JPH10116029A - 暗号化装置及び暗号化方法 - Google Patents
暗号化装置及び暗号化方法Info
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- JPH10116029A JPH10116029A JP8269897A JP26989796A JPH10116029A JP H10116029 A JPH10116029 A JP H10116029A JP 8269897 A JP8269897 A JP 8269897A JP 26989796 A JP26989796 A JP 26989796A JP H10116029 A JPH10116029 A JP H10116029A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＤＥＳとの互換性を維持しつつ安全性を増大す
ることができる暗号化装置を提供する。 【解決手段】所定のビット列からなる鍵情報を等分して
得られる２つの暗号化鍵を、入力電文を攪拌するのに用
いられる中間鍵にそれぞれ展開する同一構成の２つの鍵
スケジュール部Ａ、Ｂと、この２つの鍵スケジュール部
Ａ、Ｂから出力された２つの中間鍵に対して排他的倫理
和を求める排他的倫理和１４と、この排他的論理和が０
となることにより２つの中間鍵が互いに同一であること
が検出された場合には、いずれか１つの中間鍵を用いて
入力電文を攪拌するとともに、比較された２つの中間鍵
が互いに同一でないことが検出された場合には、２つの
中間鍵に基づいて入力電文を攪拌する攪拌部とを具備す
る。
ることができる暗号化装置を提供する。 【解決手段】所定のビット列からなる鍵情報を等分して
得られる２つの暗号化鍵を、入力電文を攪拌するのに用
いられる中間鍵にそれぞれ展開する同一構成の２つの鍵
スケジュール部Ａ、Ｂと、この２つの鍵スケジュール部
Ａ、Ｂから出力された２つの中間鍵に対して排他的倫理
和を求める排他的倫理和１４と、この排他的論理和が０
となることにより２つの中間鍵が互いに同一であること
が検出された場合には、いずれか１つの中間鍵を用いて
入力電文を攪拌するとともに、比較された２つの中間鍵
が互いに同一でないことが検出された場合には、２つの
中間鍵に基づいて入力電文を攪拌する攪拌部とを具備す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は暗号化装置及び暗号
化方法に関し、特に、秘密鍵ブロック暗号を用いた暗号
化装置及び暗号化方法に関する。
化方法に関し、特に、秘密鍵ブロック暗号を用いた暗号
化装置及び暗号化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＥＳ（Data Encryption Standard）
は、現在、最も広範に用いられている秘密鍵ブロック暗
号系であり、文献、"Data Encryption Standard,"Feder
al Information Processing Standards Publication 4
6,National Bureau of Standards,U.S.Department of C
ommerce,1977. に詳細に記載されている。
は、現在、最も広範に用いられている秘密鍵ブロック暗
号系であり、文献、"Data Encryption Standard,"Feder
al Information Processing Standards Publication 4
6,National Bureau of Standards,U.S.Department of C
ommerce,1977. に詳細に記載されている。
【０００３】ＤＥＳは６４ビット入力、６４ビット出力
のブロック暗号であり、そのうち８ビットは鍵パリティ
用として使用されるので５６ビットのみが実質的な鍵で
ある。したがって、ＤＥＳが開発された当初からその安
全性について議論がなされており、１９７７年に発表さ
れて以来、さまざまな観点からの評価が行われている。
その結果、１９９０年ごろに差分解読法や線形解読法と
いった鍵の全数探索よりも効率的な解読法が次々と提案
された。特に、線形解読法を用いることにより、標準で
ある１６段ＤＥＳの解読に成功している。
のブロック暗号であり、そのうち８ビットは鍵パリティ
用として使用されるので５６ビットのみが実質的な鍵で
ある。したがって、ＤＥＳが開発された当初からその安
全性について議論がなされており、１９７７年に発表さ
れて以来、さまざまな観点からの評価が行われている。
その結果、１９９０年ごろに差分解読法や線形解読法と
いった鍵の全数探索よりも効率的な解読法が次々と提案
された。特に、線形解読法を用いることにより、標準で
ある１６段ＤＥＳの解読に成功している。
【０００４】なお、差分解読法については、文献、E.Bi
ham and A.Shamir,"Differential Cryptanalysis of DE
S-like Cryptosystems," Journal of CRYPTOLOGY,Vol.
4,Number 1,1991に、線形解読法については、文献、松
井充、“ＤＥＳ暗号の線形解読（Ｉ）”、暗号と情報セ
キュリティシンポジウム、ＳＣＩＳ９３−３Ｃ、１９９
３に記載されている。
ham and A.Shamir,"Differential Cryptanalysis of DE
S-like Cryptosystems," Journal of CRYPTOLOGY,Vol.
