JP2016513825A - 安全通信方法および装置 - Google Patents

Abstract

本明細書では、秘匿方式システム、および通信ネットワークにおいて安全な通信を可能にするためにリスト・ソース・コードを使用する関連方法を提供する。加えて、本明細書では、前記秘匿方式システムおよび関連方法を特徴付け最適化するための、改良された情報理論敵メトリックも提供する。１つの安全通信方法は、第１位置においてデータ・ファイルを受信するステップと、エンコード・ファイルを生成するためにリスト・ソース・コードを使用してデータ・ファイルをエンコードするステップと、暗号化ファイルを生成するために鍵を使用してデータ・ファイルの選択部分を暗号化するステップと、宛先位置におけるエンド・ユーザにエンコード・ファイルおよび暗号化ファイルを送信するステップとを含む。暗号化ファイルがエンド・ユーザによって受信され解読され終えるまで、宛先位置においてエンコード・ファイルをデコードすることができず、エンド・ユーザは鍵を所有する。【選択図】図１

Description

[0001] 本明細書において説明する主題は、一般に、通信システムに関し、更に特定すれば、通信ネットワークにおいて安全通信を可能にするシステムおよび関係する技法に関する。

[0002] 当技術分野では周知のように、主に証明されていない難解仮定(hardness assumption)に基づく、計算上安全な暗号システムから暗号方式が導かれ、これらの暗号方式が広く採用され、通信システムにおける理論的および実用的観点の双方から繁栄した(thrive)。このような暗号方式は、オンライン銀行業務からディジタル権利管理までの範囲に及ぶ用途において、毎日数百万回も使用されている。例えば、大規模高速データ通信に対する需要が増大しつつあるため、通信システムが効率的で、信頼性があり、安全なデータ送信を達成することが重要になった。

[0003] また、周知のように、安全な暗号システム、特に秘匿性に対する情報理論的手法は、従前より無条件に安全なシステム、即ち、所与のメッセージを傍受またはデコードするために利用可能な無制限な計算リソースを有する盗聴者からメッセージの全てのビットをかろうじて隠す方式を有するシステムに関係する。しかしながら、ノイズレス設定無条件秘匿性(noiseless setting unconditional secrecy)（即ち、完全な秘匿性）を達成できるのは、送信側および受信側の双方が、少なくともメッセージ自体と同じ大きさのエントロピを有するランダム鍵を共有するときだけであることも良く知られている（例えば、"Communication Theory of Secrecy Systems"（秘匿システムの通信理論）、 by C.E. Shannon, Bell Systems Technical Journal, vol. 28, no. 4, pp. 656-715, 1949を参照）。また、他の場合では、送信側が盗聴者よりもノイズが少ないチャネル（例えば、ワイヤタップ・チャネル）を有するときのように、所与の方式の特定の特性を利用することによって、無条件秘匿性を達成できることも良く知られている（例えば、 "Information Theoretic Security"（情報理論秘匿性）、by Liang et al., Found. Trends Commun. Inf. Theory, vol. 5, pp. 355-580, Apr. 2009を参照）。

[0004] 安全ネットワーク・コーディング方式およびワイヤタップ・モデルを含む従前からの秘匿方式は、盗聴者が、所与のデータ・ファイルを傍受またはデコードするために必要とされる情報に完全にはアクセスできないと想定する。ワイヤタップ・チャネルＩＩは、例えば、L. Ozarow and A. Wynerによって導入され、盗聴者がｎ個の送信シンボルの内１組ｋを観察すると想定する（例えば、"Wiretap Channel II"（ワイヤタップ・チャネルＩＩ）、by Ozarow et al, Advances in Cryptography, 1985, pp. 33-50を参照）。このようなワイヤタップ・モデルは、完全な秘匿性を達成することが示されたが、実用上の理由(consideration)がその成功を妨げた。ワイヤタップ・チャネルＩＩの改良バージョンが、後に N. Cai and R. Yeungによって開発された。これは、盗聴者がネットワークにおいてある一定の数のエッジを観察できるときに、情報理論的に安全な線形ネットワーク・コードを設計するという関連問題に取り組む（例えば、"Secure Network Coding"（安全ネットワーク・コーディング）、by Cai et al., IEEE International Symposium on Information Theory, 2002を参照）。

[0005] 後に、同様で更に実用的な手法が、"Random Linear Network Coding: A Free Cipher?"（ランダム線形ネットワーク・コーディング：フリー・サイファ？）、 by Lima et al. in IEEE International Symposium on Information Theory, Jun. 2007, pp. 546-550に記載された。しかしながら、インターネットを介して、そして近場および遠場双方の通信においてストリーミングされるデータの量が一層増えつつあることから、通信システムおよびネットワークにおいて安全な通信を提供するときに使用する、新たなそして一層効率的な方法およびシステムが求められ続けている。加えて、このような秘匿方式を、改良された情報理論メトリックによって特徴付け最適化することも求められ続けている。

[0006] 本開示は、通信ネットワークにおいて安全な通信を可能にする秘匿方式システムおよび関連する方法を提供する。加えて、本開示は、前記秘匿方式システムおよび関連する方法を特徴付け最適化するための改良された情報理論メトリックも提供する。

[0007] 本開示の一形態によれば、安全通信用送信システムは、第１位置においてデータ・ファイルを受信するように動作可能な受信モジュールと、受信モジュールに結合され、エンコード・データ・ファイルを生成するためにリスト・ソース・コードを使用してデータ・ファイルをエンコードするように動作可能なエンコーダ・モジュールと、エンコーダ・モジュールおよび暗号化モジュールの内１つ以上に結合され、エンコード・データ・ファイルおよび暗号化データ・ファイルを、宛先位置におけるエンド・ユーザに送信されるように動作可能な送信モジュールとを含む。暗号化データ・ファイルがエンド・ユーザによって受信および解読され終えるまで、エンコード・データ・ファイルを宛先位置においてデコードすることができず、エンド・ユーザは鍵を所有する。

[0008] 本開示の他の形態によれば、安全通信用送信システムのエンコード・データ・ファイルは未暗号化エンコード・データ・ファイルである。他の形態では、暗号化データ・ファイルはエンコード暗号化データ・ファイルである。

[0009] 本開示の一形態によれば、安全通信用受信システムは、宛先位置において、第１位置からのエンコード・データ・ファイル、暗号化データ・ファイル、または鍵の内１つ以上を、宛先位置において受信するように動作可能な受信モジュールと、受信モジュールに結合され、解読データ・ファイルを生成するために、鍵を使用して暗号化データ・ファイルを解読するように動作可能な解読モジュールと、解読モジュールおよび受信モジュールの内１つ以上に結合され、出力データ・ファイルを生成するためにエンコード・データ・ファイルおよび解読データ・ファイルの内１つ以上をデコードするように動作可能なデコーダ・モジュールとを含む。

[0010] 本開示の他の形態によれば、安全通信用受信システムのエンコード・データ・ファイルは未暗号化エンコード・データ・ファイルである。他の形態では、暗号化データ・ファイルはエンコード暗号化データ・ファイルである。他の形態では、出力データ・ファイルは可能なデータ・ファイルのリストを含む。他の形態では、デコーダ・モジュールは、更に、可能なデータ・ファイルのリストからデータ・ファイルを判定するように動作可能であり、データ・ファイルは、暗号化データ・ファイルと組み合わせたエンコード・データ・ファイルを表す。

[0011] 本開示の一形態によれば、安全な通信方法は、第１位置においてデータ・ファイルを受信するステップと、エンコード・データ・ファイルを生成するために、リスト・ソース・コードを使用して、データ・ファイルをエンコードするステップと、暗号化データ・ファイルを生成するために、鍵を使用して、データ・ファイルの選択部分を暗号化するステップと、宛先位置におけるエンド・ユーザに、エンコード・データ・ファイルおよび暗号化データ・ファイルを送信するステップとを含む。暗号化データ・ファイルがエンド・ユーザによって受信され解読され終えるまで、宛先位置においてエンコード・データ・ファイルを解読することができず、エンド・ユーザは鍵を所有する。他の形態では、エンコード・ファイルの大部分が、暗号化ファイルおよび鍵がエンド・ユーザに送信される前に送信される。

[0012] 本発明の他の形態によれば、安全通信方法は、エンコード・データ・ファイルの宛先位置への送信の前、最中、または後のいずれかにおいて、データ・ファイルの選択部分を暗号化するステップも含む。他の形態では、本方法は、加えて、エンコード・ファイルの宛先位置への送信の前、最中、または後のいずれかに、鍵を宛先位置に送信するステップも含む。他の態様では、本方法は、更に、鍵がエンコード・データ・ファイルの送信中に劣化された場合、暗号化データ・ファイルの送信だけを中断すればよいことも含む。更に他の形態では、本方法の安全性は、エンコード・ファイルの送信が中断されない場合、損なわれない。

[0013] 本開示の更に他の形態によれば、本方法は、基礎の暗号化方式に対する追加のセキュリティ・レイヤとして適用される。他の態様では、本方法は、所望の秘匿レベルに調整可能であり、鍵のサイズが所望の秘匿レベルに依存し、本方法を所望の秘匿レベルに調整するために前記サイズを使用することができる。

