JPS6253042A

JPS6253042A - 暗号鍵の配送方式

Info

Publication number: JPS6253042A
Application number: JP60193483A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Kobayashi; 小林　哲二; Kazuo Oota; 和夫太田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1985-09-02
Publication date: 1987-03-07

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】〔発明の技術分野〕本発明は、通信回線により通信を行５複数の情報処理装
置間で、通信の安全性を高めるために、通信データを暗
号化して通信を行う際の暗号鍵の配送方式に関するもの
である。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

通信システムにおける複数の情報処理装置（端末、又は
センタであり、以後はノードと呼ぶことがある）の間の
通信に暗号化を適用する際は、暗号鍵（以後、単に鍵と
呼ぶことがある）をノード間で配送する必要がある。

暗号法は、慣用暗号系と公開鍵暗号系に区分できること
が知られている。従来の暗号鍵の配送方式としては、慣
用暗号〔例えば、ＤＥＮ暗号（”’　Ｄａｔａ　Ｅｎｃ
ｒｙｐｔｉｏｎ　５ｔａｎｄａｒｄ　”　Ｆｅｄｅｒａ
ｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｏｓｓｉｎｇ　５
ｔａｎｄａｒｄｓ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ４６、１９
７７、　ＵＳＡ　）　、など〕による方式〔例えば、Ｓ
ＮＡ方式（Ｒ，Ｅ、　Ｌｅｎｎｏｎ　”　Ｃｒｙｐｔｏ
ｇｒａｐｈｙ入ｒｅｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　　ｆｏｒ　　
Ｉｎｆｏｒｍａｔｔｏｎ　　５ｅｃｕｒｉｔｙ　　”　
　。

ＩＢＭ　　Ｓｙｓｔｅｍｓ　　Ｊｏｕｒｎａｌ、　　Ｖ
ｏｌ、　　　１７．　　Ａ　　２　　　＋ｐｐ−１３８
−１５１　、　（１９７８）　）　、又は、ＤＣＮＡ方
式（日本電信電話公社“ＤＣＮＡネ、トワーク管理プロ
トコル”。

日本データ通信協会、　（１９８１）など〕と、公開鍵
暗号〔例えば、ｉＡ暗号（Ｒｌｖａｓｔ、　Ｒ，Ｌ、　
ａｔ＆１．　＠Ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｏｂｔａｉ
ｎｉｎｇ　ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｔｕｒｅｓ　ａｎ
ｄ　Ｐｕｂｌｉｃ−Ｋｅｙ　Ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍ
ｓ’。

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｌｏｎａ　　ｏｆ　　　ｔｈｅ　
　ＡＣＭ、　　Ｖｏｌ、　　　２Ｌ　　ｉＦａ　　２　
　　。

ＰＰ、１２０−１２６．（１９７８）など〕による方式
１：　ＭＩＸ方式（−検体（監修）“データ保護と暗号
化の研究”２日本経済新聞社、　（１９８３）など〕が
提案されている。

従来の方式の問題点は、次のとおりである。

慣用暗号による鍵配送方式では、通信データの暗号用の
鍵は、鍵配送用の鍵で暗号化して配送できるが、ノード
間の鍵配送用の鍵は、事前に人手により秘密に配送する
必要があるのが、操作性と安全性の点から欠点である。

公開鍵暗号による鍵配送方式は、鍵配送にのみ公開鍵暗
号を用いても、慣用暗号による鍵配送方式よりも処理速
度が遅いのが欠点である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＲＳＡ暗号を利用することにより人手
による鍵の配送を不要として鍵配送の操作性を高め、か
つ鍵配送の処理速度に関しては、鍵に複数の種類を設け
ることにより、利用者の処理時点ではＲＳＡ暗号の処理
時間の影響がないよつにすることにより、従来の各方式
の問題点を解決した、暗号鋪の配送方式を提供すること
である。

