JP2018148349A - センサネットワークシステムおよびデータ収集方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ機器で検出したデータの転送に用いる公開鍵を安全に配信する。【解決手段】データ収集装置１０の鍵配信部１２が、センサ接続端末３０と中継端末２０との間で用いる公開鍵Ｋ１を中継端末２０へ配信し、中継端末２０の転送処理部２１が、配信された公開鍵Ｋ１を、センサ接続端末３０から中継端末２０へのデータ転送に用いる無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ配信し、センサ接続端末３０において、鍵登録部３１が、中継端末２０から配信された公開鍵Ｋ１を、データの転送に用いる公開鍵として登録し、データ転送部３２が、センサ機器Ｓから取得したデータを、鍵登録部３１により登録された公開鍵Ｋ１を用いて暗号化した後、中継端末２０へ転送する。【選択図】 図１

Description

本発明は、センサ機器から取得したデータをセンサ接続端末からセキュアに収集するためのデータ収集技術に関する。
技術に関する。

スマートフォンの普及やウェアラブルセンサの登場により、全ての物がインターネットに接続されるＩｏＴ（Internet of Things）社会が到来しつつある。このようなＩｏＴで用いられるセンサネットワークシステムでは、ウェアラブルセンサにより人の生体情報などいわゆるパーソナルデータを収集する場合、検出したパーソナルデータの盗聴や改変を防止する必要がある。

このようなパーソナルデータを安全にデータ転送するための仕組みとして、ＴＬＳ（Transport Layer Security）／ＳＳＬ（Secure Socket Layer）などの暗号化通信技術を利用したシステムがある。これは公開鍵と秘密鍵の非対称性を利用し、安全な鍵配送と秘匿性を保ちつつ通信を行うことを可能とするため、利便性の向上に不可欠な存在となってきている。
一般的には、このような暗号化通信技術は、セキュアなＷＥＢページの構築やネットショッピング・バンキング等の金銭を扱うネットワークシステムに適用されてきたが、今後はＩｏＴ等センサを扱うシステムへの応用拡大も期待されている。

小笠原隆行ほか、「ウェアラブル電極インナー技術の応用展開」、ＮＴＴ技術ジャーナル、2014年11月号

しかしながら、このような従来の暗号化通信技術は、既存のネットワークシステムであるＴＣＰ／ＩＰ等のプロトコルスタックに依存した構造となっており、ＩｏＴに特化した無線通信規格のように、プロトコルスタックの存在しない無線規格の場合には、適用することが難しいという問題点があった。一方、ＩｏＴに使用されている無線規格は、一般的に使用されている３Ｇ／ＬＴＥ等の無線規格と比較して安定性が低いため、鍵配信を安定して行えるかどうかは不明である。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、センサ機器で検出したデータの転送に用いる公開鍵を、センサ接続端末へ安全に配信することができるデータ収集技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるセンサネットワークシステムは、複数のセンサ機器と無線接続してこれらセンサ機器からデータを取得するセンサ接続端末と、前記センサ接続端末で取得した前記データを転送する中継端末と、前記中継端末から転送された前記データを収集するデータ収集装置とを備えるセンサネットワークシステムであって、前記データ収集装置は、前記センサ接続端末と前記中継端末との間で用いる第１の公開鍵を前記中継端末へ配信する鍵配信部を備え、前記中継端末は、前記データ収集装置から配信された前記第１の公開鍵を、前記センサ接続端末から前記中継端末へのデータ転送に用いる第１の無線回線とは別個の第２の無線回線を介して、前記センサ接続端末へ配信する転送処理部を備え、前記センサ接続端末は、前記中継端末から配信された前記第１の公開鍵を、前記データの転送に用いる公開鍵として登録する鍵登録部と、前記センサ機器から取得したデータを、前記鍵登録部により登録された前記第１の公開鍵を用いて暗号化した後、前記中継端末へ転送するデータ転送部とを備えている。

