JPH10153955A - 暗号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗号強度の強い暗号装置を提供する。 【解決手段】 所定数のビットからなるブロック状の平
文又は暗号文を、共通鍵から生成された所定の複数の中
間鍵を所定の複数段の暗号化処理部又は復号化処理部に
それぞれ投入して暗号化又は復号化する共通鍵ブロック
暗号方式の暗号装置において、前記暗号化処理部又は前
記復号化処理部の構造を所定の情報に基づいて変形する
変形手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は暗号装置に係り、特
に、共通鍵ブロック暗号方式において、高強度化を達成
することのできる暗号装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子商取引・電子マネー等の商業
・金融分野、非接触定期券システムのような各種サービ
ス分野、インターネットにおける電子メール等の情報分
野などの通信においては、通信内容の秘匿や通信相手の
認証等に暗号が用いられている。

【０００３】暗号方式としては、種々の方式が存在して
いるが、送信者と受信者とが共通鍵を共有し、その共通
鍵を用いて平文を暗号化し、さらに、その共通鍵を用い
て復号化して平文を復元するＤＥＳ暗号や、ＦＥＡＬ暗
号に代表される共通鍵ブロック暗号方式が存在してい
る。

【０００４】図１１は、上記共通鍵ブロック暗号方式を
実施するための典型的な暗号装置の概略構成図である。
なお、この図において［ ］は、復号化工程を示してい
るが、最初に暗号化から説明する。

【０００５】通信すべき所定の平文を所定のビット数
（例えば６４ビット）にブロック化して形成された平文
ブロック１は、初期転置部２において所定の定められた
規則に従って、ビット位置が置換えられて新たな配置の
平文ブロックに生成される。

【０００６】初期転置部２で生成された平文ブロック
は、左右に２分されて、すなわち、平文ブロックのビッ
ト数の半分のビット（上述の例では３２ビット）に分割
されて右変換過程文Ｒ0 と左変換過程文Ｌ0 とに分けら
れ、これら過程文Ｒ0 ，Ｌ0 は、撹拌処理部３に入力さ
れるように構成されている。

【０００７】撹拌処理部３は、複数段（例えば１６段）
の撹拌処理部から構成され、すなわち、第１段撹拌処理
部３1 から第ｎ段撹拌処理部３n で構成されていて、各
段撹拌処理部３1 〜３n には、暗号化関数部４1 〜４n
及び排他的論理和部５1 〜５n がそれぞれ設けられてい
る。

【０００８】各暗号化関数部４1 〜４n は、図１２に示
される中間鍵生成部１０から得られる定位置中間鍵（本
発明の中間鍵に該当している）Ｋ1 〜Ｋn を用いてそれ
ぞれ撹拌処理される。

【０００９】この中間鍵生成部１０は、所定のビット
（例えば５６ビット）からなる共通鍵Ｋを鍵スケジュー
リング部１０ａで所定の処理を行って、所定のビット数
（例えば４８ビット）からなる定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn
を生成するように構成されている。

【００１０】各暗号化関数部４1 〜４n のうち、任意の
段の暗号化関数部（以下、これを第ｉ段暗号化関数部４
ｉとする。）を図１３を用いて説明する。

【００１１】第ｉ段撹拌処理部３ｉの右変換過程文Ｒi-
1 は、線形変換部４Ａで所定のビット数（例えば４８ビ
ット）となるように線形処理された後、排他的論理和部
４Ｂにおいて、中間鍵生成部１０から得られた第ｉ段撹
拌処理部３ｉ用の定位置中間鍵Ｋi との間で排他的論理
和処理が行われる。

【００１２】この排他的論理和処理が行われた後、一定
数のビットのユニット毎に分割され（上述の例では、４
８ビットが６ビットずつの８個）、各々のユニットは対
応する非線形処理ボックス４Ｃ1 〜４Ｃm にそれぞれ入
力されて別の一定数のビット（例えば４ビットずつの８
個））に非線形処理される。そして、各非線形処理ボッ
クス４Ｃ1 〜４Ｃm で非線形処理されたデータは、線形
変換部４Ｄで線形処理されて暗号化関数出力文Ｂi が生
成される。なお、以後、非線形処理ボックス４Ｃ1 はＳ
1 、４Ｃ2 はＳ2 …のようにして説明する。

