JPS62213442A - デ−タ保護装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、３進数以上（２進数）の数値列同士の演算に
基づく暗号装置に係り、計算能力に制約があるプロセッ
サ間のデータ保護装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の方式は、特開昭５１−１０８７０１号公報に記載
されているＤＥＳアルゴリズムのように、６４ビットの
平文を入力とし、６４ビツトの鍵のコントロールのもと
に６４ビツトの暗号文を生成するシステムがある。しか
しながら、これはビット操作のないプログラマブルな計
算機かパソコンでの暗号文生成という点について配慮さ
れていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、暗号鍵の制御のもとにデータブロック
を暗号処理するためのデータ保護装置を提供することに
ある。

他の［１的は、暗号鍵の制御のもとに、ビット操作を行
わないでディジタル・データを暗号処理するためのブロ
ック暗号処理プロセスを提供することにある。

他の目的は、暗号鍵及びディジタル・データに従って制
御される非線形変換を含むブロック暗号処理プロセスを
提供することにある。

他の目的は、暗号処理されるべき３進数以上（Ｚ進数）
の数値列データのブロックがこれらのデータのうちの所
定のものを二重にすることによって拡張されるような、
また一組の３進数以上（Ｚ進数）の数値列鍵及び二重に
された数値データに従って制御される非線線変換機構を
含むようなブロック暗号処理プロセスを提供するにある
。

さらに、他の目的は、暗号処理されるべき数値データの
一イｍの１）６列セグメントが各セグメント中の数値デ
ータの所定のものを二重にすることによって拡張される
ような、また一組の暗号数値鍵を含む一群の並列セグメ
ント、並びに数値データ及び二重にされた数値データを
含む一群の並列セグメントに従って制御される一群の非
線形変換機能を含むようなブロック暗号処理プロセスを
提供するにある。

〔発明の概要〕

、に２目的達成のため、本発明では次の処理を行う手順
を実施する（第１図、参照）。

暗号化におけるｎ？Ｋｌ、Ｋｚの２つを用意する。

人力がＭｔ、Ｍ、から成る数値データとする。

Ｍｓ＝　（Ｍｔ）、Ｍｘ＝　（Ｍ２） 暗号化された番数Ｃ１ｇ　Ｃｚは （，１＝　（Ｃｘ＞　、　　　Ｃ２＝　（Ｃ２）とする
とＣＩ、Ｃ２は以下の２式で表わされる。

Ｃｚ＝Ｍｚ＋Ｆ　（Ｍｚ、Ｋｌ）　　　　　　−（１）
Ｃｓ＝Ｍｚ−Ｆ　（ＣＩ　Ｋｚ）　　　　　　−（２）
加算は、各桁毎に１０を法とするモジュロ加算を表わし
、減算は各桁毎に１０を法とするモジュロ減算を表わす
。

一方、復号においても同様の計算式を用いる。

すなわち、 ｎ　　２Ｆ　　ＣＩ＋　　Ｆ’　　　ＣＣｘ、、　　Ｋ
ｚ）　　　　　　　　　　　　　　　−（３）ｎ工＝ｃ
ｚ−Ｆ　（ｎ２＋　Ｋｔ）　　　　　　　−（４）（１
，）、（２）式と（３）、（４）式を比較すると、演算
子＋、−２Ｆのあられれる順序は同じである。

（３）、（４）が復号処理になっていることは、次のよ
うに確認できる。

ｎｚ＝（、ｌ＋Ｆ　（Ｃｚ＋　Ｋｚ） ＝Ｍｚ−Ｆ　（Ｃ２，Ｋｚ）　＋Ｆ　（ＣＺ、　Ｋｚ）
＝　Ｍ　２ ｎ１＝Ｃ２−Ｆ　（ｎｚ、Ｋｔ） ＝Ｍｔ＋Ｆ　（Ｍ２．Ｋｔ）−Ｆ　（ＭＩ　Ｋｌ）＝Ｍ
ｌ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図により説明す
る。

第１′図は、本発明を実施するシステムの一構成例であ
る。第２図は、第１図の構成における本発明を実施する
処理手順に示すフローチャードである。以下、第２図に
従い実施例を示す。

以下の記述で、３２文字の数値データ（１０進数）を入
力し、４８文字の鍵（１０進数）のコントロールのもと
に、元の数値データを変換して新たな３２文字の数値デ
ータを生成するシステムの実施例を示す。

