JPH09510591A - セッションキーを用いて暗号化／解読用ルックアップテーブルを生成するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 暗号化／解読装置により、そのような装置をそれぞれに組み込んだステーション間で暗号化した通信を可能にする。この装置は、セッションキーによりルックアップテーブルの集合を生成して、これらのテーブルを一時的に記憶装置内に記憶し、かつルックアップテーブルを用いることによりメッセージの各逐次要素（例えば、文字）をコードに変換するようになっている。セッションキーは要求により何度でも変更することができるが、それ毎に新しいルックアップの集合が即座に作られる。この時、メッセージの各要素の変換プロセスは、高レベルの安全性を維持しながらも迅速に実行される。

Description

【発明の詳細な説明】 セッションキーを用いて暗号化／解読用ルックアップテーブル を生成するための装置 技術分野 本発明は、特に例えば電話、ファクシミリ又はコンピュータデータ通信の分野 において、電子的に送信されるメッセージの自動暗号化及び解読のための装置に 関する。 本発明は、高レベルの安全性を維持しながらも高速でメッセージを暗号化しか つ解読するための装置を提供することに関する。 発明の開示 本発明によれば、２つのステーションにそれぞれ組み込まれて、前記両ステー ション間での暗号化された通信を可能にする暗号化／解読装置であって、セッシ ョンキーによりルックアップテーブルの集合を生成し、かつ該テーブルを記憶装 置に一時的に記憶し、かつメッセージの各逐次要素を前記ルックアップテーブル を用いることによりコードに変換するようにしたことを特徴とする装置が提供さ れる。 伝送又はセッション毎に新しいセッションキーが使用されること、従って各伝 送又はセッションの開始時に新しいルックアップテーブルの集合が生成されるこ とが理解される。前記セッションキーは、実際各伝送中に時々変更する（その結 果新しいルックアップテーブルの集合が生成される）ことができる。 前記セットアップテーブルの集合は迅速に生成することができ、かつ前記メッ セージの各要素（例えば、文字、ビット又はブロック）を符号 化する手続きは、高レベルの安全性を維持しながらも迅速に実行することができ る。 前記メッセージの各要素は、前記ルックアップテーブルのいずれかをアドレス 指定することにより、そのコードに変換することができ、その出力は、別のルッ クアップテーブルをアドレス指定するのに用いられる等々である。前記変換手続 きには、少なくとも２つのルックアップテーブルを同時にアドレス指定すること 、及びその出力を結合する（例えば合算する）ことが含まれる。少なくとも１つ の前記ルップアップテーブルは疑似ランダム順序（sequence）で構成することが でき、その項（term）（又は項目（entries））は連続的に読み取られ、前記テ ーブルの最後の項が読み取られると、ポインタは最初の項に戻る。前記ポインタ は、前記順序のいずれの所定の位置においても開始することができる。 送信側によるメッセージの暗号化及び受信側による正しい解読のために、送信 側及び受信側双方の装置が、前記２つのステーションが対応するルックアップテ ーブルを生成できるように、各伝送（又はその一部分）について同じセッション キーを用いなければならないことが分かる。本願出願人による国際特許出願ＰＣ Ｔ／ＧＢ９４／０２００４号明細書には、送信側装置がセッションキーを生成し 、かつ同じセッションキーを受信側で再現するようにした装置の１つが記載され ている。 図面の簡単な説明 以下に、添付図面を参照しつつ、実施例を用いて本発明の実施態様を詳細に説 明する。 第１図は、送信側／受信側各ステーションにおいて使用される暗号化／解読装 置の概略ブロック図である。 第２図は、本発明による高速暗号の一形態の演算を説明する概略フロ ー図である。 第３図は、本発明による高速暗号の別の形態の演算を説明する同様のフロー図 である。 第４図は、本発明による装置により実行される暗号化手続きの実行例である。 第５図は、本発明による装置により実行される別の暗号化手続きの実行例であ る。 発明を実施するための最良の形態 第１図には、本発明による暗号化／解読装置が簡単な図式化した形で示されて いる。一般に、前記装置は通信装置（例えば、ファクシミリ装置）の一部分を形 成することになる。前記装置は、通信しようとする別のステーションにおける対 応する装置に暗号化したデータを送信し、かつそれから暗号化したデータを受信 するための外部ポート１０を備える。また、前記装置は、局所的なホスト機器へ の又はそれからのデータの流れのためのポート１２を備える。更に前記装置は、 外部ポート１０を介して送信されるデータを暗号化するため、及び外部ポート１ ０を介して受信されるデータを解読するために使用されるルックアップテーブル を一時的に保持するためのプログラムメモリ１６及びメモリ１８を有するマイク ロプロセッサ１４を備える。 前記装置と別のステーションにある対応する装置との間における新しい伝送（ 又はセッション）毎に、新しいルックアップテーブルの集合が生成され、かつ前 記両装置のメモリ１８内にプログラムされる。新しいルックアップテーブルの各 集合は、新しいランダムセッションキーに従って生成される。前記２つの通信装 置のプログラムメモリ１６には、前記ルックアップテーブルを生成（し、かつ次 に使用）するための同じア ルゴリズムが記憶され、それにより両装置が同じセッションキーから同じルック アップテーブルを生成する。