JPH09120260A - 暗号化または復号の方法 - Google Patents
暗号化または復号の方法Info
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- JPH09120260A JPH09120260A JP8250770A JP25077096A JPH09120260A JP H09120260 A JPH09120260 A JP H09120260A JP 8250770 A JP8250770 A JP 8250770A JP 25077096 A JP25077096 A JP 25077096A JP H09120260 A JPH09120260 A JP H09120260A
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- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/06—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
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- H04L9/065—Encryption by serially and continuously modifying data stream elements, e.g. stream cipher systems, RC4, SEAL or A5/3
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- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Storage Device Security (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 個人部門のアプリケーションで十分なレベル
の機密性を提供する低コストで容易に実装可能な暗号化
法および暗号化装置を実現する。 【解決手段】 回転状態ベクトルが１次元配列として実
装され、配列の各要素の値は平文のバイトの暗号化後に
変更（更新）される。暗号化後の回転状態ベクトルの変
更（更新）は、暗号のアルファベット間の関係を変え
る。実施例では、ストリーム暗号が回転状態を用いて平
文バイトを暗号化し暗号文バイトを生成する。回転状態
ベクトルは、その各要素の値を暗号文バイトまたは平文
バイトの関数として変更することによって自動鍵化され
る。第２実施例では、ブロック暗号が、回転状態ベクト
ルを用いて、情報ブロックを暗号化し、暗号化された情
報のブロックを生成する。この場合、回転状態ベクトル
は、情報ブロックのバイト、暗号化された情報ブロック
の暗号化バイトまたは鍵の関数として更新される。
の機密性を提供する低コストで容易に実装可能な暗号化
法および暗号化装置を実現する。 【解決手段】 回転状態ベクトルが１次元配列として実
装され、配列の各要素の値は平文のバイトの暗号化後に
変更（更新）される。暗号化後の回転状態ベクトルの変
更（更新）は、暗号のアルファベット間の関係を変え
る。実施例では、ストリーム暗号が回転状態を用いて平
文バイトを暗号化し暗号文バイトを生成する。回転状態
ベクトルは、その各要素の値を暗号文バイトまたは平文
バイトの関数として変更することによって自動鍵化され
る。第２実施例では、ブロック暗号が、回転状態ベクト
ルを用いて、情報ブロックを暗号化し、暗号化された情
報のブロックを生成する。この場合、回転状態ベクトル
は、情報ブロックのバイト、暗号化された情報ブロック
の暗号化バイトまたは鍵の関数として更新される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、暗号の分野に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】暗号系および暗号法は、通信を、意図し
た受け手以外のすべての者にとって理解不能にするよう
に設計される。最近まで、暗号系および暗号法の使用
は、主に政府の軍事および外交上の応用に制限されてき
た。しかし、電子メールに関する情報や、商品、サービ
スおよび金融上の信用や支払などの交換に関連する取引
に関する情報の転送、蓄積および処理の手段として個人
部門によって通信ネットワークの使用（例えば、セルラ
方式、コンピュータネットワーク、ケーブルテレビジョ
ン方式）により、これらの通信ネットワークにおける情
報を、権限のない開示あるいは改変から保護する必要性
が生じている。
た受け手以外のすべての者にとって理解不能にするよう
に設計される。最近まで、暗号系および暗号法の使用
は、主に政府の軍事および外交上の応用に制限されてき
た。しかし、電子メールに関する情報や、商品、サービ
スおよび金融上の信用や支払などの交換に関連する取引
に関する情報の転送、蓄積および処理の手段として個人
部門によって通信ネットワークの使用（例えば、セルラ
方式、コンピュータネットワーク、ケーブルテレビジョ
ン方式）により、これらの通信ネットワークにおける情
報を、権限のない開示あるいは改変から保護する必要性
が生じている。
【０００３】この必要性は、このような通信ネットワー
クにおける個人部門による暗号系および暗号法の開発を
引き起こしている。例えば、セルラ通信ネットワーク
は、米国特許第５，１５９，６３４号に開示されている
ような通信の秘密を保障する暗号系を使用することが可
能である。他の通信ネットワーク（例えば、ネットワー
ク接続による現金自動預け払い機）は、周知のデータ暗
号化規格（ＤＥＳ）を用いて情報を暗号化する（Nation
al Bureau of Standards（米国規格局）, "DataEncrypt
ion Standard", Fed. Inf. Process. Stand. Publ. 46,
Jan. 1977 参照）。暗号系は、例えば、専用チップ、
汎用パーソナルコンピュータ、あるいは消費者電子製品
に埋め込まれた専用マイクロプロセッサ内に実装され
る。暗号法は、ＣやＦＯＲＴＲＡＮなどのさまざまなプ
ログラミング言語によるプログラムコードによって実行
されることが可能である。
クにおける個人部門による暗号系および暗号法の開発を
引き起こしている。例えば、セルラ通信ネットワーク
は、米国特許第５，１５９，６３４号に開示されている
ような通信の秘密を保障する暗号系を使用することが可
能である。他の通信ネットワーク（例えば、ネットワー
ク接続による現金自動預け払い機）は、周知のデータ暗
号化規格（ＤＥＳ）を用いて情報を暗号化する（Nation
al Bureau of Standards（米国規格局）, "DataEncrypt
ion Standard", Fed. Inf. Process. Stand. Publ. 46,
Jan. 1977 参照）。暗号系は、例えば、専用チップ、
汎用パーソナルコンピュータ、あるいは消費者電子製品
に埋め込まれた専用マイクロプロセッサ内に実装され
る。暗号法は、ＣやＦＯＲＴＲＡＮなどのさまざまなプ
ログラミング言語によるプログラムコードによって実行
されることが可能である。
【０００４】暗号化されるべき情報を「平文」という。
平文は、アルファベットから選択される記号からなる。
アルファベットとは、一定の順序に配列された記号の集
合である。例えば現代英語のアルファベットでは、記号
は｛Ａ，Ｂ，...，Ｚ｝と配列された文字である。アル
ファベットのもう１つの例は、｛００，０１，１０，１
１｝と配列された４個の２進記号のアルファベットであ
る。平文は、「鍵」というパラメータで特徴づけられる
関数によって「暗号文」に変換される。
平文は、アルファベットから選択される記号からなる。
アルファベットとは、一定の順序に配列された記号の集
合である。例えば現代英語のアルファベットでは、記号
は｛Ａ，Ｂ，...，Ｚ｝と配列された文字である。アル
ファベットのもう１つの例は、｛００，０１，１０，１
１｝と配列された４個の２進記号のアルファベットであ
る。平文は、「鍵」というパラメータで特徴づけられる
関数によって「暗号文」に変換される。
【０００５】非常に古い暗号の１つにシーザー暗号があ
る。これは、ユリウス・カエサル（ジュリアス・シーザ
ー）による単純換字暗号である。シーザー暗号では、与
えられた１つのアルファベットに対して、平文中の各記
号を指定した数だけずらして（シフトして）暗号文中の
対応する記号を生成する。例えば、記号Ａ〜Ｚからなる
アルファベットに対して、平文が「ＤＯＧ」であり、記
号シフトすなわち鍵を３と指定した場合、暗号文は「Ｇ
ＲＪ」である。なぜならば、記号Ｇ、ＲおよびＪはそれ
ぞれＤ、ＯおよびＧから３文字分右にあるためである。
この場合、平文を暗号文に変換する関数は一対一写像で
ある。単純換字暗号は、平文記号の頻度分布を暗号文中
に保存する。従って、このような暗号は、自然言語の統
計的性質を利用することによって、および、暗号文中の
記号の相対頻度および記号の組合せに注目することによ
って（例えば、ＥおよびＴは英語において最も頻繁に現
れる文字であるので、平文記号ＥおよびＴを試みに最も
多い暗号文記号に割り当てることによって）、容易に解
読される（破られる）。
る。これは、ユリウス・カエサル（ジュリアス・シーザ
ー）による単純換字暗号である。シーザー暗号では、与
えられた１つのアルファベットに対して、平文中の各記
号を指定した数だけずらして（シフトして）暗号文中の
対応する記号を生成する。例えば、記号Ａ〜Ｚからなる
アルファベットに対して、平文が「ＤＯＧ」であり、記
号シフトすなわち鍵を３と指定した場合、暗号文は「Ｇ
ＲＪ」である。なぜならば、記号Ｇ、ＲおよびＪはそれ
ぞれＤ、ＯおよびＧから３文字分右にあるためである。
この場合、平文を暗号文に変換する関数は一対一写像で
ある。単純換字暗号は、平文記号の頻度分布を暗号文中
に保存する。従って、このような暗号は、自然言語の統
計的性質を利用することによって、および、暗号文中の
記号の相対頻度および記号の組合せに注目することによ
って（例えば、ＥおよびＴは英語において最も頻繁に現
れる文字であるので、平文記号ＥおよびＴを試みに最も
多い暗号文記号に割り当てることによって）、容易に解
読される（破られる）。
【０００６】暗号をより破りにくくする１つの方法は、
暗号文中の記号の頻度を平坦化して、暗号を破る際に言
語の統計的性質を利用しにくくすることである。これ
は、回転で用いる複数の暗号アルファベットを使用する
ことにより多表式暗号を作成することにより実現される
（例えば、D. Denning, "Cryptography and Data Secur
ity", Addison-Wesley Pub. Co., Reading, Massachuse
tts, U.S.A., 1982 参照）。第二次世界大戦でドイツに
よって使用されたエニグマ機械のようなロータ機械すな
わち配線符号輪機械が、多表式換字暗号を実現する。ロ
ータ機械はロータのバンクからなる。各ロータの周囲
は、前後両面に一連の電気接点（例えば、各文字Ａ〜Ｚ
に対する接点）を有する。前面の各接点が後面の接点と
接続されて、平文文字から暗号文文字への一対一写像が
実現される。各ロータは２６個の位置へ回転可能であ
り、ロータは、各平文文字が暗号化された後の動きのタ
イプ（例えば、走行距離計タイプの動き）に従って回転
される。
暗号文中の記号の頻度を平坦化して、暗号を破る際に言
語の統計的性質を利用しにくくすることである。これ
は、回転で用いる複数の暗号アルファベットを使用する
ことにより多表式暗号を作成することにより実現される
（例えば、D. Denning, "Cryptography and Data Secur
ity", Addison-Wesley Pub. Co., Reading, Massachuse
tts, U.S.A., 1982 参照）。第二次世界大戦でドイツに
よって使用されたエニグマ機械のようなロータ機械すな
わち配線符号輪機械が、多表式換字暗号を実現する。ロ
ータ機械はロータのバンクからなる。各ロータの周囲
