(57)【要約】【課題】極力解読され難い暗号化通信を行うことができる通信技術を提供する。【解決手段】送信装置において、対応する受信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから暗号化に使用するものを、所定の順序に従い、所定のタイミングにおいて変更しながら選択する選択手段と（ステップ５１）、送信データについて、所定の単位送信データ毎に所定の演算を施し、該単位送信データに対応する付加データを得る演算手段と（ステップ５３）、単位送信データ及びこれに対応する付加データを、選択手段が選択中の暗号鍵により暗号化する暗号化手段と（ステップ５４）、暗号化手段により暗号化された単位送信データ及びその付加データを用いて送信フレームを生成するフレーム生成手段とを設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する受信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから暗号化に使用するものを、所定の順序に従い、所定のタイミングにおいて変更しながら選択する選択手段と、
送信データについて、所定の単位送信データ毎に所定の演算を施し、該単位送信データに対応する付加データを得る演算手段と、
前記単位送信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択手段が選択中の暗号鍵により暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化手段により暗号化された単位送信データ及びその付加データを用いて送信フレームを生成するフレーム生成手段とを具備することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記フレーム生成手段は、前記選択手段による選択中の暗号鍵に変更があった場合、変更後の暗号鍵を最初に用いて前記暗号化手段により暗号化された単位送信データ及び付加データに対し、暗号鍵の変更があった旨を示す暗号鍵変更情報を付随させることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記暗号化手段により暗号化された単位送信データ及びこれに対応する付加データに対して誤り訂正符号化処理を施す手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
対応する送信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから復号化に使用するものを、前記送信装置における暗号鍵の選択順序と同様の順序に従い、所定のタイミングで変更しながら選択する選択手段と、
受信フレーム中の単位受信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択手段が選択中の暗号鍵を用いて復号化する復号化手段と、
前記復号化手段により復号化された単位受信データに対し、前記受信装置において前記付加データを得た演算と同一の演算を施し、付加データを得る演算手段と、
前記復号化手段により復号化された付加データ及び前記演算手段により得られた付加データが一致するか否かを判定する判定手段とを具備することを特徴とする受信装置。
【請求項５】
前記所定のタイミングは、前記判定手段が、付加データが一致しない旨の判定を行ったタイミングであることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】
前記復号化手段が複合化を行おうとする単位受信データ及びこれに対応する算出データに対して暗号鍵の変更があった旨を示す暗号鍵変更情報が付随しているか否かを判別する手段を備え、
前記所定のタイミングは、該判別手段が該暗号鍵変更情報が付随している旨の判別を行ったタイミングであることを特徴とする請求項４又は５に記載の受信装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの装置における各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
対応する受信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段を備えた送信装置による送信方法であって、
前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから暗号化に使用するものを、所定の順序に従い、所定のタイミングにおいて変更しながら選択する選択工程と、