【００１３】生成された暗号化関数出力文Ｂi は、第ｉ
段撹拌処理部３i の排他的論理和部５i で左変換過程文
Ｌi-1 との間で排他的論理和がとられる。

【００１４】上述の第ｉ段撹拌処理部３i の処理と同様
の処理が第１段撹拌処理部３1 から第ｎ段撹拌処理部３
n まで行われ、最終段の第ｎ段撹拌処理部３n からの右
変換過程文Ｒn と左変換過程文Ｌn は、上記初期転置部
２と逆の転置処理を行う逆初期転置部６で転置処理され
てブロック化された暗号文ブロック７が生成される。

【００１５】受信者が受信した暗号文ブロック７は、上
述の暗号化と逆の手法で、すなわち、図１１の［ ］で
示される工程と定位置中間鍵Ｋn 〜Ｋ1 を用いて平文ブ
ロックに復元される。したがって、図８の暗号化関数部
４1 〜４n は、復号化の際、復号化関数部４1 〜４n と
なる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の共通鍵ブロック暗号方式の暗号装置は、暗号処理速
度が速い等の長所を有しているが、近年の計算機性能の
飛躍的向上及び暗号解読技術の進歩により、暗号強度が
相対的に低下してきているという問題点がある。

【００１７】このような問題点を解決するために、撹拌
処理部の段数を増加させたり、共通鍵のビット数を増加
させたり、あるいは、ブロック間の連鎖をとるという解
決手段も考えられるが、これらはいずれも処理時間の増
大を招来するという新たな問題を提起してしまう。

【００１８】また、上記従来の共通鍵ブロック方式の暗
号装置においては、上記図１３に示されるように、各段
の暗号化関数部の構成が各段によって同一であるので、
選択平文攻撃等により解読されやすいという危険性を含
んでいる。

【００１９】そこで、本発明は、上記欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、処理時間の増
大を招来することなく暗号強度を高めることのできる暗
号装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る暗号装置
は、上記目的を達成するために、所定数のビットからな
るブロック状の平文又は暗号文を、共通鍵から生成され
た所定の複数の中間鍵を所定の複数段の暗号化処理部又
は復号化処理部にそれぞれ投入して暗号化又は復号化す
る、共通鍵ブロック暗号方式の暗号装置において、前記
暗号化処理部又は前記復号化処理部の構造を所定の情報
に基づいて変形する変形手段を設けたことを特徴として
いる。前記変形手段は、前記共通鍵の情報に基づくもの
であることを特徴としている。前記変形手段は、前記生
成された中間鍵の情報に基づくものであることを特徴と
している。前記変形手段は、前記暗号化処理部又は復号
化処理部の右変換過程文の情報に基づくものであること
を特徴としている。前記変形手段は、前記共通鍵の情報
及び前記生成された中間鍵の情報に基づくものであるこ
とを特徴としている。前記変形手段は、前記共通鍵の情
報及び前記暗号化処理部又は復号化処理部の右変換過程
文の情報に基づくものであることを特徴としている。前
記変形手段は、前記生成された中間鍵の情報及び前記暗
号化処理部又は復号化処理部の右変換過程文の情報に基
づくものであることを特徴としている。前記変形手段
は、前記共通鍵の情報、前記生成された中間鍵の情報及
び前記暗号化処理部又は復号化処理部の右変換過程文の
情報に基づくものであることを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、一実施の形態に係る暗号
装置の概略構成図である。

【００２２】なお、上記従来の図１１〜図１３と同一構
成要素には同一符号を用い、これら構成要素については
説明が重複するため新規な部分のみについて異なる符号
を付して説明する。

【００２３】図１中、２０は変形部であって、暗号化関
数変形部２０ａ及び暗号化関数変形情報演算部２０ｂか
ら構成されている。暗号化関数変形部２０ａは、暗号化
関数変形情報演算部２０ｂが共通鍵Ｋの情報を基に所定
の演算処理を行った結果に基づいて、各暗号化関数部４
1 〜４n の構造の内容を変形できるように構成されてい
る。

