JP2008085567A - 暗号化装置、暗号化方法、暗号化プログラム、復号装置、復号方法、復号プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】不正に復号される可能性がより低い暗号化データを生成する暗号化装置および暗号化データを不正に復号する可能性をより低くする復号装置を提供すること。
【解決手段】暗号化装置１は、紙を組成する繊維の絡み具合を表す紙紋情報を取得する紙紋取得部３と、取得した紙紋情報を拡散符号としてデータを拡散することにより暗号化データを生成する暗号化部４とを備え、復号装置２は、紙紋情報を取得する紙紋取得部３と、取得した紙紋情報と暗号化データとの相互相関をとることにより暗号化データを逆拡散する復号部７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、データを暗号化する暗号化装置および暗号化されたデータの復号を行う復号装置に関するものである。

従来の暗号化装置および復号装置としては、虹彩や手の甲の静脈などの生体情報に基づいて生成した公開鍵、秘密鍵およびパスフレーズを用いてデータの暗号化および復号を行うものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の暗号化装置および復号装置としては、あらかじめ登録しておいた利用者の指紋情報を用いて利用者の認証を行うとともに、該指紋情報を鍵としてデータの暗号化および復号を行うものがあった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１２１３４２号公報 特開２００１−２２３６９０号公報

しかしながら、従来の暗号化装置および復号装置においては、指紋および虹彩などの生体情報が物理的に複製可能であることが知られており、物理的に複製された生体情報を用いて暗号化データが不正に復号される可能性があるといった問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、不正に復号される可能性がより低い暗号化データを生成することができる暗号化装置および暗号化データを不正に復号する可能性をより低くすることができる復号装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の暗号化装置は、物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得部と、前記組成状態情報を拡散符号としてデータを拡散することにより暗号化データを生成する暗号化部とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の暗号化装置では、組成状態情報によって物体を識別可能であり、組成状態情報が物理的に複製される可能性は極めて低く、組成状態情報を拡散符号としてデータを拡散することにより暗号化データを生成するので、暗号化に用いた組成状態情報によって識別される物体がなければ暗号化データが復号される可能性は極めて低いため、不正に復号される可能性がより低い暗号化データを生成することができる。

また、本発明の暗号化装置は、前記組成状態情報取得部は、複数の前記組成状態情報を取得し、前記暗号化部は、複数の前記組成状態情報をそれぞれ拡散符号として複数のデータをそれぞれ拡散することにより複数の暗号化データを生成し、前記暗号化部によって拡散された複数の暗号化データの線形和を演算することにより１つの暗号化データを生成する線形和演算部を備えてもよい。

この構成により、本発明の暗号化装置は、複数の組成状態情報をそれぞれ拡散符号として複数のデータをそれぞれ拡散した暗号化データの線形和を１つの暗号化データとして生成するので、復号に用いる物体に応じて複数のデータに復号できる１つの暗号化データを生成することができる。

また、本発明の暗号化装置は、前記暗号化部は、前記組成状態情報の位相を回転させた複数の拡散符号を用いて複数のデータをそれぞれ拡散することにより複数の暗号化データを生成し、前記暗号化部によって拡散された複数の暗号化データの線形和を演算することにより１つの暗号化データを生成する線形和演算部を備えてもよい。

この構成により、本発明の暗号化装置は、１つの組成状態情報の位相を回転させた複数の拡散符号を用いて複数のデータをそれぞれ拡散した暗号化データの線形和を１つの暗号化データとして生成するので、１つの暗号化データに複数のデータを多重化することができる。

また、本発明の暗号化装置は、前記暗号化データにノイズを加えるノイズ付加部を備えてもよい。

この構成により、本発明の暗号化装置は、暗号化データにノイズを加えるので、拡散符号として用いた組成状態情報を暗号化データから判読できないようにすることができる。

また、本発明の復号装置は、物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得部と、前記組成状態情報と暗号化データとの相互相関をとることにより前記暗号化データを逆拡散する復号部とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の復号装置は、組成状態情報と暗号化データとの相互相関をとることにより暗号化データを逆拡散するので、復号に用いる物体と暗号化に用いられた物体とが同一であれば、復号に用いる物体の組成状態情報と暗号化データとの相互相関のピークがオリジナルのデータを表すため、組成状態情報を拡散符号として暗号化された暗号化データを復号することができる。また、本発明の復号装置は、復号に用いる物体と暗号化に用いられた物体とが同一でなければ、復号に用いる物体の組成状態情報と暗号化データとの相互相関がピークを示さないので復号できず、暗号化データを不正に復号する可能性をより低くすることができる。

