WO2015029679A1 - 暗号化通信方法および暗号化通信装置 - Google Patents

暗号化通信方法および暗号化通信装置 Download PDF

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洋司 吹抜
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Fukinuki Hiroshi
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    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/03—Protecting confidentiality, e.g. by encryption

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for encrypted communication.
  • the common key encryption method is an encryption method also called a secret key encryption method or a symmetric key encryption method, in which a ciphertext sender / receiver owns a common encryption key and performs encryption and decryption (decryption).
  • this method has a feature that processing can be performed at a higher speed than the public key encryption method.
  • the disadvantage of this method is key exchange and management.
  • the encryption key is sent in plain text, which can lead to the risk of eavesdropping. Therefore, in order to ensure safety, it is necessary to exchange by means not via the network, but since it is difficult to exchange cryptography in real time, encrypted communication with unspecified people can be performed safely in real time. Difficult to do.
  • a common key is a common key with respect to a specific transmitter / receiver, it is necessary to own a common key different from a different partner.
  • the public key cryptosystem is a scheme using a public key and a secret key, and a ciphertext can be decrypted for the first time by this combination.
  • a sender sends information with a public key, and a receiver can encrypt information using this public key and send information safely.
  • the original sender who has received the information encrypted with the public key can decrypt the ciphertext using the public key and the private key owned by the sender.
  • the hybrid cryptosystem has been devised to solve the problems of the common key cryptosystem and public key cryptosystem described above.
  • a common key is exchanged using a public key. Once the common key is exchanged, encrypted communication is performed using the common key.
  • the processing of the public key still requires a large processing capacity.
  • various encryption communication systems have been developed and put into practical use by using a common key cryptosystem and a public key cryptosystem.
  • IPsec Security Architecture for Internet Protocol
  • SSL Secure Sockets Layer
  • IPsec is a method used in encrypted communication. This is a security protocol at the IP layer. This method realizes End-To-End encrypted communication such as VPN (Virtual Private Network), and uses a common key (secret key) encryption method.
  • key exchange the key to realizing this method is key exchange, and various devices have been devised.
  • SSL transport layer security protocol
  • SSL Secure Sockets Layer
  • This method uses a public key cryptosystem using a common key (secret key) and a public key. Since this method does not require a plaintext cipher exchange, there is no problem with security. However, although the ciphertext is decrypted with the public key and the private key in the Web server, there is a problem that the processing of the public key becomes enormous. Therefore, it is practically difficult to apply this form to general End-To-End encrypted communication.
  • the encryption method has already been introduced and operated in a mobile communication system, an optical access system, etc., in order to ensure communication secret as a subsystem in the communication network. In mobile communication such as a cellular phone, there is a possibility that communication is intercepted due to wireless transmission in wireless access.
  • the problem to be solved by the invention is that there is currently no encryption method that satisfies all of the following conditions, which are ideal forms in encrypted communication.
  • the common key cryptosystem when the key is exchanged over the network, the key is sent in plain text, so the security cannot be guaranteed.
  • immediacy cannot be secured when sending via a network other than the network.
  • key management is not easy because it is necessary to prepare as many types of common keys as there are partners.
  • the public key cryptosystem there is a problem that the processing time becomes long because the processing amount related to the public key becomes enormous. Therefore, it is a practical obstacle to apply to general End-To-End encrypted communication.
  • a service subscriber can perform encrypted communication with an unspecified party by possessing a common key unique to one type of subscriber. Further, in the method of the present invention, it is not necessary to exchange encryption keys, and encrypted communication can be performed with one subscriber-specific encryption key. Both key exchange security and management issues can be solved. Further, since the public key is not used, the problem of the amount of encryption processing can be avoided.
  • Is an access system configuration Is a system configuration of access system and core system. Is the system configuration of the entire system, including international ones. Is the device configuration of the ASP node. Is the device configuration of the master ASP node.
  • the point of the present invention is to identify the conventional encryption methods, take advantage of the advantages of each method, and solve the problems by incorporating new ideas.
  • a common key encryption method secret key encryption method
  • Link-based encryption is performed using Link-By-Link instead of the conventional concept of encrypting with one encryption key using End-To-End.
  • the initial encryption key is exchanged without going through the network, and the encryption key to be updated is exchanged by encrypted communication. Realizing such encrypted communication is to provide a kind of ASP (Application Service Provider) service in terms of services.
  • ASP Application Service Provider
  • FIG. 1 relates to the system configuration in the network for explaining the mechanism of the present invention, and shows the configuration of an access system in which both the calling party and the receiving service subscriber of encrypted communication are accommodated in the same ASP node 15. .
  • Subscriber A and subscriber B are connected by an access line to the ASP node 15 for encrypted communication by a common encryption method.
  • Subscriber A who is the sender, encrypts the data with encryption unit NEU (A) 12 of subscriber device (A) 11 and decrypts it with encryption unit NEU (A) 16 of ASP node 15.
  • FIG. 2 relates to a system configuration in the network for explaining the mechanism of the present invention. It is composed of an access system and a core system, and the ASP nodes 25 and 28 having different subscribers A and B for transmission and reception of encrypted communication. This is a configuration when accommodated. Subscriber A and subscriber B each encrypt information on the access line with a unique encryption key.
