JPH05130099A - 秘話通話方式 - Google Patents

秘話通話方式

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JPH05130099A
JPH05130099A JP3317521A JP31752191A JPH05130099A JP H05130099 A JPH05130099 A JP H05130099A JP 3317521 A JP3317521 A JP 3317521A JP 31752191 A JP31752191 A JP 31752191A JP H05130099 A JPH05130099 A JP H05130099A
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JP
Japan
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telephone
key
ekk
ciphering
eki
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Application number
JP3317521A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Matsumoto
博幸 松本
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各電話機が自分の暗号鍵を持つだけで、安全
性の高い、共通鍵方式の秘話通話を実現する。 【構成】 各電話機1の暗号機構12及び暗号鍵管理装
置2の暗号機構25には共通鍵方式を採用する。各電話
機1は、自分の暗号鍵、装置2の電話番号、相手電話番
号を保持する。暗号鍵管理装置2は、電話番号ごとの暗
号鍵、転送先の電話番号を管理し、さらに、秘話通話に
用いるセッション鍵の生成手段24を有する。暗号鍵管
理装置2は、送信側電話機から発呼があると、セッショ
ン鍵を生成し、暗号化して送信側に送る。送信側電話機
は、これを自分の鍵で復号して保持し、さらに暗号化の
まま受信側に送る。受信側電話機は、これを自分の鍵で
復号して保持する。以後、送信側、受信側とも、セッシ
ョン鍵を用いて秘話通話を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は秘話通話方式に係り、詳
しくは、共通鍵方式暗号アルゴリズムを用いてISDN
回線に接続された電話機間で暗号通話を行う場合に好適
な秘話通話方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ISDN回線に接続されるディジタル電
話機(以下「電話機)と略す)は、送話側ではアナログ
の音声信号を例えばμ法則符号化法(CCITT勧告
G.711で規定)でディジタル信号に変換し、受話側
では送られてきたディジタル信号を送話側と同じμ法則
符号化法でアナログ信号に変換して通話を行っており、
秘話通話を行う場合は、このディジタル信号を暗号化、
復号して通話を行っている。
【0003】共通鍵暗号アルゴリズムは、暗号文を作成
するときの鍵(暗号鍵)と、暗号文を元に戻すときの鍵
(復号鍵)に同じ数値データを用いる暗号方式である。
従来、この共通鍵暗号アルゴリズムを用いて、秘話機能
付き電話機間で秘話通話を行う場合、自電話機固有の鍵
をあらかじめ当事者間で書留郵便、直接手渡し等で相互
に配送しておいて、着信者側の鍵を秘話通話のための暗
号鍵、復号鍵として用いて、暗号化、復号する方式が一
般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のような共通鍵暗
号アルゴリズムを用いた従来の秘話通話方式では、多数
の電話機が相互に秘話通話を行う場合には、相手ごとに
個別の鍵を持つか、あるいは1種類の鍵を多数の電話機
と共通に持つか、いずれかの方法を採る必要がある。前
者の方法では、発信者は秘話通話する相手電話機台数分
の鍵を保持する必要があり、鍵の配送、変更等が複雑に
なる問題があった。また、後者の方法では、1種類の鍵
を多数の電話機で共有するため、鍵の秘密性が薄れ、結
果として秘話通話そのものの安全性が低下する問題であ
った。
【0005】本発明の目的は、秘話通話を行う電話機が
増加しても、それぞれの電話機が自電話機個別の鍵を1
種類持つだけで済み、発信者および着信者の移動が自由
にでき、かつ安全性が高い、共通鍵暗号アルゴリズムを
