JPH1032570A - 電子署名システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ネットワークにおいて、電子署名方式の変更や
署名用鍵の長さの変更が容易にでき、かつ、複数の使用
者が安全に電子署名を行える電子署名システムを提供す
る。 【解決手段】ネットワーク２上に、使用者４が操作する
一台以上の端末３と少なくとも一台の電子署名装置１と
が設けられる。電子署名装置１は、多数の使用者によっ
て共用されるもので、個々の使用者４との間で相互認証
を行う機能と、認証が成功した後に使用者４のために電
子署名を代行する機能とを備えている。認証や署名に必
要な秘密鍵は電子署名装置１内で安全に管理される。使
用者４が端末３に入力した文書は、暗号化されて電子署
名装置１に送られ、電子署名装置１内で使用者４の秘密
鍵を用いて電子署名が行われる。電子署名された文書は
再び暗号化されて端末３に戻され、ここで復号化され
て、使用者４は平文の署名文書を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はネットワークを使用
したコンピュータシステムのための電子署名システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワークに於ける情報の安全性を確
保するために電子署名が行われている。電子署名はディ
ジタル署名とも云われ、公開鍵暗号方式を使用した技術
が利用されている。

【０００３】公開鍵暗号方式の電子署名処理は、署名者
が秘密鍵を使用して署名の対象となる文書のハッシュ情
報を暗号化して文書に付加する事により行われる。そし
て、署名の検証は署名者の公開鍵を使用して行われ、署
名部分を公開鍵で復号化した情報と文書のハッシュ情報
が同一であれば、署名の対象となる文書に対して署名者
が電子署名処理を行ったことと、署名の対象となる文書
が改竄されていないこととが保証される。

【０００４】電子署名にはＲＳＡ暗号方式を使用したも
の、Ｅ−ＳＩＧＮ暗号方式を使用したもの、及びＥＬＧ
ａｍａｌ暗号方式を使用したもの等がある。いずれの方
式に於いても、電子署名に使用する秘密鍵の長さが可変
長であり、電子署名としての暗号強度を変えられる仕組
みになっている（詳細は今井秀樹著「暗号のおはなし」
日本規格協会などを参照されたい。）。

【０００５】従来、電子署名処理は、使用者の端末装置
（以下端末と云う）上で動作するプログラムによって行
われるか、または、使用者の端末にＲＳ２３２Ｃインタ
ーフェース、ＰＣＭＣＩＡスロット、その他の拡張スロ
ット等を通じて直接接続されたＩＣカードやＰＣＭＣＩ
Ａカード等の電子署名装置によって行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】使用者の端末上で動作
するプログラムによって電子署名処理を行う場合、使用
者の秘密鍵を端末に保存しておく必要がある。それ故、
特に複数の人が一つの端末を使用する環境では、各人の
秘密鍵が他人に複製されてしまう危険性がある。

【０００７】一方、端末に直接接続された電子署名装置
で電子署名処理を行う場合は、その電子署名装置内に外
部からアクセスできないよう秘密鍵を管理することによ
り、他人に秘密鍵を複製されてしまう危険を防ぐことは
できる。しかし、この方式では、各端末に個別に電子署
名処理装置を設けなければならないから、端末全体が高
価なものになってしまう。また、各端末に個別に電子署
名装置を設けると、ネットワーク全体で電子署名方式の
変更や署名に用いる鍵の長さの変更を行おうとしたと
き、容易にこれを行うことができない。さらには、各端
末毎の電子署名装置、例えばＩＣカードやＰＣＭＣＩＡ
カード等では、コストや実装可能な仕様などの面から、
複数の電子署名方式に対応させたり、秘密鍵を可変長と
する機能を持たせることが難しく、また、十分高速に電
子署名処理を行える処理能力をもたせることも難しい。

【０００８】電子署名は暗号技術を基礎として成り立っ
ている技術であるが、暗号はコンピュータの処理速度が
向上するに従い、相対的に解読されやすくなる。この
為、電子署名に使用される秘密鍵は時代に合わせて長く
していく必要があり、秘密鍵の長さが変更できない電子
署名装置では、近い将来、より長い秘密鍵に対応した新
たな電子署名装置と交換しなければならなくなる。一
方、同じ電子署名装置を遠い将来まで長期に亘って安全
に使用できるように、初めから長い鍵を使用すると、処
理速度が不十分なために電子署名処理にかかる時間が長
くなり実用性に欠ける。

