WO2019088279A1 - データ共有方法、データ共有システム、データ共有サーバ、通信端末、プログラム - Google Patents

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WO2019088279A1
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data
communication terminal
data sharing
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裕樹 岡野
麗生 吉田
祐人 川原
鉄太郎 小林
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to applications of information security technology, and more particularly to data sharing technology in which a plurality of users forming a group share data.
  • Non-Patent Document 1 is an example of a cloud-based message transmission system.
  • the communication path is encrypted to prevent eavesdropping on the communication path, or as described above, the communication terminal is lost or illegal by not leaving data in the communication terminal. Information leakage prevention caused by taking out is taken.
  • the conventional data sharing system copes with the threat to "communication path" and "communication terminal", the countermeasure to the threat to the server is insufficient.
  • the threats to the server mentioned here include “attack from the outside of the server”, “internal fraud by server administrator etc.”, and the like. In response to these threats, measures may be taken to encrypt and store data to be shared. However, as long as it is possible to decrypt data on the server side, there is still the possibility of data leak from the server against the aforementioned threat. It is important that the data sent to the server that performs transmission / reception and storage is concealed from the server (it is not intercepted on the server side).
  • Non-Patent Document 2 proposes a protocol for sharing keys (hereinafter, session keys) between users without providing any information to the authentication server in a star type network having an authentication server at the center.
  • the session key is shared so that data can be read only by the currently participating communication terminal, the session key is updated by an event such as addition / deletion of a user.
  • Non Patent Literature 2 by sharing the key between the communication terminals so as not to be known to the server, it is possible to exchange data while being kept secret from the server.
  • Non-Patent Document 2 the session key is updated along with the addition / deletion of a user such as a login / logout event or the like regularly because the current participating members share the session key. It may be updated. Therefore, in order to make it possible to read data accumulated in the past only at the currently participating communication terminal, using the updated session key without decrypting the data previously stored in the server on the server side. There is a problem that data must be updated to be decodable on the communication terminal side. Therefore, practically, it is difficult to apply the above protocol as it is to a cloud-based data sharing system.
  • the data stored in the server can be updated to data that can be decoded on the communication terminal side using the updated session key without the server side decrypting the data, and the deleted user can
  • An object of the present invention is to provide a data sharing technology that can not decode the decodable data.
  • One aspect of the present invention includes n (n is an integer of 1 or more) communication terminals that share data, a data sharing server that records encrypted data obtained by encrypting the data, and a key generation server that generates public parameters
  • the data sharing system including: when a user using any one of the n communication terminals leaves the group consisting of users using the n communication terminals, A data sharing method for updating an encrypted session key obtained by encrypting a session key shared between communication terminals sharing data so that a user can not decrypt the encrypted data, the data sharing method comprising: Any one of n-1 communication terminals except the communication terminal used by the user is used as the communication terminal for updating the encrypted session key, the encrypted session key A recording unit of the communication terminal for updating the public parameter and a session key valid at the current time, and the data sharing server generates a generation identifier indicating a generation of the group; A communication terminal for updating the encryption session key encrypts the session key using the generation identifier received from the data sharing server, the public parameter recorded in the recording
  • the present invention it is possible to share data that can be decrypted on the communication terminal side updated using the updated session key, without decrypting the data previously stored on the server on the server side.
  • the deleted user can not be decrypted.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a data sharing system 10
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a data sharing server 100
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a key generation server 200.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of communication terminal 300. It is a sequence diagram which shows an example of a generation identifier generation process. It is a sequence diagram which shows an example of a session key encryption process. It is a sequence diagram which shows an example of a data sharing process. It is a sequence diagram which shows an example of a re-encryption process. It is a sequence diagram which shows an example of the session key encryption process accompanying a user deletion.
  • N the set of all positive integers.
  • the ID-based encryption method is composed of the following four algorithms (Setup, Keygen, Enc, Dec). Setup, Keygen, Enc and Dec are algorithms with the following inputs and outputs.
  • k ⁇ N be a security parameter.
  • Setup (1 k ) ⁇ (params, msk)] Setup is an algorithm that receives the security parameter k and outputs the public parameter params and the master secret key msk.
  • Keygen (params, msk, ID) ⁇ d ID ]
  • Keygen is an algorithm that receives a public parameter params, a master secret key msk, and an identifier ID, and outputs a secret key d ID for the identifier ID.
  • Enc is an algorithm that receives the public parameter params, the identifier ID, and the plaintext m as an input, and outputs a ciphertext C.
  • Dec is an algorithm which receives a public parameter params, a secret key d ID and a ciphertext C as input and outputs a plaintext m '.
  • Arbitrary security parameter k an arbitrary public parameter and master secret key pair (params, msk) output by Setup (1 k ), and an arbitrary identifier ID by Keygen (params, msk, ID)
  • d ID an arbitrary plaintext
  • Dec an arbitrary plaintext
  • Enc an arbitrary plaintext
  • k1 ⁇ N a key space of k1 bit length
  • KEY ⁇ 0, 1 ⁇ k1 .
  • the operation of x 1 -x 2 means the difference in the additive group when the key space contains the structure as the additive group.
  • the operation of x1 / x2 means quotient in the multiplicative group when the key space contains the structure as the multiplicative group.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a data sharing system 10.
  • the data sharing system 10 includes a data sharing server 100, a key generation server 200, communication terminals 300 1 ,..., Communication terminals 300 n (n ⁇ 1).
  • the data sharing server 100, the key generation server 200, the communication terminals 300 1 ,..., The communication terminals 300 n are connected to a network 900 such as the Internet and can communicate with each other. However, it is preferable that the data sharing server 100 and the key generation server 200 not be directly communicated with each other.
  • the data sharing system 10 is a system for n communication terminals 300 1 ,..., Communication terminals 300 n to share data.
  • communication terminal 300 i (1 ⁇ i ⁇ n) shares data with another communication terminal 300 j (1 ⁇ j ⁇ n)
  • encrypted data is generated by encrypting data to be shared. Then, they are shared via the data sharing server 100.
  • Data sharing server 100 records the encrypted data transmitted from the communication terminal 300 i, and transmits the encrypted data to another communication terminal 300 j.
  • the key generation server 200 also generates a public parameter, a master secret key, and a secret key, which are information necessary for encryption / decryption of a session key described later.
  • An ID-based encryption method is used to generate a public parameter, a master secret key, and a secret key.
  • a person sharing data using the communication terminal 300 is called a user.
  • Users form groups to share data. Each group is given a group identifier.
  • the users of communication terminal 300 1 , communication terminal 300 2 , communication terminal 300 3 , and communication terminal 300 4 are users A, B, C and D, respectively, and users A, B, C and D are groups having a group identifier groupID.
  • It belongs to Communication terminal 300 may be any terminal having a communication function that can be used by the user, such as a personal computer or a smartphone.
  • the user uses the communication terminal 300 to share a session key with other users.
  • the session key is generated on a group basis, and is a key shared only between the communication terminals 300 used by users belonging to the group. It is assumed that the session key is shared without leaking any information related to the session key to devices other than the communication terminal 300 such as the data sharing server 100 and the key generation server 200.
  • the protocol described in Reference Non-Patent Document 2 can be mentioned.
  • the session key sharing method is not limited to the protocol described in Reference Non-Patent Document 2, and any method may be used to share the session key.
  • the session key may be generated such that the usable period of the session key is while at least one user is logged in. That is, when the first user logs in, a session key may be generated, and when all users log out, the session key may be destroyed.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the data sharing server 100.
  • the data sharing server 100 includes a group information management unit 105, a generation identifier generation unit 110, an encrypted session key management unit 115, a ciphertext management unit 117, an encrypted session key transmission unit 120, a re-encryption unit 130, a transmission / reception unit 180, A recording unit 190 is included.
  • the transmitting and receiving unit 180 is a component for appropriately transmitting and receiving information that the data sharing server 100 needs to exchange with other devices.
  • the recording unit 190 is a component that appropriately records information necessary for the process of the data sharing server 100. For example, the recording unit 190 records encrypted data.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the key generation server 200.
