JP2015133589A - 鍵情報制御装置、鍵情報更新装置、プログラム及び記録媒体、鍵情報更新方法、鍵情報更新システム - Google Patents

Abstract

【課題】 グループ鍵の更新に失敗した場合であっても通信を行うことができる鍵情報制御装置等を提供する。【解決手段】鍵情報制御装置１と複数の通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃとを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新する。鍵情報制御装置１からマルチキャスト通信によって新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ１）、Ｋ（Ｇ２）、Ｋ（Ｇ３）を送信し、鍵情報制御装置１から送信されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に、通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃのグループ鍵を更新し、通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃから送信された情報のうちグループ鍵が更新される度に変更されるＥＰＯＣＨ値を参照して、更新されたグループ鍵Ｋ（Ｇ３）を受信していない通信機器２Ａを検出した場合に、再送機能付きユニキャスト通信を行って鍵更新メッセージを通信機器２Ａに送信する。【選択図】 図７

Description

本発明は、複数の機器で使用されるグループ鍵を更新する鍵情報制御装置、鍵情報更新装置、プログラム、記録媒体、鍵情報更新方法、鍵情報更新システムに関する。

従来より、マルチキャスト通信用のグループ鍵を交換する技術として、下記の非特許文献１、２が知られている。

この鍵交換技術は、先ず、通信機器の固有鍵を用いて鍵暗号化鍵を制御装置と通信機器とで共有する。その後、制御装置は、マルチキャスト通信を用いてグループ鍵の更新をする。このとき、制御装置は、鍵暗号化鍵を用いてグループ鍵を暗号化する。

このグループ鍵は、暗号メッセージにおけるノンス空間に含まれるＥＰＯＣＨ値という鍵識別子によって管理される。このグループ鍵は、所定の条件（暗号通信回数、時間）となると鍵更新が行われる。

Multicast Extensions to the Security Architecture for the Internet Protocol(RFC5374) The Multicast Group Security Architecture（RFC3740）

しかしながら、制御装置から複数の通信機器に通信メッセージをマルチキャスト通信しても、全ての通信機器に通信メッセージが送信されない場合がある。

例えば、通信機器が無線機器である場合にはノイズによって無線通信状態が悪化して通信メッセージが送信されない。また、複数の通信機器のうち何れかの通信機器がスリープ状態である場合には通信メッセージが通信路上で消失してしまう。この場合、さらに他の通信機器にも通信メッセージが送信できない恐れがある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものである。本発明の目的は、グループ鍵の更新に失敗した場合であっても通信を行うことができる鍵情報制御装置、鍵情報更新装置、プログラム及び記録媒体、鍵情報更新方法、鍵情報更新システムを提供するものである。

本発明の第１の態様に係る鍵情報制御装置は、複数の通信機器を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を制御する鍵情報制御装置であって、前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を変更し、前記鍵識別子及び新たなグループ鍵を生成する鍵管理手段と、前記通信機器から送信された情報のうち前記鍵識別子を参照して、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出する通信品質検出手段と、前記鍵管理手段により生成された前記鍵識別子及び前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって複数の通信機器に送信するマルチキャスト通信手段と、前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器に、再送機能付きユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信するユニキャスト通信手段とを備える。

本発明の第２の態様に係る鍵情報制御装置は、第１の態様の鍵情報制御装置であって、前記鍵管理手段は、新たなグループ鍵に変更する度に前記鍵識別子の値を大きく変更し、前記通信品質検出手段は、前記通信機器から送信された情報に含まれる鍵識別子が、前記鍵管理手段により変更された鍵識別子よりも小さい場合に、前記マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していないことを検出することを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る鍵情報制御装置は、第１又は第２の態様の鍵情報制御装置であって、前記マルチキャスト通信手段によって使用するポート番号と、前記ユニキャスト通信手段によって使用するポート番号とで異なる値を割り当てることを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る鍵情報制御装置は、第１乃至第３の何れかの態様の鍵情報制御装置であって、前記ユニキャスト通信手段は、前記グループ鍵に加えて、前記鍵管理手段が生成した最新の鍵識別子を送信することを特徴とする。

本発明の第５の態様に係る鍵情報制御装置は、第１乃至第４の何れかの態様の鍵情報制御装置であって、前記通信品質検出手段は、前記通信機器ごとに、所定期間における前記通信機器から送信されたメッセージの未受信回数又は所定期間における前記通信機器による前記グループ鍵の未受信回数をカウントし、前記ユニキャスト通信手段は、前記通信品質検出手段によりカウントした未受信回数が所定の閾値を超えた場合に、当該未受信回数の通信機器に対し、前記マルチキャスト通信によって前記グループ鍵を送信する度にユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信することを特徴とする。

本発明の第６の態様に係る鍵情報制御装置は、第１乃至第５の何れかの態様の鍵情報制御装置であって、前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器又は他の通信機器に通知を行う通知手段を有することを特徴とする。

本発明の第７の態様に係る鍵情報制御プログラムは、複数の通信機器を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を制御する鍵情報制御プログラムであって、コンピュータを、前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を変更し、前記鍵識別子及び新たなグループ鍵を生成する鍵管理手段、前記通信機器から送信された情報のうち前記鍵識別子を参照して、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出する通信品質検出手段、前記鍵管理手段により生成された前記鍵識別子及び前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって複数の通信機器に送信するマルチキャスト通信手段、前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器に、再送機能付きユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信するユニキャスト通信手段、として機能させる。

本発明の第８の態様に係る鍵情報制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、複数の通信機器を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を制御する鍵情報制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータを、前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を変更し、前記鍵識別子及び新たなグループ鍵を生成する鍵管理手段、前記通信機器から送信された情報のうち前記鍵識別子を参照して、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出する通信品質検出手段、前記鍵管理手段により生成された前記鍵識別子及び前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって複数の通信機器に送信するマルチキャスト通信手段、前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器に、再送機能付きユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信するユニキャスト通信手段、として機能させる。

本発明の第９の態様に係る鍵情報更新装置は、鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新装置であって、前記グループ鍵を、他の通信機器からマルチキャスト通信によって送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段と、前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段と、他の通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段と、前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵を要求するユニキャスト通信手段とを備える。

本発明の第１０の態様に係る鍵情報更新装置は、第９の態様に係る鍵情報更新装置であって、前記通信品質検出手段は、前記鍵情報制御装置又は前記他の通信機器から送信された情報に含まれる鍵識別子が、自己に記憶された鍵識別子よりも大きい場合に、前記マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していないことを検出することを特徴とする。

本発明の第１１の態様に係る鍵情報更新プログラムは、鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新プログラムであって、コンピュータを、前記グループ鍵を、他の通信機器からマルチキャスト通信によって送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段、前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段、他の通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段、前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵を要求するユニキャスト通信手段として機能させる。

本発明の第１２の態様に係る鍵情報更新プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータを、前記グループ鍵を、他の通信機器からマルチキャスト通信によって送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段、前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段、他の通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段、前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵を要求するユニキャスト通信手段として機能させる。

本発明の第１３の態様に係る鍵情報更新方法は、鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新方法であって、前記鍵情報制御装置からマルチキャスト通信によって新たなグループ鍵を送信するステップと、前記鍵情報制御装置から送信されたグループ鍵に、前記通信機器のグループ鍵を更新するステップと、前記通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出するステップと、前記更新されたグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信を行ってグループ鍵を前記通信機器によって取得するステップとを含む。

本発明の第１４の態様に係る鍵情報更新システムは、鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新システムであって、前記通信機器のグループ鍵を、前記鍵情報制御装置から送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段と、前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段と、前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、前記通信機器がグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段と、前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、前記鍵情報制御装置によってグループ鍵を送信する通信方式をマルチキャスト通信から再送機能付きユニキャスト通信に切り替え、再送機能付きユニキャスト通信によって前記通信機器にグループ鍵を送信する通信手段とを備える。

本発明の第１５の態様に係る鍵情報更新システムは、第１４の態様に係る鍵情報更新システムであって、前記鍵情報制御装置は、前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって送信する間隔を所定期間とし、前記通信機器は、前記所定期間を超えて前記グループ鍵を受信していない場合に、前記マルチキャスト通信によってグループ鍵を受信できていないことを検出することを特徴とする。

本発明の第１６の態様に係る鍵情報更新方法は、鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新方法であって、前記グループ鍵とは異なり、前記鍵情報制御装置と前記複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるリカバリー鍵を生成するステップと、前記鍵情報制御装置と前記通信機器との間で認証処理を行った後に、前記リカバリー鍵を配布するステップと、前記鍵情報制御装置からマルチキャスト通信によって新たなグループ鍵を送信するステップと、前記鍵情報制御装置から送信されたグループ鍵に、前記通信機器のグループ鍵を更新するステップとを含む。

本発明の第１７の態様に係る鍵情報更新方法は、第１６の態様に係る鍵情報更新方法であって、前記鍵情報制御装置が、前記通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出するステップと、前記鍵情報制御装置が、前記更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、前記リカバリー鍵を用いて暗号化したグループ鍵を送信するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の第１８の態様に係る鍵情報更新方法は、第１６の態様に係る鍵情報更新方法であって、前記通信機器が、前記グループ鍵によってメッセージが送信できない場合に、前記リカバリー鍵を用いて暗号化したメッセージを送信するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、グループ鍵の更新に失敗した場合であっても通信を行うことができる。

本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムの構成を示すシステム図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態として示す通信機器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて授受されるノンス値を示し、（ａ）は第１構成例、（ｂ）は第２構成例である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信不良が生じていないときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、グループ鍵を更新するときのノンス値の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信不良を鍵情報制御装置により検出するときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信不良を通信機器により検出するときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信不良を通信機器のタイマーにより検出するときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおける鍵情報制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおける通信機器の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信不良をカウンタ値、ＥＰＯＣＨ値により判定するときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信不良となった通信機器にマルチキャスト通信とユニキャスト通信とを併用するときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信機器を通常モード又は保証モードに設定する処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、不安定な通信路を通知するときの通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置によって所定期間ごとに鍵更新メッセージを送信する処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置から複数の通信機器にリカバリー鍵を用いてグループ鍵を送信する通信手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態として示す鍵情報更新システムにおいて、通信機器から鍵情報制御装置１及び通信機器にリカバリー鍵を用いてメッセージを送信する通信手順の一例を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明を適用した鍵情報更新システムは、例えば図１に示すように構成されている。

