JP2001274789A - データ暗号化方法およびデータ暗号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディジタルデータの著作権を保護するための暗
号化を少ない計算量、小規模なハードウエアで可能と
し、かつ、解読されにくい暗号化を実現する。 【解決手段】ビット列に展開された処理対象データを所
定ビット数ごとの単位符号データとして切り出すデータ
切り出し手段２２と、その単位符号データを変換表１１
を用いて変換するデータ変換手段２３と、制御情報設定
手段１３に設定された制御情報を用い、あるアルゴリズ
ムに基づいて乱数を生成し、その乱数により変換表１１
の内容を逐次更新する変換表更新手段１２とを有する。
なお、変換表１１の内容は、乱数により適宜その長さが
設定される更新周期ごとに更新され、また、切り出し長
さも乱数により適宜設定された長さに切り出され、これ
によって変換表１１の内容は動的に変えることができ
る。なお、制御情報は、著作権者情報、再生回数情報、
時刻日時情報、再生機器識別情報、バイオメトリクス情
報などのうち少なくとも１つの情報である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は著作権などを保護す
るためにデータを暗号化処理するデータ暗号化方法およ
びデータ暗号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワーク技術の進歩により、ディジ
タル化された種々のデータが容易に配布、取得できるよ
うになった。これらのデータの中には、映像や音楽、そ
の他、種々の著作物など著作権にかかわるものもある。

【０００３】一旦、ディジタル化されたデータは、それ
を複製することは容易で、しかも、複製することによる
品質劣化もないので、著作権を侵害した違法な複製物を
容易に、かつ、大量に作成できる。ネットワーク技術の
進歩は、このような違法な複製物を容易に、かつ、大量
に作成しそれを配布することも可能としている。

【０００４】そのため、ネットワークを介して相互に送
受されるディジタルコンテンツにおいて、その著作権を
守るための手段が必要となってくる。

【０００５】しかし、過度の防衛手段は、ネットワーク
やディジタルコンテンツそのものが持つ優位性や利便性
を損ねる懸念がある。たとえば、防衛手段を講じるため
のコストの増大、ハードウエア規模の増大を招くととも
に、応答性の劣化などを招くおそれがあり、これらにつ
いては最小限にとどめる必要がある。

【０００６】このような著作権を守るための手段として
は、従来、大別して２種類ある。１つはハードウエアに
よる防御を主にした方法であり、もう一つは、ソフトウ
エアによる防御を主にした方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ハードウエアによる防
御を主にした方法としては、記録媒体あるいは再生装置
に、ユーザが書き替えることのできない識別子を記録
し、この識別子を用いてディジタルコンテンツを防御す
る方法がある。

【０００８】記録媒体上に識別子を持つ方法として、具
体的には、Magic GateやＩＤ付きＳｍａｒｔ Ｍｅｄｉ
ａ（登録商標）といった手法が存在する。この方法によ
れば、コンテンツはその記録媒体の識別子と対をなす場
合のみ有効であり、読み出されたコンテンツが、異なる
識別子を有する記録媒体へコピーされた場合にはそのコ
ンテンツは無効となる。

【０００９】一方、再生装置に識別子を持つ方法として
は、その装置のネットワークアドレスあるいはＣＰＵ固
有の識別子を用いる方法がある。これは、適合した識別
子を持つ再生装置のみについて有効であり、異なる識別
子を有する再生装置においては無効となる。

【００１０】しかし、このようなハードウエアによる防
御を主にした手法は、識別子が適合していてもその記録
媒体の使用が可能な機器でしか、そのコンテンツを利用
できないため、利便性の面で問題がある。

【００１１】また、その記録媒体が破損した場合、正当
な権利保有者であっても、そのディジタルコンテンツを
利用できないことになる。この場合、新しい記録媒体で
そのデータを有効とするための処理を行う必要がある。
しかし、これを可能とした場合、破損したと偽証してそ
れを不法に使用することも考えられるため、本当に破損
したのか偽証であるのかを検証する必要があるといった
問題もある。

【００１２】一方、ソフトウエアによる防御を主とする
方法としては、暗号化を用いるのが一般的である。この
暗号化は、たとえば、暗号化されたデータとそれを解読
する鍵データとを対として防御する方法である。

【００１３】この手法によれば、仮にデータが違法に配
布された場合、配布された暗号化データと、その解読す
るための鍵データにより、配布の元となったデータを特
定することができる。しかし、仮に暗号が解読され、平
文データとなってしまえば、配布の元データを特定する
ことは難しく、違法の取り締まりが難しくなる。

【００１４】これに対処するためには、暗号の強度をよ
り高めることが必要となってくるが、一般に、暗号化技
術は処理が複雑で計算量が多く、暗号の強度を強くする
と計算量がより増大するため、それに伴い、メモリ容量
やＣＰＵなどを強化する必要があり、コスト的な問題も
出てくる。