一方の装置は送信側として動作し、前記ランダムセ ッションキーを生成して、これを暗号化した形で他方（即ち受信側）の装置に送 る。前記セッションキーは、本願出願人による国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９４／ ０２００４号明細書に記載されるような手法で、送信側で生成し、かつ受信側で 再現することができる。前述したように、前記セッションキーは各伝送（又はセ ッション）中に時々変更することができる。 新しいルックアップテーブルの集合が送信側及び受信側の装置において、前記 新しいセッションキーから一旦作られると、データの暗号化伝送を開始すること ができる。従って、送信側装置のポート１２おいて受信される普通のメッセージ が、マイクロプロセッサ１４の制御下で前記ルックアップテーブルを用いて暗号 化され、その後にデータポート１０を介して送信される。これに対応して受信側 装置は、暗号化された前記メッセージを受け取りかつこれを解読する。 前記ルックアップテーブルが、後述するような幾つかのタイプＴ、ＩＴ、Ｄ、 ＩＤ又はＰＲであると好都合である。各テーブルは４０００以上の項目を持つこ とができるが、様々なタイプのテーブルの基本的な文字は、次のように１０個の 項目のみを用いて例示することができる。 置換え（transposition）テーブル（タイプＴ）は、数字又は文字が、例えば 次のように、最初のものとは異なる順序になっている。 逆（inverse）置換えテーブル（タイプＩＴ）は、これを前記Ｔテーブ ルに適応すると元の順序を復元する点において、上述したものとは逆のものであ る。 変位（displacement）テーブル（タイプＤ）は、前記置換えテーブルから派生 したものであり、それにより前記置き換えテーブルにおける各項目の正変位（po sitive displacemnet）がその最初の位置から与えられる。 逆変位テーブル（タイプＩＴ）は、前記逆置換えテーブルに対応する変位テー ブルである。 疑似ランダムテーブル（タイプＰＲ）は、特定の定義域において疑似ランダム 的に生成された数字で構成される。 ＰＲテーブルにおいて、前記定義域内の数字は、該テーブルのいずれの部分に おいても項目の選択が前の項目の選択に依存しないことから、省略することがで き、かつ他のものを複製することができる。 第２図に示す実施例では、暗号化されるべきメッセージの各逐次文字が、上述 したいずれかのタイプのものである第１のルックアツプテーブルを参照する。前 記第１のルックアツプテーブルの出力は第２のルックアップテーブルをアドレス 指定し、かつ第２のルックアップテーブルの出力が第３のルックアップテーブル をアドレス指定する等々である。このようにして、前記入力メッセージの連続す る要素（例えば、文字、ビット又はブロック）が、送信側から受信側に伝送する ために、最後のルックアップテーブルから対応する暗号化された出力の連続に変 換される。 前記集合のルックアップテーブルは、暗号の複雑さを増すための手段として、 様々な伝送について様々な順序で用いることができる。別の実施例では、主メッ セージにおける各要素を、２つ又はそれ以上のルックアップテーブルを同時にア ドレス指定し、かつそれらの出力を、第３図に示すように結合する（例えば、合 算する）ことにより変換することができる。 コンピュータプログラミングの分野では、ルックアップテーブルの読み取りに 要求されるステップが、要素毎の暗号化（element-by-element encryption）に おいて通常実行される乗算及び除算ステップよりも少なく、それにより、ルック アップテーブルの集合が一旦生成されると、主として読出しテーブルに基づいた アルゴリズムにより迅速な暗号化が可能である。受信側における解読は、同様に して、即ち受信したメッセージの暗号化された各要素を、対応するルックアップ テーブルの構成によりそれ自体の最初の要素に変換することにより行われる。 第４図は、単一のＴテーブルと単一のＰＲテーブルとを用いた実施例を示して いる。この実施例では、Ａ＝０、Ｂ＝１、・・・Ｚ＝２５であり、かつ全ての加 算がモジュロ２６である。前記メッセージの各文字が前記置換えテーブルにより 置き換えられた後、前記ＰＲテーブルの次の 逐次項が加算されて、最初の文字を暗号化したものが提供される。 第５図は、２つのＤテーブルを用いた実施例を示している。しかしながら、第 １のテーブル（Ｄ１）は、前記メッセージの文字毎に一度の回転シフト（即ち、 下側の即ち出力行が１ステップ左側にシフトする）を行う。同様に第２テーブル （Ｄ２）が前記メッセージの２６文字毎に一度の回転シフトを行う。このように 各文字について、第１テーブル（Ｄ１）の入力及び出力が１つに加算される。こ の結果を用いて第２テーブル（Ｄ２）をアドレス指定し、第２テーブル（Ｄ２） の対応する出力と合算する。 一般に前記セッションキーは、例えば１２桁までの長さの１０進数の数字で構 成することができる。このようなセッションキーからＰＲテーブルを生成するた めの多くの手法が知られている。いずれの好適な方法を用いても、このようなセ ッションキーから置換えテーブルを生成することができ、その一例について次の テーブルを参照しながら説明する。 前記セッションキーは、前記テーブルの最も右側にある縦列に記述されている 。前記セッションキーの逐次項（前記列の最上部から開始する）を連続ステップ で用いて、最上行に与えられている最初の順序（０、１、・・・９）を、最下行 に与えられているＴテーブルに変換する。