JPS63237634A - 秘話通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、中央装置を介して接続された複数の加入者端
末間での情報通信における秘匿性を効果的に確保し得る
秘話通信方式に関する。

（従来の技術） ローカル−エリアφネットワーク（ＬＡＮ）の１つに、
ＣＡＴＶを応用した広帯域ＬＡＮがある。この広帯域Ｌ
ＡＮは１本または２本の同軸ケーブルを用いて上り・下
りの広帯域（周波数多重）伝送路をツリー状またはバス
状に構成し、これらをヘッドエンドを介して結合するこ
とで、音声・データ、およびビデオ情報を包含した双方
向通信を実現するものである。このような広帯域ＬＡＮ
は、施設のマルチメディア・ネットワークを低コストで
実現し得ることから、ＯＡ、ＦＡ用の次世代ＬＡＮ、更
には都市型のＣＡＴＶ等として期待されている。

ところでこの種のネットワークにあっては、伝送路の使
用効率を高めるべく、時分割や周波数分割等の多重化技
術が導入され、１つの伝送路上に複数の通話路を設定す
るようにしている。例えば各加入者端末は自己に割当て
られたタイムスロットを用いて中央装置に時分割に情報
伝送し、且つ中央装置から時分割に与えられる情報を自
己に割当てられたタイムスロットを捕えて取込むものと
なっている。

ところが中央装置から複数の加入者端末に対して時分割
に伝送される情報は、その伝送路に接続された複数の加
入者端末にとってはブロードキャストなものである。こ
の為、その通信情報の秘匿性を確保する上で問題があっ
た。

そこで従来、このような通信系に適した暗号化体系（秘
話化方式）として、例えば公開鍵方式が提唱され、大き
く注目されて゛いる。

然し乍ら、この公開鍵暗号化方式にあっては秘話化に要
するハードウェア量が多く、また秘話化を行なう為の公
開鍵の選択制御の点でも種々の問題が残されている。

特に電話サービスのような多くの加入者を対象とした音
声通信と云う実時間性の高い通信システムに適用するに
は、ハードウェア的、ソフトウェア的に多くの問題があ
った。

（発明が解決しようとする問題点） このように複数の加入者端末からの通信情報を中央装置
に集めた後、この中央装置から上記複数の加入者端末に
その通信情報をブロードキャストに伝送するような集線
分配方式を採用した通信システムにあっては、その通信
情報の秘匿性を簡易に確保することが非常に困難である
等の問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、少ないハードウェア量と単純な
制御アルゴリズムにて通信情報の秘匿性を効果的に確保
することのできる実用件の高い秘話通信方式を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、複数の加入者端末から中央装置へ第１の伝送
路を介して信号伝送し、上記中央装置から前記複数の加
入者端末へ第２の伝送路を介して信号伝送する通信シス
テムにおいて、各加入者端末にて暗号化の為の鍵をそれ
ぞれ生成し、これを前記中央装置にそれぞれ伝送するよ
うにする。そして中央装置では前記各加入者端末から与
えられた鍵を、その通信相手先の加入者端末から与えら
れた鍵を用いて暗号化して該通信相手先の加入者端末に
伝送するようにし、各加入者端末では自己が生成した鍵
を用いて前記中央装置が暗号化した通信相手先の加入者
端末からの鍵を解読するようにする。

そして各加入者端末では、この解読された鍵を用いて前
記通信相手先の加入者端末へ通信する情報を暗号化し、
これを前記中央装置を介して通信相手先の加入者端末に
伝送し、該通信相手先の加入者端末では自己が生成した
鍵を用いてその暗号化された通信情報をそれぞれ解読す
るようにしたものである。

（作用） かくして本発明によれば、各加入者端末にてそれぞれ生
成された鍵が制御用信号（中央装置に対する応答信号）
として中央装置に伝送されるので、この時点でその鍵が
他の加入者端末に漏れることがない。その上で中央装置
は、各加入者端末から与えられた鍵を、その通信相手先
の加入者端末から与えられた鍵を用いて該通信相手先の
加入者端末に伝送するので、上記鍵を解読し得る加入者
端末は前記通信相手先の加入者端末だけとなる。

この結果、この時点でも前記鍵が第３者の加入者端末に
漏れることがない。

しかるのち、通信当事者となる加入者端末は、それぞれ
通信相手先の加入者端末が生成した鍵（解読した鍵）を
用いて通信情報を暗号化し、これを中央装置を介して該
通信相手先の加入者端末に伝送するので、通信当事者で
ある加入者端末間でのみ、その通信情報を知ることが可
能となる。

