JP3172397B2

JP3172397B2 - 暗号通信装置及び暗号通信システム

Info

Publication number: JP3172397B2
Application number: JP16593495A
Authority: JP
Inventors: 貴久山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH0916679A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチメディアネット
ワーク等で用いられる暗号通信装置及び暗号通信システ
ムに関し、特に秘匿データの提供サービスに対する課金
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、幹線通信網における光ファイバネ
ットワークの整備、ケーブルテレビシステムの普及、衛
星通信の実用化、ローカルエリアネットワークの普及等
に伴い、かかる通信網を利用して様々な情報を提供し、
その情報の内容及び量に応じて料金を徴収する。いわゆ
る情報サービス産業が増大している。加えて、その情報
として動画像データ、静止画像データ、音声データ、コ
ンピュータデータ等のマルチメディア情報を提供するこ
とが考えられている。このようなマルチメディア情報を
提供するサービスにおいては、提供した情報に対する課
金を適切に行うことが重要となる。しかしながら、従来
の課金方式はケーブルテレビシステムや衛星放送のよう
に使用頻度に無関係な月極の課金方式であったり、また
は、コンピュータの利用サーヒズのように情報の種類や
質に無関係な使用頻度（または使用時間）のみを計数し
た課金方式であることが多かった。

【０００３】一方、このような通信網においては、情報
を安全に伝達することが重要であり、そのための手段と
して暗号技術を用いることが有効であるとされている。
実際の暗号方式についての詳細な説明は後述することと
し、ここでは暗号技術を用いた従来の情報提供サービス
について説明する。情報提供サービスが実現される暗号
通信ネットワークは、図２７に示されるように、情報提
供センタ１０と利用者とから構成される。情報提供セン
タ１０と利用者間ではあらかじめ固有かつ秘密の鍵を共
有している。Ａ、Ｂ、…、Ｍはそのネットワークの利用
者、Ｋ_A、Ｋ_B、…、Ｋ_Mはそれぞれ情報提供センタ１
０と利用者Ａ間で共有している鍵、情報提供センタ１０
と利用者Ｂ間で共有している鍵、…、情報提供センタ１
０と利用者Ｍで共有している鍵を示している。さらに情
報提供センタ１０とそれぞれの利用者は、図２８に示さ
れるような、ネットワークで決められたアルゴリズムに
従って暗号化（及び復号）を行う暗号器と、通信インタ
フェースとを備えた通信用端末を持つ。通信インタフェ
ースは通信用端末と通信路の間でデータの授受を行う。

【０００４】例えば利用者Ａが情報提供センタ１０から
情報を提供してもらう場合の従来の暗号方式を用いた情
報提供サービスは以下の手順で行われる。１．利用者Ａは、情報提供センタに自分の必要とする情
報の提供の要求を通信インタフェースを介して行う。２．情報提供センタは、あらかじめ利用者Ａと共有して
いる秘密の鍵Ｋ_Aを暗号器に設定し、暗号器により提供
する情報を暗号化し、その暗号化した情報をＡに通信イ
ンタフェースを介して送信する。３．利用者Ａは、通信インタフェースを介して情報提供
センタからの暗号文を受信し、あらかじめ情報提供セン
タと共有している秘密の鍵Ｋ_Aを暗号器に設定し、暗号
器により情報提供センタからの受信文を復号し、提供さ
れた情報を得る。

【０００５】この手順により情報提供センタと鍵を共有
している正規の利用者との間で情報提供サービスが行わ
れる。また、情報提供センタは情報を送りたい利用者以
外には秘密にして情報を提供できるため、情報を送った
利用者に対して情報提供サービスの課金を行うことがで
きる。しかしながら、このような手順で情報提供センタ
が情報提供サービスに対する課金を行う場合、従来では
情報の種類や質に無関係に単に通信時間によって課金す
るか、または情報提供を１回行う毎に課金するような方
式が多かった。

【０００６】ここで、従来の暗号方式としてＤＥＳ暗号
について簡単に説明する。ＤＥＳ暗号では、６４ビット
のデータブロックを単位に暗号化及び復号が行われ、鍵
の長さは５６ビット（８ビットのパリティビットを加え
ると６４ビット）とされている。暗号アルゴリズムは転
置式と換字式とを基本としており、これらは転置と換字
を適当に組み合わせた処理を１６段繰り返すことによ
り、平文のビットパターンをかき混ぜ、意味の分からな
い暗号文に変換している。復号する場合は、逆にかき混
ぜることにより、元の平文を復元する。

【０００７】このかき混ぜかたのパラメータを５６ビッ
トの鍵で指定する。鍵の候補の数は２の５６乗（約１０
の１７乗）個であり、総当たりの解読、つまり入手した
暗号文と平文のペアに対し、鍵を１回ずつ変化させてチ
ェックする解読を行うと、１回のチェックに５００ｎｓ
かかるとすると（１２８Ｍｂｐｓの処理速度）、全体で
１０００年程度かかる計算になる。

【０００８】ＤＥＳの暗号化処理では、まず６４ビット
の平文に対して転置（初期値ＩＰ）が行われる。この初
期値は固定である。この転置処理の出力は途中複雑な１
６段の暗号化処理を経た後に最後に転置（最終転置ＩＰ
^-1）が行われる。この最終転置も固定である。

【０００９】初期転置が行われた６４ビットのデータ
は、３２ビットずつ左右に分割され左半分がＬ₀、右半
分がＲ₀となる。このＬ₀とＲ₀からＬ₁₆とＲ₁₆になる
まで１６段にわたって図２９に示す処理が行われる。つ
まり、ｎ段目の処理を終了したときの左右の３２ビット
をそれぞれＬ_n、Ｒ_nとすると、Ｌ_n、Ｒ_nは次式で表
されるものとなる。Ｌ_n＝Ｒ_n-1 Ｒ_n＝Ｌ_n-1＃ｆ（Ｒ_n-1，Ｋ_n）

【００１０】ここで、＃はビット毎のｍｏｄ２の排他的
論理和を意味し、Ｋ_nはｎ段目に入力される４８ビット
の鍵、Ｌ_n-1とＲ_n-1はそれぞれｎ−１段目の出力、ｆ
はＲ _n-1とＫ_nを用いて３２ビットのデータを出力する
関数である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたようにマル
チメディア情報を提供するサービスにおいては、提供す
る情報の種類に応じて、情報の量や通信に要求される安
全性が大きく異なる。従って、マルチメディア通信にお
いては、やり取りする情報の種類に応じて、送信側と受
信側で伝送速度や安全性を打ち合わせてから通信を開始
する必要がある。さらに、その情報提供サービスに対す
る料金体系も、打ち合わせた伝送速度や安全性が必要と
する通信のリアルタイム性やネットワークに対する負荷
に応じた体系であることが必要となる。

【００１２】しかしながら、従来のマルチメディア情報
を提供するサービスにおいて、暗号により通信情報の秘
匿を実現するような場合に関して、暗号器の暗号化処理
速度を可変とするようなことは考えられていなかったた
め、例えば映像に代表されるような大容量で高速リアル
タイム性が要求されるようなデータの場合には、暗号器
の暗号化処理速度を速くして、高速な暗号通信を実現
し、また逆に文書に代表されるような小容量で非リアル
タイム的なデータの場合には、暗号装置の暗号化処理速
度を遅くして暗号器の負荷を軽減するといったことがで
きなかった。

【００１３】さらには、大容量で高速リアルタイム性が
要求されるようなデータの場合には、暗号の安全性を多
少低下させても暗号化処理速度を速くして、高速な暗号
通信を実現し、また逆に文書に代表されるような小容量
で非リアルタイム的なデータの場合には、安全性を高め
るため暗号化処理を複雑にし暗号化速度を遅くするとい
ったことができなかった。従って、情報提供サービスに
対する料金体系も情報提供の際の伝送速度や通信に要求
される安全性に応じた体系とすることが困難であった。
従来の暗号通信では、以上のような問題があった。

