JP4517779B2

JP4517779B2 - 情報伝送方式

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Publication number: JP4517779B2
Application number: JP2004249643A
Authority: JP
Inventors: 誠司日暮
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2024-08-30
Also published as: JP2005110223A

Description

本発明は情報伝送方式に係り、特に任意の装置へ秘匿性を確保して任意のディジタル情報を伝送する情報伝送方式に関する。

任意の装置へ任意のディジタル情報を伝送する場合、一般的には図７に示すような信号フォーマットで伝送することが行われる。同図において、所定の伝送信号単位毎に伝送するディジタル情報であるデータ２の直前に、伝送情報の先頭ビットを識別するための同期ビット１を付加し、データ２の誤りを検出するためのパリティ３がデータ２の後ろに付加される。

しかし、このような信号フォーマットでディジタル情報（データ）を所定伝送信号単位で伝送した場合、フォーマットがわかってしまえばデータ２を誰でも盗聴などすることができる。従って、データ２の秘匿性確保のためデータ２を隠蔽するためには、暗号化するのが一般的である。この暗号化を行うに際して、最も良く使われる暗号にＤＥＳ（Data Encryption Standard）がある。ＤＥＳはブロック暗号であるため、伝送路に１ビットのエラーが生じてもブロック全体の例えば６４ビットがエラーになってしまい、訂正能力を著しく損なうといった不都合が生じる。

そこで、ビットエラーが生じ易い伝送路でディジタル情報を伝送するような用途ではＤＥＳのＯＦＢ（output feedback）モードを使用する。ＯＦＢモードでは、ＤＥＳの出力を次のブロックのＤＥＳ入力とすることによりＤＥＳ出力を擬似乱数とし、このＤＥＳ出力と伝送情報との排他論理和をとることにより、伝送情報を隠蔽しようとするものである（例えば、非特許文献１参照）。このように、暗号化を行って情報伝送を行う場合には、暗号鍵の送受、及び共有が必要となり、暗号鍵の送受、及び共有をするためには、複雑な演算を要する認証方式を使用するのが一般的である。

岡本龍明、山本博資著、「現代暗号」、初版、産業図書株式会社、１９９７年６月、ｐ．７３−７５

しかるに、従来の情報伝送方式では、暗号鍵の送受及び認証の方式などに複雑（高度）な演算を必要とするために、回路規模が大きな演算装置が必要であったり、演算に時間を要したり、認証時間が長くなるといった不都合が生じている。更に、秘匿性を高めるためには、頻繁に暗号鍵の更新を行うことが一般的であり、その都度、複雑な演算を有する認証方式を使用しなければならないといった不都合も生じている。また、ＤＥＳ−ＯＦＢモードでは、初期値を変えることでスクランブルパターンを変更する操作が行われるが、この初期値の変更にも、その都度、複雑な演算を要する認証方式を使用しなければならないといった不都合も生じている。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、安価に暗号鍵の更新を行うことができ、かつ、隠蔽能力の高い暗号化を行って情報を伝送し得る情報伝送方式を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、送信装置により、第１の同期信号と第１の同期信号の一周期内に複数伝送される一定周期の第２の同期信号と共に暗号化された所望の情報を送信し、受信装置により受信信号中の第１及び第２の同期信号を検出し、暗号化された所望の情報を暗号解読する情報伝送方式であって、
送信装置及び受信装置は、それぞれ第２の同期信号に同期した線形シフトレジスタのシフト動作により擬似ランダム信号を発生すると共に、第１の同期信号に同期して所定期間、線形シフトレジスタのシフト動作を休止する擬似ランダム信号発生手段と、擬似ランダム信号発生手段により発生された擬似ランダム信号に基づいて、それぞれ相異なる一方向性関数を使用した第１及び第２の初期値を別々に発生する第１及び第２の初期値発生手段と、擬似ランダム信号発生手段により第２の同期信号に同期して発生された擬似ランダム信号に基づいて、第２の同期信号に同期して異なる値の暗号鍵を生成する鍵生成手段とを有すると共に、
送信装置は、鍵生成手段からの暗号鍵と第２の初期値発生手段からの第２の初期値とを用いて所望の情報を暗号化して暗号化された所望の情報を第１及び第２の同期信号と共に出力する暗号化手段と、擬似ランダム信号発生手段のシフト動作を休止する所定期間に、暗号化手段の出力に第１の初期値を合成してなる伝送信号を生成して送出する伝送信号生成手段とを更に有し、受信装置は、受信した伝送信号中の第１の初期値の受信値と、自らの第１の初期値発生手段により生成した第１の初期値とを比較して、送信側と受信側の同期関係を検査する比較手段と、鍵生成手段からの暗号鍵と第２の初期値発生手段からの第２の初期値とを用いて、受信した伝送信号中の暗号化された所望の情報を暗号解読する復号化手段とを更に有する構成としたものである。

