JPH08204700A

JPH08204700A - 暗号通信装置及び暗号通信方法

Info

Publication number: JPH08204700A
Application number: JP1074095A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Abe; 正幸阿部; Shoji Miyaguchi; 庄司宮口
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、通信時における端末の負荷
を軽減し、かつ通信相手を誤った場合に、通信本文が誤
った相手に復号化されることを防止し、安全性の高い暗
号通信装置及び暗号通信方法を提供することを目的とす
る。【構成】本発明は、公開鍵Ｙを生成する公開鍵生成手
段３１０と、通信相手同士が共有する共有鍵Ｋ_ABを生成
する共有鍵生成手段３２０と、平文Ｍを暗号化する毎に
暗号化鍵を生成し、平文Ｍを暗号化する暗号化手段３５
０と、復号化毎に、暗号化に用いられた暗号化鍵と同じ
復号化鍵を生成し、暗号化文Ｃを復号する復号化手段３
６０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、暗号通信装置及び暗号
通信方法に係り、特に、情報通信の分野で暗号通信を行
う場合の暗号鍵の設定及び通信相手の認証を行うための
暗号通信装置及び暗号通信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の第１の方法の端末の構成
を示す。同図に示す端末１０は、暗号化部１１、復号化
部１２及び記憶部１３より構成される。記憶部１３に
は、予め安全な方法で定めたパスワードＷ_ABが格納され
ているものとする。同図に示す端末が、送信側の端末で
ある場合には、暗号化部１１に送信する本文Ｍと記憶部
１３よりパスワードＷ_ABを入力して、暗号化し、暗号文
Ｃ＝Ｅ（Ｍ，Ｗ_AB）を生成して、受信側端末に送信す
る。また、同図に示す端末が受信側の端末である場合に
は、復号化部１２に暗号文Ｃ、記憶部１３よりパスワー
ドＷ_ABが入力され、復号化され、本文Ｍを取得する。

【０００３】図７は、従来の第１の方法のシーケンスチ
ャートである。同図に示す暗号通信は、端末Ａが、Ｃ＝
Ｅ（Ｍ，Ｗ_AB）により暗号文を生成し（ステップ７０
１）、端末Ｂに送信する（ステップ７０２）。暗号文Ｃ
を受信した端末Ｂは、Ｍ＝Ｄ（Ｃ，Ｗ_AB）により暗号文
を復号化し、本文Ｍを取得する（ステップ７０３）。

【０００４】次に、従来の第２の方法として、ＤＨ法
（ディフィ−ヘルマン型公開鍵配送法）による暗号通信
を説明する。図８は、従来の第２の方法の端末の構成を
示す。。同図において、送信側装置２０は、暗号文Ｃを
送出する側の装置であり、受信側装置３０は、暗号文Ｃ
を本文Ｍに復号する装置である。

【０００５】送信側装置２０は、乱数生成部２１、記憶
部２２、冪乗演算部２３，２５、データ送信部２４、デ
ータ受信部２６及び暗号化部２７より構成される。受信
側装置３０は、乱数生成部３１、記憶部３２、冪乗演算
部３３、３５、データ送信部３４、データ受信部３６及
び復号化部３７より構成される。なお、図８では、便宜
上、送信側端末と受信側端末と分けて記載しているが、
両端末共、同一の構成を有するものである。

【０００６】図９は、従来の第２の方法のシーケンスチ
ャートである。上記の図８に示す各部の構成を用いて説
明する。同図において、端末Ａを送信側端末として、端
末Ｂを受信側端末として説明する。ステップ９０１）端末Ａは、乱数生成部２１で乱数Ｒ
_Aを生成し、冪乗演算部２３に入力する。

【０００７】ステップ９０２）冪乗演算部２３は、記
憶部２２よりｋビットの素数Ｐ_A、素数Ｐ_Aの原始根Ｇ
_Aが入力されると、公開鍵Ｙ_Aを

【０００８】

【数１】

【０００９】により求める（なお、上記の式は、Ｐ_Aを
法とする剰余演算を示す）。ステップ９０３）端末Ａは、上記のステップ１１で求
められた公開鍵Ｙ_A、及びＧ_A，Ｐ_Aを端末Ｂに送信す
る。ステップ９０４）端末Ｂのデータ受信部３６が、端末
Ａより公開鍵Ｙ_A、及びＧ_A，Ｐ_Aを受信すると、当該
データを記憶部３２に格納すると共に、乱数生成部３１
により乱数Ｒ_Bを生成し、冪乗演算部３５に入力する。

