JP2021039588A - 制御システム及び制御情報配信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】制御情報の真正性を確保可能な制御情報配信技術を提供することである。
【解決手段】本発明の一態様は、被制御装置を制御する制御装置群と、前記被制御装置を制御するための制御情報を前記制御装置群に発信する制御情報配信装置と、を含むブロックチェーンネットワークのノード群を有し、前記制御情報から生成されたトランザクションを第1のノードから受信すると、第2のノードは、前記トランザクションを検証し、前記トランザクションが承認されると、検証成功通知を前記第1のノードに送信し、前記第1のノードは、前記承認されたトランザクションを前記ノード群に配信し、前記制御情報を隣接ノードに送信する制御システムに関する。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の一態様は、被制御装置を制御する制御装置群と、前記被制御装置を制御するための制御情報を前記制御装置群に発信する制御情報配信装置と、を含むブロックチェーンネットワークのノード群を有し、前記制御情報から生成されたトランザクションを第1のノードから受信すると、第2のノードは、前記トランザクションを検証し、前記トランザクションが承認されると、検証成功通知を前記第1のノードに送信し、前記第1のノードは、前記承認されたトランザクションを前記ノード群に配信し、前記制御情報を隣接ノードに送信する制御システムに関する。
【選択図】図2
Description
本発明は、制御システム及び制御情報配信方法に関する。
工場、設備、プラント等ではアクチュエータなどの多数の被制御装置が備えられ、各被制御装置の動作は、エッジコントローラなどの制御装置によって制御されている。また、大規模な施設では、多数のアクチュエータが動作するため、多数のエッジコントローラが備えられている。このため、エッジコントローラを制御するための制御サーバが更に備えられ、また、制御サーバを制御するための制御情報を発信する制御情報配信装置が備えられるなど、制御装置群は、典型的には、階層構造により構成される。
しかしながら、制御情報配信装置によって発信された制御情報がエッジコントローラに到達するまでに誤って変更されたり、改ざんされた場合、誤った制御情報によってアクチュエータが動作し、製品不良や製造ラインの停止等を引き起こす可能性がある。
上記問題点に鑑み、本発明の課題は、制御情報の真正性を確保可能な制御情報配信技術を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、被制御装置を制御する制御装置群と、前記被制御装置を制御するための制御情報を前記制御装置群に発信する制御情報配信装置と、を含むブロックチェーンネットワークのノード群を有し、前記制御情報から生成されたトランザクションを第1のノードから受信すると、第2のノードは、前記トランザクションを検証し、前記トランザクションが承認されると、検証成功通知を前記第1のノードに送信し、前記第1のノードは、前記承認されたトランザクションを前記ノード群に配信し、前記制御情報を隣接ノードに送信する制御システムに関する。
本発明によると、制御情報の真正性を確保可能な制御情報配信技術を提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
以下の実施例では、ブロックチェーン技術を利用して、アクチュエータなどの被制御装置を制御するための制御情報を変更及び改ざんなく制御情報配信装置からエッジコントローラに送信可能な制御システムが開示される。
後述される実施例を概略すると、図1に示されるように、制御情報配信装置、各地区用制御サーバ、各ライン用制御サーバ及びエッジコントローラが階層構造により構成され、制御情報配信装置から発信された制御情報が、制御サーバを介し制御対象のアクチュエータを制御するエッジコントローラに送信される。また、制御情報配信装置、各地区用制御サーバ、各ライン用制御サーバ及びエッジコントローラは、検証用のブロックチェーンネットワークを構成し、ブロックチェーンネットワークのノード間で通信される情報は、ブロックチェーン技術を利用して変更及び改ざんなく制御情報配信装置からエッジコントローラに送信される。
次に、図2〜7を参照して、本発明の一実施例による制御システムを説明する。図2は、本発明の一実施例による制御システムにおけるブロックチェーンネットワークを示す概略図である。
図2に示されるように、制御システム10は、制御情報配信装置100、制御装置群200及び被制御装置群300,400を有し、制御情報配信装置100及び制御装置群200は、ブロックチェーンネットワーク20を構成する。制御情報配信装置100及び制御装置群200は、ブロックチェーン用LAN(Local Area Network)を介し相互接続されると共に、認証サーバ50に通信接続される。
図示された実施例では、制御情報配信装置100は、P地区の工場、設備、プラント等の施設のためのP地区用制御サーバ200_P、及びQ地区の施設のためのQ地区用制御サーバ200_Qに制御情報配信用LANを介し通信接続される。また、P地区用制御サーバ200_Pは、P地区用LANを介し施設内のAライン及びBラインのためのAライン用制御装置200_A及びBライン用制御サーバ200_Bに通信接続され、Q地区用制御サーバ200_Qは、Q地区用LANを介し施設内のCライン及びDラインのためのCライン用制御サーバ200_C及びDライン用制御サーバ200_Dに通信接続される。Aライン用制御サーバ200_A、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C及びDライン用制御サーバ200_Dはそれぞれ、Aライン用LAN、Bライン用LAN、Cライン用LAN及びDライン用LANを介しエッジコントローラ1 200_1、エッジコントローラ2 200_2、エッジコントローラ3 200_3及びエッジコントローラ4 200_4に通信接続される。図示された実施例では、制御情報配信装置100及び制御装置群200は階層構造を有するが、本発明はこれに限定されず、制御情報配信装置100及び制御装置群200は、任意のグラフ構造により記述される何れか適切な接続関係により相互接続されてもよい。
エッジコントローラ1 200_1は、センサ1 400_1の検知結果に基づきアクチュエータ1 300_1を制御し、エッジコントローラ2 200_2は、センサ2 400_2の検知結果に基づきアクチュエータ2 300_2を制御し、エッジコントローラ3 200_3は、センサ3 400_3の検知結果に基づきアクチュエータ3 300_3を制御し、エッジコントローラ4 200_4は、センサ4 400_4の検知結果に基づきアクチュエータ4 300_4を制御する。アクチュエータ1 300_1、アクチュエータ2 300_2、アクチュエータ3 300_3及びアクチュエータ4 300_4はそれぞれ、エッジコントローラ1 200_1、エッジコントローラ2 200_2、エッジコントローラ3 200_3及びエッジコントローラ4 200_4による制御下で各種タスクを実行する。
