JP2007081521A - 通信システムの暗号処理更新装置および暗号処理更新方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回線の利用率やサービスで求められるセキュリティレベルに応じて暗号アルゴリズムおよび暗号鍵の変更を効率的に実現する。
【解決手段】 通信ネットワークＮＷ２５上でのトラヒックを監視して回線の利用率をトラヒック監視部５９で検出し、ホストサーバ装置３１のセキュリティプロトコルから現在の暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得しておき、解析機能部５７が、現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出された回線の利用率と決定された更新値とを比較し、回線の利用率やよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択し、選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加してホストサーバ装置３１のセキュリティプロトコルに送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回線の利用率やサービスで求められるセキュリティレベルに応じて暗号アルゴリズムおよび暗号鍵の変更を効率的に実現することができる通信システムの暗号処理更新装置および暗号処理更新方法に関する。

インターネットのような多くのユーザに利用される広域ネットワークにおいて、安全に通信を行うためにはセキュリティを保証する必要がある。

インターネットアクセス等で適用されるセキュリティプロトコルの運用は、秘匿性は高いが処理量が比較的多い公開鍵暗号方式による認証処理、秘匿性は低いが処理量が比較的少ない共通鍵暗号方式によるデータ暗号処理の組み合わせが一般的である。

いずれの暗号方式も、サイト単位もしくはコンテンツ単位等で暗号鍵の交換を実施している。つまり１つの暗号鍵の利用開始から終了までのライフサイクルは固定的であり、長いか短いかの二極化がなされていると考えられる。例えば、通信技術におけるＩＰ上のセキュリティを保証するプロトコルであるIP-Sec（Security Architecture for Internet Protocol）、放送技術におけるスクランブル技術等(ARIB STD B-24)が知られている。

従来、通信システムの暗号処理更新装置としては、特許文献１に記載された通信装置が知られている。この通信装置は、第１のルータのＩＫＥ部はホスト端末からのユーザトラヒックを受信すると、第２のルータとの間でIP-sec通信を行うためのＳＡ（Security Association）を第２のルータのＩＫＥ部とネゴシエーションして確立し、ＳＡの更新（鍵の更新）を行う更新期間において、第１のルータの負荷判定部は第１のルータの負荷状況を判定し、高負荷時にはＳＡの更新を行わないようにする。

すなわち、この通信装置は、自装置内の負荷に応じて論理的なコネクションの更新を行うかどうか判断し、高負荷時には更新動作を抑制して、低負荷時にのみ更新を行うようにするという利点を有するものである。
特開２００４−３２８２９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の通信システムの暗号処理更新装置にあっては、自装置内の負荷に応じて更新動作を行うものの、通信頻度に応じて暗号鍵を更新するものではなかったので、回線の利用率が高いときでも自装置内の負荷が低ければ更新動作を行っていた。このため、回線の利用率が高いネットワーク環境下で暗号鍵を更新しなければはらず、更新処理に多大な時間を要することもあった。

ところで、処理能力の高い機器に適用した場合や、時間の経過と共に価値が損なわれない例えば映画のようなコンテンツ等を対象とする場合は、ライフサイクルの短い暗号鍵の運用が望ましい。

一方、屋外設置等でバッテリー駆動を前提とした端末への適用や、時間の経過と共に価値が損なわれる例えば検針データのようなコンテンツを対象とするサービスが混在する場合、さにはサービスに応じて柔軟にセキュリティ機能の運用が求められる場合等に、用途に応じて暗号鍵の更新を柔軟に行うにはその対応は困難である。

そこで、通信頻度が比較的少なくバッテリーで駆動する端末のように長寿命化が重要になるサービスから、通信頻度が比較的多く秘匿性が求められるサービスまで、同一システムにより対応が可能となるシステムの提供が切望されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、回線の利用率やサービスで求められるセキュリティレベルに応じて暗号鍵の変更を効率的に実現することができる通信システムの暗号処理更新装置および暗号処理更新方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新装置であって、前記通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出するトラヒック監視手段と、前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記トラヒック監視手段により検出された回線の利用率と前記決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択手段と、前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信手段とを有することを要旨とする。

請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新装置であって、前記通信ネットワーク上での相互のサービス種別を監視してセキュリティレベルを検出するセキュリティレベル監視手段と、前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記セキュリティレベル監視手段により検出されたセキュリティレベルと前記決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択手段と、前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信手段とを有することを要旨とする。

