秘話
いったんペアリングを行ったBluetooth機器は、通信可能な距離になると自動的に認証と通信を行えるようになる。これらの機器間で通信を行う際、最初にE1と呼ばれるアルゴリズムを用いたチャレンジレスポンス認証でリンクキーが一致することを確認する。認証元の装置が生成した128ビットの乱数値をチャレンジ値として認証先に送り、認証先ではリンクキー、乱数値と自分自身の48ビットBluetoothアドレスからE1アルゴリズムで計算を行いレスポンスとして認証元に送り返す。送り返すのは計算結果となる128ビットのうち上位32ビットで、下位の96ビットは後で通信時の暗号鍵の生成のために使用される。認証先でも同じ計算を行い上位32ビットを比較することで認証を行う。
認証が正常終了し接続先がペアリング済みの機器であることが確認できると、実際に機器間の通信が行われる。通信で使われる暗号鍵は、認証時の計算結果の下96ビット、内部で生成した128ビットの乱数値、128ビットのリンクキー、内部クロックから計算したスロット番号の4つのパラメータから計算する。暗号鍵の長さは8ビットから128ビットまでの可変長で、使用される鍵長はBluetooth機器の製造者が定義できる仕様になっているため、暗号強度は製造者ごとに異なる。
暗号化にはE0と呼ばれるアルゴリズムを用いたストリーム暗号が使われる。E0は25、31、33、39ビット長(合計128ビット)の4つのLFSR(線形帰還シフトレジスタ)と非線形の組み合わせロジックとを用いたもので、生成された疑似乱数ビット列(鍵ストリーム)と信号のビット列とは排他的論理和 (XOR) で結合される。
ヘッドセットプロファイルでは、音声信号が適応デルタ変調の一種であるCVSD (Continuously Variable Slope Delta modulation) でデジタル化され、前記のE0アルゴリズムを用いて暗号化される。また、制御用の信号はシリアルポートプロファイルにより音声信号とは独立して送受信される。機器の制御用のコマンドとして携帯電話やモデムの制御などの用途でよく使われるATコマンドを用いる。ATコマンド自体は非常に多機能で強力なため、不正に利用されるとBluetooth機能を持つ携帯電話などを外部から制御できてしまう問題が知られている。
NSAはBluetooth機器の使用について以下の勧告を行っている。また利用は機密扱いでない用途のみとしている。
Bluetooth機能は必要な時のみ有効にする。
盗聴の危険性を減らすため、低出力のクラス2(操作範囲10メートル以内)あるいはクラス3(操作範囲1メートル以内)のBluetooth機器を使用する。
中間者攻撃防止のため、Bluetooth接続中はできるだけ機器間を近づけて使用する。
必要な場合のみBluetooth機器を他の機器から見えるように(発見できるように)する。
必要な場合のみBluetooth機器を他の機器から最低限必要な時間だけ接続可能にする。
Bluetooth機器のペアリングは安全な場所で行い、十分に長くランダムなパスキーを使用する。
Bluetooth機器は安全に保管・管理し、紛失したり盗まれたりした機器はペアリングのリストから削除する。
ファームウェアが古いBluetooth機器を使用しない。ファイアウォールや最新のアンチウイルスソフトウェアを使用する。
アナログ方式の秘話装置はアナログスクランブラーとも呼ばれ、アナログ信号の音声信号を加工し聞き取れないよう全く別のアナログ信号に変換する。デジタル方式との違いはアナログ通信回線を使うことで
、内部処理はアナログ処理、デジタル処理のいずれでも構わない。アナログ回路を用いるもの以外に、DSPを用いてデジタルフィルター処理などを行った後に再度アナログ信号に戻すものもある。
