JPH09233066A - 暗号化／解読化方法および装置 - Google Patents

暗号化／解読化方法および装置

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JPH09233066A
JPH09233066A JP8060328A JP6032896A JPH09233066A JP H09233066 A JPH09233066 A JP H09233066A JP 8060328 A JP8060328 A JP 8060328A JP 6032896 A JP6032896 A JP 6032896A JP H09233066 A JPH09233066 A JP H09233066A
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Masahiko Enari
正彦 江成
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】解読化側の構成の規模を低減できるようにす
る。 【解決手段】送信側のスクランブラにおいてはデータ鍵
とシステム鍵からワーク鍵を生成するDecryptor １６
と、ＯＦＢモードの暗号化を行うDecryptor １４の解読
アルゴリズムを同一とする。すると、受信側のデスクラ
ンブラにおいては、データ鍵とシステム鍵からワーク鍵
を生成するDecryptor ２６とＯＦＢモードの暗号化を行
うDecryptor １４の解読アルゴリズムを同一とできる。
さらに、Decryptor ２１の解読アルゴリズムも同一とす
ることができるので、Decryptor ２１，２５，２６を１
つのDecryptor を兼用して実現することができる。これ
により、デスクランブラの構成の規模を小さいものとす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平文を暗号化する
暗号化方法および装置、および暗号文を解読化する解読
化方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通信や記録等における情報を秘匿するた
めに、情報を暗号化することが従来から知られている。
この暗号化では、情報を意味のわからない情報になるよ
う暗号化し、暗号化された情報を送信したり、記録媒体
等に記録する。そして、暗号化された情報を受けて、解
読化することにより、元の情報を得るようにする。この
ような暗号化・解読化には、大きく分けて秘密鍵暗号方
式（慣用鍵暗号方式）と、公開鍵暗号方式とがある。秘
密鍵暗号方式は、暗号化と解読化とに同じ鍵を利用して
おり、暗号化側と解読化側とで同じ鍵を秘密に持つ方式
である。一方、公開鍵暗号方式は、暗号化側と解読化側
とで異なる鍵を使用し、暗号化側の鍵は公開するが、解
読化側の鍵は公開しない方式である。
【０００３】このような暗号化・解読化方式の慣用鍵暗
号方式の一つとして、米国における標準方式であるＤＥ
Ｓ（Data Encryption Standard）方式の暗号アルゴリズ
ムが知られている。このＤＥＳ方式は、暗号アルゴリズ
ムを公開し、暗号鍵だけで暗号強度を保っている。暗号
アルゴリズムを公開するのは、公開しても暗号鍵がなけ
れば、解読するための演算が膨大な量となり、高速な演
算装置を使用しても数１００年ないし数１０００年以上
かかると予想されているからである。ところで、暗号化
は基本的には文字の順序を入れ替える転置と、一定の規
則にしたがってある文字を別の文字に置き換える換字と
を組み合わせて実施している。そして、どのような順序
で文字を入れ替えるか、どの文字とどの文字とを置き換
えるかを示すのが暗号アルゴリズムと暗号鍵となる。
【０００４】ところで、暗号アルゴリズムにはＤＥＳに
限らず多種・多様なものがあり、より安全性・高速性に
優れた方式が開発されている。この一例として、米国特
許第４，９８２，４２９号明細書、米国特許第５，１０
３，４７９号明細書、および特開平１−２７６１８９号
公報等に記載されている暗号方式（MULTI2方式）が知ら
れている。また、国際標準化機構（ＩＳＯ）においても
ＩＳＯ９９７９／０００９として登録された暗号化方式
や、ＩＳＯ／ＩＥＣ１０１１６として登録された暗号化
利用モードがある。
【０００５】上記MULTI2方式の暗号化方式においては、
入力データサイズが６４ビット、出力データサイズが６
４ビットであり、暗号化を行うための２５６ビットサイ
ズのワーク鍵を、２５６ビットサイズのシステム鍵と、
６４ビットサイズのデータ鍵から生成している。また、
暗号化段数は正の整数段とされている。このMULTI2方式
における暗号化アルゴリズムの概略構成を図１２に示
す。MULTI2方式は、図１２に示すように６４ビットのデ
ータ鍵Ｋｓに２５６ビットのシステム鍵Ｊを用いて暗号
アルゴリズムを実行することにより、２５６ビットのワ
ーク鍵Ｋｗを生成する。これを鍵スケジュール処理とい
い、この鍵スケジュール処理は暗号アルゴリズム実行手
段Ｃにより実行される。生成されたワーク鍵Ｋｗは、暗
号アルゴリズム実行手段Ｆに供給されて入力された６４
ビットブロックの平文が暗号化される。なお、暗号アル
ゴリズム実行手段Ｃと暗号アルゴリズム実行手段Ｆとで
実行される暗号アルゴリズムは、同一の暗号アルゴリズ
ムとすることができる。
【０００６】このような暗号化がMULTI2方式の基本的な
暗号化アルゴリズムであるが、これでは予め文字、ある
いは単語が出現する頻度の分布を統計処理しておき、入
手した暗号化文の文字列パターンの頻度分布とのマッチ
ングを取ることにより、平文が推定（解読）されてしま
うおそれがある。そこで、暗号化された６４ビットの暗
号ブロックと、次に入力される６４ビットの入力データ
との排他的論理和を演算して暗号文を作成する手法があ
る。この手法を行って暗号化するモードをＣＢＣ（Ciph
er Block Chaining)モードとよんでいる。なお、前記し
た暗号アルゴリズム実行手段Ｆにおいては、このような
ＣＢＣモードの暗号アルゴリズムが実行されている。
【０００７】また、例えばパケット通信のように通信を
行うデータの単位が予め決められている通信方式がある
が、６４ビットを１ブロックとするようなブロック暗号
化方式では、１ブロックのビット数で割り切れないデー
タ単位が入力された場合に、１ブロックに満たない端数
データがでることになる。そこで、その端数処理をＯＦ
Ｂ（Output Feedback ）モードで処理するようにしてい
る。すなわち、データに端数部分がある場合は、データ
の端数部分が暗号アルゴリズム実行手段Ｇに供給され、
ワーク鍵Ｋｗ用いて生成された乱数を使用して暗号化す
るようにしたＯＦＢモードとされる。これにより、６４
ビットを１ブロックとした時に６４ビットに満たないデ
ータの暗号文を得ることができるようになる。なお、Ｃ
ＢＣモードおよびＯＦＢモードは暗号化利用モードと呼
ばれる。
【０００８】また、MULTI2方式における解読化アルゴリ
ズムの概略構成を図１３に示す。図１３に示すように、
６４ビットのデータ鍵Ｋｓに２５６ビットのシステム鍵
Ｊを用いて暗号アルゴリズムを実行することにより２５
６ビットのワーク鍵Ｋｗを生成する。このワーク鍵の生
成は、暗号化側と同一の暗号アルゴリズムの鍵スケジュ
ール処理により行われる。この暗号アルゴリズムは暗号
アルゴリズム実行手段ｃにより実行される。生成された
ワーク鍵Ｋｗは、解読アルゴリズム実行手段ｆに供給さ
