JPH10303883A

JPH10303883A - 暗号化方法

Info

Publication number: JPH10303883A
Application number: JP9107794A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Katsurabayashi; 正彦桂林
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】平文の変化を広範囲に影響させることで暗号
強度を向上させる。【解決手段】初期ベクター１にＤＥＳ暗号化を施し
（Ｓ１）、暗号化した初期ベクター１と最初の小ブロッ
ク８バイトとで排他的論理和演算を行う（Ｓ２）。この
結果にＤＥＳ暗号化を施し（Ｓ３）、該暗号化した結果
と次の小ブロックとで排他的論理和演算を行う（Ｓ
４）。そして、順次、同様の処理を３２回繰り返すこと
で、２５６バイトに対する順方向からの連鎖処理を行
う。その後、逆方向から同様の連鎖処理を行う。連鎖の
最終小ブロックにＤＥＳ暗号化を行い（Ｓ９）、該暗号
化した結果とこの時の先頭ブロックとで排他的論理和演
算を行い（Ｓ１０）、２５６バイト全体をバイト単位で
入れ換える（Ｓ１１）。さらに、フィードバック位置を
変えて上記一連の処理を再度実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連鎖技法を用いて
ブロック暗号を利用する暗号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ファクシミリ装置では、原稿
を読み取って得られたデータをＭＨ符号化、ＭＲ符号化
等により符号化した後、符号化されたデータを目的のフ
ァクシミリ装置へ送信していた。このようなファクシミ
リ装置間の通信において、送信される符号化データから
元のデータが解読されないようにするために、符号化デ
ータをさらに暗号化して目的のファクシミリ装置へ送信
する技術が知られている。

【０００３】従来から用いられている暗号は、全ての鍵
を秘密にする暗号であり、慣用暗号と呼ばれる。この慣
用暗号は、数十ビット以上の比較的長いデータブロック
毎に暗号化するブロック暗号と、１ビット〜数ビットの
小データブロック毎に暗号化するストリーム暗号とに分
類される。

【０００４】このうちブロック暗号については、ブロッ
ク暗号の安全性を高めるため及び該ブロック暗号をスト
リーム暗号として使うために、平文を暗号化して得られ
た暗号文を次の暗号化処理の入力側にフィードバックす
る連鎖技法と呼ばれる技法が知られている。

【０００５】この連鎖技法はＩＳＯ８３７２（６４ビッ
トブロック暗号に対する暗号利用モード）に規定されて
おり、該連鎖技法の一例として、平文を暗号化して得ら
れた暗号文を次の暗号化処理の入力側にフィードバック
し該暗号文と平文との排他的論理和を取ることで、次々
と平文に対して所定方向に暗号化処理を実行していくＣ
ＢＣモード（Cipher Block Chaining mode）やＣＦＢモ
ード（Cipher Feedback mode）が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような連鎖技法を用いてブロック暗号を利用する暗号化
方法では、データを一方向にしか連鎖させないので、平
文の変化が変化位置よりも後方にしか影響せず暗号強度
が弱い、という問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題点を解消するために成
されたものであり、平文の変化を広範囲に影響させるこ
とにより暗号強度を向上させることができる暗号化方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の暗号化方法は、連鎖技法を用いてブ
ロック暗号を利用する暗号化方法であって、連鎖技法に
基づいて所定方向に連鎖処理を行った後、前記所定方向
とは逆方向に再度連鎖処理を行うことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の暗号化方法は、請求
項１記載の暗号化方法において、最終連鎖の最終ブロッ
クを先頭ブロックに連鎖させることを特徴とする。

【００１０】また、請求項３記載の暗号化方法は、請求
項１記載の暗号化方法において、連鎖処理中のフィード
バック方法を変化させて複数回連鎖させることを特徴と
する。

【００１１】また、請求項４記載の暗号化方法は、連鎖
技法を用いてブロック暗号を利用する暗号化方法であっ
て、連鎖技法に基づいて小ブロック単位で所定方向に連
鎖処理を行った後、複数の小ブロック単位で前記所定方
向とは逆方向に再度連鎖処理を行うことを特徴とする。