は、前後両面に一連の電気接点（例えば、各文字Ａ〜Ｚ
に対する接点）を有する。前面の各接点が後面の接点と
接続されて、平文文字から暗号文文字への一対一写像が
実現される。各ロータは２６個の位置へ回転可能であ
り、ロータは、各平文文字が暗号化された後の動きのタ
イプ（例えば、走行距離計タイプの動き）に従って回転
される。
【０００７】ロータ機械でメッセージを暗号化するため
には、１つの平文文字（平文記号）をロータバンクの一
端に入力し、次々とロータを通じて移動させると、他端
に暗号文記号（暗号文文字）として現れる。このような
ロータ機械の鍵は、一般に、どのロータがロータバンク
を構成するか、ロータバンクにおけるロータの順序、ロ
ータの始点などを指定する。鍵は、ロータの動きのパラ
メータを指定することも可能である。例えば走行距離計
タイプのロータの動きの場合、鍵は、ロータバンク内の
１つのロータにより、バンク内のもう１つのロータが前
進する点（例えば記号「Ｑ」）を指定することが可能で
ある。暗号文を解読するのは困難である。なぜならば、
一般的に、ロータ機構の状態（すなわち、各ロータにお
ける一対一写像の配線、ロータの相対的な始動位置、お
よび、暗号化後のロータの相対的な動き）は未知である
からである。
には、１つの平文文字（平文記号）をロータバンクの一
端に入力し、次々とロータを通じて移動させると、他端
に暗号文記号（暗号文文字）として現れる。このような
ロータ機械の鍵は、一般に、どのロータがロータバンク
を構成するか、ロータバンクにおけるロータの順序、ロ
ータの始点などを指定する。鍵は、ロータの動きのパラ
メータを指定することも可能である。例えば走行距離計
タイプのロータの動きの場合、鍵は、ロータバンク内の
１つのロータにより、バンク内のもう１つのロータが前
進する点（例えば記号「Ｑ」）を指定することが可能で
ある。暗号文を解読するのは困難である。なぜならば、
一般的に、ロータ機構の状態（すなわち、各ロータにお
ける一対一写像の配線、ロータの相対的な始動位置、お
よび、暗号化後のロータの相対的な動き）は未知である
からである。
【０００８】しかし、ロータ機械暗号化方式はいくつか
の欠点を有する。第１に、暗号化の速度は、ロータ機構
の速度および信頼性によって制限される。第２に、各平
文文字（平文記号）が暗号化された後のロータの動きが
同じである（これは、機械的制約により必要となること
がある）場合、暗号文を解読しやすくなる。これらの２
つの問題点は、暗号化方式をソフトウェアで実装するこ
とによって解決されるかもしれないが、それでも別の問
題が残る。特に、ロータ機械は高度の機密性を提供する
ことができるが（ドイツのエニグマ暗号は多大な労力に
より第二次世界大戦の連合国によって解読されたが、連
合国によって使用されたロータ暗号のうちには今日も未
解読のままと思われるものがある）、暗号がどのくらい
解読が困難であるかを設計プロセス中に予測することが
難しいことが多い。
の欠点を有する。第１に、暗号化の速度は、ロータ機構
の速度および信頼性によって制限される。第２に、各平
文文字（平文記号）が暗号化された後のロータの動きが
同じである（これは、機械的制約により必要となること
がある）場合、暗号文を解読しやすくなる。これらの２
つの問題点は、暗号化方式をソフトウェアで実装するこ
とによって解決されるかもしれないが、それでも別の問
題が残る。特に、ロータ機械は高度の機密性を提供する
ことができるが（ドイツのエニグマ暗号は多大な労力に
より第二次世界大戦の連合国によって解読されたが、連
合国によって使用されたロータ暗号のうちには今日も未
解読のままと思われるものがある）、暗号がどのくらい
解読が困難であるかを設計プロセス中に予測することが
難しいことが多い。
【０００９】情報を暗号化するもう１つの技術は自動鍵
暗号を用いるものである。その名前から示唆されるよう
に、自動鍵暗号とは、暗号化プロセスで使用されるパラ
メータ（例えば鍵）が、例えば平文もしくは暗号文また
はその両方に基づいて自動的に変更あるいは更新される
ような暗号である。自動鍵暗号の簡単な例として、初期
鍵「ＢＬＵＥ」を用いて平文「ＦＬＹ ＡＴ ＯＮＣ
Ｅ」を暗号化する場合を考える。鍵の４個の文字を平文
の初めの４文字と揃えて（すなわち、ＢとＦ、ＬとＬ、
ＵとＹ、および、ＥとＡ）並べる。並んだ文字の各対を
次のような意味で（２６を法として）「加算」する。す
なわち、Ｂはアルファベットの１番目の文字（Ａは０番
目の文字であると仮定する）であり、Ｆは５番目の文字
であり、１＋５は６であるから、平文Ｆは６番目の文字
Ｇとして暗号化される。同様に、Ｌはアルファベットの
１１番目の文字であり、１１＋１１は２２であるから、
メッセージ内の平文Ｌは、アルファベットの２２番目の
文字であるＷとして暗号化される。最初の４個の平文文
字に対してこの手続きを続けると、「ＦＬＹ Ａ」は暗
号文「ＧＷＳＥ」となる。平文の次の４文字「Ｔ ＯＮ
Ｃ」を暗号化するために、鍵として、前の暗号文の４文
字すなわち「ＧＷＳＥ」を選ぶ。自動鍵暗号は、伝送中
の１文字の破損が残りのメッセージに影響を及ぼす、す
なわち、残りのメッセージ中に誤りを引き起こすという
欠点を有する。その結果、伝送中の低い誤り確率を保証
する技術（例えば誤り訂正符号の使用）が最近になって
利用可能になるまでは、自動鍵暗号は有利ではなかっ
た。
暗号を用いるものである。その名前から示唆されるよう
に、自動鍵暗号とは、暗号化プロセスで使用されるパラ
メータ（例えば鍵）が、例えば平文もしくは暗号文また
はその両方に基づいて自動的に変更あるいは更新される
ような暗号である。自動鍵暗号の簡単な例として、初期
鍵「ＢＬＵＥ」を用いて平文「ＦＬＹ ＡＴ ＯＮＣ
Ｅ」を暗号化する場合を考える。鍵の４個の文字を平文
の初めの４文字と揃えて（すなわち、ＢとＦ、ＬとＬ、
ＵとＹ、および、ＥとＡ）並べる。並んだ文字の各対を
次のような意味で（２６を法として）「加算」する。す
なわち、Ｂはアルファベットの１番目の文字（Ａは０番
目の文字であると仮定する）であり、Ｆは５番目の文字
であり、１＋５は６であるから、平文Ｆは６番目の文字
Ｇとして暗号化される。同様に、Ｌはアルファベットの
１１番目の文字であり、１１＋１１は２２であるから、
メッセージ内の平文Ｌは、アルファベットの２２番目の
文字であるＷとして暗号化される。最初の４個の平文文
字に対してこの手続きを続けると、「ＦＬＹ Ａ」は暗
号文「ＧＷＳＥ」となる。平文の次の４文字「Ｔ ＯＮ
Ｃ」を暗号化するために、鍵として、前の暗号文の４文
字すなわち「ＧＷＳＥ」を選ぶ。自動鍵暗号は、伝送中
の１文字の破損が残りのメッセージに影響を及ぼす、す
なわち、残りのメッセージ中に誤りを引き起こすという
欠点を有する。その結果、伝送中の低い誤り確率を保証
する技術（例えば誤り訂正符号の使用）が最近になって
利用可能になるまでは、自動鍵暗号は有利ではなかっ
た。
【００１０】暗号は、暗号化法を組み合わせることによ
って生成することも可能である。例えば、米国特許第
１，５０２，３７６号（発行日：１９２４年７月２２
日）には、特定の平文文字の暗号化の後に、符号輪のバ
ンクの通常の動きを停止または中断する（すなわち、自
動鍵と同様）ロータ機械暗号システムが記載されてい
る。
って生成することも可能である。例えば、米国特許第
１，５０２，３７６号（発行日：１９２４年７月２２
日）には、特定の平文文字の暗号化の後に、符号輪のバ
ンクの通常の動きを停止または中断する（すなわち、自
動鍵と同様）ロータ機械暗号システムが記載されてい
る。
【００１１】情報を暗号化するために用いられる個々の
システムあるいは技術は、要求される機密性のレベル
（すなわち、意図しない受け手が暗号化された情報を解
読する（破る）のをどの程度困難なものにすべきか）、
実装のコストおよび複雑さ、暗号化されるデータの形式
あるいは書式（フォーマット）などのような事項に左右
される。情報が二進数すなわちビットの列として表現さ
れる場合、ストリームとして（例えば、１バイトが１個
以上の二進数からなるとして、バイトごとに）暗号化す
ることができる。ストリーム暗号では、前の平文のバイ
トの暗号化が、後のバイトの暗号化に影響する。すなわ
ち、後のバイトは、前の平文のバイトおよびそれに対応
する暗号文の関数として暗号化される。別の場合、暗号
化されるデータは、固定長ブロックの情報（例えば、指
定したバイト数の情報からなる）か、または、可能な長
さの集合に制限される長さを有するブロックのいずれか
のフォーマットを有する。
システムあるいは技術は、要求される機密性のレベル
（すなわち、意図しない受け手が暗号化された情報を解
読する（破る）のをどの程度困難なものにすべきか）、
実装のコストおよび複雑さ、暗号化されるデータの形式
あるいは書式（フォーマット）などのような事項に左右
される。情報が二進数すなわちビットの列として表現さ
れる場合、ストリームとして（例えば、１バイトが１個
以上の二進数からなるとして、バイトごとに）暗号化す
ることができる。ストリーム暗号では、前の平文のバイ
トの暗号化が、後のバイトの暗号化に影響する。すなわ
ち、後のバイトは、前の平文のバイトおよびそれに対応
する暗号文の関数として暗号化される。別の場合、暗号
化されるデータは、固定長ブロックの情報（例えば、指
定したバイト数の情報からなる）か、または、可能な長
さの集合に制限される長さを有するブロックのいずれか
のフォーマットを有する。
【００１２】情報のブロックを暗号化し、その暗号化の
結果は他のブロックの暗号化とは独立であるような暗号
系あるいは暗号化法をブロック暗号という。ブロック暗
号では、ある１ビットの暗号化は、そのブロック内の他
のビットの関数ではあるが、他のブロックのビットの関
数ではない。例えば、上記のＤＥＳは、６４ビットのブ
ロック内の情報を暗号化するブロック暗号であり、６４
ビットブロック内の１ビットの暗号化は、そのブロック
内の他の６３ビットのそれぞれの関数であるが、他のブ
ロックのビットの関数ではない。ブロック暗号は、例え
ば、プロトコルアプリケーションでも用いられることが
あるが、その場合、例えば、顧客がした金融取引に関す
る情報を要求するため、あるいは、ある取引を実行する
よう指令するために、ネットワークに接続する。このよ
うな状況では、ネットワークは、顧客の要求や指令に応
じる前に、ネットワークからの一連のプロンプト（入力
要求）への応答のセットを返すよう顧客に要求する。こ
のような応用には、口座番号を指定するものや、身元識
別情報を提供するものなどが含まれる。すべての応答を
暗号化する必要はないが、いくつかの特定の応答（例え
ば、身元識別情報）は、プライバシーの理由でおそらく
は暗号化される。身元識別情報は固定長であることが多
く（例えば、米国における社会保障番号や４桁の個人識
別番号）、このような固定長の情報は、プロトコルによ
って入力要求される応答のセットの既知の時点で送信さ
れるように意図され、ブロック暗号で暗号化されること
が可能である。
結果は他のブロックの暗号化とは独立であるような暗号
系あるいは暗号化法をブロック暗号という。ブロック暗
号では、ある１ビットの暗号化は、そのブロック内の他
のビットの関数ではあるが、他のブロックのビットの関
数ではない。例えば、上記のＤＥＳは、６４ビットのブ
ロック内の情報を暗号化するブロック暗号であり、６４
ビットブロック内の１ビットの暗号化は、そのブロック
内の他の６３ビットのそれぞれの関数であるが、他のブ
ロックのビットの関数ではない。ブロック暗号は、例え
ば、プロトコルアプリケーションでも用いられることが
あるが、その場合、例えば、顧客がした金融取引に関す
る情報を要求するため、あるいは、ある取引を実行する
よう指令するために、ネットワークに接続する。このよ
うな状況では、ネットワークは、顧客の要求や指令に応
じる前に、ネットワークからの一連のプロンプト（入力
要求）への応答のセットを返すよう顧客に要求する。こ
のような応用には、口座番号を指定するものや、身元識
別情報を提供するものなどが含まれる。すべての応答を
暗号化する必要はないが、いくつかの特定の応答（例え
ば、身元識別情報）は、プライバシーの理由でおそらく
