JP2000508441A

JP2000508441A - 強化変換を使用する強化ｃｍｅａ用の方法および装置

Info

Publication number: JP2000508441A
Application number: JP11511235A
Authority: JP
Inventors: エッツェル，マーク，エッチ．; フランク，ロバート，ジョン; ヒアー，ダニエル，ネルソン; マックネリス，ロバート，ジョセフ; ミズコヴスキー，セミオン，ビー．; ランス，ロバート，ジョン; シップ，アール．デール
Original assignee: ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: KR20000068663A; US6377687B1; CA2266665A1; WO1999007103A1; CN1236516A; DE69830646T2; JP3466204B2; EP0928526B1; BR9806124A; KR100573180B1; EP0928526A1; DE69830646D1; JP2003263109A

Abstract

(57)【要約】強化ＣＭＥＡまたはＥＣＭＥＡ処理用の方法および装置。順方法ＥＣＭＥＡおよび反対方向のＥＣＭＥＡプロセスが行われる。順方向ＥＣＭＥＡプロセスは、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスにより暗号化されたテキストを解読し、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスは、順方向ＥＣＭＥＡプロセスにより暗号化されたテキストを解読する。順方向ＥＣＭＥＡプロセスは、変換、ＣＭＥＡプロセスの反復および逆変換を使用する。反対方向のＥＣＭＥＡプロセスは、反対方向の変換、ＣＭＥＡプロセスの反復および反対方向の逆変換を使用する。変換および逆変換およびＣＭＥＡプロセスの反復は、機密保護を強化するために秘密のオフセットを使用する。変換およびＣＭＥＡプロセスの反復は、また非自発的参照用テーブルを使用する強化ｔｂｏｘ機能を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】強化変換を使用する強化ＣＭＥＡ用の方法および装置本出願は、１９９７年７月２９日付の米国特許仮出願６０／０５４，０１８の利益を主張する。１９９７年７月２２日付の「前で変換を行い、後で逆変換を行うＣＭＥＡ反復を含む強化ＣＭＥＡ用の方法および装置」という名称の関連出願を参照し、その全文を引用によって本明細書の記載に援用する。発明の分野本発明は、概して、無線電話暗号に関し、特に大量の追加システム資源を必要としない、無線電話システムでの迅速で機密の保護が行われる暗号作成を行うための改良形機密保護暗号システムに関する。発明の背景無線電話は、例えば、状況情報の伝達、動作モードの再構成、呼出終了の処理、および加入者の電子一連番号および電話番号およびユーザが送信した会話および他のデータのような、システム・データおよびユーザ・データの伝達を含む、いくつかの目的に対してメッセージを送るために使用される。中央のサービス提供局が、ケーブルにより各加入者と接続していて、そのため許可を受けていない人（アタッカー）による、立聞きおよび盗聴からかなりの程度、確実に保護されている通常の有線電話とは異なり、無線電話サービス提供局（すなわち、基地局）は、加入者が物理的に何処に位置していても、空中を通して信号によりメッセージを送受信しなければならない。基地局は、任意の場所に位置する加入者へメッセージを送信し、加入者から、メッセージを受信することができなければならないので、メッセージの通信プロセスは、加入者の装置から受信する信号、および加入者へ送信する信号に全面的に依存している。信号は空中を通して送信されるので、盗聴者または侵入者は、適当な装置により信号を傍受することができる。信号が平文で無線電話により送信された場合には、盗聴者が信号を傍受し、その信号を使用して、加入者のふりをしたり、ユーザが送信した私的なデータを傍受する恐れがある。私的データは、会話の内容を含むことができる。私的データは、また例えば、無線電話に接続しているモデムを通して送信された、コンピュータ・データのような、ユーザが送信した音声以外のデータを含むことができ、また、通常キーを押すことにより、送信される銀行口座または他の個人的なユーザ情報を含むことができる。会話を盗聴している盗聴者または音声以外のデータを傍受している盗聴者は、ユーザから個人的な情報を入手することができる。暗号化されていない電話信号（すなわち、平文の信号）のメッセージ内容は、適当な適応受信装置により、比較的容易に傍受することができる。他の方法としては、侵入者は、より大きな送信電力を使用して、基地局に信号を送り、ある人のふりをして会話に加わり、現在行われている接続に入り込むことができる。無線信号で送信中のメッセージを暗号化しない場合には、電話資源を不法に使用することもできるし、メッセージを盗聴することもできるし、また会話中の受信側および送信側になりすますこともできる。実際、このような不法の侵入および／または盗聴は、重大な問題であり、非常に望ましくないことでもある。無線電話を暗号化すれば、上記の機密保護の問題を解決することができるが、無線電話に標準的暗号化方法を使用しようとすると、この方法は大量の計算を行わなければならないので、問題はかなり難しくなる。より詳しく説明すると、これらの方法は、無線ハンドセットを小型にしなければならないので、そのため制約を受けるし、ハンドセットが小型のために処理電力が制限される。通常の無線ハンドセットの処理電力は、ＤＥＳ（データ暗号化規格）のような周知の暗号アルゴリズムの処理要件を処理するには不十分である。通常の無線電話システムで、周知の暗号アルゴリズムを実行すると、信号の処理（すなわち、暗号化および解読）に必要な時間が潜在的に増大し、それにより、加入者が我慢できない遅延が発生する。引用によって本明細書の記載に援用したリーズの米国特許第５，１５９，６３４号（「リーズ」）は、無線電話用の一つの暗号システムを開示している。リーズ特許は、ＣＭＥＡ（「セルラー・メッセージ暗号化アルゴリズム」）プロセスと呼ばれる暗号プロセスを開示している。ＣＭＥＡの動作の中核は、既知の表および秘密カギを使用する、あるオクテットと他のオクテットとの間の、１：１のマッピングであるｔｂｏｘ機能である。最初のインデックスでスタートし、マッピングを行うために、複数の反復が行われている間にキーの内容は表の内容と組み合わせられる。ｔｂｏｘ機能は、機能呼出として、または靜的メモリ常駐ｔｂｏｘ表として実行することができる。後者の方法で実行する場合、ｔｂｏｘ表の目的は、所定の機密保護のレベルに対して、暗号化を有意にスピードアップすることができるようにすることである。ＣＭＥＡプロセスに対しては、いくつかの強化方法が存在するが、１９９８年４月１３日付の「セルラー電話メッセージに対する、改善機密保護用の多重反復ＣＭＥＡ暗号化および解読」という名称の、我々の特許出願０９／０５９，１０７、および１９９８年４月１３日付の「無線電話メッセージに対する改善機密保護用の参照テーブル内への秘密カギの強化機密保護拡張を行うための方法および装置」という名称の、我々の特許出願０９／０５９，１１６が、上記強化方法を開示している。これら強化方法を使用すれば、ＣＭＥＡプロセスへの機密保護を有意に増大することができる。しかし、追加強化方法を使用すれば、機密保護をさらに増大することができるだろう。従来技術のＣＭＥＡプロセスは、以下にさらに詳細に説明するように、有意に改善することが可能である。これらの改善を行えば、機密保護をさらに強化させることができ、非常に有利である。リーズの暗号プロセスは、修正およびより簡単にすることにより改善することができる。リーズの元のプロセス、または以後修正ＣＭＥＡと呼ぶ、修正プロセスおよびより簡単にしたプロセスは、集合的にＥＣＭＥＡ（強化ＣＭＥＡ）と呼ぶ、さらなる改善を含む改良プロセスで使用することができる。