この発明では、送信装置及び受信装置は、それぞれ単一の擬似ランダム信号発生手段により発生された擬似ランダム信号に基づき、第１及び第２の初期値と暗号鍵を生成し、送信装置では第２の同期信号に同期して更新される暗号鍵と第２の初期値とを用いて所望の情報を暗号化して生成した、暗号化された所望の情報を第１及び第２の同期信号と多重すると共に、第１の同期信号に同期した擬似ランダム信号発生手段のシフト動作を休止する所定期間に、所望の情報に替えて第１の初期値を合成してなる伝送信号を送信するようにしたため、暗号鍵及び第２の初期値を伝送することなく、第２の同期信号に同期して異なる暗号鍵で頻繁に暗号化された所望の情報を伝送することができる。また、受信装置では、受信した伝送信号中の上記の第１の初期値を、受信装置自身で生成した第１の初期値と比較することで、送信側と受信側の同期関係を検査し、同期関係があることが確認されたときには、受信した伝送信号中の第２の同期信号に同期して、受信装置自身で生成した暗号鍵及び第２の初期値を用いて、受信した伝送信号中の暗号化された所望の情報を復号（暗号解読）することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、第１の同期信号は垂直同期信号で、第２の同期信号は水平同期信号であり、擬似ランダム信号発生手段は、垂直同期信号入力後の所定期間のブランキングエリア内で線形シフトレジスタのシフト動作を休止し、ブランキングエリア後のデータエリア期間で水平同期信号入力毎に線形シフトレジスタのシフト動作を行い、第１の初期値発生手段は、ブランキングエリア内の水平同期信号入力時点で第１の初期値を発生し、暗号化手段及び第２の初期値発生手段は、ブランキングエリア後のデータエリア期間内で水平同期信号入力毎に擬似ランダム信号発生手段の線形シフトレジスタのシフト動作に同期して暗号鍵及び第２の初期値を更新し、暗号化手段は、データエリア期間内で所望の情報を暗号鍵で暗号化し、復号化手段は、データエリア期間内で暗号化された所望の情報を暗号鍵で暗号解読することを特徴とする。

この発明では、送信装置において、データエリア期間で暗号化されて伝送される所望の情報は、水平同期信号入力毎に更新される第２の初期値と暗号鍵に基づき暗号化され、受信装置では、受信した伝送信号中のブランキングエリア内の第１の初期値と受信装置自身で生成した第１の初期値との比較を行い、また、データエリア期間では受信装置自身で生成した暗号鍵及び第２の初期値を用いて、暗号化された情報の暗号解読ができる。

更に、本発明は、上記の目的を達成するため、擬似ランダム信号発生手段が、第１の同期信号の一周期内に伝送される第２の同期信号の数が所定数でないときは、第１の同期信号入力後の線形シフトレジスタのシフト動作を休止する所定期間内で、第１の同期信号の一周期内でのシフト動作回数が規定値になるよう補正する機能を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、送信装置において、第１の同期信号に同期した擬似ランダム信号発生手段のシフト動作を休止する所定期間に、第１の初期値を合成してなる伝送信号を送信することにより、暗号鍵及び第２の初期値を伝送することなく、第２の同期信号に同期して異なる暗号鍵で頻繁に暗号化された所望の情報を伝送するようにしたため、暗号鍵及び第２の初期値を第２の同期信号に同期してその都度送信する場合に比べて、効率が良く、より隠蔽能力の高い暗号伝送ができる。また、この送信される第１の初期値は、一方向性関数を使用して生成される値であるので、不正受信により盗聴されても、線形シフトレジスタの値、第２の初期値、暗号鍵の値を類推されることがない。