【００１２】また、請求項５記載の暗号化方法は、請求
項４記載の暗号化方法において、前記小ブロックのサイ
ズ又は連鎖の方向の少なくとも一方を小ブロック毎に変
化させることを特徴とする。

【００１３】また、請求項６記載の暗号化方法は、請求
項５記載の暗号化方法において、変化させる小ブロック
のサイズ又は連鎖の方向を、予め設定された暗号化鍵に
応じて変化させることを特徴とする。

【００１４】また、請求項７記載の暗号化方法は、平文
を小ブロックに分割して暗号化する暗号化方法であっ
て、分割された複数の小ブロックのうち、一部の小ブロ
ックを暗号化鍵として残りの小ブロックを暗号化した後
に、平文全体を暗号化することを特徴とする。

【００１５】上記請求項１記載の暗号化方法では、連鎖
技法に基づいて所定方向に連鎖処理を行った後、前記所
定方向とは逆方向に再度連鎖処理を行う。これにより、
従来は平文の変化が変化位置よりも後方にしか影響しな
かったのに対し、平文の変化が前後両方向に影響するこ
とになるので、暗号強度を向上させることができる。

【００１６】このとき、請求項２に記載したように、最
終連鎖の最終ブロックを先頭ブロックに連鎖させれば、
平文の変化が暗号化の対象データ全体に影響するよう制
御できるので、暗号強度をさらに向上させることができ
る。

【００１７】また、請求項３に記載したように、連鎖処
理中のフィードバック方法を変化させて複数回連鎖させ
れば、復号化処理時でも、暗号文の全てのビットが平文
全体に影響するよう制御できるので、暗号強度をさらに
向上させることができる。

【００１８】次に、請求項４記載の暗号化方法では、連
鎖技法に基づいて小ブロック単位で所定方向に連鎖処理
を行った後、複数の小ブロック単位で前記所定方向とは
逆方向に再度連鎖処理を行う。これにより、従来は平文
の変化が変化位置よりも後方にしか影響しなかったのに
対し、平文の変化が各小ブロックにおいて前後両方向に
影響することになるので、暗号強度を向上させることが
できる。

【００１９】このとき、請求項５に記載したように、小
ブロックのサイズ又は連鎖の方向の少なくとも一方を小
ブロック毎に変化させれば、連鎖の取り方が小ブロック
毎に変化するので、暗号強度をさらに向上させることが
できる。なお、小ブロックのサイズと連鎖の方向の両方
を変化させれば、暗号強度を向上させる効果が高いこと
は言うまでもない。

【００２０】上記のように小ブロックのサイズ又は連鎖
の方向の少なくとも一方を小ブロック毎に変化させるに
は、請求項６に記載したように、変化させる小ブロック
のサイズ又は連鎖の方向を、予め設定された暗号化鍵に
応じて変化させれば良い。例えば、暗号化鍵を基に発生
させた擬似乱数の値を小ブロックのサイズとし、前記擬
似乱数の値が奇数ならば逆方向、偶数ならば順方向を連
鎖の方向とするよう設定すれば良い。

【００２１】次に、請求項７記載の暗号化方法では、平
文を小ブロックに分割し、分割された複数の小ブロック
のうち一部の小ブロックを暗号化鍵として残りの小ブロ
ックを暗号化し、その後で平文全体を暗号化する。この
ように平文の一部を暗号化鍵として用いることにより、
暗号化鍵を平文に応じて変化させ予測しづらくする。そ
して、この暗号化鍵で残りの小ブロックを暗号化し、そ
の後で平文全体を暗号化するので、平文に応じて変化す
る暗号化鍵の影響を全ブロックに及ぼすことができ、暗
号強度を向上させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る暗号化方法の実施の形態を説明する。

