JP2022038641A - 情報伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】伝送情報の配信履歴の改竄を効果的に防止することが可能な情報伝送システムを提供する。【解決手段】配信元２において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体４に無線通信により送信し、又は移動してきた移動体４が保有する伝送情報をその近接位置にある配送先３に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、配信元２による伝送情報の生成、配信元２から移動体へ４の伝送情報の送信、移動体４から配送先３への伝送情報の送信からなる各トランザクションについてデータ化したトランザクションデータを都度生成するデータ生成手段を備え、上記データ生成手段は、生成すべきトランザクションデータに、伝送情報を送信する過程における前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含める。【選択図】図１

Description

本発明は、配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムに関し、伝送情報の配信履歴の改竄を効果的に防止する上で好適な情報伝送システムに関する。

近年において、大容量のコンテンツを保持した車両等で構成される移動体が、特定の路上拠点や家屋等に取り付けられた基地局に近づいた際に近距離高速無線通信規格を用いてコンテンツを伝送する、いわゆるＳＣＦ（Store-Carry-Forward）技術が提案されている。

このＳＣＦ技術では、図９に示すように各地域（エリア）において発生する様々な伝送情報を配信元７２と他の配送先７３との間で共有し、或いはその伝送情報を配信元７２から配送先７３へ伝送する基盤となるものである。このＳＣＦ技術では、このような配信元７２が保有する伝送情報を配送先７３に対して有線ネットワークが敷設された公衆通信網を介して送信するのではなく、移動体７４にこれを搬送させる。移動体７４は、上述したように人や物をそれぞれの目的地まで運ぶという目的の下で各エリアの内外を移動するものであるが、たまたまある移動体７４は、配信元７２の近傍を通過し、しかも配送先７３と間逆の方向ではなく、配送先７３に向けて接近する方向に移動している途中である場合がある。かかる場合には、配信元７２から伝送情報を移動体７４が受信し、配送先７３に向けてこれを搬送する。そして、移動体７４は、配送先７３に近接したとき、この一時的に蓄積した伝送情報を配送先７３に送信する。これにより、配信元７２から配送先７３に向けて移動体７４を介した伝送情報の中継が実現されることになる。

即ち、このＳＣＦ技術では、移動体７４が配信元７２に近接した場合に伝送情報を無線通信により受信することでダウンロードし（Store）、この移動体７４が配送先７３まで移動し（Carry）、移動体７４が配送先７３に保有する伝送情報を無線通信により送信することでアップロードする（Forward）構成とされる。

ところで、このＳＣＦ技術を普及させるためには、このような伝送情報の配送の役割を担う移動体７４、即ち、移動体７４に係る車両や二輪車等の運転手や歩行者に対して報酬を支払う必要がある。移動体７４に対して報酬が支払われることで、移動体７４が伝送情報を伝送するメリットが生まれ、ひいては移動体７４自身が積極的にこの伝送情報を伝送する動機付けとなり、ＳＣＦ技術を利用したサービスの活性化、コンテンツの配信成功率、配速度の向上につながる。その結果、特に５Ｇ／Ｂ５Ｇ相当の大容量データのスループットが達成可能となり、ネットワーク特性の改善につながる。

一方、このような報酬が支払われるインフラシステムにおいては、報酬を享受したい悪意のあるユーザが、伝送情報を実際に伝送していないにもかかわらず、あたかも自らがこれを伝送したかのように伝送情報の配送履歴を書き換える可能性も留意すべきである。このため、配送履歴や報酬の書き換えが困難となるような、安全性が高く堅牢なデータベースを構築する必要があるが、これを実際に構築しようとした場合、初期費用に加え維持費が大きくかかることが予想される。また、このような堅牢なデータベースを既存のクラウドサーバによるデータの一元管理手法で実現しようとした場合、常時ネットワーク接続が可能な携帯電話回線を用いる必要が出てくる。

従来において、ＳＣＦ技術とは関係なく、一般的な商品の配送に対して報酬を与える代表的なサービスに、Uber eatsがある。このUber eatsでは、商品の配送者が自ら用意したスマートフォン等のデバイスが常時クラウドサーバに接続されることを想定し、配送履歴の管理を行っている。