請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新方法において、前記通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出するトラヒック監視ステップと、前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得ステップと、前記取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記検出された回線の利用率と前記決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択ステップと、前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信ステップとを有することを要旨とする。

請求項１０記載の発明は、上記課題を解決するため、ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新方法において、前記通信ネットワーク上での相互のサービス種別を監視してセキュリティレベルを検出するセキュリティレベル監視ステップと、前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得ステップと、前記取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記検出されたセキュリティレベルと前記決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択ステップと、前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信ステップとを有することを要旨とする。

請求項１または７項に記載の本発明によれば、通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出し、ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得しておき、取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出された回線の利用率と決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択し、選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加してホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できるので、無線ネットワーク方式に適用した場合には電波の有効利用に寄与することができる。また、通信システムに求められるセキュリティ機能の要求度に応じて、柔軟な暗号鍵の更新運用を実現することができる。その結果、通信頻度が比較的少なく主にバッテリー駆動による端末の長寿命化が重要なサービスから、通信頻度が比較的多く主に秘匿性が求められるサービスまで、同一の通信システムにおいて対応することが可能になる。

また、請求項２または８項に記載の本発明によれば、検出された回線の利用率に応じて、回線の利用率が前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を下げ、利用率が前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を上げるように算出することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できる。

また、請求項３または９項に記載の本発明によれば、検出された回線の利用率に応じて、暗号鍵の更新頻度を算出しておき、前回までに選択した暗号アルゴリズムとその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積しておき、算出された更新頻度に応じて、経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を前回までの経験則を踏まえて効率的に実現できる。

請求項４または１０項に記載の本発明によれば、通信ネットワーク上でのサービス種別を監視してセキュリティレベルを検出し、ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得しておき、取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出されたセキュリティレベルと決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択し、選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加してホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信することで、セキュリティレベルに応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できるので、無線ネットワーク方式に適用した場合には電波の有効利用に寄与することができる。また、通信システムに求められるセキュリティ機能の要求度に応じて、柔軟な暗号鍵の更新運用を実現することができる。その結果、通信頻度が比較的少なく主にバッテリー駆動による端末の長寿命化が重要なサービスから、通信頻度が比較的多く主に秘匿性が求められるサービスまで、同一の通信システムにおいて対応することが可能になる。

また、請求項５または１１項に記載の本発明によれば、検出されたセキュリティレベルに応じて、セキュリティレベルが前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を上げ、セキュリティレベルが前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を下げるように算出することで、セキュリティレベルに応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できる。

また、請求項６または１２項に記載の本発明によれば、検出されたセキュリティレベルに応じて、暗号鍵の更新頻度を算出しておき、前回までに選択した暗号アルゴリズムとその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積しておき、算出された更新頻度に応じて、経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を前回までの経験則を踏まえて効率的に実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。

図１に示すように、通信システムは、ネットワークＮＷ２５に接続されたユーザ端末１１と、ネットワークＮＷ２５に接続されたホストサーバ装置３１と、ネットワークＮＷ２５に接続された暗号処理更新装置５１と、ネットワークＮＷ２５に接続されたセキュリティプロトコルサーバ装置６１とを有している。

ユーザ端末１１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデム（ＭＯＤＥＭ）からなるＮＷ−Ｉ／Ｆ（ネットワークインターフェース）１３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ１７に記憶されているアプリケーション（ソフトウエア）２１とセキュリティプロトコル１９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ１５と、例えば商用電源ＡＣ１００Ｖに接続して端末内に直流電源を供給する電源部２３とから構成されている。なお、本実施の形態においては、電源部２３は商用電源ＡＣ１００Ｖと接続されているように記載してあるが、電源部２３にバッテリーのような直流電源を接続してもよい。

ホストサーバ装置３１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ３３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ３７に記憶されているアプリケーション４１とセキュリティプロトコル３９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ３５とから構成されている。

暗号処理更新装置５１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ５３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ５５に記憶されているソフトウエアからなる解析機能部５７とトラヒック監視部５９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ５８と、判断結果を蓄積するデータベースＤＢ５６とから構成されている。

セキュリティプロトコルサーバ装置６１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ６３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ６５に記憶されているキーマネージャー（ソフトウエア）６７と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ６９とから構成されている。

