JP4849710B2 - 暗号鍵配布方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子または電波、光を媒体とする通信路を利用して暗号鍵の配布を行う装置に関し、特に送信信号と雑音との関係をあらかじめ定められた盗聴対策基準を満たすように保持しながら信号の増幅を行い、長距離の鍵配布を実現する機能を有することを特徴とする暗号鍵配布方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、公開鍵暗号方式、量子暗号、Ｙｕｅｎ暗号を説明する。現在広く普及している暗号方式として公開鍵暗号方式があげられる。よく知られているように公開鍵暗号方式は、大きな数の素因数分解が現在のコンピュータでは実時間で実現できないという事実に基づく、計算量の観点から安全性を保証された暗号である。しかし、１９９４年Ｐ．Ｗ．Ｓｈｏｒによって素因数分解量子計算アルゴリズムが発見され、以後公開鍵暗号方式への不安感が高まるとともに、量子暗号への期待が高まった。量子暗号は量子力学の原理により安全性を保証された暗号であり、現在までいくつかの通信プロトコルが提案されている（Ｃ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔ，Ｇ．Ｂｒａｓｓａｒｄ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ， Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｂａｎｇａｌｏｒｅ，Ｉｎｄｉａ（ＩＥＥＥ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８４）１７５）。しかし、量子暗号で絶対安全性を保証するには単一光子を制御する必要があり現在の技術では実現は非常に困難である。また、単一光子の替わりに非常に微弱な光を用いて通信するとしても、従来の増幅器は原理上使えないため、現在のところ数１０ｋｍ程度の距離の鍵配布実験しか成功していない。このことは、量子暗号の実用化を進める上で大きな障害となっている。
【０００３】
これに対しＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ大学のＨ．Ｐ．ＹｕｅｎとＡ．Ｍ．Ｋｉｍは、古典的な雑音を用いることによって量子暗号とほぼ同等の機能を実現する暗号方式（Ｙｕｅｎ暗号）を提案した（Ｈ．Ｐ．Ｙｕｅｎ，Ａ．Ｍ．Ｋｉｍ，”Ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｎｏｉｓｅ−ｂａｓｅｄ ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｗｏ−ｓｔａｔｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｙ”，Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ Ａ．２４１，１３５−１３８（１９９８））。以下、Ｙｕｅｎ暗号について説明する。
【０００４】
図４はＹｕｅｎ暗号のシステム構成を表すブロック図であり、暗号伝送のプロトコルに従って’０’，’１’のビット列を生成する等暗号配布のための処理を行う送信側暗号処理部２０６と、送信側暗号処理部２０６から渡されたビット列に基づいて変調を行う変調器２０４と、変調された信号を光信号として送信する光送信器２０２と、光信号を伝送する光伝送路２０１と、光送信器２０２から光伝送路２０１を介して送信されてきた光信号を受信しそれを電気信号に変換して出力するする光受信器２０３と、光受信器２０３から出力される電気信号に対してしきい値処理するしきい値処理部２０５と、回線２１０と、しきい値処理部２０５の出力をもとに送信側暗号処理部２０６と回線２１０を通じて交信し暗号配布のための処理を行う受信器側暗号処理部２０７と、共有された暗号を格納する暗号鍵格納部２０８，２０９から構成されている。
【０００５】
