JP4229830B2

JP4229830B2 - 携帯暗号電話方式

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Publication number: JP4229830B2
Application number: JP2003435131A
Authority: JP
Inventors: 京植神農; 功安部
Original assignee: 株式会社アクアキャスト
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005197786A

Description

本発明は、携帯電話機のマイクで集音した音声を秘話装置で暗号化することにより、秘密通話を可能にする携帯暗号電話方式に関し、特に市販の携帯電話機の後位接続端末として位置づけられる携帯型の秘話装置を備え、その秘話装置が該市販携帯電話機から物理的分離している携帯暗号電話方式に関する。

図１４は、従来の一般的は携帯電話方式を説明する模式図である。本図に示すように、音声信号を暗号化することなく、生（平文）のまま送信するときは、信号伝送路の各所で盗聴される可能性がある。そこで、音声信号を暗号化し、盗聴されたとしても他人に理解される虞のない暗号として送信する秘密通話方式が既に実用化されている。秘密通話方式は、携帯電話端末に秘話装置を備え、秘話装置により音声の暗号化および復号化をするこのにより実現される。

インターネットのホームページMainichi INTERACTIVE モバイル(URL: http://www.mainichi.co.jp/digital/mobile/archive/200311/20/2.html)のバックナンバー2003-11-20には、従来の１つの携帯暗号電話方式に関し、次のような記事を掲載された。

■独メーカー、“盗聴不可能”な携帯電話発売
ドイツの携帯電話メーカーGSMKがこのほど、通話を暗号化して"絶対に"盗聴できないという携帯電話を発売した。同種の携帯電話間か、専用ソフトウエアをインストールしたパソコンとの間で通話でき、第三者が内容を知ることは不可能という。企業トップや法律家、ジャーナリストなど重要な情報を扱うユーザーに向けて売り込んでいる。

「クリプトフォン」と名付けており、同名の子会社を通じて販売する。最初の製品「GSMKクリプトフォン100」はマイクロソフトの携帯電話向けOS「ポケットPC 2002」を採用したGSM方式の携帯電話がベース。音声を即座に暗号化して、受信側で復号化することで盗聴を完全にシャットアウトするという。TCP/IP通信にも対応し、パソコンとも会話できる。パソコン用ソフトはウェブサイトからダウンロード提供している。

同社は音声暗号化ソフトのソースコードを公開しており、ユーザーが自らセキュリティーをチェックすることも可能としている。価格は2台ワンセットで3499ユーロ（約45万5000円）、1台では1899ユーロ（約24万7000円）と高価。今後、組み込みLinux（リナックス）やシンビアン、パームOSプラットフォームの製品化も検討している。

暗号化機能を備えた携帯電話を開発しているメーカーは他にいくつかあるが、GSMKによると、クリプトフォンは捜査機関などにも盗聴できないようにしてあるという。これに対してセキュリティーの専門家からは犯罪に利用される懸念があるとの指摘も出ている。
[GSMKクリプトフォン100]
http://www.cryptophone.de/html/products_en.html[非特許文献１]
[クリプトフォン]
http://www.cryptophone.de/

Mainichi INTERACTIVE モバイルの記事は以上の如くである。前記[GSMKクリプトフォン100]のホームページにおける同製品の解説から、本携帯暗号電話方式の暗号方式は次のように要約できる。
（１）4096 ビットDH（Diffie-Hellman）鍵交換方式で暗号鍵を交換する。
（２）SHA256という認証子をつけて、改竄防止機能を提供する。
（３）音声メッセージはAES暗号かTwofish暗号で暗号化する。
（４）連続暗号通話時間は3時間15分、平分通話時間3時間30分である。

ＧＳＭＫクリプトフォン１００で使用される上記（２）の機能は、新しい方式ではなく、ＶＰＮ（仮想専用網）の基本である。音声メッセージは、ＡＥＳ暗号かTwofish暗号で暗号化するが、ＡＥＳは米国政府が推奨する次世代暗号であり、Twofishは欧州で広く使われている暗号であり、いずれも公知の暗号化方式である。

