JP7758397B2 - 安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイス - Google Patents

安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイス

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年０１月０５日に中国特許局に提出し、出願番号が２０２２１０００５６７２．６であり、発明名称が「安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイス」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
技術分野
本発明は、通信技術の分野に関し、特に、安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイスに関する。
インターネットプロトコルセキュリティ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ＩＰＳｅｃ）は、２つのノード間の安全な通信を提供する。セキュリティ・アソシエーション（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，ＳＡ）はＩＰｓｅｃの基礎であり、通信情報を保護するために使用される一連のポリシーと鍵を指す。初期化ベクトル（Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ，ＩＶ）は初期化変数（Ｓｔａｒｔｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ，ＳＶ）とも呼ばれ、固定長の入力値であり、通常は乱数または擬似乱数（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ）である。
既存の技術では、ＩＰＳｅｃの２つのノードが双方向通信を行う場合、データパケットに含まれるシリアル番号（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ，ＳＮ）を通じてＩＶが計算され、パケットの暗号化／復号化は、ＳＡ内の鍵とＩＶ値によって共同で行われる。上記ＳＡは単方向の論理接続であり、上記２つのノードが双方向通信を行う場合、インバウンド通信用とアウトバウンド通信用の一対のＳＡを確立する必要があるため、単方向ＳＡを用いる方式はシステムリソースを消費するという欠点がある。
本発明は、単方向ＳＡを用いる方式はシステムリソースを消費するという従来技術の問題を解決する、安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイスを提供する。
第１の態様では、本発明は安全なデータ伝送のための方法を提供し、前記方法は、
ノード１が、ノード１自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するステップと、
前記ノード１が、計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信するステップと、
前記ノード２が、受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と前記鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化するステップと、
前記ノード２が、前記ノード２自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するステップと、
前記ノード２は、前記ＩＶ２と前記鍵に基づき第２のデータパケットを暗号化した後、前記ノード１に送信するステップと、
前記ノード１が、受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を取得し、取得したＳＮ２値に対して前記第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化するステップと、を含み、
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
任意選択で、前記ノード１／前記ノード２は、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、
ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断するステップをさらに含み、
ＳＮ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新された／取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算するステップは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ１を合計してＩＶ１を計算するステップと、
ＩＶ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新された／取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算するステップは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算するステップと、
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ１の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、前記ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断するステップは、
ＩＶ１の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算するステップと、
ＳＮ１の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断するステップと、
ＳＮ１の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたと判断するステップとを含む。
任意選択で、前記ノード２／前記ノード１が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、
ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断するステップをさらに含み、
ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新された／取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算するステップは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算するステップを含み、
ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新された／取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算するステップは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算するステップを含み、
ここで、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ２は前記Ｑ１と異なり、前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、前記ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断するステップは、
ＩＶ２の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算するステップと、
ＳＮ２の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断するステップと、
ＳＮ２の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断する。
任意選択で、前記ノード１／前記ノード２は、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、前記ノード２／前記ノード１が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、前記鍵の更新動作が開始される場合、
新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始する。
任意選択で、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用する鍵として使用する場合、
前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算するステップをさらに含む。
任意選択で、前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数である。
第２の態様では、本発明は、安全なデータ伝送のための装置を提供し、前記装置は、
自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するように構成される第１の計算ユニットと、
計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信するように構成される第１の暗号化ユニットと、
受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を計算し、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行して第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化するように構成される第１の復号化ユニットと、を含み、
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
第３の態様では、本発明は安全なデータ伝送のための装置を提供し、前記装置は、
受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化するように構成される第２の復号化ユニットと、
自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するように構成される第２の計算ユニットと、
計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化してノード１に送信するように構成される第２の暗号化ユニットと、を含み、
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
第４の態様，本発明は、安全なデータ伝送のためのデバイスを提供し、当該デバイスは、メモリとプロセッサとを含み、
前記メモリは、コンピュータプログラムを格納するように構成され、
前記プロセッサは、前記メモリ内のプログラムを読み取り、第１の態様で提供されるノード１側の安全なデータ伝送のための方法のステップ、またはノード２側の安全なデータ伝送のための方法のステップを実行するように構成される。
第５の態様では、本発明はコンピュータプログラムが格納されるコンピュータプログラム媒体を提供し、前記プログラムがプロセッサによって実行されると、第１の態様で提供されるノード１側の安全なデータ伝送のための方法のステップ、またはノード２側の安全なデータ伝送のための方法のステップを実現する。
本発明によって提供される安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイスは、次の有益な効果がある。
本発明の実施形態により、通信ノード間のすべてのデータインタラクションは、異なる初期化ベクトルＩＶと同じ鍵を使用して秘密通信を行うことを可能にし、通信の安全性を確保することに基づいて、インバウンド通信とアウトバウンド通信が同じ鍵を使用でき、すなわち、通信ノード間で１つのＳＡのみを確立し維持する必要がある。一方、従来技術では、通信の安全性を確保するために、通信ノード間でインバウンド通信用とアウトバウンド通信用の一対のＳＡを確立し維持する必要があり、すなわち、インバウンド通信には１つの鍵を使用し、アウトバウンド通信には別の鍵を使用する。１つのノードが多数のノードと通信する場合、本発明の実施形態は、ノードが確立・維持する必要のあるＳＡの数を大幅に削減し、システムリソースの消費を大幅に削減する。
本発明の実施例によって提供される安全なデータ伝送のためのアプリケーションシナリオの概略図である。 本発明の実施例によって提供される安全なデータ伝送のための方法のフローチャートである。 本発明の実施例によって提供される微分パラメータＣの概略図である。 本発明の実施例によって提供されるノード１／ノード２第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するためのフローチャートである。 本発明の実施例によって提供されるノード２／ノードが１第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するためのフローチャートである。 本発明の実施例によって提供されるカプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送の概略図である。 本発明の実施例によって提供されるカプセル化フォーマットを有しない安全なデータ伝送の概略図である。 本発明の実施例によって提供されるカプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送のためのフローチャートである。 本発明の実施例によって提供されるカプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送のための別のフローチャートである。 本発明の実施例によって提供される安全なデータ伝送のための装置の概略構造図である。 本発明の実施例によって提供される安全なデータ伝送のための装置の別の概略構造図である。 本発明の実施例によって提供される安全なデータ伝送のためのデバイスの概略構造図である。
本発明の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、添付の図面を参照して本発明をさらに詳細に以下に説明する。説明した実施形態は、本発明の実施形態の一部に過ぎず、そのすべてではない。本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な努力なしに得た他のすべての実施形態は、本発明の保護の範囲内に入る。
以下において、「第１」、「第２」という用語は、説明を区別する目的でのみ使用され、相対的な重要性を暗示または示唆するもの、または示された技術的特徴の数を暗黙的に指定するものとして理解されるものではない。その結果、「第１」、「第２」で定義される特徴は、明示的または暗黙的に１つまたは複数のそのような特徴を含み得、本発明の実施形態の説明において、特に明記しない限り、「少なくとも１つ」は、１つ以上を意味する。
