JP2002009760A

JP2002009760A - 情報暗号化伝送方法およびその装置

Info

Publication number: JP2002009760A
Application number: JP2000181866A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ushita; 隆史丑田; Nobuyuki Mori; 信行森
Original assignee: NOVA SCIENCE KK
Current assignee: NOVA SCIENCE KK
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡単・安価でかつ極めて高度な秘匿性を確保で
きる情報暗号化伝送方法およびその装置の提供。【解決手段】送信部１において、データ発生手段１１で
発生された源データと、有限符号長ランダム符号とを乗
積して１次暗号化信号を作り、次に完全ランダムの無限
符号長ランダム符号と１次暗号化信号とを第２の乗算器
１３で乗積して２次暗号化信号を作る。２次暗号化信号
と無限符号長ランダム符号を合成手段１６で一つの合成
信号にして送出手段１７から送出する。受信部２におい
て、受信した信号から、分離手段２１が２次暗号化信号
と無限符号長ランダム符号とを分離し、第３の乗算器２
４で２次暗号化信号と乗積して２次暗号化信号を復調
し、第２の有限符号長ランダム符号発生手段６０の有限
符号長ランダム符号を同期回路２６で受信信号に同期さ
せ、第４の乗算器２５で両信号を乗積して１次暗号化を
解除して源データを復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声情報伝送、各
種データ伝送、インターネット等々の情報伝送におい
て、伝送情報の機密性を確保するための暗号化伝送に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、情報化社会の急速な進展に伴っ
て、伝送情報を第三者による傍受・解読・漏洩から如何
に守るか、いわゆる秘匿性の確保が大きな課題としてク
ローズアップされている。特にビジネス分野や政治・経
済・法律分野での情報漏洩は甚大な被害に繋がるため、
この問題は一層深刻である。かかる秘匿性確保のため
に、伝送情報を暗号化する技術が広く導入されている。

【０００３】図１５に従来の情報暗号化伝送における原
理構成の一例を示す。この暗号化システムでは、高速の
ＣＰＵによる演算のもとに暗号化処理、復号化処理が行
われる。送信側では、暗号符号には必ず何らかの数学的
法則性を持った有限符号長疑似ランダム符号が用いら
れ、複雑で高度な暗号化アルゴリズムのもとに、データ
の暗号化処理が行われて送信手段により送信される。受
信側では、受信信号を前置処理した後、同等の有限符号
長疑似ランダム符号を発生し、受信信号と同期を確保し
た後、復号アルゴリズムのもとにデータの復号化処理が
行われてデータの再生が行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の暗号化シ
ステムにおいては、使用される符号があくまでも数学的
な法則性を持った有限符号長の疑似ランダム符号であ
り、また、暗号化アルゴリズムも何らかの法則性を有し
ているため、必然的に第三者（ハッカー）による傍受・
解読の危険性を有していた。

【０００５】このため、ハッカーによる解読被害と、そ
れに対抗する暗号システムのグレードアップとの悪循環
を繰り返し、暗号システムの高度化・複雑化はエスカレ
ートの一途を辿り、いきおい、ＣＰＵの処理能力に対す
る負担が増大し、ハードウェア・ソフトウェア共に高度
のものが要求されるようになっている。

【０００６】その結果、システムコストが増大するばか
りか、初期投資額も莫大な費用となる問題を有してい
た。それでもなお、上述したハッカーによる解読の危険
性を拭い切れていないという問題点も残されている。そ
こで本発明はかかる問題を解決し、簡単で安価でありな
がら極めて高度な秘匿性を確保できる暗号化システムを
提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１、請
求項４に係る情報暗号化伝送方法およびその装置は、送
信部において、データ発生手段で発生された伝送すべき
源データと、所定の符号長を持ち、その１周期内は完全
にランダムである有限符号長ランダム符号を発生する第
１の有限符号長ランダム符号発生手段からの有限符号長
ランダム符号とを第１の乗算器で乗積して一次暗号化信
号を作り、無限符号長ランダム符号発生手段で発生する
繰り返し周期を持たず（符号長が無限長）完全にランダ
ムである無限符号長ランダム符号と前記一次暗号化信号
とを第２の乗算器で乗積して二次暗号化信号を作り、二
次暗号化信号と無限符号長ランダム符号を合成手段で一
つの合成信号に合成して所定の出力様式に処理して送出
手段を介して送出される。そして、受信部において、受
信した信号から、分離手段が二次暗号化信号と無限符号
長ランダム符号とを分離し、第３の乗算器は分離された
二次暗号化信号と無限符号長ランダム符号を乗積して一
次暗号化信号を復調し、送信部の第１の有限符号長ラン
ダム符号と同等の符号を発生する第２の有限符号長ラン
ダム符号発生手段の有限符号長ランダム符号を同期回路
で受信信号に同期させ、第４の乗算器で前記復調一次暗
号化信号と同期した有限符号長ランダム符号とを乗積し
て一次暗号化を解除して源データを再生し、データ再生
手段により所定の様式に処理するように構成した。

【０００８】これにより、有限符号長ランダム符号と無
限符号長ランダム符号とにより２重に暗号化処理を行っ
ているので、伝送路に送出される信号は合い鍵としての
有限符号長ランダム符号の情報を内包しながらも、実質
的には何の周期性・法則性をもたない完全ランダム化さ
れることになり、第三者が解読・生成することを極めて
困難とすることができる。

【０００９】また、源データをアナログ信号のまま、直
接、純ハードウェアのみで暗号化処理を行うことがで
き、多くをソフトウェア処理に頼る従来の暗号化システ
ムでは実現できない、簡単な構成で、ＣＰＵも不要であ
る情報暗号化伝送装置を実現でき、初期投資も含めて極
めて安価に、最上級の機密性・秘匿性を確保できる。

