JPH05227152A - 機密通信リンクを確立する方法および装置 - Google Patents

機密通信リンクを確立する方法および装置

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JPH05227152A
JPH05227152A JP4290804A JP29080492A JPH05227152A JP H05227152 A JPH05227152 A JP H05227152A JP 4290804 A JP4290804 A JP 4290804A JP 29080492 A JP29080492 A JP 29080492A JP H05227152 A JPH05227152 A JP H05227152A
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Douglas A Hardy
ダグラス・エイ・ハーディ
Leslie K Lewis
レスリー・ケイ・ルイス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる暗号アルゴリズム、暗号キーを用いる
種々のタイプのユーザ機器間での機密通信を可能にす
る。 【構成】 機密通信用の装置は、送信および受信ターミ
ナルに共通の暗号化アルゴリズムの１つを利用して、デ
ータ暗号化装置の１つを自動的に選択するコントローラ
を含む。暗号化データの送信機と、暗号化データの受信
機が、複数の暗号化装置に結合される。コントローラは
採用する暗号化装置を自動的に決定する。機密通信リン
クを確立する方法は、共通のキー発生と暗号化方法を決
定する第１メッセージ交換段階と、別の共有メッセージ
を比較して通信ターミナル機密の有効性を確認する段階
とを含む。また、トラフィックキーのためのさらに別の
メッセージの交換段階と、ターミナル間の機密通信の同
期と同期確認用の別のメッセージを相互に交換する段階
と、機密通信の開始段階とが用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、保安または機密通信
（secure communication) の改善された手段と方法とに
関する。さらに詳しくは、異なった暗号アルゴリズムお
よび／または暗号キーを採用している様々な種類のユー
ザ装置間の機密通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】民間および軍事のユーザ間での機密通信
に対する必要性が増大するのに合わせて、さまざまな暗
号化技術とそれに対応する装置とが開発されてきた。無
認可の(unauthorized)データ傍受が公益を害したり、個
人の事業上の利益を害することがあるので、産業上，財
政上，政府，警察，加入者媒体やその他の商業的活動お
よび民間活動のための機密上の要件がより厳格になるこ
とにより、上記の必要性が強化されている。
【０００３】通常の暗号化されたデータには、コンピュ
ータによる記録、電話での会話やその他の音声データ、
遠隔測定データ、ファクシミリ送信、全地球測位システ
ム（Global Positioning System ）や加入者情報配布シ
ステムを含むさまざまな発信源からの地上と衛星との通
信および衛星間の通信がある。データを暗号化する動機
付けとしては、より均等なデータの混合（たとえば、
「１」と「０」の不均衡な未暗号化列ではなく、「１」
と「０」とが均等に混合された暗号データの通信）を促
進することによる改善された信号対雑音比、加入者料金
の強制、特権を与えられている会話のプライバシー、国
家の機密事項およびコンピュータ犯罪を防ぎ同時に機密
性を確保してユーザの認証を守るための商取引の完全性
の維持などがある。
【０００４】情報監視や暗号解読法が発達したことによ
り、新しい暗号化アルゴリズムやそれに対応する装置の
生産が誘導された。一例としてあげると、ただしこれに
限らないが、現在広く用いられているいくつかのクラス
の暗号化法には、いずれも米国商務省により発行された
連邦情報処理規格（Federal Information ProcessingSt
andard Publications）ＦＩＰＳ４６−１に記述される
データ暗号化規格（Data Encryption Standard −ＤＥ
Ｓ) 「 データ暗号化規格」と、ＦＩＰＳ８１の「ＤＥＳ
動作モード」があげられる。
【０００５】これらの多様な暗号化装置とアルゴリズム
に共通の要素が、認可を受けた送信者および受信者が、
暗号化を行いその後で意図されたメッセージを解読する
