JP7314108B2 - 暗号処理装置、暗号処理方法およびプログラム - Google Patents
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Description
以下では、鍵長を128ビットとしたAES(Advanced Encryption Standard)方式の暗号処理装置(暗号化装置、復号装置)に適用した例について説明する。鍵長は128ビットに限られず、196ビットおよび256ビットの鍵長でも同様に適用できる。また、DES(Data Encryption Standard)およびHierocryptなど、他の非線形変換を用いる暗号アルゴリズムを処理する装置にも適用できる。
最初に、各実施形態で用いられる用語を定義する。
以下、第1の実施形態の暗号化装置および復号装置の構成例について説明する。図1および図2と重複する機能については同一の符号を付し、説明は省略する。
(A1)マスク変換用データMDLを生成
(A2)マスク変換用データMDLを用いたマスク変換処理を実行
(A3)マスク変換用データMDRを生成
(A4)マスク変換用データMDRを用いたマスク変換処理を実行
第2の実施形態は、第1の実施形態と異なるマスク対策を行う。本実施形態でも、マスクを分割した分割マスクが、相互に異なるタイミングで演算に用いられる。本実施形態で用いられる用語は、特に記載がない限り第1の実施形態と同じである。
・入力マスクAの0から15バイト目の左4ビット:imaL
・入力マスクAの0から15バイト目の右4ビット:imaR
・入力マスクBの0から15バイト目の左4ビット:imbL
・入力マスクBの0から15バイト目の右4ビット:imbR
・出力マスクAの0から15バイト目の左4ビット:omaL
・出力マスクAの0から15バイト目の右4ビット:omaR
・出力マスクBの0から15バイト目の左4ビット:ombL
・出力マスクBの0から15バイト目の右4ビット:ombR
・選択された入力マスクの0から15バイト目の左4ビット:imsL
・選択された入力マスクの0から15バイト目の右4ビット:imsR
・選択された出力マスクの0から15バイト目の左4ビット:omsL
・選択された出力マスクの0から15バイト目の右4ビット:omsR
・入力マスクima0:左4ビットima0L、および、右4ビットima0R
・入力マスクimb0:左4ビットimb0L、および、右4ビットimb0R
・出力マスクoma0:左4ビットoma0L、および、右4ビットoma0R
・出力マスクomb0:左4ビットomb0L、および、右4ビットomb0R
・ランダムマスクri_0:左4ビットri_0L、および、右4ビットri_0R
第3の実施形態は、さらに、第1の実施形態および第2の実施形態と異なるマスク対策を行う。本実施形態では、前のラウンドでマスク変換部により生成されたマスクを用いて、次のラウンドのマスク変換用データが生成される。本実施形態でも、マスクを分割した分割マスクが、相互に異なるタイミングで演算に用いられる。本実施形態で用いられる用語は、特に記載がない限り第1の実施形態と同じである。
異なるタイミングで実行する複数の処理の実行順序は、固定である必要はなく、例えば暗号処理の実行ごとにランダムに入れ替えてもよい。例えば、左4ビットと右4ビットとに2分割する構成の場合、いずれを先に実行するかがランダムに決定されてもよい。マスク変換用データ生成部の内部に含まれる複数のMixColumn(複数のInvMixColumn)の処理順序がランダムに決定されてもよい。
暗号処理装置の各部は、例えば、1または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のIC(Integrated Circuit)などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち1つを実現してもよいし、各部のうち2以上を実現してもよい。
200 復号装置
101a、201a 入力部
101b、201b 出力部
102、202 鍵記憶部
103、203 ラウンド鍵生成部
121a、221a マスク処理部
122、122-2、122-3、222、222-2、222-3 マスク変換用データ生成部
123、128-3、223、228-3 マスク変換部
124、224 アンマスク用データ生成部
125k、125-2k、125-3k、225k、225-2k、225-3k アンマスク処理部
126-2、226-2 入力マスク変換部
127-2、227-2 出力マスク変換部
131、231 マスク記憶部
Claims (9)
- 暗号処理の対象とするデータを複数に分割したデータのサイズに相当する予め定められたサイズの処理単位でマスク処理される入力文に適用するマスクであって、前記処理単位のデータをさらに分割したデータと同じサイズの複数の分割マスクを記憶するマスク記憶部と、
前記マスク記憶部から、複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで読み出し、読み出した複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いて、複数の第1マスクを生成する生成部と、
前記暗号処理の中間データに対して、複数の前記第1マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いた演算処理を実行する演算部と、
を備える暗号処理装置。 - 前記暗号処理は、ラウンド関数に基づくラウンド処理を規定ラウンド数繰り返し、
前記生成部は、iラウンド(iは1以上の整数)のラウンド処理の前記中間データに対するマスク処理で用いられた複数のマスクを変換するための複数の前記第1マスクを生成し、
前記演算部は、(i+1)ラウンドのラウンド処理の前記中間データに対して、複数の前記第1マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いた演算処理を実行する、
請求項1に記載の暗号処理装置。 - 前記暗号処理は、ラウンド関数に基づくラウンド処理を規定ラウンド数繰り返し、
前記演算部は、iラウンド(iは1以上の整数)のラウンド処理の前記中間データに対する前記演算処理で用いた複数の前記第1マスクに基づく複数の計算結果それぞれを前記分割マスクとして前記マスク記憶部に記憶し、
前記生成部は、前記マスク記憶部から、iラウンドのラウンド処理で前記演算部により記憶された複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで読み出し、読み出した複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いて、(i+1)ラウンドのラウンド処理で用いられる複数の前記第1マスクを生成する、
請求項1に記載の暗号処理装置。 - 前記処理単位のサイズは、(8×L)ビット(Lは1以上の整数)であり、
前記分割マスクは、前記処理単位のサイズを2分割、4分割、または、8分割したサイズである、
請求項1に記載の暗号処理装置。 - 前記暗号処理および前記入力文は、それぞれ
暗号化処理および平文である、または、
復号処理および暗号文である、
請求項1に記載の暗号処理装置。 - 前記生成部は、前記暗号処理の実行ごとに異なる順序で複数の前記分割マスクを用いて、複数の前記第1マスクを生成する、
請求項1に記載の暗号処理装置。 - 前記演算部は、前記暗号処理の実行ごとに異なる順序で複数の前記第1マスクを用いた演算処理を実行する、
請求項1に記載の暗号処理装置。 - 暗号処理の対象とするデータを複数に分割したデータのサイズに相当する予め定められたサイズの処理単位でマスク処理される入力文に適用するマスクであって、前記処理単位のデータをさらに分割したデータと同じサイズの複数の分割マスクを記憶するマスク記憶部から、複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで読み出し、読み出した複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いて、複数の第1マスクを生成する生成ステップと、
前記暗号処理の中間データに対して、複数の前記第1マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いた演算処理を実行する演算ステップと、
を含む暗号処理方法。 - コンピュータに、
暗号処理の対象とするデータを複数に分割したデータのサイズに相当する予め定められたサイズの処理単位でマスク処理される入力文に適用するマスクであって、前記処理単位のデータをさらに分割したデータと同じサイズの複数の分割マスクを記憶するマスク記憶部から、複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで読み出し、読み出した複数の前記分割マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いて、複数の第1マスクを生成する生成ステップと、
前記暗号処理の中間データに対して、複数の前記第1マスクそれぞれを相互に異なるタイミングで用いた演算処理を実行する演算ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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