以下の例示的な実施形態で説明される実施は、本発明と一致するすべての実施を表すものではない。むしろ、それらは、添付の特許請求の範囲に詳述されている本願の態様と一致する装置および方法の単なる例にすぎない。本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な努力なしに得た他のすべての実施形態は、本願の保護の範囲内に入る。
また、本発明の実施形態の説明において、特に断らない限り、「／」は「または」を意味し、例えば、Ａ／ＢはＡまたはＢを意味する場合がある。また、本発明の実施形態の説明において、「複数」は２つまたは２つ以上を意味し、他の量化詞も同様に使用されるべきである。本明細書に記載された好ましい実施形態は、本願発明を例示し説明することのみを意図したものであり、本願発明を限定することを意図したものではなく、実施形態および実施形態の特徴は、矛盾することなく互いに組み合わせることができることを理解されたい。
単方向ＳＡを用いる方式はシステムリソースを消費するという従来技術の問題を考慮して、本発明は、安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイスを提供する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例内の安全なデータ伝送のための方法、装置およびデバイスについて説明する。
図１に示すように、本発明の実施例は、安全なデータ伝送のためのアプリケーションシナリオの概略図を提供する。
ノード１は、ノード１の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信し、受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を計算し、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行して第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵で暗号化された第２のデータパケットを復号化するように構成される。
ノード２は、受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、ＩＶ１を計算する。計算されたＩＶ１と前記鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化し、自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して前記第２の数学的変換を実行し、ＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化してノード１に送信するように構成される。
ここで、暗号化された第１のデータパケットは、少なくともＳＮ１値フィールドおよび暗号化データフィールドを含む。暗号化された第２のデータパケットは、少なくともＳＮ２値フィールドと暗号化データフィールドを含む。前記第１の数学的変換および前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１は前記ＩＶ２と等しくなくなる。
なお、２つの通信相手は上記のようにノード１とノード２によって代表され、２つのノード間で安全な通信を提供する際には、ノード１は、ローカ請求者Ｒｅｑｕｅｓｔｅｒであり、ローカＲＥＱとして略称され、または、対向エンド応答者Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒであってもよく、ペアエンドＲＥＰとして略称される。ノード１がローカＲＥＱである場合、ノード２はペアエンドＲＥＰである。ノード１がペアエンドＲＥＰである場合、ノード２はローカＲＥＱである。
上記ノード１およびノード２は、例えば、ルータ、ゲートウェイ、スイッチ、ブリッジ、無線アクセスポイント、基地局、ファイアウォール、モデム、ハブ、ネットワークインターフェースコントローラ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＮＩＣ）、リバースプロキシ、サーバ（例えば、プロキシサーバ）、マルチプレクサ、セキュリティデバイス、侵入検知デバイス、ロードバランサ、ロードバランサなど、どのような形態のネットワークデバイスであってもよい。あるいは、セルラーネットワーク、ローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＬＡＮ）、コアネットワーク、アクセスネットワーク、インターネット等のワイドエリアネットワーク（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＡＮ）、クラウドネットワーク等であり、本願発明の実施形態が限定しない。
また、上記したノード１とノード２との間の通信は、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送を含んでいてもよいし、カプセル化フォーマットを有しない安全なデータ伝送を含んでいてもよい。
図２に示すように、本発明の実施例は、以下Ｄステップを含む安全なデータ伝送のための方法のフローチャート図を提供する。
Ｓ２０１、ノード１は、ノード１自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する。
ノード１がノード１自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新することの意味は、ノード１がＳＮ１値を初期化した後、初期化されたＳＮ１値を増分的に更新する。次回ＩＶ１を計算するときに、前回に使用したＳＮ１値を増分的に更新する。
本発明の実施例は、上記ＳＮ１値が特定の値から開始することを限定するものではなく、また、増分的に更新される上記ＳＮ１値の具体的な形式を限定するものでもない。オプションの実施形態として、上記ＳＮ１値は１から始まり、毎回１を加算して増分的に更新される。
本発明の実施例は上記ＳＮ１の初期値を限定するものではなく、上記ＳＮ１の初期値は、極端な場合には非常に大きくなる可能性がある。上記極端な場合は、上記ＳＮ１の初期値は設定された鍵更新閾値であり、上記極端な場合も本発明の実施例の保護範囲内である。
Ｓ２０２、ノード１は、計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信する。
計算されたＩＶ１および鍵を採用される暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、採用される暗号化アルゴリズムを使用して第１のデータパケットを暗号化すてノード２に送信する。ここで、第１のデータパケットを暗号化することは、第１のデータパケット内の有効なペイロードを暗号化することである。暗号化された第１のデータパケットは、少なくともＳＮ１値フィールドおよび暗号化データフィールドを含む。
Ｓ２０３、ノード２は、受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と前記鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化する。
ノード２は、ノード１から送信された暗号化された第１のデータパケットを受信し、第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、ＩＶ１を計算する。本発明内のノード１とノード２との間の通信に双方向ＳＡが使用されるため、２つの通信相手は、１つのＳＡを確立するだけでよい（当該ＳＡには本発明の実施例に係る鍵が含まれる）。したがって、ノード２は、計算されたＩＶ１和前記鍵を採用される暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、採用される暗号化アルゴリズムを使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化する。
Ｓ２０４、ノード２は、ノード２の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する。
ノード２がノード２の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新することの意味は、ノード２は、ＳＮ２値を初期化した後、初期化されたＳＮ２値を増分的に更新する。次回ＩＶ２を計算するときに、前回に使用したＳＮ２値を増分的に更新する。
本発明の実施例は、上記ＳＮ２値が特定の値から開始することを限定するものではなく、また、上記ＳＮ２値を増分的に更新する具体的な形式を限定するものでもない。オプションの実施形態として、上記ＳＮ２値は１から始まり、毎回１を加算して増分的に更新される。
本発明の実施例は、上記ＳＮ２の初期値を限定するものではない。上記ＳＮ２の初期値は非常に大きくなる可能性があり、極端な場合に、上記ＳＮ２の初期値は設定された鍵更新閾値であり、上記極端な場合も本発明の実施例の保護範囲内である。
上記ＳＮ２の初期値および上記ＳＮ１の初期値は同じであっても異なっていてもよく、上記ＳＮ２値を増分的に更新する具体的な形式を限定するものでもない。また、上記ＳＮ１値を増分的に更新する具体的な形式を限定するものでもない。
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
Ｓ２０５、ノード２は、計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化してノード１に送信する。
計算されたＩＶ２和前記鍵を採用される暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上記採用される暗号化アルゴリズムを使用して第２のデータパケットを暗号化して上記ノード１に送信する。ここで、第２のデータパケットを暗号化することは、第２のデータパケット内の有効なペイロードを暗号化することである、暗号化された第２のデータパケットは、少なくともＳＮ２値フィールドと暗号化データフィールドを含む。
Ｓ２０６、ノード１は、受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を取得し、取得したＳＮ２値に対して前記第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化する。
ノード１は、ノード２から送信された暗号化された第２のデータパケットを受信し、第２のデータパケット内のＳＮ２値を取得し、取得したＳＮ２値に対して前記第２の数学的変換を実行し、ＩＶ２を計算する。計算されたＩＶ２和前記鍵を採用される暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、採用される暗号化アルゴリズムを使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化する。
本発明の様々な実施形態では、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換はノード１とノード２の間で事前に共有されることに留意されたい。さらに、セキュリティ・アソシエーションＳＡは、複数のセキュリティ・アソシエーションパラメータＳＡＰから構成され、ここで、鍵パラメータは含まれる。当該鍵パラメータは、ＳＡを確立するときにノード１とノード２によってネゴシエートされる。すなわち、本発明の様々な実施例において、ノード１とノード２の間に、前記鍵は事前に共有される。
本発明の実施例では、ノード１自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１の長さは、ノード２自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２の長さに等しい。ノード１によって計算される第１の初期化ベクトルＩＶ１の長さは、ノード２によって計算される第２の初期化ベクトルＩＶ２の長さに等しい。
コンピュータの高性能化に伴い、コンピュータの計算能力も急速に増大しており、ＩＰｓｅｃの電子シリアル番号（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ，ＥＳＮ）のような６４ビットのカウンタも超高速デバイスではすぐにオーバーフローし、その時点でシステムはカウンタを常に循環させることになるため、システムのパフォーマンスに影響を与える。モノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ，ＩＯＴ）のような一部の環境では、カウンタの要件は高くなく、１６ビットのカウンタで需要を満たすことができるが、ＩＰｓｅｃは各送信メッセージで少なくとも３２ビットのＳＮを送信する必要があり、このような設計は、上記送受信パケットが非常に少ない上記環境では帯域幅を浪費することになる。したがって、異なるアプリケーションシナリオに適応するためには、調整可能なカウンタが必要である。
したがって、本発明の実施例は、特定の実施シナリオに従ってＳＮ１およびＳＮ２の長さを設定するための方式を提供する。ここで、前記ＳＮ１および前記ＳＮ２の両方の長さは、アプリケーションシナリオに従って、ノード１とノード２との間でｍビットとなるように決定することができる。カウンタに対する要求が高い場合には、超高速環境においてカウンタが非常に迅速にオーバーフローする問題を解決するために、シーケンス番号の長さが大きく設定され、カウンタに対する要求が低い場合には、帯域幅トラフィックを低減し、帯域幅利用率を向上させるために、シーケンス番号の長さが小さく設定され、トラフィックが少ない環境での作業対応できるようになる。
例えば、トラフィックが少ない環境では、上記ＳＮ１と上記ＳＮ２の両方の長さを８ｂｉｔに設定することで、３２ｂｉｔ長のＳＮ１とＳＮ２を使用するよりも２４ｂｉｔ分の帯域量トラフィックを削減することができる。
データ安全な通信を行う場合、２つの通信相手は互いのＳＮ値取得することができる。
前記ＩＶ１と前記ＩＶ２の両方の長さは、採用された暗号化アルゴリズムに基づいて、前記ノード１と前記ノード２の間でｎビットに決定される。前記ＩＶ１及び前記ＩＶ２の長さは、２つの通信相手がデータの安全な通信を行う際に採用される暗号化アルゴリズムに基づいて決定される。例えば、前記ノード１及び前記ノード２が採用する暗号化アルゴリズムがＳＭ４－ＧＣＭ－１２８である場合、ＩＶの長さは１２８ビットである。前記ノード１及び前記ノード２が採用する暗号化アルゴリズムがＡＥＳ－ＧＣＭ－２５６である場合、ＩＶの長さは２５６ビットであり、前記ノード１及び前記ノード２が採用する暗号化アルゴリズムがＡＥＳ－ＣＢＣ－１２８である場合、ＩＶの長さは１２８ビットである。
なお、上記暗号化アルゴリズムの選択は、具体的な実施シナリオに応じて実施することができ、本願発明の実施形態はこれに限定されない。
オプションの実施形態として、上記暗号化アルゴリズムは対称暗号化アルゴリズムである。
なお、上記ＳＮ１及びＳＮ２の長さｍ、並びに上記ＩＶ１及びＩＶ２の長さｎは、ノード１及びノード２のいずれか一方によって決定してもよく、ノード１及びノード２が共同で決定してもよい。
