JP2003503743A - 変調メッセージの認証システム及び方法 - Google Patents

変調メッセージの認証システム及び方法

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JP2003503743A JP2001506184A JP2001506184A JP2003503743A JP 2003503743 A JP2003503743 A JP 2003503743A JP 2001506184 A JP2001506184 A JP 2001506184A JP 2001506184 A JP2001506184 A JP 2001506184A JP 2003503743 A JP2003503743 A JP 2003503743A
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Abstract

(57)【要約】 送信されたデジタル情報信号のためのメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を実施する遠距離通信システム及び方法を開示する。デジタル情報信号は、一般に、信頼性の高い情報配信を保証するために、ＣＲＣコード（３６ａ）などの誤り検出コードを含む。送信ノード（１０）の識別情報を検証するために、ＣＲＣコード（３６ａ）を、関与ノードのみに知られたシーケンスによって変調することができる。従って、ＣＲＣコード（３６ａ）は、誤り検出機能を備えるだけでなく、メッセージ認証コードとしても機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本出願は、米国成分法第１１９（ｅ）（１）項に基づき、１９９９年６月２５
日出願の同時係属出願、米国仮出願第６０／１４１，１７８号の優先権を主張す
る。
【０００２】 （発明の分野） 本発明は、一般には、受信メッセージの真正性を検証する遠距離通信システム
及び方法に関し、詳細には、送信ノードの識別情報を検証する方法の提供に関す
るものである。
【０００３】 （発明の背景及び目的） 遠距離通信ネットワークは、少なくとも、通信チャネルで相互接続された送信
者と受信者によって形成される。送信者は、少なくとも送信ノードの一部を成し
、受信者は少なくとも受信ノードの一部を成す。送信者によって受信者に伝達さ
れる情報は、変調されて、通信チャネルで受信ノードに送信される通信信号を形
成する。その後、通信信号に含まれる情報が受信ノードによって復元される。
【０００４】 無線の遠距離通信ネットワークにおいて、通信チャネルは、電磁スペクトルの
一部に定義された無線チャネルとして形成される。しかし、無線チャネルは、本
質的に公のものである。従って、無線チャネルで送信される通信信号は、その無
線チャネルに同調されたノードであれば、どの受信ノードでも検出することがで
きる。そのため、送信された通信信号を無許可の者が傍受できる可能性がある。
類似のセキュリティ問題は、有線の遠距離通信ネットワークでも、無許可の者が
有線通信チャネルへのアクセス権を獲得した場合に問題になる。
【０００５】 従って、ユーザ保護と情報秘匿を確実にするために、現在、多くの遠距離通信
ネットワークでは、ユーザにセキュリティ手段を与えている。例えば、多くのネ
ットワークでは、通信に関与するすべてのノードが呼出し設定時に認証鍵を設け
る必要がある。更に、関与ノードの識別情報が検証されたならば、その認証鍵を
使用して、ノードがノード間で送信される情報を暗号化することができるように
する暗号鍵を得ることができる。しかし、認証後に暗号がスイッチオンされてな
い場合、関与ノードの１つが後で無許可の者に置き換えられても、他のノードは
置換が起こったことを認識しない可能性がある。これは、暗号化が弱い又は暗号
化がまったくできない特定の国では、特に重大な問題となっている。
【０００６】 従って、一部の遠距離通信ネットワークで情報セキュリティを確実にするため
に実施されているもう１つのセキュリティ手段は、送信情報と共にメッセージ認
証コード（ＭＡＣ:message authentication code）を組み込むことである。デジ
タル情報信号がビットの連続から成るデジタル遠距離通信ネットワークにおいて
、ＭＡＣを導入する従来の方法の１つは、デジタル情報信号に追加ビットを付加
することである。厳密にどのビットを付加するかは、信号自身と、関与ノードの
みが知る秘密鍵とによって異なる。例えば、この付加ビットはハッシュ関数によ
って計算することができる。しかし、デジタル情報信号にビットを付加すれば、
