(57)【要約】【課題】復号鍵の更新に必要な情報を外部装置に保存せず、ユーザに固有の秘密情報を用いて復号鍵の更新を可能とする鍵隔離型暗号化方法、鍵隔離型暗号システム及び外部補助装置を提供する【解決手段】本発明に係る鍵隔離型暗号化方法は、受信した暗号文を復号する復号処理端末１０と、平文メッセージ（ｍ）を暗号化した暗号文を送信する暗号処理端末２０ａ、２０ｂ、２０ｎと、ユーザの公開鍵（ｐｋ）を公開する公開鍵サーバ３０と、外部補助装置の機能を有する生体情報採取装置１００とを用いる。生体情報採取装置１００は、ユーザ１０ｕの生体情報を取得し、取得した生体情報と、装置内部に記憶されている所定の関数等を用いて演算されたユーザ１０ｕに固有なユーザ固有値を生成するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗号化された情報を復号鍵によって復号する端末と、該端末と隔離されている外部補助装置とを用いた鍵隔離型暗号化方法であって、
前記外部補助装置が、ユーザに固有の秘密情報を取得するステップ（Ａ）と、
前記外部補助装置が、前記秘密情報に基づいて、所定の方法によりユーザ固有値を生成するステップ（Ｂ）と、
前記外部補助装置が、前記ユーザ固有値に基づいて、前記ユーザの秘密鍵を生成するステップ（Ｃ）と、
前記外部補助装置が、前記ユーザの秘密鍵を前記端末に送信するステップ（Ｄ）と、
前記外部補助装置が、前記ユーザ固有値と前記ユーザの秘密鍵とを消去するステップ（Ｅ）と、
前記端末が、前記外部補助装置から前記ユーザの秘密鍵を受信し、該ユーザの秘密鍵に基づいて、前記復号鍵を更新するステップ（Ｆ）を有することを特徴とする鍵隔離型暗号化方法。
【請求項２】
前記外部補助装置が、公開鍵を公開する公開鍵サーバから前記ユーザの公開鍵を取得するステップと、
前記外部補助装置が、前記端末から前記復号鍵の更新回数を取得するステップと
をさらに有し、
前記ステップ（Ｃ）において、前記ユーザ固有値と前記ユーザの公開鍵と前記復号鍵の更新回数とに基づいて、前記ユーザの秘密鍵を生成することを特徴とする請求項１に記載の鍵隔離型暗号化方法。
【請求項３】
暗号化された情報を復号鍵によって復号する端末と、該端末と隔離されている外部補助装置とを具備する鍵隔離型暗号システムであって、
前記外部補助装置は、
ユーザに固有の秘密情報を取得する秘密情報取得手段と、
前記外部補助装置は、前記秘密情報に基づいて、所定の方法によりユーザ固有値を生成するユーザ固有値生成手段と、
前記ユーザ固有値に基づいて、前記ユーザの秘密鍵を生成する秘密鍵生成手段と、
前記ユーザの秘密鍵を前記端末に送信する送信手段とを備え、
前記端末は、前記外部補助装置から前記ユーザの秘密鍵を受信し、該ユーザの秘密鍵に基づいて、前記復号鍵を更新する復号鍵更新手段を備え、
前記ユーザ固有値生成手段は、前記送信手段が前記端末に前記ユーザの秘密鍵を送信した場合には生成した前記ユーザ固有値を消去し、
前記秘密鍵生成手段は、前記送信手段が前記端末に前記ユーザの秘密鍵を送信した場合には前記秘密鍵を消去することを特徴とする鍵隔離型暗号システム。
【請求項４】
前記外部補助装置は、
公開鍵を公開する公開鍵サーバから前記ユーザの公開鍵を取得する公開鍵取得手段と、
前記端末から前記復号鍵の更新回数を取得する更新回数取得手段と
をさらに有し、
前記秘密鍵生成手段は、前記ユーザ固有値と前記ユーザの公開鍵と前記復号鍵の更新回数とに基づいて、前記ユーザの秘密鍵を生成することを特徴とする請求項３に記載の鍵隔離型暗号システム。
【請求項５】
暗号化された情報を復号鍵によって復号する端末と隔離され、該復号鍵の更新に用いられる情報を生成する外部補助装置であって、
ユーザに固有の秘密情報を取得する秘密情報取得手段と、
前記秘密情報に基づいて、所定の方法によりユーザ固有値を生成するユーザ固有値生成手段と、
前記ユーザ固有値に基づいて、前記ユーザの秘密鍵を生成する秘密鍵生成手段と、
前記ユーザの秘密鍵を前記端末に送信する送信手段と
を備え、
前記ユーザ固有値生成手段は、前記送信手段が前記端末に前記ユーザの秘密鍵を送信した場合には生成した前記ユーザ固有値を消去し、
前記秘密鍵生成手段は、前記送信手段が前記端末に前記ユーザの秘密鍵を送信した場合には前記秘密鍵を消去することを特徴とする外部補助装置。
【請求項６】
公開鍵を公開する公開鍵サーバから前記ユーザの公開鍵を取得する公開鍵取得手段と、
前記端末から前記復号鍵の更新回数を取得する更新回数取得手段と
をさらに有し、
前記秘密鍵生成手段は、前記ユーザ固有値と前記ユーザの公開鍵と前記復号鍵の更新回数とに基づいて、前記ユーザの秘密鍵を生成することを特徴とする請求項５に記載の外部補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユーザに固有の秘密情報を用いた鍵隔離型暗号化方法、鍵隔離型暗号システム及び外部補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の公開鍵暗号方式において、ユーザの使用する復号鍵の漏洩は、暗号化通信の安全を脅かす最大の脅威である。このような復号鍵の漏洩による被害を低減するための方法のひとつとして、復号鍵を分散して管理することが行われている。
【０００３】
例えば、分散された複数の復号鍵のうち、一定の個数の復号鍵を収集して使用することにより、暗号化された情報の復号を可能とする方法が知られている。このような方法を実行することにより、復号鍵を不正に入手しようとする攻撃者は、暗号化された情報を復号するために複数の復号鍵を入手することが必要となり、復号鍵の安全性が向上する。
【０００４】
また、他の方法として、復号鍵に対して使用可能期間を設定し、ある時間帯（ｉ）においては、暗号化された情報の復号を特定の復号鍵（ｕｓｋｉ）によってのみ可能とする方法も有効である。このような方法を実行することにより、ある時間帯（ｉ）における復号鍵（ｕｓｋｉ）が漏洩しても、当該時間帯の前後の時間帯においては、暗号化された情報を当該復号鍵（ｕｓｋｉ）によって復号することはできないため、復号鍵の漏洩による被害を低減することができる。
