JPH1127255A - 共通鍵暗号通信方法、及びそれを用いた共通鍵暗号通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 煩雑な手順を行なうことなく暗号文をランダ
ムに復号できる共通鍵暗号通信方法、及びそれを用いた
共通鍵暗号通信ネットワークを提供する。 【解決手段】 予め加入者間で固有かつ秘密の共通鍵を
共有して暗号通信を行なう共通鍵暗号通信ネットワーク
において、各通信用端末装置が、ネットワークで決めら
れたフィードバック演算を行なうことにより計算量的に
安全な擬似乱数系列を生成する擬似乱数生成器１１と、
該擬似乱数系列を鍵列に変換する演算器１２と、前記鍵
列に基づいて暗号化及び復号を行なう暗号器１３と、前
記フィードバック演算を行った回数をカウントするカウ
ンタ１４と、該カウント情報を暗号文と共に送受信する
送受信バッファ１７と、前記フィードバック演算を前記
カウント情報に基づいて制御するバッファ１６及び比較
器１５とを備え、前記カウント情報等を保持する携帯型
記憶装置１０を更に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暗号通信分野にお
けるデータの秘匿方式に関し、特に、暗号化のための鍵
を通信相手が同じであっても暗号通信ごとに更新する共
通鍵暗号通信方法、及びそれを用いた共通鍵暗号通信ネ
ットワークに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＥＳ（Data Encryption Standard）暗
号やＦＥＬＡ（Fast data Encipherment ALgorithm）暗
号に代表されるアルゴリズム公開型の共通鍵のブロック
暗号は、同じ鍵による暗号文と平文との組み合わせがあ
る数以上に出力されると、その鍵が解析できるという欠
点を持つ。この欠点を防ぐため、解析に必要な数の暗号
文と平文との組を出力する前に、計算量的に安全な擬似
乱数により鍵を随時更新して、鍵の解析を困難にするこ
とにより、アルゴリズム公開型の共通鍵ブロック暗号に
対してブロック暗号の鍵の解析を困難にする暗号方式が
考えられている（山本，岩村，松本，今井：“２乗型擬
似乱数生成器とブロック暗号を用いた実用的暗号方
式”，信学技法，ＩＳＥＣ−９３−２９，１９９３−０
８）。

【０００３】ここで、計算量的に安全な擬似乱数系列と
は、その擬似乱数系列の一部分から以降の擬似乱数系列
を予測する多項式時間アルゴリズムが存在すれば、それ
を用いて計算量的に困難であると言われている問題に対
する多項式時間アルゴリズムを構成できることが照明さ
れている擬似乱数系列をさす。すなわち、計算量的に安
全な擬似乱数系列は、出力された系列から以降の系列を
予測することが計算量的に極めて困難である系列とな
り、A.C.Yao，“Theory and Applications of Trapdoor
Functions.”Proceedings of the 23rd ＩＥＥＥ Symp
osium on Foundations of Computer Science,ＩＥＥＥ,
pp.80-91,1982．或は、M.Blum and S.Mocali,“How to
Generate Cryptographically Strong Sequences of Pse
udo-RandomBits.”Proc.22nd ＦＯＣＳ，ＩＥＥＥ，pp.
112-117,1982．等で詳しく議論されている。計算量的に
安全な擬似乱数を生成するためのアルゴリズムとして
は、文献「暗号と情報セキュリティ」（辻井，笠原著，
１９９０年発行，株式会社昭晃社，８６頁）に示されて
いるような、２乗型乱数や、ＲＳＡ暗号，離散対数，逆
数暗号を用いたものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、先に、図
１０に示すような、アルゴリズム公開型の共通鍵ブロッ
ク暗号に対してブロック暗号の鍵の解析を困難にする暗
号方式を提案している。図１０による暗号方式を行なう
装置は、擬似乱数生成器１１１と保持手段１１０と演算
器１１２とブロック暗号器１１３とからなる。ブロック
暗号器１１３のアルゴリズムとしては、ＤＥＳ暗号やＦ
ＥＡＬ暗号等のブロック暗号を用いる。ブロック暗号器
では平文の暗号化及び暗号化の復号を行なう。擬似乱数
生成器１１１は、計算量的に安全な擬似乱数生成のアル
ゴリズムに従って、擬似乱数を生成する。一般に計算量
に安全な擬似乱数系列ｂ1，ｂ2，…は、初期値ｘ0から
以下の式に従って生成される。

【０００５】 ｘ_i+1＝ｆ（ｘ_i） （ｉ＝０，１，…） …（１） ｂ_i+1＝ｇ（ｘ_i+1） （ｉ＝０，１，…） …（２） 式（１）のフィードバック演算により次々更新されるｘ
_i+1を擬似乱数生成器の内部変数と呼ぶことにする。擬
似乱数生成器１１１は、図９に示されるように式（１）
のフィードバック演算を行なう処理回路１１１ａと式
（２）の演算を行なう処理回路１１１ｂとから構成され
る。さらに、図９に示されるように、式（１）の演算に
より更新される内部変数を読出して保持手段１１０に保
持できる構成になっており、また、保持手段１１０に保
持されている内部変数（初期値）を読出して式（１）の
演算の初期値として設定できる構成になっている。

【０００６】保持手段１１０は、一度の暗号化手順が終
了すると、終了した時点での内部変数を擬似乱数生成器
１１１から読み出し、その値を保持する。保持手段１１
０を用いる理由は、一度の暗号化手順の中で暗号鍵を更
新するだけではなく、同じ平文を同じ通信相手に送る場
合に同じ暗号文が生成されることのないようにするため
である。保持されている内部変数の値は、擬似乱数発生
器１１１の次回の初期値として用いられる。この通信ご
とに更新される擬似乱数生成器の初期値のことを、通信
開始時設定値と呼ぶことにする。また、最初の暗号化を
行なった時の擬似乱数生成に用いた初期値を初期設定値
と呼ぶことにする。初期設定値は何度暗号通信を行って
も固定であるが、通信開始時設定値は暗号通信毎に異な
る。

【０００７】従って、擬似乱数生成器１１１の動作は以
下のようになる。 （１）通信開始時設定値ｘiを擬似乱数生成器１１１に
入力する。ただし、最初の動作のときには通信開始時設
定値は初期設定値を用いる。 （２）式（１）により、ｘ_i+1，ｘ_i+2，…，ｘ_i+jを生
成する。 （３）生成されたｘ_i+1，ｘ_i+2，…，ｘ_i+jに対し、式
（２）を実行し、得られたｂ_i+1，ｂ_i+2，…，ｂ_i+jを
擬似乱数として出力する。 （４）平文の暗号化が終了した時の擬似乱数生成器１１
１の内部変数ｘi+jの値を新たな通信開始時設定値とし
て保持手段１１０に保持する。

【０００８】さらに、図１０の演算器１１２では、得ら
れたｂ_i+1，ｂ_i+2，…，ｂ_i+jをブロック暗号の鍵列ｋ
に変換する。ブロック暗号の鍵は夫々、用いるブロック
暗号のアルゴリズムで定められた長さのビット列であ
り、演算器１１２は例えば計算量的に安全な擬似乱数系
列ｂ_i+1，ｂ_i+2，…，ｂ_i+jをそのビット長毎に区切る
ことによって生成される。

