プログラム実装方法および情報処理装置
【課題】鍵実装システムについて、セキュリティレベルの高い開発環境を提供する。
【解決手段】セキュアメモリを備えたＬＳＩを有するシステムについて、構成が共通のＬＳＩを、＜商品動作モード＞とは異なる＜開発モード＞に設定して、プログラムの開発を行う。また、＜アドミニストレータモード＞に設定して鍵生成プログラムの開発および暗号化を行い、＜鍵生成モード＞に設定して、暗号化された鍵生成プログラムを実行させて各種の鍵を生成する。
【解決手段】セキュアメモリを備えたＬＳＩを有するシステムについて、構成が共通のＬＳＩを、＜商品動作モード＞とは異なる＜開発モード＞に設定して、プログラムの開発を行う。また、＜アドミニストレータモード＞に設定して鍵生成プログラムの開発および暗号化を行い、＜鍵生成モード＞に設定して、暗号化された鍵生成プログラムを実行させて各種の鍵を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵実装されたシステムやこれに用いるＬＳＩのプログラム開発やプログラム実装に関する技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
特願２００１−２８６８８１では、鍵実装システムにおいて、鍵の機密性および秘匿性を、従来よりも向上させる技術が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のようなシステムでは、そのプログラム開発工程や実装工程においても、いかにしてセキュリティを維持するか、ということが大きな課題となる。
【０００４】
本発明は、上述のようなシステムについて、セキュリティレベルの高い、プログラム開発の方法や環境、またはプログラム実装の方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明が講じた解決手段は、セキュアメモリを有するＬＳＩと外部メモリとを有する鍵実装システムに暗号化プログラムを実装する方法として、前記セキュアメモリに、生共有鍵に係る共有鍵鍵情報と、生固有鍵に係る固有鍵鍵情報とを格納する初期値設定処理と、前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された共有鍵鍵情報から生共有鍵を得る第１のステップと、前記ＬＳＩにおいて、前記外部メモリから与えられた共有鍵暗号化プログラムを前記第１のステップで得られた生共有鍵を用いて復号する第２のステップと、前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された固有鍵鍵情報から生固有鍵を得る第３のステップと、前記ＬＳＩにおいて、前記第２のステップで得られた平文プログラムを前記第３のステップで得られた生固有鍵を用いて暗号化する第４のステップとを備え、前記第４のステップで得られた固有鍵暗号化プログラムを前記外部メモリに実装するものである。
【０００６】
請求項１の発明によると、ＬＳＩに与えられた共有鍵暗号化プログラムは、セキュアメモリに格納された共有鍵鍵情報から得られた生共有鍵を用いて、復号される。そして復号された平文プログラムは、セキュアメモリに格納された固有鍵鍵情報から得られた生固有鍵を用いて、暗号化される。すなわち、共有鍵暗号化プログラムが、暗号化する鍵が共有鍵から固有鍵に変換されて、システムに実装されることになる。このため、ユーザの持つ各製品では、互いに異なる固有鍵によって暗号化されたプログラムが実装されることになり、秘匿性が向上する。また、万一、暗号を破られた場合でも、被害を受ける製品の数が限定されることになり、従来よりもセキュリティが高まる。
【０００７】
請求項２の発明では、請求項１におけるＬＳＩは、ブートプログラムを格納するブートＲＯＭを備え、前記ブートＲＯＭに格納されたブートプログラムを前記ＬＳＩに実行させることによって、前記第１〜第４のステップを実行するものとする。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１における固有鍵鍵情報は、前記セキュアメモリの書き換え不可領域に格納されているものとする。
【０００９】
請求項４の発明では、請求項１における共有鍵鍵情報は、生共有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化共有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものとし、前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化共有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、前記第１のステップは、前記暗号化共有鍵および暗号化第１中間鍵と前記プログラム暗号種とを用いて前記生共有鍵を復号するものとする。
【００１０】
請求項５の発明では、請求項１における固有鍵鍵情報は、生固有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化固有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものとし、前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化固有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、前記第３のステップは、前記暗号化固有鍵および暗号化第１中間鍵と前記プログラム暗号種とを用いて前記生固有鍵を復号するものとする。
【００１１】
請求項６の発明では、請求項１における固有鍵鍵情報は、当該ＬＳＩに固有の固有ＩＤであるものとする。
【００１２】
請求項７の発明が講じた解決手段は、情報処理装置として、前記情報処理装置の動作状態には、実装処理状態と商品動作状態とがあり、前記実装処理状態は、所定の情報を変換して、前記情報処理装置の前記商品動作状態の起動に必要な変換情報を生成する動作状態であり、前記商品動作状態は、前記変換情報を用いて、前記情報処理装置を起動させる動作状態であり、前記情報処理装置は、前記所定の情報および／または前記変換情報を格納する格納手段と、前記格納手段から前記所定の情報を読み出す読出手段と、前記所定の情報を変換して、前記変換情報を生成する変換手段と、生成された前記変換情報を、前記格納手段に書き出す書出手段と、前記格納手段に格納された前記変換情報を用いて前記情報処理装置を起動させる起動手段と、前記情報処理装置の電源が、前記情報処理装置が前記実装処理状態のときに投入された場合には、前記読出手段と前記書出手段および前記変換手段を動作させ、前記電源が、前記情報処理装置が前記商品動作状態のときに投入された場合には、起動手段を動作させる状態制御手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、前記変換手段は、前記情報の変換に鍵情報を使用し、前記情報処理装置は、さらに、前記鍵情報を記録する鍵記録手段を備え、前記鍵記録手段は、前記鍵情報を、前記情報処理装置外からのアクセスから保護された状態で記録するものとする。
【００１４】
請求項９の発明では、請求項７の発明において、前記書出手段による書き出しの処理が完了したとき、前記情報処理装置の動作状態を前記商品動作状態に設定する状態設定手段を備えたものとする。
【００１５】
請求項１０の発明では、請求項９の発明において、前記状態設定手段は、前記情報処理装置の動作状態が前記商品動作状態であるか否かを示す状態情報を記録する状態情報記録部と、前記書出手段による前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記状態情報を、前記商品動作状態であることを示す情報に更新する状態更新部とを備えたものとする。
【００１６】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、前記状態情報記録部は、前記情報処理装置内に設けられたセキュアメモリであるものとする。
【００１７】
請求項１２の発明では、請求項７の発明において、前記書出手段による前記格納手段への前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記格納手段から前記所定の情報を削除する削除手段を備えたものとする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によると、書き換え不可領域を含むセキュアメモリを有し、高い秘匿性を持つＬＳＩを、その動作モードを実装モードから開発モードに変えて、プログラム開発環境として用いることによって、プログラム開発環境におけるセキュリティを、従来よりも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るセキュアＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のセキュアＬＳＩを用いた開発および製品化の全体の流れを表す図である。
【図３】ブートプログラムの全体的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】前処理ＳＺ２のデータフローである。
【図５】鍵生成鍵の暗号化のデータフローである。
【図６】プログラム暗号化処理ＳＡ２のフローチャートである。
【図７】プログラム暗号化処理ＳＡ２のデータフローである。
【図８】鍵生成モードにおけるキージェネレータ製造処理ＳＢ１のフローチャートである。
【図９】キージェネレータ製造処理ＳＢ１のデータフローである。
【図１０】キージェネレータ製造処理ＳＢ１のデータフローである。
【図１１】鍵生成モードにおける鍵管理・発行処理ＳＢ２のフローチャートである。
【図１２】鍵管理・発行処理ＳＢ２のデータフローである。
【図１３】鍵管理・発行処理ＳＢ２のデータフローである。
【図１４】開発モードにおけるプログラム暗号化処理ＳＣ１のフローチャートである。
【図１５】プログラム暗号化処理ＳＣ１のデータフローである。
【図１６】商品動作モードにおけるプログラム実装処理ＳＤ１のフローチャートである。
【図１７】プログラム実装処理ＳＤ１のデータフローである。
【図１８】プログラム実装処理ＳＤ１のデータフローである。
【図１９】商品動作モードにおける通常ブート処理ＳＤ２のフローチャートである。
【図２０】通常ブート処理ＳＤ２のデータフローである。
【図２１】通常ブート処理ＳＤ２のデータフローである。
【図２２】初期値設定処理ＳＺ１のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、Ｘ（鍵またはプログラム）を鍵Ｙを用いて暗号化して得た、暗号化された鍵またはプログラムのことを、Ｅｎｃ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。
【００２１】
図１は本実施形態に係るセキュアＬＳＩの内部構成を示すブロック図である。図１において、セキュアＬＳＩ１は外部バス１２０を介して、外部メモリ（フラッシュメモリ）１００や外部ツール１１０などと接続可能に構成されている。また、モードＩＤを与えることによって、その動作モードを設定することが可能になっている。
【００２２】
本実施形態に関わる主な構成要素について、簡単に説明する。
【００２３】
まず、セキュアＬＳＩ１は、書き換え不可領域１１を含むセキュアメモリ（セキュアＦｌａｓｈ）１０を備えている。この書き換え不可領域１１には、書き換え不可領域書き込みフラグ１２が設けられている。書き換え不可領域書き込みフラグ１２は、モードＩＤが一度セキュアメモリ１０に書き込まれると、そのフラグ値が“可”から“済”になり、それ以降の書き換え不可領域への書き込みが不能になる。なお、本実施形態では、セキュアメモリ１０および外部メモリ１００はフラッシュメモリによって構成されているが、もちろんこれに限定されるものではなく、不揮発性のメモリであればどのようなものであってもかまわない。
