JP3079032B2 - データ暗号化装置及びデータ復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ暗号化装置
及びデータ復号化装置に関し、より特定的にはディジタ
ル化された音声データなどによる秘密通信のためのデー
タ暗号化及び復号化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機などの小型軽量の通信
機器が普及してきたが、このような機器においては盗聴
防止のためにデータの暗号化が要求される。 （第１の従来例）データ暗号化方式の第１の従来例とし
て、疑似乱数加算型暗号がある。

【０００３】この方式では、送信側・受信側双方が同じ
鍵を共有しており、平文データＭを一定長の平文データ
ブロックＭｉに区切り、区切られた各Ｍｉに対して、共
有している鍵をシードとして平文データブロックＭｉと
同じ長さの乱数データＲを発生させる。そして、各平文
データブロックＭｉとその乱数データＲとを対応するビ
ット毎に排他的論理和の計算を行なうことによって、暗
号文データブロックＣｉを得る。式に表現すると以下の
通りである。

【０００４】Ｃｉ ＝ Ｍｉ（＋）Ｒ 但し、操作（＋）は、対応するビット毎の排他的論理和
を意味する。最後に、得られた各暗号文データブロック
Ｃｉを連結し、暗号文Ｃが得られるというものである。
この方式は、暗号文Ｃが送信されている途中等において
ビット誤り（反転）が生じた場合であっても、その誤り
は別のビットにまで波及することはない、即ち、誤り波
及度が１ビットであるという特徴を持っている。ここ
で、誤り波及度とは、暗号化や符号変換の性質の一つで
あって、１桁（ビット）の値だけが異なる２個の入力デ
ータがそれぞれ暗号化（変換）されて得られた２個の出
力データを比較した場合にその値が異なることとなる桁
（ビット）数をいう。

【０００５】しかし、この方式は、きわめて安全性が低
い。即ち、いま暗号化する鍵の値が同じであるとする
と、わずか１組の平文データブロックＭｉと暗号文デー
タブロックＣｉとを入手しただけで、以下の式より、乱
数Ｒが判明するので、他の全ての平文データブロックＭ
ｉを解読することが出来てしまう。 Ｒ ＝ Ｍｉ（＋）Ｃｉ （第２の従来例）データ暗号化方式の第２の従来例とし
て、アフィン変換暗号がある。

【０００６】この方式は、送信側・受信側双方が同じ鍵
を共有しており、平文データＭを一定長（ここではｎビ
ットとする）の平文データブロックＭｉに区切り、共有
している鍵によって定まるｎ×ｎ行列Ｇ（行列の各成分
は０、または１である）と共有している鍵によって定ま
るｎビットのデータＡとを用いることによって、以下の
式から暗号文データブロックＣｉを得るものである。

【０００７】Ｃｉ ＝ Ｇ＊Ｍｉ（＋）Ａ 但し、操作＊は、通常の行列の積演算を意味するが、行
列の積におけるビット単位の積は論理積（ＡＮＤ）であ
り、ビット単位の和は排他的論理和（ＥＯＲ）である。
この方式は、行列Ｇをビット置換行列とした場合には、
上述の第１従来技術と同様に、誤り波及度が１ビットで
あるという特徴を持っている。

【０００８】ここで、ビット置換とは、１つのデータ内
において、そのデータを構成する各ビットの位置を入れ
換える２次元線形変換をいい、ビット置換行列とは、そ
のようなビット置換操作の内容を一義的に定義する行列
であり、ｎビットのデータをビット置換する操作はｎ×
ｎ行列で表すことができる。従って、ビット置換前にお
いてデータを構成するあるビットが誤って反転していて
も、ビット置換後のデータにおいても、対応するビット
でしか誤りが生じない。また、全てのデータに対して同
じデータをビット毎に排他的論理和をとるという操作
も、２データ間で異なるビットの位置は変わらない。こ
れらのことから、本暗号方式は、誤り波及のない暗号方
式と言えるのである。

【０００９】しかし、この方式でも、安全性において充
分なものとは言えない。いま、暗号化する鍵の値が同じ
であるとし、平文データブロックＭｉと暗号文データブ
ロックＣｉの組が（ｎ＋１）組（ｉ＝０，１，…，ｎ）
入手できたとする。すると、 Ｃ０（＋）Ｃ１ ＝ ｛Ｇ＊Ｍ０（＋）Ａ｝（＋）｛Ｇ＊Ｍ１（＋）Ａ｝ ＝ Ｇ＊｛Ｍ０（＋）Ｍ１｝ Ｃ０（＋）Ｃ２ ＝ ｛Ｇ＊Ｍ０（＋）Ａ｝（＋）｛Ｇ＊Ｍ２（＋）Ａ｝ ＝ Ｇ＊｛Ｍ０（＋）Ｍ２｝ … Ｃ０（＋）Ｃｎ ＝ ｛Ｇ＊Ｍ０（＋）Ａ｝（＋）｛Ｇ＊Ｍｎ（＋）Ａ｝ ＝ Ｇ＊｛Ｍ０（＋）Ｍｎ｝ となるので、いま、Ｘを、Ｃ０（＋）Ｃ１，Ｃ０（＋）
Ｃ２，…，Ｃ０（＋）Ｃｎ，がこの順に行列の列となる
ｎ×ｎ行列とし、Ｙを、Ｍ０（＋）Ｍ１，Ｍ０（＋）Ｍ
２，…，Ｍ０（＋）Ｍｎ，がこの順に行列の列となるｎ
×ｎ行列とすると、上記ｎ個の式をまとめて、 Ｘ ＝ Ｇ＊Ｙ と表現できる。ここで、Ｘ及びＹは既知であるから、Ｙ
の逆行列を求めて、 Ｇ ＝ Ｘ＊Ｙ^-1 より、Ｇを知ることが出来てしまう。

【００１０】さらに、 Ａ ＝ Ｇ＊Ｍ０（＋）Ｃ０ より、Ａを求めることが出来るので、本アフィン変換暗
号は解読されてしまう。なお、全ての入力データＭと対
応する出力データＣに対して、 Ｃ ＝ Ｇ＊Ｍ（＋）Ａ を満たす行列ＧとデータＡが存在する場合には、このよ
うな入力データＭから出力データＣへの写像を「アフィ
ン変換」と呼ぶ。

【００１１】一方、上式を満たす行列ＧとデータＡが存
在しない場合には、「非アフィン変換」と呼ぶ。 （第３の従来例）データ暗号化方式の第３の従来例とし
ては、ＤＥＳ（Data Encryption Standard）方式やＦ
ＥＡＬ（Fast Data Encipherment Algorithm）方式とい
ったブロック暗号方式というものがある。ＤＥＳ方式な
らびにＦＥＡＬ方式は、岡本栄司著「暗号理論入門」
（共立出版）に詳しく述べられている。