送信データについて、所定の単位送信データ毎に、所定の演算を施し、該単位送信データに対応する付加データを得る演算工程と、
前記単位送信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択工程により選択中の暗号鍵により暗号化する暗号化工程と、
前記暗号化工程により暗号化された単位送信データ及びその付加データを用いて送信フレームを生成するフレーム生成工程とを具備することを特徴とする送信方法。
【請求項９】
対応する送信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段を備えた受信装置による受信方法であって、
前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから復号化に使用するものを、前記送信装置における暗号鍵の選択順序と同様の順序に従い、所定のタイミングで変更しながら選択する選択工程と、
受信フレーム中の単位受信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択工程により選択中の暗号鍵を用いて復号化する復号化工程と、
前記復号化工程により復号化された単位受信データに対し、前記受信装置において前記付加データを得た演算と同一の演算を施し、付加データを得る演算工程と、
前記復号工程により復号化された付加データ及び前記生成工程で得られた付加データが一致するか否かを判定する判定工程とを具備することを特徴とする受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗号化通信を行う送信装置、受信装置、プログラム、送信方法、及び受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信については、当事者間で通信に使用している周波数に対し、第三者が自身の無線機の周波数を同調させることにより、当該第三者は容易に当事者間の通信内容を傍受することができる。そこで従来、通話の秘匿性を確保するために、通信内容を暗号化して通信を行う暗号化通信を採用している。
【０００３】
従来の暗号化通信では、使用する暗号アルゴリズム及び暗号鍵を、あらかじめ各無線端末間において一致するように各無線端末機に設定しておき、発信側では、設定された暗号アルゴリズム及び暗号鍵を使用して音声符号化データを暗号化し、着信側では、設定された暗号アルゴリズム及び暗号鍵を使用して、暗号化されている音声符号化データの復号（以下、音声復号と区別するため「暗号復号」ともいう。）を行うようにしている。これによれば、発信側と着信側とで同一の暗号設定を用いているので、着信側では正しく復号復号を行うことができ、正常な音声信号を出力することができる。
【０００４】
このようなあらかじめ暗号アルゴリズム及び暗号鍵を設定しておく方法によれば、無線端末は１つの暗号設定しか保有できないために、運用上の柔軟性に劣る欠点がある。そこで、より高度な暗号化通信を行うために、複数の暗号鍵を保有するようにすることによって、たとえば無線端末の使用者が自由に暗号鍵を選択することができるという柔軟性を付与したものもある。この場合、着信側で正しく暗号復号を行うことができるようにするために、発信側では、使用した暗号鍵に対応する暗号設定を制御情報内に含めて音声情報とともに送信し、着信側では、はじめに制御情報から暗号設定情報を抽出し、その暗号設定に関連する暗号アルゴリズム及び暗号鍵を使用して、音声情報中の音声符号化データの暗号復号を行うようにしている。このような手段を用いることによって、より高度な暗号化通信を行うことが可能となっている。
【０００５】
図７はこのような暗号化通信に適用するフレーム構造を例示する。同図に示すように、１つの通信フレームは前から順番にフレーム同期ワード、制御情報及び２つの音声情報により構成される。制御情報には、無線端末識別子や暗号設定識別子等の制御信号が含められる。
【０００６】
図８は図７の通信フレームにおける音声情報の詳細構造を示す。同図に示すように、音声情報は音声符号化データ及び誤り訂正データにより構成される。音声符号化データは、マイク等から入力された音声信号を符号化したものである。誤り訂正データは、音声符号化データに対して誤り訂正符号化を行い、その結果として生じる冗長データである。秘匿化した音声通信を行う場合、フレーム全体に対して暗号を適用するのではなく、通常は音声符号化データに対してのみ暗号化を施し、暗号化された音声符号化データから誤り訂正データを求めることになる。
【０００７】
