JP2000214769A - デ―タ置換・分割方法および装置とデ―タ置換・分割プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
デ―タ置換・分割方法および装置とデ―タ置換・分割プログラムを記録した記録媒体Info
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- JP2000214769A JP2000214769A JP11016238A JP1623899A JP2000214769A JP 2000214769 A JP2000214769 A JP 2000214769A JP 11016238 A JP11016238 A JP 11016238A JP 1623899 A JP1623899 A JP 1623899A JP 2000214769 A JP2000214769 A JP 2000214769A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、共通鍵暗号方式における処理を高
速に行い得るデータ置換・分割方法等を提供することを
目的とする。 【解決手段】 ｋを整数とし、4kビット長のレジスタを
具備し、16個のｋビットデータを２集合に置換し分割す
るとき、Ｔi に｛ａ4i+j｝を代入する手段と、Ｔ0 と
（２3k−２k ）との論理積をＴ0 ′に、Ｔ2 と（２4k−
２3k＋２k −１）との論理積をＴ2 ′に、Ｔ0 ′と
Ｔ2 ′との論理和をＴ4 に、Ｔ1 と（２2k−１）との論
理積をＴ1 ′に、Ｔ3 と（２4k−２2k）との論理積をＴ
3 ′に、Ｔ1 ′とＴ3 ′との論理和をＴ5 に、Ｔ0 と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積をＴ0″に、Ｔ2
と（２3k−２k ）との論理積をＴ2 ″に、Ｔ0 ″と
Ｔ2 ″との論理和をＴ6 に、Ｔ1 と（２4k−２2k）との
論理積をＴ1 ″に、Ｔ3 と（２2k−１）との論理積をＴ
3 ″に、Ｔ1 ″とＴ3 ″論理和をＴ7 にそれぞれ代入す
る手段とを備えて構成される。
速に行い得るデータ置換・分割方法等を提供することを
目的とする。 【解決手段】 ｋを整数とし、4kビット長のレジスタを
具備し、16個のｋビットデータを２集合に置換し分割す
るとき、Ｔi に｛ａ4i+j｝を代入する手段と、Ｔ0 と
（２3k−２k ）との論理積をＴ0 ′に、Ｔ2 と（２4k−
２3k＋２k −１）との論理積をＴ2 ′に、Ｔ0 ′と
Ｔ2 ′との論理和をＴ4 に、Ｔ1 と（２2k−１）との論
理積をＴ1 ′に、Ｔ3 と（２4k−２2k）との論理積をＴ
3 ′に、Ｔ1 ′とＴ3 ′との論理和をＴ5 に、Ｔ0 と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積をＴ0″に、Ｔ2
と（２3k−２k ）との論理積をＴ2 ″に、Ｔ0 ″と
Ｔ2 ″との論理和をＴ6 に、Ｔ1 と（２4k−２2k）との
論理積をＴ1 ″に、Ｔ3 と（２2k−１）との論理積をＴ
3 ″に、Ｔ1 ″とＴ3 ″論理和をＴ7 にそれぞれ代入す
る手段とを備えて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に暗号技術の分
野で用いられるデータ置換処理および分割処理を効率的
に行なうデータ置換・分割方法および装置とデータ置換
・分割プログラムを記録した記録媒体に関するものであ
る。
野で用いられるデータ置換処理および分割処理を効率的
に行なうデータ置換・分割方法および装置とデータ置換
・分割プログラムを記録した記録媒体に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、データを秘匿するためにデータの
暗号化が行われる。このデータの暗号化を行う暗号化技
術には、共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式がある。
暗号化が行われる。このデータの暗号化を行う暗号化技
術には、共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式がある。
【０００３】公開鍵暗号方式ではデータを暗号化する鍵
と復号化する鍵が異なっており、通常は暗号化に用いる
鍵を一般に公開し、復号化に用いる鍵は利用者が秘密に
保持する。公開される暗号化に用いる鍵から復号化に用
いる鍵を求めることは、現在の数学的理論および計算機
の計算能力をもってしても現実的な時間には完了しない
ものと信じられている。
と復号化する鍵が異なっており、通常は暗号化に用いる
鍵を一般に公開し、復号化に用いる鍵は利用者が秘密に
保持する。公開される暗号化に用いる鍵から復号化に用
いる鍵を求めることは、現在の数学的理論および計算機
の計算能力をもってしても現実的な時間には完了しない
ものと信じられている。
【０００４】一方、共通鍵暗号方式では、データを暗号
化する鍵と復号化する鍵とは同一である。高速かつ安全
な共通鍵暗号を構成するために、暗号化対象のデータを
適当な長さのブロックに分割し、そのブロック毎に暗号
化する方法をブロック暗号と呼ぶ。ブロック暗号の多く
はFeistel network と呼ばれる構造をもつ。この構造で
は、２ｎビットの入力をｎビットに分割し左右に振り分
け、右側のｎビットデータに対して関数ｆを作用させ、
その出力を左側のｎビットデータと排他的論理和を取
り、左右データを交換して同様の操作を繰り返すもので
ある。この構造については、「Bruce Schneier,Applied
Cryptography,2nd edition,John-Wiley and Sons,p.34
7,1996」に示されている。
化する鍵と復号化する鍵とは同一である。高速かつ安全
な共通鍵暗号を構成するために、暗号化対象のデータを
適当な長さのブロックに分割し、そのブロック毎に暗号
化する方法をブロック暗号と呼ぶ。ブロック暗号の多く
はFeistel network と呼ばれる構造をもつ。この構造で
は、２ｎビットの入力をｎビットに分割し左右に振り分
け、右側のｎビットデータに対して関数ｆを作用させ、
その出力を左側のｎビットデータと排他的論理和を取
り、左右データを交換して同様の操作を繰り返すもので
ある。この構造については、「Bruce Schneier,Applied
Cryptography,2nd edition,John-Wiley and Sons,p.34
7,1996」に示されている。
【０００５】また共通鍵暗号方式は、公開鍵暗号方式に
比べて計算に必要な処理量が少なく、単位時間当たりで
暗号処理できるデータ量は数十倍から数百倍多い。した
がって高速な暗号処理が必要な場面においては共通鍵暗
号方式がよく用いられる傾向にある。
比べて計算に必要な処理量が少なく、単位時間当たりで
暗号処理できるデータ量は数十倍から数百倍多い。した
がって高速な暗号処理が必要な場面においては共通鍵暗
号方式がよく用いられる傾向にある。
【０００６】共通鍵暗号方式には、上記に述べた高速性
のみならず、その安全性も必要とされる。近年いくつか
の共通鍵暗号アルゴリズムに対する解読法が提案されて
いる。そのため新しく開発される共通鍵アルゴリズムは
このような解読法に対して常に安全が確保されるように
しなければならない。これらの解読法については、「Br
uce Schneier,Applied Cryptography,2nd edition,John
-Wiley and Sons,pp.285-293,1996 」に示されている。
のみならず、その安全性も必要とされる。近年いくつか
の共通鍵暗号アルゴリズムに対する解読法が提案されて
いる。そのため新しく開発される共通鍵アルゴリズムは
このような解読法に対して常に安全が確保されるように
しなければならない。これらの解読法については、「Br
uce Schneier,Applied Cryptography,2nd edition,John
-Wiley and Sons,pp.285-293,1996 」に示されている。
【０００７】これらの解読法を適用しづらくさせるよう
な方法も研究されており、それらの方法を用いることに
より共通鍵暗号アルゴリズムの安全性を高めることが期
待できる。その方法の１つとして、基礎となる暗号アル
ゴリズムへの入力データと出力データとを攻撃者から守
るために、暗号鍵から得られるある種の値と入力データ
および出力データとの排他的論理和を計算する手法があ
る。この方法については「Bruce Schneier,Applied Cry
ptography,2nd edition,John-Wiley and Sons,pp.366-3
67,1996 」に示されている。なお、近年、提案される共
通鍵暗号アルゴリズムでは、この方法を用いて設計され
ているものが多い。
な方法も研究されており、それらの方法を用いることに
より共通鍵暗号アルゴリズムの安全性を高めることが期
待できる。その方法の１つとして、基礎となる暗号アル
ゴリズムへの入力データと出力データとを攻撃者から守
るために、暗号鍵から得られるある種の値と入力データ
および出力データとの排他的論理和を計算する手法があ
る。この方法については「Bruce Schneier,Applied Cry
ptography,2nd edition,John-Wiley and Sons,pp.366-3
67,1996 」に示されている。なお、近年、提案される共
通鍵暗号アルゴリズムでは、この方法を用いて設計され
ているものが多い。
【０００８】上記方法を用いて、暗号鍵から得られるあ
る種の値と排他的論理和を取った入力データは、基礎と
なる暗号アルゴリズムの入力データとなる。上記Feiste
l network を用いる場合、この入力データを左右へ分割
することが必要となる。最近設計される共通鍵暗号アル
