(57)【要約】 【課題】  電波星を利用する乱数列共有システム等を提供する。【解決手段】  乱数列共有装置101の受信部102は、所定の電波星から発せられた電波を含む電波信号を、所定の観測時刻に受信し、送付部103は、他の乱数列共有装置101に、受信された電波信号を送付し、受付部104は、当該他の乱数列共有装置101から送付された電波信号を受け付け、分析部105は、２つの電波信号を複数の独立成分に独立成分分析し、選択部106は、当該電波星から両乱数列共有装置101への到達時間差だけずれた２つの独立成分を選択し、サンプリング部107は、選択された２つの独立成分の時間ずれを揃えてから平均してビットサンプリングし、出力部108は、当該ビットサンプルの列を、共有される乱数列として出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の乱数列共有装置を有する乱数列共有システムであって、
当該複数の乱数列共有装置のそれぞれは、
あらかじめ定めた電波星から発せられた電波を含む電波信号を、あらかじめ定めた観測時刻に受信する受信部、
他の乱数列共有装置に、前記受信された電波信号を送付する送付部、
当該他の乱数列共有装置から送付された電波信号を受け付ける受付部、
前記受信された電波信号と、前記受け付けられた電波信号と、を複数の独立成分に独立成分分析する分析部、
前記独立成分分析された複数の独立成分のうち、当該乱数列共有装置と当該他の乱数列共有装置とに当該電波星から発せられた電波が達する到達時間差だけずれた２つの独立成分を選択する選択部、
前記選択された２つの独立成分のうち、時間的に先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均を、所定の精度でビットサンプリングするサンプリング部、および、
前記サンプリングされたビットサンプルの列を、当該他の乱数列共有装置と共有される乱数列として出力する出力部
を備えることを特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１に記載の乱数列共有システムであって、
当該複数の乱数列共有装置のそれぞれは、
当該到達時間差を、当該複数の乱数列共有装置のそれぞれが配置される場所と、当該あらかじめ定めた電波星の場所と、当該あらかじめ定めた観測時刻と、から、取得する時間差取得部
をさらに備えることを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１または２に記載の乱数列共有システムであって、
前記サンプリング部は、
「前記選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「前記選択された２つの独立成分のうち、先行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングする
ことを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１または２に記載の乱数列共有システムであって、
前記サンプリング部は、
「前記選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「前記選択された２つの独立成分のうち、後行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングする
ことを特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の乱数列共有システムにおける乱数列共有装置。
【請求項６】
サンプリング規則を共有する暗号装置と、復号装置と、を備える暗号復号システムであって、
当該暗号装置と、当該復号装置と、は、請求項１から４のいずれか１項に記載の乱数列共有システムをなす乱数列共有装置を、それぞれ有し、
（ａ）当該暗号装置は、
当該暗号装置が有する乱数列共有装置から出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする鍵生成部、
当該復号装置に伝送すべき情報を受け付ける受付部、
前記生成されたバーナム暗号鍵により、前記受け付けられた情報をバーナム暗号化する暗号化部、および、
前記暗号化済みの情報を、前記復号装置に送信する送信部
を備え、
（ｂ）前記復号装置は、
当該復号装置が有する乱数列共有装置から出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする鍵生成部、
当該暗号装置から送信された暗号化済みの情報を受信する受信部と、
前記生成されたバーナム暗号鍵により、前記受け付けられた情報をバーナム復号化する復号化部と、
前記復号化済みの情報を、当該暗号装置から伝送された情報として出力する出力部と、
を備え、
（ｃ）当該暗号装置が有する乱数列共有装置と、当該復号装置が有する乱数列共有装置と、は、請求項１から３のいずれか１項に記載の乱数列共有システムをなす
