JPS61177479A

JPS61177479A - 暗号化鍵管理方式

Info

Publication number: JPS61177479A
Application number: JP60016618A
Authority: JP
Inventors: 敏久中井
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1986-08-09

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、電子ファイルの機密保護に暗号化を用いた場
合の暗号化鍵管理方式に関する。

（従来の技術）従来、特開昭５４−８７０３２公報、並びに「データ保
護と暗号化の研究Ｊ（Ｐ　９０〜９７、日本経済新聞社
）に記載されているように、電子ファイルの機密保護の
ための暗号化鍵管理方式としては、３階層の鍵管理方式
がある。この方式では暗号化鍵として、データ暗号化鍵
であるワーク鍵（ＷＫ）と、ワーク鍵を暗号化するファ
イル鍵（Ｆ　Ｋ）と、ファイル鍵を暗号化するマスタ鍵
（Ｍ　Ｋ）の３種を設けている。上記暗号化鍵のうち、
ワーク鍵はデータファイル毎に異なったものが割１３て
られ、ファイル鍵は管理プログラムにより利用者毎に割
り当てられる。また、マスタ鍵は前記管理プログラムに
よシ自動作成されるか、あるいはシステム管理者によ多
入力され、前記管理プログラムによシ保護された部分忙
蓄積される様になっておシ、ホスト計算機に唯１個存在
する。

第７図は暗号化鍵の階層構造の一例を示す説明図である
。同図中、ＭＫはマスタ鍵、Ｆ　Ｋ、（ｉ＝１　。

２．３）は利用者ｉに割シ当てられたファイル鍵、ＷＫ
ｊ（ｊ＝１　、２　、・・・７）はデータファイルｊに
割シ当てられたワーク鍵である。同図は下位の鍵が上位
の鍵によって暗号化され、格納されることを示しておフ
、以下第８図、第９図を用いて、その暗号化の動作を説
明する。

第８図はファイル鍵の暗号化を示す説明図、第９図はデ
ータファイルの暗号化を示す説明図である。まず、管理
グロダラムは第８図に示すように、ファイル鍵発生部８
１において任意にファイル鍵Ｆ　Ｋ、を発生させ、マス
タ鍵ＭＫを用いて暗号化部８３で暗号化し、ファイル鍵
メモリ８２に蓄積する。尚、以下Ｅ＜ア）は暗号化鍵Ｘ
でｙを暗号化したものを表すものとする。

次に、第９図に示すように、利用者１がデータファイル
９１を暗号化しようとする場合、管理プログラムはノや
スワード等によシ利用者ｊが確かに利用者ｉ本人である
ことを確認した後、ファイル鍵メモリ８２からＥＭＫ（
Ｆ　Ｋ、）を取シ出し、マスタ鍵ＭＫを用いて復号化部
９３で復号化し、ファイル鍵Ｆ　Ｋ、を利用者ｉＫ与え
る。利用者ｉはワーク鍵発生部９０よシ発生したワーク
鍵ＷＫを前記Ｆ　Ｋ、を用いて暗号化部９４で暗号化し
、その結果としてＥ、Ｋｉ（ＷＫ）を暗号化データファ
イル９２のヘッダ部分に書き込む。そして、利用者ｉは
ワーク鍵ＷＫを用いてデータファイル９１のデータｄａ
ｔａを暗号化部９５で暗号化し、暗号化データファイル
９２にＥｗＫ　（ｄ　ａ　ｔ　ａ　）として蓄積する。

このようにすると、利用者ｉが暗号化データファイル９
２を復号化しようとする場合には、まずパスワード等に
よって本人確認をすると、管理グログラ涛がファイル鍵
メモリ８２からＥＭＫ（Ｆ　Ｋ、）を読み出し、マスタ
鍵ＭＫを用いて復号化し、ファイル鍵Ｆ　Ｋ、を利用者
ｉに与える。そして利用者量は暗号化データファイル９
２のヘッダ部分に書き込まれているＥ、Ｋｉ（Ｗ　Ｋ）
゛を読み出して、ファイル鍵Ｆ　Ｋ、で復号化してワー
ク鍵ＷＫを得、さらに前記ＷＫで暗号化データファイル
９２に蓄積されているＥｗＫ（ｄａｔａ）を復号化して
、所望のデータを得ることになる。

