JP2018074253A - Encryption key sharing system via unmanned aircraft, signal transmission system by unmanned aircraft, and unmanned aircraft - Google Patents

Encryption key sharing system via unmanned aircraft, signal transmission system by unmanned aircraft, and unmanned aircraft Download PDF

Info

Publication number
JP2018074253A
JP2018074253A JP2016208855A JP2016208855A JP2018074253A JP 2018074253 A JP2018074253 A JP 2018074253A JP 2016208855 A JP2016208855 A JP 2016208855A JP 2016208855 A JP2016208855 A JP 2016208855A JP 2018074253 A JP2018074253 A JP 2018074253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
random number
aircraft
unmanned
unmanned aircraft
satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016208855A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6923151B2 (en
Inventor
佐々木 雅英
Masahide Sasaki
雅英 佐々木
藤原 幹生
Mikio Fujiwara
幹生 藤原
亮二 西澤
Ryoji Nishizawa
亮二 西澤
寿之 伊藤
Toshiyuki Ito
寿之 伊藤
和雄 市原
Kazuo Ichihara
和雄 市原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Information and Communications Technology
Prodrone Co Ltd
Original Assignee
National Institute of Information and Communications Technology
Prodrone Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Information and Communications Technology, Prodrone Co Ltd filed Critical National Institute of Information and Communications Technology
Priority to JP2016208855A priority Critical patent/JP6923151B2/en
Publication of JP2018074253A publication Critical patent/JP2018074253A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6923151B2 publication Critical patent/JP6923151B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To have a plurality of unmanned aircrafts relay broadcast encryption communication when performing the broadcast encryption communication with high confidentiality between a satellite or large aircraft and a plurality of ground stations.SOLUTION: A signal transmission system by unmanned aircrafts for transmitting a radio signal transmitted by another aircraft via a plurality of unmanned aircrafts 40 includes the plurality of unmanned aircrafts 40 that come close to each other to a range in which the radio signal with directivity transmitted by the other aircraft or the like can be received, and transmit the radio signal by departing from the range and flying separated from each other after receiving the radio signal.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、衛星や大型航空機と複数の地上局との間で機密性の高い同報暗号通信を行う上で必要となる互いに共通の暗号鍵を共有させるための無人航空機を介した暗号鍵共有システム、このような同報暗号通信するための信号を無人航空機により伝送させるための無人航空機による信号伝送システム及び当該システムに適用される無人航空機に関するものである。   The present invention relates to encryption key sharing via an unmanned aerial vehicle for sharing a common encryption key necessary for performing highly confidential broadcast encryption communication between a satellite or a large aircraft and a plurality of ground stations. The present invention relates to a system, a signal transmission system using an unmanned aerial vehicle for transmitting a signal for broadcast encryption communication by the unmanned aircraft, and an unmanned aircraft applied to the system.

近年において、小型でかつ無人飛行が可能なドローン(マルチコプター)や無人ヘリコプター等からなる無人航空機が普及しつつある。この無人航空機は、測量、災害救助、自然環境の研究、スポーツの中継、配達、農薬散布等を始め、各種産業において活用されつつある。この無人航空機の技術が今後とも進展するにつれて、更にその使用用途の拡大が期待される。   In recent years, unmanned aerial vehicles such as drones (multicopters) and unmanned helicopters that are small and capable of unmanned flight are becoming popular. This unmanned aerial vehicle is being used in various industries such as surveying, disaster relief, natural environment research, sports relaying, delivery, and agricultural chemical application. As the technology for unmanned aerial vehicles continues to advance, further expansion of their usage is expected.

特にこの無人航空機は、その航行距離や飛行高度の幅が広く、しかも空中においてほぼ定位置に停留し続けることも可能であることから機動性の面においても優れた特質を備える。さらに、太陽電池を使い成層圏に数年以上で滞空できる無人航空機も登場している。これらの無人航空機を基地局や中継局として活用ながら衛星通信と接続することによって、宇宙圏や成層圏、高高度対流圏、地上までにわたり、柔軟かつダイナミカルな無線通信ネットワークの構築が可能になると期待され、通信接続性の向上に向けた取り組みが進展しつつある。   In particular, this unmanned aircraft has a wide range of flight distances and flight altitudes, and can continue to stop at almost a fixed position in the air, so that it has excellent characteristics in terms of mobility. In addition, unmanned aerial vehicles that can stay in the stratosphere for more than a few years using solar cells have also appeared. By connecting these unmanned aerial vehicles to satellite communications while using them as base stations and relay stations, it is expected that a flexible and dynamic wireless communication network can be constructed in the space, stratosphere, high altitude troposphere, and the ground. Efforts to improve communication connectivity are progressing.

これに加えて、無人航空機を中継ノードに含めた無線通信ネットワークにおいては、利便性や接続性の向上に加え、システム全体の情報セキュリティ性の向上が求められることは言うまでも無い。無人航空機を無線通信の中継ノードとして利用する場合には、特に衛星や大型航空機から医療や金融、さらには個人情報等のような機密性の高い情報を中継する場合も当然に起こり得る。有人、無人に関わらず、様々な航空機の航空管制用の通信ネットワークにおいては、機密性の高い情報が流れることはもとより、不正アクセスや制御信号の改竄等を完全に防ぐ必要がある。また無人航空機の航行時には衛星からGPS(Global Positioning System)信号を取得する場合も多いが、このGPS信号を詐称することで無人航空機が乗っ取られて不正に操作された場合には、無線通信ネットワークそのものの崩壊に繋がる。   In addition to this, in a wireless communication network including unmanned aircraft as a relay node, it is needless to say that improvement of information security of the entire system is required in addition to improvement of convenience and connectivity. When an unmanned aerial vehicle is used as a relay node for wireless communication, it may naturally occur that highly confidential information such as medical information, finance, and personal information is relayed from a satellite or a large aircraft. Regardless of whether manned or unmanned, various air traffic control communication networks need to prevent unauthorized access and control signal tampering as well as highly confidential information. In many cases, a GPS (Global Positioning System) signal is acquired from a satellite during navigation of an unmanned aerial vehicle. However, if an unmanned aircraft is hijacked and illegally operated by misrepresenting this GPS signal, the wireless communication network itself Leading to the collapse of

従って、情報の漏洩や改竄、不正アクセス用が許されない重要用途にこの無人航空機を含む無線通信ネットワークを利用する場合には、セキュリティ面において極めて安全性の高いシステム構築が求められる。無線通信のセキュリティ性を向上させるために従来より様々な暗号技術が研究されている。現在使われている一般的な暗号技術は、公開鍵暗号と共通鍵暗号である。公開鍵暗号は、電子署名を発行し認証や改竄防止を行うとともに(完全性の確保)、必要な送受信者間で鍵交換を行う。共通鍵暗号は、その鍵を元にデータ通信を高速で暗号化する(機密性の確保)。これらは、解読に膨大な計算を必要とする、ある種の数理アルゴリズムに基づいてセキュリティを確保している。しかし、暗号解読技術は現在に至るまで進展し続けており、今後も目覚しい進歩を遂げるものと予測されている。このため、現在において十分な強度を持つ暗号方式で機密情報を暗号化して無線通信を行ったとしても、傍受した暗号文を長期間に亘り保存しておき、将来においてより高度な暗号解読技術や高性能な計算機を入手することができたとき、過去に遡って暗号文を解読されてしまう危険性がある。   Therefore, when a wireless communication network including this unmanned aerial vehicle is used for important applications where information leakage, falsification, and unauthorized access are not permitted, it is required to construct a system with extremely high security in terms of security. Various cryptographic techniques have been studied in the past to improve the security of wireless communication. Common cryptographic techniques currently used are public key cryptography and common key cryptography. Public key cryptography issues an electronic signature to authenticate and prevent tampering (ensure integrity) and exchange keys between necessary senders and receivers. Common key encryption encrypts data communication at high speed based on the key (ensuring confidentiality). They ensure security based on some sort of mathematical algorithm that requires enormous computations to decipher. However, cryptanalysis technology has continued to advance to the present and is expected to make remarkable progress in the future. For this reason, even if confidential information is encrypted with a sufficiently strong encryption method and wireless communication is performed, the intercepted ciphertext is stored for a long period of time. When a high-performance computer can be obtained, there is a risk that the ciphertext will be decrypted retroactively.

このため、無人航空機を中継ノードに含めた無線通信ネットワークの情報セキュリティ性の向上を図るためには、極力解読することが不可能な暗号技術に基づいて無線通信を行う必要がある。このためには、少なくとも計算量的安全性を満たす暗号技術を適用することにより情報セキュリティ性の向上を図る必要がある。そして、重要情報を扱う通信においては、攻撃者がどれほどの計算能力を有するコンピュータを持っていようとも、暗号文から平文を解読することがそもそも原理的にできないことを証明できる、いわゆる情報理論的安全性をみたす暗号技術を用いることが強く望まれる。   For this reason, in order to improve the information security of a wireless communication network including an unmanned aerial vehicle as a relay node, it is necessary to perform wireless communication based on an encryption technique that cannot be decrypted as much as possible. For this purpose, it is necessary to improve information security by applying a cryptographic technique that satisfies at least computational security. And in communications dealing with important information, no matter how much computing power an attacker has, the so-called information-theoretic safety can prove that in principle it is impossible to decrypt plaintext from ciphertext. It is strongly desired to use a cryptographic technique that meets the characteristics.

従来において、衛星あるいは航空機と複数の地上局間で暗号通信を行う方法として、特許文献1、2及び非特許文献1の開示技術が提案されている。特許文献1の開示技術では、放送局が衛星を用いて同報暗号通信した情報を、視聴資格を有する受信者のみが復号できるようにするために、放送局および受信者間で公開鍵暗号方式を用いて鍵共有を行うための鍵配送方法が提案されている。また特許文献2には、人工衛星搭載センサから取得できる観測データに含まれるノイズを利用して疑似乱数生成のためのシード値を与え、人工衛星内で安全な疑似乱数生成が行えるようにする暗号通信技術が提案されている。非特許文献1では、公開鍵暗号に基づき無人航空機と複数の地上移動体間で暗号鍵を交換し管理するための方法が提案されている。しかし、これらの開示技術は、計算量的安全性に基づく暗号技術に立脚しており、解読技術の進展とともにセキュリティが危殆化することを防ぐことができない。   Conventionally, disclosed techniques of Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 have been proposed as methods for performing cryptographic communication between a satellite or an aircraft and a plurality of ground stations. In the disclosed technique of Patent Document 1, a public key cryptosystem is used between a broadcast station and a receiver so that only a receiver who has viewing qualification can decrypt information broadcasted by a broadcast station using a satellite. There has been proposed a key distribution method for performing key sharing using. Further, Patent Document 2 provides a seed value for generating a pseudorandom number using noise included in observation data that can be acquired from a sensor mounted on a satellite, and enables encryption to be performed safely within the satellite. Communication technology has been proposed. Non-Patent Document 1 proposes a method for exchanging and managing encryption keys between an unmanned aerial vehicle and a plurality of ground mobile units based on public key cryptography. However, these disclosed technologies are based on cryptographic technology based on computational security, and cannot prevent security from being compromised with the progress of decryption technology.

また、ネットワークの構成法に関する視点では、仮に地上局が分散していたとしても、衛星と複数の地上局との間で複数の無人航空機による中継を多段階にわたって階層的に行うことで、衛星から個々の地上局まで超高秘匿の暗号通信を行うことが可能となる。これら特許文献1、2及び非特許文献1に提案されている暗号通信技術は、このような機動的かつ階層的なネットワーク構成を前提とした技術ではない。   In addition, from the viewpoint of the network configuration method, even if ground stations are dispersed, relaying by multiple unmanned aircraft between the satellite and multiple ground stations is performed in multiple steps in a hierarchical manner. It becomes possible to perform ultra-secret encryption communications to individual ground stations. The encryption communication techniques proposed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 are not techniques based on such a flexible and hierarchical network configuration.

このため、衛星と複数の地上局との間で複数の無人航空機を中継することで、情報理論的に安全な暗号通信を行うための技術が従来より望まれていた。   For this reason, there has been a demand for a technique for performing cryptographic communication that is secure in terms of information theory by relaying a plurality of unmanned aircraft between a satellite and a plurality of ground stations.

特開平11−340962号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-340962 特開2014−62941号公報JP 2014-62941 A

K.-H. Rhee, Y.-H. Park, and G. Tsudik, "A Group Key Management Architecture for Mobile Ad-hoc Wireless Networks," J. Inform. Sci. Eng., 21, 415-428 (2005).K.-H. Rhee, Y.-H. Park, and G. Tsudik, "A Group Key Management Architecture for Mobile Ad-hoc Wireless Networks," J. Inform. Sci. Eng., 21, 415-428 (2005 ). M. Bloch and J. Barros, "Physical-Layer Security,"Cambridge University Press, 2011.M. Bloch and J. Barros, "Physical-Layer Security," Cambridge University Press, 2011. O. Gungor, F. Chen, and C. E. Koksal, "Secret Key Generation Via Localization and Mobility,"IEEE Trans. Vehicular Tech. 64(6), 2214-2230 (June 2015).O. Gungor, F. Chen, and C. E. Koksal, "Secret Key Generation Via Localization and Mobility," IEEE Trans. Vehicular Tech. 64 (6), 2214-2230 (June 2015). H. Liu, J. Yang, Y. Wang, Y. Chen, and C. E. Koksal, "Group Secret Key Generation via Received Signal Strength: Protocols, Achievable Rates, and Implementation," IEEE Trans. Mobile Computing, 13(12), pp. 2820--2835 December 2014.H. Liu, J. Yang, Y. Wang, Y. Chen, and CE Koksal, "Group Secret Key Generation via Received Signal Strength: Protocols, Achievable Rates, and Implementation," IEEE Trans. Mobile Computing, 13 (12), pp. 2820--2835 December 2014.

情報理論的安全性を保証しえる従来の暗号通信技術としては、地上での鍵共有に基づくワンタイムパッド暗号が提案されている。この提案技術では、飛行前の衛星や大型航空機と地上局との間で互いに共通の真性乱数を予め大量に共有化させて保存しておく。そして打ち上げ又は離陸後の衛星や大型航空機と地上局との間で、上記保存した真性乱数によるワンタイムパッド暗号を用いて平文を暗号化する。暗号鍵は、1回ごとに使い捨てるものであるから、暗号鍵さえ安全に共有できれば情報理論的安全性は保証できる。   One-time pad encryption based on ground key sharing has been proposed as a conventional cryptographic communication technique that can guarantee information theoretical security. In this proposed technique, a large number of common intrinsic random numbers are shared in advance between a satellite or a large aircraft before flight and a ground station and stored. The plaintext is encrypted between the satellite or large aircraft after launch or takeoff and the ground station by using the one-time pad encryption based on the stored true random number. Since the encryption key is one-time-use, the information theoretical security can be guaranteed if even the encryption key can be safely shared.

しかしながら、このワンタイムパッド暗号に基づく暗号通信技術では、特に衛星側において長期間枯渇することのない大量の真性乱数データを予め格納しておき、打ち上げ後の宇宙環境でこれを保持、管理し続けるのは容易ではない。衛星側に物理乱数源を搭載し、衛星内で真性乱数を常時生成するのが理想的であるが、その真性乱数データを情報理論的安全性を保証しながら無人航空機や地上局間でいかにして共有するかという問題点が依然として残る。   However, in this encryption communication technology based on this one-time pad cipher, a large amount of true random number data that will not be exhausted for a long time is stored in advance on the satellite side, and this is maintained and managed in the space environment after launch. It's not easy. It is ideal to install a physical random number source on the satellite side and always generate true random numbers within the satellite, but how to use the true random number data between unmanned aircraft and ground stations while ensuring information theoretical safety. The question of whether to share them still remains.

情報理論的安全性を保証する他の暗号通信技術としては、物理レイヤ暗号を使用する方法が従来において提案されている(例えば非特許文献2、3、4参照)。   As another encryption communication technique for ensuring information-theoretic security, a method using physical layer encryption has been proposed in the past (for example, see Non-Patent Documents 2, 3, and 4).

しかしながら、非特許文献2に記載の開示技術は、情報理論の定理の証明という純粋な数理研究に関するものであり、衛星や航空機と複数の地上局間の無線通信ネットワークを構成するための具体的な方法を提示するものではない。また非特許文献3に記載の開示技術は、秘密鍵交換方式を1対1の車両間の無線通信で実装したものであり、1対多の同報暗号通信を目的とするものではない。一方、非特許文献4では、複数の無線通信デバイス間で連携しながら中継操作も組み込んで、情報理論的に安全な暗号鍵を共有するためのプロトコルと実証実験に関する情報が開示されている。しかし、この技術は、電波伝搬の通信路における雑音(受信信号のランダムな強度変動)を暗号鍵生成のソースにしており、そのソースの変動速度が高々kHz程度に限られるため鍵生成速度が極めて遅いという難点がある。また、衛星や高高度の航空機間ではそもそもそのようなランダム雑音ソースの確保は極めて困難である。またこの非特許文献4は、航空機の航行機能を活かした階層的なネットワーク構成を提示するものではない。   However, the disclosed technology described in Non-Patent Document 2 relates to pure mathematical research that is a proof of the theorem of information theory, and is specific to constructing a wireless communication network between a satellite or an aircraft and a plurality of ground stations. It does not present a method. In addition, the disclosed technology described in Non-Patent Document 3 implements a secret key exchange method by wireless communication between one-to-one vehicles, and is not intended for one-to-many broadcast encryption communication. On the other hand, Non-Patent Document 4 discloses information relating to a protocol and verification experiment for sharing an encryption key that is secure in terms of information theory by incorporating a relay operation while cooperating between a plurality of wireless communication devices. However, this technology uses noise (random fluctuations in received signal strength) in radio wave propagation channels as the source of cryptographic key generation, and since the source fluctuation rate is limited to at most about kHz, the key generation rate is extremely high. There is the difficulty of being slow. In addition, it is extremely difficult to secure such a random noise source between satellites and high altitude aircraft. Further, this Non-Patent Document 4 does not present a hierarchical network configuration utilizing the navigation function of an aircraft.

特にひとつの衛星や航空機に対して、ひとつの地上局ではなく、あくまで複数の地上局と情報の送受信をすることが必然的に求められるため、本発明において期待される効果を実現する上での技術的構成は未だ開示されていないのが現状であった。   In particular, since it is inevitably required to transmit and receive information to and from a plurality of ground stations instead of a single ground station for a single satellite or aircraft, in realizing the effects expected in the present invention. The technical configuration has not yet been disclosed.