ことができるある形態の暗号キー情報を共有するために
必要とされる。
【０００６】電話などの機密通信のための従来の技術の
パブリック・キー暗号化システムの欠点は、パブリック
・キー・データ暗号化および解読が非常に速度の遅い処
理であるということである。従って、パブリック・キー
暗号化法は、より高速の暗号化技術のためのトラフィッ
ク・キーのような少量の情報の送信に用いられることが
多く、無線チャンネルや電話回線などの公共の送信媒体
において機密的な方法で用いられる。
【０００７】リアルタイムの双方向通信のための暗号化
方法には、上記のＦＩＰＳ４６−１および８１に開示さ
れているさまざまな暗号化技術や、このような装置を供
給する企業により開発されたその他の技術が含まれる。
これらの方法により、双方がデータの暗号化のための適
切なトラフィック・キーを有するかあるいはアクセスす
ることができれば、優れたデータの完全性を図ることが
できる。通常、この方法は、さまざまなデジタルまたは
アナログ形式の入力データから形成されたデジタル・デ
ータのブロック上で動作する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ときには、複数の通信
チャンネルを用いねばならないこともある。たとえば、
逐次であろうと並列的であろうと２者以上の発信者と受
信者とが関わる場合がそうである。すべてのユーザが同
じ装置や、同じ暗号キーまたはアルゴリズムを持ってい
ないことも多い。このような場合、暗号キーまたは暗号
化アルゴリズムおよび装置が異なる余剰な装置が、各発
信場所または受信場所で必要になることがある。このた
めに通信装置や費用がよけいにかかる。さらに通信用装
置の種類が可動式または携帯式であることが必要な場合
は、複数の別個の機密通信用システムに合わせるために
必要な電力要件，重量および大きな寸法を受け入れるこ
とはできない。
【０００９】１台の通信用ターミナルで複数の暗号化技
術に対応しても、ユーザが他者の機能を知ることや、適
切な機密通信装置を手動でユーザが選択することが必要
になることもある。このため、採用される機密アルゴリ
ズムやハードウェアの詳細に対するユーザの知識を増や
し、認可されたユーザの情報をより多くの個人に広め、
さらに機密通信を開始するために必要な詳細な構造に関
知するユーザを増やすことになるので通信の機密性が損
なわれることもある。このために機密通信リンクに影響
を与えるエラーの危険性が増す。
【００１０】必要とされるのは、単独の装置内で複数の
暗号化アルゴリズムおよび暗号キーに対応してリアルタ
イムの機密通信を迅速に行い、認可を受けた自己同期通
信を多様な加入者間で確立および維持することができる
ようにする手段である。装置は小型軽量で、電力要件が
低いことがさらに望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明により、多様な暗
号化システム間で暗号通信を実行するための新規の方法
と装置とが開示される。
【００１２】機密通信用リンクを確立する方法は、両タ
ーミナル内で使用することのできる暗号化装置と通信モ
ードに関する情報を含む第１メッセージを交換する段階
と、少なくとも１つのターミナル内で共通キーの発生お
よび暗号化の方法と、共通データ速度とを選択する段階
と、ユーザ認証情報を含む第２メッセージを交換する段
階と、トラフィック・キーを形成するためのデータを提
供する第３メッセージを交換する段階と、機密通信を同
期させるための第４メッセージを交換する段階と、機密
通信を開始する段階とを含む。
【００１３】機密通信のための装置には、異なる暗号化
アルゴリズムを利用する複数のデータ暗号化手段と、暗
号化されたデータを送信する、前記の複数の暗号化手段
に結合された送信手段と、暗号化されたデータを受信す
る、前記の複数の暗号化手段に結合された受信手段と、
前記の複数の暗号化手段のうちのどれを特定の機密通信
のために採用するかを自動的に決定する制御手段とが含
まれる。
【００１４】本発明の上記およびその他の特徴と利点と
は、以下の詳細な説明と添付の図面とからさらによく理
解されるであろう。
【００１５】
【実施例】ここで用いられる「暗号化」という言葉（en
cryption, enciphering, encoding ）は、生のテキスト
のメッセージを機密メッセージに変換することを意味
し、「解読」（decryption, deciphering, decoding ）
はその反対の処理を意味する。
【００１６】図１は、電話ネットワーク１２０、電話回
線１０７、たとえば機密電話などの機密通信用ターミナ
