(57)【要約】【課題】暗号鍵の元となる情報に対する秘匿化処理が簡易で短時間で済み、また、受信した側において暗号鍵の元となる情報を取り出す処理が容易であり、暗号鍵の元となる情報に基づき暗号鍵を生成してスムーズに暗号文を復号化できる。【解決手段】暗号鍵を生成する元情報であるランダム値を発生するランダム値発生手段１１と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段２２と、前記暗号鍵を用いて平文を暗号化する暗号化部１３と、暗号化部１３により得られる暗号文と前記ランダム値とを所定写像規則を用いて変換する変換部１４と、該変換部１４により変換された変換後情報を送信する送信部１５とを具備する。【選択図】図１
2008124935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗号鍵を生成する元情報であるランダム値を発生するランダム値発生手段と、
前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記暗号鍵を用いて平文を暗号化する暗号化部と、
暗号化部により得られる暗号文と前記ランダム値とを所定写像規則を用いて変換する変換部と、
該変換部により変換された変換後情報を送信する送信手段と
を具備することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記ランダム値発生手段は、平文の暗号化毎に新たにランダム値を発生することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
送信装置から送られる変換後情報を受信する受信手段と、
変換後情報を前記所定写像規則と対応する逆写像規則を用いて逆変換して前記暗号文及びランダム値を復元する逆変換部と、
前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記暗号鍵を用いて暗号文を復号化する復号化部と、
を具備することを特徴とする受信装置。
【請求項４】
暗号鍵を生成する元情報であるランダム値を発生するランダム値発生手段と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記暗号鍵を用いて平文を暗号化する暗号化部と、暗号化部により得られる暗号文と前記ランダム値とを所定写像規則を用いて変換する変換部と、該変換部により変換された変換後情報を送信する送信手段とを具備する送信装置と、
送信装置から送られる変換後情報を受信する受信手段と、変換後情報を前記所定写像規則と対応する逆写像規則を用いて逆変換して前記暗号文及びランダム値を復元する逆変換部と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記暗号鍵を用いて暗号文を復号化する復号化部とを具備する受信装置と
を備えることを特徴とする情報通信システム。
【請求項５】
前記ランダム値発生手段は、平文の暗号化毎に新たにランダム値を発生することを特徴とする請求項４に記載の情報通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、映像や音楽等の各種のコンテンツを配信するような場合に用いることのできる送信装置、受信装置及び情報通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンテンツの配信等においては、共通鍵暗号方式が用いられている。共通鍵暗号方式において、同一の鍵を使い続けることはセキュリティ上の脆弱性を有することになるため、鍵は頻繁に交換することが望ましい。しかしながら、例えば公開鍵やＤＨ法のように、鍵を配送し送受信間で新しい鍵を共有する手法では、鍵の暗号・復号化に時間を要し、映像等のコンテンツ配信のような連続した情報を配信し、受信と共に復号する場合にはパフォーマンスの低下につながり、係る配信に用いることは不向きである。
【０００３】
また、鍵自体を配送せずに何らかの方法により送受信間で同期を取りながら各装置で暗号鍵を生成する方法では、どの暗号文とどの鍵が対応するのかを示す同期の取り方が難しい。例えば送信パケットに同期情報を付加する方法では、パケットロスが発生した場合に鍵の同期がとれなくなる虞がある。
【０００４】
特許文献１には、複数の鍵の一部が記憶されたテーブルを備えており、暗号文、使用した鍵の一部を指示する番号及び鍵の残りの部分をパッケージにして送信し、受信側では番号に基づきテーブルから鍵の一部を得て、送られてきた鍵の残り部分と合わせて鍵を生成して、復号化に用いるものが開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の手法では、テーブルに記憶された範囲における変更がなされるものであり、抜本的に鍵を変更する場合にはテーブル自体の変更が必要であるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、暗号鍵と暗号文とをダミー画像に電子透かしの手法を用いて埋め込み送信を行う一方、受信側では電子透かしが埋め込まれたダミー画像から暗号鍵と暗号文を取り出し、暗号鍵により暗号文を復号化することが開示されている。