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、衛星や大型航空機と複数の地上局との間で機密性の高い同報暗号通信を行う上で、複数の無人航空機を介して中継させることができ、情報理論的安全性を保証することが可能な共通の暗号鍵を共有させることができる無人航空機を介した暗号鍵共有システム、並びにこのような同報暗号通信するための信号を他の無人航空機により傍受されることなく安全に伝送させるための無人航空機による信号伝送システム、当該システムに適用される無人航空機を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and its purpose is to perform highly confidential broadcast communication between a satellite or a large aircraft and a plurality of ground stations. Above, an encryption key sharing system via unmanned aerial vehicle that can be relayed via a plurality of unmanned aircraft and share a common encryption key that can guarantee information-theoretic safety, as well as this An object of the present invention is to provide a signal transmission system using an unmanned aerial vehicle for safely transmitting a signal for broadcast encryption communication without being intercepted by another unmanned aircraft, and an unmanned aircraft applied to the system.

第1発明に係る無人航空機による信号伝送システムは、他の航空機又は他の設備から送信されてくる無線信号を複数の無人航空機を介して伝送するための無人航空機による信号伝送システムにおいて、上空を飛行する他の航空機から発信された指向性を有する無線信号を受信可能な範囲まで互いに接近し、上記無線信号を受信した後に上記範囲から逸脱して互いに離間して飛行することによりこれを伝送する複数の無人航空機を備えることを特徴とする。   A signal transmission system using an unmanned aerial vehicle according to a first aspect of the present invention is a signal transmission system using an unmanned aerial vehicle for transmitting a radio signal transmitted from another aircraft or other equipment via a plurality of unmanned aircraft. A plurality of transmitters that approach each other up to a range where radio signals having directivity transmitted from other aircraft can be received, and transmit the radio signals by flying away from the range after the radio signals are received. It is characterized by having an unmanned aircraft.

第2発明に係る無人航空機を介した暗号鍵共有システムは、衛星と、上記衛星よりも低高度を飛行する大型航空機と、上記大型航空機よりも低高度を飛行する複数の無人航空機をそれぞれ含む1階層以上の無人航空機層と、複数の地上局とを備え、上記衛星により暗号鍵用の初期乱数R0を生成し、これを上記大型航空機に向けて暗号通信し、上記初期乱数R0に基づいた乱数R0´を受信した上記大型航空機と上記衛星との間で上記初期乱数R0及び上記乱数R0´間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RSTを生成してこれを共有し、上記大型航空機から上記無人航空機層を中継させることにより上記乱数RSTに基づく乱数RLA (k)を上記地上局に暗号通信し、上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各地上局と上記衛星との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RST間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有することを特徴とする。 An encryption key sharing system via an unmanned aerial vehicle according to a second invention includes a satellite, a large aircraft flying at a lower altitude than the satellite, and a plurality of unmanned aircraft flying at a lower altitude than the large aircraft. An unmanned aircraft layer of a hierarchy or higher and a plurality of ground stations are generated, and an initial random number R 0 for an encryption key is generated by the satellite, and this is encrypted and communicated to the large aircraft. Based on the initial random number R 0 A random number R ST common to each other can be obtained by transmitting and receiving information on the relationship between the initial random number R 0 and the random number R 0 ′ between the large aircraft that has received the random number R 0 ′ and the satellite. The random number R LA (k) based on the random number R ST is encrypted and communicated to the ground station by relaying the unmanned aerial vehicle layer from the large aircraft to the large station, and the random number R LA (k) based random number R n receive (k) was This generates a common random number R to each other by sending and receiving information about the mutual association among the random numbers R n (k) and the R ST, each held between each ground station and the satellites It is characterized by sharing.

第3発明に係る無人航空機を介した暗号鍵共有システムは、大型航空機と、上記大型航空機よりも低高度を飛行する複数の無人航空機をそれぞれ含む1階層以上の無人航空機層と、複数の地上局とを備え、上記大型航空機により暗号鍵用の初期乱数RSTを生成し、これを1階層以上からなる無人航空機層に向けて暗号通信し、上記初期乱数RSTに基づいた乱数RST (k)を受信した上記複数の無人航空機と上記大型航空機との間で上記初期乱数RST及び上記乱数RST (k)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RHAを生成してこれを共有し、上記無人航空機層を中継させることにより上記乱数RHAに基づく乱数RLA (k)を上記地上局に暗号通信し、上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各地上局と上記大型航空機との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RHA間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有することを特徴とする。 An encryption key sharing system via an unmanned aerial vehicle according to a third invention includes a large aircraft, one or more unmanned aircraft layers each including a plurality of unmanned aircraft flying at a lower altitude than the large aircraft, and a plurality of ground stations with the door, the large aircraft by generating an initial random number R ST of encryption key, which encrypts communication toward the unmanned aircraft layer consisting of one or more hierarchies, the random number R ST (k based on the initial random number R ST the initial random number R ST and the random number R ST (k) common random number R HA each other by sending and receiving information about the mutual association of between between) and the plurality of unmanned aircraft and the large aircraft, which has received the Is generated, shared, and relayed through the unmanned aircraft layer, whereby the random number R LA (k) based on the random number R HA is encrypted and communicated to the ground station, and the random number based on the random number R LA (k) Each ground station receiving R n (k) and the above A common random number R is generated and shared by transmitting / receiving information on the mutual relation between the random number R n (k) and the R HA between each large aircraft. Features.

第4発明に係る無人航空機を介した暗号鍵共有システムは、第2発明又は第3発明のうち何れかにおいて、上記大型航空機又は上記無人航空機層における無人航空機は、乱数の送信前に通信路における通信特性を評価し、通信特性の評価結果に基づいて上記乱数を送信するか否か判断することを特徴とする。   An encryption key sharing system via an unmanned aerial vehicle according to a fourth aspect of the present invention is the encryption key sharing system according to any one of the second and third aspects, wherein the large aircraft or the unmanned aircraft in the unmanned aircraft layer The communication characteristic is evaluated, and it is determined whether or not to transmit the random number based on the evaluation result of the communication characteristic.

第5発明に係る無人航空機は、第2発明〜第4発明の何れかに記載の暗号鍵共有システムに適用され、上記乱数を受信してこれを中継するための通信手段を備えることを特徴とする。   An unmanned aerial vehicle according to a fifth aspect of the present invention is applied to the encryption key sharing system according to any one of the second to fourth aspects of the present invention, and includes communication means for receiving and relaying the random number. To do.

第6発明に係る移動体を介した暗号鍵共有システムは、中央制御局と、上記中央制御局と無線通信可能な複数の移動体をそれぞれ含む1階層以上の移動体層を備え、上記中央制御局により暗号鍵用の初期乱数RSTを生成し、これを1階層以上からなる移動体層に向けて暗号通信し、上記初期乱数RSTに基づいた乱数RST (k)を受信した上記移動体層中の移動体と上記中央制御局との間で上記初期乱数RST及び上記乱数RST (k)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RHAを生成してこれを共有し、上記移動体層を中継させることにより上記乱数RHAに基づく乱数RLA (k)を当該移動体層の末端にある末端移動体に暗号通信し、上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各末端移動体と上記中央制御局との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RHA間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有することを特徴とする。 An encryption key sharing system via a mobile unit according to a sixth aspect of the present invention includes a central control station and one or more mobile unit layers each including a plurality of mobile units capable of wireless communication with the central control station. The mobile station generates an initial random number R ST for the encryption key, performs encryption communication to a mobile layer composed of one or more layers, and receives the random number R ST (k) based on the initial random number R ST A common random number R HA is generated by transmitting and receiving information on the relationship between the initial random number R ST and the random number R ST (k) between the mobile body in the body layer and the central control station. Then, by sharing this and relaying the mobile layer, the random number R LA (k) based on the random number R HA is encrypted and communicated to the terminal mobile at the end of the mobile layer, and the random number R LA ( between each terminal mobile unit that has received a random number R n (k) based on k) and the central control station A common random number R is generated and shared by transmitting and receiving information on the mutual relationship between the random number R n (k) and the R HA held by each other.

更に第2発明については、更に詳細には、衛星と、上記衛星よりも低高度を飛行する大型航空機と、上記大型航空機よりも低高度を飛行する複数の無人航空機をそれぞれ含む1階層以上の無人航空機層と、地上局とを有すると共に、上記衛星から上記大型航空機へ暗号鍵用の乱数を送信する成層圏リンクと、上記大型航空機から上記無人航空機層に上記乱数を送信する中継リンクと、上記無人航空機層から上記地上局に上記乱数を送信する地上リンクとを備え、上記衛星により暗号鍵用の初期乱数R0を生成し、これを上記大型航空機に向けて暗号通信し、上記初期乱数R0に基づいた乱数R0´を受信した上記大型航空機と上記衛星との間で上記初期乱数R0及び上記乱数R0´間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RSTを生成してこれを共有する成層圏リンクステップと、上記大型航空機から上記乱数RSTを第1の無人航空機層における複数の第1の無人航空機に対して暗号通信し、上記乱数RSTに基づいた乱数RST (k)を受信した上記第1の各無人航空機と上記大型航空機との間で上記乱数RST及び上記乱数RST (k)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RHAを生成してこれを共有する高高度リンクステップと、一の上記第1の無人航空機から上記乱数RHAを上記第1の無人航空機層よりも低高度を飛行する第2の無人航空機層における複数の第2の無人航空機に対して暗号通信し、上記乱数RHAに基づいた乱数RHAk (i)を受信した複
数の上記第2の無人航空機と上記第1の無人航空機との間で上記乱数RHA及び上記乱数RHAk (i)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数R
LA (k)を生成してこれを共有する低高度リンクステップと、上記第2の無人航空機から上記乱数RLA (k)を上記地上局に対して暗号通信し、上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各地上局と上記衛星との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RST間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有する地上リンクステップとを有することを特徴とする。
Further, regarding the second invention, more specifically, a satellite, a large aircraft flying at a lower altitude than the satellite, and a plurality of unmanned aircraft each including a plurality of unmanned aircraft flying at a lower altitude than the large aircraft. A stratospheric link having an aircraft layer and a ground station and transmitting a random number for a cryptographic key from the satellite to the large aircraft; a relay link transmitting the random number from the large aircraft to the unmanned aircraft layer; and the unmanned A ground link for transmitting the random number from the aircraft layer to the ground station, and generating an initial random number R 0 for an encryption key by the satellite, performing encrypted communication with the large aircraft, and transmitting the initial random number R 0 By transmitting and receiving information on the mutual relationship between the initial random number R 0 and the random number R 0 ′ between the large aircraft and the satellite that have received the random number R 0 ′ based on A stratospheric link step for generating and sharing a common random number R ST , and performing cryptographic communication of the random number R ST from the large aircraft to a plurality of first unmanned aircraft in a first unmanned aircraft layer, between the random number R ST (k) the first respective unmanned aircraft and the large aircraft that receives the based on R ST information about each other relevancy between the random number R ST and the random number R ST (k) a high altitude link step of sharing this generates a common random number R HA each other by sending and receiving, low altitude than the one the first of the above from the unmanned aircraft random number R HA said first unmanned aircraft layer A plurality of second unmanned aerial vehicles that have received a random number R HAk (i) based on the random number R HA and that have been encrypted and communicated to a plurality of second unmanned aircraft in a second unmanned aircraft layer Random number R HA with the first unmanned aerial vehicle And the random number R common to each other by transmitting and receiving information on the mutual relation between the random numbers R HAk (i).
LA and the low altitude link step of sharing this generates a (k), the random number R LA (k) from the second unmanned aircraft to encrypted communication with respect to the ground station, the random number R LA (k) the transmitting and receiving information about the association of each other between the random number R n (k) and the R ST, each held between each ground station and the satellite, which has received the random number R n (k) based on And a ground link step for generating a common random number R and sharing it.

上述した構成からなる本発明によれば、他の航空機から送信されてくる無線信号を複数の無人航空機を介して伝送する上で、上空を飛行する他の航空機から発信された指向性を有する無線信号を受信可能な範囲まで複数の無人航空機を互いに接近し、無線信号を受信した後に上記範囲から逸脱して互いに離間して飛行する。   According to the present invention having the above-described configuration, a radio signal transmitted from another aircraft is transmitted through a plurality of unmanned aircraft, and a radio having directivity transmitted from another aircraft flying over the aircraft. A plurality of unmanned aerial vehicles approach each other to a range where signals can be received, and after receiving a radio signal, depart from the above range and fly away from each other.

これにより、仮に地上局が分散していたとしても、衛星と複数の地上局との間で複数の無人航空機を中継することで、個々の地上局まで無人航空機が飛行することが可能となり、これらと漏れなく暗号通信を行うことが可能となる。上述した構成からなる本発明によれば、衛星と各地上局においてそれぞれが保有する乱数は、初期乱数を基調として生成されたものであるから、互いに共通しているビットが存在することは勿論であり、互いに連関性の高い乱数列となっている。このため、メタデータの簡単な送受信を通じて互いに共通するビットを見つけ出して共通の乱数を互いに作り出すことが可能となる。このため、衛星と地上局とは、共通の乱数を暗号鍵としたワンタイムパット暗号を作成して送受信することにより、情報理論的安全性を保証した暗号通信を行うことができる。特に衛星側において初期乱数生成部を介して初期乱数を無限に作り出すことができるため、これが枯渇してしまう虞も無くなる。衛星は一度打ち上げてしまうと途中で乱数の補充が殆ど不可能となるが、本発明によれば、衛星から作り出した初期乱数に基づいて、衛星と各地上局との間で互いに共通の暗号鍵としての新しい乱数を継続的に作り出すことが可能となる。更に本発明によれば各リンク間における暗号通信を、上述した物理レイヤ暗号を用いることでシステム全体につき完全に情報理論的安全性を保証し得るワンタイムパッド暗号に基づく暗号通信を続けることが可能となる。更に衛星は、地上に張り巡らされた複数の地上局との間でいわゆる1対多のワンタイムパッド暗号に基づく暗号通信を継続することも可能となる。   As a result, even if ground stations are dispersed, unmanned aircraft can fly to individual ground stations by relaying multiple unmanned aircraft between the satellite and multiple ground stations. It becomes possible to perform encrypted communication without omission. According to the present invention having the above-described configuration, since the random numbers held by the satellite and each ground station are generated based on the initial random number, there are of course bits that are common to each other. There are random numbers that are highly related to each other. For this reason, it is possible to find common bits through simple transmission / reception of metadata and generate common random numbers. For this reason, the satellite and the ground station can perform cryptographic communication that guarantees information theoretical safety by creating and transmitting and receiving a one-time pad cipher using a common random number as an encryption key. In particular, since the initial random number can be generated infinitely via the initial random number generation unit on the satellite side, there is no possibility of exhaustion. Once a satellite is launched, it is almost impossible to replenish random numbers along the way. However, according to the present invention, a common encryption key is shared between the satellite and each ground station based on the initial random number generated from the satellite. As a result, it is possible to continuously generate new random numbers. Furthermore, according to the present invention, it is possible to continue encryption communication based on the one-time pad encryption that can guarantee the information theoretical safety for the entire system by using the above-described physical layer encryption for the encryption communication between the links. It becomes. Furthermore, the satellite can continue the encryption communication based on a so-called one-to-many one-time pad encryption with a plurality of ground stations spread over the ground.

本発明を適用した暗号鍵共有システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the encryption key sharing system to which this invention is applied. 衛星のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of a satellite. 大型航空機のシステム構成を示す図である。1 is a diagram showing a system configuration of a large aircraft. 無人航空機のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of an unmanned aerial vehicle. 成層圏リンクにおける処理動作方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing operation method in a stratosphere link. 高高度リンクにおける処理動作方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing operation method in a high-altitude link. 低高度リンクに移行した場合における第1の無人航空機層の各無人航空機の飛行動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flight operation | movement of each unmanned aerial vehicle of the 1st unmanned aerial vehicle layer at the time of transfering to a low-altitude link. 低高度リンクにおける処理動作方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing operation method in a low-altitude link. 地上リンクに移行した場合における第2の無人航空機層の各無人航空機の飛行動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flight operation | movement of each unmanned aircraft of the 2nd unmanned aircraft layer at the time of transfering to a ground link. 各地上局において生成するメタデータについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the metadata produced | generated in each ground station. 各地上局から最終メタデータを中央基地局を介して衛星に送信する例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which transmits the last metadata to a satellite via a central base station from each ground station. 衛星から全ての地上局に対して最終メタデータをブロードキャストすることにより送信する例を示す図である。It is a figure which shows the example transmitted by broadcasting final metadata with respect to all the ground stations from a satellite. 本発明を地上又は地上付近におけるワイヤレス暗号通信に適用する例を示す図である。It is a figure which shows the example which applies this invention to the wireless encryption communication on the ground or near the ground.

以下、本発明を適用した暗号鍵共有システムを実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明をする。   Hereinafter, an embodiment for implementing an encryption key sharing system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した暗号鍵共有システム1の全体構成を示している。暗号鍵共有システム1は、衛星2と、衛星2よりも低高度を飛行する大型航空機3と、大型航空機3よりも低高度を飛行する1階層以上からなる無人航空機層4と、複数の地上局5と、各地上局5に接続されている中央基地局6を備えている。この暗号鍵共有システム1は、衛星2と各地上局5との間で情報理論的安全性を保証し得るワンタイムパッド暗号を行う上で必要となる共通の暗号鍵を共有させることを目的としている。   FIG. 1 shows the overall configuration of an encryption key sharing system 1 to which the present invention is applied. The encryption key sharing system 1 includes a satellite 2, a large aircraft 3 flying at a lower altitude than the satellite 2, an unmanned aircraft layer 4 composed of one or more layers flying at a lower altitude than the large aircraft 3, and a plurality of ground stations. 5 and a central base station 6 connected to each ground station 5. This encryption key sharing system 1 is intended to share a common encryption key necessary for performing one-time pad encryption that can guarantee information theoretical security between the satellite 2 and each ground station 5. Yes.