ル１０３，１０９を備えた機密通信システム１００を示
す。動作においては、音声データが機密通信用ターミナ
ル１０３，１０９のいずれかにおいてデジタル化され
る。ここでは「電話」または「通信用ターミナル」とい
う言葉は、音声情報、ファクシミリ、映像、コンピュー
タ・データ、グラフィック・データおよびその組合せの
情報を含み、ただしそれに限定されない情報を送信する
任意の装置を含むものとし、「音声」、「データ」また
は「音声データ」という言葉はこれらとその他すべての
種類の送信可能な情報を含むものとする。
【００１７】入力データは、ターミナル１０３または１
０９で暗号化され、その後で、電話回線１０７および電
話ネットワーク１２０を介して、順次、たとえばもう１
つの機密通信用ターミナル１０９または１０３に送られ
る。ここで、暗号化とデジタル化の動作が逆に実行され
て、元の入力データに相当する生のテキストのデータが
作成される。無線リンク、パケット交換データ・ネット
ワーク、専用回線またはその他の通信用チャンネルなど
の別の送信媒体を、電話回線１０７と電話ネットワーク
１２０の代わりに用いても有用である。伝統的に、機密
通信用ターミナル１０３，１０９に外付けあるいは内蔵
することのできるモデムを用いて、電話回線またはその
他の通信用リンク上でデジタル・データ・ストリームを
通信する。
【００１８】本発明は、ターミナル１０３，１０９のい
ずれか一方あるいは両方の中に、両ターミナルが理解す
ることのできるいくつかの可能なプロトコルの内の１つ
に従ってメッセージを暗号化および解読する手段と方法
とを設けて、特性やプロトコルの異なるターミナル同士
が互いに通話を行うことができるようにすることにより
従来の技術の問題を克服する。好適な実施例において
は、プロトコルの選択は自動でありユーザにとって透過
的（transparent)な形で実行される。好適な階層のプロ
トコルが含まれていることが望ましい。このように、本
発明の多重プロトコル・ターミナルは、他の同じでない
ターミナルと通信することができる。
【００１９】図２は、機密通信用ターミナル１０３（お
よび／または１０９）内のキー管理データ・ベース２１
０の一例を概略図で示したもので、複数の暗号化キーと
装置ＫＧ１ないしＫＧＮが配置されている。ＫＧ１ない
しＫＧＮは、所定のＮ個のアルゴリズムのうちの１つに
従い、選択された特定のアルゴリズムに適したキーを用
いてメッセージの暗号化／解読を行う。制御手段２１５
は、相互接続部２２０により複数の暗号化キーと装置Ｋ
Ｇ１ないしＫＧＮに結合されており、特定の暗号化アル
ゴリズムを制御手段２１５により選択的に採用すること
ができる。各機密通信ターミナル１０３，１０９には、
１対のキー管理データ・ベース２１０が含まれ、一方は
情報を暗号化して送信することを専門に行い、もう一方
は、情報を受信して解読することを専門に行う。１つの
キー管理データ・ベース２１０で両方の機能を行うこと
もでき、それが好ましい。２台（またはそれ以上）の通
信用ターミナル１０３，１０９のうち１台だけが、複数
の暗号化キーおよび装置ＫＧ１ないしＫＧＮを有する必
要がある。もう１台のターミナルは、多重装置ターミナ
ルにあるもののうち１つだけを持っていればよい。
【００２０】機密通信を開始することができるようにす
るには、ターミナル１０３，１０９を初期化しなければ
ならない。本発明の好適な実施例により、初期化は、手
動キー管理モードまたはパブリック・キー管理モードの
２つのモードのいずれか一方により行う。パブリック・
キー管理モードを用いると、その特定の通信用の独自の
暗号キーの対を機密通信用ターミナルに物理的に運搬す
る（手で運ぶなど）不便さを避けることができる。
【００２１】図３は、ターミナルＡ，Ｂ（たとえばター
ミナル１０３，１０９）間の機密通信を、本発明による
パブリック・キー・モードで自動的に開始するためのメ
ッセージ配列の一部を示す。図３に概略的に示されるよ
うに、パブリック・キー管理モードには、４つのメッセ
ージの交換が含まれる。これらは（ｉ）アクセス・ドメ
インおよび機能（Access Domain and Capabilities: Ａ
Ｄ＆Ｃ）メッセージ２１１、（ｉｉ）認証メッセージ
（Authentication Message: ＡＭ）２３０、（ｉｉｉ）
乱数部メッセージ（Random Component Message: ＲＣ
Ｍ）２５０および（ｉｖ）暗号化同期（Cryptographic
Synchronization:ＣＳ）メッセージ２７０である。これ
らのメッセージはそれぞれ、一連のバイトからなる所定
