JP2001156766A - 暗号通信方法及び暗号通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全生が高いエンティティ間の暗号通信を行
える暗号通信方法及び暗号通信システムを提供する。 【解決手段】 エンティティａで、平文を暗号文に変換
するためのセッション鍵を共通鍵Ｋ_abにて暗号化し、そ
の暗号情報を暗号文Ｃと共にエンティティｂへ送信す
る。エンティティｂで、暗号情報から共通鍵Ｋ_baにてセ
ッション鍵を復号し、そのセッション鍵にて暗号文Ｃを
元の平文Ｍに復号する。または、エンティティａで、共
通鍵Ｋ_ab及び暗号通信時にエンティティｂとで共有でき
る共有情報を利用してセッション鍵を求め、求めたセッ
ション鍵にて平文Ｍを暗号文Ｃに暗号化してエンティテ
ィｂへ送信する。エンティティｂで、共通鍵Ｋ_ba及びそ
の共有情報を利用してセッション鍵を求め、求めたセッ
ション鍵にて、暗号文Ｃを元の平文Ｍに復号する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンティティ間に
て暗号通信を行う暗号通信方法及び暗号通信システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】高度情報化社会と呼ばれる現代社会で
は、コンピュータネットワークを基盤として、ビジネス
上の重要な文書・画像情報が電子的な情報という形で伝
送通信されて処理される。このような電子情報は、容易
に複写が可能である、複写物とオリジナルとの区別が困
難であるという性質があり、情報保全の問題が重要視さ
れている。特に、「コンピュータリソースの共有」，
「マルチアクセス」，「広域化」の各要素を満たすコン
ピュータネットワークの実現が高度情報化社会の確立に
不可欠であるが、これは当事者間の情報保全の問題とは
矛盾する要素を含んでいる。このような矛盾を解消する
ための有効な手法として、人類の過去の歴史上主として
軍事，外交面で用いられてきた暗号技術が注目されてい
る。

【０００３】暗号とは、情報の意味が当事者以外には理
解できないように情報を交換することである。暗号にお
いて、誰でも理解できる元の文（平文）を第三者には意
味がわからない文（暗号文）に変換することが暗号化で
あり、また、暗号文を平文に戻すことが復号であり、こ
の暗号化と復号との全過程をまとめて暗号系と呼ぶ。暗
号化の過程及び復号の過程には、それぞれ暗号化鍵及び
復号鍵と呼ばれる秘密の情報が用いられる。復号時には
秘密の復号鍵が必要であるので、この復号鍵を知ってい
る者のみが暗号文を復号でき、暗号化によって情報の秘
密性が維持され得る。

【０００４】暗号化鍵と復号鍵とは、等しくても良い
し、異なっていても良い。両者の鍵が等しい暗号方式
は、共通鍵暗号方式と呼ばれ、米国商務省標準局が採用
したＤＥＳ（Data Encryption Standards)はその典型例
である。このような共通鍵暗号方式の従来例は、次のよ
うな３種の方法に分類できる。

【０００５】 第１の方法 暗号通信を行う可能性がある相手との共通鍵をすべて秘
密保管しておく方法。 第２の方法 暗号通信の都度、予備通信により鍵を共有し合う方法
（Diffie-Hellmanによる鍵共有方式，公開鍵方式による
鍵配送方式等）。 第３の方法 各ユーザ（エンティティ）の氏名，住所等の個人を特定
する公開された特定情報（ＩＤ（Identity）情報）を利
用して、予備通信を行うことなく、送信側のエンティテ
ィ，受信側のエンティティが独立に同一の共通鍵を生成
する方法（ＫＰＳ（Key Predistribution System），Ｉ
Ｄ−ＮＩＫＳ（ID-based Non-Interactive Key Sharing
Schemes) 等）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の３種
の方法には、以下に述べるような問題がある。第１の方
法では、すべての共通鍵を保管しておくようにするの
で、不特定多数のユーザがエンティティとなって暗号通
信を行うネットワーク社会には適さない。また、第２の
方法は、鍵共有のための予備通信が必要である点が問題
である。

【０００７】第３の方法は、予備通信が不要であり、公
開された相手のＩＤ情報とセンタから予め配布されてい
る固有の秘密パラメータとを用いて、任意の相手との共
通鍵を生成できるので、便利な方法である。図６は、こ
のＩＤ−ＮＩＫＳのシステムの原理を示す図である。信
頼できるセンタの存在を仮定し、このセンタを中心にし
て共通鍵生成システムを構成している。図６において、
エンティティＸの特定情報であるエンティティＸの名
前，住所，電話番号等のＩＤ情報は、ハッシュ関数ｈ
（・）を用いてｈ（ＩＤ_X ）で表す。センタは任意のエ
ンティティＸに対して、センタ公開情報｛ＰＣ_i ｝，セ
ンタ秘密情報｛ＳＣ_i ｝及びエンティティＸのＩＤ情報
ｈ（ＩＤ_X ）に基づいて、以下のように秘密鍵Ｓ_Xiを計
算し、秘密裏にエンティティＸへ配布する。 Ｓ_Xi＝Ｆ_i （｛ＳＣ_i ｝，｛ＰＣ_i ｝，ｈ（ＩＤ_X ））