  • the key generation server 200 includes a key management unit 205, a setup processing unit 210, a secret key generation unit 220, a transmission / reception unit 280, and a recording unit 290.
  • the transmitting and receiving unit 280 is a component for appropriately transmitting and receiving information that the key generation server 200 needs to exchange with other devices.
  • the recording unit 290 is a configuration unit that records information necessary for the processing of the key generation server 200 as appropriate. For example, the recording unit 290 records the public parameter and the master secret key.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of communication terminal 300.
  • Communication terminal 300 includes group information management unit 305, session key encryption unit 310, data encryption unit 320, first key operation unit 330, second key operation unit 340, data decryption unit 350, secret key generation request unit 360, Private key management unit 363, encrypted session key acquisition request unit 365, session key decryption unit 370, re-encryption key generation unit 375, session key sharing unit 377, transmission / reception unit 380, and recording unit 390 are included.
  • the transmitting and receiving unit 380 is a component for appropriately transmitting and receiving information that the communication terminal 300 needs to exchange with another device.
  • the recording unit 390 is a component that appropriately records information necessary for processing of the communication terminal 300. For example, the recording unit 390 records a group identifier.
  • the communication terminal 300 1 previously described, the communication terminal 300 2, the communication terminal 300 3, the user A of the communication terminal 300 4, B, C, will be described as an example of data sharing in the group that a member of the D.
  • the group information management unit 105 of the data sharing server 100 is a group identifier for a group having users A, B, C, and D of the communication terminal 300 1 , the communication terminal 300 2 , the communication terminal 300 3 , and the communication terminal 300 4 as members.
  • a group ID is generated, and the group identifier group ID is recorded in the recording unit 190.
  • the data sharing server 100 relates to a group by the group information management unit 105 recording the user identifiers of the users A, B, C, and D constituting the group having the group identifier groupID together with the group identifier groupID in the recording unit 190.
  • Information shall be managed comprehensively. Therefore, the data sharing server 100 can grasp users who currently belong to the group.
  • the data sharing server 100 transmits the group identifier groupID to the communication terminal 300 1 , the communication terminal 300 2 , the communication terminal 300 3 , and the communication terminal 300 4 using the transmission unit 180, and the group information management unit 305 of each communication terminal 300. Stores the group identifier groupID in the recording unit 390.
  • the process relates to the group identifier described, not limited to the above method, the data sharing server 100, the communication terminal 300 1, the communication terminal 300 2, the communication terminal 300 3, each recording unit of the communication terminal 300 4 Any processing method may be used as long as the identifier groupID is to be recorded.
  • the setup processing unit 210 of the key generation server 200 generates a public parameter params and a master secret key msk by the algorithm Setup (1 k ) with a predetermined security parameter k ⁇ N (for example, key length) as an input, and generates a key generation server
  • the key management unit 205 of 200 records the set of public parameters and master key (params, msk) in the recording unit 290.
  • the public parameter params is information used by the communication terminal 300, it is transmitted from the key generation server 200 to the communication terminal 300 at the timing when the user logs in to the data sharing system 10.
  • the communication terminal 300 records the public parameter params in the recording unit 390.
  • the master secret key is information to be concealed by a device other than the key generation server 200
  • the key generation server 200 secretly records the master secret key msk in the recording unit 290.
  • the process relating to the public parameter and the master secret key described above is not limited to the method described above, and the combination of the public parameter and the master key (params, msk) in the recording unit 290 of the key generation server 200 is the communication terminal 300. 1 , the communication terminal 300 2 , the communication terminal 300 3 , and the recording unit 390 of the communication terminal 300 4 may use any processing method as long as the public parameters params are to be recorded.
  • the group identifier is an identifier used by the data sharing system 10 until a certain group is generated and then disappears (for example, the number of members becomes zero).
  • the data sharing system 10 also uses an identifier (hereinafter referred to as a generation identifier) generated each time the configuration of the members of the group changes. That is, the generation identifier can be said to be an identifier indicating the generation of a group.
  • generation identifier generation processing will be described.
  • the first timing of generating the generation identifier is, for example, timing when one of the users (for example, user A) who configure the group having the group identifier groupID first logs in to the data sharing system 10 after generating the group identifier groupID. That is, the communication terminal 300 1 is a communication terminal that receives the generation identifiers.
  • the generation identifier generation process will be described below with reference to FIG.
  • the generation identifier generating unit 110 of the data sharing server 100 generates the generation identifier GID (S120).
  • the generation identifier gID is a character string groupID
  • the generation identifier is not limited to this, and may be, for example, a random number.
  • the group information management unit 105 of the data sharing server 100 records the generated generation identifier gID in the recording unit 190. That is, the data sharing server 100 manages the generation identifier as well as the group identifier and the user identifier constituting the group.
  • Data sharing server 100 transmits the generation identifiers gID generated in S120 using the transceiver 180 to the communication terminal 300 1 (S130).
  • group information management unit 305 of the communication terminal 300 1 records the generation identifiers gID the recording unit 390 (S140).
  • the generation identifier gID corresponds to the communication terminal when a user (user B, C, D) other than the user A who constitutes the group having the group identifier groupID logs in to the data sharing system 10 using the communication terminal 300. It is transmitted from the data sharing server 100 to 300, and the communication terminal 300 records the received generation identifier gID in the recording unit 390.
  • Session key encryption process As described above, the session key is appropriately updated to ensure security.
  • the session key encryption processing for encrypting the session key effective at the present time and recording the encrypted session key in the data sharing server 100 will be described below with reference to FIG.
  • communication terminal 300 that encrypts a valid session key for example, and a communication terminal 300 2 of the user B who is currently logged in to the data sharing system 10. That is, the communication terminal communication terminal 300 2 to encrypt the session key.
  • SK be the currently valid session key.
  • the session key SK is generated by the communication terminal 300 1 , the communication terminal 300 2 , the communication terminal 300 3 , and the session key sharing unit 377 of the communication terminal 300 4 , and the communication terminal 300 1 , the communication terminal 300 2 , and the communication terminal 300. 3, and it shall be recorded in the recording unit 390 of the communication terminal 300 4.
  • Session key encryption unit 310 of the communication terminal 300 2 public parameters params and generation identifiers GID recorded in the recording section 390, the algorithm Enc as inputs the session key SK (params, GID, SK), the session key SK An encrypted encrypted session key CSK is generated (S210).
  • Communication terminal 300 2 transmits the encrypted session key C SK generated in S210 using the transceiver 380 to data sharing server 100 (S220).
  • the encrypted session key management unit 115 of the data sharing server 100 records the encrypted session key CSK in the recording unit 190 (S230). ).
  • Communication terminal 300 3 that is the transmission source, and previously generated common key K used to encrypt the data to be shared object, is recorded in the recording unit 390.
  • the common key K may be, for example, a random number.
  • Data encryption unit 320 of the communication terminal 300 3 encrypts the data m to be shared object by using the common key K recorded in the recording unit 390, generates the encrypted data C m (S310).
  • the first key calculation unit 330 of the communication terminal 300 3 the common key K used for encrypting the session key SK and S310 are recorded in the recording unit 390, arithmetic result by the function f k1 key f k1 (K, SK ) Is generated (S320).
  • the communication terminal 300 uses the transmission / reception unit 380 to generate the encrypted data C m generated in S310 and the operation result key f k1 (K, SK) generated in S320 a ciphertext (C m , f k1 (K, Send SK)) to the data sharing server 100 (S330).
  • the transmission information of the communication terminal 300 4 as the destination for example, IP address of the communication terminal 300 4) is specified is fit to the data sharing server 100.
  • the ciphertext management unit 117 of the data sharing server 100 transmits the ciphertext (C m , f k1 (K , SK)) is recorded in the recording unit 190 (S340). At that time, data sharing server 100 also receives together information of the communication terminal 300 4 as the destination.