〔発明の概要〕

本発明は、ＲＳＡ暗号を用いることにより、鍵の配送に
人手の介在を不要とし、且つ、ＲＳＡ暗号で配送する鍵
と、ＤＥＳ暗号で配送する鍵とを、鍵に複数の種類を設
けることによって分離することによ、９．ＲＳＡ暗号の
処理速度が、利用者のセション（通信処理の単位）の処
理時間に影響を与えないようにした鍵の配送方式である
。従来の技術とは、鍵配送にＲ３Ａ暗号とＤＥＳ暗号を
用いること、鍵の種類、及び鍵の配送のためのｄ悟の処
理手順において、異なっている。

〔発明の実施例〕

次の種類の暗号鍵を設ける。

（、）　　マスク鍵＝ＫＭと表す。各ノード内に閉じて
便用し、他の鍵をノード内で保護するために用いる。Ｄ
ＥＳ暗号の鍵である。各ノードが、それぞれ独立に生成
し、それぞれの記憶装置に保存する。

（ｂ）　　データ暗号化鍵配送ｇ！：ＫＮと表す。デー
タ暗号化鍵（ＫＦ）をノード間で配送する時の保護を行
う。ＤＥＳ暗号の鍵である。一対のノードのいずれか一
方で生成し、両方のノードで、同じ値の鍵をそれぞれの
記憶装置に保存する。

（ｃ）データ暗号化鍵配送鍵配送用鍵：　ＲＳＡ暗号の
鍵であり、公開鍵をＰＫ、秘密鍵をＳＫと表す。

データ暗号化鍵配送鍵（ＫＮ　）をノード間で配送する
時の保護を行う。公開鍵は、ＲＳＡ暗号の暗号化装置に
用いる鍵であり、秘密鍵は、ＲＳＡ暗号の復号化装菫に
用いる鍵である。公開鍵および秘密鍵は、センタ又は端
末で生成し、生成を行ったノードの記憶ｉｔに保存する
。

（ｄ）　　データ暗号化鍵＝ＫＦと表す。通信データを
保護するための鍵である。セションの利用者が指定子る
任意の暗号の種別の暗号の鍵であり、この暗号の種別に
ついては、本発明では限定しない。データ暗号化鍵は、
一対のノードのいずれか一方で、セションごとに生成し
、両方のノードで、それぞれの記憶装置に保存し、セシ
ョンの終了時に両方のノードでそれぞれ廃棄する。

第６図は各鍵の相互関係を示し、矢印はＸ→ｙで、Ｘが
ｙの暗号化／復号化に用いられることを表す。

ＲＳＡ暗号によるＰＫとＳＫは、次のとおりである。Ｒ
ＳＡ暗号における弔文をＭ、暗号文をＣとすると、ＣミＥＸＰ　（Ｍ、　＠　）　（ｎｏｄ　ｎ　）　　　
　　（１）ＭミＥ）Ｇ）（Ｃ，ｄ）　　（ｍｏｄ　ｎ　
）　　　　　（２）である。ここで、任意の整数Ｕ、Ｖ
について、ＥＸＰ（Ｕ、Ｖ）＝Ｕｖ、！一定義する。任
意の整数ａ。

ｂ、ｍについて、ａとｂがｍを法として合同であること
を、ａ９ｂ（ｍｏｄｍ）と表す。式（１）と式（２）に
おいて、Ｃ、Ｍ　、　ｅ　、　ｄ　＋　ｎはいずれも整
数である。この場合、ｅとｎがＰＫであり、ｄがＳＫで
ある。ｎ　＋　ｄ　ｔ・は、次の式を満たすように選択
する。

ｎ　”　ｐ　Ｉｑ　　　　　　　　　　　　　　　（３
）ＧＣＤ（ｄ、（ｐ−１）（ｑ−１））＝１　　　　　
（４）＠、ｄ＝ｌ　（ｍｏｄ（ｐ−１）（ｑ　　１））
　　　　（５）式（３）１式（４）および式（５）にお
いて、ｐ、ｑは互に異なる素数でちゃ、ＧＣＤ　（Ｋ　
、　Ｌ　）は、任意の整数にとＬについての最大公約数
である。

