JP3246433B2 - 暗号強度評価支援装置及びプログラムを記録した機械読み取り可能な記録媒体 - 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、統計的な手法を用
いて暗号装置の暗号強度を評価するのに好適な暗号強度
評価支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】暗号アルゴリズムの強度を評価する従来
の技術は、特定の解読法に基づくものと統計的手法に基
づくものとに大別される。

【０００３】特定の解読法に基づく暗号強度評価の例に
は、特開平８−１９０３４４号公報記載の「暗号アルゴ
リズムの強度評価方法及び強度評価装置」及びそれに類
似する特開平９−１６０４８９号公報記載の「暗号性能
評価装置」がある。これらは、いずれもブロック暗号に
対する線形解読法に対する強度をもって暗号アルゴリズ
ムの強度とするものである。即ち、前者は強度評価を行
う暗号アルゴリズムから構成し得る最大の偏差率をもつ
線形近似式を探索し、この結果から暗号アルゴリズムの
線形解読法に対する強度を定量的に評価しようとしてお
り、後者は線形解読法における線形相関の検出効率をあ
げて評価の性能を向上させようとするものである。な
お、線形解読法の詳細は、松井充「ＤＥＳ暗号の線形解
読法（１）」、ＳＣＩＳ９３−３Ｃ，（Ｊａｎ，１９９
３）に記載されている。

【０００４】他方、統計的な手法に基づく従来の暗号強
度評価は、例えば「暗号と情報セキュリティ」（１９９
０年３月２９日，昭晃堂発行）の『２．５ 暗号文ラン
ダム性評価指標』（ｐ．４９〜ｐ．５６）に記載される
ように、入出力データ間の相関の最大値，平均値，分散
などの数値によって暗号強度を評価しようとするもので
ある。また、同文献には、複数の暗号アルゴリズムの強
度の優劣を前記数値の比較によって判定する点も記載さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特定の解読法に基づく
暗号強度評価では、線形解読法という特定の解読法に依
存するため、その解読法が適用可能でない暗号アルゴリ
ズムに対する強度評価は原理的に不可能であり、汎用性
に乏しい。これに対して統計的な手法によって暗号強度
を評価する手法は、特定の解読法に依存しない為、より
汎用性が高いと言える。

【０００６】しかしながら、統計的な手法による従来の
暗号強度評価技術は、入出力データ間の相関の最大値，
平均値，分散などの数値で評価している。これらの数値
は多数の標本値の代表値であるため、暗号化変換の挙動
をきめ細かく把握することができず、場合によっては評
価を誤る危険性がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、特定の解読法に依
存しないで暗号強度の評価が行え、然も暗号化変換の挙
動をきめ細かく把握できる暗号強度評価支援装置を提供
することにある。

【０００８】また本発明の別の目的は、暗号化変換の挙
動を容易に把握することができる暗号強度評価支援装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、評価対象となる暗号装置の入出力データ
のビットごとの相関関係を統計的に求める統計データ採
取プログラム実行手段（図１の１０４）と、前記統計デ
ータ採取プログラム実行手段により求められたビットご
との相関関係を格納する統計結果格納手段（図１の１０
６）と、前記統計結果格納手段に格納されたビットごと
の相関関係を表形式または２次元若しくは３次元のグラ
フ形式に編集して出力する統計結果編集出力手段（図１
の１０５）とを備えている。

【００１０】このように構成された暗号強度評価支援装
置にあっては、統計データ採取プログラム実行手段が、
評価対象となる暗号装置の入出力データのビットごとの
相関関係を統計的に求めて統計結果格納手段に格納し、
統計結果編集出力手段が、統計結果格納手段に格納され
たビットごとの相関関係を表形式または２次元若しくは
３次元のグラフ形式に編集して出力することにより、特
定の解読法に依存しないで暗号強度の評価が行えるよう
にすると共に、暗号化変換の挙動をきめ細かく容易に把
握できるようにする。

【００１１】また本発明は、評価対象となる暗号装置に
対応する評価対象プログラムを作成するための評価対象
プログラム作成手段（図２の２０１）を備え、前記統計
データ採取プログラム実行手段は前記評価対象プログラ
ム作成手段で作成された評価対象プログラムの入出力デ
ータのビットごとの相関関係を統計的に求めることを特
徴とする。これによって、暗号アルゴリズムの設計と評
価が同一の装置で実施でき、開発の効率が向上する。

【００１２】また本発明は、所定の評価項目ごとにその
評価項目の評価に必要なデータを計算する統計プログラ
ムを保持する統計プログラムライブラリ（図３の３０
３）と、評価対象となる暗号装置に対応する評価対象プ
ログラムを作成するための評価対象プログラム作成手段
（図２の２０１），評価条件を設定するための評価条件
設定手段（図２の２０３）および前記評価対象プログラ
ム作成手段で作成された評価対象プログラムと前記統計
プログラムとのインタフェースを設定するインタフェー
ス関数設定手段（図２の２０２）を有し、前記作成され
た評価対象プログラム，前記設定された評価条件および
インタフェースから構成される評価対象データ群を保持
する評価対象データ群生成手段（図１の１０１）とを備
え、前記統計データ採取プログラム実行手段は、前記評
価対象データ群と前記統計プログラムライブラリ中の統
計プログラムとから評価対象プログラムの入出力データ
のビットごとの相関関係を統計的に求める統計データ採
取プログラムを生成する統計データ採取プログラム生成
・起動（再開）手段（図４の４０５）を含むことを特徴
とする。これによって、暗号アルゴリズムの設計と予め
統計プログラムライブラリに保持された統計プログラム
を利用した評価とを同一の装置で実施でき、開発の効率
が向上する。

【００１３】また本発明は、加算，減算，論理演算等の
基本機能をライブラリ化してある基本機能ライブラリ
（図３の３０２）と、該基本機能ライブラリの基本機能
を使って統計プログラムライブラリに新規に追加すべき
統計プログラムを作成するための統計プログラムライブ
ラリ生成手段（図３の３０１）とを備えることを特徴と
する。これによって、利用者は任意の統計プログラムを
自由に作成でき、それを用いた評価が行える。

【００１４】また本発明は、前記統計データ採取プログ
ラム実行手段が、複数の評価項目についての統計データ
を順次に収集する構成を有する。これによって、複数の
評価項目を一括して評価することができる。

【００１５】また本発明は、前記統計データ採取プログ
ラム実行手段が、利用者からの指示に従って現在処理中
の評価項目の処理を中断して次の評価項目を処理する機
能や、利用者からの指示に従って中断した評価項目の処
理を再開する機能を備えることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態の例につ
いて図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１を参照すると、本発明の暗号強度評価
支援装置の実施の形態は、評価対象データ群生成手段１
０１と、統計プログラムライブラリ生成手段１０２と、
統計評価システム制御手段１０３と、統計データ採取プ
ログラム実行手段１０４と、統計結果編集出力手段１０
５と、統計結果格納手段１０６とを有する。

【００１８】統計プログラムライブラリ生成手段１０２
は、所定の評価項目ごとに、その評価項目の評価に必要
なデータを計算する統計プログラムをライブラリ化して
ある統計プログラムライブラリを有している。また、評
価担当者自身が任意の統計プログラムを作成できるよう
な支援機能を有している。ここで、統計評価項目として
は、例えばビットバランス，出力ビット間関連，入出力
ビット間関連，アバランシュなどがある（各項目の詳細
については後述する）。

【００１９】評価対象データ群生成手段１０１は、暗号
強度を評価しようとする評価対象プログラムと、その評
価条件と、評価対象プログラムと統計プログラムとのイ
ンタフェースとを含む評価対象データ群を有している。
また、評価担当者自身が評価対象の暗号アルゴリズムや
評価条件などを任意に作成できるような支援機能を有し
ている。

【００２０】統計データ採取プログラム実行手段１０４
は、評価対象データ群生成手段１０１から評価対象デー
タ群を入力すると共に、その評価項目の評価に必要なデ
ータを計算する統計プログラムを統計プログラムライブ
ラリ生成手段１０２の統計プログラムライブラリから入
力し、これらから、評価対象となる暗号アルゴリズムの
入出力データのビットごとの相関関係を統計的に求める
統計データ採取プログラムを生成し、実行する機能を有
している。

【００２１】統計結果格納手段１０６は、統計データ採
取プログラム実行手段１０４で採取された暗号アルゴリ
ズムの入出力データのビットごとの相関関係の統計結果
を格納する手段である。

【００２２】統計結果編集出力手段１０５は、統計結果
格納手段１０６に格納されたビットごとの相関関係を表
形式または２次元若しくは３次元のグラフ形式に編集し
て出力する手段である。