従来の別の携帯暗号電話装置として、インターネットのホームページ（URL:http://www.cellular.co.za/phones/siemens/archive/siemens_topsec_703_secure.htm[非特許文献２]）には、Siemens TopSec 703 Secure GSM Phoneなる名称の携帯暗号電話機が掲載されている。

上記GSMKクリプトフォン100及びSiemens TopSec 703 Secure GSM Phoneは、送信側の携帯電話機において音声を暗号化し、受信側の携帯電話機において音声を暗号化する方式であり、携帯電話機の内部に秘話装置（暗号化・復号化装置）を備える。

また、特開平１１−１１２４９２[特許文献１]には、暗号化復元装置システムなる発明の名称で、受信者のみが自分の固有鍵で暗号を復元できるようにする公開鍵暗号化復元の方法が開示されている。特許文献１においても、前記の２つの従来の携帯暗号電話方式と同じく、秘話装置は携帯電話機の内部に搭載されることを前提に説明がなされている。

特開平１１−１１２４９２ http://www.cryptophone.de/html/products_en.html http://www.cellular.co.za/phones/siemens/archive/siemens_topsec_703_secure.htm

以上に説明した従来の携帯暗号電話方式では、秘話装置は携帯電話機に内蔵される。ところが、秘話装置を携帯電話機に内蔵する方式では、携帯電話機が更新されると、その都度に秘話装置も一体的に更新する必要がある。例えば、加入する通信会社を変更するとき、通信会社の通信規格が相違するならば、携帯電話機を変更する必要がある。通信規格には、例えばＰＤＣ，ＣＤＭＡ，ＰＨＳ等がある。ＰＤＣは、日本独自のデジタル携帯電話の規格として、ＮＴＴドコモとJフォン（現ボーダフォン）が採用している。ＣＤＭＡは、ＡＵグループが採用している規格で、多数の国や地域に使用されている。ＰＨＳは、簡易版携帯電話規格として、日本だけでなく海外でも使用されている。また、携帯電話機の技術進歩は急速であり、現に更新の頻度は相当に高い。そこで、秘話装置を携帯電話機に内蔵する方式には、携帯電話機の選択に融通性を欠くという欠点がある。

そこで、秘話装置を携帯電話機と分離する方式が考えられる。このように、秘話装置を携帯電話機と分離した方式の携帯電話端末の構成例を図１３に示す。本図（Ａ）は、市販携帯電話機９の後位インターフェースであるレセプタクルに直接に秘話装置１０１をした構成である。本図（Ｂ）は、市販携帯電話機９の後位インターフェースであるレセプタクルにプラグ７を接続し、プラグ７をケーブル３５で秘話装置１０１に接続した構成である。本図（Ｃ）は、秘話装置１００にテンキー(key)とスイッチでなるキーパネル部１００ａ、マイク１００ｂ及びスピーカ１００ｃを備え、秘話装置１００自体で、ハンドセット１０２なしで、通話を可能にした構成を示す。図１３の各構成では、秘話装置は、市販携帯電話機９の後位接続端末としての位置にあり、市販携帯電話機９の後位インターフェースであるレセプタクルに有線で接続されている。

図１３の携帯暗号電話方式では、秘話装置を携帯電話機に内臓する方式に比べ、携帯電話機の機種変更には柔軟に対応でき、レセプタクルの変更あるときは、そのレセプタクルに接続されるプラグ及びケーブルを変更すれば足りる。しかしながら図１３（Ａ）及び（Ｂ）の携帯暗号電話方式では、いずれも秘話装置１０１及びハンドセット１０２が携帯電話機９の外にあることを他人から見られるから、通常の通話ではない特殊な通話をしていることを他人に知られてしまい、秘密通話の外見秘匿性に欠ける。