また、このようなサーバがいわゆる中央制御局となりデータベースを統括的に管理する手法とは異なり、配送履歴を分散的に管理する手法としてブロックチェーンがある。ビットコイン等の分野において既に実用化されているこのブロックチェーンは、マイナーと呼ばれる一部のノードがProof-of-Work（ＰｏＷ）、即ちハッシュパズルを解く計算処理をコンセンサスとみなし、ブロックを生成することでセキュリティ性が確保されている（例えば、非特許文献１参照。）。

ビットコイン等で使われるＰｏＷは、世界でも約１０分に１回しか成功しないほど膨大な演算を必要とする。過去のデータの改竄を行おうとすると、同様の計算をブロックの深さ分だけ実施しなければならない。ブロックチェーン自体の伝搬は遅延を伴っても矛盾が起きないように設計されているため、ユーザの端末はクラウドサーバに常時ネットワーク接続されている必要はない。

またEthereum等においても採用されているProof-of-Stake（ＰｏＳ）や、Proof-of-Importance（ＰＯＩ）は、ＰｏＷにおいて問題になっていた演算を無くし、ユーザが所有する資産等の情報に基づいてユーザを選定し、この選定したユーザにブロックの生成権を付与することでセキュリティ性を確保しようとするものである。

L. M. Bach, B. Mihaljevic, and M. Zagar, "Comparative analysis of blockchain consensus algorithms," in 2018 41st International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO), May 2018, pp. 1545-1550, doi: 10.23919/MIPRO.2018.8400278.

上述したUber eatsのように、ブロックチェーンを使用することなくクラウドサービスでも改竄が困難なデータベースを運用することは事実上可能ではあるが、高度なセキュリティレベルを維持するために、ファームウェアの継続的な更新や、不正な通信を遮断するためのＩＰＳ／ＩＤＳの導入、更にはデータベースの改竄の実行を阻止するための対策等のため、維持管理コストが膨大になる虞がある。これに加えて、配送者は自身が契約している携帯電話回線によって常時クラウドサーバと接続し、配送完了通知を送信する必要がある。

非特許文献１に示すようにブロックチェーン技術を用いる場合には、配信履歴の改竄が困難なセキュリティレベルのデータベースを、実質的にエッジ端末で動作するプログラムを実装するコストと、必要であればデータ保存用のサーバを用意するためコストのみで自律分散的に維持することは可能である。

しかしながら、従来型のブロックチェーンでは、ＰｏＷの実行に多くの計算資源を必要とするために、安価なＩｏＴ機器を用いたネットワーク上で実装することは困難であるという問題点があった。

更にこのような問題を解決するために、上述したＰｏＳ、ＰｏＩ等が提案されているが、実際にこれに基づいて、伝送情報の配送の役割を担った移動体に報酬を付与した場合、逆にユーザ間の貧富の差が、付与される報酬の格差にそのままつながる可能性があるという問題点があった。

そこで本発明は、上述した問題点鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、伝送情報の配送の役割を担う移動体に報酬を支払うことでＳＣＦ技術を利用した情報伝送システムを普及させる上で、伝送情報の配信履歴の改竄を効果的に防止することが可能な情報伝送システムを提供することにある。

本発明に係る情報伝送システムは、配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する上で、トランザクションについてデータ化したトランザクションデータを都度生成し、生成すべきトランザクションデータに、伝送情報を送信する過程における前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含めることで、伝送情報の配信履歴の改竄を効果的に防止する。

第１発明に係る情報伝送システムは、配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、上記配信元による上記伝送情報の生成、上記配信元から上記移動体への上記伝送情報の送信、上記移動体から上記配送先への上記伝送情報の送信からなる各トランザクションについてデータ化したトランザクションデータを都度生成するデータ生成手段を備え、上記データ生成手段は、生成すべき上記トランザクションデータに、上記伝送情報を送信する過程における前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含めることを特徴とする。

第２発明に係る情報伝送システムは、第１発明において、上記前ステップのトランザクションデータのハッシュ値に基づいて、上記伝送情報を送信する上記各トランザクションの経路をツリー状に表示する表示手段を更に備えることを特徴とする。

