JP2002519722A

JP2002519722A - スマートカードおよび他の暗号システム用の、漏洩を最小に抑える、改良ｄｅｓおよび他の暗号プロセス

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Publication number: JP2002519722A
Application number: JP2000556475A
Authority: JP
Inventors: シー．コーチャーポール; エム．ジャフェヨシュア; シー．ジュンベンジャミン
Original assignee: クリプターグラフィーリサーチインコーポレイテッド
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2002-07-02
Also published as: US7787620B2; CA2333095C; IL139935A0; IL139935A; US7668310B2; US6278783B1; WO1999067919A3; US20010053220A1; WO1999067919A2; EP1090480A2; AU6381699A; US20060045264A1; EP1090480B1; EP1090480A4; CA2333095A1

Abstract

(57)【要約】処理中に漏洩される有用情報の分量（および信号対雑音比）を減らすことによって、外部監視攻撃に対してＤＥＳおよび他の暗号プロトコルを改良するための方法および装置が開示される。本発明の改良されたＤＥＳの実施態様は、代わりに、２つの５６ビットキー（Ｋ１およびＫ２）および２つの６４ビット平文テキストメッセージ（Ｍ１およびＭ２）を使用し、それぞれは、Ｋ１Ｐ｛Ｋ１｝ＸＯＲＫ２Ｐ｛Ｋ２｝が「標準」ＤＥＳキーＫに等しく、Ｍ１Ｐ｛Ｍ１｝ＸＯＲＭ２Ｐ｛Ｍ２｝が「標準」メッセージに等しくなるような置換（つまりＫ１Ｐ、Ｋ２ＰおよびＭ１Ｐ、Ｍ２Ｐ）に関連付けられる。装置の操作中、測定値の分析により攻撃者がテーブルコンテンツを獲得できないように、情報が漏洩するより速くテーブルに新鮮なエントロピーを導入することによって、テーブルを定期的に更新することが好ましい。この技術は、暗号スマートカード、不正防止機能付きチップ、およびすべての安全処理システムにおいて実施可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本出願は、１９９８年６月３日に出願された米国仮特許第６０／０８７，８２
６号の特典を請求する。

【０００２】本出願は、１９９８年１２月３１日に出願された同時係属の米国特許第０９／
２２４，６８２号に関係する。

【０００３】（発明の分野）本発明の方法および装置は、一般的には、外部攻撃に対する機密保護暗号シス
テムに関係し、より具体的には、暗号操作の外部監視を伴う攻撃を防止すること
に関係する。

【０００４】（発明の背景）暗号操作は、データの暗号化および認証のような様々な方法に使用される。代
表的な対称暗号方法では、通信を保護するためにそれを使用する２人以上の参加
者に対する秘密キーが知られている。非対称（または共通キー）暗号法を使用す
るシステムでは、あるパーティは、通常、秘密キー（たとえば、いわゆる専用キ
ー）を使用する操作を実行し、他のパーティは、非秘密パラメータ（たとえば、
いわゆる共通キー）を使用する相補操作を実行する。対称暗号法および非対称暗
号法の両方ともに、キーを漏洩する攻撃者が、通信を復号したり、署名を偽造し
たり、無許可のトランザクションを行ったり、ユーザになりすましたり、その他
の問題を起こすので、秘密パラメータは機密保持される。

【０００５】物理的保護つまり十分にシールドされた空間を使用して安全にキーを管理する
方法が、背景技術において知られており、今日では幅広く使用されている。しか
し、低価格の暗号装置でキーを保護するための周知の方法は、高度の不正防止機
能を必要とするような、多くのアプリケーションに対して不適切であることがよ
くある。顕微鏡、タイミング攻撃暗号解読（たとえば、Ｐ．Ｋｏｃｈｅｒ著「Ｔ
ｉｍｉｎｇＡｔｔａｃｋｓｏｎＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｏｆ
Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎ，ＲＳＡ，ＤＳＳ，ａｎｄＯｔｈｅｒＳｙｓ
ｔｅｍｓ．」ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｒｙｐｔｏｌｏｇｙ−ＣＲＹＰＴＯ′
９６、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、１０４〜１１３頁参照）および誤差解
析（たとえば、Ｅ．ＢｉｈａｍａｎｄＡ．Ｓｈａｍｉｒ、「Ｄｉｆｆｅｒｅ
ｎｔｉａｌＦａｕｌｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｅｃｒｅｔＫｅｙＣ
ｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍｓ」、ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｒｙｐｔｏｌｏｇｙ
−ＣＲＹＰＴＯ′９７、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、１９９７、５１３〜
５２５頁参照）を使用したＲＯＭのリバースエンジニアリングのような攻撃が、
暗号システム解析のために説明されている。

【０００６】背景技術では、暗号法的に安全と考えられる暗号（Ｃｉｐｈｅｒ）およびアル
ゴリズムが知られている。たとえば、トリプルＤＥＳ（異なるキーを使用するデ
ータ暗号化規格（ＤＥＳ）の３つのアプリケーションを使用して構成される暗号
）を使用するプロトコルは、攻撃者がプロトコルへの標準入力とプロトコルから
の標準出力のみをアクセスできる場合は、すべての実現可能な暗号解読攻撃に対
抗することができる。しかし、トリプルＤＥＳのような非常に強力な暗号を使用
する製品でさえ、キーが安全に管理されなければ必ずしも安全とはいえない。

【０００７】この文書は、連邦情報処理標準の刊行物４６に定義されており、ここで詳細に
説明するまでもないデータ暗号化規格（ＤＥＳ）については、詳細に理解されて
いるものとして書かれている。ＤＥＳおよび他の暗号アルゴリズムに関する情報
は、ＢｒｕｃｅＳｃｈｎｅｉｅｒ著ＡｐｐｌｉｅｄＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈ
ｙ（ＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓ，Ｉｎｃ．、１９９６年）、Ｍｅｎｅｚｅｓ
他著ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ（Ｃ
ＲＣＰｒｓｓ，Ｉｎｃ．、１９７７年）、または当業者の認める他の標準的な
参考書類においても説明されている。

【０００８】（発明の概要）本発明は、保護された暗号操作を実行するために使用される２つ以上の部分の
間にある数学的な関係を維持しながら、秘密（たとえばキーおよび／またはメッ
セージ）を別個の部分に分離し、次いで各部分が変更される方法を説明する。更
新（「変更」）操作において、キー管理装置は、ランダムであることまたは他の
予測不可能なことを内部状態に導入する。秘密の部分を変更することによって、
それらについて攻撃者が収集した情報を陳腐化させることができる。攻撃者が情
報を収集するより速くその情報が無効にされると、システムを保護することがで
きる。

【０００９】本発明は、データ暗号化規格（ＤＥＳ）の改良された実施態様および外部監視
攻撃に対抗する他の暗号操作を提供する。入力キーおよびメッセージにのみ依存
する一連の処理操作を実行する従来のＤＥＳの実施態様と異なり、本発明は、暗
号処理において追加的でランダムな（または予測不可能な）状態情報を必要とす
る。ランダムな状態情報は、処理中に使用されるキー、平文テキスト、および中
間数量と混合される。暗号処理中に攻撃者に漏洩された情報は、このランダムな
情報と相関され、秘密情報との相関はすべて、部分的にまたは完全に隠される。
結果として、漏洩された情報を解析することによって秘密パラメータを判定する
ことは、攻撃者にとって困難または不可能である。

【００１０】本発明がどのようにデータ暗号化規格（ＤＥＳ）に適用することができるかの
詳細な説明が提供される。通常の２進値として一般的に符号化される状態パラメ
ータは、ブラインドされ、それらの順序は、ランダム化される置換テーブルを使
用してマスクされる。従来のＤＥＳの実施態様は、入力メッセージＭを６４ビッ
ト値として符号化するが、本発明の典型的な実施形態は、Ｍをブラインドし、Ｍ
１ＸＯＲＭ２が「通常」メッセージに対応するように、二部値（Ｍ１、Ｍ２）を
生成する。さらに、パラメータＭ１およびＭ２は、ランダムな順序で符号化され
ており、Ｍ１およびＭ２におけるビットの現行の順序を追跡するために、置換Ｍ
１ＰおよびＭ２Ｐはメモリに格納される。同様に、キーは、ブラインドされ、ラ
ンダムな順序の形式で格納することができる。Ｍ１ＰおよびＭ２Ｐは、ビット配
列情報を含み、メッセージの内容を表示しない。本発明のメッセージをブライン
ドする技術によって、Ｍ１がそれ自体で、またＭ２がそれ自体で、どのような方
法によってもメッセージと相関されることはなくなる。結果として、どのパラメ
ータの完全な値が攻撃者に漏洩されたとしても、本実施態様は、安全に保護され
る。

