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【発明の名称】 情報伝送システム、情報分散装置、情報復元装置、情報伝送方法、情報分散プログラム及び情報復元プログラム
【発明者】 【氏名】栗原 淳

【氏名】清本 晋作

【氏名】田中 俊昭

【要約】 【課題】伝送帯域を増加することなく、1ビットオーディオデータを秘密分散できる情報分散システムを提供する。

【解決手段】乱数発生器13−0〜13−(j−2)からは、それぞれ1ビットの乱数Rが生成される。秘密分散器12において、1ビットオーディオビットストリームkがn系列の分散信号sに分散される。分散信号sは、送信部14から、各チャンネルを介して、それぞれ分散されて送信される。伝送されてきた分散信号sは、受信部21で受信され、復元器22で、全ての分散信号sが同時に1ビットずつXOR演算されることにより、元の1ビットオーディオ信号が復元される。1ビットオーディオビットストリームをn個の分散信号に分散しても、各分散信号のサイズが元の信号と同じになるため、ネットワーク配信に際して、余計な通信帯域の圧迫や聞く容量を圧迫することがない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
XORを用いた秘密分散法を用いて、1ビットオーディオ信号からn個の分散信号を生成し、前記n個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する送信機と、
前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたn個の分散信号を受信し、受信されたn個の分散信号から、XORを用いた秘密分散法により元の1ビットオーディオ信号を復元する受信機と、
を備えたことを特徴とする情報伝送システム。
【請求項2】
前記分散信号の生成は、前記1ビットオーディオ信号と、(n−1)個の乱数系列とから、XORを用いたn−out−of−nの秘密分散を行うことを特徴とする請求項1に記載の情報伝送システム。
【請求項3】
前記分散信号の復元は、受信されたn個の分散信号のXORにより、元の1ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする請求項1に記載の情報伝送システム。
【請求項4】
1ビットオーディオ信号と、(n−1)個の乱数系列とから、XORを用いたn−out−of−nの秘密分散を行って、n個の分散信号を生成することを特徴とする情報分散装置。
【請求項5】
受信されたn個の分散信号のXORにより、元の1ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報復元装置。
【請求項6】
XORを用いた秘密分散法を用いて、1ビットオーディオ信号からn個の分散信号を生成する工程と、
前記n個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する工程と、
前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたn個の分散信号を受信する工程と、
受信されたn個の分散信号から、XORを用いた秘密分散法により元の1ビットオーディオ信号を復元する工程と、
を備えることを特徴とする情報伝送方法。
【請求項7】
前記分散信号の生成は、前記1ビットオーディオ信号と、(n−1)個の乱数系列とから、XORを用いたn−out−of−nの秘密分散を行うことを特徴とする請求項6に記載の情報伝送方法。
【請求項8】
前記分散信号の復元は、受信されたn個の分散信号のXORにより、元の1ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする請求項6に記載の情報伝送方法。
【請求項9】
1ビットオーディオ音源から、1ビットオーディオ系列を出力するステップと、
(n−1)個の乱数から、乱数系列を出力するステップと、
n−out−of−nの秘密分散により、前記1ビットオーディオ信号と前記乱数系列とによりn個の分散信号に生成するステップと、
前記n個の分散信号を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるための情報分散プログラム。
【請求項10】
n個の分散信号を受信するステップと、
前記n個の分散信号のXOR演算を行い元の1ビットオーディオ信号を復元するステップと、
復元された1ビットオーディオ信号を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるための情報復元プログラム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、1ビット系列で表現されるデータを秘密分散して伝送する情報伝送システム、情報分散装置、情報復元装置、情報伝送方法、情報分散プログラム及び情報復元プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
次世代の主要オーディオ技術の1つとなりえる1ビットオーディオシステムは、マルチビットオーディオデータに比べて、狭い伝送帯域でオーディオデータを伝送可能であり、ネットワークを介した音楽・音声データ配信での活用に期待が寄せられている。また一方で、こうしたオーディオデータをネットワークを用いて配信する場合には、伝送の途中でのデータ盗聴を防ぎ、著作権の保護を図る必要がある。
【0003】
こうした問題に対応して、従来手法における著作権保護のためのセキュリティとしては、伝送データを暗号化する手法と、伝送データを複数の系列に分解して伝送する手法が挙げられる。前者は送信側・受信側ともに同一の秘密鍵を用いて暗号化・復号化を行うものである。ところが、この手法では、秘密鍵の漏洩や、計算機による暗号の解読等により伝送データが盗聴されてしまう恐れがある。
【0004】
また、後者の場合は、複数に分解された伝送データが全て揃わなければ、データは復元できない。このため、よりセキュアなデータの伝送が可能である。ところが、従来の伝送データの分散では、分解した伝送データを足し合わせるにつれて、徐々に、元の信号に近い音が聞こえるようになる。このため、少々分解データが揃わなくとも、内容が漏洩してしまう恐れがある。
【0005】
そこで、特許文献1では、2値画像を対象とした視覚秘密分散法を元にした1ビットオーディオ用(n out−of n)秘密分散システム(Binary Audio Secret Sharing : BASS)が提案されている。この特許文献1に示されているシステムは、1ビットオーディオの各ビットをd(=3)ビットフレーム表現のn個の信号に分散し、n個の分散信号が全て揃わなければ元のオーディオ情報は一切復元不能とする秘匿性の高い手法である。
【特許文献1】特開2005−165062号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1のシステムでは、元の1ビットのオーディオデータを、それぞれ、dビットで表現するようにしているため、各分散信号のサイズが元の信号のd倍になる。このため、オーディオデータを送るために必要な伝送帯域がnd倍になるという問題が生じる。
【0007】