暗号化は暗号化装置で行い、復号化は復号化装置で行う
。暗号化装置と復号化装置の機能を、次の関数で表す。

すなわち、Ｅ（ｘ　：　ｙ　）を、任意の情報ｙを鍵Ｘ
により、鍵Ｘの暗号法で暗号化した値とする。Ｄ（ｚ；
ｗ）を、任意の情報Ｗをｆｉｚによシ、鍵２の暗号法で
復号化した値とする。暗号法としては、Ｒ３Ａ暗号、　
ＤＥＳ暗号、及びこれら以外の暗号法がある。乱数の発
生は、乱数発生器により行う。暗号化装置、復号化装置
、及び乱数発生器は、情報処理装置とは独立した装置と
することも、情報処理装置の一部分とすることも可能で
ある。また、これらの装置は、ハードウェア、ソフトウ
ェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせに
よりＩＫ成する。

即ち、第１図（、）はＤＥＳ暗号による暗号化装置１の
変換機能の説明図であり、任意の入力情報ｙを鍵Ｘによ
り、鍵Ｘの暗号法で暗号化して出力情報ｇ（ｘ：ｙ）を
得る。第１図伽）はＤＥＳ暗号による復号化装置２の変
換機能の説明図であり、任意の入力情報Ｗを鍵２により
、鍵２の暗号法で復号化して出力情報Ｄ（ｚ；ｗ）を得
る。第２図（＆）はＲＳＡ暗号による暗号化装置３の変
換機能の説明図であり、任意の入力情報ｙを鍵ＰＫによ
シ、鍵ＰＫの暗号法で暗号化して出力情報Ｅ（ＰＫ；ｙ
）を得る。第２図（ｂ）はＲＳＡ暗号による復号化装置
４の変換機能の説明図であり、任意の入力情報Ｗを鍵Ｓ
ＫＫより、鍵ＳＫの暗号法で暗号化して出力情報Ｄ　（
ＳＫ　；　ｗ　）を得る。

鍵の配送法は次のとおシである。即ち、第６図に示すよ
うに窟は、ＰＫによυＲＳＡ暗号で暗号化して配送する
。ＫＦは、窟によりＤＥＳ暗号で暗号化して配送する。

店の配送とＫＦの配送とは、時間的に独立に行うことが
できる。また、どのノードも窟又はＫＦの配送処理の手
順を開始することが可能である。各ノードには、そのノ
ードを一意に識別できるノード識別情報Ｕｌ（ｌは、ノ
ード名称）を付与する。任意のノードは、他のノー・ド
のノード識別情報を知ることができる。

通信を開始する二つのノードの名称をＡとＢとし、ノー
ドＡはデータ暗号化鍵配送鍵配送用鍵は無し、ノードＢ
はデータ暗号化鉢配送鍵配送用鍵が有シとする。ノード
の名称ＡとＢは、任意の名称でよい。ノードＡとノード
Ｂは、別のノードである。ＰＫｂとＳＫｂを、それぞれ
ノードＢの公開鍵と秘密鍵とし、通信の開始前にノード
Ｂで設定済とする。ＫＭａとＫＭｂを、それぞれノード
ＡとノードＢのマスタ鍵とし、通信の開始前に各ノード
で設定済とする。ノードＡとノードＢで共有する窟を、
ＫＮａｂとする。

この場合にノードＡから蔭の配送処理を開始する手順の
例を、手順１に示す。また、ノードＢから窟の配送処理
を開始する手順は、手順１の一部分を使用するものであ
シ、手順２に示す。

