(57)【要約】【課題】  データ伝送効率が良く秘話性の高い暗号化伝送システムを実現する。【解決手段】  マスタ通信装置１１は、スレーブ送信装置２１から無線通信路１０を通じて供給される暗号化エラー情報ｇに基づき擬似乱数ｉを発生させる擬似乱数発生回路１６と、擬似乱数ｉを用いてコンテンツデータを暗号化する暗号化回路１３とを備え、スレーブ通信装置２１は、受信した暗号化送信データｃから伝送上の伝送エラー情報とＣＲＣエラー情報とをそれぞれ抽出して記憶させるエラー情報記憶部３４と、これに記憶されたエラー情報を記憶量を監視しながら読み出すエラー情報読出し部３５と、読み出されたスレーブ側エラー情報ｆに基づき擬似乱数ｊを発生させる擬似乱数発生回路２６と、スレーブ側エラー情報ｆをマスタ通信装置１１に送信するエラー情報送信回路２５とを備えた。【選択図】      図１
2006186794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信路を介して第１及び第２の通信装置がそれぞれ接続され、前記第１の通信装置がデータを暗号化して暗号化データを前記無線通信路に送信し、前記第２の通信装置が前記暗号化データを受信して復号化する暗号化伝送システムにおいて、
前記第１の通信装置は、
前記第２の通信装置から供給される当該第２の通信装置側のエラー情報に基づき擬似乱数を発生させる擬似乱数発生手段と、
この擬似乱数発生手段で発生させた擬似乱数を用いて前記データを暗号化する暗号化手段とを備え、
前記第２の通信装置は、
前記第１の通信装置から供給された暗号化データから無線通信における伝送エラー情報と前記暗号化データに含まれるＣＲＣエラー情報とをそれぞれ抽出して前記エラー情報として記憶させるエラー情報記憶部と、
このエラー情報記憶部の記憶量が所定の基準量に達したときに、前記記憶されたエラー情報を読み出すエラー情報読出し手段と、
このエラー情報読出し手段から読み出された前記エラー情報に基づき擬似乱数を発生させる擬似乱数発生手段と、
前記エラー情報を前記第１の通信装置に送信するエラー情報送信手段と、
を備えたことを特徴とする暗号化伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信路を介して複数のデータ通信装置同士が暗号化されたデータを送受信する暗号化伝送システムに係り、特にデータ伝送効率を良くして且つ無線伝送におけるデータの秘匿性を高めた暗号化伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信技術分野においては、通信回線を介して伝送される情報の著作権保護や秘匿性を保証するために情報を暗号化して伝送する暗号化伝送技術が用いられている。この暗号化伝送技術として、例えば特許文献１に記載された暗号化伝送システムが知られている。また、暗号化伝送技術の利用・応用範囲は、データ通信技術分野のみならず家庭内機器、例えばホームネットワークや映像音響機器におけるコンテンツ通信といった分野にも及んでいる。
【０００３】
特許文献１の図１に示された暗号化伝送システムは、従来方式による秘話通信を行う伝送システムの一例であるが、この暗号化伝送システムでは、秘話性をより高めようとすればランダムパターンを長くすることが必要であり、このためにスクランブル回路やデスクランブル回路の回路規模を大きくしなければならず、これにより暗号秘匿性の信頼度がシステムコストによって大きく左右され易いという問題があった。
【０００４】
そこで、上記問題を改善するために、同文献の図２に示されたような構成が簡単で秘話性の高い暗号化伝送システムが提案されている。この改善された暗号化伝送システムによれば、暗号化通信装置は、通信相手先からの順次変化する受信信号を用いて送信信号を暗号化する構成としたため、通信相手以外の者が暗号化された送信信号を解読することが困難であり、また受信信号を用いた送信信号の暗号化は比較的簡単な論理変換によっても高い秘話性を実現することが可能であるため、回路規模を小さく低コストに実現することができる。