【００２４】
また、秘密鍵演算処理部２０は各種の鍵、およびプログラム暗号種を格納するレジスタを備えており、暗号化処理を実行する。鍵生成・更新シーケンサ３０はモードＩＤ格納レジスタ３１を有し、このモードＩＤ格納レジスタ３１に格納されているモードＩＤに応じて、秘密鍵演算処理部２０の動作、すなわち、各種の鍵を生成できるか否かを制御する。また、鍵またはプログラムがどのようなアルゴリズムや鍵長で暗号化されているかを示す暗号種別識別子を格納する暗号種別識別子格納レジスタ３２を備えている。さらに、プログラム暗号種３３が実装されている。
【００２５】
モードシーケンサ４０も、モードＩＤ格納レジスタ４１を備えており、モードＩＤ格納レジスタ４１に格納されているモードＩＤと、ジャンパー４３の値に応じて、外部ホストインターフェース（Ｉ／Ｆ）５０の動作、すなわち、外部メモリ１００に格納されたプログラムやデータをどのＩ／Ｆを介して読み込むか、を制御する。これにより、外部メモリ１００に格納された平文プログラムが実行できるか否かを制御することができる。さらに、モードシーケンサ４０は、鍵がどの手法によって暗号化されているかを示す暗号種別識別子を格納する暗号種別識別子格納レジスタ４２を備えている。
【００２６】
外部ホストＩ／Ｆ５０は、モードシーケンサ４０の制御に従って、プログラム処理部５１が有するスルー部５２、遅延部５３およびプログラム復号用暗号エンジン５４、並びに、データ処理部５５が有するスルー部５６およびコンテンツ暗号・復号用暗号エンジン５７のうちのいずれかを介して、外部メモリ１００や外部ツール１１０との間でプログラムやデータの入出力を行う。
【００２７】
ここで、後述するアドミニストレータモードを除いては、スルー部５２を介して入力されたプログラムは、セキュアＬＳＩ１内部では実行されることはない。すなわち、スルー部５２は、平文プログラムの暗号化、またはすでに暗号化されたプログラムを別の鍵を用いて再暗号化するときに有効とされるものであり、セキュアＬＳＩ１は、後述するアドミニストレータモードを除いては、スルー部５２を介して入力されたプログラムへは動作を遷移しないように構成されている。したがって、例えば商品となったセキュアＬＳＩ１はスルー部５２を介して平文プログラムを取り込んだとしても、これを実行することはできない。なお、平文プログラムを実行するときは、セキュアＬＳＩ１は遅延部５３を介してプログラムをその内部に入力する。
【００２８】
ブートＲＯＭ６０は、セキュアＬＳＩ１の起動動作を制御するブートプログラムを格納している。ＨＡＳＨ演算部７０は、セキュアＬＳＩ１に読み込まれたプログラムについてその正当性を検証するために、ＨＡＳＨ値を演算する。
【００２９】
また、外部メモリ１００には、プログラムやコンテンツが格納されている。外部ツール１１０には、セキュアＬＳＩ１の最初の起動時にセキュアメモリ１０に格納する各種の初期値が格納されている。この初期値の種類は、設定される動作モードに応じて、異なったものになる。
【００３０】
図２は図１のセキュアＬＳＩ１を用いた開発および製品化の全体の流れを表す図である。図２に示すように、セキュアＬＳＩ１は、アドミニストレータモード（モードＩＤ：００）、鍵生成モード（モードＩＤ：０１）、開発モード（モードＩＤ：１０）および商品動作モード（モードＩＤ：１１）の４種類の動作モードで、動作する。
【００３１】
まず、アドミニストレータモードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、管理者用ＬＳＩとして、動作する。管理者用ＬＳＩでは、鍵生成プログラムが開発され、また、その鍵生成プログラムが任意の鍵生成鍵を用いて暗号化される。
【００３２】
鍵生成モードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、鍵生成用ＬＳＩとして、動作する。鍵生成用ＬＳＩでは、管理者用ＬＳＩにおいて生成された、暗号化された鍵生成プログラムが実装され、この鍵生成プログラムを実行することによって、各種の鍵が生成される。
【００３３】
開発モードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、開発用ＬＳＩとして、動作する。開発用ＬＳＩでは、実際の製品で実行されるアプリケーション用プログラムが開発される。そして、このアプリケーション用プログラムが、プログラム共有鍵を用いて暗号化される。
【００３４】
商品動作モードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、実際の商品ＬＳＩとして、動作する。商品ＬＳＩでは、開発用ＬＳＩにおいて生成された、プログラム共有鍵で暗号化されたアプリケーション用プログラムが実装され、その内部で、プログラム固有鍵で暗号化されたアプリケーション用プログラムに、変換される。なお、この変換処理は、開発用ＬＳＩでも、アプリケーション用プログラムのデバッグのために、実行可能になっている。
【００３５】
以下、各モードにおけるセキュアＬＳＩ１の動作の詳細について、フローチャートおよびデータフローを参照して、説明する。セキュアＬＳＩ１は、ブートＲＯＭ６０に格納されたブートプログラムを実行することによって、以下のような動作を行う。
【００３６】
図３はブートプログラムの全体的な処理の流れを示すフローチャートである。セキュアＬＳＩ１に電源が投入されると、ブートＲＯＭ６０に格納されたブートプログラムがＣＰＵ６５によって実行される。図３に示すように、まず、各ハードウェアを初期化する（ＳＺ０）。そして、外部ツール１１０からさまざまな初期値を読み込み、セキュアメモリ１０に設定する（ＳＺ１）。
【００３７】
図２２は初期値設定処理ＳＺ１のフローチャートである。まず、ジャンパー４４で、セキュアメモリ１０がＬＳＩ内に実装されているか否かの判定を行う。次に、書き換え不可領域書き込みフラグ１２が“済”であるか否かを判定し、“済”であるときはすでにセキュアメモリ１０に初期値が設定されているので、処理ＳＺ１を終了する。書き換え不可領域書き込みフラグ１２が“可”であるときは、セキュアメモリ１０に初期値を書き込んでいく。モードＩＤに加えて、暗号化されたプログラム固有鍵、アドレス管理情報、データ固有鍵をセキュアメモリ１０の書き換え不可領域１１に書き込む。なお、最初の判定の結果、セキュアメモリ１０がＬＳＩの外部にあると判定されたときは、モードＩＤは商品動作モードを表す値に上書きされる。これにより、セキュアメモリ１０がＬＳＩパッケージ外にあるような不正な製品は、商品動作モードでしか動作できない。
【００３８】
次に、書き込み不可領域書き込みフラグ１２を“済”にセットする。これによって、以後の書き換え不可領域１１の書き換えはできなくなる。さらに、通常領域１３，１４に暗号種別識別子および実装モードフラグを書き込む。そして、モードＩＤがアドミニストレータモード以外のモードを示すときは、これらに加えて、暗号化された共有鍵／鍵生成鍵も通常領域１３，１４に書き込む。
【００３９】
その後、前処理ＳＺ２を実行する。図４は前処理ＳＺ２のデータフローである。ここでは、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に設定されたモードＩＤが、鍵生成・更新シーケンサ３０のモードＩＤ格納レジスタ３１と、モードシーケンサ４０のモードＩＤ格納レジスタ４１とに設定される。また、セキュアメモリ１０の第１の通常領域１３に設定された暗号種別識別子が、鍵生成・更新シーケンサ３０の暗号種別識別子格納レジスタ３２と、モードシーケンサ４０の暗号種別識別子格納レジスタ４２とに設定される。さらに、セキュアメモリ１０の書き換え不可領域１１に格納されたアドレス管理情報が、ＭＥＭＣ８０の暗号アドレス区分格納レジスタ８１に設定される。ここまでの動作は、図２における初期値設定フェーズＰＡ０，ＰＢ０，ＰＣ０，ＰＤ０に対応している。
【００４０】
その後は、モードＩＤの値に応じて、それぞれのモードにおける動作を行う（ＳＺ３）。
【００４１】
＜アドミニストレータモード＞
モードＩＤが「００」のとき、セキュアＬＳＩ１はアドミニストレータモードになり、ジャンパー４３の値に応じて（ＳＡ０）、平文プログラム実行処理ＳＡ１、またはプログラム暗号化処理ＳＡ２を実行する。
【００４２】
鍵生成プログラム開発フェーズＰＡ１では、平文プログラム実行処理ＳＡ１が行われ、ここで、鍵生成プログラムが生成される。この鍵生成プログラムは外部メモリ１００に格納される。
【００４３】
鍵生成プログラム暗号化フェーズＰＡ２では、まず、図５のデータフローのように、鍵生成プログラムを実行させることによって、与えられた任意の鍵生成鍵を暗号化する。すなわち、外部ホストＩ／Ｆ５０では、モードシーケンサ４０によって、プログラム処理部５１のスルー部５２が有効化される。そして、外部メモリ１００に格納された鍵生成プログラムが、スルー部５２を介してＣＰＵ６５に与えられ、実行される。この鍵生成プログラムを実行することによって、外部メモリ１００に格納された鍵生成鍵が、秘密鍵演算処理部２０によって、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて暗号化される。
【００４４】
なお、本実施形態では、鍵の暗号化は、第１中間鍵と第２中間鍵とを用いて行う。すなわち、暗号化の結果、平文鍵（ここでは鍵生成鍵）を第１中間鍵（ここではＭＫ１）で暗号化した暗号化鍵（ここではＥｎｃ（鍵生成鍵、ＭＫ１））と、第１中間鍵を第２中間鍵（ここではＣＫ）で暗号化した暗号化第１中間鍵（ここではＥｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ））とが得られる。もちろん、本発明は、このような鍵の暗号化手法に限定されるものではない。
【００４５】
その後、プログラム暗号化処理ＳＡ２が実行される。図６はこのプログラム暗号化処理ＳＡ２のフローチャート、図７はデータフローである。まず、外部メモリ１００に格納されている、暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を、外部ホストＩ／Ｆ５０のスルー部５２を介して、秘密鍵演算処理部２０に設定する（ＳＡ２１）。そして、この暗号化された鍵生成鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、鍵生成鍵を得る（ＳＡ２２）。その後、外部メモリ１００に格納されていた平文の鍵生成プログラムを取り込み、これをＳＡ２２で復号した鍵生成鍵を用いて暗号化し、外部メモリ１００に書き込む（ＳＡ２３）。さらに、外部メモリ１００の平文の鍵生成プログラムに対して、ＨＡＳＨ演算部７０によってＨＡＳＨ演算を行い、算出したＨＡＳＨ値を外部メモリ１００に書き込む（ＳＡ２４）。
【００４６】
このような動作によって、アドミニストレータモードでは、鍵生成鍵で暗号された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，鍵生成鍵）と、暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）と、鍵生成プログラムのＨＡＳＨ値とが、生成される。
【００４７】
＜鍵生成モード＞
モードＩＤが「０１」のとき、セキュアＬＳＩ１は鍵生成モードになり、実装モードフラグの値に応じて（ＳＢ０）、キージェネレータ製造処理ＳＢ１、または鍵管理・発行処理ＳＢ２を実行する。
【００４８】
