JP2005141656A - Ais送受信情報の信頼性向上方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
第1に、AIS装置が既存ARPA機能からレーダシンボル情報を取得し、近傍船舶からの受信動的情報を検証し、送信AIS装置の送信停止や、実体を伴わない動的情報について情報を得て、運用者のみならず近傍船舶に提供して警戒を促す(901)。第2に、航海中認証局接続不要・AIS通報毎の認証を実現する公開鍵暗号認証方法の適用によって、受信通報に付与された認証が正規のものであるか否かをAIS装置が検証して、証拠として運用者に示し、正規でない通報については棄却して運用者を保護する(902)。
【選択図】 図9
Description
SOLAS条約第V章 国際海事機関海上安全委員会決議74(69)Annex3 ITU−R M1371−1 IEC61993−2
レーダ作図支援機能のうちARPA機能(Automatic Radar Plotting Aid)はレーダ画像より自動的に移動体を判別し、追尾して時々刻々、位置、速度、針路を含む情報の計算を行っている。この情報をレーダシンボル情報と呼ぶ。舶用航法機器は標準化されたインターフェイスを備えており、既存のARPAレーダ装置(ARPA機能を備えるレーダ装置)から時々刻々、レーダシンボル情報を取得することは比較的容易に実現できる。なお、以下ではARPAレーダ装置からレーダシンボル情報を取得するとしているが、前記の自動判別、追尾、情報計算の機能を有しレーダシンボル情報を提供可能な装置又は機能でより適切なものがあれば、以下の記述の「ARPAレーダ装置」はその装置又は機能に置き換える。
以上から、レーダ作図支援機能併用による課題解決手段は次の第1方法及び第2方法にて記述できる。
ARPAレーダ装置併載船舶のAIS装置が、インターフェイスを介してARPAレーダ装置に接続され、
受信する近傍船舶の動的情報とARPAレーダ装置から取得するレーダシンボル情報とを、刻々に比較し、
所定の一致が認められる動的情報がないレーダシンボル情報を送信停止警戒情報とし、所定の一致が認められるレーダシンボル情報がない動的情報を無実体通報警戒情報とし、
これらの警戒情報を表示装置にて表示して運用者に警戒を促すと共に、前記警戒情報を通報に変換して近傍船舶に送信する。
この課題解決手段は請求項1に対応する。
ARPAレーダ装置を併載しない船舶のAIS装置が、ARPAレーダ装置併載船舶からの通報を受信して前記警戒情報を取得し、
警戒情報のうち無実体通報警戒情報を当該AIS装置が得ている動的情報と刻々に比較検証し、所定の一致が認められる警戒情報のみを採用し、
送信停止警戒情報および/または前記採用された無実体通報警戒情報を表示装置に表示して運用者に警戒を促すことをさらに含む。
この課題解決手段は請求項2に対応する。
無実体通報警戒情報については、自ら動的情報を得ているので、当該動的情報が無実体通報から得られた情報か否かを比較検証するのが表示効率がよい。なお、前記比較検証処理の基準については後述する(実施形態2)。
前記第2の基本的着想は、AIS通報に含まれるMMSI番号(Maritime Mobile Service Identify番号、船舶移動業務毎に公的に割振られる固有番号)のみが通報の送信者を特定する情報であるにもかかわらず変造容易である点を鑑み、数学的に変造が困難な送信者保証手段である公開鍵暗号による認証方式を適用してAIS通報に送信者の偽造不能な識別情報を付与し、詐称・捏造の抑止力とすることである。
以上の副次的課題から、AIS通信方式を踏襲したまま認証方式を適用するには新たな概念が必要になる。
認証局が、セキュアなネットワーク内に設置されるサーバシステムであって、
貸与用秘密鍵、内部用秘密鍵、前記各秘密鍵に対応する公開鍵、これら複数の鍵を内容とする各レコードの識別子である鍵識別子、前記各レコードの貸与状態を「未貸与」「貸与中」又は「準備中」で示す状態データ、及び状態データが「準備中」であるレコードにおいて目下貸与中であるすべての鍵セットの鍵識別子が列記される返却待ち行列、の各フィールドからなるレコードを、参加船舶数より十分大きい数のレコードで構成される鍵セットデータベース中に保持する。この方法は請求項3に対応する。