衛星2は、地球の自転周期と一致する軌道周期をもつ地球周回軌道としての対地同期軌道(GEO:Geostationary Earth Orbit)を周回し、或いは地上高約500〜2000kmに位置する軌道上にあって地球の自転周期とは無関係に回る低軌道(LEO: Low Earth Orbit)等を周回する人工衛星である。この衛星2は、いかなる用途に基づいて打ち上げられたものであってもよい。図2は、衛星2のシステム構成を示している。衛星2は、初期乱数生成部21と、初期乱数生成部21に接続された符号化処理部22と、符号化処理部22に接続された衛星通信部23とを備えている。   The satellite 2 orbits the earth-synchronous orbit (GEO: Geostationary Earth Orbit) having an orbital period that coincides with the rotation period of the earth, or is on an orbit located about 500 to 2000 km above the ground. It is an artificial satellite that orbits the LEO (Low Earth Orbit) or the like that rotates independently of its rotation period. The satellite 2 may be launched based on any application. FIG. 2 shows the system configuration of the satellite 2. The satellite 2 includes an initial random number generation unit 21, an encoding processing unit 22 connected to the initial random number generation unit 21, and a satellite communication unit 23 connected to the encoding processing unit 22.

初期乱数生成部21は、暗号通信に必要となる暗号鍵としての乱数をランダムに生成する乱数源である。この初期乱数生成部21により生成される初期乱数を以下、乱数R0という。以下の説明において、初期乱数生成部21は、暗号鍵用の物理乱数列としての乱数R0を生成する場合を例にとり説明をするが、これに限定されるものではなく、暗号化に使用される暗号鍵用の乱数列であればいかなるものであってもよい。初期乱数生成部21は、生成した乱数R0を符号化処理部22へ出力する。 The initial random number generation unit 21 is a random number source that randomly generates a random number as an encryption key necessary for encrypted communication. Hereinafter, the initial random number generated by the initial random number generation unit 21 is referred to as a random number R 0 . In the following description, the initial random number generation unit 21 will be described by taking as an example the case of generating a random number R 0 as a physical random number sequence for an encryption key. However, the present invention is not limited to this and is used for encryption. Any random number sequence for the encryption key may be used. The initial random number generation unit 21 outputs the generated random number R 0 to the encoding processing unit 22.

符号化処理部22は、初期乱数生成部21から送られてきた乱数R0に対して誤り訂正や盗聴者への漏洩を防ぐための適切な符号化を施す。即ち、この符号化処理部22は、地上局5と共有するための暗号鍵のベースとなる乱数R0を平文とし、これに対して適切な暗号化処理を施し、これを衛星通信部23へと送信する。なお、この符号化処理部22において施される暗号化処理は、情報理論的安全性を担保できる従来のいかなる暗号化方法に基づくものであってもよい。 The encoding processing unit 22 performs appropriate encoding for the random number R 0 sent from the initial random number generating unit 21 to prevent error correction and leakage to an eavesdropper. That is, the encoding processing unit 22 converts the random number R 0 serving as the base of the encryption key to be shared with the ground station 5 into plaintext, performs appropriate encryption processing on this, and sends this to the satellite communication unit 23. And send. The encryption processing performed in the encoding processing unit 22 may be based on any conventional encryption method that can ensure information theoretical safety.

衛星通信部23は、符号化処理部22から送られてきた符号化された乱数R0を電波やレーザ光等に重畳させることで無線信号化し、これを成層圏又は対流圏を飛行する大型航空機3に向けて送信する。また衛星通信部23は、大型航空機3や中央基地局6から送信されてくる電波やレーザ光からなる無線信号を受信する。 The satellite communication unit 23 converts the encoded random number R0 sent from the encoding processing unit 22 into a radio signal by superimposing the encoded random number R0 on radio waves, laser light, etc. Send to. The satellite communication unit 23 receives a radio signal composed of radio waves and laser light transmitted from the large aircraft 3 and the central base station 6.

大型航空機3は、旅客機、輸送機、軍用機、各種観測機等の有人又は無人の航空機である。この大型航空機3は、実際に大型である場合に限定されるものではなく小型の航空機も含まれる概念であるが、成層圏又は対流圏を飛行し、衛星2との間で電波又はレーザ光に重畳された無線信号を送受信する。   The large aircraft 3 is a manned or unmanned aircraft such as a passenger aircraft, a transport aircraft, a military aircraft, and various observation aircraft. The large aircraft 3 is not limited to the actual large size but is a concept that includes a small aircraft. However, the large aircraft 3 flies in the stratosphere or troposphere and is superimposed on radio waves or laser light with the satellite 2. Send and receive wireless signals.

大型航空機3は、図3に示すように、飛行制御部30に基づいて飛行し、これ以外に衛星通信部31と、衛星通信部31に接続された符号化復号化部32と、符号化復号化部32に接続された無線通信部33とを備え、更にこの符号化復号化部32に接続された演算処理部34を備えている。また飛行制御部30及び演算処理部34に接続された監視カメラ35を更に備えている。   As shown in FIG. 3, the large aircraft 3 flies based on the flight control unit 30, and besides this, the satellite communication unit 31, the encoding / decoding unit 32 connected to the satellite communication unit 31, and the encoding / decoding A radio communication unit 33 connected to the encoding unit 32, and an arithmetic processing unit 34 connected to the encoding / decoding unit 32. Further, a surveillance camera 35 connected to the flight control unit 30 and the arithmetic processing unit 34 is further provided.

衛星通信部31は、衛星2から送られてくる無線信号を受信し、これを符号化復号化部32へ送信する。衛星通信部31は、符号化復号化部32から送られてくる信号を電波又はレーザ光に重畳させ、これを衛星2に向けて送信する。   The satellite communication unit 31 receives a radio signal transmitted from the satellite 2 and transmits it to the encoding / decoding unit 32. The satellite communication unit 31 superimposes the signal transmitted from the encoding / decoding unit 32 on the radio wave or the laser beam and transmits the signal to the satellite 2.

符号化復号化部32は、衛星通信部31や無線通信部33から送信されてくる信号を復号化した上で、これを演算処理部34へ送信する。また符号化復号化部32は、演算処理部34から送られてきた乱数列に対して誤り訂正や盗聴者への漏洩を防ぐための適切な符号化、暗号化処理を施し、これを無線通信部33へ送信する。   The encoding / decoding unit 32 decodes a signal transmitted from the satellite communication unit 31 or the wireless communication unit 33 and transmits the decoded signal to the arithmetic processing unit 34. In addition, the encoding / decoding unit 32 performs appropriate encoding / encryption processing to prevent error correction and leakage to an eavesdropper on the random number sequence transmitted from the arithmetic processing unit 34, and performs wireless communication on the random number sequence. To the unit 33.

演算処理部34は、符号化復号化部32からの乱数列等の信号を解読するとともに、各種制御を施す。   The arithmetic processing unit 34 decodes a signal such as a random number sequence from the encoding / decoding unit 32 and performs various controls.

無線通信部33は、符号化復号化部32からの乱数列を電波やレーザ光等に重畳させることで無線信号化し、これを無人航空機層4に向けて送信する。無線通信部33は、無人航空機層4から送信されてくる電波やレーザ光からなる無線信号を受信する。   The wireless communication unit 33 converts the random number sequence from the encoding / decoding unit 32 into a radio signal by superimposing the random number sequence on radio waves, laser light, or the like, and transmits this to the unmanned aircraft layer 4. The wireless communication unit 33 receives a radio signal including radio waves and laser light transmitted from the unmanned aircraft layer 4.

監視カメラ35は、撮影方向を通信路側に向けて撮像を行うことにより、通信路の視野確認を行う。監視カメラ35による撮像データは、飛行制御部30や演算処理部34に送られて各種判断に利用される。   The monitoring camera 35 confirms the visual field of the communication path by taking an image with the shooting direction directed toward the communication path. Data captured by the monitoring camera 35 is sent to the flight control unit 30 and the arithmetic processing unit 34 and used for various determinations.

無人航空機層4は、図1に示すように高高度から順に第1の無人航空機層4−1、第2の無人航空機層4−2が割り当てられている。但し、この無人航空機層4は、少なくとも1層で構成されていればよく、また3層以上に亘って割り当てられるものであってもよい。以下の例では、この無人航空機層4−1、4−2の2層で構成されている場合を例にとり説明をする。   As shown in FIG. 1, a first unmanned aircraft layer 4-1 and a second unmanned aircraft layer 4-2 are assigned to the unmanned aircraft layer 4 in order from a high altitude. However, this unmanned aircraft layer 4 should just be comprised by at least 1 layer, and may be allocated over 3 layers or more. In the following example, a case where the unmanned aircraft layer 4-1 and 4-2 are configured as two layers will be described as an example.

無人航空機層4−1、4−2には、それぞれ複数の無人航空機40が配置されることとなる。ここでいう無人航空機40は、いわゆる小型でかつ無人飛行が可能な航空機であり、代表的なものとしてはドローン(マルチコプター)であるが、これに限定されるものでは無く、無人ヘリコプター等で具現化されるものであってもよい。   A plurality of unmanned aerial vehicles 40 are respectively arranged in the unmanned aircraft layers 4-1 and 4-2. The unmanned aerial vehicle 40 here is a so-called small and capable of unmanned flight, and a typical one is a drone (multi-copter). However, the unmanned aircraft 40 is not limited to this, and is embodied by an unmanned helicopter. It may be made.

最も高高度に位置する第1の無人航空機層4−1に割り当てられている無人航空機40−1は、自身よりも高高度を飛行する大型航空機3との間で各種情報の送受信を行う。また無人航空機40−1は、自身よりも低高度を飛行する第2の無人航空機層4−2における無人航空機40−2との間で各種情報の送受信を行う。また、第2の無人航空機層4−2に割り当てられている無人航空機40−2は、自身よりも高高度を飛行する第1の無人航空機層4−1における無人航空機40−1との間で各種情報の送受信を行う。また無人航空機40−2は、地上局5との間で各種情報の送受信を行う。   The unmanned aerial vehicle 40-1 assigned to the first unmanned aerial vehicle layer 4-1 located at the highest altitude transmits and receives various information to and from the large aircraft 3 flying at a higher altitude than itself. The unmanned aerial vehicle 40-1 transmits and receives various information to and from the unmanned aerial vehicle 40-2 in the second unmanned aerial vehicle layer 4-2 flying at a lower altitude than itself. In addition, the unmanned aircraft 40-2 assigned to the second unmanned aircraft layer 4-2 is in contact with the unmanned aircraft 40-1 in the first unmanned aircraft layer 4-1 flying at a higher altitude than itself. Send and receive various information. The unmanned aerial vehicle 40-2 transmits / receives various information to / from the ground station 5.

図4は、無人航空機40を制御するための制御ユニット45のブロック構成を示している。制御ユニット45は、接続されたバッテリー44から電力が供給され、フライトコントローラ50を中心とし、これに対してそれぞれ接続されている符号化復号化部52、無線通信部51、ESC(Electronic Speed Controller)54とを備えている。   FIG. 4 shows a block configuration of a control unit 45 for controlling the unmanned aerial vehicle 40. The control unit 45 is supplied with electric power from the connected battery 44 and is centered on the flight controller 50. The encoding / decoding unit 52, the radio communication unit 51, and the ESC (Electronic Speed Controller) are connected to the control unit 45, respectively. 54.

無人航空機40は、複数個のローターを回転させることにより浮力を得ることができる。このローターは、ローター用モーター42の回転に基づき回転させることが可能となる。ローター用モーター42は、バッテリー44から供給されてくる電力に基づいて回転動作可能とされている。ローター用モーター42を回転させることによりローターを回転させることができ、無人航空機40を即座に垂直方向に向けて上昇させ又は下降させることができ、或いはその場で静止させることも可能となる。また、無人航空機40を前後左右に移動させる場合は、進行方向のローター用モーター42の回転数を下げ、進行方向とは反対側のローター用モーター42の回転数を上げる。これにより、無人航空機40は進行方向に対して前かがみの姿勢となり、進行方向に移動することが可能となる。また、ローター用モーター42の回転方向による出力の調整を行うことで、無人航空機40自体を回転させることも可能となる。これらローター用モーター42の回転数の制御は、制御ユニット45におけるフライトコントローラ50による制御の下でESC54を介して行われる。   The unmanned aerial vehicle 40 can obtain buoyancy by rotating a plurality of rotors. The rotor can be rotated based on the rotation of the rotor motor 42. The rotor motor 42 can rotate based on the electric power supplied from the battery 44. By rotating the rotor motor 42, the rotor can be rotated, and the unmanned aircraft 40 can be immediately raised or lowered in the vertical direction, or can be stopped on the spot. In addition, when the unmanned aircraft 40 is moved back and forth and left and right, the rotational speed of the rotor motor 42 in the traveling direction is decreased, and the rotational speed of the rotor motor 42 on the side opposite to the traveling direction is increased. As a result, the unmanned aerial vehicle 40 has a forward leaning posture with respect to the traveling direction, and can move in the traveling direction. Further, by adjusting the output according to the rotation direction of the rotor motor 42, the unmanned aircraft 40 itself can be rotated. The rotation speed of the rotor motor 42 is controlled through the ESC 54 under the control of the flight controller 50 in the control unit 45.

無線通信部51は、大型航空機3や他の無人航空機40、更には地上局との間で無線通信を行う上で必要な周波数変換やその他各種変換処理を行い、電気信号を電波に変換し、或いは電波を電気信号に変換するアンテナも含まれる。また無線通信部51は、レーザ光を電気信号に変換し、或いは電気信号をレーザ光に変換する変換器も含まれる。この無線通信部51は、外部から送信されてきた電波やレーザ光に重畳されてきた信号を電気信号に変換した上で符号化復号化部52へ出力する。またこの無線通信部51は、符号化復号化部52から送信されてきた信号を電波やレーザ光に重畳させて外部へと発信する。   The wireless communication unit 51 performs frequency conversion and other various conversion processes necessary for wireless communication with the large aircraft 3 and other unmanned aircraft 40, and further with ground stations, and converts electrical signals into radio waves. Alternatively, an antenna that converts radio waves into electrical signals is also included. The wireless communication unit 51 also includes a converter that converts laser light into an electric signal or converts an electric signal into a laser light. The wireless communication unit 51 converts an electric wave transmitted from the outside or a signal superimposed on a laser beam into an electric signal and outputs the electric signal to the encoding / decoding unit 52. The wireless communication unit 51 transmits the signal transmitted from the encoding / decoding unit 52 to the outside by superimposing the signal on radio waves or laser light.

符号化復号化部52は、無線通信部51から送信されてくる信号を復号化した上で、これをフライトコントローラ50へ送信する。また符号化復号化部52は、フライトコントローラ50から送られてきた乱数列に対して誤り訂正や盗聴者への漏洩を防ぐための適切な符号化、暗号化処理を施し、これを無線通信部51へ送信する。   The encoding / decoding unit 52 decodes the signal transmitted from the wireless communication unit 51 and transmits it to the flight controller 50. The encoding / decoding unit 52 performs appropriate encoding / encryption processing on the random number sequence sent from the flight controller 50 to prevent error correction and leakage to an eavesdropper, and outputs this to the wireless communication unit. To 51.

フライトコントローラ50は、制御部57と、この制御部57に接続されている飛行制御センサ群55及びGPS受信部56とを備えている。   The flight controller 50 includes a control unit 57, a flight control sensor group 55 and a GPS reception unit 56 connected to the control unit 57.

制御部57は、全ての構成要素を制御するためのいわゆる中央演算ユニットである。この制御部57は、図示しないメモリに記憶されているプログラムを読み出して各種動作を行うための命令を各構成要素に対して通知する。例えばメモリに記憶されているプログラムが無人航空機40における暗号化処理方法や飛行方法に関するものであれば、これに基づいて暗号化処理を行ったり、或いは飛行するための各種命令を静止して各構成要素に送信する。   The control unit 57 is a so-called central processing unit for controlling all the components. The control unit 57 reads out a program stored in a memory (not shown) and notifies each component of an instruction for performing various operations. For example, if the program stored in the memory is related to the encryption processing method and the flight method in the unmanned aircraft 40, the encryption processing is performed based on the program, or various instructions for flying are statically set for each configuration. Send to element.

飛行制御センサ群55は、少なくとも加速度センサ、角速度センサ、気圧センサ(高度センサ)、地磁気センサ(方位センサ)に加え、飛行高度を検出するための高度計、風速や風向を検出するための風向風速計、機体の傾斜角度や傾斜方向を検出するための加速度センサ、ジャイロセンサ等を始めとした各種センサで構成されている。飛行制御センサ群55は、検知した各データを制御部57へ送信する。   The flight control sensor group 55 includes at least an acceleration sensor, an angular velocity sensor, an atmospheric pressure sensor (altitude sensor), a geomagnetic sensor (direction sensor), an altimeter for detecting a flight altitude, and a wind direction anemometer for detecting a wind speed and a wind direction. It is composed of various sensors such as an acceleration sensor and a gyro sensor for detecting the tilt angle and tilt direction of the airframe. The flight control sensor group 55 transmits each detected data to the control unit 57.

GPS受信部56は、人工衛星から送られてくる衛星測位信号に基づいて無人航空機40の飛行時における現時点の位置情報をリアルタイムに取得する。GPS受信部56は、取得した位置情報を制御部57へ送信する。   The GPS receiving unit 56 acquires real-time position information at the time of flight of the unmanned aircraft 40 based on a satellite positioning signal sent from an artificial satellite. The GPS receiving unit 56 transmits the acquired position information to the control unit 57.

なお上述した構成要素のうち、フライトコントローラ50、ESC54等は何れもバッテリー44に接続されており、電力が供給される。   Of the above-described components, the flight controller 50, the ESC 54, etc. are all connected to the battery 44 and supplied with power.

地上局5は、地上に点在している無線通信用の基地局である。地上局5は、地上において完全に固定されている基地局に限定されるものではなく、車両等に搭載されている移動自在型の基地局も含まれる。この地上局5は、第2の無人航空機層4−2における無人航空機40との間で無線通信が可能な構成とされている。また各地上局5に接続されている中央基地局6は、衛星2との間で衛星通信を可能とする。   The ground stations 5 are base stations for wireless communication scattered on the ground. The ground station 5 is not limited to a base station that is completely fixed on the ground, but also includes a mobile base station that is mounted on a vehicle or the like. The ground station 5 is configured to be capable of wireless communication with the unmanned aircraft 40 in the second unmanned aircraft layer 4-2. In addition, the central base station 6 connected to each ground station 5 enables satellite communication with the satellite 2.

