JPS63219244A

JPS63219244A - 暗号化情報処理方式

Info

Publication number: JPS63219244A
Application number: JP62053348A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Hirashima; 正芳平嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1987-03-09
Publication date: 1988-09-12
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2574279B2

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】産業上の利用分野本発明は、情報処理に於ける情報の暗号化、特にセンタ
ーから端末への一方向の情報伝送系、例えばＣＡＴＶ　
、衛星放送等の有料システムに用いられる暗号化情報処
理方式に関するものである。

従来の技術情報を暗号化し送信し、受信側で復号する一般的な例と
して、第２図を参照しながら説明する（例えば、−松信
監修「データ保護と暗号化の研究」第６３頁図１−２７
）。第４図に示す方式はＭＩＸ方式と呼ばれ、送信側で
平文Ｐを暗号化部２０１で暗号化するための鍵Ｋを作成
し、受信者が公開しているＲ３Ａ方式の暗号化鍵に８を
用いて鍵Ｋを暗号化部２０３で暗号化し、暗号化された
鍵Ｃ，を受信側へ伝送する。受信側では、Ｒ３Ａ方式の
復号化鍵ＫＤを用いて復号化鍵２０４で鍵ＯＫを復号し
、ＤＥＳ方式の鍵Ｋを得る。送信側では鍵Ｋが受信側に
正しく受取られたことを確認３へ゛してから、鍵Ｋを用いてＤＥＳ方式により平文Ｐを暗号
化部２０１で暗号化し、暗号文Ｃを伝送する。受信側で
は、既に得ている鍵Ｋを用いて暗号文Ｃを復号化鍵２０
２を復号化し、平文Ｐを得る。

以上が第４図の動作の概要であり、この方式を一方面ア
ドレッサプル０ＡＴＶ或は衛星放送に適用した場合を考
えると、暗号化鍵に、と復号化鍵ＫＤの組合せが端末の
数だけ必要となり、鍵Ｋを各端末へ配送するのに長時間
を必要とする。又、Ｋ８とに、を秘密の鍵としても、時
間は同じだけ必要となる。又、全端末共通のに、、に、
とすれば１台で盗聴された時、全端末で盗聴されるとい
う影響が生じる。或はＫを固定にしても１台で盗聴され
れば全端末で盗聴される。これらの危険を防ぐには鍵を
二重にして送受する事が考えられる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、各端末毎の鍵（以下Ｋ。、と記す）は、
端末の数だけ用いないと安全性が確保できない。従って
、従来の構成では以下の問題点を有していた。

（１）多数の端末へ復号化鍵を安全に配送する為に長時
間を要しだ。例えば、ＴＶ倍信号１フイールド毎に１端
末をアクセスすると、毎分３６００端末、１日で５１８
．４万端末となり、日本全国３０００万世帯加入と考え
ると、約６日間必要となる。従って、１日に３０００万
端末をアクセスするには１フイールドに６端末をアクセ
スする必要がある。即ち、早く全端末をアクセスするに
は、多量の端末アドレスを短時間で送る必要がある。

（２）各端末毎に固有の鍵Ｋｍｉを割当る場合、ＩＣカ
ード等で料金情報と、Ｋｍｉの下で働く鍵Ｋｗを配送す
る場合、短期にＩＣカードの書替、新規発行が集中すれ
ば、これらを管理するＣＰＵが処理できなくなる。例え
ば料金のＩＣカードが毎月切替えられるものとし月末の
３日間で３０Ｑ○万枚を書替えるものとし、ＩＣカード
発売窓口が１２時間営業とすれば、４フイールドで４端
末を処理すればよく、（１２時間で１０３７万端末）１
枚のカードを１／２４０秒即ち４　ｍ５ｅｌｃで処理で
きればよい。しかし現実には、人間が介在してキーボー
ドを叩くので回線の専有時間が長くなり実用的ではなく
、全国に数カ所〜十カ所の大型ＣＰＵによる処理センタ
ーが必要となる。

本発明は上記問題点に鑑み、実質的に解読が不可能で盗
聴できず、かつ経済的な暗号化情報の送受信が可能な暗
号化情報処理方式を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は上記目的を達するため、多数の端末を２個以上
の複数の群に分割し、各群へ情報を送出する少なくとも
一つ以上の情報送出センターを有し、情報を暗号化し復
号化するための鍵Ｋｘを一層以上備え、各端末群に群別
に割当てた暗号化鍵に８１．復号化鍵Ｋｐｉを群の数だ
け別々に備え、暗号化鍵ＫＥｉを用いて、鍵Ｋｘを暗号
化し、受信側へ送信しかつ受信側で受信し、復号化鍵Ｋ
Ｄｉを用いて復号し鍵Ｋｘを各端末群で再生するだめ、
端末側の復号化鍵ＫＤｉをＩＣカード等の鍵入力体か６
１＼−′ ら端末へ読込ませると共に、センター側の暗号化鍵に８
．の変更に合わせて、鍵入力体の復号化鍵Ｋｏｉを書替
える構成となっている。