一般にデジタル信号の伝送には広い周波数帯域の回線やノイズの少ない高品質の回線が必要とされるのに対し、アナログ信号に変換する秘話装置は音声信号と同じ帯域の無線回線や電話回線で送ることができ、送受信に使う装置もアナログ音声用のものをそのまま流用できることが多い。従来の回線や送受信機をそのまま使え導入が容易だったこともあり、長い間秘話装置の主流はアナログ方式だった。
アナログスクランブラーで用いられるアナログ信号の代表的な操作方法を以下に示す。
周波数領域 (frquency domain) で操作(音声周波数の反転、周波数領域毎にブロック分けして入替など)
時間領域 (time domain) で操作(時間の反転、時間毎にブロック分けして入替、時間の圧縮/伸長など)
周波数領域と時間領域の操作の組み合わせ(周波数と時間でブロック分けして入替など)
変換領域 (transform domain) で操作(アダマール変換、フーリエ変換、ウェーブレット変換など)
その他(振幅反転方式、雑音混入方式など)
音声周波数反転方式に代表される周波数領域の操作は最も古くから知られている方式である。帯域が広がりにくく波形伝送の必要もないため既存の通信装置のほとんどに適応でき、音声の遅延も少ない
。しかしスクランブル後も発話時のリズムがそのまま残ってしまう欠点がある。
時間領域の変換ではいったん音声を何らかの記憶媒体に保存し並べ替えや反転などの操作を行う。発明された当初は音声を磁気媒体に記録した後に複数の固定磁気ヘッドや回転する磁気ヘッドで読みだす必要があったが、デジタルメモリの発達により実現が容易になった。メモリに記憶したサンプル値を20〜60ms単位のブロックにまとめこのブロック単位で置き換えれば帯域幅の広がりはほとんど無視できる。復元した音声信号の音質は周波数領域でのブロック分けと置換の場合より良いとされている。
また、周波数領域と時間領域の操作を同時に行うなど、複数の方式を組み合わせることでさらに複雑なスクランブルが可能になる。最も一般的なのは、音声信号を周波数と時間の2次元のブロックに分解しそれらを時間と周波数の両方で入れ替える方式である。
それ以外に、音声信号を変調して極性を不規則に反転させる方式(振幅反転方式)や、送信側で雑音を加え受信側で雑音を引く方式(雑音混入方式)などが知られている。
なお、周波数領域、時間領域のいずれでも、入れ替えるブロックの数が多ければ多いほど入れ替えのパターンも増えるため第三者による解読が難しくなるが、時間領域の入替の場合にはいったん内部に記憶してから入れ替える必要があり、ブロックの数を増やすほど音声自体の遅延も大きくなりエコーの問題も発生する。そのためあまりブロック数を増やすことはできない。またブロックをあまり高速に入れ替えると必要な周波数帯域が広がってしまい、音声用の通信回線をそのまま流用できるというアナログ方式のメリットが生かせなくなる。
一般的なデジタル方式の暗号化処理では暗号鍵の長さが長くなるほどデータの入れ替えや変換のパターンが多くなり暗号強度が強くなるが、アナログスクランブラーでは入れ替えのパターンがあまり多くない。デジタル方式と比較すると解読は比較的容易なため、基本的に安全ではない。
周波数領域のスクランブラーの例を以下に示す。
Voice Frequency Inversion(音声周波数反転、スペクトル反転)
信号の高い周波数成分を低い周波数に、低い周波数成分を高い周波数に置き換える。
Band Shift、Reentrant Band Shift(バンドシフト)
信号全体の周波数をずらす。
あるいは高い周波数にずらした信号の高域成分を低い周波数に移動させる。
(信号を特定の周波数を基準に2つの周波数ブロックに分け上下を入れ替える操作と等価)
Band Splitting(帯域分割、周波数分割置換)
信号を複数の周波数ブロックに分割した後に特定の規則で入れ替える。
また個々の周波数ブロック内で周波数反転を行うことも多い。
音声のFFT(高速フーリエ変換)を行い係数の並べ替えを行った後に逆FFTを行う方式も帯域分割方式と同様の考え方で、復元した音質が比較的よい。
