JP4379031B2

JP4379031B2 - 情報伝送方式及びそれに用いる情報送信装置及び情報受信装置

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Publication number: JP4379031B2
Application number: JP2003275807A
Authority: JP
Inventors: 誠司日暮
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: US7747014B2; US20070033141A1; JP2005039643A; CN1578207A; US20050015597A1; US7124434B2; CN1578207B

Description

本発明は情報伝送方式及びそれに用いる情報送信装置及び情報受信装置に係り、特に任意の装置へ画像情報などの所定の情報を大量に、かつ、安全に伝送するために暗号化して伝送する情報伝送方式及びそれに用いる情報送信装置及び情報受信装置に関する。

従来、情報を伝送する情報伝送方式においては、情報の伝送途中での第三者による盗聴、改竄などの攻撃から守るため、情報送信装置で送信する情報を暗号化して送信し、その暗号化された情報を情報受信装置が受信して復号化することが行われており、その暗号化方法としてストリーム暗号などを伝送したり、相手認証を行うことが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

すなわち、非特許文献１には、送信側では平文系列と鍵系列をビット毎に２を法とする加算を行って暗号化し、受信側では暗号化された信号系列と送信側と同じ鍵系列とをビット毎に２を法とする加算を行って復号するストリーム暗号が、送信側と受信側とで鍵系列として擬似乱数系列を生成して共有することが開示されている。

また、相手認証として、利用者が秘密に保持するパスワードをセンター（検証者）にアクセスする際にセンターに送信することで利用者の正当性を証明するパスワード方式、利用者が暗号化に使用する暗号鍵と検証者が暗号解読に使用する暗号鍵とを、利用者と検証者とで共有している秘密鍵暗号方式、各利用者が秘密に保持する秘密鍵とそれに対応する検証用の公開鍵を保持し、各利用者は自分の秘密鍵を明かすことなく、検証者の公開鍵を用いて情報を暗号化して伝送し、検証者は自分の公開鍵に対応した自分の秘密鍵を使用して暗号解読するような検証者と通信のやり取りをすることにより、公開鍵に対応する秘密鍵を持っていることを証明する公開鍵方式、更にはディジタル署名などが非特許文献１に開示されている。これらの暗号や相手認証では、素因数分解の困難さ、対数問題の困難さ等数学的解法の困難さに基づく方式が使用されてきた。

岡本龍明、山本博資著、「現代暗号」、初版、産業図書株式会社、１９９７年６月、ｐ．７３−７５，ｐ．１５１−１６２

しかし、上記の従来の情報伝送方法では、暗号化及び暗号解読（復号化）をソフトウェアにより行っているために、回路規模が大きな演算装置が必要であったり、演算に時間を要するために認証時間が長くなるといった不都合が生じている。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、比較的簡単な回路規模で、短時間で認証が可能な情報伝送方式及びそれに用いる情報送信装置及び情報受信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、第１の発明の情報伝送方式は、暗号化された主情報を情報送信装置から送信して所定の伝送路を介して情報受信装置に受信させる前に、主情報の暗号化又は暗号解読に使用する暗号鍵を情報送信装置と情報受信装置で共有するための情報伝送を、情報送信装置と情報受信装置との間で行う情報伝送方式であって、情報送信装置は、情報受信装置から送信された信号を受信する第１の受信手段と、第１の受信手段により受信された第１の乱数に基づいて、同期信号を生成する同期信号生成手段と、暗号鍵に関連した鍵情報を発生し、その鍵情報を同期信号の直後に付加する鍵情報付加手段と、鍵情報付加手段から出力される同期信号及び鍵情報を、発生した第２の乱数の中に埋め込んでなる合成信号を生成する合成信号生成手段と、鍵情報に基づいて暗号鍵を生成し、その暗号鍵で主情報を暗号化して暗号化された主情報を出力する暗号化手段と、合成信号又は暗号化された主情報を情報受信装置へ送信する第１の送信手段とを備え、
情報受信装置は、合成信号又は暗号化された主情報を受信する第２の受信手段と、第１の乱数を発生して情報送信装置へ送信する乱数送信手段と、第２の受信手段により受信された合成信号から同期信号を検出する同期信号検出手段と、同期信号検出手段により検出された同期信号に後続する合成信号の信号部分から鍵情報を取得する鍵情報取得手段と、鍵情報取得手段により取得した鍵情報に基づいて、暗号鍵を得て蓄積する暗号鍵蓄積手段と、受信手段により受信された暗号化された主情報を、暗号鍵蓄積手段に蓄積された暗号鍵を用いて暗号解読する暗号解読手段とを備えたことを特徴とする。

