JPH04215689A - 疑似ランダム非線形シーケンス発生装置に基づいたブロック暗号装置 - Google Patents

疑似ランダム非線形シーケンス発生装置に基づいたブロック暗号装置

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JPH04215689A
JPH04215689A JP3026385A JP2638591A JPH04215689A JP H04215689 A JPH04215689 A JP H04215689A JP 3026385 A JP3026385 A JP 3026385A JP 2638591 A JP2638591 A JP 2638591A JP H04215689 A JPH04215689 A JP H04215689A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブロック暗号装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＥＳ（データ暗号化標準）アルゴリズ
ムに基づいたブロック暗号装置は、高度の暗号の秘密性
が要求される場合にしばしば使用される。しかしながら
、現在ＤＥＳアルゴリズムに基づいたブロック暗号装置
を含む暗号化／暗号解読製品は米国からの輸出は制限さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＤＥＳアル
ゴリズムに基づかないが、それに匹敵し、多くの応用に
おいて充分に高度の暗号の秘密性を与えるようなブロッ
ク暗号装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のブロック暗号装
置は、暗号化または暗号解読出力データを提供するため
にキー信号で普通のテキストまたは暗号化された入力デ
ータを処理する装置である。そのような装置は入力デー
タを受けるシフトレジスタと、出力データを与えるため
に選択されたサイクル数だけ以下のデータ処理ルーチン
を実行する疑似ランダム非線形シーケンス発生装置を含
むデータ処理手段とを備えている。そのデータ処理ルー
チンは、最初に処理されたデータを出力するためにキー
信号により前記シフトレジスタの内容を処理し、最初に
処理されたデータによって疑似ランダム非線形シーケン
ス発生装置を初期化し、キー流を発生するため疑似ラン
ダム非線形シーケンス発生装置を動作させ、キー流の一
部を分離し、処理されたデータのブロックを与えるため
にシフトレジスタ中のデータの一部分によりキー流の前
記分離された部分を処理し、シフトレジスタ中へ処理さ
れたデータのブロックをシフトする処理を有している。 秘密の程度はデータ処理ルーチンの実行の選択されたサ
イクル数が増加するにしたがって増加する。
【０００５】疑似ランダムキー流発生装置のランダム性
をさらに増加させ、したがって本発明の暗号装置によっ
て得られる秘密性をさらに増加させるために、データ処
理ルーチンは、前記分離部分の最初が期間指示に応じて
キー流の開始に関係する時間を与えるルーチンにしたが
ってキー流を分離し、周波数指示に応じて分離されたビ
ツトの選択された数に対して前記分離された部分の最初
からｎ番目毎のキー流のビツトを分離し、前記シフトレ
ジスタ内容および前記キー信号の最初の処理によって前
記最初に処理されたデータを与え、ローテーション指示
に応じて前記最初の処理によって生成されたデータをロ
ーテーションさせる。期間指示、周波数指示、およびロ
ーテーション指示はそれぞれ各サイクルに対してそれぞ
れ別々に与えられ、各サイクルに対して異なっている。
【０００６】本発明の付加的な特徴を添付図面を参照に
して実施例で説明する。
【０００７】
【実施例】図１を参照すると（ａ）のブロック図に示さ
れた本発明の好ましい実施例の暗号装置は、Ｎビツトの
フィードバックシフトレジスタ１０およびデータ処理シ
ステム１２を具備している。以下説明する部分を除いて
はデータ処理システム１２はマイクロプロセッサ中のフ
ァームウエアによって構成されている。
【０００８】図１の（ａ）に示すブロック暗号を暗号化
するための暗号装置はＮバイトのブロックの普通のテキ
スト入力データ１３をＭバイトの暗号キー信号１４で処
理してＮバイトのブロックの暗号化された出力データ１
５を出力する。好ましい実施例では、それはＭ＝７，Ｎ
＝８のＤＥＳ暗号装置に匹敵する。フィードバックシフ
トレジスタ１０はＮバイトのブロックの普通のテキスト
