JPH04268843A - 暗号利用通信方式 - Google Patents

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】この発明はネットワークに加入し
た、電話機、ファックス端末、パーソナル端末、自動車
電話機などの様々な端末が、秘密にするためにデータを
暗号化して伝送するためや、データに対するディジタル
署名をするためや、データが改ざんされているかの確認
のために暗号処理を行って通信する暗号利用通信方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワークに加入した端末が、互いに
暗号通信したり、あるいはディジタル署名やデータ改ざ
ん有無の確認など暗号を応用した信頼性の高い通信を行
うためには、両端末は同じ暗号を使わなければならない
。このためには、各端末が共通の暗号化および復号化手
段をもつ必要がある。しかし次のような問題がある。 即ち、■暗号はＩＳＯ等で国際標準化が行われていない
、このため、国際的な規模で共通に使える暗号が存在し
ない、■端末によっては暗号化手順が秘密の暗号を利用
したい、■暗号が破れた場合は、直ちに他の暗号に切り
替えたい、等の暗号利用上の問題や要求がある。

【０００３】このような暗号利用上の問題や要求に答え
られる暗号方式、即ち、ネットワークに加入した全ての
端末が共通の暗号を使わなくともよく、暗号化手順が秘
密の暗号を利用でき、更に、暗号の切り替えが容易にで
き、かつ安全性が高い暗号を利用した通信方式は提案さ
れていない。この発明の目的は、ネットワークに加入し
た全ての端末が、共通の暗号を使わなくともよく、暗号
化手順が秘密の暗号も、暗号化手順を公開した暗号も利
用でき、暗号の切り替えが容易にでき、しかも安全性が
高い暗号を利用した通信方式を提供することにある。

【０００４】この発明の説明に先立ち、関連する用語や
技術を説明する。 （アルゴリズム）この発明では、ある目的を達成するた
めの一定の計算手順やデータ処理の手順をアルゴリズム
という。更に、アルゴリズムｆは、関数として、例えば
、ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２，・・）として表せるものを扱う
。

【０００５】（定形アルゴリズム）アルゴリズムが固定
しているものを、定形アルゴリズムという。 （被合成アルゴリズムと原形アルゴリズム）被合成アル
ゴリズムΨは、原形アルゴリズムΨΨにパラメータを与
えて合成される。数式で表すと、Ψ＝ΨΨ（ＰＡ），Ｐ
Ａはパラメータである。原形アルゴリズムは、被合成ア
ルゴリズムを生成するために定義するアルゴリズムをい
う。なお、アルゴリズムΨとパラメータＰＡはとから、
原形アルゴリズムΨΨは推定できないこと、即ち、ΨΨ
からΨを算出できても逆は事実上困難な性質、即ち一方
向性を有する原形アルゴリズムΨΨを選ぶ。

【０００６】（プログラム）定形アルゴリズムのプログ
ラムを、定形プログラムと呼び、原形アルゴリズムのプ
ログラムを、原形プログラムと呼び、被合成アルゴリズ
ムのプログラムを、被合成プログラムと呼ぶ。被合成プ
ログラムΨは、原形プログラムΨΨに、パラメータＰＡ
を与えて合成される。数式で表すと、Ψ＝ΨΨ（ＰＡ）
である。定形プログラムと被合成プログラムは、端末内
で走行可能なものを扱う。

【０００７】（暗号アルゴリズム）暗号化アルゴリズム
Ｅは、鍵ｋを用いて、平文ｐを暗号化し、暗号文ｃを得
る。数式では、ｃ＝Ｅ（ｋ，ｐ）と表せる。復号化アル
ゴリズムＤは、鍵ｋを用いて、暗号文ｃを復号化し、平
文ｐを得る。数式では、ｐ＝Ｄ（ｋ，ｃ）と表せる。

【０００８】暗号化アルゴリズムＥと復号化アルゴリズ
ムＤを併せて、単に、暗号アルゴリズムという。 （暗号アルゴリズムの合成）暗号化アルゴリズムＥや復
号化アルゴリズムＤは、それぞれ適当なアルゴリズムΨ
ＥとΨＤに、パラメータＰＡを与えて合成できる。これ
を、アルゴリズムＥやアルゴリズムＤの合成という。数
式で表すと、次のようになる。

