(57)【要約】  暗号通信方法は、相互に類似する第１および第２の類似データを生成するステップと、誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により、送信局から受信局へ供給すべき通信データを符号化データに変換するステップと、前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換するステップと、前記暗号化データを前記送信局から前記受信局へ送信するステップと、前記受信局が受信した前記暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換するステップと、前記符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行するステップと、前記誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記通信データとして認識するステップとを含む。
2009014063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に類似する第１および第２の類似データを生成し、
誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により、送信局から受信局へ供給すべき通信データを符号化データに変換し、
前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換し、
前記暗号化データを前記送信局から前記受信局へ送信し、
前記受信局が受信した前記暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換し、
前記符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行し、
前記誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記通信データとして認識することを特徴とする暗号通信方法。
【請求項２】
前記誤り訂正処理が失敗した場合、さらに、相互に類似する新たな第１および第２の類似データを生成し、前記新たな各類似データを用いた暗号化処理および復号処理を経た復号データにより前記誤り訂正処理を再試行することを特徴とする請求項１記載の暗号通信方法。
【請求項３】
前記誤り訂正処理が失敗した場合、さらに、前記符号化パラメータをより高い冗長度を持つ新たな符号化パラメータに更新し、前記新たな符号化パラメータにより前記誤り訂正処理を再試行することを特徴とする請求項１又は２記載の暗号通信方法。
【請求項４】
さらに、前記送信局に対し前記通信データとしての共通鍵を発行し、
前記共通鍵に関する誤り訂正処理が成功した後、当該共通鍵を用いた暗号化処理および復号処理により前記送信局および受信局間のデータ通信を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の暗号通信方法。
【請求項５】
前記第１および第２の類似データを生成するとき、複数の筺体に対する共通の物理作用により当該各筺体に発生する現象を計測し、相互に異なる筺体に関する計測値から所定ビット長のデータを形成し当該データを前記第１または第２の類似データに適用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の暗号通信方法。
【請求項６】
前記共通の物理作用が振動であることを特徴とする請求項５記載の暗号通信方法。
【請求項７】
送信装置と受信装置とを備え、
前記送信装置は、相互に類似する第１および第２の類似データのうちの前記第１の類似データを生成する第１の類似データ生成部と、自装置から前記受信装置へ供給すべき通信データを誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により符号化データに変換する符号化部と、前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換する暗号化部と、前記暗号化データを前記受信装置へ送信する通信部とを有し、
前記受信装置は、前記第２の類似データを生成する第２の類似データ生成部と、前記送信装置から受信した暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換する暗号復号部と、前記符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行し且つ当該誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記通信データとして認識する符号復号部とを有することを特徴とする暗号通信システム。
【請求項８】
前記符号復号部は、前記誤り訂正処理が失敗した場合、前記第１及び第２の各類似データ生成部に対し、相互に類似する新たな第１および第２の類似データを生成するよう要求し、当該要求により生成された新たな各類似データを用いた暗号化処理および復号処理を経た復号データにより前記誤り訂正処理を再試行することを特徴とする請求項７記載の暗号通信システム。