【００１１】標準ＤＥＳアルゴリズムは、置換、Ｓ検索、およびビットごとのＸＯＲの、基
本的な３つの操作タイプを必要とする。典型的な実施形態では、メッセージ（Ｍ
１、Ｍ２、Ｍ１Ｐ、Ｍ２Ｐ）の置換は、Ｍ１ＰおよびＭ２Ｐを操作することによ
って実行される。置換配列だけが操作され、Ｍ１およびＭ２のパラメータデータ
ビットは、アクセスまたは変更される必要はない。したがって、（標準ＤＥＳア
ルゴリズム定義の一部として定義されたＩＰ、ＰＣ１、Ｅ、ＰおよびＦＰのよう
な）置換を、漏洩から保護することができる。ＸＯＲ操作については、入力パラ
メータの二等分された各部分が、別個に処理される。たとえば、前記のメッセー
ジ表記法を使用すると、（Ａ１、Ａ２、Ａ１Ｐ、Ａ２Ｐ）および（Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ１Ｐ、Ｂ２Ｐ）として符号化されたＡおよびＢの２つの値のＸＯＲを計算する
操作は、まず（Ａ１、Ａ１Ｐ）および（Ｂ１、Ｂ１Ｐ）のＸＯＲを検索し、次い
で（Ａ２、Ａ２Ｐ）および（Ｂ２、Ｂ２Ｐ）のＸＯＲを検索することによって計
算される。ブラインディングのため、Ａ１およびＢ１自体だけでは、ＡまたはＢ
の完全な値と相関しないことに留意されたい。２つのＸＯＲ操作を監視し、その
監視における相関および監視間の相関からＡおよびＢに関する情報を攻撃者が得
ることを防止するために、順序のランダム化が使用される。最終的に、Ｓテーブ
ル検索操作については、Ｓテーブル自体は、Ｓテーブルの入力および出力がラン
ダムな値によってブラインドされるように、ブラインドされた形式の装置のメモ
リに格納される。Ｓ操作を実行するために、入力（例：Ａ１、Ａ２、Ａ１Ｐ、Ａ
２Ｐ）、Ｓテーブル入力ブラインド係数、およびＳ入力表置換が結合され、Ｓテ
ーブル自体の索引を作るために使用される。（Ｓテーブルは、ブラインドされ、
ランダムに置換され、定期的にリシャッフルされる。）Ｓの結果は、Ｐ置換およ
び宛先へのＸＯＲ操作をすることによって別個に処理される、二等分された形で
得られる。１６ラウンドが実行され、最後には最終暗号文が作られる。暗号文は
、置換され、ブラインドされた形式で生成されるが、これは標準ＤＥＳ暗号文に
容易に変換することができる。

【００１２】キーおよびメッセージの両方をそれぞれ２つのサブパートに置換するというこ
とに関して本発明を説明してきたが、当業者には、これらのどちらか１つまたは
両方が（他の秘密数量と同様）３つ以上の多くの部分に置換されうることが理解
されよう。さらに、本発明をＤＥＳに関連して説明してきたが、Ｂｌｏｗｆｉｓ
ｈ、ＳＥＡＬ、ＩＤＥＡ、ＳＨＡ、ＲＣ５、ＴＥＡおよび本発明の技術のアプリ
ケーションに適した操作を必要とする他の暗号アルゴリズムを含む（限定はされ
ない）他の暗号対称アルゴリズムにも本発明を適用／適応することができる。Ｄ
ＥＳを含むそのようなすべての場合、本明細書で使用される「平文テキスト」と
いう用語は、どのような暗号プロトコル（例：ＤＥＳ）が使用されているかに関
する平文テキスト形式の数量を示すことが理解されよう。したがって、「平文テ
キスト」数量は、実際には他のアルゴリズムを使用して暗号化されるが、検討中
の暗号プロトコルに関連した平文テキストの意味の範囲内にとどめることができ
る。

【００１３】（発明の詳細な説明）信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の縮小情報を漏洩する暗号システムから秘密キーを獲得するために、攻撃者は、一連
の操作を監視することによってデータを収集し、その監視内容について統計分析
を実行し、その結果を使用してキーを判定することができる。

【００１４】一般的な状況において、攻撃者は、暗号操作を実行するときの安全トークンの
電力消費量のような物理特性を監視する。攻撃者は、キーを必要とする暗号操作
をトークンが実行するのを監視するたびに、キーに関する少量のデータを収集す
る。攻撃者は、トークンがキー（または関連するキー）を必要とする操作を実行
するときに、そのトークンを複数回に亘り監視してデータを収集し、統計的に相
関（または結合）することによって、そのキーについて知られている情報量を増
加させる。

【００１５】情報を漏洩する暗号システムの場合、そのような監視は、信号（つまり、キー
に有効に相関される情報）を含むことがある。ただし、そのような監視は、雑音
（つまり、キーの判定を妨げる、または無関係な情報およびエラー）も含む。こ
れらの監視から得られた情報の質は、雑音の量との比較で信号の大きさを測る尺
度である「信号対雑音」（またはＳ／Ｎ）比として特徴付けられる。

【００１６】攻撃者がキーを回復するために分析しなければならない操作数は、測定および
分析技術に依存するが、一般にＳ／Ｎ比の二乗に反比例する。比例の定数は、攻
撃者が必要とする機密の分量にも依存する。たとえば、キービット値に関する統
計情報を使用する最適化された総当り検索を行おうとする攻撃者には、比較的低
い機密レベルでも許容できる。ファクタ１５によって信号を減らし、ファクタ２
０によって測定雑音量を増やすことによって、ファクタ３００によって信号対雑
音比が減らされる。これは、一般的に、そのキーについて同じ情報量を抽出する
ために、攻撃者が、約９０，０００回もの監視を必要とすることを意味している
。Ｓ／Ｎが減少する前にキーを回復しておくために１，０００回の監視を必要と
する攻撃の場合、回復されたキーと同じ機密レベルを得るために約９０，０００
，０００回の監視を必要とすることになる。

【００１７】本発明の主たる目的は、たとえば攻撃者がキーを漏洩するために必要とする監
視の回数を増やすことによって、攻撃を成功させにくい暗号システムを作ること
である。使用可能な信号サイズを減らすことによっておよび／またはエラー、雑
音、および攻撃者の測定値の不確実性を増やすことによって、システム設計者は
、システムを大きくするためにいわゆる作業関数（必要とされる努力）を作成す
ることができる。理想的には、キーに関する有用情報を十分な量得るために必要
とされるサンプル数は、そのキーを使用して実行できるトランザクションの最大
数を超え、その装置によって実行できるトランザクションの最大数を超え（たと
えば、キーの有効期限が切れる前に）、または監視による攻撃が総当り攻撃やそ
の他の既知の攻撃と同等またはより困難になるほど大きくすべきである。たとえ
ば、１，０００，０００回の処理（大抵のスマートカードに予想される操作上の
寿命をはるかに超える）の後に自己破壊するようにプログラムされたシステムが
あるとする。（全トランザクションを通して）信号対雑音比の測定値が１／１０
００を遥かに下回るように限定される場合、攻撃者は、その装置の秘密を漏洩す
るために十分な測定値を収集することができない。

【００１８】物理的に大規模なシステムについては、有効な物理シールディング、物理分離
、および入力と出力の注意深いフィルタリングが、背景技術で知られている（例
：米政府Ｔｅｍｐｅｓｔ仕様）。このようなシールディング技術は、物理的攻撃
からの保護と同様に、暗号装置を電力消費量、電磁波の放射（大気中への放射と
装置の入出力に結合した放射の両方）、装置内の電気的活動状態などを必要とす
る外部からの監視攻撃からも保護することができる。残念ながら、これらの技術
は、制約の厳しい技術環境では適用しにくい。たとえば、（サイズおよび重みの
ような）物理的制約、コスト要件、および節電の必要性は、従来から知られてい
るシールディング技術の使用をしばしば妨げることがある。

【００１９】漏洩最小化ＤＥＳ：概要データ暗号化規格（ＤＥＳ）は、データ暗号化、疑似乱数の生成、ＭＡＣ、お
よび他の暗号操作用暗号プリミティブとして幅広く使用されている。基本ＤＥＳ
暗号化アルゴリズムは、５６ビットキーを使用して６４ビットの平文テキストブ
ロックを６４ビットの暗号文テキストに変換する。対応する復号化操作は、同じ
キーを使用して暗号テキストブロックをそれらの対応する平文テキストに変換す
る。この解説では、周知のＤＥＳアルゴリズムについて読者が詳細に理解してい
ると想定しており、ここでは詳細に解説する必要はないものとする。ＤＥＳ（お
よび他の暗号アルゴリズム）に関するより詳細な情報については、Ｂｒｕｃｅ
Ｓｃｈｎｅｉｅｒ著、ＡｐｐｌｉｅｄＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙまたはＭｅｎ
ｅｚｅｓ他著、ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｒｙｐｔｏｇｒａ
ｐｈｙを参照されたい。

【００２０】本発明のＤＥＳの実施態様は、外部監視攻撃への抵抗を提供するために、１つ
または複数の新規機能（本発明の典型的な実施形態については下記で説明される
）を組み込む。本発明は、限定はされないが、下記の情報漏洩の様々なソースに
アドレス指定するために使用することができる。

【００２１】（ａ）（キー置換ＰＣ１のような）置換は、「０」と「１」ビットが置換され
たときには、異なる特性を有することによってキービットを漏洩することがある
。極端な例を挙げると、キービットの値に応じて条件付飛越しが実行されると、
マイクロプロセッサの電力消費量の監視によって、飛越しが起こるかどうかが明
らかになる。したがって、置換操作による測定値の分析によって、秘密キーが明
らかになる。

