JPWO2018016330A1 - 通信端末、サーバ装置、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
集合Nを正の整数全体の集合とする。以下で記載する共通鍵暗号方式(DEM.Gen,DEM.Enc,DEM.Dec)について述べておく。DEM.Genはkビット(k∈N)列1kを入力とし,k1ビット(k1∈N)長の鍵Kを出力するアルゴリズムである。DEM.Encは、平文mと鍵Kとを入力とし,暗号文CDEMを出力するアルゴリズムである。DEM.Decは暗号文CDEMと鍵Kを入力とし,平文mを出力するアルゴリズムである。
集合Nを正の整数全体の集合とする。以下で記載する公開鍵暗号方式(KEM.Gen,KEM.Enc,KEM.Dec)について述べておく。KEM.Genはkビット(k∈N)列1kを入力とし、k2ビット(k2∈N)長の公開鍵pkとk3ビット(k3∈N)長の秘密鍵skの組(pk,sk)を出力するアルゴリズムである。KEM.Encは公開鍵pkとk1ビット(k1∈N)長の平文Mを入力とし、暗号文CKEMを出力するアルゴリズムである。KEM.Decは秘密鍵skと暗号文CKEMを入力とし、平文Mを出力するアルゴリズムである。まず、k1ビット長の鍵空間をKEY1={0,1}k1、k2ビット長の鍵空間をKEY2={0,1}k2とし、関数fk1、hk1、gk1はそれぞれ以下の条件(1)(2)(3)を満たす。ただし、条件(1)は必須条件ではなく、満足することが好適な条件とされる。
k1ビット長の鍵空間をKEY1とし、k2ビット(k2∈N)長の鍵空間をKEY2とし、関数fk1、hk1、gk1はそれぞれ上述の条件(1)(2)、および以下の(3a)を満たす。ただし、上述の条件(1)は必須条件ではなく、満足することが好適な条件とされる。
(3a)任意のk1∈Nに対し、関数gk1:KEY1×KEY1→KEY1が存在し、任意のK,K1,K2∈KEY1に対しgk1(fk1(K0,K1),fk1(K1,K2))=fk1(K0,K2)を満たす。
以下の実装例Aでは、公開鍵暗号方式としてRSA暗号方式を用いた例を説明する。通信端末11、通信端末12、通信端末13は、サーバ装置14と通信を行うものとする。通信端末11、通信端末12、通信端末13はパソコンやスマートフォン等挙げられるが特に限定しない。なお、本実装例の通信システムにおいては、メッセージをやり取りするユーザのグループを形成することができる。各グループをここではメッセージルームと呼ぶことにする。
・所属するメッセージルームの識別子をroomIDとする。
・公開鍵暗号方式(KEM.Enc,KEM.Dec)に関する、所属するルーム(roomID)の公開鍵をpkroomIDと秘密鍵をskroomIDとする。
通信端末11の利用者をA、通信端末12の利用者をBとする。通信端末11、通信端末12はセッション鍵K1を取得済みとし、これをそれぞれセッション鍵記憶部112A、セッション鍵記憶部123Aに保持しているものとする。このセッション鍵K1をサーバ装置14は知らない。利用者Aが利用者Bにメッセージm1を送るものとする。
サーバ装置14は通信端末11から受信した (CDEM,CRSA)を暗号文記憶部141Aに保存する。なお、通信端末11から送信されたメッセージ毎に(CDEM,CRSA)は保存する必要がある。サーバ装置14は、通信端末12に(CDEM,CRSA)を送信する。通信端末12はサーバ装置14から(CDEM,CRSA)を受信する。
通信端末13はセッション鍵をK1からK2に更新するものとする。サーバ装置14は事前に通信端末11から(CDEM,CRSA)=(DEM.Enc(K,m1),RSA.Enc(pkroomID,K/K1))を得ているものとする。ここで、m1は通信端末11がroomIDが指し示すメッセージルームにおいて鍵更新以前に送信したメッセージであり、Kはそのメッセージを送信する際に生成した共通鍵である。通信端末13は、セッション鍵記憶部131Aから古いセッション鍵K1と新しいセッション鍵K2、公開鍵記憶部132Aから公開鍵pkroomIDを取り出し、C'RSA=RSA.Enc(pkroomID,K1/K2)を計算する。通信端末13は、サーバ装置14にC'RSAを送信する。サーバ装置14は通信端末13からC'RSAを受信し、さらに暗号文記憶部141AからCRSAを取り出し、C''RSA=CRSA・C'RSA=RSA.Enc(pkroomID,K /K2)を計算し、暗号文記憶部141Aに既に保存されているCRSAをC''RSAに上書き保存する処理を実行する。
以下の実装例Bでは、公開鍵暗号方式として楕円ElGamal暗号方式を用いた例を説明する。