【００２４】変形部２０の動作を説明する前に、本発明
の暗号化処理部４1 〜４n の構造の変形の理解を容易に
するため、上記図１３及び図２〜図４を用いて説明す
る。なお、説明を簡単にするために、図５以降の実施の
形態を含めて、一つの平文ブロックは６４ビット（図１
中の（ ）内の数字はビット数をあらわしている。図６
〜図１２も同じ。）、暗号文ブロックも６４ビット、従
って、それらの右半分である右変換過程文Ｒi-1 （ｉは
ｉ段目を表わす）は３２ビット、左半分である左変換過
程文Ｌi-1 （ｉはｉ段目を表わす）も３２ビット、共通
鍵Ｋはパリティビットをのぞいて５６ビット、定位置中
間鍵Ｋi （ｉはｉ番目を表わす）は４８ビット、従っ
て、暗号化関数部４1 〜４n へ投入するそれぞれの中間
鍵Ｋ1 〜Ｋnも４８ビット、各暗号化関数部４1 〜４n
における線形変換部４Ａの入力側は３２ビットで、出力
側は４８ビットに拡大転置、非線形処理ボックスＳ1 〜
Ｓm の数は８個、つまりｍ＝８、各非線形処理ボックス
Ｓ1 〜Ｓm は６ビットを入力して非線形の関係にある４
ビットを出力するものであり、暗号化関数出力文Ｂi
（ｉはｉ段目を表わす）は３２ビット、撹拌処理部３の
トータル段数ｎは１６段とする。また、変形部２０で
は、以下に説明する変形のうちいずれか１つ、あるいは
２つ以上を混在させて行われるが、この変形の種類は多
種あり、従って、本発明の変形の種類は、以下の説明に
限定されない。

【００２５】各暗号化関数部４1 〜４n の基本形は上記
図１３に示される従来の構造（構成）をとるが、まず、
変形の第１の例について説明する。この第１の例は、図
２に示されるように、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm を
選択するものである。

【００２６】この選択のアルゴリズムは、先ず、暗号化
関数変形情報演算部２０ｂより渡された変形情報のうち
の１つであるＧ（このＧについては後に詳述する）の２
４ビットを３ビットずつ８個に分割する。そして、１番
左の３ビットが１番目、１番右の３ビットが８番目の並
び順とする。次に、この各々３ビットで表わされる数値
に１を加算して新しい数値とする。さらに、新しい数値
で示される非線形処理ボックスを選択して各々該当番目
に置く。例えば、１番目の新しい数値がｊとすると非線
形処理ボックスＳj を１番目（図１３において最も左
側）にもってくる。このようにして変形された暗号化関
数部が撹拌処理部３で使用される。

【００２７】変形の第２の例は、図３に示されるよう
に、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の並べ替えをするも
のである。先ず、図３（ａ）に示される並べ替えのアル
ゴリズムは、暗号化関数変形情報演算部２０ｂより渡さ
れた変形情報のうちの１つであるｉ（このｉについては
後に詳述する）に基づき、しかも、このｉが奇数のとき
を示していて、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の位置
は、左側から（つまり１番目から）順に、Ｓi mod ８＋
１，Ｓ（ｉ＋２） mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋４） mod８＋
１，Ｓ（ｉ＋６） mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋１） mod ８
＋１，Ｓ（ｉ＋３） mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋５） mod
８＋１，Ｓ（ｉ＋７） mod ８＋１、の位置となる。こ
こで、ｉ mod ８＋１とは、ｉを８で割った剰余に１を
加算したものである。

【００２８】図３（ｂ）は、ｉが偶数のときを示してい
て、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓmの位置は、左側から
（つまり１番目から）順に、Ｓi mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋
４）mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋３） mod ８＋１，Ｓ（ｉ
＋７） mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋２） mod ８＋１，Ｓ
（ｉ＋５） mod ８＋１，Ｓ（ｉ＋６） mod ８＋１，
Ｓ（ｉ＋１） mod ８＋１の位置となる。このようにし
て変形された暗号化関数部が撹拌処理部３で使用され
る。

