(57)【要約】【課題】ネットワークの構造やネットワーク符号の構成に依存することなく、かつ、リンクの盗聴による情報の漏えい防止およびリンクを流れる情報の改竄の検知を行う。【解決手段】送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し、連結された情報をネットワークを介して送信する。【選択図】図２
2012080330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成するユニバーサルハッシュ逆関数演算手段と、
該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する強ユニバーサルハッシュ演算手段と、
前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する連結手段と、
該連結された情報をネットワークを介して送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする情報送信器。
【請求項２】
前記関数が強ユニバーサルハッシュ関数族であることを特徴とする請求項１に記載の情報送信器。
【請求項３】
前記ネットワークが、ネットワーク符号化されたネットワークであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の情報送信器。
【請求項４】
ネットワークから情報を受信する受信手段と、
該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する分割手段と、
該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する強ユニバーサルハッシュ演算手段と、
前記分割手段により得られた認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する検証手段と、
秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成するユニバーサルハッシュ関数演算手段と、
を備えたことを特徴とする情報受信器。
【請求項５】
前記関数が強ユニバーサルハッシュ関数族であることを特徴とする請求項４に記載の情報受信器。
【請求項６】
前記ネットワークが、ネットワーク符号化されたネットワークであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の情報送信器。
【請求項７】
ネットワークを介して接続され、前記請求項１から請求項３に記載の情報送信器と、前記請求項４から請求項６に記載の情報受信器とからなることを特徴とする情報伝送システム。
【請求項８】
送信情報を処理して送信する情報送信器における情報送信方法であって、
送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップと、
該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップと、
前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップと、
該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップと、
を備えたことを特徴とする情報送信方法。
【請求項９】
受信情報を処理して、送信情報を取得する情報受信器における情報受信方法であって、
ネットワークから情報を受信する第１のステップと、
該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第２のステップと、
該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第３のステップと、
前記分割された認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第４のステップと、
秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第５のステップと、
を備えたことを特徴とする情報受信方法。
【請求項１０】
送信情報をセキュアに伝送する情報伝送システムにおける情報伝送方法であって、
送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップと、
該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップと、
前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップと、
該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップと、
ネットワークから情報を受信する第５のステップと、
該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第６のステップと、
該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第７のステップと、
前記分割された認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第８のステップと、
秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第９のステップと、
を備えたことを特徴とする情報伝送方法。
【請求項１１】
ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、連結手段と、送信手段と、を備えた情報送信器の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
送信情報を前記ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段に入力し、ユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップと、
前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップと、
前記連結手段が、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップと、
前記送信手段が、該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
受信手段と、分割手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、検証手段と、ユニバーサルハッシュ関数演算手段と、を備えた情報受信器の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記受信手段が、ネットワークから情報を受信する第１のステップと、
前記分割手段が、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第２のステップと、
