JP2013034143A - 光回線終端装置および鍵切替方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、暗号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応する。
【解決手段】ＭＡＣ制御回路１１の外部に設けられた外部メモリ１３または鍵生成部１４からなる鍵供給部で、暗号処理部１１Ａでの暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を供給し、暗号処理部１１Ａにおいて暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、ＣＰＵ１２で、鍵供給部から新たに使用する鍵情報を取得し、内部メモリ１１Ｃへ転送して格納する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光通信技術に関し、特に送受信する情報ストリームの暗号化・復号に用いる暗号鍵・復号鍵に関する鍵管理技術に関する。

ＩＥＥＥ ８０２．３ａｈにて標準化されたＥＰＯＮ（Ethernet Passive Optical Network：Ethernetは登録商標）システム（非特許文献１参照）と、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖにて標準化された１０Ｇ−ＥＰＯＮ（10 Gigabit Ethernet Passive Optical Network）システム（非特許文献２参照）は、１つのＯＬＴ（Optical Line Terminal：加入者線端局装置）に対して、複数のＯＮＵ（Optical Network Unit：加入者線終端装置）が、光スプリッタを用いた分岐光伝送路からなる光回線を介して接続されて、相互に光通信を行う光通信システムである。

ＯＬＴは、電話局等に設置される局内装置であり、ＯＮＵおよび上位ネットワークとの通信を行うとともに、ＯＮＵの監視制御を行う機能を有する。また、ＯＮＵはユーザの宅内やユーザビル構内に設置される宅内装置であり、ＯＬＴおよびユーザ端末との通信を行う機能を有する。一般に、これらＯＬＴおよびＯＮＵは、光回線終端装置と呼ばれている。

図８は、ＰＯＮシステムの構成例であり、ＥＰＯＮシステムおよび１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムに適用される。図８において、ユーザ端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、ＵＮＩ（User Network Interface）を介してそれぞれＯＮＵ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃと接続されている。ＯＮＵ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃは、光スプリッタを用いた分岐光伝送路からなる光回線を介して、１つのＯＬＴ５０と接続されている。また、ＯＬＴ５０には、ＳＮＩ（Service Node Interface）を介して、事業者サービスネットワークの上位装置３２が接続されている。

ＯＮＵ６０（６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ）の接続が可能となるオートディスカバリ機能により、ＯＬＴ５０とＯＮＵ６０の間にはロジカルリンクが自動的に張られ、通信が開始される。このロジカルリンクは、ＯＬＴ−ＯＮＵ間に設定される論理的なリンクであり、１つのＯＮＵに複数のロジカルリンクを張ることも可能である。

ＰＯＮの特性上、ＯＬＴ５０から送信されるデータは全ＯＮＵ６０にブロードキャストされるため、セキュリティ等の観点から、下り方向通信（ＯＬＴ→ＯＮＵ方向通信）においてはデータの暗号化は必須とされている。また、更なるセキュリティ向上のために、上り方向通信（ＯＮＵ→ＯＬＴ方向通信）の暗号化も求められる可能性がある。

上り方向通信データの暗号化と下り方向通信データの暗号化に用いる鍵は、それぞれのＯＬＴ−ＯＮＵ間に設定されたロジカルリンクごとに固有である。上り方向通信データの暗号化／復号化に用いる鍵は、ロジカルリンクごとに２種類の鍵が切り替えて用いられる。下り方向通信データの暗号化／復号化についても同様に、ロジカルリンクごとに２種類の鍵が切り替えて用いられる。

特許第４２０１４３０号公報

IEEE Standards 802.3ah-2004 IEEE Standards 802.3av-2009

ＩＥＥＥ ８０２．１ＡＥにて標準化された暗号システムに準拠させ、ＯＬＴとＯＮＵの間で暗号化通信を行う場合、ＯＮＵの全ロジカルリンクごとに固有の鍵でデータの暗号化／復号化を行う必要がある。また、上り方向通信と下り方向通信のデータ暗号化には異なる鍵が必要である。更に、これら鍵のすべてを、２種類ずつ持って定期的に交換することが求められている。今後、更に高いセキュリティを確保するために２種類より多い鍵の中から鍵交換の可能性もある。したがって、ＯＬＴおよびＯＮＵでは、これら全ての鍵情報を管理する必要がある。

ＥＰＯＮシステムおよび１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムにおいては、前述したように、１台のＯＬＴに対して分岐光伝送路を介して最大Ｎ台のＯＮＵが接続されている。ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈにて標準化されたＥＰＯＮシステム、あるいは１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムのＯＬＴを実現するために、例えば、ＭＡＣ機能、ＰＯＮプロトコル制御機能、ＱｏＳ機能、暗号機能、及びＣＰＵ機能を含む機能を搭載したＬＳＩ（集積回路チップ）からなるＭＡＣ制御回路を用いてＯＬＴを構成する。

ここで、ＯＮＵが最大ａ個のロジカルリンク数を持ち、最大ｂ種類の鍵の中から鍵交換が求められるとする。上り方向通信と下り方向通信の暗号鍵を異なるものとする場合、ＯＮＵは上り方向通信データを暗号化するａ×ｂ個の鍵情報と下り方向通信データを復号化するａ×ｂ個の鍵情報を管理することになる。

一方、ＯＬＴは上り方向通信データを復号化するａ×ｂ×Ｎ個の鍵情報と下り方向通信データを暗号化するａ×ｂ×Ｎ個の鍵情報を管理する必要がある。したがって、ＯＮＵに比べてＮ倍の鍵情報を管理しなければならず、更に例えば、ｂ＝１０とすると２種類の鍵に比べて鍵に関する情報量が５倍となる。このため、これらの鍵を全てＬＳＩ内に格納する場合、新たな鍵情報格納領域が必要となる。

前述した従来方法で鍵の種類を増やす場合、ＬＳＩ内の内部メモリには、全ての鍵種類を格納できる容量が必要であり、チップサイズが増すことになる。チップ製造歩留まりの向上やチップコストの低減につながるのでチップサイズは小さいほうが好ましい。また、従来方法では鍵種類の最大数が増えた場合に対応できないので柔軟性に欠ける。

図９は、従来のＯＬＴの構成を示すブロック図である。このＯＬＴ５０は、ＬＳＩからなるＭＡＣ制御回路５１から構成されている。このＭＡＣ制御回路５１には、暗号処理部５１Ａ、通信処理部５１Ｂ、および内部メモリ５１Ｃが設けられている。
このＯＬＴ５０において、２×ａ×ｂ×Ｎ個の鍵情報を管理する場合、内部メモリ５１Ｃで２×ａ×ｂ×Ｎ個の鍵情報を記録する必要がある。この際、これら２×ａ×ｂ×Ｎ個の鍵情報は、予め決められた内部メモリの所定のアドレスに格納される。

