JPH10164048A - 大規模サービスにおける秘密保全通信方法、ならびにそのための加入者施設およびサーバ - Google Patents

大規模サービスにおける秘密保全通信方法、ならびにそのための加入者施設およびサーバ

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JPH10164048A
JPH10164048A JP9324834A JP32483497A JPH10164048A JP H10164048 A JPH10164048 A JP H10164048A JP 9324834 A JP9324834 A JP 9324834A JP 32483497 A JP32483497 A JP 32483497A JP H10164048 A JPH10164048 A JP H10164048A
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JP9324834A
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Gert Dr Bostelmann
ゲルト・ボステルマン
Rolf Stiefel
ロルフ・シユテイーフエル
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Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0819—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s)
    • H04L9/0825—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) using asymmetric-key encryption or public key infrastructure [PKI], e.g. key signature or public key certificates

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  • Computer Security & Cryptography (AREA)
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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大規模サービスにおいて、複雑なキー管理を
必要とすることなく、メッセージを安全に交換する方法
を提供する。 【解決手段】 センター（Ｚ）が公開キー（ＰＵ）と秘
密キー（ＰＲ）とからなるキー対を有しており、公開キ
ー（ＰＵ）がすべての加入者に知られており、秘密キー
（ＰＲ）はセンターのみに知られている。二つのキー
（ＰＵ、ＰＲ）のうち一つだけを平文データに適用する
ことにより、これらのデータが暗号化され、他方のキー
（ＰＲ、ＰＵ）をその後に適用することのみにより、暗
号化されたデータが解読される。各加入者（Ｓｉ）につ
いて、公開キー（ＰＵ）とパーソナルキー（ＫＳｉ）と
を決定し、該加入者のキー（ＫＳｉ）を公開キー（Ｐ
Ｕ）を使用して暗号化し、暗号化された加入者のキーを
センターへ伝送し、データの秘密保全伝送に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項１の前提項に
示す大規模サービスにおける秘密保全通信方法、請求項
１１の前提項に示すそのための加入者施設、および請求
項１２の前提項に示す大規模サービスにおいて秘密保全
通信方法を実行するためのセンターに関する。
【０００２】
【従来の技術】以下において、大規模サービスとは、各
プロバイダが多数の加入者と対話を行うサービスを指す
ものとする。このタイプのサービスの例としては、宝く
じ代行機関や銀行がある。一方において、電子データの
交換の秘密保全をきわめて高いものとし、また他方にお
いて、プロバイダとそれまで接触のなかった加入者にサ
ービスを提供し得ることが必須である。
【０００３】情報や個人のデータを安全に伝送するため
のいくつかの暗号化方法が知られている。ほとんどの場
合、キーを一つだけ有する対称方法が使用される。これ
らの方法は反転することができ、また迅速に、しかも大
きな技術的困難なしに一般に実施することのできるマッ
ピング手順である。今日の自動化されたアプリケーショ
ン、特に電子アプリケーションは主としてアルゴリズム
を使用しているが従来は、主に割振りテーブルが使用さ
れていた。通常は二人の加入者からなるユーザのグルー
プはそれぞれのキーを使って作業を行う。このグループ
はそれ故、外部に対して秘密が保全されているが、内部
では保全されていない。これらの加入者の各々はいくつ
かのこのようなグループに属することが可能であり、し
たがって、これらのグループの各々に対して秘密にして
おく必要のあるキーを有している。暗号化の方法を選択
する際には、不正な暗号解読に対するセキュリティレベ
ル、ならびに該方法を実行するのに伴う、時間および技
