JPH10301489A - データ変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗号化／復号化ソフトを開発するために要す
る費用や時間、または手間などを大幅に削減するととも
に、コンパクトなサイズの暗号化／復号化ソフトを開発
することができるデータ変換装置を提供する。 【解決手段】 コンピュータの記憶手段に格納されてい
るデータを、暗号化および復号化するデータ変換装置に
おいて、データの所定領域を所定長のエリアが複数個構
成されるように分割するデータ分割手段と、特定の組み
合わせで対にしたエリア同士を交換するエリア交換手段
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、データを暗号化
および復号化するデータ変換装置に係り、特に、暗号化
データを生成するときと同一の処理で、その暗号化デー
タを復号化することのできるデータ変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデータ変換装置としては、通信デ
ータの盗聴、改ざんなどの不正アクセスから通信データ
を保護するために用いられる暗号化技術がある。これに
は、例えば、ソフトウェアを利用してデータを暗号化お
よび復号化するものがあり、次のようにしてデータの送
受信を行う。

【０００３】送信元コンピュータでは、データを送信し
ようとする送信者が暗号化ソフトを利用し、送信対象と
なる平文データを、送信者によって指定された所定の暗
号キーに基づいて暗号化し、その暗号化データを送信す
る。

【０００４】このとき、例えば、ＤＥＳ(Data Encrypti
on Standard)方式によってデータを暗号化する暗号化ソ
フトは、図８（ａ）に示すように、平文データを暗号化
するデータ処理部と、指定された暗号キーから暗号化す
るために必要なキー情報系列を生成するキースケジュー
ラ部とで構成されている。データ処理部では、６４ビッ
トごとに平文データを分割し、分割したデータ列をキー
スケジューラ部で生成されたキー情報系列を用い、同一
の変換を１６段繰り返して６４ビットの暗号化データを
生成する。一方、キースケジューラ部では、６４ビット
で構成される暗号キーを用いて１６段のキー情報系列Ｋ
₁ 、Ｋ₂ 、…、Ｋ₁₆を生成する。なお、図中、ｆは、図
８（ｂ）に示すように、非線形変換であって、６ビット
入力４ビット出力のテーブルで与えられる８個のＳボッ
クスからなっている。

【０００５】一方、送信先コンピュータでは、データを
受信した受信者が復号化ソフトを利用し、受信した暗号
化データを、受信者によって指定された所定の復号キー
に基づいて復号化する。

【０００６】このとき、例えば、ＤＥＳ方式によってデ
ータを復号化する復号化ソフトは、図８（ａ）におい
て、キースケジューラ部で生成するキー情報系列を暗号
化したときとは逆に、Ｋ₁₆、Ｋ₁₅、…、Ｋ₁ とすれば、
元の平文データが得られる。ただし、受信者が指定した
復号キーと送信者が指定した暗号キーとが一致しなけれ
ば、元の平文データを得ることができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
データ変換装置は、暗号化するときのキー情報系列に対
して、復号化するときのキー情報系列を逆の順序で生成
する必要があるため、暗号化するためのデータ処理部と
復号化するためのデータ処理部とを個別に設計しなけれ
ばならなかった。

【０００８】このため、従来、暗号化／復号化ソフトを
開発する際には、暗号化または復号化するためのデータ
処理部をそれぞれ個別に設計する必要があること、ま
た、暗号化データ処理部で生成された暗号化データを、
復号化データ処理部で確実に復号化することができるか
否かを厳密にテストする必要があることなどから、費用
や時間や手間などがかかるとともに、完成するソフトの
データ容量も大きなものになってしまう。

【０００９】そこで、本発明は、このような従来の問題
を解決することを課題としており、暗号化データを生成
するときと同一の処理で、その暗号化データを復号化す
ることによって、暗号化／復号化ソフトを開発するため
に要する費用や時間、または手間などを大幅に削減する
とともに、コンパクトなサイズの暗号化／復号化ソフト
を開発することのできるデータ変換装置を提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１記載のデータ変換装置は、コ
ンピュータの記憶手段に格納されているデータを、暗号
化および復号化するデータ変換装置において、データの
所定領域を所定長のエリアが複数個構成されるように分
割するデータ分割手段と、特定の組み合わせで対にした
前記エリア同士を交換するエリア交換手段と、を備える
ことを特徴としている。

【００１１】このような構成であれば、平文データを暗
号化するときには、暗号化しようとする平文データは、
データ分割手段で、所定長のエリアに分割される。そう
して、分割された各エリアは、エリア交換手段で、特定
の組み合わせで他のエリアと対にされ、それらエリア同
士が交換される。したがって、平文データは、分割した
エリアの配置が拡散されるので、解読困難な暗号化デー
タに暗号化される。

【００１２】なお、このとき、エリアの長さは、エリア
が複数個構成されるように、平文データの長さに応じて
決定してもよいし、また逆に、エリアの長さをあらかじ
め決定しておき、平文データにダミーデータを付加する
ことによって、エリアが複数個構成されるように調整し
てもよい。

【００１３】一方、暗号化データを復号化するときに
は、暗号化データは、データ分割手段で、前記所定長の
エリアに分割される。そうして、各エリアは、エリア交
換手段で、暗号化したときと同一の組み合わせで他のエ
リアと対にされ、それらエリア同士が交換される。した
がって、暗号化データは、エリアの配置が初期の状態に
戻されるため、解読可能な元の平文データに復号化され
る。

【００１４】なお、ここで、平文データまたは暗号化デ
ータは、部分的に暗号化または復号化してもよく、その
ような場合には、平文データのうち暗号化しようとする
領域を、前記所定長のエリアが複数個構成されるように
分割する。ただし、暗号化したときの暗号化領域と、復
号化するときの復号化領域とを一致させなければならな
い。

