專利名稱：數(shù)據(jù)變換裝置及數(shù)據(jù)變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在信息通信等中保護(hù)數(shù)字信息的對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密及數(shù)據(jù)擴(kuò)展等的數(shù)據(jù)變換裝置及數(shù)據(jù)變換方法。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的加密用數(shù)據(jù)變換方法，有例如宮口等的FEAL-8算法(宮口、白石、清水「FEAL-8加密算法」NTT研究實(shí)用化報(bào)告第39卷第4/5號，1988)。
圖29示出該FEAL-8加密算法的一部分。
在圖中，1001及1002是2系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，1003及1004是2系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)，1005、1006、1007、1008是中間數(shù)據(jù)。此外，1011、1012、1013、1014分別為第1、第2、第3、第4密鑰參數(shù)，1021、1022、1023、1024是各級的副變換處理部，作為其構(gòu)成要素，有1031、1032、1033、1034的非線性變換電路及1041、1042、1043、1044的“異”電路。
其次，對動作進(jìn)行說明。首先，所輸入的2系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)1001、1002，輸入到第1級副變換處理部1021，其結(jié)果是被變換為新的2系統(tǒng)的中間數(shù)據(jù)1005、1006。接著，這兩個變換后的中間數(shù)據(jù)輸入到第2級副變換處理部1022，其結(jié)果是被變換為新的2系統(tǒng)的中間數(shù)據(jù)1007、1008。該操作總計(jì)進(jìn)行8次，經(jīng)第8級副變換處理后的2系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為最后的輸出數(shù)據(jù)1003、1004輸出。
現(xiàn)以第1級副變換處理部1021為例說明上述副變換處理部的動作。
副變換處理部1021，輸入2系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)1001、1002，輸出2系統(tǒng)的中間數(shù)據(jù)1005、1006。第2輸入數(shù)據(jù)1002，如上述文獻(xiàn)的研究實(shí)用化報(bào)告所述，在非線性變換電路1031內(nèi)，進(jìn)行著這樣的非線性變換，即以字節(jié)為單位分割，并與密鑰參數(shù)進(jìn)行“異”運(yùn)算，接著反復(fù)進(jìn)行算術(shù)加法運(yùn)算，最后將被分割后的數(shù)據(jù)合并。在將該變換后的數(shù)據(jù)與第1輸入數(shù)據(jù)1001 進(jìn)行“異”運(yùn)算后，得到第1級的變換結(jié)果，作為第2中間數(shù)據(jù)1006輸出。而第2輸入數(shù)據(jù)1002則直接作為第1中間數(shù)據(jù)1005輸出。
在第2級副變換處理部1022內(nèi)，以與上述同樣的處理過程得到第2級的中間數(shù)據(jù)，以下，在本例中以同樣方式進(jìn)行總計(jì)8級的處理，并作為最終結(jié)果獲得輸出數(shù)據(jù)1003及1004。
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)變換裝置，其結(jié)構(gòu)如上所述，只能在一級的副變換處理中所包含的非線性變換完成后才能輸出數(shù)據(jù)，并用作下一級的副變換處理的輸入。即，各副變換處理必須依次進(jìn)行，存在著處理緩慢的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述課題而開發(fā)的，其目的是以并行方式進(jìn)行多個副變換處理，以使加密·解密及數(shù)據(jù)擴(kuò)展等數(shù)據(jù)變換處理高速化。
與本發(fā)明有關(guān)的數(shù)據(jù)變換裝置，備有如下結(jié)構(gòu)，即，對2個任意的A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)，用第1密鑰參數(shù)對該A輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行第1非線性變換，將該第1非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與B輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果作為B中間數(shù)據(jù)輸出，并將上述B輸入數(shù)據(jù)直接作為A中間數(shù)據(jù)輸出，用第2密鑰參數(shù)對上述A中間數(shù)據(jù)進(jìn)行第2非線性變換，將該第2非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與B中間數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果作為下一個B中間數(shù)據(jù)輸出，并將上述B中間數(shù)據(jù)直接作為下一個A中間數(shù)據(jù)輸出；將上述結(jié)構(gòu)以級聯(lián)方式連接，并將最后的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換后的輸出數(shù)據(jù)。
另外，在基本結(jié)構(gòu)中，將從第1非線性變換的輸入側(cè)到第2非線性變換的輸入側(cè)之間存在的第1非線性變換電路及“異”電路作為第1副變換處理部，將從第2非線性變換的輸入側(cè)到下一個第1非線性變換的輸入側(cè)之間存在的第2非線性變換電路及“異”電路作為第2副變換處理部，或者，將從第1非線性變換的輸出側(cè)到第2非線性變換的輸出側(cè)之間存在的“異”電路及第2非線性變換電路作為第1副變換處理部，將從第2非線性變換的輸出側(cè)到下一個第1非線性變換的輸出側(cè)之間存在的“異”電路及第1非線性變換電路作為第2副變換處理部，將該第1副變換處理部與第2副變換處理部按必要的級數(shù)交叉連接，并在最末級將從第1或第2的任何一個副變換處理部輸出的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換后的輸出數(shù)據(jù)。
另外，除上述基本結(jié)構(gòu)外，作為各副變換處理部中的非線性變換電路，還將基本結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置按嵌套結(jié)構(gòu)使用。
與本發(fā)明有關(guān)的數(shù)據(jù)變換方法，包括以下步驟第1步驟，對2個任意的A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)，將該B輸入數(shù)據(jù)直接作為第一A中間數(shù)據(jù)輸出；第2步驟，用第1密鑰參數(shù)對A輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性變換，求取該非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與B輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第一B中間數(shù)據(jù)輸出；第3步驟，輸入第一B中間數(shù)據(jù)，并直接作為第二A中間數(shù)據(jù)輸出；及第4步驟，輸入第一A中間數(shù)據(jù)并用第2密鑰參數(shù)進(jìn)行非線性變換，求取該非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與第一B中間數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第二B中間數(shù)據(jù)輸出；反復(fù)進(jìn)行第1到第4步驟，最后使其在第2或第4步驟終止，而將最后的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換數(shù)據(jù)。
或者，備有將非線性變換和“異”運(yùn)算的運(yùn)算順序改變后的與上述方法等效的步驟。
另外，除基本結(jié)構(gòu)外，將從第1非線性變換的輸入側(cè)到第2非線性變換的輸入側(cè)之間存在的第1非線性變換電路及“異”電路作為第1副變換處理部，將從第2非線性變換的輸入側(cè)到下一個第1非線性變換的輸入側(cè)之間存在的第2非線性變換電路及“異”電路作為第2副變換處理部，或?qū)牡?非線性變換的輸出側(cè)到第2非線性變換的輸出側(cè)之間存在的“異”電路及第2非線性變換電路作為第1副變換處理部，將從第2非線性變換的輸出側(cè)到下一個第1非線性變換的輸出側(cè)之間存在的“異”電路及第1非線性變換電路作為第2副變換處理部，將第1副變換處理部與第2副變換處理部按必要的級數(shù)交叉連接，并在最初的第1副變換處理部的輸入側(cè)附加數(shù)據(jù)選擇部，而在最后的第1或第2的任何一個副變換處理部的輸出側(cè)附加數(shù)據(jù)保持部，在開始時(shí)，由上述數(shù)據(jù)選擇部對2個任意的A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸入，如選擇輸入結(jié)束， 則在下一步以后進(jìn)行反饋連接以便選擇輸入上述數(shù)據(jù)保持部的輸出并進(jìn)行變換處理，最后從第1或第2的任何一個副變換處理部輸出并保持在數(shù)據(jù)保持部內(nèi)，將所輸出的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換后的輸出數(shù)據(jù)。
另外，除基本結(jié)構(gòu)外，將2個任意的A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)取相同的位數(shù)，另外，將從第1非線性變換的輸入側(cè)到第2非線性變換的輸入側(cè)之間存在的第1非線性變換電路及“異”電路、或從第2非線性變換的輸入側(cè)到下一個第1非線性變換的輸入側(cè)之間存在的第2非線性變換電路及“異”電路作為副變換處理部，將副變換處理部按必要的級數(shù)連接，并在最初的副變換處理部的A、B各輸入側(cè)附加數(shù)據(jù)選擇部，在最后的副變換處理部的A、B各輸出側(cè)附加數(shù)據(jù)保持部，在開始時(shí)，由上述數(shù)據(jù)選擇部對A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸入，如選擇輸入結(jié)束，則在下一步以后進(jìn)行反饋連接以便選擇輸入數(shù)據(jù)保持部的輸出并進(jìn)行變換處理，最后將從數(shù)據(jù)保持部輸出的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換后的輸出。