術的複雑さの観点からの経費が共に増加するのみか又は
減少するのみかを考慮する必要がある。本発明は上記タ
イプの対称方法による暗号化に基づいている。
【０００４】最近では、二つのキーを使用し、該二つの
キーのうち一方の平文データへの適用により、データを
暗号化し、他方のキーのその後の適用のみにより暗号化
されたデータを解読するように機能する非対称方法も知
られるようになってきた。二つのキーのうち一方が秘密
であれば十分である。二つのキーをそれぞれ公開キーお
よび秘密キーと呼ぶ。さらに、各ユーザが単一のパーソ
ナルキー、より正確にはユーザのパーソナルキー対を有
していれば十分である。このようなキー対を有している
ユーザは、同様のキー対を有している他のユーザと安全
にデータを交換することができる。所有者がその時点で
保持しているキー対のキーの一方のみを、いわゆる「秘
密キー」として秘密にしておかなければならない。公開
キーと呼ばれる他方のキーは、アクセス可能であり、自
由にアクセスできる必要がある。所有者だけが解読でき
るキーの所有者に暗号化されたメッセージを伝送するた
めに、誰でも公開キーを使用することができる。このタ
イプのキーは十分な長さを有していれば、実際上、無許
可の人間は解読することができないが、使用するのが困
難になる。逆方向に使用することで署名機能が提供され
ることに留意されたい。この場合、キー対の所有者は署
名すべきメッセージをこの秘密キーを使用して符号化す
る。メッセージは誰でも解読することはできるが、メッ
セージはこれにより、秘密キーの所有者から発信された
ものであることが保証されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】個々のキーは予め取り
決めておく必要があるので、対称法は大規模なサービス
でメッセージを交換するのに適したものではない。全員
が非対称暗号化法用のキー対を持っていなければキーは
非対称暗号化法には適さない。
【０００６】本発明の目的は大規模サービスにおけるメ
ッセージを安全に交換する方法、ならびに複雑なキー管
理を必要とすることなく高度なセキュリティを確保す
る、該方法のための施設を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１に記
載の方法、請求項１１に記載の加入者施設、および請求
項１２に記載のセンターを用いて、本発明によって解決
される。
【０００８】本発明の基本的な概念は、対称法および非
対称法の適切な組合せに基づくものであり、同時に大規
模サービスに特有の特徴を念頭に置いたものである。通
信時に、一人の加入者のみが非対称法のキーを常に有し
ていれば十分であり、このキーが、対称法による通信の
ためのキーを安全な態様で確保するために使用される。
大規模サービスのプロバイダが非対称法のキー対を所有
しているのであれば、通信時の二人の関与者の一方がこ
のようなキー対を常に有しているということが保証され
る。これは、同種の加入者には当てはまらない。この場
合には、非対称法用のパーソナルキー対を所有していな
い者全てが任意の選択された他の加入者を呼び出せるわ
けではなく、また他の加入者がそのようなキー対を有し
ていることを確認できるわけでもない。
【０００９】本発明の他の実施の形態は従属請求項およ
び以下の説明に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明を添付図面を参照して、以
下に説明する。
【００１１】まず、図１を参照すると、典型的な処理の
流れが示されている。複数の加入者のうち任意の加入者
ＳｉがセンターＺからセンターＺの公開キーＰＵを受信
するために、センターＺとの接続を確立する。対称法用
に設計されているキーＫＳｉとともに、その加入者Ｓｉ
のキーＫＳｉはこの場合、加入者とセンターの間の通信
に使用される。キーＫＳｉは一方では、伝送すべきテキ
ストＴｉまたはその他のデータを暗号化する（ｆ（Ｔ
ｉ，ＫＳｉ））ために使用される。他方では、このキー
自体がセンターＺの公開キーＰＵによって暗号化される
（ｇ（ＫＳｉ，ＰＵ））。次に、両方の部分が、センタ
ーへ伝送される（Ｃ＝ｆ＋ｇ）。センターＺにおいて、
キーＫＳｉは秘密キーＰＲの助けを借りて解読され、次
に、解読されたＫＳｉを使用して、伝送されたテキスト
Ｔｉを解読する。解読されたキーＫＳｉがこの加入者と
センターとの間の以降の通信のためのセッションキーと
して使用される。
【００１２】本発明において、すべての情報が暗号化さ
れているか、あるいはその一部だけが暗号化されている
か、両側が暗号化を使用しているか否か、加入者Ｓｉが
すでにキーＰＵを所有しているのか、あるいは、この例
で説明するように、キーＰＵを接続の設定後あるいは設
定中のみに受信するのか、キーＫＳｉが内蔵のキー生成
器によって常に新しいものとして、好ましくは常に異な
るものとして生成されるのか否か、あるいはキーがメモ
リから呼び出されるものか否か識別機構、認証あるいは
電子署名などの付加的なセキュリティ機能が暗号化プロ
セスに組み込まれているか否かは重要なことではない。
【００１３】図１に示した例において、受信確認Ａがセ