ＭＡＣ制御回路５１を構成するＬＳＩでは、通信処理部５１Ｂより、ＯＮＵ側のＰＯＮ区間および事業者ネットワーク側の上位装置３２との間で、フレームデータが授受される。ＰＯＮ区間から通信処理部５１Ｂへ入力されるフレームデータが暗号化されている場合、受信したフレームデータを暗号処理部５１Ａで復号化した後、通信処理部５１Ｂから上位装置３２へ送出する。また、上位装置３２から通信処理部５１Ｂへ入力されるフレームデータを暗号化してＰＯＮ区間へ出力する場合、当該フレームデータを暗号処理部５１Ａで暗号化した後、通信処理部５１ＢからＰＯＮ区間へ送出する。

図１０は、従来の暗号化・復号化に用いる鍵情報の格納例である。暗号処理部５１Ａで暗号化・復号化を行う場合、内部メモリから暗号化・復号化に用いる鍵を読み出す。例えば、図１０に示すように、内部メモリのアドレスに２×ａ×ｂ×Ｎ個の鍵情報が格納されている。暗号鍵の種類が増すと鍵情報を格納するためのメモリ容量が増すことになる。
このため、ＭＡＣ制御回路５１を構成するＬＳＩのチップサイズが増大し、チップ製造歩留まりの低下やチップコストの増大の原因となる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、暗号化・復号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応できる鍵管理技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる光回線終端装置は、ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いてフレームの暗号化を行う暗号処理部と、暗号処理部での暗号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路と、ＭＡＣ制御回路の外部に設けられて、暗号処理部での暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を供給する鍵供給部と、暗号処理部において暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、鍵供給部から新たに使用する鍵情報を取得し、内部メモリへ転送して格納するＣＰＵとを備えている。

この際、鍵供給部として、暗号処理部での暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報のうち、新たに使用する鍵情報を生成する鍵生成部を用いてもよい。

また、内部メモリに、暗号処理部での暗号化に実際に使用する第１の鍵情報と、鍵切替後に新たに使用する第２の鍵情報とを、それぞれ格納するための格納領域である鍵面を個別に設けるとともに、内部メモリの鍵面ごとに、当該鍵面に格納された鍵情報に予め割り当てられている鍵番号を記憶する管理テーブルと、管理テーブルの鍵番号を更新する鍵制御部をさらに備え、ＣＰＵで、鍵切替タイミングより前に、鍵供給部で生成された第２の鍵情報を取得して、内部メモリの鍵面のうち、当該鍵面に格納されている鍵情報が暗号処理部での暗号化に使用されていない鍵面へ第２の鍵情報を転送して格納し、鍵制御部で、管理テーブルのうち第２の鍵情報を格納した鍵面に関する鍵番号に第２の鍵情報の鍵番号を設定し、暗号処理部で、フレームを暗号化する際、使用する第２の鍵情報の鍵番号と対応する鍵面を管理テーブルで確認し、内部メモリから当該鍵面に格納されている第２の鍵情報を取得して、フレームの暗号化を行うようにしてもよい。

また、鍵供給部として、暗号処理部での暗号化に切替使用される複数の鍵情報を予め格納する外部メモリを用いてもよい。

この際、内部メモリに、暗号処理部での暗号化に実際に使用する第１の鍵情報と、鍵切替後に新たに使用する第２の鍵情報とを、それぞれ格納するための格納領域を個別に設けるとともに、暗号処理部での暗号化に切替使用される鍵情報ごとに、当該鍵情報が格納されている内部メモリまたは外部メモリの格納場所を記憶する管理テーブルと、管理テーブルで記憶している格納場所を更新する鍵制御部をさらに備え、ＣＰＵで、鍵切替タイミングより前に、外部メモリから第２の鍵情報を取得して、内部メモリの格納領域のうち、暗号処理部での暗号化に実際に使用する鍵情報が格納されていない格納領域へ第２の鍵情報を転送して格納し、鍵制御部で、内部メモリに格納した第２の鍵情報の新たな格納場所を管理テーブルに設定し、暗号処理部で、フレームを暗号化する際、使用する第２の鍵情報の格納場所を管理テーブルで確認し、内部メモリから当該格納場所に格納されている第２の鍵情報を取得して、フレームの暗号化を行うようにしてもよい。

また、本発明にかかる他の光回線終端装置は、ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いてフレームの復号化を行う暗号処理部と、暗号処理部での復号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路と、暗号処理部において復号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、相手光回線終端装置から通知された新たに使用する鍵情報を、内部メモリへ転送して格納するＣＰＵとを備えている。

また、本発明にかかる鍵切替方法は、ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いてフレームの暗号化を行う暗号処理部と、暗号処理部での暗号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路を有する光回線終端装置で用いられる鍵切替方法であって、ＭＡＣ制御回路の外部に設けられた鍵供給部が、暗号処理部での暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を供給する鍵供給ステップと、ＣＰＵが、暗号処理部において暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、鍵供給部から新たに使用する鍵情報を取得し、内部メモリへ転送して格納する制御ステップとを備えている。

また、本発明にかかる他の鍵切替方法は、ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いてフレームの復号化を行う暗号処理部と、暗号処理部での復号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路を有する光回線終端装置で用いられる鍵切替方法であって、ＣＰＵが、暗号処理部において復号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、相手光回線終端装置から通知された新たに使用する鍵情報を、内部メモリへ転送して格納する制御ステップを備えている。

本発明によれば、ＭＡＣ制御回路の内部メモリに格納されている鍵情報を、ＭＡＣ制御回路の外部に設けた鍵供給部から取得した新たな鍵情報と、容易に入れ替えることができる。このため、内部メモリにすべての鍵情報を格納しておく必要がなくなり、内部メモリの記憶容量を大幅に縮小できる。したがって、ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、暗号化・復号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応することが可能となる。

第１の実施の形態にかかるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。 ＯＬＴ−ＯＮＵ間の通信形態を示す構成例である。 第１の実施の形態にかかるＯＬＴの構成を示すブロック図である。 暗号鍵の鍵管理データを示す説明図である。 第２の実施の形態にかかるＯＬＴの構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態にかかる鍵管理データを示す説明図である。 第３の実施の形態にかかる鍵管理データを示す説明図である。 ＰＯＮシステムの構成例である。 従来のＯＬＴの構成を示すブロック図である。 従来の暗号化・復号化に用いる鍵情報の格納例である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるＰＯＮシステム１００について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、このＰＯＮシステム１００において、ＯＮＵ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、ＵＮＩ（User Network Interface）を介してユーザ端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと接続されている。
各ＯＮＵ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、光スプリッタ３１を用いた分岐光伝送路からなる光回線を介して、１つのＯＬＴ１０と接続されている。また、ＯＬＴ１０には、ＳＮＩ（Service Node Interface）を介して、事業者サービスネットワークの上位装置３２が接続されている。一般に、これらＯＬＴ１０およびＯＮＵ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、光回線終端装置と呼ばれている。