キージェネレータ製造フェーズＰＢ１では、キージェネレータ製造処理ＳＢ１が実行される。図８はこの処理ＳＢ１のフローチャート、図９および図１０はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム処理部５１においてスルー部５２が有効に設定されている。
【００４９】
まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されている、暗号化されたプログラム固有鍵Ｅｎｃ（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＢ１１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＢ１２）。次に、初期値設定フェーズＰＢ０において設定された，暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定し（ＳＢ１３）、この暗号化された鍵生成鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、鍵生成鍵を得る（ＳＢ１４）。
【００５０】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，鍵生成鍵で暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，鍵生成鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のスルー部５２を介して、秘密鍵演算処理部２０に取り込む（ＳＢ１５）。そして、取り込んだ暗号化された鍵生成プログラムを、鍵生成鍵で復号した後、プログラム固有鍵で暗号化し、暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，プログラム固有鍵）を得る（ＳＢ１６）。そして、外部メモリ１００に書き込む（ＳＢ１７）。次に、外部メモリ１００に格納されていたＨＡＳＨ値を、スルー部５２を介して、セキュアメモリ１０の通常領域１３に設定する（ＳＢ１８）。
【００５１】
また、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納された実装モードフラグの値を、ＣＰＵ６５によって“ＯＦＦ”に設定する（ＳＢ１９）。そして、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されている，暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を削除する（ＳＢ１Ａ）とともに、外部メモリ１００に格納されていた，暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成鍵プログラム，鍵生成鍵）およびＨＡＳＨ値を削除する（ＳＢ１Ｂ）。
【００５２】
鍵管理・発行フェーズＰＢ２では、鍵管理・発行処理ＳＢ２が実行される。図１１はこの処理ＳＢ２のフローチャート、図１２および図１３はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム復号用暗号エンジン５４が有効に設定されている。 まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されている、暗号化されたプログラム固有鍵Ｅｎｃ（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＢ２１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＢ２２）。得たプログラム固有鍵は、外部ホストＩ／Ｆ５０のプログラム復号用暗号エンジン５４のプログラム固有鍵格納レジスタに設定される（ＳＢ２３）。
【００５３】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，プログラム固有鍵で暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，プログラム固有鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のプログラム復号用暗号エンジン５４を介して復号し、ＨＡＳＨ演算部７０に取り込み、ＨＡＳＨ値を演算する（ＳＢ２４）。そして、この演算したＨＡＳＨ値と、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されていたＨＡＳＨ値とを比較し、鍵生成プログラムが改ざんされていないかどうかをチェックする（ＳＢ２５）。ＨＡＳＨ値が一致していたとき（ＳＢ２６でＮｏ）、外部メモリ１００に格納されていた鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，プログラム固有鍵）に処理を遷移し、鍵の生成を実行する（ＳＢ２７）。一方、ＨＡＳＨ値が一致していないとき（ＳＢ２６でＹｅｓ）は、何らかの不正が行われたものと推定して、不正アクセス時制御による処理を実行する（ＳＢ２８）。
【００５４】
鍵生成モードにおいては、スルー部５２を有効にしてプログラムを入力する、またはプログラム復号用暗号エンジン５４を有効にして暗号化されたプログラムを復号して入力するのみであるので、平文プログラムを実行することができないように、セキュアＬＳＩ１の動作が制限される。
【００５５】
＜開発モード＞
モードＩＤが「１０」のとき、セキュアＬＳＩ１は開発モードになり、ジャンパー４３の値に応じて（ＳＣ０）、プログラム暗号化処理ＳＣ１、平文プログラム実行処理ＳＣ２、プログラム実装処理ＳＣ３、または暗号化プログラム実行処理ＳＣ４を実行する。
【００５６】
アプリケーションプログラム開発フェーズＰＣ１では、遅延部５３を有効として、平文プログラム実行処理ＳＣ２が行われ、アプリケーションプログラムが開発される。開発されたアプリケーションプログラムは、外部メモリ１００に格納される。
【００５７】
アプリケーションプログラム暗号化フェーズＰＣ２では、プログラム暗号化処理ＳＣ１が実行される。図１４はこのプログラム暗号化処理ＳＣ１のフローチャート、図１５はデータフローである。まず、セキュアメモリ１０の通常領域１４に格納された共有鍵鍵情報としての暗号化されたプログラム共有鍵Ｅｎｃ（プログラム共有鍵，ＭＫ２），Ｅｎｃ（ＭＫ２，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０に設定する（ＳＣ１１）。そして、この暗号化されたプログラム共有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム共有鍵を得る（ＳＣ１２）。その後、外部メモリ１００に格納された平文のアプリケーションプログラムを取り込み、これをＳＣ１２で復号したプログラム共有鍵を用いて暗号化し、外部メモリ１００に書き込む（ＳＣ１３）。さらに、外部メモリ１００の平文のアプリケーションプログラムに対して、ＨＡＳＨ演算部７０によってＨＡＳＨ演算を行い、算出したＨＡＳＨ値を外部メモリ１００に書き込む（ＳＣ１４）。
【００５８】
このような動作によって、プログラム共有鍵で暗号されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム共有鍵）と、アプリケーションプログラムのＨＡＳＨ値とが、生成される。
【００５９】
次に、アプリケーションプログラム実装フェーズＰＣ３では、プログラム実装処理ＳＣ３が実行され、アプリケーションプログラムデバッグフェーズＰＣ４では、暗号化プログラム実行処理ＳＣ４が実行される。これらの処理は、商品動作モードにおける各処理ＳＤ１，ＳＤ２と同様であるので、詳細は後述する。
【００６０】
このように、書き換え不可領域１１を含むセキュアメモリ１０を有し、高い秘匿性を持つＬＳＩ１を、その動作モードを実装モードから開発モードに変えてプログラム開発環境として用いることによって、プログラム開発環境におけるセキュリティを、従来よりも高めることができる。
【００６１】
また、セキュアメモリ１０に格納された共有鍵鍵情報としての暗号化された共有鍵から生共有鍵が復号され、そしてこの生共有鍵を用いて平文プログラムの暗号化が実行されるので、プログラム開発者に生共有鍵を知られることなく、平文プログラムの暗号化を実行することができる。
【００６２】
また、生共有鍵の復号と、この生共有鍵を用いた平文プログラムの暗号化とが、外部からの指示ではなく、ブートプログラムによって実行されるので、平文プログラムの暗号化を、プログラム開発者に生共有鍵を知られることを確実に防止しつつ、実行することができる。
【００６３】
＜商品動作モード＞
モードＩＤが「１１」のとき、セキュアＬＳＩ１は商品動作モードになり、実装モードフラグの値に応じて（ＳＤ０）、プログラム実装処理ＳＤ１、または通常ブート処理ＳＤ２を実行する。
【００６４】
商品実装フェーズＰＤ１では、プログラム実装処理ＳＤ１が実行される。図１６はこの処理ＳＤ１のフローチャート、図１７および図１８はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム処理部５１においてスルー部５２が有効に設定されている。
【００６５】
まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納された、固有鍵鍵情報としての暗号化されたプログラム固有鍵（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＤ１１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＤ１２）。次に、初期値設定フェーズＰＤ０において設定された，共有鍵鍵情報としての暗号化されたプログラム共有鍵Ｅｎｃ（プログラム共有鍵，ＭＫ２），Ｅｎｃ（ＭＫ２，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定し（ＳＤ１３）、この暗号化されたプログラム共有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム共有鍵を得る（ＳＤ１４）。
【００６６】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，プログラム共有鍵で暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム共有鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のスルー部５２を介して、秘密鍵演算処理部２０に取り込む（ＳＤ１５）。そして、取り込んだ暗号化されたアプリケーションプログラムを、プログラム共有鍵で復号した後、プログラム固有鍵で暗号化し、暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム固有鍵）を得る（ＳＤ１６）。そして、外部メモリ１００に書き込む（ＳＤ１７）。次に、外部メモリ１００に格納されていたＨＡＳＨ値を、スルー部５２を介して、セキュアメモリ１０の通常領域１３に設定する（ＳＤ１８）。
【００６７】
また、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納された実装モードフラグの値を、ＣＰＵ６５によって“ＯＦＦ”に設定する（ＳＤ１９）。そして、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されている，暗号化されたプログラム共有鍵Ｅｎｃ（プログラム共有鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を削除する（ＳＤ１Ａ）とともに、外部メモリ１００に格納されていた，暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム共有鍵）およびＨＡＳＨ値を削除する（ＳＤ１Ｂ）。
