護するために使用され、一時 保護キーＣＰｉは秘密情報ＩＳ（ｊ−１）、ＩＳｊを保護し、一時保護キーＣＰ ｎは秘密情報ＩＳｍのみを保護する。表の三番目の列は、秘密情報を暗号化する ために使用されたときの一時保護キーの更 新インデックスを示す。従って、秘密情報ＩＳ１、ＩＳ２、．．．ＩＳｊ、．． ．ＩＳｍは、それに応じた最新の更新インデックス（ａ１＋１）、（ａｉ＋１） 、又は（ａｎ＋１）の付いたキーを使用して暗号化されており、秘密情報ＩＳ（ ｊ−１）は最も最近の更新インデックス（ａｉ＋１）の前の更新インデックス（ ａｉ）の付いたキーを使用して暗号化されている。最後に、表の４番目の列は、 秘密情報の記憶バージョンを示す。従って秘密情報ＩＳｊは、それに関連づけら れた一時保護キーを基準にして更新インデックス（ａｉ＋１）の付いた暗号化Ｉ Ｓｊ（ａｉ＋１）に記憶されている。 典型的には、第２図及び第３図の表に含まれるデータはセキュリティモジュー ルの不揮発性メモリ１０に記憶され、ＣＰｉaiなどの一時保護キーは秘密ゾーン １１に記憶され、他のデータは好ましくは秘密ゾーン１１に、又は自由ゾーン１ ２に記憶される。このデータのサイズに関する限り、ビット単位で表したキーの サイズは、一時保護キーＣＰｉであるか秘密情報ＩＳｊとして見なされるキーで あるかを問わず、典型的には６４ビットであり、番号Ｎｉ及び更新インデックス （ａｉ）は典型的には１バイトである。第２図の表の第１列は、セキュリティ モジュールに記憶しなくてもよいが、これらの一時保護キーを他のタイプの情報 を含むゾーンに記憶することを考えた場合、その記憶は、対象情報のタイプを定 義する際に有用な場合があることに留意されたい。 ＣＰｉなとの各一時保護キーは、時間の経過と共に変化する値を有し、セキュ リティモジュールによって内部的に生成される。好ましい実施形態では、各ＣＰ ｉキーは時間の経過によるその漸進的変化が予測不可能なようにセキュリティモ ジュールによって生成される乱数又は乱数の関数である。この乱数は、例えば米 国特許第５１７７７９０号又は第５３６５４６６号に記載のプロセスの一つによ るソフトウェアによって、又はランダムな物理絶対値を生成する回路によって生 成することができる。それほど好ましくない実施形態では、各ＣＰｉキーは所定 の規則に従って時間の経過と共に変化するデータを表す。例えば、このデータは １単位ずつ規則的に増分されるカウンタの内容に等しい。状況に応じて、各一時 保護キーＣＰｉは、予め生成されるか、あるいは秘密情報ＩＳｊを暗号化するた めに使用する時点に生成される。いずれの場合も、一時保護キーＣＰｉの生成と 秘密情報ＩＳｊの暗号化又は復号は、完全にセキュリ ティモジュールの制御下にあるか、あるいはセキュリティモジュールと協働して 機能する特別に許可された権限者の制御下にある。これは、例えば秘密情報ＩＳ ｊをメッセージの暗号化又は署名やメッセージ又は人物の認証などの暗号計算に 含めるように、資格のない外界（すなわちセキュリティモジュールと協働する任 意の端末又は正規ユーザ）からの要求によって操作が間接的にトリガされること が可能であったとしても、セキュリティモジュール又は権限のある者が、上記の 資格のない外界に対し透過な操作の実行を決定することができるということにあ る。 最も頻繁に発生するケースは、セキュリティモジュールが許可されていない端 末と協働し、それ自体が一時保護キーＣＰｉの生成と、秘密情報ＩＳｊの暗号化 又は復号を検査することである。それほど多くないケースは、セキュリティモジ ュールを初期設定するためにセキュリティモジュールを最初に使用する前、ある いはその使用可能期間中に、セキュリティモジュールが許可された権限端末と協 働して、許可された権限者がセキュリティモジュールを検査したり、あるいはそ の中に含まれる機能又はデータを変更することを可能にすることである。後者の 場合、一時保護キーＣＰｉの作成と秘密情報ＩＳｊの暗号化又は復号は、当該権 限の制御下に入り、セキュリティモジュールの制御下になくなることがある。 