JP2001203679A

JP2001203679A - ダイナミックセキュアグループ移動通信方式

Info

Publication number: JP2001203679A
Application number: JP2000012489A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ishii; 大助石井
Original assignee: ADVANCED MOBILE TELECOMM SECUR; Advanced Mobile Telecommunications Security Technology Research Laboratory Co Ltd
Current assignee: ADVANCED MOBILE TELECOMM SECUR; Advanced Mobile Telecommunications Security Technology Research Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の無線端末間で暗号通信できるようにす
るとともに、暗号通信を行なっている端末を隠蔽する。【解決手段】端末Ａと端末Ｂとの通信に先だって、グ
ループａの暗号鍵ＧＫaを、端末Ｂの固有の端末鍵Ｋbで
暗号化してＫb(ＧＫa)とする。あて先端末ＩＤ(Ｂ)を付
して、グループｂのグループ鍵ＧＫbで暗号化して、Ｇ
Ｋb(Ｂ,Ｋb(ＧＫa))とする。これにグループＩＤ(Ｇb)
を付して、(Ｇb,ＧＫb(Ｂ,Ｋb(ＧＫa)))を端末Ｂに送
る。端末Ｂはこれを復号して、グループ鍵ＧＫaを得て
グループａに属する。同一グループａに属した端末Ｂ
は、端末Ａと通信できる。グループ鍵であて先を暗号化
するので、端末Ｂ宛ての通信であることを隠蔽すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイナミックセキ
ュアグループ通信方式に関し、特に、移動通信におい
て、暗号通信を行なう端末を隠蔽するダイナミックセキ
ュアグループ通信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６(ａ)に示す複数台の無線端末３（以
下端末という）と基地局１からなる移動通信システムに
おいて、端末３同士の通信は次のように行われる。端末
ｔ1から端末ｔ2に送信するとき、端末ｔ1は、送信先端
末ｔ2を特定する端末ＩＤを通信文Ｍに付けて基地局１
へ送り出す。この信号を（ＩＤ，Ｍ）で表す。この（Ｉ
Ｄ，Ｍ）を受信した基地局１は、これを各端末３に向け
て送信する。基地局１から端末３に送られた信号は、各
端末３が受信する。端末ｔ2は、端末ＩＤから自分宛の
通信文が送られてきたことを知り、通信文の信号処理を
行なう。該当端末以外は、通信文の信号処理を行なわな
い。こうして、端末ｔ1から端末ｔ2への送信が完了す
る。端末ｔ2から端末ｔ1への送信は、端末ｔ1から端末
ｔ2への送信の逆の処理が行われる。通信文を送る例で
説明したが、通信文とは限らず、端末ｔ1と端末ｔ2間で
必要となる情報の交換は、こうして行なわれる。

【０００３】図６(ｂ)は、以上の通信に使われる信号を
表す信号列である。通信文Ｍの先頭に、送信先端末ＩＤ
が付与されている。ところで、送信先端末ＩＤを持つ端
末以外の端末では、端末ＩＤに続く通信文Ｍの信号処理
を行なわないように規制することによって、該当端末以
外は通信文Ｍを解読しないようにしている。しかし、端
末ＩＤが一致したことにして、不正に通信文Ｍを解読す
ることも可能である。

【０００４】また、システム以外の盗聴者によっても傍
受されることがある。そこで、通信端末間で暗号鍵Ｋを
保持して、暗号通信を行なう。送信端末は、通信文Ｍを
暗号化して、暗号文Ｋ(Ｍ)として送信する。受信端末
は、Ｋ(Ｍ)を、暗号鍵Ｋを使って復号して、通信文Ｍを
得る。このようにして、送信先端末以外の端末や盗聴者
によって通信文Ｍが受信されないようにする。

【０００５】さらに、どの端末からどの端末への送信で
あるかということも、盗聴者などにとっては重要な情報
となる。これをわからなくするため、送信先端末ＩＤも
暗号鍵Ｋで暗号化してＫ（ＩＤ）とし、図６(ｃ)に示す
信号列で通信を行なう。ところが、送信先端末ＩＤが暗
号されてしまっているため、各端末は、各端末の持って
いる暗号鍵で、暗号化されたＩＤ部分を復号しなければ
ならない。システムをする端末が少ない場合や、通信ト
ラフィックが小さな場合には、これは問題とならない。
しかし、端末数が多い場合や、通信トラフィックが多い
場合は、暗号化された端末ＩＤの復号を、端末の数だけ
高速で行なわなければならず、端末の負荷が重くなる。
端末の負荷が重くなると、電源となる電池の消耗を早
め、移動通信システムを構成する端末としては欠点とな
る。