另外，在第1或第2非線性變換時(shí)，進(jìn)行如下的非線性變換，即將對該副變換處理部的A輸入數(shù)據(jù)接任意位數(shù)分割，并作為A1輸入數(shù)據(jù)和A2輸入數(shù)據(jù)，此外，將密鑰參數(shù)也按任意位數(shù)分割，并作為第1分割密鑰參數(shù)至第n分割密鑰參數(shù)；第1內(nèi)部副變換處理部，用與以第1分割密鑰參數(shù)對從A輸入數(shù)據(jù)分出的A1輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部非線性變換，將經(jīng)過內(nèi)部非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與A2與輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出，并將A2輸入數(shù)據(jù)直接作為第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出；第2內(nèi)部副變換處理部，用于將第1內(nèi)部副變換處理部的第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)作為A1輸入數(shù)據(jù)，用第2分割密鑰參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部非線性變換，將第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)作為A2輸入數(shù)據(jù)，并將經(jīng)過內(nèi)部非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與A2輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第二A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出，并將第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)直接作為第二A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出；將第1內(nèi)部副變換處理部與第2內(nèi)部副變換處理部按n級交叉連接，并在最初的第1內(nèi)部副變換處理部的輸入側(cè)附加內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部，而在最后的第1和第2的任何一個內(nèi)部副變換處理部的輸出側(cè)附加內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部，在開始時(shí)，由內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部對A1輸入數(shù)據(jù)及A2輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸入，如選擇輸入結(jié)束，則在下一步以后進(jìn)行反饋連接以便選擇輸入上述內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部的輸出并進(jìn)行內(nèi)部變換處理，最后將從內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部輸出的A1中間數(shù)據(jù)及A2中間數(shù)據(jù)合并，作為變換后的A輸出數(shù)據(jù)。
另外，在各副變換處理部中的非線性變換時(shí)，進(jìn)行如下的非線性變換，即將對該副變換處理部的A輸入數(shù)據(jù)按任意位數(shù)分割，并作為A1輸入數(shù)據(jù)和A2輸入數(shù)據(jù)，此外，將密鑰參數(shù)也按任意位數(shù)分割，并作為第1分割密鑰參數(shù)至第n分割密鑰參數(shù)；第1內(nèi)部副變換處理部，用第1分割密鑰參數(shù)對將從A輸入數(shù)據(jù)分出的A1輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部非線性變換，將經(jīng)過內(nèi)部非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)作為第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出，并將A1輸入數(shù)據(jù)與A2輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出；第2內(nèi)部副變換處理部，用于將第1內(nèi)部副變換處理部的第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)作為A1輸入數(shù)據(jù)，用第2分割密鑰參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部非線性變換后作為第二A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出，求取將第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)和A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)作為A1輸入數(shù)據(jù)和A2輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第二A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)輸出；將第1內(nèi)部副變換處理部與第2內(nèi)部副變換處理部按n級交叉連接，并在最初的第1內(nèi)部副變換處理部的各輸入側(cè)附加內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部，而在最后的第1和第2的任何一個內(nèi)部副變換處理部的輸出側(cè)附加內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部，在開始時(shí)，由內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部對A1輸入數(shù)據(jù)及A2輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸入，如選擇輸入結(jié)束，則在下一步以后進(jìn)行反饋連接以便選擇輸入內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部的輸出并進(jìn)行內(nèi)部變換處理，最后將從內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部輸出的A1中間數(shù)據(jù)及A2中間數(shù)據(jù)合并，作為變換后的A輸出數(shù)據(jù)。
另外，當(dāng)對上述或前面記述的各副變換處理部中的非線性變換的A輸入數(shù)據(jù)按相等的位長分割時(shí)，僅將第1內(nèi)部變換處理部按必要的級數(shù)連接。
另外，將第1內(nèi)部副變換處理部與第2內(nèi)部副變換處理部按必要的級數(shù)交叉連接，并在最初的第1內(nèi)部副變換處理部的輸入側(cè)附加內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部，而在最后的第1和第2的任何一個內(nèi)部副變換處理部的輸出側(cè)附加內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部，在開始時(shí)，由內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部對B1輸入數(shù)據(jù)及B2輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸入，如選擇輸入結(jié)束，則在下一步以后進(jìn)行反饋連接以便選擇輸入內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部的輸出并進(jìn)行內(nèi)部變換處理，最后將從內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部輸出的B1中間數(shù)據(jù)及B2中間數(shù)據(jù)合并，作為變換后的B輸出數(shù)據(jù)。
另外，當(dāng)對上述各副變換處理部中的內(nèi)部副變換處理部的B輸入數(shù)據(jù)的各分割數(shù)據(jù)位長相等時(shí)，僅將第1內(nèi)部變換處理部按必要的級數(shù)連接。
另外，各密鑰參數(shù)的副變換處理部在結(jié)構(gòu)上按偶數(shù)級連接，在最初的副變換處理部的輸入側(cè)附加數(shù)據(jù)選擇部，而在最后的副變換處理部的輸出側(cè)附加數(shù)據(jù)保持部，此外，還附加密鑰參數(shù)供給部。在開始時(shí)，由上述數(shù)據(jù)選擇部對2個任意的A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸入，如選擇輸入結(jié)束，則在下一步以后進(jìn)行反饋連接以便選擇輸入上述數(shù)據(jù)保持部的輸出并反復(fù)進(jìn)行必要次數(shù)的變換處理，這時(shí)，密鑰參數(shù)供給部相應(yīng)于反復(fù)的變換處理向各副變換處理部供給密鑰參數(shù)，最后將從數(shù)據(jù)保持部輸出的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換后的輸出數(shù)據(jù)。
另外，作為非線性變換電路至少對其一個采用伽羅瓦域上的X的n次方電路。
另外，伽羅瓦域上的元素X的n次方電路按正規(guī)基構(gòu)成。
另外，非線性變換電路的至少一部分采用只讀存儲器。
另外，非線性變換電路的至少一部分采用隨機(jī)存取存儲器。
另外，非線性變換電路的至少一部分采用邏輯電路。