発明の概要本発明は、順方向強化ＣＭＥＡ、または順方向ＥＣＭＥＡプロセス、および反対方向ＥＣＭＥＡプロセスを提供することにより、ＣＭＥＡのような暗号アルゴリズムの機密保護をさらに強化する。順方向プロセスにより暗号化された情報は、反対方向プロセスにより解読され、反対方向プロセスにより暗号化された情報は、順方向プロセスにより解読される。順方向ＥＣＭＥＡプロセスは、ＣＭＥＡプロセスを反復する前に、メッセージを変換し、ＣＭＥＡプロセスの反復の後で逆変換を行う。ＣＭＥＡプロセスの反復は、リーズの元のプロセスであってもよいし、または修正ＣＭＥＡプロセスであってもよい。リーズの元のプロセスの場合には、「元のＣＭＥＡ」という用語を使用し、修正ＣＭＥＡプロセスを示す場合には、「修正ＣＭＥＡ」という用語を使用する。別の定義なしで「ＣＭＥＡプロセス」という用語を使用する場合には、元のＣＭＥＡまたは修正ＣＭＥＡのどちらでも使用することができる。選択は、設計の好みに従って行われる。しかし、好適には、設計の都合上別のプロセスの方がよいという場合を除いて、修正ＣＭＥＡを使用することが好ましい。ＣＭＥＡプロセスの反復は、第一の秘密のオフセットにより、ｔｂｏｘ機能に対する入力を置換えによって強化される。ＣＭＥＡプロセスが使用するｔｂｏｘ機能は、非自発的参照用テールブを使用することにより強化される。変換および逆変換は、第一の秘密オフセットと第二の秘密オフセットとを使用する。変換は、第一のオフセットと各オクテットの非自発的参照用テーブルのオフセット回転を行い、隣接するオクテットの各組の間でビット交換を行う。最後のオクテットを除くすべてのオクテットに対して、変換は、ランダムなオクテットの置き換えを行うが、これは前のオクテットと、それより下のランダムな一つのオクテットとの交換である。変換は、また最後のオクテットの置き換えを行うが、これは最後のオクテットと、その下のランダムな一つのオクテットとの間の交換である。逆変換は、第二のオクテットに対して最初のオフセット回転を行い、最後のオクテットに対して最初のオクテット置き換えを行うが、これは、最後のオクテットとその下のランダムな一つのオクテットとの交換である。最後のオクテットを除くすべてのオクテットに対して、逆変換は、ランダムなオクテットの置き換えを行うが、これはそのオクテットと、それより下のランダムな一つのオクテットと間の交換である。変換は、隣接するオクテットの各組の間でビット交換を行い、各オクテットの非自発的参照を行い、その後で、第二のオフセットのオフセット回転を行う。逆変換は、変換と比較すると、反対方向の第一および第二のオフセットを使用するが、順方向ＥＣＭＥＡプロセスは、全体として自己転位ではない。順方向ＥＣＭＥＡプロセスにより暗号化されたテキストを解読するために、または順方向ＥＣＭＥＡプロセスにより解読する目的で、テキストを暗号化するために、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスが使用される。反対方向のＥＣＭＥＡプロセスは、反対方向の変換を使用し、その後でＣＭＥＡプロセスの反復を行い、その後で反対方向の逆変換を行う。反対方向の変換は、第一および第二のオフセットの使用順序が逆になる点を除けば、変換と同じである。すなわち、変換が第一のオフセットを使用する場合、反対方向の変換は第二のオフセットを使用し、変換が第二のオフセットを使用する場合、反対方向の変換は第一のオフセットを使用する。同様に、反対方向の逆変換は、第一および第二のオフセットの使用順序が逆になる点を除けば、反対方向の変換と同じである。すなわち、逆変換が第一のオフセットを使用する場合、反対方向の逆変換は第二のオフセットを使用し、反対方向の変換が第二のオフセットを使用する場合、反対方向の逆変換は第一のオフセットを使用する。ＣＭＥＡアルゴリズムの反復は、第一の秘密のオフセットにより、ｔｂｏｘ機能への入力を置き換えることにより強化することができる。ＣＭＥＡアルゴリズムが使用するｔｂｏｘ機能は、非自発的参照用テーブルを使用することにより強化することができる。順方向ＥＣＭＥＡプロセスは、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスにより暗号化したテキストを解読し、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスは、順方向ＥＣＭＥＡプロセスが暗号化したテキストを解読する。上記の強化によりＣＭＥＡが改善され、移動無線トランシーバで通常使用されるような、小型のコンピュータで、迅速に効率的に動作するように実行することができる。本発明の暗号システムは、強化ｔｂｏｘ機能を正しく使用することができ、また強化ｔｂｏｘ機能変への入力を置き換え、また変換および反対方向の変換、および逆変換および反対方向の逆変換を行う際に使用するために、第一および第二のオフセットを使用する。各オフセットは、二つの秘密の数値および外部および暗号化同期数値を使用して作られる。秘密の数値は、当業者には周知の多数の技術の中の、任意のものを使用して作ることができる。無線以外の分野のある種の用途の場合には、ある呼出の第一のメッセージを暗号化するのに使用する外部暗号化同期数値は、初期化ベクトルである。それ故、以降のメッセージに対する外部暗号化同期数値は、前に暗号化したメッセージからの暗号文の最初の二つのオクテットである。別の観点から見た場合、本発明の電話システムは、移動局および基地局を含む。各移動局および基地局は、テキストを作成し、そのテキストを作成テキストとして識別し、そのテキストおよび識別を暗号化／解読プロセッサに供給するＩ／０インターフェースに送る。プロセッサは、テキストを暗号化し、それを送信するためにトランシーバに送る。装置がトランシーバを通して送信を受信すると、その送信は、入力暗号テキストとして識別され、暗号テキストおよび識別は、暗号化／解読プロセッサに送られ、プロセッサは暗号テキストを解読し、それをテキストとして、その宛先へ転送するためにＩ／０プロセッサに送る。好適には、移動局は、順方向ＥＣＭＥＡプロセスを使用し、基地局は反対方向のＥＣＭＥＡプロセスを使用することが好ましい。以下の詳細な説明および添付の図面を参照すれば、本発明およびその他の特徴および利点をよりよく理解することができるだろう。図面の簡単な説明図１は、従来技術のＣＭＥＡ暗号プロセスのいくつかの特徴、およびＣＭＥＡをベースとする暗号化の実行の際の、その使用方法を示すフローチャートである。図２は、修正ＣＭＥＡ暗号プロセスを示すフローチャートである。図３は、変換を使用する本発明の順方向ＥＣＭＥＡ暗号化の方法、その内部で、非自発的参照用テーブルを使用する強化ｔｂｏｘ機能が、秘密のオフセットによる置き換えが行われている強化ＢＯＸ機能への入力と一緒に使用されるＣＭＥＡプロセス、および逆変換を示すフローチャートである。図４は、順方向ＥＣＭＥＡ暗号化方法の際に使用される、変換を示すフローチャートである。図５は、順方向ＥＣＭＥＡ暗号化方法の際に使用される、逆変換を示すフローチャートである。図６は、反対方向の変換と、その内部で、非自発的参照用テーブルを使用する強化ｔｂｏｘ機能が、秘密のオフセットにより置き換えが行われている、強化ＢＯＸ機能への入力と一緒に使用されるＣＭＥＡプロセスと、反対方向の逆変換を使用する本発明の反対方向のＥＣＭＥＡ暗号化方法示すフローチャートである。、図７は、反対方向のＥＣＭＥＡ暗号化方法の際に使用される、反対方向の変換を示すフローチャートである。図８は、反対方向のＥＣＭＥＡ暗号化方法の際に使用される、反対方向の逆変換を示すフローチャートである。図９は、本発明のＥＣＭＥＡ処理を使用する電話システムを示す図である。詳細な説明図１は、呼出中に送信することができる、ある重要なユーザ・データを暗号化するために、ＣＭＥＡキーを使用する従来技術の方法１００を示すフローチャートである。ＣＭＥＡキーは、秘密のアレイ、すなわち、２５６バイトのｔｂｏｘ（ｚ）を作成するために使用される。他の方法としては、ｔｂｏｘ機能を機能呼出として実行することもできる。