図７では、１フレーム中に１つの制御情報を設定するフレーム構造を示したが、たとえば社団法人電波産業界から発行されているＡＲＩＢ  ＳＴＤ＝Ｔ６１（狭帯域デジタル通信方式）標準規格を参照すると、図９に示すように１つの制御情報（ＳＡＣＣＨ：Ｓｌｏｗ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ、低速付随制御チャネル）は、少なくとも８つに分割され、８つのフレームを費やして、伝送される仕様となっている。着信側では、少なくとも８つのフレームを受信し、それぞれのフレームに含まれている分割されたＳＡＣＣＨを抽出し、組み立てることによって、１つの制御情報を受信できることになる。このようなデータ構造は一般的にスーパーフレーム構造と呼ばれており、送るべき情報容量に対する制御情報の冗長性を減少させることに寄与している。
【０００８】
なお、暗号化通信を行う他の方法として、送信する音声信号に対して所定の信号を合成することによりいわゆるスクランブルを施してから送信を行い、受信側では前記所定の信号と同一の信号を用いてスクランブルを解除するようにしたものも知られている（たとえば特許文献１参照）。前記所定の信号は、少なくとも送信毎に変化するように、かつ送信側及び受信側に共通のパスワードによって暗号化され、音声信号とともに送信されるようになっている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２１９０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の図７及び図８のフレーム構造による暗号化通信の場合には、制御情報に暗号設定識別子が含まれているので、盗聴者が、制御情報から暗号設定識別子を抽出し、該暗号設定識別子に基づいて暗号鍵を入手してしまう危険性が高い。
【００１１】
図９のスーパーフレーム構造を採る場合、１つのフレームに２つの音声情報が埋め込まれているとすると、少なくとも８×２＝１６個の音声符号化データに対して同一の暗号設定が適用されることになる。これは最低限の個数であり、実際にはより多くの音声符号化データに対して同一の暗号設定が適用されることになる。暗号解読に対する強度を考えた場合、長い期間にわたって同一の暗号鍵を用いることは、解読される危険性が増加することに他ならないので、図９のようなスーパーフレーム構造を採用し、かつ制御情報に含めて暗号識別子を送る方法によれば、解読される確率が一層高くなる。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、極力解読され難い暗号化通信技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するため、第１の発明に係る送信装置は、対応する受信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから暗号化に使用するものを、所定の順序に従い、所定のタイミングにおいて変更しながら選択する選択手段と、送信データについて、所定の単位送信データ毎に所定の演算を施し、該単位送信データに対応する付加データを得る演算手段と、前記単位送信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択手段が選択中の暗号鍵により暗号化する暗号化手段と、前記暗号化手段により暗号化された単位送信データ及びその付加データを用いて送信フレームを生成するフレーム生成手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
ここで、送信装置及び受信装置としては、たとえばデジタル無線機を構成する送信手段及び受信手段が該当する。所定のタイミングとしては、たとえば、単位送信データ毎のタイミングや、フレーム毎、複数のフレーム毎のタイミングが該当する。付加データとしては、たとえば、単位送信データのパリティデータやハッシュ値が該当する。送信フレームとしては、たとえば単位送信データの１又は複数分により構成されるものが該当する。
【００１５】
この構成において、送信装置は予め、対応する受信装置と同一の複数の暗号鍵を記憶している。そして、送信データに基づいて送信フレームを生成する際には、送信データの暗号化に使用する暗号鍵が、暗号鍵記憶手段が記憶している暗号鍵のうちから所定のタイミングにおいて順次変更しながら選択される。この間、送信データは順次、単位送信データ毎に、付加データが演算され、付加データとともに、選択手段が選択中の暗号鍵によって暗号化され、送信フレームに組み込まれてゆく。
【００１６】