鍵情報更新システムは、鍵情報制御装置１と、複数の通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（以下、総称する場合には単に通信機器２と呼ぶ。）とを含む。鍵情報制御装置１及び通信機器２は、通信中継装置１００に接続されている。鍵情報制御装置１及び通信機器２は、通信中継装置１００によって情報が中継されて、相互に通信可能となっている。

通信中継装置１００は、例えばインターネット等の通信ネットワークＮＴと有線接続されている。通信中継装置１００は、例えばブロードバンドルータが該当する。

通信機器２は、例えば家庭内に設置された各種の機器である。本実施形態において、通信機器２Ａは、通信中継装置１００との間で無線信号を授受する無線通信機器である。通信機器２Ｂ、２Ｃは、通信中継装置１００と通信線で有線接続されている。

本実施形態において、通信機器２は、有線通信又は無線通信を行うものであってもよい。無線通信は、一般的に、有線通信よりも通信品質が低い。また、通信機器２は、任意のタイミングでスリープ状態となり、一定期間又は何らかの外部トリガーにより起動するものであってもよい。このスリープ状態は、最低限の電力のみで動作し、通信が行えないような状態を含む。なお、通信機器２は、３つ以上であってもよい。

鍵情報制御装置１は、複数の通信機器２との間で通信を行い、複数の通信機器２を制御する。鍵情報制御装置１は、通信機器２との間で暗号化通信を行う。このために、鍵情報制御装置１は、各通信機器２との間で認証処理、鍵配布処理を行う。さらに、鍵情報制御装置１は、複数の通信機器２を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する。

鍵情報制御装置１は、例えば図２に示すような機能的な各部を有している。鍵情報制御装置１は、プログラムを読み込んで実行可能なコンピュータである。鍵情報制御装置１は、コンピュータによってプログラムを実行することにより、図２に示すような各部として機能する。このプログラムは、本実施形態において、複数の通信機器２を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報制御プログラムである。

鍵情報制御装置１は、制御部１１、通信部１２、認証処理部１３、認証情報記憶部１４、鍵管理部１５、及び、暗号処理部１６を有する。さらに、鍵情報制御装置１は、通信品質計測部１７及び通信品質記憶部１８を有する。さらに、鍵情報制御装置１は、タイマー部１９を有する。

通信部１２は、通信機器２との間で通信を行う。通信部１２は、マルチキャスト通信方式及びユニキャスト通信方式の何れかで通信機器２と通信を行う。この通信方式の切り替えは、制御部１１によって制御される。

制御部１１は、鍵情報制御装置１の各部を制御する。制御部１１は、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としての記憶部１１ａに記憶された鍵情報制御プログラム１１ｂを実行する。

認証処理部１３は、鍵情報制御装置１に接続される通信機器２との間で認証処理を行う。この認証処理部１３は、既存の各種の認証処理が実行可能で有ればよい。

認証処理部１３は、認証処理時に、認証情報記憶部１４に記憶された認証情報を読み出す。認証情報は、例えば通信機器２のノードＩＤと機器固有鍵ＫＤ（Key of Device）（又はパスワード）である。認証処理部１３は、通信機器２から送信された認証情報と認証情報記憶部１４に記憶された認証情報とを対比して、通信機器２が正当な権限を有しているか否かを判定する。なお、機器固有鍵ＫＤの代わりに公開鍵と秘密鍵を用いて、通信機器２が正当な権限を有しているかを判断してもよい。機器固有鍵ＫＤを秘密鍵としても同じように実施することができる。

鍵管理部１５は、鍵情報制御装置１が通信機器２との間で暗号化通信を行う際に使用する鍵情報を管理する。鍵管理部１５は、通信機器２の機器固有鍵ＫＤ（ユニキャストでの通信機器の認証及び鍵暗号化鍵の配信用の鍵（Key of Device））、鍵暗号化鍵ＫＥＫ（Key Encryption Key）、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を管理する。管理されている鍵情報は、鍵管理テーブル１５ａに記憶される。

通信機器２ごとの機器固有鍵ＫＤは、鍵情報制御装置１が通信機器２へ送る鍵暗号化鍵ＫＥＫの暗号化や通信機器２を認証するための鍵情報である。この機器固有鍵ＫＤは、予め鍵情報制御装置１と各通信機器２に設定され、共有される。

鍵暗号化鍵ＫＥＫは、鍵の暗号化用の鍵である。鍵暗号化鍵ＫＥＫは、鍵情報制御装置１が導出する。鍵暗号化鍵ＫＥＫは、認証、鍵配布時に全通信機器２と鍵情報制御装置１とで共有される。

なお、通信機器２の機器固有鍵ＫＤは、鍵情報制御装置１と通信機器２との間で鍵暗号化鍵（ＫＥＫ）を暗号化して通信機器２に配信するための鍵情報（暗号化鍵）である。鍵情報制御装置１はセキュリティ性を高めるために通信機器２の機器毎に異なる値の機器固有鍵ＫＤを持つことができる。

グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）は、鍵情報制御装置１及び全ての通信機器２間で暗号化したマルチキャスト通信を行うための鍵情報である。グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）は、鍵情報制御装置１が導出する。グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）は、鍵暗号化鍵ＫＥＫで暗号化され、マルチキャスト通信によって全ての通信機器２に配布される。なお、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）におけるｎは鍵のバージョンである。鍵管理部１５によって新たに生成するごとに、ｎ＝１，２，３，・・・と増加される。

鍵管理部１５は、鍵暗号化鍵ＫＥＫ、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を導出し、予め全通信機器２の機器固有鍵ＫＤを保持している。鍵管理部１５は、導出した鍵暗号化鍵ＫＥＫを、通信部１２から各通信機器２に送信させる。また、鍵管理部１５は、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新させる。

鍵管理部１５は、鍵識別子を管理する。鍵識別子は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）が更新される度に変更される値（ＥＰＯＣＨ値）である。鍵管理部１５は、グループ鍵を更新する度に、古いＥＰＯＣＨ値を新たなＥＰＯＣＨ値に更新する。

暗号処理部１６は、鍵管理テーブル１５ａに記憶されている鍵情報を用いて、メッセージの暗号化処理を行う。また、暗号処理部１６は、通信部１２によって受信した暗号化情報を鍵管理テーブル１５ａに記憶されている鍵情報を用いて、暗号化データを復号化する。このとき、暗号処理部１６は、鍵管理テーブル１５ａに記憶された適切な鍵情報を選択して使用する。

通信品質計測部１７は、各通信機器２との間における通信品質を計測する。通信品質計測部１７は、通信機器２から送信された情報のうちＥＰＯＣＨ値を参照する。通信品質計測部１７は、古いＥＰＯＣＨ値の場合に、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していない通信機器２を検出する（通信品質検出手段）。また、通信品質計測部１７は、後述するように、ノンス値のカウンタ値を使用して通信品質を検出してもよい。

通信品質記憶部１８は、通信品質計測部１７によって参照したＥＰＯＣＨ値を通信機器２ごとに記憶する。ＥＰＯＣＨ値は、通信品質計測部１７によって参照される。これにより、通信品質計測部１７は、ＥＰＯＣＨ値の抜けがある通信機器２について、通信品質が低いと判定できる。

このような鍵情報制御装置１は、制御部１１によって通信部１２の通信方式を変更する。通信部１２は、通常のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新処理において、鍵管理部１５により生成されたＥＰＯＣＨ値及びグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）をマルチキャスト通信によって複数の通信機器２に送信する（マルチキャスト通信手段）。

通信部１２は、通信品質検出手段としての通信品質計測部１７によりグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していない通信機器２が検出された場合に、当該通信機器２に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信する（ユニキャスト通信手段）。

タイマー部１９は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）をマルチキャスト通信によって送信する間隔を計測する。このグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の送信間隔は、制御部１１によって所定期間が設定される。タイマー部１９は、制御部１１によってタイマー値のクリア、タイマー値の計時が制御される。

通信機器２は、例えば図３に示すような機能的な各部を有している。通信機器２は、プログラムを読み込んで実行可能なコンピュータである。通信機器２は、コンピュータによってプログラムを実行することにより、図３に示すような各部として機能する。このプログラムは、本実施形態において、自己が保持するグループ鍵を更新する鍵情報更新プログラムである。これにより、通信機器２は、鍵情報更新装置として機能する。

通信機器２は、制御部２１、通信部２２、認証処理部２３、鍵管理部２４、及び、暗号処理部２５を有する。さらに、通信機器２は、通信品質計測部２６及び通信品質記憶部２７を有する。さらに、通信機器２は、タイマー部２８を有する。

通信部２２は、鍵情報制御装置１及び他の通信機器２との間で通信を行う。通信部２２は、マルチキャスト通信方式及びユニキャスト通信方式の何れかで鍵情報制御装置１と通信を行う。この通信方式の切り替えは、制御部２１によって制御される。

制御部２１は、通信機器２の各部を制御する。制御部２１は、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としての記憶部２１ａに記憶された鍵情報更新プログラム２１ｂを実行する。

認証処理部２３は、鍵情報制御装置１との間で認証処理を行う。この認証処理部２３は、既存の各種の認証処理が実行可能で有ればよい。

認証処理部２３は、認証処理時に、予め設定された認証情報を読み出す。認証情報は、例えば通信機器２のノードＩＤと機器固有鍵ＫＤ（Key of Device）（又はパスワード）である。認証処理部２３は、鍵情報制御装置１の要求に応じて、認証情報を通信部２２から鍵情報制御装置１に送信させる。