この暗号システムの特徴は、しきい値処理部２０５において以下のような特殊なしきい値処理を行うところにある。図５はしきい値処理の説明図であって、’０’に対応する信号の確率分布が、ｇｒａｐｈ０で、’１’に対応する信号の確率分布がｇｒａｐｈ１で表されている。通常のしきい値判定では、ａの位置にしきい値を定め信号値がしきい値より小さければ’１’、大きければ’０’と判定する。これに対し、Ｙｕｅｎ暗号ではしきい値をｂとｃの位置に置き、信号値がしきい値ｂより小さければ’１’、しきい値ｃより大きければ’０’と判定し、それ以外の場合は信号が「判定不能」とする。Ｙｕｅｎ暗号では、微弱な光を用いて通信し雑音の影響をわざと受けやすくすることにより、ｇｒａｐｈ０とｇｒａｐｈ１の重なりを大きくする。このことにより盗聴者にとって最適法となるようにしきい値をａに置いてしきい値処理を行ったとしても、誤り判定の確率が高くなり暗号鍵を盗むことが困難となる。また、盗聴者がしきい値をｂ、ｃの位置に置いた場合、盗聴者の受信器と正規受信者の受信器２０３に於ける雑音が独立であるため、判定可能なビットの位置が二者の間で食い違い、やはり暗号の盗聴は困難である。
【０００６】
これにより、暗号の盗聴に対して安全性の高いシステムが実現できる。次に、暗号鍵配布の動きを図６を用いて説明する。図６はＹｕｅｎの方式における暗号鍵配布の動き表すフロー図である。まず送信側暗号処理部２０６は乱数発生により、‘０’，‘１’のビット列を生成し、変調器２０４、送信器２０２、光伝送路２０１を使ってその情報を送信する（４０１）。受信器２０３によって受信された信号はしきい値処理部２０５によって前記のしきい値処理を施されその結果が受信器側暗号処理部２０７に渡される（４０２）。受信器側暗号処理部２０７は結果が判定不能となったビットの位置を回線２１０を使って送信器側暗号処理部２０６に送信する（４０３）。送信器側暗号処理部２０６と受信器側暗号処理部２０７はそれぞれ判定不能になったビットを捨て残ったビットを共有暗号鍵としてそれぞれ暗号鍵格納部２０８、２０９に格納する（４０４，４０５）。また送信器側暗号処理部２０６と受信器側暗号処理部２０７は回線２１０を使って交信、合議し、格納しているビット列からランダムに指定した位置のビット値をそれぞれ確認し、それらの値が一致しているかどうか確かめる。同様の処理を何回か行い、一致しない割合があらかじめ定められた値Ｒより大きければ、盗聴が行われているとして、暗号鍵格納部に格納されている鍵を破棄する。
【０００７】
光の量子力学的性質を用いる量子暗号と異なり、Ｙｕｅｎの方式は古典的な雑音を利用しており、増幅器の利用の可能性があることが指摘されている（Ｈ．Ｐ．Ｙｕｅｎ，Ａ．Ｍ．Ｋｉｍ，”Ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｎｏｉｓｅ−ｂａｓｅｄｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｗｏ−ｓｔａｔｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｙ”，Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ Ａ．２４１，１３５−１３８（１９９８））。これは、量子暗号方式と比べＹｕｅｎ暗号が非常に優れている点の一つである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献の技術では、コヒーレント光通信を行った場合の（光増幅による）中継の可能性が原理的に指摘されていただけで、具体的な実現方法についてはなんら述べられていないという課題があった。また、コヒーレント光通信では、ファイバー内の偏波が不安定であり、このようなＳ／Ｎ比の低い状況で使用するには困難がある。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、ＩＭＤＤ方式を用いながら送信信号と雑音との関係をあらかじめ定められた盗聴対策基準を満たすように保持しながら、長距離の鍵配布を実現する方法及び装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の暗号鍵配布方法では、信号の通り道である信号伝送路の損失に基づいて定められたゲインを持つ増幅器により１回または複数回中継接続し、信号の受信に際しては、伝送路の増幅器より大きいゲインであってかつ盗聴者が利用できるゲインと同等程度あるいはそれ以上のゲインを持つ前置増幅器により増幅することにより、暗号鍵の長距離伝送を可能にするものである。