は暗号化される。身元識別情報は固定長であることが多
く（例えば、米国における社会保障番号や４桁の個人識
別番号）、このような固定長の情報は、プロトコルによ
って入力要求される応答のセットの既知の時点で送信さ
れるように意図され、ブロック暗号で暗号化されること
が可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】さまざまな暗号化法お
よびそれらの方法に対する実装の選択肢にもかかわら
ず、個人部門のアプリケーションで十分なレベルの機密
性を提供する低コストで容易に実装可能な暗号化法およ
び暗号化装置が必要とされている。
よびそれらの方法に対する実装の選択肢にもかかわら
ず、個人部門のアプリケーションで十分なレベルの機密
性を提供する低コストで容易に実装可能な暗号化法およ
び暗号化装置が必要とされている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、多表式
暗号のアルファベット間の関係を特定のタイプの動きに
関して定義あるいは固定する代わりに、自動鍵化された
回転する状態ベクトルを用いて、暗号化プロセス中の暗
号のアルファベット間の関係を変えることが可能であ
る。回転状態ベクトルは、それぞれある値をとる要素か
らなる１次元配列として実装され、それらの値は平文の
バイトの暗号化後に変更（更新）される。暗号化後の回
転状態ベクトルの変更（更新）は、暗号のアルファベッ
ト間の関係を変え、これにより、暗号を破ることが困難
となる。特に、本発明の方法の一実施例では、ストリー
ム暗号が回転状態を用いて平文バイトを暗号化し暗号文
バイトを生成する。回転状態ベクトルは、その回転状態
ベクトルのそれぞれの要素の値を変更することによって
自動鍵化される。この変更は、暗号文バイトまたは平文
バイトの関数である。第２実施例では、ブロック暗号
が、回転状態ベクトルを用いて、情報のブロックを暗号
化し、暗号化された情報のブロックを生成する。この場
合、回転状態ベクトルは、情報ブロックのバイト、暗号
化された情報ブロックの暗号化バイトまたは鍵の関数と
して更新される。
暗号のアルファベット間の関係を特定のタイプの動きに
関して定義あるいは固定する代わりに、自動鍵化された
回転する状態ベクトルを用いて、暗号化プロセス中の暗
号のアルファベット間の関係を変えることが可能であ
る。回転状態ベクトルは、それぞれある値をとる要素か
らなる１次元配列として実装され、それらの値は平文の
バイトの暗号化後に変更（更新）される。暗号化後の回
転状態ベクトルの変更（更新）は、暗号のアルファベッ
ト間の関係を変え、これにより、暗号を破ることが困難
となる。特に、本発明の方法の一実施例では、ストリー
ム暗号が回転状態を用いて平文バイトを暗号化し暗号文
バイトを生成する。回転状態ベクトルは、その回転状態
ベクトルのそれぞれの要素の値を変更することによって
自動鍵化される。この変更は、暗号文バイトまたは平文
バイトの関数である。第２実施例では、ブロック暗号
が、回転状態ベクトルを用いて、情報のブロックを暗号
化し、暗号化された情報のブロックを生成する。この場
合、回転状態ベクトルは、情報ブロックのバイト、暗号
化された情報ブロックの暗号化バイトまたは鍵の関数と
して更新される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の方法および装置
が使用されるシステムを示す。図１のシステムは、広帯
域信号によって、中央局１２０から、エンドポイント１
４０l,mからなる近傍１８０lへ、情報（例えば、音声、
テキスト、データ、映像を表す信号）を伝える。各エン
ドポイントは、例えば、広帯域信号で情報を送受信する
通信装置（例えば、電話機、テレビ、パーソナルコンピ
ュータ）を有する事業所あるいは住居である。広帯域信
号は、（電話網に接続された電話交換機／プロセッサ１
２１によって提供される従来型電話サービスのような）
電話サービスと、（例えば、サービスプロバイダ１１０
1によって提供されるケーブルテレビチャネルや双方向
テレビサービスのような）サービスプロバイダ１１０j
からの他の情報とを両方とも、光スイッチ１２２で結合
する。広帯域信号は光ファイバケーブル１２５を通じて
ファイバノード１６０へ伝送され、続いて、広帯域信号
は、同軸ケーブル１３５lを通じて近傍１８０lへ伝送さ
れる。また、同軸ケーブル１３５lおよび光ファイバケ
ーブル１２５は、エンドポイント１４０l,mからの、電
話信号、双方向サービス信号などからなる復帰信号を伝
送する。
が使用されるシステムを示す。図１のシステムは、広帯
域信号によって、中央局１２０から、エンドポイント１
４０l,mからなる近傍１８０lへ、情報（例えば、音声、
テキスト、データ、映像を表す信号）を伝える。各エン
ドポイントは、例えば、広帯域信号で情報を送受信する
通信装置（例えば、電話機、テレビ、パーソナルコンピ
ュータ）を有する事業所あるいは住居である。広帯域信
号は、（電話網に接続された電話交換機／プロセッサ１
２１によって提供される従来型電話サービスのような）
電話サービスと、（例えば、サービスプロバイダ１１０
1によって提供されるケーブルテレビチャネルや双方向
テレビサービスのような）サービスプロバイダ１１０j
からの他の情報とを両方とも、光スイッチ１２２で結合
する。広帯域信号は光ファイバケーブル１２５を通じて
ファイバノード１６０へ伝送され、続いて、広帯域信号
は、同軸ケーブル１３５lを通じて近傍１８０lへ伝送さ
れる。また、同軸ケーブル１３５lおよび光ファイバケ
ーブル１２５は、エンドポイント１４０l,mからの、電
話信号、双方向サービス信号などからなる復帰信号を伝
送する。
【００１６】図１のシステムに例示されているように、
中央局１２０は、近傍１８０lへの伝送のために広帯域
信号を生成する。近傍１８０l内のすべてのエンドポイ
ントによって要求される情報からなる広帯域信号は、近
傍１８０l内のあらゆるエンドポイントに接続された同
軸ケーブル１３５lを通じて伝送される。略言すれば、
近傍１８０l内のいずれか１つのエンドポイントによっ
て要求されるあらゆる電話呼およびあらゆるケーブルテ
レビチャネルが同軸ケーブル１３５lを通じて伝送され
る。従って、個々のエンドポイントがそのエンドポイン
ト宛の情報のみを受信することを保証するために、情報
は中央局１２０で暗号化される。各エンドポイントには
固有の鍵（中央局１２０によって割り当てられる）が提
供され、これにより、個々のエンドポイントは、そのエ
ンドポイント宛の情報のみを復号することが可能とな
る。同様に、個々のエンドポイントからの復帰信号はそ
のエンドポイントに割り当てられた鍵を用いて暗号化さ
れ、もともとその鍵を割り当てたのは中央局であるた
め、中央局は適当な鍵を用いて復帰信号を復号すること
ができる。
中央局１２０は、近傍１８０lへの伝送のために広帯域
信号を生成する。近傍１８０l内のすべてのエンドポイ
ントによって要求される情報からなる広帯域信号は、近
傍１８０l内のあらゆるエンドポイントに接続された同
軸ケーブル１３５lを通じて伝送される。略言すれば、
近傍１８０l内のいずれか１つのエンドポイントによっ
て要求されるあらゆる電話呼およびあらゆるケーブルテ
レビチャネルが同軸ケーブル１３５lを通じて伝送され
る。従って、個々のエンドポイントがそのエンドポイン
ト宛の情報のみを受信することを保証するために、情報
は中央局１２０で暗号化される。各エンドポイントには
固有の鍵（中央局１２０によって割り当てられる）が提
供され、これにより、個々のエンドポイントは、そのエ
ンドポイント宛の情報のみを復号することが可能とな
る。同様に、個々のエンドポイントからの復帰信号はそ
のエンドポイントに割り当てられた鍵を用いて暗号化さ
れ、もともとその鍵を割り当てたのは中央局であるた
め、中央局は適当な鍵を用いて復帰信号を復号すること
ができる。
【００１７】中央局１２０から送信される暗号化された
情報は、エンドポイント１４０l,mにおいて、ネットワ
ークインタフェースユニット（ＮＩＵ）１５０l,mで復
号される。ＮＩＵ１５０l,mは、復号した情報を、エン
ドポイント１４０l,m内の適当な通信装置（例えば、電
話機１６０l,m、テレビ１７０l,m、パーソナルコンピュ
ータ１８０l,m）に提供する。同様に、エンドポイント
１４０l,mからの情報は、ＮＩＵ１５０l,mにおいて、中
央局１２０へ送信する前に暗号化される。ここで、暗号
化は、以下のような目的で用いられる。すなわち、
（１）中央局１２０と個々のエンドポイント内の通信装
置との間で伝送される情報が他のエンドポイントからは
アクセスできないという意味でのプライバシーを確保す
るため、および、（２）サービス（例えば、高級ケーブ
ルテレビチャネル）に対する料金を支払ったエンドポイ
ントのみがサービスを受けることを保証するためであ
る。このように、ＮＩＵ１５０l,mにおける暗号化（お
よび対応する復号）の方法および装置は、プライバシー
を確保するとともに、サービスの窃盗を防止しなければ
ならないが、このような方法および装置は、個人部門で
商業的に実現可能なように直ちにかつ容易に実装されな
ければならない。
情報は、エンドポイント１４０l,mにおいて、ネットワ
ークインタフェースユニット（ＮＩＵ）１５０l,mで復
号される。ＮＩＵ１５０l,mは、復号した情報を、エン
ドポイント１４０l,m内の適当な通信装置（例えば、電
話機１６０l,m、テレビ１７０l,m、パーソナルコンピュ
ータ１８０l,m）に提供する。同様に、エンドポイント
１４０l,mからの情報は、ＮＩＵ１５０l,mにおいて、中
央局１２０へ送信する前に暗号化される。ここで、暗号
化は、以下のような目的で用いられる。すなわち、
（１）中央局１２０と個々のエンドポイント内の通信装
置との間で伝送される情報が他のエンドポイントからは
アクセスできないという意味でのプライバシーを確保す
るため、および、（２）サービス（例えば、高級ケーブ
ルテレビチャネル）に対する料金を支払ったエンドポイ
ントのみがサービスを受けることを保証するためであ
る。このように、ＮＩＵ１５０l,mにおける暗号化（お
よび対応する復号）の方法および装置は、プライバシー
を確保するとともに、サービスの窃盗を防止しなければ
ならないが、このような方法および装置は、個人部門で
商業的に実現可能なように直ちにかつ容易に実装されな
ければならない。
【００１８】以下で説明する本発明の暗号化法および暗
号化装置は、図１のシステムのＮＩＵ１５０l,mに実装
される。本発明は、自動鍵法と、ロータ暗号化法を組み
合わせたものである。特に、本発明の方法はストリーム
暗号として用いられることが可能である。平文バイトを
暗号化して暗号文バイトを生成するために用いられる回
転状態ベクトルの要素の値が、暗号文バイトまたは平文
バイトの関数として変更される。回転状態ベクトルは、
値の系列であり、上記のロータ機械におけるロータのバ
ンクに似ている。また、本発明の方法は、複数のバイト
からなる情報のブロックを暗号化するためのブロック暗
号として用いられることも可能である。この場合、ま
ず、鍵の関数として回転状態ベクトルを初期化する。次
に、複数のバイトの各バイトは、非線形変換および線形
変換の交互カスケードによって処理され、暗号化された
情報のブロック内の対応する暗号化されたバイトを生成
する。ここで、線形変換は、回転状態ベクトルの関数で
ある。次に、回転状態ベクトルが、情報ブロック内のバ
イト、暗号化された情報のブロック内の暗号化されたバ
イト、または、鍵の関数として更新される。ブロック暗
号の場合、更新には、回転状態ベクトルの要素の値を変
更しないことも含まれる。
号化装置は、図１のシステムのＮＩＵ１５０l,mに実装
される。本発明は、自動鍵法と、ロータ暗号化法を組み
合わせたものである。特に、本発明の方法はストリーム
暗号として用いられることが可能である。平文バイトを
暗号化して暗号文バイトを生成するために用いられる回
転状態ベクトルの要素の値が、暗号文バイトまたは平文
バイトの関数として変更される。回転状態ベクトルは、
値の系列であり、上記のロータ機械におけるロータのバ