ＯＮＵ２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）のオートディスカバリ機能により、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０の間にはロジカルリンクが自動的に張られ、通信が開始される。このロジカルリンクは、ＯＬＴ−ＯＮＵ間に設定される論理的なリンクであり、１つのＯＮＵに複数のロジカルリンクを張ることも可能である。これらロジカルリンクは、フレームヘッダに付与されているＬＬＩＤ（Logical Link ID）で識別することができる。

ＰＯＮの特性上、ＯＬＴ１０から送信されるデータは全ＯＮＵ２０にブロードキャストされるため、セキュリティ等の観点から、下り方向通信（ＯＬＴ→ＯＮＵ方向通信）において、フレームデータの暗号化は必須とされている。また、更なるセキュリティ向上のために、上り方向通信（ＯＮＵ→ＯＬＴ方向通信）の暗号化も求められる可能性がある。

図２は、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の通信形態を示す構成例である。このうち、図２（ａ）に示す、上り方向・下り方向暗号未実施通信では、ＯＬＴ１０およびＯＮＵ２０の双方で、上り方向通信と下り方向通信両方において暗号化せずに平文のままデータを送信する。
一方、図２（ｂ）に示す、下り方向のみ暗号通信では、上り方向のデータについては暗号化と復号化を行わず、下り方向のデータをＯＬＴ１０で暗号化し、ＯＮＵ２０で復号化する。

また、図２（ｃ）に示す、上り方向・下り方向暗号実施通信では、上り方向のデータをＯＮＵ２０で暗号化し、ＯＬＴ１０で復号化するとともに、下り方向のデータをＯＬＴ１０で暗号化し、ＯＮＵ２０で復号化する。
ＯＬＴ１０において、復号化をするか否かは、抽出した暗号化設定情報に応じて実施し、暗号化されているフレームを復号化し、暗号化されていないフレームはそのまま転送する。同様に、ＯＮＵ２０において、暗号化をするか否かは、抽出した暗号化設定情報に応じて実施し、暗号化されているフレームを復号化し、暗号化されていないフレームはそのまま転送する。

［ＯＬＴ］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる光回線終端装置の１つであるＯＬＴ１０について説明する。図３は、第１の実施の形態にかかるＯＬＴの構成を示すブロック図である。

このＯＬＴ１０は、１つのＬＳＩ（集積回路チップ）からなるＭＡＣ制御回路１１と、このＭＡＣ制御回路１１の外部に設けられた外部メモリ１３およびＣＰＵ１２とから構成されており、ＭＡＣ制御回路１１と外部メモリ１３およびＣＰＵ１２とが、データバスＢＳを介してデータ授受可能に接続されている。
また、ＭＡＣ制御回路１１には、主な回路部として、暗号処理部１１Ａ、通信処理部１１Ｂ、内部メモリ１１Ｃ、管理テーブル１１Ｄ、および鍵制御部１１Ｅが実装されている。

ＰＯＮ区間から通信処理部１１Ｂへ入力されるフレームデータが暗号化されている場合、当該フレームデータを暗号処理部１１Ａで復号化した後、通信処理部１１Ｂから上位装置３２へ送出する。
また、上位装置３２から通信処理部１１Ｂへ入力されるフレームデータを暗号化してＰＯＮ区間へ出力する場合、当該フレームデータを暗号処理部１１Ａで暗号化した後、通信処理部１１ＢからＰＯＮ区間へ送出する。

管理テーブル１１Ｄは、暗号処理部１１Ａでの暗号化において、ロジカルリンクごとに切替使用される各鍵情報について、当該鍵情報ごとに格納場所と使用状況とを記憶する。
暗号処理部１１Ａは、フレームデータを暗号化する際、指定された鍵情報の格納場所を管理テーブル１１Ｄから取得し、その格納場所に基づき内部メモリ１１Ｃから指定された鍵情報を読み出して暗号化を行う。

本実施の形態では、暗号処理部１１Ａでの暗号化に実際に使用する鍵情報をＭＡＣ制御回路１１内のオンチップメモリからなる内部メモリ１１Ｃに格納し、ＭＡＣ制御回路１１の外部に設けた外部メモリ（鍵供給部）１３から、暗号処理部１１Ａでの暗号化に切替使用される各鍵情報を供給し、暗号処理部１１Ａでの暗号化に使用する鍵情報を切り替える際、ＣＰＵ１２で、外部メモリ１３から鍵情報のうち新たに使用する鍵情報を取得し、内部メモリ１１Ｃへ転送して格納するようにしたものである。

ＣＰＵ１２（ソフトウエア）は、少なくとも以下の機能を具備する。すなわち、ＣＰＵ１２は、鍵情報の各鍵切替タイミングにおいて、現在使用中の鍵情報を内部メモリ１１Ｃに格納されている次回使用予定の新たな鍵情報へ切り替えるように、ＭＡＣ制御回路１１の各機能部等を制御する。

また、次回使用予定の鍵情報が外部メモリ１３に格納されている場合、ＣＰＵ１２は、上記鍵切替タイミングより前に、外部メモリ１３から内部メモリ１１Ｃへ当該鍵情報を転送して格納するように、ＭＡＣ制御回路１１の各機能部等を制御する。
さらに、ＣＰＵ１２は、これらの制御に伴い、後述するように管理テーブル１１Ｄに格納されている各鍵情報の使用状況および格納場所の更新を、鍵制御部１１Ｅへ指示する。

［暗号鍵切替動作］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかるＯＬＴ１０における、暗号鍵切替時の動作について説明する。図４は、暗号鍵の鍵管理データを示す説明図である。
ここでは、任意のロジカルリンクにおいて、暗号鍵１と暗号鍵３が内部メモリ１１Ｃに既に格納されており、暗号鍵１から暗号鍵２へ切り替える場合を例として説明する。

暗号処理部１１Ａで、ＯＮＵ２０へ送信する下りフレームデータを暗号化する際に、切り替えて用いる各暗号鍵は、ロジカルリンクごとにＣＰＵ１２により生成され、外部メモリ１３へ予め格納される。この際、生成された暗号鍵に関する鍵管理データも管理テーブル１１Ｄへ登録される。

まず、任意のロジカルリンクについて、暗号鍵の切り替え前において、暗号鍵１で下りフレームデータを暗号化しており、かつ次回使用予定鍵が暗号鍵２であるものとする。
また、暗号鍵の切り替え前において、管理テーブル１１Ｄには、当該ロジカルリンクに対応して、図４（ａ）に示す鍵管理データが記録されており、この例では、暗号鍵１は、内部メモリ１１ＣのアドレスＡ₁に格納されており、使用状況が使用中となっている。また、暗号鍵２は、外部メモリ１３のアドレスＢ₂に格納されており、使用状況が未使用となっている。