の長さであることが望ましい。各バイトには、特定の種
類（たとえば使用可能な暗号化装置，モデムの種類な
ど）の情報が含まれていることが望ましく、たとえば、
適切なバイト群を結びつけてメッセージを形成すること
などにより、完全なメッセージが形成される。
【００２２】アクセス・ドメインおよび機能（ＡＤ＆
Ｃ）メッセージ２１１は、この場合、以下のことを実行
する。すなわち、キー管理モードの選択、選択されたキ
ー発生器（ＫＧ）アルゴリズムの選択、ターミナルの認
可の認定および他のターミナル機能（たとえばデータ速
度）。図４は、図３のＡＤ＆Ｃメッセージ２１１を用い
て本発明によりデータ速度と暗号アルゴリズムの適合を
行う方法２００を示す流れ図である。
【００２３】図４に示されている方法２００は、ブロッ
ク２１１でアクセス・ドメインおよび機能（ＡＤ＆Ｃ）
メッセージを交換する段階と、次のデータ速度をチェッ
クする段階２１３、適切なデータ速度が識別されたか否
かを判定する決定段階２１６およびすべてのデータ速度
がチェックされたか否かを確認する段階２１７を含む反
復ループ２１３，２１６，２１７と、決定段階２１６に
よりデータ速度の整合または適合が検出されたときにル
ープ２１９，２２１，２２２に進む段階、または適合が
発見できずにすべてのデータ速度がチェックされた場合
に通信を終了させる段階２１８を備えて構成される。ル
ープ２１９，２２１，２２２には、次の暗号化アルゴリ
ズムをチェックする段階２１９と、適切な暗号化アルゴ
リズム（すなわち両ターミナルに共通のアルゴリズム）
が識別されたか否かを判定する決定段階２２１と、すべ
ての暗号化アルゴリズムがチェックされたことを確認す
る段階２２２とが含まれ、その後に、決定段階２２１が
暗号化アルゴリズムの適合を検出した場合に動作を進め
る段階２２４と、適合を発見できずにすべての暗号化ア
ルゴリズムをチェックし終った場合に通信を終了させる
段階２１８とが続く。
【００２４】ＫＧ１およびＤＥＳと示されているキー発
生器がただ２つだけあり、ＫＧ１およびＤＥＳが両方と
も２つのターミナルに共通である場合には、ＤＥＳキー
が好まれる状態が与えられている場合を一例として考え
る。ただしこれに限られるものではない。この状態で
は、方法２００は、４つの可能な結果のいずれかでＡＤ
＆Ｃメッセージの交換を終了する。すなわち：（ｉ）２
つのターミナル間で適合が発見できなかった場合に、呼
は終了される；（ｉｉ）２つのターミナルにＫＧ１モー
ドだけが共通の場合、ＫＧ１キー発生器が用いられる；
（ｉｉｉ）２つのターミナルにＤＥＳキー発生器だけが
共通の場合、ＤＥＳキー発生器が用いられる；（ｉｖ）
ＤＥＳモードとＫＧ１モードの両方が両ターミナルに共
通の場合、ＤＥＳキー発生器が用いられる。キー発生器
機能のリストがもっと長い場合にも同様の結果が当ては
まり、最も好適な共通の状況のキー発生器がその後の通
信のために選択される。キー発生器の好適な順序は、タ
ーミナルにあらかじめプログラミングされているか、あ
るいはＡＤ＆Ｃまたは他のメッセージの一部として送信
される。
【００２５】ターミナルの機能は、メッセージ全体の中
で、特定のバイトまたは（たとえば８個の）ビット群に
より示される。特定のバイトの特定のビット群を用い
て、所定のプロトコルによりある機能を示す。たとえ
ば、キー発生器機能バイトの先頭ビットは、占有の(pro
prietary) キー発生器のための機能を表わし、次のビッ
トはＤＥＳタイプのキー発生器の機能を表わすように選
択することができる。データ速度機能などに関しても、
同様の用法を採用することができる。
【００２６】図５は、ターミナル認定の有効性を決定
し、トラフィック・キーを設定し、暗号化／解読のプロ
セスを同期させる、図３の第２、第３および第４メッセ
ージの交換を示す流れ図である。以下の段階が本発明に
より実行される。すなわち認証メッセージ（ＡＭ）の交
換２３０、乱数部メッセージ（ＲＣＭ）の交換２５０お
よび暗号化同期（ＣＳ）メッセージの交換２７０であ
る。機密通信を行う（ブロック２７７）ための確認（ブ
ロック２７５）があることも望ましい。
【００２７】図５は、認証メッセージ（ＡＭ）の交換の
段階（ブロック２３０）、ＡＭ交換の確認の段階（ブロ
ック２３３）、ＡＭ解読とパブリック・キー抽出の段階
（ブロック２３５）およびＡＭ確認の段階（ブロック２
３７）を含むループ２３０，２３３，２３５，２３７
と、ＡＭ確認が失敗したときに通信を終了する段階２１
８とを具備する。これらの段階の次に、乱数発生の段階
（ブロック２４５）と、たとえばパブリック・キー暗号