【００１０】ステップ９０５）記憶部３２に格納され
ているＧ_A，Ｐ_Aを冪乗演算部３５に入力し、公開鍵Ｙ
_Bを、

【００１１】

【数２】

【００１２】により求める。ステップ９０６）続いて、端末Ａの公開鍵Ｙ_A、乱数
Ｒ_B，Ｐ_Aを冪乗演算部３３に入力し、共通鍵Ｋ_ABを、

【００１３】

【数３】

【００１４】により求める。ステップ９０７）上記ステップ１４で求めた公開鍵Ｙ
_Bを端末Ａに送信する。ステップ９０８）端末Ａは、端末Ｂより受信した公開
鍵Ｙ_Bと記憶部２２よりＰ_A、乱数生成部２１よりＲ_A
を冪乗演算部２５に入力し、共有鍵Ｋ_ABを、

【００１５】

【数４】

【００１６】により求める。ステップ９０９）端末Ａは、共有鍵Ｋ_AB及び本文Ｍを
暗号化部２７に入力し、Ｃ_A＝Ｅ（Ｍ，Ｋ_AB）により暗号文Ｃ_Aを生成し、データ送信部２６に転送す
る。

【００１７】ステップ９１０）データ送信部２６は、
暗号文Ｃ_Aを端末Ｂに送信する。ステップ９１１）端末Ｂは、データ受信部３６で暗号
文Ｃ_Aを受信すると、復号化部３７に入力し、さらに、
上記のステップ１５で求めた共有鍵Ｋ_ABも復号化部３７
に入力して、本文Ｍを取得する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、暗号通
信に用いる鍵は、暗号化するデータ量に応じて適宜変更
する必要があるため、上記の従来の第１の方法は、暗号
化／復号化に要する鍵を頻繁に変更することが困難であ
り、安全上問題がある。また、通信相手毎に異なる鍵で
本文の暗号化を行うため、ファックスにおけるｎ個の端
末への同報通信のような場合には、本文を異なる鍵でｎ
回暗号化する必要があり、送信側端末の負荷が大きくな
るという欠点がある。

【００１９】また、上記の従来の第２の方法は、通信相
手を間違えた場合でも、間違えた相手と暗号鍵の共有が
成立してしまうという欠点がある。加えて、送信側端末
は、受信側端末と正しい鍵を共有したことを確認するこ
とができないという欠点がある。さらに、暗号通信の度
に共有鍵の計算を行う必要があり、端末への負荷大きい
という問題がある。

【００２０】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、上記従来の問題点を解決し、通信時における端末の
負荷を軽減し、かつ通信相手を誤った場合に、通信本文
が誤った相手に復号化されることを防止し、安全性の高
い暗号通信装置及び暗号通信方法を提供することを目的
とする。

【００２１】また、本発明の更なる目的は、無線等の雑
音が多い通信路を介して送受信を行う場合に、エラーを
早期に発見できる暗号通信装置及び暗号通信方法を提供
することである。また、本発明の更なる目的は、計算能
力の小さな端末においても、暗号化通信による計算量に
よる負荷が少ない暗号通信装置及び暗号通信方法を提供
することである。

【００２２】また、本発明の更なる目的は、暗号文の復
号時において、複数人で同一の装置を共有している場合
に、受信者となる者のみが復号文を安全に取得すること
が可能な暗号通信装置及び暗号通信方法を提供すること
である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理構
成図である。本発明は、暗号化したデータＣを通信手段
３４０を介して第１の装置から第２の装置にデータを送
信する、あるいは、通信手段３４０を介して第１の装置
から暗号化されたデータＣを第２の装置で受信し、デー
タを復号化する暗号通信装置であって、通信毎に異なる
暗号鍵を第１の装置及び第２の装置で共有する。

【００２４】本発明の暗号通信装置は、公開鍵Ｙを生成
する公開鍵生成手段３１０と、通信相手同士が共有する
共有鍵Ｋ_ABを生成する共有鍵生成手段３２０と、本文Ｍ
を暗号化する毎に暗号化鍵を生成し、本文Ｍを暗号化す
る暗号化手段３５０と、復号化毎に、暗号化に用いられ
た暗号化鍵と同じ復号化鍵を生成し、暗号化文Ｃを復号
する復号化手段３６０とを有する。

