JP5141558B2 - 共通鍵ブロック暗号化装置、その方法、そのプログラム、及び記録媒体 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照しながら、第1の実施形態における共通鍵ブロック暗号化装置の構成について説明する。なお、図1は、第1の実施形態における共通鍵ブロック暗号化装置の構成を示すブロック図である。
平文入力手段101は、暗号化される対象となる平文を入力するものである。例えば、キーボードなどの文字入力装置により実現されることになる。
第1のハッシュ手段102は、平文入力手段101から入力された平文をPAブロックと、PBブロックと、に分割し、該分割したPBブロックをハッシュ関数により圧縮し、該圧縮したPBブロックと、PAブロックと、を加算する。そして、第1のハッシュ手段102は、ハッシュ関数により圧縮したPBブロックと、ハッシュ関数により圧縮していないPAブロックとの和を、ハッシュ関数により圧縮する前のPBブロックと、を連結して出力する。
G1(x)=(left(x)+H1(right(x))||right(x))・・・(式1)
ここで、left(x)+H1(right(x))を単位ブロック中間文とする。
H1(right(x))=mul(r_[m-1],K1^[m-1])+mul(r_[m-2],K1^[m-2])+...+mul(r_[1],K1)・・・(式2)
ここで、K1^[i]はK1のi乗を指し、mul(a,b)は変数aと係数bの有限体上の積を表す。積を高速に行うアルゴリズムは、例えば非特許文献5に示されている。
単位ブロック暗号化手段103は、単位ブロック中間文の暗号文である単位ブロック中間暗号文を生成する手段である。単位ブロック中間暗号文は、非特許文献6に開示されているAES(Advanced Encryption Standard)などの選択暗号文攻撃に安全なブロック暗号や、そのシリアル連結などにより実現可能である。
擬似乱数生成手段104は、単位ブロック中間文と単位ブロック中間暗号文とを基に、それらの和を用いて中間乱数を生成する手段である。
加算手段105は、中間乱数と平文の一部であるPBブロックとの加算を行う手段である。平文全体のブロックサイズがnmビットの場合、PBブロックは右側n(m-1)ビットに相当する。
第2のハッシュ手段106は、加算手段105の出力と単位ブロック中間暗号文から出力となる暗号文を求める手段である。
G2(x)=G3(left(x))+H2(right(x))||right(x))・・・(式3)
ここで、||は系列の連結を表す。H2はH1と独立な、n(m-1)ビット入力nビット出力のAXUハッシュ関数である。また、G3はnビットのAXU置換であることが必要である。これは、任意のcと異なる2つのnビットの入力長z、z'について、G3(z)-G3(z')=cとなる確率が小さくなることを意味する。例えば、G3の鍵をnビットの独立な、0以外の値を一様にとる乱数K3とし、G3(z)=mul(z,K3)とすることで実現可能である。ただしmul(a,b)は有限体GF(2^n)上での積をあらわす。
暗号文出力手段107は、第2のハッシュ手段106から入力された出力結果を暗号文として出力する手段である。コンピュータディスプレイやプリンターなどで実現可能である。
102 第1のハッシュ手段
103 単位ブロック暗号化手段
104 擬似乱数生成手段
105 加算手段
106 第2のハッシュ手段
107 暗号文出力手段
Claims (19)
- 暗号化される平文を、第1のブロックと、第2のブロックと、に分割し、該分割した第1のブロックをハッシュ関数により圧縮し、該圧縮した第1のブロックと、前記第2のブロックと、を加算し単位ブロック中間文を生成し、該生成した単位ブロック中間文と、前記第1のブロックと、を出力する第1のハッシュ手段と、
前記単位ブロック中間文を暗号化し、単位ブロック中間暗号文を生成する単位ブロック暗号化手段と、
前記単位ブロック中間文と、前記単位ブロック中間暗号文と、の和を基に中間乱数を生成する擬似乱数生成手段と、
前記中間乱数と、前記第1のブロックと、を加算し、第1の加算結果を出力する加算手段と、
前記第1の加算結果をハッシュ関数により圧縮し、該圧縮した第1の加算結果及び前記単位ブロック中間暗号文から暗号文を算出する第2のハッシュ手段と、
前記第2のハッシュ手段から出力された暗号文を出力する暗号文出力手段とを有することを特徴とする共通鍵ブロック暗号化装置。 - 前記第2のハッシュ手段は、前記単位ブロック中間暗号文をハッシュ関数により置換し、該置換された単位ブロック中間暗号文と、前記圧縮した第1の加算結果と、を加算した第2の加算結果と、前記第1の加算結果と、を連結させ、暗号文として出力することを特徴とする請求項1記載の共通鍵ブロック暗号化装置。