第３発明に係る情報伝送システムは、配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、生成した上記伝送情報のハッシュ値に自らの秘密鍵により暗号化した第１署名データを生成する配信元と、上記配信元から送信されてきた上記第１署名データに自らの秘密鍵により暗号化した第２署名データを生成する移動体と、上記移動体から送信されてきた第２署名データに自らの秘密鍵により暗号化した第３署名データを生成する配送先とを備えることを特徴とする。

第４発明に係る情報伝送システムは、第３発明において、上記配送先は、第３署名データを公開鍵により復号化したものが、第２署名データと一致するか否かを確認し、上記移動体は、第２署名データを上記公開鍵により復号化したものが、第１署名データと一致するか否かを確認し、上記配信元は、第１署名データを上記公開鍵により複合化したものが伝送情報のハッシュ値と一致するか否かを確認し、上記各確認の結果に基づいて伝送情報の改竄を判定する判定手段を備えることを特徴とする。

第５発明に係る情報伝送システムは、第３発明又は第４発明において、上記移動体は、上記配信元から当該移動体への上記伝送情報の送信、当該移動体から上記配送先への上記伝送情報の送信からなるトランザクション毎にブロックを構成したブロックチェーンを形成することを特徴とする。

第６発明に係る情報伝送システムは、配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、上記移動体は、上記配信元から当該移動体への上記伝送情報の送信、当該移動体から上記配送先への上記伝送情報の送信からなるトランザクション毎にブロックを生成しこれを構成したブロックチェーンを形成することを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、伝送情報の配送の役割を担う移動体に報酬を支払うことでＳＣＦ技術を利用した情報伝送システムを普及させる上で、伝送情報の配信履歴の改竄を効果的に防止することが可能な情報伝送システムを提供することが可能となる。

図１は、本発明を適用した情報伝送システムが適用される情報ネットワークインフラ基盤のコンセプトを示す図である。 図２は、情報伝送システムが利用するＳＣＦ（Store-Carry-Forward）技術について説明するための図である。 図３は、本発明を適用した情報伝送システムの処理動作において実行されるトランザクションについて説明するための図である。 図４は、トランザクションデータの例を示す図である。 図５は、伝送情報を伝送していく上での個々のトランザクションの伝送経路をツリー化したトランザクションツリーを示す図である。 図６は、デジタル署名の重ね書きによる不正なトランザクション生成の防止について説明するための図である。 図７は、ＰｏＦによるコンセンサスに用いたブロックチェーンについて説明するための図である。 図８は、ＰｏＦによるコンセンサスに用いたブロックチェーンについて説明するための他の図である。 従来技術について説明するための図である。

以下、本発明を適用した情報伝送システムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。

図１は、本発明を適用した情報伝送システム１のコンセプトを示す図である。情報伝送システム１は、各地域（エリア）において発生する様々な伝送情報を配信元２と他の配送先３との間で共有し、或いはその伝送情報を配信元２から配送先３へ伝送する基盤となるものである。特にこの情報伝送システム１は、各配信元２から伝送情報を配送先３へ共有・転送するばかりではなくこれを各地域にフィードバックすることで積極的に活用を促し、消費させるための基盤を提供するものでもある。配信元２、配送先３はそれぞれ建物や路上拠点、自動販売機等に取り付けられた固定基地局で構成されるが、これに限定されるものでは無く、車両や二輪車、ロボット等に取り付けられた移動型の基地局として構成されていてもよい。

情報伝送システム１は、更に人や物をそれぞれの目的地まで運ぶという目的の下で各エリアの内外を移動する移動体４を備える。この移動体４は、車両、二輪車、バス、トラック、タクシー、ドローン、航空機、ロボット等で構成されるがこれに限定されるものでは無く、人も含まれる。

この情報伝送システム１は、更に総合制御サーバ１０を備えている。総合制御サーバ１０は、配信元２、配送先３、移動体４を制御及び管理するために配設されている。総合制御サーバ１０は、実際に伝送情報の配信履歴の改竄を効果的に防止するための以下に詳述する各種制御を実行する。