つまり通信情報の秘匿性を簡易に、且つ効果的に確保す
ることが可能となる。

またこのような通信形態によれば、中央装置は鍵の情報
を加入者端末に伝送するときにのみその暗号化処理を行
なえば良く、加入者端末間での情報通信時には暗号化さ
れて与えられる通信情報をそのまま伝送すれば良いので
、中央装置における処理負担の増大を招来することがな
い等の効果が奏せられる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例方式を適用して構成される通信システム
の概略構成図であり、（ａ）は中央装置ｌの構成と、こ
の中央装置１に伝送路２を介して接続される複数の加入
者端末（ＭＡＵ）３との関係を示す図、（ｂ）は上記加
入者端末（ＭＡＵ）３の構成例を示す図である。ここで
上記伝送路２は上り線路（アップリンク）と下り線路（
ダウンリンク）とからなり、例えば周波数多重化されて
いる。そして前記各加入者端末３からの情報を上り線路
を介して中央装置ｌに伝送し、また中央装置ｌは下り線
路を介して前記複数の加入者端末３にそれぞれ情報伝送
するものとなっている。

尚、上記各加入者端末３には、例えば標準電話機等が１
台乃至複数台それぞれ接続される。

しかして上記伝送路（上り線路と下り線路）２を介して
前記中央装置ｌと複数の加入者端末３との間で伝送され
る信号のフレーム°は、例えば第２図に示すように構成
されている。

即ち、第２図（ａ）は下り線路を介して中央袋ｇ１１か
ら加入者端末３に伝送される信号のフレーム構成であり
、ＦＤはフレームデミリッタ、ＡＳＧは中央装置ｌから
各加入者端末３へ伝送する制御信号、そしてＴ　Ｓ　Ｏ
，Ｔ　Ｓ　１．〜Ｔ　Ｓ　９５は前記各加入者回路３に
それぞれ割当てられ、中央装置１から加入者端末３への
情報伝送に用いられるタイムスロットである。上記制御
信号ＡＳＧは、例えば第２図（ｂ）に示すように、後述
する応答信号ＲＳＰを送出する加入者端末３を指定する
ＭＡＵアドレスと、各加入者端末３をそれぞれ指定し、
その指定した加入者端末３にそれぞれ制御信号ＡＳＧを
与える複数のＡＳＧサブフレームとによって構成される
。

また第２図（ｃ）は上り線路を介して複数の加入者端末
３から中央装置１に伝送される信号のフレーム構成であ
り、Ｒ８Ｐは前記中央装置１からの制御ＡＳＧに対する
指定された加入者端末からの応答信号、Ｔ　Ｓ　Ｏ，Ｔ
　Ｓ　１．〜Ｔ　Ｓ　９５は前記各加入者回路３にそれ
ぞれ割当てられ、各加入者端末３から中央装置ｌへの情
報伝送に用いられるタイムスロットである。

このようなフレーム構成にて前記中央装置ｌと加入者端
末３との間で伝送される信号の１フレーム長は、例えば
５００μＳｅＣであり、その先頭部はキャリアにより区
切られている。

尚、上述したタイムスロットＴ　Ｓ　Ｏ，Ｔ　Ｓ　１．
　〜Ｔ　Ｓ　９５は、複数の加入者端末３に対して固定
的に割付けたものであっても良いし、或いは音声データ
交換に関与する加入者端末３に対してのみ可変的に割当
てるものであっても良い。またこれらのタイムスロット
Ｔ　Ｓ　Ｏ，Ｔ　Ｓ　１．〜Ｔ　Ｓ　９５は、各加入者
端末３の伝送路２に対する接続位置の異なりに′起因す
る伝送時間の差を考慮し、各加入者端末３における信号
の送出タイミング制御を行った上で設定される。この送
出タイミングの制御については、例えば特願昭５９−２
８８８２４号等にて提唱されるように、中央装置ｌと加
入者端末３との間の伝送遅延時間の計測結果に基く制御
により行われる。

さてこのような形態で前記各加入者端末３との間で信号
を送受する中央装置１は次のように構成されている。

即ち、第１図（ａ）に示すように中央装置１は、ダイプ
レクサ１１を介して伝送路２に接続され、加入者端末８
との間で信号伝送するものとなっている。この伝送路２
を介して加入者端末３から伝送されてきた信号は、上記
ダイプレクサ１１から復調器１２に導かれて復調される
。フレーム分解回路１３はこの復調信号を、前述した応
答信号Ｒ３Ｐと各タイムスロットＴＳｏ、ＴＳＩ、〜Ｔ
Ｓ９５とをそれぞれフレーム分解している。

