JP2003005636A - 暗号処理装置および暗号処理方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロック単位での連鎖技法を用いた暗号処理
における処理高速化、高度な解読困難性を実現する暗号
処理装置および方法を実現する。 【解決手段】 ブロック単位の連鎖技法を用いた暗号処
理において、入力ブロックを順次、ｎ個の暗号処理手段
に入力し、各暗号処理手段においてｎ個おきのブロック
データとの連鎖関係を生成して暗号処理を実行する。複
数の暗号処理手段がｎ個おきのブロックとの連鎖関係を
構築して暗号化するので、入力ビットレートに追随した
暗号処理が実行できる。また、連続するブロックデータ
の連鎖関係を構築しないので、暗号データからの暗号解
読が困難になり、セキュリティレベルの高い暗号処理が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暗号処理装置およ
び暗号処理方法、並びにプログラムに関する。特に、デ
ータストリームを固定長データブロック単位で複数のデ
ータストリームに分割し、それぞれのデータストリーム
において個別に連鎖技法を用いて暗号化／復号処理を行
なう暗号処理装置および暗号処理方法、並びにプログラ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、音楽データ、画像データ、ゲーム
プログラム等、様々なソフトウエアデータ（以下、これ
らをコンテンツ（Content）と呼ぶ）を、インターネッ
ト、衛星を介した通信他、有線、無線の各種通信網を介
して配信するサービスが盛んになってきている。また、
ＤＶＤ、ＣＤ、メモリカード等の流通可能な記憶媒体を
介したコンテンツ流通も盛んになってきている。これら
の流通コンテンツは、ユーザの所有する例えば、ＴＶ、
ＰＣ（Personal Computer）、再生専用器、あるいはゲ
ーム機器等において、再生、利用される。

【０００３】通信網を介して配信されるコンテンツは、
例えば通信機能を有するセットトップボックスによって
受信され、ＴＶ他の再生装置において再生可能なデータ
に変換されて再生される。あるいは通信インタフェース
を備えたＴＶ、再生装置、ゲーム機器、ＰＣ等の情報機
器によって受信されて再生される。

【０００４】ゲームプログラム、音楽データ、画像デー
タ等、多くのソフトウエア・コンテンツは、一般的にそ
の作成者、販売者に頒布権等が保有されている。従っ
て、これらのコンテンツの配布に際しては、一定の利用
制限、すなわち、正規なユーザに対してのみ、ソフトウ
エアの使用を許諾し、許可のない複製等が行われないよ
うにする、すなわちセキュリティを考慮した構成をとる
のが一般的となっている。

【０００５】ユーザに対する利用制限を実現する１つの
手法が、配布コンテンツの暗号化処理である。例えば著
作権保護の要請されるコンテンツを衛星あるいはインタ
ーネット等を介して配信する場合にコンテンツを暗号化
して配信し、正規ユーザに対してのみ復号鍵を配布す
る。正規ユーザは配布された復号鍵によって暗号化コン
テンツの復号を実行し、コンテンツを再生する構成であ
る。

【０００６】例えば、正規ユーザに対して暗号化コンテ
ンツを復号するための鍵を格納したメモリ媒体（例えば
ＩＣカード）を配布し、ユーザは配布されたＩＣカード
をセットトップボックスまたは受信機にセットし、セッ
トしたカードの格納鍵を用いて暗号化コンテンツの復号
処理を実行して再生する構成がある。

【０００７】図１を用いて、コンテンツをコンテンツ鍵
で暗号化して配信するコンテンツ配信システム構成例に
ついて説明する。

【０００８】図１は、コンテンツ（番組）を制作または
提供するコンテンツ提供サイト１０と、コンテンツを受
信して再生するユーザサイト２０における処理を説明す
る図である。管理センター３０は、配送鍵（Ｋｄ：Dist
ribution Key）をコンテンツ提供サイト１０とユーザサ
イト２０に提供する。ユーザサイト２０には、例えばデ
ータの取り出しを防止したセキュアモジュールとしての
ＩＣカード内に配送鍵（Ｋｄ）を格納して提供する。

【０００９】図１に示す番号（１）〜に沿って処理が進
行する。処理の詳細について説明する。まず、コンテン
ツ提供サイト１０では、（１）コンテンツを暗号化する
ためのコンテンツ鍵（Ｋｃ）を生成し、（２）生成した
コンテンツ鍵（Ｋｃ）を用いてコンテンツの暗号化処理
を実行する。暗号化処理のアルゴリズムとしては各種の
アルゴリズムが適用可能であり、例えば代表的な共通鍵
暗号アルゴリズムであるＤＥＳ（Data Encryption Stan
dard）が適用できる。

【００１０】共通鍵暗号化方式は、データの暗号化処理
に用いる暗号化鍵とデータの復号化に用いる復号化鍵を
共通のものとして、正規のユーザにこれら暗号化処理、
復号化に用いる共通鍵を付与して、鍵を持たない不正ユ
ーザによるデータアクセスを排除するものである。この
方式の代表的な方式がＤＥＳ（データ暗号標準：Detaen
cryption standard）である。

【００１１】さらに、安全性を増すためにＤＥＳアルゴ
リズムを３重にして処理を行なうトリプルＤＥＳを適用
してもよい。ＤＥＳ暗号化処理では鍵長５６ビットの鍵
を生成してコンテンツ鍵として使用し、トリプルＤＥＳ
では１１２ビットの鍵長を持つ鍵をコンテンツ鍵として
生成する。このようなコンテンツ鍵は、乱数発生装置に
おいて発生した乱数に基づいて生成するものであり、例
えばコンテンツ毎に生成する。