入力データ１３を受ける。
【０００９】データ処理システム１２は、図１の（ｂ）
に示すように最初のデータ処理ルーチン１８においてキ
ー信号１４のバイトに普通のテキストのバイト１６を加
算することにより普通のテキスト入力データの上位Ｍ桁
のバイト１６をＭバイトの暗号キー信号１４によって処
理する。別の実施例では、この最初のデータ処理ルーチ
ン１８は例えば減算または排他的オア処理（ＸＯＲ）の
ような加算以外の他の処理によって行われることもでき
る。
【００１０】最初のルーチン１８によって生成されたＭ
バイトのデータ２０はローテーション指示Ｘに応じてバ
イトの数Ｘにより第２のデータ処理ルーチン２２にした
がってデータ処理システム１２によってローテーション
される。 ローテーションされたバイト２６と最初に生成されたバ
イト０　との関係は、Ｍ＝７による３バイトのローテー
ション指示に対して次の表１に示されている。
【００１１】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　表　　１　　バイト２０　　　　バイト
１　バイト２　バイト３　バイト４　バイト５　バイト
６　バイト７　　　バイト２６　　　　バイト４　バイ
ト５　バイト６　バイト７　バイト１　バイト２　バイ
ト３　データ処理システム１２はそれからデータ伸張処
理ルーチン３０を実行することによって最初に処理され
たデータ２８のＮバイトを与えるためにローテーション
され他Ｍバイト２６を伸張する。実施例ではＭ＝７，Ｎ
＝８においてＮ番目のバイトがＭのバイトを排他的オア
（ＸＯＲ）処理することによって生成される。
【００１２】データ処理システム１２に含まれている疑
似ランダム非線形シーケンス発生装置３２は最初に処理
されたデータ２８のＮバイトによって初期化され、キー
流３４を発生するために動作される。実施例では、キー
流を発生する疑似ランダム非線形シーケンス発生装置３
２はダイナミックフィードバック配置スクランブル技術
（ＤＦＡＳＴ）キー流発生装置３２である。それはデー
タ処理システム１２の処理速度を増加させるためにハー
ドウエアで構成されている。ＤＦＡＳＴキー流発生装置
は米国特許第４，８６０，３５３　号明細書（発明者Ｄ
ａｖｉｄ　Ｓ．　Ｂｒｏｗｎ）に記載されている。この
明細書に記載されているＤＦＡＳＴキー流発生装置の実
施例は、入力データを受けるためにダイナミック（また
は非線形）フィードバックシフトレジスタおよびスタチ
ック（または線形）フィードバックシフトレジスタを備
えている。上位桁のＮバイト２８はＤＦＡＳＴキー流発
生装置３２のダイナミックフィードバックシフトレジス
タ中に受信され、一方残りのバイトは発生装置３２のス
タチックフィードバックシフトレジスタ中に受信される
。ＤＦＡＳＴキー流発生装置３２はＮバイト２８の高速
疑似ランダム非線形シーケンス処理を行って迅速にキー
流を発生し、それから単一のバイトが次のサイクルの処
理のためにフィードバックされることのできるデータを
生成するために容易に分離されることができる。別の実
施例では、他の形式の疑似ランダム非線形シーケンス発
生装置がＤＦＡＳＴキー流発生装置３２の代りに使用さ
れることができる。
【００１３】次にデータ処理システム１２は、廃棄ルー
チン３６および分離ルーチン３８を実行してキー流３４
の部分を単一バイト４０に分離する。データ処理システ
ム１２はキー流３４を廃棄ルーチン３６にしたがって分
離し、それにおいてキー流４２の分離された部分の最初
はキー流３４の最初のＹバイトを廃棄することによって
期間指示Ｙに応じてキー流３４の最初に関係した時点に
おいて与えられる。
【００１４】データ処理システム１２はさらに８ビツト
が単一のバイト４０を形成するために分離されるまで周
波数指示ｎに応じて前記分離された部分の最初からキー
流４２のｎ番目のビツト毎に分離することによってキー
流４２を分離する。
【００１５】廃棄ルーチン３６および分離ルーチン３８
の詳細を図２を参照にして説明する。これらのルーチン
を実行するために、データ処理システムは期間指示カウ
ンタ４８、周波数指示カウンタ５０、ビツトカウンタ５
２、バイトレジスタ５４、およびオアゲート５５を備え
ている。３個のカウンタ４８，５０，５２の全てはＤＦ
ＡＳＴキー流発生装置３２をクロックするのと同じクロ
ック信号５６によってクロックされる。カウンタ４８の
出力はオアゲート５５を介してカウンタ５０の負荷入力
に結合されている。カウンタ５０の出力はカウンタ５２
のエネーブル入力およびバイトレジスタ５４のエネーブ