四の配送は、利用者のセションとは独立に行うことがで
きる。

（手順１）　ノードＡから窟の配送処理を開始する手順
な第３図を参照して説明する。

ステ、プ（Ｓｔｅｐ）　１　：ノードＡは、ノードＢ　
Ｋ　ＰＫの配送要求を含む電文３０１を送信する。その
後で、ノードＡはＫＮａｂを乱数発生器により生成し、
Ｅ　（ＫＭａ　；　ＫＮａｂ　）をノードＡの記憶装置
に保存する。

５ｔｅｐ　２　：ノードＢは、ノードＡからＰＫの配送
要求を受信すると、ノードＡにＰＫｂを含む電文３０２
を送信する。

５ｔｅｐ３：ノードＡは、ノードＢからＰＫｂを受信す
ると、Ｅ（ＰＫｂ　；　ＫＮａｂ■Ｕａ）を含む電文３
０３をノードＢに送ｆ＃Ｓする。（■は、連結（二つ以
上のデータをそのままの値で結合すること）を表す。Ｕ
ｓは、ノードＡの識別情報￥表す、）Ｓｔｅｐ４：ノー
ドＢは、ノードＡからＥ（ＰＫｂ　：ＫＮａ　ｂ■Ｕｎ
）を受信すると、鍵ＳＫｂにより復号化し、ＫＮａｂを
得る。そして、Ｅ（ＫＭｂ　；　ＫＮａｂ）をノードＢ
の記しｉ１装置に保存する。

（手順２）　ノードＢから島の配送処理を開始する手順
を第４図を参照して説明する。

５ｔｏｐｌ：ノードＢは、ノードＡにＰＫｂを含む電文
４０１を送信する。

５ｔｅｐ２：ノードＡは、ノードＢがらＰＫｂを受信す
ると、ＫＮａ　ｂを乱数発生器により生成し。

Ｅ（ＫＭａ　：　ＫＮａｂ）をノードＡの記憶装置に保
存する。そして、Ｅ（ＰＫｂ　；　ＫＮ＊ｂ■Ｕｓ）を
含む′電文４０２をノードＢに送信する。

５ｔｏｐ３：ノードＢは、ノードＡからＥ（ＰＫｂ　；
ＫＮａｂ■Ｕｓ）を受信すると、鍵ＳＫｂによシ復号化
し、ＫＮａｂを得る。そして、Ｅ（ＫＭｂ　：　ＫＮａ
ｂ）をノードＢの記憶装置に保存する。

次に、ノードＡ及びノードＢは、データ暗号鍵配送鍵配
送用鍵は無しとする。ノードＣは、データ暗号鍵配送鍵
配送用鍵が有シとする。

ＰＫｅとＳＫｅを、それぞれノードＣの公開鍵と秘密鍵
とする。ノー）Ａ、ノードＢ及びノードＣは、異なるノ
ードとする。ノードＢがノードＡとセションを開始する
場合には、ノードＣからＰＫとＳＫの供給を受けること
になる。この場合には、駅の配送は手順１と手順２を併
用することにより実現できる。この手順の例を手順３に
示す。

（手順３）Ｓｔｅｐｌ：ノードＢとノードＣの間で手順１の５ｔｏ
ｐ　１　、５ｔｏｐ　２　、５ｔｅｐ　３、及び５ｔｅ
ｐ　４を実行する（ノード名称は手順１のノードＡとノ
ードＢについて、ノードＡがノードＢ、ノードＢがノー
ドＣＫ、それぞれ変る。）ことにより、ノードＢは、Ｐ
ＫｅとＫＮｂｃを得る。１ｃＮｂｃは、ノードＢとノー
ドＣで共有する闇である。そして、ノードＢは、ＰＫｃ
及びＥ（ＫＭｂ；ＫＮｂｃ）を記憶装置に保持する。