4,Number 1,1991に、線形解読法については、文献、松
井充、“ＤＥＳ暗号の線形解読（Ｉ）”、暗号と情報セ
キュリティシンポジウム、ＳＣＩＳ９３−３Ｃ、１９９
３に記載されている。
【０００５】ＤＥＳが開発されてからの技術の発展や上
記したような解読法を考慮すると、ＤＥＳには以下のよ
うな問題点があると考えられる。 （１） 現在のハードウェア技術の進歩を考えると処理
を高速に行なうために１２８ビットのブロック暗号を構
成することが可能であるが、いぜんとして６４ビットの
ブロック暗号を用いている。 （２） Ｆ関数の構造に問題がある。ＤＥＳが開発され
た当時では、線形解読法が発案されておらず、線形解読
法に対する耐性が考慮されていない。また、ハードウェ
ア技術の発達の制約からＦ関数に含まれるＳ箱のテーブ
ルサイズが小さい。現在のハードウェア技術のレベルを
考えるとＳ箱のサイズをより大きくして安全性を高める
ことが望ましい。 （３） ５６ビットからなる鍵を用いているが、５６ビ
ットの鍵の長さでは安全ではない。ハードウェアの発達
により、現在では２56個の鍵の組合せを調べるハードウ
ェアの実現が可能である。また、専用のハードウェアを
用いることにより、鍵の全数探索が可能であるとの発表
もなされている。また、ＤＥＳの解読方法の１つである
線形解読法は、鍵の一部のビットを解読により特定して
残りのビットに対して全数検索を行なうものであるか
ら、鍵を増やすことにより残りの鍵ビットの全数検索を
行なう手間が増大して安全性が向上すると考えられる。
記したような解読法を考慮すると、ＤＥＳには以下のよ
うな問題点があると考えられる。 （１） 現在のハードウェア技術の進歩を考えると処理
を高速に行なうために１２８ビットのブロック暗号を構
成することが可能であるが、いぜんとして６４ビットの
ブロック暗号を用いている。 （２） Ｆ関数の構造に問題がある。ＤＥＳが開発され
た当時では、線形解読法が発案されておらず、線形解読
法に対する耐性が考慮されていない。また、ハードウェ
ア技術の発達の制約からＦ関数に含まれるＳ箱のテーブ
ルサイズが小さい。現在のハードウェア技術のレベルを
考えるとＳ箱のサイズをより大きくして安全性を高める
ことが望ましい。 （３） ５６ビットからなる鍵を用いているが、５６ビ
ットの鍵の長さでは安全ではない。ハードウェアの発達
により、現在では２56個の鍵の組合せを調べるハードウ
ェアの実現が可能である。また、専用のハードウェアを
用いることにより、鍵の全数探索が可能であるとの発表
もなされている。また、ＤＥＳの解読方法の１つである
線形解読法は、鍵の一部のビットを解読により特定して
残りのビットに対して全数検索を行なうものであるか
ら、鍵を増やすことにより残りの鍵ビットの全数検索を
行なう手間が増大して安全性が向上すると考えられる。
【０００６】上記した問題において、（３）のＤＥＳの
鍵の長さに関する問題については、ＤＥＳチップをその
まま使用しながら鍵を長くする方法が考えられている。
例えば、論文、B.Schneier,"Applied Cryptography," 2
nd edition, Wiley (1996)は、ＤＥＳＸやTripleＤＥＳ
などの暗号化方法を開示している。
鍵の長さに関する問題については、ＤＥＳチップをその
まま使用しながら鍵を長くする方法が考えられている。
例えば、論文、B.Schneier,"Applied Cryptography," 2
nd edition, Wiley (1996)は、ＤＥＳＸやTripleＤＥＳ
などの暗号化方法を開示している。
【０００７】ＤＥＳＸはＤＥＳの入力及び出力の各々と
６４ビットの鍵との排他的論理和をとる方法であるが、
鍵の全数探索に対しては理論的な安全性が証明されてい
る（J.Kilian and P.Rogaway, "How to protect ＤＥＳ
against exhaustive key search," Proc. CRYPTO'96,p
p.252-267(1996) を参照）。また、TripleＤＥＳはＤＥ
Ｓを３重に処理するアルゴリズムを用いているので、鍵
の全数探索だけでなく、差分解読法や線形解読法に対し
ても、ＤＥＳ以上の安全性が確保できる。
６４ビットの鍵との排他的論理和をとる方法であるが、
鍵の全数探索に対しては理論的な安全性が証明されてい
る（J.Kilian and P.Rogaway, "How to protect ＤＥＳ
against exhaustive key search," Proc. CRYPTO'96,p
p.252-267(1996) を参照）。また、TripleＤＥＳはＤＥ
Ｓを３重に処理するアルゴリズムを用いているので、鍵
の全数探索だけでなく、差分解読法や線形解読法に対し
ても、ＤＥＳ以上の安全性が確保できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＤＥＳＸは差分解読法や線形解読法に対してはＤＥＳ
と同等の安全性しか達成されない。また、TripleＤＥＳ
は構成が３倍になるので、処理速度はＤＥＳの処理速度
の１／３となる。
たＤＥＳＸは差分解読法や線形解読法に対してはＤＥＳ
と同等の安全性しか達成されない。また、TripleＤＥＳ
は構成が３倍になるので、処理速度はＤＥＳの処理速度
の１／３となる。
【０００９】一方、上記した（１）、（２）で述べた問
題点はＤＥＳの構造自体に関しており、これらを改良す
ることは容易でない。また、これらを改良すれば本体の
ＤＥＳとは異なった暗号化処理を行なうことになり、Ｄ
ＥＳとの互換性の問題が新たに発生してしまう。
題点はＤＥＳの構造自体に関しており、これらを改良す
ることは容易でない。また、これらを改良すれば本体の
ＤＥＳとは異なった暗号化処理を行なうことになり、Ｄ
ＥＳとの互換性の問題が新たに発生してしまう。
【００１０】本発明の暗号化装置及び暗号化方法はこの
ような課題に着目してなされたものであり、その目的と
するところは、ＤＥＳとの互換性を維持しつつ安全性を
増大することができる暗号化装置及び暗号化方法を提供
することにある。
ような課題に着目してなされたものであり、その目的と
するところは、ＤＥＳとの互換性を維持しつつ安全性を
増大することができる暗号化装置及び暗号化方法を提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係る暗号化装置は、入力電文を外部