タイムスイッチ１４は交換制御部１５の制御の下で、」
二連した如くフレーム分解された各タイムスロッｔ−Ｔ
　Ｓ　ｏ、Ｔ　Ｓ　］、、　〜Ｔ　Ｓ　９５の情報を交
換制御し、通信相手先の加入者端末３に割当てられたタ
イムスロットＴ　Ｓ　ｏ、Ｔ　Ｓ　１．、〜Ｔ　Ｓ　９
５に配分するものである。

（２かして交換制御された情報はフレーム合成回路１６
に導かれ、Ａ　Ｓ　Ｇ　／　ＲＳ　Ｐ処理部１７にて生
成された制御信号ＡＧＳとの間で前記第２図（ａ）に示
すような構成のフレームの組立てられる。そしてこの信
号（ダウンリンクフレーム）は変調器Ｉ８を介して変調
され、前記ダイプレクサ月を介して伝送路２に送出され
る。

ここで前記ＡＳＧ／ＲＳＰ処理部１７は、前記制御信号
ＡＳＧを生成すると共に、前記フレーム分解回路１３に
て分解された加入者端末３からの応答信号ＲＳＰを入力
し、前述した交換制御部Ｉ５の動作を始めとする、該中
央装置１の各部の動作を制御するものである。遅延計測
部１９は、上記Ａ、　Ｓ　Ｇ、／　ＲＳ　Ｐ処理部１７
の制御の下で前記制御信号ＡＳＧと応答信号Ｒ，Ｓ　Ｐ
とを用いて該中央装置１と複数の加入者端末３との間の
伝送遅延時間をそれぞれ計測するものである。この遅延
計測部１９１−で計測された遅延時間の情報がＡＳＧ／
Ｒ５Ｐ処理部１７を介して前記各加入者端末３にそれぞ
れ与えられ、各加入者端末３での信号送出タイミングの
制御がそれぞれ行われる。

また暗号化鍵保持回路２０は、後述するように応答信号
Ｒ５Ｐを用いて各加入者回路３からそれそ゛れ与えられ
る暗号化の為の鍵を、その加入者端末３にそれぞれ対応
させて記憶するものである。そして前記交換制御部１５
の制御の下で上記鍵を選択的に続出し、これを鍵暗号化
回路２１に与えるものとなっている。

鍵暗号化回路２１は、通信相手先の加入者端末３に与え
るべき暗号化の為の鍵を、その通信相手先から与えられ
た鍵を用いて暗号化するものである。

このようにして暗号化された鍵が前記ＡＳＧ／Ｒ８Ｐ処
理部１７を介して、制御信号ＡＳＧの一形態とＩ７て該
通信相手先の加入者端末３に送出される。

一方、このような中央装置１と情報通信する加入者端末
３は、第１図（ｂ）に示すように構成されている。

ダイプレクサ３１は伝送路２を介して前記中央装置１と
の間で通信される信号を人出力するもので、受信信号は
復調器３２を介し、てフレーム分解回路３３に導かれる
。このフレーム分解回路３３にて前述した制御信号ＡＳ
Ｇと自己に割当てられた夕・イムスロットの信号が取出
される。そして自己に割当てられたタイムスロットを介
して前記中央装置ｌから通信されてきた情報は、後述す
る音声データ復号回路３４を介して加入者インターフェ
ース３５に与えられ、該加入者インターフェース３５に
接続された電話機（図示せず）に出力される。

また電話機から加入者インク・−フェース３５を介して
入力された通信情報（音声データ）は、後述する音声デ
ータ暗号化回路３６を介してフレーム合成回路３７に与
えられ、自己に割当てられたタイムスロットに挿入出力
されてフレーム合成される。

この信号が変調器３８から前記ダイプレクサ３】を介し
て伝送路２に送信出力される。

尚、フレーム分解回路３３およびフレーム合成回路３７
は、タイムスロット割当て制御部３９の制御を受けて自
己に割当てられたタイムスロットを知り、そのタイムス
ロットの情報信号の抽出、おにびのタイムスロットへの
情報信号への挿入を行なうものである。この際、フレー
ム合成回路３７は、送出タイミング制御部４０の制御を
受けて、その信号送出タイミングを制御するものとなっ
ている。この夕・イミング制御によって前述した伝送遅
延時間の差異が補償される。

ここでＡＳＧ／Ｒ３Ｐ処理部４１は前記中央装置１から
の制御信号ＡＳＧを前記フレーム分解回路３３を介して
受信し、また応答信号ＲＳＰを生成して前記フレーム合
成回路３７を介して中央装置１に出力するものである。

