JPH04326442A - メッセージ認証システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不特定多数の登録者が
利用するパソコン（パーソナルコンピュータ）通信等の
通信ネットワークシステムにおいて、伝送されるメッセ
ージ及び記憶装置等に保持されるメッセージの偽造や改
ざん及び第三者が他の登録者に不正になりすまして通信
を行うこと等を防止し、安全、かつ確実なデータ通信を
実現するメッセージ認証システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、センタに設けられているホストコ
ンピュータと不特定多数の端末（ノード）間の通信にお
いて、ＩＣカードを用いた個別鍵管理方式に基づくメッ
セージ認証システムが提案されている。図７は、このメ
ッセージ認証システムの概略構成を示すブロック図であ
る。各端末はＩＣカード入出力装置２を持ち、センタに
設けられているホストコンピュータ１と各ＩＣカード入
出力装置２が通信回線（通信ネットワーク）４で結ばれ
ている。各ＩＣカード３は、任意のＩＣカード入出力装
置２を通じてホストコンピュータ１と通信できる。

【０００３】各ＩＣカード３は、公開可能な固有のＩＤ
番号、ホストコンピュータ１が予め当該ＩＤ番号に基づ
いて生成した固有の個別鍵、及び個別鍵を用いてデータ
を暗号化する暗号関数を内蔵している。また、ホストコ
ンピュータ１は、個別鍵を生成するための個別鍵生成用
データ、個別鍵を生成する個別鍵生成アルゴリズム、及
び前記個別鍵生成アルゴリズムを用いて生成した個別鍵
によりデータを暗号化する暗号関数を内蔵している。

【０００４】個別鍵生成用データをＰ、各ＩＣカード１
のＩＤ番号をＩＤｉとすると個別鍵生成アルゴリズムに
よって生成される個別鍵Ｋｉは次式で表される。 Ｋｉ＝Ｆ（Ｐ，ＩＤｉ）・・・・・（１）端末がホスト
コンピュータ１に対して署名付のメッセージを送信する
際には、端末では、ＩＣカード３に記憶されている個別
鍵を用いて、同じくＩＣカード３に内蔵されている暗号
関数によりメッセージＭに対する署名を作成し、ＩＤ番
号とともに署名付きのメッセージをホストコンピュータ
１に送信する。

【０００５】ホストコンピュータ１は、送られてきたＩ
Ｄ番号と個別鍵生成用デ−タにより（１）式に基づいて
、送信元の個別鍵を生成し、その個別鍵を用いて送られ
てきた署名付きメッセ−ジの認証を行う。

【０００６】個別鍵管理方式については、例えば、宮口
庄司、岩田雅彦による「ＩＣカ−ドの個別鍵管理方式」
（社団法人電子情報通信学会ＩＳＥＣ　　８８−３７）
に詳しく記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記メッセージ認証シ
ステムは、センタに設けられているホストコンピュータ
１においてのみに、各端末で生成された電子署名の正当
性を認証する認証機能を持っているが、各端末側では認
証機能を持っていない。

