JP3229148B2

JP3229148B2 - 暗号化方法およびシステム

Info

Publication number: JP3229148B2
Application number: JP03321995A
Authority: JP
Inventors: イアン・エドワード・ヨークスミス
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1994-04-05
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: EP0676876A1; GB2288519A; GB9406613D0; JPH07281596A; US5548648A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデータ暗号化方法および
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】暗号化システムおよび方法は広い適用範
囲を有している。たとえば、これらは交換されるデータ
が機密のものであり、データの機密性の品質を保存する
ことが望ましいセルラ電話やローカル・エリア・ネット
ワークなどの通信システムに使用される。

【０００３】暗号化システムの有効性は部分的には、用
いられる暗号化方法の複雑度によって決定される。単純
な先行技術の暗号化方法は、たとえば、英語のアルファ
ベットの文字が置換アルファベットを形成することを含
んでいる。暗号化対象のデータの各文字が、置換アルフ
ァベットから選択した対応する文字と置き換えられる。
しかしながら、単純な暗号化方法は暗号化されたデータ
の無許可の受信者が簡単に復号しやすいものである。し
たがって、暗号化方法の複雑度は何年にもわたって高い
ものとなってきている。

【０００４】暗号化方法の複雑度が高くなるにしたが
い、データを暗号化し、その後復号するのにかかる時間
も長くなる。短い暗号化時間を維持しながら、たとえ
ば、暗号化方法を用いる通信システムの効率を高めると
ともに、暗号化方法の高い複雑度を維持することが望ま
しい。暗号化時間の増加を補うために、しばしば、専用
ハードウェアを使用して、暗号化復号化方法を実施する
ことがある。米国特許第５２５７２８２号明細書は代数
的に組み合わされ、多重化されて、高速の複合コード・
シーケンスを発生する複数個の低速シフト・レジスタか
らなる高速コード・シーケンス・コード・ジェネレータ
を開示している。特開平５−１０２９６０号明細書は、
暗号規則が各通信の開始時にランダムに選択される暗号
システムを開示している。同じ選択された暗号規則が通
信全体にわたってデータを暗号化するために使用され
る。米国特許第５２６１００３号明細書は、複数個のキ
ーのうちの１個をデータのスクランブルに使用する、デ
ータのスクランブルによるデータ通信システムおよび方
法を開示している。選択されるキーはスクランブル対象
の入力データによって異なる。

【０００５】受入れ可能な処理時間を達成するために専
用ハードウェアで実現される、データ暗号化規格（ＤＥ
Ｓ）などのその他の暗号化方法も存在している。しかし
ながら、ＤＥＳはセキュリティの制限を伴っており、そ
の配布を制限するものとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来技術
には、無許可の受信者が解読するのが困難であり、暗号
化および解読時間が比較的短い暗号化データをもたらす
簡単な暗号化方法が欠けていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は複
数個のデータ・セグメントからなるデータを複数個の暗
号化されたデータ・ブロック並びに関連する制御ブロッ
クに暗号化するための方法であって、各データ・セグメ
ントについて、複数個の暗号化関数の１つを選択し、選
択した暗号化関数を使用してデータ・セグメントを暗号
化して、暗号化データ・セグメントを形成し、暗号化デ
ータ・セグメントを含む暗号化データ・ブロックを作成
し、暗号化データ・ブロックに関して、データを暗号化
するために使用された暗号化関数の指示を有する関連し
た制御ブロックを作成することからなる方法を提供す
る。

【０００８】同一のデータ・セットに対して複数の暗号
化技法を使用すると、使用する個々の暗号化技法が比較
的単純であって、きわめて簡単かつ迅速に計算できるも
のであっても、無許可の解読がきわめて困難となる。こ
のような暗号化プロセスは、たとえば、安全な通信や機
密資料の格納などに広く適用できる。

【０００９】データのセキュリティをさらに向上させる
ために、暗号化データ・ブロックの全長、暗号化データ
・ブロック内の暗号化データ・セグメントの長さ、およ
び暗号化データ・ブロック内の暗号化データ・セグメン
トの開始位置のうちの少なくとも１つの値を選択または
変更できることが望ましい（本実施例において、これら
のうち最初のものは固定されており、２番目および３番
目が選択されるが、任意の組み合わせが選択可能であ
る）。このような選択を所定のパターンまたは何らかの
既知のパラメータ（たとえば、日付）にしたがって行う
ことができるが、好ましい解決策はランダムに生成され
た数（乱数）に基づいてこれらの値を選択することであ
る（暗号化データ・セグメントの長さがこれを含んでい
る暗号化データ・ブロックの長さよりも短いというよう
な制約に、このような選択が合致していることが必要で
あることは明らかであろう）。