受信装置は、たとえば後述の第４発明の受信装置と同様のものであり、記憶している暗号鍵のうちから復号化に使用するものを、送信装置における暗号鍵の選択順序と同様の順序に従い、所定のタイミングで変更しながら選択することができる。この間、各受信フレーム中の単位受信データ及び対応する付加データを、選択手段が選択中の暗号鍵を用いて順次復号化するとともに、復号化した単位受信データからも、受信装置における演算と同一の演算を施して付加データを取得し、対応する両付加データが一致する場合には、対応する複合化された単位受信データは正しい暗号鍵により復号化されたものとして、利用することができる。前記所定のタイミングを、送信装置における暗号化鍵の変更タイミングと同様の、単位送信データ毎、フレーム毎、複数のフレーム毎等のタイミングとすることにより、記憶している暗号鍵のうちから正しいものをサーチする処理を要することなく、送信装置と同期して暗号鍵を変更してゆくことができる。同期がずれた場合には、上述の両付加データの一致が得られないので、その場合には、一致が得られなかった単位受信データ及び付加データについて、上述の両付加データの一致が得られるまで、選択中の暗号鍵を順次変更しながら復号化を試行することにより、すみやかに同期を回復することができる。
【００１７】
第２の発明に係る送信装置は、第１発明において、前記フレーム生成手段は、前記選択手段による選択中の暗号鍵に変更があった場合、変更後の暗号鍵を最初に用いて前記暗号化手段により暗号化された単位送信データ及び付加データに対し、暗号鍵の変更があった旨を示す暗号鍵変更情報を付随させることを特徴とする。
【００１８】
第３の発明に係る送信装置は、第１又は第２発明において、前記暗号化手段により暗号化された単位送信データ及びこれに対応する付加データに対して誤り訂正符号化処理を施す手段を有することを特徴とする。
【００１９】
第４の発明に係る受信装置は、対応する送信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから復号化に使用するものを、前記送信装置における暗号鍵の選択順序と同様の順序に従い、所定のタイミングで変更しながら選択する選択手段と、受信フレーム中の単位受信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択手段が選択中の暗号鍵を用いて復号化する復号化手段と、前記復号化手段により復号化された単位受信データに対し、前記受信装置において前記付加データを得た演算と同一の演算を施し、付加データを得る演算手段と、前記復号化手段により復号化された付加データ及び前記演算手段により得られた付加データが一致するか否かを判定する判定手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
第５の発明に係る受信装置は、第４発明において、前記所定のタイミングは、前記判定手段が、付加データが一致しない旨の判定を行ったタイミングであることを特徴とする。
【００２１】
第６の発明に係る受信装置は、第４又は第５発明において、前記復号化手段が複合化を行おうとする単位受信データ及びこれに対応する算出データに対して暗号鍵の変更があった旨を示す暗号鍵変更情報が付随しているか否かを判別する手段を備え、前記所定のタイミングは、該判別手段が該暗号鍵変更情報が付随している旨の判別を行ったタイミングであることを特徴とする。
【００２２】
第７の発明に係るプログラムは、第１〜第６のいずれかの発明に係る装置における各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００２３】
第８の発明に係る送信方法は、対応する受信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段を備えた送信装置による送信方法であって、前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから暗号化に使用するものを、所定の順序に従い、所定のタイミングにおいて変更しながら選択する選択工程と、送信データについて、所定の単位送信データ毎に、所定の演算を施し、該単位送信データに対応する付加データを得る演算工程と、前記単位送信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択工程により選択中の暗号鍵により暗号化する暗号化工程と、前記暗号化工程により暗号化された単位送信データ及びその付加データを用いて送信フレームを生成するフレーム生成工程とを具備することを特徴とする。
【００２４】