【００１５】そこで本発明は、ディジタルデータの著作
権を保護するための暗号化を少ない計算量、小規模なハ
ードウエアで可能とし、かつ、解読されにくい暗号化を
実現するデータ暗号化方法およびデータ暗号化装置を実
現することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のデータ暗号化方法は、処理対象のディ
ジタルデータをビット列に展開し、そのビット列に変換
されたデータを所定ビット数ごとの単位符号データとし
て切り出し、切り出された個々の単位符号データを変換
表を用いて異なった単位符号データにそれぞれ変換した
のちに出力するデータ暗号化方法であって、予め用意さ
れた何らかの制御情報が入力されると、所定のアルゴリ
ズムに従って前記変換表を生成するに必要なパラメータ
を生成し、そのパラメータに基づいて当該変換表を生成
し、生成されるパラメータの内容に応じて当該変換表を
逐次更新可能としている。

【００１７】また、本発明のデータ暗号化装置は、処理
対象のディジタルデータをビット列に展開し、そのビッ
ト列に変換されたデータを所定ビット数ごとの単位符号
データとして切り出し、切り出された個々の単位符号デ
ータを変換表を用いて異なった単位符号データにそれぞ
れ変換したのちに出力するデータ暗号化装置であって、
ビット列に展開された処理対象データを所定ビット数
ごとの単位符号データとして切り出すデータ切り出し手
段と、切り出された単位符号データを前記変換表を用い
て異なった単位符号データに変換するデータ変換手段
と、予め用意された何らかの制御情報が入力されると、
所定のアルゴリズムに従って前記変換表を生成するに必
要なパラメータを生成し、そのパラメータに基づいて、
当該変換表を生成し、かつ、生成されるパラメータの内
容に応じて当該変換表を逐次更新可能とする変換表更新
手段とを有した構成としている。

【００１８】これら各発明において、前記変換表を生成
するに必要なパラメータは、前記ビット列データにおけ
る時間軸方向のある区間ごとに変換表の内容を更新する
ための更新周期、前記ビット列データを単位符号データ
として切り出す際の切り出し長さ、入力側の単位符号デ
ータを異なった単位符号データに変換する際に、入力側
の単位符号データに対してどのような単位符号データを
割り当てるかといった入力側の単位符号データと変換後
の単位符号データとの対応関係などのうち、少なくとも
１つである。

【００１９】また、前記制御情報は、データの著作権者
は誰であるかを示す情報など著作権に関する著作権情
報、そのデータの再生可能期限や何回再生が可能である
かなどを示す再生回数情報、時刻や日時を表す時刻日時
情報、再生する機器固有の再生機器識別情報、個人識別
に用いられるバイオメトリクス情報などのうち、少なく
とも１つの情報を用いる。

【００２０】さらに、これら各発明において、あるビッ
ト数ごとの単位符号データとして切り出された単位符号
データが、前記個々の更新周期内において、単位符号デ
ータごとの出現頻度を調べ、その出現頻度に応じて前記
変換表における変換後の単位符号データのビット数を変
化させ、出現頻度が高い単位符号データに対しては、元
の単位符号データよりも少ないビット数でなる単位符号
データを割り当て、出現頻度が低い単位符号データに対
しては、ビット数を多くした単位符号データを割り当て
るような処理を行うようにしている。

【００２１】このように本発明は、予め用意された何ら
かの制御情報（たとえば、データの著作権者は誰である
かを示す情報など著作権に関する著作権情報、そのデー
タの再生可能期限や何回再生が可能であるかを示すよう
な再生回数情報、時刻や日時を表す時刻日時情報、再生
する機器固有の再生機器識別情報、個人識別に用いられ
るバイオメトリクス情報など）の入力によって、前記変
換表を生成するに必要なパラメータを所定のアルゴリズ
ムに従って生成し、そのパラメータに基づいて当該変換
表を生成するようにし、また、生成されるパラメータの
内容に応じて変換表を逐次更新可能としている。

【００２２】これにより、変換表は動的に更新されるの
で、このような変換表によって暗号化された内容は解読
されにくいものとなる。また、１つ１つの変換表そのも
ののサイズを小さくすることができるので、この変換表
による暗号化処理に必要な計算量を少なくすることがで
き、これによって、メモリやＣＰＵなどのハードウエア
を小規模なものに抑えることができる。また、データを
復元する際の処理は、小さなサイズの変換表を参照して
するだけでよいので、計算量を非常に小さくすることが
できる。

【００２３】また、前記変換表を生成するに必要なパラ
メータは、変換表の内容を更新するための更新周期、前
記ビット列データの切り出し長さ、入力側の単位符号デ
ータを異なった単位符号データに変換する際に、入力側
の単位符号データに対してどのような単位符号データを
割り当てるかといった入力側の単位符号データと変換後
の単位符号データとの対応関係などであり、これらを所
定のアルゴリズムに従って生成し、それによって変換表
を生成することで、変換表は更新周期ごとにその内容を
異ならせることも可能であり、また、更新周期そのもの
も適宜異ならせることができる。また、切り出し長さに
よっても変換表の内容を異ならせることが可能となり、
さらに、更新周期と切り出し長さの組み合わせで内容を
異ならせることも可能となり、変換表を多種多様なもの
とすることができる。

