JP4658150B2 - Encryption method and decryption method - Google Patents
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本発明は、暗号化方法および復号方法に関するものである。 The present invention relates to an encryption method and a decryption method.
AES(Advanced Encryption Standard)等のブロック暗号を用いて秘密文書を暗号化する際、平文を構成するn個(ただし、n≧2)の各平文ブロックのバイト数が一定の数Nである場合は、各平文ブロックの暗号化にCBC(Cipher Block Chaining)モードを使用できる。n番目の平文ブロックのバイト数がN未満の場合、n番目の平文ブロックにパディングデータを追加して平文ブロックのバイト数をNにするパディングが行われる。例えば、パディングは、符号のない整数を「1」、「2」、「3」のように順次に平文ブロックに追加し、バイト数がNになったときに終了する。そして、得られた各平文ブロックが暗号化装置により暗号化される。こうして得られた各暗号文ブロックを復号する復号装置は、パディングの仕組みに基づいて構成されており、これにより、パディングデータを区別して平文を得ることができる。 When a secret document is encrypted using a block cipher such as AES (Advanced Encryption Standard), the number of bytes of each plaintext block constituting the plaintext (where n ≧ 2) is a fixed number N The CBC (Cipher Block Chaining) mode can be used for encryption of each plaintext block. When the number of bytes of the nth plaintext block is less than N, padding is performed by adding padding data to the nth plaintext block so that the number of bytes of the plaintext block is N. For example, padding ends when an unsigned integer is sequentially added to the plaintext block, such as “1”, “2”, and “3”, and the number of bytes becomes N. Each plaintext block obtained is encrypted by the encryption device. The decryption device for decrypting each ciphertext block obtained in this way is configured based on a padding mechanism, and thus, plaintext can be obtained by distinguishing padding data.
一方、n−1番目以下の各平文ブロックのバイト数が一定の数Nであり、n番目の平文ブロックのバイト数がN以下の任意数である場合、各平文ブロックの暗号化、復号にCFB(Cipher Feed Back)モードやOFB(Output Feed Back)モードを使用できる。 On the other hand, when the number of bytes of each of the n-1 or less plaintext blocks is a fixed number N and the number of bytes of the nth plaintext block is an arbitrary number of N or less, the CFB is used for encryption and decryption of each plaintext block (Cipher Feed Back) mode and OFB (Output Feed Back) mode can be used.
各CBCモード、CFBモード、OFBモードでの暗号化、復号には初期ベクトルが必要であり、非特許文献2のAppendix Cの規格によれば、初期ベクトルを毎回異ならせる必要がある。さらに、CBCモードおよびCFBモードでは、初期ベクトルを予測不能なものにしなければならない。このため、例えば、TCP/IP通信におけるレイヤ3フレームの暗号化規格であるIPSecでは、平文に加えて、初期ベクトルのためのフィールドを設け、暗号化における初期ベクトルの生成に用いたデータをフィールドに格納し、フィールドのデータを使用して生成した初期ベクトルで復号を行う。 An initial vector is required for encryption and decryption in each CBC mode, CFB mode, and OFB mode. According to the Appendix C standard of Non-Patent Document 2, the initial vector must be different each time. Furthermore, in CBC mode and CFB mode, the initial vector must be unpredictable. For this reason, for example, in IPSec, which is an encryption standard for layer 3 frames in TCP / IP communication, a field for an initial vector is provided in addition to plaintext, and the data used for generating the initial vector in encryption is used as a field. Store and decode with initial vector generated using field data.
しかし、この方法では、フィールドを設けるため、トータルのバイト数が多くなり、バイト数の上限が規定されているイーサネット(登録商標)フレーム(レイヤ2フレームの1つ)内の各平文ブロックの暗号化、復号には使用できない。 However, in this method, since the field is provided, the total number of bytes increases, and encryption of each plaintext block in the Ethernet (registered trademark) frame (one of the layer 2 frames) in which the upper limit of the number of bytes is defined. Cannot be used for decryption.
特許文献1には、例えば、1つの平文ブロックをECB(Electric Code Book)モードで暗号化し、得られた暗号文ブロックを初期ベクトルとして残りの各平文ブロックをOFBモードで暗号化し、その暗号文ブロックをECBモードで復号し、その暗号文ブロックを初期ベクトルとして残りの各暗号文ブロックをOFBモードで復号する方法が開示されている。
In
しかし、この方法では、ECBモードによる暗号化を行うので、得られた暗号文ブロックが解読され易い。ECBモードでは、初期ベクトルを用いずに暗号化・復号を行うため、平文の統計的性質を利用した暗号解読に弱い。よって、上記のような各平文ブロックを伝達するための暗号化、復号には推奨されていない(例えば、非特許文献2の6.1参照)。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、短く且つ解読されにくい暗号文が得られる暗号化と当該暗号文に適した復号とに関する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique related to encryption capable of obtaining a ciphertext that is short and difficult to decipher and decryption suitable for the ciphertext. It is in.
