JP2006295338A - Data transmission apparatus, data reception apparatus, and data communications apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第三者による不法な盗聴・傍受を防ぐ秘密通信を行う装置に関する。より特定的には、正規の送受信者間で、特定の符号化/復号化(変調/復調)方式を選択・設定してデータ通信を行う装置に関する。 The present invention relates to an apparatus that performs secret communication that prevents illegal eavesdropping and interception by a third party. More specifically, the present invention relates to an apparatus that performs data communication by selecting and setting a specific encoding / decoding (modulation / demodulation) scheme between authorized senders and receivers.
従来、特定者同志でのみ通信を行うためには、送信/受信間で符号化/復号化のための元情報(鍵情報)を共有し、当該情報に基づいて、伝送すべき情報データ(平文)を数学的に演算/逆演算することにより秘密通信を実現する構成が採用されている。図13は、当該構成に基づく、従来のデータ送信装置の構成を示すブロック図である。図13において、従来のデータ通信装置は、送信部90001と、伝送路913と、受信部90002とで構成される。送信部90001は、符号化部911と、変調部912とからなる。受信部90002は、復調部914と、復号化部915とからなる。ここで、符号化部911に情報データ90と第1の鍵情報91とを入力し、復号化部915に第2の鍵情報96を入力すると、復号化部915から情報データ98が出力される。さらに、第三者による盗聴行為を説明するため、図13は、盗聴者復調部916と、盗聴者復号化部917とからなる盗聴者受信部90003を含むものとする。盗聴者復号化部917には、第3の鍵情報99が入力される。以下に、図13を参照しながら、従来のデータ通信装置の動作を説明する。
Conventionally, in order to perform communication only among specific persons, original information (key information) for encoding / decoding is shared between transmission / reception, and information data (plaintext) to be transmitted based on the information. ) Is implemented mathematically / inversely to realize secret communication. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a conventional data transmission apparatus based on the configuration. In FIG. 13, the conventional data communication apparatus includes a
送信部90001において、符号化部911は、情報データ90を、第1の鍵情報91に基づいて符号化(暗号化)する。変調部912は、符号化部911で暗号化された情報データを所定の変調形式の変調信号94に変換して伝送路913に送出する。受信部90002において、復調部914は、伝送路913を介して伝送されてきた変調信号94を所定の復調方式で復調する。復号化部915は、符号化部911との間で共有した第1の鍵情報91と同一の第2の鍵情報96に基づいて復号化(暗号解読)して、元の情報データ98を出力する。
送信部90001と受信部90002との間で伝送される変調信号(情報データ)を盗聴するに当たり、盗聴者受信部90003において、盗聴者復調部916が、伝送路913を伝搬する変調信号の一部を分岐、入力し、所定の復調方式で復調し、盗聴者復号化部917が第3の鍵情報99に基づいて復号化を試みる。ここで、盗聴者復号化部917は、符号化部911との間で鍵情報を共有していないものとする。即ち、盗聴者復号化部917は、第1の鍵情報91と異なる第3の鍵情報99に基づき復号化を行うため、元の情報データを正しく再生することができない。
In the
In eavesdropping on a modulation signal (information data) transmitted between the
このような数学的な演算に基づく数理暗号(または、計算暗号、ソフトウェア暗号とも呼ばれる)技術は、例えば特開平9−205420号公報にも記されているように、アクセスシステム等に適用できる。即ち、1つの光送信器から送出された光信号を光カプラで分岐し、複数の光加入者宅の光受信器にそれぞれ配信するPON(Passive Optical Network)構成では、各光受信器に、所望の光信号以外の他加入者に向けた信号が入力される。そこで、互いに異なる鍵情報を用いて、加入者毎の情報データを暗号化することによって、互いの情報の漏洩・盗聴を防ぎ、安全なデータ通信を実現することができる。
しかしながら、数理暗号技術に基づく従来のデータ通信装置では、盗聴者は、たとえ鍵情報を共有しなくとも、暗号文(変調信号、または暗号化された情報データ)に対して、考え得る全ての組み合わせの鍵情報を用いた演算(総当たり攻撃)や、特殊な解析アルゴリズムの適用を試みれば、原理的に暗号解読が可能である。特に、近年の計算機の処理速度向上は目覚ましく、将来的に量子コンピュータ等の新しい原理による計算機が実現されれば、有限の時間内で、暗号文を盗聴できるという課題を有していた。 However, in a conventional data communication apparatus based on mathematical cryptography, an eavesdropper can combine all possible combinations of ciphertext (modulated signal or encrypted information data) even if key information is not shared. In principle, cryptanalysis can be performed if an attempt is made to apply a calculation (brute force attack) using key information or a special analysis algorithm. Particularly, the processing speed of computers in recent years has been remarkably improved, and if a computer based on a new principle such as a quantum computer is realized in the future, there has been a problem that a ciphertext can be wiretapped within a finite time.
それ故に、本発明の目的は、盗聴者が暗号文の解析に要する時間を著しく増大させ、天文学的な計算量に基づく秘匿性の高いデータ通信装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a highly confidential data communication apparatus based on an astronomical calculation amount by significantly increasing the time required for an eavesdropper to analyze a ciphertext.
本発明は、暗号化通信を行うデータ送信装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のデータ送信装置は、多値符号化部と変調部とを備える。多値符号化部は、予め定められた所定の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する多値信号を発生する。変調部は、多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する。 The present invention is directed to a data transmission apparatus that performs encrypted communication. And in order to achieve the said objective, the data transmitter of this invention is equipped with a multi-value encoding part and a modulation | alteration part. The multi-level encoding unit inputs predetermined key information and information data determined in advance, and generates a multi-level signal whose signal level changes substantially in a random manner. The modulation unit generates a modulation signal of a predetermined modulation format based on the multilevel signal.
好ましくは、多値符号化部は、多値符号発生部と多値処理部とを備える。多値符号発生部は、所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する。多値処理部は、所定の処理に従って多値符号列と情報データとを合成し、多値符号列と情報データとのレベルの組み合わせに一意に対応した信号レベルを有する多値信号を生成する。 Preferably, the multi-level encoding unit includes a multi-level code generation unit and a multi-level processing unit. The multi-level code generation unit generates a multi-level code string whose signal level changes in a substantially random manner from predetermined key information. The multi-level processing unit synthesizes the multi-level code sequence and the information data according to a predetermined process, and generates a multi-level signal having a signal level uniquely corresponding to the combination of the levels of the multi-level code sequence and the information data.