認証局が、
港湾から出港しようとする各船舶のAIS装置が当該港湾に設置されるアクセスポイントを介して認証局宛に送付する、当該船舶の固有情報を添付した鍵貸与申請に応じて、
前記鍵セットデータベース中、状態データが「未貸与」であるすべてのレコードから無作為に1つを選び、選択されたレコードの状態データを「貸与中」に変更し、前記選択されたレコードの内部用秘密鍵を用いて前記申請に添付された固有情報を暗号化して暗号化固有情報を生成し、前記鍵セットデータベース中のすべてのレコードの公開鍵と鍵識別子を状態の如何を問わず抽出して公開鍵データベースを構成し、前記選択されたレコードの貸与用秘密鍵、前記暗号化固有情報、前記公開鍵データベースをもって貸与鍵セットとし、これを前記アクセスポイントを介して前記AIS装置宛に送付し、
航海を終えて入港しようとする各船舶のAIS装置が当該港湾に設置されるアクセスポイントを介して認証局宛に送付する、当該船舶への貸与鍵セットを添付した鍵返却申請に応じて、
前記鍵セットデータベース中の当該船舶に貸与されていた貸与鍵セットのレコードを削除・廃棄し、新たな貸与用秘密鍵、内部用秘密鍵、前記各秘密鍵に対応する公開鍵を含む新たなレコードを生成して上記鍵セットデータベースに追加し、その状態データを「準備中」に設定して貸与の候補とならないようにし、その時点で「貸与中」であるすべてのレコードの鍵識別子を当該新たに生成したレコードの返却待ち行列に記録すると共に、
その時点で「準備中」であるすべてのレコードの各返却待ち行列中にそれぞれ前記返却された鍵セットの鍵識別子が含まれている場合はそれを削除し、その結果返却待ち行列が空になるレコードについては状態データを「準備中」から「未貸与」に変更して貸与の候補となるようにすることをさらに含む。この方法は請求項4に対応する。
前記第1及び第2方法にて実現される鍵セット貸与方式によって、航海中の船舶のAIS装置は送信通報の認証を得る暗号化のための正規の秘密鍵と、正規の秘密鍵ならば必ず対応する公開鍵が含まれることが保証された公開鍵データベースを保持することになる。
AIS通報で認証通信をするためには、前記第3の副次的課題から、通報毎に認証の処理が可能となる方法が好ましい。しかしながら、同時に第2の副次的課題から、別途対話的な通信手順なしに、通報自体を拡張することもなしに、通報データに加え、暗号化したデータと対応する公開鍵の情報を得ることができなければならない。
認証局から貸与された貸与鍵セットを保持して航海中の各船舶のAIS装置が、自船の情報を送信するときは、
動的情報通報、固有情報通報及びその他の通報について各々、カウンタを用いて送信回数を計数し、
奇数回目には規格所定の通報構成で生成した通報をそのまま暗号化せずに送信回路に出力し、
偶数回目には、前記生成通報が固有情報通報の場合には前記貸与鍵セット中の暗号化固有情報で置換して暗号化とし、それ以外の場合には前記貸与鍵セット中の貸与用秘密鍵を用いて暗号化を行い、かくして得られる暗号化通報を送信回路に出力することをさらに含む。この方法は請求項5に対応する。
認証局から貸与された貸与鍵セットを保持して航海中の各船舶のAIS装置が通報を受信したときは、
受信した未知通報を受信通報バッファへ格納し、
当該受信未知通報と既に受信通報バッファ中に存在する他の未知通報の各々とを比較照合して所定の一致が認められる未知通報があるときは、比較照合した二つの通報は共に前記奇数回目に送信された非暗号化通報であるとして組とし、一括して非暗号化通報バッファへ移動させ、
前記比較の結果、所定の一致が認められる未知通報が一切ないときは、当該受信未知通報は前記偶数回目に送信された暗号化通報であると仮定して、これに貸与鍵セット中の公開鍵データベースに含まれる公開鍵を逐次適用して復号化し、復号化の結果を非暗号化通報バッファ中の非暗号化通報の組の各々と比較して所定の一致が認められる非暗号化通報の組が一切なければさらに試行を繰り返し、
前記試行において所定の一致が認められる非暗号化通報の組があるときは、当該復号化された通報と前記所定の一致が認められた非暗号化通報の組とを一括して通常の通報として処理し、併せて前記試行に成功した公開鍵の識別子を正規な通報の認証情報として表示し、