【０００９】図１０において、Ｍ_uv（ｕ＝１，２，…，
ｔ；ｖ＝１，２，…，ｓ）は平文ブロックを、ｋ_u（ｕ
＝１，２，…，ｔ）はブロック暗号の鍵を、ｋ
_u（Ｍ_uv）（ｕ＝１，２，…，ｓ）は平文ブロックＭ_uv
を暗号鍵ｋ_uで暗号化して得られる暗号ブロックを示し
ている。ここで、Ｍ_u1からＭ_usまでのＳ個のブロックは
同じ鍵ｋ _uで暗号化されている。前述の擬似乱数生成器
１１１と演算器１１２によって更新される鍵系列ｋ₁，
ｋ₂，…を順にブロック暗号の鍵として用いることによ
り、図１０の平文ブロックは複数の暗号鍵によって暗号
化される。

【００１０】以上のような暗号方式により、同じ鍵で暗
号化される平文ブロックの数を制限でき、鍵の解析を困
難にすることができる。また、暗号化手順毎に通信開始
時設定値が更新されるため、同じ平文を暗号化する場合
にも暗号化手順を行なう度に異なる暗号文として変換さ
れ、暗号方式の安全性を高めることを実現している。次
に、この暗号方式による暗号通信について述べる。暗号
通信ネットワークでは、図５に示されるように、あらか
じめネットワークの加入者間で固有かつ秘密の鍵を共有
している。Ａ，Ｂ，Ｃ，…，Ｎはそのネットワークの加
入者、Ｋ_AB，Ｋ_AC，…は夫々加入者Ａ−Ｂ間で共有して
いる鍵、加入者Ａ−Ｃ間で共有している鍵、…を示して
いる。さらにそれぞれの加入者は、図１０に示されるよ
うな、ネットワークで決められたアルゴリズムに従って
暗号化（及び復号）を行なう暗号器１１３と、ネットワ
ークで決められたアルゴリズムに従い計算量的に安全な
擬似乱数を生成する擬似乱数生成器１１１と、擬似乱数
生成器１１１から内部変数を読出して保持する保持手段
１１０と、擬似乱数生成器１１１から出力された擬似乱
数を暗号器１１３の鍵列に変換する演算器１１２とを備
えた通信用端末を持つ。

【００１１】本例により加入者ＡからＢへの暗号通信
は、以下の手順で行われる。 （１）Ａは、あらかじめ送信先Ｂと共有している秘密の
鍵Ｋ_ABを本通信の通信開始時設定値として設定し、擬似
乱数生成器１１１を動作させ、計算量的に安全な擬似乱
数系列を生成する。さらに、生成した擬似乱数系列を演
算器１１２によりブロック暗号の鍵列に変換する。それ
をブロック暗号の鍵として随時更新しつつ用いてブロッ
ク暗号器１１３により通信文を暗号化し、その暗号化し
たものをＢに送信する。 （２）Ｂは、あらかじめ送信元Ａと共有している秘密の
鍵Ｋ_ABを本通信の通信開始時設定値として設定し、擬似
乱数生成器１１１を動作させ、計算量的に安全な擬似乱
数系列を生成する。さらに、生成した擬似乱数系列を演
算器１１２によりブロック暗号の鍵列に変換する。それ
をブロック暗号の鍵として随時更新しつつ用いてブロッ
ク暗号器１１３によりＡからの受信文を復号し、通信文
を得る。 （３）Ａは、通信文の暗号化が終了した時の擬似乱数生
成器１１１の内部変数の値を、次回Ｂと暗号通信するた
めの新しい鍵（通信開始時設定値）Ｋ_ABとして保持手段
１１０に秘密に保持する。 （４）Ｂは、通信文の復号が終了した時の擬似乱数生成
器１１１の内部変換の値を次回Ａと暗号通信するための
新しい鍵（通信開始時設定値）Ｋ_ABとして保持手段１１
０に秘密に保持する。

【００１２】以上述べた例では、同じ鍵で暗号化される
平文ブロックの数を制限して鍵の解析を困難にしてい
る。さらに、暗号化手順毎に通信開始時設定値を更新す
ることにより、同じ平文を暗号化する場合にも暗号化手
順を行なう度に異なる暗号文として変換され、暗号方式
の安全性を高めている。

【００１３】しかしながら、暗号通信で送られてきた複
数の情報を暗号化されたまま保存するような場合、通信
毎に通信開始時設定値が代わっているため、保存してい
る暗号化された情報に対し通信開始時設定値を後から特
定することができないという欠点がある。例えば、上記
の方式の暗号通信を加入者Ａ，Ｂ間で２回行なう場合を
考える。１回目の暗号通信での通信文をＭ_first、その
暗号文をＣ_firstとし、２回目の暗号通信での通信文を
Ｍ_second、その暗号文をＣ_secondとする。１回目の暗号
通信では通信開始時設定値がＫ_AB＝ｘ₀であったが、２
回目の暗号通信では通信開始時設定値がＫ_AB＝ｘ_i+1と
する。

【００１４】この場合、２つの暗号文Ｃ_first，Ｃ
_secondを受け取ったＢは、どちらが通信開始時設定値が
Ｋ_AB＝ｘ₀を用いて暗合されたものなのかを特定するこ
とができない。さらには、仮に暗号化情報の到着順序等
でＣ_firstが通信開始時設定値がＫ_AB＝ｘ₀を用いて暗号
化されたものであると知ることができるとしても、Ｃ
_{fir st}を復号する前にＣ_secondを直接復号するために
は、以下の手順が必要となる。 （１）Ｃ_firstの大きさを調べ、ブロック暗号の何ブロ
ック分になるかを調べる。 （２）（１）で述べた数のブロック数を暗号化するため
に、式（１）のフィードバック演算を何回行なう必要が
あるかを算出する。 （３）通信開始時設定値Ｋ_AB＝ｘ₀を初期値として
（２）で演算した回数の式（１）のフィードバック演算
を行なう。 （４）（３）が終了したときの内部変数の値ｘ_i+1をＣ
_secondに対する通信開始時設定値として、Ｃ_secondを復
号する。

【００１５】さらに、通信途中でＣfirstが消去した
り、或はＣ_firstとＣ_secondとの順序が入れ替わって到
着したような場合には、うまく復号できない。本発明の
目的は、上記の問題点を解決し、煩雑な手順を行なうこ
となく暗号文を復号できる共通鍵暗号通信方法、及びそ
れを用いた共通鍵暗号通信ネットワークを提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の共通鍵暗号通信ネットワークは、予め加入
者間で固有かつ秘密の共通鍵を共有して暗号通信を行な
う共通鍵暗号通信ネットワークにおいて、各通信用端末
装置が、ネットワークで決められたフィードバック演算
を行なうことにより計算量的に安全な擬似乱数系列を生
成する擬似乱数生成手段と、該擬似乱数生成器から出力
された擬似乱数系列を鍵列に変換する演算手段と、ネッ
トワークで決められたアルゴリズムに従って、前記鍵列
に基づいて暗号化及び復号を行なう暗号手段と、前記擬
似乱数生成手段がフィードバック演算を行った回数をカ
ウントするカウンタ手段と、該カウント情報を暗号文と
共に送受信する通信手段と、前記擬似乱数生成手段のフ
ィードバック演算を前記カウント情報に基づいて制御す
る制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１７】ここで、前記制御手段は更に前記擬似乱数
生成手段の内部変数の値に基づいて前記フィードバック
演算を制御する。また、前記制御手段は、前記擬似乱数
生成手段に初期値を設定する認定手段と、目標カウント
値を記憶するバッファ手段と、前記カウンタ手段のカウ
ント値とバッファ手段の目標カウント値とを比較して比
較結果に基づいて制御を信号を出力する比較手段とを備
える。また、前記設定手段は、前記比較手段からの制御
信号に基づいて、前記初期値を前記擬似乱数生成手段の
内部変数の値と所定の初期値から選択する選択手段を備
える。また、前記通信用端末装置に着脱可能であって、
前記カウント情報を保持する保持手段を更に備える。ま
た、前記保持手段は更に前記擬似乱数生成手段の内部変
数の値を保持する。また、前記擬似乱数生成手段は２乗
型擬似乱数発生器からなる。

