JPH08251155A - 暗号装置および復号化装置および暗号・復号化装置および暗号システム - Google Patents

暗号装置および復号化装置および暗号・復号化装置および暗号システム

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JPH08251155A
JPH08251155A JP7048575A JP4857595A JPH08251155A JP H08251155 A JPH08251155 A JP H08251155A JP 7048575 A JP7048575 A JP 7048575A JP 4857595 A JP4857595 A JP 4857595A JP H08251155 A JPH08251155 A JP H08251155A
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Kenji Koyama
謙二 小山
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/008Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols involving homomorphic encryption

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、従来のRSA暗号に比べたとき、
特に復号化速度に優れた暗号装置および暗号システムを
提供することを目的とする。 【構成】 素数pとqとを生成して、これらの積n=p
qと、(p−1)および(q−1)の最小公倍数Nと、
この最小公倍数Nと互いに素な整数eに対し、dp
(1/e) mod (p−1),dq =(1/e) mod
(q−1)を満たすdp ,dq と演算したときの、積n
と整数eとを公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前
記dp とdq とを秘密鍵とする鍵生成手段と、入力され
る平文の整数対を3次曲線上の点と対応させ、この点を
前記公開鍵を用いてe倍した点を前記3次曲線上の演算
で求め、この演算結果を暗号文として出力する暗号化演
算手段と、入力される暗号文の整数対を準同形変換した
後に、法pのもとでdp 乗および法qのもとでdq 乗し
て、それらを中国人の剰余定理で合成して平文を出力す
る復号化演算手段とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信の機密保護をはか
り、通信文の改ざんの有無を確認するために用いられ、
暗号鍵を公開とする暗号装置および復号化装置および暗
号・復号化装置および暗号システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から通信におけるデータ等の盗聴、
改ざんおよび破壊等がシステムを守るためにデータの暗
号化が行われる。この暗号化方式には、大別して慣用暗
号方式と公開鍵暗号方式が知られる。このうち公開鍵暗
号方式とは利用者毎に予め生成された暗号化鍵である公
開鍵と復号鍵である秘密鍵とを用いて暗号化及び復号を
行なう暗号化方式である。通常、公開鍵は通信ネットワ
ーク上で公開され、秘密鍵は鍵を生成した利用者自身に
より秘密とされることから、鍵管理が容易である。この
公開鍵暗号方式の代表的なアルゴリズムとしてRSA暗
号(R.L.Rivest,A.Shamir and
L.Adleman,:A method for
obtaining digital signatu
res and public−key crypto
systems,Commun.of the AC
M,Vol.21,No.2,pp.120−126,
1978)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たRSA暗号化方式は復号化速度が遅く改善が望まれて
いた。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、従来のRSA暗号に比べたとき、特に復号化速度に
優れた暗号装置および復号化装置および暗号・復号化装
置および暗号システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第1の発明は、素数pとqとを生成して、これらの
積n=pqと、(p−1)および(q−1)の最小公倍
数Nと、この最小公倍数Nと互いに素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1),dq =(1/e)
mod (q−1) を満たすdp ,dq と演算したときの、積nと整数eと