化を用いた乱数暗号化の段階（ブロック２４７）と、乱
数部メッセージ交換の段階（ブロック２５０）と、トラ
フィック・キー発生の段階（ブロック２６７）と、暗号
化同期メッセージの発生と送信の段階（ブロック２７
０）と、データ・モード決定の段階（ブロック２７３）
と、暗号化同期確認の段階（ブロック２７５）と、通信
の継続の段階（２７７）とが続く。
【００２８】ＡＭ交換の段階（ブロック２３０）では、
認定されたユーザ認証情報と、認定されたユーザ・パブ
リック・キーと、認定された情報の有効期限とを識別す
る情報が提供される。このメッセージは、パブリック・
キー暗号法を用いて処理され、当技術では既知の手段に
よりメッセージの暗号化および解読を行う。
【００２９】各ターミナルでは乱数が発生され（ブロッ
ク２４５）、たとえばＡＭで受け取られたパブリック・
キーを用いて暗号化された後で、他のターミナルに送ら
れる。このため、交換（ブロック２５０で）される各乱
数部メッセージ（ＲＣＭ）には、交換されたＲＣＭを発
した通信用ターミナルにより発生された乱数が含まれ
る。この乱数は、機密通信用システムにおいて採用され
るキー発生器のいずれかのためのトラフィック・キーを
提供するのに充分な長さでなければならない。この第１
乱数もまた、発信ターミナルに記憶され、他のターミナ
ルから返された乱数部メッセージから解読された第２乱
数と組み合わされる（ブロック２６７）。組み合わされ
た第１および第２乱数が、第３乱数を形成する。このと
き、もう一方のターミナルでも同じことが起こってお
り、受け取られた（第１）乱数が内部で発生された（第
２）乱数と組み合わされて、同じ第３乱数が形成され
る。第３乱数は、両ターミナルのために選択された（図
４のブロック２２１）キー発生器のためのトラフィック
・キーとして用いられ、最上位ビットからその中にロー
ドされる。トラフィック・キー内の用いられなかったビ
ットはすべて廃棄され、単一の装置が、変化するトラフ
ィック・キー長を発生して、キー管理データ・ベース２
１０（図２参照）内で複数のキー発生器の要件が異なる
場合にも対応することができる。第１乱数は、たとえ
ば、受け取られた認証メッセージ（ブロック２３０）に
含まれる認定されたユーザ・パブリック・キーを用い
て、ＲＣＭに組み込まれ交換される（ブロック２５０）
前に暗号化される（ブロック２７０）。もう一方のター
ミナルから来た第２乱数にも、同じことが起こる。第１
および第２乱数値を組み合わせる（ブロック２６７）方
法として、当技術で既知のようにビット形式で乱数群を
排他的ＯＲ処理することにより容易に実行することので
きるモジュロ２の加算（modulo-two addition ）があげ
られる。しかし、当技術で既知の二進数を組み合わせる
他の手段と方法とを用いることもできる。
【００３０】暗号化同期（ＣＳ）メッセージ２７０は、
トラフィックの様式（音声、データなど）の情報と、必
要に応じた暗号情報と、ＫＧ同期確認とを伝達する。線
形帰還シフト・レジスタ（linear feedback shift regi
ster−−ＬＦＳＲ）を、暗号化装置の一部として用いる
こともできる。線形帰還シフト・レジスタは、開始値す
なわちシードを必要とする。シードは、ＣＳメッセージ
２７０の一部として必要になることがある暗号情報の一
例である。ＬＦＳＲは、当技術では既知である。
【００３１】ＫＧ同期確認のための好適な方法は、既知
のまたはチェック・データ・パターンの暗号化されたも
のであるデータを送信することである。これらのデータ
は、ＬＦＳＲにシードをロードして、送信側のＬＦＳＲ
とＫＧとを同期させ、その後で送信側のＬＦＳＲおよび
ＫＧを用いてシードおよびチェック・パターンを暗号化
することにより発生される。これらの受信されたデータ
が、受信側の機密通信用ターミナルにより解読される
と、受信されたシードは受信側のＬＦＳＲにロードさ
れ、チェック・データ・パターンは、そこに記憶されて
いるものと比較される。このパターン間の適合(match)
が、機密通信用ターミナルの暗号化同期を示す。
【００３２】このようにこれらの段階により、複数の暗
号化機能を有する機密通信用ターミナルが、自動的に
（ｉ）所定の暗号化モードの階層から適切な暗号化モー
ドを選択して、（ｉｉ）共通のデータ速度を選択し、
（ｉｉｉ）適切なターミナルの識別とユーザの認可とを
実行し、（ｉｖ）パブリック・キーまたは他の方法を介
してトラフィック・キーを交換し、（ｖ）暗号化通信の
同期と確認とを実行することが可能になる。
【００３３】上記の段階は、大半がオペレータの目に見
えない（transparent)方法で実行され、システムの機密