【００６８】
すなわち、共有鍵暗号化プログラムが、暗号化する鍵が共有鍵から固有鍵に変換されて、システムに実装されることになる。このため、ユーザの持つ各製品では、互いに異なる固有鍵によって暗号化されたプログラムが実装されることになり、秘匿性が向上する。また、万一、暗号を破られた場合でも、被害を受ける製品の数が限定されることになり、従来よりもセキュリティが高まる。
【００６９】
なお、固有鍵の生成は、固有ＩＤを基にして行ってもよい。すなわち、セキュアＬＳＩ１毎に、個別の固有ＩＤを固有鍵鍵情報としてセキュアメモリ１０に実装しておき、この商品実装フェーズＰＤ１において、ブートプログラムによって、実装された固有ＩＤから固有鍵を生成するようにしてもよい。
【００７０】
商品動作フェーズＰＤ２では、通常ブート処理ＳＤ２が実行される。図１９はこの処理ＳＤ２のフローチャート、図２０および図２１はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム復号用暗号エンジン５４が有効に設定されている。
【００７１】
まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されている、暗号化されたプログラム固有鍵Ｅｎｃ（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＤ２１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＤ２２）。得たプログラム固有鍵は、外部ホストＩ／Ｆ５０のプログラム復号用暗号エンジン５４のプログラム固有鍵格納レジスタに設定する（ＳＤ２３）。
【００７２】
その後、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されているデータ固有ＩＤを秘密鍵演算処理部２０の固有ＩＤ格納レジスタに設定する（ＳＤ２４）。また、ＣＰＵ６５によって乱数を生成し、秘密鍵演算処理部２０の乱数格納レジスタに設定する（ＳＤ２５）。そして、秘密鍵演算処理部２０によって、データ固有ＩＤと乱数からデータ固有鍵を生成する（ＳＤ２６）。
【００７３】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，プログラム固有鍵で暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム固有鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のプログラム復号用暗号エンジン５４を介して復号し、ＨＡＳＨ演算部７０に取り込み、ＨＡＳＨ値を演算する（ＳＤ２７）。そして、この演算したＨＡＳＨ値と、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されていたＨＡＳＨ値とを比較し、アプリケーションプログラムが改ざんされていないかどうかをチェックする（ＳＤ２８）。ＨＡＳＨ値が一致していたとき（ＳＤ２９でＮｏ）、外部メモリ１００に格納されていたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム固有鍵）に処理を遷移し、アプリケーションを実行する（ＳＤ２Ａ）。一方、ＨＡＳＨ値が一致していないとき（ＳＤ２９でＹｅｓ）は、何らかの不正が行われたものと推定して、不正アクセス時制御による処理を実行する（ＳＤ２Ｂ）。
【００７４】
商品動作モードにおいては、スルー部５２を有効にしてプログラムを入力する、またはプログラム復号用暗号エンジン５４を有効にして暗号化されたプログラムを復号して入力するのみであるので、平文プログラムを実行することができないように、セキュアＬＳＩ１の動作が制限される。
【００７５】
なお、開発モードおよび商品動作モードにおいては、外部から、秘密鍵演算処理部２０を用いて鍵を生成する処理を実行させようとしても、鍵生成・更新シーケンサ３０によって判別されて実行されない。すなわち、鍵生成・更新シーケンサ３０は、開発モードおよび商品動作モードにおいては、起動時以外にプログラム暗号種を用いることができないように動作を制限するので、鍵を生成する処理は実行することができない。
【００７６】
なお、本実施形態では、外部メモリ１００にプログラムやデータが格納されており、外部ツール１１０に、セキュアメモリ１０に実装される初期値が格納されているが、これらはどちらに格納されていてもかまわない。例えば、プログラムやデータが外部ツール１１０から読み込まれ、再暗号化されたとしても何ら問題はない。
【００７７】
なお、本実施形態では、ブートプログラムによって、各処理を実行するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、処理の一部または全部を、他の手段によって実行してもかまわない。ただし、外部からの指示ではなく、ブートプログラムによって処理を実行させることによって、セキュリティをより高めることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０ セキュアメモリ
１１ 書き換え不可領域
１２ 書き換え不可領域書き込みフラグ
２０ 秘密鍵演算処理部
３０ 鍵生成・更新シーケンサ
３１ モードＩＤ格納レジスタ
３２ 暗号種別識別子格納レジスタ
３３ プログラム暗号種
４０ モードシーケンサ
４１ モードＩＤ格納レジスタ
４２ 暗号種別識別子格納レジスタ
５０ 外部ホストＩ／Ｆ
５１ プログラム処理部
５２ スルー部
５３ 遅延部
５４ プログラム復号用暗号エンジン
５５ データ処理部
５６ スルー部
５７ コンテンツ暗号・復号用暗号エンジン
６０ ブートＲＯＭ
７０ ＨＡＳＨ演算部
１００ 外部メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵実装されたシステムやこれに用いるＬＳＩのプログラム開発やプログラム実装に関する技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
特願２００１−２８６８８１では、鍵実装システムにおいて、鍵の機密性および秘匿性を、従来よりも向上させる技術が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のようなシステムでは、そのプログラム開発工程や実装工程においても、いかにしてセキュリティを維持するか、ということが大きな課題となる。
【０００４】
本発明は、上述のようなシステムについて、セキュリティレベルの高い、プログラム開発の方法や環境、またはプログラム実装の方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明が講じた解決手段は、セキュアメモリを有するＬＳＩと外部メモリとを有する鍵実装システムに暗号化プログラムを実装する方法として、前記セキュアメモリに、生共有鍵に係る共有鍵鍵情報と、生固有鍵に係る固有鍵鍵情報とを格納する初期値設定処理と、前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された共有鍵鍵情報から生共有鍵を得る第１のステップと、前記ＬＳＩにおいて、前記外部メモリから与えられた共有鍵暗号化プログラムを前記第１のステップで得られた生共有鍵を用いて復号する第２のステップと、前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された固有鍵鍵情報から生固有鍵を得る第３のステップと、前記ＬＳＩにおいて、前記第２のステップで得られた平文プログラムを前記第３のステップで得られた生固有鍵を用いて暗号化する第４のステップとを備え、前記第４のステップで得られた固有鍵暗号化プログラムを前記外部メモリに実装するものである。
【０００６】
請求項１の発明によると、ＬＳＩに与えられた共有鍵暗号化プログラムは、セキュアメモリに格納された共有鍵鍵情報から得られた生共有鍵を用いて、復号される。そして復号された平文プログラムは、セキュアメモリに格納された固有鍵鍵情報から得られた生固有鍵を用いて、暗号化される。すなわち、共有鍵暗号化プログラムが、暗号化する鍵が共有鍵から固有鍵に変換されて、システムに実装されることになる。このため、ユーザの持つ各製品では、互いに異なる固有鍵によって暗号化されたプログラムが実装されることになり、秘匿性が向上する。また、万一、暗号を破られた場合でも、被害を受ける製品の数が限定されることになり、従来よりもセキュリティが高まる。
【０００７】
請求項２の発明では、請求項１におけるＬＳＩは、ブートプログラムを格納するブートＲＯＭを備え、前記ブートＲＯＭに格納されたブートプログラムを前記ＬＳＩに実行させることによって、前記第１〜第４のステップを実行するものとする。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１における固有鍵鍵情報は、前記セキュアメモリの書き換え不可領域に格納されているものとする。
【０００９】
請求項４の発明では、請求項１における共有鍵鍵情報は、生共有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化共有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものとし、前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化共有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、前記第１のステップは、前記暗号化共有鍵および暗号化第１中間鍵と前記プログラム暗号種とを用いて前記生共有鍵を復号するものとする。
【００１０】
請求項５の発明では、請求項１における固有鍵鍵情報は、生固有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化固有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものとし、前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化固有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、前記第３のステップは、前記暗号化固有鍵および暗号化第１中間鍵と前記プログラム暗号種とを用いて前記生固有鍵を復号するものとする。
【００１１】
請求項６の発明では、請求項１における固有鍵鍵情報は、当該ＬＳＩに固有の固有ＩＤであるものとする。
【００１２】
請求項７の発明が講じた解決手段は、情報処理装置として、前記情報処理装置の動作状態には、実装処理状態と商品動作状態とがあり、前記実装処理状態は、所定の情報を変換して、前記情報処理装置の前記商品動作状態の起動に必要な変換情報を生成する動作状態であり、前記商品動作状態は、前記変換情報を用いて、前記情報処理装置を起動させる動作状態であり、前記情報処理装置は、前記所定の情報および／または前記変換情報を格納する格納手段と、前記格納手段から前記所定の情報を読み出す読出手段と、前記所定の情報を変換して、前記変換情報を生成する変換手段と、生成された前記変換情報を、前記格納手段に書き出す書出手段と、前記格納手段に格納された前記変換情報を用いて前記情報処理装置を起動させる起動手段と、前記情報処理装置の電源が、前記情報処理装置が前記実装処理状態のときに投入された場合には、前記読出手段と前記書出手段および前記変換手段を動作させ、前記電源が、前記情報処理装置が前記商品動作状態のときに投入された場合には、起動手段を動作させる状態制御手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、前記変換手段は、前記情報の変換に鍵情報を使用し、前記情報処理装置は、さらに、前記鍵情報を記録する鍵記録手段を備え、前記鍵記録手段は、前記鍵情報を、前記情報処理装置外からのアクセスから保護された状態で記録するものとする。