なお、セキュリティプロトコル１９，３９は、インターネットのような多くのユーザに利用される広域ネットワークにおいて安全な通信を行うための代表的なプロトコルであり、ＩＰ上のセキュリティを保証するプロトコルであるＩＰｓｅｃが知られている。IP-secでは、暗号情報や認証情報を扱うため、鍵とアルゴリズムが必要である。したがって、IP-secによる通信を行うためには、通信を行う両ノード間にＳＡと称される論理的なコネクションを構築して両ノードで鍵やアルゴリズム等の情報を共有する必要がある。また、同じ鍵を長時間利用し続けると第三者に鍵を推察されてしまう可能性が高くなるので、鍵を更新する必要がある。

次に、図２〜図４を参照して、通信システムの暗号処理更新装置５１における動作を説明する。

まず、ユーザは、ユーザ端末１１の電源部２３に商用電源ＡＣ１００Ｖを供給しユーザ端末１１のＣＰＵ１５からＲＯＭ／ＲＡＭ１７に記憶されているアプリケーションソフトウェア（ブラウザソフトウェア等）を起動させる。これに応じて、ユーザ端末１１とホストサーバ装置３１との間でネットワークＮＷ２５を介して回線が接続される。

次いで、ユーザ端末１１のセキュリティプロトコル１９とホストサーバ装置３１のセキュリティプロトコル３９との間で、ネゴシエーションによりＳＡ（Security Association）を確立する。

この時、ホストサーバ装置３１は、セキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７に暗号アルゴリズムおよび暗号鍵の発行を依頼するので、これに応じてキーマネージャー６７は暗号アルゴリズムおよび暗号鍵をホストサーバ装置３１のセキュリティプロトコル３９に返送し、さらに、セキュリティプロトコル３９からこの暗号アルゴリズムおよび暗号鍵がユーザ端末１１のセキュリティプロトコル１９に送信される。

ここで、図２に示すフローチャートを参照して、暗号処理更新装置５１の基本動作について説明する。

（１回目の処理の流れ）
まず、ステップＳ１０では、セキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７において、ホストサーバ装置３１に発行した暗号アルゴリズムの種別および暗号鍵長等の情報を取得して暗号処理更新装置５１の解析機能部５７に送信する。

次いで、ステップＳ２０では、暗号処理更新装置５１のトラヒック監視部５９は、ネットワークＮＷ２５上のトラヒックを監視して回線容量に対する回線の利用率を検出する。また、トラヒック監視部５９は、ネットワークＮＷ２５上のユーザ端末１１とホストサーバ装置３１との間の相互通信を監視してＴＣＰ／ＩＰ上のポート番号におけるサービス種別を判別し、図７に示す対応表を参照して、当該サービス種別に対応するセキュリティレベルを検出する。
ステップＳ３０では、解析機能部５７は、トラヒック監視部５９により監視されている上述した回線の利用率やセキュリティレベルに対応する暗号鍵の更新頻度を図４に示す変換テーブルのグラフから求め、求められた更新頻度に対応するデフォルトの暗号アルゴリズムの種別、暗号鍵長の発行をセキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７に依頼し、キーマネージャー６７が発行した暗号アルゴリズムの種別、暗号鍵長（ｂｉｔ数）、暗号鍵に対して、鍵更新が必要かどうかを判断する。

判断結果として鍵更新が必要な場合（ステップＳ３０でＮＧ）は、ステップＳ４０に進み、解析機能部５７は、ステップＳ３０での判断結果となる選択した暗号アルゴリズムに関する例えば正規分布、すなわち、更新頻度と利用率をデータベースＤＢ５６に蓄積し、ステップＳ５０に進む。

一方、判断結果として鍵の更新が不必要な場合（ステップＳ３０でＯＫ）は、処理を連続実行する。

次いで、ステップＳ５０では、解析機能部５７は、セキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７に対して暗号アルゴリズムの種別および暗号鍵長からなる鍵更新指示に送信する。

次いで、ステップＳ６０では、セキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７は、暗号処理更新装置５１から受信した鍵更新指示に応じて鍵更新を行う。これに応じて、キーマネージャー６７は暗号アルゴリズムおよび暗号鍵をホストサーバ装置３１のセキュリティプロトコル３９に返送する。その結果、セキュリティプロトコル３９からこの暗号アルゴリズムおよび暗号鍵によるセキュリティプロトコルの運用更新が行われる。