【００１２】このブロック暗号方式は、６４ビットの入
出力データを扱うものであるが、強力にデータを攪乱す
る能力を持っている。１ビットだけ異なる２種類の平文
データが同じ鍵を用いて暗号化された場合であっても、
それらから得られる暗号文データは平均３２ビットも異
なる、即ち、誤り波及度の平均が３２ビットとなるよう
に設計されている。

【００１３】このことは、反面において欠点ともなる。
即ち、通信路で生起された１ビットの誤りは、復号器の
出力端においては本来の出力とは平均３２ビット異な
る。これは、誤りが３２倍に拡大されたことを意味す
る。例えば、わずかな外乱によって音声データに誤りが
生じた場合であっても、結果的に大きな誤りが重畳して
しまうことになり、音声の劣化を引き起こす。

【００１４】また、仮に通信路に誤り訂正装置を導入し
たとしても、通信回線の品質の悪い場合においては誤り
訂正能力を越える誤りが生じる場合があるが、このよう
な場合には、誤り訂正装置は誤って訂正してしまう結
果、やはり復号器入力端において１ビット以上の誤りビ
ットが生起し、これが復号器出力端においては３２倍に
拡大してしまう。

【００１５】その対策として、一般のデータ通信であれ
ば、受信側において誤りが検出されれば送信側に対して
再送信を要求するという方法をとることも考えられる。
しかし、携帯電話機などのリアルタイムの通信の場合に
は再送信による音声の遅延は許されない。従って、品質
の悪い通信回線において特にリアルタイムの通信が要求
される場合には、本方式とは異なる誤り波及の少ない暗
号化方式が望まれる。 （第４の従来例）誤り波及の少ない暗号方式として、平
文データのビット位置を、鍵によって定められるビット
置換操作と、誤り波及に制限を加えた非アフィン変換操
作とを組み合わせた暗号方式が考えられる。第２の従来
例でも述べたように、ビット置換操作は、誤り波及がな
いという性質を持っており、これはビット置換が鍵によ
って変わる場合も同様である。この方法は、例えば特開
平７−１７７１３９号公報に示されているものの一部に
少し操作を加えたデータ攪乱回路により実現される。

【００１６】図８は、そのデータ攪乱回路の構成を示す
ブロック図である。データ攪乱回路は、排他的論理和部
３０、可変ビット置換部３１、固定換字部３２及び鍵生
成回路３３から構成される。排他的論理和部３０は、３
２ビットのデータと、それに対して鍵生成回路３３から
与えられる３２ビットの鍵とをビット毎の排他的論理和
をとる。ビット毎の排他的論理和という操作は、同一桁
のビット同士の演算なので、誤り波及がないという性質
を持っている。

【００１７】可変ビット置換部３１はこの排他的論理和
部３０で排他的論理和された３２ビットのデータに対し
て、鍵生成回路３３から与えられる鍵の値によって決定
されるビット置換を行なう。先に述べたようにビットの
置換操作は、誤り波及がない。なお、この可変ビット置
換部３１の如く変換操作の内容が鍵の値によって決定さ
れる場合を「可変」といい、一方、変換操作の内容が固
定的に決定されている場合を「固定」という。

【００１８】この可変ビット置換部３１はさらに、可変
ビット入れ換え部３１１と固定ビット置換部３１２とか
らなる。可変ビット入れ換え部３１１は、鍵生成回路３
３で生成された鍵の値に基づいて、隣接するビットデー
タの間でビットデータの入れ換えを行なう。固定ビット
置換部３１２は、可変ビット入れ換え部３１１で入れ換
えられたビットデータに対して、予め定められたビット
置換を行なう。

【００１９】固定換字部３２は、可変ビット置換部３１
で転置された３２ビットのデータに対して８ビットずつ
４ブロックに分割し、予め定められた非アフィン変換を
行なう。そして非アフィン変換されたデータを再び連結
して暗号文データとする。この固定換字部３２での非ア
フィン変換操作は、誤り波及度が２ビットとなるように
制限したものが採用されているとしている。

【００２０】従って、このデータ攪乱回路全体として
も、入力で１ビットだけ異なる２種類のデータが入力さ
れた場合に、出力では２ビットだけ異なるという性質を
持ち、第３の従来例で述べた誤り波及の問題が解消され
る。即ち、入力データが、３２ビットのデータ中の２ビ
ットの誤りを訂正できる誤り訂正符号が付加された構成
になっている場合であれば、通信回線上での雑音により
１ビットの誤りが生じたとしても、本来のデータに復号
することができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この第
４の従来例におけるデータ攪乱回路の場合、以下の通
り、安全性の点において問題がある。いま、解読者が、
ある特定の１ビットだけが異なる２つの平文データとそ
れぞれに対する暗号文データを入手できたとすると、そ
の１ビットが可変ビット置換部３１でどのように置換さ
れているかがわかる。

【００２２】なぜならば、排他的論理和部３０での操作
はこれら２つの平文データに対して同じ鍵の値を用いて
ビット毎に排他的論理和をとるという演算であるので、
２つの平文データで異なっているビットの位置は、この
排他的論理和部３０に入力する前と後では変わらない。
さらに、１ビットだけ異なる２つのデータは固定換字部
３２で２ビットだけ異なるように変換されるが、これら
２つの暗号文の異なる２ビットの位置から、固定換字部
３２に入力される前のこれら２つのデータで異なってい
た１ビットの位置がわかってしまう。従って、入手した
その１ビットに関する可変ビット置換部３１の動作が判
明してしまう。

【００２３】よって、もし、解読者が、１ビットだけ異
なる２個の平文とそれら暗号文との組を、その１ビット
が平文の全ての桁（ビット）にわたるような３２組だけ
入手できたとすると、可変ビット置換部３１の全ての動
作が判明し、そして排他的論理和部３０に入力される鍵
の値も判明し、解読に成功する。すなわち安全性に問題
がある。

【００２４】それゆえに、本発明の目的は、品質の悪い
通信回線上においてもリアルタイムで秘密通信をするこ
とができ、かつ、解読者が自分にとって都合の良い平文
と暗号文の組を入手出来る場合においても解読されにく
い安全性の高い暗号文データを生成するデータ暗号化装
置及びデータ復号化装置を提供することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、予め与えられた鍵データに基づいて平文
データを暗号化するデータ暗号化装置であって、その平
文データに対して鍵データによって定まるアフィン変換
を行う手段と、続いて、誤り波及度を所定値に制限した
非アフィン変換を行う手段と、最後に、鍵データによっ
て定まるアフィン変換を行う手段から構成されることと
している。

【００２６】これにより、非アフィン変換を挟む形式で
鍵データによるアフィン変換が行われるので、安全性が
高く、また、非アフィン変換における誤り波及が制限さ
れているので、リアルタイムの秘密通信に好適なデータ
暗号化装置が実現される。