【００２２】（ｂ）標準ＤＥＳのＣおよびＤレジスタは、それぞれ２８ビット長であり、各
ラウンドで１回ないし２回循環する必要がある。これらの２８ビット長の数量は
、標準８、１６、または３２ビットのマイクロプロセッサレジスタに完全に適合
することはない。結果として、各マイクロプロセッサレジスタの末端部から循環
し終わったビットは、次のレジスタにけた上げされる必要がある。電力消費量お
よび／またはタイミングの監視により、一部またはすべてのキービットを明らか
にしながら、各ラウンドのけた上げされたビットが０または１のどちらであるか
を明らかにすることができる。

【００２３】（ｃ）データ操作オペレーションにより、処理中のデータに関する情報が明ら
かになる。たとえば、代表的な操作の電力消費量（マイクロプロセッサ内または
ゲートレベルのハードウェアのＤＥＳ実施態様）は、操作中のデータに相関され
る。たとえば、ハミングウェイト５のバイトのシフトとハミングウェイト４のバ
イトのシフトでは、電力量が相当に異なる。もう一つの例として、電力消費量は
、ＤＥＳアルゴリズムの内部処理に関する情報を明らかにしながら、（Ｓテーブ
ル索引のために取り出されたバイトのアドレスのような）アドレスバス上の値に
相関される。攻撃者は、収集したデータに予想したバイアスまたは効果が現われ
るかどうかをチェックすることによって、キービットに関する推測を検査するこ
とができる。

【００２４】（ｄ）テーブル索引操作は、メモリ検索のアドレスと戻された値に関する情報
を漏洩する。特に、そのような漏洩の重大な源泉には、装置の電力消費量および
電磁気の放射が含まれる。アドレスおよび装置とメモリを接続するデータバス回
線から放射され、テーブル（例：ＲＯＭまたはＲＡＭ）を含む信号は、ＤＥＳの
出力に関する情報を得るために検出され、分析することができ、キーを漏洩する
ことができる。同様に、電力消費量の分析により、Ｓ検索に関する情報を明らか
にすることができる。

【００２５】（ｅ）装置の状態（メモリ内容、プロセッサフラグ、レジスタ、他を含む）を
変更する操作により、その操作の初期および最終状態に関する情報を明らかにす
ることができる。たとえば、電力消費量の特性は、ゼロ値を保持するレジスタビ
ット、１値を保持するレジスタビット、ゼロから１に変更するレジスタ、および
１からゼロに変更するレジスタによって区別することができる。並列冗長の独立
したコンピュータユニットで論理が逆の装置は、装置の状態においてゼロおよび
１ビットの合計が定数であっても、状態遷移により情報を依然として漏洩するこ
とがあることに留意されたい。

【００２６】（ｆ）集積回路の個々のトランジスタ間の変化、チップ内のワイヤの電気特性
の変化、異なるワイヤにより放たれる電磁放射量の変化、その他のすべては、秘
密キーを判定するために統計的に分析されうる、攻撃者によって検出される変化
を提供する。

【００２７】キーを判定したりシステムを破壊するために、複数の監視が必要となることが
よくあることに留意されたい。（いつもシステムを破壊するためのキーを検出す
る必要があるわけではない。たとえば、メッセージの平文テキストを判定するこ
とは、キーを検出することと同様に有用であり、攻撃に際してはこれがよく行わ
れることがある。）前述の通り、統計的な分析は、測定値からの有用な信号の抽
出を行うことがある。たとえば、コンピュータは、雑音を平均するためにデジタ
ル方式で信号をフィルタしたり、問題の構成要素の周波数を識別したりすること
ができる。（問題の信号を分離するために、高域ろ波器および／または低域ろ波
器、チューナー、その他を使用するような）アナログフィルタリング技術も使用
される。

【００２８】本発明の典型的な漏洩最小化ＤＥＳの実施態様は、典型的な実施形態で使用さ
れるが、当業者に理解されるような、個別にまたは様々な組み合わせで配置され
る複数の保護強化技術を介して上記およびその他の弱点にアドレスする。実施態
様は、暗号化についてのみ下記で十分に説明する。しかし、暗号化と復号化は非
常に似ており、同じＦｅｉｓｔｅｌ「Ｆ」関数を使用するので、当業者には、こ
こで説明した原則を復号化操作に適用させる方法が理解されよう。読者の便宜を
考慮し、この２つの実施態様の重要な相違点について言及する。最後に、当業者
には、ここで説明された技術が結合された暗号化／復号化ＤＥＳ関数にも適用さ
れうることが理解されよう。

【００２９】本発明の１つの実施形態では、ＤＥＳ関数（暗号化するときの平文テキストお
よびキー）への入力は、通常とは異なる形式で符号化される。標準ＤＥＳの実施
態様は、５６ビットキーＫ（各バイトに無視されたパリティビットを有し、一般
的に８バイトで格納される）および６４ビット平文テキストメッセージＭを使用
する。しかし、キーまたはメッセージを標準ＤＥＳ実施態様にローディングする
方法は、キーまたは平文テキストに関する情報を漏洩する可能性がある。

【００３０】したがって、本発明の改良されたＤＥＳの好適実施態様では、代わりに２つの
５６ビットキー（Ｋ１およびＫ２）および２つの６４ビットの平文テキストメッ
セージ（Ｍ１およびＭ２）を使用するが、Ｋ１Ｐ｛Ｋ１｝ＸＯＲＫ２Ｐ｛Ｋ２｝
は「標準」ＤＥＳキーＫに等しくなり、Ｍ１Ｐ｛Ｍ１｝ＸＯＲＭ２Ｐ｛Ｍ２｝は
「標準」平文テキストに等しくなるように、それぞれが置換（つまり、Ｋ１Ｐ、
Ｋ２Ｐ、Ｍ１Ｐ、Ｍ２Ｐ）に対応づけられる。上記および本明細書で使用する表
記中、「Ｘ｛Ｙ｝」は、ＸからＹへの置換を適用した結果を表し、「Ｘ［Ｙ］」
は、配列Ｘの要素Ｙを表し、「Ｘ［Ｙ］［Ｚ］」は、２次元配列ＸのＹ、Ｚを表
す。

【００３１】この実施形態では、置換およびブラインドされた値は以下のように生成される
。５６ビットキーＫからＫ１およびＫ２を生成するために、ランダム値Ｋ１が生
成され、次いでＫ２がＫ２＝ＫＸＯＲＫ１として演算される。（本明細書で
使用される「ランダム」という用語は、真のランダム値および攻撃者には予測不
可能な疑似乱数やその他の値を含むものとする。ランダム値を生成する方法は、
背景技術でよく知られており、ここでは詳細を説明するまでもない。）次に、Ｋ
１ＰおよびＫ２Ｐのランダム置換が生成され、逆Ｋ１ＰはＫ１に適用され、逆Ｋ
２ＰはＫ２に適用される。同様に、メッセージＭをＭ１およびＭ２に分割するに
は、Ｍ１が６４ビットランダム値に等しくセットされ、次いでＭ２がＭ２＝ＭＸ
ＯＲＭ１になるようにセットされる。次に、Ｍ１ＰおよびＭ２Ｐのランダム置換
が作成され、それらの逆がＭ１およびＭ２にそれぞれ適用される。暗号操作中は
、標準キーおよびメッセージよりも置換されたキーおよびメッセージが使用され
る。本発明において必須ではないが、典型的な実施形態は以下の特性を有する。
（ａ）Ｈ（Ｘ）がＸのハミングウェイトであるとき、すべてのキーについて、Ｈ
（Ｋ１）およびＨ（Ｋ２）は平均して６４／２＝３２になる。（ｂ）Ｋ１または
Ｋ２の特定ビットが１であるという可能性が０．５である。（ｃ）レジスタ位置
とキービットとの相関が弱い（または丁度０．５である）。これらの特性は、シ
ステムによって攻撃者に漏洩される有用情報の分量を減らすことができる。

【００３２】このような操作の終了時には、標準ＤＥＳプロトコルによって生成されるであ
ろう同じ暗号化／復号化数量を形成するために、暗号文の２つの部分が再結合さ
れることがある。

【００３３】一時キーおよびメッセージ（つまり、小規模で操作数が限定されている場合に
のみ使用される）に関しては、キーまたはメッセージが使用される場合には、単
純に分割が実行されることがある。ただし、大量の操作に使用される長期キーに
関しては、分割操作によってキーに関する情報が漏れることがないように、キー
は分割された形式で格納することが好ましい。（どちらの場合にも説明された典
型的な実施形態が使用できる。）

【００３４】漏洩最小化ＤＥＳの実施態様は、使用する前に初期設定が必要である。装置が
製造され、個別設定され、インストールされ、起動され、ダウンロードされ、最
初に使用され、キー入力され、その他の操作が行われた場合を含め（限定はされ
ない）、漏洩最小化暗号操作を使用する前にはいつでも、そのような初期設定を
行うことができる。

【００３５】漏洩最小化ＤＥＳ：初期設定およびＳ更新初期設定は、置換、Ｓテーブル、および関連パラメータに対する開始値を提供
する。以下のパラメータは、順不同で初期設定される（つまり、便宜的に１つの
順序を示しておくが、実際の初期設定の順序はどのようでもよい）。

【００３６】（ａ）ランダムな順序で０．．．７を含めるために、Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢ
ＬＥ［０．．．７］を定義する。（ある実施態様では、ハミングウェイト等化の
ために、たとえば０×７０、０×６１、０×５２、０×４３、０×３４、０×２
５、０×１６、０×０７を表に格納することによって、Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢ
ＬＥで使用するために高位ビットを選ぶことがある。ただし、その場合は、Ｓ＿
ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥへのアクセスによって、高位ビットは廃棄されるべきで
ある。当業者には、他のテーブルや操作にも同様の平衡が適用できることを理解
されよう。