【００１４】
請求項９の発明では、請求項７の発明において、前記書出手段による書き出しの処理が完了したとき、前記情報処理装置の動作状態を前記商品動作状態に設定する状態設定手段を備えたものとする。
【００１５】
請求項１０の発明では、請求項９の発明において、前記状態設定手段は、前記情報処理装置の動作状態が前記商品動作状態であるか否かを示す状態情報を記録する状態情報記録部と、前記書出手段による前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記状態情報を、前記商品動作状態であることを示す情報に更新する状態更新部とを備えたものとする。
【００１６】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、前記状態情報記録部は、前記情報処理装置内に設けられたセキュアメモリであるものとする。
【００１７】
請求項１２の発明では、請求項７の発明において、前記書出手段による前記格納手段への前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記格納手段から前記所定の情報を削除する削除手段を備えたものとする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によると、書き換え不可領域を含むセキュアメモリを有し、高い秘匿性を持つＬＳＩを、その動作モードを実装モードから開発モードに変えて、プログラム開発環境として用いることによって、プログラム開発環境におけるセキュリティを、従来よりも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るセキュアＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のセキュアＬＳＩを用いた開発および製品化の全体の流れを表す図である。
【図３】ブートプログラムの全体的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】前処理ＳＺ２のデータフローである。
【図５】鍵生成鍵の暗号化のデータフローである。
【図６】プログラム暗号化処理ＳＡ２のフローチャートである。
【図７】プログラム暗号化処理ＳＡ２のデータフローである。
【図８】鍵生成モードにおけるキージェネレータ製造処理ＳＢ１のフローチャートである。
【図９】キージェネレータ製造処理ＳＢ１のデータフローである。
【図１０】キージェネレータ製造処理ＳＢ１のデータフローである。
【図１１】鍵生成モードにおける鍵管理・発行処理ＳＢ２のフローチャートである。
【図１２】鍵管理・発行処理ＳＢ２のデータフローである。
【図１３】鍵管理・発行処理ＳＢ２のデータフローである。
【図１４】開発モードにおけるプログラム暗号化処理ＳＣ１のフローチャートである。
【図１５】プログラム暗号化処理ＳＣ１のデータフローである。
【図１６】商品動作モードにおけるプログラム実装処理ＳＤ１のフローチャートである。
【図１７】プログラム実装処理ＳＤ１のデータフローである。
【図１８】プログラム実装処理ＳＤ１のデータフローである。
【図１９】商品動作モードにおける通常ブート処理ＳＤ２のフローチャートである。
【図２０】通常ブート処理ＳＤ２のデータフローである。
【図２１】通常ブート処理ＳＤ２のデータフローである。
【図２２】初期値設定処理ＳＺ１のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、Ｘ（鍵またはプログラム）を鍵Ｙを用いて暗号化して得た、暗号化された鍵またはプログラムのことを、Ｅｎｃ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。
【００２１】
図１は本実施形態に係るセキュアＬＳＩの内部構成を示すブロック図である。図１において、セキュアＬＳＩ１は外部バス１２０を介して、外部メモリ（フラッシュメモリ）１００や外部ツール１１０などと接続可能に構成されている。また、モードＩＤを与えることによって、その動作モードを設定することが可能になっている。
【００２２】
本実施形態に関わる主な構成要素について、簡単に説明する。
【００２３】
まず、セキュアＬＳＩ１は、書き換え不可領域１１を含むセキュアメモリ（セキュアＦｌａｓｈ）１０を備えている。この書き換え不可領域１１には、書き換え不可領域書き込みフラグ１２が設けられている。書き換え不可領域書き込みフラグ１２は、モードＩＤが一度セキュアメモリ１０に書き込まれると、そのフラグ値が“可”から“済”になり、それ以降の書き換え不可領域への書き込みが不能になる。なお、本実施形態では、セキュアメモリ１０および外部メモリ１００はフラッシュメモリによって構成されているが、もちろんこれに限定されるものではなく、不揮発性のメモリであればどのようなものであってもかまわない。
【００２４】
また、秘密鍵演算処理部２０は各種の鍵、およびプログラム暗号種を格納するレジスタを備えており、暗号化処理を実行する。鍵生成・更新シーケンサ３０はモードＩＤ格納レジスタ３１を有し、このモードＩＤ格納レジスタ３１に格納されているモードＩＤに応じて、秘密鍵演算処理部２０の動作、すなわち、各種の鍵を生成できるか否かを制御する。また、鍵またはプログラムがどのようなアルゴリズムや鍵長で暗号化されているかを示す暗号種別識別子を格納する暗号種別識別子格納レジスタ３２を備えている。さらに、プログラム暗号種３３が実装されている。
【００２５】
モードシーケンサ４０も、モードＩＤ格納レジスタ４１を備えており、モードＩＤ格納レジスタ４１に格納されているモードＩＤと、ジャンパー４３の値に応じて、外部ホストインターフェース（Ｉ／Ｆ）５０の動作、すなわち、外部メモリ１００に格納されたプログラムやデータをどのＩ／Ｆを介して読み込むか、を制御する。これにより、外部メモリ１００に格納された平文プログラムが実行できるか否かを制御することができる。さらに、モードシーケンサ４０は、鍵がどの手法によって暗号化されているかを示す暗号種別識別子を格納する暗号種別識別子格納レジスタ４２を備えている。
【００２６】
外部ホストＩ／Ｆ５０は、モードシーケンサ４０の制御に従って、プログラム処理部５１が有するスルー部５２、遅延部５３およびプログラム復号用暗号エンジン５４、並びに、データ処理部５５が有するスルー部５６およびコンテンツ暗号・復号用暗号エンジン５７のうちのいずれかを介して、外部メモリ１００や外部ツール１１０との間でプログラムやデータの入出力を行う。
【００２７】
ここで、後述するアドミニストレータモードを除いては、スルー部５２を介して入力されたプログラムは、セキュアＬＳＩ１内部では実行されることはない。すなわち、スルー部５２は、平文プログラムの暗号化、またはすでに暗号化されたプログラムを別の鍵を用いて再暗号化するときに有効とされるものであり、セキュアＬＳＩ１は、後述するアドミニストレータモードを除いては、スルー部５２を介して入力されたプログラムへは動作を遷移しないように構成されている。したがって、例えば商品となったセキュアＬＳＩ１はスルー部５２を介して平文プログラムを取り込んだとしても、これを実行することはできない。なお、平文プログラムを実行するときは、セキュアＬＳＩ１は遅延部５３を介してプログラムをその内部に入力する。
【００２８】
ブートＲＯＭ６０は、セキュアＬＳＩ１の起動動作を制御するブートプログラムを格納している。ＨＡＳＨ演算部７０は、セキュアＬＳＩ１に読み込まれたプログラムについてその正当性を検証するために、ＨＡＳＨ値を演算する。
【００２９】
また、外部メモリ１００には、プログラムやコンテンツが格納されている。外部ツール１１０には、セキュアＬＳＩ１の最初の起動時にセキュアメモリ１０に格納する各種の初期値が格納されている。この初期値の種類は、設定される動作モードに応じて、異なったものになる。
【００３０】
図２は図１のセキュアＬＳＩ１を用いた開発および製品化の全体の流れを表す図である。図２に示すように、セキュアＬＳＩ１は、アドミニストレータモード（モードＩＤ：００）、鍵生成モード（モードＩＤ：０１）、開発モード（モードＩＤ：１０）および商品動作モード（モードＩＤ：１１）の４種類の動作モードで、動作する。
【００３１】
まず、アドミニストレータモードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、管理者用ＬＳＩとして、動作する。管理者用ＬＳＩでは、鍵生成プログラムが開発され、また、その鍵生成プログラムが任意の鍵生成鍵を用いて暗号化される。
【００３２】
鍵生成モードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、鍵生成用ＬＳＩとして、動作する。鍵生成用ＬＳＩでは、管理者用ＬＳＩにおいて生成された、暗号化された鍵生成プログラムが実装され、この鍵生成プログラムを実行することによって、各種の鍵が生成される。
【００３３】
開発モードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、開発用ＬＳＩとして、動作する。開発用ＬＳＩでは、実際の製品で実行されるアプリケーション用プログラムが開発される。そして、このアプリケーション用プログラムが、プログラム共有鍵を用いて暗号化される。
【００３４】
商品動作モードに設定されたセキュアＬＳＩ１は、実際の商品ＬＳＩとして、動作する。商品ＬＳＩでは、開発用ＬＳＩにおいて生成された、プログラム共有鍵で暗号化されたアプリケーション用プログラムが実装され、その内部で、プログラム固有鍵で暗号化されたアプリケーション用プログラムに、変換される。なお、この変換処理は、開発用ＬＳＩでも、アプリケーション用プログラムのデバッグのために、実行可能になっている。
【００３５】
以下、各モードにおけるセキュアＬＳＩ１の動作の詳細について、フローチャートおよびデータフローを参照して、説明する。セキュアＬＳＩ１は、ブートＲＯＭ６０に格納されたブートプログラムを実行することによって、以下のような動作を行う。
【００３６】
図３はブートプログラムの全体的な処理の流れを示すフローチャートである。セキュアＬＳＩ１に電源が投入されると、ブートＲＯＭ６０に格納されたブートプログラムがＣＰＵ６５によって実行される。図３に示すように、まず、各ハードウェアを初期化する（ＳＺ０）。そして、外部ツール１１０からさまざまな初期値を読み込み、セキュアメモリ１０に設定する（ＳＺ１）。
【００３７】
図２２は初期値設定処理ＳＺ１のフローチャートである。まず、ジャンパー４４で、セキュアメモリ１０がＬＳＩ内に実装されているか否かの判定を行う。次に、書き換え不可領域書き込みフラグ１２が“済”であるか否かを判定し、“済”であるときはすでにセキュアメモリ１０に初期値が設定されているので、処理ＳＺ１を終了する。書き換え不可領域書き込みフラグ１２が“可”であるときは、セキュアメモリ１０に初期値を書き込んでいく。モードＩＤに加えて、暗号化されたプログラム固有鍵、アドレス管理情報、データ固有鍵をセキュアメモリ１０の書き換え不可領域１１に書き込む。なお、最初の判定の結果、セキュアメモリ１０がＬＳＩの外部にあると判定されたときは、モードＩＤは商品動作モードを表す値に上書きされる。これにより、セキュアメモリ１０がＬＳＩパッケージ外にあるような不正な製品は、商品動作モードでしか動作できない。
【００３８】
