JP2001177517A - 暗号データ発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変化の少ない情報を暗号化して、その暗号デ
ータを複数回転送する時、従来の暗号化方法では暗号化
されたデータは似通ったものとなるため、暗号化された
データを観測することにより解読あるいは改竄される恐
れがある。 【解決手段】 元データを所定タイミングでサンプリン
グし、各時点において得られるサンプリングデータを
１、または０の１ビットを示す信号として暗号化するこ
とで、変化の少ない情報を暗号化した時にも、解読ある
いは改竄不能な暗号データを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機密情報などをＬ
ＳＩ間で転送する際に、機密情報の暗号化によりその秘
匿性を向上させる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＶＤオーディオや、ＣＤなどの音楽デ
ータに付随する情報、例えば著作権管理情報を、再生機
器内のＬＳＩ間で転送し合う場合に、前記著作権情報の
秘匿性を高くしておく必要がある。

【０００３】前記のような情報の転送時における安全を
図るため、従来より暗号データの発生方法が各種提案さ
れている。この中で安全性の高い処理方式としてはＤＥ
Ｓ、ＲＳＡが知られており、これらはたとえば通信暗号
処理として使用されている。

【０００４】ＤＥＳは米国における暗号規格の一つであ
り、１６段にわたり転置と換字を繰り返す混合方式であ
って、安全性がキーの秘匿性にのみ依存し、アルゴリズ
ムの秘匿性には依存しないという特徴を備える。ＲＳＡ
の原理は大きな素数同士を掛け合わせて答えを得ること
は容易だが、この答えから元の２つの大きな素数（３０
０桁以上の素数）を求めることは困難であることを利用
した方式であり、受信者側がキー（翻訳キー）を持たな
い限り、公開キー（組立キー）からキーを解読すること
が実質上不可能になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＣＤなどに代表される
音楽データに付随する情報、たとえば著作権管理情報な
どが示す情報は、基本的に「コピー制限なし」、「コピ
ー1回のみ可」、「コピー不可」などであり、再生され
る曲の中や、同じディスク内の異なった曲、あるいは異
なるディスクの間で大きく異なることはない。

【０００６】したがって従来の暗号化方法によると、暗
号化するためのキーが固定であるため、暗号データは再
生されるディスク、あるいは曲に依存せずに似通った、
あるいは同一のデータとなるため、再生機器内のＬＳＩ
間の転送データを観測することによって、簡単に解読あ
るいは改竄されてしまう恐れがある。

【０００７】また前記のようなＬＳＩ間のデータ転送の
ために、従来のＤＥＳあるいはＲＳＡなどのように暗号
化、および復号化する時の仕組みが複雑な方式を使用す
ると、要求される演算能力、および装置規模の点から問
題がある。

【０００８】そこで本発明の目的は、再生する音楽信
号、画像情報、あるいはその他マルティメディア情報を
用いて暗号化される情報を暗号化することで、変化の少
ない情報を暗号化した時にも、解読あるいは改竄が困難
である暗号データを得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明（請求項１）に係る暗号データ発生装置は、
入力信号を所定のタイミングでサンプリングする入力デ
ータサンプリング手段と、前記入力データサンプリング
手段でサンプリングされたサンプリングデータを格納す
るサンプリングデータ記憶手段と、暗号化される1ビッ
トのデータを記憶する1ビットデータ記憶手段と、前記
サンプリングデータから、あらかじめ決められた奇数個
のビットを取り出し、前記奇数個のビットがｎ個（ｎは
０または自然数）の０とｍ個（ｍは０または自然数）の
１からなる時、前記サンプリングデータは、ｎ＞ｍの時
１、ｎ＜ｍの時０、またはｎ＜ｍの時１、ｎ＞ｍの時０
の1ビット情報を表し、前記暗号化される1ビットのデー
タの値と前記1ビット情報が同じ時は、前記サンプリン
グデータを暗号データとして出力し、前記暗号化される
1ビットのデータの値と前記1ビット情報が異なる時は、
前記サンプリングデータをビット反転した値を暗号デー
タとして出力する1ビットデータ生成手段とを具備す
る。