ことを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項６に記載の暗号復号システムであって、
前記暗号装置と、前記復号装置と、は、いずれも、
共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付ける規則受付部
をさらに備えることを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項６または７に記載の暗号復号システムにおける暗号装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の暗号復号システムにおける復号装置。
【請求項１０】
あらかじめ定めた電波星から発せられた電波を含む電波信号を、あらかじめ定めた観測時刻に受信する受信工程、
他の乱数列共有装置に、前記受信された電波信号を送付する送付工程、
当該他の乱数列共有装置から送付された電波信号を受け付ける受付工程、
前記受信された電波信号と、前記受け付けられた電波信号と、を複数の独立成分に独立成分分析する分析工程、
前記独立成分分析された複数の独立成分のうち、当該乱数列共有装置と当該他の乱数列共有装置とに当該電波星から発せられた電波が達する到達時間差だけずれた２つの独立成分を選択する選択工程、
前記選択された２つの独立成分のうち、時間的に先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均を、所定の精度でビットサンプリングするサンプリング工程、および、
前記サンプリングされたビットサンプルの列を、当該他の乱数列共有装置と共有される乱数列として出力する出力工程
を備えることを特徴とする乱数列共有方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の乱数列共有方法であって、
当該到達時間差を、当該他の乱数列共有装置が配置される場所と、当該あらかじめ定めた電波星の場所と、当該あらかじめ定めた観測時刻と、から、取得する時間差取得工程
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の乱数列共有方法であって、
前記サンプリング工程では、「前記選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「前記選択された２つの独立成分のうち、先行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングする
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の乱数列共有方法であって、
前記サンプリング工程では、「前記選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「前記選択された２つの独立成分のうち、後行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングする
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の乱数列共有方法により出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする鍵生成工程、
復号装置に伝送すべき情報を受け付ける受付工程、
前記生成されたバーナム暗号鍵により、前記受け付けられた情報をバーナム暗号化する暗号化工程、および、
前記暗号化済みの情報を、当該復号装置に送信する送信工程
を備えることを特徴とする暗号方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の暗号方法であって、
共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付ける規則受付工程
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の乱数列共有方法により出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする鍵生成工程、
暗号装置から送信された暗号化済みの情報を受信する受信工程、
前記生成されたバーナム暗号鍵により、前記受け付けられた情報をバーナム復号化する復号化工程、および、
前記復号化済みの情報を、当該暗号装置から伝送された情報として出力する出力工程と、
を備えることを特徴とする復号方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の復号方法であって、
共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付ける規則受付工程
をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
コンピュータを、請求項５に記載の乱数列共有装置の各部として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１９】