そうすることにより、ＲＡＭの使用は軽減するが、処理時間がほぼ一段階増大する。ステップ１０２においては、未処理のメッセージが導入される。ステップ１０４においては、機能呼出としてではなく、靜的テーブルとしてｔｂｏｘ機能を実行するシステムにおいて、靜的ｔｂｏｘテーブルが派生する。ｔｂｏｘテーブルは下記のように派生する。０≦ｚ＜２５６の範囲の各ｚの場合、 tbox(z)=C(((C(((C(((C((z XOR k0)+k1)+z)xOR k2)+k3)+z)XOR k4)+k5)+z)XOR k6)+k7)+z 但し、「＋」はモジュロ２５６の加算を示し、「ＸＯＲ」はビット方式のブール排他的ＯＲオペレータであり、「ｚ」は関数アーギュメントであり、ｋ０、．．．、ｋ７は、ＣＭＥＡキーの八つのオクテットを含み、Ｃ（）はセルラー立証、音声プライバシーおよび暗号化（ＣＡＶＥ）８ビット・テーブル参照の結果である。下記の強化が行われていない場合の、ｔｂｏｘ機能は当業者にとっては周知である。しかし、後で、図２−図５のところで説明する強化により、ｔｂｏｘ機能は、機密保護の基準を有意に強化することができる。ＣＭＥＡは、三つの連続した段階を含み、その各段階は、メッセージの各バイト・ストリングを変更する。処理は、データ・バッファに記憶したメッセージに対して適当に行われる。ステップ１０６、１０８および１１０においては、以下に説明するように、ＣＭＥＡプロセスの第一、第二および第三の段階がそれぞれ実行される。範囲０≦ｉ＜ｄの整数ｉに対してｂ（ｉ）と呼ばれる各バイトを持つ、ｄバイト長のデータ・バッファが、三つの段階中に暗号化される。ＣＭＥＡの第一の段階（Ｉ）は、下記の通りである。１．変数ｚのゼロへの初期化。２．範囲０≦ｉ＜ｄのｉの連続整数値に対する、ｂ．ｋ＝ＴＢＯＸ（ｑ）による、変数ｋの形成。ｃ．ｂ（ｉ）＝ｂ（ｉ）＋ｋｍｏｄ２５６によるｂ（ｉ）の更新。ｄ．ｚ＝ｂ（ｉ）＋ｚｍｏｄ２５６によるｚの更新。ＣＭＥＡの第二の段階（II）は、下記の通りである。１．範囲０≦ｉ＜（ｄ−１）／２のｉのすべての数値に対して、Ｒはビット単位のブールＯＲオペレータ。ＣＭＥＡの最後のまたは第三の段階（III）は、第一の段階の逆の解読である。１．変数ｚのゼロへの初期化。２．範囲０≦ｉ＜ｄのｉの連続整数値に対する、ｂ．ｋ＝ＴＢＯＸ（ｑ）による、変数ｋの形成。ｃ．ｚ＝ｂ（ｉ）＋ｚｍｏｄ２５６によるｚの更新。ｄ．ｂ（ｉ）＝ｂ（ｉ）−ｋｍｏｄ２５６によるｂ（ｉ）の更新。ステップ１１２においては、最終処理出力が供給される。上記のＣＭＥＡプロセスは自己転位により行われる。すなわち、同じオーダで行われた同じステップが、平文を暗号化する場合にも、暗号テキストを解読する場合にも使用される。それ故、現在行われているのが暗号化なのか、解読なのかを知る必要はない。都合の悪いことに、ＣＭＥＡプロセスは、外部から侵入を受け、その侵入により呼出に使用したＣＭＥＡキーが漏洩する恐れがあることが分かっている。図２は、図１の従来技術の方法１００の修正を含む、修正ＣＭＥＡプロセスを示すフローチャートである。修正ＣＭＥＡプロセス２００は、ある呼出の間に送信することができる、ある重要なユーザ・データを暗号化するために、ＣＭＥＡキーを使用する。ＣＭＥＡキーは、秘密のアレイ、すなわち、２５６バイトのｔｂｏｘ（ｚ）を作成するために使用される。他の方法としては、ｔｂｏｘ機能を機能呼出として実行することもできる。そうすることにより、ＲＡＭの使用は軽減するが、処理時間がほぼ一段階増大する。ステップ２０２においては、未処理のメッセージが導入される。ステップ２０４においては、機能呼出としてではなく、靜的テーブルとしてｔｂｏｘ機能を実行するシステムにおいて、靜的ｔｂｏｘテーブルが派生する。ｔｂｏｘテーブルは、従来技術により修正されるが、それについては後で詳細に説明する。修正ＣＭＥＡは、三つの連続した段階を含み、その各段階は、メッセージの各バイト・ストリングを変更する。処理を行うために、メッセージをデータ・バッファに適当に入れることができる。ステップ２０６、２０８および２１０においては、以下に説明するように、ＣＭＥＡプロセスの第一、第二および第三の段階がそれぞれ実行される。範囲０≦ｉ＜ｎ_maxの整数ｉに対して、ｂ（ｉ）と呼ばれる各バイトを持つ、ｎ_maxバイト長のデータ・バッファが、三つの段階中に暗号化される。修正ＣＭＥＡの第一の段階（Ｉ）は、下記の通りである。１．変数ｚのゼロへの初期化。２．範囲０≦ｉ＜ｎ_maxのｉの連続整数値に対する、で定義する８ビットの秘密の数値である。ｂ．ｋ＝ＴＢＯＸ（ｑ）による、変数ｋの形成。ｃ．ｂ（ｉ）＝ｂ（ｉ）＋ｋｍｏｄ２５６によるｂ（ｉ）の更新。ｄ．ｚ＝ｂ（ｉ）によるｚの更新。修正ＣＭＥＡの第二の段階（II）は、下記の通りである。１．範囲０≦ｉ＜ｎｍａｘ−１の、ｉおよびｉ＋１のすべての数修正ＣＭＥＡの最後のまたは第三の段階（III）は、第一の段階の逆の解読である。１．変数ｚのゼロへの初期化。２．範囲０≦ｉ＜ｎ_maxのｉの連続整数値に対する、ｂ．ｋ＝ＴＢＯＸ（ｑ）による、変数ｋの形成。ｃ．ｚ＝ｂ（ｉ）によるｚの更新。ｄ．ｂ（ｉ）＝ｂ（ｉ）−ｋｍｏｄ２５６によるｂ（ｉ）の更新。ステップ１１２においては、最終処理出力が供給される。上記ＣＭＥＡプロセスは自己転位により行われる。すなわち、同じオーダで行われた同じステップが、平文を暗号化する場合にも、暗号テキスト・メッセーを解読する場合にも使用される。それ故、現在行われているのが暗号化なのか、解読なのかを知る必要はない。都合の悪いことに、図１のところで説明した元のＣＭＥＡプロセス、それ故、修正ＣＭＥＡプロセスが外部から侵入を受け、その侵入により、呼出の際に使用したＣＭＥＡキーが漏洩する恐れがあることが分かっている。顧客の情報の機密保護をさらに強化するために、本発明の暗号化システムは、非自発的参照用テーブルを使用する、強化ｔｂｏｘ機能を使用する、ＣＭＥＡプロセスの反復を使用する。ＣＭＥＡプロセスの反復は、図１の元のＣＭＥＡプロセスであってもよいし、または図２の修正ＣＭＥＡプロセスであってもよい。暗号化システムは、またｔｂｏｘ機能への入力を秘密のオフセットにより置き換えることにより、ｔｂｏｘ機能の使用も改善する。ＣＭＥＡ反復を行う前および行った後で、メッセージを変換することにより機密保護がさらに強化される。図３は、本発明の強化ＣＭＥＡ暗号化／解読プロセスを示すフローチャートである。ステップ３０２においては、未処理のメッセージが、暗号化／解読プロセスに導入される。未処理のメッセージは、送信のために暗号化される平文のメッセージであってもよいし、または解読が行われる受信した暗号化されたメッセージであってもよい。処理を行うために、未処理のメッセージをデータ・バッファに適当に入れることができる。ステップ３０４においては、機能呼出としてではなく、靜的テーブルとしてｔｂｏｘ機能を実行するシステムにおいて、靜的ｔｂｏｘテーブルが派生する。ステップ３０６においては、秘密のオフセットを発生する際に使用するために、一組の秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃が発生する。この秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃は、好適には、オクテットであることが好ましい。一組の秘密の数値は、当業者なら周知の多数の技術の中の、任意のものを使用して発生することができる。すべての秘密の数値Ｋ_O−Ｋ₃は、好適には、各無線電話呼出に対して発生することが好ましく、またその呼出を通して一定であることが好ましい。下記の式を使用して、第一および第二のオフセットが発生する。但し、Ｋ₀−Ｋ₃は、上記の通りである。ＣＳは、好適には、２進カウンタとして実行された、一つのオクテットであることが好ましい。オフセット１およびオフセット２は、それぞれ、８ビットの数値である。ステップ３０８においては、変換済みのメッセージを作成するために、第一および第二の秘密のオフセットを使用して、メッセージの変換が行われる。変換の詳細は、図４のところで後で説明する。