JPH0338131A - コンピュータ回路網において暗号化されたキーをデータパケット内のキー識別子として使用する方法 - Google Patents

コンピュータ回路網において暗号化されたキーをデータパケット内のキー識別子として使用する方法

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JPH0338131A
JPH0338131A JP2168150A JP16815090A JPH0338131A JP H0338131 A JPH0338131 A JP H0338131A JP 2168150 A JP2168150 A JP 2168150A JP 16815090 A JP16815090 A JP 16815090A JP H0338131 A JPH0338131 A JP H0338131A
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チャールズ　ダブリュー　カウフマン
B J Herbison
ビー　ジェイ　ハービソン
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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） 本発明はコンピュータ回路網に関し、特に、回路網にお
いて伝送されるデータの暗号化及び解読のためのシステ
ムに関する。
（従来技術とその問題点） コンピュータ回路網は、例えばリング回路網、花環型回
路網、或いは集合型回路網など、成る方法で相互に結合
した複数の節から成る。斯かるコンピュータ回路網は、
地理的に互いに近接している少数のユーザーを、或いは
異なる大陸にいる数千のユーザーを包含する。節は、デ
ータの発信者或いは受信者として作用する、回路網に取
りつけられた装置である。節となり得る斯かる装置の例
は、コンピュータ、コンピュータ端末装置及び記憶装置
である。
コンピュータ回路網の究極の目標は、該回路網を構成す
る節同士の間で情報を正確に転送させることである。成
る種の回路網アプリケーションでは、節同士の間を転送
される情報の秘密性又は保全性、又はその両方を保証す
る保護処置の保守が必要である。典型的には、この様な
秘密性は暗号キーと関連して暗号アルゴリズムを実行す
る装置を使って簡閲で転送されるデータを暗号法により
保護することによって実現される。本明細書では、暗号
処理は、暗号化、解読、及び／又はデータパケットの保
全性の検査を含む。暗号キーは、暗号化動作及び解読動
作の両方を制御するパラメータである。
暗号化により、データ転送動作に秘密性又は保全性、又
はその両方を与えることが出来る。本明細書において、
保全性という用語は、一つの節で受信されるデータが、
他の節から転送されたデータの正確な表示であることを
保証することである。
秘密性のための暗号化のプロセスは、与えられたキーで
データをごちゃ混ぜにして、それと同じキーを持ってい
るユーザーだけが該データを修復することが出来る様に
するアルゴリズムによって達成される。データの保全を
保証するために、そのデータを使用して、元の、暗号化
されていないデータと共に転送されて該データを確認す
るのに使われる保全検査ベクトルを得る同様のアルゴリ
ズムが使用される。
節は、アダプタによりコンピュータ回路網に接続される
が、これは、中央処理装置（ｃＰ　Ｕ）の介在を要する
こと無く、それ自身の力で該回路網からデータを受信し
又は該回路網を介してデータを転送する入出力装置であ
る。該アダプタは、暗号動作も実行することが出来る。
アダプタは、マイクロプロセッサに基づく論理システム
又はハード配線による論理システムである。アダプタは
、回路網が適切にデータの授受を行うことが出来る様に
回路網を監視する。データを受信又は送信した後、アダ
プタはＣＰＵに割り込んで、その転送が行われたことを
ＣＰＵに知らせる。
節は、遠方の多数の節との多数の結合を同時に維持する
ことが出来る。斯かる節は、典型的にはヘソグー情報と
データとから戒るデータパケットを交換することによっ
て通信を行う。よって、例えば暗号化が行われる回路網
システムでは、それらのデータパケットは、暗号化され
たデータを含んでいて、他のいろいろな節から、少しず
つずれて、予測不能の順序で到着する。ヘソグー情報は
、どの節が該データパケットの受信節であるかを示すが
、遠方の節の各々が、そして場合によっては各々の結合
が、異なるキーでそのデータを暗号化する。各データパ
ケットは、受信節がデータパケットを解読し且つ／又は
その保全性を検査するのにどのキーを使用するかを確か
めるのに充分な情報を含んでいる。この情報は、暗示的
、即ち、原始アドレス情報に基づいているか、或いは明
示的、即ち、該パケット内に置かれたキー識別子に基づ
く。従来技術では、回路網に沿ってキーを持っていない
中間節によりデータパケットが中継されることが出来る
様に、ヘソダーは暗号化されない。
また、キーはデータパケットのヘッダー内に置かれない
が、それは、これによって、回路網の全てのユーザーが
該データパケットを傍受して、該キーを使って該データ
を解読することを可能にするからである。安全のために
、キーは、互いに通信し合っている節同士にだけ知られ
なければならない。
これらの要件の結果として、回路網中の通信をしている
節の対に、そして場合によっては、その通信している対
の間に存在する各結合に、共有される独特のキーがある
。節のアダプタが暗号化機能を実行する場合には、各節
のアダプタは、それが現在使っている全てのキーを、核
部のアダプタメモリーに維持されているキーテーブルに
格納していなければならない。アダプタは、データパケ
ットを受信したとき、送信した節についての適切なキー
を使って、そのパケットを解読し且つ／又はその保全性
を検査することが出来る。キーテーブルメモリーの所要
