JP2000508502A - 不随意ルックアップを用いる、変換前後のｃｍｅａ反復を含む強化されたｃｍｅａのための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 強調されたＣＭＥＡもしくはＥＣＭＥＡ処理のための方法及び装置。前向きＥＣＭＥＡプロセスは逆ＥＣＭＥＡプロセスにより暗号化されたテキストを解読し、及び逆ＥＣＭＥＡプロセスは前向きＥＣＭＥＡプロセスにより暗号化されたテキストを解読する。前向きＥＣＭＥＡプロセスは、第１の変換、ＣＭＥＡの反復、及び第２の変換を利用する。逆ＥＣＭＥＡプロセスは、第１の逆変換、ＣＭＥＡプロセスの反復及び第２の逆変換を利用する。変換及び逆変換ならびにＣＭＥＡプロセスの反復は、秘密オフセットを利用して安全性を改善する。変換及びＣＭＥＡプロセスの反復は、また不随意ルックアップテーブルを用いる強調されたｔｂｏｘ関数をも利用する。

Description

【発明の詳細な説明】 不随意ルックアップを用いる、変換前後のＣＭＥＡ反復を含む 強化されたＣＭＥＡのための方法及び装置 この出願は１９９７年７月２２日に出願された米国仮出願番号６０／０５３， ４１２及び１９９７年７月２９日に出願された米国仮出願番号６０／０５４，０ １８の利益を主張する。 発明の分野 本件発明は一般に無線電話暗号法に関する。特に、本件発明は多大な追加シス テムリソースを必要としない無線電話システムにおける速い安全な暗号化のため の改良されたセキュリティー暗号法に関する。 従来技術 無線電話技術は幾つかの目的のためメッセージングを用いる。例えば、ユーザ ーにより送信された会話及び他のデータのみならず、搬送ステータス情報、変更 オペレーティングモード、ハンドリングコールターミネーション、及び搬送シス テム、及び加入者の電子シリアルナンバー及び電話番号といったユーザーデータ が目的とされる。権限のないパーティー（アタッカー）による盗聴及び干渉から のかなりの程度の保護を確保する、中央供給局が有線で各加入者に接続されてい る従来の有線電話技術と異なって、無線電話供給局（即ち、基地局）は加入者の フィジカルロケーションに関わらず空 中で信号を介した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の加入者へのメッセージの送信及び加入者からのメッセー ジの受信をすることができなければならないので、メッセージング処理は加入者 装置から受信した信号及び加入者装置へ送信した信号に完全に依存する。信号は 空中を送信されるので、適した装置で盗聴者及び侵入者により傍受されることが できる。 もし信号が生文で無線電話により送信されるならば、盗聴者が信号を傍受して 加入者の振りをするため又はユーザーにより送信されたプライベートデータを傍 受するためにそれを使用するという危険が存在する。そのようなプライベートデ ータは会話の内容も含むことがある。また、プライベートデータはユーザーによ り送信された非音声データを含むことがある。例えば、無線電話に接続されたモ デムを通して送信されたコンピュータデータといったものである。また、プライ ベートデータはキイ押し操作の手段で一般的に送信された銀行預金口座や他のプ ライベートユーザ情報を含むことがある。会話を聞いたり非音声データを傍受す る盗聴者はユーザーからプライベート情報を得ることができる。暗号化されてい ない電話信号（例えば、生文信号）のメッセージ内容は適当に適合された受信機 で比較的容易に傍受される。 もう一つの方法として、侵入者はより大きい送信電力を使い、基地局へ信号を 送信し、会話のパーティーの振りをすることにより確立された接続に入ることが できる。 無線信号で送信されるメッセージへ暗号法を使用しないと、電話リソースの権 限のない使用、メッセージの盗聴及び会話の間にパーティーの発呼又は着呼の振 りをすることが可能である。そのような 権限のない侵入、盗聴は重大な問題だと実際に分かっていて非常に好ましくない ことである。無線電話適応への暗号法の応用は上述したセキュリティー問題の解 決法を提供する。しかし、無線電話技術への基準暗号化方法の応用はこれらの方 法の計算結果的強調特性の故に著しい困難に出会った。特に、これらの方法は小 さい無線ハンドセットを提供するための要求により強要された制限及びハンドセ ットの小さいサイズにより強要された処理電力の制限を受ける。典型的な無線ハ ンドセットにおける処理電力はDES（データ暗号化基準）といった一般に知られ た暗号法のアルゴリズムの処理要求を取り扱うために不十分である。典型的な無 線電話システムにおいて一般に知られた暗号法のアルゴリズムようなものを実行 することは信号を処理（即ち、エンクリプト、デクリプト）するために必要とさ れる時間が潜在的に増加する。その結果、加入者が受け入れがたい遅延を生じる 。 無線電話技術のための一つの暗号化システムが、参考でここにあげるＲｅｅｄ ｓ（米国特許５，１５９，６３４）に開示される。ＲｅｅｄｓはＣＭＥＡ（セル ラー・メッセージ・エンクリプション・アルゴリズム）処理として知られた暗号 法の処理を開示している。ＣＭＥＡのオペレーションの要は周知のテーブル及び 秘密キイを用いて一つのオクテットからもう一つのものへの一対一のマッピング であるｔｂｏｘ関数である。初期のインデックスからから始めると、マッピング を実行するために複数の反復においてキイマテリアルはテーブルマテリアルと組 み合わせられる。ｔｂｏｘ関数はファンクションコールとしてか又は静的メモリ 固有のｔｂｏｘテーブルとしてかのどちらかで実行されることができる。ｔｂｏ ｘテー ブルの目的は、終わりの状態などで実行されたとき、与えられたセキュリティー レベルのために暗号化のかなりのスピードアップを許容することである。 ＣＭＥＡ関数の強化は、１９９８年４月１３日に出願された“セルラー電話メ ッセージのための改良されたセキュリティーのための多重反復ＣＭＥＡ暗号化及 び解読方法及び装置”（Methods and Apparatus for Multiple-Iteration CMEA Encryption and Decryption for Improved Security for Cellular Telephone M essages）と名付けられた本件出願人の特許出願シリアルナンバー 、及び１９９８年４月１３日に出願された“ルックアップテーブルへの秘密キ イの強化されたセキュリティー伸張のための方法及び装置”(Methods and Appar atus for Enhanced Security Expansion of a Secret Key Into a Lookup Table ）と名付けられた本件出願人の特許出願シリアルナンバー に 開示されている。これらの強化はＣＭＥＡ処理へかなり強化されたセキュリティ ーを与えている。しかしながら、追加の強化は更に強化されたセキュリティーを 与えるだろう。 従来技術のＣＭＥＡアルゴリズムは以下の詳細に述べられたようにかなり改良 されることができる。これらの改良点はかなり有利であるセキュリティーの付加 の度合いを与える。 発明の要約 本件発明は逆ＥＣＭＥＡ処理のみならず、先の強化されたＣＭＥＡ、又はＥＣ ＭＥＡ処理を与えることによりＣＭＥＡといった暗号化アルゴリズムへのセキュ リティーの付加の度合いを与える。先の 処理により暗号化された情報は逆処理により解読される。そして、逆処理により 暗号化された情報は先の処理により解読される。