特許 7612557 量子暗号ストレージシステム、分散制御装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-27

(45)【発行日】2025-01-14

(54)【発明の名称】量子暗号ストレージシステム、分散制御装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/12 20060101AFI20250106BHJP

   G06F 16/182 20190101ALI20250106BHJP

   G06F 21/60 20130101ALI20250106BHJP

【ＦＩ】

H04L9/12

G06F16/182

G06F21/60

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021184355

(22)【出願日】2021-11-11

(65)【公開番号】P2023071515

(43)【公開日】2023-05-23

【審査請求日】2024-03-01

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構、戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）事業「光・量子を活用したＳｏｃｉｅｔｙ５．０実現化技術」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤吉 靖浩

(72)【発明者】

【氏名】谷澤 佳道

【審査官】中里 裕正

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－０１４５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５０１４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３４８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２０９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】BRAUN, J. et al.，LINCOS - A Storage System Providing Long-Term Integrity, Authenticity, and Confidentiality (Full Paper)，Cryptology ePrint Archive，Paper 2016/742 ver:20180622:135636，[online]，2018年06月22日，pp.1-13，<URL:https://eprint.iacr.org/archive/2016/742/20180622:135636>，[2024年11月21日 検索]

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ９／１２

Ｇ０６Ｆ ２１／６０

Ｇ０６Ｆ １６／１８２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信ネットワークにより接続された複数の記憶装置と、
データから分散されるシェアの分散様態を、ＱＫＤＮ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）情報に基づいて決定する分散制御装置と、
ＱＫＤＮを用いて共有された量子鍵を用いて、暗号鍵と復号鍵とを生成する生成装置と、
前記データを、前記分散様態に基づいて、複数のシェアに分散する分散装置と、を備え、
前記シェアを分散記憶する記憶装置のそれぞれは、前記暗号鍵を用いて暗号化されたシェアを、前記通信ネットワークを介して受信すると、前記暗号化されたシェアを前記復号鍵で復号し、復号されたシェアを記憶する、
量子暗号ストレージシステム。

【請求項2】

前記シェアは、前記暗号鍵を用いたワンタイムパッドによって暗号化される、
請求項１に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項3】

前記分散様態は、前記データから分散されるシェアの数を示す分散数と、前記シェアのサイズと、前記シェアを分散記憶する分散記憶装置とを示す情報を含み、
前記分散制御装置は、前記量子鍵の共有速度、及び、前記複数の記憶装置のそれぞれで使用される前記量子鍵の在庫量の少なくとも一方に基づいて、前記分散数と、前記シェアのサイズと、前記分散記憶装置とを決定する、
請求項２に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項4】

前記ＱＫＤＮ情報は、前記量子鍵の共有速度、及び、前記複数の記憶装置のそれぞれで使用される前記量子鍵の在庫量の少なくとも一方を含み、
前記分散制御装置は、前記量子鍵の共有速度、及び、前記複数の記憶装置のそれぞれで使用される前記量子鍵の在庫量の少なくとも一方から、それぞれの記憶装置毎に、前記シェアの分散記憶に要する所要時間を計算し、前記所要時間に基づいて、前記分散数と、前記シェアのサイズと、前記分散記憶装置とを決定する、
請求項３に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項5】

前記分散制御装置は、前記複数のシェアを一時記憶する記憶装置を、前記複数の記憶装置から選択し、選択された記憶装置から、前記通信ネットワークを介して、前記シェアをそれぞれの前記分散記憶装置に分散記憶する所要時間が同じ値に近づくように、それぞれの前記シェアのサイズを決定する、
請求項４に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項6】

前記ＱＫＤＮ情報は、前記量子鍵の共有速度、及び、前記複数の記憶装置のそれぞれで使用される前記量子鍵の在庫量の少なくとも一方を含み、
前記分散様態は、前記データから分散されるシェアの数を示す分散数と、前記シェアを分散記憶する分散記憶装置とを示す情報を含み、
前記分散制御装置は、前記量子鍵の共有速度、及び、前記複数の記憶装置のそれぞれで使用される前記量子鍵の在庫量の少なくとも一方から、それぞれの記憶装置毎に、前記シェアの分散記憶に要する所要時間を計算し、前記複数の記憶装置から、前記所要時間が小さい順に所定の数の分散記憶装置を選択する、
請求項３に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項7】

前記ＱＫＤＮ情報を、鍵管理装置から取得するＱＫＤＮ制御装置を更に備え、
前記分散制御装置は、前記ＱＫＤＮ情報を前記ＱＫＤＮ制御装置から受信する、
請求項３乃至６のいずれか１項に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項8】

前記分散装置は、前記データを、前記分散様態と、所定の秘密分散アルゴリズムとに基づいて、前記複数のシェアに分散する、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の量子暗号ストレージシステム。

【請求項9】

通信ネットワークにより接続された複数の記憶装置及び分散装置と通信する分散制御装置であって、
データから分散されるシェアの分散様態を、ＱＫＤＮ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）情報に基づいて決定する決定部と、
前記分散様態を、前記分散装置に通知する通信制御部と、
を備える分散制御装置。

【請求項10】

通信ネットワークにより接続された複数の記憶装置及び分散装置と通信するコンピュータを、
データから分散されるシェアの分散様態を、ＱＫＤＮ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）情報に基づいて決定する決定部と、
前記分散様態を、前記分散装置に通知する通信制御部と、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は量子暗号ストレージシステム、分散制御装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ハードディスク等の記憶装置（ストレージ）を通信ネットワークのノードとして配置し、同通信ネットワークに接続されたユーザアプリケーションからこれらのストレージにデータの書き込み／読み出しを行うネットワークシステム（ストレージネットワーク）が従来から知られている。ストレージネットワークにおいて、アプリケーションにより保管されるデータが秘匿を要するものである場合、当該データを秘密分散アルゴリズムに基づいて分散し、物理的に離れた複数のノードに分散させて保管することで安全性を高める方法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2020-134841号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】M.Fujiwara，A.Waseda，R.Nojima，S.Moriai，W.Ogata，and M.Sasaki,“Unbreakable distributed storage with quantum key distribution network and password-authenticated secret sharing,”Sci.Reports,6,28988-1-8 (2016)，［令和３年１１月１０日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：https://arxiv.org/abs/1607.00468＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術では、通信路の情報理論的安全性を担保しながら、より短い時間で、データを複数の記憶装置に分散させて記憶させることが難しかった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の量子暗号ストレージシステムは、複数の記憶装置と、分散制御装置と、生成装置と、分散装置とを備える。複数の記憶装置は、通信ネットワークにより接続される。分散制御装置は、データから分散されるシェアの分散様態を、ＱＫＤＮ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）情報に基づいて決定する。生成装置は、ＱＫＤＮを用いて共有された量子鍵を用いて、暗号鍵と復号鍵とを生成する。分散装置は、前記データを、前記分散様態に基づいて、複数のシェアに分散する。前記シェアを分散記憶する記憶装置のそれぞれは、前記暗号鍵を用いて暗号化されたシェアを、前記通信ネットワークを介して受信すると、前記暗号化されたシェアを前記復号鍵で復号し、復号されたシェアを記憶する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の量子暗号ストレージシステムの装置構成の例を示す図。