[0014] 本明細書において説明する概念、システム、回路、および技法の以上の特徴は、以下の図面の説明から一層深く理解することができよう。
図１は、エンコーディングおよびデコーディング・システム例のブロック図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、変調システムおよび復調システムを含むシステム例のブロック図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、変調システムおよび復調システムを含むシステム例のブロック図である。 図３は、データ・ファイル（「Ｘ^ｎ」）例、および関連するリスト・ソース・コードを示す図である。 図４は、所与の正規化リストおよびコード・レートに対するレート・リスト領域例のプロットである。 図５は、本開示の実施形態による安全なエンコーディングおよび暗号化のためのプロセス例を示す流れ図である。 図６は、本開示の実施形態による安全なデコーディングおよび解読のためのプロセス例を示す流れ図である。 図７は、本開示の特徴を実現するために使用することができるノード・アーキテクチャ例のブロック図である。

[0022] 本開示の特徴および他の詳細について、これより更に特定的に説明する。尚、本明細書において説明する具体的な実施形態は、例示として示されるのであって、本明細書において保護することを求める広い概念の限定として示されるのではないことは理解されよう。本開示の主要な特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく、種々の実施形態において採用することができる。本開示の好ましい実施形態、およびその利点は、図面の図１〜図７を参照することによって最良に理解され、同様の参照番号は、種々の図面の同様で対応する部分に対して使用される。
定義
[0023] 便宜上、本明細書および例において使用されるある種の用語を、ここに集める。

[0024] 「コード」とは、本明細書では、データ（例えば、文字、単語、句、または他の情報）を、そのデータと同じタイプでもよい、または必ずしも同じタイプでなくてもよい他の形態または表現に変換するための規則、または１組の規則を含むと定義される。

[0025] 「データ・ファイル」とは、本明細書では、意味が割り当てられた事実、概念、命令、または情報の集合体の表現を含むテキストまたはグラフィクス素材を含むと定義される。表現は、アナログ、ディジタル、あるいは人または自動手段による格納、通信、解釈、または処理に適した任意の象徴的形態であってもよい。

[0026] 「エンコーディング」とは、本明細書では、読み取り可能データを他の形態に変換するために（例えば、読み取り可能データに冗長性を追加する、または読み取り可能データを解読不可能なデータに変形する(transform)）特定の１組のコーディング規則を読み取り可能データ（例えば、平文データ・ファイル）に適用するプロセスを含むと定義される。エンコーディングのプロセスは、「エンコーダ」によって実行することができる。エンコーダは、データを１つのフォーマットまたはコードから他へ、信頼性、エラー訂正、標準化、速度、秘匿性、安全性、および／または空間節約のために変換する。エンコーダは、デバイス、回路、プロセス、プロセッサ、処理システム、または他のシステムとして実現することができる。「デコーディング」とは、「エンコーディング」とは逆のプロセスであり、「デコーダ」は「エンコーダ」の逆のプロセスを実行する。デコーダは、デバイス、回路プロセス、プロセッサ、処理システム、または他のシステムとして実現することができる。

[0027] 「暗号化」とは、本明細書では、読み取り可能データ（例えば、平文データ・ファイル）を解読不可能なデータ（例えば、暗号文）に変換するプロセスを含むと定義され、変換はエンコーディング鍵に基づく。暗号化は、暗号化(enciphering)およびエンコーディングの双方を包含することができる。「解読」とは、「暗号化」の逆のプロセスであり、解読不可能なデータを読み取り可能データに復元することを伴う。このプロセスは、対応する解読アルゴリズムの知識だけでなく、デコーディング鍵の知識も必要とし、エンコーディング鍵に基づくか、または実質的に同じである。

[0028] 「独立同一分布（ｉ．ｉ．ｄ）ソース」とは、本明細書では、ランダム変数Ｘ_１,…,Ｘ_ｎを含むソースを含むと定義され、ここで、離散ソースに対して、Ｐ_ｘ１,…,ｘ_ｎ（ｘ_１,…,ｘ_ｎ）＝Ｐ_ｘ（_ｘ１）Ｐ_ｘ（_ｘ２）,…,Ｐ_ｘ（_ｘｎ）であり、連続ソースに対して、ｆＸ_１，… ｘ_ｎ（ｘ_１,…,ｘ_ｎ）＝ｆ_ｘ（_ｘ１）ｆ_ｘ（_ｘ２）…ｆ_ｘ（_ｘｎ）である。

[0029] 「線形コード」とは、本明細書では、コードワードの任意の線形組み合わせもコードワードであるコードを含むと定義される。
[0030] 「リスト・ソース・コード」とは、本明細書では、そのエントロピ・レート未満のソース・シーケンスを圧縮し、一意のソース・シーケンスの代わりに、可能なソース・シーケンスのリストにデコードされるコードを含むと定義される。

[0031] 「変調」とは、本明細書では、離散データ信号（例えば、読み取り可能データ、解読不可能なデータ）を、物理チャネル（例えば、通信チャネル）を介した送信のために、連続時間アナログ信号に変換するプロセスを含むと定義される。「復調」とは、「変調」の逆のプロセスであり、変調された信号をその元の離散形態に変換し直す。「変調およびコーディング方式（ＭＣＳ）」とは、本明細書では、コーディング方法、変調形式、空間ストリームの数、および送信機から受信機への送信のための他の物理属性を決定することを含むと定義される。

[0032] これより図１を参照すると、システム例１００は、エンコーディング・システム１０１とデコーディング・システム１０２とを含む。システム１００は、例えば、データをエンコードおよびデコードするために、本明細書において開示する実施形態と共に使用することができる。エンコーディング・システム１０１は、その入力においてデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）１０５を受けるように構成され、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）１０５をエンコードし、その出力において１つ以上のエンコード・データ・ファイル１１４、１１６を生成するように構成されたエンコーダ回路１１０を含む。エンコード・データ・ファイル１１４、１１６は、例えば、それよりも小さいエンコード・ファイルまたはそれよりも大きなエンコード・ファイルを含んでもよく、小さい方のエンコード・ファイルが後に暗号化される。逆に、デコーディング・システム１０２は、その入力においてエンコード未暗号化データ・ファイル(encoded unencrypted data file)１４４とエンコード解読データ・ファイル(encoded decrypted data file)１４６を受けるように構成され、その出力において、エンコード未暗号化データ・ファイル１４４とエンコード解読データ・ファイル１４６からデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）１５５をデコードするように構成されたデコーダ回路１５０を含む。

[0033] 尚、エンコーダ回路１１０および／またはデコーダ回路１５０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその任意の組み合わせとして具体化されてもよいことは、認められてしかるべきである。例えば、１つ以上のメモリおよびプロセッサが、それぞれ、本明細書において説明するエンコーディングおよび／またはデコーディング技法の種々の機能を実行する種々のソフトウェア・プログラムまたはモジュールを格納し実行するように構成されてもよい。例えば、ある実施形態では、コーディング・システムは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）において実現されてもよく、高データ・レートのために好結果の通信を達成できてもよい。あるいは、コーディング・システムは、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）またはディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）回路によって、あるいは他のタイプのプロセッサまたは処理デバイスまたはシステムによって実現されてもよい。

[0034] これより図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、全体的にシステム２００とした、変調および復調システム例（先のシステム１００の拡張）は、図２Ａに示す変調システム２０１と、図２Ｂに示す復調システム２０２とを含む。

[0035] これより図２Ａを参照すると、変調システム２０１は、エンコーダ回路２１０、暗号化回路２２０、および送信機２３０を含み、エンコーダ回路２１０は、図１のエンコーダ回路１１０と同一または同様であってもよい。端的に図２Ｂを参照すると、復調システム２０２は、デコーダ回路２７０、解読回路２６０、および受信機２４０を含み、デコーダ回路２７０は、図１のデコーダ回路１５０と同一または同様であってもよい。送信機２３０および受信機２４０は、アンテナ２３５および２４２、または何らかの他のタイプの変換器に結合され、自由空間または他の送信媒体への移行を行うことができる。ある実施形態では、アンテナ２３５、２４２は、各々、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて使用されるような、複数のアンテナを含むこともできる。このような手法は、アンテナが１つの実現例と比較して、例えば、システム２００の容量を高める、即ち、ビット／秒／ヘルツを最大化することができる。受信機２４０は、宛先位置におけるエンド・ユーザとすることができ、宛先位置は、ある実施形態によれば、離れた位置であり、他の実施形態によれば、送信機２３０の第１位置と同じである。

[0036] これより図２Ａを参照すると、変調システム２０１は、その入力においてデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５を受けるように結合され、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５は、図１のデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）１０５と同一または同様とすることができる。具体的には、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５は、エンコーダ回路２１０の入力において受け取られる。エンコーダ回路２１０は、複数のエンコード・データ・ファイル２１５、２１８をその出力において生成するために、特定のエンコーディング・プロセスにしたがって、リスト・ソース・コード（例えば、特に図５を参照する）を使用してデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５をエンコードするように構成される。エンコード未暗号化データを含む第１エンコード・データ・ファイル２１５が、送信のために送信機２３０の入力に供給される。第２エンコード・データ・ファイル２１８は、好ましい実施形態によれば、第１エンコード・データ・ファイル２１５よりも遙かに小さく、暗号化回路２２０の入力に供給される。暗号化回路２２０は、その出力において、エンコード暗号化データ・ファイル２２２を生成するために、特定の暗号化プロセスにしたがって、鍵（例えば、特に図５を参照する）を使用して第２エンコード・データ・ファイル２１８を暗号化するように構成され、鍵は、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５の暗号化および解読を制御する。送信機２３０は、第１エンコード・データ・ファイル２１５およびエンコード暗号化データ・ファイル２２２を入力として受け、データ・ファイル２１５、２２２を鍵と共に受信機に送信するように構成される。受信機は、図２Ｂの復調システム２０２の受信機２４０とすることができる。