鍵管理部２４は、鍵情報制御装置１及び他の通信機器２との間で暗号化通信を行う際に使用する鍵情報を管理する。鍵管理部２４は、通信機器２の機器固有鍵ＫＤ、鍵暗号化鍵ＫＥＫ、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を管理する。管理されている鍵情報は、鍵管理テーブル２４ａに記憶される。また、鍵管理部２４は、鍵識別子を鍵管理テーブル２４ａに記憶させる。

暗号処理部２５は、鍵管理テーブル２４ａに記憶されている鍵情報を用いて、メッセージの暗号化処理を行う。また、暗号処理部２５は、通信部２２によって受信した暗号化情報を鍵管理テーブル２４ａに記憶されている鍵情報を用いて、暗号化データを復号化する。このとき、暗号処理部２５は、鍵管理テーブル２４ａに記憶された適切な鍵情報を選択して使用する。

通信品質計測部２６は、鍵情報制御装置１との間における通信品質を計測する。通信品質計測部２６は、鍵情報制御装置１又は他の通信機器２から送信された情報のうちＥＰＯＣＨ値を参照する。通信品質計測部２６は、受信した情報のうちのＥＰＯＣＨ値と鍵管理テーブル２４ａに保持しているとＥＰＯＣＨ値を対比する。この対比の結果、通信品質計測部２６は、双方のＥＰＯＣＨ値が異なることや、ＥＰＯＣＨ値の差分を検出する。この場合、通信品質計測部２６は、更新されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していないことを検出する（通信品質検出手段）。また、通信品質計測部２６は、タイマー値を参照して、通信品質として、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していないことを検出してもよい。

通信品質記憶部２７は、通信品質計測部２６によって参照したＥＰＯＣＨ値を記憶する。ＥＰＯＣＨ値は、通信品質計測部２６によって参照される。これにより、通信品質計測部２６は、ＥＰＯＣＨ値の抜けがある場合に、通信品質が低いと判定できる。

このような通信機器２は、通信品質計測部２６により更新されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を要求する。このとき、通信機器２は、鍵要求メッセージを鍵情報制御装置１に送信する。これにより、通信機器２は、ユニキャスト通信によって、通信部２２が現在のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を取得する（通信手段）。

タイマー部２８は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）をマルチキャスト通信によって受信する間隔を計測する。このグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の受信間隔は、予め鍵情報制御装置１との間で、所定期間が設定される。タイマー部２８は、制御部２１によってタイマー値のクリア、タイマー値の計時が制御される。これにより、タイマー部２８は、所定期間を超えてグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していない場合に、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信できていないことを検出する。

この鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１は、通信機器２との間で暗号化通信を行う。このために、鍵情報制御装置１は、通信機器２をそれぞれ認証する。その後、鍵情報制御装置１は、各通信機器２との間のみで暗号化通信できる鍵暗号化鍵ＫＥＫを配布する。さらに、鍵情報制御装置１は、全ての通信機器２と暗号化通信できるグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を配布する。

これにより、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）は、鍵情報制御装置１及び全ての通信機器２によって共有される。なお、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）において、Ｇｎは当該グループ鍵の時代（ＥＰＯＣＨ値）に対応している。

このような鍵情報更新システムは、図１に示すように、鍵情報制御装置１から通信機器２にグループ鍵Ｓ１をマルチキャスト通信により送信する。このグループ鍵Ｓ１は、通信中継装置１００を介して、通信機器２に送信される。通信機器２Ａは無線通信機器であるので、通信中継装置１００から通信機器２Ａに無線信号Ｓ２ａが送信される。通信機器２Ｂ、２Ｃは有線通信機器であるので、通信中継装置１００から通信機器２Ｂ、２Ｃに有線信号Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃが送信される。

例えば、無線信号Ｓ２ａがノイズ等を起因とする通信不良によって消失したとする。この場合、通信機器２Ａは、鍵情報制御装置１及び他の通信機器２Ｂ、２Ｃが使用するグループ鍵Ｓ１が受信できない。したがって、通信機器２Ａは、その後にグループ鍵Ｓ１で暗号化されたマルチキャスト通信によって送信された情報を復号できない。また、通信機器２Ａは、古いグループ鍵で暗号化した情報を送信する。したがって、通信機器２Ａから送信された情報は、鍵情報制御装置１及び他の通信機器２Ｂ、２Ｃによって復号できない。

そこで、本実施形態の鍵情報更新システムは、グループ鍵の更新に失敗した場合であっても通信を行うことができるようにする。このため、鍵情報更新システムは、通信不良を検出する。通信不良が検出された場合、鍵情報更新システムは、マルチキャスト通信とユニキャスト通信とを併用して、通信不良が発生した通信機器２のグループ鍵を更新する。以下、この動作を詳細に説明する。

先ず、鍵情報更新システムにおいて通信するパケットに含まれるＥＰＯＣＨ値を含むノンス（Ｎｏｎｃｅ）について、図４を参照して説明する。

鍵情報更新システムにおいて通信するパケットには、ＩＰアドレスやＵＤＰに加え、図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すノンスが含まれている。ノンスは、データ暗号化時のパラメータの一つとして使用し、送信データメッセージのヘッダー部に付加される。図４（ａ）に示すノンスには、ＥＰＯＣＨ値及びカウンタ値が含まれている。図４（ｂ）に示すノンスには、ＥＰＯＣＨ値、ノードＩＤ、及び、カウンタ値が含まれている。

ＥＰＯＣＨ値は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の識別子である。ＥＰＯＣＨ値は、鍵情報制御装置１によって、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）が更新される度に変更される。鍵情報制御装置１は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を新たなものとする度に、ＥＰＯＣＨ値をインクリメントする。

ノードＩＤは、鍵情報制御装置１及び通信機器２を識別する識別子である。鍵情報制御装置１及び通信機器２は、データを送信する際に自己のノードＩＤをメッセージに格納する。

カウンタ値は、ＥＰＯＣＨ値で識別されるグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を用いて暗号化マルチキャスト通信を行った回数を表す。このカウンタ値は、鍵情報制御装置１及び通信機器２のそれぞれによって管理される。カウンタ値は、鍵情報制御装置１及び通信機器２がデータを送信するごとにカウントアップされる。グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新は、鍵情報制御装置１によって、カウンタ値が最大値に達する前に実施される。

つぎに、この鍵情報更新システムにおいて、通信不良が発生していない場合の動作について、図５を参照して説明する。

先ず、鍵情報制御装置１と通信機器２Ｃとの間で、認証処理及び鍵配布処理Ｐ１を行う。鍵情報制御装置１は、通信機器２Ｃが正当な機器であると判定した後、ユニキャスト通信によって、鍵暗号化鍵ＫＥＫを配布する。

次に、鍵情報制御装置１は、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇ１）を配布する。このとき、鍵情報制御装置１は、関数Ｅ（ＫＥＫ，Ｋ（Ｇ１））で得た暗号化情報をマルチキャスト通信で送信する。この関数Ｅは、鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いてグループ鍵Ｋ（Ｇ１）を暗号化する関数である。この鍵暗号化鍵ＫＥＫは、処理Ｐ１にて配布された鍵暗号化鍵ＫＥＫである。

通信機器２Ｃは、鍵情報制御装置１からマルチキャスト通信された関数Ｅを受信すると、復号する。このとき、通信機器２Ｃは、関数Ｄ（ＫＥＫ，Ｅ（ＫＥＫ，ＫＧｎ））なる演算を行う。この関数Ｄは、鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いて、Ｅ（ＫＥＫ，ＫＧｎ）で得た暗号化情報を復号する関数である。これにより、通信機器２Ｃは、グループ鍵Ｋ（Ｇ１）を復号することができる。

鍵情報制御装置１は、通信機器２Ｂ、通信機器２Ａについても、同様に認証処理及び鍵配布処理Ｐ２、Ｐ３を行う。さらに、鍵情報制御装置１は、認証処理及び鍵配布処理Ｐ２、Ｐ３が完了する度に、グループ鍵Ｋ（Ｇ２）、Ｋ（Ｇ３）を配布する。

これにより、鍵情報制御装置１及び全ての通信機器２は、グループ鍵Ｋ（Ｇ３）を用いて、暗号化マルチキャスト通信によってデータ通信処理Ｐ４を行うことができる。

グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新タイミングとなると、鍵情報制御装置１及び通信機器２は、鍵更新処理Ｐ５を行う。この鍵更新処理Ｐ５は、鍵情報制御装置１によって生成した新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ４）をマルチキャスト通信によって全ての通信機器２に配布する。そして、それぞれの通信機器２は、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信し、鍵管理テーブル２４ａに記憶しているグループ鍵Ｋ（Ｇ３）を、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新する。

その後、例えば鍵情報制御装置１から全ての通信機器２に暗号化データを送信する。この暗号化データは、関数Ｅ（Ｋ（Ｇ４），データ）で得た暗号化情報を含む。各通信機器２は、鍵情報制御装置１から送信された暗号化データがマルチキャスト通信によって受信する。各通信機器２は、暗号化データをグループ鍵Ｋ（Ｇ４）で復号する。これにより、各通信機器２は、関数Ｄ（Ｋ（Ｇ４）），Ｅ（Ｋ（Ｇ４），データ））なる演算を行って、データを得ることができる。

つぎに、上述した鍵情報更新システムにおいて、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新するときのノンス値について、図６を参照して説明する。ノンスに含まれるＥＰＯＣＨ値、ノードＩＤ、カウンタ値は、図６において、Ｎｏｎｃｅ＝｛EPOCH, ノードID，カウンタ値｝として示している。

通信機器２Ｃによってグループ鍵Ｋ（Ｇ１）を用いて暗号化した暗号化データを送信する。この暗号化データには、ノンス値が付加される。この暗号化データは、マルチキャスト通信によって通信機器２Ａ、通信機器２Ｂ、及び、鍵情報制御装置１に送信される。

