JP2013074322A - Message authentication system, communication device, and communication program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase resistance to an attack about which a device having acquired knowledge of a message authentication key earlier spoofs as a message transmission device and attacks in the case that there is a message receiving device which conveys the message authentication key earlier and a message receiving device which conveys it later.SOLUTION: A message generation unit 11 of a message transmission device 1 generates a message, a message authentication key generation unit 12 generates a message authentication key, and an authentication code generation unit 13 generates an authentication code for the message by use of the message authentication key and notifies message receiving devices of the message authentication key and the authentication code separately from the message. In addition, each of the message receiving devices performs authentication of the transmitted message by use of the notified message authentication key and the authentication code.

Description

本発明は、メッセージ認証システム、通信装置及び通信プログラムに関し、例えば、センサネットワークシステムにおいて、システムを管理・制御するサーバがセンサノードにメッセージを送信し、そのメッセージが当該サーバから送信されたものであることをノードが確認するメッセージ認証システム、通信装置及び通信プログラムに適用し得るものである。   The present invention relates to a message authentication system, a communication apparatus, and a communication program. For example, in a sensor network system, a server that manages and controls the system transmits a message to a sensor node, and the message is transmitted from the server. This can be applied to a message authentication system, a communication apparatus, and a communication program in which a node confirms this.

例えば、センサネットワークシステムにおいて、ノード(通信装置)は、低コスト化を重視して開発されるために、以下のような制約事項を前提とされることが多い。   For example, in a sensor network system, a node (communication device) is developed with an emphasis on cost reduction, and is often predicated on the following restrictions.

第1の制約事項は、高い処理能力を有するCPUを搭載するとは限らないことである。そして、第2の制約事項は、耐タンパ性メモリを搭載するとは限らないことである。   The first restriction is that a CPU having a high processing capacity is not always mounted. The second restriction is that a tamper resistant memory is not always installed.

また、例えばセンサネットワークシステムでは、データのやりとりを複数のノードが中継するマルチホップ通信形態をとるのが一般的である。   For example, in a sensor network system, it is common to adopt a multi-hop communication form in which a plurality of nodes relay data exchange.

ここで、サーバがソフトウェア更新データを複数のノードに送信する場合を想定する。この場合、サーバは、更新対象となるノードグループに対して、マルチキャストで更新データを送信し、当該更新データがサーバからの正しいデータであることを、ノードが認証するものとする。   Here, it is assumed that the server transmits software update data to a plurality of nodes. In this case, the server transmits update data by multicast to the node group to be updated, and the node authenticates that the update data is correct data from the server.

このようなマルチキャストデータの認証を実現する技術として、従来、公開鍵暗号を用いたデジタル署名技術がある。   Conventionally, there is a digital signature technique using public key cryptography as a technique for realizing authentication of such multicast data.

しかし、上述の第1の制約事項の状況においては、公開鍵暗号系の適用は処理負荷が大きくなる可能性があり、処理負荷の小さい共通鍵暗号系の適用がより好ましい。例えば、サーバとノードグループとはグループ共通鍵を持ち、ノードがグループ共通鍵を用いてサーバからのデータを認証させる手法がそれに該当する。しかし、上述の第2の制約事項の状況の下では、ノードの持つグループ共通鍵が漏洩しないことを保証しにくく、さらにノードが不正な動作を行うノードに変更されないことを保証しにくい。   However, in the situation of the first restriction described above, the application of the public key cryptosystem may increase the processing load, and the application of the common key cryptosystem with a low processing load is more preferable. For example, a method in which a server and a node group have a group common key, and a node authenticates data from the server using the group common key corresponds to this. However, under the situation of the second restriction described above, it is difficult to guarantee that the group common key of the node is not leaked, and it is difficult to guarantee that the node is not changed to a node that performs an illegal operation.

そのため、各ノードが認証処理に成功した更新データでさえも、攻撃者(悪意者)が投入した攻撃用のソフトウェアかもしれないことや、マルチホップ通信の中継途中で不正ルータノードにより改竄されているかもしれないことを考慮する必要がある。   Therefore, even update data that each node succeeded in authentication processing may be attack software introduced by an attacker (malicious person), or it is tampered with by an unauthorized router node in the middle of relaying multi-hop communication. It is necessary to consider that it may be.

前述の状況下で、ノードがサーバからのソフトウェア更新データを認証するにあたり、攻撃者のサーバヘのなりすまし攻撃に耐性を持たせる従来技術として、非特許文献1、及び特許文献1〜3の記載技術がある。   Under the above-described circumstances, the technologies described in Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 to 3 are known as conventional techniques for providing resistance to an attacker's spoofing attack when a node authenticates software update data from a server. is there.

非特許文献1では、サーバとノードとが時刻同期し、サーバは、メッセージの認証符号を生成するために利用するメッセージ認証鍵を、時間区間ごとに変更することについて記載されている。   Non-Patent Document 1 describes that a server and a node are time synchronized, and the server changes a message authentication key used for generating an authentication code of a message for each time interval.

非特許文献1の記載技術では、ノードは、各メッセージ認証鍵を、各鍵が割り当てられた各時間区間においてのみ有効であるとみなされる。そして、サーバは、メッセージ送信時には、その時間区間で有効とみなされるメッセージ認証鍵をノードに対して秘密にしたまま認証符号を生成し、生成した認証符号をメッセージに付加し送信する。そして、当該メッセージ認証鍵が有効とみなされる時間区間が終了した後に、前記メッセージ認証鍵をノードに公開する。ノードは、公開されたメッセージ認証鍵が、サーバが公開した鍵であることを認証し、さらに、当該認証に成功したメッセージ認証鍵を利用して、当該メッセージ認証鍵される時間区間に受信したメッセージの認証符号を検証することで、攻撃者のサーバヘのなりすまし攻撃に耐性を持たせることができる。   In the technology described in Non-Patent Document 1, the node regards each message authentication key as valid only in each time interval to which each key is assigned. Then, at the time of message transmission, the server generates an authentication code while keeping the message authentication key considered valid in the time interval secret from the node, and adds the generated authentication code to the message for transmission. Then, after the time interval in which the message authentication key is considered valid, the message authentication key is disclosed to the nodes. The node authenticates that the published message authentication key is a key published by the server, and further uses the message authentication key that has succeeded in the authentication to receive the message received in the time interval for the message authentication key. By verifying the authentication code, it is possible to provide resistance against an attacker's spoofing attack on the server.

また、非特許文献1では、時刻同期の代わりに、特許文献1の記載技術を用いて、サーバがノードに対して送信確認(認証回数同期)を行うことで、攻撃者のサーバへのなりすまし攻撃に耐性を持たせる手法が提案されている。   Further, in Non-Patent Document 1, instead of time synchronization, the server performs transmission confirmation (authentication number synchronization) to the node using the technique described in Patent Document 1, so that an attacker's spoofing attack on the server is performed. A technique for providing tolerance to the above has been proposed.

この場合、サーバは、ノードグループに認証させたいメッセージがグループ内のすべてのノードに確かに到達したか否かを確認した後に、メッセージ認証鍵を公開する。サーバがメッセージ認証鍵を公開するということは、メッセージの送信対象となるノードのすべてに正しいメッセージが到達していることを意味する。したがって、もし攻撃者が、メッセージ認証鍵が公開された後に、サーバヘのなりすましメッセージを投入するとしても、各ノードにおいて受信順序が後のメッセージであるとして排除することができる。   In this case, the server discloses the message authentication key after confirming whether or not the message to be authenticated by the node group has surely reached all the nodes in the group. When the server discloses the message authentication key, it means that the correct message has arrived at all the nodes to which the message is sent. Therefore, even if an attacker inputs an impersonation message to the server after the message authentication key is disclosed, it can be excluded that the reception order is a later message in each node.

さらに、ソフトウェア更新データのようなデータサイズが大きいメッセージを認証させたいときには、非特許文献1の手法は、メッセージ認証鍵が公開されるまでメッセージ認証処理を開始することができず、保持のためのメモリ負担が大きくなるという問題がある。そこで、特許文献2及び3では、上記問題に鑑みて、メッセージよりも先に認証符号のみを送信し、後にメッセージを送信する手法が記載されている。   Furthermore, when it is desired to authenticate a message having a large data size such as software update data, the technique of Non-Patent Document 1 cannot start the message authentication process until the message authentication key is released. There is a problem that the memory burden increases. In view of the above problems, Patent Documents 2 and 3 describe a method in which only an authentication code is transmitted before a message and a message is transmitted later.

上述の従来技術でポイントとなっている送信確認(認証回数同期)は、メッセージ認証鍵を先行して知ったノードが、後に知ることになるノードに対して、サーバヘのなりすましメッセージを投入できるという課題を解決するためになされるものである。   The transmission confirmation (authentication frequency synchronization) that is a point in the above-described conventional technology is a problem that a node that knows the message authentication key in advance can send an impersonation message to the server to a node that knows later. It is made to solve the problem.

特開2006−157856号公報JP 2006-157856 A 特開2006−345408号公報JP 2006-345408 A 特開2008−141360号公報JP 2008-141360 A

Adrian Perrig, J.D. Tyger著,溝口文雄 監訳「ワイヤード/ワイヤレスネットワークにおけるブロードキャスト通信のセキュリティ」,共立出版,pp.172−177Adrian Perrig, J.M. D. By Tyger, directed by Fumio Mizoguchi, "Security of Broadcast Communication in Wired / Wireless Networks", Kyoritsu Shuppan, pp. 172-177

しかしながら、ソフトウェア更新データ送信時の様々なシナリオを考慮した場合には、従来技術(特許文献1〜3、非特許文献1の記載技術等)における上述の送信確認(認証回数同期)を崩したい状況も存在する。   However, when various scenarios at the time of software update data transmission are taken into consideration, the above-mentioned transmission confirmation (synchronization of the number of authentications) in the prior art (Patent Documents 1-3, Non-Patent Document 1, etc.) is desired to be broken Is also present.

例えば、センサネットワークの省電力制御等で、通信不能状態にあるノードが存在する場合に、通信可能状態にあるノードに先に更新データを認証させたいときや、また例えば、マルチホップ通信のホップごとに段階的に更新データを送信/認証させる場合など、更新データの送信を、既に更新データの認証に成功した隣接ノードから実施させたいときなどである。   For example, when there is a node that is in a communication-disabled state due to power saving control of the sensor network, etc., when it is desired to have the node in the communication-enabled state first authenticate update data, or For example, when the update data is transmitted / authenticated step by step, the update data is transmitted from an adjacent node that has already successfully authenticated the update data.

しかし、このようにノードグループにおいて認証の同期を崩すということは、メッセージ認証鍵を先行して教えるノードが存在することであり、メッセージ認証鍵を先行して知ったノードが、後に知ることになるノードに対してサーバへのなりすましメッセージを投入してしまうおそれがある。   However, breaking the synchronization of authentication in the node group in this way means that there is a node that teaches the message authentication key in advance, and the node that knows the message authentication key in advance will know later. There is a risk of spoofing messages to the server.

そのため、メッセージ送信対象となるメッセージ受信装置のグループにおいて、メッセージ認証鍵を先行して伝えるメッセージ受信装置と、後で伝えるメッセージ受信装置とが存在する場合(認証の同期を崩しても)、メッセージ認証鍵を先行して知った装置が、メッセージ送信装置に成りすまして攻撃することに対する耐性を持たせることができるメッセージ認証システム、通信装置及び通信プログラムが求められている。   Therefore, in a group of message receiving devices that are subject to message transmission, if there are a message receiving device that transmits the message authentication key in advance and a message receiving device that transmits the message authentication key later (even if the synchronization of authentication is lost), message authentication is performed. There is a need for a message authentication system, a communication device, and a communication program capable of providing resistance to a device that knows the key in advance and attacking as a message transmission device.

かかる課題を解決するために、本発明は、メッセージ送信装置が、送信用のメッセージに対する認証符号を、メッセージ認証鍵を利用して生成し、そのメッセージ認証鍵及び認証符号を、メッセージとは別にメッセージ受信装置に通知することを特徴とする。   In order to solve such a problem, in the present invention, a message transmission device generates an authentication code for a message for transmission using a message authentication key, and the message authentication key and the authentication code are generated separately from the message. The receiving apparatus is notified.

第1の本発明は、1又は複数のメッセージ受信装置が、メッセージ送信装置からのメッセージを認証するメッセージ認証システムにおいて、(A)メッセージ送信装置が、(A−1)各メッセージ受信装置が未取得のメッセージ認証鍵を用いて、送信用のメッセージに対する認証符号を生成する認証符号生成手段と、(A−2)メッセージ認証鍵及び認証符号を含む情報であって、当該情報が当該メッセージ送信装置からの正しい情報であることを各メッセージ受信装置に特定させることができる認証情報通知情報を生成する認証情報通知手段と、(A−3)各メッセージ受信装置に対して送信用のメッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段と、(A−4)認証情報通知手段が生成した認証情報通知情報と、メッセージ配布手段が生成したメッセージ配布情報とを、メッセージ受信装置に送信する送信手段とを有し、(B)各メッセージ受信装置が、(B−1)認証情報通知情報と、メッセージ配布情報とを受信する受信手段と、(B−2)メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定できた認証情報通知情報に含まれている、メッセージ認証鍵及び認証符号を取得する認証情報取得手段と、(B−3)認証情報取得手段で取得されたメッセージ認証鍵及び認証符号を用いて、メッセージ配布情報で配布されたメッセージを認証するメッセージ認証手段とを有することを特徴とするメッセージ認証システムである。   The first aspect of the present invention is a message authentication system in which one or a plurality of message receiving devices authenticate a message from a message transmitting device, wherein (A) the message transmitting device is (A-1) each message receiving device is not yet acquired. Authentication code generating means for generating an authentication code for a message for transmission using the message authentication key of (A-2), including information including the message authentication key and the authentication code, the information being sent from the message transmitting device Authentication information notifying means for generating authentication information notification information that allows each message receiving device to specify that the information is correct, and (A-3) a message for distributing a message for transmission to each message receiving device Message distribution means for generating distribution information; (A-4) authentication information notification information generated by the authentication information notification means; Transmission means for transmitting the message distribution information generated by the sage distribution means to the message receiving device, and (B) each message receiving device: (B-1) authentication information notification information and message distribution information. Receiving means for receiving; (B-2) authentication information acquiring means for acquiring a message authentication key and an authentication code included in the authentication information notification information that can be identified as correct information from the message transmitting device; (B-3) A message authentication system comprising message authentication means for authenticating a message distributed by message distribution information using the message authentication key and authentication code acquired by the authentication information acquisition means. .

