JPH1020779A - 公開鍵暗号方式における鍵変更方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】公開鍵暗号方式の鍵変更後に、過去の鍵で暗号
化したデータや電子署名したデータを円滑に復号し、送
信者認証することができ、鍵の変更を不都合なく行う。 【解決手段】過去の秘密鍵を保持するテーブル２０１、
過去の公開鍵を保持するテーブル２１１、および鍵変更
以前の送信先データを保持するテーブル２２１を備え、
鍵変更以前にデータを送信した実績のある送信先に旧公
開鍵を送信し、それら送信先で秘密鍵および公開鍵の変
更以前のデータを復号し、署名確認を行う。また、受信
側の復号処理では、受信済みデータが現秘密鍵で復号可
能であるか否かを判定し、不可能のとき旧秘密鍵を秘密
鍵テーブル２０１を検索することにより、検索された旧
秘密鍵でデータ復号を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータシス
テム間の公開鍵暗号方式による暗号データ通信を行う場
合の暗号化鍵の変更方法に関し、特に広域ネットワーク
環境下における不特定多数との間の暗号通信時におい
て、データの暗号化と送信者の認証に好適な公開鍵暗号
方式における鍵変更方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、通信内容を保護するための暗
号方式としては、『秘密鍵方式』と『公開鍵方式』とが
ある。このうち『秘密鍵方式』は、送信者と受信者が通
信内容を暗号化あるいは解読するために、同一の暗号鍵
情報を保有する方法であって、暗号化および復号するた
めの情報は当事者間しか知らされていないために、情報
の秘匿性は高いが、その反面、不特定多数を対象として
通信する場合（放送や同報通信）には不向きである。こ
れに対して、『公開鍵方式』は、不特定多数の相手に通
信を行う場合に向いており、例えばインターネット上で
の商取引を支える技術として注目されている。公開鍵方
式では、暗号化された通信内容を解読するための復号情
報のみを秘密鍵として非公開とし、暗号化するための暗
号化情報は公開鍵として公開される。なお、秘密鍵方
式、公開鍵方式の従来文献としては、例えば『暗号化電
子メールＰＥＭの実装と例題』情報処理学会第４６回全
国大会（菊地、森下著）、および『暗号メールの仕組み
とＦＪＰＥＭの公開実験』平成６年５月３１日（黒田、
菊地、山口著）等がある。