コンピュータを、請求項８に記載の暗号装置の各部として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
コンピュータを、請求項９に記載の復号装置の各部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、電波星から発せられる電波を利用した乱数列共有システム、乱数列共有装置、暗号復号システム、暗号装置、復号装置、乱数列共有方法、暗号方法、復号方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、情報通信の技術分野においては、メッセージの作成者や発信元が誰であるかを確認するための認証技術の研究が進められている。現在では、公開鍵暗号を用いた署名認証システムや暗号通信システムが普及しつつある。
【０００３】
一方で、準星（クェーサー）やメーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）等の電波星が発する電波をＶＬＢＩ（Very Long Baseline Interferometry；超長基線電波干渉計）により受信して、種々の技術分野に役立てようという試みもされている。特に、ＶＬＢＩによる受信信号は理想的な完全ランダム性を有するとともに、電波星からの電波は、地球上のどの地点でも（電波星の種類によっては、地球表面のうち、当該電波星に向く面に存する地点であればどの地点でも）受信することができるという特徴を有する。
【０００４】
このため、ＶＬＢＩを用いて、地球上のある地点と別の地点の相対的な位置関係を測定する技術についても実用化が進められている。
【０００５】
発明者らは、情報通信の分野においては、「なりすまし」を防止できるような、さらに安全性の高い認証技術が求められていることに鑑み、電波星を利用した認証システム等についてすでに提案をしている。
【０００６】
発明者らによる提案のほか、先行する技術文献としては、以下のようなものがある。
【特許文献１】特開２００３−２１８８６６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８８４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２７８２５９号公報
【特許文献４】特開平１１−２４３３１３号公報
【０００７】
[特許文献１]は、発明者らが提案する認証システム等を開示するものである。すなわち、認証装置と被認証装置とが、共通の観測時刻に共通の電波星からの電波を観測し、それぞれが観測した電波の情報とから相手方の位置を推測し、推測された位置と、あらかじめ保持された位置とが、所定の誤差範囲で一致する場合、相手方に対する認証を成功させる技術が開示されている。
【０００８】
[特許文献２]は、容易に解読できないストリーム暗号を用いた暗号化技術を開示するものである。すなわち、与えられた多重アフィン鍵に基づいて乱数列が生成され、この乱数列と平文との排他的論理和により暗号化が行われ、この多重アフィン鍵は、所定使用回数ごとに新たな多重アフィン鍵の系列に自動的に順次書き換えられ、書き換えられた多重アフィン鍵の系列により乱数生成を経て移行の平文の暗号化が続けられる技術である。
【０００９】
[特許文献３]は、特定ユーザに対して高度のデータを配信するデータ配信システムを開示するものである。すなわち、暗号化処理部がデータ記憶部に記憶された配信対象となるデータを読み出して、当該データに秘密鍵書込処理部より読み込んだ秘密鍵を付加し、さらに当該データに同じく秘密鍵書込処理部より読み込んだ別の秘密鍵を用いて暗号化処理を施し、暗号解読処理部は、受信した暗号化処理済みのデータに、それ以前に受信したデータに付加された秘密鍵保持部に保持されている秘密鍵を用いて復号化処理を施す技術である。
【００１０】
[特許文献４]は、位置が既知の参照天体からの相対的な値として、観測対象である観測天体の位置を測定する相対ＶＬＢＩに関する電波望遠鏡の技術が開示されている。すなわち、相対ＶＬＢＩ観測等ができる電波望遠鏡で、地球の時点に応じて天体を追尾すると同時に、観測天体の方向を一定時間追尾した後、高速に指向方向を切り替え天体を一定時間追尾し、また高速に指向方向を変えて観測天体を追尾し、これを繰り返すことで相対ＶＬＢＩ観測を１基のアンテナで実施する技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一方で、暗号化を用いる情報通信の分野においては、暗号化側と復号化側とで乱数列を安全に共有し、この乱数列によって暗号化・復号化を行う技術が強く求められている。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するものであって、電波星から発せられる電波を利用した乱数列共有システム、乱数列共有装置、暗号復号システム、暗号装置、復号装置、乱数列共有方法、暗号方法、復号方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するプログラ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】