【００１５】端的にいえば、暗号化データを生成すると
きと同一の処理で、その暗号化データを復号化するに
は、平文データを暗号化データに変換する写像関数と、
暗号化データを平文データに変換する写像関数とが逆関
数の関係にある必要がある。したがって、一のエリアを
任意の位置に移動させた場合には、移動先にある他のエ
リアを、その一のエリアが配置されていた位置に移動す
ることが条件となる。この条件を満たすには、各エリア
を対にして交換すればよい。

【００１６】これには、例えば、先頭と末尾とから計数
して同一番目に属するエリアを対にし、それらエリア同
士を交換するような場合が挙げられる。そうすると、先
頭にあるエリアほど末尾に移動させられるので、結果と
して、変換されたエリアの配置は、元のエリアの配置と
逆順となる。

【００１７】また、本発明に係る請求項２記載のデータ
変換装置は、請求項１記載のデータ変換装置において、
前記データ分割手段は、前記所定領域を前記エリアが偶
数個構成されるように分割することを特徴としている。

【００１８】このような構成であれば、平文データまた
は暗号化データは、データ分割手段で、エリアが偶数個
構成されるように分割される。したがって、分割された
各エリアは、必ず他のエリアと対にされて交換される。

【００１９】さらに、本発明に係る請求項３記載のデー
タ変換装置は、請求項２記載のデータ変換装置におい
て、前記エリア交換手段は、前記すべてのエリアを必ず
一度だけ交換する単位交換処理を、少なくとも１回実行
することを特徴としている。

【００２０】このような構成であれば、各エリアは、１
回の単位交換処理において、対となる他のエリアと必ず
１度だけ交換される。そうして、この単位交換処理が１
または複数回実行される。

【００２１】ここで、単位交換処理を複数回実行すると
きには、各単位交換処理ごとに対にするエリアの組み合
わせを異ならせることが望ましい。この場合において、
組み合わせを異ならせたとしても、単位交換処理でエリ
アを交換するようにすれば、最初のエリアの配置から複
数回の単位交換処理を経て得られたエリアの配置への変
換が上記逆関数の関係を満たしているので、例えば、平
文データを、異なる複数の単位交換処理Ａ、Ｂ、Ｃの順
序で暗号化したときであっても、その暗号化データは、
単位交換処理Ａ、Ｂ、Ｃの順序で元の平文データに復号
化することができる。

【００２２】また、単位交換処理を含む上記処理を応用
した暗号化／復号化ソフトを開発する際には、エリアの
分割個数を大きく設定すればするほど、処理パターンを
幅広く選択することができる。このため、これらの処理
パターンを適宜に組み合わせ、例えば、データの複数の
領域について異なる処理パターンで暗号化するなどすれ
ば、バリエーションに富んだソフトを開発することがで
きる。また逆に、このように多数の処理パターンが存在
することに着目して、あらかじめいくつかの処理パター
ンを登録しておき、それら処理パターンのいずれかを指
定するようなものを暗号キー／復号キーとして用いるこ
とも考えられる。

【００２３】さらに、本発明に係る請求項４記載のデー
タ変換装置は、請求項１、２または３記載のデータ変換
装置において、前記データ分割手段は、さらに前記エリ
アを所定長のブロックが複数個構成されるように分割す
るブロック分割処理を、前記すべてのエリアについて等
しく実行し、前記エリア交換手段は、同一エリア内で特
定の組み合わせで対にした前記ブロック同士を交換する
ブロック交換処理を、前記すべてのエリアについて等し
く実行することを特徴としている。

【００２４】このような構成であれば、各エリアは、さ
らに複数のブロックに分割されるが、すべてのエリアに
おいて、各エリアごとに構成されるブロックの個数が同
数となるように分割される。そうして、エリア内の各ブ
ロックは、特定の組み合わせで他のブロックと対にされ
て交換されるが、すべてのエリアにおいて、各ブロック
が同一の組み合わせで対にされて交換される。

【００２５】この請求項４記載の発明において、特定の
組み合わせとは、請求項１記載の発明における特定の組
み合わせと同一の組み合わせであってもよいし、異なる
組み合わせであってもよい。

【００２６】さらに、本発明に係る請求項５記載のデー
タ変換装置は、請求項４記載のデータ変換装置におい
て、前記データ分割手段は、前記エリアを前記ブロック
が偶数個構成されるように分割することを特徴としてい
る。

【００２７】このような構成であれば、各エリアは、デ
ータ分割手段で、ブロックが偶数個構成されるように分
割される。したがって、分割された各ブロックは、必ず
他のブロックと対にされて交換される。

【００２８】さらに、本発明に係る請求項６記載のデー
タ変換装置は、請求項１、２、３、４または５記載のデ
ータ変換装置において、データの前記所定領域を構成す
るビットを反転するビット反転手段を備えることを特徴
としている。

【００２９】このような構成であれば、平文データを暗
号化するときには、その平文データは、ビット反転手段
で、構成するビットが反転されて解読困難な暗号化デー
タに暗号化されるが、暗号化データを復号化するときに
は、その暗号化データは、反転されたビットがさらに反
転されて元の平文データに復号化される。このとき、構
成するすべてのビットを反転する必要はなく、特定のビ
ットのみを反転するようにしてもよい。

【００３０】さらに、本発明に係る請求項７記載のデー
タ変換装置は、請求項１、２または６記載のデータ変換
装置において、前記エリアを対にする組み合わせを特定
するための特定キーを入力する特定キー入力手段を備
え、前記エリア交換手段は、特定キー入力手段から入力
された特定キーに基づいて前記各エリアを対にすること
を特徴としている。

【００３１】このような構成であれば、分割された各エ
リアは、エリア交換手段で、特定キー入力手段から入力
された特定キーによって特定される組み合わせに基づい
て、他のエリアと対にされ、それらエリア同士が交換さ
れる。

