JPH10161535A - 暗号通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて簡単な構成により、通信データに解読
されにくい暗号化を施すことができる暗号通信装置を提
供すること。 【解決手段】 加算器３にて、送信器１に入力されたデ
ータ列に乱数発生部２から出力された乱数データが付加
され、暗号化部４において所定データサイズ毎にパケッ
ト化された後、該パケット単位に暗号化が施される。そ
して送信部５において暗号化されたパケットのデータフ
レームが形成され、受信器６へ送信される。そして、受
信器６において、受信部７が上記データフレームを受信
し、その中から暗号化パケットを取り出し、復号化部８
によりその暗号化パケットが復号化されデータ列にして
減算器９へ出力される。乱数除去部１０により、減算器
９へ入力されたデータ列から加算器３において付加され
た乱数データが除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、暗号通信機能を
有する通信装置に係り、特に、データをパケット単位に
分割して伝送する暗号通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、データを暗号化し、暗号化した
データをパケット単位で送受信する従来の送信器および
受信器の一構成例を示す。この図において、送信するデ
ータ列が送信器２０に入力されると、暗号化部２１は、
連続して入力されるデータ列を所定のサイズでパケット
化し、暗号化鍵を用いてＣＢＣ（Cipher block chainin
g） モードで暗号化する。すなわち、これから暗号化す
るパケットと、履歴記憶回路２２に記憶されている前回
暗号化したパケットとの排他的論理和をとり、その結果
を上述した暗号化鍵を用いて暗号化する。なお、一番最
初のパケットを暗号化する場合は、前回暗号化したパケ
ットがないため、その代わりとして、履歴記憶回路２２
に予め記憶されている所定データとの排他的論理和が取
られる。

【０００３】そして、今回暗号化したパケットを送信部
２３へ出力すると共に、履歴記憶回路２２に記憶されて
いた前回の暗号化パケットを、今回暗号化したパケット
に書き換える。送信部２３は、入力された暗号化パケッ
トに宛先アドレスやデータフレーム番号等の各種情報を
含むヘッダを付してデータフレームを形成し、受信器３
０へ送信する。また、この時、再送用ＲＡＭ２４は、送
信する暗号化パケットを順次記憶していく。

【０００４】一方、受信器３０においては、まず、送信
されてきたデータフレームを受信部３１で受信し、受信
したデータフレームから暗号化パケットを取り出して復
号化部３２へ出力する。この時、消失検出部３３は、送
信器２０から送信されてきたデータフレームのうち、通
信過程において消失してしまったものがあるか否かを判
断し、消失したデータフレームがあった場合は、送信器
１０に対しそのデータフレームの再送を要求する。これ
により送信器２０は、再送を要求されたデータフレーム
に対応する暗号化パケットを再送用ＲＡＭ２４から読み
出し、再度データフレームを形成して受信器３０へ送信
する。

【０００５】受信部３１から出力された暗号化パケット
は、復号化部３２を経由して履歴記憶回路３４に記憶さ
れる。ここで、履歴記憶回路３４には、今回受信部３１
から出力された暗号化パケットの、１つ前の暗号化パケ
ットが記憶されている。そして、復号化部３２におい
て、復号化鍵を用いて今回受信部３１から出力された暗
号化パケットが復号化される。その後、その復号化され
たパケットと、履歴記憶回路３４に記憶されていた１つ
前の暗号化パケットとの排他的論理和が取られた後、出
力データ列として出力される。

【０００６】上述したようなＣＢＣモードによって暗号
化を行った場合、同じ内容のデータが連続して入力され
たとしても、暗号化後のパケットの内容はそれぞれ異な
ったものとなる。すなわち、暗号化前のデータと暗号化
後のデータが１対１で対応しないので、より解読されに
くい暗号化を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな暗号系においては、暗号化前後のパケットが、１対
１で対応しないようにするために、あるパケットを暗号
化または復号化する際に、前回暗号化したパケットを利
用している。このため、送信器および受信器にはそれぞ
れ記憶手段が必要となっていた。また、上述した理由か
ら、通信中にデータフレームが消失し、１つでも暗号化
パケットが欠けてしまうと、次の暗号化パケットを復号
化することができなくなってしまう。このため、受信器
側においてはデータフレームの消失検出手段が必要とな
り、一方、送信器側においては消失したデータフレーム
の再送手段が必要となる。

