JP2005012514A - 共通鍵同期方法および共通鍵同期装置 - Google Patents
共通鍵同期方法および共通鍵同期装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】送信側と受信側とで共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号する。
【解決手段】共通鍵の更新時に、送信側端末装置は、新たな共通鍵に対応する新たな鍵識別情報を生成する。送信側データベースおよび受信側データベースには、新たな共通鍵およびこれに対応する鍵識別情報が保管される。データの送信時に、送信側端末装置は、新たな共通鍵を用いて送信データを暗号化し、鍵識別情報とともに送信する。受信側端末装置は、送信データに付加された鍵識別情報を用いて受信側データベースを検索し、この鍵識別情報に対応する共通鍵を用いて送信データを復号する。このため、送信側端末装置と受信側端末装置とで現用の共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【選択図】 図１
【解決手段】共通鍵の更新時に、送信側端末装置は、新たな共通鍵に対応する新たな鍵識別情報を生成する。送信側データベースおよび受信側データベースには、新たな共通鍵およびこれに対応する鍵識別情報が保管される。データの送信時に、送信側端末装置は、新たな共通鍵を用いて送信データを暗号化し、鍵識別情報とともに送信する。受信側端末装置は、送信データに付加された鍵識別情報を用いて受信側データベースを検索し、この鍵識別情報に対応する共通鍵を用いて送信データを復号する。このため、送信側端末装置と受信側端末装置とで現用の共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通鍵を用いて暗号化されたデータを、共通鍵を用いて復号化するときに、これ等共通鍵を一致させるための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共通鍵暗号方式は、共通の暗号鍵を用いて、送信側でのデータの暗号化および受信側でのデータの復号化を行う技術であり、古くから使用されている。共通鍵暗号方式は、公開鍵暗号方式に比べて処理速度が速いなどの利点を有する。
共通鍵の更新は、データの秘匿性を高めるために必要である。しかし、共通鍵の更新処理中に、暗号化されたデータが送信される場合、送信側端末装置と受信側端末装置とで共通鍵が一致せず、受信側端末装置で元のデータを復号できない場合がある。例えば、受信側端末装置は、送信側端末装置からの鍵更新要求パケットに応答して共通鍵を更新した後、共通鍵を更新したことを連絡するために鍵更新確認パケットを送信側端末装置に送信する。送信側端末装置は、鍵更新確認パケットを受信する前に、旧共通鍵（送信側にとっては現用の共通鍵）を用いて暗号化したデータを送信する。この場合、共通鍵の不一致が生じ、受信側端末装置で元のデータを復号できない。
【０００３】
この種の不具合を解決するために、例えば、映像データの送受信において、送信側と受信側とで、予めインデックスを付与した複数の共通鍵を保管しておき、共通鍵を変更するときに、インデックスを映像信号に多重化し、共通鍵を一致させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平２００２−２４７５４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、暗号化に用いる共通鍵は、予め保管されている共通鍵の中から選択するしかない。このため、長期間の使用により秘匿性は低くなってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、送信側と受信側とで共通鍵が一致しない場合においても、暗号化された送信データを正常に復号する共通鍵同期方法および共通鍵同期システムを提供することにある。
本発明の別の目的は、データの秘匿性を長期間維持できる共通鍵同期方法および共通鍵同期システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の共通鍵同期方法および請求項６の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置の送信側データベースおよび受信側端末装置の受信側データベースには、共通鍵とこの共通鍵を他の共通鍵と識別するための鍵識別情報とが登録される。
共通鍵の更新時に、送信側端末装置は、新たに生成する共通鍵に対応する新たな鍵識別情報を生成し、この鍵識別情報を受信側端末装置に送信する。例えば、鍵識別情報は、識別情報付与部により生成され、送信部により受信側端末装置に送信される。また、送信側端末装置は、鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成し、新たな共通鍵および新たな鍵識別情報を送信側データベースに登録する。例えば、共通鍵は、送信側共通鍵生成部により生成される。共通鍵および鍵識別情報は、送信側登録部により送信側データベースに登録される。
【０００７】
受信側端末装置は、新たな鍵識別情報を送信側端末装置から受信したときに、共通鍵を更新するために、鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成する。受信側端末装置は、新たな共通鍵および新たな鍵識別情報を受信側データベースに登録する。例えば、鍵識別情報は、受信部により受信され、新たな共通鍵は、受信側共通鍵生成部により生成され、共通鍵および鍵識別情報は、受信側登録部により受信側データベースに登録される。
【０００８】
このように、共通鍵を順次生成していくことができるため、データの秘匿性を長期間維持できる。
データの送信時に、送信側端末装置は、送信側データベースから取り出される新たな共通鍵を用いて送信データを暗号化する。送信側端末装置は、送信側データベースから取り出され、新たな共通鍵に対応する鍵識別情報を、暗号化された送信データに付加する。そして、鍵識別情報が付加された暗号化された送信データは、受信側端末装置に送信される。例えば、送信データは、データ暗号化部により暗号化される。鍵識別情報は、識別情報付加部により付加される。暗号化された送信データは、送信部により送信される。
【０００９】
送信データを受信した受信側端末装置は、暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて受信側データベースを検索し、この鍵識別情報に対応する共通鍵を取り出す。そして、暗号化された送信データは、取り出した共通鍵を用いて復号される。例えば、受信側データベースの検索およびデータの復号は、データ復号化部により行われる。
【００１０】
このように、送信側端末装置で共通鍵を用いて暗号化されたデータを、受信側端末装置で共通鍵を用いて復号化するときに、暗号化されたデータとともに共通鍵毎に個別に生成された鍵識別情報を送信することで、現用の共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。例えば、送信側端末装置が古い共通鍵を用いて暗号化したデータを送信し、受信側端末装置が共通鍵の更新後にそのデータを受信する場合にも、鍵識別情報により共通鍵のバージョンの違いを判別できる。受信側端末装置の受信側データベースは、古い共通鍵およびこの共通鍵に対応する鍵識別情報を保持している。このため、受信側端末装置は、鍵識別情報に対応する古い共通鍵を受信側データベースから取り出し、この共通鍵を用いてデータを正常に復号できる。
【００１１】
請求項２の共通鍵同期方法および請求項７の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置は、送信データをパケット単位で暗号化し、鍵識別情報を、暗号化されたパケットに付加されるヘッダに含める。このため、パケット通信の際に、鍵識別情報を、暗号化データとともに受信側端末装置に容易かつ確実に伝達できる。
請求項３の共通鍵同期方法および請求項８の共通鍵同期システムでは、鍵識別情報は、ヘッダに含まれ、パケット毎に固有に割り当てられるシーケンス番号である。すなわち、ヘッダ中の既存の情報の一部は、鍵識別情報として見なされる。パケット毎に順次割り当てられる複数のシーケンス番号を示す鍵識別情報群は、送信側データベースおよび受信側データベースに、鍵識別情報として登録される。複数のシーケンス番号を一つの鍵識別情報に対応させるため、鍵識別情報を格納するための専用のフィールドをヘッダに設けなくてよい。従来よりあるヘッダのフォーマットをそのまま利用できるため、システムの変更を最小限にして、共通鍵を確実に一致させることができる。
【００１２】
請求項４の共通鍵同期方法および請求項９の共通鍵同期システムでは、受信側データベースは、登録されている共通鍵のうち最も新しい共通鍵を現用共通鍵として保管する。受信側端末装置は、送信側端末装置から送られた新たな鍵識別情報に対応して生成した新たな共通鍵を、使用が一時的に禁止される次期共通鍵として、新たな鍵識別情報とともに受信側データベースに登録する。受信側端末装置は、送信側端末装置からの暗号化された送信データの受信時に、暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて受信側データベースを検索する。そして、この鍵識別情報が次期共通鍵に対応する場合に、現用共通鍵は、旧共通鍵に変更され、次期共通鍵は、現用共通鍵に変更され、送信データは、新たな現用共通鍵を用いて復号される。例えば、共通鍵の状態は、共通鍵変更部により変更される。
【００１３】
新たな共通鍵を使用して暗号化されたデータを受けたときに、初めてその共通鍵を新たな共通鍵に設定することで、送信側端末装置および受信側端末装置間の通信障害等により、新たな共通鍵の使用開始の確認が正常にできない場合にも、送信データを正常に復号できる。
請求項５の共通鍵同期方法および請求項１０の共通鍵同期システムでは、送信側データベースおよび受信側データベースは、共通鍵および鍵識別情報を、宛先アドレス毎に保管する。共通鍵および鍵識別情報の生成、登録は、宛先アドレス毎に行われる。このため、送信側端末装置は、複数の受信側端末装置に対してそれぞれ暗号化したデータを送信できる。受信側端末装置は、複数の送信側端末装置からのデータをそれぞれ復号できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の概要を示している。
本発明の共通鍵同期方法および共通鍵同期システムは、通信ネットワークに無線で接続される送信側端末装置１００および受信側端末装置２００によって実現される。受信側端末装置２００の接続は１台でもよく、複数台でもよい。通信ネットワークは、広域ネットワークでもよく、ローカルエリアネットワークでもよい。
【００１５】
送信側端末装置１００および受信側端末装置２００は、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションにより構成されている。なお、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションは、送信側端末装置１００および受信側端末装置２００の一方の機能を有していてもよく、送信側端末装置１００および受信側端末装置２００の両方の機能を有していてもよい。
【００１６】
送信側端末装置１００は、鍵更新部１１０、送信側データベース１２０、暗号化部１３０および送受信部１４０を有している。鍵更新部１１０は、共通鍵の更新時に動作する。送信側データベース１２０は、後述する図４に示すように、宛先アドレス情報ＡＩ、登録状態フラグＦＬＧ、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを保持する。暗号化部１３０は、データの送信時に、このデータを暗号化するために動作する。送受信部１４０は、共通鍵の更新時に更新パケットを送受信し、暗号化されたデータを送信する。
【００１７】
受信側端末装置２００は、鍵更新部２１０、受信側データベース２２０、復号化部２３０および送受信部２４０を有している。鍵更新部２１０は、共通鍵の更新時に動作する。受信側データベース２２０は、送信側データベース１２０と同様に、宛先アドレス情報ＡＩ、登録状態ＦＬＧ、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを保持する。復号化部２３０は、データの受信時に、このデータを復号化するために動作する。送受信部２４０は、共通鍵の更新時に更新パケットを送受信し、暗号化されたデータを受信する。
【００１８】
図２は、図１に示した送信側端末装置１００の詳細を示している。
鍵更新部１１０は、更新制御部１１１、更新パケット受信部１１２、更新パケット送信部１１３、識別情報付与部１１４および共通鍵生成部１１５（送信側共通鍵生成部）を有している。暗号化部１３０は、データ暗号化部１３１および識別情報付加部１３２を有している。送受信部１４０は、パケット受信部１４１およびパケット送信部１４２を有している。
【００１９】
更新制御部１１１は、データ暗号化部１３１から鍵更新要求ＵＰＲＥＱを受けたときに、鍵更新要求ＵＰＲＥＱとともに受信する宛先アドレス情報ＡＩに対する共通鍵を更新するために、鍵更新部１１０全体の動作の制御を開始する。ここで、宛先アドレス情報ＡＩは、図１に示した受信側端末装置２００に個別に割り当てられた宛先アドレスである。
【００２０】
共通鍵の更新処理において、まず、更新制御部１１１は、宛先アドレス情報ＡＩ（例えば、図４に示す宛先アドレス＃４）を識別情報付与部１１４に出力する。識別情報付与部１１４は、送信側データベース１２０に宛先アドレス情報ＡＩを送り、現用の共通鍵（例えば、図４に示す１４９９ｂａｅｆ）に対応する鍵識別情報ＫＩＩ（例えば、図４に示すシーケンス番号＃１５）を取得する。
【００２１】
識別情報付与部１１４は、現用の共通鍵の鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）と異なる新たな鍵識別情報ＫＩＩ（例えば、＃１５を１だけ増加させた＃１６）を生成し、この鍵識別情報ＫＩＩを、宛先アドレス情報ＡＩ、その他鍵の更新に必要な情報（認証用情報等）とともに更新パケット送信部１１３に転送する。また、識別情報付与部１１４は、新たな鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）を更新制御部１１１に転送する。
【００２２】
更新パケット送信部１１３は、新たな鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）の受信に応答して、新たな共通鍵を生成するため鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）を生成する。更新パケット送信部１１３は、更新制御部１１１に鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）を転送する。更新パケット送信部１１３は、宛先アドレス情報ＡＩを含む更新要求パケットＵＰＰ１を、パケット送信部１４２を介して宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００（宛先アドレス＃４）に送信する。更新要求パケットＵＰＰ１は、受信側端末装置２００に、共通鍵の更新処理を通知するためのパケットである。
【００２３】
この後、更新パケット受信部１１２は、宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００からの更新要求応答パケットＵＰＰ２を、パケット受信部１４１を介して受信する。更新要求応答パケットＵＰＰ２は、受信側端末装置２００により更新要求パケットＵＰＰ１が受信され、共通鍵の更新処理を開始したことを確認するパケットである。
【００２４】
更新パケット受信部１１２は、宛先アドレス情報ＡＩを含む更新要求応答パケットＵＰＰ２を受信したことを更新パケット送信部１１３に知らせる。更新パケット送信部１１３は、更新要求応答パケットＵＰＰ２の受信に応答して、宛先アドレス情報ＡＩ、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）を含む更新情報パケットＵＰＰ３を、パケット送信部１４２を介して宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００に送信する。更新情報パケットＵＰＰ３は、共通鍵の更新に必要なデータを送り、共通鍵の更新を指示するパケットである。なお、後述する図３に示すように、宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００は、更新情報パケットＵＰＰ３の受信した時点で、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）および自身が生成する鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）に基づいて新たな共通鍵ＫＥＹを生成し、この新たな共通鍵ＫＥＹを現用の鍵とする。
【００２５】
更新パケット受信部１１２は、宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００から宛先アドレス情報ＡＩ、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を含む更新確認パケットＵＰＰ４を、パケット受信部１４１を介して受信する。更新確認パケットＵＰＰ４は、受信側端末装置２００が共通鍵の更新を完了したことを確認するパケットである。更新パケット受信部１１２は、受信した鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を更新制御部１１１に転送する。更新制御部１１１は、受けた鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）を、宛先アドレス情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに共通鍵生成部１１５に出力する。
【００２６】
共通鍵生成部１１５は、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）に基づいて新たな共通鍵ＫＥＹを生成する。共通鍵生成部１１５は、生成した共通鍵ＫＥＹを、宛先アドレス情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに送信側データベース１２０に登録する。