【図2】第１実施形態のＳＳＮコントローラの機能構成の例を示す図。

【図3A】第１実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図3B】シェアの分散記憶に要する時間を説明するための図。

【図4】第１実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図5】第１実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図6】第１実施形態の分散制御方法の例を示すフローチャート。

【図7】第１実施形態の変形例の量子暗号ストレージシステムの装置構成の例を示す図。

【図8】第２実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図9】第２実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図10A】第３実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図10B】第３実施形態のシェアの分散記憶方法及び所要時間を説明するための図。

【図11】第１乃至第３実施形態のＱＫＤモジュールのハードウェア構成の例を示す図。

【図12】第１乃至第３実施形態のＫＭ、ＳＳＮシェアホルダ、ＳＳＮコントローラ、ＱＫＤＮコントローラ及びＳＳＡのハードウェア構成の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に添付図面を参照して、量子暗号ストレージシステム、分散制御装置及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。

【0009】

データが秘密分散アルゴリズムに基づいて分散され、物理的に離れた複数のノードに分散させて保管される場合、当該秘密分散アルゴリズムの仕様に応じ、一定数以上、あるいはすべての分散片（シェア）を揃えなければ元データは復元できない。例えば、一つのノードへのネットワーク経由の侵入、あるいは物理的な侵入により当該ノードに記憶されているシェアを盗み出されても、元データは復元できず、元データの部分的な情報も得ることができないことが担保される。

【0010】

また、シェアを、物理的に離れた複数のノードに分散させて保管する際、ノードに保管されたシェアを保護するだけでなく、シェアを分散記憶先のノードであるシェアホルダに送信する処理において、通信路上の通信を盗聴から保護することも必要である。

【0011】

そこで、ストレージネットワークとは別のネットワークである量子鍵配送ネットワーク（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ、以後ＱＫＤＮと記す）を併用して、ＱＫＤＮから供給される量子鍵を用いたワンタイムパッド（ＯＴＰ）暗号をシェアの送信のための通信に適用し、情報理論的安全性を担保する方法も提案されている。この方法においては、ストレージネットワークは、ＱＫＤＮにより提供される量子鍵提供機能を用いる利用者と位置付けられる。すなわち、ストレージネットワークは量子鍵ネットワークのアプリケーションに位置付けられる。

【0012】

ＯＴＰ暗号化は、暗号化されるデータ（平文）と同じ長さの鍵を必要とする暗号化方式であるため、ストレージネットワーク内でＯＴＰ暗号を用いてシェアを送信する際には、送信されるシェアと同じサイズのＯＴＰ暗号鍵をＱＫＤＮから受け取る必要がある。典型的には、ＱＫＤＮが量子鍵（ＯＴＰ暗号鍵）を生成・供給可能な速度は、一般的な通信路としてのストレージネットワーク内の通信路の速度より低い。そのため、シェアを送信する際の最大送信速度は、その送信を行うノード間におけるＯＴＰ暗号鍵生成・供給速度に依存する。ノード対によってＯＴＰ暗号鍵共有速度に差がある場合、すべてのシェアのサイズが同じとなるようにシェアを生成した場合、より遅いノード対におけるシェア送信にはより長い時間がかかり、最も遅いノード対におけるシェア送信が完了するまで全体としての分散記憶処理が完了しない。

【0013】

以下の実施形態では、ノード対によって異なるＯＴＰ暗号鍵共有速度の差があっても、速度の遅いノード対におけるシェア送信がシェアの分散記憶処理全体のボトルネックとならないシェアの分散様態を決定可能な量子暗号ストレージシステム、分散制御装置及びプログラムについて説明する。

【0014】

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の量子暗号ストレージシステム１００の装置構成の例を示す図である。第１実施形態の量子暗号ストレージシステム１００は、３つのノード１０－１～１０－３、ＳＳＮ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ユーザプレーン２０、及び、ＳＳＡ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｔｏｒａｇｅ Ａｇｅｎｔ）３０－１～３０－２を備える。

【0015】

以下、ノード１０－１～１０－３を区別しない場合、単にノード１０という。各ノード１０は、各拠点（例えば通信局舎等）に設置される。

【0016】

ノード１０－１は、ＱＫＤモジュール１－１、ＫＭ（Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｒ）２－１及びＳＳＮシェアホルダ３－１を備える。

【0017】

ノード１０－２は、ＱＫＤモジュール１－２ａ、ＱＫＤモジュール１－２ｂ、ＫＭ２－２、ＳＳＮシェアホルダ３－２及びＳＳＮコントローラ４を備える。

【0018】

ノード１０－３は、ＱＫＤモジュール１－３、ＫＭ２－３、ＳＳＮシェアホルダ３－３及びＱＫＤＮコントローラ５を備える。

【0019】

以下、ＱＫＤモジュール１－１～１－３を区別しない場合、単にＱＫＤモジュール１という。同様に、ＫＭ２－１～２－３を区別しない場合、単にＫＭ２という。同様に、ＳＳＮシェアホルダ３－１～３－３を区別しない場合、単にＳＳＮシェアホルダ３という。同様に、ＳＳＡ３０－１～３０－２を区別しない場合、単にＳＳＡ３０という。

【0020】

なお、各ノード１０に設置される装置は、１つの筐体内部に収められていてもよいし、別々の筐体によって複数の装置として構成されていてもよい。

【0021】

ＳＳＮユーザプレーン２０では、ＳＳＮユーザデータの所有者であるＳＳＮデータオーナーが、ＳＳＮユーザデータを送受信する。ＳＳＡ３０は、ＳＳＮユーザデータを受信すると、当該ＳＳＮユーザデータを秘密分散アルゴリズムに基づいて複数のシェアに分散する。