次に上述した構成からなる暗号鍵共有システム1による暗号鍵共有の処理動作方法について説明をする。暗号鍵共有の処理動作は、図1に示すように衛星2と大型航空機3との間で行われる成層圏リンク、大型航空機3と第1の無人航空機層4−1との間で行われる高高度リンク、第1の無人航空機層4−1と第2の無人航空機層4−2との間で行われる低高度リンク、第2の無人航空機層4−2と地上局5との間で行われる地上リンクに分類できる。   Next, an encryption key sharing processing operation method by the encryption key sharing system 1 having the above-described configuration will be described. As shown in FIG. 1, the encryption key sharing processing operation is a stratospheric link performed between the satellite 2 and the large aircraft 3, and the high altitude performed between the large aircraft 3 and the first unmanned aircraft layer 4-1. Link, low altitude link between the first unmanned aircraft layer 4-1 and the second unmanned aircraft layer 4-2, between the second unmanned aircraft layer 4-2 and the ground station 5 Can be classified as a ground link.

成層圏リンクでは、衛星2から発信された初期乱数R0に基づいて大型航空機3との間で共通の乱数RSTを生成し、高高度リンクでは、大型航空機3から発信されたRSTに基づいて第1の無人航空機層4−1との間で共通の乱数RHAを生成する。また低高度リンクでは、第1の無人航空機層4−1から発信されたRHAに基づいて第2の無人航空機層4−2との間で共通の乱数RLAを生成し、地上リンクでは、第2の無人航空機層4−2から発信されたRLAに基づいて各地上局5と、衛星2の間で共通の乱数Rを生成する。この地上局5が当初において第2の無人航空機層4−2から取得する乱数R´は、あくまで初期乱数R0を原形としたものであるところ、生成した乱数RST、RHA、RLA、R´は互いに連関している割合が高い。地上局5は、中央基地局6を介して衛星2とメタデータを送受信し、それぞれが保有し、しかも互いに連関している割合が高い乱数RST、R´とから共通の乱数Rを作り出し、これを暗号鍵として共有させる。 The stratospheric link generates a common random number R ST with the large aircraft 3 based on the initial random number R 0 transmitted from the satellite 2, and the high altitude link based on the R ST transmitted from the large aircraft 3. A common random number R HA is generated with the first unmanned aircraft layer 4-1. In the low altitude link, a common random number R LA is generated between the second unmanned aircraft layer 4-2 based on R HA transmitted from the first unmanned aircraft layer 4-1, and in the ground link, A common random number R is generated between each ground station 5 and the satellite 2 based on R LA transmitted from the second unmanned aircraft layer 4-2. The random number R ′ initially acquired by the ground station 5 from the second unmanned aircraft layer 4-2 is based on the initial random number R 0 , but the generated random numbers R ST , R HA , R LA , R ′ has a high ratio of being linked to each other. The ground station 5 transmits / receives metadata to / from the satellite 2 via the central base station 6, and generates a common random number R from random numbers R ST and R ′ that are held and linked to each other. This is shared as an encryption key.

以下、成層圏リンクから順に処理動作を説明する。成層圏リンクでは、先ず図5に示すように大型航空機3は、衛星2との通信路につき、通信路特性評価を行う。この通信路特性評価では、例えば大型航空機3における監視カメラ35を使用し、衛星2への通信路の視野確認を行うと共に、衛星2との間に不審な盗聴飛行体等が飛行していないこと確認する。また、この通信路特性評価において、大型航空機3は、例えば衛星通信部31を介してプローブ信号を通信路に向けてプローブ信号を送信するようにしてもよい。このプローブ信号を通じて通信路特性を推定すると共に、過去のプローブ信号による通信特性の評価データと比較することで特性評価を行うようにしてもよい。   Hereinafter, processing operations will be described in order from the stratospheric link. In the stratosphere link, first, as shown in FIG. 5, the large aircraft 3 performs communication path characteristic evaluation on the communication path with the satellite 2. In this communication path characteristic evaluation, for example, the surveillance camera 35 in the large aircraft 3 is used to check the field of view of the communication path to the satellite 2 and there is no suspicious eavesdropper flying between the satellite 2 and the like. Check. In this communication path characteristic evaluation, the large aircraft 3 may transmit the probe signal by directing the probe signal to the communication path via the satellite communication unit 31, for example. The channel characteristics may be estimated through the probe signal, and the characteristic evaluation may be performed by comparing with the communication characteristic evaluation data based on the past probe signal.

このような通信路特性評価を通じて、大型航空機3と衛星2との間に盗聴飛行体が存在しないこと、或いは盗聴飛行体が存在していたとしてもこれが通信路から相当離れていることを確認した後、衛星2は、初期乱数R0を生成する。初期乱数R0の生成は、初期乱数生成部21において行い、符号化処理部22に送られた後に誤り訂正等が施される。このとき、この成層圏リンクにおいては、平文としての初期乱数R0につき、情報理論的安全性を担保できる従来のいかなる暗号化技術により暗号文化してもよい。暗号化された初期乱数R0は、衛星通信部23を介して大型航空機3へと送信される。 Through such communication path characteristic evaluation, it was confirmed that there was no eavesdropping vehicle between the large aircraft 3 and the satellite 2, or that even if there was an eavesdropping flight vehicle, this was considerably away from the communication path. Thereafter, the satellite 2 generates an initial random number R 0 . The initial random number R 0 is generated in the initial random number generation unit 21, sent to the encoding processing unit 22, and then subjected to error correction and the like. At this time, in the stratospheric link, the initial random number R 0 as plain text may be encrypted by any conventional encryption technology that can ensure information theoretical safety. The encrypted initial random number R 0 is transmitted to the large aircraft 3 via the satellite communication unit 23.

大型航空機3に向けて送信された乱数R0を平文として含む暗号文からなるデータは、大型航空機3における衛星通信部31により受信され、符号化復号化部32において復号化される。ここで大型航空機3によって受信され復号化されることで得られた乱数を乱数R0´とする。この乱数R0´は、初期乱数R0と完全に同一である場合もあるが、無線通信の環境に応じて必ずしも同一にならない場合もある。 Data composed of ciphertext including the random number R 0 transmitted to the large aircraft 3 as plaintext is received by the satellite communication unit 31 in the large aircraft 3 and decrypted by the encoding / decoding unit 32. Here, a random number obtained by being received and decrypted by the large aircraft 3 is set as a random number R 0 ′. The random number R 0 ′ may be completely the same as the initial random number R 0 , but may not necessarily be the same depending on the wireless communication environment.

この成層圏リンクにおいて初期乱数R0を送信する過程で、例えば物理レイヤ暗号により暗号化するようにしてもよい。物理レイヤ暗号としては、秘匿メッセージ伝送と秘密鍵交換の2つの方式から適宜適切なものを選択して使用するようにしてもよい。 In the process of transmitting the initial random number R 0 in the stratospheric link, for example, encryption may be performed by physical layer encryption. As the physical layer encryption, an appropriate one may be selected and used from the two methods of secret message transmission and secret key exchange.

秘匿メッセージ伝送では、一の通信路で一方向にメッセージを伝送する方式である。通信路が比較的良好な場合、換言すれば正規受信者としての大型航空機3のSN比が、盗聴者83のSN比より勝っていると判断できる場合に利用する。かかる場合は、大型航空機3により小さな誤り率で初期乱数R0のデータを受信できると仮定できる。 In the secret message transmission, a message is transmitted in one direction through one communication path. When the communication path is relatively good, in other words, it is used when it can be determined that the SN ratio of the large aircraft 3 as a regular receiver is superior to the SN ratio of the eavesdropper 83. In such a case, it can be assumed that the large aircraft 3 can receive the data of the initial random number R 0 with a small error rate.

秘匿メッセージ伝送を採用する場合、衛星2から大型航空機3に向けて一方向に初期乱数R0を伝送する。このとき衛星2は、より確実な伝送を行うため、初期乱数R0のコピーを複数用意し、これらをインターリーブにより大型航空機3に向けて伝送するようにしてもよい。大型航空機3における符号化復号化部32では、誤り訂正を施した後、複数の乱数を得ることが可能となる。そのうちの一つが乱数R0´となる。 When confidential message transmission is employed, an initial random number R 0 is transmitted in one direction from the satellite 2 to the large aircraft 3. At this time, in order to perform more reliable transmission, the satellite 2 may prepare a plurality of copies of the initial random number R 0 and transmit them to the large aircraft 3 by interleaving. The encoding / decoding unit 32 in the large aircraft 3 can obtain a plurality of random numbers after performing error correction. One of them is a random number R 0 ′.

初期乱数R0と乱数R0´とが互いに相違している可能性があることから、これらとの間で整合を取るため、衛星2と大型航空機3とは図5に示すように互いに共通の乱数RSTを得るための処理動作を実行する。 Since the initial random number R 0 and the random number R 0 ′ may be different from each other, the satellite 2 and the large aircraft 3 are common to each other as shown in FIG. A processing operation for obtaining the random number R ST is executed.

秘匿メッセージ伝送では、初期乱数R0と乱数R0´との間で互いに相違しているビットを破棄する、いわゆる残留誤りの刈り取りを行うことで共通の乱数RSTを抽出するようにしてもよい。衛星2と大型航空機3とは、これらのネゴシエーションを、公開通信路を介して行うようにしてもよい。かかる場合には、衛星2と大型航空機3との間で何番目のビット位置が共通しているか、或いは相違しているか等、互いのデータの連関性を互いに確認し合うようにしてもよい。これら衛星2と大型航空機3との間で行われるネゴシエーションの例としては、何番目のビット位置を使用するか、何番目のビットをいかに平均化するとどの程度の誤りが生じるか等、互いの連関性に関する情報のみの送受信に終始し、公開された通信路上で決して乱数R0、R0´を開示又は示唆することなく、断片的な属性情報のみで互いの連関性を確認し合うものとする。これにより、このようなビット位置の送受信のみでは具体的な初期乱数R0、乱数R0´の数値が外部に漏れることも無くなる。 In the secret message transmission, a common random number R ST may be extracted by discarding bits that are different from each other between the initial random number R 0 and the random number R 0 ′, that is, trimming a so-called residual error. . The satellite 2 and the large aircraft 3 may perform these negotiations via a public communication path. In such a case, the relevance of each other's data such as what bit position is common or different between the satellite 2 and the large aircraft 3 may be mutually confirmed. Examples of negotiations that take place between these satellites 2 and large aircraft 3 include how many bit positions are used, how many bits are averaged, and how much error is generated. The transmission / reception of only the information related to the sex is always started, and the mutual relations are confirmed only by the fragmented attribute information without disclosing or suggesting the random numbers R 0 , R 0 ′ on the public communication path. . As a result, specific numerical values of the initial random number R 0 and the random number R 0 ′ are not leaked to the outside only by transmitting / receiving such bit positions.

これらの確認を通じて、大型航空機3における演算処理部34が最終的に乱数R0´の中から残すビット位置、廃棄するビット位置を決定する。この残すビット位置が初期乱数R0と共通するものであり、廃棄するビット位置が初期乱数R0と相違しているものと考えられるものである。大型航空機3は、衛星2に対して、何番目のビット位置を廃棄するかを公開通信路を介して通知し、衛星2は、通知されたビット位置にあるビットを廃棄する。同様に大型航空機3は、衛星2に廃棄するものとして通知したビット位置にあるビットを廃棄する。その結果、衛星2と大型航空機3には、互いに共通の暗号鍵としての乱数RSTが残ることとなる。なお正規受信者としての大型航空機3のSN比が、盗聴者83のSN比より勝っている状態をうまく作り出すためには、衛星2と大型航空機3間の距離を測定し、或いは事前に通信距離を規定し、これら距離について大型航空機3における衛星通信部31において予め規定されたエラーレートとなるように衛星2の衛星通信部23の信号強度を調整するようにしてもよい。 Through these confirmations, the arithmetic processing unit 34 in the large aircraft 3 finally determines the bit position to be left out of the random number R 0 ′ and the bit position to be discarded. This remaining bit position is common to the initial random number R 0 , and the discarded bit position is considered to be different from the initial random number R 0 . The large aircraft 3 notifies the satellite 2 of what bit position to discard via the public communication path, and the satellite 2 discards the bit at the notified bit position. Similarly, the large aircraft 3 discards the bit at the bit position notified to the satellite 2 to be discarded. As a result, the satellite 2 and the large aircraft 3, so that the mutually leaving a random number R ST as a common encryption key. In order to create a state in which the SN ratio of the large aircraft 3 as a regular receiver is better than the SN ratio of the eavesdropper 83, the distance between the satellite 2 and the large aircraft 3 is measured, or the communication distance in advance. And the signal intensity of the satellite communication unit 23 of the satellite 2 may be adjusted so that the error rate defined in advance in the satellite communication unit 31 of the large aircraft 3 is obtained for these distances.

ところで、通信路が比較的劣悪な場合で、大型航空機3における受信データの誤り率が大きく、上述した秘匿メッセージ伝送では、劣悪な通信環境の下で互いに相違するビット位置が多すぎ、初期乱数R0からかなりのビット位置を廃棄して暗号鍵としての乱数RSTを抽出しなければならない。その結果、共通の暗号鍵としての乱数RSTのサイズが初期乱数R0よりも大きく減ってしまう。特に通信路の条件によっては、共通の暗号鍵としての乱数RSTを共有できなくなってしまう場合もある。 By the way, when the communication path is relatively poor, the error rate of received data in the large aircraft 3 is large, and in the above-described secret message transmission, there are too many bit positions that are different from each other under a poor communication environment, and the initial random number R A considerable bit position from 0 must be discarded and a random number R ST as an encryption key must be extracted. As a result, the size of the random number R ST as a common encryption key is greatly reduced from the initial random number R 0 . In particular, depending on the conditions of the communication path, the random number R ST as a common encryption key may not be shared.

このため通信路が比較的劣悪な場合、盗聴者83のSN比が、正規受信者の大型航空機3のSN比よりも優れていると判断される場合には、物理レイヤ暗号における秘密鍵交換を行う。この秘密鍵交換では、乱数を共有する通信路の他に、鍵蒸留のための公開通信路を用意する。この乱数を共有する通信路と、鍵蒸留のための公開通信路を適宜組み合わせることにより、情報理論的安全性を確保した暗号鍵を生成する。   For this reason, when the communication path is relatively inferior, if it is determined that the SN ratio of the eavesdropper 83 is superior to the SN ratio of the large aircraft 3 of the authorized receiver, the secret key exchange in the physical layer encryption is performed. Do. In this secret key exchange, in addition to a communication channel that shares a random number, a public communication channel for key distillation is prepared. An encryption key that secures information-theoretic safety is generated by appropriately combining a communication channel that shares this random number and a public communication channel for key distillation.

この秘密鍵交換による方式は、逆に盗聴者83のSN比が、正規受信者の大型航空機3のSN比よりも劣っている場合においても勿論採用可能である。しかしながら、この秘密鍵交換による方式では、上述したように乱数を共有する通路以外に、公開通信路をもう一つ用意する必要があるため、消費電力や通信時間を余計に消費する。このため、何れのかの方式を選択する際には、秘匿メッセージ伝送の優先度を高くし、盗聴者83のSN比が、正規受信者の大型航空機3のSN比よりも優れている場合のみ秘密鍵交換による方式を選択することが望ましい。   On the contrary, this secret key exchange method can be adopted even when the SN ratio of the eavesdropper 83 is inferior to that of the large aircraft 3 of the authorized receiver. However, in this secret key exchange method, it is necessary to prepare another public communication path in addition to the path for sharing the random number as described above, and thus consumes extra power and communication time. For this reason, when selecting one of the methods, the priority of the confidential message transmission is increased, and the secret signal is secret only when the SN ratio of the eavesdropper 83 is superior to the SN ratio of the large aircraft 3 of the authorized receiver. It is desirable to select a key exchange method.

この秘密鍵交換では、衛星2側から上述と同様に初期乱数R0を送信メッセージ(平文)とみなし、誤り訂正や盗聴者への漏洩を防ぐための適切な符号化を施して大型航空機3へ送信する。大型航空機3によって取得された乱数R0´に更に適切な鍵蒸留処理を施す。その結果、この鍵蒸留のステップにおいても同様に公開通信路上で決して乱数R0、R0´を開示又は示唆することなく、断片的な連関性を示す情報のみで確認し合うものとする。これにより、具体的な初期乱数R0、乱数R0´の数値が外部に漏れることも無く、互いに共通の乱数RSTを生成することが可能となる。 In this secret key exchange, the initial random number R 0 is regarded as a transmission message (plain text) from the satellite 2 side as described above, and appropriate encoding is performed to prevent error correction and leakage to an eavesdropper to the large aircraft 3. Send. The random number R 0 ′ acquired by the large aircraft 3 is further subjected to an appropriate key distillation process. As a result, in this key distillation step as well, the random numbers R 0 and R 0 ′ are never disclosed or suggested on the public communication path, and only the information indicating the fragmentary association is confirmed. This makes it possible to generate a common random number R ST without leaking specific numerical values of the initial random number R 0 and the random number R 0 ′ to the outside.

なお、上述した物理レイヤ暗号を採用した結果、共通の暗号鍵の乱数RSTのサイズが初期乱数R0のサイズより大きく減ってしまった場合、換言すれば乱数RSTのサイズ(鍵長)LSTに対して、それより短い鍵長L0´しか鍵蒸留できない場合、以下に説明する手法によりLST/L0´倍に鍵拡張する手段を実装させるようにしてもよい。この鍵拡張では初期乱数R0からランダムシャッフルして別の乱数Rs1を生成する手順と、さらに乱数Rs1から同様な処理でRs2…を順次生成する。そして生成した乱数Rs1からRsXまでを順次繋げて必要とされるサイズLSTまで拡張することで鍵拡張するようにしてもよい。このとき、ランダムシャッフルを行うのではなく、その場で生成した乱数を用いて簡単な演算によってLST/L0´倍の鍵拡張を行うようにしてもよい。 If the size of the random number R ST of the common encryption key is greatly reduced from the size of the initial random number R 0 as a result of adopting the physical layer encryption described above, in other words, the size (key length) L of the random number R ST If only a key length L 0 ′ shorter than that can be distilled with respect to the ST , means for expanding the key to L ST / L 0 ′ times may be implemented by the method described below. In this key expansion, Rs 2 ... Is sequentially generated from the initial random number R 0 by random shuffling to generate another random number Rs 1 and the random number Rs 1 in a similar process. Then, the generated random numbers Rs 1 to Rs X may be sequentially connected and extended to the required size L ST to extend the key. At this time, instead of performing random shuffle, the key expansion of L ST / L 0 ′ times may be performed by a simple calculation using a random number generated on the spot.