また、本発明にかかる上記センサネットワークシステムの一構成例は、前記鍵配信部が、前記第１の公開鍵に代えて、前記中継端末と自己との間で用いる第２の公開鍵を前記中継端末へ配信し、前記中継端末は、前記データ収集装置から配信された前記第２の公開鍵を、前記データの転送に用いる公開鍵として登録するとともに、前記センサ接続端末と自己との間で用いる前記第１の公開鍵を生成する鍵管理部をさらに備え、前記転送処理部は、前記鍵管理部で生成した前記第１の公開鍵を前記第２の無線回線を介して前記センサ接続端末へ配信し、前記センサ接続端末からのデータを前記第１の公開鍵と対になる秘密鍵で復号し、得られた元のデータを前記鍵管理部により登録された前記第２の公開鍵で暗号化した後、前記データ収集装置へ転送するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記センサネットワークシステムの一構成例は、前記鍵管理部が、前記第１の公開鍵として前記センサ接続端末ごとに異なる公開鍵を生成し、前記転送処理部は、前記センサ接続端末ごとに対応する前記第１の公開鍵を前記第２の無線回線を介して配信するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記センサネットワークシステムの一構成例は、前記鍵管理部が、前記センサ接続端末ごとに生成した前記第１の公開鍵を、それぞれの制限時間の到来に応じて改変し、前記転送処理部は、前記センサ接続端末ごとに改変した前記第１の公開鍵を前記第２の無線回線を介して配信するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記センサネットワークシステムの一構成例は、前記鍵登録部が、前記中継端末から配信された前記第１の公開鍵を、前記センサ機器へ転送し、前記データ転送部は、前記第１の公開鍵を用いて暗号化されたデータを前記センサ機器から取得するようにしたものである。

また、本発明にかかるセンサ収集方法は、複数のセンサ機器と無線接続してこれらセンサ機器からデータを取得するセンサ接続端末と、前記センサ接続端末で取得した前記データを転送する中継端末と、前記中継端末から転送された前記データを収集するデータ収集装置とを備えるセンサネットワークシステムで用いられるデータ収集方法であって、前記データ収集装置は、前記センサ接続端末と前記中継端末との間で用いる第１の公開鍵を前記中継端末へ配信する鍵配信ステップを備え、前記中継端末は、前記データ収集装置から配信された前記第１の公開鍵を、前記センサ接続端末から前記中継端末へのデータ転送に用いる第１の無線回線とは別個の第２の無線回線を介して、前記センサ接続端末へ配信する転送処理ステップを備え、前記センサ接続端末は、前記中継端末から配信された前記第１の公開鍵を、前記データの転送に用いる公開鍵として登録する鍵登録ステップと、前記センサ機器から取得したデータを、前記鍵登録ステップにより登録された前記第１の公開鍵を用いて暗号化した後、前記中継端末へ転送するデータ転送ステップとを備えている。

本発明によれば、センサ接続端末から中継端末へのデータ転送に用いる無線回線とは別個の無線回線を介して、中継端末からセンサ接続端末へ公開鍵が配信される。したがって、公開鍵配信用の無線回線として、例えば、１３．５６ＭＨｚ帯を使用したＮＦＣ（Near Field Communication）などの無線規格を用いることができ、センサ機器で検出したデータの転送に用いる公開鍵を、センサ接続端末へ安全に配信することが可能となる。このため、ＩｏＴに特化した無線通信規格などのように、プロトコルスタックの存在しない無線規格や、３Ｇ／ＬＴＥ等の無線規格と比較して安定性が低い無線規格を、常時使用されるデータ収集用の無線回線として採用することができ、センサ接続端末や中継端末での省電力化さらには電池寿命の延長を実現することが可能となる。

第１の実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態にかかる公開鍵の配信動作を示すシーケンス図である。 第２の実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態にかかる公開鍵の配信動作を示すシーケンス図である。 第３の実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。

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

図１に示すように、このセンサネットワークシステム１は、例えばウェアラブルセンサで人体から検出した生体情報や、建物・施設からセンサ機器Ｓで得られたセキュリティデータなど、センサで検出した各種のデータを収集する際に用いられて、センサ機器Ｓで対象から検出したデータをセンサ接続端末３０で取得し、中継端末２０から通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０で収集する機能を有している。

本実施の形態では、センサ接続端末３０と中継端末２０との間の区間でデータを転送する場合に用いる公開鍵Ｋ１（第１の公開鍵）を、データ収集装置１０から中継端末２０を介してセンサ接続端末３０へ配信するようにしたものである。また、中継端末２０からセンサ接続端末３０へ公開鍵Ｋ１を配信する際、センサ接続端末３０から中継端末２０へのデータ転送に用いる無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介して転送するようにしたものである。