【０００８】エンティティＸは他の任意のエンティティ
Ｙとの間で、暗号化，復号のための共通鍵Ｋ_XYを、エン
ティティＸ自身の秘密鍵｛Ｓ_Xi｝，センタ公開情報｛Ｐ
Ｃ_i｝及び相手先のエンティティＹのＩＤ情報ｈ（ＩＤ
_Y ）を用いて以下のように生成する。 Ｋ_XY＝ｆ（｛Ｓ_Xi｝，｛ＰＣ_i ｝，ｈ（ＩＤ_Y ）） また、エンティティＹも同様にエンティティＸへの鍵を
共通鍵Ｋ_YXを生成する。もし常にＫ_XY＝Ｋ_YXの関係が成
立すれば、この鍵Ｋ_XY，Ｋ_YXをエンティティＸ，Ｙ間で
暗号化鍵，復号鍵として使用できる。

【０００９】本発明者等は、このようなＩＤ−ＮＩＫＳ
について種々の暗号化方法，暗号通信方法を提案してお
り、また、各エンティティのＩＤ情報を複数に分割して
複数の各センタからその分割ＩＤ情報に基づく秘密鍵を
エンティティに配布する構成にして、より安全性を高め
るようにしたＩＤ−ＮＩＫＳによる暗号化方法，暗号通
信方法についても、提案している。毎回の暗号通信時に
同じ鍵で暗号化変換を行っている場合、同じ平文が同じ
暗号文になるので、その変換鍵が漏洩したときには、暗
号通信システムそのものが完全に破綻してしまう可能性
がある。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、このようなＩＤ−ＮＩＫＳ等の種々の暗号化方
法を利用して安全性が高いエンティティ間の暗号通信を
行える暗号通信方法及び暗号通信システムを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る暗号通信
方法は、エンティティ間で暗号通信を行う方法におい
て、一方のエンティティ側で、自身固有の秘密鍵を用い
て生成した共通鍵にて、平文を暗号文に変換する変換鍵
を暗号化し、その暗号化した暗号情報を前記変換鍵で暗
号化した暗号文と共に他方のエンティティへ送信し、該
他方のエンティティ側で、自身固有の秘密鍵を用いて生
成した前記共通鍵と同一の共通鍵を用いて、送信された
暗号情報を復号して前記変換鍵を求め、求めた変換鍵に
て送信された暗号文を平文に復号することにより、エン
ティティ間で暗号通信を行うことを特徴とする。

【００１２】請求項２に係る暗号通信方法は、請求項１
において、暗号通信は電子メールにて行うこととし、通
信される前記暗号文の前段に前記暗号情報を配置して送
信することを特徴とする。

【００１３】請求項３に係る暗号通信方法は、エンティ
ティ間で暗号通信を行う方法において、一方のエンティ
ティ側で、自身固有の秘密鍵を用いて生成した共通鍵及
び暗号通信時に他方のエンティティとで共有できる共有
情報を利用して変換鍵を求め、求めた変換鍵にて平文を
暗号文にして他方のエンティティへ送信し、該他方のエ
ンティティ側で、自身固有の秘密鍵を用いて生成した前
記共通鍵と同一の共通鍵及び前記共有情報を利用して求
めた変換鍵にて、送信された暗号文を平文に復号するこ
とにより、エンティティ間で暗号通信を行うことを特徴
とする。

【００１４】請求項４に係る暗号通信方法は、請求項３
において、暗号通信は電子メールにて行うこととし、前
記共有情報としてヘッダ部の情報を利用することを特徴
とする。

【００１５】請求項５に係る暗号通信方法は、請求項１
〜４の何れかにおいて、各エンティティの特定情報を利
用して各エンティティ固有の秘密鍵を作成することを特
徴とする。

【００１６】請求項６に係る暗号通信方法は、請求項５
において、各エンティティの特定情報を分割した分割特
定情報を利用して各エンティティ固有の秘密鍵を作成す
ることを特徴とする。

【００１７】請求項７に係る暗号通信システムは、送信
すべき情報である平文を暗号文に暗号化する暗号化処
理、及び、送信された暗号文を平文に復号する復号処理
を、複数のエンティティ間で相互に行う暗号通信システ
ムにおいて、各エンティティ側に、自身固有の秘密鍵を
用いて通信対象のエンティティ間で共通の共通鍵を生成
する手段と、前記暗号化処理及び復号処理に用いる変換
鍵を前記共通鍵にて暗号化及び／または復号する手段と
を備えることを特徴とする。

【００１８】請求項８に係る暗号通信システムは、送信
すべき情報である平文を暗号文に暗号化する暗号化処
理、及び、送信された暗号文を平文に復号する復号処理
を、複数のエンティティ間で相互に行う暗号通信システ
ムにおいて、各エンティティ側に、自身固有の秘密鍵を
用いて通信対象のエンティティ間で共通の共通鍵を生成
する手段と、生成した共通鍵及び暗号通信時に他方のエ
ンティティとで共有できる共有情報を利用して、前記暗
号化処理及び復号処理に用いる変換鍵を求める手段とを
備えることを特徴とする。

【００１９】請求項９に係る暗号通信システムは、請求
項７または８において、各エンティティの特定情報を利
用して各エンティティ固有の秘密鍵を作成することを特
徴とする。

【００２０】請求項１０に係る暗号通信システムは、請
求項９において、各エンティティの特定情報を分割した
分割特定情報を利用して各エンティティ固有の秘密鍵を
作成することを特徴とする。