また、この成層圏リンクにおいて、当初に行った通信路特性評価結果を、物理レイヤ暗号のパラメータに反映させるようにしてもよい。この反映させるパラメータの例としては、誤り訂正の冗長性、符号長、メッセージレート、秘匿性増強の圧縮率等である。   Further, in this stratospheric link, the communication path characteristic evaluation result initially performed may be reflected in the parameters of the physical layer encryption. Examples of parameters to be reflected are redundancy for error correction, code length, message rate, compression rate for increasing confidentiality, and the like.

衛星2及び大型航空機3は、上述のようにして成層圏リンクで生成した共通の乱数RSTをそれぞれ保持しておく。大型航空機3は、この生成した乱数RSTを利用し、以下に説明する高高度リンクへ移行する。 Satellite 2 and large aircraft 3, holds each common random number R ST produced in the stratosphere link as described above. The large aircraft 3 uses the generated random number RST to shift to a high altitude link described below.

高高度リンクに移行した場合、図6に示すように第1の無人航空機層4−1における複数の各無人航空機40−1は、大型航空機3からの乱数列が重畳されたレーザ光や電波等の信号がブロードキャスト可能な範囲まで互いに接近する。この信号は、図6に示すように何れかの方向に向けて指向性を持たせた状態で発信されることが前提である。かかる場合には、大型航空機3もこれら各無人航空機40−1が待機する高度付近まで高度を下げるべく降下する。このとき、各無人航空機40−1も大型航空機3により近づくために高度を上げるようにしてもよい。   When the transition to the high altitude link is made, the plurality of unmanned aircraft 40-1 in the first unmanned aircraft layer 4-1, as shown in FIG. Are close to each other to the extent that signals can be broadcast. This signal is premised on being transmitted with directivity in either direction as shown in FIG. In such a case, the large aircraft 3 also descends to lower the altitude to near the altitude at which each of these unmanned aircraft 40-1 stands. At this time, each unmanned aerial vehicle 40-1 may also be raised in height so as to be closer to the large aircraft 3.

このとき、大型航空機3からブロードキャストされるレーザ光や電波は、放射角度が広い場合には、他の盗聴者83の飛行体に捕捉されてしまう可能性が高くなる。このため、大型航空機3からブロードキャストするレーザ光のビームを極力絞り、或いは電波の指向性を極力絞ることで、無人航空機40−1が信号を受信可能ないわゆるセキュアゾーンからなる範囲を形成させる。実際に大型航空機3からブロードキャストされるビーム等を絞った場合においても、無人航空機40−1としてドローンを使用するものであれば、複数の無人航空機40−1を例えば直径10m程度のセキュアゾーンの領域においても互いに近接させた状態でほぼ停留させつつ飛行させることが可能となる。   At this time, there is a high possibility that the laser beam or radio wave broadcast from the large aircraft 3 is captured by the flying body of another eavesdropper 83 when the radiation angle is wide. For this reason, by narrowing the beam of laser light broadcast from the large aircraft 3 as much as possible, or by reducing the directivity of radio waves as much as possible, a range including a so-called secure zone in which the unmanned aircraft 40-1 can receive signals is formed. Even when the beam or the like broadcast from the large aircraft 3 is actually narrowed, if a drone is used as the unmanned aerial vehicle 40-1, a plurality of unmanned aircraft 40-1 is, for example, a secure zone area having a diameter of about 10 m. It is also possible to fly while substantially stopping in the state of being close to each other.

この高高度リンクにおいても、大型航空機3及び/又は無人航空機40−1は、通信路につき、通信路特性評価を行う。この通信路特性評価では、例えば大型航空機3における監視カメラ35や、無人航空機40−1の飛行制御センサ群55を使用し、互いの通信路の視野確認を行うと共に、不審な盗聴飛行体等が飛行していないこと確認する。また、この高高度リンクにおける通信路特性評価において、プローブ信号を介して通信路特性を評価するようにしてもよい。   Also in this high altitude link, the large aircraft 3 and / or the unmanned aircraft 40-1 perform communication path characteristic evaluation for each communication path. In this communication path characteristic evaluation, for example, the surveillance camera 35 in the large aircraft 3 and the flight control sensor group 55 of the unmanned aircraft 40-1 are used to confirm the visual field of each other's communication path. Make sure you are not flying. Further, in the channel characteristic evaluation in this high altitude link, the channel characteristic may be evaluated via a probe signal.

このような通信路特性評価を通じて、大型航空機3と複数の無人航空機40−1間に盗聴飛行体が存在しないこと、或いは盗聴飛行体が存在していたとしてもこれが通信路から相当離れていることを確認した後、大型航空機3は、生成したRSTを平文として、これを符号化復号化部32にて符号化、暗号化し、無線通信部33を介してセキュアゾーン内にある複数の無人航空機40−1に対してブロードキャストする。このブロードキャストは、無線通信部33からセキュアゾーンにある複数の無人航空機40−1に対して信号をワイヤレス送信するものであればいかなる概念も含まれるものである。なお通信路特性評価結果に応じて乱数を送信するか否かの判断を行う場合に限定されるものではなく、当該工程は省略するようにしてもよい。 Through such communication path characteristic evaluation, there is no wiretapping vehicle between the large aircraft 3 and the plurality of unmanned aircraft 40-1, or even if there is a wiretap vehicle, it is considerably separated from the communication channel. After confirming the above, the large aircraft 3 converts the generated RST into plain text, and encodes and encrypts the generated RST in the encoding / decoding unit 32, and a plurality of unmanned aircraft in the secure zone via the wireless communication unit 33. Broadcast to 40-1. This broadcast includes any concept as long as a signal is wirelessly transmitted from the wireless communication unit 33 to the plurality of unmanned aircraft 40-1 in the secure zone. Note that the present invention is not limited to the case where it is determined whether or not to transmit a random number according to the communication path characteristic evaluation result, and this step may be omitted.

複数の無人航空機40−1に向けてブロードキャストされた乱数RSTを平文として含む暗号文からなるデータは、各無人航空機40−1における無線通信部51により受信され、符号化復号化部52において復号化される。ここで各無人航空機40−1によって受信され復号化されることで得られた乱数を乱数RST (n)とする。この乱数RST (n)は、乱数RSTと完全に同一である場合もあるが、無線通信の環境に応じて必ずしも同一にならない場合もある。また、複数の無人航空機40−1間でも互いに通信環境が異なる場合もあることから、各無人航空機40−1間においても受信した乱数RST (n)が互いに相違する場合がある。以下、k個の無人航空機40−1が受信した乱数を、それぞれRST (1)、RST (2)、RST (3)、・・・・、RST (k)とする。 Comprising data from the ciphertext that includes a plurality of unmanned aircraft 40-1 broadcast random number R ST toward the plaintext, is received by the wireless communication unit 51 of each unmanned aircraft 40-1, decodes the encoding decoding portion 52 It becomes. Here, a random number obtained by being received and decrypted by each unmanned aircraft 40-1 is assumed to be a random number R ST (n) . The random number R ST (n) may be completely the same as the random number R ST , but may not necessarily be the same depending on the wireless communication environment. Further, since the communication environments may be different between the plurality of unmanned aircraft 40-1, the received random numbers R ST (n) may be different from one another. Hereinafter, the random numbers received by the k unmanned aircraft 40-1 are R ST (1) , R ST (2) , R ST (3) ,..., R ST (k) , respectively.

この高高度リンクにおいて乱数RSTを送信する過程で、情報理論的安全性を担保できるいかなる暗号化方式に基づいて暗号化されていてもよいが、例えば物理レイヤ暗号により暗号化にしてもよい。物理レイヤ暗号としては、正規受信者の無人航空機40−1のSN比と、盗聴者83のSN比とに基づいて、秘匿メッセージ伝送と秘密鍵交換の2つの方式から適宜適切なものを選択して使用するようにしてもよい。 In the process of transmitting the random number RST on this high altitude link, it may be encrypted based on any encryption method that can ensure information theoretical safety, but may be encrypted by physical layer encryption, for example. As the physical layer cipher, an appropriate one is selected from the two methods of secret message transmission and secret key exchange based on the SN ratio of the unmanned aircraft 40-1 of the legitimate receiver and the SN ratio of the eavesdropper 83. May be used.

秘匿メッセージ伝送では、正規受信者としての無人航空機40−1のSN比が、盗聴者83のSN比より勝っていると判断できる場合に利用する。   The secret message transmission is used when it can be determined that the SN ratio of the unmanned aircraft 40-1 as a regular receiver is superior to the SN ratio of the eavesdropper 83.

秘匿メッセージ伝送を採用する場合、大型航空機3から無人航空機40−1に向けて一方向に乱数RSTを伝送する。このとき大型航空機3は、より確実な伝送を行うため、乱数RSTのコピーを複数用意し、これらをインターリーブにより無人航空機40−1に向けて伝送するようにしてもよい。無人航空機40−1における符号化復号化部52では、誤り訂正を施した後、それぞれ乱数RST (1)、RST (2)、RST (3)、・・・・、RST (k)を得ることが可能となる。 When the secret message transmission is employed, the random number RST is transmitted in one direction from the large aircraft 3 toward the unmanned aircraft 40-1. Large aircraft 3 this time, for more secure transmission, a copy of the random number R ST preparing a plurality may be transmitted toward the unmanned aircraft 40-1 these by interleaving. The encoding / decoding unit 52 in the unmanned aerial vehicle 40-1 performs error correction and then performs random numbers R ST (1) , R ST (2) , R ST (3) ,..., R ST (k ) Can be obtained.

乱数RSTと乱数RST (1)、RST (2)、RST (3)、・・・・、RST (k)とは互いに連関性がある程度存在しつつも、互いに相違している可能性があることから、これらとの間で整合を取るため、大型航空機3と、各無人航空機40−1は、図6に示すように互いに共通の乱数RHAを得るための処理動作を実行する。 Random number R ST and the random number R ST (1), R ST (2), R ST (3), ····, even while mutually associativity and R ST (k) is to some extent present, are different from each other Since there is a possibility, the large aircraft 3 and each unmanned aircraft 40-1 execute processing operations for obtaining a common random number R HA as shown in FIG. To do.

この秘匿メッセージ伝送では、インターリーブされた乱数RSTの複数のコピーを復元した後、残留誤りの刈り取りを行い、乱数データを抽出する。但し、複数の無人航空機40−1間で互いに通信路特性が相違することにより、実際に各無人航空機40−1が取得できる乱数データは、乱数RST (1)、RST (2)、RST (3)、・・・・、RST (k)となる。大型航空機3と各無人航空機40−1は、乱数RSTと、乱数RST (1)、RST (2)、・・・・、RST (k)との間で互いに連関性を確認しあうことにより、共通する乱数のサブセットRHAを得るためのネゴシエーションを行う。このネゴシエーションは公開通信路におけるメタデータDHAの送受信を介して行う。送受信するメタデータDHAには、何番目のビット位置を使用するか、何番目のビットをいかに平均化するとどの程度の誤りが生じるか等、互いのデータの連関性に関する情報のみを含ませることにより、公開された通信路上で決して乱数RST、RST (n)を開示又は示唆することなく、断片的な連関性に関する情報のみで確認し合うものとする。これにより、具体的な乱数RST、RST (n)の数値が外部に漏れることも無くなる。 This confidential message transmission, after restoring multiple copies of interleaved random number R ST, performs Reaper residual error, to extract the random number data. However, the random number data that can be actually acquired by each unmanned aerial vehicle 40-1 due to the difference in the channel characteristics among the plurality of unmanned aircraft 40-1 are random numbers R ST (1) , R ST (2) , R ST (3) ,..., R ST (k) . The large aircraft 3 and each unmanned aircraft 40-1 confirm the mutual relation between the random number R ST and the random numbers R ST (1) , R ST (2) , ..., R ST (k). By negotiating, a negotiation is performed to obtain a common subset R HA of random numbers. This negotiation is carried out through the transmission and reception of the metadata D HA in the public communication path. The metadata D HA to be transmitted / received should include only information relating to the mutual relationship of data such as what bit position is used and how much error is caused by averaging what bit. Thus, the random numbers R ST and R ST (n) are never disclosed or suggested on the public communication channel, and only the pieces of information relating to the fragmentary association are confirmed. As a result, specific random numbers R ST and R ST (n) do not leak to the outside.

大型航空機3では、これら各無人航空機40−1から送られてきたメタデータDHAに基づいて、乱数RSTと全ての無人航空機40−1における乱数RST (1)、RST (2)、RST (3)、・・・・、RST (k)との間で互いに共通するビット位置を判定する。そして、この判定したビット位置に関する情報を新たに盛り込んだメタデータDHAを生成し、これを各無人航空機40−1に対して送信する。このメタデータDHAを受信した各無人航空機40−1は、当該メタデータDHAに記述されている互いに共通するビット位置(残すビット位置)、又は廃棄するビット位置の情報に基づき、ビットの廃棄を行う。同様に大型航空機3は、互いに共通するビット位置にあるビットを残し、それ以外のビット位置にあるビットを廃棄する。これにより、大型航空機3と、全ての無人航空機40−1との間で、互いに共通の暗号鍵としての乱数データRHAが生成されることとなる。 In the large aircraft 3, the random number R ST and the random numbers R ST (1) , R ST (2) , R ST (2) in all the unmanned aircraft 40-1, based on the metadata D HA sent from each unmanned aircraft 40-1. Bit positions common to R ST (3) ,..., R ST (k) are determined. And the metadata DHA which newly included the information regarding this determined bit position is produced | generated, and this is transmitted with respect to each unmanned aircraft 40-1. Each unmanned aircraft 40-1 which has received the metadata D HA is common bit position to each other is described in the meta data D HA (left bit position), or based on the discarded bit position information, the bits discarded I do. Similarly, the large aircraft 3 leaves bits in bit positions common to each other and discards bits in other bit positions. As a result, random number data R HA as a common encryption key is generated between the large aircraft 3 and all the unmanned aircraft 40-1.

なお正規受信者としての無人航空機40−1のSN比が、盗聴者83のSN比より勝っている状態をうまく作り出すためには、大型航空機3と無人航空機40−1間の距離を測定し、或いは事前に通信距離を規定し、これら距離について無人航空機40−1における無線通信部51において予め規定されたエラーレートとなるように大型航空機3の無線通信部33の信号強度を調整するようにしてもよい。   In order to create a state in which the SN ratio of the unmanned aircraft 40-1 as a regular receiver is better than the SN ratio of the eavesdropper 83, the distance between the large aircraft 3 and the unmanned aircraft 40-1 is measured, Alternatively, the communication distance is defined in advance, and the signal strength of the radio communication unit 33 of the large aircraft 3 is adjusted so that the error rate defined in advance in the radio communication unit 51 in the unmanned aircraft 40-1 is set for these distances. Also good.

また、この高高度リンクにおいても、通信路が比較的劣悪な場合、盗聴者83のSN比が、正規受信者の無人航空機40−1のSN比よりも優れていると判断される場合には、物理レイヤ暗号における秘密鍵交換を行う。この秘密鍵交換では、大型航空機3側から上述と同様に乱数RSTを送信メッセージ(平文)とみなし、誤り訂正や盗聴者への漏洩を防ぐための適切な符号化を施して無人航空機40−1へ送信する。各無人航空機40−1は、取得した乱数RST (1)、RST (2)、・・・・、RST (k)に対して鍵蒸留処理を施す。その結果、この鍵蒸留のステップにおいても同様に公開通信路上で決して乱数RST、RST (n)を開示又は示唆することなく、メタデータDHAを介して断片的な属性情報のみで確認し合うものとする。これにより、このようなビット位置の送受信のみでは具体的な乱数RST、RST (n)の数値が外部に漏れることも無く、互いに共通の乱数RHAを生成することが可能となる。 Also, in this high altitude link, when the communication path is relatively poor, it is determined that the SN ratio of the eavesdropper 83 is superior to the SN ratio of the unmanned aircraft 40-1 of the authorized receiver. The secret key exchange in the physical layer encryption is performed. In this secret key exchange is regarded as a large aircraft 3 transmits the random number R ST in the same manner as described above from the side message (plain text), unmanned aerial vehicle is subjected to appropriate encoding in order to prevent leakage of the error correction and eavesdroppers 40- Send to 1. Each unmanned aerial vehicle 40-1 performs a key distillation process on the acquired random numbers R ST (1) , R ST (2) ,..., R ST (k) . As a result, in this key distillation step, the random number R ST , R ST (n) is never disclosed or suggested on the public communication channel, and only the fragment attribute information is confirmed through the metadata D HA. Fit. As a result, only by transmitting and receiving such bit positions, specific random numbers R ST and R ST (n) are not leaked to the outside, and a common random number R HA can be generated.

なお、この高高度リンクにおける物理レイヤ暗号の説明において、その他の処理動作方法は何れも成層圏リンクにおいて説明した方法を適用してもよいことは勿論である。   In the description of the physical layer encryption in the high altitude link, it is needless to say that any of the other processing operation methods may be the method described in the stratosphere link.

大型航空機3及び各無人航空機40−1は、上述のようにして高高度リンクで生成した共通の乱数RHAをそれぞれ保持しておく。無人航空機40−1は、この生成した乱数RHAを利用し、以下に説明する低高度リンクへ移行する。 The large aircraft 3 and each unmanned aircraft 40-1 hold the common random number R HA generated by the high altitude link as described above. The unmanned aerial vehicle 40-1 uses the generated random number R HA to shift to a low altitude link described below.

低高度リンクに移行した場合、図7に示すように第1の無人航空機層4−1における複数の各無人航空機40−1は、高高度リンクにおいて設定されたセキュアゾーンの範囲からそれぞれ逸脱し、互いに離間して第2の無人航空機層4−2の飛行高度まで降下する。その代わりに第2の無人航空機層4−2における無人航空機40−2は、第1の無人航空機層4−1の飛行高度まで上昇するようにしてもよい。また無人航空機40−1が降下するとともに、無人航空機40−2が上昇するようにしてもよい。   When the transition is made to the low altitude link, as shown in FIG. 7, each of the plurality of unmanned aircraft 40-1 in the first unmanned aircraft layer 4-1 deviates from the range of the secure zone set in the high altitude link, They are separated from each other and descend to the flight altitude of the second unmanned aircraft layer 4-2. Instead, the unmanned aircraft 40-2 in the second unmanned aircraft layer 4-2 may rise to the flight altitude of the first unmanned aircraft layer 4-1. Further, the unmanned aircraft 40-1 may descend and the unmanned aircraft 40-2 may rise.