なお、前述した暗号化部、及び復号化部は各々独立した
暗号化←→復号化のアルゴリズムを用いたリフトウェア
モジュールでも良いし、同一の暗号化−復号化のアルコ
９リズムを用いたリフトウェアモジュールを時分割的に
共有してもかまわない。

この方式によれば、暗号化データファイルの数が増大し
、ワーク鍵の数が増えても、マスタ鍵ただ１つを不正な
利用者からアクセスされないように管理プログラムが秘
密に保護すればファイルの機密を保つことができる。ま
た何らかの理由でマスタ鍵を変更する時も、ファイル鍵
メモリ８２の内容だけを書きかえればよく、膨大な暗号
化データファイルを書きかえる必要がないという利点が
あった。

（発明の解決しようとする問題点）しかしながら、上述した方式では機密の責任がただ１つ
めマスタ鍵に集中するため、管理プログラムが各利用者
の確認をしなければならない事、メモリ中に秘密の領域
を設けなければならない亀及び１つしかないマスタ鍵を
何らかの理由で紛失すると全ての暗号化ファイルの復号
化が不可能になる事、等の問題点があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上述の問題点に鑑み、電子ファイルの機密保護
にマスタ鍵、ファイル鍵、ワーク鍵から成る階層構造を
持った暗号化鍵を用いるシステムの暗号化鍵管理方式に
おいて、消失部シ訂正符号化されたファイル鍵を利用者
の数だけ発生させ、各利用者に分配するファイル鍵分配
部１１と、各利用者が独自に設定したマスタ鍵で各自の
ファイル鍵を暗号化する暗号化部１２′と、前記暗号化
部１２で暗号化されたファイル鍵を蓄積するファイル鍵
メモリ１３と、前記フナイル鍵メモリ１３に蓄積されて
いる暗号化されたファイル鍵を読出し、各利用者のマス
タ鍵で復号、化する復号化部１４、及び３１．と、デー
タファイルを暗号化するワーク鍵をデータファイルの数
だけ発生するワーク鍵発生部９０と、データファイルを
前記ワーク鍵で暗号化する暗号化部１６と、前記ワーク
鍵を各利用者のファイル鍵で暗号化する暗号化部１５と
、前記暗号化部１６によって暗号化されたデータファイ
ルのヘッダ部分に前記暗号化部１５で暗号化されたワー
ク鍵を書きこんで蓄積する暗号化データファイル９２と
、前記暗号化データファイル９２から暗号化されたワー
ク鍵を読み出し、各利用者のファイル鍵で復号化する復
号化部３２と、前記復号化部３２によって復号化された
ワーク鍵を用いて、該ワーク鍵が暗号化されてヘッダ部
分に書きこまれていた暗号化データファイルを読み出し
て復号化する復号化部３３と、マスタ鍵のうちの１つを
紛失した時には他の利用者のファイル鍵から前記マスタ
鍵によって暗号化される前のファイル鍵を消失部シ訂正
のアルゴリズムによって復元する手段、とを備えてなる
暗号化鍵管理方式であシ、以下その作用、動作を実施例
を用いて詳細に説明する。

（実施例）第１図は本発明の実施例の、暗号化の動作を説明するた
めのブロック図である。管理プログラムはファイル鍵分
配部１１において各利用者にファイル鍵を発生し、利用
者１（ｉ＝１．２．・・・Ｎ）Ｋファイル鍵ＦＫｉを配
布する。利用者ｌは自らが設定し記憶するマスタ鍵ＭＫ
ｉを用いて暗号化部１２においてＦ　Ｋｉを暗号化しＥ
Ｍ□（ＦＫ、）を作成してファイル鍵メモリ１３に蓄積
する。