【特許文献１】特開平５−７２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の図２に示された暗号化伝送システムを、大容量のデータ伝送がマスタ通信装置からスレーブ通信装置に対して行われ、スレーブ通信装置からマスタ通信装置へのデータ伝送は補助的に小容量でしか行われないようなマスタ通信装置とスレーブ通信装置とからなるデータ伝送システムに適用した場合、マスタ通信装置の受信側は受信コストを低く抑えようとして伝送帯域を抑えたいが、スレーブ通信装置の受信側は大容量のデータを受信できるように伝送帯域を広くとりたいというように、両通信装置間でのバランスを欠く構成となる問題があった。この場合、通信コストに重きをおいて伝送帯域を狭めすぎると大容量の暗号化データの伝送が保障できなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、暗号化データを伝送する一方向（下り方向）の伝送帯域を広く、且つ逆方向（上り方向）の伝送帯域を殆ど消費することなく、且つ秘話性の高い暗号化データの伝送を行うことが可能な暗号化伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、無線通信路を介して第１及び第２の通信装置がそれぞれ接続され、前記第１の通信装置がデータを暗号化して暗号化データを前記無線通信路に送信し、前記第２の通信装置が前記暗号化データを受信して復号化する暗号化伝送システムにおいて、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から供給される当該第２の通信装置側のエラー情報に基づき擬似乱数を発生させる擬似乱数発生手段と、この擬似乱数発生手段で発生させた擬似乱数を用いて前記データを暗号化する暗号化手段とを備え、前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から供給された暗号化データから無線通信における伝送エラー情報と前記暗号化データに含まれるＣＲＣエラー情報とをそれぞれ抽出して前記エラー情報として記憶させるエラー情報記憶部と、このエラー情報記憶部の記憶量が所定の基準量に達したときに、前記記憶されたエラー情報を読み出すエラー情報読出し手段と、このエラー情報読出し手段から読み出された前記エラー情報に基づき擬似乱数を発生させる擬似乱数発生手段と、前記エラー情報を前記第１の通信装置に送信するエラー情報送信手段と、を備えたことを特徴とする暗号化伝送システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る暗号化伝送システムによれば、無線通信路を介して第１の通信装置から第２の通信装置に大量のコンテンツデータを暗号化して伝送させる場合において、データ伝送先の第２の通信装置が伝送エラーや伝送データに含まれるＣＲＣエラーを抽出し、この抽出されたエラー情報を第１の通信装置にフィードバックさせながら両通信装置でエラー情報に基づいた擬似乱数を発生させて暗号化や復号化に用いる構成としたため、第２の通信装置から第１の通信装置への上りのデータ伝送に要する伝送帯域は、第１の通信装置から第２の通信装置への下りのコンテンツデータ伝送に要する伝送帯域に対して極めて狭いものでよいため、伝送効率が極めて良い暗号化データ伝送を実行することができる。
【０００９】
