JPS5941939A - 通信方式 - 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】 な防護を提供できる暗号化回路に同けらｎる通信方式に
関するものである。

データの防護がυ［望さｎる通常のＴＤＭＡ方式におい
て、データ暗号化（ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）装置は受信
機にお−いて使用さｎる解読（ｄｅａｒｙｐｔｉｏｎ）
装置を有するデータソースに配置ざｔｌている。６４キ
ロビツトまたは七ｎ以下のデータ量に関してＶユ、暗号
化はアメリカ製品規格（ＮＢＳ）のデータ・インクリグ
ジョン・スタンダード（ＤＥＳ）　ｖｃ従って公知の方
法で作動する商用暗号化装置を使用することができる。

しかしながら、このように比較的低いビット敵において
も同様に、幾つかの状態がその各々が暗号化（インクリ
プ））ｇｎねばならない多数の６４キロビツトのデータ
流むを伴ない、かくして多数の暗号化装置を必要としか
つ装置のコストおよび複雑さを増大する。

最近まで、Ｔ　ＤＭＡ方式におけるデータ防護に普及し
ている事ではなくかつ８袈である幾つかの用途はその費
用および付随する性能制限を容認するものであった。し
かしながら、広く普及してきているＴＤＭＡ通毎の使用
により、例えば銀行為替情報および石油調査データのご
とき変動し易いデータがＴＤＭＡリンクを経由して伝送
さｎる市場においては、データ防護を提供する必要が益
々重要になってきている。ＴＤＭＡ方式の使用者は現在
アメリカ製品規格のＤＥＳに従って暗号化さｎたＴＤＭ
Ａ送侶バ送信を有するように望んでいるが、トメスティ
ックＴＤＭＡ方式に関してはこｎは６０または６０メガ
ビツトに訃いてデータを暗号化するような一組のハード
ウェアを必要とするかも知ｒｔない。かかる装置は容易
に利用することができない。

暗号化装置を利用することよりもむしろ、防一方法がＴ
ＤＭＡ送信を暗号化（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）すること
に、ｃり提供されることができる。共通の暗号化（スク
ランプリン・グ）技術は偽乱数（ＰＮ）シーケンスを発
生しかつこのシーケンスを、例えば排他的オアゲートを
経由してデータビット流ｎと混合することである。暗号
化さｔまたデータは次いで変調されかつ送信チャンネル
の帯域幅を横切ってほぼ均等に分配さｎるエネルギによ
って送信さｎる。

同−ＰＮシーケンス発生器を利用する解読器が受信器に
配置ざｎかつ情報データを抽出すべく同−ＰＮシーケン
スを利用する。しかしながら、情報を正確に抽出するた
めに、データソースおよび受信機においてＰＮシーケン
ス発生器は同期して作ａｇｏねばならず、七してこｎは
ＰＮシーケンス発生器の両方を公知の状態に周期的にリ
セットすることにより確実にざｎる。代表的なＴＤＭＡ
方式において、ＰＨ１−ケンス発生器Ｑまシーケンスの
始めにおけるすべてのパターンで負荷さｎ、該シーケン
スに１　！Ｊ　ＴＤＭＡフレームおよヒ該フレームの存
続時間に関する連続走行の始めに訃いてかま７ｃは各バ
ーストおよび該各バーストの存続時間に関する連続走行
の始めにおいて始動さＦる。

この工うな暗号化技術が防護の一方法を提供する一方、
その提供さくした防穫は変動し易い情報に関しては十分
でない。同一の受４８機ハードウェアを有する非公認の
使用者がデータのＭ　ｍ　（ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ）を
可能にするように所有のｐＨシーケンス発生器をリセッ
トすることができる。該使用者が始動からシーケンス発
生器が各時間にリセットざｒＬねはならない値を知らな
いとしても、リセット値が常−に同一であるならば前記
使用者ｔま一度コードを解読するに十分なデータを収集
するだけでその後該使用者が送信さ才またすべての情報
を受信しかつ解読（ディスクランブル）するのに側管支
障がない。

