JPH07334081A - デジタル式カオス信号による情報の隠蔽・復号化方法および装置 - Google Patents

デジタル式カオス信号による情報の隠蔽・復号化方法および装置

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JPH07334081A
JPH07334081A JP6148645A JP14864594A JPH07334081A JP H07334081 A JPH07334081 A JP H07334081A JP 6148645 A JP6148645 A JP 6148645A JP 14864594 A JP14864594 A JP 14864594A JP H07334081 A JPH07334081 A JP H07334081A
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signal
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chaotic
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振宇 高
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    • H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全で高速通信の要求に対応できる新たな隠
蔽化・復号化方式をえる。 【構成】 平文情報の信号単位ごとに、指定された文字
列により構成された鍵によって決めたカオス信号の初期
値と遅れとカオス関数に基づいて、カオス信号ベクトル
を付加することで前記平文情報を隠蔽化し、該隠蔽化さ
れた信号の信号単位ごとに隠蔽化時と同一の鍵により生
成したカオス信号ベクトルを用いて復号する

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ通信システ
ムの情報機密保護のために行われるデジタル式カオス信
号による隠蔽・復号化方式に関する。
【０００２】コンピュータ通信システムの隠蔽・復号化
方式は、情報、データなどのデジタル信号を保存、伝
送、通信する際に、その機密保護、偽造や改ざんを防止
するための情報処理技術である。現在では、電子通信か
らコンピュータ・ネットワーク、金融企業、ビジネスま
での非常に広い範囲で使われており、情報社会に不可欠
な技術となっている。
【０００３】
【従来の技術】コンピュータデータの機密保護のための
方式としては、1977年米商務省標準局に採用されたＤＥ
Ｓ(Data Encryption Standard)に代表される一般的な方
式と、Rivest、Shamir、Adelman の３人による開発さら
たＲＳＡ方式に代表されるPublic Key Cryptography方
式に分類される。
【０００４】その一方、各種の情報機密保護方式が開発
されると同時に、対応する解読法(cryptanalysis) の研
究も進んでいる。例えば、アメリカのA.Shamirが日本の
NTTのFEAL-8という機密保護方式によって作成されたデ
ータを解読した例もある。即ち、機密保護の安全性は時
間とともに劣化していくものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のコンピュータデ
ータの隠蔽・復号化システムの問題点を以下に指摘す
る。
【０００６】（１）アルゴリズムは容易に更新できな
い。
【０００７】（２）固定長の鍵：便利さと安全さのバラ
ンスをユーザが自由に選択できない。
【０００８】（３）循環的なプロセスの周期性は信号文
が解読される１つの原因となる。
【０００９】（４）ブロック的な処理ではアルゴリズム
は複雑過ぎるので、処理速度が遅くなり、高速通信に対
応できない。
【００１０】（５）ＤＥＳとＲＳＡともに十数年前に開
発されたものであるので、古くなり、それらの安全性は
すでに保証できなくなっている。
【００１１】本発明は、これらの従来の隠蔽・復号化方
式の欠点を除き、より安全で高速通信の要求に対応でき
る新たな隠蔽・復号化方式を開発することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、平文情報の信号単位ごとに、指定された文
