JPH04304048A - 秘話電話装置 - 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、電話において音声を
暗号化して会話を行うことができる秘話電話装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】音声信号を直接暗号化するアナログ暗号
化方式として、スペクトル反転暗号方式（詳細は例えば
今村、服部、小園：“音声スペクトル反転秘話における
コンパンダとエンファシスによる通話品質改善効果”、
信学論（Ｂ）、Ｊ６４−Ｂ，５，ｐｐ．４２５−４３２
（昭５６−０５）参照）、サンプルした音声の時間順序
および周波数を入れ替える方式（詳細は例えば、Ｎ．Ｓ
．Ｊａｙａｎｔ，Ｒ．Ｖ．Ｃｏｘ，Ｂ．Ｊ．ＭｃＤｅｒ
ｍｏｔｔ　ａｎｄ　Ａ．Ｍ．Ｑｕｉｎｎ：　”Ａｎａｌ
ｏｇ　ｓｃｒａｍｂｌｅｒｓ　ｆｏｒ　ｓｐｅｅｃｈ　
ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ　ｐｅｒｍｕ
ｔａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｉｍｅａｎｄ　ｆｒｑｕｅｎ
ｃｙ”，Ｂｅｌｌ　Ｓｙｓｔ．Ｔｅｃｈ．Ｊ．６２，１
，ｐｐ．２５−４６（Ｊａｎ．１９８３）参照）、サン
プルした音声の極性を一定規則に従って反転する方式（
詳細は例えば、Ｓ．　Ａｓａｋａｗａ，　Ｆ．Ｓｕｇｉ
ｙａｍａ　ａｎｄ　Ｍ．　Ｎａｋａｍｕｒａ　：　”Ａ
ｖｏｉｃｅ　ｓｃｒａｍｂｌｅｒ　ｆｏｒ　ｍｏｂｉｌ
　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎ
ｓ．Ｖｅｈ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．２９，１，ｐｐ．８１−
８６（Ｆｅｂ．１９８０）参照）等がある。また、ＦＦ
Ｔ（Ｆａｅｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
：高速フーリエ変換）の手法を応用したＦＦＴスクラン
ブル方式（詳細は例えば、松永、大川、桜井、古賀：“
ＦＦＴを用いた全２重アナログ秘話装置とその基本動作
”、信学論（Ａ），Ｊ７２−Ａ，４，ｐｐ．６９２−７
０２（昭６４−０４）参照）が提案されている。

【０００３】また電文を暗号化するのと同様な手法で行
うように、アナログの音声信号を例えばμ法則符号化法
で符号化した後、暗号化するディジタル暗号化方式が提
案されている。現在ディジタル通信のセキュリティ対策
として送信者または受信者の一方が暗号鍵を決め相手に
同一の暗号鍵を送ってから、送信側で送るべきデータ（
平文）をその暗号鍵で暗号化して暗号文を送信し、受信
側では先の暗号鍵で受信した暗号文を暗号の逆変換つま
り復号し、もとの平文に戻す方法が用いられている。 これらで使用されている暗号アルゴリズムは不特定相手
と暗号通信を行うために暗号化アルゴリズムを公開する
ことが必須となる。アルゴリズム公開型暗号の代表例と
してＤＥＳ（ＤＥＳアルゴリズムの詳細は例えば、Ｄ．
Ｗ．Ｄａｖｉｅｓ　ａｎｄ　Ｗ．Ｌ．Ｐｒｉｃｅ（上園
監訳）：“ネットワーク・セキュリティ”、日経マグロ
ウヒル社、１９８５ｐｐ．５５−８４参照）、ＦＥＡＬ
（ＦＥＡＬアルゴリズムの詳細は例えば、宮口、白石、
清水：“ＦＥＡＬ−８暗号アルゴリズム”、研実報第３
７巻第４／５号、１９８８ｐｐ．３２１−３７２参照）
がある。

【０００４】次に、暗号利用形式（暗号利用形式の詳細
は例えば、Ｄ．Ｗ．Ｄａｖｉｅｓ　ａｎｄ　Ｗ．Ｌ．Ｐ
ｒｉｃｅ（上園監訳）：“ネットワーク・セキュリティ
”、日経マグロウヒル社、１９８５ｐｐ．８５−１０２
　参照）は以下の４形式がある。 ■　　ＥＣＢ形式（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｄｅｂ
ｏｏｋ　ｍｏｄｅ）。 ■　　ＣＢＣ形式（Ｃｉｐｈｅｒ　Ｂｌｏｃｋ　Ｃｈａ
ｉｎｉｎｇ　ｍｏｄｅ）。

【０００５】■　　ＣＦＢ形式（Ｃｉｐｈｅｒ　Ｆｅｅ
ｄｂａｃｋ　ｍｏｄｅ）。 ■　　ＯＦＢ形式（Ｏｕｔｐｕｔ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　
ｍｏｄｅ）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】アナログ暗号化方式の
前記最初の三方式は、暗号強度が弱い、信号処理遅延に
よる会話のやりにくさ、暗号化による復号音質の劣化等
の欠点がある。また最後の方式は、信号処理遅延による
会話のやりにくさ、暗号化による復号音質の劣化、通常
の会話（非暗号通話）から暗号化した会話（暗号通話）
状態に切り替えるのに時間がかかる等の欠点がある。ま
た発信側と着信側での暗号鍵が異なった場合、暗号通話
開始時に意味不明なノイズを受話することになり不快感
を感じるとともに、以後の通話が不能となる。このとき
暗号通話から非暗号通話に切り替えるのは両者が暗号機
能を人手によって停止しなければならないなどの欠点が
あった。