【００１０】この発明の請求項２、請求項５に係る情報
暗号化伝送方法およびその装置は、送信部において、デ
ータ発生手段で発生された伝送すべき源データと、所定
の符号長を持ち、その１周期内は完全にランダムである
有限符号長ランダム符号を発生する第１の有限符号長ラ
ンダム符号発生手段からの有限符号長ランダム符号とを
第１の乗算器で乗積して一次暗号化信号を作り、無限符
号長ランダム符号発生手段が発生する繰り返し周期を持
たず（符号長が無限長）完全にランダムである無限符号
長ランダム符号と前記一次暗号化信号とを第２の乗算器
で乗積して二次暗号化信号を作り、符号変換手段により
有限符号長ランダム符号を所定の処理により、相関関係
のない変換有限符号長ランダム符号に変換する。次に、
第５の乗算器は該変換有限符号長ランダム符号と前記無
限符号長ランダム符号を乗積して無限符号長ランダム符
号を相関関係のない変換無限符号長ランダム符号に変換
する。合成手段で二次暗号化信号と変換無限符号長ラン
ダム符号とを一つの合成信号に合成して所定の出力様式
に処理して送出手段から送出する。そして、受信部にお
いて、分離手段は受信した信号から、二次暗号化信号と
変換無限符号長ランダム符号とを分離し、送信部の符号
変換手段と同等の機能を有する符号変換手段は同期した
有限符号長ランダム符号を変換有限符号長ランダム符号
に変換する。第６の乗算器は分離手段で分離された変換
無限符号長ランダム符号と変換有限符号長ランダム符号
を乗積して、元の無限符号長ランダム符号を復元し、分
離された二次暗号化信号と無限符号長ランダム符号とを
第３の乗算器で乗積して一次暗号化信号を復調する。送
信部の第１の有限符号長ランダム符号発生手段の有限符
号長ランダム符号と同等の符号を発生する第２の有限符
号長ランダム符号発生手段の有限符号長ランダム符号を
受信信号に同期回路で同期させ、第４の乗算器で前記復
調一次暗号化信号と同期した有限符号長ランダム符号と
を乗積して一次暗号化を解除して源データを再生し、デ
ータ再生手段により所定の様式に処理するように構成し
た。

【００１１】これにより、伝送情報が有限符号長ランダ
ム符号と無限符号長ランダム符号とによって２重に暗号
化処理が行われるばかりでなく、送出信号中に含まれる
変換無限符号長ランダムコード自体が、無限符号長ラン
ダム符号を変換有限符号長ランダム符号によって暗号化
処理されたものであるので、合い鍵となる有限符号長ラ
ンダム符号がない限り、無限符号長ランダム符号さえも
解読することはできなくなり、秘匿性と安全性を一層高
めることができる。

【００１２】また、従来暗号化システムで用いられてい
る、複雑で高度な暗号化アルゴリズムを必要としないの
で、極めて簡単な純ハードウェア構成により、安価に、
最上級の機密性・秘匿性を確保できる。そして、システ
ムをハードウェアのみで構成することが可能なので、初
期投資額も低く押さえられ、ローエンドシステムにも容
易に導入することができる。

【００１３】この発明の請求項３、請求項６に係る情報
暗号化伝送方法およびその装置は、請求項１、請求項
２、請求項４、請求項５に係る基本構成に、更に保安手
段を付加したものであり、装置の保安上の異常を検出し
て異常信号を発生する異常検出手段と、第１、第２の有
限符号長ランダム符号発生手段内に記憶された符号デー
タを消去する符号消去手段と、装置の主電源が断になっ
た後も所定の時間にわたって、少なくとも前記異常検出
手段、符号消去手段及び夫々の有限符号長ランダム符号
発生手段に所定の電圧を供給しうる補助電源とを備え、
前記異常検出手段が装置の保安上の異常を検出したとき
に、符号消去手段によって、第１、第２の有限符号長ラ
ンダム符号発生手段内に記憶された符号データを消去す
るように構成した。

【００１４】これにより、例えば、接続異常検出手段が
回線信号を監視して、盗難等によって接続が外されて接
続異常となる等の装置の保安上の異常を検出したとき
に、例え電源が外されても補助電源を電源として、符号
消去手段によって有限符号長ランダム符号発生手段内に
記憶された符号データを消去するので、万一、装置が盗
難にあっても第三者に合い鍵を知られることがないよう
にし、結果として解読さることを防止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図面を参照して実
施例にもとづいて説明する。図１は本発明の第１の基本
構成図であり、図２は本発明の第２の基本構成図であ
る。まず、図１により本発明の第１の情報暗号化伝送方
法及びその装置の基本構成を説明する。本発明の装置
は、大別して送信部１と受信部２からなる。

【００１６】図１の本発明の第１の基本構成を説明する
前にその基本原理を説明する。ここで伝送する暗号信号
（源データ）をＳ（ｔ）、合い鍵となる有限符号長ラン
ダム符号をＨ（ｔ）、無限符号長ランダム符号をＲ
（ｔ）とする。また、有限符号長ランダム符号及び無限
符号長ランダム符号に使用される関数には、Ｈ（ｔ）・
Ｈ（ｔ）＝１，Ｒ（ｔ）・Ｒ（ｔ）＝１の関係がある。

【００１７】そこで、まず送信部１において、暗号信号
Ｓ（ｔ）に有限符号長ランダム符号Ｈ（ｔ）を乗算して

【数１】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）（１）の１次暗号化信号を作成する。

【００１８】次に、（１）式の１次暗号化信号に無限符
号長ランダム符号Ｒ（ｔ）を乗算して

【数２】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）・Ｒ（ｔ）（２）の２次暗号化信号を作成する。

【００１９】更に、（２）式に無限符号長ランダム符号
Ｒ（ｔ）を合成付加して、例えば次の（３）式に示すよ
うな形態の信号を作成する。

【数３】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）・Ｒ（ｔ）＋Ｒ（ｔ）（３）得られた（３）式の信号を送信部１から暗号受け相手の
受信部２に送出する。

