JP2006287327A - 位置認証方法、移動体端末および制御局 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、移動体端末4の位置情報と時刻情報の認証に関し、まず、移動体端末4は、衛星3から測位情報および時間帯によって異なる認証鍵を受信する。そして、移動体端末4が、受信した測位情報に基づいて自己の位置情報とそのときの時刻情報を算出し、その位置情報と時刻情報、および、認証鍵を任意のタイミングで制御局に送信することで、いつでも認証を受けることができる。
【選択図】 図1
Description
そして、カーナビゲーションやマンナビゲーションなど、その移動体端末の利用者のみが自己の位置やその時刻を知りたい場合は、単にその測位技術を使用すればよく、特に問題は起きない。
しかし、車両などにより製品を運搬するときや、交通事故現場などにおいては、測位技術によってその位置(場所)と時刻を特定するだけでなく、それらの情報が改ざんされていないことを保証する必要があり、そのためには、第三者による認証が必要となる。
また、特許文献2では、移動体端末(携帯機器)が、位置・時刻情報にデジタル署名を施してセンタ局(サーバ装置)に送信することで、位置・時刻情報の改ざんなどを防止または検知することができる技術が開示されている。
つまり、事後に前の時刻(たとえば1時間前)に関する情報の認証を受けようとしても、その情報が本当にその前の時刻の情報なのか改ざんなどによる情報なのかを判別することができなかった。
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、移動体端末が自己の位置情報とそのときの時刻情報を得た場合に、それらをすぐにセンタ局に送信しなくても、後からでもその認証を受けることができる技術を提供することを目的とする。
図1を参照しながら、第1実施形態の位置認証システムの全体構成について説明する。第1実施形態は、情報認証センタ1で行った移動体端末4の位置情報と時刻情報に関する認証結果を、移動体端末4自身が受信するものである。
図1は、位置認証システムの全体構成を表わした図である。位置認証システム1000は、情報認証センタ1、測位情報配信センタ2、衛星(測位情報配信手段)3および移動体端末4を含んで構成される。
測位情報配信センタ2は、衛星3に対して、衛星3の位置を含んだ測位情報などを無線送信するところであり、各種のコンピュータやサーバを含んで構成される。
なお、この情報認証センタ1と測位情報配信センタ2をあわせたものが特許請求の範囲の制御局に対応するが、この情報認証センタ1と測位情報配信センタ2は必ずしも別々である必要はなく、一体であってもよい。
また、以下で用いる「測位情報」とは、移動体端末4が自己の位置を特定するために直接的または間接的に必要な情報のことである。
移動体端末4は、最低3基(移動体端末4の内部時計の誤差を考慮すると最低4基)の衛星3あるいはGPS衛星(不図示)から無線送信されてくる測位情報に基づいて自己の位置を測定するものである。移動体端末4は、たとえば、PDA(Personal Digital Assistance:携帯情報端末)、携帯電話、PHS(Personal Handyphone System)、車載端末装置などが挙げられ、また、情報認証センタ1と無線通信を行うことができる。
情報認証センタ1は、認証鍵生成部101、認証鍵送信部102、データベース部103、測位認証情報受信部104、認証処理部105、認証結果記憶部106、認証結果送信部107、認証結果送信要求受信部108および認証結果利用者判別部109を含んで構成される。
この認証鍵は、測位情報とともに測位情報配信センタ2から衛星3を介して移動体端末4に送信されるものであり、経時的に変更されていることで測位情報の生成時刻を保証するものなので、単なるデータの一種であってもよいが、移動体端末4から情報認証センタ1に情報送信を行う場合も考慮するとセキュリティを高めるために暗号鍵であることが望ましい。