上記の課題を解決するために、請求項1の本発明は、n個(ただし、n≧2)の平文ブロックを暗号化する暗号化装置が行う暗号化方法であって、前記平文ブロックは、1から(n−1)番目の平文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の平文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、前記暗号化装置に構成された暗号化部が、前記n番目の平文ブロックを暗号化し、前記暗号化装置に構成されたCBC(Cipher Block Chaining)モード暗号化部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードで前記n−1番目以下の各平文ブロックを暗号化し、前記暗号化装置に構成されたOFB(Output Feed Back)モード暗号化部が、前記n−1番目の平文ブロックの暗号化結果を初期ベクトルとしてOFBモードで前記n番目の平文ブロックを暗号化することを特徴とする暗号化方法をもって解決手段とする。
In order to solve the above problems, the present invention of
請求項2の本発明は、n個(ただし、n≧2)の暗号文ブロックを復号する復号装置が行う復号方法であって、前記暗号文ブロックは、1から(n−1)番目の暗号文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の暗号文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、前記復号装置に構成されたOFB(Output Feed Back)モード復号部が、前記n−1番目の暗号文ブロックを初期ベクトルとしてOFBモードで前記n番目の暗号文ブロックを復号し、前記復号装置に構成された暗号化部が、前記n番目の暗号文ブロックから復号された平文ブロックを暗号化し、前記復号装置に構成されたCBC(Cipher Block Chaining)モード復号部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードで前記n−1番目以下の各暗号文ブロックを復号することを特徴とする復号方法をもって解決手段とする。 The present invention of claim 2 is a decryption method performed by a decryption device that decrypts n (where n ≧ 2) ciphertext blocks, and the ciphertext blocks are numbered from 1 to the (n−1) th ciphertext. Each sentence block has a fixed number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth ciphertext block has a number of bytes M (where M is a positive integer M ≦ N) , and the said OFB (Output Feed Back) mode decoding unit configured to decode device, the n-1 th ciphertext block decoding the n-th ciphertext block in OFB mode as the initial vector, the decoding An encryption unit configured in the device encrypts a plaintext block decrypted from the n-th ciphertext block, and a CBC (Cipher Block Chaining) mode decryption unit configured in the decryption device is operated by the encryption unit. The obtained ciphertext is Decoding the n-1 th or less of each ciphertext block in CBC mode and solutions with a decoding method characterized as torr.
請求項3の本発明は、n個(ただし、n≧2)の平文ブロックを暗号化する暗号化装置が行う暗号化方法であって、前記平文ブロックは、1から(n−1)番目の平文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の平文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、前記暗号化装置に構成された暗号化部が、前記2番目からn番目の中の1つの平文ブロックを暗号化し、前記暗号化装置に構成されたCFB(Cipher Feed Back)モード暗号化部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCFBモードで前記1番目からn番目の各平文ブロックを暗号化することを特徴とする暗号化方法をもって解決手段とする。 The present invention of claim 3 is an encryption method performed by an encryption device for encrypting n (where n ≧ 2) plaintext blocks, wherein the plaintext blocks are numbered from 1 to (n−1) th. Each plaintext block has a certain number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth plaintext block has a number of bytes M (where M is a positive integer M ≦ N). And an encryption unit configured in the encryption device encrypts one plaintext block from the second to nth, and a CFB (Cipher Feed Back) mode encryption unit configured in the encryption device However, the solving means includes an encryption method characterized in that the first to nth plaintext blocks are encrypted in the CFB mode using the ciphertext obtained by the encryption unit as an initial vector.
請求項4の本発明は、n個(ただし、n≧2)の暗号文ブロックを復号する復号装置が行う復号方法であって、前記暗号文ブロックは、1から(n−1)番目の暗号文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の暗号文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、前記復号装置に構成された第1のCFB(Cipher Feed Back)モード復号部が、前記1番目の暗号文ブロックを初期ベクトルとして前記2番目からn番目の各暗号文ブロックをCFBモードで復号し、前記復号装置に構成された暗号化部が、前記2番目からn番目の中の1つの暗号文ブロックから復号された平文ブロックを暗号化し、前記復号装置に構成された第2のCFBモード復号部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとして前記1番目の暗号文ブロックをCFBモードで復号することを特徴とする復号方法をもって解決手段とする。 The present invention of claim 4 is a decryption method performed by a decryption device that decrypts n (where n ≧ 2) ciphertext blocks, wherein the ciphertext block is the 1st to (n−1) th ciphertext. Each sentence block has a fixed number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth ciphertext block has a number of bytes M (where M is a positive integer M ≦ N) And a first CFB (Cipher Feed Back) mode decryption unit configured in the decryption apparatus uses the first ciphertext block as an initial vector and the second to nth ciphertext blocks in the CFB mode. The encryption unit configured in the decryption device decrypts the plaintext block decrypted from one of the second to nth ciphertext blocks, and the second CFB configured in the decryption device The mode decryption unit is operated by the encryption unit. The resulting the first ciphertext block ciphertext as an initial vector with a decoding method characterized by decoding in CFB mode and solutions.
