JPS6350222A - メツセ−ジ認証装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、通信文の内容の改ざんの有無を確認するメツ
セージ認証装置に関するものである。

従来の技術 メツセージ認証は、通信文の内容が第三者や送信者によ
って意図的に改ざんされていないことを保証するもので
ある。

メツセージ認証の一般的方法を第３図を用いて説明する
。まず、同図の送信側において、認証の対象となるメッ
セージ部分Ｍに対して、認証子作成部でメツセージ認証
コードＳを作成し、平文Ｍと共に伝送する。次に、受信
側は、受信した平文に対して同じ手順でメツセージ認証
コードＳ′を作成し、先のＳと比較する。その比較結果
が同一であれば、伝送の途中で故意又は事故による何ら
の変更も受けていないことが認められる。

第４図は、従来のメツセージ認証装置における認証子生
成の流れ図を示すものである。（小山謙二、「認証とデ
ィジタル署名」、情報処理学会誌。

ｖｏｌ、２４，１％７　、　ｐｐ、　８６３−８６１　
、１９８３．７　）同図において、Ｅは暗号化関数を示
しており、■はに−ＯＲを示している。同図をもとに、
従来のメツセージ認証装置の認証子生成手順を説明する
。

まず、メッセージＭをｎ個のブロックに分割するＯ Ｍ　：Ｍ、Ｍ２　、、、・、Ｍｎ 次に、送信者は受信者と前もって共有している検証用の
暗号鍵にで以下の暗号文の系列Ｃ１（１〈ｉ≦ｎ）を生
成する。

このようにして得られたＯｎを認証子Ｓとして使用する
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成でば１ブロツク毎に暗
号化処理が行なわれるため、ブロック数が多い場合や暗
号器の処理速度が遅い場合には認証子の生成に時間がか
かるという問題点を有していた。

さらに、上記のような構成では、認証子５（＝Ｏｎ）の
暗号化入力（Ｍｎ■０ｎ−１）の一部であるＭｎが伝送
路上に露見してしまい、認証子の安全性が低下するとい
う問題点も有していた。

本発明はかかる点に鑑み、２系統のＣＢＣ型暗最暗号器
用して安全性を高めた認証子を効率よく生成するメツセ
ージ認証装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は２ブロック単位にメツセージを格納するデータ
バッファと、前記データバッファの一方の読出し出力を
暗号化するＣＢＣ型の副暗号器と、前記データバッファ
の他方の読出し出力と前記副暗号器の出力とを切換える
マルチプレクサと、前記マルチプレクサ出力を暗号化す
るｃＢｅ型の主暗号器と、前記主暗号器の出力を出力バ
ッファと前記副暗号器のキーパソファとに切換えるデマ
ルチプレクサとを備えたメツセージ認証装置である。

作用 本発明は前記した構成により、２ブロック分の入力デー
タを並列に暗号化処理することによって認証子生成の時
間を短縮することができる。さらに、２つのＣＢＣ型暗
最暗号器終暗号文同士を縮小処理した後、暗号化して認
証子を生成しているので認証子の安全性が向上する。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例におけるメツセージ認証
装置のブロック図を示すものである。

第１図において、１Ｑば２ブロック分のメツセージを格
納するデータバッファであり、２０は前記データバッフ
ァ１０の一方の出装置　と後述の暗号器４ｏの出力とを
切換えるマルチプレクサである。３０は前記マルチプレ
クサ２０の出力値を暗号化するＣ　Ｂ　Ｃ（Ｃ１ｐｈｅ
ｒ　Ｂｌｏｃｋ　Ｃｈａｉｎｉｎｇ）型の暗号器であり
、４０は前記データバッファ１０の他方の出力ｖｂの値
を暗号化するＣＢＣ型の暗号器である。５０は前記暗号
器３０の暗号化出力を認証子出力０１　と前記暗号器４
０の暗号鍵端子０２とに切換えるデマルチプレクサであ
る。