【０００７】ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　Ｓｅ
ｒｖｉｃｅｓ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）がサ
ービス開始される以前では伝送路網はアナログ伝送がベ
ースになっており、同一の音声信号を伝送するのにディ
ジタル伝送ではアナログ伝送の約２０倍の周波数帯域が
必要となり、アナログ伝送を利用して電話のディジタル
暗号化はコスト面からみて実現された例はない。しかし
ＩＳＤＮが普及するに従って電話による会話をディジタ
ル暗号化方式で暗号化して行うことが考えられる。この
場合、暗号強度を強くする点からストリーム暗号形式を
適用するとよいが、このストリーム暗号形式の暗号は暗
号開始時点が相手方で知らないと復号することができな
い。つまり、互いに会話を行う相互の電話機の暗号器と
復号器の動作開始を同時に行う必要がある。しかし、電
話ではデータ通信のようなプロトコルがないため以下機
能を実現する必要がある。

【０００８】・送信側 音声コードの暗号化を開始するとともに、暗号化を開始
した音声コードを受信側に知らせる機能。 ・受信側 暗号化が開始された音声コードを検出し、その音声コー
ドから復号を開始する機能。

【０００９】また相手側の電話に出た者が話をしたい者
であることを確認する必要がある。従って非暗号通話で
相手を確認した後に、短期間で暗号通話に切り替わる機
能が必要となる。さらに、暗号開始時に暗号鍵が発信側
と着信側で異なった場合、両電話機の利用者に暗号鍵が
異なっていることを通知するとともに、短期間に両電話
機とも非暗号会話の状態に切り替わる機能が必要である
。

【００１０】この発明の目的は、通信回線上での盗聴防
止、非暗号会話と暗号会話との切り替えが容易で、暗号
鍵の違いにより暗号通話が正常に行えない場合、発信側
と着信側の両電話機にアラームを表示し、自動的に非暗
号通話に切り替わる機能を有し、暗号強度が強い秘話電
話装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、送話
器（マイク）からのアナログ信号をディジタル信号に変
換するｎビット幅の符号器と、その符号器の出力、あら
かじめセットされたｎビット幅の第１のコード（以下で
は第１のコードとして第１のキャラクタを用いたとして
説明する）、あらかじめセットされたｎビット幅の第２
のコード（以下では第２のコードとして第２のキャラク
タを用いたとして説明する）のいずれかを選択する第１
のセレクタと、その第１のセレクタの出力をｎビット単
位で暗号化するストリーム暗号形式を適用した暗号器と
、その暗号器の出力、上記第１のセレクタの出力のいず
れかを選択する第２のセレクタと、その第２のセレクタ
の出力を直列に変換して送出する並列直列変換器と、動
作開始指示よりＴ１までの時間内の任意の時間に出力が
オンとなる第１のタイマ出力と、動作開始指示よりＴ２
（ただしＴ２＞Ｔ１＋キャラクタを（Ｍ＋１）個送出す
る時間）後に出力がオンとなる第２のタイマ出力とを有
するタイマと、以下の動作を順に制御する送話制御部と
、■　　上記符号器の出力を送出するように上記第１の
セレクタおよび上記第２のセレクタを制御、■　　外部
からの暗号開始指示により、第１のキャラクタをＭ個（
Ｍは２以上の整数）連続送出するように上記第１のセレ
クタを制御、■　　第２のキャラクタを１個送出するよ
うに上記第１のセレクタを制御、■　　上記暗号器の動
作および上記タイマの動作を開始するとともに上記符号
器の出力を暗号化して送出するように上記第１のセレク
タおよび上記第２のセレクタを制御、■　　上記タイマ
の第１のタイマ出力がオンになれば第１のキャラクタを
Ｍ個暗号化して送出するように上記第１のセレクタを制
御、■　　第２のキャラクタを１個暗号化して送出する
ように上記第１のセレクタを制御、■　　上記符号器の
出力を暗号化して送出するように上記第１のセレクタを
制御、受話したディジタル信号をｎビット幅の並列に変
換する直列並列変換器と、その直列並列変換器の出力を
ｎビット単位で復号するストリーム暗号形式を適用した
暗号復号器と、その暗号復号器の出力、上記直列並列変
換器の出力のいずれかを選択する第３のセレクタと、そ
の第３のセレクタ出力から第１のキャラクタを連続Ｎ個
（ただしＮ≦ＭでＮは正の整数）検出する手段と、上記
第３のセレクタ出力から第２のキャラクタを検出する手
段と、上記第３のセレクタ出力をアナログ信号に変換す
る符号復号器と、音声発生回路と、その音声発生回路の
出力、上記符号復号器の出力のいずれかを選択し、受話
器（スピーカ）に供給する第４のセレクタと、外部への
割込み信号線と、以下の動作を順に行う受話制御部と、
■　　上記直列並列変換器の出力を上記符号復号器に供
給し、上記符号復号器の出力を受話器に供給するように
上記第３のセレクタおよび上記第４のセレクタを制御す
るとともに、上記第３のセレクタ出力から第１のキャラ
クタを連続Ｎ個検出する動作、■　　第１のキャラクタ
を連続Ｎ個検出すると、受話器に上記音声発生回路の出
力が供給されるように上記第４のセレクタを制御すると
ともに上記外部への割込み信号線に第１割込みを発生、
■　　第２のキャラクタを検出すると、上記直列並列変
換器の出力を上記暗号復号器に供給するように上記第３
のセレクタを制御するとともに上記暗号復号器の復号動
作を開始し、上記第３のセレクタ出力から第１のキャラ
クタを連続Ｎ個検出する動作、■　　第１のキャラクタ
を連続Ｎ個検出すると、第２のキャラクタを検出する動
作、■　　第２のキャラクタを検出すると、上記暗号復
号器の出力を上記符号復号器で復号して受話器に供給す
るように上記第３のセレクタおよび上記第４のセレクタ
を制御するとともに上記外部への割込み信号線に第２割
込みを発生、■　　上記■から■の動作中に上記タイマ
の第２のタイマ出力がオンになれば、上記外部への割込
み信号線に第３割込みを発生するとともに送話制御部を
■の動作に遷移し受話制御部を■の動作に遷移、電話番
号、暗号鍵を入力する押しボタンダイヤルと、手動操作
され、上記暗号通話開始信号を出力する暗号スイッチと
、キー入力、発信元電話番号、アラーム等を標示する表
示器と、暗号鍵を保持して上記暗号器と上記暗号復号器
へ供給する第３のレジスタと、を具備する。