また、データ伝送上の伝送エラーや伝送データに含まれるＣＲＣエラーといった再現性が低く且つ規則性に極めて乏しい情報に基づき擬似乱数を発生させる構成としたため、第１の通信装置の暗号化処理について極めて秘匿性の高い暗号化処理を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態における暗号化伝送システムの概略構成例を図１に示す。同図において、暗号化伝送システム１は、マスタ通信装置（第１の通信装置）１１とスレーブ通信装置（第２の通信装置）２１とが無線伝送路１０を介して無線接続された構成をなし、コンテンツデータの入力信号ａがマスタ通信装置１１に供給されて暗号化された後、暗号化送信データｃとして無線伝送路１０を介してスレーブ通信装置２１に供給されて復号化され、再びコンテンツデータの出力信号ｅとして外部に出力されるものである。
【００１１】
そして、さらに詳細にマスタ通信装置１１は次の構成よりなる。すなわち、同図においてマスタ通信装置１１は、入力信号ａを擬似乱数ｉを用いて暗号化して暗号化データｂを出力するための暗号化回路１３と、暗号化データｂを変調して無線データに変換し暗号化送信データｃを出力するための送信回路１４と、無線伝送路１０を介してスレーブ通信装置２１から供給される暗号化エラー情報ｇを復調して復号化しマスタ側エラー情報ｈを出力するためのエラー情報受信回路１５と、マスタ側エラー情報ｈに基づき擬似乱数ｉを生成するための擬似乱数発生回路１６とを備えた構成である。
【００１２】
また、スレーブ通信装置２１は、無線伝送路１０を介してマスタ通信装置１１から供給される暗号化送信データｃを復調して暗号化データｄを出力すると共に、暗号化送信データｃに含まれるエラー情報を抽出してスレーブ側エラー情報ｆとして出力するための受信回路２２と、暗号化データｄを擬似乱数ｊを用いて復号化して出力信号ｅを出力するための復号化回路２３と、スレーブ側エラー情報ｆを暗号化した後変調して無線データに変換し暗号化エラー情報ｇを出力するためのエラー情報送信回路２５と、スレーブ側エラー情報ｆに基づき擬似乱数ｊを生成するための擬似乱数発生回路２６とを備えた構成である。
【００１３】
以上の構成による暗号化伝送システム１の動作の例について以下説明する。初期状態として、マスタ通信装置１１及びスレーブ通信装置２１は、共に電源が投入され起動された状態にあるとする。まず、マスタ通信装置１１は、コンテンツデータである入力信号ａが暗号化回路１３に入力されると、擬似乱数発生回路１６から生成された擬似乱数ｉを用いてコンテンツデータを周知の暗号化方法によって暗号化して暗号化データｂを出力する。次に、送信回路１４は暗号化データｂを無線伝送するために変調し、暗号化送信データｃとして無線伝送路１０に出力する。
【００１４】
一方、スレーブ通信装置２１は、無線伝送路１０を介して暗号化送信データｃを受信回路２２で受信すると、図２に示した構成により、伝送エラー検出部３１は無線伝送路１０において発生した伝送エラー情報を検出してエラー情報記憶部３４に記憶させると共に暗号化送信データｃを復調部３２に供給し、復調部３２は暗号化送信データｃを復調して暗号化データをＣＲＣエラー検出部３３に供給し、ＣＲＣエラー検出部３３は復調データからＣＲＣエラー情報を検出してエラー情報記憶部３４に記憶させると共に暗号化データｄを出力する。
【００１５】
受信回路２２において、エラー情報記憶部３４に記憶された伝送エラー情報やＣＲＣエラー情報は、エラー情報読出し部３５によって周期的に読み出されてスレーブ側エラー情報ｆとして出力される。これにおいて、エラー情報読出し部３５は、エラー情報記憶部３４の記憶容量を監視しながらスレーブ側エラー情報ｆの読み出しを制御する。より具体的な読み出しの例としては、エラー情報記憶部３４をＦＩＦＯメモリやリングバッファメモリで構成し、エラー情報読出し部３５はエラー情報記憶部３４の記憶容量を監視しながら一定の容量になったときに読み出すという処理である。
【００１６】
また、別の具体的な読み出しの例としては、図３に示した受信回路２２ａのように、エラー情報読出し部３５ａの入力段にエラー情報記憶部３４の他に擬似乱数発生部３６を備えておき、エラー情報読出し部３５ａが一定周期でエラー情報記憶部３４から読み出しながら、読み出すデータがなくなったときや、読み出す以上にエラー情報の入力が上回って常にエラー情報記憶部３４が一定容量以下にならないときに、読み出し先を擬似乱数発生部３６に切り換えて擬似乱数を読み出すという処理でもよい。