第４図は、セキュリティモジュールの不揮発性メモリ１０に記憶する前の、任 意の秘密情報ＩＳｊの最初の暗号化手続きを示すフローチャートである。典型的 な例では、この手続きは、秘密情報ＩＳｊを記憶させることを意図する権限者に よってセキュリティモジュールの外部からトリガされる。まず、ステップ４１で 、セキュリティモジュールは作業メモリ１４に外部から受け取った新しい秘密情 報ＩＳｊを記憶し、次に、ステップ４２で、セキュリティモジュール又は場合に よっては許可された権限者が、秘密情報ＩＳｊを評価するために新しい一時保護 キーＣＰｉと既存の保護キーのどちらを使用するかを決定する。この応答が否定 の場合、セキュリティモジュールの処理手段９は不揮発性メモリ１０にすでに存 在する一時保護キーを選択し（ステップ４３）、それを揮発性作業メモリ１４に 送る（ステップ４４）。第３図の例では、これは番号Ｎｉの付いたキーＣＰｉで ある。キー値として、セキュリティモジュールは最大の更新インデックスを持つ 値を選択する。この例では、これはイ ンデックス（ａｉ＋１）であるが、このキーが一度も更新されていない場合は、 これはインデックス１になる。逆に、ステップ４２で新しい一時保護キーを作成 しなければならないと決定した場合、セキュリティモジュールによる前記作成は ステップ４５で作業メモリ１４で行われ、そのキーは、後で使用するために不揮 発性メモリに保管される（ステップ４６）。 ステップ４７で、セキュリティモジュールはキーＣＰｉを使用して情報ＩＳｊ を評価し、結果ＩＳｊ(ai+1)を得る。ステップ４８で、セキュリティモジュール はこの結果を、秘密情報専用の不揮発性メモリゾーンに記憶する。当然ながら、 セキ i+1)と共に、使用するキーのＮｉ番号と更新インデックス（ａｉ＋１）を記憶す る。 第５図は、処理タスク、典型的にはセキュリティモジュール を示すフローチャートである。ステップ５１で、秘密情報ＩＳｊを使用する要求 が例えばデータ処理装置１の主導で行われ、その結果、ステップ５２でセキュリ ティモジュールがその秘密 なバージョンａｉ＋１の）一時保護キーＣＰｉと共に不揮発性メモリ１０から作 業メモリ１４に転送する。次に、セキュリティモジュールは秘密情報をキーを使 用して復号し（ステップ５３）、復号された秘密情報ＩＳｊを得る。ステップ５ ４で、セキュリティモジュールは、実行する処理で復号された秘密情報ＩＳｊを 使用する。実行された処理で使用された後、暗号化された秘密情報ＩＳｊは消滅 し、セキュリティモジュール内に永続的に残らないことに留意されたい。これは 、この例では、情報処理装置１との通信の終わりに電源遮断が起こるとその中に 入っている情報が消える揮発性メモリの特性によって実現される。 第６図は、任意の一時保護キーＣＰｉの周期的リフレッシュ手続き（更新）を 示すフローチャートである。その主な利点は、キーの内容の変化が生じ、キーを 復号しようとする不正な試みを困難にすることである。さらに、それに関連づけ られた秘密情報をさらに復号することによって、このリフレッシュされたキーが 暗号化された形の情報をリフレッシュし、秘密情報の内容を暗号化された形から 復号することを一層困難にする。ハッカーが、特に不揮発性メモリと作業メモリ １４との間でデータ が転送されている間にセキュリティモジュールの端末を通る電気信号の観察を利 用する可能性があることは明らかである。これは、信号が実際にはセキュリティ モジュールで行われる処理の性質によって常に影響を受けるためである。ハッカ ーがそのような観察内容を多数記憶し、統計分析を行うとすれば、秘密情報を再 構成できる可能性がある。 第６図の手続きは、所定の周期又はランダムな周期で一時保護キーをリフレッ シュするようにセットアップされたセキュリティモジュールの主導で、又はこの 目的のためにセキュリティモジュールに適切なメッセージ又はコマンドを送る情 報処理装置１の主導でトリガされる。後者の場合、この手続きの実行は、データ 処理装置１が許可された権限を持つ装置である特別な場合を除き、セキュリティ モジュールの制御下に置かれる。