JP5436373B2 - 秘匿性増強処理演算装置およびこれを備えた量子暗号通信端末 - Google Patents
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図1はこの発明による秘匿性増強処理演算装置の構成を示す図である。図1において例えば記憶部等を含むコンピュータで構成される秘匿性増強処理演算装置10は、鍵攪拌部1、演算部2、ビット長短縮部3、記憶部4、入力部5等を含む。入力部5は、後述する訂正鍵x(iビット)、乱数v(nビット)等を入力して記憶部4に格納する(i≦n)。鍵攪拌部1は、iビットの訂正鍵xを線形演算によりnビットの変形訂正鍵yにする機能を有する。ビット長短縮部3は、演算部2より得られる計算結果(nビット)から線形演算により(n−k)ビットの値を削除する機能を有する(k<i≦n)。記憶部4は訂正鍵x(iビット)や乱数v、さらには途中の計算結果等を格納する。
なお、上述の鍵攪拌部1およびビット長短縮部3で行われる線形演算で使用される疎行列S1,S2は、例えば上記乱数vとは異なるそれぞれの乱数(例えば乱数v1,v2)に従って(指定されたものを)生成するようにしてもよく、これらの乱数v1,v2は乱数vと同様に入力部5で入力され記憶部4に格納されたものを使用しも、また入力部5で入力されたものを直接使用してもよい。
=F−1diag(Fv)F (1)
C(v)y=F−1diag(Fv)Fy (2)
但し
C(v) :乱数v(nビット)で定まる循環行列(n×nビット)
y :変形訂正鍵(nビット)
F :離散フーリエ変換行列
F−1 :逆離散フーリエ変換行列
diag(Fv)Fy:Fv、Fyの畳み込み演算
Λ :C(v)の固有値を対角項にもつ対角行列
先ず、図2のFy計算部2−1は、離散フーリエ変換行列Fとステップs1にて得た変形訂正鍵y(nビット)との乗算を、高速フーリエ変換アルゴリズムにより計算する(ステップs2−1)。
次に、Fv計算部2−2は、離散フーリエ変換行列Fと例えば記憶部4から読み出した乱数v(nビット)との乗算を、高速フーリエ変換アルゴリズムにより計算する(ステップs2−2)。
次に、diag(Fv)Fy計算部2−3は、上記ステップs2−1,s2−2にて得たFy,Fvの畳み込み演算、即ち、各ベクトルの要素毎の乗算を計算する(ステップs2−3)。
最後に、F−1diag(Fv)Fy計算部2−4は、逆離散フーリエ変換行列F−1とdiag(Fv)Fy (Fy,Fvの畳み込み結果)との乗算を、逆高速フーリエ変換アルゴリズムにより計算(逆高速フーリエ変換)する(ステップs2−4)。
また、上述の鍵攪拌部1およびビット長短縮部3で使用される疎行列S1,S2を生成するための上記乱数v1,v2も、乱数生成器6で発生させるようにしてもよい。
Claims (8)
- 量子暗号通信システムにおいて量子暗号の秘匿性増強処理を行う秘匿性増強処理演算装置であって、
入力されたiビットの訂正鍵xとn×iビット(但しi,nは正の整数でi≦n)の第1の疎行列との乗算を行い、nビットの変形訂正鍵yを生成する鍵攪拌部と、
n×nビットの循環行列を指定するnビットの乱数vおよび前記nビットの変形訂正鍵yのそれぞれに高速フーリエ変換を施しさらに畳み込み演算を行うことで、前記n×nビットの循環行列を用いることなく前記n×nビットの循環行列による線形演算を行って前記n×nビットの循環行列と前記nビットの変形訂正鍵yとの乗算を行う演算部と、
前記演算部で得られた演算結果のnビットのビット列とk×nビット(但しkは正の整数でk<i≦n)の第2の疎行列との乗算を行い、kビットの秘密鍵を生成するビット長短縮部と、
を備えたことを特徴とする秘匿性増強処理演算装置。 - 演算部において、nビットの乱数vで定まるn×nビットの循環行列とnビットの変形訂正鍵yとの乗算を、下記式により行う
C(v)y=F−1diag(Fv)Fy
但し
C(v) :乱数v(nビット)で定まる循環行列(n×nビット)
y :変形訂正鍵(nビット)
F :離散フーリエ変換行列
F−1 :逆離散フーリエ変換行列
diag(Fv)Fy:Fv、Fyの畳み込み演算
ことを特徴とする請求項1に記載の秘匿性増強処理演算装置。 - 演算部において、Fy、Fv、diag(Fv)Fy、F−1diag(Fv)Fyの値を順次計算し、Fy、Fv、F−1diag(Fv)Fyの値は高速フーリエ変換アルゴリズムおよび逆高速フーリエ変換アルゴリズムに従って計算することを特徴とする請求項2に記載の秘匿性増強処理演算装置。
- 少なくとも演算部がコンピュータで構成されることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の秘匿性増強処理演算装置。
- 演算部が、
高速フーリエ変換器と、
逆高速フーリエ変換器と、
畳み込み演算器と、
nビットの変形訂正鍵yを前記高速フーリエ変換器に入力して前記nビットの変形訂正鍵yの高速フーリエ変換を行わせ、離散フーリエ変換行列Fと前記nビットの変形訂正鍵yとの乗算を行いFyを求めるFy計算部と、
nビットの乱数vを前記高速フーリエ変換器に入力して前記nビットの乱数vの高速フーリエ変換を行わせ、離散フーリエ変換行列Fと前記nビットの乱数vとの乗算を行いFvを求めるFv計算部と、
乗算結果Fy,Fvを前記畳み込み演算器に入力してFy,Fvの畳み込み演算(diag)を行わせ、diag(Fv)Fyを求めるdiag(Fv)Fy計算部(2−3a)と、
畳み込み演算結果diag(Fv)Fyを前記逆高速フーリエ変換器に入力してdiag(Fv)Fyの逆高速フーリエ変換を行わせ、逆離散フーリエ変換行列F−1とdiag(Fv)Fyとの乗算を行いF−1diag(Fv)Fyを求めるF−1diag(Fv)Fy計算部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の秘匿性増強処理演算装置。 - nビットの乱数vを発生する乱数発生器を備えたことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の秘匿性増強処理演算装置。
- iビットの訂正鍵およびnビットの乱数vを入力する入力部と、
前記iビットの訂正鍵およびnビットの乱数vを格納する記憶部と、
をさらに備え、
鍵攪拌部および演算部により前記記憶部からそれぞれ前記iビットの訂正鍵、nビットの乱数vが読み出されることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の秘匿性増強処理演算装置。 - 秘密鍵を生成するためのビット列を受信する受信機と、
受信された前記ビット列からふるい鍵、さらに前記ふるい鍵から訂正鍵を生成する量子暗号装置と、
前記訂正鍵から秘匿性増強処理が施された秘密鍵を生成する請求項1から7までのいずれか1項に記載の秘匿性増強処理演算装置と、
前記秘密鍵により送信情報を暗号化して送信機から送信する、又は受信機で受信された受信情報の復号化を行う暗号化/復号化手段と、
を備えたことを特徴とする量子暗号通信端末。
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