JP2000209196A

JP2000209196A - 暗号通信方法及び装置

Info

Publication number: JP2000209196A
Application number: JP11006239A
Authority: JP
Inventors: Michio Shimada; 道雄島田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】送信側から受信側への初期状態の配送を不要
にでき、受信側での誤った初期状態の設定を検出可能な
信頼性の高い暗号通信装置を提供すること。【解決手段】この装置の場合、送信装置では平文を装
置１４０で暗号化したものを装置１５０で誤り訂正符号
化して得た信号に装置１３０からの擬似乱数を回路１６
０で加算した結果を装置１７０で変調して得た暗号送信
信号を外部へ送信し、受信装置では暗号送信信号を装置
２７０で復調した暗号受信信号に装置２３０からの擬似
乱数を回路２６０で加算した結果を装置２５０によって
誤り訂正復号化し、更に装置２４０で復号化して得た平
文出力信号を外部へ出力する。この際、それぞれ装置１
１０、２１０からの時刻を装置１２０、２１０で暗号化
して伝送時間差を補償した暗号化時刻を装置１４０、装
置２４０と装置１３０、２３０との初期状態として設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として送信側か
ら受信側への初期状態の配送が不要な伝送効率の高い暗
号通信方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の暗号通信装置では、暗号
通信に先立って装置の初期状態（ブロック暗号の場合に
は初期化ベクトルと呼ばれるもの）を送信側から受信側
へ配送しておくことが必要不可欠であり、こうした技術
に関しては例えばＦＩＰＳＰＵＢ８１等に詳述され
ている。

【０００３】尚、暗号通信装置及びその初期状態に関連
するその他の周知技術としては、例えば特開昭５９−２
２６５３８号公報に開示された「暗号装置における初期
化ベクトル設定方式」や、特開平１０−２２９９４号公
報に開示された「暗号化装置および復号化装置、暗号化
方法および復号化方法、ならびにそれらを用いた通信シ
ステム」等が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した暗号通信方法
及び装置の場合、暗号通信に際して初期状態を送信側か
ら受信側へ配送することを必要不可欠としているため、
伝送効率が低下してしまうという通信面での基本的な問
題がある他、初期状態を配送する手順を通信プロトコル
に組み込む暗号通信機能の組み込み作業が必要であるこ
とにより、これが通信プロトコルを新規に設計する場合
でなしに既存の通信プロトコルを対象に行うときに大変
煩雑なものとなっており、使用上大きな障害となってい
る。

【０００５】そこで、初期状態を時刻に依存して生成す
るようにすれば送信側から受信側への初期状態の配送を
不要にできるようになるが、その場合には受信側で誤っ
た初期状態を設定してしまうとそのことが検出できず、
一旦初期状態に誤りが生じるとその後は誤った平文が復
元され続けることになるため、現状では暗号通信方法に
おいて初期状態を時刻に依存して生成する技術の導入は
困難視されている。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、送信側から受信側
への初期状態の配送を不要にできて伝送効率が向上し、
しかも受信側で誤った初期状態を設定してもそのことを
検出可能な信頼性の高い暗号通信方法及び装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信側
では、時間の経過に伴って単調増加する時刻を外部から
供給される送信用暗号鍵に基づいて暗号化して送信用暗
号化時刻を生成する送信用暗号化時刻生成段階と、外部
から供給される初期化を指示する送信用制御信号に従っ
て送信用暗号化時刻を初期状態として初期化する送信用
時刻初期化段階と、送信用制御信号に従って送信用暗号
鍵に基づいて外部から供給される平文信号系列を暗号化
して送信用暗号文信号系列を生成する送信用暗号文信号
系列生成段階と、送信用制御信号に従って所定長の送信
用擬似乱数系列を生成する送信用擬似乱数発生段階と、
送信用暗号文信号系列に誤り訂正符号化を施して送信用
擬似乱数系列と同じ長さに選定された送信用符号信号系
列を生成する誤り訂正符号化段階と、送信用符号信号系
列と送信用擬似乱数系列とのビット毎の排他的論理和を
計算した結果を示す送信信号系列を生成する送信用排他
論理和計算段階と、送信信号系列を変調して変調送信信
号系列を生成する変調段階とを有し、受信側では、変調
送信信号系列が受信されるまでの時間分遅延された時間
の経過に伴って単調増加する時刻を外部から供給される
受信用暗号鍵に基づいて暗号化して受信用暗号化時刻を
生成する受信用暗号化時刻生成段階と、外部から供給さ
れる初期化を指示する受信用制御信号に従って受信用暗
号化時刻を初期状態として初期化する受信用時刻初期化
段階と、受信用制御信号に従って所定長の受信用擬似乱
数系列を生成する受信用擬似乱数発生段階と、外部から
供給される変調送信信号系列を復調して受信用擬似乱数
系列と同じ長さに選定された復調受信信号系列を生成す
る復調段階と、復調受信信号系と受信用擬似乱数系列と
のビット毎の排他的論理和を計算した結果を示す受信用
符号信号系列を生成する受信用排他的論理和計算段階
と、受信用符号信号系列に誤り訂正復号化を施して受信
用暗号文信号系列を生成する誤り訂正復号化段階と、受
信用制御信号に従って受信用暗号鍵に基づいて受信用暗
号文信号系列を復号化して受信用平文信号系列を生成す
る復号化段階とを有する暗号通信方法が得られる。