  • the core line between the ASP node A that accommodates the subscriber A and the ASP node B that accommodates the subscriber A is also encrypted and transmitted with a unique encryption key.
  • each ASP node has its own encryption key, and the transmission information is encrypted with the encryption key unique to the ASP node in which the calling subscriber is accommodated.
  • each ASP node owns information on an encryption key unique to another ASP node in advance, and decrypts reception information encrypted thereby.
  • Subscriber A who is the sender, encrypts the data using encryption unit NEU (A) 22 of subscriber device (A) 21, forwards it to ASP node 25, and then decrypts it using encryption unit NEU (A).
  • the data is encrypted by the encryption unit NEU (N) with the encryption key specific to the ASP node and transferred to the ASP node 28 in which the subscriber B is accommodated.
  • the encryption unit NEU (N) 30 decrypts it with the encryption key unique to the ASP node 25 and becomes plaintext.
  • the data is encrypted by the encryption unit NEU (B) of the ASP node 28 using the encryption key of the subscriber B, and then transmitted to the subscriber device (B) 23 of the subscriber B via the access line. NEU (B) decrypts it into plaintext and receives it.
  • E indicates a cryptographic processing unit (NEU)
  • R indicates a router.
  • N cryptographic processing unit
  • R indicates a router.
  • N the connection between the ASP nodes 32A and 32B in which the subscribers 31A, 31B, 31C and 31D are accommodated, the master ASP node 33A of the international gateway node, and the foreign master ASP node 33B Perform encrypted communication.
  • the master ASP nodes 33A, 33B, and 33C information on the encryption key of the master ASP node of other international services as well as the respective own stations is owned in advance.
  • the master ASP node 33A owns the information of its domestic ASP nodes 33A and 33B and the foreign master ASP node 33B, and has a function of setting, updating and managing the encryption.
  • the procedure of the encryption service in the ASP service that realizes the encrypted communication service described above will be described.
  • a subscriber who wants to implement an encrypted communication service calls to start the service and connects to the ASP service. Thereafter, the ASP service connects the end-to-end line connected to the receiving subscriber through another ASP node.
  • the access line is encrypted with the encryption key unique to the subscriber of the sender and the receiver, respectively, and the core line is encrypted with the unique encryption key of the ASP node on the originating side and transferred.
  • the service end signal is transmitted from the caller to the ASP node, and the End-To-End line is released. In this way, an end-to-end encrypted communication service is realized.
  • encryption is performed using Link-By-Link. However, once the connection between the sender and the receiver is established by End-To-End, a specific encryption key is sent from the sender to the receiver, and the transmission encryption is performed for the subsequent encrypted communication.
  • the new ASP node registers a new one with the master ASP. 2) Upon receiving the registration, a temporary encryption key is sent from the master ASP node to the new ASP node by a method not via a network such as mail. 3) The ASP node that has obtained the temporary encryption key encrypts the regular encryption key with the temporary encryption key, sends it to the master ASP node, and registers the encryption key. 4) The master ASP node notifies each ASP node of various information related to the newly installed ASP node and its encryption key, and the encryption key of the master ASP. Next, the procedure for updating the encryption key of the ASP node will be described.
  • the new encryption key to be updated is encrypted with the current encryption key and sent to the master ASP node.
  • the master ASP node encrypts the new encryption key to the ASP node with the encryption key of the master ASP, and notifies each ASP node.
  • the procedure for setting and managing the encryption key of the master ASP node will be described. First, the procedure at the start of domestic service will be described. 1) The master ASP node is set at the service start time, and the encryption key of the master ASP node is sent to each ASP node without passing through the network to the ASP existing at that time.
  • the new encryption key to be updated is encrypted with the current encryption key and sent to the ASP node.
  • procedures for newly establishing and updating the encryption key of the newly established master ASP node in the international service network will be described. 1) When a new master ASP node is established, the encryption key of the newly established master ASP node is sent to the master ASP node in each country by a method that does not pass through the network. 2) When the master ASP node updates the encryption key, the new encryption key to be updated is encrypted with the current encryption key and sent to another master ASP node. In order to further improve security, it is conceivable to prepare and operate a plurality of unique encryption keys for the ASP node and the master ASP node.
  • FIG. 4 shows a device configuration related to the ASP node.
  • the ASP node 41 includes a router 42 and an encrypted communication server 43.
  • the encrypted communication server 43 includes an input / output port 44, a cryptographic service processing unit 45, a subscriber information database 46, and an ASP node information database 47.
  • the encrypted information from the subscriber device 48 is decrypted by the encryption service processing unit 45 with the encryption key of the subscriber from the subscriber information database 46 having information of all the subscribers accommodated in the ASP node. After that, in order to encrypt and transfer to the other ASP node 49, it encrypts with the encryption key peculiar to the ASP node stored in the ASP node information database 47 having the information of all the ASP nodes in the country and the master ASP node. The data is transferred to another ASP node 49 at the transfer destination. In this case, a plaintext cross section occurs between the decryption of the input encrypted information and the encryption of the output encrypted information.
  • FIG. 5 shows a device configuration of the master ASP node. Basically, it has the same configuration as the ASP node, but does not have a subscriber information database, does not have a subscriber device for input / output, and has a foreign master ASP node 58.