好ましくは、多値符号化部は、多値符号列を、多値符号列のレベルの間隔を決定するバイアスレベル数と異なるバイアスレベル数の変換多値符号列に、変換鍵情報を用いて変換する多値符号列変換部をさらに備えるとよい。 Preferably, the multi-level encoding unit converts the multi-level code sequence into a converted multi-level code sequence having a bias level number different from the bias level number for determining the level interval of the multi-level code sequence using the conversion key information. It is preferable to further include a multi-level code string converting unit.
また、多値符号発生部は、所定の期間ごとに、バイアスレベル数が変化する多値符号列を出力し、多値符号列変換部は、多値符号列のバイアスレベル数の変化に応じて、変換多値符号列のバイアスレベル数を変化させるとよい。 The multi-level code generation unit outputs a multi-level code sequence whose bias level number changes every predetermined period, and the multi-level code sequence conversion unit responds to the change in the bias level number of the multi-level code sequence. It is preferable to change the number of bias levels of the converted multilevel code sequence.
また、多値符号列変換部は、所定の鍵情報使用期間ごとに、複数の変換鍵情報のうちいずれか1つの変換鍵情報を用いて、多値符号列から変換多値符号列に変換するとよい。 Further, the multi-level code sequence conversion unit converts the multi-level code sequence into the converted multi-level code sequence by using any one of the plurality of conversion key information for each predetermined key information use period. Good.
好ましくは、多値符号列変換部は、多値符号列のレベルを変換多値符号列のレベルに割り当てるための少なくとも1つ以上のオフセット値を変換鍵情報から計算し、所定の割り当て期間ごとに当該少なくとも1つ以上のオフセット値のうちいずれか1つの当該オフセット値を用いて、多値符号列のレベルを変換多値符号列のレベルに割り当てるとよい。 Preferably, the multi-level code sequence conversion unit calculates at least one or more offset values for allocating the level of the multi-level code sequence to the level of the converted multi-level code sequence from the conversion key information, and for each predetermined allocation period The level of the multi-level code sequence may be assigned to the level of the converted multi-level code sequence using any one of the at least one offset value.
好ましくは、変換鍵情報は、第1の素数と、当該第1の素数とそれぞれ異なる第2の素数と第3の素数との積である乗算値とを含み、多値符号化部は、多値符号列のバイアスレベル数を第1の素数でべき乗したべき乗値を計算し、当該べき乗値を乗算値で割った余りを、変換多値符号列のバイアスレベル数とするべき乗演算部をさらに備えるとよい。 Preferably, the conversion key information includes a first prime number and a multiplication value that is a product of a second prime number and a third prime number that are different from the first prime number. A power calculation unit is further provided that calculates a power value obtained by raising the number of bias levels of the value code string to the power of the first prime number, and uses a remainder obtained by dividing the power value by the multiplied value as the number of bias levels of the converted multi-level code string. Good.
また、本発明は、暗号通信を行うデータ受信装置にも向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ受信装置は、復調部と多値復号化部とを備える。復調部は、所定の変調形式の変調信号を復調し多値信号を出力する。多値復号化部は、予め定められた所定の鍵情報と多値信号とを入力し、情報データを出力する。 The present invention is also directed to a data receiving apparatus that performs cryptographic communication. And in order to achieve the said objective, the data receiver of this invention is equipped with a demodulation part and a multi-value decoding part. The demodulator demodulates a modulation signal in a predetermined modulation format and outputs a multilevel signal. The multi-level decryption unit inputs predetermined key information and a multi-level signal that are set in advance, and outputs information data.
好ましくは、多値復号化部は、多値符号列発生部と多値識別部とを備える。多値符号列発生部は、鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する。多値識別部は、多値符号列に基づいて多値信号を識別し、情報データを出力する。 Preferably, the multi-level decoding unit includes a multi-level code string generation unit and a multi-level identification unit. The multi-level code sequence generating unit generates a multi-level code sequence whose signal level changes substantially randomly from the key information. The multi-level identifying unit identifies the multi-level signal based on the multi-level code string and outputs information data.
好ましくは、多値符号化部は、多値符号列を、多値符号列のレベルの間隔を決定するバイアスレベル数と異なるバイアスレベル数の変換多値符号列に、変換鍵情報を用いて変換する多値符号列変換部をさらに備えるとよい。 Preferably, the multi-level encoding unit converts the multi-level code sequence into a converted multi-level code sequence having a bias level number different from the bias level number for determining the level interval of the multi-level code sequence using the conversion key information. It is preferable to further include a multi-level code string converting unit.
また、多値符号発生部は、所定の期間ごとに、バイアスレベル数が変化する多値符号列を出力し、多値符号列変換部は、多値符号列のバイアスレベル数の変化に応じて、変換多値符号列のバイアスレベル数を変化させるとよい。 The multi-level code generation unit outputs a multi-level code sequence whose bias level number changes every predetermined period, and the multi-level code sequence conversion unit responds to the change in the bias level number of the multi-level code sequence. It is preferable to change the number of bias levels of the converted multilevel code sequence.
また、多値符号列変換部は、所定の鍵情報使用期間ごとに、複数の変換鍵情報のうちいずれか1つの変換鍵情報を用いて、多値符号列から変換多値符号列に変換するとよい。 Further, the multi-level code sequence conversion unit converts the multi-level code sequence into the converted multi-level code sequence by using any one of the plurality of conversion key information for each predetermined key information use period. Good.
好ましくは、多値符号列変換部は、多値符号列のレベルを変換多値符号列のレベルに割り当てるための少なくとも1つ以上のオフセット値を変換鍵情報から計算し、所定の割り当て期間ごとに当該少なくとも1つ以上のオフセット値のうちいずれか1つの当該オフセット値を用いて、多値符号列のレベルを変換多値符号列のレベルに割り当てるとよい。 Preferably, the multi-level code sequence conversion unit calculates at least one or more offset values for allocating the level of the multi-level code sequence to the level of the converted multi-level code sequence from the conversion key information, and for each predetermined allocation period The level of the multi-level code sequence may be assigned to the level of the converted multi-level code sequence using any one of the at least one offset value.