【００２５】本発明の暗号通信装置は、共有鍵生成手段
３２０により生成された共有鍵の一部を保持する記憶手
段と、共有鍵Ｋ_ABの一部Ｔを発信端末に送信する共有鍵
部分送信手段３３０’と、共通鍵部分送信手段３３０’
より取得した共有鍵Ｋ_ABの一部Ｔと記憶手段に保持され
ている共有鍵Ｋ_ABの一部とを比較する比較手段３７０を
有する。

【００２６】また、上記の暗号化手段３５０は、パスワ
ードＷを入力する第１のパスワード入力手段３８０と、
第１のパスワード入力手段３８０から入力されたパスワ
ードＷと共有鍵Ｋ_ABの一部とを演算した値Ｋ_Cを暗号化
鍵として第１の暗号文Ｃ１を生成する第１の暗号化手段
３５１と、本文Ｍと乱数Ｋ_Sを用いて第２の暗号文Ｃ２
を生成する第２の暗号化手段３５２とを含む。

【００２７】また、上記の復号化手段３６０は、パスワ
ードＷを入力する第２のパスワード入力手段３８０’
と、第２のパスワード入力手段３８０’から入力された
パスワードＷを用いて受信した第１の暗号文Ｃ１を復号
し、復号鍵Ｋ_Sを出力する第１の復号手段３６１と復号
鍵Ｋ_Sを用いて、第２の暗号文Ｃ２を復号する第２の復
号手段３６２とを含む。

【００２８】また、上記の第２のパスワード入力手段３
８０’は、外部から復号化要求があった場合のみパスワ
ードを入力する。また、第１の暗号化手段３６１は、第
１のパスワードＷと同じビット数の共有鍵Ｋ_ABと第１の
パスワードＷとの排他的論理和演算を行い、該排他的論
理和演算の演算結果Ｋ_Cを用いて第１の暗号文Ｃ１を生
成する。

【００２９】また、本発明は、同一の端末間で送受信を
行う場合には、暗号化手段３５０及び復号化手段３６０
のみを実行する。図２は、本発明の原理を説明するため
の図である。本発明は、暗号化したデータを通信手段を
介して他の装置にデータを送信する、あるいは、通信手
段を介して他の装置から暗号化されたデータを受信し、
該データを復号する暗号通信方法において、通信本文の
送信に先立って、共有鍵Ｋの生成を行う場合に、乱数Ｒ
を生成し（ステップ１）、ｋビットの素数Ｐ，該素数Ｐ
の原始根Ｇ及び乱数Ｒを用いて冪乗演算を行い、Ｙ＝Ｇ
^Rmod Ｐにより公開鍵を生成し（ステップ２）、出力Ｙ
及び素数Ｐ、原始根Ｇを送信相手に転送し（ステップ
３）、送信相手からの返信をＹ’とし、これを受信し
て、出力Ｙ’及びＲ，Ｐにより冪乗演算を行い、その出
力Ｙ’^Rmod Ｐ＝Ｋとし、Ｋを保持しておき（ステップ
４）、鍵共有を申し込まれた場合に、乱数Ｒ’を生成し
（ステップ５）、通信相手からＹ，Ｇ，Ｐを受信し、
Ｇ，Ｒ’，Ｐを冪乗演算し、出力Ｙ’＝Ｇ ^R'mod Ｐを
得、Ｋを保持しておき（ステップ６）、Ｙ’を通信相手
に送信する（ステップ７）。また、通信本文を送信する
際に、ステップ４で保持しているＫを読出しＫの一部を
Ｋ’とし、乱数Ｋ_Sを生成し、Ｋ’とＫ_Sを暗号化して
暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）を得、さらに本文ＭとＫ_Sを暗
号化して暗号文Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）を生成し（ステップ
８）、暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）と暗号文Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）
を通信相手へ送出し（ステップ９）、通信相手から暗号
文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）と暗号文Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）を受信し、
第６のステップで保持しているＫを読み出して、Ｋの一
部をＫ’とし、Ｋ’及び暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）を復号
して、出力Ｋ_Sを取得し、続いて、Ｋ_Sと暗号文Ｅ
（Ｍ，Ｋ_S）を復号して本文Ｍを取得する（ステップ１
０）。

【００３０】また、本発明は、同一の通信相手への送信
を複数回行う場合には、２回目以降の通信では、上記ス
テップ８及びステップ９を繰り返し、同一の通信相手か
らの受信を複数回行う場合には、２回目以降の通信では
ステップ１０のみを繰り返す。

