JP4117095B2

JP4117095B2 - 暗号方式

Info

Publication number: JP4117095B2
Application number: JP2000100807A
Authority: JP
Inventors: 圭司網野
Original assignee: NEC Network and System Integration Corp
Current assignee: NEC Network and System Integration Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2020-04-03
Also published as: JP2001285281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗号方式に関し、特にＯＦＢ（Output Feed Back）モードとＥＣＢ（Electric Code Book)モードを併用した暗号方式に関する
【従来の技術】
暗号演算によるデータの暗号化、復号化には種々の操作モードが標準化されており、適用アプリケーションにより適切な処理モードが選択されて使用されている。図５〜図６は、これらの処理モードの一つであるＯＦＢ（Output Feed Back）モードによる暗号方式及び復号方式の概略ブロック図である。
【０００２】
図５において、初期ベクトル値５０は、ＯＦＢモード暗号化装置５で使用する初期ベクトル値としてシフトレジスタ６に渡される。シフトレジスタ６は、ｎビットで構成され暗号化処理手段７と同一固定長ビットからなる。ＯＦＢモード暗号化装置５は、シフトレジスタ６の出力を固定長ビット単位で暗号化する暗号化処理手段７の出力と平文５１を排他的論理和回路２７により１ビット単位で排他的論理和した暗号文５５を出力する。
【０００３】
暗号化処理手段７で暗号化された出力は、シフトレジスタ６へ戻され固定長ビットシフトされる。平文５２から最終ブロックである平文５４までを同様にＯＦＢモード暗号化装置５で暗号化すると暗号文５６から暗号文５８までが出力される。
【０００４】
一方図６の復号方式では、初期ベクトル値６０をＯＦＢモード復号化装置１８で使用する初期ベクトル値としてシフトレジスタ１９に設定する。シフトレジスタ１９は、ｎビットで構成され復号化処理手段２０と同一固定長ビットからなる。
【０００５】
ＯＦＢモード復号化装置１８は、シフトレジスタ１９の出力を復号化処理手段２０で復号化した出力と暗号文６１を１ビット単位で排他的論理和回路２８により排他的論理和した平文６５を出力する。復号化処理手段２０で復号化された出力は、シフトレジスタ１９へ戻され固定長ビットシフトされる。
【０００６】
暗号文６２から最終ブロックである暗号文６４を同様にＯＦＢモード復号化装置１８で復号化すると、平文６６から最終ブロックである平文６８までが出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＯＦＢモードにおいて複数ブロックからなる暗号文を復号化するには、受信側へ初期ベクトルの通知が必要であり、そのため送信側からは、送信すべき情報（平文５１〜５４）とは関係のない初期ベクトル値５０が受信側へ通知されるが、この初期ベクトル値５０は解読する暗号文以外のデータとして、複数ブロックからなる暗号文を送信する毎に送信側から受信側に送られるので、その分余分なデータ通信が行われることになる。
【０００８】
初期ベクトル値を送信側及び受信側で固定データとして持っていれば、初期ベクトル値を通知する必要はなくなるが、その場合には、初期ベクトル値が一旦知られてしまうと暗号文が容易に解読されてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、ＯＦＢモードにおける上記問題点に鑑み、初期ベクトル値を暗号文の中に含めて通知することにより、初期ベクトル値を送信するためだけのデータ通信を行う必要をなくして通信量を減らし、かつ容易に解読されることのない暗号方式を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明における暗号方式は、送信側からはデータの先頭ブロックをＥＣＢ（Electric Code Book）モードで暗号化して送信するとともに、この暗号化された先頭ブロックを初期ベクトル値として次ブロック以降をＯＦＢモードで暗号化した後送信し、受信側では暗号文の先頭ブロックをＥＣＢモードで復号するとともに、この暗号文の先頭ブロックを初期ベクトル値として次ブロック以降のデータをＯＦＢモードで復号することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、受信側へ初期ベクトルを別途通知するためのデータ通信が不要となり、また、ＥＣＢモードとＯＦＢモードを併用することで可変長データの暗号と暗号の復号を行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態を示す暗号化装置の概略ブロック図である。本実施の形態では、先頭ブロックの平文２に対してはＥＣＢモード暗号化装置１の暗号化処理手段３で暗号化を行い、暗号文４を出力する。またこの暗号文４は、ＯＦＢモード暗号化装置５で使用する初期ベクトル値としてシフトレジスタ６に渡される。
【００１３】
シフトレジスタ６は、ｎビットで構成され暗号化処理手段７と同一固定長ビットからなる。ＯＦＢモード暗号化装置５は、シフトレジスタ６の出力を固定長ビット単位で暗号化処理手段７により暗号化した出力と次ブロックの平文８を１ビット単位で排他的論理和回路２７により排他的論理和して暗号文１１を出力する。
【００１４】
また、シフトレジスタ６の出力を固定長ビット単位で暗号化処理手段７により暗号化した出力は、シフトレジスタ６へ戻され固定長ビットシフトされる。平文９から最終ブロックである平文１０までを同様にＯＦＢモードで暗号化すると暗号文１２から最終ブロックである暗号文１３までが出力される。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態を示す復号化装置の概略ブロック図である。本実施の形態では、ＥＣＢモード復号化装置１４が先頭ブロックである暗号文１５を復号化処理手段１６により復号して平文１７を出力する。
【００１６】
また、この先頭ブロックの暗号文１５は、ＯＦＢモード復号化装置１８で使用するための初期ベクトル値としてシフトレジスタ１９に設定される。シフトレジスタ１９はｎビットで構成され復号化処理手段２０と同一固定長ビットで構成される。
【００１７】