ステップ３１０においては、中間暗号テキスト・メッセージを作成するために、ＥＣＭＥＡキーを使用して、変換済みのメッセージに対して、ＣＭＥＡプロセスの反復が行われる。上記の使用済みのＣＭＥＡプロセスは、図１のリーズの元のＣＭＥＡプロセスであってもよいし、または図２の修正ＣＭＥＡプロセスであってもよい。ＣＭＥＡプロセスの反復は、各オクテットの非自発的参照を行う、強化ｔｂｏｘ機能を導入することにより強化される。上記強化ｔｂｏｘ機能は下記式により表される。 tbox(z)=I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(z＋k0)XOR k1)+k2)XOR k3)+k4)XOR k5 )+k6)XOR k7)-k6)XOR k5)-k4)XOR k3)-k2)XOR k1)-k0 但し、「＋」はモジュロ２５６の加算を示し、「−」はモジュロ２５６の引算を示し、「ＸＯＲ」はＸＯＲ関数を示し、「ｚ」は関数アーギュメントを示し、ｋ０、．．．、ｋ７は、ＥＣＭＥＡキーの八つのオクテットを示し、Ｉ（）は周知のｔｂｏｘ８ビット・テーブル参照を示す。ｔｂｏｘテーブルは、８ビットのバイトを８ビットのバイト上に非自発的参照マッピングするために選択された、記入項目を含む非自発的参照用テーブルである。ｔｂｏｘテーブルの好適な実施形態を以下に示す。表中、記入項目は、１６進法のフォーマット持つ。ｉｂｏｘテーブルの記入項目は、０ｘ００から０ｘｆｆから索引される。記入項目は、十進法の０〜２５５に変換される。上記テーブルの場合、第一の横列の最初の記入項目は、索引された０ｘ００であり、第一横列の八番目の記入項目は、索引された０ｘ０７であり、第二の横列の第一の記入項目は、索引された０ｘ０８であり、第二の横列の八番目の記入項目は、索引された０ｘ０ｆである。以下同じ。このテーブルを見れば分かるように、このテーブルは非自発的参照を含む。すなわち、ｉｂｏｘ（ｉｂｏｘ（ｚ）＝ｚである。例えば、ｉｂｏｘ（０ｘ００）＝０ｘｄｄである。記入項目である索引された０ｘｄｄを参照すると、それがｉｂｏｘ（０ｘｄｄ）＝０ｘ００であることが分かる。強化ｔｂｏｘ機能が、図１および図２のところですでに説明したＴＢＯＸ機能の代わりに使用される。機密保護をさらに強化する目的で、上記秘密のオフセットを使用して、ｔｂｏｘ機能への入力の置き換えが行われる。置き換え結果を作成するために、ｔｂｏｘ機能への入力の置き換えが行われる。ＥＣＭＥＡプロセスの反復の際に使用するために、第一のオフセットが使用される。例えば、ｔｂｏｘ機能への入力がＸと定義された場合には、置き換え結果は、ＣＭＥＡ処理の際のｔｂｏｘ使用に対は逆変換の際に使用された場合には、ｔｂｏｘ機能に位置するかど使用される。変換および逆変換中のｔｂｏｘ機能置き換えを含む、各変換および逆変換については、以下に詳細に説明する。各置き換え結果には、ｔｂｏｘ機能が適用される。それ故、各ｔｂｏｘ機能えると、ｔｂｏｘ記入項目の位置が、各メッセージと共に有効に移動し、暗号分析による解読が非常に困難になる。ステップ３１２においては、最終処理メッセージを作成するために、第一および第二の秘密のオフセットを使用して、中間暗号テキストに対して逆変換が行われる。逆変換については、後で図５のところで説明する。図４は、図３の順方向ＥＣＭＥＡプロセス３００で行われる、変換３０８のステップの詳細を示すフローチャートである。変換３０８のステップは、各オクテットＯ_nに対して行われる。ｎは０からｎ_max−１までの整数である。この場合、ｎ_maxは、そのメッセージのオクテットの数である。ステップ４０２においては、ｎは０にセットされる。ステップ４０４においては、以下の式によりオフセット回転および非自発的参照が行われる。 n>0の場合、但し、Ｏ_nは、未処理メッセージのｎ番目のオクテットであり、＞＞１は、右方向への１ビット分のシフトを示し、＜＜７は、左方向への７ビット分のシフトを示す。上記の対応するラインの、二つのシフトおよびその後のＯＲは、右方向への１ビット分の回転を含む。ステップ４０６においては、下記式により、現在のオクテットと下の一つのオクテットとの間でビット交換が行われる。 n>0の場合、但し、ｊは一時的なバッファ変数である。ステップ４０８においては、下記式により、（ｎ−１）番目のオクテットをその下の任意のオクテットと交換するために、ランダムなオクテットの置き換えが行われる。 n>1の場合、 O_n-1=z 但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ４１０においては、ｎは増分だけ増大し、ｎ_maxと比較される。ｎ＜ｎ_maxである場合には、制御はステップ４０４へ移る。ｎ≧ｎ_maxである場合には、制御はステップ４１２に移る。ステップ４１２においては、最後のオクテットをその下の任意のオクテットと交換するために、最後のランダムなオクテットの置き換えが、下記式により行われる。但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ４１４において、変換が終了する。図５は、図３の順方向ＥＣＭＥＡプロセス３００で行われる、逆変換３１２のステップの詳細を示すフローチャートである。変換３１２のステップは、各オクテットＯ_nに対して行われる。この場合、Ｏ_nは中間暗号テキスト・メッセージのｎ番目のオクテットであり、ｎは０からｎ_max−１までの整数である。この場合、ｎ_maxは、そのメッセージのオクテットの数である。ステップ５０２においては、オフセット２に対して、初期の逆方向のオフセット回転が、下記式により行われる。ｊ=(n_max-1)AND 0x07 オフセット2=(オフセット2>>j)OR(オフセット2<<(8-j)) 但し、＞＞ｊは、右方向へのｊビット分のシフトを表し、＜＜（８−ｊ）は、左方向への（８−ｊ）ビット分のシフトを表す。上記の対応するラインの、これら二つのシフトおよびその後のＯＲは、右方向へのｊビット分の回転を含む。ステップ５０４においては、下記式により、最後のオクテットをその下の任意のオクテットに交換するために、最初の逆方向へのランダムなオクテットの置き換えが行われる。但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ５０６においては、ｎがｎ_max−１にセットされる。ステップ５０８においては、下記式により、（ｎ−１）番目のオクテットをその下の任意のオクテットに交換するために、逆方向へのランダムなオクテットの置き換えが行われる。 n>1の場合、但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ５１０においては、下記式により、現在のオクテットとその下のオクテットとの間で逆ビット交換が行われる。 n>0の場合、但し、ｊは一時的なバッファ変数である。ステップ５１２においては、下記式により、現在オクテットと逆方向のオフセットの回転の逆方向の非自発的参照が行われる。但し、＜＜１は、左方向への１ビット分のシフトを表し、＞＞７は、右方向への７ビット分のシフトを表す。上記の対応するラインの、これら二つのシフトおよびその後のＯＲは、左方向への１ビット分の回転を含む。ステップ５１４においては、ｎが減分だけ減少し０との比較が行われる。ｎ≧ ０である場合には、制御はステップ５０８に移る。ｎ＜０である場合には、制御はステップ５１６に移り、逆方向への変換が終了する。図６は、図３の順方向ＥＣＭＥＡプロセス３００により暗号化された、メッセージの解読に適してする、または図３の順方向ＥＣＭＥＡプロセス３００により、その後で解読されメッセージを暗号化するのに適している、反対方向のＥＣＭＥＡプロセス６００を示すフローチャートである。反対方向のＥＣＭＥＡプロセス６００は、反対方向の変換を使用し、その後でＣＭＥＡ反復を行い、その後で反対方向の逆変換を行う。逆変換は、反対方向の変換の場合には、第一および第二の秘密のオフセットの使用順序が逆になる点を除けば、変換と同じである。すなわち、変換が第一のオフセットを使用する場合、反対方向の変換は第二のオフセットを使用し、変換が第二のオフセットを使用する場合、反対方向の変換は第一のオフセットを使用する。