次にデータファイル９１の暗号化部ついて説明する。ま
ず利用者ｉはマスタ鍵ＭＫｉを入力し、ファイル鍵メモ
リ１３に蓄積されているＥＭ、　（Ｆ　Ｋｉ）をＭＫｉ
を用いて復号化部１４で復号し利用者ｉのファイル鍵Ｆ
　Ｋ、をえる。つづいて、ワーク鍵発生部９０において
任意にワーク鍵ｗ′Ｋを発生し、ファイル鍵Ｆ　Ｋｉを
用いてワーク鍵ＷＫを暗号化部１５において暗号化し、
ＥＦ□（ＷＫ）を暗号化データファイル９２のヘッダ部
分に記録する。さらにデータファイル９１を、ワーク鍵
ＷＫを用いて暗号化部１６で暗号化しＥＷＫ（ｄａｔａ
）を得て、暗号化データファイル９２１１Ｃ蓄積する。

この様にした場合の暗号化鍵の管理方式を第２図を用い
て説明する。第２図は本実施例において、利用者数＝Ｎ
＝３の場合の暗号化鍵の階層管理の一例を示した図であ
る。同図中、下位の鍵は上位の鍵で暗号化した形で保存
され、最上位の鍵であるマスタ鍵ＭＫ、は各利用者ｉに
よシ秘密に保管される。利用者１と利用者２のマスタ鍵
が異なるので、たとえ利用者１がＥＭＫ２（Ｆ　Ｋ＊）
を手に入れても利用者２のマスタ鍵ＭＫ２を知らない限
シ、ＦＫ２を得ることができない。したがって利用者２
以外が利用者２の暗号化データファイルを復号すること
はできない。また利用者ｉが自分のマスタ鍵を変更した
い時は、第１図のファイル鍵メモリ１３の　　　・ＥＭ
Ｋ、（Ｆ　Ｋｉ）のみを変更すればよく、暗号化データ
ファイル９２を変更する必要はない。

さらに、本実施例における復号化の動作を第３図を用い
て説明する。第３図は本実施例の復号化の動作を説明す
るためのブロック図である。利用者１が暗号化データフ
ァイル９２を復号化する場合、まず利用者ｉは自分のマ
スク鍵ＭＫ、を入力し、ｌファイル鍵メモリー３に蓄積されているＥＭＫｉ（ＦＫ
、）を復号化部３１で復号化し、自らのファイル鍵Ｆ　
Ｋ、を得る。次に暗号化データファイル９２のヘッダ部
分に記録されているＥ、Ｋｌ（Ｗ　Ｋ）を前記ＦＫ。

を用いて復号化部３２で復号化し、ワーク鍵ＷＫを得る
。そして最後に暗号化データファイル９２に蓄積されて
いるＥｗＫ（ｄａｔａ）を前記ワーク鍵ＷＫを用いて復
号化部３３で復号化し、データファイル９１に格納する
のである。

次に、第１図におけるファイル鍵分配部１１０機能につ
いて説明し、本実施例のあるマスク鍵が紛失した時の動
作を説明する。

第４図は第１図におけるファイル鍵分配部１１の内部を
示すブロック図である。いまホスト計算機システムの利
用者の数をＮとする。まずホスト計算機の管理プログラ
ムは、Ｎ−１個のファイル鍵発生部４１で、任意ＦｃＮ
−１個のファイル鍵ＦＫ４．ＦＫ２．・・・Ｆ　ＫＮ、
を発生する。次に消失誤シ訂正符号化部４２で前記ＦＫ
１．ＦＫ２．・・・Ｐ　Ｋ、、を情報点とし、検査点Ｆ
ＫＮを生成する。そして、Ｐ　Ｋ、。

ＦＫ２−・・、Ｆ　ＫＮ−１１Ｆ　ＫＮを各利用者のフ
ァイル鍵として分配する。

第５図は、ある利用者ｋ（ｌ≦に≦Ｎ）がマスク鍵を紛
失した場合に、該利用者にのファイル鍵を復元する動作
を説明するためのブロック図である。

まず利用者に以外の利用者は各自のマスク鍵で各自のフ
ァイル鍵を復号する。例えば利用者１はファイル鍵メモ
リ５１のＥＭＫｌ（ＦＫｌ）をＭＫ、を用いて復号化部
５２で復号し、Ｆ　Ｋ１を得る。この動作によ９８個の
ファイル鍵のうちＦＫｋを除（Ｎ−１個が消失誤シ訂正
復号化部５６に入力される。