請求項5の本発明は、請求項1または3記載の暗号化方法をコンピュータで構成された暗号化装置に実行させるためのコンピュータプログラムをもって解決手段とする。 The fifth aspect of the present invention provides a solving means having a computer program for causing an encryption apparatus constituted by a computer to execute the encryption method according to the first or third aspect.
請求項6の本発明は、請求項2または4記載の復号方法をコンピュータで構成された復号装置に実行させるためのコンピュータプログラムをもって解決手段とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a computer program for causing a decoding apparatus constituted by a computer to execute the decoding method according to the second or fourth aspect.
請求項7の本発明は、請求項5または6記載のコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体をもって解決手段とする。 The seventh aspect of the present invention uses a computer-readable recording medium on which the computer program according to the fifth or sixth aspect is recorded as a solving means.
本発明によれば、短く且つ解読されにくい暗号文が得られる暗号化と当該暗号文に適した復号とに関する技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique regarding the encryption from which the short and difficult-to-decipher ciphertext is obtained, and the decoding suitable for the said ciphertext can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る暗号化装置1の構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of an
暗号化装置1は、例えば、秘密情報等を含む文書データである平文を暗号化する暗号化装置であり、n個(ただし、n≧2)の平文ブロック101、…、10n−1、10nを、例えば、AES(Advanced Encryption Standard)を用いて暗号化する。
The
暗号化装置1は、n番目の平文ブロック10nを暗号化する暗号化部11と、暗号化部11により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBC(Cipher Block Chaining)モードでn−1番目以下の各平文ブロック101、…、10n−1を暗号化するCBCモード暗号化部12と、n−1番目の平文ブロック10n−1の暗号化結果を初期ベクトルとしてOFB(Output Feed Back)モードでn番目の平文ブロック10nを暗号化するOFBモード暗号化部13とを備える。図1では省略するが、CBCモード暗号化部12とOFBモード暗号化部13には、同一の鍵が入力される。
The
n−1番目以下の各平文ブロックのバイト数は一定の数N(例えば、16である。以下同様)である。一方、n番目の平文ブロックのバイト数はN以下の任意数である。これにより、平文ブロックのトータルのバイト数を任意数(Nの倍数以外の数でもよい)にすることができる。 The number of bytes of each of the n−1 and below plaintext blocks is a fixed number N (for example, 16; the same applies hereinafter). On the other hand, the number of bytes of the nth plaintext block is an arbitrary number equal to or less than N. Thereby, the total number of bytes of the plaintext block can be set to an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
(暗号化方法)
次に、暗号化装置1が行う暗号化方法を説明する。
(Encryption method)
Next, an encryption method performed by the
まず、暗号化部11が、平文ブロック10nを暗号化する。次に、CBCモード暗号化部12が、暗号化部11により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードで各平文ブロック101、…、10n−1を暗号化する。これにより、n−1番目以下の各暗号文ブロック201、…、20n−1が得られる。次に、OFBモード暗号化部13が、平文ブロック10n−1の暗号化結果(暗号文ブロック20n−1)を初期ベクトルとしてOFBモードで平文ブロック10nを暗号化する。これにより、n番目の暗号文ブロック20nが得られる。
First, the
図2は、CBCモード暗号化部12による上記暗号化の仕組みを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the above-described encryption mechanism by the CBC
CBCモード暗号化部12は、まず、暗号化部11により得られた暗号文である初期ベクトル111と平文ブロック101とでXOR(排他的論理和)演算を行い、演算結果を鍵501で暗号化する。これにより、暗号文ブロック201が得られる。
The CBC
CBCモード暗号化部12は、次に、暗号文ブロック201と平文ブロック102とでXOR演算を行い、演算結果を鍵501で暗号化する。これにより、暗号文ブロック202が得られる。
Next, the CBC
CBCモード暗号化部12は、同様のことを順次に行い、その最後で得られた暗号文ブロックと平文ブロック10n−1とで、先頭から平文ブロック10nを構成するバイト数だけXOR演算を行い、演算結果を鍵501で暗号化する。これにより、暗号文ブロック20n−1が得られる。
The CBC
図3は、OFBモード暗号化部13による上記暗号化の仕組みを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the above-described encryption mechanism by the OFB
OFBモード暗号化部13は、暗号文ブロック20n−1を鍵501で暗号化し、得られた暗号文と平文ブロック10nとで、先頭から平文ブロック10nを構成するバイト数だけXOR演算を行う。これにより、演算結果である暗号文ブロック20nが得られる。
The OFB