通信端末11は、前述と同様に共通鍵K、セッション鍵K1、公開鍵pkroomIDを用いて、(CDEM,CECEG)=(DEM.Enc(K,m1),ECEG.Enc(pkroomID,K-K1))を計算する。なお、ECEG.Enc関数に入力するK-K1について、演算-は、楕円ElGamal暗号方式のセットアップ時に生成した楕円曲線上の点がなす加法(+)群における差を意味する。通信端末11はサーバ装置14に(CDEM,CECEG)を送信する。
サーバ装置14は通信端末11から(CDEM,CECEG)を受信し、暗号文記憶部141Aに保存する。なお、通信端末11から送信されたメッセージ毎に(CDEM,CECEG)は保存する必要がある。サーバ装置14は、通信端末12に(CDEM,CECEG)を送信する。通信端末12はサーバ装置14から(CDEM,CECEG)を受信する。通信端末12は、秘密鍵記憶部122Aから秘密鍵skroomIDを取り出し、Temp=ECEG.Dec(skroomID,CECEG)を計算する。通信端末12は、セッション鍵記憶部123Aからセッション鍵K1を取り出し、共通鍵K=Temp+K1を得る。この共通鍵Kを用いて、メッセージm1を復号(m1=DEM.Dec(K,CDEM))する。
通信端末13はセッション鍵をK1からK2に更新するものとする。サーバ装置14は事前に通信端末11から(CDEM,CECEG)=(DEM.Enc(K,m1),ECEG.Enc(pkroomID,K-K1))を得ているものとする。ここで、m1は通信端末11がroomIDが指し示すメッセージルームにおいて鍵更新以前に送信したメッセージであり、Kはそのメッセージを送信する際に生成した共通鍵である。通信端末13は、セッション鍵記憶部131Aから古いセッション鍵K1と新しいセッション鍵K2、公開鍵記憶部132Aから公開鍵pkroomIDを取り出し、C'ECEG=ECEG.Enc(pkroomID,K1-K2)を計算する。通信端末13はサーバ装置14にC'ECEGを送信する。
サーバ装置14は通信端末13からC'ECEGを受信し、さらに暗号文記憶部141AからCECEGを取り出し、C''ECEG=CECEG+C'ECEG=ECEG.Enc(pkroomID,K-K2)を計算し、暗号文記憶部141Aに既に保存されているCECEGをC''ECEGに上書き保存する処理を実行する。
以下に、実施例2の実装例を示す。
通信端末21は、(CDEM,Key)=(DEM.Enc(K,m1),K/K1)(または、(CDEM,Key)=(DEM.Enc(K,m1),K-K1))を計算する。通信端末21はサーバ装置24に(CDEM,Key)を送信する。
サーバ装置24は通信端末21から(CDEM,Key)を受信し、暗号文記憶部241Aに保存する。なお、通信端末21から送信されたメッセージ毎に(CDEM,Key)は保存する必要がある。サーバ装置24は、通信端末22に(CDEM,Key)を送信する。通信端末22はサーバ装置24から(CDEM,Key)を受信する。ここから通信端末22はK=Temp・K1(またはK=Temp+K1)を得る。通信端末22は、この共通鍵Kを用いてメッセージm1を復号(m1=DEM.Dec(K,CDEM))する。
通信端末23はセッション鍵をK1からK2に更新するものとする。
本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置(例えば通信ケーブル)が接続可能な通信部、CPU(CentralProcessingUnit、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい)、メモリであるRAMやROM、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、CPU、RAM、ROM、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、CD−ROMなどの記録媒体を読み書きできる装置(ドライブ)などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。
Claims (10)
- 他の通信端末とセッション鍵を共有し、サーバ装置を介して前記他の通信端末に暗号文を送信する通信端末であって、
共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して共通鍵暗号文を取得する共通鍵暗号文取得部と、
所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して関数演算結果を取得する関数演算結果取得部と、
前記関数演算結果を公開鍵に基づいて暗号化して公開鍵暗号文を取得する公開鍵暗号文取得部と、
前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文を前記サーバ装置に送信する暗号文送信部