情報伝送システム１を構成する各エリアにおいては、見守り、買い物難民、交通安全、防犯、防災や減災、娯楽、観光業や商業、見廻り（御用聞き）ビジネス等を例に挙げたとき、各事件やイベントに応じた救助要請や顧客による要望が各エリアにおいて発生し、このような救助要請や要望等が反映された伝送情報が発生する。このような伝送情報が発生し、又各地で発生した伝送情報が送られてきてこれを一時的に保有する局が配信元２である。伝送情報は、その取得を希望する配送先３に向けて伝送されることが前提の情報であるため、伝送したい宛先に関する情報もこれに含まれている。従って、情報伝送システム１では、配信元２から、この伝送情報が伝送したい宛先に相当する配送先３に向けて伝送するための処理動作を実行することになる。即ち。配信元２がこの伝送情報を保有しているとき、その伝送情報の取得を希望する配送先３へ伝送し、或いはその伝送情報を配信元２と配送先３との間で共有することにより、最適なサービスやアシスト、或いは最適な情報配信を各エリアごとに提供することが可能となる。

本発明を適用した情報伝送システム１では、このような配信元２が保有する伝送情報を配送先３に対して有線ネットワークが敷設された公衆通信網を介して送信するのではなく、移動体４にこれを搬送させる。移動体４は、上述したように人や物をそれぞれの目的地まで運ぶという目的の下で各エリアの内外を移動するものであるが、たまたまある移動体４は、配信元２の近傍を通過し、しかも配送先３と間逆の方向ではなく、配送先３に向けて接近する方向に移動している途中である場合がある。かかる場合には、配信元２から伝送情報を移動体４ａが受信した上でこれを蓄積し、更に配送先３に向けてその伝送情報を搬送する。

他の移動体４ａは、一時的に蓄積した伝送情報を配送先３に送信する。これにより、配信元２から配送先３に向けて移動体４を介した伝送情報の中継が実現されることになる。配信元２と移動体４との無線通信、並びに移動体４と配送先３との無線通信は、近距離高速無線通信規格に基づいて行うようにしてもよいがこれに限定されるものでは無く、ブロードバンド通信も含め、いかなる無線通信規格に基づいて実行するようにしてもよい。

このように、本発明を適用した情報伝送システムによれば、大容量のコンテンツを保持した車両等で構成される移動体４を介して配信元２から配送先３へ伝送情報を伝送する、いわゆるＳＣＦ（Store-Carry-Forward）技術が提案されている。このＳＣＦ技術では、図２に示すように移動体４が配信元２に近接した場合に伝送情報を無線通信により受信することでダウンロードし（Store）、この移動体４が配送先３まで移動し（Carry）、移動体４が配送先３に保有する伝送情報を無線通信により送信することでアップロードする（Forward）構成とされる。

なお、移動体４は、一の移動体４のみで伝送情報を配信元２から配送先３へ搬送する場合に限定されるものでは無く、複数の移動体４により中継させて伝送情報を伝送してもよい。かかる場合にこの移動体４間の中継は、上述した近距離高速無線通信規格に基づいて行うようにしてもよいがこれに限定されるものでは無く、いかなる無線通信規格に基づいて実行するようにしてもよい。

更に、この複数の移動体４により伝送情報を中継させる場合、この移動体４間に更に伝送情報の伝送を中継する１以上の図示しない固定中継局により中継をさせるものであってもよい。

このようなＳＣＦ技術を適用する上で、伝送情報の配送の役割を担う移動体４、即ち、移動体４に係る車両や二輪車等の運転手や歩行者に対して報酬を支払う必要がある。本発明においては、報酬を享受したい悪意のあるユーザが、伝送情報を実際に伝送していないにもかかわらず、あたかも自らがこれを伝送したかのように伝送情報の配送履歴を書き換える可能性を防止するため、以下に説明するような処理動作を実行する。