【０００９】 ｃ＝ΨＥ（ｋ，ｐ，ＰＡ）＝Ｅ（ｋ，ｐ），ｐ＝ΨＤ（
ｋ，ｃ，ＰＡ）＝Ｄ（ｋ，ｃ）．このような方法で適当
なアルゴリズムΨＥとΨＤとから合成された暗号化アル
ゴリズムＥや復号化アルゴリズムＤは、被合成アルゴリ
ズムと見なす。アルゴリズムのΨＥとΨＤは、原形アル
ゴリズムである。

【００１０】（手順公開暗号）暗号アルゴリズムを秘密
にしない暗号を、手順公開暗号という。手順公開暗号と
して、ＦＥＡＬ，ＤＥＳ，ＲＳＡの各暗号アルゴリズム
がよく知られている。これらの手順公開暗号は、文献で
発表されているので、それらの暗号プログラムは誰でも
作ることができる。手順公開暗号のアルゴリズムは固定
しているので、定形アルゴリズムとして扱う。

【００１１】（手順非公開暗号）暗号アルゴリズムを公
開しない暗号は、前述のアルゴリズムのＥとＤとが秘密
であり、手順非公開暗号、あるいは秘密暗号という。こ
の発明において、手順非公開暗号は、被合成アルゴリズ
ムとして扱う。 （ディジタル署名）ＲＳＡ暗号アルゴリズムを用いたデ
ィジタル署名の方法はいくつかあり、次に一つの方法を
説明する。長いメッセージをＭで表す。ＭをＮ個の小さ
いメッセージＭｉに分ける。即ち、 　　　　　　Ｍ＝Ｍ１　‖Ｍ２　‖・・‖Ｍｉ‖・・‖
ＭＮ，ｉ＝１，２，・・・・，Ｎ　　　　　　ただし、
０≦Ｍｉ＜ｎ　　　　（Ｍｉは、整数表現値）次に、メ
ッセージＭｉに次の計算を施し、署名Ｃｉを作る。

【００１２】 Ｃｉ＝Ｍｉｄ　ｍｏｄ　ｎ，ｉ＝１，２，・・・・，Ｎ
ただし、ｄとｎは、署名を生成するための鍵、ｄは秘密
とする。署名の生成者は、署名付きメッセージＭと署名
Ｃを送信する。ただし、Ｍ＝Ｍ１　‖Ｍ２　‖・・‖Ｍ
Ｎ　，Ｃ＝Ｃ１　‖Ｃ２　‖・・‖ＣＮ　，ただし、‖
はデータの結合を表す。

【００１３】署名を検証する者は、署名検証鍵のｅとｎ
，および、受信したＣを用い、次の計算により、Ｍ’　
を求める。 Ｍ’　＝Ｍ１　’　‖Ｍ２　’　‖・・‖ＭＮ　’　た
だし、Ｍｉ’　＝Ｃｉｅ　ｍｏｄｅ　　ｎ　　Ｍ’　と
、受信したＭとが等しければ（Ｍ’　＝Ｍ），署名Ｃは
、メッセージＭに付加された正しい署名であると確認す
る。以上述べたディジタル署名の他に、長いメッセージ
Ｍをデータ圧縮し、被圧縮データＨを対象に署名の生成
や署名の検証を行う方法もある。一例を数式で表すと、
Ｈ＝ｈ（Ｍ），ｈはデータ圧縮アルゴリズム、Ｈは例え
ば１２８ビット長の被圧縮データとし、署名の生成は、
Ｃ＝Ｈｄ　ｍｏｄ　ｎ，とし、署名検証は、Ｈ’　＝Ｃ
ｅ　ｍｏｄｅ　　ｎ，かつ、Ｈ’　とＨとが一致するか
否かを調べる。 ここで示したデータ圧縮アルゴリズムはハッシュ関数と
いう。

【００１４】内容が発表され、そのアルゴリズムが固定
しているディジタル署名のアルゴリズムは、定形アルゴ
リズムとして分類できる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、端末
にそれぞれプログラム格納モジュールを取外し自在に取
付け、その各プログラム格納モジュールに原形暗号プロ
グラムを記憶したプログラム記憶部と、パラメータを記
憶したパラメータ記憶部と、その原形プログラムとパラ
メータとを用いて被合成プログラムを合成する機能をも
つ制御部とを備え、通信ごとに端末はプログラム格納モ
ジュールに被合成プログラムを合成させ、その被合成プ
ログラムを端末にロードし、その被合成プログラムでデ
ータを暗号処理する。相手端末には使用したパラメータ
を通知して、同一の被合成プログラムを合成させる。