また、本発明によれば、送信装置及び受信装置はそれぞれ単一の擬似ランダム信号発生手段により発生された擬似ランダム信号に基づき、所望の情報の暗号化、又は受信信号中の暗号化された所望の情報の暗号解読を行うようにしたため、暗号化手段を持つ送信装置及び暗号解読手段を持つ受信装置を、それぞれ安価に構成することができる。

更に、本発明によれば、受信装置は、受信した伝送信号中の第１の初期値の受信値と、自らの第１の初期値発生手段により生成した第１の初期値とを比較して、送信側と受信側の同期関係を検査するようにしたため、より確実な情報伝送システム動作を実現できる。

また、更に、本発明によれば、受信装置における擬似ランダム信号発生手段が第１の同期信号の一周期内でのシフト動作回数が規定値になるよう補正する機能を備えているため、同期未検出エラーによる送信側と受信側との非同期を防止することができる。

次に、本発明を実施するための最良の実施の形態について、図面と共に説明する。図１は本発明になる情報伝送方式の一実施の形態の送信装置のブロック図、図２は本発明になる情報伝送方式で伝送する伝送信号の一実施の形態の信号フォーマット図、図３は本発明になる情報伝送方式の一実施の形態の受信装置のブロック図を示す。

まず、送信装置について図１と共に説明する。伝送しようとする入力信号（水平同期信号、垂直同期信号、ブランキング信号、映像データ等のストリームデータからなる信号）は、同期検出器１１に供給されて水平同期信号及び垂直同期信号が検出される。同期検出器１１の検出信号出力はＭ系列発生器１２及び６４ビットレジスタ１３にそれぞれ供給される。また、入力信号は後述する加算器１４に供給される。

ここで、上記のＭ系列発生器１２は、周知の線形シフトレジスタで構成された乱数発生器（擬似ランダム信号発生手段）であり、同期検出器１１から垂直同期信号検出信号が入力されてからブランキングエリア内ではシフト動作を停止しており、ブランキングエリア以降は、水平同期信号検出信号入力毎に６４ビットレジスタ１３と共に１ビットのシフトが行われる。なお、このＭ系列発生器１２は、初期状態では、予め伝送される、若しくは予め定められている初期値をロードした待機状態にある。

６４ビットレジスタ１３は、Ｍ系列発生器１２の出力信号を保持すると同時に、変換器１５、１６及び１７にそれぞれ保持している値を供給する。変換器１５、１６及び１７は、一方向性関数による変換器で、６４ビットレジスタ１３から供給された値を、それぞれ互いに異なる値に変換する。第１の変換器１５により変換して得られた値は、ＤＥＳの鍵として暗号鍵記憶器１８に一時記憶される。

上記のブランキングエリア内の最後の水平同期信号検出信号入力時に出力された６４ビットレジスタ１３の値は、第３の変換器１７により変換された後、後述する合成器２１にイニシャルベクタとして供給される。また、ブランキングエリア以後のストリームデータが伝送されるデータエリア期間では、水平同期信号検出毎にＭ系列発生器１２と６４ビットレジスタ１３の１ビットシフトが行われ、そのときの６４ビットレジスタ１３の値を変換する第２の変換器１６から出力された値が、イニシャルベクタとしてレジスタ１９に供給される。

レジスタ１９、暗号器２０及び加算器１４は、公知のＯＦＢモードの暗号化回路を構成しており、レジスタ１９から出力されるイニシャルベクタ（初期値）を最初のワードとして暗号器２０に供給して、暗号鍵記憶器１８からの暗号鍵を用いて暗号化し、暗号器２０の出力をレジスタ１９に戻して次のワードとして公知のＯＦＢモードを形成する一方、暗号器２０の出力を加算器１４に供給する。