【００１２】

【作　　用】このような構成であるから以下のように作
用する。 ・ステップ１ 送話側 アナログの音声信号を例えばμ法則符号化法でディジタ
ル化した場合、このディジタルの音声コードは同一の値
が連続することはない。そこでこのことを利用して、外
部から暗号開始指示があると、いままで送出していた音
声コードの代わりに第１のキャラクタをＭ個連続送出し
、ステップ２に遷移する。

【００１３】受話側 音声コードを受話中にあかじめ決めた第１のキャラクタ
をＮ個（ただしＮ≦Ｍ）連続受話するまでは受話したデ
ータは音声コードとみなし、第１のキャラクタをＮ個連
続受話すれば以後のデータは音声コードでないため、受
話部内にある音声発生回路が発生する音声を符号復号器
出力に代えて受話器に送り、受話者に暗号開始を通知し
てステップ２に遷移する。ここで、Ｎの値をＮ≦Ｍと決
めたのは通信回線上でビット誤りが生じても確実に次の
第２のキャラクタを検出するためである。

【００１４】・ステップ２ 送話側 暗号動作の開始時点を送話側と受話側で同期化するため
に、ステップ１で使用した第１のキャラクタ以外の第２
のキャラクタの次のデータから暗号通話すると決め、第
２のキャラクタを１個送出後暗号動作を開始するととも
にステップ３に遷移する。

【００１５】受話側 第２のキャラクタを検出すると、それ以後のデータから
暗号復号動作を開始して送話側と暗号動作を同期化させ
、ステップ３に遷移する。 ・ステップ３ 送話側 暗号通話が正常であることを受話側で検出するために暗
号通話開始時から、その都度変化するダミーデータ、例
えば音声は発声ごとに異なるから音声コードを任意長（
長さは第１のタイマ出力で決定）と、第１のキャラクタ
を連続Ｍ個と、第２のキャラクタの１個とを順次暗号化
して送出し、ステップ４に遷移する。

【００１６】受話側 暗号復号動作開始時からの復号されたデータにおいて、
第１のキャラクタをＮ個（ただしＮ≦Ｍ）連続検出待ち
とし、第１のキャラクタをＮ個検出すれば、次に第２の
キャラクタ検出待ちとし、第２のキャラクタを検出すれ
ば正常な暗号通話可能、つまり相互の暗号鍵が一致して
いるとみなして受話器への供給音声を、音声発生回路が
発生する音声から、符号復号器の出力である受話した音
声に切り替え、ステップ４に遷移する。

【００１７】ここで第１のキャラクタ、第２のキャラク
タ検出方法をステップ１とステップ２と同様にしたのは
実現するハードウェアを削減するためである。また第１
のキャラクタ、第２のキャラクタは既に暗号化しないで
回線に送出しているため盗聴者には知れてしまっている
。そこで暗号強度を強くするために、第１のキャラクタ
を送出するまえに任意のコード、つまりその都度変化す
るダミーデータを、任意個、つまり必要に応じてその都
度異なる時間長、送出し、暗号化された第１，第２のキ
ャラクタの存在位置が固定しないようにしている。

【００１８】・ステップ４ 送話側 音声コードを暗号化して送出する。 受話側 暗号復号された音声コードを符号復号器で復号して受話
器に送る。

【００１９】ステップ４以外、つまりステップ４となら
ないうちに、第２のタイマ出力がオンになれば発信側お
よび着信側で入力した暗号鍵が異なっているとみなし、
つまり暗号通話が不可能とみなし、ＣＰＵ（外部）へ割
込み（アラーム）を発生し、送話側、受話側ともステッ
プ１に遷移する。この装置により、通信回線上での盗聴
防止、非暗号通話の任意の時点からの暗号通話への切り
替えが容易で、暗号鍵等の違いにより暗号通話が正常に
行えない場合、発信側と着信側の両電話機の利用者にそ
の旨を音声、表示等で通知し自動的に非暗号通話に切り
替えることが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面によ
り説明する。図１はこの発明による秘話電話装置（暗号
機能付きディジタル電話機）の実施例の構成を示す。こ
の装置は本体１，本体１に接続されたハンドセット２と
から成る。

【００２１】本体１において本体全体の制御を行うマイ
クロプロセッサ部４と、マイクロプロセッサ部４が実行
するプログラムを格納するＲＯＭおよびデータを一時蓄
えておくＲＡＭからなるメモリ部５と、暗号化された音
声信号を復号してハンドセット２の受話器２ｒへ音声信
号２２を出力する受話部６と、ハンドセット２の送話器
２ｓからの音声信号２３を暗号化して、送出する送話部
７，マイクロプロセッサ部４によってＩＳＤＮのＤチャ
ネルのレイヤ２を制御するＬＡＰ−Ｄ（Ｌｉｎｋ　Ａｃ
ｃｅｓｓ　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄ−ｃ
ｈａｎｎｅｌ）　制御部８と、表示制御部９と、押しボ
タンダイヤル１２，暗号スイッチ１３からの各キー入力
を制御するキー入力制御部１０とが内部バス２１に接続
されている。

【００２２】さらにＩＳＤＮの回線終端装置（ＤＳＵ）
とのインタ−フェース変換を行うＩＳＤＮのＢチャネル
のレイヤ１およびＤチャネルのレイヤ１を制御するレイ
ヤ１制御部１１と表示制御部９により制御される表示器
１４とが設けられている。押しボタンダイヤル１２は電
話番号の入力あるいは暗号通話する当事者同士しか知ら
ない暗号鍵を入力するために用いられ、暗号スイッチ１
３は通話内容の暗号開始および暗号解除を指示するため
に用いられ、この暗号スイッチ１３はトグルスイッチに
なっており押下するごとに暗号開始指示と暗号解除指示
とを繰り返す。表示器１４はキー入力、発信元電話番号
など、アラームなどを表示する。レイヤ１制御部１１は
ＩＳＤＮ用プラグ３を用いてＤＳＵ（図示せず）に接続
される。