【０００８】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、極めて簡単な構成により、解読されにくい暗号
化を通信データに施すことができる暗号通信装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、入力データ列をパケット単位に分割して暗号化し、
該暗号化したパケットを送受信する暗号通信装置におい
て、前記入力データ列に乱数データを挿入する乱数デー
タ挿入手段と、前記乱数データ挿入手段から出力される
データ列を所定のデータサイズ毎にパケット化し、該パ
ケット毎に暗号化する暗号化手段と、前記暗号化された
パケットを送信する送信手段とを有する送信器と、前記
暗号化されたパケットを受信する受信手段と、前記受信
したパケットを復号化する復号化手段と、前記復号化し
たパケットに含まれていたデータから、前記乱数データ
挿入手段によって挿入された乱数データを除去する乱数
データ除去手段とを有する受信器とからなることを特徴
とする暗号通信装置である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の暗号通信装置において、前記乱数データ挿入手段は、
前記入力データ列に所定のデータサイズ間隔毎に所定デ
ータサイズの乱数データを挿入し、前記乱数データ除去
手段は、前記復号化手段から出力されるデータから、前
記所定のデータサイズ間隔毎に、前記所定データサイズ
のデータを除去することを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の暗号通信装置において、前記乱数データ挿入手段は、
前記入力データ列に予め定められた不定期なデータサイ
ズ間隔で所定データサイズの乱数データを挿入し、前記
乱数データ除去手段は、前記復号化手段から出力される
データから、前記予め定められた不定期なデータサイズ
間隔で前記所定データサイズのデータを除去することを
特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３に記載の暗号通信装置において、前記乱数データ挿入
手段による前記入力データ列への乱数データの挿入位置
は、前記暗号化手段において各々パケット化されるデー
タの中に、常に少なくとも１つの前記乱数データが含ま
れるように定められていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発
明の一態様を示すものであり、何らこの発明を限定する
ものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能であ
る。図１に本実施形態における暗号通信装置の構成を示
す。この図において、１は送信器であり、外部から入力
されたデータ列をパケット化した後、そのパケットを暗
号化して送信する。

【００１４】上述した送信器１において、２は乱数発生
部であり、送信器１に一定の周期で連続的に入力される
データ（以下、データ列という）に対し、所定のタイミ
ングで所定のデータ単位（例えば、１バイト単位，１ワ
ード単位等）の乱数データを発生する。ここで上記所定
のタイミングとは、送信器１に入力されるデータ列のデ
ータ間に乱数データを付加するためのタイミングであ
り、あるデータが入力されてから次のデータが入力され
るまでの間に設定されている。また、乱数データを発生
する周期は、入力データ列に対して乱数データを付加す
る位置に応じて予め定められており、その位置は後述す
る乱数除去部１０も承知している。

【００１５】３は加算器であり、乱数発生部２から出力
された乱数データを、外部から入力されるデータ列に付
与する。４は暗号化部であり、加算器３から出力された
データ列を所定のデータサイズ毎にパケット化した後、
暗号化鍵を用いて暗号化する。５は図５に示す送信部２
３と同様の送信部であり、暗号化したパケットに各種情
報を含むヘッダを付してデータフレームを形成し、送信
する。

【００１６】次に６は受信器であり、送信器１から送信
されたデータフレームを受信し、そのデータフレームに
含まれる暗号化パケットを復号化した後、データ列に戻
して出力する。この受信器６において、７は受信部であ
り、送信器１から送信されたデータフレームを受信し、
その中から暗号化パケットを取り出す。８は復号化部で
あり、受信部７から出力された暗号化パケットを復号化
鍵を用いて復号し、その復号化したデータをデータ列に
して減算器９へ出力する。ここで、復号化部８は、送信
器１の暗号化部４に入力されたデータの順序と同じ順序
で復号化したデータを出力するものとする。乱数除去部
１０は、加算器３において入力されたデータ列に付加さ
れた乱数データの位置を予め承知しており、これにより
復号化部８から出力されるデータ列から乱数データを除
去する（詳しくは後述する）。

【００１７】次に上述した送信器１および受信器６の動
作について図２および図３を参照して説明する。ここ
で、図２，図３において、それぞれ「００」と図示され
ているのは、送信器１に順次入力されるデータを１６進
数で示したものであり、各データの上部に示した丸数字
は、送信器１に入力された順序を示している。また、送
信器１には、１バイト単位でデータ列が順次入力される
ものとし、乱数発生部２は、入力されるデータ列の４バ
イト毎に、１バイト目のデータが入力後２バイト目のデ
ータの入力前に乱数データを発生するものとする。これ
により、加算器３から出力されるデータ列を５バイト単
位で見た場合、常に２バイト目のデータが乱数データに
なっている。また、暗号化部４は加算器３から出力され
るデータ列を５バイト単位でパケット化し、暗号化する
ものとする。