ＯＦＢモード復号化装置１８は、シフトレジスタ１９の出力を復号化処理手段２０により復号化した出力と暗号文２１を１ビット単位で排他的論理和回路２８により排他的論理和して平文２４を出力する。また、シフトレジスタ１９の出力を復号化処理手段２０により復号化した出力は、シフトレジスタ１９へ戻され固定長ビットシフトされる。
【００１８】
暗号文２２から最終ブロックである暗号文２３を同様にＯＦＢモード１８で復号化すると、平文２５から最終ブロックである平文２６までが出力される。本実施形態の暗号化装置（図１）は、複数のブロックからなる平文（２，８，９，…，１０）が入力されると、その先頭ブロック（平文２）を選択してＥＣＢモード暗号化装置１で暗号化し、該暗号化した先頭ブロック（暗号文４）をＯＦＢモード暗号化装置５のシフトレジスタ６に対して初期ベクトル値として渡し、復号化装置（図２）は、複数のブロックからなる暗号文（１５，２１，２２，…，２３）を受信すると、受信した先頭ブロック（暗号文１５）を選択してＯＦＢモード復号化装置１８のシフトレジスタ１９に初期ベクトル値として渡すとともにＥＣＢモード復号化装置１４で復号化して平文の先頭ブロック（平文１７）として出力するが、これらの動作を実行する各構成は、暗号通信中は固定で設定され、従って、暗号化装置は、複数のブロックからなる平文が入力される毎に上記動作を実行し、復号化装置は、複数のブロックからなる暗号文を受信する毎に上記動作を実行する。
【００１９】
このように、本実施の形態の暗号化装置においては、平文の先頭ブロックをＥＣＢモード１で暗号化した出力暗号文４を初期ベクトル値として、平文８から最終ブロックの平文１０までをＯＦＢモード５で暗号化し、復号化装置では、暗号文の先頭ブロックをＥＣＢモードで復号化して平文１７を出力するとともに、先頭ブロックの暗号文１５を初期ベクトル値として、次ブロック以降の暗号文をＯＦＢモードで復号化するので、初期ベクトル値を送信しなくてもＯＦＢモードでの復号化が可能となる。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施の形態を示す暗号化装置の概略ブロック図である。この実施の形態では、ＯＦＢモードで暗号化するための初期ベクトル値として、先頭ブロックの平文２を使用しているので、本実施形態の暗号化装置では、先頭ブロックの平文２を、ＥＣＢモード暗号化装置１とともにＯＦＢモード暗号化装置５のシフトレジスタ６に対しても入力するように設定されている点で前記の実施の形態と異なるが、他の構成及び動作は前記の実施の形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２１】
図４は、図３の暗号化装置で暗号化された暗号文を復号する本発明の他の実施の形態を示す復号化装置の概略ブロック図である。本実施形態の場合、ＯＦＢモードで暗号化するための初期ベクトル値として選択される値は先頭ブロックの平文２であるので、復号化装置は、受信した暗号文の先頭ブロック（暗号文１５）をＥＣＢモード復号化装置１４で復号した平文１７を、初期ベクトル値としてＯＦＢモード復号化装置１８のシフトレジスタ１９に入力するように設定されている。
【００２２】
本実施の形態の復号化装置では、受信した暗号文の先頭ブロックの暗号文１５をＥＣＢモード復号化装置１４の復号化処理手段１６で復号することにより先頭ブロックの平文１７を求め、この平文１７を初期ベクトル値として、次ブロック以降の暗号文２１〜２３をＯＦＢモードで復号化する。ＯＦＢモードでの復号化は前記の実施の形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２３】
なお、上記の各実施の形態では、初期ベクトル値として先頭ブロックを使用しているが、初期ベクトルは必ずしも先頭ブロックを使用する必要性は無く、複数のブロックで構成された１フレーム単位の任意のブロック位置を初期ベクトル値として選定することができる。
【００２４】
例えば、暗号側では平文８をＥＣＢモードで暗号化した出力を初期ベクトル値として平文２、平文９から平文１０までの順にＯＦＢモードで暗号化し、復号側では、暗号文２１を初期ベクトル値として暗号文１５、暗号文２２から暗号文２３までの順にＯＦＢモードで復号化する等適宜の形態とすることができる。この場合も、初期ベクトル値として第２番目のブロックを選択していることは、暗号側及び復号側で予め共有の固定データとして設定できるので、暗号化装置からは暗号文（４，１１，１２，…，１３）のみを送信するだけで済み、複数ブロックからなる暗号文を送信する毎に初期ベクトル値（５０）を復号化装置に通知する従来のＯＦＢモード（図５参照）よりも通信量を減らすことができる。
【００２５】
さらに他の実施の形態として、暗号側では、平文２から平文１０の前までをＥＣＢモードで暗号化し、このＥＣＢモードで暗号化された複数ブロックから１つのブロックを初期ベクトル値として選定して最終ブロックである平文１０のみＯＦＢモードで暗号化し、復号側では、暗号文１５から暗号文２３の前までをＥＣＢモードで復号化し、最終ブロックである暗号文２３のみ前記選定されたブロックを初期ベクトル値としてＯＦＢモードで復号化する構成とすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、ＯＦＢモード暗号化における初期ベクトル値を暗号文の中に含めて通知しているので、複数のブロックからなる暗号文を送信する毎に暗号文以外の初期ベクトル値を受信側へ送るための通信を行う必要がなくその分通信量を減らすことができ、かつ容易に解読されることのない暗号方式を提供することができる。
【００２７】
また、ＥＣＢモードとＯＦＢモードを併用することで可変長データの暗号化及び復号化が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す暗号化装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す復号化装置の概略ブロック図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す暗号化装置の概略ブロック図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す復号化装置の概略ブロック図である。
【図５】従来のＯＦＢモードによる暗号化装置の概略ブロック図である。
【図６】従来のＯＦＢモードによる復号化装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１ＥＣＢモード暗号化装置
２，８〜１０，１７，２４〜２６，５１〜５４，６５〜６８平文
３，７暗号化処理手段
４，１１〜１３，１５、２１〜２３，５５〜５８，６１〜６４暗号文
５ＯＦＢモード暗号化装置
６，１９シフトレジスタ
７暗号化回路
１４ＥＣＢモード復号化装置
１６，２０復号化処理手段
２７，２８排他的論理和回路
５０，６０初期ベクトル値

