(57)【要約】本発明は、通信データ（３２）を暗号化および復号化するための方法に関する。前記通信データ（３２）はたとえば音声データであり、複数のデータパケット（３０）でデジタル通信ネットワーク（１）内で伝送される。前記デジタル通信ネットワーク（１）は、たとえばインターネット電話のためのデジタル通信ネットワークである。ここでは、送信場所（２，３，４）においてデータパケット（３０）ごとに通信データ（３２）を、選択された鍵によって暗号化し、各データパケットによって鍵情報として、該選択された鍵の鍵番号を伝送し、受信場所（２，３，４）に設けられた鍵テーブルに記憶された鍵に鍵番号を対応付けて、該通信データ（３２）を復号化する。
2005504479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信データ（３２）を暗号化および復号化するための方法であって、
前記通信データ（３２）は、たとえば音声データであり、
前記通信データ（３２）を複数のデータパケット（３０）で、デジタル通信ネットワーク（１）において伝送し、
前記デジタル通信ネットワーク（１）は、たとえばインターネット電話のためのデジタル通信ネットワークである形式の方法において、
送信場所（２，３，４）においてデータパケット（３０）ごとに、通信データ（３２）を選択された鍵によって暗号化し、
各データパケットとともに鍵情報として、選択された鍵の鍵番号を伝送し、
受信場所（２，３，４）に設けられた鍵テーブルに記憶された鍵に鍵番号を対応付け、該通信データ（３２）を復号化することを特徴とする方法。
【請求項２】
乱数発生器によって鍵番号（３３）を決定することにより、該鍵を乱数として選択する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
送信場所および受信場所（２，３，４）においてアクセスする鍵テーブルは、内容が同一である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
データパケットのうち１つによって、通信データ（３２）のデータの大きさに関するサイズ情報（３４）を伝達する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
鍵をアルゴリズムとして、データ暗号標準方式および／または高度暗号方式にしたがって形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
伝送プロトコルであるユーザデータグラムプロトコルによって、通信データを有効データとして伝送し、
リアルタイムプロトコルによって付加的なデータを、各データパケットに対応付けられたヘッダ（３５）で伝送し、
該付加的なデータは、たとえば該有効データの種類と該有効データが形成された時点である、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
通信データ（３２）を、複数の端末機器（５〜１３）に接続された通信設備（２〜４）内で暗号化および復号化する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
データパケットで、使用される暗号化アルゴリズムに関する暗号化情報を伝達する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、通信データを暗号化および復号化するための方法に関する。
【０００２】
通信データを暗号化および復号化するための方法はしばしば、たとえばＩＳＤＮ標準方式を基礎とするネットワークまたはインターネット等の公共のネットワークを介してデータ伝送が行われる際に、伝送されるデータの不法な盗み読みに対する保護手段として使用される。このような暗号化方法は通常、通信データを暗号化および復号化する付加的なハードウェアコンポーネントを使用することを基礎としている。
【０００３】
このようなハードウェアコンポーネントの他に択一的に、またはこのようなハードウェアコンポーネントと組み合わせて、データを暗号化ないしは復号化するためのソフトウェアが使用される。しかしそのためには、暗号化システムの計算能力が高いことが必要とされる。
【０００４】
データをハードウェアコンポーネントによって暗号化ないしは復号化できるようにするためには、データをハードウェアコンポーネントへ伝送ないしは再伝送することが必要である。このことによって、暗号化されたデータが送信場所から受信場所へ伝送されるか、ないしは受信場所で読み出される前に、暗号化プロセス時に付加的な処理時間を必要となる。
【０００５】
インターネット電話（ＩＰ経由の音声）では、音声データを伝送するために小さなデータパケットが使用され、このデータパケットはコネクションレス型の伝送に基づき、受信場所まで異なる経路を選択して、該受信場所で再び完全なパケットシーケンスに組み合わされるので、付加的な処理時間を回避するために、個々のデータパケットに所属するデータを高速で復号化できるようにして、通話中に通話品質を良好に維持しなければならない。
【０００６】