另外，將由2個“異”電路、及“與”或“或”電路構(gòu)成的2個邏輯運(yùn)算電路作為數(shù)據(jù)變換部，附加在第1副變換處理部的A輸入及B輸入的任何一個或各輸入側(cè)，再將A輸入或B輸入分成2個任意位長的AA數(shù)據(jù)及AB數(shù)據(jù)，將密鑰參數(shù)分成對應(yīng)的A變換密鑰參數(shù)及B變換密鑰參數(shù)，對AA數(shù)據(jù)與A變換密鑰參數(shù)進(jìn)行第1“與”或“或”運(yùn)算，將第1“與”/“或”運(yùn)算后的輸出數(shù)據(jù)與上述AB數(shù)據(jù)進(jìn)行第1“異”運(yùn)算，并將第1“異”運(yùn)算的輸出作為AB數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)，將上述第1“異”運(yùn)算的輸出與B變換密鑰參數(shù)進(jìn)行第2“與”或“或”運(yùn)算，將該第2“與”/“或”運(yùn)算后的輸出數(shù)據(jù)與上述AA數(shù)據(jù)進(jìn)行第2“異”運(yùn)算，并將第2“異”運(yùn)算的輸出作為AA數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)，將AA數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)和AB數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)合并，作為A輸入數(shù)據(jù)或B輸入數(shù)據(jù)向下一級輸出。


圖1是實(shí)施形態(tài)1的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是表示非線性變換電路一例的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是實(shí)施形態(tài)2的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是表示實(shí)施形態(tài)1和2的數(shù)據(jù)變換裝置的同一性的圖。
圖5是表示與實(shí)施形態(tài)1和2的數(shù)據(jù)變換裝置結(jié)構(gòu)相同的另一例的圖。
圖6是表示實(shí)施形態(tài)3的數(shù)據(jù)變換裝置基本結(jié)構(gòu)的一部分及副變換處理部中的非線性變換電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示實(shí)施形態(tài)3的數(shù)據(jù)變換裝置的全部副變換處理部的接線結(jié)構(gòu)圖。
圖8是說明圖7中連接的裝置的數(shù)據(jù)變換程序的圖。
圖9是說明圖7中連接的裝置的數(shù)據(jù)變換程序的圖。
圖10是說明圖7中連接的裝置的數(shù)據(jù)變換程序的圖。
圖11是表示實(shí)施形態(tài)4的數(shù)據(jù)變換裝置基本結(jié)構(gòu)的一部分及副變換處理部中的非線性變換電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是說明實(shí)施形態(tài)4的數(shù)據(jù)變換裝置的一部分副變換處理部的連接、及其數(shù)據(jù)變換程序的圖。
圖13是表示實(shí)施形態(tài)5的數(shù)據(jù)變換裝置基本結(jié)構(gòu)及副變換處理部中的非線性變換電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是實(shí)施形態(tài)6的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖15是實(shí)施形態(tài)7的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖16是實(shí)施形態(tài)8的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖17是實(shí)施形態(tài)9的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖18是表示實(shí)施形態(tài)9的數(shù)據(jù)變換裝置中的外部非線性變換電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖19是表示實(shí)施形態(tài)9的數(shù)據(jù)變換裝置中的內(nèi)部非線性變換電路中的內(nèi)部非線性變換電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是表示實(shí)施形態(tài)9的數(shù)據(jù)變換裝置的內(nèi)部非線性變換電路中的非線性要素(變換表)的例的圖。
圖21是表示實(shí)施形態(tài)9的數(shù)據(jù)變換裝置的內(nèi)部非線性變換電路中的非線性要素(變換表)的例的圖。
圖22是表示在伽羅瓦域上的X的n次方電路中以正規(guī)基構(gòu)成圖19的內(nèi)部非線性變換電路中的非線性處理要素的例的圖。
圖23是實(shí)施形態(tài)10的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖24是表示圖24的數(shù)據(jù)變換部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
圖25是實(shí)施形態(tài)11的另一種數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖26是將實(shí)施形態(tài)1～11的特征集中后的圖。
圖27是表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)變換裝置的應(yīng)用例的圖。
圖28是表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)變換裝置的應(yīng)用例的圖。
圖29是表示現(xiàn)有的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施形態(tài)1以保守信息處理數(shù)據(jù)的機(jī)密性或當(dāng)事人之間通信內(nèi)容的機(jī)密性為目的，加密和解密技術(shù)正引起人們的注目。當(dāng)進(jìn)行這種加密·解密的數(shù)據(jù)變換時(shí)，獲得數(shù)據(jù)變換處理的高速性和降低局外人破譯密碼的危險(xiǎn)性，是至關(guān)重要的。
對于加密，已知有用密鑰參數(shù)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性變換的技術(shù)。而作為表示密碼強(qiáng)度的尺度，有所謂差分概率這一概念，該差分概率的值越小，則密碼越強(qiáng)。按照文獻(xiàn)1Kaisa Nyberg，Lars Ramkilde Knudsen，Provable Security AgainstDifferential Cryptanalysis(對差分密碼分析的可證明保密性)，Journal ofCryptology vol.8 No.1(1995)，在將多個副變換處理聯(lián)在一起進(jìn)行加密時(shí)，如果各副變換處理的非線性變換的差分概率為p，則表示以下情況成立。
(1)如規(guī)定以輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)一對一的方式執(zhí)行非線性變換，則若副變換處理為3級以上時(shí)，總體的差分概率在2p2以下。
這里，規(guī)定輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)為一對一的含義指的是，例如，當(dāng)相對于取0～255的任何值的輸入數(shù)據(jù)X輸出取0～255的任何值的輸出數(shù)據(jù)Y時(shí)，輸入數(shù)據(jù)X的某個值和輸出數(shù)據(jù)Y的某個值一對一地對應(yīng)，并構(gòu)成成對數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)X的值為8時(shí)，輸出數(shù)據(jù)Y的值一定為125。
在圖29所示類型的算法中，如果非線性變換電路1031、1032、1033三個非線性變換的差分概率分別為p，則圖29所示類型算法的總體差分概率在2p2以下。
現(xiàn)有例的FEAL算法是圖29所示類型的算法，但實(shí)際上由于FEAL的各副變換處理的非線性變換的差分概率P為1，所以按照以上的討論也只能得到算法的總體差分概率在2以下的結(jié)論，并不能得到有關(guān)密碼強(qiáng)度的任何證明。
圖2是表示以往已知的非線性變換電路的一例的圖。
在圖中，151是非線性變換電路中的“異”電路，152是同一伽羅瓦域的反元素電路。但是，對0輸入，輸出為0。此外，n表示輸入輸出的位尺寸。當(dāng)使用圖2的結(jié)構(gòu)作為非線性變換電路時(shí)，從其結(jié)構(gòu)可知，差分概率p＝2/2n(n為奇數(shù)時(shí))、p＝4/2n(n為偶數(shù)時(shí))。
然而，圖2的伽羅瓦域反元素電路152存在著如輸入數(shù)據(jù)的尺寸大、則其規(guī)模變大的缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明，即使采用以下說明的結(jié)構(gòu)，上述(1)的記述也成立，這一點(diǎn)由文獻(xiàn)2可以查明，即文獻(xiàn)2「關(guān)于分組密碼的差分譯碼法及線性譯碼法的可證明安全性」(松井充，第18屆信息理論及其應(yīng)用討論會預(yù)約論文集，1995年10月24日～27日)。此外，如根據(jù)文獻(xiàn)2，則在本發(fā)明中，即使作為非線性變換采用與圖29所示相同的形式，也能使(1)的2p2變?yōu)閜2，所以能進(jìn)一步加強(qiáng)密碼的強(qiáng)度。
在本實(shí)施形態(tài)中，說明了使用可評價(jià)為差分概率p小的副變換處理部、且能以高速進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的數(shù)據(jù)變換裝置。
圖1是表示本實(shí)施形態(tài)的數(shù)據(jù)變換裝置結(jié)構(gòu)的圖。
在圖中，101、102分別為A輸入數(shù)據(jù)、B輸入數(shù)據(jù)，103、104為最末級的A輸出數(shù)據(jù)、B輸出數(shù)據(jù)，該兩者構(gòu)成數(shù)據(jù)變換的輸出數(shù)據(jù)。105至108是中間數(shù)據(jù)，111至114是用于加密的密鑰參數(shù)。121至124是從第1級到第n級的副變換處理部，其中所包含的131至134是從第1級到第n級的非線性變換電路，141至144是“異”電路。
其次，說明具有上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作。這里，說明2個輸入數(shù)據(jù)的長度相等的情況。此外，在數(shù)據(jù)變換的處理中花費(fèi)時(shí)間的是非線性變換，“異”運(yùn)算的時(shí)間如與其比較可以忽略。