【００１８】まず、送信器１にデータ列が入力される
と、加算器３において、データ列の所定の位置に１バイ
トの乱数データが付加される。例えば、図２（ａ）に示
すように、送信器１に１バイトずつデータが入力される
と、乱数発生部２は１バイト目の入力データ（同図中、
で示されるデータ）が入力され、２バイト目の入力デ
ータ（同図中、で示されるデータ）が入力される前に
１バイトの乱数データを発生する。これにより、１バイ
ト目と２バイト目の入力データの間に乱数データが挿入
されたデータ列が加算器３から出力され、加算器３から
出力されるデータ列の２バイト目のデータが付加した乱
数データとなる。そして、加算器３から出力される１バ
イト目から５バイト目のデータが暗号化部４内でパケッ
ト化され、所定の暗号化鍵を用いて暗号化される（図２
（ｂ）参照）。

【００１９】さらに、続いて入力されるデータ列に対し
ても同様に１バイトの乱数データが付加される。すなわ
ち、図２（ｃ）に示すように、５バイト目の入力データ
が入力された後、６バイト目の入力データが入力される
前に、乱数発生部２から１バイトの乱数データが出力さ
れる。これにより、加算器３から出力されるデータ列を
５バイト単位で見た場合、２バイト目に乱数データが付
加される。そして、加算器３から出力される６バイト目
から１０バイト目のデータ（うち、７バイト目に乱数デ
ータを含む）が、暗号化部４内でパケット化され、所定
の暗号化鍵を用いて暗号化される（図２（ｄ）参照）。

【００２０】以下、同様にして、加算器３から出力され
るデータ列を５バイト単位で見た場合、常に２バイト目
が乱数データとなるように、送信器１に入力されたデー
タ列に乱数データが付加される。したがって、各パケッ
トに常に１バイトの乱数データが含まれているので、同
じ値のデータが連続して入力された場合でも、暗号化後
のパケットは各々異なったものになる。すなわち、図２
（ａ），（ｃ）に示すように、入力データは同一でも暗
号化の結果はそれぞれ異なったものになり、送信するデ
ータに解読されにくい暗号化を施すことができる。そし
て、暗号化部４から出力された各暗号化パケットは、送
信部５にてデータフレーム化され、受信器６へ送信され
る。

【００２１】次に受信器６が送信器１からのデータフレ
ームを受信すると、まず、受信部７において受信したデ
ータフレームから暗号化パケットが取り出され、復号化
部８へ出力される。そして、復号化部８において、暗号
化パケットを復号化鍵を用いて復号化し、その結果をデ
ータ列として減算器９へ出力する。そして、乱数除去部
１０により、減算器９へ出力されたデータ列の所定位置
から１バイトのデータが除去される。

【００２２】すなわち、まず送信器１から送信された最
初の暗号化パケットは、復号化部８で復号され、暗号化
部４に入力された順序で１バイトずつ、復号化されたデ
ータが出力される（図３（ａ）参照）。そして、乱数除
去部１０により、減算器９において復号化部８から出力
されたデータ列から２バイト目のデータ（乱数データ）
が除去され、出力データ列として外部へ出力される（図
３（ｂ）参照）。また、次に送信されてきた暗号化パケ
ットに対しても、復号化部８にて復号化された後、図３
（ｃ）に示すデータ列となって出力され、その後減算器
９においてそのデータ列の２バイト目のデータが除去さ
れ、外部へ出力される（図３（ｄ）参照）。

【００２３】このように、送信器１と受信器６の双方
が、乱数データが付加される位置を予め承知しているの
で、乱数除去部１０は、復号化部８から出力されるデー
タ列から、所定の位置のデータを機械的に削除するだけ
でよい。したがって、送信側と受信側で乱数の同期を取
る必要がないので、暗号化、復号化に関する制御が非常
に容易となる。

【００２４】また、暗号化および復号化は、前述したＣ
ＢＣモードによる暗号化のように、１つ前の暗号化結果
に関係なく行われるため、図５に示した暗号通信装置の
様に暗号化パケットの履歴を記憶する手段が不要となる
ので、暗号通信装置の構成を簡略化することができる。
さらに、あるパケットの暗号化と、他のパケットの暗号
化との間に何等関連性を持たないので、通信過程におい
てあるパケットが消失してしまったとしても、その後の
パケットの復号化に影響せず、継続して復号化を行うこ
とができる。

【００２５】なお、上述した実施形態では、各々パケッ
ト化されるデータの２バイト目に乱数データを付加して
いたが、特にこれに限定されるものではなく、送受信器
間で対応がとられてさえいれば、データ列に付加する乱
数データのサイズ、および、乱数データを付加する位置
は任意に設定することができる。

【００２６】例えば、上述した実施形態では、各々パケ
ット化されるデータ列のうち、２バイト目のデータを乱
数データとしていたが、このように、パケット化される
データの中で常に一定の位置に乱数データを挿入する必
要はない。すなわち、入力データ列に対して単に周期的
に乱数データを付加するようにしてもよい。例えば、図
４（ａ）に示すように、最初のデータが入力されてから
３バイト置きに乱数データを付加し、その後、５バイト
単位でパケット化・暗号化する。ここで、図４（ａ）
は、加算器３または復号化部８から出力されるデータ列
を示している。この場合、最初のパケットの４バイト目
が乱数データとなり、次にパケットでは３バイト目が乱
数データとなる。なお、乱数データを挿入する周期は、
少なくとも１つのパケットに１つ付加される様に選択す
ることが望ましい。