【００１７】
そして、受信回路２２又は受信回路２２ａから出力された暗号化データｄは、復号化回路２３に入力されて擬似乱数発生回路２６から生成された擬似乱数ｊを用いて周知の復号化方法によって復号化してコンテンツデータを生成し、コンテンツデータである出力信号ｅとして外部に出力する。
【００１８】
スレーブ通信装置２１のエラー情報送信回路２５は、スレーブ側エラー情報ｆが入力されるとこれを周知の暗号化方法によって暗号化して変調し、暗号化エラー情報ｇとして無線通信路１０に出力する。そして、マスタ通信装置１１は、無線通信路１０を介して暗号化エラー情報ｇをエラー情報受信回路１５で受信すると、エラー情報受信回路１５は暗号化エラー情報ｇを復調して周知の復号化方法によって復号化し、マスタ側エラー情報ｈとして出力する。
【００１９】
なお、以上説明した中での変調及び復調の方式は、ＦＭ変調やＡＳＫ変調等の周知な方式が一般的であるが、それ以外でも無線伝送路１０のデータ伝送に適した変調方式を採用して処理するものである。
【００２０】
次に、マスタ通信装置１１の擬似乱数発生回路１６とスレーブ通信装置２１の擬似乱数発生回路２６とのそれぞれの動作について説明する。本実施形態において、擬似乱数発生回路１６及び擬似乱数発生回路２６の構成は同一であり、ここでは擬似乱数発生回路１６を例にとってその構成例を示して動作を説明する。
【００２１】
擬似乱数発生回路１６の概略構成例を図４に示す。同図において、擬似乱数発生回路１６は、マスタ通信装置１１内部で発生させたクロック信号ＣＬＫとマスタ側エラー情報ｈとがそれぞれ供給されて、２つの非同期な乱数撹乱信号ＥＮ１とＥＮ２とを生成する乱数撹乱信号発生部４１と、乱数撹乱信号ＥＮ１及びクロック信号ＣＬＫ、並びに乱数撹乱信号ＥＮ２及びクロック信号ＣＬＫがそれぞれ供給されて、２種類の乱数列ＲＡＮ１とＲＡＮ２とをそれぞれ生成するＬＦＳＲ部４２−１及び４２−２と、乱数列ＲＡＮ１とＲＡＮ２とがそれぞれ供給されて、後述する所定の演算処理を行って擬似乱数ｉを生成する演算部４３とから構成される。
【００２２】
次に、上記示した擬似乱数発生回路１６の各構成要素の更に詳細な構成とその動作について説明する。まず、乱数撹乱信号発生部４１の概略構成例を図５に示す。同図において、乱数撹乱信号発生部４１は、クロック信号ＣＬＫが供給されるたびにカウントしてカウント値を出力するカウンタ部５１と、カウンタ部５１からのカウント値と予め設定されている一定値Ｃｏｎｓｔとをそれぞれ供給して各ビット判定処理に基づいて乱数撹乱信号ＥＮ１を出力するカウントデコーダ部５３−１と、一定値Ｃｏｎｓｔにマスタ側エラー情報ｈを加算し、つまり一定値Ｃｏｎｓｔにマスタ側エラー情報ｈをオフセットさせてオフセットエラー情報を出力する加算器部５２と、カウンタ部５１からのカウント値と加算器部５２からのオフセットエラー情報とをそれぞれ供給して各ビット判定処理に基づいて乱数撹乱信号ＥＮ２を出力するカウントデコーダ部５３−２とから構成される。
【００２３】
これにおいて、カウンタ部５１は、例えばクロック信号ＣＬＫの立上がりエッジでインクリメント処理を行う２進ｍビットカウンタである。ｍビット値は任意の値であり、擬似乱数発生回路１６を搭載するシステムの回路規模によって決定されるものであってよい。但し、ｍビット値は、ＬＦＳＲ４２−１及びＬＦＳＲ４２−２で発生される乱数列ＲＡＮ１及びＲＡＮ２の各ビット数とは異なるビット数にすることが発生乱数列の不規則性の保証の点からは望ましい。また、受信回路２２のエラー情報記憶部３４から読み出されるスレーブ側エラー情報ｆとカウンタ部５１のｍビット値とは同一ビット幅であることが望ましい。本実施形態においては、エラー情報読出し部３５はエラー情報記憶部３４から読み出し処理をする際に、読み出しデータをｍビットに正規化する処理を行う。
