論理的手法に基づく電子商取引通信プロトコルの秘匿性検証

先端技術
論理的手法に基づく電子商取引通信プロトコルの
秘匿性検証
単一光子光源を用いた量子暗号実験に成功
NTTコミュニケーション科学基礎研究所
インターネット・ショッピングを安全に行うためには、本人である
NTT物性科学基礎研究所
インターネットによるディジタル情報の流通とともに、情報の
ことを確認する認証や、取引の秘密を守る秘匿性などが重要です。
秘匿性がますます重要となってきています。現在使われている主な
このため、どのようなデータ
（クレジットカード番号、商品の名前など）
暗号方式は、暗号解読時間の長さ（計算機能力の限界）を安全性の
をどのような形式（平文、暗号文、電子署名付き文など）で交換するか
よりどころとしていますが、将来いかなる技術革新があろうとも、
を定義する通信プロトコルを適切に設計する必要があります。この
安全であることが保証された量子力学の原理を用いた量子暗号シス
設計に誤りがあるとネットワークを利用した詐欺などを容易に行う
テムの研究が、世界中で進められています。
ことができます。そこで通信プロトコルの設計に誤りがないこと、
光の量子としての性質を利用する量子暗号では、光の粒（光子）を
つまり認証や秘匿性を実現できていることを理論的に厳密に確認
一つ一つ制御して送信することが必要です。ところがこれまでは
する通信プロトコル検証の技術が必要になります。
光子を制御できる光源がなく、弱めたレーザ光で代用されていたため、
従来の通信プロトコル検証方法では、検証したい通信プロトコル
の仕様を論理式と呼ばれる特殊な形に人手で変換していました。
光の量子性を充分に活用することができず、長距離伝送は困難と
いわれてきました。
しかし論理式は人には理解するのが難しいため、変換の際に誤りを
研究所では、スタンフォード大学様と協力して、制御された光子を
犯す恐れが大きいという問題がありました。研究所ではこの問題を
発生する単一光子光源を開発し、これを用いた量子暗号実験に成功
解決するために、通信プロトコルの仕様を簡潔に記述できる記述
しました。用いた素子は、微小共振器に閉じ込められた大きさが
言語を考案し、この言語で記述した仕様を自動的に論理式に変換する
数十nm（1nmは10億分の1m）の量子ドットと呼ばれる半導体で、
方法を開発しました。さらに、VISAとMasterCardをインターネット
そこにパルス光を照射すると、光子が1つずつ放射されます。この
でのクレジットカード決済用に策定し、SET*の支払い通信プロトコル
光子を使い、偏波の不確定性を利用した量子暗号実験を行ったところ、
の秘匿性をこの通信プロトコル記述・変換方法を用いて検証するこ
安全な暗号鍵を生成することができ、さらに、弱めたレーザ光を
とに成功しました。この秘匿性はSETの最も重要な安全性の一つ
用いた場合よりも長距離伝送が可能なことが示されました。
です。検証では、商店が悪意を持って行動した場合でも顧客のカード
今後は、より実用に近い量子暗号システムの研究を進めていきます。
番号を盗み出すことができない、ということを理論的に厳密に証明
できました。
今後は、ますます重要になると考えられるモバイル・ユビキタス
環境のための通信プロトコルにこの方式を応用し、さまざまな安全性
の検証を行います。
* SET: Secure Electronic Transaction
SETは、米国SET Secure Electronic Transaction LLCの登録商標です。
●単一光子光源
●検証されたSET支払いプロトコルの秘匿性
量子ドット
商店が悪意を持って
行 動しても、顧 客 の
カード番号を盗み出す
ことができない
●量子暗号方式で生成された暗号鍵による暗号化復号化デモンストレーション
原画像
顧客
30
悪意を持った
商店
カード会社
復合化された画像
暗号化された画像
送信暗号鍵
受信暗号鍵