【００１０】暗号化データの開始位置が暗号化データ・
ブロック内で変化できる場合には、制御ブロックが、暗
号化データ・ブロック内での暗号化データ・セグメント
の開始位置の指示（indication）からなっていることが
好ましい（ただし、この情報を何らかの独立した機構に
よって供給することができる）。同様に、制御ブロック
は、必要に応じ、暗号化データ・ブロックの全長および
データ・セグメントの長さの指示からなることもでき
る。すなわち、データ・セグメントの長さ、暗号化デー
タ・ブロックの長さまたは暗号化データ・ブロック内の
暗号化データ・セグメントの位置に可変値を使用した場
合には、これらの値が制御ブロックに含まれていること
が好ましい。

【００１１】ほとんどの暗号化関数は暗号化キーを利用
して、暗号化関数とともにデータを暗号化する。コード
を解読するためには、暗号化関数とキーの両方が既知で
あって、これによってセキュリティを高めるものでなけ
ればならない。したがって、本発明はデータ・セグメン
トを暗号化するために使用される選択した暗号化関数と
ともに使用される複数個の暗号化キーから暗号化キーを
選択するステップをさらに含めることができる。

【００１２】暗号化データを解読するために暗号化デー
タの供給者とその受領者との間で暗号化キーが交換され
る必要性をなくすために、制御ブロック内でデータを暗
号化するために使用される暗号化キーの指示を提供する
のが望ましい。

【００１３】固定フォーマットを有する制御ブロック
は、暗号化される各データ・セグメントによってフォー
マットが変化する制御ブロックよりも解読しやすい。

【００１４】したがって、複数の所定の制御ブロック・
フォーマットの１つを選択するステップをさらに含んで
おり、各制御ブロックの所定位置が制御ブロックの所定
のフォーマットの指示を含むようにすることもできる。

【００１５】本発明は複数個のデータ・セグメントから
なるデータを複数個の暗号化データブロックおよび関連
する制御ブロックに暗号化するシステムにおいて、各デ
ータ・セグメントに対して、複数個の暗号化関数の１つ
を選択する手段と、各データ・セグメントに対して、選
択した暗号化関数を使用してデータ・セグメントを暗号
化して、暗号化データ・セグメントを形成する手段と、
各データ・セグメントに対して、暗号化データ・セグメ
ントを含む暗号化データ・ブロックを作成する手段と、
各データ・セグメントに対して、データを暗号化するた
めに使用される暗号化関数の指示からなる暗号化データ
・ブロックと関連した制御ブロックを作成する手段とか
らなるシステムも提供する。

【００１６】本発明はさらに、複数個の暗号化関数を使
用して、複数個のデータ・セグメントから複数個の暗号
化データ・ブロック並びに関連する制御ブロックに暗号
化されたデータを解読するための方法において、制御ブ
ロックと関連する暗号化データ・ブロックを読み取り、
関連する暗号化データ・ブロックとともに使用される制
御ブロック内の情報から暗号化関数を判定し、判定した
暗号化関数に基づいて暗号化データ・ブロックからデー
タ・ブロックを解読するステップからなる方法を提供す
る。

【００１７】

【実施例】図１には、暗号化されるデータ（Ｄ）が示さ
れている。データは複数個のデータ・セグメントに分割
される。各データ・セグメント（ＤＳ）の長さは変動
し、各データ・セグメントに対して生成されたそれぞれ
の乱数（Ｌ₂）によって判定される。暗号化データは各
データ・セグメント（ＤＳ）に対する制御ブロック（Ｃ
Ｂ）と暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）からなってい
る。暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）は暗号化データ
・セグメント（ＥＤＳ）を含んでいる（すなわち、元の
データ・セグメントを実際に含んでいるセグメントは暗
号化されたフォーマットである）。制御ブロック（Ｃ
Ｂ）は暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）のデータ・バ
イトのフォーマットに関する情報、特にデータ・セグメ
ント（ＤＳ）を暗号化するために使用される暗号化関数
（Ｆ）と暗号化キー（Ｋ）、およびランダムに選択され
た暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）内の暗号化データ
・セグメント（ＥＤＳ）の開始位置（Ｓ）の指示の情報
に関する複数個のフィールドを含んでいる。制御ブロッ
ク（ＣＢ）および暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）に
も、乱数（Ｘ）が埋め込まれている。

【００１８】暗号化データのフィールドは次の通りであ
る。Ｌ₁ ＝暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）の長さＳ＝暗号化データ・ブロック内の暗号化データ・セ
グメント（ＥＤＳ）の開始位置Ｌ₂ ＝暗号化されるデータ・セグメント（ＤＳ）の
バイト数Ｆ＝データ・セグメントの暗号化に使用される暗号
化関数の指示Ｋ＝データ・セグメントの暗号化に使用される暗号
化キーの指示ＥＤＳ＝暗号化データ・セグメントＸ＝乱数

【００１９】暗号化キーおよび関連する暗号化関数はデ
ータ・セグメントの各バイトを対応する暗号化バイトに
変換し、一般に、ＥＤＳ＝Ｆ（Ｋ，Ｄ）と表すことがで
きる。ただし、ＥＤＳおよびＫは上述の値を有してお
り、Ｄは暗号化されるデータ・セグメントである。ＥＤ
Ｓに対するＤのマッピングは任意に選択することがで
き、バイトごとに行う必要はない。