【０００９】また、暗号技術の進歩により、突然ある電
子署名方式に欠陥が発見されることも将来あるかもしれ
ない。そのような場合、全ての端末の電子署名装置を一
斉に変更する必要があり、そのメンテナンス費用も膨大
となる。

【００１０】従って、本発明の目的は、ネットワークに
於ける電子署名方式の変更や署名に使用する鍵の長さの
変更が容易であるような電子署名システムを提供するこ
とにある。

【００１１】また、本発明の別の目的は、複数の使用者
が一つの電子署名装置を安全に利用できるようにし、一
使用者当たりの費用およびシステム全体の費用を低減す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ネット
ワーク上で、使用者の端末と電子署名装置とが別の装置
として設けられる。電子署名装置は、複数の使用者がこ
れを共用することができ、それら複数使用者の電子署名
用の秘密鍵を一括管理することができ、端末からの各使
用者の要求に応答して、各使用者のための署名処理を代
行する。

【００１３】使用者の端末と電子署名装置とはネットワ
ーク上の別の装置であるため、署名処理を実行する前
に、端末を操作する各使用者と電子署名装置との間で相
互認証を行なうことが望ましい。

【００１４】また、認証処理や署名処理の過程で電子署
名装置と端末とがネットワークを介して通信する情報
は、暗号化されていることが望ましい。

【００１５】本発明のシステムでは、電子署名装置とし
て、高価ではあるが高性能で安全性の高い専用の装置を
使用することが容易である。そのため、この電子署名装
置に各人の秘密鍵を安全に保存し、かつ、そこで高速に
短時間で署名処理を実行し、複数の署名方式にも可変長
の秘密鍵にも対応できるようにすることが容易である。
また、ネットワーク全体で署名方式を変更したり鍵の長
さを変更することも容易である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施形態にかかる電子
署名システムの系統図である。図１に於いて、電子署名
装置１と端末３とがそれぞれネットワーク２に接続され
ている。図１では一台の電子署名装置１と一台の端末３
しか示されていないが、複数台の電子署名装置１と複数
台の端末３とがネットワーク２上に存在することができ
る。特に端末は、ネットワーク上に多数台存在するのが
通常である。各端末３は、一人の使用者の専用であって
も、複数人の共用であってもかまわない。各電子署名装
置１は、予め登録された一人以上（通常は複数又は多
数）の使用者がこれを利用することができる。以下、或
る一人の使用者４が或る一台の端末３を使用して、自己
の登録された一台の電子署名装置１を利用する場合につ
いて説明するが、同じ説明が図示しない他の使用者、端
末及び電子署名装置のセットにも適用できることは言う
までもない。

【００１８】電子署名装置１には予め、図示の使用者４
を含む所定の複数人の各々の固有情報（つまり、後述す
る識別（ＩＤ）、認証用鍵及び署名用鍵）が登録されて
おり、この固有情報は電子署名装置１の内部でのみ使用
され電子署名装置１から外へ読み出すことはできない。
電子署名装置１には、複数タイプの電子署名方式（例え
ば、ＲＳＡ暗号方式のもの、Ｅ−ＳＩＧＮ暗号方式のも
の、及びＥＬＧａｍａｌ暗号方式のもの等）がプログラ
ムされており、外部からの方式タイプ指定により任意の
タイプの電子署名方式を選択することができる。いずれ
の方式でも、署名に使用する鍵の長さは可変長である。

【００１９】使用者４は端末３を使用して、ネットワー
ク２を経由して電子署名装置１に対し、電子署名処理を
要求することができる。電子署名装置１は、使用者４か
らの上記要求に応答して、使用者４のために電子署名処
理を代行する。電子署名装置１によって署名処理された
文書情報は、再びネットワーク２を経由して端末３に戻
され、使用者４は電子署名文書を得る。