【００２１】本発明の暗号通信では、一方のエンティテ
ィ側で、平文を暗号文に変換するための変換鍵（セッシ
ョン鍵）を他方のエンティティとの共通鍵にて暗号化
し、その暗号情報を暗号文と共に他方のエンティティへ
伝送し、他方のエンティティ側で、暗号情報から変換鍵
（セッション鍵）を復号して、その変換鍵（セッション
鍵）にて暗号文を平文に復号する。この際、暗号通信を
電子メールにて行う場合、送信される暗号文の前段に暗
号情報を配置して送信する。よって、このようなセッシ
ョン鍵の導入により、暗号文復号の安全性を高めること
ができる。

【００２２】本発明の他の暗号通信では、一方のエンテ
ィティ側で、他方のエンティティとの共通鍵及び暗号通
信時に他方のエンティティとで共有できる共有情報を利
用して変換鍵（セッション鍵）を求め、求めた変換鍵
（セッション鍵）にて平文を暗号文に暗号化して他方の
エンティティへ送信し、他方のエンティティ側で、共通
鍵及びその共有情報を利用して変換鍵（セッション鍵）
を求め、求めた変換鍵（セッション鍵）にて、送信され
た暗号文を平文に復号する。この際、暗号通信を電子メ
ールにて行う場合、そのヘッダ情報を共有情報として利
用する。よって、このようなセッション鍵の導入によ
り、比較的容易に暗号文復号の安全性を高めることがで
きる。

【００２３】各エンティティの特定情報（ＩＤ情報）、
または、その特定情報の分割情報を利用して各エンティ
ティ固有の秘密鍵を作成することにより、安全性が高い
ＩＤ−ＮＩＫＳによるエンティティ間の暗号通信を行え
る暗号通信システムを構築できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。図１は、本発明の暗号通信システ
ムの構成を示す模式図である。情報の隠匿を信頼できる
複数（Ｋ個）のセンタ１が、秘密鍵作成のサーバとして
設定されている。なお、これらのセンタ１としては、例
えば社会の公的機関を該当できる。

【００２５】これらの各センタ１と、この暗号通信シス
テムを利用するユーザとしての複数の各エンティティ
ａ，ｂ，…，ｚとは、通信路２_a1，…，２_aK、２_b1，
…，２_bK、・・・、２_z1，…，２_zKにより接続されてお
り、これらの通信路を介して、各エンティティａ，ｂ，
…，ｚから各センタ１へ秘密鍵作成の依頼がなされ、各
センタ１から各エンティティ固有の秘密鍵が各エンティ
ティａ，ｂ，…，ｚへ作成されるようになっている。ま
た、２人のエンティティの間には電子メールによる通信
路３ab，３az，３bz，…が設けられており、通信情報を
暗号化した暗号文が互いのエンティティ間で電子メール
により送受信されるようになっている。

【００２６】図２は、２人のエンティティａ，ｂ間にお
ける情報の通信状態を示す模式図である。図２の例は、
エンティティａが平文（メッセージ）Ｍを暗号文Ｃに暗
号化してそれをエンティティｂへ送信し、エンティティ
ｂがその暗号文Ｃを元の平文（メッセージ）Ｍに復号す
る場合を示している。

【００２７】総数Ｋ個の各センタ１には、自身の秘密情
報（対称行列）から各エンティティａ，ｂ毎に選択した
ものを各エンティティのパスワードに基づいて暗号化し
て各エンティティａ，ｂ固有の秘密鍵を作成する秘密鍵
作成器２が備えられている。秘密鍵作成器２は、その内
部構成を示す図３に表すように、暗号化された秘密情報
を格納する秘密情報格納部３と、秘密情報格納部３に格
納されている暗号化秘密情報を読み出して復号する秘密
情報復号部４と、センタ１自身の秘密情報と各エンティ
ティａ，ｂの特定情報（ＩＤ情報）と各エンティティ
ａ，ｂの入力パスワードとから各エンティティａ，ｂ固
有の秘密鍵を作成する秘密鍵作成部５と、所定周期毎に
更新されるセンタ１の秘密情報を暗号化して秘密情報格
納部３に書き込む秘密情報更新部６とを有する。

【００２８】エンティティａ側には、Ｋ個の各センタ１
から送られる秘密鍵方式でのエンティティａ自身固有の
秘密鍵を復号する第１秘密鍵復号部１１と、復号された
Ｋ個の自身固有の秘密鍵を暗号化する秘密鍵暗号化部１
２と、暗号化された秘密鍵を格納する秘密鍵格納部１３
と、秘密鍵格納部１３に格納されている暗号化秘密鍵を
読み出して復号する第２秘密鍵復号部１４と、自身固有
の秘密鍵とエンティティｂの特定情報（ＩＤ情報）とに
基づいてエンティティａが求めるエンティティｂとの共
通鍵Ｋ_abを生成する共通鍵生成部１５と、共通鍵Ｋ_abを
用いて平文（メッセージ）Ｍを暗号文Ｃに暗号化して電
子メールによる通信路３０へ出力する平文暗号化部１６
と、共通鍵，平文，暗号文等を表示する表示部１７とが
備えられている。