【0022】

次に、第１実施形態の量子暗号ストレージシステム１００のネットワーク構成について説明する。第１実施形態の量子暗号ストレージシステム１００は、ＱＫＤＮ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）２００及びＳＳＮ３００の２つのネットワークを備える。

【0023】

＜ＱＫＤＮの例＞
第１実施形態のＱＫＤＮ２００は、３つのノード１０－１～１０－３を含む量子鍵配送ネットワークである。具体的には、第１実施形態のＱＫＤＮ２００は、ＱＫＤモジュール１、ＫＭ２及びＱＫＤＮコントローラ５を備える。

【0024】

ＱＫＤモジュール１―１及びＱＫＤモジュール１－２ａは、両者を接続しているＱＫＤリンクを通して、両者で共有されるビット列（量子鍵）を生成する。ＱＫＤモジュール１―１及びＱＫＤモジュール１－２ａが、量子鍵をＫＭ２－１及びＫＭ２－２へそれぞれ送信することによって、ＫＭ２－１及びＫＭ２－２は量子鍵を共有する。

【0025】

ＱＫＤモジュール１－２ｂ及びＱＫＤモジュール１－３も同様に量子鍵の生成を行い、ＫＭ２－２及びＫＭ２－３で量子鍵が共有される。

【0026】

本実施形態ではＱＫＤモジュール１―１及びＱＫＤモジュール１－３はＱＫＤリンクで接続されていない。そのため、ＫＭ２－１及びＫＭ２－３は、ＫＭ２－２を経由した鍵リレーによって、例えば、ＫＭ２－１及びＫＭ２－２により共有された量子鍵の一部をＫＭ２－２からＫＭ２－３へ送信することにより、量子鍵を共有する。

【0027】

共有された量子鍵は、それぞれのＫＭ２に接続されたＳＳＮシェアホルダ３からの要求に応じて、ＫＭ２からＳＳＮシェアホルダ３へ送信される。

【0028】

＜ＳＳＮの例＞
第１実施形態のＳＳＮ３００は、３つのノード１０－１～１０－３（ＳＳＮシェアホルダ３―１～３－３及びＳＳＮコントローラ４）、ＳＳＮユーザプレーン２０及びＳＳＡ３０を含むストレージネットワークである。

【0029】

例えば、ＳＳＡ３０－１に収容されているＳＳＮデータオーナーは、ＳＳＮユーザデータをＳＳＮシェアホルダ３へ保管する保管要求を、ＳＳＡ３０－１へ送信する。

【0030】

ＳＳＡ３０－１は、保管要求を受け付けると、ＳＳＮユーザデータ１０１（以下、「元データ１０１」という。）を、秘密分散アルゴリズムに基づいて複数のシェアへと分散する。ＳＳＡ３０－１は、当該シェアへの分散にあたり、分散様態（例えば、分散後のシェア数及び各シェアのサイズ）をＳＳＮコントローラ４へ問い合わせる。

【0031】

ＳＳＮコントローラ４は、分散様態を決定し、当該分散形態をＳＳＡ３０－１へ通知する。ＳＳＮコントローラ４は、当該分散様態の決定にあたり、シェアのＳＳＮシェアホルダ３への分散記憶様態を決定する。図１では、シェア１０１－２及び１０１－３が、ＳＳＮシェアホルダ３－２及び３－３に分散記憶することが決定された場合の例を示しており、このとき、当該分散様態における分散数は２である。

【0032】

また、ＳＳＮコントローラ４は、当該分散様態における各シェアのサイズを、ＳＳＮシェアホルダ３－１及びＳＳＮシェアホルダ３－２の間、並びに、ＳＳＮシェアホルダ３－１及びＳＳＮシェアホルダ３－３の間で、それぞれＯＴＰ暗号化を適用しながら可能な通信速度に応じて決定する。本実施形態では、当該ＯＴＰ暗号化を適用しながら可能な通信速度は、ＫＭ２－１及びＫＭ２－２の間、並びに、ＫＭ２－１及びＫＭ２－３の間におけるＯＴＰ暗号鍵の共有速度である。ＳＳＮコントローラ４は、これらの共有速度をＱＫＤＮコントローラ５から取得する。

【0033】

図１に示す実施形態では、例えばＫＭ２－１及びＫＭ２－２の間のＯＴＰ暗号鍵共有速度（ＯＴＰ暗号鍵共有速度）が、ＫＭ２－１及びＫＭ２－３の間のＯＴＰ暗号鍵共有速度より高速であるとする。この場合、ＳＳＮシェアホルダ３－１及び３－２の間のＯＴＰ暗号送信速度が、ＳＳＮシェアホルダ３－１及び３－３間のＯＴＰ暗号送信速度より高速となる。したがって、ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＮシェアホルダ３－２に分散記憶されるシェア３－２のサイズを、ＳＳＮシェアホルダ３－３に分散記憶されるシェア１０１－３のサイズより大きくする。

【0034】

図１の例では、ＳＳＡ３０－１は、以上のようにＳＳＮコントローラ４により決定された分散様態、すなわちシェアへの分散数及び各シェアのサイズに基づき、元データ１０１をシェア１０１－２及び１０１－３に分散する。そして、ＳＳＡ３０－１は、当該シェア１０１－２及び１０１－３を、ＳＳＡ３０－１に収容されているＳＳＮシェアホルダ３－１へ一時格納し、分散及び一時格納が完了したことをＳＳＮコントローラ４へ通知する。

【0035】

ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＡ３０－１から当該通知を受け付けると、ＳＳＮシェアホルダ３－１～３－３に、記憶制御処理の実行指示を行う。当該記憶制御処理では、まず、ＳＳＮシェアホルダ３－１が、シェア１０１－２をＳＳＮシェアホルダ３－２へＯＴＰ暗号化を行いながら送信する。ＳＳＮシェアホルダ３－２は、暗号化されたシェア１０１－２を受信すると、当該シェア１０１－２を復号し、復号されたシェア１０１－２を記憶する。ＳＳＮシェアホルダ３－１は、ＳＳＮシェアホルダ３－２にシェア１０１－２が記憶されると、ＳＳＮシェアホルダ３－１に一時記憶されていたシェア１０１－２を削除する。

