無線による鍵再生成

無線による鍵再生成（OTAR）とは、安全な情報システムにおいて、暗号化された電子通信チャネル（「無線」）を介して鍵を伝送することにより、暗号化鍵を送信または更新すること（鍵再生成）を指します。 ^[1]また、変更される鍵の具体的な種類、用途、および伝送手段に応じて、無線転送（OTAT）または無線配布（OTAD）^[2]とも呼ばれます。この頭字語は特に無線伝送を指しますが、この技術は有線、ケーブル、または光ファイバーを介しても使用されます。

「ペーパーレス暗号化キーシステム」であるOTARは、もともと高速データ通信をサポートするために特に採用されました。これは、Diffie-Hellmanキー交換^[3]やFireflyキー交換技術^[4]（現在は廃止されたSTU-III「スクランブル」電話で使用）^[5]などの既知の「ペーパーレスキー」システムが、通常の政府/軍事通信トラフィックに必要な高速伝送量に対応できなかったためです。^[6]現在では、民間および商用の安全な音声使用にも採用されており、特に緊急時の第一応答者によって、OTARはセキュリティ技術であるだけでなく、世界中の通信セキュリティ原則の推奨基盤となっています。「OTAR」という用語は、現在、通信セキュリティの用語集の基本となっています。

NSAの発明家、革新者、著者であるマロン・ドイル氏^[7]が開発したOTAR技術は、1988年に米国防総省に実用化されました。冷戦末期のロンドン駐在のアメリカ海軍士官でコードマスターであったデイビッド・ウィンターズ少佐^[8]は、 OTARの必要性とセキュリティの可能性を最初に認識しました。この技術の利点を活用するために、彼はその最初の大規模な実用化と展開を考案し、開始しました。^[9]

OTARの効率性と大幅なコスト削減により、ウィンターズ司令官の方法はすぐに採用され、海軍全体に広まりました。その後、海軍通信司令部司令官のJOタトル海軍中将^[10] 、海軍の「J6」は、統合参謀本部に影響を与え、他のすべての軍隊にも準拠させました。^[11]やがて、OTARはすぐにNATO標準となりました。

これは、ANDVT、KY-58、KG-84 A/C、KY-75などの128 ビット電子キーを使用する新しいNSA暗号化システムの導入と一致しており、保護対象の回路またはその他の安全な通信回路を介して新しいキーまたは更新されたキーを取得できます。OTAR の採用により、物理的なキー マテリアルの配布と、暗号化デバイスにキー テープをロードする物理的なプロセスの両方の要件が軽減されます。

したがって、OTAR により、個々のステーションが物理的なキーの切り替えに関与する必要がなくなります。代わりに、電子的に送信されるキーは通常、ネットワーク制御ステーション (NCS) から送信されます。OTAT 機能により、KYK-13や KYX-15/KYX-15Aなどのフィル デバイスを使用して OTAT 対応の暗号化システムからキーを抽出し、必要に応じて別の暗号化システムにロード (「注入」) することができます。また、暗号化システムは、GPS (全地球測位システム) ナビゲーション衛星信号の場合のように、手動による介入をほとんど必要とせずにコード キーを自動的に受信して更新するように構成することもできます。

OTARアプリケーションが民間の緊急サービス提供者や強化された通信セキュリティを必要とする他のユーザー向けに適応された今、広範囲にわたる並行技術変換と開発により、エンドツーエンドのキー生成、配布、管理、制御を含む商業的に実現可能なシステムが生み出されました。^{[12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]}ネットワークコントローラーは、ネットワーク全体の暗号化キーをリモートで、確実かつ安全に、自由に変更できます。これにより、操作が簡素化および合理化され、侵害のリスクが事実上排除されます。実際的には、ユーザーが手動で更新するためにユニットを持ち込んだり返却したりする必要がなく、技術者が各ユーザー、ステーション、またはノードを訪問して現場でユニットを修理する必要もありません。さらに、ユニット、ステーション、またはノードが盗難、模倣、またはその他の方法で侵害された場合でも、ネットワークコントローラーは次のことができます。

• 追加のユーザー、ステーション、またはノードによるネットワークへのアクセスをリモートで禁止します。
• 追加のユーザー、ステーション、またはノードへのネットワーク アクセスをリモートから安全に有効にします。
• ユーザー、ステーション、またはノードの暗号化キーマテリアルをリモートで「ゼロ化」または削除します。
• ユーザー、ステーション、またはノードの暗号化キーをリモートで安全に変更または更新します。

暗号化で保護された通信では、ロックやロック解除に独自のキーまたは機密キーが必要です。このような通信のセキュリティは、キーのセキュリティよりも高くありません。したがって、キーの保護が最も重要です。暗号化の使用が適度に制限されている限り、キーのセキュリティは現実的に管理可能です。しかし、20 世紀半ばには、軍事および外交通信の​​負荷が桁違いに増加しました。暗号化システムは自動化され、キーの量は膨れ上がりました。

これらの暗号鍵は通常、印刷されたシート、穴の開いた紙片またはカード、または電磁テープで構成されていました。それらの製造、輸送、保管、配布、会計、使用、そして最終的には破棄のセキュリティを確保するには、世界中に何千人もの信頼できるエージェントが必要でした。多くの物理鍵が盗難や紛失に対して脆弱であることは統計的に事実となり、悪名高い「ジョニー ウォーカー」スパイ リングによって 20 年間にわたって悪用されました。当時はあまり評価されていませんでしたが、この脆弱性を無線再鍵化 (OTAR) の採用によって排除したことは、計り知れないほどのインパクトを持つイノベーションでした。この技術を総合的に見ると、OTAR は通信セキュリティの最も基本的な基盤の変革であり、OTAR の導入以来数十年間、米国のコード システムの新たな侵害は 1 件も発生していません。OTAR 技術の実用化は、NSA による電子鍵管理システム(EKMS) の作成を促し、通信セキュリティとスパイ活動のパワー バランスを永久に変えました。最近、その導入に関する詳細が機密解除され、今後はより学術的な研究の主題となることが予想されます。^[19]

プロジェクト 25 デジタル移動無線通信規格で実装されている OTAR を組み込んだシステムでは、偶発的な暗号化されていない「平文」送信による脆弱性が実証されています。