【００２９】また、エンティティｂ側には、Ｋ個の各セ
ンタ１から送られる秘密鍵方式でのエンティティｂ自身
固有の秘密鍵を復号する第１秘密鍵復号部２１と、復号
されたＫ個の自身固有の秘密鍵を暗号化する秘密鍵暗号
化部２２と、暗号化された秘密鍵を格納する秘密鍵格納
部２３と、秘密鍵格納部２３に格納されている暗号化秘
密鍵を読み出して復号する第２秘密鍵復号部２４と、自
身固有の秘密鍵とエンティティａの特定情報（ＩＤ情
報）とに基づいてエンティティｂが求めるエンティティ
ａとの共通鍵Ｋ_baを生成する共通鍵生成部２５と、共通
鍵Ｋ_baを用いて通信路３０から入力した暗号文Ｃを平文
（メッセージ）Ｍに復号して出力する暗号文復号部２６
と、共通鍵，平文，暗号文等を表示する表示部２７とが
備えられている。

【００３０】次に、このような構成の暗号通信システム
における暗号通信の処理動作について説明する。

【００３１】（予備処理）各エンティティを特定する特
定情報（ＩＤ情報）、例えばそのエンティティのメール
アドレスを表すＩＤベクトル（Ｌビット２進ベクトル）
を、図４に示すように、ブロックサイズＭビット毎にＫ
個のブロックに分割する。例えば、エンティティａのメ
ールアドレスを示すＩＤベクトル（ベクトルＩ_a ）を式
（１）のように分割する。分割特定情報である各ベクト
ルＩ_aj（ｊ＝１，２，・・・，Ｋ）をＩＤ分割ベクトル
と呼ぶ。なお、エンティティのメールアドレスが、ハッ
シュ関数によってＬビットのＩＤベクトルに変換され
る。

【００３２】

【数１】

【００３３】（秘密鍵の作成処理（エンティティの登録
処理））この暗号通信システムに参加したいエンティテ
ィ、即ち、自身固有の秘密鍵の作成を希望するエンティ
ティは、ホームページにアクセスしてサーバを介して、
自身のパスワードとメールアドレスとを公開鍵方式（Ｓ
ＳＬ等）で各センタ１へ送付する。各センタ１の秘密鍵
作成器２では、秘密情報格納部３に格納されている暗号
化秘密情報を秘密情報復号部４で復号した秘密情報（後
述する対称行列）から、秘密鍵作成部５にて、そのエン
ティティに対応する部分を選択し、選択した秘密鍵（後
述する秘密鍵ベクトル）をエンティティ側で入力された
パスワードに基づいて暗号化して、即ち、選択した秘密
鍵にパスワードを盛り込んだ秘密鍵方式で、そのエンテ
ィティ固有の秘密鍵を、電子メールを介してそのエンテ
ィティに発行する。この際の秘密鍵方式としては、ＤＥ
Ｓを利用できる。なお、エンティティのメールアドレス
を暗号化して送付するようにしても良い。

【００３４】なお、より簡易的に、電子メールにより、
秘密鍵の作成依頼処理及び秘密鍵の発行処理を行うこと
も可能である。この場合、自身固有の秘密鍵の作成を希
望するエンティティは、自身のパスワードを電子メール
にて直接各センタ１へ公開鍵方式で送る。各センタ１で
は、上記の場合と同様に、秘密情報からエンティティに
対応して選択した秘密鍵にエンティティ側で入力された
パスワードを盛り込んだ秘密鍵方式（ＤＥＳ等）でその
エンティティ固有の秘密鍵を、電子メールを介してその
エンティティに発行する。

【００３５】なお、上述した例では、電子メールにて秘
密鍵を発行するようにしているが、ＩＣカード等の可搬
型の記録媒体にエンティティ固有の秘密鍵を書き込み、
その記録媒体をエンティティへ送るようにすることも可
能である。

【００３６】ここで、各センタ１での秘密情報（対称行
列）、及び、各エンティティ固有の秘密鍵（秘密鍵ベク
トル）の具体的内容について説明する。ｊ（ｊ＝１，
２，・・・，Ｋ）番目のセンタ１は、秘密情報として、
ランダムな数を要素とする対称行列Ｈ_j （２^M ×２^M ）
を有している。そして、各エンティティに対して、対称
行列Ｈ_j のそのエンティティの分割ＩＤベクトルに対応
する行ベクトルを秘密鍵（秘密鍵ベクトル）として作成
する。即ち、エンティティａに対しては、Ｈ_j 〔ベクト
ルＩ_aj〕を作成する。このＨ_j 〔ベクトルＩ_aj〕は、対
称行列Ｈ_j よりベクトルＩ_ajに対応した行を１行抜き出
したベクトルを表す。

【００３７】ところで、各センタ１におけるこの秘密情
報（対称行列Ｈ_j ）は、周期的に更新されるようになっ
ている。即ち、秘密情報更新部６の処理によって、秘密
情報格納部３に暗号化して格納される秘密情報（対称行
列Ｈ_j ）が、所定周期毎に更新される。

【００３８】ここで、エンティティ側でのパスワード入
力の例について説明する。パスワード入力処理について
は、パスワード入力が不慣れなエンティティにとって特
に、次のような２つの例が好適である。

【００３９】一方の例では、各エンティティが文字列を
入力し、その入力データをｂａｓｅ６４でエンコードし
たものをパスワードとする。この場合、６４種の各１つ
の文字入力にて６ビットのデータを表せるので、パスワ
ードが６４ビットである場合には、１１個の文字を入力
すれば良いことになる。

【００４０】また、他方の例では、０〜９及びＡ〜Ｆの
１６種の文字を入力することを原則として、これらの１
６種の文字以外が入力された場合には、その文字を０〜
９，Ａ〜Ｆの何れかの文字に置換する。