尚、加算は、各桁の和を１０で除いた時の余りを求める
ことであり（各桁毎に１０を法とするモジュロ加算）、
減算は各桁毎に１０を法とするモジュロ減算を表わす。

ブロック２０１：平文となる３２文字の数値列データＭ
を前処理部１００に入力する。

ブロック２０２　：暗号化鍵となるＫｚ（４８文字の鍵
のうち前半の２４文字の数値データ）をＦ関数発生器１
０３に入力する。

ブロック２０３：数値データＭを前処理部１００でＭ′
に初期転置を行う。初期転置表の一例を第３図に示す。

表中の数値は入力文字が置き換わる新たな文字位置を示
す。例えば、入力文字の２６文字目は出力の１文字目に
、入力文字の１８文字目は出力の２文字目に置き換えら
れることを示す。

ブロック２０４：入力した３２文字の数値データと前処
理部１００で１６文字ずつの数値データに、左右に分割
する。左半分をＭｌとし、レジスタ１０１に格納する。

右半分をＭｌ、とじ、レジスタ１０２に格納する。

ブロック２０５：Ｆｌ数発生器１０３において。

１６文字の数値データであるＭｚを２４文字の数値デー
タに拡大転置表によって置き換える。拡大転置表の一例
を第４図に示す。転置表による入出力はブロック２０３
と同様であり、ここで、Ｍｌのうち、一部の文字は重複
されて２４文字に拡大される。

ブロック２０６　：　Ｆ関数発生器１０３において。

ブロック２０５で得られた２４文字の数値データＭ２は
、鍵Ｋｔを用いて変換される。まず、Ｍｌとに１を６文
字ずつ４つの数値データに分割し、（Ｍ２１．　Ｍｚｘ
、　Ｍｌ３．　Ｍｌ４）　ｔ　　（Ｋｔｔ＋　Ｋｔｚ＋
Ｋ　１　ａ　ｒ　Ｋ　ｓ　４　）とする。次にｉを１か
ら４までの整数として、Ｍｌ、とに１１に含まれる１２
文字の和をとり、１６で除いた余りをｒ＋とする。次に
ｒｔによって表わされる非線形変換表Ｓｉにおける列の
４文字を求め、その結果をｉ＝１から４までの順に出力
し、１６文字の数値を得る。

非線形変換表Ｓ工〜Ｓ４の一例を第５図に示す。

ブロック２０７　：　Ｆ関数発生器１０３において、非
線形変換表８１〜Ｓ４による出力、１６文字数値データ
は第６図に示す転置表により置き換えられ、Ｆ　（Ｍｌ
、　Ｋ五）を作成する。転置表を第６図に示し、転置表
における入出力はブロック２０３と同様である。

ブロック２０８：Ｍｚとブロック２０７で作成したＦ　
（Ｍｚ＋　Ｋｚ）との加算を加算器２０４によって行い
、その加算結果としてＣ２，を求め、レジスタ１０５，
１１０に格納する。

Ｃｚ’＝Ｍｔ＋Ｆ　（Ｍａ、Ｋｚ） ブロック２０９ニブロック２０５と同様にＦ関数発生器
１０７において、Ｃ２に関し拡大転置を行う。

ブロック２１０：暗号化鍵Ｋｚ　　（４８文字の鍵のう
ち後半の２４文字の数値列データ）をＦ関数発生器１０
７に入力する。

ブロック２１１：Ｆ関数発生器１０７において。

ブロック２０６と同様に非線形変換表８１〜Ｓ４に基づ
き処理を行う。

ブロック２１２ニブロック２０７と同様に、ブロック２
１１の出力であるＣ２は、第６図に示す転置表により置
き換えられ、Ｆ関数発生器１０７においてＦ　（Ｃｚ＋
　Ｋｚ）を作成する。