【００２３】統計評価システム制御手段１０３は、評価
担当者からの各種の指示を受け、その指示内容に従って
統計データ採取プログラム実行手段１０４および統計結
果編集出力手段１０５の実行を制御する手段である。

【００２４】以上のように構成された本実施の形態の暗
号強度評価支援装置にあっては、評価担当者が、統計プ
ログラムライブラリ生成手段１０２中に統計プログラム
ライブラリを準備すると共に、評価対象データ群生成手
段１０１中に、評価対象とするプログラム，どのような
評価項目の評価を行うか等の評価条件，及び評価対象プ
ログラムと必要な統計プログラムとのインタフェースと
を記述した評価対象データ群を用意した後、統計データ
の採取を指示すると、統計評価システム制御手段１０３
からの指示に従って統計データ採取プログラム実行手段
１０４が、評価対象データ群と統計プログラムライブラ
リとに基づいて統計データ採取プログラムを生成して実
行することにより、評価対象となる暗号アルゴリズムの
入出力データのビットごとの相関関係を統計的に求めて
統計結果格納手段１０６に格納する。そして、評価担当
者が統計結果の編集出力を指示すると、統計評価システ
ム制御手段１０３からの指示に従って統計結果編集出力
手段１０５が、統計結果格納手段１０６に格納された統
計結果を表形式または２次元若しくは３次元のグラフ形
式に編集して出力する。これにより、評価担当者は評価
対象となる暗号アルゴリズムの暗号化変換の挙動をきめ
細かく且つ容易に把握することができる。

【００２５】以下、本実施の形態の暗号強度評価支援装
置における各部の構成例とその動作について詳細に説明
する。

【００２６】図２は評価対象データ群生成手段１０１の
構成例を示すブロック図、図３は統計プログラムライブ
ラリ生成手段１０２の構成例を示すブロック図である。

【００２７】まず図３を参照すると、統計プログラムラ
イブラリ生成手段１０２の一例は、加算，減算，論理演
算，平均計算などの基本的な演算機能を基本機能として
ライブラリ化してある基本機能ライブラリ３０２と、こ
の基本機能ライブラリ３０２に用意された基本機能を使
って統計プログラムを作成する環境を評価担当者に提供
する統計プログラムライブラリ生成手段３０１と、この
統計プログラムライブラリ生成手段３０１で生成された
統計プログラムを格納する統計プログラムライブラリ３
０３とで構成されている。

【００２８】ここで、統計プログラムとは、評価対象と
なる暗号アルゴリズムの入力となる平文及び鍵を評価デ
ータとして生成し、この評価データを評価対象の暗号ア
ルゴリズムに入力したときに得られる出力の暗号文や前
記評価データから統計データを計算する処理を実行する
プログラムであり、各評価項目ごとに用意される。以
下、幾つかの代表的な評価項目について、評価項目の内
容とそれに必要な統計プログラムの機能を説明する。な
お、評価対象アルゴリズムをＦ、平文をＭ、鍵をＫ、評
価対象アルゴリズムの出力をＦ（Ｍ，Ｋ）、入力のビッ
ト幅をｎ、出力のビット幅をｍとする。

【００２９】○アバランシュ性評価；アバランシュ性評
価とは、入力データに１ビットの変化を与えたとき、出
力ビットにどれだけ波及するかを評価するもので、例え
ば次の手順で評価する。 （１）Ｍを乱数で生成する。 （２）Ｆ（Ｍ，Ｋ）を求める。 （３）Ｍの第ｉビットを１ビット反転したデータＭ_i を
作成する。 （４）Ｆ（Ｍ_i,Ｋ）を求める。 （５）Ｆ（Ｍ，Ｋ）ｘｏｒＦ（Ｍ_i,Ｋ）の第ｊビットが
０ならば−１を、１ならば１を、ｎ行ｍ列の二次元配列
Ａの要素Ａ_ijに加算する（ｘｏｒ；排他的論理和） （６）多数のＭ，Ｋについて（１）〜（５）を繰り返
す。これにより、Ａの各要素には、特定の入力ビットを
反転した場合の、特定の出力ビットの［反転回数−非反
転回数］が格納され、それがアバランシュデータとな
る。 アバランシュ性評価用の統計プログラムでは、上記の手
順のうち、多数のＭ，Ｋを乱数で生成する処理、Ｍの１
ビットを反転したＭ_i を作成する処理、Ｆ（Ｍ，Ｋ）ｘ
ｏｒＦ（Ｍ_i,Ｋ）の結果に基づきＡを更新する処理を担
い、Ｆ（Ｍ，Ｋ）やＦ（Ｍ_i,Ｋ）を求める処理は評価対
象プログラムが担う。なお、統計プログラムで生成され
た評価データの評価対象プログラムへの引き渡しや、評
価対象プログラムで生成されたデータの統計プログラム
への引き渡しなどは、評価対象データ群中の評価対象プ
ログラムと統計プログラムとのインタフェースに従って
行われる。これは以下の評価項目でも同じである。

【００３０】○入出力ビット間関連性評価 入出力ビット間関連性評価とは、入力データの各ビット
と出力データの各ビットとの関連性を評価するものであ
り、例えば次の手順で評価する。 （１）Ｍを乱数で生成する。 （２）Ｆ（Ｍ，Ｋ）を求める。 （３）Ｍの各ビットｉ毎に、Ｆ（Ｍ，Ｋ）の各ビットｊ
との排他的論理和をとり、０ならば−１を、１ならば１
を、ｎ行ｍ列の二次元配列Ａの要素Ａ_ijに加算する。 （４）多数のＭ，Ｋについて（１）〜（３）を繰り返
す。これにより、Ａの各要素には、特定の入力ビットと
特定の出力ビットとの［不一致回数−一致回数］が格納
され、それが入出力ビット間関連性データとなる。 入出力ビット間関連性評価用の統計プログラムでは、上
記の手順のうち、多数のＭ，Ｋを乱数で生成する処理、
Ｍの各ビット毎にＦ（Ｍ，Ｋ）の各ビットと排他的論理
和をとってＡを更新する処理を担い、Ｆ（Ｍ，Ｋ）を求
める処理は評価対象プログラムが担う。

【００３１】○出力ビット間関連性評価 出力ビット間関連性評価とは、出力データの各ビット間
の関連性を評価するものであり、例えば次の手順で評価
する。 （１）Ｍを乱数で生成する。 （２）Ｆ（Ｍ，Ｋ）を求める。 （３）Ｆ（Ｍ，Ｋ）の各ビットｉ毎に、Ｆ（Ｍ，Ｋ）の
他のビットｊとの排他的論理和をとり、０ならば−１
を、１ならば１を、ｍ行ｍ列の二次元配列Ａの要素Ａ_ij
に加算する。 （４）多数のＭ，Ｋについて（１）〜（３）を繰り返
す。これにより、Ａの各要素には、特定の出力ビットと
特定の出力ビットとの［不一致回数−一致回数］が格納
され、それが出力ビット間関連性データとなる。 出力ビット間関連性評価用の統計プログラムでは、上記
の手順のうち、多数のＭ，Ｋを乱数で生成する処理、Ｆ
（Ｍ，Ｋ）の各ビット毎にＦ（Ｍ，Ｋ）の他のビットｊ
との排他的論理和をとってＡを更新する処理を担い、Ｆ
（Ｍ，Ｋ）を求める処理は評価対象プログラムが担う。

【００３２】○ビットバランス性評価 ビットバランス性評価とは、出力データの各ビットごと
の１，０の出現頻度を評価するものであり、例えば次の
手順で評価する。 （１）Ｍを乱数で生成する。 （２）Ｆ（Ｍ，Ｋ）を求める。 （３）Ｆ（Ｍ，Ｋ）の各ビットｉ毎に、０ならば−１
を、１ならば１を、ｍ行の一次元配列Ｂの要素Ｂ_i に加
算する。 （４）多数のＭ，Ｋについて（１）〜（３）を繰り返
す。これにより、Ｂの各要素には、特定の出力ビットの
［１出現数−０出現数］が格納され、それがビットバラ
ンスデータとなる。 ビットバランス性評価用の統計プログラムでは、上記の
手順のうち、多数のＭ，Ｋを乱数で生成する処理、Ｆ
（Ｍ，Ｋ）の各ビット毎の値によりＢを更新する処理を
担い、Ｆ（Ｍ，Ｋ）を求める処理は評価対象プログラム
が担う。