【００３１】また、本発明は、通信本文を送信する際
に、パスワードＷを入力し、該パスワードＷとＫ’の排
他的論理和演算を行い、その出力をＫ_Cとし、以降Ｋ_C
をＫ’の代わりに用いる。また、本発明は、共有鍵の生
成時に、Ｋ_ABのＫ’以外の一部をＴとし、通信相手にＴ
を送信し、Ｋ’の共有を確認する。

【００３２】

【作用】本発明は、暗号化鍵Ｋ_S及び復号化鍵Ｋ_Sを通
信毎に生成するため、通信本文が同じであっても、通信
毎に異なる暗号文を生成することができる。また、共有
鍵Ｋ_ABの一部を発信端末に返送し、発信端末が自己の端
末内で生成した共有鍵の一部と比較することで、発信端
末は鍵共有が正確に行われたか否かを確認することが可
能である。

【００３３】また、共有した鍵とパスワードを演算した
結果を暗号化鍵Ｋ_Sとして用いるため、誤った相手と接
続しても暗号化鍵Ｋ_Sを共有することはできない。さら
に、本文の暗号化には、一時鍵Ｋ_Sを用いるため、同報
通信の際にも暗号化は共通の一時鍵Ｋ_Sを用いて一度だ
け暗号化すれば済む。

【００３４】加えて、同一の相手との複数回の通信で
は、記憶されている鍵を再度用いるため、鍵共有段階を
繰り返す必要がなく、送信時の動作または、受信時の動
作のみを実行すればよい。

【００３５】

【実施例】以下、図面と共に本発明の実施例を詳細に説
明する。図３は、本発明の一実施例の暗号通信装置の構
成を示す。同図に示す暗号通信装置は、送信側端末Ａ
（以下端末Ａ）、受信側端末Ｂ（以下端末Ｂ）より構成
される。同図に示す各端末は説明の便宜上、別々の構成
として表しているが、本来、両端末共に同一の構成であ
る。

【００３６】端末Ａは、第１の記憶部１０１、第１の乱
数生成部１０２、第１の冪乗演算器１０３、データ送信
部１０４、第２の冪乗演算器１０５、データ受信部１０
６、比較器１０７、第２の記憶部１０８、算術演算部１
０９、パスワード入力部１１０、第２の乱数生成部１１
１、第１の暗号化部１１２、及び第２の暗号化部１１３
より構成される。

【００３７】端末Ｂは、乱数生成器２０２、第１の冪乗
演算器２０３、データ送信部２０４、第２の冪乗演算器
２０５、データ受信部２０６、記憶部２０８、パスワー
ド入力部２１０、第１の復号化部２２１、及び第２の復
号化部２２２より構成される。

【００３８】なお、上記の端末Ａ，端末Ｂ共に上記の各
構成要素を制御するための制御部（図示せず）を有する
ものとする。最初に送信側端末の端末Ａの構成を説明す
る。第１の記憶部１０１は、端末毎に定められている素
数Ｐ_A、その原始根Ｇ_Aが記憶されている。

【００３９】第１の乱数生成部１０２は、乱数Ｒ_Aを生
成する。第１の冪乗演算器１０３は、第１の記憶部１０
１から入力されたＰ_Aを法とし、Ｇ_Aを被乗数、第１の
乱数生成部１０２で生成された乱数Ｒ_Aを指数として、
冪乗演算を行い、公開鍵Ｙ_Aを生成する。

【００４０】データ送信部１０４は、上記の第１の冪乗
演算器１０３の出力である公開鍵及び暗号文等の送信デ
ータを端末Ｂに送信する。第２の冪乗演算器１０５は、
第１の乱数生成部１０２で生成された乱数Ｒ_Aと端末Ｂ
の公開鍵Ｙ_B、Ｐ_Aが入力され、乱数Ｒ_Aを指数、公開
鍵Ｙ_Bを被乗数、Ｐ_Aを法とした冪乗演算を行い、共有
鍵Ｋ_ABを生成する。

【００４１】比較器１０７は、６４ビットの共有鍵の一
部とＫと相手より受信した共有鍵の一部のＴ_Bの全ての
ビットが等しい場合に０を出力し、それ以外の場合には
１を出力するものとする。これにより、共有鍵が等しい
か否かをチェックする。第２の記憶部１０８は、比較器
１０７において、等しいと判定された場合に、共有鍵Ｋ
_ABの下位６４ビットを格納する。