【0036】

シェア１０１－３についても、シェア１０１－２と同様に、まず、ＳＳＮシェアホルダ３－１が、シェア１０１－３をＳＳＮシェアホルダ３－３へＯＴＰ暗号化を行いながら送信する。ＳＳＮシェアホルダ３－３は、暗号化されたシェア１０１－３を受信すると、当該シェア１０１－３を復号し、復号されたシェア１０１－３を記憶する。ＳＳＮシェアホルダ３－１は、ＳＳＮシェアホルダ３－３にシェア１０１－３が記憶されると、ＳＳＮシェアホルダ３－１に一時記憶されていたシェア１０１－３を削除する。なお、シェア１０１－３をＳＳＮシェアホルダ３－３へＯＴＰ暗号化を行いながら送信する処理は、上記、ＳＳＮシェアホルダ３－１がシェア１０１－２をＳＳＮシェアホルダ３－２へＯＴＰ暗号化を行いながら送信する処理の開始と同時に開始する。

【0037】

ＳＳＮシェアホルダ３間のＯＴＰ暗号通信には、各ＳＳＮシェアホルダ３に接続されたＫＭ２から供給されるＯＴＰ ｋｅｙ（ＯＴＰ暗号鍵）が使用される。例えば、ＳＳＮシェアホルダ３－１は、ＳＳＮシェアホルダ３－２へシェア１０１－２を送信する際には、ＫＭ２－１からＯＴＰ暗号鍵を取得し、当該ＯＴＰ暗号鍵を用いてシェア１０１－２を暗号化して送信する。

【0038】

ＳＳＮシェアホルダ３－２は、ＫＭ２－１からＳＳＮシェアホルダ３－１へ送信されたＯＴＰ暗号鍵と同一のＯＴＰ暗号鍵をＫＭ２－２から取得し、暗号化されたシェア１０１－２を、ＫＭ２－２から取得された当該ＯＴＰ暗号鍵を用いて復号する。

【0039】

なお、ＳＳＮシェアホルダ３間の通信路は、例えばインターネットであるが、通信路は任意でよい。

【0040】

本実施形態によれば、秘密分散アルゴリズムに基づいて分散されたシェア１０１－２及び１０１－３を分散して分散記憶するストレージネットワークで、分散記憶のための通信路の盗聴に対して情報理論的安全性を担保することができる。また、シェア１０１－２をＳＳＮシェアホルダ３－２へ送信完了するまでの時間と、シェア１０１－３をＳＳＮシェアホルダ３－３へ送信完了するまでの時間とを近づけことができるので、シェア１０１－２及び１０１－３の分散記憶が完了するまでの時間を最短に近づけることができる。

【0041】

なお、ＳＳＡ３０－１がＳＳＮコントローラ４から分散様態を取得する処理は、必ずしもユーザによる保管要求を受けた後に実施する必要は無く、例えば、ＳＳＮコントローラ４からＳＳＡ３０－１への定期的に分散様態を通知しておいてもよい。同様に、ＳＳＮコントローラ４がＱＫＤＮコントローラ５からＯＴＰ暗号鍵の共有速度を取得する処理も、必ずしもＳＳＡ３０－１からの要求に応じて実施する必要はなく、ＱＫＤＮコントローラ５からＳＳＮコントローラ４へ定期的な通知を行う方法でもよい。

【0042】

また、本実施形態では、ＳＳＮコントローラ４はノード１０－２が備えるものとしたが、例えば、他のノード１０－１やノード１０－３がＳＳＮコントローラを備える形態でもよく、また複数のノードがＳＳＮコントローラを備え、それらのＳＳＮコントローラが協調して、記憶制御実行指示を行うようにしてもよい。

【0043】

また、シェア１０１－２及びシェア１０１－３は、必ずしも使用する秘密分散アルゴリズムにおける単一のシェアである必要は無く、それぞれが、複数のシェアの集合であってもよい。例えば、シェアホルダ３－２及び３－３へ分散記憶されるシェア１０１－２及び１０１－３のサイズ比を３：１とする場合に、ＳＳＮユーザデータをすべて同じサイズである４０個のシェアに分散し、そのうち３０個からなるシェアの集合をシェア１０１－２、残りの１０個からなるシェアの集合をシェア１０１－３に割り当ててもよい。また例えば、ＳＳＮユーザデータを、互いに異なるサイズの４個の分散片に分散し、シェア１０１－２に２個、シェア１０１－３に２個割り当て、シェア１０１－２に割り当てた２個のシェアのサイズの合計と、シェア１０１－３に割り当てた２個のシェアのサイズの合計との比が３：１であるようにしてもよい。

【0044】

本実施形態における秘密分散アルゴリズムは、例えばＡＯＮＴ（Ａｌｌ－Ｏｒ－Ｎｏｔｈｉｎｇ－Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いることができるが、秘密分散アルゴリズムは、これに限定されず、所定の秘密分散アルゴリズムでよい。

【0045】

［機能構成の例］
図２は第１実施形態のＳＳＮコントローラ４の機能構成の例を示す図である。第１実施形態のＳＳＮコントローラ４は、通信制御部４１及び決定部４２を備える。

【0046】

通信制御部４１は、ＱＫＤＮコントローラ５から、ＱＫＤＮ情報を受信する。例えば、ＱＫＤＮ情報は、各ＫＭ２の間での量子鍵の共有速度を含む。また例えば、ＱＫＤＮ情報は、複数のＳＳＮシェアホルダ３（記憶装置）のそれぞれで使用できる量子鍵の在庫量を含む。

【0047】

また、通信制御部４１は、データから分散されるシェアの分散様態（例えば、データから分散されるシェアの数を示す分散数と、当該シェアのサイズと、シェアを分散記憶するＳＳＮシェアホルダ３）をＳＳＡ３０（分散装置）に通知する。

【0048】

決定部４２は、データから分散されるシェアの分散様態を、ＱＫＤＮ情報に基づいて決定する。例えば、決定部４２は、分散数と、シェアのサイズと、シェアを分散記憶するＳＳＮシェアホルダ３とを、量子鍵の共有速度、及び、量子鍵の在庫量の少なくとも一方に基づいて決定する。量子鍵の共有速度に基づく決定処理の例は、図３Ａ及び４を用いて後述する。また、量子鍵の共有速度、及び、量子鍵の在庫量の両方に基づく決定処理の例は、図５を用いて後述する。