このように、共通鍵生成部１１５は、新たな共通鍵ＫＥＹおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩを送信側データベース１２０に登録する送信側登録部としても動作する。送信側データベース１２０への新たな共通鍵ＫＥＹの登録により、登録前に現用であった共通鍵ＫＥＹは、旧共通鍵として保持され、登録された新たな共通鍵ＫＥＹは、現用の共通鍵になる。
【００２７】
一方、データの送信時に、データ暗号化部１３１は、宛先アドレス情報ＡＩおよびパケットデータ（送信データ）を受ける。データ暗号化部１３１は、受けた宛先アドレス情報ＡＩを送信側データベース１２０に送り、宛先アドレス情報ＡＩに対応する現用の共通鍵ＫＥＹおよびこの共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩを取得する。データ暗号化部１３１は、取得した共通鍵ＫＥＹを使用してパケットデータを暗号化し、暗号化したパケットデータＣＤを鍵識別情報ＫＩＩとともに識別情報付加部１３２に転送する。識別情報付加部１３２は、暗号化されたパケットデータＣＤのヘッダに鍵識別情報ＫＩＩを書き込み、暗号化パケットＣＰとしてパケット送信部１４２を介して受信側端末装置２００へ送信する。
【００２８】
図３は、図１に示した受信側端末装置２００の詳細を示している。
鍵更新部２１０は、更新制御部２１１、更新パケット受信部２１２、更新パケット送信部２１３および共通鍵生成部２１５（受信側共通鍵生成部）を有している。復号化部２３０は、データ復号化部２３１を有している。送受信部２４０は、パケット受信部２４１およびパケット送信部２４２を有している。
【００２９】
更新パケット受信部２１２は、パケット受信部２４１を介して送信側端末装置１００から更新要求パケットＵＰＰ１を受信したときに、その情報を更新パケット送信部２１３に伝える。共通鍵の更新が可能なとき、更新パケット送信部２１３は、更新要求パケットＵＰＰ１に応答して、更新要求応答パケットＵＰＰ２をパケット送信部２４２を介して送信側端末装置１００に送信する。
【００３０】
この後、更新パケット受信部２１２は、パケット受信部２４１を介して送信側端末装置１００から鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）および新たな鍵識別情報ＫＩＩを含む更新情報パケットＵＰＰ３を受信したときに、これ等情報および送信側端末装置１００を示す送信元情報ＡＩを鍵更新要求ＵＰＲＥＱとともに更新制御部２１１に転送する。また、更新パケット受信部２１２は、更新情報パケットＵＰＰ３を受信したことを、更新パケット送信部２１３に伝える。
【００３１】
更新パケット送信部２１３は、更新情報パケットＵＰＰ３の受信に応答して、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を生成する。更新パケット送信部２１３は、生成した鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を更新制御部２１１に転送する。
更新制御部２１１は、受けた鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）を、送信元情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに共通鍵生成部２１５に出力する。共通鍵生成部２１５は、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）に基づいて新たな共通鍵ＫＥＹを生成する。
共通鍵生成部２１５は、生成した共通鍵ＫＥＹを、送信元情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに受信側データベース２２０に登録する。このように、共通鍵生成部２１５は、新たな共通鍵ＫＥＹおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩを受信側データベース２２０に登録する受信側登録部としても動作する。受信側データベース２２０への新たな共通鍵ＫＥＹの登録により、登録前に現用であった共通鍵ＫＥＹは、旧共通鍵として保持され、登録された新たな共通鍵ＫＥＹは、現用の共通鍵になる。
【００３２】
この後、更新パケット送信部２１３は、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を含む更新確認パケットＵＰＰ４を、パケット送信部２４２を介して送信側端末装置１００に送信する。
データ復号化部２３１は、データの受信時に、送信元情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩをヘッダに含むパケットデータ（送信データ）を受ける。データ復号化部２３１は、受けた送信元情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを受信側データベース２２０に送り、送信元情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩに対応する現用の共通鍵ＫＥＹを取得する。データ復号化部２３１は、取得した共通鍵ＫＥＹを使用してパケットデータを復号する。
【００３３】
図４は、図１に示した送信側データベース１２０の詳細を示している。
送信側データベース１２０は、登録状態フラグＦＬＧ、鍵識別情報ＫＩＩおよび共通鍵ＫＥＹをそれぞれ格納するための４つの領域を、宛先アドレス情報ＡＩ毎に有している。登録状態フラグＦＬＧの”０”に対応する共通鍵ＫＥＹは、現用を示し、登録状態フラグＦＬＧの”１”に対応する共通鍵ＫＥＹはバージョンが古いことを示している。例えば、図において、宛先アドレス情報ＡＩ＝＃４に対応する現用の共通鍵ＫＥＹは、１６進数で１４９９ｂａｅｆであり、この共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩ（シーケンス番号）は、＃１５である。
【００３４】
なお、受信側データベース２２０のデータ構造は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０のデータ構造と同じである。
図５は、第１の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示している。
【００３５】
パケットは、送信データを暗号化したペイロード（暗号ペイロード）と、宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを含むヘッダとで構成されている。
図６は、第１の実施形態における送信側データベース１２０への新たな共通鍵を登録・更新する例を示している。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、右側は、更新後の状態を示している。
【００３６】
更新前において、登録状態フラグＦＬＧ＝”０”に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）が現用の鍵である。この共通鍵ＫＥＹの鍵識別情報ＫＩＩは、＃１５である。共通鍵ＫＥＹは、宛先アドレス情報ＡＩ毎に４つまで登録可能である。４つの共通鍵ＫＥＹが既に登録されているため、共通鍵ＫＥＹの更新処理により、最も小さい鍵識別情報ＫＩＩ（＃１２）に対応する共通鍵ＫＥＹ（２ｃｃ３４ｅ８７）が消去される。次に、新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、新たな鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）とともに書き込まれる。そして、共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”０”に書き換えられる。すなわち、直前まで使用されていた共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）は、旧共通鍵になり、新たに登録された共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、現用の共通鍵になる。
【００３７】
なお、受信側データベース２２０の更新処理は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０の更新処理と同じである。新たに生成した共通鍵ＫＥＹを送信側データベース１２０および受信側データベース２２０にそれぞれ登録することで、共通鍵ＫＥＹを更新するため、共通鍵ＫＥＹの数を無制限にできる。このため、本システムを長期間使用する場合にも、データの秘匿性が低くなることを防止できる。また、宛先アドレス情報ＡＩ毎に４つの領域を使い回すことで、送信側データベース１２０および受信側データベース２２０の容量を最小限にできる。
【００３８】
図７は、第１の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示している。図中、更新処理のパケットを破線で示し、通常のデータのパケットを実線で示している。
この例では、無線端末装置ＷＴ１が無線端末装置ＷＴ２に対して共通鍵ＫＥＹの更新処理を要求する。無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２は、図１に示した送信側端末装置１００および受信側端末装置２００にそれぞれ対応する。但し、無線端末装置ＷＴ１は、パケットの受信機能も有しており、無線端末装置ＷＴ２は、パケットの送信機能も有している。
【００３９】
まず、無線端末装置ＷＴ１は、共通鍵ＫＥＹを更新するために、無線端末装置ＷＴ２に対して更新要求パケットＵＰＰ１を送信する。無線端末装置ＷＴ２は、更新要求パケットＵＰＰ１に応答して更新要求応答パケットＵＰＰ２を返す。無線端末装置ＷＴ１は、更新要求応答パケットＵＰＰ２に応答して更新情報パケットＵＰＰ３を無線端末装置ＷＴ２に送信する。
この時点で、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２とも、現用の共通鍵ＫＥＹは、１４９９ｂａｅｆ（鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１５）である。このため、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２間で送受信される通常のパケットＣＰ１、ＣＰ２は、正常に復号できる。
【００４０】
次に、無線端末装置ＷＴ２は、更新情報パケットＵＰＰ３を受けて、共通鍵ＫＥＹを１４９９ｂａｅｆから７ｅｆ６ｃａ２５（鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１６）に更新する。そして、無線端末装置ＷＴ２は、無線端末装置ＷＴ１に更新確認パケットＵＰＰ４を送信する。無線端末装置ＷＴ１は、更新確認パケットＵＰＰ４に応答して共通鍵ＫＥＹを１４９９ｂａｅｆから７ｅｆ６ｃａ２５（鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１６）に更新する。
【００４１】
ここで、無線端末装置ＷＴ２が更新情報パケットＵＰＰ３を受けて共通鍵ＫＥＹを更新してから、無線端末装置ＷＴ１が更新確認パケットＵＰＰ４を受けて共通鍵ＫＥＹを更新するまでの間には、タイムラグがある。このため、共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ、鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１５）を用いて無線端末装置ＷＴ１により暗号化されたパケットＣＰ３を、無線端末装置ＷＴ２が受信するときに、無線端末装置ＷＴ２の現用の共通鍵ＫＥＹは、７ｅｆ６ｃａ２５（鍵識別情報ＫＩＩは＃１６）に変更されている可能性がある。従来、このパケットＣＰ３は復号できず、正常な通信が妨げられる。
【００４２】
本発明では、無線端末装置ＷＴ２は、暗号化されたパケットＣＰ３のヘッダに含まれる鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を受信側データベース２２０から取り出すことで、共通鍵ＫＥＹの同期（一致）が取れていない場合にも暗号化されたパケットＣＰ３を復号できる。
無線端末装置ＷＴ１が共通鍵ＫＥＹを更新した後は、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２間で共通鍵ＫＥＹが一致するため、暗号化されたパケットＣＰ４、ＣＰ５、ＣＰ６は、正常に復号され、正常な通信が維持される。
【００４３】
以上、第１の実施形態では、更新される共通鍵ＫＥＹの数を無制限にできるため、本システムを長期間使用する場合にも、データの秘匿性を維持できる。
共通鍵ＫＥＹの更新処理において、新たに生成する共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩを、送信側端末装置１００から受信側端末装置２００に送信し、新たな共通鍵ＫＥＹとともにこの鍵識別情報ＫＩＩを送信側データベース１２０および受信側データベース２２０で保持する。このため、受信側端末装置２００において受信したデータを共通鍵ＫＥＹを用いて復号するときに、鍵識別情報ＫＩＩにより共通鍵のバージョンの違いを判別できる。したがって、現用の共通鍵ＫＥＹが送信側端末装置１００と受信側端末装置２００とで一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００４４】
鍵識別情報ＫＩＩを、暗号化されたパケットに付加されるヘッダに含めるため、鍵識別情報ＫＩＩを、暗号化データとともに送信側端末装置１００から受信側端末装置２００に容易かつ確実に伝達できる。
送信側データベース１２０および受信側データベース２２０は、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを、宛先アドレス情報ＡＩ毎に保管するため、送信側端末装置１００は、複数の受信側端末装置２００に対してそれぞれ暗号化したデータを送信できる。受信側端末装置２００は、複数の送信側端末装置１００からのデータをそれぞれ復号できる。
【００４５】
図８は、本発明の第２の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、本発明を、基地局ＡＰおよび複数の無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５を有する無線マルチホップネットワークに適用した例を示している。基地局ＡＰおよび無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、上述した第１の実施形態の送信側端末装置１００および受信側端末装置２００の機能を有している。
【００４６】
この無線マルチホップネットワークでは、経路の途中にある無線端末装置ＷＴまたは基地局ＡＰは、パケットを中継する機能を有している。このため、送信元から受信先まで複数の経路を取ることができる。例えば、無線端末装置ＷＴ２から無線端末装置ＷＴ４に通信を行う場合、無線端末装置ＷＴ１および基地局ＡＰを経由する経路ｃｈ１、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ３を経由する経路ｃｈ２、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ３、ＷＴ５を経由する経路ｃｈ３の３つの経路が存在するものとする。
【００４７】
図９は、第２の実施形態における無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４との間で共通鍵ＫＥＹの更新の前後におけるパケット通信の例を示している。この例では、無線端末装置ＷＴ２が無線端末装置ＷＴ４に対して共通鍵ＫＥＹの更新処理を要求する。更新パケット（ＵＰＰ１−ＵＰＰ４）については、第１の実施形態（図７）と同じであるため、図示を省略している。
【００４８】
図中、パケットの伝搬遅延は、経路ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３の順で大きくなる。このため、図中のパケットを示す矢印の傾きは、経路ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３の順で大きくなる。
無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４において現用の共通鍵ＫＥＹがともに１４９９ｂａｅｆのとき（鍵の更新前）、無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４間で送受信される通常のパケットＣＰ１−ＣＰ５は、正常に復号できる。また、無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４において現用の共通鍵ＫＥＹがともに７ｅｆ６ｃａ２５のとき（鍵の更新後）、無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４間で送受信される通常のパケットＣＰ７−ＣＰ８は、正常に復号できる。
【００４９】
一方、無線端末装置ＷＴ４が更新前の共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ、鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１５）を用いて暗号化したパケットＣＰ６が、無線端末装置ＷＴ２に到着したときに、無線端末装置ＷＴ２の共通鍵ＫＥＹが７ｅｆ６ｃａ２５に更新されている場合、従来、パケットＣＰ３は復号できず、正常な通信が妨げられる。
本発明では、無線端末装置ＷＴ２は、暗号化されたパケットＣＰ６のヘッダに含まれる鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を受信側データベース２２０から取り出すことで、共通鍵ＫＥＹの同期（一致）が取れていない場合にも暗号化されたパケットＣＰ６を復号できる。
【００５０】
以上、この実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、複数の通信経路を取れる無線マルチホップネットワークにおいて、現用の共通鍵ＫＥＹが送信側端末装置１００と受信側端末装置２００とで一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００５１】