ゴリズムには、ただ左右へ入力データを分割するだけで
なく、置換処理を行なった後に左右へ入力データを分割
することで安全性の向上を達成しようとしているものも
存在する。そのような例としてＥ２暗号がある（神田
他、「１２８ビットブロック暗号Ｅ２の提案」、信学技
報ＩＳＥＣ 98-12を参照のこと）。Ｅ２暗号ではＢＰ関
数と呼ばれる置換処理を定義し、その後Feistel networ
k のために左右へ入力データを分割している。
る種の値と排他的論理和を取った入力データは、基礎と
なる暗号アルゴリズムの入力データとなる。上記Feiste
l network を用いる場合、この入力データを左右へ分割
することが必要となる。最近設計される共通鍵暗号アル
ゴリズムには、ただ左右へ入力データを分割するだけで
なく、置換処理を行なった後に左右へ入力データを分割
することで安全性の向上を達成しようとしているものも
存在する。そのような例としてＥ２暗号がある（神田
他、「１２８ビットブロック暗号Ｅ２の提案」、信学技
報ＩＳＥＣ 98-12を参照のこと）。Ｅ２暗号ではＢＰ関
数と呼ばれる置換処理を定義し、その後Feistel networ
k のために左右へ入力データを分割している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＢ
Ｐ関数を実装する場合、次のような問題点が指摘されて
いた。すなわち、ＢＰ関数ではバイト単位の置換処理が
必要であるが、最近のＭＰＵで実装されているワード単
位のレジスタではマスク処理やシフト処理を伴うため処
理時間がかかる点、及び、メモリへ一度コピーしてから
置換処理を行なえたとしても、メモリアクセスにかかる
時間が大きくなり処理時間がかかる点である。これは、
上記に示したような共通鍵暗号方式への高速性を満足さ
せることを困難にするものである。
Ｐ関数を実装する場合、次のような問題点が指摘されて
いた。すなわち、ＢＰ関数ではバイト単位の置換処理が
必要であるが、最近のＭＰＵで実装されているワード単
位のレジスタではマスク処理やシフト処理を伴うため処
理時間がかかる点、及び、メモリへ一度コピーしてから
置換処理を行なえたとしても、メモリアクセスにかかる
時間が大きくなり処理時間がかかる点である。これは、
上記に示したような共通鍵暗号方式への高速性を満足さ
せることを困難にするものである。
【００１０】本発明は、このような背景のもとになされ
たものであり、ワード単位のレジスタを用いてＥ２暗号
のＢＰ関数での置換およびFeistel network での左右へ
の分割を高速に処理する。Ｅ２暗号では、基礎となる暗
号処理部はバイト単位の処理が行なわれるため、例えば
右側にあるデータの並びは必ずしも仕様に沿う必要はな
い。すなわち、内部にある暗号処理部の実装部が、変更
されたバイト列に対応しておけばよい。
たものであり、ワード単位のレジスタを用いてＥ２暗号
のＢＰ関数での置換およびFeistel network での左右へ
の分割を高速に処理する。Ｅ２暗号では、基礎となる暗
号処理部はバイト単位の処理が行なわれるため、例えば
右側にあるデータの並びは必ずしも仕様に沿う必要はな
い。すなわち、内部にある暗号処理部の実装部が、変更
されたバイト列に対応しておけばよい。
【００１１】さらに、本発明では置換処理後に左右に分
割されるバイトの組を、仕様とは異なる列順ではあるが
正しく左右に組として分割する。近年のＭＰＵでは内蔵
されるレジスタ２つを連結させて仮想的に１つのレジス
タとみなし、シフト処理を行ない上位側あるいは下位側
のデータをレジスタに格納する命令が実装される場合も
あり、このような装置が利用可能な場合はさらに効果的
である。
割されるバイトの組を、仕様とは異なる列順ではあるが
正しく左右に組として分割する。近年のＭＰＵでは内蔵
されるレジスタ２つを連結させて仮想的に１つのレジス
タとみなし、シフト処理を行ない上位側あるいは下位側
のデータをレジスタに格納する命令が実装される場合も
あり、このような装置が利用可能な場合はさらに効果的
である。
【００１２】すなわち、本発明は共通鍵暗号方式におけ
る処理を高速に行い得るデータ置換・分割方法および装
置とデータ置換・分割プログラムを記録した記録媒体を
提供することを目的とする。
る処理を高速に行い得るデータ置換・分割方法および装
置とデータ置換・分割プログラムを記録した記録媒体を
提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、ｋを整
数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個のｋ
ビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）を
集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ≦３）
と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）とに置換し分割するデータ置換・分割方法であっ
て、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝
（０≦ｊ≦３）を代入するステップと、レジスタＴ0 の
値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータをレジス
タＴ0 ′に代入し、レジスタＴ2 の値と（２4k−２3k＋
２k −１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ′
に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジスタＴ2 ′の値と
の論理和をレジスタＴ4 に代入するステップと、レジス
タＴ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と（２4k−
２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ3 ′に代
入し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′との論理和
をレジスタＴ5 に代入するステップと、レジスタＴ0 の
値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデー
タをレジスタＴ0 ″に代入し、レジスタＴ2 の値と（２
3k−２k ）との論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ″
に代入し、レジスタＴ0 ″の値とレジスタＴ2 ″との論
理和をレジスタＴ6 に代入するステップと、レジスタＴ
1 の値と（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレ
ジスタＴ1 ″に代入し、レジスタＴ3 の値と（２2k−
１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ3 ″に代入
し、レジスタＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″との論理和を
レジスタＴ7 に代入するステップと、レジスタＴ4 ，レ
ジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグ
ループとして出力するステップとを有することを要旨と
する。
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、ｋを整
数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個のｋ
ビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）を
集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ≦３）
と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）とに置換し分割するデータ置換・分割方法であっ
て、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝
（０≦ｊ≦３）を代入するステップと、レジスタＴ0 の
値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータをレジス
タＴ0 ′に代入し、レジスタＴ2 の値と（２4k−２3k＋
２k −１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ′
に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジスタＴ2 ′の値と
の論理和をレジスタＴ4 に代入するステップと、レジス
タＴ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と（２4k−
２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ3 ′に代
入し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′との論理和
をレジスタＴ5 に代入するステップと、レジスタＴ0 の
値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデー
タをレジスタＴ0 ″に代入し、レジスタＴ2 の値と（２
3k−２k ）との論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ″
に代入し、レジスタＴ0 ″の値とレジスタＴ2 ″との論
理和をレジスタＴ6 に代入するステップと、レジスタＴ
