JP2010539835A - 無線周波数信号の発信局及び／又は内容を認識するための手段を提供する方法 - Google Patents

Abstract

本発明の主題は、計算手段をあまり必要とせずに無線周波数信号の発信局及び／又は内容を認識するための手段を提供する方法であり、これらの認識手段は認可された人に対してのみアクセス可能であって、認可されない人によっては実際的に変更不可能で、検出が非常に困難であり、これは少なくとも部分的に隠された情報を送信する無線周波数信号を用いる、様々な用途においてそうである。この方法は、それが暗号を用いて隠されるべき情報の項目を分散させ、それが排他的ＯＲ関数を用いて、隠された分配アルゴリズムを用いて既知の符号においてこのように得られる情報を分配し、受信の際に、分散された符号へのアクセスを得るために、それが分配のために役立ったアルゴリズムとは逆のアルゴリズムを適用し、それが隠された情報を見出すために、暗号とこの分散された符号とを相関させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線周波数信号の発信局及び／又は内容を認識するための手段を提供する方法に関する。

レーダーの混信などの、信号の混信を抑止するために多くの技術が知られている。しかしながら、無線測位信号の受信技術などの分野において、人工衛星及び天体位置推算表データにより提供される、（擬似手段と呼ばれる）手段を持つことが必要である。天体位置推算表データの発信局及び／又は内容を保証するために、このデータを保護することは比較的容易である。一方で、測定信号の特性は公共領域にあり、従って保護できない。従って、利用者が誤った地理的な位置の座標を得るように、これらの信号をエミュレートすることは容易である。電気通信又はテレビ番組放送などの、別のデジタル伝送分野においても、同じことが当てはまる。

そのような無線周波数信号の発信局を保証するための研究は殆ど行なわれていない。具体的には、十分に能力のあるコンピュータが使用される場合、悪意のあるやり方で、地理位置情報の人口衛星により送信されたものを模倣した信号を作り出すことが今や可能である。これらの詐欺的技術は「なりすまし」と呼ばれる。

受信した信号を認証しようとするための少数の報告は、例えば、ＩＯＮ ＧＰＳ／ＧＮＳＳ ２００３，９−１２ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００３（Ｐｏｒｔｌａｎｄ，ＯＲ．）というレビューに発表されたＬｏｇａｎ ＳＣＯＴＴによる論文“Ａｎｔｉ−Ｓｐｏｏｆｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｃｉｖｉｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ”に記述されている。しかしながら、受信信号の発信局及び／又は内容の決定は、かなりのエネルギーを消費する相当な計算手段も必要とし、従って無線ナビゲーション受信機の単一ユーザ、又はデジタルのテレビ番組を受信契約している通常のユーザの範囲内ではない。

本発明の主題は、計算手段をあまり必要とせずに無線周波数信号の発信局及び／又は内容を認識するための手段を提供する方法であり、これらの認識手段は認可された人に対してのみアクセス可能であり、認可されない人によっては実際的に変更不可能で、検出が非常に困難であり、これは少なくとも部分的に隠された情報を伝送する無線周波数信号を用いる、様々な用途においてそうである。

本発明による方法は、それが暗号を用いて隠されるべき情報の項目を分散させ、それがＸＯＲ（排他的ＯＲ）関数を用いて、隠された分配アルゴリズムを用いて既知の符号においてこの情報を分配し、受信の際に、分散された符号へのアクセスを得るために、それが分配のために役立ったアルゴリズムとは逆のアルゴリズムを適用し、それが隠された情報を見出すために、暗号でこの分散された符号と相関することを特徴とする。好都合には、暗号は送信のときにシフトされ、受信の際、この分散された符号がシフトされない暗号と相関されるとき、そのシフトが検出されるようになっている。このシフトの値は情報の送信を可能にすることができる。

本発明は限定されない例として解釈され、添付図面により例示される実施形態の詳細説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。

本発明の方法を適用するための装置の単純化されたブロック線図である。

本発明は、無線測位信号（ＧＮＳＳ）の発信局及び／又は内容の検証に関連して記述されるが、それはこれだけの用途に限定されず、他のタイプの（例えば地上波の）測位信号又はデジタル地上波テレビジョン（ＤＴＴ）信号、特に有料テレビジョン信号あるいは有料電話信号などの、様々な無線周波数信号用に適用され得ることが良く理解される。

本発明の方法の本質的な特徴は、分散シーケンス内に透かしと呼ばれ得るデジタル署名を隠すことである。この透かしは、直接的に又は分散シーケンス内で統計的方法を用いて検出され得ないように隠される。当然、認可されたユーザは分散シーケンスからこの透かしを容易に読み取り、受信信号の発信局を決定するためにそれを使用できる。

人工衛星１及び対応する受信機２を示す図面の単一の図であるブロック線図において、本発明に関連する要素のみが示されている。

人口衛星１の適切な回路は、機上に記憶され得るか又は地上から送信され得る、情報の隠された署名項目３を受信する。この署名は、人口衛星を管理する組織及び、それを知ることが認可されているユーザ（例えば人口衛星１により送信される有料サービスの受信契約者）だけに知られている、隠された情報の項目である。署名３は、無線測位信号の発信局及び／又は内容の認識を可能にし、新しいシーケンスか、又は新しいシーケンスを作り出すための新たなシードか、あるいは機上に記憶された署名のうちの署名を変える命令を送ることにより、暗号化されたメッセージを用いて、好都合なことに地上から動的に変更可能な、望ましくは少なくとも１００ビット位の長いシーケンスを含む。分散された暗号（透かし）４は、この署名（３）により「変調」される（５）。この変調は、透かしを署名３のシーケンスにわたって分散させることにある。これは変調された透かし６を与える。この分散された符号４は、署名３に対して上記のように地上から動的にまた変更され得る秘密符号である。