【００２３】レイヤ１制御部１１からのＢチャネル信号
２４は受話部６へ供給され、送話部７からのＢチャネル
信号２５はレイヤ１制御部１１へ供給され、押しボタン
ダイヤル１２の出力信号２６はキー入力制御部１０へ供
給され、暗号スイッチ１３の暗号要求信号２７はキー入
力制御部１０へ供給され、受話部６からのＣＰＵ割込み
信号２９はマイクロプロセッサ部４へ供給され、表示制
御部９からの表示信号２８は表示器１４へ供給される。

【００２４】図２に図１の受話部６および送話部７の内
部構成を示す。送話制御部４１は送話部７の全体を制御
する。内部バス２１にＩＤＬレジスタ４２，ＥＯＣレジ
スタ４３，タイマ４４，ＫＥＹレジスタ４５，Ｍレジス
タ４６，制御レジスタ４７が接続されている。ＩＤＬレ
ジスタ４２はマイクロプロセッサ部４によって第１のキ
ャラクタ（以下この１バイトのキャラクタを“ＩＤＬキ
ャラクタ”と記す）がセットされ、ＥＯＣレジスタ４３
はマイクロプロセッサ部４によって第２のキャラクタ（
以下この１バイトのキャラクタを“ＥＯＣキャラクタ”
と記す）がセットされ、タイマ４４は送話制御部４１の
制御出力信号５７によって制御され、動作開始指示より
時間Ｔ１内の任意の時間に第１のタイマ出力（出力信号
９６）がオンとなるものであり、ＫＥＹレジスタ４５は
図１の押しボタンダイヤル１２から入力された暗号鍵が
マイクロプロセッサ部４によって処理された後セットさ
れ、Ｍレジスタ４６はＩＤＬキャラクタの連続送出個数
を示す値（以下この値を“Ｍ”と記す）がマイクロプロ
セッサ部４によってセットされ、制御レジスタ４７は送
話制御部４１および受話制御部７１に対しての動作指示
がマイクロプロセッサ部４によってセットされる。

【００２５】符号器４８は図１のハンドセット２の送話
器２ｓからの送話信号（アナログ信号）２３を１バイト
（８ビット）のディジタル信号に変換する。このアナロ
グ信号をディジタル信号に変換する規定はＣＣＩＴＴ勧
告Ｇ．７１１等による。セレクタ４９は１バイト幅のセ
レクタであって送話制御部４１の制御信号７０によって
制御され、符号器４８の出力信号６１と、ＩＤＬレジス
タ４２からのＩＤＬキャラクタ５５と、ＥＯＣレジスタ
４３からのＥＯＣキャラクタ５６とのいずれかを選択し
て出力する。暗号器５０は１バイトのディジタル信号を
１バイト単位で暗号化する。その暗号形式にはストリー
ム暗号形式であるＯＦＢ形式の８ビットフィードバック
を適用する。セレクタ５１は１バイト幅のセレクタであ
って送話制御部４１の制御信号６６によって制御され、
セレクタ４９の出力信号６２と、暗号器５０の出力信号
６３とのいずれかを選択して出力する。並列直列変換器
５２はセレクタ５１の出力信号６４の１バイト幅の並列
データを１ビット幅の直列データに変換してＢチャネル
信号２５として出力する。カウンタ５３はＩＤＬキャラ
クタが１個送出されるごとにカウント値が１増加する。 比較器５４はカウンタ５３の計数値出力６８とＭレジス
タ４６の出力信号５９との内容が一致したとき、出力６
９をオンにして送話制御部４１に通知する、ＫＥＹレジ
スタ４５からの暗号鍵（一般には８バイト）５８は暗号
器５０および暗号復号器７４へ供給される。送話制御部
４１からは暗号器５０を制御する信号６５、カウンタ５
３を制御する信号６７が出力されている。

【００２６】受話制御部７１は受話部６の全体を制御す
る。Ｎレジスタ７２は内部バス２１に接続され、ＩＤＬ
キャラクタの連続受信個数を示す値（以下この値を“Ｎ
”と記す：ただしＮ≦Ｍ）がマイクロプロセッサ部４に
よってセットされる。直列並列変換器７３はＢチャネル
信号２４の１ビット幅の直列データを１バイト幅の並列
データに変換し、暗号復号器７４は直列並列変換器７３
の出力信号８４（１バイトのディジタル信号）を１バイ
ト単位で復号する。その復号はストリーム暗号形式であ
るＯＦＢ形式の８ビットフィードバックを適用する。セ
レクタ７５は１バイト幅のセレクタであって、受話制御
部７１の制御信号８９によって制御され、直列並列変換
器７３の出力信号８４と、暗号復号器７４の出力信号８
５とのいずれかを選択して出力する。符号復号器７６は
セレクタ７５の出力信号８６（１バイト幅）のディジタ
ル信号を音声信号（アナログ信号）に変換する。 このディジタル信号をアナログ信号に変換する規定はＣ
ＣＩＴＴ勧告Ｇ．７１１等による。電子音発生回路（音
声発生回路）７７は、非暗号通話から暗号通話に切り替
わるとき、ＩＤＬキャラクタ、ＥＯＣキャラクタなどの
音声信号以外が受話され、これが不快な音としてハンド
セット２の受話器２ｒより流れるのを防止するため、こ
の不快な音の代わりに電子音発生回路７７から別の音声
（アナログ信号）を発生して受話器２ｒへ供給するため
のものであり、この発生音声は受話者に非暗号通話から
暗号通話に切り替わる途中であることを知らせる役目も
兼ねる。