【００１２】コンテンツ提供サイト１０は、生成したコ
ンテンツ鍵（Ｋｃ）を用いてコンテンツを暗号化すると
ともに、（３）生成したコンテンツ鍵（Ｋｃ）を管理セ
ンター３０から受領した配送鍵（Ｋｄ）を用いて暗号化
する。なお、配送鍵（Ｋｄ）によって暗号化されるデー
タは、コンテンツ鍵（Ｋｃ）のみならず、コンテンツの
利用条件（コピーしてよいか、価格など）を含めてもよ
い。これらを併せて配送鍵（Ｋｄ）で暗号化する。この
場合の暗号化アルゴリズムもやはりＤＥＳやトリプルＤ
ＥＳなどの共通鍵アルゴリズムが用いられる。

【００１３】コンテンツ提供サイト１０は、（４）コン
テンツ鍵（Ｋｃ）で暗号化したコンテンツと、配送鍵
（Ｋｄ）で暗号化したコンテンツ鍵（Ｋｃ）の双方をユ
ーザに向けて配信する。暗号化コンテンツおよび暗号化
コンテンツ鍵は共に衛星などの配信経路を通じてユーザ
サイト２０の受信機に送られ、例えば受信機内のＨＤＤ
などの蓄積装置に蓄積される。

【００１４】ユーザサイト２０では、（５）受信した暗
号化コンテンツ鍵（Ｋｃ）を管理センター３０から受領
した配送鍵（Ｋｄ）を用いて復号(ＤＥＳ)する。配送鍵
（Ｋｄ）は、前述したように正しい契約が行われた受信
機または、受信機に装着されたカードモジュールなどの
安全なモジュール内に格納されている。

【００１５】暗号化されたコンテンツ鍵および利用条件
が受信機内で配布鍵によって復号化されると、復号化さ
れた利用条件に基づき、（６）コンテンツ鍵を用いてコ
ンテンツが復号されて再生される。さらに、再生と同時
に課金ログを生成し、生成した課金ログをこの配信サー
ビスを行うための管理センター３０に送信し決済を行う
構成とすることができる。

【００１６】管理センター３０は配送鍵（Ｋｄ）の管
理、ユーザサイト２０の受信機あるいはカードモジュー
ルの管理、顧客管理を行う。管理センター３０とユーザ
サイト２０の受信機あるいはカードモジュールとは電話
回線などの下回線を通じて、一定期間毎に通信を行い、
相互認証を行って配送鍵（Ｋｄ）の配布処理、および課
金ログの回収処理を行う。

【００１７】例えば図１の構成のようなコンテンツ配信
システムにおいてデータ暗号化処理、復号処理に用いら
れるＤＥＳ(Data Encryption Standard)暗号に代表され
るブロック暗号は、暗号化手順と復号手順の大部分が同
じであり、暗号化及び復号時にソフトウェア又はハード
ウェアの共通化が図れるため、暗号化が必要とされる様
々な分野で広く利用されている。

【００１８】また、ブロック暗号の安全性を高めるため
に、ＣＢＣ(Cipher Block Chaining)モード等の連鎖技
法が考案され、採用されている。この技法は、暗号文を
入力側にフィードバックすることで、ブロック暗号をス
トリーム暗号として利用することにより、解読作業をよ
り困難にするものである。

【００１９】ＤＥＳ−ＣＢＣモードの暗号処理手法の概
略について図２を用いて説明する。まず、暗号処理を施
すデータ（メッセージ）をｘバイト（例えば８バイト）
単位に分割しブロックデータとする。（以下、分割され
たブロックデータをＭ１、Ｍ２、・・・、ＭＮとす
る）。そして、初期値（Initial Value（以下、ＩＶと
する））とＭ１を排他的論理和する（その結果をＩ１と
する）。次に、Ｉ１をＤＥＳ暗号化部に入れ、鍵（以
下、Ｋ１とする）を用いて暗号化する（出力をＥ１とす
る）。続けて、Ｅ１およびＭ２を排他的論理和し、その
出力Ｉ２をＤＥＳ暗号化部へ入れ、鍵Ｋ１を用いて暗号
化する（出力Ｅ２）。以下、これを繰り返し、全てのメ
ッセージに対して暗号化処理を施す。このように暗号文
を連鎖させる方式のことをＣＢＣ（Cipher Block Chain
ing）モードと呼ぶ。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】近年のネットワーク技
術の進歩により、通信容量は飛躍的に増大し、動画等の
大容量データを比較的短時間でダウンロード出来る環境
が整備されてきている。また、放送された番組をそのま
まハードディスクに記録するハードディスクレコーダー
のような記録・再生装置が開発されている。ハードディ
スクの大容量化に伴い、近い将来、有料放送等をあらか
じめハードディスクに記録しておき、蓄積されているコ
ンテンツの中から見たい番組を探して試聴するといった
サービスが登場するものと思われる。

【００２１】このような状況において、著作権保護の観
点から、コンテンツの不正な試聴を避けるため、配信さ
れたコンテンツは暗号化してハードディスク等に記録
し、再生時に復号しながら試聴するといった試聴形態に
なることが予想される。しかし、例えばＨＤＴＶ(High
Definition TV)のようにビットレートの非常に高い信号
の場合、暗号化／復号装置の性能によっては、入力信号
に対して暗号化／復号処理が間に合わなくなる場合が発
生する可能性がある。

