JP2019004263A - ゲートウェイ装置、利用管理システム、利用制御方法及び利用制御プログラム - Google Patents

ゲートウェイ装置、利用管理システム、利用制御方法及び利用制御プログラム Download PDF

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【課題】複数の接続サービスにおけるユーザ認証及び課金情報を一括管理できる通信ネットワークの利用管理システムを提供する。【解決手段】携帯端末20による通信ネットワーク200の利用を制御するゲートウェイ装置10は、携帯端末20が通信ネットワーク200の利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、携帯端末20の識別情報、通信ネットワーク200の識別情報、及び携帯端末20の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信部111と、電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置30に登録させる登録部112と、利用開始情報又は利用終了情報の登録が完了したことに応じて、携帯端末20に対して通信ネットワーク200の利用を開始又は終了させる利用制御部113と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、端末による通信ネットワークの利用履歴を管理するためのシステムに関する。
従来、分散データベースであるブロックチェーンは、改竄が困難なデータ記録方式として、様々なシステムへの活用方法が提案されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。
Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A peer−to−peer electronic cash system, 2008. Sompolinsky, Y., Zohar, A.: Accelerating bitcoin’s transaction processing. Fast money grows on trees, not chains. IACR Cryptology ePrint Archive 2013 (2013)881. Lewenberg, Y., Sompolinsky, Y., Zohar, A.: Inclusive block chain protocols. In:Financial Cryptography and Data Security − 19th International Conference, FC2015, San Juan, Puerto Rico, January 26−30, 2015, Revised Selected Papers. (2015)528−547.
ところで、通信ネットワークへの接続サービスを提供している各事業者は、それぞれが独自にユーザの認証及び課金の処理を行っている。サービス毎のこれらの認証及び課金に関するデータ管理、並びにアクセス制御等に掛かるコストは大きかった。
また、ユーザにとっても、複数のサービスを利用する場合には、サービス毎の利用契約に基づいて、独立に認証及び支払いの義務が生じるため、利便性に課題があった。
本発明は、複数の接続サービスにおけるユーザ認証及び課金情報を一括管理できる通信ネットワークの利用管理システムを提供することを目的とする。
本発明に係るゲートウェイ装置は、端末による通信ネットワークの利用を制御する装置であって、前記端末が前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信部と、前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置に登録させる登録部と、前記管理装置へ前記利用開始情報又は前記利用終了情報の登録が完了したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させる利用制御部と、を備える。
前記登録部は、前記利用データを、前記公開鍵証明書に記述されている利用条件と照合し、前記利用条件を満たす場合に前記利用データを前記管理装置に登録させ、前記利用条件を満たさない場合に前記利用データを登録させなくてもよい。
前記登録部は、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始させた後、所定期間、前記端末からの通信がなくなると、前記端末に代わって前記利用終了情報を生成し、前記管理装置に登録させてもよい。
前記登録部は、前記端末による前記通信ネットワークを利用した通信量を計測し、当該通信量を、前記利用終了情報に含めて前記管理装置に登録させてもよい。