【００３７】（ｂ）Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥによって指定された順序で、各Ｓテーブル
に１つずつ、８つのランダム６ビット項目を含む表としてＳ＿ＩＮＰＵＴ＿ＭＡ
ＳＫ［０．．．７］を作成する（つまり、０．．．６３の範囲の値で）。

【００３８】（ｃ）８つのＳ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭの各配列が０．．．５をランダムの順
序で含む、ランダムのＳ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ［０．．．７］［０．．．５］
を作成する。

【００３９】（ｄ）８つのＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲの各配列が０．．．３をランダム
の順序でその最初の４つの要素に含み、０．．．３をランダムの順序で２番目の
４つの要素に含む、ランダムのＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［０．．．７］［
０．．．７］を作成する。

【００４０】（ｅ）ランダムの３２ビットＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫを作成する。Ｓ＿Ｏ
ＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫの３２ビットは、Ｓテーブルの出力をブラインドおよびア
ンブラインドするために使用される。（この典型的な実施形態では、各Ｓテーブ
ルは４つのブラインディングビットを使用する。）（ｆ）で説明されるように、
ブラインドされたＳテーブルを生成するためにＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫの値
が使用される。

【００４１】（ｆ）以下のように標準ＤＥＳのＳテーブルｔ（ｔは、１から８までのすべて
）を使用してＳ＿ＴＡＢＬＥ［ｉ］［ｊ］が計算されるように、Ｓ＿ＴＡＢＬＥ
［０．．．７］［０．．．６３］を作成する。ｉ＝Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥ
［ｔ−１］とする。ｗ＝Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ［ｉ］｛ｊ｝ＸＯＲＳ＿ＩＮ
ＰＵＴ＿ＭＡＳＫ［ｉ］とする。ｘをＤＥＳのＳテーブルｔでｗを検索した結果
に等しくする（ＤＥＳ仕様で定義されるように、検索プロセスは、表内で置換を
選択するためにｗのビット０および５と、置換内でオフセットを選択するために
ビット１．．．４を使用することを含む）。ｙを、Ｓテーブルｔの出力に対応す
るＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫの４ビットでＸＯＲしたｘに等しくする（Ｐ置換
の逆をＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫに適用し、次いでビット４ｔが結果の（４ｔ
＋３）になるようにすることを含む）。次に、ランダムな４ビット値を１７倍し
たものでＸＯＲしたｙに等しい８ビット値のｚを計算する。最後に、Ｓ＿ＴＡＢ
ＬＥ［ｉ］［ｊ］＝Ｓ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［ｉ］｛ｚ｝をセットする。

【００４２】各装置を独特のランダムなパラメータ（Ｓ＿ＴＡＢＬＥ、他）で初期設定する
ことは好適であるが、コスト面での制約や諸般の事情により、複数の装置を同様
に初期設定しなければならない場合もある。同様に、複数の装置が１つのキーを
共用する場合、そのキーは、それぞれ独特のキーパラメータのセット（Ｋ１、Ｋ
２、Ｋ１Ｐ、Ｋ２Ｐ）によって初期設定することが好ましい。

【００４３】より高い安全性を得るためには、攻撃者が測定値の分析によってテーブルコン
テンツを獲得できないように、装置の操作中にテーブルを定期的に更新すること
が好ましい。好適更新方法としては、情報が漏洩するより早く新鮮なエントロピ
ーをテーブルに導入すべきである。このような更新方法は、特に、Ｓテーブルが
、更新の遅いＥＥＰＲＯＭなどのようなメモリに格納される場合は、かなりの長
時間を要することがある。更新方法が予測不可能な処理の遅れを導入しないよう
にするには、Ｓテーブルの一部が一度に更新されるように、更新を段階的に行う
ことができる。アイドル時間が使用可能であれば、これもテーブルの更新のため
に使用することができる。

【００４４】更新方法を実施するための１つの方法として、いつも余分の要素が新しい（更
新される）テーブルを準備するために使用できるように、各主配列（Ｓ＿ＩＮＰ
ＵＴ＿ＭＡＳＫ、Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ、Ｓ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ、
およびＳ＿ＴＡＢＬＥ）に９つの要素（必要な８つより１つ多い）を含ませる方
法がある。テーブルの更新方法は、８つのアクティブなパラメータセットのどれ
か１つを変換し、その結果を配列の空いている項目に置き、次いで更新されたテ
ーブルが使用できるようになったら、Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥとＳ＿ＯＵＴ
ＰＵＴ＿ＭＡＳＫを更新する。Ｓテーブルブロックを更新するためには、入力イ
ンデックス（ｍ）と出力インデックス（ｎ）を選択するが、ここでｍは、各配列
において更新されるべき現存する項目へのインデックスであり、ｎは、更新され
た値が置かれる配列の空いている項目へのインデックスである。装置は、Ｓ＿Ｉ
ＮＰＵＴ＿ＭＡＳＫ［ｎ］、Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ［ｎ］［０．．５］、Ｓ
＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［ｎ］［０．．７］およびＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡ
ＳＫのパラメータへの新しい値を作成し格納する。（新しいＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿
ＭＡＳＫは、新しいランダムなビットをＳ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥ［ｍ］に対
応する位置に有すが、他のビットは変更されない。）次に、装置はＳ＿ＴＡＢＬ
Ｅ［ｍ］［０．．６３］をＳ＿ＴＡＢＬＥ［ｎ］［０．．６３］に翻訳し、古い
パラメータセット（Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＭＡＳＫ［ｍ］、Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲ
Ｍ［ｍ］［０．．５］、Ｓ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［ｍ］［０．．７］、お
よびＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫ）を補正し、新しいパラメータセット（Ｓ＿Ｉ
ＮＰＵＴ＿ＭＡＳＫ［ｎ］、Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ［ｎ］［０．．５］、Ｓ
＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［ｎ］［０．．７］、および新しいＳ＿ＯＵＴＰＵ
Ｔ＿ＭＡＳＫ）に適した変更を組込む。別法として、標準（非ブラインドの、他
）Ｓテーブルのコピーが使用可能であれば、更新を実行するためにその値を使用
することができるが、その場合、古いパラメータセットは更新に必要とされない
。一旦、新しいＳ＿ＴＡＢＬＥが完了すると、値ｍを値ｎと置換えることによっ
てＳ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥが更新される。また、Ｓ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳ
Ｋもその新しい値と置換えられる。必ずしもこうでなければならないというわけ
ではないが、Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥおよびＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳＫへ
の更新は、１つのみの更新は不正確な操作の原因となることがあるので、単一の
信頼性のあるメモリの更新として行われることが好ましい。他のメモリ更新中に
信頼性の低いメモリ更新が使用される場合は、新しい表と古い表とを照合するべ
きである。さらに、重要なキーが実施態様で使用される前に、テストキーを使用
してテスト操作を実行し、正確な操作を確認することもできる。別法として、ま
た追加的方法として、一般的にメモリ更新は標準の確認されないメモリ更新に比
べて遅いことがあるが、表更新操作のために完全で誤りのない書き込み操作を使
用することができる。

【００４５】漏洩最小化ＤＥＳ：暗号化（および復号化）従来のＤＥＳ暗号化プロセスは、キーＫを使用して６４ビットの入力メッセー
ジＭを結果に変換する。図１は、本発明の典型的なＤＥＳ暗号化プロセスを示す
。ステップ１００では、変換された入力メッセージは、Ｍ＝Ｍ１Ｐ｛Ｍ１｝ＸＯ
ＲＭ２Ｐ｛Ｍ２｝となるようにそれぞれ順序を置換して（Ｍ１ＰおよびＭ２Ｐ）
２つの６４ビットデータメッセージ（Ｍ１およびＭ２）として獲得または準備さ
れる。さらに、ステップ１００では、変換されたキーが、同様にＫ１、Ｋ２、Ｋ
１Ｐ、Ｋ２Ｐとして符号化されて獲得される。この形式でメッセージとキーが使
用可能でない場合は、さらに変換される。たとえば、メッセージＭを変換するに
は、装置はランダムな６４ビットの値Ｒを獲得し、Ｍ１＝ＭＸＯＲＲおよびＭ２
＝Ｒを計算し、ランダム化された置換Ｍ１ＰおよびＭ２Ｐを作成し、Ｍ１および
Ｍ２をＭ１ＰおよびＭ２Ｐの逆に従って置換する（つまり、Ｍ１およびＭ２をＭ
１Ｐ＿Ｉｎｖｅｒｓｅ｛Ｍ１｝およびＭ２Ｐ＿Ｉｎｖｅｒｓｅ｛Ｍ２｝にそれぞ
れ置換える）同様の変換をキーＫに適用することができる。このプロセスは、結
果が必要とされる前ならいつでも実行することができる（例：ＤＥＳ操作の前、
ＤＥＳ操作の開始時、下記のステップ１１０または１２０、他で（またはこれら
の代わりに））。（上記の符号化は、典型的な目的のためにのみ説明されており
、当業者には、多くの代替符号化が可能であり使用されることが理解されよう。
たとえば、３つ以上のサブパートを使用することができ、ＸＯＲ以外の機能を使
用することができる。当業者には、本明細書に記載した本発明の典型的な実施形
態に鑑み、このような変更があることが理解されよう。）