【００２９】変形の第３の例は、非線形処理ボックスＳ
1 〜Ｓm の多重通過・ローテートを行うものである。こ
の多重通過・ローテートのアルゴリズムは、図４（ａ）
に示されるように、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の多
重通過の回数（カウンタＴ1で初期値０）の上限が予め
ｑと定められている。そして、今回、ｑ＝２とすると、
非線形処理ボックスでの処理を受けるとカウンタＴ2 が
インクリメントされ、Ｔ＜ｑの場合には、拡大・ローテ
ート処理部４Ｃ′で拡大・ローテート処理がほどこさ
れ、再度、非線形処理ボックスでの処理を受ける。この
処理は、Ｔ≧ｑに達するまで繰り返される。

【００３０】この拡大・ローテート処理部４Ｃ′の処理
は、図４（ｂ）に示されるように、各々の非線形処理ボ
ックス４Ｃの出力４ビットのうち、上位（左側）２ビッ
トの奇数パリティをその上位に設け、下位（右側）２ビ
ットの偶数パリティをその下位に設け各々６ビットと
し、それを８個集めて４８ビットとし、暗号化関数変形
情報演算部２０ｂより渡された変形情報のうちの１つで
あるｉに基づいてｉビット右へローテートする。このよ
うにして変形された暗号化関数部が撹拌処理部３で使用
される。

【００３１】さて、図１に基づいて変形部２０の動作が
共通鍵Ｋを用いたときの例を説明すると、まず、暗号化
関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースしている撹拌処
理部３の対応段情報Ｘ（任意のＸ段目をあらわす）と共
通鍵Ｋとのビット毎の排他的論理和をとり、これをＺと
する。このＺの下位２４ビットをＧとし、また、Ｚをト
ータルの段数ｎ（１６段）で割った剰余Ｙに１を加算し
たものｉが算出される。つまり、 ｉ＝１＋Ｙ＝１＋（Ｘ XOR Ｋ） mod ｎ となる。

【００３２】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数部を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入す
る。具体的な数値例では、いま、Ｋ＝００００００００
００００３Ａ（１６進表現）とし、１段目のＸ＝０００
００００００００００１（上位拡張，１６進表現）のと
きを計算するとｉ＝１２、Ｇ＝００００３Ｂ（１６進表
現）となる。

【００３３】変形のタイプは、上述の非線形処理ボック
スを選択するもの、非線形処理ボックスの並べ替えをす
るもの、非線形処理ボックスの多重通過・ローテートを
するものなど種々使えるが、ここでは、非線形処理ボッ
クスＳ1 〜Ｓm を選択する変形を行ってみると、Ｇによ
り非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の並びは、Ｓ1 ，Ｓ1
，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ8 ，Ｓ4 となり、この
変形された暗号化関数部が第１段撹拌処理部３1 に投入
されることとなる。以下、２段以降の撹拌処理部３2 〜
３n へも同様に計算して変形し投入される。

【００３４】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形でなく、共通鍵Ｋの情報に基づいて変
形されるので、暗号強度を高めることができる。

【００３５】図５は、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ
が定位置中間鍵（本発明の生成された中間鍵に該当）Ｋ
1 〜Ｋn の情報に基づいて暗号化関数変形部２０ａを操
作するようにしている。

【００３６】変形部２０の動作の一例を説明すると、ま
ず、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースして
いる撹拌処理部３の対応段情報Ｘ（任意のＸ段目をあら
わす）と定位置中間鍵ＫＸ（Ｘ番目の定位置中間鍵をあ
らわし、４９ビット以上はオール０とする）とのビット
毎の排他的論理和をとり、それをＺとし、このＺの下位
２４ビットをＧとする。また、このＺをトータルの段数
ｎで割った剰余Ｙに１を加算したものｉが算出される。
つまり、 ｉ＝１＋Ｙ＝（Ｘ xor ＫＸ） mod ｎ となる。

【００３７】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数部を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入す
る。具体的な数値例では、いま、Ｋ1 ＝０００００００
０００００１６（上位拡張，１６進表現）とし、１段目
のＸ＝０００００００００００００１（上位拡張，１６
進表現）のときを計算するとｉ＝８、Ｇ＝００００１７
（１６進表現）となる。ここで、上述と同様に非線形処
理ボックスＳ1 〜Ｓm の並べ替えを行う変形を行ってみ
ると、その並びは、Ｓ1 ，Ｓ5 ，Ｓ4 ，Ｓ8 ，Ｓ3 ，Ｓ
6 ，Ｓ7 ，Ｓ2 となる。以下、２段以降も同様に計算し
て変形し投入することとなる。

