(57)【要約】【課題】  暗号化通信において、容易に通信障害発生原因を究明できる暗号化装置を提供する。【解決手段】  端末インタフェース部３１と、暗号化／復号化部３２と、回線インタフェース部３４と、鍵生成部３５と、テストデータ解析部３６と、データ送受信部３７と、切替スイッチ３３とを有した暗号化装置３において、暗号鍵配送時に、予め設定されたマスタ鍵を用いて公開鍵を生成し、対向する暗号化装置との間でマスタ鍵を用いた暗号化通信によって公開鍵を交換し、交換した公開鍵を用いてセッション鍵を生成し、対向する暗号化装置との間でマスタ鍵を用いた暗号化通信によってセッション鍵を交換して鍵配送手順を行い、鍵配送手順が正常に終了した時点で対向する暗号化装置との間でセッション鍵を用いた暗号化通信によって通信種別を搭載したテストデータを交換し、暗号鍵交換が正常に終了したこと及ぶ通信種別を検出する。【選択図】        図２
2005151132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本インタフェース、１次群インタフェース、ＬＡＮ等データ通信回線間で、回線を流れるデータを暗号化し、対向する装置で復号化する暗号化通信における鍵配送方式において、
データの暗号化／復号化に用いる暗号鍵を対向する暗号化装置間で変更する鍵配送作業時に、
鍵配送処理後に暗号化／復号化が正常の行えることを確認するテストデータの送受信を行い、
そのテストデータの内容により、通常の暗号化通信を行うのか暗号化を行わない非暗号化通信を行うのか、あるいは受信したデータを折り返すループテストを行うのか等の通信種別を設定する
ことを特徴とする暗号化通信における鍵配送方式。
【請求項２】
データ端末装置が接続される端末インタフェース部と、端末インタフェースからの通信データを暗号化し回線インタフェース部からの暗号化データを復号化する暗号化／復号化部と、通信網に接続される回線インタフェース部と、暗号鍵を生成する鍵生成部と、テストデータを解析するテストデータ解析部と、データ送受信部と、端末インタフェース部とデータ送受信部のいずれかを選択して暗号化／復号化部へ接続する切替スイッチとを有した暗号化装置において、
暗号鍵配送時に、予め設定されたマスタ鍵を用いて公開鍵を生成し、対向する暗号化装置との間でマスタ鍵を用いた暗号化通信によって公開鍵を交換し、交換した公開鍵を用いてセッション鍵を生成し、対向する暗号化装置との間でマスタ鍵を用いた暗号化通信によってセッション鍵を交換して鍵配送手順を行い、
鍵配送手順が正常に終了した時点で対向する暗号化装置との間でセッション鍵を用いた暗号化通信によってテストデータを交換し、暗号鍵交換が正常に終了したことを検出する
ことを特徴とする暗号化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の暗号化装置において、
テストデータにその後に行われる通信の種別を搭載して対向する暗号化装置との間で通信種別を設定する
ことを特徴とする暗号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ通信用回線を収容し、その回線に流れているデータを暗号化し相手装置へ送出し、相手装置では受取ったデータを復号化して回線へ送出する暗号化通信における鍵配送方式およびこの鍵配送方式が適用される暗号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回線に流れるデータの盗聴や改ざんを防ぐためにデータを暗号化して送出し、受取った側で復号化する暗号化装置では、暗号化時および復号化時に同じ暗号鍵を用いる共通鍵暗号方式と、一般に公開された公開鍵により暗号化を行い、復号化時には公開されていない秘密鍵を使用する公開鍵暗号方式が知られている。
【０００３】
共通鍵暗号方式においては、通信毎、あるいは一定期間毎に暗号鍵を変更することが必要である。通信に使用する鍵のことを作業鍵あるいはセッション鍵というが、この鍵を使用、変更する場合においては、暗号化する装置同士が同時に暗号鍵を生成、変更する必要がある。この作業鍵を生成し配送する手順は鍵配送手順といわれている。
【０００４】
鍵配送手順として、Ｄｉｆｆｉｅ‐Ｈｅｌｌｍａｎｎによる共有鍵の生成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。また、ＩＫＥと呼ばれるプロトコルも提案されている。