先のＥＣＭＥＡ処理はＣＭＥＡ アルゴリズムの反復の前に第１変換、及びＣＭＥＡアルゴリズムの反復後の第２ の変換へのメッセージに従属する。ＣＭＥＡアルゴリズムの反復は第１秘密オフ セットによるｔｂｏｘ関数への入力の置授を含む。ＣＭＥＡアルゴリズムにより 使用されたｔｂｏｘ関数は不随意のルックアップテーブルの使用を通して強化さ れる。変換は第１の秘密オフセット及び第２の秘密オフセットを使用する。第１ 及び第２のオフセットが第１の変換により使用される順序と反対の順序で第２の 変換が第１及び第２のオフセットを使用することを除いて、第２の変換は第１の 変換と同じである。各変換は近接したオクテット、各オクテットのためのフィー ドバック有する不随意ルックアップ、及びランダムバイト置授の各ペアー間でビ ット交換を実行する。 変換は自己反転、及びではない。それだから、先のＥＣＭＥＡ処理は概して自 己反転ではない。先のＥＣＭＥＡ処理により暗号化されたテキストを解読するた め、又は先のＥＣＭＥＡ処理により解読されたテキストを暗号化するために、逆 ＥＣＭＥＡ処理は使用される。逆ＥＣＭＥＡ処理は、第２の逆変換に続く、ＣＭ ＥＡ処理の反復に続く第１の逆変換を使用する。第１の逆変換は逆ランダムバイ ト置授、各オクテットのためのフィードバックを有する逆不随意ルックアップ、 及び隣接オクテットの各ペアー間の逆ビット交換を実行する。また、第１の逆変 換は、第１及び第２の秘密オフセットが第１の変換により使用される順序と反対 の順序で第２の変換が第１及び第２の秘密オフセットを使する。詳細はは以下に 示される。 ＣＭＥＡアルゴリズムの反復は第１秘密オフセットによるｔｂｏｘ関数への入力 の置授を含む。ＣＭＥＡアルゴリズムにより使用されたｔｂｏｘ関数は不随意の ルックアップテーブルの使用を通して強化される。第１及び第２の秘密オフセッ トが第１の逆変換で使用される順序と反対の順序で第２の逆変換が第１及び第２ の秘密オフセットを使用することを除いて、第２の逆変換は第１の逆変換と同じ である。 先のＥＣＭＥＡ処理は逆ＥＣＭＥＡ処理により暗号化されたテキストを解読し 、逆ＥＣＭＥＡ処理は先のＥＣＭＥＡ処理により暗号化されたテキストを解読す る。上述した強化は、ＣＭＥＡを改良し、移動無線トランシーバーにおいて一般 に使用されるといった小さいコンピューターで速く効率的に機能するために実行 されることができる。 本件発明による暗号化システムは強化されたｔｂｏｘ関数を適当に使用するこ とができる。変換及び逆変換を実行中、ＣＭＥＡ用の、強化されたｔｂｏｘ関数 への入力を置授するために第１及び第２のオフセットをまた使用する。各オフセ ットは、２つの秘密値及び外部暗号値を用いて作られる。秘密値は技術分野で一 般に周知の幾つかの技術のどれでも発生されることができる。幾つかの応用にお いて、コールの第１メッセージを暗号化するために使用された外部暗号値は二進 のカウンターとして実行された８ビット値である。 本件発明の他の見地において、本件発明による電話システムは移動局及び基地 局を含む。移動局及び基地局の各々はテキストを発生し、発生されたテキストと してそれを識別するＩ／Ｏインターフェースへそれを供給し、それを送信のため のトランシーバへ供給 する。そして、順にテキストを暗号化する暗号化／解読プロセッサへテキスト及 び識別を供給する。装置がトランシーバーを介して送信を受信したとき、送信は 入ってきた暗号文として識別される。そして、暗号文及び識別は暗号文を解読す る暗号/解読プロセッサへ供給され、その行先の道順を決めるためのI/Oプロセッ サへテキストとしてそれを供給する。移動局は先のＥＣＭＥＡ処理をなるべく使 用し、基地局は逆ＥＣＭＥＡ処理をなるべく使用する。 本件発明の特徴及び長所のみならず更なる完全な理解は以下の詳細な説明及び 図面から明らかになるであろう。 図面の説明 図１は従来技術のＣＭＥＡキイ発生処理及び暗号化の実行に基づいたＣＭＥＡ におけるその利用を説明するためのフローチャートである。 図２は第１の変換、秘密オフセットにより置授される強化されたｔｂｏｘ関数 への入力で不随意ルックアップを使用する強化されたｔｂｏｘ関数が使用される ＣＭＥＡ処理、及び第２の変換を使用する本件発明による先のＥＣＭＥＡ暗号化 方法を説明するためのフローチャートである。 図３は先のＥＣＭＥＡ暗号化方法において使用される第１の変換を説明するた めのフローチャートである。 図４は先のＥＣＭＥＡ暗号化方法において使用される第２の変換を説明するた めのフローチャートである。 図５は第１の逆変換、秘密オフセットにより置授される強化されたｔｂｏｘ関 数への入力で不随意ルックアップを使用する強化され たｔｂｏｘ関数が使用されるＣＭＥＡ処理、及び第２の逆変換を使用する本件発 明による逆ＥＣＭＥＡ暗号化方法を説明するためのフローチャートである。 図６は逆ＥＣＭＥＡ暗号化方法において使用される第１の逆変換を説明するた めのフローチャートである。 図７は逆ＥＣＭＥＡ暗号化方法において使用される第２の逆変換を説明するた めのフローチャートである。 図８は本件発明によるＥＣＭＥＡ処理を使用する電話システムの説明をするた めの図である。 詳細な説明 図１はコールの間に送信されるであろうある重要なユーザーデータの暗号化の ためのＣＮＥＡキイを用いる従来技術の方法１００を説明するためのフローチャ ートである。ＣＭＥＡキイは２５６バイトの、秘密アレイ、ｔｂｏｘ（ｚ）を作 るために使用される。その代わり、ｔｂｏｘ関数はファンクションコールとして 実行されることができる。これはＲＡＭの使用を減らす。しかし、概して重大さ の順で処理時間を増大する。 ステップ１０２において、未処理テキストが導入される。ステップ１０４にお いて、ファンクションコールとしてよりむしろ静的テーブルとしてｔｂｏｘを実 施するシステムにおいて静的ｔｂｏｘテーブルが引き出される。ｔｂｏｘテーブ ルは、０≦ｚ＜２５６の範囲における各ｚに対して、以下のように引き出される 。 tbox(z)=C(((C(((c(((c((z XOR k0)+k1)+z)XOR k2)+k3)+z)XOR k4)+k5)+z)XOR k6)+k7)+z, ここで“＋”は２５６加算を法とすることを示す。“ＸＯＲ”はビットワイズ ブール排他的論理和演算子である。“ｚ”はＣＭＥＡキイの８オクテットからな る変換数ｋ０，．．．，ｋ７である。そして、“Ｃ（）”はセルラー認証、音声 プライバシー及び暗号化（ＣＡＶＥ）８ビットテーブルルックアップの結果であ る。以下に述べる強化を欠くときはｔｂｏｘ関数は技術分野において周知である 。しかしながら、図２から図５に関連して述べられた強化はｔｂｏｘ関数にセキ ュリティーの著しく強化された手段を与えることができる。 ＣＥＭＡは３つの連続するステージを含み、それぞれはデータ・バッファ内の バイト・ストリングを変更する。ステップ１０６、１０８および１１０において は、ＣＥＭＡ処理の第１、第２および第３のステージが、ここに示されるように 、それぞれ実行される。各バイトがｂ（ｉ）とによって設計され、ｉは０≦ｉ＜ ｄの範囲の整数である、データバッファｄバイト長は、第３のステージで暗号化 される。 ＣＥＭＡの第１のステージ（Ｉ）は以下である： １．変数Ｚを０に初期化する、 ２．０≦ｉ＜ｄの範囲の連続する整数値ｉに対して ｂ．ｋ＝ＴＢＯＸ（ｑ）により変数ｋを形成する、 ｃ．ｂ（ｉ）＝ｂ（ｉ）＝ｋｍｏｄ ２５６によってｂ（ｉ）を更新する ｄ．