第１のステップでは、前記セッション キーの項「４」により、最初の行において、コラム４の項をコラム０の項と置き 換える（第２の行における他の全ての項は第１の行のままである）ように指令す る。第２のステップでは、前記セッションキーの項「１」により、コラム１にお ける項をコラム１における項と置き換えるように指令する。第３のステップでは 、前記セッションキーの項「３」により、コラム３の項をコラム２の項と置き換 えるように指令する。このようにして、最後のステップにおいて、前記セッショ ンキーの項「０」によりコラム０の項が最後のコラムの項と置き換えられるまで 、手続が進められる。このようにしてＴテーブルが作られると、その各項が該Ｔ テーブルの項のその対応する最初の項からの変位であるＤテーブルを生成するこ とができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年４月１７日 【補正内容】 請求の範囲 １）２つのステーションにそれぞれ組み込まれて、前記両ステーション間での暗 号化された通信を可能にする暗号化／解読装置であって、送信側として動作する 際に、ランダムセッションキーを生成し、かつ対応する暗号イメージ（cryptogr aphic image）を受信側ステーションに送信して、受信側装置が前記セッション キーを再現できるようになっており、更に送信側又は受信側のいずれかとして動 作する際に、前記セッションキーを用いて所定のアルゴリズムによるテーブルの 集合を生成し、かつ前記テーブルを記憶装置内に記憶するようになっており、少 なくとも１つの前記テーブルが逐次項のストリームからなり、更に、送信側とし て動作する際に、前記テーブルを用いてメッセージの各逐次要素をその暗号イメ ージに変換するようになっており、前記１つのテーブルの各項が連続的に読み取 られることを特徴とする装置。 ２）送信側として動作する際に、伝送中に時々新しい前記セッションキーを生成 するようになっていることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３）送信側として動作する際に、少なくとも２つの前記テーブルを同時に読み取 り、かつそれらの出力項を結合する過程からなる手続きにより、前記メッセージ の前記各要素をその暗号イメージに変換するようになっていることを特徴とする 請求項１又は２記載の装置。 ４）前記テーブルの集合が複数の疑似ランダムストリームからなり、その各項が 連続的に読み取られて１つに結合されることを特徴とする請求項３記載の装置。 ５）送信側として動作する際に、前記テーブルの１つを読み取り、かつ該テーブ ルの出力項を用いて別の前記テーブルを読み取る過程からなる手続きにより、前 記メッセージの各要素をその暗号イメージに変換する ようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ６）前記テーブルの集合が少なくとも１つの置換えテーブルを含むことを特徴と する請求項１乃至５のいずれか記載の装置。 ７）前記テーブルの集合が少なくとも１つの変位テーブルを含むことを特徴とす る請求項１乃至６のいずれか記載の装置。 ８）前記メッセージの各要素をその暗号イメージに変換する際に、前記集合の各 テーブルを一度だけ使用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の 装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/44 9570−5Ｊ Ｈ０４Ｌ 9/00 ６０１Ｅ 9570−5Ｊ ６１１Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２つのステーションにそれぞれ組み込まれて、前記両ステーション間での暗 号化された通信を可能にする暗号化／解読装置であって、セッションキーにより ルックアップテーブルの集合を生成し、かつ該テーブルを記憶装置に一時的に記 憶し、かつメッセージの各逐次要素を前記ルックアップテーブルを用いることに よりコードに変換するようにしたことを特徴とする装置。 ２）各伝送中に時々新しい前記セッションキーを用いるようにしたことを特徴と する請求項１記載の装置。 ３）前記ルックアップテーブルの１つをアドレス指定し、該テーブルの出力を用 いて別の前記ルックアップテーブルをアドレス指定する過程からなる手続きによ り、前記メッセージの各要素をその前記コードに変換するようにしたことを特徴 とする請求項１又は２記載の装置。 ４）少なくとも２つの前記ルックアップテーブルを同時にアドレス指定し、かつ その出力を結合する過程からなる手続により、前記メッセージの各要素をその前 記コードに変換するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ５）少なくとも１つの前記ルックアップテーブルが置換えテーブルからなること を特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の装置。 ６）少なくとも１つの前記ルップアップテーブルが変位テーブルからなることを 特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の装置。 ７）少なくとも１つの前記ルックアップテーブルが、その項目が連続的に読み取 られる順序からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の装置。