WO2013014734A1 - 暗号化装置、暗号化方法及び暗号化プログラム - Google Patents
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Definitions
- This invention relates to a technique for transmitting data encrypted using one-time pad encryption.
- One-time pad encryption is a common key encryption method in which a key is shared between a transmission side and a reception side. One-time pad encryption is performed using the same amount (the same number of bits) of encryption key as communication data. One-time pad encryption does not reuse the encryption key once used for encryption, but makes the encryption key disposable.
- a typical example of the one-time pad cipher is a Burnham cipher in which an exclusive OR is calculated bit by bit for communication data and an encryption key, and the calculated result is encrypted data.
- Patent Document 1 describes that one-time pad encryption and block encryption are used properly depending on the importance of communication data to be encrypted. This reduces the consumption of the encryption key for the one-time pad encryption.
- Patent Document 2 has a description of monitoring the amount of encryption key stored for each terminal device and preferentially generating encryption keys for terminal devices with a small amount of storage. This prevents the encryption key of a specific terminal device from being exhausted.
- Patent Document 1 uses different encryption methods depending on the importance of communication data, and suppresses consumption of encryption keys for one-time pad encryption.
- the importance of communication data is a subjective criterion, and the importance of communication data to be encrypted must be determined by the user or administrator at the start of communication or in advance. For this reason, it is necessary for the user to determine the importance between the time when the communication data is input and the time when the communication data is encrypted, and it is not possible to automate all the processes related to encrypted communication.
- the importance cannot be determined in advance, such as when important conversation content is included during a voice call. Therefore, switching the encryption method based on the importance of the communication data to be encrypted is not a universally effective means.
- This invention shortens the period in which the encryption key of the one-time pad encryption is insufficient when the data to be encoded, such as audio and video, is transmitted using the one-time pad encryption, and a longer period.
- the purpose is to enable continuation of encrypted communication with a one-time pad.
- the encryption device provides: An encryption key storage unit for storing an encryption key consisting of a plurality of bits used in the one-time pad encryption; Depending on the number of remaining bits of the encryption key stored in the encryption key storage unit, the transmission data is encoded by either the first encoding method or the second encoding method having a lower bit rate than the first encoding method.
- a method determining unit that determines whether to convert the transmission data, and an encoding unit that generates encoded data by encoding the transmission data according to the encoding method determined by the method determining unit;
- An encryption unit that encrypts the encoded data generated by the encoding unit with a one-time pad encryption using the encryption key stored in the encryption key storage unit, and generates encrypted data. .
- the encryption device changes the encoding method according to the number of remaining bits of the encryption key.
- the amount of encryption key to be used can be controlled according to the number of remaining bits of the encryption key. Therefore, it is possible to shorten the period in which the encryption key for the one-time pad encryption is insufficient, and to continue the encryption communication using the one-time pad in a longer period.
- FIG. 1 is a schematic diagram of an encryption system 1 to which a communication method according to Embodiment 1 can be applied.
- An outline of the operation when the key sharing apparatus C104 and the key sharing apparatus D105 share the OTP encryption key via the network 101 or the network 106 not physically or logically connected to the network 101 is shown.
- Figure. The figure which shows the operation
- FIG. 5 is a flowchart showing a communication process flow of FIG. 4 in the first embodiment.
- 5 is a flowchart showing a communication process flow of FIG. 4 in the first embodiment.
- the terminal device A102 and the terminal device B103 start encrypted communication, the remaining amount of the OTP encryption key is less than a predetermined threshold value. Therefore, encoding is performed according to the encoding method B and encrypted communication is started.
- movement outline in the case of doing. 8 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 7 in the first embodiment.
- FIG. 3 is a functional block diagram illustrating functional configurations of a terminal device A102 and a terminal device B103 in the first embodiment.
- FIG. 3 is a functional block diagram showing a functional configuration of a key sharing apparatus C104 and a key sharing apparatus D105 in the first embodiment.
- 6 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the second embodiment.
- 6 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the second embodiment.
- FIG. 16 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 15 in the second embodiment.
- 9 is a flowchart showing a processing flow of a transmission control unit 903 of the terminal device 901 in the second embodiment.
- 9 is a flowchart showing a processing flow of a reception control unit 904 of the terminal device 901 in the second embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the third embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the third embodiment.
- FIG. 8 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 7 in the third embodiment.
- FIG. 8 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 7 in the third embodiment.
- FIG. 9 is a functional block diagram illustrating functional configurations of a terminal device A102 and a terminal device B103 according to Embodiment 3.
- 10 is a flowchart showing a processing flow of a transmission control unit 903 of the terminal device 901 in the third embodiment.
- 9 is a flowchart showing a processing flow of a reception control unit 904 of a terminal device 901 according to Embodiment 3.
- FIG. 6 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the fifth embodiment.
- FIG. 6 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the fifth embodiment.
- FIG. 6 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 4 in the fifth embodiment.
- FIG. 10 is a functional block diagram illustrating functional configurations of a terminal device A102 and a terminal device B103 in the fifth embodiment. Explanatory drawing of operation
- FIG. FIG. 18 is a functional block diagram illustrating functional configurations of a terminal device A102 and a terminal device B103 in Embodiment 7. The figure which shows an example of the hardware constitutions of the terminal device 901.
- the processing device is a CPU 924 or the like to be described later.
- the storage device is a storage device such as a ROM 926, a RAM 927, or a magnetic disk 930, which will be described later. That is, the processing device and the storage device are hardware.
- Embodiment 1 FIG.
- the encoding method such as speech is changed.
- a technique for switching to a method that reduces the amount of data when a unit time of speech or the like is encoded (a method with a low bit rate) will be described.
- the amount of OTP encryption keys consumed per unit time can be reduced, the period until the OTP encryption keys are exhausted can be extended. Therefore, it is possible to continue the OTP encryption communication for a longer period.
- an encoding method with a higher bit rate is used, better sound quality or image quality is obtained. Therefore, when there is a sufficient OTP encryption key, it is desirable to use an encoding method with a higher bit rate.
- Embodiment 1 different encoding methods are used according to the remaining amount of the OTP encryption key.
- the remaining amount of the OTP encryption key is information that the apparatus can easily grasp. Therefore, by switching the encoding method based on the remaining amount of the OTP encryption key, it is possible to realize a mechanism for automatically switching the encoding method without requiring the user who uses the apparatus to perform an operation related to the switching of the encoding method. it can.
- FIG. 1 is a schematic diagram of an encryption system 1 to which the communication method according to Embodiment 1 can be applied.
- a terminal device A102 and a terminal device B103 are connected to a network 101 such as the Internet.
- the key sharing device C104 and the key sharing device D105 are connected to the network 101 or the network 106 that is not physically or logically connected to the network 101.
- the terminal device A102 and the key sharing device C104 are connected by a communication cable 107 such as a USB (Universal Serial Bus).
- the terminal device B 103 and the key sharing device D 105 are connected by a communication cable 108.
- the terminal device A102 and the terminal device B103 are both a transmission side communication device (encryption device) that transmits encrypted data and a reception side communication device (decryption device) that receives the encrypted data.
- the terminal device A102 is an example of a transmission side communication device
- the terminal device B103 is an example of a reception side communication device.
- the terminal device A102 acquires an OTP encryption key from the key sharing device C104
- the terminal device B103 acquires an OTP encryption key from the key sharing device D105.
- FIG. 2 illustrates a case where the key sharing device C104 and the key sharing device D105 share an OTP encryption key via the network 101 or the network 106 that is not physically or logically connected to the network 101. It is a figure which shows an operation
- the key sharing device C104 and the key sharing device D105 share the OTP encryption key 201 via the network 101 or the network 106 by a predetermined method (key sharing algorithm). Any method may be used for sharing the OTP encryption key 201.
- the key sharing device C104 and the key sharing device D105 may share the OTP encryption key 201 after being connected via a physically or logically secure communication path.
- FIG. 3 is a diagram showing an outline of operation when the terminal device A 102 acquires the OTP encryption key 301 from the key sharing device C 104 via the communication cable 107.
- the terminal device A102 transmits an OTP encryption key request message 302 to the key sharing device C104.
- the key sharing device C104 transmits the held OTP encryption key 301 to the terminal device A102.
- the terminal device A102 stores the OTP encryption key 301 in the storage device.
- the terminal apparatus B103 acquires the OTP encryption key from the key sharing apparatus D105 via the communication cable 108.
- FIG. 4 shows that the terminal device A 102 and the terminal device B 103 start encryption communication using the OTP encryption, and the encoding is performed at a lower bit rate from the time when the remaining amount of the encryption key for the OTP encryption becomes less than a predetermined threshold. It is a figure which shows the operation
- the terminal device B103 also has an OTP encryption key 402.
- the OTP encryption key 401 held by the terminal device A102 and the OTP encryption key 402 held by the terminal device B103 are respectively obtained from the key sharing device C104 and the key sharing device D105 by the method described above. In the first embodiment, it is assumed that the OTP encryption key 401 and the OTP encryption key 402 are the same.
- the terminal device A102 and the terminal device B103 can perform encoding of audio or video data by the encoding method A (first encoding method) and the encoding method B (second encoding method), respectively.
- the encoding method A has a higher bit rate than the encoding method B, and is a higher quality encoding method.
- the terminal device A 102 checks the remaining amount of the OTP encryption key 401 that it holds.
- the terminal apparatus A102 calculates the amount of data communication that can perform OTP encryption based on the remaining amount of the OTP encryption key 401.
- the terminal device A102 transmits a communication request message 403 indicating that the encoding method A is used as the encoding method to the terminal device B103.
- the terminal device B 103 that has received the communication request message 403 confirms the remaining amount of the OTP encryption key 402 that it holds.
- the OTP encryption key 402 has the same remaining amount as the OTP encryption key 401.
- the terminal apparatus B 103 calculates the amount of data communication that can perform OTP encryption based on the remaining amount of the OTP encryption key 402. Then, the terminal device B103 transmits a communication approval message 404 to the terminal device A102. Receiving the communication approval message 404, the terminal device A102 encodes audio or video data (transmission data) to be transmitted according to the encoding method A to generate communication data (encoded data). Further, the terminal apparatus A 102 uses the OTP encryption key 401 to encrypt communication data with OTP encryption, and generates encrypted communication data 405 (encrypted data). Then, the terminal device A102 transmits the generated encrypted communication data 405 to the terminal device B103.
- the terminal device B 103 that has received the encrypted communication data 405 decrypts the encrypted communication data 405 with the OTP encryption key 402 to obtain communication data. Further, the terminal device B103 decodes the communication data according to the encoding method A to obtain audio or video data. Since the OTP encryption key 401 and the OTP encryption key 402 are the same, the encrypted communication data 405 encrypted with the OTP encryption key 401 can be decrypted with the OTP encryption key 402.
- the terminal device A102 confirms the remaining amount of the OTP encryption key 401 it holds (S101). Then, the terminal device A102 transmits a communication request message 403 indicating that the encoding method A is used as the encoding method to the terminal device B103 (S102). The terminal device B103 receives the communication request message 403 from the terminal device A102 (S103). Then, the terminal apparatus B103 confirms the amount of the OTP encryption key 402 that is held (S104). Then, the terminal device B103 transmits a communication approval message 404 to the terminal device A102 (S105).
- the terminal device A102 receives the communication approval message 404 from the terminal device B103 (S106). Then, the terminal device A102 encodes data corresponding to the unit data amount in the audio or video data to be transmitted according to the encoding method A, and generates communication data (S107).