つまり、1ビットオーディオシステムは、上述のように、狭い伝送帯域でオーディオデータを伝送可能である。これに対して、特許文献1のシステムでは、オーディオデータを秘密分散することで、オーディオデータを送るために必要な伝送帯域がnd倍になり、1ビットオーディオの利点を生かすことができなくなってしまうという問題がある。また、固定メディアに記憶させる場合にも、同様に、記憶容量を大幅に圧迫してしまうという問題がある。
【0008】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、伝送帯域を増加することなく、1ビットオーディオデータを秘密分散できる情報分散システム、情報分散装置、情報復元装置、情報伝送方法、情報分散プログラム及び情報復元プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
(1)本発明は、XORを用いた秘密分散法を用いて、1ビットオーディオ信号からn個の分散信号を生成し、前記n個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する送信機と、前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたn個の分散信号を受信し、受信されたn個の分散信号から、XORを用いた秘密分散法により元の1ビットオーディオ信号を復元する受信機と、を備えたことを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【0010】
この発明によれば、送信機が、XORを用いた秘密分散法を用いて、1ビットオーディオ信号から、前記1ビットオーディオデータと同じサイズのn個の分散信号を生成し、n個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する。そして、受信機が、伝送路を介してそれぞれ送られてきたn個の分散信号を受信し、受信されたn個の分散信号から、XORを用いた秘密分散法により元の1ビットオーディオ信号を復元する。したがって、オーディオデータを送るために必要な伝送帯域は、特許文献1に記載されたシステムのd分の1となり、伝送帯域を圧迫することなく、1ビットオーディオデータを秘密分散できる。
【0011】
(2)本発明は、(1)の情報伝送システムについて、前記分散信号の生成は、前記1ビットオーディオ信号と、(n−1)個の乱数系列とから、XORを用いたn−out−of−nの秘密分散を行うことを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【0012】
(3)本発明は、(1)の情報伝送システムについて、前記分散信号の復元は、受信されたn個の分散信号のXORにより、元の1ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報伝送システムを提案している。
【0013】
(4)本発明は、1ビットオーディオ信号と、(n−1)個の乱数系列とから、XORを用いたn−out−of−nの秘密分散を行って、n個の分散信号を生成することを特徴とする情報分散装置を提案している。
【0014】
(5)本発明は、受信されたn個の分散信号のXORにより、元の1ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報復元装置を提案している。
【0015】
(6)本発明は、XORを用いた秘密分散法を用いて、1ビットオーディオ信号からn個の分散信号を生成する工程と、前記n個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する工程と、前記伝送路を介してそれぞれ送られてきたn個の分散信号を受信する工程と、受信されたn個の分散信号から、XORを用いた秘密分散法により元の1ビットオーディオ信号を復元する工程と、を備えることを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【0016】
この発明によれば、XORを用いた秘密分散法を用いて、1ビットオーディオ信号からn個の分散信号を生成し、n個の分散信号をそれぞれの伝送路に送信する。そして、伝送路を介してそれぞれ送られてきたn個の分散信号を受信し、受信されたn個の分散信号から、XORを用いた秘密分散法により元の1ビットオーディオ信号を復元する。したがって、伝送帯域を増加することなく、1ビットオーディオデータを秘密分散できる。
【0017】
(7)本発明は、(6)の情報伝送方法について、前記分散信号の生成は、前記1ビットオーディオ信号と、(n−1)個の乱数系列とから、XORを用いたn−out−of−nの秘密分散を行うことを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【0018】
(8)本発明は、(6)の情報伝送方法について、前記分散信号の復元は、受信されたn個の分散信号のXORにより、元の1ビットオーディオ信号を復元することを特徴とする情報伝送方法を提案している。
【0019】
(9)本発明は、1ビットオーディオ音源から、1ビットオーディオ系列を出力するステップと、(n−1)個の乱数から、乱数系列を出力するステップと、n−out−of−nの秘密分散により、前記1ビットオーディオ信号と前記乱数系列とによりn個の分散信号に生成するステップと、前記n個の分散信号を出力するステップと、をコンピュータに実行させるための情報分散プログラムを提案している。
【0020】
(10)本発明は、n個の分散信号を受信するステップと、前記n個の分散信号のXOR演算を行い元の1ビットオーディオ信号を復元するステップと、復元された1ビットオーディオ信号を出力するステップと、をコンピュータに実行させるための情報復元プログラムを提案している。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、XORを用いた(n−out−of−n)秘密分散法を用いて、1ビットオーディオビットストリームをn個の分散信号に分散して伝送するようにしている。したがって、1ビットオーディオビットストリームをn個の分散信号に分散しても、各分散信号のサイズが元の信号と同じになるため、ネットワーク配信に際して、余計な通信帯域の圧迫や記録容量を圧迫することがないという効果がある。また、XOR演算のみを用いて元の信号を1ビットずつ高速に復元するため、高速な復元が可能で、ストリーミング配信にも適しているという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【0023】
<XORを用いた(n−out−of−n)秘密分散法>
本実施形態においては、XOR(排他的論理和)を用いた(n−out−of−n)秘密分散法を用いて、1ビットオーディオデータをn系列に秘密分散して伝送するようにしている。(n−out−of−n)秘密分散法は、情報をn個に分割し、これらn個の情報が集まらなければ、情報が復元できない。まず、このような特性を有する本実施形態に用いられるXORを用いた(n−out−of−n)秘密分散法について説明する。
【0024】
本実施形態では、以下の式を元に、XORを用いた(n−out−of−n)秘密分散法により、元の情報信号kをn個の分散信号s(0≦i≦n−1)に分散するようにしている。
【0025】
【数1】