  • the master ASP node 51 includes a router 52 and an encrypted communication server 53. Further, the encrypted communication server 53 includes an input / output port 54, an encryption service processing unit 55, and an ASP node information database 56.
  • the encrypted information from the domestic ASP node 57 is decrypted by the cryptographic service processing unit 55 with the encryption key of the ASP node from the ASP information database 56 having information on all the ASP nodes in the country and the master ASP node in each country. Then, in order to encrypt and transfer the data to the domestic ASP node 57 and the foreign master ASP node 58, the data is encrypted with the encryption key unique to the master ASP node stored in the 57ASP node information database, Transfer to the ASP node 57 or the foreign master ASP node 58.
  • the method of the present invention will be described. Regarding the security of the encrypted communication according to the present invention, since all information including key exchange is encrypted, it is necessary to verify the following two points.

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Abstract

送信加入者装置（Ａ）で送信する情報を加入者固有の共通暗号鍵で暗号化した後、該送信加入者装置（Ａ）を収容するＡＳＰノードで復号した後、該ＡＳＰノード固有の共通暗号鍵で暗号化して受信加入者装置（Ｂ）を収容するＡＳＰノードへ転送し、該受信加入者装置（Ｂ）を収容するＡＳＰノードで復号した後、前記受信加入者装置（Ｂ）固有の共通暗号鍵で暗号化した暗号文を送付し、前記受信加入者装置（Ｂ）では受信した前記暗号文を固有の共通暗号鍵で復号することにより、Ｌｉｎｋ－Ｂｙ－Ｌｉｎｋでの暗号化により、Ｅｎｄ－Ｔｏ－Ｅｎｄの暗号化通信を実現する。

Description

暗号化通信方法および暗号化通信装置
本発明は暗号化通信の方法と装置に関する。
　インターネットの急速な発展とブロードバンド通信の普及によってネットワークを介した情報に授受が活発となっている。
　しかし、オープンなネットワークであるインターネットは情報の盗聴などの課題がある。それ故、重要な情報に対する盗聴の防止のために、情報を暗号化する必要がある。
　暗号方式としては共通鍵暗号方式（秘密鍵暗号方式）、公開鍵暗号方式、および両方式を組合せたハイブリッド暗号方式が考えら、用いられてきた。
　共通鍵暗号方式は秘密鍵暗号方式、対称鍵暗号方式とも呼ばれる暗号方式であり暗号文の送受信者が共通の暗号鍵を所有し、暗号化および復号化（暗号解読）を行うものである。また、本方式は公開鍵暗号方式と比べて高速で処理ができる特長を有する。
　しかし、本方式の短所は鍵の交換と管理にある。ネットワークを介して鍵を交換する場合には平文で暗号鍵を送付するため、盗聴の危険がある。それ故、安全を期するためにはネットワークを介さない手段によって交換する必要があるが、実時間での暗号交換が困難であるため不特定の人との暗号化通信を実時間で安全に実施することが困難となる。
　また、共通鍵ということは特定の送受信者に対する共通鍵であるため、異なる相手とは別の共通鍵を所有する必要がある。従って暗号化通信を行う相手の数だけ共通鍵を所有する必要から、鍵の管理が問題となる。
　公開鍵暗号方式は公開鍵と秘密鍵を用いる方式であり、この組み合わせで初めて暗号文を復号することができる。まず、送信者が公開鍵で情報を送付し、受信者はこの公開鍵を用いて暗号化し、安全に情報を送ることができる。公開鍵で暗号化された情報を受けた元の送信者はこの公開鍵と所有する秘密鍵によって暗号文を復号化することができる。
　このような公開鍵暗号方式では第三者が暗号文を解読することは事実上不可能であり、安全に情報を送ることが可能となる。
　しかし、公開鍵に関する暗号処理には大きな処理能力を必要とする課題がある。