また、本発明の復号装置は、前記復号部は、位相を回転させた前記組成状態情報と前記暗号化データとの相互相関をとることにより前記暗号化データを逆拡散してもよい。

この構成により、本発明の復号装置は、位相を回転させた組成状態情報を拡散符号として暗号化された暗号化データを復号することができる。

また、本発明の暗号化装置および復号装置は、前記物体が紙であり、前記組成状態情報が、前記紙を組成する繊維の絡み具合に応じて異なる情報であってもよい。

この構成により、本発明の暗号化装置および復号装置では、紙を組成する繊維の絡み具合によって紙を識別可能であり、紙を組成する繊維の絡み具合が物理的に複製される可能性は極めて低く、紙を組成する繊維の絡み具合を拡散符号としてデータを拡散および逆拡散するので、暗号化に用いた紙がなければ暗号化データが復号される可能性が極めて低く、暗号化データが不正に復号される可能性をより低くすることができる。

また、本発明の暗号化装置および復号装置は、前記物体に対して相対的に移動しながら該物体の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射部と、前記レーザ光照射部と共に該物体に対して相対的に移動しながら該物体の表面で前記レーザ光が散乱された散乱光を受光する受光部とを備え、前記組成状態情報が、前記受光部によって受光された散乱光の強度を表してもよい。

また、前記レーザ光照射部が、レーザダイオードによって構成され、前記受光部が、フォトダイオードによって構成されていてもよい。

これらの構成により、本発明の暗号化装置および復号装置は、暗号化および復号に用いる拡散符号として、物体から組成状態情報を検出することができる。

また、前記物体が紙であるとき、前記レーザ光照射部が、前記紙を組成する繊維の絡み具合に応じて前記組成状態情報が変化する程度の波長のレーザ光を照射してもよい。

この構成により、本発明の暗号化装置および復号装置は、暗号化および復号に用いる拡散符号として、紙を組成する繊維の絡み具合を表す情報を紙から検出することができる。

本発明は、不正に復号される可能性がより低い暗号化データを生成することができる暗号化装置および暗号化データを不正に復号する可能性をより低くすることができる復号装置を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置では、本発明における物体に紙を適用した例について説明する。

紙は、木材パルプを原料とした細かい繊維が絡み合って作られている。この繊維の組成状態はランダムであるため、全く同じ繊維の組成状態を持つ紙が存在する可能性は非常に低い。また、このような紙の繊維の組成状態が物理的に複製される可能性は非常に低い。このため、紙が持つ繊維の組成状態は、人間の「指紋」のように全ての紙１枚１枚を識別するために用いることができる。このような紙が持つ繊維の組成状態のことを「紙紋」という。

紙紋を読み取る紙紋読取装置としては、スポット状のレーザ光を紙の表面に照射すると共に紙を４０ｍｍ掃引して、散乱する光を４つの近接するフォトダイオードで検出して得られた光の強弱を表す波形データをその紙特有の紙紋情報として読み取るものが知られている。このようにして読み取られた紙紋情報と、同一の紙から同様にして再度読み取られた紙紋情報とは、同一にはならないが、２つの紙紋情報間の相互相関をとると鋭いピークを示す。一方、異なる紙から読み取られた紙紋情報間の相互相関をとっても鋭いピークを示さない。このように、紙紋情報間の相互相関をとることにより、紙を識別することができる。（例えば、「国際公開第２００５／０８８５３３号パンフレット」参照）。

また、このような紙紋情報は、暗号化の鍵として用いられる場合、同一の紙から読み取られた紙紋情報であっても読み取る度に同一にならないことから、暗号化に用いられた鍵と同一な鍵を用いないと復号できない暗号化の鍵としては適していない。一方、紙紋情報は、同一の紙から読み取られた紙紋情報間で相互相関をとると鋭いピークを示すことから、暗号化に用いられた鍵と相互相関特性が強い鍵によって復号可能なスペクトラム拡散による暗号化の鍵として適している。

