JPH0575596A - Signal scrambler and ciphering device - Google Patents
Signal scrambler and ciphering deviceInfo
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- JPH0575596A JPH0575596A JP3230147A JP23014791A JPH0575596A JP H0575596 A JPH0575596 A JP H0575596A JP 3230147 A JP3230147 A JP 3230147A JP 23014791 A JP23014791 A JP 23014791A JP H0575596 A JPH0575596 A JP H0575596A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号の秘密
通信を行なう暗号装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an encryption device for secret communication of digital signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の暗号装置としては、例えば"高速
データアルゴリズムFEAL"(電子情報通信学会論文
誌J-70-D No.7 p.p.1413-1423)に示されている。2. Description of the Related Art A conventional cryptographic device is shown in, for example, "Fast Data Algorithm FEAL" (Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers J-70-D No. 7 pp1413-1423).
【0003】(図6)は従来の暗号装置における基本処
理の構成図をである。ここで、124,125,126,
127は、32ビットのレジスタ、128は信号撹拌装
置、129は、ビット演算の排他的論理和回路である。
64ビットの入力信号は、32ビットずつの信号ブロッ
クLn-1,Rn-1に分けられそれぞれレジスタ124,レジ
スタ125に入力される。ここで、信号撹拌装置128
に鍵kと右信号ブロックRn-1が入力され、その出力が左
信号ブロックとビット演算の排他的論理和がとられる。
すなわち、信号撹拌装置での処理をf(R,k)とすると、
新しくできる信号Ln,Rnは、FIG. 6 is a block diagram of basic processing in a conventional encryption device. Here, 124, 125, 126,
127 is a 32-bit register, 128 is a signal mixer, and 129 is an exclusive OR circuit for bit operations.
The 64-bit input signal is divided into signal blocks L n-1 and R n-1 of 32 bits each and input to the registers 124 and 125, respectively. Here, the signal stirring device 128
The key k and the right signal block R n-1 are input to the input terminal, and the output of the key k is exclusive ORed with the left signal block by bit operation.
That is, if the processing in the signal agitator is f (R, k),
The newly created signals L n and R n are
【0004】[0004]
【数1】 [Equation 1]
【0005】となり、それぞれレジスタ126,127
に納められる。(図7)は、信号撹拌装置128内での
処理の構成図である。ここで、130,131,132,
133は、Sボックスと呼ばれる暗号処理装置であり、
入力をx,yとするとき出力は、And registers 126 and 127, respectively.
Be paid in. FIG. 7 is a configuration diagram of processing in the signal agitation device 128. Here, 130, 131, 132,
133 is an encryption processing device called an S box,
When the input is x, y, the output is
【0006】[0006]
【数2】 [Equation 2]
【0007】で表わされる。ただし、ROT2は、2ビ
ット巡回シフトを示す。134,135,136,137
はビット演算の排他的論理和回路である。入力信号を
α,鍵をβとすると、αは8ビットの等ビット長のブロ
ックα0,α1,α2,α3に分割される。そして、βを8ビ
ットずつに分割したブロックβ0,β1とそれぞれα1,α2
のビット演算の排他的論理和を行なった後、各ブロック
間で排他的論理演算およびSボックスでの処理をあみだ
状に処理して32ビットの出力f(α,β)を得る。It is represented by However, ROT2 indicates a 2-bit cyclic shift. 134,135,136,137
Is an exclusive OR circuit for bit operation. When the input signal is α and the key is β, α is divided into blocks of equal bit length of 8 bits α 0 , α 1 , α 2 and α 3 . Then, β is divided into blocks of 8 bits β 0 and β 1 and α 1 and α 2 respectively.
After performing the exclusive OR of the bit operations of the above, the exclusive OR between the blocks and the processing in the S box are processed in a pit-like manner to obtain a 32-bit output f (α, β).