複数の無人航空機40−1はそれぞれ低高度における各空域に分かれて降下する。低高度にある第2の無人航空機層4−2には、各空域につい複数の無人航空機40−2が飛行しているものとする。各空域まで降下した各無人航空機40−1に対して複数の無人航空機40−2が予め割り当てられているものとする。この各空域における複数の無人航空機40−2は、無人航空機40−1からの乱数列が重畳されたレーザ光や電波等の信号がブロードキャスト可能な範囲まで互いに接近する。   The plurality of unmanned aerial vehicles 40-1 descend in respective airspaces at low altitudes. It is assumed that a plurality of unmanned aircraft 40-2 are flying in each airspace in the second unmanned aircraft layer 4-2 at a low altitude. It is assumed that a plurality of unmanned aircraft 40-2 are assigned in advance to each unmanned aircraft 40-1 that has descended to each airspace. The plurality of unmanned aerial vehicles 40-2 in each airspace approach each other up to a range where a signal such as a laser beam or a radio wave superimposed with a random number sequence from the unmanned aerial vehicle 40-1 can be broadcast.

無人航空機40−1からブロードキャストされるレーザ光や電波は、放射角度をより絞り込むことでセキュアゾーンを形成し、複数の無人航空機40−2をこの狭領域に形成されたセキュアゾーンの領域においても互いに近接させた状態で停留させつつ飛行させる。上述したブロードキャストは、セキュアゾーンにある複数の無人航空機40−2に対して信号をワイヤレス送信するものであればいかなる概念も含まれるものである。このワイヤレス送信される信号は、図8に示すように何れかの方向に向けて指向性を持たせた状態で発信されることが前提である。   Laser light and radio waves broadcast from the unmanned aerial vehicle 40-1 form a secure zone by further narrowing the radiation angle, and a plurality of unmanned aircraft 40-2 can be connected to each other even in the secure zone region formed in this narrow region. Fly while stopping in close proximity. The broadcast described above includes any concept as long as the signal is wirelessly transmitted to a plurality of unmanned aircraft 40-2 in the secure zone. This wirelessly transmitted signal is assumed to be transmitted with directivity in any direction as shown in FIG.

この低高度リンクにおいても、無人航空機40−1及び/又は無人航空機40−2は、図8に示すように通信路につき、通信路特性評価を行う。この通信路特性評価方法は、高高度リンクと同様である。   Also in this low-altitude link, the unmanned aircraft 40-1 and / or the unmanned aircraft 40-2 perform the communication path characteristic evaluation on the communication path as shown in FIG. This channel characteristic evaluation method is the same as that for the high altitude link.

通信路特性評価を通じて、無人航空機40−1と複数の無人航空機40−2間に盗聴飛行体が存在しないこと等を確認した後、無人航空機40−1は、生成したRHAを平文として、これを符号化復号化部52にて符号化、暗号化し、無線通信部51を介してセキュアゾーン内にある複数の無人航空機40−2に対してブロードキャストする。 After confirming that there is no eavesdropping vehicle between the unmanned aircraft 40-1 and the plurality of unmanned aircraft 40-2 through the communication path characteristic evaluation, the unmanned aircraft 40-1 uses the generated R HA as plaintext. Is encoded and encrypted by the encoding / decoding unit 52 and broadcast to the plurality of unmanned aircraft 40-2 in the secure zone via the wireless communication unit 51.

複数の無人航空機40−2に向けてブロードキャストされた乱数RHAを平文として含む暗号文からなるデータは、各無人航空機40−2における無線通信部51により受信され、符号化復号化部52において復号化される。ここで各無人航空機40−2によって受信され復号化されることで得られた乱数を乱数RHAk (n)とする。この乱数RHAk (n)は、乱数RHAと完全に同一である場合もあるが、無線通信の環境に応じて必ずしも同一にならない場合もある。また、複数の無人航空機40−2間でも互いに通信環境が異なる場合もあることから、各無人航空機40−2間においても受信した乱数RHAk (n)が互いに相違する場合がある。以下、k個の無人航空機40−2が受信した乱数を、それぞれRHAk (1)、RHAk (2)、・・・・、RHAk (k)とする。 Data composed of ciphertext including the random number R HA broadcasted to a plurality of unmanned aircraft 40-2 as plaintext is received by the wireless communication unit 51 in each unmanned aircraft 40-2 and decrypted by the encoding / decoding unit 52. It becomes. Here, a random number obtained by being received and decrypted by each unmanned aerial vehicle 40-2 is set as a random number R HAk (n) . The random number R HAk (n) may be completely the same as the random number R HA , but may not necessarily be the same depending on the wireless communication environment. Further, since the communication environments may be different between the plurality of unmanned aircraft 40-2, the received random numbers R HAk (n) may be different from one another. Hereinafter, the random numbers received by the k unmanned aircraft 40-2 are R HAk (1) , R HAk (2) ,..., R HAk (k) , respectively.

この低高度リンクにおいて乱数RHAを送信する過程では、情報理論的安全性を担保できるいかなる暗号通信方法を適用してもよいが、例えば物理レイヤ暗号により暗号化にしてもよい。物理レイヤ暗号としては、正規受信者の無人航空機40−2のSN比と、盗聴者83のSN比とに基づいて、秘匿メッセージ伝送と秘密鍵交換の2つの方式から適宜適切なものを選択して使用するようにしてもよい。秘密メッセージ伝送と秘密鍵交換の具体的な方法は、高高度リンクと同様であるため説明は省略するが、何れの方式においても、無人航空機40−1から送信した乱数RHAと各無人航空機40−2が受信した乱数RHAk (1)、RHAk (2)、RHAk (3)、・・・・、RHAk (k)とが互いに連関しつつも、互いに相違している可能性があることから、これらとの間で整合を取るため、無人航空機40−1と、各無人航空機40−2は、図8に示すように互いに共通の乱数RLA (k)を得るための処理動作を実行する。この処理動作は、高高度リンクと同様に無人航空機40−1と各無人航空機40−2との間で互いに共通する乱数のサブセットRLA (k)を得るため、互いに連関性を確認しあうためのネゴシエーションを行う。このネゴシエーションは公開通信路におけるメタデータDLAkの送受信を介して行うようにしてもよい。送受信するメタデータDLAkには、何番目のビット位置を使用するか、何番目のビットをいかに平均化するとどの程度の誤りが生じるか等、連関性に関する情報のみを含ませることにより、公開された通信路上で決して乱数RHA、RHAk (n)を開示又は示唆することなく、断片的な連関性に関する情報のみで確認し合うものとする。これにより、具体的な乱数RHA、RHAk (n)の数値が外部に漏れることも無くなる。 In the process of transmitting the random number R HA on this low-altitude link, any encryption communication method that can ensure information theoretical security may be applied, but encryption may be performed by physical layer encryption, for example. As the physical layer cipher, an appropriate one is selected from the two methods of secret message transmission and secret key exchange based on the SN ratio of the unmanned aircraft 40-2 of the legitimate receiver and the SN ratio of the eavesdropper 83. May be used. The specific method of secret message transmission and secret key exchange is the same as that of the high altitude link, and thus the description thereof will be omitted. In any method, the random number R HA transmitted from the unmanned aerial vehicle 40-1 and each unmanned aircraft 40 -2 received random numbers R HAk (1) , R HAk (2) , R HAk (3) ,..., R HAk (k) may be related to each other but may be different from each other. For this reason, in order to obtain a match between them, the unmanned aircraft 40-1 and each unmanned aircraft 40-2 perform processing operations for obtaining a common random number R LA (k) as shown in FIG. Execute. This processing operation obtains a subset R LA (k) of random numbers common to the unmanned aerial vehicle 40-1 and each unmanned aerial vehicle 40-2 in the same manner as the high altitude link, so that the relevance can be confirmed. Negotiate This negotiation may be performed through transmission / reception of the metadata D LAk in the public communication path. The metadata D LAk to be transmitted / received is disclosed by including only information relating to relevance such as what bit position is used and how much error is caused by averaging what bit. It is assumed that the random numbers R HA and R HAk (n) are never disclosed or suggested on the communication channel , and only the pieces of information relating to the fragmentary association are confirmed. As a result, the specific random numbers R HA and R HAk (n) are not leaked to the outside.

無人航空機40−1には、その配下にある全ての無人航空機40−2との間でネゴシエーションを行っており、或いはメタデータDLAkを受信しているため、互いの乱数間の連関性を把握できているため、乱数RHAと全ての無人航空機40−2における乱数RHAk (1)、RHAk (2)、RHAk (3)、・・・・、RHAk (k)との間で互いに共通するビット位置を判定することができる。そして、この判定したビット位置に関する情報を新たに盛り込んだメタデータDHAk (k)を生成し、これを各無人航空機40−2に対して送信する。このメタデータDHAk (k)を受信した各無人航空機40−2は、当該メタデータDHAk (k)に記述されている互いに共通するビット位置(残すビット位置)、又は廃棄するビット位置の情報に基づき、ビットの廃棄を行う。同様に無人航空機40−1は、互いに共通するビット位置にあるビットを残し、それ以外のビット位置にあるビットを廃棄する。これにより、無人航空機40−1と全ての無人航空機40−2との間で互いに共通の暗号鍵としての乱数データRLA (k)が生成されることとなる。 Unmanned aerial vehicle 40-1 is negotiating with all unmanned aerial vehicles 40-2 under its control, or receives metadata D LAk. Between the random number R HA and the random numbers R HAk (1) , R HAk (2) , R HAk (3) ,..., R HAk (k) in all unmanned aircraft 40-2 Bit positions that are common to each other can be determined. Then, metadata D HAk (k) in which information relating to the determined bit position is newly included is generated and transmitted to each unmanned aircraft 40-2. Each unmanned aircraft 40-2 which has received the metadata D HAk (k) is a common bit position to each other is described in the meta data D HAk (k) (left bit position), or information of bit positions to be discarded Based on the above, the bits are discarded. Similarly, unmanned aerial vehicle 40-1 leaves bits in bit positions common to each other and discards bits in other bit positions. As a result, random number data R LA (k) as a common encryption key is generated between the unmanned aerial vehicle 40-1 and all the unmanned aerial vehicles 40-2.

なお正規受信者としての無人航空機40−2のSN比が、盗聴者83のSN比より勝っている状態をうまく作り出すためには、無人航空機40−1と無人航空機40−2間の距離を測定し、或いは事前に通信距離を規定し、これら距離について無人航空機40−2における無線通信部51において予め規定されたエラーレートとなるように無人航空機40−1の無線通信部51の信号強度を調整するようにしてもよい。   In order to create a state in which the SN ratio of the unmanned aircraft 40-2 as a regular receiver is better than the SN ratio of the eavesdropper 83, the distance between the unmanned aircraft 40-1 and the unmanned aircraft 40-2 is measured. Alternatively, the communication distance is defined in advance, and the signal strength of the wireless communication unit 51 of the unmanned aircraft 40-1 is adjusted so that the error rate defined in advance in the wireless communication unit 51 of the unmanned aircraft 40-2 is obtained for these distances. You may make it do.

また、この低高度リンクにおいても、通信路が比較的劣悪な場合、盗聴者83のSN比が、正規受信者の無人航空機40−2のSN比よりも優れていると判断される場合には、物理レイヤ暗号における秘密鍵交換を行う。この秘密鍵交換の具体的な方法は、高高度リンクと同様である。   Also, in this low altitude link, if the communication path is relatively poor, it is determined that the SN ratio of the eavesdropper 83 is superior to the SN ratio of the unmanned aircraft 40-2 of the authorized receiver. The secret key exchange in the physical layer encryption is performed. The specific method of this secret key exchange is the same as that of the high altitude link.

なお、この低高度リンクにおける物理レイヤ暗号の説明において、その他の処理動作方法は何れも成層圏リンク、高高度において説明した方法を適用してもよいことは勿論である。   In the description of the physical layer cipher in the low altitude link, it is needless to say that any of the other processing operation methods may apply the method described in the stratospheric link and the high altitude.

各空域について、この無人航空機40−1と複数の無人航空機40−2との間で上述した処理を実行することにより、個々の空域における無人航空機40−2において互いに共通の暗号鍵としての乱数データRLA (k)が生成された状態となる。 By executing the above-described processing between the unmanned aircraft 40-1 and the plurality of unmanned aircraft 40-2 for each airspace, random data as an encryption key common to the unmanned aircraft 40-2 in each airspace R LA (k) is generated.

無人航空機40−1及び複数の無人航空機40−2は、上述のようにして低高度リンクで生成した共通の乱数RLA (k)をそれぞれ保持しておく。各無人航空機40−2は、この生成した乱数RLA (k)を利用し、以下に説明する地上リンクへ移行する。 The unmanned aircraft 40-1 and the plurality of unmanned aircraft 40-2 each hold a common random number R LA (k) generated by the low-altitude link as described above. Each unmanned aerial vehicle 40-2 uses the generated random number R LA (k) to shift to a ground link described below.

地上リンクに移行した場合、図9に示すように第2の無人航空機層4−2における複数の各無人航空機40−2は、低高度リンクにおいて設定されたセキュアゾーンの範囲からそれぞれ逸脱し、互いに離間して地上局5の飛行高度まで降下する。各無人航空機40−2は、自身が管轄する地上局5がそれぞれ割り当てられている。このため、低高度リンクにおいて互いに近接していた複数の無人航空機40−2は、互いに離散し、それぞれの管轄下にある地上局5へ飛行していくこととなる。なお、一の無人航空機40−2に対して必ずしも一の地上局5が割り当てられている場合に限定されるものではなく、一の無人航空機40−2に対して複数の地上局5が割り当てられるものであってもよい。   When moving to the ground link, as shown in FIG. 9, each of the plurality of unmanned aircraft 40-2 in the second unmanned aircraft layer 4-2 deviates from the range of the secure zone set in the low altitude link, and It is separated and descends to the flight altitude of the ground station 5. Each unmanned aerial vehicle 40-2 is assigned with a ground station 5 that it has jurisdiction over. Therefore, the plurality of unmanned aircraft 40-2 that are close to each other in the low-altitude link are separated from each other and fly to the ground stations 5 under their jurisdiction. In addition, it is not necessarily limited to the case where one ground station 5 is assigned to one unmanned aircraft 40-2, and a plurality of ground stations 5 are assigned to one unmanned aircraft 40-2. It may be a thing.

各無人航空機40−2は、乱数列を重畳させたレーザ光や電波等の信号がブロードキャスト可能な範囲まで互いに接近する。   Each unmanned aerial vehicle 40-2 approaches each other to the extent that a signal such as a laser beam or a radio wave on which a random number sequence is superimposed can be broadcast.

この地上リンクにおいても、無人航空機40−2及び/又は地上局5は、通信路につき、通信路特性評価を行う。この通信路特性評価方法は、高高度リンク、低高度リンクと同様である。ちなみにこの地上リンクにおいて通信路特性評価を省略するようにしてもよい。   Also in this ground link, the unmanned aerial vehicle 40-2 and / or the ground station 5 performs communication path characteristic evaluation for each communication path. This channel characteristic evaluation method is the same as the high altitude link and the low altitude link. Incidentally, the communication path characteristic evaluation may be omitted in the ground link.

通信路特性評価を通じて、無人航空機40−2と地上局5間に盗聴飛行体が存在しないこと等を確認した後、無人航空機40−2は、生成したRLA (k)を平文として、これを符号化復号化部52にて符号化、暗号化し、無線通信部51を介して地上局5に対してブロードキャストする。このブロードキャストは、地上局5に対して信号をワイヤレス送信するものであればいかなる概念も含まれるものである。こ After confirming that there is no eavesdropping aircraft between the unmanned aerial vehicle 40-2 and the ground station 5 through the channel characteristic evaluation, the unmanned aerial vehicle 40-2 uses the generated R LA (k) as plaintext. The data is encoded and encrypted by the encoding / decoding unit 52 and broadcast to the ground station 5 via the wireless communication unit 51. This broadcast includes any concept as long as the signal is wirelessly transmitted to the ground station 5. This

複数の無人航空機40−2に向けてブロードキャストされた乱数RLA (k)を平文として含む暗号文からなるデータは、地上局5により受信され、復号化される。この地上リンクにおいて乱数RLA (k)を送信する過程で、例えば物理レイヤ暗号により暗号化するようにしてもよい。物理レイヤ暗号としては、正規受信者である地上局5のSN比と、盗聴者83のSN比とに基づいて、秘匿メッセージ伝送と秘密鍵交換の2つの方式から適宜適切なものを選択して使用するようにしてもよい。秘密メッセージ伝送と秘密鍵交換の具体的な方法は、高高度リンクや低高度リンクと同様であるため説明は省略する。 Data composed of ciphertext including the random number R LA (k) broadcasted to the plurality of unmanned aircraft 40-2 as plaintext is received by the ground station 5 and decrypted. In the process of transmitting the random number R LA (k) on this terrestrial link, for example, encryption may be performed by physical layer encryption. As the physical layer cipher, an appropriate one is selected from the two methods of secret message transmission and secret key exchange based on the SN ratio of the ground station 5 as a legitimate receiver and the SN ratio of the eavesdropper 83. It may be used. The specific methods of secret message transmission and secret key exchange are the same as those for the high altitude link and the low altitude link, and thus description thereof is omitted.

ここで各地上局5によって受信され復号化されることで得られた乱数を乱数Rn (k)とする。この乱数Rn (k)における上付の(k)は、無人航空機40−2の各空域に対応した番号である。また下付のnは、それぞれの地上局5毎に割り当てられた番号である。k個の各空域において、それぞれi個の地上局5が存在するとき、図10に示すように、その乱数Rn (k)は、それぞれR1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)となる。この乱数Rn (k)は、乱数RLA (k)と完全に同一である場合もあるが、無線通信の環境に応じて必ずしも同一にならない場合もある。また、地上局5間でも互いに通信環境が異なる場合もあることから、各地上局5間においても受信した乱数Rn (k)が互いに相違する場合がある。但し、これらR1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)は、あくまで乱数RLA (k)に基づくものであるところ、少なくともある程度は互いに連関するものであり、また乱数RLA (k)に対しても連関するものである。 Here, a random number obtained by being received and decoded by each ground station 5 is set as a random number R n (k) . The superscript (k) in the random number R n (k) is a number corresponding to each airspace of the unmanned aircraft 40-2. The subscript n is a number assigned to each ground station 5. When there are i ground stations 5 in k airspaces, as shown in FIG. 10, the random numbers R n (k) are R 1 (1) , R i (1), respectively. , R 1 (2), ·· , R i (2), R 1 (k), ··, the R i (k). The random number R n (k) may be completely the same as the random number R LA (k) , but may not necessarily be the same depending on the wireless communication environment. Further, since the communication environments may be different between the ground stations 5, the received random numbers R n (k) may be different between the ground stations 5. However, these R 1 (1), ··, R i (1), R 1 (2), ··, R i (2), R 1 (k), ··, R i (k) is only It is based on the random number R LA (k) , but is at least partially related to each other, and is also related to the random number R LA (k) .