図１３（Ｃ）の携帯暗号電話方式では、秘話装置１００の外観は携帯電話機と同様であるが、ケーブル３７が秘話装置１００から伸びていることを他人から見られるから、通常の通話ではない特殊な通話をしていることを他人に知られてしまい、やはり秘密通話の外見秘匿性に欠ける。

また、図１３（Ｂ）及び（Ｃ）の携帯暗号電話方式では、携帯電話機９と秘話装置１０１又は１００がケーブル３５又は３７で接続されている。携帯電話機と後位接続端末とを接続するケーブルの芯数は、ＰＤＣでは１６本、ＣＤＭＡでは１８本、ＰＨＳでは規格により１２本−１６本である。このように、芯数が相当に多いので、ケーブル３５又は３７並びにコレクタは折り曲げや外力に対して脆弱であり、携帯機においては各種の外力が加わる機会が多いので、図１３（Ｂ）及び（Ｃ）の携帯暗号電話方式は信頼性に欠ける。

そこで、本発明の目的は、外見秘匿性に優れ、携帯電話機の機種変更に柔軟に対応でき、しかも信頼性に優れる携帯暗号電話方式を提供することにある。

本発明は、前述の課題を解決するために、次の手段を提供する。

（１）携帯電話端末に暗号化・復号化手段を備え、該携帯電話端末により暗号化されたデジタル音声信号の交信をする携帯暗号電話方式において、
前記携帯電話端末は、市販携帯電話機と、この市販携帯電話機の後位接続端末として位置づけられる秘話装置とでなり、
前記秘話装置は、前記携帯電話機から物理的に分離された携帯型の第１の装置と、該携帯電話端末に直接に又はケーブルを介して有線で接続される第２の装置とを備えてなり、
前記第１の装置は、前記テンキー、マイクロフォン及びスピーカを備えるともに、外観において市販携帯電話機に類似し、前記暗号化・復号化手段を備え、
前記第１及び第２の装置は、微弱な電界強度の電波で交信を行い、前記暗号化・復号化手段の出力を前記市販携帯電話機に入力し、また該市販携帯電話機の後位接続端末向け出力を該暗号化・復号化手段へ入力する
ことを特徴とする携帯暗号電話方式。

（２）テンキー、マイクロフォン及びスピーカを備えるともに、外観において市販携帯電話機に類似する第１の装置と、市販携帯電話機の後位インターフェースに直接に又はケーブルを介して有線で接続される第２の装置とを備え、
前記第１及び第２の装置は互いに微弱な電界強度の電波で互いに送受信をする第１及び第２の送受信手段をそれぞれ備え、
前記第１の装置は、前記マイクロフォンの出力の音声信号にデジタル化及び暗号化の処理を施すことにより、暗号化音声データを生成し、該暗号化音声データを前記第１の送受信手段で送信するとともに、前記第２の送受信手段から送信された暗号化音声データに復号およびアナログ化の処理を施し、アナログ音声信号を生成し、前記スピーカに該アナログ音声信号を入力し、
前記第２の装置は、前記後位インターフェースから出力される暗号化音声データを前記第２の送受信手段へ供給し、該第２の送受信手段から出力される暗号化音声データを該後位インターフェースへ供給する
ことを特徴とする携帯暗号電話方式。

上記の構成によれば、外見秘匿性に優れ、携帯電話機の機種変更に柔軟に対応でき、しかも信頼性に優れる携帯暗号電話方式を提供することが可能となる。

次に、本発明の携帯暗号電話方式について説明する。図１は本発明の実施の形態の構成を示す図である。図２は、図１の実施の形態（Ａ）およびその実施の形態の変形例（Ｂ）を示す外観図である。図３は、図１の実施の形態の有用性を説明する図である。図４は、微弱無線局の許容電界強度を、周波数に応じて示す図である。図５は、図１の実施の形態における秘話装置本体と携帯電話機有線接続部との微弱無線交信路をケーブルに変える構成の不利を説明する図である。図６は、携帯電話による３つのサービスを概念的に説明する図である。図７は、図１の実施の形態における音声データの暗号化・復号化処理を説明する図である。図８は、図１の実施の形態におけるフレームの生成方法を説明する図である。図９は、図１の実施の形態における音声データの再符号化の仕組を説明する図である。図１０は、図１の実施の形態における暗号器の２つの使用態様を説明する図である。図１１は、図１の実施の形態におけるフレームの解体方法を説明する図である。図１２は、図１の実施の形態における秘話通信の安全性を説明する図である。