【００２７】

【発明の実施形態】これより本発明の実施形態について
述べる。通常、データ暗号化装置で暗号化された暗号文
データは、暗号化した際の鍵データを共有しているデー
タ復号装置で暗号化変換と逆変換となる操作を施され、
復号文データとなって出力される。本実施形態では、デ
ータ暗号化装置を有する送信機において、ある平文デー
タが暗号化されて暗号文データとなり送信され、その暗
号文データがデータ復号装置を有する受信機で復号され
て復号文データとなり出力されるという暗号通信システ
ムとして説明する。 （暗号通信システムの構成）図１は、本実施形態に係る
暗号通信システムの構成を示すブロック図である。この
暗号通信システムは、送信機１及び受信機２から構成さ
れる。送信機１及び受信機２は、たとえば、無線通信の
盗聴防止が施された携帯電話機やコードレス電話機など
である。

【００２８】送信機１は、図１に示されるように、デー
タ暗号化装置１０及び送信部１１を備えるが、これらの
他に、一般の携帯電話機が備える図示されていないマイ
ク、音声コーデック、誤り訂正回路等も備える。データ
暗号化装置１０には、３２ビットの平文データと１４４
ビットの鍵データが入力される。この平文データは、マ
イクから入力された音声が符号化された後に誤り訂正符
号が付加されたものである。また、鍵データは、予め送
信機１と受信機２との間で定めていたものである。これ
ら平文データと鍵データは、データ暗号化装置１０に入
力され処理を施されて３２ビットの暗号文データとな
り、送信部１１により変調・増幅され受信機２に送信さ
れる。

【００２９】受信機２は、図１に示されるように、デー
タ復号装置２０及び受信部２１を備えるが、これらの他
に図示されていないスピーカ、音声コーデック、誤り訂
正回路等も備える。データ復号装置２０には、受信部２
１を介して受信した３２ビットの暗号文データと、予め
送信機１と受信機２で定めている１４４ビットの鍵デー
タが入力される。これら暗号文データと鍵データは、デ
ータ復号装置２０に入力され処理を施されて復号文デー
タとなり、誤り訂正が行われた後にスピーカに出力され
る。 （データ暗号化装置１０の構成）図２は、図１に示され
るデータ暗号化装置１０の構成の一例を示すブロック図
である。図２において、このデータ暗号化装置１０は、
第１排他的論理和部１０１と、第１可変ビット置換部１
０２と、第１固定ビット置換部１０３と、第１可変非ア
フィン変換部１０４と、第２排他的論理和部１０５と、
第２可変ビット置換部１０６と、鍵分割部１０７とを備
えている。

【００３０】第１排他的論理和部１０１は、入力される
３２ビットの平文データと鍵分割部１０７から入力され
る第１の３２ビットの加算鍵を、ビット毎の排他的論理
和操作を行ない、その値を出力する。第１可変ビット置
換部１０２は、第１排他的論理和部１０１から入力され
る３２ビットのデータを、鍵分割部１０７から入力され
る第１の３２ビットの置換鍵に従ってビット置換して出
力する。

【００３１】第１固定ビット置換部１０３は、第１可変
ビット置換部１０２から入力される３２ビットのデータ
をどのデータに対しても決まったビット置換を行ない出
力する。以上の３つの構成部１０１〜１０３は、排他的
論理和とビット置換を順次行うものであるので、全体と
して一つのアフィン変換を行っていることになる。

【００３２】第１可変非アフィン変換部１０４は、第１
固定ビット置換部１０３から入力される３２ビットのデ
ータを、鍵分割部１０７から入力される第１の１６ビッ
トの選択鍵に従い変換して出力する。第２排他的論理和
部１０５は、第１可変非アフィン変換部１０４から入力
される３２ビットのデータと鍵分割部１０７から入力さ
れる第２の３２ビットの加算鍵を、ビット毎の排他的論
理和操作を行ない、その値を出力する。

【００３３】第２可変ビット置換部１０６は、第２排他
的論理和部１０５から入力される３２ビットのデータ
を、鍵分割部１０７から入力される第２の３２ビットの
置換鍵に従ってビット置換して出力する。以上の２つの
構成部１０５、１０６も、排他的論理和とビット置換を
順次行うものであるので、全体として一つのアフィン変
換を行っていることになる。

【００３４】鍵分割部１０７は、入力された１４４ビッ
トの鍵データを、第１の３２ビットの加算鍵、第１の３
２ビットの置換鍵、第１の１６ビットの選択鍵、第２の
３２ビットの加算鍵、第２の３２ビットの置換鍵に分割
する。なお、以上のデータ暗号化装置１０の各構成部
は、より具体的には、汎用のマイクロプロセッサ、制御
プログラムや後述するテーブルを格納したＲＯＭ、作業
域としてのＲＡＭ等からなるコンピュータシステム上で
のソフトウェアによって実現される。 （データ復号装置２０の構成）図３は、図１に示される
データ復号装置２０の構成の一例を示すブロック図であ
る。図３において、このデータ復号装置２０は、第３可
変ビット置換部２０１と、第３排他的論理和部２０２
と、第２可変非アフィン変換部２０３と、第２固定ビッ
ト置換部２０４と、第４可変ビット置換部２０５と、第
４排他的論理和部２０６と、鍵分割部２０７とを備えて
いる。

【００３５】第３可変ビット置換部２０１は、入力され
る３２ビットのデータを、鍵分割部２０７から入力され
る第３の３２ビットの置換鍵に従ってビット置換して出
力する。第３排他的論理和部２０２は、第３可変ビット
置換部２０１から入力される３２ビットのデータと鍵分
割部２０７から入力される第３の３２ビットの加算鍵
を、ビット毎の排他的論理和操作を行ない、その値を出
力する。

【００３６】第２可変非アフィン変換部２０３は、第３
排他的論理和部２０２から入力される３２ビットのデー
タを、鍵分割部２０７から入力される第２の１６ビット
の選択鍵に従い変換して出力する。第２固定ビット置換
部２０４は、第２可変非アフィン変換部２０３から入力
される３２ビットのデータをどのデータに対しても決ま
ったビット置換を行ない出力する。

【００３７】第４可変ビット置換部２０５は、第２固定
ビット置換部２０４から入力される３２ビットのデータ
を、鍵分割部２０７から入力される第４の３２ビットの
置換鍵に従ってビット置換して出力する。第４排他的論
理和部２０６は、第４可変ビット置換部２０５から入力
される３２ビットのデータと鍵分割部２０７から入力さ
れる第４の３２ビットの加算鍵を、ビット毎の排他的論
理和操作を行ない、その値を出力する。