前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第３のステップと、
前記検証手段が、前記分割手段により得られた認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第４のステップと、
前記ユニバーサルハッシュ関数演算手段が、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第５のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、連結手段と、送信手段と、を備えた情報送信器と受信手段と、分割手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、検証手段と、ユニバーサルハッシュ関数演算手段と、を備えた情報受信器とからなる情報伝送システムの処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
送信情報を前記ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段に入力し、ユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップと、
前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップと、
前記連結手段が、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップと、
前記送信手段が、該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップと、
前記受信手段が、ネットワークから情報を受信する第５のステップと、
前記分割手段が、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第６のステップと、
前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第７のステップと、
前記検証手段が、前記分割手段により得られた認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第８のステップと、
前記ユニバーサルハッシュ関数演算手段が、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第９のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信情報をセキュアに伝送する情報送信器、情報受信器、情報伝送システム、情報送信方法、情報受信方法、情報伝送方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワーク上のノード（たとえばルータ・スイッチ）に従来のコピー・転送機能ではなく、数学的演算機能を持たせることによって、伝送レート・スループットの向上や消費エネルギーの低減を実現する「ネットワーク符号化」と呼ばれる技術が注目を浴びている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
一方で、ネットワーク上では、「伝送リンクの盗聴」や「リンクを流れる情報の改ざん」を行う攻撃が考えられる。このため、ネットワーク符号化に適用可能な盗聴対策や改ざん対策が、いくつか提案されている。その中で、ネットワークの構成とそれに伴うネットワーク符号の構成に依存しない「ユニバーサル」な手法が特に注目を浴びている。
【０００４】
そのため、伝送リンクの盗聴・改ざんに対する手法としてＭａｘｉｍｕｍ−Ｒａｎｋ−Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ＭＲＤ）符号を用いたユニバーサルセキュアネットワーク符号（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｃｕｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｄｅｓ、ＵＳＮＣ）が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながらこの手法は、盗聴リンク・改ざんリンクが時刻ごとに変化するようなネットワークでは、情報の一部漏えいが発生し、改ざんも防ぐことができないことが示されている（例えば、非特許文献３および４参照。）。
【０００６】
これに対し、ユニバーサルハッシュ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｈａｓｈｉｎｇ）と呼ばれる手法を用いて、盗聴リンクが時刻ごとに変化したとしても情報が漏えいすることのないＵＳＮＣも提案されている（例えば、非特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｒ．Ａｈｌｓｗｅｄｅ，Ｎ．Ｃａｉ，Ｓ．−Ｙ．Ｒ．Ｌｉ，ａｎｄ  Ｒ．Ｗ．Ｙｅｕｎｇ，“Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｆｌｏｗ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，  ｖｏｌ．  ４６，  ｎｏ．４，ｐｐ．１２０４−１２１６，２０００．
【非特許文献２】Ｄ．Ｓｉｌｖａ  ａｎｄ  Ｆ．Ｒ．Ｋｓｃｈｉｓｃｈａｎｇ， “Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｃｕｒｅ ｅｒｒｏｒ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｄｉｎｇ．” ａｒＸｉｖ：１００１．３３８７ｖ１， Ｊａｎ．２０１０．Ａｖａｉｌａｂｌｅ  ａｔ  ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂｓ／１００１．３３８７．
【非特許文献３】Ｅ．Ｓｈｉｏｊｉ，Ｒ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，ａｎｄ  Ｔ．Ｕｙｅｍａｔｓｕ， “Ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ＭＲＤ−ｃｏｄｅ−ｂａｓｅｄ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｃｕｒｅ  ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｄｉｎｇ  ａｇａｉｎｓｔ  ｓｔｒｏｎｇｅｒ  ｅａｖｅｓｄｒｏｐｐｅｒｓ．”  ａｒＸｉｖ：１００３．１７８７ｖ１， Ｍａｒ．２０１０．Ａｖａｉｌａｂｌｅ  ａｔ  ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂｓ／１００３．１７８７．
【非特許文献４】栗原, 植松, “ユニバーサルセキュアネットワーク誤り訂正符号における事変誤り挿入リンク,” 電子情報通信学会ソサイエティ大会, ２０１０年９月.