データをより高速に伝送できるようにするため、インターネット電話のために伝送プロトコルとしてユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）が使用される。このユーザデータグラムプロトコルではＴＣＰとは対照的に、エラー検出およびエラー補正が省略される。ＵＤＰによって伝送されるデータパケットは通常、比較的小さなヘッダを有し、このヘッダは種々の管理データないしは制御データを有する。このような管理データには、エラー識別データおよびエラー補正データも含まれており、この場合は省略することができる。それゆえエラー識別データおよびエラー識別データはしばしば、比較的上位のレイヤに所属するプロトコルによってサポートされる。このようなプロトコルはたとえば、リアルタイムプロトコル（ＲＴＰ）である。ヘッダが小さければ、オーバヘッドを比較的小さくすることができる。このこともまた、データパケットによって伝送される有効データの処理を高速にする。
【０００７】
ＵＤＰを伝送プロトコルとして使用すると、インターネット電話においてプロトコルによってエラー補正が行われないので、音声データが損失なしで伝送されるとは保証されない。それゆえ最も有利には、可能な限り小さい個別のデータパケットを相互に独立して、暗号化、伝送および復号化する。従来の暗号化方法の基礎は鍵を交換することであり、鍵を交換することにより、データパケットに含まれている有効データが暗号化されていた。このような鍵は、有効データに先行して、送信場所から受信場所へ伝送される。付加的な交換方式および該付加的な交換方式に関連する鍵を形成するためには、付加的な計算時間および伝送時間が必要である。このことよって、通信データの伝達が遅延されてしまう。さらに、従来公知である暗号化方式は場合によっては、該方式のユーザに対してライセンス料が発生する。並列して実行される接続のデータを同時に暗号化することをタスクとする暗号化システムでは、計算時間が増加する。
【０００８】
それゆえ本発明の課題は、データの暗号化および復号化をより高速かつ低コストでできるように、通信データを暗号化および復号化するための上位概念の方法を発展させることである。
【０００９】
前記課題は、請求項１の構成によって解決される。
【００１０】
本発明の重要な点は、従来とは異なり、有効データを暗号化するための鍵の交換方式を送信場所と受信場所との間で適用しなくてもよく、その代わりに鍵番号が鍵情報として、データパケット内の通信データとともに伝送されることである。このような鍵番号によって、データパケット内のヘッダを小さくし、ひいてはデータパケットの伝送時間および処理時間を短縮することができる。
【００１１】
鍵番号はたとえば索引として、鍵テーブル内に設けられた複数の鍵のうち１つに対応付けられ、これによって、データパケットが受信されてヘッダデータが評価された後に、正しい鍵へ高速でアクセスすることができる。次にこの正しい鍵は、通信データを復号化するために使用される。
【００１２】
有利な実施形態では、鍵番号は送信場所において乱数発生器によって選択される。それゆえ外部の観察者は、どの鍵とともにデータが伝送されるかを予測することはできない。各データパケット対して鍵番号が改めて乱数発生器によって選択されるので、複数のデータが組み合わされた後に有効データを不法な観察者が復号化することはできない。
【００１３】
とりわけ、簡単にパケットを偶然に正確に復号化できないので、盗み読みが困難になる。
【００１４】
送信場所でも受信場所でも、同一の内容を有する鍵テーブルが使用される。鍵テーブルは、たとえば４０９６個の鍵と該鍵に対応付けられた鍵番号とから成る。したがって通信データを復号化するためには、多数の鍵だけではなく、各鍵の鍵番号への対応付けも既知でなければならない。
【００１５】
鍵を表すアルゴリズムは、データ暗号標準方式（ＤＥＳ）および／または高度暗号標準方式（ＡＥＳ）を基礎としており、これらの標準方式によって、通信データが同時に暗号化および圧縮される。とりわけ本発明による方法をインターネット電話において適用すると、音声データは高速に暗号化および圧縮される。
【００１６】
有利にはデータパケットは付加的に、有効データのデータの大きさについてのサイズ情報を含む。ここでは、ブロックごとに動作する暗号化方式の枠内で生じる付加的な補充バイトがサイズ情報として識別される。これは、有効データとは別個である。
【００１７】
別の有利な実施形態が従属項に記載されている。別の有効性および利点は、以下の明細書に図面と関連して記載されている。
【００１８】
図面
図１  本発明を実施するために使用される装置の略図である。
【００１９】
図２  本発明によって暗号化されたデータパケットの構造を示している。
【００２０】
図１は、本発明による方法を実施するために使用される装置を非常に簡単に示している。インターネット電話を実施するため、公共のＩＰネットワーク１によって暗号化ないしは復号化の複数のシステム２，３および４が接続される。これらの暗号化ないしは復号化のシステム２，３および４は、複数の電話機５〜７、８〜１０および１１〜１３に接続されている。電話機５〜１３とシステム２，３および４との間には接続線路１４〜１６，１７〜１９および２０〜２２が設けられており、これらの接続線路によって音声データが、電話機からシステムへ未暗号化の形態で伝送される。それに対して、ＩＰネットワーク１とシステム２，３および４との間に配置された接続線路２３，２４および２５は、ＲＴＰデータパケットの枠内で、暗号化された音声データを伝送するために使用される。