【０００３】図９は、公開鍵方式の一般的な暗号化およ
び復号方法を示す説明図である。図９において、送信者
Ａは受信者Ｂが公開したＢ公開鍵を用いて平文を暗号化
し、暗号文を作成して受信者Ｂに送信する。一方、受信
者Ｂは、自身のみが保有しているＢ秘密鍵を用いて受信
した暗号文を復号して、元の平文に戻す。図１０は、公
開鍵方式をコンピュータネットワークシステムで使用す
る場合の構成図である。ここでは、公開鍵方式をインタ
ーネットに代表されるコンピュータネットワークシステ
ムで使用する場合を示している。図１０に示すように、
暗号化するための公開鍵はサーバコンピュータに登録さ
れており、誰からも参照、利用が可能である。一方、受
信暗号文を復号するための秘密鍵は、各コンピュータで
秘密に保持、管理されている。また、公開鍵暗号方式
は、送信側の認証にも好適な暗号方法である。すなわ
ち、送信側は自身の秘密鍵で認証メッセージを暗号化し
て、これを受信側に送信することにより、受信側は送信
側の公開鍵で受信した認証メッセージを復号し、認証を
行う。この場合、あるコンピュータシステムにおける秘
密鍵および公開鍵は、数学的に対をなすものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、秘密鍵
および公開鍵の各暗号方式には、次のような問題点があ
る。先ず、公開鍵暗号方式では、秘密鍵が各々のコンピ
ュータシステムで秘密に保持されることを前提にしてい
るため、仮にこの前提が崩壊した場合には、送信側が受
信側の公開鍵で暗号化した暗号文は、受信側の秘密鍵を
保持する全ての者に復号可能となってしまうという問題
がある。また、送信側が自身の秘密鍵で認証メッセージ
を暗号化して、これを受信側に送信し、受信側は送信側
の公開鍵で認証メッセージの復号が可能であったとして
も、送信側の証明とはなり得ないという問題もある。こ
のような場合、当該コンピュータシステムの秘密鍵およ
び公開鍵を変更する方法が必要となる。従来は、上述の
ような問題点があるため、広域ネットワーク環境下にお
ける不特定多数の暗号通信に公開鍵暗号方式を用いる場
合、迅速に鍵を変更することは不可能であった。一般
に、１対多数の暗号通信の場合には、事実上１対１の暗
号通信と同等であるので、事前にコンピュータシステム
間で同期をとることは容易であり、従って迅速に鍵を変
更することは容易に考えられる。しかしながら、広域ネ
ットワーク環境下では、不特定多数のコンピュータシス
テム間での秘密鍵および公開鍵の変更および更新の同期
をとることは極めて困難であるため、安易に鍵を変更す
ることができない。また、ある１時点を境に鍵を変更し
た場合には、その１時点以前に受信した暗号文は新規秘
密鍵では復号することができず、また１時点以前に受信
した認証メッセージは新規公開鍵では認証不可能となる
等の問題が生じる。そこで、本発明の目的は、これら従
来の課題を解決し、過去の鍵で暗号化したデータおよび
電子署名したデータを、鍵変更後に円滑に復号化および
送信者認証を行い、迅速に公開鍵および秘密鍵の変更が
可能であり、かつ鍵の変更を不都合なく行うことが可能
な公開鍵暗号方式における鍵変更方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の公開鍵暗号方式における鍵変更方法では、
各コンピュータシステムに、過去の秘密鍵とその属性を
保持するテーブル（秘密鍵テーブル）と、過去の公開鍵
とその属性を保持するテーブル（公開鍵テーブル）と、
鍵変更最終時点以前の送信実績とその属性に関するデー
タを保持するテーブル（送信実績テーブル）とを備え、
暗号鍵を変更した時点で、送信側コンピュータシステム
から送信実績テーブルを基に鍵変更最終時点以前の既送
信先に旧公開鍵を送信し、受信側コンピュータシステム
は、受信した旧公開鍵の属性により、その旧公開鍵の要
または不要の判定を行い、旧公開鍵の蓄積または破棄を
確定し、蓄積する場合には、旧公開鍵とその属性を保持
するテーブル（公開鍵テーブル）に格納する。そして、
格納された公開鍵に対応する旧秘密鍵を秘密鍵テーブル
から検索することにより、検索された旧秘密鍵でデータ
を復号することができる。旧公開鍵の要、不要の判定に
は、上記公開鍵テーブルが参照される。これにより、秘
密鍵および公開鍵を変更する以前のデータを復号化およ
び署名確認することが可能となる。さらに、ローカルに
公開鍵を保持している場合にも、その変更のタイミング
を自動的に通知することが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
より詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す
公開鍵暗号方式を適用するコンピュータシステムの全体
構成図である。図１において、１０１はデータを送信す
る送信側コンピュータＡ、１１１はデータを受信する受
信側コンピュータＢである。また、１０２，１１２は後
述（図２参照）するようなシステムで利用する各テーブ
ルを格納した鍵管理ファイル、１０３，１１３は他のコ
ンピュータシステムから受信したデータを格納するデー
タ格納ファイル、１０４，１１４はコンピュータＡまた
はＢで動作する暗号化プログラム、１０５，１１５は鍵
管理ファイル１０２，１１２の各テーブルを用いること
により、秘密鍵および公開鍵の管理および変更時におけ
る処理を行う鍵管理プログラムである。送信側および受
信側の各コンピュータ１０１，１１１は、ともに過去の
秘密鍵、鍵変更以前の送信先データをテーブルに保持し
ているので、このテーブルを参照することにより、暗号
化鍵を変更する場合には、鍵変更以前にデータを送信し
た実績のある送信先へ旧公開鍵を送信し、受信側のコン
ピュータ１１１では、受信した旧公開鍵と、上記データ
格納ファイル１１３および上記鍵管理ファイル１１２の
各テーブルを参照して、秘密鍵および公開鍵を変更する
以前のデータを復号化および署名確認する。これによ
り、過去の鍵で暗号化したデータおよび電子署名したデ
ータを、鍵変更後に円滑に復号化し、かつ送信者認証す
ることができる。

