JPH10336338A - アナログ電話回線を使用したデジタル暗号通話システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アナログ電話回線を用いた通話において、暗
号化された通話を行う。 【解決手段】送信側ではアナログ音声信号をデジタル信
号に変換し、デジタル化した音声信号を暗号化し、この
暗号化したデジタル音声信号を暗号化されたアナログ信
号に変換して送信する。受信側では、受信した暗号化さ
れたアナログ音声信号を暗号化されたデジタル信号に変
換し、暗号化されたデジタル音声信号を復号化し、復号
化されたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換す
ることで通話を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアナログ電話回線に
おける音声、音楽等の音を送信受信するシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータが理解できる数値は０と１
である。この０と１の組み合わせを１ビットといい、８
ビット単位にまとめたものをバイトという。すなわち、
１バイトは８ビットであるから、256（＝２⁸）種類の情
報を表現することができる。英数字および特殊文字を８
ビットで表現し、コード化したものが一般にコンピュー
タ用コードとして使用されている。大型コンピュータで
はEBCDIC（拡張２進数化１０進コード）、パソコンでは
ASCIIコード、また漢字はＪＩＳコードが広く利用され
ている。

【０００３】たとえば英字の“Ａ”はEBCDICではC1であ
り、ASCIIでは41である（ただしコードは１６進数表
示）。漢字の場合には文字の種類が多いために、２バイ
トで１文字を表す。たとえば“漢”は、ＪＩＳコードで
3441と表される。このようにどのようなコードであれ、
コンピュータ内部では、あらゆるメッセージが２進数の
ビットの組み合わせで表現できる。

【０００４】したがって、あらゆるメッセージが単に数
値として扱えるから、暗号化するときに非常に便利であ
る。なお、ここで意味するところのメッセージは、プロ
グラムコード、プログラムで使用するデータ、文字や文
書（一般に「テキスト」とよばれるもの）、画像デー
タ、音声データ等の、コンピュータが扱うすべてのデー
タを指す。

【０００５】暗号は軍事や政治の世界で昔から利用され
てきた。軍事作戦も、外交交渉も、敵または交渉相手に
その内容が知られると非常に不利になる。このため、暗
号化が必須であった。もっとも古くから知られている暗
号法にシーザー暗号がある。たとえば I love you. （49 20 6C 6F 76 65 20 79 6F 76 2E） という文章があったとする（ただし、括弧内はASCIIコ
ード）。

【０００６】この文章を第三者に知られたくないとき、
暗号が使われる。たとえば、上記の文章を暗号化して K"nqxg"{qw0 （51 22 6E 71 78 67 22 7B 71 78 30） とする。このように文章を変えてしまえば、第三者には
メッセージの内容がわからない。

【０００７】暗号は渡す相手にはメッセージの内容がわ
かってもらえなければ困るために、何らかのルールを設
けておかなければならない。上記の例の場合、暗号文の
コードから元の文のコードを引くと、いずれも02とな
る。すなわち、暗号文は元の文を２文字ずらしただけの
文章であることがわかる。したがってこの場合、メッセ
ージを伝える相手に暗号文のほかに、暗号を解読するた
めの鍵となる02という値も伝える必要がある。このよう
に文字をずらす形式の暗号法を「シーザー型暗号法」と
いう。

【０００８】暗号化する前のメッセージを「平文（Plai
ntext）」といい、暗号化したメッセージを「暗号文（e
ncryption、enciphering）」という。暗号文を平文に戻
すことを「復号化（decryption、deciphering）」とい
い、第三者が暗号文を平文に戻すことを「解読（crypta
nalysis）」という。また暗号化する鍵（key）を暗号化
鍵（encryption key）といい、復号化する鍵を復号化鍵
（decryption key）という。上記の例のように、暗号化
と復号化で同じ鍵を使用する場合を「共通鍵暗号方式
（対称鍵暗号方式）」という。

