(57)【要約】画像暗号化を使用してグラフィックメッセージ（520）を再構成する方法と装置（501）である。メッセージのシーケンスのビットが‘1’を表す場合に、第１の液晶ディスプレイ（701）のセル（303、304）が活性化され、前記ビットが‘0’を表す場合に、活性化されない。キーのシーケンスのビットが‘0’を表す場合に、第２の液晶ディスプレイ（511）のセル（303、304）が活性化され、前記ビットが‘0’を表す場合に、活性化されない。第１と第２のディスプレイ（701、511）は、グラフィックメッセージ（520）を視覚的に再構成するように重ねられる。好ましくは、第１の液晶ディスプレイ（701）の領域の偏光フィルタ（305）の部分と、第２の液晶ディスプレイ（511）の領域の偏光フィルタ（302）の対応する部分は、前記領域での第１と第２の液晶ディスプレイの重ね合わせを可能にするように省かれる。
2005517218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフィックメッセージを再構成する方法であって、
情報単位のシーケンスを受信し、
前記シーケンスに基づいて、第１の液晶ディスプレイの第１の液晶レイヤのセルを活性化し、
キーのシーケンスの要素に基づいて、前記第１の液晶ディスプレイと異なる第２の液晶ディスプレイの第２の液晶レイヤのセルを活性化し、
前記グラフィックメッセージを再構成するために前記第１と第２のディスプレイを重ねることを有する方法
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
偏光された光が前記液晶レイヤに入射する方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記シーケンスの情報単位毎に、前記情報単位が第１の値を表す場合に前記第１の液晶レイヤの対応するセルを活性化し、前記情報単位が第２の値を表す場合に前記対応するセルを活性化しないことを有する方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記キーのシーケンスの要素毎に、前記要素が第２の値を表す場合に前記第２の液晶レイヤの対応するセルを活性化し、前記要素が第１の値を表す場合に前記対応するセルを活性化しないことを有する方法。
【請求項５】
グラフィックメッセージを再構成するように構成された装置であって、
情報単位のシーケンスを受信するための受信手段と、
前記シーケンスに基づいて、第１の液晶レイヤのセルを活性化することにより、情報の前記シーケンスを表示するように構成された第１の液晶ディスプレイと、
キーのシーケンスの要素に基づいて、第２の液晶レイヤのセルを活性化するように構成された、前記第１の液晶ディスプレイと異なる第２の液晶ディスプレイと
を有し、
前記第１と第２の液晶ディスプレイが相互に重ねられるように構成される装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記第２の液晶ディスプレイが、前記第１のディスプレイと物理的に分離可能なユニットに具体化され、前記キーのシーケンスを保存するためのメモリを備える装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置であって、
ユーザから座標のセットを表す入力を受信するための手段と、前記受信された入力をサーバに送信するための手段とを有する装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記入力が、前記第１の液晶ディスプレイの特定の場所の圧力として受信され、前記座標のセットが前記特定の場所に対応する装置。
【請求項９】
請求項５に記載の装置であって、
前記第１と第２の液晶レイヤに入射する光を偏光するための少なくとも１つの偏光手段を更に有する装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の装置であって、
前記第１の液晶ディスプレイの領域の偏光フィルタの部分と、前記第２の液晶ディスプレイの領域の偏光フィルタの対応する部分とが、前記領域での前記第１と第２の液晶ディスプレイの重ね合わせを可能にするように省かれる装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の装置であって、
前記第２の液晶レイヤが、前記第１の液晶ディスプレイの偏光フィルタと前記第１の液晶ディスプレイの前記第１の液晶レイヤとの間に挿入されるように動作可能である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフィックメッセージを再構成する方法と、グラフィックメッセージを再構成するように構成された装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像暗号化（M.NaorとA.Shamir：Visual  Cryptology、Eurocrypt’94、Springer-Verlag  LNCS  Vol.950、Springer-Verlag、1995年、1-12ページ）は、簡単に以下のように説明され得る。画像は２つのランダムに選択された部分（ランダム化を加えた画像とランダム化自体）に分割される。ランダム化のため、双方の部分が元の画像の情報を含まない。しかし、双方の部分が物理的に重ねられると、元の画像が再構成される。図１に例が示されている。元の画像100が部分110と120に分割され、それが重ねられると、再構成された画像130を生じる。
【０００３】
２つの部分が組み合わせられなければ、元の画像の情報が明らかにならず、ランダムな画像が作られる。従って、２人の関係者が画像暗号化を使用して通信をしたい場合には、ランダム化を共有しなければならない。基本的な実装は、受信側にランダム化を含む透明画を提供することである。送信者がそのランダム化を使用して元のメッセージをランダム化し、ランダム化されたメッセージを透明画で又は他の手段により受信者に送信する。受信者は２つの透明画を相互に重ね、メッセージを回復する。この方法は、ワンタイム・パッド（one-time  pad）と比較され得る。
【０００４】