【００２４】また、個々の更新周期内において、単位符
号データごとの出現頻度を調べ、その出現頻度に応じて
変換表における変換後の単位符号データのビット数を変
化させ、出現頻度が高い単位符号データに対しては、元
の単位符号データよりも少ないビット数でなる単位符号
データを割り当て、出現頻度が低い単位符号データに対
しては、ビット数を多くした単位符号データを割り当て
るような処理を付加することにより、変換後の出力デー
タを圧縮することをができる。

【００２５】また、このように、入力側（変換前）の単
位符号データのビット数と、それに対する変換後の単位
符号データのビット数を異ならせることによって、変換
表の内容をより一層多彩なものとすることができ、より
解読されにくい暗号化が可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明は、たとえば、ディジタルデータの
著作権などを防御するための技術であり、その防御技術
として暗号化を用いたものである。概略的には、ディジ
タルデータ（このディジタルデータは音声であってもあ
るいは画像であってもよく種類は問わない）を単なるビ
ット列に変換し、そのビット列から所定のビット数を切
り出し、切り出された所定ビット数単位のデータ（この
切り出された所定のビット数単位のデータをここでは単
位符号データと呼ぶことにする）を、用意された変換表
を用いて別な単位符号データに変換するものであるが、
このような手法は、一般に、換字式符号と呼ばれる暗号
化手法の一種である。

【００２７】この換字式符号は、従来から知られている
暗号化手法であり、幾つかの問題点を有する。たとえ
ば、変換を行うための変換表（換字表）が固定である
と、原理的には、可能な全ての換字表を試行錯誤的に調
べることにより、元データを復元することができる。し
かし、これはあくまで原理的な話であり、変換表のサイ
ズが大きくなれば元データへの復元の困難さは指数関数
的に増大し、現実にはこれを実行することは不可能であ
るといえる。

【００２８】つまり、変換表のサイズを大きくすること
が暗号強度を高めることになるが、その反面、非常に大
きなメモリ容量を必要とし、計算量も増大するため、ハ
ードウエア規模に大きな制約のある安価なシステムでは
対応しにくいものとなる。

【００２９】本発明では、様々な種類の情報でなる制御
情報（これについては後述する）を入力とし、所定のア
ルゴリズムに従って前記変換表を生成するに必要なパラ
メータを生成し、そのパラメータに基づいて当該変換表
を生成し、このパラメータの内容に応じて当該変換表を
逐次更新可能としている。これにより、変換表の内容は
動的に更新されるので、このような変換表によって暗号
化された内容は解読されにくいものとなり、暗号として
の強度を高めるようにしたものである。以下、本発明の
実施の形態について説明する。

【００３０】〔第１の実施の形態〕図１は本発明の第１
の実施の形態を説明する基本的な構成図で、大きく分け
ると、所定のアルゴリズムに従って暗号化を行うために
必要な様々な設定を行う暗号化設定部１と、ビット列に
変換された処理対象のデータ（ディジタルデータ）から
所定のビット数を単位符号データとして切り出し、それ
ぞれの単位符号データを暗号化設定部１により設定され
た内容で変換して出力するデータ変換処理部２とから構
成される。以下、詳細に説明する。

【００３１】暗号化設定部１は、処理対象のディジタル
データを変換するための内容が記述された変換表１１、
この変換表１１を更新する変換表更新手段１２、変換表
１１の更新を行うための制御情報を設定する制御情報設
定部１３などを有している。

【００３２】データ変換処理部２は、ビット列に変換さ
れたデータを入力するデータ入力手段２１、入力された
ビット列データから所定のビット数を単位符号データと
して切り出すデータ切り出し手段２２、切り出された単
位符号データを、上述の変換表１１を用いて別な単位符
号データに変換するデータ変換手段２３、変換されたデ
ータを出力するデータ出力手段２４などを有している。

【００３３】データ変換処理部２の基本的な動作として
は、図２に示すように、ビット列に変換された処理対象
となる入力データ（図２(a)）に対し、所定のビット数
ごとの単位符号データとして切り出し（ここでは、説明
を簡単にするために２ビット単位で切り出す例が示され
ている）、切り出された２ビットごとの単位符号データ
を、それぞれの単位符号データごとに図２（ｂ）に示す
ような変換表１１を用いて変換する。この変換表１１
は、入力符号（入力側の単位符号データ）がどのような
データであるときは、それをどのような出力符号（変換
後の単位符号データ）に変換するかが記述されている。