【０００９】この場合、鍵がわかってしまうと暗号文が
第三者に解読されてしまうために、鍵自体を秘密にして
おかなければならない。このような鍵を「秘密鍵」とい
う。これに対して暗号化鍵が公にされている場合には、
暗号化鍵と復号化鍵は別の鍵であり、メッセージを受け
取る人間が復号化鍵を厳密に管理しておかなければなら
ない。このような方式を「公開鍵暗号方式（非対称鍵暗
号方式）」という。

【００１０】情報通信技術が発達している現在、公私に
関わらず情報は常に危険にさらされている。コンピュー
タ通信の場合には、張り巡らされた情報ネットワークに
よってデータの送受信が行われる。ホストコンピュータ
は２４時間、常に回線と接続されており、ハッカーなど
の不法侵入者に狙われている。また公衆回線によるネッ
トワーク下では多くの中継点を情報が通過するために、
その途中でデータが盗まれる危険性をはらんでいる。こ
のような状況下、重要な情報に対して暗号化は不可欠な
要素となっている。

【００１１】現在、広く使われている暗号化法としてＤ
ＥＳ（Data Encryption Standard）がある。ＤＥＳは、
1974年にＩＢＭで開発され、1977年米商務省標準局にコ
ンピュータデータの機密保護のための方式として採用さ
れたデータ暗号標準である。このほか、ＤＥＳ型暗号に
ＮＴＴが開発したFEAL（Fast Encipherment Algorith
m）がある。これらはいずれも共通鍵暗号方式である
が、公開鍵暗号方式としてはＲＳＡが広く知られてい
る。

【００１２】一方、もっとも手軽で広く利用されている
情報伝達媒体としては電話がある。しかし、この電話に
よる盗聴事件は年々増加の一途をたどっている。手軽な
ゆえに、また危険性が高いわけである。したがって、機
密性の高い情報の伝達を電話機で行う場合は、特殊回線
（一般に情報容量の大きな回線）が使用されるか、デジ
タル的でないアナログ的な秘話方式が用いられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術で見てきたよ
うに、コンピュータ通信に関する暗号化は広く研究され
てきた。コンピュータで扱う情報は重要で機密性が高い
ことと、デジタルであるために暗号化がしやすいという
面をもっていることが、その理由として挙げられる。そ
れに対して、電話通話の場合には全体として等閑の状態
にある。ごく一般的で手軽な情報交換手段であるため
に、つい不用意に利用するからであろう。しかし、政治
的な会話やビジネス上の機密性の高い会話が、何気なく
電話で伝えられているのが現状である。とくに世界的に
現在も広く利用されているアナログ電話回線ではほとん
ど情報漏洩に関する対策がなされていない。

【００１４】もっともまったく無防備ということはな
く、従来技術で述べたように、特殊回線やアナログ的な
秘話方式が使用されてはいる。しかし、特殊回線を利用
する場合には、回線の施設された非常に限定された場所
でしか利用できない。それに、特殊回線を施設する費用
が高くつき、一般の企業あるいは個人が利用するには難
しい面をもっている。また、アナログ的な秘話方式で
は、秘話方法が限定されてしまう。このようなことか
ら、盗聴を完璧に防止する方法は確立されていないのが
現状である。

【００１５】そこで本発明の課題は、アナログ電話回線
を用いた通話において、通話内容が第三者にわからず、
しかも当事者同士では通常の通話が行える方法と装置を
開発することになる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、アナログ電話回線を使用した通話方法にお
いて、送信側ではアナログ音声信号をデジタル信号に変
換し、前記デジタル化した音声信号を暗号化し、前記暗
号化したデジタル音声信号を暗号化されたアナログ信号
に変換して送信する。

【００１７】受信側では、受信した前記暗号化されたア
ナログ音声信号を暗号化されたデジタル信号に変換し、
前記暗号化されたデジタル音声信号を復号化し、前記復
号化されたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換
することで通話を行う。

【００１８】デジタル分野では暗号化技術が進んでお
り、多くの暗号方式が利用できる。そこで本発明の課題
を解決するために、アナログ回線を使った電話機での通
話に暗号化を図るわけであるが、暗号化しやすいよう
に、アナログ入力した音声（広くは音）をいったんデジ
タル化し、デジタル化された音声データを暗号化し、再
度それをアナログ化して電話回線に送る。したがって、
アナログ回線での音声データは盗聴されても、意味不明
の内容となっている。