そして、この認証鍵が暗号鍵である場合は、たとえば、楕円曲線暗号やRSA(Rivest,Shamir,Adleman)暗号などの公開鍵暗号方式における公開鍵であることが望ましいが、DES(Data Encryption Standard)やAES(Advanced Encryption Standard)などの共通鍵暗号方式による共通鍵などであってもよい。
データベース部103は、認証鍵生成部101で生成した認証鍵(認証鍵が公開鍵である場合はそれに対応する秘密鍵も)とそのときの時刻情報を認証鍵1031と時刻情報1032として関連付けて記憶し、また、各移動体端末4が保有する固有暗号鍵(後記)に対応する固有復号鍵1033を各移動体端末ID(Identification)1034と関連付けて記憶するものである。
測位認証情報受信部104は、移動体端末4から、認証を受けたい位置情報、あるいは暗号化位置情報などを受信するものである。
認証処理部105は、測位認証情報受信部104から受信した移動体端末4の位置情報や暗号化位置情報などに関して、データベース部103を参照することで認証を行うものである。
認証結果送信部107は、認証結果記憶部106に記憶した認証結果を移動体端末4(第3実施形態では認証結果利用者6)に送信するものである。
認証結果送信要求受信部108は、移動体端末4や別の装置から認証結果記憶部106に記憶した認証結果の送信要求を受信するものである。
認証結果利用者判別部109は、認証結果送信要求受信部108が受信した認証結果の送信要求が正当な権限のある装置からのものか否かを判別するものである。
認証鍵受信部201は、認証鍵送信部102が送信する認証鍵を受信するものである。
測位情報生成部202は、たとえば、衛星3の最新の軌道情報や前記した補正情報などの測位情報を生成するものである。そして、移動体端末4は、3基または4基の衛星3あるいはGPS衛星(不図示)から、測位情報(GPS衛星あるいは衛星3の位置情報と時刻情報)を受信し、演算することで、自己の位置を算出できるのである。
また、測位情報生成部202で生成する測位情報は、衛星3の内部時計302(後記)の時刻を補正する内容を含んでいてもよい。
多重化部203は、認証鍵受信部201から受信した認証鍵と測位情報生成部202から受信した測位情報を多重化するものである。
測位認証情報送信部204は、多重化部203で多重化した認証鍵と測位情報を衛星3に対して無線送信するものである。
受信部301は、測位認証情報送信部204が送信する認証鍵と測位情報を受信するものである。
内部時計302は、正確な時刻を計測するためのものであり、たとえば、セシウム原子を使用した原子時計が望ましいが、ルビジウム原子や水素原子を使用した原子時計、あるいは、原子時計以外の時計であってもよい。
時刻情報付与部303は、受信部301が受信した認証鍵と測位情報を送信部304から移動体端末4に送信するときに、内部時計302を参照することによって、そのときの時刻を時刻情報として付与するものである。
送信部304は、認証鍵、測位情報および時刻情報を移動体端末4に送信するものである。
測位認証情報受信部401は、送信部304が送信する測位情報と認証鍵を受信するものである。
測位情報処理部402は、測位認証情報受信部401が受信した測位情報から、移動体端末4の位置情報とそのときの時刻情報を算出するものである。なお、この位置情報と時刻情報を認証以外に使用する場合は、測位情報処理部402から当該使用に関わる手段(不図示)に直接送信すればよい。
測位認証情報記憶部403は、測位認証情報受信部401が受信した測位情報と認証鍵、および、測位情報処理部402が算出した移動体端末4の位置情報と時刻情報を記憶するものである。
暗号化部405は、測位認証情報記憶部403に記憶された位置情報を、測位認証情報記憶部403に記憶された認証鍵、および、固有暗号鍵記憶部404に記憶された固有暗号鍵によって暗号化するものである。なお、暗号化部405は、位置情報を、認証鍵と固有暗号鍵のいずれか片方のみで暗号化するようにしてもよい。
測位認証情報送信部406は、測位認証情報記憶部403に記憶された時刻情報(測位情報処理部402が算出したほう)、および、暗号化部405で暗号化した位置情報を測位認証情報受信部104に送信するものである。