防睦における僅かな改良はアンジエレリ等のアメリカ特
許第５，６５９，０４６号に開示ざｎた工うな装置によ
って掃供ざｎている。その装置に診いて。

送信機および受信機のｐＨシーケンス発生器は同期を保
持するために同時にリセットざ才するが、該リセットは
送信機において任意に発生さハるパルスに応答して達成
ざｎる。かくして、非公認の使用者は、仮え暗号器（ス
クランブラ）がリセットさｎるべきである始動状態を知
っているとしても、リセットが例時に発生すべきである
かを正確に決定すると、いう追加の問題を有する。こｎ
は追加的な防護方法を提供するけｎども、該装置は同一
受信機ハードウェアを有する非公認の使用から保穫さ２
′１ない。かかる非公認の使用者はリセットパルスを単
に検知することＫｊり正しい時間にその所有のＰＩＪシ
ーケンス発生器をリセットさせることができる。

本発明の目的は、同一受信機ハードウェアを有する非公
認の使用者から同様に比較的安全である暗号化／解読技
術を提供することにある。

簡単に言えば、本発明は、送信機および受＠磯において
ＰＨ１−ケンス発生器が同一であるが可変始動状態に周
期的に設定さｎる方法および装置からなる。送＠磯にお
いて使用さ才するべ、き始動秋態値は受信機が送信機に
おいて使用さ九た同一始動状態を知る工うに専用チャン
ネルを介して受信機に送信ざｎる。本発明の好適な実施
例において、送信機および受イ＠機は各々特定始動状態
を記憶するｒｃめマルチビットの記憶レジスタを含んで
いる。

この始動状態レジスタの内容は周期的に変化ざｎること
ができ、そして暗号化装置（スクランブラ）および解読
器（ディスクランブラ）ＫおけるｐＨシーケンス発生器
の設定は記憶さｉした始動状態値を、通常の方法で発生
さｎかつ送１ｄさｔしることができる始動または負荷パ
ルスに応じてｐＨシーケンス発生器に負荷することによ
り達成さ才りる。送信機において発生さｎる始ＭｎＪ状
態値は、専用チャンネルを介して受信機に送信ざｎるこ
とができかつ好しぐは公知のデータφイ／クリグ７ヨン
・スタンダードに応じて暗号化さｎることができる。

本発明は添付図面を参照して行なう以下の説明からＪニ
ジ明瞭に理解さｎよう。

本発明はＴＤＭＡフレーム構造を定義するのに必要とざ
ｎる丁べての制御情報を提供する基準端末においてネッ
トワーク・コントロール・プロセッサ（ｙＣＰ）を備え
た中央制御網を有する型のＴＤＭＡ方式の文脈において
説明さｎる。しかしながら、その最も基本的な形におい
て本発明は２つのスアーション間の暗号化さｆ′Ｌ几送
信に通用し得ることを理解さｔ′ＬｆＣい。

上述のごとく、周期的にリセットざｎている送信機およ
び受信様におけるＰＨ１−ケンス発生器により、ＰＨ１
−ケンス発生器を使用するデータを暗号化することはＴ
ＤＭＡ方式において共通である。リセットはすべてのフ
レームごとにまたはすべてのバーストごとに発生するこ
とができるがまたは上述のアメリカ特許第ｓ、６５９，
０４６号におけるように任意の間隔ＩＣ′Ｊ？いて同様
に発生することができる。本発明は７−タンス発生器が
再始動ざｇる周波数に拘りなくこｎらのあらゆる方式に
通用し得る。その最も基本的な形において１本発明は暗
号化装置および解読器のＰＮシーケンス発生器が再始動
さ第１る値を調整するための装置に同けら扛る。