上述したＳＣＦにおける、Store、Carry、Forwardをそれぞれ実行する上で、伝送情報の受け渡しが行われるアクションは、配信元２から移動体４への伝送情報の無線通信（Store）と、移動体４から配送先３への伝送情報の無線通信（Forward）の２種類となる。このような無線通信を行う上では、伝送情報は、数Ｇｂｐｓを佑に超えるミリ波帯域の近距離高速無線通信を用いる。これにより、伝送情報が仮に大容量のコンテンツであっても、携帯回線等を使用するよりはるかに高速な配信が可能となる。また、配信元２、配送先３、移動体４の各ノードはそれぞれ公開鍵暗号により生成された公開鍵と、秘密鍵を所有していることが前提となる。公開鍵は、全ユーザがアクセス可能な暗号鍵であり、秘密鍵は、その所有者のみでしかアクセスできない暗号鍵である。

本発明を適用した情報伝送システム１の処理動作は、３種類のトランザクション（配送履歴）に分類することができる。このトランザクションの分類は、図３に示すように配信元２による上記伝送情報の生成（以下、ＧＥＮという。）、配信元２から移動体４への伝送情報の送信（以下、Ｔｘという。）、移動体４から配送先３への伝送情報の送信（Ｒｘ）で構成される。

本発明を適用した情報伝送システム１の処理動作は、配送履歴が改竄されることなく矛盾無く管理するため、以下に説明する３種類から構成される。１つ目は、トランザクションツリーによる伝送情報の遷移履歴の追従であり、２つ目は、デジタル署名の重ね書きによる不正なトランザクション生成の防止であり、３つ目がProof-Of-Forwarding(ＰｏＦ)によるコンセンサスに用いたブロックチェーンである。以下、各種について詳述する。

トランザクションツリーによる伝送情報の遷移履歴の追従
本発明を適用した情報伝送システム１は、以下に説明するトランザクションツリーにより伝送情報の遷移履歴を追従することで伝送情報の配送履歴の改竄を防止する。トランザクションツリーは、上述した個々のトランザクション（ＧＥＮ、Ｔｘ、Ｒｘ）をそれぞれデータ化したトランザクションデータを都度生成する。

図４は、トランザクションデータの例を示している。トランザクションデータは、トランザクションの種類（ＧＥＮ、Ｔｘ、Ｒｘ）、伝送すべき伝送情報のハッシュデータ、秘密鍵による署名情報、各種アカウント情報やタイムスタンプ等が記述されたテキストデータで構成される。このトランザクションデータには、更に伝送情報を送信する過程における前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含めることが前提となる。

ここでいう伝送情報を送信する過程における前ステップとは、上述したトランザクションが、ＧＥＮ→Ｔｘ→Ｒｘと順に進む各ステップにおける前ステップのトランザクションをいう。例えば、Ｔｘにとっては、前ステップは、ＧＥＮであり、Ｒｘにとって前ステップは、Ｔｘである。但し、この前ステップは直前のステップのみならず更にその以前にある全てのステップを含めてもよい。また、Ｒｘが複数段階に亘り行われるのであれば、前段階のＲｘによる移動体４から配送先３への伝送情報の送信のステップも前ステップに含まれる。

トランザクションデータには、このような前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含めておく（図４に示す「Prev.Trans.Hash」）。即ち、トランザクションの各ステップについて、図４に示すようなトランザクションデータを生成する。あるトランザクションデータを生成しようとする場合、その前ステップのトランザクションデータについて図４に示すようなテキストデータが生成されているため、そのハッシュ値を求めることで、これを含めておくことができる。

このような前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含めることにより、前ステップのトランザクションを追跡することができ、更にその前ステップのトランザクションデータから更にその前ステップのトランザクションデータを追跡することができる。その結果、伝送情報を伝送していく上での個々のトランザクションの伝送経路を取得することが可能となる。

図５は、このような伝送情報を伝送していく上での個々のトランザクションの伝送経路をツリー化したトランザクションツリーを示している。子ノードからトランザクションツリーをトレースすることでデータの受け渡し履歴を特定することができる。これの上述した前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を次ステップのトランザクションデータに含めておくことで実現することができる。