【００１８】又、本発明の暗号通信端末装置は、ネット
ワークで決められたフィードバック演算を行なうことに
より計算量的に安全な擬似乱数系列を生成する擬似乱数
生成手段と、該擬似乱数生成器から出力された擬似乱数
系列を鍵列に変換する演算手段と、ネットワークで決め
られたアルゴリズムに従って、前記鍵列に基づいて暗号
化及び復号を行なう暗号手段と、前記擬似乱数生成手段
がフィードバック演算を行った回数をカウントするカウ
ンタ手段と、該カウント情報を暗号文と共に送受信する
通信手段と、前記擬似乱数生成手段のフィードバック演
算を前記カウント情報に基づいて制御する制御手段とを
備えることを特徴とする。

【００１９】ここで、前記制御手段は更に前記擬似乱数
生成手段の内部変数の値に基づいて前記フィードバック
演算を制御する。また、前記制御手段は、前記擬似乱数
生成手段に初期値を設定する設定手段と、目標カウンタ
値を記憶するバッファ手段と、前記カウンタ手段のカウ
ント値とバッファ手段の目標カウント値とを比較して、
比較結果に基づいて制御信号を出力する比較手段とを備
える。また、前記設定手段は、前記比較手段からの制御
信号に基づいて、前記初期値を前記擬似乱数生成手段の
内部変数の値と所定の初期値から選択する選択手段を備
える。また、前記擬似乱数生成手段は２乗型擬似乱数生
成器からなる。

【００２０】又、本発明の共通鍵暗号通信方法は、予め
加入者間で固有かつ秘密の共通鍵を共有して暗号通信を
行なう共通鍵暗号通信方法であって、送信側端末装置で
は、ネットワークで決められたフィードバック演算を行
なうことにより計算量的に安全な擬似乱数系列を生成す
る擬似乱数生成手段の演算回数をカウントして、暗号文
と共に送信し、受信側端末装置では、送信された該演算
回数に基づいて前記同様の擬似乱数生成手段によるフィ
ードバック演算を制御して、前記暗号文を復号すること
を特徴とする。

【００２１】ここで、前記演算回数は、加入者により携
帯でき前記端末装置に着脱可能な記憶媒体に保持され
る。また、前記記憶媒体には更に前記擬似乱数生成手段
の内部変数の値が保持され、前記擬似乱数生成手段は該
内部変数の値により初期化される。また、前記初期化
は、送信された演算回数と前記記憶媒体に記憶された演
算回数との比較に基づいて、前記擬似乱数生成手段の内
部変数の値と所定の初期値から選択される。また、前記
擬似乱数生成手段は２乗型擬似乱数生成器からなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の本質は、暗号文と通信開
始時設定値を１対１に対応させるために、ＦＢ演算回数
情報を対応する暗号文と一緒に送り、復号する前に暗号
文に付加されたＦＢ演算回数情報を参照することによ
り、従来必要であった煩雑な手順を行なうことなく、複
数の暗号文をランダムな順序で復号することができるよ
うにしたところにある。ここで、通信開始時設定値を得
るために初期設定値に対し式（１）のフィードバック演
算を行った回数をＦＢ演算回数といい、その情報をＦＢ
演算回数情報ということにする。最初の暗号通信のとき
には初期設定値が通信開始時設定値となり、従ってＦＢ
演算回数は“０”となる。

【００２３】以下、本発明の実施の形態を添付図面を参
照して説明する。 ＜実施の形態１＞本実施の形態１では、図１に示される
ように、ネットワークで決められたアルゴリズムに従っ
て暗号化（及び復号）を行なうブロック暗号器１３と、
ネットワークで決められたアルゴリズムに従い計算量的
に安全な擬似乱数を生成する擬似乱数生成器１１と、擬
似乱数生成器１１から出力された擬似乱数を暗号器１３
の鍵列に変換する演算器１２と、ＦＢ演算回数をカウン
トするためのカウンタ１４と、受信文の一部から取り出
したＦＢ演算回数情報を保持するためのバッファ１６
と、バッファ１６の値とカウンタ１４の値を比較し等し
い場合に制御信号を擬似乱数生成器１１に送る比較器１
５とを備えた通信用端末２０を用いて暗号通信を行な
う。

【００２４】擬似乱数生成器１１は、擬似乱数の生成に
必要なフィードバック演算を行った回数を読み出せるよ
うになっており、読み出した値をカウンタ１４に保持で
きる構成になっている。ブロック暗号器１３や演算器１
２は、従来の技術の欄で説明したものをそのまま用いる
ことが可能である。バッファ１６や比較器１５も既知の
ものを用いることで実現できる。

【００２５】暗号通信ネットワークとしては図５のもの
を考える。あらかじめネットワークの加入者間で固有か
つ秘密の鍵を共有している。Ａ，Ｂ，Ｃ，…，Ｎはその
ネットワークの加入者、Ｋ_AB，Ｋ_AC，…はそれぞれ加入
者Ａ−Ｂ間で共有している鍵、加入者Ａ−Ｃ間で共有し
ている鍵、…を示している。鍵の共有は、あらかじめネ
ットワークの管理者等が鍵の設定しておくことによって
も、文献「暗号と情報セキュリティ」（辻井，笠原著，
１９９０年発行，株式会社昭晃社，７２〜７３，９７〜
１０４頁）に示されるような既知の鍵共有方式によって
も実現できる。

【００２６】暗号通信ネットワークの加入者は、それぞ
れ図２に示されるような携帯型記憶装置１０を保有する
ようにするのが好ましい。携帯型記憶装置１０には、下
に示すように暗号通信するために必要な各ユーザの秘密
情報が格納されており、安全性を考慮して通信用端末と
は別に各ユーザ毎に携帯型記憶装置１０を持つような構
成にしている。尚、各ユーザ毎に物理的に安全な領域が
確保できるような携帯型記憶装置１０が通信用端末の一
部であってもよいが、その場合各ユーザ毎に暗号通信に
使用できる通信用端末が制限されてしまう。通信用端末
と携帯型記憶装置をと分離し、通信用端末には各ユーザ
の秘密情報を格納しないようにすることで、ユーザはど
の通信用端末でも自分の携帯型記憶装置を介してそのユ
ーザの秘密情報をやり取りして、暗号通信に使用するこ
とが可能となり便利である。

【００２７】携帯型記憶装置１０は、上記通信用端末と
安全な通信路を介して情報のやり取りを行えるようにな
っており、物理的に安全な保持領域１０ａを保持手段と
して持つ。携帯型記憶装置１０を正常に動作させること
ができるのは正規の所有者だけであり、パスワード等の
認証手続きにより正規の所有者か否かを判断する。携帯
型記憶装置１０は通信用端末２０との間で、カウンタ１
４にあるＦＢ演算回数情報をやり取りすることができ、
上記保持領域１０ａに保持できるようになっている。ま
た、上記の共有鍵の内その携帯型記憶装置１０の所有者
に関係するものをそれぞれの通信相手に対する初期設定
値として保持領域１０ａに保持している。携帯型記憶装
置１０はＩＣカード等により実現できる。