図１０は、本発明の第３の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態の共通鍵同期方法および共通鍵同期システムは、通信ネットワークに無線で接続される送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａによって実現される。送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａは、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションにより構成されている。なお、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションは、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａの一方の機能を有していてもよく、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａの両方の機能を有していてもよい。
【００５２】
送信側端末装置１００Ａは、鍵更新部１１０Ａ、送信側データベース１２０Ａ、暗号化部１３０Ａおよび送受信部１４０を有している。受信側端末装置２００Ａは、鍵更新部２１０Ａ、受信側データベース２２０Ａ、復号化部２３Ａ０および送受信部２４０を有している。
この実施形態では、送信パケットのヘッダに含まれる情報のうち、例えば、シーケンス番号が、鍵識別情報として利用される。
【００５３】
図１１は、図１０に示した送信側端末装置１００Ａの詳細を示している。
鍵更新部１１０Ａは、更新制御部１１１Ａ、更新パケット受信部１１２、更新パケット送信部１１３Ａおよび共通鍵生成部１１５Ａを有している。暗号化部１３０Ａは、識別情報抽出部１３３Ａおよびデータ暗号化部１３１Ａを有している。
【００５４】
識別情報抽出部１３３Ａは、パケット送信時に、送信パケットのヘッダから鍵識別情報ＫＩＩとして利用できる情報を取り出す。具体的には、ヘッダのシーケンス番号が鍵識別情報ＫＩＩとして取り出される。識別情報抽出部１３２Ａは、ヘッダのシーケンス番号が所定値だけ増加したときに、共通鍵の更新が必要になったと判断する。すなわち、パケットの送信毎に増加するシーケンス番号の所定数がグループ化され、これ等グループが変わる毎に共通鍵ＫＥＹが更新される。識別情報抽出部１３３Ａは、宛先アドレス情報ＡＩとともに次グループに対応するシーケンス番号群を新たな鍵識別情報群ＫＩＩＧとして更新制御部１１１Ａに出力する。ここで、鍵識別情報群ＫＩＩＧは、先頭の鍵識別情報ＫＩＩと最終の鍵識別情報ＫＩＩとで構成されてもよく、先頭の鍵識別情報ＫＩＩとシーケンス番号の増分とで構成されてもよい。
【００５５】
また、識別情報抽出部１３３Ａは、通常のパケット送信時に、パケットのヘッダから鍵識別情報ＫＩＩを抽出し、宛先アドレス情報ＡＩとともにデータ暗号化部１３１Ａに出力する。データ暗号化部１３１Ａは、受けた宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを送信側データベース１２０Ａに送り、宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩに対応する共通鍵ＫＥＹを現用の鍵として取得する。データ暗号化部１３１Ａは、取得した共通鍵ＫＥＹを使用してパケットデータを暗号化し、暗号化したパケットデータＣＰをパケット送信部１４２を介して受信側端末装置２００Ａに送信する。この実施形態では、パケットのヘッダに予め含まれるシーケンス番号を鍵識別情報ＫＩＩとして利用するため、第１の実施形態の識別情報付加部１３２は不要になる。
【００５６】
一方、更新制御部１１１Ａは、識別情報抽出部１３３Ａから宛先アドレス情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報群ＫＩＩＧを受けたときに、宛先アドレス情報ＡＩに対する共通鍵を更新するために、鍵更新部１１０Ａ全体の動作の制御を開始する。この実施形態における送信側端末装置１００Ａでの共通鍵ＫＥＹの更新処理は、更新制御部１１１Ａが、更新パケット送信部１１３に宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報群ＫＩＩＧを直接出力すること、および複数の鍵識別情報ＫＩＩを示す鍵識別情報群ＫＩＩＧが使用されることを除き、第１の実施形態の更新処理と同じである。
【００５７】
図１２は、図１０に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示している。
鍵更新部２１０Ａは、更新制御部２１１Ａ、更新パケット受信部２１２Ａ、更新パケット送信部２１３および共通鍵生成部２１５Ａを有している。復号化部２３０Ａは、識別情報抽出部２３３Ａおよびデータ復号化部２３１Ａを有している。
識別情報抽出部２３２Ａは、送信側端末装置１００Ａから共通鍵ＫＥＹの更新パケットを受信したときに、受けた更新パケットを更新パケット受信部２１２Ａに転送する。また、識別情報抽出部２３２Ａは、送信側端末装置１００Ａから通常のパケットデータを受信したときに、パケットのヘッダから鍵識別情報ＫＩＩを抽出し、宛先アドレス情報ＡＩとともにデータ復号化部２３１Ａに出力する。
【００５８】
図１３は、図１０に示した送信側データベース１２０Ａの詳細を示している。送信側データベース１２０Ａは、登録状態フラグＦＬＧ、鍵識別情報群ＫＩＩＧおよび共通鍵ＫＥＹをそれぞれ格納するための４つの領域を、宛先アドレス情報ＡＩ毎に有している。鍵識別情報群ＫＩＩＧの領域には、共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩの範囲（例えば、シーケンス番号＃２００１−＃３０００）が格納される。なお、受信側データベース２２０Ａのデータ構造は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０Ａのデータ構造と同じである。
【００５９】
図１４は、第３の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示している。
パケットは、送信データを暗号化したペイロード（暗号ペイロード）と、宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを含むヘッダとで構成されている。上述したように、鍵識別情報ＫＩＩは、ヘッダのシーケンス番号である。
【００６０】
図１５は、第３の実施形態における送信側データベース１２０Ａに新たな共通鍵ＫＥＹを登録する例を示している。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、右側は、更新後の状態を示している。
更新前において、登録状態フラグＦＬＧ＝”０”に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）が現用の鍵である。この共通鍵ＫＥＹの鍵識別情報ＫＩＩは、シーケンス番号＃５００１−＃６０００のいずれかである。共通鍵ＫＥＹは、宛先アドレス情報ＡＩ毎に４つまで登録可能である。４つの共通鍵ＫＥＹが既に登録されているため、共通鍵ＫＥＹの更新処理により、最も小さい鍵識別情報群ＫＩＩＧに対応する共通鍵ＫＥＹ（２ｃｃ３４ｅ８７）が消去される。次に、新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、新たな鍵識別情報群ＫＩＩＧ（シーケンス番号＃６００１−＃７０００）とともに書き込まれる。そして、共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”０”に書き換えられる。すなわち、直前まで使用されていた共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）は、旧共通鍵になり、新たに登録された共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、現用の鍵になる。
【００６１】
なお、受信側データベース２２０Ａの更新処理は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０Ａの更新処理と同じである。
この実施形態では、受信側端末装置２００Ａは、暗号化された送信データ（通常のパケット）を受けたときに、このパケットのヘッダのシーケンス番号に対応する共通鍵ＫＥＹを、受信側データベース２２０Ａから取り出す。そして、取り出した共通鍵ＫＥＹを望井で送信データを復号する。
【００６２】
以上、この実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、鍵識別情報ＫＩＩをヘッダのシーケンス番号とすることで、鍵識別情報ＫＩＩを格納するための専用のフィールドをヘッダに設けなくてよい。従来よりあるヘッダのフォーマットをそのまま利用できるため、システムの変更を最小限にして、共通鍵ＫＥＹを一致させることができる。
【００６３】
図１６は、本発明の第４の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、共通鍵の更新処理において、受信側端末装置２００Ｂは、受信側データベース２２０に新たな共通鍵を登録した後、この共通鍵を直ぐに現用の鍵としない。受信側端末装置２００Ｂは、新たな共通鍵を、この鍵を用いて暗号化されたパケットを受信したときに、現用の共通鍵とする。受信側端末装置２００Ｂを除く構成は、第１の実施形態と同じである。受信側端末装置２００Ｂは、第１の実施形態の鍵更新部２１０および復号化部２３０に代えて鍵更新部２１０Ｂおよび復号化部２３０Ｂを有している。
【００６４】
図１７は、図１６に示した受信側端末装置２００Ｂの詳細を示している。
鍵更新部２１０Ｂは、更新制御部２１１、更新パケット受信部２１２、更新パケット送信部２１３および共通鍵生成部２１５Ｂを有している。復号化部２３０は、データ復号化部２３１Ｂを有している。
共通鍵生成部２１５Ｂは、宛先アドレス情報ＡＩ、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを新たに登録するときに、登録状態フラグＦＬＧを”０”ではなく”２”に設定する。登録状態フラグＦＬＧが”２”に設定されている共通鍵ＫＥＹは、使用が一時的に禁止される次期共通鍵を意味する。その他の動作は、第１の実施形態の共通鍵生成部２１５と同じである。
【００６５】
データ復号化部２３１Ｂは、第１の実施形態のデータ復号化部２３１の機能に加えて共通鍵変更部２３３Ｂを有している。共通鍵変更部２３３Ｂは、鍵識別情報ＫＩＩを暗号化パケットと共に受けたとき、受信側データベース２２０を検索し、この鍵識別情報ＫＩＩに対応する登録状態フラグＦＬＧが”２”に設定されているかを確認する。共通鍵変更部２３３Ｂは、登録状態フラグＦＬＧが”２”に設定されている場合、現用の共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”０”から”１”に変更し、次期共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”２”から”０”に変更する。すなわち、次期共通鍵ＫＥＹは、登録されただけでは、現用の共通鍵ＫＥＹにならず、新たな共通鍵ＫＥＹで暗号化されたパケットを受けたときに、現用の共通鍵ＫＥＹになる。
【００６６】
データ復号化部２３１Ｂは、次期共通鍵ＫＥＹが現用の共通鍵ＫＥＹに変更される期間を待った後、復号化処理を行う。
図１８は、第４の実施形態における受信側端末装置２００Ｂの鍵の更新処理を示している。
ステップＳ１０において、共通鍵の更新処理が完了し、次期共通鍵ＫＥＹおよびこの鍵に対応する鍵識別情報ＫＩＩが、登録状態フラグＦＬＧ＝”２”とともに登録される。
【００６７】
ステップＳ２０において、復号化部２３０Ｂは、登録状態更新モードに移行する。
ステップＳ３０において、パケット受信部２４１は、パケットを受信する。
ステップＳ４０において、共通鍵変更部２３３Ｂは、受信側データベース２２０をアクセスし、暗号化されたパケットに付加された鍵識別情報ＫＩＩに対応する共通鍵ＫＥＹが次期共通鍵ＫＥＹか否かを判定する。次期共通鍵ＫＥＹの場合、処理は、ステップＳ５０に移行する。現用の共通鍵ＫＥＹの場合、処理は、ステップＳ７０に移行する。
【００６８】
ステップＳ５０において、受信側データベース２２０の共通鍵の登録状態を更新するために、共通鍵変更部２３３Ｂは、現用の共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”０”から”１”に変更し、次期共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”２”から”０”に変更する。
ステップＳ６０において、復号化部２３０Ｂは、登録状態更新モードを終了する。
【００６９】
ステップＳ７０において、データ暗号化部２３１は、受信側データベース２２０をアクセスし、現用の共通鍵ＫＥＹを取り出し、暗号化パケットの復号化処理を行う。
図１９は、図１８に示した共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０の変化を示している。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、中央は、次期共通鍵として登録後の状態を示しており、右側は、共通鍵の更新後の状態を示している。
【００７０】
上述したように、新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）は、登録状態フラグＦＬＧに”２”が書き込まれ、次期共通鍵ＫＥＹとして登録される。この後、暗号化されたパケットに付加される鍵識別情報ＫＩＩが、次期共通鍵ＫＥＹに対応するとき、現用の共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）の登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、登録状態フラグＦＬＧ”２”が”０”に書き換えられる。すなわち、パケットを実際に受信した後に共通鍵が更新され、次期共通鍵ＫＥＹが現用の共通鍵ＫＥＹになる。
【００７１】
図２０は、第４の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示している。図中、更新処理のパケットを破線で示し、通常のデータのパケットを実線で示している。
この例では、無線端末装置ＷＴ１が無線端末装置ＷＴ２に対して共通鍵ＫＥＹの更新処理を要求する。無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２は、図１６に示した送信側端末装置１００および受信側端末装置２００Ｂにそれぞれ対応する。但し、無線端末装置ＷＴ１は、パケットの受信機能も有し、無線端末装置ＷＴ２は、パケットの送信機能も有している。
【００７２】
共通鍵の更新処理において、無線端末装置ＷＴ１から更新要求パケットが送信され、無線端末装置ＷＴ２から更新要求応答パケットが送信される。この後、無線端末装置ＷＴ２は、無線端末装置ＷＴ１からの更新情報パケットＵＰＰ３を受けて、共通鍵ＫＥＹを新たに生成し、次期共通鍵ＫＥＹとして登録する。無線端末装置ＷＴ２は、無線端末装置ＷＴ１に更新確認パケットＵＰＰ４を送信する。
【００７３】
しかし、更新確認パケットＵＰＰ４の喪失により、無線端末装置ＷＴ１は、更新確認パケットＵＰＰ４を受信できない。このため、無線端末装置ＷＴ１は、更新情報パケットＵＰＰ３’を再度送信する。無線端末装置ＷＴ２は、更新情報パケットＵＰＰ３’を受けて、無線端末装置ＷＴ１に更新確認パケットＵＰＰ４を送信する。無線端末装置ＷＴ１は、更新確認パケットＵＰＰ４に応答して共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）を更新する。この時点で、無線端末装置ＷＴ２は、共通鍵を未だ更新していない。無線端末装置ＷＴ２の現用の共通鍵は、１４９９ｂａｅｆである。共通鍵（７ｅｆ６ｃａ２５）は、受信側データベース２２０に次期共通鍵ＫＥＹとして保持されている。
【００７４】
共通鍵ＫＥＹの更新処理中に、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化されたパケットＣＰ１−ＣＰ５は、いずれもこの共通鍵ＫＥＹを用いて正常に復号化される。
無線端末装置ＷＴ２は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化したパケットＣＰ６を鍵識別情報ＫＩＩとともに送信する。無線端末装置ＷＴ１は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）を用いて送信側データベース１２０を検索し、対応する旧暗号鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を用いてパケットを正常に復号する。
【００７５】
無線端末装置ＷＴ１は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）に対応する新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）を用いて暗号化したパケットＣＰ７を鍵識別情報ＫＩＩとともに送信する。無線端末装置ＷＴ２は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）を用いて受信側データベース２２０を検索し、対応する登録状態フラグＦＬＧを”２”から”０”に書き換えることで、次期共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）を現用の共通鍵ＫＥＹに設定する。そして、無線端末装置ＷＴ２は、共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）用いてパケットを正常に復号する。
【００７６】
この後のパケットＣＰ８、ＣＰ９は、同じ共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）用いて暗号化および復号化される。