これにより、同期検出器１１からの信号は、加算器１４で暗号器２０の出力信号と排他的論理和演算されることにより、水平・垂直同期信号及びブランキング信号を除く部分が暗号化されて取り出されて合成器２１に供給され、ここで変換器１７からのブランキングエリア内のイニシャルベクタと時系列的に合成される。

なお、同期検出器１１において垂直同期信号を検出することにより、フレームの先頭の検出が行われ、垂直同期信号に続くブランキングエリア内では、Ｍ系列発生器１２のシフト動作は停止される。

このようにして、合成器２１からは図２に示すような１フレーム（又は１フィールド）の信号フォーマットの伝送信号が取り出され、情報受信装置へ送信される。ここで、図２において、Ｖ同期２３は垂直同期信号を示し、Ｈ同期２４は水平同期信号を示す。また、ブランキングエリア２５内の最後の水平同期信号に続いて前記変換器１７から出力されたイニシャルベクタ２６が時系列的に合成されている。

また、データエリア２７のストリームデータは前述したように暗号化が施されるが、各水平同期信号区間毎に、先頭の水平同期信号（Ｈ同期）に基づき、Ｍ系列発生器１２及び６４ビットレジスタ１３がそれぞれ１ビットシフトされ、それに伴い変換器１６から出力されてＯＦＢモード暗号化回路に入力されるイニシャルベクタと、変換器１５から出力される暗号鍵も変更されるため、暗号器２０から出力される値も水平同期信号区間毎に別の値に変更される。

すなわち、本実施の形態によれば、データエリア２７のストリームデータは、水平同期信号区間毎に異なる暗号鍵で暗号化され、また、ブランキングエリア２５に同期検出のためのイニシャルベクタ２６を時系列的に合成した伝送信号を伝送し、暗号鍵の初期値（最初のワード）と暗号鍵そのものは伝送しない。なお、図２に示す伝送信号フォーマット中のパリティ２８は図１には図示しない誤り検査符号生成回路により、各水平同期信号区間の信号に基づいて生成されて付加される。

次に、受信装置について図３と共に説明する。受信装置は図１の送信装置と略同じ構成とされているが、比較器３８が付加されている点が異なる。図３において、図２に示した信号フォーマットの受信信号は、同期検出器３１に供給されて垂直同期信号及び水平同期信号の検出が行われ、その検出信号出力はＭ系列発生器３２及び６４ビットレジスタ３３にそれぞれ供給される一方、入力信号は後述する加算器３４に供給される。

ここで、Ｍ系列発生器３２は、送信側のＭ系列発生器１２と同一の構成であり、同期検出器３１から垂直同期信号検出信号が入力されてからブランキングエリア内ではシフト動作を停止しており、ブランキングエリア以降水平同期信号検出信号入力毎に６４ビットレジスタ３３と共に１ビットのシフトが行われる。もしも、データエリア内の同期未検出エラーが生じた場合は、次のフレームのブランキングエリアで、Ｍ系列発生器１２の規定個数のシフト動作を行い、常に、１フレームでのシフト回数が規定値になるよう補正する。つまり、１フレームでの水平同期信号検出毎に行われるＭ系列発生器１２のシフトの総数は既知の規定値であるので、この規定値でないときには、ブランキングエリア内でシフトを行って規定値となるように調整する。

６４ビットレジスタ３３は、Ｍ系列発生器３２の出力信号を保持すると同時に、変換器３５、３６及び３７にそれぞれその値を供給する。変換器３５、３６及び３７は、一方向性関数による変換器で、６４ビットレジスタ３３から供給された値を、それぞれ互いに異なる値に変換する。

ただし、変換器３５、３６及び３７は、送信側の対応する変換器１５、１６及び１７と同じ構成であり、変換器３５と変換器１５の出力変換値は同じ入力値に対して同じ値の変換値を出力し、同様に、変換器３６と変換器１６の出力変換値、変換器３７と変換器１７の出力変換値は、それぞれ同じ入力値に対して同じ値の変換値を出力する。第１の変換器３５により変換して得られた値は、ＤＥＳの鍵として暗号鍵記憶器３９に一時記憶される。