【0008】前記のような信号処理を1段の処理として
この処理を数回行なって暗号化を行なう。(図8)は、
8段で構成したFEALの暗号処理部である。ここで1
38から145は、信号撹拌装置、146から157は
ビット演算の排他的論理和回路である。(図6)の暗号
処理部を8段有し、それぞれは異なった鍵が入力され
る。この鍵は、別に64ビットの鍵から各段に入力する
暗号化鍵を生成する鍵生成部で生成されるが、ここでは
説明を省略する。また、8段の処理以外に暗号処理の最
初と最後に暗号化鍵との排他的論理和と左ブロックと右
ブロックとの排他的論理和処理が行なわれる。以上のよ
うな暗号装置では、信号撹拌装置は、分割した各ブロッ
ク間であみだ状に処理を行なうため、各ブロック間で必
ず他のブロックに影響をおよぼし、効果的に信号を撹拌
できる。したがって、このような信号撹拌装置128を
具備した(図6)で説明した処理を数段行なうことで平
文データを乱数に近い暗号文データに変換することがで
きる。また、実際のハードウエアで実現する場合は、
(図6)で示したような1段分の暗号処理部のみを用意
し、以後の段の処理は、フィードバックして繰り返し処
理することができ回路規模が小さくできる。The signal processing as described above is performed as one step, and this processing is performed several times to perform encryption. (Figure 8)
This is a FEAL encryption processing unit configured by 8 stages. Where 1
38 to 145 are signal agitation devices, and 146 to 157 are exclusive OR circuits for bit operations. Eight stages of cryptographic processing units (FIG. 6) are provided, and different keys are input to each. This key is generated by a key generation unit that separately generates an encryption key to be input to each stage from a 64-bit key, but description thereof will be omitted here. In addition to the 8-step process, the exclusive OR of the encryption key and the exclusive OR of the left block and the right block are performed at the beginning and end of the encryption process. In the encryption device as described above, the signal agitation device performs the processing like a crevice between the divided blocks, so that the other blocks are always affected between the blocks and the signals can be effectively agitated. Therefore, the plaintext data can be converted into ciphertext data close to a random number by performing the process described in FIG. 6 including the signal agitation device 128 in several stages. Also, when implementing with actual hardware,
Only the cryptographic processing unit for one stage as shown in (FIG. 6) is prepared, and the processes of the subsequent stages can be fed back to be repeatedly processed, and the circuit scale can be reduced.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな構成では、解読の困難さの決め手となる信号撹拌装
置が、暗号処理の各段で常に同じであるため、信号の撹
拌性は十分であってもその構造上の特徴を利用した解読
が試みられ易い問題があり、実際に本従来例の暗号装置
も開発された当時は、4段の処理であったが安全上の問
題で8段の処理となり、現在は段数をさらに大きくする
といった仕様変更が行なわれてきた。このように構造上
の特徴を利用した解読に対しては、より複雑な信号撹拌
装置を用意することや複数の信号撹拌装置を用意して各
段毎に異なる処理を行なうなどが考えられるが、いずれ
もハードウエアでの回路規模を考えた場合よい方法とい
えない。また、暗号処理の段数を増やすような変更を行
なった場合、装置の処理速度が変化してしまうし、暗号
アルゴリズム自体を変更することもソフトウエアでは容
易であるが、ハードウエアでは困難である。However, in the above-mentioned configuration, the signal agitation device, which determines the difficulty of decryption, is always the same at each stage of the cryptographic processing, so the signal agitation property is sufficient. However, there is a problem in that it is easy to attempt decryption utilizing the structural characteristics. When the cryptographic device of this conventional example was actually developed, it was a 4-step process, but it was a security problem, and it was 8 steps. The process has been changed, and the specifications have been changed to increase the number of stages. As described above, it is conceivable to prepare a more complicated signal agitation device or to prepare a plurality of signal agitation devices to perform different processing for each stage for decoding using the structural features. Neither is a good method when considering the circuit scale in hardware. Further, if a change is made to increase the number of cryptographic processing steps, the processing speed of the device will change, and changing the cryptographic algorithm itself is easy with software, but difficult with hardware.
【0010】本発明は、前記課題を解決し、少ない回路
規模で複雑な撹拌処理が可能で、また、必要に応じて撹
拌処理の複雑さを変更でき、複数の信号撹拌処理が行え
る信号撹拌装置を提供し、1つの暗号装置で複数の暗号
アルゴリズムの処理が行え、また、アルゴリズムの変更
が暗号処理速度を変化させずに可能である暗号装置を提
供し、さらに、入力データによって暗号処理自体が変化
することで解読を困難にする暗号装置を提供することを
目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems and enables a complicated stirring process with a small circuit scale. Further, the complexity of the stirring process can be changed as necessary, and a plurality of signal stirring processes can be performed. The present invention provides a cryptographic device capable of processing a plurality of cryptographic algorithms with a single cryptographic device, and changing the algorithm without changing the cryptographic processing speed. It is an object of the present invention to provide a cryptographic device that is difficult to decipher by changing.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、更新命令が入
力される毎にその時点で入力されている信号を出力とし
て記憶する記憶手段を入力データのビット数用意し、そ
れらを順番に並べて隣り合う出力と入力を直接または、
記憶手段の出力の論理演算値をもう一方の入力とするよ
うな排他的論理和回路を介して接続し、入力データに依
存した初期値を各記憶手段に与え、各記憶手段に数回更
新命令を与えて信号撹拌処理を行なう信号撹拌装置とす
るとともに、入力データを2つの等しいビット長の信号
ブロックに分け、一方の信号ブロックと暗号化鍵を入力
とした撹拌装置の出力と他方の信号ブロックとをビット
演算の排他的論理和処理することを含む暗号処理段の処
理を数回繰り返す暗号装置の各段の信号撹拌装置に前記
の撹拌装置に代表されるような一定の撹拌処理を繰り返
し行なう信号撹拌装置を用い、各段での信号撹拌装置で
の撹拌処理の回数を各段で別々に設定してやり、さらに
その設定の方法として信号撹拌装置に入力される信号ブ
ロックの各ビットの値と暗号化鍵の値で決定するもので
ある。According to the present invention, every time an update command is input, a storage means for storing the signal being input at that time as an output is provided with the number of bits of input data, and these are arranged in order. Directly connecting adjacent outputs and inputs, or
Connected via an exclusive OR circuit that takes the logical operation value of the output of the storage means as the other input, gives an initial value depending on the input data to each storage means, and gives an update command to each storage means several times. And a signal agitation device that performs signal agitation processing by dividing the input data into two signal blocks having the same bit length, one signal block and the output of the agitation device using the encryption key as input and the other signal block. Repeats the processing of the cryptographic processing stage including the exclusive OR processing of the bit operations and several times. The signal agitating device of each stage of the cryptographic device repeatedly performs a constant agitating process represented by the agitating device. Use the signal agitator and set the number of agitation processes in the signal agitator at each stage separately for each stage, and as a setting method, each bit of the signal block input to the signal agitator. It is intended to determine the value and the value of the encryption key.
