JPS58102972A - 構内網用暗号方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、データ処理およびデータ通信環境のもとで利
用される暗号装置に関するものであり、さらｌこ具体的
には構内網において複数の局に同時に転送する各データ
の機密保護を確立するためのデータの暗号方ｆｆ１Ｊよ
びその装置に関するものである。

近年、データ通信技術の進歩１番こよって数多くのコン
ビーータネットワークが開発され、広く利用さイ１てい
る。中でも、構内網あるいはローカルネ、トワークと呼
ばれるコンビーータネットワークは、オフィスの建物や
、工場の敷地内等比較的狭い鎖酸を対象とし、オフィス
オートソージョンやファクトリオートメーシ翳ンにおけ
る重ｌ！な通信媒体として開発が盛んに行われている。

現在最も開発、利用が進められている構内網の形態は、
セロツク社のイーザネクト（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　）に代
表される同軸ケーブルを利用した形態である。イーザ不
りトは、網に接続された各局（コンピュータや端末）に
おける制御が容易でかつ高速な転送が可能という利点を
有し、１９７９年頃より米国を中心に急速に利用される
ようになった。イーザネッ’Ｆｋ（１ついては例えば几
０Ｍ、Ｍｅｔｃａｌｆｅ　ａｎｄ　Ｄ、几、Ｂｏｇｇｓ
著−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　：　Ｄｔｓｔｒｌｂｕｔｅｄ　
Ｐａｄｃｅｔ　Ｓｗ口ｃｈｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｌｏｃａｌ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　　（Ｃｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＡＣＭ　。

Ｖｏｌ、　１９　、Ａ　７　、　Ｊｕｌｙ　１９７７　
）　！こその制御方式が詳しく述べられている。

また、イーザネットの特徴の１つとして無線網におけ′
る転送方式を同軸ケーブルという伝送路に応用した点が
あり、データ送信の可能な局が同時には唯一つで、ρ）
つ送信されたデータは必ず全局に回報される０このため
同時に２つ以上の局がデータ送信を行おうとした時は、
１局の送信のみが許可されて他の局の送信が待たされる
という現象（衝突現象と呼ばれる）が発生し、この衝突
が頻繁ｌこ起ると網内の転送効率が低下する。

一方、データの機密保護の必要性については構内網を対
象とした場合も広く認識され、暗号装置をはじめとする
種々の機密保護装置が考案されている。し乃）シ、これ
らの暗号装置では上記の構内網の特徴が考繊されず、通
常の公衆回線や専用回線におけるｌ対１通信を対象とし
た方式、すなわち特定の１局に機密データを転送したい
場合も、そのたびにその１局宛のデータを送信側ではそ
の苑先局ｌこメ」応する暗号化キーを用いて暗号化して
全局番こ転送し、受信側では予め局ごとに配られた解読
キーで解読するという方式をとるものに限られていた。

このためデータの転送如度が高くなると衝突＃ｌｊ３度
が急速に増大し、網内の転送効率が低下するという欠点
があった。

本発明の目的は、上述の欠点を砿去し、転送されるデー
タが常に全局に回報されるという性質と、以下で述べる
性質を利用して％構内網における転送効率を低下させず
かつ転送データの機密保１！を確立する暗号装置を提供
することにある。

以後の本発明による装置の動作説明をわかりやすくする
ため、まず本発明の基本となる原ｍを説明する。本発明
は、「中国人の剰余定理（ＣｈｉｎｅｓｅＲｅｍａｉｎ
ｄｅｒ　Ｔｈｅｏｒｅｍ　）　Ｊ　ト呼ばれる整数論の
性質を暗号方式に応用している。中国人の剰余定理につ
いては例えば、Ｄ、Ｒ，Ｋｎｕｔｈ　＠　Ｔｈｅ　Ａｒ
ｔ　ｏｆ　Ｃｏ−ｍｐｕｔｅｒ　Ｐｒｏｇｒａｍｎｎｉ
ｎｇ　、　Ｖｏｌ、　２：　８ｅｍｉｎｕｍｅｒｉｃａ
ｌＡ１ｇｏｒｉｔｈｍｓ　　（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓ
ｌｅｙ社、１９６９年刊）のＣｈａｐｔｅｒ　４に示さ
れているが、下記のようｌこ記述される。

