JP2002215030A - 乱数発生方法 - Google Patents
乱数発生方法Info
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- JP2002215030A JP2002215030A JP2001008638A JP2001008638A JP2002215030A JP 2002215030 A JP2002215030 A JP 2002215030A JP 2001008638 A JP2001008638 A JP 2001008638A JP 2001008638 A JP2001008638 A JP 2001008638A JP 2002215030 A JP2002215030 A JP 2002215030A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動体端末において、外部操作なしに、簡単
な構成で安全な乱数を発生する。 【解決手段】 端末受信電波レベルのように、移動体端
末の有する機能手段が発生する状態情報のうちで時間的
に不規則に変化する再現性のない情報の一部を抽出して
サンプルデータとする。サンプルデータをシード102と
して乱数生成部103に入力して、乱数104を発生する。あ
る時点の内部状態がコピーされても、次のタイミングか
らは同じ乱数を発生しないので安全である。特別の部品
・材料の追加も必要とせず、質の良い乱数を発生させる
ことができる。
な構成で安全な乱数を発生する。 【解決手段】 端末受信電波レベルのように、移動体端
末の有する機能手段が発生する状態情報のうちで時間的
に不規則に変化する再現性のない情報の一部を抽出して
サンプルデータとする。サンプルデータをシード102と
して乱数生成部103に入力して、乱数104を発生する。あ
る時点の内部状態がコピーされても、次のタイミングか
らは同じ乱数を発生しないので安全である。特別の部品
・材料の追加も必要とせず、質の良い乱数を発生させる
ことができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乱数発生方法に関
し、特に、暗号方式のパラメータである乱数を効率的に
発生する乱数発生方法に関する。
し、特に、暗号方式のパラメータである乱数を効率的に
発生する乱数発生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】乱数は、暗号方式上重要なパラメータで
ある。複数の端末がシステムを構成する場合、端末ごと
に異なる乱数を発生させる必要がある場合が多い。乱数
には、乱数生成器にシードを入力し、乱数生成器内のレ
ジスタによる演算を経て乱数として出力されるものと、
ホワイトノイズなどを用いるものがある。
ある。複数の端末がシステムを構成する場合、端末ごと
に異なる乱数を発生させる必要がある場合が多い。乱数
には、乱数生成器にシードを入力し、乱数生成器内のレ
ジスタによる演算を経て乱数として出力されるものと、
ホワイトノイズなどを用いるものがある。
【０００３】従来の乱数発生方法には、 （１）予め機器に設定された初期値をシードとする方法
（次のシードには出力された乱数を使用） （２）乱数が必要な都度シードを取ってきて入力する方
法（例えばキーボード入力のような操作の必要な情報を
シードとする） （３）ホワイトノイズなど、物質の特性をシードとして
利用する方法 などがある。
（次のシードには出力された乱数を使用） （２）乱数が必要な都度シードを取ってきて入力する方
法（例えばキーボード入力のような操作の必要な情報を
シードとする） （３）ホワイトノイズなど、物質の特性をシードとして
利用する方法 などがある。
【０００４】疑似乱数は、適当な長さの種（シード）か
ら、アルゴリズムに基づいて生成される。図10に示すよ
うに、シード発生部1001におけるシード発生源1002から
の情報が、Ａ／Ｄ変換部1003においてデジタル化され、
これがシード1004として乱数生成部1005に入力される。
そして、このシードは、乱数生成部1005でアルゴリズム
に基づいて演算され、所定の長さの乱数1006として出力
される。
ら、アルゴリズムに基づいて生成される。図10に示すよ
うに、シード発生部1001におけるシード発生源1002から
の情報が、Ａ／Ｄ変換部1003においてデジタル化され、
これがシード1004として乱数生成部1005に入力される。
そして、このシードは、乱数生成部1005でアルゴリズム
に基づいて演算され、所定の長さの乱数1006として出力
される。
【０００５】図11に、乱数生成部に用いられる線形フィ
ードバックシフトレジスタ（LFSR）を示す。図中の四角
い箱1101が、１ビットの情報を記憶できるシフトレジス
タのセルであり、単位時間ごとに矢印の向きにシフトす
る。結線部1102における○の中に書かれているａiは、
結線状態を示しており、ａl＝１のときは、結ばれてい
ることを示し、ａl＝０のときは、切断されていること
を示す。そして、加算部1103においてビット加算され
る。LFSR出力特性は、配線ａiにより定まる。LFSRより
さらに複雑性をもたすために、非線形フィードバックシ
フトレジスタ、フィルタ生成器、組み合わせ生成器など
が用いられることもある。
ードバックシフトレジスタ（LFSR）を示す。図中の四角
い箱1101が、１ビットの情報を記憶できるシフトレジス
タのセルであり、単位時間ごとに矢印の向きにシフトす
る。結線部1102における○の中に書かれているａiは、
結線状態を示しており、ａl＝１のときは、結ばれてい
ることを示し、ａl＝０のときは、切断されていること
を示す。そして、加算部1103においてビット加算され
る。LFSR出力特性は、配線ａiにより定まる。LFSRより
さらに複雑性をもたすために、非線形フィードバックシ
フトレジスタ、フィルタ生成器、組み合わせ生成器など
が用いられることもある。
【０００６】従来の乱数発生器では、例えば電源をONし
たときに、何らかの初期値をシードとして乱数生成部に
設定し、その後はシードの入力がなく、出力した乱数を
次のシードとして入力することにより、暗号で必要とな
る比較的長いビット数の乱数系列を生成する。乱数生成
部は、図11に示すような構成である。これらレジスタに
初期のシードを設定し、フィードバックにより、このレ
ジスタの内容を書き換えながら乱数を発生させる。この
場合、ある時点でのレジスタの設定値と、フィードバッ
クレジスタの構成が分かれば、シードが変わるまでの間
は、発生する乱数が攻撃者に分かってしまう。
