JPH01307341A - 移動体データ暗号化通信方式 - 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】 〔概　要〕 テレターミナルシステム等の移動体通信方式に関し、 機密性が高く、処理の簡便な暗号化データ通信を行うこ
とを目的にし、 移動体通信装置とパケット通信制御装置とが無線接続さ
れ、パケット通信制御装置と加入者装置とが接続されて
、パケット通信制御装置を介して移動体通信装置と加入
者装置との間でデータ通信を行う無線通信方式において
、該移動体通信装置と該加入者装置とが、通信路接続確
立後、それぞれ原始鍵に基いて生成した公開鍵を通信デ
ータとして送受し合い、それぞれ受信した公開鍵に基い
て共通のＤＥＳ暗号鍵を生成し、該移動体通信装置と該
加入者装置との間のデータ通信を、ＤＥＳ暗号鍵に基い
て暗号化したデータを送信し、受信暗号化データをＤＢ
Ｓ暗号鍵を用いて復号するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、移動体データ通信において機密性が高く処理
が容易な通信方式に関する。

〔従来の技術〕

自動車電話、パーソナル無線などの移動体通信が発達に
つれて、企業内のホストコンピュータと、ルートセール
ス等の外動員が携帯するデータ通信端末装置との間で、
外動員か出先で直接即時！こ、在庫照会、受発注業務を
行−）移動体デーク通悄の必要性が高まっている。すな
わち、電話回線を用いて音響カップリングする方式では
なく、無線通信を行うものである。か−る要望に対し、
例えば、共同利用の無線ネットワークを用いて経済的で
高品質な移動体データ通信路を提供するものとして、テ
レターミナルシステムの実用化が進められている。

第６図にテレターミナルシステムの構成図を示す。同図
において、無線部、通信制御部およびデータ処理部を有
する携帯端末１ａと無線部および通信制御部からなる無
線基地局２ａとが無線接続されている。無線基地局は専
用線によりパケット交換機２ｂに接続され、更にパケッ
ト交換機は専用線を介して加入者系のホストコンピュー
タ３ａに接続される。パケット交換機は、複数の無線基
地局、複数の加入者系のホストコンピュータ等に接続さ
れる。

パケット交換機は共同利用センタに設置され、パケット
交換機と無線基地局とで、共同利用ネットワーク設備を
構成している。加入者系のホストコンピュータは、一般
にＦ　Ｄ　Ｐ　（ＩＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ＤａｔａＰ
ｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｇ　）を行なうように構成され、在
庫管理、受発注処理等を行う。無線基地局は、大部市部
においても、半径３ｋｍ内にある携帯端末と無線接続さ
れるように複数配置される。通信不能領域を生じさせな
いよう、無線基地局と無線接続される領域は、相互に重
複す、る部分があるが、周波数が異ならせである。これ
ら重複する部分では、携帯端末は使用周波数を変えるこ
とで、２以上の無線基地局と無線接続が可能である。

以上の構成において、携帯端末は、無線基地局、パケッ
ト交換機を介して、所望のホストコンピュータと通信が
可能となる。

第７図に、携帯端末から発呼を行って、ホストコンピュ
ータとデータ通信を行う場合の通信手順（方法）を示す
。４５８帯端末から発呼要求を出すと、パケット交換機
で資格チエツクを行ない、ホストコンピュータに接続要
求を送出する。ホストコンピュータは通信路の接続を確
認し、接続可能信号をパケット交換機に出力し、パケッ
ト交換機が無線基地局を介して発呼応答信号を携帯端末
に送出する。携帯端末は発呼応答信号を受信することで
、無線基地局およびパケット交換機を介した携帯端末と
ホストコンピュータとの通信路接続が確立される。次い
で、必要な回数だけ、データ送信および返送データ送信
が行なわれる。データ通信終了後、携帯端末から切断要
求が出されると、パケット交換機において切断判定が行
なわれ、携帯端末に切断応答が出力され、ホストコンピ
ュータに切断指示が出力されることにより、通信路が切
断される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したテレターミナルシステムにおいては、携帯端末
と無線基地局との間が無線接続されているので、この間
のデータ通信は本来的に盗聴又は漏洩に対して無防備な
状態にある。テレターミナルシステムを利用してルート
セールスを行う場合等、ホストコンピュータ内の在庫デ
ータ、携帯端末とホストコンピュータとの間の受発注デ
ータ等の企業にとって重要かつ機密性の高いデータが盗
聴され易い環境におかれ、データの機密性に問題がある
。また、誤ったデータが混入する場合も生ずる。