【０００８】この暗号通信方法において、受信用暗号化
時刻生成段階では、現在の時刻、現在の時刻を所定数増
加させた時刻、現在の時刻を所定数減少させた時刻の何
れかを選択制御信号に基づいて選択し、且つ選択された
時刻を受信用暗号鍵に基づいて暗号化して受信用暗号化
時刻を生成すること、或いは誤り訂正復号化段階では、
誤り訂正復号化に際しての誤り内容を示す誤り制御信号
を出力することは好ましい。

【０００９】又、本発明によれば、これらの何れか一つ
の暗号通信方法において、送信側では、送信用暗号化時
刻生成段階で送信用暗号鍵として外部から供給される第
１の送信用暗号鍵に基づいて送信用暗号化時刻を暗号化
生成し、送信用暗号文信号系列生成段階で送信用暗号鍵
として外部から供給される第２の送信用暗号鍵に基づい
て送信用暗号文信号系列を暗号化生成し、送信用時刻初
期化段階での送信用暗号化時刻を初期状態とする初期化
を送信用暗号文信号系列生成段階及び送信用擬似乱数発
生段階の実行に先立って実行し、受信側では、受信用暗
号化時刻生成段階で受信用暗号鍵として外部から供給さ
れる第１の受信用暗号鍵に基づいて受信用暗号化時刻を
暗号化生成し、復号化段階で受信用暗号鍵として外部か
ら供給される第２の受信用暗号鍵に基づいて受信用平文
信号系列を復号化生成し、受信用時刻初期化段階での受
信用暗号化時刻を初期状態とする初期化を受信用擬似乱
数発生段階及び復号化段階の実行に先立って実行する暗
号通信方法が得られる。

【００１０】一方、本発明によれば、暗号通信送信装置
から伝送路を介して暗号通信受信装置に対して通信が可
能に構成された暗号通信装置において、暗号通信送信装
置は、時間の経過に伴って単調増加する時刻を出力する
送信用時計装置と、外部から供給される送信用暗号鍵に
基づいて時刻を暗号化して送信用暗号化時刻を出力する
第１の送信用暗号化装置と、外部から供給される装置の
初期化を指示するための送信用制御信号に従って送信用
暗号化時刻を初期状態として装置を初期化すると共に、
送信用暗号鍵に基づいて外部から供給される平文信号系
列を暗号化して送信用暗号文信号系列を出力する第２の
送信用暗号化装置と、送信用制御信号に従って送信用暗
号化時刻を初期状態として装置を初期化すると共に、所
定長の送信用擬似乱数系列を生成出力する送信用擬似乱
数発生装置と、送信用暗号文信号系列に誤り訂正符号化
を施して送信用擬似乱数系列と同じ長さに選定された送
信用符号信号系列を出力する誤り訂正符号化装置と、送
信用符号信号系列と送信用擬似乱数系列とのビット毎の
排他的論理和を計算した結果を示す送信信号系列を出力
する送信用排他的論理和回路と、送信信号系列を変調し
て変調送信信号系列を外部へ出力する変調装置とを備え
て成り、暗号通信受信装置は、暗号通信送信装置から送
信された変調送信信号系列が受信されるまでの時間分遅
延された時間の経過に伴って単調増加する時刻を出力す
る受信用時計装置と、外部から供給される受信用暗号鍵
に基づいて時刻を暗号化して受信用暗号化時刻を出力す
る受信用暗号化装置と、外部から供給される装置の初期
化を指示する受信用制御信号に従って受信用暗号化時刻
を初期状態として装置を初期化すると共に、所定長の受
信用擬似乱数系列を生成出力する受信用擬似乱数発生装
置と、変調送信信号系列を復調して受信用擬似乱数系列
と同じ長さに選定された復調受信信号系列を出力する復
調装置と、復調受信信号系列と受信用擬似乱数系列との
ビット毎の排他的論理和を計算した結果を示す受信用符
号信号系列を出力する受信用排他的論理和回路、受信用
符号信号系列に誤り訂正復号化を施して受信用暗号文信
号系列を出力すると共に、誤り内容を示す誤り制御信号
を外部へ出力する誤り訂正復号化装置と、受信用制御信
号に従って受信用暗号化時刻を初期状態として装置を初
期化すると共に、受信用暗号鍵に基づいて受信用暗号文
信号系列を復号化して得た受信用平文信号系列を外部へ
出力する復号化装置とを備えて成る暗号通信装置が得ら
れる。

【００１１】又、本発明によれば、上記暗号通信装置に
おいて、受信用時計装置は現在の時刻を出力し、暗号通
信受信装置には、現在の時刻を所定数増加させた時刻を
出力するインクリメンタと、現在の時刻を所定数減少さ
せた時刻を出力するデクリメンタと、外部から供給され
る選択制御信号に基づいて所定数増加された時刻、現在
の時刻、所定数減少された時刻の何れかを選択出力する
セレクタとが備えられ、受信用暗号化装置はセレクタか
ら出力された時刻を受信用暗号鍵に基づいて暗号化して
受信用暗号化時刻を出力する暗号通信装置が得られる。

【００１２】更に、本発明によれば、上記何れかの暗号
通信装置において、復号化装置は、誤り訂正復号化に際
しての誤り内容を示す誤り制御信号を出力する暗号通信
装置が得られる。