【００１３】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【００１４】
本発明の第１の観点に係る乱数列共有システムは、複数の乱数列共有装置を有し、当該複数の乱数列共有装置のそれぞれは、受信部、送付部、受付部、分析部、選択部、サンプリング部、出力部を備え、以下のように構成する。
【００１５】
まず、受信部は、あらかじめ定めた電波星から発せられた電波を含む電波信号を、あらかじめ定めた観測時刻に受信する。
【００１６】
一方、送付部は、他の乱数列共有装置に、受信された電波信号を送付する。
【００１７】
さらに、受付部は、当該他の乱数列共有装置から送付された電波信号を受け付ける。
【００１８】
そして、分析部は、受信された電波信号と、受け付けられた電波信号と、を複数の独立成分に独立成分分析する。
【００１９】
一方、選択部は、独立成分分析された複数の独立成分のうち、当該乱数列共有装置と当該他の乱数列共有装置とに当該電波星から発せられた電波が達する到達時間差だけずれた２つの独立成分を選択する。
【００２０】
さらに、サンプリング部は、選択された２つの独立成分のうち、時間的に先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均を、所定の精度でビットサンプリングする。
【００２１】
そして、出力部は、サンプリングされたビットサンプルの列を、当該他の乱数列共有装置と共有される乱数列として出力する。
【００２２】
また、本発明の乱数列共有システムにおいて、当該複数の乱数列共有装置のそれぞれは、時間差取得部をさらに備え、時間差取得部は、当該到達時間差を、当該複数の乱数列共有装置のそれぞれが配置される場所と、当該あらかじめ定めた電波星の場所と、当該あらかじめ定めた観測時刻と、から、取得するように構成することができる。
【００２３】
また、本発明の乱数列共有システムにおいて、サンプリング部は、「選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「選択された２つの独立成分のうち、先行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングするように構成することができる。
【００２４】
また、本発明の乱数列共有システムにおいて、サンプリング部は、「選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「選択された２つの独立成分のうち、後行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングするように構成することができる。
【００２５】
また、本発明の乱数列共有システムにおいて、サンプリング部における「平均」は、重み付き平均とすることができる。
【００２６】
本発明のその他の観点に係る乱数列共有装置は、上記の乱数列共有システムにおける乱数列共有装置である。
【００２７】
本発明の他の観点に係る暗号復号システムは、サンプリング規則を共有する暗号装置と、復号装置と、を備え、以下のように構成する。
【００２８】
すなわち、当該暗号装置と、当該復号装置と、は、上記の乱数列共有システムをなす乱数列共有装置を、それぞれ有する。
【００２９】
そして、当該暗号装置は、鍵生成部、受付部、暗号化部、送信部を備え、以下のように構成する。
【００３０】
まず、鍵生成部は、当該暗号装置が有する乱数列共有装置から出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする。
【００３１】
一方、受付部は、当該復号装置に伝送すべき情報を受け付ける。
【００３２】
さらに、暗号化部は、生成されたバーナム暗号鍵により、受け付けられた情報をバーナム暗号化する。
【００３３】
そして、送信部は、暗号化済みの情報を、復号装置に送信する。
【００３４】
一方、復号装置は、鍵生成部、受信部、復号化部、出力部を備え、以下のように構成する。
【００３５】
まず、鍵生成部は、当該復号装置が有する乱数列共有装置から出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする。
【００３６】
一方、受信部は、当該暗号装置から送信された暗号化済みの情報を受信する。
【００３７】
さらに、復号化部は、生成されたバーナム暗号鍵により、受け付けられた情報をバーナム復号化する。
【００３８】
そして、出力部は、復号化済みの情報を、当該暗号装置から伝送された情報として出力する。
【００３９】
なお、当該暗号装置が有する乱数列共有装置と、当該復号装置が有する乱数列共有装置と、は、上記の乱数列共有システムをなす。
【００４０】
また、本発明の暗号復号システムにおいて、暗号装置と、復号装置と、は、いずれも、規則受付部をさらに備え、規則受付部は、共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付けるように構成することができる。