【０００５】
従来の鍵隔離型暗号方法（Ｋｅｙ−Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）は、上述したような復号鍵の分散管理と、復号鍵の定期的な更新とを組み合わせて構成されている。例えば、非特許文献３に示されている鍵隔離型暗号方法によれば、概ね以下のような手順により、ユーザの復号鍵の生成及び更新の処理が行われる。
【０００６】
図６に示すように、ユーザＡは、まず、鍵生成アルゴリズムを用いて生成されるユーザＡの公開鍵（ｐｋ）と、初期復号鍵（ｕｓｋ０）と、復号鍵の更新に用いられるヘルパー鍵（ｈｓｋ）とを取得する。公開鍵（ｐｋ）は、他のユーザがアクセス可能な公開鍵サーバ３０上に公開される。また、初期復号鍵（ｕｓｋ０）は、復号処理を実行する復号処理端末１０に保存され、ヘルパー鍵（ｈｓｋ）は、例えばＩＣカード４１のような耐タンパ性を有するデバイスに保存される。
【０００７】
また、例えば、これまでに（ｉ−１）回更新された復号鍵（ｕｓｋｉ−１）を復号鍵（ｕｓｋｉ）に更新する場合には、ユーザＡは、ＩＣカード４１からの情報の読み込みやＩＣカード４１への情報の書き込みを制御する外部装置４０に対して復号鍵（ｕｓｋｉ−１）の更新を要求する。復号鍵の更新を要求された外部装置４０は、秘密鍵の更新アルゴリズムを用い、ＩＣカード４１に保存されているヘルパー鍵（ｈｓｋ）に基づいて、復号鍵（ｕｓｋｉ−１）を更新することのできる新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を生成し、生成した新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を盗聴等の危険性のない安全なネットワークを介して復号処理端末１０に送信する。次いで、復号処理端末１０は、復号鍵の更新アルゴリズムを用い、受信した新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）と復号鍵（ｕｓｋｉ−１）とに基づいて、ユーザＡの新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を生成する。さらに、復号処理端末１０に保存されている新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）と古い復号鍵（ｕｓｋｉ−１）とが消去される。
【０００８】
さらに、あるユーザＡに対して、ユーザＢが、暗号処理を実行する暗号処理端末２０ａ（または２０ｂ）を用いて暗号化された情報を送信する場合には、ユーザＢは、まずユーザＡの公開鍵（ｐｋ）を取得する。次いで、ユーザＢは、暗号処理端末２０ａにおいて、取得したユーザＡの公開鍵（ｐｋ）と、期間情報（ｉ）、すなわち復号鍵の更新回数と、ユーザＡに対して送信すべきメッセージ（ｍ）とから、暗号化アルゴリズムを用いて、平文メッセージ（ｍ）を暗号化し、暗号化情報（ｃ）を生成する。
【０００９】
次いで、暗号化情報（ｃ）をユーザＢから受信したユーザＡは、復号処理端末１０において、自身の復号鍵（ｕｓｋｉ）を用い、復号化アルゴリズムに基づいて、暗号化情報（ｃ）を平文メッセージ（ｍ）に復号する。
【００１０】
上述した従来の鍵隔離型暗号方法の大きな特徴は、ある期間に適用されるユーザの復号鍵のいくつかが漏洩した場合においても、漏洩した復号鍵の総数が一定数を超えない限り、当該漏洩した復号鍵が該当する期間以外のその他の期間に適用される復号鍵については、当該ユーザ以外の者には依然として未知なことである。従って、ユーザは、復号鍵を頻繁に更新することにより、復号鍵の漏洩による被害を低減することができる。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｔ．  Ｅｌ  Ｇａｍａｌ，  ”Ａ  Ｐｕｂｌｉｃ−Ｋｅｙ  Ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ａ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  Ｓｃｈｅｍｅ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｌｏｇａｒｉｔｈｍ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，  １９８５，  ３１（４）：  ｐ．  ４６９−４７２
【００１２】
【非特許文献２】
Ｒ．  Ｒｉｖｅｓｔ，  Ａ．  Ｓｈａｍｉｒ  ａｎｄ  Ｌ．  Ａｄｌｅｍａｎ，  ”Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｐｕｂｌｉｃ−Ｋｅｙ  Ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍｓ”，  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＣＭ，  １９７８，  ２１，２，  ｐ．  １２０−１２６
【００１３】
【非特許文献３】
Ｙ．  Ｄｏｄｉｓ，  Ｊ．  Ｋａｔｚ，  Ｓ．  Ｘｕ  ａｎｄ  Ｍ．  Ｙｕｎｇ，  ”Ｋｅｙ−Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｐｕｂｌｉｃ−Ｋｅｙ  Ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍｓ”，  Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  Ｅｕｒｏｃｒｙｐｔ  ２００２，  Ｌｅｃｔｕｒｅ  Ｎｏｔｅｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｖｏｌ．２３３２，  ２００２，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，  ｐ．  ６５−８２