【００２０】ところで、使用者４が操作する端末３と電
子署名装置１とはネットワーク２上で別の装置として存
在しているため、電子署名装置１と使用者４とは相互認
証を行ない、相互認証が成功したときにのみ、電子署名
装置１が使用者４のための電子署名処理を実行する。

【００２１】図２は、電子署名装置１の機能ブロック図
である。

【００２２】図示のように、電子署名装置１は、通信部
２０１、認証部２０２、暗号化部２０４、復号化部２０
５、署名部２０６、認証用鍵保存部２０３、及び署名用
鍵保存部２０７を有する。通信部２０１はネットワーク
２の通信プロトコルを実行する。認証部２０２は使用者
４との間で相互認証を実行する。使用者４の認証用の鍵
は使用者４のＩＤと対応付けられて、認証用鍵保存部２
０３に登録されている。署名部２０６は使用者４のため
に電子署名処理を実行する。使用者４の署名用の鍵は使
用者４のＩＤと対応付けられて、署名用鍵保存部２０７
に登録されている。署名用の鍵は、ＲＳＡ暗号方式用の
鍵、Ｅ−ＳＩＧＮ暗号方式用の鍵などというように、各
署名方式タイプ毎に独自の鍵が用意されており、それぞ
れの鍵が使用者４のＩＤと対応付けられて署名用鍵保存
部２０７に登録されている。暗号化部２０４及び復号化
部２０５は、認証及び署名の処理における鍵を用いた暗
号化と復号化の処理を担当する。

【００２３】以下、この電子署名装置１と端末３の動作
を説明する。全体の動作は認証処理と署名処理の２フェ
ーズに分れる。図３は、認証処理における電子署名装置
１と端末３の処理シーケンスを示す。図４は、認証処理
に引続いて行われる署名処理のシーケンスを示す。

【００２４】まず、図３と図２を参照して認証処理を説
明する。

【００２５】ここでは、認証の方式として、ＤＥＳ型暗
号やＦＥＡＬ型暗号を用いた共通鍵暗号方式によるチャ
レンジーレスポンス方式を使用している。この共通鍵暗
号方式を使用したチャレンジーレスポンス方式の認証と
は、認証を行う主体Ａ（例えば使用者）と主体Ｂ（例え
ば電子署名装置）とが同じ認証用の暗号鍵を秘密に持っ
ており、主体Ａは乱数（チャレンジコード）を生成して
主体Ｂに送り、乱数を受け取った主体Ｂはその乱数を認
証用の秘密鍵で暗号化して主体Ａに送り返す（この暗号
化された乱数をレスポンスコードと云う）。主体Ａは送
った乱数（チャレンジコード）を認証用の秘密鍵で暗号
化し、主体Ｂから送られてきた暗号化された乱数（レス
ポンスコード）と比較する。これが同一であれば、主体
Ａは、主体Ｂが主体Ａと同じ鍵を持っていると云うこと
を認証することが出来る。同様の認証処理を主体Ｂが主
体Ａに対して行う事により相互に認証することができる
仕組みである。

【００２６】図３に示すように、使用者４は、端末３に
使用者のＩＤと使用者の認証用鍵を入力する（３０
１）。端末３は独自に乱数を生成し、これをチャレンジ
コードＡとする（３０２）。そして使用者４のＩＤとチ
ャレンジコードＡとを電子署名装置１に送信する（３０
３）。

【００２７】電子署名装置１は、通信部２０１でこれを
受け認証部２０２に渡す。認証部２０２は、使用者４の
ＩＤを認証用鍵保存部２０３に渡す。認証用鍵保存部２
０３は、使用者４のＩＤに基づいて使用者４の認証用鍵
を取り出し、認証部２０２に渡す。認証部２０２は、暗
号化部２０４を使用してチャレンジコードＡを使用者４
の認証用鍵で暗号化し、これをレスポンスコードＡとす
る（３０４）。