作用本発明は上記した構成により、端末固有Ｒ８Ａ方式の鍵
ＫＤｉを、例えばＩＣカードで毎月書替えＤＥＳのＫｍ
ｉを公開鍵で配送し、復号鍵Ｋｍｉを得る。これを、例
えば１万組用意し、ＫＤ工と送出側の暗号鍵ＫＥｉとか
ら復号鍵ＫＩｎ工を得る。（従ってＫｍｉは１万組とカ
リ、センターからの端末アクセスは、１フイールドにつ
きＫｍ工１個として、３秒で終了する）また、ＩＣカー
ドと端末の間は、信号の送受を決められた暗号化手順（
固定鍵）で行なっておけば解読されない。仮にＤＥＳで
鍵の長さを３２ビツト（データ２８ピツト）としておく
と平均解読に４．３年必要とされており、ＩＣカードか
らの入力データの解読は盗聴の意欲を失わせるに十分で
ある。そして端末管理番号と別に、端末認識番号を１万
個用意する事により実質的な端末アドレスを１万個と見
なしてセンターから鍵を配送する。

実施例以下本発明の一実施例について図面を参照し々から説明
する。

第１図は、一実施例として衛星放送の有料放送システム
について本発明を適用した場合を示すものである。第１
図に於て、１．３，５．７は送信側即ち放送局（地上局
）側にある装置の暗号化部および暗号化鍵であり、２，
４，６，８．９は受信側の端末の復号化鍵およびＩＣカ
ードである。

尚、第３図は端末の具体的−構成例を示すもので、タイ
マー２１．プログラムＲＯＭ２２　、中央処理装置２３
．暗号化復号化鍵２４からなっている。

全体のシステム中、本発明に関係する部分について述べ
る。第１図で、Ｐは暗号化されていない情報であり、映
像、音声及び有料放送の各種情報の一部又は全部である
。映像、音声は日本の衛星放送の規格で送られるものと
し、各種情報は、第２図のφ、に示すＶＢＬを用いるか
、又はφ２の音声のデータチャンネルを用いる。ここで
は簡単なため、φ２のデータチャンネルを用いるものと
する。音声をＢモードで送ると、データ容量は２４０Ｋ
ｂｐｓである。パケット構成でデータを送受するものと
すれば、ヘッダーに１６ビツト、データに１９ｏビツト
、訂正用に８２ビツトの計２８８ビット構成で１パケツ
トとなシ、これをφ１のＶＢＬ中の１Ｈに重畳し、文字
放送の規格に合わせ、５．７３Ｍビット秒で送受できる
事は云うまでもない。データ１９０ビツト、訂正８２ビ
ツトなら文字放送のＢＥＳＴ方式の誤り訂正が行なえ、
１パケット当り８ビツト以下のバースト誤りは訂正され
る。この方式ではデータの伝送は１パケット当り１９０
ビツトである。仮に端末へ鍵を配送する為のパケットと
各種情報伝送用パケットの２種類を用いるものとし、各
種情報用パケットは毎秒２回、５パケツトとし、これを
５連送して多数決をとるものとすれば、毎秒２×６×５
−６０パケツトが情報用パケットとなり、各端末用鍵伝
送バケットは８３３（２４０００÷２８８＝８３３）−９、− ６０＝７８３パケツトとなる。第１図でＫｍｉを暗号化部５→復号化鍵６間は
公開鍵で送るものとする。公開鍵で、全端末の復号鍵Ｋ
Ｅｉが（ｄｉ、ｎｉ）送出側の暗号鍵が（ｅｘ、ｎｘ）
とする時、毎月に、１（ｄｘ、ｎｘ）、（ｅｉ。