[0037] これより図２Ｂを参照すると、受信機２４０は、エンコード未暗号化データ・ファイル２４４、エンコード暗号化データ・ファイル２４６、および鍵を入力として受信するように結合され、これらの入力は、変調システム２０１の第１エンコード・データ・ファイル２１５、エンコード暗号化データ・ファイル２２２、および鍵と同一または同様とすることができる。受信機２４０は、エンコード未暗号化データ・ファイル２４４、エンコード暗号化データ・ファイル２４６、および鍵をデコーダ回路２７０および解読回路２６０にそれぞれ伝える(deliver)ように構成される。解読回路２６０は、エンコード未暗号化データ・ファイル２４６を鍵によって解読し、エンコード解読データ・ファイル２６２をその出力に生成するように構成される。デコーダ回路２７０は、エンコード解読データ・ファイル２６２を受けるように結合され、デコーダ回路２７０は、エンコード解読データ・ファイル２６２およびエンコード未暗号化データ・ファイル２４４をデータ・ファイル（Ｘ^ｎ＾）２７５にデコードするように構成される。これについては、図６と関連付けて更に説明する。ある実施形態では、デコーダ回路２７０は、エンコード解読データ・ファイル２６２およびエンコード未暗号化データ・ファイル２４４を、可能なリスト・ソース・コードのリストにデコードし、この可能なリスト・ソース・コードのリストからデータ・ファイル（Ｘ^ｎ＾）２７５を抽出するように構成される。

[0038] 代替実施形態（図示せず）では、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５は、エンコーダ回路および暗号化回路の入力において受け取られることが可能である。エンコーダ回路は、その出力にエンコード・ファイルを生成するために、特定のエンコーディング・プロセスにしたがって、リスト・ソース・コードを使用してデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５をエンコードするように構成することができる。一方、暗号化回路は、その出力において暗号化ファイルを生成するために、特定の暗号化プロセスにしたがって、鍵を使用してデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５の選択部分を暗号化するように構成することができ、鍵はデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）２０５の暗号化および解読を制御する。送信機は、エンコード・ファイルおよび暗号化ファイルを入力として受け、これらのファイルを鍵と共に受信機に送信するように構成することができる。受信機は、図２Ｂの復調システム２０２の受信機２４０とすることができる。

[0039] これより図３を参照すると、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の例および関連するリスト・ソース・コードを例示する図が示されている。データ・ファイル（Ｘ^ｎ）は、複数のデータ・パケット（２つのパケットＤｐ１、Ｄｐ２のみを図３に示す）を含み、その各々が、例えば、メッセージ１およびメッセージ２で示される、１つ以上のデータ・セグメントを含む。選択データ・セグメント（メッセージ１、メッセージ２）は、鍵（例えば、特に図５を参照する）を使用して暗号化される。この鍵は、「Ａｕｘ．ｉｎｆｏ」によって示されるように、リスト・ソース・コードよりも小さい。ある実施形態では、リスト・ソース・コードは、標準的な線形コードを使用して実現することができる。線形コードＣは、例えば、エレメント｛０，１｝^ｎで構成されるＦ^ｎ _２の線形下位空間(subspace)として表すことができる。線形コードＣ毎に、パリティ・チェック行列Ｈ、および生成行列Ｇがあり、これらは、Ｃ＝｛ｘ∈Ｆ^ｎ _２：Ｈｘ＝０｝およびＣ＝｛Ｇｙ：ｙ∈｛０．１｝^ｍ｝を満足する。図示のように、鍵（図３では「Ａｕｘ．ｉｎｆｏ」で示す）は、リスト・ソース・コードの一部のみを表す。リスト・ソース・コードは、鍵に依存せず、鍵分散インフラストラクチャが未だ設立されていないときに、コンテンツを分散することを可能にする。

[0040] 定義の章において先に説明したように、リスト・ソース・コードは、ソース・シーケンスをそのエントロピ・レート未満に圧縮し、一意のソース・シーケンスの代わりに、可能なソース・シーケンスのリストにデコードされるコードを含む。ここでは、リスト・ソース・コードの更に詳細な定義および実施形態、ならびにそれらの基本的境界(bounds)について説明する。

[0041] 具体的には、離散メモリなしソースＸに対する（２^ｎＲ，｜ｘ｜^ｎＬ，ｎ）−リスト・ソース・コードは、エンコーディング関数ｆ_ｎ：Ｘ^ｎ→｛１，…，２^ｎＲ｝と、リスト−デコーディング関数ｇ_ｎ：｛１，…，２^ｎＲ｝→Ｐ（Ｘ^ｎ）φを含む。ここで、Ｐ（Ｘ^ｎ）はＸ^ｎの冪集合（即ち、全ての部分集合の集合体）であり、｜ｇ（ｗ）｜＝｜Ｘ｜^ｎＬ∀ｗ∈｛１，…，２^ｎＲ｝である。Ｌは、デコードされたリストのサイズを決定するパラメータであり、０≦Ｌ≦１である。Ｌ＝０の値は、例えば、従前からの無損失圧縮に対応する、即ち、各ソース・シーケンスは一意のシーケンスにデコードされる。他方で、Ｌ＝１の値は、デコードされたリストがＸ^ｎ に対応する平凡な場合を表す。

[0042] ソースによって生成されたストリングが対応するデコードされたリスト内に含まれないとき、所与のソース・コードに対してエラーが生ずる。このエラーの平均的な確率は、次のように与えられる。

[0043] 加えて、所与の離散メモリなしソースＸに対して、レート・リスト・サイズ対（Ｒ，Ｌ）は、各δ＞０、０＜ｅ＜１、および十分に大きなｎに対して、Ｒｎ＜Ｒ＋δ、｜Ｌｎ−Ｌ｜＜δ、および ｅ_Ｌn（ｆ_ｎｇ_ｎ）≦εとなるような（２^ｎＲｎ，｜Ｘ｜^ｎＬｎ，ｎ）−リスト・ソース・コード（ｆ_ｎ，ｇ_ｎ）が存在する場合に、達成可能であると言われる。全てのレート・リスト対（Ｒ，Ｌ）の閉鎖(closure)は、レート・リスト領域として定義される。

[0044] これより図４を参照すると、所与の正規化リスト・サイズＬおよびコード・レートＲに対するレート・リスト領域例のプロットが示されている。レート・リスト関数Ｒ（Ｌ）は、（Ｒ，Ｌ）が所与の正規化リスト・サイズ０＜Ｌ＜１に対するレート・リスト領域内にあるような、全てのレートＲの下限（即ち、最も大きい下側の境界）を表す。離散メモリなしソース(discrete memory-less source)Ｘに対して、レート・リスト関数Ｒ（Ｌ）は、Ｒ（Ｌ）≧Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜によって境界が決められる。

[0045] 例えば、δ＞０であり、（ｆ_ｎ，ｇ_ｎ）がＬ_ｎ→Ｌとなるような正規化リスト・サイズＬ_ｎを有するコードのシーケンス，０＜ε＜１、そしてｎが０≦ｅ_Ｌ（ｆ_ｎ，ｇ_ｎ）≦εによって与えられると、

となる。
ここで、Ｗ^ｎ＝｛１，…，２^ｎＲｎ｝、およびＲ_ｎはコード（ｆ_ｎ，ｇ_ｎ）のレートである。 ｎ＞ｎ_０（δ，ε，｜Ｘ｜）の場合、

以上において任意のδ＞０を維持すると、０≦ｅ_Ｌ（ｆ_ｎ，ｇ_ｎ）≦εによって与えられる全てのｎに対して、Ｒ（Ｌ）≧Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜に従う。
[0046] Ｒ（Ｌ）≧Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜によって境界が決められるレート・リスト関数Ｒ（Ｌ）は、複数の方式にしたがって達成することができる。従来の方式では、例えば、Ｆｑにおいて均一に分布するソースＸ、即ち、Ｐｒ（Ｘ＝ｘ）＝１／ｑ∀ｘ∈Ｆｑ，Ｒ（Ｌ）＝（１−Ｌ）ｌｏｇｑ。レート・リスト関数Ｒ（Ｌ）は、データ・ファイルＸ^ｎ ＝（Ｘ^ｐ，Ｘ^ｓ）によって達成することができ、ここで、Ｘ^ｐはデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）の最初のｐ＝ｎ−［Ｌｎ］個のシンボルを示し、Ｘ^ｓは、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の最後のｓ＝［Ｌｎ］個のシンボルをそれぞれ示す。データ・ファイル（Ｘ^ｎ）は、例えば、Ｘ^ｓを破棄し、Ｘ^ｐのプレフィックスを長さｎＲ＝［ｎ−［Ｌｎ］ｌｏｇｑ］ビットの二進コードワードＹ^ｎｒにマッピングすることによって、エンコードすることができる。加えて、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）は、例えば、二進コードワードをＹ^ｎｒをＸ^ｐにマッピングすることによってデコードすることができる。そうするときに、Ｘ^ｐで構成されるサイズｑ^ｓのリストが、長さｓのサフィックスの全ての可能な組み合わせによって計算される。尚、最適なリスト−ソース・サイズは、ｎ個の十分に大きくＲ〜＝［ｎ−［Ｌｎ］ｌｏｇｑ］によって達成されることは明白であろう。

[0047] 従来の方式は、Ｒ（Ｌ）≧Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜によって境界が定められるビット・レート関数Ｒ（Ｌ）を達成することが実質的に可能であるが、高度に安全な用途には不適当であることが多い。具体的には、二進コードワードＹ^ｎＲを観察する盗聴者は、エンコードされたソースのソースｐシンボルの第１剰余系(coset)を一意に識別することができ、不確実性は、最後のｓ個の連続シンボルに集中される。理想的には、全てのソース・シンボルが等しい重要性であると仮定すると、不確実性は、エンコードされたソースの全てのシンボルにわたって広がるはずであろう。更に特定すれば、所与のエンコーディング関数ｆ（Ｘ^ｎ）に対して、最適なセキュリティ方式は、１≦ｉ≦ｎに対してＩ（Ｘ_ｉ；ｆ（Ｘ^ｎ））≦ε＜＜ｌｏｇｑ以下の不確実性を与える。最適セキュリティ方式の不確実性を実質的に達成する線形コードに基づく漸近的最適方式である、改良された方式について、図５のプロセス５００に関連付けて説明する。