第９の発明に係る受信方法は、対応する送信装置が記憶する複数の暗号鍵と同一の複数の暗号鍵を記憶する記憶手段を備えた受信装置による受信方法であって、前記記憶手段に記憶されている暗号鍵のうちから復号化に使用するものを、前記送信装置における暗号鍵の選択順序と同様の順序に従い、所定のタイミングで変更しながら選択する選択工程と、受信フレーム中の単位受信データ及びこれに対応する付加データを、前記選択工程により選択中の暗号鍵を用いて復号化する復号化工程と、前記復号化工程により復号化された単位受信データに対し、前記受信装置において前記付加データを得た演算と同一の演算を施し、付加データを得る演算工程と、前記復号工程により復号化された付加データ及び前記生成工程で得られた付加データが一致するか否かを判定する判定工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、送信装置が、受信装置と同一の複数の暗号鍵を記憶し、記憶している暗号鍵のうちから暗号化に使用するものを、所定の順序に従い、所定のタイミングにおいて変更しながら選択するとともに、単位送信データ毎に付加データを取得し、付加データとともに選択中の暗号鍵により暗号化し、送信フレームを生成するようにしたため、受信装置は、送信装置における暗号鍵の選択順序と同様の順序に従い、送信装置と同様のタイミングで変更しながら暗号鍵を選択することにより、暗号鍵のサーチを要することなく、単位送信データ毎に、受信装置と同期した暗号鍵の変更を行うことができる。また、受信装置は、単位受信データ及びその付加データを復号したとき、復号した単位受信データから取得した付加データが、復号した付加データに一致するかどうかに基づいて、復号に使用した暗号鍵の正否を判定することができる。両付加データの一致が得られない場合には暗号鍵の同期した変更がずれたことを意味するので、一致が得られる暗号鍵を、記憶している暗号鍵中から速やかにサーチして、正しい復号結果を取得するとともに、同期を回復することができる。
【００２６】
したがって、記憶している暗号鍵が多い場合でも、暗号鍵を高速で変更しながら通信を行うことができる。したがって、より解読され難い暗号化通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る無線端末の概略構成図である。この無線端末では、受信モードにおいて、基地局又は相手側の無線端末からの電波が、アンテナ１１により捕捉され、ＲＦ信号に変換される。ＲＦ信号は、図示していない第１段ＩＦ生成部により第１段ＩＦ信号に変換され、さらに第２段ＩＦ生成部１４により第２段ＩＦ信号に変換される。第２段ＩＦ信号は、アンプ１５により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１６によりデジタル信号に変換される。
【００２８】
無線端末は、Ａ／Ｄコンバータ１６が出力するデジタル信号をＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）２０により復調してシンボルデータを抽出し、受信フレームを生成する。ＤＳＰ２０は、生成した受信フレームから制御情報を抽出し、マイコン２６へ送る。マイコン２６は、ＤＳＰ２０からのデータやメモリ２５内のデータ等に基づき、ＤＳＰ２０に対して各種処理についての指示を行う。
【００２９】
マイコン２６は、メモリ２５に格納されている暗号鍵テーブル及びプログラムに基づいて、各受信フレームの音声情報における暗号化されたデータについての暗号鍵を決定し、該暗号鍵を用いて各暗号化されたデータの復号を行う。ＤＳＰ２０が有するボコーダ２１は、コーデック部２４と共働し、復号化された音声情報に基づき、音声信号を再生する。再生された音声信号は、アンプ２８により増幅され、さらに音量調整部２９によってレベル調整がなされ、最終的にスピーカ３０から音として出力される。
【００３０】
一方、送信モードにおいては、無線端末は、マイクロホン３５を介して入力された音声信号をアンプ３６によって増幅し、コーデック部２４へ供給する。コーデック部２４及びボコーダ２１は共働して、アンプ３６からの音声信号に基づき音声符号化データを生成する。該音声符号化データはＤＳＰ２０により暗号化され、送信フレームに組み込まれて出力される。
【００３１】
コーデック部２４は、ＤＳＰ２０が出力する送信フレームに基づき、デジタル変調信号を出力する。出力されたデジタル変調信号は、スイッチ４０、アンプ４１及びレベル調整部４２を経て電圧制御発振器４３に供給される。電圧制御発振器４３は、供給されたデジタル変調信号に基づき、ＲＦ信号を生成する。該ＲＦ信号は、アンテナ１１から電波として発信される。
【００３２】
図２はＤＳＰ２０において生成される受信フレーム及び送信フレーム、すなわち通信フレームの構造を示す。同図に示すように、１つのフレームは、前から順に、フレーム同期ワード、制御情報、及び２つの音声情報により構成される。フレーム同期ワードは、送受信間におけるフレーム・タイミングの同期に使用される情報である。制御情報は無線端末識別子等の制御信号により構成される。