【請求項９】
前記符号復号部は、前記誤り訂正処理が失敗した場合、前記符号化パラメータをより高い冗長度を持つ新たな符号化パラメータに更新し、当該更新と同様の更新を前記符号化部へ指示し、前記新たな符号化パラメータにより前記誤り訂正処理を再試行することを特徴とする請求項７又は８記載の暗号通信システム。
【請求項１０】
さらに、前記送信装置に対し前記通信データとしての共通鍵を発行する鍵生成装置と、前記送信装置および前記受信装置に接続された第１および第２の暗号通信装置とを備え、
前記鍵生成装置は、前記送信装置へ発行した共通鍵を前記第１の暗号通信装置へ供給し、
前記符号復号部は、前記共通鍵に関する誤り訂正処理が成功したとき、当該共通鍵を前記第２の暗号通信装置へ供給し、
前記第１および第２の暗号通信装置は、それぞれに供給された共通鍵を用いた暗号化処理および復号処理によりデータ通信を実行することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の暗号通信システム。
【請求項１１】
前記第１および第２の各類似データ生成部は、物理作用が与えられる筺体と、前記筺体と他方の類似データ生成部の筺体とに対し与えられた共通の物理作用により発生する現象を計測するセンサと、前記センサの計測値を取得する取得部と、前記取得した計測値から所定ビット長のデータを形成し当該データを前記第１または第２の類似データとして出力する出力部とを有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の暗号通信システム。
【請求項１２】
前記共通の物理作用が振動であることを特徴とする請求項１１記載の暗号通信システム。
【請求項１３】
相互に類似する第１および第２の類似データのうちの前記第１の類似データを生成する類似データ生成部と、
自装置から受信装置へ供給すべき通信データを誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により符号化データに変換する符号化部と、
前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換する暗号化部と、
前記暗号化データを前記受信装置へ送信する通信部とを備えることを特徴とする送信装置。
【請求項１４】
前記類似データ生成部は、物理作用が与えられる筺体と、前記筺体と前記第２の類似データを生成する他の類似データ生成部の筺体とに対し与えられた共通の物理作用により発生する現象を計測するセンサと、前記センサの計測値を取得する取得部と、前記取得した計測値から所定ビット長のデータを形成し当該データを前記第１の類似データとして出力する出力部とを有することを特徴とする請求項１３記載の送信装置。
【請求項１５】
前記共通の物理作用が振動であることを特徴とする請求項１６記載の送信装置。
【請求項１６】
相互に類似する第１および第２の類似データのうちの前記第２の類似データを生成する類似データ生成部と、
前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により得られた暗号化データを送信装置から受信したときに当該暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換する暗号復号部と、
前記送信装置と共通の符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行し、且つ、当該誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記送信装置から自局へ供給されるべき通信データであると認識する符号復号部とを備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１７】
前記符号復号部は、前記誤り訂正処理が失敗した場合、相互に類似する新たな第１および第２の類似データを用いた暗号化処理および復号処理を経た復号データにより前記誤り訂正処理を再試行することを特徴とする請求項１６記載の受信装置。
【請求項１８】
前記符号復号部は、前記誤り訂正処理が失敗した場合、前記符号化パラメータをより高い冗長度を持つ新たな符号化パラメータに更新し、当該更新と同様の更新を前記送信装置へ指示し、前記新たな符号化パラメータにより前記誤り訂正処理を再試行することを特徴とする請求項１６又は１７記載の受信装置。
【請求項１９】
前記類似データ生成部は、物理作用が与えられる筺体と、前記筺体と前記第１の類似データを生成する他の類似データ生成部の筺体とに対し与えられた共通の物理作用により発生する現象を計測するセンサと、前記センサの計測値を取得する取得部と、前記取得した計測値から所定ビット長のデータを形成し当該データを前記第２の類似データとして出力する出力部とを有することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項２０】
前記共通の物理作用が振動であることを特徴とする請求項１９記載の受信装置。
【請求項２１】
コンピュータを請求項１３記載の送信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項２２】