- the data for the unit data amount is data having a predetermined number of bits. Alternatively, it is data in a predetermined unit, for example, data of one file. Further, for example, when voice call data in a cellular phone is encoded, the voice call data is short every 10 to 20 milliseconds. Further, the terminal device A 102 encrypts the communication data with the OTP encryption key 401 and generates encrypted communication data 405. (S108).
- the terminal device A102 transmits the encrypted communication data 405 to the terminal device B103 (S109).
- the terminal device B103 receives the encrypted communication data 405 from the terminal device A102 (S110).
- the terminal device B103 decrypts the encrypted communication data 405 with the OTP encryption key 402, and obtains communication data (S111).
- the terminal device B103 decodes the communication data according to the encoding method A to obtain audio or video data (S112).
- the terminal device A102 transmits a switching request message 406 to the terminal device B103 (S116).
- the terminal device B103 receives the switching request message 406. (S117).
- the terminal device B103 transmits a switching approval message 407 to the terminal device A102 (S118).
- the terminal device A102 receives the switching approval message 407 (S119).
- the terminal device A102 encodes data corresponding to the unit data amount in the audio or video data to be transmitted according to the encoding method B, and generates communication data (S120). Further, the communication data is encrypted with the OTP encryption key 401 to generate encrypted communication data 408 (S121).
- the terminal device B103 also has an OTP encryption key 705. It is assumed that the OTP encryption key 703 held by the terminal device A102 and the OTP encryption key 705 held by the terminal device B103 are the same. First, the terminal device A 102 checks the amount of the OTP encryption key 703 that is held. Here, it is assumed that the OTP encryption key is smaller than a predetermined threshold. Therefore, the terminal device A102 transmits a communication request message 701 indicating that the encoding method B is used as the encoding method to the terminal device B103. The terminal device B103 that has received the communication request message 701 confirms from the message that the encoding method B is used as the encoding method, and transmits a communication approval message 702 to the terminal device A102.
- the terminal device A102 encodes the audio or video data to be transmitted according to the encoding method B to generate communication data. Further, the terminal apparatus A 102 uses the OTP encryption key 703 to encrypt the communication data with the OTP encryption to generate encrypted communication data 704. Then, the terminal device A102 transmits the generated encrypted communication data 704 to the terminal device B103. The terminal device B 103 that has received the encrypted communication data 704 decrypts the encrypted communication data 704 with the OTP encryption key 705 to obtain communication data. Further, the terminal device B103 decodes the communication data according to the encoding method B to obtain audio or video data. Since the OTP encryption key 703 and the OTP encryption key 705 are the same, the encrypted communication data 704 encrypted with the OTP encryption key 703 can be decrypted with the OTP encryption key 705.
- FIG. 8 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 7 in the first embodiment.
- the terminal device A102 confirms the amount of the OTP encryption key 703 that is held, and recognizes that the remaining amount of the OTP encryption key 703 is less than a predetermined threshold (S201). Then, the terminal device A102 transmits a communication request message 701 indicating that the encoding method B is used as the encoding method to the terminal device B103 (S202).
- the terminal device B103 receives the communication request message 701 from the terminal device A102 and confirms from the message that the encoding method B is used as the encoding method (S203).
- the terminal device B103 decrypts the encrypted communication data 704 with the OTP encryption key 705, and obtains communication data (S210). Further, the terminal device B103 decodes the communication data according to the encoding method B to obtain audio or video data (S211). Subsequent to S208, the terminal device A102 confirms whether there is untransmitted audio or video data (S212). If there is no unsent audio or video data (NO in S212), the terminal device A102 ends the process (S213). On the other hand, if there is unsent audio or video data (YES in S212), the terminal device A102 returns the process to S206.
- the terminal device 901 includes a communication interface 902, a transmission control unit 903 (transmission side method determination unit), a reception control unit 904 (reception side method determination unit), a key management unit 905, an OTP encryption unit 906, an OTP decryption unit 907, a code A data storage unit 908, a data acquisition unit 910, a transmission data storage unit 911, a reception data storage unit 912, and a key storage unit 913.
- the communication interface 902 is a communication device that communicates with an external device. More specifically, the communication interface 902 is a device for receiving an OTP encryption key from the key sharing device C104 or the key sharing device D105. The communication interface 902 transmits encrypted communication data to a terminal device serving as a reception side when the terminal device 901 is a transmission side of encryption communication, and a terminal device serving as a transmission side when the terminal device 901 is a reception side of encryption communication. This is a device for receiving encrypted communication data from a computer.
- the key management unit 905 provides information related to the remaining amount of the OTP encryption key stored in the key storage unit 913 to the transmission control unit 903 and the reception control unit 904. More specifically, the key management unit 905 provides information indicating whether the remaining amount of the OTP encryption key is equal to or greater than a predetermined threshold.
- the OTP encryption unit 906 acquires communication data from the encoding unit 908 and acquires an OTP encryption key from the key storage unit 913. Then, the OTP encryption unit 906 performs OTP encryption using the OTP encryption key on the communication data by the processing device, and generates encrypted communication data. The obtained encrypted communication data is passed to the transmission control unit 903.
- the OTP decryption unit 907 obtains an OTP encryption key from the key storage unit 913 and obtains encrypted communication data from the reception control unit 904. Then, the OTP decryption unit 907 decrypts the encrypted communication data using the OTP encryption key by the processing device, and generates communication data. The obtained communication data is passed to the decoding unit 909.
- the encoding unit 908 acquires transmission data from the transmission data storage unit 911 and performs encoding by the processing device.
- the encoding method at this time is the method determined by the transmission control unit 903.
- the encoded transmission data is transferred to the OTP encryption unit 906 as communication data.
- the decoding unit 909 acquires the communication data decoded from the OTP decoding unit 907 and decodes it according to the encoding method by the processing device.
- the encoding method at this time is determined by the reception control unit 904.
- the decrypted received data is stored in the received data storage unit 912.
- the key acquisition unit 910 acquires an OTP encryption key from a key sharing device such as the key sharing device C104 or the key sharing device D105, and stores the obtained OTP encryption key in the key storage unit 913.
- the transmission data storage unit 911 is a storage device that stores communication data to be transmitted to the terminal device on the receiving side.
- the key storage unit 913 is a storage device that stores an OTP encryption key.
- FIG. 10 is a flowchart illustrating a process flow of the transmission control unit 903 of the terminal device 901.
- the transmission control unit 903 obtains remaining amount information indicating whether or not the remaining amount of the OTP encryption key is insufficient from the key management unit 905 (S301). If the remaining amount of the OTP encryption key is equal to or greater than the threshold (YES in S302), the transmission control unit 903 advances the process to S303, and if the remaining amount is less than the threshold (NO in S302), the transmission control unit 903 proceeds to S312. The process proceeds (S302).
- the transmission control unit 903 transmits a communication request message indicating that the encoding method A is used as the encoding method to the terminal device B103 via the communication interface 902 (S303), and receives a communication approval message from the terminal device B103. (S304). Then, the transmission control unit 903 causes the encoding unit 908 to encode the data corresponding to the unit data amount in the transmission data using the encoding method A, and generates communication data (S305). The transmission control unit 903 causes the OTP encryption unit 906 to encrypt communication data, and acquires encrypted communication data (S306). The transmission control unit 903 transmits the acquired encrypted communication data to the terminal device B103 via the communication interface 902 (S307).
- the transmission control unit 903 transmits a communication request message indicating that the encoding method B is used as the encoding method to the terminal device B103 (S312), receives a communication approval message from the terminal device B103 (S313), and performs processing in S314. To proceed.
- FIG. 11 is a flowchart illustrating a process flow of the reception control unit 904 of the terminal device 901.
- the reception control unit 904 receives a communication request message from the terminal device A102 via the communication interface 902 (S401).
- the reception control unit 904 checks the remaining amount of the OTP encryption key. If the remaining amount is greater than or equal to the threshold, the process proceeds to S403, and if less than the threshold, the process proceeds to S411 (S402).
- the reception control unit 904 ends the process. On the other hand, if there is unreceived communication data (YES in S407), the reception control unit 904 advances the process to S408. Whether there is unreceived communication data is determined, for example, based on whether the next encrypted communication data or the switch request message is transmitted within a predetermined time. The reception control unit 904 obtains remaining amount information indicating whether or not the remaining amount of the OTP encryption key is equal to or greater than the threshold from the key management unit 905, and determines whether or not switching of the encoding method is necessary (S408). ).
- the reception control unit 904 If the remaining amount is equal to or greater than the threshold (YES in S408), the reception control unit 904 returns the process to S404. On the other hand, if it is less than the threshold (NO in S408), the reception control unit 904 advances the process to S409.
- the reception control unit 904 receives a switching request message from the terminal device A102 (S409), transmits a switching approval message to the terminal device A102 (S410), and advances the process to S412.
- step S408 the reception control unit 904 determines whether the remaining amount of the OTP encryption key is equal to or greater than the threshold, and determines whether it is necessary to switch the encoding method. However, the reception control unit 904 does not determine whether or not the OTP encryption key is greater than or equal to the threshold value, and determines whether or not to switch the encoding method depending on whether or not the switching request message is received from the terminal device A102. May be.
- the communication interface 1202 is a communication device that communicates with an external device. More specifically, the communication interface 1202 is a device for performing communication for sharing an OTP encryption key with another key sharing device. The communication interface 1202 is a device for transmitting an OTP encryption key to a terminal device connected by a communication cable or the like.
- the key sharing unit 1203 communicates with other key sharing devices, shares the OTP encryption key, and stores the shared OTP encryption key in the key storage unit 1205.
- the remaining amount of the OTP encryption key is appropriately checked in the encrypted communication using the OTP encryption performed between the two parties.
- the encoding method is switched to an encoding method with a lower bit rate.
- the amount of OTP encryption key consumed per unit time can be suppressed, and the time until the OTP encryption key is exhausted can be extended. Therefore, it is possible to continue OTP encryption communication for a longer period.
- the encoding method is switched when the remaining amount of the OTP encryption key is less than a predetermined threshold. Since the remaining amount of the OTP encryption key can be confirmed in the apparatus, it is possible to realize switching of the encoding method without requiring the judgment and processing of the user of the terminal apparatus A102 and the terminal apparatus B103. .
- the terminal device A 102 or the terminal device B 103 acquires the OTP encryption key from the key sharing device C 104 or the key sharing device D 105. Then, it is conceivable that the remaining amount of the OTP encryption key again becomes equal to or greater than a threshold value. In this case, the terminal device A102 and the terminal device B103 may be switched to an encoding method with a higher bit rate (encoding method A in the above description).
- the terminal device B103 has acquired the OTP encryption key from the key sharing device D105. Then, the terminal apparatus B103 has an OTP encryption key that the terminal apparatus A102 does not have. In this case, when encryption communication is performed between the terminal device A102 and the terminal device B103, the OTP encryption key of the terminal device A102 is insufficient first. Therefore, in the second embodiment, the information on the OTP encryption key held by each other is shared between the terminal devices before performing the encrypted communication, and the encoding method is set according to the state of the OTP encryption key held by each other. Will be described.
- the terminal apparatus B103 transmits a communication approval message 404 to the terminal apparatus A102 together with the remaining value of the OTP encryption key 402 (S505).
- the terminal device A102 receives the communication approval message 404 from the terminal device B103 (S506).
- the terminal device A102 encodes data corresponding to the unit data amount in the audio or video data to be transmitted according to the encoding method A, and generates communication data (S507).
- the communication data is encrypted with the OTP encryption key 401 to generate encrypted communication data 405. (S508).