から入力された鍵情報に依存して攪拌し、対応する符号
化電文を出力するデータ攪拌部と、前記鍵情報を前記デ
ータ攪拌部に供給される中間鍵に展開する鍵スケジュー
ル部とからなる暗号化装置であって、前記鍵スケジュー
ル部は、鍵情報の半数のビットを一意の出力に対応づけ
る鍵展開手段と、外部から入力された前記鍵ビットの
内、半数を前記鍵展開手段にて第１の中間鍵に展開する
と共に、全鍵ビットの残りの半数に同じ処理を施して第
１の中間鍵と同数のビットからなる第２の中間鍵に展開
し、該第２の中間鍵と第１の中間鍵のビット毎に所定の
演算を行なうことにより、第３の中間鍵を得る手段とを
有し、前記データ攪拌部は、前記第１乃至第３の中間鍵
の一部または全部のビットの値によって規定される攪拌
処理を実現する複数の攪拌手段を有し、前記複数の攪拌
手段の内、第３の中間鍵のみによって規定される攪拌手
段は、第３の中間鍵のビットの内、前記攪拌手段で用い
られているビットが特定の条件を満たした場合には、前
記攪拌手段への入力ビット列と同一のビット列を出力す
るように構成されている。
めに、第１の発明に係る暗号化装置は、入力電文を外部
から入力された鍵情報に依存して攪拌し、対応する符号
化電文を出力するデータ攪拌部と、前記鍵情報を前記デ
ータ攪拌部に供給される中間鍵に展開する鍵スケジュー
ル部とからなる暗号化装置であって、前記鍵スケジュー
ル部は、鍵情報の半数のビットを一意の出力に対応づけ
る鍵展開手段と、外部から入力された前記鍵ビットの
内、半数を前記鍵展開手段にて第１の中間鍵に展開する
と共に、全鍵ビットの残りの半数に同じ処理を施して第
１の中間鍵と同数のビットからなる第２の中間鍵に展開
し、該第２の中間鍵と第１の中間鍵のビット毎に所定の
演算を行なうことにより、第３の中間鍵を得る手段とを
有し、前記データ攪拌部は、前記第１乃至第３の中間鍵
の一部または全部のビットの値によって規定される攪拌
処理を実現する複数の攪拌手段を有し、前記複数の攪拌
手段の内、第３の中間鍵のみによって規定される攪拌手
段は、第３の中間鍵のビットの内、前記攪拌手段で用い
られているビットが特定の条件を満たした場合には、前
記攪拌手段への入力ビット列と同一のビット列を出力す
るように構成されている。
【００１２】また、第２の発明に係る暗号化装置は、所
定のビット列からなる鍵情報を複数個に分割して得られ
る複数の暗号化鍵を入力電文を攪拌するのに用いられる
中間鍵にそれぞれ展開する同一構成の複数の鍵展開手段
と、この複数の鍵展開手段から出力された複数の中間鍵
を互いに比較する比較手段と、この比較手段によって比
較された複数の中間鍵が同一であることが検出された場
合には、複数の中間鍵のいずれか１つを用いて入力電文
を攪拌するとともに、比較された複数の中間鍵が同一で
ないことが検出された場合には、複数の中間鍵のすべて
に基づいて入力電文を攪拌する攪拌手段とを具備する。
定のビット列からなる鍵情報を複数個に分割して得られ
る複数の暗号化鍵を入力電文を攪拌するのに用いられる
中間鍵にそれぞれ展開する同一構成の複数の鍵展開手段
と、この複数の鍵展開手段から出力された複数の中間鍵
を互いに比較する比較手段と、この比較手段によって比
較された複数の中間鍵が同一であることが検出された場
合には、複数の中間鍵のいずれか１つを用いて入力電文
を攪拌するとともに、比較された複数の中間鍵が同一で
ないことが検出された場合には、複数の中間鍵のすべて
に基づいて入力電文を攪拌する攪拌手段とを具備する。
【００１３】また、第３の発明に係る暗号化方法は、外
部から入力された鍵情報を鍵スケジュール部において中
間鍵に展開し、データ攪拌部においてこの中間鍵に依存
して入力電文を攪拌して対応する符号化電文を出力する
暗号化方法であって、所定の鍵展開手段によって、外部
から入力された鍵情報の内、半数のビットを第１の中間
鍵に展開すると共に、前記鍵情報の残りのビットに同じ
処理を施して第１の中間鍵と同数のビットからなる第２
の中間鍵に展開し、さらに、第１の中間鍵と第２の中間
鍵との間でビット毎に所定の演算を行なうことにより、
第３の中間鍵を得るとともに、前記第１、第２、第３の
中間鍵の一部または全部のビットの値によって規定され
る攪拌処理を行なうにあたって、第３の中間鍵のみによ
って規定される攪拌処理は、第３の中間鍵が特定の条件
を満たした場合には、入力ビット列と同一のビット列を
出力する。
部から入力された鍵情報を鍵スケジュール部において中
間鍵に展開し、データ攪拌部においてこの中間鍵に依存
して入力電文を攪拌して対応する符号化電文を出力する
暗号化方法であって、所定の鍵展開手段によって、外部
から入力された鍵情報の内、半数のビットを第１の中間
鍵に展開すると共に、前記鍵情報の残りのビットに同じ
処理を施して第１の中間鍵と同数のビットからなる第２
の中間鍵に展開し、さらに、第１の中間鍵と第２の中間
鍵との間でビット毎に所定の演算を行なうことにより、
第３の中間鍵を得るとともに、前記第１、第２、第３の
中間鍵の一部または全部のビットの値によって規定され
る攪拌処理を行なうにあたって、第３の中間鍵のみによ
って規定される攪拌処理は、第３の中間鍵が特定の条件
を満たした場合には、入力ビット列と同一のビット列を
出力する。
【００１４】また、第４の発明に係る暗号化方法は、同
一構成の複数の鍵展開手段によって、所定のビット列か
らなる鍵情報を複数個に分割して得られる複数の暗号化
鍵を入力電文を攪拌するのに用いられる中間鍵にそれぞ
れ展開する展開工程と、前記複数の鍵展開手段から出力
された複数の中間鍵を互いに比較する比較工程と、この
比較工程において比較された複数の中間鍵が同一である
ことが検出された場合には、複数の中間鍵のいずれか１
つを用いて入力電文を攪拌するとともに、比較された複
数の中間鍵が同一でないことが検出された場合には、複
数の中間鍵のすべてに基づいて入力電文を攪拌する攪拌
工程とを具備する。
一構成の複数の鍵展開手段によって、所定のビット列か
らなる鍵情報を複数個に分割して得られる複数の暗号化
鍵を入力電文を攪拌するのに用いられる中間鍵にそれぞ
れ展開する展開工程と、前記複数の鍵展開手段から出力
された複数の中間鍵を互いに比較する比較工程と、この
比較工程において比較された複数の中間鍵が同一である