【0012】[0012]
【作用】本発明は前記した構成により、信号撹拌器装置
内での処理は、更新命令毎に一定の撹拌処理を行い、そ
の処理を繰り返し行なうことで、回路規模が小さくても
複雑な撹拌処理が行なうことができ、また更新命令を与
える回数を変えることで複数の異なった撹拌処理を実現
でき、要求される秘匿度に応じて処理の複雑度を変更で
きる。そして前記信号撹拌装置に代表されるように一定
の撹拌処理を繰り返し行なう信号撹拌装置を用いて暗号
処理の各段を構成した暗号装置では、各段で信号撹拌処
理の繰り返し回数を別々に設定するので信号撹拌装置が
1つである暗号処理の1段分の処理部を用意した暗号装
置であっても各段で異なった撹拌方法でデータを撹拌で
き、また、撹拌処理の繰り返し回数の設定値を変更する
ことで容易に異なった暗号処理を行える。また、その際
に全暗号処理を通して信号撹拌装置で行なう撹拌処理の
繰り返し回数の合計を一定にしてその条件のもとで各段
に与える繰り返し回数の振り分け方を変更することで、
全体としての処理時間を変えることなくアルゴリズムを
変更できる。また、さらに各段での撹拌処理の繰り返し
回数を信号撹拌装置への入力である信号ブロックと鍵に
よって決定するので暗号アルゴリズムの構造上の特徴か
らの解読を困難にできる。According to the present invention, with the above-described configuration, the processing in the signal agitator device performs a constant agitation processing for each update command, and by repeating the processing, a complicated agitation processing is performed even if the circuit scale is small. Further, a plurality of different stirring processes can be realized by changing the number of times the update command is given, and the complexity of the process can be changed according to the required confidentiality. Then, in the cryptographic device in which each stage of the cryptographic processing is configured by using the signal agitating device that repeatedly performs the constant agitating process as represented by the signal agitating device, the number of repetitions of the signal agitating process is set separately in each stage. Therefore, even with an encryption device that has a processing unit for one stage of encryption processing with one signal agitation device, data can be agitated by different agitation methods at each stage, and the set value of the number of repetitions of agitation processing is set. Different cryptographic processing can be easily performed by changing. Also, at that time, by changing the method of distributing the number of repetitions given to each stage under the condition while keeping the total number of repetitions of the stirring processing performed by the signal mixing device through all the cryptographic processing,
The algorithm can be changed without changing the processing time as a whole. Further, the number of repetitions of the stirring process in each stage is determined by the signal block and the key which are the inputs to the signal stirring device, which makes it difficult to decipher from the structural characteristics of the cryptographic algorithm.
【0013】[0013]
【実施例】(図1)は本発明の第1の実施例における信
号撹拌装置の構成図である。(図1)において、1から
32は、クロック付きのDフリップフロップで共通のク
ロックパルス信号が入力される。33から79は、排他
的論理和回路である。80から95はNAND回路であ
る。奇数番目のDフリップフロップの出力と偶数番目の
Dフリップフロップの入力は直接接続され、偶数番目の
Dフリップフロップの出力と奇数番目のDフリップフロ
ップの入力間は、それぞれ排他的論理和回路33から4
7を介して、偶数番目のフリップフロップの出力が排他
的論理和回路の一方の入力へ、排他的論理和回路の出力
が奇数番目のDフリップフロップへの入力へ接続した形
で接続される。排他的論理和回路33から47へのもう
一方の各入力およびDフリップフロップ1への入力は、
排他的論理和回路48から79とNAND回路80から
95により生成されるDフリップフロップ1から32の
出力の論理演算値が入力される。1から32までの各D
フリップフロップの出力をP1からP15とし、排他的論
理和回路33から47までの各入力でDフリップフロッ
プの出力からでないもう一方の各入力F1からF15およ
びDフリップフロップ1への入力F0は、以下のように
なる。(Embodiment) (FIG. 1) is a block diagram of a signal agitation device in a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 to 32 are clocked D flip-flops to which a common clock pulse signal is input. 33 to 79 are exclusive OR circuits. 80 to 95 are NAND circuits. The outputs of the odd-numbered D flip-flops and the inputs of the even-numbered D flip-flops are directly connected, and the outputs of the even-numbered D flip-flops and the inputs of the odd-numbered D flip-flops are respectively connected from the exclusive OR circuit 33. Four
The output of the even-numbered flip-flop is connected to one input of the exclusive-OR circuit and the output of the exclusive-OR circuit is connected to the input to the odd-numbered D flip-flop via 7. The other inputs to the exclusive OR circuits 33 to 47 and the input to the D flip-flop 1 are
The logical operation values of the outputs of the D flip-flops 1 to 32 generated by the exclusive OR circuits 48 to 79 and the NAND circuits 80 to 95 are input. Each D from 1 to 32
The outputs of the flip-flops are P 1 to P 15, and the other inputs F 1 to F 15 and the inputs to the D flip-flop 1 which are not the outputs of the D flip-flops at the respective inputs of the exclusive OR circuits 33 to 47. F 0 is as follows.
