JP2022012202A - 第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】第１の通信装置の暗号化キーと第２の通信装置の暗号化キーの更新タイミングに時間差があった場合でも、確実にユーザデータを暗号化キーで暗号化して通信を行うことが可能な第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムを提供すること。【解決手段】本開示に係る第１の通信装置１１は、ユーザデータを旧暗号化キーＫ２１で暗号化した暗号化ユーザデータと、確認用パケットを新暗号化キーＫ２２で暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成する暗号化部１１１と、暗号化ユーザデータと暗号化確認用パケットとを第２の通信装置１２に送信する送信部１１２と、第２の通信装置１２から暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信する受信部１１３と、を備え、暗号化部１１１は、応答パケットの有無に基づいて、次のユーザデータを旧暗号化キーＫ２１又は新暗号化キーＫ２２で暗号化する。【選択図】図１

Description

本開示は、第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムに関するものであり、特に、第１の通信装置の暗号化キーと第２の通信装置の暗号化キーの更新タイミングに時間差があった場合でも、確実にユーザデータを暗号化キーで暗号化して通信を行うことが可能な第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムに関する。

ＩＰ（Internet Protocol）パケット通信におけるセキュリティ確保のためのプロトコルとしてＩＰｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）が幅広く使用されている。ＩＰｓｅｃでは対向装置との暗号化通信を確立するためにセキュリティアソシエーション（ＳＡ：Security Association）と呼ばれるコネクションを確立する必要がある。ＳＡは一定期間経過後、リキーと呼ばれる暗号化キーの更新処理が行われる。リキーによるＳＡ更新タイミングは、自装置と対向装置との間で時間差が生じる可能性がある。このため、自装置と対向装置との間のリキーによる更新タイミングの時間差の影響により、暗号化パケットが破棄される可能性がある。

特許文献１の００２７段落には、「送信側デバイスは、接続確立処理の中で、ネットワークを介して受信側デバイスと送信側デバイスとの間で鍵を交換するための処理を実行して、受信側デバイスと送信側デバイスとによって共有される秘密鍵（共有鍵）を生成する。同様に、受信側デバイスおいても、秘密鍵（共有鍵）が生成される。」と記載されている。また、特許文献１の００２８段落には、「受信側デバイスから送信される接続確認情報は受信側デバイスが生成した秘密鍵によって暗号化されている。送信側デバイスは、送信側デバイスから送信される暗号化された接続確認情報を、送信側デバイスが生成した秘密鍵によって復号し、この復号された接続確認情報を表示画面上に表示する。もし送信側デバイスと受信側デバイスとが同一の秘密鍵を保持しているならば、送信側デバイスは、暗号化された接続確認情報を正しく復号することができる。」と記載されている。これらの記載を参酌すると、特許文献１には、送信側デバイスと受信側デバイスの双方で接続確認情報を確認するための手段を備える必要があることが記載されている。

特許文献２には、「無線通信装置は、暗号鍵を用いて送信データを暗号化する暗号化部と、暗号鍵を用いて受信データを復号化する復号化部と、新たな暗号鍵を生成し、暗号化部および復号化部で用いる暗号鍵を新たな暗号鍵に更新する鍵交換部と、更新前の暗号鍵を保存する鍵保存部とを備える。復号化部は、更新した新たな暗号鍵を用いて受信データを復号化できないときは、鍵保存部が保存する古い暗号鍵を用いて受信データを復号化する。」が記載されている。これらの記載を参酌すると、特許文献２には、受信データを使用して暗号鍵の切替えを行うことが記載されている。

特開２００９－０１６９５２号公報 国際公開第２００８／０９６３９６号

上記のとおり、リキーによるＳＡ更新タイミングは、自装置と対向装置との間で時間差が生じる可能性があるため、更新タイミングの時間差の影響により暗号化パケットが破棄される可能性がある。これにより、ユーザデータを暗号化キーで暗号化して通信を行うことが難しいという課題があった。

本開示の目的は、上述した課題のいずれかを解決する第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムを提供することにある。

本開示に係る第１の通信装置は、
ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、通信の相手先である第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成する暗号化部と、
前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信する送信部と、
前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信する受信部と、
を備え、
前記暗号化部は、前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで暗号化する。