図２１は、本発明の適用前における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示している。
本発明の適用前では、無線端末装置ＷＴ２は、最初の更新情報パケットＵＰＰ３に応答して共通鍵ＫＥＹを更新する。このため、パケットＣＰ３−ＣＰ５は、共通鍵ＫＥＹの同期が取れず、パケットデータを正常に復号できない。
【００７７】
以上、この実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、受信側端末装置２００Ｂは、送信側端末装置１００から送られた新たな鍵識別情報ＫＩＩに対応して生成した新たな共通鍵ＫＥＹを、使用が一時的に禁止される次期共通鍵として、受信側データベース２２０に登録し、新たな共通鍵ＫＥＹを使用して暗号化されたデータを受けたことを鍵識別情報ＫＩＩに基づいて判定したときに、次期共通鍵ＫＥＹを現用の共通鍵に設定する。このため、送信側端末装置１００および受信側端末装置２００Ｂ間の通信障害等により、新たな共通鍵ＫＥＹの使用開始の確認が正常にできない場合にも、送信データを正常に復号できる。
【００７８】
図２２は、本発明の第５の実施形態を示している。第４の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第２の実施形態と同様に、本発明を、基地局ＡＰおよび複数の無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５を有する無線マルチホップネットワークに適用した例を示している。基地局ＡＰおよび無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、上述した第４の実施形態の送信側端末装置１００および受信側端末装置２００Ｂの機能を有している。
【００７９】
この例では、基地局ＡＰおよびその配下の全無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、共通の共通鍵ＮＫ（以下、ネットワーク鍵ＮＫと称する）をそれぞれ有している。ネットワーク鍵ＮＫの更新は、基地局ＡＰから全ての無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５に対して行われる。
このとき、基地局ＡＰは、新たなネットワーク鍵ＮＫを無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５毎に異なる暗号鍵で暗号化し、暗号化したネットワーク鍵ＮＫを各無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５に個別に送信する。無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、新たなネットワーク鍵ＮＫを、次期ネットワーク鍵ＮＫとして保管する。
【００８０】
基地局ＡＰは、新たなネットワーク鍵ＮＫが全ての無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５に送信された後、更新タイミング情報パケットを同報で送信し、新たなネットワーク鍵ＮＫの使用開始を通知する。無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、更新タイミング情報パケットを受けたときに、保管している次期ネットワーク鍵ＮＫを現用のネットワーク鍵ＮＫに設定する。あるいは、無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、新たなネットワーク鍵ＮＫで暗号化されたデータを受けたことを、鍵識別情報ＫＩＩに基づいて判定したときに、次期ネットワーク鍵ＮＫを現用のネットワーク鍵ＮＫに設定する。
【００８１】
図２３は、第５の実施形態におけるネットワーク鍵ＮＫの更新の前後におけるパケット通信の例を示している。この例では、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２は、新たなネットワーク鍵ＮＫを次期ネットワーク鍵ＮＫとして保管している。
基地局ＡＰは、サーバからネットワーク鍵ＮＫの更新タイミング情報パケットを受け、図に破線で示すように、直下の無線端末装置ＷＴ１に更新タイミング情報パケットを送信する。基地局ＡＰおよび無線端末装置ＷＴ１は、更新タイミング情報パケットを受けた時点で、次期ネットワーク鍵ＮＫを現用のネットワーク鍵ＮＫに設定する。
【００８２】
無線端末装置ＷＴ１は、直下の無線端末装置ＷＴ２（ＷＴ３）に更新タイミング情報パケットを送信する。しかし、このパケットは、無線端末装置ＷＴ２に到着する前に喪失される。このため、無線端末装置ＷＴ２は、ネットワーク鍵ＮＫを更新できない。
無線端末装置ＷＴ１から無線端末装置ＷＴ２に送信されるパケットＣＰ１は、古いネットワーク鍵ＮＫ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）とともに送信される。無線端末装置ＷＴ２は、ネットワーク鍵ＮＫの更新前のため、パケットＣＰ１を正常に復元できる。
【００８３】
無線端末装置ＷＴ１から基地局ＡＰに送信されるパケットＣＰ２は、古いネットワーク鍵ＮＫ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）とともに送信される。基地局ＡＰは、鍵識別情報ＫＩＩを用いて受信側データベース２２０から古いネットワーク鍵ＮＫ（１４９９ｂａｅｆ）を取り出し、この鍵を用いてパケットＣＰ２を正常に復号する。
【００８４】
無線端末装置ＷＴ１から無線端末装置ＷＴ２に送信されるパケットＣＰ３は、新たなネットワーク鍵ＮＫ（７ｅｆ６ｃａ２５）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）とともに送信される。無線端末装置ＷＴ２は、第４の実施形態と同様に、パケットＣＰ３を受けた時点で次期ネットワーク鍵ＮＫ（７ｅｆ６ｃａ２５）を現用のネットワーク鍵ＮＫにし、このネットワーク鍵ＮＫを用いてパケットＣＰ３を正常に復元する。
【００８５】
無線端末装置ＷＴ２から無線端末装置ＷＴ１に送信されるパケットＣＰ４は、新たなネットワーク鍵ＮＫ（７ｅｆ６ｃａ２５）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）とともに送信される。無線端末装置ＷＴ１は、既にネットワーク鍵ＮＫの更新しているため、パケットＣＰ４を正常に復元できる。
以上、この実施形態においても、上述した第１および第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、複数の通信経路を取れる無線マルチホップネットワークにおいて、ネットワーク鍵ＮＫを同時に更新できない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００８６】
図２４は、本発明の第６の実施形態を示している。第１、第３および第４の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態の共通鍵同期方法および共通鍵同期システムは、通信ネットワークに無線で接続される送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃによって実現される。送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃは、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションにより構成されている。なお、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションは、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃの一方の機能を有していてもよく、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃの両方の機能を有していてもよい。
【００８７】
図２５は、図２４に示した受信側端末装置２００Ｃの詳細を示している。
受信側端末装置２００Ｃの復号化部２３０Ｃは、第３の実施形態（図１２）の受信側端末装置２００Ａの復号化部２３０Ａのデータ復号化部２３１Ａを第４の実施形態（図１７）の復号化部２３０Ｂのデータ復号化部２３１Ｂに代えて構成されている。復号化部２３０Ｃを除く構成は、第３の実施形態の受信側端末装置２００Ａと同じである。
【００８８】
この実施形態では、鍵識別情報ＫＩＩは、鍵識別情報群ＫＩＩＧとして受信側データベース２２０Ａに登録される。共通鍵ＫＥＹは、まず次期共通鍵ＫＥＹ（登録状態フラグＦＬＧ＝”２”）として受信側データベース２２０Ａに登録される。そして、次期共通鍵ＫＥＹを用いて暗号化されたパケットを受信したとき、次期共通鍵ＫＥＹは現用の共通鍵ＫＥＹに設定される。
【００８９】
図２６は、共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０Ｃの変化を示している。
受信側データベース２２０Ｃは、第４の実施形態（図１９）の受信側データベース２２０における鍵識別情報ＫＩＩを登録する領域が、鍵識別情報群ＫＩＩＧを登録する領域に変更されて形成されている。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、中央は、次期共通鍵として登録後の状態を示しており、右側は、共通鍵の更新後の状態を示している。
【００９０】
新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）は、登録状態フラグＦＬＧに”２”が書き込まれ、次期共通鍵ＫＥＹとして登録される。この後、暗号化されたパケットに付加される鍵識別情報ＫＩＩが、次期共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報群ＫＩＩＧに含まれるとき、現用の共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）の登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、登録状態フラグＦＬＧ”２”が”０”に書き換えられる。すなわち、共通鍵が更新され、次期共通鍵ＫＥＹが現用の共通鍵ＫＥＹになる。
【００９１】
以上、この実施形態においても、上述した第１、第３および第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、本発明を、無線通信ネットワークの端末装置に適用した例について述べた。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明を、有線通信ネットワークの端末装置に適用してもよい。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１の共通鍵同期方法および請求項６の共通鍵同期システムでは、共通鍵を順次生成していくことができるため、データの秘匿性を長期間維持できる。送信側端末装置と受信側端末装置とで現用の共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００９３】
請求項２の共通鍵同期方法および請求項７の共通鍵同期システムでは、パケット通信の際に、鍵識別情報を、暗号化データとともに受信側端末装置に容易かつ確実に伝達できる。
請求項３の共通鍵同期方法および請求項８の共通鍵同期システムでは、従来よりあるヘッダのフォーマットをそのまま利用できるため、システムの変更を最小限にして、共通鍵を確実に一致させることができる。
【００９４】
請求項４の共通鍵同期方法および請求項９の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置および受信側端末装置間の通信障害等により、新たな共通鍵の使用開始の確認が正常にできない場合にも、送信データを正常に復号できる。
請求項５の共通鍵同期方法および請求項１０の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置は、複数の受信側端末装置に対してそれぞれ暗号化したデータを送信できる。受信側端末装置は、複数の送信側端末装置からのデータをそれぞれ復号できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した送信側端末装置１００の詳細を示すブロック図である。
【図３】図１に示した受信側端末装置２００の詳細を示すブロック図である。
【図４】図１に示した送信側データベース１２０の詳細を示す説明図である。
【図５】第１の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示す説明図である。
【図６】第１の実施形態における送信側データベース１２０への新たな共通鍵を登録・更新する例を示す説明図である。
【図７】第１の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態における無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４との間で共通鍵ＫＥＹの更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示した送信側端末装置１００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図１２】図１０に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図１３】図１０に示した送信側データベース１２０の詳細を示す説明図である。
【図１４】第３の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示す説明図である。
【図１５】第３の実施形態における送信側データベース１２０Ａに新たな共通鍵ＫＥＹを登録する例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図１８】第４の実施形態における受信側端末装置２００Ｂの鍵の更新処理を示すフローチャートである。
【図１９】図１８に示した共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０の変化を示す説明図である。
【図２０】第４の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図２１】本発明の適用前における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態を示すブロック図である。
【図２３】第５の実施形態におけるネットワーク鍵ＮＫの更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図２４】本発明の第６の実施形態を示すブロック図である。
【図２５】図２４に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図２６】共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０Ｃの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ 送信側端末装置
１１０、１１０Ａ 鍵更新部
１１１、１１１Ａ 更新制御部
１１２ 更新パケット受信部
１１３、１１３Ａ 更新パケット送信部
１１４ 識別情報付与部
１１５、１１５Ａ 共通鍵生成部
１２０、１２０Ａ 送信側データベース
１３０、１３０Ａ 暗号化部
１３１、１３１Ａ データ暗号化部
１３２ 識別情報付加部
１３３Ａ 識別情報抽出部
１４０ 送受信部
１４１ パケット受信部
１４２ パケット送信部
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ 受信側端末装置
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ 鍵更新部
２１１、２１１Ａ 更新制御部
２１２、２１２Ａ 更新パケット受信部
２１３ 更新パケット送信部
２１５、２１５Ａ、２１５Ｂ 共通鍵生成部
２２０、２２０Ａ 受信側データベース
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ 復号化部
２３１、２３１Ａ データ復号化部
２３２Ａ 識別情報抽出部
２３３Ｂ 共通鍵変更部
２４０ 送受信部
２４１ パケット受信部
２４２ パケット送信部
ＡＩ 宛先アドレス情報
ＦＬＧ 登録状態フラグ
ＫＥＹ 共通鍵
ＫＩＩ 鍵識別情報
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通鍵を用いて暗号化されたデータを、共通鍵を用いて復号化するときに、これ等共通鍵を一致させるための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共通鍵暗号方式は、共通の暗号鍵を用いて、送信側でのデータの暗号化および受信側でのデータの復号化を行う技術であり、古くから使用されている。共通鍵暗号方式は、公開鍵暗号方式に比べて処理速度が速いなどの利点を有する。
共通鍵の更新は、データの秘匿性を高めるために必要である。しかし、共通鍵の更新処理中に、暗号化されたデータが送信される場合、送信側端末装置と受信側端末装置とで共通鍵が一致せず、受信側端末装置で元のデータを復号できない場合がある。例えば、受信側端末装置は、送信側端末装置からの鍵更新要求パケットに応答して共通鍵を更新した後、共通鍵を更新したことを連絡するために鍵更新確認パケットを送信側端末装置に送信する。送信側端末装置は、鍵更新確認パケットを受信する前に、旧共通鍵（送信側にとっては現用の共通鍵）を用いて暗号化したデータを送信する。この場合、共通鍵の不一致が生じ、受信側端末装置で元のデータを復号できない。
【０００３】
この種の不具合を解決するために、例えば、映像データの送受信において、送信側と受信側とで、予めインデックスを付与した複数の共通鍵を保管しておき、共通鍵を変更するときに、インデックスを映像信号に多重化し、共通鍵を一致させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平２００２−２４７５４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、暗号化に用いる共通鍵は、予め保管されている共通鍵の中から選択するしかない。このため、長期間の使用により秘匿性は低くなってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、送信側と受信側とで共通鍵が一致しない場合においても、暗号化された送信データを正常に復号する共通鍵同期方法および共通鍵同期システムを提供することにある。