各地上局5は、図10に示すようにそれぞれメタデータを生成する。各地上局5においてR1 (1)に応じたメタデータをD1 (1)とし、R2 (1)に応じたメタデータをD2 (1)とし、Ri (1)に応じたメタデータをDi (1)とし、Rn (k)に応じたメタデータをDn (k)とする。地上局5は、図11に示すように生成した各メタデータD1 (1)、・・、Di (1)、D1 (2)、・・、Di (2)、D1 (k)、・・、Di (k)を中央基地局6に送信する。これらメタデータDn (k)も同様に、何番目のビット位置を使用するか、何番目のビットをいかに平均化するとどの程度の誤りが生じるか等の情報のみを含ませることにより、公開された通信路上で決して乱数Rn (k)を開示又は示唆することなく、断片的な属性情報のみで確認し合うものとする。また、中央基地局6においても同様に各地上局5に対してメタデータを送信することにより、互いに共通するビット位置を相互に確認しあう。中央基地局6は、全ての地上局からのメタデータDn (k)を受信することができるため、全ての地上局5間において互いに共通するビットの位置や互いに相違するビットの位置等を把握することができる。 Each ground station 5 generates metadata as shown in FIG. In each ground station 5, metadata corresponding to R 1 (1) is set to D 1 (1) , metadata corresponding to R 2 (1) is set to D 2 (1), and metadata corresponding to R i (1) is set. The data is D i (1), and the metadata corresponding to R n (k) is D n (k) . The ground station 5 generates each metadata D 1 (1) , D i (1) , D 1 (2) , D i (2) , D 1 (k ) generated as shown in FIG. ), and transmits · ·, D i (k) to the central base station 6. Similarly, the metadata D n (k) is also disclosed by including only information such as what bit position is used and how much error is caused by averaging what bit. It is assumed that the random numbers R n (k) are never disclosed or suggested on the communication channel, and are confirmed only with fragmented attribute information. Similarly, the central base station 6 transmits metadata to the ground stations 5 in the same manner, thereby mutually confirming bit positions common to each other. Since the central base station 6 can receive the metadata D n (k) from all the ground stations, the central base station 6 grasps the positions of the bits common to all the ground stations 5 and the positions of the bits different from each other. can do.

中央基地局6は、図11に示すように、これら全ての地上局5間から吸い上げたメタデータDn (k)に基づいて、最終メタデータDfinalを作成し、これを衛星2に向けて送信する。この最終メタデータDfinalは、全ての地上局5において共通するビットの位置に関する情報が反映されたものであるが、具体的なデータの内容としては、上述と同様に何番目のビット位置を使用するか、何番目のビットをいかに平均化するとどの程度の誤りが生じるか等の互いの連関性に関する情報のみを含ませることにより、公開された通信路上で決して乱数Rn (k)を開示又は示唆しないようにする。 As shown in FIG. 11, the central base station 6 creates final metadata D final based on the metadata D n (k) sucked up between all these ground stations 5, and sends this to the satellite 2. Send. This final metadata D final reflects information on the bit position common to all the ground stations 5, but as the specific data content, what bit position is used as described above. By disclosing only the information on the mutual relations such as how many bits are averaged and how much error is generated, the random number R n (k) is never disclosed on the public communication channel. Do not suggest.

衛星2は、このような最終メタデータDfinalを衛星通信部23を介して受信し、自身が保有している乱数データRSTと照合する。最終メタデータDfinalは、各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で共通しているビットのビット位置が反映されている。このため衛星2は、この最終メタデータDfinalを取得することにより、乱数データRSTと各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で共通しているビットのビット位置を確認することが可能となり、ひいては互いの連関性を確認することが可能となる。 The satellite 2 receives such final metadata D final via the satellite communication unit 23 and collates with the random number data RST held by itself. The final metadata D final is the random number R 1 each ground station 5 acquires (1), ··, R i (1), R 1 (2), ··, R i (2), R 1 (k) ,..., R i (k) are reflected in the bit positions of the common bits. For this reason, the satellite 2 acquires the final metadata D final , whereby the random number data R ST and the random numbers R 1 (1) ,..., R i (1) , R 1 (2 ) acquired by each ground station 5 are obtained. ), ··, R i (2 ), R 1 (k), ··, it is possible to verify the commonly has a bit position of the bit with the R i (k), and thus mutual relevancy Can be confirmed.

衛星2は、最後に地上局5に対して送信すべきメタデータDfinal´を生成する。このメタデータDfinal´は、RSTと各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で共通しているビットのビット位置に関する情報が反映されている。このメタデータDfinal´においても上述と同様に何番目のビット位置を使用するか、何番目のビットをいかに平均化するとどの程度の誤りが生じるか等の連関性に関する情報のみが含まれていることは勿論である。衛星2は、生成したメタデータDfinal´に含ませた内容に基づいて乱数RSTから新たに乱数Rを生成する。また衛星2は、衛星通信部23を介して全ての地上局5に対して図12に示すようにメタデータDfinal´をブロードキャストすることにより送信する。 The satellite 2 finally generates metadata D final ′ to be transmitted to the ground station 5. The metadata D final 'is a random number R 1 R ST and the ground station 5 acquires (1), ··, R i (1), R 1 (2), ··, R i (2), R Information on the bit positions of bits common to 1 (k) ,..., R i (k) is reflected. This metadata D final 'also contains only information relating to the relevance such as what bit position is used as in the above, how many bits are averaged and how much error occurs. Of course. The satellite 2 newly generates a random number R from the random number R ST based on the contents included in the generated metadata D final ′. The satellite 2 transmits the broadcast data by broadcasting the metadata D final 'to all the ground stations 5 via the satellite communication unit 23 as shown in FIG.

全ての地上局5は、衛星2からブロードキャストされてくるメタデータDfinal´を受信し、これに基づいて新たに乱数Rを生成する。メタデータDfinal´は、RSTと各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で共通しているビットのビット位置に関する情報が反映されていることから、これに基づくことにより、衛星2及び全ての地上局5との間で互いに共通する暗号鍵としての乱数Rを整合させることが可能となる。特にこの乱数Rの生成は、RSTやRi (k)との間で共通のビットのみ残し、互いに相違するビットを削除するのみで実現できる。その共通のビットのみ残す処理を行うことで、上述した共通の乱数Rが作り出されることとなる。これにより、衛星2と各地上局5とは、最終的には互いに共通する乱数データRが共有されることとなる。なおメタデータDfinal、Dfinal´の送受信を通じて、RSTと各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で互いに連関性を確認することができるのであれば、他のいかなる方法を使用してもよい。 All the ground stations 5 receive the metadata D final ′ broadcasted from the satellite 2 and newly generate a random number R based on the metadata D final ′. Metadata D final 'is a random number R 1 (1) where R ST and the ground station 5 obtains, ··, R i (1) , R 1 (2), ··, R i (2), R 1 (k) ,..., R i (k) is reflected in the information on the bit position of the common bit, and based on this, the satellite 2 and all the ground stations 5 It is possible to match the random number R as an encryption key common to each other. In particular, the generation of the random number R can be realized by leaving only the bits that are common to R ST and R i (k) and deleting different bits. By performing the process of leaving only the common bits, the common random number R described above is generated. As a result, the satellite 2 and each ground station 5 eventually share the common random number data R. Note metadata D final, through transmission and reception of D final ', the random number R 1 R ST and the ground station 5 acquires (1), ··, R i (1), R 1 (2), ··, R i (2) Any other method may be used as long as it is possible to confirm the relationship between R 1 (k) ,..., R i (k) .

特にこのRST及びRi (k)は、そもそも初期乱数R0を基調として生成されたものであるから、互いに連関しており、共通しているビットが存在することは勿論であり、互いに連関性の高い乱数列となっている。このため、メタデータの簡単な送受信を通じて互いに共通するビットを見つけられる可能性が高い。 In particular, since R ST and R i (k) are originally generated based on the initial random number R 0 , they are associated with each other, and of course there is a common bit. It is a highly random number sequence. For this reason, there is a high possibility that common bits can be found through simple transmission and reception of metadata.

このため、衛星2と各地上局5とは、この乱数Rを暗号鍵としたワンタイムパット暗号を作成して送受信することにより、情報理論的安全性を保証した暗号通信を行うことができる。特に衛星2側において初期乱数生成部21を介して初期乱数R0を無限に作り出すことができるため、これが枯渇してしまう虞も無くなる。衛星2は一度打ち上げてしまうと途中で乱数の補充が殆ど不可能となるが、本発明によれば、衛星2から作り出した初期乱数R0に基づいて、衛星2と各地上局5との間で互いに共通の暗号鍵としての新しい乱数Rを継続的に作り出すことが可能となる。更に本発明によれば各リンク間における暗号通信を、上述した物理レイヤ暗号を用いることでシステム全体につき完全に情報理論的安全性を保証し得るワンタイムパッド暗号に基づく暗号通信を続けることが可能となる。更に衛星2は、地上に張り巡らされた複数の地上局5との間でいわゆる1対多のワンタイムパッド暗号に基づく暗号通信を継続することも可能となる。 For this reason, the satellite 2 and each ground station 5 can perform encrypted communication that guarantees information theoretical safety by creating and transmitting and receiving a one-time pat code using the random number R as an encryption key. In particular, since the initial random number R 0 can be generated infinitely via the initial random number generation unit 21 on the satellite 2 side, there is no possibility that it will be exhausted. Once the satellite 2 is launched, it is almost impossible to replenish random numbers along the way. However, according to the present invention, between the satellite 2 and each ground station 5 based on the initial random number R 0 generated from the satellite 2. Thus, it is possible to continuously generate new random numbers R as common encryption keys. Furthermore, according to the present invention, it is possible to continue encryption communication based on the one-time pad encryption that can guarantee the information theoretical safety for the entire system by using the above-described physical layer encryption for the encryption communication between the links. It becomes. Furthermore, the satellite 2 can also continue encryption communication based on a so-called one-to-many one-time pad encryption with a plurality of ground stations 5 spread over the ground.

実際に運用する際の情報理論的安全性を強化する方法としては、最終的に共有した乱数データRを適切に分割してR'、R"を用意し、乱数R'を用いてFisher-Yatesのシャッフルと呼ばれるランダム並べ替えをR"に施したものをR'''とし、これを暗号鍵として用いるようにしてもよい。   As a method for enhancing the information theoretical safety in actual operation, the finally shared random number data R is appropriately divided to prepare R ′ and R ″, and the Fisher-Yates using the random number R ′. R '' 'is a random permutation called R' '' that may be used as an encryption key.

なお本発明は、衛星2と地上局5との間で共通の乱数Rを生成して共有させることを目的としているが、これに限定されるものではない。大型航空機3と地上局5との間で共通の乱数Rを生成して互いに共有させるようにしてもよい。   Although the present invention aims to generate and share a common random number R between the satellite 2 and the ground station 5, it is not limited to this. A common random number R may be generated between the large aircraft 3 and the ground station 5 and shared with each other.

かかる場合には、暗号鍵共有システム1において衛星2の構成並びに成層圏リンクを省略し、衛星2側において初期乱数R0を生成する代わりに、大型航空機3において初期乱数RSTを生成する。その後は高高度リンクにおける処理動作を同様に実行することにより、大型航空機3において乱数RHAを取得する。低高度リンク、地上リンクは、上述と同様であるが、中央基地局6は、全ての地上局5間から吸い上げたメタデータDn (k)に基づいて、最終メタデータDfinalを作成し、これを大型航空機3に向けて送信する。 In such a case, the configuration of the satellite 2 and the stratospheric link are omitted in the encryption key sharing system 1, and the initial random number R ST is generated in the large aircraft 3 instead of generating the initial random number R 0 on the satellite 2 side. Thereafter, the random number R HA is acquired in the large aircraft 3 by executing the processing operation in the high altitude link in the same manner. The low-altitude link and the ground link are the same as described above, but the central base station 6 creates final metadata D final based on the metadata D n (k) sucked from all the ground stations 5, This is transmitted to the large aircraft 3.

大型航空機3は、最終メタデータDfinalを無線通信部33を介して受信し、自身が保有している乱数データRHAと照合する。大型航空機3は、最終メタデータDfinalを取得することにより、乱数データRHAと各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で共通しているビットのビット位置を確認することが可能となる。 The large aircraft 3 receives the final metadata D final via the wireless communication unit 33 and collates with the random number data R HA held by itself. The large aircraft 3 obtains the final metadata D final , so that the random number data R HA and the random numbers R 1 (1) ,..., R i (1) , R 1 (2) , .., R i (2) , R 1 (k) ,..., R i (k) can be checked for the bit positions of the common bits.

大型航空機3は、最後に地上局5に対して送信すべきメタデータDfinal´を生成する。このメタデータDfinal´は、RHAと各地上局5が取得した乱数R1 (1)、・・、Ri (1)、R1 (2)、・・、Ri (2)、R1 (k)、・・、Ri (k)との間で共通しているビットのビット位置に関する情報が反映されている。大型航空機3は、生成したメタデータDfinal´に含ませた内容に基づいて乱数RHAから新たに乱数Rを生成する。また大型航空機3は、無線通信部33を介して全ての地上局5に対してメタデータDfinal´を送信する。 The large aircraft 3 generates metadata D final 'to be transmitted to the ground station 5 at the end. This metadata D final ′ includes R HA and random numbers R 1 (1) , R i (1) , R 1 (2) , R i (2) , R acquired by each ground station 5. Information on the bit positions of bits common to 1 (k) ,..., R i (k) is reflected. The large aircraft 3 newly generates a random number R from the random number R HA based on the contents included in the generated metadata D final ′. The large aircraft 3 transmits the metadata D final 'to all the ground stations 5 via the wireless communication unit 33.

全ての地上局5は、大型航空機3から送信されてくるメタデータDfinal´を受信する。そして上述と同様に大型航空機及び全ての地上局5との間で互いに共通する暗号鍵としての乱数Rを共有させることが可能となる。 All the ground stations 5 receive the metadata D final ′ transmitted from the large aircraft 3. In the same manner as described above, it is possible to share a random number R as a common encryption key between the large aircraft and all the ground stations 5.

また上述した実施の形態において、無人航空機層4は、第1の無人航空機層4−1及び第2の無人航空機層4−2の2層に亘って構成される場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではない。第1の無人航空機層4−1と第2の無人航空機層4−2の間に中継用の無人航空機層4を1層以上に亘り挿入するようにしてもよい。この中継用の無人航空機層4の処理動作方法は、上述した低高度リンクと同様である。   In the embodiment described above, the unmanned aerial vehicle layer 4 has been described by taking as an example a case where the unmanned aircraft layer 4 is configured to cover two layers of the first unmanned aircraft layer 4-1 and the second unmanned aircraft layer 4-2. However, the present invention is not limited to this. One or more unmanned aircraft layers 4 for relay may be inserted between the first unmanned aircraft layer 4-1 and the second unmanned aircraft layer 4-2. The processing operation method of the unmanned aerial vehicle layer 4 for relaying is the same as that of the low-altitude link described above.

また本発明によれば、無人航空機層4を第1の無人航空機層4の1層で構成するようにしてもよい。かかる場合には、第1の無人航空機層4における無人航空機40−1は、高高度リンクを終了させた後に、地上局5の直上まで降下し、地上リンクにおける処理動作を、第2の無人航空機40−2の代替として無人航空機40−1が行うこととなる。   Further, according to the present invention, the unmanned aerial vehicle layer 4 may be constituted by one layer of the first unmanned aircraft layer 4. In such a case, the unmanned aerial vehicle 40-1 in the first unmanned aerial vehicle layer 4 descends to a position directly above the ground station 5 after finishing the high altitude link, and performs the processing operation on the ground link to the second unmanned aerial vehicle. An unmanned aerial vehicle 40-1 will be used as an alternative to 40-2.

また本発明によれば、高高度リンクや低高度リンクにおいて、他の航空機から送信されてくる無線信号を複数の無人航空機40を介して伝送するための無人航空機による信号伝送システムとして具現化されるものであってもよい。   Further, according to the present invention, it is embodied as a signal transmission system by an unmanned aerial vehicle for transmitting a radio signal transmitted from another aircraft via a plurality of unmanned aircraft 40 in a high altitude link and a low altitude link. It may be a thing.

高高度リンクにおいては、上空を飛行する大型航空機3から発信された指向性を有する無線信号を受信可能なセキュアゾーンの範囲まで複数の無人航空機40−1を互いに接近させる。そしてセキュアゾーンにて大型航空機3からの無線信号を受信した無人航空機40−1は、当該セキュアゾーンの範囲から逸脱して互いに離間して飛行することで当該無線信号を伝送する。   In the high altitude link, a plurality of unmanned aircraft 40-1 are brought close to each other up to a secure zone range in which a radio signal having directivity transmitted from a large aircraft 3 flying over the sky can be received. The unmanned aerial vehicle 40-1 that has received the radio signal from the large aircraft 3 in the secure zone transmits the radio signal by flying away from the range of the secure zone.

同様に低高度リンクにおいては、上空を飛行する無人航空機40−1から発信された指向性を有する無線信号を受信可能なセキュアゾーンの範囲まで複数の無人航空機40−2を互いに接近させる。そしてセキュアゾーンにて無人航空機40−1からの無線信号を受信した無人航空機40−2は、当該セキュアゾーンの範囲から逸脱して互いに離間して飛行することで当該無線信号を伝送する。   Similarly, in the low-altitude link, the plurality of unmanned aircraft 40-2 are brought close to each other up to the range of a secure zone in which a radio signal having directivity transmitted from the unmanned aircraft 40-1 flying in the sky can be received. The unmanned aerial vehicle 40-2 that has received the radio signal from the unmanned aerial vehicle 40-1 in the secure zone transmits the radio signal by flying away from the range of the secure zone.

即ち、高高度リンク、低高度リンク何れにおいても、無人航空機40に対して上空を飛行する他の飛行機(無人航空機40、大型航空機3)から発信された指向性を有する無線信号を受信可能なセキュアゾーンの範囲まで互いに近接するものであれば、いかなる形態で具現化されるものであってもよい。   That is, in both the high altitude link and the low altitude link, a secure wireless signal capable of receiving a radio signal having directivity transmitted from another plane (unmanned aircraft 40, large aircraft 3) flying above the unmanned aircraft 40. It may be embodied in any form as long as it is close to each other up to the zone.

