JP2009005278A - 無線通信装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線ＵＳＢ等の無線通信装置における鍵情報の交換を、無線のまま、かつ安全に行い、無線通信のセキュリティ性を向上させる。
【解決手段】無線信号の送受信を行なう送受信部と、データを変復調する変復調部と、通信手順の確立と前記データの暗号化及び復号化を行なうプロトコル制御部と、を有する無線通信部と、光信号の送受信を行なう光送受信部と、該光送受信部を介して前記データの暗号化及び復号化を実行するための鍵情報を変復調する光通信変復調部と、前記鍵情報の通信手順を確立する光通信プロトコル制御部と、を有する光通信部と、前記無線通信部及び前記光通信部を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記光通信部により前記鍵情報を受信することにより、該鍵情報を共通鍵として使用して、前記無線通信部におけるデータの暗号化及び複合化を行なうことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置及び無線システムに関し、特に、セキュリティー機能を有する無線通信装置の鍵情報の通信方法に関するものである。

無線技術の発達に伴い、従来有線で接続されていたものが無線での接続に変化しているケースが多く見られる。例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）はＩＥＥＥ８０２．３に代表されるイーサネット（登録商標）での接続が主流であったが、近年はＩＥＥＥ８０２．１１系統に代表される無線ＬＡＮでの接続が多くの情報通信機器で採用されている。この流れは、ＬＡＮに限らず、ＰＡＮ（Personal Area Network）にも広がっている。
その一例として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）が挙げられる。ＵＳＢは現在、安価でかつ安定したＰＡＮ構築ができるため、広く普及している。このＵＳＢの手軽さをさらに高めるために、無線ＵＳＢ（Ｗ−ＵＳＢ）の要求が高まっている。一方で無線は、電波を利用するものであるため、その物理特性から、誰でも通信を傍受できる可能性がある。そのため、無線ＵＳＢによる通信をセキュリティーで保護する機能が必須となっている。

このセキュリティー機能の実現は、共通鍵を使用した認証手法（共通鍵暗号方式）によるのが一般的である。共通鍵暗号方式とは、暗号化と復号化で同じ鍵を使う暗号方式のことである。この方式においては、通信相手と予め鍵の交換を行う必要がある。したがって、この鍵の交換は初回の接続時に行われるが、鍵が通信相手以外の第三者に盗聴されてしまうと、セキュリティー機能を果たせなくなるため、安全な方法にて鍵の交換をしなければならない。特許文献１には、無線ＵＳＢ装置の初回接続時における鍵交換を、有線接続にて行う技術が開示されている。
特開２００２−２３６５６１公報

しかし、特許文献１記載の技術では、有線通信装置に比べてより自由度が高く手軽に使用できる無線通信装置であるはずにも関わらず、鍵を交換するためには有線で接続しなければならない等の手間が生じ、その手軽さを欠く原因となっている。
そこで、本発明は、鍵情報の交換等に可視光通信を使用することで、自由度の高い無線通信の利点を生かしつつ、高いセキュリティーレベルで鍵情報の交換が可能な技術を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、無線信号の送受信を行なう送受信部（ＲＦ部）と、データを変復調する変復調部と、通信手順の確立と前記データの暗号化及び復号化を行なうプロトコル制御部と、を有する無線通信部と、光信号の送受信を行なう光送受信部と、該光送受信部を介して前記データの暗号化及び復号化を実行するための鍵情報を変復調する光通信変復調部と、前記鍵情報の通信手順を確立する光通信プロトコル制御部と、を有する光通信部と、前記無線通信部及び前記光通信部を制御する制御手段（ＣＰＵ）と、を備え、前記制御手段は、前記光通信部により前記鍵情報を受信することにより、該鍵情報を共通鍵として使用して、前記無線通信部におけるデータの暗号化及び複合化を行なうことを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の無線通信装置を搭載した少なくともと２つの装置と、前記装置の何れか一方にデータの暗号化及び復号化に必要な鍵情報を管理及び生成する鍵管理部を備え、前記鍵管理部を備えた装置は、定期的に該鍵情報を前記光通信部を介して前記鍵管理部を備えない装置に転送することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の無線通信装置を搭載した少なくともと２つの装置と、データの暗号化及び復号化に必要な鍵情報を管理及び生成する鍵管理装置を備え、前記鍵管理装置は、定期的に該鍵情報を前記光通信部を介して前記各装置に転送することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の無線通信システムにおいて、前記鍵管理部及び前記鍵管理装置は、定期的に前記鍵情報を変更して前記装置に転送することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４記載の無線通信システムにおいて、前記鍵管理部及び前記鍵管理装置は、前記鍵情報を生成する乱数発生器と、タイマーとを備え、前記タイマーによって計測された所定の時間が経過する毎に、前記乱数発生器により生成した情報を鍵情報として使用することを特徴とする。