  • Data sharing server 100 transmits the cipher text received in S340 with the reception unit 180 (C m, f k1 ( K, SK)) to the communication terminal 300 4, which is designated as the destination (S350).
  • Ciphertext communication terminal 300 4 which is designated as a transmission destination by using the transmitting and receiving unit 380 (C m, f k1 ( K, SK)) upon receiving the second key calculation unit 340 of the communication terminal 300 4, encryption
  • the operation result key h k1 (f k1 (K, SK), SK) based on the function h k1 is generated from the sentence elements f k1 (K, SK) and the session key SK recorded in the recording unit 390 ( S360).
  • h k1 (f k1 (K , SK), SK) from K holds, the communication terminal 300 4 will be obtained common key K.
  • Data decoding unit 350 of the communication terminal 300 4 the operation generated by the S360 results key h k1 (f k1 (K, SK), SK) using the common key K is, decoding the C m is an element of ciphertext Then, data m is acquired (S370).
  • Communication terminal 300 for generating a re-encryption key that is a key for re-encrypting the ciphertext and a communication terminal 300 1 of the user who is currently logged in to the data sharing system 10. That is, the communication terminal communication terminal 300 1 transmits a re-encryption key. Further, it is assumed that none of the communication terminal 300 1 , the communication terminal 300 2 , the communication terminal 300 3 , and the communication terminal 300 4 have the session key SK of one generation before the update. For example, it is assumed that the session key SK is not held at the timing when all the communication terminals 300 log out of the data sharing system 10 once.
  • Secret key generation request section 360 of the communication terminal 3001 generates a private key generation request to the key generating server 200 together with the generation identifiers gID recorded in the recording section 390 (S410).
  • the secret key generation unit 220 of the key generation server 200 sets the public parameter and the master secret key pair recorded in the recording unit 290 (params, Using msk) and the generation identifier gID as input, a secret key dID for the generation identifier gID is generated by the algorithm Keygen (params, msk, gID) (S420).
  • the key management unit 205 of the key generation server 200 records the secret key dg ID in the recording unit 290.
  • Key generating server 200 transmits the secret key d GID generated in S420 using the transceiver 280 to the communication terminal 300 1 (S430).
  • the secret key management unit 363 of the communication terminal 300 1 records the secret key d GID to the recording unit 390 (S440).
  • Encrypted session key acquisition request unit 365 of the communication terminal 300 1 generates an encrypted session key obtaining request to the data sharing server 100 (S450).
  • the data sharing server 100 When the data sharing server 100 receives the encrypted session key acquisition request by using the transmitting and receiving unit 180, the encrypted session key transmission unit 120 of data sharing server 100, the encrypted session key C SK recorded in the recording section 190 to the communication terminal 300 1 (S460).
  • the session key SK is obtained by the algorithm Dec (params, d gID , C SK ) with the encrypted session key C SK as input (S 470).
  • Re-encryption key generation unit 375 of the communication terminal 300 1 is generated 'from a calculation result of the function f k1 re-encryption key f k1 (SK, SK' session key SK and the session key SK was obtained in S470 of) To do (S480).
  • Communication terminal 300 1 transmits re-encryption key generated in S480 using the transceiver 380 f k1 (SK, SK ' ) to the data sharing server 100 (S490).
  • the (K, SK ′) is generated, and the ciphertext management unit 117 of the data sharing server 100 records the ciphertext (C m , f k1 (K,
  • Session key encryption process with user deletion The second and subsequent timings of generating a generation identifier (that is, the timing of updating a generation identifier) are, for example, ones of users who configure a group after one of the users configuring the group is removed from the group (leaves). It is the timing when one logged in to the data sharing system 10. At this time, the encrypted session key recorded in the data sharing server 100 is updated.
  • the session key encryption process accompanying user deletion will be described below with reference to FIG. It is assumed that the encrypted session key CSK is recorded in the recording unit 190 of the shared data server 100. Further, it is assumed that the user deleted from the group is D.
  • the communication terminal 300 that encrypts a valid session key, for example, and a communication terminal 300 1 of the user A who is currently logged in to the data sharing system 10. That is, the communication terminal communication terminal 300 1 updates the encryption session key.
  • the session key valid at present is SK ′ ′.
  • the session key SK '' is recorded in the recording unit 390 of the communication terminal 300 1.
  • the generation identifier generating unit 110 of the data sharing server 100 generates the generation identifiers gID '(S520).
  • the generation identifier gID ′ is a character string groupID
  • the generation identifier is not limited to this, and may be, for example, a random number.
  • the group information management unit 105 of the data sharing server 100 records the generation identifier gID ′ in the recording unit 190 in such a manner as to update the generation identifier. That is, the group information management unit 105 deletes the generation identifier gID one generation before and records the generation identifier gID 'which is effective at the present time.
  • Data sharing server 100 transmits the generation identifier GID 'generated in S520 using the transceiver 180 to the communication terminal 300 1 (S530).
  • generation identifier GID' communication terminal 300 1 is generation identifier GID using the transmission and reception unit 380 for recording in the recording unit 390 (S540).
  • the generation identifier gID ′ is used when the user (users B and C) other than the user A who constitutes the group having the group identifier groupID logs in to the data sharing system 10 using the communication terminal 300, the communication terminal 300.
  • the communication terminal 300 records the received generation identifier gID ′ in the recording unit 390.
  • Session key encryption unit 310 of communication terminal 300 encrypts session key SK ′ ′ with Enc (params, gID ′, SK ′ ′) using public parameter params, generation identifier gID ′ and session key SK ′ ′ as input.
  • the encrypted session key CSK '' is generated (S550).
  • Communication terminal 300 1 transmits the S550 generated encrypted session key C SK with '' with the transceiver 380 to data sharing server 100 (S560).
  • the encrypted session key management unit 115 of the data sharing server 100 determines that the encrypted session key CSK '' is currently valid.
  • the encrypted session key is recorded in the recording unit 190 (S570). Note that this time, it is preferable to delete the previous generation of the encrypted session key C SK of the session key encrypted.
  • the user D deleted from the group can know the secret key d gID of the previous generation but can not know the current secret key d gID ′ ′.
  • the encrypted session key C SK ′ ′ recorded in 100 can not be decrypted.
  • the apparatus is, for example, an input unit to which a keyboard or the like can be connected, an output unit to which a liquid crystal display or the like can be connected as a single hardware entity, or a communication apparatus (eg, communication cable) capable of communicating outside the hardware entity.
  • Communication unit that can be connected, CPU (central processing unit, cache memory, registers, etc. may be provided), RAM or ROM that is memory, external storage device that is hard disk, input unit for these, output unit, communication unit , CPU, RAM, ROM, and a bus connected so as to enable exchange of data between external storage devices.
  • the hardware entity may be provided with a device (drive) capable of reading and writing a recording medium such as a CD-ROM. Examples of physical entities provided with such hardware resources include general purpose computers.
  • the external storage device of the hardware entity stores a program necessary for realizing the above-mentioned function, data required for processing the program, and the like (not limited to the external storage device, for example, the program is read) It may be stored in the ROM which is a dedicated storage device). In addition, data and the like obtained by the processing of these programs are appropriately stored in a RAM, an external storage device, and the like.
  • each program stored in the external storage device (or ROM etc.) and data necessary for processing of each program are read into the memory as necessary, and interpreted and processed appropriately by the CPU .
  • the CPU realizes predetermined functions (each component requirement expressed as the above-mentioned,...
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the processing described in the above embodiment may be performed not only in chronological order according to the order of description but also may be performed in parallel or individually depending on the processing capability of the device that executes the processing or the necessity. .
  • the processing function in the hardware entity (the apparatus of the present invention) described in the above embodiment is implemented by a computer, the processing content of the function that the hardware entity should have is described by a program. Then, by executing this program on a computer, the processing function of the hardware entity is realized on the computer.
  • the program describing the processing content can be recorded in a computer readable recording medium.
  • the computer readable recording medium any medium such as a magnetic recording device, an optical disc, a magneto-optical recording medium, a semiconductor memory, etc. may be used.