【００３３】以上のような種々の統計プログラムの作成
を支援する統計プログラムライブラリ生成手段３０１
は、基本機能ライブラリ３０２を含めて、例えばＭｉｃ
ｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ++ 4.2で実現すること
ができる。統計プログラムライブラリ３０３中に適当な
統計プログラムが存在しない場合、評価担当者は、統計
プログラムライブラリ生成手段３０１が提供する環境の
下で、基本機能ライブラリ３０２中の加算，減算，論理
演算，平均計算等の基本的な演算機能を使って所望の統
計プログラムを作成し、統計プログラムライブラリ３０
３に追加しておくことが可能である。

【００３４】次に図２を参照すると、評価対象データ群
生成手段１０１の一例は、評価対象プログラム作成手段
２０１と、インタフェース関数設定手段２０２と、評価
条件設定手段２０３と、評価対象データ群２０４とを有
している。

【００３５】評価対象プログラム作成手段２０１は、評
価対象プログラムを作成する環境を評価担当者に提供す
る手段である。

【００３６】評価条件設定手段２０３は、評価対象プロ
グラムに対してどのような評価項目の評価を行うか、鍵
やデータの幅を幾らにするか等の評価条件を設定する環
境を評価担当者に提供する手段である。

【００３７】インタフェース関数設定手段２０２は、評
価対象プログラムと統計プログラムとのインタフェース
を設定する環境を、評価担当者に提供する手段である。
前述の評価項目の説明箇所で触れたように、評価対象プ
ログラムについて評価する場合、統計プログラムを使用
するが、評価対象プログラムと統計プログラムとは別個
に作成されるため、両者間のデータ引き渡しなどのイン
タフェースを定めておく必要がある。インタフェース関
数設定手段２０２はそのようなインタフェースを評価担
当者が作成するための手段である。

【００３８】以上の評価対象プログラム作成手段２０
１，インタフェース関数設定手段２０２および評価条件
設定手段２０３は、例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓ
ｕａｌＣ++ 4.2で実現することができる。

【００３９】評価対象データ群２０４は、評価対象プロ
グラム作成手段２０１で作成された評価対象プログラム
と、インタフェース関数設定手段２０２で設定されたイ
ンタフェースと、評価条件設定手段２０３で設定された
評価条件とを合わせたものであり、統計データ採取プロ
グラム実行手段１０４の入力となる。

【００４０】このように図２の評価対象データ群生成手
段１０１にあっては、暗号強度評価支援装置自体に評価
対象プログラム作成手段２０１を持たせているため、暗
号プログラムの設計→評価→修正→再評価といった一連
の作業を効率良く実施することができる。また、インタ
フェース関数設定手段２０２および評価条件設定手段２
０３を有するため、作成した評価対象プログラムに対し
て任意の評価項目の評価が可能である。

【００４１】図４は統計データ採取プログラム実行手段
１０４の構成例を示すブロック図、図５は統計結果編集
出力手段１０５の構成例を示すブロック図、図６は統計
評価システム制御手段１０３の動作例を示すフローチャ
ート、図７乃至図１０は統計データ採取プログラム実行
手段１０４中の各手段の動作例を示すフローチャートで
ある。以下、これらの図を参照して残りの構成要素につ
いて説明する。

【００４２】まず図６を参照すると、統計評価システム
制御手段１０３は、動作を開始すると（ステップ６０
１）、操作員の入力監視を行う（ステップ６０２）。こ
の操作員の入力監視により検出される入力信号は、以降
で説明する制御の指示ができるならば、どのような入力
形態でもかまわない。例えば、操作員のキーボード入力
でも良いし、新規に準備した操作パネルからの入力でも
良いし、何らかの制御プログラムからの制御信号の通知
でも良い。

【００４３】ステップ６０２で、操作員からの入力が検
出された場合、その入力による制御の指示内容を判定す
る（ステップ６０３，６０５，６０７）。操作員から入
力される制御の指示は、統計データ採取に関連する指示
と、統計結果の編集出力に関連する指示と、統計評価シ
ステム制御手段１０３自身の終了指示とに大別される。
また、操作員から入力される統計データ採取に関連する
指示には、採取の開始（再開）指示と採取の中断指示と
がある。

【００４４】制御指示が統計データ採取に関連する指示
であるときは（ステップ６０３でＹＥＳ）、統計データ
採取プログラム実行手段１０４に制御データを通知し
（ステップ６０４）、操作員の入力監視ステップ６０２
に戻る。このとき、操作員から入力される統計データ採
取に関連する指示が、採取の開始（再開）指示のときに
はデータ採取開始の指示を示す制御データを、また、採
取の中断指示のときはデータ採取終了の指示を示す制御
データを、それぞれ統計データ採取プログラム実行手段
１０４に通知する。

【００４５】制御指示が統計結果の編集出力に関連する
指示であるときは（ステップ６０５でＹＥＳ）、統計結
果編集出力手段１０５に制御データを通知し（ステップ
６０６）、操作員の入力監視ステップ６０２に戻る。

【００４６】制御指示が統計評価システム制御手段１０
３自身の終了指示であるときは（ステップ６０７でＹＥ
Ｓ）、プログラム動作の終了の指示を示す制御データを
統計データ採取プログラム実行手段１０４に通知する等
の必要な終了処理を行って自身を終了する（ステップ６
０８）。

【００４７】次に図４を参照すると、統計データ採取プ
ログラム実行手段１０４の一例は、統計データ採取プロ
グラム動作監視手段４０３と、統計データ採取プログラ
ム中断・終了処理実行手段４０４と、統計データ採取プ
ログラム生成・起動（再開）手段４０５と、統計データ
採取プログラム４０６とを有している。統計データ採取
プログラム生成・起動（再開）手段４０５は、統計デー
タ採取プログラム動作監視手段４０３からの制御を受
け、統計データ採取プログラム４０６を生成したり、そ
の起動（再開）処理を実行する手段である。統計データ
採取プログラム中断・終了処理実行手段４０４は、統計
データ採取プログラム動作監視手段４０３からの制御を
受け、統計データ採取プログラム４０６を中断したり、
その終了処理を実行する手段である。統計データ採取プ
ログラム動作監視手段４０３は、統計評価システム制御
手段１０３からの制御および統計データ採取プログラム
４０６からの終了通知を受け、統計データ採取プログラ
ム生成・起動（再開）手段４０５および統計データ採取
プログラム中断・終了処理実行手段４０４を制御して、
統計データ採取プログラムの実行を制御する手段であ
る。

【００４８】図７を参照すると、統計データ採取プログ
ラム動作監視手段４０３は、動作を開始すると（ステッ
プ７０１）、ステップ７０２〜７０８の動作を実行す
る。まず動作開始後、統計評価システム制御手段１０３
からの制御データ受信待ちを行い（ステップ７０２）、
制御データを検出したら制御の指示内容を判定する（ス
テップ７０３，７０５，７０７）。統計評価システム制
御手段１０３から送信される制御データには、データ採
取開始を指示する制御データ、データ採取終了を指示す
る制御データ、プログラム動作の終了を指示する制御デ
ータがある。

【００４９】統計評価システム制御手段１０３からの制
御データがデータ採取開始の指示であるときは（ステッ
プ７０３でＹＥＳ）、統計データ採取プログラム生成・
起動（再開）手段４０５に制御データを通知し（ステッ
プ７０４）、統計評価システム制御手段１０３からの制
御データ受信待ちステップ７０２に戻る。ステップ７０
４では、統計データ採取プログラム４０６が未生成のと
きは、統計データ採取プログラムの生成指示を示す制御
データを出し、統計データ採取プログラム４０６が生成
済のときは、統計データ採取プログラムの起動指示を示
す制御データを出す。

【００５０】統計評価システム制御手段１０３からの制
御データがデータ採取終了の指示であるときは（ステッ
プ７０５でＹＥＳ）、統計データ採取プログラム中断・
終了処理実行手段４０４に対して統計データ採取プログ
ラム４０６の中断を指示する制御データを出し（ステッ
プ７０６）、統計評価システム制御手段１０３からの制
御データ受信待ちステップ７０２に戻る。

【００５１】統計評価システム制御手段１０３からの制
御データがプログラム動作の終了指示であるときは（ス
テップ７０７でＹＥＳ）、統計データ採取プログラム生
成・起動（再開）手段４０５及び統計データ採取プログ
ラム中断・終了処理実行手段４０４に対してプログラム
動作の終了を指示する制御データを通知する等の終了処
理を実施した後、統計データ採取プログラム４０６から
の終了通知を待って自身を終了する（ステップ７０
８）。