好ましくは、変換鍵情報は、第1の素数と、当該第1の素数とそれぞれ異なる第2の素数と第3の素数との積である乗算値とを含み、多値符号化部は、多値符号列のバイアスレベル数を第1の素数でべき乗したべき乗値を計算し、当該べき乗値を乗算値で割った余りを、変換多値符号列のバイアスレベル数とするべき乗演算部をさらに備えるとよい。 Preferably, the conversion key information includes a first prime number and a multiplication value that is a product of a second prime number and a third prime number that are different from the first prime number. A power calculation unit is further provided that calculates a power value obtained by raising the number of bias levels of the value code string to the power of the first prime number, and uses a remainder obtained by dividing the power value by the multiplied value as the number of bias levels of the converted multi-level code string. Good.
本発明のデータ通信装置は、鍵情報に基づいて情報データを多値信号に符号化・変調して送信し、受信した多値信号を同一の鍵情報に基づいて復調・符号化し、多値信号の信号対雑音電力比を適正化することにより、暗号文の解析に要する時間を著しく増大させ、天文学的計算量に基づく秘匿性の高いデータ通信装置を提供することができる。 The data communication device of the present invention encodes and modulates information data into a multilevel signal based on the key information, transmits the multilevel signal, and demodulates and encodes the received multilevel signal based on the same key information. By optimizing the signal-to-noise power ratio, it is possible to significantly increase the time required to analyze the ciphertext and provide a highly confidential data communication apparatus based on the astronomical calculation amount.
また、本発明のデータ送信装置及びデータ受信装置は、他の鍵情報を用いて、多値符号列を、多値符号列のバイアスレベル数と異なるバイアスレベル数の変換多値符号列に変換し、変換多値符号列と情報データとを用いて多値信号を生成することによって、多値信号の多値数に鍵情報を包含させる。これにより、第三者による多値信号の解読および復号化を困難とすることができる。 In addition, the data transmitting apparatus and data receiving apparatus of the present invention converts the multi-level code sequence into a converted multi-level code sequence having a bias level number different from the bias level number of the multi-level code sequence using other key information. By generating a multilevel signal using the converted multilevel code string and information data, the key information is included in the multilevel number of the multilevel signal. This makes it difficult to decode and decode the multilevel signal by a third party.
また、本発明のデータ送信装置及びデータ受信装置は、変換多値符号列のバイアスレベル数をRSA公開鍵方式の手順を用いて決定することによって、変換多値符号列のバイアスレベル数から多値符号列のバイアスレベル数の導出を極めて困難にする。従って、第三者は、多値信号の解読及び復号化の際に多値信号の多値数の判定をすることが非常に困難となる。 Further, the data transmitting apparatus and data receiving apparatus of the present invention determine the number of bias levels of the converted multilevel code string by using the RSA public key method procedure, thereby determining the multilevel from the number of bias levels of the converted multilevel code string. Deriving the number of bias levels of the code string is extremely difficult. Therefore, it is very difficult for a third party to determine the multi-level number of the multi-level signal when decoding and decoding the multi-level signal.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図1において、データ通信装置は、多値符号化部111と、変調部112と、伝送路110と、復調部211と、多値復号化部212とで構成される。多値符号化部111は、第1の多値符号発生部111aと、多値処理部111bとからなる。多値復号化部212は、第2の多値符号発生部212aと、多値識別部212bとからなる。また、多値符号化部111と変調部112とで送信部10101を構成し、復調部211と多値復号化部212とで受信部10201を構成する。伝送路110には、LANケーブルや同軸ケーブル等の金属路線や、光ファイバケーブル等の光導波路を用いることができる。また、伝送路110は、LANケーブル等の有線ケーブルに限られず、無線信号を伝搬する自由な空間であってもよい。
なお、図2および図3に、変調部112から出力される変調信号波形を説明するための模式図を示す。以下に、第1の実施形態について、図2および図3を用いながら、その動作を説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a data communication apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the data communication apparatus includes a
2 and 3 are schematic diagrams for explaining the modulation signal waveform output from the
第1の多値符号発生部111aは、予め定められた所定の第1の鍵情報11に基づいて、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列12(図2(b))を発生する。多値処理部111bは、多値符号列12と情報データ10(図2(a))とを入力し、所定の手順に従って両信号を合成し、当該信号レベルの組み合わせに一意に対応したレベルを有する多値信号13(図2(c))を生成し、出力する。例えば、図2では、多値符号列12がタイムスロットt1/t2/t3/t4に対して当該レベルがc1/c5/c3/c4と変化し、これをバイアスレベルとして、情報データ10を加算することで、L1/L8/L6/L4と変化する多値信号13を生成する。ここで、図3に示すように、情報データ10の振幅を“情報振幅”、多値信号13の全振幅を“多値信号振幅”、各バイアスレベル(多値符号列12のレベル)c1/c2/c3/c4/c5に対応して、多値信号13が取り得るレベルの組(L1、L4)/(L2、L5)/(L3、L6)/(L4、L7)/(L5、L8)を、第1〜第5の“基底”、多値信号13の最小信号点間距離を“ステップ幅”とそれぞれ呼称する。変調部112は、多値信号13を元データとして、所定の変調形式の変調信号14に変換して、伝送路110に送出する。
The first
復調部211は、伝送路110を介して伝送されてきた変調信号14を復調し、前記多値信号15を再生する。第2の多値符号発生部212aは、前記第1の鍵情報11と同一の第2の鍵情報16を予め共有し、当該第2の鍵情報16に基づいて、前記多値符号列12に相当する多値符号列17を発生する。多値識別部212bは、多値符号列17を閾値として、多値信号15の識別(2値判定)を行い、情報データ18を再生する。ここで、変調部112と復調部211とが、伝送路110を介して送受信する所定の変調形式の変調信号14は、電磁波(電磁界)または光波を多値信号13で変調して得られるものである。
The
なお、多値処理部111bにおける多値信号13の生成については、上述のように、多値符号列12と情報データ10の加算処理による方法以外に、情報データ10に従って、多値符号列12のレベルを振幅変調/制御する方法や、あるいは、両信号レベルの組み合わせに対応した多値信号レベルを予め記憶させたメモリから、両信号レベルに応じて逐次読み出す方法等、いかなる手順であっても構わない。
The generation of the
図2および図3では、多値信号の値数を“8”として表記したが、これに限定されるものではなく、それより大きくても小さくても良い。また、情報振幅を多値信号のステップ幅の3倍、もしくは整数倍として表記したが、これに限らず、いかなる奇数倍や偶数倍であっても良いし、あるいは整数倍でなくても構わない。さらに、これに関連して、図2および図3では、多値符号列の各レベル(各バイアスレベル)が、多値信号の各レベル間の略中心になるよう配置したが、これに限定されるものではなく、多値符号列の各レベルは、多値信号の各レベル間の略中心でなくても良いし、あるいは多値信号の各レベルに一致しても構わない。また、多値符号列と情報データとの変化レートが互いに等しく同期関係にあることを前提としたが、この限りではなく、一方の変化レートが他方より高速(または低速)であっても良いし、非同期であっても構わない。 In FIG. 2 and FIG. 3, the number of values of the multi-level signal is expressed as “8”, but is not limited to this, and may be larger or smaller. In addition, the information amplitude is expressed as three times or an integer multiple of the step width of the multilevel signal. However, the information amplitude is not limited to this and may be any odd or even multiple, or may not be an integral multiple. . Further, in this regard, in FIGS. 2 and 3, each level (each bias level) of the multilevel code string is arranged so as to be approximately the center between the levels of the multilevel signal, but the present invention is not limited to this. Instead, each level of the multilevel code string may not be substantially the center between the levels of the multilevel signal, or may correspond to each level of the multilevel signal. In addition, it is assumed that the change rates of the multi-level code sequence and the information data are equal and in synchronization with each other. However, the present invention is not limited to this, and one change rate may be faster (or slower) than the other. Asynchronous.