時間領域のスクランブラーとして以下のような方式が考案されている。
Time Segment Permutation(時間セグメント置換)
信号を時間毎にブロック分けし、それらを特定の規則で入れ替える。
Time Inversion(時間反転)
信号を時間毎にブロック分けし、ブロック内で時間反転を行う。
Speed Wobble(速度変動)
音声の速度を不規則に変動させる。
アナログスクランブラーの有効性を比較するの評価項目として以下のものがある。
残留了解度 (Residual Intelligibility)
遅延時間 (Encoding Delay)
鍵空間 (Key-space)
バンド幅の拡大 (Bandwidth Expansion)
また、スクランブルした音声を受信側で元に戻した音声信号の音質(了解度や明瞭度)も重要な要素になる。
残留了解度とは評価項目で最も重要なもので、スクランブルした音声をどの程度聞き分けられるかを表す指標である。音声信号はもともと冗長性がかなり高く、人間の聴覚も非常に柔軟性があるため、周波数スペクトルの変換や時間順序の入替を行っても全く聞き取れなくなるわけではない。残留了解度は意味のある単語や文章を用いて聞き取れた割合を0から100までのパーセントで表すもので、評価に使用する単語としては語彙数が限られ冗長性が低いものが扱いやすいため、数値を用いるのが一般的である。0パーセントはホワイトノイズのように全く元の単語が分からない理想の状態で、10パーセントは通常の下限値、30パーセントは中間レベル、50パーセントは高い値でスクランブル後で数値や単語の半数が正しく聞き分けられることを意味する。
遅延時間は音声を入力してからスクランブルした信号が出力されるまでの時間である。例えば、信号をいくつかの時間毎にブロック分けして入れ替える方式の場合、ブロックの時間サイズ×ブロックの数の分だけ装置内部にいったん記憶してから出力する必要があるため、時間サイズとブロック数が大きくなるほど信号が出力されるまでの遅延時間は長くなる。遅延時間があまり長すぎると電話などで双方向のやり取りでスムーズに行えない問題が発生する。
鍵空間はスクランブルに使用可能な鍵の総数である。一般的な暗号化の場合と同様、鍵空間が小さいと方式に関係なく総当たりで鍵を割り出す事が可能になるため、鍵空間はスクランブラーの解読しにくさに関係している。ただし、アナログスクランブラーの場合、鍵空間の広さだけではなく鍵を変えた際にスクランブラー出力も大きく変わることが必要になる。例えば音声周波数をシフトさせる方式の秘話装置を考えた場合、小さな周波数シフト(例えば10Hzや1Hz)を別の鍵とみなせば鍵の総数をいくらでも増やすことができる。しかし実際のスクランブラー出力は周波数シフトの小さな変化ではほとんど変わらないため、実用上の鍵空間は計算上の鍵空間よりずっと小さい。
また実際に使用可能な鍵の総数はスクランブルで使うパラメータのすべての組み合わせの数でないことにも注意する必要がある。パラメータの組み合わせのうち残留了解度の高いもの、つまり元の音声と似たようなスクランブル出力になる組み合わせは実質的に使えない。
例えば、短波帯の無線電話回線で長い間使われたA-3型秘話装置とその後継のA-4型秘話装置は、音声を5つのバンドに分け入れ替えとバンド内での周波数反転とを行う方式だったため、計算上の鍵の総数は 5!×52=3840 になる。しかし、例えば音声のエネルギーが大きい周波数帯域がスクランブル後も同じ場所に位置していたり、元々隣り合っていた周波数帯域がスクランブル後も隣り合っていたりするような入替パターンは残留了解度が高くなり容易に解読される可能性が高い。個々のバンド幅が広くないためバンド内の周波数反転の効果もあまり大きくない。そのため実際に使える鍵の総数は12程度で 計算上の数よりずっと小さかった。