認証結果記憶部408は、認証結果受信部407が受信した認証結果を記憶するものである。
認証結果送信部409は、認証結果記憶部408に記憶した認証結果を、必要に応じて他の装置(不図示)に送信するものである。
送信データ200は、5つのサブフレーム11〜15から構成される。それぞれのサブフレームは、300bitのデータ量であり、最初の8bitが同期用のプリアンプル、次の30bitがTLM(テレメトリ・ワード:メッセージデータなど)、その次の30bitがHOW(ハンドオーバ・ワード:週の初めからの経過時間情報など)により構成される。
サブフレーム12,13には、HOWの後に、定期的(たとえば1時間ごと)に更新される衛星3の軌道情報であるエフェメリスが入っている。
サブフレーム14,15には、HOWの後に、定期的(たとえば1週間ごと)に更新される全衛星の概略軌道情報が入っており、さらに、サブフレーム14には、認証鍵受信部201が認証鍵送信部102から受信した認証鍵が入っている。
なお、認証鍵は、5つのサブフレーム11〜15のうち、入るスペースがあれば、いずれに入れるようにしてもよい。
図4を参照しながら、移動体端末自身が情報認証センタから自己の位置情報の認証結果を受信する場合の動作について説明する(適宜図2参照)。図4は、第1実施形態における位置認証システムの処理を表わすフローチャートである。
次に、認証鍵送信部102は、認証鍵生成部101で生成した認証鍵を、測位情報配信センタ2の認証鍵受信部201に送信する(ステップS42)。
その後、測位認証情報送信部204は、多重化部203が多重化した軌道情報と認証鍵を、衛星3の受信部301に送信する(ステップS43)。
なお、ここでは、測位認証情報送信部204から衛星3の受信部301に対して、軌道情報のほかに、補正情報や衛星3の内部時計302の時刻を補正する情報を送信するようにしてもよい。
なお、たとえば、ステップS43における測位情報配信センタ2から衛星3への軌道情報(測位情報)と認証鍵の送信を1時間ごとに行い、衛星3がその軌道情報(測位情報)と認証鍵を記憶部(不図示)に記憶し、そして、ステップS44における衛星3から移動体端末4への測位情報および認証鍵の送信を常時(1秒おきなどの短時間間隔で)行うようにしてもよい。
ステップS45の時点で、移動体端末4が、情報認証センタ1との通信エリア圏外あるいは通信装置部分の故障などにより、情報認証センタ1と通信を行うことができない状態であったとしても、移動体端末4の使用者は、その後の都合のいい任意のタイミングで移動体端末4を操作することで、測位認証情報記憶部403に記憶された位置情報、時刻情報および認証鍵を、測位認証情報送信部406経由で情報認証センタ1の測位認証情報受信部104に送信することができる(ステップS46)。
なお、この第1実施形態では、暗号化部405において、測位認証情報記憶部403に記憶された位置情報などの暗号化は行わない。
つまり、移動体端末4から情報認証センタ1に送信される位置情報と時刻情報に対して、時間帯ごとに異なっている認証鍵が付与されていることで、情報認証センタ1では、その位置情報と時刻情報が正当であるか否かの判断を高精度で行うこと、すなわち、位置情報や時刻情報の改ざんなどがあったときでもそれを高い可能性で検知することができる。
なお、この実施形態では、認証鍵は、移動体端末4において位置情報の暗号化などに使用されていないが、データベース部103で時刻情報と関連付けられたデータであることで、移動体端末4が情報認証センタ1に送信する位置情報と時刻情報の正当性判断に大きく役立っている。
続いて、図5および図6を参照しながら、第2実施形態の位置認証システムについて説明する(適宜図2参照)。第2実施形態は、情報認証センタ1で行った移動体端末4の位置情報と時刻情報に関する認証結果を、移動体端末4を介して認証結果利用者5が受信するものである。
認証結果利用者5は、移動体端末4の位置情報と時刻情報に関する認証結果を利用する者で、たとえば、警察や消防などの公的機関であってもよいし、車検センタや携帯電話会社などの民間会社などであってもよい。認証結果利用者5は、移動体端末4から認証結果を受信するためにコンピュータ、サーバなどの通信機器を備えるが、その詳しい構成などについては図示や説明を省略する。