本開示に係る第２の通信装置は、
通信の相手先である第１の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットを生成する暗号化部と、
前記暗号化確認用パケットを前記第１の通信装置に送信する送信部と、
前記第１の通信装置から、暗号化されたユーザデータである暗号化ユーザデータと、前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットと、を受信する受信部と、
前記第１の通信装置から受信した前記応答パケットの有無に基づいて、前記暗号化ユーザデータを旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで復号化する復号化部と、
を備える。

本開示に係るシステムは、
第１の通信装置と、前記第１の通信装置と通信する第２の通信装置と、を備え、
前記第１の通信装置は、
ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、前記第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで前記暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成する第１の暗号化部と、
前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信する第１の送信部と、
前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信する第１の受信部と、を有し、
前記第１の暗号化部は、前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで前記暗号化し、
前記第２の通信装置は、
前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第１の通信装置から受信する第２の受信部と、
前記第２の通信装置が前記新暗号化キーを生成した場合、前記暗号化確認用パケットを前記新暗号化キーで復号化する第２の復号化部と、
前記復号化が成功した場合、前記新暗号化キーで前記復号化が成功した旨を含む前記応答パケットを送信する第２の送信部と、を有する。

本開示に係る方法は、
ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、通信の相手先である第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成することと、
前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信することと、
前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信することと、
前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで暗号化することと、
を備える。

本開示に係るプログラムは、
ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、通信の相手先である第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成することと、
前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信することと、
前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信することと、
前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで暗号化することと、
をコンピュータに実行させる。

本開示によれば、第１の通信装置の暗号化キーと第２の通信装置の暗号化キーの更新タイミングに時間差があった場合でも、確実にユーザデータを暗号化キーで暗号化して通信を行うことが可能な第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムを提供することができる。

実施の形態１に係る通信装置を例示するブロック図である。 実施の形態１に係るシステムを例示するブロック図である。 実施の形態１に係る通信装置を例示するブロック図である。 実施の形態１に係るシステムの動作を例示するシーケンス図である。 実施の形態１に係る通信装置の動作を例示するフローチャートである。 実施の形態１の比較例に係るシステムの動作を例示するシーケンス図である。 実施の形態２に係る通信装置を例示するブロック図である。 実施の形態２に係るシステムの動作を例示するシーケンス図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。

［実施の形態１］
実施の形態１に係る通信装置の構成の概要を説明する。
図１は、実施の形態１に係る通信装置を例示するブロック図である。
図１は、実施の形態１に係る通信装置の最小構成である。

図１に示すように、実施の形態１に係る第１の通信装置１１は、暗号化部１１１と送信部１１２と受信部１１３とを備える。暗号化部を第１の暗号化部と称し、送信部を第１の送信部と称し、受信部を第１の受信部と称することもある。

暗号化部１１１は、ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータを生成する。また、暗号化部１１１は、確認用パケットを新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットを生成する。確認用パケットは、通信の相手先である第２の通信装置１２（後述する図２参照）で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するためのものである。

送信部１１２は、暗号化ユーザデータと暗号化確認用パケットとを第２の通信装置１２に送信する。

受信部１１３は、第２の通信装置１２から暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信する。

暗号化部１１１は、第２の通信装置１２からの応答パケットの有無に基づいて、ユーザデータの次のユーザデータを旧暗号化キー、又は、新暗号化キーで暗号化する。別の言い方をすると、暗号化部１１１は、応答パケットの有無に基づいて、次のユーザデータを暗号化するための暗号化キーを旧暗号化キーから新暗号化キーに更新する。

具体的には、暗号化部１１１は、応答パケットが有った場合、次のユーザデータを新暗号化キーで暗号化する。また、暗号化部１１１は、応答パケットが無かった場合、次のユーザデータを、今まで使用してきた旧暗号化キーで暗号化する。次のユーザデータとは、ユーザデータの次に送信すべきユーザデータである。

実施の形態１に係るシステムの構成を説明する。
図２は、実施の形態１に係るシステムを例示するブロック図である。

本開示では、ＩＰｓｅｃを使用した通信を例に挙げて説明する。例えば、ＩＰｓｅｃにおいて、ＩＫＥｖ１（Internet Key Exchange Protocol Version 1）におけるＩＰｓｅｃＳＡのライフタイム満了が近づくと、リキーによってＩＰｓｅｃＳＡが更新され、暗号化及び復号化に必要な暗号化キーが更新されるものとする。また、本開示では、主に、イニシエータ側（ＩＰｓｅｃ接続を開始しようとする側）通信装置について説明する。尚、イニシエータ側通信装置を第１の通信装置と称し、通信の相手先であるレスポンダ側通信装置を第２の通信装置、相手先装置、又は、対向装置と称することもある。