れて入力された６４ビットの暗号文が解読化される。
【０００９】この解読アルゴリズムでは、暗号アルゴリ
ズム実行手段Ｆの暗号アルゴリズムにおける、換字と転
置のアルゴリズムが逆の順序のアルゴリズムで行われる
ことになる。なお、ＯＦＢモードで暗号化されている暗
号文は、暗号アルゴリズム実行手段ｇに供給され、ワー
ク鍵Ｋｗを用いて生成された乱数を使用することにより
解読化される。これにより、１ブロック６４ビットの暗
号文を解読化して６４ビットブロックの平文を得ること
ができる。また、解読アルゴリズム実行手段ｆはＣＢＣ
モードの解読アルゴリズムを実行するようにされてい
る。
【００１０】ここで、暗号化利用モードの説明を図１４
を参照しながら行うが、図１４（ａ）にＣＢＣモードの
暗号化・解読化の概略構成を示し、図１４（ｂ）にＯＦ
Ｂモードの暗号化・解読化の概略構成を示している。Ｃ
ＢＣモードでは、図１４（ａ）に示すようにｉ番目の平
文ブロックＭ(i) が、排他的論理和回路１０１に入力さ
れ、レジスタ（ＲＥＧ）１０３により遅延されてフィー
ドバックされた１ブロック前の暗号文ブロックＣ(i-1)
との排他的論理和が演算される。演算されたデータは暗
号アルゴリズム実行手段１０２において、データ鍵Ｋｓ
に基づいて生成されたワーク鍵により暗号化される。こ
の暗号化されたｉ番目の暗号文ブロックＣ(i) は、 Ｃ(i) ＝ＥＫｓ（Ｍ(i) ．ＥＯＲ．Ｃ(i-1) ） と表せる。ただし、ＥＫｓ（ｍ）はｍをＫｓで暗号化す
ることを意味しており、ＥＯＲは排他的論理和の演算を
行うことを示している。
【００１１】そして、この暗号文ブロックＣ(i) は送信
され、受信側において受信されることになる。受信され
た暗号文ブロックＣ(i) は、解読アルゴリズム実行手段
１１１においてデータ鍵Ｋｓに基づいて生成されたワー
ク鍵を用いて解読され、排他的論和回路１１３に供給さ
れる。この排他的論理和回路１１３にはレジスタ（ＲＥ
Ｇ）１１２において遅延された、１ブロック前の暗号文
ブロックＣ(i-1) が入力されて、両者の排他的論和が演
算される。この時、送信側と受信側のデータ鍵Ｋｓは等
しく、これにより、排他的論理和回路１１３からｉ番目
の平文ブロックＭ(i) が解読される。ｉ番目の平文ブロ
ックＭ(i) は次のように表せる。 Ｍ(i) ＝ＤＫｓ（Ｃ(i) ．ＥＯＲ．Ｃ(i-1) ） ただし、ＤＫｓ（ｃ）はＫｓでｃを解読化することを示
している。
【００１２】また、ＯＦＢモード時では、ｉ番目の平文
ブロックＭ(i) は排他的論理和回路１０５に供給され
る。この排他的論理和回路１０５には、データ鍵Ｋｓに
基づいて生成されたワーク鍵により乱数化された暗号ア
ルゴリズム実行手段１０４の出力が供給されている。な
お、暗号アルゴリズム実行手段１０４の出力は、レジス
タ１０３により１ブロック遅延されて暗号アルゴリズム
実行手段１０４に１ブロック遅延されて戻されている。
これにより、排他的論理和回路１０５からは乱数により
暗号化された暗号文ブロックＣ(i) が出力される。
【００１３】そして、この暗号文ブロックＣ(i) は送信
され、受信側において受信されることになる。受信され
た暗号文ブロックＣ(i) は、排他的論和回路１１４に供
給される。この排他的論和回路１１４には、暗号アルゴ
リズム実行手段１１５においてデータ鍵Ｋｓに基づいて
生成されたワーク鍵を用いて乱数化された出力が供給さ
れている。この暗号アルゴリズム実行手段１１５の出力
は、レジスタ（ＲＥＧ）１１２において１ブロック遅延
されて暗号アルゴリズム実行手段１１５に戻されてい
る。この場合、排他的論理和回路１１４に供給される乱
数は、排他的論理和回路１０５に供給される乱数と等し
く、これにより、排他的論理和回路１１４から解読され
たｉ番目の平文ブロックＭ(i) が得られる。
【００１４】以上説明した暗号化利用モードを有する暗
号化・解読化方式の概略構成を図１５に示す。この図に
おいて、送信側にはデータを暗号化するスクランブラ１
００が備えられており、スクランブラ１００により入力
データがスクランブル、すなわち暗号化されて送信され
ている。このスクランブルされた送信データは、空間等
の伝送路を伝播されて受信側で受信される。受信側に
は、デスクランブラ１１０が備えられており、このデス
クランブラ１１０によりスクランブルされた送信データ
がデスクランブル、すなわち解読化されて、元のデータ
に戻されて出力されるようになる。
【００１５】スクランブラ１００は、入力された入力デ
ータ（平文）を暗号化する暗号アルゴリズム実行手段で
あるEncryptor １０２と、レジスタ１０３と、排他的論
理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１０１からなるＣＢＣモード暗
号化部と、暗号アルゴリズム実行手段であるEncryptor
１０４と、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１０５から
なるＯＦＢモード暗号化部から構成されている。なお、
データ鍵とシステム鍵からワーク鍵を生成するEncrypto
r １０６もスクランブラ１００内に備えられている。生
成されたワーク鍵はEncryptor １０２，１０４に供給さ
れる。ところで、Encryptor １０２、Encryptor １０
４、Encryptor １０６は同一の暗号アルゴリズムとする
ことができるので、１つのEncryptor により３つのEncr
yptor を兼用することができる。ＣＢＣモード暗号化部
およびＯＦＢモード暗号化部の動作は前述したとおりで
あるので、ここでは省略する。
【００１６】また、受信側に備えられたデスクランブラ
１１０は、入力された受信データ（暗号文）を解読化す
る解読アルゴリズム実行手段であるDecryptor １１１
と、レジスタ１１２と、排他的論理和回路（ＥＸ−Ｏ
Ｒ）１１３からなるＣＢＣモード解読化部と、暗号アル
ゴリズム実行手段であるEncryptor １１５と、排他的論
理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１４からなるＯＦＢモード解
読化部から構成されている。なお、データ鍵とシステム
鍵からワーク鍵を生成するEncryptor １１６もデスクラ
ンブラ１１０内に備えられている。生成されたワーク鍵
はDecryptor １１１と、Encryptor １１５に供給され
る。なお、Encryptor １１５、Encryptor １１６は同一
の暗号アルゴリズムとすることができるので、１つのEn
cryptor により２つのEncryptor を兼用することができ
る。また、ＣＢＣモード解読化部およびＯＦＢモード解
読化部の動作は前述したとおりであるので、ここでは省
略する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
１５に示すような暗号化・解読化方式においては、暗号
化側では暗号アルゴリズムを実行するだけでよいが、解
読化側では解読処理を行う解読アルゴリズムと、解読処
理に必要なワーク鍵を生成する暗号アルゴリズムを実行
することが必要となる。すなわち、解読化側において
は、解読アルゴリズムと暗号アルゴリズムを実行するハ
ードウェアをそれぞれ設けなければならず、そのために
暗号化側に比べ解読側のハードウェアが大型化するとい
う問題点があった。しかも、この暗号化・解読化方式が
衛星放送等の放送システムに応用された場合は、送信側
より受信設備のコスト上昇につながり、ひいては放送シ