【非特許文献５】Ｒ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，“Ａ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｃｕｒｅ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｃｏｄｉｎｇ．” ａｒＸｉｖ：１００６．４７０３ｖ２，Ｊｕｎ．２０１０．Ａｖａｉｌａｂｌｅ ａｔ  ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂｓ／１００６．４７０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献５に記載の技術では、盗聴に対する耐性を有しているものの、リンクを流れる情報が改ざんされた場合、その検知を行う機能（もしくは改ざんを訂正する機能）は有しないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ネットワークの構造やネットワーク符号の構成に依存することなく、かつ、リンクの盗聴による情報の漏えい防止およびリンクを流れる情報の改ざん(能動的攻撃者)の検知を行うことを可能とする情報送信器、情報受信器、情報伝送システム、情報送信方法、情報受信方法、情報伝送方法およびプログラム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】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【００１１】
（１）本発明は、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成するユニバーサルハッシュ逆関数演算手段（例えば、図１のユニバーサルハッシュ逆関数演算器１１０に相当）と、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する強ユニバーサルハッシュ演算手段（例えば、図１の強ユニバーサルハッシュ演算器１２０に相当）と、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する連結手段（例えば、図１の連結器１３０に相当）と、該連結された情報をネットワーク（例えば、図５のネットワーク３００に相当）を介して送信する送信手段（例えば、図１の送信器１４０に相当）と、を備えたことを特徴とする情報送信器を提案している。
【００１２】
この発明によれば、ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段は、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する。強ユニバーサルハッシュ演算手段は、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。連結手段は、生成された秘匿情報と認証符とを結合する。送信手段は、連結された情報をネットワークを介して送信する。したがって、ユニバーサルハッシュを用いて秘匿された送信情報に対して、強ユニバーサルハッシュを利用して生成した認証符を付与することにより、情報の検証による能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００１３】
（２）本発明は、（１）の情報送信器について、前記関数が強ユニバーサルハッシュ関数族であることを特徴とする情報送信器を提案している。
【００１４】
この発明によれば、関数が強ユニバーサルハッシュ関数族である。つまり、共通の機能を有する複数の関数を用いることによりセキュアな認証符を生成することができる。
【００１５】
（３）本発明は、（１）または（２）の情報送信器について、前記ネットワークが、ネットワーク符号化されたネットワークであることを特徴とする情報送信器を提案している。
【００１６】
この発明によれば、ネットワークが、ネットワーク符号化されたネットワークである。つまり、ネットワーク符号化が施されたネットワークを用いることにより、認証符の生成に必要な鍵を通信の開始前に、あらかじめ送信し、送受信者間で共有することができる。
【００１７】
（４）本発明は、ネットワーク（例えば、図５のネットワーク３００に相当）から情報を受信する受信手段（例えば、図３の受信器２１０に相当）と、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する分割手段（例えば、図３の分割器２２０に相当）と、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する強ユニバーサルハッシュ演算手段（例えば、図３の強ユニバーサルハッシュ演算器１２０に相当）と、前記分割手段により得られた認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する検証手段（例えば、図３の検証器２４０に相当）と、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成するユニバーサルハッシュ関数演算手段（例えば、図３のユニバーサルハッシュ関数演算器２３０に相当）と、を備えたことを特徴とする情報受信器を提案している。
【００１８】
この発明によれば、受信手段は、ネットワークから情報を受信する。分割手段は、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する。強ユニバーサルハッシュ演算手段は、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。検証手段は、分割手段により得られた認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する。ユニバーサルハッシュ関数演算手段は、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する。つまり、強ユニバーサルハッシュ演算手段により生成される認証符と分割手段により得られた認証符とを比較することにより、容易に、能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００１９】
（５）本発明は、（４）の情報受信器について、前記関数が強ユニバーサルハッシュ関数族であることを特徴とする情報受信器を提案している。
【００２０】