の大きさは、同時に活動する異なるキーの最大数に比例
する。よって、大きな回路網では、各節のアダプタは、
非常に大きなキーテーブルをそのメモリーに維持しなけ
ればならない可能性がある。その結果、アダプタ上の基
板スペースの大きな部分をキーテーブルメモリーに割り
当てることになる。この問題を解決するために、キーテ
ーブルの大きさを小さくするための成る既知の技術は、
単一のキーの下で多数の結合を暗号化しく特に、単一の
端末節との結合が数個ある時）、「活動状態の」結合の
最大数を制限し、キーテーブルをキーキャッシュとして
取り扱って、そのキーが該キャッシュ内に無いパケット
の暗号化処理のための効率の劣る手段に頼る。
また、そのキーテーブルでの参照動作を実行する受信節
は、これを行って送信節のキーを発見し、そのキーを使
ってデータを解読し或いはデータの保全性を検査するこ
とが出来る。この参照動作は、データパケットが到着す
るときに暗号処理を行うことが出来る様に、非常に速や
かに行われなければならない。この参照動作を容易にす
るために使用される一般的方法は、二つの節にデータパ
ケット内のインデックスを交換させる。このインデック
スは、受信節の参照テーブルへのインデックスとして役
立つ、該インデックスは、受信節が送信節のキーを突き
止めることを可能にし、従って、受信節が、受信したデ
ータを解読し且つ／又は検査することを可能にする。
従来技術は、データパケ・ントを解読するために送信節
のキーを確かめる充分な方法を提供するが、改善の必要
がある。特に、コンピュータ回路網における節同士の通
信の安全を維持しながら節に必要とされるキー格納メモ
リーの量をなるべく少なくすることが必要である。
（発明の概要） 本発明は、コンピュータ回路網中の節が、キーテーブル
で参照動作を行って送信節のキーを確認することをせず
に、受信されたデータパケットを解読し且つ／又は該デ
ータパケットの保全性を検査することを可能にする。よ
って、該アダプタのキーテーブルメモリーは不要となる
。本発明は、メモリー参照の代わりに解読動作によって
暗号キーを判定する。
コンピュータ回路網中の二つの節は、通信を安全に行う
ことが出来る様になる前に、共有されるキー（共有キー
）と呼ばれるキーについて同意しなければならず、この
キーは、これらの部間を送られるデータを暗号化し、解
読し、且つ／又はそのデータの保全性を検査するために
使われることになる。共有キーについての交渉は、静的
である、即ち、−度選択されて固定されるか、又は動的
である、即ち、該節同士が通信を希望する毎に交渉が行
われる。
回路網中の各節は、その節に特有のマスターキーも持っ
ている。マスターキーは、本発明に従って、二つの節の
各々のマスターキーの下で共有キーを暗号化するために
使用される。これにより、各節は、共有キーの暗号化さ
れた形を備えることになり、それは、その簡閲で送信さ
れる各々のデータパケットにおいてキー識別子として使
用される。
例えば、セツション確立の過程で、各節は他方の節に対
して、共有キーの暗号化された形と、それらの間で通信
される全てのデータパケットにおいてそれを使用する方
法とを教える。二つの節が通信をする毎に、送信側の節
は、共有キーの、受信側の節の暗号化された形を、送信
されるデータパケット中に置く。受信側の節は、該デー
タパケットを受信すると、共有キーの暗号化され送信さ
れた形をそのマスターキーの下で解読して該共有キーを
得て、該共有キーを使って該データパケットの残りの部
分を処理する。よって、受信側の節は、単一のキー、即
ち、この節についてのマスターキー、のための記憶スペ
ースを必要とするだけである。よって、本発明は、メモ
リー参照に代えて解読動作を行うものである。
本発明は、二つの簡閲の通信の保全性も保証するもので
ある。データパケット中のデータが暗号化されていれば
、受信されたデータが送信されたデータを正確に表して
いることを保証するために単純なエラー検出計画が実施
される。しかし、データが暗号化されていなければ、本
発明は保全性検査ベクトルを各データパケットに設ける
。この保全性検査ベクトルは、データと共有キーとの関
数として暗号化アルゴリズムに従って計算される。
データパケット受信時に、受信側の節は、受信したデー
タと解読した共有キーとに基づいて、それ自身の保全性
検査ベクトルを計算する。正確な通信を保証するために
、計算された保全性検査ベクトルと、受信された保全性
検査ベクトルとの比較が行われる。
従って、本発明は受信側の節によりデータパケットに対
して実行されるべき２レベルの解読又は１レベルの解読
と１レベルの保全性検査とを提供する。これを行うため
に、受信側の節は、暗号化されたキーをそれ自身のマス
ターキーの下で解読して共有キーを確かめるだけでよい
。共有キーが判定されると、該共有キーは、受信された
データパケットの残りの部分を解読するか又は受信され
たデータパケットの保全性を確認するために使われる。
よって、キーテーブルメモリーをアダプタに常駐させる
必要は無くなる。
（実施例〉 図面の第１図に、本発明による、単純化されたシステム
構成がブロック図の形で示されている。
このシステムは節Ａｌｌと節Ｂ１２とから戒る。
これらの節は、それぞれのアダプタ１０及び１４により
バス１３に接続されている。ｌｆｆＡｌ１と節Ｂ１２と
の間でバス１３を介してデータパケットが逐次送信され
る。
第２図を参照すると、アダプタ４０の代表的実施例がブ
ロック図の形で示されている。アダプタ４０は、アダプ
タコントローラ３１メモリーコントローラ３２、暗号関
数３３、媒体アクセスコントローラ３４及び回路網イン
ターフェース３５から威る。回路網インターフェース３
５は、該回路網への物理的結合を提供する。媒体アクセ
スコントローラ３４は、回路網から入ってくるメツセー
ジを監視し、外行きのメツセージを送ることが出来る時
を判定する。暗号関数３３は、従来技術のアダプタのキ