1 の値と（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレ
ジスタＴ1 ″に代入し、レジスタＴ3 の値と（２2k−
１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ3 ″に代入
し、レジスタＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″との論理和を
レジスタＴ7 に代入するステップと、レジスタＴ4 ，レ
ジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグ
ループとして出力するステップとを有することを要旨と
する。
【００１４】また、本発明の請求項２記載の発明は、ｋ
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割方法であ
って、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に
｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を代入するステップと、レジ
スタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向にｋ
ビットローテートするステップと、レジスタＴ0 とレジ
スタＴ2 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一
方に２ｋビットシフトした後の一方端から４ｋビットを
レジスタＴ4 とするステップと、レジスタＴ1 とレジス
タＴ3 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方
に２ｋビットシフトした後の一方端から４ｋビットをレ
ジスタＴ5 とするステップと、レジスタＴ2 とレジスタ
Ｔ0 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、他方に
２ｋビットシフトした後の他方端から４ｋビットをレジ
スタＴ6 とするステップと、レジスタＴ3 とレジスタＴ
1 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、他方に２
ｋビットシフトした後の他方端から４ｋビットをレジス
タＴ7 とするステップと、レジスタＴ4 ，レジスタＴ5
とレジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグループとし
て出力するステップとを有することを要旨とする。
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割方法であ
って、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に
｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を代入するステップと、レジ
スタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向にｋ
ビットローテートするステップと、レジスタＴ0 とレジ
スタＴ2 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一
方に２ｋビットシフトした後の一方端から４ｋビットを
レジスタＴ4 とするステップと、レジスタＴ1 とレジス
タＴ3 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方
に２ｋビットシフトした後の一方端から４ｋビットをレ
ジスタＴ5 とするステップと、レジスタＴ2 とレジスタ
Ｔ0 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、他方に
２ｋビットシフトした後の他方端から４ｋビットをレジ
スタＴ6 とするステップと、レジスタＴ3 とレジスタＴ
1 を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、他方に２
ｋビットシフトした後の他方端から４ｋビットをレジス
タＴ7 とするステップと、レジスタＴ4 ，レジスタＴ5
とレジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグループとし
て出力するステップとを有することを要旨とする。
【００１５】また、本発明の請求項３記載の発明は、ｋ
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割装置であ
って、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に
｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を代入する手段と、レジスタ
Ｔ0 の値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ0 ′に代入し、レジスタＴ2 の値と（２4k−
２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ2 ′に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジスタＴ2 ′
との論理和をレジスタＴ4 に代入する手段と、レジスタ
Ｔ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデータをレ
ジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と（２4k−２
2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ3 ′に代入
し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′との論理和を
レジスタＴ5 に代入する手段と、レジスタＴ0 の値と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ0 ″に代入し、レジスタＴ2 の値と（２3k−
２k ）との論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ″に代
入し、レジスタＴ0 ″の値とレジスタＴ2 ″との論理和
をレジスタＴ6 に代入する手段と、レジスタＴ1 の値と
（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
1 ″に代入し、レジスタＴ3 の値と（２2k−１）との論
理積を取ったデータをレジスタＴ3 ″に代入し、レジス
タＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″との論理和をレジスタＴ
7 に代入する手段と、レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレ
ジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグループとして出
力する手段とを有することを有することを要旨とする。
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割装置であ
って、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に
｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を代入する手段と、レジスタ
Ｔ0 の値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ0 ′に代入し、レジスタＴ2 の値と（２4k−
２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ2 ′に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジスタＴ2 ′
との論理和をレジスタＴ4 に代入する手段と、レジスタ
Ｔ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデータをレ
ジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と（２4k−２
2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ3 ′に代入
し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′との論理和を
レジスタＴ5 に代入する手段と、レジスタＴ0 の値と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ0 ″に代入し、レジスタＴ2 の値と（２3k−
２k ）との論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ″に代
入し、レジスタＴ0 ″の値とレジスタＴ2 ″との論理和
をレジスタＴ6 に代入する手段と、レジスタＴ1 の値と
（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
1 ″に代入し、レジスタＴ3 の値と（２2k−１）との論
理積を取ったデータをレジスタＴ3 ″に代入し、レジス
タＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″との論理和をレジスタＴ
7 に代入する手段と、レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレ
ジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグループとして出
力する手段とを有することを有することを要旨とする。
【００１６】また、本発明の請求項４記載の発明は、ｋ
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割装置であ
って、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に
｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を代入する手段と、レジスタ
Ｔ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向にｋビッ
トローテートする手段と、レジスタＴ0 とレジスタＴ2
を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方に２ｋ
ビットシフトした後の一方端から４ｋビットをレジスタ
Ｔ4 とする手段と、レジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結
し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方に２ｋビット
シフトした後の一方端から４ｋビットをレジスタＴ5 と
する手段と、レジスタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋ
ビット長のレジスタとみなし、他方に２ｋビットシフト
した後の他方端から４ｋビットをレジスタＴ6 とする手
段と、レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット
長のレジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後
の他方端から４ｋビットをレジスタＴ7 とする手段と、
レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力する手段とを有する
ことを要旨とする。
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割装置であ
って、各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に
｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を代入する手段と、レジスタ
Ｔ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向にｋビッ
トローテートする手段と、レジスタＴ0 とレジスタＴ2
を連結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方に２ｋ
ビットシフトした後の一方端から４ｋビットをレジスタ
Ｔ4 とする手段と、レジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結
し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方に２ｋビット
シフトした後の一方端から４ｋビットをレジスタＴ5 と
する手段と、レジスタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋ
ビット長のレジスタとみなし、他方に２ｋビットシフト
した後の他方端から４ｋビットをレジスタＴ6 とする手
段と、レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット
長のレジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後
の他方端から４ｋビットをレジスタＴ7 とする手段と、
レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力する手段とを有する
ことを要旨とする。
【００１７】また、本発明の請求項５記載の発明は、前
記レジスタＴi とレジスタＴj とを連結し８ｋビット長
のレジスタとみなし、一方または他方に２ｋビットシフ
トした後の一方端または他方端から４ｋビットをレジス
タＴk とする手段と、この手段のうちいくつかを、レジ
スタＴi の値と（２2k−１）との論理積を取ったデータ
をレジスタＴi ′に代入し、レジスタＴj の値と（２4k
−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴj ′に
代入し、レジスタＴi ′の値とレジスタＴj ′の値との
論理和をレジスタＴk に代入する手段とを有することを
要旨とする。
記レジスタＴi とレジスタＴj とを連結し８ｋビット長
のレジスタとみなし、一方または他方に２ｋビットシフ
トした後の一方端または他方端から４ｋビットをレジス
タＴk とする手段と、この手段のうちいくつかを、レジ
スタＴi の値と（２2k−１）との論理積を取ったデータ
をレジスタＴi ′に代入し、レジスタＴj の値と（２4k
−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴj ′に
代入し、レジスタＴi ′の値とレジスタＴj ′の値との
論理和をレジスタＴk に代入する手段とを有することを
要旨とする。
【００１８】また、本発明の請求項６記載の発明は、ｋ
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割プログラ
ムを記録した記録媒体であって、各０≦ｉ≦３におい
て、レジスタＴi に｛ａ4i +j｝（０≦ｊ≦３）を代入す
るステップと、レジスタＴ0 の値と（２3k−２k ）との
論理積を取ったデータをレジスタＴ0 ′に代入し、レジ
スタＴ2 の値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を
取ったデータをレジスタＴ2 ′に代入し、レジスタ
Ｔ0 ′の値とレジスタＴ2 ′の値との論理和をレジスタ
Ｔ4 に代入するステップと、レジスタＴ1 の値と（２2k
−１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ1 ′に代
入し、レジスタＴ3 の値と（２4k−２2k）との論理積を
取ったデータをレジスタＴ3 ′に代入し、レジスタ
Ｔ1 ′の値とレジスタＴ3 ′との論理和をレジスタＴ5
に代入するステップと、レジスタＴ0 の値と（２4k−２
3k＋２k−１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
0 ″に代入し、レジスタＴ2 の値と（２3k−２k ）との
論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ″に代入し、レジ
スタＴ0 ″の値とレジスタＴ2 ″との論理和をレジスタ
Ｔ6 に代入するステップと、レジスタＴ1 の値と（２4k
−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ1″に
代入し、レジスタＴ3 の値と（２2k−１）との論理積を
取ったデータをレジスタＴ3 ″に代入し、レジスタ
Ｔ1 ″の値とレジスタＴ3 ″との論理和をレジスタＴ7
に代入するステップと、レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 と
レジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグループとして
出力するステップとをコンピュータに実行させるプログ
ラムを記録したことを要旨とする。
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割プログラ
ムを記録した記録媒体であって、各０≦ｉ≦３におい
て、レジスタＴi に｛ａ4i +j｝（０≦ｊ≦３）を代入す
るステップと、レジスタＴ0 の値と（２3k−２k ）との
論理積を取ったデータをレジスタＴ0 ′に代入し、レジ
スタＴ2 の値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を
取ったデータをレジスタＴ2 ′に代入し、レジスタ
Ｔ0 ′の値とレジスタＴ2 ′の値との論理和をレジスタ
Ｔ4 に代入するステップと、レジスタＴ1 の値と（２2k
−１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ1 ′に代
入し、レジスタＴ3 の値と（２4k−２2k）との論理積を
取ったデータをレジスタＴ3 ′に代入し、レジスタ
Ｔ1 ′の値とレジスタＴ3 ′との論理和をレジスタＴ5
に代入するステップと、レジスタＴ0 の値と（２4k−２
3k＋２k−１）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
0 ″に代入し、レジスタＴ2 の値と（２3k−２k ）との
論理積を取ったデータをレジスタＴ2 ″に代入し、レジ
スタＴ0 ″の値とレジスタＴ2 ″との論理和をレジスタ
Ｔ6 に代入するステップと、レジスタＴ1 の値と（２4k
−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ1″に
代入し、レジスタＴ3 の値と（２2k−１）との論理積を
取ったデータをレジスタＴ3 ″に代入し、レジスタ
Ｔ1 ″の値とレジスタＴ3 ″との論理和をレジスタＴ7
に代入するステップと、レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 と
レジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを２つのグループとして