なお、管理テーブル１１Ｄにおいて、実際には、Ｎ個のＯＮＵ２０ごとに、ａ個のロジカルリンクが形成されている場合、管理テーブル１１Ｄにはａ×Ｎ個のロジカルリンク分の鍵管理データが記録されるが、本例では理解を容易とするために、１個のロジカルリンク分の暗号鍵としてｂ種類管理している場合が示されている。

各ロジカルリンクにおいて、ＯＮＵ２０へ送信する下りフレームデータをＯＬＴ１０で暗号化する場合、下りフレームデータの暗号化処理に使用する暗号鍵の切替タイミングは、ＣＰＵ１２により暗号処理部１１Ａへ指示される。切替タイミングの到来に応じて暗号鍵１から暗号鍵２へ切り替える鍵切替動作前に、ＯＮＵ２０に対して新たな暗号鍵２への鍵切替を通知するため、ＣＰＵ１２の制御のもとでＭＡＣ制御回路１１において暗号鍵２を含むフレームデータが生成され、ＯＮＵ２０に対して送信される。

すなわち、暗号鍵２を含むフレームデータは、通信処理部１１Ｂを経由して暗号処理部１１Ａへ通知され、暗号処理部１１Ａにより暗号鍵１で暗号化された後、通信処理部１１ＢからＯＮＵ２０へ送信される。

続いて、ＣＰＵ１２は、管理テーブル１１Ｄを参照して、当該ロジカルリンクで使用する新たな暗号鍵２に関する、内部メモリ１１Ｃでの格納場所を確認する。ここでは、当該ロジカルリンクで使用する各暗号鍵のうち、格納場所が内部メモリ１１Ｃであって、かつ使用状況が未使用のものを待避暗号鍵として選択し、この待避暗号鍵の格納場所を、新たな暗号鍵２の格納先として特定する。図４（ａ）の例では、管理テーブル１１Ｄのうち、暗号鍵３が待避暗号鍵として選択され、この暗号鍵３が格納されている内部メモリ１１ＣのアドレスＡ₂が暗号鍵２の格納先として特定される。

次に、ＣＰＵ１２は、外部メモリ１３から暗号鍵２を読み出して、内部メモリ１１Ｃの新たな格納場所、すなわち待避暗号鍵が格納されていた格納場所へ格納し、暗号鍵２を前記格納場所へコピーするとともに、内部メモリ１１Ｃにおける暗号鍵２の使用状況を使用中へ変更し、かつ外部メモリ１３における暗号鍵２の使用状況を使用済みへ変更する旨の指示を鍵制御部１１Ｅへ通知する。これに応じて、鍵制御部１１Ｅは、管理テーブル１１Ｄのうち、暗号鍵２に関する新たな格納場所として、内部メモリ１１Ｃのうち待避暗号鍵が格納されていた格納場所を登録し、暗号鍵２の使用状況を使用中へ変更するとともに、外部メモリ１３の暗号鍵２の使用状況を使用済みへ変更する。

これにより、図４の例では、暗号鍵２が外部メモリ１３のアドレスＢ₂から読み出されて、内部メモリ１１ＣのアドレスＡ₂へ格納される。また、図４（ｂ）に示すように、管理テーブル１１Ｄのうち、暗号鍵２の新たな格納場所が内部メモリ１１ＣのアドレスＡ₂に更新され、その使用状況が使用中へ変更されるとともに、外部メモリ１３の暗号鍵２の使用状況が使用済みへ変更される。

このようにして、新たに使用する暗号鍵２を内部メモリ１１Ｃへ格納した後、ＣＰＵ１２は、暗号処理部１１Ａに対して、下りフレームの暗号化に用いる暗号鍵として、暗号鍵１から暗号鍵２への切り替えを指示する。これに応じて、暗号処理部１１Ａは、これ以降に下りフレームを暗号化する場合、管理テーブル１１Ｄを参照して、内部メモリ１１Ｃにおける暗号鍵２の格納場所を確認し、内部メモリ１１Ｃの当該格納場所から暗号鍵２を取得して、下りフレームを暗号化することになる。これにより、暗号鍵１から暗号鍵２への一連の鍵切替動作が終了する。

この後、ＣＰＵ１２は、今まで使用していた暗号鍵１の使用状況を未使用へ変更する旨の指示を鍵制御部１１Ｅへ通知する。これに応じて、鍵制御部１１Ｅは、管理テーブル１１Ｄのうち、暗号鍵１の使用状況を未使用へ変更する。これにより、図４の例では、図４（ｃ）に示すように、管理テーブル１１Ｄのうち、暗号鍵１の使用状況が未使用に変更される。
なお、暗号鍵１の使用状況の変更タイミングについては、暗号処理部１１Ａへの暗号鍵２への切替指示の直後から、次の交換鍵設定までの期間のうちの、任意のタイミングに実行すればよい。
なお、図４の外部メモリ１３に格納されている暗号鍵において、使用済みの鍵が規定数以上になった場合、ＣＰＵ１２は暗号鍵を生成して外部メモリ１３に格納する。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、ＰＯＮを介して接続されたＯＮＵ（相手光回線終端装置）２０との間でフレームを送受信する通信処理部１１Ｂと、鍵情報を用いてフレームの暗号化を行う暗号処理部１１Ａと、暗号処理部１１Ａでの暗号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリ１１Ｃとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路１１を備え、このＭＡＣ制御回路１１の外部に設けられた外部メモリ（鍵供給部）１３で、暗号処理部１１Ａでの暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を読み出して供給し、ＣＰＵ１２で、暗号処理部１１Ａにおいての暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、外部メモリ（鍵供給部）１３から新たに使用する鍵情報を取得し、内部メモリ１１Ｃへ転送して格納するようにしたものである。

これにより、ＭＡＣ制御回路１１の内部メモリ１１Ｃに格納されている鍵情報を、ＭＡＣ制御回路１１の外部に設けた外部メモリ（鍵供給部）１３から取得した新たな鍵情報と、容易に入れ替えることができる。このため、内部メモリ１１Ｃにすべての鍵情報を格納しておく必要がなくなり、内部メモリ１１Ｃの記憶容量を大幅に縮小できる。したがって、ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、暗号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応することが可能となる。

また、本実施の形態において、鍵供給部として、暗号処理部１１Ａでの暗号化に切替使用される複数の鍵情報をロジカルリンクごとに予め格納する外部メモリ１３を用いるようにしてもよい。これにより、メモリの読み出し時間という短い時間で、多くの鍵情報の中から、指定された新たな鍵情報を容易に取得することができる。