【０００７】
上記特許文献２の手法は、ダミー画像に電子透かしを埋め込む処理が繁雑で時間を要し、また、ダミー画像に埋め込まれた電子透かしを取り出して暗号文と暗号鍵を復号化する処理が繁雑で時間を要するため、コンテンツ配信には不向きなものである。
【特許文献１】特願２０００−２６１４２６号公報（０００６、０００７、図３）
【特許文献２】特願２００３−１６９０４７号公報（図１、図２、００３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような暗号化システムの現状に鑑みてなされたもので、その目的は、暗号鍵の元となる情報に対する秘匿化処理が簡易且つ短時間で済み、また、受信した側において暗号鍵の元となる情報を取り出す処理が容易であり、暗号鍵の元となる情報に基づき暗号鍵を生成してスムーズに暗号文を復号化できる情報通信システムを提供することである。また、送受信間で用いるランダム値の同期をとる（用いるランダム値を特定する）処理が容易であり、鍵の管理も容易となる情報通信システムを提供することを目的とする。また、上記の情報通信システムを構成する送信装置、受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る送信装置は、暗号鍵を生成する元情報であるランダム値を発生するランダム値発生手段と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記暗号鍵を用いて平文を暗号化する暗号化部と、暗号化部により得られる暗号文と前記ランダム値とを所定写像規則を用いて変換する変換部と、該変換部により変換された変換後情報を送信する送信手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る送信装置では、前記ランダム値発生手段は、平文の暗号化毎に新たにランダム値を発生することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る受信装置は、送信装置から送られる変換後情報を受信する受信手段と、変換後情報を前記所定写像規則と対応する逆写像規則を用いて逆変換して前記暗号文及びランダム値を復元する逆変換部と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記暗号鍵を用いて暗号文を復号化する復号化部と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る情報通信システムは、暗号鍵を生成する元情報であるランダム値を発生するランダム値発生手段と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記暗号鍵を用いて平文を暗号化する暗号化部と、暗号化部により得られる暗号文と前記ランダム値とを所定写像規則を用いて変換する変換部と、該変換部により変換された変換後情報を送信する送信手段とを具備する送信装置と、送信装置から送られる変換後情報を受信する受信手段と、変換後情報を前記所定写像規則と対応する逆写像規則を用いて逆変換して前記暗号文及びランダム値を復元する逆変換部と、前記ランダム値と予め保持されているマスタキー情報とに基づき所定関数を用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、前記暗号鍵を用いて暗号文を復号化する復号化部とを具備する受信装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る情報通信システムでは、前記ランダム値発生手段は、平文の暗号化毎に新たにランダム値を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、暗号鍵を生成する元情報であるランダム値と暗号文とを所定写像規則を用いて変換して送信し、受信側では上記所定写像規則と対応する逆写像規則を用いて逆変換するので、変換及び逆変換が容易であり短時間で済む効果がある。また、暗号鍵を送信せずに、暗号鍵を生成する元情報を送信するので、元情報が知られても直ちに暗号鍵を生成することはできず、高いセキュリティを実現することができる。更に、ランダム値発生は、平文の暗号化毎に新たにランダム値を発生するようにすることで、暗号文と対応する暗号鍵の元情報とが対応付けられ、高いセキュリティを実現することができる。