暗号器３０．４０の内部構成について説明する。

暗号器３Ｑにおいて、３１は前記マルチプレクサ２０の
出力と後述のフィードバックレジスタ３３の出力とを入
力とするＥ−ＯＲゲートであシ、３２は暗号鍵に１　を
用いて後述のデマルチプレクサ３４の出力値を暗号化す
る暗号化回路である。３３は前記暗号化回路３２の出力
を一時的に記憶しておくフィードバックレジスタである
。３４は前記Ｅ−ＯＲゲートの出力を前記暗号化回路３
２０入力と出力端子ＣＰとに切換えるデマルチプレクサ
である。暗号器４０において、４１は前記データバッフ
ァ１０の出力ｖｂの値と後述のフィードバックレジスタ
４３の出力とを入力とするＥ−ＯＲゲートであシ、４２
は後述の方法によシ暗号器３゜から得られる暗号鍵に２
を用いて前記Ｅ−ＯＲゲート４１の出力値を暗号化する
暗号化回路である。

４３は前記暗号化回路４２の出力を一時的に記憶してお
くフィードバックレジスタである。

以上のように構成された本実施例のメツセージ認証装置
について、以下その動作を説明する。

マス、フィードバックレジスタ３３．４３に初期値工ｖ
をセットする。次に暗号鍵に１を暗号１ヒ回路３２にセ
ットし、さらに後述の方法で得られる暗号鍵に２を暗号
化回路４２にセットする。マルチブレクサ２０をデータ
バッファ１０のＴ＆出力側に切換えておき、デマルチプ
レクサ３４の出力を暗号化回路３２側に切換えておき、
デマルチプレクサ５０の出力を出力バッファ６０側に切
換えておく。

次に、２βブロツクに分割したメッセージ”　”　（Ｍ
１＋　’２　＋・・・＋　Ｍ２１　Ｓ　＋　’２１）の
うち、最初の２ブロツク’１ｒ’２　をデータバッファ
１０に入力する。その後、前記データバッファ１０の内
容をＴａｒマｂ出力から並列に読出し、ｖＩ！Ｌ出力は
マルチプレクサ２０を経て暗号器３０に入力し、ｖｂ出
力は暗号器４０に入力する。

暗号器３０では、マルチプレクサ２ｏの出力とフィード
バックレジスタ３３の出力との排他的論理和演算をＥ−
ＯＲゲート３１で行ない、その演算結果をデマルチプレ
クサ３４を経て暗号化回路３２に入力する。暗号化回路
３２は暗号鍵に１を用いて入力値の暗号化を行ない、そ
の出力結果の暗号文Ｃ１をフィードバックレジスタ３３
に格納する。

暗号器４Ｑでは、上記暗号器３Ｑと並行して、データバ
ッフ７１ｏのマｂ出力とフィードバックレジスタ４３の
出力との排他的論理和演算をに−ＯＲゲート４１で行な
い、その演算結果を暗号化回路４２に入力する。暗号化
回路４２は暗号鍵に２を用いて入力値の暗号化を行ない
、その出力結果の暗号文Ｃ２をフィードバックレジスタ
４３に格納する。

次に、残りのブロック（Ｍ５　＋　’４　＋・・・＋　
Ｍ’２１−丁、Ｍ２１）に対しても、２ブロック単位に
上記の並列動作を繰返し、暗号化回路３２．４２の出力
から各々暗号文（Ｃ５ｒ　Ｃ５＋・・・＋　Ｃ２１１）
＋（Ｃ４＋Ｃ６＋・・・、Ｃ２β）を得る。その結果２
Ｅブロツクの暗号化処理に要する時間は、従来の２分の
１になる。

このようにして最終的に暗号文Ｃ２Ｊ−１１０２１が各
々フィードバックレジスタ３３．４３に格納される。こ
の時点でマルチプレクサ２０の入力をフィードバックレ
ジスタ４３側に切換える。

次に、フィードバックレジスタ４３内の暗号文０２ｇを
読出し、マルチプレクサ２０を経て暗号器３０へ入力す
る。暗号器３ｏのＥ−ＯＲゲート３１では前記暗号文０
２１とフィードバックレジスタ３３内の暗号文Ｃ２１−
１との排他的論理和演算を行ない、その出力結果Ｃ２１
−１（Ｅ＋ｃ２１を暗号化回路３２へ入力する。暗号化
回路３２では、暗号鍵に１で入力値を暗号化し、暗号文
Ｃを出力する。