【００２８】また、認証部２０２は独自に乱数を生成
し、これをチャレンジコードＢとする（３０５）。認証
部２０２は、更に別の乱数を生成し、これを通信用鍵と
し、暗号化部２０４と復号化部２０５に渡した後、使用
者４の認証用鍵で通信用鍵を暗号化する（３０６）。認
証部２０２はこれらのレスポンスコードＡ、チャレンジ
コードＢ及び暗号化された通信用鍵を通信部２０１に渡
す。通信部２０１は、これらレスポンスコードＡ、チャ
レンジコードＢ、暗号化された通信用鍵を端末３に送信
する（３０７）。

【００２９】端末３は、チャレンジコードＡを使用者の
認証用鍵で独自に暗号化した結果と、受信したレスポン
スコードＡとを比較し、両者が同一であれば電子署名装
置１を正当なものとして認証し、異なる場合は認証失敗
として通信を終了する（３０８）。

【００３０】電子署名装置１を正当と認証した端末３
は、次に、チャレンジコードＢを使用者の認証用鍵で暗
号化し、レスポンスコードＢとする（３０９）。そして
レスポンスコードＢをネットワーク２を経由して電子署
名装置１に送信する（３１０）。

【００３１】電子署名装置１では、通信部２０１がレス
ポンスコードＢを受信して認証部２０２に渡す。認証部
２０２は、チャレンジコードＢを使用者の認証用鍵で暗
号化し、レスポンスコードＢと比較する。両者が同一で
あれば、相互認証成功として認証処理を正常に終了し、
異なる場合は認証失敗として通信を終了する（３１
１）。

【００３２】次に、図４及び図２を参照して電子署名処
理を説明する。

【００３３】認証処理が正常に終了すると、続いて（ま
たは、前もって）使用者４は、電子署名を行う対象とな
る文書（対象文書）と、利用したい電子署名方式のタイ
プ（方式タイプ）とを端末３に入力する（４０１）。端
末３は、認証処理で受信した暗号化された通信用鍵を使
用者４の認証用鍵で復号化し、その通信用鍵を使用して
使用者４のＩＤと対象文書と方式タイプとを暗号化し
（４０２）、ネットワーク２を経由して電子署名装置１
に送信する（４０３）。

【００３４】電子署名装置１では、通信部２０１が上記
情報を受信して復号化部２０５に渡す。復号化部２０５
は、通信用鍵を使用してこの情報を復号化し（４０
４）、署名部２０６に渡す。署名部２０６は、署名用鍵
保存部２０７に使用者４のＩＤと方式タイプを渡す。署
名用鍵保存部２０７は、受け取った使用者のＩＤと方式
タイプとに基づいて使用者４の署名用秘密鍵を取り出し
て署名部２０６に渡す。

【００３５】署名部２０６は、端末３から受信した対象
文書に、署名用秘密鍵を使用して、指定された方式タイ
プの電子署名処理を行う（４０５）。署名部２０６は電
子署名された文書を暗号化部２０４に渡す。暗号化部２
０４は受け取った文書を通信用鍵を使用して暗号化し
（４０６）、通信部２０１に渡す。通信部２０１は、そ
の暗号化された電子署名文書を、ネットワーク２を経由
して端末３に送信する（４０７）。

【００３６】端末３は、受信した暗号化された電子署名
文書を通信用鍵で復号化し（４０８）、それにより、使
用者４は電子署名された平文の文書を得る。これで電子
署名処理が終了する。

【００３７】電子署名装置１は、そこに登録された複数
人の使用者のために、上述したような電子署名処理を実
行する。各使用者の固有情報は電子署名装置１内で外部
に漏洩しないように管理され、かつ、署名処理の前には
認証処理が必ず行われるため、複数人の使用者が安全に
電子署名を行うことができる。

【００３８】一台の電子署名装置１で多数の使用者に対
応できるため、一使用者当たりの費用及びシステム全体
の費用を下げることができる。翻って、鍵の管理などの
点で安全性が高く、複数の署名方式及び可変長の鍵に対
応でき、かつ高速に短時間で署名処理が終えられる高性
能の電子署名装置を設備することが容易である。さら
に、ネットワーク署名方式の変更や鍵長さの変更を行う
場合、台数の少ない電子署名装置に対してそれを行えば
よく、個々の端末に対して行う必要が無いため、そうし
た変更が容易である。

