JPH09501556A - 共通暗号化手順を実施するために、2つの装置で共通キーを発生する方法、および関連する装置 - Google Patents

共通暗号化手順を実施するために、2つの装置で共通キーを発生する方法、および関連する装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、種々の組に属し、かつ共通暗号化手順を実施することを意図する2つの装置に共通のキーを生ずる装置に関するものである。本発明によれば、一方では、各装置に親キー(KC、KP)が割り当てられ、他方では子キー(KPck、KCpi)が割り当てられ、子キーは他の装置の親キーと、装置に特有の識別データとに基づいて発生され、手順が実行されると、2つの装置はその識別データ(ck、pi)を交換し、それらの識別データは、装置によって保持されている親キーの支援によって処理された時に、他の装置の子キー(KCpi、KPck)を生成する。既に保持されている子キーと、計算される子キーとによって構成されたキー対が共通キーを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 共通暗号化手順を実施するために、2つの装置で 共通キーを発生する方法、および関連する装置 本発明は、一組の第1の装置CEの中の任意の装置CEkと、一組の第2の装 置PMEの中の任意の装置PMEiとの2つの装置が共通暗号化手順を実施する ように、それらの装置に割り当てられる共通キーKを発生する方法に関するもの である。 従来の方法は、全ての第1の装置CEに共通親キーを割り当て、全ての第2の 装置PMEに、注目する第2の装置の識別データを用いて親キーを多様化するこ とによって得られた異なる子キーを割り当てることから成る。 したがって、第1の装置の安全レベルの方が第2の装置の安全レベルより高い ので、第1の装置と第2の装置の間に階層が定められる。 第1の装置CEと第2の装置PMEの間のセッション中に、第1の装置が親キ ーに基づいて第2の装置の子キーを計算するようにして、後者がその識別データ を前者へ送る。この子キーが共通キーKとなる。 この方法は、第2の装置PMEの1つで詐欺が試みられた場 合には満足できるものである。第2の装置PMEに侵入しても、詐欺師がせいぜ いただ1つの子キーを見つけることができるだけで、親キーを知ることはできな い。これが詐欺用の第2の装置PMEを作るために、親キーに適合する新しい詐 欺用子キーを詐欺師が作ることができる唯一のものである。 しかし、詐欺師が第1の装置CEの1つに侵入するものとすると、彼が親キー に接近できる危険が存在する。 本発明で解決しようとする課題は、それらの間で共通暗号化手順を持つ2つの 装置PMEとCEのうちの任意の1つの装置への侵入に対して、良好な防御を提 供する、最初に定義した種類の方法を提案することである。 そのために、本発明の方法は、第1の親キーKCを第1の装置CEのおのおの に割り当て、かつ第2の親キーKPを第2の装置PMEのおのおのに割り当てる ステップと、第2の装置PMEiに関連する第2の親キーKPとこの第1の装置 CEkに割り当てられた識別データckとに基づいて、少なくとも1つの子キー KPckを各第1の装置CEkに割り当てるステップと、第1の装置PMEiと第2 の装置CEkの間で暗号化手順が要求されるたびに、第1の装置CEkに関連する 第1 の親キーKCと第2の装置PMEiに割り当てられた識別データpiとに基づい て、少なくとも1つの子キーKCpiを各第2の装置PMEiに割り当てるステッ プと、それら2つの装置のおのおのから識別データpiとckとを他の装置へ送 るステップと、それら2つの装置のおのおのにおいて、応用可能な装置の親キー KP、KCと他の装置から受けた識別データck、piとに基づいて、子キーK PckとKCpiとを発生するステップと、それら2つの装置のおのおのにおいて、 他の装置から受けた識別データpi、ckに対応する子キーKCpiとKPckとを 選択するステップと、この手順の時に発生された子キーKPck;KCpiによって 構成される2つの子キーと選択された子キーとを組み合わせて前記共通キーKを 構成する対を形成するステップとを含む。 