【0026】
上式において、nは分散数であり、kは元の情報信号であり、sは分散信号である。R(0≦i≦n−2)は独立な乱数である。ここで、k、s、Rのビット数bは(b≧1)である。
【0027】
上式による分散は、1ビットの元の情報信号kを、n個の分散信号s(0≦i≦n−1)に分散するものであり、分散信号sからsn−2では、乱数R(0≦i≦n−2)を送信し、分散信号sn−1では、分散信号sからsn−2系列で送信した乱数RのXORと、元の情報信号kとのXORを送信するというものである。このような秘密分散法を用いると、以下に示すように、データが分散される。
【0028】
このデータ分散では、元の信号kを復元するには、以下に示す式のように、sからsn−1までの全ての分散信号のXORを演算すれば良い。
【0029】
【数2】


【0030】
このように、本実施形態に用いられるXORを用いた(n−out−of−n)秘密分散法では、(1)式に示すように、分散信号sからsn−2では、乱数R(0≦i≦n−2)を送信し、分散信号sn−1では、分散信号sからsn−2系列で送信した乱数RのXORと、元の情報信号kとのXORを送信することで、元の1ビットの情報信号をn個の分散信号に分散することができる。このような秘密分散法を用いた場合には、n個の全ての分散信号s(0≦i≦n−1)を収集しなければ、一切、復元不可能である。
【0031】
<1ビットオーディオ用情報分散システムの送信機及び受信機の構成>
図1は、本実施形態の1ビットオーディオ用情報分散システムの送信機の構成を示し、図2は、受信機の構成を示すものである。
【0032】
図1の送信機1において、1ビットオーディオ音源11から出力された1ビットオーディオビットストリームk(情報信号k)は、秘密分散器12に送られる。また、乱数発生器13−0〜13−(j−2)からは、それぞれ1ビットの乱数R(0≦i≦n−2)が生成される。この乱数R(0≦i≦n−2)が秘密分散器12に送られる。なお、乱数発生器13−0〜13−(j−2)は、真性乱数であっても、疑似乱数で合っても良い。
【0033】
秘密分散器12において、上述の(1)式に示すように、1ビットオーディオビットストリームkがn系列の分散信号s(0≦i≦n−1)に分散される。このように、n個に分散された分散信号s(0≦i≦n−1)は、秘密分散器12から送信部14に送られる。そして、この分散信号s(0≦i≦n−1)のストリームは、送信部14から、インターネット等の伝送路15の各チャンネルを介して、それぞれ分散されて送信される。
【0034】
図2の受信機2において、伝送路15をそれぞれ介して伝送されてきた分散信号s(0≦i≦n−1)のストリームは、受信部21で受信され、復元器22に送られる。復元器22により、n個の全ての分散信号s(0≦i≦n−1)の同期がとられ、これら全ての分散信号s(0≦i≦n−1)が同時に1ビットずつXOR演算される。これにより、(2)及び(3)式に示したように、元の1ビットオーディオ信号kが復元され、復元された1ビットオーディオビットストリームが復元器22から出力される。
【0035】
以上説明したように、本実施形態においては、XORを用いた(n−out−of−n)秘密分散法を用いて、1ビットオーディオビットストリームをn個の分散信号に分散して伝送するようにしている。したがって、1ビットオーディオビットストリームをn個の分散信号に分散しても、各分散信号のサイズが元の信号と同じになるため、従来手法と異なり、ネットワーク配信に際して、余計な通信帯域の圧迫や記録容量を圧迫することがない。また、XOR演算のみを用いて元の信号を1ビットずつ高速に復元することが可能なため、ストリーミング配信にも適している。
【0036】
なお、上述の送信時における1ビットオーディオビットストリームをn個の分散信号に分散する分散処理や、受信時に、分散信号から元の1ビットオーディオビットストリームを復元する処理は、ソフトウェアにより行うことができる。
【0037】
<送信時の分散手順>
図3は、送信時の分散手順を示すフローチャートである。図3において、送信時には、先ず、1ビットオーディオ音源から、1ビットオーディオビットストリームkを出力する(ステップS1)。
【0038】
次に、(n−1)個の乱数系列R(0≦i≦n−2)を発生し、この乱数系列Rを出力する(ステップS2)。