【００１９】一方、受け手側では、復号装置が内蔵され
た電話機またはそれに代わる装置で送られてきた音声デ
ータを受信する。この場合、受信したアナログ信号はデ
ジタル化され、復号化鍵で復号化されたあと、再びアナ
ログ化されて受話器あるいはスピーカーから元の音とし
て出力する。

【００２０】説明上、送話側と受話側を分けたが、電話
の場合には送受信を一つの装置で行うことになるから、
一つの電話機またはそれに接続された装置に暗号化およ
び復号化の機能をもたせておく。これによって、通常の
電話機と同じ状態で会話を行うことができる。しかし回
線上を流れている音声データは暗号化されているため
に、途中で傍受されても第三者がその内容を解明するこ
とは不可能である。なお本発明ではアナログ信号がいっ
たんデジタル信号に変えられるから、従来のデジタル用
の暗号方法を利用することができる。

【００２１】本発明の基本的な考え方は上記の通りであ
る。したがって、本発明のアルゴリズムを可能にする専
用の電話機を使用しなくても、復号化・暗号化装置を従
来の電話機に接続して送る方法や、本発明の手法をソフ
トウェア化したプログラムをパーソナルコンピュータ
（パソコン）に搭載し、従来の電話機と接続して利用す
る方法などがとれる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１の暗号
通話端末で説明する。私たちが聞いている音は、すべて
アナログである。したがって、マイクを通しての音声
（広くは音）は暗号化のためにＡ／Ｄ変換装置（アナロ
グ・デジタル変換装置）でデジタル化する。デジタル化
された音声データは暗号化回路に送られ、暗号化され
る。このとき、暗号化に必要な暗号化鍵は暗号化鍵生成
回路で生成する。鍵が生成されるタイミングは、電話を
かけたとき、すなわちダイヤルを回した時点である。

【００２３】本発明では、暗号化鍵は転送しない。通話
相手の電話番号と暗号化鍵が対応しており、相手の電話
番号が決定した時点で暗号化鍵生成回路が自動的に生成
することになる。逆に相手から送られてきた暗号化され
た音声データは復号化鍵生成回路で取り出した自分の復
号化鍵によって暗号化回路が復号化し、元の音声データ
に変えてスピーカーあるいは受話器で出力する。

【００２４】暗号化鍵および復号化鍵について若干説明
を加えておく。図２のようなダイヤルと暗号化鍵の対応
テーブルをあらかじめ暗号化鍵生成回路に作成（登録）
しておけば、暗号化鍵生成回路が自動的にテーブルから
鍵を取り出せる。本発明では多数の相手に暗号化した音
声データを送ったり、また相手から送られてきた暗号化
された音声データを復号化しなければならないから、公
開鍵暗号方式を利用する。

【００２５】すなわち、図３で示すようにＸ氏（女性な
ら嬢）に送る音声データはあらかじめ暗号鍵生成回路に
登録されている暗号化鍵ｋｘで暗号化され、アナログ回
線を通してＸ氏に送られる。Ｘ氏がその暗号文Ｃ
_kx ^a（暗号化された音声データ、ａはＡ氏からのデータ
を表す）を受け取ると、自動的にＸ氏の暗号生成回路に
よってＸ氏の復号化鍵ｋ´ｘで元の平文Ｍ_a（元の音声
データ）に変換される。暗号化鍵ｋｘは公開鍵であるか
ら、この鍵を知っている者ならだれもがＸ氏に暗号化し
た音声データを送ることができる。

【００２６】しかし、Ｘ氏の復号化鍵ｋ´ｘは秘密鍵で
あるから、Ｘ氏のもっている暗号通話用端末でしかその
内容を解読できない。本発明では、公開鍵暗号方式のほ
かに、回線接続後に双方の個人情報によって鍵を生成す
る方法も可能とする。この点に関しては実施例で説明す
る。