このようにして、驚くべきことに、極秘データ、すなわち親キーKC、KPが 、2組の装置の間に存在し得る階層レベルの違いにもかかわらず、第1の装置と 第2の装置の間に分配され、かつ問題の応用例に関連付けることができる(例と して、データベース・サーバーと、それにアクセスできるようにする端末との間 、または商人の電子式金銭登録機と顧客の電子式札入れ との間)。第1の装置と第2の装置によって保持されているキーの性質に関して は、両方の装置とも同じ安全レベルを持つ。 第1の装置または第2の装置PMEiが侵入されても、せいぜい侵入者が親キ ーの1つ、KPを作成できるようになるだけで、他方の親キー、KCは作成でき るようにはならない。この装置PMEiに存在する子キーKCpiがその特定の装 置に対して有効である限りは、侵入者はそれらの子キーを新しい侵入すべき装置 に適用するためにそれらの子キーを使用できない。それどころか、侵入者は、各 侵入装置に対して、その装置の識別データpiに適合する不可欠な子キーKCpi を作り直すことができなければならない。 本発明はこの方法に関連する装置にも関する。 本発明の更なる詳細および利点は、添付図面を参照して行う好適な、ただし限 定するものではない、実施例についての以下の説明において明らかになるであろ う。 第1図は2つのマスターキーKCMとKPM、および複数の親キーへのそれら のマスターキーの分解を示す図である。 第2図は、各親キーKPiが複数の子キーKPisjにどのようにして分解される か、およびそれら複数の子キーを電子式金 銭登録機KC4にどのようにして割り当てるかを示す図である。 第3図は、各札入れが1つの共通親キーKP19と複数の子キーKCipjとを持 つ第19ファミリーの札入れと、1つの共通親キーKC4と複数の子キーKCicj とを持つ第4グループの電子式金銭登録機を示す図である。 第4図は、ベースキーK1と多様化基準Eとに基づいて多様化したキーK1dを 作る1つの方法を示す図である。 図示の実施例は、業者の販売点端末に設けられている金銭登録機CEである第 1の装置と、銀行カード型のカードの形の持ち運びできる物体によって構成され ており、見込み客に配布される電子式札入れである第2の装置PMEの、2種類 の装置を考慮に入れている。各金銭登録機は、札入れと同様に、たとえば、フラ ンス特許第2461301号に定義されている自己プログラム可能な不揮発性メ モリなどのメモリと同じチップ上で組み合わされている、関連するマイクロプロ セッサの形の情報処理手段を含む。 第1図に示すように、2つのマスターキーKCMとKPMが定義される。それ らのキーは使用する種々のキーの階層のうちでは最高の安全レベルにある。有利 なことに、各マスターキー は二重である、いいかえると、2つの語1、2で構成され(たとえば、おのおの 64ビット)、複数の親キーを生ずる。それらの親キーも二重である。したがっ て、マスターキーKCMが金銭登録機Cに関連する4個の親キーKC1〜KC4を 生じ、マスターキーKCPが札入れPに関連する64個の親キーKP1〜KP64 を生ずる。 とくに、1つの有利な多様化原理を第4図に示す。それは「トリプルDES」 アルゴリズム(データ暗号化規格のための)として知られているものの使用に基 づいている。そのアルゴリズムにおいては、多様化データEが第1のアルゴリズ ムDESの入力変数を構成し、計算結果が第2のアルゴリズムDES-1の入力変 数を構成する。この第2のアルゴリズムは第1の逆である。計算の第2の結果が 第3のアルゴリズムDESの入力変数を構成する。この第3のアルゴリズムは第 1のアルゴリズムと同じである。アルゴリズムDESはキーK11を動作させ、ア ルゴリズムDES-1はキーK12を動作させる。有利なことにキーK11とキーK12 は1つの二重キーK1の2つの単一キーを構成する。それらは、たとえば、1つ の64ビット語で構成される。「トリプルDES」アルゴリズムの結果はキーK1d である。 このキーはキーK1と比較して多様化される。多様化された種々のキーK1dがE のおのおの異なる値に対応する。キーK1dはキーK11とキーK12と同じサイズで ある。 