図3は、本発明の一実施例による認証サーバの機能構成を示すブロック図である。認証サーバ50は、制御情報配信装置100及び制御装置群200などのブロックチェーンネットワーク20の各ノードの識別情報(ID)及び公開鍵などのアカウント情報を保持及び管理し、各ノードの識別情報及び公開鍵を他のノードに提供する。新規ノードがブロックチェーンネットワーク20に参加すると、認証サーバ50は、当該新規ノードに各ノードの識別情報及び公開鍵を提供すると共に、新規ノードの識別情報及び公開鍵を既存のノード群に配信する。例えば、各ノードは、受信したトランザクションにおける署名を当該トランザクションの生成元ノードの公開鍵により復号化し、復号化結果に応じて当該トランザクションを検証する。
図3に示されるように、認証サーバ50は、ネットワーク参加要求受信部51、参加要求検証部52、ブロックチェーンネットワークアカウントリスト保持部53、ネットワーク参加応答送信部54及びID・検証鍵セット配信部55を有する。
ネットワーク参加要求受信部51は、ブロックチェーンネットワーク20への参加を所望するノードからネットワーク参加要求を受信し、受信したネットワーク参加要求を参加要求検証部52にわたす。
参加要求検証部52は、ネットワーク参加要求の送信元ノードをブロックチェーンネットワーク20に加入するか判断する。例えば、ブロックチェーンネットワーク20がプライベート型である場合、ブロックチェーンネットワーク20への参加は、管理者などによる許可が必要とされる。この場合、参加要求検証部52は、例えば、制御システム10を運営する企業の管理者に当該送信元ノードをブロックチェーンネットワーク20に加入してよいか問い合わせ、加入許可が得られた場合、送信元ノードの加入を許可してもよい。あるいは、参加要求検証部52は、送信元ノードに識別情報及びパスワードを要求し、取得した識別情報及びパスワードに基づき送信元ノードの加入を許可してもよい。送信元ノードの加入を許可すると、参加要求検証部52は、ネットワーク参加応答送信部54に加入許可を通知すると共に、送信元ノードの公開鍵を取得し、取得した識別情報及び公開鍵をブロックチェーンネットワークアカウントリスト保持部53に格納する。
ブロックチェーンネットワークアカウントリスト保持部53は、ブロックチェーンネットワーク20の各ノードの識別情報及び公開鍵を保持する。
ネットワーク参加応答送信部54は、参加要求検証部52によって判定された加入可否を送信元ノードに通知する。
ID・検証鍵セット配信部55は、加入許可されたノードの識別情報及び公開鍵をブロックチェーンネットワーク20の他のノードに配信する。また、ノードの識別情報又は公開鍵に変更があった場合、ID・検証鍵セット配信部54は、変更後の識別情報又は公開鍵をブロックチェーンネットワーク20のノード群に配信する。
図4は、本発明の一実施例による制御情報配信装置の機能構成を示すブロック図である。制御情報配信装置100は、被制御装置300、400を制御するための制御情報を取得又は生成し、当該制御情報を制御装置群200に発信する。本実施例では、制御情報配信装置100は、制御情報から生成されたトランザクションを制御装置群200に配信し、制御装置群200による検証によってトランザクションが承認され、制御装置群200から検証成功通知を示すエンドースメントを受信すると、承認されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20のノード群に配信すると共に、制御情報を隣接ノード(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P又はQ地区用制御サーバ200_Q)に送信する。
図4に示されるように、制御情報配信装置100は、制御情報処理部110及びブロックチェーン処理部120を有する。また、制御情報処理部110は、制御情報取得部111及び制御情報通信部112を有し、ブロックチェーン処理部120は、ブロックチェーンネットワーク認証情報保持部121、トランザクション生成部122、署名検証部123、ブロックチェーン用通信部124、ブロックチェーン更新部125、ブロックチェーン保持部126及びブロックチェーン参照部127を有する。
制御情報処理部110は、制御情報を取得し、制御対象の被制御装置300、400の制御装置200宛に隣接ノードを介し取得した制御情報を送信する。
制御情報取得部111は、制御情報を取得する。例えば、被制御装置300、400に対する制御値が変更される場合、制御情報取得部111は、当該変更後の制御値に従って被制御装置300、400に対する制御情報を生成又は取得する。当該制御情報は、制御システム10の管理者によって提供されてもよいし、あるいは、管理者によって設定された制御値などに基づき生成されてもよい。
例えば、制御情報は、図5(a)に示されるようなデータ構造を有してもよい。図示されたデータ構造では、制御情報は、当該制御情報のシーケンス番号(seqNum)、発行時刻(ts)、発行元(From)、制御対象の被制御装置(To)、被制御装置に対する制御値、設定値、設定ファイル等のデータ(Data)、及び制御情報発行元の署名(Seg)を含む。ここで、当該署名は、任意的な情報要素であり、例えば、何れかの方法により生成された制御情報配信装置100の署名であってもよい。制御情報取得部111は、取得した制御情報をトランザクション生成部122に提供する。
制御情報通信部112は、被制御装置300、400を制御するエッジコントローラに送信するため、隣接する制御装置200に取得した制御情報を送信する。例えば、図2に示される実施例において、アクチュエータ3 300_3に対する制御情報を取得した場合、制御情報通信部112は、アクチュエータ3 300_3のエッジコントローラ3 200_3へのパス上の隣接ノードであるQ地区用制御サーバ200_Qに制御情報配信用LANを介し制御情報を送信する。
ブロックチェーン処理部120は、制御情報からトランザクションを生成し、ブロックチェーンネットワーク20の各ノードに生成したトランザクションを配信する。トランザクションが承認されると、ブロックチェーン処理部120は、承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに記録する。また、ブロックチェーンネットワーク20の他のノードからトランザクションを受信すると、ブロックチェーン処理部120は、受信したトランザクションを検証し、トランザクション発行元のノードに検証結果を返送する。
ブロックチェーンネットワーク認証情報保持部121は、制御情報配信装置100の秘密鍵及び公開鍵と共に、制御装置群200などのブロックチェーンネットワーク20の他のノードの識別情報及び公開鍵を含む認証情報を保持する。当該認証情報は、認証サーバ50から提供される。