【００２０】受信部２では、まず、無限符号長ランダム
符号をＲ（ｔ）を分離する。得られたＲ（ｔ）を（２）
式に乗算すると、Ｒ（ｔ）・Ｒ（ｔ）＝１であるので、

【数４】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）（４）が復調される。

【００２１】そこで暗号の授受を行うもの同士のみが持
っている、合い鍵である有限符号長ランダム符号Ｈ
（ｔ）を（４）式に乗算することにより目標とする暗号
信号Ｓ（ｔ）を復元することができるものである。

【００２２】図１の送信部１において、データ発生手段
１１は伝送すべき源データを発生する。１方、第１の有
限符号長ランダム符号発生手段５０からは所定の符号長
を持ち、その１周期内は完全にランダムである有限符号
長ランダム符号を発生する。源データと有限符号長ラン
ダム符号とを第１の乗算器１２で乗積して１次暗号化信
号を作成する。

【００２３】無限符号長ランダム符号発生手段１４で発
生する繰り返し周期を持たず（符号長が無限長）完全に
ランダムである無限符号長ランダム符号と前記１次暗号
化信号とを第２の乗算器１３で乗積して２次暗号化信号
を作成する。次に、２次暗号化信号と無限符号長ランダ
ム符号を合成手段１６で一つの合成信号に合成し、所定
の出力様式に処理して送出手段１７を介して送出され
る。

【００２４】受信部２において、受信した信号から、分
離手段２１が２次暗号化信号と無限符号長ランダム符号
とを分離する。第３の乗算器２４は分離された２次暗号
化信号と無限符号長ランダム符号を乗積して１次暗号化
信号を復調する。

【００２５】次に、送信部１の第１の有限符号長ランダ
ム符号５０と同等の符号を発生する第２の有限符号長ラ
ンダム符号発生手段６０の有限符号長ランダム符号を同
期回路２６で受信信号に同期させ、第４の乗算器２５で
前記復調１次暗号化信号と同期した有限符号長ランダム
符号とを乗積し、１次暗号化を解除して源データを再生
する。その後、データ再生手段２７により所定の様式に
処理している。

【００２６】次に、図２により本発明の第２の情報暗号
化伝送方法および装置の基本構成を説明する。図２の本
発明の第２の基本構成を説明する前にその基本原理を説
明する。ここで伝送する暗号信号をＳ（ｔ）、合い鍵と
なる有限符号長ランダム符号をＨ（ｔ）、無限符号長ラ
ンダム符号をＲ（ｔ）とする。

【００２７】そこで、まず送信部１において、暗号信号
Ｓ（ｔ）に有限符号長ランダム符号Ｈ（ｔ）を乗算して

【数５】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）（５）の１次暗号化信号を作成する。

【００２８】次に、（５）式の１次暗号化信号に無限符
号長ランダム符号Ｒ（ｔ）を乗算して

【数６】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）・Ｒ（ｔ）（６）の２次暗号化信号を作成する。

【００２９】更に、合い鍵となる有限符号長ランダム符
号Ｈ（ｔ）を所定の処理により、Ｈ（ｔ）とは相関のな
い変換有限符号長ランダム符号Ｈｃ（ｔ）に変換する。
ここで、Ｈ（ｔ）・Ｈｃ（ｔ）≠１である。これに無限
符号長ランダム符号Ｒ（ｔ）を乗算して次式の変換無限
符号長ランダム符号を得る。

【数７】Ｈｃ（ｔ）・Ｒ（ｔ）（７）

【００３０】次に、（６）式の２次暗号化信号に（７）
式の変換無限符号長ランダム符号を合成付加して

【数８】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）・Ｒ（ｔ）＋Ｈｃ（ｔ）・Ｒ（ｔ）（８）の暗号化信号を作成し、得られた（８）式の信号を送信
部１から暗号受け相手の受信部２に送出する。

【００３１】受信部２では、まず、送信された暗号化信
号から（７）式の変換無限符号長ランダム符号をＨｃ
（ｔ）・Ｒ（ｔ）を分離し、これに合い鍵であるＨ
（ｔ）が変換されたＨｃ（ｔ）を乗算すると、Ｈｃ
（ｔ）・Ｈｃ（ｔ）＝１であるので、無限符号長ランダ
ム符号Ｒ（ｔ）が得られる。

【００３２】次に、得られたＲ（ｔ）を（６）式の２次
暗号化信号に乗算すると、Ｒ（ｔ）・Ｒ（ｔ）＝１であ
るので、

【数９】Ｓ（ｔ）・Ｈ（ｔ）（９）の１次暗号化信号を復調できる。そこで暗号の授受を行
うもの同士のみが持っている、合い鍵である有限符号長
ランダム符号Ｈ（ｔ）を（９）式に乗算することにより
目標とする暗号信号Ｓ（ｔ）を復元できるものである。

【００３３】図２の送信部１において、データ発生手段
１１は伝送すべき源データを発生する。一方、第１の有
限符号長ランダム符号発生手段５０からは所定の符号長
を持ち、その１周期内は完全にランダムである有限符号
長ランダム符号を発生する。源データと有限符号長ラン
ダム符号とを第１の乗算器１２で乗積して一次暗号化信
号を作成する。