ステップS65の後、移動体端末4の使用者が、情報認証センタ1によって位置情報と時刻情報の認証を受けたい任意のタイミングで移動体端末4を操作することで、暗号化部405は、測位認証情報記憶部403に記憶された位置情報を、測位認証情報記憶部403に記憶された認証鍵により暗号化する(ステップS66)。
次に、認証処理部105は、測位認証情報受信部104が受信した暗号化位置情報がステップS68で正しく復号化できたか否かなどにより、測位認証情報受信部104が受信した暗号化位置情報と時刻情報が正当なデータであるか否かの認証を行う(ステップS69)。
つまり、移動体端末4から情報認証センタ1に送信される位置情報が、時間帯ごとに異なっている認証鍵によって暗号化されており、情報認証センタ1では、その暗号化位置情報が正しく復号化できれば、その位置情報と時刻情報が正当であると判断することができる。
移動体端末4において、認証結果受信部407が認証結果を受信し、認証結果記憶部408がその認証結果を記憶する(ステップS71)。
この提示の方法としては、たとえば、移動体端末4の認証結果送信部409から認証結果利用者5に、認証結果記憶部408に記憶されている認証結果を送信してもよい。また、移動体端末4の使用者が、認証結果が記憶されている認証結果記憶部408(ICチップなど)を、移動体端末4から分離させて物理的に認証結果利用者5に受け渡すようにしてもよい。なお、認証結果記憶部408を移動体端末4から分離するときには、そのことが認証結果記憶部408に記憶されるなど、必ずその分離の痕跡を残すようにしておけば、認証結果記憶部408のデータの改ざんなどの可能性をより低減することができる。
さらに、この機能を有する携帯電話を所持する歩行者が交通事故などに遇ったときにも、同様の認証などを行うことができる。
さらに、出荷する製品などに、この機能を有するタグなどを付しておけば、認証付きの流通履歴を得ることができる。
続いて、図7および図8を参照しながら、第3実施形態の位置認証システムについて説明する(適宜図2参照)。第3実施形態は、情報認証センタ1で行った移動体端末4の位置情報と時刻情報に関する認証結果を、認証結果利用者6が情報認証センタ1に問い合わせることによって受信するものである。
認証結果利用者6は、移動体端末4の位置情報と時刻情報に関する認証結果を利用する者で、たとえば、警察などの公的機関であってもよいし、情報収集関連会社などの民間会社などであってもよい。認証結果利用者6は、移動体端末4と通信するためのコンピュータ、サーバなどの通信機器を備えるが、その詳しい構成などについては図示や説明を省略する。
ステップS85の後、移動体端末4の使用者が、情報認証センタ1によって位置情報と時刻情報の認証を受けたい任意のタイミングで移動体端末4を操作することで、暗号化部405は、測位認証情報記憶部403に記憶された位置情報を、測位認証情報記憶部403に記憶された認証鍵、および、固有暗号鍵記憶部404に記憶された固有暗号鍵により暗号化する(ステップS86)。
このように、位置情報を認証鍵および固有暗号鍵により暗号化する場合、位置情報を、それぞれの鍵で2段階に暗号化してもよいし、また、それぞれの鍵から生成した別の鍵により暗号化するようにしてもよい。
続いて、認証結果記憶部106は、認証結果を記憶する(ステップS90)。
情報認証センタ1において、認証結果利用者判別部109は、認証結果送信要求受信部108が受信した認証結果送信要求が認証結果の提供に関して許可を与えた者であるか否かを確認する(ステップS92)。
ステップS92で、認証結果利用者6が認証結果提供許可者であると確認できなかったとき、認証結果送信部107は、認証結果記憶部106に記憶された認証結果を認証結果利用者6に送信しない。したがって、悪意ある者が情報認証センタ1にアクセスしても、認証結果を得ることはできない。
たとえば、測位情報配信手段は、衛星でなくても、擬似衛星やラジオビーコン(無線標識)などの地上配信設備であってもよい。
