(57)【要約】  ＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法。  ネットワークに接続されたノードのユーザの装置間でデータを送信する通信システムに適用できる。ＤＥＳ暗号化アルゴリズムを使用して各パケットを暗号化するのに使用される、パケット毎に異なるランダム鍵（６）を生成し、ランダム鍵（６）をパケットのヘッダに挿入して送信する。その際、ランダム鍵は、ＤＥＳ暗号化アルゴリズムの代わりに、本発明の手順を使用して通信システムのノードとユーザの装置とに接続された安全でない媒体上での送信のセキュリティを改善する、ＤＥＳアルゴリズムよりさらに安全なアルゴリズムを使用して、順番に暗号化（９）される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続された装置間でデータパケットを送信する通信システムに適用可能なＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法であって、送信において、
ＤＥＳアルゴリズムを使用して暗号化されるデータパケット毎に、ホワイトノイズとカラードノイズ（coloured noise）の間から選択されたノイズの混じった真の信号に基づいて、ランダム鍵（６）を生成し、
ＤＥＳアルゴリズムと、データパケット毎に生成されたランダム鍵（６）とを使用して、データパケットを暗号化し、
ＤＥＳアルゴリズム（８）と比較してより強度な保護とセキュリティ能力を有する暗号化アルゴリズムを使用して、ランダム鍵（６）を暗号化し、
送信するデータパケットのヘッダに暗号化されたランダム鍵（９）を挿入する、方法。
【請求項２】
受信において、
受信したパケットのヘッダから暗号化されたランダム鍵（９）を抽出し、
送信において使用されたのと同じ、ＤＥＳアルゴリズムと比較してより強度な保護とセキュリティ能力を有する暗号化アルゴリズム（１８）を使用して暗号化されたランダム鍵（９）を解読し、ランダム鍵（６）を得て、
得られたランダム鍵（６）を使用して、受信したパケットを解読する、
請求項１記載のＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法。
【請求項３】
前記ＤＥＳと比較してより強度な保護とセキュリティ能力を有する暗号化アルゴリズムは、少なくとも一つの、ユーザ毎に異なる暗号化鍵（７）を順番に使用する、請求項１又は請求項２記載のＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法。
【請求項４】
より安全な暗号化アルゴリズムをデータ鍵に適用するために必要とされる、少なくとも一つの暗号化鍵（７）はランダムであり、且つ送信と受信においてユーザ毎に異なる、請求項３記載のＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法。
【請求項５】
ランダム鍵（６）を暗号化して暗号化されたデータパケットの鍵（９）を生成するのに必要な少なくとも一つの鍵（７）は、送信機及び受信機に認識されており、且つ送信側において、ユーザの装置の機能として可変容量メモリ（４）に格納される、請求項１記載のＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法。
【請求項６】
ランダム鍵（９）を解読して解読されたデータパケットの鍵（６）を生成するのに必要な少なくとも一つの鍵（７）は、送信機と受信機とに認識されており、且つ受信側において、ユーザの装置の機能として可変容量メモリ（１５）に格納される、請求項２又は請求項３記載のＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、この明細書の名称に示すように、従来のＤＥＳ（Data Encryption Standard：データ暗号化規格）アルゴリズムに基づく暗号化手順であって、ハードウェアによる、ネットワークに接続されたユーザやノード間で送信されるデータパケットの暗号化の実行を可能とするものに関する。
【０００２】
システムの安全を高めるためにランダムに鍵を発生し、新しい完全にランダムな鍵を用いて各データパケットを暗号化することで、ＤＥＳ暗号化アルゴリズムの代わりに本発明の手順を使用してテレコミュニケーションシステムのノードや装置間の安全でない媒体上で、送信の安全を改善することを特徴とする。
【背景技術】
【０００３】
多くのテレコミュニケーションシステムにおいて、暗号化方法は、外部の人間によってデータが傍受され及び／又は変更されることからの保護として必要とされる。
【０００４】
規格として容認されている暗号化アルゴリズムの中で突出するものはＤＥＳであり、１９７７年からアメリカ合衆国政府で使用されている。
【０００５】
ＤＥＳ（Data Encryption Standard：データ暗号化規格）は、６４ビットのブロック又はデータパケットの暗号化アルゴリズムである。６４ビットのブロック又はデータパケットは、５６ビットの鍵で暗号化され、またそれらに対してハードウェアとソフトウェアの両方で非常に簡単に実行される、置換と代用の演算が用いられる。また、同じ鍵がデータの暗号化と解読の両方で使用されるため、それは対称のアルゴリズムである。