【００１３】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の暗号通信装置において、第１の送信用暗号化装置は、
送信用暗号鍵として外部から供給される第１の送信用暗
号鍵に基づいて送信用暗号化時刻を暗号化生成し、第２
の送信用暗号化装置は送信用暗号鍵として外部から供給
される第２の送信用暗号鍵に基づいて送信用暗号文信号
系列を暗号化生成し、受信用暗号化装置は、受信用暗号
鍵として外部から供給される第１の受信用暗号鍵に基づ
いて受信用暗号化時刻を暗号化生成し、復号化装置は、
受信用暗号鍵として外部から供給される第２の受信用暗
号鍵に基づいて受信用平文信号系列を復号化生成する暗
号通信装置が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の暗
号通信方法及び装置について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００１５】最初に、本発明の暗号通信方法の概要を説
明する。この暗号通信方法は、送信側では、時間の経過
に伴って単調増加する時刻を外部から供給される送信用
暗号鍵に基づいて暗号化して送信用暗号化時刻を生成す
る送信用暗号化時刻生成段階と、外部から供給される初
期化を指示する送信用制御信号に従って送信用暗号化時
刻を初期状態として初期化する送信用時刻初期化段階
と、送信用制御信号に従って送信用暗号鍵に基づいて外
部から供給される送信メッセージ等の平文信号系列を暗
号化して送信用暗号文信号系列を生成する送信用暗号文
信号系列生成段階と、送信用制御信号に従って所定長の
送信用擬似乱数系列を生成する送信用擬似乱数発生段階
と、送信用暗号文信号系列に誤り訂正符号化を施して送
信用擬似乱数系列と同じ長さに選定された送信用符号信
号系列を生成する誤り訂正符号化段階と、送信用符号信
号系列と送信用擬似乱数系列とのビット毎の排他的論理
和を計算した結果を示す送信信号系列を生成する送信用
排他論理和計算段階と、送信信号系列を変調して変調送
信信号系列を生成する変調段階とを有し、受信側では、
変調送信信号系列が受信されるまでの時間分遅延された
時間の経過に伴って単調増加する時刻を外部から供給さ
れる受信用暗号鍵に基づいて暗号化して受信用暗号化時
刻を生成する受信用暗号化時刻生成段階と、外部から供
給される初期化を指示する受信用制御信号に従って受信
用暗号化時刻を初期状態として初期化する受信用時刻初
期化段階と、受信用制御信号に従って所定長の受信用擬
似乱数系列を生成する受信用擬似乱数発生段階と、外部
から供給される変調送信信号系列（厳密に言えば、送信
側及び受信側間の伝送路におけるノイズの影響を受ける
ため、変調段階で生成されたものとは区別して受信信号
系列とみなすべきものである）を復調して受信用擬似乱
数系列と同じ長さに選定された復調受信信号系列を生成
する復調段階と、復調受信信号系と受信用擬似乱数系列
とのビット毎の排他的論理和を計算した結果を示す受信
用符号信号系列を生成する受信用排他的論理和計算段階
と、受信用符号信号系列に誤り訂正復号化を施して受信
用暗号文信号系列を生成する誤り訂正復号化段階と、受
信用制御信号に従って受信用暗号鍵に基づいて受信用暗
号文信号系列を復号化して受信用平文信号系列を生成す
る復号化段階とを有するものである。

【００１６】或いは、受信側の受信用暗号化時刻生成段
階では、現在の時刻、現在の時刻を所定数増加させた時
刻、現在の時刻を所定数減少させた時刻の何れかを選択
制御信号に基づいて選択し、且つ選択された時刻を受信
用暗号鍵に基づいて暗号化して受信用暗号化時刻を生成
するようにすることもできる。何れにしても、誤り訂正
復号化段階では誤り訂正復号化に際しての誤り内容を示
す誤り制御信号を出力するようにすることが望ましい。

【００１７】又、この暗号通信方法の場合、送信側で
は、送信側では、送信用暗号化時刻生成段階で送信用暗
号鍵として外部から供給される第１の送信用暗号鍵に基
づいて送信用暗号化時刻を暗号化生成し、送信用暗号文
信号系列生成段階で送信用暗号鍵として外部から供給さ
れる第２の送信用暗号鍵に基づいて送信用暗号文信号系
列を暗号化生成し、送信用時刻初期化段階での送信用暗
号化時刻を初期状態とする初期化を送信用暗号文信号系
列生成段階及び送信用擬似乱数発生段階の実行に先立っ
て実行し、受信側では、受信用暗号化時刻生成段階で受
信用暗号鍵として外部から供給される第１の受信用暗号
鍵に基づいて受信用暗号化時刻を暗号化生成し、復号化
段階で受信用暗号鍵として外部から供給される第２の受
信用暗号鍵に基づいて受信用平文信号系列を復号化生成
し、受信用時刻初期化段階での受信用暗号化時刻を初期
状態とする初期化を受信用擬似乱数発生段階及び復号化
段階の実行に先立って実行するようにすることが望まし
い。

【００１８】この暗号通信方法に従えば、送信側及び受
信側で初期状態を時刻に依存して伝送時間差を補償して
生成すると共に、受信側の擬似乱数系列の発生時に誤っ
た初期状態を設定するとその擬似乱数系列の発生が送信
側で与えられたものとは異なる擬似乱数系列を生成（即
ち、後文にて詳述するように、等価的に送信した符号の
各ビットに１／２の確率で誤りが生じる）し、受信側で
誤った初期状態を設定したことが誤り訂正復号化時に訂
正不能な誤りが生じたことを示す誤り制御信号として検
出される。これにより、送信側から受信側への初期状態
の配送を不要にして受信側で誤った初期状態を設定した
ことが検出可能になるため、伝送効率が向上して既存の
通信プロトコルへの暗号通信機能の組み込みが容易にな
り、使用価値並びに信頼性の高い暗号通信を具現でき
る。尚、受信側で誤った初期状態を設定したのにそれを
検出できないという意味での誤検出の確率を無視できる
程小さくするためには、誤り訂正符号に高い訂正能力が
求められるが、現代の無線通信システムでは一般に強力
な誤り訂正符号が用いられているため、誤検出の確率は
無視できる程小さいものとなる。