【００３２】したがって、暗号化データを生成するとき
に入力した特定キーと、その暗号化データを復号化しよ
うとするときに入力する特定キーとが一致しなければ、
その暗号化データは、元の平文データに復号化されな
い。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るデータ
変換装置の第１の実施の形態を示す概略構成図である。
図２は、図１におけるコンピュータの構成を示すブロッ
ク図である。

【００３４】この第１の実施の形態は、本発明に係るデ
ータ変換装置を、図１に示すように、２台のコンピュー
タ間で、平文データを暗号化して送受信する場合につい
て適用したものである。

【００３５】このデータ変換装置は、平文データを暗号
化して送信するコンピュータ１ａと、受信した暗号化デ
ータを復号化するコンピュータ１ｂとで構成されてお
り、コンピュータ１ａとコンピュータ１ｂとは、暗号化
データを伝送するためのデータ伝送路２で接続されてい
る。

【００３６】同一機能を有する各コンピュータ１ａ，１
ｂは、図２に示すように、演算およびシステム全体を制
御する演算処理部３と、データの読み出しおよび書き込
みが可能な主記憶部４および補助記憶部５と、外部から
データ入力が可能なヒューマンインターフェースとして
のキーボード６と、キーボード６からデータを入力し、
かつ、データ伝送路２を介して他方のコンピュータと暗
号化データの入出力を行うインターフェース部７とで構
成されており、演算処理部３、主記憶部４、補助記憶部
５およびインターフェース部７は、データを伝送するた
めのバスで相互に接続されている。

【００３７】主記憶部４は、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記
憶素子からなり、あらかじめ演算処理部３の制御プログ
ラム等が格納されており、補助記憶部４から読み込んだ
データおよび演算処理部３の演算過程で必要な演算結果
を格納するように構成されている。

【００３８】補助記憶部５は、ハードディスク等からな
り、暗号化しようとする平文データ、または、復号化し
ようとする暗号化データを格納するように構成されてい
る。演算処理部３は、マイクロプロセスユニットＭＰＵ
等からなり、補助記憶部５に格納されている平文データ
を暗号化し、または、暗号化データを復号化しようとす
るときには、主記憶部４に格納されている所定のプログ
ラムを起動させ、図３のフローチャートに示す処理を実
行するように構成されている。ここで、図３は、平文デ
ータを暗号化し、または、暗号化データを復号化するた
めの処理を示すフローチャートである。

【００３９】つまり、平文データを暗号化し、または、
暗号化データを復号化しようとするときに、演算処理部
３では、次のようにして処理を実行する。まず始めに、
図３に示すように、ステップＳ１に移行して、データを
格納するためのバッファＢに補助記憶部５から処理対象
となる対象データを読み込み、ステップＳ２に移行し
て、変数ｎに偶数の値をとるエリア数を、変数ｍに偶数
の値をとるブロック数を設定し、ステップＳ３に移行し
て、バッファＢを変数ｎが示す個数のエリアに分割し、
さらに、各エリアを変数ｍが示す個数のブロックに分割
する。ここで、変数ｎに設定するエリア数および変数ｍ
に設定するブロック数は、あらかじめ設定した固定の値
を用いるものとする。

【００４０】すなわち、バッファＢに読み込んだ対象デ
ータは、エリアが変数ｎが示す個数だけ構成されるよう
に分割され、さらに、各エリアは、ブロックが変数ｍが
示す個数だけ構成されるように分割される。このとき、
エリアの長さは、対象データの長さを変数ｎが示す値で
除した値で決定され、ブロックの長さは、同様に、エリ
アの長さを変数ｍが示す値で除した値で決定される。

【００４１】なお、以降、対象データの先頭からｊ（１
≦ｊ≦ｎ）番目のエリアにおいて、そのエリアの先頭か
らｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目のブロックに格納されているデ
ータを示す場合には、Ｂ（ｊ，ｋ）と、ｊ番目のエリア
において、すべてのブロックに格納されているデータを
示す場合には、Ｂ（ｊ，＊）と表記する。

【００４２】次いで、ステップＳ４に移行して、処理回
数を計数するための変数ｊに“１”を設定し、ステップ
Ｓ５に移行して、処理回数を計数するための変数ｋに
“１”を設定し、ステップＳ６に移行して、バッファＢ
（ｊ，ｋ）とバッファＢ（ｊ，ｍ−ｋ＋１）とに格納さ
れているデータを構成するすべてのビットを反転し、ス
テップＳ７に移行して、バッファＢ（ｊ，ｋ）に格納さ
れているデータとバッファＢ（ｊ，ｍ−ｋ＋１）に格納
されているデータとを交換する。そうすると、バッファ
Ｂ（ｊ，ｋ）には、バッファＢ（ｊ，ｍ−ｋ＋１）に格
納されていたデータを構成するすべてのビットが反転さ
れたものが格納され、バッファＢ（ｊ，ｍ−ｋ＋１）に
は、バッファＢ（ｊ，ｋ）に格納されていたデータを構
成するすべてのビットが反転されたものが格納される。

【００４３】次いで、ステップＳ８に移行して、変数ｋ
の値に“１”を加算し、ステップＳ９に移行して、変数
ｋの値が変数ｍの半値より大きいか否かを判定し、大き
いと判定されたときには、ステップＳ１０に移行する
が、大きくないと判定されたときには、ステップＳ６に
移行する。

【００４４】すなわち、ステップＳ５からステップＳ９
までは、変数ｋの値が“１”ずつ増加していくので、ｊ
番目のエリアにおいて、そのエリアの半分の位置を対称
にして各ブロックが先頭から順次交換されることにな
る。

【００４５】ステップＳ１０では、変数ｊの値に“１”
を加算し、ステップＳ１１に移行して、変数ｊの値が変
数ｎの半値より大きいか否かを判定し、大きいと判定さ
れたときには、ステップＳ１２に移行するが、大きくな
いと判定されたときには、ステップＳ５に移行する。