[0048] これより図５を参照すると、以上で説明したリスト・ソース・コード技法によるエンコーディング、暗号化、および送信プロセスの例５００が示されている。プロセス５００は、処理ブロック５１０において開始し、図２Ａの変調システム２０１と同一または同様とすることができる変調システムがデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）を受信する。

[0049] 処理ブロック５２０において、変調システムは、リスト・ソース・コードを使用して、図２Ａのエンコーダ回路２１０と同様のエンコーダにおいてデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）をエンコードする。ある実施形態では、リスト・ソース・コードを使用してデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）をエンコードするには、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）を線形コードでエンコードすることを含む。他の実施形態では、リスト・ソース・コードは、ソース・シーケンスをそのエントロピ・レート未満に圧縮するコードである。

[0050] 図４において端的に先に引用した、改良された方式について、ここで更に説明する。具体的には、Ｘは独立し同一に分布された（ｉ．ｉ．ｄ）ソースであり（即ち、ソース・シーケンスにおけるエレメントが、その前に来たランダム変数とは独立である）、Ｘ∈エントロピＨ（Ｘ）があるＸであり、Ｓ_ｎは、エンコーダｓ_ｎ：Ｘ^ｎ→Ｆ^ｍ _ｑｎ、およびデコーダＲ_ｎ：Ｆ^ｍ _ｑｎ→Ｘ^ｎによるソース・コードであり、Ｘ^ｎはデータ・ファイルである。加えて、Ｃは、（ｍ_ｎ−ｋ_ｎ）×ｎパリティ・チェック行列Ｈ_ｎ（即ち、ｃ∈Ｃ＜＝＞Ｈ_ｎｃ＝０）を有するＦ_ｑにわたる（ｍ_ｎ，ｋ_ｎ，ｄ）線形コードＦ_ｑである。更に、ある実施形態によれば、０≦Ｌｎ≦１に対して、ｋ_ｎ＝ｎＬ_ｎｌｏｇ｜ｘ｜／ｌｏｇｑ、ｎ→∞になるに連れてＬ_ｎ→Ｌ、ｋ_ｎは整数である。

[0051] この改良された方式は、エンコーディング・プロセスを含み、データ・ファイルＸ^ｎ は、シンドロームＳ^ｍ _ｎ＝Ｈ_ｎＳ_ｎ（Ｘ^ｎ）によりソースによって生成されたシーケンスである。具体的には、各シンドロームＳ^ｍ _ｎ＝Ｈ^ｎＳｎ（Ｘ^ｎ）は、Ｙ^ｎＲによって示される、ｎＲ＝［（ｍ_ｎ−ｋ_ｎ）ｌｏｇｑ］ビットの別個のシーケンスにマッピングされる。また、この改良された方式はデコーディング・プロセスも含む。これについては、図６のプロセス６００に関連付けて更に説明する。このエンコーディングを使用して、この改良された方式は、ｉ．ｉ．ｄソースに対して最適なリスト−ソース・トレードオフ・ポイントＲ（Ｌ）を達成することが示され、ここでＲは、所与のソースＸに対してＳ_ｎが漸近的に最適であるときの理想的なレート・リスト関数であり、即ち、ｍ_ｎ／ｎ→Ｈ（Ｘ）／ｌｏｇｑとなる。

[0052] 具体的には、（１）各剰余系のサイズがシンドロームＳ^{ｍｎ−ｋｎ}に対応し、Ｓ^{ｍｎ−ｋｎ}が正確にｑ^ｎであり、（２）正規化されたリスト・サイズＬ_ｎが、Ｌ_ｎ＝（ｋ_ｎｌｏｇｑ）／（ｎｌｏｇ｜Ｘ｜）→Ｌによって与えられ、（３）ｍ_ｎ／ｎ＝Ｈ（Ｘ）／ｌｏｇｑ＋δ_ｎで、δｎ→０である場合、（４）Ｒ＝［ｍ_ｎ−ｋ_ｎ）ｌｏｇｑ］／ｎ＝［Ｈ（Ｘ）＋δ_ｎｌｏｇｑ）ｎーＬ_ｎｎｌｏｇ｜Ｘ｜］／ｎに従う。以上で述べたことは、十分に大きなｎに対して、Ｒ（Ｌ）≧Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜に実質的に近くに制限されたレート・リスト関数Ｒ（Ｌ）を達成することが示されている。尚、ソースＸが均一で損失がなく、Ｌ_ｎ＝ＬでＬｎが整数である場合、改良された方式のＳ^{（１−Ｌ）ｎ}によって決定されたＣの剰余系における実質的にあらゆるメッセージが等しく同様であることは、注記すべきである。したがって、Ｈ（Ｘ^ｎ ｜Ｓ^{（１−Ｌ）ｎ}）はｑ^Ｌｎに等しい。

[0053] したがって、改良された方式は情報を隠し、具体的には、この方式の「情報漏れ」に関する正確な断言を行うために基礎となる線形コードのプロパティを利用する系統的な方法を提供する。

[0054] 実施形態では、複数のエンコード・データ・ファイルが、処理ブロック５２０において生成される。この実施形態では、図２Ａにおいて先に説明したように、第１エンコード・データ・ファイル（即ち、エンコード未暗号化データ）が送信機の入力に供給され、一方第２エンコード・データ・ファイルは、暗号化のために、暗号化回路の入力に供給される（処理ブロック５３０）。第２エンコード・データ・ファイルは、理想的には、第１エンコード・データ・ファイルよりもかなり小さい。代替実施形態では、１つのエンコード・データ・ファイルが処理ブロック５２０において生成される。

[0055] 処理ブロック５３０において、変調システムは、エンコード暗号化データを生成するために、鍵を使用して、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の選択部分を暗号化する。図３と関連付けて先に説明したように、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の選択部分、具体的には、データ・セグメント（例えば、図３のメッセージ１、メッセージ２）は、好ましい実施形態では、リスト・ソース・コードよりも小さい鍵によって暗号化される。尚、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の選択部分を暗号化するプロセスは、処理ブロック５５０におけるエンコード未暗号化データの送信の前、その最中、またはその後でも行えることは認められてしかるべきである。これは、以下で一層明らかになるであろう。図２Ａに関する説明において注記したように、暗号化されるデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）の選択部分は、エンコーダ回路（エンコーダ回路２１０と同様）から受け取られても、または直接（代替実施形態）受け取られてもよい。一実施形態では、暗号化されるデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）の選択部分は、処理ブロック５２０において生成されたエンコード未暗号化データよりも小さい。

[0056] 暗号化しようとするファイルの部分を選択するためには、種々の手法を使用することができる。１つの手法では、例えば、プライベートであると見なされたファイルの部分を暗号化することもできる。他の手法では、メッセージの組み合わせを暗号化してもよい。更に他の手法では、ファイル全体を暗号化してもよい。更に他の手法では、単なるセグメント（例えば、ファイルのハッシュ、ファイルのコード化バージョン等）ではなく、元のファイルの関数を暗号化することが含まれる。暗号化しようとするファイルの部分を選択する他の戦略も、代わりに使用することができる。

[0057] 処理ブロック５４０において、変調システムは、送信しようとするデータ（即ち、エンコード未暗号化データ、エンコード暗号化データ、および鍵）の送信経路および順序を決定する。

[0058] 処理ブロック５５０において、変調システムは、エンコード未暗号化データ、エンコード暗号化データ、および任意に鍵を、宛先位置における受信機（例えば、エンド・ユーザ）に送信する。ここで、受信機は、図２Ｂの復調システム５０２と同一または同様であってもよい。１つの手法では、エンコード未暗号化データの大部分は、エンコード暗号化データおよび鍵が受信機に送信される前に送信される。ある実施形態では、エンコード暗号化データが受信機によって受信され解読され終えるまで、エンコード未暗号化データを宛先位置においてデコードすることはできない。この場合、受信機は鍵を所有する。他の実施形態では、鍵は、エンコード未暗号化データの受信機への送信の前、最中、または後に、受信機に送信される。ある実施形態では、エンコード未暗号化データの送信中に鍵が劣化した場合、エンコード暗号化データの送信を中断する必要がある。具体的には、エンコード未暗号化データの送信が中断されない場合、プロセッサ５００の安全性が損なわれることはない。

[0059] 代替実施形態では、図５のエンコーディングおよび送信プロセス５００は、基礎の暗号化方式に対する追加のセキュリティ・レイヤとして適用される。更に他の実施形態では、プロセス５００が、２フェーズ安全通信方式として実装されてもよく、一実施形態では、この２フェーズ安全通信方式は、線形コードから派生されたリスト・ソース・コード構造を使用する。しかしながら、この２フェーズ安全通信方式は、パリティ・チェック行列による乗算の代わりに、対応するエンコーディング／デコーディング関数を使用することによって、実質的にあらゆるリスト・ソース・コードに広げることができる。