前記公開鍵データベース中のすべての公開鍵を試みても上記所定の一致が得られないときは、当該受信未知通報を受信通報バッファに残存させて新たな受信未知通報を得た際の比較対象に供し、
前記所定の一致が認められないままの通報が受信通報バッファ又は非暗号化通報バッファに所定の期間以上残存する場合は、不正な秘密鍵による通報又は従来装置からの通報であるとして、当該残存通報を棄却して表示しないことをさらに含む。この方法は請求項6に対応する。
以上の第1乃至第4方法によって、公開鍵暗号による認証方式はAIS通信に適用可能となる。固有情報の送信については詐称・捏造は不可能であり、動的情報の送信については捏造は可能であるが認証情報という証拠を残すことになる。身元を隠しつつ詐称・捏造を可能とするには正規の貸与鍵セットを盗用又は複製使用する以外にない。
セキュアなネットワークを介して相互に接続されるVTS局が、
受信した近傍船舶からの通報を前記受信未知通報の処理によって復号化し、
当該復号化の過程で得られる認証情報を自局の認証情報バッファに蓄積すると共に、前記のネットワークを介して他のVTS局の認証情報バッファの内容を検索して、取得された認証情報と一致するものを捜索し、
前記検索の結果、各VTS局間で重複する認証情報を発見したときは、そのいずれかの認証情報は盗用又は複製に基づく不正の惧れがある通報によって得られたとして警告する旨の通報を構成し、不正の惧れのある当該通報の送信船舶を含む近傍船舶に送信して警告を行うことをさらに含む。
この方法は請求項7に対応する。
また、送信停止を行う船舶や無実体通報の送信が広く認知、警戒され、より根絶に近い抑止効果が期待できる。
図1は、請求項1の発明に対する実施形態1及び請求項2の発明に対する実施形態2の構成を説明するブロック図である。図中のARPAレーダ併載船舶のAIS装置101内記載が実施形態1に対応し、ARPAレーダを併載しない船舶のAIS装置108内記載が実施形態2に対応する。なお、図中100番台の参照符号はこれらの実施形態の機能及び関連要素、1000番台は公知のAIS装置の機能及び関連要素を表し、以降同様に、図番×100番台の参照符号が対応する実施形態の機能及び関連要素を表す。点線表記は当該機能の搭載の有無が不確定であることを表す。
実施形態1はARPA機能107を備えたレーダ装置106をAIS装置と併載する船舶(以下、「ARPAレーダ船舶」という)搭載のAIS装置101が備える処理に関する。
実施形態2は、ARPAレーダ装置をAIS装置と併載しない船舶(以下、「非ARPAレーダ船舶」という)搭載のAIS装置108が備える処理に関する。
図2は請求項3乃至7の発明に対する実施形態3乃至7から成るシステムの全体構成を説明するブロック図である。図2で参照符号204を付したブロックは実施形態3に対応し、その詳細を図3に示す。図2で参照符号205を付したブロックは実施形態4の前半(鍵貸与処理)に対応し、その詳細を図4に示す。図2で参照符号213を付したブロックは実施形態4の後半(鍵セットデータベース管理処理)に対応し、その詳細を図5に示す。図2で参照符号210を付したブロックは実施形態5に対応し、その詳細を図6に示す。図2で参照符号211を付したブロックは実施形態6に対応し、その詳細を図7に示す。図2で参照符号219を付したブロックは実施形態7に対応し、その詳細を図8に示す。
前記セキュアなネットワークとは、従来公知の、途中経路では盗聴・変造防止、ネットワークを介して接続されるサーバシステムでは所掌する管理者及び管理プログラム以外の情報詐取、改変、及び認可されたアクセスポイント以外の接続行為等から防衛されているネットワークを指す。前記認証局及びアクセスポイントは当該セキュアなネットワーク内にあって前記のように十分に防衛されているものとし、各地の港湾管理局を介したネットワーク接続以外は受け付けないものとする。以降、単にネットワーク接続という表記については、セキュアなネットワークを介するものとする。
実施形態3は前記認証局が保持する鍵セットデータベース204の構成に関する。図3は当該データベースを簡略化した例で説明するものである。図中、参加する船舶数を3隻(船舶あ乃至船舶う)とし、レコード数を9とし、各行は鍵セットデータベースの各レコードを、各列は当該データベースの各フィールドを表す。