【００１９】図１は、本発明の暗号通信方法を適用した
一実施例に係る暗号通信装置の基本構成を示した機能ブ
ロック図であり、同図（ａ）は暗号通信送信装置に関す
るもの、同図（ｂ）は暗号通信受信装置に関するもので
ある。即ち、この暗号通信装置は、図１（ａ）に示され
る暗号通信送信装置から伝送路を介して図１（ｂ）に示
される暗号通信受信装置に対して暗号通信が可能になる
ように構成される。

【００２０】先ず、図１（ａ）を参照すれば、暗号通信
送信装置は、時刻（但し、ここでの時刻は時間の経過に
伴って単調増加する数値を示すものであり、１単位時刻
が１秒に等しい必要は無く、グリニッジ標準時等の標準
時刻である必要も無い）を出力する送信用時計装置１１
０と、外部から入力端子１８１に供給される第１の送信
用暗号鍵に基づいて送信用時計装置１１０から出力され
た時刻を暗号化して送信用暗号化時刻を出力する第１の
送信用暗号化装置１２０と、外部から入力端子１８２に
供給される装置の初期化を指示するための送信用制御信
号に従って送信用暗号化時刻を初期状態として装置を初
期化すると共に、外部から入力端子１８３に供給される
第２の送信用暗号鍵に基づいて外部から入力端子１８４
に供給される送信メッセージ等の平文信号系列を暗号化
して送信用暗号文信号系列を出力する第２の送信用暗号
化装置１４０と、入力端子１８２に供給される送信用制
御信号に従って送信用暗号化時刻を初期状態として装置
を初期化すると共に、所定長の送信用擬似乱数系列を生
成出力する送信用擬似乱数発生装置１３０と、送信用暗
号文信号系列に誤り訂正符号化を施して送信用擬似乱数
系列と同じ長さに選定された送信用符号信号系列を出力
する誤り訂正符号化装置１５０と、送信用符号信号系列
と送信用擬似乱数系列とのビット毎の排他的論理和を送
信信号系列として出力する送信用排他的論理和回路１６
０と、送信信号系列を変調して変調送信信号系列を出力
端子１８５から外部へ出力する変調装置１７０とを備え
て成っている。

【００２１】次に、図１（ｂ）を参照すれば、暗号通信
受信装置は、時刻を出力する受信用時計装置２１０と、
外部から入力端子２８１に供給される第１の受信用暗号
鍵に基づいて受信用時計装置２１０から出力された時刻
を暗号化して受信用暗号化時刻を出力する受信用暗号化
装置２２０と、外部から入力端子２８２に供給される装
置の初期化を指示する受信用制御信号に従って受信用暗
号化時刻を初期状態として装置を初期化すると共に、所
定長の受信用擬似乱数系列を生成出力する受信用擬似乱
数発生装置２３０と、外部の暗号通信送信装置から入力
端子２８５に供給される変調送信信号系列（厳密に言え
ば、暗号通信送信装置及び暗号通信受信装置間の伝送路
におけるノイズの影響を受けるため、変調装置１７０の
出力端子１８５に供給されたものとは区別して受信信号
系列とみなすべきものである）を復調して受信用擬似乱
数系列と同じ長さに選定された復調受信信号系列を出力
する復調装置２７０と、復調受信信号系列と受信用擬似
乱数系列とのビット毎の排他的論理和を計算した結果を
示す受信用符号信号系列を出力する受信用排他的論理和
回路２６０と、受信用符号信号系列に誤り訂正復号化を
施して受信用暗号文信号系列を出力すると共に、誤り内
容を示す誤り制御信号を出力端子２８６から外部へ出力
する誤り訂正復号化装置２５０と、入力端子２８２に供
給される受信用制御信号に従って受信用暗号化時刻を初
期状態として装置を初期化すると共に、外部から入力端
子２８３に供給される第２の受信用暗号鍵に基づいて受
信用暗号文信号系列を復号化して得た受信用平文信号系
列（即ち、受信用暗号文信号系列から受信用平文信号系
列を復元したもの）を出力端子２８４から外部へ出力す
る復号化装置２４０とを備えて成っている。

【００２２】このうち、誤り訂正復号化装置２５０から
出力端子２８６に出力される誤り制御信号には、誤り訂
正復号化に際して訂正した誤りの数、並びに誤り訂正が
成功したか否か（訂正不能な誤りが生じたか否か）の情
報が含まれる。因みに、復調装置２７０がｍビット軟判
定復調装置である場合、受信用排他的論理和回路２６０
（但し、この場合には排他的論理和という名称の示す機
能が不適切になる）は、受信用擬似乱数発生装置２３０
から出力される受信用擬似乱数系列の第ｊ番目のビット
が１であるときに復調装置２７０から出力される復調受
信信号系列の第ｊ番目の信号のｍビットのうちの硬判定
結果に対応するビットを反転して出力すると共に、残り
ｍ−１ビットを別の硬判定結果の条件下で等しい確から
しさを示すｍ−１ビットに変更して出力（このような操
作を行う論理回路はｍ−１ビットＲＯＭによって簡単に
具現できる）ようにする他、受信用擬似乱数発生装置２
３０から出力される受信用擬似乱数系列の第ｊ番目のビ
ットが０であるときに復調装置２７０から出力される復
調受信信号系列の第ｊ番目の信号をそのまま出力するよ
うにすれば良い。