ステムの普及促進が妨げられることになる。
【００１８】そこで、本発明は所定の暗号アルゴリズム
で暗号化された暗号文を、受信側において簡単な構成で
解読処理を行えるようにした暗号化／解読化方法および
装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の暗号化方法は、解読アルゴリズムを実行
することによりワーク鍵を生成するワーク鍵生成ステッ
プと、該ワーク鍵生成ステップで生成されたワーク鍵を
用いて、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理を施
すことにより暗号文を作成する暗号処理ステップと、を
備えている。
【００２０】また、本発明の解読化方法は、暗号処理に
使用されたワーク鍵を解読アルゴリズムを実行すること
により生成するワーク鍵生成ステップと、該ワーク鍵生
成ステップで生成されたワーク鍵を用いて暗号文に前記
解読アルゴリズムの解読処理を施すことにより元の平文
を得る解読ステップと、を備えている。
【００２１】さらに、本発明の暗号化／解読化方法は、
暗号化側に、解読アルゴリズムを実行することによりワ
ーク鍵を生成する暗号用ワーク鍵生成ステップと、該暗
号用ワーク鍵生成ステップで生成されたワーク鍵を用い
て、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理を施すこ
とにより暗号文を作成する暗号処理ステップとが備えら
れ、解読化側に、暗号処理に使用された前記ワーク鍵を
前記解読アルゴリズムを実行することにより生成する解
読用ワーク鍵生成ステップと、該解読用ワーク鍵生成ス
テップで生成された前記ワーク鍵を用いて前記暗号文に
前記解読アルゴリズムの解読処理を施すことにより前記
平文を得る解読処理ステップとが備えられている。
【００２２】さらにまた、本発明の暗号化装置は、鍵情
報を用いて解読アルゴリズムを実行することによりワー
ク鍵を生成する鍵スケジュール手段と、該鍵スケジュー
ル手段により生成されたワーク鍵を用いて、平文に所定
の暗号アルゴリズムの暗号処理を施すことにより暗号文
を作成する暗号処理手段と、を少なくとも備えている。
【００２３】さらにまた、本発明の解読化装置は、暗号
処理に使用されたワーク鍵を解読アルゴリズムを実行す
ることにより生成する鍵スケジュール手段と、該鍵スケ
ジュール手段で生成されたワーク鍵を用いて暗号文に前
記解読アルゴリズムの解読処理を施すことにより元の平
文を得る解読手段と、を少なくとも備えている。
【００２４】さらにまた、本発明の暗号化／解読化装置
においては、暗号化側に、解読アルゴリズムを実行する
ことによりワーク鍵を生成する暗号用鍵スケジュール手
段と、該暗号用鍵スケジュール手段で生成されたワーク
鍵を用いて、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理
を施すことにより暗号文を作成する暗号処理手段とが備
えられ、解読化側に、前記暗号処理手段で使用された前
記ワーク鍵を前記解読アルゴリズムを実行することによ
り生成する解読用鍵スケジュール手段と、該解読用鍵ス
ケジュール手段で生成された前記ワーク鍵を用いて前記
暗号文に前記解読アルゴリズムの解読処理を施すことに
より前記平文を得る解読処理手段とが備えられている。
【００２５】このような本発明の暗号化方法および解読
化方法によれば、解読処理を行うために必要なワーク鍵
を解読アルゴリズムを実行することにより生成すること
ができる。したがって、ワーク鍵を生成する解読アルゴ
リズムの実行手段と、暗号文を解読処理する解読アルゴ
リズムの実行手段とを兼用することができるようにな
り、解読化側の構成を簡略化することができる。また、
ＯＦＢモード時に解読アルゴリズムを実行することによ
り生成した乱数を用いて暗号化されている場合は、ＯＦ
Ｂモードで暗号化された暗号文を、解読アルゴリズムを
実行することにより生成された乱数を用いて解読するこ
とができるため、ＯＦＢモードにおける乱数を生成する
ための解読アルゴリズムの実行手段も兼用することがで
きる。したがって、いっそう解読化側の構成を簡略化す
ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の暗号化利用モードを有す
る暗号化／解読化方法を実行する本発明の暗号化／解読
化装置の実施の形態の概略構成例を示すブロック図を図
１に示す。なお、送信側において本発明の暗号化方法が
実施されており、受信側において本発明の解読化方法が
実施されている。この図において、送信側にはスクラン
ブラ１が備えられており、スクランブラ１により送信す
べき入力データがスクランブル、すなわち暗号化されて
送信されている。このスクランブルされた送信データ
は、空間等の伝送路を伝播されて受信側で受信される。
受信側には、デスクランブラ２が備えられており、この
デスクランブラ２によりスクランブルされた送信データ
がデスクランブル、すなわち解読化されて、元のデータ
に戻されるようになる。
【００２７】この場合、送信データ（受信データ）のフ
ォ−マットは、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８として
規定されているトランスポートストリーム（ＴＳ）とさ
れている。トランスポートストリームは、１８８バイト
のパケット構造とされており、１パケットは通常４バイ
トのヘッダの後に１８４バイトのペイロードが続くよう
にされている。さらに、伝送エラーに対するエラー訂正
のために、１６バイトのパリティーを付加するダミー期
間がパケットに付加されている。トランスポートストリ
ームは、このようなパケットの繰り返しのストリームと
される。
【００２８】このトランスポートストリームのヘッダに
は、そのパケットがビデオデータで構成されているの
か、オーディオデータで構成されているのか、あるいは
他のデータ列で構成されているのかを示すＰＩＤ（Pack
et Identification ）情報や、暗号化されているのか否
かを示すＴＳＣ（Transport Scrambling Control）情報
等の、パケットの属性情報が含まれている。なお、パケ
ットのヘッダを解釈した結果、受信データが暗号化され
ていないと判断された場合は、デスクランブラ２からは
遅延部を通すだけで、トランスポートストリームがその
まま出力される。この遅延部の遅延時間は、デスクラン
ブラ２においてデスクランブルに要する時間とされる。
【００２９】ここで、スクランブラ１は、入力された平
文を暗号化する暗号アルゴリズム実行手段であるEncryp
tor １２の出力を１ブロック遅延するレジスタ（ｒｅ
ｇ）１３と、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１１から
なるＣＢＣモード暗号化部と、解読アルゴリズム実行手
段であるDecryptor １４と、排他的論理和回路（ＥＸ−
ＯＲ）１５からなるＯＦＢモード暗号化部から構成され
ている。なお、データ鍵とシステム鍵からワーク鍵を生
成する解読アルゴリズム実行手段であるDecryptor １６
もスクランブラ１内に備えられている。ここで、生成さ
れたワーク鍵はEncryptor １２およびDecryptor １４に
供給される。
【００３０】次に、スクランブラ１の動作を説明する
と、ＣＢＣモードの場合は、切り換え手段３０、切り換
え手段３１が共に端子ａ側に切り換えられ、入力された
ブロック毎の入力データ（平文）は排他的論理和回路