トランザクション生成部122は、制御情報からトランザクションを生成する。例えば、トランザクションは、図5(b)に示されるようなデータ構造を有してもよい。図示されたデータ構造では、トランザクションは、当該トランザクションのシーケンス番号(seqNum)、発行時刻(ts)、発行元(From)、データ送信先(To)、制御情報又は制御情報のハッシュ値などのデータ(Data)、及びトランザクション発行元の署名(Sig)を含む。ここで、当該署名は、例えば、Dataフィールドに格納されているデータのハッシュ値を制御情報配信装置100の秘密鍵によって符号化したデータであってもよい。また、データ(Data)に制御情報自体が含まれ、制御情報を含むトランザクションがブロックチェーンネットワーク20のノードに配信される場合、制御情報通信部112は、隣接する制御装置200に取得した制御情報を送信しなくてもよい。この場合、他のノードによる検証のために配信されるトランザクション(トランザクション承認要求)と、検証されたトランザクションをブロックチェーンに記録するために配信されるトランザクションとが、例えば、フラグ等を用いて区別されてもよい。トランザクション生成部122は、生成したトランザクションをブロックチェーン用通信部124にわたす。なお、ハッシュ値の算出は、MD4、MD5、SHA−1及びSHA−2などの何れか適切なハッシュ関数を利用して行われてもよい。
署名検証部123は、ブロックチェーン用通信部124を介しブロックチェーンネットワーク20の他のノードから受信したトランザクションを検証する。例えば、署名検証部123は、受信したトランザクションの署名(Seg)を発行元(From)ノードの公開鍵により復号化し、復号化された情報と当該トランザクションのデータ又は当該データのハッシュ値とを比較する。復号化された情報とデータ又はハッシュ値とが一致する場合、署名検証部123は、受信したトランザクションの正当性を承認し、当該トランザクションが承認されたことを示す検証成功通知(エンドースメント)をブロックチェーン用通信部124を介し発行元ノードに返信すると共に、承認されたトランザクションをブロックチェーン更新部125にわたす。他方、復号化された情報とデータ又はハッシュ値とが一致しない場合、署名検証部123は、当該トランザクションが承認されなったことを示す検証不成功通知をブロックチェーン用通信部124を介し発行元ノードに返信する。
ブロックチェーン用通信部124は、トランザクション生成部122によって生成されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20の各ノードに配信し、また、検証成功通知(エンドースメント)又は検証不成功通知の検証結果をトランザクションの発行元ノードに通知する。
ブロックチェーン更新部125は、承認されたトランザクションをブロックチェーン保持部126に格納する。例えば、ブロックチェーン更新部125は、承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに追加してもよい。例えば、ブロックチェーンの各ブロックは、図6に示されるように、承認されたトランザクション群と、ブロックチェーンの直前のブロックから計算されたハッシュ値とから構成される。各ブロックが生成されると、生成されたブロックは、ブロックチェーンの最後尾に追加される。例えば、ブロックの生成は、所定の時間間隔毎、所定数のトランザクションが承認される毎などの何れかのタイミングで行われてもよい。
なお、ブロックのハッシュ値の計算は、ブロックチェーンネットワーク20の何れか1つ以上のノード(例えば、制御システム20の管理者によって選定された何れか1つ以上のノード)によって行われてもよく、所定の条件を充足したハッシュ値を最初に計算したノードが、当該ハッシュ値をブロックチェーンネットワーク20のノード群に配信し、各ノードは受信したハッシュ値に基づきブロックを生成してもよい。
ブロックチェーン保持部126は、ブロックチェーンネットワーク20のノード群によって共有されるブロックチェーンを保持する。
ブロックチェーン参照部127は、ブロックチェーン保持部126に格納されているブロックチェーンを参照する。
図7は、本発明の一実施例による制御装置の機能構成を示すブロック図である。制御装置200は、制御情報配信装置100から発信された制御情報に従って被制御装置300、400を制御するエッジコントローラであってもよいし、制御情報配信装置100から発信された制御情報をエッジコントローラに転送するための中継ノードとしての制御サーバであってもよい。
図7に示されるように、制御装置200は、通信部210及びブロックチェーン処理部220を有する。また、通信部210は、制御情報受信部211及び制御情報送信部212を有し、ブロックチェーン処理部220は、ブロックチェーンネットワーク認証情報保持部221、トランザクション生成部222、署名検証部223、ブロックチェーン用通信部224、ブロックチェーン更新部225、ブロックチェーン保持部226及びブロックチェーン参照部227を有する。
通信部210は、制御情報配信装置100又は他の制御装置200と通信する。具体的には、通信部210は、制御情報配信装置100又は他の制御装置200から制御情報を受信し、送信先の制御装置200(例えば、制御対象の被制御装置を制御するエッジコントローラ)に転送するため、隣接する他の制御装置200に受信した制御情報を送信する。
制御情報受信部211は、制御情報配信装置100又は他の制御装置200から制御情報を受信し、受信した制御情報をトランザクション生成部222にわたす。
制御情報送信部212は、署名検証部223によってトランザクションが承認されると、当該制御情報を送信先に転送するため、隣接する他の制御装置200に制御情報を送信する。
ブロックチェーン処理部220は、制御情報からトランザクションを生成し、ブロックチェーンネットワーク20の各ノードに生成したトランザクションを配信し、トランザクションが承認されると、承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに記録する。また、ブロックチェーンネットワーク20の他のノードからトランザクションを受信すると、ブロックチェーン処理部220は、受信したトランザクションを検証し、トランザクション発行元のノードに検証結果を返送する。
ブロックチェーンネットワーク認証情報保持部221は、制御装置200の秘密鍵及び公開鍵と共に、制御情報配信装置100及び制御装置群200などのブロックチェーンネットワーク20の他のノードの識別情報及び公開鍵を含むアカウント情報を保持する。当該アカウント情報は、認証ノード50から提供される。
トランザクション生成部222は、制御情報からトランザクションを生成する。制御情報配信装置100に関して上述したように、例えば、トランザクションは、図5(b)に示されるようなデータ構造を有してもよい。ここで、トランザクション発行元の署名は、例えば、Dataフィールドに格納されているデータのハッシュ値を当該制御装置200の秘密鍵によって符号化したデータであってもよい。トランザクション生成部222は、生成したトランザクションをブロックチェーン用通信部224にわたす。