【００３４】無限符号長ランダム符号発生手段１４が発
生する繰り返し周期を持たず（符号長が無限長）完全に
ランダムである無限符号長ランダム符号と前記１次暗号
化信号とを第２の乗算器１３で乗積して２次暗号化信号
を作成する。次に、符号変換手段５１により有限符号長
ランダム符号を所定の処理により、相関関係のない変換
有限符号長ランダム符号に変換する。

【００３５】次に、第５の乗算器１５は該変換有限符号
長ランダム符号と前記無限符号長ランダム符号を乗積し
て無限符号長ランダム符号を相関関係のない変換無限符
号長ランダム符号に変換する。

【００３６】合成手段１６で２次暗号化信号と変換無限
符号長ランダム符号とを一つの合成信号に合成して所定
の出力様式に処理して送出手段１７から送出する。

【００３７】受信部２において、分離手段２１は受信し
た信号から、２次暗号化信号と変換無限符号長ランダム
符号とを分離し、送信部の符号変換手段５０と同等の機
能を有する符号変換手段６１は同期した有限符号長ラン
ダム符号を変換有限符号長ランダム符号に変換する。

【００３８】第６の乗算器２２は分離手段２１で分離さ
れた変換無限符号長ランダム符号と変換有限符号長ラン
ダム符号を乗積して、元の無限符号長ランダム符号を復
元し、分離された２次暗号化信号と無限符号長ランダム
符号とを第３の乗算器２４で乗積して一次暗号化信号を
復調する。

【００３９】送信部１の第１の有限符号長ランダム符号
発生手段５０の有限符号長ランダム符号と同等の符号を
発生する、第２の有限符号長ランダム符号発生手段６０
の有限符号長ランダム符号を受信信号に同期回路２６で
同期させ、第４の乗算器２５で前記復調１次暗号化信号
と同期した有限符号長ランダム符号とを乗積して一次暗
号化を解除して源データを再生する。その後、データ再
生手段２７により所定の様式に処理している。

【００４０】本発明の第３の情報暗号化伝送方法および
装置の基本構成は上記基本構成１及び基本構成２に保安
手段を付加したものであり、基本構成１、２については
説明を省略するが、保安手段の構成を図１０を参照して
説明する。

【００４１】装置の保安上の異常を検出して異常信号を
発生する異常検出手段７０と、有限符号長ランダム符号
発生手段５０、６０内に記憶された符号データを消去す
る符号消去手段７１と、装置の主電源が断になった後も
所定の時間にわたって、少なくとも前記異常検出手段７
０、符号消去手段７１及び有限符号長ランダム符号発生
手段５０、６０に所定の電圧を供給しうる補助電源７２
とを備え、そして、前記異常検出手段７０が装置の保安
上の異常を検出したときに、符号消去手段７１によっ
て、有限符号長ランダム符号発生手段５０，６０内に記
憶された符号データを消去する。

【００４２】次に、本発明の実施の形態を図１１を参照
して、第２の基本構成（図２に対応）に保安装置を組込
んで電話における秘話アダプターに適用した例を用いて
説明する。

【００４３】送信部１において、データ発生手段１１は
マイクからの音声信号をアナログ信号のまま、１５００
Ｈｚに帯域圧縮されたＬｏ信号とＨｉ信号の２系統の信
号に変換して伝送すべき源データを発生する。即ち、マ
イクからの音声信号（帯域幅３０００Ｈｚ）を帯域中心
周波数で低域成分と高域成分に分離し、各々に１５００
Ｈｚを乗じた下側波帯のみを取り出してＬｏ信号および
Ｈｉ信号としているのであり、例えば音声信号中の１０
００Ｈｚ成分はＬｏ信号中の５００Ｈｚ成分に、また音
声信号中の２０００Ｈｚ成分はＨｉ信号中の５００Ｈｚ
成分に変換されるのである。従って、乗算器１２、乗算
器１３、乗算器２４、乗算器２５はそれぞれＬｏ信号お
よびＨｉ信号に対応するように構成されている。

【００４４】一方、第１の有限符号長ランダム符号発生
手段５０からは所定の符号長を持ち、その１周期内は完
全にランダムである有限符号長ランダム符号を発生す
る。この有限符号長ランダム符号は、図４の有限符号長
ランダム符号発生手段５０、６０の詳細構成図のよう
に、外部の書込器によって有限符号長ランダム符号を書
き込まれた有限符号長ランダム符号記憶手段５０１、６
０１及びそこから符号を読み出す符号読出手段５０２、
６０２により作成する。尚、ここでは有限符号長ランダ
ム符号記憶手段としてＥＥＰＲＯＭを用いているが、こ
れに限定されることなく他の手段を用いてもよい。要は
有限符号長ランダム符号記憶手段が特定当事者間での合
い鍵のハードウェア手段として機能するに適したもので
あればよい。

【００４５】図５は上記有限符号長ランダム符号記憶手
段５０１、６０１に外部の書込器より符号を書き込む様
子を示したものであり、外部書込器は図３に示す無限符
号長ランダム符号記憶手段１４と同等の構成を内包し、
さらに符号長設定手段と書込制御手段とで構成される。
即ち、白色雑音発生手段１４１が、図６（ａ）に示すラ
ンダムノイズを無限に連続して発生し、これに帯域制限
手段１４２により所定の帯域制限処理およびサンプリン
グ手段１４３で所定のチップレートでサンプリングを行
って、図６（ｂ）の生成ランダム符号を得た後、所定の
符号長分の符号データを有限符号長ランダム符号記憶手
段５０１、６０１に書き込んでいる（ここでは、チップ
タイム＝３ｍｓ、符号長＝１２８チップ）。

【００４６】このようにして得られた有限符号長ランダ
ム符号は、元々が何の法則性を持たない完全なランダム
符号であるため、一度書込み作業を終了した後は２度と
同じ符号を作ることはできない。言い換えれば、第三者
が模倣作成することが事実上不可能な、極めて高度の秘
匿性を確保しうる合い鍵となるのである。