このようなトランザクションツリーを構成することにより、時刻を利用した単純な履歴管理手法と比較して、エッジデバイス、即ち配信元２と移動体４との間や、移動体４や配送先３との間で仮に時刻同期のズレが発生しえる状況であっても、各トランザクションの前後関係の把握が可能となる。これに加えて、このようなトランザクションツリーを構成することにより、仮に途中のトランザクションが欠損している状態を検出することが可能となる。

時刻同期のズレの点については、例えば図５に示すように、配信元２が伝送情報を生成し（ＧＥＮ）、移動体４ａ、４ｂ、４ｃへこれを受け渡し（Ｔｘ）、移動体４ａが配送先３－２へ、また移動体４ｂが配送先３－１、更に配送先３－３へ、伝送情報を伝送したものと仮定する（Ｒｘ）。後ステップである子トランザクションは、前ステップである親トランザクション参照することで、このようなトランザクションツリーを描くことができる。Ｒｘのトランザクションからツリー構造をトレースすることで、配信完了までに伝送情報が遷移した履歴を特定することが可能となる。この図５の例の場合、配送先３－２からトレースすることにより、移動体４ａは伝送情報の配信を１回完了しており、配送先３－３からトレースすることにより、移動体４ｂは伝送情報の配信を２回完了していることを確認することができる。このような伝送情報の配信に貢献した移動体４ａ、４ｂに報酬を付与することが可能となる。一方、伝送情報の配信に何ら貢献の無かった移動体４ｃには報酬が付与されない。

仮にエッジデバイス間で時刻のズレが発生しえる状況であっても、各トランザクションの前後関係を容易に追跡することが可能となる。

また、図５に示すように、何らかの理由で配送先３－１のトランザクションに関するトランザクションデータが総合制御サーバ１０に遅れて到着するものとする。総合制御サーバは、配送先３－３からトレースを試みても配送先３－１が存在しないため、配信元２（ＧＥＮ）まで遡ることができず、その時点で欠損したトランザクションが存在することを確認することができる。トランザクションの欠損時は、例えば狭帯域回線を使用し、分散システム内でトランザクションの検索等を実施することで該当するハッシュ値を持つトランザクションを探索することで実現することができる。このようにしてトランザクションの欠損を容易に検出することができる。

なお総合制御サーバ１０は、このような前ステップのトランザクションデータのハッシュ値に基づいて各トランザクションの経路をツリー状に描画した画像等を図示しないディスプレイ上に表示してもよい。これにより、ユーザによるトランザクションの経路履歴の確認を容易に実現できる。

デジタル署名の重ね書きによる不正なトランザクション生成の防止
一般的な郵便物の宅配サービスでは、宅配業者が荷物を住民に届け、伝票に住民から署名をもらって宅配が完了となる。もし署名が誰にでも生成できるのであれば、移動体４は伝票を偽造し不当に配送実績を増やすことが可能であるが、配送先３しか生成できない唯一無二の署名であれば同様の問題は無くなる。本実施形態では、このような従来の宅配サービスの仕組みをデジタル署名により実現する。

デジタル署名は、伝送すべき伝送情報を要約したダイジェスト値を秘密鍵で暗号化した値を、伝送情報とセットで管理する。このダイジェスト値は、伝送情報のハッシュ値で構成するようにしてもよい。伝送情報のハッシュ値を秘密鍵で暗号化して管理することで、伝送情報の生成者、即ち配信元２が偽装されないことを保証するものである。本実施形態においては、移動体４、配送先３ともにそれぞれの秘密鍵を用いてデジタル署名を用いることで移動体４、並びに配送先３の偽造を防止する。

図６に示すように、伝送情報における署名の値として、配信元２（ＧＥＮ）においては、配信元２が最初に生成した署名データとして署名Ａを秘密鍵とする。配信元２は、自ら生成した伝送情報のハッシュ値を出し、そのハッシュ値に、自らの秘密鍵により暗号化した第１署名データを生成する。配信元２は、第１署名データを移動体４へ送信する。移動体４は、配信元２から送信されてきた第１署名データに自らの秘密鍵により暗号化した第２署名データを生成する。移動体４は生成した第２署名データを配送先３へ送信する。配送先３は、移動体４から送信されてきた第２署名データに自らの秘密鍵により暗号化した第３署名データを生成する。配送先３は、この第３署名データを保有する。