【００２３】［暗号化方法に基づく暗号化を実行するフ
ァクシミリ装置の構成］まず、本発明に係る暗号化方法
に基づく暗号化処理を実行するファクシミリ装置の構成
を説明する。図１に示すように、本実施形態におけるフ
ァクシミリ装置１０は、ファクシミリ装置１０全体を制
御するＣＰＵ１２、ＣＰＵ１２を動作させるためのプロ
グラムが格納されたメモリとしてのＲＯＭ１４、ＣＰＵ
１２の動作に必要なデータを保存するメモリとしてのＲ
ＡＭ１６、オペレータからの入力の受け付け及びファク
シミリ装置１０の状態の表示を行う操作部１８、ＣＣＤ
等を含んで構成され原稿を読み取りその読取データを２
値化する画像読み取り部２２、画像読み取り部２２で２
値化された画情報を圧縮符号化する符号器２４、メモリ
を内蔵し、符号器２４で符号化された画情報を前記メモ
リに書き込みＣＰＵ１２と連携して前記画情報に対して
暗号化処理を行うデータ処理部２６、圧縮符号化された
画情報を復号化する復号器２８、画情報を記録用紙等に
印字出力する画像記録部３０、公衆回線３４に接続され
画情報を公衆回線３４に送出するモデム回線制御部３
２、及び画像読み取り部２２により読み取られた画情報
やモデム回線制御部３２により受信した画情報を一時的
に記憶する画像記憶部２０を含んで構成されており、こ
れらはデータバス３６を介して相互に接続されている。

【００２４】［ファクシミリ装置の送受信動作］次に、
上記ファクシミリ装置１０の基本的な送受信動作を説明
する。

【００２５】まず、図２を用いて、送信動作を説明す
る。図２に示すステップ１０２で操作部１８から送信指
示を受けると、ステップ１０４へ進み、画像読み取り部
２２の所定位置に載置された原稿を画像読み取り部２２
によって読み取り、この読取で得られた画情報を符号器
２４で符号化した後、該符号化した画情報を画像記憶部
２０に一旦蓄積する。

【００２６】次のステップ１０６では画像記憶部２０に
蓄積された画情報を２５６バイト単位でデータ処理部２
６のメモリに転送し、後に説明する連鎖方法により暗号
化処理を行う。そして、暗号化された画情報はモデム回
線制御部３２に転送され、ステップ１０８でモデム回線
制御部３２によって前記暗号化された画情報を２５６バ
イト単位でＩＴＵ−ＴのＧ３ファクシミリエラーコレク
トモードで公衆回線３４に送出する。このようにして、
画情報は暗号化され目的のファクシミリ装置へ送信され
る。

【００２７】以後、ステップ１０６、１０８を繰り返
し、全ての画情報を暗号化し目的のファクシミリ装置へ
送信する。なお、ステップ１０６の暗号化処理では、２
回目以降は前ブロックの平文を連鎖の初期ベクターとし
て使用する。

【００２８】次に、図３を用いて、受信動作を説明す
る。図３に示すステップ２０２で外部のファクシミリ装
置から、暗号化された画情報を受信すると、ステップ２
０４で該受信した画情報をモデム回線制御部３２によっ
て２値データに変換した（即ち、復調した）後、データ
処理部２６のメモリに転送する。

【００２９】次のステップ２０６では、データ処理部２
６のメモリ上で送信時と同様に、前記復調された画情報
に対して、所定データ量単位で後述する連鎖方法により
復号化処理を行う。そして、次のステップ２０８で前記
復号化された所定データ量の画情報を画像記憶部２０へ
格納する。

【００３０】以後、ステップ２０６、２０８を繰り返
し、受信した全ての画情報を復号化し画像記憶部２０へ
格納する。なお、ステップ２０６の復号化処理では、２
回目以降は前ブロックの平文を連鎖の初期ベクターとし
て使用する。

【００３１】受信した全ての画情報の復号化・画像記憶
部２０への格納が完了すると、ステップ２１２へ進み、
画像記憶部２０から画情報を取り出して復号器２８で伸
張し、次のステップ２１４で画像記録部３０によって前
記伸張した画情報を記録用紙等に印字出力する。