ｚ＝ｂ（ｉ）＋ｚ ｍｏｄ ２５６によってｚを更新する。 ＣＥＭＡの第２のステージ（１１）は以下である： １．０≦ｉ＜（ｄ−１）／２の範囲の全ての値に対して、ｂ（ｉ） ル論理和演算子である。 ＣＥＭＡの第１又は第３のステージ（III）は、第１のステージの逆である暗号 化である。 １．変数ｚを０に初期化する、 ２．０≦ｉ＜ｄの範囲の連続する整数値ｉに対して ｂ．ｋ＝ＴＢＯＸ（ｑ）により変数ｋを形成する、 ｃ．ｚ＝ｂ（ｉ）＋ｚ ｍｏｄ ２５６によってｚを更新する、 ｄ．ｂ（ｉ）＝ｂ（ｉ）−ｋｍｏｄ ２５６によってｂ（ｉ）を更新する。 ステップ１２では、最終的に処理された出力が提供される。 上記説明のＣＥＭＡ処理は自己反転である。すなわち、同じ順番で適用される 同じステップが、暗号の平なテキストおよび解読の暗号テキストの両方に用いら れる。従って、暗号化が実行されるのか解読が実行さるのかを決定する必要がな い。不幸なことに、上記記載のＣＥＭＡ処理は、呼に用いられるＣＭＥＡキーの 回復を許す攻撃を受けやすいことが示されている。 顧客の情報に追加の安全性を提供するため、本願発明による暗号化システムは 、不随意ルックアップ・テーブルを用いる強調されたｔｂｏｘ関数を用いるＣＭ ＥＡ反復を採用する。また、暗号化システムは、ｔｂｏｘ関数への入力を秘密オ フセットによって交換することによりｔｂｏｘ関数の使用を向上している。ＣＭ ＥＡ反復の前 後にメッセージに変換を適用することにより、追加の安全性が提供される。 図２は、本願発明の強調されたＥＣＭＥＡ暗号／解読処理２００の流れ図を示 す。 ステップ２０２において、未処理メッセージが暗号／解読処理に導入される。 この未処理メッセージは送信のために暗号化されるべき平なテキスト・メッセー ジであるか、または解読されるべき受信され暗号化されたメッセージである。未 処理メッセージは、好ましくは、処理のためにデータ・バッファに格納される。 ステップ２０４において、ｔｂｏｘを関数コールとしてよりもむしろ静的テーブ ルとして実施するシステムにおいては、静的ｔｂｏｘテーブルが引き出される。 ステップ２０６において、秘密８ビット値Ｋ₀−Ｋ₃のセットが秘密オフセットを 発生するのに用いるために発生され、オフセットが計算される。各秘密値Ｋ₀− Ｋ₃は、好ましくは、８ビットである。全ての秘密値Ｋ₀−Ｋ₃は、好ましくは、 各無線電話呼に対して発生され、呼を通して不変であることが好ましい。第１お よび第２のオフセットは、次の式を用いて発生される： ここで、Ｋ₀−Ｋ₃は上に定義されたものであり、ＣＳは暗号同期値である。ＣＳ_n 値はｎ番目のメッセージに対する外的な値である。ＣＳ_n値は８ビットを含み、 好ましくは、２進カウンターとして実施される。オフセット１およびオフセット ２は各８ビット値である。ステップ２０８において、第１および第２の秘密オフ セットを用いて、第一の変換されたメッセージを生成するために、未処理メッ セージが変換される。変換の詳細は、図３の説明との関連で後で説明される。 ステップ２１０において、第１の変換されたメッセージは、ＣＭＥＡキーを用い て、ＣＭＥＡ処理の反復をされ、中間の暗号テキスト・メッセージを生成する。 ＣＭＥＡ関数は強調されたｔｂｏｘ関数を含み、各オクテットの不随意ルックア ップを実行し、次の式で与えられる 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 ここで、“＋”はモジューロ２５６加算であり、 “−”はモジューロ２５６減算であり、 “ＸＯＲ”はＸＯＲ関数であり、 “ｚ”は関数変数であり、 ｋ０，．．ｋ７はＥＣＭＥＡキーの８オクテッ トである。 Ｉ（）は周知のｉｂｏｘ８ビットテーブル・ルックアップの結果である。このｉ ｂｏｘテーブルは、８ビットバイトから８ビットバイトへの不随意マッピングを 実行するために選択されたエントリーを持つ不随意ルックアップ・テーブルであ る。ｉｂｏｘテーブルの好ましい例を以下に示す： 0xa2,0xfc,0x5c,0x12,0x6b,0xae,0x70,0x7c 0x7e,0x41,0xd3,0x86,0xc1,0x85,0x89,0x9a 0x59,0xab,0x03,0x7d,0x62,0xca,0x4f,0xdc 0xa5,0x48,0xf6,0x71,0x56,0xc0,0x8c,0x9e 0x9f,0xc3,0x60,0xd9,0xc5,0x53,0xf9,0x7f 0xb1,0x4a,0x6c,0xa8,0x95,0xab,0x76,0xba 0x8e,0x83,0x43,0x90,0x7a,0x37,0xcf,0x35 0xb4,0xfd,0xf0,0xa3,0x51,0xe5,0x6e,0xcb 0x67,0x09,0x92,0x32,0xe7,0x8b,0xd0,0xed 0x19,0xb7,0x29,0x80,0xc4,0xff,0xa9,0x16 0xc6,0x3c,0xfb,0x25,0x98,0xf8,0x1c,0xde 0xaa,0x10,0xad,0x8a,0x02,0x64,0xd2,0xf7 0x22,0xd6,0x14,0xbd,0x5d,0xa0,0xe0,0x40 0xda,0x88,0xe9,0x04,0x2a,0xaf,0x3e,0xf3 0x06,0x1b,0xc7,0xe4,0x91,0xd5,0x2e,0xc8 0xdf,0xf4,0x34,0xa4,0x07,0x13,0x08,0x27 0x4b,0xbf,0xe1,0x31,0xce,0x0d,0x0b,0xf2 0x69,0x0e,0x5b,0x45,0x1e,0xb6,0x30,0xec 0x33,0x74,0x42,0xa7,0xb8,0x2c,0xee,0xbc 0x54,0xd7,0x0f,0xd8,0xb3,0xfe,0x1f,0x20 0x65,0xcc,0x00,0x3b,0x7b,0x18,0xfa,0x93 0x2b,0x4e,0x58,0x2d,0xe8,0x5a,0x05,0x6d 0xdd,0x28,0xef,0x9c,0x38,0xdb,0x8d,0x49 0x94,0xe2,0x2f,0xcd,0x97,0x63,0xea,0x81 0x1d,0x0c,0xe6,0x21,0x4c,0x24,0x50,0x72 0x77,0xf5,0x15,0x3f,0xa1,0xbb,0x84,0x36 0x46,0xf1,0x5e,0x0a,0xe3,0x75,0x61,0x99 0x9b,0x23,0x68,0xb5,0x17,0xb0,0x57,0x78 0x66,0x82,0xb9,0xd4,0x73,0x3d,0xc2,0x44 0xac,0x6a,0xbe,0x11,0x8f,0x47,0x96,0xb2 0x3a,0xd1,0x87,0x6f,0x79,0xc9,0x1a,0x5f 0x55,0x26,0xa6,0x52,0x01,0x39,0x9d,0x4d ここで、エントリーは１６進数形式である。ｉｂｏｘテーブル・エントリーは ０ｘ００から０ｘｆｆの指標である。上のテーブルに対して、第１列の第１エン トリーは０ｘ００と指標され、第１列の第８エントリーは０ｘ０７と指標され、 第２列の第１エントリーは０ｘ０８と指標され、第２列の第８エントリーは０ｘ ０ｆと指標され、などである。テーブルを見ると、これが不随意ルックアップを 提供することは明らかである。すなわち、ｉｂｏｘ（ｉｂｏｘ（ｚ））＝ｚであ る。例えば、ｉｂｏｘ（０ｘ００）＝０ｘａ２である。