【０００８】したがって、不特定多数の登録者が利用す
る通信ネットワ−クシステムにおいて、任意の登録者間
でメッセ−ジの認証を行うためには、各端末に認証機能
が必要であり、前記のメッセージ認証方式では、端末側
に認証機能を持っていないので、端末側においてはメッ
セ−ジの認証ができないという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、不特定多数の登録者が利
用する通信ネットワ−クシステムにおいて、暗号化機能
を有するＩＣカ−ドを用いて、メッセ−ジを受信した任
意の登録者が受信したメッセ−ジの正当性の認証及び受
信したメッセ−ジの送信元の正当性の認証が可能な技術
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によ
って明らかになるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、不特定多数の登録者間でデータ通信を行
う場合に、メッセージの暗号化機能を有するＩＣカード
を用いて、送信者が送信するメッセージに署名を行い、
受信者が受信したメッセージの署名を照合し、メッセー
ジの正当性及びメッセージの送信元の正当性を認証する
メッセージ認証システムにおいて、メッセージを送信す
る際には、ＩＣカード内の外部からの読み出し・照合が
不可能なメモリエリアに格納されているＩＣカード固有
の個別鍵と暗号関数を用いて、送信するメッセージに対
して署名を行う手段と、ＩＤ情報とともに電子署名付き
メッセージを通信相手に送信する手段と、メッセージを
受信する際には、ＩＣカード内の外部からの読み出し・
照合が不可能なメモリエリアに格納されている個別鍵生
成用データと送られてきたＩＤ情報から当該ＩＣカード
が内蔵する個別鍵生成アルゴリズムを用いてメッセージ
の送信元の個別鍵を生成する手段と、その個別鍵とＩＣ
カードに内蔵する暗号関数を用いて送られてきた署名付
きメッセージの認証を行う手段とを備えたことを最も主
要な特徴とする。

【００１１】

【作用】前述の手段によれば、送信者及び受信者が、暗
号化機能を有するＩＣカードを用いて、通信相手に署名
付きのメッセージを送信する際には、送信者は前記ＩＣ
カードに記憶されている個別鍵を用いて同じくＩＣカー
ドに内蔵されている暗号関数により送信するメッセージ
に対して署名を行い、ＩＤ番号とともに署名付きメッセ
ージを送信し、署名付きメッセージの受信者は、送られ
てきた送信元のＩＤ番号からＩＣカードに内蔵されてい
る個別鍵生成アルゴリズムにより送信元の個別鍵を生成
し、その個別鍵を用いて署名付きメッセージの認証を行
うので、メッセ−ジを受信した任意の登録者が受信した
メッセ−ジの正当性の認証及び受信したメッセ−ジの送
信元の正当性の認証を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１３】［実施例１］図１は、本発明を通信システ
ムに適用した第１の実施例の概略構成を示すブロック図
である。端末１２と端末１４は、通信ネットワーク１３
を通じて接続されている。端末１２及び端末１４はそれ
ぞれＩＣカード入出力装置１６を有し、ＩＣカード入出
力装置１６は、端末１２，１４とＩＣカード１１，１５
のデータ送受信を可能にする。

【００１４】図２は、本実施例の通信システムに使用さ
れるＩＣカード１１，１５の概略構成を示すブロック図
である。ＩＣカード１１，１５は、図２に示すように、
前記ＩＣカード入出力装置１６との接続条件を整合する
ＩＣカードインターフェイス２１、暗号化装置２２、外
部から読み出し・照合のできない秘密メモリエリア２３
で構成されている。

【００１５】前記暗号化装置２２は、電子署名生成手段
２２Ａ、電子署名照合手段２２Ｂ、個別鍵生成手段２２
Ｃで構成される。秘密メモリエリア２３には、個別鍵Ｋ
ｉ、個別鍵生成用データＰ及び個別鍵Ｋｔが格納される
。個別鍵Ｋｉは各ＩＣカード１１，１５にそれぞれ固有
の暗号化鍵であり、個別鍵生成用データＰは各ＩＣカー
ド１１，１５に共通に保持される秘密のデータである。 個別鍵Ｋｉ及び個別鍵生成用データＰは、ネットワーク
管理者がＩＣカード発行時に秘密メモリエリア２３に設
定する。個別鍵Ｋｔは、電子署名照合時に一時的に生成
、保持される暗号化鍵であり、電子署名照合処理が終了
すると自動的に消去される。また、ＩＣカード１１，１
５には、公開可能な固有のＩＤ番号がネットワーク管理
者により付与される。