次に、第三者による、変調信号の盗聴動作について説明する。当該第三者は、正規の受信者が備える受信部10201に準じた構成、もしくはさらに高性能な受信部(盗聴者受信部)を用いて、変調信号を受信、解読することが想定され、当該復調部(盗聴者復調部)は、変調信号を復調することにより、多値信号を再生する。しかし、当該多値復号化部(盗聴者多値復号化部)は、送信部10101の多値符号化部111との間で第1の鍵情報11を共有しないため、受信部10201のように、当該鍵情報から発生した多値符号列を基準とした2値判定を行うことができない。このような場合に考え得る盗聴動作としては、多値信号の全レベルに対する識別を同時に行う方法(一般に「総当たり攻撃」と呼ばれる)がある。即ち、多値信号が取り得る全ての信号点間に対する閾値を用意して同時判定を行い、当該判定結果を解析することにより、正しい鍵情報または情報データを抽出する。例えば、図2に示した、多値符号列のレベルc0/c1/c2/c3/c4/c5/c6を閾値として用いて、多値信号に対する多値判定を行うことにより、当該レベルを同定する。
Next, the wiretapping operation of the modulation signal by a third party will be described. It is assumed that the third party receives and decodes the modulated signal using a configuration according to the receiving
しかしながら、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、これが変調信号に重畳されることによって、多値信号のレベルは、図4に示すように時間的・瞬時的に変動する。このような場合、正規受信者(受信部10201)による2値判定動作における被判定信号のSN比(信号対雑音強度比)が、多値信号中の情報振幅と雑音量の比で決まるのに対して、盗聴者受信部による多値判定動作においては、多値信号のステップ幅と雑音量との比によってSN比が決まる。このため、被判定信号が有する雑音レベルが同一条件下においては、当該SN比は相対的に小さくなり、伝送特性(誤り率)が劣化することになる。即ち、第三者が、全閾値による総当たり攻撃に対して識別誤りを誘発させて、盗聴を困難にすることができる。特に、多値信号のステップ幅を、当該雑音振幅(雑音強度分布の拡がり)に対して同オーダ、もしくは、より小さく設定すれば、第三者による多値判定を事実上不可能にして、理想的な盗聴防止を実現できる。 However, in an actual transmission system, noise is generated due to various factors, and this is superimposed on the modulation signal, whereby the level of the multilevel signal fluctuates temporally and instantaneously as shown in FIG. In such a case, the S / N ratio (signal-to-noise intensity ratio) of the signal to be determined in the binary determination operation by the authorized receiver (reception unit 10201) is determined by the ratio between the information amplitude and the noise amount in the multilevel signal. On the other hand, in the multilevel determination operation by the eavesdropper receiver, the SN ratio is determined by the ratio between the step width of the multilevel signal and the amount of noise. For this reason, when the noise level of the signal to be determined is the same, the SN ratio becomes relatively small, and the transmission characteristics (error rate) deteriorate. That is, it is possible for a third party to induce an identification error with respect to a brute force attack based on all thresholds, thereby making eavesdropping difficult. In particular, if the step width of a multi-level signal is set to the same order or smaller than the noise amplitude (the spread of the noise intensity distribution), multi-level determination by a third party is virtually impossible, making it ideal. Can be effectively prevented.
なお、上述のように被判定信号(多値信号、または変調信号)に重畳される雑音としては、変調信号に無線信号等の電磁波を用いた場合は、空間場や電子部品等が有する熱雑音(ガウス性雑音)を、光波を用いた場合は、熱雑音に加えて、光子が発生する際の光子数ゆらぎ(量子雑音)を、それぞれ利用できる。特に、量子雑音を伴った信号には、その記録や複製等の信号処理が適用できないことから、当該雑音量を基準に多値信号のステップ幅を設定することによって、第三者による盗聴を不可能として、データ通信の絶対的な安全性を確保することができる。 Note that, as described above, the noise superimposed on the signal to be determined (multi-level signal or modulation signal) is the thermal noise possessed by the spatial field, electronic components, etc. when electromagnetic waves such as radio signals are used for the modulation signal. When (Gaussian noise) is used, in addition to thermal noise, fluctuation of the number of photons (quantum noise) when a photon is generated can be used. In particular, since signal processing such as recording or duplication cannot be applied to a signal accompanied by quantum noise, setting the step width of a multi-level signal based on the amount of noise prevents wiretapping by a third party. It is possible to ensure absolute safety of data communication.
以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、当該信号点間距離を、当該雑音量に対して適切に設定することにより、第三者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与えて、その解読・復号化を困難にする、安全なデータ通信装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, information data to be transmitted is encoded as a multi-level signal, and the distance between the signal points is appropriately set with respect to the amount of noise, thereby enabling a third party. It is possible to provide a safe data communication apparatus that gives definite degradation to the quality of a received signal at the time of eavesdropping and makes it difficult to decode and decode it.