０ｘａ２と指標されたエ ントリーをルックアップすると、ｉｂｏｘ（０ｘａ２）＝０ｘ００であることが わかる。強調されたｔｂｏｘ関数は、図１の説明との関連で上に説明されたＴＢ ＯＸ関数の代用とされる。 更に安全性を高めるために、ｔｂｏｘ関数への入力が、第１の秘密オフセット または第２の秘密オフセットのいずれかを用いて置換される。各ｔｂｏｘ関数入 力は、置換結果を生成するために、置換される。例えば、ｔｂｏｘ関数入力がｘ として定義されるとすると、 に従属する。従って、各ｔｂｏｘ入力ｘに対して、用いられる関数 的にｔｂｏｘエントリーの位置を、各メッセージと共にシフトし、攻撃の難しさ をとても増大させる。ステップ２１２において、中間の暗号テキストは最終的に 処理されたテキストを生成するために変換される。この第２の変換は、第１と第 ２のオフセットが第２の変 換に対しては反対にされていることを除いては、第１の変換と等しい。すなわち 、第１の変換において第１のオフセットが用いられる所では、第２の変換では第 ２のオフセットが用いられ、第１の変換において第２のオフセットが用いられる 所では、第２の変換では第１のオフセットが用いられる。第２の変換は、図４の 説明との関連で、以下に説明される。 図３は、図２に示される前方ＥＣＭＥＡ処理２００において実行される第１の 変換２０８のステップの詳細を示した流れ図である。ステップ３０４−３０８は 、未処理メッセージの各オクテットｎに対して実行される。ｎは、ｎ＝０からｎ ＝ｎ_max-１であり、ここでｎ_maxはメッセージにおけるオクテットの数である。 ステップ３０２において、ｎは０に設定される。ステップ３０４において、ビッ ト交換が、オクテットｎとその上のオクテットの間で、以下の式を用いて実行さ れる： もしｎ＜ｎ_max−１なら、 ここで、ｊは一時的な変数であり、Ｏ_nは未処理メッセージのｎ番目のオクテッ トであり、ＡＮＤは２値ブールＡＮＤ演算子である。ステップ３０６において、 以下の式に従って、フィードバックをもつ不随意のルックアップが実行される： もしｎ＜ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ステップ３０８において、ランダム・バイト置換が実行される。すなわち、オク テットが、以下の式に従うランダムなひとつと交換される。 もしｎ＞０： もしｎ＜ｎ_max−１なら、， もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ｊ＝（（ｎ＋１）^*ｊ）＞＞８； ｚ＝Ｏ_j Ｏ_j＝Ｏ_n Ｏ_n＝ｚ， ここで、ｊおよびｚはバッファ変数であり、＊は乗法を示し、＞＞８は８ビット の右シフトを示す。 ステップ３１０において、ｎは増加される。３１２において、ｎはｎ_maxと比 較される。ｎ＜ｎ_maxである場合、制御はステップ３０４に戻される。ｎ≧ｎ_max である場合、制御はステップ３１４に行き、第１の変換ステップは終了する。 図４は、図２に示される前方ＥＣＭＥＡ処理２００において実行される第２の 変換２１２のステップの詳細を示した流れ図である。ステップ４０４−４０８は 、中間の暗号テキスト・メッセージの各オクテットｎに対して実行される。ｎは 、ｎ＝０からｎ＝ｎ_max−１であり、ここでｎ_maxはメッセージにおけるオクテッ トの数で ある。ステップ４０２において、ｎは０に設定される。ステップ４０４において 、ビット交換が、オクテットｎとその上のオクテットの間で、以下の式を用いて 実行される： もしｎ＜ｎ_max−１なら、 ここで、ｊは一時的な変数であり、Ｏ_nは中間の暗号テキスト・メッセージのｎ 番目のオクテットである。 ステップ４０６において、以下の式に従って、フィードバックをもつ不随意の ルックアップが実行される： もしｎ＜ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ステップ４０８において、ランダム・バイト置換が実行される。すなわち、オク テットが、以下の式に従っうランダムなひとつと交換される。 もしｎ＞０： もしｎ＜ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ｊ＝（（ｎ＋１）^*ｊ）＞＞８ ｚ＝Ｏ_j Ｏ_j＝Ｏ_n Ｏ_n＝ｚ， ここで、ｊおよびｚは一時的なバッフア変数であり、＊は乗法を示し、＞＞８は ８ビットの右シフトを示す。 ステップ４１０において、ｎは増加される。４１２において、ｎはｎ_maxと比 較される。ｎ＜ｎ_maxである場合、制御はステップ４０４に戻される。ｎ≧ｎ_max である場合、制御はステップ４１４に行き、第２の変換ステップは終了する。 図５は、図２に示された前方ＥＣＭＥＡ処理２００によって暗号化されたテキ スト、または、図２に示された前方ＥＣＭＥＡ処理２００によって解読されたテ キストに適した、逆ＥＣＭＥＡ処理５００を示す図である。逆ＥＣＭＥＡ処理５ ００は、前方およ逆変換において、第１のオフセットが第２のオフセットに置き 換えられ、第２のオフセットが第１のオフセットに置き換えられることを除いて 、前方ＥＣＭＥＡ処理２００と同じである。 ステップ５０２において、未処理メッセージが暗号／解読処理に導入される。 ステップ５０４において、ｔｂｏｘを関数コールとしてよりもむしろ静的テーブ ルとして実施するシステムにおいては、静的ｔｂｏｘテーブルが引き出される。 ステップ５０６において、秘密８ビット値Ｋ₀−Ｋ₃のセットが秘密オフセットを 発生するのに用いるために発生され、オフセットが計算される。秘密値のセット は、当分野において共通に知られた任意の多数の技術を用いて生成される。全て の秘密値Ｋ₀−Ｋ₃は、好ましくは、各無線電話呼に対して発生され、呼を通して 不変であることが好ましい。第１および 第２のオフセットは、次の式を用いて発生される： ここで、Ｋ₀−Ｋ₃は上に定義されたものであり、ＣＳは暗号同期値である。ＣＳ_n 値はｎ番目のメッセージに対する外的な値である。ＣＳ_n値は８ビットを含み、 好ましくは、２進カウンターとして実施される。オフセット１およびオフセット ２は各８ビット値である。ステップ５０８において、第１および第２の秘密オフ セットを用いて、第一の逆変換されたメッセージを生成するために、未処理メッ セージが逆変換される。変換の詳細は、逆変換において実行されるステップが変 換のそれに関して逆の順番であることと、メッセージ・オクテットが逆の順番で 進められることを除いては、図３の説明との関連で上に説明したのと同様である 。第１の逆変換の詳細は、図６の説明との関連で以下に説明され、第２の逆変換 の詳細は、図７の説明との関連で以下に説明さる。 ステップ５１０において、第１の逆変換されたメッセージは、ＣＭＥＡキーを 用いて、ＣＭＥＡ処理の反復をされ、逆中間の暗号テキスト・メッセージを生成 する。ＣＭＥＡ関数は強調されたｔｂｏｘ関数を含み、各オクテットの不随意ル ックアップを実行し、次の式で与えられる 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 ここで、“＋”はモジュー２５６加算であり、 “−”はモジューロ２５６減算であり、 “ＸＯＲ”はＸＯＲ関数であり、 “ｚ”は関数変数であり、 ｋ０，．．ｋ７はＥＣＭＥＡキーの８オクテッ トである。 Ｉ（）は周知のｉｂｏｘ８ビットテーブル・ルックアップの結果である。このｉ ｂｏｘテーブルは、８ビットバイトから８ビットバイトへの不随意マッピングを 実行するために選択されたエントリーを持つ不随意ルックアップ・テーブルであ る。 