同様に、反対方向の逆変換は、第一および第二の秘密のオフセットが逆の順序で使用されるという点を除けば、逆変換と同じものである。すなわち、逆変換が第一のオフセットを使用する場合、反対方向の逆変換は第二のオフセットを使用し、逆変換が第二のオフセットを使用する場合、反対方向の変換は第一のオフセットを使用する。ステップ６０２においては、未処理のメッセージが、暗号化／解読プロセスに導入される。未処理のメッセージは、暗号化される平文のメッセージであってもよいし、または解読が行われる受信した暗号化されたメッセージであってもよい。処理を行うために、未処理のメッセージをデータ・バッファに適当に入れることができる。ステップ６０４においては、機能呼出としてではなく、靜的テーブルとしてｔｂｏｘ機能を実行するシステムにおいて、靜的ｔｂｏｘテーブルが派生する。ステップ６０６においては、秘密のオフセットを発生する際に使用するために、一組の秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃が発生し、オフセットが計算される。この秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃は、好適には、オクテットであることが好ましい。上記一組の秘密の数値は、当業者なら周知の多数の技術の中の、任意のものを使用して発生することができる。すべての秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃は、好適には、各無線電話呼出に対して発生することが好ましく、またその呼出を通して一定であることが好ましい。下記の式を使用して、第一および第二のオフセットが発生する。但し、Ｋ₀−Ｋ₃は、上記の通りである。ＣＳは、好適には、２進カウンタとして実行された、一つのオクテットであることが好ましい。オフセット１およびオフセット２は、それぞれ、８ビットの数値である。ステップ６０８においては、反対方向に変換済みのメッセージを作成するために、第一および第二の秘密のオフセットを使用して、未処理のメッセージの反対方向の変換が行われる。反対方向の変換の詳細は、後で図７のところで説明する。ステップ６１０においては、反対方向の中間暗号テキスト・メッセージを作成するために、ＣＭＥＡキーを使用して、反対方向へ変換済みのメッセージに対してＣＭＥＡプロセスの反復が行われる。上記の使用したＣＭＥＡプロセスは、図１のところで説明したリーズの元のプロセスであってもよいし、または図２のところで説明した修正ＣＭＥＡプロセスであってもよい。反対方向のＥＣＭＥＡプロセスのために選択したＣＭＥＡプロセスは、対応する順方向のＥＣＭＥＡプロセスのために選択するものと、同じものでなければならない。ＣＭＥＡプロセスの反復は、各オクテットの非自発的参照を行う、強化ｔｂｏｘ機能を導入することにより強化される。強化ｔｂｏｘ機能は下記式により表される。 tbox(z)=I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(I(z+k0)XOR k1)+k2)XOR k3)+k4)XORk5)+ k6)XOR k7)-k6)XOR k5)-k4)XOR k3)-k2)XORk1)-k0 但し、「＋」はモジュロ２５６の加算を示し、「−」はモジュロ２５６の引算を示し、「ＸＯＲ」はＸＯＲ関数を示し、「ｚ」は関数アーギュメントを示し、ｋ０、．．．、ｋ７は、ＥＣＭＥＡキーの八つのオクテットを示し、Ｉ（）は周知のｉｂｏｘ８ビット・テーブル参照を示す。ｉｂｏｘテーブルは、８ビットのバイトを８ビットのバイト上に非自発的参照マッピングするために選択された、記入項目を含む非自発的参照用テーブルである。ｉｂｏｘテーブルの好適な実施形態を以下に示す。表中、記入登録は、１６進法のフォーマット持つ。ｉｂｏｘテーブルの記入項目は、０ｘ００から０ｘｆｆの中から索引される。上記表は、十進法の０〜２５５への変換を行う。上記テーブルの場合、第一の横列の第一の記入項目は、索引された０ｘ００であり、第一横列の八番目の記入項目は、索引された０ｘ０７であり、第二の横列の第一の記入項目は、索引された０ｘ０８であり、第二の横列の八番目の記入項目は、索引された０ｘ０ｆである。以下同じ。このテーブルを見れば分かるように、このテーブルは非自発的参照を含む。記入項目である索引された０ｘｄｄを参照すると、それがｉｂｏｘ（０ｘｄｄ）＝０ｘ００であることが分かる。強化ＴＢＯＸ機能が、図１および図２のところですでに説明したｔｂｏｘ機能の代わりに使用される。機密保護をさらに強化する目的で、上記秘密のオフセットを使用して、ｔｂｏｘ機能への入力の置き換えが行われる。置き換え結果を作成するために、各ｔｂｏｘ機能入力の置き換えが行われる。ＥＣＭＥＡプロセスの反復の際に使用するために、第一のオフセットが使用される。例えば、ｔｂｏｘ機能への入力がＸと定義された場合には、置き換え結果は、ＣＭＥＡ処理の際のｔｂｏｘ使用に対す換または逆変換の際に使用される場合には、ｔｂｏｘ機能に位置す２）が使用される。変換および逆変換中のｔｂｏｘ機能置き換えを含む、各変換および逆変換については、以下に詳細に説明する。各置き換え結果にはｔｂｏｘ機能が適用される。それ故、各ｔｂｏｘ置き換えると、ｔｂｏｘ記入項目のＳ位置が、各メッセージと共に有効に移動し、暗号分析による解読が非常に困難になる。ｔｂｏｘ入力を置き換えると、ｔｂｏｘ記入項目の位置が、各メッセージと共に有効に移動し、暗号分析による解読が非常に困難になる。ステップ６１２においては、最終処理テキストを作成するために、第一および第二の秘密のオフセットを使用して、反対方向の中間暗号テキストに対して反対方向の逆変換が行われる。反対方向の逆変換については、後で図８のところで説明する。図７は、図６の順方向ＥＣＭＥＡプロセス６００で行われる、反対方向の変換６０８のステップの詳細を示すフローチャートである。変換６０８のステップは、各オクテットＯ_nに対して行われる。ｎは０からｎ_max−１までの整数である。この場合、ｎ_maxは、そのメッセージのオクテットの数である。ステップ７０２においては、ｎは０にセットされる。ステップ７０４においては、下記式により、オフセット回転および非自発的参照が行われる。 n>0の場合、但し、＞＞１は、右方向への１ビット分のシフトを示し、＜＜７は、左方向への７ビット分のシフトを示す。上記の対応するラインの二つのシフトおよびその後のＯＲは、右への１ビット分の回転を含む。ステップ７０６においては、下記式により、現在のオクテットとその下の一つのオクテットとの間でビット交換が行われる。 n>0の場合、但し、ｊは一時的なバッファ変数である。ステップ７０８においては、下記式により、（ｎ−１）番目のオクテットをその下の任意のオクテットと交換するために、ランダムなオクテットの置き換えが行われる。 n>1の場合、但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ７１０においては、ｎは増分だけ増大し、ｎ_maxと比較される。ｎ＜ｎ_maxである場合には、制御はステップ７０４へ移る。ｎ≧ｎ_maxである場合には、制御はステップ７１２に移る。ステップ７１２においては、最後のオクテットをその下の任意のオクテットと交換するために、最後のランダムなオクテットの置き換えが下記式により行われる。但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ７１４において、変換が終了する。図８は、図６の順方向ＥＣＭＥＡプロセス６００で行われる、反対方向の逆変換６１２のステップの詳細を示すフローチャートである。ステップ８０２においては、オフセット１に対して、初期の反対方向のオフセット回転が、下記式により行われる。 j=(n_max-1)AND 0x07 オフセット1=(オフセット1>>j)OR(オフセットl<<(8-j)) 但し、＞＞ｊは、右方向へのｊビット分のシフトを表し、＜＜（８−ｊ）は、左方向への（８−ｊ）ビット分のシフトを表す。