【0049】

図３Ａは、第１実施形態のシェア１０１－２～１０１－３の分散記憶方法及び所要時間を説明するための図である。図３Ａは、図１を用いて上に示した実施形態において具体的に決定されたシェア１０１－２及び１０１－３のサイズの例を示す。

【0050】

図３Ａの例では、ＳＳＡ３０－１が、元データ１０１を合計が２４０ＭＢの２個のシェア１０１－２及び１０１－３に分散し、ＳＳＮシェアホルダ３－２及びＳＳＮシェアホルダ３－３に分散記憶する。ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－２との間では、ＱＫＤＮから１Ｍｂｐｓの速度で量子鍵（ＯＴＰ暗号鍵）が提供される、すなわち、１ＭｂｐｓでのＯＴＰ暗号通信が可能である。一方、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３の間では、ＱＫＤＮから２５０ｋｂｐｓの速度で量子鍵（ＯＴＰ暗号鍵）が提供される、すなわち、２５０ｋｂｐｓでのＯＴＰ暗号通信が可能である。

【0051】

この場合、ＳＳＮコントローラ４は、ＫＭ２－１とＫＭ２－２の間の量子鍵共有速度、並びに、ＫＭ２－１とＫＭ２－３の間の量子鍵共有速度をＱＫＤＮコントローラ５から取得し、ＳＳＮシェアホルダ３－１及び３－２間のＯＴＰ暗号通信速度、並びに、ＳＳＮシェアホルダ３－１及び３－３間のＯＴＰ暗号通信速度を、それぞれ１Ｍｂｐｓ、２５０ｋｂｐｓであることを特定する。そして、ＳＳＮコントローラ４は、ＯＴＰ暗号通信速度の比が４：１であることをもって、シェア１０１－２及び１０１－３のサイズ比を４：１、すなわち、シェア１０１－２を１９２ＭＢ、シェア１０１－３を４８ＭＢと決定する。

【0052】

このように決定することで、シェア１０１－２をＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－２へ送信するために必要な時間は１９２＊８［Ｍｂｉｔ］／１［Ｍｂｐｓ］＝１５３６秒となる。また、シェア１０１－３をＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－３へ送信するために必要な時間も、４８＊８［Ｍｂｉｔ］／０．２５［Ｍｂｐｓ］＝１５３６秒となる。これにより、シェア１０１－２の送信とシェア１０１－３の送信とが同時に開始された場合、１５３６秒後に両者の送信を完了することができる。すなわち、ＳＳＮコントローラ４が、分散記憶に要する時間が同じ値に近づくように、シェア１０１－２及び１０１－３のサイズを決定することで、より短い時間で、元データ１０１をシェアホルダ３－２及び３－３に分散させて記憶させることができる。

【0053】

なお、図３Ｂは、本実施形態による方法を用いず、例えばシェア１０１－２及びシェア１０１－３のサイズを等分すなわち１２０ＭＢとした場合に、シェア１０１－２及びシェア１０１－３の送信にかかる時間を説明する図である。この場合、シェア１０１－２の送信に必要な時間は１２０＊８［Ｍｂｉｔ］／１［Ｍｂｐｓ］＝９６０秒であるのに対し、シェア１０１－３の送信に必要な時間は１２０＊８［Ｍｂｉｔ］／０．２５［Ｍｂｐｓ］＝３８４０秒となる。したがって、シェア１０１－２及び１０１－３の分散記憶は、３８４０秒後に完了する。

【0054】

図３Ａ及び３Ｂに示されるように、本実施形態によれば、シェア１０１－２及び１０１－３の分散記憶が完了するまでの時間を短縮することが可能となる。

【0055】

なお、図１および図３Ａでは、元データ１０１を２個に分散する例を示したが、ＳＳＮシェアホルダ３の数と、元データ１０１の分散数はこれに限定されるものではなく、ＳＳＮの構成、ＳＳＮシェアホルダ３が備える記憶手段の容量、及び、管理ポリシーなどに応じて様々な形態を取り得る。

【0056】

図４は第１実施形態のシェア１０１―１～１０１－３の分散記憶方法及び所要時間を説明するための図である。例えば、図４のように、ＳＳＡ３０－１が、３個のシェア１０１―１～１０１－３に分散して、ＳＳＮシェアホルダ３－１にもシェア１０１－１を分散記憶してもよい。この場合、ＳＳＮコントローラ４は、シェア３－１には１２０ＭＢ分を分散記憶するとした場合、シェア１０１－２及びシェア１０１－３のサイズは、２４０－１２０＝１２０Ｍを４：１となるように分散、すなわち、それぞれ９６ＭＢ、２４ＭＢと決定する。

【0057】

図１及び図３Ａを用いて示した例は、ＱＫＤＮ２００がＯＴＰ暗号鍵を生成しながらＳＳＮシェアホルダ３対（ＳＳＮシェアホルダ３―１及び３－２の対、並びに、ＳＳＮシェアホルダ３―１及び３－３の対）に供給する形態である。すなわち、図１及び図３Ａを用いて示した例は、ＯＴＰ暗号鍵の供給速度（シェアホルダ３対に対応するＫＭ２対の量子鍵の共有速度）に基づいてシェア１０１－１及び１０１－２のサイズを決定する形態であるが、さらに、一部のＳＳＮシェアホルダ３対、またはすべてのＳＳＮシェアホルダ３対において、ＱＫＤＮ２００にあらかじめ蓄積されていたＯＴＰ暗号鍵（以下、「鍵在庫」という。）が利用可能な場合がある。

【0058】

図５は第１実施形態のシェア１０１―２～１０１－３の分散記憶方法及び所要時間を説明するための図である。図５の例は、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３との間で、鍵在庫が１６ＭＢ、すなわち、シェア１０１－３のうち最大１６ＭＢ分は当該鍵在庫を用いてＯＴＰ暗号通信で送信できる場合を示す。この１６ＭＢ分の通信速度は、ＱＫＤＮ２００においてＫＭ２－１とＫＭ２－３の間のＯＴＰ暗号鍵の共有速度とは無関係に、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３との間の通常の通信速度である。図５の例では、この通常の通信速度は、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３とのリンク速度と同じ４Ｍｂｐｓである。