【0014】[0014]
【数3】 [Equation 3]
【0015】また、(図1)では、省略したが、各Dフ
リップフロップへは、32ビット入力データと32ビッ
ト鍵データとのビット演算の排他的論理和演算を行なっ
たデータの各ビットの値がDフリップフロップ1から3
2の初期値として与えられる。Although not shown in FIG. 1, the value of each bit of the data obtained by performing the exclusive OR operation of the bit operations of the 32-bit input data and the 32-bit key data to each D flip-flop. Are D flip-flops 1 to 3
It is given as an initial value of 2.
【0016】以上のように構成された実施例の信号撹拌
装置において以下の動作を説明する。はじめ、入力デー
タと鍵データのビット演算の排他的論理和をとったデー
タの各ビットの値がDフリップフロップ1から32の初
期値として与えられる。その後、クロックパルス信号が
各Dフリップフロップ1から32に入力される。各Dフ
リップフロップ1から32は、クロックパルスが入力さ
れた時点での各Dフリップフロップ1から32へ入力さ
れている信号を読み取り、新しく出力信号とする。その
結果、クロックパルス入力後の各フリップフロップの出
力は、以下のようになる。まず偶数番目のDフリップフ
ロップの出力には、クロックパルス入力前のすぐ前の奇
数番目のDフリップフロップの出力がそのままシフトさ
れ、奇数番目のDフリップフロップの出力は、それぞれ
排他的論理和回路33から47の出力であるクロックパ
ルス入力前のすぐ前の偶数番目のDフリップフロップの
出力とFi(ただし、iは1から15までの整数)との
排他的論理演算の値なる。ただし、Dフリップフロップ
1の出力は、クロックパルス入力時のF0の値となる。
したがって、1クロックパルス毎に半分のビットが他の
Dフリップフロップの出力の影響を受ける。2クロック
パルス入力されるとすべてのビットが初期値のうちの複
数ビットの影響をうける。The following operation will be described in the signal agitating device of the embodiment configured as described above. First, the value of each bit of the data obtained by the exclusive OR of the bit operations of the input data and the key data is given as the initial value of the D flip-flops 1 to 32. Then, the clock pulse signal is input to each D flip-flop 1 to 32. Each of the D flip-flops 1 to 32 reads the signal input to each of the D flip-flops 1 to 32 at the time when the clock pulse is input, and uses it as a new output signal. As a result, the output of each flip-flop after the clock pulse is input is as follows. First, the output of the odd-numbered D flip-flop immediately before the clock pulse input is directly shifted to the output of the even-numbered D flip-flop, and the outputs of the odd-numbered D flip-flops are respectively exclusive OR circuits 33. To 47, which is the value of the exclusive logical operation between the output of the even-numbered D flip-flop immediately before the clock pulse input and F i (where i is an integer from 1 to 15). However, the output of the D flip-flop 1 becomes the value of F 0 when the clock pulse is input.
Therefore, for each clock pulse, half of the bits are affected by the outputs of the other D flip-flops. When two clock pulses are input, all bits are affected by a plurality of initial values.
【0017】以上のように本実施例によれば、データ中
の半分のビットだけにしか影響をおよぼさないような簡
単な回路構成であってもクロックパルスを複数回入力す
ることで複雑な撹拌処理を行なうことができ、回路規模
が小さくできる。As described above, according to the present embodiment, even if the circuit configuration is simple such that only half of the bits in the data are affected, the clock pulse is input a plurality of times, which makes it complicated. The stirring process can be performed and the circuit scale can be reduced.