上記の対応するラインの、これら二つのシフトおよびその後のＯＲは、右方向へのｊビット分の回転を含む。ステップ８０４においては、下記式により、最後のオクテットをその下の任意のオクテットに交換するために、初期の逆方向へのランダムなオクテットの置き換えが行われる。但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ８０６においては、ｎがｎ_max−１にセットされる。ステップ８０８においては、下記式により、（ｎ−１）番目のオクテットをその下の任意のオクテットに交換するために、逆方向へのランダムなオクテットの置き換えが行われる。 n>1の場合、但し、ｊおよびｚは一時的なバッファ変数である。ステップ８１０においては、下記式により、現在のオクテットとその下のオクテットとの間で逆ビット交換が行われる。 n>0の場合、但し、ｊは一時的なバッファ変数である。ステップ８１２においては、下記式により、現在オクテットと反対方向のオフセットの回転の逆方向への非自発的参照が行われる。但し、＜＜１は、左方向への１ビット分のシフトを表し、＞＞７は、右方向への７ビット分のシフトを表す。上記の対応するラインの、これら二つのシフトおよびその後のＯＲは、左方向への１ビット分の回転を含む。ステップ８１４においては、ｎが減分だけ減少し、０との比較が行われる。ｎ ≧０である場合には、制御はステップ８０８に移る。ｎ＜０である場合には、制御はステップ８１６に移り、逆変換が終了する。図９は、ハンドセット１０００と基地局１１００とを含む、無線電話システム９００を示す図である。ハンドセット１０００および基地局１１００の両方は、本発明によりメッセージの送信の処理を行うことができる。電話ハンドセット１０００は、トランシーバ１００２、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１００４、暗号化／解読プロセス１００６、およびキー・ゼネレータ１００８を含む。キー・ゼネレータ１００８は、キー・ゼネレータ用の内蔵秘密のデータを受信し、使用する。内蔵秘密のデータは、好適には、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリのような非揮発性メモリ１０１０に記憶することが好ましい。また、キー・ゼネレータは、オフセットを発生するために使用される秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃ を発生する。秘密の数値は、好適には、オクテットであることが好ましい。キー・ゼネレータは、当業者なら周知の多数の技術の中の任意のものを使用して、秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃を発生する。一組の秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃は、好適には、各無線電話呼出に対して発生することが好ましく、またその呼出を通して一定に保持されることが好ましい。キー・ゼネレータ１００８は、メモリ１０１２に発生したキーおよび秘密の数値Ｋ₀−Ｋ₃を記憶する。暗号化／解読プロセスは、キー・ゼネレータ１００８から受信したキーを記億するためのメモリ１０１４と、ｔｂｏｘ機能を靜的テーブルとして実行したい場合には、発生し使用することができる靜的ｔｂｏｘテーブルとを含む。電話ハンドセット１０００は、また暗号化／解読プロセッサ１００６により暗号化され、トランシーバ１００２により送信されるメッセージを発生する、メッセージ・ゼネレータ１０１６を含む。最初に発生したメッセージを電話ハンドセット１０００により暗号化し、送信する場合には、メッセージは、メッセージ・ゼネレータ１０１６から、Ｉ／Ｏインターフェース１００４に送信される。Ｉ／Ｏインターフェース１００４は、識別と一緒にメッセージを暗号化／解読プロセッサ１００６に送る。暗号化／解読プロセッサ１００６は、キー・ゼネレータ１００８からキーを受信し、キー・ゼネレータはキーをメッセージを暗号化するために使用する。電話ハンドセットをベースとする暗号化／解読プロセッサ１００６が、メッセージ・ゼネレータ１０１６から、平文メッセージを受信した場合には、メッセージには図３のところですでに説明した、順方向ＥＣＭＥＡプロセスが適用される。順ＥＣＭＥＡプロセスは、変換、ＣＭＥＡプロセスの反復、および逆変換を含む。図３のところで説明したように、順方向ＥＣＭＥＡプロセスを使用すると、単に各メッセージと一緒にというだけでなく、一つのメッセージの暗号化の各反復に対して、ｔｂｏｘ記入項目の位置をシフトさせることができる。順方向ＥＣＭＥＡプロセスが終了すると、最後の暗号テキストが作成され、メモリ１０１４に記億され、Ｉ／Ｏインターフェースへ送られ、送信のためにトランシーバ１００２に転送される。解読するために、基地局１１００が、暗号化したメッセージを受信した場合には、トランシーバ１１０２は、そのメッセージをＩ／Ｏインターフェース１１０４に送る。Ｉ／Ｏインターフェースは、メッセージを暗号化／解読プロセッサ１１０６に送る。暗号化／解読プロセッサ１１０６は、キー・ゼネレータ１１０８からキーを受信し、図３のところですでに説明した、ＥＣＭＥＡプロセスを使用して、メッセージを解読する。電話ハンドセット１０００は、メッセージを暗号化し解読するために、順方向ＥＣＭＥＡプロセスを使用するが、好適には、暗号化および解読のために、図６のところですでに説明したように、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスを使用する基地局１１００を通信することができることが好ましい。基地局１１００は、トランシーバ１１０２、Ｉ／Ｏインターフェース１１０４、暗号化／解読プロセッサ１１０６、キー・ゼネレータ１１０８、非揮発性メモリ１１１０、メモリ１１１２、メモリ１１１４、およびメッセージ・ゼネレータ１１１６を含む。これら構成部材は、ハンドセット１０００の対応する構成部材に類似しているが、反対方向のＥＣＭＥＡプロセスを実行するように設計される。それ故、ハンドセット１０００により暗号化されたメッセージは、基地局１１００により解読され、基地局１１００により暗号化されたメッセージは、ハンドセット１０００により解読される。速度要件およびメモリ制限があるので、ハンドセット１０００または基地局１１００は、関数としてまたは靜的テーブルとして、ｔｂｏｘを実行するように設計することができる。靜的テーブルのとしてのｔｂｏｘを実行するには、メモリ容量を増大しなければならないが、そうすれば速度が増大する。一方では、機密保護を実質的に強化しながら、ＣＭＥＡプロセスを上記のように強化しても、処理資源またはシステム資源はほとんど増大しない、それ故、上記強化は、無線電話システムのような環境で使用するのによく適している。システムの移動局ユニットおよび基地局ユニットの両方の処理電力は、多くの場合限定されている。上記好適な実施形態により本発明を開示してきたが、通常の当業者なら、上記説明および下記の請求の範囲により、種々様々な実行を行うことができることを理解されたい。