この発明では、情報送信装置が情報受信装置から送信された第１の乱数に基づいて、同期信号を生成すると共に、暗号鍵に関連した鍵情報をその同期信号と共に第２の乱数の中に埋め込んでなる合成信号を情報送信装置から情報受信装置へ伝送し、情報受信装置が受信した合成信号から上記の鍵情報を取得し、その鍵情報に基づいて暗号鍵を生成して蓄積するようにしたため、鍵情報に基づいて情報送信装置と情報受信装置に同一の暗号鍵を生成させ保持させることができる。

また、上記の目的を達成するため、第２の発明の情報伝送方式は、第１の発明の乱数送信手段により送信され、第１の受信手段により受信される第１の乱数が、情報受信装置が予め有する第１の既定鍵で暗号化されており、第１の受信手段により受信された暗号化されている第１の乱数を、情報送信装置が予め有し、第１の既定鍵と同一の第２の既定鍵で暗号解読してから同期信号を生成する構成としたことを特徴とする。

この発明では、情報受信装置が情報送信装置へ送信する第１の乱数を、情報受信装置と情報送信装置が予め有する同一の既定鍵で暗号化して送信し、情報送信装置で暗号化された第１の乱数を既定鍵を使用して暗号解読ができる。

また、上記の目的を達成するため、第３の発明の情報伝送方式は、第１の発明の鍵情報付加手段は、発生された第３の乱数を情報送信装置が予め有する第２の既定鍵で暗号化して暗号化された鍵情報として発生し、その暗号化された鍵情報を同期信号の直後に付加する手段とし、暗号鍵蓄積手段を、鍵情報取得手段により取得した暗号化された鍵情報を情報受信装置が予め有し、第２の既定鍵と同一の第１の既定鍵で暗号解読して得た第３の乱数に基づいて、暗号鍵を生成して蓄積する手段としたことを特徴とする。

この発明では、情報送信装置が第３の乱数を有し、その第３の乱数を第２の既定鍵で暗号化して鍵情報として情報受信装置へ送信し、情報受信装置では、受信した鍵情報を第２の既定鍵と同一の第１の既定鍵で暗号解読して上記の第３の乱数を取得するようにしたため、情報送信装置と情報受信装置で同一の鍵情報を共有できると共に、鍵情報の伝送に際しては暗号化して伝送する。

また、上記の目的を達成するため、第４の発明の情報伝送方式は、第１乃至第３の発明の合成信号生成手段を、第２の乱数発生手段と、第２の乱数発生手段により発生された第２の乱数から同期信号と同じビット列を除去する除去手段と、除去手段により同期信号と同じビット列が除去された第２の乱数の中に、鍵情報付加手段から出力される同期信号及び鍵情報を埋め込む合成手段とからなる構成としたことを特徴とする。この発明では、合成信号を構成する第２の乱数は、同期信号と同じビット列は有しないようにしたため、合成信号を受信する情報受信装置が偽同期信号のビット列により鍵情報の取得に時間を要することを防止できる。

また、上記の目的を達成するため、第５の発明の情報伝送方式は、情報受信装置を、鍵情報取得手段により取得した鍵情報又はその情報の一部を、暗号鍵蓄積手段により蓄積された暗号鍵で暗号化して得た信号をアクノリッジとして情報送信装置へ送信するアクノリッジ送信手段を更に有する構成とし、情報送信装置を、第１の受信手段により受信したアクノリッジを、鍵情報に基づいて生成した暗号鍵で暗号解読するアクノリッジ解読手段と、アクノリッジ解読手段により暗号解読して得られた信号と鍵情報又はその情報の一部とが一致するか否か比較する比較手段とを更に有する構成とし、比較手段により一致の比較結果が得られたときに、暗号化手段により暗号化された主情報を情報受信装置へ送信する構成としたことを特徴とする。

この発明では、情報受信装置からの受信信号から取得した鍵情報に基づき得た暗号解読して暗号鍵を蓄積したことを示す、鍵情報又はその情報の一部が暗号化されたアクノリッジが送信され、そのアクノリッジが情報送信装置で受信されてアクノリッジを暗号解読した鍵情報又はその情報の一部と、情報送信装置が元々有する鍵情報又はその情報の一部とを比較するようにしたため、比較が一致したときには情報受信装置に情報送信装置と同一の暗号鍵が蓄積されたと判断できる。