上記の暗号化により、n−1番目以下の各暗号文ブロックのバイト数は一定の数Nとなる。一方、n番目の暗号文ブロックのバイト数はn番目の平文ブロックのバイト数と同数でありつまりN以下の任意数である。これにより、暗号文ブロックのトータルのバイト数は平文ブロックのトータルのバイト数と同数つまり任意数(Nの倍数以外の数でもよい)になる。 As a result of the above encryption, the number of bytes in each of the (n−1) th and subsequent ciphertext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth ciphertext block is the same as the number of bytes of the nth plaintext block, that is, an arbitrary number equal to or less than N. As a result, the total number of bytes in the ciphertext block is the same as the total number of bytes in the plaintext block, that is, an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
以上説明したように、第1の実施の形態に係る暗号化装置1とその暗号化方法によれば、各CBCモード、OFBモードによる暗号化に必要な各初期ベクトルを平文ブロックから得ることで、初期ベクトルのためのフィールドが不要であり、しかも、CBCモードおよびOFBモードの初期ベクトルを毎回異ならせることができ、かつ、CBCモードの初期ベクトルを予測不能なものにすることができる。よって、得られた暗号文ブロックは、非特許文献2のAppendix Cの規格を満足でき、レイヤ2フレームの暗号に適応することができる。
As described above, according to the
また、n番目の平文ブロックの暗号化にOFBモードを使用することで、n番目の平文ブロックのバイト数はN以下の任意数でよく、平文ブロックのトータルのバイト数を任意数(Nの倍数以外の数でもよい)にすることができる。また、バイト数をNにするためのパディングを不要にでき、平文ブロックのトータルのバイト数が少なくなり、イーサネット(登録商標)フレーム内の各平文ブロックの暗号化に使用できる。 Further, by using OFB mode for encryption of the nth plaintext block, the number of bytes of the nth plaintext block may be an arbitrary number equal to or less than N, and the total number of bytes of the plaintext block is an arbitrary number (a multiple of N). Any number other than. Also, padding for setting the number of bytes to N can be eliminated, the total number of bytes in the plaintext block is reduced, and the plaintext block in the Ethernet (registered trademark) frame can be used for encryption.
また、ECBモードによる暗号化を行わないことで、得られた暗号文ブロックが意図に反して第3者により解読される可能性を低減することができる。 Further, by not performing encryption in the ECB mode, the possibility that the obtained ciphertext block is decrypted by a third party against the intention can be reduced.
[第2の実施の形態]
図4は、第2の実施の形態に係る復号装置2の構成図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a configuration diagram of the decoding device 2 according to the second embodiment.
復号装置2は、第1の実施の形態の暗号化装置1により得られた平文ブロックを復号するものであり、つまり、n個(ただし、n≧2)の暗号文ブロック201、…、20n−1、20nを復号する復号装置である。
The decryption device 2 decrypts the plaintext block obtained by the
復号装置2は、n−1番目の暗号文ブロック20n−1を初期ベクトルとしてOFBモードでn番目の暗号文ブロック20nを復号するOFBモード復号部21と、n番目の暗号文ブロック20nから復号された平文ブロック10nを暗号化する暗号化部22と、暗号化部22により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードでn−1番目以下の各暗号文ブロック201、…、20n−1を復号するCBCモード復号部23とを備える。
The decryption device 2 decrypts the n-
図4では省略するが、OFBモード復号部21とCBCモード復号部23には、同一の鍵が入力される。この鍵は、暗号化装置1で使用された鍵501と同一にする必要がある。また、暗号化部22は、暗号化装置1の暗号化部11と同一にする必要がある。
Although not shown in FIG. 4, the same key is input to the OFB
n−1番目以下の各暗号文ブロックのバイト数は一定の数Nである。一方、n番目の暗号文ブロックのバイト数はn番目の平文ブロックのバイト数と同数でありつまりN以下の任意数である。つまり、暗号文ブロックのトータルのバイト数は平文ブロックのトータルのバイト数と同数つまり任意数(Nの倍数以外の数でもよい)である。 The number of bytes of each of the (n−1) th and following ciphertext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth ciphertext block is the same as the number of bytes of the nth plaintext block, that is, an arbitrary number equal to or less than N. That is, the total number of bytes of the ciphertext block is the same as the total number of bytes of the plaintext block, that is, an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
(復号方法)
次に、復号装置2が行う復号方法を説明する。
(Decryption method)
Next, a decoding method performed by the decoding device 2 will be described.