もユえｌ　：ノードＣは、ノードＢ　Ｋ　ｇ（個ｂｃ　
；ＳＫｃ　’■Ｕｃ）を送信する。ノードＣは、ノード
ＢにＥ（）ＧＪｂｅ　；　ＳＫｃ■Ｕｃ）を送信後に、
ノードＣのＰＫｃとＳＫｃを廃棄する。（Ｕｃは、ノー
ドＣの識別情報を表す。） −シヱＬｊ　：ノードＢは、Ｅ（ＫＮｂｅ　：　ＳＫｅ
■Ｕｃ）を受信すると、それからＳＫｃを得て、Ｅ（Ｋ
Ｍｂ：ＳＫｃ　）を記憶装置に保存する。

５ｔｅｐ７：ノードＢは、ＰＫｃ　、　ＳＫｃをそれぞ
れＰＫｂ　、　ＳＫｂと扱うことにより、ノードＡに対
して、手順２の５ｔｅｐ　ｌ　、　５ｔｅｐ　２　、及
び５ｔｅｐ　３を実行する。

ＫＦの配送処理の手順には、慣用暗ちによる鍵配送の手
順として知られている方法を用いる。

その例を手順４に示す。

（手順４）ＫＦの配送処理の手順を第５図を参照して説
明する。

ニー■を、データの暗号化のために使用する慣用暗号の
種別を指定する情報とする。

５ｔｏｐｌ：ノードＡは、ＫＦａｂを生成し、Ｅ（ＫＭ
ａ　：ＫＦａｂ）をノードＡの記憶装置に保存する。そ
して、Ｅ（ＩＧＪａｂ　：　ＫＦａｂ■Ｉ−ＡＸ■Ｕａ
）を含む電文５０１をノードＢに送信する。

…ｎノ　：ノードＢは、Ｅ　（ＫＮａｂ　：　ＫＦａｂ
■Ｉ−ＡＸ■Ｕｓ）からＫＦａｂを得て、Ｅ（ＫＭｂ　
；　ＫＦａｂ）をノードＢの記憶！！置に保存する。そ
して、乱数発生器により乱数ＲＮを生成し、ＲＮをノー
ドＢの記憶装置に保存する。更に、Ｅ（ＫＦａｂ　：　
ＲＮ■Ｕｂ）を含む電文５０２をノードＡに送信する。

（Ｕｂは、ノードＢの識別情報を表す。）Ｓｔｅｐ３：ノードＡは、Ｅ（ＫＦａｂ　：　ＲＮ■Ｕ
ｂ）からＲＮを得て、ノードＡの記憶装置に保存する。

そして、あらかじめ両ノードで定めである関数ｆ（争）
をＲＮに施すことによシ、ｆ（ＲＮ）　＝　ＲＮＩを得
る。更に、Ｅ（ＫＦａｂ　；　ＲＮＩ■Ｕａ）を含む電
文５０３をノードＢに送信する。　ｆ（・）は、例えば
、一定のビット位置のピットの反転を行う関数とする。

５ｔｅｐ４：ノードＢは、Ｅ（ＫＦａｂ　：　ＲＮＩ■
Ｕａ）からＲＮＩを得て、ノードＢで保存していたＲＮ
によ５ｆ（ＲＮ）の演算を行い、ＲＮＩと比較する。

その結果、ｆ（ＲＮ）　＝　ＲＮＩとなったときは、Ｋ
Ｆの配送手順を正常終了し、そうでないときにはＫＦの
配送手順を異常終了する。

〔発明の効果〕

（１）性能上の効果次の二つの方式の性能比較を行う。

〔方式１〕本発明の実施例の暗号鍵の配送方式。

〔方式２〕測は使用せずに、ＫＦを直接にＲＳＡ法によ
り配送する方式。

一つのセションについて、暗号通信に伴う二つのノード
の処理時間の増加量の和を、方式１゜方式２について、
それぞれＺｌ　、　Ｚ２　（通信時間は除いて考える）
とすると、Ｚ１＝ＤＥＳ暗号によるＫＦの暗号化および復号化時間
＋利用者の暗号（慣用暗号）による通信データの暗号化
および復号化時間Ｚ２＝ＲＳＡ暗号によるＫＦの暗号化および復号時間＋
利用者の暗号（慣用暗号）による通信データの暗号化お
よび復号化時間故に、本発明の暗号鍵の配送方式では、ＲＳＡ暗号の処
理速度が、利用者のセションの処理時間に影響しないの
で、高速な鍵配送システムを構成できる。