このＡ　Ｓ　に　／　ＲＳ　Ｐ処理部４１にて前述した
タイムスロットの割当てや送出夕イミノジの制御が行わ
れる。

更にはＡＳＧ／ＲＳＰ処理部４１は、中央装置１との間
で通信される制御信号ＡＳＧと応答信号ＲＳＰとを用い
、暗号・復号鍵生成回路４２にて生成された暗号化の為
の鍵を中央装置１に送信し、また中央装置ｌから与えら
れる通信相手先の加入者端末３が生成した鍵の情報を抽
出している。この鍵の情報は、前述したように前記中央
装置ｌが、通信相手先の加入者端末３の鍵を自己が生成
して中央装置１に与えた鍵にて暗号化した情報からなる
。

鍵復号化回路４３は、このようにして暗号化された鍵の
情報を復号し、通信相手先の鍵を抽出するものである。

この鍵の情報が暗号化鍵保持回路４４にて保持され、前
記音声データ暗号化回路３Ｂに与えられる。

そして音声データ暗号化回路３Ｂは、通信相手先の送信
すべき音声データを該通信相手先の加入者端末３が生成
して鍵を用いて暗号化して送信出力する。また音声デー
タ復号回路３４は、通信相手先の加入者端末３が自己が
生成した鍵を用いて暗号化して伝送してくる音声データ
を受信し、これを自己が生成した鍵にて復号するものと
なっている。

次にこのように構成された通信システムにおける情報通
信の手続きについて説明する。

第３図はこの情報通信手続きの概念を模式的に示すもの
であり、第４図はその手続き処理の具体的な流れを示す
図である。

今、情報通信しようとする１組の加入者端末３をＡ、Ｂ
とすると、第３図（ａ）に示すように、先ず加入者端末
Ａ、Ｂは暗号化の為の鍵（Ｋｅｙ、Ａ。

Ｋｅｙ、　Ｂ　）をそれぞれ生成し、これを中央装置１
に通知する。この鍵の通知は、前記応答信号Ｒ３Ｐを用
いて行われる。

しかして加入者端末Ａ、Ｂからそれぞれの鍵（Ｋｅｙ、
Ａ、　Ｋｅｙ、Ｂ　）を受取った中央装置１は、第３図
（ｂ）に示すように鍵（Ｋｅｙ、Ａ）を鍵（Ｋｅｙ。

Ｂ）にて暗号化し、これを加入者端末Ｂに送信すると共
に、鍵（Ｋｅｙ、Ｂ）を鍵（Ｋｅｙ、Ａ）にて暗号化し
、これを加入者端末Ａに送信する。

加入者端末Ａ、Ｂでは、これらの暗号化された鍵を、自
己が生成した鍵にてそれぞれ復号することにより知るこ
とが可能となる。つまり加入者端末Ａは、鍵（Ｋｅｙ、
Ａ）にて暗号化された鍵（Ｋｅｙ、Ｂ）を鍵（Ｋｅｙ、
Ａ）にて復号することにより、通信相手先の加入者端末
Ｂが生成した鍵（Ｋｅｙ、Ｂ）を知る。同様にして加入
者端末Ｂは、鍵（Ｋｅｙ、Ｂ）にて暗号化された鍵（Ｋ
ｅｙ、Ａ）をｍ　（Ｋｅｙ、　Ｂ　）にて復号すること
により、通信相手先の加入者端末Ａが生成した鍵（Ｋｅ
ｙ、Ａ）を知る。

尚、鍵による暗号化、およびその復号化は、例えば排他
的論理和処理によって実現される。

このようにして通信相手先の加入者端末Ａ、　　Ｂにそ
れぞれ自己が生成した鍵（Ｋｅｙ、Ａ、　Ｋｅｙ、Ｂ）
が通知されると、次に第３図（Ｃ）に示すように加入者
端末Ａ、Ｂでは、それぞれ通信相手先の加入者端末Ｂ、
Ａが生成した鍵（Ｋｅｙ、Ｂ、　Ｋｅｙ、Ａ）を用いて
通信データの暗号化が行われる。そしてこの暗号化され
た通信データが通信相手先の加入者端末Ｂ、Ａにそれぞ
れ通信され、自己が生成した鍵（Ｋｅｙ、Ａ、　Ｋｅｙ
、Ｂ）を用いてその復号化が行われる。