たときに、何らかの初期値をシードとして乱数生成部に
設定し、その後はシードの入力がなく、出力した乱数を
次のシードとして入力することにより、暗号で必要とな
る比較的長いビット数の乱数系列を生成する。乱数生成
部は、図11に示すような構成である。これらレジスタに
初期のシードを設定し、フィードバックにより、このレ
ジスタの内容を書き換えながら乱数を発生させる。この
場合、ある時点でのレジスタの設定値と、フィードバッ
クレジスタの構成が分かれば、シードが変わるまでの間
は、発生する乱数が攻撃者に分かってしまう。
【０００７】次に、ホワイトノイズによる乱数発生につ
いて説明する。図12に、ホワイトノイズのような物理現
象を用いて乱数を発生する方法を示す。ホワイトノイズ
1201を、Ａ／Ｄ変換部1202でデジタル化して、乱数生成
器を通すことなく、そのまま乱数1203として出力する方
法である。この場合、上述のような攻撃の心配はない
が、ホワイトノイズを取り出すための特別の部品・材料
が必要になる。
いて説明する。図12に、ホワイトノイズのような物理現
象を用いて乱数を発生する方法を示す。ホワイトノイズ
1201を、Ａ／Ｄ変換部1202でデジタル化して、乱数生成
器を通すことなく、そのまま乱数1203として出力する方
法である。この場合、上述のような攻撃の心配はない
が、ホワイトノイズを取り出すための特別の部品・材料
が必要になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シードを用いる方法では、ある時点でのレジスタの設定
値とレジスタの構成が分かれば以降の乱数が攻撃者に分
かってしまうという問題がある。また、ホワイトノイズ
を用いる場合は、特別の部品・材料が必要であるという
問題がある。
シードを用いる方法では、ある時点でのレジスタの設定
値とレジスタの構成が分かれば以降の乱数が攻撃者に分
かってしまうという問題がある。また、ホワイトノイズ
を用いる場合は、特別の部品・材料が必要であるという
問題がある。
【０００９】上記（１）で述べた設定値をシードとする
方法では、機器の特性あるいは機器に保有されている情
報に基づくシードを使うので、全数探索攻撃が可能であ
る。また、ある時点での乱数生成器の設定値と構成が分
かれば、以降の乱数は攻撃者に分かってしまう。上記
（２）で述べたシードを外部から入力する方法では、
（１）に比べて攻撃は難しくはなるものの、定期的な操
作が必要であるため、端末のユーザ負担が大きい。安全
性のためには、攻撃者に観測または予測できない程度の
頻度と内容の操作が必要である。上記（３）で述べたホ
ワイトノイズなどを利用する方法では、ホワイトノイズ
などを発生する特別の部品・材料が必要である。このよ
うに、従来の暗号発生方法には多くの問題がある。
方法では、機器の特性あるいは機器に保有されている情
報に基づくシードを使うので、全数探索攻撃が可能であ
る。また、ある時点での乱数生成器の設定値と構成が分
かれば、以降の乱数は攻撃者に分かってしまう。上記
（２）で述べたシードを外部から入力する方法では、
（１）に比べて攻撃は難しくはなるものの、定期的な操
作が必要であるため、端末のユーザ負担が大きい。安全
性のためには、攻撃者に観測または予測できない程度の
頻度と内容の操作が必要である。上記（３）で述べたホ
ワイトノイズなどを利用する方法では、ホワイトノイズ
などを発生する特別の部品・材料が必要である。このよ
うに、従来の暗号発生方法には多くの問題がある。
【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決して、あ
る時点の内部状態がコピーされても、次のタイミングか
らは同じ乱数を発生することがなく、端末のユーザが意
識的に端末を操作する必要もなく、特別の部品・材料の
追加なく、すべて携帯端末が保有している機構を用いて
乱数を発生できる、簡単で安全な乱数発生方法を提供す
ることを目的とする。
る時点の内部状態がコピーされても、次のタイミングか
らは同じ乱数を発生することがなく、端末のユーザが意
識的に端末を操作する必要もなく、特別の部品・材料の
追加なく、すべて携帯端末が保有している機構を用いて
乱数を発生できる、簡単で安全な乱数発生方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、移動体端末の有する機能手段が発生す
る状態情報のうちで時間的に不規則に変化する再現性の
ない情報の一部を抽出してサンプルデータとし、サンプ
ルデータをシードとして擬似乱数発生手段に入力して、
擬似乱数を発生する構成とした。このように構成したこ
とにより、簡単な方法で安全な乱数を発生することがで
きる。
め、本発明では、移動体端末の有する機能手段が発生す
る状態情報のうちで時間的に不規則に変化する再現性の
ない情報の一部を抽出してサンプルデータとし、サンプ
ルデータをシードとして擬似乱数発生手段に入力して、
擬似乱数を発生する構成とした。このように構成したこ
とにより、簡単な方法で安全な乱数を発生することがで
きる。
【００１２】すなわち、本発明では、移動体端末の性質
を活かして、移動体端末にある機能のみを使い、かつ時
間的に変化するものをシードとして利用して乱数を発生
するので、ある時点の内部状態がコピーされても、次の
タイミングからは同じ乱数を発生せず、推測不可能にな
り、ホワイトノイズ発生器のような特別の部品・材料も
必要なくなり、移動する端末の特性により同じ乱数が異
なる端末で発生する可能性もなくすことができ、質の良
い乱数を発生させることができる。
を活かして、移動体端末にある機能のみを使い、かつ時
間的に変化するものをシードとして利用して乱数を発生
するので、ある時点の内部状態がコピーされても、次の
タイミングからは同じ乱数を発生せず、推測不可能にな
り、ホワイトノイズ発生器のような特別の部品・材料も
必要なくなり、移動する端末の特性により同じ乱数が異
なる端末で発生する可能性もなくすことができ、質の良
い乱数を発生させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。
て、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態は、移動体端末の有する機能手段が発生する状態
情報のうちで時間的に不規則に変化する再現性のない情
報の一部を抽出してサンプルデータとし、サンプルデー
タをシードとして擬似乱数発生手段に入力して、擬似乱
数を発生する乱数発生方法である。
の形態は、移動体端末の有する機能手段が発生する状態
情報のうちで時間的に不規則に変化する再現性のない情