たとえば、第4図の方法によって、4つの親キーKC1〜KC4の序数1〜4を 多様化データEとして用い、かつマスターキーKCMをキーK1として用いて、 4つの親キーKC1〜KC4が得られる。二重キーを生成するために、計算結果を 生ずる多様化されたキーK1dを第2の計算のための多様化データEとして用いる 。これは多様化された第2のキーK2dを生成する。このようにして作られた対キ ーK1d、K2dが求められている二重キーを形成する。同様にして64個の親キー KP1〜KP64が作られる。 親キーKC1〜KC4は金銭登録機の4つの群を構成する。たとえば100,0 00個の金銭登録機を含む、所与の数の金銭登録機の全ての金銭登録機が、それ ら4つの群の間で割り当てられる。子キーを記憶するために割り当てられた各札 入れの記憶領域の大きさに群の数が直接影響するので、以降の説明を分り易くす るために、群の数は小さく選択した。種々の金銭登録機を種々の群に分類するこ とは次のようにして行うことがで きる。2進数00、01、10、11を4つの群に割り当て、一連番号の2つの 下位ビットが00であるような全ての金銭登録機が群00に割り当てられ、一連 番号の2つの下位ビットが01であるような全ての金銭登録機が群01に割り当 てられ、以下同様である。 同様にして、64個の親キーKP1〜KP64が札入れの64のファミリを構成 し、たとえば、1千万組の札入れが札入れの集団を構成して、種々のファミリに 分配される。この分配は各札入れの一連番号の6つの下位ビットを用いて行う。 そのような分類を第3図に示す。第3図で、親キーKC4によって定められて いる金銭登録機の第4番の群が4分の1の金銭登録機、すなわち、25,000 個の金銭登録機を含む。簡単にするために、ここではそれらの金銭登録機に1番 から25,000番までの番号をつける。同様にして、親キーKP19によって定 められている第19番札入れ群は、全ての札入れの1/64に対応する一部、す なわち、約150,000個の札入れを含む。簡単にするために、ここでは1か ら150,000番までの番号をつける。 親キーから子キーをどのようにして作るかを第2図を参照し て説明する。たとえば、種々の金銭登録機の全ての一連番号を多様化データEと して用いて、親キーKP1を100000個の子キーKP1c1〜KP1c100,000に 多様化する。従来は、そのような一連番号は4つから5つまでの8ビット・バイ トを占める。親キーKP2〜KP64を、各金銭登録機の一連番号に基づいて、同 様に多様化する。多様化のために、「トリプルDES」アルゴリズムに基づいた 第4図の方法を用いるのが有利である。第4図ではキーK11とK12は、各親キー KPiを構成する2個の単一キーにそれぞれ対応する。 親キーKC1〜KC4の多様化を同様の方法で行って、子キーKC1p1〜KC1p1 0,000,000 ないしKC4p1〜KC4p10,000,000を生成する。 次に、各金銭登録機および各札入れに、ユニークなセットのキーを割り当てる ことによって、各金銭登録機および各札入れをどのようにして個別化するかを説 明する。たとえば、第4番の金銭登録機群(第3図)に属する第k番の金銭登録 機が、その群の親キーである1つの親キーKC4を初めに含む。次に、それは6 4個の子キーKP1ck〜KP64ckを含む。この子キーセットは第2図に示すよう にして構成されている。札入れファ ミリに関連する64個の親キーKP1〜KP64から生ずる64の子キーセットの おのおのにおいて、記号ckが下に付けられている子キーのみが選択される。し たがって、第k番の金銭登録機が全部で65個のキーセットを有する。それらの キーの1つが二重親キーであり、他のキーが単一の子キーである。第3図は同じ 群の第1番から25000番までの金銭登録機に対するキーセットの内容を示す 。 この操作を同様のやり方で継続して各札入れの一組のキーを構成する。たとえ ば、i番の札入れは親キーKP19と4個の子キーKC1pi〜KC4piを含む。 第i番の札入れのキーセットの内容と第k番の金銭登録機を比較することによ って、単一の親キーKP19とKC4だけをそれぞれ含むことをまず観察する。各 親キーは問題の装置、すなわち、札入れPと金銭登録機Cの種類に関連する。