- the terminal device A102 transmits the encrypted communication data 405 to the terminal device B103 (S509).
- the processing from S520 to S527 is the same as the processing from S120 to S127 shown in FIG.
- FIG. 15 shows that when the terminal device A102 and the terminal device B103 start encrypted communication, the remaining amount of the OTP encryption key held by the terminal device B103 is smaller than a predetermined threshold value. It is a figure which shows the operation
- FIG. 16 is a flowchart showing a flow of communication processing of FIG. 15 in the second embodiment.
- the terminal device A102 confirms the remaining amount of the OTP encryption key 1501, and confirms that the remaining amount of the OTP encryption key 1501 is equal to or greater than a predetermined threshold (S601).
- the terminal device A102 transmits a communication request message 1502 indicating that the encoding method A is used as the encoding method to the terminal device B103 (S602).
- the terminal device B103 receives the communication request message 1502 from the terminal device A102 (S603).
- the processing from S611 to S618 is the same as the processing from S206 to S213 shown in FIG.
- FIG. 17 is a flowchart illustrating a processing flow of the transmission control unit 903 of the terminal device 901 according to the second embodiment.
- the transmission control unit 903 acquires remaining amount information indicating whether or not the remaining amount of the OTP encryption key is insufficient from the key management unit 905 (S701). If the remaining amount of the OTP encryption key is equal to or greater than the threshold (YES in S702), the transmission control unit 903 advances the process to S703. If the remaining amount is less than the threshold (NO in S702), the transmission control unit 903 proceeds to S713. The process proceeds (S702).
- FIG. 18 is a flowchart illustrating a processing flow of the reception control unit 904 of the terminal device 901 according to the second embodiment.
- the reception control unit 904 receives the communication request message from the terminal device A102 via the communication interface 902 (S801).
- the reception control unit 904 determines whether the communication request message indicates that the encoding method A or B is used as the encoding method (S802). If the communication request message indicates that the encoding method A is used as the encoding method, the reception control unit 904 proceeds to S803, and the communication request message indicates that the encoding method B is used as the encoding method. In the case, the process proceeds to S813.
- the reception control unit 904 obtains remaining amount information indicating whether or not the remaining amount of the OTP encryption key is insufficient from the key management unit 905 (S803). If the remaining amount of the OTP encryption key is equal to or greater than the threshold (YES in S803), the reception control unit 904 proceeds the process to S805, and if the remaining amount of the OTP encryption key is less than the threshold (NO in S803). The process proceeds to S804. If the remaining amount of the OTP encryption key is less than the threshold, the reception control unit 904 transmits a communication rejection message to the terminal device A102 (S804), and advances the process to S811. The processing from S805 to S817 is the same as the processing from S403 to S415 shown in FIG.
- the encryption system 1 As described above, in the encryption system 1 according to the second embodiment, there is a difference in the OTP encryption key held by sharing the remaining amount of the OTP encryption key held between the terminal devices. Even in such a case, the encoding method can be switched.
- the encryption method is simply switched according to the terminal device A102 or the terminal device B103 with the smaller remaining amount of the OTP encryption key.
- the OTP encryption key held by the terminal device A102 and the terminal device B103 has a difference. That is, some of the OTP encryption keys held by the terminal device A102 are not held by the terminal device B103, and some of the OTP encryption keys held by the terminal device B103 are held by the terminal device A102. It is possible that you do not have one. In this case, it is necessary to switch the encryption method in accordance with the remaining amount of the OTP encryption key held in common by the terminal device A102 and the terminal device B103.
- the terminal device when acquiring the OTP encryption key from the key sharing device, the terminal device counts the number of bits of the OTP encryption key. For example, when the terminal device first acquires a 1000-bit OTP encryption key from the key sharing device, the terminal device counts that the OTP encryption key from the first bit to the 1000th bit has been acquired. Next, when the terminal device acquires a 500-bit OTP encryption key from the key sharing device, the terminal device counts that an OTP encryption key from the 1001st bit to the 1500th bit has been acquired. The terminal device also counts the number of bits of the used OTP encryption key. For example, if a 100-bit OTP encryption key is used first, it is counted that the OTP encryption key from the first bit to the 100th bit is used. Therefore, the terminal device can know how many bits to how many bits of the OTP encryption key currently remain in a usable state.
- the terminal device A102 checks how many bits to how many bits of the OTP encryption key remain available.
- the terminal device A102 transmits to the terminal device B103 information indicating how many bits to how many bits of the OTP encryption key remain usable together with the communication request message.
- the terminal device B103 checks how many bits to how many bits of the OTP encryption key remain usable.
- the terminal device B103 specifies a common part between the OTP encryption key held by the terminal device A102 and the OTP encryption key held by the terminal device B103.
- Embodiment 3 it is checked whether the remaining amount of the OTP encryption key held by the terminal device is equal to or greater than a predetermined threshold, and if it is equal to or greater than the threshold, encoding with a higher bit rate is performed. If the number is less than the threshold, a lower bit rate coding method is used. However, for example, when audio or video data more important than usual is transmitted, there may be a situation where it is desired to prevent deterioration in sound quality and image quality due to the use of a low bit rate encoding method. In this case, encoding should be performed at a higher bit rate.
- FIGS. 19 and 20 are flowcharts showing the communication processing flow of FIG. 4 in the third embodiment.
- a process for determining the importance of transmission data and a switching of an encoding method based on the determination are performed. .
- the terminal device A102 continues encoding using the encoding method A (S917 to S924). Note that the processing from S917 to S924 is the same as the processing from S107 to S114 shown in FIGS. However, in S923, if there is untransmitted audio or video data (YES in S923), the terminal apparatus A102 returns the process to S917 and continues the encoding using the encoding method A.
- a switching request message 406 indicating switching to the encoding method B is transmitted to the terminal device B103, and the switching of the encoding method is transmitted to the terminal device B103 (S925 to S928).
- terminal unit A102 continues the encoding using the encoding system B (S929 to S936). Note that the processing from S929 to S936 is the same as the processing from S120 to S127 shown in FIG.
- FIGS. 21 and 22 are flowcharts showing the flow of the communication process of FIG. 7 in the third embodiment.
- the terminal device A102 confirms the remaining amount of the OTP encryption key 401 possessed (S1001), and determines whether the importance of the transmission data is high (S1002). If the importance level is high (YES in S1002), the terminal device A102 advances the process to S1003. On the other hand, when the importance is low (NO in S1002), the terminal device A102 advances the process to S1016.
- the terminal device A102 transmits a communication request message 701 indicating that the encoding method A is used as the encoding method to the terminal device B103, and the terminal device A102 uses the encoding method A.
- the information is transmitted to the device B103 (S1003 to S1007).
- terminal unit A102 continues the encoding using the encoding system A (S1008 to S1015). Note that the processing from S1008 to S1015 is the same as the processing from S917 to S924 shown in FIG.
- the transmission control unit 903 determines whether the importance level of the transmission data obtained from the importance level calculation unit 914 is high (S1113). If the degree of importance is high (YES in S1113), the transmission control unit 903 advances the process to S1103 and performs encoding by encoding method A. On the other hand, when the importance level is low (NO in S1113), the transmission control unit 903 advances the processing to S1114 and sets the encoding by the encoding scheme B.
- the processing from S1114 to S1119 is the same as the processing from S312 to S317 shown in FIG.
- FIG. 25 is a flowchart showing a process flow of the reception control unit 904 of the terminal device 901 in the third embodiment.
- the reception control unit 904 receives the communication request message from the terminal device A102 via the communication interface 902 (S1201).
- the reception control unit 904 checks the remaining amount of the OTP encryption key. If the remaining amount is equal to or greater than the threshold, the process proceeds to S1203. If the remaining amount is less than the threshold, the process proceeds to S1212 (S1202).
- the processing of S1203 to S1211 will be described.
- the processing from S1203 to S1208 is the same as the processing from S403 to S408 shown in FIG.
- the reception control unit 904 determines whether the importance of the transmission data obtained from the importance calculation unit 914 is high (S1209). If the importance level is high (YES in S1209), the reception control unit 904 returns the process to S1204 and continues the encoding by the encoding scheme A. On the other hand, when the importance level is low (NO in S1209), the reception control unit 904 advances the process to S1210 and switches to encoding by the encoding scheme B.
- the processing from S1210 to S1211 is the same as the processing from S409 to S410 shown in FIG. The processing after S1212 will be described.
- the threshold for determining which encoding method A or B to use may be changed according to the importance of the transmission data. That is, the higher the importance of transmission data, the smaller the number of bits indicated by the threshold, and the lower the importance of transmission data, the more bits indicated by the threshold.
- the importance of transmission data is determined on the assumption that the importance of a series of transmission data transmitted in one communication (from once communication is started to finished) is the same. It was made to do only once by one communication.
- transmission data includes data with different importance levels in one communication.
- importance may be determined for each unit data amount, and which encoding method is used may be determined.
- Embodiment 4 FIG. In Embodiment 3, the encoding method is switched according to the importance determined by the importance calculation unit 914. In the fourth embodiment, a specific method by which the importance calculation unit 914 determines the importance will be described.
- FIG. 26 is a diagram illustrating a specific example of determining importance.
- the importance level calculation unit 914 determines the importance level of the transmission data according to the quality of voice included in the transmission data and the communication state. For example, the importance level calculation unit 914 determines that the importance level of the transmission data is high when the volume is low, and the importance level of the transmission data is low when the volume is high. Alternatively, it is determined that the importance of the transmission data is high when the voice becomes smaller than the normal voice. This is because the important content that you want to keep secret is considered to be spoken quietly. Also, the importance calculation unit 914 determines that the importance of transmission data is high when the change of inflection is large, and the importance of transmission data is low when the change of inflection is small.
- the importance level calculation unit 914 determines the importance level of the transmission data depending on who the communication partner (transmission data transmission destination) is. For example, when the communication partner is a business partner or a boss, the importance calculation unit 914 has a high importance of the transmission data. When the communication partner is a colleague or a friend, the importance of the transmission data is normal. If the communication partner is another person, it is determined that the importance of the transmission data is low. This is because, for example, there is a high possibility that the communication partner is more important for work (person who has a deeper relationship).
- the importance level calculation unit 914 may determine the importance level of transmission data by combining a plurality of evaluation items such as volume, inflection change, communication partner, communication history, and the like. Even when the importance of transmission data is determined by combining a plurality of evaluation items, for example, when the communication partner is a specific person, the importance is necessarily high (be sure to set a high bit rate). For example, the importance of transmission data may be determined by one evaluation item exceptionally.
- Embodiment 5 FIG. In Embodiment 3, the encoding method is switched according to the importance determined by the importance calculation unit 914. However, even when the importance level determined by the importance level calculation unit 914 is low, there is a possibility that important communication is temporarily performed. In that case, it is necessary to be able to switch the encoding method according to the user's intention regardless of the importance. Therefore, in the fifth embodiment, it will be described that the coding method is switched when the user presses a switch (input device) provided in the terminal device.
- a switch input device
- FIG. 27 and 28 are flowcharts showing the communication processing flow of FIG. 4 in the fifth embodiment. 27 and 28 show only the processing when NO is selected in S916 of FIG. Other processes are the same as the processes shown in FIGS. In the processing shown in FIG. 27 and FIG. 28, processing for returning to an encoding method with a higher bit rate is performed only when the user presses the switch.
- the terminal device A102 determines whether the switch is pressed by the user (S1301). If the switch is not pressed (NO in S1301), the terminal device A102 advances the process to S1302. On the other hand, if the switch is pressed (YES in S1301), the terminal device A102 advances the process to S1319.
