JPH05304523A

JPH05304523A - 秘話通信システム

Info

Publication number: JPH05304523A
Application number: JP4106588A
Authority: JP
Inventors: Ikuro Koyaizu; 育郎小柳津; Katsuaki Miyayasu; 克明宮保
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は鍵配送センタアクセスの通信
料金が極めて安価でかつ、複雑なセッション鍵配送プロ
トコルを必要としない共通鍵方式の秘話通信システムを
提供することである。【構成】本発明は、端末装置１は、呼設定要求に相手
先端末番号を付加して鍵配送センタ２に呼接続要求する
手段と鍵配送センタ２からセッション鍵を受信する手段
を有し、鍵配送センタ２は、発着両端末装置１からの暗
号鍵を検索する手段２２と、セッション鍵を生成する手
段２４と、セッション鍵を暗号鍵を用いて暗号化し、所
定のメッセージに付加して相手先の端末装置１に配送す
る手段２１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共通鍵暗号アルゴリズ
ムを用いてＩＳＤＮ回線に接続された端末装置間で暗号
化通信を行う場合の秘話通信システムに係り、特に、事
業所等の複数のメンバからなるグループ内で共通鍵方式
の暗号化通信を行う場合に適する秘話通信システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】共通鍵暗号アルゴリズムは、暗号文を作
成するときの鍵（暗号鍵）と、暗号文を元に戻すときの
鍵（復号鍵）に同じ数値データを用いる暗号方式であ
る。この暗号方式を用いて各端末装置が互いに他の端末
装置と秘密の通信を行うには、各端末装置毎に互いに通
信する端末装置数に等しい暗号鍵が必要である。端末装
置数が増加すれば、それに伴い鍵の数が膨大になる。

【０００３】このため、従来のシステムは、各端末装置
が秘密にする暗号鍵を登録しておく鍵配送センタを別に
設置し、端末装置Ｔ_iが端末装置Ｔ_jと暗号通信を開始
する度に、鍵配送センタにアクセスして登録してある暗
号鍵Ｋ_i、Ｋ_jで暗号化したセッション鍵を配送しても
らう。これにより端末装置Ｔ_iと端末装置Ｔ_jが暗号化
されたセッション鍵を復号して暗号化通信を行うのが一
般的である。

【０００４】このような鍵配送センタがセッション鍵を
配送する方式は、端末装置が管理する鍵が１つで良い。
しかし、この方式の第１の問題として、実際の通信に先
立って鍵配送センタからセッション鍵を受け取るための
１通話分の通信料金が別に必要となる。

【０００５】また、第２の問題として、敵となる者が鍵
配送センタになりすまして受信側の端末装置Ｔ_jを信じ
させ、偽のセッション鍵を配送するか、発信側の端末装
置Ｔ _iになりすました敵が前に送信された鍵を使用し
て、端末装置Ｔ_jを不法に呼び出すという問題があり、
これを防止する必要がある。

【０００６】このため、例えば、次のような複雑なセッ
ション鍵配送プロトコルを導入する必要がある。［手順１］端末装置Ｔ_iは（ａ_i，ｒ_i，ａ_j）を平文
で鍵配送センタに送る。ここで、ａ_iは端末装置Ｔ_iのアドレス番号ｒ_iは乱数ａ_jは端末装置Ｔ_jのアドレス番号［手順２］鍵配送センタは暗号文Ｅ_Ki｛ｒ_i，ａ_j，Ｋ
_S，Ｅ_Kj（Ｋ_s，ａ_i，ｒ_i）｝を端末装置Ｔ_iに返送
する。ここで、Ｅ_Ki（ｍ）は平文ｍを暗号鍵Ｋ_iで暗号化した暗号文Ｋ_iは端末装置Ｔ_iの暗号鍵Ｋ_jは端末装置Ｔ_jの暗号鍵Ｋ_Sは鍵配送センタが生成したセッション鍵［手順３］端末装置Ｔ_iは鍵配送センタから受信した暗
号文Ｅ_Ki｛ｒ_i，ａ_j，Ｋ_S，Ｅ _Kj（Ｋ_s，ａ_i，
ｒ_i）｝を自己の暗号鍵Ｋ_iで復号し、セッション鍵Ｋ
_Sを得るとともに、送信した乱数ｒ_iと復号結果のｒ_i
をチェックし、確実に鍵配送センタが応答したことを認
証する。