　以上、述べた共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式の課題を解決するために考案されたのがハイブリッド暗号方式である。
　これは公開鍵を利用して共通鍵を交換するものであり、一旦、共通鍵が交換された後はその共通鍵を利用して暗号化通信を行うものである。
　本方式では送受信者がともに共通鍵を取得した後は効率的に暗号化通信を行うことが可能となるが、その前に公開鍵を利用して共通鍵を交換する手順が必要であり、特に、公開鍵の処理には大きな処理能力を必要とすることは変わらない。
　現在、共通鍵暗号方式、公開鍵暗号方式を利用して、種々の暗号化通信システムが開発され、実用に供されている。
　代表的なシスとしてはＶＰＮが主対象のＩＰｓｅｃ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）とＷｅｂ通信で主対象のＳＳＬ（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｓｏｃｋｅｔｓ　Ｌａｙｅｒ）がある。
　暗号化通信で用いられている方式として、ＩＰｓｅｃがある。これはＩＰ層でのセキュリティプロトコルである。本方式はＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなＥｎｄ−Ｔｏ—Ｅｎｄの暗号化通信を実現するものであり、共通鍵（秘密鍵）暗号方式を利用している。ただし、本方式実現上でのポイントは鍵交換であり、種々の工夫がされているが、本質的に平文での鍵交換であるため、完全なセキュリティを実現することが困難であるという課題がある。
　Ｗｅｂアクセスで利用されている暗号化通信にＳＳＬというトランスポートレイヤのセキュリティプロトコルがある。本方式は共通鍵（秘密鍵）と公開鍵による公開鍵暗号方式を利用している。本方式は平文での暗号交換が必要ないため、安全性には　問題はない。ただし、Ｗｅｂサーバで公開鍵と秘密鍵による暗号文の復号化を行っているが、公開鍵の処理が膨大となるという課題がある。それ故、この形態を一般のＥｎｄ−Ｔｏ—Ｅｎｄの暗号化通信に適用することは実用上困難である。
　　方、暗号方式は通信ネットワークの中でサブシステムとして通信の秘密を確保するために、既に移動通信システムや光アクセスシステムなどで導入され、運用されている。
　携帯電話などの移動通信では無線アクセスにおいて、無線伝送故に通信傍受される可能性がある。現に、アナログ方式では通信内容が傍受されるという問題が発生していた。移動通信のディジタル化に合わせて無線アクセス区間の暗号化が導入され、通信傍受の問題が解決している。
　一方、光アクセス方式ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ−Ｔｏ—Ｔｈｅ−Ｈｏｍｅ）での代表的な方式であるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）という受動分配方式がある。本方式では下り回線では他の加入者に通信傍受される可能性があり、暗号方式が導入されている。
　いずれの場合も懸念される通信運用事業者の従業員による暗号への不正なアクセスなどのリスクが懸念されるが、実際には問題が生じていない。即ち、以上の実績から、通信事業者の暗号に関する運用を事実上信頼できると考えられる。
　発明が解決しようとする課題は暗号化通信における理想形態である以下の条件をすべて満足する暗号方式が現在、存在しないことである。
　１）第三者に盗聴されることのないこと、
　２）鍵の管理が容易であること。即ち、各送受信者が所有する鍵の種類が限定されて、究極的には１種類であること。
　３）暗号化と復号化の暗号処理に大きな処理能力を必要としないこと。
共通鍵暗号方式ではネットワークで鍵交換を行う場合、平文で鍵を送付するため、安全性が保障できない。また、ネットワーク以外で送付する場合には即時性が確保できない課題がある。
　共通鍵暗号方式では相手の数だけ共通鍵の種類を用意する必要があるため、鍵管理が容易でないという課題がある。
　公開鍵暗号方式では特に公開鍵に関する処理量が膨大となるため、処理時間が長くなるという課題がある。それ故、一般のＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの暗号化通信に適用するためには実用的な障害となる。
　現在の暗号化通信が抱える課題を解決するために、以下のような方針を取り、新たな発想を入れることで解決を図るものである。
　１）暗号方式として、処理量が小さく、高速処理が可能な共通鍵暗号方式（秘密鍵暗号方式）を利用する。
　２）従来のようにＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄで一つの暗号鍵で暗号化するという考え方ではなくＬｉｎｋ−Ｂｙ−ＬｉｎｋでＬｉｎｋ対応して暗号化を行う。
　３）共通鍵暗号方式で問題となる鍵交換について、初期設定ではネットワークを介さない手段で実施し、その後の更新の段階ではその時点の共通暗号鍵を利用して更新暗号鍵を暗号化して互いに送付する。
　本発明技術を利用する暗号化通信を実現することにより、サービス加入者は１種類の加入者固有の共通鍵を所有することにより、不特定の相手の暗号化通信を行うことでできる。また、本発明方式では暗号鍵の交換を行う必要がなく、かつ一つの加入者固有の暗号鍵で暗号化通信を行う意ことができるため、従来問題となっていた共通鍵暗号化方式での鍵交換の安全性と管理の両課題を解決することができる。
