JPS63237633A - 秘話通信方式 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は通信情報の秘匿性を効果的に確保し得る秘話通
信方式に関する。

（従来の技術） 近時、各種の情報通信ネットワークが提唱されている。

この種のネットワークの１つに、例えば第５図に示すよ
うに複数の加入者端末（モデム）ｌａ、　ｌｂ、〜ｉｎ
と、中央装置（センタ；例えば交換機）２とを上り線路
と下り線路とからなる伝送路３を介して結び、各加入者
端末１ａ、　ｌｂ、〜１ｎからは上り線路を介して中央
装置２に情報通信し、中央装置２から各加入者端末１ａ
、　ｌｂ、〜１ｎに対しては下り線路を介してブロード
キャストに情報通信するシステムが提唱されている。

加入者端末１は、例えば第６図（ａ）に示すように電話
機１１が接続される加入者線インターフェース１２．フ
レーム合成・分解回路１３．制御信号処理回路１４．そ
してダイプレクサ１５を介して伝送路に接続された変調
器１Ｂと復調器１７を備えて構成される。また中央装置
２は第６図（ｂ）に示すように、ダイプレクサ２１を介
して伝送路に接続された変調器２２と復調器２３．制御
信号処理回路２４．フレーム合成・分解回路２５．そし
て複数の加入者端末間の交換制御を担う交換機２６を備
えて構成される。

そして複数の加入者端末１ａ、　ｌｂ、〜ｉｎと中央装
置２との間で、第７図に示すように上り線路と下り線路
とを介して制御用信号（ＡＧＳ、ＲＰＳ）を送受し、加
入者端末１ａ、　ｌｂ、〜ｌｎは割当てられた音声タイ
ムスロットを用いて音声信号を中央装置２に通信し、中
央装置２はこれを交換制御して通信相手先の加入者端末
に割当てた音声タイムスロットを用いて該加入者端末に
音声信号を送信するものとなっている。

尚、上記制御用信号（Ａ’ＧＳ、ＲＰＳ）は、中央装置
２に対して伝送路長の異なる複数の加入者端末１ａ、　
ｌｂ、〜１ｎでの信号送出タイミングや送出レベルの調
整や、呼設定処理、音声タイムスロットの割当て等に用
いられるものである。またＦＳはフレーム同期信号を示
している。

ところがこのようなシステムにあっては、一旦、中央装
置２に集められた通信情報が複数の加入者端末１ａ、　
ｌｂ、〜１ｎにブロードキャストに情報通信される為、
その情報通信の秘匿性を確保する上で問題があった。

そこで従来、このような通信系に適した暗号化体系（秘
話化方式）として公開鍵暗号化方式が提唱され、大きく
注目されている。

然し乍ら、この公開鍵暗号化方式にあっては秘話化に要
するハードウェア量が多くなり、また秘話化を行なう為
の公開鍵の選択制御に起因して通信遅延時間が大きくな
る等の問題があった。特に電話サービスのような多くの
加入者を対象とした音声通信と云う実時間性の高い通信
システムに適用するには、ハードウェア的、ソフトウェ
ア的に多くの問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の通信システムにあっては、複数の加入
者端末から中央装置に通信情報を集めた後、上記複数の
加入者端末に通信情報をブロードキャストに伝送するに
際し、その通信情報の秘匿性を簡易に確保することが非
常に困難である等の問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、少ないハードウェア量と単純な
アルゴリズムで通信情報の秘匿性を十分に確保し得るよ
うにした秘話通信方式を提供することにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、複数の加入者端末から中央装置へ第１の伝送
路を介して信号伝送し、上記中央装置から前記複数の加
入者端末へ第２の伝送路を介して信号伝送する通信シス
テムにおいて、各加入者端末にて中央装置との間で通信
される信号の他の加入者端末に対する秘話化の為の鍵を
それぞれ生成し、この鍵を中央装置に対する応答信号の
送信時に該中央装置に与えるようにし、加入者端末は上
記中央装置に与えた鍵に基いて該中央装置に送信する通
信情報を排他的論理和処理によって秘話化して情報通信
するようにし、また中央装置では加入者端末から与えら
れた鍵に基いて該加入者端末に送信する通信情報を排他
的論理語処理によって秘話化するようにしたものである
。

また各加入者端末では、上述した秘話化の為の鍵をそれ
ぞれ頻繁に生成し、これを随時中央装置に与えることに
よって上記鍵を頻繁に更新するようにし、その秘匿性を
高めるようにしたものである。

（作用） かくして本発明によれば、複数の加入者端末と中央装置
との間でそれぞれ送受される制御用信号（中央装置に対
する応答信号）を用いて各加入者端末が秘話化の為の鍵
を中央装置に与えるので、その鍵を他の加入者端末に傍
受されることがない。