【００１０】本発明（請求項２）に係る暗号データ発生
装置は、入力信号が所定タイミングでサンプリングさ
れ、各時点において得られるサンプリングデータから、
あらかじめ決められた奇数個のビットが取り出され、前
記奇数個のビットがｎ個（ｎは０または自然数）の０と
ｍ個（ｍは０または自然数）の１からなる時、前記サン
プリングデータは、ｎ＞ｍの時１、ｎ＜ｍの時０、また
はｎ＜ｍの時１、ｎ＞ｍの時０の１ビット情報を表し、
暗号化される１ビットのデータの値と、前記１ビット情
報が同じ時は、前記サンプリングデータを出力データと
し、前記暗号化される１ビットのデータの値と前記１ビ
ット情報が異なる時は、前記サンプリングデータをビッ
ト反転した値を出力データとする１ビットデータ生成部
と、所定の初期状態をもとに乱数を生成する乱数生成手
段と、前記１ビットデータ生成部から生成される出力デ
ータを、前記乱数に基づいて予め定められた論理演算を
行う論理演算手段とを具備する。

【００１１】本発明（請求項３）に係る暗号データ発生
装置は、請求項２記載の暗号データ発生装置において、
前記サンプリングデータの一部あるいは全部、もしくは
前記所定タイミングと異なるタイミングでサンプリング
したサンプリングデータの一部あるいは全部を前記初期
状態とすることを特徴とする。

【００１２】本発明（請求項４）に係る暗号データ発生
装置は、請求項２記載の暗号データ発生装置において、
ビットの排他的論理和演算を行うものであることを特徴
とする。

【００１３】本発明（請求項５）に係る暗号データ発生
装置は、入力信号が所定タイミングでサンプリングさ
れ、各時点において得られるサンプリングデータから、
あらかじめ決められた奇数個のビットが取り出され、前
記奇数個のビットがｎ個（ｎは０または自然数）の０と
ｍ個（ｍは０または自然数）の１からなる時、前記サン
プリングデータは、ｎ＞ｍの時１、ｎ＜ｍの時０、また
はｎ＜ｍの時１、ｎ＞ｍの時０の１ビット情報を表し、
暗号化される１ビットのデータの値と、前記１ビット情
報が同じ時は、前記サンプリングデータを出力データと
し、前記暗号化される１ビットのデータの値と前記１ビ
ット情報が異なる時は、前記サンプリングデータをビッ
ト反転した値を出力データとする１ビットデータ生成部
と、所定の初期状態をもとに第１の乱数を生成する第１
の乱数生成手段と、前記出力データを、前記第１の乱数
に基づいて第１の論理演算を行う第１の論理演算手段
と、前記初期状態をもとに第２の乱数を生成する第２の
乱数生成手段と、前記出力データを、前記第２の乱数に
基づいて第２の論理演算を行う第２の論理演算手段と、
前記第２の論理演算の結果から前記暗号化される１ビッ
トのデータの値を取り出すデータ取り出し手段とを具備
する。

【００１４】本発明（請求項６）に係る暗号データ発生
装置は、請求項５記載の暗号データ発生装置において、
前記サンプリングデータの一部あるいは全部、もしくは
前記所定タイミングと異なるタイミングでサンプリング
したサンプリングデータの一部あるいは全部を前記初期
状態とすることを特徴とする。

【００１５】本発明（請求項７）に係る暗号データ発生
装置は、請求項５記載の暗号データ発生装置において、
前記第１及び第２の論理演算手段は、ビットの排他的論
理和演算を行うものであることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、図１を参
照しながら発明の実施の形態１を説明する。本発明に係
る暗号データ発生装置は暗号化される1ビットのデータ
を格納する1ビットデータ記憶手段１０２と、入力信号
を所定のタイミングでサンプリングする入力データサン
プリング手段１０３と、前記入力データサンプリング手
段１０３でサンプリングされたサンプリングデータを格
納するサンプリングデータ記憶手段１０４と、前記1ビ
ットデータ記憶手段１０２に格納されている前記暗号化
される1ビットのデータを、前記サンプリングデータを
用いて暗号化する1ビットデータ生成手段１０５からな
る。

【００１７】具体的には、ＣＤなどで代表される音楽信
号や、映像信号、その他マルティメディア情報を入力信
号とし、前記入力データサンプリング手段１０３は前記
入力信号を所定タイミングでサンプリングを行い、得ら
れたサンプリングデータをサンプリングデータ記憶手段
１０４に格納する。