【００１４】
【非特許文献４】
Ｍ．  Ｂｅｌｌａｒｅ  ａｎｄ  Ａ．  Ｐａｌａｃｉｏ，  ”Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ  ａｇａｉｎｓｔ  Ｋｅｙ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ：  Ｓｔｒｏｎｇｌｙ  Ｋｅｙ−Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ”，  Ｃｙｐｔｏｌｏｇｙ  ｅＰｒｉｎｔ  Ａｒｃｈｉｖｅ  ０６４，  インターネット＜ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／／ｅｐｒｉｎｔ．ｉａｃｒ．ｏｒｇ／２００２＞
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の鍵隔離型暗号方法は、何れも復号鍵の更新に必要な情報（ヘルパー鍵）を安全な外部の補助装置（上述の例ではＩＣカード）に保存しておくことを前提としていた。従って、他の者が、当該補助装置を盗んで使用した場合には、当該補助装置に保存されている情報と対応付けられているユーザに成りすますことができる危険性があった。
【００１６】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、復号鍵の更新に必要な情報を外部装置に保存せず、ユーザに固有の秘密情報を用いて復号鍵の更新を可能とする鍵隔離型暗号化方法、鍵隔離型暗号システム及び外部補助装置を提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、暗号化された情報を復号鍵によって復号する端末と、端末と隔離されている外部補助装置とを用いた鍵隔離型暗号化方法であって、外部補助装置が、ユーザに固有の秘密情報を取得するステップ（Ａ）と、外部補助装置が、秘密情報に基づいて、所定の方法によりユーザ固有値を生成するステップ（Ｂ）と、外部補助装置が、ユーザ固有値に基づいて、ユーザの秘密鍵を生成するステップ（Ｃ）と、外部補助装置が、ユーザの秘密鍵を端末に送信するステップ（Ｄ）と、外部補助装置が、ユーザ固有値とユーザの秘密鍵とを消去するステップ（Ｅ）と、端末が、外部補助装置からユーザの秘密鍵を受信し、ユーザの秘密鍵に基づいて、復号鍵を更新するステップ（Ｆ）とを有することを要旨とする。
【００１８】
かかる特徴によれば、外部補助装置が、例えば、ユーザの生体情報に代表されるユーザに固有の秘密情報を取得し、取得した秘密情報と装置内部に記憶されている所定の関数等を用いて演算されたユーザ固有値を生成する。さらに、ユーザ固有値に基づいて生成された秘密鍵が端末に送信された場合には、ユーザ固有値と秘密鍵とを消去する。この結果、復号鍵の更新に必要な情報（ユーザ固有値）を外部補助装置に保存する必要がなく、外部補助装置が盗まれた場合にも当該復号鍵のユーザへの成りすましを防止することができる。
【００１９】
本発明の第１の特徴において、外部補助装置が、公開鍵を公開する公開鍵サーバからユーザの公開鍵を取得するステップと、外部補助装置が、端末から復号鍵の更新回数を取得するステップとをさらに有し、ステップ（Ｃ）において、ユーザ固有値とユーザの公開鍵と復号鍵の更新回数とに基づいて、ユーザの秘密鍵を生成することが好ましい。
【００２０】
これによれば、ユーザの公開鍵と、ユーザの復号鍵の更新回数とが取得されるため、ユーザの公開鍵と、復号鍵の更新回数を用いた鍵生成アルゴリズムに基づいて、復号鍵の更新に必要な秘密鍵を生成することができる。
【００２１】
本発明の第２の特徴は、暗号化された情報を復号鍵によって復号する端末と、端末と隔離されている外部補助装置とを具備する鍵隔離型暗号システムであって、外部補助装置が、ユーザに固有の秘密情報を取得する秘密情報取得手段と、秘密情報に基づいて、所定の方法によりユーザ固有値を生成するユーザ固有値生成手段と、ユーザ固有値に基づいて、ユーザの秘密鍵を生成する秘密鍵生成手段と、ユーザの秘密鍵を端末に送信する送信手段とを備え、端末が、外部補助装置からユーザの秘密鍵を受信し、ユーザの秘密鍵に基づいて、復号鍵を更新する復号鍵更新手段を備え、ユーザ固有値生成手段が、送信手段が端末にユーザの秘密鍵を送信した場合には生成したユーザ固有値を消去し、秘密鍵生成手段が、送信手段が端末にユーザの秘密鍵を送信した場合には秘密鍵を消去することを要旨とする。
【００２２】
本発明の第２の特徴において、外部補助装置は、公開鍵を公開する公開鍵サーバからユーザの公開鍵を取得する公開鍵取得手段と、端末から復号鍵の更新回数を取得する更新回数取得手段とをさらに有し、秘密鍵生成手段は、ユーザ固有値とユーザの公開鍵と復号鍵の更新回数とに基づいて、ユーザの秘密鍵を生成することが好ましい。
【００２３】
本発明の第３の特徴は、暗号化された情報を復号鍵によって復号する端末と隔離され、復号鍵の更新に用いられる情報を生成する外部補助装置であって、ユーザに固有の秘密情報を取得する秘密情報取得手段と、秘密情報に基づいて、所定の方法によりユーザ固有値を生成するユーザ固有値生成手段と、ユーザ固有値に基づいて、ユーザの秘密鍵を生成する秘密鍵生成手段と、ユーザの秘密鍵を端末に送信する送信手段とを備え、ユーザ固有値生成手段が、送信手段が端末にユーザの秘密鍵を送信した場合には生成したユーザ固有値を消去し、秘密鍵生成手段が、送信手段が端末にユーザの秘密鍵を送信した場合には秘密鍵を消去することを要旨とする。
【００２４】
本発明の第３の特徴において、公開鍵を公開する公開鍵サーバからユーザの公開鍵を取得する公開鍵取得手段と、端末から復号鍵の更新回数を取得する更新回数取得手段とをさらに有し、秘密鍵生成手段は、ユーザ固有値とユーザの公開鍵と復号鍵の更新回数とに基づいて、ユーザの秘密鍵を生成することが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（本実施形態に係る鍵隔離型暗号システムの構成）