ここで、上記のブランキングエリア内の最後の水平同期信号検出信号入力時に出力された６４ビットレジスタ３３の値は、第３の変換器３７により変換されてイニシャルベクタとして生成されるが、Ｍ系列発生器３２は、送信側のＭ系列発生器１２と同一の構成であり、伝送エラーが無いときには、このイニシャルベクタの値は、同期検出器３１で検出された図２に示した信号フォーマットの受信信号中のイニシャルベクタ２６と同一の値となる。

そこで、本実施の形態では、上記の変換器３７から出力される受信装置で生成されたイニシャルベクタと、受信信号中から得られたイニシャルベクタ２６と同一の値であるか否か比較器３８で比較し、同一であれば、その後に得られる暗号鍵（復号鍵）は送信装置のものと同一であると判断できるので、以下説明する動作を継続するが、異なるときには暗号鍵（復号鍵）は送信装置のものと同一ではないと判断できるので、その旨を示す信号を送信装置へ送信すると共に、Ｍ系列発生器３２を初期リセットする。上記の送信信号により、送信装置内のＭ系列発生器１２も初期リセットされる。

比較器３８により同一の比較結果が得られた場合、受信信号のブランキングエリア以後のストリームデータが伝送されるデータエリア期間では、同期検出器３１による水平同期信号検出毎にＭ系列発生器３２と６４ビットレジスタ３３の１ビットシフトが行われ、そのときの６４ビットレジスタ３３の出力値を変換する第２の変換器３６から出力された値が、イニシャルベクタとしてレジスタ４０に供給される。

レジスタ４０、暗号器４１及び加算器３４は、公知のＯＦＢモードの暗号化回路を構成しており、レジスタ４０から出力されるイニシャルベクタ（初期値）を最初のワードとして暗号器４１に供給して、暗号鍵記憶器３９からの暗号鍵を用いて暗号化し、暗号器４１の出力をレジスタ４０に戻して次のワードとして公知のＯＦＢモードを形成する一方、暗号器４１の出力信号を加算器３４に供給する。

ここで、本実施の形態では送信装置と受信装置は、互いに同期させてイニシャルベクタを生成しているため、ＯＦＢモードの暗号化回路と復号化回路は送信装置と受信装置で図１、図３に示すように同じ構成となっている。これにより、同期検出器３１からの受信信号は、加算器３４で送信側と同じ暗号鍵と排他的論理和演算されることにより、暗号解読（復号化）されて取り出される。加算器３４から取り出された暗号解読されたストリームデータ及びパリティは、誤り検出器４２に供給されてパリティに基づき誤り検査されて出力される。

このように、本実施の形態によれば、フレーム（又はフィールド）期間毎にイニシャルベクタを伝送し、受信側でフレーム（又はフィールド）毎に生成したイニシャルベクタと受信イニシャルベクタとを比較して一致することを検査することで、送信側で生成された暗号鍵と受信側で生成される暗号鍵とが同じであることをフレーム（又はフィールド）毎に確認してから、フレーム（又はフィールド）のデータエリア内で受信側において暗号化回路の初期値（最初のワード）と暗号鍵を、水平同期信号区間毎に変換器３６と３５により送信側と各々同じ値を生成して水平同期信号区間毎に異なる暗号鍵で暗号化されたデータストリームを、暗号解読することができる。

また、データエリア内の同期未検出エラーが生じた場合は、本来はＭ系列発生器３２のシフト動作を行わない受信信号のブランキングエリアで、Ｍ系列発生器３２の規定個数のシフト動作を行い、常に、１フレームでのシフト回数が規定値になるよう補正する。これにより、同期未検出エラーによる送信側と受信側との非同期を防止している。

従って、本実施の形態によれば、暗号鍵と暗号化回路の初期値（最初のワード）を水平同期信号区間毎に異なる値に頻繁に変更することで隠蔽能力の高い暗号方式を提供でき、またそれらの暗号鍵と暗号化回路の初期値（最初のワード）は伝送せず、送信側と受信側とで同期して生成させるようにしているため、それらを伝送する場合の効率の悪さやアタッカーに暗号アタックの情報を与えることを防止でき、送信側と受信側との同期関係をチェックすることにより、効率の良い安価な暗号方式を提供できる。