また、本実施の形態の具体的構成として、内部メモリ１１Ｃに、暗号処理部１１Ａでの暗号化に実際に使用する第１の鍵情報と、鍵切替後に新たに使用する第２の鍵情報とを、それぞれ格納するための格納領域を個別に設けるとともに、暗号処理部１１Ａでの暗号化に切替使用される鍵情報ごとに、当該鍵情報が格納されている内部メモリ１１Ｃまたは外部メモリ１３の格納場所を記憶する管理テーブル１１Ｄと、管理テーブル１１Ｄで記憶している格納場所を更新する鍵制御部１１Ｅとをさらに備え、ＣＰＵ１２で、鍵切替タイミングより前に、外部メモリ１３から第２の鍵情報を取得して、内部メモリ１１Ｃの格納領域のうち、暗号処理部１１Ａでの暗号化に実際に使用する鍵情報が格納されていない格納領域へ第２の鍵情報を転送して格納し、鍵制御部１１Ｅで、内部メモリ１１Ｃに格納した第２の鍵情報の新たな格納場所を管理テーブル１１Ｄに設定し、暗号処理部１１Ａで、フレームを暗号化する際、使用する第２の鍵情報の格納場所を管理テーブル１１Ｄで確認し、内部メモリ１１Ｃから当該格納場所に格納されている第２の鍵情報を取得して、フレームの暗号化を行うようにしてもよい。

これにより、内部メモリ１１Ｃとして、少なくとも第１および第２の鍵情報を格納する領域を、ロジカルリンクごとに設けておくだけで、極めてスムーズかつ正確に鍵情報を切り替えることが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるＯＬＴ１０について説明する。図５は、第２の実施の形態にかかるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態では、鍵供給部として外部メモリ１３を用いた場合を例として説明した。本実施の形態では、鍵供給部として鍵生成部１４を用いる場合を例として説明する。

ＯＬＴ１０では、ＰＯＮ区間から通信処理部１１Ｂへ入力されるＯＮＵ２０からの上りフレームデータが暗号化されている場合、当該上りフレームデータを暗号処理部１１Ａで復号化して通信処理部１１Ｂへ出力後、上位装置３２へ送出する。
また、ＯＬＴ１０では、上位装置３２から通信処理部１１Ｂへ入力される下りフレームデータを暗号化してＰＯＮ区間へ出力する場合、当該下りフレームデータを暗号処理部１１Ａで暗号化して通信処理部１１Ｂへ出力後、ＯＮＵ２０へ向けてＰＯＮ区間へ送出する。

本実施の形態にかかるＯＬＴ１０は、ＭＡＣ制御回路１１の内部メモリ１１Ｃとして、ＯＮＵ２０との間でリンクアップしている全てのロジカルリンクに対して、現在使用中の暗号鍵１個と次回使用予定の暗号鍵１個、および現在使用中の復号鍵１個と次回使用予定の復号鍵１個を格納するメモリを有している。
管理テーブル１１Ｄは、暗号処理部１１Ａでの暗号化において、ロジカルリンクごとに切替使用される各鍵情報について、当該鍵情報ごとに、鍵面と呼ばれる格納場所、使用状況、および鍵番号（ＡＮ：Association Number）を記憶する。

鍵生成部（鍵供給部）１４は、ＣＰＵ１２が鍵交換の必要性を検出した時、指定された新たな鍵情報を生成し、データバスＢＳを介して鍵情報を供給する機能を有しており、ＣＰＵ１２のソフトウェアで実現される。なお、鍵生成部１４は、専用の演算処理回路で実現してもよい。

ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥで規定された暗号方式においては、鍵番号（ＡＮ）で指定する４種類の鍵を運用可能としている。内部メモリ１１Ｃには同時には２種類の鍵しか格納しないが、管理テーブル１１Ｄに鍵面（格納場所）と鍵番号（ＡＮ）の対応関係を記録する。ロジカルリンク番号を示すＬＬＩＤごとに、暗号処理部１１Ａで同時に運用するのは２種類の復号鍵と２種類の暗号鍵ではあるものの、鍵生成部１４により４種類の復号鍵と暗号鍵の運用に柔軟に対応可能とする。

［暗号鍵切替動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかるＯＬＴ１０における、暗号鍵切替時の動作について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる鍵管理データを示す説明図である。
ここでは、ＬＬＩＤ＝１のロジカルリンクにおいて、無効状態にある暗号鍵面２に新たな鍵番号３の鍵情報を格納することにより、下りフレームデータの暗号化に用いる暗号鍵を、使用中の鍵番号１の鍵情報から鍵番号３の鍵情報へ切り替える場合を例として説明する。

暗号処理部１１Ａで、ＯＮＵ２０へ送信する下りフレームデータを暗号化する際、暗号化処理で切り替えて用いる各暗号鍵は、ロジカルリンクごとに、暗号鍵の切り替えを行う時点で前もって鍵生成部１４により生成される。この際、生成された暗号鍵に関する鍵管理データも管理テーブル１１Ｄへ登録される。

まず、任意のロジカルリンクについて、暗号鍵の切り替え前において、鍵番号１の鍵情報で下りフレームデータを暗号化しており、かつ次回使用予定鍵が鍵番号３の鍵情報であるものとする。
また、暗号鍵の切り替え前において、管理テーブル１１Ｄには、図６（ａ）に示すような、鍵管理データが格納されているものとする。この例では、ＬＬＩＤ＝１において、暗号鍵面１には、有効表示が有効状態の鍵番号１が設定されており、暗号鍵面２には、有効表示が無効状態の鍵番号０が設定されている。

なお、本実施の形態では、ＯＬＴ１０とＮ個のＯＮＵ２０との間に、ＯＮＵ２０ごとにａ個のロジカルリンクが形成されているものとし、内部メモリ１１Ｃには、暗号鍵を格納する格納領域として、これらロジカルリンクごとに２つの暗号鍵面が設けられているものとする。したがって、図６に示す管理テーブル１１Ｄでは、ａ×Ｎ個のロジカルリンクごとに設けられた、２つの暗号鍵面ごとに、当該鍵面に格納されている鍵情報に関する有効表示と鍵番号とが、鍵管理データとして記録されている。なお、それぞれのＬＬＩＤの鍵面と内部メモリ１１Ｃの格納場所とは予め対応付けられている。

各ロジカルリンクにおいて、ＯＮＵ２０へ送信する下りフレームデータをＯＬＴ１０で暗号化する場合、下りフレームデータの暗号化処理に使用する暗号鍵の切替タイミングは、ＣＰＵ１２により暗号処理部１１Ａへ指示される。切替タイミングの到来に応じて鍵番号１の鍵情報から鍵番号３の鍵情報へ切り替える鍵切替動作前に、ＯＮＵ２０に対して、新たな鍵番号３への鍵切替を通知するため、ＣＰＵ１２の制御のもとでＭＡＣ制御回路１１において、鍵番号３の鍵情報を含むフレームデータが生成され、ＯＵＮ２０に対して送信される。