先ず、１回目に送信される暗号化データには、Nonce = {0, 3, 0}が付加される。２回目に送信される暗号化データには、カウンタ値が増加されたNonce = {0, 3, 1}が付加される。そして、カウンタ値の最大値から１だけ差し引いた回数に送信される暗号化データにはNonce = {0, 3, 2^３２-1}が付加される。

鍵情報制御装置１は、最大値から１だけ引いたカウンタ値をノンス値Nonce = {0, 3, 2^３２-1}から検出する。すると、鍵情報制御装置１は、マルチキャスト通信によって新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ２）を含む鍵更新メッセージを送信する。これにより、通信機器２Ｃは、グループ鍵Ｋ（Ｇ１）を、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ２）に更新する。

その後、通信機器２Ｃは、グループ鍵Ｋ（Ｇ２）で暗合した暗号化データのそれぞれに、Nonce = {1, 3, 0}、Nonce = {1, 3, 1}、Nonce = {1, 3, 2^３２-1}を付加できる。さらにその後、グループ鍵Ｋ（Ｇ２）によって暗号化した暗号化データを送信した回数が2^３２-1となると、グループ鍵Ｋ（Ｇ２）を、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ３）に更新することとなる。

つぎに、上述した鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１がグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の未受信を検出した場合の動作について、図７を参照して説明する。

先ず、鍵情報更新システムは、図５を参照して説明したように、鍵情報制御装置１と通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間で、認証処理及び鍵配布処理Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を行う。さらに、鍵情報制御装置１は、認証処理及び鍵配布処理後に、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）をマルチキャスト通信によって配布する。その結果、鍵情報制御装置１及び通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ３）を用いてデータ通信処理Ｐ４を行う。

その後、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新タイミングとなると、鍵情報制御装置１は、通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対して、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を配布する鍵更新処理Ｐ５を行う（マルチキャスト通信手段）。このグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に対応したＥＰＯＣＨ値は「４」である。このとき、鍵情報制御装置１から通信機器２Ａに送信された鍵更新メッセージは通信不良により通信機器２Ａに受信されなかったとする。

その後、通信機器２Ａは、旧グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）としてのグループ鍵Ｋ（Ｇ３）によって暗号化した暗号化データを送信する。このグループ鍵Ｋ（Ｇ３）に対応したＥＰＯＣＨ値は「３」である。すると、この暗号化データは、通信機器２Ｂ、２Ｃ、及び、鍵情報制御装置１に受信される。しかし、通信機器２Ｂ、２Ｃ、及び、鍵情報制御装置１は、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を用いて復号しようとしても復号が失敗する。

復号が失敗すると、鍵情報制御装置１は、通信機器２Ａから送信された情報のうちＥＰＯＣＨ値を参照する。すると、鍵情報制御装置１が保持しているＥＰＯＣＨ値は「４」であるのに対し、通信機器２Ａから送信された情報のうちＥＰＯＣＨ値は「３」である。これにより、鍵情報制御装置１は、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信していない通信機器として通信機器２Ａを検出する（通信品質検出手段）。

この場合、鍵情報制御装置１は、通信機器２Ａに、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信する（ユニキャスト通信手段）。このとき、鍵情報制御装置１は、認証処理及び鍵配布処理Ｐ３において配布した鍵暗号化鍵ＫＥＫによって、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を暗号化する。

鍵情報制御装置１は、ユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信する場合、再送機能付きユニキャスト通信を行う。この再送機能付きユニキャスト通信は、通信機器２から受信応答を受信するまで、ユニキャスト通信を繰り返す。鍵情報制御装置１は、例えば、２回に亘りユニキャスト通信を行ってグループ鍵Ｋ（Ｇ４）が通信不良によって消失しても、３回目のユニキャスト通信によって通信機器２Ａにグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信できる。

このユニキャスト通信によって送信されたグループ鍵Ｋ（Ｇ４）は、通信機器２Ａの鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いて復号される。通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇ３）を、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新できる。通信機器２Ａは、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信すると、鍵情報制御装置１に対し、ユニキャスト通信によって受信応答を送信する。

また、鍵情報制御装置１は、再送機能付きユニキャスト通信によって、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に加えて、最新のＥＰＯＣＨ値を送信してもよい。この場合、通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇ３）をグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新すると共に、記憶しているＥＰＯＣＨ値「３」を、最新のＥＰＯＣＨ値「４」に更新できる。

以上のように、鍵情報更新システムによれば、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）が通信不良によって消失しても、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信する通信方式を自動的にマルチキャスト通信から再送機能付きユニキャスト通信に切り替える。

これにより、鍵情報更新システムは、マルチキャスト通信方式から、受信応答を要する再送機能付きユニキャスト通信に切り替えてグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信することにより、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新をより確実に実施することができる。

また、この鍵情報更新システムによれば、鍵管理部１５によって、新たなグループ鍵に変更する度にＥＰＯＣＨ値の値を大きく変更する。鍵情報制御装置１は、通信品質計測部１７によって、通信機器２から送信されたＥＰＯＣＨ値が、鍵管理部１５により変更されたＥＰＯＣＨ値よりも小さい場合に、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していないことを検出できる。

このように、ＥＰＯＣＨ値を参照して、マルチキャスト通信による鍵更新メッセージが消失したことを検出し、再送機能付きユニキャスト通信に切り替えて鍵更新を実施できる。これにより、確実にグループ鍵を更新でき、かつ、再度認証処理及びシステム全体の鍵更新の処理を行うことなく、グループ鍵を用いたマルチキャスト通信を実施できる。

さらに、この鍵情報更新システムによれば、鍵情報制御装置１によって、最新のグループ鍵に加えて、鍵管理部１５が生成した最新のＥＰＯＣＨ値を送信することができる。これにより、鍵情報制御装置１から通信機器２に、再送機能付きユニキャスト通信によって、最新のＥＰＯＣＨ値を送信できる。これにより、鍵情報更新システムは、鍵情報制御装置１から通信機器２に最新のＥＰＯＣＨ値を送信して、直ちにグループ鍵を用いたマルチキャスト通信を容易に開始できる。

つぎに、上述した鍵情報更新システムにおいて、通信機器２がグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の未受信を検出した場合の動作について、図８を参照して説明する。

鍵情報更新システムは、上述したように、鍵情報制御装置１と通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間で、認証処理及び鍵配布処理Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を行う。さらに、鍵情報制御装置１及び通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ３）を用いてデータ通信処理Ｐ４を行う。その後、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新タイミングとなり、鍵情報制御装置１から通信機器２Ａに送信された鍵更新メッセージは通信不良により通信機器２Ａに受信されなかったとする。

その後、鍵情報制御装置１は、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ４）によって暗号化した暗号化データをマルチキャスト通信によって送信する。このグループ鍵Ｋ（Ｇ３）に対応したＥＰＯＣＨ値は「４」である。すると、この暗号化データは、通信機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに受信される。通信機器２Ｂ、２Ｃは、鍵更新処理Ｐ５によって得た新たなグループ鍵Ｋ（Ｇ４）によって暗号化データの復号に成功できる。

しかし、通信機器２Ａは、自身が鍵管理テーブル２４ａに記憶しているグループ鍵Ｋ（Ｇ３）によって復号しようとしても復号が失敗する。復号が失敗すると、通信機器２Ａは、鍵情報制御装置１から送信された情報のうちＥＰＯＣＨ値を参照する。すると、通信機器２Ａが保持しているＥＰＯＣＨ値は「３」であるのに対し、鍵情報制御装置１から送信された情報のうちＥＰＯＣＨ値は「４」である。これにより、通信機器２Ａは、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していないことを検出する（通信品質検出手段）。

この場合、通信機器２Ａは、鍵情報制御装置１に、再送機能付きユニキャスト通信によって最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の送信を要求する（ユニキャスト通信手段）。なお、通常は平文で、新たなグループ鍵の要求メッセージを送る。この平文のメッセージは、｛ＭＳＧ、ＥＰＯＣＨ、Ｄ＿２Ａ｝の構成例になる。ここで、ＭＳＧは要求であることを示す識別子であり、ＥＰＯＣＨは通信機器２Ａが鍵情報制御装置１から受信したＥＰＯＣＨ値であり、Ｄ＿２Ａは通信機器２Ａを識別できる識別子またはＩＤである。

このとき、通信機器２Ａは、認証処理及び鍵配布処理Ｐ３において配布した暗号化鍵ＫＥＫによって、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を要求する鍵要求メッセージにメッセージ認証コード（ＭＡＣ）の情報を付加してもよい。このメッセージ認証コードの情報は、通信機器２Ａであることを証明するための情報である。

このメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を付加した要求は、例えば、｛ＭＳＧ，ＥＰＯＣＨ，Ｄ＿２Ａ，ＭＡＣ（ＫＤ＿２Ａ，ＭＳＧ，Ｄ＿２Ａ，ＥＰＯＣＨ）｝の構成例になる。関数ＭＡＣは、鍵情報としてＫＤ＿２Ａ，メッセージとしてＭＳＧ，Ｄ＿２Ａ，ＥＰＯＣＨを入力値として計算し、ＭＡＣ値を出力する。このＭＡＣ値は、通信機器２Ａの機器固有鍵ＫＤが含まれている。このため、機器固有鍵ＫＤが異なると同じＭＳＧ，Ｄ＿２Ａ，ＥＰＯＣＨを入力してもＭＡＣ値は一致しない。したがって、ＭＡＣ値は、通信機器２Ａであることを証明する情報となる。ＭＳＧは要求であることを示す識別子（文字列も含む）である。ＥＰＯＣＨは、通信機器２Ａが鍵情報制御装置１から受信したＥＰＯＣＨ値である。Ｄ＿２Ａは通信機器２Ａを識別できる識別子またはノードＩＤである。

通信機器２Ａは、ユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を要求する場合、再送機能付きユニキャスト通信を行う。この再送機能付きユニキャスト通信は、鍵情報制御装置１から受信応答を受信するまで、ユニキャスト通信を繰り返す。通信機器２Ａは、例えば、２回に亘りユニキャスト通信を行ってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の要求が通信不良によって消失しても、３回目のユニキャスト通信によって鍵情報制御装置１にグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の鍵要求メッセージを送信できる。