【０００７】次いで端末装置Ｔ_iは、端末装置Ｔ_jを起
動し、ａ_j，ｒ_i，Ｅ_Kj（Ｋ_s，ａ _i，ｒ_i）を端末装
置Ｔ_jに送信する。［手順４］端末装置Ｔ_jは自分と鍵配送センタだけが知
る暗号鍵Ｋ_jで受信文を復号し、端末装置Ｔ_iのアドレ
ス番号ａ_jと乱数ｒ_iを照合することにより暗号文Ｅ_Kj
（Ｋ_s，ａ_i，ｒ_i）が鍵配送センタから送られたもの
であること知り、端末装置Ｔ_iを認証する。この方法の
詳細は例えば、文献「上園忠弘鑑訳、ネットワーク・セ
キュリティ、頁１３７〜頁１４２、日経ＢＰ社、１９８
５年刊行」を参照されたい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法では鍵配送センタとの通信に最低１度数分の通信料金
を必要とし、且つセッション鍵の配送に伴って端末装置
及び鍵配送センタを認証するために上述のような複雑な
プロトコルを必要とする問題がある。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、上記問題点を解決し、鍵配送センタアクセスの通信
料金が極めて安価で、且つ複雑なセッション鍵配送プロ
トコルを必要としない共通鍵方式の秘話通信システムを
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＩＳＤＮ回線
に接続される複数の端末装置と鍵配送センタから配送さ
れるセッション鍵を用いて暗号化通信を行う通信システ
ムにおいて、呼設定要求メッセージに通信相手となる端
末装置番号を付加して鍵配送センタに呼接続要求をする
手段と、鍵配送センタからの呼び出し中メッセージまた
は、呼解放要求メッセージに付加されたセッション鍵を
受信する手段を含む第１の端末装置と、第１の端末装置
からの呼設定要求メッセージの発番号と通信相手先であ
る第２の端末装置の番号とから第１の端末装置の暗号鍵
を検索する手段と、第１の端末装置と第２の端末装置の
暗号鍵が登録されている場合に、セッション鍵を生成す
るセッション鍵生成手段と、セッション鍵生成手段によ
り生成したセッション鍵を端末装置と通信相手先端末装
置の暗号鍵を用いてそれぞれ暗号化し、呼出中メッセー
ジまたは、呼解放要求メッセージに付加して、配送する
手段を含む鍵配送センタとを有する。

【００１１】

【作用】本発明のシステムは、ＩＳＤＮに加入している
端末装置が、秘話通信を行う場合に、先ず、鍵配送セン
タに呼接続要求し、呼設定要求メッセージに実際の通信
を行う相手の端末装置番号を付加してセッション鍵要求
を行う。要求された鍵配送センタはＩＳＤＮ網から送ら
れる発番号と呼設定要求メッセージに付加して送られた
相手端末装置番号を用いて両端末装置の暗号鍵を検索
し、両端末装置の暗号鍵が登録されていれば、セッショ
ン鍵を生成し、呼出中メッセージまたは、呼解放要求メ
ッセージを送信するときにそれぞれの端末装置の暗号鍵
で暗号化したセッション鍵を付加して応答する。次い
で、発信端末装置は着信端末装置に呼接続要求し、相手
端末装置の暗号鍵で暗号化されたセッション鍵をそのま
ま呼設定要求メッセージに付加して送信する。発着信両
端末装置は、鍵配送センタと自分だけが知る暗号鍵を用
いてセッション鍵を復号し、端末装置間の呼設定後の秘
話通信を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例の共通鍵暗号ア
ルゴリズムを用いた秘話通信システムのブロック図を示
す。図１において、端末装置１はＩＳＤＮ３のレイヤ１
〜レイヤ３の制御及びレイヤ４から上位レイヤのネット
ワーク制御を行う端末制御部１１と暗号機構１２と他者
に秘密な暗号鍵を保存する鍵記憶部１３と、セッション
鍵と初期値を記憶するセッション鍵記憶部１４から構成
されている。鍵配送センタ２は、ＩＳＤＮ網３のレイヤ
１〜レイヤ３の制御及び上位レイヤの鍵配送制御を行う
センタ制御部２１と暗号機構２２と複数の端末装置１₁
〜１ _nの暗号鍵を保存する鍵管理記憶部２３とセッショ
ン鍵記憶部２４及び、ランダムデータ発生部２５から構
成されている。

【００１４】まず、暗号化通信の原理を説明する。図２
は暗号機構１２の構成例と暗号化通信の原理を示す。同
図中、左側は発信側端末装置を示し、右側は受信側端末
装置を示す。

【００１５】端末装置１の暗号機構１２は、暗号演算部
１２１と、暗号演算部１２１の演算結果をフィードバッ
クするレジスタ１２２と、出力結果を保持するレジスタ
１２３と排他的論理和回路１２４により構成される。

【００１６】暗号演算部１２１は暗号鍵Ｋを用いて、入
力データを決められた計算手順（暗号アルゴリズム）で
攪拌する。暗号演算部１２１の具体的な構成について
は、暗号アルゴリズムの選択によって種々の方法があ
る。代表的な暗号アルゴリズムとしては、ＦＥＡＬ暗号
アルゴリズムやＤＥＳ暗号アルゴリズム等がある。ＦＥ
ＡＬ暗号アルゴリズムの詳細は、文献：「宮口他、ＦＥ
ＡＬ−８暗号アルゴリズム、研実報、Ｖｏ１．３７，Ｎ
ｏ．４／５，頁３２１〜３２７，１９８８年」を参照さ
れたい。さらに、ＤＥＳ暗号アルゴリズムの詳細は文
献：「小山著、情報セキュリティ、電気書院、頁７６〜
８８，１９８９年刊行」等を参照されたい。本発明の目
的は演算部の構成方法を提案することではないので詳細
な説明は省略するが、いずれの暗号アルゴリズムを用い
ても暗号演算部１２１に入力される暗号鍵と入力データ
が同じであれば、攪拌されて出力されるデータは常に同
じものが得られる。