以上、テレターミナルシステムを例示したが、他の移動
体データ通信方式においても上記同様の問題が生ずる。

データ通信の機密性を向上させる手段の１つに、暗号化
通信があるが、テレターミナルシステムを始めとする移
動体データ通信方式においては、暗号化通信は殆んど適
用されていない。その理由の１つとしては、機密性の高
い暗号化通信を行うには、相当複雑な回路が必要となる
が、携帯端末などの移動体側にか５る回路を設けること
は、価格、寸法的に難しいことがある。また、特にテレ
ターミナルシステムのように、多数の携帯端末と多数の
ホストコンピュータとの間でデータ通信を行う場合、そ
れぞれの携帯端末とホストコンピュータで複雑な暗号化
を行うことは特に難しい。

暗号化技術としては、大規模なホストコンビエータ相互
間で行なわれている「公開鍵方式」等と、比較的簡単な
装置相互間で用いられるｒＤＥ　５（Ｄａｔａ　Ｅｎｃ
ｒｙｐｔｉｏｎ　５ｔａｎｄａｒｄ）方式」等が知られ
ている。公開鍵方式はデータ通信毎、配送された公開鍵
から暗号鍵を生成し、この暗号鍵に基いて暗号化データ
通信を行う。一方ＤＥＳ方式は、暗号強度が強く、且つ
比較的簡単な回路で暗号化、復号化の処理が行える方式
で固定鍵を用いて暗号化データ通信を行う。

これらの暗号化方式をテレターミナルシステム等の移動
体データ通信に用いると次のような問題が生じる。先ず
、公開鍵方式は、暗号鍵の生成および復号のために相当
時間がか−り、携帯端末の如き小形の装置では、データ
通信毎暗号鍵の生成、復号を行うことが実質的にできな
い。一方、ＤＥＳ方式は、固定鍵を用いているため長時
間同じ固定鍵を用いていると盗聴により解読される可能
性が生じる。そこで、固定鍵をひんばんに代える必要が
あるが、１台のホストコンピュータに対し多数の携帯端
末が接続されるテレターミナルシステム等において、同
時に、ホストコンピュータと多数の携帯端末の固定鍵を
代えることは実質的に不可能であるし、その作業が大変
であり、また複雑な管理が必要になる。従って、従来の
暗号技術をそのま５適用することはできない。

以上に述べたように、本発明は、テレターミナルシステ
ム等の移動体データ通信方式において、機密性が高くし
かも処理が簡便な暗号化データ通信を可能にすることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段、および、作用〕第２図に
本発明が適用される移動体データ暗号化通信方式の構成
図を示す。同図において、■は、第６図のテレターミナ
ルシステムの携帯端末等に対応する移動体通信装置、２
は第６図の無線基地局およびパケット交換機に相当する
パケット通信制御装置、３は第６図のホストコンピュー
タに対応する加入者装置を示す。移動体通信装置１とパ
ケット通信制御装置２とは無線接続される。

第１図（ａ）に、移動体通信装置ｌおよび加入者装置３
のそれぞれに組込まれる本発明の移動体データ暗号化通
信方式の通信処理方法の原理ブロック図を示す。

該移動体通信装置と該加入者装置とが、通信路接続確立
後、それぞれ原始鍵α、βに基いて生成した公開鍵Ｘ、
Ｙを送受し合う。次いで、それぞれ受信した公開鍵に基
いて共通のＤＥＳ暗号鍵２を生成する。その後、該移動
体通信装置と該加入者装置との間のデータ通信を、ＤＥ
Ｓ暗号鍵に基いて暗号化したデータを送信し、受信暗号
化データをＤＥＳ暗号鍵を用いて復号する。

すなわち、機密性が高い一方演算時間のか＼る公開鍵の
生成は、通信の初めの段階で一度だけ行ない、各データ
通信における暗号化又は復号化は公開鍵に基いて生成し
た演算の簡単なりＥＳ暗号鍵に基いて行う。これにより
、機密性を高く維持しつつ、簡易且つ高速な暗号化デー
タ通信が可能になる。