【００４６】すなわち、ステップＳ４からステップＳ１
１までは、変数ｊの値が“１”ずつ増加していくので、
すべてのエリアについて、ステップＳ５からステップＳ
９までの処理が実行されることになる。

【００４７】ステップＳ１２では、変数ｊに“１”を設
定し、ステップＳ１３に移行して、バッファＢ（ｊ，
＊）に格納されているデータとＢ（ｎ−ｊ＋１，＊）に
格納されているデータとを交換し、ステップＳ１４に移
行して、変数ｊの値に“１”を加算し、ステップＳ１５
に移行して、変数ｊの値が変数ｎの半値より大きいか否
かを判定し、大きいと判定されたときには、ステップＳ
１６に移行するが、大きくないと判定されたときには、
ステップＳ１３に移行する。

【００４８】すなわち、ステップＳ１２からステップＳ
１５までは、変数ｊの値が“１”ずつ増加していくの
で、対象データの半分の位置を対称にして各エリアが先
頭から順次交換されることになる。

【００４９】そうして、ステップＳ１６では、このよう
に対象データのエリアの配置を拡散したものを、補助記
憶部５の所定領域に格納して、一連の処理を終了する。
次に、上記第１の実施の形態の動作を図面を参照しなが
ら説明する。図４は、平文データを暗号化する場合を説
明するブロック図である。図５は、暗号化データを復号
化する場合を説明するブロック図である。

【００５０】始めに、コンピュータ１ａの補助記憶部５
に格納されている平文データを暗号化して、その暗号化
データをコンピュータ２ｂに送信する場合について説明
する。

【００５１】まず、データを送信しようとする送信者
は、ステップＳ１において、送信対象となる平文データ
をバッファＢに読み込む。そうすると、ステップＳ２か
らＳ３までを経て、バッファＢに格納された平文データ
は、図４（ａ）に示すように、エリアが変数ｎが示す個
数（例えば、Ｎ個）構成されるように分割され、さら
に、各エリアは、ブロックが変数ｍが示す個数（例え
ば、Ｍ個）構成されるように分割される。このとき、Ｂ
（１，＊）には、データＤ₁ が格納されており、Ｂ
（ｊ，１〜Ｍ）には、データｄ₁ 〜ｄ_M が格納され、Ｂ
（Ｎ−ｊ＋１，＊）には、データＤ_N-j+1 が格納され、
Ｂ（Ｎ，＊）には、データＤ_N が格納されているものと
する。

【００５２】次いで、ステップＳ４からＳ１１までを経
て、各エリア内において、その各ブロックに格納されて
いるデータは、構成するすべてのビットが反転されると
ともに、そのエリアの半分の位置Ｍ／２を対称にして交
換される。例えば、図４（ｂ）に示すように、ｊ番目の
エリアであるＢ（ｊ，＊）では、まず、そのエリアの先
頭にあるデータｄ₁ と末尾にあるデータｄ_M とが交換さ
れ、次に、先頭から２番目にあるデータｄ₂ と末尾から
２番目にあるデータｄ_M-1 とが交換され、次に、データ
ｄ₃ とデータｄ_M-2 とが、データｄ₄ とデータｄ_M-3 と
が交換されていく。

【００５３】したがって、Ｂ（１，＊）には、データＤ
₁ 内のブロックが交換されたデータ／Ｄ₁ が格納され、
Ｂ（ｊ，１〜Ｍ）には、データｄ_M 〜ｄ₁ が格納され、
Ｂ（Ｎ−ｊ＋１，＊）には、データＤ_N-j+1 内のブロッ
クが交換されたデータ／Ｄ_{N- j+1} が格納され、Ｂ（Ｎ，
＊）には、データＤ_N 内のブロックが交換されたデータ
／Ｄ_N が格納される。なお、ここで、“／”は、エリア
内のブロックが交換された状態のデータを示すための表
記である。

【００５４】次いで、ステップＳ１２からＳ１５までを
経て、各エリアに格納されているデータは、平文データ
の半分の位置Ｎ／２を対称にして交換される。例えば、
図４（ｃ）に示すように、まず、平文データの先頭にあ
るデータ／Ｄ₁ と末尾にあるデータ／Ｄ_N とが交換さ
れ、先頭からｊ番目にあるデータｄ_M 〜ｄ₁ と末尾から
ｊ番目にあるデータ／Ｄ_N-j+1 とが交換されていく。

【００５５】したがって、Ｂ（１，＊）には、データ／
Ｄ_N が格納され、Ｂ（ｊ，＊）には、データ／Ｄ_N-j+1
が格納され、Ｂ（Ｎ−ｊ＋１，１〜Ｍ）には、データｄ
_M 〜ｄ₁ が格納され、Ｂ（Ｎ，＊）には、データ／Ｄ₁
が格納される。

【００５６】すなわち、この平文データは、エリアの配
置が拡散されるので、解読困難な暗号化データとなり、
ステップＳ１６において、補助記憶部５の所定領域に格
納される。そうして、送信者は、この暗号化データをデ
ータ伝送路２を介して、コンピュータ１ｂに送信する。

【００５７】次に、コンピュータ１ｂにおいて、コンピ
ュータ１ａから送信された暗号化データを復号化する場
合について説明する。まず、データ伝送路２を介して送
信された暗号化データは、インターフェース部７で受信
され、補助記憶部５の所定領域に格納される。

【００５８】次いで、この暗号化データを受信した受信
者は、ステップＳ１において、復号化しようとするその
暗号化データをバッファＢに読み込む。そうすると、ス
テップＳ２からＳ３までを経て、バッファＢに格納され
た暗号化データは、図５（ａ）に示すように、平文デー
タを暗号化したときと同様に、エリアがＮ個構成される
ように分割され、さらに、各エリアは、ブロックがＭ個
構成されるように分割される。このとき、平文データを
分割したときと同一のエリア長およびブロック長で暗号
化データを分割するので、Ｂ（１，＊）には、データ／
Ｄ_N が格納され、Ｂ（ｊ，＊）には、データ／Ｄ_N-j+1
が格納され、Ｂ（Ｎ−ｊ＋１，１〜Ｍ）には、データｄ
_M 〜ｄ₁ が格納され、Ｂ（Ｎ，＊）には、データ／Ｄ₁
が格納されていることになる。