【００４１】（エンティティ間の共通鍵の生成処理）エ
ンティティａ（エンティティｂ）は、Ｋ個の各センタ１
から送られる秘密鍵方式でのエンティティａ（エンティ
ティｂ）自身固有の秘密鍵（秘密ベクトル）を第１秘密
鍵復号部１１（２１）で復号する。復号した秘密鍵（秘
密ベクトル）は、一旦、秘密鍵暗号化部１２（２２）で
暗号化されて秘密鍵格納部１３（２３）に格納される。
そして、通信相手であるエンティティｂ（エンティティ
ａ）との共通鍵Ｋ_ab（Ｋ_ba）を生成する際に、その暗号
化秘密鍵が秘密鍵格納部１３（２３）から読み出されて
第２秘密鍵復号部１４（２４）で再び秘密鍵（秘密ベク
トル）が復号される。

【００４２】エンティティａ（エンティティｂ）は、共
通鍵生成部１５（２５）にて、各センタ１から受け取っ
た秘密ベクトル（秘密鍵）のうち、エンティティｂ（エ
ンティティａ）に対応する要素を取り出し、これらＫ個
の要素を合成して、エンティティａ（エンティティｂ）
のエンティティｂ（エンティティａ）に対する共通鍵Ｋ
_ab（Ｋ_ba）を生成する。ここで、Ｋ個の各センタが有す
る秘密情報（行列）の対称姓に基づいて、両共通鍵
Ｋ_ab，Ｋ_baは一致する。

【００４３】上述したように、各センタ１における秘密
情報（対称行列）は、安全性を考慮して周期的に更新さ
れる。従って、各エンティティに配布される秘密鍵（秘
密ベクトル）も周期的に変更される。そこで、本発明で
は、各センタ１での秘密情報（対称行列）の更新周期に
同期して、秘密鍵格納部１３，２３に格納される暗号化
秘密鍵を逐次更新していくか、または、新たな暗号化秘
密鍵を秘密鍵格納部１３，２３に追加格納していく。

【００４４】後者の追加格納の場合、受信側のエンティ
ティｂにあって、電子メールにてエンティティａから暗
号文を受信したとき、そのメールの送信日付を確認し
て、その送信日付に合った暗号化秘密鍵を秘密鍵格納部
２３から選択的に読み出して第２秘密鍵復号部２４で復
号した秘密鍵（秘密ベクトル）を用いて、共通鍵生成部
２５にて共通鍵Ｋ_baを生成することにより、各センタ１
での秘密情報（対称行列）が更新された場合にあって
も、エンティティａが暗号化時に使用した共通鍵Ｋ _abと
同一の共通鍵Ｋ_baを常に生成できることになる。

【００４５】（エンティティａでの暗号文作成，エンテ
ィティｂでの暗号文復号）エンティティａにあって、共
通鍵生成部１５で生成された共通鍵Ｋ_abを用いて、平文
暗号化部１６にて、平文（メッセージ）Ｍが暗号文Ｃに
暗号化されて、その暗号文Ｃが電子メールによる通信路
３０へ送信される。エンティティｂにあって、共通鍵生
成部２５で生成された共通鍵Ｋ_baを用いて、暗号文復号
部２６にて、暗号文Ｃが元の平文（メッセージ）Ｍに復
号される。

【００４６】このような暗号化・復号処理時にあって、
表示部１７，２７において、共通鍵，平文，暗号文が夫
々の表示領域に表示されるが、送信される暗号文Ｃはバ
イナリデータであるので、エンティティａ，ｂにとって
は不可視である。そこで本発明では、バイナリデータで
あるものはｂａｓｅ６４で文字データに変換した後に可
視表示する。

【００４７】例えば、平文Ｍがテキストデータである場
合には、そのテキストデータをそのまま表示部１７，２
７の平文表示領域に表示する。そして、それを暗号化し
た暗号文Ｃはバイナリデータであるので、ｂａｓｅ６４
で文字データに変換したものを表示部１７，２７の暗号
文表示領域に表示する。一方、平文Ｍがバイナリデータ
である場合には、そのバイナリデータをｂａｓｅ６４で
文字データに変換したものを表示部１７，２７の平文表
示領域に表示する。そして、それを暗号化した暗号文Ｃ
はバイナリデータであるので、ｂａｓｅ６４で文字デー
タに変換したものを表示部１７，２７の暗号文表示領域
に平文する。

【００４８】本発明では、電子メールでの暗号通信時に
おいてエンティティが認識できるメールアドレスをエン
ティティの特定情報（ＩＤ情報）として利用したので、
受信側のエンティティｂが暗号メールを受信した際に、
そのメールのｆｒｏｍフィールドのメールアドレスを特
定情報（ＩＤ情報）として共通鍵を生成することが可能
である。なお、このようなメールアドレス以外に、暗号
通信時に相手のエンティティを特定できる他の情報、例
えば発信元電話番号，ファクシミリのＴＳＩ信号等を特
定情報（ＩＤ情報）として利用できる。

【００４９】ところで、各センタ１から各エンティティ
に対して作成される秘密鍵（秘密ベクトル）の長さが長
い程、暗号通信システムとしての安全性は高い。一方、
その秘密鍵（秘密ベクトル）の長さが短い場合には、安
全性は低いが簡易なシステムを構築できる利点がある。
そこで、本発明では、秘密鍵（秘密ベクトル）の長さが
異なる複数の暗号通信システムを考える。