【００２７】図４は、Ｘ氏とＡ氏の会話を本発明の端末
を通しての会話での音声データの流れを示した図であ
る。Ａ氏から送るＸ氏への音声はＸ氏の公開鍵ｋｘを使
って暗号化してアナログ回線に送り出す。それを受け取
ったＸ氏は、自分の秘密（復号化）鍵ｋ´ｘで復号化し
てＡ氏の音声に変えて、Ａ氏の音声を聞くことになる。
一方、Ｘ氏からの音声はＡ氏の公開鍵ｋａで暗号化して
アナログ回線に送り出す。それを受け取ったＡ氏は、自
分の秘密鍵ｋ´ａで復号化してＸ氏の音声に変えて、Ｘ
氏の音声を聞く。これによって、Ｘ、Ａともに従来どお
りの電話による通話ができる。しかし回線上の音声デー
タは暗号化されているから、第三者が盗聴しても、その
内容が洩れることはない。

【００２８】ダイヤルしたときに相手方の暗号化鍵が登
録されていないときには、通常の電話による通話とな
る。すなわち、暗号化回路、復号化回路をノーチェック
で音声データが通過する。暗号化鍵が登録されている場
合には、上記で説明した暗号化による通話となる（図５
参照）。

【００２９】

【実施例】本発明の実施例として以下の３例を挙げる。
まず図６は、本発明のアルゴリズムを暗号通話端末化し
た例である。基本的には図１で示した装置と同じ構成で
ある。この装置自体を従来の電話機の形態にしておけ
ば、従来の電話機と利用方法は変わらない。また公開鍵
をもっていない通話相手と会話するときには、暗号化、
復号化はノーチェックで通過するから、なんら従来の電
話機と変わることなく使用することもできる。

【００３０】図７は、暗号化装置と電話機を分離させた
形の例である。電話機は従来どおりのものがそのまま利
用できる。利用者が、併設されている通常の電話機から
相手の電話番号を入力すると、電話回線の接続後にモデ
ム回路が回線状況を測定し、接続先のモデム回路との接
続回路を確立する。以降は、図６の例と同様な処理の流
れとなる。暗号化装置を追加するだけで従来の電話機に
よる暗号化通話が可能なので、図６の形態より安価にで
きる。

【００３１】図８は、本発明の暗号化通話アルゴリズム
をソフトウェア化してパソコンで利用する場合の例であ
る（このソフトウェアを以下では「暗号通話ソフト」と
よぶ）。利用者が、暗号通話ソフトを実行した状態で相
手の電話番号を指定すると、モデムはパソコンからの信
号によって指定した電話番号にダイヤルする。この場
合、相手名をメニュー化して画面表示しておけば、メニ
ュー選択で相手に自動ダイヤルする。電話回線の接続
後、モデムは回線状況を測定し、接続先のモデムとの通
信路を確立する。パソコンは、暗号通話ソフトにより鍵
生成に必要な情報を相手側に送信し、送信した情報と相
手側から送られてきた鍵生成に必要な情報から暗号化鍵
を生成する。この場合は、実施の形態で挙げた公開鍵暗
号方式と違って、共通鍵方式（暗号化鍵＝復号化鍵）に
なる。処理が面倒になるが、相手に合わせた鍵がそのつ
ど生成できるというメリットがある。以上の処理を図９
のフローチャートにまとめてある。また図１０に、暗号
化鍵生成過程を概念的に示してある。

【００３２】暗号化鍵が決定すると、利用者はマイクか
ら会話を始められる。マイクを通った音声データはパソ
コンに内蔵されている音源ボードによってデジタル化さ
れ、さきに生成した暗号化鍵で暗号化される。その暗号
化は暗号通話ソフトが行う。暗号化されたデジタルデー
タはモデムによって電話回線用の信号に変換され、相手
モデムに送信される。

