JP5822757B2 - ストリーム暗号の暗号化装置、ストリーム暗号の復号化装置、ストリーム暗号の暗号化方法、ストリーム暗号の復号化方法およびプログラム - Google Patents
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なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
図1から図3を用いて、本実施形態に係るストリーム暗号の暗号化装置について説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るストリーム暗号の暗号化装置は、初期化処理部100と、非線形処理部200と、排他的論理和演算器300と、第1の演算テーブル生成部400とから構成されている。
図2に示すように、初期化処理部100は、フィードバックシフトレジスタ110、120と、フィードバック演算器130、140、150と、クロックコントローラ160とから構成されている。
いま、フィードバックシフトレジスタ110(LFSR−A)は、1レジスタあたり32bitの5つのレジスタから構成され、フィードバック関数fA(x)は、数1とする。ここで、α0は32bitから32bitへの変換を与える。
つまり、数6の関係となる。
図3を用いて、本実施形態に係るストリーム暗号の暗号化装置の処理について説明する。
図4から図7を用いて、本発明に係る第2の実施形態について説明する。
図4に示すように、本実施形態に係るストリーム暗号の暗号化装置は、初期化処理部100と、非線形処理部200と、排他的論理和演算器300と、第1の演算テーブル生成部400と、第2の演算テーブル生成部500とから構成されている。なお、第1の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は省略する。
図5に示すように、非線形処理部200は、加算器211、212、213、214と、内部メモリ221、222、223、224と、非線形置換関数器(Sub)230、240、250、260と、排他的論理和演算器271、272、273、274とから構成されている。
第2の演算テーブル生成部は、上記のように、非線形置換関数器(Sub)230、240、250、260の処理をテーブル化するものである。
図7を用いて、本実施形態に係るストリーム暗号の暗号化装置の処理について説明する。
図8および図9を用いて、本実施形態に係るストリーム暗号の復号化装置について説明する。
図8に示すように、本実施形態に係るストリーム暗号の復号化装置は、初期化処理部100と、非線形処理部200と、排他的論理和演算器600と、第1の演算テーブル生成部400とから構成されている。なお、第1の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。
図9を用いて、本実施形態に係るストリーム暗号の復号化装置の処理について説明する。
図10および図11を用いて、本発明に係る第4の実施形態について説明する。
図10に示すように、本実施形態に係るストリーム暗号の復号化装置は、初期化処理部100と、非線形処理部200と、排他的論理和演算器600と、第1の演算テーブル生成部400と、第2の演算テーブル生成部500とから構成されている。なお、上記の構成要素は、第1の実施形態および第2の実施形態において説明したものと同一のものであることから、その詳細な説明は省略する。
図11を用いて、本実施形態に係るストリーム暗号の復号化装置の処理について説明する。
110;フィードバックシフトレジスタ
120;フィードバックシフトレジスタ
130;フィードバック演算器
140;フィードバック演算器
150;フィードバック演算器
160;クロックコントローラ
200;非線形処理部
211;加算器
212;加算器
213;加算器
214;加算器
221;内部メモリ
222;内部メモリ
223;内部メモリ
224;内部メモリ
230;非線形置換関数器(Sub)
231;非線形関数器
232;非線形関数器
233;非線形関数器
234;非線形関数器
235;線形変換部
240;非線形置換関数器(Sub)
250;非線形置換関数器(Sub)
260;非線形置換関数器(Sub)
271;排他的論理和演算器
272;排他的論理和演算器
273;排他的論理和演算器
274;排他的論理和演算器
300;排他的論理和演算器
400;第1の演算テーブル生成部
500;第2の演算テーブル生成部
600;排他的論理和演算器
Claims (12)
- 初期鍵と初期値とを入力して初期化処理を行う初期化処理手段と、
該初期化処理手段から入力したビット列から鍵系列を生成する非線形手段と、
該生成された鍵系列と平文との排他的論理和演算を行い暗号文を生成する排他的論理和演算器と、
を備え、
前記初期化処理手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とから構成され、前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1の演算テーブル生成手段を備え、該生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行うことを特徴とするストリーム暗号の暗号化装置。 - 前記非線形手段内の非線形置換関数器が、複数の非線形関数器と線形変換手段とから構成され、演算実行時に、前記非線形関数器ごとに、前記非線形関数器の入力ビット列と前記線形変換手段の出力ビット列とを対応づけた第2の演算テーブルを動的に生成する第2の演算テーブル生成手段を備え、該生成した前記第2の演算テーブルを用いて、鍵系列を生成することを特徴とする請求項1に記載のストリーム暗号の暗号化装置。
- 前記請求項1または請求項2に記載のストリーム暗号の暗号化装置から出力される暗号文を復号するストリーム暗号の復号化装置であって、
初期鍵と初期値とを入力して初期化処理を行う初期化処理手段と、
該初期化処理手段から入力したビット列から鍵系列を生成する非線形手段と、
該生成された鍵系列と暗号文との排他的論理和演算を行い平文を生成する排他的論理和演算器と、
を備え、
前記初期化処理手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とから構成され、前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1の演算テーブル生成手段を備え、該生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行うことを特徴とするストリーム暗号の復号化装置。 - 前記非線形手段内の非線形置換関数器が、複数の非線形関数器と線形変換手段とから構成され、演算実行時に、前記非線形関数器ごとに、前記非線形関数器の入力ビット列と前記線形変換手段の出力ビット列とを対応づけた第2の演算テーブルを動的に生成する第2の演算テーブル生成手段を備え、該生成した前記第2の演算テーブルを用いて、鍵系列を生成することを特徴とする請求項3に記載のストリーム暗号の復号化装置。
- 第1の演算テーブル生成手段が、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