本発明の別の目的は、データの秘匿性を長期間維持できる共通鍵同期方法および共通鍵同期システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の共通鍵同期方法および請求項６の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置の送信側データベースおよび受信側端末装置の受信側データベースには、共通鍵とこの共通鍵を他の共通鍵と識別するための鍵識別情報とが登録される。
共通鍵の更新時に、送信側端末装置は、新たに生成する共通鍵に対応する新たな鍵識別情報を生成し、この鍵識別情報を受信側端末装置に送信する。例えば、鍵識別情報は、識別情報付与部により生成され、送信部により受信側端末装置に送信される。また、送信側端末装置は、鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成し、新たな共通鍵および新たな鍵識別情報を送信側データベースに登録する。例えば、共通鍵は、送信側共通鍵生成部により生成される。共通鍵および鍵識別情報は、送信側登録部により送信側データベースに登録される。
【０００７】
受信側端末装置は、新たな鍵識別情報を送信側端末装置から受信したときに、共通鍵を更新するために、鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成する。受信側端末装置は、新たな共通鍵および新たな鍵識別情報を受信側データベースに登録する。例えば、鍵識別情報は、受信部により受信され、新たな共通鍵は、受信側共通鍵生成部により生成され、共通鍵および鍵識別情報は、受信側登録部により受信側データベースに登録される。
【０００８】
このように、共通鍵を順次生成していくことができるため、データの秘匿性を長期間維持できる。
データの送信時に、送信側端末装置は、送信側データベースから取り出される新たな共通鍵を用いて送信データを暗号化する。送信側端末装置は、送信側データベースから取り出され、新たな共通鍵に対応する鍵識別情報を、暗号化された送信データに付加する。そして、鍵識別情報が付加された暗号化された送信データは、受信側端末装置に送信される。例えば、送信データは、データ暗号化部により暗号化される。鍵識別情報は、識別情報付加部により付加される。暗号化された送信データは、送信部により送信される。
【０００９】
送信データを受信した受信側端末装置は、暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて受信側データベースを検索し、この鍵識別情報に対応する共通鍵を取り出す。そして、暗号化された送信データは、取り出した共通鍵を用いて復号される。例えば、受信側データベースの検索およびデータの復号は、データ復号化部により行われる。
【００１０】
このように、送信側端末装置で共通鍵を用いて暗号化されたデータを、受信側端末装置で共通鍵を用いて復号化するときに、暗号化されたデータとともに共通鍵毎に個別に生成された鍵識別情報を送信することで、現用の共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。例えば、送信側端末装置が古い共通鍵を用いて暗号化したデータを送信し、受信側端末装置が共通鍵の更新後にそのデータを受信する場合にも、鍵識別情報により共通鍵のバージョンの違いを判別できる。受信側端末装置の受信側データベースは、古い共通鍵およびこの共通鍵に対応する鍵識別情報を保持している。このため、受信側端末装置は、鍵識別情報に対応する古い共通鍵を受信側データベースから取り出し、この共通鍵を用いてデータを正常に復号できる。
【００１１】
請求項２の共通鍵同期方法および請求項７の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置は、送信データをパケット単位で暗号化し、鍵識別情報を、暗号化されたパケットに付加されるヘッダに含める。このため、パケット通信の際に、鍵識別情報を、暗号化データとともに受信側端末装置に容易かつ確実に伝達できる。
請求項３の共通鍵同期方法および請求項８の共通鍵同期システムでは、鍵識別情報は、ヘッダに含まれ、パケット毎に固有に割り当てられるシーケンス番号である。すなわち、ヘッダ中の既存の情報の一部は、鍵識別情報として見なされる。パケット毎に順次割り当てられる複数のシーケンス番号を示す鍵識別情報群は、送信側データベースおよび受信側データベースに、鍵識別情報として登録される。複数のシーケンス番号を一つの鍵識別情報に対応させるため、鍵識別情報を格納するための専用のフィールドをヘッダに設けなくてよい。従来よりあるヘッダのフォーマットをそのまま利用できるため、システムの変更を最小限にして、共通鍵を確実に一致させることができる。
【００１２】
請求項４の共通鍵同期方法および請求項９の共通鍵同期システムでは、受信側データベースは、登録されている共通鍵のうち最も新しい共通鍵を現用共通鍵として保管する。受信側端末装置は、送信側端末装置から送られた新たな鍵識別情報に対応して生成した新たな共通鍵を、使用が一時的に禁止される次期共通鍵として、新たな鍵識別情報とともに受信側データベースに登録する。受信側端末装置は、送信側端末装置からの暗号化された送信データの受信時に、暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて受信側データベースを検索する。そして、この鍵識別情報が次期共通鍵に対応する場合に、現用共通鍵は、旧共通鍵に変更され、次期共通鍵は、現用共通鍵に変更され、送信データは、新たな現用共通鍵を用いて復号される。例えば、共通鍵の状態は、共通鍵変更部により変更される。
【００１３】
新たな共通鍵を使用して暗号化されたデータを受けたときに、初めてその共通鍵を新たな共通鍵に設定することで、送信側端末装置および受信側端末装置間の通信障害等により、新たな共通鍵の使用開始の確認が正常にできない場合にも、送信データを正常に復号できる。
請求項５の共通鍵同期方法および請求項１０の共通鍵同期システムでは、送信側データベースおよび受信側データベースは、共通鍵および鍵識別情報を、宛先アドレス毎に保管する。共通鍵および鍵識別情報の生成、登録は、宛先アドレス毎に行われる。このため、送信側端末装置は、複数の受信側端末装置に対してそれぞれ暗号化したデータを送信できる。受信側端末装置は、複数の送信側端末装置からのデータをそれぞれ復号できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の概要を示している。
本発明の共通鍵同期方法および共通鍵同期システムは、通信ネットワークに無線で接続される送信側端末装置１００および受信側端末装置２００によって実現される。受信側端末装置２００の接続は１台でもよく、複数台でもよい。通信ネットワークは、広域ネットワークでもよく、ローカルエリアネットワークでもよい。
【００１５】
送信側端末装置１００および受信側端末装置２００は、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションにより構成されている。なお、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションは、送信側端末装置１００および受信側端末装置２００の一方の機能を有していてもよく、送信側端末装置１００および受信側端末装置２００の両方の機能を有していてもよい。
【００１６】
送信側端末装置１００は、鍵更新部１１０、送信側データベース１２０、暗号化部１３０および送受信部１４０を有している。鍵更新部１１０は、共通鍵の更新時に動作する。送信側データベース１２０は、後述する図４に示すように、宛先アドレス情報ＡＩ、登録状態フラグＦＬＧ、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを保持する。暗号化部１３０は、データの送信時に、このデータを暗号化するために動作する。送受信部１４０は、共通鍵の更新時に更新パケットを送受信し、暗号化されたデータを送信する。
【００１７】
受信側端末装置２００は、鍵更新部２１０、受信側データベース２２０、復号化部２３０および送受信部２４０を有している。鍵更新部２１０は、共通鍵の更新時に動作する。受信側データベース２２０は、送信側データベース１２０と同様に、宛先アドレス情報ＡＩ、登録状態ＦＬＧ、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを保持する。復号化部２３０は、データの受信時に、このデータを復号化するために動作する。送受信部２４０は、共通鍵の更新時に更新パケットを送受信し、暗号化されたデータを受信する。
【００１８】
図２は、図１に示した送信側端末装置１００の詳細を示している。
鍵更新部１１０は、更新制御部１１１、更新パケット受信部１１２、更新パケット送信部１１３、識別情報付与部１１４および共通鍵生成部１１５（送信側共通鍵生成部）を有している。暗号化部１３０は、データ暗号化部１３１および識別情報付加部１３２を有している。送受信部１４０は、パケット受信部１４１およびパケット送信部１４２を有している。
【００１９】
更新制御部１１１は、データ暗号化部１３１から鍵更新要求ＵＰＲＥＱを受けたときに、鍵更新要求ＵＰＲＥＱとともに受信する宛先アドレス情報ＡＩに対する共通鍵を更新するために、鍵更新部１１０全体の動作の制御を開始する。ここで、宛先アドレス情報ＡＩは、図１に示した受信側端末装置２００に個別に割り当てられた宛先アドレスである。
【００２０】
共通鍵の更新処理において、まず、更新制御部１１１は、宛先アドレス情報ＡＩ（例えば、図４に示す宛先アドレス＃４）を識別情報付与部１１４に出力する。識別情報付与部１１４は、送信側データベース１２０に宛先アドレス情報ＡＩを送り、現用の共通鍵（例えば、図４に示す１４９９ｂａｅｆ）に対応する鍵識別情報ＫＩＩ（例えば、図４に示すシーケンス番号＃１５）を取得する。
【００２１】
識別情報付与部１１４は、現用の共通鍵の鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）と異なる新たな鍵識別情報ＫＩＩ（例えば、＃１５を１だけ増加させた＃１６）を生成し、この鍵識別情報ＫＩＩを、宛先アドレス情報ＡＩ、その他鍵の更新に必要な情報（認証用情報等）とともに更新パケット送信部１１３に転送する。また、識別情報付与部１１４は、新たな鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）を更新制御部１１１に転送する。
【００２２】
更新パケット送信部１１３は、新たな鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）の受信に応答して、新たな共通鍵を生成するため鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）を生成する。更新パケット送信部１１３は、更新制御部１１１に鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）を転送する。更新パケット送信部１１３は、宛先アドレス情報ＡＩを含む更新要求パケットＵＰＰ１を、パケット送信部１４２を介して宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００（宛先アドレス＃４）に送信する。更新要求パケットＵＰＰ１は、受信側端末装置２００に、共通鍵の更新処理を通知するためのパケットである。
【００２３】
この後、更新パケット受信部１１２は、宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００からの更新要求応答パケットＵＰＰ２を、パケット受信部１４１を介して受信する。更新要求応答パケットＵＰＰ２は、受信側端末装置２００により更新要求パケットＵＰＰ１が受信され、共通鍵の更新処理を開始したことを確認するパケットである。
【００２４】
更新パケット受信部１１２は、宛先アドレス情報ＡＩを含む更新要求応答パケットＵＰＰ２を受信したことを更新パケット送信部１１３に知らせる。更新パケット送信部１１３は、更新要求応答パケットＵＰＰ２の受信に応答して、宛先アドレス情報ＡＩ、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）を含む更新情報パケットＵＰＰ３を、パケット送信部１４２を介して宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００に送信する。更新情報パケットＵＰＰ３は、共通鍵の更新に必要なデータを送り、共通鍵の更新を指示するパケットである。なお、後述する図３に示すように、宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００は、更新情報パケットＵＰＰ３の受信した時点で、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）および自身が生成する鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）に基づいて新たな共通鍵ＫＥＹを生成し、この新たな共通鍵ＫＥＹを現用の鍵とする。
【００２５】
更新パケット受信部１１２は、宛先アドレス情報ＡＩに対応する受信側端末装置２００から宛先アドレス情報ＡＩ、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を含む更新確認パケットＵＰＰ４を、パケット受信部１４１を介して受信する。更新確認パケットＵＰＰ４は、受信側端末装置２００が共通鍵の更新を完了したことを確認するパケットである。更新パケット受信部１１２は、受信した鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を更新制御部１１１に転送する。更新制御部１１１は、受けた鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）を、宛先アドレス情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに共通鍵生成部１１５に出力する。
【００２６】
共通鍵生成部１１５は、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）に基づいて新たな共通鍵ＫＥＹを生成する。共通鍵生成部１１５は、生成した共通鍵ＫＥＹを、宛先アドレス情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに送信側データベース１２０に登録する。
このように、共通鍵生成部１１５は、新たな共通鍵ＫＥＹおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩを送信側データベース１２０に登録する送信側登録部としても動作する。送信側データベース１２０への新たな共通鍵ＫＥＹの登録により、登録前に現用であった共通鍵ＫＥＹは、旧共通鍵として保持され、登録された新たな共通鍵ＫＥＹは、現用の共通鍵になる。
【００２７】
一方、データの送信時に、データ暗号化部１３１は、宛先アドレス情報ＡＩおよびパケットデータ（送信データ）を受ける。データ暗号化部１３１は、受けた宛先アドレス情報ＡＩを送信側データベース１２０に送り、宛先アドレス情報ＡＩに対応する現用の共通鍵ＫＥＹおよびこの共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩを取得する。データ暗号化部１３１は、取得した共通鍵ＫＥＹを使用してパケットデータを暗号化し、暗号化したパケットデータＣＤを鍵識別情報ＫＩＩとともに識別情報付加部１３２に転送する。識別情報付加部１３２は、暗号化されたパケットデータＣＤのヘッダに鍵識別情報ＫＩＩを書き込み、暗号化パケットＣＰとしてパケット送信部１４２を介して受信側端末装置２００へ送信する。
【００２８】
図３は、図１に示した受信側端末装置２００の詳細を示している。
鍵更新部２１０は、更新制御部２１１、更新パケット受信部２１２、更新パケット送信部２１３および共通鍵生成部２１５（受信側共通鍵生成部）を有している。復号化部２３０は、データ復号化部２３１を有している。送受信部２４０は、パケット受信部２４１およびパケット送信部２４２を有している。
【００２９】
更新パケット受信部２１２は、パケット受信部２４１を介して送信側端末装置１００から更新要求パケットＵＰＰ１を受信したときに、その情報を更新パケット送信部２１３に伝える。共通鍵の更新が可能なとき、更新パケット送信部２１３は、更新要求パケットＵＰＰ１に応答して、更新要求応答パケットＵＰＰ２をパケット送信部２４２を介して送信側端末装置１００に送信する。
【００３０】
この後、更新パケット受信部２１２は、パケット受信部２４１を介して送信側端末装置１００から鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）および新たな鍵識別情報ＫＩＩを含む更新情報パケットＵＰＰ３を受信したときに、これ等情報および送信側端末装置１００を示す送信元情報ＡＩを鍵更新要求ＵＰＲＥＱとともに更新制御部２１１に転送する。また、更新パケット受信部２１２は、更新情報パケットＵＰＰ３を受信したことを、更新パケット送信部２１３に伝える。
【００３１】
更新パケット送信部２１３は、更新情報パケットＵＰＰ３の受信に応答して、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を生成する。更新パケット送信部２１３は、生成した鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を更新制御部２１１に転送する。
更新制御部２１１は、受けた鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）を、送信元情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに共通鍵生成部２１５に出力する。共通鍵生成部２１５は、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｓ）、ＫＧＩ（Ｒ）に基づいて新たな共通鍵ＫＥＹを生成する。