【００２２】連鎖技法を用いた暗号処理を実行する暗号
処理装置内のブロック暗号処理手段にブロックデータが
入力されてから、暗号化／復号されて出力されるまでの
時間を［ｔ］とした時の入力信号と出力信号との時系列
的関係を図３に示す。図３（ａ）に示すように、入力ブ
ロックデータに対する暗号化／復号処理が、連鎖関係を
持つ次のブロック入力前に完了している場合は何の問題
も生じない。図３（ａ）に示す処理例では、ブロック１
の暗号化処理の出力タイミング（Ｂ１−ｏｕｔ）が、ブ
ロック２のデータ入力タイミング（Ｂ２−ｉｎ）より先
行しており、ブロック１の暗号化データとブロック２の
データとの連鎖関係の構築、例えば排他論理和演算処理
が滞りなく実行できる。従って、入力ビットレートに遅
れることなく暗号処理が進行し出力が滞りなく実行でき
る。復号処理の場合も同様に、復号処理および排他論理
和演算処理を交互に実行する場合、復号処理の実行時間
が次ブロックの入力前に終了すれば入力ビットレートに
追随した復号が実行可能となる。

【００２３】ところが、図３（ｂ）に示すように、入力
データのビットレートがブロック暗号処理手段の処理速
度に対して高くなると、ブロック毎の暗号化／復号処理
が次のブロックデータ入力までに間に合わず、入力デー
タに対して出力データの遅延が累積され、その結果とし
て出力データのビットレートが低下してしまうという問
題が生じる。すなわち、図３（ｂ）に示す処理例では、
ブロック１の暗号化処理の出力タイミング（Ｂ１−ｏｕ
ｔ）が、ブロック２のデータ入力タイミング（Ｂ２−ｉ
ｎ）より遅れており、ブロック１の暗号化データとブロ
ック２のデータとの例えば排他論理和演算処理を実行す
るために、ブロック２のデータ入力タイミング（Ｂ２−
ｉｎ）から、ブロック１の暗号化処理の出力タイミング
（Ｂ１−ｏｕｔ）まで待機することが必要となり、処理
が遅延し、その結果として出力データのビットレートが
低下してしまうという問題が生じる。復号処理の場合も
同様である。

【００２４】ブロック暗号は、数十ビット以上の比較的
長いデータブロック毎に暗号化及び復号を行なう暗号で
ある。この時、暗号化及び復号を行なう処理速度に対し
て入力されるデータ列に要求されるビットレートが高い
場合、暗号化及び復号処理が間に合わず、その結果とし
て出力データのビットレートが低下してしまうという問
題が生じる。

【００２５】また、上述したように暗号化に際しＣＢＣ
モード等の連鎖技法を用いることは、ブロック暗号の安
全性を高める１つの有効な方法ではあるが、入力された
ブロックに対する暗号文を次の入力ブロックにフィード
バックするという固定的な連鎖関係による暗号化手法は
高い解読困難性を持つとは言い難い。

【００２６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、データストリームを固定長データブロック
単位で複数のデータストリームに分割し、それぞれのデ
ータストリームにおいて個別に連鎖技法を用いて暗号化
／復号処理を行なう暗号処理において、例えばＨＤＴＶ
のようなビットレートの高いデータストリームに対して
も処理の遅れを発生されることなくリアルタイム再生処
理を実現する高速処理を可能とした暗号処理装置および
暗号処理方法、並びにプログラムを提供するものであ
る。

【００２７】さらに、本発明は、入力されたブロックに
対する暗号文を次の入力ブロックにフィードバックする
という固定的な連鎖技法に対する推測容易性に鑑み、解
読困難なブロック暗号化手法を実現する暗号処理装置お
よび暗号処理方法、並びにプログラムを提供するもので
ある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
ブロックデータ単位での暗号化または復号化処理を実行
する暗号処理装置であり、他ブロックデータとの連鎖関
係の生成を伴う暗号化または連鎖関係の解除を伴う復号
化を実行する複数の連鎖ブロック暗号処理手段と、前記
複数の連鎖ブロック暗号処理手段を構成する異なる連鎖
ブロック暗号処理手段に対して、入力データをブロック
データ単位で順次切り替えて出力するスイッチ手段と、
前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段からの処理済みデ
ータをブロック順に出力する出力制御手段と、を有する
ことを特徴とする暗号処理装置にある。

【００２９】さらに、本発明の暗号処理装置の一実施態
様において、前記暗号処理装置は、さらに、入力データ
のビットレート情報基づき、処理を実行する連鎖ブロッ
ク暗号処理手段の最適個数を判別し、処理を実行する連
鎖ブロック暗号処理手段数を設定する処理判別手段と、
前記処理判別手段の判別した設定数に基づいて前記スイ
ッチ手段の動作制御を実行するスイッチ制御手段と、を
有することを特徴とする。

【００３０】さらに、本発明の暗号処理装置の一実施態
様において、前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段の各
々は、ブロックデータ単位の暗号化または復号化を実行
するブロック暗号処理手段と、前記ブロック暗号処理手
段の処理済みデータと次入力データとの演算を実行する
フィードバック演算手段とを有する構成であることを特
徴とする。

【００３１】さらに、本発明の暗号処理装置の一実施態
様において、前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段の各
々は、ＤＥＳアルゴリズムに従ったブロックデータ単位
の暗号化または復号化を実行するブロック暗号処理手段
と、前記ブロック暗号処理手段の処理済みデータと次入
力データとの排他論理和演算を実行する排他論理和演算
手段とを有する構成であることを特徴とする。

【００３２】さらに、本発明の第２の側面は、ブロック
データ単位での暗号化または復号化処理を実行する暗号
処理方法であり、異なる連鎖ブロック暗号処理手段に対
して、入力データをブロックデータ単位で順次切り替え
て出力するステップと、他ブロックデータとの連鎖関係
の生成を伴う暗号化または連鎖関係の解除を伴う復号化
を複数の連鎖ブロック暗号処理手段において並列に実行
する暗号処理ステップと、前記複数の連鎖ブロック暗号
処理手段からの処理済みデータをブロック順に出力する
ステップと、を有することを特徴とする暗号処理方法に
ある。