ことが検出された場合には、複数の中間鍵のいずれか１
つを用いて入力電文を攪拌するとともに、比較された複
数の中間鍵が同一でないことが検出された場合には、複
数の中間鍵のすべてに基づいて入力電文を攪拌する攪拌
工程とを具備する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１は本実施形態に係る暗
号化装置の構成を示す図であり、入力電文としての平文
（６４ビット）を外部から入力された鍵情報ｋに依存し
て攪拌し、対応する符号化電文を出力する第１段〜第１
６段から構成されるデータ攪拌部と、鍵情報ｋを前記デ
ータ攪拌部に供給される中間鍵に展開する鍵スケジュー
ル部４とからなる。
実施形態を詳細に説明する。図１は本実施形態に係る暗
号化装置の構成を示す図であり、入力電文としての平文
（６４ビット）を外部から入力された鍵情報ｋに依存し
て攪拌し、対応する符号化電文を出力する第１段〜第１
６段から構成されるデータ攪拌部と、鍵情報ｋを前記デ
ータ攪拌部に供給される中間鍵に展開する鍵スケジュー
ル部４とからなる。
【００１６】図１において、平文（６４ビット）は初期
転置ＩＰが施された後、２つに等分されて左側３２ビッ
トＬ0 と右側３２ビットＲ0 が生成される。一方、鍵ス
ケジュール４には１２８ビットの鍵情報ｋが入力され
る。鍵スケジュール部４は以下に述べる方法によってＦ
関数拡大鍵とＦ２鍵及びＦ２シフト鍵を生成して、デー
タ攪拌部のＦ関数２とＦ２関数３にそれぞれ入力する。
ここでＦ関数２は通常のＤＥＳと同様の攪拌処理を行な
うものであり、Ｆ２関数３は以下に述べるような攪拌処
理を行なう。
転置ＩＰが施された後、２つに等分されて左側３２ビッ
トＬ0 と右側３２ビットＲ0 が生成される。一方、鍵ス
ケジュール４には１２８ビットの鍵情報ｋが入力され
る。鍵スケジュール部４は以下に述べる方法によってＦ
関数拡大鍵とＦ２鍵及びＦ２シフト鍵を生成して、デー
タ攪拌部のＦ関数２とＦ２関数３にそれぞれ入力する。
ここでＦ関数２は通常のＤＥＳと同様の攪拌処理を行な
うものであり、Ｆ２関数３は以下に述べるような攪拌処
理を行なう。
【００１７】Ｆ関数２はＦ関数拡大鍵とＦ２関数３の出
力とを受けて所定の攪拌処理を行ってその結果を排他的
論理和１に入力する。排他的論理和１はＬ0 （３２ビッ
ト）とＦ関数２の出力との間の排他的論理和を出力する
が、これによって次段の右側３２ビットＲ1 が得られ
る。また、Ｆ２関数３の出力は次段の左側３２ビットＬ
1 となる。
力とを受けて所定の攪拌処理を行ってその結果を排他的
論理和１に入力する。排他的論理和１はＬ0 （３２ビッ
ト）とＦ関数２の出力との間の排他的論理和を出力する
が、これによって次段の右側３２ビットＲ1 が得られ
る。また、Ｆ２関数３の出力は次段の左側３２ビットＬ
1 となる。
【００１８】以上の攪拌処理が第１段で行われ、Ｌ1
（３２ビット）とＲ1 （３２ビット）とが第２段に送ら
れて第１段と同様の処理が施される。このようにして第
１６段までの攪拌処理が行われた後、最終転置ＩＰ-1が
施されて暗号文（６４ビット）が得られる。
（３２ビット）とＲ1 （３２ビット）とが第２段に送ら
れて第１段と同様の処理が施される。このようにして第
１６段までの攪拌処理が行われた後、最終転置ＩＰ-1が
施されて暗号文（６４ビット）が得られる。
【００１９】このように本実施形態では、ＤＥＳの各段
で使用される鍵のビット数を増加させるために、通常の
ＤＥＳの構成に加えて、各段の入力側（図１に示す位
置）にＦ２関数を組み込んでいる。
で使用される鍵のビット数を増加させるために、通常の
ＤＥＳの構成に加えて、各段の入力側（図１に示す位
置）にＦ２関数を組み込んでいる。
【００２０】図２は図１に示す鍵スケジュール部４の１
段分の構成を示しており、ＤＥＳと同一の構成の鍵スケ
ジュール部Ａと鍵スケジュール部Ｂとからなる。したが
って鍵スケジュール部４はこのような構成の鍵スケジュ
ール部を１６段設けた構成を有する。鍵スケジュール部
Ａ、Ｂとも同一の処理を行なうのでここでは鍵スケジュ
ール部Ａについてのみ説明する。
段分の構成を示しており、ＤＥＳと同一の構成の鍵スケ
ジュール部Ａと鍵スケジュール部Ｂとからなる。したが
って鍵スケジュール部４はこのような構成の鍵スケジュ
ール部を１６段設けた構成を有する。鍵スケジュール部
Ａ、Ｂとも同一の処理を行なうのでここでは鍵スケジュ
ール部Ａについてのみ説明する。
【００２１】１２８ビットの鍵情報は半分ずつに分割さ
れ、縮約型転置ＰＣ−１を施された後、５６ビットの鍵
として各々の鍵スケジュール部に入力される。鍵（５６
ビット）を２つに等分して生成した２８ビットからなる
２つの鍵の各々Ｃ0 （２８ビット）、Ｄ0 （２８ビッ
ト）について左シフト部１０Ａで左シフト処理を施した
後、ビット選択部１１Ａに入力する。ビット選択部１１
Ａは所定のビット選択処理により４８ビットからなる第
１の中間鍵と、５ビットからなる鍵とを出力する。この
５ビットの鍵としては、５６ビット鍵の例えば、左から
９、１８、２２、２５、３５番目の５ビットが用いられ
る。同様にしてビット選択部１０Ｂからは４８ビットか
らなる第２の中間鍵と、５ビットからなる鍵とが出力さ
れる。
れ、縮約型転置ＰＣ−１を施された後、５６ビットの鍵
として各々の鍵スケジュール部に入力される。鍵（５６
ビット）を２つに等分して生成した２８ビットからなる
２つの鍵の各々Ｃ0 （２８ビット）、Ｄ0 （２８ビッ
ト）について左シフト部１０Ａで左シフト処理を施した
後、ビット選択部１１Ａに入力する。ビット選択部１１
Ａは所定のビット選択処理により４８ビットからなる第
１の中間鍵と、５ビットからなる鍵とを出力する。この
５ビットの鍵としては、５６ビット鍵の例えば、左から
９、１８、２２、２５、３５番目の５ビットが用いられ
る。同様にしてビット選択部１０Ｂからは４８ビットか
らなる第２の中間鍵と、５ビットからなる鍵とが出力さ
れる。
【００２２】そして、ビット選択部１１Ａからの４８ビ
ットの鍵とビット選択部１１Ｂからの４８ビットの鍵と
の間で排他的倫理和１４をとり、その結果としての４８
ビットの第３の中間鍵を３等分して１６ビットの鍵Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３を得る。この鍵Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をＦ２