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る鍵隔離型暗号システムの構成図である。
【００２６】
同図に示すように、本実施形態では、インターネット等の通信ネットワーク１を介して、暗号化された情報（暗号文）を受信し、受信した暗号文を復号する復号処理端末１０と、平文メッセージ（ｍ）を暗号化した暗号文を送信する暗号処理端末２０ａ、２０ｂ、２０ｎと、ユーザの公開鍵（ｐｋ）を公開する公開鍵サーバ３０とが、相互に通信可能に接続されている。
【００２７】
復号処理端末１０は、本実施形態では、ユーザ１０ｕが使用する端末であり、外部補助装置の機能を有する生体情報採取装置１００と接続されている。復号処理端末１０は、暗号処理端末２０ａから受信した暗号文を復号するために必要なユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋ，  ｕｓｋｉ−１，  ｕｓｋｉ）を保存し、当該復号鍵を用いて暗号文を平文メッセージ（ｍ）に復号するものである。また、復号処理端末１０は、生体情報採取装置１００に対して復号鍵の更新を要求し、この要求に基づいて生体情報採取装置１００から送信された復号鍵の更新に用いられる秘密鍵（ｈｓｋｉ）を受信することができる。さらに、復号処理端末１０は、受信した秘密鍵（ｈｓｋｉ）に基づいて、復号鍵（ｕｓｋｉ−１）を更新し、新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を生成することができる。
【００２８】
生体情報採取装置１００は、本実施形態では、ユーザ１０ｕの生体情報を取得し、取得した生体情報と、装置内部に記憶されている所定の関数等を用いて演算されたユーザ１０ｕに固有なユーザ固有値（ｈｓｋ’）を生成するものである。さらに、生体情報採取装置１００は、ユーザ固有値（ｈｓｋ’）に基づいて秘密鍵（ｈｓｋｉ）を生成するものである。また、生体情報採取装置１００は、復号処理端末１０において使用される最初の復号鍵である初期復号鍵（ｕｓｋ０）ならびに公開鍵（ｐｋ）を生成することもできる。
【００２９】
暗号処理端末２０ａ、２０ｂ、２０ｎは、本実施形態では、公開鍵サーバ３０上に公開されているユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と復号鍵の更新回数（ｉ）とを取得し、これらの取得した情報を用いて暗号化した暗号文を復号処理端末１０に対して送信するものである。
【００３０】
なお、復号処理端末１０と暗号処理端末２０ａ、２０ｂ、２０ｎとは、例えば、ネットワークに接続可能なパーソナル・コンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）等によって実現することができる。また、暗号化や復号化に必要な処理能力を具備する携帯電話端末であってもよい。
【００３１】
公開鍵サーバ３０は、本実施形態では、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と復号鍵の更新回数（ｉ）とを、復号処理端末１０と暗号処理端末２０ａ、２０ｂ、２０ｎとに対して公開するものである。なお、ユーザ１０ｕの復号鍵の更新回数（ｉ）は、本実施形態では公開鍵サーバ３０上に公開されているが、当該更新回数（ｉ）は、復号処理端末１０から暗号処理端末２０ａ、２０ｂ、２０ｎに送信する形態としてもよい。
【００３２】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る復号処理端末１０、暗号処理端末２０ａ及び生体情報採取装置１００の論理ブロック構成についてそれぞれ説明する。
【００３３】
まず、生体情報採取装置１００の論理ブロック構成について説明する。同図に示すように、生体情報採取装置１００は、生体情報採取部１０１と、固有値生成部１０３と、公開鍵生成部１０５と、初期復号鍵生成部１０７と、秘密鍵生成部１０９と、通信部１１１とから構成されている。
【００３４】
生体情報採取部１０１は、ユーザ１０ｕに固有の秘密情報を取得するものであり、本実施形態では、秘密情報取得手段を構成する。具体的には、生体情報採取部１０１は、ユーザ１０ｕの生体情報を採取するものである。ユーザ１０ｕの生体情報としては、例えば、ユーザ１０ｕの指紋や網膜（虹彩）の情報等、ユーザ１０ｕを一意に識別できる情報が用いられる。また、本実施形態では、ユーザ１０ｕの生体情報を用いているが、ユーザ固有の情報であって、当該情報がユーザ以外に知得されていない、すなわち秘密な情報であれば、生体情報以外の情報を用いることもできる。
【００３５】
固有値生成部１０３は、生体情報採取部１０１によって採取されたユーザ１０ｕの生体情報に基づいて、所定の方法によりユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を生成するものであり、本実施形態では、ユーザ固有値生成手段を構成する。具体的には、固有値生成部１０３は、任意の関数等から構成される数式を記憶し、生体情報採取部１０１によって採取されたユーザ１０ｕの生体情報のデータと当該数式とを用いて、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を生成する。なお、固有値生成部１０３が記憶する数式は、相異する生体情報のデータから同一の固有値が生成されないものであればよく、固有値を生成するための演算に係る負荷等を考慮して選定すればよい。
【００３６】
また、固有値生成部１０３は、通信部１１１を介して、生成したユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を初期復号鍵生成部１０７または秘密鍵生成部１０９に送信する。
【００３７】