【００２８】本実施の形態１では、ブロック暗号のアル
ゴリズムとしてＤＥＳ暗号を、計算量的に安全な擬似乱
数を生成するアルゴリズムとして２乗型擬似乱数を用い
た場合について述べる。ＤＥＳ暗号はブロック長６４ビ
ットの共通鍵ブロック暗号で、鍵５６ビットである。２
乗型擬似乱数系列とは、以下の手順で生成される擬似乱
数系列ｂ₁，ｂ₂．…である。

【００２９】＜２乗型擬似乱数系列＞ｐ，ｑをｐ≡ｑ≡
３（ｍｏｄ ４）である素数として、Ｎ＝ｐ・ｑとし
て、初期値ｘ₀（１＜ｘ₀＜Ｎ−１となる整数）と再帰式 ｘ_i+1＝ｘ_i ²ｍｏｄ Ｎ（ｉ＝０，１，２，…） …（３） ｂ_i ＝lsｂ_j（ｘ_i）（ｉ＝１，２，…） …（４） によって得られるビット系列ｂ₁，ｂ₂，…を２乗型擬似
乱数系列という。ただし、lsｂ_j（ｘ_i）はｘ_iの下位ｊ
ビットを表わし、Ｎのビット数をｎとしたときｊ＝Ｏ
（ｌｏｇ₂ｎ）とする。

【００３０】２乗型擬似乱数系列は、法Ｎにおける平方
剰余性の判定問題が計算量的に困難であるとの仮定の下
で計算量的に安全な擬似乱数係数列となる。この２乗型
擬似乱数系列を生成する擬似乱数生成器は、図７に示さ
れる。図７においては、その内部変数ｘi+1を読み出さ
なくてもよい。又、備えられたカウンタ１４では、ある
平文（或は暗号文）を暗号化（或は復号）する間に擬似
乱数生成器で何回式（３）の演算を行ったかをカウント
できる。２乗型擬似乱数を十分安全なものとするため
に、２乗演算式（３）の法Ｎのビット数ｎを５１２ビッ
トとする。さらに、各加入者間毎にあらかじめ秘密に共
有している鍵（擬似乱数生成器の初期設定値）Ｋ_AB，Ｋ
_AC，…は、１＜Ｋ_AB，Ｋ_AC，…＜Ｎ−１とする。

【００３１】本実施の形態１による加入者ＡからＢへの
暗号通信は以下の手順で行われる。加入者Ａが形態型記
憶装置１０に保持しているＦＢ演算回数は“ｍ”である
とし、この時送信する情報量は、この暗号通信を行なう
ために式（１）のフィードバック演算をｉ回行なう必要
があるだけの大きさを持つとする。又、以下の説明で
は、正規の所有者が携帯型記憶装置１０により認証さ
れ、携帯型記憶装置１０は動作可能な状態で通信用端末
２０内と通信できるようにセットされているとする。

【００３２】［送信者Ａでの暗号文の通信手順］ （１）携帯型記憶装置１０に保持し、あらかじめ送信先
Ｂと共有して保持している秘密の鍵（初期設定値）Ｋ_AB
を、通信開始時設定値ｘ₀として通信用端末内の擬似乱
数生成器１１に設定する。 （２）携帯型記憶装置１０に保持されている送信先Ｂに
対するＦＢ演算回数情報ｍをバッファ１６に格納する。
さらに送受信バッファ１７にもＦＢ演算回数情報ｍを送
出する。 （３）通信用端末のカウンタ１４を“０”にリセットす
る。 （４）擬似乱数生成器１１を動作させ、カウンタ１４の
値がバッファ１６の値ｍと等しくなるまで、式（３）の
演算をｍ回（受け取ったＦＢ演算回数情報の値と同じ回
数）行なう。等しいかどうかは、カウンタ１４の値とバ
ッファ１６の値とを比較器１５で比較することにより知
ることができる。等しくなったときには、比較器１５は
擬似乱数生成器１１に制御信号を送り、そのことを知ら
せる。ただし、この演算で生成される擬似乱数系列は廃
棄される。この時点で通信用端末のカウンタ１４はｍを
示している。 （５）制御信号を受け取った擬似乱数生成器１１では、
式（３）の演算をｍ回行った後の内部変数ｘ_mを通信開
始時設定値として、さらに擬似乱数生成器１１を動作さ
せ、計算量的に安全な擬似乱数系列を生成する。 （６）演算器１２により生成した擬似乱数系列をブロッ
ク暗号の鍵列に変換する。 （７）演算器１２から出力される鍵列をブロック暗号の
鍵として更新しつつ用いて、ブロック暗号器１３により
平文を暗号文に変換する。暗号化終了時には通信用端末
のカウンタ１４はｍ＋ｉにカウントアップされている。 （８）通信端末は、暗号文と送受信バッファ１７にある
ＦＢ演算回数情報ｍをＢに送信する。 （９）平文の暗号化が終了した時のカウンタ１４の値ｍ
＋ｉを、次回にＢと暗号通信するための新しいＦＢ演算
回数情報として携帯型記憶装置１０の保持領域１０ａに
秘密に保持する。

【００３３】［受信者Ｂでの暗号文の通信手順］ （１）送られてきた暗号文とその暗号文に対応したＦＢ
演算回数情報ｍを受け取り、ＦＢ演算回数情報ｍをバッ
ファ１６に格納する。 （２）携帯型記憶装置１０に保持し、あらかじめ送信元
Ａと共有して保持している秘密の鍵（初期設定値）Ｋ_AB
を、通信開始時設定値ｘ₀として通信用端末内の擬似乱
数生成器１１に設定する。 （３）通信用端末のカウンタ１４を“０”にリセットす
る。 （４）擬似乱数生成器１１を動作させ、カウンタ１４の
値がバッファ１６の値ｍと等しくなるまで、式（３）の
演算をｍ回（受け取ったＦＢ演算回数情報の値と同じ回
数）行なう。等しいかどうかは、カウンタ１４の値とバ
ッファ１６の値とを比較器１５で比較することにより知
ることができる。等しくなったときには、比較器１５は
擬似乱数生成器１１に制御信号を送り、そのことを知ら
せる。ただし、この演算で生成される擬似乱数系列は廃
棄される。この時点で通信用端末のカウンタ１４はｍを
示している。 （５）制御信号を受け取った擬似乱数生成器１１では、
式（３）の演算をｍ回行った後の内部変数ｘ_mを通信開
始時設定値として、さらに擬似乱数生成器１１を動作さ
せ、計算量的に安全な擬似乱数系列を生成する。 （６）演算器１２により生成した擬似乱数系列をブロッ
ク暗号の鍵列に変換する。 （７）演算器１２から出力される鍵列をブロック暗号の
鍵として更新しつつ用いて、ブロック暗号器１３により
暗号文を平文に変換する。復号終了時には通信用端末の
カウンタ１４はｍ＋ｉにカウントアップされている。 （８）暗号文の復号が終了した時のカウンタ１４の値ｍ
＋ｉを、次回のＡと暗号通信するための新しいＦＢ演算
回数情報として携帯型記憶装置１０の保持領域１０ａに
秘密に保持する。