また、上記の目的を達成するため、第６の発明の情報送信装置は、暗号化された主情報を送信して所定の伝送路を介して情報受信装置に受信させる前に、主情報の暗号化又は暗号解読に使用する暗号鍵を情報受信装置と共有するための情報伝送を情報受信装置との間で行う情報伝送方式に用いられる情報送信装置であって、情報受信装置から送信された信号を受信する受信手段と、受信手段により受信された第１の乱数に基づいて、同期信号を生成する同期信号生成手段と、発生された第２の乱数に基づいて暗号鍵を生成し、その暗号鍵を蓄積する暗号鍵生成・蓄積手段と、第２の乱数を予め有する既定鍵で暗号化して暗号化された鍵情報として発生する鍵情報発生手段と、鍵情報発生手段により発生された暗号化された鍵情報の直前に同期信号を付加する同期信号付加手段と、同期信号付加手段から出力される同期信号及び鍵情報を、発生した第３の乱数の中に埋め込んでなる合成信号を生成する合成信号生成手段と、暗号鍵生成・蓄積手段により蓄積された暗号鍵で主情報を暗号化して出力する暗号化手段と、合成信号又は暗号化された主情報を受信装置へ送信する送信手段とを有する構成としたものである。

更に、上記の目的を達成するため、第７の発明の情報受信装置は、情報送信装置から送信された、暗号化された主情報を所定の伝送路を介して受信する前に、主情報の暗号化又は暗号解読に使用する暗号鍵を、情報送信装置と共有するための情報伝送を、情報送信装置との間で行う情報伝送方式で用いられる情報受信装置であって、情報送信装置から送信された情報を受信する受信手段と、少なくとも第１の乱数を情報送信装置へ送信する送信手段と、情報送信装置において受信された第１の乱数に基づいて生成された同期信号と、同期信号の直後に付加された暗号化された鍵情報とが第２の乱数の中に埋め込まれた合成信号が、情報送信装置から送信されて受信手段により受信され、受信された合成信号から同期信号を検出する同期信号検出手段と、同期信号検出手段により検出された同期信号に後続する合成信号の信号部分から暗号化された鍵情報を取得する鍵情報取得手段と、鍵情報取得手段により取得した暗号化された鍵情報を、予め有する既定鍵で暗号解読して得た信号に基づいて暗号鍵を生成し、その暗号鍵を蓄積する暗号鍵生成・蓄積手段と、受信手段により受信された暗号化された主情報を、暗号鍵生成・蓄積手段に蓄積された暗号鍵を用いて暗号解読する暗号解読手段とを有する構成としたものである。

本発明によれば、情報送信装置が情報受信装置から送信された第１の乱数に基づいて、同期信号を生成すると共に、暗号鍵に関連した鍵情報をその同期信号と共に第２の乱数の中に埋め込んでなる合成信号を情報送信装置から情報受信装置へ伝送し、情報受信装置が受信した合成信号から上記の鍵情報を取得し、その鍵情報に基づいて暗号鍵を生成して蓄積することで、鍵情報に基づいて情報送信装置と情報受信装置に同一の暗号鍵を生成させ保持させるようにしたため、ソフトウェアによる暗号化及び暗号解読の演算を用いることなく、第１及び第２の乱数と既定鍵を用いた小規模な構成のハードウェアで、高速な認証ができると共に、情報送信装置と情報受信装置に同一の暗号鍵を共有させることができる。

また、本発明によれば、鍵情報を同期信号と共に第２の乱数の中に埋め込まれた信号形態で伝送するようにしたため、鍵情報が第２の乱数により隠蔽され、その結果、鍵情報の安全な伝送を確保できる。更に、本発明によれば、第１の乱数や鍵情報を既定鍵で暗号化することにより、より一層伝送時の安全性を確保することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる情報伝送方式で用いる受信機の一実施の形態のブロック図、図２は本発明になる情報伝送方式で用いる送信機の一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の情報伝送方式では、送信すべき主情報を送信する情報送信装置を送信機とし、当該主情報を受信する情報受信装置を受信機としている。