【０００５】
これらの提案では、鍵配送する手順を規定しており、鍵配送後に暗号化して通信することを前提としている。
【非特許文献１】情報処理進行事業協会セキュリティセンター著「暗号化技術評価報告書」平成１３年３月、Ｐ．１５１‐１５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、通信を暗号化するための暗号鍵を配送するために鍵配送手順を起動している。そして、鍵配送手順終了後に暗号化したデータ通信を行うようになっている。つまり、通常は暗号化した通信のみを想定している。そのため暗号化通信中に回線上でランダムにエラーが発生している場合には、暗号化したデータにエラーが発生することから、復号化したデータが正常なデータとならず通信エラーとなり、通信に支障をきたすことがある。通常であれば回線上のエラー発生は、再送手順で回復を行う。しかし、暗号化装置においては、エラーとなった原因が、回線上のエラー発生にあるのか、暗号化・符号化する暗号化復号化装置の故障であるのか、鍵配送が正常に終了しなかった、つまり暗号鍵が不一致であったのか、暗号化方式自体が相違しているのかなど、原因となる要因が多いため、原因究明に時間を費やすこととなる。また、障害原因が暗号化にあるのか否かを調査するためには，それぞれの暗号化装置を除くか、両方とも非暗号暗号化通信に設定しなければならず、手間がかかっていた。
【０００７】
本発明は、暗号化通信において、通信障害が発生した場合に、容易に障害発生原因を究明することができる手段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】
【０００８】
上記問題を解決するために、本発明は、鍵配送手順において、通信開始前のデータチェックを実施し、このときに通信方法を指定できるようにする。これにより、暗号鍵の不一致、暗号化方法の相違を取り除くことができ、また、データチェック手順において通信種別を指定できるようにし、片側で例えば非暗号化通信設定を行えば、相手側も非暗号化通信となるようにする。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、セッション鍵の配送を行う鍵配送手順起動時において、鍵配送が正常に終了した時点で、まず規定のテストデータを暗号化装置から対向側暗号化装置へ送信し、対向側暗号化装置で復号化を行い、内容の確認を行う。その後、対向側暗号化装置から暗号化装置へ逆方向に同様のことを行い、テストデータが正しく暗号化、復号化できることの確認を行うようにする。これにより、セッション鍵が正常であるか、暗号化手順の相違がないかが確認できるようになる。
【００１０】
また、テストデータの内容をその後の通信種別により選択できるようにしておく。これにより、要求する通信種別を相手へ伝え、相手との通信種別の合わせ込みを行えるようにし、鍵配送終了後の通信を暗号化して行う暗号化通信、ユーザデータをそのまま流すバイパス通信、あるいは一方の暗号化装置でデータを折り返すループテスト通信、自側各種通信条件をコピーするリモート設定のいずれを行うのであるかを、指定できるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を実施することによって、鍵配送後にテストデータを送受信することにより、鍵配送失敗および暗号化／復号化の失敗が、通信に入る前に判断できるようになる。そのため障害発生原因を究明しやすい通信システムを構築できるようになる。
【００１２】
また、鍵配送後のテストデータの内容により通信種別を設定できるようになるので、非暗号化通信実施時や、ループテスト実施時において、対向側での設定が不用となり、メンテナンス性を向上させることができる。
【００１３】
本発明は、鍵配送により暗号化する暗号鍵を変更した場合においても、通信の確認を行うため、通信エラーが発生した場合に行う原因解明における、暗号鍵の不一致等の要因を取り除くことができ、また、テストデータ送受信時に通信種別を指定することができるので、メンテナンス性の向上を図ることができ、利便性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を用いて、本発明のシステム構成を説明する。本発明が適用される通信システムは、発信側データ端末装置１Ｃに通信回線６Ｃを介して接続された発信側暗号化装置３Ｃと、着信側データ端末装置１Ｒに通信回線６Ｒを介して接続された着信側暗号化装置３Ｒを、それぞれ通信回線７Ｃ，通信回線７Ｒを介して通信網５に接続して構成される。発信側データ端末装置１Ｃからのデータは通信回線６Ｃを通して発信側暗号化装置３Ｃに入力される。発信側暗号化装置３Ｃは、データの暗号化を行い、暗号化データを通信回線７Ｃ、通信網５、通信回線７Ｒを通して対向する着信側暗号化装置３Ｒへ伝送する。着信側暗号化装置３Ｒは、受信した暗号化データの復号化を行い、復号化データを着信側データ端末装置３Ｒへ通信回線６Ｒを通して送信する。
