JPH10303884A - 暗号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 差分解読法に対するブロック暗号の暗号強度
を向上させる。 【解決手段】 平文に応じた擬似乱数を発生させ、この
擬似乱数に応じて、連鎖処理済の隣接ブロックのデータ
を８バイト毎に入れ換える（Ｓ１）。次に、前記８バイ
ト単位でＤＥＳによる暗号化を行い、連鎖技法により隣
接ブロックと連鎖を取る（Ｓ２）。そして、２５６バイ
ト全体をバイト単位で入れ換える（Ｓ３）。この暗号化
方法によれば、平文に応じてデータの位置そのものが変
化するので、差分解読法により平文ペアの排他的論理和
及びそれに対応する暗号文ペアの排他的論理和の特徴を
抽出することが困難となり、暗号強度を向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連鎖技法を用いて
ブロック暗号を利用する暗号化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ファクシミリ装置では、原稿
を読み取って得られたデータをＭＨ符号化、ＭＲ符号化
等により符号化した後、符号化されたデータを目的のフ
ァクシミリ装置へ送信していた。このようなファクシミ
リ装置間の通信において、送信される符号化データから
元のデータが解読されないようにするために、符号化デ
ータをさらに暗号化して目的のファクシミリ装置へ送信
する技術が知られている。

【０００３】従来から用いられている暗号は、全ての鍵
を秘密にする暗号であり、慣用暗号と呼ばれる。この慣
用暗号は、数十ビット以上の比較的長いデータブロック
毎に暗号化するブロック暗号と、１ビット〜数ビットの
小データブロック毎に暗号化するストリーム暗号とに分
類される。

【０００４】このうちブロック暗号については、ブロッ
ク暗号の安全性を高めるため及び該ブロック暗号をスト
リーム暗号として使うために、平文を暗号化して得られ
た暗号文を次の暗号化処理の入力側にフィードバックす
る連鎖技法と呼ばれる技法が知られている。

【０００５】この連鎖技法はＩＳＯ８３７２（６４ビッ
トブロック暗号に対する暗号利用モード）に規定されて
おり、該連鎖技法の一例として、平文を暗号化して得ら
れた暗号文を次の暗号化処理の入力側にフィードバック
し該暗号文と平文との排他的論理和を取ることで、次々
と平文に対して所定方向に暗号化処理を実行していくＣ
ＢＣモード（Cipher Block Chaining mode）が知られて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような連鎖技法を用いてブロック暗号を利用する暗号化
方法では、暗号文と平文との排他的論理和を取っている
だけなので、差分解読法（排他的論理和の結果が等しく
なるような平文ペアに対応する暗号文ペアを調査する方
法）を用いれば、解読できてしまうおそれがあった。即
ち、上記のような従来技術は、差分解読法に対して弱
い、という問題点を有していた。

【０００７】本発明は、上記問題点を解消するために成
されたものであり、差分解読法に対するブロック暗号の
暗号強度を向上させることができる暗号化方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の暗号化方法は、連鎖技法を用いてブ
ロック暗号を利用する暗号化方法であって、データを所
定単位毎に入れ換えた後、該入れ換えたデータに対して
連鎖技法に基づく連鎖処理を行うことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の暗号化方法は、連鎖
技法を用いてブロック暗号を利用する暗号化方法であっ
て、平文に応じて隣接ブロックのデータを入れ換えるこ
とを特徴とする。

【００１０】また、請求項３記載の暗号化方法は、請求
項２記載の暗号化方法において、平文に応じた擬似乱数
を発生させ、この擬似乱数に応じて隣接ブロックのデー
タを入れ換えることを特徴とする。

【００１１】上記請求項１記載の暗号化方法では、デー
タを所定単位毎に入れ換えた後、該入れ換えたデータに
対して連鎖技法に基づく連鎖処理を行う。このように連
鎖処理の対象となるデータを所定単位毎に入れ換えるこ
とで、平文に応じてデータの位置そのものが変化するの
で、差分解読法により平文ペアの排他的論理和及びそれ
に対応する暗号文ペアの排他的論理和の特徴を抽出する
ことが困難となり、暗号強度を向上させることができ
る。