鍵としてＦ２関数３に入力する。
ットの鍵とビット選択部１１Ｂからの４８ビットの鍵と
の間で排他的倫理和１４をとり、その結果としての４８
ビットの第３の中間鍵を３等分して１６ビットの鍵Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３を得る。この鍵Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をＦ２
鍵としてＦ２関数３に入力する。
【００２３】同様に、鍵スケジュール部Ａのビット選択
部１１Ａからの５ビットの鍵と、鍵スケジュール部Ｂの
ビット選択部１１Ｂからの５ビットの鍵との間で排他的
論理和１２を求め、その結果と０Ｘ１０（０Ｘは１６進
を表す）との間で排他的論理和１３をとったものをＦ２
シフト鍵としてＦ２関数３に入力する。
部１１Ａからの５ビットの鍵と、鍵スケジュール部Ｂの
ビット選択部１１Ｂからの５ビットの鍵との間で排他的
論理和１２を求め、その結果と０Ｘ１０（０Ｘは１６進
を表す）との間で排他的論理和１３をとったものをＦ２
シフト鍵としてＦ２関数３に入力する。
【００２４】さらに、本実施形態では、鍵スケジュール
部Ａのビット選択部１１Ａからの４８ビットの鍵をＦ関
数拡大鍵としてＦ関数２に入力する。また、各々の２８
ビットの鍵Ｃ0 （２８ビット）、Ｄ0 （２８ビット）を
左シフトすることによって得られたＣ1 （２８ビッ
ト）、Ｄ1 （２８ビット）は次の段の鍵スケジュール部
の入力となる。
部Ａのビット選択部１１Ａからの４８ビットの鍵をＦ関
数拡大鍵としてＦ関数２に入力する。また、各々の２８
ビットの鍵Ｃ0 （２８ビット）、Ｄ0 （２８ビット）を
左シフトすることによって得られたＣ1 （２８ビッ
ト）、Ｄ1 （２８ビット）は次の段の鍵スケジュール部
の入力となる。
【００２５】このように本実施形態では、ＤＥＳとの互
換性を維持するために、１２８ビットの鍵を６４ビット
ずつに分割し、それぞれに対してＤＥＳの鍵スケジュー
ル部Ａ、Ｂを適用している。また、Ｆ関数に入力される
拡大鍵としては鍵スケジュール部Ａからの４８ビットの
鍵をそのまま用いている。また、Ｆ２関数に用いる鍵と
しては鍵スケジュール部Ａからの４８ビット鍵と鍵スケ
ジュール部Ｂからの４８ビット鍵とのビットごとの排他
的論理和を１６ビットごとのブロックに分割して、それ
ぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３としている。また、５６ビット鍵
の左から特定番目の５ビットを選択してＦ２関数のシフ
ト鍵として用いている。
換性を維持するために、１２８ビットの鍵を６４ビット
ずつに分割し、それぞれに対してＤＥＳの鍵スケジュー
ル部Ａ、Ｂを適用している。また、Ｆ関数に入力される
拡大鍵としては鍵スケジュール部Ａからの４８ビットの
鍵をそのまま用いている。また、Ｆ２関数に用いる鍵と
しては鍵スケジュール部Ａからの４８ビット鍵と鍵スケ
ジュール部Ｂからの４８ビット鍵とのビットごとの排他
的論理和を１６ビットごとのブロックに分割して、それ
ぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３としている。また、５６ビット鍵
の左から特定番目の５ビットを選択してＦ２関数のシフ
ト鍵として用いている。
【００２６】図３はＦ２関数３の構成を示す図である。
ここでは図１に示すＲ0 （３２ビット）を２つに等分し
て２つの１６ビットのブロックを生成する。左側の１６
ビットブロックは排他的論理和２０に入力される。ま
た、右側の１６ビットブロックは論理積２１と排他的論
理和２２に入力される。
ここでは図１に示すＲ0 （３２ビット）を２つに等分し
て２つの１６ビットのブロックを生成する。左側の１６
ビットブロックは排他的論理和２０に入力される。ま
た、右側の１６ビットブロックは論理積２１と排他的論
理和２２に入力される。
【００２７】論理積２１は１６ビット鍵Ｇ１と右側の１
６ビット鍵との論理積をとって排他的論理和２０に入力
する。排他的倫理和２０は左側の１６ビットブロックと
論理積２１からの鍵との間で排他的論理をとり、その結
果を左巡回シフト部２３に入力する。
６ビット鍵との論理積をとって排他的論理和２０に入力
する。排他的倫理和２０は左側の１６ビットブロックと
論理積２１からの鍵との間で排他的論理をとり、その結
果を左巡回シフト部２３に入力する。
【００２８】一方、排他的論理和２２は１６ビット鍵Ｇ
２と右側の１６ビットブロックとの間で排他的倫理和を
とり、その結果を左巡回シフト部２３に入力する。左巡
回シフト部２３は、排他的論理和２０の出力と排他的論
理和２２の出力からなる３２ビットの鍵に対して、入力
された５ビットのＦ２シフト鍵を２進表記とみなして、
そのビット数分の左巡回シフトを行なう。
２と右側の１６ビットブロックとの間で排他的倫理和を
とり、その結果を左巡回シフト部２３に入力する。左巡
回シフト部２３は、排他的論理和２０の出力と排他的論
理和２２の出力からなる３２ビットの鍵に対して、入力
された５ビットのＦ２シフト鍵を２進表記とみなして、
そのビット数分の左巡回シフトを行なう。
【００２９】左巡回シフトを行った後の３２ビットの中
間データの左半分の１６ビットはＦ２関数３の右半分の
出力となる。また、左巡回シフトを行った後の３２ビッ
トの中間データの右半分の１６ビットは排他的倫理和２
４に入力される。
間データの左半分の１６ビットはＦ２関数３の右半分の
出力となる。また、左巡回シフトを行った後の３２ビッ
トの中間データの右半分の１６ビットは排他的倫理和２
４に入力される。
【００３０】論理積２５は１６ビットの鍵Ｇ３と左巡回
シフトを行った後の３２ビットの中間データの左半分の
１６ビットとの論理積をとってその結果を排他的論理和
２４に入力する。排他的論理和２４はこの論理積と左巡
回シフトを行った後の３２ビットの中間データの右半分
の１６ビットとの間の排他的論理和をとり、その結果を
Ｆ２関数３の左半分として出力する。
シフトを行った後の３２ビットの中間データの左半分の
１６ビットとの論理積をとってその結果を排他的論理和
２４に入力する。排他的論理和２４はこの論理積と左巡
回シフトを行った後の３２ビットの中間データの右半分