【００４２】パスワード入力部１１０は、予め決定され
ている６４ビットのパスワードＷ_ABを入力する。算術演
算部１０９は、比較器１０７より入力された部分的な共
有鍵（Ｋ_ABの下位６４ビット）と、パスワード入力部１
１０から入力された６４ビットのパスワードＷ_ABを用い
て、ビット毎の排他的論理和演算を行い、結果として６
４ビットのデータをＫ_Cとして出力する。

【００４３】第２の乱数生成部１１１は、データを暗号
化するための乱数Ｋ_Sを生成する。第１の暗号化部１１
２は、算出演算部１０８の結果Ｋ_Cを本文として入力さ
れると、乱数Ｋ_Sを用いて暗号化を行う。第２の暗号化
部１１３は、本文Ｍが入力されると、第２の乱数生成部
１１１で生成された乱数Ｋ_Sを用いて暗号化を行う。

【００４４】次に、受信側端末である端末Ｂの構成を説
明する。乱数生成部２０２は、長さＬ＝５１２ビットの
乱数Ｒ_Bを生成する。第１の冪乗演算器２０３は、端末
Ａから入力されたＧ_Aを被乗数、Ｐ_Aを法とし、乱数Ｒ
_Bを指数とする冪乗演算を行い、公開鍵Ｙ_Bを生成す
る。

【００４５】データ送信部２０４は、端末Ｂで生成され
た公開鍵Ｙ_Bや、共有鍵Ｋ_ABの一致を調べるためのパラ
メータを端末Ａに送信する。第２の冪乗演算器２０５
は、端末Ａから入力されたＧ_Aを被乗数として、長さ５
１２ビットの共有鍵Ｋ_ABを求め、そのうち、下位６４ビ
ットを記憶部２０８に転送する。

【００４６】データ受信部２０６は、端末Ａより公開鍵
や暗号化文を受信する。パスワード入力部２１０は、端
末Ａと同様に、パスワードＷ_ABを入力する。第１の復号
化部２２１は、パスワードＷ_ABと暗号化文Ｃ１により復
号を行い、復号鍵Ｋ_Sを第２の復号化部２２２に入力す
る。第２の復号化部２２２は、入力された復号鍵Ｋ_Sに
より暗号化文Ｃ２を復号化し、本文Ｍを得る。

【００４７】次に、上記の端末Ａと端末Ｂとの間の暗号
通信の動作を説明する。図４及び図５は、本発明の一実
施例の暗号通信のシーケンスチャートである。同図にお
いて、上記の図３に示す各構成要素の動作を説明する。
図４においては、端末Ａから端末Ｂに暗号文を送信する
ものとして説明する。

【００４８】また、端末Ａは５１２ビットの素数Ｐ_A、
Ｐ_Aの原始根Ｇ_Aを予め第２の記憶部１０１に格納して
いるものとする。また、端末Ａと端末Ｂは、事前に安全
な方法で６４ビットからなるパスワードＷ_ABを定めてお
り、パスワード入力部１１０、２１０より入力されるも
のとする。

【００４９】ステップ１０１）端末Ａは、第１の乱数
生成部１０２を駆動し、５１２ビットの乱数Ｒ_Aを生成
し、出力を指数として第１の冪乗演算器１０３に入力す
る。ステップ１０２）素数Ｐ_A，Ｐ_Aの原始根Ｇ_Aを第１
の記憶部１０１より読出し、第１の冪乗演算器１０３に
入力し、公開鍵Ｙ_Aを、

【００５０】

【数５】

【００５１】により求め、Ｐ_A，Ｇ_Aと共にデータ送信
部１０４に転送する。ステップ１０３）端末Ａのデータ送信部１０４は、公
開鍵Ｙ_A、Ｐ_A，Ｇ_Aを端末Ｂに送出する。ステップ１０４）端末Ａより公開鍵Ｙ_A、Ｐ_A，Ｇ_A
を受信した端末Ｂは、乱数生成部２０２を起動させ、乱
数Ｒ_Bを生成し、指数として第１の冪乗演算器２０３に
入力する。

【００５２】ステップ１０５）端末Ｂでは、第１の冪
乗演算器２０３に受信したＰ_A，Ｇ _Aも入力し、公開鍵
Ｙ_Bを、

【００５３】

【数６】

【００５４】により求める（なお、上記の式はＰ_Aを法
とする剰余演算である）。ステップ１０６）また、ステップ１０４で受信したＧ
_Aを被乗数として第２の冪乗演算器２０５に入力し、共
有鍵Ｋ_ABを、

【００５５】

【数７】

【００５６】により求める。ステップ１０７）長さＬ＝５１２ビットの共有鍵Ｋ_AB
の下位６４ビットをＫとし、Ｋを記憶部２０８に格納す
る。また、共有鍵Ｋ_ABの上位６４ビットをＴ_Bとする。