【００１７】暗号化通信は次の手順で実行される。［送信側端末装置］ (1) 送信端末装置は、自装置の暗号機構１２のレジスタ
１２２に初期値ＩＶ（以下ＩＶと略記する）を設定す
る。 (2) 暗号鍵とレジスタ１２２の内容を暗号演算部１２１
に入力し、データ攪拌を行う。暗号演算部１２１は、演
算結果をレジスタ１２３に出力するとともに、レジスタ
１２２に転送する。ここで、レジスタ１２２にフィード
バックされたデータは次の暗号化サイクルの入力データ
になる。 (3) 通信内容である平文ｍの１バイトとレジスタ１２３
の上位１バイトの排他的論理和が排他的論理和回路１２
４にて行われ、暗号化された１バイトのデータＥ
_K（ｍ）が通信路に送出される。以下、平文ｍを鍵Ｋで
暗号化した暗号文をｃ＝Ｅ_K（ｍ）と記述する。

【００１８】［受信側端末装置］ (1) 受信側端末装置は、送信側と同じ初期値ＩＶをレジ
スタ１２２’に設定する。 (2) 暗号鍵とレジスタ１２２’の内容を暗号演算部１２
１’に入力し、データ攪拌を行う。演算結果をレジスタ
１２３’に出力するとともにレジスタ１２２’に転送す
る。ここで、送信側端末装置と暗号鍵とレジスタ１２
２’の内容が同じであるから、暗号演算部１２１’の演
算結果は同じものが得られる。送信側端末装置と同様に
レジスタ１２２’にフィードバックされたデータは、次
の復号サイクルの入力データになる。 (3) 受信した暗号文ｃの先頭の１バイトとレジスタ１２
３’の上位１バイトの排他的論理和が排他的論理和回路
１２４’にて行われ、元の平文ｍの先頭の１バイトに復
号される。即ち、Ｅ_K｛Ｅ_K（ｍ）｝＝ｍの操作が行わ
れる。

【００１９】以下同様に１バイトのデータを送信する毎
に、送信側端末装置側と受信側端末装置側で（２）〜
（３）の操作サイクルが繰り返され、送信データが無く
なるまで暗号化と復号が同期しながら連続して実行され
る。このように、共通鍵方式の暗号化通信では暗号アル
ゴリズムが公開されていても、通信する両者が暗号鍵と
初期値ＩＶを共に知らない限り、正しい復号文を得るこ
とができない。

【００２０】次に本発明の一実施例の暗号化通信手順に
ついて説明する。

【００２１】図３は本発明の一実施例のセッション鍵配
送のためのＩＳＤＮ呼接続手順を示す。同図（ａ）は鍵
配送センタ２と発信端末装置＃ｉとの呼接続手順を示
し、ＩＳＤＮ３に接続されたディジタル電話機などの端
末装置が通信相手の端末装置を呼び出して回線交換の呼
接続を行う手順（以下、呼接続手順と略す）は図３
（ｂ）のように行われる。呼接続は送信端末装置＃ｉからのＳＥＴＵＰ（呼設
定要求）メッセージの送出により開始される。ＩＳＤＮ３からの呼設定処理中の意味をもつＣＡＬ
ＬＰＲＯＣ（Call Proceeding:呼設定のための処理中
の通知) の転送を経て、受信端末装置＃ｊの呼び出しが
始まると、ＡＬＥＲＴ（Alerting: 受信端末装置＃ｊを
呼び出し中の通知) メッセージが送信端末装置＃ｉに送
られる。受信端末装置＃ｊが応答するとＣＯＮＮ（Connect:
受信者が応答したことを通知) メッセージが送信端末装
置＃ｉにＣＯＮＮＡＣＫ（Connect Acknowledge:ＣＯ
ＮＮに対する確認）メッセージがＩＳＤＮ３から受信端
末装置＃ｊに送られてＢチャネル接続が完了し、通信が
始まる（詳細は、例えば文献「秋山監修、ＩＳＤＮ絵と
き読本、頁９２〜１０１、オーム社、１９８８年発行」
を参照）。

【００２２】また、端末装置１が鍵配送センタ２を呼び
出し、呼接続シーケンスの中で、セッション鍵を受信す
るだけてＢチャネルを接続して以後のデータ通信を行う
必要がない場合には、図３（ａ）に示すように、ＣＯＮ
Ｎメッセージの代わりに、ＤＩＳＣ（Disconnect: 呼解
放の要求) メッセージを送信し、ＲＥＬ（Release:チャ
ネル切断完了通知と呼番号解放要求) メッセージとＲＥ
ＬＣＯＭＰ（Release Complete: チャネル解放と呼番
号解放要求) メッセージをやりとりして呼接続手順を終
えることができる（詳細は、「日本電信電話（株）技術
参考使用、ＩＮＳネットサービスのインタフェース第３
分冊、電気通信協会、１９９０年発行」の頁１５２〜ペ
ージ１５３及び頁１６０〜頁１６１を参照）。一方、Ｉ
ＳＤＮには、回線交換の呼設定時のメッセージに付随し
て、通信を行うユーザ間で比較的短いデータのやり取り
ができるユーザ・ユーザ情報（User-User Signalling)
が付加サービスとして規定されている。