を公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前記dp とd
q とを秘密鍵とする鍵生成手段と、入力される平文の整
数対を3次曲線上の点と対応させ、この点を前記公開鍵
を用いてe倍した点を前記3次曲線上の演算で求め、こ
の演算結果を暗号文として出力する暗号化演算手段とを
有することを要旨とする。
【0006】また、本願第2の発明は、素数pとqとを
生成して、これらの積n=pqと、(p−1)および
(q−1)の最小公倍数Nと、この最小公倍数Nと互い
に素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1),dq =(1/e)
mod (q−1) を満たすdp ,dq と演算したときの、積nと整数eと
を公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前記dp とd
q とを秘密鍵とする鍵生成手段と、入力される暗号文の
整数対を準同形変換した後に、法pのもとでdp 乗およ
び法qのもとでdq 乗して、それらを中国人の剰余定理
で合成して平文を出力する復号化演算手段とを有するこ
とを要旨とする。
【0007】また、本願第3の発明は、素数pとqとを
生成して、これらの積n=pqと、(p−1)および
(q−1)の最小公倍数Nと、この最小公倍数Nと互い
に素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1),dq =(1/e)
mod (q−1) を満たすdp ,dq と演算したときの、積nと整数eと
を公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前記dp とd
q とを秘密鍵とする鍵生成手段と、入力される平文の整
数対を3次曲線上の点と対応させ、この点を前記公開鍵
を用いてe倍した点を前記3次曲線上の演算で求め、こ
の演算結果を暗号文として出力する暗号化演算手段と、
入力される暗号文の整数対を準同形変換した後に、法p
のもとでdp 乗および法qのもとでdq 乗して、それら
を中国人の剰余定理で合成して平文を出力する復号化演
算手段とを有することを要旨とする。
【0008】さらに、本願第4の発明は、送信元から送
信される平文の整数対を3次曲線上の点と対応させ、こ
れを送信元の公開鍵との乗算を当該3次曲線上の演算で
行なって暗号化する暗号化手段と、この暗号化手段で暗
号化された暗号文を前記送信元へ送信する送信手段と、
この送信手段を介して送信された暗号文を受信する受信
手段と、この受信手段を介して受信した暗号文に対し、
自己の秘密鍵による巾乗算を行なって復号化する復号化
手段とを有することを要旨とする。
【0009】
【作用】本発明によれば素数pとqとを生成して、これ
らの積n=pqと、(p−1)および(q−1)の最小
公倍数Nと、そのNと互いに素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1)、 dq =(1/e) mod (q−1) を満たすdp ,dq とが鍵生成手段により演算されて、
公開鍵nとeと、秘密鍵p,qおよびdp ,dq とが作
られ、入力文の整数対が3次曲線上の点に対応させら
れ、その各整数対に対して、公開鍵eにより3次曲線上
で乗算され、あるいは秘密鍵dp とdq により整数上で
べき乗算されて、暗号化され、または復号化される。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る一実施例を図面を参照し
て説明する。図1は本発明に係る暗号・復号化装置の構
成を示したブロック図である。
【0011】図1に示すように、データ読込み回路11
は、鍵生成手段14および3次曲線加算回路17と接続
される。この鍵生成手段14は、素数生成回路12と演
算器13で構成され、それぞれデータ読込み回路11と
接続されると共に素数生成回路12の出力は演算器13
に接続される。また演算器13の出力は、第1のメモリ
15に接続され、この第1のメモリ15の出力は3次曲
線加算回路17と演算器20に接続される。第2のメモ
リ16の出力は3次曲線加算回路17に接続され、この
3次曲線加算回路17の出力はデータ送信回路18に接
続される。一方、データ受信回路19の出力は演算器2
0に接続され、さらにこの演算器20の出力はデータ送
信回路18に接続される。
【0012】次に、図1を参照して本実施例の作用を説
明する。データ読み込み回路11に大きな適当な素数生
成の種sと、適当な小さい整数eと、送信しようとする
平文とが入力される。これらのうち種sを用いて素数生
成回路12で、素数pとqとが生成される。
【0013】その素数p,qと、データ読み込み回路1
1よりの整数eとが演算器13へ供給され、n=pqの