【0018】(図2)は、本発明の第2の実施例におけ
る暗号装置の構成図である。96は、本発明の第1の実
施例の信号撹拌装置、97,98は、32ビットのレジ
スタである。99は、パルス制御回路であり、制御信号
によって決定される数のクロックパルスが入力される毎
にパルス信号を1つ発生する。100は、ビット演算の
排他的論理和回路、(図2)では省略したがレジスタ9
7とレジスタ98には、それぞれ右半分32ビット左半
分32ビットの平文データが入力される手段が具備され
ている。レジスタ97の出力は、排他的論理和回路10
0へ入力される。排他的論理和回路100のもう一方の
入力には、信号撹拌装置96の出力が接続されている。
信号撹拌装置96へは、レジスタ98の出力が接続され
るとともに暗号化鍵とクロックパルス信号が入力され
る。そして、排他的論理和回路100の出力は、レジス
タ98の入力へ接続されている。レジスタ98の出力
は、信号撹拌装置96の入力とレジスタ97の入力へ接
続されている。FIG. 2 is a block diagram of an encryption device according to the second embodiment of the present invention. Reference numeral 96 is a signal mixer of the first embodiment of the present invention, and reference numerals 97 and 98 are 32-bit registers. A pulse control circuit 99 generates one pulse signal each time a number of clock pulses determined by the control signal is input. Reference numeral 100 is an exclusive OR circuit for bit operation, and although omitted in FIG. 2, register 9
7 and the register 98 are provided with means for inputting plaintext data of right half 32 bits and left half 32 bits, respectively. The output of the register 97 is the exclusive OR circuit 10
Input to 0. The output of the signal agitation device 96 is connected to the other input of the exclusive OR circuit 100.
To the signal agitating device 96, the output of the register 98 is connected and the encryption key and the clock pulse signal are input. The output of the exclusive OR circuit 100 is connected to the input of the register 98. The output of the register 98 is connected to the input of the signal mixer 96 and the input of the register 97.
【0019】以上のように構成された実施例の暗号装置
において以下にその動作を説明する。はじめ、64ビッ
ト平文データがそれぞれ左右半分ずつレジスタ97,レ
ジスタ98の出力値として設定され、さらにレジスタ9
8の出力と暗号化鍵によって信号撹拌装置96内の各D
フリップフロップの出力が初期化される。その後、クロ
ックパルス信号によって信号撹拌装置96での処理が行
なわれる。パルス制御回路99は、クロックパルス信号
を受け取り、設定されたクロックパルス数が入力される
とレジスタ97とレジスタ98および信号撹拌装置96
へパルス信号を送る。レジスタ97と98では、パルス
信号を受け取るとそれぞれの現在入力されている信号を
読み取り、その値を新しく出力として更新する。また、
信号撹拌装置96内では、パルス制御回路からのパルス
信号によって信号撹拌装置96内の各Dフリップフロッ
プの出力を初期化する。なお、初期化される際には、パ
ルス制御回路99のパルス信号によって新しく更新され
たレジスタ98の出力と次段の暗号処理段での暗号化鍵
で決まる初期値によって初期化されるようにタイミング
等を考慮した回路とする。なお、暗号化鍵の値は、信号
撹拌装置の初期化後、直ちに、次段の暗号化鍵に更新さ
れたものが入力される。The operation of the cryptographic device of the embodiment configured as described above will be described below. First, 64-bit plaintext data is set to the left and right halves as output values of the registers 97 and 98, respectively, and the register 9
Each D in the signal agitator 96 by the output of 8 and the encryption key
The output of the flip-flop is initialized. After that, the processing in the signal agitating device 96 is performed by the clock pulse signal. The pulse control circuit 99 receives the clock pulse signal, and when the set number of clock pulses is input, the register 97, the register 98, and the signal mixer 96.
Pulse signal to. When the pulse signals are received, the registers 97 and 98 read the signals currently input, and update their values as new outputs. Also,
In the signal stirring device 96, the output of each D flip-flop in the signal stirring device 96 is initialized by a pulse signal from the pulse control circuit. At the time of initialization, the timing is set so that it is initialized by the output of the register 98 newly updated by the pulse signal of the pulse control circuit 99 and the initial value determined by the encryption key in the next encryption processing stage. The circuit should take into consideration the above. As the value of the encryption key, immediately after the initialization of the signal agitation device, the value updated to the encryption key of the next stage is input.
【0020】以上の処理を暗号処理段数分だけ繰り返
す。すなわち、平文データ入力後、暗号化装置にクロッ
クパルスを入力していくとパルス制御信号のパルスが発
生する毎に1段の暗号処理が終了し、暗号処理段数分の
パルス制御回路からのパルスが発生した後のレジスタ9
7,レジスタ98の出力が暗号文データとなる。例え
ば、各段でクロック数を独立に設定すると(図3)のよ
うな暗号装置の処理と等価になる。(図3)において1
01から108は、信号撹拌装置であり、109から1
16は、32ビットのビット演算の排他的論理和回路で
ある。各段の信号撹拌処理は、信号撹拌装置に入力する
クロックパルス数を独立に変えることで異なる撹拌処理
となる。The above processing is repeated for the number of encryption processing steps. That is, when the clock pulse is input to the encryption device after the plaintext data is input, one step of the encryption processing is completed every time a pulse of the pulse control signal is generated, and the pulses from the pulse control circuits corresponding to the number of encryption processing steps are generated. Register 9 after occurrence
7. The output of the register 98 becomes ciphertext data. For example, if the number of clocks is independently set in each stage, it becomes equivalent to the processing of the cryptographic device as shown in FIG. 1 in (Fig. 3)
01 to 108 are signal agitators, and 109 to 1
Reference numeral 16 is an exclusive OR circuit for 32-bit bit operation. The signal agitation processing of each stage becomes different agitation processing by independently changing the number of clock pulses input to the signal agitation device.