【００１１】
本発明は、Ｙｕｅｎ暗号を用いた暗号鍵配布装置であって、暗号鍵に関する信号を信号伝送路上に送信する暗号鍵送信手段と、前記暗号鍵送信手段により送信された暗号鍵に関する信号を受信する暗号鍵受信手段と、前記暗号鍵送信手段および前記暗号鍵受信手段の間に介在して前記信号を伝送する信号伝送路と、前記暗号鍵受信手段が受信した信号のビットが判定可能か否かを判定し、判定不能となった信号のビットの位置を送信し、かつ、前記暗号鍵受信手段が送信した信号のビットのうち前記判定不能となった信号のビットを捨て、残りの信号のビットを受信側暗号鍵格納部に格納する受信側暗号処理部と、前記判定不能となった信号のビットの位置を受信し、前記暗号鍵送信手段により送信した信号のビットのうち前記判定不能となった信号のビットを捨て、残りの信号のビットを送信側暗号鍵格納部に格納する送信側暗号処理部と、前記信号伝送路内に設置され、前記信号伝送路における信号強度の減衰を回復させるゲインを持つ複数の増幅器と、前記増幅器のうち前記暗号鍵受信手段の最も近くに設置された増幅器と前記暗号鍵受信手段との間に設置され、前記増幅器より大きいゲインを持つ前置増幅器とを備え、前記信号伝送路の間に設置する複数の増幅器の数は、前記判定可能と判定したビットが誤りである確率が所定の閾値であり、かつ、前記信号伝送路の長さ毎に、前記信号伝送路に設置された増幅器の数と判定可能となる確率とが対応付けられた関係を用いて、前記暗号鍵受信手段が受信する前記信号のビットが判定可能となる確率の予め定められた基準値に対応する増幅器の数より大きい数に設定されており、前記前置増幅器のゲインは、前記判定可能と判定したビットが誤りである確率が所定の閾値であり、かつ、前記信号伝送路の長さ毎に、前記前置増幅器のゲインと判定可能となる確率とが対応付けられた関係を用いて、前記暗号鍵受信手段が受信する前記信号のビットが判定可能となる確率の予め定められた基準値に対応するゲインより大きいゲインに設定されており、前記送信側暗号処理部及び前記受信側暗号処理部は、前記送信側暗号鍵格納部及び前記受信側暗号鍵格納部に格納されているそれぞれのビット列からランダムに指定された位置のビット値の一致しない割合が予め定められた値よりも大きければ、盗聴が行われているとして、前記送信側暗号鍵格納部及び前記受信側暗号鍵格納部に格納されているビット列を破棄する、暗号鍵配布装置であり、長距離の暗号鍵の伝送を可能にするとともに、盗聴が行われていることを確実に判定できるという作用を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における暗号鍵配布装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は信号伝送路としての光伝送路（光ファイバー）、２は暗号鍵送信手段としての光送信器（発光ダイオード）、３は暗号鍵受信手段としての光受信器（フォトダイオード）、４は送信信号を変調する変調器、５はＹｕｅｎ暗号のしきい値処理を実行するしきい値処理部、６は乱数を発生させビット列の送信を要求するなどの暗号鍵配布のプロトコルを実行する送信器側暗号処理部、７はしきい値処理部５の出力結果をもとに送信側暗号処理部と交信する等、暗号鍵配布のプロトコルを実行する受信器側暗号処理部、８，９は送信器側暗号処理部６と受信器側暗号処理部７から出力される暗号鍵をそれぞれ格納しておく暗号鍵格納部、１０は送信器側暗号処理部６と受信器側暗号処理部７との交信を行うための回線である。また、１１は光伝送路１内において光信号の減衰を元に戻すために設置された増幅器すなわち光増幅器、１２は光信号をビット判定できるレベルに増幅するため光受信器３の入力側に設置された前置増幅器である。