また、暗号鍵の元となるランダム値と暗号文を同一の通信で送信するので、暗号鍵と暗号文との対応関係が明瞭であり、データの欠損や到着の前後に拘わらず、各通信毎に受信側において適切に復号化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下添付図面を参照して本発明に係る送信装置、受信装置及び情報通信システムの実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、本発明の実施例に係る送信装置、受信装置及びこれを用いて構成した情報通信システムを示す。情報通信システムには、送信装置１０と受信装置３０とが含まれており、送信装置１０と受信装置３０とは伝送路５０により接続されている。
【００１６】
送信装置１０及び受信装置３０には、マスタキー源２１と暗号鍵生成手段２２とが備えられている。マスタキー源２１は、予め定められたマスタキー情報を送出するものである。また、暗号鍵生成手段２２は、暗号化及び復号化に用いられる暗号鍵を生成するものである。
【００１７】
送信装置１０には、ランダム値発生手段１１、平文入力部１２、暗号化部１３、変換部１４及び送信部１５が備えられている。ランダム値発生手段１１は、ランダム値を発生するもので、ここでは平文入力部１２から平文入力が行われることをトリガにして、その都度ランダム値を更新して発生する。ランダム値の発生は、所定の関数によるものであっても良く、また予め乱数テーブルを用意し、当該テーブルを現在時刻等をアドレスとして検索してランダム値を得るものであっても良い。
【００１８】
平文入力部１２は、暗号化すべき平文を入力し、暗号化部１３へ送出するものである。暗号化部１３は、所定の暗号化処理により平文を暗号鍵を用いて暗号化を行うものである。暗号化部１３における暗号化の手法に制限はないが、例えば、特願２００１−３４６６５８に開示の手法を用いることができる。暗号化部１３に供給される暗号鍵は、暗号鍵生成手段２２により供給される。暗号鍵生成手段２２は、ランダム値発生手段１１により発生されたランダム値と、マスタキー源２１のマスタキー情報とに基づき所定の関数ｒａｎｄを用いて暗号鍵を生成するものである。ここに、関数ｒａｎｄはどのような関数でも良く、ランダム値とマスタキー情報をパラメータにしたテーブルによるものでも良い。
【００１９】
変換部１４は、ランダム値及び暗号文を所定写像規則を用いて変換するものである。ここで、所定写像規則は、ランダム値に暗号文を混合する写像であればどのようなものでも良く、後に述べる転置テーブルによっても実現できる。送信部１５は、変換部１４の出力を送信するものである。
【００２０】
受信装置３０には、伝送路５０を介して到来する自装置宛の情報を受信する受信部３１が設けられており、ここでは受信部３１は送信装置１０から送られた変換後情報を受け取るものである。受信部３１には、逆変換部３２が接続されている。逆変換部３２は、受信部３１により受信された変換後情報を上記の所定写像規則と対応する逆写像規則を用いて逆変換して元のランダム値及び暗号文を復元するものである。
【００２１】
受信装置３０には上記以外に、復号化部３３と情報処理部３４が備えられている。復号化部３３は、逆変換部３２から平文を受け取る。逆変換部３２から送出されたランダム値は暗号鍵生成手段２２の受け取るところとなる。暗号鍵生成手段２２は送信装置１０に備えられたものと同様の構成を有し、逆変換部３２から送出されたランダム値と、マスタキー源２１のマスタキー情報とに基づき所定の関数ｒａｎｄを用いて暗号鍵を生成するものである。関数ｒａｎｄについては、前述の通りである。
【００２２】
復号化部３３は、暗号化部１３と逆の処理により逆変換部３２が復元した暗号文を暗号鍵生成手段２２が生成した暗号鍵を用いて復号化することにより平文を得るものである。情報処理部３４は、復号化部３３により復号化された平文を用いて処理を行うものである。例えば、平文が画像や音楽コンテンツ等であれば、これを表示部や音声出力部から再生出力可能となるように処理を行う。
【００２３】
このような情報通信システムにおける情報通信の処理は、図２に示されるフローチャートに示す動作によって行われるので、動作説明を行う。送信装置１０が受信装置２０へ送信すべき平文（コンテンツ）が生じると、ランダム値発生手段１１は、ランダム値Ａを発生する（Ｓ１１）。暗号鍵生成手段２２は、ランダム値発生手段１１により発生されたランダム値Ａと、マスタキー源２１のマスタキー情報ＭＫとに基づき所定の関数ｒａｎｄを用いて暗号鍵を生成する（Ｓ１２）。
【００２４】
暗号鍵は暗号化部１３に供給され、平文入力部１２からは暗号化すべき平文Ｐが入力され、暗号化部１３へ送出され、暗号化部１３は、所定の暗号化処理により平文Ｐを暗号鍵Ｋを用いて暗号化し、暗号文Ｂを得る（Ｓ１３）。
【００２５】