Claims

複数ブロックからなる平文のうちの任意に選択された１つのブロックをＥＣＢモード暗号化装置で暗号化して出力するとともに、該ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化したブロックを初期ベクトル値として用いることにより他のブロックの平文をＯＦＢモード暗号化装置で暗号化することを特徴とする暗号方式。
複数ブロックからなる平文のうち、任意の複数ブロックをＥＣＢモード暗号化装置で暗号化して出力するとともに、該ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化した複数ブロックの中から選択された１つのブロックを初期ベクトル値として用いることにより残りのブロックの平文をＯＦＢモード暗号化装置で暗号化することを特徴とする暗号方式。
複数ブロックからなる平文のうち、最終ブロックを除く全てのブロックをＥＣＢモード暗号化装置で暗号化して出力するとともに、該ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化した先頭ブロックを初期ベクトル値として用いることにより、最終ブロックの平文をＯＦＢモード暗号化装置で暗号化することを特徴とする暗号方式。
前記ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化されたブロックをＥＣＢモード復号化装置で復号して平文化するとともに、前記初期ベクトル値として選択された暗号化ブロックを用いて前記ＯＦＢモード暗号化装置で暗号化されたブロックをＯＦＢモード復号化装置で平文化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の暗号方式で暗号化された暗号文を復号する復号方式。
複数ブロックからなる平文のうちの任意に選択された１つのブロックをＥＣＢモード暗号化装置で暗号化して出力するとともに、該ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化したブロックの平文を初期ベクトル値として用いることにより、他のブロックの平文をＯＦＢモード暗号化装置で暗号化することを特徴とする暗号方式。
複数ブロックからなる平文のうち、任意の複数ブロックをＥＣＢモード暗号化装置で暗号化して出力するとともに、該ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化した複数ブロックの中から選択された１つのブロックの平文を初期ベクトル値として用いることにより、残りのブロックの平文をＯＦＢモード暗号化装置で暗号化することを特徴とする暗号方式。
複数ブロックからなる平文のうち、最終ブロックを除く全てのブロックをＥＣＢモード暗号化装置で暗号化して出力するとともに、該ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化した先頭ブロックの平文を初期ベクトル値として用いることにより、最終ブロックの平文をＯＦＢモード暗号化装置で暗号化することを特徴とする暗号方式。
前記ＥＣＢモード暗号化装置で暗号化されたブロックをＥＣＢモード復号化装置で復号して平文化するとともに、該平文化されたブロックの中で前記初期ベクトル値として選択された平文ブロックを用いて前記ＯＦＢモード暗号化装置で暗号化されたブロックをＯＦＢモード復号化装置で平文化することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の暗号方式で暗号化された暗号文を復号する復号方式。