本発明の第２の形態として、移動体通信装置１および加
入者装置３のそれぞれに組込れる通信方法の原理ブロッ
ク図を第１図（ｂ）に示す。

第１図（ｂ）において、まず、前記移動体通信装置と加
入者装置との間の通信路接続確立、公開鍵送受信を無線
チャネルの第１のチャネルを用いて行ない、−旦、該第
１のチャネルによる通信路を切断する。次いで、第２の
チャネルにより通信路の接続確立を行ない、第１のチャ
ネルにより受信した公開鍵を用いて生成されたＤＥＳ暗
号鍵を用いて、第２のチャネルにより、該移動体通信装
置と該加入者装置との間の送受信データを暗号化、復号
化する。

か＼る構成によれば、ＤＢＳ暗号鍵の生成に用いるチャ
ネルと暗号化データ通信に用いるチャネルとは異なるか
ら、たとえ公開鍵が盗聴されてＤＢＳ暗号鍵が解読され
るような事態が発生しても、更に、異なるチャネルによ
る暗号化データの解読は困難である。

〔実施例〕

本発明の実施例として第６図のテレターミナルシステム
の場合を例示して述べる。

第３図（ａ）（ｂ）にそれぞれ、第６図のテレメータシ
ステムにおける発呼要求パケットおよびデータ送信パケ
ットのデータフォーマット図を示す。

第４図を参照して本発明の第１実施例について述べる。

第４図は、携帯端末１ａから発呼要求が出力される場合
の、携帯端末１ａｓ無線基地局２ａおよびパケット交換
機２ｂ、ホストコンピュータ３ａとの間の通信方法を示
す。従って、携帯端末１ａｓ無線基地局２ａｓパケット
交換機２ｂおよびホストコンピュータ３ａは、第４図を
参照して述べる下記の動作が可能な回路に構成されてい
る。

第４図は、大別すると、通信路接続確立、１暗号鍵生成
、暗号化データ通信、および通信路ｄ断の処理方法を示
している。但し、これらの通信は１つのチャネル（１つ
の無線周波数帯）を用いて行う。

Ａ０通信路接続確立 携帯端末１ａから第３図（ａ）のデータフォーマットに
従って、自己の端末ＩＤ（識別）コードを送信装置ＩＤ
、送信先のホストコンピュータのＩＤコードを受信装置
ＩＤとして、発呼要求を行う。無線基地局２ａは発呼要
求を受信し、その受信データについてパケット交換機２
ｂが、資格チエツクを行う。すなわち、送信元と受信先
とが正常であることをチエツクする。資格チエツクが正
しい場合、パケット交換機２ｂから対応するホストコン
ピュータ３ａに「接続要求」が送出される。

ホストコンピュータ３ａは「接続要求」を受信し、接続
可能な場合「接続確認」を返送する。この返送信号は、
パケット交換機２ｂ、無線基地局２ａを介して携帯端末
１ａに接続可能であることを示す「発呼応答」として送
信される。

以上により、通信路の接続が確立される。

尚、無線ネットワーク上では、第３図（ａ）（ｂ）に図
示の如く、無線プロトロルに準拠した、ガードピッド（
ＧＢ）、ビット同期信号（ＢＳ）、フレーム同期信号（
ＦＳ）　、ＣＲＣチエツク符号、誤り訂正パリティがつ
けられたパケットデータとして通信される。テレターミ
ナルシステムにおいいては、無線区間は、無線基地局か
らの制御チャネルの信号（Ｃ）により使用可能通信チャ
ネルの指定がされてふり、各端末は自由に通信チャネル
を選んで発呼できる。また各チャネルはパケット毎のス
ロットに区切られ、携帯端末はこのスロットを使ってデ
ータ通信を行う。

Ｂ、暗号鍵生成 携帯端末１ａｓホストコンビニータ３ａはそれぞれ予め
、ランダムに創った原始鍵α、βから次の演算を行い、
それぞれ公開ｍｘ、ｙを生成する。

Ｘ＝Ｍ“・・・（１） Ｙ＝Ｍ−・・・（２） 次いで、生成された公開鍵Ｘ・Ｙを相互に送受信して、
交換し合う。この場合、公開１！ｘ、ｙはそれぞれ、第
３図（ｂ）のデータ送信パケットの利用者データ部にセ
ットされて送信される。　　。