実施形態4は認証局が申請を受けて行う前記鍵セットデータベースを用いての処理に関し、前記鍵貸与申請を受けて行う鍵貸与処理205、及び、鍵返却申請を受けて行う鍵セットデータベース管理処理213が含まれる。
実施形態5は貸与鍵セットを保持して通報送信を行うAIS装置の通報暗号化処理210に関する。図6は通報暗号化処理のブロック図及びフロー図である。図中、点線矢印で示される経路は通常のAIS装置における処理経路を参考として付したものであり、図7でも同様である。
実施形態6は貸与鍵セットを保持して通報を受信するAIS装置の通報復号化処理211に関する。図7は通報復号化処理のブロック図及びフロー図である。
実施形態7はネットワーク化されたVTS局における鍵多重使用検出処理219に関する。図8は当該処理を説明するブロック図及びフロー図である。ブロック図中点線矢印で示される経路は貸与鍵セットの盗難又は複製が行われたことを概念的に示し、前記不正が行われる経路上の位置は不定である。点線枠817及び818、819は左側に示す同様の処理フローを略したものであり、枠中に略される処理の参照符号を示す。
なお、AIS装置は航海中のみならず、停泊中も送信を行うことと性能標準に定められている。前記の一連の処理は任意のAIS搭載船舶の出港から入港までの処理しか記述していない。そこで、入港から出港までの間も同様の処理を行って、鍵貸与を受け、暗号化送信及び復号化受信を実現する。前記図2に示したすべての処理について、記述の「出港」を「入港」に、「入港」を「出港」に、「航海」を「停泊」と読みかえる。
103…比較処理
104…警戒通報処理
105…警戒表示構成
107…ARPA機能
201…認証局
203…AIS装置
204…鍵セットデータベース
205…鍵貸与処理
207…貸与用秘密鍵
208…暗号化固有情報
209…公開鍵データベース
210…通報暗号化処理
211…通報復号化処理
213…鍵セットデータベース管理処理
Claims (7)
- ARPAレーダ装置併載船舶のAIS装置が、インターフェイスを介してARPAレーダ装置に接続され、
受信する近傍船舶の動的情報とARPAレーダ装置から取得するレーダシンボル情報とを、刻々に比較し、
所定の一致が認められる動的情報がないレーダシンボル情報を送信停止警戒情報とし、所定の一致が認められるレーダシンボル情報がない動的情報を無実体通報警戒情報とし、
これらの警戒情報を表示装置にて表示して運用者に警戒を促すと共に、前記警戒情報を通報に変換して近傍船舶に送信することを特徴とする、AIS送受信情報の信頼性向上方法。 - ARPAレーダ装置を併載しない船舶のAIS装置が、ARPAレーダ装置併載船舶からの通報を受信して前記警戒情報を取得し、
警戒情報のうち無実体通報警戒情報を当該AIS装置が得ている動的情報と刻々に比較検証し、所定の一致が認められる警戒情報のみを採用し、
送信停止警戒情報および/または前記採用された無実体通報警戒情報を表示装置に表示して運用者に警戒を促すことをさらに含む請求項1記載の信頼性向上方法。 - 認証局が、セキュアなネットワーク内に設置されるサーバシステムであって、
貸与用秘密鍵、内部用秘密鍵、前記各秘密鍵に対応する公開鍵、これら複数の鍵を内容とする各レコードの識別子である鍵識別子、前記各レコードの貸与状態を「未貸与」「貸与中」又は「準備中」で示す状態データ、及び状態データが「準備中」であるレコードにおいて目下貸与中であるすべての鍵セットの鍵識別子が列記される返却待ち行列、の各フィールドからなるレコードを、参加船舶数より十分大きい数のレコードで構成される鍵セットデータベース中に保持することを特徴とするAIS送受信情報の信頼性向上方法。 - 認証局が、
港湾から出港しようとする各船舶のAIS装置が当該港湾に設置されるアクセスポイントを介して認証局宛に送付する、当該船舶の固有情報を添付した鍵貸与申請に応じて、
前記鍵セットデータベース中、状態データが「未貸与」であるすべてのレコードから無作為に1つを選び、選択されたレコードの状態データを「貸与中」に変更し、前記選択されたレコードの内部用秘密鍵を用いて前記申請に添付された固有情報を暗号化して暗号化固有情報を生成し、前記鍵セットデータベース中のすべてのレコードの公開鍵と鍵識別子を状態の如何を問わず抽出して公開鍵データベースを構成し、前記選択されたレコードの貸与用秘密鍵、前記暗号化固有情報、前記公開鍵データベースをもって貸与鍵セットとし、これを前記アクセスポイントを介して前記AIS装置宛に送付し、