バンド幅の拡大もアナログスクランブラーの方式を評価する際の重要な評価項目である。一般に、音声信号をスクランブルすると信号の時間軸や周波数軸上で不連続になるためバンド幅が拡大する。スクランブルを効率よく高速に行うほど不連続性が高くなるためバンド幅が拡大しやすくなる。バンド幅の拡大が大きくなると、音声信号を前提とした通常の電話回線/無線回線を利用した場合に音声の一部が伝送できずに音質が悪化する。またバンド幅の拡大が大きすぎる場合は通常の通信回線の利用ができないためアナログ方式のメリットが生かせない。
音声周波数反転 (Voice Frequency Inversion) 法、あるいはスペクトル反転法は、その名の通り音声の周波数スペクトルを反転させる秘話方式である。この方式の秘話装置は単純にインバータと呼ばれる場合もある。
電話回線で一般的に扱われる0.3kHzから3.4kHzまでの音声信号の場合、例えば0.3kHzの周波数成分は3.4kHzに、3.4kHzの周波数成分は0.3kHzに変換することで周波数スペクトルの形を変え聞き取りにくくする。復調は受信側で同じ操作を行って再度反転させれば元の周波数スペクトルに戻る。
周波数反転は混合器とローパスフィルタから成る比較的単純なアナログ回路で実現できる。先ほどの周波数の場合であれば、基準となるキャリア周波数(反転周波数)3.7kHzの信号で音声信号を変調することでキャリア周波数に対する和の周波数成分(キャリア周波数+音声周波数)と差の周波数成分(キャリア周波数-音声周波数)とを発生させる。その後ローパスフィルターで差の周波数成分のみを取り出せば、音声信号の0.3kHzの周波数成分は3.7kHz-0.3kHz=3.4kHzに、3.4kHzの周波数成分は3.7kHz-3.4kHz=0.3kHzに変換できる。
簡単な回路で実現できるため最も古くから使われている秘話方式で、短波帯の国際無線電話用として1920年代から使われた。多くの国の警察無線でもデジタル化以前の通信機で長く使われ、日本のアナログ式コードレス電話の盗聴防止機能としても使われた。
古典的な音声周波数反転法は暗号鍵の概念が無いため、第三者が同じ装置を持っていれば容易に復元でき、暗号強度はほとんどない。また、トレーニングを行えば周波数が反転された状態でも会話内容を理解することができる。音声の中で比較的エネルギーの大きい1kHz〜2kHz付近の成分が周波数反転後も大きく変化しないためだと言われ、過去の実験によれば4時間程度のトレーニングで周波数が反転した状態でも互いに会話ができるようになった。
秘話性をより高めるために、反転周波数を別の周波数に変えたり時間と共に変化させる方式を併用する場合がある。この方式は音声周波数反転と周波数のシフトとの組み合わせとみなす事もできる。
最も単純な方法は、複数の反転周波数をあらかじめ決めておき暗号鍵のように使う方法だが、多くの無線回線や電話回線では利用できる帯域幅が3kHz程度に制限されているため反転周波数を大きく変えると音声信号がこの帯域幅をはみ出し音質が悪化する。有効な反転周波数の範囲は限定される。さらに、反転周波数のわずかな違いは音声の了解度に大きな影響を与えないため、各反転周波数の差はできるだけ大きくしないといけない。これらの要因により実際に選択可能な反転周波数はごくわずかで、この方式は暗号強度の向上にあまり役立たない。
例えば、1930年代に日本陸軍で試作された秘密有線電話機である特二号電話秘密装置が反転周波数切替方式を採用していたが、選択できた反転周波数は2.3kHz、2.8kHz、3.3kHzの3種類しかなく、通常の音声周波数反転方式の電話機の秘密度をわずかに強化したものにすぎなかった。