２つのディスプレイスクリーン、例えば２つのLCDスクリーンを使用すると、更に柔軟な実装が得られる。第１のスクリーンがランダム化を加えた画像を表示し、第２のスクリーンがランダム化自体を表示する。スクリーンが相互に重ねられると、再構成された画像が現れる。
【０００５】
図２は、前記参照の文献でNaorとShamirにより考案された画像暗号化処理を示したものである。その処理は、ここに単一のピクセルについて示されているが、当然ながら供給元画像の全てのピクセルがこの方法で処理される。
【０００６】
元の画像100の全てのピクセルは、４つのサブピクセルに変換される。このピクセルの第１の部分S1を作るために、４つのピクセルのうちの２つがランダムに黒色（不透明）に選ばれ、他の２つが白色（透明）に選ばれる。このピクセルの他の部分S2を作るために、元の画像の対応するピクセルが白色の場合には４つのサブピクセルがコピーされ、元のピクセルが黒色の場合にはそれが逆になる。ピクセル毎に、４つのピクセルのうちのどの２つが黒色（不透明）になるべきかについての新しいランダムな選択が行われる必要がある。ピクセルが分割されるサブピクセルの数は、任意に選択され得るが、少なくとも２つであるべきである。
【０００７】
このように、サブピクセルの２つの集合が作られる。この集合は２つの部分を構成する。どちらの部分も元のピクセルの色についての情報を提供しない。全ての場合において、いずれかの部分で元のピクセルを表すように選択されたサブピクセルのうちのいくつかは黒色であり、残りは白色である。更に、ピクセル毎に独立してp=0.5の確立でランダムな選択が行われるため、黒色と白色の組み合わせの全ての可能性のある組み合わせは、等しく生じ得る。
【０００８】
元の画像を再構成するために、２つの部分S1とS2は重ねられる、すなわち相互に上に置かれる。これは図２の最後の列（R）に示されている。元のピクセルが黒色（P2）である場合、部分S1とS2からのサブピクセルの重ね合わせは、４つの黒色のサブピクセルを生じる。元のピクセルが白色（P1）である場合、部分S1とS2からのサブピクセルの重ね合わせは、再構成された画像130で白黒模様を生じ、それは遠方から見るとしばしば灰色に見える。
【０００９】
２つの部分が組み合わせられなければ、元の画像の情報が明らかにならず、ランダムな画像が作られる。双方の部分を知らなければ、サブピクセルの１つのセットが元の画像100における白色のピクセルに対応する確率は、そのセットが元の画像100における黒色のピクセルに対応する確率と等しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の方法は、いくつかの不都合を受けることが明らかである。まず、再構成された画像130で同じレベルの詳細を示すために、部分110と120は、元の画像100より４倍の大きさの解像度を必要とする。これは、再構成された画像130を元の画像130の４倍にする。
【００１１】
更に、再構成された画像130のコントラストと輝度は、元の画像100のコントラストと輝度に比べてかなり減少する。これは、元の画像100における白色のピクセルが再構成された画像100における白黒のピクセル模様になるという事実のためである。これはまた、元の画像100における黒色の部分の縁部で小さな歪みをもたらす。この影響は図１で明らかに見られ得る。
【００１２】
従って、画像暗号化システムで透明画のためにLCDスクリーンに代用することは、メッセージとキーに関して更なる柔軟性を導入するため、画像暗号化システムは、前述の不都合を克服するために改善される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
序文による方法を提供することが本発明の目的であり、それにより再構成された画像の品質が改善される。
【００１４】
この目的は、本発明により、情報単位のシーケンスを受信し、前記シーケンスに基づいて第１の液晶ディスプレイの第１の液晶レイヤのセルを活性化し、キーのシーケンスの要素に基づいて前記第１の液晶ディスプレイと異なる第２の液晶ディスプレイの第２の液晶レイヤのセルを活性化し、グラフィックメッセージを再構成するために前記第１と第２のディスプレイを重ねることを有する方法で達成される。
【００１５】
好ましくはバイナリ値のシーケンスである情報単位のシーケンスを受信した後、前記シーケンスは、液晶レイヤのセルを活性化することにより又は活性化しないことにより、第１の液晶ディスプレイに表される。何らかの表示が生じる前に、処理ステップ又は解読ステップが全く必要ないことに注意すべきである。情報単位は受信された通りに表示される。第２のディスプレイで他の模様が表示され、それはキーのシーケンスに完全に基づいて作られる。
【００１６】
画像の再構成は、正確な整列で第１と第２のディスプレイを重ねることにより実行され、それによりユーザが再構成されたグラフィックメッセージを見ることができる。再構成は信用できないことがある装置ではなく、人間の目により直接実行される。このことは、秘密情報を通信するための画像暗号化の使用をより安全にする。
【００１７】
実施例において、偏光された光が液晶レイヤに入射する。この光は偏光された光源又は通常の光源から生じることがあり、第１の偏光フィルタを通過する。偏光された光は第１と第２の液晶レイヤを通過し、最後に第２の偏光フィルタを通過する。
【００１８】
偏光フィルタは、特定の偏光のみを通過させる。通常、液晶セルは、それを通過する光の偏光を特定の角度より大きく回転する。十分な電圧がセルに適用されると、回転は生じない。このことはそのセルを“活性化する”と称される。２つの液晶レイヤによる入射光の偏光の全ての回転が第２の偏光フィルタの偏光方向と直角である場合、光は見えない。
【００１９】
前述の通り、先行技術の画像暗号化システムにおいて、供給元画像の全てのピクセルは、再構成された画像において２つ以上のピクセルにマッピングされる。また、白色のピクセルは白黒模様にマッピングされ、再構成された画像の鮮明度を減少させる。これは、その画像のメッセージを読み取り難くする。しかし、本発明によると、１つのセルのみ、すなわち１つの出力ピクセルが、全ての入力ピクセルに必要である。このことは、再構成の元の画像の鮮明度と明瞭度を維持する。
【００２０】