【００３４】この図２において、太線のアンダラインＬ
１，Ｌ２，Ｌ３を施した部分に注目して説明すると、Ｌ
１部分における２ビットの単位符号データは、「１０」
であり、この「１０」は変換表１１により「００」に変
換して出力され、 Ｌ２部分における２ビットのデータ
は、「１１」であり、この「１１」は変換表１１により
「１０」に変換して出力され、 Ｌ３部分における２ビ
ットのデータは、「００」であり、この「００」は変換
表１１により「０１」に変換して出力される。このよう
に変換された後のデータを図２（ｃ）に示す。

【００３５】そして、変換後のデータに対し、今度は、
変換表１１を図２（ｄ）に示すように逆変換することに
より、図２（ｅ）に示すように元データに復元すること
ができる。

【００３６】以上の動作は一般的な換字式符号化による
暗号化処理であり、これでは、暗号の強度としては弱い
ので、本発明では、制御情報を変換表更新手段１２に与
えることによって、変換表更新手段１２が所定のアルゴ
リズムによって乱数を生成し、その乱数により変換表１
１を多種多様なものとすることを可能とする。

【００３７】ここで、制御情報設定部１３で設定される
制御情報というのは、たとえば、データの著作権者は誰
であるかなどの著作権に関する著作権情報、そのデータ
の再生可能期限や何回再生が可能であるかを示すような
再生回数情報、その他、時刻日時情報、再生機器識別情
報、バイオメトリクス情報（このバイオメトリクス情報
というのは、指紋、声紋、虹彩、あるいは容貌などの生
物的な情報のことであり個人識別などに用いられる情報
である）などであり、これらの情報のうち少なくとも１
つ以上の情報を用いる。

【００３８】図３は図１で示した暗号化設定処理部１に
おける制御情報設定手段１３と変換表更新手段１２につ
いて説明する図であり、制御情報設定手段１３は上述し
たように、著作権情報Ｄ１、再生回数情報Ｄ２、時刻日
時情報Ｄ３、再生機器識別情報Ｄ４、バイオメトリクス
情報Ｄ５などが含まれるが、これらを全て使用する必要
はなく、適宜、選択して用いることができる。たとえ
ば、再生回数に制限がなく再生回数という情報そのもの
が存在しないような場合には、それを用いる必要はな
く、本発明を適用するシステムにおいて得られる前述し
た幾つかの情報のうちの少なくとも１つを制御情報とし
て用いるようにすればよい。

【００３９】変換表更新手段１２は、これらの制御情報
を入力とし、所定のアルゴリズムに従って、変換表１１
を生成するに必要なパラメータを生成する。そのパラメ
ータとしては、変換表１１の内容を更新するための更新
周期、前記ビット列データを単位符号データとして切り
出す際の切り出し長さ、入力側の単位符号データを異な
った単位符号データに変換する際に、入力側の単位符号
データに対してどのような単位符号データを割り当てる
かといった入力側の単位符号データと変換後の単位符号
データとの対応関係などである。これらを所定のアルゴ
リズムに従って生成し、それによって変換表を生成する
ことで、変換表は更新周期ごとにその内容を異ならせる
ことも可能であり、また、更新周期そのものも適宜異な
らせることができる。また、切り出し長さによっても変
換表の内容を異ならせることが可能となり、さらに、更
新周期と切り出し長さの組み合わせで内容を異ならせる
ことも可能となり、変換表を多種多様なものとすること
ができる。

【００４０】この変換表更新手段１２は、更新周期生成
手段１２１、切り出し長さ生成手段１２２、変換表生成
手段１２３、乱数生成手段１２４を有した構成となって
いる。

【００４１】乱数生成手段１２４は、制御情報設定手段
１３に設定された様々な制御情報を入力して、あるアル
ゴリズムにより乱数を生成し、その乱数を更新周期生成
手段１２１、切り出し長さ生成手段１２２、変換表生成
手段１２３に出力する。

【００４２】これによって、更新周期生成手段１２１
は、変換表１１の内容を更新する周期を生成する。一例
として図４に示すように、入力データのビット列に対
し、たとえば、最初の１ビット目からｉビット目までの
区間Ｔ１を１つの周期、それ以降ｊビット目までの区間
Ｔ２を１つの周期、それ以降ｋビット目までの区間Ｔ３
を１つの周期とするというように、変換表を更新するた
めの周期（ここではこれを更新周期と呼んでいる）を生
成する。なお、この場合、Ｔ１≠Ｔ２≠Ｔ３としてい
る。

【００４３】また、切り出し長さ生成手段１２２も、乱
数生成手段１２４からの乱数によって、入力データをど
のような長さ（何ビット単位）で切り出すかの情報を生
成する。たとえば、図４の例においては、更新周期Ｔ１
では切り出し長さ（単位符号データのビット数）を２ビ
ットとし、更新期間Ｔ２では切り出し長さ（単位符号デ
ータのビット数）を３ビットとし、更新周期Ｔ３では切
り出し長さ（単位符号データのビット数）を２ビットと
した例が示されている。

