PR
図1 システムの構成(2経路で通信する場合)
図1 システムの構成(2経路で通信する場合)
[画像のクリックで拡大表示]

 東北大学 電気通信研究所 教授の鈴木陽一の研究グループとNECは共同で,VoIPなどインターネットを使った音声通信の盗聴に対する耐性を高めた秘話通信システムを開発し,2007年3月23日に「電子情報通信学会 2007年総合大会」にて発表した。デジタル音声データを複数個に分割することで暗号化する秘密分散法を使うと共に,マルチパス・ルーティングによって分割したデータを複数の通信経路で送信する(図1)。秘密分散法では分割したデータは「一つひとつは意味のない情報」(NEC)であるため個別に聞いてもどのような音なのかが不明であり,分割したすべてのデータを集めて復号化しなければ音声信号の内容が分からないという。現在使われる暗号化通信技術に比べ,今回の秘話通信技術の方が秘匿性の高い音声通信を実現できるとする。

 例えば,3経路に分割して送信する各データや複数のデータを集めて復号化した音声は次のように聞こえる。

 (1)原音
 (2)分割音1
 (3)分割音2
 (4)分割音3
 (5)二つの分割音から再構成
 (6)すべての分割音から再構成

 マルチパス・ルーティングで分割したデータを送信しているので,ある1経路だけで盗聴されても一部の分割データしか入手されない。ただし,分割データを送信するすべての経路で盗聴されれば全分割データを入手される可能性がある。今回の秘話通信システムでは,オーバーレイ・ルータを使ったネットワーク(オーバーレイ・ネットワーク)を使うことを想定しており,すべての通信経路で全分割データを盗聴される可能性は極めてゼロに近いという。オーバーレイ・ルータによって通信経路をリアルタイムで切り替えているからである。オーバーレイ・ネットワークが実用化される時期をメドに,今回の秘話通信システムを実用化したいとする。3~4年内の実現を狙う。

人間が敏感な個所のみを秘密分散し,情報量増加を最小限に


 今回のシステムを使った音声通信の流れは次の通り。まず,音声符号化方式「LD-CELP」によって,音声データを7ビットの波形コードと3ビットの振幅コードで構成する10ビットのデジタル音声データに変換する。次に,この10ビットのデジタル音声データのうち,一部のビットをフレーム分割器を使って秘密分散する。秘密分散したビットと分散しないビットを通信パケット合成器を通した後,マルチパス・ルータを使って通信相手に送る。受信側では,まず通信データをパケット・データ分割器を使って秘密分散されたビットと分散されなかったビットに分ける。秘密分散したビットは復号化処理を施した後,分散しなかったビットと共にフレーム合成器を通してから元の音声データへと復号化する。

 今回のシステムでは,秘密分散するビット数によって通信する情報量が大きく変わる。例えば,LD-CELP によって変換した10ビットのデジタル音声データの全ビットを秘密分散すると,「2経路で送信する場合,4倍の40ビットに増えてしまう」(NEC)。秘密分散による情報量の増大を最小限に抑えながら,通話の秘匿性を高めるために「音声データの中で,人間が敏感に感知する個所のみを秘密分散させることにした」(NEC)。

 7ビットある波形コードと3ビットある振幅コードの中でそれぞれ秘密分散するビット数を変えながら,秘密分散しないビットと合成した後に復号化した音声データを6人の被験者に聞いてもらい,秘匿性を維持するための必要最小限のビット数を評価した(図2)。例えば,次のような音声を被験者は聞き,音声内容を聞き取れたかどうかを判断した。

 (1)秘密分散なし(音声のデモ1
 (2)波形コードを1ビットだけ秘密分散(音声のデモ2
 (3)波形コードを3ビットだけ秘密分散(音声のデモ3
 (4)振幅コードを1ビットだけ秘密分散(音声のデモ4
 (5)振幅コードを3ビットすべて秘密分散(音声のデモ5

 その結果,波形コードのみを3ビットだけ秘密分散することで,高い秘匿性を実現できることが分かった。こうすることで,2経路で送信するデジタル音声データは,秘密分散した部分の12ビットと秘密分散しない部分の7ビットを合わせた19ビットにできた。

 今後は,音声の遅延時間や,「CS-ACELP」といったVoIPなどで広く使われる音声符号化方式への適用といった評価を進める予定である。

図2 被験者を使った実験結果
図2 被験者を使った実験結果
[画像のクリックで拡大表示]