報の一部を抽出してサンプルデータとし、サンプルデー
タをシードとして擬似乱数発生手段に入力して、擬似乱
数を発生する乱数発生方法である。
【００１５】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る移動体端末の受信レベルをシードとする乱数発生方法
を示す図である。図１において、シード発生部101は、
移動体端末が受信する電波の強度レベルを検出して抽出
したサンプルデータを出力する手段である。シード102
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部103
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力104は、
乱数生成部の出力データである。
る移動体端末の受信レベルをシードとする乱数発生方法
を示す図である。図１において、シード発生部101は、
移動体端末が受信する電波の強度レベルを検出して抽出
したサンプルデータを出力する手段である。シード102
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部103
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力104は、
乱数生成部の出力データである。
【００１６】図２は、携帯端末の位置情報をシードとす
る乱数発生方法を示す図である。図２において、シード
発生部201は、移動体端末の位置を検出して抽出したサ
ンプルデータを出力する手段である。シード202は、乱
数生成の初期値データである。乱数生成部203は、線形
フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などにより擬似
乱数を生成する手段である。乱数出力204は、乱数生成
部の出力データである。
る乱数発生方法を示す図である。図２において、シード
発生部201は、移動体端末の位置を検出して抽出したサ
ンプルデータを出力する手段である。シード202は、乱
数生成の初期値データである。乱数生成部203は、線形
フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などにより擬似
乱数を生成する手段である。乱数出力204は、乱数生成
部の出力データである。
【００１７】図３は、携帯端末の通信内容をシードとす
る乱数発生方法を示す図である。図３において、シード
発生部301は、移動体端末の通信内容を検出して抽出し
たサンプルデータを出力する手段である。シード302
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部303
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力304は、
乱数生成部の出力データである。
る乱数発生方法を示す図である。図３において、シード
発生部301は、移動体端末の通信内容を検出して抽出し
たサンプルデータを出力する手段である。シード302
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部303
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力304は、
乱数生成部の出力データである。
【００１８】図４は、携帯端末の電池電圧をシードとす
る乱数発生方法を示す図である。図４において、シード
発生部401は、移動体端末の電池電圧を検出して抽出し
たサンプルデータを出力する手段である。シード402
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部403
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力404は、
乱数生成部の出力データである。
る乱数発生方法を示す図である。図４において、シード
発生部401は、移動体端末の電池電圧を検出して抽出し
たサンプルデータを出力する手段である。シード402
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部403
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力404は、
乱数生成部の出力データである。
【００１９】図５は、携帯端末の複数の情報をシードと
する乱数発生方法を示す図である。図５において、シー
ド発生部501は、複数のサンプルデータを合成して、合
成サンプルデータを出力する手段である。端末受信電波
レベル抽出手段502は、移動体端末が受信する電波の強
度レベルを検出して抽出したサンプルデータを出力する
手段である。端末位置情報抽出手段503は、移動体端末
の位置を検出して抽出したサンプルデータを出力する手
段である。端末通信内容抽出手段504は、移動体端末の
通信内容を検出して抽出したサンプルデータを出力する
手段である。電池電圧抽出手段505は、移動体端末の電
池電圧を検出して抽出したサンプルデータを出力する手
段である。シード506は、乱数生成の初期値データであ
る。乱数生成部507は、線形フィードバックシフトレジ
スタ（LFSR）などにより擬似乱数を生成する手段であ
る。乱数出力508は、乱数生成部の出力データである。
する乱数発生方法を示す図である。図５において、シー
ド発生部501は、複数のサンプルデータを合成して、合
成サンプルデータを出力する手段である。端末受信電波
レベル抽出手段502は、移動体端末が受信する電波の強
度レベルを検出して抽出したサンプルデータを出力する
手段である。端末位置情報抽出手段503は、移動体端末
の位置を検出して抽出したサンプルデータを出力する手
段である。端末通信内容抽出手段504は、移動体端末の
通信内容を検出して抽出したサンプルデータを出力する
手段である。電池電圧抽出手段505は、移動体端末の電
池電圧を検出して抽出したサンプルデータを出力する手
段である。シード506は、乱数生成の初期値データであ
る。乱数生成部507は、線形フィードバックシフトレジ
スタ（LFSR）などにより擬似乱数を生成する手段であ
る。乱数出力508は、乱数生成部の出力データである。
【００２０】上記のように構成された本発明の第１の実
施の形態における乱数発生方法の動作手順を説明する。
最初に、図１を参照して、移動体端末の受信レベルをシ
ードとする方法を説明する。移動体端末の受信電波レベ
ルは、絶えず変化しており、再現性はない。図１に示す