【００１８】
以上のように構成された暗号鍵配布装置において以下その動作を説明する。送信器側暗号処理部６と受信器側暗号処理部７の動きは、図４、図５を用いて説明されたＹｕｅｎ暗号の送信器側暗号処理部２０６と受信器側暗号処理部２０７の動きと全く同じである。以下ではそれ以外の部分の動きについて説明する。本実施例においては実際の光通信で最も広く用いられている強度変調・直接検波（ＩＭＤＤ）を用いる。また、符号方式としてはマンチェスター符号法を用いる。この場合変調器６は’０’を１スロット目’ｏｎ’２スロット目’ｏｆｆ’として、’１’を１スロット目’ｏｆｆ’２スロット目’ｏｎ’として変調する。光送信器２は変調器４から受け取った電気信号を光に変換し、光伝送ファイバー１を通じて光受信器３に送信する。
【００１９】
光受信器３は、光送信器２から送信された光信号を受信し電気信号に変換し出力する、しきい値処理部５は光受信器３から出力された電気信号の１スロット目の電流値から２スロット目の電流値を引いた値に対して、図４を用いて説明した前記Ｙｕｅｎ暗号のしきい値処理を施す。１スロット目から２スロット目を引いた値の確率分布を考えた場合、その構成法より、’０’に対しては正、’１’に対しては負の平均値を持ち、分散の等しい確率分布ｐ０（ｉ），ｐ１（ｉ）が得られることがわかる。ここで、ボルツマン定数をｋ［Ｊ／Ｋ］、温度をＴ［Ｋ］、帯域幅をＢ［Ｈｚ］、フロントエンドの抵抗値をＲ［Ω］、電子の電荷ｅ［Ｃ］、送信光子数Ｎ［個／秒］とすれば、確率分布ｐ０（ｉ），ｐ１（ｉ）は（式１）、（式２）で与えられる。
【００２０】
【数１】

・・・・・・（式１）
【００２１】
【数２】

・・・・・・（式２）
【００２２】
なお、変復調の方式（変調器４としきい値処理部５の動作（の一部））として強度変調・直接検波以外の方式を採用してもよい。光増幅器１１は光送信器２と前置増幅器１２の間に等間隔でｋ個配置する。なお光増幅器１１を等間隔に配置しなくてもよいが、ここでは評価を簡単にするために等間隔に配置するものとする。光増幅器１１のゲインは減衰を元に戻すように定められる。すなわち光増幅器間の光子数減衰率をλｒとするとゲインＧはＧ＝１／λｒとなる。なお、パワー損失係数をα［ｄＢ／ｋｍ］、ファイバ長をＬ［ｋｍ］とすれば光子数の減衰率は（式３）で計算される。
【００２３】
【数３】

・・・・・・（式３）
【００２４】
前置増幅器１２のゲインＧｐは盗聴者の前置増幅器に想定されるゲインＧｐ’とほぼ同等程度に設定する。また盗聴者のゲインＧｐ’として任意の値が想定されることを考慮して、前置増幅器１２のゲインＧｐをあらかじめ定められた値Ｇｐ”に設定することは好ましい。この場合、Ｇｐ”は、４０ｄＢ〜６０ｄＢに設定することが好ましい。また、光増幅器１１の個数ｋは増幅器間の距離ができるだけ短い距離となるように設定されることが好ましい。
【００２５】
本発明の一つの特徴は、光増幅器１１の間の距離と前置増幅器１２のゲインを適切な値に設定することにある。以下その最適値に関する計算シミュレーションの結果について示す。まず前置増幅器１２のゲインに関する計算シミュレーションの結果を示す。いま、光ファイバーのパワー損失率をα＝０．２［ｄＢ／ｋｍ］、送信光子数をＮ＝２．１×（１０の１０乗）〔個／秒〕、温度をＴ＝３００［Ｋ］、帯域幅をＢ＝１Ｇ［Ｈｚ］（これはマンチェスタ符号ではビットレート１Ｇ［ｂｐｓ］に相当する）、フロントエンドの抵抗値Ｒ＝５０［Ω］、自然放出係数ｎｓｐ＝１、フィルタの半値幅Δｆ＝５ｎ［ｍ］とする。また、送信者の送信した直後に盗聴者がゲイン１００［ｄＢ］の前置増幅器を用いて盗聴を行うことを想定し、判定可能となったビットが誤りである確率が（１０の−４乗）となるようにしきい値を定めるものとする。
【００２６】