【００２７】セレクタ７８はアナログ信号のセレクタで
あって受話制御部７１の制御信号９０によって制御され
、符号復号器７６の出力８７と、電子音発生回路７７の
出力８８とのいずれかを選択して出力する。比較器８２
はセレクタ７５の出力信号８６とＥＯＣレジスタ４３の
出力ＥＯＣキャラクタ５６との内容が一致したとき出力
９５がオンとなる。比較器７９はセレクタ７５の出力信
号８６とＩＤＬレジスタ４２の出力ＩＤＬキャラクタ５
６の内容とが一致したとき出力９１がオンとなる。カウ
ンタ８０は比較器７９の出力９１がオンのときカウント
値が１増加し、比較器７９の出力９１がオフのときカウ
ント値が０となる。比較器８１はカウンタ８０の計数値
出力９２とＮレジスタ７２の出力９３との内容が一致し
たとき出力９４がオンとなって受話制御部７１に通知す
る。受話制御部７１から暗号復号器７４およびセレクタ
７５を制御する信号８９、マイクロプロセッサ部４への
割込みを発生するＣＰＵ割込み信号２９が出力される。

【００２８】この発明は、ＩＳＤＮ基本インタフェース
加入者線の情報チャネル（Ｂチャネル）を用いて、音声
を符号化して通話を行うディジタル電話機に適用できる
。以下このディジタル電話機を例に、図１，図２および
図３を用いてこの発明の動作を説明する。この発明を適
用した発信側の暗号機能付きディジタル電話機（以下「
Ｘ電話機」と記す）、同じくこの発明を適用した着信側
の暗号機能付きディジタル電話機（以下「Ｙ電話機」と
記す）において、Ｘ電話機のＢチャネルとＹ電話機のＢ
チャネルが接続された後の時点より説明を行う。

【００２９】暗号通話を行う前に、第三者への漏洩防止
のために、まずＹ電話機のハンドセットを取った者は、
Ｘ電話機をかけた者がこれから話を行いたい相手である
か否かを判断する必要がある。最初に会話内容から、Ｙ
電話機のハンドセットを取った者が、Ｘ電話機をかけた
者が話を行いたい相手でなければその時点で電話を切れ
ばよい。次に、何らかの手段、例えば郵送であらかじめ
送られている暗号鍵（当時者同士のみしか知らない数字
の組み合わせ）を双方が各電話機の押しボタンダイヤル
より暗号鍵を入力し、その入力が完了したことを双方が
確認し、双方あるいはいずれか一方の者が暗号スイッチ
を押下し暗号通話を開始する。双方が入力した暗号鍵が
一致していれば暗号通話状態で会話ができるが、もしＹ
電話機側で入力した暗号鍵がＸ電話機のそれと異なって
いれば通信不能となり、双方の電話機はアラームを発生
し表示器に表示する。これにより誤って当事者以外の者
に秘密の通話内容を漏らすことはない。また暗号鍵を誤
って入力した場合でもアラームを発生し非暗号通話状態
になり、以後の通話が可能であるため再度会話により当
事者同士の確認ができる。

【００３０】また回線上の何処かで盗聴しようとしても
、この発明を適用した電話機で、先と同じ暗号鍵で、か
つ暗号通話の開始時から通話内容を復号しない限り盗聴
は不可能である。この発明ではコード化する音声信号が
８ビット（１バイト）単位であること、会話を行うため
にリアルタイム性を要求されることより、ストリーム暗
号形式で８ビット単位に暗号を行うＣＦＢモードを適用
し、初期変数（ＩＶ）は固定とする。

【００３１】次に上記の動作をＸ電話機の送話側、Ｙ電
話機の受話側を例に詳細に説明する。 送話側 送話側には７つの動作フェーズが存在する。 第１の動作フェーズは、入力音声コードを暗号化しない
で送出する（以下、“フェーズ１”と記す）。

【００３２】第２の動作フェーズは、マイクロプロセッ
サ部からの暗号開始指示により、Ｍ個のＩＤＬキャラク
タを送出し、フェーズ３に遷移するまで（以下、“フェ
ーズ２”と記す）。第３の動作フェーズは、１個のＥＯ
Ｃキャラクタを送出し、フェーズ４に遷移するまで（以
下、“フェーズ３”と記す）。

【００３３】第４の動作フェーズは、任意時間入力音声
コードを暗号化して送出し、フェーズ５に遷移するまで
（以下、“フェーズ４”と記す）。第５の動作フェーズ
は、Ｍ個のＩＤＬキャラクタを暗号化して送出し、フェ
ーズ６に遷移するまで（以下、“フェーズ５”と記す）
。第６の動作フェーズは、１個のＥＯＣキャラクタを暗
号化して送出し、フェーズ７に遷移するまで（以下、“
フェーズ６”と記す）。

【００３４】第７の動作フェーズは、入力音声コードを
暗号化して送出する（以下、“フェーズ７”と記す）。 動作開始に先立ちマイクロプロセッサ部４は初期プログ
ラムの実行により、送話部７のＩＤＬレジスタ４２にＩ
ＤＬキャラクタをセットし、送話部７のＥＯＣレジスタ
４３にＥＯＣキャラクタをセットし、送話部７のＭレジ
スタ４７にＩＤＬキャラクタの連続送出個数値Ｍをセッ
トし、受話部６のＮレジスタ７２にＩＤＬキャラクタの
連続受信個数値Ｎをセットし、送話部７の制御レジスタ
４７に、送話制御部４１および受話制御部７１を初期状
態にするように指示し、ＬＡＰ−Ｄ制御部８，キー入力
制御部１０を動作可能状態にする。

【００３５】・フェーズ１ 図１のハンドセット２の送話器２ｓの出力信号２３（ア
ナログ信号）は、送話器７の符号器４８で１バイトのデ
ィジタル信号（音声コード）に変換される。このとき送
話制御部４１は制御信号７０によりセレクタ４９に対し
て符号器４８の出力信号６１を選択するように指示し、
制御信号６６によりセレクタ５１に対してセレクタ４９
の出力信号６２を選択するように指示する。

【００３６】よって本フェーズでは図１の送話部７の出
力信号２５には暗号化されていない入力音声コードを送
出する。また本フェーズ動作中にＹ電話機のハンドセッ
トを取った者が、Ｘ電話機を操作した者にとって話を行
いたい相手であれば、双方がそれぞれの電話機の押しボ
タンダイヤル１２より暗号鍵を入力する。マイクロプロ
セッサ部４は入力された暗号鍵を処理し、それぞれを送
話部７のＫＥＹレジスタ４５にセットする。ＫＥＹレジ
スタ４５にセットされた内容は暗号器５０および暗号復
号器７４に暗号鍵としてセットされる。