実施例において、前記方法はシーケンスの情報単位毎に、情報単位が第１の値を表す場合に第１の液晶レイヤの対応するセルを活性化し、情報単位が第２の値を表す場合に対応するセルを活性化しないことを有する。好ましくは、前記第１の値はバイナリ値‘1’であり、前記第２の値はバイナリ値‘0’である。このように、活性化される情報単位と活性化されない情報単位の直接の一対一のマッピングが得られる。
【００２１】
更なる実施例において、前記方法はキーのシーケンスの要素毎に、前記要素が第２の値を表す場合に第２の液晶レイヤの対応するセルを活性化し、前記要素が第１の値を表す場合に対応するセルを活性化しないことを有する。このように、活性化されるキーのシーケンスの要素と活性化されないキーのシーケンスの要素の直接の一対一のマッピングが得られる。
【００２２】
序文によるシステムを提供することが本発明の目的であり、それにより再構成された画像の品質が改善される。
【００２３】
この目的は、本発明により、情報単位のシーケンスを受信するための受信手段と、前記シーケンスに基づいて第１の液晶レイヤのセルを活性化することにより情報のシーケンスを表示するように構成された第１の液晶ディスプレイと、キーのシーケンスの要素に基づいて第２の液晶レイヤのセルを活性化するように構成された、前記第１の液晶ディスプレイと異なる第２の液晶ディスプレイとを有する装置で達成され、前記第１と第２の液晶ディスプレイが相互に重ねられるように構成される。
【００２４】
実施例において、第２の液晶ディスプレイは、第１のディスプレイと物理的に分離可能なユニットに具体化され、キーのシーケンスを保存するためのメモリを備える。第１と第２のディスプレイの間の電気的、光学的若しくはその他の通信経路、又はそれらが具体化される装置は存在しない。デジタル（電子）形式で模様とキーのシーケンスが提供されると、如何なるそのような通信経路も潜在的にアタッカーにより悪用され、模様及び／又はキーのシーケンスを取得され得る。
【００２５】
このように、第１の液晶ディスプレイを有するクライアント装置の信頼性をユーザが信用する必要なく、第２の液晶ディスプレイを有するその別のユニットのみを信用すればよいことが達成される。例えば現金自動預入支払機若しくは一般のインターネット端末又はそれと同様のものであることがあるクライアント装置が、ユーザに送信された情報を取り込むようにアタッカーにより信用できなくなることを、ユーザが心配する必要がない。クライアント装置が取り込まれても、アタッカーは別のユニットの情報へのアクセスを得ることができないため、元のメッセージを回復することができない。
【００２６】
更なる実施例において、前記装置は、ユーザから座標のセットを表す入力を受信するための手段と、前記受信された入力をサーバに送信するための手段とを有する。本発明を使用する特に有利な１つの方法は、キーボードのボタン又はキーのような複数の入力手段を表すグラフィックメッセージを安全に送信することである。メッセージが再構成されると、ユーザは、クライアント装置のディスプレイの画像として表されたキー又は他の入力手段を選択することにより、自己のメッセージ、例えばパスワード又はPINを構成することができる。
【００２７】
入力手段は、ユーザのみに見ることができ、前記装置はどの入力手段がユーザにより選択されたかを登録することができない。しかし、前記装置は例えばユーザにより行われたマウスクリックからの座標のセットを登録することができる。グラフィックメッセージを送信したサーバは、前記座標のセットをユーザにより選択された入力手段に変換することができ、この方法でユーザにより入力されたメッセージを回復することができる。
【００２８】
この実施例の変形形態において、前記入力は、第１の液晶ディスプレイの特定の場所の圧力として受信され、前記座標のセットが前記特定の場所に対応する。タッチスクリーンを使用することは、ディスプレイで入力手段を選択する非常に容易な方法である。更に、カーソルが模様の表示と干渉することがあるが、第１と第２のディスプレイでカーソル又はその他の印を表示する必要がない。
【００２９】
更なる実施例において、前記装置は、第１と第２の液晶レイヤに入射する光を偏光するための少なくとも１つの偏光手段を更に有する。
【００３０】
更なる実施例において、第１の液晶ディスプレイの領域の偏光フィルタの部分と、第２の液晶ディスプレイの領域の偏光フィルタの対応する部分とが省かれ、前記領域での第１と第２の液晶ディスプレイの重ね合わせを可能にする。どこに第２の液晶ディスプレイを置くかが迅速に明らかになるため、このことは、ユーザが第１の液晶ディスプレイに第２の液晶ディスプレイを重ねることを非常に容易にする。それはまた、第１の液晶ディスプレイの他の領域で命令のような他の情報を表示することを可能にし、それにより、例えばユーザが第１の液晶ディスプレイに第２の液晶ディスプレイを重ねなければならないということを通知され得る。
【００３１】
更なる実施例において、第２の液晶レイヤは、第１の液晶ディスプレイの偏光フィルタと第１の液晶ディスプレイの第１の液晶レイヤとの間に挿入されるように動作可能である。このことは、第２の液晶ディスプレイが挿入されない場合に、従来の液晶ディスプレイのように第１の液晶ディスプレイが完全に動作可能になるという点で、有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図面を通じて、同じ参照番号は、同様の又は対応する機能を示す。図面に示された機能のうちのいくつかは、一般的にソフトウェアで、ソフトウェアモジュール又はオブジェクトのようなソフトウェア要素として実施される。
【００３３】
画像暗号化のための液晶ディスプレイの本発明の使用を理解するために、図３に示される通り、バックライト設定の透過型液晶ディスプレイ（LCD）の構成をまず検討する。
【００３４】
LCDスクリーンの後ろにあるバックライトとして一般的に実現される光源301は、偏光フィルタ302の方向に全ての可能な偏光を備えた光波を投影する。水平に偏光された光波のみが、この偏光フィルタ302を通過する。液晶セル303と304は、通常はそれを通過する光波の偏光を90度だけ回転する。これは、液晶セル303と304の内部分子構造のためである。
【００３５】