【０００６】
このアルゴリズムは公知であり、暗号解読法の様々な記事や論文に広く記述されており、１９７７年１月１５日に国立標準局によって国際規格として認可されており、我々は開示するために公開された文書ＦＩＢ  ＰＵＢ４６を見ることができる。
【０００７】
その技術の中で知られているように、ＴＤＥＳ（トリプルＤＥＳ）やＡＥＳ（Advanced Encryption Standard：アドバンスド暗号化規格）アルゴリズムのような、データのためにより強度な保護とセキュリティ能力を持つ他の暗号化アルゴリズムがある。トリプルＤＥＳ（ＴＤＥＳ）暗号化アルゴリズムは、ＤＥＳアルゴリズムと３つの異なる鍵を使用して３回連続して情報を暗号化するＤＥＳアルゴリズムの変形である。一方、ＡＥＳ（アドバンスド暗号化規格）アルゴリズムは、１２８、１９２及び２５６ビットまでの鍵を使用して、ＤＥＳアルゴリズムよりも良いセキュリティとスピードの組み合わせを提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらのアルゴリズムのいくつかを使用して暗号化されたメッセージを解読するためには、鍵の網羅されたテストを実行することが必要である。標準のＤＥＳで２５６通り計算される必要があり、ＴＤＥＳバージョンではこの数字は２１１２の試みとなる。
【０００９】
本発明の手順の利点は、その手順を使用する通信システムにおいて、ＤＥＳの複雑さと同じ程度に複雑さを減らしつつ、（ＴＤＥＳやＡＥＳのような）より強度な保護能力のアルゴリズムのセキュリティと同等のセキュリティが達成されることである。これを達成するために、鍵の生成は完全にランダムな方法で行われ、使用される鍵は転送されるデータパケット毎及びユーザ毎に異なるように強いられる。これにより、本発明の手順に従うことで、メッセージを解読しうる不正な傍受を行うためには、送信されるパケット毎に試行錯誤で全工程を繰り返すことが必要であり、このようにして得られる情報のいずれも、次のパケットの解読のために使用することができない。それにより安全でかつ効率の良い方法でシステムを保護することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、目的を達成し、且つ上記段落で述べた欠点を回避するために、ネットワークに接続された装置間でデータパケットが送信される通信システムに適用可能なＤＥＳアルゴリズムに基づく暗号化手順である。手順は、送信において、ＤＥＳアルゴリズムを使用して暗号化されるデータパケット毎に、ホワイトノイズ又はカラードノイズ（coloured noise）の混じった真の信号に基づいて、ランダム鍵を生成することを特徴とする。このパケットは、ＤＥＳアルゴリズムとパケット毎に生成されたランダム鍵とを使用して暗号化される。また、ランダム鍵は、ＤＥＳと比較してより強度な保護とセキュリティ能力を有する暗号化アルゴリズムを使用して順番に暗号化され、その結果、暗号化された鍵は送信されるデータパケットのヘッダに挿入される。
【００１１】
手順は、受信において、受信したパケットのヘッダから暗号化された鍵を抽出し、前記暗号化された鍵を、送信において使用されたのと同じ、ＤＥＳと比較してより強度な保護とセキュリティ能力を有する暗号化アルゴリズムを使用して解読する、ことを特徴とする。こうして、送信において、パケット毎に得られたランダム鍵を再び得る。それから、得られたランダム鍵を使用して受信したパケットを解読することで、ランダム鍵と共に送信された元の情報が再び得られる。
【００１２】
さらに、ＤＥＳと比較してより強度な保護とセキュリティ能力を有する暗号化アルゴリズムは、ユーザ毎に一つ以上の異なる暗号化鍵を順番に使用する。それらの鍵はランダムであり、且つ送信と受信においてユーザ毎に異なる。
【００１３】
手順を物理的に実行できるように、ランダム鍵を暗号化して暗号化されたデータパケットの鍵を生成するのに必要な１又は複数の鍵は、送信機と受信機とにより認識されており、ユーザの装置の機能として可変容量メモリに格納されるよう、準備される。同じように、受信側において、暗号化された鍵を解読するのに必要な鍵もまた送信側と受信側において認識されており、ユーザの装置の機能として可変容量メモリに格納される。
【発明の効果】
【００１４】
このように、通信システムにおいて、ＤＥＳアルゴリズムによる暗号化の複雑さと同程度の複雑さで、ＤＥＳアルゴリズムの代わりにこの手順を使用するシステムのセキュリティを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図に記載された符号を参照して、本発明の実施例について以下に記述する。
【００１６】
本発明の先の段落で記載したように、本発明が求める目的は、ＤＥＳアルゴリズムのセキュリティのレベルを増加させて、ＤＥＳアルゴリズムの複雑さと同程度の複雑さで、トリプルＤＥＳ（ＴＤＥＳ）やアドバンスド暗号化規格（ＡＥＳ）のようなさらに複雑な暗号化システムに匹敵するようにすることである。