【００４４】このようにして、変換表１１の更新周期の
長さや入力データの切り出し長さが生成されると、変換
表生成手段１２３によってそれに対応した変換表が生成
される。たとえば、図２で示した変換表１１はその一例
であって、この場合は、入力データの切り出し長さ（単
位符号データのビット数）は２ビットであって、入力符
号としての２ビットごとの単位符号データに対し変換後
の出力符号をどのような単位符号データとするが決めら
れる。なお、この入力符号側の単位符号データに対して
どのような単位符号データを割り当てるかといった入力
側の単位符号データと変換後の単位符号データとの対応
なども乱数生成手段１２４からの乱数によって決められ
る。

【００４５】このように生成された変換表の内容は、そ
れぞれの更新周期ごとに更新され、図２で示した変換表
１１の内容が図４で示す更新周期Ｔ１における内容であ
ったとすれば、次の更新周期Ｔ２、さらに次の更新周期
Ｔ３ではそれとは異なった内容となる。たとえば、更新
周期Ｔ１における切り出し長さは２ビットであったが、
次の更新周期Ｔ２においては切り出し長さが３ビットで
あるので、それに対応した変換表が生成されるというよ
うにそれぞれの更新周期ごとに変換表の内容が異なって
くる。

【００４６】このように、制御情報を与えることにより
所定のアルゴリズムによって乱数が生成され、その乱数
によって、更新周期や切り出し長さが決定され、さら
に、入力側の単位符号データに対してどのような単位符
号データを割り当てるかといった入力側の単位符号デー
タと変換後の単位符号データとの対応などが決定される
ことで、多種多様な変換表を得ることができる。

【００４７】なお、変換表１１の内容としては、図２で
示すような入力符号と出力符号のビット数が対応するも
のでなくてもよい。たとえば、入力符号（切り出された
単位符号データ）が２ビットであっても、出力符号（変
換後の単位符号データ）は２ビットに限れらるものでは
なく、たとえば、入力符号として「００」に対しては、
出力符号として１ビットの「０」を割り当て、入力符号
として「１０」に対しては、出力符号として３ビットの
「１１０」を割り当てるというようにしてもよい。これ
もすべて乱数により決めることができる。

【００４８】このようにして、それぞれの更新周期ごと
に内容の更新された変換表１１が生成される。この図４
の例では、最初の１ビット目からｉビット目までの更新
周期Ｔ１は、それに対応した変換表（第１の変換表１１
ａと呼ぶ）が生成され、それ以降ｊビット目までは、第
１の変換表１１ａの内容が更新された変換表（第２の変
換表１１ｂと呼ぶ）が生成され、それ以降、ｋビット目
までは、さらに内容の更新された変換表（第３の変換表
１１ｃと呼ぶ）が生成される。

【００４９】したがって、始めの１ビット目からｊビッ
ト目まで（更新周期Ｔ１）は第１の変換表１１ａを使用
してデータ変換を行い、それ以降ｊビット目まで（更新
周期Ｔ２）は内容の更新された第２の変換表１１ｂを使
用してデータ変換を行い、それ以降ｋビット目まで（更
新周期Ｔ３）は、さらに内容の更新された第３の変換表
１１ｃを使用してデータ変換を行うというように、それ
ぞれの更新周期ごとに内容の異なった変換表によってデ
ータ変換が行われる。

【００５０】図５は本発明の全体的な処理手順を概略的
に説明するフローチャートである。図５において、処理
対象のデータが入力されると（ステップｓ１）、その入
力されたデータに対し、前述したように乱数生成手段１
２４からの出力に基づいて設定された切り出し長さによ
って入力データからデータ切り出しが行われる（ステッ
プｓ２）。そして、切り出されて得られた単位符号デー
タごとに、その時点における変換表を用いたデータ変換
が行われ（ステップｓ３）、このデータ変換処理後、そ
の変換後のデータを出力する（ステップｓ４）。

【００５１】そして、現在参照している変換表が更新周
期に達したか否かを調べ（ステップｓ５）、更新周期に
達していなければ、同じ変換表を用いて上述した処理を
繰り返し行う。一方、現在参照している変換表が更新周
期に達している場合には、変換表をそのあとに続く更新
周期に対応する変換表に更新するともに、更新周期を新
たな周期に設定し（ステップｓ６）、ステップｓ１に戻
り、上述した処理を行う。

【００５２】このように、本発明では、制御情報として
前述したような著作権情報、再生回数情報、時刻日時情
報、再生機器識別情報、バイオメトリクス情報などの情
報を公開鍵方式で持ち、著作権者がこれらの情報を基に
秘密鍵で暗号化した情報を再生鍵とする。

【００５３】一方、再生装置側では、これまで説明した
ような変換処理（暗号化処理）がなされたデータを受け
取ると、秘密鍵で作成された上述の再生鍵を公開鍵で解
読し、解読された情報を基に、自己の変換表更新手段１
２を作動させて変換表を生成し、送られてきたデータを
その変換表によって元データに復元する。