ｃ＝ｘ（ｃ、・Ｃ２，６−１のＣ２β）Ｅ（）：暗号化
関数、に１：暗号鍵 Ｃ２１−１：暗号器３ｏで生成された最終暗号文０２１
：暗号器４０で生成された最終暗号文（９１Ｅ−ＯＲ演
算 以上のようにして得られた暗号文Ｃをフィードバックレ
ジスタ３３に格納すると共にメツセージＭの認証子ＳＭ
　として、デマルチプレクサ５ｏの０１　　出力から出
力バッファ６０に格納する。

上記の認証子ＳＭの場合、その暗号化人力Ｃ２６−ｊ　
（ｆ）　０２７Ｂは暗号文からできているので、従来例
のように認証子の暗号化入力の一部が伝送路上に露見す
ることがなく、認証子の安全性が向上する。

次に、上記のメツセージ認証装置で生成された認証子Ｓ
Ｍを他のメッセージ認証装置で生成された別の認証子Ｓ
Ｍ′と比較するには、先のフィードバックレジスタ３３
に暗号文Ｃが認証子ＳＭとして格納された時点において
、別の認証子ＳＭ′をデータバッファ１０に入力し、マ
ルチプレクサ２０を経て、暗号器３０に入力する。暗号
器３０のに−ＯＲゲート３１では、フィードバックレジ
スタ３３内の認証子ｓＭと別の認証子ＳＭ′とのＥ−Ｏ
Ｒをとり、その演算結果ｓＭ（Ｂｓ輩’　をデマルチプ
レクサ３４のＣＰ比出力ら読出す。ＣＰ比出力値が”○
”であれば、認証子ｓＭとＳＭ′は一致している。

次に、暗号化回路４２の暗号鍵に２を暗号器３゜から生
成する方法を以下に説明する。

まず、暗号器３０内のフィードバックレジスタ３３に初
期値工ｖをセットしておく。

次に、メッセージの最初の１ブロツクデ一タＭ１をデー
タバッファ１０のＶ＆比出力ら読出し、マルチプレクサ
２０を経て暗号器３０に入力する。

暗号器３０のに−ＯＲゲート３１では、前記ブロックデ
ータＭ１　とフィードバックレジスタ３３の初期値ＩＶ
との論理演算を行ない、その演算結果ＩＴ■Ｍ１をデマ
ルチプレクサ３４全通して暗号化回路３２へ入力する。

暗号化回路２６では、入力値ＩＶ■Ｍ１を暗号鍵に１で
暗号化し、暗号文Ｏｘ（＝Ｅ　（ｋ、、　ＩＶ■Ｍ１）
）全出力スル。コノ暗号文ＣＫをデマルチプレクサ６０
の０２出力を通して取出し、暗号化回路４２の暗号鍵に
２とする。

以上の手順によって、暗号化回路４２の暗号鍵に２は暗
号器３ｏを利用して得ることができる。

以上のように本実施例によれば、２系統のＣＢＣ型暗号
器３０．４０を用いて、２ブロック分の入力データを並
列的に暗号化処理することによって、認証子生成の時間
が従来の２分の１に短縮される。

さらに、２系統のＣＢＣ型暗号器３０．４０の最終暗号
文同士を論理演算した後、暗号化して認証子を生成して
いるので、認証子の安全性が向上するＯ 尚、本実施例において、メツセージの最初のブロックデ
ータＭ１を暗号器３ｏに入力して、暗号鍵に２を発生し
たが、他の１ブロツクデータを入力として用いてもよい
。

第２図は本発明の第１の実施例を送受一対のメツセージ
認証装置に応用した時のブロック図である。

第２図の送信側において、１００は第１図で説明したメ
ッセージ認証装置であり、後述のデータメモリ４００に
記憶されたメツセージデータから認証子の生成を行なう
。２００は中央処理装置（ｃｐｔｔ　）であり、後述の
データメモリ４００の読出しアドレスを発生する。３０
０は前記ＣＰＵ２００によって発生されたメモリアドレ
スを格納するメモリアドレスレジスタ（ＭＡＲ）である
。４００は送信すべきメツセージデータを記憶するデー
タメモリである。６００は前記データメモリ４００のメ
ツセージと前記メツセージ認証装置１００において生成
された認証子とを伝送するための伝送路である。