次に、第２の発明を実施するための最良の実施の形態について、図面と共に説明する。図４は本発明になる情報伝送方式の他の実施の形態の送信装置のブロック図、図５は本発明になる情報伝送方式で伝送する伝送信号の他の実施の形態の信号フォーマット図、図６は本発明になる情報伝送方式の他の実施の形態の受信装置のブロック図を示す。各図中、図１、図２又は図３と同一構成部分には同一符号を付してある。

まず、送信装置について図４と共に説明する。同期検出器４５、暗号鍵記憶器４６、暗号鍵記憶器４７、暗号鍵選択器４８以外の動作は、図１に示した送信装置の動作と同一であるので省略する。図４において、伝送しようとする入力信号は水平同期信号、垂直同期信号、ブランキング信号、映像データ等のストリームデータからなる信号であるが、この実施の形態では、入力信号の同期信号については、垂直同期信号は上記の実施の形態と同様に１パターンであるのに対し、水平同期信号は上記の実施の形態とは異なり、２パターン（水平同期信号Ａ及び水平同期信号Ｂ）がある。

同期検出器４５が入力信号から水平同期信号Ａを検出すると、その検出信号が供給される暗号鍵選択器４８は、暗号鍵記憶器４６の暗号鍵を選択して暗号器２０に供給し、暗号器２０は、公知のＯＦＢモードにて暗号ストリームを発生し、その出力を加算器１４に供給する。これにより、同期検出器４５からの信号は、加算器１４で暗号器２０の出力信号と排他的論理和演算されることにより、水平・垂直同期信号及びブランキング信号を除く部分が暗号化されて取り出されて合成器２１に供給され、ここで変換器１７からのブランキングエリア内のイニシャルベクタと時系列的に合成される。

同様に、同期検出器４５が入力信号から水平同期信号Ｂを検出すると、その検出信号が供給される暗号鍵選択器４８は、暗号鍵記憶器４７の暗号鍵を選択して暗号器２０に供給し、暗号器２０は、公知のＯＦＢモードにて暗号ストリームを発生し、その出力を加算器１４に供給する。これにより、同期検出器４５からの信号は、加算器１４で暗号器２０の出力信号と排他的論理和演算されることにより、水平・垂直同期信号及びブランキング信号を除く部分が暗号化されて取り出されて合成器２１に供給され、ここで変換器１７からのブランキングエリア内のイニシャルベクタと時系列的に合成される。

また、同期検出器４５は垂直同期信号を検出すると、暗号鍵記憶器４６若しくは暗号鍵記憶器４７に記憶命令を出力し、その時の変換器１５の出力値を記憶させる。暗号鍵選択器４８が暗号鍵記憶器４６の暗号鍵を選択している時は暗号鍵記憶器４７が、暗号鍵選択器４８が暗号鍵記憶器４７の暗号鍵を選択している時は暗号鍵記憶器４６が、新たな値を記憶する。

こうして、入力信号の水平同期信号Ａ、水平同期信号Ｂの配置を選ぶことにより、暗号鍵の切り替えポイントを自由に設定することができる。入力信号の水平同期信号Ａ、水平同期信号Ｂの配置の一例を図５に示す。同図中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図５において、Ｈ同期Ａ５１は水平同期信号Ａ、Ｈ同期Ｂ５２は水平同期信号Ｂを示し、データエリア５３はブランキングエリア２５以外の水平同期信号Ａ又はＢに続くエリアに設けられる。ブランキングエリア２５においては、上記の実施の形態と同様に、６４ビットレジスタ１３の値は更新されず、映像信号の暗号化も行われない。

この実施の形態では、垂直同期信号を同期検出器４５が検出した時点で、２つの暗号鍵記憶器４６及び暗号鍵記憶器４７のどちら側の記憶器に変換器１５からの暗号鍵を書き込むかについては、その時の暗号鍵選択器４８が２つの暗号鍵記憶器４６及び暗号鍵記憶器４７のうち選択していない方の記憶器に書き込まれるため、両暗号鍵記憶器４６及び４７に交互に暗号鍵が書き込まれるとは限らない。また、水平同期信号パターン（水平同期信号Ａ、水平同期信号Ｂ）についても不定期で変化するため、得られる暗号鍵は不規則に変化する。