【００３３】
図３は図２の通信フレームにおける音声情報の構成要素を示す。同図に示すように、音声情報は、前から順に、音声符号化データ、暗号鍵変更ビット、パリティデータ、及び誤り訂正データにより構成される。暗号鍵変更ビットは暗号鍵が変更されたかどうかを示すビットデータである。パリティデータは同一音声情報中の音声符号化データに基づき、たとえばＣＲＣ１６のようなパリティ検出符号を用いて計算されたものである。かかる音声情報のうち、音声符号化データ、及びパリティデータが暗号化の対象となり、暗号鍵変更ビット及び誤り訂正データは暗号化の対象とはしない。
【００３４】
図４はメモリ２５に格納されている暗号鍵テーブルの一例を示す。暗号鍵テーブルには「暗号アルゴリズム」欄の各暗号アルゴリズム毎に、「暗号鍵」欄の各暗号鍵が記録されており、各暗号鍵には「優先度」欄に示される優先度が設定されている。このような暗号鍵テーブルとして、無線端末は、発信側及び着信側において同一内容のものを、予め保持している。
【００３５】
図５は発信側の無線端末において１つの音声情報を構築する処理の詳細を示すフローチャートである。処理を開始すると、発信側の無線端末は、まずステップ５１において、暗号化に使用する暗号鍵を、図４の暗号鍵テーブル中の暗号鍵から選択する。暗号鍵の選択は、暗号鍵テーブルにおける優先度に従い、優先度が高い方から低い方へ、１つ又は複数の音声情報を構築する毎に、順次暗号鍵が変化してゆくように行う。具体的には、最初の所定回数の音声情報の構築時には図４中の「Ｋｅｙ  １Ａ」を選択し、その後の所定回数の音声情報の構築時には「Ｋｅｙ  １Ｂ」を選択するというように、所定回数の音声情報の構築毎に、優先度に従って暗号鍵が変化してゆくようにして暗号鍵の選択を行うことができる。
【００３６】
次に、ステップ５２において音声符号化処理を行う。すなわち、マイク３５から入力された、１つの音声情報に対応する音声信号について音声符号化を行い、音声符号化データを得る。さらに、ステップ５３において、得られら音声符号化データについて、ＣＲＣ１６のようなパリティ検出符号を用い、パリティデータを算出する。
【００３７】
次に、ステップ５４において、ステップ５２及び５３で得られた音声符号化データ及びパリティデータについて、ステップ５１で選択した暗号鍵を用い、暗号化処理を行う。暗号化に使用するアルゴリズムとしては、たとえばＤＥＳ（データ・エンクリプション・スタンダード）やＡＥＳ（アドバンスト・エンクリプション・スタンダード）等の標準化された暗号方式を用いることができるが、これに限るものではない。
【００３８】
次に、ステップ５５において、ステップ５４で暗号化したデータについて誤り訂正符号化を行う。この処理は、無線通信環境ではフェージングにより着信側において受信誤りが発生するので、これを訂正することができるようにするために行われるものである。これにより、１つの音声情報を構成する音声符号化データ、パリティデータ、及び誤り訂正データの準備が完了する。これらのデータに対し、上述の暗号鍵変更ビットを加えて、１つの音声情報が構成される。この音声情報は、もう１つの音声情報とともに１つの送信フレームを構成するのに用いられることになる。
【００３９】
図６は着信側の無線端末において１つの音声情報を復号化する処理の詳細を示すフローチャートである。音声情報の復号化に際し、従来、受信フレームにおける制御情報中の暗号設定識別子により特定される暗号アルゴリズム及び暗号鍵を用いるようにしていた。この代わりにここでは、図４の暗号鍵テーブルに登録されている各暗号鍵を、音声情報中の暗号鍵変更ビットの内容に応じ、優先度順に順次変更しながら選択し、対応する暗号アルゴリズムとともに使用する。そして、使用した暗号化鍵が正しいかどうかを、それにより復号して得た音声符号化データ及びパリティデータが整合するか否かに基づいて確認するようにしている。
【００４０】
すなわち、図６に示すように、ステップ６１において、処理対象とする１つの音声情報を受信すると、ステップ６２において、該音声情報について、その誤り訂正データに基づき、無線環境下で付加されたエラーを除去するための誤り訂正復号処理を行う。これにより、暗号化された状態の音声符号化データ及びパリティデータが得られる。
【００４１】