字列により構成された鍵によって決めたカオス信号の初
期値と遅れとカオス関数に基づいて、カオス信号ベクト
ルを付加することで前記平文情報を隠蔽化し、該隠蔽化
された信号の信号単位ごとに隠蔽化時と同一の鍵により
生成したカオス信号ベクトルを用いて復号することを隠
蔽・復号化方式である。
【００１３】本発明の手順を図１に示す。使用者の指定
された鍵とデジタル信号からなる平文（元の情報）を本
システムに伝送して、本システムの内部ではその鍵によ
って発生されたカオス信号を平文に文字単位でストリー
ムに付加することで、隠蔽化信号文を得る。復号すると
き、同様な鍵と隠蔽化信号文を本システムに伝送すれ
ば、同様の原理で平文を得られる。
【００１４】カオス(Chaos) は混沌を意味するギリシャ
語であり、空気の流れの乱流のように不規則、予測不可
能に見える現象である。アメリカのHermann Haken は
「決定論的方程式から生じる不規則運動のことをカオス
という」と定義している。従来の確定論と確率論間の垣
根を取り外すものと思われるカオスは、現在、人類の残
った科学難題や未明現象を解明するための最先端の科学
理論として科学や工学などの諸分野に大きな影響を及ぼ
している。ランダム現象とは違い、簡単な規則の下での
複雑さといえる。図２はロジスティック写像と呼ばれる
カオス関数の時系列波形を示すグラフである。
【００１５】本発明の原理について説明する。入力デー
タとなる平文をＰ(i)、信号文をＣ(i)、鍵をＫ(j)、カ
オス信号をCh(i)とする。
【００１６】Ｐ()とＣ()をバイト単位で処理するもの、
その長さはｎバイトとして、Ｋ()をアスキーコードから
なる文字列（例えば、a〜z,0〜9）、その長さはｍとす
る。即ち、 0＜i≦n、0＜j≦m とする。本発明の隠蔽化手続きを図３に、復号化手続き
を図４に示す。
【００１７】カオス発生関数Ch()については、各種のカ
オス関数で入れ換えることが可能である。例えば、ロジ
スティック写像と呼ばれるchaos を次のように示す Ch( n ) begin Ｘn+1＝ａ*Ｘn（1.0-Ｘn） （2.5＜ａ＜4.0） return Ｘn+1 end また、繰り返し公式による カオス関数ならば次のよう
に示す Ch( n ) begin Ｘn+1 ＝ Ｘn 2-ａ return （（Ｘn+1+2）／4 ） （1.5＜ａ＜2） end 初期値関数f()は鍵Ｋからカオス関数の初期値を生成す
る関数である。使われるカオス関数の要求に合わせなけ
ればならない。例えば、0.0〜1.0のダブル・フロート型
初期値を生成する関数を次のように示す。
【００１８】
【００１９】
【数１】
【００２０】 ただし、Ｌは無理数である。例えば、Ｌ=πなどの値も
用いられる。
【００２１】上述したアルゴリズムを基本部品とすれ
ば、図５に示すように直列に利用することによって、多
鍵多重カオスを用いたシステムを構成することもでき
る。これによって、いろいろな用途に対応でき、より安
全なシステムとなる。
【００２２】本発明の方式を用いることにより、現在使
われている解読手法では、鍵が分からないとカオス隠蔽
を解読することが不可能である。また、目的に合わせ
て、多鍵多重カオスを用いたシステムを採用すれば、よ
り安全になる。
【００２３】さらにカオス関数は入れ換えることができ
るので隠蔽化処理のルールはいつでも更新できる。不定
長鍵であるから、鍵の個数（組み合わせ）は多いでき
る。
【００２４】即ち、同様の n桁ｍ進数値の鍵には、 固定長鍵の場合: ｍn 不定長鍵の場合:
【００２５】
【数２】
【００２６】の組み合わせがある。
【００２７】カオス信号の発生は速く、かつ、ストリー
ム的な処理であるから、信号の隠蔽化と復号の処理は、
ブロック単位ではなく、信号のバイトつづにカオス信号
を付加するというような信号単位でストリーム的に行う
から、連続的に送受信できる。本発明の方式によれば高
速な光伝送方式にも対応することが可能である。
【００２８】デジタル式であるから、隠蔽化鍵だけを使
用すれば済み、復号器側のカオス信号の参照信号はいら
ないし、情報伝送中のノイズには影響されず、鍵の長短
は自由にすることができることで、ユーザはその便利さ
と安全さのバランスを簡単に取れる。
【００２９】本発明の方式では機密保護の対象とする平
文の長短は自由であり、英文、日本語、中国語、また、