し たがって、同じキーセット中に親キーKPiと親キーKCkを、いいかえるとマス ターキーKPMから直接得るキーと、マスターキーKCMから直接得るキーを見 つけない。 他方、第1の種類の装置のキーの各セットは、第2の種類の装置の同じ親キー 内から全て生ずる子キーを含み、各子キーご とに親キーは異なる。したがって、第i番の札入れは、金銭登録機に関連する親 キーKC1〜KC4から来る4個の子キーKC1pi〜KC4piを含み、かつ同様にし て第k番の金銭登録機が64個の子キーKP1ck〜KP64ckを含む。 次に、それら種々のキーの使用方法を、電子式札入れの特定の用途に関連して 説明する。そのような用途においては、トランザクションの取扱いは、札入れか らある金額を引出し、関連の業者の金銭登録機に同額を振込むことより成る。安 全の理由から、札入れを発行した機構に損害を与える電子マネーの不法な創造を 阻止するように、札入れの引出しの終了後まで金銭登録機への振込みは行うこと ができない。 そのために、所与の金銭登録機による各トランザクションの時に振込み保証書 を発生するように各札入れが配置される。保証書はメッセージMの署名Sである 。それは問題のトランザクションに関連する情報(顧客の識別、日付、金額等) で構成される。メッセージの署名は、メッセージとキーKを入力データとして用 いて、所定のアルゴリズムFによって行う計算の結果である。金銭登録機につい ては、それは札入れによって送られた署名Sが真性であることを確認する。アル ゴリズムFが対称 的な種類のものであるとすると、この確認は同じキーKを要求する。署名が確認 されたならば、金銭登録機はトランザクションに対応する振込みを記録できる。 極めて有利な方法で、キーKは2個の子キーから計算される。それらの子キー の1つ、KC4piは関連の第k番の金銭登録機の同じ親キーKC4から得られ、含 まれている札入れの数で多様化され、他方、KP19ckは第i番の親キーKP19か ら得られ、金銭登録機の数kで多様化される。たとえば、第4図を参照して、2 個の子キーKC4piとKP19ckが2個のキーK11とK12を構成し、対(金銭登録 機と札入れ)の関数であって、セッションごとに常に異なる乱数が多様化データ Eを構成する。したがって、その後で計算結果K1dによって単一セッションキー Ksが構成される。この計算は金銭登録機と札入れにおいて同時に行われる。二 重セッションキーを希望したとすると、たとえば、第4図の計算を再び行うこと ができる。この時は、既に計算した単一セッションキーKsを多様化データEと して用いる。 次に、子キーKC4piとKP19ckを第k番の金銭登録機と第i番の札入れで使 用できるようにする方法について説明する。 トランザクションの場合には、第k番の金銭登録機と第i番の札入れが、それぞ れの一連番号pi、ckを交換することによって、相互に自分で識別する。その 後で、その親キーKP19とその一連番号ckを用いて、札入れは上記手順(第3 図の対応する矢印参照)によって子キーKP19ckを計算する。同様にして、その 親キーKC4と一連番号piを用いて、金銭登録機は子キーKC4piを計算する。 また、金銭登録機の一連番号ckの下位2ビットからの第1番の札入れは、金銭 登録機が属している第4群を計算し、その群に関連する子キーKC4piをそのメ モリで探す。第k番の金銭登録機は同じようにして動作してその子キーKP19ck を選択する。その後で札入れと金銭登録機はセッションキーKsを計算する。お のおの共通の対KP19ck、KC4piからのものである。 侵入者が第i番の札入れを入手し、それからキーのセットを取り出そうと試み たとすると、かれは自由に親キーKP19を使用できる。その親キーによって、第 k番のどの金銭登録機に彼がアクセスすることを求めているかには無関係に、彼 は子キーKP19ckを発生できることを許される。 しかし、子キーKC1pi〜KC4piのセットを詐欺で得た1 組の札入れに入れるためにそのセットを再び使用することはできない。というの は、それらのキーは実際に第i番の札入れに特有のものだからである。