〔中国人の剰余定理〕

ｄｌ、ｄ２．−−−−−−　、　ｄｋ（ｊＪｘ　ｄ１ｄ
２　・−・−・ｄｋ）を票数とし％　ａｌ、ａｌ、・・
・・・・、　ｍｋを任意の整数とすると、合同関係式 ただし、ｎｏｄ　ｄはｄで割った余りを示す。

上記定理において、ｅｊ（＋−１，２・・・、ｋ）につ
いては整数論の性質から が成り立つ。

以上の性質を利用した本発明における転送データの暗号
方式を上で用いた各記号に対応づける形で説明する。網
上りある局からに個の局ｉ（’”　１ｍ　２ｍ・−・・
・−ｋ）に転送したい機密情報（以後平文と記す）をそ
れぞれａＩ（＋−１，２，・・・、ｋ）とし、これらの
データに対して素数ｄＩ（＋−１゜２、・・・・・・、
ｋ）を発生させ、（１１）式を用いてｅｌ（＋−１，２
，・・・・・・、ｋ）を計算する。本発明の暗号方式で
はデータ送信局が暗号化する時に用いる暗号化キーをも
、各町に対応する受信局ｉで用いる解読キーをもとしｓ
’ｌは各局が予め機密にして保持゛しているものとする
。データ送信局はに個の局に転送したい平文”Ｉ（’−
１＊２ｗ・・・・・・、ｋ）を以下のように同時に暗号
化し、 Ｃを暗号文として網内に転送する。この同時に暗号化し
てｌｒＬに転送しつるところが本発明の基本原理であり
、従来の暗号装置のように複数の局に機密データを同時
に送信したい時にもそれぞれ別々に送る（別々に暗号化
しないと受信局で解読できない）という必要がなく、高
い転送効率を維持することができる。転送された暗号文
Ｃは各受信局の解読キーも（””１＊２＊”−・・、ｋ
）によりａＩ　−Ｃ（ｍｏｄ　ｄ、　）　　（（ｉ）式
）の関係式を用いて解読し平文を得ることができる。ま
た、転送データの機密保護については、暗号文Ｃが第３
者に傍受されたとしても解読キーもが盗まれない限り、
Ｃρ１ら平文帽を求めることは不可能であり、さらに千
大町を自局宛のデータとして解読できるのも解読キーｄ
、を有する受信局に限られるという暗号装置としても強
力な機能を備えている。

以上の暗号方式をわかりやすくするため簡単な例を用い
て説明する。網内の１つの局（＠１局、第２局、＃！３
局と記す）にＩｆに機密データを送信する場合を考え、
各受信局はそれぞｎｄＩ−７゜ｄ！＝５．ｄｓ−１１を
解読キーとして保持しているものとする。各受信局に送
信する機密データ（以後平文と記すンをそれぞれａｔｗ
５．ａｘ−２，ａ３−４とする。各局間の通信情報はデ
ィジタル化されているので、５，２．４は平文の２進表
現と考えればよい。このときＤ−７ｘ５ｘｌ　１＝３８
５であるから各受信局ｌこ対応する暗号キーは叩式よｔ
ハそれぞｒＬｅｌ−（３８５／７）’−１ｚ５５’、ｅ
ｚ＝７７’。

ｅ３＝３５１０で求められ、送信局は暗号文ＣをＣ＝　
５５’・５　＋　７７’・２＋３５”・４　＝　１１０
３４３２７８８７５７１７０７−２５７　（ｍｏｄ　３
８５　） のように求め、２５７を各受信局に１度に転送するつ各
受信局は受信さｎた暗号文Ｃ＝２５７を解読キーｄＩ、
　ｄ、　、　ｄｓの内対応する牛−（用いて、そｎぞれ
平文ａｌ＝２５７　（ｍｏｄ　７）　＝　５　、　ａｚ
＝２５７　（ｍｏｄ　５）＝　２　、　ａ３＝２５７　
（ｍｏｄ　１１　）　＝　４を得ることができる。明ら
かに、例えばｄ２とｄｓを持たない第１局はＣからａ２
．幻を解読することはできない。