（ＥＸ−ＯＲ）１１に入力される。そして、Encryptor
１２の出力を１ブロック遅延するレジスタ（ｒｅｇ）１
３からの出力との排他的論理和が演算され、演算された
ＥＸ−ＯＲ１１からの出力は、暗号アルゴリズム実行手
段であるEncryptor １２に入力される。Encryptor１２
では、ワーク鍵を用いて暗号アルゴリズムが実行されて
平文が暗号化される。暗号化された暗号文は、切り換え
手段３１を介して送信される。
【００３１】また、ブロック化した時に端数とされた入
力データはＯＦＢモードで暗号化されるが、ＯＦＢモー
ド時には、切り換え手段３０、切り換え手段３１が共に
端子ｂ側に切り換えられ、入力されたブロック毎の入力
データ（平文）は排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）１５
に入力される。そして、Decryptor １４からの乱数出力
との排他的論理和が演算されて暗号化される。この場
合、Decryptor １４はワーク鍵を用いて解読アルゴリズ
ムを実行し、乱数を出力している。そして、暗号化され
た暗号文は、切り換え手段３１を介して送信される。な
お、Encryptor １２およびDecryptor １４に供給されて
いるワーク鍵は、暗号化処理に先だって、予めデータ鍵
とシステム鍵とを用いて解読アルゴリズムをDecryptor
１６において実行することにより生成されている。
【００３２】ところで、Decryptor １４、Decryptor １
６は暗号化処理において同時に使用することはないと共
に、Decryptor １４、Decryptor １６の実行する解読ア
ルゴリズムは同一とすることができるため、１つのDecr
yptor で２つのDecryptor １４，１６を兼用するように
している。
【００３３】また、受信側に備えられたデスクランブラ
２は、入力された受信データ（暗号文）を解読化する解
読アルゴリズム実行手段であるDecryptor ２１と、入力
された受信データを１ブロック遅延するレジスタ２２
と、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）２３からなるＣＢ
Ｃモード解読化部と、解読アルゴリズム実行手段である
Decryptor ２５と、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）２
４からなるＯＦＢモード解読化部から構成されている。
なお、データ鍵とシステム鍵からワーク鍵を生成するDe
cryptor ２６もデスクランブラ２内に備えられている。
ここで生成されたワーク鍵はDecryptor ２１と、Decryp
tor ２５に供給される。
【００３４】次に、デスクランブラ２の動作を説明する
と、受信データがＣＢＣモードで暗号化されている場合
は、切り換え手段３２、切り換え手段３３が共に端子ａ
側に切り換えられ、入力されたブロック毎の受信データ
（暗号文）はDecryptor ２１に入力される。Decryptor
２１にはDecryptor ２６により生成された暗号処理に使
用されたワーク鍵と同じワーク鍵が供給されており、こ
のワーク鍵を用いて解読アルゴリズムを実行することに
より、暗号文が解読される。解読されたブロック毎のデ
ータは、排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）２３に入力さ
れ、１ブロック遅延されたレジスタ（ｒｅｇ）２２から
の受信された暗号文との排他的論理和が演算される。こ
の演算結果が解読処理された平文となり、この平文は、
切り換え手段３３を介して出力される。
【００３５】また、ブロックした時に端数とされたＯＦ
Ｂモードで暗号化された暗号文を解読するＯＦＢモード
時は、切り換え手段３２、切り換え手段３３が共に端子
ｂ側に切り換えられ、受信されたブロック毎の受信デー
タ（暗号文）は排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）２４に
入力される。そして、Decryptor ２５からの乱数出力と
の排他的論理和が演算されて解読化される。この場合、
Decryptor ２５は前記したDecryptor ２６により生成さ
れたワーク鍵を用いて解読アルゴリズムを実行すること
により、送信側と同じ乱数を作成して出力している。そ
して、解読化された平文は、切り換え手段３３を介して
出力される。なお、Decryptor ２１、Decryptor ２５に
供給されているワーク鍵は、解読化処理に先だって、予
め送信側と同じデータ鍵とシステム鍵とを用いて、解読
アルゴリズムをDecryptor ２６において実行することに
より生成されている。
【００３６】ところでスクランブラ１とデスクランブラ
２とにおいて、Decryptor １４とDecryptor ２５とは同
一の解読アルゴリズムとする必要があり、Decryptor １
６とDecryptor ２６も同一の解読アルゴリズムとする必
要がある。さらに、スクランブラ１においてDecryptor
１４とDecryptor １６とを兼用している場合は、デスク
ランブラ２において、Decryptor ２５とDecryptor ２６
の解読アルゴリズムは同一となる。
【００３７】また、スクランブラ１においてDecryptor
１４の解読アルゴリズムを、Encryptor １２の暗号アル
ゴリズムを解読する解読アルゴリズムとすることがで
き、このようにすると、デスクランブラ２においてDecr
yptor ２１とDecryptor ２５との解読アルゴリズムを同
一とすることができる。すなわち、デスクランブラ２に
おいて、Decryptor ２１、Decryptor ２５、Decryptor
２６の解読アルゴリズムを同一とすることができる。さ
らに、Decryptor ２１、Decryptor ２５、Decryptor ２
６は解読処理時に同時に使用することがないので、これ
らのDecryptor ２１，２５，２６を兼用して１つのDecr
yptor で構成することができる。本発明は、このように
Decryptor を兼用して使用することを特徴としており、
本発明はデスクランブラ２の構成、すなわち解読手段の
構成を大幅に簡略化することができる。
【００３８】次に、本発明の暗号化方法を実行する暗号
化アルゴリズムを図２を参照しながら説明する。図２に
示す本発明の暗号化アルゴリズムにおいては、入力デー
タサイズが６４ビット、出力データサイズが６４ビット
にブロック化されており、暗号化を行うための２５６ビ
ットサイズのワーク鍵を、２５６ビットサイズのシステ
ム鍵と、６４ビットサイズのデータ鍵から生成してい
る。また、暗号化段数は正の整数段とされている。すな
わち、６４ビットのデータ鍵Ｋｓに２５６ビットのシス
テム鍵Ｊを用いて解読アルゴリズムを実行することによ
り、２５６ビットのワーク鍵Ｋｗを生成する。これを鍵
スケジュール処理といい、この鍵スケジュール処理は解
読アルゴリズム実行手段Ｅ３により実行される。生成さ
れたワーク鍵Ｋｗは、暗号アルゴリズム実行手段Ｅ６に
供給されて入力された６４ビットブロックの平文が暗号
化される。なお、解読アルゴリズム実行手段Ｅ３で実行
される解読アルゴリズムは、暗号アルゴリズム実行手段
Ｅ６で実行される暗号アルゴリズムを解読することがで
きる解読アルゴリズムとされている。
【００３９】また、このように暗号化された暗号文で
は、予め文字、あるいは単語が出現する頻度の分布を統