【００１６】

【実施例】図１にこの発明の実施例を示す。端末１Ａ，
１Ｂにそれぞれプログラム格納モジュール２Ａ，２Ｂが
取外し自在に取付けられている。端末１Ａ，１Ｂはネッ
トワーク３にそれぞれ通信回線８を介して接続加入され
ている。プログラム格納モジュール２Ａ，２Ｂはそれぞ
れ制御部４Ａ，４Ｂと、プログラム記憶部５Ａ，５Ｂと
、パラメータ記憶部６Ａ，６Ｂとを備え、それぞれ端末
１Ａ，１Ｂと結合線７Ａ，７Ｂで結合されている。

【００１７】端末１Ａ，１Ｂは電話機、ファックス端末
、テレックス端末、自動車電話機、個人携帯電話機、パ
ソコン、電子計算機、データ通信端末などである。プロ
グラム格納モジュール２Ａ，２Ｂは、少なくともプロセ
ッサとメモリとを含む例えばＩＣカードや、光カードな
ど携帯に便利なものと構成されている。制御部４Ａはプ
ログラム記憶部５Ａとパラメータ記憶部６Ａとを制御し
、かつ、端末１Ａとインタフェースをもつ制御プログラ
ムを含み、制御部４Ｂはプログラム記憶部５Ｂとパラメ
ータ記憶部６Ｂとを制御し、かつ、端末１Ｂとインタフ
ェースをもつ制御プログラムを含み、プログラム記憶部
５Ａ，５Ｂは、定形プログラム−ｉ，原形プログラム−
ｊ，ただし、ｉ＝１，２，・・，ｊ＝１，２，・・，を
それぞれ一以上含み、パラメータ記憶部６Ａ，６Ｂは、
パラメータを一個または一個以上記憶する。結合線７Ａ
では、端末１Ａとプログラム格納モジュール２Ａ間のデ
ータの流れがあり、結合線７Ｂでは、端末１Ｂとプログ
ラム格納モジュール２Ｂ間のデータの流れがある。

【００１８】（定形プログラムを用いた通信）図２に示
すように端末１Ａは、制御部４Ａに定形プログラム−ｉ
を要求する（Ｓ１　）。制御部４Ａは、プログラム記憶
部５Ａから定形プログラム−ｉを取り出し、このプログ
ラムを端末１Ａに送る（Ｓ２　）。

【００１９】端末１Ａは、定形プログラム−ｉをその内
部に保持する。次に端末１Ａは、端末１Ｂに、通信回線
８とネットワーク３を経て、定形プログラム−ｉを用い
る通信要求を送る（Ｓ３　）。端末１Ｂは、端末１Ａか
らの通信要求を受け取り、即ち、定形プログラム−ｉを
用いて通信することを知り、端末１Ｂは、制御部４Ｂに
定形プログラム−ｉを要求する（Ｓ４　）。

【００２０】制御部４Ｂは、プログラム記憶部５Ｂから
定形プログラム−ｉを取り出し、このプログラムを端末
１Ｂに送り（Ｓ５　），端末１Ｂは、定形プログラム−
ｉをその内部に保持する。端末１Ｂは、通信準備が完了
したことを、端末１Ａに知らせる（Ｓ６　）。以降、端
末１Ａと端末１Ｂは、それぞれ内部にロードした定形プ
ログラム−ｉを用いて暗号化、復号化、ディジタル署名
、データ確認などの暗号処理を実行する。

【００２１】（被合成プログラムを用いた通信）次に、
端末１Ａと端末１Ｂとが被合成プログラム−ｊを用いて
通信する方法を図３および図４を用いて説明する。図４
のＮ１　，Ｎ２　・・・Ｎ１８は、この通信方法におけ
る処理あるいはデータの流れを表す。図４中の矢印は、
データの流れの方向を表す。

【００２２】Ｎ１　．端末１Ａは制御部４Ａに、被合成
プログラム−ｊを要求する（Ｓ１　）。 Ｎ２　．制御部４Ａの制御プログラムは、プログラム記
憶部５Ａに、原形プログラム−ｊを要求する（Ｓ２　）
。 Ｎ３　．プログラム記憶部５Ａは、制御部４Ａに、原形
プログラム−ｊを送る（Ｓ３　）。