【００２３】図４は、呼設定要求メッセージの形式を示
す。図４（ａ）は本付加サービスを利用する場合の呼設
定メッセージの形式を示す。共通部４１の先頭から個別
部４２の高位レイヤ整合性までが通常の呼設定時のメッ
セージで送信される情報であり、ユーザ・ユーザ情報要
素が本付加サービスによって転送される情報である。こ
の時、共通部のメッセージタイプは表１の内容が用いら
れる。

【表１】

【００２４】各情報要素の詳細及びメッセージタイプに
付随する個別部の情報要素の詳細説明は、本発明の内容
を説明するのに必須ではないので、省略するが、詳細は
文献：「秋山監修、ＩＳＤＮ絵とき読本、オーム社、１
９８８年発行」あるいは、「日本電信電話（株）、技術
参考資料、ＩＮＳネットサービスのインタフェース第３
分冊、電気通信協会１９９０年」発行などに詳しく述べ
られている。

【００２５】本発明は、このユーザ・ユーザ信号の付加
サービスを利用してセッション鍵と初期値ＩＶの配送を
行う。本発明で使用するユーザ・ユーザ情報要素の形式
を図４（ｂ）に示す。ここで、ユーザ・ユーザ情報要素
の第１バイトは、ユーザ・ユーザ情報要素識別子“０１
１１１１１０”、第２バイトは第３バイト以下のデータ
バイト長の値４４、第３バイトは、ユーザ特有のプロト
コル識別子４５であり、本例のようにユーザの必要性に
応じて情報内容を構成する場合には、ユーザ特有プロト
コルを表すALL “０”を入れることが決められている
（詳細は、文献：「日本電信電話（株）技術参考資料、
ＩＳＮネットサービスのインタフェース第３分冊、電気
通信協会、１９９０年発行」の頁１２２〜１２３参
照）。第４バイトは、本発明の実施例で定義する表２に
示すコマンド４６、第５バイト以降は後述のセッション
鍵配送手順で示すところのタイムスタンプ、相手端末装
置番号、セッション鍵及び初期値ＩＶのデータが格納さ
れる。本例では、暗号鍵／ＩＶをＦＥＡＬ，ＤＥＳの方
式と同じ８バイト長としている。第４バイト以降が本発
明で新規に定義した情報要素である。

【表２】

【００２６】送信端末装置＃ｉは着信端末装置＃ｊと暗
号化通信を行う場合、まず鍵配送センタ２を呼び出し
て、セッション鍵の配送を要請する。

【００２７】［鍵配送センタとのセッション鍵配送手
順］送信端末装置＃ｉが鍵配送センタ２に呼接続要求す
る場合、発番号情報要素の表示識別子を表示可：“０
０”に設定し、内容長“１８”とセッション鍵要求コマ
ンド（１バイト）、タイムスタンプｔ_i（１バイト）、
及び相手端末装置番号＃ｊ（１５バイト）を含むユーザ
・ユーザ情報要素を付加して、ＳＥＴＵＰメッセージを
ＩＳＤＮ３のＤチャネルを介して鍵配送センタ２に転送
する。発信端末装置＃ｉは、ＩＳＤＮの発信者番号通知
サービスの契約条件を予め“呼毎指定”にしておく必要
がある。この時に、表示識別子が“表示可”の場合に
は、もし発番号が正しく設定されていなくとも、網が正
しい番号を設定し、着信ユーザに転送する。発信者番号
通知サービスと発番号情報要素の規定の詳細は、「日本
電信電話（株）、技術参考資料、ＩＳＮネットーサービ
スのインタフェース第３分冊、電気通信協会、１９９
０年発行」の頁７８〜頁７９を参照されたい。

【００２８】このように、鍵配送センタ２は、ＩＳＤＮ
３が保証する発番号を確認することによって発信端末装
置＃ｉを一意に認証でき、発信端末装置＃ｉを装って呼
接続要求をしてくる敵となる端末装置との誤接続を防止
することができる。

【００２９】鍵配送センタ２がＳＥＴＵＰメッセージを
受信すると、センタ制御部２１がＳＥＴＵＰメッセージ
を解析し、セッション鍵要求コマンドを検知すると、発
信端末装置番号＃ｉ及び着信端末装置番号＃ｊから鍵管
理記憶部２３の暗号鍵管理テーブル（図５）を検索し、
対応する加入者の暗号鍵Ｋ_iとＫ_jが登録されているか
どうか検査する。暗号鍵が登録されていれば、ランダム
データ発生部２５を起動して１６バイトのランダムデー
タＭを発生させ、セッション鍵記憶部２４にランダムデ
ータＭを格納する。

【００３０】次に暗号機構２２を起動し、暗号鍵Ｋ_jと
初期値all “0 ”を与えて、ランダムデータＭを暗号化
し、暗号文Ｅ_Kj（Ｍ）を作成する。再び、鍵配送センタ
２の暗号機構２２に暗号鍵Ｋ_iと初期値All “０”を与
えて発信端末装置＃ｉから送信されたタイムスタンプｔ
_iとランダムデータＭ及び、先に作成された暗号文Ｅ _Kj
（Ｍ）を暗号化し、暗号文Ｅ_Ki｛ｔ_i，Ｍ，Ｅ
_Kj（Ｍ）｝を作成する。