【００３２】［本実施形態の作用］さて、これより本実
施形態の作用として、各種暗号化方法を説明する。

【００３３】［第１の暗号化方法］まず、特許請求の範
囲に記載した請求項１〜３の発明に係る連鎖技法を用い
た第１の暗号化方法を、図４を用いて説明する。

【００３４】（１）あらかじめ設定された鍵を初期値と
して乗算合同法Ｘ_n＝１６８０７Ｘ_n-1（ｍｏｄ２³¹
−１）により擬似乱数を発生させ、先頭から８バイト単
位で区切り初期ベクター１から４に使用する。ただし、
次の２５６バイトブロックからは前ブロックのデータを
使用する。

【００３５】（２）初期ベクター１にＤＥＳ（米国標準
暗号方式）暗号化を施し（図４の（Ｓ１））、暗号化し
た初期ベクター１と最初の小ブロック８バイトとで排他
的論理和演算を行う（Ｓ２）。なお、この場合、ＤＥＳ
は擬似乱数発生器として使用しているので、ＤＥＳでは
なく他の擬似乱数発生手段を用いてもよい。

【００３６】（３）（２）の結果にＤＥＳ暗号化を施し
（Ｓ３）、該暗号化した結果と次の小ブロックとで排他
的論理和演算を行う（Ｓ４）。その後、順次、同様の処
理を３２回繰り返すことで、２５６バイトに対する順方
向からの連鎖処理を行う。

【００３７】（４）逆方向から同様の連鎖処理を行う。
即ち、初期ベクター２にＤＥＳ暗号化を施し（Ｓ５）、
暗号化した初期ベクター２と最後の小ブロックとで排他
的論理和演算を行う（Ｓ６）。そして、この結果にＤＥ
Ｓ暗号化を施し（Ｓ７）、該暗号化した結果と次の小ブ
ロックとで排他的論理和演算を行う（Ｓ８）。その後、
順次、同様の処理を３２回繰り返すことで、２５６バイ
トに対する逆方向からの連鎖処理を行う。

【００３８】（５）連鎖の最終小ブロックにＤＥＳ暗号
化を行い（Ｓ９）、該暗号化した結果とこの時の先頭ブ
ロックとで排他的論理和演算を行う（Ｓ１０）。このよ
うに最終小ブロックを先頭ブロックに連鎖させること
で、平文のすべてのビットが２５６バイトの暗号文全体
に影響を与えることができ暗号強度が向上する。なお、
この例では、２５６バイトを１つのブロックとしている
が１ページ全体あるいは数ページを１つのブロックとし
てもよい。

【００３９】（６）２５６バイト全体をバイト単位で入
れ換える（Ｓ１１）。ここでは、（１）同様に発生させ
た擬似乱数のｎ番目の値がｍであるとすると、ｎ番目の
データとｍ番目のデータとを入れ換える。これを、２５
６回繰り返す。

【００４０】（７）フィードバック位置を変えて（１）
から（６）までの処理を再度実行する（Ｓ１２）。こう
することで、復号時でも暗号文の全てのビットが平文全
体に影響するようにでき、さらに解読が困難となる。

【００４１】以上のような第１の暗号化方法によれば、
２５６バイトに対する順方向からの連鎖処理を行った
後、該連鎖処理とは逆方向に再度同様の連鎖処理を行う
ので、従来は平文の変化が変化位置よりも後方にしか影
響しなかったのに対し、平文の変化が前後両方向に影響
することになるので、暗号強度を向上させることができ
る。

【００４２】また、最終小ブロックを先頭ブロックに連
鎖させるので、平文のすべてのビットが２５６バイトの
暗号文全体に影響を与えることができ、暗号強度をさら
に向上させることができる。

【００４３】また、上記（７）で連鎖処理中のフィード
バック位置を変えて再度（１）〜（６）の処理を実行す
るので、復号化処理時でも、暗号文の全てのビットが平
文全体に影響するよう制御できるので、暗号強度をさら
に向上させることができる。