【0021】以上のような本発明の実施例によれば、1
つの撹拌装置を具備するだけで各段異なった撹拌処理を
行なう暗号装置を実現できる。また、暗号処理全体で入
力するクロックパルス数を決めておき、クロックパルス
数を各段に振り分ければ、処理速度を変更することなく
暗号処理だけ変更することができ、通信の際の送受信の
タイミング等の変更をする必要がない。例えば、8段の
暗号処理で暗号処理全体でのクロックパルス数をデータ
ビット長と同じ64ビットとし、少なくとも各段で2ク
ロックパルス分の処理は行なうとすると、残りの48ク
ロックパルス分を8段に振り分ける方法は、497/7
!通りあり、同じ処理時間で497/7!通りの暗号処
理を1つの暗号装置で選択できる。According to the embodiment of the present invention as described above,
It is possible to realize an encryption device that performs different stirring processes at each stage by only providing one stirring device. Also, if you decide the number of clock pulses to be input in the entire encryption process and distribute the number of clock pulses to each stage, you can change only the encryption process without changing the processing speed. There is no need to make changes such as. For example, assuming that the number of clock pulses in the entire encryption process is 64 bits, which is the same as the data bit length in the 8-stage encryption process, and at least 2 clock pulses are processed in each stage, the remaining 48 clock pulses are 8 stages. how to distribute to the 49 7/7
! As there is, at the same processing time 49 7/7! The same cryptographic process can be selected by one cryptographic device.
【0022】(図4)は、本発明の第3の実施例におけ
る暗号装置の構成図である。117,118は、32ビ
ットのレジスタ、119は、信号撹拌装置、120は、
32ビットの排他的論理和回路、121は、パルス制御
回路である。本実施例と前記第2の実施例の暗号化装置
との違いは、32ビットレジスタ118の出力と暗号化
鍵をパルス制御回路121に入力していることである。
それ以外は、第2の実施例の構成と同じである。FIG. 4 is a block diagram of an encryption device according to the third embodiment of the present invention. 117 and 118 are 32-bit registers, 119 is a signal mixer, and 120 is
A 32-bit exclusive OR circuit, 121 is a pulse control circuit. The difference between this embodiment and the encryption device of the second embodiment is that the output of the 32-bit register 118 and the encryption key are input to the pulse control circuit 121.
Other than that, the configuration is the same as that of the second embodiment.
【0023】以上の構成において、以下に動作について
説明する。本実施例の動作は、ほとんど第2の実施例と
同じである。ただ各段での信号撹拌装置120に与える
クロックパルス数を決定するパルス制御回路の制御信号
がレジスタ118の出力と暗号化鍵となり、各暗号処理
段での信号撹拌処理は入力平文データによって変化す
る。例えば、レジスタ118の出力と暗号化鍵のビット
演算の排他的論理和演算の結果の下位3ビットの値に2
を加算した数値を信号撹拌装置120に与えるクロック
パルス数に設定してやるとすると、各段でのクロックパ
ルス数は、2クロックパルスから9クロックパルスの間
で変化するから、例えば、8段の暗号処理では、88通
りの構造が考えられ、どの構造によって暗号化されたか
決定することは困難であり、解読が困難になる。The operation of the above arrangement will be described below. The operation of this embodiment is almost the same as that of the second embodiment. However, the control signal of the pulse control circuit that determines the number of clock pulses given to the signal agitation device 120 at each stage serves as the output of the register 118 and the encryption key, and the signal agitation process at each encryption processing stage changes depending on the input plaintext data. .. For example, the value of the lower 3 bits of the result of the exclusive OR operation of the bit operation of the output of the register 118 and the encryption key is 2
If the number of clock pulses to be added to the signal agitating device 120 is set to the number of clock pulses added, the number of clock pulses in each stage changes between 2 clock pulses and 9 clock pulses. Then, there are 8 8 possible structures, and it is difficult to determine which structure is used for encryption, which makes decryption difficult.
【0024】なお、第1の実施例において排他的論理和
回路を偶数番目のDフリップフロップの出力と奇数番目
のDフリップフロップの入力との間に配したが、奇数番
目のDフリップフロップの出力と偶数番目のDフリップ
フロップの入力の間でもよいし、不規則に配してもよ
く、配置する数を増減してもよく、すべてのDフリップ
フロップ間を排他的論理和回路を介して接続してもよ
い。また、排他的論理和回路へのもう一方の入力である
各Dフリップフロップの出力の論理演算も異なるもので
あってもよい。さらに、信号撹拌後の出力を各Dフリッ
プフロップの出力としたが、Dフリップフロップの入力
を信号撹拌後の出力としてもよく、また、両方の組合せ
でもよい。Although the exclusive OR circuit is arranged between the output of the even-numbered D flip-flop and the input of the odd-numbered D flip-flop in the first embodiment, the output of the odd-numbered D flip-flop is provided. And the inputs of even-numbered D flip-flops may be arranged irregularly, the number of arrangement may be increased or decreased, and all D flip-flops may be connected via an exclusive OR circuit. You may. Further, the logical operation of the output of each D flip-flop, which is the other input to the exclusive OR circuit, may be different. Furthermore, although the output after signal agitation is the output of each D flip-flop, the input of the D flip-flop may be the output after signal agitation, or a combination of both.