第2の本発明は、1又は複数のメッセージ受信装置に対してメッセージを送信する通信装置において、(1)各メッセージ受信装置が未取得のメッセージ認証鍵を用いて、送信用のメッセージに対する認証符号を生成する認証符号生成手段と、(2)メッセージ認証鍵及び認証符号を含む情報であって、当該情報が当該通信装置からの正しい情報であることを各メッセージ受信装置に特定させることができる認証情報通知情報を生成する認証情報通知手段と、(3)各メッセージ受信装置に対して送信用のメッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段と、(4)認証情報通知手段が生成した認証情報通知情報と、メッセージ配布手段が生成したメッセージ配布情報とを、メッセージ受信装置に送信する送信手段とを備えることを特徴とする通信装置である。   According to a second aspect of the present invention, in a communication device that transmits a message to one or a plurality of message receiving devices, (1) an authentication code for a message for transmission using a message authentication key that has not been acquired by each message receiving device. And (2) information including a message authentication key and an authentication code, and authentication enabling each message receiving device to specify that the information is correct information from the communication device. Authentication information notification means for generating information notification information, (3) message distribution means for generating message distribution information for distributing a message for transmission to each message receiving device, and (4) authentication information notification means Transmitting means for transmitting authentication information notification information and message distribution information generated by the message distribution means to the message receiving device; A communication device, characterized in that it comprises.

第3の本発明は、メッセージ送信装置からのメッセージを受信する通信装置において、(1)メッセージ送信装置から、メッセージ認証鍵及びメッセージに対する認証符号を含む認証情報通知情報と、送信用のメッセージを含むメッセージ配布情報とを受信する受信手段と、(2)メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定できた認証情報通知情報に含まれている、メッセージ認証鍵及び認証符号を取得する認証情報取得手段と、(3)認証情報取得手段で取得されたメッセージ認証鍵及び認証符号を用いて、メッセージ配布情報で配布されたメッセージを認証するメッセージ認証手段とを備えることを特徴とする通信装置である。   The third aspect of the present invention is a communication device that receives a message from a message transmission device, and includes (1) authentication information notification information including a message authentication key and an authentication code for the message, and a message for transmission from the message transmission device. Receiving means for receiving message distribution information; and (2) acquisition of authentication information for acquiring a message authentication key and an authentication code included in authentication information notification information that can be identified as correct information from the message transmitting device. And (3) a message authentication unit that authenticates a message distributed by message distribution information using the message authentication key and authentication code acquired by the authentication information acquisition unit. .

第4の本発明は、1又は複数のメッセージ受信装置に対してメッセージを送信する通信プログラムにおいて、コンピュータを、(1)各メッセージ受信装置が未取得のメッセージ認証鍵を用いて、送信用のメッセージに対する認証符号を生成する認証符号生成手段、(2)メッセージ認証鍵及び認証符号を含む情報であって、当該情報が当該通信装置からの正しい情報であることを各メッセージ受信装置に特定させることができる認証情報通知情報を生成する認証情報通知手段と、(3)各メッセージ受信装置に対して送信用のメッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段、(4)認証情報通知手段が生成した認証情報通知情報と、メッセージ配布手段が生成したメッセージ配布情報とを、メッセージ受信装置に送信する送信手段として機能させることを特徴とする通信プログラムである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a communication program for transmitting a message to one or a plurality of message receiving devices, and (1) a message for transmission using a message authentication key that has not been acquired by each message receiving device. (2) information including a message authentication key and an authentication code, and causing each message receiving device to specify that the information is correct information from the communication device. Authentication information notification means for generating authentication information notification information, (3) message distribution means for generating message distribution information for distributing a message for transmission to each message receiving device, and (4) authentication information notification means Authentication information notification information and message distribution information generated by the message distribution means to the message receiving device. A communication program for causing to function as transmission means signals for.

第5の本発明は、メッセージ送信装置からのメッセージを受信する通信プログラムにおいて、コンピュータを、(1)メッセージ送信装置から、メッセージ認証鍵及びメッセージに対する認証符号を含む認証情報通知情報と、送信用のメッセージを含むメッセージ配布情報とを受信する受信手段、(2)メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定できた認証情報通知情報に含まれている、メッセージ認証鍵及び認証符号を取得する認証情報取得手段、(3)認証情報取得手段で取得されたメッセージ認証鍵及び認証符号を用いて、メッセージ配布情報で配布されたメッセージを認証するメッセージ認証手段として機能させることを特徴とする通信プログラムである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a communication program for receiving a message from a message transmission device, wherein: (1) authentication information notification information including a message authentication key and an authentication code for the message is transmitted from the message transmission device; Receiving means for receiving message distribution information including a message; and (2) authentication for acquiring a message authentication key and an authentication code included in authentication information notification information that can be identified as correct information from the message transmitting device. An information acquisition means, and (3) a communication program that functions as a message authentication means for authenticating a message distributed by message distribution information using the message authentication key and authentication code acquired by the authentication information acquisition means. is there.

本発明によれば、メッセージ認証鍵を先行して伝えるメッセージ受信装置と、後で伝えるメッセージ受信装置とが存在する場合、メッセージ認証鍵を先行して知った装置がメッセージ送信装置に成りすまして攻撃することに対する耐性を持たせることができる。   According to the present invention, when there is a message receiving apparatus that transmits a message authentication key in advance and a message receiving apparatus that transmits a message authentication key later, an apparatus that has previously received the message authentication key impersonates a message transmitting apparatus and attacks. It is possible to have resistance against this.

第1の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ送信装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the message transmission apparatus of the node (communication apparatus) in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ受信装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the message receiving apparatus of the node (communication apparatus) in 1st Embodiment. 第1の実施形態のメッセージ認証システムを行う通信システムの構成例及び前提条件を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structural example and precondition of the communication system which performs the message authentication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の第1段階の認証情報の通知及び取得の処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the process of the notification and acquisition of the authentication information of the 1st step of 1st Embodiment. 第1の実施形態の第2段階のメッセージの配布と認証処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the message distribution and authentication process of the 2nd step of 1st Embodiment. 第1の実施形態のメッセージ認証鍵と認証符号を同時に通知することによる効果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect by notifying the message authentication key and authentication code | symbol of 1st Embodiment simultaneously. 第2の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ送信装置の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the message transmission apparatus of the node (communication apparatus) in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ受信装置の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the message receiver of the node (communication apparatus) in 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第1段階のメッセージ通知処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the message notification process of the 1st step of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第2段階の認証情報の要求処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the request | requirement process of the authentication information of the 2nd step of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第3段階の認証情報の通知と取得処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the notification of the authentication information and acquisition process of the 3rd step of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第4段階のメッセージ配送依頼処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the message delivery request process of the 4th step of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第5段階のメッセージの配布と認証処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the distribution of the message of the 5th step of 2nd Embodiment, and an authentication process.

(A)第1の実施形態
以下、本発明のメッセージ認証システム、通信装置及び通信プログラムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a message authentication system, a communication device, and a communication program of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1の実施形態は、例えば、マルチホップ通信を採用したセンサネットワークを構成する各ノード(通信装置)に、本発明を適用する実施形態を例示して説明する。   The first embodiment will be described by exemplifying an embodiment in which the present invention is applied to each node (communication device) configuring a sensor network adopting multi-hop communication, for example.

第1の実施形態では、メッセージ送信装置が、メッセージ認証鍵と認証符号とを、メッセージ受信装置に対して、自身からの通知であることを一意に特定できる形で通知することを特徴とする。   The first embodiment is characterized in that the message transmitting device notifies the message authentication key and the authentication code to the message receiving device in a form that can uniquely identify the notification from itself.

(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ送信装置の内部構成を示すブロック図である。
(A-1) Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a message transmission device of a node (communication device) in the first embodiment.

図1に示すメッセージ送信装置1は、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROM、ハードディスク等のプログラム実行構成、及び、他の通信装置と通信するためのインタフェースを有する。メッセージ送信装置1は、実施形態に係る処理プログラムをインストールすることにより、機能を実現できるようしてもよく、その場合でも、機能的には図1に示す構成を有する。   A message transmission device 1 illustrated in FIG. 1 includes a program execution configuration such as a CPU, ROM, RAM, EEPROM, and hard disk, and an interface for communicating with other communication devices. The message transmitting apparatus 1 may be able to realize the function by installing the processing program according to the embodiment. Even in this case, the message transmitting apparatus 1 has the configuration shown in FIG.

図1において、メッセージ送信装置1は、メッセージ生成部11、メッセージ認証鍵生成部12、認証符号生成部13、認証情報通知部14、メッセージ配布部15、送信部16を有する。   In FIG. 1, the message transmission device 1 includes a message generation unit 11, a message authentication key generation unit 12, an authentication code generation unit 13, an authentication information notification unit 14, a message distribution unit 15, and a transmission unit 16.

メッセージ生成部11は、メッセージ受信装置2に認証させたいメッセージを生成するものである。ここで、メッセージは、生成されたそれぞれメッセージを識別するために利用するメッセージ識別情報を含んでも良い。メッセージ生成部11は、生成したメッセージを認証符号生成部13およびメッセージ配布部15へ与える。   The message generator 11 generates a message that the message receiving device 2 wants to authenticate. Here, the message may include message identification information used to identify each generated message. The message generator 11 gives the generated message to the authentication code generator 13 and the message distributor 15.

メッセージ認証鍵生成部12は、メッセージに対する認証符号を生成するために利用するメッセージ認証鍵を生成するものである。ここで、メッセージ認証鍵生成部12は、メッセージ生成部11が生成するメッセージごとにメッセージ認証鍵を変更して生成するようにしても良い。メッセージ認証鍵の生成方法については特に限定しないが、例えば、乱数生成器を利用して生成した乱数ビット列を利用することを想定する。メッセージ認証鍵生成部12は、生成したメッセージ認証鍵を認証符号生成部13へ与える。   The message authentication key generation unit 12 generates a message authentication key used for generating an authentication code for a message. Here, the message authentication key generation unit 12 may change and generate a message authentication key for each message generated by the message generation unit 11. The method for generating the message authentication key is not particularly limited. For example, it is assumed that a random number bit string generated using a random number generator is used. The message authentication key generation unit 12 gives the generated message authentication key to the authentication code generation unit 13.

認証符号生成部13は、メッセージ生成部11より与えられたメッセージに対して、メッセージ認証鍵生成部12より与えられたメッセージ認証鍵を利用して認証符号を生成するものである。認証符号生成部13は、生成した認証符号およびメッセージ認証鍵生成部12から与えられたメッセージ認証鍵を認証情報通知部14へ与える。また、認証符号生成部13は、メッセージ認証鍵生成部12からのメッセージ認証鍵を利用して生成した認証符号が、どのメッセージを対象に生成したものかを識別させるために、メッセージ識別情報を認証情報通知部14へ与えても良い。   The authentication code generation unit 13 generates an authentication code for the message given from the message generation unit 11 by using the message authentication key given from the message authentication key generation unit 12. The authentication code generation unit 13 gives the generated authentication code and the message authentication key given from the message authentication key generation unit 12 to the authentication information notification unit 14. The authentication code generation unit 13 authenticates the message identification information in order to identify which message the authentication code generated using the message authentication key from the message authentication key generation unit 12 is generated for. You may give to the information notification part 14. FIG.

ここで、認証符号の生成方法は、特に限定されないが、認証符号生成部13は、認証符号生成関数を用いて、認証符号を生成する方法を適用することができる。例えば、認証符号生成関数としては、ハッシュ関数やMAC(Message Authentication Code)生成アルゴリズム等を利用する方法を適用することができる。また、MAC生成アルゴリズムとしては、例えば、AES暗号等のブロック暗号を用いたCBC−MAC(Cipher Block Chaining−MAC)を適用することができ、ハッシュ関数としては、例えば、MD5(Message Digest5)や、SHA−1(Secure Hash Algorithm−1)を適用することができる。これらの認証符号生成関数は、通信を行なう装置間で予め決定しておき、相互に保持することが必要である。   Here, the method of generating the authentication code is not particularly limited, but the authentication code generation unit 13 can apply a method of generating the authentication code using the authentication code generation function. For example, as the authentication code generation function, a method using a hash function, a MAC (Message Authentication Code) generation algorithm, or the like can be applied. Further, as a MAC generation algorithm, for example, CBC-MAC (Cipher Block Chaining-MAC) using block cipher such as AES cipher can be applied, and as a hash function, for example, MD5 (Message Digest 5), SHA-1 (Secure Hash Algorithm-1) can be applied. These authentication code generation functions must be determined in advance between the devices that perform communication and held mutually.

認証情報通知部14は、認証符号生成部13より与えられたメッセージ認証鍵、認証符号およびメッセージ識別情報を含む認証情報通知情報を生成するものである。   The authentication information notification unit 14 generates authentication information notification information including a message authentication key, an authentication code, and message identification information given from the authentication code generation unit 13.