【０００７】図２は、本発明における鍵管理ファイルを
構成する各テーブルのフォーマット図である。図２にお
いて、２０１は鍵管理ファイルの内容のうち、コンピュ
ータＡにおける過去の秘密鍵を格納する秘密鍵テーブル
であって、２０２は該当する秘密鍵の使用期間を年月日
分秒で示し、２０３は当該秘密鍵のデータを示してい
る。また、２１１は鍵管理ファイルの内容のうち、他の
コンピュータシステムから受信した過去の公開鍵を格納
する公開鍵テーブルであって、２１２は当該公開鍵を所
有していたコンピュータのＩＤを示し、２１３は当該公
開鍵の使用期間を年月日分秒で示し、２１４は当該公開
鍵のデータを示している。また、２２１は鍵管理ファイ
ルの内容のうち、鍵変更最終時点以前の送信先属性を格
納する送信実績テーブルであって、２２２は送信先属性
として送信先コンピュータのＩＤを示している。ここで
は、コンピュータ１０１のＩＤをＡ、コンピュータ１１
１のＩＤをＢとしている。

【０００８】図３は、旧公開鍵のフォーマットおよび受
信データのフォーマットを示す図である。ここでは、コ
ンピュータＡが送信する旧公開鍵のフォーマット３１１
と、コンピュータＢの受信データ格納ファイルに格納さ
れている受信データフォーマット３０１が示されてい
る。（ａ）の受信データフォーマットにおいて、３０２
は送信先コンピュータのＩＤ、３０３は送信日時、３０
４は受信済みのデータである。また、（ｂ）の旧公開鍵
フォーマットにおいて、３１２は公開したコンピュータ
のＩＤ、３１３はこの公開鍵が利用されていた期間、３
１４は旧公開鍵データである。鍵変更時に、送信側コン
ピュータシステムＡから旧公開鍵を送信すると、受信側
コンピュータシステムＢでは、受信した（ｂ）の旧公開
鍵フォーマットの利用期間と、（ａ）の受信データ格納
ファイルフォーマットの送信日時を比較して、一致した
ものがあるか否かを判別し、あればその旧公開鍵を公開
鍵テーブルに格納する。

【０００９】次に、鍵管理プログラムの鍵変更処理およ
び旧公開鍵受信時処理の動作について説明する。図４
は、コンピュータＡで動作する鍵管理プログラムの鍵変
更処理の動作フローチャートであり、図５は、コンピュ
ータＢで動作する鍵管理プログラムの旧公開鍵受信時処
理の動作フローチャートである。図４に示すように、コ
ンピュータＡにおける鍵変更時には、ステップ４０１で
旧秘密鍵をコンピュータＡの秘密鍵テーブル２０１に追
加して保存し、ステップ４０２で送信実績テーブル２２
１を参照して、鍵変更最終時点以前のデータ送信先であ
るコンピュータ（ＩＤ２２２により識別）に対して旧公
開鍵を送信する（ここでは、コンピュータＢに送信）。
次に、図５に示すように、ステップ５０１で旧公開鍵３
１１を受信したコンピュータＢは、ステップ５０２にお
いて、受信データ格納ファイル１１３に格納されている
受信データフォーマット３０１の送信コンピュータのＩ
Ｄ３０２および送信日付３０３を参照して、受信した旧
公開鍵送信コンピュータＩＤ３１２および使用期間３１
３と合致するものが存在するか否か判定し、存在した場
合には、ステップ５０３でコンピュータＢの公開鍵テー
ブル２１１に追加し、保存する。追加、保存された旧公
開鍵に対応する旧秘密鍵を秘密鍵テーブル２０１から検
索して、検索した旧秘密鍵でデータを復号することがで
きる。また、合致するものが存在しない場合には、ステ
ップ５０４において即座に受信した旧公開鍵を破棄す
る。