更に、携帯端末１　ａ　１ホストコンビニータ３ａは、
それぞれ、自己の原始銀α、βと受信した公開鍵Ｘ、Ｙ
ｉ：もトツイテ、ＤＥＳ暗号鍵２．．２２を生成する。

Ｚ１＝Ｙ”　＝Ｍリ　・・・（３） ２２　＝Ｘ’　＝Ｍ＆″　・・・（４）式（３）、（４
）から明らかなように、Ｚ＋　−Ｚ２　、すなわち、Ｄ
ＥＳ暗号１！Ｚｌ、ｚ、　ハ等しい。従って、携帯端末
１ａにおいてＤＢＳ暗号暗号鍵音１いて暗号化したデー
タをホストコンピュータ３ａに送信した場合、ホストコ
ンビ５−夕３ａは受信データをＤＥＳ暗号暗号鍵音２い
て復号（解読）することができる。ホストコンピュータ
３ａから携帯端末１ａに暗号化データを送信する場合も
同様である。このようにＤＢＳ暗号鍵Ｚ、、Ｚ２１を共
通（７）ＤＢＳ暗号鍵Ｚ　＝　Ｚ　＋　＝　２２となっ
ている。

Ｃ１暗号化データ通信 以上の如く、共通のＤＥＳ暗号鍵２が生成されたら、携
帯端末１ａは、この暗号１！Ｚ１を用いて送信データを
暗号化し、暗号化データを送信する。

暗号化データは、第３図（ｂ）の利用者データ部にセッ
トされる。一方、ホストコンピュータ３ａは暗号１！ｚ
２を用いて受信暗号化データを復号し、返送データを暗
号１！ｚ２を用いて暗号化する。この場合の暗号化デー
タも第３図（ｂ）の利用者データ部にセットされる。携
帯端末１ａは受信返送暗号化データを暗号鍵Ｚ、を用い
て復号する。

パケット交換において利用者データ部は１６バイトであ
るから、送信データ長に応じて、以上の暗号化データ通
信をくり返す。

Ｄ１通信路切断 所望の暗号化データ通信が終了すると、携帯端末１ａか
ら切断要求が出力され、第７図を参照して述べた従来方
法と同様の処理により、通信路が切断される。

上記実施例において、公開鍵Ｘ、Ｙ自体は盗聴される可
能性があるが、公開１１Ｘ、Ｙが盗聴されたとしても、
原始銀α、βの機密が保たれている限り、これらＸ、Ｙ
から共通のＤＥＳ暗号鍵２を逆算するには、超大形コン
ピュータを用いても、ぼう大な演算時間がか＼るので、
暗号化データが第三者によって解読されることは事実上
ない。すなわち、原始銀を用いて公開鍵を生成し、更に
相互に交換した公開鍵と原始銀を用いて共通のＤＢＳ暗
号鍵を生成し、このＤＥＳ暗号鍵を用いて暗号化データ
通信を行えば、非常に機密性の高い暗号化データ通信が
可能となる。更に機密性を向上させるために、原始銀α
、βは通信路接続を開始する毎に、ランダムに異なった
値が選ばれており、公開鍵Ｘ、Ｙも毎回新しい値となっ
ている。

また、比較的演算量が多く演算時間のか＼る公開鍵の生
成およびＤＥＳ暗号鍵の生成は暗号化データ通信の度に
行うのではなく、通信の初期段階に行ない、しかも簡便
なりＢＳ暗号鍵を用いて暗号化データ通信を行うので、
暗号化データ通信によってもそれ程通信時間が長くなる
こともない。

更に、公開鍵の生成、ＤＢＳ暗号鍵の生成を初期段階に
のみ行うので、多少演算時間がか一つでもよく、特に、
携帯端末に高速演算回路を設ける必要はなく、携帯端末
を大規模化、高価格する必要はない。

暗号化データ通信によっても、無線基地局、パケット交
換機にとって利用者データ部のデータは暗号化の有無に
拘らず、単なるデータに過ぎないからこれら無線基地局
、パケット交換機は、何ら変更は必要ない。