署名検証部223は、ブロックチェーン用通信部224を介しブロックチェーンネットワーク20の他のノードから受信したトランザクションを検証する。例えば、署名検証部223は、受信したトランザクションの署名(Seg)を発行元(From)ノードの公開鍵により復号化し、復号化された情報と当該トランザクションのデータのハッシュ値とを比較する。復号化された情報とハッシュ値とが一致する場合、署名検証部223は、受信したトランザクションを承認し、当該トランザクションが承認されたことを示す検証成功通知(エンドースメント)をブロックチェーン用通信部224を介し発行元ノードに返信すると共に、承認されたトランザクションをブロックチェーン更新部225にわたす。他方、復号化された情報とハッシュ値とが一致しない場合、署名検証部223は、当該トランザクションが承認されなったことを示す検証不成功通知をブロックチェーン用通信部224を介し発行元ノードに返信する。
ブロックチェーン用通信部224は、トランザクション生成部222によって生成されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20の各ノードに配信し、また、検証成功通知(エンドースメント)又は検証不成功通知の検証結果をトランザクションの発行元ノードに通知する。
ブロックチェーン更新部225は、承認されたトランザクションをブロックチェーン保持部226に格納する。例えば、ブロックチェーン更新部225は、承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに追加してもよい。
ブロックチェーン保持部226は、ブロックチェーンネットワーク20のノード群によって共有されるブロックチェーンを保持する。
ブロックチェーン参照部227は、ブロックチェーン保持部226に格納されているブロックチェーンを参照する。
次に、図8及び9を参照して、本発明の一実施例による制御情報配信処理を説明する。
図8は、本発明の一実施例による制御情報配信処理を示す概略図である。
図8に示されるように、ステップS11において、制御情報配信装置100が、被制御装置300、400を制御するための制御情報を取得する。図示された実施例では、制御情報は、アクチュエータ300_1を制御するためのものであり、アクチュエータ300_1を制御するエッジコントローラ1 200_1を送信先とする。具体的には、制御情報取得部111が制御情報を取得又は生成すると、トランザクション生成部122は、制御情報取得部111から取得した制御情報からトランザクションを生成し、ブロックチェーン用通信部124にわたす。
ステップS12において、制御情報配信装置100は、生成したトランザクションをブロックチェーンネットワーク20の各ノードに配信する。具体的には、ブロックチェーン用通信部124は、生成されたトランザクションをブロックチェーン用LANを介し各ノードに配信する。
ステップS13において、各制御装置200は、受信したトランザクションの署名を検証し、当該トランザクションが正当なものであると判断すると、検証成功を示すエンドースメントをトランザクションの発行元の制御情報配信装置100に返す。具体的には、ブロックチェーン用通信部224が制御情報配信装置100からトランザクションを受信すると、署名検証部223は、予め保持している制御情報配信装置100の公開鍵によってトランザクションの署名を復号化し、復号化した情報とトランザクションのデータ又は当該データのハッシュ値とを比較する。復号化した情報とトランザクションのデータ又はハッシュ値とが一致する場合、署名検証部223は、当該トランザクションは正当であると判断し、トランザクションを承認し、ブロックチェーン用通信部224は、制御情報配信装置100に検証成功を示すエンドースメントを送信する。他方、復号化した情報とトランザクションのデータ又はハッシュ値とが一致しない場合、署名検証部223は、当該トランザクションは変更又は改ざんされていると判断し、トランザクションを承認せず、ブロックチェーン用通信部224は、制御情報配信装置100に検証不成功を通知する。
ステップS14において、制御情報配信装置100は、所定数のエンドースメントを受信すると、制御情報を送信先の制御装置200(図示された実施例では、エッジコントローラ1 200_1)に送信するため、隣接する制御装置200(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P)に送信すると共に、承認されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20の各ノードに配信する。具体的には、ブロックチェーン用通信部124がブロックチェーンネットワーク20のノード群から所定数のエンドースメントを受信すると、署名検証部123は、生成したトランザクションが承認されたと判断し、承認されたトランザクションをブロックチェーン更新部225にわたす。
ここで、当該所定数は、ブロックチェーンネットワーク20のノード数以下の何れか適当な値であってもよく、固定値又は可変値であってもよい。また、当該所定数は、制御情報配信装置100によって決定された制御情報の重要度によって決定されてもよい。重要度が高いほど、当該所定数は大きくなるよう設定されてもよい。例えば、当該重要度は制御システム10の管理者などによって指定され、制御情報配信装置100は、指定された重要度に基づき決定された当該所定数を制御情報に含めてもよい。
ステップS15において、制御情報配信装置100から制御情報を受信した制御装置200(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P)は、上述したステップS11〜S14と同様の手順に従って、受信した制御情報に基づきトランザクションを生成し、生成したトランザクションが他のノードによって承認されると、当該制御情報を次の送信先の制御装置200(図示された実施例では、Aライン用制御サーバ200_A)に送信する。
ステップS16において、次の送信先の制御装置200もまた、上述したステップS12〜S14と同様の手順に従って、受信した制御情報に基づきトランザクションを生成し、生成したトランザクションが他のノードによって承認されると、当該制御情報を最終的な送信先の制御装置200(図示された実施例では、エッジコントローラ1 200_1)に送信する。当該制御情報を受信すると、エッジコントローラ1 200_1は、受信した制御情報に従ってアクチュエータ1 300_1の動作を制御する。
なお、図示された実施例では、ブロックチェーンネットワーク20のノード群は、制御情報配信装置100、P地区用制御サーバ200_P、Q地区用制御サーバ200_Q、Aライン用制御サーバ200_A、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C及びDライン用制御サーバ200_Dから構成されるが、本発明によるノード群はこれに限定されず、例えば、エッジコントローラ1〜4 200_1〜4を更に含んでもよい。