同図の受信側において、１ｏＯ′は第１図で説明したメ
ッセージ認証装置であり、受信データから認証子を生成
し、受信データ中の認証子と比較を行なう。１５σは前
記メツセージ認証装置１ｏσのＣＰ比出力入力とするＯ
Ｒゲートである。２０σは後述のデータメモリ４ｏσの
書込みアドレスを発生したり、前記ＯＲゲート１５σの
Ｐ出力の値から認証判定を行なう中央処理装置（ＣＰＵ
）である。３０σは、前記ＣＰＵ２０σによって発生さ
れたメモリアドレスを格納するメモリアドレスレジスタ
（ＭＡＦｔ　）である。４０σは受信されたメツセージ
データを記憶するデータメモリである。

以上のように構成された送受一対のメツセージ認証シス
テムについて、以下その動作を説明する。

まず、送信側、受信側に共通の検証用の暗号鍵に１　を
各メツセージ認証装置１００．１０げにセットし、先の
第１図で説明し２だ手順で初期化しておく。

次に、送信側では、ＣＰ　Ｕ　２００によって発生した
。メモリアドレスをＭ　Ａ　Ｒ３００に、入力Ｌ／　＝
Ｃ、データメモリ４００から対応したメ、７セ・−ジデ
ータを読出す。前記データメモリの読出し出力はメツセ
ージ認証装置１００へ入力されると同時に伝送路５００
に送出される。メツセージ認証装置１ｏｏでは、先に第
１図で説明した動作によって認証子Ｓを生成してＯＵＴ
出力から伝送路５００に送出される。

一方、受信側では、伝送路５００から取出したメツセー
ジデータをメツセージ認証装置１００’に入力すると共
に、データメモリ４０σに格納する。

メツセージ認証装置１０ｏ′では、先に第１図で説明し
た動作によって認証子Ｓ′を生成し１、伝送路５００か
ら取出した認証子Ｓとに−ＯＲをとり、その演算結果Ｓ
■Ｓ′をＣＰ端子から出力Ｌ、ＯＲゲート１６σへ入力
する。ＯＲゲー）１５０’でば入力値のｂｉｔ毎の論理
和演算を行々−）でｂｉｔ・福の縮小を行ない、出力値
をｃｒｔｙ２ｏｏ’色送る。

ＣＰＵ２００’ではＯＲゲート１５０′のＰ出力の値が
′″Ｏ″ならば、伝送路６００７ｊｈら取出し、たメ。

セージデータは伝送中に改ざんを受けていないと判定す
る。

以上のように本実施例によれば、メツセージ認証装置１
０σでは、認証子同士の比較をその内部で行なう為、外
部に比較器を設ける必要がない。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、２系統のＣＢＣ型
暗最暗号器いて、２ブロック分の入力データを並列に暗
号化処理することによって、認証子生成の時間を短縮す
ることができ、さらに認証子の安全性を高めることがで
き、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例のメッセージ認証装置
のブロック図、第２図は同実施例を組込んだ認証システ
ムのブロック図、第３図はメッセージ認証法の概要説明
図、第４図は従来のメッセージ認証装置の認証子生成の
流れ図である。 １０・・・・・・テータハソフプ、２０・・・・・・マ
ルチプレクサ、３０・・・・・ＣＢＣ型の主暗号器、４
０・・・・・・ＣＢＣ型の副暗号器、５０・・・・・・
デマルチプレクサ、６０・・・・・・出力バッファ。 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２ブロック単位にメッセージを格納するデータバッファ
   と、前記データバッファの一方の読出し出力を暗号化す
   るＣＢＣ（ＣｉｐｈｅｒＢｌｏｃｋＣｈａｉｎｉｎｇ）
   型の副暗号器と、前記データバッファの他方の読出し出
   力と前記副暗号器の出力とを切換えるマルチプレクサと
   、前記マルチプレクサ出力を暗号化するＣＢＣ型の主暗
   号器と、前記主暗号器の出力を出力バッファと前記副暗
   号器のキーバッファとに切換えるデマルチプレクサとを
   備えたことを特徴とするメッセージ認証装置。