用いた秘話通話方式を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ISDN網に複数の電話機と共に暗号鍵
管理装置を接続し、この暗号鍵管理装置に、共通鍵方式
の暗号化、復号手段と、秘話通話時に用いる一時的な鍵
(以下、セッション鍵と記す)を生成する手段と、電話
番号ごとに秘密の鍵を登録する手段と、転送先の電話番
号を登録する手段とを設け、各電話機には、共通鍵方式
の暗号化、復号手段と、自電話機の鍵を記憶する手段
と、秘話通話に用いるセッション鍵を記憶する手段と、
暗号鍵管理装置の電話番号を記憶する手段と、相手電話
番号を記憶する手段と、表示する手段を設ける。
【0007】秘話通話を行う場合、発信側電話機、暗号
鍵管理装置、着信側電話機は以下の動作を行う。
【0008】発信側電話機; 発信者が秘話通話ボタンを押し、相手電話番号(以
下、Njと記す)のダイヤルを入力すると、Njを相手
電話番号として記憶する。 すでに記憶している暗号鍵管理装置に電話をかけ、N
jを自電話機の鍵Kiで暗号化(以下、EKi(Nj)
と記す)して送信する。
【0009】暗号鍵管理装置; ISDN網から送られてきた発信側電話機の電話番号
(以下、Niと記すの暗号鍵が本装置に登録されている
かをチエックする。 受信したEKi(Nj)を登録されている鍵Kiで復
号し、Njを得る。 Njが他の電話番号(以下、Nkと記す)に転送する
ように登録されているかをチエックする。 転送指示の登録がない場合は相手電話番号の鍵Kjが
本装置に登録されているか、転送するように登録されて
いる場合は転送先電話番号の鍵Kkが本装置に登録され
ているかをチエックする。 セッション鍵(以下、Ksと記す)を生成する。 転送指示の登録がない場合は、鍵KjでNiとKsを
暗号化(以下、EKj(Ni、Ks)と記す)し、さら
に鍵KiでNjとKsとEKj(Ni、Ks)を暗号化
(以下、EKi(Nj、Ks、EKj(Ni、Ks))
と記す)する。 ′転送するように登録されている場合は、鍵KkでN
iとKsを暗号化(以下、EKk(Ni、Ks)と記
す)し、さらに鍵KiでNkとKsとEKk(Ni、K
s)を暗号化(以下、EKi(Nk、Ks、EKk(N
i、Ks))と記す)する。 作成したEKi(Nj、Ks、EKj(Ni、K
s))またはEKi(Nk、Ks、EKk(Ni、K
s)を発信側電話機に送信する。
【0010】3.発信側電話機; 暗号鍵管理装置からのEKi(Nj、Ks、EKj
(Ni、Ks))またはEKi(Nk、Ks、EKk
(Ni、Ks))の受信を完了すると回線を切断する。 受信したEKi(Nj、Ks、EKj(Ni、K
s))またはEKi(Nk、Ks、EKk(Ni、K
s)をKiで復号し、NjまたはNk、Ks、EKj
(Ni、Ks)またはEKk(Ni、Ks)を得る。 Ksをセッション鍵として記憶し、NjまたはNkを
相手番号として記憶し表示する。 着信側または転送先のNjまたはNkをダイヤルし、
秘話通話相手と接続する。 EKj(Ni、Ks)またはEKk(Ni、Ks)を
送信する。
【0011】4.着信側電話機; 着信側電話機が転送先電話機の場合、受信したEKk
(Ni、Ks)をKkで復号し、Ni、Ksを得る。 ′転送先電話機でない場合、受信したEKj(Ni、
Ks)をKjで復号し、Ni、Ksを得る。 Ksをセッション鍵として記憶し、Niを相手番号と
して記憶し表示する。
【0012】5.以後、発信側電話機、受信側電話機と
も、送話する音声信号をKsで暗号化して送信し、受信
した暗号化信号をKsで復号して音声信号を得る。
【0013】
【作用】それぞれの電話機個別の鍵および転送先の電話
番号をISDN網に接続された暗号鍵管理装置に登録し
ておくことにより、個々の電話機が秘密に管理する鍵は
自電話機の1種類だけで済むこととなり、相互に暗号通
話する電話機台数が増大しても、鍵の管理を意識するこ
となく、かつ、鍵が裸でISDN網を伝送されることが
ないため、安全性が向上する。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
【0015】図1は、本発明による秘話通話システムの
一実施例を示す構成図である。図1において、1はIS
DN基本速度インタフェースの加入回線(以下、ISD
N加入者回線と記す)に接続された電話機、2はISD
N加入者回線に接続された暗号鍵管理装置、3はISD
N網である。各電話機1は、ISDN加入者回線のレイ
ヤ1〜レイヤ3を制御するプロトコル制御部11と、暗
号機構12と、音声信号の送話および受話を行うハンド
セット13と、ハンドセット13からのアナログ信号を
ディジタル信号に変換し、暗号機構12からのディジタ