【００１４】本発明は、上述のような実情に鑑みてなさ
れたものであり、暗号情報提供のための伝送速度や安全
性に応じた料金体系を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明において
は、データを暗号化して送信する暗号送信手段と、上記
暗号送信手段における暗号処理速度を選択する選択手段
と、上記選択手段で選択された暗号処理速度に応じて課
金する課金手段とを設けている。

【００１６】請求項８の発明においては、ネットワーク
を介して暗号化されたデータの通信を行うとともに、暗
号強度を可変設定し得る暗号通信システムであって、デ
ータ送信側はデータ受信側に対して上記暗号強度に応じ
た課金を行うようにしている。

【００１７】

【作用】本発明によれば、選択手段により暗号処理速度
を選択することにより、自由度の高い暗号通信を実現す
ることができる。また、選択された暗号処理速度の持つ
暗号強度、伝送速度、安全性に応じた料金体系を有する
情報提供サービスが実現される。

【００１８】

【実施例】以下に実施例１〜９について説明するが各実
施例は次に示すような観点から成り立っている。［実施例１］一般的な暗号方式に対してクロックを複
数用意することにより、暗号化（復号）速度を設定し、
設定した速度に応じて情報提供サービスの料金が課金さ
れる。［実施例２］一般的な暗号方式に対して暗号化処理の
繰り返し処理を行う回路を複数用意することにより、暗
号化（復号）速度を設定し、設定した速度に応じて情報
提供サービスの料金が課金される。［実施例３］一般的な暗号方式に対して暗号化処理の
繰り返し処理を行う回路を用意し、繰り返し処理を行う
回数を選択することにより、暗号化（復号）速度を設定
し、設定した速度に応じて情報提供サービスの料金が課
金される。［実施例４］疑似乱数生成器に対してクロックを複数
用意することにより、生成速度を設定し、設定した速度
に応じて情報提供サービスの料金が課金される。［実施例５］疑似乱数生成器に対して生成処理の繰り
返し処理を行う回路を複数用意することにより、生成速
度を設定し、設定した速度に応じて情報提供サービスの
料金が課金される。［実施例６］生成速度が設定できる疑似乱数生成器の
内部変数を読み出せるようにしている。［実施例７］実施例７の暗号方式に対して疑似乱数生
成器と暗号器の一方を処理速度設定できないものを用い
る。［実施例８］疑似乱数生成器と演算器と暗号器とから
構成される暗号方式に対してクロックを複数用意するこ
とにより、暗号化（復号）速度と生成速度を設定し、設
定した速度に応じて情報提供サービスの料金が課金され
る。［実施例９］実施例７の暗号方式に対して暗号化（復
号）速度と疑似乱数生成速度を設定する手段を一体化す
る。

【００１９】［実施例１］本実施例では、情報提供セン
タ１０並びに情報提供サービスの利用者は、図１に示す
ような、ネットワークで決められたアルゴリズムに従っ
て暗号化（及び復号）を行う暗号器２１と、通信インタ
フェース２２と、暗号化速度設定装置２３とを備えた通
信用端末２０を用いて暗号通信を行う。暗号器２１は暗
号化速度設定装置２３により暗号化速度を設定できるよ
うになっている。これは例えば、暗号器２１を動作させ
るためのクロックとして周波数の異なるものを複数用意
しておき、外部からの暗号化速度の設定に応じてその中
から動作クロックを選択することによって実現できる。

【００２０】図２に本実施例による暗号化速度設定装置
２３の一例を示す。図２の暗号化速度設定装置２３はｔ
個のクロック発生器２３ａとセレクタ２３ｂとから構成
される。クロック発生器２３ａのＣＫ_qiではクロック信
号ｑ_iを発生する。各クロック発生器２３ａによって生
成されたクロック信号ｑ₁、ｑ₂、…、ｑ_tはセレクタ
２３ｂに入力され、通信用端末２０を使用する情報提供
サーバと利用者とによっていずれかが選択される。セレ
クタ２３ｂは速度設定信号により制御されている。

【００２１】通信インタフェース２２は、暗号化（復
号）の処理速度を示す情報と暗号器２１で暗号化された
送信文を伝送路に送信するとともに、暗号化（復号）の
処理速度を示す情報と暗号器２１で暗号化された送信文
を伝送路から受信するための通信インタフェースであ
る。

【００２２】情報提供サービスが実現される暗号通信ネ
ットワークは、図２７に示すように、情報提供センタ１
０と利用者Ａ、Ｂ、…、Ｍとから構成される。情報提供
センタ１０と各利用者間ではあらかじめ固有かつ秘密の
鍵Ｋ_A、Ｋ_B、…、Ｋ_Mを共有している。鍵の共有は、
あらかじめ情報提供センタ１０が鍵の設定をしておくこ
とによって実現できる。あるいは、文献「暗号と情報セ
キュリティ」（辻井、笠原著、１９９０年発行、株式会
社昭晃社、７２〜７３、９７〜１０４項）に示されるよ
うな公知の鍵共有方式によっても実現できる。

【００２３】情報提供サービスが実現される暗号通信ネ
ットワークの利用者はそれぞれ、図２６に示されるよう
な携帯型記憶装置３０を保有する。この携帯型記憶装置
３０には、暗号通信するために必要な各携帯型記憶装置
３０の所有者の秘密の鍵が格納されている。秘密の鍵が
所有者以外に知られた場合には、秘密の通信ができず、
信頼性の高い情報提供サービスが実現できないので、秘
密の鍵が所有者以外に知られないように安全性を考慮し
て通信用端末２０とは別に各利用者毎に携帯型記憶装置
３０を持つような構成にしている。各利用者毎に物理的
に安全な領域が確保できるなら携帯型記憶装置３０は通
信用端末２０の一部であってもよいが、その場合は各利
用者毎に使用できる通信用端末２０が制限されてしま
う。通信用端末２０と携帯型記憶装置３０とを分離し、
通信用端末２０には各利用者の秘密情報を格納しないよ
うにすることで、利用者はどの通信用端末２０でも自分
の携帯型記憶装置３０を介してその利用者の秘密情報を
やりとりして暗号通信に使用することが可能となり便利
である。

【００２４】この携帯型記憶装置３０は、通信用端末２
０と安全な通信路を介して情報のやり取りを行えるよう
になっており、物理的に安全な領域を保持手段３１とし
て持つ。携帯型記憶装置３０を正常に動作させることが
できるのは正規の所有者だけであり、パスワード等の認
証手続きにより正規の所有者か否かを判断する。尚、携
帯型記憶装置３０はＩＣカード等により実現できる。

【００２５】情報提供センタ１０は、図３に示されるよ
うに構成され、上述の通信用端末２０、提供する情報が
格納されているデータベース１１、提供している情報と
提供する際の条件に応じて課金を行う課金装置１２、暗
号通信するために必要な全ての利用者の秘密の鍵及び利
用金額の情報が格納されている記憶装置１３をそれぞれ
少なくとも１つ持つ。図２では、同時に複数の利用者に
情報を提供することを可能にするために、複数の通信用
端末２０を備えた構成になっている。さらに大規模な情
報提供システムを構築する場合には、データベース１
１、課金装置１２、記憶装置１３も複数あってもよい。

【００２６】データベース１１は、図４に示されるよう
に構成され、利用者に提供するための情報と、その情報
を提供するサービスに対する料金情報とが対応して格納
されている。料金情報は、さらにその情報を提供する際
にどの暗号化速度で暗号化するかによって、料金が分け
られている。例えば、暗号化速度設定装置２３によって
暗号化速度をＶ_q1、Ｖ_q2、…、Ｖ_qt通りに設定できると
すると、それぞれの情報を暗号化速度Ｖ_q1で提供した時
の料金を基本料金として、Ｖ_q2で提供した時の料金は基
本料金のＭ_q2倍、…、Ｖ_qtで提供した時の料金は基本料
金のＭ_qt倍というような料金設定を行う。また、利用者
から特定できるようにするために、それぞれの情報には
名前が与えられているものとする。このようなデータベ
ース１１は既存のデータベースで容易に構成可能であ
る。