【００３８】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形で投入されることなく、定位置中間鍵
Ｋ1 〜Ｋn の情報に基づいて投入されるので、暗号強度
を高めることができる。

【００３９】図６は、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ
が撹拌処理部３の右変換過程文Ｒ0〜Ｒn-1 の情報に基
づいて暗号化関数変形部２０ａを操作するようにしてい
る。

【００４０】変形部２０の動作の一例を説明すると、ま
ず、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースして
いる撹拌処理部３の対応段情報Ｘ（任意のＸ段目をあら
わす）に対し、右変換過程文ＲＸ（Ｘ段目の暗号化関数
部へ入力されるもの）の下位から２４ビットをＧとし、
右変換過程文ＲＸの下位から４ビットまではそのままで
５ビット以上をオール０とした数値ｒＸに１を加算した
ものｉが算出される。つまり、 ｉ＝ｒＸ＋１ となる。

【００４１】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数部を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入す
る。具体的な数値例では、いま、Ｒ0 ＝０００００１Ｆ
６（１６進表現）とし、１段目のときを計算するとｉ＝
７、Ｇ＝０００１Ｆ６（１６進表現）となる。

【００４２】ここで、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の
多重通過・ローテートの変形を行ってみる。先ず、１回
目の非線形処理ボックスでの処理を受けると、各非線形
処理ボックスＳ1 〜Ｓm の出力４ビットのうち、上位
（左側）２ビットの奇数パリティをその上位に設け、下
位（右側）２ビットの偶数パリティをその下位に設け各
々６ビットとし、それを８個集めて４８ビットとし、暗
号化関数変形情報演算部２０ｂより渡された変形情報の
うちの１つであるｉに基づいてｉ＝７ビット右ローテー
トされる。そして、ｑ＝２であるため、さらにもう一度
非線形処理ボックスでの処理を受ける。この変形された
暗号化関数部が第１段撹拌処理部３1 に投入される。以
下、２段以降も同様に計算して変形し投入される。

【００４３】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形でなく、右変換過程文Ｒ0 〜Ｒn-1 の
情報に基づいて変形されるので、暗号強度を高めること
ができる。

【００４４】図７は、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ
が共通鍵Ｋ及び定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn の情報に基づい
て暗号化関数変形部２０ａを操作するようにしている。

【００４５】変形部２０の動作の一例を説明すると、ま
ず、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースして
いる撹拌処理部３の対応情報Ｘ（任意のＸ段目をあらわ
す）に対し、共通鍵Ｋと定位置中間鍵ＫＸ（Ｘ番目の定
位置中間鍵をあらわし、４９ビット以上はオール０とす
る）とのビット毎の排他的論理和をとり、それをＺと
し、このＺの下位２４ビットをＧとする。また、このＺ
をトータルの段数ｎで割った剰余Ｙに１を加算したもの
ｉが算出される。つまり、 ｉ＝１＋Ｙ＝１＋（Ｋ xor ＫＸ） mod ｎ となる。

【００４６】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数部を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入す
る。具体的な数値例では、いま、Ｋ＝００００００００
００００３Ａ（１６進表現）、Ｋ1 ＝００００００００
００００１６（上位拡張，１６進表現）とすると、１段
目のときを計算するとｉ＝１３となり、Ｇ＝００００２
Ｃ（１６進表現）となる。

【００４７】ここで、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm を
選択する変形を行ってみると、Ｇにより非線形処理ボッ
クスＳ1 〜Ｓm の並びは、Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ
1 ，Ｓ1 ，Ｓ6 ，Ｓ5 となり、この変形された暗号化関
数部が第１段撹拌処理部３1に投入される。以下、２段
以降も同様に計算して変形し投入される。

【００４８】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形で投入されることなく、共通鍵Ｋ及び
定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn の情報に基づいて変形されるの
で、暗号強度を高めることができる。