次に、書き込み不可領域書き込みフラグ１２を“済”にセットする。これによって、以後の書き換え不可領域１１の書き換えはできなくなる。さらに、通常領域１３，１４に暗号種別識別子および実装モードフラグを書き込む。そして、モードＩＤがアドミニストレータモード以外のモードを示すときは、これらに加えて、暗号化された共有鍵／鍵生成鍵も通常領域１３，１４に書き込む。
【００３９】
その後、前処理ＳＺ２を実行する。図４は前処理ＳＺ２のデータフローである。ここでは、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に設定されたモードＩＤが、鍵生成・更新シーケンサ３０のモードＩＤ格納レジスタ３１と、モードシーケンサ４０のモードＩＤ格納レジスタ４１とに設定される。また、セキュアメモリ１０の第１の通常領域１３に設定された暗号種別識別子が、鍵生成・更新シーケンサ３０の暗号種別識別子格納レジスタ３２と、モードシーケンサ４０の暗号種別識別子格納レジスタ４２とに設定される。さらに、セキュアメモリ１０の書き換え不可領域１１に格納されたアドレス管理情報が、ＭＥＭＣ８０の暗号アドレス区分格納レジスタ８１に設定される。ここまでの動作は、図２における初期値設定フェーズＰＡ０，ＰＢ０，ＰＣ０，ＰＤ０に対応している。
【００４０】
その後は、モードＩＤの値に応じて、それぞれのモードにおける動作を行う（ＳＺ３）。
【００４１】
＜アドミニストレータモード＞
モードＩＤが「００」のとき、セキュアＬＳＩ１はアドミニストレータモードになり、ジャンパー４３の値に応じて（ＳＡ０）、平文プログラム実行処理ＳＡ１、またはプログラム暗号化処理ＳＡ２を実行する。
【００４２】
鍵生成プログラム開発フェーズＰＡ１では、平文プログラム実行処理ＳＡ１が行われ、ここで、鍵生成プログラムが生成される。この鍵生成プログラムは外部メモリ１００に格納される。
【００４３】
鍵生成プログラム暗号化フェーズＰＡ２では、まず、図５のデータフローのように、鍵生成プログラムを実行させることによって、与えられた任意の鍵生成鍵を暗号化する。すなわち、外部ホストＩ／Ｆ５０では、モードシーケンサ４０によって、プログラム処理部５１のスルー部５２が有効化される。そして、外部メモリ１００に格納された鍵生成プログラムが、スルー部５２を介してＣＰＵ６５に与えられ、実行される。この鍵生成プログラムを実行することによって、外部メモリ１００に格納された鍵生成鍵が、秘密鍵演算処理部２０によって、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて暗号化される。
【００４４】
なお、本実施形態では、鍵の暗号化は、第１中間鍵と第２中間鍵とを用いて行う。すなわち、暗号化の結果、平文鍵（ここでは鍵生成鍵）を第１中間鍵（ここではＭＫ１）で暗号化した暗号化鍵（ここではＥｎｃ（鍵生成鍵、ＭＫ１））と、第１中間鍵を第２中間鍵（ここではＣＫ）で暗号化した暗号化第１中間鍵（ここではＥｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ））とが得られる。もちろん、本発明は、このような鍵の暗号化手法に限定されるものではない。
【００４５】
その後、プログラム暗号化処理ＳＡ２が実行される。図６はこのプログラム暗号化処理ＳＡ２のフローチャート、図７はデータフローである。まず、外部メモリ１００に格納されている、暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を、外部ホストＩ／Ｆ５０のスルー部５２を介して、秘密鍵演算処理部２０に設定する（ＳＡ２１）。そして、この暗号化された鍵生成鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、鍵生成鍵を得る（ＳＡ２２）。その後、外部メモリ１００に格納されていた平文の鍵生成プログラムを取り込み、これをＳＡ２２で復号した鍵生成鍵を用いて暗号化し、外部メモリ１００に書き込む（ＳＡ２３）。さらに、外部メモリ１００の平文の鍵生成プログラムに対して、ＨＡＳＨ演算部７０によってＨＡＳＨ演算を行い、算出したＨＡＳＨ値を外部メモリ１００に書き込む（ＳＡ２４）。
【００４６】
このような動作によって、アドミニストレータモードでは、鍵生成鍵で暗号された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，鍵生成鍵）と、暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）と、鍵生成プログラムのＨＡＳＨ値とが、生成される。
【００４７】
＜鍵生成モード＞
モードＩＤが「０１」のとき、セキュアＬＳＩ１は鍵生成モードになり、実装モードフラグの値に応じて（ＳＢ０）、キージェネレータ製造処理ＳＢ１、または鍵管理・発行処理ＳＢ２を実行する。
【００４８】
キージェネレータ製造フェーズＰＢ１では、キージェネレータ製造処理ＳＢ１が実行される。図８はこの処理ＳＢ１のフローチャート、図９および図１０はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム処理部５１においてスルー部５２が有効に設定されている。
【００４９】
まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されている、暗号化されたプログラム固有鍵Ｅｎｃ（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＢ１１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＢ１２）。次に、初期値設定フェーズＰＢ０において設定された，暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定し（ＳＢ１３）、この暗号化された鍵生成鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、鍵生成鍵を得る（ＳＢ１４）。
【００５０】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，鍵生成鍵で暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，鍵生成鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のスルー部５２を介して、秘密鍵演算処理部２０に取り込む（ＳＢ１５）。そして、取り込んだ暗号化された鍵生成プログラムを、鍵生成鍵で復号した後、プログラム固有鍵で暗号化し、暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，プログラム固有鍵）を得る（ＳＢ１６）。そして、外部メモリ１００に書き込む（ＳＢ１７）。次に、外部メモリ１００に格納されていたＨＡＳＨ値を、スルー部５２を介して、セキュアメモリ１０の通常領域１３に設定する（ＳＢ１８）。
【００５１】
また、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納された実装モードフラグの値を、ＣＰＵ６５によって“ＯＦＦ”に設定する（ＳＢ１９）。そして、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されている，暗号化された鍵生成鍵Ｅｎｃ（鍵生成鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を削除する（ＳＢ１Ａ）とともに、外部メモリ１００に格納されていた，暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成鍵プログラム，鍵生成鍵）およびＨＡＳＨ値を削除する（ＳＢ１Ｂ）。
【００５２】
鍵管理・発行フェーズＰＢ２では、鍵管理・発行処理ＳＢ２が実行される。図１１はこの処理ＳＢ２のフローチャート、図１２および図１３はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム復号用暗号エンジン５４が有効に設定されている。 まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されている、暗号化されたプログラム固有鍵Ｅｎｃ（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＢ２１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＢ２２）。得たプログラム固有鍵は、外部ホストＩ／Ｆ５０のプログラム復号用暗号エンジン５４のプログラム固有鍵格納レジスタに設定される（ＳＢ２３）。
【００５３】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，プログラム固有鍵で暗号化された鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，プログラム固有鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のプログラム復号用暗号エンジン５４を介して復号し、ＨＡＳＨ演算部７０に取り込み、ＨＡＳＨ値を演算する（ＳＢ２４）。そして、この演算したＨＡＳＨ値と、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されていたＨＡＳＨ値とを比較し、鍵生成プログラムが改ざんされていないかどうかをチェックする（ＳＢ２５）。ＨＡＳＨ値が一致していたとき（ＳＢ２６でＮｏ）、外部メモリ１００に格納されていた鍵生成プログラムＥｎｃ（鍵生成プログラム，プログラム固有鍵）に処理を遷移し、鍵の生成を実行する（ＳＢ２７）。一方、ＨＡＳＨ値が一致していないとき（ＳＢ２６でＹｅｓ）は、何らかの不正が行われたものと推定して、不正アクセス時制御による処理を実行する（ＳＢ２８）。
【００５４】
鍵生成モードにおいては、スルー部５２を有効にしてプログラムを入力する、またはプログラム復号用暗号エンジン５４を有効にして暗号化されたプログラムを復号して入力するのみであるので、平文プログラムを実行することができないように、セキュアＬＳＩ１の動作が制限される。
【００５５】
＜開発モード＞
モードＩＤが「１０」のとき、セキュアＬＳＩ１は開発モードになり、ジャンパー４３の値に応じて（ＳＣ０）、プログラム暗号化処理ＳＣ１、平文プログラム実行処理ＳＣ２、プログラム実装処理ＳＣ３、または暗号化プログラム実行処理ＳＣ４を実行する。
【００５６】
アプリケーションプログラム開発フェーズＰＣ１では、遅延部５３を有効として、平文プログラム実行処理ＳＣ２が行われ、アプリケーションプログラムが開発される。開発されたアプリケーションプログラムは、外部メモリ１００に格納される。
【００５７】
アプリケーションプログラム暗号化フェーズＰＣ２では、プログラム暗号化処理ＳＣ１が実行される。図１４はこのプログラム暗号化処理ＳＣ１のフローチャート、図１５はデータフローである。まず、セキュアメモリ１０の通常領域１４に格納された共有鍵鍵情報としての暗号化されたプログラム共有鍵Ｅｎｃ（プログラム共有鍵，ＭＫ２），Ｅｎｃ（ＭＫ２，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０に設定する（ＳＣ１１）。そして、この暗号化されたプログラム共有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム共有鍵を得る（ＳＣ１２）。その後、外部メモリ１００に格納された平文のアプリケーションプログラムを取り込み、これをＳＣ１２で復号したプログラム共有鍵を用いて暗号化し、外部メモリ１００に書き込む（ＳＣ１３）。さらに、外部メモリ１００の平文のアプリケーションプログラムに対して、ＨＡＳＨ演算部７０によってＨＡＳＨ演算を行い、算出したＨＡＳＨ値を外部メモリ１００に書き込む（ＳＣ１４）。
【００５８】