まず、OFBモード復号部21が、暗号文ブロック20n−1を初期ベクトルとして暗号文ブロック20nを復号する。これにより、n番目の平文ブロック10nが得られる。次に、暗号化部22が、暗号文ブロック20nから復号された平文ブロック10nを暗号化する。これにより得られた暗号文は、第1の実施の形態の初期ベクトル111と同じものとなる。次に、CBCモード復号部23が、暗号化部22により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードで各暗号文ブロック201、…、20n−1を復号する。これにより、n−1番目以下の各平文ブロック101、…、10n−1が得られる。
First, the OFB
図5は、OFBモード復号部21による上記復号の仕組みを示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the above-described decoding mechanism by the OFB
OFBモード復号部21は、暗号文ブロック20n−1を鍵501で暗号化し、得られた暗号文と暗号文ブロック20nとで、先頭から暗号文ブロック20nを構成するバイト数だけXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック10nが得られる。
The OFB
図6は、CBCモード復号部23による上記復号の仕組みを示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the above-described decoding mechanism by the CBC
CBCモード復号部23は、まず、暗号文ブロック201を鍵501で暗号化し、得られた暗号文と初期ベクトル111とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック101が得られる。
The CBC
CBCモード復号部23は、次に、暗号文ブロック202を鍵501で暗号化し、得られた暗号文と暗号文ブロック201とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック102が得られる。
Next, the CBC
CBCモード復号部23は、同様のことを順次に行い、最後に、暗号文ブロック20n−1を鍵501で暗号化し、得られた暗号文とn−2番目の暗号文ブロックとでXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック10n−1が得られる。
The CBC
上記の復号により、n−1番目以下の各平文ブロックのバイト数は一定の数Nとなる。一方、n番目の平文ブロックのバイト数はn番目の暗号文ブロックのバイト数と同数でありつまりN以下の任意数である。これにより、平文ブロックのトータルのバイト数は暗号文ブロックのトータルのバイト数と同数つまり任意数(Nの倍数以外の数でもよい)になる。 As a result of the above decryption, the number of bytes in each of the n−1 and below plaintext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth plaintext block is the same as the number of bytes of the nth ciphertext block, that is, an arbitrary number equal to or less than N. As a result, the total number of bytes in the plaintext block is the same as the total number of bytes in the ciphertext block, that is, an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
以上説明したように、第2の実施の形態に係る復号装置2とその復号方法によれば、各CBCモード、OFBモードによる復号に必要な各初期ベクトルを暗号文ブロックから得ることで、初期ベクトルのためのフィールドが不要であり、しかも、CBCモードおよびOFBモードの初期ベクトルを毎回異ならせることができ、かつ、CBCモードの初期ベクトルを予測不能なものにすることができる。また、暗号文ブロックは、非特許文献2のAppendix Cの規格を満足でき、レイヤ2フレームの暗号に適応することができる。 As described above, according to the decryption apparatus 2 and the decryption method thereof according to the second embodiment, by obtaining each initial vector necessary for decryption in each CBC mode and OFB mode from the ciphertext block, the initial vector The initial vector for the CBC mode and the OFB mode can be made different each time, and the initial vector for the CBC mode can be made unpredictable. Also, the ciphertext block can satisfy the Appendix C standard of Non-Patent Document 2, and can be applied to layer 2 frame encryption.
[第3の実施の形態]
図7は、第3の実施の形態に係る暗号化装置3の構成図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a configuration diagram of the encryption device 3 according to the third embodiment.
暗号化装置3は、例えば、秘密情報等を含む文書データである平文を暗号化する暗号化装置であり、n個(ただし、n≧2)の平文ブロック101、…、10n−1、10nを、例えば、AES(Advanced Encryption Standard)を用いて暗号化する。 The encryption device 3 is, for example, an encryption device that encrypts plaintext that is document data including secret information and the like, and n (where n ≧ 2) plaintext blocks 101,. For example, encryption is performed using AES (Advanced Encryption Standard).
暗号化装置3は、2番目からn番目の中の1つの平文ブロックを暗号化する暗号化部31と、暗号化部31により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCFB(Cipher Feed Back)モードで1番目からn番目の各平文ブロックを暗号化するCFBモード暗号化部32とを備える。図7では省略するが、CFBモード暗号化部32には、鍵が入力される。
The encryption device 3 encrypts one plaintext block from the 2nd to the nth, and the CFB (Cipher Feed Back) mode using the ciphertext obtained by the
n−1番目以下の各平文ブロックのバイト数は一定の数Nである。一方、n番目の平文ブロックのバイト数はN以下の任意数である。これにより、平文ブロックのトータルのバイト数を任意数(Nの倍数以外の数でもよい)にすることができる。 The number of bytes of each of the n−1 and below plaintext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth plaintext block is an arbitrary number equal to or less than N. Thereby, the total number of bytes of the plaintext block can be set to an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
(暗号化方法)
次に、暗号化装置3が行う暗号化方法を説明する。
(Encryption method)
Next, an encryption method performed by the encryption device 3 will be described.