本発明によれば、鍵情報の交換に可視光通信を利用するので、無線通信においても高いセキュリティーを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する前に、可視光通信について簡単に説明する。
可視光通信とは、目に見える光（可視光）を使ってデータをやりとりする通信技術のことである。送信データをまず光電変換により変換した後、可視光素子を人の目には感じられない程のスピードで高速に点滅させる事により、光のパルス変調波として送信する。
可視光は、通常無線通信に利用される電波と異なり、回折現象がほとんど起こらず、直進性が強いという性質を有する。このため、可視光通信の送信機と受信機の間に障害物があると通信ができなくなり、電波と比較すると盗聴される可能性が格段に低いというメリットがある。また、通信範囲を視覚的に確認できることから、利用者が通信範囲を制限することも可能である。以上のような性質から、可視光通信においては、複雑な暗号化アルゴリズムを用いなくても、セキュリティーレベルを高めることができる。
本発明は、以上のような性質を有する可視光通信を、暗号システムを利用する上で最も重視されるべき鍵の秘匿化のために利用するものである。

［実施例１］
本発明に係る第１の実施例について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例に使用する可視光通信部を備えた無線通信装置の構成を示す図である。図中、１はアンテナ、２は無線信号を発する広帯域用ＲＦ部、３はマルチバンドＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数多重）の信号処理機能を有するベースバンド変復調部、４は無線ＵＳＢ通信のプロトコル制御が行える無線プロトコル制御部、５は装置全体を制御するＣＰＵ、６は可視光通信を行うための光送受信部、７は可視光通信データを変復調する光通信変復調部、８は可視光通信のプロトコル制御を行なう光通信プロトコル制御部を示す。
無線通信装置０による鍵データの受信動作について説明する。無線通信装置０には、まず、無線通信時に使用される共通鍵データが光のパルス変調波として光送受信部６に送られてくる。光のパルス変調波は、例えば図２に示すようなフォーマットを有し、同期確立用信号２０、鍵データ２１（以下、「鍵データ」を単に「鍵」という。）、チェックシーケンス２２等から構成される。その信号は光通信変復調部７で復調され、光通信プロトコル制御部８で所定のプロトコル処理がなされた後、鍵のビットストリームとしてＣＰＵ５に転送される。
ＣＰＵ５は無線ＵＳＢ通信の送受信に使用する共通鍵として、そのデータを無線プロトコル制御部４に転送する。共通鍵が設定されると、無線プロトコル制御部４は、以後無線での通信において暗号化／復号化を行なう際に、その鍵を使用する仕組みになっている。

図３は、本無線通信装置０が使用されるシステムの一例を示した図である。図中、１１は無線通信装置０が搭載されたプリンタ、１２及び１３は白色ＬＥＤを使用した可視光通信機能付き照明、１４は無線通信装置０が搭載されたモバイル端末、１５は壁を挟み、可視光通信が不可能な別の部屋に存在するモバイル端末を示す。尚、可視光通信機能付き照明１２、１３は夫々プリンタ１１及びモバイル端末１４に内蔵されても構わない。
本システムでは、プリンタ１１が共通鍵の管理を担っており、定期的に共通鍵１７は可視光通信にて可視光通信機能付き照明１２に転送される。共通鍵１７のデータは可視光通信機能付き照明１３に転送され、さらにその照明が管轄するモバイル端末１４に共通鍵１７が転送される。この様に、共通鍵１７が可視光通信で転送されるために、壁１８を挟んだモバイル端末１５は、共通鍵情報１７を傍受できないため、モバイル端末１５は無線通信データを受信したとしても、受信データの復号化が行えない。従って、モバイル端末１５に対して情報漏洩が起こることはなく、高いセキュリティーを提供することができる。
以上のように、本実施例では、可視光の物理的特性を生かして共通鍵の交換を行う事により、高いセキュリティーを提供することができる。

［実施例２］
本発明に係る第２の実施例を説明する。本実施例におけるシステム構成を、図４を用いて説明する。図中の符号１１〜１５は、図２と同様であるので、その説明を省略する。１６は本システム内部で鍵を管理する鍵管理サーバーを示す。
本システムでは、鍵管理サーバー１６が共通鍵１７の管理を担っており、定期的に共通鍵１７は可視光通信機能付き照明１２及び１３に転送される。可視光通信機能付き照明１２及び１３はそれらが管轄するプリンタ１１及び、モバイル端末１４に対し可視光通信にて共通鍵１７を転送する。この様に、共通鍵１７が可視光通信で転送されるために、壁１８を挟んだモバイル端末１５は、鍵情報１７を傍受できないため、モバイル端末１５は無線通信データを受信したとしても、受信データの復号化が行えない。従って、モバイル端末１５に対して情報漏洩が起こらないため、高いセキュリティーを提供することができる。
以上のように、本実施例では、可視光の物理的特性を生かして共通鍵１７の交換を行う事により、高いセキュリティーを提供することができるとともに、鍵管理サーバー１６を備えたので、共通鍵を一元的に管理できる。