より具体的には、第４図に示すように加入者端末Ａ、Ｂ
はそれぞれ暗号化の為の鍵を生成し、これを中央装置（
センタ）１に通知する。この加入者端末からの鍵の通知
は、例えば定期的にその鍵を更新する都度、行われたり
、或いは加入者端末が呼設定を行なう都度、行われたり
する。

しかして加入者端末からの発呼が生じると、タイムスロ
ットの設定や音声・情報信号の通話路設定が行われ、ダ
イヤル情報に従って通信相手先の加入者端末に対するタ
イムスロットの設定、および音声・情報信号の通話路設
定が行われる。

しかる後、その通信相手先の加入者端末に対して前述し
た如くして鍵の通知が行われ、その通信加入者端末間の
音声通話路の設定が行われる。

そしてこの通話路を介して前述した鍵を用いた情報通信
が行われる。

尚、この情報通信の途中で新しく鍵か設定された場合に
は、その都度、その鍵の通知が行われる。

そして通話の終了を検知したとき、前述した如く設定し
たタイムスロットを解放して加入者端末間の情報通信を
終了する。

以上のように本システムによれば、各加入者端末３がそ
れぞれ生成した暗号化の為の鍵が上り線路を介して中央
装置１に通知するので、この時点において」二記鍵が第
３者（他の加入者端末）に漏れることがない。しかる後
、中央装置１は、通信相手先の加入者端末３に対して、
その鍵を該通信相手先の加入者端末が生成した鍵にて暗
号化して送信するので、通信相手先の加入者端末に対し
てのみ、その鍵を効果的に通知することが可能となる。

つまり暗号化された鍵を復号することのできる加入者端
末は、その暗号化に用いた鍵を知る通信相手先の加入者
端末だけであるから、その鍵の秘匿性を十分に確保して
通信相手先の加入者端末に対してのみ通知することがで
きる。

その後、通信当事者である加入者端末は、それぞれ通信
相手先の加入者端末が生成した鍵を用いて通信情報を暗
号化して通信するので、その情報の秘匿性が十分確保さ
れることになる。

ここで中央装置１は、鍵の通知を行なう時点でのみ、そ
の暗号化処理を行なうだけであり、通話路が設定された
後にはその暗号化に関与しないので、その処理負担が増
大することが殆んどない。

これ故、その処理機能を呼設定処理等に十分に割当てる
ことができ、ハードウェア的、およびソフトウェア的な
問題を招来する虞れが殆んどない等の効果が奏せられる
。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば暗号化の為の鍵の生成法や、その生成時期、ま
た暗号化法は通信システムの仕様に応じて定めれば良い
ものである。また中央装置と加入者端末との間で通信さ
れる信号のフォーマットも種々変形可能である。その他
、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、システム構成の簡
易化を図ると共に、通信情報の秘匿性をｌ！ｊ′Ｉ品に
して効果的に確保することができる等の実用上多大なる
効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は実施例方
式を適用して構成される通信システムの概略構成図、第
２図は信号のフォーマットを示す図、第３図は暗号化通
信の処理手続きの概念を示す図、第４図は通信処理手続
きの具体例を示す図である。 １・・・中央装置、２・・・伝送路、３・・・加入者端
末（ＭＡＵ）、１７・・・ＡＳＧ／Ｒ３Ｐ処理部、２１
・・・暗号化鍵保持回路、２２・・・鍵暗号化回路、４
１・・・ＡＳＧ／　Ｒ，Ｓ　Ｐ処理部、４２・・・暗号
・復号鍵生成回路、４３・・・鍵復帰回路、４４・・・
暗号化鍵保持回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第１図 第　２　図 ゛第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の加入者端末から中央装置へ第１の伝送路を
   介して信号伝送し、上記中央装置から前記複数の加入者
   端末へ第２の伝送路を介して信号伝送する通信システム
   において、 前記各加入者端末は暗号化の為の鍵をそれぞれ生成して
   前記中央装置に伝送し、中央装置は前記各加入者端末か
   ら与えられた鍵をその通信相手先の加入者端末から与え
   られた鍵を用いて暗号化して該通信相手先の加入者端末
   に伝送するものであって、 前記各加入者端末は自己が生成した鍵を用いて前記中央
   装置が暗号化した通信相手先の加入者端末からの鍵を解
   読し、この解読された鍵を用いて前記通信相手先の加入
   者端末へ通信する情報を暗号化してなることを特徴とす
   る秘話通信方式。
2. （２）加入者端末は、呼設定の都度、暗号化の為の鍵を
   生成するものである特許請求の範囲第１項記載の秘話通
   信方式。
3. （３）暗号化の為の鍵は、定期的に更新されるものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の秘話通信方式。