センサ機器Ｓは、温度センサ、加速度センサ、動画や静止画を撮影するカメラなど、各種のデータを検出する端末機器から構成されている。
センサ接続端末３０は、全体として無線通信可能な情報端末からなり、センサ機器Ｓと無線接続し、これらセンサ機器Ｓで検出したデータを取得する機能を有している。

中継端末２０は、全体として無線通信可能な情報端末からなり、複数のセンサ接続端末３０と無線接続し、これらセンサ接続端末３０で取得したデータを、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０へ中継転送する機能と、データ収集装置１０から配信された公開鍵Ｋ１（第１の公開鍵）を、センサ接続端末３０から中継端末２０へのデータ転送に用いる無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介して、センサ接続端末３０へ転送する機能とを有している。

データ収集装置１０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、通信ネットワークＮＷを介して収集したデータに基づいて、対象の状況や事象発生の検知など、各種のデータ処理を行う機能を有している。
認証装置４０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、通信ネットワークＮＷを介したセンサ接続端末３０あるいは中継端末２０からの問い合わせに応じて、それぞれの公開鍵の正当性を確認し、その確認結果を返送する機能を有している。

図１には、１つの中継端末２０に複数のセンサ接続端末３０が接続されており、１つのセンサ接続端末３０に複数のセンサ機器Ｓが接続されている構成例が示されているが、システム構成としてはこれに限定されるものではない。例えば、中継端末２０とセンサ接続端末３０との間に、１つまたは複数の中継装置を設けてもよく、これらを木構造で階層的に接続してもよい。なお、本発明を実施する上で、中継端末２０、センサ接続端末３０、およびセンサ機器Ｓは、それぞれ少なくとも１つずつ設けてあればよい。

［データ収集装置］
次に、図１を参照して、データ収集装置１０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、データ収集装置１０には、主な機能部として、データ収集部１１と鍵配信部１２が設けられている。これら機能部は、ＣＰＵなどのハードウェアとプログラムとが協働してなる演算処理部により構成されている。

データ収集部１１は、通信ネットワークＮＷを介して中継端末２０から転送されたデータを収集する機能を有している。
鍵配信部１２は、センサ接続端末３０からの要求やオペレータの操作入力に応じて、センサ接続端末３０と中継端末２０との間で用いる公開鍵Ｋ１を、通信ネットワークＮＷを介して中継端末２０へ配信する機能を有している。公開鍵Ｋ１とこの公開鍵Ｋ１と対になる秘密鍵Ｐ１については、鍵配信部１２で生成する。

［中継端末］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる中継端末２０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、中継端末２０には、主な機能部として、転送処理部２１および鍵管理部２２が設けられている。これら転送処理部２１と鍵管理部２２は、ＣＰＵなどのハードウェアとプログラムとが協働してなる演算処理部により構成されている。

転送処理部２１は、無線回線Ｌ１を介して受信したセンサ接続端末３０からのデータを、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０へ転送する機能と、データ収集装置１０から配信された公開鍵Ｋ１を、無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ配信する機能とを有している。

鍵管理部２２は、データ収集装置１０から通信ネットワークＮＷを介して配信された公開鍵Ｋ１を、センサ接続端末３０とのデータ転送に用いる公開鍵として登録する機能を有している。

［センサ接続端末］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるセンサ接続端末３０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、センサ接続端末３０には、主な機能部として、鍵登録部３１とデータ転送部３２が設けられている。これら機能部は、ＣＰＵなどのハードウェアとプログラムとが協働してなる演算処理部により構成されている。

鍵登録部３１は、中継端末２０から配信された公開鍵Ｋ１を、センサ機器Ｓから取得したデータの転送に用いる公開鍵として登録する機能を有している。この際、配信された公開鍵Ｋ１の正当性を、中継端末２０を介して認証装置４０との間で確認し、正当性が確認された場合にのみ正式に登録してもよい。

データ転送部３２は、センサ無線回線ＬＳを介してセンサ機器Ｓと無線接続する機能と、センサ機器Ｓで検出したデータをセンサ無線回線ＬＳを介してセンサ機器Ｓから取得する機能と、センサ機器Ｓから取得したデータを、鍵登録部３１により登録された公開鍵Ｋ１を用いて暗号化した後、無線回線Ｌ１（第１の無線回線）を介して、中継端末２０へ無線送信する機能を有している。