好ましくは、リフレッシュは、対象となる秘密 情報のタイプに応じた周期で行われる。そのレートは、秘密ユーザコード又はＰ ＩＮ（個人識別番号）など、含まれる数字の数が少ないためと、使用頻度が高い ために暗号化キーや署名よりも不正行為の対象となりやすい秘密情報の場合に高 くなるであろう。セキュリティモジュールはその不揮発性メモリ１０に、各秘密 情報に適用 されるリフレッシュレートに関する表示情報を記憶することができれば有利であ る。例えば、リフレッシュレートは、対象秘密情報が所定の回数使用されたとき に適用することができる。 最初のステップ６１で、セキュリティモジュールは第２図の表を参照して、リ フレッシュする一時保護キーＣＰｉが保護しているすべての秘密情報について最 大更新インデックスに達しているかどうかを判断する。実際には、各キーについ て二つの連続バージョンのみを保持することが好ましいので、キーのリフレッシ ュは、より最新のバージョンの代わりに古い方の書込みバージョンを削除するこ とを前提とする。しかし、このような削除は、古い方のバージョンを使用して復 号する必要のある現在記憶されている秘密情報がない場合にのみ可能であり、そ うしないと復号が不可能になる。 ステップ６１で規定した条件が満たされない場合、セキュリティモジュールは 暗号化された形の対象秘密情報を更新する。まず、ステップ６２で、当該秘密情 報（この場合、秘密情報項 Ｐｉaiと該キーの最新の値ＣＰｉ(ai+1)と共に作業メモリ１４に転送する。ステ ップ６３で、キーＣＰｉaiを使って秘 密情報ＩＳ（ｊ−１）aiを復号し、次にステップ６４で秘密 発性メモリ１０のバッファゾーンに保存し、後のＩＳ（ｊ−１）再暗号化が中断 される場合に失われることを防ぐ。ステップ６５で、セキュリティモジュールは 、一時保護キーＣＰｉの最新の値ＣＰｉ(ai+1)を使用して再保存された秘密情報 ＩＳ（ｊ−１）を再暗号化し、秘密情報ＩＳ（ｊ−１）の暗号化 後に、ステップ６６で、セキュリティモジュールは不揮発性メ を１単位だけ増分することによって更新して（ａｉ＋１）を得る。この状況は、 第８図の表の第３列及び第４列の太字によって示されている。 このステップの後、又はステップ６１の条件がすでに満たされている場合、ス テップ６７で、セキュリティモジュールは作業メモリ１４の新しい更新インデッ クス（ａｉ＋２）で一時保護キーＣＰｉの新しい値ＣＰｉ(ai+2)を生成する。前 記したように、好ましい実施形態では、この新しい値は、乱数又は 乱数に依存する値である。最後に、ステップ６８で、セキュリティモジュールは 、不揮発性メモリ１０内の第２図の表で一時保護キーＣＰｉの最も古い値ＣＰｉai を最新の値ＣＰｉ(ai+2)に置き換え、更新インデックス（ａｉ）を更新して２ 単位だけ増分し、（ａｉ＋２）を得る。この状況は第７図の表の第３列及び第４ 列の太字で示されている。 第９図は、任意の秘密情報の周期リフレッシュ手続きを示すフローチャートで ある。典型的には、この手続きは第６図のキーのリフレッシュ手続に続くもので あり、具体的にはこのようにしてリフレッシュされたキーに関連づけられた秘密 情報に関するものである。しかし、代替態様として、これを後の任意の時点で実 行することもできる。これは、第６図の手続きと同様に、秘密情報を所定のレー ト又はランダムなレートでリフレッシュするようにセットアップされたセキュリ ティモジュールの主導で、又は、この目的のためにセキュリティモジュールに適 切なメッセージ又はコマンドを送るデータ処理装置の主導でトリガされる。後者 の場合、この手続きの実行は、データ処理装置１が許可された権限の装置である 特別な場合を除き、セキュリティモジュールのみの制御下に置かれる。 従って、ステップ９１で秘密情報のリフレッシュを求める要求が作成される。 ステップ９２で、セキュリティモジュールは、対象となる秘密情報とその一時保 護キーを作業メモリ１４に転 ｊ(ai+1)と、キーＣＰｉ(ai+1)及びＣＰｉ(ai+2)が対象となる。