しかもその鍵は頻繁に更新されるので、仮に成る時点で
他の加入者端末にて鍵が解読されたとしても、その解読
結果が得られた頃には鍵が更新されているので、通信情
報の傍受を効果的に防ぐことができる。

ちなみに、中央装置からの制御用信号（確認信号やタイ
ムスロット指定信号等）を用いて該中央装置から特定の
加入者端末に秘話化の為の鍵を与えるものとすると、そ
の鍵を他の加入者端末にて傍受可能である。この結果、
第３者によって秘話化された通信情報が解読される虞れ
がある。

また各加入者端末が個々に秘話化の為の鍵を生成するの
で、中央装置は各端末から与えられる鍵を端末に対応さ
せて管理すれば十分である。そしてその鍵に従って生成
されるスクランブル・データを用いた排他的論理和によ
って通信データに対する秘話化とその復号化を行うだけ
なので、その処理負担を大幅に軽減することができる。

この結果、ハードウェア量の増大やその制御アルゴリズ
ムの複雑化を招来することなしに、複数の加入者端末と
中央装置との間で通信される情報の秘話化を効果的に実
現することが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

本発明は第５図に示す如く構成された通信システムにお
いて、複数の加入者端末１．ａ、　Ｉｂ、〜１ｎ。

および中央装置２をそれぞれ第１図（ａ）（ｂ）に示す
ように構成し、第３図に示すようなタイムスロットで情
報通信するようにしたものである。

尚、第６図に示した従来回路（加入者端末、中央装置）
の構成と同一部分には同一符号を付して説明する。

この通信システムにおいて本発明が特徴とするところは
、加入者端末ｌにおいて、第１図（ａ）に示すように暗
号化鍵発生回路１８を備え、該暗号化鍵発生回路１８に
て生成した秘話化の為の暗号化鍵を制御信号処理回路１
４を介して中央装置２に送信する点と、排他的論理和回
路’１９．２０にて上記暗号化鍵に基いて生成されたス
クランブル・データを用いて前記中央装置２に送信する
情報信号を排他的論理和して暗号化し、また中央装置２
から暗号化されて通信されてきた信号を排他的論理和し
て復号化するようにした点にある。

また同時に中央装置２においては、加入者端末１から通
信されてきた暗号化鍵を制御信号処理回路２４にて受信
し、これをその加入者端末に対応して暗号鍵保持回路２
７に格納する点と、排他的論理和回路２８．２９にて上
記暗号化鍵に基いて生成されたスクランブル・データを
用いて該加入者端末から暗号化されて通信されてきた情
報信号を排他的論理和して復号化して取込み、また該加
入者端末に送信すべき情報信号を排他的論理和して暗号
化して送信するようにした点にある。

ここで暗号化鍵保持回路２７は、例えば第２図に示すよ
うに加入者端末１に割当てたタイムスロットに対応した
データ領域に、その加入者端末ｌから与えられる暗号化
鍵を格納するものとなっている。即ち、後述するように
発呼端末または着信端末にタイムスロットの割当てが行
われたとき、そのタイムスロットに対応したデータ領域
をその端末に対応させて定める。そしてそのデータ領域
に該当端末から与えられる暗号化鍵を格納するものとな
っている。つまりタイムスロットの順に各加入者端末ｌ
からの暗号化鍵が格納されるものとなっている。

しかして暗号化鍵は次のようにして各加入者端末ｌにて
それぞれ生成され、中央装置ｌに与えられる。即ち、加
入者端末ｌは、中央装置１に対して呼設定の要求を出す
とき、また中央装置Ｉから着呼がある等の呼が発生した
とき、暗号鍵発生回路１８にて暗号鍵をランダムに生成
するものとなっている。そしてこの暗号鍵を第３図（ａ
）に示すように中央装置１との間で通信される制御用信
号を利用して該中央装置１に通知する。

例えば加入者端末に呼が発生すると該加入者端末ｌは上
り線路（、アップリンク）を介して中央装置２に呼設定
要求の制御用信号（ＲＳＰ）を送信する。この呼設定要
求を受けた中央装置２は、その加入者端末ｌに対して下
り線路（ダウンリンク）を介して呼設定に対する確認要
求の制御用信号（ＡＳＧ）を送信する。しかして上述し
た呼設定要求を発した加入者端末１はこの制御用信号（
ＡＳＧ）を受け、これに対する確認応答信号を制御用信
号（ＲＳＰ）として中央装置ｌに送信するが、このとき
前述した如く生成した暗号鍵を中央装置２に同時に与え
るものとなっている。