さらに複雑な方法として、反転周波数を時間と共にランダムに変化させるローリングコード (Rolling Code) 方式がある。これは選択された暗号鍵から疑似乱数を生成し、その値により複数の反転周波数の中から1つを選び切り替えていく方法で、反転周波数が固定している方式と比べると反転周波数の変化を盗聴者が予測しにくいため秘話性が向上する。暗号鍵と疑似乱数の生成アルゴリズムを知っている正当な受信者は同じ疑似乱数を送信側と同期して生成することで正しく元の音声に戻すことができる。
反転周波数の変化のさせ方としては、ある反転周波数から次の反転周波数へと非連続に変化させる周波数ホッピングと、周波数を連続的に変化させていく周波数スイープとがある。周波数スイープでは秘話出力も連続的に変化するため、反転周波数の切り替え速度を早くしてもバンド幅の拡大が比較的少なく、音質が劣化しにくい。
ただし、ローリングコードのような複雑な方式を採用した場合でも、スペクトルが反転しているだけで復調前の信号には音声固有の冗長性がそのまま残っている。音声信号の統計的な性質や音声スペクトルの変化の連続性などを利用することで、暗号鍵や疑似乱数が分からなくても元の音声信号に近い信号を信号処理により再現することが可能で、ローリングコードによる秘話性の向上は限定されたものである。
バンドシフト (Band Shift) 法、周波数シフト法、あるいは周波数推移法とは、音声信号全体を一定の周波数だけ移動させる秘話方法である。この方式単体では秘話性が高くないため、通常は音声周波数反転など他の秘話方式と組み合わせて使われる。
一般の無線回線や電話回線では帯域幅が決まっており、単純に周波数のシフトのみを行うと音声成分の一部が帯域外にはみ出し失われるため音質が悪化する。これを避けるため、はみ出した周波数成分が高域の成分であれば低域側に、低域の場合は高域側に移動させることが多い。このような方式は特にリエントラントバンドシフト (Reentrant Band Shift) と呼ばれる。これは特定の周波数を基準に音声信号を上側と下側の2つの帯域に分割しそれらを入れ替える操作に等しく、分割の基準となる周波数を変化させてもバンド幅が広がらず元の音声成分が失われない。
秘話性を高めるためには、音声周波数反転の場合と同様、基準となる周波数を時間と共にランダムに変化させるローリングコード (Rolling Code) が使われる。このような手法の秘話方式はVSB(Variable Split-Band、可変帯域分割)方式とも呼ばれる。
第二次世界大戦末期、ドイツで秘話研究を行っていたフォイヤーシュタイン研究所 (Laboratorium Feuerstein) で開発中だった秘話装置にはこの方式が使われた。装置は音声信号をボコーダーで複数の信号の組み合わせに変え、その出力に3段階のリエントラントバンドシフトを行うものだった。シフト周波数をローレンツSZ-42暗号機の出力で時間と共にランダムに変化させるローリングコード方式も用いられた。
帯域分割 (Band Splitting) 法、あるいは周波数分割置換法とは、信号を複数の周波数ブロックに分割した後に特定の規則で入れ替える秘話方法である。例えば、0.3kHzから3.3kHzの音声信号を0.6kHzの幅の5つのブロックに分解し、0.3-0.9kHzのブロックを2.7-3.3kHzに移動させるなど、それぞれを別の周波数に移動させる。また分割したブロック内で周波数反転を行うことも多い。入れ替えのしかたや周波数反転の有無を時間と共にランダムに変化させるローリングコード方式により秘話性を高めることもよくおこなわれる。
音声信号を複数の周波数ブロックに分割する方法として、アナログ回路を使用する場合は通常のバンドパスフィルタが使用される。デジタルシグナルプロセッサなどが利用できる場合には折り返し雑音が発生しない直交ミラーフィルタなどが用いられる。
1937年にベル研究所で開発され短波帯の無線電話回線で長い間使用されたA-3型秘話装置やその後継のA-4型秘話装置にはこの帯域分割法が採用され、ローリングコード方式により20秒ごとに置換のしかたを変化させていた。周波数ブロックの数は5ブロックで、ブロック内の周波数反転も併用された。A-3やA-4の入れ替え方法の総数は計算上 5!×52=3840 あるが、秘話性が高い組み合わせはこれよりはるかに少なく12程度にすぎなかった。