【００５４】このように、この実施の形態によれば、変
換表を動的に更新するようにしているので、それぞれの
変換表のサイズは小さくても、解読される可能性を小さ
くすることができる。また、データ変換（暗号化処理）
を行う際は、処理対象のデータに対し、所定ビット単位
でデータの切り出しを行い、その切り出されたデータ
（単位符号データ）ごとに変換表を参照してその変換表
の通りに変換するだけの処理ですむので、変換処理が簡
単で、しかも、１つ１つの変換表のサイズが小さいこと
から、計算量やメモリ容量を小さく抑えることができ
る。

【００５５】〔第２の実施の形態〕この第２の実施の形
態は、前述の第１の実施の形態において説明した変換表
更新を行うためのパラメータとして、それぞれの更新周
期において、入力データの切り出しを行った後、切り出
されて得られた単位符号データの出現頻度を調べ、その
出現頻度情報を加えることにある。以下、この第２の実
施の形態について説明する。

【００５６】図６は第２の実施の形態を説明する基本的
な構成図で、図１で示した構成と殆ど同じであるが、こ
の第２の実施の形態では、暗号化設定部１側に符号出現
頻度計測手段１４を設けたことが図１の構成と異なる。
その他は図１と同じであるので、同一部分には同一符号
を付してある。また、図７は第１の実施の形態で説明し
た図３に対応するもので、この図７では、符号出現頻度
計測手段１４の出力が変換表更新手段１２の変換表生成
手段１２３に与えられるようになっている。その他は図
３と同じであるので、同一部分には同一符号を付してあ
る。

【００５７】符号出現頻度計測手段１４は、データ切り
出し手段２２によって切り出された結果に基づいて、入
力データにおける単位符号データの出現頻度を調べるも
ので、その出現頻度情報を変換表更新手段１２の変換表
生成手段１２３に渡す。なお、この処理はそれぞれの更
新周期ごとに行うもので、それぞれの更新周期内におけ
る単位符号データの出現頻度を求める。

【００５８】たとえば、ある更新周期内において、単位
符号データ「００」の出現頻度が７５％、単位符号デー
タ「０１」の出現頻度が１５％、単位符号データ「１
０」の出現頻度が５％、単位符号データ「１１」の出現
頻度が５％であることが符号出現頻度計測手段１４によ
って計測されたとする。なお、この場合の切り出し長さ
は２ビットであるため、４通りの単位符号データに対応
した出現頻度が得られているが、たとえば、切り出し長
さが３ビットとであれば、９通りの単位符号データに対
応した出現頻度が得られる。

【００５９】このように、この場合、それぞれ２ビット
の入力符号の出現頻度が計測されると、エントロピ符号
化技術などを用いて、それぞれの出現頻度の大きさに応
じて変換符号長を割り当てる。たとえば、この場合、出
現頻度の最も高い「００」の単位符号データに対しては
変換符号として１ビットの「０」を割り当て、２番目に
出現頻度の高い「０１」の単位符号データに対しては変
換符号として２ビットの「１０」を割り当て、出現頻度
の低い「１０」と「１１」の単位符号データに対しては
変換符号として、「１０」に対しては３ビットの「１１
１」を割り当て、「１１」に対しては同じく３ビットの
「１１０」を割り当てるというように、出現頻度の高い
符号ほど符号長の短い変換符号が割り当てられる。

【００６０】図８はこのようにして得られた変換表の一
例を示すものであり、入力符号（変換前の単位符号デー
タ）が「００」に対しては出力符号（変換後の単位符号
データ）は「０」、入力符号（変換前の単位符号デー
タ）が「０１」に対しては出力符号（変換後の単位符号
データ）は「１０」、入力符号（変換前の単位符号デー
タ）が「１０」に対しては出力符号（変換後の単位符号
データ）は「１１１」、入力符号（変換前の単位符号デ
ータ）が「１１」に対しては出力符号（変換後の単位符
号データ）は「１１０」となっている。

【００６１】このような処理を行うことにより、符号の
出現頻度によっても変換表の内容がそれに応じた内容に
更新されるので、より多彩な変換表が生成でき、より一
層、解読されにくいものとなる。

【００６２】また、このような出現頻度による符号の割
り当てを行うことにより、データ圧縮化が図れる。つま
り、図８の例で考えると、データの切り出し長さを２ビ
ットとし、それに対応させて変換後のデータ長さも２ビ
ットとした場合、変換後のそれぞれのデータ長さはそれ
ぞれ２ビットであり、平均のデータ長さは２ビットとな
る。これに対して、上述したようなエントロピ符号化技
術を用いた処理を施し、出現頻度の最も高い単位符号デ
ータに対しては１ビットを割り当て、２番目に出現頻度
の高い単位符号データに対しては２ビットを割り当て、
出現頻度の低い単位符号データに対しては３ビットを割
り当てるというように、出現頻度の高い符号ほど符号長
の短い変換符号が割り当てられるようにすると、この場
合、割り当てられた１ビットの出現頻度は７５％、同じ
く割り当てられた２ビットの出現頻度は１５％、３ビッ
トの出現頻度はそれぞれ５％であるので、全体のビット
列データ中において１ビットの単位符号データの割合が
３／４を占める。したがって、出現頻度の最も多い１ビ
ットの占める割合が、平均を求める際に大きく影響する
ので、平均のデータ長さは２ビットよりも小さくするこ
とができ、これによって、変換後の符号列の長さを小さ
くすることができる。