【0039】
XORを用いたn−out−of−nの秘密分散法により、1ビットオーディオビットストリームと、(n−1)個の乱数系列とから、n個の分散信号を生成し(ステップS3)、この分散信号を伝送路の各チャンネルに出力する(ステップS4)。
【0040】
<受信時の復元手順>
図4は、受信時の復元手順を示すフローチャートである。図4において、受信時には、伝送路の各チャンネルからのn個の分散信号s(0≦i≦n−1)を受信する(ステップS11)。
【0041】
そして、これら全ての分散信号s(0≦i≦n−1)を同時に1ビットずつXOR演算し、元の1ビットオーディオビットストリームを復元し(ステップS12)、この復元された1ビットオーディオビットストリームを出力する(ステップS13)。
【0042】
ここで、上述の例では、分散信号sからsn−2では、乱数R(0≦i≦n−2)を送信し、分散信号sn−1では、分散信号sからsn−2で送信した乱数R(0≦i≦n−2)の全てのXORと、元の情報信号kとのXORを送信している。この場合、分散信号sからsn−2では、全て、乱数発生器から出力された乱数R(0≦i≦n−2)に等しい。故に、分散信号sからsn−2のいくつか、又は、分散信号sからsn−2までの全てを伝送する代わりに、乱数Rを発生させるために使用した種(Seed)をセキュアに送信させるようにしても良い。但し、この場合には、乱数Rの発生には、自然乱数発生器ではなく、疑似乱数生成器を使用することになる。
【0043】
なお、情報伝送システム、情報分散装置及び情報復元装置のそれぞれの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを情報伝送システム、情報分散装置及び情報復元装置に読み込ませ、実行することによって本発明の情報伝送システム、情報分散装置及び情報復元装置を実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、OSや周辺装置等のハードウェアを含む。
【0044】
また、「コンピュータシステム」は、WWW(World Wide Web)システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【0045】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
【0046】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本実施形態の1ビットオーディオビットストリームの伝送システムの送信機側の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態の1ビットオーディオビットストリームの伝送システムの受信機側の構成を示すブロック図である。
【図3】本実施形態の1ビットオーディオビットストリームの伝送システムにおける情報分散処理の説明に用いるフローチャートである。
【図4】本実施形態の1ビットオーディオビットストリームの伝送システムにおける情報復元処理の説明に用いるフローチャートである。
【符号の説明】
【0048】
11・・・ビットオーディオ音源、12・・・秘密分散器、13・・・乱数発生器、14・・・送信部、15・・・伝送路、21・・・受信部、22・・・復元器
【出願人】 【識別番号】000208891
【氏名又は名称】KDDI株式会社
【出願日】 平成18年10月11日(2006.10.11)
【代理人】 【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之

【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一

【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好

【識別番号】100122426
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 清志


【公開番号】 特開2008−96644(P2008−96644A)
【公開日】 平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願番号】 特願2006−277478(P2006−277478)