送信される通信信号の複雑さが増し、それによって貴重なネットワーク資源の消
費が増大するので好ましくない。
【０００７】 従って、本発明の目的は、各送信デジタル情報信号に、送信ノードの識別情報
を検証するメッセージ認証コードを付与することである。
【０００８】 本発明の他の目的は、送信情報の複雑さを増すことなくメッセージ認証手続き
を実施することである。
【０００９】 （発明の概要） 本発明は、送信デジタル情報信号のためにメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を
実施する遠距離通信システム及び方法を対象とする。デジタル情報信号は、一般
に、信頼性の高い情報配信を保証するためにＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check
）コードなどの誤り検出コードを含む。送信ノードの識別情報を検証するために
、関与ノードのみが知るシーケンスによってＣＲＣコードを変調することができ
る。従って、ＣＲＣコードは、誤り検出機能を備えるだけでなく、メッセージ認
証コードとしての役割をも果たす。この変調されたＣＲＣコードは、送信ノード
と受信ノードの両方が、線形フィードバック・シフト・レジスタ（ＬＦＳＲ:Lin
ear Feedback Shift Register）の状態を、関与ノードのみが知る共通鍵に対応
して現在の情報信号のために生成された値に初期設定することによって生成され
る。その後、ＬＦＳＲは新しいデジタル情報信号のためにクロック制御される。
受信ノードは、更に、ＣＲＣ検査の不合格件数をカウントするスライディング・
ウィンドウ(sliding window)を定義する。スライディング・ウィンドウ内のＣＲ
Ｃ検査の不合格件数が所定のしきい値を超えた場合、送信ノードが無許可の者で
ある可能性を示す警報が受信ノードで起動される。その場合、受信ノードは、送
信ノードに対して新しい認証要求を出すことができる。
【００１０】 本開示の発明について、添付図面を参照しながら説明する。添付図面には、本
発明の重要な実施の形態例が示されており、参照により本明細書に組み込まれる
。
【００１１】 （好ましい本実施形態例の詳細な説明） 本出願の多くの新規な開示について、現在の好ましい実施形態例を具体的に参
照しながら説明する。しかし、このクラスの実施形態は、本明細書に記載の新規
に開示される多くの効果的な使用のほんの数例を示すに過ぎないことを理解され
たい。一般に、本出願の明細書に記載の内容は、様々な請求される発明のいずれ
についても必ずしも範囲を限定してないない。更に、記載内容の中には、ある発
明の特徴のあるものには適用されるが他の特徴には適用されないものもある。
【００１２】 図１を参照すると、デジタル通信信号（以下ペイロード(payloads)３０と呼ぶ
）が通信チャネル１５を介して送信ノード１０から受信ノード２０に送信される
。この通信チャネル１５は、有線チャネルであっても無線チャネルであってもよ
い。各ペイロード３０は、一般には、たとえば使用する通信チャネルを指定する
ペイロード・ヘッダ(header)３２と、送信ノード１０から受信ノード２０に送信
される、たとえば音声やデータなどの情報を含むペイロード本体(body)３４と、
誤り検出コード３６ａとから成る。
【００１３】 これらの誤り検出コード３６ａによって、対応するペイロード３０に含まれる
情報３４の信頼性の高い送信が保証される。例えば、誤り検出コード３６ａの１
つのタイプは、ＣＲＣコードである。ＣＲＣコード３６ａは、一般には、線形フ
ィードバック・シフト・レジスタ（ＬＦＳＲ）４５とＣＲＣ演算論理回路４８と
から成る回路４０で生成される。現在のペイロード３０のＣＲＣコード３６ａを
計算する前に、ＬＦＳＲ４５を、例えば送信ノード１０のアドレスの所定数のビ
ットから成る既知の状態に初期化する。その後、ＬＦＳＲ４５は、ＣＲＣ演算論
理回路４８がＣＲＣコード３６ａを計算するために使用するフィードバック要素
を提供する。このＣＲＣコード３６ａは、ペイロード本体３４に付加され、受信
ノード２０に送信される。
【００１４】 受信ノード２０は、ペイロード３０を受け取ると、送信ノード１０と同じ演算
を行う。例えば、各受信ペイロード３０について、受信ノード１０はＬＦＳＲ４
５を送信ノード１０が行ったのと同じ状態に初期設定し、対応するＣＲＣ演算論
理回路４８が、受信ノード２０内のＬＦＳＲ４５によって提供されたフィードバ
ック要素を使用して、その受信ペイロード３０のＣＲＣコード３６ｂを計算する
。受信ノード２０によって計算されたＣＲＣコード３６ｂがペイロード３０に付
