JP4787080B2 - 分散情報共有方法および端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク上の複数の端末装置間で行う分散情報共有方法および端末装置に関するものである。

情報を、ネットワークを介して複数の利用者間で共有する場合、中央管理装置（サーバ）に共有する情報を配置し、該情報に対し端末装置（クライアント）からアクセスを行うサーバ−クライアント（Ｓ／Ｃ）方式が一般的である。しかしＳ／Ｃ方式では、中央管理装置のディスクのみを情報格納領域として利用することから、クライアントに十分なディスクの空き領域があってもそれを利用できず資源の有効利用がなされない。

この問題に対し、共有情報を端末装置に分散配置することにより、中央管理装置のディスク容量を必要最小限に押さえ、また、端末装置等のディスクの空き容量を利用することで、システム全体の資源を有効利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１が開示するシステムでは、共有する情報を複数の端末装置が分散データとして保持する。共有情報の分散データを保持している端末装置の識別子を中央管理装置で管理し、共有情報を取得する際には、中央管理装置が複数の端末装置から中央管理装置に対し要求された共有情報の分散データを、複数の端末装置から収集し、該分散データを結合した上で要求元に返却する。このように、共有情報を複数の端末装置に分散して格納することにより、システム全体の資源を有効利用する。
特開平１１−６５９１１号公報

しかし、上記従来技術のように端末装置に共有情報を分散して格納する場合、以下のような問題がある。

１）端末装置の管理は、各端末装置の所有者により行われる。そのため、端末装置に格納された共有情報が容易に参照可能な状態で格納されている場合、悪意を持った端末装置の所有者による、共有情報の提供者の意図に反した不正な利用や情報漏洩に繋がる危険性がある。つまり、情報の保管状態での機密性に問題がある。

２）分散データがどの端末装置で保持されているかを表わす情報が中央管理装置で集中管理されている場合、何らかの原因で中央管理装置が停止してしまうことにより、端末装置は分散データを収集するために必要な情報を取得することができなくなる。このように、中央管理装置が重要な役割を担っているシステムでは、中央管理装置の不具合がシステム全体の機能停止に直結してしまう問題がある。

本発明の目的は、格納状態での情報の機密性を確保することが可能で、中央管理装置を必要としない分散情報共有方法および端末装置を提供することにある。

本発明の分散情報共有方法は、
共有情報の登録を行う端末装置において、
共有対象のファイルのハッシュ値を算出するステップと、
該ファイルを（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき分割し、ｎ個の断片情報を生成するステップと、
前記ファイルの利用を許可するユーザの範囲が記述された利用規約情報を作成するステップと、
前記断片情報のそれぞれに対し、前記ハッシュ値と前記利用規約情報とを対応付けるステップと、
前記断片情報と前記ハッシュ値と前記利用規約情報を１つのセットとしたｎ個のセット情報のそれぞれを、ランダムに選択したｎ台の端末装置に送信するステップと、
登録されたファイルの名前と前記ハッシュ値とを対応付けた情報を出力するステップと、
を有し、
前記セット情報を受け取った端末装置において、
前記セット情報に含まれる断片情報を、該断片情報のハッシュ値を名前とするファイルとして自端末装置に格納するステップと、
前記セット情報に含まれるハッシュ値と格納されたファイルのファイル名と利用規約情報とを対応付けて管理するステップと、
共有情報を利用する端末装置において、所望の共有情報のファイル名とハッシュ値とが対応付けられた情報からハッシュ値を取り出し、該ハッシュ値を自端末装置の利用者のユーザ属性情報とともに、ネットワーク上の他の端末装置に対し情報取得要求として送信するステップを有し、
前記情報取得要求を受信した端末装置において、
前記情報取得要求に含まれるハッシュ値と同じ値のハッシュ値が、自端末装置で管理しているハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報の中に存在するか否かを確認するステップと、
前記確認するステップにおいて、該当するハッシュ値が存在しなかった場合に、前記情報取得要求を無視するステップと、
前記確認するステップにおいて、該当するハッシュ値が存在した場合に、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている利用規約情報を参照し、前記情報取得要求に含まれるユーザ属性情報をもとに認可判定を行うステップと、
前記認可判定結果が「不許可」である場合には、前記情報取得要求を無視するステップと、
前記認可判定結果が「許可」である場合には、前記の共有情報を利用する端末装置に、要求された情報を保持している旨を応答として返すステップと、
を有し、
前記の共有情報を利用する端末装置において、該端末装置が送信した情報取得要求に対する応答をｋ個以上の端末装置から受け取り、これらの端末装置のうちのｋ個の端末装置に対して断片情報取得要求を送信するステップを有し、
前記断片情報取得要求を受信した端末装置において、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている格納ファイル名のファイルを断片情報として断片情報取得要求元の端末装置に送信するステップを有し、
前記の共有情報を利用する端末装置において、収集したｋ個の断片情報から元の情報を復元するステップを有する。