- the terminal device A102 transmits a switching request message 406 indicating switching to the encoding method B to the terminal device B103, and notifies the terminal device B103 of the switching of the encoding method (S1302 to 1305).
- the terminal device A102 performs encoding using the encoding method B (S1306 to S1311). Note that the processing from S1306 to S1311 is the same as the processing from S120 to S125 shown in FIG.
- the terminal device A102 After transmitting the encrypted communication data in S1308, the terminal device A102 checks whether there is untransmitted audio or video data (S1312). If there is no unsent audio or video data (NO in S1312), the terminal apparatus A102 ends the process (S1313).
- the processing when the remaining amount of the OTP encryption key is less than a predetermined threshold at the start of communication is the same as the processing shown in FIGS.
- NO is selected in S1002 of FIG. 21, the process proceeds to S1301 of FIG. 27 and the processes from S1301 to S1324 may be executed.
- FIG. 29 is a functional block diagram illustrating functional configurations of the terminal device A 102 and the terminal device B 103 according to the fifth embodiment.
- a terminal device 901 illustrated in FIG. 29 includes a switch detection unit 915 in addition to the functions included in the terminal device 901 illustrated in FIG.
- the switch detection unit 915 detects that the user is pressing the switch.
- Embodiment 6 Usually, the OTP encryption key is stored in a non-volatile memory when not in use.
- the OTP encryption key is loaded into a volatile memory such as a RAM immediately before use and erased from the nonvolatile memory. This prevents an already used OTP encryption key from being taken out due to unauthorized power shutdown or the like.
- Embodiment 6 in order to prevent the encrypted communication data from being decrypted by an unauthorized person, after the encryption or decryption with the OTP encryption key is completed, the OTP encryption key used for encryption or decryption is deleted, The same OTP encryption key is not used again in the same device. However, if the apparatus is turned off before the encryption or decryption process is completed, the OTP encryption key deletion process may not be performed normally. In particular, in this case, a state may occur in which encrypted communication data is flowing through the communication path and an OTP encryption key remains in the apparatus. In this state, there is a risk that the OTP encryption key is illegally extracted from the apparatus and the encrypted communication data is decrypted.
- Embodiment 7 FIG.
- notification of the remaining amount of the OTP encryption key, the encoding method used in the current encryption communication, and the time when the encoding method is switched will be described. This enables the user of the terminal device to intuitively grasp the current encoding scheme and encryption key status.
- the OTP encryption key is held in the terminal device, it is not easy for the user to grasp the information. Further, it is not easy for the user to grasp the switching of the encoding method due to the lack of the OTP encryption key.
- the switching of the encoding method means, for example, that the quality of voice or moving image changes. Further, the remaining amount of the OTP encryption key is an index indicating a period until the switching of the encoding method occurs. Therefore, it is important that the user can grasp this information. Therefore, in the seventh embodiment, during encryption communication, the current remaining amount of the OTP encryption key and the encoding method are notified to the user by screen display, sound, and vibration of the terminal.
- FIG. 31 is a functional block diagram illustrating functional configurations of terminal device A 102 and terminal device B 103 according to the seventh embodiment.
- a terminal device 901 illustrated in FIG. 31 includes a remaining amount notification unit 916, a method notification unit 917, a display control unit 918, a voice control unit 919, a vibration control unit 920, and a display 921 in addition to the functions of the terminal device 901 illustrated in FIG. A speaker 922 and a vibration device 923.
- the remaining amount notification unit 916 acquires the remaining amount information of the OTP encryption key from the key storage unit 913.
- the remaining amount notification unit 916 converts the acquired remaining amount information of the OTP encryption key into notification information for notifying the user of the remaining amount of the OTP encryption key by the processing device.
- the data is sent to the control unit 919 and the vibration control unit 920.
- the method notification unit 917 acquires information indicating the currently used encoding method from the transmission control unit 903 and the reception control unit 904. Then, the method notification unit 917 converts the information indicating the acquired encoding method into information for notifying the user of the encoding method, and transmits the information to the display control unit 918, the voice control unit 919, and the vibration control unit 920. send. In addition, when the encoding method is switched, the method notification unit 917 sends information indicating that the encoding method has been switched to the display control unit 918, the voice control unit 919, and the vibration control unit 920.
- the display control unit 918 instructs the display 921 to display a screen from the information received from the remaining amount notification unit 916 and the method notification unit 917.
- the sound control unit 919 instructs the speaker 922 to output sound based on the information received from the remaining amount notification unit 916 and the method notification unit 917.
- the vibration control unit 920 instructs the vibration device 923 to vibrate the terminal from the information received from the remaining amount notification unit 916 and the method notification unit 917.
- the display 921 is a device that can display pictures and characters on a screen such as a liquid crystal display.
- the speaker 922 is a device that can output sound.
- the vibration device 923 is a device that can vibrate the terminal.
- the remaining amount notification unit 916 always displays the remaining amount of the OTP encryption key on the display 921 by a numerical value or the like. Then, when the encoding method is switched, the method notification unit 917 displays information indicating that on the display 921, outputs sound from the speaker 922, and vibrates the vibration device 923. For example, each time the encoding method is switched, the color of information to be displayed on the display 921, the character, symbol, figure, the type of sound, the length of the sound, The type of vibration and the vibration interval may be changed.
- Embodiment 8 a method for realizing encrypted communication in the above-described embodiment will be described.
- the communication processing before performing the cryptographic communication can be realized by SIP (Session Initiation Protocol).
- SIP Session Initiation Protocol
- the communication request message is performed as an INVITE message, and the encryption key information and the like are described in SDP (Session Description Protocol).
- the communication approval message is a response message indicating 200 OK, and the encryption key information is described in SDP as in the INVITE message.
- the communication rejection message is a response message indicating 488 Not Acceptable.
- the encryption communication and the switching of the encoding method during the encryption communication can be realized by SRTP (Secure Real-Time Protocol). That is, it is possible to determine a coding method to be started by negotiation according to SIP and to switch between encryption communication and coding method by communication according to SRTP.
- SRTP Secure Real-Time Protocol
- FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the terminal device 901.
- the terminal device 901 includes a CPU 924 (also referred to as a central processing unit, a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, and a processor) that executes a program.
- a CPU 924 also referred to as a central processing unit, a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, and a processor
- the CPU 924 includes a ROM 926, a RAM 927, a display 921, a speaker 922, a vibration device 923, a keyboard 928 (K / B), a communication board 929 (an example of a communication interface 902), and a magnetic disk device 930 (HDD, fixed disk) via a bus 925. Device) and control these hardware devices.
- a storage device such as an optical disk device or a memory card read / write device may be used.
- the magnetic disk device 930 is connected via a predetermined fixed disk interface.
- the program group 933 includes “transmission control unit 903”, “reception control unit 904”, “key management unit 905”, “OTP encryption unit 906”, “OTP decryption unit 907”, “encoding unit” in the above description.
- 908 “ Decryption unit 909 ”,“ Key acquisition unit 910 ”,“ Importance calculation unit 914 ”,“ Switch detection unit 915 ”,“ Remaining amount notification unit 916 ”,“ Method notification unit 917 ”,“ Display control unit ”
- Software, programs, and other programs that execute the functions described as “918”, “voice control unit 919”, “vibration control unit 920”, and the like are stored. The program is read and executed by the CPU 924.
- information, data, signal values, variable values, and parameters stored in the “transmission data storage unit 911”, “reception data storage unit 912”, and “key storage unit 913” in the above description are “ It is stored as each item of “database”.
- the “database” is stored in a recording medium such as a disk or a memory.
- Information, data, signal values, variable values, and parameters stored in a storage medium such as a disk or memory are read out to the main memory or cache memory by the CPU 924 via a read / write circuit, and extracted, searched, referenced, compared, and calculated. Used for the operation of the CPU 924 such as calculation / processing / output / printing / display.
- Information, data, signal values, variable values, and parameters are temporarily stored in the main memory, cache memory, and buffer memory during the operation of the CPU 924 for extraction, search, reference, comparison, calculation, calculation, processing, output, printing, and display. Is remembered.
- the arrows in the flowchart in the above description mainly indicate input / output of data and signals, and the data and signal values are recorded in a memory of the RAM 927, other recording media such as an optical disk, and an IC chip.
- Data and signals are transmitted online via a bus 925, signal lines, cables, other transmission media, and radio waves.
- what is described as “to part” in the above description may be “to circuit”, “to device”, “to device”, “to means”, and “to function”. It may be “step”, “ ⁇ procedure”, “ ⁇ processing”.
- ⁇ device may be “ ⁇ circuit”, “ ⁇ equipment”, “ ⁇ means”, “ ⁇ function”, and “ ⁇ step”, “ ⁇ procedure”, “ May be “processing”. That is, what is described as “ ⁇ unit” may be realized by firmware stored in the ROM 926. Alternatively, only software, hardware such as elements, devices, substrates, and wirings, a combination of software and hardware, or a combination of firmware may be used. Firmware and software are stored in a recording medium such as ROM 926 as a program. The program is read by the CPU 924 and executed by the CPU 924. That is, the program causes a computer or the like to function as the “ ⁇ unit” described above. Alternatively, the procedure or method of “unit” described above is executed by a computer or the like.