ｎｌ）を変更し、１万組（ｘ−１〜１ｏｏＱｏ）用意す
ればよい。暗号の強度を強くするため、ＢＥＳの鍵に！
ｌ１ｉ６４ビットに更に一部パターンで０又は１を付加
して、１００桁の数値に変換し、これをに、ｉで暗号化
する。従って、扱うデータ量は１００桁の数値を想定し
、１アドレス当り４００ビツト（数字をＢＣＤで扱う）
必要になる。１パケツト１９０ビツト中制御用に８ビツ
ト、アドレスに１４ビツト割当ると、１６８ビツトが残
る。従って３パケツトで、１つのＣ（Ｋｌｎｉ）が送れ
る。故に、７８３−７３＝２６１／秒でアクセスでき、
約４０秒で全端末へＣ（Ｋｍｉ）を配送できる。同様に
Ｋｍｉで暗号化Ｋｎも約４０秒で送れる。但し、Ｋｎを
４ｏ○ビツトとした時であシ、ＫｎをＤＥＳの鍵６４ピ
ットにすれば、３図φ３に示す如く、１パ１　ｏ　へ−
７ケラトに２端末分送れるので７８３　Ｘ　２＝１５６６
／秒でアクセスでき約６秒で１万端末群をアクセスでき
る。約１２Ｋｍｉを送るパケットと、Ｋｎを送るパケッ
トをそれぞれ１万端末群に対してアクセスすれば約４６
秒で、全端末群にＫｍよとＫｎを配送できる。このＫｍ
よとＫｎの受信処理は例えば毎月１回だから、ソフト処
理で両方合わせて１分程度かかっても支障はない。

ゆえに、受信者は代金を払って毎月ＩＣカード９を入手
し、カードリーグを含む復号化鍵８へＩＣカード９を挿
入すれば、いつでも１分以内に暗号化された情報を解読
し、正常な映像音声を楽しむ事ができる。暗号の強度を
考えると、Ｋ、１とＫｌｌが２８桁でも、解読に平均４
．３年と云われている。ＫＤ、とＫＥｉとを一組として
毎月変更すれば解読は実質的に不可能である。

以下第１図と共に動作の概要を述べる。送出側では、暗
号化鍵に８１とＫＤｉ（各１００桁整数、４００ビツト
）を毎月１万組用意する。又、解読用当月鍵Ｋｎも一万
組用意する。、Ｋｎを６４ピッ１１　・＼　２トで構成し、ＫＴｎ工によりＫｎをＤＥＳで暗号化し、
第２図φ２のデータ部ＤＭの中へφ、の如＜Ｋｎを３組
入れて送出する。即ち、アドレスは暗号化せず鍵１Ｋｎ
のみＫｍｉで暗号化Ｃ１（Ｋｎ）の形でのせて送る。受
信側では、ＩＣカードから読込んだＫｐｉで既に作成済
のＫｍｉを用いて当該端末群アドレスｉの同じ鍵Ｃ１（
Ｋｎ）　　を抜取り復号する。

第２図のφ３に示す如く、アドレス、鍵の位置をパケッ
ト内で固定しておけば、１の照合は容易に行なえる。又
、受信側ではＤＥＳの復号をソフト処理してもよい。（
送出側は、多数のＫｎｌを用いてＫｎを次々暗号化する
ため、）・−ドロシック、即ちＩＣの使用が望ましいが
、受信側では、１回復号できればよいから、前述の１分
（Ｋｎだけなら６秒）で正規の映像、音声が得られる。

ＤＥＳ復号時間が数秒かかっても全部で１０秒程度で復
号できる。復号化鍵６の復号回路でＣ１（Ｋｎ）を復号
するとＫｎが得られる。Ｋｎは今月の復号鍵である。次
に、比較的短時間、例えば１フイールド（約１６．７ｍ
ｓ　　）毎に画像、音声をスクランブルする乱数Ｒｎを
変化させるものとし、その乱数の初期値例えば１６ピツ
ト（この時２−１の乱数、即ちＰＮ雑音）を送受し、復
号化鍵４で、Ｋｎを用いて暗号化された乱数Ｃ’　　（
Ｒｎ）を復号する。