【００２７】記憶装置１３は、図５に示されるように構
成され、情報提供ネットワークに加入している利用者毎
に、暗号通信するために必要な秘密の鍵が記憶される鍵
記憶領域と、ある期間の料金体系の累積金額が記憶され
る累積金額記憶領域とがある。この期間のことを，利用
料金集計期間と呼ぶことにする。利用料金集計期間は例
えば１か月等に定められる。情報提供センタ１０は、累
積金額記憶領域にある利用者毎の累積金額を基に、利用
料金集計期間内の利用者毎の情報提供サービスに対する
料金を算出し、各利用者に料金を請求する。ある利用料
金集計期間が過ぎると、累積金額記憶領域に記憶されて
いるその利用料金集計期間の利用者毎の利用金額は、他
の記憶手段へバックアップのための情報として移動さ
れ、累積金額記憶領域の利用者毎の利用金額はリセット
される。

【００２８】課金装置１２は図６に示されるように構成
される。この課金装置１２は現在提供している情報に対
し、提供に際し用いている暗号化速度に応じた課金演算
を行う。課金装置１２は、データベース１１から料金情
報を取り出すことができる。また、今回の情報提供の料
金を記憶装置１３に保持されている情報提供した利用者
の累積金額に加えて新たな累積金額を計算し、記憶装置
１３のその利用者の累積金額記憶領域に新たな累積金額
を書き込む。以上のような各装置により、本実施例によ
る情報提供ネットワークは構成されている。

【００２９】例えば利用者Ａが情報提供センタ１０へあ
る情報の提供を要求し、情報提供センタ１０がその情報
を利用者Ａに送り、情報提供センタ１０が利用者Ａに情
報提供サービスの料金を課金する場合の手順は以下のよ
うに行われる。ここで利用者Ａは現在の利用料金集計期
間内に情報提供センタから情報の提供を既に何度か受
け、その結果記憶装置１３の累積金額記憶領域にある利
用者Ａの現利用料金集計期間内の累積金額はＣｈａｒｇ
ｅ_Aになっているとする。また、利用者Ａが提供を要求
している情報の名前はＩｎｆｏであるとする。さらに、
Ｉｎｆｏの基本料金（暗号化速度Ｖ_q1で提供した時の料
金）はＵＣ_Infoであるとする。さらに利用者ＡはＩｎｆ
ｏを暗号化速度Ｖ_qiでの提供を希望しているものとす
る。また、暗号化速度Ｖ_qiでの情報提供サービスの料金
は、情報量や暗号化速度に応じて基本料金ＵＣ_InfoのＭ
_qi倍であるとする。さらに利用者Ａは情報の名前Ｉｎｆ
ｏとその基本料金ＵＣ_Infoとをあらかじめ知っているも
のとする。また、以下の説明では、正規の利用者Ａが本
人の携帯型記憶装置３０により認証され、携帯型記憶装
置３０は動作可能な状態で通信用端末２０と通信できる
ようにセットされているとする。また、利用者Ａは情報
提供センタ１０から正規の利用者で確かにＡであると認
証されているとする。この２つの認証は公知の認証技術
で十分実現可能である。

【００３０】［本発明による情報提供の前手順］１．利用者Ａは、情報提供センタ１０にＩｎｆｏの提供
を要求する。同時に暗号化速度Ｖ_qiでの提供を希望して
いることを知らせる。２．情報提供センタ１０は、利用者ＡからのＩｎｆｏの
提供の要求に対し、Ｉｎｆｏの基本料金ＵＣ_Infoと、暗
号化速度Ｖ_qiでの情報提供サービスの料金は、基本料金
ＵＣ_InfoのＭ_qi倍であることから、情報提供サービスの
料金を算出し、利用者Ａに算出した料金情報を送る。３．利用者Ａは、料金情報を受け取り、Ｉｎｆｏの提供
に対してその料金で納得できるなら、情報提供センタ１
０にＩｎｆｏの提供を要求する。納得できないなら、情
報提供センタ１０にＩｎｆｏの提供要求をキャンセルし
たことを伝え、この手順を終了する。

【００３１】以下、利用者Ａが情報提供センタ１０にＩ
ｎｆｏの提供を要求した場合について手順を続ける。［本発明による情報提供の手順（情報提供センタに関す
る）］１．速度設定信号により暗号器２１の暗号化速度を前手
順で決定したものに設定する。２．記憶装置１３の利用者Ａの鍵記憶領域に保持してい
る秘密の鍵Ｋ_Aを暗号器２１に設定する。３．暗号器２１によりデータを暗号化し、通信インタフ
ェース２２を介して利用者Ａに送信する。

【００３２】［本発明による情報提供の手順（利用者Ａ
に関する）］１．速度設定信号により暗号器２１の暗号化速度を前手
順で決定したものに設定する。２．携帯型記憶装置３０に保持している秘密の鍵Ｋ_Aを
暗号器２１に設定する。３．通信インタフェース２２を介して伝送路から暗号化
データを受信し、暗号器２２により情報提供センタ１０
から送られてきた暗号化データを復号する。

【００３３】以下、情報提供センタ１０からＩｎｆｏの
提供が終了した後の課金手順を示す。［本発明による課金手順（情報提供センタに関する）］１．課金装置１２は、データベース１１からＩｎｆｏの
基本料金情報ＵＣ_Infoを取り出し、また暗号化速度Ｖ_qi
での情報提供サービスの料金は、基本料金ＵＣ _InfoのＭ
_qi倍であるという情報を取り出す。２．課金装置１２は、基本料金情報ＵＣ_InfoとＭ_qiか
ら、情報提供の料金を算出する。今回の場合、料金はＭ
_qi×ＵＣ_Infoとなる。３．課金装置１２は、記憶装置１３に保持されている利
用者Ａの累積金額Ｃｈａｒｇｅ_Aに料金Ｍ_qi×ＵＣ_Info
を加えて新たな累積金額Ｃｈａｒｇｅ_A＋Ｍ_qi×ＵＣ
_Infoを計算し、記憶装置１３の利用者Ａの累積金額記憶
領域に新たな累積金額Ｃｈａｒｇｅ_Aに＋Ｍ_qi×ＵＣ
_Infoを書き込む。ただし、毎回清算する場合は累積金額
を算出する必要はない。

【００３４】情報提供センタ１０は、上記の利用料金集
計期間が終了する毎に各利用者別の累積金額を元にその
利用者に対し料金を請求する。さらに、利用料金集計期
間が終了すると、累積金額記憶領域に記憶されているそ
の利用料金集計期間の利用者毎の利用金額は、他の記憶
手段へバックアップのための情報として移動され、累積
金額記憶領域の利用者毎の利用金額はリセットされる。

【００３５】上記の手順により、暗号の処理速度を自由
度高く選択でき、従って、例えば利用者の持つ通信用端
末２０の能力が低い場合には、情報提供サービスの料金
を低く設定し、利用者の持つ通信用端末２０の能力が高
く、その能力を生かしたいような場合には、情報提供サ
ービスの料金を高く設定することが可能である。

【００３６】尚、上記［本発明による情報提供の前手順
１］は通信毎に毎回行う必要はない。例えば、あらかじ
め処理速度を送受信者間で打ち合わせておき、その処理
速度で暗号通信を行う場合には必要ない。

【００３７】［実施例２］本実施例では、図７に示され
るような通信用端末２０を用いて情報提供サービスが実
現される。本実施例では簡単のため暗号方式としてＤＥ
Ｓ暗号を考える。ＤＥＳ暗号は前述のように、同じ処理
を１６段繰り返すアルゴリズムであるので、同じ回路で
繰り返し処理を行うことが可能である。例えば図２９に
示されたＤＥＳ暗号の１段分の処理を１処理単位（プロ
セッシング・ユニット：ＰＥ）として回路化すれば、処
理速度の変更が可能な暗号器２１を実現できる。