図３に示すように、本願発明の一実施例は、微分パラメータＣの概略図を提供する。任意選択で、前記微分パラメータＣは、ＩＶ値を計算するためのパラメータとして使用されてもよい。
ここで、前記Ｃの長さは前記ＩＶ１の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、高位ビットはゼロでないＮの値をとり、ｋは１以上ｎ以下の正の整数である。
オプションの実施形態として、上記Ｃの高位ビットがとる値Ｎは、以下の方法で決定される：
設定情報に基づいて前記Ｃの高位ビットの値Ｎを決定する、または
設定情報に基づいて前記Ｃの高位ビットの値Ｎを決定する、または
暗号鍵に基づいて前記Ｃの高位ビットの値Ｎを決定する、または
鍵のネゴシエートにより前記Ｃの高位ビットの値Ｎを決定する。
上記値Ｎは、（１）設定情報に従って決定される固定値、例えば０ｘ５Ｃ３６５Ｃ３６であって、ビット上で０と１がバランスし、０と１の分布が十分に乱れるようにしようとする値、（２）ランダムな方法を用いて決定される乱数、（３）暗号鍵に従って決定される暗号鍵の一部の値、（４）鍵ネゴシエーションによって決定される暗号鍵の一部のある値、であってよい。
上記値Ｎが上記（２）、（３）、（４）の場合、上記値Ｎがすべて０ｘＦＦＦＦＦＦＦＦまたは０ｘＦＦＦＦＦＦＦＦに近い値、すなわち上記値Ｎのビット値がすべて１または完全な１に近い値であることはできず、そうでないと鍵の更新頻度が速くなる。
上記値Ｎの長さｋは可変であるが、上記フの値Ｎの長さｋは上記Ｃの長さよりも小さい。
図４に示すように、本願発明の一実施例は、ノード１／ノード２が第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するフローチャートを提供する。ここで、ＩＶ１を計算する際に使用される第１の数学変換は、係数Ｐ、第１のパラメータＱ１、および微分パラメータＣを含み、ノード１／ノード２がＩＶ１を計算することは、以下のステップからなる：
Ｓ４０１、ノード１とノード２との間で、ＳＮ１およびＳＮ２の両方の長さがｍであることを判断し、採用された暗号化アルゴリズムに基づいて、ＩＶ１およびＩＶ２の両方の長さがｎであることを判断する。
なお、上記長さｍおよび長さｎの具体的な決定処理については上述した通りであり、ここでは繰り返さない。
Ｓ４０２、ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断する。
オプションの実施形態として、ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断することは、具体的に、
前記ＩＶ１の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
前記ＳＮ１の長さｍが前記差より大きくない場合、前記ＳＮ１値が最初にオーバーフローしたと判定し、
前記ＳＮ１の長さｍが前記差よりも大きい場合、前記ＩＶ１値が最初にオーバーフローしたと判定する。
前記ＳＮ１の長さはｍビット、前記ＩＶ１の長さはｎビット、前記Ｎの長さはｋビットであり、前記ｍ、ｎ、ｋは８の整数倍である。
Ｓ４０３、ＳＮ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算する。
ｍ＜＝ｎ－ｋのとき、例えば、ｍ＝３２ｂｉｔ、ｎ＝１２８ｂｉｔ、ｋ＝３２ｂｉｔのとき、第１の初期化ベクトルＩＶ１は次のように計算される：
ＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１×Ｐ＋Ｑ１
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではない。
Ｓ４０４、ＩＶ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、ＩＶ１を計算するためのＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算する。
ｍ＞ｎ－ｋのとき、例えば、ｍ＝１２８ｂｉｔ、ｎ＝６４ｂｉｔ、ｋ＝３２ｂｉｔのとき、第１の初期化ベクトルＩＶ１は次のように計算される：
ＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１％２ｎ－ｋ×Ｐ＋Ｑ１
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではない。
上記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットで表現できる最大値２ｎ－ｋであり、上記第３の動的パラメータはＳＮ１％２ｎ－ｋであり、上記ＳＮ１値と２ｎ－ｋの剰余演算を表す。
上記ＳＮ１％２ｎ－ｋは、上記第３の動的パラメータの値が０から２ｎ－ｋ－１まで周期的であることを示す。
上記ＩＶ１値が最初にオーバーフローする場合、上記ＳＮ１＝１及びＳＮ１＝２ｎ－ｋ＋１のいずれの場合においても、上記第３の動的パラメータ値は１であるが、ＳＮ１＝２ｎ－ｋ＋１の前に、ＩＶ１は既にオーバーフローしているため、鍵を更新する必要があることに留意すべきである。異なる鍵を更新する場合、計算されるＩＶ１の値を異ならせるためにＣの値も異なる値に更新することで、十分なランダム性を確保し、各ラウンドで異なる値のＩＶを生成することができ、より安全な設計となる。
また、上記ＳＮ１＝１とＳＮ１＝２ｎ－ｋ＋１の場合では、計算されるＩＶ１の値は同じでも、使用される鍵が異なる。
オプションの実施形態として、前記ノード１／ノード２が第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
上記ＳＮ１値が最初にオーバーフローし、前記第１の動的パラメータ、すなわちＩＶ１を計算するためのＳＮ１値が第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵の更新動作を開始する。上記ＳＮ１値が最初にオーバーフローし、前記第１の動的パラメータ、すなわちＩＶ１を計算するためのＳＮ１値が第２の事前設定閾値に達したと判断した場合、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値は、前記ＳＮ１の最大値よりも大きくない。
上記ＩＶ１値が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータ、すなわちＳＮ１％２ｎ－ｋが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵の更新動作を開始する。上記ＩＶ１値が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータ、すなわちＳＮ１％２ｎ－ｋが第４の事前設定閾値に達したと判断した場合、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値は、前記ＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値よりも大きくない。
なお、上記第１の事前設定閾値、第２の事前設定閾値、第３の事前設定閾値および第４の事前設定閾値は、上記大きさ範囲要件を満たすことを前提として、特定の実施態様に従って特定の値に設定され得る。例えば、上記第１の事前設定閾値を２ｍの９０％に設定し、上記第２の事前設定閾値を２ｍ－１に設定する。上記第３の事前設定閾値を２ｎ－ｋの９０％に設定し、上記第４の事前設定閾値を２ｎ－ｋ－１に設定する。ここで、２ｍは、ＳＮ１で表現され得る最大値を示し、２ｎ－ｋは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットで表現できる最大値を示す。
安全性を考慮し、上記Ｃ値は、新しい鍵の置き換えと同時に置き換えられてもよい。
オプションの実施形態として、前記鍵の更新動作を開始することは、
新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始することをさらに含む。
鍵の更新動作を開始すると同時に、新たな微分パラメータＣを生成する。上記新たな微分パラメータＣを生成する具体的な方式は、（１）高位ビットのビット数ｋの新たな値ｋ’を計算しｋ’個の高位ビットの新たな値Ｎを計算する。または、（２）高位ビット数ｋを不変にして，ｋ個の高位ビットの新たな値Ｎを計算する、ということができる。
オプションの実施形態として、前記更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用するとき、さらに、
前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用されるＩＶ１を計算する。
（１）上記ＳＮ１値が最初にオーバーフローし、ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値が第２の事前設定閾値に達したと判断する場合、新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵とする同時に、前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶ１を計算する。
（２）データ送信時に使用される鍵として新しい鍵を使用しながら、前記ＩＶ１値が最初にオーバーフローし、ＳＮ１％２ｎ－ｋが第４の事前設定閾値に達したと判断された場合、前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶ１を計算する。
上述の図３の実施例で提供された微分パラメータＣの高位ビットはゼロでないＮの値をとり、別の任意の実施例として、微分パラメータＣの高位ビットの値Ｎがゼロであることを取ることができ、その場合、Ｃの値はゼロであり、すなわち、図４の実施例では、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するための計算は次のようになる：ｍ＜＝ｎ－ｋのとき、
ＩＶ１＝ＳＮ１×Ｐ＋Ｑ１
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではない。
ｍ＞ｎ－ｋのとき、
ＩＶ１＝ＳＮ１％２ｎ－ｋ×Ｐ＋Ｑ１
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではない。微分パラメータＣの高位ビットの値Ｎが０の場合と比較して、微分パラメータＣの高位ビットの値Ｎが０以外の場合は、計算されるＩＶ１の値がより高度なランダム性を持つことになり、データ暗号化の安全性が大幅に向上する。
図５に示すように、本発明の実施例は、ノード２／ノード１が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するフローチャートを提供する。ここで、ＩＶ２を計算する際に使用される第２の数学的変換は、係数Ｐ、第２のパラメータＱ２、微分パラメータＣを含む。前記第２の数学的変換内の第２のパラメータＱ２は、前記第１の数学的変換内の第１のパラメータＱ１とは異なる値をとる。ノード２／ノード１は、以下のステップでＩＶ２を計算する。
Ｓ５０１、ノード１とノード２との間で、ＳＮ１およびＳＮ２の両方の長さがｍであることを判断し、採用された暗号化アルゴリズムに基づいて、ＩＶ１およびＩＶ２の両方の長さがｎであることを判断する。
なお、上記長さｍおよび長さｎの具体的な決定処理は、上述した通りであり、ここでは繰り返さない。
Ｓ５０２、ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断する。
オプションの実施形態として、ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断することは、
前記ＩＶ２の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
前記ＳＮ２の長さｍが前記差より大きくない場合、前記ＳＮ２値が最初にオーバーフローしたと判断し、
前記ＳＮ２の長さｍが前記差よりも大きい場合、前記ＩＶ２値が最初にオーバーフローしたと判断する。
上記ＳＮ２の長さはｍビットであり、上記ＩＶ２の長さはｎビットであり、上記Ｎの長さはｋビットであり、ここで、上記ｍ、ｎ、ｋは８の整数倍である。
Ｓ５０３、ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第２の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算する。
ｍ＜＝ｎ－ｋの場合、例えば、ｍ＝３２ｂｉｔ、ｎ＝１２８ｂｉｔ、ｋ＝３２ｂｉｔのとき、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する計算方法は、次のようになる。
ＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２×Ｐ＋Ｑ２，Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、上記Ｑ１とＱ２は異なる。
Ｓ５０４、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第４の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算する。
ｍ＞ｎ－ｋのとき、例えば、ｍ＝１２８ｂｉｔ、ｎ＝６４ｂｉｔ、ｋ＝３２ｂｉｔのとき、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する計算方法は、次のようになる。
ＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２％２ｎ－ｋ×Ｐ＋Ｑ２
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、上記Ｑ１とＱ２は異なる。
上記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットで表現できる最大値２ｎ－ｋである。上記第４の動的パラメータはＳＮ２％２ｎ－ｋであり、上記ＳＮ２値と２ｎ－ｋの剰余演算を示す。
上記ＳＮ２％２ｎ－ｋは、上記第４の動的パラメータの値が０から２ｎ－ｋ－１まで周期的であることを示す。
なお、上記ＩＶ２値が最初にオーバーフローする場合、上記ＳＮ２＝１およびＳＮ２＝２ｎ－ｋ＋１の２つの場合では、上記第４の動的パラメータの値は１であるが、ＳＮ２＝２ｎ－ｋ＋１となる前に、ＩＶ２がオーバーフローしたため、鍵を更新する必要がある。異なる鍵を更新する場合、異なるＣ値を更新して、計算されるＩＶ２の値が異なるようになる。十分なランダム性を確保し、各ラウンドで異なる値のＩＶを生成することができ、より安全な設計となる。
さらに、上記ＳＮ２＝１とＳＮ２＝２ｎ－ｋ＋１の上記２つのケースで計算されるＩＶ２の値は同じであっても、使用される暗号鍵は異なる。
オプションの実施形態として、前記ノード２／ノード１が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、以下のことをさらに含む：