公開鍵生成部１０５は、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を生成するものである。
【００３８】
例えば、非特許文献４に示されているＢｏｎｅｈ−Ｆｒａｎｋｌｉｎ（ＢＦ）−ＩＢＥ（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ−ｂａｓｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）に基づくＳＫＩＥ（Ｓｔｒｏｎｇｌｙ−Ｋｅｙ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）方式によれば、以下のような手順により、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を生成する。これ以降、適宜ＳＫＩＥ方式による手順を例として説明する。公開鍵生成部１０５は、集合（ｋ）からランダムにマスター鍵（ｓ）と公開鍵（ｐｋ）とを選定し、選定した公開鍵（ｐｋ）を通信部１１１及び復号処理端末１０を介して、公開鍵サーバ３０に送信する。
【００３９】
初期復号鍵生成部１０７は、固有値生成部１０３によって生成されたユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）に基づいて、復号処理端末１０において使用される最初の復号鍵である初期復号鍵（ｕｓｋ０）を生成するものである。
【００４０】
例えば、ＳＫＩＥ方式であれば、初期復号鍵生成部１０７は、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）と、公開鍵生成部１０５によって生成されたユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）とマスター鍵（ｓ）とを用いて、初期復号鍵（ｕｓｋ０）を生成する。具体的には、初期復号鍵生成部１０７は、ｕｓｋ０＝（ｕｓｋ，ｉｂｓｋ０），  ｕｓｋ＝ｓ−ｈｓｋ’，  ｉｂｓｋ０＝ｓ・Ｈ（０）を用いて、ユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）を生成する。なお、Ｈ（・）は、公開鍵（ｐｋ）に含まれる一方向性関数である。初期復号鍵生成部１０７は、通信部１１１を介して、生成した初期復号鍵（ｕｓｋ０）を復号処理端末１０に送信する。
【００４１】
秘密鍵生成部１０９は、固有値生成部１０３によって生成されたユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）に基づいて、ユーザ１０ｕの秘密鍵を生成するものである。
【００４２】
また、秘密鍵生成部１０９は、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を公開する公開鍵サーバ３０からユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を取得するものであり、本実施形態では、公開鍵取得手段を構成する。さらに、秘密鍵生成部１０９は、復号処理端末１０からユーザ１０ｕの復号鍵の更新回数（ｉ）を取得するものであり、本実施形態では、更新回数取得手段を構成する。
【００４３】
具体的には、秘密鍵生成部１０９は、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）と公開鍵（ｐｋ）と更新回数（ｉ）とを用いて、新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を生成する。例えば、ＳＫＩＥ方式であれば、ｈｓｋｉ＝ｈｓｋ’・Ｈ（ｉ）を用いて新たな秘密鍵を生成することができる。
【００４４】
また、秘密鍵生成部１０９は、通信部１１１を介して、生成した新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を復号処理端末１０に送信するものであり、本実施形態では、送信手段を構成する。
【００４５】
通信部１１１は、固有値生成部１０３と、公開鍵生成部１０５と、初期復号鍵生成部１０７と、秘密鍵生成部１０９と通信可能に接続されており、本実施形態では、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）や秘密鍵（ｈｓｋｉ）等の情報を中継するものである。また、通信部１１１は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）等の通信インターフェースを具備し、復号処理端末１０と接続され、復号処理端末１０との通信を行うことができる。
【００４６】
次に、復号処理端末１０の論理ブロック構成について説明する。復号処理端末１０は、通信部１１と、記憶部１３と、復号鍵更新部１５と、復号部１７とから構成されている。
【００４７】
通信部１１は、記憶部１３と、復号部１７と、復号鍵更新部１５と通信可能に接続されており、ユーザ１０ｕの秘密鍵（ｈｓｋｉ等）や復号鍵（ｕｓｋｉ等）等を中継するものである。また、通信部１１は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）等の通信インターフェースを具備し、生体情報採取装置１００と接続され、生体情報採取装置１００との通信を行うことができる。
【００４８】
さらに、通信部１１は、通信ネットワーク１を介して、暗号処理端末２０ａ（２０ｂ、２０ｎ）と、公開鍵サーバ３０と接続されており、暗号処理端末２０ａ（２０ｂ、２０ｎ）または公開鍵サーバ３０と通信を行うことができる。具体的には、通信部１１は、上述したＵＳＢに加え、例えば、１００Ｂａｓｅ−ＴＸ等のＬＡＮインターフェースを具備し、ｘＤＳＬモデム等の通信機器を介して通信ネットワーク１と接続することができる。
【００４９】
記憶部１３は、生体情報採取装置１００から受信した初期復号鍵（ｕｓｋ０）または復号鍵更新部１５において更新された復号鍵（ｕｓｋｉ等）を記憶するものである。また、記憶部１３は、本実施形態では、復号部１７によって復号された平文メッセージ（ｍ）を記憶するものである。