【００５２】図８を参照すると、統計データ採取プログ
ラム生成・起動（再開）手段４０５は、動作を開始する
と（ステップ８０１）、ステップ８０２〜８０８の動作
を実行する。まず動作開始後、統計データ採取プログラ
ム動作監視手段４０３からの制御データ受信待ちを行い
（ステップ８０２）、制御データを検出したら制御の指
示内容を判定する（ステップ８０３，８０５，８０
７）。統計データ採取プログラム動作監視手段４０３か
ら送信される制御データには、統計データ採取プログラ
ム４０６の生成を指示する制御データ、そのプログラム
４０６の起動（再開）を指示する制御データ、プログラ
ム動作の終了を指示する制御データがある。

【００５３】統計データ採取プログラム動作監視手段４
０３からの制御データが統計データ採取プログラム４０
６の生成を指示するときは（ステップ８０３でＹＥ
Ｓ）、評価対象データ群生成手段１０１中の評価対象デ
ータ群２０４および統計プログラムライブラリ生成手段
１０２の統計プログラムライブラリ３０３中の必要な統
計プログラムに基づいて統計データ採取プログラム４０
６を生成する（ステップ８０４）。そして、生成した統
計データ採取プログラム４０６を起動し（ステップ８０
６）、統計データ採取プログラム動作監視手段４０３か
らの制御データ受信待ちステップ８０２に戻る。

【００５４】統計データ採取プログラム動作監視手段４
０３からの制御データがプログラム起動（再開）指示で
あるときは（ステップ８０５でＹＥＳ）、統計データ採
取プログラム４０６を起動または再開し（ステップ８０
６）、統計データ採取プログラム動作監視手段４０３か
らの制御データ受信待ちステップ８０２に戻る。

【００５５】統計データ採取プログラム動作監視手段４
０３からの制御データがプログラム動作の終了指示であ
るときは（ステップ８０７でＹＥＳ）、必要な終了処理
を行って自身を終了する（ステップ８０８）。

【００５６】図９を参照すると、統計データ採取プログ
ラム中断・終了処理実行手段４０４は、動作を開始する
と（ステップ９０１）、ステップ９０２〜９０８の動作
を実行する。まず動作開始後、統計データ採取プログラ
ム動作監視手段４０３からの制御データ受信待ちを行い
（ステップ９０２）、制御データを検出したら制御の指
示内容を判定する（ステップ９０３，９０５）。統計デ
ータ採取プログラム動作監視手段４０３から送信される
制御データには、統計データ採取プログラム４０６の中
断を指示する制御データ、プログラム動作の終了を指示
する制御データがある。

【００５７】統計データ採取プログラム動作監視手段４
０３からの制御データが統計データ採取プログラム４０
６の中断を指示するときは（ステップ９０３でＹＥ
Ｓ）、統計データ採取プログラム４０６がそれまでに採
取し内部メモリに保持していたデータを統計結果格納手
段１０６に格納できる中間データの形式に編集して統計
結果格納手段１０６に格納すると共に、必要に応じて各
種のメッセージ等を操作員へ表示する処理を行い（ステ
ップ９０４）、統計データ採取プログラム４０６に対し
て中断指示を示す制御データを通知する（ステップ９０
７）。そして、統計データ採取プログラム動作監視手段
４０３からの制御データ受信待ちステップ９０２に戻
る。

【００５８】統計データ採取プログラム動作監視手段４
０３からの制御データがプログラム動作の終了指示であ
るときは（ステップ９０５でＹＥＳ）、統計データ採取
プログラム４０６にプログラム終了指示を示す制御デー
タを通知する等の処理を行い（ステップ９０６）、その
後、自身を終了する（ステップ９０８）。

【００５９】図１０を参照すると統計データ採取プログ
ラム４０６は、統計データ採取プログラム生成・起動
（再開）手段４０５によって生成された後に起動される
ことにより動作を開始し（ステップＡ０１）、ステップ
Ａ０２〜Ａ０９の処理を実行する。

【００６０】まず起動後、制御データ受信検出を行う
（ステップＡ０２）。このステップＡ０２で、所定時間
内に統計データ採取プログラム中断・終了処理実行手段
４０４からのプログラム中断指示や終了指示を検出した
ら（ステップＡ０３，Ａ０５）、それぞれステップＡ０
４，Ａ０６へ進むが、統計データ採取プログラム生成・
起動（再開）手段４０５からの起動（再開）を指示する
制御データを検出するか、或いは何も検出しない場合
は、ステップＡ０７へ進む。

【００６１】ステップＡ０７においては、評価データを
生成する。そして、その評価データを用いて評価対象プ
ログラムの実行を行い（ステップＡ０８）、統計データ
を収集して一旦内部メモリに格納すると共に所定の時期
に統計結果格納手段１０６に格納する（ステップＡ０
９）。ここで、評価データの生成，統計データの収集と
格納は、統計データ採取プログラムの一部として組み込
まれた統計プログラムが担い、統計プログラムで生成さ
れた評価データが統計データ採取プログラムの一部とし
て組み込まれた評価対象プログラムに引き渡されて出力
データが生成され、この出力データと評価データとから
統計プログラムが統計データを計算する。また、評価項
目が複数設定されている場合、ステップＡ０７〜Ａ０９
による統計データの採取は評価条件で指定された評価項
目順に行われる。さらに各評価項目においては、所定量
の統計データを採取し終える毎に、制御データ受信検出
ステップＡ０２に一旦戻り、このステップＡ０２におい
て所定時間内に制御データが検出されない場合に残りの
統計データの採取を続行すべくステップＡ０７〜Ａ０９
を実行する。

【００６２】ステップＡ０２において統計データ採取プ
ログラムの中断指示の制御データを検出したときは（ス
テップＡ０３でＹＥＳ）、それまでステップＡ０７〜Ａ
０９で処理してきた評価項目について次回の再開に必要
なプログラム再開用の情報を統計結果格納手段１０６に
格納できる中間データの形式に編集して格納し（ステッ
プＡ０４）、制御データ受信検出ステップＡ０２に戻
り、このステップＡ０２において所定時間内に制御デー
タが検出されない場合、未だ中断していない評価項目が
あれば次の評価項目に対しステップＡ０７〜Ａ０９を実
行する。全ての評価項目が中断していれば、ステップＡ
０２でプログラム動作の再開を指示する制御データを待
ち続け、再開指示を検出したらステップＡ０７に進んで
最も過去に中断した評価項目についての処理を、その中
断時点から再開する。

【００６３】ステップＡ０２において終了指示を検出し
たときは（ステップＡ０５でＹＥＳ）、統計データ採取
プログラム動作監視手段４０３に終了通知を出す等の必
要な終了処理を行って自身を終了する（ステップＡ０
６）。

【００６４】図５を参照すると、統計結果編集出力手段
１０５の一例は、数値処理手段５０３と、表形式数値デ
ータ編集出力手段５０５と、多次元グラフ編集出力手段
５０６とを有している。

【００６５】表形式数値データ編集出力手段５０５は、
統計結果格納手段１０６に格納された統計データ、つま
り、評価対象となる暗号プログラムの入出力データのビ
ットごとの相関関係を示す統計データを、表形式に編集
して表示装置やプリンタ等に出力する手段である。

【００６６】多次元グラフ編集出力手段５０６は、統計
結果格納手段１０６に格納された統計データを２次元若
しくは３次元のグラフ形式に編集して表示装置やプリン
タ等に出力する手段である。

【００６７】数値処理手段５０３は、統計評価システム
制御手段１０３からの制御データに従って表形式数値デ
ータ編集出力手段５０５および多次元グラフ編集出力手
段５０６を制御すると共に、統計結果格納手段１０６に
格納された統計データに対して数値処理を施し、平均，
最大，最小，分散，標準偏差等の基本統計量を求める手
段である。なお、求められた基本統計量も表などと一緒
に出力される。

【００６８】次に本実施の形態の暗号強度評価支援装置
の動作を、暗号プログラムなどの具体例を挙げて詳細に
説明する。なお、動作説明は以下の順に行う。 （１）前準備 （ａ）統計プログラムライブラリの準備 （ｂ）評価対象データ群の準備 （２）統計データの採取 （ａ）統計データ採取プログラムの生成と起動 （ｂ）統計データ採取プログラムの中断 （ｃ）統計データ採取プログラムの再開 （３）統計データの出力 （４）終了

【００６９】（１）前準備 暗号強度の評価を行う場合には、評価対象プログラム等
を含む評価対象データ群２０４及び必要な統計プログラ
ムを含む統計プログラムライブラリ３０３を事前に準備
しておく必要がある。これらが既に準備されているとき
は、この段階は省くことができる。