次に、ステップ６３において、当該音声情報中の暗号鍵変更ビットに基づき、暗号鍵が変更されたか否かを判定する。変更されたと判定した場合には、図４の暗号鍵テーブルに登録されている暗号鍵のうち、前回の図６の処理において復号化に使用した暗号鍵よりも１つだけ優先度の低い暗号鍵を選択し（ステップ６４）、対応する暗号アルゴリズムを用いてステップ６５の暗号復号処理を施す。変更されていないと判定した場合には、前回の図６の処理で使用した暗号鍵を用いてステップ６５の暗号復号処理を施す。
【００４２】
ステップ６５の暗号復号処理では、ステップ６２で得られた暗号化された状態の音声符号化データ及びパリティデータに対し、直前のステップ６４で選択された又は前回の音声情報の処理において使用された暗号鍵により暗号復号処理を施す。次に、ステップ６６において、暗号復号処理がなされた音声符号化データに基づき、図５のステップ５３の場合と同様にして、パリティデータの算出を行う。
【００４３】
次に、ステップ６７において、算出したパリティデータがステップ６５で暗号復号処理がなされたパリティデータに一致するか否かを判定する。一致すると判定した場合には、その判定は、直前のステップ６５の暗号復号処理に使用した暗号鍵が、当該音声符号化データ及びパリティデータの暗号化に使用した暗号鍵に一致し、直前のステップ６５における暗号復号処理が正しい暗号鍵を用いて行われたことを意味する。したがってこの場合にはステップ６８へ進み、暗号復号処理がなされた音声符号化データについて音声復号処理を行い、図６の処理を終了する。音声復号処理によって得られた音声信号は、スピーカ３０から出力されることになる。
【００４４】
一方、ステップ６７において、算出したパリティデータが暗号復号処理がなされたパリティデータに一致しないと判定した場合には、この判定はステップ６５の暗号復号処理に使用した暗号鍵が暗号化に使用したものと一致しないことを意味する。そこでこの場合には、ステップ６９へ進み、直前にステップ６５で使用した暗号鍵が、図４の暗号鍵テーブル中の暗号鍵のうちの最後のものであるかどうかを判定する。最後のものではないと判定した場合には、ステップ６４へ戻る。この場合、次に優先度の高い暗号鍵により、再度ステップ６５において暗号復号処理が行われることになる。
【００４５】
ここで、最後の暗号鍵とは、暗号鍵テーブル中の各暗号鍵を優先度に従い順次のステップ６５で１回ずつ使用していく場合において最後に使用される暗号鍵を意味する。たとえば、最初のステップ６５において暗号鍵「Ｋｅｙ  １Ｇ」を使用したとすれば、次のステップ６５から順次「Ｋｅｙ  １Ｈ」、「Ｋｅｙ  ２Ａ」・・・「Ｋｅｙ  １Ａ」・・・が使用され、最後に使用されるのは「Ｋｅｙ  １Ｆ」となる。
【００４６】
ステップ６９において最後の暗号鍵であると判定された場合には、この判定は、暗号鍵テーブル中のすべての暗号鍵を使用してみたが正しい暗号鍵が判明しなかったために正しい暗号復号処理を行うことができない状態にあることを意味するので、ステップ７０へ進み、ロストフレーム処理を行う。ロストフレーム処理では、復号できなかった音声情報による音声信号に代えて、背景雑音等の音声信号を出力し、音声信号の出力が途切れるのを防止する。この後、図６の処理を終了する。
【００４７】
本実施形態によれば、発信側では、音声符号化データを、そのパリティデータとともに暗号化するとともに（ステップ５３、５４）、着信側では、暗号復号した音声符号化データ及びパリティデータの整合性に基づいて暗号復号に用いた暗号鍵が正しいか否かを確認するようにしたため（ステップ６５〜６７）、常に正しい暗号鍵を用いて暗号復号を行うことができる。この結果、暗号鍵を音声情報毎に切り替えることが可能となるので、暗号鍵の切替え周期を高速化し、暗号が解読される危険性を減少させることができる。
【００４８】
また、発信側及び着信側の無線端末において同一の優先度が設定され、かつ同一の暗号鍵が登録された暗号鍵テーブルを保持し、発信側においては、暗号鍵を変更した場合にはその旨を暗号鍵変更ビットにより示すとともに、着信側においては、暗号鍵変更ビットが暗号鍵を変更した旨を示す場合には、選択中の暗号鍵を次に優先度の高い暗号鍵に変更するようにしたため（ステップ６４）、着信側では暗号鍵テーブルをサーチする必要なく、発信側における暗号鍵の変更に対して容易に追従しながら暗号鍵を順次変更してゆくことができる。したがって、着信側の無線端末は、暗号鍵テーブルのレコード数が多い場合でも、処理速度を低下させることはない。その際、暗号鍵の変更は、暗号鍵変更ビットを介して音声情報毎に行うことができるので、暗号鍵の変更を高速で行い、暗号が解読される危険性を減少させることができる。
【００４９】