【００６３】このように、出現頻度情報を用いて変換表
の内容を更新する操作を行うことによって、暗号の強度
がより一層高まるだけではなく、データ圧縮の効果も得
られる。

【００６４】本発明は以上説明した実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施可能となるものである。たとえば、前述の各
実施の形態では、制御情報としては、著作権者情報、再
生回数情報、時刻日時情報、再生機器識別情報、バイオ
メトリクス情報などの少なくとも１つとしたが、これ以
外の情報を制御情報として用いることもできる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、予め用
意された何らかの制御情報（たとえば、データの著作権
者は誰であるかを示す情報など著作権に関する著作権情
報、そのデータの再生可能期限や何回再生が可能である
かを示すような再生回数情報、時刻や日時を表す時刻日
時情報、再生する機器固有の再生機器識別情報、個人識
別に用いられるバイオメトリクス情報など）の入力によ
って、前記変換表を生成するに必要なパラメータを所定
のアルゴリズムに従って生成し、そのパラメータに基づ
いて当該変換表を生成するようにし、生成されるパラメ
ータの内容に応じて変換表を逐次更新可能としている。

【００６６】これにより、変換表は動的に更新されるの
で、このような変換表によって暗号化された内容は解読
されにくいものとなる。また、１つ１つの変換表そのも
ののサイズを小さくすることができるので、この変換表
による暗号化処理に必要な計算量を少なくすることがで
き、これによって、メモリやＣＰＵなどのハードウエア
を小規模なものに抑えることができる。また、データを
復元する際の処理は、小さなサイズの変換表を参照して
するだけでよいので、計算量を非常に小さくすることが
できる。

【００６７】また、前記変換表を生成するに必要なパラ
メータは、変換表の内容を更新するための更新周期、前
記ビット列データの切り出し長さ、入力側の単位符号デ
ータを異なった単位符号データに変換する際に、入力側
の単位符号データに対してどのような単位符号データを
割り当てるかといった入力側の単位符号データと変換後
の単位符号データとの対応関係などであり、これらを所
定のアルゴリズムに従って生成し、それによって変換表
を生成することで、変換表は更新周期ごとにその内容を
異ならせることも可能であり、また、更新周期そのもの
も適宜異ならせることができる。また、切り出し長さに
よっても変換表の内容を異ならせることが可能となり、
さらに、更新周期と切り出し長さの組み合わせで内容を
異ならせることも可能となり、変換表を多種多様なもの
とすることができる。

【００６８】また、個々の更新周期内において、単位符
号データごとの出現頻度を調べ、その出現頻度に応じて
変換表における変換後の単位符号データのビット数を変
化させ、出現頻度が高い単位符号データに対しては、元
の単位符号データよりも少ないビット数でなる単位符号
データを割り当て、出現頻度が低い単位符号データに対
しては、ビット数を多くした単位符号データを割り当て
るような処理を付加することにより、変換後の出力デー
タを圧縮することをができる。また、このように、入力
側（変換前）の単位符号データのビット数と、それに対
する変換後の単位符号データのビット数を異ならせるこ
とによって、変換表の内容をより一層多彩なものとする
ことができ、より解読されにくい暗号化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ暗号化装置の第１の実施の形態
を説明する構成図である。

【図２】一般的な換字式符号化による暗号化処理を説明
する図である。

【図３】図１で示した構成において制御情報設定部と変
換表更新手段の関係を説明する図である。

【図４】本発明による変換表の更新周期や入力データの
切り出し長さを乱数によって変化させる例を説明する図
である。

【図５】本発明の全体的な処理手順を概略的に説明する
フローチャートである。

【図６】本発明のデータ暗号化装置の第２の実施の形態
を説明する構成図である。

【図７】図６で示した構成において制御情報設定部と変
換表更新手段さらに符号出現頻度計測手段の関係を説明
する図である。

【図８】符号の出現頻度を考慮して生成された変換表の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 暗号化設定手段 ２ データ変換処理手段 １１ 変換表 １２ 変換表更新手段 １３ 制御情報設定手段 １４ 符号出現頻度計測手段 ２１ データ入力手段 ２２ データ切り出し手段 ２３ データ変換手段 ２４ データ出力手段 １２１ 更新周期生成手段 １２２ 切り出し長さ生成手段 １２３ 変換表生成手段 １２４ 乱数生成手段 Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 更新周期