【００７０】（ａ）統計プログラムライブラリの準備 統計プログラムライブラリ３０３中に必要な統計プログ
ラムが存在しない場合、評価担当者は、統計プログラム
ライブラリ生成手段３０１を起動し、それが提供する環
境の下で、基本機能ライブラリ３０２中の加算，減算，
論理演算，平均計算等の基本的な演算機能を使って所望
の統計プログラムを作成し、統計プログラムライブラリ
３０３に追加する。以下の説明では、統計プログラムと
して、ビットバランス用，出力ビット間関連用，入出力
ビット間関連用，アバランシュ用の各統計プログラムが
作成され、統計プログラムライブラリ３０３に格納され
ているものとする。

【００７１】（ｂ）評価対象データ群の準備 評価対象プログラムは評価対象プログラム作成手段２０
１を使用して作成し、評価対象プログラムと統計プログ
ラムとのインタフェースはインタフェース関数設定手段
２０２を使用して設定し、評価条件は評価条件設定手段
２０３を使用して設定する。

【００７２】図１１にＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａ
ｌ Ｃ++ 4.2を使って作成した評価対象プログラムの一
例を示す。この例の評価対象プログラムでは、平文（ｔ
ｅｘｔ）に鍵（ｍａｓｔｅｒｋｅｙ）を排他的論理和し
たものを暗号文（ｃｉｐｈｅｒ）とする暗号アルゴリズ
ムの記述例になっている。

【００７３】図１２にＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａ
ｌ Ｃ++ 4.2を使って作成した評価条件の一例を示す。
この例では、共通外部関数の宣言の形式で、採取する評
価項目としてアバランシュ，ビットバランス，入出力ビ
ット間関連，出力ビット間関連の４項目を指定してい
る。また、統計プログラムが鍵およびデータを引き渡す
領域も共通外部関数の宣言の形式で指定している。次
に、外部変数宣言の形式で、鍵用乱数シード，入力デー
タ用乱数シード，鍵のビット長，入力データブロックの
ビット長，出力データブロックのビット長，入力データ
何回毎に鍵を変更するかを示す鍵変更回数，１つの鍵に
つき入力データを何回変更するかを示すデータ変更回
数，何回計算するごとにキーボードの入力監視を行うか
を示すキーボード入力監視間隔，何回計算するごとに計
算結果を統計結果格納手段１０６にセーブするかを示す
自動保存間隔を指定している。更に、外部関数宣言の形
式で、評価対象プログラムを指定している。

【００７４】図１３にＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａ
ｌ Ｃ++ 4.2を使って作成した、評価対象プログラムと
統計プログラムとのインタフェース関数の設定例を示
す。この例では、統計評価用メイン関数としてａｖａｌ
ａｎｃｈｅ（）；，ｉｏｒｅｌａｔｉｏｎ（）；，ｒｅ
ｌａｔｉｏｎ（）；，ｂａｌａｎｃｅ（）；の合計４つ
が記述されている。これらは何れも統計プログラムであ
り、その実体は統計プログラムライブラリ３０３中にあ
る。各統計評価用メイン関数はその記述順に実行され
る。各統計評価用メイン関数は、図１２中の外部変数宣
言で指定された鍵用乱数シード，入力データ用乱数シー
ドを使って鍵および入力データを発生し、図１２中の共
通外部関数で指定された鍵およびデータの引き渡し領域
に設定する。発生する鍵および入力データのビット長
は，図１２中の鍵のビット長，入力データブロックのビ
ット長に従う。また、図１２中の鍵変更回数，データ変
更回数の指定に従って、発生する鍵および入力データを
変更する。

【００７５】さらに図１３の例では、統計評価関数から
鍵を受け取って評価対象プログラムに引き渡す関数や、
統計評価関数から入力データを受け取って保存すると共
に評価対象プログラムを呼び出して出力データを得る関
数や、得られた出力データを保存する関数などが記述さ
れている。統計評価関数はこれら保存された入出力デー
タに基づいて統計データを計算し、最終的に統計結果格
納手段１０６に出力する。

【００７６】（２）統計データの採取 （ａ）統計データ採取プログラムの生成と起動 操作員が統計データの採取を指示すると、統計評価シス
テム制御手段１０３はその指示を認識し（図６のステッ
プ６０３）、統計データ採取プログラム実行手段１０４
に対してデータ採取開始を指示する制御データを送出す
る（ステップ６０４）。

【００７７】統計データ採取プログラム実行手段１０６
の統計データ採取プログラム動作監視手段４０３は、上
記のデータ採取開始を指示する制御データを認識すると
（図７のステップ７０３）、統計データ採取プログラム
４０６が未だ作成されていないので、統計データ採取プ
ログラム生成・起動（再開）手段４０５に対してプログ
ラム生成を指示する制御データを通知する（ステップ７
０４）。

【００７８】統計データ採取プログラム生成・起動（再
開）手段４０５は、上記のプログラム生成を指示する制
御データを認識すると（図８のステップ８０３）、評価
対象データ群生成手段１０１に準備されている評価対象
データ群２０４と統計プログラムライブラリ生成手段１
０２に準備されている統計プログラムライブラリ３０３
中の必要な統計プログラムとを入力し、図１０に示した
ような動作を行う統計データ採取プログラム４０６を生
成する（ステップ８０４）。この統計データ採取プログ
ラム４０６の生成時に、図１１に例示したような評価対
象プログラムと図１３に例示したようなインタフェース
関数および統計プログラムライブラリ３０３中の統計プ
ログラムとがリンクされ、１つの実行可能なプログラム
が生成される。次に統計データ採取プログラム生成・起
動（再開）手段４０５は、この生成した統計データ採取
プログラム４０６を起動する（ステップ８０６）。

【００７９】生成され起動された統計データ採取プログ
ラム４０６は、まず最初の評価項目に関して、評価デー
タの生成（ステップＡ０７）、この生成された評価デー
タを入力データとする評価対象プログラムの実行（ステ
ップＡ０８）、評価データ及び評価対象プログラムの出
力データに基づく統計データの収集と格納（ステップＡ
０９）を行う。図１３の例では、統計評価用メイン関数
がａｖａｌａｎｃｈｅ（）；，ｉｏｒｅｌａｔｉｏ
ｎ（）；，ｒｅｌａｔｉｏｎ（）；，ｂａｌａｎｃ
ｅ（）；の順に記述されているので、アバランシュ性評
価データ，入出力ビット間関連性データ，出力ビット間
関連性データ，バランス性データの順に、統計データの
収集，保存が実行される。

【００８０】各評価項目のデータ収集は、図１２のキー
ボード入力監視間隔で指定された回数の計算毎に連続し
て行われ、指定された回数の計算が終了する毎に制御デ
ータ受信検出ステップＡ０２に一旦戻り、所定時間内に
中断指示等がなければ、残りの計算を続行する。収集さ
れた各評価項目の統計データは、最終的には統計結果格
納手段１０６に各評価項目別に格納される。

【００８１】（ｂ）統計データ採取プログラムの中断 操作員は統計データの採取中断を指示することで、現在
実行中の評価項目についての処理を中断させ、次の評価
項目の処理を開始させることができる。

【００８２】操作員が採取中断を指示すると、統計評価
システム制御手段１０３はその指示を認識し（図６のス
テップ６０３）、統計データ採取プログラム実行手段１
０４に対してデータ採取終了を指示する制御データを通
知する（ステップ６０４）。

【００８３】統計データ採取プログラム実行手段１０６
の統計データ採取プログラム動作監視手段４０３は、上
記のデータ採取終了を指示する制御データを認識すると
（図７のステップ７０５）、統計データ採取プログラム
中断・終了処理実行手段４０４に対してプログラムの中
断を指示する制御データを通知する（ステップ７０
６）。

【００８４】統計データ採取プログラム中断・終了処理
実行手段４０４は、上記のプログラム中断を指示する制
御データを認識すると（図９のステップ９０３）、統計
データ採取プログラム４０６がそれまでに採取し内部メ
モリに保持していたデータを統計結果格納手段１０６に
格納できる中間データの形式に編集して統計結果格納手
段１０６に格納すると共に、必要に応じて各種のメッセ
ージ等を操作員へ表示する処理を行い（ステップ９０
４）、統計データ採取プログラム４０６に対して中断指
示を示す制御データを通知する（ステップ９０７）。