以上の暗号化データは、携帯端末１ａと無線基地局２ａ
との間の無線部における盗用に対して機密性を有するば
かりでなく、無線基地局〜ホストコンピュータの間の通
信路における盗用に対しても機密性を有する。

第５図を参照して本発明の第２実施例を述べる。

第２実施例は、更に機密性を向上させるものである。こ
のため、公開鍵交換に係る通信のチャネルと、ＤＥＳ暗
号化通信に用いるチャネルとを異ならせている。パケッ
ト交換においては、携帯端末およびホストボンピユータ
は複数のチャネルを使用できるから、このようにチャネ
ルを異ならせて使用できる。通信路接続確立、公開鍵生
成、公開鍵交換、ＤＢＳ暗号鍵生成、通信路切断、ＤＥ
Ｓ暗号化データ通信のそれぞれの処理は第１実施例と同
様である。

第２実施例においては、万一、公開鍵が盗聴されてＤＥ
Ｓ暗号鍵が解読されたとしても、ＤＢＳ暗号化データ通
信は携帯端末が任意に選べる別のチャネルで行なわれて
いるので、暗号データが解、読されることはない。この
ため、公開鍵の生成、交換、ＤＢＳ暗号鍵の生成を、通
信の度に行う必要はなく、例えば、１０回に１度の如く
低下させ、暗号鍵生成・通信時間を少なくすることがで
きる。

以上の実施例は、テレターミナルシステムを例示して述
べたが、本発明は、パーソナル無線その他の移動体デー
タ暗号化通信システムにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明によれば、原始鍵を用いて公
開鍵を生成し更に交換し合った公開鍵とそれぞれの原始
鍵によって共通のＤＢＳ暗号鍵を生成し、この機密性の
高いＤＢＳ暗号鍵を用いてデータの暗号化、復号化を行
うので、無線区間を介してデータ通信を行っても、デー
タの機密性を非常に高く維持することができるという効
果を奏する。

更に本発明によれば、暗号鍵生成時のチャネルと暗号化
データ通信時のチャネルとを異ならせることにより、デ
ータの機密性がさらにもう一段高くなるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の移動体データ暗号化通信
方式の通信処理方法の原理ブロック図、第２図は本発明
の移動体データ暗号化通信方式第３図（ａ）（ｂ）は本
発明の実施例のパケットデータフォーマット図、 第４図および第５図は本発明の第１および第２の実施例
の暗号化通信方法を示す図、　　　１、第６図はテレタ
ーミナルシステム構成図、第７図は従来のテレターミナ
ルシステムにふけるデータ通信方法を示す図、である。 （符号の説明） ■・・・移動体通信装置、 ２・・・パケット通信制御装置、 ３・・・加入者装置、　　　ｌａ・・・携帯端末、２ａ
・・・無線基地局、　２ｂ・・・パケット交換機、３ａ
・・・ホストコンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動体通信装置（１）とパケット通信制御装置（２
   ）とが無線接続され、パケット通信制御装置（２）と加
   入者装置（３）とが接続されて、パケット通信制御装置
   を介して移動体通信装置と加入者装置との間でデータ通
   信を行う通信方式において、 該移動体通信装置と該加入者装置とが、 通信路接続確立後、それぞれ原始鍵（α、β）に基いて
   生成した公開鍵（Ｘ、Ｙ）を通信データとして送受し合
   い、 それぞれ受信した公開鍵に基いて共通のＤＥＳ暗号鍵（
   Ｚ）を生成し、 該移動体通信装置と該加入者装置との間のデータ通信を
   、ＤＥＳ暗号鍵に基いて暗号化したデータを送信し、受
   信暗号化データをＤＥＳ暗号鍵を用いて復号するように
   構成したことを特徴とする、移動体データ暗号化通信方
   式。 ２、前記移動体通信装置と加入者装置との間の通信路接
   続確立、公開鍵送受信を無線チャネルの第１のチャネル
   を用いて行ない、 該第１のチャネルによる通信路を切断後、第２のチャネ
   ルにより通信路の接続確立を行ない、第１のチャネルに
   より受信した公開鍵を用いて生成されたＤＥＳ暗号鍵を
   用いて、第２のチャネルにより、該移動体通信装置と該
   加入者装置との間の送受信データを暗号化、復号化する
   ように構成したことを特徴とする、請求項１記載の移動
   体データ暗号化通信方式。