【００３９】電子署名装置１は、プログラムされたコン
ピュータによって実現できる。そのプログラムは、ディ
スク記憶装置や半導体記憶装置のように固定的に情報を
保持する媒体によってコンピュータに提供されてもよい
し、ネットワーク２のように流動的に情報を担持する媒
体によってコンピュータに提供されてもよい。

【００４０】尚、本発明は上述の実施形態にのみ限定さ
れるものではなく、様々な変更、改良、修正を加えた他
の種々の形態でも実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる電子署名システム
の系統図。

【図２】電子署名装置の機能を示すブロック図。

【図３】電子署名装置と端末との間で行われる認証処理
のシーケンス図。

【図４】電子署名装置と端末との間で行われる電子署名
処理のシーケンス図。

【符号の説明】

１ 電子署名装置 ２ ネットワーク ３ 端末 ４ 使用者 ２０１ 通信部 ２０２ 認証部 ２０３ 認証用鍵保存部 ２０４ 暗号化部 ２０５ 復号化部 ２０６ 署名部 ２０７ 署名用鍵保存部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークに接続された、使用者が操
   作するための少なくとも一台の端末装置と、 前記ネットワークに接続された少なくとも一台の電子署
   名装置とを備え、 前記電子署名装置が、 複数の使用者の署名用鍵が登録できる署名用鍵保存手段
   と、 前記端末装置からの各使用者の要求に応答して、前記署
   名用鍵保存手段に登録されている各使用者の署名用鍵を
   使用して、各使用者のための電子署名処理を代行する電
   子署名手段と、 を備えていることを特徴とする電子署名システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子署名システムに於い
   て、 前記電子署名装置が、前記端末装置を操作する各使用者
   との間で相互認証を行うための認証手段を更に有し、 前記電子署名手段が、各使用者との相互認証が成功した
   ときのみ、各使用者のための電子署名処理を代行するこ
   とを特徴とする電子署名システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電子署名システムに於い
   て、 前記電子署名手段が、複数の電子署名方式をプログラム
   されており、それら複数の電子署名方式を選択できるこ
   とを特徴とする電子署名システム。
4. 【請求項４】 請求項１項記載の電子署名システムに於
   いて、 署名用鍵保存手段と前記電子署名手段が、前記署名用鍵
   の可変長に対応できることを特徴とする電子署名システ
   ム。
5. 【請求項５】 各使用者が操作する端末装置とネットワ
   ークを介して通信するための通信手段と、 複数の使用者の署名用鍵が登録できる署名用鍵保存手段
   と、 前記端末装置からの各使用者の要求に応答して、前記署
   名用鍵保存手段に登録されている各使用者の署名用鍵を
   使用して、各使用者のための電子署名処理を代行する電
   子署名手段と、 を備えていることを特徴とする電子署名装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の電子署名装置に於いて、 前記端末装置を操作する各使用者との間で相互認証を行
   うための認証手段を更に備え、 前記電子署名手段が、各使用者との相互認証が成功した
   ときのみ、各使用者のための電子署名処理を代行するこ
   とを特徴とする電子署名装置。
7. 【請求項７】 ネットワークに接続された電子署名装置
   が各使用者の電子署名処理を代行する方法であって、 各使用者が操作する端末装置と前記ネットワークを介し
   て通信する過程と、 前記端末装置からの各使用者の要求に応答して、予め登
   録してある各使用者の署名用鍵を使用して、各使用者の
   ための電子署名処理を代行する過程と、を備えているこ
   とを特徴とする電子署名方法。
8. 【請求項８】 ネットワークに接続されたコンピュータ
   に、各使用者のための電子署名処理を行うためのプログ
   ラムを提供するためのプログラム媒体であって、 各使用者が操作する端末装置と前記ネットワークを介し
   て通信する過程と、 前記端末装置からの各使用者の要求に応答して、予め登
   録してある各使用者の署名用鍵を使用して、各使用者の
   ための電子署名処理を代行する過程と、をコンピュータ
   に実行させるための命令群を、コンピュータが読取およ
   び理解可能な形態で担持したことを特徴とするプログラ
   ム媒体。