計処理しておき、入手した暗号化文の文字列パターンの
頻度分布とのマッチングを取ることにより、平文が推定
（解読）されてしまうおそれがある。そのため、前述し
たように、暗号化された６４ビットの暗号ブロックと、
次に入力される６４ビットブロックの入力データ（平
文）との排他的論理和を演算して暗号文を作成している
ＣＢＣ（Cipher Block Chaining)モードが採用されてい
る。なお、前記した暗号アルゴリズム実行手段Ｅ６にお
いては、このようなＣＢＣモードの暗号アルゴリズムが
実行されている。
【００４０】また、データの単位が予め決められている
方式とされて、例えば６４ビットを１ブロックとして暗
号化処理が行われる場合には、１ブロックのビット数で
割り切れないデータ単位が入力された場合に、暗号化さ
れない端数データがでることになる。そこで、前述した
ようにその端数処理をＯＦＢ（Output Feedback ）モー
ドで処理するようにしている。すなわち、データに端数
部分がある場合は、データの端数部分が解読アルゴリズ
ム実行手段Ｅ７に供給され、２５６ビットの幅のワーク
鍵Ｋｗを用いて生成された乱数を使用することにより暗
号化するようにしたＯＦＢモードとされる。これによ
り、６４ビットを１ブロックとして暗号化処理しても６
４ビットに満たない入力データの暗号文を得ることがで
きるようになる。なお、ＣＢＣモードおよびＯＦＢモー
ドは暗号化利用モードと呼ばれる。
【００４１】なお、前述したようにワーク鍵Ｋｗを生成
する解読アルゴリズム実行手段Ｅ３と、ＯＦＢモードの
暗号化手段である解読アルゴリズム実行手段Ｅ７の解読
アルゴリズムは同一の解読アルゴリズムであり、実際に
は１つの解読アルゴリズム実行手段が２つの処理を兼用
して行っている。そこで、１つの解読アルゴリズム実行
手段が２つの処理を兼用するようにしたスクランブラ１
の構成を図４に示す。なお、図４においては図１に示す
Decryptor １４およびDecryptor １６の２つを兼用して
いるDecryptor を１４（１６）として示し、２つのＥＸ
−ＯＲを兼用しているＥＸ−ＯＲを１１（１５）として
示している。
【００４２】この図において、６４ビット幅のデータ鍵
はデータ鍵レジスタ（Data_Key Register ）１７に予め
書き込まれており、２５６ビット幅のシステム毎に割り
当てられたシステム鍵はシステム鍵レジスタ（System_K
ey Register ）１８に暗号化処理に先立ち予め書き込ま
れている。なお、データ鍵は暗号強度を高めるために数
秒ないし数十秒毎に更新される。この状態において、ま
ず、切り換え手段４２および切り換え手段４３を共に端
子ａ側に切り換えるようにする。すると、Decryptor １
４（１６）にはデータ鍵レジスタ１７に記憶されている
６４ビット幅のデータ鍵と、システム鍵レジスタ１８に
記憶されているからの２５６ビット幅のシステム鍵とが
供給され、Decryptor １４（１６）において解読アルゴ
リズムが実行されることにより２５６ビット幅のワーク
鍵が生成される。このワーク鍵はワーク鍵レジスタ（Wo
rk_Key Register ）１９に書き込まれる。
【００４３】このようにしてワーク鍵が生成されると、
切り換え手段４１および切り換え手段４４が共に端子ｂ
側へ切り換えられる。すると、６４ビット幅にブロック
化された入力データはＥＸ−ＯＲ１１（１５）に入力さ
れ、レジスタ１３により１ブロック遅延された暗号化さ
れたデータとの排他的論理和が演算される。演算結果
は、Encryptor １２に入力され、Encryptor １２に供給
されているワーク鍵レジスタ１９から読み出されたワー
ク鍵を用いて暗号アルゴリズムが実行されることにより
暗号化される。このEncryptor １２から出力される暗号
化された暗号文はＣＢＣモードの暗号文であり、切り換
え手段４４を介して出力される。なお、電源投入時等に
初期処理が行われた時は、レジスタ１３には初期値がセ
ットされる。
【００４４】また、端数データが入力されると、切り換
え手段４２および切り換え手段４３が端子ｃ側に切り換
えられると共に、切り換え手段４１および切り換え手段
４４が共に端子ｃ側へ切り換えられる。すると、レジス
タ１３により遅延された暗号化されたデータが切り換え
手段４２を介してDecryptor １４（１６）に入力され、
Decryptor １４（１６）に供給されているワーク鍵レジ
スタ１９から読み出されたワーク鍵を用いて解読アルゴ
リズムが実行されることにより、さらに乱数化される。
このDecryptor １４（１６）により生成された乱数は切
り換え手段４１を介してＥＸ−ＯＲ１１（１５）に入力
されて、端数の入力データとの排他的論理和が演算さ
れ、暗号化される。このようにして暗号化されたＯＦＢ
モードの暗号文は切り換え手段４４を介して出力され
る。
【００４５】次に、本発明の解読化方法を実行する解読
化アルゴリズムを図３を参照しながら説明する。図３に
示すように、６４ビットのデータ鍵Ｋｓに２５６ビット
のシステム鍵Ｊを用いて解読アルゴリズムを実行するこ
とにより２５６ビットのワーク鍵Ｋｗが生成される。こ
のワーク鍵の生成は、暗号化側と同一の解読アルゴリズ
ムの鍵スケジュール処理により行われる。この解読アル
ゴリズムは解読アルゴリズム実行手段Ｄ３により実行さ
れる。生成されたワーク鍵Ｋｗは、解読アルゴリズム実
行手段Ｄ６に供給されて入力されたＣＢＣモードの６４
ビットブロックの暗号文が解読化される。この解読アル
ゴリズムでは、図２に示す暗号アルゴリズム実行手段Ｅ
６の暗号アルゴリズムにおける、換字と転置のアルゴリ
ズムが逆の順序で行われるアルゴリズムとなる。
【００４６】また、ＯＦＢモードで暗号化されている暗
号文は、解読アルゴリズム実行手段Ｄ７に供給され、ワ
ーク鍵Ｋｗを用いて生成された乱数を使用することによ
り解読化される。また、解読アルゴリズム実行手段Ｄ７
は図２に示す解読アルゴリズム実行手段Ｅ７と同じ解読
アルゴリズムを実行するようにされている。なお、前述
したようにワーク鍵Ｋｗを生成する解読アルゴリズム実
行手段Ｄ３と、ＯＦＢモードの暗号化手段である解読ア
ルゴリズム実行手段Ｄ７の解読アルゴリズムは同一のア
ルゴリズムであると共に、暗号文を解読する解読アルゴ
リズム実行手段Ｄ６の解読アルゴリズムも同一であり、
解読化処理では、１つの解読アルゴリズム実行手段で３
つの処理を兼用して行うようにしている。そこで、１つ
の解読アルゴリズム実行手段が３つの処理を兼用してい
るデスクランブラ２の構成を図５に示す。なお、図５に
おいては図１に示すDecryptor ２１、Decryptor ２５お
よびDecryptor ２６の３つを兼用しているDecryptor を
２１（２５，２６）として示し、２つのＥＸ−ＯＲを兼
用しているＥＸ−ＯＲを２３（２４）として示してい
る。
【００４７】図５において、６４ビット幅のデータ鍵は
データ鍵レジスタ（Data_Key Register ）２７に予め書
き込まれており、２５６ビット幅のシステム鍵はシステ
ム鍵レジスタ（System_Key Register ）２８に予め書き
込まれている。この状態において、まず、切り換え手段
５０および切り換え手段５１を共に端子ａ側に切り換え
るようにする。すると、Decryptor ２１（２５，２６）
にはデータ鍵レジスタ２７に記憶されている６４ビット
幅のデータ鍵と、システム鍵レジスタ２８に記憶されて
いる２５６ビット幅のシステム鍵とが供給され、Decryp