【００３３】それを受けた相手モデムは、送られてきた
暗号化されたアナログ音声データ信号をデジタル信号に
変換してパソコンに送る。同じようにパソコンに常駐し
ている暗号通話ソフトは、暗号化されているデジタル音
声データを、さきに生成した暗号化鍵（復号化鍵）で復
号化する。復号化された音声データは内蔵する音源ボー
ドに送られ、そこでアナログ信号に戻され、音声データ
としてスピーカーで再生される。以上の手順は逆方向の
場合も同様であり、通常の電話回線での会話と同じよう
に通話できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の特徴は、アナログ信号をデジタ
ル化することによって、従来の暗号化技術をそのまま利
用することができることである。暗号化された音声（広
くは音）で通話できることによって、回線途中で盗聴さ
れることによって機密性の高い情報が漏洩することがな
い。

【００３５】また、本発明は現在、広く世界中に広く普
及して一般のアナログ電話回線を使用するために、コス
ト高の専用の特殊回線を施設する必要がなく、安く、し
かも手軽に機密通話が行える。さらに、本発明の機能を
搭載したモデムを従来の電話機に接続するだけで機密通
話が行え、しかも通常の通話が可能なために、従来の電
話となんら変わりない使用法が可能であり、パソコンに
本発明のソフトウェアを搭載すれば、現在一般に使用し
ているパソコンでの機密通話が簡単に実現できる。

【００３６】暗号通信において重要な点は、解読や改ざ
んをどのように防ぐかである。本発明の場合、通話を対
象にしているから、音声データそのものが盗聴されて
も、それが解読されなければ問題がないわけである。解
読には復号化鍵がいる。公開鍵暗号方式を採用した場合
には、個人が自分の秘密鍵を厳重に管理すればよいし、
また本発明の実施例で述べた、双方の個人情報を交換す
ることによって暗号化鍵を生成する方式では、暗号化鍵
が個人（通話相手）を確認したうえでの通話となるため
に、第三者の割り込む余地がない。すなわち、どのよう
な方式で暗号通話を行うにしても、従来の暗号化データ
通信と同じレベルの安全性が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における暗号通話アルゴリ
ズムを実現化する基本装置の構成図である。

【図２】本発明の実施の形態における公開鍵暗号方式を
使用する場合の暗号化鍵生成に必要なテーブル例であ
る。

【図３】本発明の実施の形態における、公開鍵暗号方式
を使用する場合の暗号化通話の説明図である

【図４】本発明の実施の形態における、公開鍵暗号方式
を使用する場合の暗号化通話の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態における、暗号化通話と通
常通話との振り分けアルゴリズムを説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の実施例における暗号通話端末の構成図
である。

【図７】本発明の実施例における暗号化装置と電話機を
分離した場合の構成図である。

【図８】本発明の実施例における暗号通話をパソコンで
行う場合の構成図である。

【図９】本発明の実施例における鍵生成過程を説明する
ための図である。

【図１０】本発明の実施例における個人情報から暗号化
鍵を生成する過程の概念図である

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ電話回線を使用した通話方法にお
   いて、アナログ音声信号をデジタル信号に変換し、前記
   デジタル化した音声信号を暗号化し、前記暗号化したデ
   ジタル音声信号を暗号化されたアナログ信号に変換して
   送信し、受信した前記暗号化されたアナログ音声信号を
   暗号化されたデジタル信号に変換し、前記暗号化された
   デジタル音声信号を復号化し、前記復号化されたデジタ
   ル音声信号をアナログ音声信号に変換することを特徴と
   する暗号通話方法。
2. 【請求項２】アナログ電話回線を使用した通話システム
   において、アナログ音声信号をデジタル信号に変換する
   手段、前記デジタル化した音声信号を暗号化する手段、
   前記暗号化したデジタル音声信号を暗号化されたアナロ
   グ信号に変換して送信する手段、受信した前記暗号化さ
   れたアナログ音声信号を暗号化されたデジタル信号に変
   換する手段、前記暗号化されたデジタル音声信号を復号
   化する手段、前記復号化されたデジタル音声信号をアナ
   ログ音声信号に変換する手段を備えたことを特徴とする
   暗号通話システム。