加されたＣＲＣコード３６ａと同じ場合、ペイロード３０は正しく受信されたも
のとして受け入れられる。
【００１５】 ＣＲＣコード３６を計算する際に使用されるフィードバック要素７０のＬＦＳ
Ｒ４５による生成の例を、図２Ａに示す。ＬＦＳＲ４５は、カスケード・メモリ
・ボックス６０ａ及び６０ｂと、フィードバック回路網とから成り、各メモリ・
ボックス６０ａ及び６０ｂの内容にまず、それぞれフィードバック係数６５ａ及
び６５ｂが乗じられ、次に加算器６８によって合計されてフィードバック要素７
０が得られ、これをＣＲＣ演算論理回路４８がＣＲＣコード３６を計算するため
に使用する。ＬＦＳＲ４５内のメモリ・ボックス６０ａ及び６０ｂの数を、ＬＦ
ＳＲ４５の長さと呼ぶ。更に、メモリ・ボックス６０ａ及び６０ｂの内容は、Ｌ
ＦＳＲ４５の状態を形成する。
【００１６】 ＬＦＳＲ４５の長さが２の場合、各メモリ・ボックス６０ａ及び６０ｂの初期
状態は両方とも１であり、それぞれのフィードバック係数６５ａ及び６５ｂは両
方とも１であり、出力には図２Ｂに示すような線形回帰シーケンスが形成される
。これは、第２のメモリ・ボックス６０ａの内容、すなわち１に、第１のフィー
ドバック係数６５ａである１を掛けて、第１の数値、すなわち１を得て、第２の
メモリ・ボックス６０ａの内容である１を第１のメモリ・ボックス６０ｂに送る
ことによって行われる。それと同時に、第１のメモリ・ボックス６０ｂの初期内
容１が出力され、これに第２のフィードバック係数６５ｂである１を掛けて、第
２の数値を得る。その後、加算器６８が第１の数値と第２の数値を足し（１＋１
＝２）、この和が第２のメモリ・ボックス６０ａにロードされる。このプロセス
を繰り返して、図２Ｂに示す線形回帰シーケンスができる。この線形回帰シーケ
ンスをＣＲＣ演算論理回路４８が使用して、図１に示すＣＲＣコード３６を計算
する。
【００１７】 ＣＲＣコード３６の生成は、以下の数式で記述することができる。例えば、送
信ノード１０から受信ノード２０に送信する（ｉ番目のペイロード３０の）情報
を（二進）多項式、
【００１８】
【数１】 で表すと、ペイロード３０に付加するＣＲＣビット３６は、同様に、
【００１９】
【数２】 のような他の多項式で表すことができる。Ｗ（Ｄ）は、Ｕ（Ｄ）と生成多項式、
【００２０】
【数３】 から、たとえば以下の計算を行うことによって求めることができる。
【００２１】 Ｗ（Ｄ）＝（Ｄn-kＵ（Ｄ））ｍｏｄ ｇ（ｄ） （式１） 従って、情報３４とＣＲＣビット３６の両方を含む最終的な送信ペイロード３
０（以下、コードワードと呼ぶ）は、Ｕ（Ｄ）とＷ（Ｄ）を形成するビットの連
結である。このコードワードを多項式、
【００２２】
【数４】 で表すと、Ｖ（Ｄ）は以下のように定義することができる。
【００２３】 Ｖ（Ｄ）＝ＤN-kＵ（Ｄ）＋Ｗ（Ｄ） （式２） （多項式Ｖ（Ｄ）としての）コードワードの計算は、フィードバック多項式ｇ（
Ｄ）を使用する図１及び図２Ａに示すタイプのＬＦＳＲ４５から成る回路４０が
容易に実現することができる。
【００２４】 次に図３を参照すると、本発明の好ましい実施により、送信情報３４の複雑さ
を増すことなく各送信ペイロード３０ごとに送信ノード１０の識別情報を検証す
るメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を設けるために、ＣＲＣコード３６ａを、Ｋ
という共通鍵を共用する当事者のみが知るシーケンスによって変調することがで
きる。この変調されたＣＲＣコード３６ａがＭＡＣになる。
【００２５】 この変調されたＣＲＣコードは、送信ノードと１０受信ノード２０の両方が、
初期のＬＦＳＲ４５状態をＳと呼ばれる慣用値ではなく鍵付き値５８に修正する
ことによって入手することができる。従って、各ペイロード３０について、ＬＦ
ＳＲ４５の初期状態を初期値Ｓに設定するのではなく、送信する各ペイロード３
０ごとにＬＦＳＲ４５の初期値を変更（変調）することができる。例えば、ｉ番
目のペイロードの初期状態Ｊiを、次のような鍵付き値５８に設定することがで
きる。
【００２６】
【数５】
【００２７】 上式で、Ｘi（Ｋ）はペイロードの添数ｉと、送信ノード１０と受信ノード２
０がペイロード３０の伝達の前に秘密に交換した鍵Ｋとに応じて異なる値であり
、
【００２８】
【数６】 は、ビットごとのＸＯＲ演算を示し、ＳはＸi（Ｋ）に加えられるモジュロ２で
ある。明らかに、異なるＫについて生成されるシーケンス｛Ｘi（Ｋ）｝は異な
ることになる。
【００２９】 図３に示すように、Ｘi（Ｋ）は、鍵付き擬似ノイズ発生器（ＰＮ発生器）５