【００３８】鍵分割部２０７は、入力された１４４ビッ
トの鍵データを、第４の３２ビットの加算鍵、第４の３
２ビットの置換鍵、第２の１６ビットの選択鍵、第３の
３２ビットの加算鍵、第３の３２ビットの置換鍵に分割
する。なお、以上のデータ復号装置２０の各構成部は、
データ暗号化装置１０と同様に、より具体的には、汎用
のマイクロプロセッサ、制御プログラムや後述するテー
ブルを格納したＲＯＭ、作業域としてのＲＡＭ等からな
るコンピュータシステム上でのソフトウェアによって実
現される。 （第１排他的論理和部１０１、第２排他的論理和部１０
５、第３排他的論理和部２０２及び第４排他的論理和部
２０６の動作）データ暗号化装置１０が備える第１排他
的論理和部１０１及び第２排他的論理和部１０５、並び
にデータ復号装置２０が備える第３排他的論理和部２０
２及び第４排他的論理和部２０６は、それぞれ同じ操作
を行なう。すなわち入力される３２ビットのデータＩＮ
と３２ビットの鍵データ（第１または第２の加算鍵）Ｋ
ＥＹに対して、３２ビットの出力データＯＵＴは、 ＯＵＴ ＝ ＩＮ（＋）ＫＥＹ となるものである。ただし（＋）はビット毎の排他的論
理和（ＥＯＲもしくはＸＯＲ）を指し示す。

【００３９】なお、このような操作を行なうことから、
第１の加算鍵と第４の加算鍵が同じ値の時、第１排他的
論理和部１０１と第４排他的論理和部２０６はお互いに
逆変換になっている。また同様に、第２の加算鍵と第３
の加算鍵が同じ値の時、第２排他的論理和部１０５と第
３排他的論理和部２０２はお互いに逆変換になってい
る。 （第１可変ビット置換部１０２の動作）図４は、データ
暗号化装置１０が備える第１可変ビット置換部１０２の
操作を詳細に述べた図である。第１可変ビット置換部１
０２は、２つの操作から成り立っている。

【００４０】第１の操作は、ビット置換である。まず、
入力される３２ビットのデータは、４ビットずつの８ブ
ロックＢ［７］，Ｂ［６］，…，Ｂ［０］に分割され
る。第１の３２ビットの置換鍵も、上位２４ビットを３
ビットずつに分割してＳＫ［７］，ＳＫ［６］，…，Ｓ
Ｋ［０］とする。分割されたデータＢ［ｉ］（ｉ＝０，
１，…，７）はＳＫ［ｉ］に従ってビット置換され，Ｃ
［ｉ］となる。なおこの置換は、８種類のビット置換テ
ーブルによって定まっており、どのビット置換テーブル
を選択するかは、ＳＫ［ｉ］の値によって決定される。

【００４１】このビット置換テーブルの例を表１に示
す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１は、縦軸に入力ビットの番号，横軸に
鍵データがそれぞれ記されている。４ビットのデータＢ
［ｉ］は上位から第３ビット，第２ビット，第１ビッ
ト，第０ビットとなっている。ＳＫ［ｉ］の値（０〜
７）によって縦軸を選び、入力の各ビットのデータが出
力の第何ビットとなるかを示している。例えば，ＳＫ
［ｉ］＝１であるとき，入力の第０ビットは出力の第３
ビット、入力の第１ビットは出力の第２ビット、入力の
第２ビットは出力の第１ビット、入力の第３ビットは出
力の第０ビット、とそれぞれなって出力される。

【００４４】続く第２の操作は、ブロック置換である。
まず、８個のブロックＣ［７］，Ｃ［６］，…，Ｃ
［０］を，第１の置換鍵鍵の下位８ビットＬ１に従って
ブロックの中身を置換して８個のブロックＤ［７］，Ｄ
［６］，…，Ｄ［０］とする。なおこの置換は、２５６
種類のブロック置換テーブルによって定まっており、ど
の置換テーブルを選択するかは、Ｌ１によって決定され
る。

【００４５】このブロック置換テーブルの実例を表２に
示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２は、縦軸に入力ブロックの番号，横軸
に鍵データがそれぞれ記されている。Ｌ１の値（０〜２
５５）によって縦軸を選び、入力の各ブロックのデータ
が出力の第何ブロックにいくかを示している。例えば，
Ｌ１＝１であるとき，入力のＣ［０］は出力のＤ
［５］、入力のＣ［１］は出力のＤ［２］、…、入力の
Ｃ［７］は出力のＤ［４］、とそれぞれなって出力され
る。そしてブロック置換された８ブロックＤ［７］，Ｄ
［６］，…，Ｄ［０］を連結して３２ビットの出力デー
タとする。 （第４可変ビット置換部２０５の動作）図５は、データ
復号装置２０が備える第４可変ビット置換部２０５の操
作を詳細に述べた図である。第４可変ビット置換部２０
５は、入力される第４の３２ビットの置換鍵が第１の３
２ビットの置換鍵と同じ値である場合、第１可変ビット
置換部１０２と逆変換となっている。すなわち以下のよ
うな２つの操作から成り立っている。

【００４８】第１の操作は、ブロック置換である。ま
ず、入力される３２ビットのデータは、４ビットずつの
８ブロックｄ［７］，ｄ［６］，…，ｄ［０］に分割さ
れる。分割された８個のブロックｄ［７］，ｄ［６］，
…，ｄ［０］は，第４の置換鍵鍵の下位８ビットｌ１に
従ってブロックの中身を置換して８個のブロックｃ
［７］，ｃ［６］，…，ｃ［０］とする。

【００４９】なお、この置換は、２５６種類のブロック
置換テーブルによって定まっており、どの置換テーブル
を選択するかは、ｌ１によって決定される。このブロッ
ク置換テーブルは、図４に示された第１可変ビット置換
部１０２のブロック置換テーブルの逆変換となってい
て、表２と同様の形式となっている。続く第２の操作
は、ビット置換である。まず、第４の３２ビットの置換
鍵も、上位２４ビットを３ビットずつに分割してｓｋ
［７］，ｓｋ［６］，…，ｓｋ［０］とする。分割され
たデータｃ［ｉ］（ｉ＝０，１，…，７）はｓｋ［ｉ］
に従ってビット置換され，ｂ［ｉ］となる。なおこの置
換は、８種類のビット置換テーブルによって定まってお
り、どのビット置換テーブルを選択するかは、ｓｋ
［ｉ］の値によって決定される。

【００５０】なお、このビット置換テーブルは、図４に
示された第１可変ビット置換部１０２のビット置換テー
ブルの逆変換となっていて、表１と同様の形式となって
いる。そしてブロック置換された８ブロックを連結して
３２ビットの出力データとする。従って、入力される第
１の置換鍵と第４の置換鍵が同じ値の時，第１可変ビッ
ト置換部１０２と第４可変ビット置換部２０５はお互い
に逆変換となっている。 （第２可変ビット置換部１０６の動作）データ暗号化装
置１０が備える第２可変ビット置換部１０６は、第１可
変ビット置換部１０２と同様な構成をしている。ただ
し、ビット置換テーブルとブロック置換テーブルは異な
るものを使用しているが、形式はそれぞれ表１、表２と
同様の形式である。 （第３可変ビット置換部２０１の動作）データ復号装置
２０が備える第３可変ビット置換部２０１は、第４可変
ビット置換部２０５と同様な構成をしている。ただし、
第３可変ビット置換部２０１におけるビット置換テーブ
ルとブロック置換テーブルは入力される第２の置換鍵と
第３の置換鍵が同じ値の時、第２可変ビット置換部１０
６と第３可変ビット置換部２０１はお互いに逆変換とな
るようになっている。 （第１固定ビット置換部１０３の動作）データ暗号化装
置１０が備える第１固定ビット置換部１０３は、３２ビ
ットの入力データに対して固定のビット置換を行なって
出力する。 （第２固定ビット置換部２０４の動作）データ復号装置
２０が備える第２固定ビット置換部２０４は、第１固定
ビット置換部１０３の逆置換となる固定のビット置換を
行なう。 （第１可変非アフィン変換部１０４の動作）図６は、デ
ータ暗号化装置１０が備える第１可変非アフィン変換部
１０４の操作を詳細に述べた図である。