本発明に係る利用管理システムは、端末、当該端末による通信ネットワークの利用を制御するゲートウェイ装置、及び前記通信ネットワークの利用履歴を管理する管理装置を有するシステムであって、前記端末は、前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを、前記ゲートウェイ装置に送信し、前記ゲートウェイ装置は、前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として前記管理装置に転送し、当該管理装置から登録完了通知を受信したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させ、前記管理装置は、前記利用開始情報及び前記利用終了情報をブロックチェーンに登録し、前記登録完了通知を前記ゲートウェイ装置に送信する。
前記管理装置は、前記ブロックチェーンのコンセンサスプロトコルにおいて、複数の参加者それぞれの信頼度に基づくコンセンサスの信頼度が閾値以上の場合に有効としてもよい。
前記管理装置は、前記コンセンサスが有効となった場合、賛成した参加者の信頼度を増加させてもよい。
本発明に係る利用制御方法は、端末による通信ネットワークの利用を制御する方法であって、前記端末が前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信ステップと、前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置に登録させる登録ステップと、前記管理装置へ前記利用開始情報又は前記利用終了情報の登録が完了したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させる利用制御ステップと、をコンピュータが実行する。
本発明に係る利用制御プログラムは、端末による通信ネットワークの利用を制御するためのプログラムであって、前記端末が前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信ステップと、前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置に登録させる登録ステップと、前記管理装置へ前記利用開始情報又は前記利用終了情報の登録が完了したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させる利用制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。
本発明によれば、複数の接続サービスにおけるユーザ認証及び課金情報を一括管理できる。
実施形態に係る利用管理システムの全体構成を示す図である。 実施形態に係るゲートウェイ装置の機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係るブロックチェーンにおいてブロックに閉じられるデータ構成例を示す図である。 実施形態に係る利用制御方法を示すシーケンス図である。
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る利用管理システム1の全体構成を示す図である。
利用管理システム1は、インターネット100への接続サービスを提供する複数の通信ネットワーク200を有し、各通信ネットワーク200は、ゲートウェイ装置10によりインターネット100と接続される。
ゲートウェイ装置10は、携帯端末20による通信ネットワーク200を介したインターネット100の利用の可否を制御し、利用の開始及び終了時に、課金の情報となる利用データを携帯端末20から受信して管理装置30に登録する。
このとき、ゲートウェイ装置10は、携帯端末20の電子署名に対応する公開鍵証明書を確認することにより、ユーザの正当性を検証し、通信ネットワーク200の利用を許可する。
携帯端末20は、秘密鍵及び公開鍵のペアを作成し、秘密鍵を自端末に保管する。また、携帯端末20は、公開鍵をユーザが指定する課金事業者に登録し、公開鍵証明書の発行を受ける。
公開鍵証明書は、課金事業者がユーザの支払い能力を保証するものであり、これにより携帯端末20が複数の通信ネットワーク200を利用することを許可する。公開鍵証明書には、利用上限、期限等が記載されてよく、これらの利用条件がゲートウェイ装置10により確認される。
ここで、課金事業者は、通信ネットワーク200を提供する通信事業者と同一でなくてよい。例えば、銀行等の金融機関が課金事業者となり、通信事業者は、サービス提供料金を、課金事業者経由で受け取る。
携帯端末20は、少なくとも通信ネットワーク200の利用を開始する際、及び終了する際に、保管している秘密鍵による電子署名を含む利用データを、ゲートウェイ装置10を介して管理装置30に登録する。
管理装置30は、ブロックチェーンを管理し、ゲートウェイ装置10を介して携帯端末20から利用データを受け取ると、これらをブロックに登録し、ゲートウェイ装置10へ登録完了を通知する。