在圖1中，對一邊的A輸入數(shù)據(jù)101，在圖2所示的“異”電路151及伽羅瓦域反元素電路152中用第1密鑰參數(shù)111進(jìn)行非線性變換。其變換結(jié)果109與另一邊的B輸入數(shù)據(jù)102進(jìn)行“異”運(yùn)算，得到向下一級輸出的B中間數(shù)據(jù)106(S2)。另一方面，B輸入數(shù)據(jù)102直接構(gòu)成第1級的A中間數(shù)據(jù)105，輸入到下一級(S1)。對A中間數(shù)據(jù)105進(jìn)行第2非線性變換，然后與B中間數(shù)據(jù)106進(jìn)行“異”運(yùn)算，由該運(yùn)算結(jié)果得到B中間數(shù)據(jù)108(S4)。B中間數(shù)據(jù)106直接構(gòu)成輸出到下一級的A中間數(shù)據(jù)107(S3)。如按照上述程序，則可由第2非線性變換電路132進(jìn)行在時(shí)間上與第1非線性變換并行的運(yùn)算。
于是，在奇數(shù)級和偶數(shù)級的副變換處理部中，幾乎并行地進(jìn)行非線性變換，因而能進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)變換。
在上述實(shí)施形態(tài)中，說明了2個輸入數(shù)據(jù)的長度相等的情況，但當(dāng)A輸入數(shù)據(jù)的長度n1位與B輸入數(shù)據(jù)的長度n2位不同時(shí)(n1＞n2)，以下情況成立。
(2)如規(guī)定以輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)一對一的方式進(jìn)行非線性變換，則若副變換處理為3級以上時(shí)，總體的差分概率在p2以下。
因此，在圖1的結(jié)構(gòu)中，即使2個輸入數(shù)據(jù)的長度改變，各副變換處理部的差分概率也不改變，但可以構(gòu)成已判明總體的差分概率值在p2以下的數(shù)據(jù)變換裝置。在這種情況下，對“異”電路的輸入，因A輸入數(shù)據(jù)與B輸入數(shù)據(jù)的長度不同，所以對長數(shù)據(jù)的超出部分(n1-n2位的部分)不進(jìn)行“異”運(yùn)算，而只將其與短數(shù)據(jù)長度相同的部分(n2位)與短數(shù)據(jù)進(jìn)行“異”運(yùn)算?；蛘?，對短數(shù)據(jù)按照與長數(shù)據(jù)相比不足的部分(n1-n2位的部分)補(bǔ)充常數(shù)等，使長度與長數(shù)據(jù)相等，然后再與其進(jìn)行“異”運(yùn)算。此外，當(dāng)A輸入數(shù)據(jù)與B輸入數(shù)據(jù)的長度不同時(shí)，也可以使密鑰參數(shù)與其長度相對應(yīng)，供給適當(dāng)?shù)拿荑€參數(shù)。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，說明了硬件結(jié)構(gòu)，但非線性變換及“異”運(yùn)算即使用軟件進(jìn)行，也能使與奇數(shù)級相應(yīng)的運(yùn)算和與偶數(shù)級相應(yīng)的運(yùn)算并行處理，取得同樣的效果。
實(shí)施形態(tài)2說明作為本發(fā)明宗旨的高速非線性變換的另一構(gòu)成例。
在本實(shí)施形態(tài)中，“異”電路在副變換處理部中的位置有所變化。圖3是表示其結(jié)構(gòu)的框圖，在圖中，161至164分別為第1至第4副變換處理部。密鑰參數(shù)111至114、非線性變換電路132至135、“異”電路141至144，與圖1中的實(shí)施形態(tài)1的構(gòu)成要素相同。副變換處理部161至164的內(nèi)部連接與圖1的副變換處理部121至124不同。
即使按照這種連接方式，也與實(shí)施形態(tài)1一樣，仍能使總體的差分概率在p2以下，能生成總體差分概率比在(1)中所述的2p2小的強(qiáng)密碼。
在第1副變換處理部161中，對A輸入數(shù)據(jù)101及B輸入數(shù)據(jù)102，用第1密鑰參數(shù)111將A輸入數(shù)據(jù)101進(jìn)行非線性變換，在該非線性變換電路132中將進(jìn)行了非線性變換的輸出數(shù)據(jù)作為第1級的B中間數(shù)據(jù)106輸出(S12)。另外，在“異”電路141中對A輸入數(shù)據(jù)101及B輸入數(shù)據(jù)102進(jìn)行“異”運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果作為第1級的A中間數(shù)據(jù)105輸出(S11)。
在第2副變換處理部162中，將從第1副變換處理部161輸出的A中間數(shù)據(jù)作為一邊的輸入，并用第2密鑰參數(shù)112進(jìn)行非線性變換，在該非線性變換電路133中將進(jìn)行了非線性變換的輸出數(shù)據(jù)作為第2級的B中間數(shù)據(jù)108輸出(S14)。另外，將第1級的A中間數(shù)據(jù)105及B中間數(shù)據(jù)106分別作為輸入，在“異”電路142中進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果作為第2級的A中間數(shù)據(jù)107輸出(S13)。
在這之后，將上述第1及第2副變換處理部交叉連接，與實(shí)施形態(tài)1相同，最后一級是第1或第2副變換處理部中的哪一個都可以。
這種連接方式的動作，基于在實(shí)施形態(tài)1中所述的文獻(xiàn)2提供的根據(jù)，也能得到總體的差分概率在p2以下的裝置。此外，如將非線性變換的動作速度與“異”運(yùn)算動作的速度進(jìn)行比較，則由于“異”運(yùn)算的動作要快得多，所以從圖中的連接狀況可以看出，動作慢的第1級和第2級的非線性變換的動作幾乎是并行進(jìn)行的，因而能夠使整個裝置高速動作。
這里，用圖4說明圖1所示結(jié)構(gòu)和圖3所示結(jié)構(gòu)在實(shí)質(zhì)上是相同的。
在圖4中，121～124是圖1所示的副變換處理部。161～164是圖3所示的副變換處理部。從圖4可知，圖1和圖3示出的副變換處理部，是將圖4所示的電路按某個部分劃分后得出的。即，在圖1的情況下，將從第1非線性變換電路131的輸入側(cè)到第2非線性變換電路132的輸入側(cè)的要素(第1非線性變換電路131及“異”電路141)，作為第1副變換處理部121，將從第2非線性變換電路132的輸入側(cè)到下一個第1非線性變換電路133的輸入側(cè)的要素(第2非線性變換電路132及“異”電路142)，作為第2副變換處理部122。在圖3的情況下，將從第1非線性變換電路131的輸出側(cè)到第2非線性變換電路132的輸出側(cè)的要素(“異”電路141及第2非線性變換電路132)，作為第1副變換處理部161，將從第2非線性變換電路132的輸出側(cè)到下一個第1非線性變換電路133的輸出側(cè)的要素(“異”電路142及第1非線性變換電路133)，作為第2副變換處理部162。
圖5是表示具有與圖1和圖3所示結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)的另一例。
在圖5所示的例中，將“異”電路141～142以級聯(lián)方式連接。通過級聯(lián)連接，使“異”電路的輸出數(shù)據(jù)成為對下一個“異”電路的2個輸入數(shù)據(jù)中的一個輸入數(shù)據(jù)。非線性變換電路131、133、135連接于級聯(lián)連接的“異”電路中奇數(shù)的“異”電路141、143、145。而將非線性變換電路132、134、136連接于偶數(shù)的“異”電路142、144。
采用圖5所示結(jié)構(gòu)，也與圖1或圖3相同，能使第1及第2非線性變換電路131和132、或133和134、或135和136并行執(zhí)行，因而能高速處理。
實(shí)施形態(tài)3如實(shí)施形態(tài)1所述，在圖2中示出的非線性變換電路，如輸入輸出數(shù)據(jù)的尺寸大則其規(guī)模變大。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，在數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)中采用嵌套結(jié)構(gòu)，目的是構(gòu)成將比圖2的非線性變換電路小的非線性變換電路(例如，反元素電路)組合后的小型化裝置。
另外，現(xiàn)有例文獻(xiàn)中的FEAL，由于差分概率p的值大，所以作為密碼強(qiáng)度的評價(jià)是不理想的。
在本實(shí)施形態(tài)中，說明以一個規(guī)模更小的非線性變換而能使總體的差分概率減小的非線性變換電路。
圖6是詳細(xì)表示副變換處理部及其非線性變換電路的圖。
在圖6中，a表示第1級的副變換處理部，221是外部副變換處理部，231是其外部非線性變換電路。b表示外部非線性變換電路231的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，351是用以將A輸入數(shù)據(jù)101分成2部分的內(nèi)部分割部，301、302是分成2部分后的A1輸入數(shù)據(jù)、A2輸入數(shù)據(jù)，303至308是內(nèi)部中間數(shù)據(jù)，311至313是將密鑰參數(shù)111分割后的分割密鑰參數(shù)，352是將內(nèi)部中間數(shù)據(jù)303和304合并的內(nèi)部合并部，321至323是內(nèi)部副變換處理部，331至333是內(nèi)部非線性變換電路，341至343是內(nèi)部“異”電路。158是對密鑰參數(shù)111進(jìn)行分割的密鑰參數(shù)供給部。
例如，在圖6的算法的情況下，當(dāng)作為內(nèi)部非線性變換電路331、332、333采用的是具有差分概率p的電路時(shí)，外部非線性變換電路231的差分概率在p2以下。因此，將外部副變換處理部221重疊3級以上的算法的差分概率在(p2)2＝p4以下。
另外，圖7是表示將圖6的a所示的外部副變換處理部按4級連接、作為各外部副變換處理部中的非線性變換電路連接了圖6的b所示的3級內(nèi)部副變換處理部時(shí)的總體的副變換處理部結(jié)構(gòu)的圖。
在圖中，記載有作為代表性構(gòu)成要素的各外部副變換處理部221至224、各外部非線性變換電路231至234、外部副變換處理部中的“異”電路141至144、內(nèi)部副變換處理部321至323、第1和第2外部非線性變換電路231、232中的內(nèi)部非線性變換電路331至336的編號，而其他構(gòu)成要素的編號從略。
另外，圖8至圖10是按時(shí)間說明圖7結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的順序。
首先，說明圖6所示的外部非線性變換電路231的動作。