【００３４】この手順により、暗号文と通信開始時設定
値を１対１に対応させることができる。この手順ではそ
のために、初期設定値に対して何回式（３）のフィード
バック演算を行なう必要があるのかという情報（ＦＢ演
算回数情報）を、対応する暗号文と一緒に送っている。
暗号文の受信者は、暗号文と一緒に送られてきたＦＢ演
算回数情報を受け取り、初期設定値に対しその回数のフ
ィードバック演算を行なうことにより、その暗号文と一
意に対応した通信開始時設定値を得ることができる。こ
れにより、複数の暗号文を受け取った場合でも、問題な
く復号でき、ランダムな順序で復号することも可能であ
る。例えば、後から暗号化された暗号文（Ｃ_secondとす
る）がさきに暗号化された暗号文（Ｃ_firstとする）よ
りさきにＢに到着しても、ＢはＣ_second、Ｃ_firstの順
で問題なく復号することができる。また、Ｃ_firstが通
信路のどこかで消去するなどしてＢに到着しなかったり
しても、ＢはＣ_secondを問題なく復号することができ
る。

【００３５】暗号文とその暗号文に体押したＦＢ演算回
数情報の送信の方法としては、図１に示すように、暗号
文を送信するときにはその暗号文に対するＦＢ演算回数
情報を送信文に挿入し、暗号文を受信するときにはその
暗号文に対するＦＢ演算回数情報を受信文から抽出する
機能を、通信用端末２０につながった送受信バッファ１
７に装備することによって実現できる。この場合には、
例えばネットワークであらかじめ送信文の先頭から所定
ビットにはＦＢ演算回数情報を入れることを決めてお
き、送信者は所定ビットの位置にＦＢ演算回数情報を挿
入した送信文を送信し、受信者は受信文の所定ビットの
位置からＦＢ演算回数情報を抽出し、その暗号文に対応
するＦＢ演算回数情報を送受信者間で共有することがで
きる。

【００３６】上記手順において、受信者の手順（８）で
カウンタ１４の値を保持領域１０ａに保持する理由は、
次の暗号通信においては送信者となる可能性があるから
である。ある端末は、暗号通信において送信者となるこ
とはなく、常に受信者であるようなことがわかっている
ような場合には、その端末では上記受信者の手順（８）
は不要である。

【００３７】上記の送信者の手順（６）と受信者の手順
（６）において、得られた擬似乱数系列を、演算器１２
によりＤＥＳ暗号の鍵列に変換する方法としては、擬似
乱数系列の前からＤＥＳ暗号の鍵のビット長（５６ビッ
ト）ずつに区切り、順にＤＥＳ暗号の鍵として用いる方
法がある。それ以外に演算器１２により擬似乱数系列を
ＤＥＳ暗号の鍵列に変換するための手法は、暗号通信を
行なうネットワークで共通なものであればどういう手法
でもよい。また、暗号通信を行なうネットワーク全体で
共通でなくても送受信者間で共通であれば良い。

【００３８】１つの鍵で暗号化（復号）するブロック数
は、暗号通信を行なうネットワークで共通なものであれ
ばいくつでも良い。また、暗号通信を行なうネットワー
ク全体で共通でなくても送受信者間で共通であれば良
い。また、ｂ_iは式（４）により決定されるビット数を
用いることができる。また、２乗型演算の法Ｎは５１２
ビットとしたが、計算量的に安全であれば何ビットでも
よい。

【００３９】また、本実施の形態１では、ブロック暗号
としてＤＥＳ番号を用いたが、ＤＥＳ暗号に限らず、共
通鍵暗号であれば何でも用いることができ、例えばＦＥ
ＡＬ暗号を用いることができる。また、ブロック暗号器
１３は１つのＤＥＳ暗号器を用いたが、複数のＤＥＳ暗
号器を用いたり、ＤＥＳ暗号とＦＥＡＬ暗号を組み合わ
せたりしてもよい。さらに計算量的に安全な擬似乱数生
成のアルゴリズムとして２乗型擬似乱数を用いたが、計
算量的に安全な擬似乱数生成アルゴリズムであればどの
ようなものでも用いることができ、例えば文献「暗号と
情報セキュリティ」（辻井，笠原著，１９９０年発行，
株式会社昭晃社，８６頁）に示されているように、ＲＡ
Ｓ暗号、離散対数、逆数暗号を用いたものも本発明の擬
似乱数生成のアルゴリズムに用いることができる。

【００４０】＜実施の形態２＞本実施の形態２では、各
加入者はそれぞれ図４に示すような形態型記憶装置１
０’を持つ。図４に示す形態型記憶装置１０’は、通信
用端末２１との間で、擬似乱数生成器１１’の内部の変
数の値、カウンタ１４にあるＦＢ演算回数情報をやりと
りすることができ、保持領域１０ｂに保持できるように
なっている。図２の携帯型記憶装置１０と異なる点は、
カウンタ１４にあるＦＢ演算回数情報だけでなく、次回
暗号通信するための新しい通信開始時設定値として擬似
乱数生成器１１’の内部変数の値も保持できるようにな
っている点である。つまり、本実施の形態の携帯型記憶
装置１０’には、通信相手毎に初期設定値、次回の暗号
通信のための通信開始時設定値、ＦＢ演算回数が保持さ
れている。

【００４１】また、通信用端末２１は図３に示されるよ
うなものであり、カウンタ１４にあるＦＢ演算回数情報
だけでなく、擬似乱数生成器１１’の内部変数の値も、
図４の携帯型記憶装置１０’とやり取りすることができ
る点で、図１の通信用端末２０と異なっている。また、
次回に暗号通信するための新しい通信開始時設定値とし
て擬似乱数生成器１１の内部変数を読み出すことができ
る点でも異なっている。よって、２乗型擬似乱数系列を
生成する擬似乱数生成器１１’は、図８に示されるよう
に構成される。

【００４２】本実施の形態２では、図３に示されるよう
に、ネットワークで決められたアルゴリズムに従って、
暗号化（及び復号）を行なうブロック暗号器１３と、ネ
ットワークで決められたアルゴリズムに従い計算量的に
安全な擬似乱数を生成する擬似乱数生成器１１’と、擬
似乱数生成器１１’から出力された擬似乱数を暗号器１
３の鍵列に変換する演算器１２と、ＦＢ演算回数をカウ
ントするためのカウンタ１４と、受信文の一部から取り
出したＦＢ演算回数情報を保持するためのバッファ１６
と、バッファ１６の値とカウンタ１４の値を比較し等し
い場合に制御信号を擬似乱数生成器１１’に送る比較器
１５とを備えた通信用端末２１を用いて暗号通信を行な
う。

【００４３】擬似乱数生成器１１’は、図８に示される
ように、式（３）の演算を行った回数を読み出せるよう
になっており、読み出した値をカウンタ１４に保持でき
る構成になっている。ブロック暗号器１３や演算器１２
は従来の技術の欄で説明したものをそのまま用いること
が可能である。バッファ１６や比較器１５は既知のもの
を用いることで実現できる。実施の形態１と同じく図５
のネットワークで説明する。

【００４４】詳細は下に述べるが、本実施の形態２の場
合には、実施の形態１の様に暗号化するときに常に初期
設定値から式（３）のフィードバック演算を行なうので
はなく、携帯型記憶装置１０’にある通信開始時設定値
に対して式（３）のフィードバック演算を行なうことを
可能にすることにより、暗号化するときに必要な式
（３）のフィードバック演算を行なう回数を現象させる
ことを可能にしたものである。ただし、そのために携帯
型記憶装置１０’に次回の暗号通信のための通信開始時
設定値を記憶させなければならず、実施の形態１の携帯
型記憶装置１０に比べて大きな記憶容量が必要となる。