tor ２１（２５，２６）において解読アルゴリズムが実
行されることにより２５６ビット幅のワーク鍵が生成さ
れる。このワーク鍵はワーク鍵レジスタ（Work_Key Reg
ister ）２９に書き込まれる。
【００４８】このようにしてワーク鍵が生成されてワー
ク鍵レジスタ２９に格納されると、ＣＢＣモードの時は
切り換え手段５０、切り換え手段５１および切り換え手
段５２が共に端子ｂ側へ切り換えられる。すると、６４
ビットブロックの暗号化された受信データは切り換え手
段５０を介してDecryptor ２１（２５，２６）に入力さ
れる。Decryptor ２１（２５，２６）は、ワーク鍵レジ
スタ２９から読み出されたワーク鍵を用いて解読アルゴ
リズムを実行することにより、受信データが解読され
る。解読されたデータは、ＥＸ−ＯＲ２３（２４）に入
力されて、切り換え手段５２を介してＥＸ−ＯＲ２３
（２４）に入力されているレジスタ２２により１ブロッ
ク遅延された受信データとの排他的論理和が演算され、
ＣＢＣモードの暗号文が解読化された平文が得られる。
【００４９】また、暗号化された端数データが入力され
ると、切り換え手段５０および切り換え手段５２が端子
ｃ側に切り換えられる。すると、レジスタ２２により１
ブロック遅延された受信データが切り換え手段５０を介
してDecryptor ２１（２５，２６）に入力され、Decryp
tor ２１（２５，２６）に供給されているワーク鍵レジ
スタ２９から読み出されたワーク鍵を用いて解読アルゴ
リズムが実行されることにより、さらに乱数化される。
このDecryptor ２１（２５，２６）により生成された乱
数はＥＸ−ＯＲ２３（２４）に入力されて、切り換え手
段５２を介して入力された暗号化された端数の受信デー
タとの排他的論理和が演算され、ＯＦＢモードの暗号文
を解読した平文が得られる。このように、本発明の解読
化方法が実行される本発明の解読化装置であるデスクラ
ンブラ２においては、解読アルゴリズムを実行する１つ
のDecryptor により、３つのDecryptor を兼用すること
ができるため、その構成を大幅に低減することができ
る。
【００５０】次に、Encryptor が実行する暗号アルゴリ
ズムと、Decryptor が実行する解読アルゴリズムの詳細
を図６ないし図１１を参照して説明する。図６は暗号ア
ルゴリズムを示しており、６４ビット幅の入力データ
は、上位３２ビットのデータと下位の３２ビットのデー
タに分割されて４段の演算段６０，６１からなる最初の
暗号８段に入力される。この４段の演算段６０，６１で
は、それぞれ異なる関数の演算が行われる。すなわち、
入力された上位３２ビットのデータと下位の３２ビット
のデータに、４段の演算段６０内の初段において関数π
１の演算が施される。ついで、第２段において初段の出
力に関数π２の演算が施される。この場合、第２段には
３２ビット幅のワーク鍵Ｋ１が入力され、このワーク鍵
Ｋ１を用いて第２段の演算が行われている。
【００５１】さらに、第３段において第２段の出力に関
数π３の演算が施される。この場合、第３段には３２ビ
ット幅のワーク鍵Ｋ２，Ｋ３が入力され、このワーク鍵
Ｋ２，Ｋ３を用いて演算が行われている。続いて、第４
段において第３段の出力に関数π４の演算が施される。
この場合、第４段には３２ビット幅のワーク鍵Ｋ４が入
力され、このワーク鍵Ｋ４を用いて演算が行われてい
る。さらに残る４段の演算を行う演算段６１の初段にお
いて、演算段６０からの出力に関数π１の演算が施され
る。ついで、第２段において初段の出力に関数π２の演
算が施される。この場合、第２段には３２ビット幅のワ
ーク鍵Ｋ５が入力され、このワーク鍵Ｋ５を用いて演算
が行われている。
【００５２】さらに、第３段において第２段の出力に関
数π３の演算が施される。この場合、第３段には３２ビ
ット幅のワーク鍵Ｋ６，Ｋ７が入力され、このワーク鍵
Ｋ６，Ｋ７を用いて演算が行われている。続いて、第４
段において第３段の出力に関数π４の演算が施される。
この場合、第４段には３２ビット幅のワーク鍵Ｋ８が入
力され、このワーク鍵Ｋ８を用いて演算が行われてい
る。このように２５６ビットのワーク鍵が３２ビット幅
に８分割（鍵Ｋ１〜鍵Ｋ８）されて各演算段に供給さ
れ、暗号処理の行われた上位３２ビット、下位３２ビッ
トの合計６４ビット幅のデータは、さらに暗号８段６２
に入力される。この暗号８段６２においては、上述した
暗号８段の演算と同様の演算が施されて、上位３２ビッ
ト、下位３２ビットの合計６４ビット幅のさらにランダ
ム化された出力データが得られる。
【００５３】なお図示しているように、暗号８段の繰返
し数は２回に限らず、所望の回数繰り返すことができ
る。この回数を多く繰り返すほど、出力データは高度に
ランダム化されて、暗号強度を高めることができる。な
お、演算段の各段で行われている関数の演算は、一定の
規則に従ってある文字を他の文字に置き換える換字と、
文字の順序を入れ替える転置を行う演算とされている。
【００５４】次に、解読アルゴリズムを図７に示すが、
解読アルゴリズムは、前述した暗号アルゴリズムの出力
側からの演算を逆に行うようにしている。すなわち、暗
号８段のうちの最初の４段の演算段６３の初段におい
て、上位３２ビットと下位３２ビットに分割された６４
ビット幅の暗号化されている入力データに、３２ビット
幅のワーク鍵Ｋ８を用いて関数π４の演算を施してい
る。次いで、第２段において、初段の出力データにワー
ク鍵Ｋ７，Ｋ６を用いて関数π３の演算を施している。
さらに、第３段において、第２段の出力データにワーク
鍵５を用いて関数π２の演算を施している。さらにまた
第４段において、第３段の出力データに関数π１の演算
を施している。
【００５５】このような４段の演算が、次の４段の演算
段６４においてワーク鍵Ｋ４〜Ｋ１を用いて同様に行わ
れる。さらに、上記した暗号８段の演算が縦続されてい
る暗号８段６５においても同様の処理が実行されて、解
読化された上位３２ビット、下位３２ビットの計６４ビ
ット幅の出力データが得られるようになる。なお、暗号
８段の繰り返し回数は、暗号アルゴリズムにおいて実行
された暗号８段の繰返し回数と同じ回数とされる。
【００５６】次に、演算段で行われている演算の詳細を
暗号アルゴリズムの演算段６０を例に上げて図８を参照
しながらに詳細に説明する。初段の関数π１の演算で
は、入力された３２ビットに分割された上位ビットは、
演算されることなくそのまま出力され、一方、上位ビッ
トと下位ビットのビット毎の排他的論理和が演算されて
下位ビットとして出力される。続く、第２段の関数π２
の演算では、下位３２ビットのデータｘにワーク鍵Ｋ１
が２32を法として加算されて、ｘ＋Ｋ１がまず演算され
る。次いで、ｘ＋Ｋ１をｙとした時に、ｙを１ビット左
巡回シフトし、その値に２32を法として演算されたｙ−
１を加算してｚを得る。次に、ｚを４ビット左巡回シフ
トし、その値とｚとのビット毎の排他的論理和を得る。
この演算結果と、上位３２ビットのビット毎の排他的論
理和が演算されて、上位３２ビットの演算データが出力
される。この場合、下位３２ビットは入力されたデータ
が、演算されることなくそのまま出力される。
【００５７】また、第３段の関数π３の演算では、上位
３２ビットのデータｘにワーク鍵Ｋ２が２32を法として
加算されて、ｘ＋Ｋ２がまず演算される。次いで、ｘ＋
Ｋ２をｙとした時に、ｙを２ビット左巡回シフトし、そ
の値に２32を法として演算されたｙ＋１を加算してｚを
得る。次に、ｚを８ビット左巡回シフトし、その値とｚ