共有情報の登録時に出力される、登録したファイルの名前と登録ファイルのハッシュ値とを対応付けた情報を、共有情報を利用させる他端末装置に渡してもよい。

本発明の分散情報共有装置は、
（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき情報を複数の断片情報に分割する手段と、
収集したｋ個の断片情報から、（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき元の情報を復元する手段と、
情報のハッシュ値を算出する手段と、
情報の利用を許可する端末装置のユーザの範囲を記述した利用規約情報を生成する手段と、
断片情報のファイル名と断片情報の元となる情報のハッシュ値と前記情報の利用規約が記述された利用規約情報とを対応付けて管理する手段と、
所望の共有情報のファイル名とハッシュ値とが対応付けられた情報からハッシュ値を取り出し、該ハッシュ値を自端末装置の利用者のユーザ属性情報とともに、ネットワーク上の他の端末装置に対し情報取得要求として送信する手段と、
前記情報取得要求を受信した場合に、前記情報取得要求に含まれるハッシュ値と同じ値のハッシュ値が、自端末装置で管理しているハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報の中に存在するか否かを確認し、該当するハッシュ値が存在しなかった場合に、前記情報取得要求を無視し、また、該当するハッシュ値が存在した場合に、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている利用規約情報を参照し、前記情報取得要求に含まれるユーザ属性情報をもとに認可判定を行う認可判定手段と、
前記認可判定結果が「不許可」である場合には、前記情報取得要求を無視し、また、前記認可判定結果が「許可」である場合には、前記の共有情報を利用する端末装置に、要求された情報を保持している旨を応答として返す手段と、
自端末装置が送信した情報取得要求に対する応答をｋ個以上の端末装置から受け取り、これらの端末装置のうちのｋ個の端末装置に対して断片情報取得要求を送信する手段と、
前記断片情報取得要求を受信した場合に、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている格納ファイル名のファイルを断片情報として断片情報取得要求元の端末装置に送信する手段とを有する。

以上説明したように、本発明は下記の効果がある。

端末装置に格納する情報は、（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき生成した断片情報であり、該断片情報からは元の情報の一部すら知ることができないことから、保管状態での情報の機密性を担保することが可能である。

中央管理装置が不要であることから、中央管理装置の故障等による停止によりシステム全体が機能しなくなる問題がない。また、（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき、冗長性を持たせて断片情報を生成し、複数の端末装置に分散格納することにより、ｎ−ｋ台以下の端末装置が起動していなくても共有情報の復元に必要な断片情報を集めることが可能である。

また、複数の端末装置に分散格納した断片情報の所在を、中央管理装置で一元管理するようなシステム構成の場合、当該中央管理装置の管理者の不正や、中央管理装置への外部からの攻撃等により、断片情報の所在情報が流出し、不正な情報収集に繋がる恐れがありセキュリティ上の問題となりうるが、本発明によれば、中央管理装置が存在しないため、このような問題は生じない。また、端末装置で保管されている断片情報や、それに関連付けられた情報を一見しても、該断片情報の元情報の名前や、他の断片情報の所在を類推できるような情報が分からない状態になっているため、不正な断片情報の収集を防止することが可能である。

また、暗号化により機密性を確保する場合には、鍵管理の煩雑化が問題となるが、本発明によれば、秘密分散法により情報の機密性を確保していることから、このような鍵管理が不要となるため、管理コストを抑える効果もある。

また、情報共有を行うために、共有情報を格納するための専用の記憶媒体を備えたサーバ等を設ける必要がなく、ネットワーク上の複数の端末装置を１つの仮想的な情報格納領域として利用できることから、各端末装置の記憶媒体の空き領域、つまり、遊休資源を有効活用できる利点もある。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明の一実施形態の分散情報共有システムは端末装置１１ａ〜１１ｄとネットワーク１２で構成されている。端末装置１１ａ〜１１ｄは、利用者が共有情報の登録や参照を行う端末装置である。また、端末装置１１ａ〜１１ｄには、共有情報を分割した分散データが格納される。端末装置１１ａ〜１１ｄは、ネットワーク１２を介して互いに接続されている。