ここで、スペクトラム拡散とは、ＣＤＭＡを用いた移動体通信の基礎技術として普及しているもので、オリジナルデータのスペクトラムの帯域幅を狭帯域から広帯域に拡散することによりオリジナルデータを暗号化する技術である。スペクトラム拡散の中でも直接拡散と呼ばれる技術では、オリジナルデータより帯域の広い拡散符号を鍵としてオリジナルデータに掛け合わせることにより拡散を行う。

図１９は、直接拡散を説明する図である。図１９（ａ）のオリジナルデータと図１９（ｂ）の拡散符号と掛け合わせることにより、オリジナルデータの１に対して拡散符号の波形が得られ、オリジナルデータの−１に対して反転した拡散符号の波形が得られて、図１９（ｃ）に示すような暗号化データが生成される。

このようにして、直接拡散によって生成された暗号化データは、鍵である拡散符号との相互相関がとられることにより逆拡散されてオリジナルデータに復号される。したがって、直接拡散によって生成された暗号化データは、暗号化に用いられた拡散符号との相互相関特性が強い拡散符号を用いれば復号可能である。以下、本実施の形態の説明において、スペクトラム拡散における直接拡散を、単に拡散と言う。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置を図１に示す。

図１（ａ）において、暗号化装置１は、紙紋取得部３と、暗号化部４と、データ記憶部５と、紙紋読取部６とを備え、図１（ｂ）において、復号装置２は、紙紋取得部３と、復号部７と、データ記憶部８と、紙紋読取部６とを備えている。

紙紋取得部３は、後述する紙紋読取部６から紙紋情報を取得するようになっている。

また、紙紋取得部３、暗号化部４および復号部７は、暗号化装置１および復号装置２がそれぞれ備える図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されるプログラムのモジュールとして実現されてもよい。

データ記憶部５およびデータ記憶部８は、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの記憶装置によって構成され、データ記憶部５は暗号化の対象となるオリジナルデータを記憶している。ここで、オリジナルデータは、図示しない入力装置またはネットワークなどを介してあらかじめ取得されているものとする。

またデータ記憶部８は、暗号化装置１によって生成された暗号化データを記憶している。ここで、暗号化データは、図示しない入力装置またはネットワークなどを介してあらかじめ取得されたものとする。

紙紋読取部６の構成を図２に示す。

図２（ａ）に示すように、紙紋読取部６は、図示しない掃引機構によって、例えば、４０ｍｍに渡って掃引されている紙１１の表面にレーザ光を照射するレーザダイオード（以下、単に「ＬＤ」と記載する。）１２と、ＬＤ１２によって照射されたレーザ光の紙１１の表面における照射形状を変化させるシリンドリカルレンズ１３ａ、１３ｂと、紙１１の表面でレーザ光が散乱された散乱光を受光するフォトダイオード（以下、単に「ＰＤ」と記載する。）１４ａ乃至１４ｄとを有している。

ＬＤ１２は、紙１１の紙紋を表す紙紋情報を読み取れる程度の波長、例えば、６３５ｎｍのレーザ光を照射するようになっている。シリンドリカルレンズ１３ａ、１３ｂは、紙１１の表面におけるレーザ光の照射形状を図２（ｂ）に示すように、例えば、長さ７ｍｍの線状に変化させるようになっている。

各ＰＤ１４ａ乃至１４ｄは、紙１１の表面におけるレーザ光の照射面の中心を受光軸が通るよう、互いに異なる位置でＬＤ１２に対して固定に設けられている。

なお、紙紋読取部６には、紙１１を掃引する掃引機構を設けるのに替えて、ＬＤ１２および各ＰＤ１４ａ乃至１４ｄを一体に紙１１に対して移動させるようにしてもよい。

図３に示すように、ＰＤ１４ａには、ＰＤ１４ａによって光電変換された電気信号を増幅するＰＤアンプ２０と、ＰＤアンプ２０によって増幅された電気信号の低周波成分を抑制するハイパスフィルタ（以下、単に「ＨＰＦ」と記載する。）２１と、低周波成分が抑制された電気信号を増幅するアンプ２２と、アンプ２２によって増幅された電気信号をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータ（以下、単に「Ａ／Ｄ」と記載する。）２３とが設けられている。