【００３８】本実施例では、それぞれのＰＥの入力にセ
レクタを設置した回路を複数用いてＤＥＳ暗号回路を構
成することにより、求められる処理速度に応じて暗号化
（復号）処理速度を変更できるように暗号器２１を構成
している。図８に本発明による処理速度を可変する暗号
器２１の一例を示す。図８の暗号器２１は図２９に示さ
れたＤＥＳ暗号の１段分の処理回路をＰＥ２１ａとした
ものを２つ（ＰＥ３、ＰＥ４）と２つのセレクタ２１ｂ
（セレクタ３、セレクタ４）から構成される。セレクタ
２１ｂは速度設定信号により制御されている。

【００３９】この暗号器２１を高速に動作させたい時に
は、２つのＰＥ２１ａを両方とも用いて暗号化処理を行
う。つまり、演算の開始時にはセレクタ３では信号３
ａ、セレクタ４では信号４ｂを選択し、以降ではセレク
タ３では信号３ｂを選択して、ＰＥ３、ＰＥ４を８回ず
つ繰り返し用いる。

【００４０】また、暗号器２１を低速に動作させたい時
には、ＰＥ２１ａを１つ（ＰＥ４）用いて暗号化処理を
行う。つまり、演算の開始時にはセレクタ４では信号４
ａを選択し、以降ではセレクタ４では信号４ｃを選択し
て、１６回ＰＥ４をく繰り返し用いる。このときセレク
タ３及びＰＥ３は使用しない。この場合には、ＰＥ２１
ａを２個用いた場合のほぼ倍の時間がＤＥＳ暗号処理に
必要となり、処理速度はほぼ半分となる。

【００４１】特にこの暗号器２１を情報提供センタ１０
の通信用端末２０で用いた場合には、低速に動作させる
場合に、ＰＥ３とＰＥ４とで別々の鍵によって別々の利
用者宛の暗号化を行うこともできる。つまり、演算の開
始時にはセレクタ３では信号３ａ、セレクタ４では信号
４ａを選択し、以降ではセレクタ３では信号３ｃをセレ
クタ４では信号４ｃを選択してＰＥ３とＰＥ４とをそれ
ぞれ１６回繰り返し用いる。この時に、ＰＥ３とＰＥ４
とでそれぞれ異なる利用者に対する鍵を設定しておげ
ば、別々の利用者宛の暗号文を得ることができ、別々の
利用者に情報提供することが可能である。

【００４２】つまり、このＰＥ２１ａを複数個用いて暗
号器２１を構成し、求められる処理速度に応じて処理経
路を決めることにより、処理速度の変更が可能な暗号器
２１を実現できる。図８ではＰＥ２１ａを２個用いた場
合について示しているが、本発明において用いるＰＥの
数は特に限定されない。

【００４３】尚、通信インタフェース２２は実施例１と
同じものを使うことができる。また、情報提供サービス
が実現される暗号通信ネットワークとしては図２７のも
のを用いる。また、本実施例でも情報提供センタ１０と
利用者との間の通信並びに課金の手順は、実施例１で示
した手順と同様の手順で行われる。

【００４４】［実施例３］本実施例では、簡単のため暗
号方式としてＤＥＳ暗号を考え、図９に示された暗号器
２１を備えた図７に示されるような通信用端末２０を用
いて情報提供サービスが実現される。図９の暗号器２１
はＤＥＳ暗号の１段分の処理を行えるように構成された
ＰＥ２１ａを１つ（ＰＥ５）と１つのセレクタ（セレク
タ５）２１ｂとから構成される。セレクタ２１ｂは速度
設定信号により制御されている。

【００４５】この暗号器２１を用いた暗号強度の高い暗
号通信は、ＰＥ５を何回も用いて暗号化処理を行うこと
により実現される。つまり、演算の開始時にはセレクタ
５では信号５ａを選択し、以降ではセレクタ５では信号
５ｂを選択して、希望の強度が得られるまでＰＥ５を繰
り返し用いる。例えばＤＥＳ暗号は１６段の処理を行う
ので、ＤＥＳ暗号より強度を上げたい時には、ＰＥ５を
１６回以上繰り返し用いればよい。ただし、ＰＥ５を繰
り返し用いる回数に反比例して暗号化処理速度は低下す
る。

【００４６】また、暗号器２１を用いた暗号強度の低い
暗号通信は、ＰＥ５を用いる回数を減らして暗号化処理
を行うことにより実現される。ただし、ＰＥ５を繰り返
し用いる回数を減らせれば減らすほど暗号化処理速度は
向上する。例えばＤＥＳ暗号は１６段の処理を行うの
で、ＤＥＳ暗号より強度を下げたい時には、ＰＥ５を１
６回以下で繰り返し用いればよい。この場合には、通常
のＤＥＳ暗号より速い処理速度で暗号化が行える。つま
り、セレクタ５を制御している速度設定信号５によって
暗号の強度とその処理速度とを変更できる。

【００４７】尚、図９ではＰＥ２１ａを１個用いた場合
について示しているが、ＰＥの数は特に限定されない。
また、通信インタフェース２２は、実施例１と同じもの
を使うことができ暗号通信ネットワークとしては図２７
のものを用いる。また、本実施例でも情報提供センタ１
０と利用者との間の通信並びに課金の手順は、実施例１
と同様の手順で行われる。本実施例よれば、情報提供セ
ンタ１０と利用者との間で通信用端末２０の暗号強度と
情報提供の料金とを選択可能な暗号通信を行うことがで
きる。

【００４８】［実施例４］本実施例では、図１４に示す
ような、生成速度設定装置２４により疑似乱数生成速度
を設定できるようになされている疑似乱数生成器を備え
た通信用端末２０を用いて暗号通信を行う。本実施例の
疑似乱数生成器２５は、図１０に示すように、生成速度
設定装置２４により疑似乱数生成速度を設定できるよう
になっている。これは例えば、疑似乱数生成器２５を動
作させるためのクロックとして周波数の異なるものを複
数用意しておき、外部からの疑似乱数生成速度の設定に
応じてその中から動作クロックを選択することによって
実現できる。

【００４９】図１１に本発明による生成速度設定装置２
４の一例を示す。図１１の生成速度設定装置２４はｕ個
のクロック発生器２４ａとセレクタ２４ｂとから構成さ
れる。クロック発生器２４ａのＣＫ_riではクロック信号
ｒ_iを発生する。各クロック発生器２４ａによって生成
されたクロック信号ｒ₁、ｒ₂、…、ｒ_uはセレクタ２
４ｂに入力され、通信用端末２０を使用する情報提供セ
ンタ１０と利用者によっていずれかが選択される。セレ
クタ２４ｂは速度設定信号により制御されている。

【００５０】本実施例で用いる疑似乱数系列生成のアル
ゴリズムは、特に制限を受けるものではなく、どんなも
のでも用いることが可能である。ここでは、疑似乱数系
列生成のアルゴリズムとして、計算量的に安全な疑似乱
数系列生成アルゴリズムを用いた場合、特にその中でも
２乗型疑似乱数系列を用いた場合について説明する。

【００５１】２乗型疑似乱数系列とは、以下の手順で生
成される疑似乱数系列ｂ₁、ｂ₂、…である。［２乗型疑似乱数系列］ｐ、ｑをｐ≡ｑ≡３（ｍｏｄ
４）である素数とし、Ｎ＝ｐ・ｑとして、初期値ｘ
₀（１＜ｘ₀＜Ｎ−１なる整数）と再帰式ｘ_i+1＝ｘ_i ²ｍｏｄＮ（ｉ＝０、１、２、…） ………（１）ｂ_i＝ｌｓｂ_j（ｘ_i）（ｉ＝１、２、…） ………（２）によって得られるビット系列ｂ₁、ｂ₂、…を２乗型疑
似乱数系列という。ただし、ｌｓｂ_j（ｘ_i）はｘ_iの
下位ｊビットを表わし、Ｎのビット数をｎとしたときｊ
＝Ｏ（ｌｏｇ₂ｎ）とする。