　また、公開鍵を使用していないために、暗号処理量の問題を回避することができる。
はアクセス系の方式構成である。 はアクセス系とコア系の方式構成である。 は国際系を含むシステム全体の方式構成である。 はＡＳＰノードの装置構成である。 はマスターＡＳＰノードの装置構成である。
　本発明のポイントは従来の暗号化方式を見極め、各方式の長所を生かすとともに、新規の発想を取り入れることにより、課題を解決するものである。
　１）暗号方式として、処理量が小さく、高速通信が可能な共通鍵暗号方式（秘密鍵暗号方式を利用する。
　２）従来のようにＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄで一つの暗号鍵で暗号化するという考え方ではなくＬｉｎｋ−Ｂｙ−ＬｉｎｋでＬｉｎｋ対応の暗号化を行う。
　３）初期の暗号鍵の交換はネットワークを介さずに実施し、更新する暗号鍵の交換は暗号化通信で行う。
このような暗号化通信を実現することは、サービスの側面で考えれば、一種のＡＳＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）サービスを提供することである。
　以下、図面を用いて、本発明方式を説明する。
図１~図３では本発明方式のメカニズムを説明するネットワークでの方式構成を示している。
図４と図５では本発明方式を実現する装置の構成を示している。
図１は本発明方式のメカニズムを説明するネットワークでの方式構成に関するもので、暗号化通信の発呼者と受信の両サービス加入者が共に同一ＡＳＰノード１５に収容されるアクセス系の構成である。
　加入者Ａと加入者Ｂはそれぞれ共通暗号方式によって、暗号化通信のＡＳＰノード１５との間のアクセス回線で接続されている。
送信者である加入者Ａが加入者装置（Ａ）１１の暗号化ユニットＮＥＵ（Ａ）１２で暗号化し、ＡＳＰノード１５の暗号化ユニットＮＥＵ（Ａ）１６で復号化される。復号化で平文になった直後に暗号化ユニットＮＥＵ（Ｂ）で加入者Ｂの暗号鍵で暗号化され、アクセス回線で加入者Ｂの加入者装置（Ｂ）１３に伝送され、暗号化ユットＮＥＵ（Ｂ）１４で平文に復号化され受信される。
図２は本発明方式のメカニズムを説明するネットワークでの方式構成に関するもので、アクセス系とコア系で構成され、暗号化通信の送信と受信の加入者ＡとＢが異なるＡＳＰノード２５と２８に収容される場合の構成である。
　加入者Ａと加入者Ｂはそれぞれ固有の暗号鍵によって、アクセス回線での情報が暗号化される。さらに、加入者Ａを収容するＡＳＰノードＡと加入者Ａを収容するＡＳＰノードＢの間のコア回線も固有の暗号鍵で暗号化されて伝送される。この場合、個々のＡＳＰノードはそれぞれ固有の暗号化鍵を所有し、送信情報を発呼加入者が収容されているＡＳＰノード固有の暗号化鍵で情報を暗号化する。また、それぞれのＡＳＰノードは予め他のＡＳＰノード固有の暗号化鍵の情報を所有し、それによって暗号化された受信情報を復号化する。
　以下、具体的にそのメカニズムを説明する。
　送信者である加入者Ａが加入者装置（Ａ）２１の暗号化ユニットＮＥＵ（Ａ）２２で暗号化し、ＡＳＰノード２５に転送された後、暗号化ユニットＮＥＵ（Ａ）で復号化される。復号化で平文になった直後に暗号化ユニットＮＥＵ（Ｎ）でＡＳＰノード固有の暗号鍵で暗号化され、加入者Ｂが収容されているＡＳＰノード２８に転送さ　れる。暗号化情報を受信した加入者Ｂが収容されているＡＳＰノード２８において暗号化ユニットＮＥＵ（Ｎ）３０で予め所有するＡＳＰノード２５固有の暗号鍵で復号化され平文となる。その後、ＡＳＰノード２８の暗号化ユニットＮＥＵ（Ｂ）で加入者Ｂの暗号鍵を用いて暗号化された後、アクセス回線で加入者Ｂの加入者装置（Ｂ）２３に伝送され、暗号化ユニットＮＥＵ（Ｂ）で平文に復号化され受信される。
　図３は本発明方式のメカニズムを説明するネットワーク構成に関するもので、アクセス系、コア系、国際系で構成されるシステムの機能的な全体構成を示している。同図において、Ｅは暗号処理ユニット（ＮＥＵ：Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）を示し、Ｒはルータ（Ｒｏｕｔｅｒ）を示している。
国際暗号化通信を行う場合、加入者３１Ａ，３１Ｂ、３１Ｃ，３１Ｄが収容されるＡＳＰノード３２Ａ，３２Ｂと国際関門ノードのマスターＡＳＰノード３３Ａと外国のマスターＡＳＰノード３３Ｂとの間をその回線対応の暗号化通信を行う。
　また、マスターＡＳＰノード３３Ａ，３３Ｂ、３３Ｃ間の国際回線においては、それぞれの自局だけでなく、他の国際サービスのマスターＡＳＰノードの暗号化鍵の情報を予め所有する。そして、国際サービスのマスターＡＳＰノード間ではそれぞれ自局の暗号化鍵で暗号化し、受信側では所有する送信局の暗号化鍵で復号化する。
　なお、マスターＡＳＰノード３３Ａはその国内のＡＳＰノード３３Ａ，３３Ｂと外国マスターＡＳＰノード３３Ｂの情報を所有し、その暗号化の設定、更新、管理を行う機能を有する。
　以上説明した暗号化通信サービスを実現するＡＳＰサービスでの暗号化サービスの手順について説明する。