また、各ＰＤ１４ｂ乃至１４ｄにも、ＰＤアンプ２０、ＨＰＦ２１、アンプ２２およびＡ／Ｄ２３がそれぞれ同様に設けられているが、図示を省略する。なお、本実施の形態においては、ＨＰＦ２１として遮断周波数が２０Ｈｚのものを用い、アンプ２２として利得が２０のものを用いた。このように、Ａ／Ｄ２３によって変換されたデジタル信号は、紙１１の紙紋情報を表し、紙紋取得部３に出力される。

なお、本発明を理解しやすくするために、以下では、ＰＤ１４ａからのチャンネルを用い、他のＰＤ１４ｂ乃至１４ｄからのチャンネルを未使用とした場合について説明する。

以上のように構成された暗号化装置１および復号装置２について、図４を用いてその動作を説明する。

図４（ａ）は、暗号化装置１の動作を説明するフロー図である。

まず、紙紋読取部６によって暗号に用いる紙の紙紋情報が読み取られる（Ｓ１）。

次に、紙紋取得部３によって、ステップＳ１で読み取られた紙紋情報が取得される（Ｓ２）。

次に、暗号化部４によって、ステップＳ２で取得された紙紋情報を拡散符号としてデータ記憶部５に記憶されているオリジナルデータが拡散されて暗号化データが生成される（Ｓ３）。

以上で暗号化装置１の動作が終了する。

暗号化装置１によって生成される暗号化データの例について、図を用いて説明する。

まず、暗号化の対象となるオリジナルデータを図５に例示する。図５では、拡散を理解しやすくするため、５０サンプルごとに１または−１の値をとる波形としてオリジナルデータを表している。

このオリジナルデータに、５０サンプルの紙紋情報を拡散符号として掛け合わせると、オリジナルデータの１に対して拡散符号の波形が得られ、オリジナルデータの−１に対して反転された拡散符号の波形が得られて、図６（ａ）に示す暗号化データが生成される。

しかしながら、この暗号化データには、拡散符号または反転された拡散符号が周期的に現れており、暗号化データから拡散符号が判読される可能性がある。

そこで、暗号化装置１は、図７に示すように、図１（ａ）に示した各構成要素に加えて、ノイズ付加部９をさらに備えてもよい。

この場合、ノイズ付加部９によって、ステップＳ３で生成された暗号化データにホワイトノイズが付加される。

例えば、図６（ａ）に示した暗号化データにホワイトノイズが付加されると、図６（ｂ）に示す暗号化データが生成され、この暗号化データからは拡散符号を判読できない。このように、暗号化装置１は、暗号化データにノイズを付加することにより、暗号化データから拡散符号を判読できないようにすることができる。

以上のようにして暗号化装置１によって生成された暗号化データを復号する復号装置２の動作を図４（ｂ）に示す。

まず、紙紋読取部６によって、復号に用いる紙の紙紋情報が読み取られる（Ｓ１１）。

次に、紙紋取得部３によって、ステップＳ１１で読み取られた紙紋情報が取得される（Ｓ１２）。

次に、復号部７によって、ステップＳ１２で読み取られた紙紋情報と、データ記憶部８に記憶されている暗号化データとの相互相関がとられることにより、暗号化データが逆拡散される（Ｓ１３）。

次に、ステップＳ１３で得られた相互相関が鋭いピークを示すか否かが、復号部７によって判断される（Ｓ１４）。ここで、ステップＳ１１で復号に用いられた紙が、ステップＳ１で暗号化に用いられた紙と同一であれば、ステップＳ１３で得られた相互相関は鋭いピークを示し、同一でなければ鋭いピークを示さない。

ステップＳ１４で、ステップＳ１３で得られた相互相関が鋭いピークを示していると判断されれば、復号部７によって、このピークに基づいて暗号化データがオリジナルデータに復号される（Ｓ１５）。

以上で復号装置２の動作が終了する。

復号装置２によって、暗号化データが復号される例について、図を用いて説明する。

例えば、図６（ａ）に示した暗号化データと、暗号化に用いられた紙と同一な紙から読み取られた紙紋情報との相互相関をとると、図８（ａ）に示すように鋭いピークを示す。この相互相関の正のピークがオリジナルデータの１を、負のピークがオリジナルデータの−１を示している。

また、ホワイトノイズが付加された図６（ｂ）の暗号化データと、暗号化に用いられた紙と同一な紙から読み取られた紙紋情報との相互相関をとると、図８（ｂ）に示すように鋭いピークを示す。図８（ａ）と同様に、この相互相関の正のピークがオリジナルデータの１を、負のピークがオリジナルデータの−１を示している。