【００２０】適当な暗号化関数の例は次の通りである。１．ＥＤＳ＝Ｋ排他的ＯＲＤ２．ＥＤＳ＝Ｄを左へＫビット、シフトする３．ＥＤＳ＝Ｄ内のビット順を再整理する

【００２１】図２を参照すると、利用可能な暗号化関数
（Ｆ₁ないしＦ_i）および暗号化キー（Ｋ₁ないしＫ_j）の
範囲から選択したさまざまな暗号化関数および暗号化キ
ーが、各データ・セグメント（ＤＳ₁ないしＤＳ_n）を暗
号化するために使用されている。データ・セグメントを
暗号化するために使用される暗号化関数は、所定の範囲
（１ないしｉ）内の第１の乱数を生成し、この乱数を暗
号化関数（Ｆ₁ないしＦ_i）の１つにマップすることによ
って決定される。同様に、データ・セグメントを暗号化
するために使用される暗号化キーは、所定の範囲（１な
いしｊ）から第２の乱数を選択し、この乱数を暗号化キ
ー（Ｋ₁ないしＫ_j）の１つにマップすることによって決
定される。したがって、各データ・セグメント（ＤＳ₁
ないしＤＳ_n）を暗号化した場合、全暗号化コードは、
図３に示すように、複数個の暗号化データ・ブロック
（ＥＤＢ₁ないしＥＤＢ_n）および関連する制御ブロック
（ＣＢ₁ないしＣＢ_n）からなる。

【００２２】乱数と対応する暗号化関数または暗号化キ
ーの間に１対１のマッピングは必要ない。特定の範囲の
乱数を同一の暗号化関数または暗号化キーにマップし、
これによって本発明の実施例を実現するのに必要な暗号
化関数または暗号化キーの数を、後述の表１に示すよう
に減少させることができる。

【００２３】図４を参照すると、本発明による暗号化方
法のステップを説明する流れ図が示されている。ステッ
プ４００において、データ・セグメントを暗号化するた
めに使用される暗号化関数（Ｆ₁ないしＦ_i）を選択する
ための第１の乱数が所定の範囲から生成される。ステッ
プ４１０は第２の所定範囲から第２の乱数を生成し、デ
ータ・セグメントを暗号化するために選択した暗号化関
数によって使用される暗号化キー（Ｋ₁ないしＫ_j）を選
択する。暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ）の全長（Ｌ
₁）を決定するための所定の範囲内の第３の乱数（Ｌ₁）
がステップ４２０で生成される。ステップ４３０におい
て、第３の乱数によって決定される範囲内の第４の乱数
（Ｓ）が生成され、これは暗号化データ・ブロック（Ｅ
ＤＢ）における暗号化データ・セグメント（ＥＤＳ）の
開始位置を識別する。最後に、ステップ４４０は第３の
乱数（Ｌ₁）および第４の乱数（Ｓ）によって決定され
る範囲内の第５の乱数（Ｌ₂）を生成し、暗号化される
データ・セグメントのサイズを決定する。

【００２４】スペースが限定されている場合には、任意
の適当な範囲を選択できるが、第４の乱数の選択範囲を
０＜Ｓ＜Ｌ₁／２に、また第５の乱数の選択範囲を（Ｌ₁
−Ｓ）／２＜Ｌ₂＜Ｌ₁−Ｓに制限するのが望ましい。

【００２５】ステップ４５０は次のＬ₂バイトのデータ
を取得して、データ・セグメントを形成する。データ・
セグメントの各バイトはステップ４６０において、選択
したそれぞれの暗号化関数と選択した暗号化キーを使用
して暗号化される。暗号化データ・セグメントはステッ
プ４７０において、対応する第４の乱数によって決定さ
れる開始位置から始まる暗号化データ・ブロックにおか
れる。生成された乱数（Ｌ₁、Ｓ、Ｌ₂、ＦおよびＫ）は
次いで、所定のフォーマットにしたがって制御ブロック
におかれる。制御ブロックおよび暗号化データ・ブロッ
クの他のフィールドには、図１に示すように、乱数
（Ｘ）が埋め込まれる。