中央装置２ではこのようにして与えられる暗号鍵をその
加入者端末１に対応して前述してたように記憶保存し、
その後、該加入者端末１に対して音声タイムスロットを
指定する制御用信号（ＡＳＧ）を送信する。

以上の処理手続きによって加入者端末１が生成した暗号
鍵が該加入者端末ｌに対応して中央装置２に伝えられ、
該加入者端末１と中央装置２との間に共通の暗号鍵が設
定される。そして中央装置２の制御の下で割当てられた
タイムスロットを用いて、上記加入者端末１と中央装置
２との間で上記暗号鍵を用いた通信情報の暗号化が行わ
れ、秘話通信が行われることになる。

尚、発呼側の加入者端末１と中央装置２との間での暗号
鍵の設定は上述したようにして行われるが、被呼側の加
入者端末工と中央装置２との間の暗号鍵の設定も基本的
には同様にして行われる。

即ち、第４図（ａ）に示すように発呼側加入者端末１と
中央装置２との間では、その発呼手続きの一連の流れに
おける制御用信号（ＲＳＰ）を用いて暗号鍵を中央装置
２に与えることができる。

尚、発呼に対する確認要求を受けて応答するときに暗号
鍵を送信しても良いが、その後のタイムスロット指定に
対する応答時に暗号鍵を送信するようにしても良い。

しかして着呼側加入者端末■では、第４図（ｂ）に示す
ように中央装置２からタイムスロットの指定信号（ＡＳ
Ｇ）を受けてその着呼を知り、これに対する応答（ＲＳ
Ｐ）を中央装置２に返すことから、このときに該着呼側
加入者端末１にて生成した暗号鍵を中央装置２に与える
ようにすれば良い。

このようにして発呼側加入者端末１と中央装置２、およ
び被呼側加入者端末１と中央装置２との間でそれぞれ独
立に２つの暗号鍵が設定される。

そして発呼側端末１から中央装置２に対しては、°例え
ば暗号鍵Ａに従って秘話化された通信情報が該発呼側加
入者端末１に割当てられた音声タイムスロットを用いて
伝送され、中央装置２はこれを復号化する。そして中央
装置２は復号した通信情報を被呼側加入者端末１との間
で設定した暗号鍵Ｂに従って暗号化し、これを該被呼側
加入者端末１に割当てた音声タイムスロットを用いて伝
送する。

同様にして被呼側加入者端末１は上記暗号鍵Ｂを用いて
秘話化した通信情報を該被呼側加入者端末１に割当てら
れた音声タイムスロットを用いて中央装置２に伝送し、
中央装置２はこれを復号する。そして暗号鍵Ａに従って
その通信情報を秘話化し、これを発呼側加入者端末１に
割当てた音声タイムスロットを用いて該発呼側加入者端
末１に送信する。

従って発呼側および被呼側の各加入者端末１は、それぞ
れ中央装置２との間で独立に設定した暗号鍵Ａ、Ｂに従
ってそれぞれ独立に通信情報を秘話化して該中央装置２
との間で情報通信することになる。そして中央装置２は
これらの通信情報を復号化し、音声タイムスロットの入
替えによる交換サービスを行ない、且つ秘話化して前記
発呼側と被呼側の加入者端末１間の情報通信を中継する
ことになる。

ここで前記各加入者端末ｌは、例えば０．４ｓｅｃ毎に
頻繁に暗号化鍵を発生しており、第３図（ｂ）に示すよ
うに中央装置２からポーリングされたとき、その新たな
暗号化鍵をポーリング応答信号と共に中央装置２に与え
ている。中央装置２では、このようにして加入者端末１
から新たな暗号化鍵が与えられる都度、前記暗号化鍵保
持回路２７に格納した暗号化鍵を更新している。例えば
複数の加入者端末１に対するポーリングが約０．５８（
３ｅの周期で行われるものとすると、中央装置２と各加
入者端末ｌとの間で個々に設定さる暗号化鍵はそれぞれ
約０．５ｓｅｅ毎に更新されることになる。この更新の
周期は、主に端末の数に依存する。

しかして加入者端末１は、前述した発呼の確認応答時、
およびポーリング応答時に暗号化鍵を出力する都度、そ
の時点から新たな暗号化鍵を用いた情報の暗号化を開始
している。モして復号化については、上記暗号化鍵が中
央装置２に与えられ、中央装置２がその新たな暗号化鍵
を用いて秘話化した信号が受信される時間を見込んだ後
、その新たな暗号化鍵を用いた復号化を開始するものと
なっている。

尚、この遅れ時間については前述したＡＳＧとＲ８Ｐを
用いた伝送遅延時間計測結果を用いる等して定められる
。

また中央装置２では加入者端末ｌから新たな暗号化鍵が
与えられた時点で、即時そのフレームから新たな暗号化
鍵を用いて受信データの復号化および送信データの秘話
化を行うものとなっている。