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。本図において、データ通信装置は、多値符号化部111と、変調部112と、伝送路110と、復調部211と、多値復号化部212と、第1のデータ反転部113と、第2のデータ反転部213とから構成され、図1の構成に対して、第1のデータ反転部113と、第2のデータ反転部213を新たに備える点が異なっている。また、多値符号化部111と、変調部112と、第1のデータ反転部113とで、送信部10102を構成し、復調部211と、多値復号化部212と、第2のデータ反転部213とで、受信部10202を構成する。以下に、本実施形態の動作を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a data communication apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the data communication apparatus includes a
本実施例の構成は、前述の第1の実施形態(図1)に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の番号を付して、その説明を省略し、相違点のみを説明する。その構成において、第1のデータ反転部113は、情報データの有する“0”と“1”の情報と、LowレベルとHighレベルとの対応関係を固定せず、所定の手順で当該対応関係を略ランダムに変更する。例えば、多値符号化部111と同様、所定の初期値に基づいて発生させた乱数系列(疑似乱数列)との排他的論理和(Exclusive OR)演算を行い、その演算結果を多値符号化部111に出力する。第2のデータ反転部213は、多値復号化部212から出力されたデータについて、前記第1のデータ反転部113と逆の手順で、当該“0/1”と“Low/High”の対応関係を変更する。例えば、第1のデータ反転部113が備える初期値と同一の初期値を共有し、これに基づいて発生させた乱数のビット反転系列との排他的論理和演算を行い、その結果を情報データとして再生する。
Since the configuration of this example conforms to the above-described first embodiment (FIG. 1), the same number is assigned to the blocks performing the same operation, the description thereof is omitted, and only the differences are described. To do. In this configuration, the first
以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データの反転を略ランダムに行うことにより、暗号としての多値信号の複雑性を大きくして、第三者による解読・復号化をさらに困難とし、より安全なデータ通信装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the inversion of the information data to be transmitted is performed almost randomly, thereby increasing the complexity of the multilevel signal as a cipher and decryption / decryption by a third party. It is possible to provide a safer data communication apparatus.
(第3の実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。本図において、データ通信装置は、多値符号化部111と、変調部112と、伝送路110と、復調部211と、多値復号化部212と、雑音制御部114とから構成され、図1の構成に対して、雑音制御部114を新たに備える点が異なっている。さらに、雑音制御部114は、雑音発生部114aと、合成部114bとからなる。また、多値符号化部111と、変調部112と、雑音制御部114とで、送信部10103を構成し、復調部211と、多値復号化部212とで、受信部10201を構成する。以下に、本実施形態の動作を説明する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a data communication apparatus according to the third embodiment of the present invention. In this figure, the data communication apparatus includes a
本実施例の構成は、前述の第1の実施例(図1)に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の番号を付して、その説明を省略し、相違点のみを説明する。その構成において、雑音発生部114aは、所定の雑音を発生し、合成部114bが、多値信号と合成して、変調部112に出力する。即ち、図4で説明した多値信号のレベル変動を故意に生じさせて、多値信号のSN比を任意の値に制御し、これにより、多値識別部212bに入力する被判定信号のSN比を制御する。なお、前述したように、雑音発生部114aで発生する雑音としては、熱雑音や量子雑音等が利用される。また、雑音が合成(重畳)された多値信号を雑音重畳多値信号と呼ぶことにする。
Since the configuration of the present embodiment conforms to that of the first embodiment (FIG. 1), the same number is assigned to blocks performing the same operation, the description thereof is omitted, and only the differences are described. To do. In the configuration, the
以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、そのSN比を任意に制御することにより、第三者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与え、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the information data to be transmitted is encoded as a multilevel signal, and the SN ratio is arbitrarily controlled, so that the received signal quality at the time of eavesdropping by a third party can be reduced. It is possible to provide a safer data communication apparatus that intentionally gives decisive deterioration and makes it more difficult to decode and decode it.
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係るデータ通信装置の動作を説明する。本実施例の構成は、前述の第1の実施例(図1)、または第3の実施例(図6)に準ずる。その構成において、多値符号化部111は、図7に示すように、多値信号の各ステップ幅(S1〜S7)を、各レベルの変動量、即ち各レベルに重畳されている雑音強度分布に従い設定し、出力する。具体的には、多値識別部212bに入力する被判定信号の隣り合う2つの信号点間で決まるSN比が略一致するように、当該信号点間距離を配分する。なお、各レベルに重畳される雑音量が等しい場合には、各ステップ幅を均等に設定する。
(Fourth embodiment)
The operation of the data communication apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the present embodiment conforms to the first embodiment (FIG. 1) or the third embodiment (FIG. 6). In the configuration, as shown in FIG. 7, the
一般に、変調部112から出力される変調信号として、半導体レーザ(LD)を光源とする光強度変調信号を想定した場合、LDに入力する多値信号のレベルに依存して当該変動幅(雑音量)は変化する。これは、半導体レーザが自然放出光を「種光」とした誘導放出の原理に基づいて発光することに起因しており、その雑音量は、誘導放出光量に対する自然放出光量の相対比で定義されている。励起率(LDに注入するバイアス電流に対応)が高い程、誘導放出光量の割合が大きくなるため、その雑音量は小さく、逆に、励起率が低い程、自然放出光量の割合が大きく、雑音量は大きくなる。そこで、図7に示すように、多値信号のレベルが小さい領域ではステップ幅を大きく、レベルが大きい領域では小さく、非線形に設定することにより、被判定信号の隣り合う信号点間のSN比を一致させる。
In general, when a light intensity modulation signal using a semiconductor laser (LD) as a light source is assumed as a modulation signal output from the
また、変調信号として光変調信号を利用した場合でも、上記の自然放出光による雑音や光受信器に用いる熱雑音が充分小さい条件下では、受信信号のSN比は、主にショット雑音で決定される。当該条件下では、多値信号のレベルが大きい程、当該雑音量が大きくなるため、図7の場合とは逆に、多値信号のレベルが小さい領域ではステップ幅を小さく、レベルが大きい領域では大きく設定することにより、被判定信号の隣り合う信号点間のSN比を一致させる。 Even when an optical modulation signal is used as the modulation signal, the S / N ratio of the received signal is mainly determined by shot noise under the condition that the noise due to spontaneous emission and the thermal noise used in the optical receiver are sufficiently small. The Under such conditions, the greater the level of the multilevel signal, the greater the amount of noise. Therefore, contrary to the case of FIG. 7, in the region where the level of the multilevel signal is small, the step width is small, and in the region where the level is large. By setting it large, the signal-to-noise ratio between adjacent signal points of the signal to be determined is matched.