この発明によれば、関数が強ユニバーサルハッシュ関数族である。つまり、共通の機能を有する複数の関数を用いることによりセキュアな認証符を生成することができる。
【００２１】
（６）本発明は、（４）または（５）の情報受信器について、前記ネットワークが、ネットワーク符号化されたネットワークであることを特徴とする情報送信器を提案している。
【００２２】
この発明によれば、ネットワークが、ネットワーク符号化されたネットワークである。つまり、ネットワーク符号化が施されたネットワークを用いることにより、認証符の生成に必要な鍵を通信の開始前に、あらかじめ受信し、送受信者間で共有することができる。
【００２３】
（７）本発明は、ネットワークを介して接続され、（１）から（３）の情報送信器と、（４）から（６）の情報受信器とからなることを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【００２４】
この発明によれば、リンクの盗聴による情報の漏えい防止およびリンクを流れる情報の改ざん(能動的攻撃者)の検知を行うことを可能とする情報伝送システムを構築することができる。
【００２５】
（８）本発明は、送信情報を処理して送信する情報送信器における情報送信方法であって、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップ（例えば、図２のステップＳ１０１に相当）と、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップ（例えば、図２のステップＳ１０２に相当）と、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップ（例えば、図２のステップＳ１０３に相当）と、該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップ（例えば、図２のステップＳ１０４に相当）と、を備えたことを特徴とする情報送信方法を提案している。
【００２６】
この発明によれば、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し、連結された情報をネットワークを介して送信する。したがって、ユニバーサルハッシュを用いて秘匿された送信情報に対して、強ユニバーサルハッシュを利用して生成した認証符を付与することにより、情報の検証による能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００２７】
（９）本発明は、受信情報を処理して、送信情報を取得する情報受信器における情報受信方法であって、ネットワークから情報を受信する第１のステップ（例えば、図４のステップＳ２０１に相当）と、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第２のステップ（例えば、図４のステップＳ２０２に相当）と、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第３のステップ（例えば、図４のステップＳ２０３に相当）と、前記分割された認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第４のステップ（例えば、図４のステップＳ２０４に相当）と、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第５のステップ（例えば、図４のステップＳ２０５に相当）と、を備えたことを特徴とする情報受信方法を提案している。
【００２８】
この発明によれば、ネットワークから情報を受信し、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する。また、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成し、分割された認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証するとともに、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する。つまり、強ユニバーサルハッシュ演算により生成される認証符と分割された認証符とを比較することにより、容易に、能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００２９】
（１０）本発明は、送信情報をセキュアに伝送する情報伝送システムにおける情報伝送方法であって、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップ（例えば、図６のステップＳ３０１に相当）と、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップ（例えば、図６のステップＳ３０２に相当）と、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップ（例えば、図６のステップＳ３０３に相当）と、該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップ（例えば、図６のステップＳ３０４に相当）と、ネットワークから情報を受信する第５のステップ（例えば、図６のステップＳ３０５に相当）と、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第６のステップ（例えば、図６のステップＳ３０６に相当）と、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第７のステップ（例えば、図６のステップＳ３０７に相当）と、前記分割された認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第８のステップ（例えば、図６のステップＳ３０８に相当）と、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第９のステップ（例えば、図６のステップＳ３０９に相当）と、を備えたことを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【００３０】