この実施例におけるセル303と304は、最も一般的な形式のねじれネマチック液晶である。当然ながら他の形式もその代わりに使用され得る。また、バックライトを使用せずに、反射型又は半透過型液晶ディスプレイも使用され得る。
【００３６】
十分な電圧が液晶セルに適用されると、光を通す偏光が変化しないように、セルの内部分子構造が変化する。このことはセルを“活性化する”と呼ばれる。図３において、その電圧が液晶セル304に適用されるが、液晶セル303に適用されない。液晶セル303が光を通す偏光を回転することを示すために、文字“R”で印が付される。
【００３７】
液晶セル303と304を通過した光波は、その後、第２の偏光フィルタ305で交差する。この偏光フィルタ305は、水平に偏光された光波のみを通過させる点で、偏光フィルタ302のように動作する。液晶セル303を通過した光の偏光が回転しているため、この光は偏光フィルタ305でブロックされ、出力が黒色のピクセル306として現れる。活性化された液晶セル304を通過した光の偏光は依然として水平であるため、それは偏光フィルタ305を通過し、白色のピクセル307として現れる。
【００３８】
その他に、第２の偏光フィルタ305は、液晶セル303により一度回転された光のみを通過させるように選択され得る。液晶ディスプレイの出力は、前述のものとちょうど反対になる。しかし、このことは単なる設計変更である。
【００３９】
偏光フィルタ302と35がまた、他の偏光（例えば垂直偏光）を備えた光波のみを通過させるように変更され得ることが明らかである。更に、液晶303と304は、元の方向と直角に入射光の偏光を回転しないことがあるが、例えば単一の偏光レイヤのみが存在することがある反射型LCDの場合に45度のみ回転する。重要なことは、偏光の最終的な方向が第２の偏光フィルタ305の偏光方向に直角である黒色のピクセルを作ることである。
【００４０】
画像暗号化を実行するために、液晶セルの偏光回転の効果が、解像度も光も失われないように使用され得る。必要な変更が図４に示されている。単一レイヤの液晶ではなく、偏光フィルタ302と305の間に２つの液晶のレイヤL1とL2が存在する。そのセルを活性化するために、各レイヤL1とL2のセルに電圧が別々に適用され得る。不活性セル303を通過する光の偏光は回転されるが、活性化セル304を通過する光の偏光は回転されない。このことは、図４にAとBとCとDとして示される光源301から偏光フィルタ302を通過する光波の４つの可能性のあるモデルを提供する。
【００４１】
A：光波がまず第１のレイヤL1で不活性セル303を通過すると、その偏光が元の方向に関して回転される。その後、この光波が第２のレイヤL2で不活性セル303を通過すると、偏光が再び回転され、その元の方向に戻る。このことは、その光波が第２の偏光フィルタ305を通過することを可能にし、白色のピクセル307として現れることを引き起こす。
【００４２】
B：光波がまず第１のレイヤL1で不活性セル303を通過すると、その偏光が元の方向に関して回転される。その後、この光波が第２のレイヤL2で活性化セル304を通過すると、偏光が変化されずに留まる、すなわち元の方向に関して回転される。その光波は“異なる”方向を有するため、第２の偏光フィルタ305がその光波をブロックする。その結果、黒色のピクセル306が現れる。
【００４３】
C：光波がまず第１のレイヤL1で活性化セル304を通過すると、その偏光が変化されずに留まる。その後、この光波が第２のレイヤL2で不活性セル303を通過すると、偏光が元の方向に関して回転される。その光波は“異なる”方向を有するため、第２の偏光フィルタ305がその光波をブロックする。その結果、黒色のピクセル306が現れる。
【００４４】
D：光波がまず第１のレイヤL1で活性化セル304を通過すると、その偏光が変化されずに留まる。その後、この光波が第２のレイヤL2で活性化セル304を通過すると、偏光が変化されずに留まる。このことは、その光波が第２の偏光フィルタ305を通過することを可能にし、白色のピクセル307として現れることを引き起こす。
【００４５】
図５は、本発明によるシステムを概略的に示したものであり、サーバ500といくつかのクライアント501、502、503とを有する。ここでクライアント501-503は、ラップトップコンピュータ501とパームトップコンピュータ502と携帯電話503として具体化されているが、装置がサーバ500と対話形式で通信可能であり、LCDスクリーンにグラフィック画像を表すことが可能である限り、そのクライアントは実際に如何なる種類の装置として実現され得る。通信は、ラップトップ501の場合等は有線で行われ、又はパームトップコンピュータ502と携帯電話503の場合等は無線で行われ得る。インターネット又は電話ネットワークのようなネットワークは、サーバ500と何らかのクライアント501-503とを相互接続し得る。
【００４６】
サーバ500は、クライアント501の操作者に通信される必要のあるメッセージを表す画像520を作る。画像520は、以下に明らかになるとおり、送信前に画像暗号化を用いて符号化される。
【００４７】
また、個人の解読装置510も図５に示されている。この装置510はユーザに個人的であり、同様に保護され、サーバ500により何らかのクライアント501-503に送信される画像で符号化されたメッセージを解読するために使用される。解読装置510に対する物理的な制御を有する如何なる人も、ユーザに向けられた全ての画像暗号化されたメッセージを読み取ることができる。いくらかの追加の安全性を加えるため、解読装置510の起動の前に、パスワード又は個人識別番号（PIN）を入力することが必要になることがある。前記装置510はまた、指紋読取装置を備え、又は正当な所有者により発せられた音声コマンドを認識するように具備されることがある。
【００４８】