このユニキャスト通信によって送信されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の鍵要求メッセージは、メッセージ認証が付加されていた場合、鍵情報制御装置１の通信機器２Ａの機器固有鍵ＫＤを用いて検証される。メッセージ認証コードが付加されていない場合は、通信相手が正当な通信機器２Ａではないと判定する。一方、メッセージ認証コードが付加されていた場合は通信機器２Ａであることが確認でき、鍵情報制御装置１は、通信機器２Ａに最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信するようユニキャスト通信を行う。このとき、鍵情報制御装置１は、再送機能付きユニキャスト通信によって、グループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信してもよい。

通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の鍵要求メッセージに対して、鍵情報制御装置１から最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信すると、鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いて復号できる。これにより、通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇ３）を、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新できる。通信機器２Ａは、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信すると、鍵情報制御装置１に対し、ユニキャスト通信によって受信応答を送信する。

また、鍵情報制御装置１は、再送機能付きユニキャスト通信によって、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に加えて、最新のＥＰＯＣＨ値を送信してもよい。この場合、通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇ３）をグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新すると共に、記憶しているＥＰＯＣＨ値「３」を、最新のＥＰＯＣＨ値「４」に更新できる。

以上のように、鍵情報更新システムによれば、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）が通信不良によって消失しても、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信する通信方式を自動的にマルチキャスト通信から再送機能付きユニキャスト通信に切り替える。

これにより、鍵情報更新システムは、通信機器２によって受信応答を要する再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の鍵要求メッセージを送信することにより、鍵情報制御装置１から最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を得ることができる。したがって、この通信機器２によれば、マルチキャスト通信によって最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）が消失しても、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新をより確実に実施することができる。

また、通信機器２は、鍵情報制御装置１又は他の通信機器２から送信された情報に含まれるＥＰＯＣＨ値が、通信機器２（自己）に記憶されたＥＰＯＣＨ値よりも大きい場合に、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していないことを検出できる。すなわち、通信機器２は、自身のＥＰＯＣＨ値が小さく、自身が保有しているグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）が古い場合に、鍵更新メッセージを要求することができる。

このように、ＥＰＯＣＨ値を参照して、マルチキャスト通信による鍵更新メッセージが消失したことを検出し、再送機能付きユニキャスト通信に切り替えて鍵更新を実施できる。これにより、通信相手に問い合わせることなく確実にグループ鍵を更新でき、かつ、再度認証処理及びシステム全体の鍵更新の処理を行うことなく、グループ鍵を用いたマルチキャスト通信を実施できる。

つぎに、上述した鍵情報更新システムにおいて、通信機器２がグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の未受信を検出する他の動作について、図９を参照して説明する。

通信機器２は、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ３）を配布する鍵更新メッセージを受信すると、タイマー部２８を起動させる。通信機器２は、所定時間ｔを超えてグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を含む鍵更新メッセージを受信していない場合に、マルチキャスト通信によってグループ鍵を受信できていないことを検出する。

この場合、通信機器２Ａは、鍵情報制御装置１に、再送機能付きユニキャスト通信によって最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の送信を要求する（ユニキャスト通信手段）。なお、通常は平文で、新たなグループ鍵の要求メッセージを送る。この平文のメッセージは、｛ＭＳＧ、ＥＰＯＣＨ、Ｄ＿２Ａ｝の構成例になる。ＭＳＧは要求であることを示す識別子である。ＥＰＯＣＨは通信機器２Ａが鍵情報制御装置１から受信したＥＰＯＣＨ値である。Ｄ＿２Ａは通信機器２Ａを識別できる識別子またはＩＤである。

このとき、通信機器２Ａは、認証処理及び鍵配布処理Ｐ３において配布した鍵暗号化鍵ＫＥＫによって、新たなグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を要求する鍵要求メッセージにメッセージ認証（ＭＡＣ）の情報を暗号化して付加してもよい。このメッセージ認証コードの情報は、通信機器２Ａであることを証明するための情報である。

このメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を付加した要求は、例えば、｛ＭＳＧ，ＥＰＯＣＨ，Ｄ＿２Ａ，ＭＡＣ（ＫＤ＿２Ａ，ＭＳＧ，Ｄ＿２Ａ，ＥＰＯＣＨ）｝の構成例になる。関数ＭＡＣは、鍵情報としてＫＤ＿２Ａ，メッセージとしてＭＳＧ，Ｄ＿２Ａ，ＥＰＯＣＨを入力値として計算し、ＭＡＣ値を出力する。このＭＡＣ値は、通信機器２Ａの機器固有鍵ＫＤが含まれている。このため、機器固有鍵ＫＤが異なると同じＭＳＧ，Ｄ＿２Ａ，ＥＰＯＣＨを入力してもＭＡＣ値は一致しない。したがって、ＭＡＣ値は、通信機器２Ａであることを証明する情報となる。ＭＳＧは要求であることを示す識別子（文字列も含む）である。ＥＰＯＣＨは、通信機器２Ａが鍵情報制御装置１から受信したＥＰＯＣＨ値である。Ｄ＿２Ａは通信機器２Ａを識別できる識別子またはノードＩＤである。

このユニキャスト通信によって送信されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の鍵要求メッセージは、メッセージ認証が付加されていた場合、鍵情報制御装置１の通信機器２Ａの機器固有鍵ＫＤを用いて検証される。メッセージ認証コードが付加されていない場合は、通信相手が正当な通信機器２Ａではないと判定する。一方、メッセージ認証コードが付加されていた場合は通信機器２Ａであることが確認でき、鍵情報制御装置１は、通信機器２Ａに最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信するようユニキャスト通信を行う。

通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の鍵要求メッセージに対して、鍵情報制御装置１から最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信すると、鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いて復号できる。これにより、通信機器２Ａは、グループ鍵Ｋ（Ｇ３）を、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新できる。通信機器２Ａは、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信すると、鍵情報制御装置１に対し、ユニキャスト通信によって受信応答を送信する。

この鍵情報更新システムによれば、鍵情報制御装置１によってグループ鍵をマルチキャスト通信によって送信する間隔を所定期間とする。一方、通信機器２は、所定期間を超えてグループ鍵を受信していない場合に、マルチキャスト通信によってグループ鍵を受信できていないことを検出する。この鍵情報更新システムによれば、通信機器２によって容易に鍵更新メッセージの通信不良を検出できる。これにより、通信機器２が直ちにグループ鍵を要求でき、通信機器２がマルチキャスト通信の不能な期間を短縮できる。

つぎに、上述した鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１及び通信機器２のそれぞれの内部動作について説明する。

図１０は、鍵情報制御装置１の動作手順を示すフローチャートである。この動作は、コンピュータとしての鍵情報制御装置１が、記録媒体としての記憶部１１ａに記憶された鍵情報制御プログラム１１ｂを実行することによって行われる処理である。

先ずステップＳ１において、通信部１２によって、外部から送信されたメッセージを受信する。

次のステップＳ２において、制御部１１によって、ステップＳ１にて受信したメッセージが、通信機器２から送信された鍵要求メッセージか否かを判定する。このとき、制御部１１は、アドレス情報又はノードＩＤを参照して、メッセージの送信元の通信機器２を特定する。また、制御部１１は、ノンス値に付加された暗号化データを参照して、受信したメッセージが鍵要求メッセージか否かを判定する。鍵要求メッセージである場合にはステップＳ３に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ５に処理を進める。

ステップＳ３において、通信部１２は、再送機能付きユニキャスト通信によって、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信する。このとき、鍵管理部１５は、制御部１１の制御に従って、鍵管理テーブル１５ａから最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を読み出す。また、鍵管理部１５は、鍵要求メッセージの送信元の通信機器２に対応した鍵暗号化鍵ＫＥＫを読み出し、暗号処理部１６によって暗号化させる。

次のステップＳ４において、通信部１２は、ステップＳ３においてグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信したことに対し、ユニキャスト通信によって、通信機器２から受信応答を受信する。

ステップＳ５において、通信品質計測部１７は、ステップＳ１にて受信したメッセージに含まれるＥＰＯＣＨ値（受信ＥＰＯＣＨ値）が、現在のＥＰＯＣＨ値よりも古いか否かを判定する。このとき、通信品質計測部１７は、現在鍵管理テーブル１５ａに記憶しているＥＰＯＣＨ値と受信ＥＰＯＣＨ値との大小関係を比較する。受信ＥＰＯＣＨ値が、鍵管理テーブル１５ａに記憶したＥＰＯＣＨ値よりも小さい場合には、受信ＥＰＯＣＨ値が古いのでステップＳ６に処理を進める。双方のＥＰＯＣＨ値が同じ値である場合にはステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ６において、制御部１１は、ステップＳ１にて受信したメッセージに含まれるノードＩＤ、ＥＰＯＣＨ値を含む機器情報を通信品質記憶部１８に記録する。

次のステップＳ７において、通信部１２は、ユニキャスト通信によって、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新する鍵更新メッセージを送信する。このとき、制御部１１の制御に従って、鍵管理部１５は鍵管理テーブル１５ａから最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を読み出す。暗号処理部１６は、制御部１１の制御に従って、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を、鍵暗号化鍵ＫＥＫによって暗号化する。通信部１２は、暗号化されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を含みメッセージ送信元機器のノードＩＤを含む鍵更新メッセージを送信する。

このユニキャスト通信のポート番号Ｂは、マルチキャスト通信によって使用するポート番号Ａとは異なる値を使用することが望ましい。

次のステップＳ８において、通信部１２は、ステップＳ７において送信した鍵更新メッセージに対する受信応答をユニキャスト通信によって受信する。

ステップＳ９において、暗号処理部１６は、ステップＳ１にて受信したメッセージを、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）によって復号する。