ステップ９３で 、セキュリティモジュールはキーＣＰｉ(ai+1)を使ってこの秘密情報を復号し、 次にステップ９４でこのようにして得られた秘密情報ＩＳ（ｊ−１）及びＩＳｊ をキーＣＰｉ(ai+2)を使用して再暗号化する。ステッ する。最後に、ステップ９６で、このデータを秘密情報 メモリの専用ゾーンに記憶し、更新インデックス（ａｉ＋１）を１単位だけ増分 して更新し、（ａｉ＋２）を得る。この状況は、第８図の表の第５列及び第６列 の太字で示されている。 上述の様々な手続きに関し、本発明のプロセスとは独立しているが所与の時点 で優先すべきであるとみなされる他のタスクを実行するために、これらのステッ プの連鎖にセキュリティモ ジュールの情報処理手段９を一時的に割り込ませることができる。その場合、こ の手続きは、それらのタスクの実行の終了時点から再開される。さらに、セキュ リティモジュールが一時保護キーと秘密情報を処理する順序は、様々な代替態様 に応じて変わることがある。例えば、第６図の手続きは、他のキーのリフレッシ ュとは独立してＣＰｉキーの完全なリフレッシュを確実に行えるようにする。他 の代替態様では、セキュリティモジュールはいくつかのキーを同時にリフレッシ ュし、各キーに固有の第６図のステップを他のキーに固有のステップの直前直後 に、又はインタリーブさせて行う。 暗号化された秘密情報を所与の処理タスクに使用した後で消去する方法に関し 、以下の例では情報処理装置１との通信の終わりに揮発性メモリ（この場合は作 業メモリ１４）の付勢時の情報損失の特性を利用する。代替態様として、秘密情 報の暫定的な記憶に使用したメモリが揮発性でない場合、セキュリティモジュー ルのマイクロプロセッサ９によって実行される特定のコマンドを使用してメモリ からの前記情報の消去をトリガする必要がある。本明細書中の「暗号化秘密情報 を使用後にセキュリティモジュールから消えるように暫定的に記憶する」という 表現は、具体的には前記の二つの形態の実行を対象とするものである。 前述の非対称公開キーアルゴリズムを使用する本発明の変形態様の場合、その ようなアルゴリズムは一般に、５１２ビット形式のデータ、すなわち典型的な形 式の秘密情報（６４ビット）よりもはるかに大きなデータを受け入れる。その場 合、いくつかの秘密情報のグループ化又は連結を行って全体の形式を５１２ビッ トにしてから、該アルゴリズムによる通常の暗号化を行うと有利である。 上述の例では、セキュリティモジュール８は典型的には、情報処理装置１との 結合モードで動作する。代替態様として、セキュリティモジュールは、電気エネ ルギーの自給手段を有し、秘密情報の記憶又は使用のための上述のプロセス、又 は少なくともそのうちのいくつかの段階を、独立モードで、すなわち情報処理装 置に結合されずに実施する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．情報処理手段（９）と情報記憶手段（１０、１４）とを含むセキュリティモ ジュール（８）における秘密情報ＩＳｊの記憶のための方法であって、 前記セキュリティモジュールによって供給される現行バージョンＣＰｉ(ai+1) の一時暗号化保護キーＣＰｉと、関連の復号アルゴリズムと共に前記記憶手段内 に記憶されている暗号化アルゴリズムとを使用して、前記セキュリティモジュー ルによって秘密情報ＩＳｊを暗号化するステップと、 キー識別情報ＣＰｉｄといくつかのバージョンの中から復号キーの前記現行バ ージョンＣＰｉｄ(ai+1)を定義する更新インデックス（ａｉ＋１）とを含む、前 記一時暗号化保護キーＣＰｉの前記現行バージョンＣＰｉ(ai+1)に関連づけられ た現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)の一時復号保護キーＣＰｉｄを定義する識別デ ータに関連づけられた秘密暗号化情報 モジュールの不揮発性メモリ（１０）に記憶させるステップと、 現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)の前記一時復号保護キー ＣＰｉｄが前記不揮発性メモリ（１０）にまだ記憶されていない場合、前記セキ ュリティモジュールによって前記バージョンを記憶させるステップとを含むこと を特徴とする方法。 ２．前記セキュリティモジュールが、連続した異なる乱数のバージョンを生成す る手段を含み、前記セキュリティモジュールによって供給される前記一時暗号化 保護キーＣＰｉの各バージョンが前記異なる乱数のバージョンから得られる、請 求項１に記載の記憶方法。 ３．情報処理手段（９）と情報記憶手段（１０、１４）とを含むセキュリティモ ジュール（８）において秘密情報（ＩＳｊ）を分析する方法であって、秘密情報 ＩＳｊがセキュリティモジュールによって供給される現行バージョンＣＰｉ(ai+ 1) の一時暗号化保護キーＣＰｉと、関連の復号アルゴリズムと共に記憶手段内に 記憶されている暗号化アルゴリズムとを使用して前記セキュリティモジュールに よって暗号化形式にされると同時に、暗号化形式ＩＳｊ(ai+1)の前記秘密情報が 、前記一時暗号化保護キーＣＰｉの前記現行バージョンＣＰｉ(ai+1)に関連づけ られた現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)の一時復号保護キーＣＰｉｄを定義する識 別データと関連づけて前記 セキュリティモジュールの不揮発性メモリ（１０）に記憶され、前記識別データ はキー識別情報ＣＰｉｄと、いくつかのハージョンから前記復号キーの前記現行 バージョンＣＰｉｄ(ai+1)を定義する更新インデックス（ａｉ＋１）とを含んで おり、 前記セキュリティモジュールの外部又は内部からの秘密情報ＩＳｊを使用する ことが要求されている間に、前記識別データを使用して前記秘密情報に関連づけ られた一時復号保護キーＣＰｉｄの前記現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)を前記モ ジュールに選択させるステップと、 前記一時復号保護キーＣＰｉｄの現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)と前記復号ア ルゴリズムとを使用して、前記セキュ させ、次にそのようにして得られた前記復号された形式の前記秘密情報ＩＳｊを 暫定的に記憶して前記秘密情報の使用後に前記セキュリティモジュールから消え るようにするステップと、 前記セキュリティモジュールＩＳｊに、復号化形式の前記秘密情報を使用させ るステップとを含むことを特徴とする方法。 ４．暗号化形式の秘密情報を周期的に変更するために、 1)を、関連の一時復号保護キーＣＰｉｄの現行バージョンＣＰｉｄ(ai+1)と前記 復号アルゴリズムとを使用して前記セキュリティモジュールに復号させるステッ プと、 前記セキュリティモジュールに一時暗号化保護キーＣＰｉの新バージョンＣＰ ｉ(ai+2)を選択させるステップと、 前記一時暗号化保護キーの前記新バージョンＣＰｉ(ai+2)と前記暗号化アルゴ リズムとを使用して前記セキュリティモジュールに前記復号化秘密情報ＩＳｊを 再暗号化させて前記 ップと、 暗号化保護キーの前記新バージョンＣＰｉ(ai+2)に関連づけられた前記一時復号 保護キーＣＰｉｄの新しいバージョンＣＰｉｄ(ai+2)とを前記セキュリティモジ ュールに記憶するステップとを含む、請求項３に記載の操作方法。 ５．前記セキュリティモジュールが、異なる連続した乱数のバージョンを供給す るように乱数を生成する手段を含み、前記セキュリティモジュールによって供給 される前記一時暗号化保護キーＣＰｉの各現行バージョンＣＰｉ(ai+1)と新バー ジョ ンＣＰｉｄ(ai+2)が前記異なる乱数のバージョンから得られる、請求項４に記載 の操作方法。 ６．各一時復号保護キーＣＰｉｄの最新の二つのバージョン、すなわち最後から 二番目のバージョンＣＰｉｄaiと最後のバージョンＣＰｉｄ(ai+1)が前記セキュ リティモジュールの不揮発性メモリ（１０）に記憶され、前記セキュリティモジ ュールによっていずれかの一時暗号化保護キーが生成される時に、最後から二番 目のバージョンＣＰｉｄaiの代わりに、関連の一時復号保護キーＣＰｉｄの新し い対応のバージョンＣＰｉｄ(ai+2)を不揮発性メモリに記憶させる、請求項４に 記載の操作方法。 ７．いくつかの秘密情報ＩＳ（ｊ−１）及びＩＳｊがそれぞれ、 うに同じ一時暗号化保護キーＣＰｉとは異なる最後から二番目のバージョンＣＰ ｉaiと最後のバージョンＣＰｉ(ai+1)によって暗号化され、前記セキュリティモ ジュールによって前記秘密情報の新しいバージョンを生成しなければならない場 合、 前記セキュリティモジュールに、前記一時暗号化保護キーＣＰｉの最後から二 番目のバージョンＣＰｉaiを使用して暗号 た前記一時暗号化保護キーＣＰｉｄの最後から二番目のＣＰｉｄaiを使用して復 号させるステップと、 前記セキュリティモジュールに、前記復号秘密情報ＩＳ（ｊ−１）を前記一時 暗号化保護キーの前記最後のバージョンＣＰｉ(ai+1)を使用して再暗号化させて 前記秘密情報の新しい 1)の前記秘密情報を記憶するステップとを実行し、 秘密情報ＩＳ（ｊ−１）、ＩＳｊの前記新しいバージョンを生成するために、 前記セキュリティモジュールに、前記一時暗号化保護キーＣＰｉの前記最後の バージョンＣＰｉ(ai+1)に関連づけられた前記一時復号保護キーＣＰｉｄの最後 のバージョンＣＰｉｄ(ai+1)を使用して、前記一時暗号化保護キーＣＰｉを基準 (ai+1)を復号させるステップを実行するステップと、 前記一時暗号化保護キーの新しいバージョンＣＰｉ(ai+2)と前記暗号化アルゴ リズムとを使用して前記セキュリティ モジュールに、前記復号秘密情報ＩＳ（ｊ−１）、ＩＳｊを再 の前記秘密情報と、前記一時暗号化保護キーの前記新しいバージョンＣＰｉ(ai+ 2) に関連づけらた前記一時復号保護キーＣＰｉｄの新しいバージョンＣＰｉｄ(a i+2) とを前記セキュリティモジュールに記憶するステップとを実行する、請求項 ６に記載の方法。 ８．情報処理手段（９）と情報記憶手段（１０、１４）とを含むセキュリティモ ジュール（８）であって、 一つ又はいくつかの一時暗号化保護キーＣＰ１、．．．、ＣＰｉ、．．．ＣＰ ｎ及び等しい数の関連の復号保護キーＣＰ１ｄ、．．．、ＣＰｉｄ、．．．ＣＰ ｎｄとを生成し、各一時暗号化保護キーＣＰｉ及び復号キーＣＰｉｄについてい くつかの連続したバージョンＣＰｉai、ＣＰｉ(ai+1)、ＣＰｉ(ai+2)、及びＣＰ ｉｄai、ＣＰｉｄ(ai+1)、ＣＰｉｄ(ai+2)を生成するように構成されたキー生成 手段と、 特定の秘密情報ＩＳｊに、所定の一時暗号化保護キーＣＰｉ と、前記一時暗号化保護キーＣＰｉに関連づけられた一時復号保護キーＣＰｉｄ とを関連づけるように構成された手段と、 前記秘密情報に関連づけられた前記一時暗号化保護キーの連続バージョンＣＰ ｉai、ＣＰｉ(ai+1)、ＣＰｉ(ai+2)のうちの一つ又は他のバージョンと、前記記 憶手段（１０、１４）に記憶されている暗号化アルゴリズムとを使用して、秘密 情報ＩＳｊの連続暗号化を行うように構成された暗号化手段と、 各復号操作について、前記一時復号保護キーの前記連続バージョンＣＰｉｄai 、ＣＰｉｄ(ai+1)、ＣＰｉｄ(ai+2)のうちの、対応する暗号化に使用された一時 暗号化保護キーのバージョンに関連づけられた一つのバージョンと、前記記憶手 段（１０、１４）に記憶されている復号アルゴリズムとを使用して、連続した情 報ＩＳｊの連続復号を行うように構成された復号手段とを含むことを特徴とする 、セキュリティモジュール（８）。 ９．連続した異なる乱数のバージョンを供給する乱数生成手段を含んでおり、セ キュリティモジュールによって供給される各一時暗号化保護キーＣＰｉの各連続 バージョンＣＰｉai、ＣＰｉ(ai+1)、ＣＰｉ(ai+2)が、異なる乱数のバージョン から得られる、請求項８に記載のセキュリティモジュール。
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