由內(nèi)部分割部351將對外部副變換處理部221的A輸入數(shù)據(jù)101按任意位數(shù)分成2個數(shù)據(jù)，假定為A1輸入數(shù)據(jù)301和A2輸入數(shù)據(jù)302，另外，將密鑰參數(shù)111由密鑰參數(shù)供給部158也按任意位數(shù)分割，并作為第1分割密鑰參數(shù)至第n密鑰參數(shù)311～321供給。在第1內(nèi)部副變換處理部321中，用第1分割密鑰參數(shù)311對從上述A輸入數(shù)據(jù)101分出的A1輸入數(shù)據(jù)301進(jìn)行內(nèi)部非線性變換，將經(jīng)過該內(nèi)部非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與上述A2輸入數(shù)據(jù)302的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)306輸出，并將上述A2輸入直接作為第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)305輸出。
在第2內(nèi)部副變換處理部322中，將上述第1內(nèi)部副變換處理部321的第一A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)305作為A1輸入，用第2分割密鑰參數(shù)312進(jìn)行內(nèi)部非線性變換，將上述第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)306作為A2輸入數(shù)據(jù)并將該A2輸入與經(jīng)過內(nèi)部非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果，作為第二A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)308輸出，并將上述第一A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)306直接作為第二A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)307輸出。并且，將上述第1內(nèi)部副變換處理部和上述第2內(nèi)部副變換處理部按n級交叉地連接，將最末級的A1內(nèi)部中間數(shù)據(jù)303與A2內(nèi)部中間數(shù)據(jù)304通過內(nèi)部合并部352合并，作為變換結(jié)果109。
其次，說明圖7所示的上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作。
首先，在最初的周期中，對A輸入數(shù)據(jù)101、B輸入數(shù)據(jù)102執(zhí)行圖8所示的處理。即，由于非線性變換花費(fèi)時(shí)間，所以，在最初的周期中， 大部分時(shí)間由外部副變換處理部221的內(nèi)部非線性變換電路331、332及外部副變換處理部222的內(nèi)部非線性變換電路334、335所占用。就是說，在最初的周期中，如圖8所示，傳送以粗線表示的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行內(nèi)部非線性變換電路331、332、334、335的處理。
在下一個周期中，執(zhí)行圖9所示的處理。即，將時(shí)間分配給第1外部副變換處理部221中的內(nèi)部非線性變換電路333、第2外部副變換處理部222中的內(nèi)部非線性變換電路336、第3外部副變換處理部223中的內(nèi)部非線性變換電路337、及第4外部副變換處理部224中的內(nèi)部非線性變換電路391的處理。粗線表示傳送A輸入側(cè)的數(shù)據(jù)的情況。
在下一個周期中，執(zhí)行圖10所示的處理。即，將處理時(shí)間分配給第3和第4外部副變換處理部223和224的其余的內(nèi)部非線性變換電路338、339及392、393。在該3個周期結(jié)束后，全部變換處理即告結(jié)束。如將其與以往的逐次處理方式的數(shù)據(jù)變換進(jìn)行比較，則在以往方式中，如前一級的內(nèi)部非線性變換尚未結(jié)束，就不能開始下一級的內(nèi)部非線性變換，所以將需要12個周期，因而在本實(shí)施形態(tài)的方式中，能進(jìn)行約提高4倍的高速處理。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，內(nèi)部副變換處理部中的嵌套式內(nèi)部非線性變換電路331至393，示出了實(shí)施形態(tài)1的連接結(jié)構(gòu)，但作為嵌套式的非線性變換電路如采用實(shí)施形態(tài)2的連接結(jié)構(gòu)并進(jìn)行同樣的動作，可取得相同的效果。
實(shí)施形態(tài)4在本實(shí)施形態(tài)中，說明將小型電路結(jié)構(gòu)的非線性變換電路應(yīng)用于以往的副變換處理部中的非線性變換電路的形態(tài)。
圖11是詳細(xì)地示出副變換處理部及其非線性變換電路的圖。
在圖11中，a表示第1級副變換處理部，421是外部副變換處理部，431是其外部非線性變換電路。圖11的b示出外部非線性變換電路431的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，551是內(nèi)部分割部，501至508是輸入數(shù)據(jù)，511至513是將密鑰參數(shù)111分割后的分割密鑰參數(shù)，552是內(nèi)部合并部，521至523是內(nèi)部副變換處理部，531至533是內(nèi)部非線性變換電路，541至543是“異”電路。
在圖11的算法的情況下，當(dāng)作為內(nèi)部非線性變換電路531、532、533采用的是具有差分概率p的電路時(shí)，外部非線性變換電路431的差分概率在p2以下。因此，將外部副變換處理部421重疊3級以上的算法的差分概率在2(p2)2＝2p4以下。
另外，圖12是將圖11的a所示的外部副變換處理部按2級連接、作為各外部副變換處理部中的非線性變換電路連接了圖11的b所示的3級內(nèi)部副變換處理部時(shí)的總體的副變換處理部結(jié)構(gòu)的圖，并且是按時(shí)間說明圖12的a所示結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的順序的圖。
在圖中，記載有作為代表性構(gòu)成要素的各外部副變換處理部421至422、外部副變換處理部中的“異”電路441至442、內(nèi)部副變換處理部521、522、523、第1和第2內(nèi)部非線性變換電路中的內(nèi)部非線性變換電路531至536的編號，而其他構(gòu)成要素的編號從略。
其次，說明上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作。
首先，如圖12的b所示，在最初的周期中，對于A輸入數(shù)據(jù)101、B輸入數(shù)據(jù)102，時(shí)間花費(fèi)在外部副變換處理部421的內(nèi)部非線性變換電路531、532。就是說，在最初的周期中，傳送以圖12中b的粗線表示的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行內(nèi)部非線性變換電路531、532的處理。
在下一個周期中，執(zhí)行圖12中c所示的處理。即，將時(shí)間分配給外部副變換處理部421中的內(nèi)部非線性變換電路533、第2外部副變換處理部422中的內(nèi)部非線性變換電路534的處理。粗線表示傳送A輸入側(cè)的數(shù)據(jù)的情況。
在下一個周期中，執(zhí)行圖12的d所示的處理。即，將處理時(shí)間分配給第2外部副變換處理部422的其余的內(nèi)部非線性變換電路535、536。在該3個周期結(jié)束后，全部變換處理即告結(jié)束。如將其與以往的逐次處理方式進(jìn)行比較，則在以往方式中，如前一級的內(nèi)部非線性變換尚未完成，就不能開始下一級的內(nèi)部非線性變換的處理，所以，在該例中就需要6個周期，與此不同，在本實(shí)施形態(tài)的方式中，用3個周期即可完成，因而具有能實(shí)現(xiàn)運(yùn)算高速化的效果。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，副變換處理部中的嵌套式非線性變換電路，示出了實(shí)施形態(tài)1的連接結(jié)構(gòu)，但作為嵌套式的非線性變換電路如采用實(shí)施形態(tài)2的連接結(jié)構(gòu)并進(jìn)行同樣的動作，可取得相同的效果。
實(shí)施形態(tài)5說明將作為本發(fā)明數(shù)據(jù)變換裝置基本結(jié)構(gòu)的非線性變換電路應(yīng)用于以往的副變換處理部中的非線性變換電路的另一形態(tài)。
圖13是詳細(xì)地示出該裝置的結(jié)構(gòu)及副變換處理部中的非線性變換電路的圖。
在圖13中，a表示總體的結(jié)構(gòu)，621至624是外部副變換處理部，631至634是其外部非線性變換電路，641至644、741至744是“異”電路。而601、602、701、702分別為輸入數(shù)據(jù)A1、B1、A2、B2，603、604、703、704是變換后的輸出數(shù)據(jù)，605至608、705至708是中間數(shù)據(jù)。圖13的b示出外部非線性變換電路631的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，651、751是非線性變換后的各數(shù)據(jù)，775至778是內(nèi)部中間數(shù)據(jù)，711至713是將密鑰參數(shù)111分割后的分割密鑰參數(shù)。721至723是內(nèi)部副變換處理部，731至733是內(nèi)部非線性變換電路，761至763是“異”電路。
圖13所示的數(shù)據(jù)變換裝置，對4個任意的A1輸入數(shù)據(jù)、A2輸入數(shù)據(jù)及B1輸入數(shù)據(jù)、B2輸入數(shù)據(jù)，在各副變換處理時(shí)，在上述A1輸入數(shù)據(jù)及B1輸入數(shù)據(jù)之間、A2輸入數(shù)據(jù)及B2輸入數(shù)據(jù)之間進(jìn)行非線性變換和“異”運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果分別作為B1中間數(shù)據(jù)及B2中間數(shù)據(jù)，并將B1輸入數(shù)據(jù)及B2輸入數(shù)據(jù)直接作為A1中間數(shù)據(jù)及A2中間數(shù)據(jù)。
上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的其他動作，在前面的實(shí)施形態(tài)3、實(shí)施形態(tài)4中已清楚地作了說明，所以這里其詳細(xì)說明省略。能實(shí)現(xiàn)與實(shí)施形態(tài)3、實(shí)施形態(tài)4同樣的運(yùn)算高速化。