秘話性が高いかどうかは、置換された音声信号を実際に聞いてみて残留了解度を測定することで判断でき、以下のような事実が分かっている。
隣り合った周波数ブロックが置換後もそのままだと残留了解度が高い(秘話性が低い)
置換後の周波数ブロック位置が元の位置から離れているほど残留了解度が低い(秘話性が高い)
実際に使用する置換パターンではこれらの事実を考慮する必要がある。置換後の周波数ブロック全体が元の位置からどの程度離れているかは、各ブロックの置換後の移動距離の全ブロック平均として定義されるシフトファクター (shift factor) を計算することで求められる。
秘話性を高めるためには、シフトファクターができるだけ大きくなるような置換を行う。また隣り合った周波数ブロックが置換後は離れるのが望ましい。置換のパターンが常に同じだと解読はとても容易なので、ローリングコード方式を採用し音質の劣化が起らない範囲でできるだけ頻繁に置換のパターンを変更する必要がある。
アナログフィルタ使用時、その特性の制限から分割できる周波数ブロック数には限度がある。周波数の分割数が少ない場合、周波数ブロックを置換する組み合わせの数が少なくなる。実際に秘話装置として実用になる秘話性が高い組み合わせはさらに少ない。そのため、分割数が少ない帯域分割法は十分な暗号強度を持たない。
実際、アメリカ政府高官用の国際電話回線で使われたA-3は、第二次世界大戦が始まるとドイツにより24時間体制で盗聴されていたことが分かっている。
この方式の応用として、離散フーリエ変換 (DFT) を用いてフーリエ係数を求め、係数の置換を行った後に逆DFTでアナログ信号に戻す方式がある。DFT/逆DFTによる時間遅延が発生するが、比較的音質が良く 80〜90程度の分割が容易に実現できる。係数の置換パターンを決める際に秘話性の低い組み合わせをできるだけ除外するのは周波数ブロックの分割数が少ない場合と同様である。
時間セグメント置換 (Time Segment Permutation, Time Element Scrambling) は特定の長さの音声信号を複数の時間ブロック(セグメント)に分け、置き換えを行う秘話方法である。音声に含まれる周波数成分は時間と共に連続的に変化していくが、セグメントの置き換えを行うことでこの連続性が無くなり聞き取りにくくなる。この方式ではいったん音声を何らかの記憶媒体に保存し、書き込みとは別の順序でセグメント単位に読みだすことで置換を行う。一般的には特定の長さ(フレーム長)の音声信号に対して置換を行う。周波数領域でのスクランブルと異なり、この方式では必ず音声の遅延が発生する。また送信側と受信側とが同じ置換を行うためにタイミング同期の手段が必要になる。復号後の音質は帯域分割の置換方法より良いとされるが、秘話性はあまり高くない。
この方式は第二次世界大戦中に多くの国で研究が行われ、アメリカの戦術通信用秘話装置SIGJIPなどで使われた。当時は複数の読み取りヘッドを持った複雑な磁気記録装置が必要だったが、現在では音声信号をデジタル信号に変換しデジタルメモリに記憶させて読みだせばよいため、容易に実現できるようになった。
この方式では、セグメントの長さや1フレームあたりのセグメントの数、音声の遅延時間はすべてトレードオフの関係にある。セグメントの長さが短かすぎると波形の連続性が崩れて帯域幅が広がり音質が悪化するためあまり短くできない。しかし長すぎる場合は1セグメント内の情報が多くなり秘話性が低下する。置換の単位となるフレーム全体の長さはセグメント長と1フレームあたりのセグメント数が増えるほど長くなる。音声の遅延が増えるためスムーズな会話ができなくなる。音声の遅延を減らすためにセグメント数を少なくすると置換の組み合わせも少なくなるため十分な暗号強度が得られない。遅延時間や音質のバランスを考慮し、1フレームあたりのセグメント長は帯域幅の広がりがほとんど無視できる20〜60mS程度、1フレームのセグメント数は8から10程度が選ばれる。各セグメントの置換方法が常に同じだと解読は容易なので、置換方法を時間的に変化させることが多い。