ーテーブルメモリーを使用せずに、外にでてゆくデータ
パケットについての保全性検査ベクトルを暗号化し且つ
／又は計算し、或いは入ってくるデータパケットを解読
し且つ／又はその保全性を検査する。メモリーコントロ
ーラ３２は、データパケットが格納される節のメモリー
を指すポインタを維持する。アダプタコントローラ３１
は、節のＣＰＵから関数をオフ・ロードし、アダプタ４
０の独立性を向上させる。
第３図には、節Ａｌｌ及び節Ｂ　１２の間を送信される
データパケット１５が示されている。データパケット１
５は、データリンクヘッダー１６、回路網ヘッダー１フ
、暗号ヘッダー１８、データ１９、保全性検査ベクトル
（ＩＣＶと略記する）２０及びデータリンク検査合計２
１から戒る。データリンクヘッダー１６は、約１５バイ
トから成る。データリンクヘッダー１６に格納される情
報は、データパケットが送信される回路網構成（例えば
エサーネソト、Ｔ１など）による。回路網ヘッダー１フ
は、約６０バイトから成り、国際規格を通じて全ての回
路網で認識される形式で情報を包含する。回路網ヘッダ
ー１７は、送信側の節から回路網を通じて受信側の節に
データパケットを送るのに必要な全ての情報を包含する
。データ１９は、送信されるデータを包含する。このフ
ィールドは、秘密のために暗号化することが出来る。
データを構成するバイトの数は、データ転送に要する最
少のバイト数（例えば８バイト）と、リンクが支援する
ことの出来るデータバイトの数〈例えば５００ないし４
０００バイト）とによる。
暗号ヘッダー１８は、暗号ＩＤフィールド２２、アルゴ
リズム識別子２３、キー識別子２４、及びＩＶフィール
ド２５から戒る。暗号ＩＤフィールド２２は、１又は２
バイトから成り、次のバイトの集まりが暗号へラダー１
８を構成することを示す。アルゴリズム識別子２３は、
このデータパケットの保全性を解読し且つ／又は検査す
るために数個の標準的暗号関数のうちのどれを使用する
べ・きかを示すと共に、保全性及び／又は秘密性が設け
られているか否かを示す１バイトから成る。暗号関数に
ついての一つの規格は、１９７７年１月に国立規格局（
ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｂｏａｒｄ　ｏｆ　５ｔａ
ｎｄａｒｄｓ）が承認したデータ暗号規格（Ｄａｔａ　
８ｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｃｊａｒｄ　（以下、Ｄ
ＢＳと略記する））である。
ＤＥＳは、６４ビツト（８バイト）キーを使う６４ビツ
ト（８バイト）データブロックについてのデータ暗号化
アルゴリズムを定めている。このアルゴリズムについて
、以下に説明する。
通信に関与する二つの節は、アルゴリズム識別子２３に
何らかの意味を持たせるために該識別子の解釈について
一致しなければならない。殆どの回路網装置は唯一のア
ルゴリズムを支援するので、アルゴリズム識別子２３は
不要である。しかし、この識別子は、将来使用されるこ
とになるかも知れないので、将来の拡張の問題を避ける
ために、暗号ヘッダー１８に含められている。承認され
ていないユーザーが回路網内のメソセージを傍受し、或
いは変更するには、暗号アルゴリズムと、使用されるキ
ーとの両方を知らなければならない。アルゴリズム識別
子２３は成る国際規格には適合しないので、これだけで
は、使用されているアルゴリズムは漏洩しない。いずれ
にしても、暗号法の基本は、アルゴリズムにより提供さ
れる安全が、該アルゴリズム自体の秘密性に依存しない
ことである。
キー識別子２４は、典型的には１ないし２バイトの長さ
であるが、本発明では８バイト長である。
ＩＶフィールド２５は、８バイト長であり、暗号関数が
作動するＢ様を扱い、同じメンセージが２度送られるこ
とが決してないことを保証する。
ＩＣＶ２Ｏは、データが暗号化されるか否かに応じて４
又は８バイトであり、データ１９について変更検出手段
を提供する。ＩＣＶ２Ｏは、伝送エラーを検出すると共
に、承認されていないユーザーが受信側の節に対する通
知無しにデータ１９を変更することを防止するために使
われる。
ＩＣＶ２Ｏを計算する方法は多数ある。データ１９が暗
号化されるならば、例えば、ＩＣＶ２Ｏとして巡回冗長
検査がデータ保全を提供するのに充分である。しかし、
データ１９が暗号化されなければ、巡回冗長検査は、デ
ータ１９に対する潜在的変更が、ＩＣＶ２Ｏに対して対
応する変更を行うことによって偽装されることがあり得
るので、不充分である。よって、データ１９が暗号化さ
れないならば、下記のＤＢＳＢルゴリズム等の暗号化ア
ルゴリズムに基づいてＩＣＶ２Ｏを計算する必要がある
。
データリンク検査合計２１は、約４バイトから成り、デ
ータパケット１５の全体についてランダム伝送エラーに
ついてのエラー検出を提供する。
安全な通信リンクを確立する前に、節Ａｌｌ及び節Ｂ１
２　（第１図）は、照号処理で使用される共有キーにつ
いて一致しなければならない。そのために、共有キーに
ついて交渉を行う方法が数種類ある６例えば、手操作方
法では、節Ａｌｌのユーザーはキーを選択し、それを紙
に書いて節Ｂ１２のユーザーに渡す。その後、このキー
は各ユーザーにより、それぞれのコンピュータに入力さ
れる。
よって、結合が開始されたとき、節Ａｌｌ及び節Ｂ１２
の両方が、その共有キーを知っている。この方法の主な
欠点は、大きくて、多数のユーザーのいる回路網で実施
するのには余りに扱い難いことである。
第４図には、一つの節が中央の信頼される節３０として
識別される、キーについて交渉を行う他の方法を示す。
節Ａｌｌ及び節Ｂ１２は、共に、キーを有し、これを使
ってデータパケットを安全に中央の信頼される節３０に
送る。よって、節Ａｌｌ及び節Ｂ１２の間の全てのデー
タパケットは、中央の信頼される節３０を通される。こ
れは能率が悪いが、節Ａｌｌ及び節Ｂ１２の間でデータ
を伝送する安全な方法である。
中央の信頼される節３０をキー配分センターとして使用