図２に示すように、実施の形態１に係るシステム１０は、第１の通信装置１１と、第１の通信装置１１とネットワーク１５を介して通信する第２の通信装置１２と、第１のユーザ端末１３と、第２のユーザ端末１４と、を備える。第１の通信装置１１の構成要素については、図１を用いて既に説明したので説明を省略する。

第１の通信装置１１は、配下の第１のユーザ端末１３から受信したユーザデータを暗号化した暗号化ユーザデータを、ネットワーク１５内の暗号化トンネル１６を介して対向側の第２の通信装置１２に送信する。

第２の通信装置１２は、第１の通信装置１１から受信した暗号化ユーザデータを復号化し、配下の第２のユーザ端末１４に送信する。また、第２のユーザ端末１４から第１のユーザ端末１３に通信する場合、第２の通信装置１２が暗号化した暗号化ユーザデータを第１の通信装置１１が復号化する。

詳細には、第２の通信装置１２は、受信部１２３と復号化部１２４と送信部１２２とを備える。受信部を第２の受信部と称し、復号化部を第２の復号化部と称し、送信部を第２の送信部と称することもある。

受信部１２３は、暗号化ユーザデータと暗号化確認用パケットとを第１の通信装置１１から受信する。

復号化部１２４は、第２の通信装置１２が新暗号化キーを生成した場合、暗号化確認用パケットを新暗号化キーで復号化する。

送信部１２２は、暗号化確認用パケットの復号化が成功した場合、新暗号化キーで復号化が成功した旨を含む応答パケットを、第１の通信装置１１に送信する。

尚、送信部１２２は、第２の通信装置１２が新暗号化キーを生成していない場合、応答パケットを第１の通信装置１１に送信しない。

実施の形態１に係る通信装置の構成の詳細を説明する。
図３は、実施の形態１に係る通信装置を例示するブロック図である。

図３に示すように、第１の通信装置１１は、暗号化部１１０１とデータ通信インタフェース１１０２とパケット通信インタフェース１１０３と復号化部１１０４と暗号化キー管理部１１０５と確認用パケット処理部１１０６とを備える。

図３に示す暗号化部１１０１は、図１に示す暗号化部１１１に相当する。図３に示すデータ通信インタフェース１１０２は、図１に示す送信部１１２のユーザデータの送信機能を含む。図３に示すパケット通信インタフェース１１０３は、図１に示す送信部１１２の確認用パケットの送信機能と、図１に示す受信部１１３の応答パケットの受信機能と、を含む。

データ通信インタフェース１１０２は、第１のユーザ端末１３とのユーザデータの送受信を行うインタフェースである。パケット通信インタフェース１１０３は、暗号化トンネル１６を介して第２の通信装置１２との間で確認用パケットの送信と応答パケットの受信を行うインタフェースである。

暗号化部１１０１は、ユーザデータの暗号化を行う。復号化部１１０４は、暗号化されたユーザデータの復号化を行う。

暗号化キー管理部１１０５は、旧暗号化キーと新暗号化キーとを管理し、暗号化キーの更新及び通信に使用する暗号化キーの選択を行う。具体的には、暗号化キー管理部１１０５は、応答パケットが有った場合、ユーザデータを暗号化するための暗号化キーを、旧暗号化キーから新暗号化キーに更新し、ユーザデータを新暗号化キーで暗号化する。

確認用パケット処理部１１０６は、暗号化キー更新時に、確認用パケットを第２の通信装置１２に送信するための自発パケットを生成する。

実施の形態１に係るシステムの動作を説明する。
実施の形態１に係るシステムの動作を、シーケンス図を用いて説明する。
図４は、実施の形態１に係るシステムの動作を例示するシーケンス図である。
図４は、実施の形態１に係るＩＰｓｅｃＳＡの更新シーケンスを示す。