セグメント数として8を選んだ場合、置換の組み合わせは計算上 8!=40320 通りあるが、全ての組み合わせが実際に使えるわけではない。秘話性は置換の仕方により変化し、元の音声波形とあまり大きく違わない組み合わせは使用できない。スクランブル後の信号の残留了解度の予測は難しい場合があり、ヒアリングテストにより残留了解度が低くなるような組み合わせを選択する。
また、複数の置換方法を切り替えて使う場合、ある置換方法でスクランブルした出力を別の置換方法で復号した場合の残留了解度が低くなるようにする必要がある。
時間セグメント置換の方式は、大きく分けてホッピングウィンドウ (Hopping Window) 方式とスライディングウィンドウ (Sliding Window) 方式の2種類がある。ホッピングウィンドウは音声信号を一定の時間長のフレームに切り出し、それぞれのフレームの内部でセグメントの置換を行った後に送出する方式である。スライディングウィンドウではセグメント単位で連続的に処理を行う方式で、音声信号を1セグメントずつ読み込みながら過去の1セグメントのいずれかを選んで出力していく。
ホッピングウィンドウ方式は最も単純で素直な方式である。システム全体の遅延時間も容易に計算できる。送信側でのフレーム単位のスクランブルのためにフレーム長分の遅れが発生し、受信側でもフレーム単位で元の音声信号に戻すため同じ時間遅延する。1フレームのセグメント数を n、セグメント長を T とすれば、システム全体では必ず 2nT の遅延時間が発生する。1フレームを8のセグメントに分けセグメント長として50mSを選んだ場合、送信から受信までのシステム全体の遅延時間は0.8秒となる。これは会話中に遅延に気が付く程度に大きな時間と言える。
スライディングウィンドウ方式の遅延時間の計算はもっと複雑になる。送出するセグメントとして任意のものを選べる場合、どのようにセグメントを選ぶかにより遅延時間が変わり、いつまでも送出されないセグメントが生じえるため受信側で無限に近い長さのバッファが必要になってしまう。このような問題を避けるため、セグメントの最大遅延時間を設定し制御を行う。セグメント長を T、最大遅延時間に相当するセグメント数を k とし、この時間に達したもっとも古いセグメントは直ちに送出されるよう制御を行うと、この方式の遅延時間は (k+1)T になる。スライディングウィンドウ方式ではホッピングウィンドウ方式と比較し遅延時間をほぼ半分にできる。受信する側では送信側と同期して送出されるセグメントを受け取り元の信号を再構成する必要があるが、この方式では過去に送出されたセグメントの情報が同期と再構成のために必要で、途中から受信を始める場合に同期をとるのが難しいという問題点がある。
周波数領域、時間領域のいずれのスクランブル方式でも、単体では残留了解度を十分に下げられない。秘話性を高める一つの方法は、周波数領域のスクランブルと時間領域のスクランブルとを組み合わせることである。この方式は時間・周波数スクランブルや二次元スクランブル (Two-Dimensional Scramble) と呼ばれる。
周波数スクランブルで音声の周波数スペクトルの形を変えると共に、周波数スクランブルだけでは残ってしまう音声のリズムを時間スクランブルで分散させることにより秘話性を高める。この方式は、例えば第二次大戦中にソビエトで開発されスターリングラード攻防戦の頃にモスクワ-トビリシ間の無線電話などで使用された秘話装置"Sable-P"(Соболь-П)で使われた。