このとき、送信される無線信号は、上述した乱数に限定されるものではなく、いかなるものであってもよい。また送信される無線信号は、暗号化されている場合に限定されるものではなく、暗号化されていない状態も含む。   At this time, the radio signal to be transmitted is not limited to the above-described random number, and may be any signal. The transmitted radio signal is not limited to being encrypted, and includes a state where the signal is not encrypted.

上述のような無人航空機40の動作を実現できることで通常の無線信号の伝送はできることは勿論である。また本発明を適用した暗号鍵共有システム1の高高度リンク、低高度リンクにおいても、ビームや電波に指向性を持たせて絞り込んだセキュアゾーンに無人航空機40を飛行させて無線通信することにより、他の無人航空機により傍受されること無く安全に伝送させることが可能となる。   Of course, it is possible to transmit a normal radio signal by realizing the operation of the unmanned aerial vehicle 40 as described above. Further, even in the high altitude link and the low altitude link of the encryption key sharing system 1 to which the present invention is applied, the unmanned aerial vehicle 40 is made to fly in a secure zone narrowed down by giving directivity to beams and radio waves, thereby performing wireless communication. It is possible to transmit safely without being intercepted by other unmanned aircraft.

更に本発明は、図13に示すように地上又は地上付近におけるワイヤレス暗号通信においても同様に適用することができる。地上に設置された他の設備としでの中央制御局103が衛星2としての役割を担い、初期乱数RSTを生成し、これを1階層以上からなる移動体層104に向けて暗号通信する。初期乱数RSTに基づいた乱数RST (k)を受信した移動体層104中の移動体141は、上述した無人航空機40であってもよいし、地上を走行する車両、或いは海上を移動する船舶、更には人間も含めて移動可能ないかなる対象物を含む概念である。 Further, the present invention can be similarly applied to wireless encryption communication on or near the ground as shown in FIG. The central control station 103 as another facility installed on the ground plays a role as the satellite 2, generates an initial random number R ST, and performs encrypted communication toward the mobile layer 104 composed of one or more layers. The moving body 141 in the moving body layer 104 that has received the random number R ST (k) based on the initial random number R ST may be the above-described unmanned aircraft 40, a vehicle traveling on the ground, or traveling on the sea. It is a concept that includes any object that can move, including ships and even humans.

移動体141は、中央制御局との間で上記初期乱数RST及び上記乱数RST (k)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RHAを生成してこれを共有する。 The mobile unit 141 generates a common random number R HA by transmitting and receiving information on the association between the initial random number R ST and the random number R ST (k) to and from the central control station. Share

移動体層104は、上述と同様に乱数RHAを中継させることにより末端移動体105に対して上記乱数RHAに基づく乱数RLA (k)を暗号通信する。末端移動体105も移動体141と同様に移動可能ないかなる対象物を含む概念である。 The mobile layer 104 performs cryptographic communication of the random number R LA (k) based on the random number R HA to the terminal mobile unit 105 by relaying the random number R HA in the same manner as described above. Similarly to the moving body 141, the terminal moving body 105 is a concept including any object that can move.

末端移動体105は、乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信する。そして、上述した衛星2と地上局5と同様に末端移動体105と中央制御局103とは、でそれぞれが保有する乱数Rn (k)とRHA間の互いの連関性に関する情報の送受信を行う。この連関性に関する情報は、衛星2と地上局5と同様にメタデータDfinal、Dfinal´を互いに送受信するようにしてもよい。これにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有することができる。 The terminal mobile unit 105 receives a random number R n (k) based on the random number R LA (k) . Then, like the satellite 2 and the ground station 5 described above, the terminal mobile unit 105 and the central control station 103 transmit and receive information on the mutual relationship between the random numbers R n (k) and R HA held by each of them. Do. Information regarding this association may be transmitted / received between the metadata D final and D final ′, similar to the satellite 2 and the ground station 5. As a result, a common random number R can be generated and shared.

1 暗号鍵共有システム
2 衛星
3 大型航空機
4 無人航空機層
5 地上局
6 中央基地局
21 初期乱数生成部
22 符号化処理部
23 衛星通信部
30 飛行制御部
31 衛星通信部
32 符号化復号化部
33 無線通信部
34 演算処理部
35 監視カメラ
40 無人航空機
42 ローター用モーター
44 バッテリー
45 制御ユニット
50 フライトコントローラ
51 無線通信部
52 符号化復号化部
54 ESC
55 飛行制御センサ群
56 GPS受信部
57 制御部
83 盗聴者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encryption key sharing system 2 Satellite 3 Large aircraft 4 Unmanned aircraft layer 5 Ground station 6 Central base station 21 Initial random number generation part 22 Encoding processing part 23 Satellite communication part 30 Flight control part 31 Satellite communication part 32 Encoding / decoding part 33 Wireless communication unit 34 Arithmetic processing unit 35 Surveillance camera 40 Unmanned aircraft 42 Rotor motor 44 Battery 45 Control unit 50 Flight controller 51 Wireless communication unit 52 Encoding / decoding unit 54 ESC
55 Flight Control Sensor Group 56 GPS Receiver 57 Controller 83 Eavesdropper

Claims (6)

他の航空機又は他の設備から送信されてくる無線信号を複数の無人航空機を介して伝送するための無人航空機による信号伝送システムにおいて、
他の航空機又は他の設備から発信された指向性を有する無線信号を受信可能な範囲まで互いに接近し、上記無線信号を受信した後に上記範囲から逸脱して互いに離間して飛行することによりこれを伝送する複数の無人航空機を備えること
を特徴とする無人航空機による信号伝送システム。
In a signal transmission system by an unmanned aerial vehicle for transmitting a radio signal transmitted from another aircraft or other equipment via a plurality of unmanned aircraft,
By approaching each other to a range where radio signals with directivity transmitted from other aircraft or other equipment can be received, and by flying away from the above range and separating from each other after receiving the radio signals, A signal transmission system using an unmanned aerial vehicle comprising a plurality of unmanned aerial vehicles for transmission.
衛星と、上記衛星よりも低高度を飛行する大型航空機と、上記大型航空機よりも低高度を飛行する複数の無人航空機をそれぞれ含む1階層以上の無人航空機層と、複数の地上局とを備え、
上記衛星により暗号鍵用の初期乱数R0を生成し、これを上記大型航空機に向けて暗号通信し、上記初期乱数R0に基づいた乱数R0´を受信した上記大型航空機と上記衛星との間で上記初期乱数R0及び上記乱数R0´間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RSTを生成してこれを共有し、
上記大型航空機から上記無人航空機層を中継させることにより上記乱数RSTに基づく乱数RLA (k)を上記地上局に暗号通信し、
上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各地上局と上記衛星との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RST間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有すること
を特徴とする無人航空機を介した暗号鍵共有システム。
A satellite, a large aircraft flying at a lower altitude than the satellite, a one or more unmanned aircraft layer each including a plurality of unmanned aircraft flying at a lower altitude than the large aircraft, and a plurality of ground stations,
By the satellite to generate an initial random number R 0 of the encryption key, which encrypts communication toward the large aircraft, with the large aircraft and the satellite, which has received the random number R 0 'based on the initial random number R 0 Generate and share a common random number R ST by transmitting and receiving information about the mutual relationship between the initial random number R 0 and the random number R 0 ′,
By relaying the unmanned aircraft layer from the large aircraft, the random number R LA (k) based on the random number R ST is encrypted and communicated to the ground station,
Mutual association among the random numbers R n (k) and the R ST, respectively between each ground station and the satellite, which has received the random number R n (k) based on the random number R LA (k) is held An encryption key sharing system via an unmanned aerial vehicle characterized by generating and sharing a common random number R by transmitting and receiving information on
大型航空機と、上記大型航空機よりも低高度を飛行する複数の無人航空機をそれぞれ含む1階層以上の無人航空機層と、複数の地上局とを備え、
上記大型航空機により暗号鍵用の初期乱数RSTを生成し、これを1階層以上からなる無人航空機層に向けて暗号通信し、上記初期乱数RSTに基づいた乱数RST (k)を受信した上記複数の無人航空機と上記大型航空機との間で上記初期乱数RST及び上記乱数RST (k)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RHAを生成してこれを共有し、
上記無人航空機層を中継させることにより上記乱数RHAに基づく乱数RLA (k)を上記地上局に暗号通信し、
上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各地上局と上記大型航空機との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RHA間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有すること
を特徴とする無人航空機を介した暗号鍵共有システム。
A large aircraft, one or more unmanned aircraft layers each including a plurality of unmanned aircraft flying at a lower altitude than the large aircraft, and a plurality of ground stations,
An initial random number R ST for the encryption key is generated by the large aircraft, and is encrypted and transmitted to the unmanned aircraft layer composed of one or more layers, and a random number R ST (k) based on the initial random number R ST is received. A common random number R HA is generated between the plurality of unmanned aircraft and the large aircraft by transmitting and receiving information regarding the mutual relationship between the initial random number R ST and the random number R ST (k). Share this,
By relaying the unmanned aircraft layer, the random number R LA (k) based on the random number R HA is encrypted and communicated to the ground station,
The mutual relationship between the random number R n (k) and the R HA held by each ground station and the large aircraft received from the random number R n (k) based on the random number R LA (k) An encryption key sharing system via an unmanned aerial vehicle characterized by generating and sharing a common random number R by transmitting and receiving information on sex.
上記大型航空機又は上記無人航空機層における無人航空機は、乱数の送信前に通信路における通信特性を評価し、通信特性の評価結果に基づいて上記乱数を送信するか否か判断すること
を特徴とする請求項2又は3項に記載の無人航空機を介した暗号鍵共有システム。
The unmanned aerial vehicle in the large aircraft or the unmanned aerial vehicle layer evaluates the communication characteristics in the communication path before transmitting random numbers, and determines whether to transmit the random numbers based on the evaluation results of the communication characteristics. An encryption key sharing system via an unmanned aerial vehicle according to claim 2 or 3.
請求項2〜4の何れか1項に記載の暗号鍵共有システムに適用され、
上記乱数を受信してこれを中継するための通信手段を備えること
を特徴とする無人航空機。
Applied to the encryption key sharing system according to any one of claims 2 to 4,
An unmanned aerial vehicle comprising a communication means for receiving the random number and relaying it.
中央制御局と、上記中央制御局と無線通信可能な複数の移動体をそれぞれ含む1階層以上の移動体層を備え、
上記中央制御局により暗号鍵用の初期乱数RSTを生成し、これを1階層以上からなる移動体層に向けて暗号通信し、上記初期乱数RSTに基づいた乱数RST (k)を受信した上記移動体層中の移動体と上記中央制御局との間で上記初期乱数RST及び上記乱数RST (k)間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数RHAを生成してこれを共有し、
上記移動体層を中継させることにより上記乱数RHAに基づく乱数RLA (k)を当該移動体層の末端にある末端移動体に暗号通信し、
上記乱数RLA (k)に基づいた乱数Rn (k)を受信した各末端移動体と上記中央制御局との間でそれぞれが保有する上記乱数Rn (k)と上記RHA間の互いの連関性に関する情報の送受信を行うことにより互いに共通の乱数Rを生成してこれを共有すること
を特徴とする移動体を介した暗号鍵共有システム。
A central control station and one or more mobile layers each including a plurality of mobile bodies capable of wireless communication with the central control station,
The central control station generates an initial random number R ST for the encryption key, performs encrypted communication to a mobile layer composed of one or more layers, and receives a random number R ST (k) based on the initial random number R ST A random number R common to each other by transmitting and receiving information on the mutual relation between the initial random number R ST and the random number R ST (k) between the mobile body in the mobile body layer and the central control station. Generate HA and share it,
By relaying the mobile layer, the random number R LA (k) based on the random number R HA is encrypted and communicated to the terminal mobile at the end of the mobile layer,
Between each of the terminal mobile units that have received the random number R n (k) based on the random number R LA (k) and the central control station, the random number R n (k) and the R HA held by each terminal mobile unit An encryption key sharing system via a mobile unit, which generates and shares a common random number R by transmitting and receiving information relating to the association of each other.
JP2016208855A 2016-10-25 2016-10-25 Signal transmission system by unmanned aerial vehicle Active JP6923151B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016208855A JP6923151B2 (en) 2016-10-25 2016-10-25 Signal transmission system by unmanned aerial vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016208855A JP6923151B2 (en) 2016-10-25 2016-10-25 Signal transmission system by unmanned aerial vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018074253A true JP2018074253A (en) 2018-05-10
JP6923151B2 JP6923151B2 (en) 2021-08-18

Family

ID=62114528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016208855A Active JP6923151B2 (en) 2016-10-25 2016-10-25 Signal transmission system by unmanned aerial vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6923151B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019239815A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret-key sharing system and secret-key sharing method
WO2020195122A1 (en) 2019-03-28 2020-10-01 Hapsモバイル株式会社 Communication management device, communication management system, communication management method, and communication management program
KR20210064032A (en) * 2019-11-25 2021-06-02 경희대학교 산학협력단 Marine communication system based on low orbit satellite and unmanned aerial vehicle
WO2021153431A1 (en) * 2020-01-29 2021-08-05 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret key sharing system and secret key sharing method
CN114153227A (en) * 2021-11-30 2022-03-08 重庆大学 Unmanned aerial vehicle cluster key extraction and security authentication method based on GPS (Global positioning System) signals
US11442180B2 (en) * 2019-11-19 2022-09-13 Industry Academy Cooperation Foundation Of Sejong University Method and system for verifying integrity of GPS position information
US11705962B2 (en) 2019-11-25 2023-07-18 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Maritime communication system based on low earth orbit satellite and unmanned aerial vehicle
JP7324539B2 (en) 2018-06-15 2023-08-10 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret key sharing system and secret key sharing method
WO2024009355A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 日本電信電話株式会社 Authentication system, authentication method, and program

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001177461A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Mitsubishi Electric Corp Communication system
JP2008227846A (en) * 2007-03-12 2008-09-25 Ricoh Co Ltd Grouping method, radio communication system, radio apparatus, random number distribution terminal, grouping program, and recording medium
JP2015191254A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 日本電気株式会社 Unmanned aircraft, control method of unmanned aircraft and control system thereof
JP2016171458A (en) * 2015-03-12 2016-09-23 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 Tracking antenna system and tracking antenna device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001177461A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Mitsubishi Electric Corp Communication system
JP2008227846A (en) * 2007-03-12 2008-09-25 Ricoh Co Ltd Grouping method, radio communication system, radio apparatus, random number distribution terminal, grouping program, and recording medium
JP2015191254A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 日本電気株式会社 Unmanned aircraft, control method of unmanned aircraft and control system thereof
JP2016171458A (en) * 2015-03-12 2016-09-23 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 Tracking antenna system and tracking antenna device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019239815A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret-key sharing system and secret-key sharing method
JP2019220762A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret key sharing system and secret key sharing method
JP7324539B2 (en) 2018-06-15 2023-08-10 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret key sharing system and secret key sharing method
JP7120607B2 (en) 2018-06-15 2022-08-17 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret key sharing system and secret key sharing method
WO2020195122A1 (en) 2019-03-28 2020-10-01 Hapsモバイル株式会社 Communication management device, communication management system, communication management method, and communication management program
US11442180B2 (en) * 2019-11-19 2022-09-13 Industry Academy Cooperation Foundation Of Sejong University Method and system for verifying integrity of GPS position information
KR102419238B1 (en) 2019-11-25 2022-07-12 경희대학교 산학협력단 Marine communication system based on low orbit satellite and unmanned aerial vehicle
US11705962B2 (en) 2019-11-25 2023-07-18 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Maritime communication system based on low earth orbit satellite and unmanned aerial vehicle
KR20210064032A (en) * 2019-11-25 2021-06-02 경희대학교 산학협력단 Marine communication system based on low orbit satellite and unmanned aerial vehicle
WO2021153431A1 (en) * 2020-01-29 2021-08-05 国立研究開発法人情報通信研究機構 Secret key sharing system and secret key sharing method
CN114153227A (en) * 2021-11-30 2022-03-08 重庆大学 Unmanned aerial vehicle cluster key extraction and security authentication method based on GPS (Global positioning System) signals
CN114153227B (en) * 2021-11-30 2024-02-20 重庆大学 Unmanned aerial vehicle group key extraction and security authentication method based on GPS signals
WO2024009355A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 日本電信電話株式会社 Authentication system, authentication method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP6923151B2 (en) 2021-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6923151B2 (en) Signal transmission system by unmanned aerial vehicle
KR101877346B1 (en) Spot beam based authentication of a satellite receiver
US9178894B2 (en) Secure routing based on the physical locations of routers
US9465582B1 (en) Significant random number generator
EP2974455B1 (en) Secure routing based on the physical locations of routers
JP2021507578A (en) Telemetry tracking and command link quantum protection
Atoev et al. The secure UAV communication link based on OTP encryption technique
JP2016514914A (en) Key distribution in satellite systems
Tang A review on cybersecurity vulnerabilities for urban air mobility
JP6544519B2 (en) Mobile control system
Li et al. Bloothair: A secure aerial relay system using bluetooth connected autonomous drones
Hableel et al. How to protect ADS-B: Confidentiality framework for future air traffic communication
Haque et al. Ad-hoc framework for efficient network security for unmanned aerial vehicles (UAV)
Liu et al. Blockchain enabled secure authentication for unmanned aircraft systems
Wang et al. A uav-aided cluster head election framework and applying such to security-driven cluster head election schemes: A survey
Alghamdi et al. Effective security techniques for automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B)
Kacem et al. Key distribution scheme for aircraft equipped with secure ADS-B IN
Hu et al. A security transmission system for Beidou short message based on SM9
KR20230054669A (en) Method and apparatus for estimating quantum bit error rate based on maximum bit group and two-dimensional parity
KR102531876B1 (en) Intelligent smart low-power encryption method and system for secure communication of unmanned weapon system
JP7324539B2 (en) Secret key sharing system and secret key sharing method
Tsou et al. A High-security Internet of Drones Design by Integrating Physical-layer Key Generation and Blockchain
JP7120607B2 (en) Secret key sharing system and secret key sharing method
EP4165798B1 (en) Aircraft collision avoidance method and device
Eltengy et al. A case study of CryptoBin algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170113

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191004

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210406

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210602

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210622

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210716

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6923151

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150