【００３３】さらに、本発明の暗号処理方法の一実施態
様において、前記暗号処理方法は、さらに、入力データ
のビットレート情報基づき、処理を実行する連鎖ブロッ
ク暗号処理手段の最適個数を判別し、処理を実行する連
鎖ブロック暗号処理手段数を設定する処理判別ステップ
と、前記処理判別ステップにおいて判別した設定数に基
づいて前記スイッチ手段の動作制御を実行するスイッチ
制御ステップと、を有することを特徴とする。

【００３４】さらに、本発明の暗号処理方法の一実施態
様において、前記暗号処理ステップは、ブロックデータ
単位の暗号化または復号化を実行するブロック暗号処理
ステップと、前記ブロック暗号処理ステップにおいて処
理されたデータと次入力データとの演算を実行するフィ
ードバック演算ステップとを含むことを特徴とする。

【００３５】さらに、本発明の暗号処理方法の一実施態
様において、前記暗号処理ステップは、ＤＥＳアルゴリ
ズムに従ったブロックデータ単位の暗号化または復号化
を実行するブロック暗号処理ステップと、前記ブロック
暗号処理ステップにおいて処理されたデータと次入力デ
ータとの排他論理和演算を実行する排他論理和演算ステ
ップとを含むことを特徴とする。

【００３６】さらに、本発明の第３の側面は、ブロック
データ単位での暗号化処理または復号化処理をコンピュ
ータ・システム上で実行せしめるプログラムであって、
異なる連鎖ブロック暗号処理手段に対して、入力データ
をブロックデータ単位で順次切り替えて出力するステッ
プと、他ブロックデータとの連鎖関係の生成を伴う暗号
化または連鎖関係の解除を伴う復号化を複数の連鎖ブロ
ック暗号処理手段において並列に実行する暗号処理ステ
ップと、前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段からの処
理済みデータをブロック順に出力するステップと、を有
することを特徴とするプログラムにある。

【００３７】なお、本発明のプログラムは、例えば、様
々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータ
・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供す
る媒体、例えば、ＣＤやＦＤ、ＭＯなどの記憶媒体に格
納されて提供可能であり、またネットワークなどの伝送
媒体などによっても提供可能なプログラムである。

【００３８】このようなプログラムは、プロセッサ制御
の下でプログラムの読み取りに基づき、システムの有す
る各種機能の実行を規程するとともに、システム上の協
働的作用を発揮するものであり、本発明の他の側面と同
様の作用効果を得ることができるものである。

【００３９】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細
書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成
であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限ら
ない。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の暗号処理装置の実施例に
ついて、以下、図面を参照しながら説明する。図４は、
本発明の暗号処理装置の第１の実施例構成を示すブロッ
ク図である。図１の暗号処理装置は、入力信号をブロッ
ク分割して各ブロックごとの暗号化処理を実行し、かつ
フィードバック処理による連鎖技法による暗号処理を実
行する装置である。

【００４１】暗号処理装置に入力される入力信号は、ま
ず、ブロック分割手段１０１に入力される。ブロック分
割手段１０１は、入力データを各連鎖ブロック暗号処理
手段１１０−１〜ｎ内のブロック暗号処理手段１０４−
１〜ｎで処理するブロック長単位に分割する処理を実行
する。例えば各ブロック暗号処理手段１０４−１〜ｎで
実行される暗号処理アルゴリズムがＤＥＳである場合、
各ブロック暗号処理手段１０４−１〜ｎでは、６４ビッ
トのブロック単位でのＤＥＳ暗号処理が実行される。こ
の場合は、ブロック分割手段１０１は、入力信号を６４
ビットのブロック単位に分割して出力する。

【００４２】ブロック分割手段１０１から出力されるブ
ロックデータは、スイッチ手段１０２によって、各連鎖
ブロック暗号処理手段１１０−１〜ｎのフィードバック
演算手段１０３−１〜ｎへ順次、入力される。スイッチ
手段１０２は、例えば最初の処理ブロックをフィードバ
ック演算手段１０３−１へ出力し、次のブロックをフィ
ードバック演算手段１０３−２、次ブロックをフィード
バック演算手段１０３−３と順次出力し、フィードバッ
ク演算手段１０３−ｎへのブロックデータ出力後は、再
度フィードバック演算手段１０３−１に戻り、再度、各
ブロックを順次各フィードバック演算手段に出力する処
理を繰り返し実行する。

【００４３】各フィードバック演算手段１０３−１〜ｎ
は、各々の接続ブロック暗号処理手段１０４−１〜ｎか
ら出力される暗号処理済みブロックデータと、次の入力
ブロックデータとの演算処理を実行するフィードバック
演算回路である。例えば排他論理和演算処理手段として
構成される。

【００４４】ブロック暗号処理手段１０４−１〜ｎは、
ある固定長ブロック単位で暗号化／復号処理を行なうた
めのブロック暗号処理手段である。例えば６４ビットの
ブロック単位でのＤＥＳ暗号処理を実行するＤＥＳ暗号
処理手段として構成される。複数の連鎖ブロック暗号処
理手段１１０−１〜ｎ内での処理は並列に実行される。

【００４５】ブロック暗号処理手段１０４−１〜ｎから
の出力は、データ出力制御手段１０５に入力される。デ
ータ出力制御手段１０５は、各ブロック暗号処理手段１
０４−１〜ｎから出力されたデータを、入力されたブロ
ック順に対応させて出力する。

【００４６】本実施例構成では、ブロック暗号処理手段
とフィードバック演算手段を有するｎ個の連鎖ブロック
暗号処理手段１１０−１〜ｎを有し、ブロック分割手段
１０１は、各連鎖ブロック暗号処理手段１１０−１〜ｎ
に対して、ブロック分割手段１０１において分割された
分割ブロックを順次出力し、各連鎖ブロック暗号処理手
段１１０−１〜ｎにおいて、入力ブロックに対する連鎖
技法を適用したブロック暗号化、フィードバック処理を
実行してその結果を出力する。