以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、当該信号点を多値信号振幅内において略均一に配置し、あるいは、当該瞬時レベルに依らず隣り合う信号点間のSN比を略均一に設定することにより、第三者による盗聴時の受信信号品質を常に劣化させ、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the information data to be transmitted is encoded as a multi-level signal, and the signal points are arranged substantially uniformly within the multi-level signal amplitude, or regardless of the instantaneous level. A safer data communication device that constantly degrades the received signal quality at the time of eavesdropping by a third party by making the signal-to-noise ratio between adjacent signal points substantially uniform, making it more difficult to decode and decode Can be provided.
(第5の実施形態)
図8は、本発明の第5の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図8に示すデータ通信装置は、送信部20105と受信部20205とを備える。送信部20105は、多値符号化部111と、変調部112とを含む。受信部20205は、復調部211と、多値復号化部212とを含む。多値符号化部111は、第1の多値符号発生部111aと、第1の多値符号列変換部137と、多値処理部111bとを有する。多値復号化部212は、第2の多値符号発生部212aと、第2の多値符号列変換部238と、多値識別部212bとを有する。図8に示すデータ通信装置において、多値符号化部111が第1の多値符号列変換部137を新たに有する点と、多値復号化部212が第2の多値符号列変換部238を新たに有する点とが、図1に示す第1のデータ通信装置と異なる。なお、図8に示すデータ通信装置において、図1に示すデータ通信装置と同一の動作を行うブロックについては、同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a data communication apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The data communication apparatus illustrated in FIG. 8 includes a
送信部20105において、第1の多値符号列変換部137は、第3の鍵情報68を用いて、バイアスレベル数がM(Mは2以上の整数)の多値符号列12を、バイアスレベル数がN(Nは2以上の整数かつN≠M)の変換多値符号列69に変換する。バイアスレベル数とは、多値符号列のレベルの間隔を決定するパラメータである。多値符号列のレベル間隔は、バイアスレベル数と多値符号列の最大振幅とから求めることができる。なお、第1の多値符号列変換部137は、第3の鍵情報68を用いて、変換多値符号列69の最大振幅を決定してよい。第1の多値符号列変換部137は、変換多値符号列69の最大振幅を、多値符号列12の最大振幅とをほぼ同等にして出力してもよいし、異なる振幅として出力してもよい。なお、以下の説明では、変換多値符号列69の最大振幅と多値符号列12の最大振幅とは、ほぼ同等であるものとして説明する。
In the
多値処理部111bは、変換多値符号列69と情報データ10とを用いて多値信号13を生成する。変調部112は、多値信号13を変調信号14に変調する。変調部112は、伝送路110を介して変調信号14を受信部20205に送信する。
The
受信部20205において、第2の多値符号列変換部238は、第4の鍵情報70を用いて、バイアスレベル数がMの多値符号列17を、バイアスレベル数がNの変換多値符号列71に変換する。第4の鍵情報70は、第3の鍵情報68と同一の鍵情報である。復調部211は、受信した変調信号14を復調して、多値信号15を多値識別部212bに出力する。多値識別部212bは、変換多値符号列71を用いて、多値信号15を情報データ18に再生する。
In the
受信部20205は、送信部20105が用いる第3の鍵情報68と同一の第4の鍵情報70を共有することによって、変換多値符号列69と同一の変換多値符号列71を生成することができる。第3の鍵情報68及び第4の鍵情報70は、バイアスレベル数Mの多値符号列12からバイアスレベル数Nの変換多値符号列69に変換するための変換鍵情報である。従って、受信部20205は、多値信号15から情報データ18に再生することができる。一方、盗聴者である第三者は、送信部20105と第3の鍵情報68を共有していないため、多値信号15から情報データ18に再生できない。
The
送信部20205における第1の多値符号列変換部137における多値符号列12の変換処理について詳しく説明する。第1の多値符号列変換部137は、第3の鍵情報68に基づいて、バイアスレベル数Nを決定する。第1の多値符号列変換部137は、多値符号列12と変換多値符号列69とのバイアスレベル数の差分値(N−M)から、オフセット値の最大値を算出する。オフセット値は、多値符号列12のバイアスレベルを、変換多値符号列69のバイアスレベルに割り当てるためのパラメータである。オフセット値は、所定の期間ごとに値が変化する。第1の多値符号列変換部137は、多値符号列12に、オフセット値を与えることによって、バイアスレベル数Nの変換多値符号列69を生成する。受信部20205における第2の多値符号列変換部238は、第1の多値符号列変換部137と同様に動作して、変換多値符号列69を生成するため、その説明を省略する。
The conversion process of the
図9は、第1の多値符号列変換部137による多値符号列のバイアスレベル数の変換を具体的に説明する図である。図9(a)は、M=128の多値符号列12の一例を示す図である。図9(b)は、N=512の変換多値符号列69の一例を示す図である。図9(a)及び図9(b)における時間の単位は、タイムスロットである。図9に示す例の場合、オフセット信号のレベルの最大値は、N−M=384である。第1の多値符号列変換部137は、オフセット信号のレベルの最大値384に基づいて、所定の期間ごとに値が変化するオフセット値を生成する。図9(b)に示す例では、オフセット値は、期間Aにおいて384であり、期間Bにおいて256であり、期間Cにおいて128であり、期間Dにおいて0である。第1の多値符号列変換部137は、期間ごとに異なるオフセット値を用いることによって、変換多値符号列69のバイアスレベルに割り当てる多値符号列12のバイアスレベルを変化させる。第1の多値符号列変換部137は、図9(a)に示す例では、第1の多値符号列変換部137は、M=128の多値符号列12にオフセット値を与えて、N=512の変換多値符号列69を生成する。なお、図9(b)では、オフセット値が単調に減少する例を示しているが、各期間におけるオフセット値は、ランダムであってよい。図9に示す例では、多値符号列12の最大振幅と変換多値符号列69の最大振幅とは、ほぼ同等である。このため、変換多値符号列69のレベルの間隔は、多値符号列12のレベルの間隔の4分の1となる。
FIG. 9 is a diagram for specifically explaining the conversion of the number of bias levels of the multi-level code sequence by the first multi-level code
多値処理部111bは、変換多値符号列69と情報データ10とを用いて多値信号15を生成するため、多値信号15は、多値信号の取り得るレベル数(以下、多値数という)に第3の鍵情報68が包含されていることになる。このため、第三者は、多値信号15を盗聴しても、多値信号15の多値数の判定をすることができないため、解読することができない。
Since the
図10は、第1の多値符号列発生部111aが、多値符号列12のバイアスレベル数を変化させて出力する場合の、第1の多値符号列変換部137の処理を具体的に説明する図である。図10(a)は、M=128の多値符号列12の一例を示す図である。図10(b)は、M=12の多値符号列12の一例を示す図である。図10(c)は、N=512変換多値符号列69の一例を示す図である。図10(d)は、N=24の変換多値符号列69の一例を示す図である。
FIG. 10 specifically shows the processing of the first multi-level
図10(a)及び図10(b)は、第1の多値符号列発生部111aが時間20において、バイアスレベル数を128から12に切り替えた多値符号列12を出力する様子を示している。図10(c)及び図10(d)は、第1の多値符号列変換部137が時間20において、多値符号列12のバイアスレベル数Mの切り替えに応じて、変換多値符号列69のバイアスレベル数を512から24に変化させて出力する様子を示している。このように、第1の多値符号列変換部137は、多値符号列12のバイアスレベル数の変化に応じて、変換多値符号列69のバイアスレベル数を変化させる。
FIGS. 10A and 10B show a state in which the first multi-level
以上のように、第5の実施形態によれば、多値符号列の生成に用いる鍵情報と異なる鍵情報を用いて、多値符号列を、多値符号列のバイアスレベル数と異なるバイアスレベル数の変換多値符号列に変換し、変換多値符号列と情報データとを用いて多値信号を生成することによって、多値信号の多値数に鍵情報を包含させる。これにより、第三者による多値信号の解読および復号化を困難とすることができる。 As described above, according to the fifth embodiment, by using key information different from the key information used for generating the multi-level code sequence, the multi-level code sequence is changed to a bias level different from the number of bias levels of the multi-level code sequence. By converting the number into a converted multi-level code sequence and generating a multi-level signal using the converted multi-level code sequence and information data, the key information is included in the multi-level number of the multi-level signal. This makes it difficult to decode and decode the multilevel signal by a third party.