【００４１】
本発明の他の観点に係る暗号装置は、上記の暗号復号システムにおける暗号装置である。
【００４２】
本発明の他の観点に係る復号装置は、上記の暗号復号システムにおける復号装置である。
【００４３】
本発明の他の観点に係る乱数列共有方法は、受信工程、送付工程、受付工程、分析工程、選択工程、サンプリング工程、出力工程を備え、以下のように構成する。
【００４４】
まず、受信工程では、あらかじめ定めた電波星から発せられた電波を含む電波信号を、あらかじめ定めた観測時刻に受信する。
【００４５】
一方、送付工程では、他の乱数列共有装置に、受信された電波信号を送付する。
【００４６】
さらに、受付工程では、当該他の乱数列共有装置から送付された電波信号を受け付ける。
【００４７】
そして、分析工程では、受信された電波信号と、受け付けられた電波信号と、を複数の独立成分に独立成分分析する。
【００４８】
一方、選択工程では、独立成分分析された複数の独立成分のうち、当該乱数列共有装置と当該他の乱数列共有装置とに当該電波星から発せられた電波が達する到達時間差だけずれた２つの独立成分を選択する。
【００４９】
さらに、サンプリング工程では、選択された２つの独立成分のうち、時間的に先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均を、所定の精度でビットサンプリングする。
【００５０】
そして、出力工程では、サンプリングされたビットサンプルの列を、当該他の乱数列共有装置と共有される乱数列として出力する。
【００５１】
また、本発明の乱数列共有方法は、時間差取得工程をさらに備え、時間差取得工程では、当該到達時間差を、当該他の乱数列共有装置が配置される場所と、当該あらかじめ定めた電波星の場所と、当該あらかじめ定めた観測時刻と、から、取得するように構成することができる。
【００５２】
また、本発明の乱数列共有方法において、サンプリング工程では、「選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「選択された２つの独立成分のうち、先行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングするように構成することができる。
【００５３】
また、本発明の乱数列共有方法において、サンプリング工程では、「選択された２つの独立成分のうち、先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均」にかえて、「選択された２つの独立成分のうち、後行するもの」を、所定の精度でビットサンプリングするように構成することができる。
【００５４】
本発明の他の観点に係る暗号方法は、鍵生成工程、受付工程、暗号化工程、送信工程を備え、以下のように構成する。
【００５５】
まず、鍵生成工程では、上記の乱数列共有方法により出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする。
【００５６】
一方、受付工程では、復号装置に伝送すべき情報を受け付ける。
【００５７】
さらに、暗号化工程では、生成されたバーナム暗号鍵により、受け付けられた情報をバーナム暗号化する。
【００５８】
そして、送信工程では、暗号化済みの情報を、当該復号装置に送信する。
【００５９】
また、本発明の暗号方法は、規則受付工程をさらに備え、規則受付工程では、共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付けるように構成することができる。
【００６０】
本発明の他の観点に係る復号方法は、鍵生成工程、受信工程、復号化工程、出力工程を備え、以下のように構成する。
【００６１】
すなわち、鍵生成工程では、上記の乱数列共有方法により出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする。
【００６２】
一方、受信工程では、暗号装置から送信された暗号化済みの情報を受信する。
【００６３】
さらに、復号化工程では、生成されたバーナム暗号鍵により、受け付けられた情報をバーナム復号化する。
【００６４】
そして、出力工程では、復号化済みの情報を、当該暗号装置から伝送された情報として出力する。
【００６５】
また、本発明の復号方法は、規則受付工程をさらに備え、規則受付工程では、共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付ける。
【００６６】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の乱数列共有装置、暗号装置、もしくは復号装置、として機能させ、コンピュータに、上記の乱数列共有方法、暗号方法、もしくは復号方法を実行させるように構成する。
【００６７】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータを、上記の被認証装置として機能させ、コンピュータに、上記の被認証方法を実行させるように構成する。