（２）操作性本発明の方式では、鍵の配送に人手の介在は不要である
。また、任意のノードから鍵の配送処理を開始できるた
め、ノードを追加または削除するときの処理が容易であ
る。

以上のように、本発明では、利用者のセションの処理に
公開鍵暗号の処理速度が影響せず、且つ鍵配送に人手の
介在は不要である、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を説明する図であり
、第１図はＤＥＳ暗号による暗号化装置と復号化装置の
変換機能の説明図、第２図はＲＳＡ暗号による暗号化装
置と復号化装置の変換機能の説明図、第３図は藷の配送
の手順（手順１）の説明図、第４図は藷の配送の手順（
手順２）の説明図、第５図はＫＦの配送の手順（手順４
）の説明図、第６図は鍵の相互関係の説明図である。１・・・暗号化装置（ＤＥＳ暗号）、２・・・復号化装
置（ＤＥＳ暗号）、３・・・暗号化装置（ＲＳＡ暗号）
、４・・・復号化装＠　（ＲＳＡ暗号）、３０１・・・
“ＰＫの配送要求”を含む電文、３０２・・・″ＰＫｂ
”を含む電文、３　（７３”・”　Ｅ（ＰＫｂ　：　Ｋ
Ｎａｂ■Ｕａ）”を含む電文、４０１・・・″ＰＫｂ”
を含む電文、４０２　・・・−Ｅ（ＰＫｂ　：　ＫＮａ
ｂ■Ｕａ）’を含む電文、５０１−・・″Ｅ　（ＫＮａ
ｂ　；　ＫＦａ　ｂ■Ｉ−ＡＸ■Ｕａ）”を含む電文、
５０２　・・・″Ｅ（ＫＦａｂ　；　ＲＮ■Ｕｂ）”を
含む電文、５０３　・・・’　Ｅ（ＫＦａｂ　；　ＲＮ
Ｉ■Ｕｓ）’を含む電文。出願人代理人　　弁理士　鈴、、江　武　彦銃Ｘ（ａ）（ｂ）第１図榊Ｐに（ａ）（ｂ）ノー）−八　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　ノードＢノ；−゛パノ−１−・Ｂ第４因ノーヒＡ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　２−ヒ゛Ｂ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

複数の情報処理装置間で通信回線により通信を行うシス
テムにおいて、通信データを暗号化して通信を行うため
の暗号鍵（暗号化または復号化のために使用する鍵を意
味する）の情報処理装置間における配送を、ＲＳＡ暗号
とＤＥＳ暗号の暗号化装置および復号化装置を用い、且
つ暗号鍵の種類として、ＤＥＳ暗号の鍵としては、デー
タ暗号化鍵（通信データを保護するために任意に選択さ
れる慣用暗号の暗号鍵）を保護するための鍵である“デ
ータ暗号化鍵配送鍵”を用い、ＲＳＡ暗号の鍵としては
データ暗号化鍵配送鍵を保護するための鍵である、“デ
ータ暗号化鍵配送鍵配送用鍵”を用い、且つ暗号鍵の配
送のための通信の処理手順として、データ暗号化鍵の配
送にはデータ暗号化鍵配送鍵を鍵とする暗号化と復号化
、データ暗号化鍵配送鍵の配送にはデータ暗号化鍵配送
鍵配送用鍵を鍵とする暗号化と復号化を用いて行うこと
を特徴とする暗号鍵の配送方式。