の１６ビットとの間の排他的論理和をとり、その結果を
Ｆ２関数３の左半分として出力する。
【００３１】上記したように、本実施形態のＦ２関数で
は、３２ビットの入力を１６ビットずつに分割して、分
割された鍵とのビットごとの論理和や論理積をとってい
る。また、巡回シフト部ではＦ２シフト鍵のビット数だ
け３２ビットの鍵に対して巡回シフトを行っている。
は、３２ビットの入力を１６ビットずつに分割して、分
割された鍵とのビットごとの論理和や論理積をとってい
る。また、巡回シフト部ではＦ２シフト鍵のビット数だ
け３２ビットの鍵に対して巡回シフトを行っている。
【００３２】以上の説明からわかるように、本実施形態
の暗号化装置の利点はＤＥＳと同一の鍵スケジュール構
成を用いていることにある。６４ビットの鍵を複製して
１２８ビットの鍵を生成することにより、ＤＥＳとの完
全な互換性を維持することができる。なぜなら、２つの
鍵スケジュール部Ａ、Ｂの６４ビットの入力が同じであ
るならば、各スケジュール部で生成される中間鍵も同一
のものとなる。各スケジュール部で生成される中間鍵が
同一ならば両者のビットごとの排他的論理和１４は０と
なるため、Ｆ２関数３で用いられるＧ１、Ｇ２、Ｇ３も
０となる。また同様に、排他的論理和１２の出力も０と
なり、Ｆ２シフト鍵は０Ｘ１０となる。
の暗号化装置の利点はＤＥＳと同一の鍵スケジュール構
成を用いていることにある。６４ビットの鍵を複製して
１２８ビットの鍵を生成することにより、ＤＥＳとの完
全な互換性を維持することができる。なぜなら、２つの
鍵スケジュール部Ａ、Ｂの６４ビットの入力が同じであ
るならば、各スケジュール部で生成される中間鍵も同一
のものとなる。各スケジュール部で生成される中間鍵が
同一ならば両者のビットごとの排他的論理和１４は０と
なるため、Ｆ２関数３で用いられるＧ１、Ｇ２、Ｇ３も
０となる。また同様に、排他的論理和１２の出力も０と
なり、Ｆ２シフト鍵は０Ｘ１０となる。
【００３３】このとき、図３に示すＦ２関数３の排他的
論理和２０、２２の一方の入力が０となるので、Ｆ２関
数３に入力された２つの１６ビットの鍵はそのまま左巡
回シフト部２３に入力される。さらに、左巡回シフト部
２３では鍵スケジュール部Ａ、Ｂからの２つの５ビット
鍵の間の排他的論理和１２と０Ｘ１０との排他的倫理和
１３をＦ２シフト鍵とし、このようなＦ２シフト鍵に基
づいて左巡回を行っているので、Ｇ３＝０、すなわち、
排他的論理和２４の一方の入力が０のときは、Ｆ２関数
３に入力されたビット列（３２ビット）と同じビット列
が出力されることになる。
論理和２０、２２の一方の入力が０となるので、Ｆ２関
数３に入力された２つの１６ビットの鍵はそのまま左巡
回シフト部２３に入力される。さらに、左巡回シフト部
２３では鍵スケジュール部Ａ、Ｂからの２つの５ビット
鍵の間の排他的論理和１２と０Ｘ１０との排他的倫理和
１３をＦ２シフト鍵とし、このようなＦ２シフト鍵に基
づいて左巡回を行っているので、Ｇ３＝０、すなわち、
排他的論理和２４の一方の入力が０のときは、Ｆ２関数
３に入力されたビット列（３２ビット）と同じビット列
が出力されることになる。
【００３４】このようにして、２つの鍵スケジュール部
Ａ、Ｂの６４ビットの入力が同じであるならば、Ｆ２関
数３の構造は無視されることになるので、１２８ビット
鍵の半分の６４ビットを鍵として用いたＤＥＳと全く同
じ処理となり、互換性が満足される。
Ａ、Ｂの６４ビットの入力が同じであるならば、Ｆ２関
数３の構造は無視されることになるので、１２８ビット
鍵の半分の６４ビットを鍵として用いたＤＥＳと全く同
じ処理となり、互換性が満足される。
【００３５】さらに、本実施形態ではＦ２関数を加えた
ことによりＤＥＳと比較して各段でのデータ処理が増加
することになるが、Ｆ２関数で用いられる演算は左巡回
シフト命令、論理和、論理積、排他的論理和であり、こ
れらの演算は通常多くのハードウェアに実装されている
ので高速処理が可能である。このことより、処理効率は
ＤＥＳと比較してあまり低下することはない。
ことによりＤＥＳと比較して各段でのデータ処理が増加
することになるが、Ｆ２関数で用いられる演算は左巡回
シフト命令、論理和、論理積、排他的論理和であり、こ
れらの演算は通常多くのハードウェアに実装されている
ので高速処理が可能である。このことより、処理効率は
ＤＥＳと比較してあまり低下することはない。
【００３６】また、本実施形態ではＦ２関数での鍵の加
え方に工夫を行っている。鍵を加える場合、入力データ
と鍵との排他的論理和をとる方法があるが、この方法で
は線形解読法を適用したときに排他的倫理和で加えられ
た鍵は解読の過程で比較的容易に導出されてしまい、鍵
のビット数を増やしても安全性を高める効果が少ない。
これに対して、本実施形態では、論理和や論理積を用い
て鍵を加えているので、線形解読法による鍵の直接の導
出は行われず、鍵のビット数の増加により強度の安全性
の向上が計れる。
え方に工夫を行っている。鍵を加える場合、入力データ
と鍵との排他的論理和をとる方法があるが、この方法で
は線形解読法を適用したときに排他的倫理和で加えられ
た鍵は解読の過程で比較的容易に導出されてしまい、鍵
のビット数を増やしても安全性を高める効果が少ない。
これに対して、本実施形態では、論理和や論理積を用い
て鍵を加えているので、線形解読法による鍵の直接の導
出は行われず、鍵のビット数の増加により強度の安全性
の向上が計れる。
【００３７】以下に、ＯＳとしてSolaris2.5、コンパイ
ラとしてgcc-2.7.2 を用い、最適化オプションなしのシ
ステム環境下で、本実施形態の暗号化用サンプルソース
プログラムを実行した場合のスループットを本実施形態
とＤＥＳについて計測した。ここでは、上記サンプルソ
ースプログラムからＦ２関数に関する部分を取り除いた
ものをＤＥＳの構成としている。
ラとしてgcc-2.7.2 を用い、最適化オプションなしのシ
ステム環境下で、本実施形態の暗号化用サンプルソース
プログラムを実行した場合のスループットを本実施形態
とＤＥＳについて計測した。ここでは、上記サンプルソ
ースプログラムからＦ２関数に関する部分を取り除いた
ものをＤＥＳの構成としている。
【００３８】計測の結果、図４（ａ）に示すような結果
が得られた。スループットの速度比では本実施形態はＤ