【００５９】次いで、ステップＳ４からＳ１１までを経
て、各エリア内において、その各ブロックに格納されて
いるデータは、構成するすべてのビットが反転されると
ともに、そのエリアの半分の位置Ｍ／２を対称にして交
換される。

【００６０】したがって、図５（ｂ）に示すように、Ｂ
（１，＊）には、データ／Ｄ_N 内のブロックが交換され
たデータＤ_N が格納され、Ｂ（ｊ，＊）には、データ／
Ｄ_{N- j+1} 内のブロックが交換されたデータＤ_N-j+1 が格
納され、Ｂ（Ｎ−ｊ＋１，１〜Ｍ）には、データｄ₁ 〜
ｄ_M が格納され、Ｂ（Ｎ，＊）には、データ／Ｄ₁ 内の
ブロックが交換されたデータＤ₁ が格納される。

【００６１】次いで、ステップＳ１２からＳ１５までを
経て、各エリアに格納されているデータは、暗号化デー
タの半分の位置Ｎ／２を対称にして交換される。したが
って、図５（ｃ）に示すように、Ｂ（１，＊）には、デ
ータＤ₁ が格納され、Ｂ（ｊ，１〜Ｍ）には、データｄ
₁ 〜ｄ_M が格納され、Ｂ（Ｎ−ｊ＋１，＊）には、デー
タＤ_N-j+1 が格納され、Ｂ（Ｎ，＊）には、データＤ_N
が格納される。

【００６２】すなわち、この暗号化データは、拡散され
たエリアの配置が初期の状態に戻されるので、解読可能
な元の平文データとなり、ステップＳ１６において、補
助記憶部５の所定領域に格納される。

【００６３】このようにして、各エリアを対にして交換
すれば、平文データを暗号化するときと同一の処理で、
暗号化データを元の平文データに復号化することができ
る。このため、暗号化または復号化するためのデータ処
理部とをそれぞれ個別に設計する必要がなく、暗号化／
復号化ソフトを開発するために要する時間や費用、また
は手間などを大幅に削減することができる。

【００６４】特に、各エリアをさらに複数のブロックに
分割すれば、より解読困難な暗号化データを生成するこ
とができるだけでなく、各ブロックを対にする組み合わ
せが増大するから、それらの組み合わせを適宜に選択し
てバリエーションに富んだ暗号化／復号化ソフトを開発
することができる。

【００６５】さらに、対象データを各エリアが偶数個構
成されるように分割すれば、各エリアは、必ず他のエリ
アと対にされて交換されるから、すべてのエリアの配置
をもれなく拡散することができる。なお、エリアをブロ
ックに分割する場合についても同様のことがいえる。

【００６６】さらに、各エリア同士を交換する際に、そ
のエリアに格納されているデータを構成するビットを反
転させれば、より解読困難な暗号化データを生成するこ
とができる。特に、上記処理は、分割したエリアの配置
を拡散することを特徴としているため、平文データが文
書データである場合に、分割するエリアの長さを大きく
設定してしまうと、第三者がその生成された暗号化デー
タを一瞥することによって、暗号化データの拡散規則が
解読される可能性があるが、このように、構成するすべ
てのビットを反転しておけば、その拡散規則を解読する
ことが極めて困難となる。

【００６７】次に、第２の実施の形態を説明する。この
第２の実施の形態は、本発明に係るデータ変換装置を、
分割した各エリアを対にする組み合わせに関する情報を
暗号キーおよび復号キーとして用いて、平文データを暗
号化し、または、暗号化データを復号化する場合につい
て適用したものである。

【００６８】このデータ変換装置は、上記第１の実施の
形態における演算処理部３の構成を変更したものであっ
て、演算処理部３は、補助記憶部５に格納されている平
文データを暗号化し、または、暗号化データを復号化し
ようとするときには、図６のフローチャートに示す処理
を実行するように構成されている。ここで、図６は、暗
号キーによって平文データを暗号化し、または、復号キ
ーによって暗号化データを復号化するための処理を示す
フローチャートである。

【００６９】つまり、平文データを暗号化し、または、
暗号化データを復号化しようとするときに、演算処理部
３では、次のようにして処理を実行する。まず始めに、
図６に示すように、ステップＳ２１からＳ２３までを経
て、バッファＢに補助記憶部５から対象データを読み込
み、変数ｎに偶数の値をとるエリア数を設定し、バッフ
ァＢを変数ｎが示す個数のエリアに分割する。ここで、
変数ｎに設定するエリア数は、あらかじめ設定した固定
の値を用いるものとする。なお、以降、対象データの先
頭からｊ（１≦ｊ≦ｎ）番目のエリアに格納されている
データを示す場合には、Ｂ（ｊ）と表記する。

【００７０】次いで、ステップＳ２４に移行して、変数
ｘにエリアの配置を拡散するための暗号キーまたは復号
キーとなるものをキーボード６から入力する。つまり、
対象データをエリアが２Ｎ個構成されるように分割した
場合、各エリアを対にする組み合わせの総数は、下式１
の右辺に示すだけ存在することから、変数ｘには、これ
ら組み合わせの一を特定する値を設定するようにする。
すなわち、変数ｘには、下式１の条件を満たすような自
然数を設定する。