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理対象のディジタルデータをビット列
   に展開し、そのビット列に変換されたデータを所定ビッ
   ト数ごとの単位符号データとして切り出し、切り出され
   た個々の単位符号データを変換表を用いて異なった単位
   符号データにそれぞれ変換したのちに出力するデータ暗
   号化方法であって、 予め用意された何らかの制御情報が入力されると、所定
   のアルゴリズムに従って前記変換表を生成するに必要な
   パラメータを生成し、そのパラメータに基づいて当該変
   換表を生成し、生成されるパラメータの内容に応じて当
   該変換表を逐次更新可能としたことを特徴とするデータ
   暗号化方法。
2. 【請求項２】 前記変換表を生成するに必要なパラメー
   タは、前記ビット列データにおける時間軸方向のある区
   間ごとに変換表の内容を更新するための更新周期、前記
   ビット列データを単位符号データとして切り出す際の切
   り出し長さ、入力側の単位符号データを異なった単位符
   号データに変換する際に、入力側の単位符号データに対
   してどのような単位符号データを割り当てるかといった
   入力側の単位符号データと変換後の単位符号データとの
   対応関係などのうち、少なくとも１つであることを特徴
   とする請求項１記載のデータ暗号化方法。
3. 【請求項３】 前記制御情報は、データの著作権者は誰
   であるかを示す情報など著作権に関する著作権情報、そ
   のデータの再生可能期限や何回再生が可能であるかなど
   示す再生回数情報、時刻や日時を表す時刻日時情報、再
   生する機器固有の再生機器識別情報、個人識別に用いら
   れるバイオメトリクス情報などのうち、少なくとも１つ
   の情報であることを特徴とする請求項１または２記載の
   データ暗号化方法。
4. 【請求項４】 前記あるビット数ごとの単位符号データ
   として切り出された単位符号データが、前記個々の更新
   周期内において、単位符号データごとの出現頻度を調
   べ、その出現頻度に応じて前記変換表における変換後の
   単位符号データのビット数を変化させ、出現頻度が高い
   単位符号データに対しては、元の単位符号データよりも
   少ないビット数でなる単位符号データを割り当て、出現
   頻度が低い単位符号データに対しては、ビット数を多く
   した単位符号データを割り当てることを特徴とする請求
   項１から３のいずれかに記載のデータ暗号化方法。
5. 【請求項５】 処理対象のディジタルデータをビット列
   に展開し、そのビット列に変換されたデータを所定ビッ
   ト数ごとの単位符号データとして切り出し、切り出され
   た個々の単位符号データを変換表を用いて異なった単位
   符号データにそれぞれ変換したのちに出力するデータ暗
   号化装置であって、 ビット列に展開された処理対象データを所定ビット数ご
   との単位符号データとして切り出すデータ切り出し手段
   と、 切り出された単位符号データを前記変換表を用いて異な
   った単位符号データに変換するデータ変換手段と、 予め用意された何らかの制御情報が入力されると、所定
   のアルゴリズムに従って前記変換表を生成するに必要な
   パラメータを生成し、そのパラメータに基づいて、当該
   変換表を生成し、かつ、生成されるパラメータの内容に
   応じて当該変換表を逐次更新可能とする変換表更新手段
   と、 を有することを特徴とするデータ暗号化装置。
6. 【請求項６】 前記変換表を生成するに必要なパラメー
   タは、前記ビット列データにおける時間軸方向のある区
   間ごとに変換表の内容を更新するための更新周期、前記
   ビット列データを単位符号データとして切り出す際の切
   り出し長さ、入力側の単位符号データを異なった単位符
   号データに変換する際に、入力側の単位符号データに対
   してどのような単位符号データを割り当てるかといった
   入力側の単位符号データと変換後の単位符号データとの
   対応関係などのうち、少なくとも１つであることを特徴
   とする請求項５記載のデータ暗号化装置。
7. 【請求項７】 前記制御情報は、データの著作権者は誰
   であるかを示す情報など著作権に関する著作権情報、そ
   のデータの再生可能期限や何回再生が可能であるかなど
   を示す再生回数情報、時刻や日時を表す時刻日時情報、
   再生する機器固有の再生機器識別情報、個人識別に用い
   られるバイオメトリクス情報などのうち、少なくとも１
   つの情報であることを特徴とする請求項５または６記載
   のデータ暗号化装置。
8. 【請求項８】 前記あるビット数ごとの単位符号データ
   として切り出された単位符号データが、前記個々の更新
   周期内において、単位符号データごとの出現頻度を調べ
   る符号出現頻度計測手段を設け、この符号出現頻度計測
   手段により計測された出現頻度に応じて前記変換表にお
   ける変換後の単位符号データのビット数を変化させ、出
   現頻度が高い単位符号データに対しては、元の単位符号
   データよりも少ないビット数でなる単位符号データを割
   り当て、出現頻度が低い単位符号データに対しては、ビ
   ット数を多くした単位符号データを割り当てることを特
   徴とする請求項５から７のいずれかに記載のデータ暗号
   化装置。