【００４７】次に、源データと有限符号長ランダム符号
とを第１の乗算器１２で乗積して一次暗号化信号を作成
する。ここでは第１の乗算器１２はＬｏ信号用とＨｉ信
号用の２個の乗算器で構成しており、ここでＬｏ信号お
よびＨｉ信号の源データはそれぞれ有限符号長ランダム
符号で暗号化されたものであるので、このままでも高度
の秘匿性を備えているが、厳密に見れば有限符号長ラン
ダム符号が持つ周期性がそのまま現れることになる。

【００４８】即ち、有限符号長ランダム符号の自己相関
特性は、図８に１例を示すように、符号長毎に鋭い自己
相関ピークを持つと同時に、１チップ以上位相が離れる
と、もはや相関がなくなり、互いに干渉することのない
別符号として扱うことができると言う性質を持ってい
る。従って、一次暗号化信号もこれと同等の自己相関ピ
ークを持つ可能性があり、厳密な意味では完全ランダム
化されたとは言えなくなる。しかしながら、この有限符
号長ランダム符号を特定の当事者間での合い鍵として機
能させる以上、符号長を有限とすることは避けられな
い。

【００４９】そこで、有限符号長ランダム符号の上記欠
点を克服するために、本発明では有限符号長ランダム符
号と無限符号長ランダム符号とにより２重に暗号化処理
を行っている。即ち、無限符号長ランダム符号発生手段
１４が発生する、繰り返し周期を持たず（符号長が無限
長）完全にランダムである無限符号長ランダム符号と、
前記１次暗号化信号とを第２の乗算器１３で乗積して２
次暗号化信号を作成する。

【００５０】ここで、本発明の主要な構成要素である無
限符号長ランダム符号について説明する。上述した有限
符号長ランダム符号の作成プロセスと共通する部分もあ
るが、図３は無限符号長ランダム符号発生手段１４の詳
細構成図であり、図６に動作波形例を示す。

【００５１】白色雑音発生手段１４１では、図６（ａ）
の波形例に示すようなランダムノイズを無限に連続して
発生する。これを帯域制限手段１４２で帯域制限した
後、サンプリング手段１４３において所定のチップレー
ト（ここではチップタイム＝３ｍｓ）でサンプリング
し、図６（ｂ）に１例を示すようなランダム符号を生成
している。

【００５２】このようにして得られるランダム符号は、
その生成過程からも明らかなように、無限に周期性・法
則性も持たない、換言すれば無限符号長のランダム符号
である。図７は上記無限符号長ランダム符号の自己相関
特性の１例を示すものであるが、無限に自己相関を持た
ないランダム符号であることを示している。従って、第
三者がこれと同等のランダム符号を新規に生成すること
は極めて困難であり、実質上不可能である。

【００５３】図９はこのような無限符号長ランダム符号
を用いて、無限符号長ランダム符号と、前記１次暗号化
信号とを第２の乗算器１３で乗積して２次暗号化信号を
作成した結果を示す自己相関特性例であり、有限符号長
ランダム符号の自己相関ピークは完全に消失し、無限符
号長ランダム符号と同等の自己相関特性が得られること
を示している。

【００５４】即ち、この２重暗号化処理によって、伝送
路に送出される信号は合い鍵としての有限符号長ランダ
ム符号の情報を内包しながらも、実質的には何の周期性
・法則性をも持たない完全ランダム化されることにな
り、もはや第三者による解読の糸口はなくなるのであ
る。

【００５５】このように完全ランダム化された信号を、
復号処理を行うためには、受信側に全く等しい無限符号
長ランダム符号が必要になるが、無限符号長ランダム符
号はその性格上、別の系で同等の符号を発生することは
不可能である。

【００５６】そこで、本発明の第１の基本構成（図１に
対応）では、送信側で２次暗号化信号と無限符号長ラン
ダム符号を合成して送出し、受信側でこれを分離するこ
とにより復号用の無限符号長ランダム符号を得ている。
これに対して本発明の第２の基本構成（図２に対応）に
おいては、２次暗号化信号に合成する符号を無限符号長
ランダム符号の代わりに、変換有限符号長ランダム符号
によって暗号化された変換無限符号長ランダム符号を用
いて、より一層の秘匿性を確保し、安全性を高めてい
る。以下、本発明の第２の基本構成に基づく図１１の実
施態様に戻って詳細に説明する。

【００５７】次に、有限符号長ランダム符号発生手段５
０から発生された有限符号長ランダム符号は、その一部
は前記した１次暗号化処理に用いられると同時に、他の
一部は符号変換手段５１によって有限符号長ランダム符
号とは相関関係のない変換有限符号長ランダム符号に変
換される。本実施例においては符号変換手段として１チ
ップ遅延手段を用いている。図８の自己相関特性例に示
したように有限符号長ランダム符号は１チップ以上の位
相差があると相関がなくなるという性質を持っているの
で、上記の１チップ遅延した変換有限符号長ランダム符
号は有限符号長ランダム符号とは一定の関係を持ちなが
らも、互いに相関のない別符号として扱えるのである。

【００５８】一方、無限符号長ランダム符号発生手段１
４から発生された無限符号長ランダム符号は、その一部
は前記した２次暗号化処理に用いられると同時に、他の
一部は第５の乗算器１５において上記変換有限符号長ラ
ンダム符号と乗積されて、変換無限符号長ランダム符号
となる。ここで変換無限符号長ランダム符号は、変換有
限符号長ランダム符号によって暗号化されたことにな
り、変換有限符号長ランダム符号の情報を内包しながら
も、その自己相関特性は第９図に示す如く無限に相関ピ
ークを持つことはなく、しかも無限符号長ランダム符号
とは相関関係がなくなるのである。