尚、終話によって加入者端末ｌに対するタイムスロット
の割当てを解放する場合、第３図（ｃ）に示すようにそ
のタイムスロット解放に伴って前記暗号化鍵保持回路２
７に格納した該当端末ｌの暗号化鍵を消去する。

かくして本発明によれば、加入者端末１と中央装置２と
の間で設定される暗号鍵が、呼が発生する都度、加入者
端末ｌ側から上り線路を介して中央装置２に与えられ、
その後頻繁に更新される。

そしてこの上り線路を介する制御用信号（Ｒ８Ｐ）とし
て加入者端末ｌから中央装置２に暗号鍵が伝送されるだ
けなので、暗号鍵が他の加入者回路に傍受されることが
ない。従って加入者回路ｊと中央装置２との間だけで、
それぞれ特定の暗号鍵を効果的に設定することができ、
その暗号鍵を用いて通信情報の秘匿性を十分に確保した
情報通信を行なうことが可能となる。

また上述した方式によれば、暗号鍵の設定が各加入者回
路ｌにそれぞれ委ねられるので、中央装置の処理負担が
増えることがなく、またそのハードウェア量の増大を招
くことがない等の効果が奏せられる。そして簡易な制御
アルゴリズムの下で、効果的な秘話通信を行なうことが
可能となる。

また上述したように暗号化鍵で示されるスクランブル・
データと通信データとの排他的論理和処理だけによって
秘話化とその復号化を行い得るので、その処理が非常に
簡単である。しかも各端末ｌとの間で設定した暗号化鍵
がタイムスロットの順に得られるので、秘話化用および
復号化用にそれぞれ１個の排他的論理和回路を準備すれ
ば十分であり、その構成の簡易化を図ることができる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。実施例では加入者端末１においてフレーム合成する前
の通信情報を暗号化し、受信した信号をフレーム分解し
た後に復号化したが、フレーム合成した後の通話音声信
号を秘話化し、またフレーム分解する前の信号を復号化
するようにしても良い。その他、秘話化のアルゴリズム
も従来より提唱されている種々の方式を適宜採用するこ
とが可能である。要するに本発明は暗号鍵を端末が生成
し、これを頻繁に更新しながら秘話通信すると云う要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、簡易な制御アルゴ
リズムにより、またハードウェア量の増大を招くことな
く加入者端末と中央装置との間の暗号鍵を個々に設定し
、その秘匿性を十分に確保して効果的に情報通信を行な
うことが可能となる。しかね中央装置の処理負担を招く
ことがなく、加入者端末の増大に対しても十分に対処し
得る等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方式を適用して構成される加入
者端末と中央装置の構成例を示す図、第２図は中央装置
における暗号化鍵の保持形態を示す図、第３図および第
４図はそれぞれ実施例方式における暗号鍵の通信形態を
示す図、第５図は本発明方式が対象とする通信システム
の概略構成図、第６図は従来システムにおける加入者端
末と中央装置の構成例を示す図、第７図は加入者端末と
中央装置との間における情報通信の形態を示す図である
。 １、　ｌａ、　ｌｂ、〜ｉｎ・・・加入者端末、２・・
・中央装置、３・・・伝送路（上り線路と下り線路）　
、１３．２５・・・フレーム合成分解回路、１４．２４
・・・制御信号処理回路、１５、２１・・・ダイプレク
サ、１６．２２・・・変調器、１７．２３・・・復調器
、１８・・・暗号鍵発生回路、１９．２０．２８．２９
・・・排他的論理和回路、２６・・・交換機、２７・・
・暗号鍵保持回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ） 第２図 第３図 （ａ） 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の加入者端末から中央装置へ第１の伝送路を
   介して信号伝送し、上記中央装置から前記複数の加入者
   端末へ第２の伝送路を介して信号伝送する通信システム
   において、 各加入者端末は中央装置との間で通信される信号の秘話
   化の為の鍵をそれぞれ生成し、この鍵を中央装置に対す
   る送信時に該中央装置に与え、中央装置は各加入者端末
   からそれぞれ与えられた鍵を上記各加入者端末に対応さ
   せて記憶し、 前記加入者端末および中央装置は前記鍵に基いて生成さ
   れるスクランブル・データとの排他的論理和処理により
   送信データの秘話化および受信データの復号化を行うこ
   とを特徴とする秘話通信方式。
2. （２）加入者端末は秘話化の為の鍵を頻繁に生成して中
   央装置に与え、その鍵を頻繁に更新するものである特許
   請求の範囲第１項記載の秘話通信方式。