彼は、新 しい札入れ識別番号pjに適合する新しい子キーKC1pj〜KC4pjを作ることが できなければならない。そのために、彼は、親キーKC1〜KC4をそれから取り 出すために種々の金銭登録機に侵入しなければならない。 有利さがやや劣る本発明の実施例においては、札入れの単一のファミリ及び/ 又は単一の金銭登録機群だけが定められる。その場合には、各札入れ及び/又は 各金銭登録機だけがファミリまたは群のユニークな親キーと、他の親キーから得 た単一の子キーとを含む。 本発明の別の変更例では、札入れおよび金銭登録機の親キーの全てを発生する ために単一のマスターキーを用いる。この場合には、親キーが札入れと金銭登録 機ごとに全く異なることが保証される。たとえば、札入れの親キーを発生するた めに札入れの下位6ビットを使用でき、かつ金銭登録機の親キーを発生するため に金銭登録機の下位2ビットを使用できる。選択されたビットは多様性データE に同じ階層を持つ。 本発明の別の変更例では、札入れと金銭登録機によって選択された2個の子キ ーKC4piとKP19ckからセッションキーKsは選択されず、その代わりに、共 通暗号化手順のためにこの子キー対を直接用いる。 本発明の別の変更例では、任意の装置(札入れまたは金銭登録機)の識別規準 が、その装置に特有の数ではなくて、それが属するファミリまたは群の序数によ って構成される。 本発明は、商品またはサービスを提供するため、データベースをアクセスする ため、またはデータの専用交換または公衆交換のための任意のシステム中の全て のレベルに応用できる。本発明は、システムの最高機関と、それと直接に協働す る全ての装置との間の対話や、中間レベルの2組の装置の間の対話、または最低 レベルにおいて最後の対話者との対話を管理するために等しく十分に機能する。 本発明は、機密データの伝送を保護するため、トランザクション証明またはメ ッセージ署名を発生するため、等のために暗号化することによって、共通キーを 保持するために相互に対話する2つの装置を要する任意の手順に応用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アザール,ミシエル フランス国、エフー―78124・マレイル― スユール―モルドル、リユ・デ・アリア ス、27

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.第1の装置(CE)と第2の装置(PME)が共通キーを実現するように、 一組の第1の装置(CE)のうちの任意の装置(CEk)と一組の第2の装置( PME)のうちの任意の装置(PMEi)とに割り当てられる共通キー(K)を 発生する方法であって、 −第1の親キー(KC)を前記第1の装置(CE)のおのおのに割り当て、か つ第2の親キー(KP)を前記第2の装置(PME)のおのおのに割り当てるス テップと、 −第2の装置(PMEi)に関連する第2の親キー(KP)と第1の装置(C Ek)に割り当てられた識別データ(ck)とに基づいて、少なくとも1つの子 キー(KPck)を各第1の装置(CEk)に割り当てるステップと、 第1の装置(PMEi)と第2の装置(CEk)の間で暗号化手順が求められる たびに、第1の装置(CEk)に関連する第1の親キー(KC)と第2の装置( PMEi)に割り当てられた識別データ(pi)とに基づいて、少なくとも1つ の子キー(KCpi)を各第2の装置(PMEi)に割り当てるステッ プと、 −それら2つの装置のおのおのから識別データ(pi)と(ck)を他の装置 へ送るステップと、 −それら2つの装置のおのおのにおいて、使用可能な装置の親キー(KP、K C)および他の装置から受けた識別データ(ck、pi)に基づいて、子キー( KPck、KCpi)を発生するステップと、 −それら2つの装置のおのおのにおいて、他の装置から受けた識別データ(p i、ck)に対応する子キー(KCpi、KPck)を選択するステップと、 −この手順の時に発生された子キー(KPck;KCpi)によって構成されてい る2つの子キーと選択された子キーとを組み合わせて前記共通キー(K)を構成 する対を形成するステップと、 を有することを特徴とする共通キーを発生する方法。 2.