【００５９】従って、この変換無限符号長ランダム符号
では直接２次暗号化信号を復元することができず、合い
鍵である有限符号長ランダム符号に基づいて変換無限符
号長ランダム符号を復元して初めて２次暗号化信号の復
号が可能となるのであり、例え第三者が本装置のハード
ウエア構成を知ることとなっても、有限符号長ランダム
符号の合い鍵がない限り、何ら解読の糸口をなくすこと
ができるのである。

【００６０】上記変換無限符号長ランダム符号と、前記
２次暗号化信号とは合成手段１６において合成された
後、キャリア発生手段と直交変調手段からなる送出手段
１７においてＬｏ信号系統とＨｉ信号系統を一つに纏
め、電話機本体を介して電話回線に送出される。尚、上
記合成手段としてここではＬｏ信号系に正極性、またＨ
ｉ信号系に負極性の変換無限符号長ランダム符号を加算
することにより実現している。

【００６１】受信部２において、キャリア同期手段、復
調回路と分離回路で構成される分離手段２１は受信した
信号から、２次暗号化信号と変換無限符号長ランダム符
号とを分離し、送信部の符号変換手段５０と同等の機能
を有する符号変換手段（１チップ遅延手段）６１は同期
した有限符号長ランダム符号を変換有限符号長ランダム
符号に変換する。尚、ここでは上記分離回路として、Ｌ
ｏ復調信号とＨｉ復調信号の差成分を整形することによ
り実現している。

【００６２】第６の乗算器２２は分離手段２１で分離さ
れた変換無限符号長ランダム符号と変換有限符号長ラン
ダム符号を乗積して、元の無限符号長ランダム符号を復
元し、分離された２次暗号化信号と無限符号長ランダム
符号とを第３の乗算器２４で乗積して１次暗号化信号を
復調する。

【００６３】送信部１の第１の有限符号長ランダム符号
発生手段５０の有限符号長ランダム符号と同等の符号を
発生する、第２の有限符号長ランダム符号発生手段６０
の有限符号長ランダム符号を受信信号に同期回路２６で
同期させ、第４の乗算器２５で前記復調１次暗号化信号
と同期した有限符号長ランダム符号とを乗積して１次暗
号化を解除して源データを再生する。その後、帯域伸長
手段を有するデータ再生手段２７により所定の様式に処
理してスピーカーに供給して再生する。

【００６４】ここで、万一、装置が盗難にあっても第三
者に合い鍵を知られることなく、結果として解読するこ
とはできないようにするために、装置の保安上の異常を
検出して異常信号を発生する接続異常検出手段７０と、
有限符号長ランダム符号発生手段５０、６０内に記憶さ
れた符号データを消去する符号消去手段（消去回路）７
１と、装置の主電源が断になった後も所定の時間にわた
って、少なくとも前記異常検出手段７０、符号消去手段
７１及び有限符号長ランダム符号発生手段５０、６０に
所定の電圧を供給しうる補助電源（二次電池）７２を備
える。尚、補助電源としては二次電池に限らず、大容量
キャパシタ等を用いてもよい。

【００６５】そして、前記接続異常検出手段７０が回線
信号を監視して、盗難等によって接続が外されて接続異
常となる等の装置の保安上の異常を検出したときに、例
え電源が外されても補助電源７２を電源として、符号消
去手段７１によって有限符号長ランダム符号発生手段５
０，６０内に記憶された符号データを消去するようにし
た保安対策を講じている。

【００６６】このように、本発明の情報暗号化伝送方法
およびその装置により正常に処理された情報の各部の動
作波形の一例を図１２に示す。図において、（ａ）〜
（ｇ）の波形は次のものを表わす。（ａ）：源信号（ｂ）：Ｌｏ信号（ｃ）：Ｈｉ信号（ｄ）：Ｌｏ−２次暗号化信号（ｅ）：Ｈｉ−２次暗号化信号（ｆ）：送出信号（ｇ）：再生信号

【００６７】図から明らかなように、図１２（ｇ）の再
生信号に源信号（ａ）が正しく再生されており、送受間
の合い鍵である有限符号長ランダム符号が一致していれ
ば同図（ｄ），（ｅ）の２次暗号化信号が正しく復号さ
れることを示している。これに対して、図１３は送受間
の有限符号長ランダム符号が一致しない場合の一例であ
り、同図（ｇ）の再生信号は全く無意味な信号になって
いる。即ち、この場合には無限符号長ランダム符号の復
元さえも正しく行われず、従って、２次、１次共に暗号
が解除されないことを物語っている。

【００６８】一方、既に説明したように、送出信号
（ｆ）は無限に自己相関のない２次暗号化信号を直交変
調した信号であり、この信号から解読の糸口を見出すこ
とは事実上不可能であることから、本発明による情報暗
号化伝送方法および装置によれば、同一の有限符号長ラ
ンダム符号を有する特定の当事者間でのみ情報の授受が
可能となり、それ以外の第三者に対しては極めて高い秘
匿性を発揮できるのである。同時に、本発明の実施例に
示す如く、ＣＰＵを用いる必要もなく、アナログ信号の
まま、直接、純ハードウェアのみで暗号化伝送が可能で
あり、多くをソフトウェア処理に頼る従来の暗号化シス
テムでは実現し得ない、簡単な構成で、、初期投資も含
めて極めて安価な情報暗号化伝送装置に実現できるもの
である。

【００６９】本発明の第２の実施形態として、デジタル
方式で同様の秘話アダプターを実現した場合の構成を図
１４に示す。ここでは、図１２のアナログ方式のものと
相違するのは、データ発生手段１１のマイクからの信号
はＡＤ変換され、圧縮ソフトによって帯域圧縮され、デ
ータ再生手段２７の帯域伸長された信号がＤＡ変換され
ることと、合成手段１６と送出手段１７は直交変調器に
よって両者を同時に実現していることである。そして動
作については信号処理がデジタル処理である以外は大筋
で図１２のものと違いはない。