性を増大させ、しかもオペレータは詳細な暗号化手順や
方法に関する知識はより少なくて済む。
【００３４】手動キー管理モードにおいては、呼の設定
手順は、図３および図４のアクセス・ドメインおよび機
能（ＡＤ＆Ｃ）メッセージ２１１および図３および図５
の暗号化同期（ＣＳ）メッセージ２７０の交換から構成
される。
【００３５】図４のアクセス・ドメインおよび機能（Ａ
Ｄ＆Ｃ）メッセージ２１１は、どのキー管理モードを採
用すべきか、どのＫＧアルゴリズムを選択すべきか、手
動キー・データ・ベース内のどのトラフィック・キーを
用いるべきか、またその他のターミナル機能を決定する
ための情報を提供する。
【００３６】暗号化同期メッセージ２７０の交換（図
５）は、トラフィック・モード（音声、データなど）線
形帰還シフト・レジスタのシード値および／またはＫＧ
開始点を特定する情報を与えて、さらにＫＧ同期の確認
を可能にする。
【００３７】＜具体化例＞以下に示すのは、本発明の手
段と方法の一例である。図６は、ターミナル１０３（お
よび／または１０９）に類似の機密通信用ターミナル６
００を示し、モデム６１０が電話回線またはその他の通
信用システム６０５と通信を行い、マイクロプロセッサ
・コントローラ６２０に接続されている。マイクロプロ
セッサ・コントローラ６２０は、キー管理データ・ベー
ス６３０に結合され、さらに６３３と識別されるキー発
生器ＫＧ１と、６３７と識別されるＫＧ（たとえばＤＥ
Ｓ）と、スイッチ６４０と、音声またはデータ・リンク
６４５とに結合されている。スイッチ６４０は、キー発
生器６３３，６３７のどちらが音声またはデータ・リン
ク６４５をマイクロプロセッサ・コントローラ６２０、
モデム６１０および通信用システム６０５に接続するた
めに使用されるかを決定する。
【００３８】図７は、ＡＤ＆Ｃメッセージ２１１（図３
および図４）のＫＧ機能バイト７１０およびモデム速度
機能バイト７２０を示し、キー発生の様式と、データ速
度と、与えらえた機密通信用ターミナル１０３，１０９
（図１）により支援されるフォーマットとを示す。これ
らの例では、使用されないビットには“ＲＥＳ”と印が
付けられ、使用されるビットと共に完全な機能バイト(C
apabilities bytes)を形成する。優先順位が最も高いビ
ットは、“ＲＥＳ”と記されていない最も左側のビット
である。そのため、ＫＧ機能バイト７１０内では、優先
順位が最も高いキー発生器はＤＥＳで、ＫＧ１は次に優
先順位が高いキー発生器となる。同様に、データ速度の
優先順位は、当技術では既知の標準のデータ速度によ
り、９６Ｄ（最高）から４８Ｖ（最低）までの範囲とな
る。
【００３９】第１段階は、ＡＤ＆Ｃメッセージ２１１
（図３および図４参照）の発生であり、これは図７の７
１０，７２０のようにバイト群から構成され、ＡＤ＆Ｃ
メッセージ２１１を発信する装置の機能を記述する。次
にＡＤ＆Ｃメッセージが交換され（図２のブロック２１
１）、マイクロプロセッサ・コントローラ６２０に渡さ
れる。ここでメッセージは、段階２１３，２１６，２１
７，２１９，２２１，２２２および２２４のように分解
され、２つの機密通信用ターミナル間の対応する機能を
決定する。対応関係の決定ができない場合は、通信は終
了される（ブロック２１８）。適合すると、通信は進行
する（ブロック２２４）。
【００４０】ＫＧ１およびＤＥＳと示されている２つの
可能なキー発生器だけを考慮した場合は、ＤＥＳキー発
生器に、両者が２つのターミナルに共通である（図７の
バイト７１０のように）場合に、優先的な状況を与える
と、ＡＤ＆Ｃメッセージの交換（ブロック２１１）は前
述のように４つの可能な結果のいずれかで終了する。
【００４１】初期のモデム速度は、呼を起こした機密タ
ーミナルにより設定される。このモデム速度は、両方の
機密ターミナルに共通の別のモデム速度に変更すること
もできる。
【００４２】マイクロプロセッサ・コントローラ６２０
（図６）は次に、モデム６１０を介して、第１認証メッ
セージ（ＡＭ）を送り、第２ＡＭを受け取る（図５のブ
ロック２３０）。受け取られたＡＭは、処理され（ブロ
ック２３５，２３７）、パブリック・キーを解読して、
ＡＭを確認する(veryfy)。ＡＭが確認されない場合は、
プロセッサは所定回数再試行を行うことができ、それで
も確認できない場合は、図５のブロック２１８のように
通信を終了する。
【００４３】次にマイクロプロセッサ・コントローラ６
２０は、キー管理データ・ベース６３０（図２の２１０
に類似のもの）から、キー発生器ＫＧ１ないしＫＧＮの
うちの１つを採用して、乱数を発生し（図５のブロック