第１図は本発明による暗号化装置の回路の必須構成要素
の簡略ブロック図で、第２図は解訳器の回路の同様なブ
ロック図である。第１図の暗号化装置の回路において、
例えば２２ビツト記憶レジスタからなっても良い記憶レ
ジスタ１０は始動パルスに応じて２２ピツ）ＰＮシーケ
ンス発生器１２に次いで負荷ざｎる始動状態データを記
憶する。

この始動状態により負荷さ７’したとき、シーケンス発
生器は次いで排他的オア（ＥＯＲ）ゲート１４のクリヤ
テキストデータと組み＠さｎｂＰＮシーケンスにエフ、
クロック信号に応じてそのＰＮシーケンスを発生するよ
うに生じる。第２図の解読器の回路において、同様な２
２ビツト記憶レジスタ２０は始動パルスに応じて同一の
２２ビツトＰＮシ一ケンス発生器２２ＩＣ負荷さｎる始
動状態を記憶し、そしてシーケンス発生器２２からのＰ
Ｎシン−ンス出力はクリヤテキストデータを回復するよ
うに排他的オアゲート２４の暗号化すｔ′Ｌタデータと
組み合わさｎる。

始動お工びクロックパルスの発生および排他的オアグー
トラ介してのデータの暗号化および非暗号化は一般的で
かつ公知であるのでここではざらに詳しくは説明さｎな
い。さらにＰＮシーケンス発生器の作動はまたこの分野
においては良く理解さｎておりそしてシーケンス発生器
自体は多数の公知の算法のいずｎかによって作動するこ
とができる。本発明の独特の特徴は、従来方式において
はＰＨ７−ケンス発生器１２および２２が始動パルスに
応じて固定始動状態にリセットさｎるのに、本発明は可
変始動状態を記憶するためレジスタ１０および２０を備
えかつ本発明によるシーケンス発生器は代って固定値で
はなくそ才ｔぞ汎のＨピ憶レジスタ１０および２０に記
憶さｆした値に設定ざ匙、その記憶値が周期的に変化さ
ｎることかできるということである。

この説明の目的のため、上述のとむく１本発明は少なく
と％１つの基準端末を含む複数のステーションを有する
中央制御のＴＤＭＡ　ネットワークに利用さｎるものと
見做さｎる。かかる場合において、各端末においてレジ
スタ１０および２０に記憶−Ａｎるべき２２ビツト数は
好しくはネットワーク・コントロール拳プロセッサから
該ネットワークの各ローカル端末に送信さオする。２２
ビツト数は各回路のＰＮシーケンス発生器に、その回路
がＴＤＭＡフレームの始めにおいて、　ＴＤＭＡ　／＜
−ストの始めにおいて、または所望ざｎるとき任意に初
期設定さｎるとき負荷さｎる。非公認の使用者が情報を
正しく受信するためには、該使用者は同一の２２ビツト
数で所有のＰＭクシ−ンス発生器を同時に負荷しなけｆ
Ｌばならない。暗号化および解読過程を始動するのに使
用できる異なる数は２２２または４００万以上あり、そ
して非公認の使用者は所有の解読器を正しく始動する特
定の数を決定するだけでなくレジスタ１０および２０の
内容が変化さｔすると同様に頻繁にこの決定を行なわね
ばならない。こ第１は非公認の送信傍受に対して少なく
とも実質的な障害を呈する。

レジスタ１０ｆ８−よび２０に記憶ざｎるべき２２ビツ
ト数は好しくはＮＣＰから専用チャンネルに送信さｎて
も良い。第６図は前文に続く基準バースト１に送信さｎ
る専用チャンネルを示すＴＤＭＡフレーム構造の略図で
ある。各ローカル端末に関して専用チャンネルを受信す
るために、該専用チャンネルは無能にさｎた暗号化回路
に送信される。