【００３１】次いで、鍵配送センタ２のセンタ制御部２
１は、ＤＩＳＣメッセージに内容長“３５”、セッショ
ン鍵配送コマンド（１バイト）及び暗号文：Ｅ
_Ki｛ｔ_i，Ｍ，Ｅ_Kj（Ｍ）｝（３３バイト）を含むユー
ザ・ユーザ情報要素を付加して、Ｄチャネルを介して発
信端末装置＃ｉに応答する。この間に鍵配送センタ２か
らＡＬＥＲＴメッセージが応答されることは、通常の呼
設定手順と同じである。

【００３２】発信端末装置＃ｉはＤＩＳＣメッセージを
受信し、端末制御部１１において、セッション鍵配送コ
マンドを検知すると、鍵記憶部１３から自端末装置の暗
号鍵Ｋ_iを読み出し、暗号機構１２に暗号鍵Ｋ_iと初期
値All “０”を与えて、ユーザ・ユーザ情報要素の暗号
文Ｅ_Ki｛ｔ_i，Ｍ，Ｅ_Kj（Ｍ）｝を復号し、タイムスタ
ンプｔ_i及びランダムデータＭ、暗号文Ｅ_Ki（Ｍ）を得
る。

【００３３】発信端末装置＃ｉは、復号したタイムスタ
ンプｔ_iが自分が着信端末装置＃ｊに送ったものでかど
うかを照合し、鍵配送センタ２が確かに応答したか否か
を検証する。また、復号したランダムデータＭの上位８
バイトをセッション鍵Ｋ_S、下位８バイトを初期値ＩＶ
としてセッション鍵記憶部１４に記憶する。発信端末装
置＃ｉと鍵配送センタ２はＲＥＬメッセージとＲＥＬ
ＣＯＭＰメッージを相互にやりとりしてＢチャネルを接
続することなく、呼接続シーケンスを完了する。

【００３４】［相手先端末装置とのセッション鍵配送手
順］次に、発信端末装置＃ｉは着信端末装置＃ｊを呼び
出して、暗号化通信を開始する。発番号情報要素の表示
識別子を表示可：“００”に設定し、ユーザ・ユーザ情
報要素の内容長を“１８”とし、セッション鍵配送コマ
ンド（１バイト）と鍵配送センタから受信した暗号鍵Ｋ
_jで暗号化されたＥ_Kj（Ｍ）（１６バイト）を付加し
て、ＳＥＴＵＰメッセージをＩＳＤＮのＤチャネルを介
して着信端末装置＃ｊに転送する。

【００３５】着信端末装置＃ｊの端末制御部１１がＳＥ
ＴＵＰメッージを受信すると、ＳＥＴＵＰメッセージを
解析し、発信端末装置番号＃ｉを確認することにより、
発信端末装置＃ｉを一意に認証する。

【００３６】端末制御部１１がユーザ・ユーザ情報要素
内の第５バイトの鍵配送コマンドを検知すると、鍵記憶
部１３から暗号鍵Ｋ_jを読み出し、暗号鍵Ｋ_jと初期値
All“０”を暗号機構１２に与えて、暗号文Ｅ_Kj（Ｍ）
を復号し、ランダムデータＭを得る。復号されたランダ
ムデータＭの上位８バイトをセッション鍵Ｋ_s、下位８
バイトを初期値ＩＶとしてセッション鍵記憶部１４に記
憶する。

【００３７】次いで、着信端末装置＃ｊの端末制御部１
１は、ＣＯＮＮメッセージに内容長“２”とセッション
鍵受信コマンド（１バイト）を含むユーザ・ユーザ情報
要素を付加して、Ｄチャネルを介して発信端末装置＃ｉ
に応答する。この間にＩＳＤＮ３からＣＡＬＬＰＲＯ
Ｃメッセージ及び着信端末装置＃ｊからＡＬＥＲＴメッ
セージが応答されることは、通常の呼設定手順と同じで
ある。

【００３８】発信端末装置＃ｉは、ＣＯＮＮメッセージ
を受信し、端末制御部１１において、セッション鍵受信
コマンドを検知し、正しく鍵配送が行われたことを確認
する。

【００３９】以上の呼接続手順が完了すると、発信端末
装置＃ｉと着信端末装置＃ｊは、鍵配送手順により得た
共通のセッション鍵Ｋ_sと初期値ＩＶをそれぞれの暗号
機構１２に与えてＢチャネル上の通信データを暗号化及
び、復号し、秘話通信を実行する。

【００４０】最後に本発明の中心である鍵配送センタ２
のセンタ制御部２１、及び端末装置１の端末制御部１１
の動作について説明する。図６は本発明の一実施例のセ
ンタ制御部２１の呼接続処理のフローチャートを示す。