[0060] ２フェーズ安全通信方式の一実施形態では、図２Ａの変調システム２０１の送信機２３０と同一またはそれより大きいことが可能な送信機と、図２Ｂの復調システム２０２の受信機２４０と同一または同様であることが可能な受信機とが、暗号化／解読方式（Ｅｎｃ’，Ｄｅｃ’）にアクセスできることを仮定する。暗号化／解読方式（Ｅｎｃ’，Ｄｅｃ’）は、鍵と併せて使用され、暗号化／解読方式（Ｅｎｃ’，Ｄｅｃ’）および鍵は、盗聴者に対して十分に安全である。この実施形態は、例えば、ワン・タイム・パッドとすることができる。

[0061] 変調システムにおいて行うことができる、２フェーズ安全通信方式の第１（プリキャッシング）フェーズ（以後「フェーズＩ」と呼ぶ）において、送信機は、以下の内１つ以上を入力として受信する。（１）ソース・エンコード・シーケンスＸ^ｎ∈Ｆ^ｎ、（２）Ｆ^ｎにおける線形コードのパリティ・チェック行列Ｈ、（３）ランク（［Ｈ^ＴＤ^Ｔ］）＝ｎとなるようなフル・ランクｋ×ｎ行列Ｄ、および（４）暗号化／解読関数（Ｅｎｃ’，Ｄｅｃ’）。これらの入力から、送信機は、その出力のＳ^ｎ−ｋ＝ＨＸ^ｎを生成し、基礎のリスト・ソース・コードによって決定された秘匿性のレベルを維持しつつ、この出力を受信機に送信するように構成される。リスト・ソース・コードは、鍵インフラストラクチャが未だ確立されていないときにコンテンツ・プリキャッシングのための安全なメカニズムを提供する。特に、データ・ファイルの大きな断片は、鍵分散プロトコルの終了前にコード化され安全に送信されたリスト・ソースとすることができる。このようなことは、 数百もの移動体ノードがあり、鍵管理プロトコルが完了するために大量の時間を必要とする可能性がある、大きなネットワークでは特に有用である。

[0062] ２フェーズ安全通信方式の第２（暗号化）フェーズ（以下「フェーズＩＩ」と呼ぶ）では、これも変調システムにおいて行うことができ、送信機は、フェーズＩの出力から、その出力においてＥ^ｋ＝Ｅｎｃ’（ＤＸ^ｎ，Ｋ）を生成し、この出力を受信機に送信するように構成される。

[0063] 復調システムにおいて行うことができる受信フェーズにおいて、受信機は、ＤＸ^ｎ ＝Ｄｅｃ’（Ｅ^ｋ）を計算し、Ｓ^ｎ−ｋおよびＤＸ^ｎからデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）を復元するように構成される。（Ｅｎｃ’，Ｄｅｃ’）が安全であると仮定すると、以上の２フェーズ安全通信方式は、実際には、基礎のリスト・ソース・コードの安全性を低下させる。しかしながら、実際には、暗号化／解読関数（Ｅｎｃ’，Ｄｅｃ’）の有効性は、鍵に依存することもあり、この鍵は十分な安全性を所望の用途に与える。加えて、Ｆｑ^ｎにおいてデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）が均一でありｉ．ｉ．ｄ．であると仮定すると、最大距離分離（ＭＤＳ）コード（即ち、線形［ｎ，ｋ］ｑ次（ｎ，Ｍ，ｄ）コードであり、Ｍ≦ｑ^{ｎ−ｄ＋１}；ｑｋ≦ｑ^{ｎ−ｄ＋１}；およびｄ≦ｎ−ｋ＋１）を強い安全性保証を行うために使用することができる。このような場合、Ｓ^n-kを観察する盗聴者は、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）のｋシンボルのいずれの組に関する情報も全く推論することができない。

[0064] 2フェーズ安全通信方式のフェーズＩＩの前に鍵が劣化しても、データ・ファイル（Ｘⁿ）は、基礎のリスト・ソース・コードと同じ位安全なままである。計算的に制限されない盗聴者が鍵の完全な知識を有すると仮定すると、この盗聴者が行うことができる最良のことは、データ・ファイルの最後の部分が送信されるまで、可能なデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）入力の数を、指数的に大きなリストに減少させることである。したがって、２フェーズ安全通信方式は、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の最後の断片、具体的には、エンコード未暗号化データおよびエンコード暗号化データ、が送信される時点まで、情報理論レベルの安全性をデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）に提供する。加えて、２フェーズ安全通信方式のフェーズＩＩの前に鍵が劣化した場合、エンコード未暗号化データおよびエンコード暗号化データ全体を再送信することなく、鍵を再配布することができる。一実施形態では、鍵が作り直されると直ちに、送信機は、新しい鍵によって、２フェーズ安全通信方式のフェーズＩＩにおいてデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）の残り部分を簡単に暗号化することができる。

[0065] 対照的に、従来の方式において初期シードが盗聴者に漏れた場合（例えば、擬似乱数発生器に基づくストリーム・サイファ(stream cipher)、盗聴者が検出されるまでに送信されたデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）の全ての部分が攻撃されやすい。

[0066] 他の実施形態では、プロセス５００は、２フェーズ安全通信方式と併せて、調整可能なレベルの秘匿性を含むことができ、鍵のサイズは望まれる秘匿性のレベルに依存し、プロセス５００を所望のレベルの秘匿性に調整するために、このサイズを使用することができる。具体的には、フェーズＩおよびフェーズＩＩにおいて送られるデータの量を、利用可能な暗号化方式のプロパティ、鍵のサイズ、および所望のレベルの秘匿性に合わせるに、適切に選択することができる。加えて、具体的には暗号化手順がリスト・ソース・エンコーディング／デコーディング動作よりも高い計算コストを有するときに、フェーズＩＩにおいてメッセージの小さい部分の暗号化を可能にすることによって、２フェーズ安全通信方式によって要求される動作の総数を減らすために、リスト・ソース・コードを使用することができる。一実施形態では、基礎のコードのリスト（Ｌ）のサイズを適切に選択することによって、リスト・ソース・コードは、調整可能なレベルの秘匿性を提供するために使用され、この選択は、敵がデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）に関して有する可能性がある不確実性の量を判定するために使用される。２フェーズ安全通信方式では、Ｌの値が大きい程、フェーズＩにおいてリスト・ソース・コード化データ・ファイル（Ｘ^ｎ）が小さくなり、この方式のフェーズＩＩにおいて暗号化の負担が大きくなる。

[0067] 更に他の実施形態では、２フェーズ安全通信方式においてリスト・ソース・コードをストリーム・サイファと組み合わせることができる。例えば、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）は、ランダムに選択されたシードによって初期化された擬似乱数発生器を使用して最初に暗号化し、次いでリスト・ソース・コード化することができる。初期のランダムに選択されたシードは、２フェーズ安全通信方式の送信フェーズにおいて、エンコード暗号化データの一部であることも可能である。この構成は、リスト・ソース・コード化データ・ファイル（Ｘ^ｎ）にランダム化を与えることに加えて、基礎のストリーム・サイファの安全性を高めるという利点がある。

[0068] これより図６を参照すると、本明細書において説明したリスト・ソース・コード技法による受信、デコーディング、および解読プロセス例６００が示されている。プロセス６００は、処理ブロック６１０において開始し、図２Ｂの復調システム２０２と同一または同様とすることができる復調システムが、エンコード未暗号化データ６１２、エンコード暗号化データ６１４、および鍵６１６を受信する。これらは、図２Ａの変調システム２０１と同一または同様とすることができる変調システムからの、図５のエンコーディングおよび暗号化プロセス５００からのエンコード未暗号化データ、エンコード暗号化データ、および鍵と同一または同様とすることができる。尚、エンコード暗号化データ６１２、エンコード未暗号化データ６１４、および鍵を受信するプロセスは、特定の順序で行われる必要は全くないことは認められてしかるべきである。しかしながら、図５のプロセス５００に関連付けて先に述べたように、一実施形態では、エンコード未暗号化データの大部分が、エンコード暗号化データおよび鍵が受信機に送信される前に、送信される。

[0069] 処理ブロック６２０において、復調システムは暗号化データを鍵によって解読する。図５に関連付けて先に説明したように、復調システムは、暗号化データおよび／またはエンコード・データを受信する前または後に、鍵を受信してもよい。

[0070] 処理ブロック６３０において、復調システムは、エンコード未暗号化データおよびエンコード暗号化データを使用して、データ・ファイル（Ｘ^ｎ＾）をデコードする。一実施形態では、復調システムは、エンコード未暗号化データおよびエンコード解読データを、可能なリスト・ソース・コードのリストにデコードする。このデコーディングは、例えば、図５に関連付けて先に説明した、改良方式によって行うことができる。この方式のデコーディング・プロセスでは、Ｓ^{ｍｎ−ｋｎ}に対応するＨ_ｎの剰余系におけるｘ^ｍｎ毎に出力ｒ_ｎ（ｘ^ｍｎ）を生成するために、二進コードワードＹ^ｎＲが対応するシンドロームＳ^{ｍｎ−ｋｎ}にマッピングされる。このデコーディング・プロセスを使用すると、Ｓｎが所与のソースＸに対して漸近的に最適になるとき、即ち、ｍ_ｎ／ｎ→Ｈ（Ｘ）／ｌｏｇqのとき、本改良方式が、ｉ．ｉ．ｄ．ソースに対してＲ（Ｌ）≧Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜によって境界が定められるレート・リスト関数Ｒ（Ｌ）を得ることが示された。

[0071] 以上で説明した実施形態では、復調システムは、データ・ファイル（Ｘ^ｎ ＾）を可能なリスト・ソース・コードのリストから抽出することができる。しかしながら、当業者には明白な代替方法を使用できることは、認められてしかるべきである。ある実施形態では、データ・ファイル（＾Ｘ^ｎ）は、プロセス５００のデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）と同一、または実質的に同様である。具体的には、復調システムは、本改良方式を使用して、データ・ファイル（Ｘ^ｎ ＾）を抽出することができる。

