JPS63215130A - 暗号化デ−タ再送方式 - 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】 ［産業上の利用分舒コ 本発明はデータを暗号化して伝送する通信システムに係
り、特に、誤ったデータを伝送したときの暗号化データ
再送方式に関する。

［従来の技術］ 通信システムでは、情報の機密を保持するため、情報を
暗号化して伝送する必要が生じてくる。特に衛星通信等
の無線通信システムでは、誰でも電波を傍受できるので
その必要性が高い。

通信システムにおける暗号化の例としては、啓学出版、
「高度総合通信ネットワーク・衛星通信とパケット交換
」、ロイＤ・ロスナー著、平田康夫他訳（１９８４年１
２月１０日発行）の第１３７頁から第１５０頁に述よら
れている。

暗号化によるデータの送受は、基本的に次の操作で説明
できる。送信側Ａにおいて送信するｆ　−タｄを鍵ＫＡ
を用いて暗号化した暗号文Ｃは、次式（１）％式％ 受信側Ｂにおいて復号化のｆｉｌ　ＫＢ、暗号文Ｃより
データを再生する処理は次式（２）で与えられる。

ａ−＝−ｘａｏ＝ｘＢ−ＫＡ　−ｄ（２）例えばａ、ｄ
が２進数のベクトル、ＫＡ、ＫＢが２進数を要素とする
行列で与えられる場合、暗号化および復号化の処理はプ
ール代数に従う行列演算で表わされる。尚、この時ＫＡ
とＫＢの関係は次式（３）となる。

ＫＢ　＝　ＫＡ−１（３） 別の例として、ｃ、ｄを２進数の符号列（ａｌ。

（ｄｌ）、ＫＡ、ＫＢを擬似ラングに符号列（ｋＡｌ）
。

（ｋＢｉ　）とした場合、暗号化および復号化は次式（
４）で示す簡単な論理演算で与えられる。

ただし　■は排他的論理和を示す。

尚、この場合ＫＡとに３は同一の擬似ランダム符号列と
なる。

次に、データ再送機能であるが、かかる機能をもつ通信
システムの例として、先に提示した文献の第２８頁から
第３４頁に記載がある。この文献で述べられるデータ再
送の手順を第４図を用いて説明する。今、ユーザＡから
ユーザＢに向けてデータａ＋　、　　（１２，ｄ３を各
々データパケットとして伝送する場合を考える。

第４図（、）に示すように、ユーザＡからユーザＢヘデ
ータパケットを送信したとき、データｄ２のパケットか
障害を受けたとする。ユーザＢは受信したパケットを確
認し、確認パケットを第４図（ｂ）に示すようにユーザ
人に向けて送信する。本来は、データｄｒ　、　　ａ２
．　　ｄ３に対しｇｌ　、　　ｇｚ、　ｇｌの確認パケ
ットを送信するのであるが、データｄ２のパケットが障
害を受けているため、ｇｚの代りにｂ２　が送られるこ
とになる。ユーザＡは、ユーザＢからの確認パケットを
礒詔し、データｄ＋、ｄ３は正しく受信側で受信できた
が、データｄ２については再送要求有と判定し、第４図
（Ｃ）に示すように、データｄ２のパケットを再送する
。このデータｄ２のパケットが正しく受信できたとき、
ユーザＢは第４図（ｄ）に示すように、確認バケツ）ｇ
ｚを送出し、ユーザＡはこれを確認することで次の処理
に入る。

斯かるデータ再送機能を有する通信システムで、暗号化
したデータを再送する場合を説明する。第５図は、同一
の暗号化の鍵ＫＡを用いてデータｄ１〜ｄ３を暗号文パ
ケットとして伝送するシステムであり、再送データの暗
号化の鍵もＫＡとなる。

第６図のシステムでは、暗号化の鍵を複数有することを
特徴としており、データ再送時には特に暗号化の鍵の選
択は行なっていない。このため第６図（ｂ）に示すよう
に、データｄ２を再送するとき、初回のデータ伝送時に
使用した鍵ＫＡ　ｌ　／−ＫＡ　３とは別のａＫＡ４を
使用している。

［発明が解決しようとする問題点］ 第５図に示す暗号化では鍵が一種である為、データの相
関が有る場合、暗号化の効果は薄れる簡単な例として、
２進数デ一タ列ｄ＋、＋ｉｚを擬似ランダム２進符号列
ＫＡを乗することで暗号化した場合を考える。盗聴者は
、暗号文ＫＡｄｘ　、　ＫＡ（１２に対して除算を施す
ことで、ｄｌとｄｌの差分情報を得ることができる。差
分情報の１番目の符号は次式（５）で表わされる。

福二二±−Ｌ　＝−！−！−！−＝（１１１，（ｆ）　
ｄｌ　１（５）ｋＡｉ　　＠　ｄｚｉ　　　ｃＬ２ｉ 例えばある動画情報を伝送する場合、引続く画面の間に
はかなりの相関があり、同じ鍵で暗号化された画面に対
しで（５）式の演算を施すことで、画面の内容についで
ある程度の推測を盗聴者に許すことになる。