【0059】

このとき、ＳＳＮコントローラ４は、ＫＭ２－１とＫＭ２－３の間の鍵共有速度が２５０ｋｂｐｓであること及び１６ＭＢの鍵在庫が利用可能であることを、ＱＫＤＮコントローラ５から取得し、シェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３の間で、シェアのうち１６ＭＢ分は４Ｍｂｐｓで、１６ＭＢを超える分は２５０ｋｂｐｓで送信が可能であると特定し、シェア１０１－２のサイズを１８０ＭＢ、シェア１０１－３のサイズを６０ＭＢとすることで、シェア１０１－２の送信に要する時間、シェア１０１－３の送信に要する時間はともに１４４０秒となる。すなわち、６０ＭＢのうち、１６ＭＢ分は鍵在庫を用いて４Ｍｂｐｓで送信され、４４ＭＢ分は２５０ｋｂｐｓで送信される。したがって、シェア１０１－３の送信に要する時間は、１６ＭＢ分の送信にかかる３２秒（１６＊８Ｍｂｉｔ／４Ｍｂｐｓ）と、４４ＭＢ分の送信にかかる１４０８秒（（６０－１６）＊８Ｍｂｉｔ／０．２５Ｍｂｐｓ）との合計となる。

【0060】

なお、ＳＳＮコントローラ４は、送信されるシェアのサイズを上回る鍵在庫が利用可能であれば、そのシェアの全体が鍵在庫を用いた場合の速度で送信可能であるものとして、送信に要する時間とシェアのサイズとの関係を求め、シェアのサイズを決定することができる。

【0061】

［制御方法の例］
図６は第１実施形態の分散制御方法の例を示すフローチャートである。はじめに、ＳＳＮコントローラ４（分散制御装置の一例）が、上述の量子鍵の共有速度及び在庫量に基づいて、シェアの分散様態を決定する（ステップＳ１）。シェアの分散様態は、例えば、データから分散されるシェアの数を示す分散数と、シェアのサイズと、シェアを分散記憶するＳＳＮシェアホルダ３（分散記憶装置の一例）とを含む。

【0062】

次に、ＳＳＡ３０（分散装置の一例）が、ステップＳ１の処理によって決定された分散様態に基づいて、データを複数のシェアに分散する（ステップＳ２）。

【0063】

次に、ＳＳＮ３００（ストレージネットワークの一例）により接続された複数のＳＳＮシェアホルダ３のうち、ステップＳ１の処理で決定されたＳＳＮシェアホルダ３が、複数のシェアを分散記憶する（ステップＳ３）。具体的には、それぞれのＳＳＮシェアホルダ３は、暗号鍵により暗号化されたシェアを、ＳＳＮ３００を介して受信すると、暗号化されたシェアを、当該暗号鍵に対応する復号鍵で復号し、復号されたシェアを記憶する。暗号鍵及び復号鍵は、ＱＫＤＮ２００を用いて共有された量子鍵から生成される。

【0064】

以上、説明したように、第１実施形態の量子暗号ストレージシステムによれば、通信路の情報理論的安全性を担保しながら、より短い時間で、データを複数の記憶装置に分散させて記憶させることができる。

【0065】

（第１実施形態の変形例）
次に第１実施形態の変形例について説明する。変形例の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

【0066】

図７は、第１実施形態の変形例の量子暗号ストレージシステム１００－２の装置構成の例を示す図である。変形例の量子暗号ストレージシステム１００－２では、ＱＫＤＮコントローラ５－１～５－３が、各ノード１０に備えられている点が、第１実施形態とは異なる。ＳＳＮコントローラ４は、各ノード１０に備えられたＱＫＤＮコントローラ５から、ＱＫＤＮ情報を受信してもよい。

【0067】

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。第２実施形態では、排他的論理和を用いる閾値法での秘密分散のように、元データ１０１と同じサイズのシェアが生成される秘密分散アルゴリズムが用いられる場合について説明する。すなわち、第２実施形態では、第１実施形態のようにシェアのサイズに傾斜を付ける、ということができない前提下での実施形態について説明する。

【0068】

図８は第２実施形態のシェア１０１―１～１０１－３の分散記憶方法及び所要時間を説明するための図である。本実施形態では、ＳＳＮシェアホルダ３－１に一時格納された３個のシェア１０１―１～１０１－３を、ＳＳＮシェアホルダ３－２～３－６のいずれか３個を選んで分散記憶する。ＳＳＮコントローラ４は、ＱＫＤＮコントローラ５からＳＳＮシェアホルダ３間のＯＴＰ暗号通信速度（対応するＫＭ２間における量子鍵の共有速度）の情報を取得し、より短時間でシェア１０１―１～１０１－３の送信を完了できる３個のＳＳＮシェアホルダ３を選択する。

【0069】

図８の例では、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－２との間のＯＴＰ暗号通信速度は、１．５Ｍｂｐｓである。ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３との間のＯＴＰ暗号通信速度は、２００ｋｂｐｓである。ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－４との間のＯＴＰ暗号通信速度は、４００ｋｂｐｓである。ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－５との間のＯＴＰ暗号通信速度は、１Ｍｂｐｓである。ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－６との間のＯＴＰ暗号通信速度は、３Ｍｂｐｓである。

【0070】

なお、図８の例では、説明のため、ＳＳＮシェアホルダ３－１と各ＳＳＮシェアホルダ３－２～３－６との間のリンクのみが示されているが、ＳＳＮシェアホルダ３－１～３－６を含むストレージネットワークの形状は、フルメッシュ（フルコネクト）等の任意の形状でよい。

【0071】

ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＮシェアホルダ３－１からシェア１０１―１～１０１－３を送信するにあたり、なるべく短時間でシェア１０１―１～１０１－３の送信を完了できるＳＳＮシェアホルダ３を選択する。すなわち、ＳＳＮコントローラ４は、ＯＴＰ暗号通信速度がより高速なリンクで接続された上位３つのＳＳＮシェアホルダ３を選択する。具体的には、図８の例では、ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＮシェアホルダ３－２（リンクのＯＴＰ暗号通信速度１．５Ｍｂｐｓ）、ＳＳＮシェアホルダ３－５（リンクのＯＴＰ暗号通信速度１Ｍｂｐｓ）、及び、ＳＳＮシェアホルダ３－６（リンクのＯＴＰ暗号通信速度３Ｍｂｐｓ）を選択する。