實(shí)施形態(tài)6在本實(shí)施形態(tài)中，說明將多個實(shí)施形態(tài)1的第1副變換處理部121及第2副變換處理部122交叉連接后執(zhí)行的處理、及通過對以第1副變換處理部121及第2副變換處理部122為基礎(chǔ)構(gòu)成的處理單元的反復(fù)處理實(shí)現(xiàn)的變換處理。即，將運(yùn)算處理不重復(fù)的第1副變換處理部121及第2副變換處理部122作為1組處理單元，保持構(gòu)成該組的第2副變換處理部的輸出數(shù)據(jù)，并供給該輸出數(shù)據(jù)作為第1副變換處理部的輸入數(shù)據(jù)，由于能夠反復(fù)運(yùn)算，所以能減小硬件的規(guī)模。
圖14是表示該結(jié)構(gòu)的框圖，在圖中，121、122是第1、第2副變換處理部，111、112是第1、第2密鑰參數(shù)。非線性變換電路131至132、“異”電路141至142與實(shí)施形態(tài)1的圖1的構(gòu)成要素相同。153是控制部，154是反復(fù)處理部，156a、156b是數(shù)據(jù)選擇部，157a、157b是數(shù)據(jù)保持部，158是密鑰參數(shù)供給部。
其次，說明上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作。
任意的A輸入數(shù)據(jù)101及B輸入數(shù)據(jù)102，首先經(jīng)由數(shù)據(jù)選擇部156a、156b輸入到第1副變換處理部121。然后，A中間數(shù)據(jù)105及B中間數(shù)據(jù)106輸入到第2副變換處理部122。這里，第1及第2副變換處理部的動作與實(shí)施形態(tài)1中示出的動作相同。但是，對應(yīng)于下述的反復(fù)處理，由密鑰參數(shù)供給部158將應(yīng)供給第1副變換處理部及第2副變換處理部的密鑰參數(shù)供給第1及第2副變換處理部中的非線性變換電路。從第2副變換處理部122輸出的A中間數(shù)據(jù)107及B中間數(shù)據(jù)108，通過反復(fù)處理部154，分別經(jīng)由數(shù)據(jù)保持部157a和數(shù)據(jù)選擇部156a以及數(shù)據(jù)保持部157b和數(shù)據(jù)選擇部156b，分別作為A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)輸入到第1副變換處理部121。接著，經(jīng)過上述反復(fù)處理后，輸出A輸出數(shù)據(jù)103及B輸出數(shù)據(jù)104。
在按這種方式構(gòu)成的裝置中，基于與實(shí)施形態(tài)1的同樣的理由，能實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)變換，且能減少副變換處理部的數(shù)目，因而能減小裝置的規(guī)模。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，是將第1副變換處理部121及第2副變換處理部122的每一級以級聯(lián)方式連接后構(gòu)成以其為基本結(jié)構(gòu)的反復(fù)處理單元，但將第1副變換處理部及第2副變換處理部作為1組，按必要的級數(shù)交叉級聯(lián)連接后構(gòu)成反復(fù)處理的單元，顯然也能獲得同樣的效果。
圖14所示的結(jié)構(gòu)，由于是將第1副變換處理部及第2副變換處理部作為1組級聯(lián)連接，所以必須由偶數(shù)級的副變換處理部構(gòu)成。這種由偶數(shù)級的副變換處理部構(gòu)成的理由是，即使A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位數(shù)不同時(shí)，也仍能進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)變換。例如，假定A輸入數(shù)據(jù)為7位，B輸入數(shù)據(jù)為9位，密鑰參數(shù)供給部158將7位用的密鑰參數(shù)111供給非線性變換電路131，而將9位用的密鑰參數(shù)112供給非線性變換電路132。7位的A輸入數(shù)據(jù)101在非線性變換電路131內(nèi)由7位用密鑰參數(shù)111進(jìn)行非線性變換，形成7位B中間數(shù)據(jù)106，進(jìn)一步作為A中間數(shù)據(jù)107輸出。該A中間數(shù)據(jù)107經(jīng)由數(shù)據(jù)保持部157a及數(shù)據(jù)選擇部156a，再次變?yōu)锳輸入數(shù)據(jù)。這樣，由于7位A輸入數(shù)據(jù)必須用7位用密鑰參數(shù)111進(jìn)行非線性變換，所以必須使副變換處理部為偶數(shù)級。如果副變換處理部為奇數(shù)級，則在非線性變換電路131中，7位數(shù)據(jù)和9位數(shù)據(jù)就要交替地進(jìn)行非線性變換。
另外，圖中雖未示出，但如果能進(jìn)行控制以使密鑰參數(shù)供給部158交替地將7位用和9位用的密鑰參數(shù)供給副變換處理部，則也可將奇數(shù)級的副變換處理部級聯(lián)連接。
實(shí)施形態(tài)7在本實(shí)施形態(tài)中，說明將多個實(shí)施形態(tài)2的第1副變換處理部161及第2副變換處理部162交叉連接后執(zhí)行的處理、及通過對以第1副變換處理部及第2副變換處理部為基礎(chǔ)構(gòu)成的處理單元的反復(fù)處理實(shí)現(xiàn)的變換處理。即設(shè)置實(shí)施形態(tài)6中所述的反饋回路，使A、B中間數(shù)據(jù)返回輸入側(cè)的數(shù)據(jù)選擇部并進(jìn)行反復(fù)運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)硬件規(guī)模的削減。
圖15是表示該結(jié)構(gòu)的框圖，在圖中，125、126是第1、第2副變換處理部，111、112是第1、第2密鑰參數(shù)。非線性變換電路132至133、“異”電路141至142與實(shí)施形態(tài)2的圖3的構(gòu)成要素相同。控制部153、反復(fù)處理部154、數(shù)據(jù)選擇部156a、156b，數(shù)據(jù)保持部157a、157b，密鑰參數(shù)供給部158，與實(shí)施形態(tài)6的要素相同。
其次，說明上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作。
任意的A輸入數(shù)據(jù)101及B輸入數(shù)據(jù)102，首先經(jīng)由數(shù)據(jù)選擇部156a、156b輸入到第1副變換處理部125。然后，A中間數(shù)據(jù)105、B中間數(shù)據(jù)106輸入到第2副變換處理部126。這里，第1及第2副變換處理部的動作與實(shí)施形態(tài)2中示出的動作相同。但是，對應(yīng)于下述的反復(fù)處理，由密鑰參數(shù)供給部158將應(yīng)供給第1副變換處理部及第2副變換處理部的密鑰參數(shù)供給第1及第2副變換處理部中的非線性變換電路。從第2副變換處理部126輸出的A中間數(shù)據(jù)107及B中間數(shù)據(jù)108，通過反復(fù)處理部154，分別經(jīng)由數(shù)據(jù)保持部157a、157b和數(shù)據(jù)選擇部156a、156b，作為A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)輸入到第1副變換處理部125。接著，經(jīng)過上述反復(fù)處理后，輸出A輸出數(shù)據(jù)103及B輸出數(shù)據(jù)104。
在按這種方式構(gòu)成的裝置中，基于與實(shí)施形態(tài)2的同樣的理由，能實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)變換，且能減少副變換處理部的數(shù)目，因而能減小裝置的規(guī)模。
以上說明了將第1副變換處理部125及第2副變換處理部126的每一級以級聯(lián)方式連接后作為反復(fù)處理的單元，但也可將第1副變換處理部125及第2副變換處理部126作為1組，按必要的級數(shù)交叉地級聯(lián)連接后作為反復(fù)處理的單元，這是與上述實(shí)施形態(tài)6相同的。另外，詳細(xì)的連接結(jié)構(gòu)圖及動作的說明雖然省略，但與實(shí)施形態(tài)6或本實(shí)施形態(tài)7相同，即使將實(shí)施形態(tài)4或?qū)嵤┬螒B(tài)5的外部副變換處理部按偶數(shù)級連接后的結(jié)構(gòu)更換為反復(fù)處理單元，也無損于高速運(yùn)算性，并能減少外部副變換處理部的數(shù)目。這里，之所以在將外部副變換處理部按偶數(shù)級連接后作為反復(fù)處理單元時(shí)也無損于高速運(yùn)算性，從實(shí)施形態(tài)4的動作說明即可清楚地理解。
另外，詳細(xì)的連接結(jié)構(gòu)圖及動作的說明雖然省略，但將實(shí)施形態(tài)6或?qū)嵤┬螒B(tài)7的數(shù)據(jù)選擇部及數(shù)據(jù)保持部作為1組形成反饋回路的方式，對于實(shí)施形態(tài)3至實(shí)施形態(tài)5所示的內(nèi)部副變換處理部也能適用。即，在圖6、圖11的外部非線性變換電路中的內(nèi)部分割部351、551內(nèi)或在其后面設(shè)置內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部，對數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行選擇切換，在內(nèi)部合并部352、552內(nèi)或在其前面設(shè)置內(nèi)部數(shù)據(jù)保持部，在與內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇部之間形成反饋回路。另外，在圖13的外部非線性變換電路的前面設(shè)置數(shù)據(jù)選擇部，對數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行選擇切換，在外部非線性變換電路的后面設(shè)置數(shù)據(jù)保持部，在與數(shù)據(jù)選擇部之間形成反饋回路。這樣，能在不損害運(yùn)算高速性的情況下減小內(nèi)部副變換處理部的規(guī)模。
實(shí)施形態(tài)8在本實(shí)施形態(tài)中，說明將由實(shí)施形態(tài)1的多個附變換處理部121至1 24的處理改換為以反復(fù)處理單元為基礎(chǔ)的反復(fù)處理。在本實(shí)施形態(tài)中，假定任意的A輸入數(shù)據(jù)101和B輸入數(shù)據(jù)102的數(shù)據(jù)位數(shù)相等。當(dāng)A輸入數(shù)據(jù)101和B輸入數(shù)據(jù)102的數(shù)據(jù)位數(shù)相等時(shí)，用于反復(fù)處理的副變換處理部的數(shù)目不一定必須為偶數(shù)，可將任意級數(shù)級聯(lián)并形成反饋回路。