【００５７】ステップ１０８）端末Ｂは、上記の
Ｔ_B、及び公開鍵Ｙ_Bをデータ送信部２４に転送し、デ
ータ送信部２０４は、端末Ａに送信する。ステップ１０９）端末Ａは、データ受信部１０６に
て、端末ＢからＴ_B、Ｙ _Bを受信すると、公開鍵Ｙ_Bを
被乗数として第２の冪乗演算器１０５に入力すると共
に、乱数Ｒ_Aを指数、Ｐ_A法として、第２の冪乗演算器
１０５に入力し、共有鍵Ｋ_ABを、

【００５８】

【数８】

【００５９】を計算する。ステップ１１０）次に、端末Ａは、第２の冪乗演算器
１０５の出力のＫ_ABの上位６４ビットと、受信したＴ_B
を比較器１０７に入力し、共有鍵の一致の確認を行う。

【００６０】ステップ１１１）比較器１０７の出力が
０の場合には、共有鍵Ｋ_ABの下位６４ビットをＫとし、
Ｋを第２の記憶部１０８に格納する。ステップ１１２）端末Ａは、パスワード入力部１１０
よりパスワードＷ_ABの入力を行う。

【００６１】ステップ１１３）端末Ａは、共有鍵Ｋ_AB
の下位６４ビットのＫとパスワードＷ_ABを算術演算部１
０９に入力し、演算を行い、その出力をＫ_Cとし、第１
の暗号化部１１２に入力する。算術演算部１０９は、そ
れぞれ６４ビットのＫとＷ_ABの入力により、ビット毎の
排他的論理和を計算し、６４ビットの出力を行うもので
ある。

【００６２】ステップ１１４）端末Ａの第２の乱数生
成部１１１は、乱数Ｋ_Sを生成し、本文として第１の暗
号化部１１２及び第２の暗号化部１１３に入力する。ステップ１１５）端末Ａの第１の暗号化部１１２は、
Ｋ_Sと算出演算部１０９の出力Ｋ_Cにより暗号化を行
い、その出力をＣ１＝Ｅ（Ｋ_S，Ｋ_C）とし、データ送
信部１０４に転送すると共に、ステップ１１６）端末Ａの第２の暗号化部１１２は、
乱数Ｋ_Sと本文である本文Ｍが入力されると、暗号化を
行い、その出力をＣ２＝Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）とし、データ送
信部１０４に転送する。

【００６３】ステップ１１７）端末Ａのデータ送信部
１０４は、第１、第２の暗号化部１１２、１１３から入
力された暗号文Ｃ１，Ｃ２を端末Ｂに送信する。ステップ１１８）端末Ｂのデータ受信部２０６が、端
末Ａから暗号化文Ｃ１，Ｃ２を受信すると、まず、パス
ワード入力部２１０よりパスワードＷ_ABを受け付け、第
１の復号化部２２１に入力する。

【００６４】ステップ１１９）ステップ１１８で受信
した暗号化文Ｃ１を第１の復号化部２２１に入力し、復
号化を行い、出力としてＫ_Sを得、Ｋ_Sを鍵として第２
の復号化部２２２に入力する。ステップ１２０）第２の復号化部２２２は、暗号化文
Ｃ２と、第２の復号化部２２１の出力Ｋ_Sにより復号化
を行い、出力として本文Ｍを得る。

【００６５】なお、上記のステップ１０８において、Ｔ
_Bを端末Ｂから端末Ａに送信し、ステップ１１０におい
て、比較器１０７において、共有鍵の一致の確認を行っ
ているが、送信データの確実性が他の何等かの方法で保
証できる場合には、省略することも可能である。

【００６６】また、端末Ｂは、ステップ１１７におい
て、端末Ａからのデータを一旦、記憶部に格納してお
き、外部から出力要求があった時点で、ステップ１１８
以降の処理を行うようにしてもよい。また、同一の端末
間で送受信を行う場合には、鍵共有段階であるステップ
１０１からステップ１１１は実行せず、ステップ１１２
から開始すればよい。

【００６７】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
ることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能
である。

【００６８】

【発明の効果】上述のように、本発明の暗号通信装置及
び暗号通信方法によれば、通信相手が同じであっても、
通信毎に異なる共有鍵Ｋ_Cを生成することができるた
め、従来のように、パスワードを変更する手間が省ける
と共に、パスワード変更の際に部外者に漏洩する危険性
が減少する。万一、外部にパスワードや共有鍵が漏洩し
ても次回の通信を復号化することはできないため、安全
性が高い。