【００１８】次に前記1ビットデータ生成手段１０５
は、前記サンプリングデータをａビット（ａは自然数）
からなる２進数とし、ｂを奇数かつｂ＜ａなる自然数と
する時、前記サンプリングデータから、あらかじめ決め
られたｂビットを取り出し、前記ｂビットがｎ個（ｎは
０または自然数）の０とｍ個（ｍは０または自然数）の
１からできているとすると、前記サンプリングデータは
ｎ＞ｍの時１、ｎ＜ｍの時０の1ビット情報を表すと
し、さらに前記1ビットのデータと前記サンプリングデ
ータが表す1ビット情報の値が等しい時は、前記サンプ
リングデータが前記暗号化される1ビットのデータを表
す暗号データとして出力され、前記暗号化される1ビッ
トのデータと前記サンプリングデータが表す前記暗号化
される1ビット情報の値が異なる時は、前記サンプリン
グデータをビット反転した値が前記暗号化される1ビッ
トのデータを示す暗号データとして出力される。

【００１９】以上の手順により、前記入力信号をサンプ
リングした前記サンプリングデータをもとに暗号化され
る前記１ビットのデータが暗号化される。

【００２０】なお、以上の説明においては、ｎ＞ｍを
１、ｎ＜ｍを０としたが、これをｎ＜ｍを１、ｎ＞ｍを
０としてもかまわない。

【００２１】このように暗号化される1ビットのデータ
を、入力信号を用いて暗号化するため、前記暗号化され
るデータに変化がない場合においても、暗号データを時
変とすることができ、解読あるいは改竄が困難な暗号デ
ータを生成することができる。

【００２２】（実施の形態２）以下、図２を参照しなが
ら発明の実施の形態２を説明する。本発明に係る暗号デ
ータ発生装置は、データ送信装置２０１と、データ受信
装置２０２からなり、前記データ送信装置２０１は、入
力信号から付随情報を読み出す、付随情報読み出し部２
０３と、前記入力信号を所定のタイミングでサンプリン
グする入力データサンプリング部２０４と、前記付随情
報読み出し部２０３から読み出された付随情報と、前記
入力データサンプリング部２０４においてサンプリング
されたサンプリングデータをもとにして１ビットを表す
データを生成する１ビットデータ生成部２０５と、所定
の初期状態をもとに乱数を生成する第１の乱数生成部２
０６と、前記１ビットデータ生成部２０５において生成
されたデータと、前記第１の乱数生成部２０６において
生成された乱数とで論理演算を行う第１の論理演算部２
０７からなり、前記データ受信装置２０２は、前記第１
の乱数生成部２０６で用いた前記初期状態をもとに乱数
を生成する第２の乱数生成部２０８と、前記第２の乱数
生成部２０８で生成された乱数と、前記データ送信装置
２０１より送信されたデータとで論理演算を行う第２の
論理演算部２０９と、前記第２の論理演算部２０９で得
られたデータから１ビット情報を取り出す、１ビットデ
ータ取り出し部２１０と、前記１ビットデータ取り出し
部２１０より得られたデータに基づき、プレーヤの再
生、記録又は停止の制御を行う制御手段２１１からな
る。なお第２の乱数生成部２０８は初期状態が同じであ
れば、前記第１の乱数生成部２０６と同じ乱数を生成す
る。

【００２３】具体的には、ＣＤなどで代表される音楽信
号や、映像信号、その他マルティメディア情報を入力信
号とし、前記付随情報読み出し部２０３は前記入力信号
の付随情報を読み出し、入力データサンプリング部２０
４は所定タイミングで入力信号のサンプリングを行い、
得られたサンプリングデータを出力する。

【００２４】次に前記１ビットデータ生成部２０５は、
前記サンプリングデータをａビット（ａは自然数）から
なる２進数とし、ｂを奇数かつｂ＜ａなる自然数とする
時、前記サンプリングデータから、あらかじめ決められ
たｂビットを取り出し、前記ｂビットがｎ個（ｎは０ま
たは自然数）の０とｍ個（ｍは０または自然数）の１か
らできているとすると、前記サンプリングデータはｎ＞
ｍの時１、ｎ＜ｍの時０の1ビット情報を表すとし、さ
らに前記付随情報が１ビットであるとすると、前記付随
情報と前記サンプリングデータが表す前記1ビット情報
の値が等しい時は、前記サンプリングデータが前記付随
情報を表すデータとして出力され、前記付随情報と前記
サンプリングデータが表す1ビット情報の値が異なる時
は、前記サンプリングデータをビット反転した値が前記
付随情報を示すデータとして出力される。

【００２５】次に前記第１の乱数生成部２０６は、初期
値を用いて第１の乱数を発生させ、次に第１の論理演算
部２０７は前記第１の乱数と、前記１ビットデータ生成
部が出力したデータとで排他的論理和などの論理演算を
行い、演算結果を暗号データとして出力する。