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Abstract
Description
ワンタイムパッド暗号の典型的な例としては、通信データと暗号鍵とについて1ビットづつ排他的論理和を計算して、計算した結果を暗号化データとするバーナム暗号がある。
また、通信データの重要性は主観的な基準であり、暗号化の対象となっている通信データの重要性は通信開始時、もしくは、事前に利用者又は管理者が判断しなければならない。そのため、通信データの入力が行われた時点から通信データが暗号化されるまでの間に利用者による重要性の判断が必要となり、暗号通信に関する処理のすべてを自動化することができない。
さらに、音声による通話中に重要な会話内容が含まれる場合などのように、通信データの種類によっては、重要性が事前に判断できないものもある。そのため、暗号対象の通信データの重要性を基準として暗号方式を切り替えることは、汎用的に有効な手段ではない。
ワンタイムパッド暗号で使用する、複数ビットからなる暗号鍵を記憶する暗号鍵記憶部と、
前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数に応じて、第1符号化方式と、前記第1符号化方式よりもビットレートの低い第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する方式決定部と
前記方式決定部が決定した符号化方式により、前記送信データを符号化して符号化データを生成する符号化部と、
前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵を用いて、前記符号化部が生成した符号化データをワンタイムパッド暗号により暗号化して暗号化データを生成する暗号化部と
を備えることを特徴とする。
以下の説明において、処理装置は後述するCPU924等である。記憶装置は後述するROM926、RAM927、磁気ディスク930等の記憶装置である。つまり、処理装置、記憶装置はハードウェアである。
実施の形態1では、ワンタイムパッド暗号用の暗号鍵(以下、OTP暗号鍵)の残量(残りビット数)が事前に定められた閾値より少なくなった場合に、音声等の符号化方式を、単位時間分の音声等を符号化した場合のデータ量が少なくなる方式(ビットレートが低い方式)に切り替える技術について説明する。これにより、単位時間当たりに消費されるOTP暗号鍵の量を減らすことができるため、OTP暗号鍵が枯渇するまでの期間を延ばすことができる。よって、より長い期間のOTP暗号通信の継続が可能になる。
なお、一般的によりビットレートの高い符号化方式を用いた場合、より良い音質または画質となるため、OTP暗号鍵が十分にある場合には、ビットレートの高い符号化方式を用いることが望ましい。
インターネットなどのネットワーク101には、端末装置A102と端末装置B103とが接続される。また、鍵共有装置C104と鍵共有装置D105がネットワーク101、もしくは、ネットワーク101とは物理的もしくは論理的に接続されていないネットワーク106と接続される。さらに、端末装置A102と鍵共有装置C104とは、USB(Universal Serial Bus)などの通信ケーブル107で接続されている。同様に、端末装置B103と鍵共有装置D105とは、通信ケーブル108で接続されている。
なお、端末装置A102と端末装置B103とは、それぞれ、暗号化データを送信する送信側通信装置(暗号化装置)でもあり、暗号化データを受信する受信側通信装置(復号装置)でもある。以下では、端末装置A102を送信側通信装置の例とし、端末装置B103を受信側通信装置の例とする。
また、端末装置A102は鍵共有装置C104からOTP暗号鍵を取得し、端末装置B103は鍵共有装置D105からOTP暗号鍵を取得するものとする。
図2は、鍵共有装置C104と鍵共有装置D105とが、ネットワーク101、もしくは、ネットワーク101とは物理的もしくは論理的に接続されていないネットワーク106を介して、OTP暗号鍵の共有を行う場合の動作概要を示す図である。
鍵共有装置C104と鍵共有装置D105とは、ネットワーク101もしくはネットワーク106を介して、所定の方法(鍵共有アルゴリズム)によりOTP暗号鍵201を共有する。なお、OTP暗号鍵201を共有する方法は、どのような方法であっても構わない。例えば、鍵共有装置C104と鍵共有装置D105とが、物理的もしくは論理的に安全な通信路で接続された上でOTP暗号鍵201を共有すればよい。実施の形態1では、一例として、量子暗号通信による鍵共有が行われるものとする。
図3は、端末装置A102が、通信ケーブル107を介して鍵共有装置C104からOTP暗号鍵301を取得する場合の動作概要を示す図である。
まず、端末装置A102は、OTP暗号鍵要求メッセージ302を鍵共有装置C104へ送信する。鍵共有装置C104は、OTP暗号鍵要求メッセージ302を受信した後、保有しているOTP暗号鍵301を端末装置A102へ送信する。OTP暗号鍵301を受信した端末装置A102は、OTP暗号鍵301を記憶装置に記憶する。
なお、端末装置B103が、通信ケーブル108を介して鍵共有装置D105からOTP暗号鍵を取得する方法も同様である。
図4は、端末装置A102と端末装置B103とがOTP暗号による暗号通信を開始し、OTP暗号用の暗号鍵の残量が事前に定めた閾値より少なくなった時点からよりビットレートの低い符号化方式への切り替えを行う場合の動作概要を示す図である。
なお、暗号通信の事前準備として、端末装置A102はOTP暗号用の暗号鍵401を保有している。また、端末装置B103もOTP暗号鍵402を保有している。端末装置A102が保有するOTP暗号鍵401と、端末装置B103が保有するOTP暗号鍵402とは、前述の方法により、それぞれ鍵共有装置C104と鍵共有装置D105から取得したものである。実施の形態1においては、OTP暗号鍵401とOTP暗号鍵402は、同一のものであるとする。
また、端末装置A102と端末装置B103はそれぞれ、符号化方式A(第1符号化方式)、符号化方式B(第2符号化方式)による音声もしくは映像データの符号化を行うことができる。符号化方式Aは符号化方式Bよりもビットレートが高く、より高い品質の符号化方式である。
通信要求メッセージ403を受信した端末装置B103は、保有しているOTP暗号鍵402の残量を確認する。ここでは、OTP暗号鍵402には、OTP暗号鍵401と同じ残量があるものとする。そこで、端末装置B103は、OTP暗号鍵402の残量に基づき、OTP暗号を行うことができるデータ通信量を算出する。そして、端末装置B103は、通信了承メッセージ404を端末装置A102へ送信する。
通信了承メッセージ404を受信した端末装置A102は、送信対象となる音声もしくは映像データ(送信データ)を符号化方式Aに従って符号化して通信データ(符号化データ)を生成する。さらに、端末装置A102は、OTP暗号鍵401を用いて、通信データにOTP暗号による暗号化を施し、暗号化通信データ405(暗号化データ)を生成する。そして、端末装置A102は、生成した暗号化通信データ405を端末装置B103へ送信する。
暗号化通信データ405を受信した端末装置B103は、OTP暗号鍵402で暗号化通信データ405を復号し、通信データを得る。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Aに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る。なお、OTP暗号鍵401とOTP暗号鍵402とは、同一であるため、OTP暗号鍵401で暗号化された暗号化通信データ405は、OTP暗号鍵402で復号可能である。
切替要求メッセージ406を受信した端末装置B103は、切替了承メッセージ407を端末装置A102へ送信する。
切替了承メッセージ407を受信した端末装置A102は、音声もしくは映像データを符号化方式Bに従って符号化し、通信データを生成する。さらに、端末装置A102は、OTP暗号鍵401を用いて、通信データにOTP暗号による暗号化を施し、暗号化通信データ408を生成する。そして、端末装置A102は、生成した暗号化通信データ408を端末装置B103へ送信する。
暗号化通信データ409を受信した端末装置B103は、OTP暗号鍵402で暗号化通信データ408を復号し、通信データを得る。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Bに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る。
端末装置A102は、保有しているOTP暗号鍵401の残量を確認する(S101)。そして、端末装置A102は、符号化方式として符号化方式Aを用いることを示す通信要求メッセージ403を端末装置B103へ送信する(S102)。
端末装置B103は、端末装置A102から通信要求メッセージ403を受信する(S103)。すると、端末装置B103は、保有しているOTP暗号鍵402の量を確認する(S104)。そして、端末装置B103は、通信了承メッセージ404を端末装置A102へ送信する(S105)。
端末装置A102は、端末装置B103から通信了承メッセージ404を受信する(S106)。すると、端末装置A102は、送信対象となる音声もしくは映像データのうち単位データ量分のデータを符号化方式Aに従って符号化し、通信データを生成する(S107)。なお、単位データ量分のデータとは、予め決められたビット数のデータである。あるいは、予め決められた単位のデータ、例えば、1ファイルのデータ等である。また、例えば、携帯電話における音声通話データを符号化した場合であれば、10~20ミリ秒程度の短い時間毎の音声通話データである。さらに、端末装置A102は、通信データをOTP暗号鍵401で暗号化して、暗号化通信データ405を生成する。(S108)。そして、端末装置A102は、暗号化通信データ405を端末装置B103へ送信する(S109)。
端末装置B103は、端末装置A102から暗号化通信データ405を受信する(S110)。すると、端末装置B103は、OTP暗号鍵402で暗号化通信データ405を復号し、通信データを得る(S111)。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Aに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る(S112)。
端末装置A102は、OTP暗号鍵401の残量が事前に定めた閾値以上かを確認する(S115)。OTP暗号鍵401の残量が事前に定めた閾値以上であれば(S115でYES)、端末装置A102はS107へ処理を戻す。一方、OTP暗号鍵401の残量が事前に定めた閾値より少なければ(S115でNO)、端末装置A102は切替要求メッセージ406を端末装置B103へ送信する(S116)。
端末装置B103は、切替要求メッセージ406を受信する。(S117)。すると、端末装置B103は、切替了承メッセージ407を端末装置A102へ送信する(S118)。
端末装置A102は、切替了承メッセージ407を受信する(S119)。すると、端末装置A102は、送信対象となる音声もしくは映像データのうち単位データ量分のデータを符号化方式Bに従って符号化し、通信データを生成する(S120)。さらに、通信データをOTP暗号鍵401で暗号化して、暗号化通信データ408を生成する(S121)。そして、端末装置A102は、暗号化通信データ408を端末装置B103へ送信する(S122)。
端末装置B103は、暗号化通信データ408を受信する(S123)。すると、端末装置B103は、OTP暗号鍵402で暗号化通信データ409を復号し、通信データを得る(S124)。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Bに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る(S125)。
S122に続いて、端末装置A102は、未送信の音声もしくは映像データの有無を確認する(S126)。未送信の音声もしくは映像データがなければ(S126でNO)、端末装置A102は処理を終了する(S127)。一方、未送信の音声もしくは映像データがあれば(S126でYES)、端末装置A102はS120へ処理を戻す。
図7は、端末装置A102と端末装置B103とが暗号通信を開始する時点で、OTP暗号鍵の残量が事前に定めた閾値より少なくなっているため、符号化方式Bに従って符号化を行い、暗号通信を開始する場合の動作概要を示す図である。
なお、端末装置A102はOTP暗号用703を保有している。また、端末装置B103もOTP暗号鍵705を保有している。端末装置A102が保有するOTP暗号鍵703と、端末装置B103が保有するOTP暗号鍵705とは同一のものであるとする。
まず、端末装置A102は、保有しているOTP暗号鍵703の量を確認する。ここでは、OTP暗号鍵が事前に定められた閾値より少なくなっているとする。そこで、端末装置A102は、符号化方式として符号化方式Bを用いることを示す通信要求メッセージ701を、端末装置B103へ送信する。
通信要求メッセージ701を受信した端末装置B103は、符号化方式として符号化方式Bを用いることをメッセージから確認して、通信了承メッセージ702を端末装置A102へ送信する。
通信了承メッセージ702を受信した端末装置A102は、送信対象となる音声もしくは映像データを符号化方式Bに従って符号化して通信データを生成する。さらに、端末装置A102は、OTP暗号鍵703を用いて、通信データにOTP暗号による暗号化を施し、暗号化通信データ704を生成する。そして、端末装置A102は、生成した暗号化通信データ704を端末装置B103へ送信する。
暗号化通信データ704を受信した端末装置B103は、OTP暗号鍵705で暗号化通信データ704を復号し、通信データを得る。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Bに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る。なお、OTP暗号鍵703とOTP暗号鍵705とは、同一であるため、OTP暗号鍵703で暗号化された暗号化通信データ704は、OTP暗号鍵705で復号可能である。