【００４９】図８は、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ
が共通鍵Ｋ及び右変換過程文Ｒ0 〜Ｒn-1 の情報に基づ
いて暗号化関数変形部２０ａを操作するようにしてい
る。

【００５０】変形部２０の動作の一例を説明すると、ま
ず、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースして
いる撹拌処理部３の対応段情報Ｘ（任意のＸ段目をあら
わす）に対し、共通鍵Ｋと、右変換過程文ＲＸ（Ｘ段目
の暗号化関数部に入力されるもの）の３３ビット以上を
オール０にして５６ビットまで拡張したものＲＲＸとの
ビット毎の排他的論理和をとり、それをＺとし、このＺ
の下位２４ビットをＧとする。また、Ｚをトータルの段
数ｎで割った剰余Ｙに１を加算したものｉが算出され
る。つまり、 ｉ＝１＋Ｙ＝１＋（Ｋ xor ＲＲＸ） mod ｎ となる。

【００５１】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数部を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入す
る。具体的な数値例では、いま、Ｋ＝００００００００
００００３Ａ（１６進表現）、ＲＲ0 ＝０００００００
００００１Ｆ６（上位拡張，１６進表現）とすると、１
段目のときを計算するとｉ＝１３、Ｇ＝０００１ＣＣ
（１６進表現）となる。

【００５２】ここで、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の
並べ替えをする変形を行ってみると、ｉにより非線形処
理ボックスＳ1 〜Ｓm の並びは、Ｓ6 ，Ｓ8 ，Ｓ2 ，Ｓ
4 ，Ｓ7 ，Ｓ1 ，Ｓ3 ，Ｓ5 となり、この変形された暗
号化関数部が第１段撹拌処理部３1 に投入される。以
下、２段以降も同様に計算して変形し投入される。

【００５３】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形でなく、共通鍵Ｋ及び右変換過程文Ｒ
0 〜Ｒn-1 の情報に基づいて変形されるので、暗号強度
を高めることができる。

【００５４】図９は、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ
が定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn 及び右変換過程文Ｒ0 〜Ｒn-
1 の情報に基づいて暗号化関数変形部２０ａを操作する
ようにしている。

【００５５】変形部２０の動作の一例を説明すると、ま
ず、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースして
いる撹拌処理部３の対応段情報Ｘ（任意のＸ段目をあら
わす）に対し、定位置中間鍵ＫＸ（Ｘ番目の定位置中間
鍵をあらわし、４９ビット以上はオール０とする）と、
右変換過程文ＲＸ（Ｘ段目の暗号化関数部に入力される
もの）の３３ビット以上をオール０にして５６ビットま
で拡張したものＲＲＸとのビット毎の排他的論理和をと
り、それをＺとし、このＺの下位２４ビットをＧとす
る。また、このＺをトータルの段数ｎで割った剰余Ｙに
１を加算したものｉが算出される。つまり、 ｉ＝１＋Ｙ＝１＋（ＫＸ xor ＲＲＸ） mod ｎ となる。

【００５６】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数部を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入す
る。具体的な数値例では、いま、Ｋ1 ＝０００００００
０００００１６（上位拡張，１６進表現）、ＲＲ0 ＝０
００００００００００１Ｆ６（上位拡張，１６進表現）
とすると、１段目のときを計算するとｉ＝１、Ｇ＝００
０１Ｅ０（１６進表現）となる。

【００５７】ここで、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm を
選択する変形を行ってみると、Ｇにより非線形処理ボッ
クスＳ1 〜Ｓm の並びは、Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ1 ，Ｓ
1 ，Ｓ8 ，Ｓ5 ，Ｓ1 となり、この変形された暗号化関
数部が第１段撹拌処理部３1に投入される。以下、２段
以降も同様に計算して変形し投入される。

【００５８】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形でなく、定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn 及び
右変換過程文Ｒ0 〜Ｒn-1 の情報に基づいて変形される
ので、暗号強度を高めることができる。

【００５９】図１０は、暗号化関数変形情報演算部２０
ｂが共通鍵Ｋ、定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn 及び右変換過程
文Ｒ0 〜Ｒn-1 の情報に基づいて暗号化関数変形部２０
ａを操作するようにしている。