本発明の携帯暗号電話方式は、携帯電話端末に暗号化・復号化手段を備え、該携帯電話端末により暗号化されたデジタル音声信号の交信をする。図１に示す本発明の一実施の形態では、携帯電話端末は、市販携帯電話機９と、この市販携帯電話機９の後位接続端末として位置づけられる秘話装置とでなる。秘話装置は、市販携帯電話機９から物理的に分離された携帯型の秘話装置本体１と、該市販携帯電話機９の後位インターフェースとしてのレセプタクル９１に直接に接続される携帯電話機有線接続部２とを備えてなる。携帯電話機有線接続部２は、片端にプラグ２４を備え、そのプラグ２４で市販携帯電話機９のレセプタクル９１に接続される。

秘話装置本体１は、テンキー(key)及びその他のスイッチでなるキイ・スイッチ部３１、マイクロフォン３２及びスピーカ３３を備えるともに、外観において一般的な市販携帯電話機に類似し、暗号送受信部１０を備える。暗号送受信部１０は、暗号化・復号化手段及び送受信部でなる。暗号化・復号化手段は、ＡＤＰＣＭ１１、圧縮部１２、フレーム生成・暗号化部１３、シリアル通信インターフェース１４、フレーム解体・復号化部１６および伸張部１７でなる。また、送受信部は、微弱無線発受信モジュール１５でなる。キイ・スイッチ部３１、マイクロフォン３２及びスピーカ３３はＡＤＰＣＭ１１に接続されている。ＡＤＰＣＭ１１は、マイクロフォン３２の出力のアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換し、そのデジタル音声信号を圧縮部１２へ供給する。また、ＡＤＰＣＭ１１は、伸張部１７の出力のデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、アナログ音声信号をスピーカ３３へ入力する。

ＡＤＰＣＭ１１、圧縮部１２及び伸張部１７としては、例えばVoicePump社製 VP110やDigital Voice Systems, Inc製のAMBE-1000などが知られており、http://www.voicepump.com、http://www.dvsinc.com/products/a1000.htm又はhttp://www.dvsinc.com/products.htmにその仕様が示されている。微弱無線発受信モジュール１４としても各種市販製品を使用でき、例えば海外メーカーではhttp://www.rfm.com/products/vwire.htm等に各種の製品が示してあり、日本国内メーカーもhttp://www.itec-corp.co.jp/products/index.html等に各種の製品を開示している。シリアル通信インターフェース１４は多数市販されている汎用品で構成できる。フレーム生成・暗号化部１３およびフレーム解体・復号化部１６は、マイクロプロセッサ及びＲＡＭ，コンパクトフラッシュ（登録商標）でなるメモリ並びに、これらハードウエアに搭載されるプログラムでなり、図７乃至図１１を参照し、作動を後に詳述する。

携帯電話機有線接続部２は、微弱無線発受信モジュール２１、携帯電話モデム２３及びプラグ２４を備えてなる。微弱無線発受信モジュール２１としては、微弱無線発受信モジュール１５と同一のものを用いることができる。携帯電話モデム２３としては、例えば沖電気製 ML-7070シリーズ（ML-7070-01など）を使用でき、http://www.oki.com/jp/Home/JIS/New/OKI-News/2001/01/z2k89.htmlにその仕様が開示されている。