【００５０】
復号鍵更新部１５は、生体情報採取装置１００からユーザ１０ｕの秘密鍵（ｈｓｋｉ）を受信し、ユーザ１０ｕの秘密鍵（ｈｓｋｉ）に基づいて、記憶部１３に記憶されている復号鍵（ｕｓｋｉ−１）を更新するものである。
【００５１】
例えば、ＳＫＩＥ方式であれば、復号鍵更新部１５は、ユーザ１０ｕの秘密鍵（ｈｓｋｉ）と、復号鍵（ｕｓｋｉ−１）とを用いて、新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を生成する。具体的には、復号鍵更新部１５は、ｕｓｋｉ＝（ｕｓｋ，ｉｂｓｋｉ），  ｕｓｋｉ−１＝（ｕｓｋ，ｉｂｓｋｉ−１），  ｉｂｓｋｉ＝ｕｓｋ・Ｈ（ｉ）＋ｈｓｋｉを用いてユーザ１０ｕの新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を生成する。ここで、復号鍵更新部１５は、ｕｓｋｉ−１が、ｕｓｋとｉｂｓｋｉ−１とから構成されていることを認識している。復号鍵更新部１５は、通信部１１を介して、生成した新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を記憶部１３に記憶させる。
【００５２】
復号部１７は、本実施形態では、通信部１１を介して、暗号処理端末２０ａ（２０ｂ、２０ｎ）によって送信されたユーザ１０ｕ宛ての暗号文（ｃ）を受信するものである。さらに、復号部１７は、受信した暗号文（ｃ）をユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ）を用いて復号し、通信部１１を介して、平文メッセージ（ｍ）を記憶部１３に送信する。
【００５３】
次に、暗号処理端末２０ａの論理ブロック構成について説明する。なお、図２においては、暗号処理端末２０ｂ乃至２０ｎの論理ブロック構成の記載を省略しているが、暗号処理端末２０ａと同一の構成を有している。
【００５４】
暗号処理端末２０ａは、通信部２１と、公開鍵取得部２３と、暗号化部２５とから構成されている。
【００５５】
通信部２１は、公開鍵取得部２３と、暗号化部２５と通信可能に接続されており、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）等を中継するものである。また、通信部２１は、通信ネットワーク１を介して、復号処理端末１０と、公開鍵サーバ３０と接続されており、復号処理端末１０または公開鍵サーバ３０と通信を行うことができる。具体的には、通信部２１は、例えば、１００Ｂａｓｅ−ＴＸ等のＬＡＮインターフェースを具備し、ｘＤＳＬモデム等の通信機器を介して通信ネットワーク１と接続することができる。
【００５６】
公開鍵取得部２３は、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を公開鍵サーバ３０から取得するものである。また、公開鍵取得部２３は、本実施形態では、ユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ）の更新回数（ｉ）を取得することができる。
【００５７】
暗号化部２５は、本実施形態では、ユーザ１０ｕに送信すべき平文メッセージ（ｍ）を、復号処理端末１０にユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と復号鍵（ｕｓｋｉ）の更新回数（ｉ）とによって暗号化し、平文メッセージ（ｍ）が暗号化された暗号文（ｃ）を復号処理端末１０に対して送信するものである。具体的には、暗号化部２５は、公開鍵取得部２３によって取得されたユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と復号鍵（ｕｓｋｉ）の更新回数（ｉ）とを用いて平文メッセージ（ｍ）が暗号化された暗号文（ｃ）を生成し、通信部２１を介して復号処理端末１０に送信する。
【００５８】
（本実施形態に係る鍵隔離型暗号化方法）
次に、上述した本実施形態に係る鍵隔離型暗号システムを用いた暗号化方法について説明する。具体的には、図３乃至図５を参照し、上述したＳＫＩＥ方式を例として、（１）ユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）の生成、（２）ユーザ１０ｕの復号鍵の更新（ｕｓｋｉ−１→ｕｓｋｉ）、及び（３）暗号文（ｃ）の送受信、の段階に分割して説明する。なお、図中の実線の矢印は、シーケンスを示し、一点破線の矢印は、情報の流れを示している。
【００５９】
図３は、ユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）の生成方法を示すシーケンス図である。まず、生体情報採取装置１００は、ユーザ１０ｕ固有の秘密情報、すなわち本実施形態では、ユーザ１０ｕの生体情報を採取する（Ｓ１０）。次いで、ステップＳ１０において採取されたユーザ１０ｕの生体情報と、生体情報採取装置１００に記憶されている任意の関数等とから、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を生成する（Ｓ２０）。
【００６０】
さらに、生体情報採取装置１００は、所定の集合からユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）とマスター鍵（ｓ）とを、ランダムに選定することによって生成する（Ｓ３０）。
【００６１】
次いで、生体情報採取装置１００は、ステップＳ２０において生成されたユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）と、ステップＳ３０において生成された公開鍵（ｐｋ）ならびにマスター鍵（ｓ）とから、ユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）を生成する（Ｓ４０）。具体的には、生体情報採取装置１００は、ｕｓｋ０＝（ｕｓｋ，ｉｂｓｋ０），  ｕｓｋ＝ｓ−ｈｓｋ’，  ｉｂｓｋ０＝ｓ・Ｈ（０）を用いて、ユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）を生成する。なお、Ｈ（・）は、公開鍵（ｐｋ）に含まれる一方向性関数である。