【００１６】次に、各処理手段について説明する。

【００１７】（１）電子署名生成手段 メッセージを８バイト毎に分割し、図３に示すように、
頭から順に個別鍵Ｋｉで暗号化（例えば、ＦＥＡＬを用
いて）し、最後の８バイトを暗号結果（電子署名）とし
て出力する。この処理を電子署名生成手段という。ＦＥ
ＡＬについては、ＮＴＴ研究実用化報告、第３７巻、第
４／５号、宮口，白石，清水著、「ＦＥＡＬ−８暗号ア
ルゴリズム」に記載されている。

【００１８】（２）電子署名照合手段 メッセージＭ１とＭ１の電子署名Ｓ１を入力とし、メッ
セージＭ１をある個別鍵を用いて電子署名生成手段２２
Ａにより電子署名Ｓ１’を生成し、電子署名Ｓ１と電子
署名Ｓ１’を比較照合する。電子署名Ｓ１を生成するた
めに使用した個別鍵と電子署名Ｓ１’を生成するために
使用した個別鍵が同じであれば、電子署名Ｓ１と電子署
名Ｓ１’は一致する。

【００１９】（３）個別鍵生成手段 個別鍵生成の手順は例えば次の通りである。（イ）予め
決められたＫＩＤ＋ファイル名で、８バイトのデータを
生成する。

【００２０】（ロ）生成された８バイトのデータと任意
ユーザのＩＤ番号（８バイト）の排他的論理和をとる。

【００２１】（ハ）前記（ロ）の処理によって得られた
結果を８バイトの個別鍵生成用データを暗号化鍵として
暗号化（例えばＦＥＡＬを用いて）し、出力された暗号
文を個別鍵とする。

【００２２】次に、本実施例１のメッセジ認証システム
の動作について図４Ａ，図４Ｂを用いて説明する。例え
ば、端末１２から端末１４に、署名付きメッセージを送
信し、端末１４が送られてきた署名を照合し、認証を行
う場合を例にとって説明する。図４Ａに示すように、（
ア）端末１２は、メッセージＭに署名を行うために、メ
ッセージＭをＩＣカード１１に送る。（イ）ＩＣカード
１１は、秘密メモリエリア２３に格納されている固有の
個別鍵Ｋａを用いて署名生成手段２２Ｂによりメッセー
ジＭに対して署名を行い、ＩＤ番号と署名付きメッセー
ジを端末１２に返す。（ウ）端末１２は端末１４にＩＤ
番号とともに署名付きメッセージを送信する。

【００２３】図４Ｂに示すように、（エ）ＩＤ番号と署
名付きメッセージを受信した端末１４では、（オ）まず
、受信したＩＤ番号をＩＣカード１５に送る。（カ）Ｉ
Ｃカード１５では、個別鍵生成手段２２Ｃにより、ＩＤ
番号から送信元の個別鍵を生成し、秘密メモリエリアに
一時的に格納する。次に、（キ）端末１４は受信した署
名付きメッセージをＩＣカード１５に送る。（ク）ＩＣ
カード１５では、生成した送信元の個別鍵Ｋａを用いて
電子署名照合手段２２Ｂにより署名の照合を行い、メッ
セージの正当性を認証し、その結果を端末１４に返す。 生成した送信元の個別鍵Ｋａは署名照合処理の終了後、
自動的に消去される。

【００２４】以上の手続きにより不特定多数の登録者が
利用する通信ネットワークシステム上でのメッセージ通
信におけるメッセージの偽造、改ざん、第三者による不
正なりすまし等を防止することができる。

【００２５】［実施例２］第２の実施例は、前記実施例
２のメッセージ認証システムに、送受信されるデータを
秘匿する機能を備えたものである。図５は、本発明の第
２の実施例の秘匿機能を備えたメッセージ認証システム
に使用するＩＣカードの概略構成を示すブロック図であ
る。秘匿機能を備えたメッセージ認証システムを実現す
るためのＩＣカードは、図５に示すように、ＩＣカード
インターフェイス３１、暗号化装置３２、外部から読み
出し・照合のできない秘密メモリエリア３３で構成され
ている。前記暗号化装置３２は、電子署名生成手段３２
Ａ、電子署名照合手段３２Ｂ、個別鍵生成手段３２Ｃ、
送信するメッセージの暗号化を行う暗号化手段３２Ｄ、
受信したメッセージの復号化を行う復号化手段３２Ｅで
構成される。秘密メモリエリア３３には、個別鍵Ｋｉ、
個別鍵生成用データＰ及び個別鍵Ｋｔが格納される。