【００２６】本明細書記載の本発明の実施例は各暗号化
データ・ブロックに対して同一フォーマットの制御ブロ
ックを使用しているが、変動するフォーマットも同様に
使用できる。このような場合には、各フォーマットは、
図５に示すように、複数個の使用可能な制御ブロック・
フォーマット（ＣＤ₁ないしＣＤ_l）の１つにマップされ
る所定の範囲から第６の乱数を生成することによって、
複数個の制御ブロック・フォーマット（ＣＢ₁ないしＣ
Ｂ_l）から選択できる（Ｌ₁、Ｓ、Ｌ₂、ＦおよびＫは上
記と同じ意味を有する）。各制御ブロック（ＣＢ₁ない
しＣＢ_l）は使用される制御ブロックの特定のフォーマ
ットに識別を収めるための追加のフィールド（Ｃ）を必
要とする。制御ブロックのフォーマットを変えるこのよ
うな技法を使用すると、制御ブロックの内容を解読する
難度がさらに高くなり、それ故、暗号化データ・セグメ
ントを解読する難度もさらに高くなる。あるいは、制御
ブロックのフォーマットの特定の順序が確立され、暗号
化および解読両方の方法がその順序に適合するようにな
っている場合には、制御ブロックに含まれている情報
が、利用されている特定の制御ブロックのフォーマット
についての指示を与えるのを必要とせずに解読できる。

【００２７】さらに、いくつかの乱数を生成する必要性
および独立した制御ブロックとデータ・ブロックの必要
性を未然に防ぐために、このような技法を使用すること
もできる。単一の乱数を使用して、暗号化データのフォ
ーマット、上記の制御ブロックのフィールド、および組
み合わされる暗号化データ・ブロックを識別することが
できる。各フィールドは暗号化ブロック全体のフォーマ
ットを表す所定の値を含むこととなる。この技法による
暗号化は対応する暗号化データ・フォーマットと関連す
る値をまず生成するという犠牲を払って、暗号化時間を
短縮する。しかしながら、対応する暗号化データ・フォ
ーマットおよび値は１回生成するだけですむ。

【００２８】各暗号化データ（ＥＤ）をさらに処理する
ためレコードのファイルとして記憶媒体に書き込んだ
り、あるいはローカル・エリア・ネットワークその他の
伝送媒体を使用して意図している受信者に伝送すること
ができる。

【００２９】図６を参照すると、暗号化データがレコー
ドのファイルとして格納されているものとして、解読の
流れ図が示されている。ステップ６００において、暗号
化データのレコードを含んでいるファイルがオープンさ
れる。ステップ６１０はファイルから次のレコードを検
索する。制御ブロックのフォーマットがわかっているの
で、実施例が固定フォーマットの制御ブロックを有して
いるものとして、ステップ６２０は制御ブロックから値
Ｌ₁、Ｓ、Ｌ₂、ＦおよびＫを抽出する。値ＳおよびＬ₂
はステップ６３０で暗号化データ・セグメント（ＥＤ
Ｓ）を識別するために使用される。ＦおよびＫの値は対
応する暗号化関数の逆関数である解読関数をキー（Ｋ）
とともに解読するために値Ｆをマッピングすることによ
って、ステップ６４０で暗号化データ・セグメント（Ｅ
ＤＳ）を解読するために使用される。ステップ６００な
いし６４０はファイル内のすべてのレコードに対して反
復される（Ｌ₁の値を使用して、以降のデータ・セグメ
ントに対する制御ブロックを見つけだせることに留意さ
れたい）。

【００３０】制御ブロックと暗号化データ・ブロックを
同一のレコードに一緒に格納する代わりに、これらを個
別に格納する本発明の実施例を実現することができる。
各制御ブロックはレコードとして記憶され、暗号化デー
タ・ブロックは連続したバイトとして別のファイルに格
納される。したがって、復号データを制御ブロックから
抽出したとき、次のＬ₁バイトが暗号化データ・ブロッ
クを含んでいるファイルから読み出される。Ｌ₁バイト
は次いで上記のように解読される。

【００３１】図７を参照すると、暗号化されるデータ
（Ｄ）を含んでいるファイル（ＦＦ）を格納するための
ディスク装置（ＤＤ）と、値Ｌ₁、Ｓ、Ｌ₂、ＦおよびＫ
に対応した少なくとも５つの乱数を生成するための手段
（ＲＮＧ）と、暗号化されるデータ・セグメント内のバ
イト数に対応した次に利用可能なＬ₂バイトを、ファイ
ル（ＦＦ）から読み取るための手段（Ｉ）と、データを
暗号化するために使用される暗号化関数を決定する手段
（ＥＦ）と、データを暗号化するために使用される暗号
化キーを決定する手段（ＥＫ）と、データ・セグメント
を暗号化し、制御ブロック（ＣＢ）および暗号化データ
・ブロック（ＥＤＢ）からなる暗号化データを作成する
手段（Ｅ）と、暗号化データを含んでいるレコードを暗
号化データ・ファイル（ＥＤＦ）に書き込む手段（Ｏ）
とからなる、本発明の実施例による暗号化システム（Ｅ
Ｓ）が略示されている。

【００３２】以下の表１は本発明の実施例を実施するた
めに使用されるＣ言語のコードを示している。下記のＣ
言語コードはＣ言語環境をサポートしているコンピュー
タで実行できる。適切なコンピュータは、たとえば、Ｉ
ＢＭパーソナル・コンピュータＲＳ／２である。