【０００６】これを解決する手段として、システムを構
成する端末をグループ化して、グループの暗号鍵と、グ
ループを特定するグループＩＤを付与し、端末ＩＤをグ
ループ暗号鍵ＧＫで暗号化して、ＧＫ（ＩＤ）として、
グループＩＤのＧＩＤを付して送信し、ＧＩＤに属する
端末のみが、グループ鍵でＧＫ（ＩＤ）を復号して、送
信先端末ＩＤを知る方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のグ
ループ暗号通信方式では、異なったグループに属する端
末同士は通信をすることができないという問題があっ
た。また、グループ間で通信することができたとして
も、どのグループとどのグループが通信しているかが分
かってしまうという問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来の問題を解決して、任
意の端末間で通信できるようにするとともに、通信を行
なっている端末を隠蔽することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、ダイナミックセキュアグループ移動
通信方式を、固有の暗号鍵と固有のＩＤとグループ鍵と
を有する複数の端末と、端末間の通信に介在する基地局
とからなるダイナミックセキュアグループ移動通信方式
とし、基地局に、グループ鍵を変更することにより端末
の属するグループを変更する手段と、異なるグループの
一方に属する変更対象端末のグループ鍵を他方のグルー
プのグループ鍵に変更して変更対象端末を同一グループ
に所属させる手段とを設け、端末に、メッセージと送信
先の端末ＩＤとをグループ鍵で暗号化する手段を設けた
構成とした。

【００１０】このように構成したことにより、異なるグ
ループに属する端末が同一グループになり、通信ができ
るようになるとともに、通信を行なっている端末を隠蔽
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

【００１２】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態は、端末のグループ鍵を変更して同一のグループ
にしてから通信するダイナミックセキュアグループ移動
通信方式である。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
るダイナミックセキュアグループ移動通信方式の概念図
である。図１(ａ)は、変更前の状態を示す図である。図
１(ｂ)は、変更後の状態を示す図である。図１におい
て、端末３は、移動無線端末機である。

【００１４】図２は、本発明の第１の実施の形態におけ
るダイナミックセキュアグループ移動通信方式の変更前
の状態を示す図である。図２において、基地局１は、複
数の無線端末を統括する無線局である。無線回線２は、
基地局と端末を結ぶ無線通信路である。端末３は、移動
無線端末機である。図３は、変更後の状態を示す図であ
る。

【００１５】上記のように構成された本発明の第１の実
施の形態におけるダイナミックセキュアグループ移動通
信方式の動作を説明する。図１を参照して、動作の概要
を説明する。図１(ａ)に示す大きな円は、1つのグルー
プを表わしている。このグループの中にある小さな円が
端末３を表わしている。この端末３は、それぞれ固有の
端末鍵を有している。グループａに属する端末Ａは、同
一グループ中の端末Ｃと自由に通信ができる。端末Ｃ
は、通信文Ｍと送り先端末ＩＤのＡを、グループ鍵ＧＫ
aで暗号化して、ＧＫa(Ａ,Ｍ)とし、グループＩＤのＧa
を付けて、(Ｇa,ＧＫa(Ａ,Ｍ))として送る。ここでは説
明を簡単にするために、端末名と端末ＩＤを同じものと
して説明する。

【００１６】グループａに属する端末は、グループ鍵Ｇ
Ｋaを使って、ＧＫa(Ａ,Ｍ)を復号して、(Ａ,Ｍ)を得る
ことができる。端末Ａは、送り先端末ＩＤのＡにより、
通信文Ｍが自局宛てであることがわかる。もう一方のグ
ループｂは、グループ鍵ＧＫbでグループ化されてい
る。グループ鍵ＧＫbでは、暗号文ＧＫa(Ａ,Ｍ)を復号
することはできない。

【００１７】そこで、グループａの端末Ａとグループｂ
に属する端末Ｂが通信を行なう場合には、通信に先だっ
て、グループａの暗号鍵を端末Ｂの固有の端末鍵Ｋbで
暗号化したＫb(ＧＫa)を、端末Ｂに送る。端末Ｂはこれ
を復号して、グループ鍵ＧＫaを得る。グループ鍵ＧＫa
を得ると同時に、グループ鍵ＧＫbを消去してグループ
ａに属する。同一グループに属した端末Ａと端末Ｂは通
信が可能となる。

【００１８】端末Ｂにグループ鍵ＧＫaを送るときは、
Ｋb(ＧＫa)をそのまま送らない。あて先端末の端末ＩＤ
のＢを付して、グループｂのグループ鍵ＧＫbで暗号化
して、ＧＫb(Ｂ,Ｋb(ＧＫa))とする。これにグループＩ
ＤのＧbを付して、(Ｇb,ＧＫb(Ｂ,Ｋb(ＧＫa)))として
送出する。こうして、端末Ｂ宛ての通信であることを隠
蔽することができる。図１(ｂ)は、端末Ｂをグループａ
に取り込んだ状態を示している。