ンクに似ている。また、本発明の方法は、複数のバイト
からなる情報のブロックを暗号化するためのブロック暗
号として用いられることも可能である。この場合、ま
ず、鍵の関数として回転状態ベクトルを初期化する。次
に、複数のバイトの各バイトは、非線形変換および線形
変換の交互カスケードによって処理され、暗号化された
情報のブロック内の対応する暗号化されたバイトを生成
する。ここで、線形変換は、回転状態ベクトルの関数で
ある。次に、回転状態ベクトルが、情報ブロック内のバ
イト、暗号化された情報のブロック内の暗号化されたバ
イト、または、鍵の関数として更新される。ブロック暗
号の場合、更新には、回転状態ベクトルの要素の値を変
更しないことも含まれる。
【００１９】本発明の方法および装置は、８０８５や６
８０ｘのような８ビットマイクロプロセッサを用い、数
百バイトのプログラム（例えばＣ言語のコード）および
永久データ（例えば、読み出し専用メモリに記憶された
データ）と、数十バイトのランダムアクセスメモリとを
用いて実装可能である。特に、以下の実施例で説明する
本発明の方法では、暗号化（または復号）される情報
が、長さｎの８ビットバイトからなるバッファに記憶さ
れると仮定する。すなわち、「ブロック」の長さはｎバ
イトである。当業者には認識されるように、「バイト」
は任意数のビットからなることが可能であるが、ここで
は８ビットバイトを用いる。バッファに含まれる情報は
一連の変換を受ける。バッファの最終内容は暗号化（ま
たは復号）されたデータである。以下の説明では、バッ
ファ内の情報のバイトは左から右へ（buf[0], buf[1],
..., buf[n-1]）と番号づけられると仮定する。ここで
各バイトは８ビットからなる。各８ビットバイトは、０
から２５５までの範囲内（両端を含む）の整数を表すと
みなされるが、８ビットバイトはＡＳＣＩＩコードとし
て用いられて文字や記号を表すことも可能である。これ
らのバイトに対する算術が実行されるときには、その算
術は２５６を法とし（８ビットの２の補数ともいう）、
結果もバイトになるようにする。また、鍵（ｋ）は１２
バイトであり、（k[0], k[1], ..., k[11]）と表すこと
も仮定する。
８０ｘのような８ビットマイクロプロセッサを用い、数
百バイトのプログラム（例えばＣ言語のコード）および
永久データ（例えば、読み出し専用メモリに記憶された
データ）と、数十バイトのランダムアクセスメモリとを
用いて実装可能である。特に、以下の実施例で説明する
本発明の方法では、暗号化（または復号）される情報
が、長さｎの８ビットバイトからなるバッファに記憶さ
れると仮定する。すなわち、「ブロック」の長さはｎバ
イトである。当業者には認識されるように、「バイト」
は任意数のビットからなることが可能であるが、ここで
は８ビットバイトを用いる。バッファに含まれる情報は
一連の変換を受ける。バッファの最終内容は暗号化（ま
たは復号）されたデータである。以下の説明では、バッ
ファ内の情報のバイトは左から右へ（buf[0], buf[1],
..., buf[n-1]）と番号づけられると仮定する。ここで
各バイトは８ビットからなる。各８ビットバイトは、０
から２５５までの範囲内（両端を含む）の整数を表すと
みなされるが、８ビットバイトはＡＳＣＩＩコードとし
て用いられて文字や記号を表すことも可能である。これ
らのバイトに対する算術が実行されるときには、その算
術は２５６を法とし（８ビットの２の補数ともいう）、
結果もバイトになるようにする。また、鍵（ｋ）は１２
バイトであり、（k[0], k[1], ..., k[11]）と表すこと
も仮定する。
【００２０】図２は、本発明の方法を用いた暗号化法の
流れ図であり、図８および図９は、本発明の方法を実装
するＣのコードリストである。本発明の方法は、図２の
ステップ２２０および２４０で実行され、以下で詳細に
説明するが、他の暗号化ステップ（例えば、ステップ２
１０、２３０および２５０）と組み合わせることによ
り、暗号化された情報の意図しない受け手が情報を復号
することをさらに困難にすることができる。
流れ図であり、図８および図９は、本発明の方法を実装
するＣのコードリストである。本発明の方法は、図２の
ステップ２２０および２４０で実行され、以下で詳細に
説明するが、他の暗号化ステップ（例えば、ステップ２
１０、２３０および２５０）と組み合わせることによ
り、暗号化された情報の意図しない受け手が情報を復号
することをさらに困難にすることができる。
【００２１】図２において、ａは暗号化される情報（平
文）のブロックを表す。ステップ２１０で、平文のブロ
ックは長さｎのバッファに入力され、バッファの内容が
鍵（ｋ）から減算される。その結果は、暗号化された情
報のブロックｂ（「ブロックｂ」）である。簡単のた
め、ブロック２１０における演算をｂ＝ｋ−ａと考える
ことが可能である。鍵は、上記のように１２バイトで記
憶されたパラメータの集合であり、減算は、バッファ内
の平文の各バイトが暗号化されるまで巡回的に続けて鍵
の１２バイトすべてを用いる２５６を法とする減算によ
るビジネル暗号である。バッファ内のｉ番目のバイトbu
f[i]はk[j]-buf[i]で置き換えられる。ただし、ｊは１
２を法としてｉに等しい。図８のコードの「２１０」の
部分が、図２のステップ２１０に対応する。
文）のブロックを表す。ステップ２１０で、平文のブロ
ックは長さｎのバッファに入力され、バッファの内容が
鍵（ｋ）から減算される。その結果は、暗号化された情
報のブロックｂ（「ブロックｂ」）である。簡単のた
め、ブロック２１０における演算をｂ＝ｋ−ａと考える
ことが可能である。鍵は、上記のように１２バイトで記
憶されたパラメータの集合であり、減算は、バッファ内
の平文の各バイトが暗号化されるまで巡回的に続けて鍵
の１２バイトすべてを用いる２５６を法とする減算によ
るビジネル暗号である。バッファ内のｉ番目のバイトbu
f[i]はk[j]-buf[i]で置き換えられる。ただし、ｊは１
２を法としてｉに等しい。図８のコードの「２１０」の
部分が、図２のステップ２１０に対応する。
【００２２】ステップ２２０では、バッファ内のブロッ
クｂをとり、自動鍵とロータ暗号化を組み合わせた本発
明の方法を用いて暗号文ブロックｃを出力する。簡単の
ため、ステップ２２０の演算をＭ1で表し、ｃ＝Ｍ1ｂと
する。図８のコードの「２２０」の部分が、図２のステ
ップ２２０に対応する。
クｂをとり、自動鍵とロータ暗号化を組み合わせた本発
明の方法を用いて暗号文ブロックｃを出力する。簡単の
ため、ステップ２２０の演算をＭ1で表し、ｃ＝Ｍ1ｂと
する。図８のコードの「２２０」の部分が、図２のステ
ップ２２０に対応する。
【００２３】図３は、ステップ２２０の演算を実行する
システムのブロック図である。これにより、ブロックｂ
内の１個の８ビット平文バイトが暗号化され、ブロック
ｃ内の１個の暗号化された８ビット暗号文バイトが生成
されるとともに、回転状態ベクトルの要素の値の系列が
暗号化プロセスで用いられて、ブロックｃ内の暗号化さ
れた８ビット暗号文バイト、ブロックｂ内の８ビット平
文バイト、または暗号の鍵の関数として、変更（システ
ムがストリーム暗号で使用される場合）または更新（シ
ステムがブロック暗号で使用される場合）される。ステ
ップ２２０の演算と、上記のように第二次世界大戦でド
イツによって使用された配線符号輪との類似性により
「回転状態ベクトル」という用語を使用するが、本発明
の方法および装置を実現する際に配線符号輪を用いる必
要はない。回転状態ベクトルの要素の値の系列を用い
て、各ロータの現在の回転位置を表すことが可能であ
り、一連の算術演算およびテーブル参照を用いて、ロー
タのバンクを通る電流の効果をシミュレートする（すな
わち、一対一写像の配線を表す）ことが可能である。各
値は８ビットバイトとして記憶され、バイトはメモリ装
置に１次元配列すなわちベクトルとして記憶される。回
転状態ベクトルの要素の値の更新（ブロック暗号の場
合）または変更（ストリーム暗号の場合）は、ロータの
相対的な移動あるいは回転と等価である。
システムのブロック図である。これにより、ブロックｂ
内の１個の８ビット平文バイトが暗号化され、ブロック
ｃ内の１個の暗号化された８ビット暗号文バイトが生成
されるとともに、回転状態ベクトルの要素の値の系列が
暗号化プロセスで用いられて、ブロックｃ内の暗号化さ
れた８ビット暗号文バイト、ブロックｂ内の８ビット平
文バイト、または暗号の鍵の関数として、変更（システ
ムがストリーム暗号で使用される場合）または更新（シ
ステムがブロック暗号で使用される場合）される。ステ
ップ２２０の演算と、上記のように第二次世界大戦でド
イツによって使用された配線符号輪との類似性により
「回転状態ベクトル」という用語を使用するが、本発明
の方法および装置を実現する際に配線符号輪を用いる必
要はない。回転状態ベクトルの要素の値の系列を用い
て、各ロータの現在の回転位置を表すことが可能であ
り、一連の算術演算およびテーブル参照を用いて、ロー
タのバンクを通る電流の効果をシミュレートする（すな
わち、一対一写像の配線を表す）ことが可能である。各
値は８ビットバイトとして記憶され、バイトはメモリ装
置に１次元配列すなわちベクトルとして記憶される。回
転状態ベクトルの要素の値の更新（ブロック暗号の場
合）または変更（ストリーム暗号の場合）は、ロータの
相対的な移動あるいは回転と等価である。
【００２４】図３において、暗号化プロセッサ３２０
は、ｂ内の文の１バイトを暗号化し、変換テーブル３３
０および回転状態ベクトル３１０からの入力を用いてｃ
内の暗号文の１バイトを生成する。その後、平文のスト
リームを暗号化する場合、回転状態ベクトルの要素の値
は、平文バイトまたは暗号文バイトの関数として変更さ
れる。図３のシステムを用いて複数のワードからなる情
報のブロックを暗号化する場合、回転状態ベクトルは、
暗号化されたバイト、平文バイトまたは鍵の関数として
更新（これは、回転状態ベクトルの要素の値を変更しな
い場合を含む）される。
は、ｂ内の文の１バイトを暗号化し、変換テーブル３３
０および回転状態ベクトル３１０からの入力を用いてｃ
内の暗号文の１バイトを生成する。その後、平文のスト
リームを暗号化する場合、回転状態ベクトルの要素の値
は、平文バイトまたは暗号文バイトの関数として変更さ
れる。図３のシステムを用いて複数のワードからなる情
報のブロックを暗号化する場合、回転状態ベクトルは、
暗号化されたバイト、平文バイトまたは鍵の関数として
更新（これは、回転状態ベクトルの要素の値を変更しな
い場合を含む）される。
【００２５】図４の流れ図は、ステップ２２０および図
３のシステムの演算の詳細を示す。ステップ４０５で、
回転状態ベクトルは鍵の関数として初期化される。例え
ば、回転状態ベクトルの４個の成分（図８および図９の
コードリストでは（p[0], p[1], p[2], p[3]）で表す）
が、鍵の最初の４ワードを用いて初期化される。ステッ
プ４０７、４０８および４０９は、長さｎのバッファの
各バイトが順に暗号化されることを保証するために用い
られる係数パラメータｉおよびｊを初期化する。ステッ
プ４２０で、ｉ番目のバイトが、変換テーブル（詳細は
後述）および回転状態ベクトルをそれぞれ用いた非線形
変換および線形変換の交互の系列によって暗号化され
る。ステップ４２０については、変換の交互カスケード
を示す図５でさらに詳細に説明する。線形演算（例えば
加算や減算）と非線形演算（例えば変換テーブルの参
照）を交互に行うことによって、鍵の効果は増幅され
る。すなわち、非線形テーブル参照を介在させることに
より、暗号化プロセスの後のほうで減算される鍵の値
は、先に加えられる同じ鍵の値を相殺しない。この変換
の交互系列は、５個の参照演算および４個の算術ステッ
プからなる。変換（演算）の交互系列は次の形をとる。
３のシステムの演算の詳細を示す。ステップ４０５で、
回転状態ベクトルは鍵の関数として初期化される。例え
ば、回転状態ベクトルの４個の成分（図８および図９の
コードリストでは（p[0], p[1], p[2], p[3]）で表す）
が、鍵の最初の４ワードを用いて初期化される。ステッ