【００１７】
本実施例において、ＴＤＥＳアルゴリズムは、ＤＥＳによりデータパケットを暗号化する工程において使用される鍵を暗号化するために使用される。上記ＴＤＥＳアルゴリズムは、暗号化を実行するために３つの鍵を必要とする。
【００１８】
これを達成するために、本発明の手順を使用する通信システムは、鍵のランダム発生器（５）（図１）を使用する。鍵のランダム発生器は、その構成が図３に表されるように、鍵を生成するために必要なビット幅を持つシフトレジスタ（２５）から成る。そのビット幅はＤＥＳアルゴリズムにおいては６４ビットである。シフトレジスタへの入力（２４）は、ホワイトノイズ又はカラードノイズ（coloured noise）により品質が低下した信号（２２）のビットから成る。ホワイトノイズ又はカラードノイズは通常、真の通信チャンネルを経由して送信される信号の品質を低下させる。この信号（２２）はノイズが混じっているため、その値は例えばアナログ−デジタル変換器（２３）を用いて一旦、二値に変換される。その値の最下位のビットは完全にランダムである。クロックサイクル毎にそれらのビットの一つを入力として取得し、シフトレジスタの幅に等しいサイクルの数に従って、レジスタの内容をシフトすれば、レジスタの全てのビットがランダムとなる。以下にさらに記述するように、そのレジスタの値は、実際に送信されるデータパケットを暗号化するためのランダム鍵（６）として使用できる。鍵生成のこの工程は送信されるデータパケット毎に繰り返され、生成された全ての鍵（６）は完全にランダムであり、互いに独立している。
【００１９】
図１は、通信システム内での送信に関する本発明の手順を実行する構成要素の一般的な機能の例を示すブロック図である。
【００２０】
送信において、入力されるデータパケット（１）は制御モジュール（２）により解析され、そのヘッダから、送信先のユーザ（３）に関する情報を得る。一旦受取人を認識すると、受取人に対応する３つの鍵（７）がメモリ（４）から抽出される。
【００２１】
これらの３つの鍵（７）はトリプルＤＥＳアルゴリズム（８）を適用するために使用され、本発明はこれらの鍵を使用してランダム発生器（５）により生成されたランダム鍵（６）を暗号化する。さらに、これらの３つの鍵はユーザ毎にランダムな方法で順番に生成される。こうして、暗号化された鍵（９）を得る。
【００２２】
ランダム鍵（６）を暗号化する前に、モジュール（１０）はランダム鍵（６）を用いてＤＥＳアルゴリズムによりパケットのデータを暗号化し、送信するために暗号化されたデータパケット（１１）を得る。受信においてパケットを解読するために、ランダム鍵（６）を送信することが必要であるが、その代わりにモジュール（１０）がデータを暗号化した後、暗号化された鍵（９）をパケット（１１）のヘッダに挿入しても良い。こうすると、受信においてパケットを解読できるようにするために、暗号化された鍵を解読することが必要となる。
【００２３】
図２は、通信システム内での受信に関する本発明の手順を実行する構成要素の一般的な機能の例を示すブロック図である。
【００２４】
受信においては、工程は逆となり、ＤＥＳとトリプルＤＥＳアルゴリズムは対称であるけれども、上述した送信の場合と同様のスキームが使用される。
【００２５】
この場合、制御モジュール（１３）は、入力されるデータパケット（１２）から、そのパケットが送信されたユーザ（１４）の情報と暗号化された鍵（９）を得る。この暗号化された鍵（９）は、パケット毎のランダム鍵（６）であるが、受信するユーザが認識する３つの鍵（７）を使用して送信時にＴＤＥＳにより暗号化したものである。
【００２６】
モジュール（１８）は、トリプルＤＥＳアルゴリズムと３つの鍵（７）を使用して暗号化された鍵（９）を解読する。これらの３つの鍵は、送信側のユーザ（１４）の情報を索引付けるメモリ（１５）から抽出される。暗号化された鍵（９）を解読し、送信時にデータを暗号化するために使用された鍵（６）を得る。
【００２７】
鍵（６）が解読されると、モジュール（２０）においてＤＥＳアルゴリズムによってデータが解読され、元のデータ（１）を無事に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】暗号化されたデータパケットの送信に関する本発明の手順を実行しうる実施例のブロック図を概略的に示す。
【図２】暗号化されたデータパケットの受信に関する本発明の手順を実行しうる実施例のブロック図を概略的に示す。
【図３】ランダム鍵を生成するために本発明の手順の実施例において使用されうる、シフトレジスタとランダムな入力信号から成るランダム鍵発生器を示す。
【図１】
2007500481.tif 000002
【図２】
2007500481.tif 000003
【図３】
2007500481.tif 000004
【国際調査報告】
2007500481.tif 000005
2007500481.tif 000006
2007500481.tif 000007
2007500481.tif 000008