【００４４】なお、上記第１の暗号化方法により暗号化
された暗号文を復号化するには、図５に示すように上記
（１）から（７）までの操作を逆に実行すれば良い。

【００４５】即ち、２５６バイト全体をバイト単位で暗
号化の逆順に入れ換え（図５のＲ１）、初期ベクター４
にＤＥＳ暗号化を施し（Ｒ２）、暗号化した初期ベクタ
ー４と最終小ブロックとで排他的論理和演算を行う（Ｒ
３）。そして、その結果にＤＥＳ暗号化を施し（Ｒ
４）、該暗号化した結果と次の小ブロックとで排他的論
理和演算を行う（Ｒ５）。その後、順次、同様の処理を
３２回繰り返すことで、２５６バイトに対して暗号化時
とは逆方向から連鎖処理を行う。さらに、上記連鎖処理
と逆方向から同様の連鎖処理を行う（Ｒ６）。その後、
再びバイト単位で２５６バイト全体の入れ換えを行った
（Ｒ７）後、フィードバック位置を変えて上記のような
２方向からの連鎖処理を再度実行する（Ｒ８）。

【００４６】［第２の暗号化方法］次に、特許請求の範
囲に記載した請求項４〜６の発明に係る連鎖技法を用い
た第２の暗号化方法を、図６を用いて説明する。この第
２の暗号化方法に沿った暗号化を実行するにあたり、連
鎖の単位を複数に分けておく。例えば、図６に示すよう
に、小ブロック１と小ブロック２とに分けておく。

【００４７】（１）第１の暗号化方法での連鎖処理と同
様の方法で連鎖処理を小ブロック毎に実行する（図６の
Ｔ１）。

【００４８】（２）２５６バイト全体に対して（１）と
は逆方向に連鎖処理を実行する（Ｔ２）。

【００４９】（３）２５６バイト全体をバイト単位で入
れ換える（Ｔ３）。以上のような第２の暗号化方法によれば、小ブロック単
位で所定方向に連鎖処理を行った後、２５６バイト全体
に対して前記所定方向とは逆方向に再度連鎖処理を行う
ので、従来は平文の変化が変化位置よりも後方にしか影
響しなかったのに対し、平文の変化が各小ブロックにお
いて前後両方向に影響することになるので、暗号強度を
向上させることができる。

【００５０】なお、上記第２の暗号化方法では、暗号化
鍵を基に発生させた擬似乱数の値を、連鎖の単位として
採用してもよい。また、連鎖の方向を上記擬似乱数に応
じて変化させてもよい。例えば、連鎖の方向を、上記擬
似乱数が奇数ならば逆方向とし、擬似乱数が偶数ならば
順方向としても良い。

【００５１】このように暗号化鍵を基に発生させた擬似
乱数に基づいて、連鎖の単位や連鎖の方向を設定するこ
とにより、暗号鍵に応じて連鎖の取り方が変化するの
で、さらに暗号強度を向上させることができる。

【００５２】なお、上記第２の暗号化方法により暗号化
された暗号文を復号化するには、図７に示すように上記
（１）から（３）までの操作を逆に実行すれば良い。

【００５３】即ち、２５６バイト全体をバイト単位で暗
号化の逆順に入れ換え（図７のＵ１）、２５６バイト全
体に対して連鎖処理を実行する（Ｕ２）。そして、第１
の暗号化方法での連鎖処理と同様の方法で連鎖処理を小
ブロック毎に実行する（Ｕ３）。

【００５４】［第３の暗号化方法］次に、特許請求の範
囲に記載した請求項７の発明に係る連鎖技法を用いた第
３の暗号化方法を、図８を用いて説明する。この第３の
暗号化方法に沿った暗号化を実行するにあたり、連鎖の
単位を複数に分けておく。例えば、図８に示すように、
全体で３２バイトのデータを、前半１６バイトの小ブロ
ックＡと後半１６バイトの小ブロックＢとに分けてお
く。