テキスト、バイナリイ、グラフィックなどのどんな種類
の平文にも対応できる。
【００３０】
【実施例】本発明の実施例について説明する。本発明の
実施例を図６、図７のダンプリストに示す。そこで、図
６の平文に対して、文字列"gao" を鍵として入力すれ
ば、図７の隠蔽化信号文になる。復号化するとき、同様
な文字列"gao" を入力して、同様なシステムを用いて復
号化を行えば、図８のように平文に戻る。
【００３１】
【発明の効果】本発明の方式は、現在使われている解読
手法では、隠蔽化鍵が分からないとカオス隠蔽を解読す
ることが不可能であり、多鍵多重カオスを用いたシステ
ムを採用すれば、絶対解読することは不可能であること
から安全性が高いシステムである。
【００３２】また、カオス信号の発生は速く、かつ、ス
トリーム的な処理であるからことから、高速通信にも対
応できる。デジタル式であるから、隠蔽化鍵だけを使用
すれば済み、復号器側のカオス信号の参照信号はいらな
いし、ノイズには影響されない。
【００３３】鍵の長短は自由にできることで、ユーザは
その便利さと安全さのバランスを簡単に取れる。平文の
長短は自由であり、英文、日本語、中国語、また、テキ
スト、バイナリイ、グラフィックなどのどんな種類の平
文にも対応できる。コンピュータ上でソフトウェアだげ
で処理可能であるし、 ＬＳＩ化することも可能であ
る。信号の高速的な光伝送方式にも対応することが可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカオス隠蔽化方式の概念図である。
【図２】ロジスティック写像カオスの時系列波形であ
る。
【図３】隠蔽化手続きのフロー・ダイヤグラムである。
【図４】復号化手続きのフロー・ダイヤグラムである。
【図５】多鍵多重カオス隠蔽化システムの概念図であ
る。
【図６】平文のサンプルである。
【図７】隠蔽文のサンプルである。
【図８】復号された平文のサンプルである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平文情報の信号単位ごとに、指定された
    文字列により構成された鍵によって決めたカオス信号の
    初期値と遅れとカオス関数に基づいて、カオス信号ベク
    トルを付加することで前記平文情報を隠蔽化し、該隠蔽
    化された信号の信号単位ごとに隠蔽化時と同一の鍵によ
    り生成したカオス信号ベクトルを用いて復号することを
    特徴とする隠蔽・復号化方法。
  2. 【請求項２】 平文情報の信号単位ごとに、指定された
    文字列により構成された鍵によって決めたカオス信号の
    初期値と遅れとカオス関数に基づいて、カオス信号ベク
    トルを付加することで前記平文情報を隠蔽化する方法を
    直列多段階行って隠蔽化し、該隠蔽化された信号の信号
    単位ごとに各段の隠蔽化時と同一の鍵により生成したカ
    オス信号ベクトルを用いて直列多段階行って復号するこ
    とを特徴とする隠蔽・復号化方法。
  3. 【請求項３】 平文情報の信号単位ごとに、指定された
    文字列により構成された鍵によって決めたカオス信号の
    初期値と遅れとカオス関数に基づいて、カオス信号ベク
    トルを付加することで、平文情報を変換する隠蔽化手
    段、隠蔽化された信号を送信する手段、隠蔽化された信
    号を受信する手段、隠蔽化された信号の信号単位ごとに
    隠蔽化時と同一の鍵により生成したカオス信号ベクトル
    を用いて復号する信号復号手段備えたことを特徴とする
    隠蔽・復号化装置。
  4. 【請求項４】 平文情報の信号単位ごとに、指定された
    文字列により構成された鍵によって決めたカオス信号の
    初期値と遅れとカオス関数に基づいて、カオス信号ベク
    トルを付加することで、平文情報を隠蔽化する手段を直
    列多段階に設けた隠蔽化手段、隠蔽化された信号を送信
    する手段、隠蔽化された信号を受信する手段、隠蔽化さ
    れた信号の信号単位ごとに各段の隠蔽化時と同一の鍵に
    より生成したカオス信号ベクトルを用いて復号する手段
    を直列多段階に設けた信号復号手段備えたことを特徴と
    する隠蔽・復号化装置。
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