ステップＳ１０において、制御部１１は、ステップＳ９にて復号されたメッセージに従って各種の処理を行う。

ステップＳ１１において、制御部１１は、ノンス値に含まれるカウンタ値が閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、予め設定された値であり、例えばカウンタ値の割当ビット量に応じた２^３２−１等の値が設定されている。カウンタ値が閾値以上である場合にはステップＳ１２に処理を進め、そうでない場合には処理を終了する。

ステップＳ１２において、通信部１２は、全ての通信機器２のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を最新にするために、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を含む鍵更新メッセージを送信する。この鍵更新メッセージは、鍵管理部１５が導出した最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を鍵暗号化鍵ＫＥＫによって暗号化した値を含む。このとき、通信部１２は、マルチキャスト通信方式によって、鍵更新メッセージを送信する。

通信部１２は、マルチキャスト通信（マルチキャスト通信手段）によって使用するポート番号Ａを、ユニキャスト通信（ユニキャスト通信手段）によって使用するポート番号Ｂとは異なる値としてもよい。

次のステップＳ１３において、制御部１１は、通信機器２のうち、保証モードとなっている通信機器２があるか否かを判定する。保証モードとなっている通信機器２がある場合にはステップＳ１４に処理を進め、ない場合には処理を終了する。なお、この保証モードについては後述する。

ステップＳ１４において、通信部１２は、再送機能付きユニキャスト通信によって、通信機器２に対して鍵更新メッセージを送信する。このとき、通信部１２は、マルチキャスト通信において使用するポート番号Ａとは異なる値のポート番号Ｂを使用してもよい。

以上のように、鍵情報制御装置１は、通信機器２からの鍵要求メッセージに応じて、ユニキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信できる。また、鍵情報制御装置１は、受信ＥＰＯＣＨ値が篩場合には再送機能付きユニキャスト通信によって通信機器２に最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信できる。さらに、鍵情報制御装置１は、カウンタ値が閾値以上となった場合にマルチキャスト通信によって全ての通信機器２のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新できる。

図１１は、通信機器２の動作手順を示すフローチャートである。この動作は、コンピュータとしての通信機器２が、制御部２１に記憶された鍵情報更新プログラム２１ｂを実行することによって行われる処理である。

先ずステップＳ２１において、通信部２２によって、外部から送信されたメッセージを受信する。

次のステップＳ２２において、制御部２１によって、ステップＳ２１にて受信したメッセージが、鍵情報制御装置１からマルチキャスト通信によって送信された鍵更新メッセージか否かを判定する。このとき、制御部２１は、アドレス情報又はノードＩＤを参照して、メッセージの送信元が鍵情報制御装置１であるかを特定する。また、制御部２１は、ノンス値に付加された暗号化データを参照して、受信したメッセージが鍵更新メッセージか否かを判定する。鍵更新メッセージである場合にはステップＳ２３に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ２４に処理を進める。

ステップＳ２３において、制御部２１は、ステップＳ２１にて受信した鍵更新メッセージを暗号処理部２５によって復号する。このとき、暗号処理部２５は、鍵管理テーブル２４ａに記憶された鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いて鍵更新メッセージを復号して、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を得る。鍵管理部２４は、鍵管理テーブル２４ａに記憶している最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を、鍵更新メッセージから取り出したグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に更新する。

ステップＳ２４において、通信品質計測部２６は、ステップＳ２１にて受信したメッセージに含まれるＥＰＯＣＨ値（受信ＥＰＯＣＨ値）が、現在のＥＰＯＣＨ値よりも新しいか否かを判定する。このとき、通信品質計測部２６は、現在鍵管理テーブル２４ａに記憶しているＥＰＯＣＨ値と受信ＥＰＯＣＨ値との大小関係を比較する。受信ＥＰＯＣＨ値が、鍵管理テーブル２４ａに記憶したＥＰＯＣＨ値よりも大きい場合には、受信ＥＰＯＣＨ値が新しいのでステップＳ２５に処理を進める。双方のＥＰＯＣＨ値が同じ値である場合にはステップＳ２９に処理を進める。

ステップＳ２５において、制御部２１は、ステップＳ２１にて受信したメッセージを一時的に保存する。

次のステップＳ２６において、通信部２２は、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を要求する鍵要求メッセージを送信する。このとき、通信部２２は、ユニキャスト通信によって、機器固有鍵ＫＤによるメッセージ認証を付加した鍵要求メッセージを送信する。

次のステップＳ２７において、通信部２２は、ステップＳ２６にて送信した鍵要求メッセージに対し、ユニキャスト通信によって鍵情報制御装置１から送信された鍵更新メッセージを受信する。このとき、鍵更新メッセージのポート番号Ｂが、マルチキャスト通信によって使用されているポート番号Ａと異なっていてもよい。この場合、通信部２２は、ユニキャスト通信に対応するポート番号Ｂによって受信を行う。

ステップＳ２８において、制御部２１は、ステップＳ２７にて受信した鍵更新メッセージを暗号処理部２５によって復号する。このとき、暗号処理部２５は、鍵管理テーブル２４ａに記憶された鍵暗号化鍵ＫＥＫを用いて鍵更新メッセージを復号して、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を得る。鍵管理部２４は、鍵管理テーブル２４ａに記憶している最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を、鍵更新メッセージから取り出したグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に更新する。

次のステップＳ２９において、暗号処理部１６は、ステップＳ２８にて更新された最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を用いて、ステップＳ２５で一時的に保存したメッセージを復号する。

次のステップＳ３０において、通信部２２は、ステップＳ２１にて受信したメッセージに応じ、各種のマルチキャスト通信処理を行う。

以上のように、通信機器２は、鍵情報制御装置１からマルチキャスト通信によって鍵更新メッセージが送信された場合にはグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新できる。また、通信機器２は、受信ＥＰＯＣＨ値が新しい場合には、ユニキャスト通信によって鍵要求メッセージを送信し、ユニキャスト通信によって最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信してグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新できる。さらに、通信機器２は、喩え最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を保持していなくても一時的にメッセージを保存しておき、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を取得して復号できる。

さらに、上述した鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１及び通信機器２は、マルチキャスト通信に使用するポート番号とユニキャスト通信に使用するポート番号とを異なる値を割り当てる。これにより、鍵情報制御装置１及び通信機器２から送信するメッセージに、当該メッセージを暗号化した鍵を記述する必要が無くなる。また、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）のカウンタ値とは別に、鍵暗号化鍵ＫＥＫのカウンタ値を管理でき、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新する管理を容易にすることができる。

つぎに、上述した鍵情報更新システムにおいて、通信機器２の通信不良が所定の閾値を超えたことを判定する処理について説明する。

図１２に、通信機器２Ａによってグループ鍵Ｋ（Ｇ１）を用いた暗号化データ通信のシーケンス図を示す。この例において、通信機器２Ａが通信を開始する時には、鍵情報制御装置１及び全ての通信機器２との間で認証処理及び初期のグループ鍵Ｋ（Ｇ１）は共有できているとする。

通信機器２Ａは、カウンタ値が最大値となるまでマルチキャスト通信を繰り返す。この例では、ノンス値がNonce={0, 1, 1}、Nonce={0, 1, 2}、Nonce={0, 1, 5}のメッセージは通信機器２Ｂ、２Ｃ、鍵情報制御装置１に到達する前に消失している。一方、ノンス値がNonce={0, 1, 0}、Nonce={0, 1, 3}、Nonce={0, 1, 4}、Nonce={0, 1, 6}のメッセージは通信機器２Ｂ、２Ｃ及び鍵情報制御装置１に到達している。

このようなシーケンスが行われる鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１は、通信機器２ごとに、カウンタ値を用いて通信不良を判定する。

鍵情報制御装置１は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の更新タイミングとなると、マルチキャスト通信によって、鍵更新メッセージを送信する。図１２の例では、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）がＫ（Ｇ２）、Ｋ（Ｇ３）、Ｋ（Ｇ４）、Ｋ（Ｇ５）と更新するごとに、鍵更新メッセージを配信する。各鍵更新メッセージのＥＰＯＣＨ値は、Ｋ（Ｇ２）、Ｋ（Ｇ３）、Ｋ（Ｇ４）、Ｋ（Ｇ５）と更新するごとに、１、２、３、４と増加する。

このような通信シーケンスにおいて、ＥＰＯＣＨ値が０、１、４の鍵更新メッセージは通信機器２Ａに受信されている。これにより、通信機器２Ａは、ＥＰＯＣＨ値が０、１、４に対応したグループ鍵Ｋ（Ｇ１）、Ｋ（Ｇ２）、グループ鍵Ｋ（Ｇ５）を用いたマルチキャスト通信を行って鍵情報制御装置１と通信できる。一方、ＥＰＯＣＨ値が２、３、の鍵更新メッセージは通信機器２Ａに到達する前に消失している。したがって、通信機器２Ａは、ＥＰＯＣＨ値が２、３に対応したグループ鍵Ｋ（Ｇ３）、Ｋ（Ｇ４）を用いたマルチキャスト通信は行えない。

このようなシーケンスが行われる鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１は、通信機器２ごとに、ＥＰＯＣＨ値を用いて通信不良を判定する。

鍵情報制御装置１は、カウンタ値又はＥＰＯＣＨ値を用いて通信機器２ごとの通信不良を判定する。鍵情報制御装置１は、図１２のような通信シーケンスにおいて、通信機器２Ａの通信不良を判定する。

この場合、鍵情報制御装置１は、図１３に示すように、通信機器２Ａに対し、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信する度にユニキャスト通信によって通信機器２Ａにグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を送信する。

このような鍵情報更新システムにおける鍵情報制御装置１の動作を図１４に示す。

先ず、ステップＳ４１において、制御部１１は、タイマー部１９を制御して、通信不良判定のためのタイマー値としての所定時間ｔを設定する。

次のステップＳ４２において、タイマー部１９は、起動して計時を行うタイマー処理を行う。

次のステップＳ４３において、制御部１１は、タイマー部１９により計時しているタイマー値が所定時間ｔに達して満了したか否かを判定する。タイマー値が満了した場合にはステップＳ４４に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ４２のタイマー処理を継続する。