端末装置１１ａ〜１１ｄは、図２に示すように、通信部１０１、データ管理部１０２、分割部１０３、ハッシュ値算出部１０４、関連付情報管理部１０５、認可判定部１０６、復元部１０７、メモリ１０８、ハードディスク１０９により構成される。

以下の説明では、端末装置１１ａ、端末装置１１ｂ、端末装置１１ｃ、もしくはこれらの端末装置を使用するユーザがグループＰに属しており、グループ属性の値としてグループＰ属性が与えられているとする。また、端末装置１１ｄ、もしくは当該端末装置１１ｄを使用するユーザがグループＱに属しており、グループ属性の値としてグループＱ属性が与えられているとする。

本実施形態において、たとえば端末装置１１ａから、ファイルＦを共有情報として登録する動作を説明する。

まず、端末装置１１ａでは、自端末装置のハードディスク１０９上にあるファイルＦを登録対象として指定し、さらに、グループＰ属性を有することを、ファイルＦの利用を許可する条件として指定する。

データ管理部１０２は、指定されたファイルＦを読み込み、分割部１０３に（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づく断片情報の生成を依頼する。この例では、分割パラメータであるｋ、ｎの値がそれぞれ２、３と設定されているとする。また、データ管理部１０２は、ハッシュ値算出部１０４に、ファイルＦのハッシュ値の算出を依頼する。ここで、ハッシュ値算出アルゴリズムは特に限定されるものではない。

分割部１０３は、ファイルＦから３つの断片情報Ｆ１〜Ｆ３を生成し、データ管理部１０２に返却する。また、ハッシュ値算出部１０４は、ファイルＦのハッシュ値ＨＦを算出し、データ管理部１０２に返却する。

データ管理部１０２は、グループ属性Ｐを有していることがファイルＦの利用条件である旨を記述した利用規約情報を生成する。

次に、データ管理部１０２は、端末装置１１ａ〜１１ｄの中からランダムに３つの端末装置を選択し、選択した各端末装置に対し、断片情報とハッシュ値ＨＦと利用規約情報とをセットにして通信部１０１を介して送信する。例では、端末装置１１ａ、端末装置１１ｃ、端末装置１１ｄが選択され、端末装置１１ａに断片情報Ｆ１、端末装置１１ｃに断片情報Ｆ２、端末装置１１ｄに断片情報Ｆ３が割り当てられ、送信されるとする。

データ管理部１０２は、登録したファイルＦを示す情報（ファイルＦのファイル名等）と前記ハッシュ値ＨＦの対応を含む情報を登録情報ファイルＲＦとして出力する。

次に、断片情報とハッシュ値ＨＦと利用規約情報のセットを受け取った端末装置での処理について説明する。ここでは、代表例として、端末装置１１ｃでの処理について説明する。ただし、端末装置１１ａや端末装置１１ｄでも同様の処理が行われる。

通信部１０１を介して断片情報Ｆ２とハッシュ値ＨＦと利用規約情報のセットを受け取った端末装置１１ｃのデータ管理部１０２は、断片情報Ｆ２のハッシュ値算出をハッシュ値算出部１０４に依頼し、結果としてハッシュ値ＨＦ２を得る。データ管理部１０２は、断片情報Ｆ２を、ハッシュ値ＨＦ２をファイル名とするファイルＦ２としてハードディスク１０９に格納する。次に、データ管理部１０２は、関連付情報管理部１０５に対し、ハッシュ値ＨＦとハッシュ値ＨＦ２と利用規約情報とを対応付けて管理することを依頼する。関連付情報管理部１０５は、これらの対応を対応付情報２００として管理する。

次に、端末装置１１ａから、共有情報として登録されているファイルＦを参照する動作を説明する。端末装置１１ａでは、登録されているファイルＦを参照する場合、ファイルＦの登録情報ファイルＲＦが指定され、データ管理部１０２は指定された登録情報ファイルＲＦを読み込む。データ管理部１０２は、登録情報ファイルＲＦに含まれるハッシュ値ＨＦと端末装置１１ａ、もしくは端末装置１１ａのユーザが有しているグループＰ属性を表わす属性情報とを、情報取得要求として通信部１０１を介して端末装置１１ａ〜１１ｄに送信する。