【００２３】Ｎ４　．制御部４Ａの制御プログラムは、
パラメータ記憶部６Ａに、パラメータＰＡを要求する（
Ｓ４　）。 Ｎ５　．パラメータ記憶部６Ａは、制御部４Ａに、パラ
メータＰＡを送る（Ｓ５　）。 Ｎ６　．制御部４Ａの制御プログラムは、原形プログラ
ム−ｊとパラメータＰＡとから、被合成プログラム−ｊ
を合成する。この合成の考え方を、数式で補足説明する
。 暗号化アルゴリズムＥと復号化アルゴリズムＤは、それ
ぞれ原形アルゴリズムΨＥとΨＤとパラメータＰＡとか
ら合成する（Ｓ６　）。即ち、 暗号化アルゴリズムＥは、ｃ＝Ｅ（ｋ，ｐ）＝ΨＥ（ｋ
，ｐ，ＰＡ）であり、 復号化アルゴリズムＤは、ｐ＝Ｄ（ｋ，ｃ）＝ΨＤ（ｋ
，ｃ，ＰＡ）である。

【００２４】Ｎ７　．制御部４Ａの制御プログラムは、
パラメータＰＡをＰＡ’　と変更して、例えば、ＰＡ’
　＝ＰＡ＋１とし、変更後のパラメータＰＡ’　をパラ
メータ記憶部６Ａへ記憶する（Ｓ７　）。 Ｎ８　．制御部４Ａの制御プログラムは、端末１Ａに、
被合成プログラム−ｊとパラメータＰＡを送る（Ｓ８　
）。

【００２５】Ｎ９　．端末１Ａは、被合成プログラム−
ｊを、その内部のメモリに保持する。 Ｎ１０．端末１Ａは、通信回線８とネットワーク３を経
て、端末１Ｂに通信要求を送り、この通信要求で、被合
成プログラム−ｊを用いることと、変更前のパラメータ
ＰＡの値を明示する（Ｓ９　）。 Ｎ１１．端末１Ｂは、端末１Ａからの通信要求を受け取
り、被合成プログラム−ｊを用いて通信することと、パ
ラメータＰＡの値を知る。

【００２６】Ｎ１２．端末１Ｂは、制御部４Ｂに被合成
プログラム−ｊを要求し、同時に端末１Ａから受けとっ
たパラメータＰＡを制御部４Ｂに送る（Ｓ１０）。 Ｎ１３．制御部４Ｂの制御プログラムは、プログラム記
憶部５Ｂに、原形プログラム−ｊを要求する（Ｓ１１）
。 Ｎ１４．プログラム記憶部５Ｂは、原形プログラム−ｊ
を、制御部４Ｂに送る（Ｓ１２）。

【００２７】Ｎ１５．制御部４Ｂの制御プログラムは、
原形プログラム−ｊと、端末１Ｂから得たパラメータＰ
Ａとから、被合成プログラム−ｊを合成する（Ｓ１３）
。 Ｎ１６．制御部４Ｂの制御プログラムは、被合成プログ
ラム−ｊを端末１Ｂに送る（Ｓ１４）。 Ｎ１７．端末１Ｂは、被合成プログラム−ｊをその内部
のメモリに保持する。

【００２８】Ｎ１８．端末１Ｂは、通信準備が完了した
ことを、端末１Ａに知らせる（Ｓ１５）。以降、端末１
Ａと端末１Ｂは、それぞれの内部にロードした被合成プ
ログラム−ｊを用いて暗号処理を行う（Ｓ１６）。 なお、参考までに、原形プログラム−ｊは、前述した理
由から被合成プログラム−ｊとパラメータＰＡを用いて
も推定できない。