[0072] 具体的には、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）のシンドロームの知識によって、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）は様々な方法で抽出することができる。一実施形態では、ＤおよびＨの行がＦ^ｎ _ｑの基準を形成するようなフル・ランクを有するｋ×ｎ行列Ｄを発見することが１つの手法である。このようなｋ×ｎ行列は、例えば、Gram-Schmidtプロセス（即ち、内積空間において１組のベクトルを正規直交化する方法）を使用して求めることができ、Ｈの行が開始点として機能する。以下に示すGram-SchmidtプロセスのエレメントＴ^Ｌｎが計算され、続いて受信機に送信される。ここで、Ｔ^Ｌｎ＝ＤＸ^ｎである。受信機は、図２Ｂの復調システム２０２の受信機２４２と同一または同様とすることができる。

[0073] 受信機は、データ・ファイル（Ｘ^ｎ ＾）を抽出するように構成され、ある実施形態によれば、可能なリスト・ソース・コードのリストからのデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）を表す。先の方法は、例えば、リード・ソロモンまたは低密度パリティ・チェック（ＬＤＰＣ）というような周知の線形コード構造を使用して、リスト・ソース・コードを実際に展開することを可能にする。

[0074] 加えて、この方法は一般的な線形コードに有効であり、ランク（［Ｈ^ＴＤ^Ｔ］）^Ｔ）＝ｎとなるような、寸法がそれぞれ（ｎ−ｋ）×ｎおよびｋ×ｎであるフル・ランク行列ＨおよびＤの任意の対に対して成り立つ。具体的には、この方法は、秘匿性方式を設計するために既知の線形コード構造を利用する。
情報理論的メトリック
[0075] 以上で開示したシステムおよび関連方法を特徴付けて最適化するための情報理論的メトリック（ｅ−シンボル秘匿性（μ_ε））の一例について、ここで示す。具体的には、ｅ−シンボル秘匿性（μ_ε）は、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）のエンコード・バージョンを想定して、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の特定のシンボルについて漏洩した情報量を特徴付ける。このようなことは、特に、以上で説明した改良方式および２フェーズ安全通信方式のような、絶対シンボル秘匿性（μ_０）を与えない秘匿性方式に適用可能である。

[0076] 一般に、メトリックｅ−シンボル秘匿性（μ_ε）および絶対シンボル秘匿性（μ_０）は、所望のレベルの秘匿性を達成するために、プロセス５００およびプロセス６００と併せて使用することができる。絶対シンボル秘匿性（μ_０）およびｅ−シンボル秘匿性（μ_ε）は、次のように定義することができる。

コードＣ_ｎの絶対シンボル秘匿性（μ_０）は、

によって表される。
コードＣ_ｎのシーケンスの絶対シンボル秘匿性 (μ₀)は、

によって表される。
対照的に、コードＣ_ｎのｅ−シンボル秘匿性（μ_ε）は、

によって表される。
加えて、コードＣ_ｎのシーケンスのε−シンボル秘匿性（μ_ε）は、

によって表される。ここで、ε＜Ｈ（Ｘ）である。
[0077] データ・ファイルＸ^ｎおよびその対応する暗号化Ｙを仮定すると、ε−シンボル秘匿性（μ_ε）は、データ・ファイルＸ^ｎの任意のｔ−シンボル・シーケンスから、せいぜいεビットを推論できるにすぎないように、ｔ／ｎの最も大きな断片として計算することができる。

[0078] Ｃ_ｎは、レート・リスト対（Ｒ，Ｌ）を達成する確率分布ｐ（ｘ）を有する離散メモリなしソースＸに対するコードまたはコードのシーケンス（即ち、リスト・ソース・コード）とすることができる。加えて、Ｙ^ｎＲｎは、Ｃ_ｎによって作られたリスト−ソース・エンコード・データ・ファイルｆ_ｎ（Ｘ^ｎ）に対する対応するコードワードである。更に、Ｉ_ｎ（ｔ）は、サイズｔの｛１，…，ｎ］の全ての部分集合の集合である。即ち、

加えて、Ｘ（Ｊ）は、集合

におけるエレメントによってインデックスされたデータ・ファイルＸ^ｎのシンボルの集合である。
[0079] 受動的であるが計算的に無制限の盗聴者が、リスト−ソース・エンコード・メッセージｆ_ｎ（Ｘ^ｎ）＝Ｙ^ｎＲｎのみにアクセスできると仮定する。また、Ｙ^ｎＲｎの観察に基づいて、盗聴者がデータ・ファイルＸ^ｎ内に何があるか判定しようとすると仮定する。加えて、使用されたソース統計およびリスト・ソース・コードは一般に知られている、即ち、盗聴者ＡはソースおよびＣ_ｎによって生成されたシンボル・シーケンスの分布ｐｘ_ｎ（Ｘ^ｎ）にアクセスできると仮定する。

[0080] リスト−ソース・エンコード・メッセージ（Ｙ^ｎＲｎ）を観察することによって盗聴者がソース・シンボル（Ｘ^（Ｊ）；Ｙ^ｎＲｎ）の特定のシーケンスについて得ることができる情報量を計算することができ、または機械的情報(mechanical information)Ｉは以前のページにリストを有する。具体的には、ε＝０について、完全に隠される入力シンボルの最大の断片であるものに対する有意な境界を計算することができる。

[0081] 例えば、レート−リスト対（Ｒ，Ｌ）を得ることができるリスト・ソース・コードＣ_ｎは、

のε−シンボル秘匿性（μ_ε）を含む。具体的には、μ_ε（Ｃ_ｎ）＝μ_ε、ｎによって、

したがって、

となる。

のε−シンボル秘匿性（μ_ε）は、ｎ→∞を取ることによって得られる。
[0082] 盗聴者がリスト・ソース・コードＣ_ｎでエンコードされたメッセージ、およびシンボル秘匿性μ_ε、ｎから得ることができる最大平均情報量に対する上限も、計算することができる。具体的には、リスト・ソース・コードＣ_ｎ、離散メモリなしソースＸ、および０≦ε≦Ｈ（Ｘ）となるような 任意のεに対して、

となる。ここで、μ_ε、ｎ＝μ_ｃ（Ｃ_ｎ）である。
[0083] あるいは、μ_ｃ，ｎ＝ｔ／ｎ、Ｊ∈Ｉ_ｎ（ｔ）、そしてＪ’＝｛１，…，ｎ｝＼Ｊである場合、

[0084] ｅ−シンボル秘匿性（μ_ε）を有するレート−リスト関数（Ｒ，Ｌ）は、リスト・ソース・コードＣ_ｎがあるεに対して、

である点（Ｒ’，Ｌ）を得る場合、上側の境界に関係付けることができる。この場合、

δ＞０およびｎが十分に大きいと、

結果として、Ｒ’≦Ｈ（Ｘ）−Ｌｌｏｇ｜Ｘ｜となる。一般に、ｎの値は、上の式におけるデルタにしたがって選択されるとよく、ソースの特性に依存する。実際には、コードの長さは、安全性および効率の制約によって決定される。

[0085] ある実施形態では、ＭＤＳコードを使用する均一分布データ・ファイル（Ｘ^ｎ）は、εシンボル秘匿性（μ_ε）境界を達成することが示されている。他の実施形態では、絶対シンボル秘匿性（μ_０）は、以上で開示した改良方式の使用によって、Ｆ_ｑにおけるＭＤＳパリティ・チェック行列Ｈおよび均一なｉ．ｉ．ｄ．ソースＸにより、達成することができる。ソースＸが均一でしかもｉ．ｉ．ｄ．であると、ソース・コーディングは不要である。

[0086] 具体的には、Ｈが（ｎ，ｋ，ｄ）ＭＤＳのパリティ・チェック行列であり、ソースが均一でｉ．ｉ．ｄ．である場合、本改良方式は、上側境界μ_０＝Ｌを達成することができ、ここでＬ＝ｋ／ｎである。例えば、（１）ＨがＦ_ｑにわたる（ｎ，ｋ，ｎ−ｋ＋１）ＭＤＳコードＣのパリティ・チェック行列であり、（２）ｘ∈Ｃ、および（３）ｘのｋ個の位置（ｘ^（Ｊ）で示す）の集合Ｊ∈Ｉ_ｎ（ｋ）が固定される場合、ｚ∈Ｃにおける任意の他のコードワードに対して、ｚ^（Ｊ）ｘ^（Ｊ）を有する。何故なら、Ｃの最小距離はｎ−ｋ＋１であるからである。加えて、

であるので、｜Ｃ^（Ｊ）｜＝｜Ｃ｜＝ｑ^ｋとなる。したがって、Ｃ（Ｊ）は、ｋ個のシンボルの全ての可能な組み合わせを含む。以上で述べたことはＨの任意の剰余系に該当するので、μ_０＝Ｌの上側の境界は、Ｌ＝ｋ／ｎである場合に達成される。
一般的なソース・モデルに対するリスト・ソース・コード
[0087] 安全な暗号システム、特に秘匿性に対する情報理論的手法は、従前より、１つの基本的な想定を行う。即ち、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）（即ち、平文ソース），鍵、ならびにエンコードおよび／または暗号化された形態のデータ・ファイル（Ｘ^ｎ）および鍵が送信される物理チャネル（例えば、通信チャネル）のノイズが、実質的に均一に分散されると想定する。ここでは、均一性は、ファイル、鍵、または物理チャネルが、全ての可能な異なる成果の等しい尤度(likelihood)またはほぼ等しい尤度を有することを示すために使用される。均一性の想定は、メッセージが送られる前には、任意の可能なメッセージ、鍵、またはチャネル・ノイズが、任意の他の可能なメッセージ、鍵、またはチャネル・ノイズよりも可能性が高いと、攻撃者が信ずる理由はないことを含意する。実際には、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）、鍵、および物理チャネルのノイズは、特に安全な暗号システムでは、常に実質的に均一に分散される訳ではない。例えば、ユーザ・パスワードが完全にランダムに選択されるのは希である。加えて、階層プロトコルによって生成されるパケットは、均一に分散されない。即ち、これらは、予め定められた構造に従うヘッダを常に含むのではない。均一でない分散を考慮に入れ損ねると（以後、「非均一性」）、安全であると仮定した暗号システムの秘匿性が著しく損なわれる可能性がある。