コンピュータを請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の受信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信局および受信局間の暗号通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＰＡＮ（Personal Area Network）のように、伝送中のデータが第三者に漏洩しやすいネットワークのセキュリティを強化するために、暗号通信技術が普及している。例えば、無線通信の場合、高速な暗号化／復号の処理が可能な対称鍵方式が好適である。対称鍵方式は、送信局及び受信局が、それらの間で共通に設定された鍵により、通信データを暗号化／復号するというものである。【０００３】
対称鍵方式で用いる共通鍵は、通信しようとするユーザ間で、第三者に漏洩しないように設定し管理される必要がある。共通鍵の取り扱いに関する技術として、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。同文献に記載の技術は、各ユーザの端末をセンターとしてのサーバに接続し、このサーバが各端末に対し、共通鍵を作成するための情報を配布するというものである。各端末は、配布された情報を用いて共通鍵を作成した後、その共通鍵により相互間で暗号通信を行う。【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１０９６８号公報（段落0018-0019、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術によれば、上記のサーバが設けられることにより、共通鍵を作成する際の各端末の計算量が低減される。【０００６】
しかしながら、文献１の技術にあっては、上記の機能を持つサーバを、各ユーザの端末とは別個に、ネットワークに接続する必要がある。よって、ネットワークが大型化しやすくコストも掛かることから、ＳＯＨＯやホームネットワークのような小規模ネットワークには不向きである。また、各ユーザは、共通鍵が設定されるまでに、通信相手の端末のみならずサーバに対しても所定の通信操作を必要とされる。そのため、暗号通信のためのユーザ操作が煩雑になる可能性がある。【０００７】
本発明の目的は、ネットワークの規模にかかわらず簡便に暗号通信を実行するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る暗号通信方法は、相互に類似する第１および第２の類似データを生成し、誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により、送信局から受信局へ供給すべき通信データを符号化データに変換し、前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換し、前記暗号化データを前記送信局から前記受信局へ送信し、前記受信局が受信した前記暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換し、前記符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行し、前記誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記通信データとして認識するという方法である。【０００９】
本発明に係る暗号通信システムは、送信装置と受信装置とを備え、前記送信装置は、相互に類似する第１および第２の類似データのうちの前記第１の類似データを生成する第１の類似データ生成部と、自装置から前記受信装置へ供給すべき通信データを誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により符号化データに変換する符号化部と、前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換する暗号化部と、前記暗号化データを前記受信装置へ送信する通信部とを有し、前記受信装置は、前記第２の類似データを生成する第２の類似データ生成部と、前記送信装置から受信した暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換する暗号復号部と、前記符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行し且つ当該誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記通信データとして認識する符号復号部とを有する。【００１０】
本発明に係る送信装置は、相互に類似する第１および第２の類似データのうちの前記第１の類似データを生成する類似データ生成部と、自装置から受信装置へ供給すべき通信データを誤り訂正処理のための符号化パラメータに基づく冗長化処理により符号化データに変換する符号化部と、前記符号化データを前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により暗号化データに変換する暗号化部と、前記暗号化データを前記受信装置へ送信する通信部とを備える。【００１１】