【００１９】ここでのグループは、端末ＩＤを隠蔽し、
端末での復号負荷を軽くするためのグループ化である。
実際に存在する官庁、学校、会社あるいは、部、課、係
といったグループとは必ずしも一致するグループではな
い仮想的なグループである。

【００２０】グループに属する端末数が多くなると、端
末での復号処理が増える。逆に、グループに属する端末
数が少なくなると、隠蔽効果が下がる。これら２つの条
件を加味して、最適な端末数を決める。ひとつのグルー
プに属する端末数が、決められた数以上になると、多く
なった端末を他のグループへ移す。このようにして、グ
ループに属する端末を変化させる。グループと端末が一
義的に固定されないことにより、隠蔽効果があがる。

【００２１】以上、端末Ｂをグループａに取り込むこと
を説明したが、端末Ａをグループｂに取り込むことも当
然可能である。あるいは、端末Ａと端末Ｂが属さない他
のグループに取り込んでもよい。この場合は、端末Ａ，
Ｂに、それぞれ新しいグループ鍵を送る。

【００２２】図２は、本発明を適用する通信システムで
ある。無線基地局（以下基地局という）１と複数の無線
端末（以下端末という）３からなる。ここでは、説明上
６台の端末を示してある。基地局１と端末３は、無線回
線２で結ばれている。端末３の電波は、基地局１で受信
され、基地局１の電波は、端末３で受信される。

【００２３】端末ｔ1と端末ｔ4の間での通信方法を説明
する。端末ｔ1から端末ｔ4への情報は、端末ｔ1から電
波で送り出され、基地局１で受信される。基地局１は、
この情報を再び電波で各端末３に向けて送信する。各端
末３は、この電波を受けて復調復号し、端末ｔ4向けの
情報であることを知る。端末ｔ4は、この情報を受け取
る。端末ｔ4から端末ｔ1に情報を送る場合は、この逆で
ある。こうして、基地局１を介して、端末ｔ1と端末ｔ4
は情報の交換を行なう。

【００２４】各端末３には、それぞれ端末ＩＤが付与さ
れている。端末ｔ1にはＡが付与され、端末ｔ2にはＩＤ
t2が付与され、・・・、端末ｔ4にはＢが付与され、・
・・、端末ｔ6にはＩＤt6が付与されている。また、各
端末３には、端末固有の端末鍵が付与されている。それ
ぞれの端末鍵をＫt1、Ｋt2、・・・、Ｋt6とする。

【００２５】また、端末３はグループに分けられ、グル
ープＩＤとグループ鍵が付与されてる。端末ｔ1、ｔ2、
ｔ3はグループａに属し、そのグループＩＤはＧaであ
る。端末ｔ4、ｔ5、ｔ6はグループｂに属し、グループ
ＩＤとしてＧbが付与されている。また、それぞれのグ
ループ鍵ＧＫa，ＧＫbが付与されている。

【００２６】基地局１は、各端末３の持っている端末Ｉ
Ｄ、端末鍵、グループＩＤ、グループ鍵と所属グループ
に関する情報を保持している。

【００２７】グループ内の通信は次のように行われる。
端末ｔ1から端末ｔ3へのメッセージ通信を説明する。端
末ｔ1はメッセージＭを生成する。このメッセージＭと
端末ＩＤのＡおよび送り先端末ｔ3のＩＤであるＩＤt3
を合わせて、グループ暗号鍵（以下グループ鍵という）
ＧＫaで暗号化する。これをＧＫa(ＩＤt3,Ｍ,Ａ)と表
す。端末ｔ1は、これにグループＩＤのＧaをつけて、
(Ｇa,ＧＫa(ＩＤt3,Ｍ,Ａ))として基地局１に送る。こ
れを受信した基地局１は、さらに各端末３に向けて送り
出す。

【００２８】この信号を受けた各端末３は、グループＩ
ＤのＧaを見る。グループa以外の端末は、以降の処理を
行わない。グループaに属する端末は、グループ鍵ＧＫa
でＧＫa(ＩＤt3,Ｍ,Ａ)を復号して、(ＩＤt3,Ｍ,Ａ)を
得る。グループaに属する端末は、ＩＤt3を見て、この
メッセージが端末ｔ3宛てのものであることを知る。端
末ｔ3以外の端末は、これ以降の処理を止める。端末ｔ3
は、Ｍを得るとともに、端末ＩＤがＡである端末ｔ1か
らのメッセージであることを知る。