プ４０７、４０８および４０９は、長さｎのバッファの
各バイトが順に暗号化されることを保証するために用い
られる係数パラメータｉおよびｊを初期化する。ステッ
プ４２０で、ｉ番目のバイトが、変換テーブル（詳細は
後述）および回転状態ベクトルをそれぞれ用いた非線形
変換および線形変換の交互の系列によって暗号化され
る。ステップ４２０については、変換の交互カスケード
を示す図５でさらに詳細に説明する。線形演算（例えば
加算や減算）と非線形演算（例えば変換テーブルの参
照）を交互に行うことによって、鍵の効果は増幅され
る。すなわち、非線形テーブル参照を介在させることに
より、暗号化プロセスの後のほうで減算される鍵の値
は、先に加えられる同じ鍵の値を相殺しない。この変換
の交互系列は、５個の参照演算および４個の算術ステッ
プからなる。変換（演算）の交互系列は次の形をとる。
【００２６】第ｉバイトの値をｘにセーブする。テーブ
ルＲにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格納
する。第１回転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し結
果を第ｉバイトにセーブする。テーブルＲにより第ｉバ
イトを変換し結果を第ｉバイトに格納する。第２回転状
態ベクトルから第ｉバイトを減算し結果を第ｉバイトに
セーブする。テーブルＲにより第ｉバイトを変換し結果
を第ｉバイトに格納する。第３回転状態ベクトルから第
ｉバイトを減算し結果を第ｉバイトにセーブする。テー
ブルＲにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格
納する。第４回転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し
結果を第ｉバイトにセーブする。
ルＲにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格納
する。第１回転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し結
果を第ｉバイトにセーブする。テーブルＲにより第ｉバ
イトを変換し結果を第ｉバイトに格納する。第２回転状
態ベクトルから第ｉバイトを減算し結果を第ｉバイトに
セーブする。テーブルＲにより第ｉバイトを変換し結果
を第ｉバイトに格納する。第３回転状態ベクトルから第
ｉバイトを減算し結果を第ｉバイトにセーブする。テー
ブルＲにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格
納する。第４回転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し
結果を第ｉバイトにセーブする。
【００２７】図８および図のコードリストに示されてい
るように、変数ｙは、buf[i]の値の一時記憶としても使
用される。ステップ４３０で、回転状態ベクトルは、暗
号文、平文または鍵の関数として更新される。回転状態
ベクトルの更新の例を図８および図９のコードリストに
示す。コードの例に示されているように、バッファ内の
文ｂの次のバイトを暗号化する前に、暗号化したばかり
のバイトのもとの値（一時的にｘに格納されている）が
回転状態ベクトルの第１および第３成分に加算され、暗
号化されたバイトの最終値が回転状態ベクトルの第２お
よび第４成分に加算される。鍵の第ｊバイトk[j]（ｊ＝
ｉ＋４ ｍｏｄ １２）も、回転状態ベクトルの第２成
分に加算される。ステップ４４０で、係数パラメータが
更新され、ステップ４５０で、バッファ内のすべての文
が暗号化されるまで暗号化プロセスを継続するように指
令される。
るように、変数ｙは、buf[i]の値の一時記憶としても使
用される。ステップ４３０で、回転状態ベクトルは、暗
号文、平文または鍵の関数として更新される。回転状態
ベクトルの更新の例を図８および図９のコードリストに
示す。コードの例に示されているように、バッファ内の
文ｂの次のバイトを暗号化する前に、暗号化したばかり
のバイトのもとの値（一時的にｘに格納されている）が
回転状態ベクトルの第１および第３成分に加算され、暗
号化されたバイトの最終値が回転状態ベクトルの第２お
よび第４成分に加算される。鍵の第ｊバイトk[j]（ｊ＝
ｉ＋４ ｍｏｄ １２）も、回転状態ベクトルの第２成
分に加算される。ステップ４４０で、係数パラメータが
更新され、ステップ４５０で、バッファ内のすべての文
が暗号化されるまで暗号化プロセスを継続するように指
令される。
【００２８】図２に戻って、ステップ２３０で、文ｃを
保持するバッファ内のバイトは「フリップ」されてバッ
ファ内に文ｄを生成する。フリップ演算とは、第１バイ
トと最終バイトの内容を交換し、第２バイトと最後から
２番目のバイトの内容を交換し、以下同様とするもので
ある。例えば、バッファが、文「ＣＡＲＢＯＮ」のＡＳ
ＣＩＩ表現と等価な０と２５５の間の整数を表す６個の
８ビットバイトを含む場合、フリップ演算により、バッ
ファの内容は、ＡＳＣＩＩ文「ＮＯＢＲＡＣ」に対応す
る６個の８ビットバイトとなる。図８のコードの「２３
０」の部分が、図２のステップ２３０に対応する。この
ように、ステップ２３０は、ステップ２２０によって暗
号化される後のほうのバイトが、ステップ２２０によっ
て先に暗号化されるバイトの暗号化に影響を及ぼすこと
を保証する。
保持するバッファ内のバイトは「フリップ」されてバッ
ファ内に文ｄを生成する。フリップ演算とは、第１バイ
トと最終バイトの内容を交換し、第２バイトと最後から
２番目のバイトの内容を交換し、以下同様とするもので
ある。例えば、バッファが、文「ＣＡＲＢＯＮ」のＡＳ
ＣＩＩ表現と等価な０と２５５の間の整数を表す６個の
８ビットバイトを含む場合、フリップ演算により、バッ
ファの内容は、ＡＳＣＩＩ文「ＮＯＢＲＡＣ」に対応す
る６個の８ビットバイトとなる。図８のコードの「２３
０」の部分が、図２のステップ２３０に対応する。この
ように、ステップ２３０は、ステップ２２０によって暗
号化される後のほうのバイトが、ステップ２２０によっ
て先に暗号化されるバイトの暗号化に影響を及ぼすこと
を保証する。
【００２９】ステップ２４０で、Ｍ2というもう１つの
左から右への自動鍵ロータ暗号化演算を用いて、バッフ
ァ内の文ｄを暗号化し、バッファ内に文ｅを生成する。
すなわち、ｅ＝Ｍ2ｄである。この暗号化は、変換テー
ブルＲＩ（後述）と４バイトの回転状態ベクトルを使用
して、Ｍ2暗号化がステップ２２０のＭ1暗号化の「逆」
になるようにする。逆とは、ステップ２２０のＭ1暗号
化がバッファの内容に適用され、ステップ２４０のＭ2
暗号化が（介在するステップ２３０なしで）直ちに続い
た場合に、バッファの内容に正味の変更が生じないこと
を意味する。上記のステップ２２０と同様に、ステップ
２４０は、ｉ番目のバイトに対して、逆変換テーブルお
よび回転状態ベクトルを用いた変換あるいは演算の交互
系列により、buf[i]の内容を暗号化する。ステップ２４
０の演算の交互系列は次の形をとる。
左から右への自動鍵ロータ暗号化演算を用いて、バッフ
ァ内の文ｄを暗号化し、バッファ内に文ｅを生成する。
すなわち、ｅ＝Ｍ2ｄである。この暗号化は、変換テー
ブルＲＩ（後述）と４バイトの回転状態ベクトルを使用
して、Ｍ2暗号化がステップ２２０のＭ1暗号化の「逆」
になるようにする。逆とは、ステップ２２０のＭ1暗号
化がバッファの内容に適用され、ステップ２４０のＭ2
暗号化が（介在するステップ２３０なしで）直ちに続い
た場合に、バッファの内容に正味の変更が生じないこと
を意味する。上記のステップ２２０と同様に、ステップ
２４０は、ｉ番目のバイトに対して、逆変換テーブルお
よび回転状態ベクトルを用いた変換あるいは演算の交互
系列により、buf[i]の内容を暗号化する。ステップ２４
０の演算の交互系列は次の形をとる。
【００３０】第ｉバイトの値をｙにセーブする。テーブ
ルＲＩにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格
納する。第４回転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し
結果を第ｉバイトにセーブする。テーブルＲＩにより第
ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格納する。第３回
転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し結果を第ｉバイ
トにセーブする。テーブルＲＩにより第ｉバイトを変換
し結果を第ｉバイトに格納する。第２回転状態ベクトル
から第ｉバイトを減算し結果を第ｉバイトにセーブす
る。テーブルＲＩにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉ
バイトに格納する。第１回転状態ベクトルから第ｉバイ
トを減算し結果を第ｉバイトにセーブする。
ルＲＩにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格
納する。第４回転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し
結果を第ｉバイトにセーブする。テーブルＲＩにより第
ｉバイトを変換し結果を第ｉバイトに格納する。第３回
転状態ベクトルから第ｉバイトを減算し結果を第ｉバイ
トにセーブする。テーブルＲＩにより第ｉバイトを変換
し結果を第ｉバイトに格納する。第２回転状態ベクトル
から第ｉバイトを減算し結果を第ｉバイトにセーブす
る。テーブルＲＩにより第ｉバイトを変換し結果を第ｉ
バイトに格納する。第１回転状態ベクトルから第ｉバイ
トを減算し結果を第ｉバイトにセーブする。
【００３１】Ｍ2演算のステップは、図３に示したステ
ップ２２０のＭ1演算の実装と同様にして実装可能であ
る。図９のコードの「２４０」の部分が、図２のステッ
プ２４０に対応する。
ップ２２０のＭ1演算の実装と同様にして実装可能であ
る。図９のコードの「２４０」の部分が、図２のステッ
プ２４０に対応する。
【００３２】ステップ２５０で、文ｅが鍵から減算さ
れ、最終暗号文（ｋ−ｅで表す）が生成される。特に、
ステップ２５０は、文ｅの各バイトが暗号化されるまで
巡回的に続けて鍵の１２バイトすべてを用いる２５６を
法とする減算によるビジネル暗号である。これは、本質
的にステップ２１０と同じ演算である。図９のコードの
「２５０」の部分が、図２のステップ２５０に対応す
る。
れ、最終暗号文（ｋ−ｅで表す）が生成される。特に、
ステップ２５０は、文ｅの各バイトが暗号化されるまで
巡回的に続けて鍵の１２バイトすべてを用いる２５６を
法とする減算によるビジネル暗号である。これは、本質
的にステップ２１０と同じ演算である。図９のコードの
「２５０」の部分が、図２のステップ２５０に対応す
る。
【００３３】注意すべき点であるが、図８および図９の
コードを比較的小さく保とうとする結果として、本発明
の方法は包合的である。すなわち、与えられた鍵による
暗号化演算は、同じ鍵による復号法と同一である。図６
に、図２の方法を用いて暗号化された情報を復号する方
法のステップを例示することによってこの原理を示す。
ステップ６１０で、暗号文（ステップ２５０の出力であ
るｋ−ｅ）が鍵から減算される。このような演算は、ｋ
−（ｋ−ｅ）と表されているとおり、文ｅを生成する。
この減算は、ステップ２１０の減算と同一である。ステ
ップ６２０は、バッファ内の暗号文ｅをとり、ステップ
２２０のＭ1演算によって実行されたような本発明の自
動鍵およびロータ暗号化法を用いて式Ｍ1ｅ＝Ｍ1Ｍ2ｄ
＝ｄによって示されるように文ｄを生成することによ
り、暗号文ｄを出力する。想起すべき点であるが、Ｍ1
とＭ2は互いに逆であり、（ステップ２４０から）ｅ＝
Ｍ2ｄである。ステップ６３０は、ステップ２３０につ
いて説明したようにしてバッファ内の文ｄの内容をフリ
ップする。ステップ６３０は単にステップ２３０を元に
戻すだけであるため、フリップされたバッファ内容はｃ
である。ステップ６４０はバッファ内容に対してＭ2演