その他、位置認証システムの具体的な構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
2 測位情報配信センタ
3 衛星
4 移動体端末
103 データベース部
104 測位認証情報受信部
105 認証処理部
107 認証結果送信部
108 認証結果送信要求受信部
109 認証結果利用者判別部
401 測位認証情報受信部
402 測位情報処理部
403 測位認証情報記憶部
404 固有暗号鍵記憶部
405 暗号化部
406 測位認証情報送信部
Claims (12)
- 測位情報配信手段からの測位情報に基づいて自己の位置を測位する移動体端末の測位結果に対して認証を与える測位結果認証方法であって、
認証のための情報である認証用情報を作成する制御局が、前記認証用情報を前記測位情報配信手段に送信するステップと、
前記測位情報配信手段が、時刻情報と当該測位情報配信手段の位置に関する情報を含んでなる前記測位情報及び受信した認証用情報を併せて送信するステップと、
前記移動体端末が、前記併せて送信された測位情報及び認証用情報を受信し、この受信した情報のうち前記測位情報に基づき自己の位置を測位するステップと、
前記移動体端末が、前記測位した自己の位置を位置情報として、その測位の時刻を時刻情報として記憶し、また、併せて認証用情報を記憶するステップと、
前記移動体端末が、前記記憶した位置情報と時刻情報、および、前記認証用情報を任意のタイミングで前記制御局に送信するステップと、
前記制御局が、受信した前記位置情報と前記時刻情報が正当か否かの認証を行うステップと、
を備えたことを特徴とする位置認証方法。 - 前記認証用情報は、時間帯ごとに異なっており、
前記制御局は、受信した前記位置情報と前記時刻情報が正当か否かの認証を行うステップを、前記時刻情報と前記認証用情報との時間的整合性に基づいて行う
ことを特徴とする請求項1に記載の位置認証方法。 - 測位情報配信手段からの測位情報に基づいて自己の位置を測位する移動体端末の測位結果に対して認証を与える測位結果認証方法であって、
暗号化用の認証鍵を作成する制御局が、前記認証鍵を前記測位情報配信手段に送信するステップと、
前記測位情報配信手段が、時刻情報と当該測位情報配信手段の位置に関する情報を含んでなる前記測位情報及び受信した認証鍵を併せて送信するステップと、
前記移動体端末が、前記併せて送信された測位情報及び認証鍵を受信し、この受信した情報のうち前記測位情報に基づき自己の位置を測位するステップと、
前記移動体端末が、前記測位した自己の位置を位置情報として、その測位の時刻を時刻情報として記憶し、また、併せて認証鍵を記憶するステップと、
前記移動体端末が、前記位置情報を前記認証鍵によって暗号化するステップと、
前記移動体端末が、前記暗号化した位置情報、時刻情報、および、前記認証鍵を任意のタイミングで前記制御局に送信するステップと、
前記制御局が、前記時刻情報によって特定した前記認証鍵に対応する復号鍵によって、前記暗号化した位置情報を復号化するステップと、
前記制御局が、前記復号化した位置情報と前記時刻情報が正当か否か認証するステップと、
を備えたことを特徴とする位置認証方法。 - 測位情報配信手段から受信した測位情報に基づいて測位を行う移動体端末であって、
前記測位情報配信手段が送信した前記測位情報配信手段の位置に関する情報とそのときの時刻に関する情報を含んだ測位情報、および、制御局で生成される認証用情報を受信する測位認証情報受信部と、
前記測位情報に基づいて前記移動体端末の位置情報を測位する測位情報処理部と、
前記位置情報、および、前記測位認証情報受信部が受信した前記認証用情報を記憶する測位認証情報記憶部と、
を備えたことを特徴とする移動体端末。 - 測位情報配信手段からの測位情報に基づいて測位を行う移動体端末であって、
前記測位情報配信手段が送信した前記測位情報配信手段の位置に関する情報とそのときの時刻に関する情報を含んだ測位情報、および、制御局で生成される認証用情報を受信する測位認証情報受信部と、
前記測位情報に基づいて前記移動体端末の位置情報を測位する測位情報処理部と、
前記位置情報、および、前記測位認証情報受信部が受信した前記認証用情報を記憶する測位認証情報記憶部と、