一方、第６図に示す暗号化は上記の問題回避の為、複数
の鍵を使用するものである。つまり、一度伝送したデー
タが、受信者において正しく受信されなかったとき再度
同じデータを再送する際、特に鍵の選択に配慮がない為
、同じデータに対して前回使用の鍵ＫＡ２とは異なる鍵
ＫＡ４を使用した例である。この場合、盗聴者は２つの
暗号文ＫＡ２・ａ２　。

ＫＡ４・ｄｌに対して除算を施すことで、２つの評の差
分情報を手に入れることになる。また、盗聴者が何らか
の手段で複数の鍵のうちただ１つでも知り得た場合、そ
の盗聴者に容易に他の鍵を知る事を許してしまうという
問題がある。

本発明の目的は、暗号化の効力が減少しないで済む暗号
化データ再送方式を提供することにある、［問題点を解
決するための手段］ 上記目的は、一度伝送した暗号文と同一内容のデータを
再度暗号化して再送する場合、暗号化に使用する鍵を先
に使用したものと同じものを使用することで、達成され
る。

［作用］ 再送する暗号文と前回送った暗号文は同一であるため、
盗聴者が再送された暗号文を傍受することで得る情報は
、その暗号文が再送されたものであるという事以外なに
もない。この事は、初めに傍受した暗号文０１：ＫＡ２
・ｄ２と２回目に傍受した再送暗号文０２：ＫＡ２・ｄ
２を除算した結果が次式（６）に示す様に単位元になる
事で理解できる。

ム＝工直二〇−＝１　（単位元）（６）０２　　　ＫＡ
２・ｄ２ ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る暗号化データ再送方
式を適用した通信システムの構成図である。第１図にお
いて、ユーザＡから発せられたデータは暗号化装置１０
２で暗号化され、送受信装置１１５からバテッ）１１２
として伝送路に出力される。パケット１１２は、受信側
の送受信装置１１６で受信され、復号化装置１０３でデ
ータが再生されてユーザＢに伝達される。ユーザＢは、
受は取ったデータを確認し、確認／再送要求信号１１０
を復号化装置１０３に送ると共に送受信装置１１６を介
して相手側にパケット１１３として送出する。送受信装
置１１５は、パケット１１３を受信すると、これを自装
置用の確認／再送要求信号１１７に変換し、暗号化装置
１０２とユーザＡに伝える。

暗号化装置１０２は、上記信号１１７を受けて暗号化の
鍵を選択する鍵選択回路１０８と、複数用意された鍵の
うちから鍵選択回路１０８の出力信号により使用する鍵
を決定する鍵決定回路１０６と、該回路１０６により決
定された鍵を用いてユーザＡから送られてくるデータを
暗号化する演算処理部１０４から成り、本実施例では、
用意された４種のｍ　ＫＡＩ　−ＫＡ４の内からデータ
の送受毎に１つの鍵が選択される。

復号化装置１０３の構成も暗号化装置１０２と同じであ
り、鍵選択回路１０９と、復号化のｕＫＢ１〜ＫＢ４の
うちの１つを決定する鍵決定回路１０７と、演算処理部
１０５から成る。

第２図は暗号化装置１０２の具体的構成図である。尚、
復号化装置は上述のように暗号化装置と基本構成が同一
であるため、説明を省略する。

第２図に示す本実施例では、暗号化の鍵として擬似ラン
ダム符号を用いている。鍵決定回路１０６は、５段のシ
フトレジスタ１２０と、シフトレジスタ１２０の下４位
の内容を選択して帰還するためのスイッチ１２１と、該
スイッチ１２１により選択され帰還される値とシフトレ
ジスタ１２０の最上位値との排他的論理和をとる回路１
２２により、擬似ランダム符号を発生する。演算処理部
１０４は、本実施例では排他的論理和回路でなり、鍵決
定回路１０６のシフトレジスタ１２０最上位置とユーザ
Ａから送られてくるデータとの排他的論理和をとること
で、データの暗号化を行なう。暗号化の鍵、すなわちシ
フトレジスタ１２０最上位置は、スイッチ１２１の設定
により、データの送受毎に行なわれるが、このスイッチ
１２１は、鍵選択回路１０８からの選択信号により行な
われる。

鍵選択回路１０８は、１暗号文伝送毎に送られてくる前
記信号１１７をカウントアツプするカウンタ１２３と、
カウンタ１２３の出力をスイッチ１２１のオン／オフ組
合せに変換する情報が格納されたＲＯＭ１２４から成る
。そして、このカウンタ１２３は、信号１１７が再送要
求信号１１７であったとき該信号により指定された再送
暗号文パケット番号をセットするようになりでいる。