図２はこの場合における前置増幅器１２のゲインＧｐとビットが判定可能となる確率Ｆの関係を表すグラフである。前置増幅器１２を用いずに光子数の減衰がないとした場合（Ｇｐ＝１，Ｌ＝０）、ビットが判定可能となる確率Ｆは８．５×（１０の−２６６２８２乗）となりほとんど検出できない。ところが前置増幅器１２のゲインを５０［ｄＢ］とすれば、ファイバの全長［ｋｍ］と確率Ｆとの関係は、
Ｌ＝０ のとき Ｆ＝０．７９
Ｌ＝２５ のとき Ｆ＝０．０２２
Ｌ＝５０ のとき Ｆ＝２．２×（１０の−８乗）
Ｌ＝７５ のとき Ｆ＝１．５×（１０の−２７乗）
Ｌ＝１００ のとき Ｆ＝５．５×（１０の−８８乗）
となり、このシステムで信号を採択する確率を増やせることがわかる。以上から受信者が前置増幅器１２を用いることは有効であることがわかる。
【００２７】
本発明のもう一つの特徴は、光伝送路１内に設置される光増幅器１１の間の距離を適切な値に設定することにある。別の見方をすれば、或る光伝送距離に対して、光伝送路１内に設置される光増幅器１１の個数を適切な値に設定することにある。
【００２８】
ここで、光増幅器１１の間の距離について考察する。いま、光ファイバーのパワー損失率をα＝０．２［ｄＢ／ｋｍ］、送信光子数をＮ＝２．１×（１０の１０乗）〔ｋｍ〕、温度をＴ＝３００［Ｋ］、帯域幅をＢ＝１Ｇ［Ｈｚ］（これはマンチェスタ符号ではビットレート１Ｇ［ｂｐｓ］に相当する）、フロントエンドの抵抗値Ｒ＝５０［Ω］、自然放出係数ｎｓｐ＝１、フィルタの半値幅Δｆ＝５ｎ［ｍ］、前置増幅器１２のゲインＧｐ＝５０［ｄＢ］とする。また、送信者の送信した直後に盗聴者がゲイン１００［ｄＢ］の前置増幅器を用いて盗聴を行うことを想定し、判定可能となったビットが誤りである確率が（１０の−４乗）となるようにしきい値を定めるものとする。
【００２９】
図３はこの時の光増幅器１１の数ｋとビットが判定可能となる確率Ｆの関係を表すグラフである。光増幅器１１を５［ｋｍ］おきに配置しているとすれば、光増幅器１１の配置間隔（Ｌｍ［ｋｍ］とする）と確率Ｆとの関係は、
Ｌｍ＝５０［ｋｍ］（ｋ＝９）でＦ＝９．５×（１０の−３乗）
Ｌｍ＝１００ｍ（ｋ＝１９）でＦ＝５．２×（１０の−５乗）
Ｌｍ＝２００［ｋｍ］（ｋ＝３９）でＦ＝１．４×（１０の−９乗）
Ｌｍ＝３００［ｋｍ］（ｋ＝５９）でＦ＝３．５×（１０の−１４乗）
Ｌｍ＝４００［ｋｍ］（ｋ＝７９）でＦ＝９．１×（１０の−１９乗）
Ｌｍ＝５００［ｋｍ］（ｋ＝９９）でＦ＝２．４×（１０の−２３乗）
となる。
【００３０】
前記のとおり、前置増幅器１２のみを用いた場合は、Ｌ＝５０［ｋｍ］のときＦ＝２．２×（１０の−８乗）、Ｌ＝１００［ｋｍ］のときＦ＝５．５×（１０の−８８乗）であるから、光増幅器１１を用いて中継することによりビットが判定可能になる確率Ｆを大きくすることができることがわかる。また、ビットレートは１Ｇ［ｂｐｓ］なので、Ｌ＝１００［ｋｍ］であれば上記の設定で十分実用的であると考えられる。なお、前記のシミュレーションでは、光増幅器１１を５［ｋｍ］おきに配置し前置増幅器１２のゲインを５０［ｄＢ］にしたが、「判定可能」となる確率が基準値より大きくなるように図２、図３に従って設定してもよい。たとえば前置増幅器１２のゲインを５０［ｄＢ］、光増幅器１１の設置間隔を１［ｋｍ］とすると、暗号伝送距離Ｌ＝１００［ｋｍ］に対して、鍵伝送速度１００ｋ［ｂｐｓ］を実現することができる。特に、光増幅器１１の設置間隔は短ければ短いほど暗号鍵伝送能力が向上する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、信号通信時あるいは信号受信時に被る雑音の影響を利用して暗号鍵を送付するＹｕｅｎ暗号に基づく暗号システムにおいて、送信信号と雑音との関係をあらかじめ定められた盗聴対策基準を満たすように保持しながら送信信号の複数段増幅を行うようにしたため、現在達成されている量子暗号システムの能力（伝送距離：数１０ｋｍ、鍵伝送速度：３０〜２００〔ｂｐｓ〕、ビット誤り率４×（１０の−２乗））よりさらに高性能な暗号システム（伝送距離：１００ｋｍ、鍵伝送速度：１００ｋ〔ｂｐｓ〕、ビット誤り率（１０の−４乗））を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における暗号鍵配布装置のブロック構成図