［無線回線］
データ収集装置１０、中継端末２０、および認証装置４０は、例えば３Ｇ，ＬＴＥ，Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標），Ｗｉ−Ｆｉなど、信頼性の高い通信規格を用いた通信ネットワークＮＷによって互いに接続されているため、データ収集装置１０から中継端末２０に対して公開鍵の配信を行うことは容易である。

一方、本発明において、センサ接続端末３０から中継端末２０へのデータ転送に用いる無線回線Ｌ１（第１の無線回線）は、ＩｏＴに特化した無線通信規格の回線、具体的には、ＢＬＥ，Ｗｉ−ＳＵＮ，９２０ＭＨｚ帯無線，４１５ＭＨｚ帯無線，３１５ＭＨｚ帯無線などの無線回線を使用する。これにより、センサ接続端末３０や中継端末２０の小型化、省電力化さらには電池寿命の延長を実現することが可能となる。なお、公開鍵の正当性確認を行う場合には、無線回線Ｌ１として双方向通信が可能なものを用いる必要があるが、正当性確認が不要である場合には、センサ接続端末３０から中継端末２０への送信のみを行う片方向の無線回線でよい。

しかし、このような無線回線Ｌ１は、センサ接続端末３０から中継端末２０への送信のみを行う片方向の無線回線であり、ＴＣＰ／ＩＰへの適応性が低く、通信距離も限定されているため、公開鍵を安定して配送することは難しい。
本発明は、このようなデータ収集用の無線回線Ｌ１の特徴に着目し、データ収集とは別の無線回線Ｌ２（第２の無線回線）により公開鍵を配信するようにしたものである。この際、無線回線Ｌ２は、秘匿性の向上のため、通信距離が短い通信、または片方向の通信であることが望ましく、具体的には１３．５６ＭＨｚ帯を使用したＮＦＣ（Near Field Communication）などの無線規格が適している。なお、ＵＳＢドングルの抜差し等の方法で公開鍵を物理的に配信してもよい。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１の動作について説明する。図２は、第１の実施の形態にかかる公開鍵の配信動作を示すシーケンス図である。ここでは、センサ接続端末３０で検出された公開鍵配信指示に応じて、データ収集装置１０からセンサ接続端末３０へ公開鍵を配信する場合を例として説明するが、データ収集装置１０や中継端末２０での配信指示に応じて、あるいはデータ収集装置１０から自律的に、公開鍵を配信する場合も同様である。

まず、センサ接続端末３０の鍵登録部３１は、オペレータ操作などによる公開鍵の配信指示操作の検出に応じて（ステップ１００）、公開鍵の配信を要求する公開鍵配信要求を無線回線Ｌ１により中継端末２０へ送信する（ステップ１０１）。
これに応じて、中継端末２０の転送処理部２１は、センサ接続端末３０からの公開鍵配信要求を、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０に転送する。

データ収集装置１０の鍵配信部１２は、中継端末２０から転送された公開鍵配信要求に応じて、予め登録されている公開鍵Ｋ１を、通信ネットワークＮＷを介して中継端末２０へ配信する（ステップ１０２）。
これに応じて、中継端末２０の鍵管理部２２は、データ収集装置１０から配信された公開鍵Ｋ１をセンサ接続端末３０とのデータ転送に用いる公開鍵として登録し（ステップ１０３）、転送処理部２１は、無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ、公開鍵Ｋ１を配信する（ステップ１０４）。

これに応じて、センサ接続端末３０の鍵登録部３１は、中継端末２０から配信された公開鍵Ｋ１を、無線回線Ｌ２を介して受信し、配信された公開鍵Ｋ１の正当性を、無線回線Ｌ１を用いて中継端末２０を介して認証装置４０との間で確認する（ステップ１０５）。
ここで、公開鍵Ｋ１の正当性が確認された場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）、中継端末２０へのデータ転送に用いる公開鍵として正式に登録する（ステップ１０７）。なお、公開鍵Ｋ１の正当性が確認できなかった場合、公開鍵Ｋ１は廃棄されることになる。