（２回目以降の処理の流れ）
ステップＳ１０において、セキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７は、ホストサーバ装置３１に発行した暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長等の情報を取得して暗号処理更新装置５１の解析機能部５７に送信する。

次いで、ステップＳ２０において、暗号処理更新装置５１のトラヒック監視部５９は、ネットワークＮＷ２５上のトラヒックを監視して回線容量に対する回線の利用率や相互通信のセキュリティレベルを検出する。また、トラヒック監視部５９は、ネットワークＮＷ２５上のユーザ端末１１とホストサーバ装置３１との間の相互通信を監視してＴＣＰ／ＩＰ上のポート番号におけるサービス種別を判別し、図７に示す対応表を参照して、当該サービス種別に対応するセキュリティレベルを検出する。
ここで、暗号処理更新装置５１のデータベースＤＢ５６には、前回までに選択した暗号アルゴリズムとその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積されている。

そこで、ステップＳ３０では、解析機能部５７は、トラヒック監視部５９により監視されている利用率やセキュリティレベルに対して、セキュリティプロトコルサーバ装置６１のキーマネージャー６７が発行した暗号アルゴリズムと暗号鍵長および暗号鍵と、データベースＤＢ５６から読み出した前回までの当該暗号アルゴリズムの更新頻度とを比較分析処理して、鍵更新が必要かどうかを判断する。次いで、ステップＳ４０、Ｓ５０、Ｓ６０に進み、同様の処理が行われる。

解析機能部５７は、ステップＳ３０での判断結果となる選択した暗号アルゴリズムとその更新頻度を経験則テーブルとしてデータベースＤＢ５６に蓄積しているので、例えば図３に示す正規分布ように、選択した暗号アルゴリズムの更新頻度とトラヒックステータス（通信データ量、利用率）との関係になることが解る。

また、図４に示す変換テーブルのグラフように、トラヒックを監視して回線容量に対する回線の利用率や相互通信のセキュリティレベルと更新頻度との関係が反比例となることが解る。

すなわち、解析機能部５７は、トラヒックを監視して回線容量に対する利用率やセキュリティレベルが前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を下げ、利用率やセキュリティレベルが前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を上げように動作する。

次に、図５を参照して、暗号処理更新装置５１の解析機能部５７のソフトウエア構造について説明する。図５に示すステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ５０のそれぞれの処理は上述した図２に示す処理と同様であるので、その説明を省略する。 ステップＳ３０では、解析機能部５７は、例えば暗号アルゴリズムと暗号鍵長とを乗算演算して更新値を決定する。例えば、暗号アルゴリズムの種別（ＤＥＳ，３ＤＥＳ，ＡＥＳ）に応じて重み付けの係数を表す重み係数値と暗号鍵長（１６bit，３２bit，６４bit，１２８bit）とを乗算すると、更新値は図６に示すマトリクスのように、要求される処理能力としてライト側からヘビー側に向かうような値が選ばれる。

（回線の利用率を採用する場合）
また、ステップＳ３０では、解析機能部５７は、トラヒックの利用率と、暗号鍵の更新値との比較演算等により鍵更新が必要かどうかを判断する。すなわち、ステップＳ３０では、解析機能部５７は、取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出された回線の利用率と決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する。

（セキュリティレベルを採用する場合）
また、ステップＳ３０では、解析機能部５７は、要求される相互通信のセキュリティレベルと、暗号鍵の更新値との比較演算等により鍵更新が必要かどうかを判断する。

すなわち、ステップＳ３０では、解析機能部５７は、取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出された相互通信のセキュリティレベルと決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する。

また、解析機能部５７は、例えば要求されるサービス種別とセキュリティレベルとを乗算演算して更新値を決定する。例えば、サービス種別（検針サービス，ストリーミングサービス，ネットバンキングサービス）に応じて重み付けの係数を表す重み係数値とセキュリティレベルの重み係数値とを乗算すると、更新値は図７に示す対応表のように、要求されるセキュリティレベルに応じてライト側からヘビー側に向かうような値が選ばれる。

さらに、ステップＳ４０では、解析機能部５７は、ステップＳ３０での判断結果となる選択した暗号アルゴリズムとその更新頻度を判断結果として経験則テーブルを生成しデータベースＤＢ５６に蓄積しておき、次回、暗号鍵の更新値を決定する処理、すなわち、ステップＳ３０に対してフィードバックすることで、暗号鍵の更新の最適化が可能である。