本実施の形態は、大量のデータ例えば映像情報等を主情報として図２の構成の送信機３０から図１の構成の受信機１０へ一方向に伝送する非対称伝送方式であるが、主情報伝送前に送信機３０と受信機１０との間で鍵情報を含む所定の信号の送受信を所定の方法で行うことにより、鍵情報を送信機３０と受信機１０との間で予め共有してから、同期信号を付加した大量のデータ（主情報）を送受信することで前記目的を達成する。

受信機１０と送信機３０との間は、所定の伝送路（例えば、空間伝送媒体）を介して双方向に接続されている。受信機１０は送信機３０から送信された信号を受信するための受信インタフェース（ＩＦ）１５と送信機３０へ信号を送信するための出力インタフェース（ＩＦ）１４とを備え、送信機３０は受信機１０へ信号を送信するための出力インタフェース機能を有するフォーマッタ４５と、受信機１０から送信された信号を受信するための入力インタフェース（ＩＦ）３１とを備えており、受信機１０と送信機３０の間で無線又は光無線にて信号を送受信する。また、受信機１０と送信機３０とは、予め同一の既定鍵１３と３３とを保持している。

次に、図１及び図２の実施の形態の動作について、図３のシーケンス図等を併せ参照して説明する。まず、図１の受信機１０は同期信号の基となる任意の第１の乱数を乱数発生器１１で発生し、暗号化手段１２において、この乱数を予め送信機３０との間で共有されている既定鍵１３で、例えばＤＥＳ（Data Encryption Standard）方式で暗号化し、その暗号化された第１の乱数を出力ＩＦ１４から送信機３０に伝送する（図３のステップＳ１）。

この暗号化された第１の乱数は図２の送信機３０で受信され、入力ＩＦ３１を通して暗号解読手段３２に供給され、ここで受信機１０の既定鍵１３と同一の既定鍵３３で暗号解読（復号化）が行われ、第１の乱数が得られる（図３のステップＳ２）。この第１の乱数は同期信号発生器３４に供給され、ここで例えば一方向性関数を利用して第１の同期信号（コンテンツキー用同期信号）が生成される（図３のステップＳ３）。

一方、送信機３０は、鍵情報生成手段３７により鍵情報として例えば第２の乱数を発生しており、この第２の乱数を、暗号化手段３６において鍵選択手段３５により選択された既定鍵３３により例えばＤＥＳ方式で暗号化して暗号化鍵情報を生成する（図３のステップＳ４）。

この暗号化鍵情報は同期信号付加手段３８に供給され、ここで同期信号発生器３４から出力される第１の同期信号（コンテンツキー用同期信号）の後に付加された後、合成手段３９で乱数発生手段４０により発生された大量の第３の乱数の中に埋め込まれた合成信号とされ、更にフォーマッタ４５で合成信号の各ブロックの先頭に第２の同期信号が、かつ、最後に誤り検出用のチェックコードがそれぞれ付加されてから受信機１０へ送信される（図３のステップＳ５）。

図４（Ａ）は送信機３０から受信機１０へ送信される上記の合成信号の概略構成図を示す。同図（Ａ）において、ＳＹ５１は同期信号発生器３４が出力する第１の同期信号（コンテンツキー用同期信号）であり、これに暗号化手段３６からの上記暗号化鍵情報（鍵データ）５２が付加されており、これらの信号が乱数発生手段４０により発生された大量の第３の乱数５３の中に埋め込まれている。

なお、図４（Ａ）の水平方向の全ビット数は一例として１２０ｋビット、垂直方向の全ビット数は一例として１ｋビットである。また、図４（Ａ）中、ＳＹＮＣはフォーマッタ４５で付加された第２の同期信号（前記第１の同期信号とは異なる）、ＣＲＣＣ（Cyclic Redundancy Check Code）は誤り検出に用いられるチェックコードである。

ここで、情報を伝送するに際し、伝送エラーと暗号解読エラーを分離する必要が生じる。本実施の形態では、図４（Ａ）に示すように、第３の乱数５３に特定の第１の同期信号５１を埋め込むことを特徴とするため、乱数５３の中には同期信号５１と同一のビット列が生じることもある。

これらを識別するため、例えば図５、図６のように被暗号語及び暗号語の後に誤り検査、訂正符号を入れることによりこの不都合を回避できる。図５は被暗号語５７に誤り検査符号であるパリティ５８を入れる例を示す。被暗号語５７は鍵情報生成手段３７により生成された鍵情報（第２の乱数）であり、これにパリティ５８が鍵情報生成手段３７の出力段で付加された後、暗号化手段３６に供給されて暗号化される。パリティ５８は、鍵の共有の確認、偽同期検出エラーをチェックするために用いられる。