を含む通信端末。 - 他の通信端末とセッション鍵を共有し、前記他の通信端末が取得した共通鍵暗号文と公開鍵暗号文をサーバ装置を介して受信する通信端末であって、
前記他の通信端末は、共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して前記共通鍵暗号文を取得し、所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して関数演算結果を取得し、前記関数演算結果を公開鍵に基づいて暗号化して前記公開鍵暗号文を取得し、前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文を前記サーバ装置に送信するものとし、
前記通信端末は、
前記サーバ装置から前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文を受信する暗号文受信部と、
受信した前記公開鍵暗号文を秘密鍵に基づいて復号して前記関数演算結果を取得する関数演算結果復号部と、
所定の第2の関数に基づいて前記セッション鍵と前記関数演算結果を演算して前記共通鍵を取得する共通鍵取得部と、
受信した前記共通鍵暗号文を取得した前記共通鍵に基づいて復号して前記メッセージを取得するメッセージ復号部
を含む通信端末。 - 複数の通信端末で共有されるセッション鍵を更新する通信端末であって、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して共通鍵暗号文を取得し、所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して関数演算結果を取得し、前記関数演算結果を公開鍵に基づいて暗号化して公開鍵暗号文を取得し、前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文をサーバ装置に送信するものとし、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、前記サーバ装置から前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文を受信し、受信した前記公開鍵暗号文を秘密鍵に基づいて復号して前記関数演算結果を取得し、所定の第2の関数に基づいて前記セッション鍵と前記関数演算結果を演算して前記共通鍵を取得し、受信した前記共通鍵暗号文を取得した前記共通鍵に基づいて復号して前記メッセージを取得するものとし、
前記セッション鍵を更新する通信端末は、
前記第1の関数に基づいて前記セッション鍵と更新済セッション鍵とを演算して鍵更新用関数演算結果を取得する鍵更新用関数演算結果取得部と、
前記鍵更新用関数演算結果を公開鍵に基づいて暗号化して鍵更新用公開鍵暗号文を取得する鍵更新用公開鍵暗号文取得部と、
前記鍵更新用公開鍵暗号文を前記サーバ装置に送信する鍵更新用データ送信部
を含む通信端末。 - 複数の通信端末で共有されるセッション鍵を更新するサーバ装置であって、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して共通鍵暗号文を取得し、所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して関数演算結果を取得し、前記関数演算結果を公開鍵に基づいて暗号化して公開鍵暗号文を取得し、前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文を前記サーバ装置に送信するものとし、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、前記サーバ装置から前記共通鍵暗号文と前記公開鍵暗号文を受信し、受信した前記公開鍵暗号文を秘密鍵に基づいて復号して前記関数演算結果を取得し、所定の第2の関数に基づいて前記セッション鍵と前記関数演算結果を演算して前記共通鍵を取得し、受信した前記共通鍵暗号文を取得した前記共通鍵に基づいて復号して前記メッセージを取得するものとし、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、前記第1の関数に基づいて前記セッション鍵と更新済セッション鍵とを演算して鍵更新用関数演算結果を取得し、前記鍵更新用関数演算結果を公開鍵に基づいて暗号化して鍵更新用公開鍵暗号文を取得し、前記鍵更新用公開鍵暗号文を前記サーバ装置に送信するものとし、
前記サーバ装置は、
所定の第3の関数に基づいて前記公開鍵暗号文と前記鍵更新用公開鍵暗号文を演算して新たな公開鍵暗号文を取得する新規データ取得部
を含むサーバ装置。 - 他の通信端末とセッション鍵を共有し、サーバ装置を介して前記他の通信端末に暗号文と関数演算結果を送信する通信端末であって、