する他の方法では、節Ａｌｌが節Ｂ１２と安全に通信を
行いたいと希望するときに節Ａｌｌはメツセージをキー
配分センター３０に送る。キー配分センター３０は、共
有キーを生威し、これをｆｉｉＡｌｌ及びｌｆｆＢ１２
に配分する。そこで、両方の節が共有キーを持ち、その
共有キーを利用して互いに直接に安全に通信を行うこと
が出来る。
キー配分センター３０を信頼することは、回路網のユー
ザーがキーを漏洩させないためにキー配分センター３０
を信頼することが出来ることを意味する。共有キーにつ
いて交渉する他の方法は、キー配分センター３０を利用
して節Ａｌｌ及び節Ｂ１２間の初期接触を確立する。安
全な通信が確立されると、二つの節は、キー配分センタ
ー３０の介在を要することなく、自由に共有キーを変更
し、新しい共有キーを確立することが出来る。
各節は独特のマスターキーも有する。作動時には、共有
キーについての交渉が首尾よく行われた後、本発明は、
節Ａｌｌ及び節Ｂ１２の両方に、ｌｔ１号化アルゴリズ
ムによりこの共有キーを各々の独特のマスターキーの下
で別々に暗号化させる。
使用される暗号化アルゴリズムは、データを暗号化する
のに使用されるのと同じであることが出来る。この結果
として、共有キーの異なる形が各節に一つずつ、合計二
つ生じる。その後、節１１及び１２は、これらの暗号化
された共有キーの形を交渉する。その後、例えば節Ａｌ
ｌから節Ｂ１２に対して通信を開始する毎に、節Ａｌｌ
はデータパケット１５のキー識別子フィールドに、共有
キーの暗号化された形を置く。
また、本発明の一実施例では、データの秘密性が維持さ
れるべきであれば、データパケット１５を実際に送信す
る前に、節は、共有キーの制御下でデータを暗号化し、
受信側の節から核部が受信した共有キーの暗号化された
形とデータとをデータパケットで該受信側の節に送信す
ることが出来る。
データを暗号化するには、使用することの出来る暗号化
アルゴリズムが幾つかある。実例として、ＤＢＳアルゴ
リズムについて以下に説明する。
ユーザーが回路網を介してデータを送ることを希望する
とき、正しい共有キーを使用してＤＢＳアルゴリズムを
データに適用する。ＤＢＳアルゴリズムの出力は、デー
タパケット１５内のデータ１９に置かれる。
同じアルゴリズムを使用して、共有キーの暗号化された
形を暗号化したり解読したりすることが出来る。同じス
テップが行われるが、データブロックを持つ代わりに、
データ入力は共有キーであり、暗号化／解読を制御する
キーはマスターキーである。
この時点で、節Ａｌｌ及び節Ｂ１２は共有キーについて
の交渉を終え、共有キーをそれぞれのマスターキーの下
で暗号化し終え、その暗号化したキーを交換し終わって
いる。節Ａｌｌのユーザーが節Ｂ１２のユーザーとの通
信を希望するときには、節Ａｌｌのアダプタ１０は、共
有キーの節Ｂ１２の形（即ち、節Ｂ１２のマスターキー
の下で暗号化された共有キー）を暗号ヘングー１８に挿
入して、適切なヘソグー情報でデータパケット１５を作
り、共有キーの制御下でデータを暗号化する。このデー
タパケット１５は、節Ｂ１２のアダプタ１４に送られ、
ここで逐次に受信される。
節Ｂ１２のアダプタ１４は、そのマスターキーの制御下
で、共有キーの、その暗号化された形を含むキー識別子
を解読して共有キーを得る。この共有キーは、該データ
パケットの受信された次のブロックを解読するのに使わ
れるが、それは普通はデータである。
節Ａｌｌ及び節８１２間の通信が秘密でない、即ち、デ
ータ保全性）１５中のデータ１９が暗号化されないが、
保全性が設けられなければならない場合には、ＤＥＳア
ルゴリズム及び共有キーを使用してデータ保全性を設け
ることが出来る。節Ａｌｌのユーザーが節Ｂ１２のユー
ザーとの通信を希望するときには、節Ａｌｌのアダプタ
１０は、共有キーの、節Ｂ１２の暗号化された形を暗号
ヘッダー１８に挿入し、適切なヘソグー情報でデータパ
ケット１５を作る。データは、暗号化されずにデータパ
ケット中に置かれる。ＤＢＳアルゴリズムは、暗号ブロ
ック連鎖（ｃＢＣと略記する）モード暗号化計算を、以
下の様にしてデータに対して行う。このアルゴリズムの
出力の最後の８バイトは、データパケット１５のＩＣＶ
２Ｏ内に置かれる。その後、このデータパケットは節Ｂ
１２のアダプタ１４に送られ、これに逐次に受信される
。節Ｂ１２のアダプタ１４は、そのマスターキーの制御
下で、共有キーの暗号化された形を含むキー識別子を解
読して共有キーを得る。この共有キーは、ＤＢＳのＣＢ
Ｃモードをデータ１９に適用するために使用される。こ
の計算の出力の最後の８バイトは、正しいデータが受信
されたか否かを判定するために、受信されたデータパケ
ット１５のＩＣＶ２Ｏと比較される。
データパケット全体が解読され且つ／又はその保全性が
検査された後、該データパケットは節Ｂ１２のメモリー
に置かれ、ここで節Ｂ１２は、連の検査を行って、回路
網中のどの節が該データパケットを送ったのか判定する
と共に、適切な共有キーが使用されたか否か判定する。
これらの検査は、節のメモリーに維持されている参照テ
ーブルの参照動作により行われる。上述した様に、これ
らの参照動作は、該データパケットの暗号処理後に行わ
れる。よって、本発明は参照テーブルを節Ｂ１２のアダ
プタ１４から節Ｂ１２のメモリーに移している。従って
、アダプタ１４が暗号処理を行う速度が向上し、他の機
能のためにアダプタ１４のより多くの部分を利用するこ
とが可能となる。
これは、８バイトキーを使って８バイトのデータブロッ
クを暗号化し且つ解読する様に設計されたＤＢＳアルゴ
リズムの説明である。解読は、暗号化のためのキーと同
じキーで、しかしキービットをアドレス指定する変更さ
れたスケジュールで行われ、解読プロセスは暗号化プロ
セスの逆となる。暗号化されるべきデータブロックに対
して、初期置換ＩＰを、次にキー依存複合計算を、最後
に初３ｔＩＩ置換の逆である置換ＩＰ−’を行う。キー