【００３３】

【表１】 (C) IBM Corporation 1994. All rights reserved. /^* レコード構造 ^*/ typedef struct btrec /^* レコード ^*/ { ULONG funcnum; /^* 関数番号０→なしにコード化する ^*/ ULONG key; /^* 関数に対するキー(no funcの場合、該当せず） −最大キー値=64k-1 ^*/ ULONG length; /^* 次のデータの長さ ^*/ ULONG start /^* 暗号化データの開始位置 ^*/ ULONG cntrlblock[20] /^* 制御ブロック ^*/ UCHAR data[500]; /^* データ ^*/ } BTREC; typedef BTREC FAR ^* PBTREC; /^* 暗号化関数および解読関数 ^*/ #define ENCODE1(d,k) (UCHAR)(d ∧ (UCHAR)k) #define ENCODE2(d,k) (UCHAR)((UCHAR)(~d) ∧ (UCHAR)k) #define ENCODE3(d,k) (UCHAR)(d ∧ (UCHAR)~k) #define DECODE1(d,k) (UCHAR)(d ∧ (UCHAR)k) #define DECODE2(d,k) (UCHAR)(~(UCHAR)(d ∧ (UCHAR)k)) #define DECODE3(d,k) (UCHAR)(d ∧ (UCHAR)~k) /^* 名称：NewKey ^*/ /^* 記述：変換に使用するキーを返す ^*/ USHORT NewKey(VOID) { USHORT key; /^* キー ^*/ /^* 乱数からキーを解く ^*/ key=(USHORT)rand(); /^* 乱数を返す ^*/ return(key); } /^* 名称： NewFunc ^*/ /^* 記述：変換に使用する関数番号を返す ^*/ ULONG NewFunc(VOID) { ULONG func; /^* 関数番号 ^*/ /^* 乱数から関数番号を解く ^*/ func=(ULONG)rand(); if (func<10000) func=1; else if (func<20000) func=2; else func=3; /^* 関数番号を返す ^*/ return(func); } /^* 名称： NewLength ^*/ /^* 記述：２つの境界の間のランダムな長さを返す ^*/ /^* Input: 下限 ^*/ /^* 上限 ^*/ /^* Returns: Length ^*/ SHORT NewLength(SHORT lower, SHORT upper) { SHORT len; /^* 長さ ^*/ SHORT r; /^* 乱数 ^*/ SHORT i; /^* 作業変数 ^*/ /^* Get a random number ^*/ r=(SHORT)rand(); /^* この範囲にマップし、長さを取得する ^*/ j=MAX_RANDOM_NUMER/(upper-lower+1); len=lower+r/j; return(len); } /^* 名称： FillStdData ^*/ /^* 記述：パターンを回避するための乱数を使用して、データ・レコードの標準部品を埋め込み、暗号化関数と暗号化キーを選択する ^*/ VOID FillStdData(PBTREC pbtrec) { ULONG i; /^* Count ^*/ /^* レコードの標準部分に乱数を埋め込む ^*/ for(i=1; i<=500; i++) pbtrec->data[i]=(CHAR)rand(); for(i=1; i<=20; i++) pbtrec->cntrlblock[i]=(ULONG)rand(); pbtrec->start=0; pbtrec->length=NewLength(30,100); /^* 30-100の範囲の乱数を割り当てる ^*/ pbtrec->funcnum=NewFunc(); pbtrec->key=NewKey(); return; } /^* 名称： StartPos ^*/ /^* 記述：data[]内のデータの開始位置を決定する ^*/ VOID StartPos(PBTREC pbtrec) { /^* データがアレイdata[]に合うように開始位置を選択する ^*/ while(pbtrec->start>500-pbtrec->length) pbtrec->start=(ULONG)rand(); return; } /^* 名称： ApplyFunc ^*/ /^* 記述：関数およびキーを適用することによってデータをコード化し、選択した開始位置でdata[]におく ^*/ /^* 入力：レコードに対するポインタ ^*/ VOID ApplyFunc(PBTREC pbtrec) { ULONG i; /^* Count ^*/ /^* 関数番号による処理 ^*/ if (pbtrec->funcnum==1) { for (i=0; i<pbtrec->length; i++) pbtrec->data[i+pbtrec->start]=ENCODE1(pbtrec->data[i],pbtrec->key) ; } else if (pbtrec->funcnum==2) ｛ for (i=0; i<pbtrec->length; i++) pbtrec->data[i+pbtrec->start]=ENCODE2(pbtrec->data[i],pbtrec->key) ; } else if (pbtrec->funcnum==3 || pbtrec->funcnum != 0) ｛ for (i=0; i<pbtrec->length; i++) pbtrec->data[i+pbtrec->start]=ENCODE3(pbtrec->data[i],pbtrec->key) ; } return; } /^* 名称： TxData ^*/ /^* 記述：制御データを制御ブロックへ転送する ^*/ VOID TxData((PBTREC pbtrec) { pbtrec->cntrlblock[1]=pbtrec->length; pbtrec->cntrlblock[4]=pbtrec->start; pbtrec->cntrlblock[9]=pbtrec->funcnum; pbtrec->cntrlblock[15]=pbtrec->key; return; }