【００１５】
通信回線６Ｃ，  通信回線６Ｒ上でのデータは非暗号化データであり、通信回線７Ｃ、通信回線７Ｒ、通信網５上でのデータは暗号化データであり、通信網５において通信データを容易に盗聴したり改ざんできないようになっている。
【００１６】
図２を用いて本発明を用いた暗号化装置３のハードウエア構成を説明する。暗号化装置３は、端末インタフェース部３１と、暗号化／復号化部３２と、切替スイッチ３３と、回線インタフェース部３４と、鍵生成部３５と、テストデータ解析部３６と、データ送受信部３７と、アイドルデータ送信部３８とを有して構成される。
【００１７】
端末インタフェース部３１は、データ端末装置１と接続する機能を有している。
【００１８】
暗号化／符号化装置３２は、データ端末装置１から受けたデータの暗号化を行い、対向する暗号化装置３から受けた暗号化データを元のデータへ復号化する機能を有している。このときの暗号化、復号化に使用する鍵は、鍵配送時にのみ使用するマスタ鍵（発信側暗号化装置３Ｃと着信側暗号化装置３Ｒで同じものを事前に設定した鍵）Ｋｍと、通信を行う場合に暗号化／符号化するために使用するセッション鍵Ｋｓがある。
【００１９】
切替スイッチ３３は、暗号化／復号化部３２との接続を、端末インタフェース部３１とするかデータ送受信部３７とするかを切り替えるスイッチである。鍵配送手順起動時には、切替スイッチ３３は、データ送受信部３７側へ切り替えられ、通信時には、端末インタフェース部３１側に切り替えられる。さらに、切替スイッチ３３は、アイドルデータ送信部３８を、端末インタフェース部３１へ接続させるか否かを選択するスイッチである。鍵配送手順起動時には、アイドルデータ送信部３８を端末インタフェース部３１へ接続し、通信時には、アイドルデータ送信部３８を端末インタフェース部３１から切り離す。
【００２０】
回線インタフェース部３４は、通信網５と、暗号化装置３とを接続する機能を有している。
【００２１】
鍵生成部３５は、マスタ鍵Ｋｍを保管し、鍵配送手順において、次のセッション鍵Ｋｓを生成し、保管する機能を有しており、マスタ鍵Ｋｍおよび生成されたセッション鍵Ｋｓを状態に応じて暗号化／復号化装置３２に引き渡す。
【００２２】
テストデータ解析部３６は、鍵配送後のテストデータ送受信において、テストデータを生成し、受信したデータを解析し、鍵配送後の通信種別を決定する機能を有する。
【００２３】
データ送受信部３７は、テストデータの送受信を行うドライバである。
【００２４】
アイドルデータ送信部３８は、アイドルデータを生成し送信する機能を有している。
【００２５】
図３を用いて、上記暗号化装置を用いて本発明を実施する場合の動作シーケンスを説明する。この暗号化装置は、鍵配送手順として、共通鍵生成による暗号鍵共有方式であるＤｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎｎ方式を使用している。
【００２６】
通信開始前は、発信側暗号化装置３Ｃは、アイドルデータ送信部３８を端末インタフェース３１に接続して接続されているデータ端末装置１Ｃに意味なしデータであるアイドルデータを送出している（Ｓ１）。鍵配送手順としてＤｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎｎ鍵配送手順が起動されると、発信側暗号化装置３Ｃは、切替スイッチ３３を端末インタフェース部３１からデータ送受信部３７へ切り替え、鍵生成部３５で、乱数Ｘａを発生させ、原始根Ｇａ＝２、素数Ｇｑａを選択する（Ｓ２）。発信側暗号化装置３Ｃは、着信側暗号化装置３Ｒへ鍵配送手順を起動する合図であるハードウエア検出用データのインバンドヘッダを送信する（Ｓ３）。
【００２７】
発信側暗号化装置３Ｃからインバンドヘッダを受信した着信側暗号化装置３Ｒは、アイドルデータ送信部３８を端末インタフェース３１に接続し、着信側端末装置１Ｒへアイドルデータを送信する（Ｓ４）とともに、鍵生成部３５で、乱数Ｘｂを発生させ、原始根Ｇｂ＝２、素数Ｇｑｂを選択する（Ｓ５）。