【００５５】（１）小ブロックＡを小ブロックＢの暗号
化鍵としてＤＥＳ暗号化を行う（図７のＶ１）。

【００５６】（２）３２バイトのデータ全体に対して、
後方から連鎖のある暗号化を行う（Ｖ２）。

【００５７】（３）３２バイト全体をバイト単位で入れ
換える（Ｖ３）。以上のような第３の暗号化方法によれば、平文の一部
（小ブロックＡ）を暗号化鍵として用いることにより、
暗号化鍵を平文に応じて変化させることができる。そし
て、この暗号化鍵で小ブロックＢを暗号化し、その後で
３２バイトのデータ全体を暗号化するので、平文に応じ
て変化する暗号化鍵の影響をデータ全体に及ぼすことが
でき、暗号強度を向上させることができる。

【００５８】なお、上記第３の暗号化方法により暗号化
された暗号文を復号化するには、図９に示すように上記
（１）から（３）までの操作を逆に実行すれば良い。

【００５９】即ち、３２バイト全体をバイト単位で暗号
化の逆順に入れ換え（図９のＷ１）、３２バイト全体に
対して連鎖処理を実行する（Ｗ２）。そして、小ブロッ
クＡを小ブロックＢの暗号化鍵としてＤＥＳ暗号化を行
う（Ｗ３）。

【００６０】ところで、上記実施形態では、本発明に係
る暗号化方法をファクシミリ装置に適用した例を示した
が、本発明に係る暗号化方法は、ファクシミリ装置以外
にも、データの送受信を行う機器全般に対して適用する
ことができる。

【００６１】また、上記実施形態では、ブロック暗号と
してＤＥＳを使用したが、他のブロック暗号を使用して
も良いし、乱数発生器を使用しても構わない。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、平文の変化をより広範
囲に及ぼすことができるので、暗号強度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施形態におけるファクシミリ装置の全
体構成図である。

【図２】図１のファクシミリ装置における送信動作の処
理ルーチンを示す流れ図である。

【図３】図１のファクシミリ装置における受信動作の処
理ルーチンを示す流れ図である。

【図４】第１の暗号化方法に基づく暗号化処理の概要を
示す図である。

【図５】図４の暗号化処理に対応する復号化処理の概要
を示す図である。

【図６】第２の暗号化方法に基づく暗号化処理の概要を
示す図である。

【図７】図６の暗号化処理に対応する復号化処理の概要
を示す図である。

【図８】第３の暗号化方法に基づく暗号化処理の概要を
示す図である。

【図９】図８の暗号化処理に対応する復号化処理の概要
を示す図である。

【符号の説明】１０ファクシミリ装置１２ＣＰＵ２６データ処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連鎖技法を用いてブロック暗号を利用す
る暗号化方法であって、連鎖技法に基づいて所定方向に連鎖処理を行った後、前
記所定方向とは逆方向に再度連鎖処理を行うことを特徴
とする暗号化方法。
【請求項２】最終連鎖の最終ブロックを先頭ブロック
に連鎖させることを特徴とする請求項１記載の暗号化方
法。
【請求項３】連鎖処理中のフィードバック方法を変化
させて複数回連鎖させることを特徴とする請求項１記載
の暗号化方法。
【請求項４】連鎖技法を用いてブロック暗号を利用す
る暗号化方法であって、連鎖技法に基づいて小ブロック単位で所定方向に連鎖処
理を行った後、複数の小ブロック単位で前記所定方向と
は逆方向に再度連鎖処理を行うことを特徴とする暗号化
方法。
【請求項５】前記小ブロックのサイズ又は連鎖の方向
の少なくとも一方を小ブロック毎に変化させることを特
徴とする請求項４記載の暗号化方法。
【請求項６】変化させる小ブロックのサイズ又は連鎖
の方向を、予め設定された暗号化鍵に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項５記載の暗号化方法。
【請求項７】平文を小ブロックに分割して暗号化する
暗号化方法であって、分割された複数の小ブロックのうち、一部の小ブロック
を暗号化鍵として残りの小ブロックを暗号化した後に、
平文全体を暗号化することを特徴とする暗号化方法。