【００５１】入力される３２ビットのデータは、８ビッ
トずつの４ブロックＥ［３］，Ｅ［２］，…，Ｅ［０］
に分割される。入力される第１の１６ビットの選択鍵も
４ビットずつに分割されて、ＣＫ［３］，ＣＫ［２］，
…，ＣＫ［０］となる。各ブロックＥ［ｉ］（ｉ＝０，
１，２，３）は、ＣＫ［ｉ］に従って非アフィン変換さ
れてＦ［ｉ］となる。なおこの非アフィン変換は、１６
種類の非アフィン変換テーブルによって定まっており、
どの非アフィン変換テーブルを選択するかは、ＣＫ
［ｉ］の値によって決定される。

【００５２】この非アフィン変換テーブルの例を表３に
示す。

【００５３】

【表３】

【００５４】表３は、縦軸に入力データ（０〜２５
５），横軸に鍵データがそれぞれ記されている。８ビッ
トのデータＥ［ｉ］は、ＣＫ［ｉ］の値（０〜１５）に
よって選ばれた縦軸に属する出力値のうち、そのデータ
Ｅ［ｉ］に対応する出力値Ｆ［ｉ］に変換される。例え
ば、ＣＫ［ｉ］＝１である場合、入力データＥ［ｉ］が
０である時の出力値Ｆ［ｉ］は２５５で、入力データＥ
［ｉ］が１である時の出力値Ｆ［ｉ］は２５１で、…、
入力が２５５である時の出力値は１７２である。

【００５５】なお、この表は、８ビットの入力データを
８ビットの出力データに変換する全ての非アフィン変換
のうち、誤り波及度の平均が１．５ビットとなるような
１６個の変換を、予め計算機によるいわゆる総当たり検
索によって選び出したものである。これは、受信機２に
備えられている誤り訂正回路が８ビット中の２ビットの
誤りを訂正する能力を有するので、この値を越えない誤
り波及度とするためである。

【００５６】最後に、非アフィン変換された４ブロック
Ｆ［３］，Ｆ［２］，…，Ｆ［０］を連結して３２ビッ
トの出力データとする。 （第２可変非アフィン変換部２０３の動作）図７は、デ
ータ復号装置２０が備える第２可変非アフィン変換部２
０３の操作を詳細に述べた図である。

【００５７】入力される３２ビットのデータは、８ビッ
トずつの４ブロックｆ［３］，ｆ［２］，…，ｆ［０］
に分割される。入力される第２の１６ビットの選択鍵も
４ビットずつに分割されて、ｃｋ［３］，ｃｋ［２］，
…，ｃｋ［０］となる。各ブロックｆ［ｉ］（ｉ＝０，
１，２，３）は、ｃｋ［ｉ］に従って非アフィン変換さ
れてｅ［ｉ］となる。なおこの非アフィン変換は、１６
種類の非アフィン変換テーブルによって定まっており、
どの非アフィン変換テーブルを選択するかは、ｃｋ
［ｉ］の値によって決定される。

【００５８】この非アフィン変換テーブルは、第１可変
非アフィン変換部１０４における非アフィン変換テーブ
ルの逆変換となっていて、表３と同様の形式となってい
る。従って、入力される第１の選択鍵と第３の選択鍵が
同じ値である場合には、第１可変非アフィン変換部１０
４と第２可変非アフィン変換部２０３はお互いに逆変換
となっている。 （暗号通信システムの動作）次に、上述の図１〜図７を
参照し、本暗号通信システム全体の動作を説明する。

【００５９】まず、送信機１においては、マイクから入
力された一定時間長の音声は音声コーデックにより符号
化され、さらに誤り訂正回路による誤り訂正符号が付加
され、３２ビットの平文データが生成される。その平文
データと送信機１に予め保持されていた１４４ビットの
鍵データは、データ暗号化装置１０に入力される。

【００６０】１４４ビットの鍵データは、鍵分割部１０
７に入力され、上位から第１の３２ビットの加算鍵、第
１の３２ビットの置換鍵、第１の１６ビットの選択鍵、
第２の３２ビットの加算鍵、第２の３２ビットの置換鍵
に分割される。３２ビットの平文データは第１排他的論
理和部１０１に入力され、鍵分割部１０７から入力され
る第１の加算鍵と、ビット毎の排他的論理和操作を行な
い出力され、次に第１可変ビット置換部１０２に入力さ
れる。

【００６１】第１可変ビット置換部１０２に入力された
データは、第１可変ビット置換部１０２に入力され、鍵
分割部１０７から入力される第１の３２ビットの置換鍵
に従ってビット置換して出力され、次に第１固定ビット
置換部１０３に入力される。第１固定ビット置換部１０
３に入力されたデータは、固定されたビット置換が行な
われ出力され、次に第１可変非アフィン変換部１０４に
入力される。

【００６２】第１可変非アフィン変換部１０４に入力さ
れたデータは、鍵分割部１０７から入力される第１の１
６ビットの選択鍵に従い非アフィン変換されて出力さ
れ、次に第２排他的論理和部１０５に入力される。第２
排他的論理和部１０５に入力されたデータは、鍵分割部
１０７から入力される第２の３２ビットの加算鍵と、ビ
ット毎の排他的論理和操作を行ない出力され、次に第２
可変ビット置換部１０６に入力される。

【００６３】第２可変ビット置換部１０６に入力された
データは、鍵分割部１０７から入力される第２の３２ビ
ットの置換鍵に従ってビット置換して出力され、３２ビ
ットの暗号文データとなる。そして、データ暗号化装置
１０から出力された３２ビットの暗号文データは、送信
部１１を介して受信機２に送信される。

【００６４】受信機２では、送信機１から送信されてき
た３２ビットの暗号文データは、受信部２１に受信さ
れ、１４４ビットの鍵データと共にデータ復号装置２０
に入力される。１４４ビットの鍵データは、鍵分割部２
０７に入力され、上位から第４の３２ビットの加算鍵、
第４の３２ビットの置換鍵、第２の１６ビットの選択
鍵、第３の３２ビットの加算鍵、第３の３２ビットの置
換鍵に分割される。