【００４７】各連鎖ブロック暗号処理手段１１０−１〜
ｎで処理するブロックは、図５に示すようになる。連鎖
ブロック暗号処理手段１１０−１では、ブロック１，ｎ
＋１，２ｎ＋１…について処理を実行する。この場合、
ブロック１の暗号化処理結果に対してフィードバック演
算処理（例えば排他論理和）するデータはブロックｎ＋
１となる。また連鎖ブロック暗号処理手段１１０−２で
は、ブロック２，ｎ＋２，２ｎ＋２…について処理を実
行する。この場合、ブロック２の暗号化処理結果に対し
てフィードバック演算処理（例えば排他論理和）するデ
ータはブロックｎ＋２となる。

【００４８】このように、各連鎖ブロック暗号処理手段
１１０−１〜ｎでは、現入力ブロックに対してｎ個先の
ブロックデータが入力されるまでに各連鎖ブロック暗号
処理手段１１０−１〜ｎでの暗号処理が完了していれば
入力データ速度に追随した処理が実行できることにな
る。これにより、１個のブロック暗号処理手段では処理
が間に合わないような高いビットレートの入力データに
対しても、出力データのビットレートを低下させること
なく暗号化を行なうことが可能になる。

【００４９】また、連鎖ブロック暗号処理手段１１０−
１では、ブロック１，ｎ＋１，２ｎ＋１…について連鎖
関係を構築し、また、連鎖ブロック暗号処理手段１１０
−２では、ブロック２，ｎ＋２，２ｎ＋２…について連
鎖関係を構築するなど、連鎖ブロック暗号処理手段１１
０−１〜ｎでは、連続するブロックデータの連鎖関係を
構築しないので、暗号データからの暗号解読が困難にな
る。

【００５０】なお、上記実施例では暗号化処理を中心と
して説明したが、復号処理についても復号処理、連鎖関
係の解除処理を繰り返し実行する構成においては処理速
度の向上の点で同様の効果がもたらされる。復号処理に
おいては、暗号化処理装置において適用した連鎖関係情
報、すなわち何ブロックおきのブロックデータとの連鎖
関係を持つ暗号化処理がなされたかの情報を取得し、こ
の情報に基づいて、図４に示すと同様の複数の連鎖ブロ
ック暗号処理手段１１０を持つ装置において復号処理を
実行する。この場合、暗号処理の際に適用したと同数
（ｎ個）の連鎖ブロック暗号処理手段に対して順次ブロ
ックデータを入力して、各連鎖ブロック暗号処理手段に
おいて復号処理、連鎖関係の解除処理を実行し、データ
出力制御手段において、各連鎖ブロック暗号処理手段か
らの復号データをブロック順に出力することで復号デー
タを取得する。

【００５１】具体的な処理速度の向上例を図６および図
７を用いて説明する。図６は、ＣＢＣモードによる連鎖
処理機能を持つ連鎖ブロック暗号処理手段を２つ並列処
理構成としたものであり、入力データ列を２つのそれぞ
れ独立したデータ列として暗号化を行なう暗号処理装置
の構成例である。

【００５２】図６に示す暗号処理装置に入力される入力
信号は、まず、ブロック分割手段２０１に入力される。
ブロック分割手段２０１は、入力データを各連鎖ブロッ
ク暗号処理手段２１０−１，２のブロック暗号処理手段
として構成されたＤＥＳ暗号処理手段２０４−１，２で
処理するブロック長単位に分割する処理を実行する。Ｄ
ＥＳ暗号処理手段２０４−１，２では、６４ビットのブ
ロック単位でのＤＥＳ暗号処理が実行され、ブロック分
割手段２０１は、入力信号を６４ビットのブロック単位
に分割して出力する。

【００５３】ブロック分割手段２０１から出力される６
４ビット・ブロックデータは、スイッチ手段２０２によ
って、各連鎖ブロック暗号処理手段２１０−１，２のフ
ィードバック演算手段としての排他論理和演算手段２０
３−１，２へ順次、入力する。スイッチ手段２０２は、
例えば最初の処理ブロックを排他論理和演算手段２０３
−１へ出力し、次のブロックを排他論理和演算手段２０
３−２、次ブロックは、排他論理和演算手段２０３−１
へと交互に出力する。

【００５４】各排他論理和演算手段２０３−１，２は、
ブロック暗号処理手段としてのＤＥＳ暗号処理手段２０
４−１，２から出力された暗号処理ブロックデータと、
次の入力ブロックデータとの排他論理和演算を実行する
フィードバック演算手段である。

【００５５】ＤＥＳ暗号処理手段２０４−１，２からの
出力は、データ出力制御手段２０５に入力される。デー
タ出力制御手段２０５は、ＤＥＳ暗号処理手段２０４−
１，２から出力されたデータを、入力されたブロック順
に対応させて出力する。

【００５６】本実施例構成の各連鎖ブロック暗号処理手
段２１０−１，２で処理するブロックは、次のようにな
る。連鎖ブロック暗号処理手段２１０−１では、ブロッ
ク１，３，５，７…について処理を実行する。この場
合、ブロック１の暗号化処理結果に対して排他論理和さ
れる入力データはブロック３となる。ブロック３の暗号
化処理結果に対して排他論理和される入力データはブロ
ック５となる。また連鎖ブロック暗号処理手段２１０−
２では、ブロック２，４，６，８…について処理を実行
する。この場合、ブロック２の暗号化処理結果に対して
フィードバック演算処理（例えば排他論理和）する入力
データはブロック４となる。ブロック４の暗号化処理結
果に対してフィードバック演算処理（例えば排他論理
和）する入力データはブロック６となる。