次に、情報取得要求を受け取った端末装置での処理について図３により説明する。図３は、情報取得要求を受け取った端末装置で行われる処理のフローチャートである。

ここでは代表例として、端末装置１１ｃでの処理について説明する。端末装置１１ｃは、情報取得要求に含まれるハッシュ値ＨＦと同じ値のハッシュ値が、関連付情報２００に存在するか否かの確認を関連付情報管理部１０５に依頼する。関連付情報管理部１０５は、関連付情報２００を参照し、該当するハッシュ値が存在するか否かを確認する（ステップ３０１）。ここで、該当するハッシュ値が存在しない場合は、該情報取得要求を無視し（ステップ３０５）、応答等も一切返さずに処理を終了する。今の例では、端末装置１１ｃの関連付情報２００に該当するハッシュ値が存在することから、関連付情報管理部１０５は該当ハッシュ値が存在する旨をデータ管理部１０２に返却する。また、この際に、該ハッシュ値と対応付けて管理されている利用規約情報と端末装置１１ｃのハードディスク１０９に格納されている断片情報のファイル名であるハッシュ値ＨＦ２もデータ管理部１０２に渡す。データ管理部１０２は、関連付情報管理部１０５から渡された利用規約情報と情報取得要求に含まれていた属性情報とを認可判定部１０６に渡し、認可判定を依頼する。認可判定部１０６は、これらの情報をもとに認可判定を行い（ステップ３０２）、判定結果をデータ管理部１０２に返却する。データ管理部１０２は、認可判定部１０６から返却された判定結果を参照し（ステップ３０３）、これが「不許可」であった場合は、該情報取得要求を無視し（ステップ３０５）、応答等も一切返さずに処理を終了する。今の例では、情報取得要求とともに送られてきた属性情報から要求元がグループＰ属性を有していることが分かり、また、利用規約には、グループＰ属性を有していることが利用条件である旨が記述されていることから、判定結果は「許可」となる。判定結果が「許可」である場合には、要求元の端末装置に要求された情報を保持している旨を応答として返す。よって、端末装置１１ｃのデータ管理部１０２は、通信部１０１を介し、端末装置１１ｃに対し、要求された情報を保持していることを応答として返す（ステップ３０４）。

情報取得要求を受け取った他の端末装置１１ａ、端末装置１１ｂ、端末装置１１ｄでも同様の処理が行われ、端末装置１１ａ、および端末装置１１ｄからも要求元の端末装置１１ａに対し応答が返される。

応答を受け取った端末装置１１ａは、応答を返してきた３つの端末装置の中から適宜２つの端末装置を選び、それらの端末装置に対し断片情報取得要求を改めて行う。例では、端末装置１１ｃと端末装置１１ｄに断片情報取得要求を行うとする。断片情報取得要求を受け取った端末装置１１ｃのデータ管理部１０２は、先程、認可判定結果とも関連付情報管理部１０５から渡されたハッシュ値ＨＦ２をもとに、ハッシュ値ＨＦ２をファイル名とするファイル（断片情報Ｆ２）をハードディスク１０９から読み出し、断片情報要求元の端末装置１１ａに断片情報Ｆ２を送信する。同様に、端末装置１１ｄからも断片情報Ｆ３が端末装置１１ａに送信される。

断片情報Ｆ２、断片情報Ｆ３を受け取った端末装置１１ａのデータ管理部１０２は、断片情報Ｆ１をハードディスク１０９から読み出し、３つの断片情報Ｆ１〜Ｆ３を復元部１０７に渡し、ファイルＦの、秘密分散法に基づく復元を依頼する。データ管理部１０２は、復元部１０７から返却される復元情報を、参照要求時に指定された登録情報ファイルＲＦに含まれるファイル名をこれに付けて自端末装置１１ａのハードディスク１０９上に書き出し、参照可能状態にする。

なお、上述した端末装置は、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータ内の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含む。

本発明の一実施形態による分散情報共有システムの構成を示す図である。 図１の端末装置１１ａ〜１１ｄのブロック図である。 情報取得要求を受け取った端末装置で行われる処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ａ〜１１ｄ 端末装置
１２ ネットワーク
１０１ 通信部
１０２ データ管理部
１０３ 分割部
１０４ ハッシュ値算出部
１０５ 関連付情報管理部
１０６ 認可判定部
１０７ 復元部
１０８ メモリ
１０９ ハードディスク
２００ 関連付情報
３０１〜３０５ ステップ

Claims (3)