ル入力に供給され、またオアゲート５５を介してカウン
タ５０の入力に結合される。キー流３４はバイトレジス
タ５４のデータ入力に供給される。
【００１６】データ処理ルーチンの各サイクルに対して
期間指示Ｙは期間指示カウンタ４８中に負荷され、周波
数指示ｎは周波数指示カウンタ５０中に負荷される。キ
ー流３４の最初のＹバイト後、スタートパルス６０が期
間指示カウンタ４８により周波数指示カウンタ５０に出
力され、それはビツトカウンタ５２およびバイトレジス
タ５４にエネーブルパルスを供給する。したがってバイ
トレジスタ５４はキー流３４の同時のビツトを登録する
ことができるようになり、バイトレジスタ５４に登録さ
れたビツト数はビツトカウンタ５２によってカウントさ
れる。周波数指示カウンタ５０は、ビツトカウンタ５２
のカウントが８に達するまでバイトレジスタ５４のエネ
ーブル入力およびビツトカウンタ５２のエネーブル入力
にパルス６２をＤＦＡＳＴクロック信号５６のｎ番眼の
カウント毎に供給し、カウントが８に達するとき３個の
カウンタ４８，５０，５２の全てに停止パルス５８が与
えられる。
【００１７】再び図１のブロック暗号装置を参照すると
、データ処理システム１２はさらにルーチン４４を実行
し、それによってキー流３４の部分を分離することによ
って形成された単一バイト４０がフィードバックシフト
レジスタ１０のデータの最少桁バイトと排他的オア処理
されて処理されたデータ４６のバイトを与える。
【００１８】処理されたデータ４６のバイトはフィード
バックシフトレジスタ１０の最大桁バイト位置にシフト
され、シフトレジスタ１０中のデータはデータの最少桁
バイトがシフトレジスタ１０からシフトして取出される
ようにシフトされる。
【００１９】これはデータ処理ルーチンの１サイクルを
完成する。普通のテキストの入力データの単一ブロック
の暗号化を実行するサイクル数は暗号装置の特定の適用
に必要とされる暗号の秘密性の程度によって選択される
。キー信号または入力データの任意の単一ビツトが出力
データの毎ヒツツに影響を与えることを保証するために
、少なくとも１６サイクルでなければならない。さらに
付加的に秘密性を高めるためにさらに多くのサイクルが
実行されることが好ましい。サイクル数は、普通のテキ
スト入力データが暗号化のために暗号装置に与えられる
周波数に関係するデータ処理システム１２の処理速度に
よって制限される。
【００２０】データ処理ルーチンの各サイクルに対して
、ローテーション指示Ｘ、期間指示Ｙ、および周波数指
示ｎは分離して与えられる。したがってこれらの各指示
は異なったサイクルのそれぞれにおいて異なることかで
きる。
【００２１】実施例において、選択されたサイクル数お
よび異なったサイクルのそれぞれに対するローテーショ
ン指示Ｘ、期間指示Ｙ、および周波数指示ｎはマイクロ
プロセッサのハームウエア中に予め設定される。別の実
施例では、選択されたサイクル数および、または異なっ
たサイクルのそれぞれに対するローテーション指示Ｘ、
期間指示Ｙ、および周波数指示ｎはマイクロプロセッサ
への可変入力として与えられる。選択されたサイクル数
の処理の完了後、暗号化された出力データ１５はフィー
ドバックシフトレジスタ１０から出力される。別の実施
例では、暗号化された出力データはフィードバックシフ
トレジスタ１０とは別の部品（図示せず）に処理された
データのバイト４６を送ることによって与えられる。
【００２２】図３を参照すると、本発明によるブロック
暗号解読用の暗号装置の好ましい実施例のブロック図は
以下の点を除いて図１および図２を参照にして上述した
ブロック暗号装置と同一である。図３に示すブロック暗
号装置は、暗号解読された出力データ１５’　のＮバイ
トのブロックを出力するためにＭバイトの暗号解読キー
信号１４によりＮバイトの暗号化された入力データのブ
ロック１３’　を処理する。フィードバックシフトレジ
スタ１０はＮバイトの暗号化された入力データのブロッ
ク１３’　を受信する。
【００２３】データ処理ルーチン４４においては、キー
信号３４の部分を分離することによって形成された単一
のバイト４０がフィードバックシフトレジスタ１０中の
データの最大桁バイトと排他的オア処理されて処理され
たデータのバイト４６を与える。この処理されたデータ
のバイト４６はシフトレジスタ１０中の最小桁バイト位
置へシフトされ、それによってシフトレジスタ１０中の
データはデータの最大桁バイトがシフトレジスタ１０か
らシフトして取出される。