【００２６】個別鍵Ｋｉは各ＩＣカードに固有の暗号化
鍵であり、個別鍵生成用データＰは各ＩＣカードに共通
に保持される秘密のデータである。個別鍵Ｋｉ及び個別
鍵生成用データＰはネットワーク管理者がＩＣカード発
行時に秘密メモリエリアに設定する。個別鍵Ｋｔは電子
署名照合時に一時的に生成、保持される暗号化鍵であり
、電子署名照合処理が終了すると自動的に消去される。 また、ＩＣカードには、公開可能を固有のＩＤ番号がネ
ットワーク管理者により付与される。

【００２７】前記電子署名生成手段３２Ａ、電子署名照
合手段３２Ｂ、個別鍵生成手段３２Ｃのそれぞれの処理
動作は、前記実施例１と同様である。次に、前記暗号化
手段３２Ｄ及び復号化手段３２Ｅの動作について図６Ａ
，図６Ｂを用いて説明する。例えば、端末１２から端末
１４に暗号化した署名付きメッセージを送信し、端末１
４が暗号化された署名付きメッセージの認証を行う場合
において、まず、図６Ａに示すように、（ア）端子１２
はメッセージＭに署名を行う。端末１２はメッセージＭ
をＩＣカードに送る。（イ）ＩＣカードは、秘密メモリ
エリアに格納されている同ＩＣカードに固有の個別鍵Ｋ
ａを用いて電子署名生成手段３２ＢによりメッセージＭ
に対して署名を行い、ＩＤ番号と署名付きメッセージを
端末１２に返す。（ウ）次に、端末１２は前記署名付き
メッセージの暗号化を行う。端末１２は通信相手のＩＤ
番号をＩＣカードに送り、（エ）ＩＣカードは個別鍵生
成手段３２Ｃにより、通信相手のＩＤ番号から通信相手
の個別鍵Ｋｂを生成し、秘密メモリエリア３３に一時的
に格納する。（オ）端末１２は、前記署名付きメッセー
ジをＩＣカードに送り、（カ）ＩＣカードは秘密メモリ
エリア３３に格納されている通信相手の個別鍵Ｋｂを用
いて暗号化手段３２Ｄにより署名付きメッセージの暗号
化を行い、その結果を端末１２に返す。

【００２８】（キ）端末１２はＩＣカードＡのＩＤ番号
と暗号化された署名付きメッセージを端末１４に送信す
る。（ク）暗号化された署名付きメッセージを受信した
端末１４は、（ケ）まず、図６Ｂに示すように、暗号化
された署名付きメッセージの復号を行う。端末１４は、
暗号化された署名付きメッセージをＩＣカードに送る。 （コ）ＩＣカードは秘密メモリエリア３３に格納されて
いる当該ＩＣカード１５に固有の個別鍵Ｋｂを用いて復
号化手段により暗号化された署名付きメッセージの復号
化を行い、その結果を端末１４に返す。この時点で端末
１４は、署名付きメッセージの内容を読むことができる
。

【００２９】次に、端末１４は署名付きメッセージの認
証を行う。（サ）端末１４は受信したＩＤ番号をＩＣカ
ードに送り、（シ）ＩＣカードは個別鍵生成手段３２Ｃ
によりメッセージの送信元の個別鍵Ｋａを生成し、秘密
メモリエリア３３に一時的に格納する。（ス）端末１４
は署名付きメッセージをＩＣカード１５に送る。（セ）
ＩＣカード１５は秘密メモリエリア３３に格納されてい
る送信元の個別鍵Ｋａを用いて電子署名照合手段３２Ｂ
より、署名の照合を行い、照合結果を端末１４に返す。 秘密メモリエリア３３に格納されいてる個別鍵Ｋａは、
署名照合処理終了後消去される。