【００５０】例えば、６４ビットと１２８ビットとの秘
密鍵（秘密ベクトル）を各エンティティ毎に作成するシ
ステムを構築する。そして、６４ビットの秘密鍵（秘密
ベクトル）を作成するシステムは、一般用として誰でも
任意に参加できるシステムとして、しかも多数の参加者
を集めるために無料とする。これに対して、１２８ビッ
トの秘密鍵（秘密ベクトル）を作成するシステムは、あ
る特定の会社，組織，団体の構成員のみがエンティティ
として参加できるシステムとし、高い安全性を実現でき
る理由から有料とする。後者の場合には、エンティティ
に制限があるので、複数のエンティティによる結託攻撃
に強い。

【００５１】次に、平文の暗号化及び暗号文の復号にセ
ッション鍵を用いる場合の例について説明する。このセ
ッション鍵を利用する形態として、以下のような２つの
例について述べる。何れの例にあっても、セッション鍵
の導入により、暗号通信の安全性を高めることができ
る。

【００５２】第１の例では、送信側のエンティティａ
で、平文Ｍを暗号文Ｃに変換するためのセッション鍵Ｋ
_S を、上述したように生成した共通鍵Ｋ_abを用いて例え
ばＤＥＳにて暗号化して、暗号情報ＤＥＳＫ_ab（Ｋ_S ）
を作成する。この暗号情報ＤＥＳＫ_ab（Ｋ_S ）を、セッ
ション鍵Ｋ_S にて平文Ｍが暗号化された暗号文Ｃの前段
に配置して、その暗号文Ｃと共に、電子メールにてエン
ティティｂへ送信する。受信側のエンティティｂでは、
まず、共通鍵Ｋ_baを用いて暗号情報ＤＥＳＫ_ab（Ｋ_S ）
を復号してセッション鍵Ｋ_S を求め、求めたセッション
鍵Ｋ_S にて受信した暗号文Ｃを元の平文Ｍに復号する。

【００５３】第２の例では、送信側のエンティティａ，
受信側のエンティティｂで共有できる共有情報と、上述
したように生成した共通鍵とを用いて、ｆ（共通鍵，共
有情報）＝Ｋ_S のようにして、両エンティティａ，ｂで
セッション鍵Ｋ_S を求める。両エンティティａ，ｂで得
られる共有情報及び共通鍵は同一であるので、セッショ
ン鍵Ｋ_S も同一なものが求められる。エンティティａ側
で求められたセッション鍵Ｋ_S にて平文Ｍが暗号文Ｃに
暗号化されてエンティティａからエンティティｂへ送信
され、その暗号文Ｃはエンティティｂ側で求められたセ
ッション鍵Ｋ_Sにて元の平文Ｍに復号される。

【００５４】図５は、本発明の記録媒体の実施例の構成
を示す図である。ここに例示するプログラムは、エンテ
ィティからの依頼に基づいて各センタにおいて各エンテ
ィティ固有の秘密鍵を作成する上述したような秘密鍵作
成処理、各センタから秘密鍵方式で作成された秘密鍵を
各エンティティにおいて復号する上述したような秘密鍵
復号処理、自身固有の秘密鍵を用いて通信相手との間の
共通鍵を生成する上述したような共通鍵生成処理、セン
タの秘密情報（対称行列），各エンティティの秘密鍵
（秘密ベクトル）を暗号化して格納したり周期的に更新
したりする上述したような秘密情報，秘密鍵の格納・更
新処理、共通鍵，平文，暗号文を表示する上述したよう
な表示処理、及び／または、平文の暗号化・暗号文の復
号処理等を含んでおり、以下に説明する記録媒体に記録
されている。なお、コンピュータ４０は、各ホスト側ま
たは各エンティティ側に設けられている。

【００５５】図５において、コンピュータ４０とオンラ
イン接続する記録媒体４１は、コンピュータ４０の設置
場所から隔たって設置される例えばＷＷＷ(World Wide
Web)のサーバコンピュータを用いてなり、記録媒体４１
には前述の如きプログラム４１ａが記録されている。記
録媒体４１から読み出されたプログラム４１ａがコンピ
ュータ４０を制御することにより、少なくとも１つの上
記処理を実行する。

【００５６】コンピュータ４０の内部に設けられた記録
媒体４２は、内蔵設置される例えばハードディスクドラ
イブまたはＲＯＭ等を用いてなり、記録媒体４２には前
述の如きプログラム４２ａが記録されている。記録媒体
４２から読み出されたプログラム４２ａがコンピュータ
４０を制御することにより、少なくとも１つの上記処理
を実行する。

【００５７】コンピュータ４０に設けられたディスクド
ライブ４０ａに装填して使用される記録媒体４３は、運
搬可能な例えば光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭまたはフ
レキシブルディスク等を用いてなり、記録媒体４３には
前述の如きプログラム４３ａが記録されている。記録媒
体４３から読み出されたプログラム４３ａがコンピュー
タ４０を制御することにより、少なくとも１つの上記処
理を実行する。

【００５８】なお、上述した実施の形態では、複数のセ
ンタを設けて、各エンティティの特定情報（ＩＤ情報）
を分割した分割特定情報（分割ＩＤ情報）を用いて、各
エンティティ固有の秘密鍵（秘密ベクトル）を作成する
ようにしたが、１つのセンタから各エンティティの特定
情報（ＩＤ情報）に基づいて各エンティティ固有の秘密
鍵（秘密ベクトル）を作成するようにしても良い。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明では、送信
側のエンティティで、平文を暗号文に変換するための変
換鍵（セッション鍵）を共通鍵にて暗号化し、その暗号
情報を暗号文と共に送信し、受信側のエンティティで、
暗号情報から変換鍵（セッション鍵）を復号して、その
変換鍵（セッション鍵）にて暗号文を平文に復号するよ
うにしたので、セッション鍵の導入により、暗号文復号
の安全性を高めることができる。