上記ＳＮ２値が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータ、すなわちＩＶ２を計算するためのＳＮ２値が第１の事前設定閾値に達したと判断する場合に、鍵の更新動作を開始する。上記ＳＮ２値が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータ、すなわち、ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値が第２の事前設定閾値に達したと判断する場合に、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値は前記ＳＮ２の最大値より大きくない。
上記ＩＶ２値が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータ、すなわちＳＮ２％２ｎ－ｋが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合に、鍵の更新動作を開始する。上記ＩＶ２値が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータ、すなわちＳＮ２％２ｎ－ｋが第４の事前設定閾値に達したと判断する場合に、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値は、前記ＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
なお、上記第１の事前設定閾値、第２の事前設定閾値、第３の事前設定閾値、第４の事前設定閾値は、上記大きさ範囲要件を満たすことを前提として、特定の実施態様に従って特定の値に設定され得る。例えば、一般に、上記第１の事前設定閾値を２ｍの９０％に設定し、上記第２の事前設定閾値を２ｍ－１に設定する。上記第３の事前設定閾値を２ｎ－ｋの９０％に設定し、上記第４の事前設定閾値を２ｎ－ｋ－１に設定する。ここで、２ｍは、ＳＮ２で表現され得る最大値を示し、２ｎ－ｋは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットで表現できる最大値を示す。
安全性を考慮し、上記Ｃ値は、新しい鍵の置き換えと同時に置き換えられてもよい。図４の実施例で提供されたのと同じ方法で新たな微分パラメータＣを生成することも可能であるが、ここでは繰り返さない。
オプションの実施形態として、前記更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用することは、以下をさらに含む：
前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用されるＩＶ２を計算する。
（１）上記ＳＮ２値が最初にオーバーフローし、ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値が第２の事前設定閾値に達したと判断する場合に、新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵とする同時に、前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶ２を計算する。
（２）上記ＩＶ２値が最初にオーバーフローし、ＳＮ２％２ｎ－ｋが第４の事前設定閾値に達したと判断する場合に、新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵とする同時に、前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶ２を計算する。
また、任意の実施形態として、上述した図４の実施形態及び図５の実施形態において、ノード１及びノード２は、予め新しいＣ値及び新しい鍵を用意しておき、鍵の更新が必要な場合及びＣ値の更新が必要な場合に、ノード１及びノード２は、共に、予め用意された新しい鍵の中から、データ送信時に使用される鍵としていずれか１つを選択し、予め用意された新しいＣ値の中から、データ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを算出するために使用する新たなＣ値を選択するようにしてもよい。
なお、上記図３実施例によって提供される微分パラメータＣの高位ビットはゼロでないＮの値をとり、別の任意の実施形態として、微分パラメータＣの高位ビットの値Ｎがゼロであることを取ることができ、その場合、Ｃの値はゼロであり、すなわち、図５の実施形態では、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するための計算が次のようになる。ｍ＜＝ｎ－ｋのとき、
ＩＶ２＝ＳＮ２×Ｐ＋Ｑ２
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、Ｑ２はＱ１と異なる。
ｍ＞ｎ－ｋのとき、ＩＶ２＝ＳＮ２％２ｎ－ｋ×Ｐ＋Ｑ２
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、Ｑ２はＱ１と異なる。微分パラメータＣの高位ビットの値Ｎが０の場合と比較して、微分パラメータＣの高位ビットの値Ｎが０以外の場合は、計算されたＩＶ２値がより高度なランダム性を有することが保証され、データ暗号化の安全性が大幅に向上する。
上記ノード１とノード２は、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送によって互いに通信してもよいし、カプセル化フォーマットを有しない安全なデータ伝送によって互いに通信してもよい。
図６に示すように、本発明の実施例は、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送の概略図を提供する。ここで、ノード１からノード２への通信トラフィックはＤＡＴＡ１ｔｏ２であると仮定し、ノード２からノード１への通信トラフィックはＤＡＴＡ２ｔｏ１であると仮定し、ノード１とノード２が共有する鍵はＫｅｙであると仮定する。
上記ノード１とノード２間のデータトラフィックのやり取りは、以下のステップで行われる：
Ｓ１、２つの通信相手はシーケンス番号ＳＮ１とＳＮ２の長さを設定し、ＳＮ１値とＳＮ２値を初期化する。
Ｓ２、ノード１はＳＮ１の長さとＳＮ１値に基づいてＩＶ１値を計算し、ノード２はＳＮ２の長さとＳＮ２値に基づいてＩＶ２値を計算する。
例えば、ＳＮ１とＳＮ２の長さはともにｍビット、ＩＶ１とＩＶ２の長さはともにｎビット、微分パラメータＣの高位ビットの長さはｋビットであり、ここで、ｍ、ｎ、ｋは８の整数倍である。ｍ＝３２ｂｉｔ、ｎ＝１２８ｂｉｔ、ｋ＝３２ｂｉｔとすると、このときｍ＜＝ｎ－ｋとなり、ノード１とノード２のＳＮ値が最初にオーバーフローするノード１のＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１×Ｐ＋Ｑ１、ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではない。ノード２のＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２×Ｐ＋Ｑ２、ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、Ｑ２はＱ１に等しくない。
ノード１がノード２にデータパケットを送信するたびに、ＳＮ１値を増分的に更新し、例えば、ＳＮ１値は１を加算して更新される。ＳＮ１値が第１の事前設定閾値に達すると、鍵の更新動作を開始する。ＳＮ１値が第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。
ノード２がノード１にデータパケットを送信するたびに、ＳＮ２値を増分的に更新し、例えば、ＳＮ２値は１を加算して更新される。ＳＮ２値が第１の事前設定閾値に達すると、鍵の更新動作を開始する。ＳＮ２値が第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。
別の例として、ｍ＝１２８ｂｉｔ、ｎ＝６４ｂｉｔ、ｋ＝３２ｂｉｔとし、このときｍ＞ｎ－ｋとなり、ノード１とノード２のＩＶ値が最初にオーバーフローする。ノード１のＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１％２ｎ－ｋ×Ｐ＋Ｑ１、ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではない。ノード２のＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２％２ｎ－ｋ×Ｐ＋Ｑ２、ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、Ｑ２はＱ１に等しくない。
ノード１がノード２にデータパケットを送信するたびに、ＳＮ１値を増分的に更新し、ＩＶ１値はＳＮ１値より先にオーバーフローするため、ＳＮ１％２ｎ－ｋが第３の事前設定閾値に達すると、鍵の更新動作を開始する。ＳＮ１％２ｎ－ｋが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。
ノード２がノード１は、データパケットを送信するたびに、ＳＮ２値を増分的に更新し、ＩＶ２値はＳＮ２値より先にオーバーフローするため、ＳＮ２％２ｎ－ｋが第３の事前設定閾値に達すると、鍵の更新動作を開始する。ＳＮ２％２ｎ－ｋが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する。
上記Ｐ，Ｑ１，Ｑ２は、Ｐを２、Ｑ１を０、Ｑ２を－１とすることが好ましい。ＩＶ１、ＩＶ２の値が小さいほど、オーバーフローしにくくなり、鍵更新の頻度が少なくなるため、結果的に性能が向上する。
もちろん、上記のＰ、Ｑ１、Ｑ２は、具体的な実装に応じて設定することも可能であり、例えば、Ｐ＝３、Ｑ１＝２、Ｑ２＝１とすることもできる。
Ｓ３、暗号化アルゴリズムと組み合わせて、上記で計算されたＩＶ１値／ＩＶ２値に基づき、２つの通信相手的トラフィックを暗号化および復号化する。
なお、ノード１とノード２はカプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送によって通信し、ノード１がノード２にＤＡＴＡ１ｔｏ２を送信する前に、ノード１は暗号化アルゴリズムと組み合わせて、前記Ｋｅｙと計算されたＩＶ１値を使用して、ＤＡＴＡ１ｔｏ２を暗号化し、カプセル化プロトコルに従って暗号化後のトラフィックをカプセル化し、完了後にノード２に送信する。ノード２は、ノード１から送信された暗号化トラフィックを受信した後、カプセル化メッセージ内のＳＮ１値を取得し、自体の計算したＩＶ１値と前記Ｋｅｙに従って暗号化アルゴリズムと組み合わせて暗号化トラフィックを復号化してＤＡＴＡ１ｔｏ２を取得する。
同様に、ノード２がノード１にＤＡＴＡ２ｔｏ１を送信する前に、ノード２は、前記Ｋｅｙと計算されたＩＶ２値を使用し、暗号化アルゴリズムを組み合わせてＤＡＴＡ２ｔｏ１を暗号化し、カプセル化プロトコルに従って暗号化後のトラフィックをカプセル化し、完了後にノード１に送信する。ノード１は、ノード２から送信された暗号化トラフィックを受信した後、カプセル化メッセージ内のＳＮ２値を取得し、自体の計算したＩＶ２値と前記Ｋｅｙに従って暗号化アルゴリズムと組み合わせて暗号化トラフィックを復号化してＤＡＴＡ２ｔｏ１を取得する。
図７に示すように、本発明の実施例は、カプセル化フォーマットを有しない安全なデータ伝送の概略図を提供する。ここで、からノード２への通信トラフィックはＤＡＴＡ１ｔｏ２であると仮定し、ノード２からノード１への通信トラフィックはＤＡＴＡ２ｔｏ１であると仮定し、ノード１とノード２が共有する鍵はＫｅｙであると仮定する。
上記ノード１とノード２間のデータトラフィックの取りやりは、以下のステップを実行する：
Ｓ１、２つの通信相手はシーケンス番号ＳＮ１とＳＮ２の長さを設定し、ＳＮ１値とＳＮ２値を初期化する。
Ｓ２、ノード１はＳＮ１の長さとＳＮ１値に基づいてＩＶ１値を計算し、ノードド２はＳＮ２の長さとＳＮ２値に基づいてＩＶ２値を計算する。
ここでの計算プロセスは図６実施例内の計算プロセスと同じであるため、再度の説明は省略する。
Ｓ３、暗号化アルゴリズムと組み合わせて、上記で計算されたＩＶ１値／ＩＶ２値に基づき、２つの通信相手的トラフィックを暗号化および復号化する。
なお、ノード１とノード２はカプセル化フォーマットを有しない安全なデータ伝送によって通信し、ノード１がノード２にＤＡＴＡ１ｔｏ２を送信する前に、ノード１は前記鍵と計算されたＩＶ１値を用い、暗号化アルゴリズムと組み合わせてＤＡＴＡ１ｔｏ２を暗号化し、カプセル化プロトコルに従って暗号化後のトラフィックをカプセル化する必要がなく、暗号化トラフィックを直接ノード２に送信する。ノード２は、ノード１から送信された暗号化トラフィックを受信した後、暗号化トラフィックからＳＮ１値を取得し、自体の計算されたＩＶ１値と前記Ｋｅｙに従って、暗号化アルゴリズムと組み合わせて暗号化トラフィックを復号化し、ＤＡＴＡ１ｔｏ２を取得する。
同様に、ノード２がノード１にＤＡＴＡ２ｔｏ１を送信する前に、ノード２は前記Ｋｅｙと計算されたＩＶ２値を使用し、暗号化アルゴリズムと組み合わせてＤＡＴＡ２ｔｏ１を暗号化し、カプセル化プロトコルに従って暗号化後のトラフィックをカプセル化する必要がなく、暗号化されたトラフィックを直接ノード１に送信する。ノード１は、ノード２から送信された暗号化トラフィックを受信した後、暗号化トラフィックからＳＮ２値を取得し、自体の計算したＩＶ２値と前記Ｋｅｙに従って、暗号化アルゴリズムと組み合わせて暗号化トラフィックを復号化し、ＤＡＴＡ２ｔｏ１を取得する。
以下、本発明の実施例を、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送の例によって説明するが、カプセル化フォーマットを有しない安全なデータ伝送は、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送と比較して、カプセル化が不要であることを除いて、基本的に同じであり、以後繰り返さない。
図８に示すように、本発明の実施例は、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送のためのフローチャートを提供する。ここで、ＳＮ２がＩＶ２の前にオーバーフローし、ＳＮ２がＩＶ２の前にオーバーフローする例を挙げて説明する。なお、本実施例では、ノード１およびノード２が安全なデータ伝送を実行する前に、ノード１およびノード２は、ノード１とノード２との間での長さは、両方ともにｍであり、ＳＮ１値およびＳＮ２値を初期化していることに留意されたい。採用される暗号化アルゴリズムに従い、ＩＶ１およびＩＶ２の両方の長さがｎであることを決定する。オプションの実施形態として、上記採用される暗号化アルゴリズムは対称暗号化アルゴリズムである。
図８実施例で提供されるカプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送のためのプロセスは、以下のステップを含む：
Ｓ８０１、ノード１は、ノード１自体のシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値を第１の動的パラメータとする。