【００５７】このように、各連鎖ブロック暗号処理手段
２１０−１，２では、現入力ブロックに対して２個先の
ブロックデータが入力されるまでに各連鎖ブロック暗号
処理手段２１０−１，２での暗号処理が完了していれば
入力データ速度に追随できることになる。これにより、
１個のブロック暗号処理手段では処理が間に合わないよ
うな高いビットレートの入力データに対しても、出力デ
ータのビットレートを低下させることなく暗号化を行な
うことが可能になる。

【００５８】図６の暗号処理装置を適用した暗号処理シ
ーケンスを説明する図を図７に示す。図７は、上段から
（ａ）入力信号、（ｂ）連鎖ブロック暗号処理手段２１
０−１における処理シーケンス、（ｃ）連鎖ブロック暗
号処理手段２１０−２における処理シーケンス、（ｄ）
出力信号を示している。

【００５９】各ブロックは、ブロック分割手段２０１か
ら６４ビット・ブロックデータとして各連鎖ブロック暗
号処理手段２１０−１，２に交互に入力される。各ブロ
ックの暗号処理に要する時間を［ｔ］とする。

【００６０】連鎖ブロック暗号処理手段２１０−１に
は、まず、ブロック１の入力開始後、時間［ｔ］後に暗
号化ブロック１が出力可能となる。この暗号化ブロック
１の出力開始タイミング（Ｂ１−ｏｕｔ）は、排他論理
和対象データであるブロック３の入力タイミング（Ｂ３
−ｉｎ）より先行しており、データが入力した後、先行
データの暗号処理の処理終了を待つ必要なく、データ入
力に追随してＤＥＳ−ＣＢＣモードでの連鎖処理を伴う
暗号処理が実行可能となる。

【００６１】同様に連鎖ブロック暗号処理手段２１０−
２には、まず、ブロック２の入力開始後、時間［ｔ］後
に暗号化ブロック２が出力可能となる。この暗号化ブロ
ック２の出力開始タイミング（Ｂ２−ｏｕｔ）は、排他
論理和対象データであるブロック４の入力タイミング
（Ｂ４−ｉｎ）より先行しており、データが入力した
後、先行データの暗号処理の処理終了を待つ必要なく、
データ入力に追随してＤＥＳ−ＣＢＣモードでの連鎖処
理を伴う暗号処理が実行可能となる。

【００６２】データ出力制御手段２０５の出力データは
（ｄ）出力信号のようにブロック順に制御されて出力さ
れる。この場合のＣＢＣモードでの連鎖関係は、（ｄ）
出力信号に示すようになる。すなわち、ＣＢＣモードで
の連鎖関係は、ブロック１，３，５，７…、およびブロ
ック２，４，６，８…において発生する。

【００６３】このように、ブロック単位で連鎖技法を用
いた暗号処理を実行する装置において、入力ブロックを
順次、ｎ個の暗号処理手段に入力し、各暗号処理手段に
おいてｎ個おきのブロックデータとの連鎖関係を生成し
て暗号処理を実行することにより、入力ビットレートに
追随した暗号処理が実行できる。また、連続するブロッ
クデータの連鎖関係を構築せず、ｎ個置きの連鎖関係と
なるので、暗号データからの暗号解読が困難になるとい
うメリットもある。

【００６４】図６の構成は、２つの暗号処理手段を用い
た構成例であるが、入力データのビットレート、および
各暗号処理手段の処理速度に応じて、暗号化／復号処理
に最適なブロック暗号処理手段の個数を判別し、それに
より入力信号の分割制御を変化させる方法もある。図８
に並列処理可能なｎ個の連鎖ブロック暗号処理手段を備
え、ｎ個の連鎖ブロック暗号処理手段から最適な処理個
数（ｘ）を選択して、ｘ個の連鎖ブロック暗号処理手段
を使用して暗号処理を実行する構成例を示す。

【００６５】図８に示す暗号処理装置は、先に説明した
図４の暗号処理装置の構成に、スイッチ制御手段３０２
と、処理判別手段３０３を加えた構成を持つ。図８の構
成における処理について説明する。

【００６６】暗号処理装置に入力される入力信号は、ま
ず、ブロック分割手段３０１に入力される。ブロック分
割手段３０１は、入力データを各連鎖ブロック暗号処理
手段３１０−１〜ｎのブロック暗号処理手段３０６−１
〜ｎで処理するブロック長単位に分割する処理を実行す
る。例えば各ブロック暗号処理手段３０６−１〜ｎで実
行される暗号処理アルゴリズムがＤＥＳである場合、各
ブロック暗号処理手段３０６−１〜ｎでは、６４ビット
のブロック単位でのＤＥＳ暗号処理が実行される。この
場合は、ブロック分割手段３０１は、入力信号を６４ビ
ットのブロック単位に分割して出力する。

【００６７】ブロック分割手段３０１から出力されるブ
ロックデータは、スイッチ制御手段３０２に入力され、
スイッチ手段３０４によって各連鎖ブロック暗号処理手
段３１０−１〜ｎのフィードバック演算手段３０５−１
〜ｎへ順次、入力される。

【００６８】スイッチ制御手段３０２は、スイッチ手段
３０４を、１〜ｎの範囲に設定されたｘ個の連鎖ブロッ
ク暗号処理手段３１０間で繰り返し動作させる制御を実
行する。例えば入力信号が低ビットレートであり、暗号
処理を１つの連鎖ブロック暗号処理手段で実行しても暗
号処理の出力が遅れることが無い場合には、１つの連鎖
ブロック暗号処理手段３１０−１のみに対してデータを
入力する。また、入力信号が高ビットレートである場合
は、暗号処理の出力を入力に追随させるために必要な暗
号処理手段数、例えばｘ＝３、ｘ＝５等、設定数ｘに応
じてスイッチ手段３０４をｘ個の連鎖ブロック暗号処理
手段３１０−１〜ｘ間で繰り返し動作させる。