【００２４】
また、カウントデコーダ部５３−１は、カウンタ部５１から供給されるｍビットのカウント値とｍビットの一定値Ｃｏｎｓｔとのビットパターンの比較判定を行って、等しい結果を得た場合に乱数撹乱信号ＥＮ１をロウレベルとして出力する。同様に、カウントデコーダ部５３−２は、カウンタ部５１から供給されるｍビットのカウント値と加算器部５２から供給されるｍビットのオフセットエラー情報とのビットパターンの比較判定を行って、等しい結果を得た場合に乱数撹乱信号ＥＮ２をロウレベルとして出力する。
【００２５】
なお、上記一定値Ｃｏｎｓｔをマスタ通信装置１１の外部から変更可能なようにしておいて、利用者がソフトウェア制御によってビットパターンを自在に変更できるようにしてもよい。
【００２６】
次に、同様の構成をなすＬＦＳＲ部４２−１及びＬＦＳＲ部４２−２について、ＬＦＳＲ部４２−１を例にとって概略構成例を図６に示す。同図において、ＬＦＳＲ部４２−１は、６つのラッチイネーブル入力付きレジスタ部６１−１〜６１−６と、２入力１出力の排他的論理和部６２とで構成される。このＬＦＳＲ部４２−１は、レジスタ部６１−１を初段として順次各レジスタ部のデータ入出力同士をカスケード接続し（レジスタ部６１−１のデータ入力と最後段のレジスタ部６１−６のデータ出力とを除く。）、レジスタ部６１−１〜レジスタ部６１−６の各クロック入力にクロック信号ＣＬＫを供給する。そして、レジスタ部６１−１〜レジスタ部６１−６の各ラッチイネーブル入力に乱数撹乱信号ＥＮ１を供給し、レジスタ部６１−２とレジスタ部６１−６との各データ出力を排他的論理和部６２に供給して、排他的論理和部６２の論理和出力を初段のレジスタ部６１−１のデータ入力にフィードバックする構成である。そして、レジスタ部６１−１〜レジスタ部６−６それぞれのデータ出力から得られる６ビットデータが乱数列ＲＡＮ１である。
【００２７】
ここで、レジスタ部６１−１〜６１−６は、上述したようにデータ入力Ｄと、データ出力Ｑと、クロック入力ＣＫと、ラッチイネーブル入力ＥＮとをそれぞれ備えており、ラッチイネーブル入力ＥＮに供給された乱数撹乱信号ＥＮ１がハイレベルであるときのクロック入力ＣＫに供給されたクロック信号ＣＬＫの立上がりエッジでデータ入力Ｄに供給されたデータを取り込んでデータ出力Ｑに出力し、一方乱数撹乱信号ＥＮ１がロウレベルであるときのクロック信号ＣＬＫの立上がりエッジではデータの取り込みは行わずにデータ出力Ｑのデータを保持するという動作の、いわゆる正論理ラッチイネーブル付きＤフリップフロップである。
【００２８】
なお、本実施形態例においては、ＬＦＳＲ部４２−１を６段のレジスタ構成の例として説明したが、段数はこれに限るものではない。前述したように、ＬＦＳＲ部４２−１の段数はカウンタ部５１のｍビット値と異なる値であることが望ましい。また、排他的論理和部６２はレジスタ部６１−２と６１−６とからのフィードバックによる２入力の排他的論理和演算の例としたが、これについても本実施形態例に限定されず、排他的論理和部６２の入力数やどのレジスタ部のデータ出力Ｑからデータをフィードバックさせるかについては任意の設定が可能である。
【００２９】
また、ＬＦＳＲ部４２−１及びＬＦＳＲ部４２−２それぞれのレジスタ部の段数は同一であっても異なっていてもよい。また、各ＬＦＳＲ部におけるフィードバック論理も同一であっても異なっていてもよい。本実施形態例においては、ＬＦＳＲ部４２−１及びＬＦＳＲ部４２−２のレジスタ部の段数が同一（６段）であるとして以下説明する。
【００３０】
ＬＦＳＲ部４２−１は、乱数撹乱信号ＥＮ１がハイレベルである間のみ乱数列ＲＡＮ１が生成され、同様にＬＦＳＲ部４２−２は、乱数撹乱信号ＥＮ２がハイレベルである間のみ乱数列ＲＡＮ２が生成されるが、乱数撹乱信号ＥＮ１及び乱数撹乱信号ＥＮ２はＬＦＳＲ４２−１及びＬＦＳＲ４２−２とそれぞれ全く異なる周期でロウレベルになり、この各ロウレベル期間においては乱数列ＲＡＮ１及び乱数列ＲＡＮ２の生成が停止する。前述したように、乱数撹乱信号ＥＮ１及び乱数撹乱信号ＥＮ２は、それぞれがロウレベルになるタイミングが異なっているため、両ＬＦＳＲ部の段数が同じであっても同時に乱数列の生成が停止することはない。