一方、図６（ｂ）の暗号化データと、暗号化に用いられた紙とは異なる紙から読み取られた紙紋情報との相互相関をとっても、図９に示すように、鋭いピークがなくオリジナルデータに復号できない。

以上のような暗号化装置１および復号装置２による暗号化および復号の概念図を図１０に示す。

図１０において、暗号化装置１は、オリジナルデータ「こんにちは」を紙ｘの紙紋情報Ｘで暗号化する。復号装置２は、この暗号化データと、紙ｘから新たに読み取った紙紋情報Ｘとの相互相関をとり逆拡散すると「こんにちは」に復号できる。一方、復号装置２は、紙ｙから読み取った紙紋情報Ｙと暗号化データとの相互相関をとってもオリジナルデータに復号できない。

このような本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置１は、複製される可能性が非常に低い紙紋を表す紙紋情報を用いてオリジナルデータを拡散した暗号化データを生成するので、不正に復号される可能性がより低い暗号化データを生成することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る復号装置２は、紙紋情報と暗号化データとの相互相関をとることにより暗号化データを逆拡散するので、暗号化に用いた紙と同一な紙を用いれば暗号化データを復号することができ、暗号化に用いた紙と異なる紙を用いると暗号化データを復号することができないため、暗号化データが不正に復号される可能性をより低くすることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置を図１１に示す。なお、図１１において、図１に示した構成要素と同一なものには同一の符号を付して説明を省略する。また、図１１（ｂ）に示した復号装置２は、本発明の第１の実施の形態に係る復号装置２と同様に構成されるので、説明を省略する。

図１１（ａ）において、暗号化装置３１は、紙紋取得部３２と、暗号化部３３と、線形和演算部３４と、データ記憶部３５と、紙紋読取部６とを備えている。

紙紋取得部３２、暗号化部３３および線形和演算部３４は、暗号化装置３１が備える図示しないＣＰＵによって実行されるプログラムのモジュールとして実現されてもよい。

また、データ記憶部３５は、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの記憶装置によって構成され、暗号化の対象となる複数のオリジナルデータを記憶している。

以上のように構成された暗号化装置３１について、図１２を用いてその動作を説明する。

まず、紙紋読取部６によって１枚の紙の紙紋情報が読み取られる（Ｓ３１）。

次に、紙紋取得部３２によって、ステップＳ３１で読み取られた紙紋情報が取得される（Ｓ３２）。

次に、データ記憶部３５に記憶されている複数のオリジナルデータのうちの１つが、ステップＳ３２で取得された紙紋情報を拡散符号として、暗号化部３３によって拡散されて暗号化データが生成され、データ記憶部３５に記憶される（Ｓ３３）。

次に、まだ暗号化されていないオリジナルデータがデータ記憶部３５にあれば（Ｓ３４でＹＥＳ）、まだ暗号化されていないオリジナルデータのうちの１つに対して、ステップＳ３１でまだ紙紋が読み取られていない新たな１枚の紙を適用して、ステップＳ３１〜Ｓ３３が再度実行される。

このようにして、データ記憶部３５に記憶された全てのオリジナルデータが暗号化されると（Ｓ３４でＮＯ）、ステップＳ３３でデータ記憶部３５に記憶された複数の暗号化データの線形和が、線形和演算部３４によって演算されて１つの暗号化データが生成される（Ｓ３５）。

以上で、暗号化装置３１の動作が終了する。

なお、暗号化装置３１は、図１３に示すように、暗号化装置１と同様にノイズ付加部９をさらに備えてもよい。この場合、ステップＳ３５で演算された暗号化データの線形和に対して、ノイズ付加部９によってホワイトノイズが加えられたものが暗号化データとなる。

以上のようにして暗号化装置３１によって生成された暗号化データを、本発明の第１の実施の形態に係る復号装置２によって復号することができる。

暗号化装置３１および復号装置２による暗号化および復号の概念図を図１４に示す。

図１４において、暗号化装置３１は、オリジナルデータＡ「こんにちは」を紙ｘの紙紋情報Ｘで拡散した暗号化データと、オリジナルデータＢ「おはよう」を紙ｙの紙紋情報Ｙで拡散した暗号化データの線形和を、１つの暗号化データとして生成する。