このような動作によって、プログラム共有鍵で暗号されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム共有鍵）と、アプリケーションプログラムのＨＡＳＨ値とが、生成される。
【００５９】
次に、アプリケーションプログラム実装フェーズＰＣ３では、プログラム実装処理ＳＣ３が実行され、アプリケーションプログラムデバッグフェーズＰＣ４では、暗号化プログラム実行処理ＳＣ４が実行される。これらの処理は、商品動作モードにおける各処理ＳＤ１，ＳＤ２と同様であるので、詳細は後述する。
【００６０】
このように、書き換え不可領域１１を含むセキュアメモリ１０を有し、高い秘匿性を持つＬＳＩ１を、その動作モードを実装モードから開発モードに変えてプログラム開発環境として用いることによって、プログラム開発環境におけるセキュリティを、従来よりも高めることができる。
【００６１】
また、セキュアメモリ１０に格納された共有鍵鍵情報としての暗号化された共有鍵から生共有鍵が復号され、そしてこの生共有鍵を用いて平文プログラムの暗号化が実行されるので、プログラム開発者に生共有鍵を知られることなく、平文プログラムの暗号化を実行することができる。
【００６２】
また、生共有鍵の復号と、この生共有鍵を用いた平文プログラムの暗号化とが、外部からの指示ではなく、ブートプログラムによって実行されるので、平文プログラムの暗号化を、プログラム開発者に生共有鍵を知られることを確実に防止しつつ、実行することができる。
【００６３】
＜商品動作モード＞
モードＩＤが「１１」のとき、セキュアＬＳＩ１は商品動作モードになり、実装モードフラグの値に応じて（ＳＤ０）、プログラム実装処理ＳＤ１、または通常ブート処理ＳＤ２を実行する。
【００６４】
商品実装フェーズＰＤ１では、プログラム実装処理ＳＤ１が実行される。図１６はこの処理ＳＤ１のフローチャート、図１７および図１８はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム処理部５１においてスルー部５２が有効に設定されている。
【００６５】
まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納された、固有鍵鍵情報としての暗号化されたプログラム固有鍵（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＤ１１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＤ１２）。次に、初期値設定フェーズＰＤ０において設定された，共有鍵鍵情報としての暗号化されたプログラム共有鍵Ｅｎｃ（プログラム共有鍵，ＭＫ２），Ｅｎｃ（ＭＫ２，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定し（ＳＤ１３）、この暗号化されたプログラム共有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム共有鍵を得る（ＳＤ１４）。
【００６６】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，プログラム共有鍵で暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム共有鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のスルー部５２を介して、秘密鍵演算処理部２０に取り込む（ＳＤ１５）。そして、取り込んだ暗号化されたアプリケーションプログラムを、プログラム共有鍵で復号した後、プログラム固有鍵で暗号化し、暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム固有鍵）を得る（ＳＤ１６）。そして、外部メモリ１００に書き込む（ＳＤ１７）。次に、外部メモリ１００に格納されていたＨＡＳＨ値を、スルー部５２を介して、セキュアメモリ１０の通常領域１３に設定する（ＳＤ１８）。
【００６７】
また、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納された実装モードフラグの値を、ＣＰＵ６５によって“ＯＦＦ”に設定する（ＳＤ１９）。そして、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されている，暗号化されたプログラム共有鍵Ｅｎｃ（プログラム共有鍵，ＭＫ１），Ｅｎｃ（ＭＫ１，ＣＫ）を削除する（ＳＤ１Ａ）とともに、外部メモリ１００に格納されていた，暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム共有鍵）およびＨＡＳＨ値を削除する（ＳＤ１Ｂ）。
【００６８】
すなわち、共有鍵暗号化プログラムが、暗号化する鍵が共有鍵から固有鍵に変換されて、システムに実装されることになる。このため、ユーザの持つ各製品では、互いに異なる固有鍵によって暗号化されたプログラムが実装されることになり、秘匿性が向上する。また、万一、暗号を破られた場合でも、被害を受ける製品の数が限定されることになり、従来よりもセキュリティが高まる。
【００６９】
なお、固有鍵の生成は、固有ＩＤを基にして行ってもよい。すなわち、セキュアＬＳＩ１毎に、個別の固有ＩＤを固有鍵鍵情報としてセキュアメモリ１０に実装しておき、この商品実装フェーズＰＤ１において、ブートプログラムによって、実装された固有ＩＤから固有鍵を生成するようにしてもよい。
【００７０】
商品動作フェーズＰＤ２では、通常ブート処理ＳＤ２が実行される。図１９はこの処理ＳＤ２のフローチャート、図２０および図２１はデータフローである。ここでは、モードＩＤと実装モードフラグの値によって、外部ホストＩ／Ｆ部５０が有するプログラム復号用暗号エンジン５４が有効に設定されている。
【００７１】
まず、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されている、暗号化されたプログラム固有鍵Ｅｎｃ（プログラム固有鍵、ＭＫ０），Ｅｎｃ（ＭＫ０，ＣＫ）を秘密鍵演算処理部２０の暗号鍵格納レジスタに設定する（ＳＤ２１）。そして、この暗号化されたプログラム固有鍵を、鍵生成・更新シーケンサ３０に実装されたプログラム暗号種を用いて復号し、プログラム固有鍵を得る（ＳＤ２２）。得たプログラム固有鍵は、外部ホストＩ／Ｆ５０のプログラム復号用暗号エンジン５４のプログラム固有鍵格納レジスタに設定する（ＳＤ２３）。
【００７２】
その後、セキュアメモリ１０の書き込み不可領域１１に格納されているデータ固有ＩＤを秘密鍵演算処理部２０の固有ＩＤ格納レジスタに設定する（ＳＤ２４）。また、ＣＰＵ６５によって乱数を生成し、秘密鍵演算処理部２０の乱数格納レジスタに設定する（ＳＤ２５）。そして、秘密鍵演算処理部２０によって、データ固有ＩＤと乱数からデータ固有鍵を生成する（ＳＤ２６）。
【００７３】
その後、外部メモリ１００に格納されていた，プログラム固有鍵で暗号化されたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム固有鍵）を、外部ホストＩ／Ｆ５０が有するプログラム処理部５１のプログラム復号用暗号エンジン５４を介して復号し、ＨＡＳＨ演算部７０に取り込み、ＨＡＳＨ値を演算する（ＳＤ２７）。そして、この演算したＨＡＳＨ値と、セキュアメモリ１０の通常領域１３に格納されていたＨＡＳＨ値とを比較し、アプリケーションプログラムが改ざんされていないかどうかをチェックする（ＳＤ２８）。ＨＡＳＨ値が一致していたとき（ＳＤ２９でＮｏ）、外部メモリ１００に格納されていたアプリケーションプログラムＥｎｃ（アプリケーションプログラム，プログラム固有鍵）に処理を遷移し、アプリケーションを実行する（ＳＤ２Ａ）。一方、ＨＡＳＨ値が一致していないとき（ＳＤ２９でＹｅｓ）は、何らかの不正が行われたものと推定して、不正アクセス時制御による処理を実行する（ＳＤ２Ｂ）。
【００７４】
商品動作モードにおいては、スルー部５２を有効にしてプログラムを入力する、またはプログラム復号用暗号エンジン５４を有効にして暗号化されたプログラムを復号して入力するのみであるので、平文プログラムを実行することができないように、セキュアＬＳＩ１の動作が制限される。
【００７５】
なお、開発モードおよび商品動作モードにおいては、外部から、秘密鍵演算処理部２０を用いて鍵を生成する処理を実行させようとしても、鍵生成・更新シーケンサ３０によって判別されて実行されない。すなわち、鍵生成・更新シーケンサ３０は、開発モードおよび商品動作モードにおいては、起動時以外にプログラム暗号種を用いることができないように動作を制限するので、鍵を生成する処理は実行することができない。
【００７６】
なお、本実施形態では、外部メモリ１００にプログラムやデータが格納されており、外部ツール１１０に、セキュアメモリ１０に実装される初期値が格納されているが、これらはどちらに格納されていてもかまわない。例えば、プログラムやデータが外部ツール１１０から読み込まれ、再暗号化されたとしても何ら問題はない。
【００７７】
なお、本実施形態では、ブートプログラムによって、各処理を実行するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、処理の一部または全部を、他の手段によって実行してもかまわない。ただし、外部からの指示ではなく、ブートプログラムによって処理を実行させることによって、セキュリティをより高めることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０ セキュアメモリ
１１ 書き換え不可領域
１２ 書き換え不可領域書き込みフラグ
２０ 秘密鍵演算処理部
３０ 鍵生成・更新シーケンサ
３１ モードＩＤ格納レジスタ
３２ 暗号種別識別子格納レジスタ
３３ プログラム暗号種
４０ モードシーケンサ
４１ モードＩＤ格納レジスタ
４２ 暗号種別識別子格納レジスタ
５０ 外部ホストＩ／Ｆ
５１ プログラム処理部
５２ スルー部
５３ 遅延部
５４ プログラム復号用暗号エンジン
５５ データ処理部
５６ スルー部
５７ コンテンツ暗号・復号用暗号エンジン
６０ ブートＲＯＭ
７０ ＨＡＳＨ演算部
１００ 外部メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セキュアメモリを有するＬＳＩと、外部メモリとを有する鍵実装システムに、暗号化プログラムを実装する方法であって、
前記セキュアメモリに、生共有鍵に係る共有鍵鍵情報と、生固有鍵に係る固有鍵鍵情報とを格納する初期値設定処理と、
前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された共有鍵鍵情報から、生共有鍵を得る第１のステップと、
前記ＬＳＩにおいて、前記外部メモリから与えられた共有鍵暗号化プログラムを、前記第１のステップで得られた生共有鍵を用いて、復号する第２のステップと、
前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された固有鍵鍵情報から、生固有鍵を得る第３のステップと、
前記ＬＳＩにおいて、前記第２のステップで得られた平文プログラムを、前記第３のステップで得られた生固有鍵を用いて、暗号化する第４のステップとを備え、
前記第４のステップで得られた固有鍵暗号化プログラムを、前記外部メモリに実装する
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＬＳＩは、ブートプログラムを格納するブートＲＯＭを備え、
前記ブートＲＯＭに格納されたブートプログラムを前記ＬＳＩに実行させることによって、前記第１〜第４のステップを実行する