　暗号化通信サービスを実施したいとする加入者はサービスを開始するために発呼し、ＡＳＰサービスに接続する。その後、ＡＳＰサービスは他のＡＳＰノードを介して、受信加入者まで接続したＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの回線を接続する。その後、送付したい情報については、アクセス回線はそれぞれ発信者と受信者の加入者固有の暗号鍵で暗号化し、コア回線につては発信側のＡＳＰノードの固有暗号鍵で暗号化して転送する。
　サービス終了後は発信者からサービス終了の信号をＡＳＰノードに送信し、Ｅｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの回線を解除」する。
　このようにして、Ｅｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの暗号化通信サービスを実現する。
現在までの暗号化通信ではＬｉｎｋ−Ｂｙ−Ｌｉｎｋで暗号化している。しかし、一旦送信者と受信者がＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄで暗号化通信の接続が確立した後、送信者から受信者に特定の暗号化鍵を送付し、その後の暗号化通信について該送信暗号化鍵を利用して行うことを特徴とする暗号化通信の行うことが可能となる。この場合、Ｅｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄで暗号化通信の接続が確立した後は暗号化通信のＡＳＰサービスを利用する必要がなく、ＡＳＰノードの負荷を低減し、サービスの簡素化を実現することができる。この場合、Ｅｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの暗号鍵は該通信だけのワンタイムで使用するものであり、鍵受信者のその後の鍵管理は不要である。
　本発明において、共通鍵暗号方式の暗号鍵の設定、管理は重要である。以下、加入者の暗号鍵およびＡＳＰノードの暗号鍵の設定、管理について説明する。
　各加入者の暗号鍵について、設定と管理の手順を説明する。まず、加入者の加入の場合を説明する。
　１）加入者が新規に加入登録を行う
　２）登録を受けて、その加入者を収容するＡＳＰノードから仮の暗号鍵を郵送等のネットワークを経由しない方法で加入者に送付する。
　３）仮暗号鍵を入手した加入者はその正規の暗号鍵を仮暗号鍵で暗号化してＡＳＰノードに送付して、暗号鍵の登録を完了する。
　次に、加入者の暗号鍵の更新の手順を説明する。
　１）加入者が暗号鍵を更新する場合は更新する新暗号鍵を現在の暗号鍵で暗号化してＡＳＰノードに送付して更新を完了する。
次に、ＡＳＰノードの暗号鍵について、その設定と管理について、その手順を説明する。まず、ＡＳＰノードの新設時の手順を説明する。
　１）新規ＡＳＰノードはマスターＡＳＰに対して新設の登録を行う
　２）登録を受けて、マスターＡＳＰノードから仮の暗号鍵を郵送等のネットワークを経由しない方法で新設のＡＳＰノードに送付する。
　３）仮暗号鍵を入手したＡＳＰノードはその正規の暗号鍵を仮暗号鍵で暗号化してマスターＡＳＰノードに送付して、暗号鍵を登録する。
　４）マスターＡＳＰノードは新設のＡＳＰノードに関する各種情報とその暗号化鍵をマスターＡＳＰの暗号鍵を各ＡＳＰノードに通知する。
次に、ＡＳＰノードの暗号鍵の更新の手順を説明する。
　１）ＡＳＰノードが暗号鍵を更新する場合は更新する新暗号鍵を現在の暗号鍵で暗号化してマスターＡＳＰノードに送付了する。
　２）マスターＡＳＰノードはＡＳＰノードに新規暗号鍵をマスターＡＳＰの暗号鍵で暗号化して各ＡＳＰノードに通知する。
次に、マスターＡＳＰノードの暗号鍵について、その設定と管理について、その手順を説明する。
　まず、国内サービス開始時点の手順を説明する。
　１）マスターＡＳＰノードの設定はサービス開始時点であり、その時点で存在するＡＳＰに対して、マスターＡＳＰノードの暗号鍵を各ＡＳＰノードにネットワークを経由しない方法で送付する。
　２）マスターＡＳＰノードが暗号鍵を更新する場合は更新する新暗号鍵を現在の暗号鍵で暗号化してＡＳＰノードに送付する。
　次に、国際サービスネットワークにおいて、新設のマスターＡＳＰノードの暗号鍵の新設と更新の手順を説明する。
　１）マスターＡＳＰノードの新設時には該新設マスターＡＳＰノードの暗号鍵を各国のマスターＡＳＰノードにネットワークを経由しない方法で送付する。
　２）マスターＡＳＰノードが暗号鍵を更新する場合は更新する新暗号鍵を現在の暗号鍵で暗号化して他のマスターＡＳＰノードに送付する。
一層の安全性の向上のため、ＡＳＰノードとマスターＡＳＰノードの固有暗号鍵を複数用意して運用することが考えられる。この場合、Ｎ個の暗号鍵を用意する場合、個々の暗号鍵に１、２、−−−Ｎの番号を付与して運用する。そして、実際の暗号化通信では暗号鍵の番号を平文で送信先の他のＡＳＰノードとマスターＡＳＰノードに通知した後、該暗号鍵で情報を暗号化して送信する。
　なお、暗号鍵の設定と管理に関しては暗号鍵が一つの場合と同様である。
　図４にＡＳＰノードに関する装置構成を示す。
　ＡＳＰノード４１はルータ４２と暗号化通信サーバ４３から構成されている。さらに、暗号化通信サーバ４３は入出力ポート４４、暗号サービス処理ユニット４５、加入者情報データベース４６とＡＳＰノード情報データベース４７を含んだ構成となっている。