本発明に係る受信装置は、相互に類似する第１および第２の類似データのうちの前記第２の類似データを生成する類似データ生成部と、前記第１の類似データを鍵として用いた暗号化処理により得られた暗号化データを送信装置から受信したときに当該暗号化データを前記第２の類似データを鍵として用いた復号処理により復号データに変換する暗号復号部と、前記送信装置と共通の符号化パラメータに基づき前記復号データの誤り訂正処理を実行し、且つ、当該誤り訂正処理が成功した場合に得られたデータを前記送信装置から自局へ供給されるべき通信データであると認識する符号復号部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ネットワークの規模にかかわらず、送信局及び受信局間の暗号通信を簡便に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における類似データ生成装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態における類似データ生成装置の外観図である。
【図４】本発明の実施形態における類似データ生成装置の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるデータ送信装置のフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるデータ受信装置のフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態における暗号化・復号処理に関する説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態における暗号化・復号処理に関する説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態におけるデータ受信装置のフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態におけるデータ受信装置のフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態におけるシステムのシーケンス図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０１、１０２  システム
Ｃ１  データ送信装置
Ｃ３  データ受信装置
ｓ１  通信データ
ｓ２  符号化データ
ｓ３  暗号化データ
ｓ４  復号データ
ｓ５  誤り訂正の処理結果
ｓ６  送信局の類似データ
ｓ７  受信局の類似データ
ｓ１１  符号化パラメータの更新要求
ｓ１２  通信データの再出力要求
ｓ１３  類似データの変更要求
ｓ１−１、ｓ５−１  共通鍵
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態のシステム１０１は、送信局及び受信局としてのデータ送信装置Ｃ１及びデータ受信装置Ｃ３を備える。【００１６】
データ送信装置Ｃ１は、データ保持部Ｂ４、符号化部Ａ１、暗号化部Ａ２、類似データ生成部Ｂ２、及び、通信部Ｂ３を有する。データ受信装置Ｃ３は、通信部Ｆ３、類似データ生成部Ｆ２、暗号復号部Ｅ２、及び、符号復号部Ｅ１を有する。【００１７】
類似データ生成部Ｂ２および類似データ生成部Ｆ２は、相互に類似した値を持つ類似データ（ｓ６,ｓ７）を生成する。類似データｓ６および類似データｓ７は、後述の方法により生成される同じビット長のデータであるが、それぞれが示す値は必ずしも同一でなくてよい。また、類似データ生成部Ｂ２および類似データ生成部Ｆ２は、類似データの変更要求ｓ１３を認識した場合、新たに類似データを生成する。【００１８】
データ送信装置Ｃ１のデータ保持部Ｂ４は、データ受信装置Ｃ３へ供給すべき通信データｓ１を一時的に保持する。データ保持部Ｂ４は、通信データの再出力要求ｓ１２を認識した場合、前回出力した通信データｓ１を再び符号化部Ａ１へ供給する。【００１９】
符号化部Ａ１は、自局（Ｃ１）からのデータをデータ受信装置Ｃ３にて誤り訂正できるようにするために、所定の符号化パラメータに基づいて通信データｓ１に冗長ビットを付加する。この冗長化処理により、通信データｓ１が符号化データｓ２に変換される。【００２０】
ここで、符号化パラメータとは、符号化の方式、データ長、冗長性の度合いのうちの少なくとも１つに関する規定であり、例えば、「符号化方式：ハミング符号、データビット長：７、冗長ビット長：４」といったものである。符号化パラメータに基づく冗長化処理は、例えば、ハミング符号やパリティビットの付加など、受信局にてデータの誤りを訂正をできるようにするための任意の方法を採用してよい。【００２１】
また、符号化部Ａ１は、符号化パラメータの更新要求ｓ１１を認識したとき、その要求に応じて、現行の符号化パラメータを新しいものに更新する。そして、新たな符号化パラメータに基づいて通信データｓ１を符号化データｓ２に変換する。【００２２】
暗号化部Ａ２は、類似データ生成部Ｂ２からの類似データｓ６を鍵として符号化データｓ２を暗号化することにより、符号化データｓ２を暗号化データｓ３に変換する。暗号化に用いる演算は、例えばビットごとのＸＯＲ（排他的論理和）演算や、語ごとの四則演算など、可逆な演算である。【００２３】