前記測位認証情報記憶部に記憶された位置情報、および、前記認証用情報を任意のタイミングで前記制御局に送信する測位認証情報送信部と、
を備えたことを特徴とする移動体端末。 - 前記認証用情報は、時間帯ごとに異なっていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の移動体端末。
- 測位情報配信手段からの測位情報に基づいて測位を行う移動体端末であって、
前記測位情報配信手段が送信した前記測位情報配信手段の位置に関する情報とそのときの時刻に関する情報を含んだ測位情報、および、制御局で生成される暗号化用の認証鍵を受信する測位認証情報受信部と、
前記測位情報に基づいて前記移動体端末の位置情報を測位する測位情報処理部と、
前記位置情報、および、前記測位認証情報受信部が受信した前記認証用情報を記憶する測位認証情報記憶部と、
前記測位認証情報記憶部に記憶された位置情報を前記認証鍵によって暗号化する暗号化部と、
前記暗号化された位置情報、および、時刻情報を任意のタイミングで前記制御局に送信する測位認証情報送信部と、
を備えたことを特徴とする移動体端末。 - 前記移動体端末に固有の暗号鍵を記憶する固有暗号鍵記憶部を、さらに備え、
前記暗号化部は、前記測位認証情報記憶部に記憶された位置情報を前記認証鍵および前記固有の暗号鍵によって暗号化する
ことを特徴とする請求項7に記載の移動体端末。 - 移動体端末で得られた測位結果に対して認証を与える制御局であって、
前記制御局から前記移動体端末への情報送信を中継する測位情報配信手段の位置に関する情報を含んだ測位情報、および、前記制御局で生成される認証用情報を、前記測位情報配信手段を介して前記移動体端末に送信する測位認証情報送信部と、
前記移動体端末から、前記移動体端末が前記測位情報に基づいて測位した位置情報とそのときの時刻情報、および、前記認証用情報を受信する測位認証情報受信部と、
前記位置情報と前記時刻情報が正当か否かの認証を行う認証処理部と、
を備えたことを特徴とする制御局。 - 前記認証用情報は、時間帯ごとに異なっており、
前記認証用情報をその生成した時刻と関連付けて記憶するデータベース部を、さらに備え、
前記認証処理部は、前記データベース部を参照し、前記測位認証情報受信部が受信した前記時刻情報と前記認証用情報の時間的整合性に基づいて、前記位置情報と前記時刻情報が正当か否かの認証を行う
ことを特徴とする請求項9に記載の制御局。 - 移動体端末で得られた測位結果に対して認証を与える制御局であって、
前記制御局から前記移動体端末への情報送信を中継する測位情報配信手段の位置に関する情報を含んだ測位情報、および、前記制御局で生成される暗号化用の認証鍵を、前記測位情報配信手段を介して前記移動体端末に送信する測位認証情報送信部と、
前記認証鍵に対応する復号鍵を記憶するデータベース部と、
前記移動体端末から、時刻情報、および、前記移動体端末が前記測位情報に基づいて測位し前記認証鍵によって暗号化した位置情報を受信する測位認証情報受信部と、
前記データベース部を参照して、前記復号鍵によって、前記暗号化した位置情報を復号化する復号化部と、
前記復号化の結果により前記復号化された位置情報と時刻情報が正当か否か認証する認証処理部と、
その認証結果を記憶する認証結果記憶部と、
前記認証結果記憶部に記憶した認証結果を送信する認証結果送信部と、
を備えたことを特徴とする制御局。 - 前記移動体端末以外の認証結果利用者装置からの認証結果送信要求を受信する認証結果送信要求受信部と、
前記認証結果送信要求を送信した前記認証結果利用者装置が前記認証結果を利用する権限のあるものか否かを判別する認証結果利用者判別部と、をさらに備え、
前記認証結果送信部は、前記認証結果利用者判別部により前記認証結果利用者装置が前記認証結果を利用する権限のあるものであると判別した場合に、前記認証結果記憶部に記憶された前記認証結果を前記認証結果利用者装置に送信する
ことを特徴とする請求項11に記載の制御局。
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