消失誤シ訂正復号化部５６では通常の消失誤シ訂正の手
法によシ利用者ｉのファイル鍵ＦＫ、、を復元する。利
用者には新しく任意にマスク鍵ＭＫｋ′を設定し暗号化
部５７によシ暗号化してその結果のＥＭＫｋ′（ＦＫｋ
）をファイル鍵メモリ５８に格納する。

以降の暗号データファイルの復号化および、データファ
イルの暗号化は、新しいマスク鍵ＭＫｋによりて行なえ
ばよいことになる。

消失誤り訂正符号としては、ファイル鍵の長さ以上の長
さの消失バースト誤シを訂正できる符号であれば、どの
ような符号も本発明に適用可能である。

消失バースト誤シ訂正符号化と復号化を簡単に第６図を
用いて説明する。ここでは符号としては情報点数が２、
検査点数が１の１消失誤シ訂正符号をファイル鍵長だけ
インタリープして、ファイル鍵長の消失バースト誤シを
訂正できる符号を用い、利用者数はＮ＝３とする。まず
利用者１のファイル鍵Ｐ　Ｋ、と利用者２のファイル鍵
Ｆ　Ｋ２を任意に発生する。次にＦ　Ｋ、とＦＫ２の各
ビットの排他的論理和をとったものをＰ　Ｋ、とする。

すると、Ｆ　Ｋ、　＝Ｆ　Ｋ２０Ｆ　Ｋ、　　　・・・
・・・（ｌ）ＦＫ２＝ＦＫ１ｅＦＫ３　　町・・（２）
Ｐ　Ｋ、　＝、Ｐ　Ｋ、ｅＦ　Ｋ２・−・・−（３）の
関係が成立する。したがってＰＫ、、ＦＫ２．ＦＫ３の
３つのうちの１つを紛失しても他の２つが解れば紛失し
たファイル鍵を復元できる。たとえばＦＫ。