０を使用して擬似記号Ｒiを発生することによって生成される。その後、マッピ
ング論理回路５５が鍵付きＰＮ発生器５０の記号ＲiをＸi（Ｋ）記号にマップす
る。ＰＮ発生器５０は、例えば、適切なフィードバック多項式を使用する追加の
ＬＦＳＲ５２とすることができる。更に、鍵Ｋは、この追加のＬＦＳＲ５２の初
期状態とするか、又はこの初期状態にフィードバック多項式の記述を加えたもの
とすることもできる。
【００３０】 原理的に、Ｘi（Ｋ）は比較的単純な関数とすることができる。例えば、Ｘi（
Ｋ）は、１／２の確率で全ゼロと全１の間でランダムに変化することができる。
これは、追加のＬＦＳＲ５２の状態をＫで開始し、新規のペイロード３０ごとに
追加のＬＦＳＲ５２をクロック制御することによって容易に実現される。例えば
、二進ＰＮ発生器５０を想定すると、マッピング論理回路５５はＲi＝０をＸi（
Ｋ）＝００．．．０にマップし、Ｒi＝１をＸi（Ｋ）＝１１．．．１にマップす
る。これは、各ペイロード３０にどの値を使用するかを敵が正しく推量する確率
が１／２であることを意味する。この確率を下げるために、Ｘi（Ｋ）を確率が
等しいＮ個の値のうちのいずれかをとるように変調し、敵が成功する確率が１ペ
イロードについて１／Ｎの確率にしかならないようにすることができる。Ｘi（
Ｋ）がどれだけ多くの値を取ることができても、マッピング論理回路５５は、平
均してすべての可能な変調記号Ｘi（Ｋ）が等しい頻度で発生するように、ＰＮ
発生器５０の記号Ｒiを可能な変調記号Ｘi（Ｋ）にマップする必要がある。マッ
ピング論理回路５５は、ＰＮ発生器５０からのシンボルＲiの記号(alphabet)と
Ｘi（Ｋ）シンボルの記号との間で単純な選定を可能にすることが好ましい。従
って、マッピング論理回路５５は、単純なテーブルルックアップ回路、又は対応
するブール関数を実現する直接のデジタル回路を介して記号Ｒiを記号Ｘi（Ｋ）
にマップすることができる。場合によっては、２つの記号が一致する可能性があ
り、従って、マッピング論理回路５５は実質的に除去することもできることに留
意されたい。
【００３１】 次に、図５に記載のステップと共に説明する図４を参照すると、変調されたＣ
ＲＣコード３６を使用してメッセージ認証手続きを実施することができる。送信
ノード１０が現在のペイロード３０の変調されたＣＲＣコード３６ａを計算する
と（ステップ５００）、送信ノード１０はこの変調されたＣＲＣコード３６ａを
ペイロード３０に付加し（ステップ５０５）、このペイロード３０を送信するデ
ータ３４を含めて受信ノード２０に送信する（ステップ５１０）。受信ノード２
０では、受信ノード２０が、送信ノード１０で行われたプロセスを繰り返し、受
信されたペイロード３０のＣＲＣコード３６ｂを計算する（ステップ５１５）。
算出されたＣＲＣコード３６ｂが受信ＣＲＣコード３６ａと一致しない場合（ス
テップ５２０）、ＣＲＣ検査は失敗し（ステップ５２５）、ペイロード３０は正
しく受信されたとはみなされない（ステップ５３０）。算出されたＣＲＣコード
３６ｂが受信ＣＲＣコード３６ａと一致する場合、ＣＲＣ検査は失敗せず（ステ
ップ５３５）、ペイロード３０は正しく受信されたと見なされる（ステップ５４
０）。
【００３２】 いずれの場合も（ステップ５３０又はステップ５４０）、現在の受信ペイロー
ド３０と、ＣＲＣ検査が失敗したか否かを示す標識(indication)３８が、受信ノ
ード２０でスライディング・ウィンドウ８０にロードされる（ステップ５４５）
。それと同時に、「最も古い(oldest)」ペイロード３０がスライディング・ウィ
ンドウ８０から廃棄される（ステップ５５０）。その後、受信ノード２０内の計
算論理回路８５が、スライディング・ウィンドウ８０内のＣＲＣ検査の失敗件数
を計算する（ステップ５５５）。計算論理回路８５は、新しいペイロード３０が
追加され古いペイロード３０が除去されるたびに、すべてのペイロード３０にわ
たって、スライディング・ウィンドウ８０内のＣＲＤ検査の失敗件数をカウント
することができる。あるいは、計算論理回路８５は、廃棄されたペイロード３０
の計算への付加量を除去し、新しいペイロード３０の付加量を計算に加えること
が好ましい。
【００３３】 スライディング・ウィンドウ８０内のＣＲＣ検査の失敗件数が所定のしきい値
８８を超えた場合（ステップ５６０）、受信ノード２０内の警報が起動される（
ステップ５６５）。超えない場合（ステップ５６０）、受信ノード２０は送信ノ
ード１０から新しいペイロード３０を受け入れ続ける（ステップ５１５）。受信
ノード２０内の警報９０が起動された場合（ステップ５６５）、受信ノード２０