【００２９】端末ｔ3から端末ｔ1への送信は、端末ｔ1
から端末ｔ3への通信と同様にして行われる。このよう
にすることにより、グループ外の端末やシステム外の盗
聴者は、端末ｔ1と端末ｔ3が通信を行っていることを知
ることができない。また、該当グループ以外のグループ
に属している端末は、グループＩＤを見て、自端末のＩ
Ｄの照合以降の処理をする必要がなくなる。これによ
り、端末の信号処理負荷を軽減できる。

【００３０】この例では、端末ＩＤとメッセージＭと送
信元ＩＤのＡを一括して、グループ鍵ＧＫaで暗号化し
て、ＧＫa(ＩＤt3,Ｍ,Ａ)とした。(ＧＫa(ＩＤt3),ＧＫ
a(Ｍ,Ａ))のように、ＩＤt3を分けて暗号化することも
当然できる。ＩＤt3のみ暗号化した方が、復号時に速く
復号できる。しかし、ＩＤt3のみ暗号化すると、ＩＤt3
は頻繁に変更されないため、ＧＫa(ＩＤt3)という暗号
文が頻繁に出現する。また、信号列上でのＧＫa(ＩＤt
3)の位置が決められていることもあり、ここから暗号解
読の可能性が発生する。メッセージＭは、内容によって
頻繁に変化するため、（ＩＤt3,Ｍ,Ａ）は変化し、これ
をＧＫaで暗号化したＧＫa(ＩＤt3,Ｍ,Ａ)も変化する。
このため、暗号解読性の可能性が低くなる。したがっ
て、ここでは、暗号解読性の低い(ＩＤt3,Ｍ,Ａ)を一括
暗号化する方法を示したが、ＧＫa(ＩＤt3)と端末ＩＤ
のＩＤt3を秘密に保持することによって、あるいはＩＤ
t3を頻繁に変更することによって、ＧＫa(ＩＤt3)の解
読可能性は下がるので、この暗号法を本発明に用いるこ
とも可能である。

【００３１】以上、同一グループに属する通信方法につ
いて説明したが、異なったグループに属する端末は通信
をすることができない。ここで、異なったグループに属
する端末ｔ1と端末ｔ4が通信をする場合を説明する。最
初に、端末ｔ1は、基地局１に対して、端末ｔ4と通信す
る旨の連絡をする。基地局１は、端末ｔ4がグループｂ
に属していることを検索し、端末ｔ4の端末ＩＤと端末
鍵Ｋt4を知る。基地局１は、グループaのグループ鍵Ｇ
ＫaとグループＩＤのＧaを、端末ｔ4の端末鍵Ｋt4で暗
号化して、Ｋt4(Ｇa,ＧＫa)を生成し、端末ＩＤのＢを
付して(Ｂ,Ｋt4(Ｇa,ＧＫa))として、グループ鍵ＧＫb
で暗号化する。ＧＫb(Ｂ,ＧＫt4(Ｇa,ＧＫa))とし、グ
ループＩＤのＧbを付け、(Ｇb,ＧＫb(Ｂ,Ｋt4(Ｇa,ＧＫ
a)))として端末３に向けて送出する。

【００３２】メッセージの通信の場合と同様、グループ
ｂの端末は、グループ鍵ＧＫbを使用して、ＧＫb(Ｂ,Ｋ
t4(Ｇa,ＧＫa))を復号して、(Ｂ,Ｋt4(Ｇa,ＧＫa))を得
る。端末ＩＤがＢ以外の端末は、以降の処理を止める。
端末ＩＤがＢの端末t4は、端末鍵Ｋt4を用いて、Ｋt4
(Ｇa,ＧＫa)を復号して、グループＩＤのＧaとグループ
鍵ＧＫaを得る。グループＩＤのＧaとグループ鍵ＧＫa
を得ると同時に、グループ鍵ＧＫbとグループＩＤのＧb
は消されて、端末ｔ4はグループｂからグループａに移
る。

【００３３】グループ鍵ＧＫaは、端末鍵で暗号化され
ているため、グループｂに属する他の端末は得ることが
できない。端末ｔ4がグループａに移動した状態を、図
３に示す。これによって、端末ｔ1と端末ｔ4は通信を行
なうことができる。以上、端末ｔ4をグループａに移し
たが、端末ｔ1にグループｂのグループＩＤのＧbとグル
ープ鍵ＧＫbを配布して、端末ｔ1をグループｂに移すこ
とも同様に行なえる。また、端末ｔ1と端末ｔ4に対し
て、グループａおよびグループｂ以外のグループＩＤと
グループ鍵を配送することによって、グループａおよび
グループｂ以外のグループに属させることもできる。