【００２９】以上述べたように動作するから、端末１Ａ
と端末１Ｂは、呼び出しの都度（通信の都合）、パラメ
ータＰＡが更新され、異なる被合成プログラム−ｊを用
いてあるいは、定形プログラム−ｉを用いて通信ができ
る。プログラム格納モジュールを、他の原形プログラム
を内蔵する他のプログラム格納モジュールに交換すると
、両端末は、他の暗号プログラムで暗号処理を実行でき
る。定形プログラムを、手順公開暗号のプログラムとす
れば、端末は、他の手順公開暗号のプログラムを実行で
きる。また、被合成プログラムは、１回しか使わない使
い捨ての暗号として、即ち、実質的には秘密の暗号プロ
グラム、即ち手順非公開暗号のプログラムを用いること
ができる。なお、使い捨ての暗号とパラメータの値から
、原形プログラムを推定できないので、第三者が次に合
成される被合成プログラムを推定できない。このように
端末で暗号処理をするため、端末で暗号プログラムを知
ることができるが、通信の都度、被合成プログラムが変
更され、かつ原形プログラムは推定できないから、安全
性が高い。

【００３０】定形アルゴリズムのみを用いる場合は図５
に示すように、図１において原形プログラム−ｊと、パ
ラメータ記憶部とが省略されたものとなる。端末１Ａは
、プログラム記憶部５Ａから定形プログラム−ｉを取り
出す。端末１Ａは、定形プログラム−ｉをその内部に保
持する。次に端末１Ａは、通信回線８とネットワーク３
を経て、端末１Ｂに、定形プログラム−ｉを用いる通信
要求を送る。

【００３１】端末１Ｂは、端末１Ａからの通信要求を受
け取り、即ち、定形プログラム−ｉを用いて通信するこ
とを知り、端末１Ｂは、プログラム記憶部５Ｂから定形
プログラム−ｉを取り出す。端末１Ｂは、定形プログラ
ム−ｉを内部に保持する。端末１Ｂは、通信準備が完了
したことを端末１Ａに知らせる。以降、端末１Ａと端末
１Ｂは、それぞれの内部にロードした定形プログラム−
ｉを用い暗号処理を実行することにより通信する。

【００３２】以上述べたように動作するから、端末１Ａ
と端末１Ｂは、呼び出しの都度異なる定形プログラム−
ｉを用いて通信ができる。プログラム格納モジュールを
、他の定形プログラムを内蔵する他のプログラム格納モ
ジュールに置き換えると、両端末は、その定形プログラ
ムにより暗号処理を実行できる。定形プログラムを、手
順公開暗号のプログラムとすれば、端末は他の手順公開
暗号のプログラムを実行できる。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、被合成プログラムと
して、利用者Ａと利用者Ｂの専用の手順非公開暗号のプ
ログラムを用いた通信や、端末の利用者が独自に定めた
ディジタル署名やハッシュ関数を用いて通信ができる。 プログラム格納モジュールを変更すれば、端末間通信で
使う暗号を容易に変えることができる。しかも、通信の
都度、被合成プログラムを変更するため、端末で暗号処
理を行っても高い安全性が得られる。また端末の利用者
は、例えば、定形プログラムとして、ＤＥＳ暗号や、Ｆ
ＥＡＬ暗号や、ＲＳＡ暗号や、アルゴリズムが公表され
た様々なディジタル署名アルゴリズムを指定して通信が
できる。

【００３４】以上述べた説明から明らかなように、この
発明はネットワークに加入した全ての端末が、共通の暗
号を使わなくともよく、暗号化手順が秘密の暗号も、ま
た、暗号化手順を公開した暗号も利用でき、暗号の切り
替えが容易にできる暗号の使い方が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】この発明の実施例における処理手順の例を示す
流れ図。

【図３】その他の例を示す流れ図。

【図４】図３における処理の流れを示す図。

【図５】定形プログラムを用いる構成を示すブロック図
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　端末利用者が端末間で暗号を利用して
   通信を行う暗号利用通信方式において、各端末にそれぞ
   れプログラム格納モジュールを取外し自在に取付け、各
   プログラム格納モジュールはそれぞれ、原形暗号プログ
   ラムを記憶したプログラム記憶部と、パラメータを記憶
   したパラメータ記憶部と、上記原形プログラムと、上記
   パラメータとを用いて被合成プログラムを合成する機能
   を持つ制御部とを備え、通信ごとに端末はプログラム格
   納モジュールから被合成プログラムを合成させ、その被
   合成プログラムを端末にロードし、その被合成プログラ
   ムでデータを暗号処理することを特徴とする暗号利用通
   信方式。
2. 【請求項２】　　上記プログラム格納モジュールは、Ｉ
   Ｃカードまたは光カードであることを特徴とする請求項
   １記載の暗号利用通信方式。