【００１０】次に、本発明における暗号化および復号の
各処理について詳述する。図６は、コンピュータＡで動
作する暗号化プログラムの動作フローチャートであり、
図７は、コンピュータＢで動作する復号処理の動作フロ
ーチャートであり、図８は、図７における送信者認証処
理の動作フローチャートである。いまコンピュータＡか
らコンピュータＢに対して暗号データを送信する場合、
図６に示すように、ステップ６０１で現用の公開鍵を用
いて暗号化処理を行い、ステップ６０２で現用の秘密鍵
を用いて電子署名処理を行う。さらに、ステップ６０３
でコンピュータＡのＩＤおよび送信日付をデータ格納フ
ァイル３０１と同一フォーマットとなるように付加し、
ステップ６０４で宛先に送信処理を行う。次に、コンピ
ュータＢにおいて、コンピュータＡからの受信データを
復号する場合、図７に示すように、ステップ７０１にお
いて受信データ格納ファイル１１３より該当データを参
照し、ステップ７０２でコンピュータＢにおける秘密鍵
テーブル２０１の利用期間２０２から、現時点での秘密
鍵の利用開始日時と、コンピュータＢ内の受信データ格
納ファイル１１３に格納されたデータフォーマット３０
１の該当データにおける送信日時３０３とを比較し、秘
密鍵の利用開始日時が受信データの送信日時以後であっ
た場合には、この秘密鍵では復号できない。そこで、こ
の場合には、ステップ７０３で、受信データの送信日時
がコンピュータＢ内の秘密鍵テーブル２０１における利
用期間２０２に含まれる秘密鍵データ２０３を検索し、
そのデータを参照してステップ７０４でこれを復号す
る。さらに、ステップ７０５において、現用の公開鍵で
認証メッセージを復号することにより送信者認証処理を
行う。

【００１１】この送信者認証処理の詳細は、図８に示さ
れている。図８のステップ８０１でコンピュータＡの現
在の公開鍵を公開鍵テーブル２１１から取得し、ステッ
プ８０２でコンピュータＡの現時点での公開鍵の利用開
始日時と、コンピュータＢ内の受信データ格納ファイル
１１３に格納された該当データフォーマット３０１の送
信日時３０３とを比較し、公開鍵の利用開始日時が当該
データの送信日時以後であった場合、この公開鍵では送
信者認証を行うことはできない。そこで、ステップ８０
３では、送信日時がコンピュータＢ内の公開鍵テーブル
２１１におけるコンピュータＩＤがコンピュータＡであ
り、利用期間２１３に含まれる公開鍵データ２１４を検
索し、検索された公開鍵を用いて、ステップ８０５で送
信者認証処理を行う。しかし、送信者認証可能なデー
タ、つまり受信済みデータ中に、受信公開鍵利用期間と
送信日時とが一致するデータが受信データ格納ファイル
１１３の格納済みデータ内になければ（ステップ８０
４）、ステップ８０６で即座に公開鍵テーブル２１１内
の当該公開鍵を破棄する。なお、ステップ８０２におい
て、当該受信済みデータが現公開鍵で署名確認すること
が可能である場合には、ステップ８０５で現公開鍵を用
いて送信者認証処理を行う。

【００１２】このように、本発明においては、送信側お
よび受信側のコンピュータシステムが共に過去の秘密鍵
を保持するテーブルと鍵変更以前の送信先データを保持
するテーブルを備え、送信側コンピュータが鍵を変更す
る時点で、これらのテーブルを基に鍵変更以前にデータ
を送信した実績のある送信先に旧公開鍵を送信し、秘密
鍵および公開鍵を変更する以前のデータを復号化および
署名確認する。これにより、公開鍵暗号方式において、
過去の鍵で暗号化したデータおよび電子署名したデータ
を、鍵変更後に円滑に復号化および送信者認証を行うこ
とができる。その結果、鍵の変更を不都合なく行うこと
ができる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
過去の鍵で暗号化したデータおよび電子署名したデータ
を、鍵変更後に円滑に復号化および送信者認証を行うの
で、迅速に公開鍵および秘密鍵の変更が可能であり、か
つ鍵の変更を不都合なく行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す公開鍵暗号方式を適用
したコンピュータシステムの全体構成図である。