端末装置A102は、保有しているOTP暗号鍵703の量を確認し、OTP暗号鍵703の残量が事前に定めた閾値より少なくなっていることを把握する(S201)。そして、端末装置A102は、符号化方式として符号化方式Bを用いることを示す通信要求メッセージ701を、端末装置B103へ送信する(S202)。
端末装置B103は、端末装置A102か通信要求メッセージ701を受信し、符号化方式として符号化方式Bを用いることをメッセージから確認する(S203)。そして、端末装置B103は、通信了承メッセージ702を端末装置A102へ送信する(S204)。
端末装置A102は、端末装置B103から通信了承メッセージ702を受信する(S205)。すると、端末装置A102は、送信対象となる音声もしくは映像データのうち単位データ量分のデータを符号化方式Bに従って符号化し、通信データを生成する(S206)。さらに、通信データをOTP暗号鍵703で暗号化して、暗号化通信データ704を生成する(S207)。そして、端末装置A102は、暗号化通信データ704を端末装置B103へ送信する(S208)。
端末装置B103は、暗号化通信データ704を受信する(S209)。すると、端末装置B103は、OTP暗号鍵705で暗号化通信データ704を復号し、通信データを得る(S210)。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Bに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る(S211)。
S208に続いて、端末装置A102は、未送信の音声もしくは映像データの有無を確認する(S212)。未送信の音声もしくは映像データがなければ(S212でNO)、端末装置A102は処理を終了する(S213)。一方、未送信の音声もしくは映像データがあれば(S212でYES)、端末装置A102はS206へ処理を戻す。
図9は、実施の形態1における端末装置A102及び端末装置B103の機能構成を示す機能ブロック図である。ここで、端末装置A102と端末装置B103とは、同一の機能構成である。そこで、ここでは、端末装置A102と端末装置B103とを端末装置901として説明する。
端末装置901は、通信インターフェイス902、送信制御部903(送信側方式決定部)、受信制御部904(受信側方式決定部)、鍵管理部905、OTP暗号化部906、OTP復号部907、符号化部908、復号部909、鍵取得部910、送信データ記憶部911、受信データ記憶部912及び鍵記憶部913を備える。
図10は、端末装置901の送信制御部903の処理の流れを示すフローチャートである。
送信制御部903は、鍵管理部905からOTP暗号鍵の残量が不足しているか否かを示す残量情報を取得する(S301)。そして、送信制御部903は、OTP暗号鍵の残量が閾値以上であれば(S302でYES)、S303に処理を進め、残量が閾値より少なくなっていれば(S302でNO)、S312に処理を進める(S302)。
送信制御部903は、通信インターフェイス902を介して、符号化方式として符号化方式Aを用いることを示す通信要求メッセージを端末装置B103へ送信し(S303)、端末装置B103から通信了承メッセージを受信する(S304)。そして、送信制御部903は、符号化部908に符号化方式Aで送信データのうち単位データ量分のデータを符号化させ、通信データを生成させる(S305)。送信制御部903は、OTP暗号化部906に通信データを暗号化させ、暗号化通信データを取得する(S306)。送信制御部903は、取得した暗号化通信データを通信インターフェイス902を介して端末装置B103へ送信する(S307)。
続いて、送信制御部903は、未送信の通信データの有無を確認する(S308)。未送信の通信データがなければ(S308でNO)、送信制御部903は処理を終了する。一方、未送信の通信データがあれば(S308でYES)、送信制御部903はS309へ処理を進める。
送信制御部903は、鍵管理部905からOTP暗号鍵の残量が閾値以上であるか否かを示す残量情報を取得して、符号化方式の切り替えが必要であるか否かを判定する(S309)。残量が閾値以上であれば(S309でYES)、送信制御部903はS305へ処理を戻す。一方、残量が閾値より少なくなっていれば(S309でNO)、送信制御部903はS310へ処理を進める。
送信制御部903は、通信インターフェイス902を介して、切替要求メッセージを端末装置B103へ送信し(S310)、端末装置B103から切替了承メッセージを受信し(S311)、S314に処理を進める。
送信制御部903は、符号化方式として符号化方式Bを用いることを示す通信要求メッセージを端末装置B103に送信し(S312)、端末装置B103から通信了承メッセージを受信し(S313)、S314に処理を進める。
送信制御部903は、符号化部908に符号化方式Bで送信データのうち単位データ量分のデータを符号化させ、通信データを生成させる(S314)。送信制御部903は、OTP暗号化部906に通信データを暗号化させ、暗号化通信データを取得する(S315)。そして、送信制御部903は、暗号化通信データを端末装置B103へ送信する(S316)。
続いて、送信制御部903は、未送信の通信データの有無を確認する(S317)。未送信の通信データがなければ(S317でNO)、送信制御部903は処理を終了する。一方、未送信の通信データがあれば(S317でYES)、送信制御部903はS314へ処理を戻す。
図11は、端末装置901の受信制御部904の処理の流れを示すフローチャートである。
受信制御部904は、通信要求メッセージを端末装置A102から通信インターフェイス902を介して受信する(S401)。受信制御部904は、OTP暗号鍵の残量を確認し、残量が閾値以上の場合はS403に処理を進め、閾値より少ない場合はS411に処理を進める(S402)。
受信制御部904は、通信インターフェイス902を介して、通信了承メッセージを端末装置A102へ送信し(S403)、端末装置A102から暗号化通信データを受信する(S404)。受信制御部904は、受信した暗号化通信データをOTP復号部907に送信して復号させ、通信データを生成させる(S405)。受信制御部904は、生成された通信データを復号部909に符号化方式Aで復号させ、送信データを生成させる(S406)。生成された送信データは、受信データ記憶部912に記憶される。
続いて、受信制御部904は、未受信の通信データの有無を確認する(S407)。未受信の通信データがなければ(S407でNO)、受信制御部904は処理を終了する。一方、未受信の通信データがあれば(S407でYES)、受信制御部904はS408へ処理を進める。なお、未受信の通信データがあるか否かは、例えば、所定の時間内に次の暗号化通信データ、又は、切替要求メッセージが送信されているかによって判定される。
受信制御部904は、鍵管理部905からOTP暗号鍵の残量が閾値以上であるか否かを示す残量情報を取得して、符号化方式の切り替えが必要か否かを判定する(S408)。残量が閾値以上であれば(S408でYES)、受信制御部904はS404へ処理を戻す。一方、閾値より少なければ(S408でNO)、受信制御部904はS409へ処理を進める。
受信制御部904は、端末装置A102から切替要求メッセージを受信し(S409)、切替了承メッセージを端末装置A102に送信し(S410)、S412に処理を進める。
受信制御部904は、通信了承メッセージを端末装置A102に送信し(S411)、S412に処理を進める。
受信制御部904は、端末装置A102から暗号化通信データを受信する(S412)。受信制御部904は、受信した暗号化通信データをOTP復号部907に送信して、復号させ通信データを生成させる(S413)。受信制御部904は、生成された通信データを復号部909に符号化方式Bで復号させ、送信データを生成させる(S414)。生成された送信データは、受信データ記憶部912に記憶される。
続いて、受信制御部904は、未送信の通信データの有無を確認する(S415)。未送信の通信データがなければ(S415でNO)、受信制御部904は処理を終了する。一方、未送信の通信データがあれば(S415でYES)、受信制御部904はS412へ処理を戻す。
図12は、実施の形態1における鍵共有装置C104及び鍵共有装置D105の機能構成を示す機能ブロック図である。ここで、鍵共有装置C104と鍵共有装置D105とは、同一の機能構成である。そこで、ここでは、鍵共有装置C104と鍵共有装置D105とを鍵共有装置1201として説明する。
鍵共有装置1201は、通信インターフェイス1202、鍵共有部1203、鍵転送部1204及び鍵記憶部1205を備える。
実施の形態1においては、端末装置が鍵共有装置と接続されていることを前提として説明した。しかし、例えば、端末装置が携帯電話等の携帯端末である場合には、端末装置と鍵共有装置が接続されていない状況も起こりうる。この場合、鍵共有装置から端末装置へのOTP暗号鍵の転送処理を行う時期が、端末装置間で一致していないことにより、端末装置間で保有している暗号鍵の量が異なっている場合が起こりえる。
例えば、ある時点で端末装置A102が鍵共有装置C104からOTP暗号鍵を取得したとする。その後、鍵共有装置C104と鍵共有装置D105との間で新たなOTP暗号鍵が共有されたとする。そして、端末装置B103が鍵共有装置D105からOTP暗号鍵を取得したとする。すると、端末装置B103は端末装置A102が保有していないOTP暗号鍵を保有していることになる。この場合、端末装置A102と端末装置B103との間で暗号通信を行う場合、端末装置A102のOTP暗号鍵が先に不足することになる。
そこで、実施の形態2では、暗号通信を行う前に端末装置間で互いの保有しているOTP暗号鍵の情報を共有し、互いの保有しているOTP暗号鍵の状況に応じて符号化方式を切り替えることを説明する。
図13、図14は、実施の形態2における図4の通信処理の流れを示すフローチャートである。図13、図14に示す処理では、実施の形態1における図5、図6の処理に加えて、事前にOTP暗号鍵の残量を端末装置間で共有する処理が行われる。
端末装置B103は、端末装置A102から通信要求メッセージ403を受信する(S503)。すると、端末装置B103は、保有しているOTP暗号鍵402の量を確認する(S504)。そして、端末装置B103は、通信了承メッセージ404をOTP暗号鍵402の残量値と共に端末装置A102へ送信する(S505)。
端末装置A102は、端末装置B103から通信了承メッセージ404を受信する(S506)。すると、端末装置A102は、送信対象となる音声もしくは映像データのうち単位データ量分のデータを符号化方式Aに従って符号化し、通信データを生成する(S507)。さらに、通信データをOTP暗号鍵401で暗号化して、暗号化通信データ405を生成する。(S508)。そして、端末装置A102は、暗号化通信データ405を端末装置B103へ送信する(S509)。
端末装置B103は端末装置A102から暗号化通信データ405を受信し(S510)、OTP暗号鍵402を用いて暗号化通信データ405を復号して通信データを得る(S511)。さらに、端末装置B103は、通信データを符号化方式Aに従って復号を行い、音声もしくは映像データを得る(S512)。
端末装置A102は、S501で確認した端末装置A102におけるOTP暗号鍵の残量と、S506で受信した端末装置B103におけるOTP暗号鍵の残量とのうち、少ない方の残量が事前に定めた閾値以上かを確認する(S515)。
OTP暗号で暗号通信を行うことができるデータ量が事前に定めた閾値以上であれば(S515でYES)、端末装置A102はS507へ処理を戻す。一方、OTP暗号で暗号通信を行うことができるデータ量が事前に定めた閾値より少なければ(S515でNO)、符号化方式Bへ切り替えることを示す切替要求メッセージ406を端末装置B103へ送信して、符号化方式の切り替えを端末装置B103に伝える(S516からS519)。
図15は、端末装置A102と端末装置B103が暗号通信を開始する時点で、端末装置B103が保有するOTP暗号鍵の残量が事前に定めた閾値より少なくなっているため、符号化方式Bに従って符号化を行い、暗号通信を開始する場合の動作概要を示す図である。
通信拒否メッセージ1504を受信した端末装置A102は、端末装置B103に切替要求メッセージ1505を送信する。切替要求メッセージ1505を受信した端末装置B103は、端末装置A102に切替了承メッセージ1506を送信する。
以降の処理は、図7に示す処理と同様であるため、説明を省略する。
まず、端末装置A102は、OTP暗号鍵1501の残量を確認し、OTP暗号鍵1501の残量が事前に定めた閾値以上であることを確認する(S601)。そして、端末装置A102は、符号化方式として符号化方式Aを用いることを示す通信要求メッセージ1502を端末装置B103へ送信する(S602)。
端末装置B103は、端末装置A102から通信要求メッセージ1502を受信する(S603)。すると、端末装置B103は、保有しているOTP暗号鍵の量を確認し、保有しているOTP暗号鍵1503の残量が、事前に定めた閾値より少なくなっていることを確認する(S604)。そして、端末装置B103は、通信拒否メッセージ1504を端末装置A102へ送信する(S605)。
端末装置A102は、端末装置B103から通信拒否メッセージ1504を受信する(S606)。すると、端末装置A102は、符号化方式Bへ切り替えることを示す切替要求メッセージ1505を端末装置B103へ送信して、符号化方式の切り替えを端末装置B103に伝える(S607からS610)。
図17は、実施の形態2における端末装置901の送信制御部903の処理の流れを示すフローチャートである。
送信制御部903は、鍵管理部905からOTP暗号鍵の残量が不足しているか否かを示す残量情報を取得する(S701)。そして、送信制御部903は、OTP暗号鍵の残量が閾値以上であれば(S702でYES)、S703に処理を進め、残量が閾値より少なくなっていれば(S702でNO)、S713に処理を進める(S702)。