［実施例３］
本発明に係る第３の実施例を説明する。本実施例におけるシステム構成は、実施例１の図３と同様であるので、説明を省略する。
本システムでは、実施例１と同様に、プリンタ１１が共通鍵の管理を担っている。実施例１と異なる点は、プリンタ１１が定期的に共通鍵を変える点である。鍵の変更は、プリンタ１１内部に乱数発生器（図示せず）と、タイマー（図示せず）を設置することにより実現する。タイマーが、予め設定されている時間をカウントする毎に乱数を発生させて、その乱数を新たな鍵として生成することにより鍵を変更する。そして、変更した鍵１７は前述の様に可視光通信にて、可視光機能付き照明１２に転送され、可視光機能付き照明１３を経由して、モバイル端末１４に転送される。この様に、共通鍵１７が定期的に変更される上に、共通鍵１７が可視光通信で転送されるために、壁１８を挟んだモバイル端末１５は、共通鍵１７を盗聴できないため、モバイル端末１５は無線通信データを受信したとしても、受信データの復号化が行えない。従って、モバイル端末１５に対して情報漏洩が起こることはなく、さらに高いセキュリティーを提供することができる。

［実施例４］
本発明に係る第４の実施例を説明する。本実施例におけるシステム構成は、実施例２の図４と同様であるので、説明を省略する。
本システムでは、実施例２と同様に、鍵管理サーバー１６が共通鍵の管理を担っている。実施例２と異なるのは、鍵管理サーバー１６が定期的に共通鍵を変える点である。鍵の変更は、サーバー１６内部に乱数発生器（図示せず）と、タイマー（図示せず）を設置することにより実現する。タイマーが、予め設定されている時間をカウントする毎に乱数を発生させて、その乱数を新たな鍵として生成することにより鍵を変更する。そして、サーバー１６から可視光通信により共通鍵１７を受信した可視光通信機能付き照明１２及び１３は、それらが管轄するプリンタ１１及び、モバイル端末１４に対し可視光通信にて共通鍵１７を転送する。この様に、共通鍵１７が定期的に変更される上に、共通鍵１７が可視光通信で転送されるために、壁１８を挟んだモバイル端末１５は、共通鍵１７を傍受できないため、モバイル端末１５は無線通信データを受信したとしても、受信データの復号化が行なえない。従って、モバイル端末１５に対して情報漏洩が起こることはなく、さらに高いセキュリティーを提供することができる。
以上のように、本実施例では、鍵管理サーバー１６を備えたので、共通鍵１７が一元管理できるメリットがあり、さらに共通鍵１７が定期的に変わることで、さらに高いセキュリティーを提供することができる。

本発明に係る可視光通信部を備えた無線通信装置の構成を示す図である。 光のパルス変調波の有するフォーマットの一例を示す図である。 本発明第１、第３の実施例のシステム構成を示した図である。 本発明第２、第４の実施例のシステム構成を示した図である。

符号の説明

０…無線通信装置、１…アンテナ、２…広域帯用ＲＦ部、３…ベースバンド変復調部、４…無線プロトコル制御部、５…ＣＰＵ、６…光送受信部、７…光通信変復調部、８…光通信プロトコル制御部、１１…プリンタ、１２、１３…可視光通信機能付き照明、１４、１５…モバイル端末、１６…鍵管理サーバー

Claims (5)

1. 無線信号の送受信を行なう送受信部と、データを変復調する変復調部と、通信手順の確立と前記データの暗号化及び復号化を行なうプロトコル制御部と、を有する無線通信部と、
   光信号の送受信を行なう光送受信部と、該光送受信部を介して前記データの暗号化及び復号化を実行するための鍵情報を変復調する光通信変復調部と、前記鍵情報の通信手順を確立する光通信プロトコル制御部と、を有する光通信部と、
   前記無線通信部及び前記光通信部を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記光通信部により前記鍵情報を受信することにより、該鍵情報を共通鍵として使用して、前記無線通信部におけるデータの暗号化及び複合化を行なうことを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１記載の無線通信装置を搭載した少なくともと２つの装置と、前記装置の何れか一方にデータの暗号化及び復号化に必要な鍵情報を管理及び生成する鍵管理部を備え、
   前記鍵管理部を備えた装置は、定期的に該鍵情報を前記光通信部を介して前記鍵管理部を備えない装置に転送することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１記載の無線通信装置を搭載した少なくともと２つの装置と、データの暗号化及び復号化に必要な鍵情報を管理及び生成する鍵管理装置を備え、
   前記鍵管理装置は、定期的に該鍵情報を前記光通信部を介して前記各装置に転送することを特徴とする無線通信システム。
4. 前記鍵管理部及び前記鍵管理装置は、定期的に前記鍵情報を変更して前記装置に転送することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信システム。
5. 前記鍵管理部及び前記鍵管理装置は、前記鍵情報を生成する乱数発生器と、タイマーとを備え、前記タイマーによって計測された所定の時間が経過する毎に、前記乱数発生器により生成した情報を鍵情報として使用することを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。

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