図６は暗号語６２の後に誤り訂正符号であるパリティ６３を、暗号語６２の前に同期信号６１を付加した例を示す。同期信号６１は同期信号発生器３４で発生された図４（Ａ）の同期信号５１であり、暗号語６２の誤り検査符号としてパリティ６３が図２の暗号化手段３６の出力段で付加される。暗号語６２とパリティ６３は、暗号化手段３６から出力された暗号化鍵情報（鍵データ）である。また、暗号語６２は、図５の被暗号語５７とパリティ５８を合わせて暗号化したものに相当する。

なお、図６のパリティ６３は、受信機１０で伝送エラーと暗号解読エラーを分離するために用いられる。すなわち、受信時にパリティ６３によりエラー発生が検出された場合には、乱数５３の中に同期信号５１（図６の同期信号６１と同一）と同一のビット列が生じ、その後の信号が本来の鍵データ５２ではなかった場合と、鍵データ５２で伝送エラーが生じた場合とが考えられる。一方、パリティ６３によりエラーが無く、パリティ５８によりエラーが検出された場合には、暗号解読エラーが生じた場合が考えられる。

更に、パリティ６３及びパリティ５８のいずれでもエラーが検出されないときには、同期信号（ＳＹ）５１が本来の同期信号であり、かつ、鍵データ５２に伝送エラー、暗号解読エラーの何れも生じていないことになるが、後述するように、図２の比較器４３での比較結果によって、鍵データ５２の共有が行われたか否かが確認される。

図４（Ａ）に示した構成の合成信号は、図１の受信機にて受信され、受信ＩＦ１５を介してデフォーマッタ２３に供給され、デフォーマッタ２３で図４に示す第２の同期信号（ＳＹＮＣ）及びＣＲＣＣが取り除かれたものが同期検出手段１７に供給される。受信機１０は送信機３０と同一の方法により同期信号発生器１６により同期信号を発生する。すなわち、乱数発生器１１により発生された第１の乱数が同期信号発生器１６に供給され、ここで例えば一方向性関数を利用して第１の同期信号（コンテンツキー用同期信号）と同じ第３の同期信号が生成される。

同期検出手段１７は、上記の第３の同期信号とデフォーマッタ２３から出力された合成信号のビット列を比較し、第１の同期信号の検出を行い、受信された合成信号中の検出した第１の同期信号に後続する暗号化鍵情報（鍵データ５２）を暗号解読手段１８に供給し、ここで鍵選択手段１９により選択された既定鍵１３を使用して暗号解読を行わせる（図３のステップＳ６）。

暗号解読手段１８で暗号解読して得られた元の鍵情報、すなわち、送信機３０の鍵情報生成手段３７により生成された第２の乱数は、暗号鍵生成手段２０に供給されて第２の暗号鍵を生成し、この第２の暗号鍵が暗号鍵蓄積手段２１にて蓄積される（図３のステップＳ７）。

また、暗号解読手段１８で暗号解読して得られた鍵情報（第２の乱数）は、メモリ２２に蓄積されており、この鍵情報（第２の乱数）のビット列の一部が暗号化手段１２に供給され、ここで鍵選択手段１９により選択された暗号鍵蓄積手段２１からの第２の暗号鍵で暗号化され、この暗号化された信号が出力ＩＦ１４を通してアクノリッジとして送信機３０へ送信される（図３のステップＳ８）。

送信機３０は、上記のアクノリッジを受信し、入力ＩＦ３１を介して暗号解読手段３２に供給する。一方、送信機３０は、鍵情報生成手段３７で生成された鍵情報を暗号鍵生成手段４１に供給して生成した第１の暗号鍵を暗号鍵蓄積手段４２に蓄積している。そこで、暗号解読手段３２に供給された受信したアクノリッジは、鍵選択手段３５により選択された暗号鍵蓄積手段４２からの第１の暗号鍵で暗号解読された後、比較器４３に供給されて鍵情報生成手段３７からの鍵情報（第２の乱数）のビット列の一部と一致するか比較される（図３のステップＳ９）。