図４に示すように、先ず、第１の通信装置１１から第２の通信装置１２に、ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第１メッセージを送信する（ステップＳ１０１）。ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第１メッセージでは、ＩＰｓｅｃＳＡ確立のための各種パラメータの提案を行う。

第２の通信装置１２から第１の通信装置１１に、ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第２メッセージを送信する（ステップＳ１０２）。ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第２メッセージでは、第２の通信装置１２が決定したパラメータを通知する。

第１の通信装置１１から第２の通信装置１２に、ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第３メッセージを送信する（ステップＳ１０３）。ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第３メッセージでは、第２メッセージ検証後のハッシュ値を送信する。

ステップＳ１０３の後、第１の通信装置１１は、新ＩＰｓｅｃＳＡを生成し、新暗号化キーＫ２２を生成する（ステップＳ１０４）。第１の通信装置１１は、この時点では、ユーザデータの暗号化に旧暗号化キーＫ２１を使用する。

第１の通信装置１１は、暗号化キーの更新を確認するため、新暗号化キーで暗号化した確認用パケットを第２の通信装置１２に送信する（ステップＳ１０５）。具体的には、第１の通信装置１１は、ｐｉｎｇを生成し、生成したｐｉｎｇを確認用パケットとし、確認用パケットにのみ新暗号化キーＫ２２を適用し、暗号化した確認用パケットを生成し送信する。暗号化した確認用パケットの宛先（送信先）は、第２の通信装置１２でも良いし、第２のユーザ端末１４でも良い。

確認用パケットは、第１の通信装置１１自身が生成したものなので、確認用パケットを自発パケットと称することもある。暗号化した確認パケットを、暗号化確認パケットと称することもある。

ステップＳ１０５においては、第２の通信装置１２には、旧暗号化キーＫ３１しか存在していない。このため、第２の通信装置１２は、暗号化された確認用パケットを復号化できないので、確認用パケットを破棄する。一方、第１の通信装置１１は、確認用パケットの応答パケットが無いため、暗号化キーを旧暗号化キーＫ２１のままとし、暗号化キーとして旧暗号化キーＫ２１を引き続き使用する。

第１の通信装置１１は、旧暗号化キーＫ２１で暗号化したユーザデータを第２の通信装置１２に送信する（ステップＳ１０６）。暗号化したユーザデータを暗号化ユーザデータと称することもある。

ステップＳ１０６において、第１の通信装置１１は、ユーザデータを旧暗号化キーＫ２１で暗号化して送信しているが、第２の通信装置１２は、受信した暗号化ユーザデータを旧暗号化キーＫ３１で復号化できる。

第２の通信装置１２は、新ＩＰｓｅｃＳＡの生成を完了し、旧暗号化キーＫ３１から新暗号化キーＫ３２に更新する（ステップＳ１０７）。

第１の通信装置１１は、新暗号化キーＫ２２で暗号化した確認用パケットを第２の通信装置１２に送信する（ステップＳ１０８）。

第２の通信装置１２は、第１の通信装置１１が暗号化した確認用パケットを新暗号化キーＫ３２で復号化する。そして、第２の通信装置１２は、ステップＳ１０８の確認用パケットに対する応答パケットを第１の通信装置１１に返す（ステップＳ１０９）。第２の通信装置１２は、応答パケットを新暗号化キーＫ３２で暗号化して第１の通信装置１１に返してもよい。

ステップＳ１０９の後、第１の通信装置１１は、ユーザデータの暗号化に使用する暗号化キーを旧暗号化キーＫ２１から新暗号化キーＫ２２に更新する（ステップＳ１１０）。

第１の通信装置１１は、ステップＳ１０９において、応答パケットが有った場合、速やかに旧暗号化キーＫ２１を破棄してもよい。これにより、旧暗号化キーを使用することが無くなるのでセキュリティを強化することができる。また、第１の通信装置１１は、応答パケットが有るまでは旧暗号化キーＫ２１を使用することで、ユーザデータの損失を避けることができる

ステップＳ１１０の後、第１の通信装置１１は、新暗号化キーＫ２２を使用してユーザデータを暗号化し、新暗号化キーＫ２２で暗号化したユーザデータを第２の通信装置１２に送信する（ステップＳ１１１）。