【００７０】また、この実施形態では伝送帯域幅が３ｋ
Ｈｚ程度に制限されているため、ランダム符号のチップ
速度をデータ速度に比べて低く設定して帯域幅の増大を
極力押さえているが、システムの伝送帯域幅に余裕があ
る場合は、データ速度に対してチップ速度を高く設定す
れば、処理利得は次の（１０）式により得られ、この処
理利得を持ったスペクトラム拡散伝送を実現できるの
で、暗号化伝送と同時に外乱ノイズに強い高品質伝送効
果をも併せもつことができる。

【数１０】処理利得＝チップ速度／データ速度（１０）

【００７１】このように、本発明は上記実施形態の電話
機の秘話アダプターの範疇にとどまらず、広くデータ伝
送、インターネットにおける情報伝送等々にも適用でき
ることは言うまでもない。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、本発明の情報暗号化伝送
方法およびその装置は、有限符号長ランダム符号と無限
符号長ランダム符号とにより２重に暗号化処理を行って
いるので、伝送路に送出される信号は合い鍵としての有
限符号長ランダム符号の情報を内包しながらも、実質的
には何の周期性・法則性を持たないように完全ランダム
化されることになり、もはや第三者による解読の糸口は
なくなるものである。

【００７３】また、無限符号長ランダム符号の復号処理
においても、合い鍵である有限符号長ランダム符号が必
要となり、たとえ第三者が同等のハードウェア装置を入
手・製作したとしても、合い鍵がない限り解読すること
ができず、何らの法則性を持たない完全ランダム符号で
あるので、第三者が解読・生成することを極めて困難な
ものとする。

【００７４】更に、本発明は、従来の暗号化システムで
用いられている、複雑で高度な暗号化アルゴリズムを必
要としないので、極めて簡単な純ハードウェア構成によ
り、安価に、最上級の機密性・秘匿性を確保することが
できる。そして、システムをハードウェアのみで構成す
ることが可能となるので、初期投資額も低く押さえら
れ、ローエンドシステムにも容易に導入することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の基本構成図。