【００６２】
生体情報採取装置１００は、ステップＳ４０において生成されたユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）を復号処理端末１０に送信する（Ｓ５０）。さらに、生体情報採取装置１００は、復号処理端末１０を介して、ステップＳ３０において生成されたユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を公開鍵サーバ３０に送信する（Ｓ６０）。公開鍵サーバ３０は、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を受信し、通信ネットワーク１に接続されている復号処理端末１０と暗号処理端末２０ａ（２０ｂ、２０ｎ）とに対して、受信した公開鍵（ｐｋ）を公開することができる。
【００６３】
生体情報採取装置１００は、ステップＳ５０及びＳ６０の処理が完了後、内部に保存されているユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）と、初期復号鍵（ｕｓｋ０）と、マスター鍵（ｓ）とを消去する（Ｓ７０）。ステップＳ７０の処理が完了することにより、生体情報採取装置１００の内部には、ユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）や初期復号鍵（ｕｓｋ０）の生成に必要な情報が保存されないようになっている。
【００６４】
また、復号処理端末１０は、生体情報採取装置１００からユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）を受信（Ｓ８０）し、受信したユーザ１０ｕの初期復号鍵（ｕｓｋ０）を内部に保存する（Ｓ９０）。
【００６５】
図４は、ユーザ１０ｕの復号鍵をｕｓｋｉ−１からｕｓｋｉに更新する方法を示すシーケンス図である。まず、復号処理端末１０は、生体情報採取装置１００に対して、これまでに（ｉ−１）回更新しているユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ−１）の更新を要求する（Ｓ１００）。
【００６６】
生体情報採取装置１００は、復号処理端末１０からユーザ１０ｕの復号鍵の更新要求を受信する（Ｓ１１０）。次いで、生体情報採取装置１００は、公開鍵サーバ３０からユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を取得する（Ｓ１２０）。
【００６７】
さらに、生体情報採取装置１００は、ユーザ１０ｕ固有の秘密情報、すなわち生体情報を採取する（Ｓ１３０）。次いで、生体情報採取装置１００は、ステップＳ１３０において採取されたユーザ１０ｕの生体情報と、生体情報採取装置１００に記憶されている任意の関数等とから、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を生成する（Ｓ１４０）。
【００６８】
生体情報採取装置１００は、ステップＳ１１０において受信した復号鍵の更新回数（ｉ）と、ステップＳ１２０において取得したユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と、ステップＳ１４０において生成されたユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）とから、ユーザ１０ｕの新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を生成する（Ｓ１５０）。具体的には、生体情報採取装置１００は、ｈｓｋｉ＝ｈｓｋ’・Ｈ（ｉ）を用いてユーザ１０ｕ新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を生成する。
【００６９】
生体情報採取装置１００は、ステップＳ１５０において生成されたユーザ１０ｕの新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を復号処理端末１０に送信する（Ｓ１６０）。生体情報採取装置１００は、ステップＳ１６０の処理が完了後、内部に保存されているユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）と、新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）とを消去する（Ｓ１７０）。ステップＳ１７０の処理が完了することにより、生体情報採取装置１００の内部には、ユーザ１０ｕの新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）や固有値（ｈｓｋ’）が保存されないようになっている。
【００７０】
また、復号処理端末１０は、生体情報採取装置１００からユーザ１０ｕの新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）を受信する（Ｓ１８０）。次いで、復号処理端末１０は、受信したユーザ１０ｕの新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）と、これまでの復号鍵（ｕｓｋｉ−１）とから、新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を生成する（Ｓ１９０）。具体的には、復号処理端末１０は、ｕｓｋｉ＝（ｕｓｋ，ｉｂｓｋｉ），  ｕｓｋｉ−１＝（ｕｓｋ，ｉｂｓｋｉ−１），  ｉｂｓｋｉ＝ｕｓｋ・Ｈ（ｉ）＋ｈｓｋｉを用いてユーザ１０ｕの新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を生成する。