圖16是表示該結(jié)構(gòu)的框圖，為說明簡單起見，給出僅包括1級副變換處理部的反饋回路。
在圖中，121是副變換處理部，第1密鑰參數(shù)111、非線性變換電路131、“異”電路141、反復(fù)處理部154、數(shù)據(jù)選擇部156a、156b，數(shù)據(jù)保持部157a、157b，密鑰參數(shù)供給部158，是與其他實(shí)施形態(tài)相同的要素。
其次，說明上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作。
任意的A輸入數(shù)據(jù)101及B輸入數(shù)據(jù)102，首先經(jīng)由數(shù)據(jù)選擇部156a、156b輸入到第1副變換處理部121。這里，副變換處理部121的動作與實(shí)施形態(tài)1中示出的動作相同。但是，向副變換處理部中的非線性變換電路供給的密鑰參數(shù)，由密鑰參數(shù)供給部158相應(yīng)于下述的反復(fù)處理進(jìn)行供給。從副變換處理部121輸出的A中間數(shù)據(jù)105及B中間數(shù)據(jù)106，通過反復(fù)處理部154，分別作為A輸入數(shù)據(jù)及B輸入數(shù)據(jù)輸入到副變換處理部121。接著，經(jīng)過上述反復(fù)處理后，輸出A輸出數(shù)據(jù)103及B輸出數(shù)據(jù)104。
在按這種方式構(gòu)成的裝置中，能減少非線性變換電路的數(shù)目，因而能減小裝置的規(guī)模。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，說明了將1級副變換處理部121作為反復(fù)處理單元，但顯然也能多級級聯(lián)連接，在這種情況下，能減小裝置規(guī)模而不失高速性。
另外，作為副變換處理部，顯然也可采用實(shí)施形態(tài)2中所示裝置的副變換處理部。
另外，詳細(xì)的連接結(jié)構(gòu)圖及動作的說明雖然省略，但與實(shí)施形態(tài)6或?qū)嵤┬螒B(tài)7相同，上述實(shí)施形態(tài)也能適用于實(shí)施形態(tài)3至實(shí)施形態(tài)5的內(nèi)部副變換處理部，這是不言而喻的。
實(shí)施形態(tài)9在本實(shí)施形態(tài)中，說明將小型電路結(jié)構(gòu)的非線性變換電路應(yīng)用于以往的副變換處理部中的非線性變換電路的形態(tài)。
圖17是表示本實(shí)施形態(tài)的數(shù)據(jù)變換裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示圖17的外部非線性變換電路831(至838)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖19是表示圖18的內(nèi)部非線性變換電路931(至933)的結(jié)構(gòu)的框圖。
這里，密鑰參數(shù)811為32×3＝96位，密鑰參數(shù)811a+密鑰參數(shù)811b+密鑰參數(shù)811c的合計(jì)長度為32位，密鑰參數(shù)811d+密鑰參數(shù)811e+密鑰參數(shù)811f的合計(jì)長度為32位，密鑰參數(shù)811g+密鑰參數(shù)811h+密鑰參數(shù)811i的合計(jì)長度為32位，此外，密鑰參數(shù)811a為16位、密鑰參數(shù)811b為7位、密鑰參數(shù)811c為9位。
圖20和圖21是用ROM(只讀存取存儲器)或RAM(隨機(jī)存取存儲器)實(shí)現(xiàn)非線性變換電路951及952a、952b時(shí)的變換表S7、S9的例。例如，對變換表S7，如所輸入的輸入數(shù)據(jù)X＝0，則輸出的輸出數(shù)據(jù)Y＝85。如所輸入的輸入數(shù)據(jù)X＝1，則所輸出的輸出數(shù)據(jù)Y＝95。而當(dāng)所輸入的輸入數(shù)據(jù)X＝128時(shí)，所輸出的輸出數(shù)據(jù)Y＝42。在變換表S9的情況下，如所輸入的輸入數(shù)據(jù)X＝0、1、….、511，則所輸出的輸出數(shù)據(jù)Y＝341、310、….、170。
這里，上述變換表S7按如下方式構(gòu)成。
當(dāng)假定α為7次既約多項(xiàng)式x7+X5+x4+x3+1＝0的根時(shí)，假定輸入基為正規(guī)基{α、α2、α4、α8、α16、α32、α64}、輸出基為正規(guī)基{α32、α4、α2、α64、α16、α、α8}，按照以上的基，對于伽羅瓦域GF(27)上的元素即輸入X，表示為X17，將其與55h(十六進(jìn)制數(shù))進(jìn)行XOR(“異”運(yùn)算)，并將運(yùn)算結(jié)果作為輸出。圖20是將該輸入輸出用十進(jìn)制數(shù)表示后的表。其中，假定輸入輸出的左邊為LSB(最低位)。
另外，上述變換表S9按如下方式構(gòu)成。
當(dāng)假定α為9次既約多項(xiàng)式x9+x8+x7+x6+x4+x3+1＝0的根時(shí)，假定輸入基為正規(guī)基{α、α2、α4、α8、α16、α32、α64、α128、α256}、輸出基為正規(guī)基{α64、α、α16、α8、α256、α2、α128、α32、α4}，按照以上的基，對于伽羅瓦域GF(29)上的元素即輸入X，表示為X5，將1 55h(十六進(jìn)制數(shù))進(jìn)行XOR(“異”運(yùn)算)，并將運(yùn)算結(jié)果作為輸出。圖21是將該輸入輸出用十進(jìn)制數(shù)表示后的表。其中，假定輸入輸出的左邊為LSB(最低位)。
另外，作為伽羅瓦域的表示形式有利用多項(xiàng)式基、正規(guī)基等的矢量表示。
其典型形式為利用多項(xiàng)式基的矢量表示。利用多項(xiàng)式基的矢量表示，假定GF(2m)的原始元素為α，則GF(2m)的任意元素以多項(xiàng)式基{1、α、α2、...αm-1}的矢量表示形式表示。
作為多項(xiàng)式基的優(yōu)點(diǎn)在于，GF(2m)的元素的相加可以由每一位的相加(“異”運(yùn)算)實(shí)現(xiàn)。即，當(dāng)以硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以用m個2輸入“異”運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)。但是，在利用多項(xiàng)式基的矢量表示中，用硬件實(shí)現(xiàn)乘法一般要比加法困難，所以一般以ROM等實(shí)現(xiàn)。
作為多項(xiàng)式基以外的重要的基，有正規(guī)基(Normal basis)。正規(guī)基是由m次原始多項(xiàng)式的根α及其共軛元素構(gòu)成的集合，其基的構(gòu)成為{α、α2、α4、…、α2m-2、α2m-1}。
正規(guī)基的最明顯的特征在于，在使用它時(shí)，2次方運(yùn)算非常簡單。當(dāng)GF(2m)的任意元素取2次方時(shí)，可以通過將其矢量表示向右循環(huán)移位來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用硬件實(shí)現(xiàn)該運(yùn)算時(shí)，可只通過重新連接位的接線實(shí)現(xiàn)。在利用該特征的情況下，與采用正規(guī)基的矢量表示相比，可以用比與任意元素X對應(yīng)的Xn電路規(guī)模小的硬件實(shí)現(xiàn)。反元素(X-1)電路也可以看作是X的n次方電路。即，伽羅瓦域GF(2m)的任意元素X的反元素X-1等于X2m-2，因而按n＝2m-2處理即可。作為一個例子，在圖22中示出當(dāng)假定上述變換表S7的輸入7位為{in0、in1、in2、in3、in4、in5、in6}、輸出7位為{out0、out1、out2、out3、out4、out5、out6}時(shí)用邏輯電路實(shí)現(xiàn)低位的第6位(out5)的例。
圖17～圖19所示的上述結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變換裝置的動作，由于從前面的實(shí)施形態(tài)已清楚地理解，所以這里其詳細(xì)說明從略。
實(shí)施形態(tài)10說明電路規(guī)模不怎么增大就能增強(qiáng)密碼強(qiáng)度的數(shù)據(jù)變換裝置。
圖23是本實(shí)施形態(tài)的數(shù)據(jù)變換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
本結(jié)構(gòu)是在實(shí)施形態(tài)9的裝置內(nèi)附加數(shù)據(jù)變換部FL1～FL10。
另外，圖24是表示數(shù)據(jù)變換部FL1971(至FL10980)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
各數(shù)據(jù)變換部FL1～FL10由“與”電路971a或“或”電路971b、及“異”電路971c、971d構(gòu)成。密鑰參數(shù)KL1為32位，由圖中未示出的密鑰參數(shù)供給部將密鑰參分割為密鑰參數(shù)KL1a、KL1b。例如，密鑰參數(shù)KL1a分割為16位，密鑰參數(shù)KL1b分割為16位。圖中的“與”電路971a或“或”電路971b可以是“與”電路及“或”電路的任何一個，也可以是“與”電路和“或”電路的組合。
以下，說明上述結(jié)構(gòu)的裝置的動作。
將由2個“異”電路971c、971d、及2個“與”電路或2個“或”電路、或者1個“與”電路及1個“或”電路構(gòu)成的第1及第2邏輯運(yùn)算電路作為數(shù)據(jù)變換部971，附加在第1副變換處理部的A輸入側(cè)和B輸入側(cè)的任何一個或兩個輸入側(cè)。
將A輸入(或B輸入)進(jìn)一步分成2個任意位長的AA數(shù)據(jù)、AB數(shù)據(jù)，將密鑰參數(shù)分成對應(yīng)的A變換密鑰參數(shù)981a及B變換密鑰參數(shù)981b，利用第1邏輯運(yùn)算電路求取上述AA數(shù)據(jù)和上述A變換密鑰參數(shù)981a的第1“與”/“或”運(yùn)算的輸出，利用“異”電路971c對該第1“與”/“或”運(yùn)算后的輸出數(shù)據(jù)和上述AB數(shù)據(jù)進(jìn)行第1“異”運(yùn)算，并將該第1“異”運(yùn)算后的輸出數(shù)據(jù)作為AB變換后的輸出數(shù)據(jù)。利用第2邏輯運(yùn)算電路對上述第1“異”運(yùn)算后的輸出和B變換密鑰參數(shù)的第2“與”/“或”運(yùn)算，利用“異”電路971d對該第2“與”/“或”運(yùn)算后的輸出數(shù)據(jù)和上述AA數(shù)據(jù)進(jìn)行第2“異”運(yùn)算，將該第2“異”運(yùn)算后的輸出數(shù)據(jù)作為AA數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)，并將上述AA數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)與AB數(shù)據(jù)變換后的輸出數(shù)據(jù)合并，作為A輸出數(shù)據(jù)(或B輸出數(shù)據(jù))輸出到下一級。