【００８５】統計データ採取プログラム４０６は、上記
の中断指示を示す制御データを認識すると（図１０のス
テップＡ０３）、次回の再開に必要なプログラム再開用
の情報を統計結果格納手段１０６に格納できる中間デー
タの形式に編集して格納する（ステップＡ０４）。そし
て、制御データ受信検出ステップＡ０２に戻り、このス
テップＡ０２において所定時間内に制御データが検出さ
れない場合、次の評価項目についてステップＡ０７〜Ａ
０９を実行する。

【００８６】（ｃ）統計データ採取プログラムの再開 操作員は全ての評価項目の処理が中断した場合、統計デ
ータの採取再開を指示することにより、中断した評価項
目の処理をその中断時点から再開させることができる。

【００８７】操作員が採取再開を指示すると、統計評価
システム制御手段１０３はその指示を認識し（図６のス
テップ６０３）、統計データ採取プログラム実行手段１
０４に対してデータ採取開始を指示する制御データを送
出する（ステップ６０４）。

【００８８】統計データ採取プログラム実行手段１０４
の統計データ採取プログラム動作監視手段４０３は、上
記のデータ採取開始を指示する制御データを認識すると
（図７のステップ７０３）、統計データ採取プログラム
生成・起動（再開）手段４０５に対してプログラム起動
（再開）を指示する制御データを通知する（ステップ７
０４）。

【００８９】統計データ採取プログラム生成・起動（再
開）手段４０５は、上記のプログラム起動（再開）を指
示する制御データを認識すると（図８のステップ８０
５）、統計データ採取プログラム４０６に対して起動
（再開）を指示する制御データを通知する（ステップ８
０６）。

【００９０】統計データ採取プログラム４０６は、上記
の起動（再開）指示を示す制御データを認識すると（図
１０のステップＡ０５でＮＯ）、中断時点において統計
結果格納手段１０６に格納してあった次回の再開に必要
なプログラム再開用の情報を用いて動作を続行し、評価
データの生成，評価対象プログラムの実行，データ収集
・格納を続ける（ステップＡ０７，Ａ０８，Ａ０９）。
このとき再開する評価項目は、最も過去に中断した評価
項目である。

【００９１】以上のように本実施の形態では、現在実行
中の評価項目についての処理を中断して次の評価項目を
処理させることができる。１つの評価項目に関する統計
データの収集には或る程度の時間がかかるので、この機
能は、或る評価項目の処理を中断して次の評価項目を優
先的に処理したい場合に便利である。なお、この機能を
より実用的なものとするために、現在実行中の評価項目
について、現在までの実行回数およびパーセンテージ，
実行回数／秒，残り時間と終了時刻の予測値を算出して
表示する機能を統計データ採取プログラム実行手段１０
４に持たせるようにしても良い。この機能により、評価
担当者は中断して良いか否かの或る程度の目安を得るこ
とできる。

【００９２】図１４に表示装置にモニタ表示される統計
データ採取プログラムの実行状況の一例を示す。この例
では、操作指示をキーボード入力とし、起動（再開）指
示はｅｎｃｒｉｐｔコマンドの入力で、中断指示は［Ｅ
ＳＣ］キーの押下で行うものとしている。また、［ＳＰ
ＡＣＥ］キーを押下すれば、現在実行中の評価項目につ
いて、現在までの実行回数およびパーセンテージ，実行
回数／秒，残り時間と終了時刻の予測値が表示されるよ
うになっている。例えば図１４では、ｅｎｃｒｉｐｔコ
マンドの入力時、アバランシュ評価の開始メッセージが
現在日時と共に表示されている。その後、［ＳＰＡＣ
Ｅ］キーが押下されており、第３，４行目に示されるよ
うに、現在実行中のアバランシュ評価項目について、現
在までの実行回数（パーセンテージ，実行回数／秒），
残り時間，終了時刻の予測値が表示されている。続いて
［ＥＳＣ］キーが押下されており、アバランシュ評価が
中断しその途中結果がセーブされたこと、次に入出力ビ
ット関連評価の処理を開始した旨のメッセージが表示さ
れている。

【００９３】（３）統計データの出力 操作員が編集形式など所定の項目を指定して統計データ
の編集出力を指示すると、統計評価システム制御手段１
０３はその指示を認識し（図６のステップ６０５）、統
計結果編集出力手段１０５に対して必要な制御データを
通知する（ステップ６０６）。統計結果編集出力手段１
０５の数値処理手段５０３は、制御データを受信して解
析し、必要な制御を実施する。

【００９４】例えば或る評価項目について、基本統計量
と採取データの表形式との表示が指示された場合、数値
処理手段５０３は統計結果格納手段１０６から当該評価
項目の統計データを読み出して平均，最大，最小，分
散，標準偏差等の基本統計量を求め、この求めた基本統
計量と前記読み出した統計データとを表形式数値データ
編集出力手段５０５に通知する。表形式数値データ編集
出力手段５０５は、通知された統計データを所定の表形
式に編集し、通知された基本統計量と共に表示装置やプ
リンタに出力する。表形式としては例えばＭｉｃｒｏｓ
ｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ９７を使用することができる。

【００９５】図１５にＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ
９７の表形式に編集して出力した表の例を示す。同図に
おいて、１５０１の部分が評価対象となる暗号装置の入
出力データのビットごとの相関関係を示す統計データを
表にしたもので、アバランシュ性評価データを例にして
ある。この表の縦と横に記載されている０，１，２，…
は一方が入力データのビット，他方が出力データのビッ
トであり、その交点の数値が特定の入力ビットを反転し
た場合の特定の出力ビットの［反転回数−非反転回数］
である。また、１５０２の部分は基本統計量を示し、平
均，最大，最小，分散，標準偏差，９５％信頼区間が出
力されている。なお、ｖａｌｕｅは値、ｘＳＤは（値−
平均）÷σ，ｄｅｖｉａｔｉｏｎは偏差率，ｗｉｄｔｈ
は振れ幅である。その他、表には、鍵・入力データの乱
数シード，予定していた全データ数，実行された全デー
タ数などが記述されている。

【００９６】図１５のアバランシュ性評価データの表に
おいて、正の大きな数値は当該入力ビットと出力ビット
とが高い相関性を持つことを示し、負の大きな数値は当
該入力ビットが攪拌に役立っていないことを示し、何れ
も悪い性質を意味する。このようにデータ攪拌に偏りが
発見された場合、そのアルゴリズムは選択差分を用いた
攻撃などにより解読される可能性があり、強度的に弱い
と言える。他方、絶対値の小さな数値は当該入力ビット
の反転時に出力ビットが反転する確率が０.5に近いこと
を示し、攪拌性能が高いと言える。従って、絶対値の小
さな数値の占める割合が多いほど暗号強度は強いと判定
できる。従来の統計的な手法では基本統計量から評価し
ているが、例えば平均値を用いると、正や負の大きな数
値が存在しても平均的には０に近くなる場合があり、評
価を誤ることがある。また、特定の入力ビットと特定の
出力ビットとの相関性を確認することができず、暗号化
変換の挙動をきめ細かく把握することはできない。これ
に対し、表形式表示によれば暗号化変換の挙動をきめ細
かく把握でき、正確な評価が行える。さらに、異なる評
価対象プログラムについての表を見比べれば、異なる複
数の暗号アルゴリズムの相対的な比較が容易に行える。
これは、アバランシュ性評価に限らず入出力ビット間関
連などの他の評価項目についても同じである。

【００９７】また、本実施の形態では、暗号装置の入出
力データのビットごとの相関関係を示す統計データを２
次元若しくは３次元のグラフ形式に編集して出力するこ
ともできる。２次元グラフの例としては、折れ線グラ
フ，等高線グラフなどがあり、３次元グラフの例として
は、３Ｄ等高線などがある。このようなグラフ形式の指
定は、統計評価システム制御手段１０３が例えば図１６
に示すような「グラフ描画」ダイアログボックスを表示
装置の画面に表示することで、グラフの種類の指定が容
易に行える。図１６の例では、グラフの種類として、折
れ線（系列：行），折れ線（系列：列），等高線，３Ｄ
等高線，３Ｄ等高線（反転）の５種類が用意されてお
り、操作員は描画したいグラフを選択し、ＯＫボタンを
押すことで、編集するグラフの種類を簡易に指示できる
ようになっている。

【００９８】操作員から指示されたグラフの種類を指示
するデータは、統計評価システム制御手段１０３から統
計結果編集出力手段１０５に通知される。数値処理手段
１０５は、或る評価項目について、編集するグラフの種
類が指定されると、統計結果格納手段１０６から該当す
る評価項目の統計データを読み出して、グラフの種類を
指定して多次元グラフ編集出力手段５０６に伝達する。