初期化処理手段が、初期化処理時に、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第2のステップと、
非線形手段が、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第3のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と平文との排他的論理和演算を行い暗号文を生成する第4のステップと、
を備えたことを特徴とするストリーム暗号の暗号化方法。 - 第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
第2の演算テーブル生成手段が、演算実行時に、複数の非線形関数器と線形変換手段とからなる非線形手段内の非線形置換関数器の前記非線形関数器ごとに、前記非線形関数器の入力ビット列と前記線形変換手段の出力ビット列とを対応づけた第2の演算テーブルを動的に生成する第2のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第3のステップと、
非線形手段が、前記第2の演算テーブルを用いて、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第4のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と平文との排他的論理和演算を行い暗号文を生成する第5のステップと、
を備えたことを特徴とするストリーム暗号の暗号化方法。 - 前記請求項5または請求項6に記載のストリーム暗号の暗号化方法により生成された暗号文を復号するストリーム暗号の復号化方法であって、
第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第2のステップと、
非線形手段が、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第3のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と暗号文との排他的論理和演算を行い平文を生成する第4のステップと、
を備えたことを特徴とするストリーム暗号の復号化方法。 - 前記請求項5または請求項6に記載のストリーム暗号の暗号化方法により生成された暗号文を復号するストリーム暗号の復号化方法であって、
第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
第2の演算テーブル生成手段が、演算実行時に、複数の非線形関数器と線形変換手段とからなる非線形手段内の非線形置換関数器の前記非線形関数器ごとに、前記非線形関数器の入力ビット列と前記線形変換手段の出力ビット列とを対応づけた第2の演算テーブルを動的に生成する第2のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第3のステップと、
非線形手段が、前記第2の演算テーブルを用いて、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第4のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と暗号文との排他的論理和演算を行い平文を生成する第5のステップと、
を備えたことを特徴とするストリーム暗号の復号化方法。 - コンピュータに、
第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第2のステップと、
非線形手段が、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第3のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と平文との排他的論理和演算を行い暗号文を生成する第4のステップと、
を実行させるためのプログラム。 - コンピュータに、
第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
第2の演算テーブル生成手段が、演算実行時に、複数の非線形関数器と線形変換手段とからなる非線形手段内の非線形置換関数器の前記非線形関数器ごとに、前記非線形関数器の入力ビット列と前記線形変換手段の出力ビット列とを対応づけた第2の演算テーブルを動的に生成する第2のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第3のステップと、
非線形手段が、前記第2の演算テーブルを用いて、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第4のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と平文との排他的論理和演算を行い暗号文を生成する第5のステップと、
を実行させるためのプログラム。 - 前記請求項9に記載のプログラムにより生成された暗号文を復号するストリーム暗号の復号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第2のステップと、
非線形手段が、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第3のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と暗号文との排他的論理和演算を行い平文を生成する第4のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 前記請求項10に記載のプログラムにより生成された暗号文を復号するストリーム暗号の復号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
第1の演算テーブル生成手段が、初期化処理時に、フィードバックシフトレジスタとフィードバック演算器とからなる初期化処理手段の前記フィードバック演算器の入力ビット列と出力ビット列とを対応づけ、前記出力ビット列が異なるビット列となるよう長周期化する第1の演算テーブルを動的に生成する第1のステップと、
第2の演算テーブル生成手段が、演算実行時に、複数の非線形関数器と線形変換手段とからなる非線形手段内の非線形置換関数器の前記非線形関数器ごとに、前記非線形関数器の入力ビット列と前記線形変換手段の出力ビット列とを対応づけた第2の演算テーブルを動的に生成する第2のステップと、
初期化処理手段が、初期鍵と初期値とを入力し、前記生成した前記第1の演算テーブルを用いて、初期化処理を行う第3のステップと、
非線形手段が、前記第2の演算テーブルを用いて、初期化処理後のビット列から鍵系列を生成する第4のステップと、
排他的論理和演算器が、該生成された鍵系列と暗号文との排他的論理和演算を行い平文を生成する第5のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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