次に、受信装置について図６と共に説明する。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付してある。図６において、同期検出器５５、暗号鍵記憶器５６、暗号鍵記憶器５７、暗号鍵選択器５８以外の動作は、図３に示した受信装置の動作と同一であるので省略する。

図６において、受信信号は、前記送信装置と同様に同期検出器５５に供給されて水平同期信号Ａ、水平同期信号Ｂ及び垂直同期信号が検出される。水平同期信号Ａが検出されると、暗号鍵選択器５８は、暗号鍵記憶器５６の暗号鍵を選択して暗号器４１に供給し、暗号器４１は、公知のＯＦＢモードにて暗号ストリームを発生し、その出力を加算器３４に供給する。これにより、同期検出器５５からの信号は、加算器３４で暗号器４１の出力信号と排他的論理和演算されることにより、水平・垂直同期信号及びブランキング信号を除く部分が暗号読解されて取り出されて誤り検出器４２に供給され、パリティに基づき誤り検査されて出力される。

同様に、同期検出器５５により、水平同期信号Ａが検出されると、暗号鍵選択器５８は、暗号鍵記憶器５７の暗号鍵を選択して暗号器４１に供給し、暗号器４１は、公知のＯＦＢモードにて暗号ストリームを発生し、その出力を加算器３４に供給する。これにより、同期検出器５５からの信号は、加算器３４で暗号器４１の出力信号と排他的論理和演算されることにより、水平・垂直同期信号及びブランキング信号を除く部分が暗号解読されて取り出されて誤り検出器４２に供給され、パリティに基づき誤り検査されて出力される。

また、同期検出器５５は垂直同期信号を検出すると、暗号鍵記憶器５６若しくは暗号鍵記憶器５７に記憶命令を出力し、その時の変換器３５の出力値を記憶する。暗号鍵選択器５８が暗号鍵記憶器５６の暗号鍵を選択している時は暗号鍵記憶器５７が、暗号鍵選択器５８が暗号鍵記憶器５７の暗号鍵を選択している時は暗号鍵記憶器５６が、新たな値を記憶する。こうして、図５のフォーマットのように自由に配置された水平同期信号Ａ、水平同期信号Ｂに基づいてデータエリア５３のデータの暗号が解読される。

本実施の形態によれば、２つの水平同期信号パターン（水平同期信号Ａ及び水平同期信号Ｂ）の切り替わりタイミングを適宜設定することにより、図４に示したＭ系列発生器１２のシーケンス解読をより困難なものにすることができる。

なお、以上の実施の形態では、暗号化回路及び暗号解読回路は、ＤＥＳのＯＦＢモードを採用していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、通常のＤＥＳでもそれ以外の暗号方式でも初期値を使用するすべての暗号に適用可能である。

また、以上の実施の形態では、暗号鍵、暗号回路の初期値は、同期に更新される形態としたが、これに限定されものではなく、暗号鍵は、暗号鍵記憶部を有しているので、例えば、垂直同期信号の入来により更新し、暗号回路の初期値は、水平同期信号の入来により更新するというように、別々に更新することもできることはいうまでもない。

また、以上の実施の形態では、情報の送受信装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、記録再生装置に用いることもできる。記録再生装置においては、再生装置において情報が暗号解読されずに出力されても、出力ストリームには、暗号鍵の切り替え情報が存在しないので、不正な再生装置で再生されてもより解読のむずかしい、安全な情報記録装置を提供することができる。

本発明方式の一実施の形態の送信装置のブロック図である。本発明方式で伝送する伝送信号の一実施の形態の信号フォーマット図である。本発明方式の一実施の形態の受信装置のブロック図である。本発明方式の他の実施の形態の送信装置のブロック図である。本発明方式で伝送する伝送信号の他の実施の形態の信号フォーマット図である。本発明方式の他の実施の形態の受信装置のブロック図である。従来方式で伝送する伝送信号の一例の信号フォーマット図である。