  • a magnetic recording device a hard disk drive, a flexible disk, a magnetic tape or the like as an optical disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a DVD-RAM (Random Access Memory), a CD-ROM (Compact Disc Read Only) Memory), CD-R (Recordable) / RW (Rewritable), etc. as magneto-optical recording medium, MO (Magneto-Optical disc) etc., as semiconductor memory, EEP-ROM (Electronically Erasable and Programmable Only Read Memory) etc. Can be used.
  • this program is carried out, for example, by selling, transferring, lending, etc. a portable recording medium such as a DVD, a CD-ROM, etc. in which the program is recorded.
  • this program may be stored in a storage device of a server computer, and the program may be distributed by transferring the program from the server computer to another computer via a network.
  • a computer that executes such a program first temporarily stores a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server computer in its own storage device. Then, at the time of execution of the process, this computer reads the program stored in its own storage device and executes the process according to the read program. Further, as another execution form of this program, the computer may read the program directly from the portable recording medium and execute processing according to the program, and further, the program is transferred from the server computer to this computer Each time, processing according to the received program may be executed sequentially.
  • ASP Application Service Provider
  • the program in the present embodiment includes information provided for processing by a computer that conforms to the program (such as data that is not a direct command to the computer but has a property that defines the processing of the computer).
  • the hardware entity is configured by executing a predetermined program on a computer, but at least a part of the processing content may be realized as hardware.

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Abstract

以前にサーバに保存されたデータをサーバ側で復号することなく、更新されたセッション鍵を用いて通信端末側で復号可能なデータに更新することができ、削除されたユーザが当該復号可能なデータを復号することができないデータ共有技術を提供する。データ共有サーバが、グループの世代を示す世代識別子を生成する世代識別子生成ステップと、暗号化セッション鍵を更新する通信端末が、データ共有サーバから受信した世代識別子、記録部に記録している公開パラメータとセッション鍵を用いて、セッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を生成するセッション鍵暗号化ステップと、データ共有サーバが、暗号化セッション鍵を更新する通信端末から受信した暗号化セッション鍵を現時点で有効な暗号化セッション鍵として記録する暗号化セッション鍵管理ステップとを含む。

Description

データ共有方法、データ共有システム、データ共有サーバ、通信端末、プログラム
　この発明は情報セキュリティ技術の応用に関し、特にグループを形成する複数のユーザがデータを共有するデータ共有技術に関する。
　ビジネスでの使用を前提とするデータ共有システムとしてパソコンやスマートフォン等のマルチデバイスに対応可能なシステムが存在する。マルチデバイスに対応可能なシステムのうち、企業の機密情報漏えいを考慮し、通信端末にデータを残さないクラウドベース型のデータ共有システムが存在する。クラウドベース型のメッセージ送信システムの例として、非特許文献１が挙げられる。
　このようなデータ共有システムにおいては、通信路を暗号化することで通信経路上の盗聴防止がなされていたり、既に述べたように、通信端末にデータを残さないことによって通信端末の紛失や不正な持ち出しに起因する情報漏えい防止がなされていたりする。このように、従来のデータ共有システムは「通信経路」と「通信端末」に対する脅威に対処している一方、サーバに対する脅威への対処は不十分である。
　ここでいうサーバに対する脅威として「サーバに対する外部からの攻撃」や「サーバ管理者等による内部不正」等が挙げられる。これらの脅威に対し、共有対象となるデータを暗号化して保存する、という対策が考えられる。しかしながら、サーバ側でデータを復号可能である以上、前述の脅威に対してサーバからのデータ漏えいの可能性が依然として存在する。送受信・保存を行うサーバに送られてくるデータがサーバに対して秘匿化されている（サーバ側で盗聴されない）ことが重要である。
　１つの方法として、サーバに対してデータを秘匿し、通信端末でのみ復号可能なエンドツーエンドの暗号化通信を実現することが考えられる。この場合、通信端末間で用いる共通鍵をどのように共有するかが問題となる。この問題の解決策として例えば非特許文献２が開示されている。非特許文献２では中央に認証サーバをもつスター型のネットワークにおいて、認証サーバに対していかなる情報ももらさずに利用者間で鍵（以下、セッション鍵）を共有するプロトコルが提案されている。
　これによって、サーバに対しデータを秘匿したまま通信端末間でやりとりすることができる。また、現在参加している通信端末でのみデータが読めるようセッション鍵の共有を行うため、ユーザの追加・削除等のイベントによりセッション鍵が更新される。
"ビジネス向けグループチャットTopicRoom"，［online］，［平成２９年１０月１６日検索］，インターネット <URL: https://www.ntt-tx.co.jp/products/topicroom/> 小林鉄太郎，米山一樹，吉田麗生，川原祐人，冨士仁，山本具英，"スケーラブルな動的多者鍵配布プロトコル"，SCIS2016－暗号と情報セキュリティシンポジウム－講演論文集，一般社団法人電子情報通信学会，4E2-3，2016．
　上記非特許文献２の技術によれば、サーバに知られないよう、通信端末間で鍵を共有することで、サーバに対しデータを秘匿したままやりとりすることができる。
　しかし、非特許文献２では、現在の参加メンバのみでセッション鍵を共有するため、セッション鍵はログイン・ログアウトイベントのようなユーザの追加・削除に伴って更新されたり、それ以外にも定期的に更新されたりすることがある。したがって、現在参加している通信端末でのみ過去に蓄積されたデータを読めるようにするために、以前にサーバに保存されたデータをサーバ側で復号することなく、更新されたセッション鍵を用いて通信端末側で復号可能なデータに更新しなければならない、という課題がある。そのため、実用上、クラウドベース型データ共有システムに上記プロトコルをそのまま適用させることは難しい。
　また、削除されたユーザに対しては、上記復号可能なデータが読めないようにする必要がある。