【００３４】上記のように、本発明の第１の実施の形態
では、ダイナミックセキュアグループ移動通信方式を、
端末のグループ鍵を変更して同一のグループにしてから
通信する構成としたので、任意の端末間で通信できるよ
うになる。

【００３５】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、グループ構成端末に変化があった場合に、関
係する全てのグループ鍵を変更するダイナミックセキュ
アグループ移動通信方式である。

【００３６】図４は、本発明の第２の実施の形態におけ
るダイナミックセキュアグループ移動通信方式の構成図
である。図４において、基地局１は、複数の無線端末を
統括する無線局である。端末３は、移動無線端末機であ
る。第２の実施の形態におけるダイナミックセキュアグ
ループ移動通信方式の基本的な構成は、第１の実施の形
態と同じである。

【００３７】上記のように構成された本発明の第２の実
施の形態におけるダイナミックセキュアグループ移動通
信方式の動作を説明する。第１の実施の形態より、さら
に通信セキュリティを高めるために、次のような場合の
対策を講じる。移動する端末ｔ4が、移動前のグループ
ＩＤとグループ鍵を不正に保持する場合や、グループａ
に所属する以前のグループａの情報を保持し、グループ
ａに加入してグループａのグループ鍵を入手し、グルー
プａ加入以前の情報を不正に取得する場合がある。この
ような不正を防いで、さらに高度のセキュリティを確保
するため、所属する端末が変化したグループのグループ
ＩＤとグループ鍵を変更する。

【００３８】グループａをグループａ'と変更し、その
グループＩＤをＧa’に変更し、グループ鍵をＧＫa’に
変更する。また、グループｂをグループｂ'と変更し、
そのグループＩＤをＧb’に変更し、グループ鍵をＧＫ
b’に変更する。これらの鍵の生成は、基地局１で行わ
れる。

【００３９】図２の状態から端末ｔ4がグループａに移
動する場合、基地局１は、グループａに対して、新しい
グループＩＤとグループ鍵（Ｇa',ＧＫa’）を生成し
て、グループ鍵ＧＫaで暗号化し、ＧＫa(Ｇa',ＧＫa’)
として、グループＩＤのＧaをつけて、(Ｇa,ＧＫa(Ｇ
a',ＧＫa'))として送り出す。その後、端末ｔ4に対し、
(Ｇa',ＧＫa')を、端末ｔ4の端末鍵Ｋt4で暗号化し、Ｋ
t4(Ｇa',ＧＫa')とし、端末ｔ4の端末ＩＤのＢを付し
て、(Ｂ,Ｋt4(Ｇa',ＧＫa'))として、これをグループｂ
のグループ鍵ＧＫbで暗号化し、ＧＫb(Ｂ,Ｋt4(Ｇa',Ｇ
Ｋa'))として、グループＩＤのＧbを付して送り出す。

【００４０】グループａに属する端末ｔ1，ｔ2，ｔ3
は、ＧＫa(Ｇa',ＧＫa')を、グループ鍵ＧＫaで復号し
て、(Ｇa',ＧＫa')を得る。また、端末ｔ4は、ＧＫb
(Ｂ,Ｋt4(Ｇa',ＧＫa'))を復号して、(Ｇa',ＧＫa')を
得る。

【００４１】さらに、端末ｔ4が抜けたグループｂに残
る端末ｔ5，ｔ6に対しては、端末鍵で（Ｇb’，ＧＫ
b’）を暗号化したＫt5（Ｇb’，ＧＫb’）とＫt6（Ｇ
b’，ＧＫb’）を生成する。これに端末ＩＤを付し、そ
れぞれ（ＩＤt5，Ｋt5（Ｇb’，Ｇｋb’））,（ＩＤt
6，Ｋt6（Ｇb’，ＧＫb’）とし、これらをグループ鍵
ＧＫbで暗号化して、ＧＫb((ＩＤt5,Ｋt5(Ｇb',ＧＫ
b’)),(ＩＤt6,Ｋt6(Ｇb',ＧＫb’))として、グループ
ＩＤのＧbを付して送信する。端末ｔ5，ｔ6は、これを
ＧＫbで復号して、(ＩＤt5,Ｋt5(Ｇb',ＧＫb')),(ＩＤt
6,Ｋt6(Ｇb',ＧＫb'))を得て、それぞれの端末鍵Ｋt5，
Ｋt6を使用して、（Ｇb',ＧＫb’）を得る。このように
して変化した状態を図４に示す。