依存計算は、暗号化関数ｆと、キースケジュール関数Ｋ
Ｓとで定義される。
データ暗号化アルゴリズムを説明するために成る表記法
を定義しなければならない。ビットの二つのブロックＬ
及びＲが与えられたとき、ＬＲは、Ｌのビットと、これ
に続くＲのビットとから成るブロックを表す。ＬＲ中の
ビットのブロックはＢｌ、Ｂ１０．、　Ｂ、と表示され
、ここで該ブロックはＢ８、これに続＜Ｂ、、、、　こ
れに続＜Ｂ。
とから成る。
８バイトデータブロツクに対して最初に初期置換ＩＰが
行われて、置換された入力が得られ、ビット５８はその
第１ビツトであり、ビット５０は第２ピント、等であり
、そしてビット７が最後のビットである。
ＩＰ ５８　５０　４２　３４　２６　　１８　１０　　２６
０　５２　４４　３６　２Ｂ　　２０　１２　　４６２
　５４　４６　３８　３０　２２　１４　　６６４　５
６　４Ｂ　　４０　３２　２４　　１６　　８５７　　
４９　　４１　　３３　　２５　　１７　　９　　１５
９　５１　　４３　３５　２７　　１９　　１１　　３
６１　　５３　４５　３７　　２９　２１　　１３　　
５６３　５５　４７　３９　３１　２３　１５　　７置
換されたブロックは、第５図に記載されているキー依存
複合計算に入力され、この計算は前出力と呼ばれる出力
を作る。この前出力に対して以下に記載の逆置換が行わ
れ、暗号化されたデータが得られる。解読されたデータ
ビ・ノド位置は、置換された入力ブロックと同様に定義
される。
Ｉ　　Ｐ−’ ４０　　８　４８　１６　５６　２４　６４　３２３９
　　７　４４　１５　５５　２３　６３　３１３８　　
６　４６　１４　５４　２２　６２　３０３７　　５　
４５　１３　５３　２１　６１　２９３６　　４　４４
　１２　５２　２０　６０　２Ｂ３５　　３　４３　１
１　５１　１９　５９　２７３４　　２　４２　１０　
５０　１８　５８　２６３３　　１　４１　９　　４９
　１７　５７　２５置換された入力ブロックをその入力
として使って前出カブロックを作る計算は、主として、
下記の計算の１６回の反復から成る。この計算は暗号化
関数ｆで記述されるが、これは３２ビ・ノドのデータブ
ロックと４８ビツトのデータプロ・ノクとに作用して３
２ビソトのブロックを作る。
反復への入力ブロックの６４ビ・ノドが３２ビ・ノドブ
ロックＬと、これに続く３２ビツトブロツクＲとから成
るとする。上記の表記を使うと、入力ブロックはＬＲと
なる。Ｋは、この６４ビ・ノドキーから選ばれた４８ビ
ツトのブロックであると定義される。入力ＬＲでの反復
の出力Ｌ’Ｒ’は以下の様に記述されるが、ここで＋は
ビット毎のモジューロ２加算を表す。
Ｌ’＝Ｒ（１） Ｒ’＝ｔ、＋ｒ　　（Ｒ＋　Ｋ） この計算の第１図反復への入力は、第５図に記載されて
いる置換された入力ブロックである。
Ｌ’Ｒ’は１６回目の反復の出力であるので、Ｒ’Ｌ’
は前出カブロックである。第５図に示されている様に、
６４ビツトキーからのキービットにの異なるブロックが
計算の各反復で利用される。
キースケジュールＫＳは、１ないし１６の範囲内の整数
ｎの値と、入力として８バイトブロソクキーとを取り、
４８ビソトブロツクに７出力を産出する関数として定義
される。この出力は、以下の様に定義されるキーからの
ビットの置換された選択であり、Ｒ７はＫＥＹの４８個
の別個のビット位置のビットにより決定される。
Ｋ、１＝ＫＳ　（ｎ、ＫＥＹ）　　　　　　　　（２）
ＫＳは、方程式（１）のｎ回目の反復に使用されるプロ
ソクＫが上記のブロックに、、であるので、キースケジ
ュールと呼ばれる。
最後に、Ｌ及びＲがＬｈ−１及びＲい、でＫかに、ｌで
ある時にはＬｏ及びＲｏはＬ及びＲとなる様に選ばれ、
Ｌ７及びＲ７は方程式（１）のＬ′及びＲ′となる様に
選ばれる。これらの変数がこの様に定義され、ｎが１か
ら１６の範囲内にあるときには、下記の関係が存在する
。
Ｌｈ　＝Ｒｈ−＋　　　　　　　　　　　　　　（３）
Ｒｈ　＝　Ｌｎ−ｔ　”　（Ｒｈ−＋　、　ＫＲ）前出
カブロックはＲ＋　ｈ　Ｌ　ｒ　ｂで定義される。
上記の計算の暗号化された出力を解読するには、暗号化
されたデータブロックに同じアルゴリズムを適用して、
データ暗号化の際に使用されたのと同じキービットにの
ブロックが解読時に計算の各反復で使用されることを保
証する必要がある。これは、下記の方程式で表すことが
出来、ここでＲ１＆Ｌｌ＆は置換された入力ブロックで
あり、ＬＯＲ６は前出カブロックである。
Ｒ，−、＝Ｌ、　　　　　　　　　　　　　　（４）Ｌ
、ｌ　　＝Ｒ，＋Ｆ　　（Ｌｈ　　、　　ＫＦＩ　　）
上記のアルゴリズムと、このアルゴリズムを利用する色
々な動作モードとに関する一層詳しい説明については、
「データ暗号化規格の明細」という名称の国立規格局刊
行物ＦＩＰＳ　　ＰＵＢ４６、特に、パスワード暗号化
についてのＤＢＳアルゴリズムを実施するＦＯＲＴＲＡ
Ｎプログラムを記述した「パスワード使用法」という名
称のＦＩＰＳＰＵＢ１１２の付録りを参照するべきであ
る。
以上の記述はＤＢＳアルゴリズムを使って１個の８バイ
トブロツクを暗号化し且つ解読する方法を示す。もっと
大きなデータのグループを暗号化／解読するには、暗号
ブロック連鎖（ｃＢＣ）等のＤＢＳの連鎖モードを使う
必要がある。このモードを使えば、随意の長さのデータ
のグループを暗号化／解読することが出来る。ＣＢＣの
もっと詳しい説明については、ｒＤＥＳ動作モード１と
いう名称の国立規格局刊行物ＦＩＰＳ　　ＰＵＢ８１を
参照するべきである。
本発明の上記の代表的実施例は、本発明の明確な教示内
容から逸脱せずに成る変更を行うことが出来るので、単
に例を示すのみである。従って、発明を定義する唯一の
ものである特許請求の範囲の欄の記載内容を参照するべ
きである。
【図面の簡単な説明】
第１図はコンピュータ回路網の一部のブロック図である
。 第２図は、アダプタのブロック図である。 第３図は、コンピュータ回路網内で節から送信されるデ