こｎは非公認の使用者がまた専用チャンネルを聴取し、
かつ七ｎゆえ専用チャンネルを非公認の使用者から防蝕
するのに成る手段が必要とざｎる丸めに問題がある。こ
ｎはアメリカ製品規格のデータ・インクリプジョン・ス
タンダードを使用する専用チャンネルを暗号化すること
によりなざｎることができる。本発明が使用さｎるＴＤ
ＭＡ方式は連邦規格１０２６　Ｋ記載ざｎるような電子
コードブックモードを利用しても良く、そしてこのモー
ドはマスタキーのみがまたは専用チャンネルを解読すべ
く第２キーを加えたマスタキーを使用して完成さｎるこ
とができる。この型の暗号化（インクリフジョン）／解
読（デイクリプション）はこの分野において良く理解さ
ｎているのでここでは詳細に説明しない。さらに、電子
コードブックモードが本発明を使用するＴＤＭＡ方式に
おいて便用さｎても良いけ′ｉｔｌ！１″も、本発明は
かかる暗号化モードの使用に束縛さｔ’ｔず、そして連
邦規格１０２６に記載ざｎる工うな暗号帰還（サイファ
フィードバック）モードマタはサイファブロックテエー
ニングモードのごとき他の技術を使用しても良いことを
理解さ才またい。実際に、＠笑止如何なる暗号化／解読
技術も本発明の必須の性質を逸脱することなく便用さｎ
ることができる。

専用チャンネルを介してネット・コントロール・プロセ
ッサｉｄ　ＴＤＭＡネットワークの谷ローカルステーシ
ョンに暗号化およびＮ胱回路用の新たな始動状態を送る
ような手段を有する。

所望さｎる装置の広い防謹程贋に依って、新たな始動状
態が、例えば５分毎から１日１回の間隔で送信さｔｌて
も良い。制度の防睡が要求さｔする場合、新たな始動状
態の送イ目間の短かい間隔は、非公認の使用者がコード
を解読できた時だけ、新たなコードが達成さｎる工うに
使用さｔ″Ｌでも良い。

この方法は、加入者に毎日始動状態の送信間の間隔を特
定化せねばならないときのみ、使用者、すなわち方式全
）のオペレータによりＮ　ＣＰＶＥテ全自動にすること
ができる。

専用チャンネル中の６４ビツトはＴＤ　ＭＡネットワー
ク中のすべてのローカル端末における始動状態の変化が
衛星によって見らｎるごとく同一フレーム内に発生する
ように必要な整合情報に加えて新たな始動状態（２２ビ
ツト数）を送信するのに使用サワることができる。この
整＠はフレームが失なわｎないようにかつ暗号化および
解読回路の始動状態の変化が方に使用者によって観察し
得ないように要求ざｎる。

上述のごとき配列により、専用チャンネルの内容へのア
クセスを拒絶さｔ′した非公認の使用者は暗号化さｎた
フレームデータを基礎として暗号化装置の始動状態をデ
コードするように試みなけｎばならない。この方法は、
（１）任意の性質のデータを含むかまたはフレーム内で
固定位５ｆを占めない暗号化さｎるすべてのチャンネル
、およびフレーム内で固定位置を占めかつ任意でないデ
ータを含むチャンネルが暗号化さｎず、そして（２）Ｔ
ＤＭＡ方式において、フレーム配列が動的トラフィック
条件に合うように一定に変化しているので、無難しい。

そｎゆえ現行のフレーム配列の知識を待７ｊない非公認
の使用者はこの状態の変化の間の周期において始動状態
の評価を許容するために十分に大きなデータベースを蓄
積することは困難となる。