尚、第１の通信装置１１では、旧ＩＰｓｅｃＳＡのライフタイム満了とともに旧暗号化キーＫ２１が削除されるものとする。また、第２の通信装置１２では、旧ＩＰｓｅｃＳＡのライフタイム満了とともに旧暗号化キーＫ３１が削除されるものとする。

次に、実施の形態１に係る通信装置の動作を、フローチャートを用いて説明する。
図５は、実施の形態１に係る通信装置の動作を例示するフローチャートである。
図５は、実施の形態１に係る第１の通信装置の動作を示す。

図５に示すように、先ず、第１の通信装置１１は、リキーを開始する（ステップＳ２０１）。

第１の通信装置１１は、新ＩＰｓｅｃＳＡを生成し、新暗号化キーを生成する（ステップＳ２０２）。

第１の通信装置１１は、確認用パケットを新暗号化キーで暗号化し送信する（ステップＳ２０３）。

第１の通信装置１１は、確認用パケットに対する応答パケットが有るか否かを確認する（ステップＳ２０４）。

第１の通信装置１１は、確認用パケットに対する応答パケットが有った場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ユーザデータの暗号化に使用する暗号化キーを旧暗号化キーから新暗号化キーに更新する（ステップＳ２０５）。

第１の通信装置１１は、確認用パケットに対する応答パケットが無かった場合（ステップＳ２０４：Ｎо）、確認用パケットの再送回数が満了しているかを確認する（ステップＳ２０６）。

第１の通信装置１１は、確認用パケットの再送回数が満了している場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、対向する第２の通信装置１２のリキーが正常に完了していないとみなし、処理を終了する。

また、第１の通信装置１１は、確認用パケットの再送回数が満了している場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１に戻り、再度、リキーをやり直してもよい。

第１の通信装置１１は、確認用パケットの再送回数が満了していない場合（ステップＳ２０６：Ｎо）、ステップＳ２０３に戻り、再度、確認用パケットを送信する。

尚、確認用パケットの再送回数は所定の回数とし、所定の回数はユーザが任意に指定してもよい。

実施の形態１に係る第１の通信装置１１は、第２の通信装置１２からの応答パケットであって確認用パケットに対する該応答パケットの有無に基づいて、次のユーザデータを旧暗号化キー、又は、新暗号化キーで暗号化する。すなわち、第１の通信装置１１は、応答パケットが無い場合は第２の通信装置１２が未だ新暗号化キーを生成していないと判断し、次のユーザデータを旧暗号化キーで暗号化する。また、第１の通信装置１１は、応答パケットが有った場合は第２の通信装置１２が新暗号化キーを生成したと判断し、次のユーザデータを新暗号化キーで暗号化する。

これにより、実施の形態１によれば、暗号化キーの更新時に、第２の通信装置１２（対向装置）と暗号化キーの更新タイミングに時間差があった場合でも、ユーザデータが破棄されることなく暗号化キーの更新をすることができる。

その結果、第１の通信装置の暗号化キーと第２の通信装置の暗号化キーの更新タイミングに時間差があった場合でも、確実にユーザデータを暗号化キーで暗号化して通信を行うことが可能な第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムを提供することができる。

また、実施の形態１においては、ユーザデータではなく、確認用パケットを使用して暗号化キーの更新（切替え）を行っている。一方、ユーザデータを使用して暗号化キーを更新する方法が有り、この方法は、ユーザデータが発生しなかった場合、旧暗号化キーを満了時間まで保持してしまう。よって、実施の形態１においては、ユーザデータが発生する前に暗号化キーを更新することができるので、ユーザデータを使用して暗号化キーを更新する方法と比べて、セキュリティを高くすることができる。

また、ＩＰｓｅｃではレスポンダ側通信装置（第２の通信装置１２）との暗号化通信を確立するためにＳＡと呼ばれるコネクションを確立するが、ＳＡは一定期間経過後、リキーと呼ばれる暗号化キーの更新（切替え）を行う。リキーの中でイニシエータ側通信装置（第１の通信装置１１）とレスポンダ側通信装置（第２の通信装置１２）との間の同期処理を行うが、完全にタイミングを合わせるのが難しい。

このような場合、実施の形態１においては、第２の通信装置１２で新暗号化キーが確実に生成されていることを確認した後、新暗号化キーを使用して通信を行う。これにより、実施の形態１においては、例えば、破棄したユーザデータを再送により復元する方式と比べて、パケットロス率を低減させることができる。