ここで、認証情報通知情報は、メッセージ送信装置1からの正しい情報であることをメッセージ受信装置2に一意に特定されるのが好ましい。   Here, it is preferable that the authentication information notification information is uniquely specified to the message reception device 2 as being correct information from the message transmission device 1.

そこで、認証情報通知部14は、認証情報通知情報が正しい情報であることを一意に特定させる一意特定処理を行うものである。   Therefore, the authentication information notification unit 14 performs a unique specifying process for uniquely specifying that the authentication information notification information is correct information.

メッセージ受信装置2に対して当該認証情報通知情報を一意に特定させる方法としては、種々の方法を広く適用することができるが、例えば、認証情報通知部14は、メッセージ送信装置1がメッセージ受信装置2と一対で共有する固有鍵(共有鍵)を用いて認証符号を生成し、この生成された認証符号を、認証情報通知情報に付加する方法を適用することができる。これにより、メッセージ受信装置2が固定鍵を用いて認証し、認証が成功することで、当該認証情報通知情報がメッセージ送信装置1の正しい情報であることを確認することができる。   Various methods can be widely applied as a method for causing the message receiving device 2 to uniquely identify the authentication information notification information. For example, the authentication information notification unit 14 is configured such that the message transmitting device 1 is a message receiving device. A method of generating an authentication code using a unique key (shared key) shared by a pair with 2 and adding the generated authentication code to the authentication information notification information can be applied. Thereby, it is possible to confirm that the authentication information notification information is correct information of the message transmitting apparatus 1 by authenticating the message receiving apparatus 2 using the fixed key and succeeding in the authentication.

また別の方法としては、例えば、認証情報通知部14が、メッセージ受信装置2との間で一意に認証情報通知情報を特定するために、認証情報通知情報に対して、暗号化処理を行うようにしてもよい。   As another method, for example, the authentication information notification unit 14 performs an encryption process on the authentication information notification information in order to uniquely identify the authentication information notification information with the message receiving device 2. It may be.

また、認証情報通知部14は、生成した認証情報通知情報を送信部15へ与える。   The authentication information notification unit 14 provides the generated authentication information notification information to the transmission unit 15.

メッセージ配布部15は、メッセージ生成部11より与えられたメッセージをメッセージ受信装置へ配布するためのメッセージ配布情報を生成するものである。   The message distribution unit 15 generates message distribution information for distributing the message given from the message generation unit 11 to the message receiving device.

ここで、メッセージのデータサイズが1つのデータフレームで配送可能なサイズに対して大きい場合、メッセージ配布部15は、メッセージを複数のメッセージ配布情報に分割して、複数のメッセージ配布情報を生成しても良い。また、それぞれのメッセージ配布情報は、別途、暗号化されたり、認証符号が付加されたりしても良い。例えば、メッセージ送信装置1と、メッセージの送信対象となるすべてのメッセージ受信装置2とが共有する共通鍵を利用して認証符号が付加されることによって、前記共通鍵を知らない第3者による不正なメッセージ配布情報の投入を防ぐことができる。メッセージ配布部15は、生成したメッセージ配布情報を送信部16へ与える。   Here, if the message data size is larger than the size that can be delivered in one data frame, the message distribution unit 15 divides the message into a plurality of message distribution information and generates a plurality of message distribution information. Also good. Each message distribution information may be separately encrypted or an authentication code may be added. For example, an authentication code is added using a common key shared by the message transmission device 1 and all the message reception devices 2 that are the transmission targets of the message, so that an unauthorized operation by a third party who does not know the common key is performed. Of message distribution information can be prevented. The message distribution unit 15 gives the generated message distribution information to the transmission unit 16.

送信部16は、認証情報通知部14からの認証情報通知情報を、メッセージ送信対象となるメッセージ受信装置2へ送信するものである。また、送信部16は、メッセージ配布部15からのメッセージ配布情報を、メッセージ送信対象となるメッセージ受信装置2へ送信するものである。ここで、宛先となるメッセージ受信装置2が複数存在する場合には、ユニキャスト送信だけでなく、マルチキャスト送信やブロードキャスト送信を利用しても良い。   The transmission unit 16 transmits the authentication information notification information from the authentication information notification unit 14 to the message reception device 2 that is a message transmission target. The transmission unit 16 transmits the message distribution information from the message distribution unit 15 to the message reception device 2 that is a message transmission target. Here, when there are a plurality of message receiving devices 2 as destinations, not only unicast transmission but also multicast transmission or broadcast transmission may be used.

図2は、第1の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ受信装置の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a message receiving device of a node (communication device) in the first embodiment.

図2に示すメッセージ受信装置2は、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROM、ハードディスク等のプログラム実行構成、及び、他の通信装置と通信するためのインタフェースを有する。メッセージ受信装置2は、実施形態に係る処理プログラムをインストールすることにより、機能を実現できるようしてもよく、その場合でも、機能的には図2に示す構成を有する。   The message receiving device 2 shown in FIG. 2 has a program execution configuration such as a CPU, ROM, RAM, EEPROM, and hard disk, and an interface for communicating with other communication devices. The message receiving device 2 may be able to realize a function by installing the processing program according to the embodiment. Even in this case, the message receiving device 2 has a configuration functionally shown in FIG.

図2において、メッセージ受信装置2は、受信部21、認証情報取得部22、メッセージ認証部23、ルーティング部24、送信部25を有する。   In FIG. 2, the message reception device 2 includes a reception unit 21, an authentication information acquisition unit 22, a message authentication unit 23, a routing unit 24, and a transmission unit 25.

受信部21は、他の装置から与えられた、自身宛の認証情報通知情報、または、メッセージ配布情報をそれぞれ、認証情報取得部22、メッセージ認証部23へ与えるものである。また、受信部21は、各情報の最終的な宛先に自身以外の宛先が含まれる場合には、与えられた各情報をルーティング部24へも与えるものである。例えば、ブロードキャストアドレスが宛先に設定されている場合や、自身がマルチホップ通信の中継装置である場合に、受信部21は
与えられた各情報をルーティング部24へ与える。
The receiving unit 21 provides authentication information notification information or message distribution information addressed to itself from another device to the authentication information acquisition unit 22 and the message authentication unit 23, respectively. The receiving unit 21 also gives the given information to the routing unit 24 when a destination other than itself is included in the final destination of each information. For example, when the broadcast address is set as the destination, or when the broadcast address is itself a relay device for multihop communication, the receiving unit 21 gives the given information to the routing unit 24.

認証情報取得部22は、受信部21より与えられた認証情報通知情報がメッセージ送信装置1からの正しい情報であるか否かを検証し、検証に成功した場合に、当該情報に含まれるメッセージ認証鍵及び認証符号をメッセージ認証情報として取得するものである。   The authentication information acquisition unit 22 verifies whether the authentication information notification information given from the reception unit 21 is correct information from the message transmission device 1. If the verification is successful, the message authentication included in the information is verified. A key and an authentication code are acquired as message authentication information.

ここで、認証情報取得部22は、受信した認証情報通知情報にメッセージの識別情報が含まれている場合には、取得したメッセージの認証情報を当該識別情報で示されたメッセージを認証するための情報であると判断しても良い。また、認証情報通知情報の正当性を検証する方法は、特に限定しないが、例えば、認証情報通知情報に付加される認証符号が、メッセージ受信装置2とメッセージ送信装置1との間で共有する1対の固有鍵を利用して生成されているか否かを検証する方法を適用することができる。認証情報取得部22は、取得したメッセージ識別情報、メッセージ認証鍵情報、および、認証符号をメッセージ認証部23へ与える。   Here, when the identification information of the message is included in the received authentication information notification information, the authentication information acquisition unit 22 authenticates the message indicated by the identification information with the authentication information of the acquired message. You may judge that it is information. The method for verifying the validity of the authentication information notification information is not particularly limited. For example, the authentication code added to the authentication information notification information is shared between the message receiving device 2 and the message transmitting device 1. It is possible to apply a method for verifying whether or not a key is generated using a pair of unique keys. The authentication information acquisition unit 22 gives the acquired message identification information, message authentication key information, and authentication code to the message authentication unit 23.

メッセージ認証部23は、受信部21より与えられた1以上のメッセージ配布情報よりメッセージを復元し、復元したメッセージを、認証情報取得部22より与えられたメッセージ認証鍵及び認証符号を利用して、認証するものである。メッセージ認証部22は、復元したメッセージから当該メッセージの識別情報を取得し、認証情報取得部22より与えられたメッセージ認証鍵及び認証符号の組の中で、上記識別情報で示されたメッセージを認証するために利用するメッセージ認証鍵及び認証符号を利用してメッセージの認証処理を行っても良い。   The message authentication unit 23 restores a message from one or more message distribution information given from the reception unit 21, and uses the message authentication key and the authentication code given from the authentication information acquisition unit 22 to restore the restored message, It is to authenticate. The message authentication unit 22 acquires the identification information of the message from the restored message, and authenticates the message indicated by the identification information in the set of the message authentication key and the authentication code given from the authentication information acquisition unit 22 Message authentication processing may be performed using a message authentication key and an authentication code that are used for this purpose.

ルーティング部24は、受信部21より与えられた認証情報通知情報、または、メッセージ配布情報の最終的な宛先を参照し、その宛先装置へ配送するための経路を指定した認証情報通知情報、または、メッセージ配布情報を生成するものである。ルーティング部24は、生成した認証情報通知情報、または、メッセージ配布情報を送信部25へ与える。   The routing unit 24 refers to the authentication information notification information given from the receiving unit 21 or the final destination of the message distribution information, and specifies authentication information notification information specifying a route for delivery to the destination device, or Message distribution information is generated. The routing unit 24 gives the generated authentication information notification information or message distribution information to the transmission unit 25.

送信部25は、ルーティング部24より与えられた認証情報通知情報、または、メッセージ配布情報を他の通信装置へ送信するものである。   The transmission unit 25 transmits authentication information notification information or message distribution information given from the routing unit 24 to another communication device.

(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態のメッセージ認証システムの動作を、図3〜図6を参照しながら説明する。ここで、第1の実施形態のメッセージ認証システムの動作は、大きくは、3段階の動作(S101〜S103)からなる。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the message authentication system of the first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, the operation of the message authentication system of the first exemplary embodiment mainly includes three steps (S101 to S103).

図3は、第1の実施形態のメッセージ認証システムを行う通信システム9の構成例及び前提条件を説明する説明図である。図3は、例えば、マルチホップ通信を採用するセンサネットワークを構成する複数のノード間の通信システムを例示する。   FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration example and preconditions of the communication system 9 that performs the message authentication system according to the first embodiment. FIG. 3 illustrates a communication system between a plurality of nodes constituting a sensor network that employs multi-hop communication, for example.

図3に示すメッセージ送信装置000と図3に示す丸とは、いずれもノード(通信装置)である。説明便宜上、メッセージを送信するものをメッセージ送信装置000と表記し、それ以外の丸をメッセージ受信装置とする。   The message transmitting device 000 shown in FIG. 3 and the circle shown in FIG. 3 are both nodes (communication devices). For convenience of explanation, a message transmitting device is referred to as a message transmitting device 000, and the other circles are referred to as message receiving devices.

第1の実施形態では、メッセージ送信装置000は、メッセージ受信装置のうち、メッセージ送信対象とするグループ101に属するもの(図3では丸の中に「A」を記載したもの)に、メッセージMを認証させるものとする。   In the first embodiment, the message transmission device 000 sends a message M to a message reception device belonging to the group 101 that is a message transmission target (in FIG. 3, “A” is shown in a circle). Authenticate.

ここで、グループ101は、図3に示すように、メッセージ受信装置001〜008から構成されるものとする。   Here, it is assumed that the group 101 includes message receiving devices 001 to 008 as shown in FIG.

メッセージ送信装置000とメッセージ受信装置001〜008とは、それぞれ一対の固有鍵K_001〜K_008を共有している。   The message transmitting device 000 and the message receiving devices 001 to 008 share a pair of unique keys K_001 to K_008, respectively.

図3(A)は、例えば、メッセージ送信装置000が記憶部に記憶している各メッセージ受信装置の固有鍵の保持状態を示す。図3(A)に示すように、メッセージ送信装置000は、メッセージ送信対象の「グループ識別情報」毎に、当該グループを構成する装置を識別する「識別情報」と、対応装置との間で共有する「固有鍵」とを対応付けて保持する。例えば、図3(A)では、「グループ識別情報:101」は、「識別情報:001」〜「識別情報:008」が属しており、例えば「識別情報:001」の装置の固有鍵は「固有鍵:K_001」であることを示す。   FIG. 3A shows, for example, the holding state of the unique key of each message reception device stored in the storage unit by the message transmission device 000. As shown in FIG. 3A, the message transmission device 000 is shared between “identification information” for identifying the devices constituting the group and the corresponding device for each “group identification information” of the message transmission target. The “unique key” to be associated is held. For example, in FIG. 3A, “identification information: 001” to “identification information: 008” belong to “group identification information: 101”. For example, the unique key of the device of “identification information: 001” is “ This indicates that it is “unique key: K — 001”.

以下では、メッセージ送信装置000が、グループ101に属する装置のうち、メッセージ受信装置001〜004に先行してメッセージを認証させる場合の動作例を説明する。   Hereinafter, an operation example in the case where the message transmitting device 000 authenticates a message prior to the message receiving devices 001 to 004 among the devices belonging to the group 101 will be described.

「第1段階:認証情報の通知と取得(S101)」
図4は、第1段階の認証情報の通知及び取得の処理を説明する説明図である。
"First stage: Notification and acquisition of authentication information (S101)"
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the first-stage authentication information notification and acquisition process.