は、送信ノード１０に対して新しい認証要求を出して、送信ノード１０が敵に置
き換えられていないことを確認する（ステップ５７０）。一般に、Ｘi（Ｋ）の
取りうる値の数、しきい値８８の設定、及びスライディング・ウィンドウ８０の
サイズによって、敵による攻撃に対するセキュリティ・レベルが決まる。
【００３４】 代替の実施形態としては、ＣＲＣ誤り検出コード３６を変調する代わりに、送
信エラーを訂正することができる誤り訂正コードを鍵Ｋで変調することができる
。ｇ（Ｄ）の適切な選定によって、誤り訂正コードを得ることができる。一般的
な誤り訂正コードの一例は、バースト誤り訂正ファイヤ・コード(Fire code)で
ある。
【００３５】 当業者ならわかるように、本出願に記載の本発明の概念は、広範囲な適用分野
にわたって修正及び変更することができる。従って、特許の内容の範囲は、上記
で例示した特定の開示のいずれにも限定されず、特許請求の範囲によって規定さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 誤り検出コードを含むペイロードの送信ノードから受信ノードへの送信を示す
図である。
【図２Ａ】 図１に示すペイロードに含まれた誤り検出コードを計算する際に使用する線形
回帰シーケンスの生成を示す図である。
【図２Ｂ】 図１に示すペイロードに含まれた誤り検出コードを計算する際に使用する線形
回帰シーケンスの生成を示す図である。
【図３】 本発明の好ましい実施形態による、メッセージ認証のための変調された誤り検
出コードの生成を示す図である。
【図４】 図３に示す変調された誤り検出コードを使用したメッセージ認証手続きを示す
図である。
【図５】 図４に示すメッセージ認証手続きのステップを示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年８月９日（２００１．８．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 無線の遠距離通信ネットワークにおいて、通信チャネルは、電磁スペクトルの
一部に定義された無線チャネルとして形成される。しかし、無線チャネルは、本
質的に公のものである。従って、無線チャネルで送信される通信信号は、その無
線チャネルに同調されたノードであれば、どの受信ノードでも検出することがで
きる。そのため、送信された通信信号を無許可の者が傍受できる可能性がある。
類似のセキュリティ問題は、有線の遠距離通信ネットワークでも、無許可の者が
有線通信チャネルへのアクセス権を獲得した場合に問題になる。 米国ニューヨーク州１０５９８ヨークタウン・ハイツのＩＢＭ Ｔ．Ｊ．Ｗａ
ｔｓｏｎ研究所が１９９４年８月２１日に発行した「Ｈｕｇｏ Ｋｒａｗｃｚｙ
ｋによる「ＬＦＳＲ−ｂａｓｅｄ Ｈａｓｈｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｈｅｎｔｉ
ｃａｔｉｏｎ」という名称のＩＢＭ出版物では、ストリーム暗号化と、巡回冗長
コード（ＣＲＣ）の暗号化版を実施するシステムが開示されている。 ヨーロッパ公開特許出願ＥＯ0805575A2では、問合わせ器(interrogator)内の
事前に初期設定されたＣＲＣ生成器を使用するトランスポンダが開示されている
。トランスポンダに特定の情報をプログラムし、プログラミング時に、問合わせ
器から受け取ったすべてのビットがＣＲＣ発生器を介してシフトされる。 Ｇｌｉｔｚへの米国特許第4,211,891号では、コード・テキスト生成器によっ
て生成された鍵データとリンクすることによって送信側でデータを暗号化する方
法が開示されている。データは、受信側で同じ鍵データとのリンクによって復号
される。コード・テキスト生成器によって生成された擬似ランダム・シーケンス
を送信側と受信側で使用して、無許可のアクセスからデータを保護する。 Ａ．Ｍｅｎｚｅｓ、Ｐ．Ｖａｎ Ｏｏｒｃｈｏｔ及びＳ．Ｖａｎｓｔｏｎｅに
よるＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ（１
９９７年ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ）の第６章では、自己同期ストリーム暗号と、線形
フィードバック・シフト・レジスタに基づくストリーム暗号とが開示されている
。このＭｅｎｚｅｓ等のハンドブックでは、線形フィードバック・シフト・レジ
スタが、キーストリーム生成器として使用するために容易に利用可能であると開
示している。しかし、このハンドブックの第６．３章には、ＬＦＳＲの出力シー