まず、暗号化部31が、2番目からn番目の中の1つの平文ブロックを暗号化する。ここでは、2番目の平文ブロック102が暗号化されたこととする。次に、CFBモード暗号化部32が、暗号化部31により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCFBモードで各平文ブロック101、102、…、10nを暗号化する。これにより、1番目からn番目の各暗号文ブロック201、202、…、20nが得られる。
First, the
図8は、CFBモード暗号化部32による上記暗号化の仕組みを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the above-described encryption mechanism by the CFB
まず、CFBモード暗号化部32は、暗号化部31により得られた暗号文である初期ベクトル311を鍵601で暗号化し、得られた暗号文と平文ブロック101とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である暗号文ブロック201が得られる。
First, the CFB
CFBモード暗号化部32は、次に、暗号文ブロック201を鍵601で暗号化し、得られた暗号文と平文ブロック102とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である暗号文ブロック202が得られる。
Next, the CFB
CFBモード暗号化部32は、同様のことを順次に行い、その最後で得られた暗号文ブロックを鍵601で暗号化し、得られた暗号文と平文ブロック10nとで、先頭から平文ブロック10nを構成するバイト数だけXOR演算を行う。これにより、演算結果である暗号文ブロック20nが得られる。
The CFB
上記の暗号化により、n−1番目以下の各暗号文ブロックのバイト数は一定の数Nとなる。一方、n番目の暗号文ブロックのバイト数はn番目の平文ブロックのバイト数と同数でありつまりN以下の任意数である。これにより、暗号文ブロックのトータルのバイト数は平文ブロックのトータルのバイト数と同数つまり任意数(Nの倍数以外の数でもよい)になる。 As a result of the above encryption, the number of bytes in each of the (n−1) th and subsequent ciphertext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth ciphertext block is the same as the number of bytes of the nth plaintext block, that is, an arbitrary number equal to or less than N. As a result, the total number of bytes in the ciphertext block is the same as the total number of bytes in the plaintext block, that is, an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
以上説明したように、第3の実施の形態に係る暗号化装置3とその暗号化方法によれば、CFBモードによる暗号化に必要な各初期ベクトルを平文ブロックから得ることで、初期ベクトルのためのフィールドが不要であり、しかも、CFBモードの初期ベクトルを毎回異ならせることができ、かつ、CFBモードの初期ベクトルを予測不能なものにすることができる。よって、得られた暗号文ブロックは、非特許文献2のAppendix Cの規格を満足でき、レイヤ2フレームの暗号に適応することができる。 As described above, according to the encryption device 3 and the encryption method according to the third embodiment, each initial vector necessary for encryption in the CFB mode is obtained from the plaintext block, so that The CFB mode initial vector can be made different every time, and the CFB mode initial vector can be made unpredictable. Therefore, the obtained ciphertext block can satisfy the Appendix C standard of Non-Patent Document 2 and can be applied to the encryption of the layer 2 frame.
また、n番目の平文ブロックの暗号化にCFBモードを使用することで、n番目の平文ブロックのバイト数はN以下の任意数でよく、平文ブロックのトータルのバイト数を任意数(Nの倍数以外の数でもよい)にすることができる。また、バイト数をNにするためのパディングを不要にでき、平文ブロックのトータルのバイト数が少なくなり、イーサネット(登録商標)フレーム内の各平文ブロックの暗号化に使用できる。 Further, by using the CFB mode for encryption of the nth plaintext block, the number of bytes of the nth plaintext block may be an arbitrary number equal to or less than N, and the total number of bytes of the plaintext block is an arbitrary number (a multiple of N). Any number other than. Also, padding for setting the number of bytes to N can be eliminated, the total number of bytes in the plaintext block is reduced, and the plaintext block in the Ethernet (registered trademark) frame can be used for encryption.
また、ECBモードによる暗号化を行わないことで、得られた暗号文ブロックが意図に反して第3者により解読される可能性を低減することができる。 Further, by not performing encryption in the ECB mode, the possibility that the obtained ciphertext block is decrypted by a third party against the intention can be reduced.
[第4の実施の形態]
図9は、第4の実施の形態に係る復号装置4の構成図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a configuration diagram of the decoding device 4 according to the fourth embodiment.
復号装置4は、第3の実施の形態の暗号化装置3により得られた平文ブロックを復号するものであり、つまり、n個(ただし、n≧2)の暗号文ブロック201、202、…、20nを復号する復号装置である。
The decrypting device 4 decrypts the plaintext block obtained by the encrypting device 3 of the third embodiment, that is, n (where n ≧ 2) ciphertext blocks 201, 202,. This is a decoding device for
復号装置4は、1番目の暗号文ブロック201を初期ベクトルとして2番目からn番目の各暗号文ブロック202、…、20nをCFBモードで復号する第1のCFBモード復号部41と、2番目からn番目の暗号文ブロック202、…、20nの中の1つの暗号文ブロックから復号された平文ブロックを暗号化する暗号化部42と、暗号化部42により得られた暗号文を初期ベクトルとして1番目の暗号文ブロック201をCFBモードで復号する第2のCFBモード復号部43とを備える。
The decryption device 4 includes a first CFB
図9では省略するが、第1のCFBモード復号部41と第2のCFBモード復号部43には、同一の鍵が入力される。この鍵は、暗号化装置3で使用された鍵601と同一にする必要がある。また、暗号化部42は、暗号化装置3の暗号化部31と同一にする必要がある。
Although omitted in FIG. 9, the same key is input to the first CFB
n−1番目以下の各暗号文ブロックのバイト数は一定の数Nである。一方、n番目の暗号文ブロックのバイト数はn番目の平文ブロックのバイト数と同数でありつまりN以下の任意数である。つまり、暗号文ブロックのトータルのバイト数は平文ブロックのトータルのバイト数と同数つまり任意数(Nの倍数以外の数でもよい)である。 The number of bytes of each of the (n−1) th and following ciphertext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth ciphertext block is the same as the number of bytes of the nth plaintext block, that is, an arbitrary number equal to or less than N. That is, the total number of bytes of the ciphertext block is the same as the total number of bytes of the plaintext block, that is, an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
(復号方法)
次に、復号装置4が行う復号方法を説明する。
(Decryption method)
Next, a decoding method performed by the decoding device 4 will be described.