【００４５】実施の形態１と同じく加入者Ａから加入者
Ｂに、式（３）のフィードバック演算をｉ回行なう必要
があるだけの大きさを持つ情報が暗号通信された場合に
ついて述べる。この加入者間では以前に暗号通信が何度
か行われ、その結果Ａの携帯型記憶装置１０’の保持領
域１０ｂに保持されている通信開始時設定値はｘ_m、Ｆ
Ｂ演算回数情報はｍとなっているとする。初期設定値は
不変なのでＫ_ABである。以下の説明では、正規の所有者
は携帯型記憶装置により認証され、携帯型記憶装置１
０’は動作可能な状態で通信用端末２１内と通信できる
ようにセットされているとする。

【００４６】［送信者Ａでの暗号文の通信手順］ （１）携帯型記憶装置１０’に保持している送信先Ｂに
関する通信開始時設定値ｘ_mを通信用端末内の擬似乱数
生成器１１’に設定する。 （２）携帯型記憶装置１０’に保持している送信先Ｂに
関するＦＢ演算回数情報ｍを通信用端末のカウンタ１４
にセットする。さらに送受信バッファ１７にもＦＢ演算
回数情報ｍを送出する。 （３）擬似乱数生成器１１’を動作させ、計算量的に安
全な擬似乱数係数列を生成する。 （４）演算器１２により生成した擬似乱数系列をブロッ
ク暗号の鍵列に変換する。 （５）演算器１２から出力される化義烈をブロック暗号
の鍵として更新しつつ用いて、ブロック暗号器１３によ
り平文を暗号文に変換する。暗号化終了時には通信用端
末のカウンタ１４はｍ＋ｉにカウントアップされてい
る。 （６）通信端末は、暗号文と送受信バッファにあるＦＢ
演算回数情報ｍをＢに送信する。 （７）平文の暗号化が終了したときの擬似乱数生成器１
１’の内部変数の値ｘ_{m+ i}を次回にＢと暗号通信するた
めの新しい通信開始時設定値として携帯型記憶装置１
０’の保持領域１０ｂに秘密に保持する。 （８）平文の暗号化が終了したときのカウンタの値ｍ＋
ｉを、次回のＢと暗号通信するための新しいＦＢ演算回
数情報として携帯型記憶装置１０’の保持領域Ｆ１０ｂ
に秘密を保持する。

【００４７】［受信者Ｂでの暗号文の通信手順］ （１）送られてきた暗号文とその暗号文に対応したＦＢ
演算回数情報ｍを受け取り、ＦＢ演算回数情報ｍをバッ
ファ１６に格納する。 （２）携帯型記憶装置１０’に保持し、あらかじめ送信
元Ａと共有して保持している秘密の鍵（初期設定値）Ｋ
_ABを、通信開始時設定値ｘ0として通信用端末内の擬似
乱数生成器１１’に設定する。 （３）通信用端末のカウンタ１４を“０”にリセットす
る。 （４）擬似乱数生成器１１’を動作させ、カウンタ１４
の値がバッファ１６の値ｍと等しくなるまで、式（３）
の演算をｍ回（受け取ったＦＢ演算回数情報の値と同じ
回数）行なう。等しいかどうかは、カウンタ１４の値と
バッファ１６の値とを比較器１５で比較することにより
知ることができる。等しくなったときには、比較器１５
は擬似乱数生成器１１’に制御信号を送り、そのことを
知らせる。ただし、この演算で生成される擬似乱数系列
は廃棄される。この時点で通信用端末のカウンタ１４は
ｍを示している。 （５）制御信号を受け取った擬似乱数生成器１１’で
は、式（３）の演算をｍ回行った後の内部変数ｘ_mを通
信開始時設定値として、さらに擬似乱数生成器１１’を
動作させ、計算量的に安全な擬似乱数系列を生成する。 （６）演算器１２により生成した擬似乱数系列をブロッ
ク暗号の鍵列に変換する。 （７）演算器１２から出力される鍵列をブロック暗号の
鍵として更新しつつ用いて、ブロック暗号器１３により
暗号文を平文に変換する。復号終了時には通信用端末の
カウンタ１４はｍ＋ｉにカウントアップされている。 （８）暗号文の復号が終了した時の擬似乱数生成器１
１’の内部変数の値ｘ_m+1を、次回のＡと暗号通信する
ための新しい通信開始時設定値として携帯型記憶装置１
０’の保持領域１０ｂに秘密に保持する。 （９）暗号文の復号が終了したときのカウンタの値ｍ＋
１を、次回のＡと暗号通信するための新しいＦＢ演算回
数情報として携帯型記憶装置１０’の保持領域１０ｂに
秘密に保持する。

【００４８】上記の手順にすることにより、暗号化時に
は携帯型記憶装置１０’にある通信開始時設定値に対し
て式（３）のフィードバック演算を行なうことを可能に
している。それによって、実施の形態１の送信者Ａでの
暗号文の通信手順の（４）において実際の暗号化を行う
までにｍ回行なう必要があった式（３）のフィードバッ
ク演算を不要にしている。

【００４９】＜実施の形態３＞実施の形態３を、実施の
形態２と同じく図５のネットワークで説明する。実施の
形態２と同じく、各加入者はそれぞれ図４に示すような
形態型記憶装置１０’を持つとする。ただし、通信用端
末２２は図６に示されるようなものであり、実施の形態
２とはセレクタ１８を持つ点が異なる。

【００５０】本実施の形態３では、図６に示されるよう
な、ネットワークで決められたアルゴリズムに従って暗
号化（及び復号）を行なうブロック暗号器１３と、ネッ
トワークで決められたアルゴリズムに従い計算量的に安
全な擬似乱数を生成する擬似乱数生成器１１’と、擬似
乱数生成器１１’から出力されＴ擬似乱数を暗号器の鍵
列に変換する演算器１２と、擬似乱数生成器１１’でフ
ィードバック演算が行なわれた回数をカウントするため
のカウンタ１４と、受信文の一部から取り出されたＦＢ
演算回数情報を保持するためのバッファ１６と、バッフ
ァ１６の値からカウンタ１４の値を引き、その結果に応
じて制御信号を擬似乱数生成器１１’とセレクタ１８に
送る比較器１５と、比較器１５からの出力によって制御
されるセレクタ１８とを備えた通信用端末２２を用いて
暗号通信を行なう。

【００５１】セレクタ１８は、入力として携帯型記憶装
置１０’に保持されている通信開始時設定値と初期設定
値とを受け取り、比較器１５からの制御信号によってい
ずれかを選択して擬似乱数生成器１１’に出力する。詳
細は以下に述べるが、本実施の形態３の場合には、実施
の形態２のように復号するときに常に初期設定値から式
（３）のフィードバック演算を行なうのではなく、条件
によって携帯型記憶装置１０’にある通信開始時設定値
に対して式（３）のフィードバック演算を行なうことを
可能にすることにより、式（３）のフィードバック演算
を行なう回数を減少させることを可能にしたものであ
る。この場合には、暗号文が暗号化された順序で暗号文
を復号する時や、前回復号した暗号文よりも後で暗号化
された暗号文を復号するときには、復号時の通信開始時
設定値を得るための処理が少なくて済み、効率的に復号
できる。つまり、復号化された順序の暗号文を復号する
場合以外に、効率的に復号できる。また、暗号化された
順序の逆順で暗号文を復号する場合も、上記実施の形態
２の復号と同じ手間ですむ。