ケンスは容易に予測可能であると記載されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 ユーザ保護と情報秘匿を確実にするために、現在、多くの遠距離通信ネットワ
ークでは、ユーザにセキュリティ手段を与えている。例えば、多くのネットワー
クでは、通信に関与するすべてのノードが呼出し設定時に認証鍵を設ける必要が
ある。更に、関与ノードの識別情報が検証されたならば、その認証鍵を使用して
、ノードがノード間で送信される情報を暗号化することができるようにする暗号
鍵を得ることができる。しかし、認証後に暗号がスイッチオンされてない場合、
関与ノードの１つが後で無許可の者に置き換えられても、他のノードは置換が起
こったことを認識しない可能性がある。これは、暗号化が弱い又は暗号化がまっ
たくできない特定の国では、特に重大な問題となっている。
───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J065 AA01 AB01 AC02 AD04 AE06 AF03 AH05 AH15 5J104 AA01 AA08 AA29 BA05 LA02 NA02 NA23 5K014 AA01 BA06 GA03

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各送信されたペイロードの送信元を検証するために各送信さ
    れたペイロードに認証を与える遠距離通信システムであって、 複数のペイロードのうちの選択された１つのペイロードのため、鍵を使用して
    変調される第１の誤りコードを計算する送信ノードであって、前記変調された第
    １の誤りコードを前記選択されたペイロードに付加し、前記変調された第１の誤
    りコードと前記選択されたペイロードとを送信する送信ノードと、 前記変調された第１の誤りコードと前記選択されたペイロードとを受け取り、
    受信した前記選択されたペイロードのため、前記鍵を使用して変調される第２の
    誤りコードを計算する受信ノードであって、更に前記第１の誤りコードと前記第
    ２の誤りコードとを比較して前記送信ノードの識別情報を検証する受信ノードと
    を含み、 前記鍵が前記送信ノードと前記受信ノードのみに知られていることを特徴とす
    る遠距離通信システム。
  2. 【請求項２】 前記ペイロードが、送信する情報を含むことを特徴とする請
    求項１に記載の遠距離通信システム。
  3. 【請求項３】 前記送信ノードが、 少なくとも１つのフィードバック要素を生成する第１の線形フィードバック・
    シフト・レジスタと、 前記少なくとも１つのフィードバック要素と前記ペイロード内の前記情報とを
    使用して、前記変調された第１の誤りコードを計算する手段とを更に含むことを
    特徴とする請求項２に記載の遠距離通信システム。
  4. 【請求項４】 前記第１の線形フィードバック・シフト・レジスタの初期状
    態が、前記鍵から導き出された鍵付き値に設定されることを特徴とする請求項３
    に記載の遠距離通信システム。
  5. 【請求項５】 前記送信ノードが、 少なくとも１つのシンボルを生成する第１の擬似ノイズ発生器と、 前記少なくとも１つのシンボルを鍵付きシンボルにマップする手段とを更に含
    むことを特徴とする請求項４に記載の遠距離通信システム。
  6. 【請求項６】 前記鍵付き値が前記鍵付きシンボルと慣用値とのモジュロ２
    の和を含むことを特徴とする請求項５に記載の遠距離通信システム。
  7. 【請求項７】 前記第１の擬似ノイズ発生器が第２の線形フィードバック・
    シフト・レジスタを含むことを特徴とする請求項５に記載の遠距離通信システム
    。
  8. 【請求項８】 前記第２の線形フィードバック・シフト・レジスタの初期状
    態が前記鍵に設定されることを特徴とする請求項７に記載の遠距離通信システム
    。
  9. 【請求項９】 前記鍵が、前記第２の線形フィードバック・シフト・レジス
    タの初期状態と、前記第２の線形フィードバック・シフト・レジスタに関連づけ
    られたフィードバック多項式とを含むことを特徴とする請求項７に記載の遠距離
    通信システム。
  10. 【請求項１０】 前記受信ノードが、 少なくとも１つの追加のフィードバック要素を生成する第３の線形フィードバ
    ック・シフト・レジスタと、 前記少なくとも１つの追加のフィードバック要素と受信した前記選択されたペ
    イロード内の前記情報とを使用して、前記変調された第２の誤りコードを計算す