【0025】また、第2の実施例においてクロックパル
ス数の合計に制約をつけた例を示したが、処理速度の変
更等が問題にならない場合には、各段のクロックパルス
数を自由に設定してもよい。In the second embodiment, an example is shown in which the total number of clock pulses is restricted. However, if the change in processing speed is not a problem, the number of clock pulses in each stage can be set freely. You may.
【0026】第3の実施例におけるパルス制御回路12
1で設定する1段の処理内のクロックパルス数をレジス
タ118の出力と暗号化鍵の排他的論理和をとり、その
下位3ビットによって決定しているが、他の演算法で決
定してもよい。Pulse control circuit 12 in the third embodiment
The number of clock pulses in the one-stage process set by 1 is determined by the exclusive OR of the output of the register 118 and the encryption key, and is determined by the lower 3 bits, but it may be determined by another arithmetic method. Good.
【0027】また、第2の実施例および第3の実施例に
おいて信号撹拌装置を第1の実施例の信号撹拌装置とし
たが、他の信号撹拌装置でもよく、例えば、(図5)に
示されるような信号撹拌装置でもよい。(図5)で、1
22は簡単な信号撹拌器、123は、32ビットレジス
タであり、クロックパルスが入力される毎にレジスタ1
23は、その時点の入力値を出力値とし、数クロック入
力後のレジスタ123の出力を信号撹拌装置の出力とす
る。以上の信号撹拌装置でも同様の効果が期待できる。Further, in the second and third embodiments, the signal agitating device is the signal agitating device of the first embodiment, but other signal agitating device may be used, for example, as shown in (FIG. 5). A signal agitator as described above may be used. (Fig. 5)
22 is a simple signal mixer, 123 is a 32-bit register, and register 1 is input each time a clock pulse is input.
23 uses the input value at that time as the output value and the output of the register 123 after inputting several clocks as the output of the signal agitation device. The same effect can be expected with the above signal stirring device.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力されている信号を出力信号として記憶する記憶手段
を入力データのビット数用意し、隣あう入力と出力を直
接または、一方の入力が記憶素子の出力の論理演算にな
っている排他的論理和回路を介して接続して構成し、更
新命令を数回入力することで少ない回路規模で複雑な撹
拌処理が可能であり、また、更新命令回数を変えること
で異なった撹拌処理が行え、必要な秘匿度に応じた複雑
さの撹拌が行える信号撹拌装置が提供できる。As described above, according to the present invention,
An exclusive OR operation in which a storage means for storing an input signal as an output signal is provided with the number of bits of input data, and the adjacent input and output are directly or one input is a logical operation of the output of the storage element. It is possible to perform complicated agitation processing with a small circuit scale by connecting it through a circuit and inputting update commands several times, and to perform different agitation processing by changing the number of update commands. It is possible to provide a signal agitation device capable of agitation of complexity according to the degree of confidentiality.
【0029】また、暗号処理段で信号撹拌装置の撹拌処
理の繰り返し回数を各段毎に独立に設定するので、信号
撹拌装置を1つ用意するだけで各段での信号撹拌処理
は、異なったものが実現でき、1つの暗号装置で多くの
暗号処理が実現でき、また、暗号装置を交換することな
く暗号アルゴリズムを変更できる。また各段での撹拌処
理の繰り返し回数の設定値を秘密にすれば、暗号処理自
体の構造も決定できないので解読が困難になる暗号装置
が提供できる。Further, since the number of repetitions of the stirring process of the signal stirring device is independently set in each encryption processing stage, the signal stirring process in each stage is different only by preparing one signal stirring device. One cryptographic device can realize many cryptographic processes, and the cryptographic algorithm can be changed without replacing the cryptographic device. Further, if the set value of the number of repetitions of the stirring process in each stage is kept secret, the structure of the cryptographic process itself cannot be determined, so that it is possible to provide a cryptographic device that is difficult to decrypt.
【0030】さらに、各暗号処理段での信号撹拌処理の
繰り返し回数をその段での信号撹拌装置への入力と暗号
化鍵で決定するので、入力データ毎に暗号化アルゴリズ
ムの構造自体が変化し解読を困難にできる。Furthermore, since the number of repetitions of the signal agitation processing at each encryption processing stage is determined by the input to the signal agitation device at that stage and the encryption key, the structure itself of the encryption algorithm changes for each input data. It can be difficult to decipher.