【0072】

図８の例では、ＱＫＤＮ２００がＯＴＰ暗号鍵を生成しながら、ＳＳＮシェアホルダ３対に当該ＯＴＰ暗号鍵を供給する場合の供給速度（シェアホルダ３対に対応するＫＭ２対における共有速度）に基づいてシェア１０１―１～１０１－３の分散記憶先を決定する例を示した。一部の、またはすべてのＳＳＮシェアホルダ３対において、ＱＫＤＮ２００にあらかじめ蓄積されていたＯＴＰ暗号鍵（上述の鍵在庫）が利用可能な場合は、図９のようにすることもできる。

【0073】

図９は第２実施形態のシェア１０１―１～１０１－３の分散記憶方法及び所要時間を説明するための図である。図８との違いは、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－４との間で、鍵在庫が１６０ＭＢあることである。すなわち、ＳＳＮシェアホルダ３－１が、ＳＳＮシェアホルダ３－４へシェア１０１－２を送信する場合、そのシェア１０１－２のうち最大１６０ＭＢ分は当該鍵在庫を用いたＯＴＰ暗号通信で送信することができる。鍵在庫を用いた時の通信速度は、ＯＴＰ暗号鍵の供給速度に縛られず、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３との間の通常の通信速度（図９の例では、８Ｍｂｐｓ）となる。

【0074】

図９の例では、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－４へシェア１０１－２を送信する場合、２４０ＭＢのうち１６０ＭＢ分は鍵在庫を用いて８Ｍｂｐｓで送信され、８０ＭＢ分は４００ｋｂｐｓで送信される。したがって、シェア１０１－２の送信に要する時間は、１６０ＭＢ分の送信にかかる１６０秒（１６０＊８Ｍｂｉｔ／８Ｍｂｐｓ）と、８０ＭＢ分の送信にかかる１６００秒（（２４０－１６０）＊８Ｍｂｉｔ／０．４Ｍｂｐｓ）との合計１７６０秒である。

【0075】

図９の例では、ＳＳＮシェアホルダ３－４への送信に要する時間（１７６０秒）は、図８におけるＳＳＮシェアホルダ３－５への送信に要する時間（１９２０秒）より短いから、シェア１０１－２の分散記憶先として、ＳＳＮシェアホルダ３－４が選択される。

【0076】

（第３実施形態）
次に第３実施形態について説明する。第３実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。第１及び第２実施形態は、起点となるＳＳＮシェアホルダ３－１から分散記憶先となるＳＳＮシェアホルダ３へ直接、送信を行う形態である。本実施形態では、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、シェア１０１－２～１０１－４が、他のＳＳＮシェアホルダ３を経由して、分散記憶先のＳＳＮシェアホルダ３に送信される場合について説明する。

【0077】

図１０Ａ及び１０Ｂは第３実施形態のシェア１０１－２～１０１－４の分散記憶方法及び所要時間を説明するための図である。図１０Ａ及び１０Ｂの例は、ＳＳＮシェアホルダ３－２及びＳＳＮシェアホルダ３－３の記憶容量の消費が均等となるように分散記憶する場合を示す。

【0078】

図１０Ａ及び１０Ｂに示す例では、ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－２との間のＯＴＰ暗号通信速度は１Ｍｂｐｓである。ＳＳＮシェアホルダ３－２とＳＳＮシェアホルダ３－３との間のＯＴＰ暗号通信速度は１Ｍｂｐｓである。ＳＳＮシェアホルダ３－１とＳＳＮシェアホルダ３－３との間のＯＴＰ暗号通信速度は２５０ｋｂｐｓである。

【0079】

図１０Ａ及び１０Ｂの例では、ＳＳＮコントローラ４は、元データ１０１を３個のシェア１０１－２～１０１－４へ分散することを決定する。そして、ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－３へシェア１０１－３を送信させるとともに、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－２へ、シェア１０１－２及び１０１－４を送信させるように制御する。なお、シェア１０１－２及び１０１－４の送信順序は問わず、いずれが先でも良いし、あるいは、シェア１０１－２の一部とシェア１０１－４の一部とが交互に送信されるようにしてもよい。

【0080】

また、ＳＳＮコントローラ４は、シェア１０１－４のＳＳＮシェアホルダ３－２への送信が完了すると、シェア１０１－４をＳＳＮシェアホルダ３―２からＳＳＮシェアホルダ３―３へ送信させ、送信完了後、ＳＳＮシェアホルダ３－２からシェア１０１－４を削除させる。

【0081】

図１０Ａは、ＳＳＮシェアホルダ３－２からＳＳＮシェアホルダ３－３へのシェア１０１－４の送信を、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－２へのシェア１０１－２及びシェア１０１－４の送信がいずれも完了した後に開始する例である。ＳＳＮシェアホルダ３－２が、ＳＳＮシェアホルダ３－１からのシェア１０１－２の受信と、ＳＳＮシェアホルダ３―３へのシェア１０１－４の送信とを並列に実行可能であれば、図１０Ｂのようにすることもできる。

【0082】

図１０Ｂでは、シェア１０１－２、１０１－３及び１０１－４のサイズが、それぞれ１２０ＭＢ、４８ＭＢ、７２ＭＢとなるように分散される。ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－３へシェア１０１－３の送信を開始させると同時に、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－２へのシェア１０１－４の送信を開始させる。そして、開始から５７６秒後にシェア１０１－４の送信が完了すると、ＳＳＮコントローラ４は、直ちにＳＳＮシェアホルダ３－２からＳＳＮシェアホルダ３－３へシェア１０１－４の送信を開始させると同時に、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－２へシェア１０１－２の送信を開始させる。

【0083】

さらに５７６秒後にはＳＳＮシェアホルダ３－３へのシェア１０１－４の送信が完了し、同じく９６０秒後には、ＳＳＮシェアホルダ３－２へのシェア１０１－２の送信が完了する。したがって、ＳＳＮシェアホルダ３－１からＳＳＮシェアホルダ３－２へシェア１０１－４の送信を開始してから、５７６秒＋９６０秒＝１５３６秒後には、シェア１０１－２及び１０１－４をＳＳＮシェアホルダ３－２及び３－４へ分散記憶させる処理が完了すると同時に、シェア１０１－３のＳＳＮシェアホルダ３－３への送信が完了する。これにより、図７Ａの場合に比べて、より短時間で分散記憶を完了させることができる。

【0084】

さらに、図１０Ａ及び１０Ｂは、鍵在庫が無い場合の例であるが、ＳＳＮコントローラ４は、ＳＳＮシェアホルダ３間で鍵在庫が利用可能な場合には、当該鍵在庫を考慮してシェアの分散様態を決定するようにしてもよい。