【図２】図１における鍵管理ファイルに格納されたテー
ブルフォーマット図である。

【図３】図１におけるデータ格納ファイルに格納されて
いる受信データフォーマットおよび鍵を変更したコンピ
ュータが送信する旧公開鍵のフォーマットの図である。

【図４】図１における鍵管理プログラムの鍵変更処理の
動作フローチャートである。

【図５】図１における鍵管理プログラムの旧公開鍵受信
時処理の動作フローチャートである。

【図６】図１における暗号化プログラムの動作フローチ
ャートである。

【図７】本発明における復号処理の動作フローチャート
である。

【図８】図７における送信者認証処理の動作フローチャ
ートである。

【図９】従来の公開鍵暗号方式の暗号化および復号の処
理方法を示す全体構成図である。

【図１０】従来の公開鍵暗号方式をコンピュータネット
ワークシステムで使用する場合の機能ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０１…データ送信側コンピュータＡ、１１１…データ
受信側コンピュータＢ、 １０２，１１２…鍵管理ファイル、１０３，１１３…デ
ータ格納ファイル、１０４，１１４…暗号化プログラ
ム、１０５，１１５…鍵管理プログラム、２０１…秘密
鍵テーブル、２０２…秘密鍵の利用期間、２０３…秘密
鍵データ、 ２１１…公開鍵テーブル、２１２…コンピュータのＩ
Ｄ、２１３…公開鍵の利用期間、２１４…公開鍵デー
タ、２２１…送信実績テーブル、２２２…送信先コンピ
ュータのＩＤ、３０１…受信データフォーマット、３１
１…旧公開鍵のフォーマット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】公開鍵暗号方式により不特定多数のコンピ
   ュータシステム間で暗号データ通信を行う場合の鍵変更
   方法において、 送信側および受信側のコンピュータシステムは、共に、
   過去の秘密鍵の履歴を保持する秘密鍵テーブル、受信し
   た過去の公開鍵の履歴を保持する公開鍵テーブル、およ
   び暗号鍵変更以前にデータ送信した送信先ＩＤを保持す
   る送信実績テーブルを備え、 暗号鍵変更時には、上記送信側コンピュータシステムか
   ら上記送信実績テーブルの送信先ＩＤを基に、該暗号鍵
   変更以前にデータ送信した送信先に旧公開鍵を送信し、 上記受信側コンピュータシステムは、受信した旧公開鍵
   と上記各テーブルの内容とを用いて該暗号鍵変更以前の
   データを復号するとともに、送信者の署名確認を行うこ
   とを特徴とする公開鍵暗号方式における鍵変更方法。
2. 【請求項２】前記旧公開鍵を受信した受信側コンピュー
   タシステムは、他のコンピュータシステムから受信した
   全てのデータを格納するデータ格納ファイルを備え、 該データ格納ファイルの送信側コンピュータシステムの
   ＩＤおよび送信日付を参照して、これらと受信した上記
   旧公開鍵送信コンピュータシステムのＩＤおよび使用期
   間とが合致するものが存在した場合には、当該公開鍵を
   前記公開鍵テーブルに格納し、 合致するものが存在しない場合には、受信した上記旧公
   開鍵を破棄することを特徴とする請求項１に記載の公開
   鍵暗号方式における鍵変更方法。
3. 【請求項３】前記送信側コンピュータシステムは、現用
   の公開鍵でデータの暗号化処理、現用の秘密鍵で署名処
   理を行い、日付を付加して宛先に送信すると、 前記受信側コンピュータシステムは、受信したデータを
   復号する場合、前記秘密鍵テーブルの利用期間から、現
   時点での秘密鍵の利用開始日時と、上記受信データの送
   信日時とを比較し、該秘密鍵の利用開始日時が上記受信
   データの送信日時以後であった場合には、受信データの
   送信日時が上記秘密鍵テーブルにおける利用期間に含ま
   れる秘密鍵データを検索し、検索された秘密鍵データを
   用いて上記受信データを復号するとともに、 送信者認証を行う場合、現用の公開鍵を前記公開鍵テー
   ブルから取得し、該公開鍵の利用開始日時と、受信デー
   タの送信日時とを比較し、公開鍵の利用開始日時が当該
   データの送信日時以後であった場合には、送信日時が公
   開鍵テーブルにおける利用期間に含まれる公開鍵データ
   を検索し、検索された公開鍵を用いて送信者認証を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の公開鍵暗号方式にお
   ける鍵変更方法。