【００７１】 次いで、ステップＳ２５に移行して、処理回数を計数す
るための変数ｉに“１”を、対にするエリアの一方の位
置を特定するための変数Ａに“１”を、フラグデータを
格納するための変数Ｃ（１〜ｎ）に“０”を設定し、ス
テップＳ２６に移行して、処理回数を計数するための変
数ｊおよびｋに“０”を設定し、ステップＳ２７に移行
して、変数Ｃ（Ａ＋ｊ＋ｋ）の値が“０”であるか否か
を判定し、“０”であると判定されたときには、ステッ
プＳ２８に移行する。

【００７２】ステップＳ２８では、変数ｋの値が“０”
であるか否かを判定し、“０”であると判定されたとき
には、ステップＳ２９に移行して、変数Ａの値に変数ｊ
の値を加算し、変数ｊの値に“０”を設定し、ステップ
Ｓ３０に移行して、変数ｋの値に“１”を加算し、ステ
ップＳ３１に移行して、変数ｋの値が、変数ｘを（ｎ−
ｉ）で除して得た余りに“１”を加算した値よりも大き
いか否かを判定し、大きいと判定されたときには、ステ
ップＳ３２に移行する。

【００７３】ステップＳ３２では、バッファＢ（Ａ）に
格納されているデータとバッファＢ（Ａ＋ｊ＋ｋ−１）
に格納されているデータとを交換し、ステップＳ３３に
移行して、変数Ｃ（Ａ）とＣ（Ａ＋ｊ＋ｋ−１）とにそ
れぞれ“１”を設定する。

【００７４】次いで、ステップＳ３４に移行して、変数
ｘに、変数ｘの値を（ｎ−ｉ）で除してその値を整数化
したものを設定し、ステップＳ３５に移行して、変数ｉ
の値が変数ｎの値よりも小さいか否かを判定し、小さく
ないと判定されたときには、ステップＳ３６に移行し、
このように対象データのエリアの配置を拡散したもの
を、補助記憶部５の所定領域に格納して、一連の処理を
終了する。

【００７５】一方、ステップＳ２７で、変数Ｃ（Ａ＋ｊ
＋ｋ）の値が“０”でないと判定されたときには、ステ
ップＳ３７に移行して、変数ｊの値に“１”を加算し、
ステップＳ３１に移行する。

【００７６】また一方、ステップＳ２８で、変数ｋの値
が“０”でないと判定されたときには、ステップＳ３０
に移行する。また一方、ステップＳ３１で、変数ｋの値
が、変数ｘを（ｎ−ｉ）で除して得た余りに“１”を加
算した値よりも大きくないと判定されたときには、ステ
ップＳ２７に移行する。

【００７７】また一方、ステップＳ３５で、変数ｉの値
が変数ｎの値よりも小さいと判定されたときには、ステ
ップＳ２６に移行する。次に、上記第２の実施の形態の
動作を図面を参照しながら説明する。図７は、暗号キー
の値に応じて平文データを暗号化する場合を説明するブ
ロック図である。

【００７８】ここでは、平文データを４つのエリアに分
割したときに、入力する暗号キーの値に応じて、それら
エリアを対にする組み合わせを決定する場合について説
明する。なお、ステップＳ２１からＳ２３までを経て、
平文データを４つのエリアに分割したときに、Ｂ（１〜
４）には、それぞれデータｄ₁ 〜ｄ₄ が格納されている
ものとする。

【００７９】まず、分割するエリア数は４つであるの
で、上式１の右辺により、各エリアを対にする組み合わ
せの総数は、“３”と算出される。このとき、暗号キー
としての変数ｘに設定し得る値の範囲は、上式１より
“０”〜“２”である。

【００８０】そこで、送信者は、暗号キーとしての変数
ｘに“０”を入力するものとすると、ステップＳ２５か
らＳ２９までを経て、変数Ａには、変数Ａの値“１“と
変数ｊの値“０”とを加算した値“１”が設定され、ス
テップＳ３０からＳ３１までを経て、変数ｋの値“１”
が“１”（変数ｘの値“０”を“３”で除して得た余り
“０”に“１”を加算した値）よりも大きくないので、
ステップＳ２７からＳ２８まで、ステップＳ３０からＳ
３１までを経て、変数ｋの値“２”が“１”よりも大き
くなったときに、ステップＳ３２に処理が移行される。

【００８１】このとき、変数ｊ、ｋ、Ａの値は、それぞ
れ“０”、“２”、“１”であるので、ステップＳ３２
からＳ３４までを経て、Ｂ（１）に格納されているデー
タｄ ₁ とＢ（２）に格納されているデータｄ₂ とが交換
され、変数Ｃ（１）とＣ（２）とに“１”が、変数ｘに
“０”が設定される。

【００８２】次いで、ステップＳ２６に処理が戻され、
変数Ｃ（１）およびＣ（２）の値が“１”であるので、
変数ｊの値が“２”となるが、ステップＳ２９におい
て、変数Ａの値“１”に変数ｊの値が“２”が加算され
たときに、変数ｊには、“０”が設定され、ステップＳ
３２に処理が移行される。

【００８３】このとき、変数ｊ、ｋ、Ａの値は、それぞ
れ“０”、“２”、“３”であるので、ステップＳ３２
からＳ３６までを経て、Ｂ（３）に格納されているデー
タｄ ₃ とＢ（４）に格納されているデータｄ₄ とが交換
される。

【００８４】すなわち、図７の上段に示すように、
ｄ₁ 、ｄ₂ 、ｄ₃ 、ｄ₄ の順序で構成されていた平文デ
ータは、ｄ₂ 、ｄ₁ 、ｄ₄ 、ｄ₃ の順序で並び換えられ
た暗号化データとなる。

【００８５】次に、送信者は、暗号キーとしての変数ｘ
に“１”を入力するものとすると、ステップＳ２７から
Ｓ３１までを３回繰り返したのちに、ステップＳ３２に
処理が移行される。このとき、変数ｊ、ｋ、Ａの値は、
それぞれ“０”、“３”、“１”であるので、ステップ
Ｓ３２からＳ３４までを経て、Ｂ（１）に格納されてい
るデータｄ₁ とＢ（３）に格納されているデータｄ₃ と
が交換され、変数Ｃ（１）とＣ（３）とに“１”が、変
数ｘに“０”が設定される。