まず、メッセージ送信装置000のメッセージ生成部11は、メッセージ(I_M0||M0)を生成する。ここで、||はデータ列の連結を示す。また、「I_M0」はメッセージM0の識別情報であり、メッセージは識別情報I_M0を含むとする。   First, the message generation unit 11 of the message transmission device 000 generates a message (I_M0 || M0). Here, || indicates concatenation of data strings. “I_M0” is identification information of the message M0, and the message includes the identification information I_M0.

メッセージ送信装置000のメッセージ認証鍵生成部12は、メッセージ(I_M0||M0)のメッセージ認証鍵AK_M0を生成する。   The message authentication key generation unit 12 of the message transmission device 000 generates a message authentication key AK_M0 of the message (I_M0 || M0).

メッセージ送信装置000の認証符号生成部13は、生成されたメッセージ認証鍵AK_M0を利用して、メッセージ(I_M0||M0)に対する認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”)を生成する。   The authentication code generation unit 13 of the message transmission device 000 generates an authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”) for the message (I_M0 || M0) using the generated message authentication key AK_M0.

ここで、MAC(X、Y)は鍵Xを利用して生成したデータ列Yに対する認証符号を示す。   Here, MAC (X, Y) indicates an authentication code for the data string Y generated using the key X.

メッセージ送信装置000において、認証情報通知部14は、メッセージの識別情報I_M0、メッセージ認証鍵AK_M0、および、認証符号MAC(AK_M0、“I_M0||M0”)を含む認証情報通知情報を生成する。   In the message transmission device 000, the authentication information notification unit 14 generates authentication information notification information including message identification information I_M0, a message authentication key AK_M0, and an authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”).

例えば、メッセージ受信装置002宛の認証情報通知情報を生成する場合、当該認証情報通知情報はメッセージ送信装置000が送信した正しい情報であることを、メッセージ受信装置002に一意に確認させるために、認証情報通知部14は、メッセージ送信装置000とメッセージ受信装置002が一対で共有する固定鍵(共有鍵)「K_002」を利用した認証符号を生成し、認証情報通知情報に付加する。   For example, when generating authentication information notification information addressed to the message receiving device 002, authentication information is used to uniquely confirm that the authentication information notification information is the correct information transmitted by the message transmitting device 000. The information notification unit 14 generates an authentication code using a fixed key (shared key) “K — 002” shared by the message transmission device 000 and the message reception device 002 as a pair, and adds the authentication code to the authentication information notification information.

図4(A)には、認証情報通知情報の構成を説明する構成図を示す。図4(A)は、メッセージ受信装置002宛の認証情報通知情報の構成例を示す。例えば、認証情報通知情報は、「宛先識別情報:002」、「送信元識別情報:000」、「メッセージ識別情報:I_MO」、「メッセージ認証鍵AK_M0」、「認証符号MAC(AK_M0、“I_M0||M0”)」を含むものである。   FIG. 4A is a configuration diagram illustrating the configuration of authentication information notification information. FIG. 4A shows a configuration example of authentication information notification information addressed to the message receiving device 002. For example, the authentication information notification information includes “destination identification information: 002”, “sender identification information: 000”, “message identification information: I_MO”, “message authentication key AK_M0”, “authentication code MAC (AK_M0,“ I_M0 | ”). | M0 ")".

認証情報通知部14は、メッセージ送信装置000とメッセージ受信装置002との間の一対の固有鍵「K_002」を用いて認証符号を生成し、その認証符号を認証情報通知情報に付加する。   The authentication information notification unit 14 generates an authentication code using a pair of unique keys “K — 002” between the message transmission device 000 and the message reception device 002, and adds the authentication code to the authentication information notification information.

ここで、認証情報通知部14による認証符号の生成方法は、特に限定されないが、例えば、ハッシュ関数やMAC(Message Authentication Code)生成アルゴリズム等の認証符号生成関数を利用する方法を適用することができる。   Here, the method for generating the authentication code by the authentication information notification unit 14 is not particularly limited, but for example, a method using an authentication code generation function such as a hash function or a MAC (Message Authentication Code) generation algorithm can be applied. .

認証情報通知部14により認証符号が付加された認証情報通知情報は、送信部16を介して、メッセージ送信対象とするグループ101に属するメッセージ受信装置001〜008に送信される。   The authentication information notification information to which the authentication code is added by the authentication information notification unit 14 is transmitted to the message reception devices 001 to 008 belonging to the group 101 that is a message transmission target via the transmission unit 16.

メッセージ受信装置001〜008において、認証情報通知情報が受信部21に受信されると、その受信された認証情報通知情報が、認証情報取得部22に与えられる。   When the authentication information notification information is received by the reception unit 21 in the message reception devices 001 to 008, the received authentication information notification information is given to the authentication information acquisition unit 22.

例えば、メッセージ受信装置002の場合、認証情報取得部22は、受信された認証情報通知情報に含まれる認証符号をメッセージ送信装置000と一対で共有する固有鍵「K_002」を利用して検証し、与えられた認証情報通知情報がメッセージ送信装置000からの正しい情報であるか否かを検証する。検証が成功することにより、認証情報通知情報に含まれるメッセージ認証鍵AK_M0、および、認証符号MAC(AK_M0、“I_M0||M0”)を、識別情報I_M0で示されるメッセージの認証情報として取得する。   For example, in the case of the message reception device 002, the authentication information acquisition unit 22 verifies the authentication code included in the received authentication information notification information using the unique key “K — 002” shared with the message transmission device 000 as a pair, It is verified whether the given authentication information notification information is correct information from the message transmitting device 000. When the verification is successful, the message authentication key AK_M0 and the authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”) included in the authentication information notification information are acquired as the authentication information of the message indicated by the identification information I_M0.

その他のメッセージ受信装置001、003、004についても同様に、メッセージ送信装置000から認証情報通知情報を送信し、各メッセージ受信装置がメッセージ送信装置000から与えられた認証情報を取得する。   Similarly, with respect to the other message receiving devices 001, 003, and 004, the authentication information notification information is transmitted from the message transmitting device 000, and each message receiving device acquires the authentication information given from the message transmitting device 000.

「第2段階:メッセージの配布と認証(S102)」
図5は、第2段階のメッセージの配布と認証処理を説明する説明図である。
“Second stage: Message distribution and authentication (S102)”
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining message distribution and authentication processing in the second stage.

メッセージ送信装置100において、メッセージ配布部15は、メッセージ生成部11により生成されたメッセージ(I_M0||M0)を受け取り、1以上のメッセージ配布情報を生成する。   In the message transmission device 100, the message distribution unit 15 receives the message (I_M0 || M0) generated by the message generation unit 11, and generates one or more message distribution information.

図5(A)は、メッセージ配布情報の構成を説明する説明図である。図5(A)は、「グループ:101」のブロードキャストアドレスとする場合を例示する。メッセージ配布情報は、「宛先識別情報:101」、「送信元識別情報:000」、「メッセージ:I_M0||M0」を含むものである。   FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating the configuration of message distribution information. FIG. 5A illustrates a case where the broadcast address of “group: 101” is used. The message distribution information includes “destination identification information: 101”, “transmission source identification information: 000”, and “message: I_M0 || M0”.

メッセージ配布情報は、送信部16を介して、メッセージ送信対象のメッセージ受信装置に送信される。ここで、メッセージ送信対象となるメッセージ受信装置のグループ101の中で、メッセージ受信装置001〜004に対してメッセージが受信されると仮定する。   The message distribution information is transmitted to the message receiving device that is the message transmission target via the transmission unit 16. Here, it is assumed that a message is received by the message receiving devices 001 to 004 in the group 101 of message receiving devices to be transmitted.

メッセージ受信装置001〜004のそれぞれにおいて、メッセージ配布情報が受信部21に受信されると、受信されたメッセージ配布情報は、メッセージ認証部23に与えられる。   In each of the message receiving devices 001 to 004, when the message distribution information is received by the reception unit 21, the received message distribution information is given to the message authentication unit 23.

メッセージ受信装置001〜004のそれぞれにおいて、メッセージ認証部23は、受信されたメッセージ配布情報から、メッセージの識別情報I_M0およびメッセージM0を復元する。   In each of the message reception devices 001 to 004, the message authentication unit 23 restores the message identification information I_M0 and the message M0 from the received message distribution information.

このとき、メッセージ認証部23は、復元されたメッセージ(I_M0||M0)に対して、認証情報取得部23からの識別情報I_M0で示されるメッセージ認証鍵AK_M0を用いて生成した認証符号が、同じく認証情報取得部23からの認証符号MAC(AK_M0、“I_M0||M0”)と一致するか否かを検証する。   At this time, the message authentication unit 23 uses the same authentication code generated using the message authentication key AK_M0 indicated by the identification information I_M0 from the authentication information acquisition unit 23 for the restored message (I_M0 || M0). It is verified whether or not it matches with the authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”) from the authentication information acquisition unit 23.

そして、一致する場合、検証が成功し、検証に成功することで、復元したメッセージM0が、メッセージ送信装置000が送信した正しいメッセージであると認証する。   If they match, the verification succeeds and the verification succeeds, thereby authenticating that the restored message M0 is a correct message transmitted by the message transmitting device 000.

上記の動作では、メッセージ送信装置000が、メッセージ送信対象であるメッセージ受信装置001〜004に対して、メッセージとは別に、メッセージを認証するためのメッセージ認証鍵及び認証符号を通知する。   In the above operation, the message transmitting device 000 notifies the message receiving devices 001 to 004 that are the object of message transmission of a message authentication key and an authentication code for authenticating the message separately from the message.

メッセージが配信されたときに、メッセージ受信装置001〜004が、通知されたメッセージ認証鍵及び認証符号を用いて、メッセージがメッセージ送信装置からの正しい情報であることを一意に特定できる場合に限り、メッセージの認証情報として取得することを特徴とする。   Only when the message receiving device 001 to 004 can uniquely identify that the message is correct information from the message transmitting device using the notified message authentication key and authentication code when the message is delivered. It is obtained as authentication information of a message.

このように、第1の実施形態では、メッセージ送信装置000が、メッセージ認証鍵だけでなく、メッセージ認証符号も同時に通知するものである。このメッセージ認証鍵と認証符号を同時に通知ことによる効果を以下に説明する。   Thus, in the first embodiment, the message transmitting apparatus 000 notifies not only the message authentication key but also the message authentication code at the same time. The effect of notifying the message authentication key and the authentication code at the same time will be described below.

図6は、メッセージ認証鍵と認証符号を同時に通知することによる効果を説明する説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the effect of simultaneously notifying the message authentication key and the authentication code.

図6は、メッセージ送信対象となる複数のメッセージ受信装置001〜008のうち、メッセージ受信装置001〜004のみが、メッセージM0を認証した状態を示している。すなわち、各メッセージ受信装置001〜004は、メッセージ認証鍵AK_M0を既に取得している。   FIG. 6 shows a state in which only the message receiving devices 001 to 004 have authenticated the message M0 among the plurality of message receiving devices 001 to 008 to be transmitted. That is, each of the message receiving devices 001 to 004 has already acquired the message authentication key AK_M0.

ここで、メッセージ認証鍵AK_M0を先行して知った悪意を持ったメッセージ受信装置004が、メッセージ認証鍵AK_M0をまだ知らないメッセージ受信装置005〜008に対して、メッセージ送信装置000になりすまして「不正メッセージM1」を投入しようと試みる場合を考える。   Here, the malicious message receiving device 004 that previously knew the message authentication key AK_M0 impersonated the message sending device 000 against the message receiving devices 005 to 008 that do not yet know the message authentication key AK_M0. Consider a case where an attempt is made to input a message M1 ".

まず、メッセージ送信装置000が、メッセージ認証鍵だけをメッセージ受信装置に通知した場合を説明する。   First, the case where the message transmitting apparatus 000 notifies the message receiving apparatus of only the message authentication key will be described.

もし、メッセージの認証情報として、メッセージ送信装置000がメッセージ認証鍵AK_M0のみしか通知しない場合には、悪意を持ったメッセージ受信装置004は、既に取得したメッセージ認証鍵AK_M0を利用して、「不正メッセージM1」に対する認証をすり抜ける不正な認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M1”)を生成できる。従って、メッセージ受信装置004が当該不正な認証符号を、「不正メッセージM1」と共に、メッセージ受信装置005〜008に投入すれば、メッセージ受信装置005〜008は「不正メッセージM1」をメッセージ送信装置000からの正しい情報であると不正に認証してしまうことになる。   If the message transmitting apparatus 000 notifies only the message authentication key AK_M0 as the message authentication information, the malicious message receiving apparatus 004 uses the already acquired message authentication key AK_M0 to indicate “illegal message”. An unauthorized authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M1”) that bypasses the authentication for “M1” can be generated. Therefore, if the message receiving device 004 inputs the unauthorized authentication code together with the “illegal message M1” to the message receiving devices 005 to 008, the message receiving device 005 to 008 sends “illegal message M1” from the message transmitting device 000. If it is correct information, it will be illegally authenticated.

一方、第1の実施形態のように、メッセージ送信装置000が、メッセージ認証鍵及び認証符号を同時にメッセージ認証情報として通知する場合、悪意を持ったメッセージ受信装置004は、以下の2つの攻撃のうちのどちらかを成功させなければならない。   On the other hand, when the message transmitting apparatus 000 notifies the message authentication key and the authentication code as message authentication information simultaneously as in the first embodiment, the malicious message receiving apparatus 004 Either of them must succeed.