復号装置２は、この暗号化データと、紙ｘから新たに読み取られた紙紋情報Ｘとの相互相関をとることにより逆拡散してオリジナルデータＡ「こんにちは」に復号することができる。また、復号装置２は、この暗号化データと、紙ｙから新たに読み取られた紙紋情報Ｙとの相互相関をとることにより逆拡散してオリジナルデータＢ「おはよう」に復号することができる。

一方、復号装置２は、この暗号化データと、紙ｚから読み取った紙紋情報Ｚとの相互相関をとってもオリジナルデータに復号することができない。

このような本発明の第２の実施の形態に係る暗号化装置３１は、物理的に複製される可能性が極めて低い複数の紙紋を表す紙紋情報をそれぞれ拡散符号として、複数のデータをそれぞれ拡散した暗号化データの線形和を１つの暗号化データとして生成するので、復号に用いる紙に応じて複数のデータに復号できる１つの暗号化データを生成することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る暗号化装置３１は、複数の暗号化データの線形和をとることにより、複数の紙紋情報の波形を暗号化データから判読できないようにすることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る復号装置２は、本発明の第２の実施の形態に係る暗号化装置３１によって生成された暗号化データに対して、暗号化に用いられた紙のうちの１枚と同一な紙から新たに読み取った紙紋情報を用いることにより、暗号化データを紙に対応するオリジナルデータに復号することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置を図１５に示す。なお、図１５において、図１および図１１に示した構成要素と同一なものには同一の符号を付して説明を省略する。

図１５（ａ）において、暗号化装置４１は、紙紋取得部３と、位相回転部４３と、暗号化部４４と、線形和演算部３４と、データ記憶部３５と、紙紋読取部６とを備えている。

また、図１５（ｂ）において、復号装置４２は、紙紋取得部３と、位相回転部４３と、復号部４５と、データ記憶部８と、紙紋読取部６とを備えている。

位相回転部４３は、紙紋情報の位相を複数の所定の角度にそれぞれ回転することにより、複数の波形データを生成するようになっている。また、位相回転部４３は、暗号化データに多重化されるデータ数に応じて、複数の所定の角度をあらかじめ記憶しておくようになっている。例えば、図１６に示すように、多重化されるデータ数が３の場合に対して、０度、１２０度および２４０度といった３つの角度をあらかじめ記憶しておき、紙紋情報をそれぞれの角度に回転した３つの波形データを生成する。

位相回転部４３、暗号化部４４および復号部４５は、暗号化装置４１および復号装置４２がそれぞれ備える図示しないＣＰＵによって実行されるプログラムのモジュールとして実現されてもよい。

このように構成された暗号化装置４１および復号装置４２について、その動作を図１７を用いて説明する。

図１７（ａ）は暗号化装置４１の動作を説明するためのフロー図である。

なお、ここでは、データ記憶部３５に記憶されているオリジナルデータ数があらかじめわかっているものとする。

まず、紙紋読取部６によって暗号に用いる紙から紙紋情報が読み取られる（Ｓ４１）。

次に、紙紋取得部３によって、ステップＳ４１で読み取られた紙紋情報が取得される（Ｓ４２）。

次に、位相回転部４３によって、ステップＳ４２で取得された紙紋情報の位相が、オリジナルデータ数に応じた複数の所定の角度に回転され、オリジナルデータ数と同数の波形データが生成される（Ｓ４３）。

次に、データ記憶部３５に記憶されている複数のオリジナルデータのうちの１つが、ステップＳ４３で生成された複数の波形データのうちの１つを拡散符号として、暗号化部４４によって拡散されて暗号化データが生成され、データ記憶部３５に記憶される（Ｓ４４）。

次に、まだ暗号化されていないオリジナルデータがデータ記憶部３５にあれば（Ｓ４５でＹＥＳ）、まだ暗号化されていないオリジナルデータのうちの１つに対して、ステップＳ４３で生成された波形データのうちまだ使用されていないものが適用されて、ステップＳ４４が再度実行される。

このようにして、データ記憶部３５に記憶された全てのオリジナルデータが暗号化されると（Ｓ４５でＮＯ）、ステップＳ４４でデータ記憶部３５に記憶された複数の暗号化データの線形和が、線形和演算部３４によって演算されて１つの暗号化データが生成される（Ｓ４６）。