このようにして、センサ接続端末３０に公開鍵Ｋ１が登録された後、センサ接続端末３０のデータ転送部３２は、センサ機器Ｓからのデータの取得に応じて（ステップ１１０）、鍵登録部３１により登録された公開鍵Ｋ１を用いて暗号化し（ステップ１１１）、得られた暗号化データを、無線回線Ｌ１を介して中継端末２０へ無線送信する（ステップ１１２）。

これに応じて、中継端末２０の転送処理部２１は、得られた元のデータを、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０へ転送する（ステップ１１３）。
この後、データ収集装置１０のデータ収集部１１は、鍵配信部に存在する公開鍵Ｋ１と対になる秘密鍵Ｐ１によって、転送されてきた暗号化データを復号する（ステップ１１４）。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、データ収集装置１０の鍵配信部１２が、センサ接続端末３０と中継端末２０との間で用いる公開鍵Ｋ１（第１の公開鍵）を中継端末２０へ配信し、中継端末２０の転送処理部２１が、配信された公開鍵Ｋ１を、センサ接続端末３０から中継端末２０へのデータ転送に用いる無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ配信し、センサ接続端末３０において、鍵登録部３１が、中継端末２０から配信された公開鍵Ｋ１を、データの転送に用いる公開鍵として登録し、データ転送部３２が、センサ機器Ｓから取得したデータを、鍵登録部３１により登録された公開鍵Ｋ１を用いて暗号化した後、中継端末２０へ転送するようにしたものである。

これにより、センサ接続端末３０から中継端末２０へのデータ転送に用いる無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介して、中継端末２０からセンサ接続端末３０へ公開鍵Ｋ１が配信される。したがって、無線回線Ｌ２として、例えば、１３．５６ＭＨｚ帯を使用したＮＦＣ（Near Field Communication）などの無線規格を用いることができ、センサ機器Ｓで検出したデータの転送に用いる公開鍵を、センサ接続端末３０へ安全に配信することが可能となる。また、ＩｏＴに特化した無線通信規格などのように、プロトコルスタックの存在しない無線規格や、３Ｇ／ＬＴＥ等の無線規格と比較して安定性が低い無線規格を、常時使用されるデータ収集用の無線回線Ｌ１として採用することができ、センサ接続端末３０や中継端末２０での省電力化さらには電池寿命の延長を実現することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１について説明する。図３は、第２の実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態では、センサ接続端末３０と中継端末２０との間の区間でデータ収集する場合に用いる公開鍵Ｋ１（第１の公開鍵）を、データ収集装置１０から中継端末２０を介してセンサ接続端末３０へ配信する場合を例として説明した。

本実施の形態は、中継端末２０とデータ収集装置１０との間の区間でも暗号化通信を行うため、この区間で用いる公開鍵Ｋ２（第２の公開鍵）を、データ収集装置１０から通信ネットワークＮＷを介して中継端末２０へ配信するものとし、公開鍵Ｋ１と対になる秘密鍵Ｐ１については、中継端末２０で生成し、無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ配信するようにしたものである。

すなわち、本実施の形態において、データ収集装置１０の鍵配信部１２は、公開鍵Ｋ１に代えて、中継端末２０と自己との間で用いる公開鍵Ｋ２を中継端末２０へ配信する機能を有している。
また、中継端末２０は、データ収集装置１０から配信された公開鍵Ｋ２を、データ収集装置１０へのデータ転送に用いる公開鍵として登録するとともに、センサ接続端末３０と自己との間で用いる公開鍵Ｋ１を生成する鍵管理部２２をさらに備えている。

また、中継端末２０の転送処理部２１は、鍵管理部２２で生成した公開鍵Ｋ１を無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ配信する機能と、センサ接続端末３０からのデータを公開鍵Ｋ１と対になる秘密鍵Ｐ１で復号する機能と、得られた元のデータを、鍵管理部２２により登録された公開鍵Ｋ２で暗号化した後、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０へ転送する機能とを有している。
また、データ収集装置１０のデータ収集部１１は、鍵配信部１２にある公開鍵Ｋ２と対になる秘密鍵Ｐ２を用いて、転送されてきた暗号化データを復号する機能を有している。

［第２の実施の形態の動作］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１の動作について説明する。図４は、第２の実施の形態にかかる公開鍵の配信動作を示すシーケンス図である。ここでは、中継端末２０で検出された公開鍵配信指示に応じて、データ収集装置１０から中継端末２０へ公開鍵Ｋ２を配信し、センサ接続端末３０で検出された公開鍵配信指示に応じて、中継端末２０からセンサ接続端末３０へ公開鍵を配信する場合を例として説明する。