とのビット毎の排他的論理和ａを得る。さらに、ａにワ
ーク鍵Ｋ３が２32を法として加算されて、ａ＋Ｋ３が演
算される。次いで、ａ＋Ｋ３をｂとした時に、ｂを１ビ
ット左巡回シフトし、その値に−ｂを２32を法として加
算してｃを得る。次に、ａとｘのビット毎の論理和と、
ｃを１６ビット左巡回シフトした値とのビット毎の排他
的論理和を演算する。この演算結果と、下位３２ビット
のデータとのビット毎の排他的論理和を演算して、演算
された下位３２ビットのデータを出力する。なお、上位
３２ビットのデータは、演算されることなくそのまま上
位３２ビットの出力データとなる。
【００５８】さらにまた、第４段の関数π４の演算で
は、下位３２ビットのデータｘにワーク鍵Ｋ４が２32を
法として加算されて、ｘ＋Ｋ４がまず演算される。次い
で、ｘ＋Ｋ４をｙとした時に、ｙを２ビット左巡回シフ
トし、その値に２32を法として演算されたｙ＋１を加算
する。この演算結果と、上位３２ビットの排他的論理和
が演算されて、演算された上位３２ビットのデータが出
力される。この場合、下位３２ビットのデータは演算さ
れることなく、そのまま下位３２ビットのデータとして
出力される。
【００５９】上記演算において、ワーク鍵Ｋ１〜Ｋ４を
データに加算することにより、文字を他の文字で置き換
える換字処理が行われ、データを巡回シフトさせること
により文字の位置を入れ替える転置が行われている。こ
のように、換字と転置のアルゴリズムを行うことにより
平文がランダム化されて暗号化されることになる。ま
た、解読化する場合には、暗号化と逆の換字と転置のア
ルゴリズムを行うことにより元の平文に解読することが
できる。
【００６０】次に、上述した関数の演算を行う構成をさ
らに詳細に説明するが、関数π２の演算例を図９に上げ
て説明するものとする。図９において、第１の３２ビッ
ト加算器Ａｄｄ８０において、下位３２ビットの入力デ
ータｘと３２ビットのワーク鍵Ｋ１とが加算され、加算
データｙが出力される。この加算データｙは第１左巡回
シフター８１において１ビット左巡回シフトされると共
に、第２の３２ビット加算器８２において、第１左巡回
シフター８１の出力と加算される。この加算結果に第３
の３２ビット加算器８４において−１が加算されて、デ
ータｚが演算される。このデータｚは第２左巡回シフタ
ー８５において４ビット左巡回シフトされると共に、排
他的論理和回路８６に供給される。この排他的論理和回
路８６には第２左巡回シフター８５の出力データ、デー
タｚ、上位３２ビット入力データが入力され、３つのデ
ータのビット毎の排他的論理和が演算される。排他的論
理和回路８６の演算結果は、次段に入力される上位３２
ビット入力データとなる。また、下位３２ビット入力デ
ータは、演算されることなく次段に入力される下位３２
ビット入力データとなる。
【００６１】次に、６４ビット幅のデータ鍵と２５６ビ
ット幅のシステム鍵から２５６ビット幅のワーク鍵を生
成する鍵スケジュール処理のアルゴリズムを図１０に示
す。鍵スケジュール処理は図１０に示すように４段の演
算段６６，６７が２段と、１段の演算段６８が縦続接続
されたアルゴリズムとされている。すなわち、最初の４
段の演算段６６の初段において、上位３２ビットと下位
３２ビットに分割された６４ビット幅のデータ鍵に、３
２ビット幅のシステム鍵Ｊ４を用いて関数π４の演算が
施される。次いで、第２段において初段の出力データに
３２ビット幅のシステム鍵Ｊ３，Ｊ２を用いて関数π３
の演算が施され、上位３２ビット幅の出力がワーク鍵Ｋ
１として出力される。次いで、第３段において、第２段
の出力データにシステム鍵Ｊ１を用いて関数π２の演算
が施され、下位３２ビット幅の出力がワーク鍵Ｋ２とし
て出力される。さらに、第４段において、第３段の出力
データに関数π１の演算が施され、上位３２ビット幅の
出力がワーク鍵Ｋ３として出力される。
【００６２】続いて、次の４段の演算段６７の初段にお
いて、演算段６６の出力データに３２ビット幅のシステ
ム鍵Ｊ８を用いて関数π４の演算が施され、下位３２ビ
ット幅の出力がワーク鍵Ｋ４として出力される。次い
で、第２段において初段の出力データに３２ビット幅の
システム鍵Ｊ７，Ｊ６を用いて関数π３の演算が施され
て、上位３２ビット幅の出力がワーク鍵Ｋ５として出力
される。次いで、第３段において、第２段の出力データ
にシステム鍵Ｊ５を用いて関数π２の演算が施され、下
位３２ビット幅の出力がワーク鍵Ｋ６として出力され
る。さらに、第４段において、第３段の出力データに関
数π１の演算が施されて、上位３２ビット幅の出力がワ
ーク鍵Ｋ７として出力される。さらに、続く演算段６８
において、演算段６７の出力データに３２ビット幅のシ
ステム鍵Ｊ４を用いて関数π４の演算が施され、下位３
２ビット幅の出力がワーク鍵Ｋ８として出力される。
【００６３】ところで、上述した暗号アルゴリズムを実
行するEncryptor は、暗号アルゴリズムの基本アルゴリ
ズムが前記図６に示すように繰り返されている。そこ
で、図６に示す４段の演算段をEncryptor コアとする
と、図１１（ａ）に示すように、Encryptor コアを循環
させて使用することにより、Encryptor の暗号アルゴリ
ズムを実行することができる。なお、この場合Encrypto
r コアに供給するワーク鍵は、最初はワーク鍵Ｋｓ１〜
Ｋｓ４を供給し、循環させた２度目はワーク鍵Ｋｓ５〜
Ｋｓ８を供給するようにする。
【００６４】また、上述した解読アルゴリズムを実行す
るDecryptor は、解読アルゴリズムの基本アルゴリズム
が前記図７に示すように繰り返されている。そこで、図
７に示す４段の演算段をDecryptor コアとすると、図１
１（ｂ）に示すように、Decryptor コアを少なくとも４
回循環させて使用することにより、Decryptor の解読ア
ルゴリズムを実行することができる。なお、この場合De
cryptor コアに供給するワーク鍵は、最初はワーク鍵Ｋ
ｓ８〜Ｋｓ５を供給し、循環させた２度目はワーク鍵Ｋ
ｓ４〜Ｋｓ１を供給するようにする。さらに、このよう
なDecryptor コアを２回と１／４循環させて使用するこ
とにより、図１０に示す鍵スケジュール処理のアルゴリ
ズムを実行することもできる。この場合は、ワーク鍵に
替えてシステム鍵を供給すると共に、データ鍵を入力す
ることはいうまでもない。
【００６５】このように、Encryptor コアだけで暗号ア
ルゴリズムを実行することができ、Decryptor コアだけ
で解読アルゴリズムおよび鍵スケジュール処理のアルゴ
リズムを実行することができるようになる。したがっ
て、そのハードウェアの規模を小さくすることができ
る。特に、デスクランブラにおいてはその効果が大き
い。さらに、このような本発明を適用したデスクランブ
ラが放送システムの受信機に搭載されている場合、デス
クランブラを備える受信機は各ユーザが備えることにな
るが、その受信機のコストを削減することができるた
め、放送システムの普及促進を図ることができる。
【００６６】以上の説明では、６４ビットブロックの平
文を６４ビットのデータ鍵、および２５６ビットのシス
テム鍵を用いて６４ビットブロックの暗号文を生成し、
６４ビットブロックの暗号文を６４ビットのデータ鍵、
および２５６ビットのシステム鍵を用いて６４ビットブ
ロックの平文に解読するものとして説明したが、本発明
はこれらのビット数に限定されるものではなく、任意の
ビット数とすることができる。さらに、本発明は上述し
た転置および換字を繰り返すような暗号化・解読化方式