【００１２】また、請求項２記載の暗号化方法では、平
文に応じて隣接ブロックのデータを入れ換える。これに
より、上記同様に、平文に応じてデータの位置そのもの
が変化するので、差分解読法により平文ペアの排他的論
理和及びそれに対応する暗号文ペアの排他的論理和の特
徴を抽出することが困難となり、暗号強度を向上させる
ことができる。

【００１３】上記のように平文に応じて隣接ブロックの
データを入れ換えるには、請求項３に記載したように、
平文に応じた擬似乱数を発生させ、この擬似乱数に応じ
て隣接ブロックのデータを入れ換えることで実現でき
る。

【００１４】ここでいう隣接ブロックは、ブロック連鎖
のブロックとは必ずしも一致させる必要はなく、例え
ば、偶数番目のデータと奇数番目のデータの２つのブロ
ックに分けてお互いにデータを入れ換えても良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る暗号化方法の実施の形態を説明する。

【００１６】［暗号化方法に基づく暗号化を実行するフ
ァクシミリ装置の構成］まず、本発明に係る暗号化方法
に基づく暗号化処理を実行するファクシミリ装置の構成
を説明する。図１に示すように、本実施形態におけるフ
ァクシミリ装置１０は、ファクシミリ装置１０全体を制
御するＣＰＵ１２、ＣＰＵ１２を動作させるためのプロ
グラムが格納されたメモリとしてのＲＯＭ１４、ＣＰＵ
１２の動作に必要なデータを保存するメモリとしてのＲ
ＡＭ１６、オペレータからの入力の受け付け及びファク
シミリ装置１０の状態の表示を行う操作部１８、ＣＣＤ
等を含んで構成され原稿を読み取りその読取データを２
値化する画像読み取り部２２、画像読み取り部２２で２
値化された画情報を圧縮符号化する符号器２４、メモリ
を内蔵し、符号器２４で符号化された画情報を前記メモ
リに書き込みＣＰＵ１２と連携して前記画情報に対して
暗号化処理を行うデータ処理部２６、圧縮符号化された
画情報を復号化する復号器２８、画情報を記録用紙等に
印字出力する画像記録部３０、公衆回線３４に接続され
画情報を公衆回線３４に送出するモデム回線制御部３
２、及び画像読み取り部２２により読み取られた画情報
やモデム回線制御部３２により受信した画情報を一時的
に記憶する画像記憶部２０を含んで構成されており、こ
れらはデータバス３６を介して相互に接続されている。

【００１７】［ファクシミリ装置の送受信動作］次に、
上記ファクシミリ装置１０の基本的な送受信動作を説明
する。

【００１８】まず、図２を用いて、送信動作を説明す
る。図２に示すステップ１０２で操作部１８から送信指
示を受けると、ステップ１０４へ進み、画像読み取り部
２２の所定位置に載置された原稿を画像読み取り部２２
によって読み取り、この読取で得られた画情報を符号器
２４で符号化した後、該符号化した画情報を画像記憶部
２０に一旦蓄積する。

【００１９】次のステップ１０６では画像記憶部２０に
蓄積された画情報を２５６バイト単位でデータ処理部２
６のメモリに転送し、後に説明する連鎖方法により暗号
化処理を行う。そして、暗号化された画情報はモデム回
線制御部３２に転送され、ステップ１０８でモデム回線
制御部３２によって前記暗号化された画情報を２５６バ
イト単位でＩＴＵ−ＴのＧ３ファクシミリエラーコレク
トモードで公衆回線３４に送出する。このようにして、
画情報は暗号化され目的のファクシミリ装置へ送信され
る。

【００２０】以後、ステップ１０６、１０８を繰り返
し、全ての画情報を暗号化し目的のファクシミリ装置へ
送信する。なお、ステップ１０６の暗号化処理では、２
回目以降は前ブロックの平文を連鎖の初期ベクターとし
て使用する。

【００２１】次に、図３を用いて、受信動作を説明す
る。図３に示すステップ２０２で外部のファクシミリ装
置から、暗号化された画情報を受信すると、ステップ２
０４で該受信した画情報をモデム回線制御部３２によっ
て２値データに変換した（即ち、復調した）後、データ
処理部２６のメモリに転送する。