まず、中継端末２０の鍵管理部２２は、オペレータ操作などによる公開鍵の配信指示操作の検出に応じて（ステップ２００）、公開鍵の配信を要求する公開鍵配信要求を、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０へ送信する（ステップ２０１）。
データ収集装置１０の鍵配信部１２は、中継端末２０からの公開鍵配信要求に応じて、予め登録されている公開鍵Ｋ２を、通信ネットワークＮＷを介して中継端末２０へ配信する（ステップ２０２）。

これに応じて、鍵管理部２２は、データ収集装置１０から配信された公開鍵Ｋ２を受信し、配信された公開鍵Ｋ２の正当性を、通信ネットワークＮＷを介して認証装置４０との間で確認する（ステップ２０３）。
ここで、公開鍵Ｋ２の正当性が確認された場合（ステップ２０４：ＹＥＳ）、データ収集装置１０へのデータ転送に用いる公開鍵として正式に登録する（ステップ２０５）。なお、公開鍵Ｋ２の正当性が確認できなかった場合、公開鍵Ｋ２は廃棄されることになる。

一方、センサ接続端末３０の鍵登録部３１は、オペレータ操作などによる公開鍵の配信指示操作の検出に応じて（ステップ２１０）、公開鍵の配信を要求する公開鍵配信要求を無線回線Ｌ１により中継端末２０へ送信する（ステップ２１１）。
これに応じて、中継端末２０の転送処理部２１は、鍵管理部２２から取得した、センサ接続端末３０とのデータ転送に用いる公開鍵Ｋ１を、無線回線Ｌ１とは別個の無線回線Ｌ２を介してセンサ接続端末３０へ配信する（ステップ２１２）。

これに応じて、センサ接続端末３０の鍵登録部３１は、中継端末２０から配信された公開鍵Ｋ１を、無線回線Ｌ２を介して受信し、配信された公開鍵Ｋ１の正当性を、無線回線Ｌ１を用いて中継端末２０を介して認証装置４０との間で確認する（ステップ２１３）。
ここで、公開鍵Ｋ１の正当性が確認された場合（ステップ２１４：ＹＥＳ）、中継端末２０へのデータ転送に用いる公開鍵として正式に登録する（ステップ２１５）。なお、公開鍵Ｋ１の正当性が確認できなかった場合、公開鍵Ｋ１は廃棄されることになる。

このようにして、センサ接続端末３０に公開鍵Ｋ１が登録された後、センサ接続端末３０のデータ転送部３２は、センサ機器Ｓからのデータの取得に応じて（ステップ２２０）、鍵登録部３１により登録された公開鍵Ｋ１を用いて暗号化し（ステップ２２１）、得られた暗号化データを、無線回線Ｌ１を介して中継端末２０へ無線送信する（ステップ２２２）。

これに応じて、中継端末２０の転送処理部２１は、センサ機器Ｓからの暗号化データを公開鍵Ｋ１と対になる秘密鍵Ｐ１を用いて復号し（ステップ２２３）、得られた元のデータを、鍵管理部２２により登録された公開鍵Ｋ２を用いて暗号化し（ステップ２２４）、得られた暗号化データを、通信ネットワークＮＷを介してデータ収集装置１０へ転送する（ステップ２２５）。
この後、データ収集装置１０のデータ収集部１１は、鍵配信部１２にある公開鍵Ｋ２と対になる秘密鍵Ｐ２を用いて、転送されてきた暗号化データを復号する（ステップ２２６）。

［第２の実施の形態の効果］
第１の実施の形態では、データ収集装置１０から配信された公開鍵Ｋ１をそのままセンサ接続端末３０が使用する構成となっており、公開鍵の配信に関する方法が統一されていないため、運用上の問題が生じる可能性があった。
本実施の形態によれば、中継端末２０とデータ収集装置１０との間の区間では、公開鍵Ｋ２を用いた暗号化通信を行うことができ、センサネットワークシステム１全体で高いセキュリティ性を得ることができる。また、公開鍵がＫ１とＫ２の２種類に増えるが、公開鍵Ｋ１の配信および管理に関する処理がデータ処理装置１０から中継端末２０に移譲されるため、データ処理装置１０での処理負担を軽減することができる。