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記固有鍵鍵情報は、前記セキュアメモリの書き換え不可領域に、格納されている
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記共有鍵鍵情報は、生共有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化共有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものであり、
前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化共有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、
前記第１のステップは、前記暗号化共有鍵および暗号化第１中間鍵と、前記プログラム暗号種とを用いて、前記生共有鍵を復号するものである
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記固有鍵鍵情報は、生固有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化固有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものであり、
前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化固有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、
前記第３のステップは、前記暗号化固有鍵および暗号化第１中間鍵と、前記プログラム暗号種とを用いて、前記生固有鍵を復号するものである
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項６】
請求項１において、
前記固有鍵鍵情報は、当該ＬＳＩに固有の固有ＩＤである
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項７】
情報処理装置であって、
前記情報処理装置の動作状態には、実装処理状態と商品動作状態とがあり、
前記実装処理状態は、所定の情報を変換して、前記情報処理装置の前記商品動作状態の起動に必要な変換情報を生成する動作状態であり、
前記商品動作状態は、前記変換情報を用いて、前記情報処理装置を起動させる動作状態であり、
前記情報処理装置は、
前記所定の情報および／または前記変換情報を格納する格納手段と、
前記格納手段から前記所定の情報を読み出す読出手段と、
前記所定の情報を変換して、前記変換情報を生成する変換手段と、
生成された前記変換情報を、前記格納手段に書き出す書出手段と、
前記格納手段に格納された前記変換情報を用いて前記情報処理装置を起動させる起動手段と、
前記情報処理装置の電源が、前記情報処理装置が前記実装処理状態のときに投入された場合には、前記読出手段と前記書出手段および前記変換手段を動作させ、
前記電源が、前記情報処理装置が前記商品動作状態のときに投入された場合には、起動手段を動作させる状態制御手段とを備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記変換手段は、前記情報の変換に鍵情報を使用し、
前記情報処理装置は、さらに、
前記鍵情報を記録する鍵記録手段を備え、
前記鍵記録手段は、前記鍵情報を、前記情報処理装置外からのアクセスから保護された状態で記録する
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記書出手段による書き出しの処理が完了したとき、前記情報処理装置の動作状態を前記商品動作状態に設定する状態設定手段を備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記状態設定手段は、
前記情報処理装置の動作状態が前記商品動作状態であるか否かを示す状態情報を記録する状態情報記録部と、
前記書出手段による前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記状態情報を、前記商品動作状態であることを示す情報に更新する状態更新部とを備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記状態情報記録部は、前記情報処理装置内に設けられたセキュアメモリである
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１２】
請求項７において、
前記書出手段による前記格納手段への前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記格納手段から前記所定の情報を削除する削除手段を備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１】
セキュアメモリを有するＬＳＩと、外部メモリとを有する鍵実装システムに、暗号化プログラムを実装する方法であって、
前記セキュアメモリに、生共有鍵に係る共有鍵鍵情報と、生固有鍵に係る固有鍵鍵情報とを格納する初期値設定処理と、
前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された共有鍵鍵情報から、生共有鍵を得る第１のステップと、
前記ＬＳＩにおいて、前記外部メモリから与えられた共有鍵暗号化プログラムを、前記第１のステップで得られた生共有鍵を用いて、復号する第２のステップと、
前記ＬＳＩにおいて、前記セキュアメモリに格納された固有鍵鍵情報から、生固有鍵を得る第３のステップと、
前記ＬＳＩにおいて、前記第２のステップで得られた平文プログラムを、前記第３のステップで得られた生固有鍵を用いて、暗号化する第４のステップとを備え、
前記第４のステップで得られた固有鍵暗号化プログラムを、前記外部メモリに実装する
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＬＳＩは、ブートプログラムを格納するブートＲＯＭを備え、
前記ブートＲＯＭに格納されたブートプログラムを前記ＬＳＩに実行させることによって、前記第１〜第４のステップを実行する
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記固有鍵鍵情報は、前記セキュアメモリの書き換え不可領域に、格納されている
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記共有鍵鍵情報は、生共有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化共有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものであり、
前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化共有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、
前記第１のステップは、前記暗号化共有鍵および暗号化第１中間鍵と、前記プログラム暗号種とを用いて、前記生共有鍵を復号するものである
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記固有鍵鍵情報は、生固有鍵を生第１中間鍵で暗号化した暗号化固有鍵と、前記生第１中間鍵を生第２中間鍵で暗号化した暗号化第１中間鍵とを含むものであり、
前記生第２中間鍵は、前記ＬＳＩに実装されたプログラム暗号種を、前記暗号化固有鍵を用いて一方向関数により変換することによって生成されるものであって、
前記第３のステップは、前記暗号化固有鍵および暗号化第１中間鍵と、前記プログラム暗号種とを用いて、前記生固有鍵を復号するものである
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項６】
請求項１において、
前記固有鍵鍵情報は、当該ＬＳＩに固有の固有ＩＤである
ことを特徴とするプログラム実装方法。
【請求項７】
情報処理装置であって、
前記情報処理装置の動作状態には、実装処理状態と商品動作状態とがあり、
前記実装処理状態は、所定の情報を変換して、前記情報処理装置の前記商品動作状態の起動に必要な変換情報を生成する動作状態であり、
前記商品動作状態は、前記変換情報を用いて、前記情報処理装置を起動させる動作状態であり、
前記情報処理装置は、
前記所定の情報および／または前記変換情報を格納する格納手段と、
前記格納手段から前記所定の情報を読み出す読出手段と、
前記所定の情報を変換して、前記変換情報を生成する変換手段と、
生成された前記変換情報を、前記格納手段に書き出す書出手段と、
前記格納手段に格納された前記変換情報を用いて前記情報処理装置を起動させる起動手段と、
前記情報処理装置の電源が、前記情報処理装置が前記実装処理状態のときに投入された場合には、前記読出手段と前記書出手段および前記変換手段を動作させ、
前記電源が、前記情報処理装置が前記商品動作状態のときに投入された場合には、起動手段を動作させる状態制御手段とを備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記変換手段は、前記情報の変換に鍵情報を使用し、
前記情報処理装置は、さらに、
前記鍵情報を記録する鍵記録手段を備え、
前記鍵記録手段は、前記鍵情報を、前記情報処理装置外からのアクセスから保護された状態で記録する
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記書出手段による書き出しの処理が完了したとき、前記情報処理装置の動作状態を前記商品動作状態に設定する状態設定手段を備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記状態設定手段は、
前記情報処理装置の動作状態が前記商品動作状態であるか否かを示す状態情報を記録する状態情報記録部と、
前記書出手段による前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記状態情報を、前記商品動作状態であることを示す情報に更新する状態更新部とを備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記状態情報記録部は、前記情報処理装置内に設けられたセキュアメモリである
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１２】
請求項７において、
前記書出手段による前記格納手段への前記変換情報の書き出しが完了したとき、前記格納手段から前記所定の情報を削除する削除手段を備えた
ことを特徴とする情報処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１６９９８９（Ｐ２００９−１６９９８９Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１２７５９（Ｐ２００９−１１２７５９）
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【分割の表示】特願２００７−１２１８１５（Ｐ２００７−１２１８１５）の分割
【原出願日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【分割の表示】特願２００７−１２１８１５（Ｐ２００７−１２１８１５）の分割
【原出願日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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