【００３４】レコード構造「btrec」は暗号化データを
含んでいるレコードに含まれている情報のフォーマット
を記述する。制御ブロックcntrlblock[]は、上記のＦ、
Ｋ、Ｌ₂およびＳに対応する後続のフィールド「funcnu
m」、「key」、「length」、「start」からの複数個の
値からなっている。暗号化データ・ブロックはアレイ
「data[500]」によって表され、したがって、Ｌ₁は５０
０に固定されている（したがって、この値を制御ブロッ
クに格納する必要はない）。上記したように、本発明は
固定長の暗号化データ・ブロックに限定されるものでは
なく、可変長暗号化データ・ブロックを有する実施例を
実現するように、上記コードは簡単に修正できる。

【００３５】暗号化関数および解読関数は関数「ENCODE
1」、「ENCODE2」、「ENCODE3」および「DECODE1」、
「DECODE2」、「DECODE3」によって定義される。解読関
数が暗号化関数の逆関数であることがわかろう。ENCODE
1はデータのバイトｄと暗号化キーｋの間のビット単位
の排他的ＯＲを実行する。ENCODE2はデータのバイトｄ
の１の補数と暗号化キーｋの間のビット単位の排他的Ｏ
Ｒを実行し、ENCODE3はデータのバイトｄと暗号化キー
ｋの１の補数の間のビット単位の排他的ＯＲを実行す
る。解読関数「DECODE」は「ENCODE」関数の逆の演算を
実行する。本発明は上記で画定した「ENCODE」および
「DECODE」関数を使用することに限定されるものではな
く、他の暗号化および解読関数を使用する実施例も実現
できる。

【００３６】関数「NewKey」は呼び出されるたびに新し
い暗号化キーを生成する。本明細書記載の実施例におい
て、キーは乱数である。

【００３７】関数「NewFunc」はデータ・セグメントの
暗号化にどの暗号化関数が使用されるかの指示を返
す。３つの関数のうち１つが生成された乱数が属する範
囲にしたがって選択される。

【００３８】関数「NewLength」は「lower」および「up
per」によって定義される所与の範囲内の乱数を返す。
この関数はpbtrec->lengthを関数の戻り値に設定するこ
とによって、コード化されるデータ・セグメントの長さ
を決定するために使用される。本実施例において、長さ
が１００という最大値に制限されるので、暗号化データ
・ブロックのほとんどは実際には埋込みであることに留
意されたい。スペースや帯域幅がさらに限定されている
場合には、埋込み量は大幅に減らすことができる（さら
には、省略される）。

【００３９】関数「FillStdData」はアレイcntrlbloc
k[]およびdata[]を乱数で初期化し、開始位置データを
ゼロに設定し、データ・セグメントの長さを選択し、デ
ータ・セグメントを暗号化するのに使用される暗号化関
数とキーを選択する。

【００４０】関数「StartPos」は暗号化データ・セグメ
ントが常にデータ・アレイdata[]に合致するようなもの
であるアレイdata[i]内の暗号化データ・セグメントに
対するランダムな開始位置を生成する。

【００４１】関数「ApplyFunc」は選択した暗号化関数
およびキーをデータ・セグメント内の各バイトに適用す
ることによってデータ・セグメントを暗号化する。選択
した暗号化関数によれば、３つの「ENCODE」関数のうち
の１つが呼び出され、暗号化されるデータdata[i]およ
び暗号化キーpbtrec -> keyをこの関数に渡す。暗号化
データはレコードbtrecのデータ・アレイpbtrec -> dat
a [i + pbtrec -> start]に格納される。

【００４２】関数「TxData」は制御情報をアレイ「cntr
lblock[]」に転送し、制御ブロックが固定フォーマット
を有するようにする。次いで、制御ブロックおよび暗号
化データ・ブロックを意図している受信者に伝送した
り、あるいは後で適宜処理するために格納することがで
きる。さらに、制御ブロックと暗号化データ・ブロック
を個別に格納したり、伝送したりすることができる。

【００４３】したがって、２つのアレイcntrlblock[]お
よびdata[]は、解読を行うことのできる暗号化情報と暗
号化データ・ブロックをそれぞれ含んでいる。

【００４４】本明細書記載の本発明の実施例は一時に１
つのバイトで作動する暗号化および解読関数を使用する
が、暗号化および解読関数は一時にいくつかのバイトで
作動することもできる。

【００４５】さらに、複数個の個別のデータ・セグメン
トを暗号化し、同一の暗号化データ・ブロックに格納で
きるが、各々が制御ブロックに格納されているそれぞれ
の暗号化関数、キー、開始位置および長さを有してい
る。