［第３の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１について説明する。図５は、第３の実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
本実施の形態は、第２の実施の形態において、中継端末２０で生成して配信する公開鍵Ｋ１を、センサ接続端末３０ごとに個別に生成して配信するようにしたものである。

すなわち、本実施の形態において、中継端末２０の鍵管理部２２は、公開鍵Ｋ１としてセンサ接続端末３０ごとに異なる公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎ（ｎは２以上の整数：センサ接続端末３０の台数）を生成する機能を有している。
中継端末２０の転送処理部２１は、鍵管理部２２で生成されたセンサ接続端末３０ごとの公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎを、それぞれ対応するセンサ接続端末３０へ、無線回線Ｌ２を介して配信する機能を有している。

これにより、センサ接続端末３０ごとに異なる公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎを配信することができるため、データの重要性、秘匿性、要求される通信性能等に応じてフレキシブルに鍵を生成・管理することが可能となる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１について説明する。
本実施の形態は、第３の実施の形態において、センサ接続端末３０ごとに個別に生成した公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎを、それぞれの制限時間（タイムアウト）の到来に応じて改変するようにしたものである。

すなわち、本実施の形態において、中継端末２０の鍵管理部２２は、センサ接続端末３０ごとに生成した公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎを、それぞれの制限時間の到来に応じて改変する機能を有している。
中継端末２０の転送処理部２１は、鍵管理部２２で生成されたセンサ接続端末３０ごとの公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎを、改変されるごとに、それぞれ対応するセンサ接続端末３０へ、無線回線Ｌ２を介して配信する機能を有している。

例えば、鍵管理部２２に、これら公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎごとにデクリメントタイマを設け、公開鍵Ｋｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）のデクリメントタイマのカウント値がゼロに達した時点で、それまで使用していた既存の公開鍵Ｋｉを改変すればよい。
これにより、公開鍵Ｋ１１，…，Ｋｎが時間経過に伴って変化するため、公開鍵Ｋｉが漏えいした場合でもいずれは使用不可能となり、センサネットワークシステム１全体としての秘匿性が向上する。なお、制限時間は、センサネットワークシステム１が適用されるアプリケーションや、転送するデータの種別によって、任意に設定すればよい。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１について説明する。
本実施の形態は、センサ接続端末３０と中継端末２０との間の区間でデータ転送する場合に用いる公開鍵Ｋ１（第１の公開鍵）を、センサ接続端末３０からセンサ機器Ｓへ配信するようにしたものである。

すなわち、本実施の形態において、センサ接続端末３０の鍵登録部３１は、中継端末２０から配信された公開鍵Ｋ１をセンサ機器Ｓへ転送する機能を有している。
センサ接続端末３０のデータ転送部３２は、公開鍵Ｋ１を用いて暗号化されたデータをセンサ機器Ｓから取得し、無線回線Ｌ１を介して中継端末２０へ転送する機能を有している。

本実施の形態を第１の実施の形態に適用した場合には、データ収集装置１０から中継端末２０を介してセンサ接続端末３０へ配信された公開鍵Ｋ１が、各センサ機器Ｓへ配信されることになる。
また、本実施の形態を第２の実施の形態に適用した場合には、中継端末２０で生成されてセンサ接続端末３０へ配信された公開鍵Ｋ１が、各センサ機器Ｓへ配信されることになる。

また、本実施の形態を第３または第４の実施の形態に適用した場合には、中継端末２０によりセンサ接続端末３０ごとに個別に生成された公開鍵Ｋ１が、対応するセンサ接続端末３０から配下の各センサ機器Ｓへ配信されることになる。

これにより、センサ機器Ｓからセンサ接続端末３０へデータを送信するセンサ無線回線ＬＳも暗号化されることになる。このため、センサネットワークシステム１全体で高いセキュリティ性を得ることができ、極めて安全なセンサデータ収集サービスを提供することが可能となる。