図２（Ａ）は、図１の実施の形態の外観を示し、図２（Ｂ）は携帯電話機有線接続部２をケーブル２０及びプラグ８を介して市販携帯電話機９のレセプタクルに接続した携帯電話端末の外観を示す。図２（Ｂ）の携帯電話端末は、図２（Ａ）を変形した構成である。もっとも、図２（Ｂ）の構成は、携帯電話機有線接続部２が有線で市販携帯電話機９のレセプタクルに接続されている点では図２（Ａ）の方式と同じである。

図３は、図１の実施の形態の有用性を概念的に説明している。この実施の形態では、秘話装置本体１は、無線で携帯電話機有線接続部２を介して市販携帯電話機９に接続され、しかも一般的な市販携帯電話機と同じ外観を呈しているから、携帯電話機有線接続部２付きの市販携帯電話機９をポケットやカバンに収納しておけば、周囲の人は秘話装置本体１を市販携帯電話機と認識する。そこで、周囲の人は、秘話装置本体１による電話が、音声信号を暗号化した秘密電話であることに気づかず、ひいては秘話装置本体１による通話者は怪しまれない。

図４は、免許を要しない無線局として電波法施行規則第６条第１号に規定される微弱電波の電界強度を周波数範囲毎に示す表（Ａ）およびグラフ（Ｂ）である。この電界強度は、無線設備から３メートルの距離における値である。図１の実施の形態では、本図に示される範囲、即ち免許を要しない範囲、の電界強度の無線電波で秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との間の交信を行う。携帯電話機有線接続部２付きの市販携帯電話機９は、通話者（秘話装置本体１を保持する者）のポケットや手持ちのカバンに収納される。したがって、秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との間の距離は通常は数メートル以内であり、図４に示す範囲内の電界強度の電波で秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との通信は十分である。もっとも、秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との通信に用いる微弱電波の電界強度は、法律などの規定により許容される大きさの範囲で任意に選択すればよく、むやみに大きい値が好ましいわけでもない。要は、秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との距離を想定し、両者の更新が可能な値であって、合法的な値に電界強度は選択される。

図５は、秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との通信路を、無線から有線に変更し、その有線を１８芯のケーブル６で実現した場合を概念的に示す図である。図１３を参照して前に説明したとおり、携帯電話機と後位接続端末とを接続するケーブルの芯数は、ＰＤＣでは１６本、ＣＤＭＡでは１８本、ＰＨＳでは１２本−１６本であるから、秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２とを有線のケーブル６で接続するならば、そのケーブル６の所要芯数は、やはりＰＤＣでは１６本、ＣＤＭＡでは１８本、ＰＨＳでは１２本−１６本である。両携帯機をケーブルで接続する構成の欠点は、図１３（Ｂ）を参照し説明したとおりである。図１の本発明の実施の形態は、秘話装置本体１と携帯電話機有線接続部２との通信路を微弱無線で構成したから、秘話装置本体１を簡便に動かすことができ、携帯機としての利便性に優れるとともに、ケーブルとプラグとの間、或いはプラグとレセプタクルとの間の接触不良などの故障の虞がなく、信頼性に優れている。

図６は、デジタル式の携帯電話方式における３つの通信サービスを概念的に示す。本図（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に示すとおり、３つの通信サービスとは、音声サービス、デジタルデータ通信サービス及びパケット通信サービスであり、各携帯電話会社は、少なくともこれら３つのサービスを提供している。普段の通話は音声サービスを利用して行われ、メールの送受信やインターネットのアクセスはパケット通信サービス（例えば、I-mode）を利用して行われる。デジタルデータ通信サービスを利用するときは、携帯電話機９の後位インターフェースとしてのレセプタクル９１にケーブル９３経由で後位接続端末９０を接続してなる携帯電話端末を構成し、この携帯電話端末により通信が行われる（図６（Ｂ）では、レセプタクル９１に接続されるプラグの図示が省略されている。）。デジタルデータ通信サービスにおいては、後位接続端末９０の出力データは、相手側の同様な構成の携帯電話端末における後位接続端末宛に送信され、その相手側の後位接続端末から送信されるデータは後位接続端末９０に受信される。図６（Ｂ）には、後位接続端末９０としてコンピュータ104aを設けた市販携帯電話機9aと、後位接続端末９０としてコンピュータ104bを設けた市販携帯電話機9bとの交信をする構成が例示してある。