送信制御部903は、通信インターフェイス902を介して、符号化方式として符号化方式Aを用いることを示す通信要求メッセージを端末装置B103へ送信し(S703)、端末装置B103からメッセージを受信する(S704)。そして、送信制御部903は、受信したメッセージが通信了承メッセージか通信拒否メッセージかを判定する(S705)。送信制御部903は、受信したメッセージが通信了承メッセージであれば、処理をS706に進め、通信拒否メッセージであれば、処理をS711に進める(S705)。
S706からS718までの処理は、図10に示すS305からS317までの処理と同様であるため、説明を省略する。
図18は、実施の形態2における端末装置901の受信制御部904の処理の流れを示すフローチャートである。
受信制御部904は、通信要求メッセージを端末装置A102から通信インターフェイス902を介して受信する(S801)。受信制御部904は、通信要求メッセージが、符号化方式として符号化方式A,Bのどちらを用いることを示すか判定する(S802)。そして、受信制御部904は、符号化方式として符号化方式Aを用いることを通信要求メッセージが示す場合はS803に処理を進め、符号化方式として符号化方式Bを用いることを通信要求メッセージが示す場合はS813に処理を進める。
受信制御部904は、鍵管理部905からOTP暗号鍵の残量が不足しているか否かを示す残量情報を取得する(S803)。受信制御部904は、OTP暗号鍵の残量が閾値以上であれば(S803でYES)、処理をS805に進め、OTP暗号鍵の残量が閾値より少なくなっていれば(S803でNO)、処理をS804に進める。OTP暗号鍵の残量が閾値より少なくなっていた場合、受信制御部904は、通信拒否メッセージを端末装置A102へ送信し(S804)、S811へ処理を進める。
S805からS817までの処理は、図11に示すS403からS415までの処理と同様であるため、説明を省略する。
しかし、端末装置A102と端末装置B103とで保有するOTP暗号鍵にずれがある場合も考えられる。つまり、端末装置A102が保有しているOTP暗号鍵のうち、一部を端末装置B103が保有しておらず、端末装置B103が保有しているOTP暗号鍵のうち、一部を端末装置A102が保有していない場合が考えられる。この場合、端末装置A102と端末装置B103とが共通して保有しているOTP暗号鍵の残量に応じて、暗号方式を切り替える必要がある。
また、端末装置は、使用したOTP暗号鍵のビット数もカウントしておく。例えば、初めに100ビットのOTP暗号鍵を使用したのであれば、1ビット目から100ビット目までのOTP暗号鍵を使用したとカウントする。
したがって、端末装置は、現在何ビット目から何ビット目までのOTP暗号鍵が使用できる状態で残っているかを知ることができる。
端末装置B103は、何ビット目から何ビット目までのOTP暗号鍵が使用できる状態で残っているか確認する。端末装置B103は、端末装置A102が保有するOTP暗号鍵と端末装置B103が保有するOTP暗号鍵との共通部分を特定する。共通部分のデータ量(ビット数)が事前に定められた閾値以上であれば、端末装置B103は、通信了承メッセージとともに、何ビット目から何ビット目までのOTP暗号鍵が使用できる状態で残っているかを示す情報を端末装置A102へ送信する。一方、共通部分のデータ量が事前に定められた閾値より少なくなっていれば、端末装置B103は、通信拒否メッセージとともに、何ビット目から何ビット目までのOTP暗号鍵が使用できる状態で残っているかを示す情報を端末装置A102へ送信する。
端末装置A102は、通信了承メッセージを受信した場合、端末装置A102が保有するOTP暗号鍵と端末装置B103が保有するOTP暗号鍵との共通部分を特定する。そして、特定した共通部分のOTP暗号鍵で通信データのうち単位データ量分のデータを暗号化して、暗号化データを生成し、端末装置B103へ送信する。
また、端末装置A102は、共通部分のOTP暗号鍵の残りで暗号通信を行うことができるデータ量が、事前に定められた閾値以上であるかを確認する。閾値以上であれば、符号化方式Aを用いた通信を行い、閾値より少なければ、符号化方式Bに切り替えて通信を行う。
実施の形態1~2においては、端末装置が保有しているOTP暗号鍵の残量が事前に定められた閾値以上であるかどうかを確認し、閾値以上である場合により高いビットレートの符号化方式を用い、閾値より少なかった場合にはより低いビットレートの符号化方式を用いることとしていた。しかし、例えば、通常よりも重要な音声もしくは映像データを送信する場合、低いビットレートの符号化方式を用いることによる音質や画質の劣化を防ぎたい状況も起こり得る。この場合、より高いビットレートで符号化が行われるようにするべきである。また、低いビットレートの符号化方式を用いることによる音質や画質の劣化が発生してもよい状況も起こりうる。この場合、より低いビットレートで符号化を行い、OTP暗号鍵の消費を抑制するべきである。
そこで、実施の形態3では、暗号通信を行う通信データの重要度を音声の質や通信の状態などにより判定し、判定した重要度に基づいて符号化方式を切り替えることを説明する。
図19、図20は、実施の形態3における図4の通信処理の流れを示すフローチャートである。図19、図20に示す処理では、実施の形態1における図5、図6の処理に加えて、送信データの重要度を判定する処理とその判定に基づいた符号化方式の切り替えとが行われる。
OTP暗号鍵の残量が閾値よりも少ない場合(S915でNO)、端末装置A102は、送信データの重要度が高いか否かを判定する(S916)。重要度が高い場合(S916でYES)、端末装置A102はS917へ処理を進める。一方、重要度が低い場合(S916でNO)、端末装置A102はS925へ処理を進める。
図21、図22は、実施の形態3における図7の通信処理の流れを示すフローチャートである。
端末装置A102は、保有しているOTP暗号鍵401の残量を確認し、(S1001)、送信データの重要度が高いか否かを判定する(S1002)。重要度が高い場合(S1002でYES)、端末装置A102はS1003へ処理を進める。一方、重要度が低い場合(S1002でNO)、端末装置A102はS1016へ処理を進める。
図23は、実施の形態3における端末装置A102及び端末装置B103の機能構成を示す機能ブロック図である。図23に示す端末装置901は、図9に示す端末装置901が備える機能に加え、重要度算出部914を備える。
重要度算出部914は、送信データの重要度を通信相手や通信相手との通信履歴などにより判定する。
送信制御部903は鍵管理部905からOTP暗号鍵の残量が不足しているか否かを示す残量情報を取得する(S1101)。そして、OTP暗号鍵の残量が閾値以上であれば(S1102でYES)S1103に処理を進め、残量が閾値より少なくなっていれば(S1102でNO)S1113に処理を進める(S1102)。
S1103~S1112の処理について説明する。S1103からS1109までの処理は、図10に示すS303からS309までの処理と同様であるため、説明を省略する。OTP暗号鍵の残量が閾値よりも少ない場合(S1109でNO)、送信制御部903は、重要度算出部914から得られる送信データの重要度が高いか否かを判定する(S1110)。重要度が高い場合(S1110でYES)、送信制御部903はS1105に処理を戻し、符号化方式Aによる符号化を継続する。一方、重要度が低い場合(S1110でNO)、送信制御部903はS1111に処理を進め、符号化方式Bによる符号化に切り替える。S1111からS1112までの処理は、図9に示すS310からS311までの処理と同様であるため、説明を省略する。
S1113以降の処理について説明する。送信制御部903は、重要度算出部914から得られる送信データの重要度が高いか否かを判定する(S1113)。重要度が高い場合(S1113でYES)、送信制御部903はS1103に処理を進め、符号化方式Aによる符号化とする。一方、重要度が低い場合(S1113でNO)、送信制御部903はS1114に処理を進め、符号化方式Bによる符号化とする。S1114からS1119までの処理は、図10に示すS312からS317までの処理と同様であるため、説明を省略する。
図25は、実施の形態3における端末装置901の受信制御部904の処理の流れを示すフローチャートである。
受信制御部904は、通信要求メッセージを端末装置A102から通信インターフェイス902を介して受信する(S1201)。受信制御部904は、OTP暗号鍵の残量を確認し、残量が閾値以上の場合はS1203に処理を進め、閾値より少ない場合はS1212に処理を進める(S1202)。
S1203~S1211の処理について説明する。S1203からS1208までの処理は、図11に示すS403からS408までの処理と同様であるため、説明を省略する。OTP暗号鍵の残量が閾値よりも少ない場合(S1208でNO)、受信制御部904は、重要度算出部914から得られる送信データの重要度が高いか否かを判定する(S1209)。重要度が高い場合(S1209でYES)、受信制御部904はS1204に処理を戻し、符号化方式Aによる符号化を継続する。一方、重要度が低い場合(S1209でNO)、受信制御部904はS1210に処理を進め、符号化方式Bによる符号化に切り替える。S1210からS1211までの処理は、図11に示すS409からS410までの処理と同様であるため、説明を省略する。
S1212以降の処理について説明する。受信制御部904は、重要度算出部914から得られる送信データの重要度が高いか否かを判定する(S1212)。重要度が高い場合(S1212でYES)、S受信制御部904はS1203に処理を進め、符号化方式Aによる符号化とする。一方、重要度が低い場合(S1212でNO)、受信制御部904はS1213に処理を進め、符号化方式Bによる符号化とする。S1213からS1217までの処理は、図10に示すS411からS415までの処理と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態3においては、重要度算出部914が判定した重要度に応じて、符号化方式を切り替えるとした。実施の形態4では、重要度算出部914が重要度を判定する具体的な方法について説明する。
重要度算出部914は、送信データに含まれる音声の質や通信の状態に応じて、送信データの重要度を判定する。
例えば、重要度算出部914は、音量が小さい場合、送信データの重要度が高く、音量が大きい場合、送信データの重要度が低いと判定する。あるいは、通常の音声と比べて、音声が小さくなった場合、送信データの重要度が高いと判定する。これは、秘密にしたい重要な内容は、小声で話すことが考えられるためである。
また、重要度算出部914は、抑揚の変化が大きい場合、送信データの重要度が高く、抑揚の変化が小さい場合、送信データの重要度が低いと判定する。これは、重要な内容を話す場合に、抑揚が大きく変化することが考えられるためである。
また、重要度算出部914は、通信相手(送信データの送信先)が誰であるかによって、送信データの重要度を判定する。例えば、重要度算出部914は、通信相手が取引先や上司である場合には、送信データの重要度が高く、通信相手が同僚や友人である場合には、送信データの重要度は普通であり、通信相手が他人である場合には、送信データの重要度が低いと判定する。これは、例えば、通信相手が仕事上重要な人(関係が深い人)ほど重要な話をしている可能性が高いためである。なお、通信相手の属性(取引先、上司、同僚、友人、他人)は、予め利用者が端末装置に登録しておき、端末装置が通信開始時に登録された通信相手の属性を読み出せばよい。例えば、端末装置が携帯電話等であれば、電話帳に各登録者の属性を登録しておけばよい。
また、重要度算出部914は、通信履歴が最近(所定の時間前までに)なかった場合、送信データの重要度が高く、通信履歴が最近あった場合、送信データの重要度が低いと判定する。これは、通信をあまりしない相手との通信は重要な内容の可能性が高いためである。また、通信をあまりしない相手の声は聞き取りづらいこともあるため、高いビットレートとすることが望ましいためである。
実施の形態3においては、重要度算出部914が判定した重要度に応じて、符号化方式を切り替えるとした。しかし、重要度算出部914が判定した重要度が低い場合においても、一時的に重要な通信が行われる可能性がある。その場合には、重要度に関係なく利用者の意図によって符号化方式の切り替えを可能とする必要がある。
そこで、実施の形態5では、端末装置に設けられたスイッチ(入力装置)を利用者に押下された場合に符号化方式を切り替えることを説明する。
図27、図28は、実施の形態5における図4の通信処理の流れを示すフローチャートである。図27、図28では、図19のS916にてNOと選択された場合における処理のみを示している。その他の処理は、図19、図20に示す処理と同様である。図27、図28に示す処理では、利用者がスイッチを押下したときに限りよりビットレートの高い符号化方式に戻す処理が行われる。
端末装置A102は、利用者によってスイッチが押下されているかを判定する(S1301)。スイッチが押下されていなければ(S1301でNO)、端末装置A102はS1302に処理を進める。一方、スイッチが押下されていれば(S1301でYES)、端末装置A102はS1319に処理を進める。
端末装置A102は、S1308で暗号化通信データを送信した後、未送信の音声もしくは映像データの有無を確認する(S1312)。未送信の音声もしくは映像データがなければ(S1312でNO)、端末装置A102は処理を終了する(S1313)。一方、未送信の音声もしくは映像データがあれば(S1312でYES)、端末装置A102は利用者によってスイッチが押下されているかを判定する(S1314)。スイッチが押下されていなければ(S1314でNO)、端末装置A102はS1306に処理を戻す。一方、スイッチが押下されていれば(S1314でYES)、端末装置A102はS1315に処理を進める。
図29は、実施の形態5における端末装置A102及び端末装置B103の機能構成を示す機能ブロック図である。図29に示す端末装置901は、図23に示す端末装置901が備える機能に加え、スイッチ検出部915を備える。