[0088] 一般に、非均一性は様々な脅威を生ずる。具体的には、非均一性は、（１）任意のセキュリティ方式の有効な鍵の長さを著しく減少させ、（２）安全な暗号システムを相関攻撃の影響を受け易くする。以上のことは、例えば、複数の分散された相関のあるソースが暗号化されているときに最も厳しくなる。何故なら、１つのソースが他のものについての情報を暴くおそれがあるからである。その結果、分散型データ収集および送信において秘匿性を保証するためには、安全な暗号システムにおいて非均一性を考慮に入れなければならない。

[0089] 以上で説明した秘匿方式システム、および安全な通信を可能にする関連方法は、均一化を想定し、この均一化は、データ・ファイル（Ｘ^ｎ）の圧縮（即ち、エンコーディングおよび／または暗号化）の一部として実行され、したがってｉ．ｉ．ｄソースには最も適している。例えば、圧縮は、均一化の過程において十分な保証に繋がらない。均一化からの些細な逸脱であっても、重大な影響が出る可能性がある。その結果、更に一般的なソース（即ち、非ｉ．ｉ．ｄソース・モデル）では、多少異なる秘匿方式システムおよび関連方法が使用されなければならない。具体的には、以上で説明したシステムおよび関連方法を非ｉ．ｉ．ｄソースと共に使用すると（例えば、ｎ番目のランダム変数に対する確率分布が、シーケンスにおける以前のランダム変数の関数となる、一次隠れマルコフ・シーケンス）、複数のリスト・ソース・エンコード・メッセージ（即ち、非ｉ．ｉ．ｄソース・モデルから得られるエンコード・メッセージ）が互いについての情報を暴露する可能性があるので、一層ねじれた分析(convoluted analysis)になる可能性がある。図５のエンコーディングおよび暗号化プロセス５００が、例えば、非ｉ．ｉ．ｄソースにおけるソース・シンボル（即ち、データ・ファイル（１つまたは複数）（Ｘ^ｎ））の複数のブロックにわたって適用され、ソース・シンボルのエンコードされ暗号化された複数のブロックが、例えば、図６のプロセス６００にしたがってデコードおよび解読される場合、ある実施形態によれば、可能なリスト・ソース・コードのリストからのデータ・ファイル（Ｘ^ｎ ＾）を表す、抽出されたデータ・ファイル（１つまたは複数）（Ｘ^ｎ ＾）からの可能なリスト・ソース・コードのリストは、ソース・シンボルの複数のブロックが相関付けられる場合、必ずしも成長しない。

[0090] 例えば、ｎ個の相関付けられたソース・シンボル（即ち、データ・ファイル（１つまたは複数）（Ｘ^ｎ））の出力Ｘ＝Ｘ_１，…，Ｘ_ｎを仮定し、以上で説明した改良方式を使用すると、盗聴者は、ランダム・エレメント｛Ｈ（ｓｎ（Ｘ））｝の剰余系値シーケンス(coset valued sequence)を観察することができる。Ｈはパリティ・チェック行列である。Ｘはシンボルの相関付けられたソースであるので、剰余項値シーケンスが相関付けられないであろうと期待する理由はない。例えば、Ｘがマルコフ・チェーンを形成する場合、剰余系値シーケンスはマルコフ・チェーンの関数となる。剰余系値シーケンスは、一般に、マルコフ・チェーン自体を形成しないが、剰余系値シーケンスは相関を含み続ける。これらの相関は、盗聴者が代表的なデータ・ファイル（１つまたは複数）（Ｘ^ｎ）を判定するときに検索しなければならない、可能なリスト・ソース・コードのリスト（例えば、抽出されたデータ・ファイル（１つまたは複数）（Ｘ^ｎ＾）から）のサイズを縮小し、したがって、本改良方式の有効性を低下させる可能性がある。これらの相関を減らすまたはなくすると、例えば、本改良方式の有効性の低下に対抗することができる。

[0091] 相関を減らす１つの方法は、リスト−ソース・コードへの入力として、大きなブロック長のソース・シンボルを使用することである。これは、暗号化に使用されるメッセージの長さを増大することを必要とする。例えば、Ｘ_１，Ｘ_２，…，Ｘ_Ｎが、マルコフ・ソース（即ち、静止マルコフ・チェーンＭ、およびマルコフ・チェーンにおける状態Ｓを満足のいくアルファベット(fine alphabet)Γにマッピングする関数ｆ：Ｓ→Γ）によって、Ｘ_ｉ∈データ・ファイル（Ｘ^ｎ）、およびｐ（Ｘ_１，…，Ｘ_Ｎ）＝ｐ（Ｘ_１）ｐ（Ｘ_２｜Ｘ_１）…ｐ（Ｘ_Ｎ｜Ｘ_Ｎ−１）となるように生成されたＮブロックのソース・シンボルである場合、各ブロックを個々にエンコードする代わりに、図２Ａの送信器２３０と同一または同様とすることができる送信器は、複数の二進コードワードＹ^ｎＮＲを計算することができ、ここでＹ^ｎＮＲ＝ｆ（Ｘ_１，Ｘ_２，…，Ｘ_Ｎ）である。この手法（以後、「非ｉ．ｉ．ｄ．ソース・モデル手法」）は、長いブロック長を必要とし、実現の複雑さが高い可能性があるという欠点がある。しかしながら、非ｉ．ｉ．ｄ．ソース・モデル手法は、必ずしもソース・シンボルの複数のブロックにわたって独立して実行される必要はない（即ち、処理を並列で実行することができる）。ソース・シンボルの剰余系値シーケンス相関を減らすための代わりの非ｉ．ｉ．ｄ．ソース・モデル手法は、特に個々のシーケンスＸ_ｉが既にかなり大きいとき、Ｙ_１＝ｆ（Ｘ_１，Ｘ_２）、Ｙ_２＝ｆ（Ｘ_２，Ｙ_３）、…等を定義することである。つまり、１つの手法では、秘匿方式は、暗号化およびエンコーディングが１つのステップで行うことができるように、一度に１つのメッセージに対して使用されればよい。他の手法では、本方式は、エンコーディングおよび暗号化が同時に行われるように、一緒に暗号化される複数のメッセージの組み合わせに対して使用されてもよい。

[0092] 他の手法では、ソース・シンボルの複数のブロックにわたって確率的暗号化が必要とされるとき、ソース・エンコード・シンボル（例えば、本改良方式の）を、出力の必要なランダム化を行うためにパリティ・チェック行列Ｈと乗算する前に、擬似乱数発生器（ＰＲＧ）の出力と組み合わせることができる。他の手法では、２フェーズ安全通信方式のフェーズＩＩにおいて、ＰＲＧの初期速度を、図２Ｂの受信機２４０と同一または同様とすることができる、受信機に送信することができる。

[0093] 尚、図１〜図６に関連付けて説明した秘匿方式システム、および安全な通信を可能にする関連方法は、ｉ．ｉ．ｄ．ソース・モデルに最も適していると述べたが、本秘匿方式システムおよび関連方法は、非ｉ．ｉ．ｄ．ソース・モデルにも適用することができることは認められよう。

[0094] 少なくとも１つの実施形態では、本明細書において説明した技法および特徴は、ファイルの大部分（例えば、リスト・コード化未暗号化部分）をネットワークにおいて安全に分散およびキャッシュするために使用することができる。大きなファイル部分は、ファイルの暗号化部分および鍵の双方が受信されるまで、デコード／解読することができない。このように、ファイルのコンテンツの多くは、鍵が配布される前に、分散することができ（例えば、コンテンツのプリキャッシング）、多くの異なるシナリオにおいて利点を得ることができる。

[0095] 図７を参照すると、図１〜図６に関連付けて以上で説明したシステム例および関連方法を実現するために使用することができる処理システム例７００のブロック図が示されている。一実施形態では、処理システム７００は、例えば、移動体通信デバイスにおいて実現することができるが、そのように限定されるのではない。

[0096] 処理システム７００は、例えば、プロセッサ（１つまたは複数）７１０、揮発性メモリ７２０、ユーザ・インターフェース（ＵＩ）７３０（例えば、マウス、キーボード、ディスプレイ、タッチ・スクリーン等）、不揮発性メモリ・ブロック７５０、およびエンコーディング／暗号化／解読／チューニング・ブロック７６０（纏めて、「コンポーネント」）を含むことができ、これらはバス７４０（例えば、１組のケーブル、印刷回路、非物理的接続等）に結合される。バス７４０は、これらのコンポーネント間における通信を可能にするために、これらのコンポーネントによって共有することができる。