ここで、暗号鍵生成手段４１により生成される第１の暗号鍵は、鍵情報（第２の乱数）に基づくものであり、また前述した暗号鍵生成手段２０により生成された第２の暗号鍵も、上記の鍵情報（第２の乱数）に基づくものであり、第１の暗号鍵と第２の暗号鍵とは正常伝送時は同一である。従って、受信したアクノリッジを暗号解読手段３２において、第１の暗号鍵で暗号解読すると、正常伝送時にはメモリ２２から読み出された鍵情報（第２の乱数）のビット列の一部と同一のビット列が得られる。

従って、比較器４３において、受信したアクノリッジを暗号解読手段３２で暗号解読して得られたビット列と、鍵情報生成手段３７からのビット列とが一致するときには、正常伝送がなされ、暗号鍵蓄積手段２１と４２にそれぞれ同一の暗号鍵が蓄積された（暗号鍵が共有された）と確認できる。

暗号鍵の共有が確認されると、送信機３０は、暗号化手段３６において鍵選択手段３５で選択した暗号鍵蓄積手段４２からの第１の暗号鍵で主情報４４をＤＥＳ等の公知の暗号化方式で暗号化し、得られた暗号化された主情報にフォーマッタ４５で同期信号及びＣＲＣＣを付加して、受信機１０へ送信する（図３のステップＳ１０）。なお、このとき、同期信号付加手段３８及び合成手段３９は、比較器４３の出力信号が供給される制御手段（図示せず）により、入力信号をそのままスルーで出力するように動作制御される。

図４（Ｂ）は送信機３０から送信される信号の概略構成を示す。同図中、暗号化された主情報５５の所定伝送単位毎に、同期信号ＳＹＮＣとＣＲＣＣが付加されている。図１の構成の受信機１０は、送信機３０から送信された上記の暗号化された主情報等を受信して受信ＩＦ１５から出力し、デフォーマッタ２３で同期信号ＳＹＮＣ及びＣＲＣＣを取り除く。その後、同期信号ＳＹＮＣ及びＣＲＣＣを取り除いた暗号化された主情報は、同期信号検出手段１７をそのまま通過して暗号解読手段１８に供給され、ここで鍵選択手段１９により選択された暗号鍵蓄積手段２１よりの第２の暗号鍵を用いて暗号解読が行われ、これにより送信された主情報４４を得る（図３のステップＳ１１）。

このように、本実施の形態では、暗号化手段１２、３６による暗号化や、暗号解読手段１８、３２による暗号解読は、乱数を使用することで、ソフトウェアによる演算ではなくハードウェアにより行うようにしているため、従来に比べて、全体の回路が小規模で、かつ、高速な認証、鍵交換ができる。また、乱数の中に乱数から生成した暗号化鍵情報を埋め込んで伝送するようにしたため、暗号化鍵情報を隠蔽した安全な伝送ができる。

ところで、本実施の形態では比較器４３での比較の結果、不一致が検出されたことなどにより、伝送時にエラーが生じたことが検出されるが、このエラー発生時には再度、情報の送信を最初から、すなわち図３のステップＳ１からやり直す必要が生じる。この時、同一のパターンを送っていては、送信情報が検知され易くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、再送信時にも、通常の送信時と同様に図７に示すように、被暗号語７１に乱数７２、７３を混入させることにより、常に伝送ビット列を変えて伝送するようにしている。これにより、上記の問題を回避している。なお、パリティ６３によりエラー発生を検出した時や、パリティ５８によりエラー発生を検出した時にも、再送信が行われる。

ここで、図７中、乱数７２及び７３として示されている箇所のビットは、無効ビット（被暗号語７１とは無関係のダミービット）として利用されており、送信の度にこの無効ビット（ダミービット）の値が乱数として任意の値に設定される。また、乱数７２及び７３の挿入位置は、送信機３０と受信機１０との間で予め定められている。受信機１０はこの乱数７２、７３を除去した後のビット列を使用し、第２の暗号鍵を生成する。なお、図７中、パリティ７４は被暗号語７１と乱数７２及び７３の誤り検出符号である。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図８は本発明になる情報送信装置の他の実施の形態の要部のブロック図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付してある。上記の実施の形態では、受信機１０が受信した信号から同期検出手段１７で同期信号を検出するようにしているため、受信した信号中に偽同期ビット列が存在すると、上記の同期検出から情報の授受までに時間を要するといった不都合が生じる。