【００６５】３２ビットの暗号文データは第３可変ビッ
ト置換部２０１に入力され、鍵分割部２０７から入力さ
れる第３の３２ビットの置換鍵に従ってビット置換して
出力され、次に第３排他的論理和部２０２に入力され
る。第３排他的論理和部２０２に入力されたデータは、
鍵分割部２０７から入力される第３の３２ビットの加算
鍵と、ビット毎の排他的論理和操作を行ない出力され、
次に第２可変非アフィン変換部２０３に入力される。

【００６６】第２可変非アフィン変換部２０３に入力さ
れたデータは、鍵分割部２０７から入力される第２の１
６ビットの選択鍵に従い変換して出力され、次に第２固
定ビット置換部２０４に入力される。第２固定ビット置
換部２０４に入力されたデータは、固定のビット置換を
行ない出力され、次に第４可変ビット置換部２０５に入
力される。

【００６７】第４可変ビット置換部２０５に入力された
データは、鍵分割部２０７から入力される第４の３２ビ
ットの置換鍵に従ってビット置換して出力され、次に第
４排他的論理和部２０６に入力される。第４排他的論理
和部２０６に入力されたデータは、鍵分割部２０７から
入力される第４の３２ビットの加算鍵と、ビット毎の排
他的論理和操作を行ない出力され、３２ビットの復号文
データとなる。

【００６８】復号文データは、受信機２の誤り訂正回路
により誤り訂正が行われた後に、音声コーデックにより
音声信号に変換されてスピーカから出力される。ここ
で、上述したように、第１排他的論理和部１０１と第４
排他的論理和部２０６、第１可変ビット置換部１０２と
第４可変ビット置換部２０５、第１可変非アフィン変換
部１０４と第２可変非アフィン変換部２０３、第２排他
的論理和部１０５と第３排他的論理和部２０２、第２可
変ビット置換部１０６と第３可変ビット置換部２０１
は、それぞれ入力される、第１の加算鍵と第４の加算
鍵、第１の置換鍵と第４の置換鍵、第１の選択鍵と第２
の選択鍵、第２の加算鍵と第３の選択鍵、第２の置換鍵
と第３の置換鍵が等しい値である場合、お互いに逆変換
となるようになっている。また第１固定ビット置換部１
０３と第２固定ビット置換部２０４もお互いに逆変換で
ある。

【００６９】従って、入力される１４４ビットの鍵デー
タが同じ値である場合には、データ暗号化装置１０で行
なう変換とデータ復号装置２０で行なう変換は、お互い
に逆変換となる。即ち、鍵データを送信機１と受信機２
で同じ値を共有している場合には、送信機１で平文デー
タから作成した暗号文データをデータ復号装置２０で復
号した復号文データは、その平文データと一致する。

【００７０】また、第１排他的論理和部１０１、第１可
変ビット置換部１０２、第１固定ビット置換部１０３、
第２排他的論理和部１０５、第２可変ビット置換部１０
６で行なわれる操作は、「従来の技術」の項で述べたよ
うに、全て誤り波及のない操作である。そして、第１可
変非アフィン変換部１０４で行なわれる操作も、誤り波
及度は平均１．５ビットに制限されているので、全体の
操作における誤り波及度も平均１．５ビットである。

【００７１】従って、例えば、送信機１から受信機２へ
の通信路での雑音により暗号文データの８ビット中の１
ビットに誤りが生じたとしても、受信機２での復号文デ
ータにおいて平均１．５ビットの誤りにしか拡大してい
ないので、２ビットの誤り訂正能力を有する受信機２に
おいて元の平文データに復元される。これにより、受信
機２は、送信機１に対して暗号文データの再送を要求す
る必要がなくなり、雑音の多い通信路におけるリアルタ
イム性を損なわない暗号通信が可能となる。

【００７２】次に、安全性について述べる。解読者が入
力で１ビット異なる２つの平文データとそれぞれに対応
する暗号文データを入手できた時に、従来の技術の項で
述べた方法により、第１可変ビット置換部１０２と第２
可変ビット置換部１０６を組み合わせたビット置換全体
の動きはわかる。しかし、解読者は、第１可変ビット置
換部１０２と第２可変ビット置換部１０６のそれぞれが
どのように置換しているかはわからない。すなわち、第
１可変非アフィン変換部１０４においてどこのブロック
として変換されているかはわからない。

【００７３】従って、解読者が、従来の技術で述べたよ
うな自分にとって都合の良い平文と暗号文の組を３２組
入手したとしても、任意の暗号文から平文を決定するこ
とは出来ず、解読に失敗する。よって、本暗号方式は、
上述の第４の従来例よりも安全性が高い。なお、本実施
形態で述べた第１可変ビット置換部１０２と第２可変ビ
ット置換部１０６は、内部で、４ビットずつ８ブロック
に分割して各ブロック内でビット置換を行ない、その後
８ブロック間の置換を行なっているが、先に８ブロック
間の置換を行ない、その後各ブロック内でのビット置換
するようにしても同様な効果が得られる。ただしこの場
合、第３可変ビット置換部２０１と第４可変ビット置換
部２０５においては、先にブロック内のビット置換を行
ない、その後にブロック間の置換を行なうことになる。

【００７４】また、本実施形態で述べた第１固定ビット
置換部１０３と第２固定ビット置換部２０４は、それぞ
れ逆変換であるとしていて別変換としているが、第１固
定ビット置換部１０３のビット置換がその逆変換と等し
くなるようなものとすれば、第１固定ビット置換部１０
３と第２固定ビット置換部２０４を同一にすることがで
きる。

【００７５】また、本実施形態で述べた第１可変ビット
置換部１０２と第２可変ビット置換部１０６は、それぞ
れが別変換となるようにビット置換テーブルとブロック
置換テーブルを設定しているが、同じビット置換テーブ
ルとブロック置換テーブルを用いて同一にすることもで
きる。その場合、第４可変ビット置換部２０５と第３可
変ビット置換部２０１も同一にすることもできる。

【００７６】また、本実施形態では、データ暗号化装置
１０及びデータ復号装置２０はソフトウェアによって実
現されるとしたが、これに限定されるものではない。例
えば、ＸＯＲ等の論理回路からなる専用のハードウェア
により第１排他的論理和部１０１等を実現したり、第１
固定ビット置換部１０３からの出力データをアドレス入
力とする表３を格納したＲＯＭにより第１可変非アフィ
ン変換部１０４等を実現してもよい。これにより、デー
タ暗号化及び復号の処理が高速化される。

【００７７】さらに、送信機１においては、音声データ
に誤り訂正符号が付加された後に暗号化されたが、この
順序に限定されるものではなく、音声データが暗号化さ
れた後に誤り訂正符号が付加されてもよい。その場合に
は、受信機２においては、受信した暗号文データの誤り
訂正を行った後に復号すればよい。