また、実施の形態１においては、ＩＫＥｖ１イニシエータ側通信装置である第１の通信装置１１、又は、ＩＫＥｖ２レスポンダ側通信装置である第２の通信装置１２のうちのどちらか一方が確認用パケットを送信する機能を備えればよい。よって、実施の形態１係る通信装置は、送信側デバイスと受信側デバイスの双方で接続確認情報を確認するための機能を備える通信装置と比べて、その分のコストを低減することができる。

また、実施の形態１においては、第１の通信装置１１と第２の通信装置１２の接続確認が完了した後にユーザデータの通信を行なうのではなく、接続処理中においてもユーザデータの通信を行うことができる。すなわち、実施の形態１においては、確認用パケットに対する応答パケットが有るまでは旧暗号化キーを使用してユーザデータを暗号化し、応答パケットが有った後は新暗号化キーを使用してユーザデータを暗号化して通信を行うことにより、ユーザデータの損失を低減することができる。

また、実施の形態１は、主に、レスポンダ側装置の暗号化キーの更新（切替え）が遅い場合に効果がある。

ここで、実施の形態１の通信装置の特徴を記載する。
暗号化したユーザデータを対向装置と双方向で通信する通信装置において、暗号化キー更新時に、旧暗号化キーでユーザデータの暗号化した暗号化ユーザデータと、新暗号化キーで確認用パケットを暗号化した暗号化確認用パケットと、を対向装置に送信する。
暗号化確認用パケットの応答パケットの有無により、ユーザデータの暗号化キーを、旧暗号化キーから新暗号化キーに更新する更新タイミング（適用タイミング）を決定する。

［比較例］
実施の形態１の比較例を説明する。
図６は、実施の形態１の比較例に係るシステムの動作を例示するシーケンス図である。

図６に示すように、先ず、第１の通信装置５１から第２の通信装置５２に、ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第１メッセージを送信する（ステップＳ１０１）。ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第１メッセージでは、ＩＰｓｅｃＳＡ確立のための各種パラメータの提案を行う。

第２の通信装置５２から第１の通信装置５１に、ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第２メッセージを送信する（ステップＳ１０２）。ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第２メッセージでは、第２の通信装置５２が決定したパラメータを通知する。

第１の通信装置５１から第２の通信装置５２に、ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第３メッセージを送信する（ステップＳ１０３）。ＩＫＥｖ Ｐｈａｓｅ２第３メッセージでは、第２メッセージ検証後のハッシュ値を送信する。

ステップＳ１０３の後、第１の通信装置５１は、新ＩＰｓｅｃＳＡを生成し、旧暗号化キーＫ０１から新暗号化キーＫ０２に更新する（Ｓ５０４）。

第２の通信装置５２は、第３メッセージの受信後、ハッシュ値を確認し、問題が無ければ、新ＩＰｓｅｃＳＡを生成し、旧暗号化キーのＫ１１から新暗号化キーＫ１２に更新する（ステップＳ５０６）。

ここで、ステップＳ５０４とステップＳ５０６の間に、ユーザデータが新たに発生した場合、第１の通信装置５１は、新暗号化キーＫ０２で暗号化したユーザデータを、第２の通信装置５２に送信する（ステップＳ５０５）。

しかしながら、第２の通信装置５２は、旧暗号化キーＫ１１しか存在しないため、暗号化したユーザデータの復号化に失敗し、ユーザデータを破棄する。

その結果、比較例では、第１の通信装置の暗号化キーと第２の通信装置の暗号化キーの更新タイミングに時間差があった場合、ユーザデータを暗号化キーで暗号化して通信を行うことが可能な第１の通信装置、第２の通信装置、システム、方法、及びプログラムを提供することが難しい。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る通信装置の構成を説明する。
図７は、実施の形態２に係る通信装置を例示するブロック図である。
図７は、実施の形態２に係る通信装置の最小構成である。

図７に示すように、実施の形態２に係る第２の通信装置２２は、暗号化部２２１と送信部２２２と受信部２２３と復号化部２２４とを備える。実施の形態２に係る第２の通信装置２２の構成要素は、図３に示す第１の通信装置１１の構成要素と同様である。