このタイマー処理を継続している所定時間ｔにおいて、鍵情報制御装置１は、通信品質記憶部１８によって通信機器２から送信されたメッセージにおけるカウンタ値を蓄積する。又は、鍵情報制御装置１は、通信機器２から送信されたメッセージに含まれるＥＰＯＣＨ値を蓄積する。

ステップＳ４４において、通信品質計測部１７は、通信機器２ごとに、所定時間ｔにおける未受信回数を集計する。

未受信検出手段としての通信品質計測部１７は、通信品質記憶部１８に蓄積された通信機器２ごとのメッセージにおけるカウンタ値を参照する。通信品質計測部１７は、カウンタ値における抜けを検出する。これにより通信品質計測部１７は、通信機器２ごとに所定時間ｔにおける通信機器２から送信されたメッセージの未受信回数を計測する。

又は、通信品質検出手段としての通信品質計測部１７は、通信品質記憶部１８に蓄積された通信機器２ごとのメッセージにおけるＥＰＯＣＨ値を参照する。通信品質計測部１７は、ＥＰＯＣＨ値における抜けを検出する。これにより通信品質計測部１７は、通信機器２ごとに所定時間ｔにおける通信機器２によるグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）の未受信回数を計測する。

次のステップＳ４５において、制御部１１は、ステップＳ４４において集計された未受信回数が所定の閾値より大きい通信機器２があるか否かを判定する。未受信回数が閾値よりも大きい通信機器２がある場合にはステップＳ４６に処理を進め、ない場合にはステップＳ４７に処理を進める。

ステップＳ４６において、制御部１１は、未受信回数が閾値よりも大きいことに該当した通信機器２を保証モードに設定する。この保証モードは、図１３に示したように、通信機器２が閾値以上の通信不良を発生させた場合、マルチキャスト通信と併用し、当該マルチキャスト通信によって送信したメッセージを再送付きユニキャスト通信によって送信する動作モードである。

ステップＳ２７において、制御部１１は、未受信回数が閾値よりも大きくことに該当しない通信機器２を通常モードに設定する。この通常モードは、上述したようにマルチキャスト通信のみを行う動作モードである。

このような鍵情報制御装置１は、通信品質記憶部１８によって、通信機器２ごとに、所定時間ｔ[分]に受信したカウンタ値を蓄積する。図１２に示した通信シーケンスの場合、通信品質記憶部１８は、通信機器２Ａに対応して、カウンタ値としての０、３、４、６を蓄積する。

通信品質計測部１７は、所定時間ｔが経過すると、通信品質記憶部１８に蓄積したカウンタ値を参照して、鍵情報制御装置１に未達のメッセージを検出する。図１２の場合、通信品質計測部１７は、カウンタ値１、２、５のメッセージが通信機器２Ａに送信されたが、鍵情報制御装置１には未達（未受信）であることを検出する。これにより、制御部１１は、所定時間ｔ中に、７回中、３回が未受信回数であったと判定する。

制御部１１は、メッセージの未受信回数と予め設定した閾値（例えば２回）とを比較する。メッセージの未受信回数が閾値を超えているので、制御部１１は、通信機器２Ａの動作モードを保証モードに設定する。これにより、制御部１１は、図１３に示したように、通信機器２Ａに対するマルチキャスト通信によってメッセージを送信し、さらに、再送付きユニキャスト通信によってメッセージを送信する。

同様に、鍵情報制御装置１は、通信品質記憶部１８によって、通信機器２ごとに、所定時間ｔ[分]に受信したＥＰＯＣＨ値を蓄積する。図１２に示した通信シーケンスの場合、通信品質記憶部１８は、通信機器２Ａに対応して、ＥＰＯＣＨ値としての０、１、４を蓄積する。

通信品質計測部１７は、所定時間ｔが経過すると、通信品質記憶部１８に蓄積したＥＰＯＣＨ値を参照して、通信機器２Ａに未達の鍵更新メッセージを検出する。図１２の場合、通信品質計測部１７は、ＥＰＯＣＨ値が２、３の鍵更新メッセージが通信機器２Ａには未達（未受信）であることを検出する。これにより、制御部１１は、所定時間ｔ中に、４回中、２回が未受信回数であったと判定する。

制御部１１は、メッセージの未受信回数と予め設定した閾値（例えば２回）とを比較する。メッセージの未受信回数が閾値を超えているので、制御部１１は、通信機器２Ａの動作モードを保証モードに設定する。これにより、制御部１１は、図１３に示したように、通信機器２Ａに対するマルチキャスト通信によってメッセージを送信し、さらに、再送付きユニキャスト通信によってメッセージを送信する。

以上のように、この鍵情報更新システムによれば、通信不良であることが判定された通信機器２についての動作モードを保証モードに設定する。これにより、鍵情報制御装置１は、マルチキャスト通信に加えて、再送付きユニキャスト通信によってメッセージを通信機器２に送信できる。これにより、鍵情報更新システムは、不安定な通信路にある通信機器２にマルチキャスト通信によって送信する鍵更新メッセージを確実に受信させることができる。

さらに、上述した鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１は、不安定な通信路を検出した場合に、当該不安定な通信路にある通信機器２又は他の通信機器２に通知を行ってもよい（通信手段）。

例えば、図１５に示すように、全ての通信機器２にグループ鍵Ｋ（Ｇ３）を配布してデータ通信処理Ｐ４を行った後、通信機器２Ａの通信不良が発生したとする。この場合、鍵情報制御装置１は、上述したように、マルチキャスト通信によって鍵要求メッセージを送信し、さらに、ユニキャスト通信によって鍵要求メッセージを送信する。

この場合、鍵情報制御装置１は、制御部１１の制御によって、不安定な通信路を通知する。制御部１１は、不安定な通信路にある通信機器２Ａ、通信機器２Ａと通信を行う通信機器２Ｂ、２Ｃに通知を行う。このとき、制御部１１は、認証処理及び鍵配布処理Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によって認証が許可された通信機器２の情報に基づいて通知を行う。

このような鍵情報制御装置１によれば、不安定な通信路にある通信機器２を通知することにより、不安定な通信路にある通信機器２によって、マルチキャスト通信に加えて、再送機能付きユニキャスト通信によってメッセージを送信する設定に変更できる。また、鍵情報制御装置１によれば、任意の通信機器２が不安定な通信路にある通信機器２と通信を行う場合に、マルチキャスト通信に加えて、再送機能付きユニキャスト通信によってメッセージを送信する設定に変更できる。これにより、この鍵情報更新システムによれば、メッセージを確実に通信相手に受信させることができる。

さらに、上述した鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）をマルチキャスト通信によって送信する間隔を所定期間とする。これに対し、通信機器２は、所定期間を超えてグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信していない場合に、マルチキャスト通信によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を受信できていないことを検出する。

このような鍵情報更新システムにおいて、鍵情報制御装置１は、図１６に示すような処理手順によって動作する。

先ず、ステップＳ５１において、鍵情報制御装置１は、タイマー部１９によってグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新するためのタイマー設定を行う。このとき、制御部１１は、鍵要求メッセージを送信する所定期間を設定する。

次のステップＳ５２において、タイマー部１９は、ステップＳ５１にて設定された所定期間を計時する。

次のステップＳ５３において、制御部１１は、タイマー部１９により計時しているタイマー値が所定時間に達して満了したか否かを判定する。タイマー値が満了した場合にはステップＳ５４に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ５４２のタイマー処理を継続する。

ステップＳ５４において、通信部１２は、制御部１１の制御に従って、暗号処理部１６によって導出した最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）のための鍵更新メッセージをマルチキャスト通信によって送信する。

鍵更新メッセージは、所定期間ごとに鍵情報制御装置１から送信される。これにより、通信機器２は、タイマー部２８によって所定期間を計時し、所定期間を超えて鍵更新メッセージを受信していない場合に通信不良を検出できる。通信機器２は、通信不良を検出した場合に、鍵情報制御装置１に鍵要求メッセージを送信することができる。

なお、この実施形態では、タイマー部１９及びタイマー部２８によって所定期間を計時したが、これに限らず、鍵更新メッセージを周期的に送信する時刻を設定してもよい。

この鍵情報更新システムによれば、タイマー又は時刻を用いて周期的に鍵更新メッセージの送信を実施するので、通信機器２によって容易に通信不良を検出できる。そして、通信機器２によって通信不良を検出した直後に鍵要求メッセージを送信できる。したがって、この鍵情報更新システムによれば、通信不良の通信機器２が新たなグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を用いて通信を再開するための期間を短縮できる。

さらに、上述した鍵情報更新システムは、認証処理及び鍵配布処理において、鍵暗号化鍵ＫＥＫに加えて、リカバリー鍵を鍵情報制御装置１及び全ての通信機器２に配布してもよい。このリカバリー鍵は、通信機器２が通信不良となった場合に一時的に通信を行うために使用される。

この鍵情報更新システムにおいて、認証処理及び鍵配布処理Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３では、鍵情報制御装置１は、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）とは異なり、鍵情報制御装置１と複数の通信機器２とを含むネットワークにおいて使用されるリカバリー鍵を生成する。なお、このリカバー鍵は、グループ鍵Ｋ（Ｇ０）またはグループ鍵Ｋ（Ｇ（ｎの最大値））を生成してリカバー鍵としてもよい。このとき、グループ鍵Ｋ（Ｇ０）をリカバリー鍵とした場合は、グループ鍵はグループ鍵Ｋ（Ｇ１）から使用する。グループ鍵Ｋ（Ｇ（ｎの最大値））とした場合は、グループ鍵はグループ鍵Ｋ（Ｇ０）から使用することとしても良い。次に、鍵情報制御装置１は、鍵情報制御装置１と通信機器２との間で認証処理を行った後に、リカバリー鍵を配布する。

その後、鍵情報更新システムは、鍵情報制御装置１からマルチキャスト通信によって新たなグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を通信機器２に送信する。これにより、鍵情報更新システムは、鍵情報制御装置１から送信されたグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に、通信機器２のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新する。これにより、鍵情報更新システムは、鍵情報制御装置１及び全ての通信機器２に対し、グループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を設定する。なお、この時に、リカバリー鍵を設定してもよい。