【００２８】
発信側暗号化装置３Ｃは、ソフトウエア検出用データである開始要求をテストデータ解析部３６で生成し、データ送受信部３７を通して送出する（Ｓ６）。
【００２９】
開始要求を受信した着信側暗号化装置３Ｒは、暗号化装置内の暗号化／復号化部３２で使用する暗号鍵を鍵配送時に使用するマスタ鍵Ｋｍに設定し（Ｓ７）、インバンドヘッダを返送する（Ｓ８）とともに、鍵配送手順開始を示す開始要求を、発信側暗号化装置３Ｃへ返送する（Ｓ９）。
【００３０】
着信側暗号化装置３Ｒからインバンドヘッダおよび開始要求を受信した発信側暗号化装置３Ｃは、暗号化／復号化部３２で使用する暗号鍵をマスタ鍵Ｋｍに設定する（Ｓ１０）。そして、発信側暗号化装置３Ｃは、鍵配送手順が開始されたことを示す開始応答と選択した素数Ｇｑａを、マスタ鍵Ｋｍで暗号化して着信側暗号化装置３Ｒへ送信する（Ｓ１１）。
【００３１】
ステップＳ７でマスタ鍵Ｋｍに暗号鍵を設定した着信側暗号化装置３Ｒは、マスタ鍵Ｋｍで暗号化したステップＳ５で選択した素数Ｇｑｂを確認応答とともに発信側暗号化装置３Ｃへ送信する（Ｓ１２）。
【００３２】
相手側の暗号化装置から開始応答および素数を受けた暗号化装置は、それぞれ暗号化／復号化部３２で復号化した後、データ送受信部３７経由でテストデータ解析部３６へ届ける。
【００３３】
応答開始および素数Ｇｑａを受けた着信側暗号化装置３Ｒは、素数Ｇｑａと素数Ｇｑｂを比較し、大きいほうのＧｑを用いて公開鍵Ｙｂを生成し（Ｓ１３）、公開鍵Ｙｂをマスタ鍵Ｋｍで暗号化して発信側暗号化装置３Ｃへ送信する（Ｓ１４）。
【００３４】
応答開始および素数Ｇｑｂを受けた発信側暗号化装置３Ｃは、素数Ｇｑａと素数Ｇｑｂを比較し、大きいほうのＧｑを用いて公開鍵Ｙａを生成し（Ｓ１５）、公開鍵Ｙａをマスタ鍵Ｋｍで暗号化して着信側暗号化装置３Ｒへ送信する（Ｓ１６）。
【００３５】
公開鍵Ｙａを受けた着信側暗号化装置３Ｒは、乱数Ｘｂ、素数Ｇｑを使用して共通鍵（セッション鍵）Ｋｓを生成する（Ｓ１７）。
【００３６】
公開鍵Ｙｂを受けた発信側暗号化装置３Ｃは、乱数Ｘａ、素数Ｇｑを使用して共通鍵（セッション鍵）Ｋｓを生成する（Ｓ１８）。
【００３７】
以上のようにして、通信開始時におけるセッション鍵ｋｓは、マスタ鍵Ｋｍを用いた暗号化通信によって、互いに共通に生成することができる。しかしながら、このままの状態で通信を行った場合、セッション鍵Ｋｍで暗号化された通信が可能であるかどうか判断できない。
【００３８】
したがって、本発明においては、セッション鍵Ｋｍを設定した後、このセッション鍵Ｋｍを使用して発信側暗号化装置３Ｃと着信側暗号化装置３Ｒとの間で、通信の正常性を確認する手順であるテストデータ送受信手順を実行する。すなわち、発信側暗号化装置３Ｃは、セッション鍵ｋｓを用いて暗号化した確認要求と手順終了後の動作内容すなわち通信種別を指定する状態指示ａを着信側暗号化装置３Ｒへ送信する（Ｓ１９）。同様に、着信側暗号化装置３Ｒは、セッション鍵ｋｓを用いて暗号化した確認要求と手順終了後の動作ないようすなわち通信種別を指定する状態指示ｂを発信側暗号化装置３Ｃへ送信する（Ｓ２０）。
【００３９】
状態指示には、暗号化による通常動作である暗号化通信、手順終了後にデータを暗号化せずに通信を行うバイパス通信、相手側でループを作成しデータを折り返すことを要求するリモートループ、自分の動作条件を相手にコピーするリモート設定がある。
【００４０】
発信側暗号化装置３Ｃから確認要求と状態指示ａを受信した着側暗号化装置３Ｒは、テストデータ解析部３６で、自分が送出した状態指示ｂと発信側暗号化装置３Ｃから受信した状態指示ａを比較し、いずれかの状態指示を選択する（Ｓ２１）。同様に、着信側暗号化装置３Ｒから確認要求と状態指示ｂを受信した発側暗号化装置３Ｃは、テストデータ解析部３６で、自分が送出した状態指示ａと着信側暗号化装置３Ｒから受信した状態指示ｂを比較し、いずれかの状態指示を選択する（Ｓ２２）。
【００４１】
ステップＳ２１、Ｓ２２でいずれかの状態指示を比較する内容を、表１を用いて説明する。すなわち、状態指示（通信種別）の優先順位は、原則として、リモート設定が最も優先され、次いでリモートループ、バイパス通信、暗号化通信の順に優先順位が下がって行く。
【００４２】