1つ目の攻撃は、悪意を持ったメッセージ受信装置004が、メッセージ送信装置000とメッセージ受信装置005〜008とのそれぞれが一対で共有する固有鍵K005〜K_008を不正に取得する場合に成り立つ。   The first attack is established when the malicious message receiving device 004 illegally acquires the unique keys K005 to K_008 that the message transmitting device 000 and the message receiving devices 005 to 008 share in pairs.

この場合、悪意を持ったメッセージ受信装置004は、上記固有鍵を取得することによって、「不正メッセージM1」を認証させるために利用する偽のメッセージ認証鍵AK_M1と偽の認証符号MAC(AK_M1,I_M0||M1)を偽の認証情報通知情報として、メッセージ送信装置000になりすまして通知する。これにより、悪意を持ったメッセージ受信装置004は、偽の認証情報を通知したメッセージ受信装置に対して、「不正メッセージM1」をメッセージ送信装置000が送信した正しいメッセージとして認証させることができる。   In this case, the malicious message receiving device 004 obtains the unique key, thereby obtaining a fake message authentication key AK_M1 and a fake authentication code MAC (AK_M1, I_M0) used for authenticating the “illegal message M1”. || M1) is impersonated as false authentication information notification information, and the message transmission device 000 is impersonated and notified. Accordingly, the malicious message receiving device 004 can cause the message receiving device that has notified the false authentication information to authenticate the “illegal message M1” as a correct message transmitted by the message transmitting device 000.

この攻撃は、メッセージ送信装置000とメッセージ受信装置とが共有する固有鍵が安全という前提の下では成り立たない。また、例え、任意のメッセージ受信装置の固有鍵が不正に漏洩しても、上記攻撃が成り立つのは当該メッセージ受信装置に対してのみであり、他のメッセージ受信装置へは影響しない。   This attack does not hold on the premise that the unique key shared by the message transmitting device 000 and the message receiving device is secure. For example, even if the unique key of an arbitrary message receiving apparatus is illegally leaked, the above attack is effective only for the message receiving apparatus and does not affect other message receiving apparatuses.

2つ目の攻撃は、悪意を持ったメッセージ受信装置004が、メッセージ送信装置000が通知した正しい認証情報を利用して、認証チェックをすり抜ける不正メッセージM0’を見つけ出せた場合に成り立つ。   The second attack is established when the malicious message receiving device 004 finds an unauthorized message M0 'that passes through the authentication check using the correct authentication information notified by the message transmitting device 000.

すなわち、悪意を持ったメッセージ受信装置004が、MAC(AK_M0,I_M0||M0)=MAC(AK_M0,I_M0||M1)となる「不正メッセージM1」を見つけ出す。   That is, the malicious message receiving device 004 finds “illegal message M1” in which MAC (AK_M0, I_M0 || M0) = MAC (AK_M0, I_M0 || M1).

しかし、この攻撃は、認証符号長や鍵長などの適切なパラメータ設定により、計算量的に非常に困難であると考えてよい。   However, it may be considered that this attack is extremely difficult in terms of calculation amount by setting appropriate parameters such as an authentication code length and a key length.

(A−3)第1の実施形態の効果
以上より、第1の実施形態では、メッセージ送信対象となるメッセージ受信装置のグループにおいて、メッセージ認証鍵を先行して教えるメッセージ受信装置と後で教えるメッセージ受信装置が存在しても(認証の同期を崩しても)、前記メッセージ認証鍵を先行して知った装置のメッセージ送信装置へのなりすまし攻撃に耐性を持たせることができる。
(A-3) Effect of First Embodiment As described above, in the first embodiment, in a group of message receiving devices to be transmitted, a message receiving device that teaches a message authentication key in advance and a message that is taught later. Even if there is a receiving device (even if the synchronization of authentication is lost), it is possible to withstand a spoofing attack on the message transmitting device of a device that has previously known the message authentication key.

(B)第2の実施形態
次に、本発明のメッセージ認証システム、通信装置及び通信プログラムの第2の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the message authentication system, communication apparatus, and communication program of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2の実施形態では、メッセージ送信対象となるメッセージ受信装置のグループにおいて、先行してメッセージを認証したメッセージ受信装置が、メッセージ送信装置に代わって、他のメッセージ受信装置に対して、メッセージを配送することを特徴とする。   In the second embodiment, in a group of message receiving devices that are message transmission targets, a message receiving device that has previously authenticated the message delivers the message to another message receiving device instead of the message transmitting device. It is characterized by doing.

(B−1)第2の実施形態の構成
図7は、第2の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ送信装置の内部構成を示す図である。
(B-1) Configuration of Second Embodiment FIG. 7 is a diagram illustrating an internal configuration of a message transmission device of a node (communication device) in the second embodiment.

図7において、メッセージ送信装置3は、メッセージ生成部11、メッセージ認証鍵生成部12、認証符号生成部13、認証情報通知部31、メッセージ配布部15、送信部16、受信部32を有する。   7, the message transmission device 3 includes a message generation unit 11, a message authentication key generation unit 12, an authentication code generation unit 13, an authentication information notification unit 31, a message distribution unit 15, a transmission unit 16, and a reception unit 32.

図7において、第1の実施形態と同じ構成要素については同じ番号を付して示している。以下では、第2の実施形態と動作が異なる、認証情報通知部31及び受信部32を中心に詳細に説明する。   In FIG. 7, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Below, it demonstrates in detail centering on the authentication information notification part 31 and the receiving part 32 in which operation | movement differs from 2nd Embodiment.

認証情報通知部31は、基本的に、第1の実施形態で説明した認証情報通知部14と同じ動作をするものである。   The authentication information notification unit 31 basically performs the same operation as the authentication information notification unit 14 described in the first embodiment.

さらに、認証情報通知部31は、第1の実施形態で説明した動作に加えて、受信部32から認証情報要求情報を受け取り、該当するメッセージの認証情報を含む認証情報通知情報を生成して応答するものである。   Further, in addition to the operation described in the first embodiment, the authentication information notification unit 31 receives the authentication information request information from the reception unit 32, generates authentication information notification information including the authentication information of the corresponding message, and responds. To do.

認証情報通知部31は、過去に生成したメッセージ認証情報を管理するものである。例えば、認証情報通知部31は、メッセージ識別情報、当該メッセージ識別情報で示されるメッセージ認証鍵及び認証符号を対応付けて管理する方法を適用することができる。   The authentication information notification unit 31 manages message authentication information generated in the past. For example, the authentication information notification unit 31 can apply a method of managing message identification information, a message authentication key indicated by the message identification information, and an authentication code in association with each other.

そして、認証情報通知部31は、受け取った認証情報要求情報に含まれるメッセージ識別情報に対応するメッセージ認証情報を参照し、当該認証情報要求情報の要求元の前記メッセージ受信装置宛に、前記メッセージ識別情報に対応するメッセージ認証鍵及び認証符号を含む認証情報通知情報を生成し、送信部16へ与える。   Then, the authentication information notification unit 31 refers to the message authentication information corresponding to the message identification information included in the received authentication information request information, and sends the message identification to the message receiving device that is the request source of the authentication information request information. Authentication information notification information including a message authentication key and an authentication code corresponding to the information is generated and given to the transmission unit 16.

受信部32は、メッセージ受信装置2より受信した認証情報要求情報を、認証情報通知部31へ与えるものである。   The receiving unit 32 gives the authentication information requesting information received from the message receiving device 2 to the authentication information notifying unit 31.

図8は、第2の実施形態におけるノード(通信装置)のメッセージ受信装置の内部構成を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an internal configuration of a message receiving device of a node (communication device) in the second embodiment.

図8において、メッセージ受信装置4は、受信部41、認証情報取得部22、メッセージ認証部42、メッセージ管理部43、メッセージ配布部44、認証情報要求部45、ルーティング部24、送信部46を有する。   In FIG. 8, the message reception device 4 includes a reception unit 41, an authentication information acquisition unit 22, a message authentication unit 42, a message management unit 43, a message distribution unit 44, an authentication information request unit 45, a routing unit 24, and a transmission unit 46. .

図8において、第1の実施形態で説明した構成要素には同じ符号を付している。以下では、第1の実施形態と動作が異なる、受信部41、メッセージ認証部42、メッセージ管理部43、メッセージ配布部44、認証情報要求部45、送信部46の動作を中心に詳細に説明する。   In FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected to the component demonstrated in 1st Embodiment. Hereinafter, the operations of the reception unit 41, the message authentication unit 42, the message management unit 43, the message distribution unit 44, the authentication information request unit 45, and the transmission unit 46, which are different from those in the first embodiment, will be described in detail. .

受信部41は、基本的には、第1の実施形態の受信部21の動作と同じであるが、さらに、他の装置から与えられた自身宛のメッセージ通知情報、および、メッセージ配布要求情報をメッセージ管理部43に与えるものである。   The receiving unit 41 is basically the same as the operation of the receiving unit 21 of the first embodiment, but further receives message notification information addressed to itself and message distribution request information given from another device. This is given to the message management unit 43.

メッセージ認証部42は、基本的には、第1の実施形態のメッセージ認証部23の動作と同じであるが、さらに、認証に成功したメッセージをメッセージ管理部43へ与えるものである。   The message authentication unit 42 is basically the same as the operation of the message authentication unit 23 of the first embodiment, but further provides the message management unit 43 with a message that has been successfully authenticated.

メッセージ管理部43は、認証に成功したメッセージを管理するものであり、他のメッセージ受信装置への管理メッセージの通知、自身が未取得のメッセージの識別、他のメッセージ受信装置へのメッセージ配送の要求、他のメッセージ受信装置へのメッセージ配送の指示を行うものである。   The message management unit 43 manages messages that have been successfully authenticated. Notification of management messages to other message receiving devices, identification of unacquired messages, request for message delivery to other message receiving devices Instructing message delivery to other message receivers.

すなわち、メッセージ管理部43は、メッセージ認証部42から与えられた、認証に成功したメッセージを管理するものである。例えば、メッセージ管理部43は、認証成功したメッセージのメッセージ識別情報を保持する。   In other words, the message management unit 43 manages a message given from the message authentication unit 42 and successfully authenticated. For example, the message management unit 43 holds message identification information of a message that has been successfully authenticated.

メッセージ管理部43は、自身が既に認証に成功して管理しているメッセージの存在を他のメッセージ受信装置に通知するために、メッセージ通知情報を生成し、生成したメッセージ通知情報を送信部46に与えるようにしても良い。   The message management unit 43 generates message notification information and notifies the transmission unit 46 of the generated message notification information in order to notify other message receiving devices of the presence of a message that has already been successfully authenticated and managed. You may make it give.

ここで、メッセージ通知情報としては、例えば、メッセージの識別情報を含めることを想定するがこれに限定しない。また、メッセージ通知情報は、暗号化されたり、認証符号が付加されたりしても良い。   Here, as message notification information, for example, it is assumed that message identification information is included, but the present invention is not limited to this. The message notification information may be encrypted or an authentication code may be added.

次に、メッセージ管理部43は、自身が管理するメッセージをメッセージ送信装置に代わって他のメッセージ受信装置へ配布するために、メッセージ配布部に与える。例えば、受信部41よりメッセージ配布要求情報を与えられることにより、要求されたメッセージをメッセージ配布部44に与えても良い。   Next, the message management unit 43 gives a message managed by the message management unit 43 to the message distribution unit in order to distribute it to other message reception devices instead of the message transmission device. For example, the requested message may be given to the message distribution unit 44 by receiving message distribution request information from the reception unit 41.

次に、メッセージ管理部43は、自身が未取得のメッセージを他のメッセージ受信装置から取得するために、メッセージ配布要求情報を生成し、送信部46に与える。例えば、受信部41よりメッセージ通知情報を与えられ、当該メッセージ通知情報で通知されるメッセージを自身がまだ取得していないことを識別することにより、メッセージ配布要求情報を送信部46に与えても良い。   Next, the message management unit 43 generates message distribution request information and gives the message distribution request information to the transmission unit 46 in order to acquire an unacquired message from another message receiving device. For example, message distribution request information may be given to the transmission unit 46 by receiving message notification information from the reception unit 41 and identifying that the message notified by the message notification information has not yet been acquired. .

次に、メッセージ管理部43は、自身が未取得のメッセージの認証情報をメッセージ送信装置1に対して要求するために、未取得のメッセージの識別情報を認証情報要求部45に与える。   Next, the message management unit 43 provides the authentication information requesting unit 45 with identification information of an unacquired message in order to request the message transmitting apparatus 1 for authentication information of an unacquired message.

メッセージ配布部44は、メッセージ管理部43から与えられたメッセージを他のメッセージ受信装置へ配布するためのメッセージ配布情報を生成するものである。   The message distribution unit 44 generates message distribution information for distributing the message given from the message management unit 43 to other message receiving devices.

ここで、メッセージのデータサイズが、1つのデータフレームで配送可能なサイズに対して大きい場合には、メッセージを複数のメッセージ配布情報に分割して、複数のメッセージ配布情報を生成しても良い。また、それぞれのメッセージ配布情報は、別途、暗号化されたり、認証符号が付加されたりしても良い。例えば、他のメッセージ受信装置と共有する共通鍵を利用して認証符号が付加されることによって、前記共通鍵を知らない第3者による不正なメッセージ配布情報の投入を防ぐことができる。メッセージ配布部は、生成したメッセージ配布情報を送信部46に与える。   When the message data size is larger than the size that can be delivered in one data frame, the message may be divided into a plurality of message distribution information to generate a plurality of message distribution information. Each message distribution information may be separately encrypted or an authentication code may be added. For example, by adding an authentication code using a common key shared with other message receiving apparatuses, it is possible to prevent unauthorized message distribution information from being input by a third party who does not know the common key. The message distribution unit gives the generated message distribution information to the transmission unit 46.