- 第1のハッシュ手段は、秘密鍵を変数とした有限体上の多項式ハッシュ関数を用いて前記第1のブロックを圧縮し、
第2のハッシュ手段は、該秘密鍵の指数倍と、単位ブロック中間暗号文と、の積を算出し、該秘密鍵を変数とした有限体上の多項式ハッシュ関数を用いて前記第1の加算結果を圧縮し、該算出された積と、該圧縮した第1の加算結果と、を加算して第2の加算結果を算出することを特徴とする請求項2記載の共通鍵ブロック暗号化装置。 - 前記単位ブロック暗号化手段は、ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成手段は、前記ブロック暗号を簡略化して得られる簡易ブロック暗号を複数回用いた拡大処理に、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を入力として適用した結果を中間乱数とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化装置。 - 前記単位ブロック暗号化手段は、ブロック暗号を複数回組み合わせて得られる強化ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成手段は、前記ブロック暗号を複数回用いた拡大処理に、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を入力として適用した結果を中間乱数とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化装置。 - 前記単位ブロック暗号化手段は、ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間平文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成手段は、初期ベクトルを付加的な入力として受け付けるストリーム暗号へ、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を初期ベクトルとして入力して得られる鍵ストリームを中間乱数とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化装置。 - 情報処理装置において行う共通鍵ブロック暗号化方法であって、
暗号化される平文を、第1のブロックと、第2のブロックと、に分割し、該分割した第1のブロックをハッシュ関数により圧縮し、該圧縮した第1のブロックと、前記第2のブロックと、を加算し単位ブロック中間文を生成し、該生成した単位ブロック中間文と、前記第1のブロックと、を出力する第1のハッシュ工程と、
前記単位ブロック中間文を暗号化し、単位ブロック中間暗号文を生成する単位ブロック暗号化工程と、
前記単位ブロック中間文と、前記単位ブロック中間暗号文と、の和を基に中間乱数を生成する擬似乱数生成工程と、
前記中間乱数と、前記第1のブロックと、を加算し、第1の加算結果を出力する加算工程と、
前記第1の加算結果をハッシュ関数により圧縮し、該圧縮した第1の加算結果及び前記単位ブロック中間暗号文から暗号文を算出する第2のハッシュ工程と、
前記第2のハッシュ工程から出力された暗号文を出力する暗号文出力工程とを有することを特徴とする共通鍵ブロック暗号化方法。 - 前記第2のハッシュ工程は、前記単位ブロック中間暗号文をハッシュ関数により置換し、該置換された単位ブロック中間暗号文と、前記圧縮した第1の加算結果と、を加算した第2の加算結果と、前記第1の加算結果と、を連結させ、暗号文として出力することを特徴とする請求項7記載の共通鍵ブロック暗号化方法。
- 第1のハッシュ工程は、秘密鍵を変数とした有限体上の多項式ハッシュ関数を用いて前記第1のブロックを圧縮し、
第2のハッシュ工程は、該秘密鍵の指数倍と、単位ブロック中間暗号文と、の積を算出し、該秘密鍵を変数とした有限体上の多項式ハッシュ関数を用いて前記第1の加算結果を圧縮し、該算出された積と、該圧縮した第1の加算結果と、を加算して第2の加算結果を算出することを特徴とする請求項8記載の共通鍵ブロック暗号化方法。 - 前記単位ブロック暗号化工程は、ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成工程は、前記ブロック暗号を簡略化して得られる簡易ブロック暗号を複数回用いた拡大処理に、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を入力として適用した結果を中間乱数とすることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化方法。 - 前記単位ブロック暗号化工程は、ブロック暗号を複数回組み合わせて得られる強化ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成工程は、前記ブロック暗号を複数回用いた拡大処理に、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を入力として適用した結果を中間乱数とすることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化方法。 - 前記単位ブロック暗号化工程は、ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間平文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成工程は、初期ベクトルを付加的な入力として受け付けるストリーム暗号へ、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を初期ベクトルとして入力して得られる鍵ストリームを中間乱数とすることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化方法。 - 情報処理装置において実行させる共通鍵ブロック暗号化プログラムであって、
暗号化される平文を、第1のブロックと、第2のブロックと、に分割し、該分割した第1のブロックをハッシュ関数により圧縮し、該圧縮した第1のブロックと、前記第2のブロックと、を加算し単位ブロック中間文を生成し、該生成した単位ブロック中間文と、前記第1のブロックと、を出力する第1のハッシュ処理と、
前記単位ブロック中間文を暗号化し、単位ブロック中間暗号文を生成する単位ブロック暗号化処理と、
前記単位ブロック中間文と、前記単位ブロック中間暗号文と、の和を基に中間乱数を生成する擬似乱数生成処理と、
前記中間乱数と、前記第1のブロックと、を加算し、第1の加算結果を出力する加算処理と、
前記第1の加算結果をハッシュ関数により圧縮し、該圧縮した第1の加算結果及び前記単位ブロック中間暗号文から暗号文を算出する第2のハッシュ処理と、
前記第2のハッシュ処理から出力された暗号文を出力する暗号文出力処理とを有することを特徴とする共通鍵ブロック暗号化プログラム。 - 前記第2のハッシュ処理は、前記単位ブロック中間暗号文をハッシュ関数により置換し、該置換された単位ブロック中間暗号文と、前記圧縮した第1の加算結果と、を加算した第2の加算結果と、前記第1の加算結果と、を連結させ、暗号文として出力することを特徴とする請求項13記載の共通鍵ブロック暗号化プログラム。
- 第1のハッシュ処理は、秘密鍵を変数とした有限体上の多項式ハッシュ関数を用いて前記第1のブロックを圧縮し、
第2のハッシュ処理は、該秘密鍵の指数倍と、単位ブロック中間暗号文と、の積を算出し、該秘密鍵を変数とした有限体上の多項式ハッシュ関数を用いて前記第1の加算結果を圧縮し、該算出された積と、該圧縮した第1の加算結果と、を加算して第2の加算結果を算出することを特徴とする請求項14記載の共通鍵ブロック暗号化プログラム。 - 前記単位ブロック暗号化処理は、ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成処理は、前記ブロック暗号を簡略化して得られる簡易ブロック暗号を複数回用いた拡大処理に、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を入力として適用した結果を中間乱数とすることを特徴とする請求項13から15のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化プログラム。 - 前記単位ブロック暗号化処理は、ブロック暗号を複数回組み合わせて得られる強化ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成処理は、前記ブロック暗号を複数回用いた拡大処理に、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を入力として適用した結果を中間乱数とすることを特徴とする請求項13から15のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化プログラム。 - 前記単位ブロック暗号化処理は、ブロック暗号を用いて前記単位ブロック中間平文を前記単位ブロック中間暗号文に変換し、
前記擬似乱数生成処理は、初期ベクトルを付加的な入力として受け付けるストリーム暗号へ、前記単位ブロック中間暗号文と前記単位ブロック中間文との和を初期ベクトルとして入力して得られる鍵ストリームを中間乱数とすることを特徴とする請求項13から15のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化プログラム。 - 請求項13から18のいずれか1項記載の共通鍵ブロック暗号化プログラムを記録した記録媒体。
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