ブロック２１３〜４：Ｍｌとブロック２１２で作成した
Ｆ　（Ｃｚｔ　Ｋｚ）とで、減算を減算＠ｒｏｓにおい
て行い、結果をＣ１をレジスタ１０９に格納する。

Ｃｘ＝Ｍｘ−Ｆ　（Ｃ１Ｋｚ） ここでは、ブロック２１３により、Ｆ　（Ｃｘ＋　Ｋ　
ｚ）の補数Ｆｔ　（Ｃｘ　、　Ｋ　ｚ　）を求め、ブロ
ック２１３において、ＭｚとＦ’　ＣＣＬ＃ＫＱ）の加
算を行う。Ｃ１＝Ｍ２＋Ｆ’　（Ｃｚ、Ｋｚ）＊ ブロック２１５　：　Ｃ１，Ｃｚの数値データを転置表
に従い、最終転置を後処理部１１１で行う。第７図は第
３図と全くの逆変換となっている。最終転置表の一例を
第７図に示す。転置表における入出力はブロック２０３
と同様である。

ブロック２１６：最終転置の結果を暗号文として出力す
る。

以上実施例では、３進数以上のＺｉｆ！！数として１０
進数を用いたが、使用するＺ進数に応じて。

第３図〜第７図の転置表のサイズを変換することにより
対処することができる。

復号においては、入力平文ＭのかわりにＣを入力するこ
と、又、復号化鍵の入力順序をＫｘ、Ｋｔとすることで
第２図のフローチャートに従って実現することができる
。復号化における１２０〜１３１の各処理は、暗号化に
おける１、　ＯＯ〜１１１の各処理と同様である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、入力された３進数以上（Ｚ進数）の数
値同士の演算に基づいているので、ビット操作のないプ
ログラマブルな計算機かパソコンでの暗号化処理を可能
とする。

また暗号化、復号化に用いるアルゴリズムが一致してい
ることにより、ハード化コスト及びソフト開発工数を下
げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するシステムの一構成例を示す図
、第２図は第１図の構成で本発明を実施する処理手順を
示すフローチャート、第３図は初期転置表、第４図は拡
大転置表、第５図は非線形変換表、第６図は転置表、第
７図は最終転置表で第　３　別 ２６　１５’　　／θ　２　２８　２１）　　／、？　
　４３θ　２２　　／４　６　３２　２４　　／６　　
ｇ２５　　／’／　　ｑ／　　２７　　／９　　／／　
　３２ｑＺ／　　／、３　５　３１　２３　１５　７第
　４　図 ／６　　　／　　Ｚ　　３　４　５ ４　５　６７　　θ　デ １１　　　ｑ　／ρ　／／　　／Ｚ　　／３／Ｚ　　／
３　　／４　　／ｊｊ　　／乙　　／Ｎ　　　　　　　
　　　　　　Ｎ Ｘ　　　　　　　　淀 Ｉ　　　乙　　　　図 １６　　７　　／Ｚ／ １５５　／ρ　２ ３／４３デ ｔ３　１　　／／　　ｄ 第７図 Ｚｏ　　４　　Ｚ４　　＆　　２１　１２　３２　　／
６／９　３　２３　７　　Ｚ７　　／／　　３／　　１
５７３　　Ｚ　　２２　１　２６　　／ｌ）　　３１）
　　／４／７　　　／　　Ｚ／　　５　２５　　ｑＺｑ
／３藁　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、３進数以上の数値列鍵制御のもとに、３進数以上の
   数値列データのブロックに対するブロック暗号操作を実
   行するための暗号装置において、上記数値列データを置
   換して出力するための線形変換を行う第１の手段と、上
   記の第１の手段から出された数値列データのブロックを
   拡張することによつて、前記暗号数値列鍵に等しい数値
   列データのブロックを生成するための第２の手段と、第
   ２の手段から出力される数値列データのブロック及び前
   記暗号数値列鍵に従つて代替変換を実行することにより
   、元の数値列データの数に等しい数値数を有する代替数
   値列を生成するための第３の手段と、第３の手段から出
   力された上記代替数値列を置換することにより、上記デ
   ータ数値列のブロックのブロック暗号を生成するための
   線形変換を行う第４の手段とをとを有することを特徴と
   するデータ保護装置。 ２、上記第３の手段は暗号数値列鍵及び、置換および拡
   張された数値列データを組み合わせて、該一組の数値列
   に対して非線形代替変換を施すことにより、上記代替数
   値列を生成するための非線形変換を行う第５の手段を含
   むことを特徴とする第１項記載のデータ保護装置。 ３、上記第３の手段は３進数以上の数を法とする加算を
   行う第６の手段及び３進数以上の数を法とする減算を行
   う第７の手段と前ブロック暗号に対するブロック復号を
   実現する手段からなることを特徴とする第１項記載のデ
   ータ保護装置。