【図２】前記実施の形態において、判定可能となったビットが誤りである確率が（１０の−４乗）となるようにしきい値を定めた場合における前置増幅器のゲインとビットが判定可能となる確率Ｆの関係を表すグラフ図
【図３】前記実施の形態において、前置増幅器を用いて盗聴を行うことを想定し、判定可能となったビットが誤りである確率が（１０の−４乗）となるようにしきい値を定めた場合の光増幅器の数ｋとビットが判定可能となる確率Ｆの関係を表すグラフ図
【図４】Ｙｕｅｎ暗号を実現するための従来の暗号鍵配布装置のブロック構成図
【図５】Ｙｕｅｎ暗号で用いるしきい値判定方式の説明図
【図６】Ｙｕｅｎ暗号で用いるしきい値判定のフロー図
【符号の説明】
１ 光伝送路
２ 光送信器
３ 光受信器
４ 変調器
５ しきい値処理部
６ 送信器側暗号処理部
７ 受信器側暗号処理部
８、９ 暗号鍵格納部
１０ 回線
１１ 光増幅器
１２ 前置増幅器
２０１ 光伝送路
２０２ 光送信器
２０３ 光受信器
２０４ 変調器
２０５ しきい値処理部
２０６ 送信器側暗号処理部
２０７ 受信器側暗号処理部
２０８、２０９ 暗号鍵格納部
２１０ 回線
４０１ ビット列生成、変調
４０２ しきい値処理
４０３ 判定結果送信
４０４、４０５ 判定不能ビットの廃棄
４０６ 盗聴者チェック

Claims (1)

1. Ｙｕｅｎ暗号を用いた暗号鍵配布装置であって、
   暗号鍵に関する信号を信号伝送路上に送信する暗号鍵送信手段と、
   前記暗号鍵送信手段により送信された暗号鍵に関する信号を受信する暗号鍵受信手段と、
   前記暗号鍵送信手段および前記暗号鍵受信手段の間に介在して前記信号を伝送する信号伝送路と、
   前記暗号鍵受信手段が受信した信号のビットが判定可能か否かを判定し、判定不能となった信号のビットの位置を送信し、かつ、前記暗号鍵受信手段が送信した信号のビットのうち前記判定不能となった信号のビットを捨て、残りの信号のビットを受信側暗号鍵格納部に格納する受信側暗号処理部と、
   前記判定不能となった信号のビットの位置を受信し、前記暗号鍵送信手段により送信した信号のビットのうち前記判定不能となった信号のビットを捨て、残りの信号のビットを送信側暗号鍵格納部に格納する送信側暗号処理部と、
   前記信号伝送路内に設置され、前記信号伝送路における信号強度の減衰を回復させるゲインを持つ複数の増幅器と、
   前記増幅器のうち前記暗号鍵受信手段の最も近くに設置された増幅器と前記暗号鍵受信手段との間に設置され、前記増幅器より大きいゲインを持つ前置増幅器とを備え、
   前記信号伝送路の間に設置する複数の増幅器の数は、前記判定可能と判定したビットが誤りである確率が所定の閾値であり、かつ、前記信号伝送路の長さ毎に、前記信号伝送路に設置された増幅器の数と判定可能となる確率とが対応付けられた関係を用いて、前記暗号鍵受信手段が受信する前記信号のビットが判定可能となる確率の予め定められた基準値に対応する増幅器の数より大きい数に設定されており、
   前記前置増幅器のゲインは、前記判定可能と判定したビットが誤りである確率が所定の閾値であり、かつ、前記信号伝送路の長さ毎に、前記前置増幅器のゲインと判定可能となる確率とが対応付けられた関係を用いて、前記暗号鍵受信手段が受信する前記信号のビットが判定可能となる確率の予め定められた基準値に対応するゲインより大きいゲインに設定されており、
   前記送信側暗号処理部及び前記受信側暗号処理部は、前記送信側暗号鍵格納部及び前記受信側暗号鍵格納部に格納されているそれぞれのビット列からランダムに指定された位置のビット値の一致しない割合が予め定められた値よりも大きければ、盗聴が行われているとして、前記送信側暗号鍵格納部及び前記受信側暗号鍵格納部に格納されているビット列を破棄する、
   暗号鍵配布装置。

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