図１の実施の形態で行う秘密電話（秘話通信）は、図６（Ｂ）のデジタルデータ通信サービスで行う。音声の通信のために、図６（Ａ）の音声サービスではなく、本図（Ｂ）のデジタルデータ通信サービスを使用することで、次のような利点が生じる。

（１）携帯電話機から物理的に分離した携帯型の秘話装置（図１における秘話装置本体１）をその携帯電話機の後位接続端末として設けることができ、ひいては携帯電話機のハードウエア及びソフトウエアに依存しない携帯暗号電話端末が実現できる。
（２）高度なデジタル音声圧縮技術を導入できるので、小型化が容易となり、携帯型の暗号電話端末の実現が容易になる。
（３）携帯電話機から物理的に分離した携帯型の秘話装置（図１における秘話装置本体１）を紛失した場合などに、他人が正規の所有者になりすまし、その秘話装置を悪用する虞があるが、その秘話装置に対応する携帯電話機の固有の番号をその秘話装置のパスワードに予め設定しておくことにより、該秘話装置はその固有番号の携帯電話機以外の携帯電話機とは交信できないようにできるので、前期悪用を予防できる。
（４）インターネットなどのコンピュータネットワーク分野の発達した暗号技術を導入し易くなる。
（５）鍵交換方式Diffie-Hellman 、公開鍵方式RSA等の導入が容易である。

次に図７乃至図１１を参照し、図１の実施の形態におけるフレーム生成・暗号化部１３及びフレーム解体・復号化部１６におけるフレームの生成、暗号化、復号化およびフレームの解体につき説明する。フレームの生成、暗号化、復号化およびフレームの解体というデータ処理は、フレーム生成・暗号化部１３及びフレーム解体・復号化部１６のマイクロプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより行われる。

図７は、フレーム生成・暗号化部１３及びフレーム解体・復号化部１６における音声データの暗号化および復号化の概念を示す図である。同図（Ａ）は圧縮部１２から受ける１フレームが２５バイトで、１秒間３４フレームの平文のデータストリームを模式的に例示し、同図（Ｂ）は送信側のフレーム生成・暗号化部１３における暗号化処理を模式的に示し、同図（Ｃ）は受信側のフレーム解体・復号化部１６における復号化処理を模式的に示す。暗号器５０は、図１０に示す共通鍵暗号器である。フレーム生成・暗号化部１３は、平文の音声データを圧縮部１２から受け、この平文の音声データに再符号化処理を施し、再符号音声データを生成し、２３バイトの再符号音声データの前後に１バイトの区切子及び１バイトの認証子を付加し、２５バイトの平文のフレームを生成し、各平文フレームにおける２３バイトの再符号音声データに暗号化処理を施し、暗号化されたフレーム（暗号フレーム）を生成し、暗号化フレームでなるデータストリームをシリアル通信インターフェース１４へ出力する。

図８は、フレーム生成・暗号化部１３におけるフレーム生成の処理を示す。１つのフレームは1バイトのフレーム区切子、２３バイトの再符号音声データ、1バイトの認証子で構成される。図８（Ａ）の２３バイトの再符号音声データは、圧縮部１２から得た音声データを図９に示す方法により処理して生成したデータである。図８（Ｂ）示すように、この２３バイトの再符号音声データの先頭に1バイトのフレーム区切子を付加する。フレーム区切子（単に「区切子」と略記することもある）では、図９に示すようにバイトの先頭ビットが必ず“１”である。他方、再符号音声データにおける各バイトの先頭ビットは必ず“０”である。そこで、先頭ビットの値が“１”のバイトを区切子と認識し、フレームの切り分けが可能となる。認証子は、２３バイトの再符号音声データを図１０（Ｃ）の方法で暗号器５０に入力することにより、暗号器５０から出力される１バイトのデータであり、２３バイトの再符号音声データの末尾に付加される。かくして、図８（Ｂ）に示す２５バイトの平文フレームが構成される。この２５バイトの平文フレームにおける２３バイトの再符号音声データは、図１０（Ｂ）の方法により暗号器５０に入力され、暗号再符号音声データに変換され、かくして図８（Ｃ）に示す２５バイトの暗号フレームが構成される。