すなわち、暗号鍵３を含むフレームデータは、通信処理部１１Ｂを経由して暗号処理部１１Ａへ通知され、暗号処理部１１Ａにより現在使用中の暗号鍵、ここでは鍵番号１の鍵情報で暗号化された後、通信処理部１１ＢからＯＮＵ２０へ送信される。

続いて、ＣＰＵ１２は、管理テーブル１１Ｄを参照して、当該ロジカルリンクで使用する新たな鍵番号３の鍵情報に関する、内部メモリ１１Ｃでの格納場所を確認する。ここでは、当該ロジカルリンクで使用する２つの暗号鍵面のうち、有効表示が無効状態を示す暗号鍵面を格納先鍵面として特定する。図６（ａ）の例では、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面から、有効表示が無効状態を示す、鍵番号０の鍵情報が格納されている暗号鍵面２が、新たな鍵番号３の鍵情報の格納先鍵面として特定される。

この後、ＣＰＵ１２は、鍵生成部１４で生成した鍵番号３の鍵情報を、内部メモリ１１ＣのうちＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面２へ転送して格納し、この暗号鍵面２の鍵番号と有効表示とを変更する旨の指示を鍵制御部１１Ｅへ通知する。これに応じて、鍵制御部１１Ｅは、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面２について、新たに格納した鍵情報に関する鍵番号を登録するとともに、有効表示として有効状態を登録する。
これにより、この例では、鍵生成部１４で生成した鍵番号３の鍵情報が、内部メモリ１１Ｃのうち、ＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面２へ格納される。また、図６（ｂ）に示すように、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面２の鍵番号が３に更新され、有効表示が有効状態に更新される。

このようにして、新たに使用する鍵番号３の鍵情報を内部メモリ１１Ｃへ格納した後、ＣＰＵ１２は、暗号処理部１１Ａに対して、下りフレームデータの暗号化に用いる暗号鍵として、鍵番号１から鍵番号３への切り替えを指示する。これに応じて、暗号処理部１１Ａは、これ以降に下りフレームデータを暗号化する場合、管理テーブル１１Ｄを参照して、内部メモリ１１ＣにおけるＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面に関する鍵管理データから、鍵番号３に対応する暗号鍵面を確認し、内部メモリ１１Ｃの当該暗号鍵面から鍵番号３の鍵情報を取得して、下りフレームデータを暗号化することになる。これにより、鍵番号１から鍵番号３への一連の鍵切替動作が終了する。

この後、ＣＰＵ１２は、今まで使用していた鍵番号１の鍵情報の有効表示を無効状態へ変更する旨の指示を鍵制御部１１Ｅへ通知する。これに応じて、鍵制御部１１Ｅは、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１について、指定された鍵番号１が登録されている暗号鍵面を選択し、当該暗号鍵面の有効表示を無効状態へ変更する。これにより、図６（ｃ）に示すように、管理テーブル１１Ｄのうち、鍵番号１が登録されているＬＬＩＤ＝１の暗号鍵面１について、有効表示が無効状態に変更される。
なお、使用しなくなった鍵情報の有効表示の変更タイミングについては、暗号処理部１１Ａに対する新たな暗号鍵への切替指示の直後から、次の交換鍵設定までの期間のうちの、任意のタイミングに実行すればよい。

［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、ＰＯＮを介して接続されたＯＮＵ（相手光回線終端装置）２０との間でフレームを送受信する通信処理部１１Ｂと、鍵情報を用いてフレームの暗号化を行う暗号処理部１１Ａと、暗号処理部１１Ａでの暗号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリ１１Ｃとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路１１を備え、このＭＡＣ制御回路１１の外部に設けられた鍵生成部（鍵供給部）１４で、暗号処理部１１Ａでの暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を生成して供給し、ＣＰＵ１２で、暗号処理部１１Ａにおいて暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、鍵生成部（鍵供給部）１４から新たに使用する鍵情報を取得し、内部メモリ１１Ｃへ転送して格納するようにしたものである。

これにより、ＭＡＣ制御回路１１の内部メモリ１１Ｃに格納されている鍵情報を、ＭＡＣ制御回路１１の外部に設けた鍵生成部（鍵供給部）１４から取得した新たな鍵情報と、容易に入れ替えることができる。このため、内部メモリ１１Ｃにすべての鍵情報を格納しておく必要がなくなり、内部メモリ１１Ｃの記憶容量を大幅に縮小できる。したがって、ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、暗号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応することが可能となる。

また、本実施の形態において、鍵供給部として、暗号処理部１１Ａでの暗号化に切替使用される複数の鍵情報を生成する鍵生成部１４を用いるようにしてもよい。これにより、鍵情報を記憶しておくための外部メモリを省くことができ、ＯＬＴ１０の回路規模を削減することができる。

また、本実施の形態の具体的構成として、内部メモリ１１Ｃに、暗号処理部１１Ａでの暗号化に実際に使用する第１の鍵情報と、鍵切替後に新たに使用する第２の鍵情報とを、それぞれ格納するための格納領域である鍵面を個別に設けるとともに、内部メモリ１１Ｃの鍵面ごとに、当該鍵面に格納された鍵情報に予め割り当てられている鍵番号を記憶する管理テーブル１１Ｄと、管理テーブル１１Ｄの鍵番号を更新する鍵制御部１１Ｅとをさらに備え、ＣＰＵ１２で、鍵切替タイミングより前に、鍵供給部１４で生成された第２の鍵情報を取得して、内部メモリ１１Ｃの鍵面のうち、当該鍵面に格納されている鍵情報が暗号処理部１１Ａでの暗号化に使用されていない鍵面へ第２の鍵情報を転送して格納し、鍵制御部１１Ｅで、管理テーブル１１Ｄのうち第２の鍵情報を格納した鍵面に関する鍵番号に第２の鍵情報の鍵番号を設定し、暗号処理部１１Ａで、フレームを暗号化する際、使用する第２の鍵情報の鍵番号と対応する鍵面を管理テーブル１１Ｄで確認し、内部メモリ１１Ｃから当該鍵面に格納されている第２の鍵情報を取得して、フレームの暗号化を行うようにしてもよい。

これにより、内部メモリ１１Ｃにすべての鍵情報を格納しておく必要がなくなり、内部メモリ１１Ｃは、ＬＬＩＤごとに暗号鍵と復号鍵を各々２種類だけ記憶しておけばよくなる。このため、記憶容量を大幅に縮小できるにもかかわらず、鍵番号を管理しているため３種類以上の鍵情報に対応可能である。したがって、ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、暗号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応することが可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態にかかるＯＬＴ１０について説明する。第２の実施の形態では、内部メモリ１１Ｃ内に格納されている暗号鍵を、鍵生成部１４で生成した暗号鍵に切り替える場合を例として説明した。本実施の形態では、内部メモリ１１Ｃ内に格納されている復号鍵を、ＯＮＵ２０から通知された復号鍵に切り替える場合を例として説明する。