出力するステップとをコンピュータに実行させるプログ
ラムを記録したことを要旨とする。
【００１９】また、本発明の請求項７記載の発明は、ｋ
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割プログラ
ムを記録した記録媒体であって、各０≦ｉ≦３におい
て、レジスタＴi に｛ａ4i +j｝（０≦ｊ≦３）を代入す
るステップと、レジスタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を
各々一方の方向にｋビットローテートするステップと、
レジスタＴ0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ4 とするステップと、レ
ジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレジ
スタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方端
から４ｋビットをレジスタＴ5 とするステップと、レジ
スタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋビット長のレジス
タとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方端か
ら４ｋビットをレジスタＴ6 とするステップと、レジス
タＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレジスタ
とみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方端から
４ｋビットをレジスタＴ7 とするステップと、レジスタ
Ｔ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを
２つのグループとして出力するステップとをコンピュー
タに実行させるプログラムを記録したことを要旨とす
る。
を整数とし、４ｋビット長のレジスタを具備し、１６個
のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦
３）を集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（０≦ｉ≦１，０≦ｊ
≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（２≦ｉ≦３，０≦
ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換・分割プログラ
ムを記録した記録媒体であって、各０≦ｉ≦３におい
て、レジスタＴi に｛ａ4i +j｝（０≦ｊ≦３）を代入す
るステップと、レジスタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を
各々一方の方向にｋビットローテートするステップと、
レジスタＴ0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ4 とするステップと、レ
ジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレジ
スタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方端
から４ｋビットをレジスタＴ5 とするステップと、レジ
スタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋビット長のレジス
タとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方端か
ら４ｋビットをレジスタＴ6 とするステップと、レジス
タＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレジスタ
とみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方端から
４ｋビットをレジスタＴ7 とするステップと、レジスタ
Ｔ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタＴ7 とを
２つのグループとして出力するステップとをコンピュー
タに実行させるプログラムを記録したことを要旨とす
る。
【００２０】すなわち、本発明では、ｋを整数とし、４
ｋビット長のレジスタをレジスタＴi と表し、１６個の
ｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）
をＢＰ関数への入力とし、各０≦ｉ≦３においてレジス
タＴi に｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を、
ｋビット長のレジスタをレジスタＴi と表し、１６個の
ｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）
をＢＰ関数への入力とし、各０≦ｉ≦３においてレジス
タＴi に｛ａ4i+j｝（０≦ｊ≦３）を、
【数１】 のように代入する。
【００２１】以後、この形式で代入されていることを Ｔi ＝［ａ4i+0 ａ4i+1 ａ4i+2 ａ4i+3］ のように記述する。
【００２２】ここで集合［Ｌ］と集合［Ｒ］を、
【数２】 ［Ｌ］＝｛ａ4(i+j mod 4)+j｜０≦ｉ≦１，０≦ｊ≦３｝ ＝｛ａ0 ，ａ3 ，ａ4 ，ａ5 ，ａ9 ，ａ10，ａ14，ａ15｝ ［Ｒ］＝｛ａ4(i+j mod 4)+j｜２≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３｝ ＝｛ａ1 ，ａ2 ，ａ6 ，ａ7 ，ａ8 ，ａ11，ａ12，ａ13｝ とそれぞれ定義しておく。
【００２３】レジスタＴ0 とレジスタＴ2 のデータ並び
は、両端に集合［Ｌ］または集合［Ｒ］に属するデータ
が配置され、中央の２つに集合［Ｒ］または集合［Ｌ］
に属するデータが配置されている。
は、両端に集合［Ｌ］または集合［Ｒ］に属するデータ
が配置され、中央の２つに集合［Ｒ］または集合［Ｌ］
に属するデータが配置されている。
【００２４】このままの配置では、シフト命令を用いて
のデータの分離は困難であるため、レジスタＴ1 または
レジスタＴ3 のように、一方、例えば右側または他方、
すなわち左側に集合［Ｌ］または集合［Ｒ］のデータを
まとめる。そのため、まずレジスタＴ0 とレジスタＴ2
を一方方向に、すなわち右周りにｋビットローテートさ
せる。
のデータの分離は困難であるため、レジスタＴ1 または
レジスタＴ3 のように、一方、例えば右側または他方、
すなわち左側に集合［Ｌ］または集合［Ｒ］のデータを
まとめる。そのため、まずレジスタＴ0 とレジスタＴ2
を一方方向に、すなわち右周りにｋビットローテートさ
せる。
【００２５】結果として以下のようにデータが配置され
る。
る。
【００２６】 Ｔ0 ＝［ａ3 ａ0 ａ1 ａ2 ］ Ｔ1 ＝［ａ4 ａ5 ａ6 ａ7 ］ Ｔ2 ＝［ａ11 ａ8 ａ9 ａ10］ Ｔ3 ＝［ａ12 ａ13 ａ14 ａ15］ これによりレジスタＴi （０≦ｉ≦１）の上位２ｋビッ
トには集合［Ｌ］に属するデータが配置され、下位２ｋ
ビットには集合［Ｒ］に属するデータが配置される。ま
た、レジスタＴi （２≦ｉ≦３）の上位２ｋビットには
集合［Ｒ］に属するデータが配置され、下位２ｋビット
には集合［Ｌ］に属するデータが配置される。
トには集合［Ｌ］に属するデータが配置され、下位２ｋ
ビットには集合［Ｒ］に属するデータが配置される。ま
た、レジスタＴi （２≦ｉ≦３）の上位２ｋビットには
集合［Ｒ］に属するデータが配置され、下位２ｋビット
には集合［Ｌ］に属するデータが配置される。
【００２７】次に、レジスタＴ0 とレジスタＴ2 を連結
し８ｋビット長のレジスタとみなし、右に２ｋビットシ
フトした後の右から４ｋビットをレジスタＴ4 とし、レ
ジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレジ
スタとみなし、右に２ｋビットシフトした後の右から４
ｋビットをレジスタＴ5 とする。
し８ｋビット長のレジスタとみなし、右に２ｋビットシ
フトした後の右から４ｋビットをレジスタＴ4 とし、レ
ジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレジ
スタとみなし、右に２ｋビットシフトした後の右から４
ｋビットをレジスタＴ5 とする。
【００２８】すなわち、 Ｔ4 ＝［ａ1 ａ2 ａ11 ａ8 ］ Ｔ5 ＝［ａ6 ａ7 ａ12 ａ13］ であって、これより、レジスタＴi （４≦ｉ≦５）は集
合［Ｒ］に属するデータを過不足なく保持している。
合［Ｒ］に属するデータを過不足なく保持している。
【００２９】同様に、レジスタＴ2 とレジスタＴ0 を連
結し８ｋビット長のレジスタとみなし、左に２ｋビット
シフトした後の左から４ｋビットをレジスタＴ6 とし、
レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、左に２ｋビットシフトした後の左から
４ｋビットをレジスタＴ7 とする。
結し８ｋビット長のレジスタとみなし、左に２ｋビット
シフトした後の左から４ｋビットをレジスタＴ6 とし、
レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、左に２ｋビットシフトした後の左から
４ｋビットをレジスタＴ7 とする。
【００３０】すなわち Ｔ6 ＝［ａ9 ａ10 ａ3 ａ0 ］ Ｔ7 ＝［ａ14 ａ15 ａ4 ａ5 ］ であり、これより、レジスタＴi （６≦ｉ≦７）は集合
［Ｌ］に属するデータを過不足なく保持している。
