JPH0193230A - 可変の秘密情報の共有方式 - Google Patents

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」 複数の通信装置（即ち通信装置とは、通信機能以後は通
信装置のことをノードと呼ぶことがある）の間で通信を
安全に行うために、例えば通信装置の間で共有する暗号
鍵、又はパスワードのような秘密情報を、通信装置の間
で共有する必要が生じることがある。この発明は通信回
線により通信を行う複数の通信装置の間で、通信の処理
単位ごとに可変な秘密情報の共有を行う方式に関するも
のである。

「従来の技術」 暗号鍵のことを鍵と呼ぶ。暗号化用の鍵を暗号化鍵、復
号化用の鍵を復号イヒ鍵と呼ぶ。暗号装置（即ち暗号を
実現する装置）の動作の一般的な記法を述べる。Ｅ（Ｋ
ｌ　、Ｘ）を任意のデータＸを鍵Ｋ（暗号化鍵かに１、
復号化鍵かに２）の暗号法により、鍵に１を用いて暗号
化した値とし、且つＤ（Ｋ２．Ｙ）を任意のデータＹを
鍵にの暗号法により、鍵に２を用いて復号化した値とす
ると、Ｄ（Ｋ２　、Ｅ（Ｋｌ　、Ｘ））＝Ｘである。暗
号アルゴリズムには、例えばＤＥＳ暗号（’ＤａｔａＥ
ｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　　５ｔａｎｄａｒｄ　　”　　、
Ｆｅｄｅｒａｌ　　ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｃｅ
ｓｓｉｎｇ　５ｔａｎｄａｒｄｓ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉ
ｏｎ　４６　＋　Ｎ−Ｂ　’５−ＩＵ、Ｓ、Ａ、　、ｃ
　１９７７年））及びＦＥＡＬ暗号（清水ばか著二″高
速データ暗号アルゴリズムＦＥＡＬ’、電子情報通信学
会論文誌ｖｏ１．Ｊ７Ｑ−ＤａＮｏ、７　、［）ｐ、１
４１３−１４２３（１９８７年））などの暗号アルゴリ
ズムがある。例えばＤＥＳ暗号、又はＦＥＡＬ暗号など
におけるように、暗号化鍵と復号電鍵が同じであるが、
あるいは暗号化鍵と復号電鍵の一方から他方を容易に計
算できる暗号は、慣用暗号と呼ばれる。また暗号アルゴ
リズムには暗号利用モード（例えば暗号ブロック連鎖モ
ード、暗号ブロックフィードバックモード等）、多重暗
号化などの拡張法を用いることができる。

従来、ノードの間で通信の処理単位ごとに可変の秘密情
報を共有するためには、その秘密情報を人手ζ二より秘
密に配送するか、又は暗号化して配送する必要があった
。しかし人手による方法は操作性が悪い。また例えば従
来、マスク鍵と呼ぶ鍵配送用の鍵を事前に各ノードで作
持しておいてがら、可変の秘密情報であるデータ鍵（利
用者のデータを暗号化するための鍵）を生成してマスク
鍵でデータ鍵を暗号化して配送し、これを受けたノード
ではマスク鍵で復号してデータ鍵を得る方法があるが、
この方法では、通信時にデータ鍵の暗号化の演算が必要
である。

この発明の目的は暗号を用いた通信あるいは通信の正当
性の認証を行うために必要となる秘密情報（即ちノード
間の暗号鍵、又はパスワード）の共有のための手法とし
て、操作性と安全性に問題がなく、且つ必要な処理時間
が少ない可変の秘密情報を共有する方式を提供すること
である。

「問題点を解決するための手段」 複数の通信装置において、各通信装置が同一の秘密デー
タを秘密に作持し、且つ一つの通信装置が公開データを
生成して他の通信装置に配送することにより、各通信装
置がその同一の公開データを作持し、その各通信装置が
、その秘密データと公開データとから一方向性関数演算
装置により秘密情報を生成して、その秘密情報を各通信
装置で秘密に共有する。

一つの通信装置から公開データを他の通信装置へ送れば
よく、マスク鍵で暗号化して送る必要がないからそれだ
け演算処理が簡単になる。

「実施例」 この発明の秘密情報共有方式は、例えば二つのノードの
間の通信及び一つのノードと二つ以上のノードの間の通
信に適用できる。この発明の適用に際して利用する通信
網の物理的構成（例えば専用線、交換回線、構内網など
）、通信網インタフェース及び通信プロトコルは任意に
選択できる。

この発明の実施例では対象とする通信システム（即ちノ
ード及びノードを相互接続する通信網）におけるノード
の識別名は、ノードｉ、ノードｊなどとする。

第１図は通信装置１の論理的構成の一例である。

通信装置１は処理装置２、記憶装置３、回線制御装置４
、暗号装置５、一方向性関数演算装置６、通信回線６１
及び信号路５１．５２．５３を有する。処理装置２は種
々の計算と制御を実行する。