一実施例では、各ノードは、被制御装置300、400に対する受信した制御情報と、当該被制御装置300、400に対する以前に受信した制御情報とが所定の閾値以上乖離している場合、受信した制御情報が誤っている可能性があると判断し、その旨を制御情報配信装置100に通知してもよい。具体的には、受信した制御情報における制御値又は設定値と、当該被制御装置300、400に対して以前に受信した制御情報の制御値又は設定値とが所定の閾値以上乖離していた場合、各ノードは、受信した制御情報が誤っている可能性があることを制御情報配信装置100に通知してもよい。
次に、図9は、本発明の一実施例による制御情報配信処理を示すシーケンス図である。
図9に示されるように、ステップS21において、制御情報配信装置100は、取得した制御情報からトランザクションを生成する。
ステップS22において、制御情報配信装置100は、生成したトランザクションをブロックチェーンネットワーク20のノード群(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P、Q地区用制御サーバ200_Q、Aライン用制御サーバ200_A、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C及びDライン用制御サーバ200_D)に配信する。
ステップS23において、各ノードは、受信したトランザクションを検証する。
ステップS24において、各ノードは、トランザクションが承認されたことを示すエンドースメントを送信することによって、検証結果を制御情報配信装置100に返す。
ステップS25において、制御情報配信装置100は、ブロックチェーンネットワーク20のノード群から所定数のエンドースメントを受信すると、当該トランザクションが承認されたと判断し、承認されたトランザクションを保持する。そして、制御情報配信装置100は、適切なタイミングで承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに記録する。
ステップS26において、制御情報配信装置100は、承認されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20のノード群に配信する。
ステップS27において、各制御装置200は、承認済みのトランザクションを保持し、適切なタイミングで承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに記録する。
例えば、承認されたトランザクションからのブロックの生成は、所定の時間間隔で行われてもよく、制御情報配信装置100又は制御装置200の何れか1つ以上が、ブロックチェーンの直前のブロックに基づきハッシュ値を計算し、所定の条件を充足するハッシュ値を取得すると、取得したハッシュ値を利用して、保持している承認済みのトランザクションから新たなブロックを生成してもよい。しかしながら、本発明によるブロックの生成は、これに限定されず、他の何れか適切なブロック生成方式によって行われてもよい。
ステップS28において、制御情報配信装置100は、制御情報を送信先の制御装置200(図示された実施例では、エッジコントローラ1 200_1)に送信するため、隣接する制御装置200(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P)に送信する。
エッジコントローラ200_1に制御情報が到達するまで、上述したステップS21〜S28が各中継ノード(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P及びAライン用制御サーバ200_A)において実行される。制御情報がエッジコントローラ1 200_1に到達すると、エッジコントローラ200_1は、受信した制御情報に従ってアクチュエータ1 300_1の動作を制御する。
なお、図示された実施例では、ブロックチェーンネットワーク20のノード群は、制御情報配信装置100、P地区用制御サーバ200_P、Q地区用制御サーバ200_Q、Aライン用制御サーバ200_A、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C及びDライン用制御サーバ200_Dから構成されるが、本発明によるノード群はこれに限定されず、例えば、エッジコントローラ1〜4 200_1〜4を更に含んでもよい。
次に、図10〜13を参照して、本発明の他の実施例による制御システムを説明する。上述した実施例では、ブロックチェーンネットワーク20の全てのノードにトランザクションが配信され、各ノードが受信したトランザクションを検証した。本実施例では、ブロックチェーンネットワーク20の選定された一部のノードのみにトランザクションが配信され、選定された各ノードが受信したトランザクションを検証する。このため、本実施例による制御システム10は更に、トランザクションを検証するノードを選定する検証ノード選定サーバ60を有し、検証ノード選定サーバ60が、トランザクションを検証すべきノードを選定する。
図10は、本発明の他の実施例による制御システムにおけるブロックチェーンネットワークを示す概略図である。図2に示された実施例と同様に、本実施例による制御システム10は、制御情報配信装置100、制御装置群200及び被制御装置群300,400を有し、制御情報配信装置100及び制御装置群200は、ブロックチェーンネットワーク20を構成する一方、本実施例では、図10に示されるように、制御情報配信装置100及び制御装置群200は、ブロックチェーン用LANを介し相互接続されると共に、認証サーバ50及び検証ノード選定サーバ60に通信接続される。説明の重複を避けるため、図2〜7を参照して説明した実施例と重複する説明は省略する。
図11は、本発明の一実施例による検証ノード選定サーバの機能構成を示すブロック図である。図11に示されるように、検証ノード選定サーバ60は、所定の選定基準に従ってトランザクションを検証する検証ノードを選定し、当該検証ノードにトランザクションを送信する。検証ノード選定サーバ60は、計算余力情報受信部61、計算余力情報保持部62、トランザクション受信部63、検証ノード選定部64、検証依頼・結果送受信部65、エンドースメント検証部66、トランザクション検証結果送信部67及びブロックチェーンネットワーク認証情報保持部68を有する。
計算余力情報受信部61は、ブロックチェーンネットワーク20の各ノードから当該ノードの計算余力情報を受信する。ここで、計算余力情報は、ノードが備える計算能力と現在使用中の計算リソースとに基づき算出されてもよい。例えば、計算余力は、当該ノードのCPU(Central Processing Unit)使用率であってもよい。計算余力情報受信部61は、各ノードから収集した計算余力情報を計算余力情報保持部62にわたす。
計算余力情報保持部62は、計算余力情報受信部61から受信した各ノードの計算余力情報を保持する。