1. ネットワーク上の複数の端末装置に共有情報を分散して格納する分散情報共有方法であって、
   共有情報の登録を行う端末装置において、
   共有対象のファイルのハッシュ値を算出するステップと、
   該ファイルを（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき分割し、ｎ個の断片情報を生成するステップと、
   前記ファイルの利用を許可するユーザの範囲が記述された利用規約情報を作成するステップと、
   前記断片情報のそれぞれに対し、前記ハッシュ値と前記利用規約情報とを対応付けるステップと、
   前記断片情報と前記ハッシュ値と前記利用規約情報を１つのセットとしたｎ個のセット情報のそれぞれを、ランダムに選択したｎ台の端末装置に送信するステップと、
   登録されたファイルの名前と前記ハッシュ値とを対応付けた情報を出力するステップと、
   を有し、
   前記セット情報を受け取った端末装置において、
   前記セット情報に含まれる断片情報を、該断片情報のハッシュ値を名前とするファイルとして自端末装置に格納するステップと、
   前記セット情報に含まれるハッシュ値と格納されたファイルのファイル名と利用規約情報とを対応付けて管理するステップと、
   共有情報を利用する端末装置において、所望の共有情報のファイル名とハッシュ値とが対応付けられた情報からハッシュ値を取り出し、該ハッシュ値を自端末装置の利用者のユーザ属性情報とともに、ネットワーク上の他の端末装置に対し情報取得要求として送信するステップを有し、
   前記情報取得要求を受信した端末装置において、
   前記情報取得要求に含まれるハッシュ値と同じ値のハッシュ値が、自端末装置で管理しているハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報の中に存在するか否かを確認するステップと、
   前記確認するステップにおいて、該当するハッシュ値が存在しなかった場合に、前記情報取得要求を無視するステップと、
   前記確認するステップにおいて、該当するハッシュ値が存在した場合に、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている利用規約情報を参照し、前記情報取得要求に含まれるユーザ属性情報をもとに認可判定を行うステップと、
   前記認可判定結果が「不許可」である場合には、前記情報取得要求を無視するステップと、
   前記認可判定結果が「許可」である場合には、前記の共有情報を利用する端末装置に、要求された情報を保持している旨を応答として返すステップと、
   を有し、
   前記の共有情報を利用する端末装置において、該端末装置が送信した情報取得要求に対する応答をｋ個以上の端末装置から受け取り、これらの端末装置のうちのｋ個の端末装置に対して断片情報取得要求を送信するステップを有し、
   前記断片情報取得要求を受信した端末装置において、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている格納ファイル名のファイルを断片情報として断片情報取得要求元の端末装置に送信するステップを有し、
   前記の共有情報を利用する端末装置において、収集したｋ個の断片情報から元の情報を復元するステップを有する分散情報共有方法。
2. ネットワーク上の端末装置であって、
   （ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき情報を複数の断片情報に分割する手段と、
   収集したｋ個の断片情報から、（ｋ，ｎ）閾値秘密分散法に基づき元の情報を復元する手段と、
   情報のハッシュ値を算出する手段と、
   情報の利用を許可する端末装置のユーザの範囲を記述した利用規約情報を生成する手段と、
   断片情報のファイル名と断片情報の元となる情報のハッシュ値と前記情報の利用規約が記述された利用規約情報とを対応付けて管理する手段と、
   所望の共有情報のファイル名とハッシュ値とが対応付けられた情報からハッシュ値を取り出し、該ハッシュ値を自端末装置の利用者のユーザ属性情報とともに、ネットワーク上の他の端末装置に対し情報取得要求として送信する手段と、
   前記情報取得要求を受信した場合に、前記情報取得要求に含まれるハッシュ値と同じ値のハッシュ値が、自端末装置で管理しているハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報の中に存在するか否かを確認し、該当するハッシュ値が存在しなかった場合に、前記情報取得要求を無視し、また、該当するハッシュ値が存在した場合に、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている利用規約情報を参照し、前記情報取得要求に含まれるユーザ属性情報をもとに認可判定を行う認可判定手段と、
   前記認可判定結果が「不許可」である場合には、前記情報取得要求を無視し、また、前記認可判定結果が「許可」である場合には、前記の共有情報を利用する端末装置に、要求された情報を保持している旨を応答として返す手段と、
   自端末装置が送信した情報取得要求に対する応答をｋ個以上の端末装置から受け取り、これらの端末装置のうちのｋ個の端末装置に対して断片情報取得要求を送信する手段と、
   前記断片情報取得要求を受信した場合に、ハッシュ値と格納ファイル名と利用規約情報との対応情報において、前記ハッシュ値と対応付けられている格納ファイル名のファイルを断片情報として断片情報取得要求元の端末装置に送信する手段とを有する端末装置。
3. コンピュータを、請求項２に記載の端末装置として機能させるためのプログラム。

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