スイッチ検出部915は、利用者がスイッチを押下していることを検出する。
通常、OTP暗号鍵は未使用時には不揮発性メモリなどに保存されている。実施の形態6では、OTP暗号鍵を、使用する直前にRAMなどの揮発性メモリにロードし、不揮発性メモリからは消去する。これにより、不正な電源遮断などによって、すでに使用したOTP暗号鍵を取り出されることを防止する。
ところが、暗号化もしくは復号処理が開始されてから完了する前に、装置の電源を遮断すると、OTP暗号鍵の消去処理が正常に行われない場合がある。特に、この場合、暗号化通信データが通信路を流れており、かつ、装置内にOTP暗号鍵が残る状態が発生し得る。この状態では、装置からOTP暗号鍵を不正に抜き取られ、暗号化通信データを復号されてしまう危険性がある。
図30に示すように、端末装置は、未使用時にはHDD等の不揮発性の記憶装置に保存しているOTP暗号鍵を、使用する直前に揮発性メモリにロードし、HDDや不揮発性メモリにあるOTP暗号鍵を消去する。これにより、装置の電源を遮断されたとしても装置内にはOTP暗号鍵が残留することがないため、不正な抜き取りによってOTP暗号鍵が露見することがなく、暗号化通信データを復号される危険性がない。
送信制御部903や受信制御部904から暗号化や復号の指示を受けたOTP暗号化部906、OTP復号部907は、鍵記憶部913からOTP暗号鍵を取得する。すると、OTP暗号化部906、OTP復号部907は、取得したOTP暗号鍵をRAM(Random Access Memory)等の揮発性の記憶装置に記憶するとともに、取得したOTP暗号鍵を鍵記憶部913から削除する。そして、OTP暗号化部906、OTP復号部907は、揮発性の記憶装置に記憶したOTP暗号鍵で暗号化や復号を行う。
実施の形態7では、OTP暗号鍵の残量や、現在の暗号通信に使われている符号化方式や、符号化方式が切り替わる時を通知することについて説明する。これにより、端末装置の利用者が現在の符号化方式及び暗号鍵の状況を直感的に把握することを可能にする。
符号化方式の切り替えは、例えば、音声や動画の質が変化することを意味している。また、OTP暗号鍵の残量は符号化方式の切り替えが起こるまでの期間を示す指標となるものである。そのため、これらの情報を利用者が把握できることは重要である。そこで、実施の形態7では、暗号通信中に、現在のOTP暗号鍵の残量と符号化方式とを画面表示、音及び端末の振動によって、利用者に通知する。
図31は、実施の形態7における端末装置A102及び端末装置B103の機能構成を説明する機能ブロック図である。図31に示す端末装置901は、図29に示す端末装置901が備える機能に加え、残量通知部916、方式通知部917、表示制御部918、音声制御部919、振動制御部920、ディスプレイ921、スピーカー922及び振動装置923を備える。
音声制御部919は、残量通知部916及び方式通知部917から受け取った情報より、スピーカー922に対して、音声出力を指示する。
振動制御部920は、残量通知部916及び方式通知部917から受け取った情報より、振動装置923に対して、端末を振動させるように指示する。
ディスプレイ921は、液晶ディスプレイなどの画面に絵や文字を表示することができる機器である。
スピーカー922は、音声出力が可能な機器である。
振動装置923は、端末を振動させることができる装置である。
例えば、符号化方式の切り替えが行われる度に、使用される符号化方式に応じて、ディスプレイ921に表示させる情報の色や表示させる文字、記号、図形や、音の種類、音の長さや、振動の種類、振動の間隔を変化させてもよい。
実施の形態8では、上述した実施の形態における暗号通信の実現方法について説明する。
実装の形態1~7における、暗号通信を行う前までの通信処理は、SIP(Session Initiation Protocol)で実現できる。
具体的には、SIPのシーケンスに従い、通信要求メッセージをINVITEメッセージで行い、暗号鍵の情報などはSDP(Session Description Protocol)で記述する。通信了承メッセージは200 OKを示す応答メッセージで行い、INVITEメッセージと同様に暗号鍵の情報などはSDPで記述する。一方、通信拒否メッセージは、488 Not Acceptableを示す応答メッセージで行う。
また、暗号通信及び暗号通信中の符号化方式の切り替えなどはSRTP(Secure Real-Time Protocol)で実現できる。
つまり、SIPに従ったネゴシエーションにより、開始する符号化方式を決定し、SRTPに従った通信により、暗号通信と符号化方式の切り替えを実現することができる。
図32は、端末装置901のハードウェア構成の一例を示す図である。
図32に示すように、端末装置901は、プログラムを実行するCPU924(Central・Processing・Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)を備えている。CPU924は、バス925を介してROM926、RAM927、ディスプレイ921、スピーカー922、振動装置923、キーボード928(K/B)、通信ボード929(通信インターフェイス902の一例)、磁気ディスク装置930(HDD,固定ディスク装置)と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置930の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。磁気ディスク装置930は、所定の固定ディスクインタフェースを介して接続される。
ファイル群934には、上記の説明において「送信データ記憶部911」、「受信データ記憶部912」、「鍵記憶部913」に格納される情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「データベース」の各項目として記憶される。「データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU924によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのCPU924の動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のCPU924の動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
ファイル群934には、上記の説明において「鍵記憶部1205」に格納される情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「データベース」の各項目として記憶される。
また、上記の説明において「~部」として説明するものは、「~回路」、「~装置」、「~機器」、「~手段」、「~機能」であってもよく、また、「~ステップ」、「~手順」、「~処理」であってもよい。また、「~装置」として説明するものは、「~回路」、「~機器」、「~手段」、「~機能」であってもよく、また、「~ステップ」、「~手順」、「~処理」であってもよい。すなわち、「~部」として説明するものは、ROM926に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組合せ、さらには、ファームウェアとの組合せで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ROM926等の記録媒体に記憶される。プログラムはCPU924により読み出され、CPU924により実行される。すなわち、プログラムは、上記で述べた「~部」としてコンピュータ等を機能させるものである。あるいは、上記で述べた「~部」の手順や方法をコンピュータ等に実行させるものである。
Claims (15)
- ワンタイムパッド暗号で使用する、複数ビットからなる暗号鍵を記憶する暗号鍵記憶部と、
前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数に応じて、第1符号化方式と、前記第1符号化方式よりもビットレートの低い第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する方式決定部と
前記方式決定部が決定した符号化方式により、前記送信データを符号化して符号化データを生成する符号化部と、
前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵を用いて、前記符号化部が生成した符号化データをワンタイムパッド暗号により暗号化して暗号化データを生成する暗号化部と
を備えることを特徴とする暗号化装置。 - 前記方式決定部は、前記符号化部に前記第1符号化方式により送信データを符号化させている場合に、前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数が所定のビット数よりも少なくなると、前記符号化部に前記第2符号化方式により送信データを符号化させるように切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、前記符号化部に前記第2符号化方式により送信データを符号化させている場合に、前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数が所定のビット数以上になると、前記符号化部に前記第1符号化方式により送信データを符号化させるように切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数が通信開始時に所定のビット数以上である場合、前記符号化部に前記第1符号化方式により送信データを符号化させ、通信開始時に記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数が通信開始時に前記所定のビット数よりも少ない場合、前記符号化部に前記第2符号化方式により送信データを符号化させる
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、さらに、送信データの送信先の端末が記憶したワンタイムパッド暗号鍵の残りビット数に応じて、前記第1符号化方式と前記第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、さらに、送信データの重要度に応じて、前記第1符号化方式と前記第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、送信データの重要度が高い場合には、前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数に関わらず、前記符号化部に前記第1符号化方式により送信データを符号化させる
ことを特徴とする請求項6に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、送信データの重要度に応じて、閾値となるビット数を決定するとともに、前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数が決定した閾値となるビット数より少ないか否かにより、前記第1符号化方式と前記第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する
ことを特徴とする請求項6に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、前記送信データの送信先の端末がどの端末であるかと、前記送信データの送信先の端末との通信履歴との少なくともいずれかに応じて、前記送信データの重要度を判定する
ことを特徴とする請求項6に記載の暗号化装置。 - 前記送信データには、音声データが含まれており、
前記方式決定部は、前記音声データの変化に応じて、前記送信データの重要度を判定する
ことを特徴とする請求項6に記載の暗号化装置。 - 前記方式決定部は、入力装置により所定の入力がされている場合、前記暗号鍵記憶部が記憶した暗号鍵の残りビット数に関わらず、前記符号化部に前記第1符号化方式により送信データを符号化させる
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記暗号鍵記憶部は、暗号鍵を記憶する不揮発性の記憶装置であり、
前記暗号化部は、ワンタイムパッド暗号鍵を前記暗号鍵記憶部から揮発性の記憶装置へコピーするとともに、コピー元の暗号鍵を前記暗号鍵記憶部から削除した上で、前記揮発性の記憶装置にコピーした暗号鍵を用いて通信データを暗号化する
ことを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 前記暗号化装置は、さらに、
前記方式決定部が符号化方式を切り替えた場合に、切り替えたことをユーザへ通知する通知部
を備えることを特徴とする請求項1に記載の暗号化装置。 - 処理装置が、記憶装置に記憶された暗号鍵の残りビット数に応じて、第1符号化方式と、前記第1符号化方式よりもビットレートの低い第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する方式決定工程と
処理装置が、前記方式決定工程が決定した符号化方式により、前記送信データを符号化して符号化データを生成する符号化工程と、
処理装置が、前記記憶装置に記憶された暗号鍵を用いて、前記符号化工程が生成した符号化データをワンタイムパッド暗号により暗号化して暗号化データを生成する暗号化工程と
を備えることを特徴とする暗号化方法。 - 記憶装置に記憶された暗号鍵の残りビット数に応じて、第1符号化方式と、前記第1符号化方式よりもビットレートの低い第2符号化方式とのどちらで送信データを符号化させるかを決定する方式決定処理と
前記方式決定処理が決定した符号化方式により、前記送信データを符号化して符号化データを生成する符号化処理と、
前記暗号鍵記憶処理が記憶した暗号鍵を用いて、前記符号化処理が生成した符号化データをワンタイムパッド暗号により暗号化して暗号化データを生成する暗号化処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする暗号化プログラム。
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