トランザクション受信部63は、ブロックチェーンネットワーク20のノード群からブロックチェーン用LANを介しトランザクションを受信し、受信したトランザクションを検証依頼・結果送受信部65にわたす。
検証ノード選定部64は、各ノードの計算余力情報に基づきトランザクションを検証すべき検証ノードを選定する。具体的には、検証ノード選定部64は、計算余力の大きい所定数のノードを選定し、選定された検証ノードの識別情報をブロックチェーンネットワーク認証情報保持部68から取得し、検証依頼・結果送受信部65に提供してもよい。
検証依頼・結果送受信部65は、トランザクション受信部63から取得したトランザクションを、検証ノード選定部64によって選定された検証ノードに転送し、当該トランザクションを選定された検証ノードに検証させる。その後、検証依頼・結果送受信部65は、検証ノードから検証結果を示すエンドースメントを受信し、受信したエンドースメントをエンドースメント検証部66にわたす。
エンドースメント検証部66は、検証依頼・結果送受信部65から取得したエンドースメントを検証する。例えば、エンドースメント検証部66は、取得した検証成功を示すエンドースメントの数に応じてトランザクションが承認されたか判断してもよい。一例では、検証ノード数のうち所定数の検証ノードからエンドースメントを受信した場合、エンドースメント検証部66は、トランザクションが承認されたと判断し、その旨をトランザクション検証結果送信部67に通知してもよい。当該所定数は、固定値又は可変値であってもよい。また、当該所定数は制御情報の重要度に応じて決定されてもよく、重要度が高いほど、当該所定数は大きくなるよう設定されてもよい。例えば、当該重要度は制御システム10の管理者などによって指定され、制御情報配信装置100は、指定された重要度に基づき決定された当該所定数を制御情報に含めてもよい。
トランザクション検証結果送信部67は、エンドースメント検証部66からトランザクションの承認が通知されると、トランザクションの発行元ノードにトランザクションが承認されたことを通知する。
ブロックチェーンネットワーク認証情報保持部68は、検証ノード選定サーバ60の秘密鍵及び公開鍵と共に、制御情報配信装置100及び制御装置群200などのブロックチェーンネットワーク20の他のノードの識別情報及び公開鍵を含むアカウント情報を保持する。当該アカウント情報は、認証サーバ50から提供される。
図12は、本発明の他の実施例による制御情報配信装置の機能構成を示すブロック図である。本実施例では、制御情報配信装置100は、図4を参照して上述した各機能部121〜127に加えて、図示されるように、計算余力通知部128を更に有する。
ブロックチェーン用通信部124は、トランザクション生成部122によって生成されたトランザクションを検証ノード選定サーバ60に送信し、また、検証ノード選定サーバ60から受信したトランザクションに対する検証成功通知(エンドースメント)又は検証不成功通知の検証結果を検証ノード選定サーバ60に通知する。
計算余力通知部128は、制御情報配信装置100の計算余力情報をブロックチェーン用通信部124を介し検証ノード選定サーバ60に送信する。
なお、制御情報配信装置100の他の機能部については、図4を参照して説明したものと同じであるため、説明を省く。
図13は、本発明の他の実施例による制御装置の機能構成を示すブロック図である。本実施例では、制御装置200は、図7を参照して上述した各機能部221〜227に加えて、図示されるように、計算余力通知部228を更に有する。
ブロックチェーン用通信部224は、トランザクション生成部222によって生成されたトランザクションを検証ノード選定サーバ60に送信し、また、検証ノード選定サーバ60から受信したトランザクションに対する検証成功通知(エンドースメント)又は検証不成功通知の検証結果を検証ノード選定サーバ60に通知する。
計算余力通知部228は、制御装置200の計算余力情報をブロックチェーン用通信部224を介し検証ノード選定サーバ60に送信する。
なお、制御装置200の他の機能部については、図7を参照して説明したものと同じであるため、説明を省く。
次に、図14及び15を参照して、本発明の他の実施例による制御情報配信処理を説明する。
図14は、本発明の他の実施例による制御情報配信処理を示す概略図である。
図14に示されるように、ステップS31において、制御情報配信装置100が、被制御装置300、400を制御するための制御情報を取得する。図示された実施例では、制御情報は、アクチュエータ1 300_1を制御するためのものであり、アクチュエータ1 300_1を制御するエッジコントローラ1 200_1を送信先とする。具体的には、制御情報取得部111が制御情報を取得又は生成すると、トランザクション生成部122は、制御情報取得部111から取得した制御情報に基づきトランザクションを生成し、ブロックチェーン用通信部124にわたす。
ステップS32において、制御情報配信装置100は、生成したトランザクションを検証ノード選定サーバ60に送信する。具体的には、ブロックチェーン用通信部124は、生成されたトランザクションをブロックチェーン用LANを介し検証ノード選定サーバ60に送信する。
ステップS33において、検証ノード選定サーバ60は、所定の選定基準に従って検証ノードを選定し、受信したトランザクションを検証ノードに送信する。図示された実施例では、Q地区用制御サーバ200_Q、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C、Dライン用制御サーバ200_D、エッジコントローラ2 200_2及びエッジコントローラ3 200_3が検証ノードとして選定される。
ステップS34において、各検証ノードは、受信したトランザクションの署名を検証し、当該トランザクションが正当なものであると判断すると、検証成功を示すエンドースメントを検証ノード選定サーバ60に返す。具体的には、ブロックチェーン用通信部224が検証ノード選定サーバ60からトランザクションを受信すると、署名検証部223は、予め保持しているトランザクション発行元の制御情報配信装置100の公開鍵によってトランザクションの署名を復号化し、復号化した情報とトランザクションのデータ又は当該データのハッシュ値とを比較する。復号化した情報とトランザクションのデータ又はハッシュ値とが一致する場合、署名検証部223は、当該トランザクションは正当であると判断し、トランザクションを承認し、ブロックチェーン用通信部224は、検証ノード選定サーバ60に検証成功を示すエンドースメントを送信する。他方、復号化した情報とトランザクションのデータ又はハッシュ値とが一致しない場合、署名検証部223は、当該トランザクションは変更又は改ざんされていると判断し、トランザクションを承認せず、ブロックチェーン用通信部224は、検証ノード選定サーバ60に検証不成功を通知する。