通信装置１の内部の物理的構成は任意であり、例えば通
信装置の内部の各個別の二つ以上の装置の統合も可能で
ある。

第２図は暗号装置５の一構成例である。この例では暗号
化鍵と復号電鍵は同じ値である。信号路８１からは平文
（又は暗号文）を入力する。信号路８２からは暗号化鍵
（又は復号電鍵）を入力する。信号路８３からは暗号化
または復号化の区別のための信号を入力する。信号路８
４からは暗号文（又は平文）を出力する。

一方向性関数なｆ（・、・）と表す。一方向性関数とは
秘密のデータθ及び公開のデータαからｆ（θ、α）を
計算するのは容易であるが、ｆ（θ、α）からθを計算
するのは、計算量が大であるために極めて困難な関数の
ことである。一方向性関数演算装置、即ちｆ（・、・）
を実現する装置の一構成例を以下に示す。慣用暗号につ
いて、一方向性関数ｆ（θ、α）を、次のようにするこ
とができる。

ｆ（θ、α）＝Ｅ（θ、α） 秘密情報θの長さの拡張は、例えば次のようにｆ（θ、
α）を構成することにより可能である。即ち ｆ（θ、α）＝Ｅ（θ１．αｌ）■Ｅ（θ２．α２）■
・・・■Ｅ（θ。、α。） ここで θ＝θ１■θ２■・　・　・◎θ。

α＝α１■α２０・　・　・０α。

記号■は連結（即ち二つ以上のデータのそのままの結合
）を表す。また一方向性関数の実現には、上述以外の種
々の方法があることが知られている。

第３図は暗号装置５−１を用いた一方向性関数演算装置
６の一構成例である。信号路８１からは公開データを入
力する。信号路８２からは秘密データを入力し、このデ
ータは暗号装置５−１の、暗号化鍵となる。信号路８３
からは暗号化の指示を行う。信号路８４からは一方向性
関数演算装置６の出力データを出力する。暗号装置５−
１は暗−号装置５と共用しても、別の装置としてもよい
。

第２図及び第３図の信号路８１．８２．８３゜８４は第
１図では信号路５１（−集約して示されている。、 第４図は暗号装置５−１’、５−２を用いた一方同性関
数演算装置６−１の一構成例であり、一方向性関数演算
装置６の代替の装置とすることができる。秘密データθ
はθ＝θ１■θ２であり、公開データαはα＝α１■α
２である。７−１．７−２は一つのデータを二つに分割
する分流器であり、８は二つのデータを一つに連結する
合流器である。

また ｆ（θ、α）＝Ｅ（θ１．α１）■Ｅ（θ２．α２）で
ある。９０は信号路である。暗号装置５−１゜５−２は
いずれも暗号化のみを行う。暗号装置５−１．５−２は
暗号装置５と共用しても、別の装置としてもよい。

一方向性関数の別の構成例は次のとおりであり、一方向
性関数演算装置６の代替の装置を構成できる。

ｆ　（ｍ、β）＝Ｐ（ｍｏｄＮ） ここでｍ、β、Ｎは整数であり、ｍは秘密データ、β及
びＮは公開データである。

秘密情報共有方式の処理手順の実施例を、以下の手順１
と手順２に示す。各手順において一つのステップは一つ
のノードに閉じた動作を記述しているので、各ノードに
おける装置の番号は区別しない。各ステップは数字の順
に実行する。一つのノードがデータを記憶装置に秘密に
保存する場合の秘密の確医手段（例えば暗号化）は任意
であり、。

そのノード外への情報の漏洩が防止できればよい。

手順１は、二つのノード（ノードｉとノードｊとする）
で一方向性関数演算装置を用いて、秘密情報（例えば暗
号鍵）の共有を行う手順の一例である。ノードｉとノー
ドｊはいずれも第１図の通信装置１の構成であるとする
。手順１は手順１−■と手順１−■から構成する。

（手順１−■）：事前処理 ノードｉとノードｊは、同一の秘密データＳを秘密に保
持する。秘密データＳの設定方法は任意である。事前処
理を一度行えば複数回の秘密情報共有処理を行うことが
できる。事前処理を行った後で、秘密情報共有処理は任
意の時に行える。

（手順１−■）：秘密情報共有処理 公開データ（即ち公開のデータ）を−万の通信装置が生
成して他方の通信装置に配送することにより、各通信装
置が同一の公開データを保持し、且つ各通信装置が秘密
データと公開データから一方同性関数演算装置により秘
密情報を生成して、その秘密情報を各通信装置で秘密に
共有する。以下に手順の一例を示す。