　加入者装置４８からの暗号化された情報は暗号サービス処理ユニット４５でＡＳＰノードに収容されているすべての加入者の情報を有する加入者情報データベース４６からの当該加入者の暗号鍵で復号化された後、他のＡＳＰノード４９に暗号化して転送するため、国内すべてのＡＳＰノードとマスターＡＳＰノードの情報を有するＡＳＰノード情報データベース４７に格納されている当該ＡＳＰノード固有の暗号鍵で暗号化して、転送先の他ＡＳＰノード４９に転送する。
　この場合、入力暗号化情報の暗号解読と出力暗号化情報に対する暗号化の間に平文の断面が生じる。しかし、安全を期するために、該断面を装置間に設定しないとともに、装置内のユニット間にも設定しないように構成することが必要となる。該暗号化サーバの構成ではこの断面が暗号サービス処理ユニット４５の内部の仮想断面となり、安全性の向上を図ることができる。
　図５にマスターＡＳＰノードの装置構成を示す。基本的にはＡＳＰノードの構成と同一であるが、加入者情報データベースを有しないこと、入出力に加入者装置がなく、外国マスターＡＳＰノード５８があることである。
　マスターＡＳＰノード５１はルータ５２と暗号化通信サーバ５３から構成されている。さらに、暗号化通信サーバ５３は入出力ポート５４、暗号サービス処理ユニット５５、ＡＳＰノード情報データベース５６から構成されている。
　国内のＡＳＰノード５７からの暗号化された情報は暗号サービス処理ユニット５５で国内のすべてのＡＳＰノードと各国のマスターＡＳＰノードの情報を有するＡＳＰ情報データベース５６からの当該ＡＳＰノードの暗号鍵で復号化された後、国内ＡＳＰノード５７、および外国マスターＡＳＰノード５８に暗号化して転送するため、５７ＡＳＰノード情報データベースに格納されている当該マスターＡＳＰノード固有の暗号鍵で暗号化して、転送先の国内のＡＳＰノード５７あるいは外国のマスターＡＳＰノード５８に転送する。
本発明方式を説明する。本発明方式の暗号化通信の安全性については、鍵交換を含むすべての情報を暗号化しているため、以下の２点について検証する必要がある。
　１）暗号鍵の安全性
　２）サービス運用の安全性
　第１の暗号鍵の安全性，即ち、第三者による解読可能性については、２００９年に欧州を中心に世界で広く使われている第２世代携帯電話システムＧＳＭの暗号（Ａ５／１）が破られた事実がある（文献１）。このように今までの携帯電話の運用実績から暗号の強度について考慮する必要がある。その後、さらに高度な暗号方式が開発され、実用に供されており、破られていない。従って、運用期間を考慮し、その期間に破られていないことを考慮した強固な暗号鍵を設定すればよい。また、暗号鍵は原理的には破られる可能性は零ではないので、暗号鍵の更新を適宜行う必要がある。
　また、第２のサービス運用の安全性についてはサービスを実施する通信事業者は従来からの移動通信や光アクセスでの暗号に関する運用実績をベースとしており、問題ないと考えられる。
　一方、実際の暗号化通信では通信相手の信頼性が問題となる。一般的に通信相手の信頼性に関して、以下の３種の通信相手が存在する。
　１）信頼性のある相手
　２）信頼性が不明の相手
　３）信頼性がない相手
　「信頼性のある相手」については例え、自分の暗号鍵の情報を相手に知らせても問題はない。
　また「信頼性が不明の相手」の場合が問題である。基本的には相手に自分の暗号鍵を知らせたくないと考える。
　さらに、「信頼性がない相手」に対しては、基本的に情報交換を行わないと考えられるため、問題はない。
　以上の考察から、信頼性が不明の相手との暗号化通信の場合が問題となるが、本発明では相手に暗号鍵を知らせる必要がないため、適切な対応が可能となる。
ｈｔｔｐ：／／ｄ．ｈａｔｅｎａ．ｎｅ．ｊｐ／ｓａｔｏｘ／２０１００１０４／１２６２６０３３８８
　本発明技術を利用することにより、一般的なＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの暗号化通信を容易に、かつ安全に実施することが可能となる。これにより、インターネットを利用するプライベートおよびビジネスでの通信の安全性と高速性を飛躍的に向上させることが可能となる。
　１１：加入者Ａ装置
　１２：加入者Ａ暗号処理部
　１３：加入者Ｂ装置
　１４：加入者Ｂ暗号処理部
　１５：暗号化通信サービスＡＳＰノード
　１６：加入者Ａ対応暗号化ユニット
　１７：加入者Ｂ対応暗号化ユニット
　２１：加入者Ａ装置
　２２：加入者Ａ暗号化ユニット
　２３：加入者Ｂ装置
　２４：加入者Ｂ暗号化ユニット
　２５：暗号化通信サービスＡＳＰノード（加入者Ａ収容）
　２６：加入者Ａ対応暗号化ユニット
　２７：コア回線対応暗号化ユニット
　２８：暗号化通信サービスＡＳＰノード（加入者Ｂ収容）
　２９：加入者Ｂ対応暗号化ユニット
　３０：コア回線対応暗号化ユニット
　３１Ａ：加入者装置Ａ
　３１Ｂ：加入者装置Ｂ
　３１Ｃ：加入者装置Ｃ
　３１Ｄ：加入者装置Ｄ
　３２Ａ：ＡＳＰノードＡ
　３２Ｂ：ＡＳＰノードＢ
　３３Ａ：国内マスターＡＳＰノードＡ
　３３Ｂ：外国マスターＡＳＰノードＢ
　　Ｅ：暗号化ユニットＮＥＵ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）
　　Ｒ：ルータ（Ｒｏｕｔｅｒ）
　４１：ＡＳＰノード
　４２：ルータ
　４３：暗号化通信サーバ