ｉｂｏｘテーブルは不随意のルックアップテーブルであり、８ビットバイトの ８ビットバイトへの不随意のマッピングを行うよう選ばれた項目を有している。 なお、ｉｂｏｘテーブルの好ましい例は以下の通りである。 0xa2,0xfc,0x5c,0x12,0x6b,0xae,0x70,0x7c 0x7e,0x41,0xd3,0x86,0xc1,0x85,0x89,0x9a 0x59,0xab,0x03,0x7d,0x62,0xca,0x4f,0xdc 0xa5,0x48,0xf6,0x71,0x56,0xc0,0x8c,0x9e 0x9f,0xc3,0x60,0xd9,0xc5,0x53,0xf9,0x7f 0xb1,0x4a,0x6c,0xa8,0x95,0xab,0x76,0xba 0x8e,0x83,0x43,0x90,0x7a,0x37,0xcf,0x35 0xb4,0xfd,0xf0,0xa3,0x51,0xe5,0x6e,0xcb 0x67,0x09,0x92,0x32,0xe7,0x8b,0xd0,0xed 0x19,0xb7,0x29,0x80,0xc4,0xff,0xa9,0x16 0xc6,0x3c,0xfb,0x25,0x98,0xf8,0x1c,0xde 0xaa,0x10,0xad,0x8a,0x02,0x64,0xd2,0xf7 0x22,0xd6,0x14,0xbd,0x5d,0xa0,0xe0,0x40 0xda,0x88,0xe9,0x04,0x2a,0xaf,0x3e,0xf3 0x06,0x1b,0xc7,0xe4,0x91,0xd5,0x2e,0xc8 0xdf,0xf4,0x34,0xa4,0x07,0x13,0x08,0x27 0x4b,0xbf,0xe1,0x31,0xce,0x0d,0x0b,0xf2 0x69,0x0e,0x5b,0x45,0x1e,0xb6,0x30,0xec 0x33,0x74,0x42,0xa7,0xb8,0x2c,0xee,0xbc 0x54,0xd7,0x0f,0xd8,0xb3,0xfe,0x1f,0x20 0x65,0xcc,0x00,0x3b,0x7b,0x18,0xfa,0x93 0x2b,0x4e,0x58,0x2d,0xe8,0x5a,0x05,0x6d 0xdd,0x28,0xef,0x9c,0x38,0xdb,0x8d,0x49 0x94,0xe2,0x2f,0xcd,0x97,0x63,0xea,0x81 0x1d,0x0c,0xe6,0x21,0x4c,0x24,0x50,0x72 0x77,0xf5,0x15,0x3f,0xa1,0xbb,0x84,0x36 0x46,0xf1,0x5e,0x0a,0xe3,0x75,0x61,0x99 0x9b,0x23,0x68,0xb5,0x17,0xb0,0x57,0x78 0x66,0x82,0xb9,0xd4,0x73,0x3d,0xc2,0x44 0xac,0x6a,0xbe,0x11,0x8f,0x47,0x96,0xb2 0x3a,0xd1,0x87,0x6f,0x79,0xc9,0x1a,0x5f 0x55,0x26,0xa6,0x52,0x01,0x39,0x9d,0x4d ここで、項目は１６進フォーマットからなっている。ｉｂｏｘテーブルの項目 は、０ｘ００から０ｘｆｆまでの索引を付けられ、これは１０進法の０から２５ ５に直される。上記テーブルについて、第１行目の第１番目の項目には０ｘ００ の索引が付けられ、第１行目の第８番目の項目には０ｘ０７の索引が付けられ、 第２行目の第１番目の項目には０ｘ０８の索引が付けられ、第２行目の第８番目 の項目には０ｘ０ｆの索引が付けられ、以下の項目にもこれに準ず る索引が付けられる。テーブルの検査から、そのテーブルは不随意のルックアッ プを提供することが明らかである。即ち、ｉｂｏｘ（ｉｂｏｘ（（ｚ））＝ｚと なる。例えば、ｉｂｏｘ（０ｘ００）＝０ｘａ２となる。０ｘａ２の索引が付け られた項目を調べると、ｉｂｏｘ（０ｘａ２）＝０ｘ００というのが分かる。強 調されたｔｂｏｘ関数は、第１図の議論に関連する既述のＴＢＯＸ関数に代えら れる。 セキュリティーをより向上させるため、ｔｂｏｘ関数への入力について第１の 秘密オフセットを用いた置換が行われる。ｔｂｏｘ関数の各入力について置換結 果を生成するための置換が行われる。ｔ １）の値をもつ。置換結果はｔｂｏｘ関数にかけられる。これによ である。ｔｂｏｘ入力の置換は効果的にｔｂｏｘ項目のロケーションを各メッセ ージと共に移動させるので、傍受等の困難性が非常に増大する。ステップ５１２ において、逆中間暗号文は第２の逆変換を受けて最終的に処理されたテキストを 生成する。第２の逆変換は第１の逆変換と基本的に同一だが、第１の逆変換に関 し第１と第２のオフセットが第２の逆変換との関係で交換される点が相違する。 即ち、第１のオフセットが第１の逆変換に用いられるところでは第２のオフセッ トが第２の逆変換に用いられ、第２のオフセットが第１の逆変換に用いられると ころでは第１のオフセットが第２の逆変換に用いられる。 第６図は、第５図に示される逆ＥＣＭＥＡ処理５００で実行される第１の逆変 換５０８の処理を詳細に示すフローチャートである。 ここで、ステップ６０４〜６０８は未処理メッセージの各オクテットｎ、即ちｎ ＝ｎ_max-１からｎ＝０、ごとに実行される。なお、ｎ_maxはメッセージ中のオク テットの数である。 ステップ６０２で、ｎはｎ_max-１に設定される。またステップ６０４で、逆ラ ンダムバイトの置換が実行される。即ち、以下の式にしたがって、１つのオクテ ットはそれ以下の任意のものと交換され得る。 もしｎ＞０で、 もしｎ＞ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ｊ＝（（ｎ＋１）^*ｊ）＞＞８ ｚ＝Ｏ_j Ｏ_j＝Ｏ_n Ｏ_n＝ｚ ここで、Ｏ_nは未処理メッセージのｎ番目のオクテットであり、ｊとｚは仮変 数であり、＊はかけ算を示し、そして＞＞８は８ビットの右シフトを示す。 ステップ６０４で、以下の式にしたがって、フィードバックを持つ逆不随意ル ックアップが実行される。 もしｎ＜ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ステップ６０６で、以下の式にしたがって、逆ビット交換がオクテットｎとそ れ以上のオクテットとの間で実行される。 もしｎ＜ｎ_max−１なら、 ここで、ｊは仮変数である。 ステップ６１０でｎが減分され、そしてステップ６１２でｎが０と比較される 。ここで、ｎ０なら制御はステップ６０４に戻り、ｎ＜０なら制御はステップ６ １４に進んで第１の逆変換ステップは終了する。 第７図は、第５図に示される逆ＥＣＭＥＡ処理５００で実行される第２の逆変 換５１２の処理を詳細に示すフローチャートである。ここで、ステップ７０４〜 ７０８は中間暗号文メッセージの各オクテットｎ、即ちｎ＝ｎ_max−１からｎ＝ ０、ごとに実行される。なお、ｎ_maxはメッセージ中のオクテットの数である。 ステップ７０２でｎはｎ_max−１に設定され、またステップ７０４で逆ランダ ムバイトの置換が実行される。即ち、以下の式にしたがって、１つのオクテット はそれ以下の任意のものと交換され得る。 もしｎ＞０で、 もしｎ＜ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ｊ＝（（ｎ＋１）^*ｊ）＞＞８ Ｚ＝Ｏ_j Ｏ_j＝Ｏ_n Ｏ_n＝ｚ ここで、Ｏ_nは中間暗号文メッセージのｎ番目のオクテットであり、ｊとｚは 仮変数であり、＊はかけ算を示し、そして＞＞８は８ビットの右シフトを示す。 