　そこで本発明は、以前にサーバに保存されたデータをサーバ側で復号することなく、更新されたセッション鍵を用いて通信端末側で復号可能なデータに更新することができ、削除されたユーザが当該復号可能なデータを復号することができないデータ共有技術を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、データを共有するn台(nは1以上の整数)の通信端末と前記データを暗号化した暗号化データを記録するデータ共有サーバと公開パラメータを生成する鍵生成サーバとを含むデータ共有システムにおいて、前記n台の通信端末のうちの何れかの通信端末を利用するユーザが前記n台の通信端末を利用するユーザから構成されるグループから離脱した場合に、前記離脱したユーザが前記暗号化データを復号することができないように、データを共有する通信端末の間で共有されるセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を更新するデータ共有方法であって、前記離脱したユーザが利用する通信端末を除くn-1台の通信端末のうちの何れかの通信端末を、暗号化セッション鍵を更新する通信端末として、前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末の記録部には、前記公開パラメータと現時点で有効なセッション鍵が記録されており、前記データ共有サーバが、前記グループの世代を示す世代識別子を生成する世代識別子生成ステップと、前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末が、前記データ共有サーバから受信した前記世代識別子、前記記録部に記録している前記公開パラメータと前記セッション鍵を用いて、前記セッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を生成するセッション鍵暗号化ステップと、前記データ共有サーバが、前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末から受信した前記暗号化セッション鍵を現時点で有効な暗号化セッション鍵として記録する暗号化セッション鍵管理ステップとを含む。
　この発明によれば、以前にサーバに保存されたデータをサーバ側で復号することなく、更新されたセッション鍵を用いて更新された通信端末側で復号可能なデータを、データ共有を行うグループから削除されたユーザは復号することができない。
データ共有システム１０の構成の一例を示す図である。 データ共有サーバ１００の構成の一例を示すブロック図である。 鍵生成サーバ２００の構成の一例を示すブロック図である。 通信端末３００の構成の一例を示すブロック図である。 世代識別子生成処理の一例を示すシークエンス図である。 セッション鍵暗号化処理の一例を示すシークエンス図である。 データ共有処理の一例を示すシークエンス図である。 再暗号化処理の一例を示すシークエンス図である。 ユーザ削除に伴うセッション鍵暗号化処理の一例を示すシークエンス図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
＜定義＞
　Nを正の整数全体の集合とする。
　IDベース暗号方式は、次の4つのアルゴリズム(Setup, Keygen, Enc, Dec)から構成される。Setup, Keygen, Enc, Decは、それぞれ以下の入出力をもつアルゴリズムである。ここで、k∈Nをセキュリティパラメータとする。
［Setup(1k)→(params, msk)］
　Setupは、セキュリティパラメータkを入力とし、公開パラメータparamsとマスター秘密鍵mskを出力するアルゴリズムである。
［Keygen(params, msk, ID)→ dID］
　Keygenは、公開パラメータparams、マスター秘密鍵msk、識別子IDを入力とし、識別子IDに対する秘密鍵dIDを出力するアルゴリズムである。
［Enc(params, ID, m)→C］
　Encは、公開パラメータparams、識別子ID、平文mを入力とし、暗号文Cを出力するアルゴリズムである。
［Dec(params, dID, C)→m'］
　Decは、公開パラメータparams、秘密鍵dID、暗号文Cを入力とし、平文m'を出力するアルゴリズムである。
　さらに、上記アルゴリズムは、以下の条件を満たすものとする。
（条件）任意のセキュリティパラメータk、Setup(1k)によって出力された任意の公開パラメータとマスター秘密鍵の組(params, msk)、任意の識別子IDに対してKeygen(params, msk, ID)によって出力された秘密鍵dID、任意の平文mに対して、Dec(params, dID, Enc(params, ID, m))=mが成り立つ。
　このようなIDベース暗号方式の例は、例えば、参考非特許文献１に記載がある。
（参考非特許文献１：森山大輔，西巻陵，岡本龍明，“公開鍵暗号の数理”，共立出版，2011年．）
　k1∈Nとし、k1ビット長の鍵空間をKEY={0,1}k1とする。関数fk1:KEY×KEY→KEYに対して、以下の条件(a)、条件(b)を満たすhk1:KEY×KEY→KEYと関数gk1:KEY×KEY→KEYが存在するものとする。
（条件(a)）任意のK,K'∈KEYに対し、関数hk1:KEY×KEY→KEYは次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
（条件(b)）任意のK,K',K''∈KEYに対し、関数gk1:KEY×KEY→KEYは次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　このような関数の組(fk1, gk1, hk1)として、例えば、(fk1, gk1, hk1)=(((x1, x2)→x1-x2), ((y1, y2)→y1+y2), ((z1, z2)→z1+z2))や(fk1, gk1, hk1)=(((x1, x2)→x1/x2), ((y1, y2)→y1・y2), ((z1, z2)→z1・z2))がある。なお、x1-x2の演算-は、鍵空間に加法群としての構造が入っているときの加法群における差を意味する。x1/x2の演算/は、鍵空間に乗法群としての構造が入っているときの乗法群における商を意味する。
＜第一実施形態＞
［システム構成］
　以下、図１を参照して、データ共有システム１０について説明する。図１は、データ共有システム１０の構成の一例を示す図である。データ共有システム１０は、データ共有サーバ１００、鍵生成サーバ２００、通信端末３００1、…、通信端末３００n (n≧1)を含む。
　データ共有サーバ１００、鍵生成サーバ２００、通信端末３００1、…、通信端末３００nは、インターネットなどのネットワーク９００に接続し、相互に通信可能である。ただし、データ共有サーバ１００と鍵生成サーバ２００が直接通信することがないよう構成するのが好ましい。
　データ共有システム１０は、n台の通信端末３００1、…、通信端末３００nがデータを共有するためのシステムである。なお、通信端末３００i(1≦i≦n)が他の通信端末３００j(1≦j≦n)とデータを共有する際には、共有対象となるデータを暗号化した暗号化データを生成した上で、データ共有サーバ１００を介して共有される。
　データ共有サーバ１００は、通信端末３００iから送信された暗号化データを記録し、他の通信端末３００jへ暗号化データを送信する。また、鍵生成サーバ２００は、後述するセッション鍵の暗号化・復号に必要な情報である公開パラメータ、マスター秘密鍵、秘密鍵を生成する。公開パラメータ、マスター秘密鍵、秘密鍵の生成には、IDベース暗号方式を用いる。
　通信端末３００を用いてデータを共有する者をユーザという。ユーザはデータを共有するためのグループを形成する。各グループにはグループ識別子が与えられる。例えば、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4のユーザをそれぞれユーザA、B、C、Dとし、ユーザA、B、C、Dはグループ識別子groupIDを有するグループに属しているとする。なお、通信端末３００は、パソコンやスマートフォンなどユーザが利用できる通信機能を持つ端末であればどのようなものでもよい。
　また、ユーザは、通信端末３００を用いて、他のユーザとセッション鍵を共有する。セッション鍵は、グループ単位で生成されるものであり、そのグループに属するユーザが利用する通信端末３００間でのみ共有される鍵である。なお、データ共有サーバ１００や鍵生成サーバ２００など通信端末３００以外の装置に対してセッション鍵に関するいかなる情報も漏らさない形で、セッション鍵が共有されるものとする。そのような共有方法として、例えば、参考非特許文献２に記載のプロトコルが挙げられる。ただし、セッション鍵の共有方法は、参考非特許文献２に記載のプロトコルに限られるものではなく、どのような方法を用いてセッション鍵を共有してもよい。
（参考非特許文献２：K. Yoneyama, R. Yoshida, Y. Kawahara, T. Kobayashi, H. Fuji,and T. Yamamoto, “Multi-Cast Key Distribution: Scalable, Dynamic and Provably Secure Construction”, Cryptology ePrint Archive, Report 2016/833, http://eprint.iacr.org/2016/833, 2016）
　セッション鍵の安全性を確保するために、例えば、グループに新しいユーザが追加される、グループからユーザが離脱する（削除される）など所定のイベントが発生した場合や一定時間が経過した場合に新しいセッション鍵が生成されるものする。また、セッション鍵の使用可能期間が少なくともひとりのユーザがログインしている間となるように、セッション鍵を生成してもよい。つまり、一人目のユーザがログインすると、セッション鍵が生成され、すべてのユーザがログアウトするとそのセッション鍵は破棄されることになるようにしてもよい。
　次に、図２～図４を参照して、データ共有サーバ１００、鍵生成サーバ２００、通信端末３００の各装置について説明する。図２は、データ共有サーバ１００の構成の一例を示すブロック図である。データ共有サーバ１００は、グループ情報管理部１０５、世代識別子生成部１１０、暗号化セッション鍵管理部１１５、暗号文管理部１１７、暗号化セッション鍵送信部１２０、再暗号化部１３０、送受信部１８０、記録部１９０を含む。送受信部１８０は、データ共有サーバ１００がその他の装置と交換する必要がある情報を適宜送受信するための構成部である。記録部１９０は、データ共有サーバ１００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。例えば、記録部１９０は、暗号化データを記録する。