ル信号をアナログ信号に変換するコーデック14と、他
者に秘密な自電話機個別の鍵を保存する鍵記憶部15
と、セッション鍵を記憶するセッション鍵記憶部16
と、暗号鍵管理装置2の電話番号を記憶する暗号鍵管理
装置電話番号記憶部17と、秘話通話する相手の電話番
号を記憶する相手電話番号記憶部18と、相手電話番号
記憶部18に記憶した電話番号を表示する表示部19と
から構成されている。暗号鍵管理装置2は、ISDN加
入者回線のレイヤ1〜レイヤ3を制御するプロトコル制
御部21と、転送先を電話番号毎に保存する転送先管理
記憶部22と、各電話機1の鍵を電話番号毎に保存する
鍵管理記憶部23と、セッション鍵を生成するためのラ
ンダムデータ発生部24と、暗号機構25とから構成さ
れている。なお、電話機1の暗号機構12と暗号鍵管理
装置2の暗号機構25は同じ機能、構成である。
【0016】図2は、暗号機構12および暗号機構25
の構成例と秘話通話の原理を示す図である。暗号機構1
2および暗号機構25は、暗号演算部100と、演算結
果をフィールドバックするレジスタ101と、出力結果
を保持するレジスタ102と排他的論理和回路103で
構成される。暗号演算部100は鍵Kを用いて、入力デ
ータを決められた計算手順(暗号アルゴリズム)で撹拌
する。暗号演算部100の具体的構成については、暗号
アルゴリズムの選択によって種々の方法がある。代表的
な暗号アルゴリズムとしては、FEAL暗号アルゴリズ
ム(詳細は、文献:「宮口他,FEAL−8暗号アルゴ
リズム,研実報,Vol.37,No.4/5,頁321〜
327,1988年」を参照)やDES暗号アルゴリズ
ム(詳細は文献:「小山著,情報セキュリティ,電気書
院,頁76〜88,1989年刊行」を参照)等が著名
である。本発明の目的は暗号演算部の構成方法を提案す
ることではないので詳細な説明は省略するが、いずれの
暗号アルゴリズムを用いても、暗号演算部100に入力
される鍵と入力データが同じであれば、撹拌されて出力
されるデータは常に同じものが得られる。
【0017】共通鍵方式の秘話通話は一般的に次の手順
で実行される。
【0018】送話側: レジスタ101に初期値IV(以下、IVと記す)を
設定する。 鍵Kとレジスタ101の内容を暗号演算部100に入
力し、データ撹拌を行う。演算結果をレジスタ102に
出力するとともにレジスタ101にフィールドバックす
る。ここで、レジスタ101にフィールドバックされた
データは、次の暗号化サイクルの入力データになる。 通話内容である平文mの1バイト(ディジタル化され
た音声信号)とレジスタ102の上位1バイト(8バイ
ト)の排他的論理和が排他的論理回路103で取られ、
暗号化された1バイトのデータが送出される。以下、平
文mを鍵Kで暗号化cした暗号文をEK(m)と記す。
【0019】受話側: 送話側と同じ初期値IVをレジスタ101に設定す
る。 鍵Kとレジスタ101の内容を暗号演算部100に入
力し、データ撹拌を行う。演算結果をレジスタ102に
出力するとともにレジスタ101にフィードバックす
る。ここで、送信側の鍵Kとレジスタ101の内容が同
じであるから、演算結果は送信側と同じものが得られ
る。レジスタ101にフィールドバックされたデータ
は、次の復号サイクルの入力データになる。 受信した暗号文cの先頭の1バイトとレジスタ102
の上位バイトの排他的論理和が排他的論理和回路103
で取られ、もとの平文mの先頭の1バイトに復号され
る。すなわち、EK{EK(m)=m}の操作が行われ
る。
【0020】以下同様に、1バイトのデータを送信する
ごとに、送信側と受話側で〜の操作サイクルが繰り
返えされ、送信データが無くなるまで、暗号化と復号が
同期しながら連続して実行される。
【0021】このように、共通鍵方式の暗号通信では、
暗号アルゴリズムが公開されていても、通話する両者が
鍵Kと初期値をIVを共に知らない限り、正しい復号文
(音声)を得ることが出来ない。なお、以降に説明する
図1の暗号機構12および暗号機構25の動作でのIV
の値は、説明を簡単にするためにすべて同一の値を設定
することとした。
【0022】次に、図1により、本発明の特徴である、
通話する両者が相手の電話機の鍵を知らなくても秘話通
話が行へ、かつ、第三者に盗聴されない共通鍵方式の秘
話通話手順について説明する。なお、ここでは、通常電
話機#jの側にいるYが、たまたま電話機#kの所に移
動したため、Yは暗号鍵管理装置2に電話機#jへかか
る電話は電話機#kに転送するように登録してあり、そ
の後、発信者XはYと秘話状態で話をするために電話機