ステップS35において、検証ノード選定サーバ60は、所定数のエンドースメントを受信すると、トランザクションが承認されたことをトランザクションの発行元の制御情報配信装置100に通知する。具体的には、検証依頼・結果送受信部65が検証ノードから所定数のエンドースメントを受信すると、エンドースメント検証部66は、当該トランザクションが承認されたと判断し、トランザクションが承認されたことをトランザクション検証結果送信部67を介し制御情報配信装置100に通知する。
ステップS36において、制御情報配信装置100は、制御情報を送信先の制御装置200(図示された実施例では、エッジコントローラ1 200_1)に送信するため、隣接する制御装置200(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P)に送信すると共に、承認されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20の各ノードに配信する。
ステップS37において、制御情報配信装置100から制御情報を受信した制御装置200(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P)は、上述したステップS31〜S36と同様の手順に従って、受信した制御情報に基づきトランザクションを生成し、生成したトランザクションが承認されると、当該制御情報を次の送信先の制御装置200(図示された実施例では、Aライン用制御サーバ200_A)に送信する。
ステップS38において、次の送信先の制御装置200もまた、上述したステップS31〜S36と同様の手順に従って、受信した制御情報に基づきトランザクションを生成し、生成したトランザクションが承認されると、当該制御情報を最終的な送信先の制御装置200(図示された実施例では、エッジコントローラ1 200_1)に送信する。当該制御情報を受信すると、エッジコントローラ1 200_1は、受信した制御情報に従ってアクチュエータ1 300_1の動作を制御する。
なお、図示された実施例では、ブロックチェーンネットワーク20のノード群は、制御情報配信装置100、P地区用制御サーバ200_P、Q地区用制御サーバ200_Q、Aライン用制御サーバ200_A、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C、Dライン用制御サーバ200_D、及びエッジコントローラ1〜4 200_1〜4から構成されるが、本発明によるノード群はこれに限定されず、例えば、エッジコントローラ1〜4 200_1〜4は含まなくてもよい。
次に、図15は、本発明の他の実施例による制御情報配信処理を示すシーケンス図である。
図15に示されるように、ステップS41において、制御情報配信装置100は、取得した制御情報からトランザクションを生成する。
ステップS42において、制御情報配信装置100は、生成したトランザクションを検証ノード選定サーバ60に送信し、当該トランザクションの承認を要求する。
ステップS43において、検証ノード選定サーバ60は、所定の選定基準に従ってブロックチェーンネットワーク20のノード群からトランザクションを検証すべき検証ノードを選定する。図示された実施例では、検証ノード選定サーバ60は、Q地区用制御サーバ200_Q、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C、Dライン用制御サーバ200_D、エッジコントローラ2 200_2及びエッジコントローラ3 200_3を検証ノードとして選定する。
ステップS44において、検証ノード選定サーバ60は、選定した検証ノードにトランザクションを配信する。
ステップS45において、各検証ノードは、受信したトランザクションを検証する。
ステップS46において、各検証ノードは、トランザクションが承認されたことを示すエンドースメントを送信することによって、検証結果を検証ノード選定サーバ60に返す。
ステップS47において、検証ノード選定サーバ60は、検証ノードから所定数のエンドースメントを受信すると、当該トランザクションが承認されたと判断し、トランザクションが承認されたことを発行元の制御情報配信装置100に通知する。
ステップS48において、制御情報配信装置100は、承認されたトランザクションを保持する。そして、制御情報配信装置100は、適切なタイミングで承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに記録する。
ステップS49において、制御情報配信装置100は、承認されたトランザクションをブロックチェーンネットワーク20のノード群に配信する。
ステップS50において、各制御装置200は、承認済みのトランザクションを保持し、適切なタイミングで承認されたトランザクションからブロックを生成し、生成したブロックをブロックチェーンに記録する。
例えば、承認されたトランザクションからのブロックの生成は、所定の時間間隔で行われてもよく、制御情報配信装置100又は制御装置200の何れか1つ以上が、ブロックチェーンの直前のブロックに基づきハッシュ値を計算し、所定の条件を充足するハッシュ値を取得すると、取得したハッシュ値を利用して、保持している承認済みのトランザクションから新たなブロックを生成してもよい。しかしながら、本発明によるブロックの生成は、これに限定されず、他の何れか適切なブロック生成方式によって行われてもよい。
ステップS51において、制御情報配信装置100は、制御情報を送信先の制御装置200(図示された実施例では、エッジコントローラ1 200_1)に送信するため、隣接する制御装置200(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P)に送信する。
エッジコントローラ1 200_1に制御情報が到達するまで、上述したステップS41〜S51が各中継ノード(図示された実施例では、P地区用制御サーバ200_P及びAライン用制御サーバ200_A)において実行される。制御情報がエッジコントローラ1 200_1に到達すると、エッジコントローラ1 200_1は、受信した制御情報に従ってアクチュエータ1 300_1の動作を制御する。
なお、図示された実施例では、ブロックチェーンネットワーク20のノード群は、制御情報配信装置100、P地区用制御サーバ200_P、Q地区用制御サーバ200_Q、Aライン用制御サーバ200_A、Bライン用制御サーバ200_B、Cライン用制御サーバ200_C、Dライン用制御サーバ200_D、及びエッジコントローラ1〜4 200_1〜4から構成されるが、本発明によるノード群はこれに限定されず、例えば、エッジコントローラ1〜4 200_1〜4は含まなくてもよい。
ここで、上述した認証サーバ50、検証ノード選定サーバ60、制御情報配信装置100及び制御装置200は、例えば、図16に示されるようなハードウェア構成を有してもよい。すなわち、検証ノード選定サーバ60、制御情報配信装置100及び制御装置200は、バスBを介し相互接続されるドライブ装置101、補助記憶装置102、メモリ装置103、CPU(Central Processing Unit)104、インタフェース装置105及び通信装置106を有する。