【００３７】・フェーズ２ フェーズ１で双方が暗号鍵の入力を完了したことを確認
後、双方があるいはいずれか一方の者が電話機に付いて
いる暗号通話の開始を指示する暗号スイッチ１３を押下
する。暗号スイッチ１３の押下により信号２７がオンに
なりキー入力制御部１０に知らせ、キー入力制御部１０
は暗号スイッチ１３が押下されたことをマイクロプロセ
ッサ部４に知らせる。マイクロプロセッサ部４はこれを
受けて制御レジスタ４７に対して暗号開始指示を行う（
図３の１０１の時点）。

【００３８】また、相手側（Ｙ電話機）がこちら側より
先に暗号スイッチ１３を押下した場合、受話部６の受話
制御部７１はＣＰＵ割込み信号２９でマイクロプロセッ
サ部４に対してＩＤＬキャラクタを連続Ｎ個受信したこ
とを報告する（詳細は受話側で説明する）。マイクロプ
ロセッサ部４はこの報告を受けて、上記の暗号スイッチ
１３が押下された場合と同様に、制御レジスタ４７に対
して暗号開始指示を行う。

【００３９】制御レジスタ４７に対しての暗号開始指示
により、送話制御部４１は制御信号７０によりセレクタ
４９に対してＩＤＬレジスタ４２の出力信号５５を選択
するように指示するとともに、制御信号６７をオンにし
てカウンタ５３をスタートさせる。カウンタ５３はＩＤ
Ｌキャラクタを１個送出するごとにカウント値を１ずつ
増加し、計数値出力信号６８の値がＭレジスタ４６にセ
ットされた値Ｍになれば比較器５４の出力信号６９がオ
ンになり、送話制御部４１はこれを受けて制御信号６７
をオフにしてカウンタ５３を０にクリアするとともに、
フェーズ３の動作に遷移する。

【００４０】よって本フェーズでは図１の送話部７の出
力信号２５としてＩＤＬキャラクタをＭ個送出し、フェ
ーズ３に遷移する（図３の１０１から１０２の期間）。 ・フェーズ３ 送話制御部４１は制御信号７０によりセレクタ４９がＥ
ＯＣレジスタ４３の出力信号５６を選択するように指示
し、ＥＯＣキャラクタを１個送出してフェーズ４の動作
に遷移する。

【００４１】よって本フェーズでは図１の送話部７の出
力信号２５としてＥＯＣキャラクタを１個送出し、フェ
ーズ４に遷移する（図３の１０２から１０３の期間）。 ・フェーズ４ 送話制御部４１は制御信号７０によりセレクタ４９が符
号器４８の出力信号６１を選択するように指示し、制御
信号６５で暗号器５０に対して暗号開始を指示し、制御
信号６６でセレクタ５１に対して暗号器５０の出力信号
６３を選択するように指示し、タイマ４４の動作を開始
させる。本フェーズでタイマ４４の出力信号９６（第１
のタイマ出力）がオンになればフェーズ５に遷移する。

【００４２】よって本フェーズではタイマ４４の出力信
号９６がオンになるまで、図１の送話部７の出力信号２
５として、押しボタンダイヤル１２よりセットされた暗
号鍵で暗号化した入力音声コード（例えば、そのとき送
話器２ｓに捕捉される周囲雑音）を送出する。この音声
コードは暗号開始指示ごとに変わるダミーデータとして
送出するものであり、このように周囲雑音や、そのとき
の時刻など、暗号開始指示ごとに異なるものを用いる。

【００４３】・フェーズ５ タイマ４４の出力信号９６がオンになると送話制御部４
１はこれを受けて、制御信号７０によりセレクタ４９に
対してＩＤＬレジスタ４２の出力信号５５を選択するよ
うに指示するとともに、制御信号６７をオンにしてカウ
ンタ５３をスタートさせる。カウンタ５３は暗号化した
ＩＤＬキャラクタを１個送出するごとにカウント値を１
ずつ増加し、計数値出力信号６８の値がＭレジスタ４６
にセットされた値Ｍになれば比較器５４の出力信号６９
がオンになり、送話制御部４１はこれを受けて制御信号
６７をオフにしてカウンタ５３を０にクリアするととも
に、フェーズ６の動作に遷移する。

【００４４】よって本フェーズでは図１の送話部７の出
力信号２５として、押しボタンダイヤル１２よりセット
された暗号鍵で暗号化したＩＤＬキャラクタをＭ個送出
し、フェーズ６に遷移する（図３の１０４から１０５の
期間）。 ・フェーズ６ 送話制御部４１は制御信号７０によりセレクタ４９がＥ
ＯＣレジスタ４３の出力信号５６を選択するように指示
し、暗号化したＥＯＣキャラクタを１個送出してフェー
ズ７の動作に遷移する。

【００４５】よって本フェーズでは図１の送話部７の出
力信号２５として、押しボタンダイヤル１２よりセット
された暗号鍵で暗号化したＥＯＣキャラクタを１個送出
し、フェーズ７に遷移する（図３の１０５から１０６の
期間）。 ・フェーズ７ 送話制御部４１は制御信号７０によりセレクタ４９が符
号器４８の出力信号６１を選択するように指示し、暗号
化した入力音声コードを送出する。

【００４６】よって本フェーズでは図１の送話部７の出
力信号２５として、押しボタンダイヤル１２よりセット
された暗号鍵で暗号化した入力音声コードを送出する（
図３の１０６以降）。 受話側 受話側には５つの動作フェーズが存在する。

【００４７】第１の動作フェーズは、受話した音声コー
ドをそのまま出力するとともに、ＩＤＬキャラクタを連
続Ｎ個検出すれば、フェーズ２に遷移する（以下、“フ
ェーズ１”と記す）。第２の動作フェーズは、受話した
音声コードの出力を停止しＥＯＣキャラクタの検出待ち
で、ＥＯＣキャラクタを検出すればフェーズ３に遷移す
る（以下、“フェーズ２”と記す）。