【００６０】変形部２０の動作の一例を説明すると、ま
ず、暗号化関数変形情報演算部２０ｂ内でトレースして
いる撹拌処理部３の対応段情報Ｘ（任意のＸ段目をあら
わす）に対し、共通鍵Ｋと、定位置中間鍵ＫＸ（Ｘ番目
の定位置中間鍵をあらわし、４９ビット以上はオール０
とする）と、右変換過程文ＲＸ（Ｘ晩目の暗号化関数部
に入力されるもの）の３３ビット以上をオール０にして
５６ビットまで拡張したものＲＲＸとのビット毎の排他
的論理和をとり、それをＺとし、Ｚの下位２４ビットを
Ｇとする。また、このＺをトータルの段数ｎで割った剰
余Ｙに１を加算したものｉが算出される。つまり、 ｉ＝１＋Ｙ＝１＋（Ｋ xor ＫＸ xor ＲＲＸ） mod
ｎ となる。

【００６１】次に、このＸ、ｉ及びＧを暗号化関数変形
部２０ａに渡し、この暗号化関数変形部２０ａでは、暗
号化関数を変形して第Ｘ段撹拌処理部３Ｘへ投入する。
具体的な数値例では、いま、Ｋ＝００００００００００
００３Ａ（１６進表現）、Ｋ1 ＝００００００００００
００１６（上位拡張，１６進表現）、ＲＲ0 ＝００００
０００００００１Ｆ６（上位拡張，１６進表現）とする
と、１段目のときを計算するとｉ＝１１、Ｇ＝０００１
ＤＡとなる。

【００６２】ここで、非線形処理ボックスＳ1 〜Ｓm の
並べ替えをする変形を行ってみると、ｉにより非線形処
理ボックスＳ1 〜Ｓm の並びは、Ｓ4 ，Ｓ6 ，Ｓ8 ，Ｓ
2 ，Ｓ5 ，Ｓ7 ，Ｓ1 ，Ｓ3 となり、この変形された暗
号化関数部が第１段撹拌処理部３1 に投入される。以
下、２段以降も同様に計算して変形し投入される。

【００６３】上述のように、各暗号化関数部４1 〜４n
は固定化された形でなく、共通鍵Ｋ、定位置中間鍵Ｋ1
〜Ｋn 及び右変換過程文Ｒ0 〜Ｒn-1 の情報に基づいて
変形されるので、暗号強度を高めることができる。

【００６４】復号化に関しては、上記図１及び図５〜図
１０のすべての例において、従来と同様に鍵の投入順序
を逆にして行われるので、鍵スケジューリング部１０ａ
での定位置中間鍵Ｋ1 〜Ｋn の生成順序をＫ1 ，Ｋ2 ，
…，Ｋn の順ではなく、逆のＫn ，…，Ｋ2 ，Ｋ1 の順
で生成される。つまり、１番目の定位置にはＫn が、２
番目の定位置にはＫn-1 が、ｎ番目の定位置にはＫ1 が
きて新たなＫ1 ，Ｋ2，…，Ｋn となる。また、上記図
１及び図５の実施の形態のみ、ｉの算出においてＸの代
わりにｎ−Ｘ＋１が代入される。そして、上記全ての実
施の形態において、復号化で用いられる各段の復号化関
数部は、暗号化時と同じ順に変型されて投入される。

【００６５】

【発明の効果】本発明に係る暗号装置は、暗号化処理部
又は復号化処理部の構造を所定の情報に基づいて変形す
る変形手段を設けたので、暗号強度を強めることができ
る。変形手段を共通鍵の情報に基づくものとしたとき
は、暗号強度を強めることができる。変形手段を生成さ
れた中間鍵の情報に基づくものとしたときは、暗号強度
を強めることができる。変形手段を暗号化処理部又は復
号化処理部の右変換過程文の情報に基づくものとしたと
きは、暗号強度を強めることができる。変形手段を共通
鍵の情報及び生成された中間鍵の情報に基づくものとし
たときは、暗号強度を強めることができる。変形手段を
共通鍵の情報及び暗号化処理部又は復号化処理部の右変
換過程文の情報に基づくものとしたときは、暗号強度を
強めることができる。変形手段を生成された中間鍵の情
報及び暗号化処理部又は復号化処理部の右変換過程文の
情報に基づくものとしたときは、暗号強度を強めること
ができる。変形手段を共通鍵の情報、生成された中間鍵
の情報及び暗号化処理部又は復号化処理部の右変換過程
文の情報に基づくものとしたときは、暗号強度を強める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る暗号装置の概略構
成図である。