【００４６】ステップ１１０では、キーおよびメッセージの更新プロセスが実行される。こ
の更新プロセスの開始時で、障害カウンタＣが増加され、閾値に対して検査され
る。閾値に達した場合、操作は失敗し、終了する。閾値に達しない場合は、キー
（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ１Ｐ、Ｋ２Ｐ）およびメッセージ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１Ｐ、Ｍ２
Ｐ）の入力パラメータが更新される。更新プロセスは、リオーダリングおよびラ
ンダム化という２つの基本的な操作からなる。リオーダリングは、データビット
および置換項目の位置を更新する。Ｋ１Ｐ（またはＫ２Ｐ）の要素のペアとＫ１
（またはＫ２）のビットの相補ペアを交換すると、メッセージの有効値は変更さ
れないが、その符号化はリオーダされる。ランダム化は、本実施形態でＸＯＲ操
作を通してデータビット値をブラインドする。同じランダムな論理値をＫ１のビ
ットとＫ２の対応するビットにＸＯＲしても、Ｋ１Ｐ｛Ｋ１｝ＸＯＲＫ２Ｐ｛Ｋ
２｝の値には何の影響も及ぼさない。相関攻撃を回避するために、ＸＯＲへの値
でＸＯＲテーブルが構築され、Ｋ１ＰおよびＫ２Ｐと置換され、最終的にはＫ１
およびＫ２に別個に適用される。将来のトランザクションでそのキーが使用され
る予定の場合、そのキーに対する入力パラメータは、（完全で誤りのない書き込
み操作を使用して）長期メモリで更新された値によって上書きされる。上述のと
おり、メッセージ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１Ｐ、Ｍ２Ｐ）に対する入力パラメータは、
キーの場合と同様の方法でリオーダおよびランダム化することができる。最後に
、障害カウンタＣは、ゼロにセットされる。この時点で、キーおよびメッセージ
はすでにランダム化されており、攻撃者が、停電または他の処理の割込みによっ
て装置に同じキーを繰り返し処理させることはできない。

【００４７】ステップ１２０では、標準ＤＥＳのアルゴリズムの一部である初期置換（ＩＰ
）は、入力メッセージに適用される。Ｍ１およびＭ２は、置換形式で格納される
ため、初期置換は、Ｍ１Ｐ｛Ｍ１｝およびＭ２Ｐ｛Ｍ２｝の値に影響を及ぼす必
要がある。実施態様にとって、データ（つまり、Ｍ１およびＭ２）の変更は可能
ではあるが、必須ではない。置換操作は、置換表自体のみを操作すること、ＩＰ
をＭ１ＰおよびＭ２Ｐなどの置換に適用すること、たとえば新しいＭ１Ｐ＝ＩＰ
｛Ｍ１Ｐ｝および新しいＭ２Ｐ＝ＩＰ｛Ｍ２Ｐ｝を計算することによって適用す
ることができる。データの追加的なリオーダリングまたはランダム化（ステップ
１１０で実行されたような）も任意で実行することができる。

【００４８】ステップ１２０でも、標準ＤＥＳのアルゴリズムの一部であるＰＣ１置換が、
入力キーに適用される。ＩＰの場合、置換操作は、置換表自体（Ｋ１ＰおよびＫ
２Ｐ）のみを操作することによって適用することができ、データを操作する必要
はない。パフォーマンスを最適化する方法として、使用されるキーは、しばしば
すでに適用されているこの置換と共に格納することができることに留意されたい
。パフォーマンスを向上させるために、このステップでＰＣ２を適用し、各ラウ
ンドに必要とされる置換操作をＰＣ２とシフト操作との結合をイネーブルするこ
とによって単純化することもできる。（残り８つの未使用キービットは、５６ビ
ットキー長を保守するためにＰＣ２の４８出力ビットの右に格納される。）キー
の追加的なリオーダリングまたはランダム化（ステップ１１０で実行されるよう
な）も、任意で実行することができる。

【００４９】ステップ１３０では、ラウンドカウンタはゼロに初期設定される。ステップ１
３５では、キーおよびメッセージのパラメータは、ステップ１１０内のように更
新される。

【００５０】ステップ１４０では、キー（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ１Ｐ、Ｋ２Ｐ）を置換することに
よってラウンドキーが準備され、８つの各Ｓ操作に必要とされる６キービットを
分離する。前記ＰＣ１ステップが最適化されると、このステップは、回転する左
ラウンドキー（復号化するときは回転する右キー）と単一の５６から５６への置
換におけるＰＣ２操作とを結合する。実行された完全な置換は、ＰＣ２の逆を実
行し、次いでラウンド回転操作と、ＰＣ２の順方向への置換を実行することに等
しい。前述のとおり、ラウンドサブキーのための符号化は、ラウンド操作で使用
される４８キービットをキーレジスタの左に置き、残り８つの（未使用の）キー
ビットを右に置く。シフトの数は、以下に示すように、ラウンドの関数である。
つまり、ラウンド０、１、８、および１５、（最初のラウンドをラウンド１とし
て番号を付けると、１、２、９、および１６）は１つのシフトを有し、残りは２
つを有する。したがって、ラウンドでは２つのシフトを伴って、異なる置換操作
または余分の置換操作が使用される。キーの追加的なリオーダリングまたはラン
ダム化は、このステップにおいてランダムで実行することができる。（復号化す
る場合、このステップは、Ｓテーブル索引の後に実行するか、またはＳ検索の前
にこのステップを適用するためにＰＣ１置換ステップを補正するために調整する
必要がある。また、上述の通り、ＰＣ２／回転キー置換は、回転を右に組み込む
必要がある。）

【００５１】ステップ１４５では、図２に詳述されるようにラウンド操作が実行される。図
２に関しては、ステップ２００では、装置は、ランダムな順序で０．．．７の値
を有する８つの要素を含むランダムなＳ＿ＯＲＤＥＲ＿ＰＥＲＭ［０．．．７］
を生成する。また、ループカウンタｉは、ゼロに初期設定される。ステップ２１
０では、次のＳ検索操作のためにｊがＳテーブルのインデックスにセットされる
（例：ｊ＝Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＴＡＢＬＥ［Ｓ＿ＯＲＤＥＲ＿ＰＥＲＭ［ｉ］］。

【００５２】ステップ２２０では、ランダムな６ビットマスクＶが得られる。また、ステッ
プ２２０でも、インデックスレジスタｑが、Ｖによってブラインドされた現行の
Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＭＡＳＫ値として計算される（たとえばｑ＝ＶＸＯＲＳ＿ＩＮ
ＰＵＴ＿ＭＡＳＫ［ｊ］を計算することによって、）。

【００５３】ステップ２３０では、ビット選択のために置換Ｍ１Ｐを使用して、現行のＳ操
作に対応するＭ１から６つの入力ビットが抽出され、ｑにＸＯＲされる。この６
ビット抽出とＸＯＲ操作は、ランダムな順序で実行される。選択されたビットは
、現行のＳインデックスへのＥ拡張操作によって選択された６ビットのグループ
に対応する。ビットは、Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ［ｊ］によって指定された順
序でｑに置かれる。ステップ２３５は、Ｍ２の適切な６ビットがＭ２Ｐを使用し
て選択されることを除いて、ステップ２３０に類似している。

【００５４】ステップ２４０では、ビット選択のために置換Ｋ１Ｐを使用して、Ｓ操作への
６キービット入力がＫ１から選択される。６ビット抽出およびＸＯＲ操作は、ラ
ンダムな順序で実行される。選択されたビットは、現行ラウンドの現行Ｓ操作使
用された６キービットに対応する。（前に図１のステップ１２０および１４０で
実行されたキー置換がラウンドのＰＣ２置換の結果をＭ１Ｐの隣接ビットとして
置くと、ｊはＫ１Ｐの６ビットの適切なブロックへのインデックスとして使用さ
れる。）ビットは、Ｓ＿ＩＮＰＵＴ＿ＰＥＲＭ［ｊ］によって指定された順序で
ｑに置かれる。ステップ２４５は、Ｋ２の適切な６ビットがＫ２Ｐを使用して選
択されることを除いて、ステップ２４０に類似している。

【００５５】ステップ２５０では、Ｓ＿ＴＡＢＬＥ［ｊ］［ｑＸＯＲＶ］を検索することに
よって、Ｓテーブル索引が実行される。ステップ２６０では、Ｓテーブルの結果
の左半分にある各４ビットのために、装置はＳ結果置換、Ｐ置換、およびＭ１Ｐ
置換を実行した結果に対応するＭ１において目的位置を識別する。左の４Ｓ結果
ビットは、それぞれＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［ｊ］の要素の前半に従って
置換され、対応するＭ１ビットにＸＯＲされる。（最終的に、これらの置換は、
Ｌの適切な宛先ビットに対応するＭ１のビットを目標にする。）Ｍ２ＰとＳ＿Ｏ
ＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ［ｊ］の後半を使用して、Ｓ結果の右半分の４ビットを
Ｍ２にＸＯＲするために同じことが行われる。ランダムに、Ｓテーブルの項目は
、Ｓテーブルのランダムな４ビット定数を有する左右の項目をＸＯＲすることに
よって更新し、Ｓ結果の左右の半分に対するＳ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＯＲＤＥＲ置換
の逆に従って置換することができる。

【００５６】ステップ２７０では、ループカウンタｉが増加される。ステップ２７５では、
そのラウンドのより多くの８Ｓテーブル索引が実行される必要があるかどうかを
判定するために、iが検査される。もしその必要があれば、ステップ２１０で処
理が継続される。