算を実行し、バッファ内容ｂを生成する。これは、Ｍ2
ｃ＝Ｍ2Ｍ1ｂ＝ｂを観察することによって理解されると
おりである。Ｍ2演算はステップ２４０で説明した演算
と同様である。最後に、ステップ６５０で、鍵からｂを
減算する（ｋ−ｂ＝ｋ−（ｋ−ａ）＝ａ）ことによって
もとの平文ａが復元される。この減算はステップ２５０
で用いたものと同様である。このように、与えられた鍵
による図２の暗号化演算は、同じ鍵による図６の復号法
と同一である。
コードを比較的小さく保とうとする結果として、本発明
の方法は包合的である。すなわち、与えられた鍵による
暗号化演算は、同じ鍵による復号法と同一である。図６
に、図２の方法を用いて暗号化された情報を復号する方
法のステップを例示することによってこの原理を示す。
ステップ６１０で、暗号文（ステップ２５０の出力であ
るｋ−ｅ）が鍵から減算される。このような演算は、ｋ
−（ｋ−ｅ）と表されているとおり、文ｅを生成する。
この減算は、ステップ２１０の減算と同一である。ステ
ップ６２０は、バッファ内の暗号文ｅをとり、ステップ
２２０のＭ1演算によって実行されたような本発明の自
動鍵およびロータ暗号化法を用いて式Ｍ1ｅ＝Ｍ1Ｍ2ｄ
＝ｄによって示されるように文ｄを生成することによ
り、暗号文ｄを出力する。想起すべき点であるが、Ｍ1
とＭ2は互いに逆であり、（ステップ２４０から）ｅ＝
Ｍ2ｄである。ステップ６３０は、ステップ２３０につ
いて説明したようにしてバッファ内の文ｄの内容をフリ
ップする。ステップ６３０は単にステップ２３０を元に
戻すだけであるため、フリップされたバッファ内容はｃ
である。ステップ６４０はバッファ内容に対してＭ2演
算を実行し、バッファ内容ｂを生成する。これは、Ｍ2
ｃ＝Ｍ2Ｍ1ｂ＝ｂを観察することによって理解されると
おりである。Ｍ2演算はステップ２４０で説明した演算
と同様である。最後に、ステップ６５０で、鍵からｂを
減算する（ｋ−ｂ＝ｋ−（ｋ−ａ）＝ａ）ことによって
もとの平文ａが復元される。この減算はステップ２５０
で用いたものと同様である。このように、与えられた鍵
による図２の暗号化演算は、同じ鍵による図６の復号法
と同一である。
【００３４】注意すべき点であるが、上記の方法は、そ
れぞれサイズが２５６バイトの１対の読み出し専用変換
テーブルＲおよびＲＩを利用する。テーブルＲは、２５
６バイトの値の置換を保持する。すなわち、Ｒは置換テ
ーブルである。テーブルＲＩはテーブルＲの逆を保持す
る。テーブルＲとラベルされた表１のＣコードを考え
る。テーブルＲの内容（エントリ）は、「０ｘ」という
プレフィクスによって示されるように、２桁の１６進
（１６を底とする）数値である。テーブルＲの行０列ｆ
の位置（すなわち、座標（０，ｆ）、ただし１６進数の
「ｆ」は１０進数の１５に対応する）のエントリは０ｘ
０４であり、これは、テーブルＲＩの行０列４を指定す
る座標（０，４）の内容が０ｘ０ｆ、すなわち、テーブ
ルＲの内容の逆であることを示す。注意すべき点である
が、上記の方法は、ＲとＲＩが１つの同じテーブルであ
るような自己逆置換テーブルを用いて実装することも可
能である。
れぞれサイズが２５６バイトの１対の読み出し専用変換
テーブルＲおよびＲＩを利用する。テーブルＲは、２５
６バイトの値の置換を保持する。すなわち、Ｒは置換テ
ーブルである。テーブルＲＩはテーブルＲの逆を保持す
る。テーブルＲとラベルされた表１のＣコードを考え
る。テーブルＲの内容（エントリ）は、「０ｘ」という
プレフィクスによって示されるように、２桁の１６進
（１６を底とする）数値である。テーブルＲの行０列ｆ
の位置（すなわち、座標（０，ｆ）、ただし１６進数の
「ｆ」は１０進数の１５に対応する）のエントリは０ｘ
０４であり、これは、テーブルＲＩの行０列４を指定す
る座標（０，４）の内容が０ｘ０ｆ、すなわち、テーブ
ルＲの内容の逆であることを示す。注意すべき点である
が、上記の方法は、ＲとＲＩが１つの同じテーブルであ
るような自己逆置換テーブルを用いて実装することも可
能である。
【表１】
【００３５】図７に、ＮＩＵ１５０l,mにおいて上記の
暗号化法および復号法を実装するシステムを示す。シス
テムは、以下の要素、すなわち、マイクロプロセッサ７
１５、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７２５およびラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３５からなる。これら
の要素は、要素間でデータを転送するとともに制御信号
を送受信する手段を提供するアドレス・データバス７４
５によって接続される。オプションとして、図７では、
同軸インタフェースユニット７０５を使用して、同軸線
上の信号をバス７４５上での使用に適するようにしてい
る。また、バス７４５は、中央局１２０から受信した情
報を復号したものを利用し、あるいは、中央局１２０へ
送信する前に暗号化すべき情報を生成する通信装置にも
接続される。ＲＡＭ７３５は、回転状態ベクトル、鍵、
および、暗号化または復号のための文を含むバッファの
ような、更新されるあるいは動的な情報を記憶するため
に使用される。ＲＯＭ７２５は、変換テーブルおよびそ
の逆と、マイクロプロセッサ７１５によって実行される
演算のプログラムコードリストのような、変化しないパ
ラメータあるいは情報を記憶する。当業者には認識され
るように、ＲＡＭ７３５およびＲＯＭ７２５の代わりに
他のメモリ装置（例えばＥＰＲＯＭ）も使用可能であ
り、マイクロプロセッサ７１５の代わりに専用ハードウ
ェアを使用することも可能である。
暗号化法および復号法を実装するシステムを示す。シス
テムは、以下の要素、すなわち、マイクロプロセッサ７
１５、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７２５およびラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３５からなる。これら
の要素は、要素間でデータを転送するとともに制御信号
を送受信する手段を提供するアドレス・データバス７４
５によって接続される。オプションとして、図７では、
同軸インタフェースユニット７０５を使用して、同軸線
上の信号をバス７４５上での使用に適するようにしてい
る。また、バス７４５は、中央局１２０から受信した情
報を復号したものを利用し、あるいは、中央局１２０へ
送信する前に暗号化すべき情報を生成する通信装置にも
接続される。ＲＡＭ７３５は、回転状態ベクトル、鍵、
および、暗号化または復号のための文を含むバッファの
ような、更新されるあるいは動的な情報を記憶するため
に使用される。ＲＯＭ７２５は、変換テーブルおよびそ
の逆と、マイクロプロセッサ７１５によって実行される
演算のプログラムコードリストのような、変化しないパ
ラメータあるいは情報を記憶する。当業者には認識され
るように、ＲＡＭ７３５およびＲＯＭ７２５の代わりに
他のメモリ装置（例えばＥＰＲＯＭ）も使用可能であ
り、マイクロプロセッサ７１５の代わりに専用ハードウ
ェアを使用することも可能である。
【００３６】以上、暗号化の方法および装置について説
明した。本発明の方法および装置について、特定のハー
ドウェアやソフトウェアを参照せずに説明した。その代
わりに、本発明の方法および装置について、当業者であ
ればそのようなハードウェアまたはソフトウェアを個々
の応用例で利用可能なあるいは好適なように直ちに適合
させることができるように説明した。本発明についての
上記の説明は、中央局とエンドポイントの間で伝送され
る８ビットバイトの情報を暗号化することに関するもの
であるが、当業者には認識されるように、これを他の特
定の状況に適用することが可能である。例えば、上記の
方法は、例えば１６ビットまたは３２ビットのマイクロ
プロセッサの使用により、それぞれ１６ビットまたは３
２ビットのワードの暗号化を行うように直ちに拡張され
る。さらに、２５６を法としての加減算の代わりに、他
の算術演算（例えば、排他的演算、すなわち、２進ｎ空
間における「加算」）を使用することも可能である。さ
らに、ラテン方格を形成する演算表を有する任意の２進
演算（必ずしも交換性や結合性がなくともよい）を使用
することも可能である。本発明の方法は、例えば無線シ
ステムにおける伝送の暗号化のような、図１に示したシ
ステム以外のシステムでも使用可能である。注意すべき
点であるが、図８および図９のコードでは、高度のデー
タセキュリティを犠牲にして、実行速度およびプログラ
ムサイズの短縮に重点を置いている。図８および図９の
コードは通常の程度の機密性を要求する応用例には十分
に機密性が高いと考えられるが、例えばステップ２２０
および２４０における変換の数を増やすことによって、
図８および図９のコードを長くして機密性を向上させる
ことが可能である。同様に、自動鍵ロータ演算（すなわ
ちステップ２２０および２４０）の数を２個に制限する
必要はない。３個以上のパスを作り、ステップ２３０の
フリップ演算、あるいは、自動鍵ロータ演算となるよう
なさらに複雑な演算を分散させることにより、さらに機
密性を向上させることが可能である。
明した。本発明の方法および装置について、特定のハー
ドウェアやソフトウェアを参照せずに説明した。その代
わりに、本発明の方法および装置について、当業者であ
ればそのようなハードウェアまたはソフトウェアを個々
の応用例で利用可能なあるいは好適なように直ちに適合
させることができるように説明した。本発明についての
上記の説明は、中央局とエンドポイントの間で伝送され
る８ビットバイトの情報を暗号化することに関するもの
であるが、当業者には認識されるように、これを他の特
定の状況に適用することが可能である。例えば、上記の
方法は、例えば１６ビットまたは３２ビットのマイクロ
プロセッサの使用により、それぞれ１６ビットまたは３
２ビットのワードの暗号化を行うように直ちに拡張され
る。さらに、２５６を法としての加減算の代わりに、他
の算術演算（例えば、排他的演算、すなわち、２進ｎ空
間における「加算」）を使用することも可能である。さ
らに、ラテン方格を形成する演算表を有する任意の２進
演算（必ずしも交換性や結合性がなくともよい）を使用
することも可能である。本発明の方法は、例えば無線シ
ステムにおける伝送の暗号化のような、図１に示したシ
ステム以外のシステムでも使用可能である。注意すべき
点であるが、図８および図９のコードでは、高度のデー
タセキュリティを犠牲にして、実行速度およびプログラ
ムサイズの短縮に重点を置いている。図８および図９の
コードは通常の程度の機密性を要求する応用例には十分
に機密性が高いと考えられるが、例えばステップ２２０
および２４０における変換の数を増やすことによって、
図８および図９のコードを長くして機密性を向上させる
ことが可能である。同様に、自動鍵ロータ演算（すなわ
ちステップ２２０および２４０）の数を２個に制限する
必要はない。３個以上のパスを作り、ステップ２３０の
フリップ演算、あるいは、自動鍵ロータ演算となるよう
なさらに複雑な演算を分散させることにより、さらに機
密性を向上させることが可能である。
【図１】本発明の方法および装置が用いられるシステム
例の図である。
例の図である。
【図２】本発明の方法を用いて文を暗号化する流れ図で
ある。
ある。
【図３】更新される回転状態ベクトルを用いて文を暗号
化するシステムのブロック図である。
化するシステムのブロック図である。
【図４】自動鍵化を用いて回転状態ベクトルを更新する
本発明の方法のステップの流れ図である。
本発明の方法のステップの流れ図である。
【図５】平文のバイトを暗号化するステップの流れ図で
ある。
ある。
【図６】本発明の方法を用いて文を復号する流れ図であ
る。
る。
【図７】本発明の方法を実装するシステムの図である。
【図８】図２のステップ２１０〜２３０に対応する、文
を暗号化するコードリストの図である。
を暗号化するコードリストの図である。
【図９】図２のステップ２４０〜２５０に対応する、文
を暗号化する、図８に続くコードリストの図である。
を暗号化する、図８に続くコードリストの図である。