第1の装置(CE)の複数の群(1〜4)と、第2の装置(PME)の複数 のファミリ(1〜64)とを構成するステップと、 −各群または各ファミリに異なる親キー(KCg;KPf) を割り当てるステップと、 −第2の装置に関連する親キー(KPf)と、その識別キー(ck)とに基づ いて、各第1の装置(CEk)内に複数の子キー(KPgck)を構成するステップ と、 −第1の装置に関連する親キー(KCg)と、その識別キー(pi)とに基づ いて、各第2の装置(PMEi)内に複数の子キー(KCgpi)を構成するステッ プと、 −第1の装置と第2の装置において、および保持されている子キー(KPfck ;KCgpi)の組の間で、他の装置によって保持されている親キーに対応する親 キー(KP19;KC4)を有するもの(KP19ck;KC4pi)を選択するステップ と を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の方法。 3.異なる識別データを一組の装置の各装置に割り当てるステップを更に含むこ とを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の方法。 4.2つのそれぞれ異なるキー(KCM、KPM)に基づいて第1の親キー(K Cg)と第2の親キー(KPf)を生成するステップを更に含むことを特徴とする 、請求の範囲第1項に記 載の方法。 5.前記種々のキーを生成するために、応用できるものとして、マスターキーま たは複製親キー、または前記共通の子キー対を含む2つのキー(K11、K12)を 実施するアルゴリズムを使用するステップを更に含むことを特徴とする、請求の 範囲第1項に記載の方法。 6.一組の第1の装置(CE)と、一組の第2の装置(PME)とを含み、任意 の第1の装置と任意の第2の装置とに共通のセッションキー(Ks)によって共 通暗号化手順を実施することにより、任意の第1の装置が任意の第2の装置とト ランザクションまたはサービスを交換するように構成される、トランザクション を管理し、またはサービスを提供する装置であって、 −前記各装置(CE、PME)は、第1の装置(CE)に関して第1の親キー (KC)を記録し、かつ第2の装置(PME)に関して第2の親キー(KP)を 記録するメモリを含み、 −各第1の装置(CEk)のメモリが、第2の装置(PMEi)に関連する第2 の親キー(KP)と、該第1の装置(CEk)に割り当てられている識別データ (ck)とに基づいて構成される少なくとも1つの子キー(KPck)を更に含 み、 −各第2の装置(PMEi)のメモリが、第1の装置(CEk)に関連する第1 の親キー(KC)と、該第2の装置(PMEi)に割り当てられている識別デー タ(pi)とに基づいて構成される少なくとも1つの子キー(KCpi)を更に含 み、 −各装置(CEk、PMEi)が、その識別データ(pi、ck)を、共通暗号 化手順を実施する任意の装置と交換する手段と、子キー(KPck、KCpi)の親 キー(KP、KC)および他の装置から受けた識別データに基づいて子キー(K Pck、KCpi)を作成して、そのメモリ内から、他の装置から受けた識別データ (pi、ck)に対応する子キー(KPck)を選択し、かつ、この手順の時に発 生された(KPck、KCpi)によって構成された2つの子キーを組み合わせて、 前記共通キー(K)を構成する対を形成する手段とを含むことを特徴とする装置 。 7.各第1の装置(CE)が、販売点端末に設けられている電子式金銭登録機で あり、各第2の装置(PME)が持ち運びできる物体によって構成されており、 見込み客に配布される電子 式札入れであり、該札入れは、注目のトランザクションまたはサービスを特徴付 けるデータに基づいて、前記共通キー(K)をそのキーとして用いる所定のアル ゴリズムによって支払証明を計算するように構成され、該証明は電子式金銭登録 機へ送られ、電子式金銭登録機が前記共通キー(K)をそのキーとして用いる所 定のアルゴリズムによって証明が真性なものであることを確認することを特徴と する、請求の範囲第6項に記載の装置。
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