    る手段とを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の遠距離通信システム。
  11. 【請求項１１】 前記第３の線形フィードバック・シフト・レジスタの初期
    状態が前記鍵から導き出された追加の鍵付き値に設定されることを特徴とする請
    求項１０に記載の遠距離通信システム。
  12. 【請求項１２】 前記受信ノードが、 少なくとも１つの追加のシンボルを生成する第２の擬似ノイズ発生器と、 前記少なくとも１つの追加のシンボルを追加の鍵付きシンボルにマップする手
    段とを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の遠距離通信システム。
  13. 【請求項１３】 前記追加の鍵付き値が前記追加の鍵付きシンボルと慣用値
    とのモジュロ２の和を含むことを特徴とする請求項１２に記載の遠距離通信シス
    テム。
  14. 【請求項１４】 前記第２の擬似ノイズ発生器が第４の線形フィードバック
    ・シフト・レジスタを含むことを特徴とする請求項１２に記載の遠距離通信シス
    テム。
  15. 【請求項１５】 前記第４の線形フィードバック・シフト・レジスタの初期
    状態が前記鍵に設定されることを特徴とする請求項１４に記載の遠距離通信シス
    テム。
  16. 【請求項１６】 前記鍵が、前記第４の線形フィードバック・シフト・レジ
    スタの初期状態と、前記第４の線形フィードバック・シフト・レジスタに関連づ
    けられたフィードバック多項式とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の遠
    距離通信システム。
  17. 【請求項１７】 前記受信ノードが、 所定数の前記複数の受信ペイロードと、前記所定数の複数の受信ペイロードの
    各受信ペイロードについてそれぞれの前記変調された第１の誤りコードと前記変
    調された第２の誤りコードとが一致するか否かを示す標識とを格納する、スライ
    ディング・ウィンドウを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の遠距離通信
    システム。
  18. 【請求項１８】 前記受信ノードが、 関連づけれた変調された第１と第２の誤りコードが一致しないことを示す前記
    スライディング・ウィンドウ内の前記標識の数に関連づけられた、標識数を計算
    する手段を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の遠距離通信システム。
  19. 【請求項１９】 前記受信ノードが しきい値と、 前記標識数が前記しきい値を超えると起動される警報とを更に含むことを特徴
    とする請求項１８に記載の遠距離通信システム。
  20. 【請求項２０】 前記受信ノードが、前記警報が起動されると前記送信ノー
    ドに対する新しい認証要求を出すことを特徴とする請求項１９に記載の遠距離通
    信システム。
  21. 【請求項２１】 前記誤りコードが巡回冗長検査（ＣＲＣ）コードであるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の遠距離通信システム。
  22. 【請求項２２】 前記誤りコードが誤り訂正コードであることを特徴とする
    請求項１に記載の遠距離通信システム。
  23. 【請求項２３】 送信ノードから受信ノードに送信される複数のペイロード
    の各ペイロードにメッセージ認証コードを与える方法であって、 前記送信ノードと前記受信ノードのみに知られた鍵から導き出される鍵付き値
    を、前記複数のペイロードのうちの選択された１つのペイロードのために生成す
    るステップと、 前記鍵付き値を使用して変調された誤りコードを生成するステップと、 前記選択されたペイロードと前記変調された誤りコードとを前記受信ノードに
    送信するステップとを含む方法。
  24. 【請求項２４】 前記変調された誤りコードを生成するステップが、 前記送信ノード内の第１の線形フィードバック・シフト・レジスタによって、
    少なくとも１つのフィードバック要素を生成するステップと、 前記少なくとも１つのフィードバック要素と前記選択されたペイロード内の情
    報とを使用して、前記変調された誤りコードを計算するステップとを更に含むこ
    とを特徴とする請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記変調された誤りコードを生成する前記ステップが、 前記第１の線形フィードバック・シフト・レジスタを前記鍵付き値に初期設定