ここで、ブロックチェーンは、通信事業者又は課金事業者、あるいは両方により運営管理され、参加者の合意(コンセンサス)に基づいて、ブロックが閉じられていく。
なお、携帯端末20が通信ネットワーク200を利用中に、移動したことにより接続先のゲートウェイ装置10が変更された場合、利用中の通信ネットワーク200に変更がなければ、利用開始情報がブロックチェーンに既に登録されている。このため、ゲートウェイ装置10は、利用開始情報をブロックチェーンから検索できた場合、新たな利用開始情報の登録は省略されてよい。
図2は、本実施形態に係るゲートウェイ装置10の機能構成を示すブロック図である。
ゲートウェイ装置10は、制御部11及び記憶部12を備えた情報処理装置(コンピュータ)であり、制御部11は、記憶部12に記憶されたソフトウェア(利用制御プログラム)を読み出し実行することにより、受信部111と、登録部112と、利用制御部113として機能する。
受信部111は、携帯端末20が通信ネットワーク200の利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、携帯端末20の識別情報、通信ネットワーク200の識別情報、日時情報、及びこれらの情報に対する携帯端末20の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信する。
登録部112は、利用データに含まれる電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、この利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置30に転送し、ブロックチェーンに登録させる。
このとき、登録部112は、受信した利用データを、公開鍵証明書に記述されている利用期限、通信量の上限等の利用条件と照合し、利用条件を満たす場合に利用データをブロックチェーンに登録させ、利用条件を満たさない場合に利用データを登録させない。
例えば、ゲートウェイ装置10は、利用条件である通信量の上限を記憶し、登録部112は、通信ネットワーク200を利用した通信量が上限を超えない間、携帯端末20に通信を許可し、利用終了時に、合計通信量を、利用終了情報に含めてブロックチェーンに登録させてもよい。
また、登録部112は、携帯端末20に対して通信ネットワーク200の利用を開始させた後、携帯端末20からの通信が途切れ、所定時間が経過すると、携帯端末20に代わって利用終了情報を生成し、ブロックチェーンに登録させてもよい。
このとき、登録部112は、ゲートウェイ装置10が保持している自身の秘密鍵による電子署名を付加して利用終了情報を登録させる。
利用制御部113は、ブロックチェーンへ利用開始情報又は利用終了情報の登録が完了し、管理装置から登録完了通知を受けたことに応じて、携帯端末20に対して通信ネットワーク200の利用を開始又は終了させる。
図3は、本実施形態に係るブロックチェーンにおいてブロックに閉じられるデータ構成例を示す図である。
この例では、ブロックチェーンに登録する対象のデータ(トランザクション)Txをリーフノードとし、ハッシュ値を上位階層に持つMarkle Hash Treeを構成し、ルートハッシュ値が直前のブロックのハッシュ値と共にブロックヘッダに格納される。
なお、このようなハッシュツリーを用いることにより、格納されたデータ(例えば、Tx3)の検証時には、対象データ(例えば、Tx3)のみを開示すれば、他のデータのハッシュ値(例えば、Hash2及びHash01)を用いて検証できるので、プライバシの観点で有利となる。
このブロックチェーンに新たにブロックを足す場合、複数の参加者(通信事業者又は課金事業者)のコンセンサスプロトコルによってブロックが閉じられる。すなわち、複数の参加者それぞれがブロックを閉じるか否かの判断をし、多数決によってブロックが閉じられる。
このとき、ブロックには、コンセンサスプロトコルに参加した全事業者の電子署名が付与される。この署名値は、多数決の際の「ブロックのハッシュ値|(Yes又はNo)」という投票に対して計算されたものであり、ブロックを承認して閉じることに賛成の場合はYes、反対の場合はNoである。
また、コンセンサスの信頼性確保のため、各参加者に設定された信頼度に基づいて各投票が集計されてもよい。例えば、信頼度がそれぞれ5,3,2の各事業者がYesを投票し、信頼度が4の事業者がNoを投票した場合、コンセンサスの信頼度は、5+3+2−4=6となり、この信頼度が閾値以上であれば有効とし、ブロックが閉じられる。
なお、閉じられたブロックは、全ての参加者にブロードキャストされ、各参加者は、ブロックのデータを保存する。管理装置30は、コンセンサスプロトコルにおいて、賛成した参加者の信頼度を増加(例えば、+1)させ、長期間に渡って参加している事業者の信頼度を高く設定してもよい。
図4は、本実施形態に係る利用管理システム1における、通信ネットワーク200の利用制御方法を示すシーケンス図である。