【００６８】
本発明の他の観点に係るコンピュータ読取可能な情報記録媒体（コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、または、半導体メモリを含む。）は、上記のプログラムを記録するように構成する。
【００６９】
上記の情報記録媒体をコンピュータとは独立して配布、販売することができるほか、インターネット等のコンピュータ通信網を介して上記のプログラムそのものを配布、販売することができる。
【発明の効果】
【００７０】
本発明によれば、電波星から発せられる電波を利用した乱数列共有システム、乱数列共有装置、暗号復号システム、暗号装置、復号装置、乱数列共有方法、暗号方法、復号方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するプログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下にあげる実施形態は、説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を、これと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【実施例１】
【００７２】
以下では、まず、乱数列の共有技術について説明する。本実施形態の乱数列共有システムは、複数の乱数列共有装置から構成されるが、各乱数列共有装置は、同様の構成を有する。
【００７３】
図１は、本実施形態に係る乱数列共有装置の概要構成を示す模式図であり、図２は、当該乱数列共有装置にて実行される乱数列共有処理の制御の流れを示すフローチャートである。以下、これらの図を参照して説明する。
【００７４】
乱数列共有装置１０１は、受信部１０２、送付部１０３、受付部１０４、分析部１０５、選択部１０６、サンプリング部１０７、出力部１０８、時間差取得部１０９を備える。
【００７５】
まず、乱数列共有装置１０１は、他のいずれの乱数列共有装置１０１と乱数を共有するかを決定し、利用する電波星（の場所）と、観測時刻と、を設定する（ステップＳ２０１）。
【００７６】
観測時刻は、現在時刻以後に、両乱数列共有装置１０１が電波星からの電波の観測が可能な時刻であれば、いずれを選択しても良い。
【００７７】
電波星としては、メーザ電波源（水メーザ電波源、アンモニアメーザ電波源、メタノールメーザ電波源を含む。）、もしくは、準星（クェーサ）を指定することができる。また、あらかじめ用意される電波星の数は、１つに限らず、複数であってもよい。この場合は、両乱数列共有装置１０１から当該観測時刻に観測可能な電波星を選択することとなる。
【００７８】
後述するように、設定された電波星と観測時刻とが、乱数列を共有する際の、「乱数の種」の一つとして機能することとなる。
【００７９】
そして、受信部１０２は、設定された電波星から発せられた電波を含む電波信号を、設定された観測時刻に受信する（ステップＳ２０２）。このような電波星からの電波の受信は、一般的な星間電波受信の技術を利用することができる。
【００８０】
ついで、送付部１０３は、他の乱数列共有装置１０１に、受信された電波信号を送付し（ステップＳ２０３）、受付部１０４は、当該他の乱数列共有装置１０１から送付された電波信号を受け付ける（ステップＳ２０４）。これにより、両乱数列共有装置１０１は、それぞれが受信した電波信号を共有することとなる。当該送付および受付には、通常のコンピュータ通信網を利用する等、各種の通信技術を適用することができる。
【００８１】
そして、分析部１０５は、受信された電波信号と、受け付けられた電波信号と、を複数の独立成分に独立成分分析する（ステップＳ２０５）。
【００８２】
独立成分分析は、多次元信号を解析する手法の一つであり、対象信号群の高次の統計量や時間的な相関に基づく独立性により信号を分離するための変換を求めるものである。この行列を求めるための詳細な計算については、公知の技術を用いることができる。
【００８３】
独立成分分析では、対象信号群の信号源が独立であるとの仮定のみをおき、ＢＳＳ（Blind Source Separation）やＢＳＤ（Blind Source Deconvolution）という分野で応用がされている。この分野の成果としては、複数のマイクに対する入力から話者ごとの声を分類したり、頭の各部で検知される電気信号から脳波を分類したりする技術があげられる。
【００８４】
これによって、設定された電波星からの電波のうち一方で受信された成分、設定された電波星からの電波のうち他方で受信された成分、それ以外の電波星からの電波のそれぞれにおける成分、各種の雑音電波のそれぞれにおける成分を分離することができる。
【００８５】
なお、独立成分分析技術の基本的な技術では、M個の信号（本実施形態では、２個の受信信号に相当する。）からM個の独立成分（本実施形態では、設定された電波星からの一方で受信された成分と他方で受信された成分に相当する。）を得ることが多いが、分離された信号成分同士に相関がある場合は、M個の信号からN (N>M)個の独立成分を推定することもできるため、本実施形態では、そのような技術を利用している。