通信部Ｂ３及び通信部Ｆ３は、データ通信を行う機能を有する。データ送信装置Ｃ１の通信部Ｂ３は、暗号化データｓ３をデータ受信装置Ｃ３へ送信する。データ受信装置Ｃ３の通信部Ｆ３は、その暗号化データｓ３を受信する。【００２４】
暗号復号部Ｅ２は、通信部Ｆ３で受信された暗号化データｓ３を、類似データ生成部Ｆ２からの類似データｓ７を鍵として復号処理する。これにより、暗号化データｓ３を復号データｓ４に変換する。復号のための演算は、暗号化部Ａ２による前述の暗号化処理と対応させる。例えば、暗号化部Ａ２の演算がビットごとのＸＯＲである場合は、暗号復号部Ｅ２の演算にもビットごとのＸＯＲが適用される。【００２５】
符号復号部Ｅ１は、データ送信装置Ｃ１の符号化部Ａ１と共通の符号化パラメータに基づき復号データｓ４の誤り訂正処理を行う。その結果、適正に誤り訂正されたデータを本来の通信データ（ｓ１）として認識する。また、誤り訂正に失敗した場合、すなわち、許容量を超える誤りが復号データｓ４に含まれていた場合、符号復号部Ｅ１は、以下の（ａ）及び／又は（ｂ）と、（ｃ）とを行う。【００２６】
（ａ）現行の符号化パラメータよりも冗長性が高い新たな符号化パラメータを決定する。そして、データ送信装置Ｃ１の符号化部Ａ１に対し、現行の符号化パラメータを新たなものに更新するよう要求する信号（ｓ１１）を発行する。【００２７】
（ｂ）類似データ生成部Ｆ２と、データ送信装置Ｃ１の類似データ生成部Ｂ２とに対し、類似データを変更するよう要求する信号（ｓ１３）を発行する。【００２８】
（ｃ）データ送信装置Ｃ１のデータ保持部Ｂ４に対し、通信データｓ１を再出力するよう要求する信号（ｓ１２）を発行する。【００２９】
本実施形態において、送信局および受信局の各類似データ生成部（Ｂ２,Ｆ２）は、他方と共通に与えられる物理作用としての振動により発生した現象をもとに、類似データを生成する類似データ生成装置１０である。【００３０】
図２に、類似データ生成装置１０の構成例を示す。類似データ生成部Ｂ２,Ｆ２としての２つの類似データ生成装置１０は、振動が与えられている期間の加速度を各自で計測し、その計測値から類似データを形成する。そのための構成として、類似データ生成装置１０は、加速度センサ１１と、類似データ出力部１２と、データ抽出部１３とを備える。【００３１】
加速度センサ１１は、類似データ生成装置１０に与えられた振動の加速度を計測し、その計測値である加速度データをデータ抽出部１３に出力する。加速度センサ１１は、類似データ生成装置１０に固定されていても脱着可能な構造であっても良い。【００３２】
データ抽出部１３は、加速度データを類似データ出力部１２に出力する機能を有する。このデータ抽出部１３は、Ａ／Ｄ変換部１４と、バッファ１５と、タイミング制御部１６とで構成されている。【００３３】
Ａ／Ｄ変換部１４は、加速度センサ１１からのアナログの加速度データをデジタルに変換してバッファ１５およびタイミング制御部１６へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１４に適用するサンプリング周波数やサンプリング感度などのパラメータは、固定されていても良いし、変更可能なものであってもよい。後者の場合は、例えば、類似データ出力部１２からＡ／Ｄ変換部１４に対しパラメータ変更の指示を出すようにすればよい。【００３４】
タイミング制御部１６は、バッファ１５に加速度データを蓄積する開始タイミングおよび終了タイミングを制御する。本実施形態では、タイミング制御部１６が、Ａ／Ｄ変換部１４から出力されるデータが示す加速度の値を監視し、その値が閾値を超えたときにバッファ１５に対して蓄積開始を指示する。その後、所定時間Ｔが経過したときにバッファ１５に対し蓄積終了を指示する。【００３５】
バッファ１５は、半導体メモリ等の記憶装置を備えており、タイミング制御部１６から蓄積開始の指示を受けたときにＡ／Ｄ変換部１４からの加速度データを蓄積し始め、その後の蓄積終了の指示をもって蓄積動作を停止する。【００３６】
類似データ出力部１２は、データ抽出部１３でバッファリングされた加速度データを用いて類似データを形成し、それを前述の暗号化部Ａ２あるいは暗号復号部Ｅ２（図１）へ出力する。【００３７】
図３に、類似データ生成装置１０の外観を示す。図示の類似データ生成装置１０が送信局及び受信局（Ｃ１,Ｃ３）のそれぞれに与えられる。類似データ生成装置１０において、筐体２１の一つの面には、他方の類似データ生成装置１０の筺体２１を結合するための凹状の結合ガイド２２および凸状の結合ガイド２３が設けられている。これらの結合ガイド（２２,２３）は、他方の筺体２１の結合ガイドを嵌め合わせることができるように形成されている。【００３８】
図３の例では、加速度センサ１１は筺体２１の中央付近に設置されている。加速度センサ１１の配置は、図示のものに限定されないが、２つの類似データ生成装置１０を結合したときに双方の加速度センサ１１が近接するように配置することが望ましい。【００３９】