共通鍵生成部２１５は、生成した共通鍵ＫＥＹを、送信元情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩとともに受信側データベース２２０に登録する。このように、共通鍵生成部２１５は、新たな共通鍵ＫＥＹおよび新たな鍵識別情報ＫＩＩを受信側データベース２２０に登録する受信側登録部としても動作する。受信側データベース２２０への新たな共通鍵ＫＥＹの登録により、登録前に現用であった共通鍵ＫＥＹは、旧共通鍵として保持され、登録された新たな共通鍵ＫＥＹは、現用の共通鍵になる。
【００３２】
この後、更新パケット送信部２１３は、鍵生成情報ＫＧＩ（Ｒ）を含む更新確認パケットＵＰＰ４を、パケット送信部２４２を介して送信側端末装置１００に送信する。
データ復号化部２３１は、データの受信時に、送信元情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩをヘッダに含むパケットデータ（送信データ）を受ける。データ復号化部２３１は、受けた送信元情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを受信側データベース２２０に送り、送信元情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩに対応する現用の共通鍵ＫＥＹを取得する。データ復号化部２３１は、取得した共通鍵ＫＥＹを使用してパケットデータを復号する。
【００３３】
図４は、図１に示した送信側データベース１２０の詳細を示している。
送信側データベース１２０は、登録状態フラグＦＬＧ、鍵識別情報ＫＩＩおよび共通鍵ＫＥＹをそれぞれ格納するための４つの領域を、宛先アドレス情報ＡＩ毎に有している。登録状態フラグＦＬＧの”０”に対応する共通鍵ＫＥＹは、現用を示し、登録状態フラグＦＬＧの”１”に対応する共通鍵ＫＥＹはバージョンが古いことを示している。例えば、図において、宛先アドレス情報ＡＩ＝＃４に対応する現用の共通鍵ＫＥＹは、１６進数で１４９９ｂａｅｆであり、この共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩ（シーケンス番号）は、＃１５である。
【００３４】
なお、受信側データベース２２０のデータ構造は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０のデータ構造と同じである。
図５は、第１の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示している。
【００３５】
パケットは、送信データを暗号化したペイロード（暗号ペイロード）と、宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを含むヘッダとで構成されている。
図６は、第１の実施形態における送信側データベース１２０への新たな共通鍵を登録・更新する例を示している。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、右側は、更新後の状態を示している。
【００３６】
更新前において、登録状態フラグＦＬＧ＝”０”に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）が現用の鍵である。この共通鍵ＫＥＹの鍵識別情報ＫＩＩは、＃１５である。共通鍵ＫＥＹは、宛先アドレス情報ＡＩ毎に４つまで登録可能である。４つの共通鍵ＫＥＹが既に登録されているため、共通鍵ＫＥＹの更新処理により、最も小さい鍵識別情報ＫＩＩ（＃１２）に対応する共通鍵ＫＥＹ（２ｃｃ３４ｅ８７）が消去される。次に、新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、新たな鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）とともに書き込まれる。そして、共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”０”に書き換えられる。すなわち、直前まで使用されていた共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）は、旧共通鍵になり、新たに登録された共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、現用の共通鍵になる。
【００３７】
なお、受信側データベース２２０の更新処理は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０の更新処理と同じである。新たに生成した共通鍵ＫＥＹを送信側データベース１２０および受信側データベース２２０にそれぞれ登録することで、共通鍵ＫＥＹを更新するため、共通鍵ＫＥＹの数を無制限にできる。このため、本システムを長期間使用する場合にも、データの秘匿性が低くなることを防止できる。また、宛先アドレス情報ＡＩ毎に４つの領域を使い回すことで、送信側データベース１２０および受信側データベース２２０の容量を最小限にできる。
【００３８】
図７は、第１の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示している。図中、更新処理のパケットを破線で示し、通常のデータのパケットを実線で示している。
この例では、無線端末装置ＷＴ１が無線端末装置ＷＴ２に対して共通鍵ＫＥＹの更新処理を要求する。無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２は、図１に示した送信側端末装置１００および受信側端末装置２００にそれぞれ対応する。但し、無線端末装置ＷＴ１は、パケットの受信機能も有しており、無線端末装置ＷＴ２は、パケットの送信機能も有している。
【００３９】
まず、無線端末装置ＷＴ１は、共通鍵ＫＥＹを更新するために、無線端末装置ＷＴ２に対して更新要求パケットＵＰＰ１を送信する。無線端末装置ＷＴ２は、更新要求パケットＵＰＰ１に応答して更新要求応答パケットＵＰＰ２を返す。無線端末装置ＷＴ１は、更新要求応答パケットＵＰＰ２に応答して更新情報パケットＵＰＰ３を無線端末装置ＷＴ２に送信する。
この時点で、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２とも、現用の共通鍵ＫＥＹは、１４９９ｂａｅｆ（鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１５）である。このため、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２間で送受信される通常のパケットＣＰ１、ＣＰ２は、正常に復号できる。
【００４０】
次に、無線端末装置ＷＴ２は、更新情報パケットＵＰＰ３を受けて、共通鍵ＫＥＹを１４９９ｂａｅｆから７ｅｆ６ｃａ２５（鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１６）に更新する。そして、無線端末装置ＷＴ２は、無線端末装置ＷＴ１に更新確認パケットＵＰＰ４を送信する。無線端末装置ＷＴ１は、更新確認パケットＵＰＰ４に応答して共通鍵ＫＥＹを１４９９ｂａｅｆから７ｅｆ６ｃａ２５（鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１６）に更新する。
【００４１】
ここで、無線端末装置ＷＴ２が更新情報パケットＵＰＰ３を受けて共通鍵ＫＥＹを更新してから、無線端末装置ＷＴ１が更新確認パケットＵＰＰ４を受けて共通鍵ＫＥＹを更新するまでの間には、タイムラグがある。このため、共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ、鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１５）を用いて無線端末装置ＷＴ１により暗号化されたパケットＣＰ３を、無線端末装置ＷＴ２が受信するときに、無線端末装置ＷＴ２の現用の共通鍵ＫＥＹは、７ｅｆ６ｃａ２５（鍵識別情報ＫＩＩは＃１６）に変更されている可能性がある。従来、このパケットＣＰ３は復号できず、正常な通信が妨げられる。
【００４２】
本発明では、無線端末装置ＷＴ２は、暗号化されたパケットＣＰ３のヘッダに含まれる鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を受信側データベース２２０から取り出すことで、共通鍵ＫＥＹの同期（一致）が取れていない場合にも暗号化されたパケットＣＰ３を復号できる。
無線端末装置ＷＴ１が共通鍵ＫＥＹを更新した後は、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２間で共通鍵ＫＥＹが一致するため、暗号化されたパケットＣＰ４、ＣＰ５、ＣＰ６は、正常に復号され、正常な通信が維持される。
【００４３】
以上、第１の実施形態では、更新される共通鍵ＫＥＹの数を無制限にできるため、本システムを長期間使用する場合にも、データの秘匿性を維持できる。
共通鍵ＫＥＹの更新処理において、新たに生成する共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩを、送信側端末装置１００から受信側端末装置２００に送信し、新たな共通鍵ＫＥＹとともにこの鍵識別情報ＫＩＩを送信側データベース１２０および受信側データベース２２０で保持する。このため、受信側端末装置２００において受信したデータを共通鍵ＫＥＹを用いて復号するときに、鍵識別情報ＫＩＩにより共通鍵のバージョンの違いを判別できる。したがって、現用の共通鍵ＫＥＹが送信側端末装置１００と受信側端末装置２００とで一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００４４】
鍵識別情報ＫＩＩを、暗号化されたパケットに付加されるヘッダに含めるため、鍵識別情報ＫＩＩを、暗号化データとともに送信側端末装置１００から受信側端末装置２００に容易かつ確実に伝達できる。
送信側データベース１２０および受信側データベース２２０は、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを、宛先アドレス情報ＡＩ毎に保管するため、送信側端末装置１００は、複数の受信側端末装置２００に対してそれぞれ暗号化したデータを送信できる。受信側端末装置２００は、複数の送信側端末装置１００からのデータをそれぞれ復号できる。
【００４５】
図８は、本発明の第２の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、本発明を、基地局ＡＰおよび複数の無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５を有する無線マルチホップネットワークに適用した例を示している。基地局ＡＰおよび無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、上述した第１の実施形態の送信側端末装置１００および受信側端末装置２００の機能を有している。
【００４６】
この無線マルチホップネットワークでは、経路の途中にある無線端末装置ＷＴまたは基地局ＡＰは、パケットを中継する機能を有している。このため、送信元から受信先まで複数の経路を取ることができる。例えば、無線端末装置ＷＴ２から無線端末装置ＷＴ４に通信を行う場合、無線端末装置ＷＴ１および基地局ＡＰを経由する経路ｃｈ１、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ３を経由する経路ｃｈ２、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ３、ＷＴ５を経由する経路ｃｈ３の３つの経路が存在するものとする。
【００４７】
図９は、第２の実施形態における無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４との間で共通鍵ＫＥＹの更新の前後におけるパケット通信の例を示している。この例では、無線端末装置ＷＴ２が無線端末装置ＷＴ４に対して共通鍵ＫＥＹの更新処理を要求する。更新パケット（ＵＰＰ１−ＵＰＰ４）については、第１の実施形態（図７）と同じであるため、図示を省略している。
【００４８】
図中、パケットの伝搬遅延は、経路ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３の順で大きくなる。このため、図中のパケットを示す矢印の傾きは、経路ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３の順で大きくなる。
無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４において現用の共通鍵ＫＥＹがともに１４９９ｂａｅｆのとき（鍵の更新前）、無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４間で送受信される通常のパケットＣＰ１−ＣＰ５は、正常に復号できる。また、無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４において現用の共通鍵ＫＥＹがともに７ｅｆ６ｃａ２５のとき（鍵の更新後）、無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４間で送受信される通常のパケットＣＰ７−ＣＰ８は、正常に復号できる。
【００４９】
一方、無線端末装置ＷＴ４が更新前の共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ、鍵識別情報ＫＩＩ＝＃１５）を用いて暗号化したパケットＣＰ６が、無線端末装置ＷＴ２に到着したときに、無線端末装置ＷＴ２の共通鍵ＫＥＹが７ｅｆ６ｃａ２５に更新されている場合、従来、パケットＣＰ３は復号できず、正常な通信が妨げられる。
本発明では、無線端末装置ＷＴ２は、暗号化されたパケットＣＰ６のヘッダに含まれる鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を受信側データベース２２０から取り出すことで、共通鍵ＫＥＹの同期（一致）が取れていない場合にも暗号化されたパケットＣＰ６を復号できる。
【００５０】
以上、この実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、複数の通信経路を取れる無線マルチホップネットワークにおいて、現用の共通鍵ＫＥＹが送信側端末装置１００と受信側端末装置２００とで一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００５１】
図１０は、本発明の第３の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態の共通鍵同期方法および共通鍵同期システムは、通信ネットワークに無線で接続される送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａによって実現される。送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａは、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションにより構成されている。なお、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションは、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａの一方の機能を有していてもよく、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ａの両方の機能を有していてもよい。
【００５２】
送信側端末装置１００Ａは、鍵更新部１１０Ａ、送信側データベース１２０Ａ、暗号化部１３０Ａおよび送受信部１４０を有している。受信側端末装置２００Ａは、鍵更新部２１０Ａ、受信側データベース２２０Ａ、復号化部２３Ａ０および送受信部２４０を有している。
この実施形態では、送信パケットのヘッダに含まれる情報のうち、例えば、シーケンス番号が、鍵識別情報として利用される。
【００５３】
図１１は、図１０に示した送信側端末装置１００Ａの詳細を示している。
鍵更新部１１０Ａは、更新制御部１１１Ａ、更新パケット受信部１１２、更新パケット送信部１１３Ａおよび共通鍵生成部１１５Ａを有している。暗号化部１３０Ａは、識別情報抽出部１３３Ａおよびデータ暗号化部１３１Ａを有している。
【００５４】
識別情報抽出部１３３Ａは、パケット送信時に、送信パケットのヘッダから鍵識別情報ＫＩＩとして利用できる情報を取り出す。具体的には、ヘッダのシーケンス番号が鍵識別情報ＫＩＩとして取り出される。識別情報抽出部１３２Ａは、ヘッダのシーケンス番号が所定値だけ増加したときに、共通鍵の更新が必要になったと判断する。すなわち、パケットの送信毎に増加するシーケンス番号の所定数がグループ化され、これ等グループが変わる毎に共通鍵ＫＥＹが更新される。識別情報抽出部１３３Ａは、宛先アドレス情報ＡＩとともに次グループに対応するシーケンス番号群を新たな鍵識別情報群ＫＩＩＧとして更新制御部１１１Ａに出力する。ここで、鍵識別情報群ＫＩＩＧは、先頭の鍵識別情報ＫＩＩと最終の鍵識別情報ＫＩＩとで構成されてもよく、先頭の鍵識別情報ＫＩＩとシーケンス番号の増分とで構成されてもよい。
【００５５】
また、識別情報抽出部１３３Ａは、通常のパケット送信時に、パケットのヘッダから鍵識別情報ＫＩＩを抽出し、宛先アドレス情報ＡＩとともにデータ暗号化部１３１Ａに出力する。データ暗号化部１３１Ａは、受けた宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを送信側データベース１２０Ａに送り、宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩに対応する共通鍵ＫＥＹを現用の鍵として取得する。データ暗号化部１３１Ａは、取得した共通鍵ＫＥＹを使用してパケットデータを暗号化し、暗号化したパケットデータＣＰをパケット送信部１４２を介して受信側端末装置２００Ａに送信する。この実施形態では、パケットのヘッダに予め含まれるシーケンス番号を鍵識別情報ＫＩＩとして利用するため、第１の実施形態の識別情報付加部１３２は不要になる。
【００５６】