【００６０】また、送信側のエンティティで、共通鍵及
び暗号通信時に共有できる共有情報を利用して変換鍵
（セッション鍵）を求め、求めた変換鍵（セッション
鍵）にて平文を暗号文に暗号化して送信し、受信側のエ
ンティティで、共通鍵及びその共有情報を利用して変換
鍵（セッション鍵）を求め、求めた変換鍵（セッション
鍵）にて、送信された暗号文を元の平文に復号するよう
にしたので、セッション鍵の導入により、比較的容易に
暗号文復号の安全性を高めることができる。

【００６１】更に、各エンティティの特定情報（ＩＤ情
報）、または、その特定情報の分割情報を利用して各エ
ンティティ固有の秘密鍵を作成するようにしたので、安
全性が高いＩＤ−ＮＩＫＳによるエンティティ間の暗号
通信を行える暗号通信システムを構築することができ
る。

【００６２】（付記）なお、以上の説明に対して更に以
下の項を開示する。 （１） エンティティ間の暗号通信にあって、平文を暗
号文にする暗号化器において、各エンティティの特定情
報を利用して作成された各エンティティ固有の秘密鍵及
び送信先のエンティティの特定情報を用いてその送信先
のエンティティと共通の共通鍵を生成する手段と、変換
鍵にて平文を暗号文に暗号化する手段と、生成した共通
鍵にて前記変換鍵を暗号化して暗号情報を得る手段とを
備える暗号化器。 （２） エンティティ間の暗号通信にあって、平文を暗
号文にする暗号化器において、各エンティティの特定情
報を利用して作成された各エンティティ固有の秘密鍵及
び送信先のエンティティの特定情報を用いてその送信先
のエンティティと共通の共通鍵を生成する手段と、生成
した共通鍵及び暗号通信時に送信先のエンティティと共
有できる共有情報を用いて変換鍵を求める手段と、求め
た変換鍵にて平文を暗号文に変換する手段とを備える暗
号化器。 （３）第（１）項の暗号化器で暗号化された暗号文を平
文に復号する復号器において、送信先のエンティティ固
有の秘密鍵及び送信元のエンティティの特定情報を用い
て、前記共通鍵と同一の共通鍵を生成する手段と、生成
した共通鍵にて前記暗号情報を復号して変換鍵を求める
手段と、求めた変換鍵にて平文を暗号文に復号する手段
とを備える復号器。 （４）第（２）項の暗号化器で暗号化された暗号文を平
文に復号する復号器において、送信先のエンティティ固
有の秘密鍵及び送信元のエンティティの特定情報を用い
て、前記共通鍵と同一の共通鍵を生成する手段と、生成
した共通鍵及び前記共有情報を用いて変換鍵を求める手
段と、求めた変換鍵にて平文を暗号文に復号する手段と
を備える復号器。 （５） コンピュータに、エンティティ間の暗号通信に
あって、平文を暗号文にさせるためのプログラムが記録
されているコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体
において、各エンティティの特定情報を利用して作成さ
れた各エンティティ固有の秘密鍵及び送信先のエンティ
ティの特定情報を用いてその送信先のエンティティと共
通の共通鍵を生成することをコンピュータに実行させる
プログラムコード手段と、変換鍵にて平文を暗号文に暗
号化することをコンピュータに実行させるプログラムコ
ード手段と、生成した共通鍵にて前記変換鍵を暗号化し
て暗号情報を得ることをコンピュータに実行させるプロ
グラムコード手段とを含むプログラムが記録されている
記録媒体。 （６） コンピュータに、エンティティ間の暗号通信に
あって、平文を暗号文にさせるためのプログラムが記録
されているコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体
において、各エンティティの特定情報を利用して作成さ
れた各エンティティ固有の秘密鍵及び送信先のエンティ
ティの特定情報を用いてその送信先のエンティティと共
通の共通鍵を生成することをコンピュータに実行させる
プログラムコード手段と、生成した共通鍵及び暗号通信
時に送信先のエンティティと共有できる共有情報を用い
て変換鍵を求めることをコンピュータに実行させるプロ
グラムコード手段と、求めた変換鍵にて平文を暗号文に
変換することをコンピュータに実行させるプログラムコ
ード手段とを含むプログラムが記録されている記録媒
体。 （７） コンピュータに、第（５）項の記録媒体に記録
されているプログラムに従って暗号化された暗号文を平
文に復号させるためのプログラムが記録されているコン
ピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、送信
先のエンティティ固有の秘密鍵及び送信元のエンティテ
ィの特定情報を用いて、前記共通鍵と同一の共通鍵を生
成することをコンピュータに実行させるプログラムコー
ド手段と、生成した共通鍵にて前記暗号情報を復号して
変換鍵を求めることをコンピュータに実行させるプログ
ラムコード手段と、求めた変換鍵にて平文を暗号文に復
号することをコンピュータに実行させるプログラムコー
ド手段とを含むプログラムが記録されている記録媒体。 （８） コンピュータに、第（６）項の記録媒体に記録
されているプログラムに従って暗号化された暗号文を平
文に復号させるためのプログラムが記録されているコン
ピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、送信
先のエンティティ固有の秘密鍵及び送信元のエンティテ
ィの特定情報を用いて、前記共通鍵と同一の共通鍵を生
成することをコンピュータに実行させるプログラムコー
ド手段と、生成した共通鍵及び前記共有情報を用いて変
換鍵を求めることをコンピュータに実行させるプログラ
ムコード手段と、求めた変換鍵にて平文を暗号文に復号
することをコンピュータに実行させるプログラムコード
手段とを含むプログラムが記録されている記録媒体。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の暗号通信システムの構成を示す模式図
である。