を紛失すれば式（ｌ）を用いればよいのである。

（発明の効果）以上、実施例を用いて説明したように、本発明によれば
以下に示すような効果が得られる。

■　管理プログラムによる利用者の確認や、管理プログ
ラムによシ保護された秘密の領域が不要となシ、暗号化
データファイルの安全性が向上する。

■　利用者は自分自身の１つのマスク鍵のみを秘密に保
てば、多くのファイルの機密を保持することができる。

■　利用者は自分自身のマスク鍵を容易に変更すること
ができるため安全性が向上する。

■　ある利用者がマスク鍵を紛失しても、暗号化データ
ファイルが復号不可能になることはないため、暗号化シ
ステムの信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の暗号化の動作を説明するブロ
ック図、第２図は本発明の実施例において、利用者数＝
３の場合の暗号化鍵の階層管理の−例を示す図、第３図
は本発明の実施例の復号化の動作を説明するブロック図
、第４図は第１図におけるファイル鍵分配部１ノの内部
を示すブロック図、第５図は、本発明の実施例において
、ある利用者ｋが自分のマスク鍵を紛失した場合に、該
利用者にのファイル鍵を復元する動作を説明するブロッ
ク図、第６図はファイル鍵の消失バースト訂正誤シを説
明する図、第７図は従来の暗号化鍵の階層構造の一例を
示す図、第８図は従来のファイル鍵の暗号化の動作を説
明する説明図、第９図は従来のデータファイルの暗号化
の動作を説明する説明図である。１１・・・ファイル鍵分配部、１２．１５，１６．５７
・・・・・・データファイル、９２・・・暗号化データ
ファイル、４１・・・Ｎ−１個のファイル鍵発生部、４
２・・・消失誤シ訂正符号化部、５６・・・消失誤シ訂
正復号化部。第４図利用皇１　利用−％２　　町田も３　　　　利用感Ｎ手
続補正書（自発）１．事件の表示昭和６０年　特　許　原第０１６６１８号２、発明の名
称暗号化鍵管理方式３、補正をする者事件との関係　　　　　　　　特許出　願　大佐　所（
〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号４、
代理人住　所（〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７査１
２号補正の対象　明細書中「特許請求の範囲」の欄及び
「発明の詳細な説明」の欄補正の内容別紙の通シロ、補正の内容（ｌ）明細書中「特許請求の範囲」の欄を別紙のとおシ
補正する。（２）同書第４頁第１６行目に、「以下ＥＸ（７）は暗
号化鍵Ｘでｙを暗号化した」とあるのを「以下Ｅｘ（ト
）は暗号化鍵ＸでＹを暗号化した」と補正する。（３）同書第６頁第６行目、第７行目及び第８行目に「
リフトウェアモジュール」とあるのを「ソフトウェアモ
ジュール」と補正する。（４）　　同書同頁第１３行目に、「プログラムが秘密
に」とあるのを「プログラムがノ母スヮード等によシ秘
密に」と補正する。以上特許請求の範囲電子ファイルの機密保護に階層構造を持った暗号化鍵を
用いるシステムの暗号化鍵管理方式において、（ａ）　　暗号化鍵が階層順にマスタ鍵、ファイル鍵、
ワーク鍵から成り、（ｂ）　　消失誤シ訂正符号化されたファイル鍵を利用
者の数だけ発生させ、各利用者に分配する手段と・（ｃ）　　各利用者が独自に設定したマスタ鍵で各自の
ファイル鍵を暗号化する手段と、（ｄ）　　前記（ａ）項の手段で暗号化されたファイル
鍵を蓄積する手段と、（ａ）　　前記（ｄ）項の手段に蓄積されている暗号化
されたファイル鍵を読出し、各利用者のマスタ鍵で復号
化する手段と、（ｆ）　　データファイルを暗号化するワーク鍵をデー
タファイル毎に発生する手段と、 −）データファイルを前記ワーク鍵で暗号化する手段と
、（ｈ）　　前記ワーク鍵を各利用者のファイル鍵で暗号
化する手段と、（ｉ）　　前記（ｇ）項の手段で暗号化されたデータフ
ァイルと前記（ｈ）項で暗号化されたワーク鍵とを蓄積
する手段と、（ｊ）　　前記（ｉ）項の手段から暗号化されたワーク
鍵を読み出し、各利用者のファイル鍵で復号化する手段
と、ファイルな復号化する手段と、（ｌ）　　マス′／鍵のうちの１つを紛失した時には、
他の利用者のファイル鍵から前記マスタ鍵によって暗号
化される前のファイル鍵を前記（ｂ）項の消失誤シ訂正
のアルゴリズムによって復元する手段と、を備えてなる
暗号化鍵管理方式。

Claims

【特許請求の範囲】電子ファイルの機密保護に階層構造を持った暗号化鍵を
用いるシステムの暗号化鍵管理方式において、（ａ）暗号化鍵が階層順にマスタ鍵、ファイル鍵、ワー
ク鍵から成り、（ｂ）消失誤り訂正符号化されたファイル鍵を利用者の
数だけ発生させ、各利用者に分配する手段と、（ｃ）各利用者が独自に設定したマスタ鍵で各自のファ
イル鍵を暗号化する手段と、（ｄ）前記（ｃ）項の手段で暗号化されたファイル鍵を
蓄積する手段と、（ｅ）前記（ｄ）項の手段に蓄積されている暗号化され
たファイル鍵を読出し、各利用者のマスタ鍵で復号化す
る手段と、（ｆ）データファイルを暗号化するワーク鍵をデータフ
ァイルの数だけ発生する手段と、（ｇ）データファイルを前記ワーク鍵で暗号化する手段
と、（ｈ）前記ワーク鍵を各利用者のファイル鍵で暗号化す
る手段と、（ｉ）前記（ｇ）項の手段で暗号化されたデータファイ
ルと前記（ｈ）項で暗号化されたワーク鍵とを結合して
蓄積する手段と、（ｊ）前記（ｉ）項の手段から暗号化されたワーク鍵を
読み出し、各利用者のファイル鍵で復号化する手段と、（ｋ）前記（ｊ）項の手段で復号化されたワーク鍵を用
いて、該ワーク鍵が暗号化されていた時に結合していた
暗号化されたデータファイルを復号化する手段と、（ｌ）マスタ鍵のうちの１つを紛失した時には、他の利
用者のファイル鍵から前記マスタ鍵によって暗号化され
る前のファイル鍵を前記（ｂ）項の消失誤り訂正のアル
ゴリズムによって復元する手段と、を備えてなる暗号化
鍵管理方式。