    するステップを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記鍵付き値を生成する前記ステップが、 前記送信ノード内の第２の線形フィードバック・レジスタによって少なくとも
    １つのシンボルを生成するステップと、 前記少なくとも１つのシンボルを鍵付きシンボルにマップするステップであっ
    て、前記鍵付き値が前記鍵付きシンボルと慣用値とのモジュロ２の和を含むステ
    ップとを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記鍵付き値を生成する前記ステップが、 前記第２の線形フィードバック・シフト・レジスタを前記鍵に初期設定するス
    テップを更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 受信ノードで受け取った複数のペイロードの送信元を検証
    する方法であって、 前記受信ノードで、前記複数のペイロードのうちの選択された１つのペイロー
    ドと、前記選択されたペイロードに関連づけられた変調された第１の誤りコード
    とを送信ノードから受け取るステップと、 前記受信した選択されたペイロードのために、前記送信ノードと前記受信ノー
    ドとにのみ知られた鍵から導き出される鍵付き値を生成するステップと、 前記鍵付き値を使用して変調された第２の誤りコードを生成するステップと、 前記変調された第１の誤りコードと前記変調された第２の誤りコードとを比較
    して前記送信ノードの識別情報を検証するステップとを含む方法。
  29. 【請求項２９】 前記変調された第２の誤りコードを生成する前記ステップ
    が、 前記受信ノード内の第１の線形フィードバック・シフト・レジスタによって、
    前記少なくとも１つのフィードバック要素を生成するステップと、 前記少なくとも１つのフィードバック要素と前記受信した選択されたペイロー
    ド内の情報とを使用して、前記変調された第２の誤りコードを計算するステップ
    とを更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記変調された第２の誤りコードを生成する前記ステップ
    が、 前記第１の線形フィードバック・シフト・レジスタを前記鍵から導き出された
    前記鍵付き値に初期設定するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に
    記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記鍵付き値を生成する前記ステップが、 前記受信ノード内の第２の線形フィーバック・シフト・レジスタによって、少
    なくとも１つのシンボルを生成するステップと、 前記少なくとも１つのシンボルを鍵付きシンボルにマップするステップであっ
    て、前記鍵付き値が前記鍵付きシンボルと慣用値とのモジュロ２の和を含むステ
    ップとを更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記鍵付き値を生成する前記ステップが、 前記第２の線形フィードバック・シフト・レジスタを前記鍵に初期設定するス
    テップを更に含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記比較するステップが、 所定数の前記複数の受信ペイロードと、前記所定数の複数の受信ペイロードの
    各受信ペイロードについてそれぞれの前記変調された第１の誤りコードと前記変
    調された第２の誤りコードとが一致するか否かを示す標識とを、前記受信ノード
    内のスライディング・ウィンドウ内に格納するステップを更に含むことを特徴と
    する請求項２８に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記比較するステップが、 前記関連づけられ変調された第１の誤りコードと第２の誤りコードが一致しな
    いことを示す前記スライディング・ウィンドウ内の前記標識の数に関連づけられ
    た標識数を計算するステップを更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の方
    法。
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