【００２２】次のステップ２０６では、データ処理部２
６のメモリ上で送信時と同様に、前記復調された画情報
に対して、所定データ量単位で後述する連鎖方法により
復号化処理を行う。そして、次のステップ２０８で前記
復号化された所定データ量の画情報を画像記憶部２０へ
格納する。

【００２３】以後、ステップ２０６、２０８を繰り返
し、受信した全ての画情報を復号化し画像記憶部２０へ
格納する。なお、ステップ２０６の復号化処理では、２
回目以降は前ブロックの平文を連鎖の初期ベクターとし
て使用する。

【００２４】受信した全ての画情報の復号化・画像記憶
部２０への格納が完了すると、ステップ２１２へ進み、
画像記憶部２０から画情報を取り出して復号器２８で伸
張し、次のステップ２１４で画像記録部３０によって前
記伸張した画情報を記録用紙等に印字出力する。

【００２５】［本実施形態の作用］さて、これより本実
施形態の作用として、本発明に係る連鎖技法を用いた暗
号化方法を、図４、図６を用いて説明する。

【００２６】（１）平文を基に乗算合同法Ｘ_n ＝１６８
０７Ｘ_n-1 （ｍｏｄ ２³¹−１）により擬似乱数を発生
させ、この擬似乱数を使ってデータを８バイト単位に入
れ換える（図４のＳ１）。

【００２７】ここで、図６を用いて、擬似乱数を使った
データ入れ換え処理を説明する。変数ａ₀ に平文データ
を代入し変数ｉを「０」で初期設定し（図６のステップ
１５２）、平文データａ₀ を基に乗算合同法Ｘ_n ＝１６
８０７Ｘ_n-1 （ｍｏｄ ２³¹−１）により発生させた擬
似乱数を変数ａ₁ に代入する（＝擬似乱数ａ₁ を設定す
る）（ステップ１５４）。

【００２８】この擬似乱数ａ₁ の下位３ビットをｒａｎ
［ｉ］（最初はｒａｎ［０］）とし、変数ａ₀ に擬似乱
数ａ₁ を代入する（＝擬似乱数ａ₀ を設定する）（ステ
ップ１５６）。変数ｉを１つインクリメントし（ステッ
プ１５８）、変数ｉが８未満ならば、ステップ１５４へ
戻り、擬似乱数ａ₀ を基に乗算合同法Ｘ_n ＝１６８０７
Ｘ_n-1 （ｍｏｄ ２³¹−１）により発生させた擬似乱数
を変数ａ₁ に代入する（＝新たな擬似乱数ａ₁ を設定す
る）。そして、この擬似乱数ａ₁ の下位３ビットをｒａ
ｎ［ｉ］（今度はｒａｎ［１］）とする（ステップ１５
６）。

【００２９】このようにして変数ｉが８以上になるまで
ｒａｎ［ｉ］（ｉは０〜７の整数）が順に設定されてい
く。

【００３０】そして、ｒａｎ［ｉ］（ｉは０〜７の整
数）を設定完了すると、隣接ブロックデータをｄａｔａ
［０］〜ｄａｔａ［７］とし、変数ｎを「０」で初期設
定する（ステップ１６２）。

【００３１】ここで、ｄａｔａ［ｎ］とｄａｔａ［ｒａ
ｎ［ｎ］］とを入れ換える（ステップ１６４、１６
６）。即ち、擬似乱数のｎ番目下位３ビットｍ（＝ｒａ
ｎ［ｎ］）をアドレスとして、隣接データのｎ番目（＝
ｄａｔａ［ｎ］）とｍ番目（＝ｄａｔａ［ｒａｎ
［ｎ］］）とを入れ換える。そして、順次０バイト目か
ら７バイト目までのデータを上記の要領でバイト単位で
入れ換える（ステップ１６４〜１７０）。

【００３２】以後、上記のような１ブロック８バイトの
中でのデータ入れ換えをブロック単位で３２回、全部で
２５６バイトに対して実行する。

【００３３】（２）８バイト単位でＤＥＳ（米国標準暗
号方式）による暗号化を行い、連鎖技法により隣接ブロ
ックと連鎖を取る（Ｓ２）。

【００３４】（３）予め設定された鍵を基に発生させた
擬似乱数を使って２５６バイト全体の入れ換えを行う
（Ｓ３）。擬似乱数発生方法と入れ換え方法は、（１）
と同様に行うことができるが、擬似乱数の下位３ビット
ではなく１バイトをアドレスとして、２５６バイト中の
位置を決定する。