（回線の利用率を採用する場合の効果）
このように、通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出し、ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得しておき、取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出された回線の利用率と決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択し、選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加してホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できるので、無線ネットワーク方式に適用した場合には電波の有効利用に寄与することができる。

また、通信システムに求められるセキュリティ機能の要求度に応じて、柔軟な暗号鍵の更新運用を実現することができる。その結果、通信頻度が比較的少なくバッテリー駆動による端末の長寿命化が重要な例えば検針サービスから、通信頻度が比較的多く秘匿性が求められる例えばネットバンキングサービスまで、同一の通信システムにおいて対応することが可能になる。

また、検出された回線の利用率に応じて、回線の利用率が前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を下げ、利用率が前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を上げるように算出することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を効率的に実現することができる。

また、検出された回線の利用率に応じて、暗号鍵の更新頻度を算出しておき、前回までに選択した暗号アルゴリズムと暗号鍵長のその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積しておき、算出された更新頻度に応じて、経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断することで、回線の利用率に応じて暗号鍵の変更を前回までの経験則を踏まえて効率的に実現することができる。

（セキュリティレベルを採用する場合の効果）
また、通信ネットワーク上での相互通信を監視してセキュリティレベルを検出し、ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得しておき、取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、検出されたセキュリティレベルと決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択し、選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加してホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信することで、セキュリティレベルに応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できるので、無線ネットワーク方式に適用した場合には電波の有効利用に寄与することができる。また、通信システムに求められるセキュリティ機能の要求度に応じて、柔軟な暗号鍵の更新運用を実現することができる。その結果、通信頻度が比較的少なく主にバッテリー駆動による端末の長寿命化が重要な例えば検針サービスから、通信頻度が比較的多く主に秘匿性が求められる例えばネットバンキングサービスまで、同一の通信システムにおいて対応することが可能になる。

また、検出されたセキュリティレベルに応じて、セキュリティレベルが前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を上げ、セキュリティレベルが前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を下げるように算出することで、セキュリティレベルに応じて暗号鍵の変更を効率的に実現できる。

また、検出されたセキュリティレベルに応じて、暗号鍵の更新頻度を算出しておき、前回までに選択した暗号アルゴリズムとその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積しておき、算出された更新頻度に応じて、経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断することで、セキュリティレベルに応じて暗号鍵の変更を前回までの経験則を踏まえて効率的に実現できる。

（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る遠隔検針システムの構成を示す図である。

図８に示すように、遠隔検針システムは、ネットワークＮＷ２５に接続されたメータ端末８１と、ネットワークＮＷ２５に接続された検針サーバ装置８５とを有している。

メータ端末８１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデム（ＭＯＤＥＭ）からなるＮＷ−Ｉ／Ｆ（ネットワークインターフェース）１３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ１７に記憶されているアプリケーション（ソフトウエア）２１とセキュリティプロトコル１９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ１５と、例えば商用電源ＡＣ１００Ｖに接続して端末内に直流電源を供給する電源部２３と、日時を計時するタイマ８３とから構成されている。

検針サーバ装置８５は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ３３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ３７に記憶されているアプリケーション４１とセキュリティプロトコル３９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ３５と、ＲＯＭ／ＲＡＭ５５に記憶されているソフトウエアからなる解析機能部５７とトラヒック監視部５９と、判断結果を蓄積するデータベースＤＢ５６と、ＲＯＭ／ＲＡＭ６５に記憶されているキーマネージャー（ソフトウエア）６７とから構成されている。

次に、図９に示すシーケンス図を参照して、遠隔検針システムの検針サーバ装置８５における動作を説明する。なお、この遠隔検針システムの検針サーバ装置８５の基本的な動作説明は以下の通りであるが、その詳細な動作説明や効果説明は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

まず、ステップＳ２１０では、検針サーバ装置８５の解析機能部５７は、セキュリティプロトコル３９から、現在の暗号アルゴリズム、暗号鍵長などのデータを取得する。

次いで、ステップＳ２２０では、解析機能部５７は、例えば図６に示すマトリクスを参照して、デフォルトの設定値から更新値を決定する。

次いで、ステップＳ２３０では、メータ端末８１のセキュリティプロトコル１９と、検針サーバ装置８５のセキュリティプロトコル３９との間で暗号鍵の配信（認証等）が行われる。