【００６９】また、共有鍵Ｋ_ABの一部を発信端末に返送
し、発信端末が自己の端末内で生成した共有鍵の一部と
比較する事で、無線等雑音の多い通信路を介した場合
に、通信の早い段階でエラーを発見し、訂正できるた
め、無駄な送受信がなく、経済的に通信路を使用でき
る。

【００７０】さらに、共有した鍵とパスワードとを演算
した値を、鍵暗号化鍵として用いるため、誤った相手と
接続しても、Ｋ_Cを共有することはできず、誤配送によ
る本文の漏洩を防止できる。加えて、本文の暗号化に
は、一時鍵Ｋ_Sを用いるため、同報通信の際にも暗号化
は共通の一時鍵Ｋ_sを用いて、一度だけ暗号化すれば済
み、高い暗号化速度を必要としないため、低コストな装
置を構成することができる。

【００７１】また、鍵共有段階は、同一の端末同士ある
いは、人同士で一度しか実行しないため、本文送受信時
の端末の計算量が減少し、計算能力の小さな端末でも本
文の送受信に高い負荷とならない。加えて、受信側装置
（復号化側）が一旦暗号文を保持し、必要な時に受信者
がパスワードを入力して復号化して、本文を出力するこ
とも可能であり、複数人で同一の装置を使用する場合
に、受信装置に送信されたデータをパスワードを知る受
信者のみが取り出すことが可能となる。

【００７２】以上により、本発明によれば、通信毎に異
なる暗号鍵を共有し、通信本文が誤った相手に復号化さ
れること防止し、また、計算能力の低い端末への負荷を
軽減し、低コストで安全性の高い暗号通信装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の原理を説明するためのフローチャート
である。