１１０ サービスプロバイダ １２０ 中央局 １２１ 電話交換機／プロセッサ １２２ 光スイッチ １２５ 光ファイバケーブル １３０ ファイバノード １３５ 同軸ケーブル １４０ エンドポイント １５０ ネットワークインタフェースユニット（ＮＩ
Ｕ） １６０ 電話機 １７０ テレビ １８０l 近傍 １８０l,m パーソナルコンピュータ ３１０ 回転状態ベクトル ３２０ 暗号化プロセッサ ３３０ 変換テーブル ７０５ 同軸インタフェースユニット ７１５ マイクロプロセッサ ７２５ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ） ７３５ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ７４５ アドレス・データバス
Ｕ） １６０ 電話機 １７０ テレビ １８０l 近傍 １８０l,m パーソナルコンピュータ ３１０ 回転状態ベクトル ３２０ 暗号化プロセッサ ３３０ 変換テーブル ７０５ 同軸インタフェースユニット ７１５ マイクロプロセッサ ７２５ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ） ７３５ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ７４５ アドレス・データバス
Claims (26)
- 【請求項１】 鍵に基づいて平文バイトを暗号化して暗
号文バイトを生成するために使用された回転状態ベクト
ルの要素の値を、前記暗号文バイトもしくは前記平文バ
イトまたはその両方の関数として更新するステップから
なることを特徴とする、暗号化または復号の方法。 - 【請求項２】 前記暗号文バイトは、 非線形変換と、前記回転状態ベクトルの関数である線形
変換との交互系列により前記平文バイトを処理するステ
ップによって生成されることを特徴とする請求項１の方
法。 - 【請求項３】 前記非線形変換は置換テーブルの参照操
作であることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記回転状態ベクトルの要素の値は前記
鍵の関数として初期化されることを特徴とする請求項１
の方法。 - 【請求項５】 （ａ）鍵と、回転状態ベクトルの要素の
値とに基づいて、平文バイトを暗号化して暗号文バイト
を生成するステップと、 （ｂ）前記平文バイトもしくは前記暗号文バイトまたは
その両方に基づいて前記回転ベクトルの要素の値を変更
するステップとからなることを特徴とする、暗号化また
は復号の方法。 - 【請求項６】 前記ステップａは、 非線形変換と、前記回転状態ベクトルの関数である線形
変換との交互系列により前記平文バイトを処理するステ
ップからなることを特徴とする請求項５の方法。 - 【請求項７】 前記非線形変換は置換テーブルの参照操
作であることを特徴とする請求項６の方法。 - 【請求項８】 前記回転状態ベクトルの要素の値は前記
鍵の関数として初期化されることを特徴とする請求項５
の方法。 - 【請求項９】 （ａ）回転状態ベクトルおよび鍵を使用
するブロック暗号を用いて平文のブロックを暗号化して
暗号文のブロックを生成するステップと、 （ｂ）前記平文のブロック内のバイト、前記暗号文のブ
ロック内のバイトまたは前記鍵のうちの１つ以上のもの
の関数として前記回転状態ベクトルの要素の値を更新す
るステップとからなることを特徴とする、暗号化または
復号の方法。 - 【請求項１０】 前記ステップａは、 非線形変換と、前記回転状態ベクトルの関数である線形
変換との交互系列により前記平文のブロック内のバイト
を処理するステップからなることを特徴とする請求項９
の方法。 - 【請求項１１】 前記非線形変換は置換テーブルの参照
操作であることを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１２】 前記回転状態ベクトルの要素の値は前
記鍵の関数として初期化されることを特徴とする請求項
９の方法。 - 【請求項１３】 複数のバイトからなる情報のブロック
を暗号化して、複数の最終的に暗号化されたバイトから
なる暗号化された情報の最終的ブロックを生成する方法
において、 （ａ）前記複数のバイトの各バイトごとに、非線形変換
と、回転状態ベクトルの関数である線形変換との交互系
列により該バイトを処理して、暗号化された情報の中間
的ブロック内の対応する中間的に暗号化されたバイトを
生成した後、前記情報のブロック内のバイト、前記暗号
化された情報の中間的ブロック内の中間的に暗号化され
たバイトまたは鍵のうちの１つ以上のものの関数として
前記回転状態ベクトルを更新するステップと、 （ｂ）前記暗号化された情報の中間的ブロック内の中間
的に暗号化されたバイトごとに、前記複数のバイト内の
少なくとも１つの他のバイトの関数として該中間的に暗
号化されたバイトを処理して、暗号化された情報の最終
的ブロック内の対応する最終的バイトを生成するステッ
プとからなることを特徴とする暗号化方法。 - 【請求項１４】 前記回転状態ベクトルを初期化するス
テップをさらに有することを特徴とする請求項１３の方
法。 - 【請求項１５】 前記回転状態ベクトルは前記鍵の関数
として初期化されることを特徴とする請求項１４の方
法。 - 【請求項１６】 前記非線形変換は置換テーブルの参照
操作であることを特徴とする請求項１３の方法。 - 【請求項１７】 第１ブロックのバイトを暗号化する方
法において、 （ａ）前記第１ブロックの各バイトごとに、該バイトを
鍵の引き続くバイトから巡回的に減算して第２ブロック
のバイトを生成するステップと、 （ｂ）前記第２ブロックの各バイトごとに、非線形変換
と、回転状態ベクトルの関数である線形変換との交互系
列により該バイトを処理して第３ブロックのバイトを生
成した後、該第３ブロック内のバイトの集合、前記第２
ブロック内のバイトの集合または前記鍵のうちの１つ以
上のものの関数として前記回転状態ベクトルを更新する
ステップと、 （ｃ）前記第３ブロック内のバイトの順序を逆にして第
４ブロックのバイトを生成するステップと、 （ｄ）前記第４ブロックの各バイトごとに、非線形変換
と、回転状態ベクトルの関数である線形変換との交互系
列により該バイトを処理して第５ブロックのバイトを生
成した後、該第５ブロック内のバイトの集合、前記第４
ブロック内のバイトの集合または前記鍵のうちの１つ以
上のものの関数として前記回転状態ベクトルを更新する
ステップと、 （ｅ）前記第５ブロックの各バイトごとに、該バイトを
鍵の引き続くバイトから巡回的に減算して第６ブロック
のバイトを生成するステップとからなることを特徴とす
る暗号化方法。 - 【請求項１８】 前記回転状態ベクトルは前記鍵の関数
として初期化されることを特徴とする請求項１７の方
法。 - 【請求項１９】 前記非線形変換は置換テーブルの参照
操作であることを特徴とする請求項１７の方法。 - 【請求項２０】 鍵と、回転状態ベクトルの要素の値と
に基づいて、平文バイトを暗号化して暗号文バイトを生
成する暗号化手段と、 前記平文バイトもしくは前記暗号文バイトまたはその両
方に基づいて前記回転ベクトルの要素の値を変更する手
段とからなることを特徴とする、暗号化または復号の装
置。 - 【請求項２１】 前記暗号化手段は、 非線形変換と、前記回転状態ベクトルの関数である線形
変換との交互系列により前記平文バイトを処理する処理
手段からなることを特徴とする請求項２０の装置。 - 【請求項２２】 前記回転状態ベクトルの要素の値を前
記鍵の関数として初期化する手段をさらに有することを
特徴とする請求項２０の装置。 - 【請求項２３】 前記処理手段は置換テーブルからなる
ことを特徴とする請求項２０の装置。 - 【請求項２４】 回転状態ベクトルおよび鍵を使用する
ブロック暗号を用いて平文のブロックを暗号化して暗号
文のブロックを生成する暗号化手段と、 前記平文のブロック内のバイト、前記暗号文のブロック
内のバイトまたは前記鍵のうちの１つ以上のものの関数
として前記回転状態ベクトルの要素の値を更新する手段
とからなることを特徴とする、暗号化または復号の装
置。 - 【請求項２５】 前記暗号化手段は、 非線形変換と、前記回転状態ベクトルの関数である線形
変換との交互系列により前記平文のブロック内のバイト
を処理する処理手段からなることを特徴とする請求項２
４の装置。 - 【請求項２６】 前記処理手段は置換テーブルからなる
ことを特徴とする請求項２５の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US516369 | 1990-04-30 | ||
| US08/516,369 US5724427A (en) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Method and apparatus for autokey rotor encryption |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09120260A true JPH09120260A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=24055259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8250770A Pending JPH09120260A (ja) | 1995-08-17 | 1996-08-19 | 暗号化または復号の方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5724427A (ja) |
| EP (1) | EP0759669A2 (ja) |
| JP (1) | JPH09120260A (ja) |
| CA (1) | CA2183021A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012527190A (ja) * | 2009-05-13 | 2012-11-01 | リビア テクノロジーズ，エルエルシー | 対称暗号化システムにおいてデバイスを安全に識別し認証するためのシステムおよび方法 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6731754B1 (en) | 1996-06-21 | 2004-05-04 | Netcomsec Co., Ltd. | Apparatus and method for maintaining and transmitting secret contents of a signal |
| US6845159B1 (en) | 1998-10-07 | 2005-01-18 | Protego Information Ab | Processing method and apparatus for converting information from a first format into a second format |
| EP0993143A1 (en) * | 1998-10-07 | 2000-04-12 | Lateca Computer Inc. N.V. | Processing method and apparatus for converting information from a first format into a second format |
| AU1517600A (en) * | 1998-10-28 | 2000-05-15 | L-3 Communications Corporation | Encryption and authentication methods and apparatus for securing telephone communications |
| US6957330B1 (en) | 1999-03-01 | 2005-10-18 | Storage Technology Corporation | Method and system for secure information handling |