【００４８】第３の動作フェーズは、受話したデータを
復号し、復号したデータからＩＤＬキャラクタを連続Ｎ
個検出すれば、フェーズ４に遷移する（以下、“フェー
ズ３”と記す）。第４の動作フェーズは、受話したデー
タを復号し、復号したデータからＥＯＣキャラクタの検
出待ちで、ＥＯＣキャラクタを検出すればフェーズ５に
遷移する（以下、“フェーズ４”と記す）。

【００４９】第５の動作フェーズは、受話したデータ（
暗号化された音声コード）を復号するとともにその音声
コードの出力を行う（以下、“フェーズ５”と記す）。 ・フェーズ１ 受話制御部７１は制御信号８９によりセレクタ７５に対
して直列並列変換器７３の出力信号８４を選択するよう
に指示し、制御信号９０はセレクタ７８に対して符号復
号器７６の出力信号８７を選択するように指示している
ため、図１のハンドセット２の受話器２ｒには相手から
の音声を暗号復号化しないでそのまま出力する。

【００５０】またカウンタ８０は動作中であるため、相
手側が音声の暗号化を開始する前に送出する複数個のＩ
ＤＬキャラクタはいつでも検出可能である。比較器７９
がＩＤＬキャラクタを１個検出するごとにカウンタ８０
のカンウト値は１ずつ増加する（信号８６がＩＤＬキャ
ラクタ以外のときは比較器７９の出力信号９１はオフと
なり、カウンタ８０はクリアされて０となる）。カウン
タ８０の計数値出力信号９２の値がＮレジスタ７２にセ
ットされた値Ｎになれば比較器８１の出力信号９５がオ
ンになり、受話制御部７１はこれを受けてフェーズ２の
動作に遷移するとともにマイクロプロセッサ部４へのＣ
ＰＵ割込み信号２９でＩＤＬキャラクタを連続Ｎ個受話
したことを報告する。マイクロプロセッサ部４はこれを
受け、制御レジスタ４７に対して暗号開始指示を行って
いない場合は、制御レジスタ４７に対して暗号開始指示
を行う（図３の１１１の時点参照）。また既に制御レジ
スタ４７に対して暗号開始指示を行っている場合は、こ
の割込みは無視する。

【００５１】よって本フェーズでは図１の受話部６の出
力信号２２に受話した音声信号（ディジタル信号）をそ
のままアナログ信号に変換して出力するとともに、ＩＤ
Ｌキャラクタを連続Ｎ個検出待ちの状態である。 ・フェーズ２ 受話制御部７１は制御出力信号９０によってセレクタ７
８に対して電子音発生回路７７の出力信号８８を選択す
るよう指示する。よって図１のハンドセット２の受話器
２ｒからは電子音発生回路７７が発生する音声が流れる
。

【００５２】また、比較器８２がＥＯＣキャラクタを検
出すれば、比較器８２の出力信号９５はオンとなり受話
制御部７１に知らせ、受話制御部７１はこれを受けてフ
ェーズ３の動作に遷移する（図３の１１３の時点）。よ
って本フェーズでは、受話器２ｒに電子音発生回路から
の音声を流し、ＥＯＣキャラクタ待ちの状態である。

【００５３】・フェーズ３ 受話制御部７１は制御信号８９により暗号復号器７４に
対して受話データの復号動作の開始指示と、セレクタ７
５に対して暗号復号器７４の出力信号８５を選択するよ
う指示する。またカウンタ８０は動作中であるため、暗
号化された複数個のＩＤＬキャラクタはいつでも検出可
能である。比較器７９がＩＤＬキャラクタを１個検出す
るごとにカウンタ８０のカウント値は１ずつ増加する。 カウンタ８０の計数値出力信号９２の値がＮレジスタ７
２にセットされた値Ｎになれば比較器８１の出力信号９
５がオンになり、受話制御部７１はこれを受けてフェー
ズ４の動作に遷移する。

【００５４】よって本フェーズでは受話器に電子音発生
回路からの音声を流し、復号した受話データからＩＤＬ
キャラクタを連続Ｎ個検出待ちの状態で、復号した受話
データからＩＤＬキャラクタを連続Ｎ個検出すればフェ
ーズ４に遷移する（図３の１１４の時点）。ここで復号
した受話データからＩＤＬキャラクタを連続Ｎ個検出し
たことは、Ｘ電話機およびＹ電話機に入力した暗号鍵が
同一であることを意味する。

【００５５】・フェーズ４ 受話制御部７１はフェーズ３と同様に制御信号８９によ
り暗号復号器７４に対して受話データの復号動作指示と
、セレクタ７５に対して暗号復号器７４の出力信号８５
を選択するよう指示する。

【００５６】また比較器８２がＥＯＣキャラクタを検出
すれば、比較器８２の出力信号９５はオンとなり受話制
御部７１に知らせ、受話制御部７１はこれを受けてフェ
ーズ５の動作に遷移する。よって本フェーズでは受話器
に電子音発生回路からの音声を流し、復号した受話デー
タからＥＯＣキャラクタの検出待ちの状態で、復号した
受話データからＥＯＣキャラクタを検出すればフェーズ
５に遷移する（図３の１１５の時点）。

【００５７】・フェーズ５ 受話制御部７１は制御部９０によりセレクタ７８に対し
て符号復号器７６の出力信号８７を選択するよう指示す
る。よって本フェーズでは図１の受話部６の出力信号２
２として受話した暗号化された音声信号を復号し、それ
をアナログ信号に変換して出力する。