次いで、ステップＳ２４０では、メータ端末８１のアプリケーション２１は、タイマ８３が所定時刻となった場合に、この暗号鍵を用いて収集した検針データを暗号化し、検針サーバ装置８５のアプリケーション４１に送信する。

次いで、ステップＳ２４５では、トラヒック監視部５９は、検針データの受信に際し、通信パケットのトラヒックをモニタしてその利用率を監視する。

次いで、ステップＳ２５０では、解析機能部５７は、ステップＳ２２０で決定した更新値、ステップＳ２４５で監視した利用率、前回ステップＳ２７０で蓄積した判断結果に基づいて比較分析処理して、暗号鍵の更新が必要かどうかを判断する。

ステップＳ２６０では、解析機能部５７は、判断結果として鍵更新が必要な場合（ステップＳ２６０でＮＧ）は、ステップＳ２７０に進み、解析機能部５７は、ステップＳ２５０での判断結果となる選択した暗号アルゴリズムの更新頻度と利用率をデータベースＤＢ５６に蓄積する。

一方、判断結果として鍵更新が不必要な場合（ステップＳ２６０でＯＫ）は、処理を連続実行する。

次いで、ステップＳ２８０では、解析機能部５７は、セキュリティプロトコル３９に対して鍵更新指示を送信する。

次いで、ステップＳ２９０では、メータ端末８１のセキュリティプロトコル１９と、検針サーバ装置８５のセキュリティプロトコル３９との間で暗号鍵配信（認証等）が行われる。

なお、本実施の形態では、アプリケーションの動作としてメータ端末８１から発呼しているが、本発明はトラヒック監視部５９および解析機能部５７の導入により実現される方式およびシステムであるため、双方向またはマルチキャスト等の配信方式を採用した場合でもこれ依存しないことは言うまでもない。

（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る遠隔検針システムの構成を示す図である。

図１０に示すように、通信システムは、ネットワークＮＷ２５に接続されたメータ端末９３と、ネットワークＮＷ２５に接続された検針サーバ装置９５と、ネットワークＮＷ２５に接続された暗号処理更新装置５１と、ネットワークＮＷ２５に接続されたセキュリティプロトコルサーバ装置６１とを有している。

ユーザ端末９３は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデム（ＭＯＤＥＭ）からなるＮＷ−Ｉ／Ｆ（ネットワークインターフェース）１３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ１７に記憶されているアプリケーション（ソフトウエア）２１とセキュリティプロトコル１９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ１５と、例えば商用電源ＡＣ１００Ｖに接続して端末内に直流電源を供給する電源部２３と、日時を計時するタイマ９１とから構成されている。

検針サーバ装置９５は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ３３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ３７に記憶されているアプリケーション４１とセキュリティプロトコル３９と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ３５とから構成されている。

暗号処理更新装置５１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ５３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ５５に記憶されているソフトウエアからなる解析機能部５７とトラヒック監視部５９と、判断結果を蓄積するデータベースＤＢ５６とから構成されている。

セキュリティプロトコルサーバ装置６１は、ネットワークＮＷ２５に接続されたモデムからなるＮＷ−Ｉ／Ｆ６３と、ＲＯＭ／ＲＡＭ６５に記憶されているキーマネージャー（ソフトウエア）６７と、制御データを読み出して実行するＣＰＵ６９とから構成されている。

次に、図１１に示すシーケンス図を参照して、遠隔検針システムの暗号処理更新装置５１における動作を説明する。なお、この遠隔検針システムの暗号処理更新装置５１の基本的な動作説明は以下の通りであるが、その詳細な動作説明や効果説明は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

まず、ステップＳ３１０では、解析機能部５７は、検針サーバ装置９５のセキュリティプロトコル３９から、現在の暗号アルゴリズム、暗号鍵長などのデータを取得する。

次いで、ステップＳ３２０では、解析機能部５７は、例えば図６に示すマトリクスを参照して、デフォルトの設定値から更新値を決定する。

次いで、ステップＳ３３０では、メータ端末９３のセキュリティプロトコル１９と、検針サーバ装置９５のセキュリティプロトコル３９との間で暗号鍵の配信（認証等）が行われる。