以上の説明で述べた原理に基づき構内網に適した転送効
率の尚い、しかも機留性の高い暗号方法およびその装置
の提供が可能となる。この発明方法によると、同報通信
形態でデータの転送が行われる構内網暗号方法において
、送信局は上位系情報処理装置から複数局への機密デー
タ転送要求および該機密データ”ｉ（””＊２＊・−・
・・、ｋ）と対応する宛先局の解読キ一群’ｌ（””Ｌ
２＊・・・・・・、ｋ）を受け、前記対応する宛先局の
解読キーの全ての積りを求め、前記解読キーｄ、および
積りにより各宛先局の暗号化キー町をｅｓ−（Ｄ／ｄｉ
　）ｄじ１に として求め、転送暗号文ＣをＣ：＝Σ　ａｔｅｔ（ｉｔ
１■ｌ （ｍｏｄＤ）により求め網内の全ノードに送信し、暗号
文Ｃを受けた受信局では受信された暗号文Ｃと自局の解
読キーもとで前記機密データａｌをａＩＭ＝ｃ（ｍｏｄ
　ｄＢ）により解読する構内線用暗号方法が得られる。

またこの発明による暗号装置は、上位系情報地理装置か
ら複数局への機密データ転送要求および該機密データを
受付けて一時的に格納する手段と、各宛先局の解読キー
の一覧を格納する手段と、該各解読キーを１個ずつ一時
的に格納する手段と、各宛先局の暗号化キーを求めるた
めの全解読キーの積を計算する手段、鍍積の値を各解読
キーで割のべき乗を計算し暗号化キーとする手段と、各
宛先局への機密データと対応する局の暗号化キーとの噴
を計算する手段と、宛先局の個数から該乗算の回数の差
をカウントする手段と、そのカウント値を０と比較する
手段と、該乗算結果を順に加える手段と、該／Ｊｌｌｌ
Ｋ結果を前記全解読キーの積で割りその余りを実際の転
送（暗号化ノデータとして計算する手段とを含んで構成
される。

以下に、この発明による装置を図面を参照して詳細に説
明する。

第１図はこの発明による暗号装置の一夾施例を示すブ１
」ツク図であり、使米の送信制御部と上位糸１Ｒ報処理
装置との間にこの発明による装置を付加する形で示され
、付加した部分は破線で囲まれている。因において、ｌ
は機密データの転送要求元となる上位糸情報処理装置、
２は網へのデータ送信を制御する送信制御装置、３は上
位系情報処理装置１ｉｔｌからの複数局への機密データ
（平文）の転送要求を受付けて腋平文を一時的に格納す
る平文格納バッファ、４は予め上位系情報処理装置より
発生された谷宛先局の解読キー（素数ンの一覧を格納す
る解読キーリスト、５は解読キーリスト４から求められ
た今回の送信に対応する宛先局の解読キーを格納する解
読キー格納バッファ、６〜９は暗号化キーを求めるため
の回路群で、６は誼解読キーの値から１を引く減算回路
、７は全宛先の解読キーの積を計算する解読キー乗算回
路、８は解読キー乗算回路７．０）らの出力結果を１つ
の宛先ノめの解読キーの値で割った商を計算する除算回
路、９は除算回路８の計算給米に減算回路６からの出力
結果をべき乗するべき乗算回路（この出力が対応する宛
先局の暗号化キー５こなる）、ｌＯ〜１４は暗号文（実
際の転送データ）を求めるための回路群で、１０はべき
乗算回路９の出力と対応する宛先局への平文との積を計
算する乗算回路、１１は要求された宛先局の個数から乗
算回路１０１こおける乗算の回数との差をカウントする
宛先局カウンタ、１２は宛先局カウンタ１１の値を０と
比較するすなわち上記乗算の終了を判定するための比較
回路％　１３は上記乗算が全宛先局に対して終了するま
で次々に８口えてゆく加算回路、１４は加算回路１３の
出力を解読キー乗算回路７で求められた結果で割った余
りを計算する除算回路でこの出力が暗号文となる■ 本装置の動作を複数局へのデータ転送が上位系情報処理
装置１から要求された以後の処理に旧って、さらに説明
を明確にするために上述の１ｌｌｆ号方式の説明で用い
た記号を再度用いながら説明する。