ステップ７０６で、以下の式にしたがって、フィードバックを持つ逆不随意ル ックアップが実行される。 もしｎ＜ｎ_max−１なら、 もしｎ＝ｎ_max−１なら、 ステップ７０８で、以下の式にしたがって、逆ビット交換がオクテットｎとそ れ以上のオクテットとの間で実行される。 もしｎ＜ｎ_max−１なら、 ここで、ｊは仮変数である。 ステップ７１０でｎが減分され、そしてステップ７１２でｎが０と比較される 。ここで、ｎ≧なら制御はステップ７０４に戻り、ｎ＜０なら制御はステップ７ １４に進んで第２の逆変換ステップは終了する。 第８図は、移動体ハンドセット９００と基地局１０００を含有する無線電話シ ステム８００を示す図である。ハンドセット９００と基地局１０００は、共に本 発明によるメッセージ送信と処理を実行できるよう装備されている。ハンドセッ ト９００はトランシーバ９０２、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース９０４、暗 号化／解読プロセッサ９０６、そしてキイ発生器９０８を含有する。キイ発生器 ９０８は、キイ発生のため記憶された秘密データを受信し使用する。記憶された 秘密データは望ましくはＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのような不揮発性メモ リ９１０に記憶される。キイ発生器はまた、秘密オフセットを生成する秘密値Ｋ₀ 〜Ｋ₃を発生させる。なお、キイ発生器は当該技術で公知の数多くの技術のうち どれを用いて秘密値Ｋ₀〜Ｋ₃を発生させるよう設計されてもよい。１組の秘密値 Ｋ₀〜Ｋ₃は好ましくは各無線電話コールごとに生成され、それら値Ｋ₀〜Ｋ₃は好 ましくはコール全体を通じて一定に維持される。キイ発生器９０８は、生成され たキイと秘密値Ｋ₀〜Ｋ₃をメモリ９１２に記憶する。暗号化／解読プロセッサは また、キイ発生器９０８から受信されたキイ、秘密オフセット生成時に用いられ る初期化値、暗号文メッセージオクテット、そして静止的テーブルとしてｔｂｏ ｘ関数を実行するよう望まれるときに生成されて用いられ得る静止的ｔｂｏｘテ ーブルを記憶するメモリ９１４を含有する。移動体ハンドセット９００もまた、 暗号化／解読プロセッサ９０６により暗号化されトランシーバ９０２により送信 されるべきメッセージを発生させるメッセージ発生器９１６を含有する。 内部的に発生したメッセージが暗号化されてハンドセット９００により送信さ れるべきとき、そのメッセージはメッセージ発生器 ９１６からＩ／Ｏインターフェース９０４へ送信される。そしてＩ／Ｏインター フェース９０４は、識別子と共にメッセージを暗号化／解読プロセッサ９０６に 送信する。プロセッサ９０６は、キイ発生器９０８からのキイを受信し、その後 のメッセージの暗号化に使用する。 暗号化／解読プロセッサ９０６が平文メッセージをメッセージ発生器９１６か ら受信すると、そのメッセージは第２図の議論に関連して既述される前向きＥＣ ＭＥＡ処理を受ける。この前向きＥＣＭＥＡ処理は、第１の変換、ＣＭＥＡ処理 の相互作用、そして第２の変換を包含している。第２図で既述したように、ＥＣ ＭＥＡ処理を用いることはｔｂｏｘ項目のロケーションを各メッセージのみでな く１つのメッセージの暗号化の各相互作用をも一緒に移動させる。 前向きＥＣＭＥＡ処理が終了すると、最後の暗号文が生成されてメモリ９１４ に記憶され、更にＩ／Ｏインターフェース９０４とトランシーバ９０２へ送信の ため発送される。 暗号化されたメッセージが解読の目的でハンドセット９００により受信される と、トランシーバ９０２はそれをＩ／Ｏインターフェース９０４へ送る。すると Ｉ／Ｏインターフェース９０４はそのメッセージを暗号化／解読プロセッサ９０ ６へ送る。そしてプロセッサ９０６はキイ発生器９０８からのキイを受信し、第 ２図の議論に関して既述される前向きＥＣＭＥＡ処理を用いてメッセージを解読 する。ハンドセット９００はメッセージの暗号化と解読のため前向きＥＣＭＥＡ 処理を用い、そして好ましくは第５図の議論との関係で既述の逆ＥＣＭＥＡ処理 を暗号化と解読のため用いる基地局１０００と通信を行う。基地局１０００は、 トランシーバ１００２、 Ｉ／Ｏインターフェース１００４、暗号化／解読プロセッサ１００６、キイ発生 器１００８、不揮発性メモリ１０１０、メモリ１０１２、メモリ１０１４、そし てメッセージ発生器１０１４を含有する。これらの構成要素はハンドセット９０ ０の対応する構成要素と類似するものであるが、逆ＥＣＭＥＡ処理を実行するよ う形成されている。これにより、ハンドセット９００により暗号化されたメッセ ージは基地局１０００により解読され、そして基地局１０００により暗号化され たメッセージはハンドセット９００により解読される。 高速化の要求やメモリ上の制約次第で、ハンドセット９００又は基地局１００ ０はｔｂｏｘを関数又は静止的テーブルとして実行するよう設計されていてもよ い。静止的テーブルとしてのｔｂｏｘの実行は大容量のメモリを必要とするが、 処理の高速化をもたらすことになる。 ＣＭＥＡ処理についての上記実施例は、実質的にセキュリティーを向上させる 一方で、処理又はシステムのリソースを実質的に増大させるものではないので、 無線電話システムのような環境での使用に非常に好都合である。また、このよう なシステムにおける移動体ユニットと基地局はしばしば僅かな処理電力ですむ。 本発明は上述の好適な実施例との関係において開示されているが、その実施に ついての広範な応用が、上述の開示及び請求の範囲と矛盾しない技術分野におけ る当業者によって行われ得る。

【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．無線電話システムにおいて利用されるＣＭＥＡ暗号システムで用いるため の、呼の各メッセージについての前向き強調されたＣＭＥＡ暗号化又は暗号 解読処理の方法であって、 未処理メッセージ又は暗号化メッセージを導入する段階と、 １つ以上のオフセットを生成する段階と、 未処理メッセージに第１の変換を施して第１の変換メッセージを作り出す 段階と、 該第１の変換メッセージにＣＭＥＡ処理の繰り返しを施して中間暗号テキ ストメッセージを作り出す段階とを含み、該ＣＭＥＡ処理の繰り返しは不随 意ルックアップを用いる強調されたｔｂｏｘ関数を利用するものであり、該 強調されたｔｂｏｘ関数への入力を１つ以上の秘密オフセットを用いる置換 に当てて置換の結果を作り出すものであり、該方法はさらに、 該中間テキスト暗号メッセージに第２の変換を施して最終的なメッセージ を作り出す段階とを含むことを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項に記載の方法において、該１つ以上の秘密オフセットが 第１及び第２の秘密オフセットを含むことを特徴とする方法。 ３．請求の範囲第２項に記載の方法において、該第１及び第２のオフセットの 各々を発生する段階が複数の秘密値のいくつかを外部値と結合する段階を含 むことを特徴とする方法。 ４．