Ｓ８０２、ノード１は、第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、鍵更新動作が開始され、達していない場合、鍵の更新動作を開始しない。また、第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、更新された新しい鍵をＳ８０４で使用される鍵として使用し、達していない場合、現在の鍵をＳ８０４で使用される鍵として依然として使用する。
例えば、第１の事前設定閾値は０．９×２ｍであり、ＳＮ１値が２ｍの９０％に達したか否かを判断し、達している場合、鍵の更新動作を開始する。選択的に、鍵の更新動作を開始するとき、微分パラメータＣの更新動作も開始してもよい。例えば、第２の事前設定閾値は２ｍ－１であり、ＳＮ１が２ｍ－１に達したか否かを判断し、ここで、第１の事前設定閾値は、第２の事前設定閾値より小さく、第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下である。選択的に、更新された新しい鍵がＳ８０４で使用される鍵として使用される場合、新たな微分パラメータＣは、Ｓ８０３においてＩＶ１を計算するためにも使用され得る。
Ｓ８０３、ノード１は、第１の動的パラメータに係数Ｐを乗算し、第１の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよびＱ１を合計してＩＶ１を計算する。
例えば、増分値が１の場合、ノード１は、現在のＳＮ１の値に１を加算し、Ｐ＝２、Ｑ１＝０とし、ＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１×２によりＩＶ１を算出する。
Ｓ８０４、ノード１は、計算されたＩＶ１と鍵Ｋｅｙに基づいて第１のデータパケットを暗号化し、暗号化された第１のパケットをカプセル化プロトコルに従ってカプセル化した後、ノード２に送信する。
ノード１は、ＩＶ１とＫｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いてＤＡＴＡ１ｔｏ２を暗号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ＝ＦＵＮｅｎｃｒｙｐｔ（ＩＶ１，Ｋｅｙ，ＤＡＴＡ１ｔｏ２）。そして、カプセル化プロトコルに従って（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔをカプセル化し、完了後にノード２に送信する。
なお、ノード１は、暗号化された第１のデータパケットをノード２に送信した後、Ｓ８０１から開始する関連するステップを再度実行して、新しいＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵を使用して、ノード２に送信される後続のデータパケットを暗号化することができることに留意すべきである。ノード１が複数の暗号化データパケットをノード２に送信した後、ノード１のＳＮ１値がオーバーフローした場合、ノード１はＳＮ１値を初期化し、Ｓ８０１から再び関連するステップを実行する。
Ｓ８０５、ノード２は、受信したカプセル化された第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、ＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算する。計算されたＩＶ１及び前記鍵Ｋｅｙを利用して暗号化された第１のデータパケットを復号化する。
ノード２は、ノード１から通信トラフィックを受信すると、カプセル化メッセージ内のＳＮ１値を取得し、ＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１×２によりＩＶ１を計算する。上記ＩＶ１および上記Ｋｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いて（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔを復号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｐｌａｉｎｔｅｘｔ＝ＦＵＮｄｅｃｉｐｈｅｒ（ＩＶ１，Ｋｅｙ，（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ）。
Ｓ８０６、ノード２は、ノード２自体のシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値を第２の動的パラメータとする。
Ｓ８０７、ノード２は、第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、鍵更新動作が開始され、達していない場合、鍵の更新動作を開始しない。また、第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、更新された新しい鍵をＳ８０９で使用する鍵として使用し、達していない場合、現在の鍵をＳ８０９で使用する鍵として使用する。
例えば、第１の事前設定閾値は０．９×２ｍであり、ＳＮ２値が２ｍの９０％に達したか否かを判断し、達している場合、鍵の更新動作を開始する。選択的に、鍵の更新動作を開始するとき、微分パラメータＣの更新動作も開始してもよい。例えば、第２の事前設定閾値は２ｍ－１であり、ＳＮ２値が２ｍ－１に達したか否かを判断し、ここで、第１の事前設定閾値は、第２の事前設定閾値より小さく、第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくない。選択的に、更新された新しい鍵をＳ８０９で使用する鍵として使用し、新たな微分パラメータＣを使用してＳ８０８においてＩＶ２を計算することができる。
Ｓ８０８、ノード２は、第２の動的パラメータに係数Ｐを乗算し、第２の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよびＱ２を合計してＩＶ２を計算する。
例えば、増分値が１の場合、ノード２はＳＮ２の値に１を加算し、Ｐ＝２、Ｑ２＝－１とし、ＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２×２－１でＩＶ２を計算する。
Ｓ８０９、ノード２は、計算されたＩＶ２と鍵Ｋｅｙに基づいて第２のデータパケットを暗号化し、カプセル化プロトコルに従って暗号化された第２のデータパケットをカプセル化した後、ノード１に送信する。
ノード２は、ＩＶ２とＫｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いてＤＡＴＡ２ｔｏ１を暗号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ＝ＦＵＮｅｎｃｒｙｐｔ（ＩＶ２，Ｋｅｙ，ＤＡＴＡ２ｔｏ１）。そして、カプセル化プロトコルに従って（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔをカプセル化し、完了後にノード１に送信する。
なお、ノード２は、暗号化された第２のデータパケットをノード１に送信した後、８０６から始って関連するステップを再度実行して新たなＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と鍵を使用して、ノード１に送信される後続のデータパケットを暗号化することができることに留意すべきである。ノード２が複数の暗号化パケットをノード１に送信した後、ノード２のＳＮ２値がオーバーフローすると、ノード２は、ＳＮ２値を初期化した後、Ｓ８０６から再び関連するステップを実行する。
Ｓ８１０、ノード１は、受信したカプセル化された第２のデータパケット内のＳＮ２値を取得し、当該ＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算する。また、上記ＩＶ２および上記鍵Ｋｅｙ暗号化された第２のデータパケットを復号化する。
ノード１がノード２の通信トラフィックを受信するとき、カプセル化メッセージ内のＳＮ２値を取得し、ＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２×２－１でＩＶ２値を計算する。ＩＶ２とＫｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いて（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔを復号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｐｌａｉｎｔｅｘｔ＝ＦＵＮｄｅｃｉｐｈｅｒ（ＩＶ２，Ｋｅｙ，（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ）。
上記表１は、本願実施形態の方式と従来の方式におけるＳＮ値の変化の比較を推論したものである。表１に示すＳＮ１とＳＮ２の長さは、４ビットであり、すなわち、ＳＮ１とＳＮ２の最大値は１６である。ここで、本発明の実施形態の方式におけるＳＮ１及びＳＮ２の初期値は１から始まり、Ｐ＝２、Ｑ１＝０、Ｑ２＝－１と仮定し、Ｐ、Ｑ１、Ｑ２の値をノード１及びノード２の方式に代入することにより、後続の各ラウンドで処理されるだけであることが分かる。また、本発明の実施例によって提供されるＩＶ計算によれば、ＳＮ１の値に基づいてノード１によって計算されるＩＶ１と、ＳＮ２の値に基づいてノード２によって計算されるＩＶ２とは異なる。
既存の技術的解決策では、２つのノードが異なるＩＶ値を使用することを保証するために、ＳＮ１値及びＳＮ２値の一方が奇数（例えば、ＳＮ１の初期値が１）であり、他方が偶数（例えば、ＳＮ２の初期値が２）であることを必要とし、ノード１によって計算されるＩＶ１とノード２によって計算されるＩＶ２とが異なることを保証するように、後続の処理の各ラウンドにおいてＳＮ１値及びＳＮ２値に２を加算することが必要である。
本発明では独自のＩＶ計算方式を採用しているため、ノード１とノード２のそれぞれのＳＮ値を同じにすることができ、各ラウンドの処理ではそれぞれのＳＮ値に１を加算する処理のみを行えばよいため、本発明のＳＮ１とＳＮ２に使用される空間は先行技術のＳＮ１とＳＮ２に使用される空間の２倍となり、オーバーフローが遅くなり、対応する鍵更新の頻度も１倍減少され、システム性能を効果的に向上させることができる。
図９に示すように、本発明の実施例は、カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送のための別のフローチャートを提供する。ここで、ＩＶ１はＳＮ１の前にオーバーフローし、ＩＶ２はＳＮ２の前にオーバーフローすることを例示する。なお、本実施例では、ノード１とノード２が安全なデータ伝送を実行する前に、ノード１とノード２の間でＳＮ１とＳＮ２の両方の長さがｍになるように決定され、ＳＮ１値とＳＮ２値が初期化され、採用される暗号化アルゴリズムに従ってＩＶ１およびＩＶ２の両方の長さがｎであることを決定する。オプションの実施形態として、上記採用される暗号化アルゴリズムは対称暗号化アルゴリズムである。
図９の実施例で説明した前記カプセル化フォーマットを有する安全なデータ伝送のためのフローチャートは、以下のステップを含む。
Ｓ９０１、ノード１は、ノード１自体のシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得する。
Ｓ９０２、ノード１は、第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、鍵更新動作を開始し、達していない場合、鍵の更新動作を開始しない。また、第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、更新された新しい鍵をＳ９０４Ｓ９０４で使用される鍵として使用し、達していない場合、現在の鍵をＳ９０４で使用される鍵として引き続き使用する。
例えば、第３の事前設定閾値は０．９×２ｎ－ｋであり、ＳＮ１％２ｎ－ｋが２ｎ－ｋの９０％に達したか否かを判断し、達している場合、鍵の更新動作を開始する。選択的に、鍵の更新動作を開始するとき、微分パラメータＣの更新動作も開始してもよい。例えば、第４の事前設定閾値は２ｎ－ｋ－１であり、ＳＮ１％２ｎ－ｋが２ｎ－ｋ－１に達したか否かを判断し、ここで、第３の事前設定閾値は、第４の事前設定閾値より小さく、第４の事前設定閾値は、上記ＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。選択的に、更新された新しい鍵がＳ９０４で使用される鍵として使用される場合、新たな微分パラメータＣを使用してＳ９０３においてＩＶ１を計算する。
Ｓ９０３、ノード１は、第３の動的パラメータに係数Ｐを乗算し、第３の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよびＱ１を合計してＩＶ１を計算する。
上記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値である２ｎ－ｋ。例えば、増分値が１の場合、ノード１は、現在のＳＮ１の値に１を加算し、Ｐ＝２、Ｑ１＝０とし、ＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１％２ｎ－ｋ×２を使用してＩＶ１を計算する。
Ｓ９０４、ノード１は、計算されたＩＶ１と鍵Ｋｅｙに基づいて第１のデータパケットを暗号化し、暗号化された第１のパケットをカプセル化プロトコルに従ってカプセル化した後、ノード２に送信する。
ノード１は、ＩＶ１とＫｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いてＤＡＴＡ１ｔｏ２を暗号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ＝ＦＵＮｅｎｃｒｙｐｔ（ＩＶ１，Ｋｅｙ，ＤＡＴＡ１ｔｏ２）。そして、カプセル化プロトコルに従って（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔをカプセル化し、完了後にノード２に送信する。
なお、ノード１は、暗号化された第１のデータパケットをノード２に送信した後、Ｓ９０１から開始する関連するステップを再度実行して、新しいＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１および鍵を使用して、ノード２に送信される後続のデータパケットを暗号化することができることに留意すべきである。ノード１が複数の暗号化パケットをノード２に送信した後、ノード１のＳＮ１値がオーバーフローした場合、ノード１はＳＮ１値を初期化し、Ｓ９０１から再び関連するステップを実行する。
Ｓ９０５、ノード２は、受信したカプセル化された第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、ＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算する。前記ＩＶ１及び前記鍵Ｋｅｙを用いて、暗号化された第１のデータパケットを復号化する。