第１図において、複数局へのデータ転送要求およびデー
タ（平文）ａ１ｔａ２＊　””−・＠　ａｋは上位系情
報処理装置１１結線２０を通して平文格納バッノア３に
供給される。平文格納バッファ３は平文を格納後、それ
ぞれ結＠　２４　、２５を通して最初の局光の平文ａＪ
＋苑先開先局数乗算回路ｌＯ１苑先局カウンタ１１に供
給し、結線２１を通して解読キーリスト４を参照し、今
回の送信に対応する宛先局の解読キ一群ｄ１．ｄ、、−
・・−・・、ｄｋを求め、結線２２を通してそれらを解
読キー格納バクファ５に供給する。解読キー格納バッフ
ァ５ｆＬ　ｄ１＋ｄ２＋・・・・・・、ｄｋを格納後こ
れらの解読キー全体を結線２８を通して解読キー乗算回
路７に供給し、さらに最初の解読キーｄｔｆそれぞれ、
結線２３．２７を通して減算回路６、除算回路８に供給
する。解読キー乗算回路７はｄｌ、ｄ、、−・・・・・
、ｄｋ！Ｄを計算後りをそれぞれ結線２９　、３８を遥
して除算回路８、除算回路１４に供給する。減算回路６
はｌを減算後得られた（ｃｔｌ−ｉ）をべき乗算回路９
に供給する。除算回路８は結＠２９を通して供給された
Ｄを、結線２７を通して供給されたｄｌで除算し、得ら
れた（Ｄ／ｄ、）を結線３９を通してべき乗算回路９に
供給する。べき乗算回路９は結線３９を通して供給され
た（Ｄ／ｄｓ）に結＠３０を通して供給された（ｄｘ−
１）を指数とするべき乗すなわち・（Ｄ／ｄＢ　）　’
１−’＝ｅ１を計算し、結４１ｉ１３６’）通して乗算
回路ｌＯに供給する。乗算回路１０は縦に結線２４を通
して供給された平文ａｌと結＃３６を通して供給された
暗号化キーｅｌとの積を計算し、得られた結果ｅｌａ１
をそｎぞれ結＠！３４．３５を通して比較回路１２、加
算回路１３に供給する。比較回路１２は結線３１を宛先
局カウンター１の値を１減じ、宛先局カウンター１の値
を結線３２を通して転送し０と比較する（最初はに−１
である）。

比較回路１２は比較結果が１以上の時、結線２６を通し
て平文格納バッファ３、解読キー格納バッファ５を起動
し、以後順に平文格納バッファ３に関してはａ２．ａ３
．・・・・・・、ａ３．解読キー格納バッファ５に関し
てはＣｔ、、ａ、、・・・・・・、ｄｋについて上と同
／２ 様の動作を行う。比較回路ンは比較結果が０の時、結線
３３を通して加算回路１３に既に加算回路１３に結線３
５を通して供給されたｅｌａ＋　１ｅ２”２ｙ・・・・
・・。

ｅｋａｋのｍ簾を指示する。加算回路１３は得られし 既に乗算回路７から結線３８を通して供給さ、れたＤ（
−ｄ１ｄ２・・・・・・ｄｋ）で除算し、その余り（実
際に転送する暗号文Ｃになる）を求め、結線４０を通し
て送信制御装置２に暗号文Ｃの送信を要求するＯ 次に上述の暗号方式を用いた時の受信局における解読装
置について説明する。第１図に示す暗号装置に比べて非
常に簡単な機構で構成されているため高速な解読が行え
る。受信された暗号文を一時的に格納する手段と、自局
の解読キーを常時格納しておく手段と、平文を求めるた
めに暗号文を解読キーで除算し、その残りを出力する手
段とを含んで構成される。第２図はその解読装置の一実
施例を示すブロック図であり、従来の受信制御装置と上
位系情報処理装置との間にこの装置管付加する形で示さ
れ、付加した部分は破線で囲まれている。図において５
１はデータの受傷制御ｉｌを行・う受信制御装置、５２
は受信された暗号文Ｃを平文ａ−こ＃＄！！後渡される
上位系情報処理装置、５３は受信された暗号文Ｃを一時
的に格納する暗号文格納バッファ、５４は自局の解読キ
ーｄ１を常時格納している解読キー格納バッファ、５５
は暗号文Ｃを解読キーｄムで解読するための除算回ｗｒ
を示す。第２図において、受信制御装置５１で受信され
た暗号文Ｃは・Ｍ＠６０を通して暗号文格納バッファ５
３に供給される。暗号文格納バッファ５３は、供給され
た暗号文Ｃを結線６２を通して除算回路５５に供給する
と同時に結線６１を通して解読キー格納べ、ファ５４に
自局の解読キーｄ１の発生を指示する。解読キー格納バ
ッファ５４ば解読キーｄ、を結線６３を通して除算回路
５５に供、給する。除算回路は結線６２を通して供給さ
れた暗号文Ｃを結線６３を通して供給された解読キーｄ
、で除算し、その余りを求めることｉこよって自局宛の
平文ａ４を得る。除算回路５５は得られた平文をａｌを
結線６４を通して上位情報処理装置５２に供給する。