このような第１署名データ～第３署名データは、各配信元２、配送先３、移動体４がそれぞれ保有する公開鍵による復号化することで内容の検証を行うことができる。先ず配送先３は、自ら保有する公開鍵により第３署名データを復号化する。そして、この配送先３は、この復号化したものが、第２署名データと一致するか否かを確認する。同様に移動体４は、第２署名データを自らの公開鍵で復号化し、第１署名データと一致するか否かを確認する。同様に配信元２は、第１署名データを復号化し、伝送情報のハッシュ値と一致するか否かを確認する。

各署名データを復号したものについての一致度の判定の結果、仮に不一致の場合には、伝送情報が偽造されていることを発見することができる。これに対して、このような一致度の判定の結果、一致しているのであれば伝送情報が偽造、ひいては配送履歴の改竄が行われていないことを確認することができる。この確認は、総合制御サーバ１０を含むいずれの参加者も任意で実施可能である。

このようなプロセスを実行することで、Ｒｘのトランザクションを行う場合には、必ず移動体４からの伝送情報の伝送に加え、第１署名データから順に秘密鍵で順次暗号化されてきた第３署名データを通じた認証が必須となり、これにより配信履歴の改竄を防止できる。

Proof-Of-Forwarding(ＰｏＦ)によるコンセンサスに用いたブロックチェーン
本実施形態においては、ネットワーク内における悪意のあるトランザクションノードが、後から配送履歴を書き換え、既に配送済みの配送先３に対して重複して伝送情報を配信し、報酬の横領を実行しようとする場合を考える。具体的には、図７に示すように、移動体４ｃの悪意により、配送先３－２へ同じ伝送情報が２回配信される場合を例に挙げて説明をする。

本実施形態においては、トランザクションツリーを改竄不可能な形で保持するため、ブロックチェーンを用いる。このブロックチェーンでは、図８に示すように、配信元２から移動体４への伝送情報の送信、移動体４から配送先３への伝送情報の送信からなるトランザクション毎にブロックを構成したブロックチェーンを形成する。このブロックの生成は、いずれも移動体４が実行する。このブロックチェーンでは、ノード間の直接通信による大容量コンテンツの配信を合意形成（コンセンサス）とみなす。一般的なブロックチェーンのＰｏＷが、計算をコンセンサスに利用するのに対して、本実施形態においては、通信をコンセンサスに用いる。即ち、各通信が行われる毎にコンセンサスを通じてブロックが形成される仕組みであり、これをProof-Of-Forwarding(ＰｏＦ)という。

本実施形態においては、伝送情報が配送先３に送られた場合、即ちＲｘのトランザクションが生成されたタイミングで移動体４は、ブロックチェーンにおけるブロックを１つ生成する。ちなみに、この生成するブロックの構成は従来の構成とほぼ同様であり、ブロックヘッダにはタイムスタンプや前ブロックのハッシュ値を含むようにしてもよい。

このようなＰｏＦによるブロックチェーンを構成しておくことにより、仮に悪意による重複配信を通じてトランザクションツリーが改竄されようとした場合には、ブロックチェーンが枝分かれすることになる。一般的なブロックチェーン技術では、最も長いチェーンを正しいチェーンと見なすため、枝分かれしたチェーンは有効と見なされないことになり、悪意による重複配信を即座に判別することが可能となる。

また、このような悪意のある重複配信のトランザクションを正しいチェーンに挿入しようとしても、既に配送先３－２への配信が終了していることが明らかとなっている。このため、このような悪意のあるトランザクションは破棄せざるを得ないこととなる。

ちなみに、このProof-Of-Forwarding(ＰｏＦ)によるコンセンサスに用いたブロックチェーンの処理動作は、デジタル署名の重ね書きによる不正なトランザクション生成の防止に関する処理動作と共に実行することでより優れた効果を発揮させることができる。