ように、端末受信電波レベルによるシード発生部101
で、受信電波のレベルデータを抽出して、サンプルデー
タを、シード102として出力する。このシード102を、乱
数生成部103内のLFSRに入力し、演算を行なって乱数104
を生成させる。このシード102と同じ変化を示すもの
は、他に存在することはない。サンプリングごとにシー
ド102が変化するので、シード102のビット数が少なくて
も、再現性のない良質の乱数を得ることができる。
施の形態における乱数発生方法の動作手順を説明する。
最初に、図１を参照して、移動体端末の受信レベルをシ
ードとする方法を説明する。移動体端末の受信電波レベ
ルは、絶えず変化しており、再現性はない。図１に示す
ように、端末受信電波レベルによるシード発生部101
で、受信電波のレベルデータを抽出して、サンプルデー
タを、シード102として出力する。このシード102を、乱
数生成部103内のLFSRに入力し、演算を行なって乱数104
を生成させる。このシード102と同じ変化を示すもの
は、他に存在することはない。サンプリングごとにシー
ド102が変化するので、シード102のビット数が少なくて
も、再現性のない良質の乱数を得ることができる。
【００２１】第２に、図２を参照して、携帯端末の位置
情報をシードとする方法を説明する。携帯端末では、移
動に伴い位置は絶えず変化しており、位置情報の変化に
再現性はない。図２に示すように、位置情報によるシー
ド発生部201で、移動体端末の位置を検出して抽出した
サンプルデータを、シード202として出力する。このシ
ード202を、乱数生成部203に入力し、演算を行なって乱
数204を生成させる。このシード202と同じ変化を示すも
のは他に存在することはない。サンプリングごとにシー
ド202が変化するので、シード202のビット数が少なくて
も、再現性のない良質の乱数を得ることができる。
情報をシードとする方法を説明する。携帯端末では、移
動に伴い位置は絶えず変化しており、位置情報の変化に
再現性はない。図２に示すように、位置情報によるシー
ド発生部201で、移動体端末の位置を検出して抽出した
サンプルデータを、シード202として出力する。このシ
ード202を、乱数生成部203に入力し、演算を行なって乱
数204を生成させる。このシード202と同じ変化を示すも
のは他に存在することはない。サンプリングごとにシー
ド202が変化するので、シード202のビット数が少なくて
も、再現性のない良質の乱数を得ることができる。
【００２２】第３に、図３を参照して、携帯端末の通信
内容をシードとする方法を説明する。携帯端末では、通
話などにより通信内容が絶えず変化しており、通信内容
の変化に再現性はない。図３に示すように、通信内容に
よるシード発生部301で、移動体端末の通信内容を検出
して抽出したサンプルデータを、シード302として出力
する。このシード302を、乱数生成部303に入力し、演算
を行なって乱数304を生成させる。このシード302と同じ
変化を示すものは他に存在することはない。サンプリン
グごとにシード302が変化するので、シード302のビット
数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得ることが
できる。
内容をシードとする方法を説明する。携帯端末では、通
話などにより通信内容が絶えず変化しており、通信内容
の変化に再現性はない。図３に示すように、通信内容に
よるシード発生部301で、移動体端末の通信内容を検出
して抽出したサンプルデータを、シード302として出力
する。このシード302を、乱数生成部303に入力し、演算
を行なって乱数304を生成させる。このシード302と同じ
変化を示すものは他に存在することはない。サンプリン
グごとにシード302が変化するので、シード302のビット
数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得ることが
できる。
【００２３】第４に、図４を参照して、携帯端末の電池
電圧をシードとする方法を説明する。携帯端末では、端
末使用により電池電圧が絶えず変化しており、電池電圧
の変化に再現性はない。図４に示すように、電池電圧に
よるシード発生部401で、移動体端末の電池電圧を検出
して抽出したサンプルデータを、シード402として出力
する。このシード402を、乱数生成部403に入力し、演算
を行なって乱数404を生成させる。このシード402と同じ
変化を示すものは他に存在することはない。サンプリン
グごとにシード402が変化するので、シード402のビット
数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得ることが
できる。
電圧をシードとする方法を説明する。携帯端末では、端
末使用により電池電圧が絶えず変化しており、電池電圧
の変化に再現性はない。図４に示すように、電池電圧に
よるシード発生部401で、移動体端末の電池電圧を検出
して抽出したサンプルデータを、シード402として出力
する。このシード402を、乱数生成部403に入力し、演算
を行なって乱数404を生成させる。このシード402と同じ
変化を示すものは他に存在することはない。サンプリン
グごとにシード402が変化するので、シード402のビット
数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得ることが
できる。
【００２４】第５に、図５を参照して、携帯端末の複数
の状態情報をシードとする方法を説明する。携帯端末の
受信電波強度レベル、端末位置、通信内容、電池電圧
は、単独でも再現性なく変化しているが、これらの複数
の情報を加算してシードとすることで、変化の状況は一
層複雑になり、より再現性がなくなることを利用する。
シード発生部501内において、端末受信電波レベル抽出
手段502で、移動体端末が受信する電波の強度レベルを
検出してサンプルデータを抽出し、端末位置情報抽出手
段503で、移動体端末の位置を検出してサンプルデータ
を抽出し、端末通信内容抽出手段504で、移動体端末の
通信内容を検出してサンプルデータを抽出し、電池電圧
抽出手段505で、移動体端末の電池電圧を検出してサン
プルデータを抽出し、これらの複数のサンプルデータを
加算する。これをシード506として乱数生成部507に入力
し、演算を行なって乱数508を生成させる。このシード5
06と同じ変化を示すものは他に存在することはない。サ
ンプリングごとにシード506が変化するので、シード506
のビット数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得