【００５７】Ｓテーブル索引が完了した後、ステップ２８０で、Ｓ＿ＯＵＴＰＵＴ＿ＭＡＳ
Ｋの値がＭ２にＸＯＲされる（もちろん、Ｍ２Ｐに従って調整される）。ステッ
プ２８０では、データの左右の半分は、Ｍ１、Ｍ１Ｐで交換される。この交換は
、上述の通り、Ｍ１Ｐを変更することによってのみ達成することのできるビット
置換として実施することができることに留意されたい。同様に、Ｍ２、Ｍ２Ｐの
左右の半分も交換される。たとえば図１のステップ１１０に詳述されたようなメ
ッセージの追加的なリオーダリングまたはランダム化が、この時点で推奨される
。最終的に、前節「漏洩最小化ＤＥＳ：初期設定およびＳ更新」で説明した通り
に、Ｓ＿ＴＡＢＬＥへの更新は実行される。ステップ２９０では、図２のプロセ
スが完了する。

【００５８】図１に戻って、ステップ１５０では、ラウンドカウンタが増加される。ステッ
プ１５５では、１６ラウンドすべてが完了したかどうかを判定するためにラウン
ドカウンタ値が検査される。まだラウンドが残っていれば、ステップ１３５で処
理が継続される。

【００５９】すべてのラウンドが完了した後で、ステップ１６０でメッセージの最後の置換
が実行される。上述した通り、置換操作は置換表自体（Ｍ１ＰおよびＭ２Ｐ）を
操作することによってのみ適用することができ、データを操作する必要はない。
データの追加的なリオーダリングまたはランダム化は、ランダムで実行される。
最終的に、ステップ１７０では、（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１Ｐ、Ｍ２Ｐ）に含まれる結
果は戻される。結果が、秘密でない場合（例：暗号テキスト）、Ｍ１Ｐ｛Ｍ１｝
ＸＯＲＭ２Ｐ｛Ｍ２｝を計算することによって、標準ＤＥＳの暗号テキストが生
成される。

【００６０】暗号化（および復号化）の操作中または操作間に、Ｓテーブルおよび関連する
パラメータが更新される。更新が実行される速度および頻度は、いくつかの要因
に応じた設計パラメータである。たとえば、特に装置のメモリ更新が遅い場合、
テーブルの更新には時間がかかるので、高性能の実施態様によっては表更新の頻
度が低いほうが望ましいことがある。装置のメモリの寿命によっては、更新速度
の制限も必要とする場合がある。たとえば、ＥＥＰＲＯＭメモリは、あまり頻繁
に更新されると障害を起こすことがある。また、漏洩速度の速い装置は、より頻
繁にテーブルを更新する必要があるだろう。たとえば、複数の重複した表または
２つ以上の部分に分割されたオペランドを使用することによって、有効な漏洩速
度を減少させ、表更新速度を減少させることができる。最終的に、更新の頻度は
、装置が要する機密保護の度合いによって決めることができる（たとえば、更新
を頻繁にするほど、攻撃は困難になる）。

【００６１】ＤＥＳキーの長さが極めて短いので（５６バイトのみ）、ＤＥＳは、各データ
ブロックで３つのＤＥＳ操作が実行されるトリプルＤＥＳ構造を使用して強化さ
れることがよくある。漏洩最小化トリプルＤＥＳは、漏洩最小化単一ＤＥＳを３
回反復することによって、実施される。第１ＤＥＳ出力を有する２つのコンポー
ネントは、第２ＤＥＳ操作への入力として直接使用することができ、第２ＤＥＳ
出力のコンポーネントは、第３ＤＥＳ出力への入力として直接使用することがで
きる。また、初期置換が第２および第３ＤＥＳ操作でオミット（omit）されると
、第１および第２ＤＥＳ操作での最後の置換は必要なくなる。

【００６２】背景技術においては別の構造であるＤＥＳ−Ｘが知られており、総当り攻撃に
対してＤＥＳを強化するための方法としてしばしば使用される。ＤＥＳ−Ｘでは
、６４ビットの秘密値（ＫＸ）で平文テキストをＸＯＲし、秘密ＤＥＳキー（Ｋ
Ｙ）と共に通常のＤＥＳアルゴリズムを使用してＸＯＲの結果を暗号化し、第３
秘密値（ＫＺ）でＤＥＳの結果をＸＯＲする。本発明によるＤＥＳ−Ｘの典型的
な実施形態では、たとえば、ＸＯＲの秘密値（ＫＸおよびＫＺ）は、それぞれ２
つのコンポーネントとして（ＫＸ１、ＫＸ２およびＫＺ１、ＫＺ２）格納するこ
とができる。ＤＥＳ操作の前に、ＫＸ１はメッセージを二等分した一方へＸＯＲ
され（例：ＭＰ１を通してＭ１が置換される）、もう一方へはＫＸ２がＸＯＲさ
れる。このＤＥＳ操作は、漏洩最小化実施態様を使用して実行される。ＤＥＳ操
作の後で、メッセージの結果を二等分したものをＫＺ１およびＫＺ２でＸＯＲす
る。一対のＸＯＲ秘密コンポーネント（ＫＸ１およびＫＸ２、またはＫＺ１およ
びＫＺ２）を更新するために、ランダムな数が生成され、これら両方にＸＯＲさ
れる。他のキーおよびメッセージと同様に、ＸＯＲキーコンポーネントは、ラン
ダムで関連置換を有することができる。

【００６３】他の考慮すべき事項暗号操作は、通常、不正確な計算がキーを含んだり、他の攻撃を可能にしたり
しないように検査されるべきである。本発明の暗号の実施態様は、本発明の好適
実施形態において、暗号操作が正しく実行されるように、誤り検出および／また
は誤り修正論理と結合することができる。たとえば、単純かつ効果的な技法とし
て、理想的には２つの独立したハードウェアプロセッサおよび実施態様を使用し
、両方が同じ結果を生成したことを検査するためのコンパレータを備えて、暗号
操作を２回実行するという方法があげられる。２つのユニットによって生成され
た結果が一致しない場合、コンパレータは、不良な処理結果が使用されないよう
にする。信頼性よりも安全性を重視する状況では、重大なエラーが発生したら、
コンパレータは、装置を自己破壊させることができる。たとえば、装置の耐用期
間中に不良ＤＥＳ操作が連続して２回発生したり、１度に５つの不良なＤＥＳ結
果が発生したら、コンパレータは、自己破壊を起こすことができる。暗号システ
ムによっては、重複を必須としないものもある。たとえば、ＲＳＡを使用すると
、自己検査機能を暗号システムの実施態様自体に組み込むことができ、また操作
の後で検査を実行することができる。

【００６４】ＰＯＳＴ（パワーオンセルフテスト）のような自己診断機能も、暗号記号が故
障していないことを検査するために組み込まれるべきである。ある種のスマート
カードや他の装置では、包括的な自己テストが完了する前にＡＴＲ（answer-to-
rest）が提供されなければならない。そのような場合、最初のトランザクション
が完了するまで、または十分なアイドル期間がすぎるまで、自己テストを延期す
ることができる。たとえば、ＰＯＳＴが無事完了したことを示すフラグは、初期
設定に際してクリアすることができる。カードは、ホストシステムからのコマン
ドを待っている間、ＰＯＳＴを試みることができる。ＰＯＳＴ中に受信したすべ
ての入出力は、（ＰＯＳＴ完了フラグをゼロにしたままで）ＰＯＳＴを打ち切る
割込みを行うことができる。どの暗号関数が呼び出されても、装置はＰＯＳＴフ
ラグを検査し、（フラグがセットされていなければ）まずＰＯＳＴを実行する。

【００６５】結論本発明には、多くの変更および適応が可能である。たとえば、メッセージビッ
トは、（二等分したものを分離するのとは対照的に）ビットが混合する１２８ビ
ットの配列に格納することができ、キーは、５６ビット形式ではなく６４ビット
形式で操作することができ、オーダリングは、（計算の最終結果を変更しない方
法を含んで）逆にしたり、置換したりできる。ＸＯＲの二等分したもので操作を
ブラインディングするよりも、他のビット操作を適用することができる。ＸＯＲ
ビット操作以外の基本操作が使用される場合は、他の分割および／またはブライ
ンディング機能を使用することができる。メモリを節約するために、マスクでＸ
ＯＲすることによって（または他のインデックスをアンマスクする機能を適用す
ることによって）データへの最終ポインタを生じさせるようにテーブルを符号化
することによって、テーブルの順序をランダムに維持しつつ、置換テーブルを削
除することができる。二等分したそれぞれにのみデータを分割するのではなく、
３つ以上のサブバリューを使用することができる。追加テーブル（その入力は、
後続テーブルへのポインタとなるか、またはその出力が結合されるか、あるいは
その両方）は、さらに機密保護を追加するために使用することができる。最適化
されたハードウェアの実施態様では、アルゴリズムの単純化されたバージョンを
実施できるように、システム状況情報の量を制限する必要がある場合がある。た
とえば、置換表すべてを維持するよりも、パラメータベースの関数を入力に適用
することによって順序を置換することができる。また、典型的な置換操作では、
入力位置レジスタを第１定数によってＸＯＲし、次いで第２定数の値を追加する
ことによって、出力ビット位置を発見する。（６ビットのインデックスについて
は、正規の置換に対する（２＾６）（６４）＝４０９６とは対照的に、置換を符
号化するために１２レジスタビットのみが必要とされる。）集積回路の個々の操
作または他のモジュールは安全であると想定されるハードウェアの実施態様にお
いても、本発明は、集積回路（またはモジュール）とシステムの他の部分との間
で通信される秘密メッセージおよびキーを保護するために適用されることができ
る。