【００４６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００４７】（１）複数個のデータ・セグメント（ＤＳ
₁ないしＤＳ_n）を含むデータを複数個のデータ・ブロッ
ク（ＥＤＢ₁ないしＥＤＢ_n）および関連する制御ブロッ
ク（ＣＢ₁ないしＣＢ_n）に暗号化する方法において、複
数個の暗号化関数（Ｆ₁ないしＦ_i）の１つを選択し、選
択した暗号化関数を使用してデータ・セグメントを暗号
化して、暗号化データ・セグメントを形成し、暗号化デ
ータ・セグメントを含む暗号化データ・ブロックを作成
し、暗号化データ・ブロックに関して、データを暗号化
するのに使用された暗号化関数の指示を有する関連した
制御ブロックを作成するステップからなる前記方法。（２）各データ・セグメントについての暗号化データ・
ブロックの全長（Ｌ₁）、各暗号化データ・ブロック内
の各暗号化データ・セグメントの長さ（Ｌ₂）または暗
号化データ・ブロック内の暗号化データ・セグメントの
開始位置（Ｓ）の少なくとも１つを選択するステップを
含む、上記（１）に記載の方法。（３）制御ブロックが、暗号化データ・ブロックの全長
Ｌ₁、暗号化データ・セグメントの長さＬ₂または暗号化
データ・ブロック内の暗号化データ・セグメントの開始
位置（Ｓ）の指示を含んでいる、上記（２）に記載の方
法。（４）暗号化データ・ブロックの全長（Ｌ₁）、暗号化
データ・セグメントの長さ（Ｌ₂）、または暗号化デー
タ・ブロック内の暗号化データ・セグメントの開始位置
（Ｓ）がランダムに選択される、上記（２）または
（３）に記載の方法。（５）暗号化データ・セグメントを含んでいない暗号化
データ・ブロックのフィールドを乱数（Ｘ）で埋め込む
ステップを含む、上記（１）ないし（４）のいずれか１
項に記載の方法。（６）選択した暗号化関数とともに使用するために、複
数個の暗号化キー（Ｋ₁ないしＫ_j）から暗号化キーを選
択するステップを含む、上記（１）ないし（５）のいず
れか１項に記載の方法。（７）制御ブロックが、前記選択した暗号化キー（Ｋ）
の指示を含む、上記（６）に記載の方法。（８）制御ブロックが、他の情報によって占められてい
ないフィールドに乱数（Ｘ）を含む、上記（１）ないし
（７）のいずれか１項に記載の方法。（９）複数個の所定の制御ブロック・フォーマット（Ｃ
Ｂ₁ないしＣＢ_l）から１つを選択するステップをさらに
含んでおり、各制御ブロックの所定の位置が制御ブロッ
クの所定のフォーマットの指示（Ｃ）を含む、上記
（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の方法。（１０）複数個のデータ・セグメント（ＤＳ₁ないしＤ
Ｓ_n）を含むデータを複数個の暗号化データ・ブロック
（ＥＤＢ₁ないしＥＤＢ_n）および関連する制御ブロック
（ＣＢ₁ないしＣＢ_n）に暗号化するシステムにおいて、
各データ・セグメントに対して、複数個の暗号化関数
（Ｆ₁ないしＦ_i）の１つを選択する手段と、各データ・
セグメントに対して、選択した暗号化関数を使用してデ
ータ・セグメントを暗号化して、暗号化データ・セグメ
ントを形成する手段と、各データ・セグメントに対し
て、暗号化データ・セグメントを含む暗号化データ・ブ
ロックを作成する手段と、各データ・セグメントに対し
て、データを暗号化するのに使用された暗号化関数の指
示を有する暗号化データ・ブロックに関連した制御ブロ
ックを作成する手段とからなる前記システム。（１１）複数個の暗号化関数（Ｆ₁ないしＦ_i）を使用し
て複数個のデータ・セグメント（ＤＳ₁ないしＤＳ_n）か
ら、複数個の暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ₁ないし
ＥＤＢ_n）および関連する制御ブロック（ＣＢ₁ないしＣ
Ｂ_n）に暗号化されたデータを解読する方法において、
制御ブロックおよび関連する暗号化データ・ブロックを
読み取り、関連する暗号化データ・ブロックとともに使
用された制御ブロック内の情報から暗号化関数を決定
し、決定した暗号化関数に基づいて暗号化データ・ブロ
ックからデータ・セグメントを解読するステップからな
る前記方法。（１２）制御ブロックが暗号化関数とともに使用する暗
号化キーも含む、上記（１１）に記載の方法。（１３）複数個の暗号化関数（Ｆ₁ないしＦ_i）を使用し
て複数個のデータ・セグメント（ＤＳ₁ないしＤＳ_n）か
ら、複数個の暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ₁ないし
ＥＤＢ_n）および関連する制御ブロック（ＣＢ₁ないしＣ
Ｂ_n）に暗号化されたデータを解読するシステムにおい
て、制御ブロックおよび関連する暗号化データ・ブロッ
クを読み取る手段と、関連する暗号化データ・ブロック
とともに使用された制御ブロック内の情報から暗号化関
数を決定する手段と、決定した暗号化関数に基づいて暗
号化データ・ブロックからデータ・セグメントを解読す
る手段とからなる前記システム。