【００７８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るデータ暗号化装置は、複数ビットからなる平文デ
ータを予め与えられた鍵データに基づいて暗号化するデ
ータ暗号化装置であって、前記平文データに対して前記
鍵データに基づいて定まるアフィン変換を行う第１可変
アフィン変換手段と、前記第１可変アフィン変換手段に
より得られたデータに対して誤り波及度を所定値に制限
した非アフィン変換を行う非アフィン変換手段と、前記
非アフィン変換手段により得られたデータに対して前記
鍵データに基づいて定まるアフィン変換を行う第２可変
アフィン変換手段とを備えることを特徴とする。

【００７９】これにより、平文データはアフィン変換さ
れた後に非アフィン変換され最後に再びアフィン変換さ
れるので、アフィン変換後に非アフィン変換のみを行う
従来の暗号化に比較し、このデータ暗号化装置での非ア
フィン変換操作が隠ぺいされ、安全性は高い。さらに、
非アフィン変換手段での誤り波及度は所定値に制限され
ているので、この所定値を、この暗号文データを復号す
る受信機が有する誤り訂正能力の範囲内とすることによ
り、雑音の多い通信路でのリアルタイム通信に好適な暗
号文データが生成される。

【００８０】ここで、前記第１可変アフィン変換手段及
び前記第２可変アフィン変換手段は、前記鍵データが同
一であれば同一のアフィン変換を行なうこととすること
もできる。これにより、第１可変アフィン変換手段及び
第２可変アフィン変換手段を同一の構成要素とすること
ができるので、より少ない構成要素によりデータ暗号化
装置を実現することが可能となる。

【００８１】また、第１可変アフィン変換手段及び第２
可変アフィン変換手段は、それぞれ、その変換とその逆
変換とが同一となるような変換を行うこととすることも
できる。これにより、第１可変アフィン変換手段や第２
可変アフィン変換手段と、それぞれの逆変換を行う復号
手段とを同一の構成要素とすることができるので、暗号
化装置とその復号装置とを一体に備える通信機器等の小
型化が実現される。

【００８２】また、前記非アフィン変換手段での非アフ
ィン変換は、前記鍵データに基づいて定まることとする
こともできる。これにより、固定的な非アフィン変換を
採用する場合よりも安全性の高いデータ暗号化装置が実
現される。ここで、前記非アフィン変換手段は、前記第
１可変アフィン変換手段より得られたデータを所定ビッ
トからなる複数のブロックに分割し、分割されたブロッ
クごとに非アフィン変換を行い、非アフィン変換された
各ブロックを連結することとし、また、その非アフィン
変換を分割されたブロックごとの鍵データに基づいて独
立して暗号化することにより、さらに暗号強度が高めら
れる。

【００８３】また、前記第１可変アフィン変換手段は、
前記鍵データに基づいて定まる第１加算鍵データと前記
平文データとの排他的論理和を算出する第１排他的論理
和部と、前記第１排他的論理和部により算出されたデー
タに対して前記鍵データに基づいて定まるビット置換を
行う第１可変ビット置換部とからなり、前記非アフィン
変換手段は、前記第１可変ビット置換部により得られた
データに対して非アフィン変換を行い、前記第２可変ア
フィン変換手段は、前記鍵データに基づいて定まる第２
加算鍵データと前記非アフィン変換手段により得られた
データとの排他的論理和を算出する第２排他的論理和部
と、前記第２排他的論理和部により算出されたデータに
対して前記鍵データに基づいて定まるビット置換を行う
第２可変ビット置換部とからなることとすることもでき
る。

【００８４】これにより、第１及び第２可変アフィン変
換手段での変換操作は単純な論理演算の合成で表される
ので、プログラムや論理回路で実現し易いデータ暗号化
装置となる。ここで、前記第１可変ビット置換部及び前
記第２可変ビット置換部は、前記鍵データが同一であれ
ば同一のビット置換を行うこととしたり、又、前記鍵デ
ータが同一であれば逆変換の関係にあることとすること
もできる。

【００８５】これにより、第１及び第２可変ビット置換
部に必要とされる変換アルゴリズムが共通化され、デー
タ暗号化装置や対応するデータ復号装置の実現が簡単化
される。また、前記第１可変ビット置換部及び前記第２
可変ビット置換部は、それぞれ前記第１排他的論理和部
及び前記第２排他的論理和部により算出されたデータを
所定ビットからなる複数のブロックに分割し、分割され
たブロックごとに前記鍵データに基づいて定められるビ
ット置換を行った後にそれらブロックに対して前記鍵デ
ータに基づいて定められるブロック置換を行い、ブロッ
ク置換された各ブロックを連結することとしたり、又、
前記第１可変ビット置換部及び前記第２可変ビット置換
部は、それぞれ前記第１排他的論理和部及び前記第２排
他的論理和部により算出されたデータを所定ビットから
なる複数のブロックに分割し、分割されたブロックに対
して前記鍵データに基づいて定められるブロック置換を
行った後にそれらブロックごとに前記鍵データに基づい
て定められるビット置換を行い、ビット置換された各ブ
ロックを連結することとすることもできる。

【００８６】これにより、平文データはブロック分割さ
れた後にブロックごとの鍵データに基づいて独立して暗
号化されるので、暗号強度が高くなる。また、前記第１
可変アフィン変換手段はさらに、前記第１可変ビット置
換部により得られたデータに対して予め定められたビッ
ト置換を行なう固定ビット置換部を備えることで、さら
に暗号強度を高められる。

【００８７】ここで、前記固定ビット置換部でのビット
置換は、そのビット置換とその逆変換とが同一となるよ
うな変換であることとすることもできる。これにより、
このデータ暗号化装置とこれに対応するデータ復号装置
での固定ビット置換部に必要とされる構成要素を共通化
することが可能となる。以上のように、本発明により、
品質の悪い通信回線上においてもリアルタイムで秘密通
信をすることができ、かつ、解読者が自分にとって都合
の良い平文と暗号文の組を入手出来る場合においても解
読されにくい安全性の高い暗号文データを生成するデー
タ暗号化装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るデータ暗号化装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示されたデータ暗号化装置１０の構成を
示すブロック図である。

【図３】図１に示されたデータ復号装置２０の構成を示
すブロック図である。

【図４】図２に示された第１可変ビット置換部１０２の
操作を詳細に述べた図である。

【図５】図３に示された第４可変ビット置換部２０５の
操作を詳細に述べた図である。

【図６】図２に示された第１可変非アフィン変換部１０
４の操作を詳細に述べた図である。

【図７】図３に示された第２可変非アフィン変換部２０
３の操作を詳細に述べた図である。

【図８】従来のデータ暗号化装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ 送信機 ２ 受信機 １０ データ暗号化装置 １１ 送信部 ２０ データ復号装置 ２１ 受信部 １０１ 第１排他的論理和部 １０２ 第１可変ビット置換部 １０３ 第１固定ビット置換部 １０４ 第１可変非アフィン変換部 １０５ 第２排他的論理和部 １０６ 第２可変ビット置換部 １０７ 鍵分割部 ２０１ 第３可変ビット置換部 ２０２ 第３排他的論理和部 ２０３ 第２可変非アフィン変換部 ２０４ 第２固定ビット置換部 ２０５ 第４可変ビット置換部 ２０６ 第４排他的論理和部 ２０７ 鍵分割部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−201436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−169540（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09C 1/00 - 5/00 H04K 1/00 - 3/00 H04L 9/00