ノード２は、ノード１から通信トラフィックを受信すると、カプセル化メッセージ内のＳＮ１値を取得し、ＩＶ１＝Ｃ＋ＳＮ１％２ｎ－ｋ×２を使用してＩＶ１を計算する。前記ＩＶ１と前記Ｋｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いて（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔを復号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｐｌａｉｎｔｅｘｔ＝ＦＵＮｄｅｃｉｐｈｅｒ（ＩＶ１，Ｋｅｙ，（ＤＡＴＡ１ｔｏ２）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ）。
Ｓ９０６、ノード２は、ノード２自体のシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得する。
Ｓ９０７、ノード２は、第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、鍵更新動作を開始し、達していない場合、鍵の更新動作を開始しない。また、第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達したか否かを判断し、達している場合、更新された新しい鍵をＳ９０９で使用する鍵とし、達していない場合、現在の鍵をＳ９０９で使用する鍵とする。
例えば、第３の事前設定閾値は０．９×２ｎ－ｋであり、ＳＮ２％２ｎ－ｋが２ｎ－ｋの９０％に達したか否かを判断し、達している場合、鍵の更新動作を開始する。選択的に、鍵の更新動作を開始するとき、微分パラメータＣの更新動作も開始してもよい。例えば、第４の事前設定閾値は２ｎ－ｋ－１であり、ＳＮ２％２ｎ－ｋは２ｎ－ｋ－１であり、ここで、第３の事前設定閾値は、第４の事前設定閾値より小さく、第４の事前設定閾値は上記ＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。選択的に、更新された新しい鍵がＳ９０９で使用される鍵として使用される場合、新たな微分パラメータＣも、Ｓ９０８においてＩＶ２を計算するために使用されてもよい。
Ｓ９０８、ノード２は、第４の動的パラメータに係数Ｐを乗算し、第４の動的パラメータ係数Ｐの積、微分パラメータＣおよびＱ２を合計してＩＶ２を計算する。
上記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値である２ｎ－ｋ。例えば、増分値が１の場合、ノード２はＳＮ２の値に１を加算し、Ｐ＝２、Ｑ２＝－１とし、ＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２％２ｎ－ｋ×２－１を使用してＩＶ２を計算する。
Ｓ９０９、ノード２は、計算されたＩＶ２と鍵Ｋｅｙに基づいて第２のデータパケットを暗号化し、カプセル化プロトコルに従って暗号化された第２のデータパケットをカプセル化した後、ノード１に送信する。
ノード２は、ＩＶ２とＫｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとし、上述の対称暗号化アルゴリズムを用いてＤＡＴＡ２ｔｏ１を暗号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ＝ＦＵＮｅｎｃｒｙｐｔ（ＩＶ２，Ｋｅｙ，ＤＡＴＡ２ｔｏ１）。そして、カプセル化プロトコルに従って（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔをカプセル化し、完了後にノード１に送信する。
ノード２は、暗号化された第２のデータパケットをノード１に送信した後、Ｓ９０６から開始する関連するステップを再度実行して、新しいＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と鍵を使用して、ノード１に送信される後続のデータパケットを暗号化することができることに留意すべきである。ノード２が複数の暗号化パケットをノード１に送信した後、ノード２のＳＮ２値がオーバーフローすると、ノード２は、ＳＮ２値を初期化した後、Ｓ９０６から再び関連するステップを実行する。
Ｓ９１０、ノード１は、受信したカプセル化された第２のデータパケット内のＳＮ２値を取得し、ＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第４の動的パラメータと係数Ｐの積、微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算し、上記ＩＶ２と上記鍵Ｋｅｙを使用して、暗号化された第２のデータパケットを復号化する。
ノード１は、ノード２から通信トラフィックを受信すると、カプセル化メッセージ内のＳＮ２値を取得し、ＩＶ２＝Ｃ＋ＳＮ２％２ｎ－ｋ×２－１を使用してＩＶ２値を計算し、ＩＶ２とＫｅｙを暗号化アルゴリズムの２つの入力パラメータとする。上述の対称暗号化アルゴリズムを用いて（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔを復号化し、すなわち、（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｐｌａｉｎｔｅｘｔ＝ＦＵＮｄｅｃｉｐｈｅｒ（ＩＶ２，Ｋｅｙ，（ＤＡＴＡ２ｔｏ１）ｃｉｐｈｅｒｔｅｘｔ）。
図１０に示すように、本発明の実施例は、安全なデータ伝送のための装置の概略図を提供し、当該装置は、
自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するように構成される第１の計算ユニット１００１と、
計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信するように構成される第１の暗号化ユニット１００２と、
受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を計算し、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行して第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化するように構成される第１の復号化ユニット１００３と、を含む。
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
任意選択で、第１の計算ユニット１００１は、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ＩＶ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ１の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、第１の計算ユニット１００１ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ１の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ１の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ１の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、第１の復号化ユニット１００３が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ここで、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ１は前記Ｑ２と異なる。前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、第１の復号化ユニット１００３がＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ２の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ２の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ２の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、第１の計算ユニット１００１が第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、第１の復号化ユニット１００３が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、第１の計算ユニット１００１／第１の復号化ユニット１００３が鍵の更新動作を開始するとき、さらに、新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始する。
任意選択で、第１の計算ユニット１００１／第１の復号化ユニット１００３が更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用するとき、さらに、前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算する。
任意選択で、前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数である。
図１１に示すように、本発明の実施例は、安全なデータ伝送のための装置の別の概略図を提供する。前記装置は、
受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化するように構成される第２の復号化ユニット１１０１と、
自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するように構成される第２の計算ユニット１１０２と、
計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化してノード１に送信するように構成される第２の暗号化ユニット１１０３とを含む。
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
任意選択で、第２の復号化ユニット１１０１が第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ＩＶ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ１の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、第２の復号化ユニット１１０１がＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ１の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ１の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ１の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、第２の計算ユニット１１０２が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ここで、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ１は前記Ｑ２と異なる。前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、第２の計算ユニット１１０２がＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ２の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ２の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ２の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、第２の復号化ユニット１１０１が第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、第２の計算ユニット１１０２が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、第２の復号化ユニット１１０１／第２の計算ユニット１１０２鍵の更新動作を開始するとき、さらに、新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始する。
任意選択で、第２の復号化ユニット１１０１／第２の計算ユニット１１０２が更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用するとき、さらに、前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算する。
任意選択で、前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数である。
図１２に示すように、本発明の実施例は、メモリ１２０１およびプロセッサ１２０２を含む、安全なデータ伝送のためのデバイス１２００の概略図を提供する。
前記メモリ１２０１は、コンピュータプログラムを格納するように構成され、前記プロセッサ１２０２は、メモリ１２０１内のプログラムを読み取り、上記実施例のノード１側の安全なデータ伝送のための方法のステップ、またはノード２側の安全なデータ伝送のための方法のステップを実行するように構成される。
前記プロセッサがメモリ内のプログラムを読み取って、上記の実施形態におけるノード１側の安全なデータ伝送のための方法のステップを実行するとき、前記プロセッサは、具体的に、自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信する；受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を計算し、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行して第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化する。
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
任意選択で、前記プロセッサが第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ＩＶ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ１の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、前記プロセッサがＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ１の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ１の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ１の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、前記プロセッサが第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断することを含む。
ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ここで、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ２は前記Ｑ１と異なり、前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、前記プロセッサがＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ２の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ２の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ２の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
前記プロセッサは、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、前記プロセッサが第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、前記プロセッサは、鍵の更新動作を開始する前に、さらに、
新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始する。
任意選択で、前記プロセッサは、更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用するとき、さらに、
前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算する。
任意選択で、前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数である。
プロセッサがメモリ内のプログラムを読み取り、上記実施例におけるノード２側の安全なデータ伝送のための方法のステップを実行する際に、前記プロセッサは、具体的に、受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化し、自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化してノード１に送信する。
ここで、前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなる。
任意選択で、前記プロセッサは、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ＩＶ１が最初にオーバーフローすると判断された場合、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算することは、
ＩＶ１を計算するためのＳＮ１をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ１を合計してＩＶ１を計算することを含む。
ここで、Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ１は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ１の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたときのＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、前記プロセッサがＳＮ１とＩＶ１のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ１の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ１の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ１の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ１が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、前記プロセッサが第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断する。
ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算することを含む。
ここで、Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ２は前記Ｑ１と異なり、前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋである。
任意選択で、前記プロセッサがＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断することは、
ＩＶ２の長さｎと前記高位ビットの長さｋの差を計算し、
ＳＮ２の長さｍが前記差より大きくない場合、ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断し、
ＳＮ２の長さｍが前記差よりも大きい場合、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断することを含む。
任意選択で、前記プロセッサが第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、さらに、
ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、前記プロセッサが第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、さらに、
ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくない。
任意選択で、前記プロセッサが鍵の更新動作を開始するとき、
新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始する。
任意選択で、前記プロセッサが更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用する前に、さらに、
前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算する。
任意選択で、前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数である。
本発明は、コンピュータプログラムが格納されるコンピュータプログラム媒体をさらに提供する。前記プログラムがプロセッサによって実行されると、上記実施例におけるノード１側の安全なデータ伝送のための方法のステップ、またはノード２側の安全なデータ伝送のための方法のステップを実現する。
本出願で提供されるいくつかの実施例において、開示されたシステム、装置、および方法は他の方式で実施できることを理解されたい。例えば、上述した装置の実施例は例示に過ぎず、例えば、前記ユニットの分割は論理的な機能分割に過ぎず、実際の実施においては、他の分割方法があり得る。たとえば、これらのユニットの区分は、単に論理的な機能区分であり、実際に実装する場合は、複数のモジュールまたはコンポーネントを結合したり、別のシステムに統合したり、一部の機能を無視したり、不実行したりすることができる。別の点では、図示または説明された相互間の結合または直接結合または通信接続は、いくつかのインターフェース、装置またはモジュールを介した間接結合または通信接続とすることができ、電気的、機械的、または他の形態とすることができる。
別個のコンポーネントとして説明されているモジュールは、物理的に分離されている場合もあれば分離されていない場合もあり、モジュールとして示されているコンポーネントは物理モジュールである場合もそうでない場合もある。つまり、それらは１か所に配置されている場合もあれば、複数のネットワーク モジュールに分散されている場合もある。この実施例の解決策の目的を達成するために、実際のニーズに応じてモジュールの一部またはすべてを選択することができる。
さらに、本発明の各実施形態における各機能モジュールは、１つの処理モジュールに統合することも、各モジュールは物理的に単独で存在することも、２つ以上のモジュールを１つのモジュールに統合することもできる。上記の統合モジュールは、ハードウェアまたはソフトウェア機能モジュールの形式で実施できる。統合モジュールがソフトウェア機能モジュールの形式で実施され、独立した製品として販売または使用される場合、それはコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。
上記の実施形態では、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって全体または一部を実施することができる。ソフトウェアを使用して実施される場合、全体または一部がコンピュータプログラム製品の形式で実施される場合がある。
前記コンピュータプログラム製品には、１つまたは複数のコンピュータ命令が含まれている。コンピュータプログラム命令が前記コンピュータ上にロードされて実行されると、本発明の実施例で説明されるプロセスまたは機能の全部または一部が生成される。前記コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワーク、または他のプログラム可能なデバイスであってもよい。前記コンピュータ命令は、あるコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、またはあるコンピュータ可読記憶媒体から別のコンピュータ可読記憶媒体に送信され得る。例えば、前記コンピュータ命令は、有線（たとえば、同軸ケーブル、光ファイバー、デジタル加入者線（ＤＳＬ）など）または無線（たとえば、赤外線、無線、マイクロ波など）手段により、ウェブサイト、コンピュータ、サーバー、またはデータセンターから別のウェブサイト、コンピュータ、サーバー、またはデータセンターに送信され得る。前記コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータが記憶できる任意の利用可能な媒体、または１つ以上の利用可能な媒体と統合されたサーバまたはデータセンターなどのデータ記憶装置であってもよい。前記利用可能な媒体は、磁気媒体（例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、磁気テープ）、光学媒体（例えば、ＤＶＤ）、または半導体媒体（例えば、ソリッドステートディスク（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ，ＳＳＤ））などであってもよい。
以上は本発明の実施形態の方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャート図および／またはブロック図によって、本発明を記述した。理解すべきことは、コンピュータプログラム指令によって、フロー図および／またはブロック図における各フローおよび／またはブロックと、フロー図および／またはブロック図におけるフローおよび／またはブロックの結合を実現できる。プロセッサはこれらのコンピュータプログラム指令を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組込み式処理装置、或いは他のプログラム可能なデータ処理装置設備の処理装置器に提供でき、コンピュータ或いは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサは、これらのコンピュータプログラム指令を実行し、フロー図における一つ或いは複数のフローおよび／またはブロック図における一つ或いは複数のブロックに指定する機能を実現する。
これらのコンピュータプログラム指令は、又、コンピュータ或いは他のプログラム可能なデータ処理装置を特定方式で動作させるコンピュータ読取記憶装置に記憶できる。これによって、指令を含む装置は当該コンピュータ読取記憶装置内の指令を実行でき、フロー図における一つ或いは複数のフローおよび／またはブロック図における一つ或いは複数のブロックに指定する機能を実現する。
これらコンピュータプログラム指令はさらに、コンピュータ或いは他のプログラム可能なデータ処理装置設備に実装もできる。コンピュータプログラム指令が実装されたコンピュータ或いは他のプログラム可能設備は、一連の操作ステップを実行することによって、関連の処理を実現し、コンピュータ或いは他のプログラム可能な設備において実行される指令によって、フロー図における一つ或いは複数のフローおよび／またはブロック図における一つ或いは複数のブロックに指定する機能を実現する。
本発明によって提供される技術的解決策は、上で詳細に紹介されている。本発明では、本出願の原理および実施方法を説明するために特定の例が使用されている。上記の実施形態の説明は、方法およびその中心となる概念を理解するためにのみ使用される。同時に、当業者にとっては、本出願の考え方に基づいて特定の実施および適用範囲に変更が生じるであろう。これは、本発明の制限として理解される。

Claims (14)

  1. 安全なデータ伝送のための方法であって、
    ノード１が、ノード１自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するステップと、
    前記ノード１が、計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信するステップと、
    前記ノード２が、受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と前記鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化するステップと、
    前記ノード２が、前記ノード２自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するステップと、
    前記ノード２が、計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化して前記ノード１に送信するステップと、
    前記ノード１が、受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を取得し、取得したＳＮ２値に対して前記第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化するステップと、を含み、
    前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなり、
    前記ノード１／前記ノード２は、第１の初期化ベクトルＩＶ １ を計算する前に、
    ＳＮ １ とＩＶ １ のオーバーフロー順序を判断するステップをさらに含み、
    ＳＮ １ が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新された／取得したＳＮ １ 値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ １ を計算するステップは、