ータパケソトを示す。 第４図は、コンピュータ回路網の好適な実施例“のブロ
ック図である。 第５図は、データ暗号化標準アルゴリズムを示す流れ図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）回路網において共有キーを暗号化する方法であっ
    て、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２節において第２節のマスターキーの制御下で
    共有キーを暗号化して、共有キーの暗号化された形を形
    成し、 （ｃ）共有キーの暗号化された形を第２節から第１節へ
    送るステップから成ることを特徴とする方法。 （２）回路網においてデータパケットを作る方法であっ
    て、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２節のマスターキーの制御下で暗号化された共
    有キーの暗号化された形と、共有キーの制御下で暗号化
    されたデータとを合併して第１節で暗号化されたデータ
    パケットを作るステップから成ることを特徴とする方法
    。 （３）回路網においてデータパケットを送信する方法で
    あって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第１節から第２節へ、第２節のマスターキーの制
    御下で暗号化された共有キーの暗号化された形と、共有
    キーの制御下で暗号化されたデータとを含む暗号化され
    たデータパケットを送るステップから成ることを特徴と
    する方法。 （４）回路網においてデータパケットを解読する方法で
    あって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２節のマスターキーの制御下で第２節で共有キ
    ーの暗号化された形を解読して共有キーを得、 （ｃ）共有キーの制御下で第２節でデータを解読するス
    テップから成ることを特徴とする方法。 （５）回路網においてデータパケットを作って送信する
    方法であって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２節のマスターキーの制御下で暗号化された共
    有キーの暗号化された形と、共有キーの制御下で暗号化
    されたデータとを合併して第１節で暗号化されたデータ
    パケットを作り、 （ｃ）第１節から第２節へ、第２節のマスターキーの制
    御下で暗号化された共有キーの暗号化された形と、共有
    キーの制御下で暗号化されたデータとを含む暗号化され
    たデータパケットを送るステップから成ることを特徴と
    する方法。 （６）回路網においてデータパケットを送信し解読する
    方法であって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第１節から第２節へ、第２節のマスターキーの制
    御下で暗号化された共有キーの暗号化された形と、共有
    キーの制御下で暗号化されたデータとを含む暗号化され
    たデータパケットを送り、 （ｃ）第２節のマスターキーの制御下で第２節で共有キ
    ーの暗号化された形を解読して共有キーを得、 （ｄ）共有キーの制御下で第２節でデータを解読するス
    テップから成ることを特徴とする方法。 （７）回路網においてデータパケットを安全に送信する
    方法であって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２節において第２節のマスターキーの制御下で
    共有キーを暗号化して、共有キーの暗号化された形を形
    成し、 （ｃ）共有キーの暗号化された形を第２節から第１節へ
    送り、 （ｄ）第１節で共有キーの制御下でデータを暗号化し、 （ｅ）第２節から送信された共有キーの暗号化された形
    と、共有キーの制御下で暗号化されたデータとを合併し
    て、暗号化されたデータパケットを作り、 （ｆ）暗号化されたデータパケットを第１節から第２節
    へ送信し、 （ｇ）第２節のマスターキーの制御下で第２節で共有キ
    ーの暗号化された形を解読して共有キーを得、 （ｈ）共有キーの制御下で第２節でデータを解読するス
    テップから成ることを特徴とする方法。 （８）暗号化されたデータパケットを送信するステップ
    は逐次に行われることを特徴とする請求項３、５、６及
    び７のいずれか一に記載の方法。 （９）２路の暗号化通信に対処するマスターキーを第１
    節が有することを特徴とする請求項３、５、６及び７の
    いずれか一に記載の方法。 （１０）マスターキーの制御下で暗号化された共有キー
    の暗号化された形と、共有キーの制御下で暗号化された
    データとを含む暗号化されたデータパケットを受信する
    様になっている入力装置と、該入力装置に接続され、マ
    スターキーを格納するようになっている記憶装置とから
    成る解読装置であって、 該解読装置の一部は入力装置及び記憶装置に接続されて
    いて、共有キーの暗号化された形をマスターキーの制御
    下で解読し、暗号化されたデータを共有の制御下で解読
    する様になっていることを特徴とする解読装置。 （１１）少なくとも一つの共有キーと、その少なくとも
    一つの共有キーの暗号化された形とを格納する様になっ
    ている記憶装置と、 該記憶装置に接続され、少なくとも一つの共有キーの制
    御下でデータを暗号化する様になっている装置と、 該記憶装置及び該装置に接続され、少なくとも一つの共
    有キーの暗号化された形と暗号化されたデータとを合併
    してデータパケットを形成するパケット形成装置とから
    成ることを特徴とする暗号化装置。 （１２）パケット形成装置に接続されて、暗号化された