【００２６】次に、前記データ受信装置２０２は前記暗
号データを受信し、前記第２の乱数生成部２０８は前記
初期値を用いて第２の乱数を発生させ、前記第２の論理
演算部２０８は、前記第２の乱数と前記暗号データとで
論理演算を行う。

【００２７】さらに、前記１ビットデータ取り出し部２
１０は、前記論理演算で得られた値をＴとする時、Ｔか
ら前記あらかじめ決められたｂビットを取り出し、前記
ｂビットがｎ個の０とｍ個の１からできているとする
と、ｎ＞ｍを１、ｎ＜ｍを０とし、前記付随情報を取り
出す。

【００２８】このように前記１ビットデータ生成部によ
るデータと、前記乱数を用いた論理演算を組み合わせる
ことで、さらに解読あるいは改竄が困難である暗号デー
タを得ることができる。

【００２９】（実施の形態３）図３を参照しながら、発
明の実施の形態３を説明する。図３において、実施の形
態２を示す図２と異なる点は、第１の乱数生成部３０
６、および第２の乱数生成部３０８が乱数を発生する初
期状態として、前記入力データサンプリング部２０４が
前記所定タイミング、もしくは前記所定タイミングと異
なったタイミングで入力信号のサンプリングを行い、出
力されるサンプリングデータ中のあらかじめ決められた
ｃビット（ｃは自然数）を用いる点である。また、前記
ｃビットは、前記第2の乱数発生部３０８が用いる初期
状態とするために、前記入力データサンプリング部２０
４から前記第２の乱数生成部３０８に転送される必要が
ある。

【００３０】さらに、実施の形態２と同じように、前記
１ビットデータ取り出し部で前記付随情報を取り出す。

【００３１】このように、前記1ビットデータ生成部２
０５で生成されるデータと、前記第1の乱数生成部３０
６、および前記第2の乱数生成部３０８で生成される乱
数は、時間的に変化する前記サンプリングデータを用い
て生成されるため、前記1ビットデータ生成部２０５で
生成されるデータと、前記第1の乱数生成部３０６で生
成される乱数による排他的論理和などの論理演算により
生成される暗号データも時間的に変化し、さらに解読あ
るいは改竄が困難な暗号データを得ることができる。

【００３２】（実施の形態４）図４は実施の形態２にお
いて、図２における前記第１の論理演算部２０７、およ
び前記第２の論理演算部２０９をビットの排他的論理和
演算部４０７、４０９に置き換えたものである。

【００３３】このように、暗号発生のために入力信号を
サンプリングしたサンプリングデータを用いることによ
り、入力信号とする音楽信号、映像信号、その他マルテ
ィメディア信号から読み出される付随情報が同じ情報で
ある時でも、暗号化され送信されるデータは、再生機器
をリセットした直後においても、異なるデータとなるの
で、送受信間のデータを観測することによる改竄を防ぐ
ことができる。

【００３４】また、前記説明では暗号化されるデータを
１ビットとしたが、暗号化される付随情報が２ビット以
上の場合においても、前記手続きを繰り返すことによ
り、前記付随情報の秘匿性を保ったデータ転送が可能で
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る暗号デ
ータ発生方法および装置によれば、再生機器内における
ＬＳＩ間のデータ送受信において、入力信号を暗号化の
ために用いることにより、暗号化される情報に変化がな
い場合においても暗号化データは時変となり、解読ある
いは改竄が困難である暗号データを得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における暗号データ発生装置のブ
ロック図

【図２】実施の形態２における暗号データ発生装置のブ
ロック図

【図３】実施の形態３における暗号データ発生装置のブ
ロック図

【図４】実施の形態４における暗号データ発生装置のブ
ロック図

【符号の説明】

１０１ 暗号データ生成装置 １０２ １ビットデータ記憶手段 １０３ 入力データサンプリング手段 １０４ サンプリングデータ記憶手段 １０５ １ビットデータ生成手段 ２０１ データ送信装置 ２０２ データ受信装置 ２０３ 付随情報読み出し部 ２０４ 入力データサンプリング部 ２０５ １ビットデータ生成部 ２０６ 第１の乱数生成部 ２０７ 第１の論理演算部 ２０８ 第２の乱数生成部 ２０９ 第２の論理演算部 ２１０ １ビットデータ取り出し部 ２１１ 制御手段 ３０６ 第１の乱数生成部 ３０８ 第２の乱数生成部 ４０７，４０９ 排他的論理和演算部