【００３５】なお、ここで使用している初期ベクターは
あらかじめ設定された鍵を基に（１）の方法で発生させ
た擬似乱数８バイトを使用するが、次のブロックからは
前ブロックのデータを使用する。

【００３６】以上説明した暗号化方法によれば、平文に
応じた擬似乱数を発生させ、この擬似乱数を用いてデー
タを８バイト単位に入れ換えた後、８バイト単位に暗号
化を行うことにより、平文に応じてデータの位置そのも
のが変化するので、差分解読法により平文ペアの排他的
論理和及びそれに対応する暗号文ペアの排他的論理和の
特徴を抽出することが困難となり、暗号強度を向上させ
ることができる。

【００３７】なお、上記暗号化方法により暗号化された
暗号文を復号化するには、図５に示すように上記（１）
から（３）までの操作を逆に実行すれば良い。

【００３８】即ち、予め設定された鍵を基に発生させた
擬似乱数を使って２５６バイト全体の入れ換えを行い
（図５のＴ１）、８バイト単位で暗号化時とは逆方向か
らの連鎖処理を実行する（Ｔ２）。そして、１ブロック
８バイトの中での擬似乱数を使ったデータ入れ換えをブ
ロック単位で３２回、全部で２５６バイトに対して実行
する（Ｔ３）。

【００３９】上記８バイトの中での擬似乱数を使ったデ
ータ入れ換え処理は、図７に示すように、前述した図６
の処理とほぼ同様であり、ステップ１６４、１６６での
入れ換えの順番のみ異なる。即ち、ステップ１６４、１
６６の入れ換えではｄａｔａ［７］からｄａｔａ
［６］、ｄａｔａ［５］・・・ｄａｔａ［０］の順に実
行していく。

【００４０】また、上記実施形態では、ブロック暗号に
ＤＥＳ、連鎖技法にＣＢＣを用いたが、他のブロック暗
号方式でも良いし、連鎖はＣＦＢ（Cipher Feedback ）
でも良い。このＣＦＢモードの時は、ブロック暗号方式
は単なる乱数発生器を使用しても良い。

【００４１】また、上記実施形態では、２５６バイトを
１つのブロックとしているが１ページ全体あるいは数ペ
ージを１つのブロックとしてもよい。

【００４２】また、上記実施形態では、本発明に係る暗
号化方法をファクシミリ装置に適用した例を示したが、
本発明に係る暗号化方法は、ファクシミリ装置以外に
も、データの送受信を行う機器全般に対して適用するこ
とができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、平文に応じてデータの
位置そのものが変化するので、差分解読法により平文ペ
アの排他的論理和及びそれに対応する暗号文ペアの排他
的論理和の特徴を抽出することが困難となり、暗号強度
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施形態におけるファクシミリ装置の全
体構成図である。

【図２】図１のファクシミリ装置における送信動作の処
理ルーチンを示す流れ図である。

【図３】図１のファクシミリ装置における受信動作の処
理ルーチンを示す流れ図である。

【図４】発明の実施形態における暗号化方法に基づく暗
号化処理の概要を示す図である。

【図５】図４の暗号化処理に対応する復号化処理の概要
を示す図である。

【図６】暗号化処理におけるデータ入れ換え処理の処理
ルーチンを示す流れ図である。

【図７】復号化処理におけるデータ入れ換え処理の処理
ルーチンを示す流れ図である。

【符号の説明】

１０ ファクシミリ装置 １２ ＣＰＵ ２６ データ処理部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連鎖技法を用いてブロック暗号を利用す
   る暗号化方法であって、 データを所定単位毎に入れ換えた後、該入れ換えたデー
   タに対して連鎖技法に基づく連鎖処理を行うことを特徴
   とする暗号化方法。
2. 【請求項２】 連鎖技法を用いてブロック暗号を利用す
   る暗号化方法であって、 平文に応じて隣接ブロックのデータを入れ換えることを
   特徴とする暗号化方法。
3. 【請求項３】 平文に応じた擬似乱数を発生させ、この
   擬似乱数に応じて隣接ブロックのデータを入れ換えるこ
   とを特徴とする請求項２記載の暗号化方法。