航海を終えて入港しようとする各船舶のAIS装置が当該港湾に設置されるアクセスポイントを介して認証局宛に送付する、当該船舶への貸与鍵セットを添付した鍵返却申請に応じて、
前記鍵セットデータベース中の当該船舶に貸与されていた貸与鍵セットのレコードを削除・廃棄し、新たな貸与用秘密鍵、内部用秘密鍵、前記各秘密鍵に対応する公開鍵を含む新たなレコードを生成して上記鍵セットデータベースに追加し、その状態データを「準備中」に設定して貸与の候補とならないようにし、その時点で「貸与中」であるすべてのレコードの鍵識別子を当該新たに生成したレコードの返却待ち行列に記録すると共に、
その時点で「準備中」であるすべてのレコードの各返却待ち行列中にそれぞれ前記返却された鍵セットの鍵識別子が含まれている場合はそれを削除し、その結果返却待ち行列が空になるレコードについては状態データを「準備中」から「未貸与」に変更して貸与の候補となるようにすることをさらに含む請求項3記載の信頼性向上方法。 - 認証局から貸与された貸与鍵セットを保持して航海中の各船舶のAIS装置が、自船の情報を送信するときは、
動的情報通報、固有情報通報及びその他の通報について各々、カウンタを用いて送信回数を計数し、
奇数回目には規格所定の通報構成で生成した通報をそのまま暗号化せずに送信回路に出力し、
偶数回目には、前記生成通報が固有情報通報の場合には前記貸与鍵セット中の暗号化固有情報で置換して暗号化とし、それ以外の場合には前記貸与鍵セット中の貸与用秘密鍵を用いて暗号化を行い、かくして得られる暗号化通報を送信回路に出力することをさらに含む請求項4記載の信頼性向上方法。 - 認証局から貸与された貸与鍵セットを保持して航海中の各船舶のAIS装置が通報を受信したときは、
受信した未知通報を受信通報バッファへ格納し、
当該受信未知通報と既に受信通報バッファ中に存在する他の未知通報の各々とを比較照合して所定の一致が認められる未知通報があるときは、比較照合した二つの通報は共に前記奇数回目に送信された非暗号化通報であるとして組とし、一括して非暗号化通報バッファへ移動させ、
前記比較の結果、所定の一致が認められる未知通報が一切ないときは、当該受信未知通報は前記偶数回目に送信された暗号化通報であると仮定して、これに貸与鍵セット中の公開鍵データベースに含まれる公開鍵を逐次適用して復号化し、復号化の結果を非暗号化通報バッファ中の非暗号化通報の組の各々と比較して、所定の一致が認められる非暗号化通報の組が一切なければさらに試行を繰り返し、
前記試行において所定の一致が認められる非暗号化通報の組があるときは、当該復号化された通報と前記所定の一致が認められた非暗号化通報の組とを一括して通常の通報として処理し、併せて前記試行に成功した公開鍵の識別子を正規な通報の認証情報として表示し、
前記公開鍵データベース中のすべての公開鍵を試みても上記所定の一致が得られないときは、当該受信未知通報を受信通報バッファに残存させて新たな受信未知通報を得た際の比較対象に供し、
前記所定の一致が認められないままの通報が受信通報バッファ又は非暗号化通報バッファに所定の期間以上残存する場合は、不正な秘密鍵による通報又は従来装置からの通報であるとして、当該残存通報を表示せずに棄却することをさらに含む、請求項5記載の信頼性向上方法。 - セキュアなネットワークを介して相互に接続されるVTS局が、
受信した近傍船舶からの通報を前記受信未知通報の処理によって復号化し、
当該復号化の過程で得られる認証情報を自局の認証情報バッファに蓄積すると共に、前記のネットワークを介して他のVTS局の認証情報バッファの内容を検索して、取得された認証情報と一致するものを捜索し、
前記検索の結果、各VTS局間で重複する認証情報を発見したときは、そのいずれかの認証情報は盗用又は複製に基づく不正の惧れがある通報によって得られたとして警告する旨の通報を構成し、不正の惧れのある当該通報の送信船舶を含む近傍船舶に送信して警告を行うことを含む請求項6記載の信頼性向上方法。
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