【００５２】２乗型疑似乱数系列は法Ｎにおける平方剰
余性の判定問題が計算量的に困難であるとの仮定の下で
計算量的に安全な疑似乱数系列となる。２乗型疑似乱数
を十分安全なものとするために、２乗演算式（１）の法
Ｎのビット数ｎを５１２ビット程度とすることが望まし
い。さらに、情報提供センタ１０と利用者との間であら
かじめ秘密に共有されている鍵（疑似乱数生成器の初期
値）Ｋ_A、Ｋ_B、…は、１＜Ｋ_A、Ｋ_B、…＜Ｎ−１と
する。

【００５３】この２乗型疑似乱数系列を生成する疑似乱
数生成器２５は図１２に示される。図１２の疑似乱数生
成器２５は式（１）のフィードバック演算を行う処理回
路２５ｇと式（２）の演算を行う処理回路２５ｈとから
構成され、疑似乱数生成器２５の動作は以下のようにな
る。１．初期値ｘ₀を疑似乱数生成器に入力する。２．式（１）により、ｘ₁、ｘ₂、…、ｘ_iを生成す
る。３．生成されたｘ₁、ｘ₂、…、ｘ_iに対し、式（２）
を実行し、得られたｂ ₁、ｂ₂、…、ｂ_iを疑似乱数と
して出力する。

【００５４】以上説明したような疑似乱数生成器２５を
用いて、処理速度の設定可能な暗号装置を図１３のよう
に構成することが可能である。本実施例における暗号器
２１により実現される暗号方式はストリーム暗号方式で
あり、図１３の暗号器２１は、疑似乱数生成器２５と排
他的論理和回路２６とから構成される。

【００５５】この暗号器２１を用いて暗号化を行う場合
には、入力された平文と疑似乱数生成器２５で生成され
た疑似乱数席列とでビット毎の排他的論理和をとること
により暗号文が得られる。復号を行う場合には、入力さ
れた暗号文と疑似乱数生成器２５で生成された疑似乱数
席列（暗号化した時と同じ系列）とでビット毎の排他的
論理和をとることにより平文が得られる。

【００５６】尚、通信インタフェース２２は、実施例１
と同じものを用い暗号通信ネットワークとしては図２７
のものを用いる。ストリーム暗号を用いる場合、あらか
じめ通信相手と共有している鍵は、疑似乱数系列生成の
初期値として用いられる。通信並びに課金の手順は、実
施例１と同様の手順で行われる。

【００５７】［実施例５］本実施例でも生成速度設定装
置２４により疑似乱数生成速度を設定できるようになっ
ている疑似乱数生成器を備えた通信用端末２０を用い
る。本実施例における疑似乱数生成器２５を用いた暗号
器２１は図１７に示される。また、本実施例では、図１
８に示されるような通信用端末２０を用いて暗号通信を
行う。

【００５８】本実施例の疑似乱数生成器２５は外部から
生成速度を設定できるようになっている。これは例え
ば、疑似乱数生成器２５を文献「ベキ乗剰余に適したモ
ンゴメリ法による剰余乗算法とそれを実現するシストリ
ックアレイ」（岩村恵市、松本勉、今井秀樹、信学論
（Ａ）、Ｖｏ１．７６，Ｎｏ．８，ｐｐ．１２１４−１
２２３，１９９３．）に示されるように構成することに
よって実現できる。この方式では、疑似乱数生成器２５
を図１５に示すような演算素子（プロセッシング・エレ
メント：ＰＥ）２７による繰り返し処理によって実現
し、用いるＰＥの数に応じて小規模の回路（低速処理）
から大規模の回路（高速処理）まで実現できることが示
されている。図１５に示されたＰＥ２７は、図１６のよ
うに構成されており、Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒ９で示される
レジスタ及び加算器２７ａ、乗算器２７ｂから成る。

【００５９】従って、あらかじめ疑似乱数生成器２５を
複数のＰＥ２７で繰り返し処理を行うような構成にして
おくことにより、例えばそのうちの全てのＰＥ２７を動
作させた時には疑似乱数生成を高速に行え、そのうちの
一部のＰＥ２７を動作させた時には疑似乱数生成を低速
に行うことが可能である。

【００６０】図１９に本発明による処理速度を可変にで
きる疑似乱数生成器２５の一例を示す。図１９の疑似乱
数生成器２５は上記文献に示された２つのＰＥ（ＰＥ
１、ＰＥ２）と２つのセレクタ（セレクタ１、セレクタ
２）から構成される。セレクタは速度設定信号により制
御されている。

【００６１】この疑似乱数生成器２５を高速に動作させ
たい時には、２つのＰＥ２５ａを両方とも用いて疑似乱
数を生成する。つまり、演算の開始時にセレクタ１では
信号１ａ、セレクタ２では信号２ｂを選択し、以降では
セレクタ１では信号１ｂを選択して２乗型演算に必要な
だけＰＥ１、ＰＥ２を繰り返し用いる。

【００６２】この疑似乱数生成器２５を低速に動作させ
たい時には、ＰＥ２５ａを１つ（ＰＥ２）用いて疑似乱
数を生成する。つまり、演算の開始時にはセレクタ２で
は信号２ａを選択し、以降ではセレクタ２では信号２ｃ
を選択して２乗型演算に必要なだけＰＥ２を繰り返し用
いる。セレクタ１及びＰＥ１は使用しない。この場合に
は、ＰＥ２５ａを２個用いた場合のほぼ倍の時間が２乗
型演算に必要となり、生成速度はほぼ半分となる。

【００６３】特にこの暗号器２１を情報提供センタ１０
の通信用端末２０で用いた場合には、低速に動作させる
場合には、ＰＥ１とＰＥ２とで別々の鍵によって別々の
利用者宛の暗号化を行うこともできる。つまり、演算の
開始時にはセレクタ１では信号１ａを、セレクタ２では
信号２ａを選択し、以降ではセレクタ１では信号１ｃを
セレクタ２では信号２ｃを選択してＰＥ１とＰＥ２をそ
れぞれ２乗型演算に必要なだけ繰り返し用いる。この
時、ＰＥ１とＰＥ２とでそれぞれ異なる通信相手に対す
る鍵を設定しておけば、別々の利用者宛の暗号文を得る
ことができる。

【００６４】つまり、このＰＥ２５ａを複数個用いて疑
似乱数生成器２５を構成し、求められる処理速度に応じ
て処理経路を決めることにより、処理速度の変更が可能
な疑似乱数生成器２５を実現できる。図１９ではＰＥ２
５ａを２個用いた場合について示しているが、その数は
特に限定されない。

【００６５】また通信インタフェース２２は実施例１と
同じものを用い、暗号通信ネットワークとして図２７の
ものを用いる。また、通信並びに課金の手順も、実施例
１と同様の手順で行われる。

【００６６】［実施例６］本実施例でも生成速度設定装
置２４により疑似乱数生成速度を設定できるようになっ
ている疑似乱数生成器２５を備えた通信用端末２０を用
いている。実施例４、５では、情報提供センタ１０と利
用者との間で共有されている鍵が固定のため、利用者が
同じ場合には疑似乱数生成器２５の初期値は常に同じ値
となり、同じ疑似乱数系列が生成されるという問題があ
る。

【００６７】そこで本実施例では、利用者が同じでも疑
似乱数生成器２５の初期値を利用する毎に変更するよう
にして安全性を向上させることを可能にする。実施例４
に示された疑似乱数生成の手順である式（１）、式
（２）において、フィードバック演算により次々更新さ
れるｘ_i+1を疑似乱数生成器２５の内部変数と呼ぶこと
にする。