［Ｌ］に属するデータを過不足なく保持している。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。
の形態について説明する。
【００３２】図１は本発明の一実施の形態に係るデータ
置換・分割装置の構成を示すブロック図である。
置換・分割装置の構成を示すブロック図である。
【００３３】図１に示すように、制御部１は本実施形態
の処理における各処理部および処理器等のコントロール
を行なうものである。データ記憶部１１には予め入力デ
ータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）を格納し、
処理終了時には出力データを格納する。算術演算部１３
ではレジスタが具備され、ローテートやシフト処理が行
なえる。
の処理における各処理部および処理器等のコントロール
を行なうものである。データ記憶部１１には予め入力デ
ータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）を格納し、
処理終了時には出力データを格納する。算術演算部１３
ではレジスタが具備され、ローテートやシフト処理が行
なえる。
【００３４】図２および図３はＥ２暗号におけるＢＰ関
数のデータの置換処理を図示したものである。図２で
は、出力データの先頭４バイトが置換処理によってどの
ように構成されているのかを示している。図３では、こ
の処理による集合［Ｌ］の要素を示している。
数のデータの置換処理を図示したものである。図２で
は、出力データの先頭４バイトが置換処理によってどの
ように構成されているのかを示している。図３では、こ
の処理による集合［Ｌ］の要素を示している。
【００３５】図４では、本実施形態を実行することによ
ってレジスタＴ6 およびレジスタＴ7 に格納されるデー
タの並びを示している。図３と比較することによりレジ
スタＴ6 およびレジスタＴ7 には集合［Ｌ］の要素がす
べて含まれており、ＢＰ関数およびFeistel network の
左右への振り分けが行なわれていることが判る。
ってレジスタＴ6 およびレジスタＴ7 に格納されるデー
タの並びを示している。図３と比較することによりレジ
スタＴ6 およびレジスタＴ7 には集合［Ｌ］の要素がす
べて含まれており、ＢＰ関数およびFeistel network の
左右への振り分けが行なわれていることが判る。
【００３６】ここで請求項２，５，７に記載のローテー
トおよびシフトを用いる手法を選択した場合には、レジ
スタＴ6 およびレジスタＴ7 内のデータ並びは右２バイ
トと左２バイトが入れ替わる形になる。すなわち、図４
で示されているレジスタＴ4のデータ列［ａ9 ａ10
ａ3 ａ0 ］は［ａ3 ａ0 ａ9 ａ10］となる。し
かしながら集合［Ｌ］の要素としては過不足なく、よっ
て目的は達成される。
トおよびシフトを用いる手法を選択した場合には、レジ
スタＴ6 およびレジスタＴ7 内のデータ並びは右２バイ
トと左２バイトが入れ替わる形になる。すなわち、図４
で示されているレジスタＴ4のデータ列［ａ9 ａ10
ａ3 ａ0 ］は［ａ3 ａ0 ａ9 ａ10］となる。し
かしながら集合［Ｌ］の要素としては過不足なく、よっ
て目的は達成される。
【００３７】上述したように、本実施形態により、Ｅ２
暗号の仕様において、ＢＰ関数の入出力を左からそれぞ
れ４バイトずつまとめてレジスタに代入するならば、入
力の１つのレジスタにある４バイトは、出力の４つのレ
ジスタに１バイトずつ代入されていることになる。これ
により、１つのレジスタに対して演算を行ない、その結
果を１つのレジスタに格納するような、ＭＰＵにある多
くの命令では、１つの演算命令に対して１バイトしか処
理できない。
暗号の仕様において、ＢＰ関数の入出力を左からそれぞ
れ４バイトずつまとめてレジスタに代入するならば、入
力の１つのレジスタにある４バイトは、出力の４つのレ
ジスタに１バイトずつ代入されていることになる。これ
により、１つのレジスタに対して演算を行ない、その結
果を１つのレジスタに格納するような、ＭＰＵにある多
くの命令では、１つの演算命令に対して１バイトしか処
理できない。
【００３８】従って、ＢＰ関数を実装するには１６個の
命令が最低限必要となる。実際には、マスク処理や論理
和処理などで１６以上の命令が必要である。
命令が最低限必要となる。実際には、マスク処理や論理
和処理などで１６以上の命令が必要である。
【００３９】なお、レジスタの各バイトを直接入命令に
用いた場合には１６命令で済む場合も考えられるが、一
部のＭＰＵではその構造上ペナルティが発生し、通常の
１６命令分以上の処理時間がかかることが判る。
用いた場合には１６命令で済む場合も考えられるが、一
部のＭＰＵではその構造上ペナルティが発生し、通常の
１６命令分以上の処理時間がかかることが判る。
【００４０】さらに、入力データを一旦メモリに書き込
んだ後に、ＢＰ関数の置換を考慮してバイト単位にデー
タを読み込む方法もあるが、近年のＭＰＵではメモリへ
のアクセスにはペナルティが発生する場合が多く、また
上記と同様に構造上のペナルティが発生する場合もあ
り、やはり１６命令分以上の処理時間がかかることが判
る。
んだ後に、ＢＰ関数の置換を考慮してバイト単位にデー
タを読み込む方法もあるが、近年のＭＰＵではメモリへ
のアクセスにはペナルティが発生する場合が多く、また
上記と同様に構造上のペナルティが発生する場合もあ
り、やはり１６命令分以上の処理時間がかかることが判
る。
【００４１】本実施形態により、Ｅ２暗号のＢＰ部分は
ローテート命令２つと２つのレジスタを連結したものを
右または左にシフトし、右または左の該当データをレジ
スタに代入する命令４つで構成できる。後半の処理を行
なう命令は、例えばIntel 80386 以降のＭＰＵでは標準
搭載されている命令であり、その実装には問題がない。
従って、既存方法より高速にＢＰ関数を実行できる。
ローテート命令２つと２つのレジスタを連結したものを
右または左にシフトし、右または左の該当データをレジ
スタに代入する命令４つで構成できる。後半の処理を行
なう命令は、例えばIntel 80386 以降のＭＰＵでは標準
搭載されている命令であり、その実装には問題がない。
従って、既存方法より高速にＢＰ関数を実行できる。
【００４２】また、具体的にこの命令が実装されていな
いＭＰＵではマスク命令２つと論理和命令１つで代用す
ることができる。すなわち、ローテート後のレジスタＴ
0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレジスタとみ
なし、右に２ｋビットシフトした後の右から４ｋビット
をレジスタＴ5 とする手段においては、レジスタＴ0と
（２2k−１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ0 ′に代入し、レジスタＴ2 と（２4k−２2k）との論
理積を取ったデータをレジスタＴ2 ′に代入し、レジス
タＴ0 ′とレジスタＴ2 ′との論理和をレジスタＴ4 に
代入すればよい。
いＭＰＵではマスク命令２つと論理和命令１つで代用す
ることができる。すなわち、ローテート後のレジスタＴ
0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレジスタとみ
なし、右に２ｋビットシフトした後の右から４ｋビット
をレジスタＴ5 とする手段においては、レジスタＴ0と
（２2k−１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ0 ′に代入し、レジスタＴ2 と（２4k−２2k）との論
理積を取ったデータをレジスタＴ2 ′に代入し、レジス
タＴ0 ′とレジスタＴ2 ′との論理和をレジスタＴ4 に
代入すればよい。
【００４３】すなわち、 Ｔ0 ′＝［０ ０ ａ1 ａ2 ］ Ｔ2 ′＝［ａ11 ａ8 ０ ０］ Ｔ4 ＝［ａ11 ａ8 ａ1 ａ2 ］ となる。
【００４４】この場合でも、ローテート命令２つを合わ
せて全体で１４命令で記述できるため、既存方法より高
速にＢＰ関数を実行できる。
せて全体で１４命令で記述できるため、既存方法より高
速にＢＰ関数を実行できる。
【００４５】なお、この場合のレジスタＴ4 は、前述の
レジスタＴ4 の保持する値と比較すると、上位２つの値
と下位２つの値が入れ違いとなっている点が異なる。し
かしレジスタＴ4 が保持する値はａ1 ，ａ2 ，ａ8 ，ａ
11の４つであることに変わりはなく、従ってレジスタＴ
4 とレジスタＴ5 とで集合［Ｒ］の値を過不足なく保持
していることが保証される。
レジスタＴ4 の保持する値と比較すると、上位２つの値
と下位２つの値が入れ違いとなっている点が異なる。し
かしレジスタＴ4 が保持する値はａ1 ，ａ2 ，ａ8 ，ａ
11の４つであることに変わりはなく、従ってレジスタＴ
4 とレジスタＴ5 とで集合［Ｒ］の値を過不足なく保持
していることが保証される。
【００４６】以上のように本実施形態は、暗号技術で用
いられるデータ置換処理および分割処理に関して、特に
Ｅ２暗号のＢＰ関数部の高速な実装を満足することがで
きる。
いられるデータ置換処理および分割処理に関して、特に
Ｅ２暗号のＢＰ関数部の高速な実装を満足することがで
きる。
【００４７】また、このようなＥ２暗号のＢＰ関数等に
おけるデータ置換・分割演算は上述したデータ置換・分
割プログラムにより実現され、該プログラムは記録媒体
に記録して提供される。このようなデータ置換・分割プ
ログラムが記録された記録媒体を利用して、そのデータ
置換・分割プログラムの流通性を高めることができる。
おけるデータ置換・分割演算は上述したデータ置換・分
割プログラムにより実現され、該プログラムは記録媒体
に記録して提供される。このようなデータ置換・分割プ
ログラムが記録された記録媒体を利用して、そのデータ
置換・分割プログラムの流通性を高めることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明は、共通鍵暗号方式