２４５）、この乱数は受け取られたＡＭから解読された
（ブロック２３５）パブリック・キーを用いて暗号化
（ブロック２４７）される。暗号化された乱数とその他
のデータが組み合わされて、乱数部メッセージ（random
component message: ＲＣＭ）が形成され、このメッセ
ージはＲＣＭのためのモデム６１０を介して遠隔地の
（もう一方の）機密通信用ターミナルから交換される。
受け取られたＲＣＭから得られた乱数は、その前に発生
された乱数（ブロック２４５）と組み合わされて、ＡＤ
＆Ｃメッセージから決定されたキー発生器のためのトラ
フィック・キーを形成する。乱数は、たとえば２個の二
進数を排他的ＯＲ処理することにより実現される演算で
あるモジュロ２の演算を用いて加算することにより組み
合わせることができる。
【００４４】その結果得られる（第３）の乱数を、ＡＤ
＆Ｃメッセージの交換（ブロック２１１）により選択さ
れたＫＧ内に、最上位ビットからロードする。
【００４５】マイクロプロセッサ・コントローラ６２０
は、送信側の線形帰還シフト・レジスタのためのシード
として用いられる別の乱数を発生する。チェック・パタ
ーンが暗号化されて、ＣＳメッセージの一部として送信
される（ブロック２７０）が、これには遠隔地の（もう
一方の）ターミナルの受信側ＬＦＳＲおよび／またはＫ
Ｇのためのシード（複数）も含まれている。遠隔のター
ミナルから受け取られたＣＳメッセージ（ブロック２７
０）には、第１（発信側の）機密通信用ターミナルの受
信側ＬＦＳＲおよび／またはＫＧにより用いられるシー
ドが含まれる。これは受信されたＣＳメッセージから解
読され、受信されたチェック・パターンを解読するため
に用いられる。遠隔のターミナルにおいても同様の動作
が実行される。チェック・パターンが適切に解読され
（ブロック２７５）、記憶されたデータ・チェック・パ
ターンに照合されると、望ましいメッセージの機密通信
が進行される（ブロック２７７）。チェック・パターン
の解読がうまく行かない場合、キー発生器に再度乱数が
ロードされ、ＣＳメッセージの交換（ブロック２７０）
が再試行される。
【００４６】本発明の好適な実施例においては、マイク
ロプロセッサ・コントローラ６２０は、モトローラ社
（アリゾナ州、フェニックス）製の２個のタイプ６３０
３マイクロコントローラ・チップと、タイプＤＳＰ５６
００１高速デジタル信号処理チップとから構成される。
第１のタイプ６３０３のマイクロコントローラは、すべ
ての信号流れタスクを行い、図４および図５の各々の段
階をいつ行うかを決定し、第２のタイプ６３０３のマイ
クロプロセッサ・チップは、各メッセージ２１１，２３
０，２５０，２７０の内容を判定し、タイプＤＳＰ５６
００１のチップは、たとえばパブリック・キーに暗号化
されたデータの暗号化と解読に関わる数値集約的な計算
と、その他の同様の演算上の作業とを行う。モデム機能
の好適な実施例はタイプＶ．２６、あるいはタイプＶ．
３２である。これらのタイプのモデムは、モトローラ社
の子会社であるUniversal Data Systems（アリゾナ州、
Huntzville）により販売されている。しかし、その他の
モデムや通信方法も用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】上記の説明に基づき、本発明が前述され
た問題を解決し、目的を達成して、しかも、とりわけこ
こに示した実質的な利点を有することが当業者には明白
であろう。その利点とは次のものである：（１）異なる
暗号化アルゴリズム、キー変数およびキー変数長を採用
する異なる種類の機密データ通信用システム間で、複数
の暗号化機関を含む単一の装置により、機密通信を行う
ことができる、（２）所定の階層のアルゴリズム、キ
ー、通信モードなどを与えて、機密性を増大する、
（３）ユーザの目に見えないようにすることができる。
これらの機能を１台の装置に備えることにより、本発明
は装置の電源要件と費用とを最小限に抑えて、小型の装
置を提供する。
【００４８】本発明のもう１つの利点は、機密情報プロ
トコルとキー変数交換を自動化することにより、システ
ムの操作に関するユーザの詳細な知識に対する必要性を
最小限に抑えていることである。このために、機密通信
用ターミナルの操作が簡単になる。さらに、システムの
動作を記述する情報の配布に対する必要性が小さくな
り、そのために詳細なシステムの知識の露出を最小限に
抑えてさらに機密性が増す。
【００４９】本発明は特定の要素、構造および段階に関
して説明されたが、これらの選択は説明の便宜を図るた