#iの秘話通話ボタンを押下し、電話機#jへ電話をし
た場合を例に説明する。図3に、暗号鍵管理装置2内の
鍵管理テーブルおよび転送先テーブルの内容を示す。
【0023】最初に、発信側電話機1(#i)は以下の
動作をする。 発信者が秘話通話ボタンを押下し、次に相手電話番号
(Nj)のダイヤルを入力することにより、暗号鍵管理
装置電話番号記憶部17から暗号鍵管理装置2の電話番
号を取り出し、プロトコル制御部11よりISDN網3
を経由で暗号鍵管理装置2をダイヤルする。ここで、I
SDN加入者線に接続された電話機等の装置が相手の装
置を呼び出して回線交換の呼接続を行う場合、Dチャネ
ル・プロトコルのレイヤ3によって発信者側の電話番号
が着信側の装置に転送される(ISDNプロトコルの詳
細は、例えば文献:「秋山監修,ISDN絵とき読本,
頁6〜109,オーム社,1988年発行」を参照)。 暗号機構12で、Njを鍵記憶部15の自電話機の鍵
Kiで暗号化し(以下、EKi(Nj)と記す)、これ
をプロトコル制御部11よりISDNのBチャネル経由
で暗号鍵管理装置2に送信する。
【0024】次に、暗号鍵管理装置2は以下の動作を行
う。 ISDNのDチャネル経由でISDN網3の交換機か
ら送られてきた発信側電話機の電話番号(Ni)を、プ
ロトコル制御部21で受信する。 受信したNiから鍵管理記憶部23の鍵管理テーブル
(図3(A)参照)を検索し、鍵(Ki)が本装置に登
録されているかをチエックし、登録されていることを確
認する。 ISDNのBチャネル経由で電話機1から送られてき
たEKi(Nj)を、暗号機構25を用いて、鍵管理記
憶部23の鍵管理テーブルから得た鍵Kiを復号鍵とし
て復号し、Njを得る。 Njから転送先管理記憶部22の転送先テーブル(図
3(B)参照)を検索し、転送先が本装置に登録されて
いるかをチエックし、Nkに転送指示がされていること
を得る。 Nkから鍵管理記憶部23の鍵管理テーブル(図3
(A)参照)を検索し、鍵(Kk)が本装置に登録され
ているかをチエックし、登録されていることを確認す
る。 ランダムデータ発生部24を起動して、8バイトのセ
ッション鍵(Ks)を生成する。 暗号機構25を起動して、鍵管理記憶部23の鍵管理
テーブルから得た鍵KkでNiとKsを暗号化し、EK
k(Ni、Ks)を得る。 再度暗号機構25を起動して、鍵KiでNkとKsと
EKk(Ni、Ks)を暗号化し、EKi(Nk、K
s、EKk(Ni、Ks))を得る。 プロトコル制御部2によりISDNのBチャネルより
EKi(Nk、Ks、EKk(Ni、Ks))を発信側
電話機1(#i)に送信する。
【0025】次に、暗号鍵管理装置2からEKi(N
k、Ks、EKk(Ni、Ks))を受信した発信側電
話機1(#i)は以下の動作を行う。 暗号鍵管理装置2からEKi(Nk、Ks、EKk
(Ni、Ks))の受信を完了すると、回線を切断す
る。 暗号機構12を起動して、鍵記憶部15のKiでEK
i(Nk、Ks、EKk(Ni、Ks))を復号し、N
k、Ks、EKk(Ni、Ks)を得る。 Ksはセッション鍵記憶部16に記憶し、Nkは相手
電話番号記憶部18に記憶して表示部19で表示する。 相手電話番号(Nk)をダイヤルする。 プロトコル制御部11よりISDNのBチャネルより
EKk(Ni、Ks)を送信する。
【0026】次に、EKk(Ni、Ks)を受信した着
信側(転送先)電話機1(#k)は以下の動作を行う。 暗号機構12を起動し、受信したEKk(Ni、K
s)を鍵記憶部15に記憶してあるKkで復号し、N
i、Ksを得る。 Ksをセッション鍵記憶部16に記憶し、Niは相手
電話番号記憶部18に記憶して表示部19で表示する。
この表示内容により、受信者は発信者が電話番号Niの
電話機から電話していることを知る。
【0027】以後、発信側電話機1(#i)、着信側電
話機1(#k)とも、以下の動作を行う。 ハンドセット13から送話するアナログの音声信号を
コーデック14でディジタル信号に変換し、暗号機構1
2を起動して、該ディジタル化した音声信号をセッショ
ン鍵記憶部16に記憶しているKsで暗号化し、プロト
コル制御部11より送信する。 受信したデータ(暗号化された音声信号)を、暗号機
構12によりセッション鍵記憶部16に記憶しているK
sで復号してディジタル音声信号を得て、これをコーデ
ック14でアナログ信号に変換してハンドセット13に
送る。
【0028】以上のように、実施例では、ISDN加入
者線に接続された電話機等の装置が相手の装置を呼び出
して回線交換の呼接続を行う場合、Dチャネル・プロト
コルのレイヤ3によって発信側の電話番号が着信側の装