図４に、類似データ生成装置１０の取り扱い例を示す。類似データを生成する場合、２つの類似データ生成装置１０を結合ガイド２２,２３（図３）により結合し、それを、例えば図４のように人の手で把持して振る。これにより、双方の類似データ生成装置１０に対し共通の振動が与えられることから、相互間で類似した加速度データが得られる。各類似データ生成装置１０のバッファ１５には、同じ期間に得られた加速度データがバッファリングされる。類似データ出力部１２は、バッファリングされた加速度データをもとに、所定ビット長の類似データを形成して出力する。【００４０】
このように、類似データ生成部Ｂ２,Ｆ２として、上記の類似データ生成装置１０を用いることにより、送信局および受信局で用いる類似データを簡便に生成することができる。【００４１】
なお、本実施形態では、類似データ生成部（Ｂ２,Ｆ２）として、振動の加速度をもとに類似データを生成する装置（１０）を用いたが、振動以外の物理作用を利用するものであってもよい。その場合、加速度センサに代えて、必要なセンサを使用すれば良い。例えば、角速度センサ、方位センサ、位置センサ、傾きセンサ、圧力センサ、磁気センサ、光センサ、音センサ、宇宙線センサ、雨量センサ、日照センサ、風向センサ、風速センサ、波力センサ、流量センサ、花粉センサ、温度センサ、湿度センサなどが考えられる。【００４２】
図５に示すフローチャート及び図７の説明図に沿って、データ送信装置Ｃ１の動作を説明する。まず、類似データ生成部Ｂ２が、データ受信装置Ｃ３の類似データ生成部Ｆ２との間で類似データ（ｓ６,ｓ７）を生成する（ステップＳＴ１）。類似データのビット長は、符号化部Ａ１が出力する符号化データｓ２のビット長と同一に設定されており、本例では１６ビット長を想定する。【００４３】
ここでは、図７に示すように、類似データｓ６として“0011 1011 0100 1010”、類似データｓ７として“0111 1011 0101 1000”がそれぞれ生成されたとする。これらのビット列は同一ではなく、同図で下線が付されている３ビット分、異なっている。【００４４】
データ保持部Ｂ４は、データ送信装置Ｃ１からデータ受信装置Ｃ３へ供給すべき通信データｓ１を記憶する（図５：ステップＳＴ２）。本例では、図７に示すように、通信データｓ１は４ビット長の“0110”であるとする。【００４５】
符号化部Ａ１は、データ保持部Ｂ４から供給された通信データｓ１を符号化パラメータに従って符号化データｓ２に変換する（ステップＳＴ３）。具体的には、例えば、符号化パラメータが「符号化方式：単純多重化、データビット長：４、冗長ビット長：３」である場合、図７に示すような変換表ｔ１に基づいて、通信データｓ１が冗長化される。この変換表ｔ１によれば、通信データｓ１のビット“0”は４ビットのビット列“0000”に変換され、ビット“1”は４ビットのビット列“1111”に変換される。したがって、通信データｓ１“0110”は符号化データｓ２“0000 1111 1111 0000”に変換される。【００４６】
次に、暗号化部Ａ２が、類似データ生成部Ｂ２から供給された類似データｓ６を鍵として、符号化データｓ２を暗号化する（ステップＳＴ４）。これにより、符号化データｓ２が暗号化データｓ３に変換される。具体的には、図７より、符号化データｓ２“0000 1111 1111 0000”と、類似データｓ６“0011 1011 0100 1010”との１ビットずつのＸＯＲにより、暗号化データｓ３“0011 0100 1011 1010”が得られる。【００４７】
通信部Ｂ３は、暗号化データｓ３をデータ受信装置Ｃ３へ送信する（ステップＳＴ５）。以降のデータ送信装置Ｃ１の処理（ステップＳＴ３１〜）については、後に説明する。【００４８】
図６に示すフローチャートに沿って、データ受信装置Ｃ３の動作を説明する。まず、類似データ生成部Ｆ２が、前述した手順により、データ送信装置Ｃ１の類似データ生成部Ｂ２との間で類似データ（ｓ６,ｓ７）を生成する（ステップＳＴ１１）。【００４９】
データ送信装置Ｃ１からの暗号化データｓ３を通信部Ｆ３が受信すると（ステップＳＴ１２）、暗号復号部Ｅ２が、その暗号化データｓ３を類似データｓ７により復号する（ステップＳＴ１３）。これにより、復号データｓ４が得られる。具体的には、図７より、暗号化データｓ３“0011 0100 1011 1010”と、類似データｓ７“0111 1011 0101 1000”との１ビットずつのＸＯＲにより、復号データｓ４“0100 1111 1110 0010”が得られる。【００５０】
符号復号部Ｅ１は、符号化パラメータに従って復号データｓ４の誤り訂正処理を行う（ステップＳＴ１４）。この符号化パラメータは、前述の符号化部Ａ１が使用する符号化パラメータと共通のものである。符号復号部Ｅ１は、図７の変換表ｔ２に基づいて復号データｓ４の誤り訂正を行う。【００５１】
変換表ｔ２によれば、“0001”のように“1”が１つ含まれるコードと、コード“0000”とが、メッセージ“0”に変換される。また“1110”のように“0”が１つ含まれるコードと、コード“1111”とが、メッセージ“1”に変換される。したがって、復号データｓ４“0100 1111 1110 0010”が誤り訂正処理されると、その処理結果ｓ５として“0110”が得られる。【００５２】