解読装置510は、ディスプレイ511とストレージ領域512とを有する。ディスプレイ511は、好ましくはねじれネマチック液晶を備えたLCDスクリーンとして実現される。通常はそのようなディスプレイ511は液晶レイヤの双方に偏光フィルタを有するが、この実施例においてディスプレイ511は１つのみの偏光フィルタ（図８Ｂ参照）を有する。画像暗号化メッセージ520を受信するクライアント501のLCDスクリーンは、最上位の偏光フィルタの部分が取り除かれるべきである。この部分は、ディスプレイ511がその上に重ねられることを可能にするほど大きくあるべきである。その他に、クライアント501のLCDスクリーンは、ディスプレイ511が重ねられる（好ましくは小さい）別のディスプレイを備え得る。他の実施例（図８Ａを参照して示される）において、ディスプレイ511は偏光フィルタを有さない。
【００４９】
ストレージ領域512は、画像暗号化された画像を解読する際に使用されるキーのシーケンスを少なくとも有する。キーのシーケンスは、好ましくはビット列（例えば‘011010111010’）として実現される。ストレージ領域512に保存されるキーのシーケンスの長さは、多数の解読動作に対応するほど十分長くあるべきである。画像暗号化された画像を解読する際に、元の入力画像のピクセル毎に１つのビットが必要になる。従って、100×100ピクセルの画像が暗号化される場合には、10,000ビットが画像毎に必要になる。
【００５０】
また、全ての解読動作の後に、使用されたキーのビットは、好ましくは廃棄され、又は使用済と印を付される。このように、全ての解読動作は、キーのシーケンスの固有のサブ選択の使用を有する。全てのキーのビットが使用された場合、ストレージ領域512のキーのシーケンスは取り替えられなければならない。このことは、例えばその解読装置510を新しいものに取り替えること、又は新しいキーのシーケンスを有するバンクのような安全な場所を訪れることを解読装置510の所有者に求めることにより、実現され得る。
【００５１】
その他に、キーのシーケンスが使用されると、暗号化ハッシュ関数又は対称暗号化機構がそのキーのシーケンスに適用され得る。ハッシュ関数又は暗号化機構の出力は、新しいキーとして使用される。このように、個人の解読装置510に全てのキーのシーケンスを保存する必要がなく、如何なる長さの一連のキーのシーケンスが作られ得る。当然ながら、一連のうちの１つのキーのシーケンスがアタッカーに知られると、アタッカーはまた、全ての将来のキーのシーケンスを再構成することができる。
【００５２】
その他に、更に安全な代替方法は、キー生成器としてストリーム暗号（例えばRC4又はSEAL）を使用することである。ストリーム暗号は、同時に１ビット（又は場合によりバイト）のプレーンテキストを暗号化する。プレーンテキストのビットのストリームは、シード値（メモリ512に保存されたキーのシーケンスからのビットとして選択されたもの）に基づいてビットの擬似ランダムなストリームを作るキーストリーム生成器の出力とXOR演算される。このシード値は、ストリーム暗号のキーである。
【００５３】
暗号装置510はまた、前述の暗号化動作を実行可能なハードウェア及び／又はソフトウェアモジュール（図示なし）を備える必要がある。これは、例えばソフトウェアを有するプロセッサとメモリを追加することにより、実現され得る。
【００５４】
解読装置510は、好ましくはクライアント装置501-503から物理的に離れたユニット又は少なくとも分離可能なユニットとして実現される。解読装置510とクライアントの間の電気的、光学的又は他の通信経路は存在しない。デジタル（電子）形式で模様とキーのシーケンスが提供されると、如何なるそのような通信経路も潜在的にアタッカーにより悪用され、キーのシーケンスの一部を取得され得る。そのような経路がなければ、信用できないクライアント装置は、どのようにしても解読装置510から情報を取得できない。このように、ユーザがクライアント501の安全性を信頼する必要がないことが達成される。
【００５５】
図６は、クライアント501への送信の前に、画像520を画像暗号化するサーバ500による動作を概略的に示したものである。ステップ401において、サーバ500は、クライアント502に送信されるメッセージを表す画像520を作る。この画像520は、テキストメッセージの単なるグラフィック表示であり得るが、画像をも含むことがある。
【００５６】
ステップ402において、サーバ500は、画像520の全てのピクセルを検査し、適切なビットを選択することにより、クライアント装置501に送信されるビット列を作る。まず、ステップ421でピクセルが検査され、その色を決定する。一般的にステップ401で作られた画像は白黒であるが、当然ながら他の色も使用され得る。しかし、この実施例において、画像は白黒のピクセルのみを有することを仮定する。ピクセルの色が白色であるとわかると、前記方法はステップ422に進む。その他の場合には、前記方法はステップ425に進む。
【００５７】
前述の通り、解読装置510はストレージ領域512にキーのシーケンスを保持する。サーバ500は、そのキーのシーケンスのコピーを保持する。通常、サーバ500はどのユーザがクライアント装置501を動作しているかを事前に認識し、適切なキーのシーケンスを簡単に検索することができる。サーバ500はまた、どのユーザがクライアント装置501を動作しているかを事前に認識することなく、特定のキーのシーケンスを使用することを必要とすることがある。このことは、その特定のキーのシーケンスを有する個人の解読装置を所有する人のみが、クライアント装置501に送信されるメッセージに含まれる情報を読み取ることができることを確保する。
【００５８】
キーのシーケンスの全てのビットは、一度のみ使用される。このため、通常は、キーのシーケンスで現在の位置を示すポインタが維持される。この現在の位置はi番目の位置と称する。キーのシーケンスからビットを使用した後に、ポインタは１だけ増加する。キーのシーケンスから全てのビットが使用されると、キーのシーケンスは入れ替えられなければならず、又は前述のハッシュ関数若しくは対称暗号化関数がそれに適用されて新しいキーのシーケンスを取得しなければならない。大部分のシステムの安全性は、キーのシーケンスを作るために使用される擬似ランダム数字生成器の品質に依存することがわかる。
【００５９】
ステップ422おいて、キーのシーケンスのi番目のビット（Ki）が検査され、それが‘0’であるか‘1’であるかを決定する。それが‘0’である場合、ステップ423でシーケンスの対応するi番目のビットが‘1’であるように選択される。それが‘1’である場合、ステップ424でi番目のビットが‘0’であるように選択される。