ることができる。
の状態情報をシードとする方法を説明する。携帯端末の
受信電波強度レベル、端末位置、通信内容、電池電圧
は、単独でも再現性なく変化しているが、これらの複数
の情報を加算してシードとすることで、変化の状況は一
層複雑になり、より再現性がなくなることを利用する。
シード発生部501内において、端末受信電波レベル抽出
手段502で、移動体端末が受信する電波の強度レベルを
検出してサンプルデータを抽出し、端末位置情報抽出手
段503で、移動体端末の位置を検出してサンプルデータ
を抽出し、端末通信内容抽出手段504で、移動体端末の
通信内容を検出してサンプルデータを抽出し、電池電圧
抽出手段505で、移動体端末の電池電圧を検出してサン
プルデータを抽出し、これらの複数のサンプルデータを
加算する。これをシード506として乱数生成部507に入力
し、演算を行なって乱数508を生成させる。このシード5
06と同じ変化を示すものは他に存在することはない。サ
ンプリングごとにシード506が変化するので、シード506
のビット数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得
ることができる。
【００２５】上記のように、本発明の第１の実施の形態
では、乱数発生方法を、移動体端末の有する機能手段が
発生する状態情報のうちで時間的に不規則に変化する再
現性のない情報の一部を抽出してサンプルデータとし、
サンプルデータをシードとして擬似乱数発生手段に入力
して、擬似乱数を発生する構成としたので、簡単な方法
で安全な乱数を発生することができる。
では、乱数発生方法を、移動体端末の有する機能手段が
発生する状態情報のうちで時間的に不規則に変化する再
現性のない情報の一部を抽出してサンプルデータとし、
サンプルデータをシードとして擬似乱数発生手段に入力
して、擬似乱数を発生する構成としたので、簡単な方法
で安全な乱数を発生することができる。
【００２６】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、移動体端末で発生する情報を一定時間ごとに
サンプリングしてサンプルデータとし、サンプルデータ
のデジタル値をメモリに蓄積し、メモリに蓄積された多
倍長のサンプルデータをシードとして用いる乱数発生方
法である。
の形態は、移動体端末で発生する情報を一定時間ごとに
サンプリングしてサンプルデータとし、サンプルデータ
のデジタル値をメモリに蓄積し、メモリに蓄積された多
倍長のサンプルデータをシードとして用いる乱数発生方
法である。
【００２７】図６は、本発明の第２の実施の形態におけ
る乱数発生方法を示す図である。図６において、シード
発生部601は、状態情報を一定時間ごとにサンプリング
したサンプルデータのデジタル値をメモリに蓄積した多
倍長のサンプルデータを出力する手段である。端末受信
電波レベル抽出手段602は、移動体端末が受信する電波
の強度レベルを検出する手段である。タイミング回路60
3は、電波の強度レベル情報を一定時間ごとにサンプリ
ングして抽出する手段である。メモリ604は、サンプル
データのデジタル値を蓄積する手段である。シード605
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部606
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力607は、
乱数生成部の出力データである。
る乱数発生方法を示す図である。図６において、シード
発生部601は、状態情報を一定時間ごとにサンプリング
したサンプルデータのデジタル値をメモリに蓄積した多
倍長のサンプルデータを出力する手段である。端末受信
電波レベル抽出手段602は、移動体端末が受信する電波
の強度レベルを検出する手段である。タイミング回路60
3は、電波の強度レベル情報を一定時間ごとにサンプリ
ングして抽出する手段である。メモリ604は、サンプル
データのデジタル値を蓄積する手段である。シード605
は、乱数生成の初期値データである。乱数生成部606
は、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などに
より擬似乱数を生成する手段である。乱数出力607は、
乱数生成部の出力データである。
【００２８】上記のように構成された本発明の第２の実
施の形態における乱数発生方法の動作手順を説明する。
図６に示すように、シード発生部601において、端末受
信電波レベル抽出手段602で、移動体端末が受信する電
波の強度レベルを検出し、タイミング回路603で一定時
間ごとサンプリングし、これをメモリ604に入力して蓄
積する。端末受信電波レベル抽出手段602の代わりに、
端末位置、通信内容、電池電圧のデータを抽出する手段
を使うこともできる。メモリ604に蓄積されたデータを
シード605として乱数生成部606に入力し、演算を行なっ
て乱数607を得る。このシード605と同じ変化を示すもの
は他に存在することはない。サンプリングごとに変化す
るデータを複数個連結して、多倍長の長いシード605を
得ることができるので、１つのサンプリングデータのビ
ット数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得るこ
とができる。
施の形態における乱数発生方法の動作手順を説明する。
図６に示すように、シード発生部601において、端末受
信電波レベル抽出手段602で、移動体端末が受信する電
波の強度レベルを検出し、タイミング回路603で一定時
間ごとサンプリングし、これをメモリ604に入力して蓄
積する。端末受信電波レベル抽出手段602の代わりに、
端末位置、通信内容、電池電圧のデータを抽出する手段
を使うこともできる。メモリ604に蓄積されたデータを
シード605として乱数生成部606に入力し、演算を行なっ
て乱数607を得る。このシード605と同じ変化を示すもの
は他に存在することはない。サンプリングごとに変化す
るデータを複数個連結して、多倍長の長いシード605を
得ることができるので、１つのサンプリングデータのビ
ット数が少なくても、再現性のない良質の乱数を得るこ
とができる。
【００２９】上記のように、本発明の第２の実施の形態
では、乱数発生方法を、移動体端末で発生する情報を一
定時間ごとにサンプリングしてサンプルデータとし、サ
ンプルデータのデジタル値をメモリに蓄積し、メモリに
蓄積された多倍長のサンプルデータをシードとして用い
る構成としたので、簡単な方法で安全な乱数を発生する
ことができる。