認証情報要求部45は、メッセージ管理部43より未取得のメッセージの識別情報を与えられることにより、当該識別情報で示されるメッセージの認証情報をメッセージ送信装置1に対して要求するために、認証情報要求情報を生成する。   The authentication information request unit 45 receives the identification information of the unacquired message from the message management unit 43, so that the authentication information request unit 45 requests the message transmission apparatus 1 for the authentication information of the message indicated by the identification information. Generate request information.

ここで、認証情報要求部45は、認証情報要求情報に、例えば、認証情報(メッセージ認証鍵及び認証符号)を取得したいメッセージの識別情報を含むものを生成する。また、認証情報要求部45は、生成した認証情報要求情報を送信部46に与える。   Here, the authentication information request | requirement part 45 produces | generates what includes the identification information of the message which wants to acquire authentication information (a message authentication key and an authentication code) in authentication information request information, for example. Further, the authentication information request unit 45 gives the generated authentication information request information to the transmission unit 46.

送信部46は、基本的には、第1の実施形態の送信部25の動作と同じであるが、さらに、メッセージ管理部43から与えられたメッセージ通知情報およびメッセージ配送要求情報を他の通信装置へ送信するものである。また、送信部46は、認証情報要求部45から与えられた認証情報要求情報をメッセージ送信装置1に送信するものである。さらに、送信部46は、メッセージ配布部44から与えられたメッセージ配布情報を対象となるメッセージ受信装置へ送信するものである。   The transmission unit 46 is basically the same as the operation of the transmission unit 25 of the first embodiment, but further transmits the message notification information and the message delivery request information given from the message management unit 43 to other communication devices. To send to. The transmission unit 46 transmits the authentication information request information given from the authentication information request unit 45 to the message transmission device 1. Further, the transmission unit 46 transmits the message distribution information given from the message distribution unit 44 to the target message receiving device.

(B−2)第2の実施形態の動作
次に、第2の実施形態のメッセージ認証システムの動作を、図9〜図13を参照しながら説明する。
(B-2) Operation of Second Embodiment Next, the operation of the message authentication system of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

なお、第2の実施形態の動作は、図3〜図6を用いて説明した第1の実施形態の動作が完了した状態を前提にして説明する。   The operation of the second embodiment will be described on the assumption that the operation of the first embodiment described with reference to FIGS. 3 to 6 has been completed.

ここで、第2の実施形態のメッセージ認証システムの動作は、大きくは、5段階の動作(S201〜S205)からなる。   Here, the operation of the message authentication system of the second exemplary embodiment mainly includes five steps (S201 to S205).

「第1段階:メッセージの通知(S201)」
図9は、第2の実施形態の第1段階のメッセージ通知処理の動作を説明する説明図である。
“First stage: message notification (S201)”
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the message notification processing in the first stage of the second embodiment.

まず、メッセージ受信装置004において、メッセージ管理部43は、認証に成功したメッセージ(I_M0||M0)を管理する。メッセージ管理部43は、新しいメッセージの取得を他のメッセージ受信装置に通知するために、取得したメッセージの識別情報I_M0を含むメッセージ通知情報を生成する。そして、このメッセージ通知情報は、送信部46を介して、他のメッセージ受信装置2に送信される。   First, in the message receiving device 004, the message management unit 43 manages a message (I_M0 || M0) that has been successfully authenticated. The message management unit 43 generates message notification information including identification information I_M0 of the acquired message in order to notify other message reception devices of acquisition of a new message. Then, this message notification information is transmitted to another message reception device 2 via the transmission unit 46.

例えば、図9(A)の場合、メッセージ受信装置004は、グループ1を示す「宛先識別情報:101」、「送信元識別情報:」、「メッセージ識別情報:I_M0」を含むメッセージ通知情報を送信する。メッセージ通知情報は、マルチホップ通信により他のメッセージ受信装置に転送される。   For example, in the case of FIG. 9A, the message receiving device 004 transmits message notification information including “destination identification information: 101”, “transmission source identification information:”, and “message identification information: I_M0” indicating the group 1. To do. The message notification information is transferred to another message receiving device by multi-hop communication.

「第2段階:認証情報の要求(S202)」
図10は、第2の実施形態の第2段階の認証情報の要求処理の動作を説明する説明図である。
“Second stage: Request for authentication information (S202)”
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the authentication information request process in the second stage of the second embodiment.

メッセージ受信装置004からのメッセージ通知情報が、メッセージ受信装置005及び006に受信される。   Message notification information from the message reception device 004 is received by the message reception devices 005 and 006.

メッセージ受信装置005、006において、メッセージ管理部43は、受信部41により受信されたメッセージ通知情報に含まれるメッセージ識別情報I_M0に基づいて、自身が既に取得したメッセージのメッセージ識別情報であるか否かを識別する。   In the message reception devices 005 and 006, the message management unit 43 determines whether or not the message management unit 43 is the message identification information of the message already acquired based on the message identification information I_M0 included in the message notification information received by the reception unit 41. Identify

すなわち、メッセージ管理部43は、認証に成功したメッセージのメッセージ識別情報を保持しており、今回受信したメッセージ通知情報に含まれるメッセージ識別情報が、自身が保持しているメッセージ識別情報に存在するか否かを判断する。メッセージ管理部43は、メッセージ識別情報が存在するときには当該メッセージを取得済みと識別し、存在しないときに当該メッセージを未取得と識別する。   That is, the message management unit 43 holds message identification information of a message that has been successfully authenticated, and whether the message identification information included in the message notification information received this time is present in the message identification information held by itself. Judge whether or not. The message management unit 43 identifies that the message has been acquired when the message identification information exists, and identifies that the message has not been acquired when it does not exist.

そして、メッセージ管理部43は、当該メッセージを未取得と判断すると、メッセージ管理部43は、当該メッセージの認証情報(メッセージ認証鍵及び認証符号)をメッセージ送信装置000に要求するため、認証情報要求部45にメッセージ識別情報I_M0を与える。   When the message management unit 43 determines that the message has not been acquired, the message management unit 43 requests authentication information (message authentication key and authentication code) of the message from the message transmitting device 000. The message identification information I_M0 is given to 45.

認証情報要求部45は、受け取ったメッセージ識別情報I_M0を含む認証情報要求情報を生成して、その生成された認証情報要求情報を送信部46に与える。送信部46は、メッセージ送信装置000に対して認証情報要求情報を送信する。   The authentication information request unit 45 generates authentication information request information including the received message identification information I_M0, and gives the generated authentication information request information to the transmission unit 46. The transmission unit 46 transmits the authentication information request information to the message transmission device 000.

ここで、図10(A)は、メッセージ受信装置005が送信する認証情報要求情報の構成例であり、図10(B)が、メッセージ受信装置006が送信する認証情報要求情報の構成例を示す。図10(A)及び図10(B)に示すように、認証情報要求情報は、「宛先識別情報:000」としてメッセージ送信装置000とし、認証情報を求めるメッセージの「メッセージ識別情報:I_M0」を含める。   Here, FIG. 10A is a configuration example of authentication information request information transmitted by the message receiving device 005, and FIG. 10B shows a configuration example of authentication information request information transmitted by the message receiving device 006. . As shown in FIGS. 10A and 10B, the authentication information request information includes the message transmission device 000 as “destination identification information: 000” and the “message identification information: I_M0” of the message for requesting the authentication information. include.

「第3段階:認証情報の通知と取得(S203)」
図11は、第2の実施形態の第3段階の認証情報の通知と取得処理の動作を説明する説明図である。
“Third stage: Notification and acquisition of authentication information (S203)”
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of authentication information notification and acquisition processing in the third stage of the second embodiment.

メッセージ受信装置005及び006からの認証情報要求情報は、メッセージ送信装置000に受信される。メッセージ送信装置000において、認証情報通知部31は、受信部32から認証情報要求情報を受け取る。   Authentication information request information from the message receiving devices 005 and 006 is received by the message transmitting device 000. In the message transmission device 000, the authentication information notification unit 31 receives the authentication information request information from the reception unit 32.

認証情報通知部31は、過去のメッセージ認証情報を管理しているので、今回受信した認証情報要求情報に含まれているメッセージ識別情報I_M0に対応するメッセージ認証鍵AK_M0、及び、認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”)を取得する。   Since the authentication information notification unit 31 manages past message authentication information, the message authentication key AK_M0 corresponding to the message identification information I_M0 included in the authentication information request information received this time and the authentication code MAC (AK_M0) , “I_M0 || M0”).

そして、認証情報通知部31は、メッセージ識別情報I_M0、メッセージ認証鍵AK_M0、及び、認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”)を用いて、認証情報通知情報を生成する。   Then, the authentication information notification unit 31 generates authentication information notification information using the message identification information I_M0, the message authentication key AK_M0, and the authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”).

図11(A)は、メッセージ受信装置005宛の認証情報通知情報の構成例を示す構成図である。   FIG. 11A is a configuration diagram illustrating a configuration example of authentication information notification information addressed to the message reception device 005.

図11(A)に示すように、認証情報通知部31は、「宛先識別情報:005」、「送信元識別情報:000」とし、「メッセージ識別情報I_M0」、「メッセージ認証鍵AK_M0」、及び、「認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”)」を含む情報を生成する。   As shown in FIG. 11A, the authentication information notification unit 31 sets “destination identification information: 005” and “transmission source identification information: 000”, “message identification information I_M0”, “message authentication key AK_M0”, and , Information including “authentication code MAC (AK_M0,“ I_M0 || M0 ”)” is generated.

さらに、認証情報通知部31は、メッセージ送信装置000とメッセージ受信装置005との間で一対の固有鍵「K_005」を用いて認証符号を生成し、その認証符号を上記情報を付与して、認証情報通知情報を生成する。   Further, the authentication information notifying unit 31 generates an authentication code using the pair of unique keys “K — 005” between the message transmitting device 000 and the message receiving device 005, and assigns the authentication code to the above information to perform authentication. Information notification information is generated.

上記のようにして生成された認証情報通知情報は、送信部16を介して、メッセージ受信装置005及び006に送信される。   The authentication information notification information generated as described above is transmitted to the message reception devices 005 and 006 via the transmission unit 16.

メッセージ受信装置005において、受信部32により受信された認証情報通知情報は、認証情報取得部22に与えられる。   In the message receiving device 005, the authentication information notification information received by the receiving unit 32 is given to the authentication information acquiring unit 22.

メッセージ受信装置005の認証情報取得部32は、与えられた認証情報通知情報に含まれる認証符号をメッセージ送信装置000と一対で共有する共有鍵(固有鍵)K_005を利用して検証し、与えられた認証情報通知情報がメッセージ送信装置000から送信された正しい情報であるか否かを検証する。   The authentication information acquisition unit 32 of the message reception device 005 verifies the authentication code included in the given authentication information notification information by using a shared key (unique key) K_005 shared with the message transmission device 000 as a pair. It is verified whether the authentication information notification information is correct information transmitted from the message transmitting apparatus 000.

そして、認証情報取得部32は、検証が成功することにより、認証情報通知情報に含まれるメッセージ認証鍵AK_M0、および、認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”)を、識別情報I_M0で示されるメッセージの認証情報として取得する。   Then, when the verification is successful, the authentication information acquisition unit 32 indicates the message authentication key AK_M0 and the authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”) included in the authentication information notification information by the identification information I_M0. Obtained as authentication information for messages.

メッセージ受信装置006についても同様に、メッセージ送信装置000から認証情報通知情報を送信し、メッセージM0の認証情報を取得する。   Similarly, the message reception device 006 transmits the authentication information notification information from the message transmission device 000, and acquires the authentication information of the message M0.

「第4段階:メッセージの配送依頼(S204)」
図12は、第2の実施形態の第4段階のメッセージ配送依頼処理の動作を説明する説明図である。
“Fourth stage: message delivery request (S204)”
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the message delivery request process in the fourth stage of the second embodiment.

メッセージ受信装置005及び006において、認証情報が取得されると、メッセージ管理部43は、自身が見取得であるメッセージM0を配送してもらうために、メッセージ配送要求情報を生成し、送信部46を介して、メッセージ受信装置004に送信する。   When the authentication information is acquired in the message receiving devices 005 and 006, the message management unit 43 generates message delivery request information and sends the transmission unit 46 in order to have the message M0 to be received by the message management unit 43 delivered. To the message receiving device 004.

ここで、図12(A)は、メッセージ受信装置005が送信するメッセージ配送要求情報の構成例を示す構成図であり、図12(B)は、メッセージ受信装置006が送信するメッセージ配送要求情報の構成例を示す構成図である。メッセージ配送要求情報は、「宛先識別情報」、「送信元識別情報」、「メッセージ識別情報」を有する。   Here, FIG. 12A is a configuration diagram showing a configuration example of message delivery request information transmitted by the message receiving device 005, and FIG. 12B shows message delivery request information transmitted by the message receiving device 006. It is a block diagram which shows a structural example. The message delivery request information includes “destination identification information”, “transmission source identification information”, and “message identification information”.

図12(A)及び(B)に示すように、メッセージ配送要求情報の送信先は、「宛先識別情報:004」である。すなわち、メッセージ受信装置005及び006は、メッセージ通知情報の送信元であるメッセージ受信装置004に対してメッセージ配送要求情報を送信する。   As shown in FIGS. 12A and 12B, the transmission destination of the message delivery request information is “destination identification information: 004”. That is, the message receiving devices 005 and 006 transmit message delivery request information to the message receiving device 004 that is the transmission source of the message notification information.