この発明によれば、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し、連結された情報をネットワークを介して送信する。一方、ネットワークから情報を受信し、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する。また、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成し、分割された認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証するとともに、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する。したがって、リンクの盗聴による情報の漏えい防止およびリンクを流れる情報の改ざん(能動的攻撃者)の検知を行うことを可能とする情報伝送システムを構築することができる。
【００３１】
（１１）本発明は、ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、連結手段と、送信手段と、を備えた情報送信器の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、送信情報を前記ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段に入力し、ユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップ（例えば、図２のステップＳ１０１に相当）と、前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップ（例えば、図２のステップＳ１０２に相当）と、前記連結手段が、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップ（例えば、図２のステップＳ１０３に相当）と、前記送信手段が、該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップ（例えば、図２のステップＳ１０４に相当）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００３２】
この発明によれば、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し、連結された情報をネットワークを介して送信する。したがって、ユニバーサルハッシュを用いて秘匿された送信情報に対して、強ユニバーサルハッシュを利用して生成した認証符を付与することにより、情報の検証による能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００３３】
（１２）本発明は、受信手段と、分割手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、検証手段と、ユニバーサルハッシュ関数演算手段と、を備えた情報受信器の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記受信手段が、ネットワークから情報を受信する第１のステップ（例えば、図４のステップＳ２０１に相当）と、前記分割手段が、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第２のステップ（例えば、図４のステップＳ２０２に相当）と、前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第３のステップ（例えば、図４のステップＳ２０３に相当）と、前記検証手段が、前記分割手段により得られた認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第４のステップ（例えば、図４のステップＳ２０４に相当）と、前記ユニバーサルハッシュ関数演算手段が、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第５のステップ（例えば、図４のステップＳ２０５に相当）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００３４】
この発明によれば、ネットワークから情報を受信し、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する。また、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成し、分割された認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証するとともに、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する。つまり、強ユニバーサルハッシュ演算により生成される認証符と分割された認証符とを比較することにより、容易に、能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００３５】
（１３）本発明は、ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、連結手段と、送信手段と、を備えた情報送信器と受信手段と、分割手段と、強ユニバーサルハッシュ演算手段と、検証手段と、ユニバーサルハッシュ関数演算手段と、を備えた情報受信器とからなる情報伝送システムの処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、送信情報を前記ユニバーサルハッシュ逆関数演算手段に入力し、ユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成する第１のステップ（例えば、図６のステップＳ３０１に相当）と、前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第２のステップ（例えば、図６のステップＳ３０２に相当）と、前記連結手段が、前記生成された秘匿情報と認証符とを結合する第３のステップ（例えば、図６のステップＳ３０３に相当）と、前記送信手段が、該連結された情報をネットワークを介して送信する第４のステップ（例えば、図６のステップＳ３０４に相当）と、前記受信手段が、ネットワークから情報を受信する第５のステップ（例えば、図６のステップＳ３０５に相当）と、前記分割手段が、該受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する第６のステップ（例えば、図６のステップＳ３０６に相当）と、前記強ユニバーサルハッシュ演算手段が、該秘匿情報と鍵とを入力し、前記秘匿情報を前記鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する第７のステップ（例えば、図６のステップＳ３０７に相当）と、前記検証手段が、前記分割手段により得られた認証符と該生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証する第８のステップ（例えば、図６のステップＳ３０８に相当）と、前記ユニバーサルハッシュ関数演算手段が、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する第９のステップ（例えば、図６のステップＳ３０９に相当）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００３６】