【００７１】
次いで、復号処理端末１０は、ステップＳ１９０において生成されたユーザ１０ｕの新たな復号鍵（ｕｓｋｉ）を内部に保存する（Ｓ２００）。さらに、復号処理端末１０は、ステップＳ２００の処理が完了後、内部に保存されているユーザ１０ｕのこれまでの復号鍵（ｕｓｋｉ−１）と、生体情報採取装置１００から受信した新たな秘密鍵（ｈｓｋｉ）とを消去する（Ｓ２１０）。また、復号処理端末１０は、ユーザ１０ｕの復号鍵の更新回数（ｉ）を公開鍵サーバ３０に送信する（Ｓ２２０）。公開鍵サーバ３０は、ユーザ１０ｕの復号鍵の更新回数（ｉ）を受信し、通信ネットワーク１に接続されている復号処理端末１０と暗号処理端末２０ａ（２０ｂ、２０ｎ）とに対して、ユーザ１０ｕの復号鍵の更新回数（ｉ）を公開することができる。
【００７２】
図５は、暗号処理端末２０ａがユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）を用いて暗号文（ｃ）を復号処理端末１０に送信し、復号処理端末１０がユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ）を用いて平文メッセージ（ｍ）に復号する方法を示すシーケンス図である。
【００７３】
まず、暗号処理端末２０ａは、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と、ユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ）の更新回数（ｉ）とを公開鍵サーバ３０から取得する（Ｓ２３０）。次いで、暗号処理端末２０ａは、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と、ユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ）の更新回数（ｉ）とを用いて平文メッセージ（ｍ）を暗号化し、暗号文（ｃ）を生成する（Ｓ２４０）。さらに、暗号処理端末２０ａは、ステップＳ２４０において生成された暗号文（ｃ）を復号処理端末１０に送信する（Ｓ２５０）。
【００７４】
復号処理端末１０は、暗号処理端末２０ａから暗号文（ｃ）を受信（Ｓ２６０）し、ユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ）を用いて、暗号文（ｃ）を平文（ｍ）に復号する（Ｓ２７０）。
【００７５】
（本実施形態に係る鍵隔離型暗号システム及び鍵隔離型暗号化方法による作用・効果）
以上説明した本実施形態に係る鍵隔離型暗号システム及び鍵隔離型暗号化方法によれば、生体情報採取装置１００が、ユーザ１０ｕの生体情報を取得し、取得した生体情報と装置内部に記憶されている任意の関数等を用いて演算されたユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を生成する。さらに、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）に基づいて生成されたユーザ１０ｕの秘密鍵（ｈｓｋｉ）が復号処理端末１０に送信された場合には、ユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）と秘密鍵（ｈｓｋｉ）とを消去する。この結果、ユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ−１）の更新に必要なユーザ１０ｕの固有値（ｈｓｋ’）を生体情報採取装置１００に保存する必要がなく、生体情報採取装置１００が盗まれた場合にもユーザ１０ｕへの成りすましを防止することができる。
【００７６】
本実施形態によれば、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と、復号鍵の更新回数（ｉ）とが取得されるため、ユーザ１０ｕの公開鍵（ｐｋ）と、復号鍵の更新回数（ｉ）とを用いた鍵生成アルゴリズム（例えば上述したＳＫＩＥ方式）に基づいて、ユーザ１０ｕの復号鍵（ｕｓｋｉ−１）の更新に必要な秘密鍵（ｈｓｋｉ）を生成することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、復号鍵の更新に必要な情報を外部装置に保存せず、ユーザに固有の秘密情報を用いて復号鍵の更新を可能とする鍵隔離型暗号化方法、鍵隔離型暗号システム及び外部補助装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る鍵隔離型暗号システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る生体情報採取装置、復号処理端末及び暗号処理端末の論理ブロック構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る鍵隔離型暗号化方法を示すシーケンス図である。
【図４】本発明の実施形態に係る鍵隔離型暗号化方法を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の実施形態に係る鍵隔離型暗号化方法を示すシーケンス図である。
【図６】従来の鍵隔離型暗号システムの構成図である。
【符号の説明】
１…通信ネットワーク
１０…復号処理端末
１０ｕ…ユーザ
１１…通信部
１３…記憶部
１５…復号鍵更新部
１７…復号部
２０ａ、２０ｂ、２０ｎ…暗号処理端末
２１…通信部
２３…公開鍵取得部
２５…暗号化部
３０…公開鍵サーバ
１００…生体情報採取装置
１０１…生体情報採取部
１０３…固有値生成部
１０５…公開鍵生成部
１０７…初期復号鍵生成部
１０９…秘密鍵生成部
１１１…通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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