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数ビットからなる平文データを予め与
   えられた鍵データに基づいて暗号化するデータ暗号化装
   置であって、 前記平文データに対して前記鍵データに基づいて定まる
   アフィン変換を行う第１可変アフィン変換手段と、 前記第１可変アフィン変換手段により得られたデータに
   対して誤り波及度を所定値に制限した非アフィン変換を
   行う非アフィン変換手段と、 前記非アフィン変換手段により得られたデータに対して
   前記鍵データに基づいて定まるアフィン変換を行う第２
   可変アフィン変換手段とを備えることを特徴とするデー
   タ暗号化装置。
2. 【請求項２】 前記第１可変アフィン変換手段及び前記
   第２可変アフィン変換手段は、前記鍵データが同一であ
   れば同一のアフィン変換を行なうことを特徴とする請求
   項１記載のデータ暗号化装置。
3. 【請求項３】 前記第１可変アフィン変換手段は、その
   変換とその逆変換とが同一となるような変換を行い、 前記第２可変アフィン変換手段は、その変換とその逆変
   換とが同一となるような変換を行うことを特徴とする請
   求項１記載のデータ暗号化装置。
4. 【請求項４】 前記非アフィン変換手段での非アフィン
   変換は、前記鍵データに基づいて定まることを特徴とす
   る請求項１記載のデータ暗号化装置。
5. 【請求項５】 前記非アフィン変換手段は、前記第１可
   変アフィン変換手段より得られたデータを所定ビットか
   らなる複数のブロックに分割し、分割されたブロックご
   とに非アフィン変換を行い、非アフィン変換された各ブ
   ロックを連結することを特徴とする請求項１記載のデー
   タ暗号化装置。
6. 【請求項６】 前記非アフィン変換手段におけるブロッ
   クごとの非アフィン変換は、前記鍵データに基づいてそ
   れぞれ独立に定められることを特徴とする請求項５記載
   のデータ暗号化装置。
7. 【請求項７】 前記第１可変アフィン変換手段は、 前記鍵データに基づいて定まる第１加算鍵データと前記
   平文データとの排他的論理和を算出する第１排他的論理
   和部と、 前記第１排他的論理和部により算出されたデータに対し
   て前記鍵データに基づいて定まるビット置換を行う第１
   可変ビット置換部とからなり、 前記非アフィン変換手段は、前記第１可変ビット置換部
   により得られたデータに対して非アフィン変換を行い、 前記第２可変アフィン変換手段は、 前記鍵データに基づいて定まる第２加算鍵データと前記
   非アフィン変換手段により得られたデータとの排他的論
   理和を算出する第２排他的論理和部と、 前記第２排他的論理和部により算出されたデータに対し
   て前記鍵データに基づいて定まるビット置換を行う第２
   可変ビット置換部とからなることを特徴とする請求項１
   記載のデータ暗号化装置。
8. 【請求項８】 前記第１可変ビット置換部及び前記第２
   可変ビット置換部は、前記鍵データが同一であれば同一
   のビット置換を行うことを特徴とする請求項７記載のデ
   ータ暗号化装置。
9. 【請求項９】 前記第１可変ビット置換部でのビット置
   換と前記第２可変ビット置換部でのビット置換とは、前
   記鍵データが同一であれば逆変換の関係にあることを特
   徴とする請求項７記載のデータ暗号化装置。
10. 【請求項１０】前記第１可変ビット置換部及び前記第２
    可変ビット置換部は、それぞれ前記第１排他的論理和部
    及び前記第２排他的論理和部により算出されたデータを
    所定ビットからなる複数のブロックに分割し、分割され
    たブロックごとに前記鍵データに基づいて定められるビ
    ット置換を行った後にそれらブロックに対して前記鍵デ
    ータに基づいて定められるブロック置換を行い、ブロッ
    ク置換された各ブロックを連結することを特徴とする請
    求項７記載のデータ暗号化装置。
11. 【請求項１１】前記第１可変ビット置換部及び前記第２
    可変ビット置換部は、それぞれ前記第１排他的論理和部
    及び前記第２排他的論理和部により算出されたデータを
    所定ビットからなる複数のブロックに分割し、分割され
    たブロックに対して前記鍵データに基づいて定められる
    ブロック置換を行った後にそれらブロックごとに前記鍵
    データに基づいて定められるビット置換を行い、ビット
    置換された各ブロックを連結することを特徴とする請求
    項７記載のデータ暗号化装置。
12. 【請求項１２】 前記第１可変ビット置換部及び前記第
    ２可変ビット置換部におけるブロックごとのビット置換
    は、前記鍵データに基づいてそれぞれ独立に定められる
    ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のデータ暗号
    化装置。
13. 【請求項１３】 前記第１可変アフィン変換手段はさら
    に、前記第１可変ビット置換部により得られたデータに
    対して予め定められたビット置換を行なう固定ビット置
    換部を備え、 前記非アフィン変換手段は、前記第１可変ビット置換部
    により得られたデータに代えて前記固定ビット置換部に
    より得られたデータに対して非アフィン変換を行うこと
    を特徴とする請求項７記載のデータ暗号化装置。
14. 【請求項１４】 前記固定ビット置換部でのビット置換
    は、そのビット置換とその逆変換とが同一となるような
    変換であることを特徴とする請求項１３記載のデータ暗
    号化装置。
15. 【請求項１５】 複数ビットからなる暗号文データを予
    め与えられた鍵データに基づいて復号化するデータ復号
    化装置であって、 前記暗号文データに対して前記鍵データに基づいて定ま
    るアフィン変換を行う第１可変アフィン変換手段と、 前記第１可変アフィン変換手段により得られたデータに
    対して誤り波及度を所定値に制限した非アフィン変換を
    行う非アフィン変換手段と、 前記非アフィン変換手段により得られたデータに対して
    前記鍵データに基づいて定まるアフィン変換を行う第２
    可変アフィン変換手段とを備えることを特徴とするデー
    タ復号化装置。
16. 【請求項１６】 前記第１可変アフィン変換手段及び前
    記第２可変アフィン変換手段は、前記鍵データが同一で
    あれば同一のアフィン変換を行なうことを特徴とする請
    求項１５記載のデータ復号化装置。
17. 【請求項１７】 前記第１可変アフィン変換手段は、そ
    の変換とその逆変換とが同一となるような変換を行い、 前記第２可変アフィン変換手段は、その変換とその逆変
    換とが同一となるような変換を行うことを特徴とする請
    求項１５記載のデータ復号化装置。