また、着信側において、パリティデータが整合しないと判定した場合には、選択中の暗号鍵を、次に優先度の高い暗号鍵に変更し、再度暗号復号を試行するようにしたため（ステップ６７→６９→６４→６５）、発信側に追従した暗号鍵の変更を行うことができなくなった場合でも、ステップ６５の暗号復号処理を暗号鍵を変更しながら繰り返すうちに、暗号鍵テーブルのレコードを一巡するまでには通常、パリティデータが整合する暗号鍵を見い出し、発信側への追従を回復することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上述実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。たとえば、上述においては、音声情報中に暗号鍵変更ビットを設け、暗号鍵変更ビットにより暗号鍵の変更を通知するようにしているが、このビットはなくてもよい。ただしその場合、発信側において暗号鍵が変更されたことは、着信側において直接的に知ることはできず、選択中の暗号鍵を使用して暗号復号を行ってから、音声複合化データとパリティデータとが不整合であることをもって間接的に知ることができる。したがって、その分だけ、暗号復号処理の回数が増加することになる。
【００５１】
また、上述においては、図４の暗号鍵テーブルに優先度の欄を設け、優先度に従って暗号鍵の変更を行うようにしているが、この代わりに、レコード順に暗号鍵の変更を行うようにしてもよい。
【００５２】
また、上述においては、着信側の無線端末における暗号鍵の変更タイミングとして、暗号鍵変更ビットに基づいて暗号鍵の変更があったことを検出したタイミング（ステップ６３）及びパリティデータの不一致を検出したタイミング（ステップ６７）を採用しているが、この代わりに又はこれに加えて、単位送信データ毎のタイミングや、フレーム毎、複数フレーム毎のタイミングを用いるようにしてもい。ただし、この場合、発信側においても、着信側と同一のタイミングを用いる必要がある。
【００５３】
また、上述図４の暗号鍵テーブルにおいては、暗号鍵を使用する優先度を固定しているが、この代わりに、暗号鍵が順次使用されていくことに応じて優先度を変化させるようにしてもよい。図１０にこの一例を示す。この例では、初期の優先度に従って暗号鍵「Ｋｅｙ  １Ａ」から３番目の「Ｋｅｙ  １Ｃ」まで使用したとき、「Ｋｅｙ  １Ｃ」の優先度を最上位とするとともに、その上位であった「Ｋｅｙ  １Ａ」及び「Ｋｅｙ  １Ｂ」の優先度を１つ下げる。この後、この変更後の優先度に従い、「Ｋｅｙ  １Ｃ」から、「Ｋｅｙ  １Ａ」、「Ｋｅｙ  １Ｂ」、「Ｋｅｙ  １Ｄ」、「Ｋｅｙ  １Ｅ」、そして６番目の「Ｋｅｙ  １Ｆ」までを使用したとき、「Ｋｅｙ  １Ｆ」の優先度を最上位とするとともに、その上位であった「Ｋｅｙ  １Ａ」〜「Ｋｅｙ  １Ｅ」の優先度を１つ下げる。以下同様にして、所定の優先度の暗号鍵まで使用する毎に優先度を変化させながら優先度に従い暗号鍵を使用するようにしている。これによれば、より安全性の高い暗号鍵のローテーションパターンを構成し、暗号強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線端末の概略構成図である。
【図２】ＤＳＰ２０において生成される通信フレームの構造を示す図である。
【図３】図２の通信フレームにおける音声情報の構成要素を示す図である。
【図４】図１の無線端末のメモリに格納されている暗号鍵テーブルの一例を示す図である。
【図５】発信側の無線端末において１つの音声情報を構築する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】着信側の無線端末において１つの音声情報を復号化する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】従来の暗号化通信に適用するフレーム構造を例示する図である。
【図８】図７の通信フレームにおける音声情報の詳細構造を示す図である。
【図９】スーパーフレーム構造を例示する図である。
【図１０】図４の暗号鍵テーブルの代わりに用いることができる優先度が変化する暗号鍵テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１：アンテナ、１４：第２段ＩＦ生成部、１５：アンプ、１６：Ａ／Ｄコンバータ、２０：ＤＳＰ、２１：ボコーダ、２４：コーデック部、２５：メモリ、２６：マイコン、２８：アンプ、２９：音量調整部、３０：スピーカ、３５：マイクロホン、３６：アンプ、４０：スイッチ、４１：アンプ、４２：レベル調整部、４３：電圧制御発振機。
【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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