請求の範囲第３項に記載の方法において、該秘密値が各オフセットについ て２つの８ビット値を含むことを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第４項に記載の方法において、該外部値が８ビット値であるこ とを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第５項に記載の方法において、 呼のｎ番目メッセージについての該第１のオフセットが、式：オフセット１ ₁は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメッセージについての外部値 である）によって表され、呼のｎ番目のメッセージについての該第２のオフ ｍｏｄ ２５６（Ｋ₂及びＫ₃は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメ ッセージについての外部値である）によって表されることを特徴とする方法 。 ７．請求の範囲第６項に記載の方法において、該第１の変換は、未処理メッセ ージの各オクテット上でビット交換と、フィードバックをもつ不随意ルック アップとランダムバイトとを遂行する段階を含み、ビット交換とランダムバ イト置換の段階が各々該第１の秘密オフセットを利用するものであり、フィ ードバックをもつ不随意ルックアップの段階が該第１及び第２のオフセット の両方を利用するものであることを特徴とする方法。 ８．請求の範囲第７項に記載の方法において、該第２の変換は、該中間暗号テ キストメッセージの各オフセット上のビット交換と、フィードバックをもつ 不随意ルックアップとランダムバイト置換との段階を含み、ビット交換とラ ンダムバイト置換の段階が各々該第２のオフセットを利用するものであり、 フィードバックをもつ不随意ルックアップの段階が第１及び第２の秘密オフ セットの両方を利用するものであることを特徴とする方法。 ９．無線電話システムにて利用されるＣＭＥＡ暗号システムにおいて用いる、 呼の各メッセージについての逆強調されたＣＭＥＡ暗号化処理の方法であっ て、 未処理メッセージ又は暗号化メッセージを導入する段階と、 １つ以上の秘密オフセットを生成する段階と、 未処理メッセージに第１の逆変換を施して第１の逆変換されたメッセージ を作り出す段階と、 該第１の逆変換されたメッセージにＣＭＥＡ処理の繰り返しを施して中間 暗号テキストメッセージを作り出す段階とを含み、該ＣＭＥＡ処理の繰り返 しが不随意ルックアップを用いる強調されたｔｂｏｘ関数を利用するもので あり、該強調されたｔｂｏｘ関数への入力を１以上の秘密オフセットを用い る置換に当てて置換の結果を作り出すものであり、該方法はさらに、 該中間暗号テキストメッセージに第２の逆変換を施して最終的なメッセー ジを作り出す段階とを含むことを特徴とする方法。 １０．請求の範囲第９項に記載の方法において、１つ以上の秘密のオフセットが 第１及び第２の秘密のオフセットを含むことを特徴とする方法。 １１．請求の範囲第１０項に記載の方法において、該第１及び第２のオフセット の各々を発生する段階が複数の秘密値のいくつかを外部値と結合する段階を 含むことを特徴とする方法。 １２．請求の範囲第１１項に記載の方法において、該秘密値が各オフセットにつ いて２つの８ビット値を含むことを特徴とする方法。 １３．請求の範囲第１２項に記載の方法において、該外部値が８ビット値である ことを特徴とする方法。 １４．請求の範囲第１３項に記載の方法において、 呼のｎ番目メッセージについての該第１のオフセットが、式：オフセット Ｋ₁は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメッセージについての８ビ ットの外部値である）によって表され、呼のｎ番目のメッセージについての 該オフセットが式：オフセット２＝（（Ｋ₂＋１）^*ＣＳｎ ｍｏｄ ２５７） 目のメッセージについての８ビット外部値である）によって表されることを 特徴とする方法。 １５．請求の範囲第１４項に記載の方法において、該第１の逆変換は、未処理メ ッセージの各オクテット上でランダムバイト置換と、フィードバックをもつ 不随意ルックアップとビット交換とを遂行する段階を含み、ビット交換とラ ンダムバイト置換の段階が各々該第２の秘密オフセットを利用するものであ り、フィードバックをもつ不随意ルックアップの段階が該第１及び第２のオ フセットの両方を利用するものであることを特徴とする方法。 １６．請求の範囲第１５項に記載の方法において、該第２の逆変換は、該中間暗 号テキストメッセージの各オクテット上でランダムバイト置換とフィードバ ックをもつ不随意ルックアップとビット交換とを遂行する段階を含み、ビッ ト交換とランダムバイト置換の段階が各々該第１の秘密オフセットを利用す るものであり、フィードバックをもつ不随意ルックアップの段階が第１及び 第２の秘密オフセットの両方を利用するものであることを特徴とする方法。 １７．メッセージを安全に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、 呼の間に用いられるべき１つ以上のキイを発生するキイ発生器と、 暗号化もしくは解読されるべきメッセージを、暗号化されるべき平易なテ キストとして又は解読されるべき暗号テキストとして該入力／出力インター フェースからそのメッセージの識別子と一緒に受信し、及び第１及び第２の 変換を含む前向き強調されたＣＭＥＡ処理及び１つ以上の秘密オフセットに より置換された入力をもち不随意ルックアップテーブルを利用する強調され たtbox関数を含むＣＭＥＡ反復を用いながら該メッセージを処理するための 暗号化／解読プロセッサとを含み、該暗号化されたもしくは解読されたメッ セージをさらに経路指定するために該入力／出力インターフェースに戻すよ う動作することを特徴とする無線ハンドセット。 １８．メッセージを安全に伝送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、 呼の間に用いられるべき１つ以上のキイを発生するキイ発生器と、 暗号化又は解読されるべきメッセージを、暗号化されるべき平易なテキス トとして又は解読されるべき暗号テキストとしてそのメッセージの識別子と 一緒に該入力／出力インターフェースから受信し、及び第１及び第２の逆変 換を含む逆強調されたＣＭＥＡ処理及び１つ以上の秘密オフセットにより置 換された入力をもち不随意ルックアップテーブルを利用する強調されたｔｂ ｏｘ関数を含むＣＭＥＡ反復を用いながら該メッセージを処理する暗号化／ 解読プロセッサとを含み、暗号化されもしくは解読されたメッセージをさら に経路指定するために該入力／出力インターフェースに戻すよう動作するこ とを特徴とする無線基地局。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ (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，ジョン 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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 無線電話システムにおいて利用されるＣＭＥＡ暗号システムで用いるための 、呼の各メッセージについての前向き強調されたＣＭＥＡ暗号化又は暗号解読処 理の方法であって、 未処理メッセージ又は暗号化メッセージを導入するステップと、 １つ以上のオフセットを生成するステップと、 未処理メッセージに第１の変換を施して第１の変換メッセージを作り出すス テップと、 該第１の変換メッセージにＣＭＥＡ処理の反復を施して中間暗号テキストメ ッセージを作り出すステップであって、該ＣＭＥＡ処理の繰り返しは不随意ルッ クアップを用いる強調されたｔｂｏｘ関数を利用するものであり、該強調された ＴＢＯＸ関数への入力を１つ以上の秘密オフセットを用いる置換に当てて置換の 結果を作り出すようなステップと、 該中間テキスト暗号メッセージに第２の変換を施して最終的なメッセージを 作り出すステップとを含む方法。 