【００２３】ところで、図１（ｂ）に示される暗号通信
受信装置によって、図１（ａ）に示される暗号通信送信
装置が出力した変調送信信号系列に対応する受信信号系
列から元の平文信号系列を復元可能にする（復調受信信
号系列から受信用平文信号系列を得る）ためには、暗号
通信受信装置における受信用時計装置２１０、受信用暗
号化装置２２０、及び受信用擬似乱数発生装置２３０を
それぞれ暗号通信送信装置における送信用時計装置１１
０、第１の送信用暗号化装置１２０、及び送信用擬似乱
数発生装置１３０と等価なものとし、暗号通信送信装置
から暗号通信受信装置に変調送信信号系列が届くまでの
時間をτとした場合に受信用時計装置２１０が出力する
時刻を送信用時計装置１１０の出力する時刻よりもτ時
間だけ遅れるように設定しておく必要がある。その他、
これらの暗号通信送信装置並びに暗号通信受信装置にお
ける符号化や復号化の機能的な面で、暗号通信送信装置
における第２の送信用暗号化装置１４０、送信用誤り訂
正符号化装置１５０、及び変調装置１７０に対してそれ
ぞれ暗号通信受信装置における復号化装置２４０、受信
用誤り訂正復号化装置２５０、及び復調装置２７０が対
応する。

【００２４】上述した暗号通信送信装置において、平文
信号系列を送信するためには以下に説明するような設定
を行う。即ち、初期状態を生成するための第１の送信用
暗号鍵を第１の送信用暗号化装置１２０に接続された入
力端子１８１に供給し、平文信号系列を暗号化するため
の第２の送信用暗号鍵を第２の送信用暗号化装置１４０
に接続された入力端子１８３に供給し、第２の送信用暗
号化装置１４０及び送信用擬似乱数発生装置１３０に初
期状態を設定するための送信用制御信号をこれらの装置
に接続された入力端子１８２に供給すると共に、平文信
号系列を第２の送信用暗号化装置１４０に接続された入
力端子１８４に供給する。

【００２５】これにより、入力された平文信号系列に対
応する変調送信信号系列が変調装置１７０に接続された
出力端子１８５を介してアンテナや回線等の伝送路に出
力される。

【００２６】又、上述した暗号通信受信装置において、
平文信号系列を受信するためには以下に説明するような
設定を行う。即ち、初期状態を生成するための第１の受
信用暗号鍵を受信用暗号化装置２２０に接続された入力
端子２８１に供給し、受信用暗号文信号系列を復号化す
るための第２の受信用暗号鍵を復号化装置２４０に接続
された入力端子２８３に供給し、復号化装置２４０及び
受信用擬似乱数発生装置２３０に初期状態を設定するた
めの受信用制御信号をこれらの装置に接続された入力端
子２８２に供給すると共に、アンテナや回線等の伝送路
から受信される変調送信信号系列を復調装置２７０に接
続された入力端子２８５に供給する。

【００２７】これにより、仮に誤り訂正復号化が成功す
れば、入力された変調送信信号系列に対応する受信用平
文信号系列が復号化装置２４０に接続された出力端子２
８４から出力されると共に、誤り訂正復号化が成功した
か否かを示す情報や誤り訂正復号化が成功した場合の訂
正された誤りの個数を含む誤り内容を示す誤り制御信号
が誤り訂正復号化装置２５０に接続された出力端子２８
６から出力される。

【００２８】図２は、この暗号通信受信装置に備えられ
る誤り訂正復号化装置２５０が設定した初期状態の誤り
を訂正不能な誤りが生じたものとして検出できる様子を
説明するために示したｔビットの誤り訂正符号に関する
模式図である。但し、ここでは誤り訂正符号がｋビット
の情報からｎビットの受信用符号信号系列を生成し、そ
の誤り訂正符号がｔビットの誤りを訂正する能力を有
し、復調装置２７０が硬判定を行っているものとする。

【００２９】図２中において、受信用排他的論理和回路
２６０が出力するｎビットの受信用符号信号系列は一番
外側の丸角状四角で示されるｎ次元空間内の点として表
わされている。ここでの受信用符号信号系列は符号から
ハミング距離で測って半径ｔビットの距離内にあればそ
の信号系列を正しく復元されるが、ハミング距離ｔ以内
に無ければその信号系列の誤りを訂正することが不可能
となる。

【００３０】ところで、この信号系列の総数は２ⁿ個で
あり、誤り訂正可能な受信用符号信号系列の数は２^k×
_nＣ_t個＝約２^k×２^t個（但し、ここで_nＣ_tはｎ個
からｔ個を取り出す組み合わせの数を意味する）であ
る。又、受信用擬似乱数発生装置２３０に誤った初期状
態を設定すると、等価的に受信用符号信号系列がｎ次元
空間に及んで一様に分散する。従って、誤った初期化ベ
クトルを設定した場合に送信された符号信号系列とは別
の符号信号系列が誤って復元される誤検出の確率は約２
^-(n-k-t)として表わされる。この値はｎ−ｋ−ｔを３０
〜４０以上に選べば殆ど無視できる程度小さくなる。