【００９９】多次元グラフ編集出力手段５０６は、指定
されたグラフの種類に従って、統計データのグラフを例
えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ９７の新規グラフ
シートに描画し、同時に表示装置またはプリンタにグラ
フを出力する。

【０１００】図１７に各グラフの表示例を示す。（ａ）
が３Ｄ等高線、（ｂ）が３Ｄ等高線（反転）、（ｃ）が
等高線、（ｄ）が折れ線（系列：行）、（ｅ）が折れ線
（系列：列）である。

【０１０１】図１７（ａ）の３Ｄ等高線は、入出力デー
タのビットごとの相関関係を「山」，「谷」，「平野」
に模して描画したものである。例えばアバランシュ性評
価データの場合、Ｘ軸に各入力ビットの目盛り，Ｙ軸に
各出力ビットの目盛り、Ｚ軸に［反転回数−非反転回
数］の目盛りを付け、［反転回数−非反転回数］の値が
正方向に大きいほど「山」が高くなるように、負方向に
大きいほど「谷」が深くなるように、絶対値が０に近い
ほど「平野」に近くなるように描画する。従って、高い
山は入力と出力が高い相関性を持つことを、深い谷は相
関性が極端に少ないことを示し、これらは何れも悪い性
質を意味する。他方、平野は入力ビットの反転時に出力
ビットが反転する確率が０.5に近いことを示し、良い性
質を意味する。このような３Ｄ等高線を見れば、評価対
象とする暗号アルゴリズム全体の挙動を直観的に素早
く、細部まで漏れなく見渡すことが可能である。また、
複数の評価対象プログラムの３Ｄ等高線を見比べれば、
異なる暗号アルゴリズムの相対的な比較が極めて容易に
行える。

【０１０２】図１７（ｂ）の３Ｄ等高線（反転）は、同
図（ａ）の３Ｄ等高線の山と谷を裏返しにしたものであ
り、３Ｄ等高線では見えにくい谷の様子を観察すること
ができる。図１７（ｃ）の等高線は、同図（ａ）の３Ｄ
等高線を図の方向から見たもので、平野は薄く、山は
濃く表示されている。図１７（ｄ）は同図（ａ）の３Ｄ
等高線の任意の断面を同図のの方向から見たときのグ
ラフ、図１７（ｅ）は同じく３Ｄ等高線の任意の断面を
の方向から見たときのグラフであり、何れも３Ｄ等高
線の細部をより詳しく観察する際に役立つ。

【０１０３】このように本実施の形態では、暗号装置の
入出力データのビットごとの相関関係を３Ｄ等高線など
種々のグラフで表示できるため、暗号変換の細部にわた
る挙動をきめ細かく極めて容易に把握することができ、
正確な評価が可能となる。

【０１０４】（４）終了 操作員が終了指示を入力すると、統計評価システム制御
手段１０３はその指示を認識し（図６のステップ６０
７）、統計データ採取プログラム実行手段１０４に対し
てプログラム動作の終了を指示する制御データを送出
し、自身の動作を終了する（ステップ６０８）。

【０１０５】統計データ採取プログラム実行手段１０６
の統計データ採取プログラム動作監視手段４０３は、上
記のプログラム動作の終了を指示する制御データを認識
すると（図７のステップ７０７）、統計データ採取プロ
グラム中断・終了処理実行手段４０４および統計データ
採取プログラム生成・起動（再開）手段４０５に対して
プログラム動作の終了を指示する制御データを通知し、
統計データ採取プログラム４０６から終了通知が出ると
自身の動作を終了する（ステップ７０８）。

【０１０６】統計データ採取プログラム生成・起動（再
開）手段４０５は、上記のプログラム動作の終了を指示
する制御データを認識すると（図８のステップ８０
７）、自身の動作を終了する（ステップ８０８）。ま
た、統計データ採取プログラム中断・終了処理実行手段
４０４は、上記のプログラム動作の終了を指示する制御
データを認識すると（図９のステップ９０５）、統計デ
ータ採取プログラム４０６に対して終了指示を示す制御
データを通知し（ステップ９０６）、自身の処理を終了
する（ステップ９０８）。

【０１０７】統計データ採取プログラム４０６は、上記
の終了指示を示す制御データを認識すると（図１０のス
テップＡ０５でＹＥＳ）、統計データ採取プログラム動
作監視手段４０３に対して終了を通知し、自身の動作を
終了する（ステップＡ０６）。

【０１０８】図１８は本発明の暗号強度評価支援装置の
別の実施の形態の構成図である。この例の暗号強度評価
支援装置は、中央処理装置およびメモリ等を備えたコン
ピュータ本体１８０１と、このコンピュータ本体１８０
１に接続されたＣＲＴ１８０２，キーボード１８０３，
マウス１８０４，磁気ディスク装置１８０５および記録
媒体１８０６とで構成されている。記録媒体１８０６は
ＣＤ−ＲＯＭ，光磁気ディスク，半導体メモリ等の機械
読み取り可能な記録媒体であり、暗号強度評価支援プロ
グラムを記録してある。記録媒体１８０６に記録された
暗号強度評価支援プログラムは、コンピュータ本体１８
０１に読み込まれ、コンピュータ本体１８０１の動作を
制御することにより、コンピュータ本体１８０１上に図
１〜図５に示した評価対象データ群生成手段１０１，統
計プログラムライブラリ生成手段１０２，統計評価シス
テム制御手段１０３，統計データ採取プログラム実行手
段１０４，統計結果編集出力手段１０５をそれぞれ実現
する。なお、図１の統計結果格納手段１０６は磁気ディ
スク装置１８０５で実現される。

【０１０９】以上本発明の実施の形態について説明した
が、本発明は以上の実施の形態にのみ限定されず、その
他各種の付加変更が可能である。例えば、評価対象とな
る暗号装置の暗号アルゴリズムが不明な場合、その暗号
装置の入力データと出力データのデータ列から入出力デ
ータのビットごとの相関関係を求めるようにしても良
い。この場合、評価対象データ群は、その暗号装置の入
力データと出力データのデータ列から構成され、これら
のデータ列から各評価項目データを採取する構成とな
る。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明した本発明の暗号強度評価支援
装置によれば以下のような効果を得ることができる。

【０１１１】特定の解読法に依存しないで暗号強度の評
価が行える。その理由は、暗号装置の入出力データの相
関関係に着目した統計的な評価を行うからである。この
ため、暗号アルゴリズムが不明でも、暗号装置の入出力
データ列があれば評価が可能である。従来の評価、例え
ば線形解読法に必要な既知平文量で強度を評価しようと
した場合、予め暗号アルゴリズムの線形近似式を求めな
くてはならないが、暗号アルゴリズムが不明の場合には
評価できない。具体的には、例えば、耐タンパー性をも
った暗号装置の強度評価を行おうとした場合、本発明で
は実施可能だが、線形解読法に依存した評価方法は実施
できない。

【０１１２】暗号化変換の挙動をきめ細かく把握するこ
とができる。その理由は、評価対象となる暗号装置の入
出力データのビットごとの相関関係を示す統計データを
表形式などに編集して出力するため、各ビットごとの相
関関係を詳しく知ることができるからである。

【０１１３】暗号化変換の挙動が容易に把握できる。そ
の理由は、評価対象となる暗号装置の入出力データのビ
ットごとの相関関係を示す統計データを２次元若しくは
３次元のグラフ形式に編集して出力するため、直観的な
把握が可能になるからである。

【０１１４】複数の暗号装置の暗号強度の比較が容易で
ある。その理由は、複数の暗号装置の入出力データのビ
ットごとの相関関係を示す統計データを同じ表形式や同
じグラフ形式に編集して比較することにより、複数の暗
号装置の挙動の細部を見比べることができるからであ
る。

【０１１５】暗号装置の設計が効率的に行える。その理
由は、暗号アルゴリズムの設計過程で、修正を行う前と
後の暗号アルゴリズムの挙動の把握が容易になり、また
相対的な強度比較が容易になったためである。また、評
価対象プログラム作成手段を備えており、プログラムの
修正から評価までを一連の作業として行うことができる
ためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の暗号強度評価支援装置の実施の形態の
ブロック図である。