【００４８】

【発明の効果】本発明により、比較的暗号化／解読に要
する時間の少ない簡便な暗号化手法で、無許可の受信者
によるデータの解読を阻止することができる。暗号化／
解読に必要な情報は制御ブロックの指示において可変に
制御することができるので、拡張性・柔軟性にも優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】暗号化されるデータと暗号化前および暗号化後
のデータ・セグメントの図である。

【図２】乱数にしたがってさまざまな暗号化関数がどの
ように選択されるかを示す図である。

【図３】複数個の関連する制御ブロックに暗号化される
データと、暗号化データ・ブロックおよび関連する制御
ブロックを示す図である。

【図４】暗号化方法のステップを説明する流れ図であ
る。

【図５】生成された乱数にしたがって制御ブロックのフ
ォーマットがどのように選択されるかを示す図である。

【図６】解読の流れ図である。

【図７】暗号化システムの略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−2738（ＪＰ，Ａ) 特開平５−95352（ＪＰ，Ａ) 特開平５−333776（ＪＰ，Ａ) 特開平６−62027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09C 1/00 - 5/00 H04K 1/00 - 3/00 H04L 9/00 - 9/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コンピュータにより実現される方法であっ
て、複数個のデータ・セグメント（ＤＳ₁ないしＤＳ_n）
を含むデータを複数個の暗号化データ・ブロック（ＥＤ
Ｂ₁ないしＥＤＢ_n）および関連する制御ブロック（ＣＢ
₁ないしＣＢ_n）に暗号化する方法において、暗号化関数を決定する手段によって、複数個の暗号化関
数（Ｆ₁ないしＦ_i）の１つを選択し、暗号化手段によって、選択した暗号化関数を使用してデ
ータ・セグメントを暗号化して、暗号化データ・セグメ
ントを形成し、かつ、暗号化データ・セグメントを含む暗号化データ・ブロッ
クを作成し、かつ暗号化データ・ブロックに関して、デ
ータを暗号化するのに使用された暗号化関数の指示を有
する関連した制御ブロックを作成した際に、乱数発生手段によって、各データ・セグメントについて
の暗号化データ・ブロックの全長（Ｌ₁）、各暗号化デ
ータ・ブロック内の各暗号化データ・セグメントの長さ
（Ｌ₂）または暗号化データ・ブロック内の暗号化デー
タ・セグメントの開始位置（Ｓ）の少なくとも１つを変
更するステップからなる前記方法。
【請求項２】制御ブロックが、暗号化データ・ブロック
の全長Ｌ₁、暗号化データ・セグメントの長さＬ₂または
暗号化データ・ブロック内の暗号化データ・セグメント
の開始位置（Ｓ）の指示を含んでいる、請求項１に記載
の方法。
【請求項３】前記乱数発生手段によって、暗号化データ
・ブロックの全長（Ｌ₁）、暗号化データ・セグメント
の長さ（Ｌ₂）、または暗号化データ・ブロック内の暗
号化データ・セグメントの開始位置（Ｓ）がランダムに
変更される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】暗号化データ・セグメントを含んでいない
暗号化データ・ブロックのフィールドを乱数（Ｘ）で埋
め込むステップを含む、請求項１ないし３のいずれか１
項に記載の方法。
【請求項５】選択した暗号化関数とともに使用するため
に、前記乱数発生手段が、複数個の暗号化キー（Ｋ₁な
いしＫ_j）から暗号化キーを選択するステップを含む、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】制御ブロックが、前記選択した暗号化キー
（Ｋ）の指示を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】制御ブロックが、他の情報によって占めら
れていないフィールドに乱数（Ｘ）を含む、請求項１な
いし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】複数個の所定の制御ブロック・フォーマッ
ト（ＣＢ₁ないしＣＢ_l）から１つを選択するステップを
さらに含んでおり、各制御ブロックの所定の位置が制御
ブロックの所定のフォーマットの指示（Ｃ）を含む、請
求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】コンピュータにより実現される方法であっ
て、複数個の暗号化関数（Ｆ₁ないしＦ_i）を使用して複
数個のデータ・セグメント（ＤＳ₁ないしＤＳ_n）から、
複数個の暗号化データ・ブロック（ＥＤＢ₁ないしＥＤ
Ｂ_n）および関連する制御ブロック（ＣＢ₁ないしＣ
Ｂ_n）に、請求項１に記載の方法により暗号化されたデ
ータを解読する方法において、制御ブロックおよび関連する暗号化データ・ブロックを
読み取り、関連する暗号化データ・ブロックとともに使用された制
御ブロック内の情報から暗号化関数を決定し、決定した暗号化関数に基づいて暗号化データ・ブロック
からデータ・セグメントを解読するステップを含み、制御ブロックが暗号化関数とともに使用する暗号化キー
も含む、前記方法。