メッセージ受信装置004において、メッセージ管理部43は、受信部41からメッセージ配送要求情報を受け取ると、自身が管理するメッセージの中で、前記メッセージ配送要求情報に含まれる識別情報I_M0で示されるメッセージ(I_M0||M0)をメッセージ配布部44に与える。   In the message reception device 004, when the message management unit 43 receives the message delivery request information from the reception unit 41, the message (I_M0) indicated by the identification information I_M0 included in the message delivery request information among the messages managed by the message management unit 43 itself. || M0) is given to the message distribution unit 44.

「第5段階:メッセージの配布と認証(S205)」
図13は、第2の実施形態の第5段階のメッセージの配布と認証処理の動作を説明する説明図である。
“Fifth stage: Message distribution and authentication (S205)”
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the operation of message distribution and authentication processing in the fifth stage of the second embodiment.

メッセージ受信装置004において、メッセージ配布部44は、メッセージ管理部43からメッセージ(I_M0||M0)を受け取り、1以上のメッセージ配布情報を生成する。そして、メッセージ配布部44は、生成された1以上のメッセージ配布情報を、送信部46を介して、メッセージ受信装置005及び006に送信する。   In the message receiving device 004, the message distribution unit 44 receives the message (I_M0 || M0) from the message management unit 43 and generates one or more message distribution information. Then, the message distribution unit 44 transmits the generated one or more message distribution information to the message reception devices 005 and 006 via the transmission unit 46.

メッセージ受信装置005及び006のそれぞれにおいて、受信部41により受信されたメッセージ配布情報は、メッセージ認証部42に与えられる。   In each of the message reception devices 005 and 006, the message distribution information received by the reception unit 41 is given to the message authentication unit 42.

メッセージ受信装置005、006のそれぞれにおいて、メッセージ認証部41は、メッセージ識別情報I_M0およびメッセージM0を復元する。   In each of the message reception devices 005 and 006, the message authentication unit 41 restores the message identification information I_M0 and the message M0.

そして、メッセージ認証部41は、復元されたメッセージ(I_M0||M0)に対して、認証情報取得部22からの識別情報I_M0で示されるメッセージの認証鍵AK_M0を用いて生成した認証符号が、同じく認証情報取得部22からの認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”)と一致するか否かを検証する。そして、一致する場合、メッセージ認証部41は、検証が成功したと判断し、復元されたメッセージM0が、メッセージ送信装置000から送信された正しいメッセージであると認証する。   The message authentication unit 41 uses the authentication code generated using the authentication key AK_M0 of the message indicated by the identification information I_M0 from the authentication information acquisition unit 22 for the restored message (I_M0 || M0). It is verified whether or not the authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”) from the authentication information acquisition unit 22 matches. If they match, the message authentication unit 41 determines that the verification is successful, and authenticates that the restored message M0 is a correct message transmitted from the message transmission device 000.

(B−3)効果
第2の実施形態によれば、メッセージの送信対象となるメッセージ受信装置のグループにおいて、先行してメッセージを認証、取得したメッセージ受信装置が、メッセージ送信装置に代わって、他のメッセージ受信装置にメッセージを配布することを特徴とする。
(B-3) Effect According to the second embodiment, in a group of message receiving devices that are message transmission targets, a message receiving device that has previously authenticated and acquired a message is replaced with another message transmitting device. The message is distributed to the message receiving apparatus.

データサイズが大きい同一のメッセージを複数のメッセージ受信装置に配布したい場合には、マルチキャスト配送等を利用してメッセージを効率的に配布できることが好ましい。ここで、メッセージの送信対象となる複数のメッセージ受信装置のうち、任意数のメッセージ受信装置に関しては、まだメッセージが取得されていない状態を考える。   When it is desired to distribute the same message having a large data size to a plurality of message receiving apparatuses, it is preferable that the message can be efficiently distributed using multicast delivery or the like. Here, let us consider a state in which a message has not yet been acquired for an arbitrary number of message receiving devices among a plurality of message receiving devices to be transmitted.

このとき、メッセージ送信装置は、各メッセージ受信装置に対してメッセージを再送する必要があるが、マルチホップネットワークの場合では、メッセージ送信装置から各メッセージ受信装置へのメッセージ配送を、複数のメッセージ受信装置が中継する可能性があるため、中継装置における配送コストが大きくなるという問題がある。   At this time, the message transmitting apparatus needs to retransmit the message to each message receiving apparatus. In the case of a multi-hop network, message delivery from the message transmitting apparatus to each message receiving apparatus is performed by a plurality of message receiving apparatuses. There is a problem that the delivery cost of the relay device increases.

第2の実施形態では、メッセージをまだ取得していないメッセージ受信装置に対するメッセージの配送を、既にメッセージを取得したメッセージ受信装置がメッセージ送信装置に代わって実行してやることで、メッセージの配送効率を向上できる。また、各メッセージ受信装置は、配布されるメッセージの認証情報に関しては、メッセージ送信装置から安全に取得するため、第1の実施形態と同様に、悪意をもったメッセージ受信装置が不正メッセージを投入した場合でも、認証チェックにより排除することができる。   In the second embodiment, message delivery efficiency can be improved by delivering a message to a message reception device that has not yet obtained a message, instead of the message transmission device being executed by the message reception device that has already obtained the message. . Also, each message receiving device obtains the authentication information of the distributed message safely from the message sending device, so that the malicious message receiving device throws an illegal message as in the first embodiment. Even in this case, it can be eliminated by an authentication check.

(C)第3の実施形態
次に、本発明のメッセージ認証システム、通信装置及び通信プログラムの第3の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
(C) Third Embodiment Next, a third embodiment of the message authentication system, the communication device, and the communication program of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1及び第2の実施形態は、メッセージ送信装置が、メッセージ毎に共通のメッセージ認証鍵及び認証符号を各メッセージ受信装置に通知する場合を説明した。   The first and second embodiments have described the case where the message transmitting apparatus notifies each message receiving apparatus of a common message authentication key and authentication code for each message.

これに対して、第3の実施形態は、メッセージ送信装置が、メッセージ及びメッセージ受信装置毎に異なるメッセージ認証鍵及び認証符号を、各メッセージ受信装置に対して通知する実施形態である。   On the other hand, the third embodiment is an embodiment in which the message transmitting device notifies each message receiving device of a message authentication key and an authentication code that are different for each message and message receiving device.

(C−1)第3の実施形態の構成及び動作
第3の実施形態は、メッセージ送信装置の内部構成が第1及び第2の実施形態と異なる。具体的には、図1及び図7に示した第1及び第2の実施形態のメッセージ送信装置が備えるメッセージ認証鍵生成部12の処理が異なり、それ以外の構成要素は第1及び第2の実施形態と同じである。
(C-1) Configuration and Operation of Third Embodiment The third embodiment is different from the first and second embodiments in the internal configuration of the message transmitting apparatus. Specifically, the processing of the message authentication key generation unit 12 provided in the message transmission devices of the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 7 is different, and the other components are the first and second components. This is the same as the embodiment.

そこで、第3の実施形態では、図1及び図7を用いて、メッセージ送信装置1及び3のメッセージ認証鍵生成部12の処理を中心に説明する。   Therefore, in the third embodiment, the processing of the message authentication key generation unit 12 of the message transmission devices 1 and 3 will be mainly described with reference to FIGS. 1 and 7.

第3の実施形態のメッセージ認証鍵生成部12は、基本的には、第1及び第2の実施形態と同じである。   The message authentication key generation unit 12 of the third embodiment is basically the same as that of the first and second embodiments.

第3の実施形態のメッセージ認証鍵生成部12は、メッセージ生成部11により生成されたメッセージ毎に異なるメッセージ認証鍵を生成するものである。さらに、第3の実施形態のメッセージ認証鍵生成部12は、メッセージ送信対象のメッセージ受信装置2及び4毎に異なるメッセージ認証鍵を生成するようにしても良い。   The message authentication key generation unit 12 according to the third embodiment generates a different message authentication key for each message generated by the message generation unit 11. Furthermore, the message authentication key generation unit 12 of the third embodiment may generate a different message authentication key for each message receiving device 2 and 4 that is a message transmission target.

例えば、図3において、メッセージ送信装置1及び3がメッセージ受信装置001に「メッセージM0」を送信する場合、第3の実施形態のメッセージ認証鍵生成部12は、乱数生成器を用いて、メッセージ及びメッセージ受信装置001毎に異なるメッセージ認証鍵AK_MO_001を生成する。   For example, in FIG. 3, when the message transmission devices 1 and 3 transmit “message M0” to the message reception device 001, the message authentication key generation unit 12 of the third embodiment uses a random number generator to A different message authentication key AK_MO_001 is generated for each message receiving device 001.

従って、メッセージ送信装置1及び3が、メッセージ受信装置001〜008に「メッセージM0」を送信する場合、第3の実施形態のメッセージ認証鍵生成部12は、メッセージ及びメッセージ受信装置001〜008毎に異なるメッセージ認証鍵AK_M0_001〜AK_M0_008を生成する。   Therefore, when the message transmission devices 1 and 3 transmit “message M0” to the message reception devices 001 to 008, the message authentication key generation unit 12 of the third embodiment performs the process for each message and message reception device 001 to 008. Different message authentication keys AK_M0_001 to AK_M0_008 are generated.

認証符号生成部13は、対応するメッセージについて、各メッセージ受信装置001〜008毎のメッセージ認証鍵AK_M0_001〜AK_M0_008を用いて認証符号を生成する。これにより、メッセージ及びメッセージ受信装置毎に異なる認証符号を生成することができる。なお、認証符号の生成方法は、第1及び第2の実施形態で説明した方法を適用することができる。   The authentication code generation unit 13 generates an authentication code for the corresponding message using the message authentication keys AK_M0_001 to AK_M0_008 for each message receiving device 001 to 008. Thereby, a different authentication code can be generated for each message and message receiving device. Note that the method described in the first and second embodiments can be applied to the method for generating the authentication code.

例えば、認証符号生成部13は、メッセージ受信装置001に送信する「メッセージMO」の認証符号として、認証符号生成関数への鍵の入力値に、メッセージ認証鍵AK_M0_001を用いて、MAC(AK_M0_001,“I_M0||M0”)を生成する。   For example, the authentication code generation unit 13 uses the message authentication key AK_M0_001 as a key input value to the authentication code generation function as an authentication code of “message MO” to be transmitted to the message receiving device 001, and uses MAC (AK_M0_001, “ I_M0 || M0 ").

同様に、認証符号生成部13は、メッセージ受信装置002〜008に送信する「メッセージMO」の認証符号として、認証符号MAC(AK_M0_002,“I_M0||M0”)〜MAC(AK_M0_008,“I_M0||M0”)を生成する。   Similarly, the authentication code generation unit 13 uses authentication codes MAC (AK_M0_002, “I_M0 || M0”) to MAC (AK_M0_008, “I_M0 ||) as authentication codes of“ message MO ”to be transmitted to the message receiving devices 002 to 008. M0 ") is generated.

認証情報通知部14及び31は、各メッセージについて、各メッセージ受信装置2及び4毎に生成したメッセージ認証鍵及び認証符号を含む認証情報通知情報を、対応する各メッセージ受信装置に通知する。   The authentication information notification units 14 and 31 notify the corresponding message reception devices of the authentication information notification information including the message authentication key and the authentication code generated for each message reception device 2 and 4 for each message.

なお、メッセージ受信装置2及び4は、第1及び第2の実施形態で説明した図2及び図8に記載の内部構成と同一の構成要素を備えるものである。   The message receiving devices 2 and 4 have the same components as the internal configurations described in FIGS. 2 and 8 described in the first and second embodiments.

また、メッセージ受信装置2及び4における動作は、メッセージがメッセージ送信装置から正しく送信されたものであるか否かの認証に用いるメッセージ認証鍵及び認証符号が異なるだけであり、基本的動作は、第1及び第2の実施形態と同じである。   Further, the operations in the message receiving devices 2 and 4 are different only in the message authentication key and the authentication code used for authenticating whether or not the message is correctly transmitted from the message transmitting device. The same as in the first and second embodiments.

(C−2)第3の実施形態の効果
以上のように、第3の実施形態によれば、メッセージ送信装置が、各メッセージについて、メッセージ受信装置毎に異なるメッセージ認証鍵及び認証符号を通知することができる。
(C-2) Effects of Third Embodiment As described above, according to the third embodiment, the message transmitting apparatus notifies the message authentication key and the authentication code that are different for each message receiving apparatus for each message. be able to.

第1の実施形態では、悪意を持ったメッセージ受信装置が、メッセージ送信装置が通知した正しい認証情報(メッセージ認証鍵AK_M0、および、認証符号MAC(AK_M0,“I_M0||M0”))を利用した認証チェックをすり抜ける「不正メッセージM1」を見つけ出せた場合に攻撃が成り立つと説明した。   In the first embodiment, a malicious message receiving apparatus uses correct authentication information (message authentication key AK_M0 and authentication code MAC (AK_M0, “I_M0 || M0”)) notified by the message transmitting apparatus. It has been explained that an attack is established when an “illegal message M1” that passes through the authentication check can be found.

これに対して、第3の実施形態によれば、同一メッセージM0の認証するために利用するメッセージ認証鍵及び認証符号が、メッセージ受信装置毎に異なる。   On the other hand, according to the third embodiment, the message authentication key and the authentication code used for authenticating the same message M0 are different for each message receiving device.

すなわち、例え攻撃者が認証チェックをすり抜ける「不正メッセージM1」を見つけ出せたとしても、メッセージ認証鍵及び認証符号が異なるため、当該「不正メッセージM1」は、他のメッセージ受信装置に対しては認証チェックが通らない。   That is, even if the attacker finds “illegal message M1” that passes through the authentication check, the message authentication key and the authentication code are different, so that the “illegal message M1” is an authentication check for other message receiving devices. Does not pass.