認証サーバ50、検証ノード選定サーバ60、制御情報配信装置100及び制御装置200における各種機能及び処理を実現するプログラムを含む各種コンピュータプログラムは、CD−ROM(Compact Disk−Read Only Memory)などの記録媒体107によって提供されてもよい。プログラムを記憶した記録媒体107がドライブ装置101にセットされると、プログラムが記録媒体107からドライブ装置101を介して補助記憶装置102にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体107により行う必要はなく、ネットワークなどを介し何れかの外部装置からダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置102は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータなどを格納する。メモリ装置103は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置102からプログラムやデータを読み出して格納する。プロセッサとして機能するCPU104は、メモリ装置103に格納されたプログラムやプログラムを実行するのに必要なパラメータなどの各種データに従って、認証サーバ50、検証ノード選定サーバ60、制御情報配信装置100及び制御装置200の各種機能及び処理を実行する。インタフェース装置105は、ネットワーク又は外部装置に接続するための通信インタフェースとして用いられる。通信装置106は、外部装置と通信するための各種通信処理を実行する。
しかしながら、認証サーバ50、検証ノード選定サーバ60、制御情報配信装置100及び制御装置200は、上述したハードウェア構成に限定されるものでなく、他の何れか適切なハードウェア構成により実現されてもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 制御システム
50 認証サーバ
60 検証ノード選定サーバ
100 制御情報配信装置
200 制御装置
300 アクチュエータ
400 センサ
50 認証サーバ
60 検証ノード選定サーバ
100 制御情報配信装置
200 制御装置
300 アクチュエータ
400 センサ
Claims (10)
- 被制御装置を制御する制御装置群と、
前記被制御装置を制御するための制御情報を前記制御装置群に発信する制御情報配信装置と、
を含むブロックチェーンネットワークのノード群を有し、
前記制御情報から生成されたトランザクションを第1のノードから受信すると、第2のノードは、前記トランザクションを検証し、前記トランザクションが承認されると、検証成功通知を前記第1のノードに送信し、
前記第1のノードは、前記承認されたトランザクションを前記ノード群に配信し、前記制御情報を隣接ノードに送信する制御システム。 - 前記ノード群の各ノードの識別情報及び公開鍵を保持する認証サーバを更に含み、
新規ノードが前記ブロックチェーンネットワークに参加すると、前記認証サーバは、前記新規ノードに前記各ノードの識別情報及び公開鍵を提供すると共に、前記ブロックチェーンネットワークの既存ノード群に前記新規ノードの識別情報及び公開鍵を配信する、請求項1記載の制御システム。 - 前記第1のノードは、前記制御情報から生成された署名を更に含むよう前記トランザクションを生成し、
前記第2のノードは、前記署名を前記第1のノードの公開鍵により復号化し、復号化された情報と前記トランザクションに含まれる情報とに基づき前記トランザクションを承認する、請求項2記載の制御システム。 - 前記制御装置群は、前記被制御装置に隣接するエッジコントローラを含み、
前記エッジコントローラは、前記制御情報に従って前記被制御装置を制御する、請求項1乃至3何れか一項記載の制御システム。 - 前記トランザクションを検証するノードを選定する検証ノード選定サーバを更に含み、
前記検証ノード選定サーバによって選定された検証ノードが、前記トランザクションを検証する、請求項1乃至4何れか一項記載の制御システム。 - 前記第1のノードは、前記制御情報に基づき生成したトランザクションを前記検証ノード選定サーバに送信し、
前記検証ノード選定サーバは、所定の選定基準に従って前記検証ノードを選定し、前記検証ノードに前記トランザクションを送信する、請求項5記載の制御システム。 - 前記所定の選定基準は、各ノードの計算余力に基づく、請求項6記載の制御システム。
- 前記検証ノード選定サーバは、前記検証ノードの所定数から検証成功通知を受信すると、前記トランザクションが承認された旨を前記第1のノードに通知する、請求項5乃至7何れか一項記載の制御システム。
- 前記所定数は、前記制御情報の重要度に応じて決定される、請求項8記載の制御システム。
- 被制御装置を制御する制御装置群と、
前記被制御装置を制御するための制御情報を前記制御装置群に発信する制御情報配信装置と、
を含むブロックチェーンネットワークのノード群によって実現される制御情報配信方法であって、
前記制御情報から生成されたトランザクションを第1のノードから受信すると、第2のノードは、前記トランザクションを検証し、前記トランザクションが承認されると、検証成功通知を前記第1のノードに送信するステップと、
前記第1のノードは、前記承認されたトランザクションを前記ノード群に配信し、前記制御情報を隣接ノードに送信するステップと、
制御情報配信方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019161204A JP2021039588A (ja) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 制御システム及び制御情報配信方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4056994A1 (en) | 2021-03-11 | 2022-09-14 | MMI Semiconductor Co., Ltd. | Thermal sensor chip |
WO2022202865A1 (ja) * | 2021-03-24 | 2022-09-29 | 株式会社デンソー | 分散型台帳システム及び方法 |
-
2019
- 2019-09-04 JP JP2019161204A patent/JP2021039588A/ja active Pending
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EP4056994A1 (en) | 2021-03-11 | 2022-09-14 | MMI Semiconductor Co., Ltd. | Thermal sensor chip |
WO2022202865A1 (ja) * | 2021-03-24 | 2022-09-29 | 株式会社デンソー | 分散型台帳システム及び方法 |
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