一方、更新制御部１１１Ａは、識別情報抽出部１３３Ａから宛先アドレス情報ＡＩおよび新たな鍵識別情報群ＫＩＩＧを受けたときに、宛先アドレス情報ＡＩに対する共通鍵を更新するために、鍵更新部１１０Ａ全体の動作の制御を開始する。この実施形態における送信側端末装置１００Ａでの共通鍵ＫＥＹの更新処理は、更新制御部１１１Ａが、更新パケット送信部１１３に宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報群ＫＩＩＧを直接出力すること、および複数の鍵識別情報ＫＩＩを示す鍵識別情報群ＫＩＩＧが使用されることを除き、第１の実施形態の更新処理と同じである。
【００５７】
図１２は、図１０に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示している。
鍵更新部２１０Ａは、更新制御部２１１Ａ、更新パケット受信部２１２Ａ、更新パケット送信部２１３および共通鍵生成部２１５Ａを有している。復号化部２３０Ａは、識別情報抽出部２３３Ａおよびデータ復号化部２３１Ａを有している。
識別情報抽出部２３２Ａは、送信側端末装置１００Ａから共通鍵ＫＥＹの更新パケットを受信したときに、受けた更新パケットを更新パケット受信部２１２Ａに転送する。また、識別情報抽出部２３２Ａは、送信側端末装置１００Ａから通常のパケットデータを受信したときに、パケットのヘッダから鍵識別情報ＫＩＩを抽出し、宛先アドレス情報ＡＩとともにデータ復号化部２３１Ａに出力する。
【００５８】
図１３は、図１０に示した送信側データベース１２０Ａの詳細を示している。送信側データベース１２０Ａは、登録状態フラグＦＬＧ、鍵識別情報群ＫＩＩＧおよび共通鍵ＫＥＹをそれぞれ格納するための４つの領域を、宛先アドレス情報ＡＩ毎に有している。鍵識別情報群ＫＩＩＧの領域には、共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報ＫＩＩの範囲（例えば、シーケンス番号＃２００１−＃３０００）が格納される。なお、受信側データベース２２０Ａのデータ構造は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０Ａのデータ構造と同じである。
【００５９】
図１４は、第３の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示している。
パケットは、送信データを暗号化したペイロード（暗号ペイロード）と、宛先アドレス情報ＡＩおよび鍵識別情報ＫＩＩを含むヘッダとで構成されている。上述したように、鍵識別情報ＫＩＩは、ヘッダのシーケンス番号である。
【００６０】
図１５は、第３の実施形態における送信側データベース１２０Ａに新たな共通鍵ＫＥＹを登録する例を示している。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、右側は、更新後の状態を示している。
更新前において、登録状態フラグＦＬＧ＝”０”に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）が現用の鍵である。この共通鍵ＫＥＹの鍵識別情報ＫＩＩは、シーケンス番号＃５００１−＃６０００のいずれかである。共通鍵ＫＥＹは、宛先アドレス情報ＡＩ毎に４つまで登録可能である。４つの共通鍵ＫＥＹが既に登録されているため、共通鍵ＫＥＹの更新処理により、最も小さい鍵識別情報群ＫＩＩＧに対応する共通鍵ＫＥＹ（２ｃｃ３４ｅ８７）が消去される。次に、新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、新たな鍵識別情報群ＫＩＩＧ（シーケンス番号＃６００１−＃７０００）とともに書き込まれる。そして、共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）に対応する登録状態フラグＦＬＧが”０”に書き換えられる。すなわち、直前まで使用されていた共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）は、旧共通鍵になり、新たに登録された共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）が、現用の鍵になる。
【００６１】
なお、受信側データベース２２０Ａの更新処理は、宛先アドレス情報ＡＩが送信元情報ＡＩに替わることを除き送信側データベース１２０Ａの更新処理と同じである。
この実施形態では、受信側端末装置２００Ａは、暗号化された送信データ（通常のパケット）を受けたときに、このパケットのヘッダのシーケンス番号に対応する共通鍵ＫＥＹを、受信側データベース２２０Ａから取り出す。そして、取り出した共通鍵ＫＥＹを望井で送信データを復号する。
【００６２】
以上、この実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、鍵識別情報ＫＩＩをヘッダのシーケンス番号とすることで、鍵識別情報ＫＩＩを格納するための専用のフィールドをヘッダに設けなくてよい。従来よりあるヘッダのフォーマットをそのまま利用できるため、システムの変更を最小限にして、共通鍵ＫＥＹを一致させることができる。
【００６３】
図１６は、本発明の第４の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、共通鍵の更新処理において、受信側端末装置２００Ｂは、受信側データベース２２０に新たな共通鍵を登録した後、この共通鍵を直ぐに現用の鍵としない。受信側端末装置２００Ｂは、新たな共通鍵を、この鍵を用いて暗号化されたパケットを受信したときに、現用の共通鍵とする。受信側端末装置２００Ｂを除く構成は、第１の実施形態と同じである。受信側端末装置２００Ｂは、第１の実施形態の鍵更新部２１０および復号化部２３０に代えて鍵更新部２１０Ｂおよび復号化部２３０Ｂを有している。
【００６４】
図１７は、図１６に示した受信側端末装置２００Ｂの詳細を示している。
鍵更新部２１０Ｂは、更新制御部２１１、更新パケット受信部２１２、更新パケット送信部２１３および共通鍵生成部２１５Ｂを有している。復号化部２３０は、データ復号化部２３１Ｂを有している。
共通鍵生成部２１５Ｂは、宛先アドレス情報ＡＩ、共通鍵ＫＥＹおよび鍵識別情報ＫＩＩを新たに登録するときに、登録状態フラグＦＬＧを”０”ではなく”２”に設定する。登録状態フラグＦＬＧが”２”に設定されている共通鍵ＫＥＹは、使用が一時的に禁止される次期共通鍵を意味する。その他の動作は、第１の実施形態の共通鍵生成部２１５と同じである。
【００６５】
データ復号化部２３１Ｂは、第１の実施形態のデータ復号化部２３１の機能に加えて共通鍵変更部２３３Ｂを有している。共通鍵変更部２３３Ｂは、鍵識別情報ＫＩＩを暗号化パケットと共に受けたとき、受信側データベース２２０を検索し、この鍵識別情報ＫＩＩに対応する登録状態フラグＦＬＧが”２”に設定されているかを確認する。共通鍵変更部２３３Ｂは、登録状態フラグＦＬＧが”２”に設定されている場合、現用の共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”０”から”１”に変更し、次期共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”２”から”０”に変更する。すなわち、次期共通鍵ＫＥＹは、登録されただけでは、現用の共通鍵ＫＥＹにならず、新たな共通鍵ＫＥＹで暗号化されたパケットを受けたときに、現用の共通鍵ＫＥＹになる。
【００６６】
データ復号化部２３１Ｂは、次期共通鍵ＫＥＹが現用の共通鍵ＫＥＹに変更される期間を待った後、復号化処理を行う。
図１８は、第４の実施形態における受信側端末装置２００Ｂの鍵の更新処理を示している。
ステップＳ１０において、共通鍵の更新処理が完了し、次期共通鍵ＫＥＹおよびこの鍵に対応する鍵識別情報ＫＩＩが、登録状態フラグＦＬＧ＝”２”とともに登録される。
【００６７】
ステップＳ２０において、復号化部２３０Ｂは、登録状態更新モードに移行する。
ステップＳ３０において、パケット受信部２４１は、パケットを受信する。
ステップＳ４０において、共通鍵変更部２３３Ｂは、受信側データベース２２０をアクセスし、暗号化されたパケットに付加された鍵識別情報ＫＩＩに対応する共通鍵ＫＥＹが次期共通鍵ＫＥＹか否かを判定する。次期共通鍵ＫＥＹの場合、処理は、ステップＳ５０に移行する。現用の共通鍵ＫＥＹの場合、処理は、ステップＳ７０に移行する。
【００６８】
ステップＳ５０において、受信側データベース２２０の共通鍵の登録状態を更新するために、共通鍵変更部２３３Ｂは、現用の共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”０”から”１”に変更し、次期共通鍵ＫＥＹの登録状態フラグＦＬＧを”２”から”０”に変更する。
ステップＳ６０において、復号化部２３０Ｂは、登録状態更新モードを終了する。
【００６９】
ステップＳ７０において、データ暗号化部２３１は、受信側データベース２２０をアクセスし、現用の共通鍵ＫＥＹを取り出し、暗号化パケットの復号化処理を行う。
図１９は、図１８に示した共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０の変化を示している。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、中央は、次期共通鍵として登録後の状態を示しており、右側は、共通鍵の更新後の状態を示している。
【００７０】
上述したように、新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）は、登録状態フラグＦＬＧに”２”が書き込まれ、次期共通鍵ＫＥＹとして登録される。この後、暗号化されたパケットに付加される鍵識別情報ＫＩＩが、次期共通鍵ＫＥＹに対応するとき、現用の共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）の登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、登録状態フラグＦＬＧ”２”が”０”に書き換えられる。すなわち、パケットを実際に受信した後に共通鍵が更新され、次期共通鍵ＫＥＹが現用の共通鍵ＫＥＹになる。
【００７１】
図２０は、第４の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示している。図中、更新処理のパケットを破線で示し、通常のデータのパケットを実線で示している。
この例では、無線端末装置ＷＴ１が無線端末装置ＷＴ２に対して共通鍵ＫＥＹの更新処理を要求する。無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２は、図１６に示した送信側端末装置１００および受信側端末装置２００Ｂにそれぞれ対応する。但し、無線端末装置ＷＴ１は、パケットの受信機能も有し、無線端末装置ＷＴ２は、パケットの送信機能も有している。
【００７２】
共通鍵の更新処理において、無線端末装置ＷＴ１から更新要求パケットが送信され、無線端末装置ＷＴ２から更新要求応答パケットが送信される。この後、無線端末装置ＷＴ２は、無線端末装置ＷＴ１からの更新情報パケットＵＰＰ３を受けて、共通鍵ＫＥＹを新たに生成し、次期共通鍵ＫＥＹとして登録する。無線端末装置ＷＴ２は、無線端末装置ＷＴ１に更新確認パケットＵＰＰ４を送信する。
【００７３】
しかし、更新確認パケットＵＰＰ４の喪失により、無線端末装置ＷＴ１は、更新確認パケットＵＰＰ４を受信できない。このため、無線端末装置ＷＴ１は、更新情報パケットＵＰＰ３’を再度送信する。無線端末装置ＷＴ２は、更新情報パケットＵＰＰ３’を受けて、無線端末装置ＷＴ１に更新確認パケットＵＰＰ４を送信する。無線端末装置ＷＴ１は、更新確認パケットＵＰＰ４に応答して共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）を更新する。この時点で、無線端末装置ＷＴ２は、共通鍵を未だ更新していない。無線端末装置ＷＴ２の現用の共通鍵は、１４９９ｂａｅｆである。共通鍵（７ｅｆ６ｃａ２５）は、受信側データベース２２０に次期共通鍵ＫＥＹとして保持されている。
【００７４】
共通鍵ＫＥＹの更新処理中に、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化されたパケットＣＰ１−ＣＰ５は、いずれもこの共通鍵ＫＥＹを用いて正常に復号化される。
無線端末装置ＷＴ２は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）に対応する共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化したパケットＣＰ６を鍵識別情報ＫＩＩとともに送信する。無線端末装置ＷＴ１は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）を用いて送信側データベース１２０を検索し、対応する旧暗号鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）を用いてパケットを正常に復号する。
【００７５】
無線端末装置ＷＴ１は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）に対応する新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）を用いて暗号化したパケットＣＰ７を鍵識別情報ＫＩＩとともに送信する。無線端末装置ＷＴ２は、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）を用いて受信側データベース２２０を検索し、対応する登録状態フラグＦＬＧを”２”から”０”に書き換えることで、次期共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）を現用の共通鍵ＫＥＹに設定する。そして、無線端末装置ＷＴ２は、共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）用いてパケットを正常に復号する。
【００７６】
この後のパケットＣＰ８、ＣＰ９は、同じ共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）用いて暗号化および復号化される。
図２１は、本発明の適用前における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示している。
本発明の適用前では、無線端末装置ＷＴ２は、最初の更新情報パケットＵＰＰ３に応答して共通鍵ＫＥＹを更新する。このため、パケットＣＰ３−ＣＰ５は、共通鍵ＫＥＹの同期が取れず、パケットデータを正常に復号できない。
【００７７】
以上、この実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、受信側端末装置２００Ｂは、送信側端末装置１００から送られた新たな鍵識別情報ＫＩＩに対応して生成した新たな共通鍵ＫＥＹを、使用が一時的に禁止される次期共通鍵として、受信側データベース２２０に登録し、新たな共通鍵ＫＥＹを使用して暗号化されたデータを受けたことを鍵識別情報ＫＩＩに基づいて判定したときに、次期共通鍵ＫＥＹを現用の共通鍵に設定する。このため、送信側端末装置１００および受信側端末装置２００Ｂ間の通信障害等により、新たな共通鍵ＫＥＹの使用開始の確認が正常にできない場合にも、送信データを正常に復号できる。
【００７８】
図２２は、本発明の第５の実施形態を示している。第４の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第２の実施形態と同様に、本発明を、基地局ＡＰおよび複数の無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５を有する無線マルチホップネットワークに適用した例を示している。基地局ＡＰおよび無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、上述した第４の実施形態の送信側端末装置１００および受信側端末装置２００Ｂの機能を有している。
【００７９】
この例では、基地局ＡＰおよびその配下の全無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、共通の共通鍵ＮＫ（以下、ネットワーク鍵ＮＫと称する）をそれぞれ有している。ネットワーク鍵ＮＫの更新は、基地局ＡＰから全ての無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５に対して行われる。
このとき、基地局ＡＰは、新たなネットワーク鍵ＮＫを無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５毎に異なる暗号鍵で暗号化し、暗号化したネットワーク鍵ＮＫを各無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５に個別に送信する。無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、新たなネットワーク鍵ＮＫを、次期ネットワーク鍵ＮＫとして保管する。
【００８０】
基地局ＡＰは、新たなネットワーク鍵ＮＫが全ての無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５に送信された後、更新タイミング情報パケットを同報で送信し、新たなネットワーク鍵ＮＫの使用開始を通知する。無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、更新タイミング情報パケットを受けたときに、保管している次期ネットワーク鍵ＮＫを現用のネットワーク鍵ＮＫに設定する。あるいは、無線端末装置ＷＴ１−ＷＴ５は、新たなネットワーク鍵ＮＫで暗号化されたデータを受けたことを、鍵識別情報ＫＩＩに基づいて判定したときに、次期ネットワーク鍵ＮＫを現用のネットワーク鍵ＮＫに設定する。
【００８１】
図２３は、第５の実施形態におけるネットワーク鍵ＮＫの更新の前後におけるパケット通信の例を示している。この例では、無線端末装置ＷＴ１、ＷＴ２は、新たなネットワーク鍵ＮＫを次期ネットワーク鍵ＮＫとして保管している。
基地局ＡＰは、サーバからネットワーク鍵ＮＫの更新タイミング情報パケットを受け、図に破線で示すように、直下の無線端末装置ＷＴ１に更新タイミング情報パケットを送信する。基地局ＡＰおよび無線端末装置ＷＴ１は、更新タイミング情報パケットを受けた時点で、次期ネットワーク鍵ＮＫを現用のネットワーク鍵ＮＫに設定する。