【００６９】スイッチ手段３０４を、いくつの連鎖ブロ
ック暗号処理手段３１０間で繰り返し動作させるかを判
別する処理を実行するのが処理判別手段３０３である。
処理判別手段３０３は、各連鎖ブロック暗号処理手段３
１０−１〜ｎでのデータ処理速度情報を格納し、さら
に、入力信号のビットレート情報を取得する。これらの
情報から、入力信号のビットレートに追随するために動
作させる連鎖ブロック暗号処理手段の個数を判別し、１
〜ｎまでの動作個数ｘを設定し、設定した情報をスイッ
チ制御手段３０２に出力する。スイッチ制御手段３０２
は、出力を入力に追随させるために必要な暗号処理手段
数ｘに応じてスイッチ手段３０４をｘ個の連鎖ブロック
暗号処理手段３１０−１〜ｘ間で繰り返し動作させる。

【００７０】なお、入力信号が低ビットレートであり、
１つの連鎖ブロック暗号処理手段の動作のみで追随可能
である場合にも、暗号処理出力データの解読困難性を増
加させるために連続ブロックの連鎖関係を崩すことを目
的に複数の連鎖ブロック暗号処理手段を動作させるよう
に制御してもよい。

【００７１】スイッチ手段３０４は、スイッチ制御手段
３０２の制御によって、各連鎖ブロック暗号処理手段３
１０−１〜ｘのフィードバック演算手段３０５−１〜ｘ
へ順次、ブロックを入力する。

【００７２】各フィードバック演算手段３０５−１〜ｘ
は、各々の接続ブロック暗号処理手段３０６−１〜ｘか
ら出力された暗号処理ブロックデータと、次の入力ブロ
ックデータとの演算を実行するためのフィードバック演
算手段である。例えば排他論理和演算処理手段として構
成される。

【００７３】ブロック暗号処理手段３０６−１〜ｘは、
ある固定長ブロック単位で暗号化／復号処理を行なうた
めのブロック暗号処理手段である。例えば６４ビットの
ブロック単位でのＤＥＳ暗号処理を実行するＤＥＳ暗号
処理手段として構成される。

【００７４】ブロック暗号処理手段３０６−１〜ｘから
の出力は、データ出力制御手段３０７に入力される。デ
ータ出力制御手段３０７は、各連鎖ブロック暗号処理手
段３１０−１〜ｘの各ブロック暗号処理手段３０６−１
〜ｘから出力されたデータを、入力されたブロック順に
対応させて出力する。

【００７５】このように、ｎ個の暗号処理手段を有する
暗号処理装置において、入力信号のビットレートに応じ
て、または連鎖処理手法に応じてデータ入力ブロックを
順次、最適なｘ個（１≦ｘ≦ｎ）の暗号処理手段に入力
し、各暗号処理手段においてｘ個おきのブロックデータ
との連鎖関係を生成して暗号処理を実行することによ
り、入力ビットレートに追随した暗号処理が実行でき
る。また、複数の暗号処理手段に順次ブロックデータを
入力して連鎖関係を不連続のブロックデータ間で構築す
ることができるので、暗号データからの暗号解読が困難
になるというメリットもある。

【００７６】以上、特定の実施例を参照しながら、本発
明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成
し得ることは自明である。上記の例では、暗号化処理に
ついて中心に述べたが、復号処理についても復号処理、
連鎖関係の解除処理を繰り返し実行する構成においては
処理速度の向上の点で同様の効果をもたらすものであ
る。また、ブロック暗号として上記実施例においては、
ＤＥＳ暗号処理を中心に説明したが、例えばＦＥＡＬ、
ＭＩＳＴＹ等他のブロック暗号についても同様に適用可
能である。さらに、連鎖技法としては、ＣＢＣモードの
みならず、ＣＦＢ(Cipher Feedback)モード、あるいは
ＯＦＢ(Output Feedback)モード等を適用することも可
能である。すなわち、例示という形態で本発明を開示し
てきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本
発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請
求の範囲の欄を参酌すべきである。

【００７７】なお、明細書中において説明した一連の処
理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者
の複合構成によって実行することが可能である。ソフト
ウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを
記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込ま
れたコンピュータ内のメモリにインストールして実行さ
せるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュ
ータにプログラムをインストールして実行させることが
可能である。

【００７８】例えば、プログラムは記録媒体としてのハ
ードディスクやＲＯＭ（Read OnlyMemory)に予め記録し
ておくことができる。あるいは、プログラムはフロッピ
ー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc
Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，
ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導
体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるい
は永続的に格納（記録）しておくことができる。このよ
うなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフ
トウエアとして提供することができる。

【００７９】なお、プログラムは、上述したようなリム
ーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする
他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送
したり、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネット
といったネットワークを介して、コンピュータに有線で
転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されて
くるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の
記録媒体にインストールすることができる。

【００８０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の暗号処
理装置および暗号処理方法、並びにプログラムによれ
ば、ブロック単位の連鎖技法を用いた暗号処理におい
て、入力ブロックを順次、ｎ個の暗号処理手段に入力
し、各暗号処理手段においてｎ個おきのブロックデータ
との連鎖関係を生成して暗号処理を実行することによ
り、入力ビットレートに追随した暗号処理が実行でき
る。

【００８１】さらに、本発明の暗号処理装置および暗号
処理方法、並びにプログラムによれば、連続するブロッ
クデータの連鎖関係を構築しないので、暗号データから
の暗号解読が困難になり、セキュリティレベルの高い暗
号処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンテンツ配信システムにおける暗号処理例を
説明する図である。