次いで、ステップＳ３４０では、メータ端末９３のアプリケーション２１は、タイマ９１が規定時刻となった場合に、この暗号鍵を用いて収集した検針データを暗号化し、検針サーバ装置９５のアプリケーション４１に送信する。

次いで、ステップＳ３４５では、トラヒック監視部５９は、検針データの受信に際し、通信パケットのトラヒックをモニタしてその利用率を監視する。

次いで、ステップＳ３５０では、解析機能部５７は、ステップＳ３２０で決定した更新値、ステップＳ３４５で監視した利用率、前回ステップＳ３７０で蓄積した判断結果に基づいて比較分析処理して、暗号鍵の更新が必要かどうかを判断する。

ステップＳ３６０では、解析機能部５７は、判断結果として鍵更新が必要な場合（ステップＳ３６０でＮＧ）は、ステップＳ３７０に進み、解析機能部５７は、ステップＳ３５０での判断結果となる選択した暗号アルゴリズムの更新頻度と利用率をデータベースＤＢ５６に蓄積する。

一方、判断結果として鍵更新が不必要な場合（ステップＳ３６０でＯＫ）は、処理を連続実行する。

次いで、ステップＳ３８０では、解析機能部５７は、セキュリティプロトコル３９に対して送信する。

次いで、ステップＳ３９０では、メータ端末９３のセキュリティプロトコル１９と、検針サーバ装置９５のセキュリティプロトコル３９との間で暗号鍵配信（認証等）が行われる。

なお、第２および第３の実施の形態においては、トラヒック監視部により通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出しておき、検出された回線の利用率を用いて制御動作を行っているが、これに代わって、トラヒック監視部により通信ネットワーク上での相互通信におけるサービス種別を監視してセキュリティレベルを検出しておき、検出されたセキュリティレベルを用いて制御動作を行ってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。 暗号処理更新装置５１の基本動作について説明するためのフローチャートである。 選択した暗号アルゴリズムの更新頻度が正規分布を示すこと示すグラフである。 回線の利用率やセキュリティレベルに対応する暗号鍵の更新頻度を示す変換テーブルのグラフである。 暗号処理更新装置５１の解析機能部５７のソフトウエア構造について説明するためのフローチャートである。 暗号アルゴリズムの種別に応じた重み付け係数値と暗号鍵長との乗算値を更新値として表すマトリクスである。 サービス種別に応じた重み付け係数値とセキュリティレベルとの乗算値を更新値として表す対応表である。 本発明の第２の実施の形態に係る遠隔検針システムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る遠隔検針システムの動作手順を示すシーケンス図である。 本発明の第３の実施の形態に係る遠隔検針システムの構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る遠隔検針システムの動作手順を示すシーケンス図である。

符号の説明

１１ ユーザ端末
１５，３５，５８，６９ ＣＰＵ
１７，３７，６５ ＲＯＭ／ＲＡＭ
１９，３９ セキュリティプロトコル
２１，４１ アプリケーション
２３ 電源部
２５ 通信ネットワーク
３１ ホストサーバ装置
５１ 暗号処理更新装置
５７ 解析機能部
５９ トラヒック監視部（セキュリティレベル監視手段）
６１ セキュリティプロトコルサーバ装置
６７ キーマネージャー
８１，９３ メータ端末
８３，９１ タイマ
８５，９５ 検針サーバ装置

Claims (12)

1. ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新装置であって、
   前記通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出するトラヒック監視手段と、
   前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得手段と、
   前記データ取得手段により取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記トラヒック監視手段により検出された回線の利用率と前記決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択手段と、
   前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信手段とを有することを特徴とする通信システムの暗号処理更新装置。
2. 前記トラヒック監視手段により検出された回線の利用率に応じて、前記回線の利用率が前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を下げ、利用率が前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を上げるように算出する更新頻度算出手段を有することを特徴とする請求項１記載の通信システムの暗号処理更新装置。
3. 前記トラヒック監視手段により検出された回線の利用率に応じて、暗号鍵の更新頻度を算出する更新頻度算出手段を有し、
   前記選択手段は、
   前回までに選択した暗号アルゴリズムと暗号鍵長のその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積する蓄積手段と、
   前記算出された更新頻度に応じて、前記経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断する判断手段とを有することを特徴とする請求項１記載の通信システムの暗号処理更新装置。
4. ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新装置であって、
   前記通信ネットワーク上での相互のサービス種別を監視してセキュリティレベルを検出するセキュリティレベル監視手段と、
   前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得手段と、
   前記データ取得手段により取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記セキュリティレベル監視手段により検出されたセキュリティレベルと前記決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択手段と、
   前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信手段とを有することを特徴とする通信システムの暗号処理更新装置。
5. 前記セキュリティレベル監視手段により検出された相互通信のセキュリティレベルに応じて、前記セキュリティレベルが前回の値より高くなると暗号鍵の更新頻度を上げ、セキュリティレベルが前回の値より低くなると暗号鍵の更新頻度を下げるように算出する更新頻度算出手段を有することを特徴とする請求項４記載の通信システムの暗号処理更新装置。
6. 前記セキュリティレベル監視手段により検出された相互通信のセキュリティレベルに応じて、暗号鍵の更新頻度を算出する更新頻度算出手段を有し、
   前記選択手段は、
   前回までに選択した暗号アルゴリズムと暗号鍵長のその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積する蓄積手段と、
   前記算出された更新頻度に応じて、前記経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断する判断手段とを有することを特徴とする請求項４記載の通信システムの暗号処理更新装置。
7. ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新方法において、
   前記通信ネットワーク上でのトラヒックを監視して回線の利用率を検出するトラヒック監視ステップと、
   前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得ステップと、
   前記取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記検出された回線の利用率と前記決定された更新値とを比較し、回線の利用率よりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択ステップと、
   前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信ステップとを有することを特徴とする通信システムの暗号処理更新方法。
8. 前記検出された回線の利用率に応じて、前記回線の利用率が前回の値より大きくなると暗号鍵の更新頻度を下げ、利用率が前回の値より小さくなると暗号鍵の更新頻度を上げるように算出する更新頻度算出ステップを有することを特徴とする請求項７記載の通信システムの暗号処理更新方法。
9. 前記トラヒック監視ステップにより検出された回線の利用率に応じて、暗号鍵の更新頻度を算出する更新頻度算出ステップを有し、
   前記選択ステップは、
   前回までに選択した暗号アルゴリズムと暗号鍵長のその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積する蓄積ステップと、
   前記算出された更新頻度に応じて、前記経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断する判断ステップとを有することを特徴とする請求項７記載の通信システムの暗号処理更新方法。
10. ユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信ネットワークを介して接続されているホストサーバ装置との両者が有するセキュリティプロトコルにより運用される暗号鍵を更新する通信システムの暗号処理更新方法において、
    前記通信ネットワーク上での相互のサービス種別を監視してセキュリティレベルを検出するセキュリティレベル監視ステップと、
    前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルから現在用いられている暗号アルゴリズムと暗号鍵長のデータを取得するデータ取得ステップと、
    前記取得された現在使用中の暗号アルゴリズムの種別に応じた重み係数値と暗号鍵長との積値から更新値を決定し、前記検出されたセキュリティレベルと前記決定された更新値とを比較し、セキュリティレベルよりも更新値の方が小さくなるように暗号アルゴリズムと暗号鍵長との組み合わせを選択する選択ステップと、
    前記選択された暗号アルゴリズムおよび暗号鍵長の組み合わせを鍵更新指示に付加して前記ホストサーバ装置のセキュリティプロトコルに送信する送信ステップとを有することを特徴とする通信システムの暗号処理更新方法。
11. 前記セキュリティレベル監視ステップにより検出された相互通信のセキュリティレベルに応じて、前記セキュリティレベルが前回の値より高くなると暗号鍵の更新頻度を上げ、セキュリティレベルが前回の値より低くなると暗号鍵の更新頻度を下げるように算出する更新頻度算出ステップを有することを特徴とする請求項１０記載の通信システムの暗号処理更新方法。
12. 前記セキュリティレベル監視ステップにより検出された相互通信のセキュリティレベルに応じて、暗号鍵の更新頻度を算出する更新頻度算出ステップを有し、
    前記選択ステップは、
    前回までに選択した暗号アルゴリズムと暗号鍵長のその更新頻度を判断結果として経験則テーブルに蓄積する蓄積手段と、
    前記算出された更新頻度に応じて、前記経験則テーブルに蓄積した前回までの判断結果に基づいて暗号鍵の更新が必要かどうかを判断する判断手段とを有することを特徴とする請求項１０記載の通信システムの暗号処理更新方法。
    

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