[0097] 不揮発性メモリ・ブロック７５０は、例えば、コンピュータ命令、オペレーティング・システム、およびデータを格納することができる。一実施形態では、コンピュータ命令は、本明細書において説明したプロセス（例えば、プロセス４００および６００）の全部または一部を実行するために、揮発性メモリ７２０からプロセッサ（１つまたは複数）７１０によって実行される。エンコーディング／暗号化／解読／チューニング・ブロック７６０は、図１〜図６に関連付けて以上で説明したシステム、関連方法、およびプロセスを実行するために、例えば、リスト−ソース・エンコーダ、暗号化／解読回路、およびセキュリティ・レベル・チューニングを含むことができる。

[0098] 尚、処理システム７００に関連付けて説明する種々の例示ブロック、モジュール、処理ロジック、および回路は、汎用プロセッサ、コンテンツ・アドレス可能メモリ、ディジタル信号プロセッサ、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、任意の適したプログラマブル・ロジック・デバイス、ディスクリート・ゲートまたはトランジスタ・ロジック、ディスクリート・ハードウェア・コンポーネント、あるいは本明細書において説明した機能を実行するように設計された、これらの任意の組み合わせによって実現されても、または実行されてもよいことは認められてしかるべきである。

[0099] 本明細書において説明した技法は、説明した特定の実施形態に限定されるのではない。本明細書において説明した異なる実施形態のエレメントを組み合わせて、具体的に以上で説明しなかった他の実施形態を形成することもできる。本明細書において具体的に説明しなかった他の実施形態も、請求項の範囲内に該当するものとする。

[0100] 例えば、本明細書において説明したプロセス（例えば、プロセス５００および６００）は、図７のハードウェアおよびソフトウェアと共に使用することには限定されないことは認められてしかるべきである。具体的には、これらのプロセスは、任意の計算環境または処理環境において、そしてコンピュータ・プログラムを実行することができる任意のタイプの機械(machine)または１組の機械によって適用することもできる(find applicability)。ある実施形態では、本明細書において説明したプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれら２つの組み合わせで実現することもできる。他の実施形態では、本明細書において説明したプロセスは、プログラマブル・コンピュータ／機械において実行されるコンピュータ・プログラムで実現することもできる。プログラマブル・コンピュータ／機械は、各々、プロセッサ、非一時的機械読み取り可能媒体、またはプロセッサ（揮発性および不揮発性メモリ、および／または記憶エレメントを含む）、少なくとも１つの入力デバイス、および１つ以上の出力デバイスによって読み取り可能な他の製品を含む。本明細書において説明したプロセスの内任意のものを実行するため、そして出力情報を生成するために、入力デバイスを使用して入力されるデータに、プログラム・コードを適用することもできる。

[0101] また、本明細書において説明したプロセスは、説明した特定例に限定されないことも認められてしかるべきである。例えば、本明細書において説明したプロセス（例えば、プロセス５００および６００）は、図５および図６の特定処理順序に限定されるのではない。逆に、図５および図６の処理ブロックの内任意のものが、以上で説明した結果を達成するために、並び替えられる、組み合わせされる、除去される、並列に実行される、または直列に実行されてもよい。

[0102] 図５および図６における処理ブロックは、例えば、本システムの実行を実行するために１つ以上のコンピュータ・プログラムを実行する１つ以上のプログラマブル・プロセッサによって実行されてもよい。本システムの全部または一部は、特殊目的論理回路（例えば、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）および／またはＡＳＩＣ（特定用途集積回路））として実現することもできる。

[0103] 以上、本開示の主題である種々の概念、構造、および技法を例示する役割を果たす好ましい実施形態について説明したが、今では、これらの概念、構造、および技法を組み込んだ他の実施形態が使用されてもよいことは、当業者には明白になるであろう。したがって、本特許の範囲は、説明した実施形態に限定されるのではなく、以下の請求項の主旨および範囲によってのみ限定されてしかるべきであることを具申する。

Claims (21)

1. 安全な通信方法であって、
   第１位置においてデータ・ファイルを受信するステップと、
   前記データ・ファイルの前記シンボル間の相関を減らすために、前記シンボルに均一化を適用するステップと、
   エンコード・データ・ファイルを生成するために、リスト・ソース・コードを使用して、前記データ・ファイルをエンコードするステップと、
   暗号化データ・ファイルを生成するために、鍵を使用して、前記データ・ファイルの選択部分を暗号化するステップと、
   宛先位置におけるエンド・ユーザに、前記エンコード・データ・ファイルおよび前記暗号化データ・ファイルを送信するステップであって、前記エンコード・データ・ファイルが、前記暗号化データ・ファイルが前記エンド・ユーザによって受信され解読され終えるまで、前記宛先位置において解読することができず、前記エンド・ユーザが前記鍵を所有する、ステップと、
   を含む、方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記データ・ファイルの選択部分を暗号化するステップが、前記エンコード・データ・ファイルの送信の前、最中、または後に行うことができる、方法。
3. 請求項１記載の方法であって、更に、前記エンコード・データ・ファイルの前記宛先位置への送信の前、最中、または後のいずれかにおいて、前記鍵を前記宛先位置に送信するステップを含む、方法。
4. 請求項１記載の方法において、前記鍵が、前記エンコード・データ・ファイルの送信中に劣化した場合、前記暗号化データ・ファイルの送信だけが中断されればよい、方法。
5. 請求項４記載の方法において、前記エンコード・データ・ファイルの送信が中断されない場合、前記方法の安全性が損なわれない、方法。
6. 請求項１記載の方法において、リスト・ソース・コードを使用して前記データ・ファイルをエンコードするステップが、線形コードによって前記データ・ファイルをエンコードするステップを含む、方法。
7. 請求項１記載の方法において、前記リスト・ソース・コードが、ソース・シーケンスをそのエントロピ・レート未満に圧縮したコードである、方法。
8. 請求項１記載の方法において、前記方法が、基礎の暗号化方式に対する追加のセキュリティ・レイヤとして適用される、方法。
9. 請求項１記載の方法において、前記方法が、所望の秘匿レベルに調整可能であり、前記鍵のサイズが、前記所望の秘匿レベルに依存し、前記鍵のサイズ、および前記暗号化される前記ファイルの前記部分のサイズの内少なくとも１つが、前記所望の秘匿レベルに調整するために使用される、方法。
10. 請求項１記載の方法において、前記宛先位置が遠隔位置である、方法。
11. 請求項１記載の方法において、前記宛先位置が前記第１位置と同じである、方法。
12. 請求項１記載の方法において、前記エンコード・データ・ファイルの大部分が、前記暗号化データ・ファイルおよび前記鍵が前記エンド・ユーザに送信される前に送信される、方法。
13. 請求項１記載の方法において、前記方法が、ネットワークにおいてコンテンツ・プリキャッシュを実行するために使用され、前記エンコード・データ・ファイルが前記ネットワーク内において分散されてキャッシュされ、前記データ・ファイルの暗号化部分および前記鍵の双方が受信されるまで、デコード／解読することができない、方法。
14. 安全通信用送信システムであって、
    第１位置においてデータ・ファイルを受信するように動作可能な受信モジュールと、
    前記受信モジュールに結合され、エンコード・データ・ファイルを生成するためにリスト・ソース・コードを使用して前記データ・ファイルをエンコードするように動作可能なエンコーダ・モジュールと、
    前記受信モジュールおよびエンコーダ・モジュールの内１つ以上に結合され、暗号化データ・ファイルを生成するために、鍵を使用して前記データ・ファイルの選択部分を暗号化するように動作可能な暗号化モジュールと、
    前記エンコーダ・モジュールおよび暗号化モジュールの内１つ以上に結合され、前記エンコード・データ・ファイルおよび前記暗号化データ・ファイルを、宛先位置におけるエンド・ユーザに送信するように動作可能な送信モジュールであって、前記暗号化データ・ファイルが前記エンド・ユーザによって受信および解読され終えるまで、前記エンコード・データ・ファイルを前記宛先位置においてデコードすることができず、前記エンド・ユーザが前記鍵を所有する、送信モジュールと、
    を含む、安全通信用送信システム。
15. 請求項１４記載の送信システムにおいて、前記エンコード・データ・ファイルが、未暗号化エンコード・データ・ファイルである、送信システム。
16. 請求項１４記載の送信システムにおいて、前記暗号化データ・ファイルが、エンコード暗号化データ・ファイルである、送信システム。
17. 安全通信用受信システムであって、
    宛先位置において、第１位置からのエンコード・データ・ファイル、暗号化データ・ファイル、または鍵の内１つ以上を受信するように動作可能な受信モジュールと、
    前記受信モジュールに結合され、解読データ・ファイルを生成するために、鍵を使用して前記暗号化データ・ファイルを解読するように動作可能な解読モジュールと、
    前記解読モジュールおよび前記受信モジュールの内１つ以上に結合され、出力データ・ファイルを生成するために、前記エンコード・データ・ファイルおよび前記解読データ・ファイルの内１つ以上をデコードするように動作可能なデコーダ・モジュールと、
    を含む、安全通信用受信システム。
18. 請求項１７記載の送信システムにおいて、前記エンコード・データ・ファイルが、未暗号化エンコード・データ・ファイルである、送信システム。
19. 請求項１７記載の送信システムにおいて、前記暗号化データ・ファイルが、エンコード暗号化データ・ファイルである、送信システム。
20. 請求項１７記載の送信システムにおいて、前記出力データ・ファイルが、可能なデータ・ファイルのリストを含む、送信システム。
21. 請求項２０記載の送信システムにおいて、前記デコーダ・モジュールが、更に、前記可能なデータ・ファイルのリストからデータ・ファイルを判定するように動作可能であり、前記データ・ファイルが、前記暗号化データ・ファイルと組み合わせた前記エンコード・データ・ファイルを表す、送信システム。

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