この発明によれば、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する。そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し、連結された情報をネットワークを介して送信する。一方、ネットワークから情報を受信し、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する。また、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成し、分割された認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証するとともに、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する。したがって、リンクの盗聴による情報の漏えい防止およびリンクを流れる情報の改ざん(能動的攻撃者)の検知を行うことを可能とする情報伝送システムを構築することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、ユニバーサルハッシュを用いて秘匿された送信情報に対して、強ユニバーサルハッシュを利用して生成した認証符を付与することにより、情報の検証によって能動的攻撃者の検知が可能となるという効果がある。なお、この際の認証機能の安全性は、既存の暗号的手法とは異なり、情報理論的安全性が保障される。また、認証に用いる鍵は、一部が攻撃者に漏えいしたとしても、以降の通信は強ユニバーサルハッシュにおける秘密増幅機能によって安全性が保障されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る情報送信器の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る情報送信器の処理を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る情報受信器の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る情報受信器の処理を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る情報伝送システムの構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る情報伝送システムの処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００４０】
＜第１の実施形態＞
図１および図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係る情報送信器について説明する。
【００４１】
＜情報送信器の構成＞
本実施形態に係る情報送信器１００は、図１に示すように、ユニバーサルハッシュ逆関数演算器１１０と、強ユニバーサルハッシュ演算器１２０と、連結器１３０と、送信器１４０とから構成されている。
【００４２】
ユニバーサルハッシュ逆関数演算器１１０は、入力した送信情報にユニバーサルハッシュの逆関数演算を施すことによって、秘匿情報を生成する。具体的には、ユニバーサルハッシュの逆関数演算を施すことによって生成される複数のデータの集合のうち、１つを秘匿情報とする。
【００４３】
さらに具体的には、まず、ＦをＳ１→Ｓ２の関数の族とし、また、ｆをＦ上の一様分布の確率変数とする。このとき、任意のｘ１、ｘ２（≠ｘ１）∈Ｓ１に対して、数１が成立するとき、Ｆをユニバーサルハッシュ関数族という。
【００４４】
【数１】
2012080330.tif 000003
【００４５】
また、ＨをＳ１→Ｓ２の関数の族とし、また、任意のａ１、ａ２（≠ａ１）∈Ｓ１および任意のａ１、ａ２（≠ａ１）∈Ｓ１に対して、数２が成立するとき、Ｈを強ユニバーサルハッシュ関数族という。
【００４６】
【数２】
2012080330.tif 000004
【００４７】
今、送信情報を有限体Ｆｑ上のｋ次元列ベクトルとし、その確率変数をＳとする。また、ＦをＦｍｎｑ→Ｆｋｑのユニバーサルハッシュ関数族とする。ただし、Ｆ中のすべての関数は、全射関数であり、個々のｘ∈Ｆｋｑについて、｜｛ｙ∈Ｆｍｎq：ｆ（ｙ）＝ｘ｝｜が等しい。また、ＦからＳとは独立に一様分布で選択した関数をｆとする。ユニバーサルハッシュ逆関数演算器１１０では、Ｆの逆関数Ｆ−１を用いて得られる集合Ｆ−１（Ｓ）⊂Ｆｍｎqより、一様分布で秘匿情報Ｘ∈Ｆ−１（Ｓ）を選択して出力する。
【００４８】
強ユニバーサルハッシュ演算器１２０は、送受信者間で共有された鍵と、秘匿情報を用いて、認証符を生成する。具体的には、共有された鍵に紐付いた関数により秘匿情報を圧縮することにより暗号化して、認証符を生成する。
【００４９】
さらに具体的には、ｇをＦｍｎｑ→Ｆｌｑの強ユニバーサルハッシュ関数族とし、送受信者間で共有される鍵Ｋに基づいて、ｇから一意に関数Ｇを選択する。強ユニバーサルハッシュ演算器１２０は、Ｋによって選択した関数Ｇを用いて、秘匿情報Ｘから認証符Ｙ＝Ｇ（Ｘ)∈Ｆｌｑを生成する。
【００５０】
連結器１３０は、生成された秘匿情報と認証符とを結合する。送信器１４０は、連結された情報をネットワークを介して送信する。
【００５１】
＜情報送信器の処理＞
図２に示すように、まず、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し（ステップＳ１０１）、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する（ステップＳ１０２）。
【００５２】
そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し（ステップＳ１０３）、連結された情報をネットワークを介して送信する（ステップＳ１０４）。