におけるデータ置換処理および分割処理に関し、処理を
高速に行い得る等の効果を奏する。
におけるデータ置換処理および分割処理に関し、処理を
高速に行い得る等の効果を奏する。
【図１】本発明に係るデータ置換・分割装置の一実施形
態の概略の構成を示すブロック図である。
態の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｅ２暗号のＢＰ関数部の置換処理を説明する図
である。
である。
【図３】ＢＰ関数の出力データの一部を示した図であ
る。
る。
【図４】レジスタＴ4 とレジスタＴ5 の出力データを示
した図である。
した図である。
１ 制御部 １１ データ記憶部 １３ 算術演算部 １３ａ レジスタ群
Claims (7)
- 【請求項１】 ｋを整数とし、４ｋビット長のレジスタ
を具備し、１６個のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ
≦３，０≦ｊ≦３）を集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（０≦
ｉ≦１，０≦ｊ≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２
≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換
・分割方法であって、 各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝（０
≦ｊ≦３）を代入するステップと、 レジスタＴ0 の値と（２3k−２k ）との論理積を取った
データをレジスタＴ0′に代入し、レジスタＴ2 の値と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ2 ′に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジス
タＴ2 ′の値との論理和をレジスタＴ4 に代入するステ
ップと、 レジスタＴ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデ
ータをレジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と
（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
3 ′に代入し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′と
の論理和をレジスタＴ5 に代入するステップと、 レジスタＴ0 の値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理
積を取ったデータをレジスタＴ0 ″に代入し、レジスタ
Ｔ2 の値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ2 ″に代入し、レジスタＴ0 ″の値とレジス
タＴ2 ″との論理和をレジスタＴ6 に代入するステップ
と、 レジスタＴ1 の値と（２4k−２2k）との論理積を取った
データをレジスタＴ1″に代入し、レジスタＴ3 の値と
（２2k−１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ3 ″に代入し、レジスタＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″
との論理和をレジスタＴ7 に代入するステップと、 レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力するステップとを有
することを特徴とするデータ置換・分割方法。 - 【請求項２】 ｋを整数とし、４ｋビット長のレジスタ
を具備し、１６個のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ
≦３，０≦ｊ≦３）を集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（０≦
ｉ≦１，０≦ｊ≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２
≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換
・分割方法であって、 各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝（０
≦ｊ≦３）を代入するステップと、 レジスタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向
にｋビットローテートするステップと、 レジスタＴ0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ4 とするステップと、 レジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ5 とするステップと、 レジスタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方
端から４ｋビットをレジスタＴ6 とするステップと、 レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方
端から４ｋビットをレジスタＴ7 とするステップと、 レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力するステップとを有
することを特徴とするデータ置換・分割方法。 - 【請求項３】 ｋを整数とし、４ｋビット長のレジスタ
を具備し、１６個のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ
≦３，０≦ｊ≦３）を集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（０≦
ｉ≦１，０≦ｊ≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２
≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換
・分割装置であって、 各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝（０
≦ｊ≦３）を代入する手段と、 レジスタＴ0 の値と（２3k−２k ）との論理積を取った
データをレジスタＴ0′に代入し、レジスタＴ2 の値と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ2 ′に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジス
タＴ2 ′との論理和をレジスタＴ4 に代入する手段と、 レジスタＴ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデ
ータをレジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と
（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
3 ′に代入し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′と
の論理和をレジスタＴ5 に代入する手段と、 レジスタＴ0 の値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理
積を取ったデータをレジスタＴ0 ″に代入し、レジスタ
Ｔ2 の値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ2 ″に代入し、レジスタＴ0 ″の値とレジス
タＴ2 ″との論理和をレジスタＴ6 に代入する手段と、 レジスタＴ1 の値と（２4k−２2k）との論理積を取った
データをレジスタＴ1″に代入し、レジスタＴ3 の値と
（２2k−１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ3 ″に代入し、レジスタＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″
との論理和をレジスタＴ7 に代入する手段と、 レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力する手段とを有する
ことを特徴とするデータ置換・分割装置。 - 【請求項４】 ｋを整数とし、４ｋビット長のレジスタ
を具備し、１６個のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ
≦３，０≦ｊ≦３）を集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（０≦
ｉ≦１，０≦ｊ≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２
≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換
・分割装置であって、 各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝（０
≦ｊ≦３）を代入する手段と、 レジスタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向