ンターＺから返される。このようにして、たとえば、命
令の実行およびその内容を確認することができる。この
タイプの命令には数字の組合せを選択することによる、
福引への参加がある。この例において、受信確認は受信
した電子くじで構成されることとなる。
【００１４】確認のために、確認すべきテキストＴｉと
ともに返送される日時スタンプＳＴｉを使用することが
できる。確認すべきデータに固有の特性変数を導き出
し、特性変数だけを返送することも知られている。本例
においては、特性変数は本発明の方法によって取り決め
られているキーＫＳｉによってさらに暗号化される。
【００１５】本例において、特性変数は、最初に導かれ
たものであるか、キーＫＳｉによって暗号化されたもの
であるかのいずれかであるが、これはセンターの秘密キ
ーＰＲによってさらに暗号化される。即ち、受信確認は
次のような形態となる。
【００１６】Ａ＝ｈ（Ｔｉ＋ＳＴｉ，ＫＳｉ，ＰＲ） 上述したように、秘密キーＰＲによる暗号化は受信を確
認するための電子署名と等価である。
【００１７】次に、本発明の必要な施設を図２を参照し
て説明する。
【００１８】図２は加入者施設ＳｉとネットワークＮを
介して該施設に接続されたセンターＺを示す。加入者側
において、加入者施設Ｓｉは制御装置ＣｔｒｌＳと、通
信装置ＣＭＳと、対称暗号化用の暗号化施設ＫＳｉＳ
と、非対称暗号化用の暗号化施設ＵＰＵとで構成されて
いる。ネットワークＮはここでは、分岐として単純な形
態で描かれている。プロバイダ側において、センターＺ
は制御装置ＣｔｒｌＺと、対称暗号化用の暗号化施設Ｋ
ＳｉＺと、非対称暗号化用の暗号化施設ＵＰＲとで構成
されている。
【００１９】加入者施設ＳｉとセンターＺとはほとんど
同じ構成を有する。主な相違は加入者側とプロバイダ側
の各制御装置ＣｔｒｌＳとＣｔｒｌＺがそれぞれ、図１
に示したプロセスの流れに従い、異なる機能を実行又は
開始しなければならないことである。さらに、有利に
は、加入者側およびプロバイダ側の対応する施設が、プ
ロバイダ側の施設が時分割多重化モードで数人の加入者
とインタフェースするようになされているという点で、
互いに区別される。
【００２０】制御装置ＣｔｒｌＳおよびＣｔｒｌＺの構
成は、図１を参照して説明したプロセスの流れによって
決定される。通信装置ＣＭＳおよびＣＭＺ、ならびに暗
号化施設ＫＳｉＳ、ＫＳｉＺ、ＵＰＵおよびＵＰＲはそ
れぞれ、当業者に知られている従来の通信装置および暗
号化施設と同様に構成される。
【００２１】上述の方法は、キーを再使用することを必
要としないため、進行中の関係が加入者とセンターの間
にすでに存在しており、キーを前もって確立できる場合
にも有利である。本発明は、たとえば、個人の口座残高
を銀行から検索する場合に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による処理の流れの例を示す図である。
【図２】本発明による加入者施設および本発明によるセ
ンターを備えたシステムを示す図である。
【符号の説明】
Ａ 受信確認 ＫＳｉ 加入者Ｓｉのキー ＰＲ 秘密キー ＰＵ センターＺの公開キー Ｓｉ 加入者 ＳＴｉ 日時スタンプ Ｔｉ 伝送すべきテキスト Ｚ センター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロルフ・シユテイーフエル ドイツ国、70839・ゲルリンゲン、ベズレ ル・シユトラーセ・17

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対称プロセスのキー（ＫＳｉ）を使用す
    る、大規模サービスの加入者の加入者施設（Ｓｉ）とセ
    ンター（Ｚ）との間の大規模サービスにおける秘密保全
    通信方法であって、該キーが加入者とセンターのみに知
    られており、該キーが平文データの暗号化と、暗号化デ
    ータの解読の両方に使用可能であり、該キーが加入者に
    よって指定される秘密保全通信方法において、センター
    （Ｚ）が公開キー（ＰＵ）と秘密キー（ＰＲ）とからな
    るキー対を有しており、公開キー（ＰＵ）がすべての加
    入者に知られており、秘密キー（ＰＲ）はセンターのみ
    に知られ、二つのキー（ＰＵ、ＰＲ）のうち一つだけを
    平文データに適用することにより、これらのデータが暗
    号化され、他方のキー（ＰＲ、ＰＵ）をその後に適用す
    ることのみにより、暗号化されたデータが解読され、暗
    号化されたデータをセンターと交換することを希望する
    各加入者のために、まずセンターの前記キー対の公開キ
    ー（ＰＵ）とパーソナルキー（ＫＳｉ）とを決定し、該
    加入者のキー（ＫＳｉ）をセンターの前記キー対の公開
    キー（ＰＵ）を使用して暗号化し、このようにして暗号
    化された加入者のキーをセンターへ伝送し、データの秘
    密保全伝送に使用することを特徴とする秘密保全通信方
    法。
  2. 【請求項２】 加入者が、センターのキー対の公開キー
    （ＰＵ）をセンターに問い合わせることによって決定す