　図３は、鍵生成サーバ２００の構成の一例を示すブロック図である。鍵生成サーバ２００は、鍵管理部２０５、セットアップ処理部２１０、秘密鍵生成部２２０、送受信部２８０、記録部２９０を含む。送受信部２８０は、鍵生成サーバ２００がその他の装置と交換する必要がある情報を適宜送受信するための構成部である。記録部２９０は、鍵生成サーバ２００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。例えば、記録部２９０は、公開パラメータやマスター秘密鍵を記録する。
　図４は、通信端末３００の構成の一例を示すブロック図である。通信端末３００は、グループ情報管理部３０５、セッション鍵暗号化部３１０、データ暗号化部３２０、第一鍵演算部３３０、第二鍵演算部３４０、データ復号部３５０、秘密鍵生成要求部３６０、秘密鍵管理部３６３、暗号化セッション鍵取得要求部３６５、セッション鍵復号部３７０、再暗号化鍵生成部３７５、セッション鍵共有部３７７、送受信部３８０、記録部３９０を含む。送受信部３８０は、通信端末３００がその他の装置と交換する必要がある情報を適宜送受信するための構成部である。記録部３９０は、通信端末３００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。例えば、記録部３９０は、グループ識別子を記録する。
　以下、先述した通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4のユーザA、B、C、Dをメンバとするグループでのデータ共有を例に説明していく。
［システムセットアップ］
　データ共有サーバ１００のグループ情報管理部１０５は、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4のユーザA、B、C、Dをメンバとするグループに対してグループ識別子groupIDを生成し、グループ識別子groupIDを記録部１９０に記録する。グループ情報管理部１０５がグループ識別子groupIDとともに、グループ識別子groupIDを有するグループを構成するユーザA、B、C、Dのユーザ識別子をあわせて記録部１９０に記録することにより、データ共有サーバ１００はグループに関する情報を総括的に管理するものとする。したがって、データ共有サーバ１００は、現在そのグループに属しているユーザを把握できる。
　また、データ共有サーバ１００は、送信部１８０を用いてグループ識別子groupIDを通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4に送信、各通信端末３００のグループ情報管理部３０５は、グループ識別子groupIDを記録部３９０に記録しておく。
　以上、説明したグループ識別子に関する処理は、上記の方法に限られるものでなく、データ共有サーバ１００、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4の各記録部にグループ識別子groupIDが記録されるようになるのであれば、どのような処理方法であってもよい。
　鍵生成サーバ２００のセットアップ処理部２１０は、所定のセキュリティパラメータk∈N（例えば、鍵長）を入力としてアルゴリズムSetup(1k)により、公開パラメータparamsとマスター秘密鍵mskを生成し、鍵生成サーバ２００の鍵管理部２０５は公開パラメータとマスター鍵の組(params, msk)を記録部２９０に記録しておく。
　公開パラメータparamsは通信端末３００が利用する情報であるため、ユーザがデータ共有システム１０にログインするタイミングで、鍵生成サーバ２００から通信端末３００に送信されるものとする。通信端末３００は、公開パラメータparamsを記録部３９０に記録しておく。一方、マスター秘密鍵は鍵生成サーバ２００以外の装置に秘匿される情報であるため、鍵生成サーバ２００は、マスター秘密鍵mskを記録部２９０に秘密裏に記録しておくものとする。
　以上、説明した公開パラメータとマスター秘密鍵に関する処理は、上記の方法に限られるものでなく、鍵生成サーバ２００の記録部２９０に公開パラメータとマスター鍵の組(params, msk)が、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4の記録部３９０に公開パラメータparamsが記録されるようになるのであれば、どのような処理方法であってもよい。
［世代識別子生成処理］
　グループ識別子は、あるグループが生成されてから消滅する（例えば、メンバ数がゼロになる）までデータ共有システム１０で利用される識別子である。このグループ識別子とは別に、そのグループのメンバの構成が変わるたびに生成される識別子（以下、世代識別子という）もデータ共有システム１０は利用する。つまり、世代識別子はグループの世代を示す識別子といえる。ここでは、世代識別子生成処理について説明する。
　世代識別子を生成する最初のタイミングは、例えば、グループ識別子groupIDを有するグループを構成するユーザのひとり（例えば、ユーザA）がデータ共有システム１０にグループ識別子groupID生成後最初にログインしたタイミングである。つまり、通信端末３００1が世代識別子を受信する通信端末となる。以下、図５を参照して、世代識別子生成処理について説明する。
　ユーザAが通信端末３００1を用いてデータ共有システム１０にログインする（Ｓ１１０）と、データ共有サーバ１００の世代識別子生成部１１０は、世代識別子gIDを生成する（Ｓ１２０）。世代識別子gIDは、グループ識別子groupIDと当該世代形成時の時刻（例えば、ログイン時刻）gen-timeを連結した文字列groupID||gen-timeとする。なお、世代識別子はこれに限ったものでなく、例えば乱数としてもよい。データ共有サーバ１００のグループ情報管理部１０５は、生成した世代識別子gIDを記録部１９０に記録しておく。つまり、データ共有サーバ１００は、世代識別子もグループ識別子やグループを構成するユーザ識別子とともに管理する。
　データ共有サーバ１００は、送受信部１８０を用いてＳ１２０で生成した世代識別子gIDを通信端末３００1に送信する（Ｓ１３０）。
　通信端末３００1が送受信部３８０を用いて世代識別子gIDを受信すると、通信端末３００1のグループ情報管理部３０５は世代識別子gIDを記録部３９０に記録する（Ｓ１４０）。なお、この世代識別子gIDは、グループ識別子groupIDを有するグループを構成するユーザA以外のユーザ（ユーザB、C、D）が通信端末３００を用いてデータ共有システム１０にログインしたときに、当該通信端末３００にデータ共有サーバ１００から送信され、当該通信端末３００は受信した世代識別子gIDを記録部３９０に記録するものとする。
［セッション鍵暗号化処理］
　上述した通り、セッション鍵は、安全性を確保するために、適宜更新される。以下、図６を参照して、現時点で有効なセッション鍵を暗号化し、データ共有サーバ１００に記録するセッション鍵暗号化処理について説明する。現時点で有効なセッション鍵を暗号化する通信端末３００は、例えば、現在データ共有システム１０にログインしているユーザBの通信端末３００2であるとする。つまり、通信端末３００2がセッション鍵を暗号化する通信端末となる。また、現時点で有効なセッション鍵をSKとする。セッション鍵SKは、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4のセッション鍵共有部３７７により生成したものであり、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4の記録部３９０に記録されるものとする。
　通信端末３００2のセッション鍵暗号化部３１０は、記録部３９０に記録している公開パラメータparamsと世代識別子gID、セッション鍵SKを入力としてアルゴリズムEnc(params, gID, SK)により、セッション鍵SKを暗号化した暗号化セッション鍵CSKを生成する（Ｓ２１０）。
　通信端末３００2は、送受信部３８０を用いてＳ２１０で生成した暗号化セッション鍵CSKをデータ共有サーバ１００に送信する（Ｓ２２０）。
　データ共有サーバ１００が送受信部１８０を用いて暗号化セッション鍵CSKを受信すると、データ共有サーバ１００の暗号化セッション鍵管理部１１５は、暗号化セッション鍵CSKを記録部１９０に記録する（Ｓ２３０）。
［データ共有処理］
　通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4の間で、世代識別子gIDとセッション鍵SKが共有されているものとする。すなわち、各通信端末３００の記録部３９０には、世代識別子gIDとセッション鍵SKが記録されている。以下、図７を参照して、通信端末３００があるデータを別の通信端末３００と共有するデータ共有処理について説明する。ここでは、送信元となる通信端末３００を通信端末３００3、送信先となる通信端末３００を通信端末３００4とする。つまり、通信端末３００3が共有対象となるデータを送信する通信端末、通信端末３００4が共有対象となるデータを受信する通信端末となる。
　送信元となる通信端末３００3は、共有対象となるデータの暗号化に用いる共通鍵Kをあらかじめ生成し、記録部３９０に記録しておく。共通鍵Kは、例えば乱数でよい。
　通信端末３００3のデータ暗号化部３２０は、記録部３９０に記録している共通鍵Kを用いて共有対象となるデータmを暗号化し、暗号化データCmを生成する（Ｓ３１０）。
　通信端末３００3の第一鍵演算部３３０は、記録部３９０に記録しているセッション鍵SKとＳ３１０の暗号化に用いた共通鍵Kから、関数fk1による演算結果鍵fk1(K, SK)を生成する（Ｓ３２０）。