【図２】本発明の第２の基本構成図。

【図３】無限符号長ランダム符号発生手段の構成例を示
す図。

【図４】有限符号長ランダム符号発生手段の構成例を示
す図。

【図５】有限符号長ランダム符号記憶手段への符号書込
みの構成例を示す図。

【図６】白色雑音および生成されたランダム符号の波形
例を示す図。

【図７】無限符号長ランダム符号の自己相関特性例を示
す図。

【図８】有限符号長ランダム符号の自己相関特性例を示
す図。

【図９】有限符号長ランダム符号と無限長ランダム符号
の乗積結果の自己相関特性例を示す図。

【図１０】本発明の第３の基本構成図の主要部。

【図１１】本発明の第１の実施形態の構成図。

【図１２】本発明の第１の実施形態による正常動作波形
例を示す図。

【図１３】本発明の第１の実施形態による異常動作波形
例を示す図。

【図１４】本発明の第２の実施形態の構成図。

【図１５】従来の暗号化伝送方式の１例を示す基本構成
図。

【符号の説明】

１送信部１１データ発生手段１２第１の乗算器１３第２の乗算器１４無限符号長ランダム符号発生手段１４１白色雑音発生手段１４２帯域制限手段１４３サンプリング手段１５第５の乗算器１６合成手段１７送出手段２受信部２１分離手段２２第６の乗算器２４第３の乗算器２５第４の乗算器２６同期回路２７データ再生手段５０第１の有限符号長ランダム符号発生手段５０１有限符号長ランダム符号記憶手段５０２符号読出手段５１符号変換手段６０第２の有限符号長ランダム符号発生手段６０１有限符号長ランダム符号記憶手段６０２符号読出手段６１符号変換手段７０異常検出手段７１符号消去手段７２補助電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝送すべき源データと、所定の符号長を
持ち、その１周期内は完全にランダムである有限符号長
ランダム符号とを乗積して一次暗号化信号を作り、繰り
返し周期を持たず（符号長が無限長）完全にランダムで
ある無限符号長ランダム符号と前記一次暗号化信号とを
乗積して二次暗号化信号を作り、二次暗号化信号と無限
符号長ランダム符号を一つの合成信号に合成して所定の
出力様式に処理して送信部で送出し、受信部で受信した信号から、二次暗号化信号と無限符号
長ランダム符号とを分離し、分離された二次暗号化信号
と無限符号長ランダム符号を乗積して一次暗号化信号を
復調し、送信部の有限符号長ランダム符号と同等の符号
の有限符号長ランダム符号を受信信号に同期させ、前記
復調一次暗号化信号と同期した有限符号長ランダム符号
とを乗積して一次暗号化を解除して源データを再生し、
所定の様式に処理することを特徴とする情報暗号化伝送
方法。
【請求項２】伝送すべき源データと、所定の符号長を
持ち、その１周期内は完全にランダムである有限符号長
ランダム符号とを乗積して一次暗号化信号を作り、繰り
返し周期を持たず（符号長が無限長）完全にランダムで
ある無限符号長ランダム符号と前記一次暗号化信号とを
乗積して二次暗号化信号を作り、有限符号長ランダム符
号を所定の処理により、相関関係のない変換有限符号長
ランダム符号に変換し、該変換有限符号長ランダム符号
と前記無限符号長ランダム符号を乗積して無限符号長ラ
ンダム符号を相関関係のない変換無限符号長ランダム符
号に変換し、二次暗号化信号と変換無限符号長ランダム
符号とを一つの合成信号に合成して所定の出力様式に処
理して送信部で送出し、受信部で受信した信号から、二次暗号化信号と変換無限
符号長ランダム符号とを分離し、送信部の有限符号長ラ
ンダム符号と同等でかつ受信信号に同期した有限符号長
ランダム符号を変換有限符号長ランダム符号に変換し、
分離手段で分離された変換無限符号長ランダム符号と変
換有限符号長ランダム符号を乗積して、元の無限符号長
ランダム符号を復元し、分離された二次暗号化信号と無
限符号長ランダム符号とを乗積して一次暗号化信号を復
調し、送信部の有限符号長ランダム符号と同等の符号の
有限符号長ランダム符号を受信信号に同期させ、前記復
調一次暗号化信号と同期した有限符号長ランダム符号と
を乗積して一次暗号化を解除して源データを再生し、所
定の様式に処理することを特徴とする情報暗号化伝送方
法。
【請求項３】装置の主電源が断になった後も所定の時
間にわたって、少なくとも異常検出手段、符号消去手段
および有限符号長ランダム符号発生手段に所定の電圧を
供給し、装置の保安上の異常を検出して異常信号を発生
し、記憶された有限符号長ランダム符号データを消去す
るように構成したことを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の情報暗号化伝送方法。
【請求項４】送信部と受信部からなり、送信部は、伝送すべき源データを発生するデータ発生手
段と、所定の符号長を持ち、その１周期内は完全にラン
ダムである有限符号長ランダム符号を発生する第１の有
限符号長ランダム符号発生手段と、有限符号長ランダム
符号と源データを乗積して一次暗号化信号を作る第１の
乗算器と、繰り返し周期を持たず（符号長が無限長）完
全にランダムである無限符号長ランダム符号を発生する
無限符号長ランダム符号発生手段と、前記一次暗号化信
号と無限符号長ランダム符号を乗積して二次暗号化信号
を作る第２の乗算器と、二次暗号化信号と無限符号長ラ
ンダム符号を一つの合成信号に合成する合成手段と、合
成信号を所定の出力様式に処理して送出する送出手段と
から構成され、受信部は、受信した信号から、二次暗号化信号と無限符
号長ランダム符号とを分離する分離手段と、分離された
二次暗号化信号と無限符号長ランダム符号を乗積して一
次暗号化信号を復調する第３の乗算器と、前記第１の有
限符号長ランダム符号発生手段と同等の符号を発生する
第２の有限符号長ランダム符号発生手段と、前記第２の
有限符号長ランダム符号発生手段からの符号を受信信号
に同期させる同期回路と、前記復調一次暗号化信号と同
期した有限符号長ランダム符号とを乗積して一次暗号化
を解除する第４の乗算器と、源データを再生し、所定の
様式に処理するデータ再生手段とにより構成されること
を特徴とする情報暗号化伝送装置。
【請求項５】送信部と受信部からなり、送信部は、伝送すべき源データを発生するデータ発生手
段と、所定の符号長を持ち、その１周期内は完全にラン
ダムである有限符号長ランダム符号を発生する第１の有
限符号長ランダム符号発生手段と、有限符号長ランダム
符号と源データを乗積して一次暗号化信号を作る第１の
乗算器と、繰り返し周期を持たず（符号長が無限長）完
全にランダムである無限符号長ランダム符号を発生する
無限符号長ランダム符号発生手段と、前記一次暗号化信
号と無限符号長ランダム符号を乗積して二次暗号化信号
を作る第２の乗算器と、有限符号長ランダム符号を所定
の処理により、相関関係のない変換有限符号長ランダム
符号に変換する符号変換手段と、変換有限符号長ランダ
ム符号と無限符号長ランダム符号を乗積して、無限符号
長ランダム符号を相関関係のない変換無限符号長ランダ
ム符号に変換する第５の乗算器と、二次暗号化信号と変
換無限符号長ランダム符号とを一つの合成信号に合成す
る合成手段と、合成信号を所定の出力様式に処理して送
出する送出手段とから構成され、受信部は、受信した信号から、二次暗号化信号と変換無
限符号長ランダム符号とを分離する分離手段と、第１の
符号変換手段と同等の機能を有し、同期した有限符号長
ランダム符号を変換有限符号長ランダム符号に変換する
符号変換手段と、分離手段で分離された変換無限符号長
ランダム符号と変換有限符号長ランダム符号を乗積し
て、元の無限符号長ランダム符号を復元する第６の乗算
器と、分離された二次暗号化信号と復元された無限符号
長ランダム符号とを乗積して一次暗号化信号を復調する
第３の乗算器と、第１の有限符号長ランダム符号発生手
段と同等の符号を発生する第２の有限符号長ランダム符
号発生手段と、該第２の有限符号長ランダム符号発生手
段からの符号を受信信号に同期させる同期回路と、前記
復調一次暗号化信号と同期した有限符号長ランダム符号
とを乗積して一次暗号化を解除する第４の乗算器と、源
データを再生し、所定の様式に処理するデータ再生手段
とにより構成されることを特徴とする情報暗号化伝送装
置。
【請求項６】装置の保安上の異常を検出して異常信号
を発生する異常検出手段と、上記第１、第２の有限符号
長ランダム符号発生手段内に記憶された符号データを消
去する符号消去手段と、装置の主電源が断になった後も
所定の時間にわたって、少なくとも前記異常検出手段、
符号消去手段および有限符号長ランダム符号発生手段に
所定の電圧を供給しうる補助電源とを備え、前記異常検出手段が異常を検出したときに、符号消去手
段によって、上記第１、第２の有限符号長ランダム符号
発生手段内に記憶された符号データを消去するように構
成したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載
の情報暗号化伝送装置。