【図２】評価対象データ群生成手段の構成例を示すブロ
ック図である。

【図３】統計プログラムライブラリ生成手段の構成例を
示すブロック図である。

【図４】統計データ採取プログラム実行手段の構成例を
示すブロック図である。

【図５】統計結果編集出力手段の構成例を示すブロック
図である。

【図６】統計評価システム制御手段の動作例を示すフロ
ーチャートである。

【図７】統計データ採取プログラム動作監視手段の動作
例を示すフローチャートである。

【図８】統計データ採取プログラム生成・起動（再開）
手段の動作例を示すフローチャートである。

【図９】統計データ採取プログラム中断・終了処理実行
手段の動作例を示すフローチャートである。

【図１０】統計データ採取プログラムの動作例を示すフ
ローチャートである。

【図１１】評価対象プログラムの一例を示す図である。

【図１２】評価条件の一例を示す図である。

【図１３】評価対象プログラムと統計プログラムとのイ
ンタフェース関数の設定例を示す図である。

【図１４】表示装置にモニタ表示される統計データ採取
プログラムの実行状況の一例を示す図である。

【図１５】統計データを編集して出力した表の例を示す
図である。

【図１６】グラフの種類の指定に使う「グラフ描画」ダ
イアログボックスの例を示す図である。

【図１７】統計データを編集して出力した各種のグラフ
の例を示す図である。

【図１８】本発明の暗号強度評価支援装置の別の実施の
形態の構成図である。

【符号の説明】

１０１…評価対象データ群生成手段 １０２…統計プログラムライブラリ生成手段 １０３…統計評価システム制御手段 １０４…統計データ採取プログラム実行手段 １０５…統計結果編集出力手段 １０６…統計結果格納手段 ２０１…評価対象プログラム作成手段 ２０２…インタフェース関数設定手段 ２０３…評価条件設定手段 ２０４…評価対象データ群 ３０１…統計プログラムライブラリ生成手段 ３０２…基本機能ライブラリ ３０３…統計プログラムライブラリ ４０３…統計データ採取プログラム動作監視手段 ４０４…統計データ採取プログラム中断・終了処理実行
手段 ４０５…統計データ採取プログラム生成・起動（再開）
手段 ４０６…統計データ採取プログラム ５０３…数値処理手段 ５０５…表形式数値データ編集出力手段 ５０６…多次元グラフ編集出力手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−154615（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−190344（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−160489（ＪＰ，Ａ) 暗号と情報セキュリティ，昭晃堂, ｐ．49−56 暗号理論入門，共立出版株式会社, ｐ．175−178 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09C 1/00 610 H04L 9/06 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 評価対象となる暗号装置の入出力データ
   のビットごとの相関関係を統計的に求める統計データ採
   取プログラム実行手段と、 前記統計データ採取プログラム実行手段により求められ
   たビットごとの相関関係を格納する統計結果格納手段
   と、 前記統計結果格納手段に格納されたビットごとの相関関
   係を表形式または２次元若しくは３次元のグラフ形式に
   編集して出力する統計結果編集出力手段とを備えること
   を特徴とする暗号強度評価支援装置。
2. 【請求項２】 評価対象となる暗号装置に対応する評価
   対象プログラムを作成するための評価対象プログラム作
   成手段を備え、 前記統計データ採取プログラム実行手段は前記評価対象
   プログラム作成手段で作成された評価対象プログラムの
   入出力データのビットごとの相関関係を統計的に求める
   ことを特徴とする請求項１記載の暗号強度評価支援装
   置。
3. 【請求項３】 所定の評価項目ごとにその評価項目の評
   価に必要なデータを計算する統計プログラムを保持する
   統計プログラムライブラリと、 評価対象となる暗号装置に対応する評価対象プログラム
   を作成するための評価対象プログラム作成手段，評価条
   件を設定するための評価条件設定手段および前記評価対
   象プログラム作成手段で作成された評価対象プログラム
   と前記統計プログラムとのインタフェースを設定するイ
   ンタフェース関数設定手段を有し、前記作成された評価
   対象プログラム，前記設定された評価条件およびインタ
   フェースから構成される評価対象データ群を保持する評
   価対象データ群生成手段とを備え、 前記統計データ採取プログラム実行手段は、前記評価対
   象データ群と前記統計プログラムライブラリ中の統計プ
   ログラムとから評価対象プログラムの入出力データのビ
   ットごとの相関関係を統計的に求める統計データ採取プ
   ログラムを生成する統計データ採取プログラム生成・起
   動（再開）手段を含むことを特徴とする請求項１記載の
   暗号強度評価支援装置。
4. 【請求項４】 加算，減算，論理演算等の基本機能をラ
   イブラリ化してある基本機能ライブラリと、該基本機能
   ライブラリの基本機能を使って統計プログラムライブラ
   リに新規に追加すべき統計プログラムを作成するための
   統計プログラムライブラリ生成手段とを備えることを特
   徴とする請求項３記載の暗号強度評価支援装置。
5. 【請求項５】 前記統計データ採取プログラム実行手段
   は、複数の評価項目についての統計データを順次に収集
   する構成を有することを特徴とする請求項１，２，３ま
   たは４記載の暗号強度評価支援装置。
6. 【請求項６】 前記統計データ採取プログラム実行手段
   は、利用者からの指示に従って現在処理中の評価項目の
   処理を中断して次の評価項目を処理する機能を備えるこ
   とを特徴とする請求項５記載の暗号強度評価支援装置。
7. 【請求項７】 前記統計データ採取プログラム実行手段
   は、利用者からの指示に従って中断した評価項目の処理
   を再開する機能を備えることを特徴とする請求項６記載
   の暗号強度評価支援装置。
8. 【請求項８】 コンピュータを、 評価対象となる暗号装置の入出力データのビットごとの
   相関関係を統計的に求める統計データ採取プログラム実
   行手段、 前記統計データ採取プログラム実行手段により求められ
   たビットごとの相関関係を格納する統計結果格納手段、 前記統計結果格納手段に格納されたビットごとの相関関
   係を表形式または２次元若しくは３次元のグラフ形式に
   編集して出力する統計結果編集出力手段、 として機能させるプログラムを記録した機械読み取り可
   能な記録媒体。
9. 【請求項９】 前記コンピュータを更に、評価対象とな
   る暗号装置に対応する評価対象プログラムを作成するた
   めの評価対象プログラム作成手段として機能させ、且
   つ、前記統計データ採取プログラム実行手段は前記評価
   対象プログラム作成手段で作成された評価対象プログラ
   ムの入出力データのビットごとの相関関係を統計的に求
   めるものであることを特徴とする請求項８記載のプログ
   ラムを記録した機械読み取り可能な記録媒体。
10. 【請求項１０】 前記コンピュータを更に、評価対象と
    なる暗号装置に対応する評価対象プログラムを作成する
    ための評価対象プログラム作成手段，評価条件を設定す
    るための評価条件設定手段および前記評価対象プログラ
    ム作成手段で作成された評価対象プログラムと所定の評
    価項目ごとにその評価項目の評価に必要なデータを計算
    する統計プログラムを保持する統計プログラムライブラ
    リ中の前記統計プログラムとのインタフェースを設定す
    るインタフェース関数設定手段を有し、前記作成された
    評価対象プログラム，前記設定された評価条件およびイ
    ンタフェースから構成される評価対象データ群を保持す
    る評価対象データ群生成手段として機能させ、且つ、前
    記統計データ採取プログラム実行手段は、前記評価対象
    データ群と前記統計プログラムライブラリ中の統計プロ
    グラムとから評価対象プログラムの入出力データのビッ
    トごとの相関関係を統計的に求める統計データ採取プロ
    グラムを生成する統計データ採取プログラム生成・起動
    （再開）手段を含むことを特徴とする請求項８記載のプ
    ログラムを記録した機械読み取り可能な記録媒体。
11. 【請求項１１】 前記コンピュータを更に、加算，減
    算，論理演算等の基本機能をライブラリ化してある基本
    機能ライブラリの前記基本機能を使って統計プログラム
    ライブラリに新規に追加すべき統計プログラムを作成す
    るための統計プログラムライブラリ生成手段として機能
    させる請求項１０記載のプログラムを記録した機械読み
    取り可能な記録媒体。
12. 【請求項１２】 前記統計データ採取プログラム実行手
    段は、複数の評価項目についての統計データを順次に収
    集するものであることを特徴とする請求項８，９，１０
    または１１記載のプログラムを記録した機械読み取り可
    能な記録媒体。
13. 【請求項１３】 前記統計データ採取プログラム実行手
    段は、利用者からの指示に従って現在処理中の評価項目
    の処理を中断して次の評価項目を処理するものであるこ
    とを特徴とする請求項１２記載のプログラムを記録した
    機械読み取り可能な記録媒体。
14. 【請求項１４】 前記統計データ採取プログラム実行手
    段は、利用者からの指示に従って中断した評価項目の処
    理を再開するものであることを特徴とする請求項１３記
    載のプログラムを記録した機械読み取り可能な記録媒
    体。