【００６８】本実施例の疑似乱数生成器２５は、図２０
に示されるように式（１）のフィードバック演算を行う
処理回路２５ｃと式（２）の演算を行う処理回路２５ｄ
とから構成され、さらに式（１）の演算により更新され
る内部変数を読み出せる構成になっている。読み出され
た内部変数は、利用者側の通信用端末２０の場合には、
図２６の携帯型記憶装置３０の保持手段３１に記憶され
る。また、情報提供センタ１０側の通信用端末２０の場
合には、記憶装置１３の鍵記憶領域に記憶される。

【００６９】実施例４、５では、疑似乱数生成器２５へ
初期値を設定するだけでデータの移動は一方向である
が、本実施例では逆方向に疑似乱数生成器２５の内部変
数の読み出しが行えるようになっている。読み出した内
部変数は、次回の情報提供サービスの際の暗号通信に用
いられる共通鍵として、今回の暗号通信に用いた共通鍵
に対して置き換えが行われる。

【００７０】この疑似乱数生成器２５を図１３、あるい
は図１７の疑似乱数生成器２５に置き換えることにより
処理速度を可変にして疑似乱数生成器２５の初期値を利
用する毎に変更できる暗号器２１を構成できる。さらに
この暗号器２１を用いて、図１４、あるいは図１８の通
信用端末２０を構成することができる。

【００７１】本実施例でも、情報提供サービスが実現さ
れる暗号通信ネットワークとしては図２７のものを用い
る。また、通信並びに課金の手順は実施例１と同様の手
順で行われる。ただし、［本発明による情報提供の手
順］において、情報提供センタ１０側では、「提供する
情報の暗号化が終了した時の疑似乱数生成器２５の内部
変数の値を次回Ａと暗号通信するための新しい初期値と
して記憶装置１３の鍵記憶領域に秘密に保持する」とい
う手順が最後に必要となり、利用者側では、「暗号化さ
れた情報の復号が終了した時の疑似乱数生成器２５の内
部変数の値を次回情報を提供してもらう場合の暗号通信
するための新しい初期値として携帯型記憶装置３０の保
持手段３１に秘密に保持する」という手順が最後に必要
となる。

【００７２】［実施例７］本実施例では、実施例４、
５、６で説明した処理速度の設定が可能な疑似乱数生成
器２５により生成される疑似乱数系列を、図２１に示す
ような、処理速度の設定が可能なブロック暗号の鍵系列
として用いる暗号器２１を備えた通信用端末２０を用い
ている。

【００７３】まず、疑似乱数系列をブロック暗号の鍵系
列として用いる暗号器２１に関して説明する。ＤＥＳ
（ＤａｔａＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒ
ｄ）暗号や、ＦＥＡＬ（ＦａｓｔｄａｔａＥｎｃｉ
ｈｅｒｍｅｎｔＡＬｇｏｒｉｔｈｍ）暗号に代表され
るアルゴリズム公開型の共通鍵ブロック暗号は、同じ鍵
による暗号文と平文の組がある数以上に出力されるとそ
の鍵が解析できるという欠点を持つ。この欠点を除くた
め、図２２に示すように解析に必要な数の暗号文と平文
の組を出力する前に計算量的に安全な疑似乱数により鍵
を随時更新し、鍵の解析を困難にすることにより、アル
ゴリズム公開型の共通鍵ブロック暗号に対してブロック
暗号の鍵の解析を困難にする暗号方式が考えられてい
る。（文献：山本、岩村、松本、今井；“２乗型疑似乱
数生成器とブロック暗号を用いた実用的暗号方式”、信
学技報、ＩＳＥＣ９３−２９，１９９３−０８，）

【００７４】計算量的に安全な疑似乱数系列とは、その
疑似乱数系列の一部分から以降の疑似乱数系列を予測す
る多項式時間アルゴリズムが存在すれば、それを用いて
計算量的に困難であるといわれている問題に対する多項
式時間アルゴリズムを構成できることが証明されている
疑似乱数系列を指す。すなわち、計算量的に安全な疑似
乱数系列は、出力された系列から以降の系列を予測する
ことが計算量的に極めて困難である系列となる。これ
は、Ａ．Ｃ．Ｙａｏ，“ＴｈｅｏｒｙａｎｄＡｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＴｒａｐｄｏｏｒＦｕｎｃ
ｔｉｏｎｓ”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ
２３ｒｄＩＥＥＥＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＦｏ
ｕｎｄａｔｉｏｎｓｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉ
ｅｎｃｅ，ＩＥＥＥ，ｐｐ．８０−９１，１９８２．あ
るいは、Ｍ．ＢｌｕｍａｎｄＳ．Ｍｉｃａｌｉ，“Ｈ
ｏｗｔｏＧｅｎｅｒａｔｅＣｒｙｐｔｏｇｒａｐ
ｈｉｃａｌｌｙＳｔｒｏｎｇＳｅｑｕｅｎｃｅｓ
ｏｆＰｓｅｕｄｏ−ＲａｎｄｏｍＢｉｔｓ．”Ｐｒ
ｏｃ．２２ｎｄＦＯＣＳ，ＩＥＥＥ，ｐｐ．１１２−
１１７，１９８２，等で詳しく議論されている。計算量
的に安全な疑似乱数を生成するためのアルゴリズムとし
ては、文献「暗号と情報セキュリティ」（辻井、笠原
著、１９９０年発行、株式会社昭晃社、８６項）に示さ
れているような、２乗型乱数や、ＲＳＡ暗号、離散対
数、逆数暗号を用いたものが知られている。

【００７５】図２２は暗号方式を行う装置を示すもの
で、疑似乱数生成器２５と演算器４０とブロック暗号器
２１とからなる。ブロック暗号器２１のアルゴリズムと
しては、ＤＥＳ暗号やＦＥＡＬ暗号等のブロック暗号を
用いる。ブロック暗号器２１では平文の暗号化及び暗号
文の復号を行う。疑似乱数生成器２５は、計算量的に安
全な疑似乱数生成のアルゴリズムに従って疑似乱数を生
成する。一般に計算量的に安全な疑似乱数系列ｂ₁、ｂ
₂、…は、初期値ｘ₀から以下の式に従って生成され
る。ｘ_i+1＝ｆ（ｘ_i）（ｉ＝０、１、…） ………（３）ｂ_i+1＝ｇ（ｘ_i+1）（ｉ＝０、１、…） ………（４）

【００７６】疑似乱数生成器２５は、図２３に示される
ように、式（３）のフィードバック演算を行う処理回路
２５ｅと式（４）の演算を行う処理回路２５ｆとから構
成される。従って、疑似乱数生成器２５の動作は以下の
ようになる。１．初期値ｘ₀を疑似乱数生成器２５に入力する。２．式（３）により、ｘ₁、ｘ₂、…、ｘ_iを生成す
る。３．生成されたｘ₁、ｘ₂、…、ｘ_iに対し、式（４）
を実行し、得られたｂ ₁、ｂ₂、…、ｂ_iを疑似乱数と
して出力する。

【００７７】さらに、図２２の演算器４０では、得られ
たｂ₁、ｂ₂、…、ｂ_iをブロック暗号の鍵列に変換す
る。ブロック暗号の鍵はそれぞれ、用いるブロック暗号
のアルゴリズムで定められた長さのビット列であり、演
算器４０は例えば計算量的に安全な疑似乱数系列ｂ₁、
ｂ₂、…、ｂ_iをそのビット長毎に区切ることによって
生成される。

【００７８】図２２においてＭ_uv（ｕ＝１、２、…、
ｔ；ｖ＝１、２、…、ｓ）は平文ブロックを、ｋ_u（ｕ
＝１、２、…、ｔ）はブロック暗号の鍵を、ｋ
_u（Ｍ_uv）（ｕ＝１、２、…、ｔ；ｖ＝１、２、…、
ｓ）は平文ブロックＭ_uvを暗号鍵ｋ_uで暗号化して得ら
れる暗号文ブロックを示している。ここで、Ｍ_u1からＭ
_usまでのｓ個のブロックは同じ鍵ｋ_uで暗号化されてい
る。前述の疑似乱数生成器２５と演算器４０とによって
更新される鍵系列ｋ₁、ｋ₂、…を順にブロック暗号の
鍵として用いることにより、図２２の平文ブロックは複
数の暗号鍵によって暗号化される。以上のような暗号方
式により、同じ鍵で暗号化される平文ブロックの数を制
限でき、鍵の解析を困難にすることができる。