すなわち、自己の状態指示が暗号化通信であるときは、相手方の状態指示が暗号化通信であるときのみ暗号化通信が選択され、相手方の状態指示がリモート設定またはリモートループもしくはバイパス通信であるときには、相手方の状態指示が選択される。自己の状態指示がバイパス通信であるときは、相手方の状態指示がバイパス通信または暗号化通信であるときにバイパス通信が選択され、相手方の状態指示がリモート設定またはリモートループであるときには、相手方の状態指示が選択される。自己の状態指示がリモートループであるときは、相手方の状態指示がリモートループまたはバイパス通信もしくは暗号化通信であるときにリモートループが選択され、相手方の状態指示がリモート設定であるときには、受付不可とされる。自己の状態指示がリモート設定であるときは、相手方の状態指示がバイパス通信または暗号化通信であるときにリモート設定が選択され、相手方の状態指示がリモート設定またはリモートループであるときには、受付不可とされる。ここで、受付不可とは、それぞれ状態指示を受けつけられないため、鍵配送が失敗したとして終了させることを意味している。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
発信側暗号化装置３Ｃは、確認要求が正常であったことと選択した状態指示を受付けたことを示すために確認応答と選択した状態指示を着信側暗号化装置３Ｒへ送信する（Ｓ２３）。同様に、着信側暗号化装置３Ｒは、確認要求が正常であったことと選択した状態指示を受付けたことを示すために確認応答と選択した状態指示を発信側暗号化装置３Ｃへ送信する（Ｓ２４）。例えば、発信側暗号化装置３Ｃの状態指示ａがバイパス通信であり、着信側暗号化装置３Ｒの状態指示ｂが暗号化通信である場合には、選択される状態指示はバイパス通信となるので、発信側暗号化装置は自己の状態指示ａを送信し、着信側暗号化装置３Ｒは、自分の状態をバイパス通信に変更して相手の状態指示ａを送信する。
【００４５】
着信側暗号化装置３Ｒは、自己からの確認応答送信と相手からの確認応答受信が成立するか監視し（Ｓ２５）、成立すると着信側データ端末装置１Ｒへのアイドルデータの送出を停止させ（Ｓ２５）、切替スイッチ３３をデータ送受信部３７から端末インタフェース部３１側へ切り替え、バイパス通信状態へ移行する。同様に、発信側暗号化装置３Ｃは、自己からの確認応答送信と相手からの確認応答受信が成立するか監視し（Ｓ２７）、成立すると発信側データ端末装置１Ｃへのアイドルデータの送出を停止させ（Ｓ２８）、切替スイッチ３３をデータ送受信部３７から端末インタフェース部３１側へ切り替え、バイパス通信状態へ移行する。
【００４６】
ステップＳ２３およびステップＳ２５で送信された状態指示が暗号化通信であるときには、発信側暗号化装置３Ｃと着信側暗号化装置３Ｒとの間で、セッション鍵Ｋｓを用いたユーザデータの暗号化通信が実行される（Ｓ２９）。
【００４７】
上記処理におけるステップＳ２１、ステップＳ２２で、状態指示の検証の結果、受付不可となった場合には、応答確認とともに、自分が送出した状態指示を再度送出する、これにより、相手側ではセッション鍵での暗号化通信は可能であるが、状態指示が不一致であったことを確認でき、鍵配送が失敗でなかったことを認識できる。
【００４８】
このように、本発明によれば、暗号化装置が暗号化通信に先だって鍵配送を行う場合に、テストデータの送受信を行うことによって、鍵配送後の暗号化通信が正常であることを確認できるようになり、かつ、テストデータの送受信時に通信種別を指定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にかかる暗号化通信における鍵配送方式が適用される通信システムの構成を説明する図
【図２】本発明にかかる暗号化通信における鍵配送方式を実行する暗号化装置の構成を説明する図
【図３】本発明にかかる鍵配送方式を説明する流れ図
【符号の説明】
【００５０】
１  データ端末装置
３  暗号化装置
５  通信網
６  通信回線
７  通信回線
３１  端末インタフェース部
３２  暗号化／複合化部
３３  切替スイッチ
３４  回線インタフェース部
３５  鍵生成部
３６  テストデータ解析部
３７  データ送受信部
３８  アイドルデータ送信部
【図１】
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【図２】
2005151132.tif 000005
【図３】
2005151132.tif 000006