【００５２】本実施の形態３が実施の形態２と異なる点
は、復号時においてであるので、以下の通信手順の説明
では復号の手順のみを述べる。暗号化の手順は実施の形
態２と同じである。また、実施の形態２と同じく加入者
Ａから加入者Ｂに暗号通信された場合について述べる。
この加入者間では以前に暗号通信が何度か行われ、その
結果Ｂの携帯型記憶装置１０’の保持領域１０ｂに保持
されている通信開始時設定値はｘ_k、ＦＢ演算回数情報
はｋとなっているとする。初期設定値は不変なのでＫAB
である。ＡからＦＢ演算回数情報ｍが付加されて送られ
てきた暗号文を復号する場合について述べる。

【００５３】本実施の形態３での復号では、暗号文に付
加されたＦＢ演算回数情報ｍと受信者の携帯型記憶装置
１０’の保持領域１０ｂに保持されているＦＢ演算回数
情報ｋとの大小関係によって手順が異なる。以下の説明
では、正規の所有者は携帯型記憶装置１０’により認証
され、形態型記憶装置１０’は動作可能な状態で通信用
端末２２内と通信できるようにセットされているとす
る。

【００５４】［受信者Ｂでの暗号情報の通信手順］ （１）Ａから送られてきた暗号文とその暗号文に対応し
たＦＢ演算回数情報ｍを受け取り、ＦＢ演算回数情報ｍ
をバッファ１６に格納する。 （２）形態型記憶装置１０’に保持している送信元Ａに
関するＦＢ演算回数情報ｋを通信用端末のカウンタ１４
にセットする。 （３）比較器１５においてバッファ１６の値ｍとカウン
タ１４の値ｋを比較する。その結果ｍ−ｋが正であれば
手順（４）を行い、負であれば手順（４）’を行い、０
であれば手順（４）''を行なう。 （４）ｍ＞ｋの時は、セレクタ１８は比較器１５からの
制御信号により携帯型記憶装置１０’に保持されている
通信開始時設定値ｘ_kを選択し、擬似乱数生成器１１’
にｘkが設定される。続いてカウンタ１４の値がｍと等
しくなるまで、式（３）のフィードバック演算をｍ−ｋ
回行なう。等しいかどうかは、カウンタ１４の値とバッ
ファ１６の値を比較器１５で比較することにより知るこ
とができる。等しくなったときには、比較器１５は擬似
乱数生成器１１’に制御信号を送り、そのことを知らせ
る。制御信号を受け取った擬似乱数生成器１１’では、
式（１）のフィードバック演算をｍ−ｋ回行った後の内
部変数ｘ1を、通信開始時設定値とする。ただし、この
ｍ−ｋ下位の演算で生成される擬似乱数系列は廃棄され
る。 （４）’ｍ＜ｋのときには、比較器１５からの制御信号
によりカウンタ１４を“０”にリセットする。さらに、
セレクタ１８は比較器１５からの制御信号により携帯型
記憶装置１０’に保持されている初期設定値ｘ₀を選択
し、擬似乱数生成器１１’にｘ₀が設定される。続い
て、カウンタ１４の値がｍと等しくなるまで、式（３）
のフィードバック演算をｍ回行なう。等しいかどうか
は、カウンタ１４の値とバッファ１６の値を比較器１５
で比較することにより知ることができる。等しくなった
ときには、比較器１５は擬似乱数生成器１１’に制御信
号を送り、そのことを知らせる。制御信号を受け取った
擬似乱数生成器１１’では、式（１）のフィードバック
演算をｍ回行った後の内部変数ｘ_mを、通信開始時設定
値とする。ただし、このｍ回の演算で生成される擬似乱
数系列は、廃棄される。 （４）''ｍ＝ｋのときには、セレクタ１９は比較器１５
からの制御信号により携帯型記憶装置１０’に保持され
ている通信開始時設定値ｘ_kを選択し、擬似乱数生成器
１１’にｘ_k（＝ｘ_m）が設定される。 （５）続いて擬似乱数生成器１１’を動作させ、計算量
的に安全な擬似乱数系列を生成する。 （６）演算器１２により生成した擬似乱数系列をブロッ
ク暗号の鍵列に変換する。 （７）演算器１２から出力される鍵列をブロック暗号の
鍵として更新しつつ用いて、ブロック暗号器１３により
暗号文を平文に変換する。復号終了時には通信用端末２
２のカウンタ１４はｍ＋ｉにカウントアップされてい
る。 （８）暗号文の復号が終了した時の擬似乱数生成器１
１’の内部変数の値ｘ_m+1を、次回のＡと暗号通信する
ための新しい通信開始時設定値として携帯型記憶装置１
０’の保持領域１０ｂに秘密に保持する。 （９）暗号文の復号が終了したときのカウンタ１４の値
ｍ＋ｉを、次回のＡと暗号通信するための新しいＦＢ演
算回数情報として携帯型記憶装置１０の保持領域１０ｂ
手段に秘密に保持する。

【００５５】上記の復号手順において、（４）または
（４）’が実行されるのは、暗号文が暗号化された順序
に届いていない時である。つまり、上記の場合では加入
者Ａが何らかの理由により、暗号文を暗号化した順序と
は異なる順序で送信した、或は暗号文を暗号化した順序
で送信した通信路において順序の逆転が生じた、等の場
合である。また、暗号化したが送信しなかった、以前に
暗号化しておいたものを送信した、等の場合である。

【００５６】（４）’が実行されるのは、後から暗号化
されたものを先に復号する場合であり、その場合通信開
始時設定値を得るため式（３）の演算が、実施の形態２
と同じだけ必要である。また、上記の復号手順におい
て、（４）''が実行されるのは、暗号文が暗号化された
順序で届いている場合である。その場合、通信開始時設
定値を得るための式（３）の演算は必要ない。

【００５７】よって、本実施の形態３で示した手順では
ｋ≦ｍの場合に、実施の形態２に示された復号手順に比
較して、通信開始時設定値を得るための処理が少なくて
済み、効率的に復号できる。ただし、実施の形態２で示
された復号手順に比較して、手順（３）で示されるよう
な場合分けが必要で、さらに場合分けの条件に応じて動
作するセレクタ１８が必要となる。

【００５８】以上詳細に述べたように、暗号通信ネット
ワークの加入者がそれぞれ、図２或は図４に示されるよ
うな携帯型記憶装置を保有し、図１、図３或は図６に示
されるような通信用端末を用いて暗号通信を行い、暗号
文に付加されたＦＢ演算回数情報を復号する前に参照す
ることにより、煩雑な手順を行なうことなく、暗号文を
ランダムに復号することができる。その携帯型記憶装置
は通信用端末との間で少なくともカウンタにあるＦＢ演
算回数情報をやり取りすることができ、通信相手毎に上
記携帯型記憶装置に保持できるようになっている。ま
た、上記携帯型記憶装置には通信相手ごとの初期設定値
も保持される。

【００５９】なお、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適
用してもよい。

【００６０】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても達成される。この場合、
記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述し
た実施形態の機能を実現することになり、そのプログラ
ムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することに
なる。プログラムコードを供給するための記憶媒体とし
ては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光
ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，
磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用
いることができる。