フロントページの続き (72)発明者 芹川 光彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D044 AB05 AB07 BC03 CC04 GK17 HL08 HL12 5J064 AA00 CA02 CB12 5J104 AA01 AA35 JA03 JA04 NA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を所定のタイミングでサンプリ
   ングする入力データサンプリング手段と、前記入力デー
   タサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング
   データを格納するサンプリングデータ記憶手段と、暗号
   化される1ビットのデータを記憶する1ビットデータ記憶
   手段と、前記サンプリングデータから、あらかじめ決め
   られた奇数個のビットを取り出し、前記奇数個のビット
   がｎ個（ｎは０または自然数）の０とｍ個（ｍは０また
   は自然数）の１からなる時、前記サンプリングデータ
   は、ｎ＞ｍの時１、ｎ＜ｍの時０、またはｎ＜ｍの時
   １、ｎ＞ｍの時０の1ビット情報を表し、前記暗号化さ
   れる1ビットのデータの値と前記1ビット情報が同じ時
   は、前記サンプリングデータを暗号データとして出力
   し、前記暗号化される1ビットのデータの値と前記1ビッ
   ト情報が異なる時は、前記サンプリングデータをビット
   反転した値を暗号データとして出力する1ビットデータ
   生成手段とを具備する暗号データ発生装置。
2. 【請求項２】 入力信号が所定タイミングでサンプリン
   グされ、各時点において得られるサンプリングデータか
   ら、あらかじめ決められた奇数個のビットが取り出さ
   れ、前記奇数個のビットがｎ個（ｎは０または自然数）
   の０とｍ個（ｍは０または自然数）の１からなる時、前
   記サンプリングデータは、ｎ＞ｍの時１、ｎ＜ｍの時
   ０、またはｎ＜ｍの時１、ｎ＞ｍの時０の１ビット情報
   を表し、暗号化される１ビットのデータの値と、前記１
   ビット情報が同じ時は、前記サンプリングデータを出力
   データとし、前記暗号化される１ビットのデータの値と
   前記１ビット情報が異なる時は、前記サンプリングデー
   タをビット反転した値を出力データとする１ビットデー
   タ生成部と、所定の初期状態をもとに乱数を生成する乱
   数生成手段と、前記１ビットデータ生成部から生成され
   る出力データを、前記乱数に基づいて予め定められた論
   理演算を行う論理演算手段とを具備する暗号データ発生
   装置。
3. 【請求項３】 前記サンプリングデータの一部あるいは
   全部、もしくは前記所定タイミングと異なるタイミング
   でサンプリングしたサンプリングデータの一部あるいは
   全部を前記初期状態とすることを特徴とする請求項２記
   載の暗号データ発生装置。
4. 【請求項４】 前記論理演算手段は、ビットの排他的論
   理和演算を行うものであることを特徴とする請求項２記
   載の暗号データ発生装置。
5. 【請求項５】 入力信号が所定タイミングでサンプリン
   グされ、各時点において得られるサンプリングデータか
   ら、あらかじめ決められた奇数個のビットが取り出さ
   れ、前記奇数個のビットがｎ個（ｎは０または自然数）
   の０とｍ個（ｍは０または自然数）の１からなる時、前
   記サンプリングデータは、ｎ＞ｍの時１、ｎ＜ｍの時
   ０、またはｎ＜ｍの時１、ｎ＞ｍの時０の１ビット情報
   を表し、暗号化される１ビットのデータの値と、前記１
   ビット情報が同じ時は、前記サンプリングデータを出力
   データとし、前記暗号化される１ビットのデータの値と
   前記１ビット情報が異なる時は、前記サンプリングデー
   タをビット反転した値を出力データとする１ビットデー
   タ生成部と、 所定の初期状態をもとに第１の乱数を生成する第１の乱
   数生成手段と、 前記出力データを、前記第１の乱数に基づいて第１の論
   理演算を行う第１の論理演算手段と、 前記初期状態をもとに第２の乱数を生成する第２の乱数
   生成手段と、 前記出力データを、前記第２の乱数に基づいて第２の論
   理演算を行う第２の論理演算手段と、 前記第２の論理演算の結果から前記暗号化される１ビッ
   トのデータの値を取り出すデータ取り出し手段とを具備
   する暗号データ発生装置。
6. 【請求項６】 前記サンプリングデータの一部あるいは
   全部、もしくは前記所定タイミングと異なるタイミング
   でサンプリングしたサンプリングデータの一部あるいは
   全部を前記初期状態とすることを特徴とする請求項５記
   載の暗号データ発生装置。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の論理演算手段は、ビ
   ットの排他的論理和演算を行うものであることを特徴と
   する請求項５記載の暗号データ発生装置。