またさらに、メッセージ送信装置とメッセージ受信装置とが共有する固有鍵で暗号化して認証情報通知情報を通知する場合、悪意を持ったメッセージ受信装置は、他のメッセージ受信装置がメッセージを認証するのに利用するメッセージ認証情報でさえも特定できないため、メッセージ送信装置へのなりすまし攻撃をより困難にすることができる。   Further, when the authentication information notification information is notified by encrypting with a unique key shared by the message transmitting device and the message receiving device, the malicious message receiving device can authenticate the message by another message receiving device. Since even the message authentication information to be used cannot be specified, a spoofing attack on the message transmission device can be made more difficult.

(D)他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
(D) Other Embodiments In the description of each of the above embodiments, various modified embodiments have been referred to. However, modified embodiments as exemplified below can be cited.

(D−1)本発明では、メッセージ認証鍵を利用して認証符号を生成する動作が度々登場するが、これは認証符号生成関数への鍵の入力値として上記メッセージ認証鍵をそのまま入力するとは限らない。例えば、前記メッセージ認証鍵を、規定の関数へ入力した出力値を認証符号生成関数への鍵の入力として利用しても良い。また、認証符号は、リプレイ攻撃を防ぐためにカウンタ情報、時刻情報、および通信装置の識別情報等の情報を含めて生成しても良い。 (D-1) In the present invention, an operation for generating an authentication code using a message authentication key frequently appears. This is because the message authentication key is input as it is as an input value of the key to the authentication code generation function. Not exclusively. For example, an output value obtained by inputting the message authentication key to a specified function may be used as a key input to the authentication code generation function. The authentication code may be generated including information such as counter information, time information, and communication device identification information in order to prevent a replay attack.

(D−2)本発明では、1つのメッセージのみを認証する例を説明したが、これに限定するものではない。例えば、複数のメッセージまたはその認証情報を平行して配布することも可能である。この場合、メッセージとその認証情報との対応付けは、各メッセージまたは各認証情報にメッセージの識別情報を付加することによって識別可能である。 (D-2) Although an example in which only one message is authenticated has been described in the present invention, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of messages or their authentication information can be distributed in parallel. In this case, the correspondence between the message and its authentication information can be identified by adding message identification information to each message or each authentication information.

(D−3)本発明では、メッセージ認証鍵や認証符号を通知してから、メッセージを配信する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、メッセージを配信した後に、メッセージ認証鍵や認証符号を通知するようにしてもよい。 (D-3) In the present invention, the example in which the message is delivered after notifying the message authentication key and the authentication code has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the message authentication key and the authentication code may be notified after the message is distributed.

1及び3…メッセージ送信装置、
11…メッセージ生成部、12…メッセージ認証鍵生成部、
13…認証符号生成部、14…認証情報通知部、15…メッセージ配布部、
16…送信部、31…認証情報通知部、32…受信部、
2及び4…メッセージ受信部、
21及び41…受信部、22…認証情報取得部、
23及び42…メッセージ認証部、24…ルーティング部、25…送信部、
43…メッセージ管理部、44…メッセージ配布部、45…認証情報要求部。
1 and 3 ... message transmitting device,
11 ... message generator, 12 ... message authentication key generator,
13 ... Authentication code generation unit, 14 ... Authentication information notification unit, 15 ... Message distribution unit,
16 ... Transmitting section, 31 ... Authentication information notifying section, 32 ... Receiving section,
2 and 4 ... message receiver,
21 and 41 ... receiving unit, 22 ... authentication information acquiring unit,
23 and 42 ... message authentication part, 24 ... routing part, 25 ... transmission part,
43 ... Message management unit, 44 ... Message distribution unit, 45 ... Authentication information request unit.

Claims (10)

1又は複数のメッセージ受信装置が、メッセージ送信装置からのメッセージを認証するメッセージ認証システムにおいて、
上記メッセージ送信装置が、
上記各メッセージ受信装置が未取得のメッセージ認証鍵を用いて、送信用のメッセージに対する認証符号を生成する認証符号生成手段と、
上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を含む情報であって、当該情報が当該メッセージ送信装置からの正しい情報であることを上記各メッセージ受信装置に特定させることができる認証情報通知情報を生成する認証情報通知手段と、
上記各メッセージ受信装置に対して上記送信用のメッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段と、
上記認証情報通知手段が生成した上記認証情報通知情報と、上記メッセージ配布手段が生成したメッセージ配布情報とを、上記メッセージ受信装置に送信する送信手段と
を有し、
上記各メッセージ受信装置が、
上記認証情報通知情報と、上記メッセージ配布情報とを受信する受信手段と、
上記メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定できた認証情報通知情報に含まれている、上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を取得する認証情報取得手段と、
上記認証情報取得手段で取得された上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を用いて、上記メッセージ配布情報で配布された上記メッセージを認証するメッセージ認証手段と
を有する
ことを特徴とするメッセージ認証システム。
In a message authentication system in which one or more message receiving devices authenticate a message from a message sending device,
The message transmitting device is
Authentication code generation means for generating an authentication code for a message for transmission using a message authentication key that has not been acquired by each of the message receiving devices,
Authentication information for generating authentication information notification information that includes the message authentication key and the authentication code, and that allows each message receiving device to specify that the information is correct information from the message transmitting device. Notification means;
Message distribution means for generating message distribution information for distributing the message for transmission to the message receiving devices;
Transmission means for transmitting the authentication information notification information generated by the authentication information notification means and the message distribution information generated by the message distribution means to the message receiving device;
Each of the message receiving devices
Receiving means for receiving the authentication information notification information and the message distribution information;
Authentication information acquisition means for acquiring the message authentication key and the authentication code included in the authentication information notification information that can be identified as correct information from the message transmitting device;
A message authentication system comprising: message authentication means for authenticating the message distributed by the message distribution information using the message authentication key and the authentication code acquired by the authentication information acquisition means.
上記各メッセージ受信装置が、さらに、
上記メッセージ認証手段により認証された上記メッセージを管理するメッセージ管理手段と、
他の上記メッセージ受信装置に対して、上記メッセージ管理手段で管理される上記メッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段と、
上記メッセージ配布手段により生成された上記メッセージ配布情報を、他の上記メッセージ受信装置に送信する送信手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載のメッセージ認証システム。
Each of the message receiving devices further includes
Message management means for managing the message authenticated by the message authentication means;
Message distribution means for generating message distribution information for distributing the message managed by the message management means to the other message receiving devices;
The message authentication system according to claim 1, further comprising: a transmission unit that transmits the message distribution information generated by the message distribution unit to the other message receiving device.
上記メッセージ送信装置が、さらに、
上記メッセージ受信装置から、上記配布したメッセージに対する認証情報要求情報を受信する受信手段を有し、
上記メッセージ受信装置が、さらに、
上記メッセージ送信装置に対して、上記メッセージを認証するために利用するメッセージ認証鍵及び認証符号を要求する認証情報要求情報を生成する認証情報要求手段と、
上記認証情報要求手段により生成された上記認証情報要求情報を、上記メッセージ送信装置に送信する送信手段と
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のメッセージ認証システム。
The message transmission device further includes:
Receiving means for receiving authentication information request information for the distributed message from the message receiving device;
The message receiving device further comprises:
Authentication information requesting means for generating authentication information request information for requesting a message authentication key and an authentication code used to authenticate the message to the message transmitting device;
The message authentication system according to claim 1, further comprising: a transmission unit that transmits the authentication information request information generated by the authentication information request unit to the message transmission device.
上記メッセージ送信装置及び上記各メッセージ受信装置が、それぞれ一対の固有鍵を有し、
上記メッセージ送信装置の上記認証情報通知手段が、上記各メッセージ受信装置との間の上記固有鍵を用いて、上記認証情報通知情報を生成するものであり、
上記各メッセージ受信装置の上記認証情報取得手段が、上記固有鍵を用いて受信された上記認証情報通知情報が、上記メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定するものである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のメッセージ認証システム。
Each of the message transmitting device and each message receiving device has a pair of unique keys,
The authentication information notifying means of the message transmitting device generates the authentication information notifying information using the unique key with each of the message receiving devices,
The authentication information acquisition means of each message receiving device specifies that the authentication information notification information received using the unique key is correct information from the message transmitting device. The message authentication system according to claim 1.
上記認証符号生成手段が、上記メッセージ毎に異なるメッセージ認証鍵を用いて上記認証符号を生成するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のメッセージ認証システム。   The message authentication system according to claim 1, wherein the authentication code generation unit generates the authentication code using a message authentication key that is different for each message. 上記認証符号生成手段が、上記メッセージ及び上記メッセージ受信装置毎に異なるメッセージ認証鍵を用いて上記認証符号を生成するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のメッセージ認証システム。   5. The message authentication according to claim 1, wherein the authentication code generation unit generates the authentication code using a message authentication key different for each of the message and the message receiving device. system. 1又は複数のメッセージ受信装置に対してメッセージを送信する通信装置において、
上記各メッセージ受信装置が未取得のメッセージ認証鍵を用いて、送信用のメッセージに対する認証符号を生成する認証符号生成手段と、
上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を含む情報であって、当該情報が当該通信装置からの正しい情報であることを上記各メッセージ受信装置に特定させることができる認証情報通知情報を生成する認証情報通知手段と、
上記各メッセージ受信装置に対して上記送信用のメッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段と、
上記認証情報通知手段が生成した上記認証情報通知情報と、上記メッセージ配布手段が生成したメッセージ配布情報とを、上記メッセージ受信装置に送信する送信手段と
を備えることを特徴とする通信装置。
In a communication device that transmits a message to one or more message receiving devices,
Authentication code generation means for generating an authentication code for a message for transmission using a message authentication key that has not been acquired by each of the message receiving devices,
Authentication information notification for generating authentication information notification information that is information including the message authentication key and the authentication code, and that allows the message receiving device to specify that the information is correct information from the communication device. Means,
Message distribution means for generating message distribution information for distributing the message for transmission to the message receiving devices;
A communication apparatus comprising: the authentication information notification information generated by the authentication information notification means; and the transmission means for transmitting the message distribution information generated by the message distribution means to the message receiving apparatus.
メッセージ送信装置からのメッセージを受信する通信装置において、
上記メッセージ送信装置から、メッセージ認証鍵及びメッセージに対する認証符号を含む認証情報通知情報と、送信用のメッセージを含むメッセージ配布情報とを受信する受信手段と、
上記メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定できた認証情報通知情報に含まれている、上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を取得する認証情報取得手段と、
上記認証情報取得手段で取得された上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を用いて、上記メッセージ配布情報で配布された上記メッセージを認証するメッセージ認証手段と
を備えることを特徴とする通信装置。
In a communication device that receives a message from a message transmission device,
Receiving means for receiving authentication information notification information including a message authentication key and an authentication code for the message and message distribution information including a message for transmission from the message transmitting device;
Authentication information acquisition means for acquiring the message authentication key and the authentication code included in the authentication information notification information that can be identified as correct information from the message transmitting device;
And a message authentication unit that authenticates the message distributed by the message distribution information using the message authentication key and the authentication code acquired by the authentication information acquisition unit.
1又は複数のメッセージ受信装置に対してメッセージを送信する通信プログラムにおいて、
コンピュータを、
上記各メッセージ受信装置が未取得のメッセージ認証鍵を用いて、送信用のメッセージに対する認証符号を生成する認証符号生成手段、
上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を含む情報であって、当該情報が当該通信装置からの正しい情報であることを上記各メッセージ受信装置に特定させることができる認証情報通知情報を生成する認証情報通知手段と、
上記各メッセージ受信装置に対して上記送信用のメッセージを配布するメッセージ配布情報を生成するメッセージ配布手段、
上記認証情報通知手段が生成した上記認証情報通知情報と、上記メッセージ配布手段が生成したメッセージ配布情報とを、上記メッセージ受信装置に送信する送信手段
として機能させることを特徴とする通信プログラム。
In a communication program for transmitting a message to one or a plurality of message receiving devices,
Computer
Authentication code generation means for generating an authentication code for a message for transmission using a message authentication key that has not been acquired by each message receiving device,
Authentication information notification for generating authentication information notification information that is information including the message authentication key and the authentication code, and that allows the message receiving device to specify that the information is correct information from the communication device. Means,
Message distribution means for generating message distribution information for distributing the message for transmission to each of the message receiving devices;
A communication program for causing the authentication information notification information generated by the authentication information notification means and the message distribution information generated by the message distribution means to function as a transmission means for transmitting to the message receiving device.
メッセージ送信装置からのメッセージを受信する通信プログラムにおいて、
コンピュータを、
上記メッセージ送信装置から、メッセージ認証鍵及びメッセージに対する認証符号を含む認証情報通知情報と、送信用のメッセージを含むメッセージ配布情報とを受信する受信手段、
上記メッセージ送信装置からの正しい情報であることを特定できた認証情報通知情報に含まれている、上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を取得する認証情報取得手段、
上記認証情報取得手段で取得された上記メッセージ認証鍵及び上記認証符号を用いて、上記メッセージ配布情報で配布された上記メッセージを認証するメッセージ認証手段
として機能させることを特徴とする通信プログラム。
In a communication program for receiving a message from a message transmission device,
Computer
Receiving means for receiving authentication information notification information including a message authentication key and an authentication code for the message and message distribution information including a message for transmission from the message transmitting device;
Authentication information acquisition means for acquiring the message authentication key and the authentication code included in the authentication information notification information that can be identified as correct information from the message transmitting device;
A communication program that functions as a message authentication unit that authenticates the message distributed by the message distribution information by using the message authentication key and the authentication code acquired by the authentication information acquisition unit.
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