【００６０】
同様に、ピクセルが黒色である場合、ステップ425でキーのシーケンスのi番目のビットがまた検査され、それが‘0’であるか‘1’であるかを決定する。それが‘0’である場合、ステップ426でi番目のビットが‘0’であるように選択される。それが‘1’である場合、ステップ427でi番目のビットが‘1’であるように選択される。
【００６１】
前述のステップは、白色のピクセルを‘1’として、黒色のピクセルを‘0’として表すことにより、非常に効率的に実装され得る。メッセージのi番目のビット（Mi）は、XOR演算子を用いて容易に計算され得る。Mi=Pi  xor  Kiであり、Miは送信されるビット列のi番目のビットであり、Piは画像520のi番目のピクセルであり、Kiはキーのシーケンスのi番目のビットである。
【００６２】
全てのピクセルが処理されると、ステップ403でビット列がクライアント装置501に送信される。その送信は実装が簡単であり、ここで詳しく説明されない。例えば送信の前にビット列を暗号化することにより、その送信を保護する必要がないことに留意すべきである。そのビットを選択するために使用された処理のため、ビット列のみを使用して盗聴者が画像520を回復することは不可能である。
【００６３】
図７Ａ−Ｃは、クライアント装置501の動作を概略的に示したものである。この実施例において、クライアント装置501は、技術的に一般的に周知の通り、携帯電話702を使用してインターネットのようなネットワークに接続される。携帯電話702を使用して確立されたデータ接続を使用して、クライアント装置501はデータを送信し、サーバ500からデータを受信することができる。
【００６４】
図７Ａにおいて、前記装置501は、サーバ500から情報単位のシーケンス（ここではバイナリ値の数字（ビット））を受信し、そのビットを液晶ディスプレイ701の部分にピクセルとして表示する。この部分は、相対的に大きい汎用ディスプレイの領域であることがあり、又は相対的に小さい専用ディスプレイの全体であることがある。一般的に、値‘0’を備えたビットは黒色のピクセルとして表示され、値‘1’を備えたビットは白色のピクセルとして表示されるが、当然ながら如何なる組み合わせの色も使用され得る。ビットをピクセルとして表示するために、ディスプレイ701の液晶は、値が‘1’の時に活性化され、値が‘0’の時に活性化されない。
【００６５】
如何なる表示が生じる前に、処理ステップ又は解読ステップが装置501で必要ないことに留意すべきである。ビット列は受信された通りに表示される。以下に明らかになる通り、ディスプレイ701の角にピクセルを表示する点で有利であることがある。ディスプレイ701が最上位の偏光フィルタを有さない場合、表示される白黒のピクセルはユーザに直接に可視的にならない。
【００６６】
画像暗号化された画像がクライアント装置501に送信されたことを認識すると、図７Ｂのユーザは個人の解読装置510を取り、それを起動する。このことは、解読装置510がストレージ領域512に保存されたキーのシーケンスに従ってグラフィック表示を出力することを引き起こす。
【００６７】
解読装置510は、サーバ500により作られた画像の範囲で事前にプログラムされていなければならない。当然ながら、ユーザが画像毎に別々にその範囲を入力することを可能にする入力手段もまた提供されるが、このことは解読装置510を更に複雑かつ更に効果にする。
【００６８】
サーバ500により作られた画像の各列のピクセル毎に、解読装置510は、キーのシーケンスの対応するビットが‘0’を表す場合には液晶を活性化し、キーのシーケンスの対応するビットが‘1’を表す場合には液晶を非活性化する。これはクライアント501の動作と反対であり、そのクライアント501ではディスプレイ701の液晶は、対応するビットが‘1’である場合に活性化され、対応するビットが‘0’である場合に活性化されない。
【００６９】
図７Ｃにおいて、ピクセルがディスプレイ701に表示されると、ユーザは個人の解読装置510を重ね合わせる。そのような重ね合わせを容易にするために、ディスプレイ701の縁部は、角にフック又は留め具が備えられることがある（図示なし）。それにより個人の解読装置510が、ディスプレイ701の上の特定の位置に固定され得る。このように、その模様がディスプレイ701の対応する位置に表示されると、ユーザがディスプレイ701の模様の上に個人の解読装置501を適切に重ねることが非常に容易になる。この位置合わせは、本発明が正しく動作するために正確に行われなければならない。２つの表示された画像が１ピクセルだけ不正確に位置付けられると、再構成が生じない。
【００７０】
解読装置510とクライアント装置501の双方が画像暗号化された画像の１つの部分をそれぞれ有効に表示するため、ユーザは再構成された画像を見ることができる。クライアント501と個人の解読装置510の双方が常に画像自体を再構成するために十分な情報を有していないため、画像520の内容はいずれかの装置で動作する不当なアプリケーションで回復され得ない。更に、個人の解読装置510は、通信手段を全く有さないため、解読装置510への物理的なアクセスを得ることなしに、ストレージ領域512からキーのシーケンスを得ることが不可能である。
【００７１】
本発明は、サーバ500からクライアント501に広範囲のメッセージを送信するために使用され得る。例えば、銀行残高のような機密情報、個人的な電子メールメッセージ、新しいPINコード又はパスワードが、クライアント501の操作者に提供され得る。
【００７２】
１つの特に有用な用途は、クライアント501の操作者によるメッセージの構成を安全に可能にすることである。この実施例において、サーバは、キーボードのキーのような複数の入力手段を表すように、画像520を作る。各入力手段は、ユーザによって構成されるメッセージメッセージで使用され得る入力ワードを表す。キーに続いて、入力手段は、チェックボックス、選択リスト、スライダー又はユーザ入力を促進するユーザインタフェースで一般的に使用されるその他の要素であってもよい。
【００７３】