次に（以下で規定するように検出が困難なやり方で）、この場合は、変調された透かし６及び（「ＸＯＲ」とも呼ばれる）「排他的ＯＲ」関数８を活用する技術を用いた、従来のナビゲーションの分散された符号である、公開符号７の一部分が変更される。この変更は、符号７の或る要素（「チップ」）を動的に反転させることにあり、すなわちこの変更は符号６の実行と共に徐々に行なわれ、符号７は変調された透かし６の各シーケンスにおいて、関数８の様々なセルに与えられ、公開符号内のこれら要素の位置は秘密鍵を用いるアルゴリズム９により決定される。これらの要素は、この符号７の変更を非常に検出しにくくするため、そして公開符号７の相関の悪化を最小限にするために、擬似ランダムなやり方でこのアルゴリズムにより選択され、公開符号７のごく一部、好都合にはこの符号の数％を形成する。変調された符号６は符号７よりも長く、後者のごく一部だけを変更するため、ＸＯＲ関数８は、各々がリアルタイムでそれら各々に与えられる符号７に対してＸＯＲ演算を行なう、幾つかのセルを使用する。

このようにして隠されたナビゲーション・符号は、人口衛星１の（図示されていない）送信機により送信される（１１）。それは次のやり方で、無線ナビゲーション受信機２において、送信で使用された動作の逆である動作に従って処理される。受信機２の（図示されていない）受信回路は、その中で「排他的ＯＲ」（ＸＯＲ）演算８が行なわれたチップの位置を、公開鍵１３を用いて動的に選択する実体１２に、人口衛星１から受信した信号を伝送する。

さらに、鍵１３は（符号４と同一の）分散された透かし暗号１４の生成を可能にする。この符号１４は、送信の際に変更された符号７のチップが、それらの当初の値に戻された符号のシーケンスを実体１２から受ける相関器１５に送られる。相関器１５の出力において、分散された符号１４が受信信号内に有効に存在する場合、復号の後に署名１７を再構成可能にしなければならない記号（１６）が得られ、それは人口衛星１から受信した情報が、実際に人口衛星を管理する組織により送信された情報であって、擬似のものでない場合に、署名３と同一でなければならない。

結論として、本発明の方法の使用は、この方法によって保護されたサービス（通常は有料サービス）を必要としないユーザにとっては「動作を意識しなくてよいもの（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）」である。このように変更された送信符号（１０）は殆ど変わらず、ナビゲーションの分散された公開符号（７）は変更されないため、この方法によって行なわれるマーキングは非常に検出が困難である。

さらに、悪意のある人々がこのマーキングをシミュレートするために、非常に多くの手段を用いたとしても、非常に高いゲインのアンテナが無ければ、変更されたチップを用いてナビゲーション信号を変調することは不可能であるため、彼らは変更されたチップを検出するために、このアンテナを使用せざるを得ないであろう。各チップを抽出してそれを解析する時間を持つために、擬似情報の送信を延期することができるだけであろうが、その時これらの信号のドップラー干渉性の検証は、容易に実施可能である。知識の豊富なユーザは、受信信号の（ドップラー及び距離及び天体位置推算表の値における）干渉性を検証できる。変更されたチップの値もまた送信されたデータに依存するため、例え悪意のある人々が変更されたチップを検出可能であるとしても、彼らが実際のシステムにより送信された値と反対の値を送信したい場合でも、彼らは変更されないチップの位置しか知らない故に、彼らがチップを変更しなければならない位置を決定できないため、彼らが擬似情報を挿入することは不可能である。

Claims (15)

1. 無線周波数信号の発信局及び／又は内容の認識を可能にする手段を提供する方法であって、
   それが暗号（４）を用いて隠されるべき情報の項目（３）を分散させ（５）、それが「排他的ＯＲ」関数（８）を用いて、隠された分配アルゴリズム（９）を用いて既知の符号においてこのように得られる情報を分配し、受信の際に、分散された符号（１４）へのアクセスを得るために、それが分配のために役立ったアルゴリズムとは逆のアルゴリズム（１２）を適用し、それが隠された情報を見出すために、暗号とこの分散された符号とを相関させる（１５）ことを特徴とする方法。
2. 暗号（４）が、伝送の際に時間においてシフトされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 受信の際に、分散された符号がシフトされていない暗号と相関されるとき、シフトが検出されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. シフトが情報の伝送用に使用されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 無線周波数信号が人口衛星の星座の無線測位信号であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 隠されるべき情報が人口衛星の機上に記憶されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 隠されるべき情報が地上から人口衛星に伝送されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
8. 長いビット列である、隠されるべき情報（３）が暗号化されたメッセージを用いて、地上から動的に変更されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 隠されるべき情報が新たなシーケンスの伝送により変更されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 隠されるべき情報が、新たなシーケンスを生成するために新しいシードの伝送によって変更されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 機上に記憶されるのが隠されるべき幾つかの情報の項目であり、変更の命令が機上に記憶された情報項目の１つを選択するために伝送されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
12. 分散された暗号（４）が、暗号化されたメッセージを用いて地上から動的に変更されることを特徴とする、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 長いビット列である暗号が、新たなシーケンスの伝送によって変更されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 暗号が、新たなシーケンスを生成するために新しいシードの伝送により変更されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
15. 機上に記憶されるのが幾つかの暗号であり、変更の命令が機上に記憶された暗号の１つを選択するために伝送されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

Images