変換部１４では、ランダム値Ａと暗号文Ｂとを写像規則ｆを用いて結合し、送信情報（変換後情報）Ｃを得る（Ｓ１４）。ここでは、Ａのビット列をａ1 ａ2 ・・・・ａm にて表わし、Ｂのビット列をｂ1 ｂ2 ・・・・ｂn にて表わすとき、写像規則ｆを用いて結合した送信情報Ｃは、Ｃ＝ｃ1 ｃ2 ・・・・ｃk （ｃl ＝ａi or  ｂj ,1≦l≦k,1≦i≦m,1≦j≦n）である。このようにして得られた送信情報Ｃは送信部１５から送信される（Ｓ１５）。この写像規則ｆは、ランダム値Ａと暗号文Ｂとの結合とビット配列変更を内容とする写像である。
【００２６】
上記送信情報Ｃは受信装置３０の受信部３１が受信し（Ｓ１６）、逆変換部３２が逆写像規則ｆ-1を用いて逆変換し、受信情報Ｃからランダム値Ａと暗号文Ｂとを復元する（Ｓ１７）。ランダム値Ａは暗号鍵生成手段２２に送られ、暗号文Ｂは復号化部３３へ送られる。暗号鍵生成手段２２は、送られたランダム値と、マスタキー源２１のマスタキー情報とに基づき所定の関数ｒａｎｄを用いて暗号鍵を生成して、復号化部３３へ送出する（Ｓ１８）。
【００２７】
復号化部３３には、暗号鍵及び暗号文が与えられ暗号化処理に対応する復号化処理により平文が得られる（Ｓ１９）。これ以降は、情報処理部３４が前述の通りの処理を行う。これにより、暗号鍵自体を送信することなく、暗号鍵の元情報であるランダム値に対する処理が複雑化することなく、処理時間も短時間とすることができる。また、ランダム値を平文の暗号化毎に更新するのでセキュリティを高くすることができる。
【００２８】
次に、実施例に係る情報通信システムが用いる写像規則ｆについて、別の構成例を示す。変換部１４が写像規則ｆを実現する手段として図３に示される転置テーブルＴを用いる。この転置テーブルＴは、例えば次のような規則を示すテーブルである。ランダム値Ａが４ビットであり、暗号文Ｂが６ビットであり、合計が１０ビットである場合を示す。転置テーブルＴは、Ｔ＝table ｛６，１，７，４，２，８，１０，３，９，５｝となっており、図３に示すようにランダム値Ａと暗号文Ｂを単に並べて（結合して）１０ビットの数列Ｄを作成し、この数列Ｄの１ビット目を６ビット目の位置に転置し、２ビット目を１ビット目の位置に転置し、３ビット目を７ビット目の位置に転置し、・・・、９ビット目を９ビット目の位置に転置し、１０ビット目を５ビット目に転置することを示している。転置の結果、図３に示されるように変換後情報Ｃが得られる。
【００２９】
一方、逆変換部３２には、転置テーブルＴの逆の変換を実現する手段として逆転置テーブルＴ-1が備えられる。図４に示すように逆転置テーブルＴ-1は、Ｔ-1＝table ｛２，５，８，４，１０，１，３，６，９，７｝となっており、受信した変換後情報Ｃ（１０ビット）について、逆転置テーブルＴ-1の値に従って図４に示すように、この変換後情報Ｃの１ビット目を２ビット目の位置に転置し、２ビット目を５ビット目の位置に転置し、３ビット目を８ビット目の位置に転置し、・・・、９ビット目を９ビット目の位置に転置し、１０ビット目を７ビット目に転置することを示している。逆転置により得られた数列Ｄは、図４に示した数列Ｄに等しいものとなる。この数列Ｄを先頭から４ビット目にて分離し、先頭から４ビット目までのランダム値Ａと、５ビット目から１０ビット目までの暗号文Ｂとを得ることができる。
【００３０】
このように写像規則ｆ及び逆写像規則ｆ-1として、転置テーブルと逆転置テーブルとを用いることにより容易に変換と逆変換を行うことができ、ランダム値を暗号文の中に混合でき、通信情報からランダム値を取り出すことを困難にできる。なお、転置テーブルのビット数や転置規則は一例に過ぎないことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る情報通信システムの実施例を示す構成図。
【図２】本発明に係る情報通信システムの実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明に係る情報通信システムが用いる写像規則について、別の構成例である転置テーブルを用いた変換処理を示す図。
【図４】本発明に係る情報通信システムが用いる逆写像規則について、別の構成例である逆転置テーブルを用いた逆変換処理を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１０  送信装置 
１１  ランダム値発生手段 
１２  平文入力部 
１３  暗号化部 
１４  変換部 
１５  送信部 
２１  マスタキー源 
２２  暗号鍵生成手段 
３０  受信装置 
３１  受信部 
３２  逆変換部 
３３  復号化部 
３４  情報処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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