【００４１】（ステップ５１）センタ制御部２１は、Ｄ
チャネルの呼設定メッージの到着をスキャンし、メッセ
ージが端末装置より到着するまで、スキャンを繰り返
す。

【００４２】（ステップ５２）ＳＥＴＵＰメッセージが
到着した場合、呼び出し中を通知するＡＬＥＲＴメッセ
ージを送信する。

【００４３】（ステップ５３）ＳＥＴＵＰメッセージの
ユーザ・ユーザ情報要素の第４バイトにセッション鍵要
求コマンドが有るかどうか検査し、セッション鍵要求コ
マンドがあれば、ステップ５４に移行し、なければ、安
全のため無応答にして着信処理を終了する。

【００４４】（ステップ５４）ＳＥＴＵＰメッセージの
発番号＃ｉがあれば、ステップ５５に移行する。なけれ
ば、安全のために無応答にして着信処理を終了する。

【００４５】（ステップ５５）発番号＃ｉ、ユーザ・ユ
ーザ情報要素４３の着信端末装置番号＃ｊから鍵管理記
憶部２４の鍵管理テーブルを検索し、暗号鍵Ｋ_i、Ｋ_j
を読み出す。

【００４６】（ステップ５６）暗号鍵Ｋ_i及び、Ｋ_jが
登録されていれば、ステップ５７に移行する。暗号鍵が
いずれか１つでも登録されていなければ、ステップ５４
と同様に安全のために無応答にして着信処理を終了す
る。

【００４７】（ステップ５７）ランダムデータ発生部２
５を起動し、１６バイトのランダムデータＭを発生さ
せ、暗号機構２２に暗号鍵Ｋ_iと初期値All “０”を与
えてランダムデータＭを暗号化し、暗号文Ｅ_Kj（Ｍ）を
作成する。暗号文Ｅ_Kj（Ｍ）をセッション鍵記憶部２４
に一時記憶する。さらに暗号機構２２に暗号鍵Ｋ_iと初
期値All “０”を与えて、タイムスタンプｔ_iとランダ
ムデータＭと暗号文Ｅ_Ki（Ｍ）を暗号化し、暗号文Ｅ_Ki
｛ｔ_i，Ｍ，Ｅ_Kj（Ｍ）｝を作成する。

【００４８】（ステップ５８）次いで、セッション鍵応
答コマンドと暗号文Ｅ_Ki｛ｔ_i，Ｍ，Ｅ_Kj（Ｍ）｝を含
むユーザ・ユーザ情報要素を付加したＤＩＳＣメッセー
ジを応答した後、ステップ５９に移行する。

【００４９】（ステップ５９）発信端末装置＃ｉからの
ＲＥＬメッセージを確認して、（ステップ６０）ＲＥＬ
ＣＯＭＰを応答し、チャネル解放と呼番号解放完了通
知を行って処理を終了する。

【００５０】図７及び図８は、本発明の一実施例の端末
装置の発信処理を示すフローチャートである。発信端末
装置＃ｉが受信端末装置＃ｊと暗号化通信を開始する場
合に、目的とする通信に先立って、先ず鍵配送センタ２
との呼接続処理を行う。

【００５１】（ステップ７１）ＳＥＴＵＰメッセージの
発番号情報要素の表示識別子を表示可に設定し、セッシ
ョン鍵要求コマンドとタイムスタンプｔ_i及び着信端末
装置番号＃ｊを含むユーザ・ユーザ情報要素を付加して
鍵配送センタ２に呼設定要求を行う。

【００５２】（ステップ７２）鍵配送センタ２からのＡ
ＬＥＲＴメッセージが所定の時間内に到着すれば、ステ
ップ７４に移行する。もし、ＤＩＳＣメッセージが先に
到着するか（ステップ７３）、いずれのメッセージも所
定の時間内に到着しなければ（ステップ８９）、通常通
信の呼接続失敗時と同様の処理（ステップ９２）をして
処理を終了する。

【００５３】（ステップ７４）鍵配送センタ２からのＤ
ＩＳＣメッセージが所定の時間内に到着すれば、ステッ
プ７６に移行する。もし、ＤＩＳＣメッセージが所定の
時間内に到着しなければ（ステップ７５）、セッション
鍵受信に失敗したことを表示するなどの異常処理（ステ
ップ９１）を行い処理を終了する。

【００５４】（ステップ７６）ＤＩＳＣメッセージのユ
ーザ・ユーザ情報要素の第４バイトにセッション鍵応答
コマンドがあれば、ステップ７７へ移行する。もし、正
しい応答コマンドがなければ、ステップ７４と同様にセ
ッション鍵受信に失敗したことを表示するなどの異常処
理（ステップ９１）を行い処理を終了する。

【００５５】（ステップ７７）鍵記憶部１３の暗号鍵管
理テーブルから自端末装置の暗号鍵Ｋ_iを読み出し、暗
号機構１２に暗号鍵Ｋ_iと初期値All “０”を与えて暗
号文Ｅ_Ki｛ｔ_i，Ｍ，Ｅ_Kj（Ｍ）｝を復号し、結果｛ｔ
_i，Ｍ，Ｅ_Kj（Ｍ）｝を得る。ランダムデータＭの上位
８バイトをセッション鍵Ｋ_s、下位８バイトを初期値Ｉ
Ｖとしてセッション鍵記憶部１４に記憶する。また、暗
号文Ｅ_Kj（Ｍ）をセッション鍵記憶部１４に一時記憶
し、次のステップに進む。