まず、第1のCFBモード復号部41が、暗号文ブロック201を初期ベクトルとして各暗号文ブロック202、…、20nをCFBモードで復号する。これにより、2番目からn番目の各平文ブロック102、…、10nが得られる。次に、暗号化部42が、平文ブロック102、…、10nの中の1つの暗号文ブロックから復号された平文ブロックを暗号化する。復号される暗号文ブロックは、暗号化装置3の暗号化部31により暗号化された平文ブロックがCFBモード暗号化部32により暗号化されて得られた暗号文ブロックである必要がある。ここでは、暗号化部42が、2番目の暗号文ブロック202から復号された2番目の平文ブロック102を暗号化したこととする。これにより得られた暗号文は、第3の実施の形態の初期ベクトル311と同じものとなる。
First, the first CFB
次に、第2のCFBモード復号部43が、暗号化部42により得られた暗号文を初期ベクトルとして暗号文ブロック201をCFBモードで復号する。これにより、1番目の平文ブロック101が得られる。
Next, the second CFB
図10は、第1のCFBモード復号部41による上記復号の仕組みを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a mechanism of the decoding by the first CFB
第1のCFBモード復号部41は、まず、暗号文ブロック201を鍵601で暗号化し、得られた暗号文と暗号文ブロック202とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック102が得られる。
The first CFB
第1のCFBモード復号部41は、次に、暗号文ブロック202を鍵601で暗号化し、得られた暗号文と暗号文ブロック203とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック103が得られる。
Next, the first CFB
第1のCFBモード復号部41は、同様のことを順次に行い、その最後で得られた暗号文ブロックを鍵601で暗号化し、得られた暗号文と暗号文ブロック20nとで、先頭から暗号文ブロック20nを構成するバイト数だけXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック10nが得られる。
The first CFB
図11は、第2のCFBモード復号部43による上記復号の仕組みを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a mechanism of the decoding by the second CFB
第2のCFBモード復号部43は、初期ベクトル311を鍵601で暗号化し、得られた暗号文と暗号文ブロック201とでXOR演算を行う。これにより、演算結果である平文ブロック101が得られる。
The second CFB
上記の復号により、n−1番目以下の各平文ブロックのバイト数は一定の数Nとなる。一方、n番目の平文ブロックのバイト数はn番目の暗号文ブロックのバイト数と同数でありつまりN以下の任意数である。これにより、平文ブロックのトータルのバイト数は暗号文ブロックのトータルのバイト数と同数つまり任意数(Nの倍数以外の数でもよい)になる。 As a result of the above decryption, the number of bytes in each of the n−1 and below plaintext blocks is a fixed number N. On the other hand, the number of bytes of the nth plaintext block is the same as the number of bytes of the nth ciphertext block, that is, an arbitrary number equal to or less than N. As a result, the total number of bytes in the plaintext block is the same as the total number of bytes in the ciphertext block, that is, an arbitrary number (may be a number other than a multiple of N).
以上説明したように、第4の実施の形態に係る復号装置4とその復号方法によれば、CFBモードによる復号に必要な各初期ベクトルを暗号文ブロックから得ることで、初期ベクトルのためのフィールドが不要であり、しかも、CFBモードの初期ベクトルを毎回異ならせることができ、かつ、CFBモードの初期ベクトルを予測不能なものにすることができる。また、暗号文ブロックは、非特許文献2のAppendix Cの規格を満足でき、レイヤ2フレームの暗号に適応することができる。 As described above, according to the decryption device 4 and the decryption method thereof according to the fourth embodiment, each initial vector necessary for decryption in the CFB mode is obtained from the ciphertext block, whereby the field for the initial vector is obtained. Is not required, and the initial vector in the CFB mode can be made different every time, and the initial vector in the CFB mode can be made unpredictable. Also, the ciphertext block can satisfy the Appendix C standard of Non-Patent Document 2, and can be applied to layer 2 frame encryption.
なお、本実施の形態の各暗号化方法、各復号方法をコンピュータで構成された暗号化装置、復号装置に実行させるためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納し、陳列などして流通させたり、当該コンピュータプログラムをインターネットなどの通信網を介して伝送させてもよい。 The computer program for causing the encryption method and the decryption method of the present embodiment to be executed by a computer and a computer program for causing the decryption device to execute are a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, and a magnetic tape. The program may be stored in a computer-readable recording medium such as a display medium and distributed, or the computer program may be transmitted via a communication network such as the Internet.