即ち、ＰｏＦによるブロックチェーンの処理動作は、計算リソースを使用する代わりに、通信リソースを使用したコンセンサスメカニズムである。無線通信は電波法により、出力電力も制限されることから、通信速度に上限が発生する。また拠点間の移動速度も道路交通法により制約される。このためＰｏＦでは、従来のＰｏＷのようにコストをかけることにより無尽蔵に性能を上げられる懸念が無くなる。これにより、従来のブロックチェーンにおいて問題とされていた、中央集権化（即ち、計算資源を多く保持しているノードによるブロックチェーンの支配）の問題点も解消することができる。

これに加えて、データの改竄により不正に報酬を得ることを試みるノードがネットワーク内に存在したものと仮定した場合、ブロックチェーンでは、悪意のあるグループまたは個人により、ネットワーク全体の採掘速度の５１％（５０％以上）を支配し、不正な取引を行う、いわゆる５１％攻撃が実行される容易にデータが改竄されてしまう。これに対して本発明では、ＰｏＦとデジタル署名の重複化により、ブロックの生成には、移動体４の物理的な移動が必須となるため、５１％攻撃は心理的にも敷居が高いものとなるという効果もある。

なお、本発明を適用した情報伝送システムでは、上述したStore、Carry、Forwardをそれぞれ実行するＳＣＦを例に挙げて説明をしたが、これに限定されるものではない。少なくとも配信元２から移動体４への伝送情報の無線通信（Store）、移動体４から配送先３への伝送情報の無線通信（Forward）の何れかを行うシステムであれば、上述したＳＣＦを全て実行するシステム以外も適用することができる。

１ 情報伝送システム
２ 配信元
３ 配送先
４ 移動体
１０ 総合制御サーバ
７２ 配信元
７３ 配送先
７４ 移動体

Claims (6)

1. 配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、
   上記配信元による上記伝送情報の生成、上記配信元から上記移動体への上記伝送情報の送信、上記移動体から上記配送先への上記伝送情報の送信からなる各トランザクションについてデータ化したトランザクションデータを都度生成するデータ生成手段を備え、
   上記データ生成手段は、生成すべき上記トランザクションデータに、上記伝送情報を送信する過程における前ステップのトランザクションデータのハッシュ値を含めること
   を特徴とする情報伝送システム。
2. 上記前ステップのトランザクションデータのハッシュ値に基づいて、上記伝送情報を送信する上記各トランザクションの経路をツリー状に表示する表示手段を更に備えること
   を特徴とする請求項１記載の情報伝送システム。
3. 配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、
   生成した上記伝送情報のハッシュ値に自らの秘密鍵により暗号化した第１署名データを生成する配信元と、
   上記配信元から送信されてきた上記第１署名データに自らの秘密鍵により暗号化した第２署名データを生成する移動体と、
   上記移動体から送信されてきた第２署名データに自らの秘密鍵により暗号化した第３署名データを生成する配送先とを備えること
   を特徴とする情報伝送システム。
4. 上記配送先は、第３署名データを公開鍵により復号化したものが、第２署名データと一致するか否かを確認し、
   上記移動体は、第２署名データを上記公開鍵により復号化したものが、第１署名データと一致するか否かを確認し、
   上記配信元は、第１署名データを上記公開鍵により複合化したものが伝送情報のハッシュ値と一致するか否かを確認し、
   上記各確認の結果に基づいて伝送情報の改竄を判定する判定手段を備えること
   を特徴とする請求項３記載の情報伝送システム。
5. 上記移動体は、上記配信元から当該移動体への上記伝送情報の送信、当該移動体から上記配送先への上記伝送情報の送信からなるトランザクション毎にブロックを構成したブロックチェーンを形成すること
   を特徴とする請求項３又は４記載の情報伝送システム。
6. 配信元において生成された伝送情報をその近接位置にある移動体に無線通信により送信し、又は移動してきた上記移動体が保有する上記伝送情報をその近接位置にある配送先に無線通信により送信する情報伝送システムにおいて、
   上記移動体は、上記配信元から当該移動体への上記伝送情報の送信、当該移動体から上記配送先への上記伝送情報の送信からなるトランザクション毎にブロックを構成したブロックチェーンを形成すること
   を特徴とする情報伝送システム。

Images