【手続補正書】【提出日】１９９９年１０月２８日（１９９９．１０．２８）【補正内容】請求の範囲 1．無線電話システムで使用しているＣＭＥＡ暗号化システムで使用するための、呼出の各メッセージを順方向に強化ＣＭＥＡ暗号化処理するための方法であって、未処理のメッセージを導入するステップと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットを発生するステップと、変換済みのメッセージを作成するために、前記未処理のメッセージを変換するステップと、中間暗号テキスト・メッセージを作成するために、前記変換済みメッセージに対して、ＣＭＥＡプロセスの反復と、非自発的参照を使用する強化ｔｂｏｘ機能を使用するＣＭＥＡプロセスの反復と、置き換え結果を得るために、一つまたはそれ以上の前記秘密のオフセットを使用して、置き換え中の強化ｔｂｏｘ機能への入力を受信するｔｂｏｘ機能を実行するステップと、最終的な処理済みメッセージを作成するために、前記中間暗号テキスト・メッセージに対して逆変換を行うステップとを含む方法。 2．請求項１に記載の方法において、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットが、第一および第二の秘密のオフセットを含む方法。 3．請求項２に記載の方法において、第一および第二の各オフセットを発生するステップが、複数の秘密の数値と暗号化同期数値との組み合わせを含む方法。 4．請求項３に記載の方法において、前記秘密の数値がオクテットである方法。 5．請求項４に記載の方法において、前記暗号化同期数値が８ビットの数値である方法。 6．請求項５に記載の方法において、Ｋ₀およびＫ₁が秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出が、ｎ個の未処理のメッセージを含み、前記呼出のｎ番目の未処理メッセージに対する第一のオフセットが、を含み、またＫ₂およびＫ₃が、秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出のｎ番目のメッセージに対する第二のオフセットが、で表されるオフセット２を含む方法。 7．請求項６に記載の方法において、前記変換が、非自発的参照およびオフセット回転、ビット交換、および未処理メッセージの各オクテットに対するランダムなオクテット置き換えの実行を含み、前記ビット交換ステップおよび前記ランダムなオクテット置き換えステップが、それぞれ、第一の秘密のオフセットを使用し、前記非自発的参照のステップが、第一および第二の各秘密のオフセットを使用する方法。 8．請求項７に記載の方法において、前記逆変換が、初期逆オフセット回転ステップ、逆ランダム・オクテット置き換えステップ、逆ビット交換ステップ、および中間暗号テキスト・メッセージの各オクテットに対する逆方向の非自発的参照および逆方向のオフセット回転を含み、逆方向のランダム・オクテット置き換えおよび逆方向のビット交換が、それぞれ、第二の秘密のオフセットを使用し、逆方向の非自発的参照が、第一および第二の秘密の各オフセットを使用する方法。 9．未処理のメッセージを導入するステップと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットを発生するステップと、反対方向の変換済みのメッセージを作成するために、前記未処理のメッセージを反対方向に変換するステップと、反対方向の中間暗号テキスト・メッセージを作成するために、反対方向の変換済みメッセージに対するＣＭＥＡプロセスの反復と、非自発的参照を使用する強化ｔｂｏｘ機能を使用するＣＭＥＡプロセスの反復と、置き換え結果を得るために、一つまたはそれ以上の前記秘密のオフセットを使用して、置き換え中の強化ｔｂｏｘ機能への入力を行うステップと、最終的な処理済みメッセージを作成するために、中間暗号テキスト・メッセージに対して逆変換を行うステップとを含む、無線電話システムで使用しているＣＭＥＡ暗号化システムで使用するための、呼出の各メッセージを反対方向に強化ＣＭＥＡ暗号化処理するための方法。 10．請求項９に記載の方法において、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットが、第一および第二の秘密のオフセットを含む方法。 11．請求項１０に記載の方法において、第一および第二の各オフセットを発生するステップが、複数の秘密の数値と暗号化同期数値との組み合わせを含む方法。 12．請求項１１に記載の方法において、前記秘密の数値がオクテットである方法。 13．請求項１２に記載の方法において、暗号化同期数値が８ビットの数値である方法。 14．請求項１３に記載の方法において、Ｋ₀およびＫ₁が秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出が、ｎ個の未処理のメッセージを含み、前記呼出のｎ番目の末処理メッセージに対する第一のオフセットが、を含み、またＫ₂およびＫ₃が、秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出のｎ番目のメッセージに対する第二のオフセットが、で表されるオフセット２を含む方法。 15．請求項１４に記載の方法において、前記逆変換が、オフセット回転および非自発的参照、ビット交換、および各オクテットに対する未処理メッセージの各オクテットに対するランダムなオクテット置き換えを含み、前記ビット交換ステップおよび前記ランダムなオクテット置き換えステップが、それぞれ、第一の秘密のオフセットを使用し、前記非自発的参照のステップが、第一および第二の各秘密のオフセットを使用する方法。 16．請求項１５に記載の方法において、前記反対方向の逆変換が、前記初期逆方向のオフセット回転ステップ、前記逆方向のランダム・オクテット置き換えステップ、前記逆方向のビット交換、および前記中間暗号テキスト・メッセージの各オクテットに対する逆方向の非自発的参照および逆方向のオフセット回転を含み、前記逆方向のランダム・オクテット置き換えおよび逆方向のビット交換が、それぞれ、第一の各秘密のオフセットを使用し、逆方向の非自発的参照ステップが、第一および第二の各秘密のオフセットを使用する方法。 17．機密を保護しながらメッセージを送信するための無線ハンドセットであって、トランシーバと、入力／出力インターフェースと、呼出中に使用する一つまたはそれ以上のキーを発生するためのキー・ゼネレータと、メッセージが、暗号化するための平文であるか、解読するための暗号テキストであるかを示す識別と一緒に、前記入力／出力インターフェースから、暗号化または解読するためのメッセージを受信し、変換を含む順方向強化ＣＭＥＡプロセスを使用して、前記メッセージと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットにより置き換えられた入力を含む強化ｔｂｏｘ機能を含むＣＭＥＡ反復と、非自発的参照用テーブルを使用する強化ｔｂｏｘ機能を処理するための暗号プロセッサと、暗号化したか、または解読したメッセージを、さらに転送するために入力／出力インターフェースに戻す働きをする暗号化／解読プロセッサとを備える無線ハンドセット。 18．機密を保護しながらメッセージを送信するための無線基地局であって、トランシーバと、入力／出力インターフェースと、呼出中に使用する一つまたはそれ以上のキーを発生するためのキー・ゼネレータと、メッセージが、暗号化するための平文であるか、解読するための暗号テキストであるかを示す識別と一緒に、前記入力／出力インターフェースから、暗号化または解読するためのメッセージを受信し、逆変換を含む逆方向強化ＣＭＥＡプロセスを使用して、前記メッセージと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットにより置き換えられた入力を含む、逆方向強化ｔｂｏｘ機能を含むＣＭＥＡ反復と、非自発的参照用テーブルおよび逆転位変換を使用する強化ｔｂｏｘ機能とを処理する暗号プロセッサと、暗号化したか、または解読したメッセージを、さらに転送するために入力／出力インターフェースに戻す働きをする暗号化／解読プロセッサとを備える無線基地局。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヒアー，ダニエル，ネルソンアメリカ合衆国 03858 ニューハンプシャー，ニュートン，ソーネルロード 29 (72)発明者マックネリス，ロバート，ジョセフアメリカ合衆国 21046 メリーランド, コロンビア，クオントレルロウ 10075 (72)発明者ミズコヴスキー，セミオン，ビー. アメリカ合衆国 07751 ニュージャーシィ，モーガンヴィル，イエローナイフロード 227 (72)発明者ランス，ロバート，ジョンアメリカ合衆国 01810 マサチューセッツ，アンドーヴァー，ウインターグリーンサークル６ (72)発明者シップ，アール．デールアメリカ合衆国 21044 メリーランド, コロンビア，ヘスペラスドライヴ 5351