【図２】ＤＥＳ−ＣＢＣモードによる暗号処理構成を説
明するブロック図である。

【図３】ブロック暗号化における処理遅延の問題点を説
明する図である。

【図４】本発明の暗号処理装置の構成例を示すブロック
図である。

【図５】本発明の暗号処理装置におけるブロック暗号処
理手段と処理ブロックの対応を説明する図である。

【図６】本発明の暗号処理装置の構成例を示すブロック
図である。

【図７】本発明の暗号処理装置の処理シーケンスを説明
する図である。

【図８】本発明の暗号処理装置の構成例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０ コンテンツ提供サイト ２０ ユーザサイト ３０ 管理センター １０１ ブロック分割手段 １０２ スイッチ手段 １０３ フィードバック演算手段 １０４ ブロック暗号処理手段 １０５ データ出力制御手段 １１０ 連鎖暗号処理手段 ２０１ ブロック分割手段 ２０２ スイッチ手段 ２０３ 排他論理和演算手段 ２０４ ＤＥＳ暗号処理手段 ２０５ データ出力制御手段 ２１０ 連鎖暗号処理手段 ３０１ ブロック分割手段 ３０２ スイッチ制御手段 ３０３ 処理判別手段 ３０４ スイッチ手段 ３０５ フィードバック演算手段 ３０６ ブロック暗号処理手段 ３０７ データ出力制御手段 ３１０ 連鎖ブロック暗号処理手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブロックデータ単位での暗号化または復号
   化処理を実行する暗号処理装置であり、 他ブロックデータとの連鎖関係の生成を伴う暗号化また
   は連鎖関係の解除を伴う復号化を実行する複数の連鎖ブ
   ロック暗号処理手段と、 前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段を構成する異なる
   連鎖ブロック暗号処理手段に対して、入力データをブロ
   ックデータ単位で順次切り替えて出力するスイッチ手段
   と、 前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段からの処理済みデ
   ータをブロック順に出力する出力制御手段と、 を有することを特徴とする暗号処理装置。
2. 【請求項２】前記暗号処理装置は、さらに、 入力データのビットレート情報基づき、処理を実行する
   連鎖ブロック暗号処理手段の最適個数を判別し、処理を
   実行する連鎖ブロック暗号処理手段数を設定する処理判
   別手段と、 前記処理判別手段の判別した設定数に基づいて前記スイ
   ッチ手段の動作制御を実行するスイッチ制御手段と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の暗号処理装
   置。
3. 【請求項３】前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段の各
   々は、 ブロックデータ単位の暗号化または復号化を実行するブ
   ロック暗号処理手段と、 前記ブロック暗号処理手段の処理済みデータと次入力デ
   ータとの演算を実行するフィードバック演算手段とを有
   する構成であることを特徴とする請求項１に記載の暗号
   処理装置。
4. 【請求項４】前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段の各
   々は、 ＤＥＳアルゴリズムに従ったブロックデータ単位の暗号
   化または復号化を実行するブロック暗号処理手段と、 前記ブロック暗号処理手段の処理済みデータと次入力デ
   ータとの排他論理和演算を実行する排他論理和演算手段
   とを有する構成であることを特徴とする請求項１に記載
   の暗号処理装置。
5. 【請求項５】ブロックデータ単位での暗号化または復号
   化処理を実行する暗号処理方法であり、 異なる連鎖ブロック暗号処理手段に対して、入力データ
   をブロックデータ単位で順次切り替えて出力するステッ
   プと、 他ブロックデータとの連鎖関係の生成を伴う暗号化また
   は連鎖関係の解除を伴う復号化を複数の連鎖ブロック暗
   号処理手段において並列に実行する暗号処理ステップ
   と、 前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段からの処理済みデ
   ータをブロック順に出力するステップと、 を有することを特徴とする暗号処理方法。
6. 【請求項６】前記暗号処理方法は、さらに、 入力データのビットレート情報基づき、処理を実行する
   連鎖ブロック暗号処理手段の最適個数を判別し、処理を
   実行する連鎖ブロック暗号処理手段数を設定する処理判
   別ステップと、 前記処理判別ステップにおいて判別した設定数に基づい
   て前記スイッチ手段の動作制御を実行するスイッチ制御
   ステップと、 を有することを特徴とする請求項５に記載の暗号処理方
   法。
7. 【請求項７】前記暗号処理ステップは、 ブロックデータ単位の暗号化または復号化を実行するブ
   ロック暗号処理ステップと、 前記ブロック暗号処理ステップにおいて処理されたデー
   タと次入力データとの演算を実行するフィードバック演
   算ステップとを含むことを特徴とする請求項５に記載の
   暗号処理方法。
8. 【請求項８】前記暗号処理ステップは、 ＤＥＳアルゴリズムに従ったブロックデータ単位の暗号
   化または復号化を実行するブロック暗号処理ステップ
   と、 前記ブロック暗号処理ステップにおいて処理されたデー
   タと次入力データとの排他論理和演算を実行する排他論
   理和演算ステップとを含むことを特徴とする請求項５に
   記載の暗号処理方法。
9. 【請求項９】ブロックデータ単位での暗号化処理または
   復号化処理をコンピュータ・システム上で実行せしめる
   プログラムであって、 異なる連鎖ブロック暗号処理手段に対して、入力データ
   をブロックデータ単位で順次切り替えて出力するステッ
   プと、 他ブロックデータとの連鎖関係の生成を伴う暗号化また
   は連鎖関係の解除を伴う復号化を複数の連鎖ブロック暗
   号処理手段において並列に実行する暗号処理ステップ
   と、 前記複数の連鎖ブロック暗号処理手段からの処理済みデ
   ータをブロック順に出力するステップと、 を有することを特徴とするプログラム。