そこで、本発明の情報送信装置の他の実施の形態では、図８に示すように、比較及び反転器４６を設け、同期信号発生器３４から供給される同期信号のビット列と、乱数発生手段４０から供給される第３の乱数のビット列とを比較し、これらのビットパターンが一致しないときには第３の乱数をそのままの論理値で出力するが、同一のビットパターンが発生したときには、第３の乱数のビット値を反転して同期信号のビット列と異なるパターンとして合成手段３９に供給する。

これにより、合成手段３９において、同期信号付加手段３８から供給される同期信号及び暗号化鍵情報と合成される第３の乱数中の同期信号と同じビット列は、比較及び反転器４６により除去される。従って、この実施の形態では、受信機において正規の同期検出をより敏速かつ確実に行うことができる。

本発明の情報伝送方式で用いる受信機の一実施の形態のブロック図である。本発明の情報伝送方式で用いる送信機の一実施の形態のブロック図である。本発明方式の動作説明用のシーケンス図である。本発明により伝送される各信号の概略構成図である。図２中の要部の信号フォーマットの一例を示す図である。図２中の他の要部の信号フォーマットの一例を示す図である。本発明の一実施の形態の再送時の伝送信号のフォーマットの一例を示す図である。本発明の情報伝送方式で用いる送信機の他の実施の形態の要部のブロック図である。

符号の説明

１０受信機
１１乱数発生器
１２、３６暗号化手段
１３、３３既定鍵
１６、３４同期信号発生器
１７同期検出手段
１８、３２暗号解読手段
１９、３５鍵選択手段
２０、４１暗号鍵生成手段
２１、４２暗号鍵蓄積手段
２２メモリ
２３デフォーマッタ
３０送信機
３７鍵情報生成手段
３８同期信号付加手段
３９合成手段
４０乱数発生手段
４３比較器
４４主情報
４５フォーマッタ
４６比較及び反転器