2. 請求の範囲第１項に記載の方法において、 該１つ以上の秘密オフセットが第１及び第２の秘密オフセットを含むもので ある方法。 3. 請求の範囲第２項に記載の方法において、 該第１及び第２のオフセットの各々を発生するステップが複数の秘密値のい くつかを外部値と結合することを含むものである方法。 4. 請求の範囲第３項に記載の方法において、 該秘密値が各オフセットについて２つの８ビット値を含むもの である方法。 5. 請求の範囲第４項に記載の方法において、 該外部値が、８ビット値である方法。 6. 請求の範囲第５項に記載の方法において、 呼のｎ番目メッセージについての該第１のオフセットが式：オｄ ２５６（Ｋ₀及びＫ₁は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメッセー ジについての外部値である）によって表され、及び呼のｎ番目のメッセージにつ いての該第２のオフセットが式：オ ｄ ２５６（Ｋ₂及びＫ₃は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメッセー ジについての外部値である）によって表されるものである方法。 7. 請求の範囲第６項に記載の方法において、 該第１の変換が、未処理メッセージの各オクテット上でビット交換、フィー ドバックをもつ不随意ルックアップ及びランダムバイトを遂行するステップを含 み、ビット交換及びランダムバイト置換のステップが各々該第１の秘密オフセッ トを利用するものであり、及びフィードバックをもつ不随意ルックアップのステ ップが該第１及び第２のオフセットの両方を利用するものである方法。 8. 請求の範囲第７項に記載の方法において、 該第２の変換が該中間暗号テキストメッセージの各オフセット上のビット交 換、フィードバックをもつ不随意ルックアップ及びランダムバイト置換のステッ プを含み、ビット交換及びランダムバイト置換のステップが各々該第２のオフセ ットを利用するもの であり、及びフィードバックをもつ不随意ルックアップのステップが第１及び第 ２の秘密オフセットの両方を利用するものである方法。 9. 無線電話システムにて利用されるＣＭＥＡ暗号システムにおいて用いる、呼 の各メッセージについての逆強調されたＣＭＥＡ暗号化処理の方法であって、 未処理メッセージ又は暗号化メッセージを導入するステップと、 １つ以上の秘密オフセットを生成するステップと、 未処理メッセージに第１の逆変換を施して第１の逆変換されたメッセージを 作り出すステップと、 該第１の逆変換されたメッセージにＣＭＥＡ処理の繰り返しを施して、中間 暗号テキストメッセージを作り出すステップであって、該ＣＭＥＡ処理の繰り返 しが不随意ルックアップを用いる強調されたｔｂｏｘ関数を利用するものであり 、該強調されたｔｂｏｘ関数への入力を１以上の秘密オフセットを用いる置換に 当てて置換の結果を作り出すステップと、 中間暗号テキストメッセージに第２の逆変換を施して最終的なメッセージを 作り出すステップとを含む方法。 10．請求の範囲第９項に記載の方法において、 １つ以上の秘密のオフセットが、第１及び第２の秘密のオフセットを含むも のである方法。 11．請求の範囲第１０項に記載の方法において、 該第１及び第２のオフセットの各々を発生するステップが複数の秘密値のい くつかを外部値と結合することを含む方法。 12．請求の範囲第１１項に記載の方法において、 該秘密値が、各オフセットについて２つの８ビット値を含むものである方法 。 13．請求の範囲第１２項に記載の方法において、 該外部値が８ビット値である方法。 14．請求の範囲第１３項に記載の方法において、 呼のｎ番目メッセージについての該第１のオフセットが、式： ｏｄ ２５６（Ｋ₀及びＫ₁は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメッセ ージについての８ビットの外部値であり）によって表され、及び呼のｎ番目のメ ッセージについての該オフセットが ₃ｍｏｄ ２５６（Ｋ₂及びＫ₃は秘密値のいくつかであり、ＣＳ_nはｎ番目のメッ セージについての８ビット外部値である）によって表される方法。 15．請求の範囲第１４項に記載の方法において、 該第１の逆変換が、未処理メッセージの各オクテット上でランダムバイト置 換、フィードバックをもつ不随意ルックアップ及びビット交換を遂行するステッ プを含み、ビット交換及びランダムバイト置換のステップが各々該第２の秘密オ フセットを利用するものであり、及びフィードバックをもつ不随意ルックアップ のステップが該第１及び第２のオフセットの両方を利用するものである方法。 16．請求の範囲第１５項に記載の方法において、 該第２の逆変換が、該中間暗号テキストメッセージの各オクテット上でラン ダムバイト置換、フィードバックをもつ不随意ルッ クアップ及びビット交換を遂行するステップを含み、ビット交換及びランダムバ イト置換のステップが各々該第１の秘密オフセットを利用するものであり、及び フィードバックをもつ不随意ルックアップのステップが第１及び第２の秘密オフ セットの両方を利用するものである方法。 17．メッセージを安全に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、 呼の間に用いられるべき１つ以上のキイを発生するキイ発生器と、 暗号化もしくは解読されるべきメッセージを、暗号化されるべき平易なテキ ストとして又は解読されるべき暗号テキストとして該入力／出力インターフェー スからそのメッセージの識別子と一緒に受信し、及び第１及び第２の変換を含む 前向き強調されたＣＭＥＡ処理及び１つ以上の秘密オフセットにより置換された 入力をもち不随意ルックアップテーブルを利用する強調されたＴＢＯＸ関数を含 むＣＭＥＡ反復を用いながら該メッセージを処理するための暗号化／解読プロセ ッサであって、該暗号化されたもしくは解読されたメッセージをさらなる経路づ けのために該入力／出力インターフェースにもどすよう動作する暗号化／解読プ ロセッサとを含む無線ハンドセット。 18. メッセージを安全に伝送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、 呼の間に用いられるべき１つ以上のキイを発生するキイ発生器 と、 暗号化又は解読されるべきメッセージを、暗号化されるべき平易なテキストと して又は解読されるべき暗号テキストとしてそのメッセージの識別子と一緒に該 入力／出力インターフェースから受信し、及び第１及び第２の逆変換を含む逆強 調されたＣＭＥＡ処理及び１つ以上の秘密オフセットにより置換された入力をも ち不随意ルックアップテーブルを利用する強調されたｔｂｏｘ関数を含むＣＭＥ Ａ反復を用いながら該メッセージを処理する暗号化／解読プロセッサであって、 暗号化されもしくは解読されたメッセージをさらなる経路づけのために該入力／ 出力インターフェースにもどすよう動作する暗号化／解読プロセッサとを含む無 線基地局。