では、乱数発生方法を、移動体端末で発生する情報を一
定時間ごとにサンプリングしてサンプルデータとし、サ
ンプルデータのデジタル値をメモリに蓄積し、メモリに
蓄積された多倍長のサンプルデータをシードとして用い
る構成としたので、簡単な方法で安全な乱数を発生する
ことができる。
【００３０】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、シードをフィードバックし、シードを常に変
化させる乱数発生方法である。
の形態は、シードをフィードバックし、シードを常に変
化させる乱数発生方法である。
【００３１】図７は、本発明の第３の実施の形態におけ
る乱数発生方法を示す図である。図７において、シード
発生部701は、移動体端末の状態を検出して抽出したサ
ンプルデータと、出力したシードの一部を再入力したも
のを合成して出力する手段である。シード702は、乱数
生成の初期値データである。乱数生成部703は、線形フ
ィードバックシフトレジスタ（LFSR）などにより擬似乱
数を生成する手段である。乱数出力704は、乱数生成部
の出力データである。
る乱数発生方法を示す図である。図７において、シード
発生部701は、移動体端末の状態を検出して抽出したサ
ンプルデータと、出力したシードの一部を再入力したも
のを合成して出力する手段である。シード702は、乱数
生成の初期値データである。乱数生成部703は、線形フ
ィードバックシフトレジスタ（LFSR）などにより擬似乱
数を生成する手段である。乱数出力704は、乱数生成部
の出力データである。
【００３２】上記のように構成された本発明の第３の実
施の形態における乱数発生方法の動作手順を、図７を参
照して説明する。シード発生部701において発生したシ
ード702の一部を、シード発生部701にフィードバックさ
せる。シード発生部701は、第１の実施の形態で説明し
た複数のサンプルデータを合成するものと同じである。
フィードバック回路は、シード702を、他のサンプルデ
ータと同様にしてシード発生部701に入力する手段であ
る。シード発生部701で合成した結果を、シード702とし
て乱数生成部703に入力し、演算の後、乱数704を得る。
端末受信電波レベル、電池電圧などのような、変化の度
合いが小さく、ビット長が短い情報であっても、繰り返
しフィードバックさせることにより、変化が大きくビッ
ト長の長いシードとすることができる。その結果、再現
性が一層少ない良質の乱数を生成することができる。
施の形態における乱数発生方法の動作手順を、図７を参
照して説明する。シード発生部701において発生したシ
ード702の一部を、シード発生部701にフィードバックさ
せる。シード発生部701は、第１の実施の形態で説明し
た複数のサンプルデータを合成するものと同じである。
フィードバック回路は、シード702を、他のサンプルデ
ータと同様にしてシード発生部701に入力する手段であ
る。シード発生部701で合成した結果を、シード702とし
て乱数生成部703に入力し、演算の後、乱数704を得る。
端末受信電波レベル、電池電圧などのような、変化の度
合いが小さく、ビット長が短い情報であっても、繰り返
しフィードバックさせることにより、変化が大きくビッ
ト長の長いシードとすることができる。その結果、再現
性が一層少ない良質の乱数を生成することができる。
【００３３】上記のように、本発明の第３の実施の形態
では、乱数発生方法を、シードをフィードバックし、シ
ードを常に変化させる構成としたので、簡単な方法で安
全な乱数を発生することができる。
では、乱数発生方法を、シードをフィードバックし、シ
ードを常に変化させる構成としたので、簡単な方法で安
全な乱数を発生することができる。
【００３４】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態は、シードにハッシュをかける乱数発生方法であ
る。
の形態は、シードにハッシュをかける乱数発生方法であ
る。
【００３５】図８は、本発明の第４の実施の形態におけ
る乱数発生方法を示す図である。図８において、シード
発生部801は、移動体端末の状態を検出して抽出したサ
ンプルデータを出力する手段である。ハッシュ関数手段
802は、入力データを混合して分散する手段である。シ
ード803は、乱数生成の初期値データである。
る乱数発生方法を示す図である。図８において、シード
発生部801は、移動体端末の状態を検出して抽出したサ
ンプルデータを出力する手段である。ハッシュ関数手段
802は、入力データを混合して分散する手段である。シ
ード803は、乱数生成の初期値データである。
【００３６】図９は、本発明の第４の実施の形態におけ
る乱数発生方法の別の例を示す図である。図９におい
て、シード発生部901は、移動体端末の状態を検出して
抽出したサンプルデータと、ハッシュしたシードの一部
を再入力したものを合成して出力する手段である。ハッ
シュ関数手段902は、入力データを混合して分散する手
段である。シード903は、乱数生成の初期値データであ
る。
る乱数発生方法の別の例を示す図である。図９におい
て、シード発生部901は、移動体端末の状態を検出して
抽出したサンプルデータと、ハッシュしたシードの一部
を再入力したものを合成して出力する手段である。ハッ
シュ関数手段902は、入力データを混合して分散する手
段である。シード903は、乱数生成の初期値データであ
る。
【００３７】上記のように構成された本発明の第４の実
施の形態における乱数発生方法の動作手順を説明する。
最初に、図８を参照して、ハッシュ関数を利用したシー
ド発生方法を説明する。シード発生部801で発生したシ
ードデータを、ハッシュ関数手段802に入力する。シー
ド発生部801は、第１〜第３の実施の形態で説明したも
のと同じである。ハッシュ関数手段802で、所定のハッ
シュ関数により、入力データを攪拌して、シード803を
発生させる。ハッシュ関数は、入力が１ビットでも異な
れば、出力ビットの大半が異なるという性質を持つた
め、受信レベルや電池電圧のような、変化の度合いが小
さくビット長が短い情報であっても、変化が大きくビッ
ト長の長いシードとすることができる。その結果、再現
性が一層少ない良質の乱数を生成することができる。
施の形態における乱数発生方法の動作手順を説明する。
最初に、図８を参照して、ハッシュ関数を利用したシー
ド発生方法を説明する。シード発生部801で発生したシ
ードデータを、ハッシュ関数手段802に入力する。シー
ド発生部801は、第１〜第３の実施の形態で説明したも
のと同じである。ハッシュ関数手段802で、所定のハッ