【００３１】
次に、演算部４３の概略構成例を図７に示す。同図において、演算部４３は、乱数列ＲＡＮ１及び欄数列ＲＡＮ２がそれぞれ６ビットづつ供給され、それぞれ対応するビット毎に排他的論理和部７１−１〜排他的論理和部７１−６で排他的論理和処理がされて最終的な乱数列ＲＡＮ３を生成する例である。
【００３２】
以上詳述したように、本実施形態の暗号化伝送システムによれば、無線通信路を介してマスタ通信装置からスレーブ通信装置に大量のコンテンツデータを暗号化して伝送させる場合において、データ伝送先のスレーブ通信装置が伝送エラーや伝送データに含まれるＣＲＣエラーを抽出し、この抽出されたエラー情報をマスタ通信装置にフィードバックさせながら両通信装置でエラー情報に基づいた擬似乱数を発生させて暗号化や復号化に用いる構成としたため、スレーブ通信装置からマスタ通信装置への上りのデータ伝送に要する伝送帯域は、マスタ通信装置からスレーブ通信装置への下りのコンテンツデータ伝送に要する伝送帯域に対して極めて狭いものでよいため、伝送効率が極めて良い暗号化データ伝送を実行することができる。
【００３３】
また、本実施形態の暗号化伝送システムは、データ伝送上の伝送エラーや伝送データに含まれるＣＲＣエラーといった再現性が低く且つ規則性に極めて乏しい情報に基づき擬似乱数を発生させる構成としたため、マスタ通信装置の暗号化処理について極めて秘匿性の高い暗号化処理を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上より、本発明に係る暗号化伝送システムは、マルチメディア分野等で暗号化データ伝送を必要とする処理装置において有用であって、特に一方向に大量のコンテンツデータを送信する映像音響機器等に適用して利用することを容易にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態例である暗号化伝送システム１の概略構成例を示した図である。
【図２】本発明の実施形態例における受信回路２２の概略構成例を示した図である。
【図３】本発明の実施形態例における受信回路２２ａの概略構成例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態例における擬似乱数発生回路１６の概略構成例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態例における乱数撹乱信号発生部４１の概略構成例を示した図である。
【図６】本発明の実施形態例におけるＬＦＳＲ４２−１の概略構成例を示した図である。
【図７】本発明の実施形態例における演算部４３の概略構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  暗号化伝送システム
１０  無線通信路
１１  マスタ通信装置
１３  暗号化回路
１４  送信回路
１５  エラー情報受信回路
１６  擬似乱数発生回路
２１  スレーブ通信装置
２２  受信回路
２３  復号化回路
２５  エラー情報送信回路
２６  擬似乱数発生回路
ａ  入力信号
ｂ  暗号化データ
ｃ  暗号化送信データ
ｄ  暗号化データ
ｅ  出力信号
ｆ  スレーブ側エラー情報
ｇ  暗号化エラー情報
ｈ  マスタ側エラー情報
ｉ  擬似乱数
ｊ  擬似乱数
【図１】
2006186794.tif 000003
【図２】
2006186794.tif 000004
【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】
2006186794.tif 000009