本実施の形態において、前述の図５で示した第２の実施の形態にかかるＯＬＴ１０に、本実施の形態を適用した場合を例として説明する。したがって、本実施の形態にかかるＯＬＴ１０の構成は、第２の実施の形態とほぼ同様である。

［復号鍵切替動作］
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかるＯＬＴ１０における、復号鍵切替時の動作について説明する。図７は、第３の実施の形態にかかる鍵管理データを示す説明図である。
ここでは、ＬＬＩＤ＝１のロジカルリンクにおいて、無効状態にある復号鍵面１に新たな鍵番号３の鍵情報を格納することにより、上りフレームデータの復号化に用いる復号鍵を、使用中の鍵番号２の鍵情報から鍵番号３の鍵情報へ切り替える場合を例として説明する。

なお、本実施の形態では、ＯＬＴ１０とＮ個のＯＮＵ２０との間に、ＯＮＵ２０ごとにａ個のロジカルリンクが形成されているものとし、内部メモリ１１Ｃには、復号鍵を格納する格納領域として、これらロジカルリンクごとに２つの復号鍵面が設けられているものとする。したがって、図７に示す管理テーブル１１Ｄでは、ａ×Ｎ個のロジカルリンクごとに設けられた、２つの復号鍵面ごとに、当該鍵面に格納されている鍵情報に関する有効表示と鍵番号とが、鍵管理データとして記録されている。なお、それぞれのＬＬＩＤの鍵面と内部メモリ１１Ｃの格納場所とは予め対応付けられている。

暗号処理部１１Ａで、ＯＮＵ２０から送信された上りフレームデータを復号化する際、復号化処理で新たに用いる復号鍵の鍵情報や鍵番号は、ロジカルリンクごとに、当該ＯＮＵ２０から受信されたフレームデータで通知される。
このようなフレームデータは、通信処理部１１Ｂで受信されて暗号処理部１１Ａへ通知され、暗号処理部１１Ａにより現在使用中の復号鍵、ここでは鍵番号２の鍵情報で復号化された後、通信処理部１１ＢからＣＰＵ１２へ通知される。

ＣＰＵ１２は、このようにしてＯＮＵ２０からフレームデータを受け取り、当該フレームデータから、新たな復号鍵に関する鍵番号とその鍵情報、ここでは、鍵番号３とその鍵情報を取得する。
これに応じて、ＣＰＵ１２は、管理テーブル１１Ｄを参照して、当該ロジカルリンクで使用する新たな鍵番号３の鍵情報に関する、内部メモリ１１Ｃでの格納場所を確認する。

ここでは、当該ロジカルリンクで使用する２つの復号鍵面のうち、有効表示が無効状態を示す復号鍵面を格納先鍵面として特定する。図７（ａ）の例では、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１の復号鍵面から、有効表示が無効状態を示す、鍵番号０の鍵情報が格納されている復号鍵面１が、新たな鍵番号３の鍵情報の格納先鍵面として特定される。

この後、ＣＰＵ１２は、フレームデータから取得した鍵番号３の鍵情報を、内部メモリ１１ＣのうちＬＬＩＤ＝１の復号鍵面１へ転送して格納し、この復号鍵面１の鍵番号と有効表示とを変更する旨の指示を鍵制御部１１Ｅへ通知する。これに応じて、鍵制御部１１Ｅは、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１の復号鍵面１について、新たに格納した鍵情報に関する鍵番号を登録するとともに、有効表示として有効状態を登録する。
これにより、この例では、フレームデータから取得した鍵番号３の鍵情報が、内部メモリ１１Ｃのうち、ＬＬＩＤ＝１の復号鍵面１へ格納される。また、図７（ｂ）に示すように、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１の復号鍵面１の鍵番号が３に更新され、有効表示が有効状態に更新される。

このようにして、新たに使用する鍵番号３の鍵情報を内部メモリ１１Ｃへ格納した後、暗号処理部１１Ａが、鍵番号３の鍵情報で暗号化された上りフレームデータを、ＯＮＵ２０から受信した場合、暗号処理部１１Ａは、管理テーブル１１Ｄを参照して、内部メモリ１１ＣにおけるＬＬＩＤ＝１の復号鍵面に関する鍵管理データから、鍵番号３に対応する復号鍵面を確認し、内部メモリ１１Ｃの当該復号鍵面から鍵番号３の鍵情報を取得して、上りフレームデータを復号化することになる。これにより、鍵番号２から鍵番号３への一連の鍵切替動作が終了する。

この後、ＣＰＵ１２は、今まで使用していた鍵番号２の鍵情報の有効表示を無効状態へ変更する旨の指示を鍵制御部１１Ｅへ通知する。これに応じて、鍵制御部１１Ｅは、管理テーブル１１Ｄのうち、ＬＬＩＤ＝１について、指定された鍵番号２が登録されている復号鍵面を選択し、当該復号鍵面の有効表示を無効状態へ変更する。これにより、図７（ｃ）に示すように、管理テーブル１１Ｄのうち、鍵番号２が登録されているＬＬＩＤ＝１の復号鍵面２について、有効表示が無効状態に変更される。
なお、使用しなくなった鍵情報の有効表示の変更タイミングについては、暗号処理部１１Ａでの新たな復号鍵への切替直後から、次の交換鍵設定までの期間のうちの、任意のタイミングに実行すればよい。

［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、ＰＯＮを介して接続されたＯＮＵ（相手光回線終端装置）２０との間でフレームを送受信する通信処理部１１Ｂと、鍵情報を用いてフレームの復号化を行う暗号処理部１１Ａと、暗号処理部１１Ａでの復号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリ１１Ｃとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路１１を備え、暗号処理部１１Ａにおいて復号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、ＯＮＵ２０から通知された新たに使用する鍵情報を、ＣＰＵ１２で、内部メモリ１１Ｃへ転送して格納するようにしたものである。

これにより、ＭＡＣ制御回路１１の内部メモリ１１Ｃに格納されている鍵情報を、ＯＮＵ２０から通知された新たな鍵情報と、容易に入れ替えることができる。このため、内部メモリ１１Ｃにすべての鍵情報を格納しておく必要がなくなり、内部メモリ１１Ｃの記憶容量を大幅に縮小できる。したがって、ＭＡＣ制御回路を構成するＬＳＩのチップサイズを増大させることなく、復号化に用いる鍵情報の増加に対して柔軟に対応することが可能となる。

また、本実施の形態では、第２の実施の形態にかかるＯＬＴ１０に適用した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、第１の実施の形態にも適用可能である。この場合、第２の実施の形態では、管理テーブル１１Ｄにおいて、鍵面と鍵番号との対応関係を管理していたが、これに代えて、第１の実施の形態と同様にして、内部メモリ１１Ｃまたは外部メモリ１３の格納場所（アドレス）と鍵番号との対応関係を管理すればよい。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