【００５８】フェーズ５になることなく、タイマ４４の
出力信号（第２のタイマ出力）９７がオンとなるとＸ電
話機およびＹ電話機に押しボタンダイヤル１２から入力
した暗号鍵が異なっているとみなし、受話制御部７１は
これを受けてＣＰＵ割込み信号２９でマイクロプロセッ
サ部４に対して暗号鍵が一致しなかったことを報告する
。マイクロプロセッサ部４はこれを受けると、表示制御
部９にアラームを表示器１４に表示するように指示する
とともに制御レジスタ４７に再動作開始指示を行い、送
話制御部４１と受話制御部７１に対してフェーズ１より
動作を開始することを指示する。タイマ４４の第２のタ
イマ出力（出力信号９７）がオンになるタイマ期間は、
ダミーデータ送出に割り当てられている最長期間Ｔ１（
図３の時点１０３〜１０４の最長のもの）と、Ｍ個のＩ
ＤＬキャラクタの送出および１個のＥＯＣキャラクタの
送出期間（図３の時点１０４〜１０６）との和より長い
適当な値とする。

【００５９】

【発明の効果】以上説明から理解されるように、この発
明は下記の効果を有する。■　　ＤＥＳ，ＦＥＡＬ等の
暗号アルゴリズムで、かつストリーム暗号形式を使用し
ているため暗号強度が強い。■　　暗号化、復号化はデ
ィジタル信号で行うため、暗号化による復号音質の劣化
はない。

【００６０】■　　暗号、復号処理を符号器および符号
復号器の出力幅単位で行っているため信号処理遅延が少
なく、会話のやりにくさはない。■　　非暗号通話から
暗号通話に切り替え中は受話データ（ダミーデータ、第
１のキャラクタ、第２のキャラクタ等）の代わりに別の
音声を発生して受話器へ供給しているため不快感はなく
、かつ非暗号通話から暗号通話状態に切り替わったこと
を確認できる。

【００６１】■　　送話側は暗号開始時に自動的に第１
のキャラクタを所定数送出し、受話側はこのとき受話す
る第１のキャラクタの連続検出個数が送出個数より少な
いことより、伝送路上でビット誤りが生じてもこの特定
のキャラクタの検出が容易に行える。■　　暗号鍵の違
いにより暗号通話が正常に行えない場合、発信側と着信
側との両電話機にその旨を表示し、自動的に非暗号通話
に切り替わる。

【００６２】■　　発信側と着信側とで入力した暗号鍵
の一致性の確認に先立ち、任意個の任意コードをダミー
データを挿入しているため暗号強度が強い。■　　受話
側での暗号復号化開始は暗号化された第２のキャラクタ
の次から行えばよいため、ストリーム暗号形式に適して
いる。■　　簡単な構成であるためハードウェア規模が
小さく、現在のＬＳＩ技術で容易に１チップ化可能な範
囲であり、安価に装置の実現が可能である。

【００６３】上述において第１，第２のキャラクタの代
わりに第１，第２のコードを用いてもよい、暗号鍵が不
一致であるとみなして非暗号通話状態に戻した場合に、
そのことを警告するために表示することなく、警告音に
よってもよい、また装置が非暗号通話状態であるか、暗
号通話状態であるかを常に表示するように構成されてい
る場合は、その状態表示により前記警告としてよい。電
子音発生回路は必ずしも設けなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１中の受話部６および送話部７の内部構成例
を示すブロック図。

【図３】非暗号通話から暗号通話への変換動作を示すタ
イムチャート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　送話器からのアナログ信号をディジタ
   ル信号に変換する符号器と、上記符号器の出力、第１の
   コード、第２のコード、ダミーデータのいずれかを選択
   して出力する第１のセレクタと、その第１のセレクタの
   出力をストリーム暗号形式で暗号化する暗号器と、その
   暗号器の出力、上記第１のセレクタの出力のいずれかを
   選択する第２のセレクタと、最初は、上記符号器の出力
   を送出するように上記第１のセレクタおよび上記第２の
   セレクタを制御し、外部からの暗号開始指示により、上
   記第１のコードをＭ個（Ｍは２以上の整数）送出するよ
   うに上記第１のセレクタを制御し、次に上記第２のコー
   ドを１個送出するように上記第１のセレクタを制御し、
   次に上記暗号器の動作およびタイマの動作を開始すると
   ともに、その都度変化するダミーデータを暗号化して送
   出するように上記第１のセレクタおよび上記第２のセレ
   クタを制御し、タイマ値がある値以下の任意な時間に第
   １のコードをＭ個暗号化して送出するように上記第１の
   セレクタを制御し、次に第２のコードを１個暗号化して
   送出するように上記第１のセレクタを制御し、次に上記
   符号器の出力を暗号化して送出するように上記第１のセ
   レクタを制御する送話制御部と、受話したディジタル信
   号をストリーム暗号形式で復号する暗号復号器と、その
   暗号復号器の出力、受話したディジタル信号のいずれか
   を選択する第３のセレクタと、その第３のセレクタ出力
   から上記第１のコードを連続Ｎ個（ただしＮ≦ＭでＮは
   正の整数）検出する手段と、上記第３のセレクタ出力か
   ら上記第２のコードを検出する手段と、上記第３のセレ
   クタ出力をアナログ信号に変換する符号復号器と、上記
   符号復号器の出力が供給される受話器と、最初は、受話
   したディジタル信号を上記符号復号器に供給し、その符
   号復号器の出力を受話器に供給するように上記第３のセ
   レクタを制御するとともに上記第３のセレクタ出力から
   第１のコードを連続Ｎ個検出する動作を行い、第１のコ
   ードを連続Ｎ個検出すると第２のコードを検出する動作
   を行い、第２のコードを検出すると受話したディジタル
   信号を上記暗号復号器に供給するように上記第３のセレ
   クタを制御するとともに上記暗号復号器の復号動作を開
   始し、上記第３のセレクタ出力から第１のコードを連続
   Ｎ個検出する動作を行い、第１のコードを連続Ｎ個検出
   すると第２のコードを検出する動作を行い、第２のコー
   ドを検出すると上記暗号復号器の出力を上記符号復号器
   で復号して上記受話器に供給するように上記第３のセレ
   クタを制御し、前の第２のコードの検出から所定時間経
   過しても後の第２のコードを検出しないと送話制御部、
   受話制御部とも最初の状態に遷移するとともに非暗号通
   話状態であることを通知する手段を有する受話制御部と
   、を具備している秘話電話装置。