    データパケットを送信する出力装置を更に有することを
    特徴とする請求項１１に記載の暗号化装置。 （１３）各々マスターキーを有し、且つ、両方が共有キ
    ーを有し、回路網を形成するように接続された少なくと
    も第１の節及び第２の節と、 第２の節に接続された解読装置と、 共有キーの暗号化された形と共有キーの制御下で暗号化
    されたデータとを有する、第１の節に位置する暗号化さ
    れたデータパケットと、第１の節は、その暗号化された
    データパケットを第２の節へ送信する様になっているこ
    とと、解読装置は第１の節から送信された暗号化された
    データパケットを受信する様になっていることと、 解読装置は、共有キーの暗号化された形を第２の節のマ
    スターキーの制御下で解読し、暗号化されたデータを共
    有キーの制御下で解読する様になっていることとから成
    ることを特徴とする回路網。 （１４）各々マスターキーを有し、且つ、両方が共有キ
    ーを有し、回路網を形成するように接続された少なくと
    も第１の節及び第２の節と、 共有キーと、第２の節のマスターキーの制御下で暗号化
    された共有キーの暗号化された形とを格納するようにな
    っている、第１の節の記憶装置と、 この記憶装置に接続され、共有キーの制御下でデータを
    暗号化するようになっている装置と、この記憶装置と該
    装置とに接続され、共有キーの暗号化された形と、暗号
    化されたデータとを合併してデータパケットを形成する
    パケット形成装置と、 第１の節は該データパケットを第２の節に送信するよう
    になっていることと、 第２の節のマスターキーの制御下で暗号化された共有キ
    ーの暗号化された形と、共有キーの制御下で暗号化され
    たデータとを含む、暗号化されたデータパケットを受信
    するようになっている、第２の節の入力装置と、 この入力装置に接続され、第２の節のマスターキーを格
    納するようになっている記憶装置と、該入力装置と該記
    憶装置とに接続され、第２の節でマスターキーの制御下
    で共有キーの暗号化された形を解読すると共に、暗号化
    されたデータを共有キーの制御下で解読するようになっ
    ている解読装置とから成ることを特徴とする回路網。 （１５）回路網においてデータパケットを形成する方法
    であって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第１の節でデータパケットを形成するステップか
    ら成り、該データパケットは、第２の節のマスターキー
    の制御下で暗号化された共有キーの暗号化された形と、
    データと、共有キー及び該データの関数として該データ
    パケットに組み込まれた保全性検査ベクトルとから成る
    ことを特徴とする方法。 （１６）回路網においてデータパケットを送信する方法
    であって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第１の節から第２の節へデータパケットを送信す
    るステップから成り、このデータパケットは、第２の節
    のマスターキーの制御下で暗号化された共有キーの暗号
    化された形と、データと、該共有キー及び該データの関
    数として該データパケットに組み込まれた保全性検査ベ
    クトルとを含むことを特徴とする方法。 （１７）回路網においてデータパケットを形成し送信す
    る方法であって、 （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２の節のマスターキーの制御下で暗号化された
    共有キーの暗号化された形と、データと、該共有キー及
    び該データの関数として該データパケットに組み込まれ
    た保全性検査ベクトルとを合併して該データパケットを
    形成し、 （ｃ）第１の節から第２の節へ該データパケットの暗号
    化された形を送信するステップから成り、このデータパ
    ケットの暗号化された形は、第２の節のマスターキーの
    制御下で暗号化された共有キーの暗号化された形と、デ
    ータと、該共有キー及び該データの関数として該データ
    パケットに組み込まれた保全性検査ベクトルとを含むこ
    とを特徴とする方法。（１８）回路網においてデータパ
    ケットを送信し、その保全性を確認する方法であって、
    （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２の節のマスターキーの制御下で暗号化された
    共有キーの暗号化された形と、データと、該共有キー及
    び該データの関数として該データパケットに組み込まれ
    た保全性検査ベクトルとを含む該データパケットを第１
    の節から第２の節へ送信し、 （ｃ）共有キーの暗号化された形を、それが第２の節に
    受信されるときに、第２の節のマスターキーの制御下で
    解読して該共有キーを得、（ｄ）受信された該データパ
    ケットのデータと第２の節の共有キーとを利用して第２
    の節で該保全性検査ベクトルを計算し、 （ｅ）この計算された保全性検査ベクトルを、該データ
    パケット内の、第２の節に受信された保全性検査ベクト
    ルと比較するステップから成ることを特徴とする方法。 （１９）回路網における、保全性検査ベクトルを含むデ
    ータパケットの高保全性伝送の方法であって （ａ）第１節を第２節に結合し、該第２節は、該節に特
    有のマスターキーを有し、この両方の節が共有キーを有
    し、 （ｂ）第２の節で第２の節のマスターキーの制御下で共
    有キーを暗号化し、 （ｃ）共有キーの暗号化された形を第２の節から第１の