また、各実施の形態では、本発明をＯＬＴ１０に適用した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、ＯＬＴ１０と同じく光回線終端装置の１つであるＯＮＵ２０にも、前述と同様にして本発明を適用でき、同様の作用効果が得られる。

また、各実施の形態では、管理テーブル１１Ｄおよび鍵制御部１１Ｅを、ＭＡＣ制御回路１１内に実装した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、これら回路部の一部またはすべてをＭＡＣ制御回路１１の外部に設けてもよい。

また、各実施の形態では、管理テーブル１１Ｄに登録されている鍵管理データを更新する際、ＣＰＵ１２からの指示に応じて、鍵制御部１１Ｅが鍵管理データを更新する場合を例として説明したがこれに限定されるものではない。例えば、鍵制御部１１Ｅに代えて、ＣＰＵ１２がＭＡＣ制御回路１１の外部から管理テーブル１１Ｄへアクセスして、鍵管理データを更新するようにしてもよい。これにより、鍵制御部１１Ｅを省くことができ、ＭＡＣ制御回路１１のチップサイズを削減することができる。
また、各実施の形態では、ＣＰＵ１２をＭＡＣ制御回路１１の外部に実装した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、ＣＰＵ１２をＭＡＣ制御回路１１内に設けてもよい。

１００…ＰＯＮシステム、１０…ＯＬＴ、１１…ＭＡＣ制御回路（ＬＳＩ）、１１Ａ…暗号処理部、１１Ｂ…通信処理部、１１Ｃ…内部メモリ、１１Ｄ…管理テーブル、１１Ｅ…鍵制御部、１２…ＣＰＵ、１３…外部メモリ、１４…鍵生成部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…ＯＮＵ、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…ユーザ端末、３１…光スプリッタ、３２…上位装置。

Claims (8)

1. ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いて前記フレームの暗号化を行う暗号処理部と、前記暗号処理部での暗号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路と、
   前記ＭＡＣ制御回路の外部に設けられて、前記暗号処理部での暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を供給する鍵供給部と、
   前記暗号処理部において暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、前記鍵供給部から新たに使用する鍵情報を取得し、前記内部メモリへ転送して格納するＣＰＵと
   を備えることを特徴とする光回線終端装置。
2. 請求項１に記載の光回線終端装置において、
   前記鍵供給部は、前記暗号処理部での暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報のうち、新たに使用する鍵情報を生成する鍵生成部からなることを特徴とする光回線終端装置。
3. 請求項２に記載の光回線終端装置において、
   前記内部メモリは、前記暗号処理部での暗号化に実際に使用する第１の鍵情報と、鍵切替後に新たに使用する第２の鍵情報とを、それぞれ格納するための格納領域である鍵面を個別に備え、
   前記内部メモリの鍵面ごとに、当該鍵面に格納された鍵情報に予め割り当てられている鍵番号を記憶する管理テーブルと、前記管理テーブルの鍵番号を更新する鍵制御部とをさらに備え、
   前記ＣＰＵは、前記鍵切替タイミングより前に、前記鍵供給部で生成された前記第２の鍵情報を取得して、前記内部メモリの鍵面のうち、当該鍵面に格納されている鍵情報が前記暗号処理部での暗号化に使用されていない鍵面へ前記第２の鍵情報を転送して格納し、
   前記鍵制御部は、前記管理テーブルのうち前記第２の鍵情報を格納した鍵面に関する鍵番号に前記第２の鍵情報の鍵番号を設定し、
   前記暗号処理部は、前記フレームを暗号化する際、使用する前記第２の鍵情報の鍵番号と対応する鍵面を前記管理テーブルで確認し、前記内部メモリから当該鍵面に格納されている前記第２の鍵情報を取得して、前記フレームの暗号化を行う
   ことを特徴とする光回線終端装置。
4. 請求項１に記載の光回線終端装置において、
   前記鍵供給部は、前記暗号処理部での暗号化に切替使用される複数の鍵情報を予め格納する外部メモリからなることを特徴とする光回線終端装置。
5. 請求項４に記載の光回線終端装置において、
   前記内部メモリは、前記暗号処理部での暗号化に実際に使用する第１の鍵情報と、鍵切替後に新たに使用する第２の鍵情報とを、それぞれ格納するための格納領域を個別に備え、
   前記暗号処理部での暗号化に切替使用される鍵情報ごとに、当該鍵情報が格納されている前記内部メモリまたは前記外部メモリの格納場所を記憶する管理テーブルと、前記管理テーブルで記憶している前記格納場所を更新する鍵制御部とをさらに備え、
   前記ＣＰＵは、前記鍵切替タイミングより前に、前記外部メモリから前記第２の鍵情報を取得して、前記内部メモリの格納領域のうち、前記暗号処理部での暗号化に実際に使用する鍵情報が格納されていない格納領域へ前記第２の鍵情報を転送して格納し、
   前記鍵制御部は、前記内部メモリに格納した前記第２の鍵情報の新たな格納場所を前記管理テーブルに設定し、
   前記暗号処理部は、前記フレームを暗号化する際、使用する前記第２の鍵情報の格納場所を前記管理テーブルで確認し、前記内部メモリから当該格納場所に格納されている前記第２の鍵情報を取得して、前記フレームの暗号化を行う
   ことを特徴とする光回線終端装置。
6. ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いて前記フレームの復号化を行う暗号処理部と、前記暗号処理部での復号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路と、
   前記暗号処理部において復号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、前記相手光回線終端装置から通知された新たに使用する鍵情報を、前記内部メモリへ転送して格納するＣＰＵと
   を備えることを特徴とする光回線終端装置。
7. ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いて前記フレームの暗号化を行う暗号処理部と、前記暗号処理部での暗号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路を有する光回線終端装置で用いられる鍵切替方法であって、
   前記ＭＡＣ制御回路の外部に設けられた鍵供給部が、前記暗号処理部での暗号化において選択的に切替使用される複数の鍵情報を供給する鍵供給ステップと、
   ＣＰＵが、前記暗号処理部において暗号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、前記鍵供給部から新たに使用する鍵情報を取得し、前記内部メモリへ転送して格納する制御ステップと
   を備えることを特徴とする鍵切替方法。
8. ＰＯＮを介して接続された相手光回線終端装置との間でフレームを送受信する通信処理部と、鍵情報を用いて前記フレームの復号化を行う暗号処理部と、前記暗号処理部での復号化に実際に使用する鍵情報を格納する内部メモリとが、１つのＬＳＩに実装されてなるＭＡＣ制御回路を有する光回線終端装置で用いられる鍵切替方法であって、
   ＣＰＵが、前記暗号処理部において復号化に使用する鍵情報を切り替える鍵切替タイミングより前に、前記相手光回線終端装置から通知された新たに使用する鍵情報を、前記内部メモリへ転送して格納する制御ステップを備えることを特徴とする鍵切替方法。

Images