【００８６】
次に、時間差取得部１０９は、到達時間差を、当該複数の乱数列共有装置１０１のそれぞれが配置される場所と、当該あらかじめ定めた電波星の場所と、当該あらかじめ定めた観測時刻と、から、取得する（ステップＳ２０６）。
【００８７】
ＶＬＢＩ等で用いられる技術を用いれば、地球の公転や自転の情報と観測時刻、天球における電波星の場所から、電波星と両乱数列共有装置１０１の配置される場所との距離の差や、この距離の差を光速で割った到達時間差を計算することができる。
【００８８】
一方、選択部１０６は、独立成分分析された複数の独立成分のうち、取得された到達時間差だけずれた２つの独立成分を選択する（ステップＳ２０７）。
【００８９】
上記のように、受信部１０２は、設定された電波星からの電波を受信しようとするので、設定された電波星からの電波は、ある程度大きな電力で受信できることが期待される。したがって、複数の独立成分に分析すれば、ほとんどの場合、設定された電波星からの電波のうち一方で受信された成分と設定された電波星からの電波のうち他方で受信された成分との、２つの独立成分が得られると期待されるのである。
【００９０】
尚、ここで選択できない場合は、乱数列の共有に失敗したこととなり、その旨を報告して処理を終了する（図示せず）。
【００９１】
さらに、サンプリング部１０７は、選択された２つの独立成分のうち、時間的に先行するものを当該到達時間差だけ遅らせたものと、後行するものと、の平均を、所定の精度でビットサンプリングする（ステップＳ２０８）。ここでの「平均」は重み付き平均を利用しても良い。また、重みとして一方もしくは他方のみを選択するような場合は「平均」ではなく、「選択された２つの独立成分のうち、先行するもの」や、「選択された２つの独立成分のうち、後行するもの」を採用しても良い。
【００９２】
時間的に先行するものを当該到達時間差だけ遅らせると、後行するものとの時間的なずれがなくなるため、後行するものとの平均をとれば、時系列的が得られる。そこで、これを利用したい精度でビットサンプリングすれば、乱数列が得られるのである。
【００９３】
最後に、出力部１０８は、サンプリングされたビットサンプルの列を、当該他の乱数列共有装置と共有される乱数列として出力して（ステップＳ２０９）、本処理を終了する。
【００９４】
本発明では、電波天文学における仮説「数十億光年以上離れた電波星から発せられる電波はランダムである」を基礎としている。そして、独立成分分析を用いて各種の雑音電波成分を除去することによって、ランダム信号源（電波星）からの信号を２つの乱数列共有装置１０１で共有することにより、暗号復号システムにおいて共通鍵として利用できるような乱数列を得ることができるのである。
【００９５】
（暗号復号システム）
図３は、上記の乱数列共有装置１０１を利用する暗号復号システムの概要構成を示す模式図である。図４は、当該暗号復号システムにおける暗号装置にて実行される暗号処理と、復号装置にて実行される復号処理と、の制御の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。
【００９６】
本実施形態の暗号復号システム３０１は、乱数列共有装置１０１を利用する暗号装置３２１と復号装置３４１とを備える。
【００９７】
本実施形態では、バーナム暗号を用いる。バーナム暗号は、共有される乱数列に含まれる各ビットから、あらかじめ定めた（公開された）サンプリング規則によって、いずれかのビットを複数選択抽出することによって、ビット列を得て、これを暗号の鍵として利用する。良く知られるように、バーナム暗号では、共有される乱数列そのものを盗聴者に知られない限り、後述するように、完全に安全なシステムとなる。
【００９８】
ここで、暗号装置３２１は、鍵生成部３６１、受付部３２２、暗号化部３２３、送信部３２４を備える。
【００９９】
一方、復号装置３４１は、復号装置は、鍵生成部３６１、受信部３４２、復号化部３４３、出力部３４４を備える。
【０１００】
さて、まず、暗号装置３２１において、鍵生成部３６１は、当該暗号装置３２１が有する乱数列共有装置１０１から出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする（ステップＳ４０１）。
【０１０１】
同様に、復号装置３４１において、鍵生成部３６１は、当該復号装置３４１が有する乱数列共有装置１０１から出力される乱数列から当該サンプリング規則により数列を選択し、これをバーナム暗号鍵とする（ステップＳ４０２）。
【０１０２】
当該暗号装置３２１が有する乱数列共有装置１０１と、当該復号装置３４１が有する乱数列共有装置１０１と、は、乱数列共有システムをなしているので、両者で得られるバーナム暗号鍵は同じものである。すなわち、共通鍵が安全に共有されたこととなる。
【０１０３】