なお、第5の実施形態において、第1の多値符号列変換部137は、1つの鍵情報(第3の鍵情報68)を用いて、多値符号列12のバイアスレベル数と、変換多値符号列69のバイアスレベル数とを一対一で対応させて変換するものとして説明した。しかし、第1の多値符号列変換部137は、2つの鍵情報を用いて、バイアスレベル数N1(N1は2以上の整数)の変換多値符号列と、バイアスレベルN2(N1は2以上の整数かつN1≠N2)とを交互に出力してもよい。例えば、第1の多値符号列変換部137は、M=64の多値符号列12が入力された場合、N=128またはN=256の変換多値符号列69とを、所定の期間ごとに交互に出力してもよい。また、用いる鍵情報の数は、3つ以上であってもよい。これにより、第三者にとっては、多値信号の多値識別の際に、多値数の選択がより困難となるため、多値信号の解読・復号化をさらに困難とすることができる。
In the fifth embodiment, the first multi-level
(第6の実施形態)
図11は、本発明の第6の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図11に示すデータ通信装置は、送信部20106と受信部20206とを備える。送信部20106は、多値符号化部111と、変調部112と、第1のべき乗剰余演算部138とを含む。受信部20206は、復調部211と、多値復号化部212と、第2のべき乗剰余演算部239とを含む。多値符号化部111は、第1の多値符号発生部111aと、第1の多値符号列変換部137と、多値処理部111bとを有する。多値復号化部212は、第2の多値符号発生部212aと、第2の多値符号列変換部238と、多値識別部212bとを有する。図11に示すデータ通信装置は、多値符号化部111が第1のべき乗剰余演算部138を新たに有する点と、多値復号化部212が第2のべき乗剰余演算部239を新たに有する点とが、図8に示すデータ通信装置と異なる。図11に示すデータ通信装置において、図8に示すデータ通信装置と同一の動作を行うブロックについては、同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a data communication apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The data communication apparatus illustrated in FIG. 11 includes a transmission unit 20106 and a
第6の実施形態に係るデータ通信装置において、第1のべき乗剰余演算部138は、第3の鍵情報68と多値符号列12とに基づいてバイアスレベル数Nを決定する。第1のべき乗剰余演算部138は、決定したバイアスレベル数Nと第3の鍵情報68とを、第1の多値符号列変換部137に出力する。第2のべき乗剰余演算部239は、第1のべき乗剰余演算部138と同様に、第4の鍵情報70と多値符号列17とに基づいて、バイアスレベル数Nを決定する。第2のべき乗剰余演算部239は、決定したバイアスレベル数Nと第4の鍵情報70とを第2の多値符号列変換部238に出力する。第1のべき乗剰余演算部138と第2のべき乗剰余演算部239とは、同一の動作を行う。このため、以下の説明では、第1のべき乗剰余演算部138の動作について説明し、第2のべき乗剰余演算部239の説明は省略する。
In the data communication apparatus according to the sixth embodiment, the first power
第1のべき乗剰余演算部138は、(式1)に基づいて変換多値符号列69のバイアスレベル数Nを決定する。
(式1)において、eは第1の素数を表す。nは、第1の素数eと異なる2つの素数の積(以下、第1の積という)である。第1の素数e及び第1の積は第3の鍵情報68に格納されている。(式1)の演算について、図11を用いて具体的に説明する。多値符号列12のバイアスレベル数M(M=128)を、第1の素数e(e=7)でべき乗する。べき乗した結果を第1の積n(n=527)で割った余りが、バイアスレベル数Nとなる。この結果、N=512となる。第1の積(n=527)は、二つの素数“17”と“31”との積である。第1の多値符号列変換部137は、第1のべき乗剰余演算部138から出力されるバイアスレベル数Nと第3の鍵情報68とに基づいて、多値符号列12から変換多値符号列69に変換する。
The first exponentiation
In (Formula 1), e represents the first prime number. n is a product of two prime numbers different from the first prime number e (hereinafter referred to as the first product). The first prime number e and the first product are stored in the third
図12は、第1のべき乗剰余演算部138が行う演算結果に基づくバイアスレベル数Mとバイアスレベル数Nとの関係を示す図である。図12は、e=7、n=527の場合を示す。図12に示すように、バイアスレベル数Nは、バイアスレベル数Mに大きく依存する。また、バイアスレベル数Nの値は、第1の素数eの値及び第1の積nの値にも大きく依存する。このため、バイアスレベル数Mや第3の鍵情報68に含まれる素数を切り替えることによって、バイアスレベル数Nが複雑に変化する。第三者は、バイアスレベル数Nの変換多値符号列によって生成した多値信号に対して多値識別を試みることになるため、多値信号の多値数の選択がいっそう困難となる。(式1)で示した演算は、RSA公開鍵暗号と呼ばれる暗号化方式の手順を利用したものであり、公開情報((式1)では、バイアスレベル数N)から秘密情報((式1)では、バイアスレベル数M)を導出することが極めて困難であることが数学的に導出されている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between the number of bias levels M and the number of bias levels N based on the calculation result performed by the first power
以上のように、第6の実施形態によれば、変換多値符号列のバイアスレベル数をRSA公開鍵方式の手順を用いて決定することによって、変換多値符号列のバイアスレベル数から多値符号列のバイアスレベル数の導出を極めて困難にする。従って、第三者は、多値信号の解読及び復号化の際に多値信号の多値数の判定をすることが非常に困難となる。従って、第5の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、より安全なデータ通信装置を提供することができる。 As described above, according to the sixth embodiment, by determining the number of bias levels of the converted multilevel code sequence using the procedure of the RSA public key method, the multilevel from the bias level number of the converted multilevel code sequence. Deriving the number of bias levels of the code string is extremely difficult. Therefore, it is very difficult for a third party to determine the multi-level number of the multi-level signal when decoding and decoding the multi-level signal. Therefore, a safer data communication device can be provided as compared with the data communication device according to the fifth embodiment.