【００５６】（ステップ７８）ＲＥＬメッセージを送信
し、チャネル切断完了を通知する。

【００５７】（ステップ７９）ＲＥＬＣＯＭＰを確認
し、ＩＳＤＮとの切断を確認する。もし、ＲＥＬＣＯ
ＭＰが時間内に伝達されなければ（ステップ８０）、安
全のため復号結果を破棄し（ステップ９３）、すべての
処理を終了する。

【００５８】（ステップ８１）次に、復号結果のタイム
スタンプｔ_iと自分が送ったタイムスタンプt _iとを照
合する。一致すれば、ステップ８２に移行する。もし、
一致しなければ、敵となる者が鍵配送センタ２を装って
セッション鍵を配送した可能性があるので復号結果を破
棄し（ステップ９３）、全ての処理を終了する。

【００５９】次に鍵配送センタ２のセンタ制御部２１は
着信端末装置＃ｊとの呼接続処理を行う。

【００６０】（ステップ８２）セッション鍵記憶部１４
に一時記憶してある暗号文Ｅ_Kj（Ｍ）を読み出し、ＳＥ
ＴＵＰメッセージの発番号情報要素の表示識別子を表示
可に設定し、セッション鍵配送コマンドと暗号文Ｅ
_Kj（Ｍ）を含むユーザ・ユーザ情報要素を付加したメッ
セージを着信端末装置＃ｊに送信し、呼設定要求を行
う。

【００６１】（ステップ８３）着信端末装置＃ｊからの
ＡＬＥＲＴメッセージが所定の時間内に到着すれば、ス
テップ８５へ移行し、もし、ＡＬＥＲＴメッセージが所
定の時間内に到着しなければ、（ステップ８４）、通常
通信の呼接続失敗時と同様の処理（ステップ９２）をし
て発信処理を終了する。

【００６２】（ステップ８５）着信端末装置＃ｊからの
ＣＯＮＮメッセージが所定の時間内に到着すれば、ステ
ップ８７へ移行する。もしＣＯＮＮメッセージが所定の
時間内に到着しなければ（ステップ８６）、通常通信の
呼接続失敗時と同様の処理（ステップ９２）を行い発信
処理を終了する。

【００６３】（ステップ８７）ＣＯＮＮメッセージのユ
ーザ・ユーザ情報要素の第４バイトにセッション鍵受信
コマンドがあれば、ステップ８８へ移行する。もし、正
しい受信コマンドがなければ、セッション鍵送信に失敗
したことを表示するなどの異常処理（ステップ９１）を
して発信処理を終了する。

【００６４】図９は本発明の一実施例の端末装置の着信
処理を示すフローチャートである。

【００６５】（ステップ１０１）着信端末装置＃ｊは、
Ｄチャネルの呼設定メッセージの到着をスキャンし、メ
ッセージが到着するまでスキャンを繰り返す。

【００６６】（ステップ１０２）ＳＥＴＵＰメッセージ
が到着した場合、呼出中を通知するＡＬＥＲＴメッセー
ジを送信する。

【００６７】（ステップ１０３）ＳＥＴＵＰメッセージ
のユーザ・ユーザ情報要素４３の第４バイトにセッショ
ン鍵配送コマンドが有るかどうか検査し、セッション鍵
配送コマンドがあれば、ステップ１０４に移行し、なけ
れば、通常のＣＯＮＮメッセージを送出し（ステップ１
０９）、ステップ１０８に移行する。

【００６８】（ステップ１０４）ＳＥＴＵＰメッセージ
の発番号通知があれば、ステップ１０５に移行する。そ
うでないならば、安全のため無応答にして、着信処理を
終了する。

【００６９】（ステップ１０５）発信端末装置番号＃ｉ
から正しい相手端末装置か否か認証を行う。正しい相手
端末装置ならば、ステップ１０６に移行し、正しい相手
先端末装置でないならばステップ１０４と同様に安全の
ため無応答にして着信処理を終了する。

【００７０】（ステップ１０６）鍵記憶部１３の暗号鍵
Ｋ_jを読み出し、暗号機構１２に暗号鍵Ｋ_jと初期値Al
l “０”を与えてユーザ・ユーザ情報要素中の暗号文Ｅ
_Kj（Ｍ）を復号し、結果のランダムデータＭを得る。ラ
ンダムデータＭの上位８バイトをセッション鍵Ｋ_s、下
位８バイトを初期値ＩＶとしてセッション鍵記憶部１４
に記憶する。

【００７１】（ステップ１０７）セッション鍵受信コマ
ンドを含むユーザ・ユーザ情報要素を付加したＣＯＮＮ
メッセージで応答した後、ステップ１０８に移行する。

【００７２】（ステップ１０８）ＩＳＤＮ３からのＣＯ
ＮＮＡＣＫメッセージを確認して、着信処理を終了す
る。

【００７３】図６〜図９のフローチャートから明らかな
ように、本発明の秘話通信システムでは、発・着信加入
者回線の端末装置が互いに鍵配送センタ２に暗号鍵を登
録してあり、かつ着信端末が発信端末の発番号を確認し
てセッション鍵受信の応答をした場合だけに暗号化通信
が開始される。それ以外については、通常の呼設定処理
を行うため、暗号化通信機能をもたない端末装置との通
常の通信が可能であることは云うまでもない。