上述した比較的簡単な配列によｎば、暗号化さｎたデー
タと同様な安全性ではないが、多くの用途に通しかつ達
成が極めて容易でかつ低コストである防護が提供さｒす
る。

【図面の簡単な説明】

第１因は本発明による暗号化装置の回路配列の必須構成
要素を示すブロック図、 第２図は本発明による解読器の回路配列の必須構成要素
を示すブロック図、 第５図は始動状態が送信さｎるべき専用チャンネルの位
置を示すＴＤＭＡフレーム構造の略図である。 図中、符号１０．２０は記憶レジスタ、１２゜２２はＰ
Ｎシーケンス発生器、１４．２４は排他的オアゲートで
ある。 手続補正書（方却 昭和５８年９月２ｑ日 昭和５８　年特許願第　１３６９０６　　号２、発明の
名称 通信方式 ３、補正をする者。 事件との関係：特許出願人 名称　　コミュニケーションズ・サテライト・コーポレ
ーション１）、２）、６）共に別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも１つの送信および受信ステーションを
   有する型の通信方式であって、前記送信ステー７ヨンが
   始動状態を開始する暗号化シーケンスを発生する友めの
   第１発生器手段および前記暗号化シーケンスに応じてデ
   ータを暗号化するための混合手段を含む型の暗号化手段
   を有し、＠記受信ステーションが前記始動状態を開始す
   る解読シーケンスを発生するための第２兜生僚手段およ
   び前記解読シーケンスに応じて受信データを解読するた
   めの混合手段を含む型の解読手段を有し、前記第１およ
   び第２発生器手段は同一始動状態から開始する同一シー
   ケンスを発生し、セしてｔ！ｌｌ　ｔｉｅ第１お工び第
   ２発生器手段を同一始動状態に周期的に設定するための
   手段を含むものにおいて、前記第１および第２発生器手
   段が設定される始動状態を周期的に変化するための手段
   を含むことを特徴とする通信方式。 （２）前記始動状態を周期的に変化する手段は、前記始
   動状態を記憶するための前記送信ステー７ヨンにおける
   第１記憶レジスタ、 前記始動状態を記憶するための前記受信ステーションに
   おける第２記憶レジスタで、前記第１および第２記憶レ
   ジスタの内容が、そｎぞｎ、始動信号に応じて、前記第
   １および第２発生手段に設定さｎ。 前記第１および第２記憶レジスタの内容を周期的に変化
   するための手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の通イＨ方式。 （８）前記第１お工びｍ２記憶レジスタの内容を周期的
   に変化する九めの＠把手段は新たな始動状態値を周期的
   に発生するための手段からなり、前記新たな始動状態値
   は前記第２記憶レジスタによる記憶のため少なくとも前
   記受信ステーションに非暗号化状態において送信される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の通イ吉
   方式。 （４）前記通信方式は前記送信および受信ステーシヨン
   に加えて基準ステーションを有するＴＤＭＡ方式からな
   り、新たな始動状態値を周期的に発生するための前記手
   段は前記基準ステーションに位置さｎそして前記新たな
   始動状態値は前記送信および受信ステーションの双方に
   非暗号化状態で送信さｔ″Ｌることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載の通信方式。 （５）送信前に前記新たな始動状態値を暗号化するため
   前記暗号化手段以外の手段がざらに般けらｎることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項または第４項のいずｎか
   に記載の通信方式。 （６）送信さｎるべき最初のデータが送信ステーション
   において暗号器に供給さノする型の送信方式において、
   前記暗号器の出力は暗号化さ７’したデータを含みかつ
   受イぎステーションに送（ｇざ口、ｎ１］記受信ざ扛た
   暗号化データは前記受信ステーションに分いて前記最初
   のデータの回復のため解読器に供給さｎ、前記暗号器お
   よびｗ４読器は各々、周期的に変化する始動状態値を受
   信しかつ記憶するための記憶レジスタ、 シーケンス始動値から開始する偽乱数シーケンスを発生
   するための偽乱数シーケンス発生器で、前記暗号器およ
   び解読器各々の前記偽乱数シーケンス発生器は与えらｔ
   ″したシーケンス始動値用の同−偽乱数シーケンスを発
   生し、 始動状態値を各記憶レジスタから七ｇぞ１１．の偽乱数
   シーケンス発生器に前記シーケンス始動値として同期し
   て負荷するための手段を含むことを特徴とする通信方式
   。