1、3…暗号化装置
2、4…復号装置
11、22、31、42…暗号化部
12…CBCモード暗号化部
13…OFBモード暗号化部
21…OFBモード復号部
23…CBCモード復号部
32…CFBモード暗号化部
41…第1のCFBモード復号部
43…第2のCFBモード復号部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記平文ブロックは、1から(n−1)番目の平文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の平文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、
前記暗号化装置に構成された暗号化部が、前記n番目の平文ブロックを暗号化し、
前記暗号化装置に構成されたCBC(Cipher Block Chaining)モード暗号化部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードで前記n−1番目以下の各平文ブロックを暗号化し、
前記暗号化装置に構成されたOFB(Output Feed Back)モード暗号化部が、前記n−1番目の平文ブロックの暗号化結果を初期ベクトルとしてOFBモードで前記n番目の平文ブロックを暗号化する
ことを特徴とする暗号化方法。 An encryption method performed by an encryption device that encrypts n (where n ≧ 2) plaintext blocks,
In the plaintext block, each of the 1st to (n-1) th plaintext blocks has a certain number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth plaintext block has a number of bytes M (wherein M is a positive integer of M ≦ N),
An encryption unit configured in the encryption device encrypts the nth plaintext block;
A CBC (Cipher Block Chaining) mode encryption unit configured in the encryption device encrypts each of the n−1 and subsequent plaintext blocks in the CBC mode using the ciphertext obtained by the encryption unit as an initial vector. ,
An OFB (Output Feed Back) mode encryption unit configured in the encryption device encrypts the n-th plaintext block in the OFB mode using an encryption result of the n−1-th plaintext block as an initial vector; An encryption method characterized by the above.
前記暗号文ブロックは、1から(n−1)番目の暗号文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の暗号文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、
前記復号装置に構成されたOFB(Output Feed Back)モード復号部が、前記n−1番目の暗号文ブロックを初期ベクトルとしてOFBモードで前記n番目の暗号文ブロックを復号し、
前記復号装置に構成された暗号化部が、前記n番目の暗号文ブロックから復号された平文ブロックを暗号化し、
前記復号装置に構成されたCBC(Cipher Block Chaining)モード復号部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCBCモードで前記n−1番目以下の各暗号文ブロックを復号する
ことを特徴とする復号方法。 A decryption method performed by a decryption device that decrypts n (where n ≧ 2) ciphertext blocks,
In the ciphertext block, the 1st to (n-1) th ciphertext blocks each have a certain number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth ciphertext block has a number of bytes M. Where M is a positive integer M ≦ N,
An OFB (Output Feed Back) mode decryption unit configured in the decryption device decrypts the n-th ciphertext block in the OFB mode using the n−1-th ciphertext block as an initial vector,
An encryption unit configured in the decryption device encrypts a plaintext block decrypted from the nth ciphertext block;
A CBC (Cipher Block Chaining) mode decryption unit configured in the decryption device decrypts each ciphertext block of the (n−1) th or less in the CBC mode using the ciphertext obtained by the encryption unit as an initial vector; A decoding method characterized by the above.
前記平文ブロックは、1から(n−1)番目の平文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の平文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、
前記暗号化装置に構成された暗号化部が、前記2番目からn番目の中の1つの平文ブロックを暗号化し、
前記暗号化装置に構成されたCFB(Cipher Feed Back)モード暗号化部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとしてCFBモードで前記1番目からn番目の各平文ブロックを暗号化する
ことを特徴とする暗号化方法。 An encryption method performed by an encryption device that encrypts n (where n ≧ 2) plaintext blocks,
In the plaintext block, each of the 1st to (n-1) th plaintext blocks has a certain number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth plaintext block has a number of bytes M (wherein M is a positive integer of M ≦ N),
An encryption unit configured in the encryption device encrypts one plaintext block from the second to the nth;
The CFB (Cipher Feed Back) mode encryption unit configured in the encryption device encrypts each of the first to nth plaintext blocks in the CFB mode using the ciphertext obtained by the encryption unit as an initial vector. An encryption method characterized by:
前記暗号文ブロックは、1から(n−1)番目の暗号文ブロックがそれぞれ一定の数のバイト数N(ただし、Nは正の整数)を有し、n番目の暗号文ブロックがバイト数M(ただし、MはM≦Nの正の整数)を有するものであり、
前記復号装置に構成された第1のCFB(Cipher Feed Back)モード復号部が、前記1番目の暗号文ブロックを初期ベクトルとして前記2番目からn番目の各暗号文ブロックをCFBモードで復号し、
前記復号装置に構成された暗号化部が、前記2番目からn番目の中の1つの暗号文ブロックから復号された平文ブロックを暗号化し、
前記復号装置に構成された第2のCFBモード復号部が、前記暗号化部により得られた暗号文を初期ベクトルとして前記1番目の暗号文ブロックをCFBモードで復号する
ことを特徴とする復号方法。 A decryption method performed by a decryption device that decrypts n (where n ≧ 2) ciphertext blocks,
In the ciphertext block, each of the 1st to (n-1) th ciphertext blocks has a certain number of bytes N (where N is a positive integer), and the nth ciphertext block has a number of bytes M. (Where M is a positive integer with M ≦ N),
A first CFB (Cipher Feed Back) mode decryption unit configured in the decryption device decrypts each of the second to nth ciphertext blocks in CFB mode using the first ciphertext block as an initial vector,
An encryption unit configured in the decryption device encrypts a plaintext block decrypted from one ciphertext block in the second to nth;
A second CFB mode decryption unit configured in the decryption device decrypts the first ciphertext block in a CFB mode using the ciphertext obtained by the encryption unit as an initial vector. .
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