新設(shè)置的數(shù)據(jù)變換部FL1～FL10，由于其輸出是隨密鑰參數(shù)的值變化的線性函數(shù)，所以差分概率不會增加，能提高對差分解密法以外的其他解密法的耐受性。關(guān)于其非線性變換的動作，因在前面的實(shí)施形態(tài)中已經(jīng)說明，所以這里其說明從略。
另外，各數(shù)據(jù)變換部FL1～FL10不一定非要按照圖23所示的結(jié)構(gòu)。例如，可將數(shù)據(jù)變換部FL1、FL3、FL5、FL7、FL9只插入A系統(tǒng)(圖中右側(cè))及B系統(tǒng)(圖中左側(cè))一側(cè)的系統(tǒng)內(nèi)，此外，也可以只在構(gòu)成組的第1及第2副變換處理部中的任何一個副變換處理部中將數(shù)據(jù)變換部設(shè)在A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的兩系統(tǒng)內(nèi)或設(shè)在一側(cè)的系統(tǒng)內(nèi)。
實(shí)施形態(tài)11實(shí)施形態(tài)9和實(shí)施形態(tài)10是將本發(fā)明數(shù)據(jù)變換裝置的基本構(gòu)成要素即非線性變換電路作為在以往的副變換處理部中的非線性變換電路內(nèi)的嵌套非線性變換電路連接構(gòu)成的，與此不同，本實(shí)施形態(tài)是將本發(fā)明數(shù)據(jù)變換裝置的基本構(gòu)成要素即非線性變換電路作為在本發(fā)明數(shù)據(jù)變換裝置基本構(gòu)成要素的副變換處理部中的非線性變換電路內(nèi)的嵌套非線性變換電路連接構(gòu)成的例。如圖25所示，本實(shí)施形態(tài)為將實(shí)施形態(tài)10的裝置的各構(gòu)成要素的配置變更后的形式。關(guān)于其動作，由于在前面的實(shí)施形態(tài)中已經(jīng)說明，所以這里其詳細(xì)說明從略。此外，各數(shù)據(jù)變換部FL1～FL10的位置不一定是圖中所示的位置，與實(shí)施形態(tài)10相同，可取得同樣的效果。
圖26是將實(shí)施形態(tài)1～11所述特征集中后的圖。
在縱向示出實(shí)施形態(tài)1、2、4、5，橫向示出與這些實(shí)施形態(tài)1、2、4、5組合的實(shí)施形態(tài)3、6、7、8、9、10、11。實(shí)施形態(tài)1、2說明副變換處理部的特征。在圖26中，將實(shí)施形態(tài)1中圖1所示副變換處理部的結(jié)構(gòu)作為類型1。而將實(shí)施形態(tài)2中圖3所示副變換處理部的結(jié)構(gòu)作為類型2。實(shí)施形態(tài)3的副變換處理部采用嵌套結(jié)構(gòu)，其特征是備有外部副變換處理部和內(nèi)部副變換處理部。為了與實(shí)施形態(tài)3的內(nèi)部副變換處理部區(qū)分開，在該圖26中，將不采用嵌套結(jié)構(gòu)的圖1和圖3的副變換處理部確定在外部副變換處理部的位置。在圖26中，當(dāng)將組合以任何一個圖表示時(shí)，在0內(nèi)記入其圖號。例如，(圖1)表示類型1的副變換處理部示于圖1。而(圖6)表示實(shí)施形態(tài)3的外部副變換處理部是類型1的副變換處理部、內(nèi)部副變換處理部也由類型1的副變換處理部構(gòu)成的例。另外，在圖26中示出，0內(nèi)所記載的多個項(xiàng)目中的任何1個項(xiàng)目可以任意選擇。例如，在實(shí)施形態(tài)3中，表示出作為內(nèi)部副變換處理部采用的副變換處理部，是類型1、類型2中的哪一種類型都可以。從圖中可知，實(shí)施形態(tài)1、2、4、5和實(shí)施形態(tài)3、6、7、8、9、10、11中所示的特征，完全可以組合起來。此外，本發(fā)明不限于圖26所示的組合，也可與其他特征組合使用。另外，并不限于組合使用，也可僅使用各實(shí)施形態(tài)各自的特征。
其次，說明本發(fā)明數(shù)據(jù)變換裝置的應(yīng)用例。
圖27示出作為本發(fā)明數(shù)據(jù)變換裝置應(yīng)用例的個人計(jì)算機(jī)或工作站的構(gòu)成。
數(shù)據(jù)變換裝置60備有顯示單元61、鍵盤62、鼠標(biāo)63、鼠標(biāo)墊64、系統(tǒng)單元65、壓縮盤裝置100。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)變換裝置，例如，如圖27所示，從壓縮盤裝置100輸入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)單元65，并顯示在顯示單元61上?；?qū)@示單元61所顯示的數(shù)據(jù)輸出到壓縮盤裝置100。另外，數(shù)據(jù)變換后經(jīng)由圖中未示出的線路輸送信息。但是，本發(fā)明的數(shù)據(jù)變換裝置，不限于圖27示出的個人計(jì)算機(jī)或工作站，也可以是其他形式。例如，代替壓縮盤裝置100，也可以采用視頻播放機(jī)作為輸入裝置，還可以從網(wǎng)絡(luò)輸入數(shù)據(jù)。此外，輸入的數(shù)據(jù)可以是模擬數(shù)據(jù)，也可以是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
另外，本發(fā)明的數(shù)據(jù)變換裝置，如圖27所示，可以按獨(dú)立的殼體存在，但也可如圖28所示裝在打印機(jī)66、掃描器68、或傳真裝置69等外圍設(shè)備的殼體內(nèi)部。另外，還可以作為其他電視攝象機(jī)、測量儀器、或計(jì)算機(jī)等的系統(tǒng)板的一部分存在。此外，在圖28中雖未示出，但也可將圖28所示各裝置以局部區(qū)域網(wǎng)連接，相互傳送編碼后的信息。還可以用ISDN等廣域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收編碼后的信息。
在產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性如上所述，本發(fā)明的數(shù)據(jù)變換裝置，由于能改變副變換處理部的結(jié)構(gòu)并部分地對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以能進(jìn)行差分概率優(yōu)異的高速數(shù)據(jù)變換，能有效地作為信息處理裝置或數(shù)據(jù)通信裝置的加密裝置使用。
另外，由于在電路中設(shè)有反饋環(huán)路從而能反復(fù)利用同一要素，所以使加密裝置等的電路規(guī)模減小，適用于高速處理。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)變換裝置，其特征在于，具有第1副變換處理部，用于對兩個任意的A輸入數(shù)據(jù)和B輸入數(shù)據(jù)，將所述A輸入數(shù)據(jù)作第1非線性變換，將該第1非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與所述B輸入數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果作為第1B中間數(shù)據(jù)輸出，并將所述B輸入數(shù)據(jù)作為第1A中間數(shù)據(jù)輸出；和第2副變換處理部，用于將所述第1A中間數(shù)據(jù)作第2非線性變換，將該第2非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與所述第1B中間數(shù)據(jù)的“異”運(yùn)算結(jié)果作為第2B中間數(shù)據(jù)輸出，并將所述第1B中間數(shù)據(jù)作為第2A中間數(shù)據(jù)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)變換裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)變換裝置還具有A中間數(shù)據(jù)運(yùn)算電路，用于對所述第2A中間數(shù)據(jù)使用密鑰參數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算；和B中間數(shù)據(jù)運(yùn)算電路，用于對所述第2B中間數(shù)據(jù)使用密鑰參數(shù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)變換裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)變換裝置還具有第3副變換處理部，用于將所述第2A中間數(shù)據(jù)作第3非線性變換，并作為第3B中間數(shù)據(jù)輸出，并將所述第2B中間數(shù)據(jù)作為第3A中間數(shù)據(jù)輸出。
全文摘要
備有如下的結(jié)構(gòu)，即對2個任意的A輸入數(shù)據(jù)(101)及B輸入數(shù)據(jù)(102)，用第1密鑰參數(shù)(111)對上述A輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行第1非線性變換，將該第1非線性變換后的變換結(jié)果(109)與B輸入數(shù)據(jù)(102)的“異”運(yùn)算結(jié)果作為B中間數(shù)據(jù)(106)，并將其作為下一級副變換處理部(122)的B輸入數(shù)據(jù)，將B輸入數(shù)據(jù)(102)作為下一級副變換處理部的A輸入數(shù)據(jù)，用第2密鑰參數(shù)(112)對其進(jìn)行第2非線性變換，將該第2非線性變換后的輸出數(shù)據(jù)與B中間數(shù)據(jù)(106)的”異”運(yùn)算結(jié)果作為B中間數(shù)據(jù)(108)，并將其作為下一級的副變換處理部(123)的B輸入數(shù)據(jù)；將上述結(jié)構(gòu)以級聯(lián)方式連接，并將最后的A中間數(shù)據(jù)及B中間數(shù)據(jù)作為變換后的輸出數(shù)據(jù)(103及104)。
文檔編號H04L9/06GK1496048SQ0314575
公開日2004年5月12日 申請日期1996年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月5日
發(fā)明者松井充, 時(shí)田俊雄, 雄 申請人:三菱電機(jī)株式會社