【００３０】以上の手続きにより、メッセージの偽造や
改ざん及び第三者による不正なりすまし等を防ぐだけで
なく、伝送路上のメッセージあるいは記憶装置に保持さ
れている署名付きメッセージを秘匿することができる。

【００３１】以上、本発明を実施例にもとづき具体的に
説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能であることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
、送信者は自らが所有するＩＣカードに記憶されている
固有の個別鍵を用いてメッセージに署名を行い、署名付
きメッセージの受信者は、受信者が所有するＩＣカード
に内蔵されている個別鍵生成アルゴリズムにより送信元
の個別鍵を生成し、その個別鍵を用いて同じくＩＣカー
ドに内蔵されている署名照合手段により送られてきた署
名付きメッセージを照合するようにしたので、不特定多
数の登録者が利用するネットワークシステム上の通信に
おいて、メッセージの偽造や改ざん及び第三者による不
正なりすまし等を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明を通信システムに適用した実施例１
の概略構成を示すブロック図、

【図２】　　本実施例１の通信システムに使用されるＩ
Ｃカードの概略構成を示すブロック図、

【図３】　　本実施例１の電子署名生成手段を説明する
ための図、

【図４Ａ】　　本実施例１のメッセージ認証システムの
送信動作を説明するための図、

【図４Ｂ】　　本実施例１のメッセージ認証システムの
受信動作を説明するための図、

【図５】　　本発明の実施例２の秘匿機能を備えたメッ
セージ認証システムに使用するＩＣカードの概略構成を
示すブロック図、

【図６Ａ】　　本実施例２の暗号化手段の動作を説明す
るための図、

【図６Ｂ】　　本実施例２の復合化の動作を説明するた
めの図、

【図７】　　従来のメッセージ認証システムの問題点を
説明するための図。

【符号の説明】

１１，１５…ＩＣカード、１２，１４…端末、１３…通
信ネットワーク、１６…ＩＣカード入出力装置、２１，
３１…ＩＣカードインターフェイス、２２，３２…暗号
化装置、２３，３３…秘密メモリエリア、２２Ａ，３２
Ａ…電子署名生成手段、２２Ｂ，３２Ｂ…電子署名照合
手段、２２Ｃ，３２Ｃ…個別鍵生成手段、３２Ｄ…暗号
化手段、３２Ｅ…復号化手段、Ｋｉ…個別鍵、Ｐ…個別
鍵生成用データ、Ｋｔ…個別鍵。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　不特定多数の登録者間でデータ通信を
   行う場合に、メッセージの暗号化機能を有するＩＣカー
   ドを用いて、送信者が送信するメッセージに署名を行い
   、受信者が受信したメッセージの署名を照合し、メッセ
   ージの正当性及びメッセージの送信元の正当性を認証す
   るメッセージ認証システムにおいて、メッセージを送信
   する際には、ＩＣカード内の外部からの読み出し・照合
   が不可能なメモリエリアに格納されているＩＣカード固
   有の個別鍵と暗号関数を用いて、送信するメッセージに
   対して署名を行う手段と、ＩＤ情報とともに電子署名付
   きメッセージを通信相手に送信する手段と、メッセージ
   を受信する際には、ＩＣカード内の外部からの読み出し
   ・照合が不可能なメモリエリアに格納されている個別鍵
   生成用データと送られてきたＩＤ情報から当該ＩＣカー
   ドが内蔵する個別鍵生成アルゴリズムを用いてメッセー
   ジの送信元の個別鍵を生成する手段と、その個別鍵とＩ
   Ｃカードに内蔵する暗号関数を用いて送られてきた署名
   付きメッセージの認証を行う手段とを備えたことを特徴
   とするメッセージ認証システム。