シュ関数により、入力データを攪拌して、シード803を
発生させる。ハッシュ関数は、入力が１ビットでも異な
れば、出力ビットの大半が異なるという性質を持つた
め、受信レベルや電池電圧のような、変化の度合いが小
さくビット長が短い情報であっても、変化が大きくビッ
ト長の長いシードとすることができる。その結果、再現
性が一層少ない良質の乱数を生成することができる。
【００３８】第２に、図９を参照して、ハッシュをかけ
たシードを、シード発生部901にフィードバックさせ
て、より複雑なシードを発生する方法を説明する。シー
ド発生部901において発生したシードデータを、ハッシ
ュ関数手段902に入力する。ハッシュ関数手段902で、所
定のハッシュ関数により、入力データを攪拌して、シー
ド903を発生させる。シード903の一部を、シード発生部
901にフィードバックさせる。シード発生部901は、第１
の実施の形態で説明した複数のサンプルデータを合成す
るものと同じである。フィードバック回路は、シード90
3を、他のサンプルデータと同様にしてシード発生部901
に入力する手段である。ハッシュ関数で攪拌してフィー
ドバックしたシードを、変化する状態情報と組み合わせ
ることにより、変化が大きくビット長の長いシードとす
ることができる。その結果、再現性が一層少ない良質の
乱数を生成することができる。
たシードを、シード発生部901にフィードバックさせ
て、より複雑なシードを発生する方法を説明する。シー
ド発生部901において発生したシードデータを、ハッシ
ュ関数手段902に入力する。ハッシュ関数手段902で、所
定のハッシュ関数により、入力データを攪拌して、シー
ド903を発生させる。シード903の一部を、シード発生部
901にフィードバックさせる。シード発生部901は、第１
の実施の形態で説明した複数のサンプルデータを合成す
るものと同じである。フィードバック回路は、シード90
3を、他のサンプルデータと同様にしてシード発生部901
に入力する手段である。ハッシュ関数で攪拌してフィー
ドバックしたシードを、変化する状態情報と組み合わせ
ることにより、変化が大きくビット長の長いシードとす
ることができる。その結果、再現性が一層少ない良質の
乱数を生成することができる。
【００３９】上記のように、本発明の第４の実施の形態
では、乱数発生方法を、シードにハッシュをかける構成
としたので、簡単な方法で安全な乱数を発生することが
できる。
では、乱数発生方法を、シードにハッシュをかける構成
としたので、簡単な方法で安全な乱数を発生することが
できる。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、移動体端末の有する機能手段が発生する状態情報
のうちで時間的に不規則に変化する再現性のない情報の
一部を抽出してサンプルデータとし、サンプルデータを
シードとして擬似乱数発生手段に入力して、擬似乱数を
発生する構成としたので、簡単な方法で安全な乱数を発
生することができるという効果が得られる。
では、移動体端末の有する機能手段が発生する状態情報
のうちで時間的に不規則に変化する再現性のない情報の
一部を抽出してサンプルデータとし、サンプルデータを
シードとして擬似乱数発生手段に入力して、擬似乱数を
発生する構成としたので、簡単な方法で安全な乱数を発
生することができるという効果が得られる。
【００４１】すなわち、携帯端末特有の変化を示す情報
よりシードを作成するので、他からその変化を推測する
ことができず、安全である。ある時点でのレジスタの設
定値とフィードバックレジスタの構成が攻撃者に分かっ
たとしても、以降の変化する情報をシードとして用いる
ため、発生する乱数が攻撃者に分かることはない。シー
ドは絶えず変化しているため、ある時点でのシードのビ
ット数が数ビットであっても、規則性のない良質の乱数
を得ることができる。
よりシードを作成するので、他からその変化を推測する
ことができず、安全である。ある時点でのレジスタの設
定値とフィードバックレジスタの構成が攻撃者に分かっ
たとしても、以降の変化する情報をシードとして用いる
ため、発生する乱数が攻撃者に分かることはない。シー
ドは絶えず変化しているため、ある時点でのシードのビ
ット数が数ビットであっても、規則性のない良質の乱数
を得ることができる。
【００４２】携帯端末が保有する機構のみを用いるもの
であり、特別の部品・材料を必要とすることはなく、端
末の使用者が意識して端末を操作する必要がないので、
簡単な構成で、操作性のよい乱数発生方法が実現でき
る。
であり、特別の部品・材料を必要とすることはなく、端
末の使用者が意識して端末を操作する必要がないので、
簡単な構成で、操作性のよい乱数発生方法が実現でき
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態における端末受信電
波レベルをシードとする乱数発生方法を示す図、
波レベルをシードとする乱数発生方法を示す図、
【図２】本発明の第１の実施の形態における端末位置情
報をシードとする乱数発生方法を示す図、
報をシードとする乱数発生方法を示す図、
【図３】本発明の第１の実施の形態における端末通信内
容をシードとする乱数発生方法を示す図、
容をシードとする乱数発生方法を示す図、
【図４】本発明の第１の実施の形態における電池情報を
シードとする乱数発生方法を示す図、
シードとする乱数発生方法を示す図、
【図５】本発明の第１の実施の形態における複数の情報
を加算しシードとする乱数発生方法を示す図、
を加算しシードとする乱数発生方法を示す図、
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるシード発生
源情報をサンプリングしメモリ蓄積したものをシードと
する乱数発生方法を示す図、
源情報をサンプリングしメモリ蓄積したものをシードと
する乱数発生方法を示す図、
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるフィードバ
ック回路を有するシード発生部による乱数発生方法を示
す図、
ック回路を有するシード発生部による乱数発生方法を示
す図、
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるハッシュ関
数によるシード発生方法を示す図、
数によるシード発生方法を示す図、
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるハッシュ関
数と変化するシードを組み合わせたシード発生方法を示
す図、
数と変化するシードを組み合わせたシード発生方法を示