ＥＳの９０．６％であり、ＤＥＳを３重に構成したTrip
leＤＥＳがＤＥＳの１／３（すなわち、３３．３％）の
速度であることと比較して十分高速であることがわか
る。
が得られた。スループットの速度比では本実施形態はＤ
ＥＳの９０．６％であり、ＤＥＳを３重に構成したTrip
leＤＥＳがＤＥＳの１／３（すなわち、３３．３％）の
速度であることと比較して十分高速であることがわか
る。
【００３９】次に、ＯＳとしてLinux 、ＣＰＵとしてPe
ntium 120MHz、コンパイラとしてgcc-2.7.2.1 、最適化
オプションとして-O2 を用いたシステム環境下で同様の
サンプルソースプログラムを実行した場合のスループッ
トを本実施形態とＤＥＳについて計測した。この場合も
上記サンプルソースプログラムからＦ２関数に関する部
分を取り除いたものをＤＥＳの構成としている。
ntium 120MHz、コンパイラとしてgcc-2.7.2.1 、最適化
オプションとして-O2 を用いたシステム環境下で同様の
サンプルソースプログラムを実行した場合のスループッ
トを本実施形態とＤＥＳについて計測した。この場合も
上記サンプルソースプログラムからＦ２関数に関する部
分を取り除いたものをＤＥＳの構成としている。
【００４０】計測の結果、図４（ｂ）に示すような結果
が得られた。図４（ｂ）によれば、スループットの速度
比では本実施形態はＤＥＳの６５％であり、ＤＥＳを３
重に構成したTripleＤＥＳがＤＥＳの１／３の速度であ
ることと比較してまだ十分高速であることがわかる。
が得られた。図４（ｂ）によれば、スループットの速度
比では本実施形態はＤＥＳの６５％であり、ＤＥＳを３
重に構成したTripleＤＥＳがＤＥＳの１／３の速度であ
ることと比較してまだ十分高速であることがわかる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、ＤＥＳとの互換性を維
持しつつ安全性を増大することができる暗号化装置及び
暗号化方法を提供できる。
持しつつ安全性を増大することができる暗号化装置及び
暗号化方法を提供できる。
【図１】本発明の一実施形態における暗号化装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】図１に示す鍵スケジュール部４の１段分の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】図１に示すＦ２関数の構成を示す図である。
【図４】本実施形態の暗号化方法に係るサンプルソース
プログラムを実行した場合のスループットを本実施形態
とＤＥＳについて計測した結果を示す図である。
プログラムを実行した場合のスループットを本実施形態
とＤＥＳについて計測した結果を示す図である。
１…排他的論理和、２…Ｆ関数、３…Ｆ２関数、４…鍵
スケジュール部、１０Ａ、１０Ｂ…左シフト部、１１
Ａ、１１Ｂ…ビット選択部、１２、１３、１４…排他的
論理和。
スケジュール部、１０Ａ、１０Ｂ…左シフト部、１１
Ａ、１１Ｂ…ビット選択部、１２、１３、１４…排他的
論理和。
Claims (4)
- 【請求項１】 入力電文を外部から入力された鍵情報に
依存して攪拌し、対応する符号化電文を出力するデータ
攪拌部と、 前記鍵情報を前記データ攪拌部に供給される中間鍵に展
開する鍵スケジュール部とからなる暗号化装置であっ
て、 前記鍵スケジュール部は、 鍵情報の半数のビットを一意の出力に対応づける鍵展開
手段と、 外部から入力された前記鍵ビットの内、半数を前記鍵展
開手段にて第１の中間鍵に展開すると共に、全鍵ビット
の残りの半数に同じ処理を施して第１の中間鍵と同数の
ビットからなる第２の中間鍵に展開し、該第２の中間鍵
と第１の中間鍵のビット毎に所定の演算を行なうことに
より、第３の中間鍵を得る手段とを有し、 前記データ攪拌部は、 前記第１乃至第３の中間鍵の一部または全部のビットの
値によって規定される攪拌処理を実現する複数の攪拌手
段を有し、 前記複数の攪拌手段の内、第３の中間鍵のみによって規
定される攪拌手段は、第３の中間鍵のビットの内、前記
攪拌手段で用いられているビットが特定の条件を満たし
た場合には、前記攪拌手段への入力ビット列と同一のビ
ット列を出力するように構成されていることを特徴とす
る暗号化装置。 - 【請求項２】 所定のビット列からなる鍵情報を複数個
に分割して得られる複数の暗号化鍵を、入力電文を攪拌
するのに用いられる中間鍵にそれぞれ展開する同一構成
の複数の鍵展開手段と、 この複数の鍵展開手段から出力された複数の中間鍵を互
いに比較する比較手段と、 この比較手段によって比較された複数の中間鍵が同一で
あることが検出された場合には、複数の中間鍵のいずれ
か１つを用いて入力電文を攪拌するとともに、 比較された複数の中間鍵が同一でないことが検出された
場合には、複数の中間鍵のすべてに基づいて入力電文を
攪拌する攪拌手段と、 を具備することを特徴とする暗号化装置。 - 【請求項３】 外部から入力された鍵情報を鍵スケジュ
ール部において中間鍵に展開し、データ攪拌部において
この中間鍵に依存して入力電文を攪拌して対応する符号
化電文を出力する暗号化方法であって、 所定の鍵展開手段によって、外部から入力された鍵情報
の内、半数のビットを第１の中間鍵に展開すると共に、 前記鍵情報の残りのビットに同じ処理を施して第１の中
間鍵と同数のビットからなる第２の中間鍵に展開し、 さらに、第１の中間鍵と第２の中間鍵との間でビット毎
に所定の演算を行なうことにより、第３の中間鍵を得る
とともに、 前記第１、第２、第３の中間鍵の一部または全部のビッ
トの値によって規定される攪拌処理を行なうにあたっ
て、第３の中間鍵のみによって規定される攪拌処理は、
第３の中間鍵が特定の条件を満たした場合には、入力ビ
ット列と同一のビット列を出力することを特徴とする暗
号化方法。 - 【請求項４】 同一構成の複数の鍵展開手段によって、
所定のビット列からなる鍵情報を複数個に分割して得ら
れる複数の暗号化鍵を入力電文を攪拌するのに用いられ
る中間鍵にそれぞれ展開する展開工程と、 前記複数の鍵展開手段から出力された複数の中間鍵を互
いに比較する比較工程と、 この比較工程において比較された複数の中間鍵が同一で
あることが検出された場合には、複数の中間鍵のいずれ