【００３１】図３は、上述した暗号通信受信装置を変形
した場合の基本構成を示した機能ブロック図である。但
し、この暗号通信受信装置は、図１（ｂ）に示した暗号
通信受信装置に代用されるもので、図１（ａ）に示した
暗号通信送信装置と対構成で用いられるものである。

【００３２】この暗号通信受信装置は、図３を参照して
図１（ｂ）に示した暗号通信受信装置と比べた場合、受
信用時計装置２１０が現在の時刻を出力するようになっ
ており、その他に受信用時計装置２１０からの現在の時
刻を１だけ増加させた時刻を出力するインクリメンタ４
１１と、受信用時計装置２１０からの現在の時刻を１だ
け減少させた時刻を出力するデクリメンタ４１２と、外
部から入力端子４３１に供給される選択制御信号に基づ
いてインクリメンタ４１１が出力する１だけ増加された
時刻、時計装置２１０の出力する現在の時刻、デクリメ
ンタ４１２が出力する１だけ減少された時刻の何れかを
選択して出力するセレクタ４２０とが備えられ、受信用
暗号化装置２２０がセレクタ４２０から出力された時刻
を入力端子２８１から供給される第１の受信用暗号鍵に
基づいて暗号化して受信用暗号化時刻を出力する点が相
違している。

【００３３】この暗号通信受信装置において、平文信号
系列を受信するためには図１（ｂ）に示した暗号通信受
信装置の場合と比べ、時刻を選択するための選択制御信
号をセレクタ４２０に接続された入力端子２８１に供給
する設定を新たに加えた点が相違している。この暗号通
信受信装置の場合、時計装置２１０が出力する現在の時
刻をＴとすると、受信者は入力端子４３１に選択制御信
号を供給して時計装置２１０から出力される時刻Ｔ、イ
ンクリメンタ４１１から出力される時刻Ｔ＋１、デクリ
メンタ４１２から出力される時刻Ｔ−１の３通りの時刻
をそれぞれセレクタ４２０に出力させ、それぞれの時刻
に対応する出力端子２８６から出力される誤り制御信号
を調べ、訂正された誤りの個数を最小にする時刻を正し
い時刻であると判定し、その時刻が出力されるように入
力端子４３１に供給する選択制御信号の内容を定めるよ
うにする。

【００３４】尚、上述した暗号通信装置の暗号通信送信
装置及び暗号通信受信装置における細部構成は以下に説
明するように、更に幾つかの場合分けされる変形例とし
て変更して構成することができる。

【００３５】即ち、第１の変形例としては、第２の送信
用暗号化装置１４０に供給される第２の送信用暗号鍵と
復号化装置２４０に供給される第２の受信用暗号鍵とを
初期状態の一つとみなし、それぞれ初期状態と同様に第
１の送信用暗号化装置１２０と送信用暗号化装置２２０
とによって生成して配送する場合が挙げられる。こうし
た場合、第２の送信用暗号鍵や第２の受信用暗号鍵を外
部から供給する必要が無くなる。

【００３６】第２の変形例としては、第２の送信用暗号
化装置１４０に供給される第２の送信用暗号鍵と復号化
装置２４０に供給される第２の受信用暗号鍵とをそれぞ
れ第１の送信用暗号化装置１２０に供給される第１の送
信用暗号鍵と送信用暗号化装置２２０に供給される第１
の受信用暗号鍵とに共用する場合が挙げられる。こうし
た場合、外部から供給する暗号鍵を送信用及び受信用の
ものの１系統に減らせることができる。

【００３７】第３の変形例としては、図１（ａ）に示し
た暗号通信送信装置並びに図１（ｂ）及び図３に示した
暗号通信受信装置において、送信用擬似乱数発生装置１
３０や受信用擬似乱数発生装置２３０が暗号学的に安全
な擬似乱数を生成できる場合には第２の送信用暗号化装
置１４０や復号化装置２４０を省略し、入力端子１８４
に供給される平文信号系列を直接的に誤り訂正符号化装
置１５０に供給したり、或いは出力端子１８４に供給さ
れる平文信号系列を誤り訂正復号化装置２５０の出力か
ら得るようにする場合が挙げられる。こうした場合、暗
号通信送信装置や暗号通信受信装置の装置構成が簡略化
される。

【００３８】第４の変形例としては、図１（ａ）に示し
た暗号通信送信装置並びに図１（ｂ）及び図３に示した
暗号通信受信装置において、送信メッセージとして例示
した平文信号系列に代えて一般のデジタルデータで無し
に音声や画像を送受信するときには、第２の暗号化装置
１４０に代えて音声・画像スクランブラを搭載すると共
に、復号化装置２４０に代えてその音声・画像スクラン
ブラに対応する音声・画像デスクランブラを搭載する場
合が挙げられる。

【００３９】第５の変形例としては、図１（ａ）に示し
た暗号通信送信装置並びに図１（ｂ）及び図３に示した
暗号通信受信装置において、誤り訂正符号化装置１５０
に代えて誤り検出符号を用いた誤り検出符号化装置を搭
載すると共に、誤り訂正復号化装置２５０に代えて誤り
検出符号を用いた誤り検出装置を搭載する場合が挙げら
れる。