図７に示す暗号化部２２１は、図３に示す暗号化部１１０１に相当する。図７に示す送信部２２２と受信部２２３は、図３に示すデータ通信インタフェース１１０２とパケット通信インタフェース１１０３に相当する。図７に示す復号化部２２４は、図３に示す復号化部１１０４に相当する。

暗号化部２２１は、確認用パケットを新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットを生成する。確認用パケットは、通信の相手先である第１の通信装置２１で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するためのものである。

送信部２２２は、暗号化確認用パケットを第１の通信装置２１に送信する。

受信部２２３は、第１の通信装置２１から、暗号化されたユーザデータである暗号化ユーザデータと、暗号化確認用パケットの応答である応答パケットと、を受信する。

復号化部２２４は、第１の通信装置２１から受信した応答パケットの有無に基づいて、暗号化ユーザデータを旧暗号化キー、又は、新暗号化キーで復号化する。

具体的には、復号化部２２４は、応答パケットが有った場合、暗号化ユーザデータを新暗号化キーで復号化する。また、復号化部２２４は、応答パケットが無かった場合、暗号化ユーザデータを旧暗号化キーで復号化する。

実施の形態２に係るシステムの動作を説明する。
図８は、実施の形態２に係るシステムの動作を例示するシーケンス図である。
図８は、ＩＫＥｖ２（Internet Key Exchange Protocol Version 2）におけるＣｈｉｌｄ－ＳＡの更新シーケンスを示す。図８は、レスポンダ側の通信装置、すなわち、第２の通信装置２２での更新シーケンスを示す。

ＩＫＥｖ２では、Ｃｈｉｌｄ－ＳＡによって暗号化キーを生成するが、ＩＫＥｖ２の更新時のシーケンスは、ＩＫＥｖ１よりも簡略化されている。

図８に示すように、第１の通信装置２１は、Ｃｈｉｌｄ－ＳＡ更新のための要求である第１メッセージを第２の通信装置２２に送信する（ステップＳ３０１）。

第２の通信装置２２は、第１の通信装置２１からの要求に対する応答である第２メッセージを第１の通信装置２１に送信する（ステップＳ３０２）。

ステップＳ３０１とステップＳ３０２に示すように、ＩＫＥｖ２では、ネゴシエーションの最終メッセージである第２メッセージをレスポンダ側の通信装置（第２の通信装置２２）が送信する。これにより、第２の通信装置２２の暗号化キーの更新時刻が、第１の通信装置２１の暗号化キーの更新時刻よりも前に完了し、第１の通信装置２１で暗号化パケット（暗号化確認パケット）の破棄が発生することがある。

そこで、実施の形態２では、上記の課題を解決するために、レスポンダ側通信装置である第２の通信装置２２に、ステップＳ３０３からステップＳ３１０の動作を適用する。

すなわち、ステップＳ３０２の後、第２の通信装置２２は、新Ｃｈｉｌｄ－ＳＡを生成し、新暗号化キーＫ４２を生成する（ステップＳ３０３）。第２の通信装置２２は、この時点では、ユーザデータの暗号化に旧暗号化キーＫ４１を使用する。

第２の通信装置２２は、新暗号化キーＫ４２で暗号化した確認用パケットを第１の通信装置２１に送信する（ステップＳ３０４）。

ステップＳ３０５からステップＳ３１０の動作は、図４に示すステップＳ１０６からステップＳ１１１の動作と同様である。

実施の形態２は、主に、イニシエータ側装置のスペックが低い場合や処理負荷が高い状態となっている場合等で、暗号化キーの更新が遅くなっている場合に効果がある。

尚、上記の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、各構成要素の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

上記の実施の形態において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実態のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（具体的にはフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（具体的には光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（具体的には、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Random Access Memory)を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