【００８６】次いで、ステップＳ２７からＳ３１までを
２回繰り返したのちに、ステップＳ３２に処理が移行さ
れる。このとき、変数ｊ、ｋ、Ａの値は、それぞれ
“１”、“２”、“２”であるので、ステップＳ３２か
らＳ３６までを経て、Ｂ（２）に格納されているデータ
ｄ₂ とＢ（４）に格納されているデータｄ₄ とが交換さ
れる。すなわち、図７の中段に示すように、ｄ₁ 、
ｄ₂ 、ｄ₃ 、ｄ₄ の順序で構成されていた平文データ
は、ｄ₃ 、ｄ₄ 、ｄ₁ 、ｄ₂ の順序で並び換えられた暗
号化データとなる。

【００８７】次に、送信者は、暗号キーとしての変数ｘ
に“２”を入力するものとすると、ステップＳ２７から
Ｓ３１までを４回繰り返したのちに、ステップＳ３２に
処理が移行される。このとき、変数ｊ、ｋ、Ａの値は、
それぞれ“０”、“４”、“１”であるので、ステップ
Ｓ３２からＳ３４までを経て、Ｂ（１）に格納されてい
るデータｄ₁ とＢ（４）に格納されているデータｄ₄ と
が交換され、変数Ｃ（１）とＣ（４）とに“１”が、変
数ｘに“０”が設定される。

【００８８】次いで、ステップＳ２７からＳ３１までを
２回繰り返したのちに、ステップＳ３２に処理が移行さ
れる。このとき、変数ｊ、ｋ、Ａの値は、それぞれ
“０”、“２”、“２”であるので、ステップＳ３２か
らＳ３６までを経て、Ｂ（２）に格納されているデータ
ｄ₂ とＢ（３）に格納されているデータｄ₃ とが交換さ
れる。

【００８９】すなわち、図７の下段に示すように、
ｄ₁ 、ｄ₂ 、ｄ₃ 、ｄ₄ の順序で構成されていた平文デ
ータは、ｄ₄ 、ｄ₃ 、ｄ₂ 、ｄ₁ の順序で並び換えられ
た暗号化データとなる。

【００９０】なお、これらの暗号化データは、暗号化し
たときに変数ｘに入力した値と同一の値を入力すれば、
解読可能な元の平文データに復号化される。このように
して、分割した各エリアを対にする組み合わせに関する
情報を定量的にすれば、通常の暗号化技術のように暗号
キー／復号キーを用いるようにした場合であっても、平
文データを暗号化するときと同一の処理で、暗号化デー
タを元の平文データに復号化することができる。

【００９１】なお、上記第１の実施の形態においては、
各エリアをさらに複数のブロックに分割するように構成
した場合について説明したが、これに限らず、各エリア
を複数のブロックに分割しないように構成してもよい。

【００９２】また、上記第１の実施の形態においては、
エリアを交換する際に、そのエリアに格納されているデ
ータを構成するビットを反転させるように構成した場合
について説明したが、これに限らず、ビットを反転させ
ないように構成してもよい。

【００９３】さらに、上記第１の実施の形態において
は、各エリアおよびブロックをそれぞれ一度だけ交換す
るように構成した場合について説明したが、これに限ら
ず、すべてのエリアおよびブロックを必ず１度だけ交換
するという処理を単位交換処理とし、各単位交換処理ご
とに、対にするエリアの組み合わせを異ならせて、これ
を複数回実行するように構成してもよい。

【００９４】さらに、上記第１の実施の形態において
は、暗号キー／復号キーを用いないで構成した場合につ
いて説明したが、これに限らず、例えば、エリアの分割
個数Ｎまたはブロックの分割個数Ｍを暗号キーおよび復
号キーとして用いるように構成してもよい。

【００９５】さらに、上記第１の実施の形態において
は、ブロック同士を交換してから、エリア同士を交換す
るように構成した場合について説明したが、これに限ら
ず、エリア同士を交換してから、ブロックを交換するよ
うに構成してもよい。

【００９６】さらに、上記第１の実施の形態において
は、各エリアをさらに複数のブロックに分割した２段階
の構成について説明したが、これに限らず、ブロックを
さらに複数の微小なブロックに分割する３段階の構成に
したり、多段階の構成にしたりするのであってもよい。

【００９７】さらに、上記第２の実施の形態において
は、各エリアをさらに複数のブロックに分割しないよう
に構成した場合について説明したが、これに限らず、各
エリアを複数のブロックに分割するように構成してもよ
い。

【００９８】さらに、上記第２の実施の形態において
は、エリアを交換する際に、そのエリアに格納されてい
るデータを構成するビットを反転させないように構成し
た場合について説明したが、これに限らず、ビットを反
転させるように構成してもよい。

【００９９】さらに、上記実施の形態においては、各エ
リアまたは各ブロックが偶数個構成されるように分割し
た場合について説明したが、これに限らず、それらが奇
数個構成されるように分割してもよい。そうすると、す
べてのエリアまたはブロックのうち、一つだけ交換され
ないエリアまたはブロックが存在してしまうが、対象デ
ータを膨大な数のエリアが構成されるように分割し、さ
らに、そのエリアも膨大な数のブロックが構成されるよ
うに分割すれば、一つだけ交換されていないエリアまた
はブロックを発見することが極めて困難となるので、特
に問題は生じない。

【０１００】さらに、上記実施の形態においては、エリ
アに格納されているデータを構成するすべてのビットを
反転させるように構成した場合について説明したが、こ
れに限らず、あらかじめ設定した特定のビットのみを反
転させるように構成してもよい。このようにすれば、例
えば、ビットを反転させる位置を特定する情報を暗号キ
ー／復号キーとして用いることもできる。