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 パーソナルキー（ＫＳｉ）が内蔵のキー
    生成器を活動化することによって決定されることを特徴
    とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 必要なキーのうちの一つが内蔵のメモリ
    を参照することによって決定されることを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 識別、認証および電子署名の方法と組み
    合わされていることを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 センターがメッセージの内容、時刻およ
    び実際の受信を認証するために加入者に確認を戻すこと
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 センターが日時スタンプ（ＳＴｉ）をメ
    ッセージに付加し、加入者のキー（ＫＳｉ）によって暗
    号化されたメッセージを加入者へ戻すことを特徴とする
    請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 センターがメッセージ、日付および時間
    から固有値を導き出し、該固有値を暗号化した形式で加
    入者へ戻すことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 用いられるキーが加入者のキー（ＫＳ
    ｉ）であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 用いられるキーがセンターのキー対の
    秘密キー（ＰＲ）であることを特徴とする請求項８に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 キー（ＫＳｉ）を使用する、大規模サ
    ービスの加入者の加入者施設（Ｓｉ）とセンター（Ｚ）
    との間の大規模サービスにおける秘密保全通信方法を実
    行するための加入者施設（Ｓｉ）であって、該キーが加
    入者とセンターのみに知られ、該キーが平文データの暗
    号化と、暗号化データの解読の両方に使用可能であり、
    該キーが加入者によって指定され、データをセンターと
    交換する手段と、平文データを該キーによって暗号化す
    る手段と、暗号化されたデータを該キーによって解読す
    る手段とを備える加入者施設（Ｓｉ）において、秘密キ
    ー（ＰＲ）とともにセンターのキー対を形成する公開キ
    ー（ＰＵ）を取り扱う手段を有し、公開キー（ＰＵ）が
    各加入者に知られており、秘密キー（ＰＲ）がセンター
    のみに知られ、該二つのキー（ＰＵ、ＰＲ）のうち一つ
    だけを平文データに適用することにより、これらのデー
    タが暗号化され、他方のキー（ＰＲ、ＰＵ）をその後に
    適用することのみにより、暗号化されたデータが解読さ
    れ、更に、前記センターのキー対の公開キー（ＰＵ）と
    パーソナルキー（ＫＳｉ）とを決定する手段と、該加入
    者のキー（ＫＳｉ）を前記センターのキー対の公開キー
    （ＰＵ）を使用して暗号化し、このようにして暗号化さ
    れた加入者のキーをセンターへ伝送する手段とを有する
    ことを特徴とする加入者施設。
  12. 【請求項１２】 キー（ＫＳｉ）を使用する大規模サー
    ビスの加入者の加入者施設（Ｓｉ）とセンター（Ｚ）と
    の間の大規模サービスにおける秘密保全通信方法を実行
    するためのセンター（Ｚ）であって、該キーが加入者と
    センターのみに知られ、該キーが平文データの暗号化
    と、暗号化データの解読の両方に使用可能であり、該キ
    ーが加入者によって指定されるセンター（Ｚ）におい
    て、センター（Ｚ）が公開キー（ＰＵ）と秘密キー（Ｐ
    Ｒ）とからなるキー対を有しており、公開キー（ＰＵ）
    がすべての加入者に知られており、秘密キー（ＰＲ）が
    センターのみに知られ、該二つのキー（ＰＵ、ＰＲ）の
    うち一つだけを平文データに適用することにより、これ
    らのデータが暗号化され、他方のキー（ＰＲ、ＰＵ）を
    その後に適用することのみにより、暗号化されたデータ
    が解読され、更に、センターの前記キー対の秘密キー
    （ＰＲ）を用いてセンターの前記キー対の公開キー（Ｐ
    Ｕ）によって暗号化された加入者のキー（ＫＳｉ）を解
    読する手段と、その後に前記加入者のキーを使用するこ
    とによって暗号化された形態で該加入者とデータを交換
    する手段とを有することを特徴とするセンター。
JP9324834A 1996-11-26 1997-11-26 大規模サービスにおける秘密保全通信方法、ならびにそのための加入者施設およびサーバ Pending JPH10164048A (ja)

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