【００６６】さらに、キーおよびメッセージの両方をそれぞれ２つのサブパートに置換する
ことに関して本発明を説明しているが、これらの片方または両方（および他の秘
密数量）が、３つ以上の部分に置換できることが、当業者に明らかになろう。最
後に、ＤＥＳについて本発明を説明しているが、本発明は、Ｂｌｏｗｆｉｓｈ、
ＳＥＡＬ、ＩＤＥＡ、ＳＨＡ、ＲＣ５、ＴＥＡおよび本発明の技術の適用に適し
た操作を必要とする他の暗号アルゴリズムを含むがこれらに限定はされない他の
暗号対照アルゴリズムに適用および適応することができる。ＤＥＳを含むこれら
すべての場合において、本明細書で使用される「平文テキスト」という用語は、
使用されているすべての暗号プロトコル（例：ＤＥＳ）に関して平文テキスト形
式になった数量のことを示している。したがって、「平文テキスト」の数量は、
実際には他のアルゴリズムを使用して暗号化され、検討中の暗号プロトコルに関
する平文テキストの意味の範囲内に維持される。

【００６７】従って、本発明は、コストおよび複雑さにおいては類似しているが本発明を使
用しない装置よりもはるかに攻撃への対抗策を持った装置の構造をイネーブルす
る広範な関連技術を、包含する。さらに、システムの機密保護のためには、その
ための複数の技術が必要とされることがあり、漏洩最小化は他の機密保護の方法
または対策と共同で使用することができる。

【００６８】当業者が理解するように、上記の技術は、特定のホスト環境または形式要因に
限定されることはない。むしろ、限定はされないが下記のものを含む、幅広い種
類のアプリケーションで使用することができる。つまり、ＩＳＯ（国際標準化機
構）７８１６−１、ＩＳＯ７８１６−２、およびＩＳＯ７８１６−３（「ＩＳＯ
７８１６準拠スマートカード」）に実質的に準拠したスマートカードを含む（し
かし限定はされない）あらゆる種類の暗号スマートカード、コンタクトレスでプ
ロキシミティベースのスマートカードおよび暗号トークン、格納された値カード
およびシステム、暗号により機密保護されたクレジットカードおよびデビットカ
ード、カスタマロイヤリティカードおよびシステム、暗号によって認証されるク
レジットカード、暗号アクセラレータ、ギャンブルや他の賭け事用システム、安
全な暗号チップ、不正防止機能付きマイクロプロセッサ、（パーソナルコンピュ
ータ、サーバ、他で使用するためのプログラムおよび暗号装置内にロードまたは
埋め込むことができるプログラムに限定はされないが、これらを含む）ソフトウ
ェアプログラム、キー管理装置、バンキングキー管理装置、安全なウェブサーバ
、電子決済システム、マイクロペイメントシステムおよびメータ、プリペイド式
テレフォンカード、暗号識別カードおよび他のＩＤ検査システム、電子資金取引
、自動預金支払機、ＰＯＳ端末装置、証明書発行システム、電子バッジ、ドアエ
ントリシステム、暗号キーを使用したすべての種類の物理ロック、（地上波放送
、衛生放送、ケーブル放送に限定はされないがこれらを含む）テレビジョン信号
を復号化するためのシステム、（コンピュータネットワークを介して配信される
音楽を含む）暗号化された音楽および他の音声コンテンツを復号化するためのシ
ステム、すべての種類のビデオ信号を保護するためのシステム、（映画、音声コ
ンテンツ、コンピュータプログラム、ビデオゲーム、画像、テキスト、データベ
ース、他の無許可のコピーまたは使用を防止するために使用されるような）知的
所有権保護およびコピー保護システム、（電話認証スマートカードを含む）携帯
電話スクランブリングおよび認証システム、（安全な電話のためのキー記憶装置
を含む）安全な電話、暗号ＰＣＭＣＩＡカード、ポータブル暗号トークン、およ
び暗号データ監査システム。

【００６９】前記において本発明の典型的な実施形態および適用例について説明したが、本
発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、関連する変換形態、強化、および
修正を行えることは明らかである。したがって、本発明は、前記の開示に限定さ
れるべきではなく、むしろ本明細書に添付の特許請求の範囲によって解釈される
べきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】漏洩を最小化するＤＥＳの方法の典型的な実施形態を示す。