　通信端末３００は、送受信部３８０を用いてＳ３１０で生成した暗号化データCmとＳ３２０で生成した演算結果鍵fk1(K, SK)の組である暗号文(Cm, fk1(K, SK))をデータ共有サーバ１００に送信する（Ｓ３３０）。このとき、送信先となる通信端末３００4の情報（例えば、通信端末３００4のIPアドレス）があわせて指定されデータ共有サーバ１００に送信される。
　データ共有サーバ１００が送受信部１８０を用いて暗号文(Cm, fk1(K, SK))を受信すると、データ共有サーバ１００の暗号文管理部１１７は暗号文(Cm, fk1(K, SK))を記録部１９０に記録する（Ｓ３４０）。その際、データ共有サーバ１００は、送信先となる通信端末３００4の情報もあわせて受信する。
　データ共有サーバ１００は、送受信部１８０を用いてＳ３４０で受信した暗号文(Cm, fk1(K, SK))を送信先として指定されている通信端末３００4に送信する（Ｓ３５０）。
　送信先として指定されている通信端末３００4が送受信部３８０を用いて暗号文(Cm, fk1(K, SK))を受信すると、通信端末３００4の第二鍵演算部３４０は、暗号文の要素であるfk1(K, SK)と記録部３９０に記録しているセッション鍵SKから、関数hk1による演算結果鍵hk1(fk1(K, SK), SK)を生成する（Ｓ３６０）。ここで、hk1(fk1(K, SK), SK)=Kが成り立つから、通信端末３００4は、共通鍵Kを得ることになる。
　通信端末３００4のデータ復号部３５０は、Ｓ３６０で生成した演算結果鍵hk1(fk1(K, SK), SK)である共通鍵Kを用いて、暗号文の要素であるCmを復号してデータmを取得する（Ｓ３７０）。
［再暗号化処理］
　以下、図８を参照して、セッション鍵の更新に伴う、共有データサーバ１００における暗号文の再暗号化処理処理について説明する。共有データサーバ１００の記録部１９０には暗号化セッション鍵CSKが記録されている。通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4の記録部３９０には世代識別子gIDが記録されている。また、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4は、セッション鍵共有部３７７を用いて、新たなセッション鍵SK'を生成、共有しているものとする。暗号文を再暗号化するための鍵である再暗号化鍵を生成する通信端末３００は、現在データ共有システム１０にログインしているユーザの通信端末３００1であるとする。つまり、通信端末３００1が再暗号化鍵を送信する通信端末となる。また、通信端末３００1、通信端末３００2、通信端末３００3、通信端末３００4はいずれも更新前の１世代前のセッション鍵SKを持っていないものとする。例えば、すべての通信端末３００がデータ共有システム１０からいったんログアウトしたタイミングで、セッション鍵SKを保持しない状態となったとする。
　通信端末３００1の秘密鍵生成要求部３６０は、秘密鍵生成要求を生成し、記録部３９０に記録している世代識別子gIDとともに鍵生成サーバ２００に送信する（Ｓ４１０）。
　鍵生成サーバ２００が送受信部２８０を用いて秘密鍵生成要求を受信すると、鍵生成サーバ２００の秘密鍵生成部２２０は、記録部２９０に記録している公開パラメータとマスター秘密鍵の組(params, msk)と世代識別子gIDを入力としてアルゴリズムKeygen(params,msk, gID)により、世代識別子gIDに対する秘密鍵dgIDを生成する（Ｓ４２０）。鍵生成サーバ２００の鍵管理部２０５は秘密鍵dgIDを記録部２９０に記録しておく。
　鍵生成サーバ２００は、送受信部２８０を用いてＳ４２０で生成した秘密鍵dgIDを通信端末３００1に送信する（Ｓ４３０）。
　通信端末３００1が送受信部３８０を用いて秘密鍵dgIDを受信すると、通信端末３００1の秘密鍵管理部３６３は秘密鍵dgIDを記録部３９０に記録する（Ｓ４４０）。
　通信端末３００1の暗号化セッション鍵取得要求部３６５は、暗号化セッション鍵取得要求を生成し、データ共有サーバ１００に送信する（Ｓ４５０）。
　データ共有サーバ１００が送受信部１８０を用いて暗号化セッション鍵取得要求を受信すると、データ共有サーバ１００の暗号化セッション鍵送信部１２０は、記録部１９０に記録している暗号化セッション鍵CSKを通信端末３００1に送信する（Ｓ４６０）。
　通信端末３００1が送受信部３８０を用いて暗号化セッション鍵CSKを受信すると、通信端末３００1のセッション鍵復号部３７０は、記録部３９０に記録している公開パラメータparamsと秘密鍵dgID、暗号化セッション鍵CSKを入力としてアルゴリズムDec(params, dgID, CSK)により、セッション鍵SKを取得する（Ｓ４７０）。
　通信端末３００1の再暗号化鍵生成部３７５は、Ｓ４７０で取得したセッション鍵SKとセッション鍵SK'から、関数fk1による演算結果である再暗号化鍵fk1(SK, SK')を生成する（Ｓ４８０）。
　通信端末３００1は、送受信部３８０を用いてＳ４８０で生成した再暗号化鍵fk1(SK, SK')をデータ共有サーバ１００に送信する（Ｓ４９０）。
　データ共有サーバ１００が送受信部１８０を用いて再暗号化鍵fk1(SK, SK')を受信すると、データ共有サーバ１００の再暗号化部１３０は、記録部１９０に記録している暗号文(Cm, fk1(K, SK))の要素である演算結果鍵fk1(K, SK)と再暗号化鍵fk1(SK, SK')から関数gk1による演算結果鍵gk1(fk1(K, SK), fk1(SK, SK')= fk1(K, SK')を生成、当該演算結果鍵fk1(K, SK')を用いて暗号文(Cm, fk1(K, SK'))を生成し、データ共有サーバ１００の暗号文管理部１１７は、暗号文(Cm, fk1(K, SK'))を記録部１９０に記録する（Ｓ４９５）。
［ユーザ削除に伴うセッション鍵暗号化処理］
　世代識別子を生成する２番目以降のタイミング（つまり、世代識別子を更新するタイミング）は、例えば、グループを構成するユーザのひとりがそのグループから削除された（離脱した）後、グループを構成するユーザのひとりがデータ共有システム１０にログインしたタイミングである。その際、データ共有サーバ１００に記録されている暗号化セッション鍵を更新する。以下、図９を参照して、ユーザ削除に伴うセッション鍵暗号化処理について説明する。共有データサーバ１００の記録部１９０には暗号化セッション鍵CSKが記録されているものとする。また、グループから削除されたユーザはDであるとする。現時点で有効なセッション鍵を暗号化する通信端末３００は、例えば、現在データ共有システム１０にログインしているユーザAの通信端末３００1であるとする。つまり、通信端末３００1が暗号化セッション鍵を更新する通信端末となる。また、現時点で有効なセッション鍵をSK''とする。このセッション鍵SK''は通信端末３００1の記録部３９０に記録されている。
　ユーザAが通信端末３００1を用いてデータ共有システム１０にログインする（Ｓ５１０）と、データ共有サーバ１００の世代識別子生成部１１０は、世代識別子gID'を生成する（Ｓ５２０）。世代識別子gID'は、グループ識別子groupIDとユーザDがグループから削除された時刻del-timeを連結した文字列groupID||del-timeとする。なお、世代識別子はこれに限ったものでなく、例えば乱数としてもよい。また、データ共有サーバ１００のグループ情報管理部１０５は、世代識別子を更新する形で、世代識別子gID'を記録部１９０に記録する。つまり、グループ情報管理部１０５は、１世代前の世代識別子gIDを削除、現時点で有効な世代識別子gID'を記録する。
　データ共有サーバ１００は、送受信部１８０を用いてＳ５２０で生成した世代識別子gID'を通信端末３００1に送信する（Ｓ５３０）。
　通信端末３００1が送受信部３８０を用いて世代識別子gID'を受信すると、通信端末３００1のグループ情報管理部３０５は世代識別子gID'を記録部３９０に記録する（Ｓ５４０）。なお、この世代識別子gID'は、グループ識別子groupIDを有するグループを構成するユーザA以外のユーザ（ユーザB、C）が通信端末３００を用いてデータ共有システム１０にログインしたときに、当該通信端末３００にデータ共有サーバ１００から送信され、当該通信端末３００は受信した世代識別子gID'を記録部３９０に記録するものとする。
　通信端末３００のセッション鍵暗号化部３１０は、公開パラメータparams、世代識別子gID'、セッション鍵SK''を入力としてEnc(params, gID', SK'')により、セッション鍵SK''を暗号化した暗号化セッション鍵CSK''を生成する（Ｓ５５０）。
　通信端末３００1は、送受信部３８０を用いてＳ５５０で生成した暗号化セッション鍵CSK''をデータ共有サーバ１００に送信する（Ｓ５６０）。
　データ共有サーバ１００が送受信部１８０を用いて暗号化セッション鍵CSK''を受信すると、データ共有サーバ１００の暗号化セッション鍵管理部１１５は、暗号化セッション鍵CSK''を現時点で有効な暗号化セッション鍵として記録部１９０に記録する（Ｓ５７０）。なお、その際、１世代前のセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵CSKについては削除するのが好ましい。
　この時点で、グループから削除されたユーザDは１世代前の秘密鍵dgIDを知りえることはあっても、現在の秘密鍵dgID''については知りえないため、これ以降、データ共有サーバ１００に記録されている暗号化セッション鍵CSK''を復号することはできない。
　本実施形態によると、以前にサーバに保存されたデータをサーバ側で復号することなく、更新されたセッション鍵を用いて更新された通信端末側で復号可能なデータを、データ共有を行うグループから削除されたユーザは復号することができない。
＜補記＞