以上で、暗号化装置４１の動作が終了する。

なお、暗号化装置４１は、図１８に示すように、暗号化装置１および暗号化装置３１と同様にノイズ付加部９をさらに備えてもよい。この場合、ステップＳ４６で演算された暗号化データの線形和に対して、ノイズ付加部９によってホワイトノイズが加えられたものが暗号化データとなる。

以上のようにして暗号化装置４１によって生成された暗号化データを復号する復号装置４２の動作を図１７（ｂ）に示す。

ここでは、暗号化データに多重化されている多重化データ数があらかじめわかっているものとする。

まず、紙紋読取部６によって、復号に用いる紙の紙紋情報が読み取られる（Ｓ５１）。

次に、紙紋取得部３によって、ステップＳ５１で読み取られた紙紋情報が取得される（Ｓ５２）。

次に、位相回転部４３によって、ステップＳ５２で取得された紙紋情報の位相が、多重化データ数に応じた複数の所定の角度に回転され、多重化データ数と同数の波形データが生成される（Ｓ５３）。

次に、復号部４５によって、ステップＳ５３で生成された波形データのうちの１つと、データ記憶部８に記憶されている暗号化データとの相互相関がとられることにより逆拡散される（Ｓ５４）。

次に、ステップＳ５４で得られた相互相関が鋭いピークを示すか否かが、復号部４５によって判断される（Ｓ５５）。

ここで、ステップＳ５１で復号に用いられた紙がステップＳ４１で暗号化に用いられた紙と同一であり、かつ、多重化データ数が正しければ、ステップＳ５４で得られた相互相関は鋭いピークを示す。一方、復号に用いられた紙が暗号化に用いられた紙と同一でないか、多重化データ数が正しくなければ、ステップＳ５４で得られた相互相関は鋭いピークを示さない。

ステップＳ５４で得られた相互相関が鋭いピークを示していれば（Ｓ５５でＹＥＳ）、復号部４５によって、このピークに基づいて暗号化データがオリジナルデータに復号され、データ記憶部８に記憶される（Ｓ５６）。

次に、復号されたオリジナルデータの数が多重化データ数に満たなければ（Ｓ５７でＮＯ）、ステップＳ５３で生成された複数の波形データのうちまだ使用されていないものを適用して、ステップＳ５４〜Ｓ５６が再度実行される。

以上のようにして、復号されたオリジナルデータの数が多重化データ数に達すると（Ｓ５７でＹＥＳ）、復号装置２の動作が終了する。

このような本発明の第３の実施の形態の暗号化装置４１は、１枚の紙の紙紋情報の位相を回転させた複数の拡散符号を用いて、複数のデータをそれぞれ拡散した暗号化データの線形和を１つの暗号化データとして生成するので、１枚の紙を用いるだけで１つの暗号化データに複数のデータを多重化することができる。

また、このような本発明の第３の実施の形態の復号装置４２は、１枚の紙を用いて多重化された１つの暗号化データを、複数のオリジナルデータに復号することができる。

また、本発明に係る暗号化装置および復号装置は、コンピュータ、携帯端末、または、複合機などに適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置の構成図 本発明の第１の実施の形態に係る紙紋読取部の断面図 本発明の第１の実施の形態に係る紙紋読取部の構成図 本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置の動作を説明するフロー図 本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置によって暗号化の対象とされるオリジナルデータの例を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置によって生成された暗号化データの例を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る暗号化装置の他の態様の構成図 本発明の第１の実施の形態に係る復号装置によって得られた相互相関に鋭いピークがあるものを示す図 本発明の第１の実施の形態に係る復号装置によって得られた相互相関に鋭いピークがないものを示す図 本発明の第１の実施の形態における暗号化および復号を説明する概念図 本発明の第２の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置の構成図 本発明の第２の実施の形態に係る暗号化装置の動作を説明するフロー図 本発明の第２の実施の形態における暗号化装置の他の態様の構成図 本発明の第２の実施の形態における暗号化および復号を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置の構成図 本発明の第３の実施の形態に係る位相回転部によって生成される波形データを表す図 本発明の第３の実施の形態に係る暗号化装置および復号装置の動作を説明するフロー図 本発明の第３の実施の形態に係る暗号化装置の他の態様の構成図 直接拡散を説明する図