符号の説明

１１、３１、４５、５５同期検出器
１２、３２Ｍ系列発生器
１３、３３６４ビットレジスタ
１４、３４加算器
１５、１６、１７、３５、３６、３７変換器
１８、３９、４６、４７、５６、５７暗号鍵記憶器
１９、４０レジスタ
２０、４１暗号器
２１合成器
２３垂直同期信号（Ｖ同期）
２４水平同期信号（Ｈ同期）
２５ブランキングエリア
２６イニシャルベクタ
２７データエリア
３８比較器
４８、５８暗号鍵選択器

Claims

送信装置により、第１の同期信号と該第１の同期信号の一周期内に複数伝送される一定周期の第２の同期信号と共に暗号化された所望の情報を送信し、受信装置により受信信号中の前記第１及び第２の同期信号を検出し、前記暗号化された所望の情報を暗号解読する情報伝送方式であって、
前記送信装置及び前記受信装置は、それぞれ
前記第２の同期信号に同期した線形シフトレジスタのシフト動作により擬似ランダム信号を発生すると共に、前記第１の同期信号に同期して所定期間、前記線形シフトレジスタのシフト動作を休止する擬似ランダム信号発生手段と、
前記擬似ランダム信号発生手段により発生された擬似ランダム信号に基づいて、第１及び第２の初期値を別々に発生する第１及び第２の初期値発生手段と、
前記擬似ランダム信号発生手段により前記第２の同期信号に同期して発生された擬似ランダム信号に基づいて、前記第２の同期信号に同期して異なる値の暗号鍵を生成する鍵生成手段とを有すると共に、
前記送信装置は、前記鍵生成手段からの暗号鍵と前記第２の初期値発生手段からの前記第２の初期値とを用いて前記所望の情報を暗号化して前記暗号化された所望の情報を前記第１及び第２の同期信号と共に出力する暗号化手段と、
前記擬似ランダム信号発生手段の前記シフト動作を休止する前記所定期間に、前記暗号化手段の出力に前記第１の初期値を合成してなる伝送信号を生成して送出する伝送信号生成手段とを更に有し、
前記受信装置は、受信した前記伝送信号中の前記第１の初期値の受信値と、自らの前記第１の初期値発生手段により生成した前記第１の初期値とを比較して、送信側と受信側の同期関係を検査する比較手段と、
前記鍵生成手段からの暗号鍵と前記第２の初期値発生手段からの前記第２の初期値とを用いて、受信した前記伝送信号中の前記暗号化された所望の情報を暗号解読する復号化手段とを更に有することを特徴とする情報伝送方式。
前記第１の同期信号は垂直同期信号で、前記第２の同期信号は水平同期信号であり、前記擬似ランダム信号発生手段は、前記垂直同期信号入力後の前記所定期間のブランキングエリア内で前記線形シフトレジスタのシフト動作を休止し、該ブランキングエリア後のデータエリア期間で前記水平同期信号入力毎に前記線形シフトレジスタのシフト動作を行い、前記第１の初期値発生手段は、前記ブランキングエリア内の前記水平同期信号入力時点で前記第１の初期値を発生し、前記暗号化手段及び前記第２の初期値発生手段は、前記ブランキングエリア後の前記データエリア期間内で前記水平同期信号入力毎に前記擬似ランダム信号発生手段の前記線形シフトレジスタのシフト動作に同期して前記暗号鍵及び前記第２の初期値を更新し、前記暗号化手段は、前記データエリア期間内で前記所望の情報を前記暗号鍵で暗号化し、前記復号化手段は、前記データエリア期間内で前記暗号化された所望の情報を前記暗号鍵で暗号解読することを特徴とする請求項１記載の情報伝送方式。
前記受信装置における前記擬似ランダム信号発生手段は、前記第１の同期信号の一周期内に伝送される前記第２の同期信号の数が所定数でないときは、前記第１の同期信号入力後の前記線形シフトレジスタのシフト動作を休止する前記所定期間内で、前記第１の同期信号の一周期内でのシフト動作回数が規定値になるよう補正する機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の情報伝送方式。