【図２】２人のエンティティ間における情報の通信状態
を示す模式図である。

【図３】秘密鍵作成器の内部構成を示す図である。

【図４】エンティティのＩＤベクトル（特定情報）の分
割例を示す模式図である。

【図５】記録媒体の実施例の構成を示す図である。

【図６】ＩＤ−ＮＩＫＳのシステムの原理構成図であ
る。

【符号の説明】

１ センタ ２ 秘密鍵作成器 ５ 秘密鍵作成部 １５，２５ 共通鍵生成部 １６ 平文暗号化部 ２６ 暗号文復号部 ３０ 通信路 ４０ コンピュータ ４１，４２，４３ 記録媒体 ａ，ｂ，ｚ エンティティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 恭通 京都府京都市伏見区竹田向代町136番地 村田機械株式会社本社工場内 (72)発明者 笠原 正雄 大阪府箕面市粟生外院４丁目15番３号 (72)発明者 辻井 重男 東京都渋谷区神宮前四丁目２番19号 Ｆターム(参考） 5J104 AA01 AA16 EA04 EA13 EA18 JA03 NA03 PA08 5K030 GA15 HA05 JT03 KA01 LD19

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンティティ間で暗号通信を行う方法に
   おいて、一方のエンティティ側で、自身固有の秘密鍵を
   用いて生成した共通鍵にて、平文を暗号文に変換する変
   換鍵を暗号化し、その暗号化した暗号情報を前記変換鍵
   で暗号化した暗号文と共に他方のエンティティへ送信
   し、該他方のエンティティ側で、自身固有の秘密鍵を用
   いて生成した前記共通鍵と同一の共通鍵を用いて、送信
   された暗号情報を復号して前記変換鍵を求め、求めた変
   換鍵にて送信された暗号文を平文に復号することによ
   り、エンティティ間で暗号通信を行うことを特徴とする
   暗号通信方法。
2. 【請求項２】 暗号通信は電子メールにて行うことと
   し、通信される前記暗号文の前段に前記暗号情報を配置
   して送信する請求項１に記載の暗号通信方法。
3. 【請求項３】 エンティティ間で暗号通信を行う方法に
   おいて、一方のエンティティ側で、自身固有の秘密鍵を
   用いて生成した共通鍵及び暗号通信時に他方のエンティ
   ティとで共有できる共有情報を利用して変換鍵を求め、
   求めた変換鍵にて平文を暗号文にして他方のエンティテ
   ィへ送信し、該他方のエンティティ側で、自身固有の秘
   密鍵を用いて生成した前記共通鍵と同一の共通鍵及び前
   記共有情報を利用して求めた変換鍵にて、送信された暗
   号文を平文に復号することにより、エンティティ間で暗
   号通信を行うことを特徴とする暗号通信方法。
4. 【請求項４】 暗号通信は電子メールにて行うことと
   し、前記共有情報としてヘッダ部の情報を利用する請求
   項３に記載の暗号通信方法。
5. 【請求項５】 各エンティティの特定情報を利用して各
   エンティティ固有の秘密鍵を作成する請求項１〜４の何
   れかに記載の暗号通信方法。
6. 【請求項６】 各エンティティの特定情報を分割した分
   割特定情報を利用して各エンティティ固有の秘密鍵を作
   成する請求項５に記載の暗号通信方法。
7. 【請求項７】 送信すべき情報である平文を暗号文に暗
   号化する暗号化処理、及び、送信された暗号文を平文に
   復号する復号処理を、複数のエンティティ間で相互に行
   う暗号通信システムにおいて、各エンティティ側に、自
   身固有の秘密鍵を用いて通信対象のエンティティ間で共
   通の共通鍵を生成する手段と、前記暗号化処理及び復号
   処理に用いる変換鍵を前記共通鍵にて暗号化及び／また
   は復号する手段とを備えることを特徴とする暗号通信シ
   ステム。
8. 【請求項８】 送信すべき情報である平文を暗号文に暗
   号化する暗号化処理、及び、送信された暗号文を平文に
   復号する復号処理を、複数のエンティティ間で相互に行
   う暗号通信システムにおいて、各エンティティ側に、自
   身固有の秘密鍵を用いて通信対象のエンティティ間で共
   通の共通鍵を生成する手段と、生成した共通鍵及び暗号
   通信時に他方のエンティティとで共有できる共有情報を
   利用して、前記暗号化処理及び復号処理に用いる変換鍵
   を求める手段とを備えることを特徴とする暗号通信シス
   テム。
9. 【請求項９】 各エンティティの特定情報を利用して各
   エンティティ固有の秘密鍵を作成する請求項７または８
   に記載の暗号通信システム。
10. 【請求項１０】 各エンティティの特定情報を分割した
    分割特定情報を利用して各エンティティ固有の秘密鍵を
    作成する請求項９に記載の暗号通信システム。