めのもので、制限するためものではない。また、以上の
説明に基づき、本発明は他の要素、装置および処理段階
を選択した場合にも適用されることが当業者には理解い
ただけよう。また、本開示に基づき当業者が考えられる
であろう、本発明の範囲と精神とに入る上記その他の変
形も、添付の請求項に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による公共電話システムを用いた機密通
信システムの概略図である。
【図２】本発明によるキー管理データ・ベースの概略図
である。
【図３】本発明により機密通信を開始するためのメッセ
ージ配列の一部の説明図である。
【図４】本発明の好適な実施例によるデータ速度と暗号
化アルゴリズムの適合動作を示す流れ図である。
【図５】本発明の好適な実施例により機密通信を確立す
るための図３のメッセージ交換の一部をさらに詳細に示
した流れ図である。
【図６】本発明の好適な実施例による機密通信用ターミ
ナルの一例の概略図である。
【図７】本発明の好適な実施例による、送信および受信
ターミナル間で交換されるメッセージにおいてキー発生
機能を表わすビットの割当てを示す説明図である。
【符号の説明】
１００ 機密通信システム １０３，１０９ 機密通信ターミナル １０７ 電話回線 １２０ 電話ネットワーク ２１０ キー管理データベース ２１５ 制御手段 ２２０ 相互接続部 ２１１ アクセス・ドメインおよび機能メッセージ ２３０ 認証メッセージ ２５０ 乱数部メッセージ ２７０ 暗号化同期メッセージ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１（１０３，Ａ）および第２（１０
    ９，Ｂ）ターミナル間に機密通信リンクを確立する方法
    であって、前記ターミナル（１０３，Ａ，１０９，Ｂ）
    が：両ターミナル（１０３，Ａ，１０９，Ｂ）内で使用
    可能な暗号化装置と通信モードとに関する情報を含む第
    １メッセージを交換する段階（２１１）；少なくとも１
    つのターミナル（１０３，Ａ，１０９またはＢ）におい
    て、共通のキー発生および暗号化の方法と、共通データ
    速度とを選択する段階（２１９，２２１，２２２）；ユ
    ーザの認証情報を含む第２メッセージを交換する段階
    （２３０）；トラフィック・キーを形成するためのデー
    タを与える第３メッセージを交換する段階（２５０）；
    機密通信を同期させる第４メッセージを交換する段階
    （２７０）；および機密通信を開始する段階（２７
    ７）；を含む手順に従うことを特徴とする機密通信リン
    クを確立する方法。
  2. 【請求項２】 ターミナル（１０３，Ａ，１０９，Ｂ）
    間に機密通信リンクを確立する方法であって、各ターミ
    ナル（１０３，Ａ，１０９，Ｂ）が：暗号化および解読
    機能を備えたアクセス・ドメインおよび機能メッセージ
    を交換する段階（２１１）；認定されたユーザの認証デ
    ータ、認定されたユーザのパブリック・キーを備えた認
    証メッセージを交換する段階（２３０）；第１乱数を含
    む第１乱数部メッセージを送り、第２乱数を含む第２乱
    数部メッセージを受け取り、トラフィック・キーを形成
    する段階（２５０）；暗号化同期メッセージを相互に交
    換する段階（２７０）；および機密情報相互交換を開始
    する段階（２７３，２７５，２７７）；を具備する手順
    に従うことを特徴とする機密通信リンクを確立する方
    法。
  3. 【請求項３】 いくつかの暗号化アルゴリズムのいずれ
    かを用いて機密通信リンクを確立する装置（１００）で
    あって：異なる暗号化アルゴリズムを利用する複数のデ
    ータ暗号化手段（ＫＧ１，．．．，ＫＧＮ）；暗号化さ
    れたデータを送る、前記複数の暗号化手段（ＫＧ
    １，．．．，ＫＧＮ）に結合された送信手段（１０３ま
    たは１０９，ＡまたはＢ）；暗号化されたデータを受け
    取る、前記複数の暗号化手段（ＫＧ１，．．．，ＫＧ
    Ｎ）に結合された受信手段（１０９または１０３，Ｂま
    たはＡ）；およびある機密通信に関して、前記複数の暗
    号化手段（ＫＧ１，．．．，ＫＧＮ）のどれを採用する
    かを自動的に決定する制御手段（２１０）；を組み合わ
    せて含むことを特徴とする機密通信リンクを確立する装
    置。
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