　本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置（例えば通信ケーブル）が接続可能な通信部、ＣＰＵ（Central Processing Unit、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい）、メモリであるＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体を読み書きできる装置（ドライブ）などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。
　ハードウェアエンティティの外部記憶装置には、上述の機能を実現するために必要となるプログラムおよびこのプログラムの処理において必要となるデータなどが記憶されている（外部記憶装置に限らず、例えばプログラムを読み出し専用記憶装置であるＲＯＭに記憶させておくこととしてもよい）。また、これらのプログラムの処理によって得られるデータなどは、ＲＡＭや外部記憶装置などに適宜に記憶される。
　ハードウェアエンティティでは、外部記憶装置（あるいはＲＯＭなど）に記憶された各プログラムとこの各プログラムの処理に必要なデータが必要に応じてメモリに読み込まれて、適宜にＣＰＵで解釈実行・処理される。その結果、ＣＰＵが所定の機能（上記、…部、…手段などと表した各構成要件）を実現する。
　本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記実施形態において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。
　既述のように、上記実施形態において説明したハードウェアエンティティ（本発明の装置）における処理機能をコンピュータによって実現する場合、ハードウェアエンティティが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記ハードウェアエンティティにおける処理機能がコンピュータ上で実現される。
　この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ－ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ－ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。
　また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
　このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶装置に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。
　また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、ハードウェアエンティティを構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
　上述の本発明の実施形態の記載は、例証と記載の目的で提示されたものである。網羅的であるという意思はなく、開示された厳密な形式に発明を限定する意思もない。変形やバリエーションは上述の教示から可能である。実施形態は、本発明の原理の最も良い例証を提供するために、そして、この分野の当業者が、熟考された実際の使用に適するように本発明を色々な実施形態で、また、色々な変形を付加して利用できるようにするために、選ばれて表現されたものである。すべてのそのような変形やバリエーションは、公正に合法的に公平に与えられる幅にしたがって解釈された添付の請求項によって定められた本発明のスコープ内である。

Claims (5)

  1. 　データを共有するn台(nは1以上の整数)の通信端末と前記データを暗号化した暗号化データを記録するデータ共有サーバと公開パラメータを生成する鍵生成サーバとを含むデータ共有システムにおいて、前記n台の通信端末のうちの何れかの通信端末を利用するユーザが前記n台の通信端末を利用するユーザから構成されるグループから離脱した場合に、前記離脱したユーザが前記暗号化データを復号することができないように、データを共有する通信端末の間で共有されるセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を更新するデータ共有方法であって、
    　前記離脱したユーザが利用する通信端末を除くn-1台の通信端末のうちの何れかの通信端末を、暗号化セッション鍵を更新する通信端末として、
    　前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末の記録部には、前記公開パラメータと現時点で有効なセッション鍵が記録されており、
    　前記データ共有サーバが、前記グループの世代を示す世代識別子を生成する世代識別子生成ステップと、
    　前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末が、前記データ共有サーバから受信した前記世代識別子、前記記録部に記録している前記公開パラメータと前記セッション鍵を用いて、前記セッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を生成するセッション鍵暗号化ステップと、
    　前記データ共有サーバが、前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末から受信した前記暗号化セッション鍵を現時点で有効な暗号化セッション鍵として記録する暗号化セッション鍵管理ステップと
    　を含むデータ共有方法。
  2. 　データを共有するn台(nは1以上の整数)の通信端末と前記データを暗号化した暗号化データを記録するデータ共有サーバと公開パラメータを生成する鍵生成サーバとを含み、前記n台の通信端末のうちの何れかの通信端末を利用するユーザが前記n台の通信端末を利用するユーザから構成されるグループから離脱した場合に、前記離脱したユーザが前記暗号化データを復号することができないように、データを共有する通信端末の間で共有されるセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を更新するデータ共有システムであって、
    　前記離脱したユーザが利用する通信端末を除くn-1台の通信端末のうちの何れかの通信端末を、暗号化セッション鍵を更新する通信端末として、
    　前記データ共有サーバは、
    　前記グループの世代を示す世代識別子を生成する世代識別子生成部と、
    　前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末から受信した暗号化セッション鍵を現時点で有効な暗号化セッション鍵として記録する暗号化セッション鍵管理部と
    　を含み、
    　前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末は、
    　前記公開パラメータと現時点で有効なセッション鍵を記録する記録部と、
    　前記データ共有サーバから受信した前記世代識別子、前記記録部に記録している前記公開パラメータと前記セッション鍵を用いて、前記セッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を生成するセッション鍵暗号化部と
    　を含むデータ共有システム。
  3. 　データを共有するn台(nは1以上の整数)の通信端末と前記データを暗号化した暗号化データを記録するデータ共有サーバと公開パラメータを生成する鍵生成サーバとを含み、前記n台の通信端末のうちの何れかの通信端末を利用するユーザが前記n台の通信端末を利用するユーザから構成されるグループから離脱した場合に、前記離脱したユーザが前記暗号化データを復号することができないように、データを共有する通信端末の間で共有されるセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を更新するデータ共有システムに含まれるデータ共有サーバであって、
    　前記離脱したユーザが利用する通信端末を除くn-1台の通信端末のうちの何れかの通信端末を、暗号化セッション鍵を更新する通信端末として、
    　前記グループの世代を示す世代識別子を生成する世代識別子生成部と、
    　前記暗号化セッション鍵を更新する通信端末から受信した暗号化セッション鍵を現時点で有効な暗号化セッション鍵として記録する暗号化セッション鍵管理部と
    　を含むデータ共有サーバ。
  4. 　データを共有するn台(nは1以上の整数)の通信端末と前記データを暗号化した暗号化データを記録するデータ共有サーバと公開パラメータを生成する鍵生成サーバとを含み、前記n台の通信端末のうちの何れかの通信端末を利用するユーザが前記n台の通信端末を利用するユーザから構成されるグループから離脱した場合に、前記離脱したユーザが前記暗号化データを復号することができないように、データを共有する通信端末の間で共有されるセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を更新するデータ共有システムに含まれる通信端末であって、
    　前記通信端末は、暗号化セッション鍵を更新する、前記離脱したユーザが利用する通信端末を除くn-1台の通信端末のうちの何れかの通信端末であり、
    　前記公開パラメータと現時点で有効なセッション鍵を記録する記録部と、
    　前記データ共有サーバから受信した世代識別子、前記記録部に記録している前記公開パラメータと前記セッション鍵を用いて、前記セッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵を生成するセッション鍵暗号化部と
    　を含む通信端末。
  5. 　請求項３に記載のデータ共有サーバまたは請求項４に記載の通信端末としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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