斯かる構成の通信システムにおけるデータの送受を第３
図を参照しながら説明する。

第３図（、）に示すように、データａｔ”ｄｓを各々暗
号化鍵ＫＡＩ〜ＫＡ３を用いて暗号化した暗号化データ
ＫＡ＋ｄ＋　−ＫＡ３ｄ３を夫々パケットとしてユーザ
ＡからユーザＢに伝送し、ユーザＢ側で復号化鍵ＫＢ＋
〜ＫＢ３を用いて復号化する場合、暗号化文ＫＡ　２　
ｄ２のパケットが伝送途中で障害に過ったとする。

ユーザＢ側では、受信したデータが正しいか否かを判定
し、正しいと判定した場合は確認信号を、誤っていると
判定した場合は再送要求信号を第１図の信号１１０とし
て発する。確認信号は、復号化装置１０３の鍵選択回路
１０９に与えられ次の復号化鍵の選択信号になると共に
、パケット化されてユーザＡ側に伝送される。再送要求
信号の場合は、鍵選択回路１０９に対してスケジー−ル
変更を指示する信号になると共に、パケット化されてユ
ーザＡ側に送られる。この状態を示したのが第３図（ｂ
）である。尚、スケジュール変更とは、再送データの復
号化鍵を再送データの原データの復号化鍵と同一にする
ことである。

ユーザＡ側では、ユーザＢ側から送られ送受信装置１１
５で変換された信号１１７を解読し、信号１１７が確認
信号であればこの信号を鍵選択回路１０８の次の鍵の選
択信号とする。再送要求信号であれば、この信号は鍵選
択回路１０８へのスケジュール変更を指示する信号とな
る。つまり、この信号１１７を受けた鍵選択回路１０８
は、再送データの暗号化に使用する鍵を再送要求のあっ
た暗号文パケットに使用した鍵と同じくする。即ち、再
送要求のあった暗号文パケット番号を信号１１７から読
取り、該番号をカウンタ１２３にセットする。そして、
ユーザＡはデータｄ２の再送を行なう。これにより、第
３図（Ｃ）に示すように、暗号文ＫＡｚｄｚのパケット
が再びユーザＢ側に送られる。

再送された暗号文ＫＡｚｄｚパケットが障害を受けずに
ユーザＢに届いた場合は、第３図（ｄ）に示すように確
認信号パケットがユーザＡ側に送られる。

再度障害に遭遇した場合は、前述と同様に暗号化鍵ＫＡ
２を使用した暗号文ＫＡ２ｄｚの再々送が行なわれる。

復号化装置１０３における鍵選択は、前もって鍵の種類
が解っている（受信側より再送要求があり、再送される
暗号文の受信されるタイミングが解っているため、鍵の
選択が可能な場合）か、または再送される暗号文中に鍵
もしくは、鍵を指定する情報が含れていることで行なわ
れる。

尚、本実施例ではデータ再送時に再度暗号化の演算を行
なっているが、他の例として暗号化装置において伝送し
た暗号文を記憶するためのメモリを備えつけ、ユーザＢ
より再送要求があった際に１゜は、前記メモリより該当
暗号文を読み出し、また、ユーザＢにて受信が正しく行
なわれた事が確認されることをもって該メモリへの書込
みを許可する暗号文のバッファリングの方法も可能であ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、先に伝送された暗号文と、再送された
暗号文における情報が同一である為、盗聴者が両暗号文
を入手した場合に得る情報は基本的に一つの暗号文でし
かない。従って、暗号化の効力は再送により薄れること
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用した通信システムの構
成図、第２図は第１図に示した暗号化装置の具体的構成
図、第３図（ａ）、　（１：＋）、　（Ｃ）、　（ｄ）
は本発明の一実施例による暗号化データ再送手順の説明
図、第４図（ａ）、　（ｂＬ　ｃａ）、　（ｄ）は一般
的なデータ再送手順の説明図、第５図は暗号化データの
伝送説明図、第６図（＆）、　（ｂ）は従来の暗号化デ
ータ再送手順の説明図である。 １０２・・・暗号化装置、１０３・・・復号化装置、１
０４゜１０５・・・演算処理部、１０６，１０７・・・
鍵決定回路、１０８，１０９・・・鍵選択回路、１２０
・・・シフトレジスタ、１２１・・・スイッチ、１２２
・・・排他的論理和回路、１２３・・・カウンタ、１２
４・・・ＲＯＭ０ｒ′　ゝ゛ 代理人　弁理士　小川勝男、ｚ〜１ 第　２図 ヌ　３　図 第　４７ （ｄ）　　　■□■ ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、暗号化の鍵として複数の鍵を有し、予め定められた
   スケジュールに基づいて前記複数の鍵の中から１つの鍵
   を選択し、該鍵を用いデータを暗号化して伝送し、受信
   データが誤っていたときに受信側からの再送要求に基づ
   いて該要求に係るデータを再送するデータ通信システム
   において、再送データを暗号化する鍵として、当該再送
   要求の元となった送信データを暗号化した鍵と同じ鍵を
   使用することを特徴とする暗号化データ再送方式。