【図３】本発明の一実施例の暗号通信装置の構成図であ
る。

【図４】本発明の一実施例の暗号通信のシーケンスチャ
ート（その１）である。

【図５】本発明の一実施例の暗号通信のシーケンスチャ
ート（その２）である。

【図６】従来の第１の方法の端末の構成図である。

【図７】従来の第１の方法の暗号通信のシーケンスチャ
ートである。

【図８】従来の第２の方法の端末の構成図である。

【図９】従来の第２の方法の暗号通信のシーケンスチャ
ートである。

【符号の説明】

１０１第１の記憶部１０２第１の乱数生成部１０３第１の冪乗演算器１０４データ送信部１０５第２の冪乗演算器１０６データ受信部１０７比較器１０８第２の記憶部１０９算術演算部１１０パスワード入力部１１１第２の乱数生成部１１２第１の暗号化部１１３第２の暗号化部２０２乱数生成部２０３第１の冪乗演算器２０４データ送信部２０５第２の冪乗演算器２０６データ受信部２０８記憶部２１０パスワード入力部２２１第１の復号化部２２２第２の復号化部３１０公開鍵生成手段３２０共有鍵生成手段３３０共有鍵部分送信手段３４０通信手段３５０暗号化手段３５１第１の暗号化手段３５２第２の暗号化手段３６０復号化手段３６１第１の復号手段３６２第２の復号手段３７０比較手段３８０パスワード入力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】暗号化したデータを通信手段を介して第
１の装置から第２の装置にデータを送信する、あるい
は、該通信手段を介して第１の装置から暗号化されたデ
ータを第２の装置で受信し、該データを復号化する暗号
通信装置であって、通信毎に異なる暗号鍵を前記第１の装置及び前記第２の
装置で共有することを特徴とする暗号通信装置。
【請求項２】前記第１の装置と前記第２の装置は、公開鍵を生成する公開鍵生成手段と、通信相手同士が共有する共有鍵を生成する共有鍵生成手
段と、本文を暗号化する毎に暗号化鍵を生成し、該本文を暗号
化する暗号化手段と、復号化毎に、暗号化に用いられた前記暗号化鍵と同じ復
号化鍵を生成し、暗号化文を復号する復号化手段とを有
する請求項１記載の暗号通信装置。
【請求項３】前記共有鍵生成手段により生成された前
記共有鍵の一部を保持する記憶手段と、前記共有鍵の一部を発信端末に送信する共有鍵部分送信
手段と、前記共通鍵部分送信手段より取得した前記共有鍵の一部
と前記記憶手段に保持されている前記共有鍵の一部とを
比較する比較手段を有する請求項２記載の暗号通信装
置。
【請求項４】前記暗号化手段は、パスワードを入力する第１のパスワード入力手段と、前記第１のパスワード入力手段から入力された前記パス
ワードと前記共有鍵の一部とを演算した値を暗号化鍵と
し第１の暗号文を生成する第１の暗号化手段と、前記本文と乱数を用いて第２の暗号文を生成する第２の
暗号化手段とを含む請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項５】前記復号化手段は、パスワードを入力する第２のパスワード入力手段と、前記第２のパスワード入力手段から入力された前記パス
ワードを用いて受信した前記第１の暗号文を復号し、復
号鍵を出力する第１の復号手段と、前記復号鍵を用いて、前記第２の暗号文を復号する第２
の復号手段とを含む請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項６】前記第２のパスワード入力手段は、外部
から復号化の要求があった場合にのみ前記パスワードを
入力する請求項５記載の暗号通信装置。
【請求項７】前記第１の暗号化手段は、前記第１のパスワードと同じビット数の共有鍵と前記第
１のパスワードとの排他的論理和演算を行い、該排他的
論理和演算の演算結果を用いて前記第１の暗号文を生成
する請求項４記載の暗号通信装置。
【請求項８】同一の端末間で送受信を行う場合には、
前記暗号化手段及び前記復号化手段のみを実行する請求
項２記載の暗号通信装置。
【請求項９】暗号化したデータを通信手段を介して他
の装置にデータを送信する、あるいは、通信手段を介し
て他の装置から暗号化されたデータを受信し、該データ
を復号する暗号通信方法において、通信本文の送信に先
立って、共有鍵の生成を行う場合に、乱数Ｒを生成する第１のス
テップと、ｋビットの素数Ｐ，該素数Ｐの原始根Ｇ及び前記乱数Ｒ
を用いて冪乗演算を行いＹ＝Ｇ^Rmod Ｐにより公開鍵を
生成する第２のステップと、出力Ｙ及び素数Ｐ、原始根Ｇを送信相手に転送する第３
のステップと、前記送信相手からの返信をＹ’とし、これを受信して、
出力Ｙ’及びＲ，Ｐにより冪乗演算を行い、その出力
Ｙ’^Rmod Ｐ＝Ｋとし、Ｋを保持しておく第４のステッ
プと、鍵共有を申し込まれた場合に、乱数Ｒ’を生成する第５のステップと、通信相手からＹ，Ｇ，Ｐを受信し、Ｇ，Ｒ’，Ｐを冪乗
演算し、出力Ｙ’＝Ｇ ^R'mod Ｐを得、Ｋを保持しておく
第６のステップと、Ｙ’を通信相手に送信する第７のステップと、通信本文
を送信する際に、前記第４のステップで保持しているＫを読出し、Ｋの一
部をＫ’とし、乱数Ｋ _Sを生成し、Ｋ’とＫ_Sを暗号化
して暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）を得、さらに送信本文Ｍと
Ｋ_Sを暗号化して暗号文Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）を生成する第８
のステップと、前記暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）と前記暗号文Ｅ（Ｍ，
Ｋ_S）を通信相手へ送出する第９のステップと、通信相手から前記暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）と前記暗号文
Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）を受信し、前記第６のステップで保持し
ているＫを読み出して、Ｋの一部をＫ’とし、Ｋ’及び
前記暗号文Ｅ（Ｋ_S，Ｋ’）を復号して、出力Ｋ_Sを取
得し、続いて、Ｋ_Sと前記暗号文Ｅ（Ｍ，Ｋ_S）を復号
して本文Ｍを取得する第１０のステップよりなることを
特徴とする暗号通信方法。
【請求項１０】同一の通信相手への送信を複数回行う
場合には、２回目以降の通信では、前記第８のステップ
及び前記第９のステップを繰り返し、同一の通信相手からの受信を複数回行う場合には、２回
目以降の通信では前記第１０のステップのみを繰り返す
請求項９記載の暗号通信方法。
【請求項１１】前記通信本文を送信する際に、パスワードＷを入力し、該パスワードＷとＫ’の排他的
論理和演算を行い、その出力をＫ_Cとし、以降Ｋ_Cを前
記Ｋ’の代わりに用いる請求項９記載の暗号通信方法。
【請求項１２】前記共有鍵の生成時に、ＫのＫ’以外の一部をＴとし、通信相手にＴを送信し、Ｋ’の共有を確認する請求項９
記載の暗号通信方法。