    節へ送信し、 （ｄ）　第１の節において、第２の節のマスターキーの
    制御下で暗号化された共有キーの暗号化された形と、デ
    ータと、該共有キー及び該データの関数として組み込ま
    れる保全性検査ベクトルとを含むデータパケットを形成
    し、 （ｅ）該データパケットを第１の節から第２の節へ送信
    し、 （ｆ）共有キーの暗号化された形を、それが第２の節に
    受信されるときに、第２の節のマスターキーの制御下で
    解読して共有キーを得、 （ｇ）第２の節に受信されたデータパケットのデータと
    該データパケットの共有キーとを利用して第２の節で保
    全性検査ベクトルを計算し、（ｈ）その計算された保全
    性検査ベクトルを、該データパケット内の、第２の節に
    受信された保全性検査ベクトルと比較するステップから
    成ることを特徴とする方法。 （２０）データパケットを送信するステップは逐次に行
    われることを特徴とする請求項１６、１７及び１８のい
    ずれか一に記載の方法。 （２１）２路の暗号化通信に対処するマスターキーを第
    １節が有することを特徴とする請求項１６、１７及び１
    ８のいずれか一に記載の方法。 （２２）パケット形成装置であって、 少なくとも一つの共有キーと、その少なくとも一つの共
    有キーの暗号化された形とを格納するようになっている
    記憶装置と、 該記憶装置に接続され、データと、その少なくとも一つ
    の共有キーとを利用して保全性検査ベクトルを計算する
    ようになっている装置と、該パケット形成装置の一部は
    、該記憶装置及び該装置に接続され、該少なくとも一つ
    の共有キーの暗号化された形と、データと、保全性検査
    ベクトルとを合併してデータパケットを形成する様にな
    っていることと、から成ることを特徴とするパケット形
    成装置。 （２３）該パケット形成装置の該一部に接続されてデー
    タパケットを送信する出力装置を更に有することを特徴
    とする請求項２２に記載のパケット形成装置。 （２４）保全性検査装置であって、 マスターキーの制御下で暗号化された少なくとも一つの
    共有キーの暗号化された形と、データと、該少なくとも
    一つの共有キーと該データとの関数として組み込まれた
    保全性検査ベクトルとを含むデータパケットを送信する
    ようになっている入力装置と、 該入力装置に接続され、該マスターキーを格納するよう
    になっている記憶装置と、 該入力装置及び該記憶装置に接続され、マスターキーの
    制御下で該少なくとも一つの共有キーの暗号化された形
    を解読するようになっている解読装置と、 該保全性検査装置の一部は、該入力装置及び該解読装置
    に接続され、該データパケットのデータと、該データパ
    ケットの該少なくとも一つの共有キーとを利用して保全
    性検査ベクトルを計算し、その計算した保全性検査ベク
    トルを該データパケット内の保全性検査ベクトルと比較
    することと、から成ることを特徴とする請求項保全性検
    査装置。 （２５）各々マスターキーを有し、且つ、両方が共有キ
    ーを有し、回路網を形成するように接続された少なくと
    も第１の節及び第２の節と、 第２の節に接続された解読装置と、 該共有キーの暗号化された形と保全性検査ベクトルとを
    有する、第１の節のデータパケットと、 第１の節は該データパケットを第２の節へ送信する様に
    なっていることと、 該解読装置は、第１の節から送信された該データパケッ
    トを受信する様になっていることと、該解読装置は、第
    ２の節のマスターキーの制御下で共有キーの暗号化され
    た形を解読する様になっていることと、 該解読装置に接続されて、第２の節で受信されたデータ
    と、該少なくとも一つの共有キーとを利用して保全性検
    査ベクトルを計算し、その計算した保全性検査ベクトル
    を、該データパケット内の保全性検査ベクトルと比較す
    る保全性検査装置と、から成ることを特徴とする回路網
    。 （２６）各々マスターキーを有し、且つ、両方が共有キ
    ーを有し、回路網を形成するように接続された少なくと
    も第１の節及び第２の節と、 少なくとも一つの共有キーと、マスターキーの制御下で
    暗号化された該少なくとも一つの共有キーの暗号化され
    た形とを格納するようになっている、第１の節の第１記
    憶装置と、該第１記憶装置に接続され、データと、該少
    なくとも一つの共有キーとを利用して保全性検査ベクト
    ルを計算するようになっている装置と、該第１記憶装置
    及び該装置に接続され、該少なくとも一つの共有キーの
    暗号化された形と、該データと、該保全性検査ベクトル
    とを合併してデータパケットを形成するパケット形成装
    置と、 第１の節は該データパケットを第２の節へ送信する様に
    なっていることと、 該データパケットを受信するようになっている、第２の
    節の入力装置と、 該入力装置に接続され、該マスターキーを格納するよう
    になっている、第２の節の第２記憶装置と、 該入力装置及び該第２記憶装置に接続され、該マスター
    キーの制御下で該少なくとも一つの共有キーの暗号化さ
    れた形を解読するようになっている解読装置と、 該入力装置及び該解読装置に接続され、第２の節に受信
    されたデータと該少なくとも一つの共有キーとを利用し
    て保全性検査ベクトルを計算し、その計算した保全性検
    査ベクトルを該データパケット内の保全性検査ベクトル
    と比較する様になっている保全性検査装置と、から成る
    ことを特徴とする回路網。
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