演算と、 dp =(1/e) mod(p−1) dq =(1/e) mod(q−1) の計算が行なわれる。通常はeの値として3または5を
入力すればほとんどの場合よい。これら整数eと積nは
公開鍵とされ、dp ,dq は秘密鍵とされる。つまり素
数生成回路12および演算器13は鍵生成手段14を構
成している。秘密鍵dp,dq ,p,qは第1のメモリ
15に記憶される。
【0014】データ読み込み回路11よりの平文と、第
2のメモリ16中の相手方、すなわち送信元の公開鍵
e,nとが3次曲線加算回路17へ供給される。ここで
平文の整数対(mx ,my )を3次曲線上の点と対応さ
せ、その整数対に相手方の公開鍵eを3次曲線上の演算
で乗算して暗号化する。つまり、特異な3次曲線y2
axy=x3 の上の整数対(x,y)を平文と対応させ
て演算する。
【0015】アフィン(affin)座標では、3次曲
線上の2点、P1 =(x1 ,y1 ),P2 =(x2 ,y
2 )が与えられたとき、これら2点の和P3 =P1 +P
2 は次式で表される。 P1 ≠P2 のとき、 x3 =λ2 −x1 −x23 =λ(x1 −x3 )−y1 λ=(y2 −y1 )/(x2 −x1 ) P1 =P2 のとき、 x3 =λ2 −2x13 =λ(x1 −x3 )−y1 λ=(3x1 2 −ay1 )/(2y1 +ax1 ) この加算公式は斉次座標系でも同様に定義できる。これ
らの加算公式を繰り返し適用して、ある点Pの整数倍の
点ePを求めることができる。つまり、5Pは(P+
P)と(4P+4P)と(4P+P)とにより求める。
【0016】したがって、e(mx ,my )は、例えば
上記の加算公式を繰り返すことにより求められる。また
整数対(mx ,my )が決まれば、これが位置する3次
曲線(aの値)は自動的に与えられ、加算公式を提供で
きる。また、この演算は(mod n)で行ない、つまり加
算値がnを越えると、その越えた方だけを加算結果とし
て計算する。このようにして3次曲線加算回路17で暗
号化された整数対e(mx ,my )=(cx ,cy
は、暗号文としてデータ送信回路18により相手方へ送
信される。
【0017】一方、データ受信回路19で受信された3
次曲線上の点である暗号文(cx ,cy )mod nは、ま
ずmod pおよびmod qのもとでの1次元の暗号文cp
qに変換する。
【0018】
【数1】 次に演算器20で各整数をdp 乗およびdq 乗して、1
次元の平文mp とmqを計算する。
【0019】
【数2】 mp =cp dp mod p, mq =cq dq mod q …(2) このmp ,mq とap とaq
【数3】 から演算器20を用いて、それぞれ3次曲線上の整数対
に変換する。
【0020】
【数4】 最期に中国人の剰余定理を用いて、mxpmod pとmxqmo
d qからmx mod nを、mypmod pとmyqmod qからm
y mod nを演算器20を用いて計算し、復号化された平
文(mx ,my )が得られる。
【0021】次に、本発明に係る暗号システムの一実施
例を図2を参照して説明する。利用者Aの暗号装置21
と利用者Bの暗号装置22との間は通信線28で接続さ
れる。また、センタ装置23と暗号装置21との間は通
信線24および送受信器26を介して接続され、センタ
装置23と暗号装置22との間は通信線25および送受
信器26を介して接続される。またセンタ装置23は、
利用者の鍵が登録される鍵ファイル27を備えている。
また、暗号装置21、22のそれぞれの構成は、図1に
示した暗号装置とほぼ同一であり、対応する部分には同
一符号を付してある。
【0022】まず、利用者Aの暗号装置21の鍵生成手
段14で生成された公開鍵n1 ,e1 は送受信器26よ
り通信線24を通じてセンタ装置23内の鍵ファイル2
7に利用者Aの鍵として登録される。同様に利用者Bの
暗号装置22の鍵生成手段14で生成された公開鍵
2 ,e2 は送受信器26より通信線25を通じてセン
タ装置23内の鍵ファイル27に利用者Bの鍵として登
録される。
【0023】利用者Aが利用者Bへ通信文を暗号化して
送信する場合は、利用者Aは通信線24を通じてセンタ
装置23から、利用者Bの公開鍵n2 ,e2 を受け取
り、前述した第1の実施例で示されるアルゴリズムに従
って暗号化し、その暗号文の整数対を送信回路18を通
じて通信線28へ送出する。
【0024】利用者Bの暗号装置22では、通信線28
から受信回路19に受信された暗号文は、前記の通り復
号化されて、元の平文が復元される。利用者Bから利用
者Aへの暗号通信も同様に行なわれ、この場合は鍵
1 ,e1 ,d1p,d2qが用いられる。
【0025】以上説明したように本実施例は、次の長所
をもっている。 (1)本実施例の暗号方式は従来のRSA暗号に比べ