【００４０】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の暗号通信及
び装置によれば、送信側及び受信側で初期状態を時刻に
依存して伝送時間差を補償して生成すると共に、受信側
の擬似乱数系列の発生時に誤った初期状態を設定すると
その擬似乱数系列の発生が送信側で与えられたものとは
異なる擬似乱数系列を生成し、受信側で誤った初期状態
を設定したことが誤り訂正復号化時に訂正不能な誤りが
生じたことを示す誤り制御信号として検出されることに
より、送信側から受信側への初期状態の配送を不要にし
て受信側で誤った初期状態を設定したことが検出可能に
なるため、結果として伝送効率が向上して既存の通信プ
ロトコルへの暗号通信機能の組み込みが容易になり、使
用価値並びに信頼性の高い暗号通信が具現されるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の暗号通信方法を適用した一実施例に係
る暗号通信装置の基本構成を示した機能ブロック図であ
り、（ａ）は暗号通信送信装置に関するもの、（ｂ）は
暗号通信受信装置に関するものである。

【図２】図１（ｂ）に示す暗号通信受信装置に備えられ
る誤り訂正復号化装置が設定した初期状態の誤りを訂正
不能な誤りが生じたものとして検出できる様子を説明す
るために示したｔビットの誤り訂正符号に関する模式図
である。