【００８２】
無線端末装置ＷＴ１は、直下の無線端末装置ＷＴ２（ＷＴ３）に更新タイミング情報パケットを送信する。しかし、このパケットは、無線端末装置ＷＴ２に到着する前に喪失される。このため、無線端末装置ＷＴ２は、ネットワーク鍵ＮＫを更新できない。
無線端末装置ＷＴ１から無線端末装置ＷＴ２に送信されるパケットＣＰ１は、古いネットワーク鍵ＮＫ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）とともに送信される。無線端末装置ＷＴ２は、ネットワーク鍵ＮＫの更新前のため、パケットＣＰ１を正常に復元できる。
【００８３】
無線端末装置ＷＴ１から基地局ＡＰに送信されるパケットＣＰ２は、古いネットワーク鍵ＮＫ（１４９９ｂａｅｆ）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１５）とともに送信される。基地局ＡＰは、鍵識別情報ＫＩＩを用いて受信側データベース２２０から古いネットワーク鍵ＮＫ（１４９９ｂａｅｆ）を取り出し、この鍵を用いてパケットＣＰ２を正常に復号する。
【００８４】
無線端末装置ＷＴ１から無線端末装置ＷＴ２に送信されるパケットＣＰ３は、新たなネットワーク鍵ＮＫ（７ｅｆ６ｃａ２５）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）とともに送信される。無線端末装置ＷＴ２は、第４の実施形態と同様に、パケットＣＰ３を受けた時点で次期ネットワーク鍵ＮＫ（７ｅｆ６ｃａ２５）を現用のネットワーク鍵ＮＫにし、このネットワーク鍵ＮＫを用いてパケットＣＰ３を正常に復元する。
【００８５】
無線端末装置ＷＴ２から無線端末装置ＷＴ１に送信されるパケットＣＰ４は、新たなネットワーク鍵ＮＫ（７ｅｆ６ｃａ２５）を用いて暗号化され、鍵識別情報ＫＩＩ（＃１６）とともに送信される。無線端末装置ＷＴ１は、既にネットワーク鍵ＮＫの更新しているため、パケットＣＰ４を正常に復元できる。
以上、この実施形態においても、上述した第１および第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、複数の通信経路を取れる無線マルチホップネットワークにおいて、ネットワーク鍵ＮＫを同時に更新できない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００８６】
図２４は、本発明の第６の実施形態を示している。第１、第３および第４の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態の共通鍵同期方法および共通鍵同期システムは、通信ネットワークに無線で接続される送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃによって実現される。送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃは、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションにより構成されている。なお、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはワークステーションは、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃの一方の機能を有していてもよく、送信側端末装置１００Ａおよび受信側端末装置２００Ｃの両方の機能を有していてもよい。
【００８７】
図２５は、図２４に示した受信側端末装置２００Ｃの詳細を示している。
受信側端末装置２００Ｃの復号化部２３０Ｃは、第３の実施形態（図１２）の受信側端末装置２００Ａの復号化部２３０Ａのデータ復号化部２３１Ａを第４の実施形態（図１７）の復号化部２３０Ｂのデータ復号化部２３１Ｂに代えて構成されている。復号化部２３０Ｃを除く構成は、第３の実施形態の受信側端末装置２００Ａと同じである。
【００８８】
この実施形態では、鍵識別情報ＫＩＩは、鍵識別情報群ＫＩＩＧとして受信側データベース２２０Ａに登録される。共通鍵ＫＥＹは、まず次期共通鍵ＫＥＹ（登録状態フラグＦＬＧ＝”２”）として受信側データベース２２０Ａに登録される。そして、次期共通鍵ＫＥＹを用いて暗号化されたパケットを受信したとき、次期共通鍵ＫＥＹは現用の共通鍵ＫＥＹに設定される。
【００８９】
図２６は、共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０Ｃの変化を示している。
受信側データベース２２０Ｃは、第４の実施形態（図１９）の受信側データベース２２０における鍵識別情報ＫＩＩを登録する領域が、鍵識別情報群ＫＩＩＧを登録する領域に変更されて形成されている。ここでは、宛先アドレス情報ＡＩが＃４に対応する共通鍵ＫＥＹの更新について説明する。図中の左側は、更新前の状態を示しており、中央は、次期共通鍵として登録後の状態を示しており、右側は、共通鍵の更新後の状態を示している。
【００９０】
新たな共通鍵ＫＥＹ（７ｅｆ６ｃａ２５）は、登録状態フラグＦＬＧに”２”が書き込まれ、次期共通鍵ＫＥＹとして登録される。この後、暗号化されたパケットに付加される鍵識別情報ＫＩＩが、次期共通鍵ＫＥＹに対応する鍵識別情報群ＫＩＩＧに含まれるとき、現用の共通鍵ＫＥＹ（１４９９ｂａｅｆ）の登録状態フラグＦＬＧが”１”に書き換えられ、登録状態フラグＦＬＧ”２”が”０”に書き換えられる。すなわち、共通鍵が更新され、次期共通鍵ＫＥＹが現用の共通鍵ＫＥＹになる。
【００９１】
以上、この実施形態においても、上述した第１、第３および第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、本発明を、無線通信ネットワークの端末装置に適用した例について述べた。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明を、有線通信ネットワークの端末装置に適用してもよい。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１の共通鍵同期方法および請求項６の共通鍵同期システムでは、共通鍵を順次生成していくことができるため、データの秘匿性を長期間維持できる。送信側端末装置と受信側端末装置とで現用の共通鍵が一致しない場合にも、暗号化された送信データを正常に復号できる。
【００９３】
請求項２の共通鍵同期方法および請求項７の共通鍵同期システムでは、パケット通信の際に、鍵識別情報を、暗号化データとともに受信側端末装置に容易かつ確実に伝達できる。
請求項３の共通鍵同期方法および請求項８の共通鍵同期システムでは、従来よりあるヘッダのフォーマットをそのまま利用できるため、システムの変更を最小限にして、共通鍵を確実に一致させることができる。
【００９４】
請求項４の共通鍵同期方法および請求項９の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置および受信側端末装置間の通信障害等により、新たな共通鍵の使用開始の確認が正常にできない場合にも、送信データを正常に復号できる。
請求項５の共通鍵同期方法および請求項１０の共通鍵同期システムでは、送信側端末装置は、複数の受信側端末装置に対してそれぞれ暗号化したデータを送信できる。受信側端末装置は、複数の送信側端末装置からのデータをそれぞれ復号できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した送信側端末装置１００の詳細を示すブロック図である。
【図３】図１に示した受信側端末装置２００の詳細を示すブロック図である。
【図４】図１に示した送信側データベース１２０の詳細を示す説明図である。
【図５】第１の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示す説明図である。
【図６】第１の実施形態における送信側データベース１２０への新たな共通鍵を登録・更新する例を示す説明図である。
【図７】第１の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態における無線端末装置ＷＴ２、ＷＴ４との間で共通鍵ＫＥＹの更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示した送信側端末装置１００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図１２】図１０に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図１３】図１０に示した送信側データベース１２０の詳細を示す説明図である。
【図１４】第３の実施形態におけるデータを送信するためのパケットのフォーマットを示す説明図である。
【図１５】第３の実施形態における送信側データベース１２０Ａに新たな共通鍵ＫＥＹを登録する例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図１８】第４の実施形態における受信側端末装置２００Ｂの鍵の更新処理を示すフローチャートである。
【図１９】図１８に示した共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０の変化を示す説明図である。
【図２０】第４の実施形態における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図２１】本発明の適用前における共通鍵の更新および更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態を示すブロック図である。
【図２３】第５の実施形態におけるネットワーク鍵ＮＫの更新の前後におけるパケット通信の例を示す説明図である。
【図２４】本発明の第６の実施形態を示すブロック図である。
【図２５】図２４に示した受信側端末装置２００Ａの詳細を示すブロック図である。
【図２６】共通鍵ＫＥＹの更新処理における受信側データベース２２０Ｃの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ 送信側端末装置
１１０、１１０Ａ 鍵更新部
１１１、１１１Ａ 更新制御部
１１２ 更新パケット受信部
１１３、１１３Ａ 更新パケット送信部
１１４ 識別情報付与部
１１５、１１５Ａ 共通鍵生成部
１２０、１２０Ａ 送信側データベース
１３０、１３０Ａ 暗号化部
１３１、１３１Ａ データ暗号化部
１３２ 識別情報付加部
１３３Ａ 識別情報抽出部
１４０ 送受信部
１４１ パケット受信部
１４２ パケット送信部
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ 受信側端末装置
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ 鍵更新部
２１１、２１１Ａ 更新制御部
２１２、２１２Ａ 更新パケット受信部
２１３ 更新パケット送信部
２１５、２１５Ａ、２１５Ｂ 共通鍵生成部
２２０、２２０Ａ 受信側データベース
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ 復号化部
２３１、２３１Ａ データ復号化部
２３２Ａ 識別情報抽出部
２３３Ｂ 共通鍵変更部
２４０ 送受信部
２４１ パケット受信部
２４２ パケット送信部
ＡＩ 宛先アドレス情報
ＦＬＧ 登録状態フラグ
ＫＥＹ 共通鍵
ＫＩＩ 鍵識別情報
Claims (10)
- 送信側端末装置で共通鍵を用いて暗号化されたデータを、受信側端末装置で共通鍵を用いて復号化するときに、これ等共通鍵を一致させるための共通鍵同期方法あって、
共通鍵の更新時に、
前記送信側端末装置において、
送信側データベースに、共通鍵とこの共通鍵を他の共通鍵と識別するための鍵識別情報とを登録しておき、
新たに生成する共通鍵に対応する新たな鍵識別情報を生成し、
新たな鍵識別情報を前記受信側端末装置に送信し、
鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成し、
新たな共通鍵および新たな鍵識別情報を送信側データベースに登録し、
前記受信側端末装置において、
新たな鍵識別情報を受信し、
鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成し、
新たな共通鍵および新たな鍵識別情報を受信側データベースに登録し、
データの送信時に
前記送信側端末装置は、
前記送信側データベースから取り出される新たな共通鍵を用いて送信データを暗号化し、
前記送信側データベースから取り出され、新たな共通鍵に対応する鍵識別情報を、暗号化された送信データに付加し、
鍵識別情報が付加された暗号化された送信データを前記受信側端末装置に送信し、
前記受信側端末装置は、
暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて前記受信側データベースを検索し、この鍵識別情報に対応する共通鍵を取り出し、
取り出した共通鍵を用いて暗号化された送信データを復号することを特徴とする共通鍵同期方法。 - 請求項１記載の共通鍵同期方法において、
前記送信側端末装置は、
送信データをパケット単位で暗号化し、
鍵識別情報を、暗号化されたパケットに付加されるヘッダに含めることを特徴とする共通鍵同期方法。 - 請求項２記載の共通鍵同期方法において、
鍵識別情報は、前記ヘッダに含まれ、パケット毎に固有に割り当てられるシーケンス番号であり、
前記送信側データベースおよび前記受信側データベースには、パケット毎に順次割り当てられる複数のシーケンス番号を示す鍵識別情報群が、鍵識別情報として登録されることを特徴とする共通鍵同期方法。 - 請求項１または請求項２記載の共通鍵同期方法において、
前記受信側端末装置は、
前記受信側データベースに登録されている共通鍵のうち最も新しい共通鍵を現用共通鍵として保管し、
前記送信側端末装置から送られた新たな鍵識別情報に対応して生成した新たな共通鍵を、使用が一時的に禁止される次期共通鍵として、新たな鍵識別情報とともに前記受信側データベースに登録し、
前記送信側端末装置からの暗号化された送信データの受信時に、暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて前記受信側データベースを検索し、この鍵識別情報が次期共通鍵に対応する場合に、現用共通鍵を旧共通鍵に変更し、次期共通鍵を現用共通鍵に変更し、新たな現用共通鍵を用いて送信データを復号することを特徴とする共通鍵同期方法。 - 請求項１記載の共通鍵同期方法において、
前記送信側データベースおよび前記受信側データベースは、共通鍵および鍵識別情報を、宛先アドレス毎に保管し、
共通鍵および鍵識別情報の生成、登録は、宛先アドレス毎に行われることを特徴とする共通鍵同期方法。 - 送信側端末装置で共通鍵を用いて暗号化したデータを、受信側端末装置で共通鍵を用いて復号化するときに、これ等共通鍵を一致させるための共通鍵同期システムあって、
前記送信側端末装置は、
共通鍵とこの共通鍵を識別するための鍵識別情報とが登録される送信側データベースと、
共通鍵の更新時に、新たに生成する共通鍵に対応する新たな鍵識別情報を生成する識別情報付与部と、
新たな鍵識別情報または鍵識別情報が付加された暗号化された送信データを前記受信側端末装置に送信する送信部と、
鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成する送信側共通鍵生成部と、
新たな鍵識別情報および生成した新たな共通鍵を、前記送信側データベースに登録する送信側登録部と、
送信データの送信時に、前記送信側データベースから取り出される共通鍵を用いて送信データを暗号化するデータ暗号化部と、
前記共通鍵に対応して送信側データベースから取り出さる鍵識別情報を、暗号化された送信データに付加する識別情報付加部とを備え、
前記受信側端末装置は、
共通鍵とこの共通鍵を識別するための鍵識別情報とが登録される受信側データベースと、
新たな鍵識別情報または暗号化された送信データを受信する受信部と、
鍵生成情報に基づいて新たな共通鍵を生成する受信側共通鍵生成部と、
新たな鍵識別情報および生成した新たな共通鍵を、前記受信側データベースに登録する受信側登録部と、
暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて前記受信側データベースを検索して対応する共通鍵を取り出し、取り出した共通鍵を用いて暗号化された送信データを復号するデータ復号化部とを備えていることを特徴とする共通鍵同期システム。 - 請求項６記載の共通鍵同期システムにおいて、
前記データ暗号化部は、送信データをパケット単位で暗号化し、
前記識別情報付加部は、鍵識別情報を、暗号化されたパケットに付加されるヘッダに含めることを特徴とする共通鍵同期システム。 - 請求項７記載の共通鍵同期システムにおいて、
鍵識別情報は、前記ヘッダに含まれ、パケット毎に固有に割り当てられるシーケンス番号であり、
前記送信側データベースおよび前記受信側データベースには、パケット毎に順次割り当てられる複数のシーケンス番号を示す鍵識別情報群が、鍵識別情報として登録されることを特徴とする共通鍵同期システム。 - 請求項６または請求項７記載の共通鍵同期システムにおいて、
前記受信側データベースは、登録されている共通鍵のうち最も新しい共通鍵を現用共通鍵として保管し、
前記受信側登録部は、前記送信側端末装置から送られた新たな鍵識別情報に対応して生成した新たな共通鍵を、使用が一時的に禁止される次期共通鍵として、新たな鍵識別情報とともに前記受信側データベースに登録し、
前記データ復号化部は、前記送信側端末装置からの暗号化された送信データの受信時に、暗号化された送信データに付加された鍵識別情報を用いて前記受信側データベースを検索し、この鍵識別情報が次期共通鍵に対応する場合に、現用共通鍵を旧共通鍵に変更し、次期共通鍵を現用共通鍵に変更する共通鍵変更部を備えていることを特徴とする共通鍵同期システム。 - 請求項６記載の共通鍵同期システムにおいて、
前記送信側データベースおよび受信側データベースは、共通鍵および鍵識別情報を、宛先アドレス毎に保管し、
共通鍵および鍵識別情報の生成、登録は、宛先アドレス毎に行われることを特徴とする共通鍵同期システム。
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