【００７９】上述したような暗号方式では、同じ鍵で暗
号化されるブロックの数ｓは、ブロック暗号の暗号化処
理速度と鍵生成速度に依存して決定される。従って鍵生
成速度が一定の場合、ブロック暗号の暗号化（復号）処
理速度が遅ければ、ｓが小さくなり安全性が増す。逆に
ブロック暗号の暗号化（復号）処理速度が速ければ、実
用性は増すがｓが大きくなり安全性は低下する。また、
ブロック暗号の暗号化（復号）処理速度が一定の場合、
鍵生成速度を速めることができればｓを小さくすること
ができ、安全性が高めることが可能である。逆に鍵生成
速度を低下させることができれば、ｓを大きくし安全性
を低下させる代わりに処理を簡単にすることが可能であ
る。さらに、ブロック暗号の暗号化（復号）処理速度と
鍵生成速度を両方とも可変とするならば、処理の複雑さ
と安全性との間のトレードオフにおいてさらに選択肢の
多い自由度の高い暗号通信が可能となる。

【００８０】従って、この暗号方式を情報提供サービス
に用いる暗号方式として採用すれば、情報提供サービス
の利用者が要求する情報をどの程度の安全性で送るかに
よって、情報提供サービスの料金に差をつけるような料
金体系を実現することができる。つまり、高い安全性で
情報を提供する場合には、鍵生成速度を速くする必要が
あるので、その分の疑似乱数生成器２５の負荷を考慮し
て、情報提供サービスの料金を高く設定し、低い安全性
で情報を提供する場合には、高速な鍵生成速度が必要で
ないので、情報提供サービスの料金を低く設定するよう
な料金体系が可能である。

【００８１】上記暗号方式は、実施例４、５、６で説明
した処理速度の設定が可能な疑似乱数生成器２５と、実
施例１、２、３で説明した処理速度の設定が可能な暗号
器２１との任意の組み合わせにより構成可能である。

【００８２】ここでは、特に実施例４で説明した処理速
度の設定が可能な疑似乱数生成器２５により生成される
疑似乱数系列を、実施例１で説明した処理速度の設定が
可能な暗号器２１の鍵系列として用いる場合について説
明する。本実施例では、図２１に示されるような、ネッ
トワークで決められたアルゴリズムに従って暗号化（及
び復号）を行う暗号器２１と、ネットワークで決められ
たアルゴリズムに従い計算量的に安全な疑似乱数を生成
する疑似乱数生成器２５と、疑似乱数生成器２５から出
力された疑似乱数を暗号器２１の鍵列に変換する演算器
４０と、通信インタフェース２２と、暗号化速度設定装
置２３と生成速度設定装置２４とを備えた通信用端末２
０を用いる。

【００８３】暗号化速度設定装置２３は実施例１におけ
る図２で示したものを用いる。これにより暗号器２１は
外部から処理速度を設定できるようになされている。生
成速度設定装置２４は図１１で示したものを用いる。こ
れにより疑似乱数生成器２５は外部から処理速度を設定
できるようになされている。また、演算器４０では、疑
似乱数生成器２５から出力された疑似乱数系列を暗号器
２１の鍵列に変換する。従って、疑似乱数生成器２５の
処理速度に比例して演算器の処理速度も変化する必要が
ある。従って、生成速度設定装置２４で選択されたクロ
ック信号は演算器４０の処理速度も変更させる。また、
暗号化速度設定装置２３と生成速度設定装置２４の両方
のクロックの選択組み合わせにより、さらに柔軟性が広
がる。

【００８４】尚、通信インタフェース２２は、実施例１
と同じものを用い、暗号通信ネットワークは図２７のも
のを用いる。また、通信並びに課金の手順は実施例１と
同様の手順で行われる。

【００８５】本発明による情報提供センタ１０と利用者
との間の暗号通信は以下の手順で行われる。前手順は実
施例１と同じである。ただし、前手順において、「暗号
器２１の暗号化速度を指定する情報」の代わりに「暗号
器２１の暗号化速度と疑似乱数生成器２５の処理速度を
指定する情報」が通信インタフェース２２を介して送ら
れる点が異なる。以下手順を続ける。

【００８６】［本発明による情報提供の手順（情報提供
センタに関する）］１．速度設定信号により暗号器２１と疑似乱数生成器２
５の処理速度を前手順で決定したものに設定する。２．記憶装置１３の利用者Ａの鍵記憶領域に保持してい
る秘密の鍵Ｋ_Aを初期値ｘ₀として疑似乱数生成器２５
に設定する。３．疑似乱数生成器２５を動作させ、計算量的に安全な
疑似乱数系列を生成する。４．演算器４０により生成した疑似乱数系列を暗号器２
１の鍵列に変換する。５．演算器４０から出力される鍵列を暗号器２１の鍵と
して更新しつつ用いて暗号器２１によりデータを暗号化
し、通信インタフェース２２を介して利用者Ａに送信す
る。

【００８７】［本発明による情報提供の手順（利用者Ａ
に関する）］１．速度設定信号により暗号器２１と疑似乱数生成器２
５の処理速度を前手順で決定したものに設定する。２．携帯型記憶装置３０に保持している秘密の鍵Ｋ_Aを
初期値ｘ₀として疑似乱数生成器２５に設定する。３．疑似乱数生成器２５を動作させ、計算量的に安全な
疑似乱数系列を生成する。４．演算器４０により生成した疑似乱数系列を暗号器２
１の鍵列に変換する。５．通信インタフェース２２を介して伝送路から暗号化
データを受信し、演算器４０から出力される鍵列をを暗
号器２１の鍵として更新しつつ用いて暗号器２１により
情報提供センタ１０から送られてきた暗号化データを復
号する。

【００８８】以上の手順により、暗号の安全性と処理速
度のトレードオフを自由度高く選択でき、従って暗号の
安全性と処理速度の負荷に応じた情報提供サービスの料
金設定が可能となる。ただし、疑似乱数生成器２５とし
て実施例６に示すものを用いる場合には、暗号通信手順
において、利用者と情報提供センタ１０の双方に「暗号
化データの復号が終了した時の疑似乱数生成器２５の内
部変数の値を次回の情報提供サービスの暗号通信のため
の新しい初期値として携帯型記憶装置３０あるいは記憶
手段に秘密に保持する」という手順が最後に必要とな
る。

【００８９】また、本実施例では、暗号器２１としてＤ
ＥＳ暗号を行うものを用いたが、ＤＥＳ暗号に限らず、
共通鍵暗号であれば何でも用いることができ、例えば、
ＦＥＡＬ暗号を用いることもできる。また、暗号器２１
は１つのＤＥＳ暗号器を用いたが、複数のＤＥＳ暗号器
を用いたり、ＤＥＳ暗号とＦＥＡＬ暗号とを組み合わせ
たりしてもよい。さらに計算量的に安全な擬似乱数生成
器２５のアルゴリズムとして２乗型疑似乱数を用いた
が、計算量的に安全な疑似乱数生成アルゴリズムであれ
ばどのようなものでも用いることができる。例えば、前
記文献「暗号と情報セキュリティ」（辻井、笠原著、１
９９０年発行、株式会社昭晃社、８６項）に示されてい
るように、ＲＳＡ暗号、離散対数、逆数暗号を用いたも
のも本発明の疑似乱数生成のアルゴリズムに用いること
ができる。