    ＩＶ １ を計算するためのＳＮ １ 値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ １ を合計してＩＶ １ を計算するステップを含み、
    ＩＶ １ が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新された／取得したＳＮ １ 値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ １ を計算するステップは、
    ＩＶ １ を計算するためのＳＮ １ をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ １ を合計してＩＶ １ を計算するステップを含み、
    前記Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ １ は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ １ の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ １ が最初にオーバーフローしたときのＩＶ １ の低位ｎ－ｋビットの最大値２ ｎ－ｋ であることを特徴とする、安全なデータ伝送のための方法。
  2. 前記ノード２／前記ノード１が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、
    ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断するステップをさらに含み、
    ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新された／取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算するステップは、
    ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算するステップを含み、
    ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、更新された／取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算するステップは、
    ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算するステップを含み、
    前記Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ２は前記Ｑ１と異なり、前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋであることを特徴とする、請求項１に記載の安全なデータ伝送のための方法。
  3. 前記ノード１／前記ノード２は、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、
    ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
    ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくなく、
    前記ノード２／前記ノード１が第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、
    ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
    ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくないことを特徴とする、請求項２に記載の安全なデータ伝送のための方法。
  4. 前記鍵の更新動作が開始される場合、
    新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始することを特徴とする、請求項３に記載の安全なデータ伝送のための方法。
  5. 更新された新しい鍵をデータ送信時に使用する鍵として使用する場合、
    前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算することを特徴とする、請求項４に記載の安全なデータ伝送のための方法。
  6. 前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数であることを特徴とする、請求項２に記載の安全なデータ伝送のための方法。
  7. 安全なデータ伝送のための装置であって、
    自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ１値を増分的に更新し、更新されたＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算するように構成される第１の計算ユニットと、
    計算されたＩＶ１と鍵に基づき、第１のデータパケットを暗号化した後、ノード２に送信するように構成される第１の暗号化ユニットと、
    受信した第２のデータパケット内のＳＮ２値を計算し、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行して第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算し、計算されたＩＶ２と前記鍵を使用して暗号化された第２のデータパケットを復号化するように構成される第１の復号化ユニットと、を含み、
    前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなり、
    前記第１の計算ユニットが第１の初期化ベクトルＩＶ １ を計算する前に、
    ＳＮ １ とＩＶ １ のオーバーフロー順序を判断し、
    ＳＮ １ が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新されたＳＮ １ 値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ １ を計算することは、
    ＩＶ １ を計算するためのＳＮ １ 値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ １ を合計してＩＶ １ を計算することを含み、
    ＩＶ １ が最初にオーバーフローすると判断された場合、更新されたＳＮ １ 値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ １ を計算することは、
    ＩＶ １ を計算するためのＳＮ １ をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ １ を合計してＩＶ １ を計算することを含み、
    前記Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ １ は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ １ の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ １ が最初にオーバーフローしたときのＩＶ １ の低位ｎ－ｋビットの最大値２ ｎ－ｋ であることを特徴とする、安全なデータ伝送のための装置。
  8. 前記第１の復号化ユニットが第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、
    ＳＮ２とＩＶ２のオーバーフロー順序を判断し、
    ＳＮ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
    ＩＶ２を計算するためのＳＮ２値を第２の動的パラメータとし、前記第２の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第２の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび第２のパラメータＱ２を合計してＩＶ２を計算することを含み、
    ＩＶ２が最初にオーバーフローしたと判断された場合、取得したＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、前記ＩＶ２を計算することは、
    ＩＶ２を計算するためのＳＮ２をＭで除算し、その剰余を求めて第４の動的パラメータを取得し、前記第４の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、前記第４の動的パラメータと前記係数Ｐの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ２を合計してＩＶ２を計算することを含み、
    前記Ｑ２は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｑ２は前記Ｑ１と異なり、前記Ｃの長さはＩＶ２の長さｎに等しく、前記Ｍは、ＩＶ２が最初にオーバーフローしたときのＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値２ｎ－ｋであることを特徴とする、請求項７に記載の安全なデータ伝送のための装置。
  9. 前記第１の計算ユニットが第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算する前に、
    ＳＮ１が最初にオーバーフローしたと判断し、前記第１の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第１の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達した場合、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ１の最大値以下であり、
    ＩＶ１が最初にオーバーフローし、前記第３の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断した場合、鍵更新動作が開始され、前記第３の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ１の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくないことを特徴とする、請求項７に記載の安全なデータ伝送のための装置。
  10. 前記第１の復号化ユニットが第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算する前に、
    ＳＮ２が最初にオーバーフローし、前記第２の動的パラメータが第１の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第２の動的パラメータが第２の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第１の事前設定閾値は前記第２の事前設定閾値より小さく、前記第２の事前設定閾値はＳＮ２の最大値より大きくなく、
    ＩＶ２が最初にオーバーフローし、前記第４の動的パラメータが第３の事前設定閾値に達したと判断する場合、鍵更新動作が開始され、前記第４の動的パラメータが第４の事前設定閾値に達すると、更新された新しい鍵がデータ送信時に使用される鍵として使用され、ここで、前記第３の事前設定閾値は前記第４の事前設定閾値より小さく、前記第４の事前設定閾値はＩＶ２の低位ｎ－ｋビットの最大値より大きくないことを特徴とする、請求項８に記載の安全なデータ伝送のための装置。
  11. 前記第１の計算ユニット／第１の復号化ユニットが鍵の更新動作を開始するとき、
    新たな微分パラメータＣを生成するために、高位ビットのビット数ｋの新たな値Ｎの計算動作を開始するか、または、新たな微分パラメータＣを生成するために、前記ｋビットの高位ビット的新たな値Ｎの計算動作を開始することを特徴とする、請求項８に記載の安全なデータ伝送のための装置。
  12. 前記第１の計算ユニット／第１の復号化ユニットが更新された新しい鍵をデータ送信時に使用される鍵として使用するとき、
    前記新たな微分パラメータＣを使用してデータ送信時に使用される初期化ベクトルＩＶを計算することを特徴とする、請求項１１に記載の安全なデータ伝送のための装置。
  13. 前記Ｐ値は２、前記Ｑ１値は０、前記Ｑ２値は－１、前記Ｃ値は乱数であることを特徴とする、請求項８に記載の安全なデータ伝送のための装置。
  14. 安全なデータ伝送のための装置であって、
    受信した第１のデータパケット内のＳＮ１値を取得し、取得したＳＮ１値に対して第１の数学的変換を実行し、第１の初期化ベクトルＩＶ１を計算し、計算されたＩＶ１と鍵を使用して暗号化された第１のデータパケットを復号化するように構成される第２の復号化ユニットと、
    自体の初期化されたシリアル番号ＳＮ２値を増分的に更新し、更新されたＳＮ２値に対して第２の数学的変換を実行し、第２の初期化ベクトルＩＶ２を計算するように構成される第２の計算ユニットと
    計算されたＩＶ２と前記鍵に基づき、第２のデータパケットを暗号化してノード１に送信するように構成される第２の暗号化ユニットと、を含み、
    前記第１の数学的変換と前記第２の数学的変換により、計算された前記ＩＶ１と前記ＩＶ２は等しくなくなり、
    前記第２の復号化ユニットが第１の初期化ベクトルＩＶ １ を計算する前に、
    ＳＮ １ とＩＶ １ のオーバーフロー順序を判断し、
    ＳＮ １ が最初にオーバーフローすると判断された場合、取得したＳＮ １ 値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ １ を計算することは、
    ＩＶ １ を計算するためのＳＮ １ 値を第１の動的パラメータとし、前記第１の動的パラメータに係数Ｐを乗じた後、第１の動的パラメータと係数Ｐとの積、微分パラメータＣおよび第１のパラメータＱ １ を合計してＩＶ １ を計算することを含み、
    ＩＶ １ が最初にオーバーフローすると判断された場合、取得したＳＮ １ 値に対して第１の数学的変換を実行し、前記ＩＶ １ を計算することは、
    ＩＶ １ を計算するためのＳＮ １ をＭで除算し、その剰余を求めて第３の動的パラメータを取得し、前記第３の動的パラメータに前記係数Ｐを乗じた後、第３の動的パラメータと係数Ｐとの積、前記微分パラメータＣおよび前記Ｑ １ を合計してＩＶ １ を計算することを含み、
    前記Ｐは１に等しくなく、０にも等しくなく、Ｑ １ は０であるか、またはＰの整数倍ではなく、前記Ｃの長さはＩＶ １ の長さｎに等しく、前記Ｃは、ｋビットの高位ビットとｎ－ｋビットの低位ビットを含み、低位ビットの値はゼロであり、前記Ｍは、ＩＶ １ が最初にオーバーフローしたときのＩＶ １ の低位ｎ－ｋビットの最大値２ ｎ－ｋ であることを特徴とする、安全なデータ伝送のための装置。
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