【００２７】また、付加する乱数データの周期は、図４
（ａ）に示したように周期的でなくともよい。例えば、
図４（ｂ）に示すように、送信器１にて最初のデータの
入力から３バイト目に乱数データを付加し、次に３バイ
ト置いて７バイト目に乱数データを付加し、さらに５バ
イト置いて１３バイト目に乱数データを付加する、とい
うように送受信器の間で予め定めておき、復号化したデ
ータ列からそれぞれ予め定められた位置（３バイト目，
７バイト目，１３バイト目，……）から乱数データを除
去するようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、所定データサイズ毎に暗号化されるデー
タの中に乱数データが含まれているので、同一データが
連続して入力された場合でも、入力データと暗号化後の
データとが、１対１で対応する可能性が低くなり、解読
されにくい暗号化を施すことができる。また、ＣＢＣモ
ードによる暗号化のように、暗号化および復号化が、前
回の暗号化結果に関係なく行われるため、暗号化パケッ
トの履歴を記憶する手段が不要となるので、暗号通信装
置の構成を簡略化することができる。さらに、あるパケ
ットの暗号化と、他のパケットの暗号化との間に何等関
連性がないので、通信過程においてあるパケットが消失
してしまったとしても、その後の復号化に影響を与える
ことがなく、継続して復号化を行うことができる。

【００２９】また、請求項２および３に記載の発明によ
れば、送信器にて挿入される乱数データの位置が受信器
においても認識されており、受信器における乱数除去
は、復号化されたデータの中から、単に予め定められた
位置のデータを、予め定められたデータサイズ分除去す
るだけでよいので、送信側と受信側で乱数の同期を取る
必要がなく、暗号化・復号化に関する制御が非常に容易
となる。

【００３０】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
各パケット内に常に乱数データが含まれているので、同
一データが連続して入力された場合でも、入力データと
暗号化後のデータとが、１対１で対応する可能性を極め
て低くすることができ、より解読されにくい暗号化を施
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態による暗号通信装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施形態の暗号通信装置の送信器１に入力
されるデータ列に対し、乱数データを付加する様子を説
明するための説明図である。

【図３】 同実施形態の暗号通信装置の受信器６で復号
化したデータ列から乱数データを除去する様子を説明す
るための説明図である。

【図４】 同実施形態の他形態において、暗号通信装置
の送信器１に入力されたデータ列に付加される乱数デー
タの位置を説明するための説明図である。

【図５】 従来の暗号通信装置の構成の一例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１……送信器、２……乱数発生部、３……加算器、４…
…暗号化部、５……送信部、６……受信器、７……受信
部、８……復号化部、９……減算器、１０……乱数除去
部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データ列をパケット単位に分割して
   暗号化し、該暗号化したパケットを送受信する暗号通信
   装置において、 前記入力データ列に乱数データを挿入する乱数データ挿
   入手段と、 前記乱数データ挿入手段から出力されるデータ列を所定
   のデータサイズ毎にパケット化し、該パケット毎に暗号
   化する暗号化手段と、 前記暗号化されたパケットを送信する送信手段とを有す
   る送信器と、 前記暗号化されたパケットを受信する受信手段と、 前記受信したパケットを復号化する復号化手段と、 前記復号化したパケットに含まれていたデータから、前
   記乱数データ挿入手段によって挿入された乱数データを
   除去する乱数データ除去手段とを有する受信器とからな
   ることを特徴とする暗号通信装置。
2. 【請求項２】 前記乱数データ挿入手段は、前記入力デ
   ータ列に所定のデータサイズ間隔毎に所定データサイズ
   の乱数データを挿入し、 前記乱数データ除去手段は、前記復号化手段から出力さ
   れるデータから、前記所定のデータサイズ間隔毎に、前
   記所定データサイズのデータを除去することを特徴とす
   る請求項１に記載の暗号通信装置。
3. 【請求項３】 前記乱数データ挿入手段は、前記入力デ
   ータ列に予め定められた不定期なデータサイズ間隔で所
   定データサイズの乱数データを挿入し、 前記乱数データ除去手段は、前記復号化手段から出力さ
   れるデータから、前記予め定められた不定期なデータサ
   イズ間隔で前記所定データサイズのデータを除去するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の暗号通信装置。
4. 【請求項４】 前記乱数データ挿入手段による前記入力
   データ列への乱数データの挿入位置は、前記暗号化手段
   において各々パケット化されるデータの中に、常に少な
   くとも１つの前記乱数データが含まれるように定められ
   ていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の暗号
   通信装置。