符号復号部Ｅ１は、復号データｓ４の誤り訂正が成功した場合（ステップＳＴ１５：Yes）、すなわち、上記のように復号データｓ４を４ビット長のデータ（ｓ５）に変換できた場合、そのデータを、送信局が意図する通信データｓ１として認識する（ステップＳＴ１６）。【００５３】
一方、復号データｓ４を変換表ｔ２により変換することができない場合、符号復号部Ｅ１は、復号データｓ４の誤りビット数が許容量を超えるため、誤り訂正に失敗したと認識する（ステップＳＴ１５：No）。【００５４】
図８に、誤り訂正が失敗するケースを挙げる。図示の通信データｓ１および変換表ｔ１,ｔ２は、いずれも前述した図７のものと同様である。このケースでは、前述のケースとは異なり、送信局の類似データｓ６として“1001 1010 0001 1001”が生成され、受信局の類似データｓ７として“1001 1110 0010 1001”が生成されている。これらのビット列は、図８で下線が付されている３ビット分、異なっている。【００５５】
通信データｓ１“0110”が符号化データｓ２“0000 1111 1111 0000”に変換されると、暗号化データｓ３を得るために、符号化データｓ２と上記の類似データｓ６とによる１ビットずつのＸＯＲが算出される。その結果、暗号化データｓ３として“1001 0101 1110 1001”が得られる。【００５６】
上記の暗号化データｓ３が受信局（Ｃ３）に届くと、この受信局で保持する類似データｓ７“1001 1110 0010 1001”と暗号化データｓ３との１ビットずつのＸＯＲにより、復号データｓ４“0000 1011 1100 0000”が得られる。【００５７】
符号復号部Ｅ１は、上記復号データｓ４の誤り訂正処理を行うべく、変換表ｔ２により復号データｓ４の変換を試みる。しかしながら、図８に示すように、復号データｓ４の９ビット目から１２ビット目で構成されるビット列“1100”については、対応するコードが変換表ｔ２に存在しない。よって、復号データｓ４を適正なメッセージに変換することができない。このような場合、符号復号部Ｅ１は、復号データｓ４の誤りを訂正することができないと認識する。【００５８】
図９及び図１０に示すフローチャートに沿って、復号データｓ４の誤り訂正が失敗した場合のデータ送信装置Ｃ１及びデータ受信装置Ｃ３の動作を説明する。【００５９】
データ受信装置Ｃ３の符号復号部Ｅ１は、復号データｓ４の誤り訂正に失敗したことを認識すると、適正な通信データｓ１を得るために、前述した（ａ）又は（ｂ）の処理を実行する。いずれの処理を採るかは、事前に設定しておく。なお、本実施形態では（ａ）及び（ｂ）の何れか一方を採るが、これら両方の処理を実行するようにしてもよい。【００６０】
上記処理のうちの（ｂ）、すなわち現行の符号化パラメータを維持しつつ類似データを変更するという処理が採られる場合（ステップＳＴ２１：Yes）、符号復号部Ｅ１は、データ送信装置Ｃ１および自局の類似データ生成部Ｆ２に対し、類似データの変更要求ｓ１３を発行する（ステップＳＴ２２）。【００６１】
類似データ生成部Ｆ２は、データ送信装置Ｃ１の類似データ生成部Ｂ２との間で新たな類似データを生成する（ステップＳＴ２３）。符号復号部Ｅ１は、データ送信装置Ｃ１に対し、前回と同じ通信データｓ１の再出力要求ｓ１２を発行する（ステップＳＴ２４）。【００６２】
また、（ａ）の処理、すなわち現行の符号化パラメータを変更する場合（ステップＳＴ２１：No）、符号復号部Ｅ１は、自局（Ｃ３）の符号化パラメータの設定を、より冗長度の高いものに変更する（ステップＳＴ２５）。具体的には、例えば前述の「符号化方式：単純多重化、データビット長：４、冗長ビット長：３」という設定を、「符号化方式：単純多重化、データビット長：５、冗長ビット長：４」に変更する等である。【００６３】
符号復号部Ｅ１は、自局での変更と同様な変更をデータ送信装置Ｃ１に指示すべく、データ送信装置Ｃ１に対し符号化パラメータの更新要求ｓ１１を発行する（ステップＳＴ２６）。また、通信データｓ１の再出力要求ｓ１２も発行する（ステップＳＴ２４）。その後、再出力された通信データｓ１に基づく暗号化データｓ３がデータ送信装置Ｃ１から送信されると、データ受信装置Ｃ３は、新たな類似データあるいは新たな符号化パラメータを用いて、前述のステップＳ１２（図６）以降の処理を実行する。【００６４】
一方、データ送信装置Ｃ１は、上記（ｂ）が採用されることにより、データ受信装置Ｃ３から類似データの変更要求ｓ１３を受信した場合（図１０のステップＳＴ３１：Yes）、類似データ生成部Ｂ２が、データ受信装置Ｃ３の類似データ生成部Ｆ２との間で新たな類似データを生成する（ステップＳＴ３２）。【００６５】
また、上記（ａ）の採用により、データ送信装置Ｃ１がデータ受信装置Ｃ３から符号化パラメータの更新要求ｓ１１を受信した場合は（ステップＳＴ３３：Yes）、符号化部Ａ１が、その要求に応じて自局の符号化パラメータを新しいものに更新する（ステップＳＴ３４）。【００６６】
新たな類似データを作成（ステップＳＴ３２）、あるいは、符号化パラメータを更新（ステップＳＴ３４）した後、データ受信装置Ｃ３から通信データの再出力要求ｓ１２を受信すると（ステップＳＴ３５）、データ送信装置Ｃ１は、データ保持部Ｂ４により前回と同じ通信データｓ１を符号化部Ａ１へ供給する。そして、新たな類似データあるいは新たな符号化パラメータを用いて、前述のステップＳＴ３（図５）以降の処理を実行する。【００６７】