【図２】図１の漏洩を最小化するＤＥＳの方法の各ラウンドにおけるＳテーブル索引を
詳細に示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ヨシュアエム．ジャフェアメリカ合衆国 94117 カリフォルニア州サンフランシスコ（番地なし）アパートメント４アッパーテラス 200 (72)発明者ベンジャミンシー．ジュンアメリカ合衆国 94303 カリフォルニア州パロアルトタンランドドライブ 1081−ビーＦターム(参考） 5J104 AA46 JA13 NA09 NA20 NA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メッセージについて暗号操作を実行する方法において、（ａ）初期予測不可能情報を生成するステップと、（ｂ）前記初期予測不可能情報を使用し、初期秘密数量を所定の論理的関係を
有する複数のランダム化した数量に変換するステップと、（ｃ）ハードウェア装置の外部監視から得られる前記操作に関する有用情報の
量を減らすために、前記ハードウェア装置のランダム化された前記数量を必要と
する前記操作の第１ステップを実行するステップとを備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記初期予測不可能情報が
乱数発生器から得た複数のランダム値を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１に記載の方法において、前記初期秘密数量は、メッ
セージおよびキーを含む秘密数量の群の少なくとも１つを含むことを特徴とする
方法。
【請求項４】請求項１に記載の方法において、ステップ（ｂ）はブライン
ディング操作を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】請求項４に記載の方法において、前記ブラインディング操作
はＸＯＲ操作を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】請求項１に記載の方法において、ランダム化された前記数量
のいくつかにおける任意の指定ビットの値が「１」である可能性は２分の１（０
．５）であることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項１に記載の方法において、ステップ（ｃ）はランダム
な順序で複数の前記ランダム化された数量において別個に操作することを含むこ
とを特徴とする方法。
【請求項８】請求項１に記載の方法において、前記暗号操作はデータ暗号
化規格（ＤＥＳ）と互換性があり、前記方法は、最後の結果を生成するためにス
テップ（ｃ）の結果を再結合することも含み、前記最後の結果は前記ＤＥＳアル
ゴリズムで変換された前記メッセージの暗号表示であることを特徴とする方法。
【請求項９】請求項８に記載の方法において、Ｓテーブルをシャッフルす
るために前記初期予測不可能情報を使用することをさらに備えたことを特徴とす
る方法。
【請求項１０】請求項９に記載の方法において、前記初期予測不可能情報
を使用して前記Ｓテーブルをシャッフルする前記ステップは、前記Ｓテーブルの
出力をブラインディングすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】請求項９に記載の方法において、前記初期予測不可能情報
を使用して前記Ｓテーブルをシャッフルする前記ステップは、前記Ｓテーブルの
置換を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】請求項９に記載の方法において、ステップ（ｃ）は、前記
ランダム化された形式によるＳテーブルへの６ビット入力を表現するデータを、
前記ランダム化された数量からランダムな順序で抽出することを含むことを特徴
とする方法。
【請求項１３】請求項１に記載の方法において、（ｄ）少なくとも１つの更新されランダム化される数値を生成するために、追
加的な予測不可能な情報を使用して、少なくとも１つのランダム化される前記数
量を更新するステップと、（ｅ）少なくとも１つの更新されランダム化される前記数量を必要とする前記
操作の第２ステップを実行するステップとをさらに備えたことを特徴とする方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、少
なくとも１つのランダム化される前記数量のビット位置をリオーダリングするこ
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】請求項１３に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、少
なくとも１つのランダム化される前記数量のビット値をランダム化することを含
むことを特徴とする方法。
【請求項１６】請求項１３に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、前
記更新に先立って、障害カウンタを増分させ、検査し、前記更新後に前記障害カ
ウンタをクリアすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】請求項１３の方法において、ステップ（ｃ）は、複数のパ
ラメータを使用して前記操作の前記第１ステップを実行することを含み、前記方
法は、前記パラメータを初期設定するために前記初期予測不可能情報を使用する
ことと、複数の更新されるパラメータを生成するために前記パラメータを更新す
ることをさらに備え、ステップ（ｅ）は、前記更新されるパラメータを使用して
前記操作の前記第２ステップを実行することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】キーを使用してメッセージに暗号操作を実行する方法にお
いて、（ａ）予測不可能な情報を使用し、前記メッセージを所定の論理的関係をその
中に有する複数のメッセージ部分に変換するステップと、（ｂ）予測不可能な情報を使用し、前記キーを所定の論理的関係をその中に有
する複数のキー部分に変換するステップと、（ｃ）ハードウェア装置の外部監視から得られる前記操作に関する有用情報の
分量を減らすために、前記ハードウェア装置で前記キー部分を使用して前記メッ
セージ部分に前記暗号操作の第１ステップを実行するステップと、（ｄ）予測不可能な情報を有する前記複数のメッセージ部分の少なくとも１つ
を更新するステップと、（ｅ）予測不可能な情報を有する前記複数のキー部分の少なくとも１つを更新
するステップと、（ｆ）ハードウェア装置の外部監視から得られる前記操作に関する有用情報の
分量を減らすために、前記ハードウェア装置で前記キー部分を使用して前記メッ
セージ部分に前記暗号操作の少なくとも第２ステップを実行するステップと、（ｇ）暗号結果を戻すステップとを備えたことを特徴とする方法。
【請求項１９】請求項１８に記載の方法において、前記結果が、前記メッ
セージに暗号操作がデータ暗号化規格（ＤＥＳ）アルゴリズムを適用することに
よって引き出される値の表記法となるように、前記暗号操作はＤＥＳと互換性が
あることを特徴とする方法。
【請求項２０】請求項１８に記載の方法において、ステップ（ｃ）および
（ｆ）の間でＳテーブルをリシャッフルするために予測不可能な情報を使用する
ステップをさらに備えたことを特徴とする方法。
【請求項２１】請求項１８に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は
、前記キー部分と前記秘密数量の間で定義済みの、ステップ（ｅ）で前記キー部
分が更新されたときに保存された数学的関係を確立することを特徴とする方法。
【請求項２２】外部監視による秘密数量の発見に対して抵抗性のある方法
で暗号操作を実行するための暗号化処理装置であって、（ａ）装置の電力消費料量を測定することのできる、電力に関する信頼性のな
い入力と、（ｂ）前記秘密数量の表記法を少なくとも含む保護メモリと、（ｃ）前記秘密数量を、所定の論理的関係をその中に有する複数のランダム化
された数量に変換する予測不可能な情報のソースと、（ｄ）入出力インタフェースと、（ｅ）前記メモリに接続され、前記秘密数量のランダム化形式を使用する前記
インタフェースを介して受信されたデータのランダム化された形式に暗号変換を
実行するように構成されたプロセッサとを備えたことを特徴とする暗号化処理装置。
【請求項２３】請求項２２に記載の装置において、前記装置はＩＳＯ７８
１６準拠スマートカードを備えたことを特徴とする装置。
【請求項２４】請求項２２に記載の装置において、前記暗号変換中に前記
電力消費量は測定できる程度に変化するが、前記電力消費量の測定値は前記秘密
数量と相関しないことを特徴とする装置。
【請求項２５】請求項２２に記載の装置において、予測不可能な情報の前
記ソースは乱数発生器を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２６】請求項２２に記載の装置において、少なくとも１つのレジ
スタの任意の単一ビットと前記秘密数量との間の相関は検出不可能なほど小さい
が、前記少なくとも１つのレジスタの結合した複数ビットと前記秘密数量と間の
相関は測定できる程度に大きい、ランダム化された前記数量を一時的に格納する
ための、少なくとも１つのレジスタを備えたことを特徴とする装置。
【請求項２７】請求項２６に記載の装置において、前記装置がＩＳＯ７８
１６準拠スマートカードであることを特徴とする装置。
【請求項２８】外部監視攻撃に対する抵抗力を有する秘密キーを使用して
、対称暗号操作を実行するための方法であって、（ａ）入力メッセージを獲得するステップと、（ｂ）初期予測不可能情報を生成するステップと、（ｃ）前記キー、前記メッセージ、および前記予測不可能な情報を結合するス
テップと、（ｄ）（ｉ）結果は、前記入力メッセージおよび前記キーの定義済み関数であ
り、（ｉｉ）前記結果は、前記予測不可能な情報と独立である結果を引き出すス
テップと、（ｅ）前記結果に基づく応答を生成するステップとを備えたことを特徴とする方法。
【請求項２９】請求項２８に記載の方法において、前記暗号操作は定義済
みブロック暗号であることを特徴とする方法。
【請求項３０】請求項２９に記載の方法において、前記ブロック暗号はデ
ータ暗号化規格であることを特徴とする方法。
【請求項３１】請求項２９に記載の方法において、すべてのステップはＩ
ＳＯ７８１６準拠スマートカードで実施されることを特徴とする方法。
【請求項３２】請求項２９に記載の方法において、前記ステップ（ｄ）で
処理される個々のノービットは前記キーの任意のビットに対して測定できる程度
に相関することを特徴とする方法。
【請求項３３】キー入力される暗号操作を実行するための装置において、（ａ）（ｉ）第１の複数のパラメータとして符合化された秘密パラメータの表
記法を獲得し、（ｉｉ）入力データを受信し、（ｉｉｉ）前記複数のパラメータを使用して前記入力データに暗号操作を実
行し、（ｉｖ）前記暗号操作の結果を伝送するために構成されたキー入力される処理ユニットと、（ｂ）（ｉ）前記秘密パラメータの符号化された前記表記法を獲得し、（ｉｉ）ブラインディング係数を獲得し、（ｉｉｉ）（１）第２の複数のパラメータと前記第１の複数のパラメータの
間に数学的関係が存在し、（２）前記第２の複数のパラメータが前記第１の複数のパラメー
タと異なる第２の複数のパラメータを、前記第１の複数のパラメータおよび前記ブライン
ディング係数から生成するために構成された、キー更新ユニットとを備えたことを特徴とする装置。
【請求項３４】請求項３３に記載の装置において、前記キー準備ユニット
は、引き出される前記複数のパラメータと前記獲得された秘密パラメータとの間
に数学的関係が存在するように、前記秘密パラメータおよび前記ブラインディン
グ値から複数のパラメータを引き出すようにさらに構成されるが、前記複数のパ
ラメータの任意の１つと前記秘密パラメータとの間に測定できる程度の相関がま
ったくないことを特徴とする装置。
【請求項３５】請求項３４に記載の装置において、数学的関係はモジュロ
２の加算を含むことを特徴とする装置。
【請求項３６】請求項３３に記載の装置において、（ａ）置換される順序に一連のビットを含む置換される部分と、（ｂ）置換される前記部分にビットの順序を含む、オーダリングパートとを前記第２の複数パラメータが含むことを特徴とする装置。
【請求項３７】テーブル索引操作をマスキングすることにより、暗号シス
テムの物理属性と暗号操作中に操作される秘密パラメータの値との間の相関を減
らすための方法であって、（ａ）前記テーブル索引操作で使用するための索引テーブルの表記法を受信す
るステップと、（ｂ）受信した前記テーブルの表記法に対応する入力および出力マスキングパ
ラメータを受信するステップと、（ｃ）いくらかの予測不可能な情報を獲得するステップと、（ｄ）受信した前記索引テーブルおよび前記予測不可能な情報から前記索引テ
ーブルの変換された表記法を引き出ステップと、（ｅ）前記テーブルの変換された前記表記法に対応する新しい入力および出力
マスキングパラメータを引き出すステップと、（ｆ）変換された前記索引テーブルと前記入力および出力マスキングパラメー
タをメモリに格納するステップと、（ｇ）変換された前記テーブルを暗号の計算で使用するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】請求項３７に記載の方法において、（ａ）第１ランダム値を獲得するサブステップと、（ｂ）ステップ（ｂ）で受信される前記第１ランダム値および出力マスキング
値から新しい出力マスキング値を生成するサブステップと、（ｃ）第２ランダム値を獲得するサブステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）で受信される前記第２ランダム値および入力マスキング
値から新しい入力マスキング値を生成するサブステップと、（ｅ）（ｉ）前記古い入力マスクでＸＯＲした索引「ｉ」を取ることにより指
定されるオリジナルテーブルの位置で要素を検索し、（ｉｉ）前記新しい出力マスク値および前記古い出力マスク値の両方で前記
要素をＸＯＲし、（ｉｉｉ）前記新しい入力マスクでＸＯＲした前記索引「ｉ」に対応する位
置で変換された前記テーブルに前記ＸＯＲ結果を格納した結果に、変換されるテーブルにある第ｉ要素が等しい特性を有する変換される
前記テーブルを生成するサブステップとをステップ（ｄ）が含むことを特徴とする方法。
【請求項３９】請求項３８に記載の方法において、ステップが異なる順序
で実行されることを特徴とする方法。
【請求項４０】データ暗号化規格を使用して秘密キーによりスマートカー
ドでデータを変換する方法において、（ａ）メッセージの表記法を受信するステップと、（ｂ）ＤＥＳ中間表記法を生成するために、前記メッセージの表記法の少なく
とも１つの部分と前記キーの表記法の少なくとも１つの部分を結合するステップ
と、（ｃ）前記索引が従来の６ビットＳテーブル入力の表記法である索引を、前記
ＤＥＳ中間からＳ操作に生成するステップと、（ｄ）Ｓ操作を実行して、前記Ｓ結果のハミングウェイトが前記Ｓテーブル入
力の値と独立している拡張表記法にＳ結果を生成するステップと、（ｅ）新しいＤＥＳ中間表記法を生成するために、前記Ｓ操作の結果と前記Ｄ
ＥＳ中間の結果を結合するステップと、（ｆ）ステップ（ｃ）から（ｅ）を複数回繰り返すステップと、（ｇ）前記ＤＥＳ結果がＤＥＳ標準を前記秘密キーで前記メッセージに適用し
た結果の表記法であるＤＥＳ結果へ、最終ＤＥＳ中間表記法を変換するステップ
とを備えたことを特徴とする方法。