ステップS1において、携帯端末20は、自端末の識別情報(ID)、利用を開始する通信ネットワーク200の識別情報、日時情報(タイムスタンプ)、及びこれらの情報に対する電子署名を含む通信サービスの利用データを生成する。
ステップS2において、携帯端末20は、通信サービスの利用データをゲートウェイ装置10へ送信する。
ステップS3において、ゲートウェイ装置10は、電子署名により利用データの正当性を検証し、公開鍵証明書に記載された利用条件を満たすことを確認する。
ステップS4において、ゲートウェイ装置10は、利用データを管理装置30へ転送する。
ステップS5において、管理装置30は、受信した利用データを、通信ネットワーク200の利用開始情報としてブロックチェーンに登録する。
ステップS6において、管理装置30は、登録完了通知をゲートウェイ装置10へ送信する。
ステップS7において、ゲートウェイ装置10は、携帯端末20に通信ネットワーク200の利用を許可する。
ステップS8において、携帯端末20は、自端末の識別情報、利用を終了する通信ネットワーク200の識別情報、時刻情報、及びこれらの情報に対する電子署名を含む通信サービスの利用データを生成する。
ステップS9において、携帯端末20は、通信サービスの利用データをゲートウェイ装置10へ送信する。
ステップS10において、ゲートウェイ装置10は、電子署名により利用データの正当性を検証する。
ステップS11において、ゲートウェイ装置10は、利用データを管理装置30へ転送する。
ステップS12において、管理装置30は、受信した利用データを、通信ネットワーク200の利用終了情報としてブロックチェーンに登録する。
ステップS13において、管理装置30は、登録完了通知をゲートウェイ装置10へ送信する。
ステップS14において、ゲートウェイ装置10は、サービス終了通知を携帯端末20へ送信する。
本実施形態の利用制御方法により、ブロックチェーンには、通信ネットワーク200の利用者に対する課金情報が登録されていく。
課金の単位は、利用回数、利用時間、利用期間等、適宜設定可能である。また、ゲートウェイ装置10が通信量を観測し、利用データとしてブロックチェーンに登録することで、利用量に基づく課金も可能となる。
本実施形態によれば、利用管理システム1は、携帯端末20による通信ネットワーク200の利用履歴をブロックチェーンに登録する。この利用履歴は、課金事業者により公開鍵証明書が発行されたユーザの電子署名により検証される。
したがって、公開鍵証明書により支払保証をした課金事業者が利用履歴に基づいて利用者から徴収した使用量を、通信ネットワーク200による通信サービスを提供する各通信事業者へ分配するというモデルが構築される。これにより、利用管理システム1は、複数の通信ネットワーク200への接続サービスにおけるユーザ認証及び課金情報を一括管理できる。
この結果、通信事業者と課金事業者とが分離され、認証及び課金のフレームワークが単純化されるので、運用コストが削減されると共に、利用者は、複数の通信システム(ネットワーク)をシームレスに使い分けることができ、利便性が向上する。
また、通信ネットワーク200の利用開始に際して、ゲートウェイ装置10において、公開鍵証明書に記述されている利用条件を確認することで、携帯端末20のアクセス制御を効率化できる。
利用管理システム1は、携帯端末20による通信が所定期間なくなった場合、すなわち通信が切断されたと判断された場合に、ゲートウェイ装置10がブロックチェーンに登録する利用終了情報を生成することにより、終了のタイミングが登録されない事態を回避できる。
また、ゲートウェイ装置10は、携帯端末20による通信量を計測してブロックチェーンに登録させることにより、従量制の課金にも容易に対応できる。
利用管理システム1は、ブロックチェーンのコンセンサスプロトコルにおいて、参加者それぞれの信頼度を集計することで、ブロックを閉じるか否かを決定するので、複数の事業者により共同運用されるブロックチェーンの信頼性、すなわち登録される利用履歴の信頼性を向上できる。
さらに、利用管理システム1は、コンセンサスが有効となったとき、賛成した事業者の信頼度を増加させることで、より長く携わってきた事業者の信頼度を高め、ブロックチェーンの信頼性を向上できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
本実施形態におけるプライベートなブロックチェーンは、通信事業者又は課金事業者間で共用することが可能であり、コンセンサスプロトコルによって各ブロックが閉じられる。一方で、本実施形態で使用するブロックチェーンは、パブリックチェーンで構成されてもよい。例えば、ブロックを閉じたマイナーに対して、課金事業者が一定の対価を支払うモデルであってもよい。この場合、ブロックチェーンの構築及び運用コストは、通信インフラのコストから切り離される。