本実施形態によれば、ネットワークの規模にかかわらず送信局及び受信局間の暗号通信を簡便に実行することができる。また、送信局から受信局への通信データの誤り訂正が失敗しても、新たな符号化パラメータや類似データにより、その通信データの誤り適正処理が再試行されるので、受信局に対し適正な通信データを受け渡すことができる。【００６８】
＜第２の実施の形態＞【００６９】
図１１に、本発明の第２の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態のシステム１０２は、第１の実施形態のシステム１０１（図１）と比較して、次の点が異なる。【００７０】
システム１０２は、さらに、データ送信装置Ｃ１に対し共通鍵を発行する鍵生成装置Ｃ５と、共通鍵を用いて暗号通信を行う暗号通信装置Ｃ２,Ｃ４とを備える。これらの装置は、それぞれに対応するデータ送信装置Ｃ１及びデータ受信装置Ｃ３に対し、別個の装置として構成することに代えて、一体化してもよい。【００７１】
本実施形態のデータ送信装置Ｃ１は、鍵生成装置Ｃ５から発行された共通鍵ｓ１−１を保存する鍵保持部Ｂ４−１を備える。この鍵保持部Ｂ４−１のハードウェア構成は、前述のデータ保持部Ｂ４（図１）と同様のものを用いることができる。【００７２】
図１２に示すシーケンスに沿って、システム１０２の動作を説明する。まず、鍵生成装置Ｃ５が、データ送信装置Ｃ１及び暗号通信装置Ｃ２に対し共通鍵ｓ１−１を発行する（ステップＳＴ４１）。暗号通信装置Ｃ２は、共通鍵ｓ１−１を暗号通信の鍵として設定する（ステップＳＴ４２）。データ送信装置Ｃ１は、共通鍵ｓ１−１を鍵保持部Ｂ４−１に保存する（ステップＳＴ４３）。【００７３】
このあと、共通鍵ｓ１−１をデータ送信装置Ｃ１からデータ受信装置Ｃ３へ受け渡す処理が行われる（ステップＳＴ４４）。この処理は、前述の第１の実施形態のものに準じる。すなわち、第１の実施形態での通信データ（ｓ１）を共通鍵ｓ１−１に置き換え、類似データ（ｓ６,ｓ７）を用いた暗号通信により、共通鍵ｓ１−１をデータ送信装置Ｃ１からデータ受信装置Ｃ３へ受け渡す。【００７４】
復号データ（ｓ４）の誤り訂正処理が成功すると、データ受信装置Ｃ３は、処理結果のデータｓ５−１が共通鍵であると認識し（ステップＳＴ４５）、それを暗号通信装置Ｃ４へ供給する（ステップＳＴ４６）。暗号通信装置Ｃ４は、供給されたデータｓ５−１を、暗号通信装置Ｃ２との暗号通信に用いる共通鍵として設定する（ステップＳＴ４７）。【００７５】
上記の処理により共通鍵（ｓ１−１,ｓ５−１）が暗号通信装置Ｃ２,Ｃ４のそれぞれに設定されると、暗号通信装置Ｃ２,Ｃ４は、その共通鍵を用いた暗号化処理および復号処理によりデータ通信を実行する（ステップＳＴ４８）。【００７６】
本実施形態によれば、暗号通信に用いる共通鍵を送信局から受信局へ簡便かつ安全に受け渡すことができる。【００７７】
本発明の実施は、上記形態に限定されるものではなく、本願の請求の範囲内において、適宜変更が可能である。例えば、本発明は、データ送信装置（Ｃ１）あるいはデータ受信装置（Ｃ３）の動作に対応したコンピュータプログラム、又は、そのプログラムを記憶した記録媒体として実施することができる。【００７８】
また、本発明の実施にあたり、類似データを生成する手段は、類似データ生成装置１０（図４）のように物理現象をもとに類似データを生成する装置に限定されない。例えば、類似データ生成部Ｂ２,Ｆ２をそれぞれ量子暗号通信装置で実現することもできる。この場合、データ送信装置Ｃ１の類似データ生成部Ｂ２が乱数などにより生成したデータＡを類似データｓ６とし、このデータＡを量子暗号通信によってデータ受信装置Ｃ３へ送信する。そして、データ受信装置Ｃ３の類似データ生成部Ｆ２が、データＡを復号してデータＢを取得し、これを類似データｓ７として暗号復号部Ｅ２に渡す。【００７９】
本発明に係るシステム構成は、前述の各実施形態のように送信局／受信局を一対一に接続する構成に限らず、一対多、すなわち、例えば１つの送信局に対し複数の受信局を接続するという構成であってもよい。その場合、類似データ生成装置１０において、筺体２１（図３）の複数の面に結合ガイド２２,２３を設けることで、３つ以上の筺体を結合することができる。これにより、３つ以上の類似データ生成装置１０に対し、共通の振動を与えることができる。【００８０】
本発明において、送信局／受信局間の通信形態は、無線または有線、あるいは、それらの組み合わせの何れであってもよい。【００８１】
本出願は、２００７年７月２０日に日本出願された特願２００７−１８９３３７を基礎とする優先権を主張し、その開示の内容を全て本明細書に取り込むものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月15日(2009.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記共通の物理作用が振動であることを特徴とする請求項１４記載の送信装置。
【国際調査報告】
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