【００４２】同一グループになった端末間の通信は、第
１の実施の形態で述べた方法と同様にして行われる。つ
まり、端末ｔ1が端末ｔ4にメッセージを送る場合、端末
ｔ1はメッセージＭを生成して、端末ＩＤのＡと送り先
端末ｔ4の端末ＩＤのＢをグループ鍵ＧＫa'で暗号化し
て、ＧＫa'(Ｂ,Ｍ,Ａ)とし、グループＩＤのＧa’を付
して、（Ｇa',ＧＫa'(Ｂ,Ｍ,Ａ)）として基地局１に送
る。基地局１はこれを各端末３に向けて再送する。Ｇa'
に属する端末ｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4は、グループ鍵ＧＫa'
でＧＫa'(Ｂ,Ｍ,Ａ)を復号して、（Ｂ,Ｍ,Ａ）を得る。
これが端末ｔ4宛てのメッセージであることを知った端
末ｔ2，ｔ3は、その後の処理を中止すれば、（Ｍ,Ａ）
を端末ｔ2，ｔ3は知ることはない。

【００４３】上記のように、本発明の第２の実施の形態
では、ダイナミックセキュアグループ移動通信方式を、
グループに変化があった場合に、関係する全てのグルー
プ鍵を変更する構成としたので、グループ変更以前の秘
密を守ることができる。

【００４４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、端末間で共有鍵を用いるダイナミックセキュ
アグループ移動通信方式である。第３の実施の形態にお
けるダイナミックセキュアグループ移動通信方式の基本
的な構成は、第１、２の実施の形態と同じである。

【００４５】第２の実施の形態において、あて先端末と
同じグループ内の他の端末が、（Ｍ，Ａ）に関する処理
を実行すれば、メッセージの内容と送信元を知ることが
できる。そこで、セキュリティをさらに高めるために、
（Ｍ，Ａ）を暗号化する。次に、この方法について説明
する。

【００４６】通信に先立って、端末ｔ1は、端末ｔ4との
共有鍵ＫＡＢを生成して、端末ｔ1の固有鍵Ｋt1で、共
有鍵ＫＡＢとあて先端末の端末ＩＤであるＢを暗号化し
て、Ｋt1(Ｂ,ＫＡＢ)とする。さらに、送信元端末ＩＤ
のＡを付して、グループ鍵ＧＫa'で暗号化して、ＧＫa'
(Ａ,Ｋt1(Ｂ,ＫＡＢ))として、基地局１に送る。

【００４７】基地局１は、グループ鍵ＧＫa'を用いて、
ＧＫa'(Ａ,Ｋt1(Ｂ,ＫＡＢ))を復号して、(Ａ,Ｋt1(Ｂ,
ＫＡＢ))を得る。さらに、端末ｔ1の固有鍵Ｋt1を用い
て復号し、(Ｂ,ＫＡＢ)を得る。これを、端末ｔ4宛ての
データ(ＫＡＢ,Ａ)に変え、端末ｔ4の固有鍵Ｋt4で暗号
化して、あて先端末ｔ4の端末ＩＤのＢを付して、(Ｂ,
Ｋt4(ＫＡＢ,Ａ))とする。これをグループ鍵ＧＫa'で暗
号化して、ＧＫa'(Ｂ,Ｋt4(ＫＡＢ,Ａ))とする。これに
グループＩＤのＧa'を付して、(Ｇa',ＧＫa'(Ｂ,Ｋt4
(ＫＡＢ,Ａ)))として、各端末３に送り出す。

【００４８】グループa'に属する端末は、ＧＫa'を用い
て復号して、(Ｂ,Ｋt4(ＫＡＢ,Ａ))を得る。端末ＩＤが
Ｂの端末ｔ4は、固有鍵Ｋt4を用いて、(ＫＡＢ,Ａ)を復
号して、端末ｔ1との共有鍵ＫＡＢを得る。

【００４９】端末ｔ1は、メッセージＭを生成して、端
末ｔ4と共有した共有鍵ＫＡＢを使い、ＫＡＢ(Ｍ)とし
て、グループa'のグループ鍵ＧＫa'で暗号化する。すな
わち、ＧＫa'(Ｂ,ＫＡＢ(Ｍ),Ａ)あるいはＧＫa'(ＫＡ
Ｂ(Ｍ,Ａ))あるいはＧＫa'(ＫＡＢ(Ｂ,Ｍ,Ａ))のよう
に、少なくともＭをＫＡＢで暗号化する。ここでは、Ｇ
Ｋa'(Ｂ,ＫＡＢ(Ｍ),Ａ)として、グループＩＤのＧa'を
付して、基地局１へ送り出す。基地局１は、これを各端
末３に送り出す。グループa'に属する端末は、グループ
鍵ＧＫa'で復号して、(Ｂ,ＫＡＢ(Ｍ),Ａ)を得る。端末
ｔ4は、共有鍵ＫＡＢでＫＡＢ(Ｍ)を復号して、メッセ
ージＭを得る。