Claims

暗号化された主情報を情報送信装置から送信して所定の伝送路を介して情報受信装置に受信させる前に、前記主情報の暗号化又は暗号解読に使用する暗号鍵を前記情報送信装置と前記情報受信装置で共有するための情報伝送を、前記情報送信装置と前記情報受信装置との間で行う情報伝送方式であって、
前記情報受信装置から送信された信号を受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段により受信された第１の乱数に基づいて、同期信号を生成する同期信号生成手段と、
前記暗号鍵に関連した鍵情報を発生し、その鍵情報を前記同期信号の直後に付加する鍵情報付加手段と、
前記鍵情報付加手段から出力される前記同期信号及び前記鍵情報を、発生した第２の乱数の中に埋め込んでなる合成信号を生成する合成信号生成手段と、
前記鍵情報に基づいて前記暗号鍵を生成し、その暗号鍵で前記主情報を暗号化して暗号化された主情報を出力する暗号化手段と、
前記合成信号又は前記暗号化された主情報を前記情報受信装置へ送信する第１の送信手段とを、前記情報送信装置が備え、
前記合成信号又は前記暗号化された主情報を受信する第２の受信手段と、
前記第１の乱数を発生して前記情報送信装置へ送信する乱数送信手段と、
前記第２の受信手段により受信された前記合成信号から前記同期信号を検出する同期信号検出手段と、
前記同期信号検出手段により検出された前記同期信号に後続する前記合成信号の信号部分から前記鍵情報を取得する鍵情報取得手段と、
前記鍵情報取得手段により取得した前記鍵情報に基づいて、前記暗号鍵を得て蓄積する暗号鍵蓄積手段と、
前記受信手段により受信された前記暗号化された主情報を、前記暗号鍵蓄積手段に蓄積された前記暗号鍵を用いて暗号解読する暗号解読手段とを、前記情報受信装置が備えたことを特徴とする情報伝送方式。
前記乱数送信手段により送信され、前記第１の受信手段により受信される前記第１の乱数は、前記情報受信装置が予め有する第１の既定鍵で暗号化されており、前記同期信号生成手段は、前記第１の受信手段により受信された暗号化されている前記第１の乱数を、前記情報送信装置が予め有し、前記第１の既定鍵と同一の第２の既定鍵で暗号解読してから前記同期信号を生成することを特徴とする請求項１記載の情報伝送方式。
前記鍵情報付加手段は、発生された第３の乱数を前記情報送信装置が予め有する第２の既定鍵で暗号化して暗号化された鍵情報として発生し、その暗号化された鍵情報を前記同期信号の直後に付加する手段であり、前記暗号鍵蓄積手段は、前記鍵情報取得手段により取得した前記暗号化された鍵情報を前記情報受信装置が予め有し、前記第２の既定鍵と同一の第１の既定鍵で暗号解読して得た前記第３の乱数に基づいて、前記暗号鍵を生成して蓄積する手段であることを特徴とする請求項１記載の情報伝送方式。
前記合成信号生成手段は、前記第２の乱数発生手段と、前記第２の乱数発生手段により発生された第２の乱数から前記同期信号と同じビット列を除去する除去手段と、前記除去手段により前記同期信号と同じビット列が除去された前記第２の乱数の中に、前記鍵情報付加手段から出力される前記同期信号及び前記鍵情報を埋め込む合成手段とからなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の情報伝送方式。
前記情報受信装置は、前記鍵情報取得手段により取得した前記鍵情報又はその情報の一部を、前記暗号鍵蓄積手段により蓄積された前記暗号鍵で暗号化して得た信号をアクノリッジとして前記情報送信装置へ送信するアクノリッジ送信手段を更に有し、前記情報送信装置は、前記第１の受信手段により受信した前記アクノリッジを、前記鍵情報に基づいて生成した前記暗号鍵で暗号解読するアクノリッジ解読手段と、該アクノリッジ解読手段により暗号解読して得られた信号と前記鍵情報又はその情報の一部とが一致するか否か比較する比較手段とを更に有し、前記比較手段により一致の比較結果が得られたときに、前記暗号化手段により前記暗号化された主情報を前記情報受信装置へ送信することを特徴とする請求項１記載の情報伝送方式。
暗号化された主情報を送信して所定の伝送路を介して情報受信装置に受信させる前に、前記主情報の暗号化又は暗号解読に使用する暗号鍵を前記情報受信装置と共有するための情報伝送を該情報受信装置との間で行う情報伝送方式に用いられる情報送信装置であって、
前記情報受信装置から送信された信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された第１の乱数に基づいて、同期信号を生成する同期信号生成手段と、
発生された第２の乱数に基づいて前記暗号鍵を生成し、その暗号鍵を蓄積する暗号鍵生成・蓄積手段と、
前記第２の乱数を予め有する既定鍵で暗号化して、暗号化された鍵情報として発生する鍵情報発生手段と、
前記鍵情報発生手段により発生された前記暗号化された鍵情報の直前に前記同期信号を付加する同期信号付加手段と、
同期信号付加手段から出力される前記同期信号及び前記暗号化された鍵情報を、発生した第３の乱数の中に埋め込んでなる合成信号を生成する合成信号生成手段と、
前記暗号鍵生成・蓄積手段により蓄積された前記暗号鍵で前記主情報を暗号化して出力する暗号化手段と、
前記合成信号又は前記暗号化された主情報を前記情報受信装置へ送信する送信手段と
を有することを特徴とする情報送信装置。
情報送信装置から送信された、暗号化された主情報を所定の伝送路を介して受信する前に、前記主情報の暗号化又は暗号解読に使用する暗号鍵を、前記情報送信装置と共有するための情報伝送を、前記情報送信装置との間で行う情報伝送方式で用いられる情報受信装置であって、
前記情報送信装置から送信された情報を受信する受信手段と、
少なくとも第１の乱数を前記情報送信装置へ送信する送信手段と、
前記情報送信装置において受信された前記第１の乱数に基づいて生成された同期信号と、該同期信号の直後に付加された暗号化された鍵情報とが第２の乱数の中に埋め込まれた合成信号が、前記情報送信装置から送信されて前記受信手段により受信され、受信された前記合成信号から前記同期信号を検出する同期信号検出手段と、
前記同期信号検出手段により検出された前記同期信号に後続する前記合成信号の信号部分から前記鍵情報を取得する鍵情報取得手段と、
前記鍵情報取得手段により取得した前記暗号化された鍵情報を、予め有する既定鍵で暗号解読して得た信号に基づいて前記暗号鍵を生成し、その暗号鍵を蓄積する暗号鍵生成・蓄積手段と、
前記受信手段により受信された前記暗号化された主情報を、前記暗号鍵生成・蓄積手段に蓄積された前記暗号鍵を用いて暗号解読する暗号解読手段と
を有することを特徴とする情報受信装置。