符号の説明

１、３１、４１ 暗号化装置
２、４２ 復号装置
３、３２ 紙紋取得部
４、３３、４４ 暗号化部
５、８、３５ データ記憶部
６ 紙紋読取部
７、４５ 復号部
９ ノイズ付加部
３４ 線形和演算部
４３ 位相回転部

Claims (20)

1. 物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得部と、
   前記組成状態情報を拡散符号としてデータを拡散することにより暗号化データを生成する暗号化部とを備えることを特徴とする暗号化装置。
2. 前記組成状態情報取得部は、複数の前記組成状態情報を取得し、
   前記暗号化部は、複数の前記組成状態情報をそれぞれ拡散符号として複数のデータをそれぞれ拡散することにより複数の暗号化データを生成し、
   前記暗号化部によって拡散された複数の暗号化データの線形和を演算することにより１つの暗号化データを生成する線形和演算部を備えることを特徴とする請求項１に記載の暗号化装置。
3. 前記暗号化部は、前記組成状態情報の位相を回転させた複数の拡散符号を用いて複数のデータをそれぞれ拡散することにより複数の暗号化データを生成し、
   前記暗号化部によって拡散された複数の暗号化データの線形和を演算することにより１つの暗号化データを生成する線形和演算部を備えることを特徴とする請求項１に記載の暗号化装置。
4. 前記暗号化データにノイズを加えるノイズ付加部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の暗号化装置。
5. 前記物体が紙であり、
   前記組成状態情報が、前記紙を組成する繊維の絡み具合に応じて異なる情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の暗号化装置。
6. 前記物体に対して相対的に移動しながら該物体の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
   前記レーザ光照射部と共に該物体に対して相対的に移動しながら該物体の表面で前記レーザ光が散乱された散乱光を受光する受光部とを備え、
   前記組成状態情報が、前記受光部によって受光された散乱光の強度を表すことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の暗号化装置。
7. 前記物体が紙であり、
   前記レーザ光照射部が、前記紙を組成する繊維の絡み具合に応じて前記組成状態情報が変化する程度の波長のレーザ光を照射することを特徴とする請求項６に記載の暗号化装置。
8. 前記レーザ光照射部が、レーザダイオードによって構成され、
   前記受光部が、フォトダイオードによって構成されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の暗号化装置。
9. 物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得部と、
   前記組成状態情報と暗号化データとの相互相関をとることにより前記暗号化データを逆拡散する復号部とを備えることを特徴とする復号装置。
10. 前記復号部は、位相を回転させた前記組成状態情報と前記暗号化データとの相互相関をとることにより前記暗号化データを逆拡散することを特徴とする請求項９に記載の復号装置。
11. 前記物体が紙であり、
    前記組成状態情報が、前記紙を組成する繊維の絡み具合に応じて異なる情報であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の復号装置。
12. 前記物体に対して相対的に移動しながら該物体の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
    前記レーザ光照射部と共に該物体に対して相対的に移動しながら該物体の表面で前記レーザ光が散乱された散乱光を受光する受光部とを備え、
    前記組成状態情報が、前記受光部によって受光された散乱光の強度を表すことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の復号装置。
13. 前記物体が紙であり、
    前記レーザ光照射部が、前記紙を組成する繊維の絡み具合に応じて前記組成状態情報が変化する程度の波長のレーザ光を照射することを特徴とする請求項１２に記載の復号装置。
14. 前記レーザ光照射部が、レーザダイオードによって構成され、
    前記受光部が、フォトダイオードによって構成されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の復号装置。
15. 物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得ステップと、
    前記組成状態情報を拡散符号としてデータを拡散することにより暗号化データを生成する暗号化ステップとを備えることを特徴とする暗号化方法。
16. 物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得ステップと、
    前記組成状態情報を拡散符号としてデータを拡散することにより暗号化データを生成する暗号化ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする暗号化プログラム。
17. 請求項１６に記載の暗号化プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
18. 物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得ステップと、
    前記組成状態情報と暗号化データとの相互相関をとることにより前記暗号化データを逆拡散する復号ステップとを備えることを特徴とする復号方法。
19. 物体の表面の組成状態を表す組成状態情報を取得する組成状態情報取得ステップと、
    前記組成状態情報と暗号化データとの相互相関をとることにより前記暗号化データを逆拡散する復号ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする復号プログラム。
20. 請求項１９に記載の復号プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。