Claims

【特許請求の範囲】 1．無線電話システムで使用しているＣＭＥＡ暗号化システムで使用するための、呼出の各メッセージを順方向に強化ＣＭＥＡ暗号化処理するための方法であって、未処理のメッセージを導入するステップと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットを発生するステップと、変換済みのメッセージを作成するために、前記未処理のメッセージを変換するステップと、中間暗号テキスト・メッセージを作成するために、前記変換済みメッセージに対して、ＣＭＥＡプロセスの反復と、非自発的参照を使用する強化ｔｂｏｘ機能を使用するＣＭＥＡプロセスの反復と、置き換え結果を得るために、一つまたはそれ以上の前記秘密のオフセットを使用して、置き換え中の強化ｔｂｏｘ機能への入力を受信するｔｂｏｘ機能を実行するステップと、最終的な処理済みメッセージを作成するために、前記中間暗号テキスト・メッセージに対して逆変換を行うステップとを含む方法。 2．請求項１に記載の方法において、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットが、第一および第二の秘密のオフセットを含む方法。 3．請求項２に記載の方法において、第一および第二の各オフセットを発生するステップが、複数の秘密の数値と暗号化同期数値との組み合わせを含む方法。 4．請求項３に記載の方法において、前記秘密の数値がオクテットである方法。 5．請求項４に記載の方法において、前記暗号化同期数値が８ビットの数値である方法。 6．請求項５に記載の方法において、Ｋ₀−Ｋ₁が秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出が、ｎ個の未処理のメッセージを含み、前記呼出のｎ番目の未処理メッセージに対する第一のオフセットが、を含み、またＫ₂およびＫ₃が、秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出のｎ番目のメッセージに対する第二のオフセットが、で表されるオフセット２を含む方法。 7．請求項６に記載の方法において、前記変換が、非自発的参照およびオフセット回転、ビット交換、および未処理メッセージの各オクテットに対するランダムなオクテット置き換えの実行を含み、前記ビット交換ステップおよび前記ランダムなオクテット置き換えステップが、それぞれ、第一の秘密のオフセットを使用し、前記非自発的参照のステップが、第一および第二の各秘密のオフセットを使用する方法。 8．請求項７に記載の方法において、前記逆変換が、初期逆オフセット回転ステップ、逆ランダム・オクテット置き換えステップ、逆ビット交換ステップ、および中間暗号テキスト・メッセージの各オクテットに対する逆方向の非自発的参照および逆方向のオフセット回転を含み、逆方向のランダム・オクテット置き換えおよび逆方向のビット交換が、それぞれ、第二の秘密のオフセットを使用し、逆方向の非自発的参照が、第一および第二の秘密の各オフセットを使用する方法。 9．未処理のメッセージを導入するステップと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットを発生するステップと、反対方向の変換済みのメッセージを作成するために、前記未処理のメッセージを反対方向に変換するステップと、反対方向の中間暗号テキスト・メッセージを作成するために、反対方向の変換済みメッセージに対するＣＭＥＡプロセスの反復と、非自発的参照を使用する強化ｔｂｏｘ機能を使用するＣＭＥＡプロセスの反復と、置き換え結果を得るために、一つまたはそれ以上の前記秘密のオフセットを使用して、置き換え中の強化ｔｂｏｘ機能への入力を行うステップと、最終的な処理済みメッセージを作成するために、中間暗号テキスト・メッセージに対して逆変換を行うステップとを含む、無線電話システムで使用しているＣＭＥＡ暗号化システムで使用するための、呼出の各メッセージを反対方向に強化ＣＭＥＡ暗号化処理するための方法。 10．請求項９に記載の方法において、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットが、第一および第二の秘密のオフセットを含む方法。 11．請求項１０に記載の方法において、第一および第二の各オフセットを発生するステップが、複数の秘密の数値と暗号化同期数値との組み合わせを含む方法。 12．請求項１１に記載の方法において、前記秘密の数値がオクテットである方法。 13．請求項１２に記載の方法において、暗号化同期数値が８ビットの数値である方法。 14．請求項１３に記載の方法において、Ｋ₀−Ｋ₁が秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出が、ｎ個の未処理のメッセージを含み、前記呼出のｎ番目の未処理メッセージに対する第一のオフセットが、を含み、またＫ₂およびＫ₃が、秘密の数値であり、ＣＳがｎ番目の未処理メッセージに対する暗号化同期数値である場合に、前記呼出のｎ番目のメッセージに対する第二のオフセットが、で表されるオフセット２を含む方法。 15．請求項１４に記載の方法において、前記逆変換が、オフセット回転および非自発的参照、ビット交換、および各オクテットに対する未処理メッセージの各オクテットに対するランダムなオクテット置き換えを含み、前記ビット交換ステップおよび前記ランダムなオクテット置き換えステップが、それぞれ、第一の秘密のオフセットを使用し、前記非自発的参照のステップが、第一および第二の各秘密のオフセットを使用する方法。 16．請求項１５に記載の方法において、前記反対方向の逆変換が、前記初期逆方向のオフセット回転ステップ、前記逆方向のランダム・オクテット置き換えステップ、前記逆方向のビット交換、および前記中間暗号テキスト・メッセージの各オクテットに対する逆方向の非自発的参照および逆方向のオフセット回転を含み、前記逆方向のランダム・オクテット置き換えおよび逆方向のビット交換が、それぞれ、第一の各秘密のオフセットを使用し、逆方向の非自発的参照ステップが、第一および第二の各秘密のオフセットを使用する方法。 17．機密を保護しながらメッセージを送信するための無線ハンドセットであって、トランシーバと、入力／出力インターフェースと、呼出中に使用する一つまたはそれ以上のキーを発生するためのキー・ゼネレータと、メッセージが、暗号化するための平文であるか、解読するための暗号テキストであるかを示す識別と一緒に、前記入力／出力インターフェースから、暗号化または解読するためのメッセージを受信し、変換を含む順方向強化ＣＭＥＡプロセスを使用して、前記メッセージと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットにより置き換えられた入力を含む強化ｔｂｏｘ機能を含むＣＭＥＡ反復と、非自発的参照用テーブルを使用する強化ｔｂｏｘ機能を処理するための暗号プロセッサと、暗号化したか、または解読したメッセージを、さらに転送するために入力／出力インターフェースに戻す働きをする暗号化／解読プロセッサとを備える無線ハンドセット。 18．機密を保護しながらメッセージを送信するための無線基地局であって、トランシーバと、入力／出力インターフェースと、呼出中に使用する一つまたはそれ以上のキーを発生するためのキー・ゼネレータと、メッセージが、暗号化するための平文であるか、解読するための暗号テキストであるかを示す識別と一緒に、前記入力／出力インターフェースから、暗号化または解読するためのメッセージを受信し、逆変換を含む逆方向強化ＣＭＥＡプロセスを使用して、前記メッセージと、一つまたはそれ以上の秘密のオフセットにより置き換えられた入力を含む、逆方向強化ｔｂｏｘ機能を含むＣＭＥＡ反復と、非自発的参照用テーブルおよび逆転位変換を使用する強化ｔｂｏｘ機能とを処理する暗号プロセッサと、暗号化したか、または解読したメッセージを、さらに転送するために入力／出力インターフェースに戻す働きをする暗号化／解読プロセッサとを備える無線基地局。