【００７４】上記の実施例では、端末装置が鍵配送セン
タを呼出し、セッション鍵を受信する場合、図３（ａ）
に示す手順を用いる場合を説明した。

【００７５】図１０は本発明の他の実施例のセッション
鍵配送のためのＩＳＤＮ呼接続手順（図３の代替手順）
を示す。同図（ａ’）は鍵配送センタ２との呼接続手順
を示し、同図（ｂ）は着信端末装置＃ｊとの呼接続手順
を示す。

【００７６】ＩＳＤＮの呼接続手順では、発信端末装置
＃ｉからのＳＥＴＵＰメッセージに対して、図１０
（ａ’）に示すように、着信端末装置からのＲＥＬＣ
ＯＭＰメッセージは、網によっては、ＤＩＳＣメッセー
ジに変換されて発信端末装置＃ｉに解放要求として通知
されるが、ＲＥＬＣＯＭＰメッセージに付加したユー
ザ・ユーザ情報はＤＩＳＣメッセージにそのまま付加さ
れて相手端末装置に転送される（詳細は、「日本電信電
話（株）技術参考資料，ＩＮＳネットサービスのインタ
フェース，第３分冊，電気通信協会，１９９０年発行」
の頁１８５を参照）。従って、端末装置が鍵配送センタ
を呼出セッション鍵を受信する場合、図３（ａ）の代わ
りに図１０（ａ’）のシーケンスを用いることができ
る。この場合の詳細なシーケンスは省略するが、先の実
施例と同様の効果が得られる。

【００７７】

【発明の効果】暗号化通信を行う各端末装置のそれぞれ
が秘密とする暗号鍵を鍵配送センタに登録しておき、登
録された任意の相手と暗号化通信を行う場合に、従来の
方法では、端末装置は相手の端末装置との暗号化通信に
先立って、鍵配送センタに一度回線接続してセッション
鍵の配送を行う必要があった。このため、従来の方法で
は、実際の暗号化通信に要する通信料金の他に、鍵配送
センタからのセッション鍵を受信するために最低でも１
度数分の通信料金が別に必要とする欠点があった。しか
し、本発明のシステムによれば、鍵配送センタと回線接
続をせずに、セッション鍵の配送を行うため、鍵配送セ
ンタとの回線接続に要する料金が不要となる。

【００７８】また、鍵配送センタに登録され、かつ発番
号通知によって確認された端末装置とだけ暗号化通信を
開始することができるため、相手認証のための複雑なプ
ロトコルを用いなくても安全性が高い秘話通信システム
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の共通アルゴリズムを用いた
秘話通信システムのブロック図である。

【図２】暗号機構の構成例と暗号化通信の原理を説明す
るための図である。

【図３】セッション鍵配送のためのＩＳＤＮ呼接続手順
を示す図である。

【図４】呼設定要求メッセージの形式を示す図である。

【図５】暗号鍵管理テーブルである。

【図６】本発明の一実施例の鍵配送センタの呼接続処理
のフローチャートを示す。

【図７】本発明の一実施例の発信端末装置の呼接続処理
のフローチャート（その１）を示す。

【図８】本発明の一実施例の発信端末装置の呼接続処理
のフローチャート（その２）を示す。

【図９】本発明の一実施例の着信端末装置の呼接続処理
のフローチャートを示す。

【図１０】本発明の他の実施例のセッション鍵配送のた
めのＩＳＤＮ呼接続手順を示す。

【符号の説明】

１端末装置２鍵配送センタ３ＩＳＤＮ１１端末制御部１２暗号機構１３鍵記憶部１４セッション鍵記憶部２１センタ制御部２２暗号機構２３鍵管理記憶部２４セッション鍵記憶部２５ランダムデータ発生部４１共通部４２個別部４３ユーザ・ユーザ情報要素識別子４４内容長４５ユーザ特有プロトコル４６コマンド４７セッション鍵配送制御情報１２１，１２１’ 暗号演算部１２２，１２７’ レジスタ１２３，１２３’ レジスタ１２４，１２４’ 排他的論理和回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＳＤＮ回線に接続される複数の端末装
置と鍵配送センタから配送されるセッション鍵を用いて
暗号化通信を行う通信システムにおいて、呼設定要求メッセージに通信相手となる端末装置番号を
付加して前記鍵配送センタに呼接続要求をする手段と、
前記鍵配送センタからの呼び出し中メッセージまたは、
呼解放要求メッセージに付加された前記セッション鍵を
受信する手段を含む第１の端末装置と、該第１の端末装置からの該呼設定要求メッセージの発番
号と通信相手先である第２の端末装置の番号から該第１
の端末装置の暗号鍵を検索する手段と、該第１の端末装
置と第２の端末装置の暗号鍵が登録されている場合に、
セッション鍵を生成するセッション鍵生成手段と、該セ
ッション鍵生成手段により生成したセッション鍵を該第
１の端末装置と該第２の端末装置の暗号鍵を用いてそれ
ぞれ暗号化し、呼出中メッセージまたは呼解放要求メッ
セージに付加して、配送する手段を含む鍵配送センタと
を有することを特徴とする秘話通信システム。