サーバ500は、図６お参照して前述されたステップを適用し、ビット列を得て、そのビット列がクライアント装置501に送信される。ユーザは、ビット列が表示される領域の上に解読装置510を置き、解読装置510を起動することで、入力手段を見ることができる。
【００７４】
ユーザは、クライアント装置501のディスプレイに画像として表されたキー又はその他の入力手段を選択することにより、メッセージを構成する。そのキーは、異なるアルファベット文字を表すキー、又は‘はい’や‘いいえ’や‘更なる情報’等のような選択肢を表すボタンとして、視覚的に表示され得る。入力手段を視覚的に表すその他の方法は、技術的に周知である。
【００７５】
入力手段を選択することは、好ましくはクライアント装置501のディスプレイの特定の座標のセットを選択することにより行われる。好ましくは、ユーザは、ディスプレイの特定の場所に圧力を適用することにより、座標のセットを入力し、前記座標のセットが特定の場所に対応する。入力手段を表す画像は、解読装置510がクライアント501に重ねられた時にのみ見られ得るため、ユーザは解読装置510のディスプレイ511に圧力を適用するように通知される。この圧力は、圧力が適用される場所を登録できるタッチセンシティブ・スクリーンを備える場合に、クライアント501のディスプレイに転送され、それを座標のセットに変換する。
【００７６】
当然ながら、マウスのような入力装置、グラフィックス・タブレット（graphics  tablet）又はキーボードですら使用され得る。グラフィックカーソルがそのような入力装置（例えばその上にカーソルを置き、マウス又はキーボードボタンを押すことによる入力手段の選択）と共に使用される場合、その場合にカーソルがはっきりと可視的であるため、ディスプレイ701の下にディスプレイ511を置くことが有利である。
【００７７】
ディスプレイに視覚的に表された入力手段を通じてメッセージの構成を可能にすること自体は、周知である（例えばUS-B-6209101を参照）。しかし、この米国特許は、盗聴者による傍受に対して、構成されたメッセージを保護しない。それはまた、入力手段を表すそのような画像がクライアント装置501に安全に送信され得る方法を教示しない。このことは、盗聴者が画像に表された入力手段の配置を知ることができ、クライアント装置501によりサーバ500に送信されたフィードバックから、どの入力手段が選択されたかを知ることができることを意味する。
【００７８】
必ずしもそうとは限らないが、異なる入力手段は異なる入力ワードを表すことがわかる。同じ入力ワードを表す複数の入力手段を提供することは、シーケンスが繰り返しを含む場合でも、ユーザによって行われた入力のシーケンスがランダムであるように見えるという利点を有する。ここで使用される“ワード”という用語は、単一のアルファベット文字を表すことがあるが、他の言語要素又は記号要素と同様に、‘はい’や‘いいえ’等のテキストも表すことがある。
【００７９】
１つ以上の座標のセットを受信すると、クライアント装置501は、その座標のセットをサーバ500に送信する。クライアント装置501に安全にインストールされた盗聴ソフトウェアが、この方法で入力されたパスワード又は機密情報を知ることができないことがわかる。せいぜい、そのようなソフトウェアは、この特定のセッションに入力された座標の特定のセットを知ることができるだけである。そのセットは、将来のセッションでユーザを装うために使用され得る。
【００８０】
この種のいわゆる‘反射’攻撃を回避するために、サーバ500は、ステップ401で作られた画像で入力手段の位置をランダム化すべきである。盗聴ソフトウェアが、その後のセッションでユーザを装うために、知り得た座標のセットを送信した場合、その座標のセットは正確なパスワード又はその他の認証コードに対応しないため、サーバ500は扮装者を認証しない。実際に、前記座標のセットは、その後のセッションで作られる画像の入力手段の位置に等しく対応する必要はない。
【００８１】
サーバ500が座標のセットを受信すると、それぞれの座標のセットを画像に表された特定の入力手段に変換する。サーバ500がその画像を構成したため、サーバ500で座標のセットを入力手段に変換することは簡単である。最後に、ユーザによって構成されたメッセージが、座標のセットが変換された特定の入力手段によって表された入力ワードとして構成される。更なる情報については、前述のUS-B-6209102を参照のこと。
【００８２】
前述の方法で構成されたメッセージは、当然ながら、如何なる種類の情報をも含むが、好ましくは、この情報はPINコード又はパスワードのような認証コードを含む。サーバはPINコード又はパスワードを検査し、ユーザの証明を検査し、アクセスを許可し、１つ以上の許可された動作、又はその証明が必要ないくつかのその他の動作を実行することができる。サーバ500はまた、証明の成功した確認の際に他のシステムに信号を送ることができる。
【００８３】
図８Ａ−８Ｄは、液晶ディスプレイ701と511の多様な実施例を示したものである。通常の液晶ディスプレイは、図３に示されるように２つの偏光レイヤとその間の液晶を備えたレイヤとで構成される。しかし、図４でわかるように、本発明では、偏光レイヤが介在することなく、２つの液晶レイヤL1とL2が相互に重ねられる。
【００８４】
図８Ａにおいて、液晶ディスプレイ701は、第１の偏光レイヤ302と、液晶レイヤL1と、第２の偏光レイヤ305とを有する。液晶ディスプレイ511の挿入に対応するために十分な大きさの空間が、液晶レイヤL1と第２の偏光レイヤ305との間に空けられた状態になっている。このことは、ユーザが容易に挿入を実行できるように、液晶ディスプレイ701が設置されるクライアント501に空間が必要になることがある。それを行うことにより、図４の液晶レイヤと偏光レイヤの構成が現れる。
【００８５】
空間又はスロットは、第１の偏光レイヤ302と液晶レイヤL1との間、又は液晶レイヤL1と第２の偏光レイヤ305との間のいずれかであり得る（後者が図８Ａに示されている）。（光源が左側にあるため（図３と４を参照））ユーザは図８Ａの右側から出力を見ることに留意すべきである。好ましい実施例において、スロットが、クライアント装置501のタッチスクリーンの容易な使用を可能にするため、見えない側に置かれる。
【００８６】