にｋビットローテートする手段と、 レジスタＴ0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ4 とする手段と、 レジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ5 とする手段と、 レジスタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方
端から４ｋビットをレジスタＴ6 とする手段と、 レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方
端から４ｋビットをレジスタＴ7 とする手段と、 レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力する手段とを有する
ことを特徴とするデータ置換・分割装置。 - 【請求項５】 前記レジスタＴi とレジスタＴj とを連
結し８ｋビット長のレジスタとみなし、一方または他方
に２ｋビットシフトした後の一方端または他方端から４
ｋビットをレジスタＴk とする手段と、 この手段のうちいくつかを、レジスタＴi の値と（２2k
−１）との論理積を取ったデータをレジスタＴi ′に代
入し、レジスタＴj の値と（２4k−２2k）との論理積を
取ったデータをレジスタＴj ′に代入し、レジスタ
Ｔi ′の値とレジスタＴj ′の値との論理和をレジスタ
Ｔk に代入する手段とを有することを特徴とする請求項
４記載のデータ置換・分割装置。 - 【請求項６】 ｋを整数とし、４ｋビット長のレジスタ
を具備し、１６個のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ
≦３，０≦ｊ≦３）を集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（０≦
ｉ≦１，０≦ｊ≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２
≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換
・分割プログラムを記録した記録媒体であって、 各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝（０
≦ｊ≦３）を代入するステップと、 レジスタＴ0 の値と（２3k−２k ）との論理積を取った
データをレジスタＴ0′に代入し、レジスタＴ2 の値と
（２4k−２3k＋２k −１）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ2 ′に代入し、レジスタＴ0 ′の値とレジス
タＴ2 ′の値との論理和をレジスタＴ4 に代入するステ
ップと、 レジスタＴ1 の値と（２2k−１）との論理積を取ったデ
ータをレジスタＴ1 ′に代入し、レジスタＴ3 の値と
（２4k−２2k）との論理積を取ったデータをレジスタＴ
3 ′に代入し、レジスタＴ1 ′の値とレジスタＴ3 ′と
の論理和をレジスタＴ5 に代入するステップと、 レジスタＴ0 の値と（２4k−２3k＋２k −１）との論理
積を取ったデータをレジスタＴ0 ″に代入し、レジスタ
Ｔ2 の値と（２3k−２k ）との論理積を取ったデータを
レジスタＴ2 ″に代入し、レジスタＴ0 ″の値とレジス
タＴ2 ″との論理和をレジスタＴ6 に代入するステップ
と、 レジスタＴ1 の値と（２4k−２2k）との論理積を取った
データをレジスタＴ1″に代入し、レジスタＴ3 の値と
（２2k−１）との論理積を取ったデータをレジスタ
Ｔ3 ″に代入し、レジスタＴ1 ″の値とレジスタＴ3 ″
との論理和をレジスタＴ7 に代入するステップと、 レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力するステップとをコ
ンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項７】 ｋを整数とし、４ｋビット長のレジスタ
を具備し、１６個のｋビットデータ｛ａ4i+j｝（０≦ｉ
≦３，０≦ｊ≦３）を集合｛ａ4(i+j mod 4) +j｝（０≦
ｉ≦１，０≦ｊ≦３）と集合｛ａ4(i+j mod 4)+j｝（２
≦ｉ≦３，０≦ｊ≦３）とに置換し分割するデータ置換
・分割プログラムを記録した記録媒体であって、 各０≦ｉ≦３において、レジスタＴi に｛ａ4i+j｝（０
≦ｊ≦３）を代入するステップと、 レジスタＴ0 の値とレジスタＴ2 の値を各々一方の方向
にｋビットローテートするステップと、 レジスタＴ0 とレジスタＴ2 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ4 とするステップと、 レジスタＴ1 とレジスタＴ3 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、一方に２ｋビットシフトした後の一方
端から４ｋビットをレジスタＴ5 とするステップと、 レジスタＴ2 とレジスタＴ0 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方
端から４ｋビットをレジスタＴ6 とするステップと、 レジスタＴ3 とレジスタＴ1 を連結し８ｋビット長のレ
ジスタとみなし、他方に２ｋビットシフトした後の他方
端から４ｋビットをレジスタＴ7 とするステップと、 レジスタＴ4 ，レジスタＴ5 とレジスタＴ6 ，レジスタ
Ｔ7 とを２つのグループとして出力するステップとをコ
ンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01623899A JP4094758B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | デ―タ置換・分割方法および装置 |
| US09/487,597 US6578061B1 (en) | 1999-01-19 | 2000-01-19 | Method and apparatus for data permutation/division and recording medium with data permutation/division program recorded thereon |
| US10/419,241 US6850960B2 (en) | 1999-01-19 | 2003-04-21 | Inverse calculation apparatus and recording medium having stored thereon a program for executing inverse calculation |
| US10/419,244 US6859818B2 (en) | 1999-01-19 | 2003-04-21 | Method and apparatus for permuting input data and recording medium having stored thereon a program for executing permutation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01623899A JP4094758B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | デ―タ置換・分割方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214769A true JP2000214769A (ja) | 2000-08-04 |
| JP4094758B2 JP4094758B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=11910989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01623899A Expired - Lifetime JP4094758B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-25 | デ―タ置換・分割方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4094758B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052587A1 (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-05 | 日本電気株式会社 | ブロック暗号装置、ブロック暗号化方法およびプログラム |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP01623899A patent/JP4094758B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052587A1 (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-05 | 日本電気株式会社 | ブロック暗号装置、ブロック暗号化方法およびプログラム |
| JP5488608B2 (ja) * | 2009-10-27 | 2014-05-14 | 日本電気株式会社 | ブロック暗号装置、ブロック暗号化方法およびプログラム |
| US8891758B2 (en) | 2009-10-27 | 2014-11-18 | Nec Corporation | Block encryption device and method and computer program |
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|---|---|
| JP4094758B2 (ja) | 2008-06-04 |
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