ステップ１： ノードｉは、公開データＰを乱数として生成し、公開デ
ータＰと秘密データＳを一方同性関数演算装置の入力と
して、ノードｉとノードｊで共有する秘密情報ＫＣを生
成し秘密に保持する。即ちＫＣ＝ｆ（Ｓ、ｐ） 更にノードｉは、公開データＰを含む電文１０１をノー
ドｊに送信する。

ステップ２： ノードＪは、電文１０１を受信すると、電文１０１から
得た公開データＰ、一方向性関数演算装置及び事前にノ
ードｉとノードｊで共有して秘密に保持している秘密デ
ータＳを用いてＫＣ＝ｆ（Ｓ、Ｐ） を計算し秘密情報ＫＣを秘密に保持する。

（手順１終り） 手順２は、三つ以上のノードで可変の秘密情報の共有を
行う一例である。各ノードｋ（ｋ＝１゜２、・・・口）
はいずれも第１図の通信装置１の構成であるとする。手
順２は、手順２−■と手順２−■から構成する。

（手順２−■）二車前処理 ノードｉとノードｊ（ｉ＋ｊ＝１ｓ２．・・・ｎ、１キ
ｊ）は、同一の秘密データＳを秘密に保持する。秘密デ
ータＳの設定方法は任意である。

事前処理を一度行えば複数回の秘密情報共有処理を行う
ことができる。事前処理を行った後で、秘密情報共有処
理は任意の時に行える。

（手順２−■）：秘密情報共有処理 公開データを一方の通信装置が生成して他方の通信装置
に配送することにより、各通信装置が同一のデータを保
持し、且つ各通信装置が秘密データと公開データから一
方向性関数演算装置により秘密情報を生成して、その秘
密情報を各通信装置で秘密に共有する。以下に手順の一
例を示す。

ステップ１： ノードｉは、公開データＰを乱数として生成し、公開デ
ータＰと秘密データＳを一方向性関数演算装置の人力と
して、全部のノードで共有する秘密情報ＫＣを生成し秘
密に保持する。即ちＫＣ＝ｆ（Ｓ、Ｐ） 更にノードｉは、公開データＰを含む電文２０１をノー
ドｊ（ｉキｊ、ｊ＝ｔ、２．・・・ｎ）に送信する。

ステップ２： ノードｊｔｉ矢ｊ、ｊ＝１．ｚ、・・・ｎ）は、電文２
０１を受信すると、電文２０１から得た公開データＰ、
一方向性関数演算装置及び事前にノードｉとノードｊで
共有して秘密に保持している秘密データＳを用いて ＫＣ＝ｆ（Ｓ、Ｐ） を計算し、秘密情報ＫＣを秘密に保持する。

（手順２終り） 「発明の効果」 この発明では、簡易に可変の秘密情報（例えば暗号鍵）
の生成と共有ができ、各通信装置の正当性は秘密データ
の安全な設定により作証でき、且つ公開データを通信ご
とに変更することにより、秘密情報を通信ごとに変更で
きるので安全である。

なお従来の方法の一例であるマスタ鍵を事前に各ノード
で保持しておいてから可変の秘密情報であるデータ鍵を
生成して暗号化して配送し、これを受けたノードでその
マスタ鍵を用いて復号化してデータ鍵を得、これを共有
の鍵とする方法と比較すると、この発明方式では、公開
データはそのままの値で配送できるので、通信時には、
暗号化する演算が不要であること、及び一方向性関数演
算＠積の変更による安全性の向上が容易であるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は通信装置の一構成例を示すブロック図、第２図
は暗号装置の一構成例を示すブロック図、第３図は暗号
装置を用いた一方向性関数演算装置の一構成例を示すブ
ロック図、第４図は二つの暗号装置を用いた一方向性関
数演算装置の一構成例を示すブロック図である。 特許出願人　　日本電信電話株式会社 代　　理　　人　　　草　　　野　　　　　卓柑　１　
囲 牛　２　圓 日前雪化ｍＫ（ヌ１コ１麦号化鍵Ｋ） Ｅ前号化（又１吋隻号イと）の指示 ヤ　３　囲 治ｔ・密チー’ｌｅ　　を町１号化りｔ）学　４　図 昶・官デーＪ：Ｊｅ（鴎引ヒ諺）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の通信装置において、各通信装置が同一の秘
   密データを秘密に保持し、且つ一つの通信装置が公開デ
   ータを生成して他の通信装置に配送することにより、各
   通信装置がその同一の公開データを保持し、且つ各通信
   装置が、前記秘密データと前記公開データとから一方向
   性関数演算装置により秘密情報を生成して、その秘密情
   報を各通信装置で秘密に共有することを特徴とする可変
   の秘密情報の共有方式。