【００５３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ユニバーサルハッシュを用いて秘匿された送信情報に対して、強ユニバーサルハッシュを利用して生成した認証符を付与することにより、情報の検証による能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
図３および図４を用いて、本発明の第２の実施形態に係る情報受信器について説明する。
【００５５】
＜情報受信器の構成＞
本実施形態に係る情報受信器２００は、図３に示すように、受信器２１０と、分割器２２０と、ユニバーサルハッシュ関数演算器２３０と、検証器２４０と、強ユニバーサルハッシュ演算器１２０とから構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同一の機能を有することからその詳細な説明は省略する。
【００５６】
受信器２１０は、ネットワーク３００を介して、送信されてくる秘匿情報と認証符とを結合した情報を受信する。分割器２２０は、受信器２１０が受信した秘匿情報と認証符とを結合した情報を秘匿情報と認証符とに分割し、秘匿情報を強ユニバーサルハッシュ演算器１２０とユニバーサルハッシュ関数演算器２３０に、認証符を検証器２４０に出力する。
【００５７】
ユニバーサルハッシュ関数演算器２３０は、入力した秘匿情報に対して、ユニバーサルハッシュ関数による演算を行い、送信情報を復元する。具体的には、秘匿情報Ｘを関数Ｆへ入力することにより、一意のＳ＝Ｆ（Ｘ）を出力する。検証器２４０は、分割器２２０から入力した認証符と強ユニバーサルハッシュ演算器１２０において演算された認証符との一致あるいは不一致を確認することにより、ネットワーク上で情報の改竄が行われたか否かを検証する。
【００５８】
＜情報送信器の処理＞
図４に示すように、まず、ネットワークから情報を受信し（ステップＳ２０１）、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する（ステップＳ２０２）。さらに、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する（ステップＳ２０３）。
【００５９】
そして、分割された認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証し（ステップＳ２０４）、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する（ステップＳ２０５）。
【００６０】
以上、説明したように、本実施形態によれば、強ユニバーサルハッシュ演算により生成される認証符と分割された認証符とを比較することにより、容易に、能動的攻撃者の検知を行うことができる。
【００６１】
＜第３の実施形態＞
図５および図６を用いて、本発明の第３の実施形態に係る情報受信器について説明する。
【００６２】
＜情報伝送システムの構成＞
本実施形態に係る情報伝送システムは、図５に示すように、情報送信器１００と、情報受信器２００と、情報送信器１００と情報受信器２００とを接続するネットワーク３００とから構成されている。なお、情報送信器１００および情報受信器２００の詳細については、第１の実施形態および第２の実施形態において説明したため、ここでの詳細な説明は、省略する。
【００６３】
情報送信器１００と情報受信器２００とを接続するネットワーク３００は、通常の通信ネットワークでもよいが、ネットワーク符号化されたネットワークであることが好ましい。つまり、ネットワーク符号化が施されたネットワークを用いることにより、セキュアに認証符の生成に必要な鍵を通信の開始前に、あらかじめ受信し、送受信者間で共有することができる。
【００６４】
＜情報伝送システムの処理＞
図６に示すように、まず、送信情報をユニバーサルハッシュ逆関数により演算し、得られた複数の情報のうち１の情報を秘匿情報として生成し（ステップＳ３０１）、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する（ステップＳ３０２）。
【００６５】
そして、生成された秘匿情報と認証符とを結合し（ステップＳ３０３）、連結された情報をネットワークを介して送信する（ステップＳ３０４）。
【００６６】
一方、受信側は、ネットワークから情報を受信し（ステップＳ３０５）、受信した情報を秘匿情報と認証符とに分割する（ステップＳ３０６）。さらに、秘匿情報と鍵とを入力し、秘匿情報を鍵に関連付けられた関数を用いて演算して認証符を生成する（ステップＳ３０７）。
【００６７】
そして、分割された認証符と生成された認証符とを入力し、両者が一致するか否かを検証し（ステップＳ３０８）、秘匿情報をユニバーサルハッシュ関数により演算し、送信情報を生成する（ステップＳ３０９）。
【００６８】
以上、説明したように、本実施形態によれば、リンクの盗聴による情報の漏えい防止およびリンクを流れる情報の改ざん(能動的攻撃者)の検知を行うことを可能とする情報伝送システムを構築することができる。
【００６９】
なお、情報送信器、情報受信器および情報伝送システムの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを情報送信器、情報受信器および情報伝送システムに読み込ませ、実行することによって本発明の情報送信器、情報受信器および情報伝送システムを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００７０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００７１】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００７２】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１００；情報送信器
１１０；ユニバーサルハッシュ逆関数演算器
１２０；強ユニバーサルハッシュ演算器
１３０；連結器
１４０；送信器
２００；情報受信器
２１０；受信器
２２０；分割器
２３０；ユニバーサルハッシュ関数演算器
２４０；検証器
【図１】
2012080330.tif 000005
【図２】
2012080330.tif 000006
【図３】
2012080330.tif 000007
【図４】
2012080330.tif 000008
【図５】
2012080330.tif 000009
【図６】
2012080330.tif 000010