【００２４】図３のブロック暗号装置は図１のブロック
暗号装置によって与えられた暗号化されたデータを暗号
解読して、そのような暗号化されたデータを図１のブロ
ック暗号装置によって暗号化された普通のテキストデー
タに変換する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブロック暗号装置の機能ブロック
図およびこの暗号装置のデータ処理システムにより実行
されたデータ処理ルーチンのブロック図。
【図２】図１の暗号装置の廃棄および分離した機能の詳
細を示す機能ブロック図。
【図３】本発明によるブロック暗号の暗号解読装置の機
能ブロック図。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　暗号化した、または暗号解読された出
    力データを提供するためにキー信号により普通のテキス
    ト入力データまたは暗号化された入力データを処理する
    ブロック暗号装置において、入力データを受信するシフ
    トレジスタと、出力データを出力するために選択された
    サイクル数だけデータ処理ルーチンを実行する疑似ラン
    ダム非線形シーケンス発生装置を含むデータ処理手段と
    を具備し、前記データ処理ルーチンは、最初に処理され
    たデータを出力するためにキー信号により前記シフトレ
    ジスタの内容を処理し、最初に処理されたデータによっ
    て疑似ランダム非線形シーケンス発生装置を初期化し、
    キー流を発生するため疑似ランダム非線形シーケンス発
    生装置を動作させ、キー流の部分を分離し、処理された
    データのブロックを与えるためにシフトレジスタ中のデ
    ータの部分によりキー流の前記分離された部分を処理し
    、シフトレジスタ中へ処理されたデータのブロックをシ
    フトすることを特徴とするブロック暗号装置。
  2. 【請求項２】　　データ処理手段は、前記選択されたサ
    イクル数だけシフトレジスタ中に前記処理されたデータ
    のブロックのシフトすることによりシフトレジスタ中に
    前記出力データを供給する請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】　　前記データ処理ルーチンは、各サイク
    ルに対して別々に与えられ、各サイクルに対して異なっ
    ていてもよい期間指示によって指示された時間に前記分
    離された部分を開始するルーチンにしたがって前記キー
    流部分を分離する処理を含んでいる請求項１記載の装置
    。
  4. 【請求項４】　　前記キー流部分を分離するルーチンは
    、各サイクルに対して別々に与えられ、各サイクルに対
    して異なっていてもよい周波数指示に応じて分離された
    ビツトの選択された数に対して前記分離された部分の開
    始からキー流のｎ番目のビツト毎に分離することによっ
    て前記分離された部分を与える請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】　　前記データ処理ルーチンは、各サイク
    ルに対して別々に与えられ、各サイクルに対して異なっ
    ていてもよい周波数指示に応じて分離されたビツトの選
    択された数に対して前記分離された部分の始めからキー
    流のｎ番目のビツト毎に分離することによって前記キー
    信号の部分を分離する処理を含んでいる請求項１記載の
    装置。
  6. 【請求項６】　　前記データ処理ルーチンは、前記シフ
    トレジスタの内容および前記キー信号を最初に処理する
    ことによって前記最初に処理されたデータを出力し、そ
    の後各サイクルに対して別々に与えられ、各サイクルに
    対して異なっていてもよいローテーション指示に応じて
    前記最初の処理により生成されたデータをローテーショ
    ンする処理を含んでいる請求項１，３，または５のいず
    れか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】　　前記データ処理手段は、前記キー流を
    発生させるためにダイナミックフィードバック配置スク
    ランブル技術キー流発生装置を具備している請求項１，
    ３，４，５，または６のいずれか１項記載の装置。
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