| JP4519963B2 (ja) * | 1999-06-21 | 2010-08-04 | 富士通株式会社 | 生体情報の暗号化・復号化方法および装置並びに、生体情報を利用した本人認証システム |
| US7280663B1 (en) * | 2000-05-22 | 2007-10-09 | University Of Southern California | Encryption system based on crossed inverse quasigroups |
| US20020159588A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-10-31 | Kauffman Jason R. | Cryptography with unconditional security for the internet, commercial intranets, and data storage |
| GB2379587B (en) * | 2001-09-10 | 2003-08-20 | Simon Alan Spacey | A method and apparatus for securing electronic information |
| JP4045777B2 (ja) * | 2001-10-30 | 2008-02-13 | 株式会社日立製作所 | 情報処理装置 |
| US7593525B1 (en) * | 2002-08-02 | 2009-09-22 | Multiple Shift Key, Inc. | Patternless encryption and decryption system and method |
| AU2003275041A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Soundview Technology Group, Inc. | System and method for message communication |
| FR2848752A1 (fr) * | 2002-12-17 | 2004-06-18 | France Telecom | Procede de chiffrement par permutations de suites de longueur fixee |
| US7346160B2 (en) * | 2003-04-23 | 2008-03-18 | Michaelsen David L | Randomization-based encryption apparatus and method |
| US20040243467A1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-02 | American Express Travel Related Services Company, Inc. | System and method for facilitating distribution of incentives from a merchant to a parent |
| US7257225B2 (en) * | 2003-12-29 | 2007-08-14 | American Express Travel Related Services Company, Inc. | System and method for high speed reversible data encryption |
| US7505588B2 (en) * | 2004-03-31 | 2009-03-17 | Microsoft Corporation | Stream cipher design with revolving buffers |
| JP2007233590A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 携帯型電子装置、個人認証システム、個人認証方法、及び半導体装置の製造方法 |
| US9354890B1 (en) | 2007-10-23 | 2016-05-31 | Marvell International Ltd. | Call stack structure for enabling execution of code outside of a subroutine and between call stack frames |
| US9442758B1 (en) | 2008-01-21 | 2016-09-13 | Marvell International Ltd. | Dynamic processor core switching |
| US9582443B1 (en) | 2010-02-12 | 2017-02-28 | Marvell International Ltd. | Serial control channel processor for executing time-based instructions |
| GB2491896A (en) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | Univ Bruxelles | Secret key generation |
| US9098694B1 (en) * | 2011-07-06 | 2015-08-04 | Marvell International Ltd. | Clone-resistant logic |
| US20140112469A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-04-24 | John M. Layne | Novel encryption processes based upon irrational numbers and devices to accomplish the same |
| DE102013108424A1 (de) * | 2013-08-05 | 2015-02-05 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zur Verschlüsselung von Zeichenketten |
| CN106133810B (zh) * | 2014-03-28 | 2020-02-07 | 索尼公司 | 加密处理装置、加密处理方法 |
| US10157289B2 (en) | 2016-09-26 | 2018-12-18 | Bank Of America Corporation | Progressive key rotation for format preserving encryption (FPE) |
| US10148424B2 (en) * | 2016-09-26 | 2018-12-04 | Bank Of America Corporation | Progressive key rotation for format preserving encryption (FPE) |
| US10523642B2 (en) * | 2016-10-14 | 2019-12-31 | Gideon Samid | Skeleton network: physical corner stone for the towering cyber house |
| EP3419212B1 (en) * | 2017-06-23 | 2020-03-11 | Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. | Computer implemented method, computer system and computer readable computer program product |
| WO2020036126A1 (ja) * | 2018-08-13 | 2020-02-20 | 日本電信電話株式会社 | 秘密結合システム、この方法、秘密計算装置及びプログラム |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US30957A (en) * | 1860-12-18 | Improved steam-boiler | ||
| US1502376A (en) * | 1920-04-02 | 1924-07-22 | Damm Arvid Gerhard | Production of ciphers |
| USRE30957E (en) | 1973-10-15 | 1982-06-01 | International Business Machines Corporation | Variant key matrix cipher system |
| DE2658065A1 (de) * | 1976-12-22 | 1978-07-06 | Ibm Deutschland | Maschinelles chiffrieren und dechiffrieren |
| US5003596A (en) * | 1989-08-17 | 1991-03-26 | Cryptech, Inc. | Method of cryptographically transforming electronic digital data from one form to another |
| US4979832A (en) * | 1989-11-01 | 1990-12-25 | Ritter Terry F | Dynamic substitution combiner and extractor |
| JP2862030B2 (ja) * | 1991-06-13 | 1999-02-24 | 三菱電機株式会社 | 暗号化方式 |
| US5159634A (en) * | 1991-09-13 | 1992-10-27 | At&T Bell Laboratories | Cryptosystem for cellular telephony |
| US5452358A (en) * | 1994-02-08 | 1995-09-19 | Apple Computer, Inc. | Method and apparatus for improving the security of an electronic codebook encryption scheme utilizing a data dependent encryption function |
-
1995
- 1995-08-17 US US08/516,369 patent/US5724427A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-08-09 CA CA002183021A patent/CA2183021A1/en not_active Abandoned
- 1996-08-14 EP EP96305933A patent/EP0759669A2/en not_active Withdrawn
- 1996-08-19 JP JP8250770A patent/JPH09120260A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012527190A (ja) * | 2009-05-13 | 2012-11-01 | リビア テクノロジーズ，エルエルシー | 対称暗号化システムにおいてデバイスを安全に識別し認証するためのシステムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0759669A2 (en) | 1997-02-26 |
| US5724427A (en) | 1998-03-03 |
| CA2183021A1 (en) | 1997-02-18 |
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