【0085】

なお、以上に示した第１乃至第３実施形態では、説明を簡単にするため、送信処理の開始にかかる制御時間、送信処理の終了にかかる制御時間、受信処理の開始にかかる制御時間、受信処理の終了にかかる制御時間、並びに、送信完了に続く次の送信開始までにかかる制御時間を０として説明したが、これらの制御時間が０である必要はない。ＳＳＮコントローラ４は、ＱＫＤＮコントローラ５から取得されたＯＴＰ暗号化通信速度及び鍵在庫から、シェアの送信にかかる時間を計算する過程において、これらの制御時間を考慮して、シェアのサイズを決定してもよい。

【0086】

また、説明を簡潔とするため、図３Ａ、３Ｂ、４及び５では、元データ１０１のサイズと、分散されたシェア１０１－２～１０１－３の合計サイズが同一である例について説明した。また、図１０Ａ及び１０Ｂでは、元データ１０１のサイズと、分散されたシェア１０１－２～１０１－４の合計サイズが同一である例について説明した。この合計サイズが同一であることは必須ではなく、例えば、ＡＯＮＴのように、一般に、秘密分散アルゴリズムにより分散されるシェア１０１－２～１０１－Ｎ（Ｎは整数）のサイズの合計が、元データ１０１のサイズより大きくなる場合も想定される。そのような場合であっても、上述の第１乃至第３実施形態と同様にして、分散後のシェア１０１－２～１０１－Ｎのサイズ、ＳＳＮシェアホルダ３間のＯＴＰ暗号通信速度、及び、鍵在庫から、シェア１０１－２～１０１－Ｎの送信に要する時間を求めることができる。

【0087】

最後に、第１乃至第３実施形態のＱＫＤモジュール１、ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４及びＱＫＤＮコントローラ５のハードウェア構成の例について説明する。

【0088】

［ハードウェア構成の例］
図１１は、第１乃至第３実施形態のＱＫＤモジュール１のハードウェア構成の例を示す図である。ＱＫＤモジュール１は、プロセッサ２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３、表示装置２０４、入力装置２０５、量子通信ＩＦ２０６及び古典通信ＩＦ２０７を備える。プロセッサ２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３、表示装置２０４、入力装置２０５、量子通信ＩＦ２０６及び古典通信ＩＦ２０７は、バス２１０を介して接続されている。

【0089】

プロセッサ２０１は、補助記憶装置２０３から主記憶装置２０２に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置２０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリである。補助記憶装置２０３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）及びメモリカード等である。

【0090】

表示装置２０４は、ＱＫＤモジュール１の状態等を表示する。入力装置２０５はユーザからの入力を受け付ける。なお、ＱＫＤモジュール１は、表示装置２０４及び入力装置２０５を備えていなくてもよい。

【0091】

量子通信ＩＦ２０６は、量子暗号通信路（光ファイバーリンク）に接続するためのインターフェースである。古典通信ＩＦ２０７は、ＱＫＤの制御信号通信路、及び、ＫＭ２等に接続するためのインターフェースである。ＱＫＤモジュール１が表示装置２０４及び入力装置２０５を備えていない場合は、例えば古典通信ＩＦ２０７を介して接続された外部端末の表示機能及び入力機能を利用してもよい。

【0092】

図１２は第１乃至第３実施形態のＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０のハードウェア構成の例を示す図である。ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０のハードウェア構成の説明は、同様であるため、以下の説明では、ＳＳＮコントローラ４を例にして説明する。

【0093】

ＳＳＮコントローラ４は、プロセッサ３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、表示装置３０４、入力装置３０５及び通信ＩＦ３０６を備える。プロセッサ３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、表示装置３０４、入力装置３０５及び通信ＩＦ３０６は、バス３１０を介して接続されている。

【0094】

プロセッサ３０１は、補助記憶装置３０３から主記憶装置３０２に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置３０２は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリである。補助記憶装置３０３は、ＨＤＤ及びメモリカード等である。

【0095】

表示装置３０４は、ＳＳＮコントローラ４の状態等を表示する。入力装置３０５はユーザからの入力を受け付ける。なお、ＳＳＮコントローラ４は、表示装置３０４及び入力装置３０５を備えていなくてもよい。

【0096】

通信ＩＦ３０６は、ＳＳＮシェアホルダ３、及び、ＳＳＡ３０等に接続するためのインターフェースである。ＳＳＮコントローラ４が表示装置３０４及び入力装置３０５を備えていない場合は、例えば通信ＩＦ３０６を介して接続された外部端末の表示機能及び入力機能を利用してもよい。

【0097】

ＱＫＤモジュール１、ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、及び、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供される。

【0098】

また、ＱＫＤモジュール１、ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。

【0099】

また、ＱＫＤモジュール１、ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０が実行するプログラムを、ダウンロードさせずにインターネット等のネットワーク経由で提供するように構成してもよい。

【0100】

また、ＱＫＤモジュール１、ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

【0101】

なお、ＱＫＤモジュール１、ＫＭ２、ＳＳＮシェアホルダ３、ＳＳＮコントローラ４、ＱＫＤＮコントローラ５及びＳＳＡ３０の機能の一部又は全部を、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよい。ＩＣは、例えば専用の処理を実行するプロセッサである。

【0102】

また、複数のプロセッサを用いて各機能を実現する場合、各プロセッサは、各機能のうち１つを実現してもよいし、各機能のうち２つ以上を実現してもよい。

【0103】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0104】

例えば、第３実施形態の分散記憶方法を、第１又は第２実施形態に適用してもよい。

【符号の説明】

【0105】

１ ＱＫＤモジュール
２ ＫＭ
３ ＳＳＮシェアホルダ
４ ＳＳＮコントローラ
５ ＱＫＤＮコントローラ
１０ ノード
２０ ＳＳＮユーザプレーン
３０ ＳＳＡ
４１ 通信制御部
４２ 決定部
１００ 量子暗号ストレージシステム
２００ ＱＫＤＮ
２０１ プロセッサ
２０２ 主記憶装置
２０３ 補助記憶装置
２０４ 表示装置
２０５ 入力装置
２０６ 量子通信ＩＦ
２０７ 古典通信ＩＦ
２１０ バス
３００ ＳＳＮ
３０１ プロセッサ
３０２ 主記憶装置
３０３ 補助記憶装置
３０４ 表示装置
３０５ 入力装置
３０６ 通信ＩＦ
３１０ バス

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】