　４４：入出力ポート
　４５：暗号サービス処理ユニット
　４６：加入者情報データベース
　４７：ＡＳＰノード情報データベース
　４８：加入者装置
　４９：他ＡＳＰノード
　５１：ＡＳＰノード
　５２：ルータ
　５３：暗号化通信サーバ
　５４：入出力ポート
　５５：暗号サービス処理ユニット
　５６：ＡＳＰノード情報データベース
　５７：国内のＡＳＰノード
　５８：外国のマスターＡＳＰノード

Claims (8)

  1. 　インターネット等のネットワークを利用した暗号化通信のＡＳＰ（アプリケーシンサービスプロバイダ）サービスにおいて、各加入者とＡＳＰノードの間の回線を共通暗号鍵で暗号化し、第三者の盗聴を防止し、ネットワークノードにおいて、加入者の情報を加入者固有の共通暗号鍵で暗号化した後、収容するＡＳＰノードで復号化した後、ＡＳＰノード固有の共通暗号鍵で暗号化し、受信加入者を収容するＳＰノードで該共通暗号鍵を用いて平文に戻した後に、受信加入者固有の共通暗号鍵で暗号化した後に加入者に暗号文を送付し、受信加入者装置で受信加入者固有の該共通暗号鍵で復号化することにより、Ｌｉｎｋ−Ｂｙ−Ｌｉｎｋでの暗号化により、Ｅｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄの暗号化通信を実現することを特徴とする暗号化通信方法
  2. 請求項１において、暗号化通信を行う加入者同士が共に同一ＡＳＰノードに収容される場合、加入者とＡＳＰノードの間の回線を加入者固有の共通鍵暗号鍵によって暗号化し、ＡＳＰノードにおいて、該共通暗号鍵で復号化して平文にし、平文段階で相互に接続しことを特徴とする暗号化通信方法
  3. 請求項１において、暗号化通信を行う加入者が別の国の加入者と国際暗号化通信を行う場合、ＡＳＰノードと各国のマスターＡＳＰノードの間の回線では送信側固有の共通暗号鍵で共通暗号化を行う暗号化通信を行い、マスターＡＳＰノード間では送信側固有の共通暗号鍵で暗号化を行う暗号化通信を行うことを特徴とする暗号化通信方法
  4. 　請求項１において、新規加入者の初期設定時、サービスプロバイダが仮の共通暗号鍵を郵送等のネットワークを使用しない手段で送付し、加入者が該仮共通暗号鍵を利用し該加入者を収容するＡＳＰノードに本格使用時の共通暗号鍵を送付し、加入者およびサービスプロバイダの通信装置に該共通暗号鍵を設定することにより暗号化通信を実現し、また、随時あるいは定期的に共通暗号鍵を更新するため、加入者が変更後の共通暗号鍵の現在の共通暗号鍵を利用してＡＳＰノードに送付し、該変更後の共通暗号鍵を加入者および暗号化通信サービスプロバイダの通信装置に該共通暗号鍵を変更設定することにより暗号化通信のセキュリティ強度を増加させることを特徴とする暗号化通信方法
  5. 　請求項１において、ＡＳＰノードの新設時、仮共通暗号化鍵をマスターＡＳＰノードが作成し、ネットワークを使用しない手段で該ＡＳＰノードに送付し、該ＡＳＰノードは共通暗号鍵を設定して、マスターＡＳＰノードに送付し、また、各ＡＳＰノードが共通暗号鍵を更新する時には更新する共通暗号化鍵を現在の共通暗号鍵暗号化化して該マスターＡＳＰノードに通知し、該マスターＡＳＰノードは該更新共通暗号鍵を各ＡＳＰノードに暗号化して通知することを特徴とする暗号化通信方法
  6. 　請求項５において、各ＡＳＰノードが番号を付与する複数の暗号化鍵を有し、さらに複数の共通暗号化鍵に番号を付与しておき、ＡＳＰノード間で暗号化情報を転送するに当たり、該当する共通暗号鍵の番号と当該共通暗号鍵で暗号化した情報を転送することにより、よりセキュリティを高めることを特徴とする暗号化通信方法
  7. 　請求項１において、Ｅｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄで暗号化通信の接続が確立した後、送信者から受信者にＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄでの特定の共通暗号化鍵をＬｉｎｋ−Ｂｙ−Ｌｉｎｋの暗号化された回線で送付し、その後は該送信のＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄ共通暗号化鍵を利用して、加入者相互でＥｎｄ−Ｔｏ−Ｅｎｄで暗号化通信を行うことを特徴とする暗号化通信方法
  8. 　請求項１で実現する暗号化通信を実現するＡＳＰノードの装置構成に関して、該ＡＳＰノードの入力信号が当該ＡＳＰノードのルータを介して入出力ポート、暗号サービス処理ユニット、収容する加入者の情報を有する加入者情報データベースと国内のすべてのＡＳＰノードの情報を有するＡＳＰノード情報データベースを含む暗号化通信サーバに入力し、該サーバが保持している加入者情報データベースが保有する共通暗号鍵の情報を利用して、暗号処理プロセッサで暗号化情報を該当する暗号鍵で復号化した後、送信先の加入者の共通暗号鍵で暗号化、あるいはＡＳＰノード情報データベースを利用して、暗号サービス処理ユニットで暗号化情報を該当する共通暗号鍵で復号化した後、ＡＳＰノード固有の共通暗号鍵で暗号化して送信先のＡＳＰノードに送信することにより、物理的な平文断面を隠蔽して仮想化し安全性を高めることを特徴とする暗号化通信装置
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