図９は、再符号化の仕組みを説明する図である。再符号化の目的は、音声データのコード空間を再分配し、区切子との衝突を回避することにある。図９（Ａ）に示す変換前の音声データのデータストリームは、圧縮部１２から得られた音声データであり、これを７ビット単位で切り分け、各々の７ビットの先頭に “０”を加えて８ビット（１バイト）にして新しいデータストリームを生成する。変換後の音声データ（再符号音声データ）のデータストリームを示す。新しいデータストリームのすべてのバイトの先頭ビットは、“０”となり、“１”はあり得ない。つまり、全ての符号化音声データの各バイトは、以上の処理によって、０〜１２７の値に集合する。そこで、新しいデータストリームに先頭ビットが“１”になっているバイト（文字列等）を挿入すれば、挿入されたバイト（文字列等）は１２８〜２５５であるので、区切子として機能する。図９（Ｃ）は、同図（Ｂ）のデータストリームに１バイトの区切子“１１１１１１１１”を挿入したデータストリームを示す。

図１０は、フレーム生成・暗号化部１３及びフレーム解体・復号化部１６に内蔵されている共通鍵暗号器５０の使用方法を説明する図である。共通鍵は暗号鍵とも称される。この共通鍵暗号器５０（単に「暗号器」と略記することもある）は、図１０（Ａ）に示すように、暗号器５０は平文(Plain Data)及び暗号鍵(key)を入力とし、暗号データ(Encryption Data)を出力する。この暗号器５０は、入力するデータの選択により、同図（Ｂ）及び（Ｃ）のように使用できる。図１０（Ｃ）における「１バイト固定データ」はフレーム生成・暗号化部１３予め記憶されている固定の１バイトのデータであり、１つの秘話通信システム全体で同じデータである。図１０（Ｃ）の方法により、１つの再符号音声データに対しては、その再符号音声データに対応した唯一の１バイトの認証子が生成される。

図１１は、図１のフレーム解体・復号化部１６で行われるフレーム解体の方法を示す。フレーム解体・復号化部１６は、区切子で各フレームの先頭を認識し、フレームを切り出し、フレームにおける暗号再符号音声データを復号する。フレーム解体・復号化部１６は、復号された再符号音声データを図１０（Ｃ）の方法で認証子を生成し、受信された認証子と比較する。認証が一致する場合は、正しく受信されたと判断し、逆再符号（８ビット→７ビット）音声処理を実施し、伸張器１７へ逆再符号音声データを出力し、更にＡＤＰＣＭ１１でアナログに変換し、アナログ音声信号をスピーカ３３へ送り、発声させる。認証子が一致しない場合は、通信路の伝送誤り若しくは改竄があったと判断し、当該フレームは破棄し、直前のフレームを使用して発声させる。

図１２は、図１の実施の形態における秘話通信の安全性を概念的に示している。１つの秘話通信システム全体のどこでも、音声データは暗号化されているので、例え通信が傍受されたとしても、傍受されたデータは雑音としてしか聞こえないから、音声データが解読されることはない。