【００２１】
電話機７のユーザがＩＰネットワークを介して電話機８のユーザと通話したい場合、音声データが線路１６を介してシステム２へ伝送される。システム２では、音声データが伝送される各データパケットに対して乱数発生器によって、乱数である鍵番号が選択され、各データパケットに鍵情報として対応付けられ、音声データとともにＩＰネットワーク１を介して伝送される。システム２に設けられた鍵テーブルにおいて、鍵番号に対応付けられた鍵が取り出され、たとえばＤＥＳを基礎とするアルゴリズムとして、音声データを暗号化するために適用される。
【００２２】
暗号化された音声データは有効データとしてＲＴＰペイロードの形態で、各データパケットに対する鍵番号とともに、別個にＩＰネットワーク１を介してシステム３へ送信される。そこで、各データパケットから鍵番号が取り出され、システム３に設けられた鍵テーブルに索引として対応付けられる。前記鍵テーブルは、システム２に設けられた鍵テーブルと同一である。鍵テーブルにおいて、索引に対応付けられた鍵がアクセスされ、音声データを復号化するために使用される。復号化された個々のデータパケットの音声データは、組み合わされて共通のデータセットとなり、良好に理解できる関連したセットが線路１７を介して電話機８へ伝送される。
【００２３】
図２には、音声データが本発明の方法にしたがって暗号化されたデータパケットの構造を示している。データパケット３０の構造は、有効データ容量３１（ＲＴＰペイロード）と、暗号化された有効データ３２と、鍵情報３３と、該暗号化された有効データのデータの大きさに関するサイズ情報３４と、ＲＴＰヘッダデータ３５とから成る。有効データ容量の割合３１には、暗号化されたデータの割合３６および鍵情報の割合３３が含まれている。鍵情報は１６ビットの大きさを有し、この１６ビットのうち１２個の低位のビットが鍵番号を形成する。この１２ビットは、４，０９６個の異なる可能な組み合わせで相互に組み合わされるので、鍵番号によって４，０９６個の異なる鍵が鍵テーブルから選択される。この各鍵が６４ビットを有する場合、３２キロバイトのメモリ容量を有する鍵テーブルが必要となる。
【００２４】
有利には４つの上位のビットに、使用される暗号化アルゴリズムに関する暗号化情報が含まれている。
【００２５】
１６ビットを有する整数の数の鍵情報から成る受信場所の鍵テーブル中で索引を検出するためには、鍵情報の４つの上位のビットが０にセットされ、残りの１２個の低位のビットから索引が検出される。その後この索引は、鍵テーブル中で該索引に対応付けられた鍵を取り出すために使用され、この鍵はその後、音声データを復号化ないしは暗号化するために使用される。該鍵は通常、８バイトを有する。こうするためには、該鍵に関してアクセス時に初めて、乱数発生器を介して該鍵を複数の鍵から選択するための発生プロセスが実行される。
【００２６】
すべてのシステム２，３および４が、全システムで同一の鍵テーブルを有する。別の全システムは、もっぱら該全システムにおいて有効な別の鍵テーブルを使用することもできる。
【００２７】
ここで、上記のすべての部分およびステップは、それ自体個別に見て、また各組み合わせでも、とりわけ図面に示された詳細は発明性があると要求されていることに留意されたい。これらの変更は、当業者にとっては既知である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施するために使用される装置の略図である。
【図２】本発明によって暗号化されたデータパケットの構造を示している。
【図１】
2005504479.tif 000003
【図２】
2005504479.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2005504479.tif 000005
2005504479.tif 000006
2005504479.tif 000007
2005504479.tif 000008
2005504479.tif 000009
2005504479.tif 000010
2005504479.tif 000011
2005504479.tif 000012
2005504479.tif 000013
2005504479.tif 000014
2005504479.tif 000015
2005504479.tif 000016
2005504479.tif 000017
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005504479.tif 000018
2005504479.tif 000019
【国際調査報告】
2005504479.tif 000020
2005504479.tif 000021
2005504479.tif 000022
2005504479.tif 000023
2005504479.tif 000024
2005504479.tif 000025