本発明に係るデータ通信装置は、盗聴・傍受等を受けない安全な秘密通信装置等として有用である。 The data communication apparatus according to the present invention is useful as a secure secret communication apparatus that does not receive eavesdropping / interception.
10、18 情報データ
11、16、68、70 鍵情報
12、17 多値符号列
13、15 多値信号
14、94 変調信号
69、71 変換多値符号列
110 伝送路
111 多値符号化部
111a 第1の多値符号発生部
111b 多値処理部
112 変調部
113 第1のデータ反転部
114 雑音制御部
137、238 多値符号列変換部
138、239 べき乗剰余演算部
136 鍵情報選択部
211 復調部
212 多値復号化部
212a 第2の多値符号発生部
212b 多値識別部
213 第2のデータ反転部
10101、10102、10103、20105、20106、90001 データ送信装置
10201、10202、10205、20205、20206、90002、90003 データ受信装置
10, 18
Claims (14)
予め定められた所定の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する多値信号を発生する多値符号化部と、
前記多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する変調部とを備えることを特徴とする、データ送信装置。 A data transmission device that performs encrypted communication,
A multi-level encoding unit that inputs predetermined predetermined key information and information data, and generates a multi-level signal whose signal level changes in a substantially random manner;
A data transmission apparatus comprising: a modulation unit that generates a modulation signal of a predetermined modulation format based on the multilevel signal.
前記鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
所定の処理に従って、前記多値符号列と前記情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに一意に対応したレベルを有する多値信号を生成する多値処理部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載のデータ送信装置。 The multi-level encoding unit is
From the key information, a multi-level code generator that generates a multi-level code sequence whose signal level changes in a substantially random manner,
A multi-level processing unit that combines the multi-level code string and the information data according to a predetermined process and generates a multi-level signal having a level uniquely corresponding to a combination of both signal levels. The data transmission device according to claim 1.
前記多値符号列変換部は、前記多値符号列のバイアスレベル数の変化に応じて、前記変換多値符号列のバイアスレベル数を変化させることを特徴とする、請求項3に記載のデータ送信装置。 The multi-level code generation unit outputs the multi-level code sequence in which the number of bias levels changes every predetermined period,
4. The data according to claim 3, wherein the multi-level code sequence conversion unit changes the number of bias levels of the converted multi-level code sequence in accordance with a change in the number of bias levels of the multi-level code sequence. Transmitter device.
前記多値符号化部は、前記多値符号列のバイアスレベル数を第1の素数でべき乗したべき乗値を計算し、当該べき乗値を前記乗算値で割った余りを、前記変換多値符号列のバイアスレベル数とするべき乗剰余演算部をさらに備えることを特徴とする、請求項3から5のいずれかに記載のデータ送信装置。 The conversion key information includes a first prime number and a multiplication value that is a product of a second prime number and a third prime number that are different from the first prime number, respectively.
The multi-level encoding unit calculates a power value obtained by raising the number of bias levels of the multi-level code string to a power of a first prime number, and a remainder obtained by dividing the power value by the multiplication value is calculated as the converted multi-level code string. The data transmission device according to claim 3, further comprising a modular exponentiation unit that should have the number of bias levels.
所定の変調形式の変調信号を復調し、多値信号を出力する復調部と、
予め定められた所定の鍵情報と前記多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備えることを特徴とする、データ受信装置。 A data receiving device for performing encrypted communication,
A demodulator that demodulates a modulated signal in a predetermined modulation format and outputs a multi-level signal;
A data receiving apparatus comprising: a multi-level decoding unit that inputs predetermined key information determined in advance and the multi-level signal and outputs information data.
前記鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
前記多値符号列に基づいて前記多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを備えることを特徴とする、請求項8に記載のデータ受信装置。 The multi-level decoding unit
From the key information, a multi-level code generator that generates a multi-level code sequence whose signal level changes in a substantially random manner,
The data receiving apparatus according to claim 8, further comprising: a multi-level identifying unit that identifies the multi-level signal based on the multi-level code sequence and outputs the information data.
前記多値符号列変換部は、前記多値符号列のバイアスレベル数の変化に応じて、前記変換多値符号列のバイアスレベル数を変化させることを特徴とする、請求項10に記載のデータ受信装置。 The multi-level code generation unit outputs the multi-level code sequence in which the number of bias levels changes every predetermined period,
The data according to claim 10, wherein the multi-level code sequence converter changes the number of bias levels of the converted multi-level code sequence in accordance with a change in the number of bias levels of the multi-level code sequence. Receiver device.
前記多値符号化部は、前記多値符号列のバイアスレベル数を第1の素数でべき乗したべき乗値を計算し、当該べき乗値を前記乗算値で割った余りを、前記変換多値符号列のバイアスレベル数とするべき乗剰余演算部をさらに備えることを特徴とする、請求項10から12のいずれかに記載のデータ受信装置。
The conversion key information includes a first prime number and a multiplication value that is a product of a second prime number and a third prime number that are different from the first prime number, respectively.
The multi-level encoding unit calculates a power value obtained by raising the number of bias levels of the multi-level code string to a power of a first prime number, and a remainder obtained by dividing the power value by the multiplication value is calculated as the converted multi-level code string. The data receiving apparatus according to claim 10, further comprising: a modular exponentiation unit that should have the number of bias levels.
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