【００５０】ＫＡＢ(Ｂ,Ｍ,Ａ)とした場合は、グループ
a'に属する端末すべてが復号処理をするが、鍵ＫＡＢを
共有していない端末ｔ2,ｔ3は、これを復号することが
できない。こうした場合、グループ内においても、送信
元、送信先を隠蔽することができる。

【００５１】共有鍵を端末ｔ1で生成して端末ｔ4に送付
したが、逆も当然可能である。あるいは、基地局１で共
有鍵を生成して、端末ｔ1と端末ｔ4に配送することも可
能である。端末ｔ1または端末ｔ4の要求により、基地局
１は、共有鍵ＫＡＢを生成して、端末の固有鍵Ｋt1とＫ
t4で暗号化して、Ｋt1(ＫＡＢ,Ｂ)、Ｋt4(ＫＡＢ,Ａ)と
して、それぞれの端末ＩＤを付与し、((Ａ,Ｋt1(ＫＡ
Ｂ,Ｂ)),(Ｂ,Ｋt4(ＫＡＢ,Ａ)))として、グループ鍵Ｇ
Ｋa'で暗号化して、グループＩＤのＧa'を付して端末に
配送する。

【００５２】上記のように、本発明の第３の実施の形態
では、ダイナミックセキュアグループ移動通信方式を、
共有鍵ＫＡＢを用いる構成としたので、グループ内の他
の端末はメッセージを知ることができない。

【００５３】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態は、公開鍵を用いるダイナミックセキュアグルー
プ移動通信方式である。

【００５４】図５は、本発明の第４の実施の形態におけ
るダイナミックセキュアグループ移動通信方式の構成図
である。図５において、基地局１は、複数の無線端末を
統括する無線局である。端末３は、移動無線端末機であ
る。第４の実施の形態におけるダイナミックセキュアグ
ループ移動通信方式の基本的な構成は、第１の実施の形
態と同じである。

【００５５】上記のように構成された本発明の第４の実
施の形態におけるダイナミックセキュアグループ移動通
信方式の動作を説明する。端末鍵を、端末固有公開鍵
（以下、公開鍵という）と、端末固有秘密鍵（以下秘密
鍵という）とで構成する。異なったグループに属する端
末ｔ1と端末ｔ4が通信をする場合、端末ｔ1は、基地局
１に対して、端末ｔ4と通信する旨の連絡をする。基地
局１は、端末ｔ4がグループｂに属していることを検索
し、端末ｔ4の端末ＩＤ(Ｂ)と固有鍵（Ｋtp4,Ｋts4）を
知る。

【００５６】基地局１は、グループａのグループ鍵ＧＫ
aと、グループＩＤのＧaを、端末ｔ4の公開鍵Ｋtp4で暗
号化して、Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa)を生成し、端末ＩＤのＢを
付して、(Ｂ,Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa))とする。これをグルー
プ鍵ＧＫbで暗号化して、ＧＫb(Ｂ,Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa))
とする。これに、グループＩＤのＧbを付け、(Ｇb,ＧＫ
b(Ｂ,Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa)))として、端末３に向けて送出
する。

【００５７】グループｂの端末は、グループ鍵ＧＫbを
使用して、ＧＫb(Ｂ,Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa))を復号して、
(Ｂ,Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa))を得る。端末ＩＤがＢ以外の端
末は、以降の処理を止める。端末ＩＤがＢの端末ｔ4
は、端末の秘密鍵Ｋts4を用いて、Ｋtp4(Ｇa,ＧＫa)を
復号して、グループａのＩＤのＧaとグループ鍵ＧＫaを
得る。たとえ、他の端末が端末ｔ4宛てのグループＩ
Ｄ、グループ鍵を復号しようとしても、端末ｔ4の固有
の秘密鍵は端末ｔ4しか持っていないので、復号するこ
とができない。

【００５８】このように、公開鍵を用いた場合にも、共
有鍵と同様な方法で、端末のグループ所属を変えること
ができる。違いは、端末宛ての暗号化には公開鍵を用い
て、復号には秘密鍵を用いるところである。また、端末
の不正によるグループＩＤやグループ鍵の保持、情報の
不正取得に対して、グループＩＤとグループ鍵を変更す
る場合も同様である。