置に転送されることを利用し、この着信側電話機に転送
される発信者側の電話番号から、すでに暗号鍵管理装置
2に登録してある発信者側電話機の鍵を得ている。これ
により、発信者側電話機の鍵が裸でISDN網3で転送
されることがないため、発信者側電話機の鍵を盗聴され
ることはない。また、正規に鍵を登録しないで秘話通話
を開始しようとした場合、電話機1内の鍵とすでに暗号
鍵管理装置2に登録された鍵とが異なるため通話不可能
となる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の秘話電話
方式によれば、秘話通話を行う各電話機は、それぞれが
秘密とする電話機固別の鍵および転送先の電話番号を暗
号鍵管理装置に登録しておくだけで、暗号鍵管理装置に
登録された任意の相手と秘話通話を行うことができる。
したがって、多数の電話機と秘話通話を行う場合も、鍵
の管理を意識することなく、暗号鍵管理装置に登録さ
れ、かつ、暗号鍵管理装置によって正しく接続された電
話機とだけ秘話通話を行うことができ、安全性が高い秘
話通話方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方式によるシステム構成の一実施例を
示すブロック図である。
【図2】共通鍵暗号通信の原理を示す図である。
【図3】鍵管理テーブルおよび転送先テーブルの具体例
を示す図である。
【符号の説明】
1 電話機 2 暗号鍵管理装置 3 ISDN網 12 暗号機構 15 鍵記憶部 16 セッション鍵記憶部 17 暗号鍵管理装置電話番号記憶部 18 相手電話番号記憶部 22 転送先管理記憶部 23 鍵管理記憶部 24 ランダムデータ発生部 25 暗号機構

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々自電話機の暗号鍵を記憶する複数の
    電話機と、電話番号ごとの暗号鍵を管理する鍵管理テー
    ブル及び転送先の電話番号を管理する転送先テーブルを
    備えた暗号鍵管理装置とがISDN網に接続され、 電話番号Niの電話機(以下、第1の電話機と記す)
    は、利用者より電話番号Njの電話機(以下、第2の電
    話機と記す)への発呼があると、暗号鍵管理装置を呼び
    出し、Njを自電話機の鍵Kiで暗号化(以下、EKi
    (Nj)と記す)して送信し、 暗号鍵管理装置は、Niで鍵管理テーブルを参照して該
    Niに対応する鍵Kiを得、受信したEKi(Nj)を
    該鍵Kiで復号してNjを得、該Njで転送先テーブル
    を参照して転送指示があれば転送先電話機(以下、第3
    の電話機と記す)の電話番号Nkを得、該Njあるいは
    Nkで鍵管理テーブルを参照して該NjあるいはNkに
    対応する鍵KjあるいはKkを得、さらに、セッション
    鍵Ksを生成して、転送指示がなければ、KjでNiと
    Ksを暗号化(以下、EKj(Ni、Ks)と記す)
    し、KiでNjとKsとEKj(Ni、Ks)を暗号化
    (以下、EKi(Nj、Ks、EKj(Ni、Ks))
    と記す)し、転送指示があれば、KkでNiとKsを暗
    号化(以下、EKk(Ni、Ks)と記す)し、Kiで
    NkとKsとEKk(Ni、Ks)を暗号化(以下、E
    Ki(Nk、Ks、EKk(Ni、Ks))と記す)
    し、EKi(Nj、Ks、EKj(Ni、Ks))ある
    いはEKi(Nk、Ks、EKk(Ni、Ks))を第
    1の電話機に送信し、 第1の電話機は、受信を完了すると回線を切断し、受信
    したEKi(Nj、Ks、EKj(Ni、Ks))ある
    いはEKi(Nk、Ks、EKk(Ni、Ks))をK
    iで復号して、NjあるいはNk、Ks、EKj(N
    i、Ks)あるいはEKk(Ni、Ks)を得、Ksを
    記憶し、NjあるいはNkをダイヤルして第2あるいは
    第3の電話機と接続し、EKj(Ni、Ks)あるいは
    EKk(Ni、Ks)を送信し、 第2あるいは第3の電話機は、受信したEKj(Ni、
    Ks)あるいはEKk(Ni、Ks)を自電話機の鍵K
    jあるいはKkで復号して、Ni、Ksを得、Ksを記
    憶し、 以後、第1の電話機、第2あるいは第3の電話機とも、
    送話する音声信号をKsで暗号化して送信し、受信した
    暗号化信号をKsで復号することを特徴とする秘話通話
    方式。
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