て、復号化速度が約2倍であり、暗号化速度はほぼ同じ
である。RSA暗号は通常、復号に時間がかかっていた
ので、本実施例の方式では全体の速度向上が約2倍とな
っている。 (2)本実施例の暗号方式はRSA暗号と同じレベルの
安全性をもつ。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来のR
SA暗号に比べたとき、復号化速度が約2倍と高速であ
りながら、暗号化速度及び安全性はほぼ同じであるとい
う優れた効果を備える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る暗号装置の一実施例の概略の構成
を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る暗号システムの一実施例を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
11 データ読込み回路 12 素数生成回路 13 演算器 14 鍵生成手段 15 第1のメモリ 16 第2のメモリ 17 3次曲線加算回路 18 データ送信回路 19 データ受信回路 20 演算器 21 暗号装置 22 暗号装置 23 センタ装置 24,25,28 通信線 26 送受信器 27 鍵ファイル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素数pとqとを生成して、これらの積n
    =pqと、(p−1)および(q−1)の最小公倍数N
    と、この最小公倍数Nと互いに素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1), dq =(1/e) mod (q−1) を満たすdp ,dq と演算したときの、積nと整数eと
    を公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前記dp とd
    q とを秘密鍵とする鍵生成手段と、 入力される平文の整数対を3次曲線上の点と対応させ、
    この点を前記公開鍵を用いてe倍した点を前記3次曲線
    上の演算で求め、この演算結果を暗号文として出力する
    暗号化演算手段とを有することを特徴とする暗号装置。
  2. 【請求項2】 素数pとqとを生成して、これらの積n
    =pqと、(p−1)および(q−1)の最小公倍数N
    と、この最小公倍数Nと互いに素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1), dq =(1/e) mod (q−1) を満たすdp ,dq と演算したときの、積nと整数eと
    を公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前記dp とd
    q とを秘密鍵とする鍵生成手段と、 入力される暗号文の整数対を準同形変換した後に、法p
    のもとでdp 乗および法qのもとでdq 乗して、それら
    を中国人の剰余定理で合成して平文を出力する復号化演
    算手段とを有することを特徴とする復号装置。
  3. 【請求項3】 素数pとqとを生成して、これらの積n
    =pqと、(p−1)および(q−1)の最小公倍数N
    と、この最小公倍数Nと互いに素な整数eに対し、 dp =(1/e) mod (p−1), dq =(1/e) mod (q−1) を満たすdp ,dq と演算したときの、積nと整数eと
    を公開鍵とすると共に、素数pとqおよび前記dp とd
    q とを秘密鍵とする鍵生成手段と、 入力される平文の整数対を3次曲線上の点と対応させ、
    この点を前記公開鍵を用いてe倍した点を前記3次曲線
    上の演算で求め、この演算結果を暗号文として出力する
    暗号化演算手段と、 入力される暗号文の整数対を準同形変換した後に、法p
    のもとでdp 乗および法qのもとでdq 乗して、それら
    を中国人の剰余定理で合成して平文を出力する復号化演
    算手段とを有することを特徴とする暗号・復号化装置。
  4. 【請求項4】 送信元から送信される平文の整数対を3
    次曲線上の点と対応させ、これを送信元の公開鍵との乗
    算を当該3次曲線上の演算で行なって暗号化する暗号化
    手段と、 この暗号化手段で暗号化された暗号文を前記送信元へ送
    信する送信手段と、 この送信手段を介して送信された暗号文を受信する受信
    手段と、 この受信手段を介して受信した暗号文に対し、自己の秘
    密鍵による巾乗算を行なって復号化する復号化手段とを
    有することを特徴とする暗号システム。
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