か１つを用いて入力電文を攪拌するとともに、 比較された複数の中間鍵が同一でないことが検出された
場合には、複数の中間鍵のすべてに基づいて入力電文を
攪拌する攪拌工程と、 を具備することを特徴とする暗号化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26989796A JP3517063B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 暗号化装置及び暗号化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26989796A JP3517063B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 暗号化装置及び暗号化方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003387215A Division JP3836834B2 (ja) | 2003-11-17 | 2003-11-17 | 暗号化装置及び暗号化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116029A true JPH10116029A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3517063B2 JP3517063B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=17478750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26989796A Expired - Fee Related JP3517063B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 暗号化装置及び暗号化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3517063B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1005191A1 (en) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Encryption/decryption unit and storage medium |
| KR100402811B1 (ko) * | 1999-08-31 | 2003-10-30 | 가부시끼가이샤 도시바 | 확대키 생성기, 암호/복호 장치, 확대키 생성 방법 및기억 매체 |
| JP2007192893A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Sony Corp | 暗号処理装置、および暗号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
| JP2009003312A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sony Corp | 暗号処理装置、および暗号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP26989796A patent/JP3517063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1005191A1 (en) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Encryption/decryption unit and storage medium |
| US6985582B1 (en) | 1998-11-27 | 2006-01-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Encryption/decryption unit and storage medium |
| US7039184B2 (en) | 1998-11-27 | 2006-05-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Encryption/decryption unit and storage medium |
| KR100402811B1 (ko) * | 1999-08-31 | 2003-10-30 | 가부시끼가이샤 도시바 | 확대키 생성기, 암호/복호 장치, 확대키 생성 방법 및기억 매체 |
| US6891950B1 (en) | 1999-08-31 | 2005-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Extended key generator, encryption/decryption unit, extended key generation method, and storage medium |
| JP2007192893A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Sony Corp | 暗号処理装置、および暗号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
| US8073140B2 (en) | 2006-01-17 | 2011-12-06 | Sony Corporation | Encryption/decryption device, encryption/decryption method, and computer program |
| JP2009003312A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sony Corp | 暗号処理装置、および暗号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3517063B2 (ja) | 2004-04-05 |
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