【０１０１】さらに、上記実施の形態において、演算処
理部３で、図３および図６のフローチャートに示す処理
を実行するにあたっては、主記憶部４にあらかじめ格納
されているプログラムを実行する場合について説明した
が、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが
記録された記録媒体から、そのプログラムを主記憶部４
に読み込んで実行するようにしてもよい。ここで、記録
媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＤ、コンパクトディス
ク、ハードディスクまたは光磁気ディスク等の記録媒体
であって、電子的、磁気的、光学的等の記録方法のいか
んを問わず、コンピュータで読み取り可能な記録媒体で
あれば、あらゆる記録媒体を指していうものである。

【０１０２】さらに、上記実施の形態において、図３お
よび図６のフローチャートに示す処理は、ソフトウェア
で構成した場合について説明したが、これに代えて、比
較回路、演算回路、論理回路等の電子回路を組み合わせ
るように構成してもよい。

【０１０３】上記実施の形態において、ステップＳ２お
よびＳ３、または、ステップＳ２２およびＳ２３は、請
求項１、２、４または５記載のデータ分割手段に対応
し、ステップＳ１３、または、ステップＳ３２は、請求
項１または３記載のエリア交換手段に対応し、ステップ
Ｓ４、Ｓ７、Ｓ１０およびＳ１１は、請求項３または４
記載のエリア交換手段に対応し、上記単位交換処理を複
数回実行する処理は、請求項３記載のエリア交換手段に
対応している。

【０１０４】また、上記実施の形態において、ステップ
Ｓ６は、請求項６記載のビット反転手段に対応し、キー
ボード６およびステップＳ２４は、請求項７記載の特定
キー入力手段に対応し、ステップＳ２５からＳ３５まで
は、請求項７記載のエリア交換手段に対応している。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るデー
タ変換装置によれば、暗号化データを生成するときと同
一の処理で、その暗号化データを復号化することができ
るから、暗号化／復号化ソフトを開発するために要する
時間や費用、または手間などを大幅に削減することがで
きるとともに、コンパクトなサイズの暗号化／復号化ソ
フトを開発することができるという効果が得られる。

【０１０６】さらに、本発明に係る請求項４記載のデー
タ変換装置によれば、エリアをさらに細分化することに
よって、各ブロックを対にする組み合わせが増大するか
ら、それらの組み合わせを適宜に選択してバリエーショ
ンに富んだ暗号化／復号化ソフトを開発することができ
るという効果も得られる。

【０１０７】さらに、本発明に係る請求項２、４、５ま
たは６記載のデータ変換装置によれば、より解読困難な
暗号化データを生成することができるという効果も得ら
れる。

【０１０８】さらに、本発明に係る請求項２または５記
載のデータ変換装置によれば、すべてのエリアまたはブ
ロックの配置をもれなく拡散することができるという効
果も得られる。

【０１０９】さらに、本発明に係る請求項７記載のデー
タ変換装置によれば、通常の暗号化技術のように暗号キ
ー／復号キーを用いるようにした場合であっても、暗号
化データを生成するときと同一の処理で、その暗号化デ
ータを復号化することができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】第１の実施の形態におけるコンピュータ１ａ，
１ｂの構成を示すブロック図である。

【図３】データを暗号化または復号化するための処理を
示すフローチャートである。

【図４】平文データを暗号化する場合を説明するための
ブロック図である。

【図５】暗号化データを復号化する場合を説明するため
のブロック図である。

【図６】暗号キー／復号キーを用いてデータを暗号化ま
たは復号化するための処理を示すフローチャートであ
る。

【図７】暗号キーの値に応じて平文データを暗号化する
場合を説明するためのブロック図である。

【図８】従来のデータ変換装置におけるデータの処理過
程を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ コンピュータ ２ データ伝送路 ３ 演算処理部 ４ 主記憶部 ５ 補助記憶部 ６ インターフェース部 ７ キーボード

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータの記憶手段に格納されてい
   るデータを、暗号化及び復号化するデータ変換装置にお
   いて、 データの所定領域を所定長のエリアが複数個構成される
   ように分割するデータ分割手段と、特定の組み合わせで
   対にした前記エリア同士を交換するエリア交換手段と、
   を備えることを特徴とするデータ変換装置。
2. 【請求項２】 前記データ分割手段は、前記所定領域を
   前記エリアが偶数個構成されるように分割することを特
   徴とする請求項１記載のデータ変換装置。
3. 【請求項３】 前記エリア交換手段は、前記すべてのエ
   リアを必ず一度だけ交換する単位交換処理を、少なくと
   も１回実行することを特徴とする請求項２記載のデータ
   変換装置。
4. 【請求項４】 前記データ分割手段は、さらに前記エリ
   アを所定長のブロックが複数個構成されるように分割す
   るブロック分割処理を、前記すべてのエリアについて等
   しく実行し、前記エリア交換手段は、同一エリア内で特
   定の組み合わせで対にした前記ブロック同士を交換する
   ブロック交換処理を、前記すべてのエリアについて等し
   く実行することを特徴とする請求項１、２又は３記載の
   データ変換装置。
5. 【請求項５】 前記データ分割手段は、前記エリアを前
   記ブロックが偶数個構成されるように分割することを特
   徴とする請求項４記載のデータ変換装置。
6. 【請求項６】 データの前記所定領域を構成するビット
   を反転するビット反転手段を備えることを特徴とする請
   求項１、２、３、４又は５記載のデータ変換装置。
7. 【請求項７】 前記エリアを対にする組み合わせを特定
   するための特定キーを入力する特定キー入力手段を備
   え、 前記エリア交換手段は、特定キー入力手段から入力され
   た特定キーに基づいて前記各エリアを対にすることを特
   徴とする請求項１、２又は６記載のデータ変換装置。