【００６１】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれる。

【００６２】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれる。

【００６３】

【発明の効果】本発明により、煩雑な手順を行なうこと
なく暗号文を復号できる共通鍵暗号通信方法、及びそれ
を用いた共通鍵暗号通信ネットワークを提供できる。す
なわち、暗号文と津新開始時設定値を１対１に対応させ
ることができる。暗号文の受信者は、暗号文と一緒に送
られてきたＦＢ演算回数情報を受け取り、初期設定値に
対しその回数のフィードバック演算を行なうことによ
り、その暗号文と一意に対応した通信開始時設定値を得
ることができる。これにより、複数の暗号文を受け取っ
た場合でも、問題なく復号でき、ランダムな順序で復号
することも可能である。

【００６４】又、暗号化時には携帯型記憶装置にある通
信開始時設定値に対してフィードバック演算を行なうこ
とを可能にしている。それによって、暗号文の通信手順
において実際の暗号化を行なうまでに必要であったフィ
ードバック演算を不要にしている。更に、記憶媒体に記
憶された演算回数が送信された演算回数以下の場合に
は、復号の通信開始時設定値を得るための処理が少なく
て済み、効率的に復号化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態１の通信用端末の構成
例を示す図である。

【図２】本発明による実施の形態１の携帯型記憶装置１
０の例を示す図である。

【図３】本発明による実施の形態２の通信用端末の構成
例を示す図である。

【図４】本発明による実施の形態２の携帯型記憶装置１
０’を示す図である。

【図５】共通鍵暗号通信ネットワークの例を示す図であ
る。

【図６】本発明による実施の形態３の通信用端末の構成
例を示す図である。

【図７】本発明による実施の形態１の擬似乱数生成器１
１の例を示す図である。

【図８】本発明による実施の形態２及び３の擬似乱数発
生器１１’の例を示す図である。

【図９】本出願人が先に提案した擬似乱数生成器を示す
図である。

【図１０】本出願人が先に提案した暗号方式を示す図で
ある。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め加入者間で固有かつ秘密の共通鍵を
   共有して暗号通信を行なう共通鍵暗号通信ネットワーク
   において、 各通信用端末装置が、 ネットワークで決められたフィードバック演算を行なう
   ことにより計算量的に安全な擬似乱数系列を生成する擬
   似乱数生成手段と、 該擬似乱数生成器から出力された擬似乱数系列を鍵列に
   変換する演算手段と、 ネットワークで決められたアル
   ゴリズムに従って、前記鍵列に基づいて暗号化及び復号
   を行なう暗号手段と、 前記擬似乱数生成手段がフィードバック演算を行なった
   回数をカウントするカウンタ手段と、 該カウント情報を暗号文と共に送受信する通信手段と、 前記擬似乱数生成手段のフィードバック演算を前記カウ
   ント情報に基づいて制御する制御手段とを備えることを
   特徴とする共通鍵暗号通信ネットワーク。
2. 【請求項２】 前記制御手段は更に前記擬似乱数生成手
   段の内部変数の値に基づいて前記フィードバック演算を
   制御することを特徴とする請求項１記載の共通暗号通信
   ネットワーク。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記擬似乱数生成手段
   に初期値を設定する認定手段と、目標カウント値を記憶
   するバッファ手段と、前記カウンタ手段のカウント値と
   バッファ手段の目標カウント値とを比較して比較結果に
   基づいて制御を信号を出力する比較手段とを備えること
   を特徴とする請求項１または２記載の共通鍵暗号通信ネ
   ットワーク。
4. 【請求項４】 前記設定手段は、前記比較手段からの制
   御信号に基づいて、前記初期値を前記擬似乱数生成手段
   の内部変数の値と所定の初期値から選択する選択手段を
   備えることを特徴とする請求項３記載の共通鍵暗号通信
   ネットワーク。
5. 【請求項５】 前記通信用端末装置に着脱可能であっ
   て、前記カウント情報を保持する保持手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１または２記載の共通鍵暗号通
   信ネットワーク。
6. 【請求項６】 前記保持手段は更に前記擬似乱数生成手
   段の内部変数の値を保持することを特徴とする請求項５
   記載の共通鍵暗号通信ネットワーク。
7. 【請求項７】 前記擬似乱数生成手段は２乗型擬似乱数
   発生器からなることを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れか１つに記載の共通鍵暗号通信ネットワーク。
8. 【請求項８】 ネットワークで決められたフィードバッ
   ク演算を行なうことにより計算量的に安全な擬似乱数系
   列を生成する擬似乱数生成手段と、 該擬似乱数生成器から出力された擬似乱数系列を鍵列に
   変換する演算手段と、 ネットワークで決められたアルゴリズムに従って、前記
   鍵列に基づいて暗号化及び復号を行なう暗号手段と、 前記擬似乱数生成手段がフィードバック演算を行なった
   回数をカウントするカウンタ手段と、 該カウント情報を暗号文と共に送受信する通信手段と、 前記擬似乱数生成手段のフィードバック演算を前記カウ
   ント情報に基づいて制御する制御手段とを備えることを
   特徴とする暗号通信端末装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は更に前記擬似乱数生成手
   段の内部変数の値に基づいて前記フィードバック演算を
   制御することを特徴とする請求項８記載の暗号通信端末
   装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記擬似乱数生成手
    段に初期値を設定する設定手段と、目標カウンタ値を記
    憶するバッファ手段と、前記カウンタ手段のカウント値
    とバッファ手段の目標カウント値とを比較して、比較結
    果に基づいて制御信号を出力する比較手段とを備えるこ
    とを特徴とする請求項８または９記載の暗号通信端末装
    置。
11. 【請求項１１】 前記設定手段は、前記比較手段からの
    制御信号に基づいて、前記初期値を前記擬似乱数生成手
    段の内部変数の値と所定の初期値から選択する選択手段
    を備えることを特徴とする請求項１０記載の暗号通信端
    末装置。
12. 【請求項１２】 前記擬似乱数生成手段は２乗型擬似乱
    数生成器からなることを特徴とする請求項８乃至１１の
    いずれか１つに記載の暗号通信端末装置。
13. 【請求項１３】 予め加入者間で固有かつ秘密の共通鍵
    を共有して暗号通信を行なう共通鍵暗号通信方法であっ
    て、 送信側端末装置では、ネットワークで決められたフィー
    ドバック演算を行なうことにより計算量的に安全な擬似
    乱数系列を生成する擬似乱数生成手段の演算回数をカウ
    ントして、暗号文と共に送信し、 受信側端末装置では、送信された該演算回数に基づいて
    前記同様の擬似乱数生成手段によるフィードバック演算
    を制御して、前記暗号文を復号することを特徴とする共
    通鍵暗号通信方法。
14. 【請求項１４】 前記演算回数は、加入者により携帯で
    き前記端末装置に着脱可能な記憶媒体に保持されること
    を特徴とする請求項１３記載の共通鍵暗号通信方法。
15. 【請求項１５】 前記記憶媒体には更に前記擬似乱数生
    成手段の内部変数の値が保持され、前記擬似乱数生成手
    段は該内部変数の値により初期化されることを特徴とす
    る請求項１４記載の共通鍵暗号通信方法。
16. 【請求項１６】 前記初期化は、送信された演算回数と
    前記記憶媒体に記憶された演算回数との比較に基づい
    て、前記擬似乱数生成手段の内部変数の値と所定の初期
    値から選択されることを特徴とする請求項１５記載の共
    通鍵暗号通信方法。
17. 【請求項１７】 前記擬似乱数生成手段は２乗型擬似乱
    数生成器からなることを特徴とする請求項１３乃至１６
    のいずれか１つに記載の共通鍵暗号通信方法。