【図２】非線形処理ボックスの選択アルゴリズムであ
る。

【図３】非線形処理ボックスの並べ替えのアルゴリズム
である。

【図４】（ａ）は非線形処理ボックスの多重通過・ロー
テートのアルゴリズム、及び（ｂ）は拡大・ローテート
処理のアルゴリズムである。

【図５】本発明の他の実施の形態に係る暗号装置の概略
構成図である。

【図６】本発明の他の実施の形態に係る暗号装置の概略
構成図である。

【図７】本発明の他の実施の形態に係る暗号装置の概略
構成図である。

【図８】本発明の他の実施の形態に係る暗号装置の概略
構成図である。

【図９】本発明の他の実施の形態に係る暗号装置の概略
構成図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態に係る暗号装置の概
略構成図である。

【図１１】従来の暗号装置の概略構成図である。

【図１２】中間鍵生成部の詳細図である。

【図１３】暗号化関数部の詳細図である。

【符号の説明】

１ 平文（暗号文）ブロック ２ 初期転置部 ３ 本発明の暗号化処理部及び復号化処理部に当たる撹
拌処理部 ４1 〜４n 暗号化関数部（復号化のときは復号化関数
部に当たる） ４Ａ，４Ｄ 線形変換部 ４Ｂ 排他的演算和部 ４Ｃ1 〜４Ｃm （Ｓ1 〜Ｓm ) 非線形処理ボックス ５1 〜５n 排他的論理和部 ６ 逆初期転置部 ７ 暗号分（平文）ブロック １０ 中間鍵生成部 １０ａ 鍵スケジューリング部 ２０ 変形部 ２０ａ 暗号化関数変形部 ２０ｂ 暗号化関数変形情報演算部 Ｒ0 〜Ｒn 右変換過程文 Ｌ0 〜Ｌn 左変換過程文 Ｋ 共通鍵 Ｋ1 〜Ｋn 定位置中間鍵（中間鍵）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定数のビットからなるブロック状の平
   文又は暗号文を、共通鍵から生成された所定の複数の中
   間鍵を所定の複数段の暗号化処理部又は復号化処理部に
   それぞれ投入して暗号化又は復号化する、共通鍵ブロッ
   ク暗号方式の暗号装置において、 前記暗号化処理部又は前記復号化処理部の構造を所定の
   情報に基づいて変形する変形手段を設けたことを特徴と
   する暗号装置。
2. 【請求項２】 変形手段は、共通鍵の情報に基づくもの
   であることを特徴とする請求項１記載の暗号装置。
3. 【請求項３】 変形手段は、生成された中間鍵の情報に
   基づくものであることを特徴とする請求項１記載の暗号
   装置。
4. 【請求項４】 変形手段は、暗号化処理部又は復号化処
   理部の右変換過程文の情報に基づくものであることを特
   徴とする請求項１記載の暗号装置。
5. 【請求項５】 変形手段は、共通鍵の情報及び生成され
   た中間鍵の情報に基づくものであることを特徴とする請
   求項１記載の暗号装置。
6. 【請求項６】 変形手段は、共通鍵の情報及び暗号化処
   理部又は復号化処理部の右変換過程文の情報に基づくも
   のであることを特徴とする請求項１記載の暗号装置。
7. 【請求項７】 変形手段は、生成された中間鍵の情報及
   び暗号化処理部又は復号化処理部の右変換過程文の情報
   に基づくものであることを特徴とする請求項１記載の暗
   号装置。
8. 【請求項８】 変形手段は、共通鍵の情報、生成された
   中間鍵の情報及び暗号化処理部又は復号化処理部の右変
   換過程文の情報に基づくものであることを特徴とする請
   求項１記載の暗号装置。