Ｒｎ６−Ｒｎｏとし、暗号化、復号化共ＥＸＯＲをとる
方式で、データ或は映像、音声をスクランブルし、デス
クランブルできる。映像については、ライン単位のラン
ダム反転成は１ラインより狭い幅の各部分のランダム反
転等を行なうことにより暗号化でき、復号化鍵２でＲｎ
ＤとＥＸＯＲを形成し、元の映像信号を得る。音声はＰ
ＣＭであれば、容易に暗号化部１でＲｎｅで暗号化し、
復号化鍵２でＲｎｌ１ｌで復号化できる。以上の動作に
於て、Ｋｎが判らない時は、Ｒｎを発生するロジックを
作っても、初期値が２−１通シあり、１６−７　ｍ５６
０毎に変化するので盗聴視は殆ど不可能である。偶然１
６．７　ｍ８６０間だけ正規の映像、音声が得られるの
みである。ＫｎをＤＥＳの３２ビツトで構成しておけば
、毎月変化するので、実質的に解読できない。次にＩＣ
カードと端末のカードリーダー１３　・との間の信号のやり取りをＤＥＳで行ない復号化鍵８を
マイクロプロセッサ−で行ない、ＤＥＳの鍵（端末群毎
に共通の鍵）Ｋｃｉを６４ビツトで構成しておけば、解
読は不可能である。Ｋｃｉのデータをマイコンと同一の
チップ上に形成しておけば読出す事は実質的に不可能で
ある。Ｋ、ｉ、Ｋｎ、ＲｎをすべてＤＥＳとすればマイ
コンのソフトは共通でよい。ＩＣカードからのデータの
読み込みは、Ｋｎが変更される前でも後でもよく、第３
図のタイマー２１で時間管理してもよく、又、パケット
で送られて来る制御信号中のＫｅｙ変更信号で読込んで
もよい。第３図の中央処理装置２３．プログラムＲＯＭ
（ＲＡＭでもよい）２２により、ＩＣカード９から読込
んだＫＤｌを一時的にメモリし、月単位で鍵が変更にな
った時、ＫゎｉでＫ。、を解読すればよい。このような
鍵の管理はタイマー２１゜中央処理装置２３．プログラ
ムＲＯＭ２２の組合せで容易に行なえる。

以」二の如く構成する事により実質的に解読不可能でか
つ経済的な暗号化情報の送受システムが形１４へ成できる。

発明の効果以上のように本発明によれば以下の優れた効果を奏する
ことができるものである。

（１）　ＩＣカードは端末毎に別々にしなくても、端末
群単位で１万（或は１千、ＩＱ万）種類でよいので、セ
ンターからの端末アクセス時間が短かい。

（２）、ＩＣカードに、料金データと当月鍵を解読する
鍵ＫＤｉが入っているので、料金を払わない端末は、１
カ月経つと自動的に当月鍵が変化し、ＩＣカード内のＫ
Ｄｉでは解読できなくなる。従って端末強制オフ動作が
不要となる。

（３）ＩＣカードの情報は簡単には読出せ々い構成にで
きる。もし、ＩＣカードを分解して、内容を盗視しても
端末が１万種類あるので、他の端末に上記盗視情報に基
づく不法ＩＣカードを使える確率は１万分の１であり、
又、同一群の端末を多数入手する事は製造者と共同で考
えなければ実現不可能である。従って、盗聴に対し十分
な安全性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における暗号化情報処理方式
を示すブロック図、第２図は同方式に用いられるデータ
構成を示すデータ配列図、第３図は同端末の構成例を示
すブロック図、第４図は従来の暗号化情報処理方式を示
すブロック図である。１．３．５・・・・・・暗号化部、７・・・・・・暗号
化鍵、２゜４．６．８・・・・・・復号化鍵、９・・・
・・・ＩＣカード。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の端末を２個以上の複数の群に分割し、各群
へ情報を送出する少なくとも一つ以上の情報送出センタ
ーとからなり、情報を暗号化し復号化するための鍵Ｋ＿
ｘを一層以上備え、各端末群に群別に割当てた暗号鍵Ｋ
＿Ｅ＿ｉ、復号化鍵Ｋ＿Ｄ＿ｉを群の数だけ別々に備え
、前記暗号化鍵Ｋ＿Ｅ＿ｉを用いて、前記鍵Ｋ＿ｘを暗
号化して受信側へ送信しかつ受信側で受信し、復号化鍵
Ｋ＿Ｄ＿ｉを用いて復号し鍵Ｋ＿ｘを各端末群で再生す
るため、端末側の復号化鍵Ｋ＿Ｄ＿ｉをＩＣカード等の
書替可能なメモリを包含した鍵入力体から端末へ読込ま
せると共に、センター側の暗号化鍵Ｋ＿Ｅ＿ｉの変更に
合わせ、前記鍵入力体内の復号化鍵Ｋ＿Ｄ＿ｉを書替え
ることを特徴とする暗号化情報処理方式。
（２）暗号化鍵Ｋ＿Ｅ＿ｉと、復号化鍵Ｋ＿Ｄ＿ｉを共
通にした事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の暗
号化情報処理方式。