以上のこの発明による装置をそれぞれ送伽局、受信局Ｉ
こ付加することによって同軸ケーブルを用いた構内網に
適した高い転送効率のデータ機密保ＩｆＩ機能を実現す
ることがｉＪ能になる。な２、本発明にょる殻１１を光
ケーブル通信や地上無線、衛星逸イ３による無線網にお
いて用いた場合も同様の効果が得られる。ただし、無線
網の場合は各局で衝突現象を検出することは一般にむづ
かしく、何らかの形で衝突現象の検出機構が付加された
時点、あるいは衝突の発生のないすなわち転送頻度の非
常に少ない無線網に対しで本発明による装置が有効にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方法の内暗Ｖ部を具体的にした暗号
装置の一実施例を示すブロック図、＄２図は、この見切
方法の円、暗号解読部を具体的ｉこ″１４Ｉ装置、３は
平文格納バッフハ４は解読キーリスト、５は解読キー格
納バッファ、６は減算回路、７は解読キー乗算回路、８
は＃、ｊ！回路、９は巾乗算回路、１０は乗算回路％１
１は宛先局力ウシタ、１２は比較回路、１３は加算回路
、１４は除算回路、２０〜４０は結線である。５１は受
信制御装置、５２は上位情報処理装置算５３は暗号文格
納バッファ、５４は解読キー格納バッファ、５５は除算
回路、６０〜６４は結線である〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回報通信形態でデータの転送が行われる構内網の暗
   号方法において、送信局は上位系情報処理装置から複数
   局への機密データ転送要求および該機密データ町（１＝
   １．２．・・・・・・ｋ）と対応する宛先局の解読キ一
   群ｄ、（＋＝１．２・・・・・・ｋ）を受け、前記対地
   する宛先局の解読キーの全ての積りを求め、前記解読キ
   ーｄ、および積Ｄｉこより谷宛１−ｓ 先局の暗号化キーＣ１とｅ、　＝　（Ｄ／ｄム）　　　
   とし、に で求め、転送暗号文ＣをＣ＝Σａ１ｅＩｄｌ　（ｍｏｄ
   　Ｄ）ｔｅ＝１： により求め、網内の全ノードに送信し、暗号文Ｃを受け
   た受信局では受信された暗号文Ｃと自局の解読キー屯と
   で前記機密データａ、を町−４七ａ（＝　Ｃ（Ｉｎｏｄ
   　ｄｌ　）により解読することを特徴とした構内線用暗
   号方法。 ２、構内網を利用した複数局への同時データ転送が行わ
   れる、送信局における暗号装置においで、上位系情報処
   理装置力）ら複数局への機密データ転送要求および該機
   密データを受付けて一時的に格納する手段と、各宛先局
   の解読キーの一覧を格納する手段と、解読キーの一覧か
   ら求められた今回の送信に対応する宛先局の解読キ一群
   を格納する手段と、各宛先局の暗号化キーを求めるため
   の全解読キーの積を計算する手段と、前記槓の値を各解
   読キーで割った商を計算する手段と、各解読キーの値力
   ）らｌを減する手段および前記除算結果に対して前記減
   算結果のべき乗を計算し暗号化キーとする手段と、各宛
   先局への機密データと対応する局の前記暗号化キーとの
   積を計算する手段と、宛先局の個数から前記乗算の回数
   の差をカウントする手段と、そのカウント値を０と比較
   する手段とｓ　ｇｔｌ記乗算結果を順曇こ加える手段と
   、前記加算結果を前記全解読キーの積で割りその余りを
   転送暗号化文として計算する手段とを備えたことを特徴
   とする暗号化装置。 ３、構内網を利用した複数局への同時データ転送が行わ
   れる受傷間における解読装置において、受信された暗号
   文を一時的に格納する手段と、自局の解読キーを常時格
   納しておく手段と、前記暗号文格納手段出力の暗号文を
   解読キーで除算し、その残りを解読文として出力する手
   段とを備えたことを特徴とする解読装置。