本発明の実施の形態の構成を示す図である。図１の実施の形態（Ａ）およびその実施の形態の変形例（Ｂ）を示す外観図である。図１の実施の形態の有用性を説明する図である。微弱無線局の許容電界強度を、周波数に応じて示す図である。図１の実施の形態における秘話装置本体と携帯電話機有線接続部との微弱無線交信路をケーブルに変える構成の不利を説明する図である。携帯電話による３つのサービスを概念的に説明する図である。図１の実施の形態における音声データの暗号化・復号化処理を説明する図である。図１の実施の形態におけるフレームの生成方法を説明する図である。図１の実施の形態における音声データの再符号化の仕組を説明する図である。図１の実施の形態における暗号器の２つの使用態様を説明する図である。図１の実施の形態におけるフレームの解体方法を説明する図である。図１の実施の形態における秘話通信の安全性を説明する図である。市販携帯電話機とは別に秘話装置を設け、市販携帯電話機と秘話装置とを有線で接続する構成の例を示す外観図である。暗号化しない音声信号で交信する携帯電話方式における通信の秘密の保持困難性を説明する図である。

符号の説明

１秘話装置本体
２携帯電話機有線接続部
６ケーブル
７，８プラグ
９，９ａ，９ｂ市販携帯電話機
１０暗号送受信部
１１ＡＤＰＣＭ
１２圧縮部
１３フレーム生成・暗号化部
１４シリアル通信インターフェース
１５微弱無線発受信モジュール
１６フレーム解体・復号化部
１７伸張部
２０プラグ
２１微弱無線発受信モジュール
２３携帯電話モデム
２４プラグ
３１キイ・スイッチ部（テンキー（key）及びスイッチ）
３２マイク
３３スピーカ
３５，３７ケーブル
５０暗号器
９０後位接続端末
９１レセプタクル
９２プラグ
９３ケーブル
１００，１０１秘話装置
１００ａキイ・スイッチ部（テンキー（key）及びスイッチ）
１００ｂマイク
１００ｃスピーカ
１０２ハンドセット
１０４ａ，１０４ｂコンピュータ
１０５ａ，１０５ｂアダプタ
１９１基地局
２０１，２０２携帯電話網
２０３中継局

Claims

携帯電話端末に暗号化・復号化手段を備え、該携帯電話端末により暗号化されたデジタル音声信号の交信をする携帯暗号電話方式において、
前記携帯電話端末は、市販携帯電話機と、この市販携帯電話機の後位接続端末として位置づけられる秘話装置とでなり、
前記秘話装置は、前記携帯電話機から物理的に分離された携帯型の第１の装置と、該携帯電話端末に直接に又はケーブルを介して有線で接続される第２の装置とを備えてなり、
前記第１の装置は、前記テンキー、マイクロフォン及びスピーカを備えるともに、外観において市販携帯電話機に類似し、前記暗号化・復号化手段を備え、
前記第１及び第２の装置は、微弱な電界強度の電波で交信を行い、前記暗号化・復号化手段の出力を前記市販携帯電話機に入力し、また該市販携帯電話機の後位接続端末向け出力を該暗号化・復号化手段へ入力する
ことを特徴とする携帯暗号電話方式。
テンキー、マイクロフォン及びスピーカを備えるともに、外観において市販携帯電話機に類似する第１の装置と、市販携帯電話機の後位インターフェースに直接に又はケーブルを介して有線で接続される第２の装置とを備え、
前記第１及び第２の装置は互いに微弱な電界強度の電波で互いに送受信をする第１及び第２の送受信手段をそれぞれ備え、
前記第１の装置は、前記マイクロフォンの出力の音声信号にデジタル化及び暗号化の処理を施すことにより、暗号化音声データを生成し、該暗号化音声データを前記第１の送受信手段で送信するとともに、前記第２の送受信手段から送信された暗号化音声データに復号およびアナログ化の処理を施し、アナログ音声信号を生成し、前記スピーカに該アナログ音声信号を入力し、
前記第２の装置は、前記後位インターフェースから出力される暗号化音声データを前記第２の送受信手段へ供給し、該第２の送受信手段から出力される暗号化音声データを該後位インターフェースへ供給する
ことを特徴とする携帯暗号電話方式。