利用管理システム1による利用制御方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、情報処理装置(コンピュータ)にインストールされる。また、これらのプログラムは、CD−ROMのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したWebサービスとしてユーザのコンピュータに提供されてもよい。
1 利用管理システム
10 ゲートウェイ装置
11 制御部
12 記憶部
20 携帯端末
30 管理装置
100 インターネット
111 受信部
112 登録部
113 利用制御部
200 通信ネットワーク

Claims (9)

  1. 端末による通信ネットワークの利用を制御するゲートウェイ装置であって、
    前記端末が前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信部と、
    前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置に登録させる登録部と、
    前記管理装置へ前記利用開始情報又は前記利用終了情報の登録が完了したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させる利用制御部と、を備えるゲートウェイ装置。
  2. 前記登録部は、前記利用データを、前記公開鍵証明書に記述されている利用条件と照合し、前記利用条件を満たす場合に前記利用データを前記管理装置に登録させ、前記利用条件を満たさない場合に前記利用データを登録させない請求項1に記載のゲートウェイ装置。
  3. 前記登録部は、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始させた後、所定期間、前記端末からの通信がなくなると、前記端末に代わって前記利用終了情報を生成し、前記管理装置に登録させる請求項1又は請求項2に記載のゲートウェイ装置。
  4. 前記登録部は、前記端末による前記通信ネットワークを利用した通信量を計測し、当該通信量を、前記利用終了情報に含めて前記管理装置に登録させる請求項1から請求項3のいずれかに記載のゲートウェイ装置。
  5. 端末、当該端末による通信ネットワークの利用を制御するゲートウェイ装置、及び前記通信ネットワークの利用履歴を管理する管理装置を有する利用管理システムであって、
    前記端末は、前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを、前記ゲートウェイ装置に送信し、
    前記ゲートウェイ装置は、前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として前記管理装置に転送し、当該管理装置から登録完了通知を受信したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させ、
    前記管理装置は、前記利用開始情報及び前記利用終了情報をブロックチェーンに登録し、前記登録完了通知を前記ゲートウェイ装置に送信する利用管理システム。
  6. 前記管理装置は、前記ブロックチェーンのコンセンサスプロトコルにおいて、複数の参加者それぞれの信頼度に基づくコンセンサスの信頼度が閾値以上の場合に有効とする請求項5に記載の利用管理システム。
  7. 前記管理装置は、前記コンセンサスが有効となった場合、賛成した参加者の信頼度を増加させる請求項6に記載の利用管理システム。
  8. 端末による通信ネットワークの利用を制御する利用制御方法であって、
    前記端末が前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信ステップと、
    前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置に登録させる登録ステップと、
    前記管理装置へ前記利用開始情報又は前記利用終了情報の登録が完了したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させる利用制御ステップと、をコンピュータが実行する利用制御方法。
  9. 端末による通信ネットワークの利用を制御するための利用制御プログラムであって、
    前記端末が前記通信ネットワークの利用を開始する際、及び終了する際のそれぞれに、前記端末の識別情報、前記通信ネットワークの識別情報、及び前記端末の秘密鍵による電子署名を含む利用データを受信する受信ステップと、
    前記電子署名に対応する公開鍵証明書を検証した後に、前記利用データのそれぞれを、利用開始情報又は利用終了情報として管理装置に登録させる登録ステップと、
    前記管理装置へ前記利用開始情報又は前記利用終了情報の登録が完了したことに応じて、前記端末に対して前記通信ネットワークの利用を開始又は終了させる利用制御ステップと、をコンピュータに実行させるための利用制御プログラム。
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