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

１…センサネットワークシステム、１０…データ収集装置、１１…データ収集部、１２…鍵配信部、２０…中継端末、２１…転送処理部、２２…鍵管理部、３０…センサ接続端末、３１…鍵登録部、３２…データ転送部、４０…認証装置、Ｓ…センサ機器、ＮＷ…通信ネットワーク、Ｌ１…無線回線（第１の無線回線）、Ｌ２…無線回線（第２の無線回線）、ＬＳ…センサ無線回線、Ｋ１，Ｋ１１，Ｋ１ｎ…公開鍵（第１の公開鍵）、Ｋ２…公開鍵（第２の公開鍵）。

Claims (6)

1. 複数のセンサ機器と無線接続してこれらセンサ機器からデータを取得するセンサ接続端末と、前記センサ接続端末で取得した前記データを転送する中継端末と、前記中継端末から転送された前記データを収集するデータ収集装置とを備えるセンサネットワークシステムであって、
   前記データ収集装置は、前記センサ接続端末と前記中継端末との間で用いる第１の公開鍵を前記中継端末へ配信する鍵配信部を備え、
   前記中継端末は、前記データ収集装置から配信された前記第１の公開鍵を、前記センサ接続端末から前記中継端末へのデータ転送に用いる第１の無線回線とは別個の第２の無線回線を介して、前記センサ接続端末へ配信する転送処理部を備え、
   前記センサ接続端末は、
   前記中継端末から配信された前記第１の公開鍵を、前記データの転送に用いる公開鍵として登録する鍵登録部と、
   前記センサ機器から取得したデータを、前記鍵登録部により登録された前記第１の公開鍵を用いて暗号化した後、前記中継端末へ転送するデータ転送部とを備える
   ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
2. 請求項１に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
   前記鍵配信部は、前記第１の公開鍵に代えて、前記中継端末と自己との間で用いる第２の公開鍵を前記中継端末へ配信し、
   前記中継端末は、前記データ収集装置から配信された前記第２の公開鍵を、前記データの転送に用いる公開鍵として登録するとともに、前記センサ接続端末と自己との間で用いる前記第１の公開鍵を生成する鍵管理部をさらに備え、
   前記転送処理部は、前記鍵管理部で生成した前記第１の公開鍵を前記第２の無線回線を介して前記センサ接続端末へ配信し、前記センサ接続端末からのデータを前記第１の公開鍵と対になる秘密鍵で復号し、得られた元のデータを前記鍵管理部により登録された前記第２の公開鍵で暗号化した後、前記データ収集装置へ転送する
   ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
3. 請求項２に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
   前記鍵管理部は、前記第１の公開鍵として前記センサ接続端末ごとに異なる公開鍵を生成し、
   前記転送処理部は、前記センサ接続端末ごとに対応する前記第１の公開鍵を前記第２の無線回線を介して配信する
   ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
4. 請求項３に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
   前記鍵管理部は、前記センサ接続端末ごとに生成した前記第１の公開鍵を、それぞれの制限時間の到来に応じて改変し、
   前記転送処理部は、前記センサ接続端末ごとに改変した前記第１の公開鍵を前記第２の無線回線を介して配信する
   ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のセンサネットワークシステムにおいて、
   前記鍵登録部は、前記中継端末から配信された前記第１の公開鍵を、前記センサ機器へ転送し、
   前記データ転送部は、前記第１の公開鍵を用いて暗号化されたデータを前記センサ機器から取得する
   ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
6. 複数のセンサ機器と無線接続してこれらセンサ機器からデータを取得するセンサ接続端末と、前記センサ接続端末で取得した前記データを転送する中継端末と、前記中継端末から転送された前記データを収集するデータ収集装置とを備えるセンサネットワークシステムで用いられるデータ収集方法であって、
   前記データ収集装置は、前記センサ接続端末と前記中継端末との間で用いる第１の公開鍵を前記中継端末へ配信する鍵配信ステップを備え、
   前記中継端末は、前記データ収集装置から配信された前記第１の公開鍵を、前記センサ接続端末から前記中継端末へのデータ転送に用いる第１の無線回線とは別個の第２の無線回線を介して、前記センサ接続端末へ配信する転送処理ステップを備え、
   前記センサ接続端末は、
   前記中継端末から配信された前記第１の公開鍵を、前記データの転送に用いる公開鍵として登録する鍵登録ステップと、
   前記センサ機器から取得したデータを、前記鍵登録ステップにより登録された前記第１の公開鍵を用いて暗号化した後、前記中継端末へ転送するデータ転送ステップとを備える
   ことを特徴とするデータ収集方法。

Images