に限定されるものではなく、他の暗号化・解読化方式に
も適用することができるものである。
【００６７】また、本発明はＣＡＴＶ、衛星通信、ネッ
トワーク等に適用することができる。この場合、システ
ム鍵やデータ鍵等を通信データ中で伝送したり、あるい
はプリペイドカードや電話等の手段を用いてユーザが取
得できるようにして、聴取料を支払ったユーザだけが解
読できるようにすることができる。
【００６８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、解読処理を行うために必要なワーク鍵を解読アルゴ
リズムを実行することにより生成することができる。し
たがって、ワーク鍵を生成する解読アルゴリズムの実行
手段と、暗号文を解読処理する解読アルゴリズムの実行
手段とを兼用することができるようになり、解読化側の
構成を簡略化することができる。
【００６９】また、ＯＦＢモード時に解読アルゴリズム
を実行することにより生成した乱数を用いて暗号化され
ている場合は、ＯＦＢモードで暗号化された暗号文を、
解読アルゴリズムを実行することにより生成された乱数
を用いて解読することができるため、ＯＦＢモードにお
ける乱数を生成するための解読アルゴリズムの実行手段
も兼用することができる。したがって、いっそう解読化
側の構成を簡略化することができる。さらに、本発明を
放送システムに応用した場合には、受信設備の構成を簡
略化してコストを低減することができるので、放送シス
テムの普及の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の暗号化方法および解読化方法を実行す
る本発明の暗号化装置および解読化装置の実施の形態の
構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の暗号化方法を実行する暗号アルゴリズ
ムを示す図である。
【図３】本発明の解読化方法を実行する解読アルゴリズ
ムを示す図である。
【図４】本発明の暗号方法を適用したスクランブラの構
成を示すブロック図である。
【図５】本発明の解読方法を適用したデスクランブラの
構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の暗号方法および装置の暗号アルゴリズ
ムを示す図である。
【図７】本発明の解読方法および装置の解読アルゴリズ
ムを示す図である。
【図８】図６に示す暗号アルゴリズムの基本関数の詳細
を示す図である。
【図９】図８に示す基本関数中の関数π２を演算するた
めの詳細な構成を示す図である。
【図１０】本発明の鍵スケジュール処理のアルゴリズム
を示す図である。
【図１１】Encryptor コアとDecryptor コアの構成を示
す図である。
【図１２】従来の暗号化のアルゴリズムを示す図であ
る。
【図１３】従来の解読化のアルゴリズムを示す図であ
る。
【図１４】ＣＢＣモードとＯＦＢモードの暗号化利用モ
ードの構成を示す図である。
【図１５】従来の暗号化・解読化方式の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
１ スクランブラ、２ デスクランブラ、１１，１５，
２３，２４，８６ 排他的論理和回路（ＥＸ−Ｏ
Ｒ）、１２ Encryptor 、１３，２２ レジスタ、１
４，１６，２１，２５，２６ Decryptor 、１７，２７
データ鍵レジスタ、１８，２８ システム鍵レジス
タ、１９，２９ ワーク鍵レジスタ、３０，３１，３
２，３３，４１，４２，４３，４４５０，５１，５２
切り換え手段、６０，６１，６２，６３，６４，６５，
６６，６７，６８ 演算段、８０，８２，８４３２ビッ
ト加算器、８１，８５ 左巡回シフター
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 9/18 Ｈ０４Ｌ 9/00 ６５１

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 解読アルゴリズムを実行することによ
    りワーク鍵を生成するワーク鍵生成ステップと、 該ワーク鍵生成ステップで生成されたワーク鍵を用い
    て、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理を施すこ
    とにより暗号文を作成する暗号処理ステップと、 を備えていることを特徴とする暗号化方法。
  2. 【請求項２】 暗号処理に使用されたワーク鍵を解読
    アルゴリズムを実行することにより生成するワーク鍵生
    成ステップと、 該ワーク鍵生成ステップで生成されたワーク鍵を用いて
    暗号文に前記解読アルゴリズムの解読処理を施すことに
    より元の平文を得る解読ステップと、 を備えていることを特徴とする解読化方法。
  3. 【請求項３】 暗号化側に、解読アルゴリズムを実行
    することによりワーク鍵を生成する暗号用ワーク鍵生成
    ステップと、 該暗号用ワーク鍵生成ステップで生成されたワーク鍵を
    用いて、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理を施
    すことにより暗号文を作成する暗号処理ステップとが備
    えられ、 解読化側に、暗号処理に使用された前記ワーク鍵を前記
    解読アルゴリズムを実行することにより生成する解読用
    ワーク鍵生成ステップと、 該解読用ワーク鍵生成ステップで生成された前記ワーク
    鍵を用いて前記暗号文に前記解読アルゴリズムの解読処
    理を施すことにより前記平文を得る解読処理ステップと
    が備えられていることを特徴とする暗号化／解読化方
    法。
  4. 【請求項４】 鍵情報を用いて解読アルゴリズムを実
    行することによりワーク鍵を生成する鍵スケジュール手
    段と、 該鍵スケジュール手段により生成されたワーク鍵を用い
    て、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理を施すこ
    とにより暗号文を作成する暗号処理手段と、 を少なくとも備えていることを特徴とする暗号化装置。
  5. 【請求項５】 暗号処理に使用されたワーク鍵を解読
    アルゴリズムを実行することにより生成する鍵スケジュ
    ール手段と、 該鍵スケジュール手段で生成されたワーク鍵を用いて暗
    号文に前記解読アルゴリズムの解読処理を施すことによ
    り元の平文を得る解読手段と、 を少なくとも備えていることを特徴とする解読化装置。
  6. 【請求項６】 暗号化側に、解読アルゴリズムを実行
    することによりワーク鍵を生成する暗号用鍵スケジュー
    ル手段と、 該暗号用鍵スケジュール手段で生成されたワーク鍵を用
    いて、平文に所定の暗号アルゴリズムの暗号処理を施す
    ことにより暗号文を作成する暗号処理手段とが備えら
    れ、 解読化側に、前記暗号処理手段で使用された前記ワーク
    鍵を前記解読アルゴリズムを実行することにより生成す
    る解読用鍵スケジュール手段と、 該解読用鍵スケジュール手段で生成された前記ワーク鍵
    を用いて前記暗号文に前記解読アルゴリズムの解読処理
    を施すことにより前記平文を得る解読処理手段とが備え
    られていることを特徴とする暗号化／解読化装置。
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