す図、
【図１０】従来の乱数発生方法を示す図、
【図１１】従来の線形フィードバックシフトレジスタ
（LFSR）を示す図、
（LFSR）を示す図、
【図１２】従来のホワイトノイズによる乱数発生方法を
示す図である。
示す図である。
101 端末受信電波レベルによるシード発生部 102 シード 103 乱数生成部 104 乱数出力 201 端末位置情報によるシード発生部 202 シード 203 乱数生成部 204 乱数出力 301 端末通信内容によるシード発生部 302 シード 303 乱数生成部 304 乱数出力 401 電池電圧によるシード発生部 402 シード 403 乱数生成部 404 乱数出力 501 シード発生部 502 端末受信電波レベル抽出手段 503 端末位置情報抽出手段 504 端末通信内容抽出手段 505 電池電圧抽出手段 506 シード 507 乱数生成部 508 乱数出力 601 シード発生部 602 端末受信電波レベル抽出手段 603 タイミング回路 604 メモリ 605 シード 606 乱数生成部 607 乱数出力 701 シード発生部 702 シード 703 乱数生成部 704 乱数出力 801 シード発生部 802 ハッシュ関数 803 シード 901 シード発生部 902 ハッシュ関数 903 シード 1001 シード発生部 1002 シード発生源 1003 Ａ／Ｄ変換部 1004 シード 1005 乱数生成部 1006 乱数出力 1101 シフトレジスタ 1102 結線部 1103 加算部 1201 ホワイトノイズ発生部 1202 Ａ／Ｄ変換部 1203 乱数出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 なつめ 神奈川県横浜市港北区新横浜三丁目20番８ 号 株式会社高度移動通信セキュリティ技 術研究所内 (72)発明者 安齋 潤 神奈川県横浜市港北区新横浜三丁目20番８ 号 株式会社高度移動通信セキュリティ技 術研究所内 (72)発明者 松本 勉 神奈川県横浜市青葉区柿の木台13−45 Ｆターム(参考） 5J104 AA41 FA01 GA01 GA04 NA04 NA12 NA23
Claims (10)
- 【請求項１】 移動体端末の有する機能手段が発生する
状態情報のうちで時間的に不規則に変化する再現性のな
い情報の一部を抽出してサンプルデータとし、前記サン
プルデータをシードとして擬似乱数発生手段に入力し
て、擬似乱数を発生することを特徴とする乱数発生方
法。 - 【請求項２】 前記移動体端末が受信する電波の強度レ
ベルを検出し、前記電波強度レベルを示すデータを前記
シードとして用いることを特徴とする請求項１記載の乱
数発生方法。 - 【請求項３】 前記移動体端末の位置を検出し、前記位
置を示すデータを前記シードとして用いることを特徴と
する請求項１記載の乱数発生方法。 - 【請求項４】 前記移動体端末の通信内容の一部を所定
の方法で抽出してサンプルデータを求め、前記サンプル
データを前記シードとして用いることを特徴とする請求
項１記載の乱数発生方法。 - 【請求項５】 前記移動体端末の電池電圧を検出し、前
記電池電圧を示すデータを前記シードとして用いること
を特徴とする請求項１記載の乱数発生方法。 - 【請求項６】 前記移動体端末が受信する電波の強度レ
ベルと、前記移動体端末の位置と、前記移動体端末の通
信内容と、前記移動体端末の電池電圧とのうちのいずれ
か２つ以上の情報を抽出して合成サンプルデータとし、
前記合成サンプルデータを前記シードとして用いること
を特徴とする請求項１記載の乱数発生方法。 - 【請求項７】 前記移動体端末が受信する電波の強度レ
ベルと、前記移動体端末の位置と、前記移動体端末の通
信内容と、前記移動体端末の電池電圧とのうちのいずれ
か１つ以上の情報を一定時間ごとにサンプリングしてサ
ンプルデータとし、前記サンプルデータのデジタル値を
メモリに蓄積し、前記メモリに蓄積された多倍長のサン
プルデータを前記シードとして用いることを特徴とする
請求項１記載の乱数発生方法。 - 【請求項８】 生成したシードをサンプルデータの１つ
としてフィードバックして入力し、入力したサンプルデ
ータとフィードバックしたシードとを合成して合成サン
プルデータとすることを特徴とする請求項１〜７のいず
れかに記載の乱数発生方法。 - 【請求項９】 生成したシードを所定のハッシュ関数に
より変換してハッシュ化シードとし、前記ハッシュ化シ
ードを前記擬似乱数発生手段に入力することを特徴とす
る請求項１〜８のいずれかに記載の乱数発生方法。 - 【請求項１０】 前記ハッシュ化シードをサンプルデー
タの１つとしてフィードバックして入力し、入力したサ
ンプルデータとフィードバックしたシードとを合成して
合成サンプルデータとすることを特徴とする請求項９記
載の乱数発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008638A JP2002215030A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 乱数発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008638A JP2002215030A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 乱数発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002215030A true JP2002215030A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18876226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001008638A Pending JP2002215030A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 乱数発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002215030A (ja) |
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- 2001-01-17 JP JP2001008638A patent/JP2002215030A/ja active Pending
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