さらに、動作は特定の順序で描かれているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序または連続した順序で実行されること、または示されたすべての動作が実行されることを要求するものとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスクと並列処理が有利な場合がある。同様に、いくつかの特定の実施の形態の詳細が上記の議論に含まれているが、これらは本開示の範囲に対する制限としてではなく、特定の実施の形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施の形態の文脈で説明される特定の特徴は、単一の実施の形態に組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施の形態の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施の形態で別々にまたは任意の適切な組み合わせで実装されてもよい。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０：システム
１１、２１、５１：第１の通信装置
１１１：暗号化部
１１２：送信部
１１３：受信部
１１０１：暗号化部
１１０２：データ通信インタフェース
１１０３：パケット通信インタフェース
１１０４：復号化部
１１０５：暗号化キー管理部
１１０６：確認用パケット処理部
１２、２２、５２：第２の通信装置
１２１：暗号化部
１２２：送信部
１２３：受信部
１２４：復号化部
１３：第１のユーザ端末
１４：第２のユーザ端末
１５：ネットワーク
１６：暗号化トンネル
Ｋ０１、Ｋ１１、Ｋ２１、Ｋ３１、Ｋ４１、Ｋ５１：旧暗号化キー
Ｋ０２、Ｋ１２、Ｋ２２、Ｋ３２、Ｋ４２、Ｋ５２：新暗号化キー

Claims (10)

1. ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、通信の相手先である第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成する暗号化部と、
   前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信する送信部と、
   前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信する受信部と、
   を備え、
   前記暗号化部は、前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで暗号化する、
   第１の通信装置。
2. 前記暗号化部は、
   前記応答パケットが有った場合、前記次のユーザデータを前記新暗号化キーで暗号化し、
   前記応答パケットが無かった場合、前記次のユーザデータを前記旧暗号化キーで暗号化する、
   請求項１に記載の第１の通信装置。
3. 前記暗号化部は、前記応答パケットが有った場合、前記旧暗号化キーを破棄する、
   請求項２に記載の第１の通信装置。
4. 前記旧暗号化キーと前記新暗号化キーとを管理する暗号化キー管理部をさらに備え、
   前記暗号化キー管理部は、前記応答パケットが有った場合、前記ユーザデータを暗号化するための暗号化キーを、前記旧暗号化キーから前記新暗号化キーに更新する、
   請求項１から３のいずれか１つに記載の第１の通信装置。
5. 通信の相手先である第１の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットを生成する暗号化部と、
   前記暗号化確認用パケットを前記第１の通信装置に送信する送信部と、
   前記第１の通信装置から、暗号化されたユーザデータである暗号化ユーザデータと、前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットと、を受信する受信部と、
   前記第１の通信装置から受信した前記応答パケットの有無に基づいて、前記暗号化ユーザデータを旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで復号化する復号化部と、
   を備える第２の通信装置。
6. 前記復号化部は、
   前記応答パケットが有った場合、前記暗号化ユーザデータを前記新暗号化キーで復号化し、
   前記応答パケットが無かった場合、前記暗号化ユーザデータを前記旧暗号化キーで復号化する、
   請求項５に記載の第２の通信装置。
7. 第１の通信装置と、前記第１の通信装置と通信する第２の通信装置と、を備え、
   前記第１の通信装置は、
   ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、前記第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで前記暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成する第１の暗号化部と、
   前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信する第１の送信部と、
   前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信する第１の受信部と、を有し、
   前記第１の暗号化部は、前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで前記暗号化し、
   前記第２の通信装置は、
   前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第１の通信装置から受信する第２の受信部と、
   前記第２の通信装置が前記新暗号化キーを生成した場合、前記暗号化確認用パケットを前記新暗号化キーで復号化する第２の復号化部と、
   前記復号化が成功した場合、前記新暗号化キーで前記復号化が成功した旨を含む前記応答パケットを送信する第２の送信部と、を有する
   システム。
8. 前記第２の送信部は、前記第２の通信装置が前記新暗号化キーを生成していない場合、前記応答パケットを送信しない、
   請求項７に記載のシステム。
9. ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、通信の相手先である第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成することと、
   前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信することと、
   前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信することと、
   前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで暗号化することと、
   を備える方法。
10. ユーザデータを旧暗号化キーで暗号化した暗号化ユーザデータと、通信の相手先である第２の通信装置で新暗号化キーが生成されたか否かを確認するための確認用パケットを前記新暗号化キーで暗号化した暗号化確認用パケットと、を生成することと、
    前記暗号化ユーザデータと前記暗号化確認用パケットとを前記第２の通信装置に送信することと、
    前記第２の通信装置から前記暗号化確認用パケットの応答である応答パケットを受信することと、
    前記応答パケットの有無に基づいて、前記ユーザデータの次のユーザデータを前記旧暗号化キー、又は、前記新暗号化キーで暗号化することと、
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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