【図1】本発明の第1の実施例における信号撹拌装置の
構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a signal stirring device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例における暗号装置の構成
図FIG. 2 is a configuration diagram of a cryptographic device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施例における暗号装置の暗号
処理の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of encryption processing of an encryption device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施例における暗号装置の構成
図FIG. 4 is a configuration diagram of a cryptographic device according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2および第3の実施例に用いること
が可能な信号撹拌装置の例の構成図FIG. 5 is a block diagram of an example of a signal stirring device that can be used in the second and third embodiments of the present invention.
【図6】従来の暗号装置の構成図FIG. 6 is a block diagram of a conventional encryption device.
【図7】従来の暗号装置で用いられている信号撹拌装置
の構成図FIG. 7 is a block diagram of a signal agitation device used in a conventional encryption device.
【図8】従来の暗号装置における暗号処理部の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a cryptographic processing unit in a conventional cryptographic device.
1〜32 Dフリップフロップ 33〜79 排他的論理和回路 80〜95 NAND回路 96,119 第1の実施例の信号撹拌装置 97,98,117,118,123,124〜127 3
2ビットレジスタ 99,121 パルス制御回路 100,109〜116,120,129,146〜157
32ビットのビット演算の排他的論理和回路 101〜108 信号撹拌装置 122 信号撹拌器 128,138〜145 信号撹拌装置 130〜133 Sボックス 134〜137 8ビットのビット演算の排他的論理和
回路1-32 D flip-flop 33-79 Exclusive OR circuit 80-95 NAND circuit 96,119 Signal agitation device 97,98,117,118,123,124-127 3 of 1st Example.
2-bit register 99,121 Pulse control circuit 100,109-116,120,129,146-157
Exclusive OR circuit of 32-bit bit operation 101 to 108 Signal agitator 122 Signal agitator 128,138 to 145 Signal agitator 130 to 133 S box 134 to 137 Exclusive OR circuit of 8-bit bit operation
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 弘規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hironori Murakami 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (4)
とき、入力されている信号を出力信号として記憶する記
憶手段を第1の記憶手段から第nの記憶手段まで有し、
iを1からn−1までの任意の整数として第i番目の記
憶手段の出力と第i+1番目の記憶手段間で第i番目の
記憶手段の出力と第i+1番目の記憶手段の入力が直接
または一方の入力が前記記憶手段のうちのいくつかの出
力の論理演算である排他的論理和装置を介して接続され
ており、第1番目の記憶手段にいくつかの記憶手段の出
力の論理演算を入力する手段を有し、入力データに依存
するnビットのデータを各記憶手段の初期値として与え
る手段を具備することを特徴とする信号撹拌装置。1. When the number of bits of input data is n bits, there are provided storage means for storing an input signal as an output signal from the first storage means to the nth storage means.
i is an arbitrary integer from 1 to n-1, and the output of the i-th storage means and the input of the i + 1-th storage means are directly or directly between the output of the i-th storage means and the i + 1-th storage means. One of the inputs is connected through an exclusive OR device which is a logical operation of the outputs of some of the storage means, and the logical operations of the outputs of some of the storage means are connected to the first storage means. A signal agitation device comprising means for inputting, and means for giving n-bit data depending on input data as an initial value of each storage means.
排他的論理和演算手段を有し、入力データと暗号化鍵の
排他的論理和演算の値を各記憶手段の出力として設定す
る手段を具備することを特徴とする請求項1記載の信号
撹拌装置。2. An exclusive-OR operation unit for input data and an encryption key of equal bit length is provided, and a value of an exclusive-OR operation for input data and an encryption key is set as an output of each storage unit. The signal agitating device according to claim 1, further comprising means.
ロックに分け、一方の信号ブロックのデータを、一定の
撹拌処理を設定された回数だけ繰り返し行なう信号撹拌
装置に入力し、その出力と他方の信号ブロックとのビッ
ト演算の排他的論理和演算した結果を新しく他方の信号
ブロックとする処理を含む暗号処理段を、暗号処理全体
で数段行なう手段を具備し、前記撹拌装置での撹拌処理
の繰り返し回数を各処理段毎に制御する制御手段を有す
ることを特徴とする暗号装置。3. The input data is divided into two equal bit length signal blocks, and the data of one signal block is input to a signal agitation device that repeats a certain agitation process a set number of times, and the output and the other A means for performing a cryptographic processing stage including a process for newly making the other signal block the result of the exclusive OR operation of the bit operation with the signal block of An encryption device having control means for controlling the number of repetitions of each of the processing steps.
繰り返し回数を信号撹拌装置に入力される信号ブロック
と暗号化鍵によって決定する手段を有することを特徴と
する請求項3記載の暗号装置。4. The cipher according to claim 3, further comprising means for determining the number of repetitions of the stirring process in the signal stirring device at each processing stage by a signal block input to the signal stirring device and an encryption key. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3230147A JPH0575596A (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Signal scrambler and ciphering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3230147A JPH0575596A (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Signal scrambler and ciphering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0575596A true JPH0575596A (en) | 1993-03-26 |
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ID=16903328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3230147A Pending JPH0575596A (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Signal scrambler and ciphering device |
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JP (1) | JPH0575596A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-09-10 JP JP3230147A patent/JPH0575596A/en active Pending
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