共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して共通鍵暗号文を取得する共通鍵暗号文取得部と、
所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して前記関数演算結果を取得する関数演算結果取得部と、
前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果を前記サーバ装置に送信する暗号文送信部
を含む通信端末。 - 他の通信端末とセッション鍵を共有し、前記他の通信端末が取得した共通鍵暗号文と関数演算結果をサーバ装置を介して受信する通信端末であって、
前記他の通信端末は、共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して前記共通鍵暗号文を取得し、所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して前記関数演算結果を取得し、前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果を前記サーバ装置に送信するものとし、
前記通信端末は、
前記サーバ装置から前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果を受信する暗号文受信部と、
所定の第2の関数に基づいて前記セッション鍵と前記関数演算結果を演算して前記共通鍵を取得する共通鍵取得部と、
受信した前記共通鍵暗号文を取得した前記共通鍵に基づいて復号して前記メッセージを取得するメッセージ復号部
を含む通信端末。 - 複数の通信端末で共有されるセッション鍵を更新する通信端末であって、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して共通鍵暗号文を取得し、所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して関数演算結果を取得し、前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果をサーバ装置に送信するものとし、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、前記サーバ装置から前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果を受信し、所定の第2の関数に基づいて前記セッション鍵と前記関数演算結果を演算して前記共通鍵を取得し、受信した前記共通鍵暗号文を取得した前記共通鍵に基づいて復号して前記メッセージを取得するものとし、
前記セッション鍵を更新する通信端末は、
前記第1の関数に基づいて前記セッション鍵と更新済セッション鍵とを演算して鍵更新用関数演算結果を取得する鍵更新用関数演算結果取得部と、
前記鍵更新用関数演算結果を前記サーバ装置に送信する鍵更新用データ送信部
を含む通信端末。 - 複数の通信端末で共有されるセッション鍵を更新するサーバ装置であって、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、共通鍵に基づいてメッセージを暗号化して共通鍵暗号文を取得し、所定の第1の関数に基づいて前記共通鍵と前記セッション鍵を演算して関数演算結果を取得し、前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果を前記サーバ装置に送信するものとし、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、前記サーバ装置から前記共通鍵暗号文と前記関数演算結果を受信し、所定の第2の関数に基づいて前記セッション鍵と前記関数演算結果を演算して前記共通鍵を取得し、受信した前記共通鍵暗号文を取得した前記共通鍵に基づいて復号して前記メッセージを取得するものとし、
前記複数の通信端末のうちの何れかの通信端末が、前記第1の関数に基づいて前記セッション鍵と更新済セッション鍵とを演算して鍵更新用関数演算結果を取得し、前記鍵更新用関数演算結果を前記サーバ装置に送信するものとし、
前記サーバ装置は、
所定の第3の関数に基づいて前記関数演算結果と前記鍵更新用関数演算結果を演算して新たな関数演算結果を取得する新規データ取得部
を含むサーバ装置。 - コンピュータを請求項1、2、3、5、6、7の何れかに記載の通信端末として機能させるプログラム。
- コンピュータを請求項4または8に記載のサーバ装置として機能させるプログラム。
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