図８Ｂにおいて、液晶ディスプレイ701の構成は従来型であるが、液晶ディスプレイ701で第２の偏光レイヤ305の一部が省かれている。この部分は、下にある液晶レイヤL1で液晶ディスプレイ511の重ね合わせに対応するために十分な大きさで選択される。
【００８７】
液晶ディスプレイ511の構成において、偏光レイヤのうちの１つの部分も同様に省かれる。好ましくは、この部分は、液晶ディスプレイ701で省かれた部分と等しい大きさである。このように、液晶ディスプレイ701に液晶ディスプレイ511を重ね合わせると、偏光レイヤを介在することなく、液晶レイヤL1とL2が相互に直接重なる。図８Ａの通り、この重ね合わせは、図４の構成を生じる。
【００８８】
図８Ｃにおいて、液晶ディスプレイ701は、第１の偏光フィルタ302ではなく、散乱ミラー（scattering  mirror）802を有する。第２の液晶ディスプレイ511は、第１の液晶レイヤL1と偏光レイヤ305の間、又は第１の液晶レイヤL1と散乱ミラー（scattering  mirror）802の間のいずれかに挿入され得る。この実施例において、入射する周囲の光が光源の役割をするため、光源301は必要ない。このことは、この実施例におけるディスプレイ701を反射型液晶ディスプレイにする。
【００８９】
この実施例において、液晶セル303と304は、元の方向に関して、透過型ディスプレイの場合の90度ではなく、45度の角度だけ入射光を回転すべきである。ミラー802のためセルを２回通過した光が、セルにより２回だけ45度回転され、0度、90度又は180度の最終的な偏光を作る。
【００９０】
図８Ｄにおいて、ミラー802と偏光フィルタ302との双方を有する半透過型ディスプレイ701が使用される。バックライト301（図示なし）から発せられた光がミラー802を通過できるように、ミラー802は網状又は格子状として実現される。入射する周囲の光も、ミラー802により反射され得る。このように、入射する周囲の光が明白な画像を作るのに不十分である場合にユーザがバックライトを起動し、又は電力を確保するためバックライトを停止することができる。これは、ディスプレイ701が携帯電話のような電池を備えたスタンドアローン装置に含まれる場合に、特に有用である。
【００９１】
当然のことながら、前述の実施例は本発明を限定するものではなく、説明するものであり、当業者は特許請求の範囲を逸脱することなく、多くの別の実施例を設計することができる。例えば、必要に応じて白黒からの出力ピクセルの色を変化するために、カラーフィルターが使用され得る。解読装置510は、クライアント装置501の蓋に組み込まれることがあり、それはディスプレイ701にディスプレイ511を適切に位置付けることを、取るに足らないものにする。当然ながら、蓋の開閉に必要な何らかの機械的接続以外に、蓋とクライアント装置501の間に接続は存在すべきではない。
【００９２】
本発明は、サーバからクライアントへの安全な通信及び／又はその逆の安全な通信が必要な如何なる種類の装置にも使用され得る。クライアント装置は、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、携帯電話、パームトップコンピュータ、現金自動預入支払機、一般のインターネット端末、又は実際に不当なソフトウェア又はハードウェアを含まないユーザによって完全に信頼されていない如何なるクライアント装置として具体化され得る。
【００９３】
特許請求の範囲において、括弧の間にある如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。“有する”という用語は、特許請求の範囲に挙げられたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する“１つ”という用語は、複数のその要素の存在を除外するものではない。
【００９４】
本発明は、いくつかの別の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施され得る。いくつかの手段を列挙する装置の請求項において、その手段のいくつかは、ハードウェアの全く同一のものに具体化され得る。特定の方法が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、その方法の組合せが都合良く使用され得ないことを示しているのではない。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】元の画像と、元の画像を画像暗号化することで得られた２つの部分と、２つの部分を重ねることにより得られた再構成された画像とを示したものである。
【図２】前記参照された文献でNaorとShamirにより考案された画像暗号化処理を示したものである。
【図３】液晶ディスプレイの構成を概略的に示したものである。
【図４】２つの液晶レイヤを備えた変更された液晶ディスプレイを概略的に示したものである。
【図５】サーバといくつかのクライアントとを有するシステムを概略的に示したものである。
【図６】クライアント装置への送信の前にグラフィックメッセージを画像暗号化するサーバによる動作を概略的に示したものである。
【図７Ａ】クライアント装置の動作を概略的に示したものである。
【図７Ｂ】クライアント装置の動作を概略的に示したものである。
【図７Ｃ】クライアント装置の動作を概略的に示したものである。
【図８Ａ】クライアント装置で使用される第１と第２の液晶ディスプレイの多様な実施例を示したものである。
【図８Ｂ】クライアント装置で使用される第１と第２の液晶ディスプレイの多様な実施例を示したものである。
【図８Ｃ】クライアント装置で使用される第１と第２の液晶ディスプレイの多様な実施例を示したものである。
【図８Ｄ】クライアント装置で使用される第１と第２の液晶ディスプレイの多様な実施例を示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2005517218.tif 000013
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【国際調査報告】
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