さて、暗号装置３２１において、受付部３２２は、当該復号装置に伝送すべき情報を受け付け（ステップＳ４０３）、暗号化部３２３は、生成されたバーナム暗号鍵により、受け付けられた情報をバーナム暗号化し（ステップＳ４０４）、送信部３２４は、暗号化済みの情報を、復号装置３４１に送信する（ステップＳ４０５）、
【０１０４】
一方、復号装置３４１において、受信部３４２は、当該暗号装置３２１から送信された暗号化済みの情報を受信し（ステップＳ４０６）、復号化部３４３は、生成されたバーナム暗号鍵により、受け付けられた情報をバーナム復号化し（ステップＳ４０７）、出力部３４４は、復号化済みの情報を、当該暗号装置から伝送された情報として出力する（ステップＳ４０８）。
【０１０５】
なお、上記実施形態において、暗号装置３２１と、復号装置３４１との両者が、いずれも、規則受付部をさらに備えることとし（図示せず）、規則受付部は、通信を行う前に、あらかじめ用意された複数のサンプリング規則から、共有されるべきサンプリング規則の入力を受け付けるように構成しても良い。
【０１０６】
バーナム暗号では、長さJビットの２値乱数系列BJからなる同一の公開ファイルが暗号化側と復号化側とで利用できるものとしている。なお、BJは、乱数列共有装置１０１から出力されるものとは異なることが一般的であり、あらかじめ用意されているものである。そして、Jは十分大きいものであり、BJは真の乱数系列であるものとする。
【０１０７】
そして、乱数列共有装置１０１から出力される乱数列（「バーナム暗号用の鍵系列」と呼ばれる。）K = K1K2…の各ビットKpを、公開ファイルBJ暗号BJからあるサンプリング規則Fα(p)にしたがってサンプリングして作る。ここで、αはサンプリング規則を決めるパラメータであり、αのサイズがLビットのとき、2L個のサンプリング規則が存在することになる。
【０１０８】
バーナム暗号の理論によれば、Kの内容を盗聴者に知られない限り、完全に安全なシステムとなる。αを知らない盗聴者は、Kを得るためには、すべてのサンプリング規則Fα(p)を試す必要がある。
【０１０９】
たとえばL=100とすると、サンプリング規則の種類は2100≒1033通り存在する。盗聴者がFα(p)を１回計算して公開ファイルからKpを１ビット取り出すまでに10-10秒かかるとすると、そのFα(p)が実際に使用されている規則かどうかを判断するためには、少なくとも10-10秒かかる。
【０１１０】
この場合に、もし１００年間かけてFα(p)をチェックしたとしても、チェックできるFα(p)の個数は、約3×1019個に過ぎない。したがって、盗聴者がKを得る確率は、1019/1033 = 10-14と非常に小さいのである。
【０１１１】
上記のように、Kは電波星を利用して共有乱数として得られるものであり、
（ａ）利用する電波星
（ｂ）観測時刻
（ｃ）一方が受信した電波信号
（ｄ）他方が受信した電波信号
（ｅ）両者の到達時間差
のすべてが入手できなければ、盗聴者は得ることができない。特に、電波星の電波信号は、数十〜数百ＧＨｚという極めて広い周波数帯域幅を持つので、盗聴者が継続的に乱数を監視するために情報を保存するのは、極めて困難となる。
【０１１２】
したがって、上記の暗号復号システムは、きわめて安全ということができるのである。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上説明したように、電波星から発せられる電波を利用した乱数列共有システム、乱数列共有装置、暗号復号システム、暗号装置、復号装置、乱数列共有方法、暗号方法、復号方法、ならびに、これらをコンピュータ上にて実現するプログラムを提供することができ、暗号通信の分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係る乱数列共有装置の概要構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る乱数列共有処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る暗号復号システムの概要構成を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る暗号復号システムにおける暗号装置にて実行される暗号処理と、復号装置にて実行される復号処理と、の制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１０１  乱数列共有装置
１０２  受信部
１０３  送付部
１０４  受付部
１０５  分析部
１０６  選択部
１０７  サンプリング部
１０８  出力部
３０１  暗号復号システム
３２１  暗号装置
３２２  受付部
３２３  暗号化部
３２４  送信部
３４１  復号装置
３４２  受信部
３４３  復号化部
３４４  出力部
３６１  鍵生成部
【図１】
2005292171.tif 000003
【図２】
2005292171.tif 000004
【図３】
2005292171.tif 000005
【図４】
2005292171.tif 000006