【００９０】［実施例８］実施例７では、実施例４、
５、６で説明した処理速度の設定が可能な疑似乱数生成
器２５と、実施例１、２、３で説明した処理速度の設定
が可能なブロック暗号を組み合わせた暗号器２１を用い
た通信用端末２０を用いた情報提供サービスについて説
明したが、実施例４、５、６で説明した処理速度の設定
が可能な疑似乱数生成器２５と、処理速度一定のブロッ
ク暗号を組み合わせによって実現される暗号方式や、ま
た、実施例１、２、３で説明した処理速度の設定が可能
なブロック暗号と、処理速度一定の疑似乱数生成器２５
との組み合わせによって実現される暗号方式も本発明に
含まれる。

【００９１】ここでは特に、処理速度一定の疑似乱数生
成器２５により生成される疑似乱数系列を、実施例１で
説明した処理速度の設定が可能な暗号器２１の鍵系列と
して用いる場合について説明する。本実施例では、図２
４に示されるような、ネットワークで決められたアルゴ
リズムに従って暗号化（及び復号）を行う暗号器２１
と、ネットワークで決められたアルゴリズムに従い計算
量的に安全な疑似乱数を生成する疑似乱数生成器２５
と、疑似乱数生成器２５から出力された疑似乱数を暗号
器２１の鍵列に変換する演算器４０と、通信インタフェ
ース２２と、暗号化速度設定装置２３とを備えた通信用
端末２０を用いる。暗号化速度設定装置２３としては実
施例１における図２で示したものを用いる。これにより
暗号器２１は外部から処理速度を設定できるようになさ
れている。通信インタフェース２２は、実施例１と同じ
ものを用い、暗号通信ネットワークとしては図２７のも
のを用いる。

【００９２】また、情報提供センタと利用者Ａとの間の
情報提供の際の暗号通信は、実施例７で示した手順と同
様の手順で行われる。ただし、前手順において、「暗号
器２１の処理速度と疑似乱数生成器２５の処理速度とを
示す情報」の代わりに「暗号器２１の処理速度を示す情
報」だけが通信インタフェース２２を介してやり取りさ
れる点が異なる。

【００９３】［実施例９］実施例７では、図２の暗号化
速度設定装置２３と図１１の生成速度設定装置２４とを
独立した装置として考えたが、図２５に示すように両者
を一体にした速度設定装置２８として情報提供サービス
を行うことも可能である。図２５の速度設定装置２８は
ｖ個のクロック発生器２８ａとセレクタ２８ｂとから構
成される。クロック発生器２８ａのＣＫ_piではクロック
信号ｐ_iを発生する。各クロック発生器２８ａによって
生成されるクロック信号ｐ₁、ｐ₂、…、ｐ_vはセレク
タに入力される。セレクタ２８ｂの出力は２つあり、一
方が暗号器２１の動作クロック、他方が疑似乱数生成器
２５と演算器４０の動作クロックとして用いられる。セ
レクタ２８ｂは速度設定信号により通信用端末２０を使
用する情報提供センタ１０と利用者によって制御され、
３入力の内の２つが選択される。

【００９４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明よれば、暗号
処理速度や暗号強度を選択できるようにすると共にその
選択した暗号処理速度や暗号強度に応じて課金するよう
にしたことにより、従来考慮されてなかった情報提供の
際の暗号化の安全性とそのサービス料金、あるいは暗号
化の速度とそのサービス料金の選択を可能にし、自由度
の高い情報提供サービスの料金体系を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による通信用端末のブロック
図である。

【図２】本発明の実施例１による暗号装置の暗号化速度
設定装置のブロック図である。

【図３】本発明の実施例１による情報提供センタのブロ
ック図である。

【図４】本発明の実施例１によるデータベースのブロッ
ク図である。

【図５】本発明の実施例１による記憶装置のブロック図
である。

【図６】本発明の実施例１による課金装置のブロック図
である。

【図７】本発明の実施例２、３による通信用端末のブロ
ック図である。

【図８】本発明の実施例２による暗号化速度を設定でき
る暗号器のブロック図である。

【図９】本発明の実施例３による暗号化強度と処理速度
を設定できる暗号器のブロック図である。

【図１０】本発明の実施例４による生成速度設定装置に
より処理速度を設定できる疑似乱数生成器のブロック図
である。

【図１１】本発明の実施例４、７による生成速度設定装
置のブロック図である。

【図１２】本発明の実施例４による２乗型疑似乱数生成
器のブロック図である。

【図１３】本発明の実施例４、６による暗号化速度を設
定できる暗号器のブロック図である。

【図１４】本発明の実施例４による通信用端末のブロッ
ク図である。

【図１５】本発明の実施例５によるＰＥを用いた疑似乱
数生成器のブロック図である。

【図１６】ＰＥの構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明の実施例５、６による暗号化速度を設
定できる暗号器のブロック図である。

【図１８】本発明の実施例５による通信用端末のブロッ
ク図である。

【図１９】本発明の実施例５による生成速度を設定でき
る疑似乱数生成器のブロック図である。

【図２０】本発明の実施例６による２乗型疑似乱数生成
器のブロック図である。

【図２１】本発明の実施例７による通信用端末のブロッ
ク図である。

【図２２】鍵を随時更新する暗号方式を行う装置のブロ
ック図である。

【図２３】本発明の実施例７による疑似乱数生成器のブ
ロック図である。

【図２４】本発明の実施例８による通信用端末のブロッ
ク図である。

【図２５】本発明の実施例９による速度設定装置のブロ
ック図である。

【図２６】本発明の各実施例で用いる携帯型記憶装置の
ブロック図である。

【図２７】情報提供サービスが実現される暗号通信ネッ
トワークの構成図である。

【図２８】従来の通信用端末のブロック図である。

【図２９】ＤＥＳ暗号の１段文の処理を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１０情報提供センタ１１データベース１２課金装置１３記憶装置２０通信用端末２１暗号器２３暗号化速度設定装置２４生成速度設定装置２５疑似乱数生成器２８速度設定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 G06F 15/00 - 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】データを暗号化して送信する暗号送信手
段と、上記暗号送信手段における暗号処理速度を選択する選択
手段と、上記選択手段で選択された暗号処理速度に応じて課金す
る課金手段とを備えた暗号通信装置。
【請求項２】上記暗号送信手段は、受信側の復号受信
手段との間で両手段に固有かつ秘密の共通鍵を有し、所
定のアルゴリズムに従って暗号処理を行う暗号器と、所
定の演算を行うことにより疑似乱数系列を生成する疑似
乱数生成器と、この疑似乱数生成器から出力される疑似
乱数系列を上記暗号器の鍵列に変換する演算器とを備
え、上記選択手段は、上記暗号処理速度及び／又は上記
疑似乱数系列の生成速度を選択するように成され、上記
課金手段は、上記選択手段が選択した暗号処理速度及び
／又は生成速度に応じて課金することを特徴とする請求
項１記載の暗号通信装置。
【請求項３】上記疑似乱数生成器が生成する疑似乱数
系列として、計算量的に安全な疑似乱数系列を用いるこ
とを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項４】上記疑似乱数生成器として２乗型疑似乱
数生成器を用いることを特徴とする請求項２記載の暗号
通信装置。
【請求項５】上記選択手段として、周波数の異なる複
数のクロックから任意のクロックを選択できるクロック
選択手段を用いることを特徴とする請求項１記載の暗号
通信装置。
【請求項６】上記暗号器及び／又は上記疑似乱数生成
器で行われる処理の中で繰り返し処理の部分を行う複数
の処理手段を備え、この複数の処理手段の使用個数を上
記選択手段が選択することを特徴とする請求項２記載の
暗号通信装置。
【請求項７】上記暗号器で行われる処理の中で繰り返
し処理の部分を行う処理手段を備え、この処理手段を用
いる回数を上記選択手段が選択することを特徴とする請
求項２記載の暗号通信装置。
【請求項８】ネットワークを介して暗号化されたデー
タの通信を行うとともに、暗号強度を可変設定し得る暗
号通信システムであって、データ送信側はデータ受信側に対して上記暗号強度に応
じた課金を行うことを特徴とする暗号通信システム。