鍵情報制御装置１は、リカバリー鍵を用いて、通信機器２と暗号化通信を行う。例えば図１７に示すように、鍵更新処理Ｐ５において、最新のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）をグループ鍵Ｋ（Ｇ４）に更新する鍵更新メッセージを送信する。このとき、通信機器２Ａ、２Ｂが通信不良によって鍵更新メッセージが受信できなかったとする。この場合、鍵情報制御装置１は、上述したように、通信機器２Ａ、２Ｂから送信されたＥＰＯＣＨ値を参照して、更新されたグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を受信していないことを検出できる。

このとき、鍵情報制御装置１は、リカバリー鍵を用いて暗号化したグループ鍵Ｋ（Ｇ４）を送信する。この場合、鍵情報制御装置１は、１つのリカバリー鍵によって暗号化した鍵更新メッセージを、通信機器２Ａ、２Ｂの双方に再送機能付きユニキャスト通信によって送信する。

したがって、この鍵情報更新システムによれば、通信不能となった通信機器２が複数存在する場合であっても、１つのリカバリー鍵によって複数の通信機器２に再送機能付きユニキャスト通信によって鍵更新メッセージを送信できる。これにより、新しいグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を容易に特定の通信機器２のみに再度配布できる。すなわち、全ての通信機器２のグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）を更新する必要が無く、最小限の通信で新たなグループ鍵Ｋ（Ｇｎ）に更新できる。

通信機器２は、リカバリー鍵を用いて鍵情報制御装置１及び他の通信機器２と暗号化通信を行う。例えば図１８に示すように、通信機器２Ａが鍵情報制御装置１から送信されたマルチキャスト通信の鍵更新メッセージ（Ｋ（Ｇ４））を受信できかったとする。この状況において、緊急に、通信機器２Ａが他の通信機器２、鍵情報制御装置１にメッセージを送信する必要が発生したとする。

この場合、通信機器２Ａは、マルチキャスト通信によって古いグループ鍵Ｋ（Ｇ３）で暗合したメッセージを送信しても、受信応答を得ることができない。そこで、通信機器２Ａは、リカバリー鍵を用いてメッセージを暗号化して、他の通信機器２及び鍵情報制御装置１に再送機能付きユニキャスト通信を行う。

これにより、通信機器２Ａは、緊急性が高いメッセージをマルチキャスト通信によって送信できない場合であっても、リカバリー鍵によって暗号化して他の通信機器２及び鍵情報制御装置１にメッセージを送信できる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ 鍵情報制御装置
２、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 通信機器
１１、２１ 制御部
１１ａ、２１ａ 記憶部
１１ｂ 鍵情報制御プログラム
２１ｂ 鍵情報更新プログラム
１２、２２ 通信部
１３、２３ 認証処理部
１４ 認証情報記憶部
１５、２４ 鍵管理部
１５ａ、２４ａ 鍵管理テーブル
１６、２５ 暗号処理部
１７、２６ 通信品質計測部
１８、２７ 通信品質記憶部
１９、２８ タイマー部

Claims (18)

1. 複数の通信機器を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を制御する鍵情報制御装置であって、
   前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を変更し、前記鍵識別子及び新たなグループ鍵を生成する鍵管理手段と、
   前記通信機器から送信された情報のうち前記鍵識別子を参照して、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出する通信品質検出手段と、
   前記鍵管理手段により生成された前記鍵識別子及び前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって複数の通信機器に送信するマルチキャスト通信手段と、
   前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器に、再送機能付きユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信するユニキャスト通信手段と
   を備える鍵情報制御装置。
2. 前記鍵管理手段は、新たなグループ鍵に変更する度に前記鍵識別子の値を大きく変更し、
   前記通信品質検出手段は、前記通信機器から送信された情報に含まれる鍵識別子が、前記鍵管理手段により変更された鍵識別子よりも小さい場合に、前記マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していないことを検出すること
   を特徴とする請求項１に記載の鍵情報制御装置。
3. 前記マルチキャスト通信手段によって使用するポート番号と、前記ユニキャスト通信手段によって使用するポート番号とで異なる値を割り当てることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鍵情報制御装置。
4. 前記ユニキャスト通信手段は、前記グループ鍵に加えて、前記鍵管理手段が生成した最新の鍵識別子を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の鍵情報制御装置。
5. 前記通信品質検出手段は、前記通信機器ごとに、所定期間における前記通信機器から送信されたメッセージの未受信回数又は所定期間における前記通信機器による前記グループ鍵の未受信回数をカウントし、
   前記ユニキャスト通信手段は、前記通信品質検出手段によりカウントした未受信回数が所定の閾値を超えた場合に、当該未受信回数の通信機器に対し、前記マルチキャスト通信によって前記グループ鍵を送信する度にユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の鍵情報制御装置。
6. 前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器又は他の通信機器に通知を行う通知手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の鍵情報制御装置。
7. 複数の通信機器を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を制御する鍵情報制御プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を変更し、前記鍵識別子及び新たなグループ鍵を生成する鍵管理手段、
   前記通信機器から送信された情報のうち前記鍵識別子を参照して、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出する通信品質検出手段、
   前記鍵管理手段により生成された前記鍵識別子及び前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって複数の通信機器に送信するマルチキャスト通信手段、
   前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器に、再送機能付きユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信するユニキャスト通信手段、
   として機能させる鍵情報制御プログラム。
8. 複数の通信機器を含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を制御する鍵情報制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
   前記コンピュータを、
   前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を変更し、前記鍵識別子及び新たなグループ鍵を生成する鍵管理手段、
   前記通信機器から送信された情報のうち前記鍵識別子を参照して、マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出する通信品質検出手段、
   前記鍵管理手段により生成された前記鍵識別子及び前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって複数の通信機器に送信するマルチキャスト通信手段、
   前記通信品質検出手段によりグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、当該通信機器に、再送機能付きユニキャスト通信によって前記グループ鍵を送信するユニキャスト通信手段、
   として機能させる鍵情報制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
9. 鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新装置であって、
   前記グループ鍵を、他の通信機器からマルチキャスト通信によって送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段と、
   前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段と、
   他の通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段と、
   前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵を要求するユニキャスト通信手段と
   を備える鍵情報更新装置。
10. 前記通信品質検出手段は、前記鍵情報制御装置又は前記他の通信機器から送信された情報に含まれる鍵識別子が、自己に記憶された鍵識別子よりも大きい場合に、前記マルチキャスト通信によって送信したグループ鍵を受信していないことを検出することを特徴とする請求項９に記載の鍵情報更新装置。
11. 鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記グループ鍵を、他の通信機器からマルチキャスト通信によって送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段、
    前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段、
    他の通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段、
    前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵を要求するユニキャスト通信手段
    として機能させる鍵情報更新プログラム。
12. 鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    コンピュータを、
    前記グループ鍵を、他の通信機器からマルチキャスト通信によって送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段、
    前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段、
    他の通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段、
    前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信によってグループ鍵を要求するユニキャスト通信手段
    として機能させる鍵情報更新プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
13. 鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新方法であって、
    前記鍵情報制御装置からマルチキャスト通信によって新たなグループ鍵を送信するステップと、
    前記鍵情報制御装置から送信されたグループ鍵に、前記通信機器のグループ鍵を更新するステップと、
    前記通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していない前記通信機器を検出するステップと、
    前記更新されたグループ鍵を受信していない前記通信機器が検出された場合に、再送機能付きユニキャスト通信を行ってグループ鍵を前記通信機器によって取得するステップと
    を含む鍵情報更新方法。
14. 鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新システムであって、
    前記通信機器のグループ鍵を、前記鍵情報制御装置から送信されたグループ鍵に更新する鍵管理手段と、
    前記鍵管理手段により更新されたグループ鍵を用いてデータを暗号化又は復号化する暗号処理手段と、
    前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、前記通信機器がグループ鍵を受信していないことを検出する通信品質検出手段と、
    前記通信品質検出手段により更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、前記鍵情報制御装置によってグループ鍵を送信する通信方式をマルチキャスト通信から再送機能付きユニキャスト通信に切り替え、再送機能付きユニキャスト通信によって前記通信機器にグループ鍵を送信する通信手段と
    を備える鍵情報更新システム。
15. 前記鍵情報制御装置は、前記グループ鍵をマルチキャスト通信によって送信する間隔を所定期間とし、
    前記通信機器は、前記所定期間を超えて前記グループ鍵を受信していない場合に、前記マルチキャスト通信によってグループ鍵を受信できていないことを検出すること
    を特徴とする請求項１４に記載の鍵情報更新システム。
16. 鍵情報制御装置と複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるグループ鍵を更新する鍵情報更新方法であって、
    前記グループ鍵とは異なり、前記鍵情報制御装置と前記複数の通信機器とを含むネットワークにおいて使用されるリカバリー鍵を生成するステップと、
    前記鍵情報制御装置と前記通信機器との間で認証処理を行った後に、前記リカバリー鍵を配布するステップと、
    前記鍵情報制御装置からマルチキャスト通信によって新たなグループ鍵を送信するステップと、
    前記鍵情報制御装置から送信されたグループ鍵に、前記通信機器のグループ鍵を更新するステップと
    を含む鍵情報更新方法。
17. 前記鍵情報制御装置が、前記通信機器から送信された情報のうち前記グループ鍵が更新される度に変更される鍵識別子を参照して、更新されたグループ鍵を受信していないことを検出するステップと、
    前記鍵情報制御装置が、前記更新されたグループ鍵を受信していないことが検出された場合に、前記リカバリー鍵を用いて暗号化したグループ鍵を送信するステップと
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の鍵情報更新方法。
18. 前記通信機器が、前記グループ鍵によってメッセージが送信できない場合に、前記リカバリー鍵を用いて暗号化したメッセージを送信するステップ
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の鍵情報更新方法。

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