【図３】図１（ｂ）に示す暗号通信受信装置を変形した
場合の基本構成を示した機能ブロック図である。

【符号の説明】

１１０送信用時計装置１２０第１の送信用暗号化装置１３０送信用擬似乱数発生装置１４０第２の送信用暗号化装置１５０誤り訂正符号化装置１６０送信用排他的論理和回路１７０変調装置１８１〜１８４、２８１〜２８３、２８５、４３１入
力端子１８５、２８４、２８６出力端子２１０受信用時計装置２２０受信用暗号化装置２３０受信用擬似乱数発生装置２４０復号化装置２５０誤り訂正復号化装置２６０受信用排他的論理和回路２７０復調装置４１１インクリメンタ４１２デクリメンタ４２０セレクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側では、時間の経過に伴って単調増
加する時刻を外部から供給される送信用暗号鍵に基づい
て暗号化して送信用暗号化時刻を生成する送信用暗号化
時刻生成段階と、外部から供給される初期化を指示する
送信用制御信号に従って前記送信用暗号化時刻を初期状
態として初期化する送信用時刻初期化段階と、前記送信
用制御信号に従って前記送信用暗号鍵に基づいて外部か
ら供給される平文信号系列を暗号化して送信用暗号文信
号系列を生成する送信用暗号文信号系列生成段階と、前
記送信用制御信号に従って所定長の送信用擬似乱数系列
を生成する送信用擬似乱数発生段階と、前記送信用暗号
文信号系列に誤り訂正符号化を施して前記送信用擬似乱
数系列と同じ長さに選定された送信用符号信号系列を生
成する誤り訂正符号化段階と、前記送信用符号信号系列
と前記送信用擬似乱数系列とのビット毎の排他的論理和
を計算した結果を示す送信信号系列を生成する送信用排
他論理和計算段階と、前記送信信号系列を変調して変調
送信信号系列を生成する変調段階とを有し、受信側で
は、前記変調送信信号系列が受信されるまでの時間分遅
延された時間の経過に伴って単調増加する時刻を外部か
ら供給される受信用暗号鍵に基づいて暗号化して受信用
暗号化時刻を生成する受信用暗号化時刻生成段階と、外
部から供給される初期化を指示する受信用制御信号に従
って前記受信用暗号化時刻を初期状態として初期化する
受信用時刻初期化段階と、前記受信用制御信号に従って
所定長の受信用擬似乱数系列を生成する受信用擬似乱数
発生段階と、外部から供給される前記変調送信信号系列
を復調して前記受信用擬似乱数系列と同じ長さに選定さ
れた復調受信信号系列を生成する復調段階と、前記復調
受信信号系と前記受信用擬似乱数系列とのビット毎の排
他的論理和を計算した結果を示す受信用符号信号系列を
生成する受信用排他的論理和計算段階と、前記受信用符
号信号系列に誤り訂正復号化を施して受信用暗号文信号
系列を生成する誤り訂正復号化段階と、前記受信用制御
信号に従って前記受信用暗号鍵に基づいて前記受信用暗
号文信号系列を復号化して受信用平文信号系列を生成す
る復号化段階とを有することを特徴とする暗号通信方
法。
【請求項２】請求項１記載の暗号通信方法において、
前記受信用暗号化時刻生成段階では、現在の時刻、現在
の時刻を所定数増加させた時刻、現在の時刻を所定数減
少させた時刻の何れかを選択制御信号に基づいて選択
し、且つ選択された時刻を前記受信用暗号鍵に基づいて
暗号化して前記受信用暗号化時刻を生成することを特徴
とする暗号通信方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の暗号通信方法にお
いて、前記誤り訂正復号化段階では、前記誤り訂正復号
化に際しての誤り内容を示す誤り制御信号を出力するこ
とを特徴とする暗号通信方法。
【請求項４】請求項１〜３の何れか一つに記載の暗号
通信方法において、前記送信側では、前記送信用暗号化
時刻生成段階で前記送信用暗号鍵として外部から供給さ
れる第１の送信用暗号鍵に基づいて前記送信用暗号化時
刻を暗号化生成し、前記送信用暗号文信号系列生成段階
で前記送信用暗号鍵として外部から供給される第２の送
信用暗号鍵に基づいて前記送信用暗号文信号系列を暗号
化生成し、前記送信用時刻初期化段階での前記送信用暗
号化時刻を初期状態とする初期化を前記送信用暗号文信
号系列生成段階及び前記送信用擬似乱数発生段階の実行
に先立って実行し、前記受信側では、前記受信用暗号化
時刻生成段階で前記受信用暗号鍵として外部から供給さ
れる第１の受信用暗号鍵に基づいて前記受信用暗号化時
刻を暗号化生成し、前記復号化段階で前記受信用暗号鍵
として外部から供給される第２の受信用暗号鍵に基づい
て前記受信用平文信号系列を復号化生成し、前記受信用
時刻初期化段階での前記受信用暗号化時刻を初期状態と
する初期化を前記受信用擬似乱数発生段階及び前記復号
化段階の実行に先立って実行することを特徴とする暗号
通信方法。
【請求項５】暗号通信送信装置から伝送路を介して暗
号通信受信装置に対して通信が可能に構成された暗号通
信装置において、前記暗号通信送信装置は、時間の経過
に伴って単調増加する時刻を出力する送信用時計装置
と、外部から供給される送信用暗号鍵に基づいて前記時
刻を暗号化して送信用暗号化時刻を出力する第１の送信
用暗号化装置と、外部から供給される装置の初期化を指
示するための送信用制御信号に従って前記送信用暗号化
時刻を初期状態として装置を初期化すると共に、前記送
信用暗号鍵に基づいて外部から供給される平文信号系列
を暗号化して送信用暗号文信号系列を出力する第２の送
信用暗号化装置と、前記送信用制御信号に従って前記送
信用暗号化時刻を初期状態として装置を初期化すると共
に、所定長の送信用擬似乱数系列を生成出力する送信用
擬似乱数発生装置と、前記送信用暗号文信号系列に誤り
訂正符号化を施して前記送信用擬似乱数系列と同じ長さ
に選定された送信用符号信号系列を出力する誤り訂正符
号化装置と、前記送信用符号信号系列と前記送信用擬似
乱数系列とのビット毎の排他的論理和を計算した結果を
示す送信信号系列を出力する送信用排他的論理和回路
と、前記送信信号系列を変調して変調送信信号系列を外
部へ出力する変調装置とを備えて成り、前記暗号通信受
信装置は、前記暗号通信送信装置から送信された前記変
調送信信号系列が受信されるまでの時間分遅延された時
間の経過に伴って単調増加する時刻を出力する受信用時
計装置と、外部から供給される受信用暗号鍵に基づいて
前記時刻を暗号化して受信用暗号化時刻を出力する受信
用暗号化装置と、外部から供給される装置の初期化を指
示する受信用制御信号に従って前記受信用暗号化時刻を
初期状態として装置を初期化すると共に、所定長の受信
用擬似乱数系列を生成出力する受信用擬似乱数発生装置
と、前記変調送信信号系列を復調して前記受信用擬似乱
数系列と同じ長さに選定された復調受信信号系列を出力
する復調装置と、前記復調受信信号系列と前記受信用擬
似乱数系列とのビット毎の排他的論理和を計算した結果
を示す受信用符号信号系列を出力する受信用排他的論理
和回路、前記受信用符号信号系列に誤り訂正復号化を施
して受信用暗号文信号系列を出力すると共に、誤り内容
を示す誤り制御信号を外部へ出力する誤り訂正復号化装
置と、前記受信用制御信号に従って前記受信用暗号化時
刻を初期状態として装置を初期化すると共に、前記受信
用暗号鍵に基づいて前記受信用暗号文信号系列を復号化
して得た受信用平文信号系列を外部へ出力する復号化装
置とを備えて成ることを特徴とする暗号通信装置。
【請求項６】請求項５記載の暗号通信装置において、
前記受信用時計装置は現在の時刻を出力し、前記暗号通
信受信装置には、前記現在の時刻を所定数増加させた時
刻を出力するインクリメンタと、前記現在の時刻を所定
数減少させた時刻を出力するデクリメンタと、外部から
供給される選択制御信号に基づいて前記所定数増加され
た時刻、前記現在の時刻、前記所定数減少された時刻の
何れかを選択出力するセレクタとが備えられ、前記受信
用暗号化装置は前記セレクタから出力された時刻を前記
受信用暗号鍵に基づいて暗号化して前記受信用暗号化時
刻を出力することを特徴とする暗号通信装置。
【請求項７】請求項５又は６記載の暗号通信装置にお
いて、前記復号化装置は、前記誤り訂正復号化に際して
の誤り内容を示す誤り制御信号を出力することを特徴と
する暗号通信装置。
【請求項８】請求項５〜７の何れか一つに記載の暗号
通信装置において、前記第１の送信用暗号化装置は、前
記送信用暗号鍵として外部から供給される第１の送信用
暗号鍵に基づいて前記送信用暗号化時刻を暗号化生成
し、前記第２の送信用暗号化装置は前記送信用暗号鍵と
して外部から供給される第２の送信用暗号鍵に基づいて
前記送信用暗号文信号系列を暗号化生成し、前記受信用
暗号化装置は、前記受信用暗号鍵として外部から供給さ
れる第１の受信用暗号鍵に基づいて前記受信用暗号化時
刻を暗号化生成し、前記復号化装置は、前記受信用暗号
鍵として外部から供給される第２の受信用暗号鍵に基づ
いて前記受信用平文信号系列を復号化生成することを特
徴とする暗号通信装置。