【００５９】同一グループになった端末間において通信
を行なう場合、グループ内の通信相手同士の通信を秘密
にするために使用する共通鍵を、基地局１に知られずに
配送することが可能になる。基地局１での固有鍵の変更
や復号処理の必要ない端末ｔ1は、端末ｔ4との共通鍵Ｋ
ＡＢを生成する。端末ｔ4の公開鍵は公開されているの
で、端末ｔ4の公開鍵Ｋtp4で、共通鍵ＫＡＢと端末ＩＤ
のＢを暗号化して、Ｋtp4(Ｂ,ＫＡＢ)として、グループ
ＩＤのＧaとともに、基地局１へ送り出す。基地局１
は、これをそのまま各端末３に向けて送信する。これを
受けたグループａの端末は、ＧＫaを使ってＧＫa(Ｋtp4
(Ｂ,ＫＡＢ))を復号して、Ｋtp4(Ｂ,ＫＡＢ)を得る。公
開鍵Ｋtp4に対応する秘密鍵Ｋts4を持っている端末ｔ4
のみが共通鍵ＫＡＢを得ることができる。

【００６０】公開鍵を端末の固有鍵とすることにより、
固有鍵を回線によって配送することができ、予め回線以
外の手段を用いて端末に付与する必要がなくなる。秘密
鍵は端末のみが保有するため、基地局１での鍵管理が容
易になる。

【００６１】上記のように、本発明の第４の実施の形態
では、ダイナミックセキュアグループ移動通信方式を、
端末固有鍵として公開鍵を用いる構成としたので、共通
鍵の配送が容易になる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、ダイナミックセキュアグループ移動通信方式を、
固有の暗号鍵と固有のＩＤとグループ鍵とを有する複数
の端末と、端末間の通信に介在する基地局とからなるダ
イナミックセキュアグループ移動通信方式とし、基地局
に、グループ鍵を変更することにより端末の属するグル
ープを変更する手段と、異なるグループの一方に属する
変更対象端末のグループ鍵を他方のグループのグループ
鍵に変更して変更対象端末を同一グループに所属させる
手段とを設け、端末に、メッセージと送信先の端末ＩＤ
とをグループ鍵で暗号化する手段を設けた構成としたの
で、グループ鍵を用いて通信文および端末を隠蔽して安
全な通信を行なうことができるとともに、復号処理を限
定して端末の消費電流を抑えることができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるダイナミッ
クセキュアグループ通信方式の概念図、

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるダイナミッ
クセキュアグループ通信方式の構成図、

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるダイナミッ
クセキュアグループ通信方式のグループ鍵変更後の構成
図、

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるダイナミッ
クセキュアグループ通信方式のグループ鍵を全て変更し
た状態を示す構成図、

【図５】本発明の第４の実施の形態におけるダイナミッ
クセキュアグループ通信方式で公開鍵を用いる場合の構
成図、

【図６】従来のグループ通信方式の構成図である。

【符号の説明】

１基地局２無線回線３端末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J104 AA16 EA06 EA17 EA26 NA01 NA02 PA01 5K067 DD11 DD51 EE22 EE41 EE55 HH31 JJ12 JJ76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固有の暗号鍵と固有のＩＤとグループ鍵
とを有する複数の端末と、前記端末間の通信に介在する
基地局とからなるダイナミックセキュアグループ移動通
信方式において、前記基地局に、前記グループ鍵を変更
することにより前記端末の属するグループを変更する手
段と、異なるグループの一方に属する変更対象端末のグ
ループ鍵を他方のグループのグループ鍵に変更して前記
変更対象端末を同一グループに所属させる手段とを設
け、前記端末に、メッセージと送信先の端末ＩＤとを前
記グループ鍵で暗号化する手段を設けたことを特徴とす
るダイナミックセキュアグループ移動通信方式。
【請求項２】前記基地局に、前記変更対象端末の移動
元グループ鍵と移動先グループ鍵を変更する手段と、変
更したグループ鍵を各端末に配送する手段と、前記変更
対象端末に移動先の新たなグループ鍵を配送する手段と
を設けたことを特徴とする請求項１記載のダイナミック
セキュアグループ移動通信方式。
【請求項３】前記基地局に、異なるグループに属する
複数の端末に同じ新しいグループ鍵を配送する手段を設
けたことを特徴とする請求項１または２記載のダイナミ
ックセキュアグループ通信方式。
【請求項４】前記端末に、共通鍵を生成して通信先に
配送する手段と、メッセージを前記共通鍵で暗号化する
手段と、前記メッセージに送信先端末ＩＤと送信元端末
ＩＤを付加して送信する手段とを設けたことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載のダイナミックセキュ
アグループ通信方式。
【請求項５】前記端末の固有の暗号鍵を公開暗号鍵と
したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
ダイナミックセキュアグループ通信方式。