JP2023145915A - 暗号通信路の監視システム、監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信状況を監視することで、盗聴状況を検出可能な監視装置を設けることで、通信の信頼性を向上できる暗号通信路の監視システム、共通鍵処理システムを提供することにある。【解決手段】第１の鍵共有モジュールが、共通鍵を出力し、第１の拠点の第１の暗号モジュールが、前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力する。第１の伝送系が、前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送する。第２の伝送系が、前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する。ここで、前記第１の伝送系において、予め設定された任意の期間に、少なくとも前記第１の拠点からの送信状況データ、前記第２の拠点からの受信状況データを受信し、前記送信情報データと前記受信状況データとの突合を行うようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、通信システムにおいて、高いセキュリティ性能を有する、暗号通信路の監視システム、監視方法に関し、共通鍵処理システムにも及ぶものである。

装置共通鍵を用いた暗号通信を行う暗号通信システムがある。この暗号通信システムは、送信元の拠点Ａ（ユーザの装置Ａと称してもよい）から送信先の拠点Ｂ（ユーザの装置Ｂと称してもよい）へ、暗号データを送信する構成である。暗号データは、平文データが共通鍵（暗号鍵、乱数鍵あるは共有鍵と称してもよい）で暗号化されている。

上記の共通鍵は、拠点Ｃ（基地局Ｃと称してもよい）で生成されている。拠点Ｃは、共通鍵生成装置と鍵配送装置を備え、上記拠点Ａに当該共通鍵を送信する。この場合、共通鍵は、拠点Ｃから拠点Ａへ一般回線（インターネット）を介して送られてくる。
さらに、拠点Ｃは、通常回線（例えば電話回線）を介して、拠点Ｄ（基地局Ｄと称してもよい）へ当該共通鍵を送信する。

基地局Ｄは、共通鍵を受信すると、この共通鍵を拠点Ｂに向けて一般回線（インターネット）を介して送信する。これにより、拠点Ｂは暗号モジュールにおいて、受信した暗号データを共通鍵で復号することができる。

特開平０７－１０７０８３号公報 特許第５６８５７３５号公報

近年、暗号通信はますます重要性が増しており、送受信データの一層の秘匿化が要望されている。

そこで、本発明の目的は、通信状況を監視することで、盗聴状況を検出可能な監視装置を設けることで、通信の信頼性を向上できる暗号通信路の監視システム、共通鍵処理システムを提供することにある。また、別の目的としては、平文データを暗号データに変換する、また暗号データを平文データに変換するための鍵の作成及び配信方法或は作成及び配信手段を工夫することで鍵の盗聴を防止し難くし得る暗号通信路の監視システム、監視方法を提供することも可能としている。

一実施形態によれば、
共通鍵を出力する第１の鍵共有モジュールと、
前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力する第１の拠点の第１の暗号モジュールと、
前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送する第１の伝送系と、
前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する第２の伝送系と、
前記第１の伝送系に設けられており、予め設定された任意の期間に、少なくとも前記第１の拠点からの送信状況データ、前記第２の拠点からの受信状況データを受信し、前記送信情報データと前記受信状況データとの突合を行う監視装置と、を備える暗号通信路の監視システムが提供される。

図１は、一実施形態に係る暗号通信システムの構成説明図である。 図２Ａは、他の実施形態であり、クラウドの仲介でＩＰアドレスと電話番号を紐づけて利用する暗号通信システムの構成説明図である。 図２Ｂは、さらに他の実施形態であり、拠点Ａと拠点Ｂ間で直接ＩＰアドレスと電話番号を紐づけて利用する暗号通信システムの構成説明図である。 図３Ａは、また他の実施形態であり、共通鍵をクラウドで生成して利用する暗号通信システムの構成説明図である。 図３Ｂは、さらにまた他の実施形態であり、共通鍵を拠点Ａで生成して利用する暗号通信システムの構成説明図である。 図４は、また他の実施形態であり、拠点Ａと拠点Ｂの間に偽の拠点Ｆが介在し、盗聴を行うのを防止する暗号通信システムの構成説明図である。 図５は、図４の暗号通信システムにおける特定の期間の動作を説明するために示した監視装置における動作説明図である。 図６は、図４の実施形態に対する他の実施形態を示す暗号通信システムの構成説明図である。 図７は、拠点Ａ、拠点Ｂの内部を概略的に示すブロック構成図である。 図８は、監視装置１００１の基本的な構成例を示す図である。

以下実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す。今、Ａが送信元の第１の拠点（ユーザの装置Ａと称してもよい）であり、Ｂが、送信先の第２の拠点Ｂ（ユーザの装置Ｂと称してもよい）とする。なお拠点Ａと拠点Ｂは、相互に通信が可能であるが、ここでは、第１の拠点Ａを送信元、第２の拠点Ｂを送信先として説明する。

第１の拠点Ａは、プロセッサ１００、暗号モジュール１０１、鍵共有モジュール１０２を含む。第２の拠点Ｂは、プロセッサ２００、暗号モジュール２０１、鍵共有モジュール２０２を含む。なお鍵共有モジュール１０２は、共通鍵の配信のために携帯電話網（以下、「携帯網」と称する）を利用する場合は、セルラーモジュールと称されてもよい。

第１の拠点Ａにおいて、プロセッサ１００の制御に基づき、平文データ１３１と共通鍵１３２が暗号モジュール１０１に供給される。暗号モジュール１０１は、共通鍵１３２を用いて平文データ１３１を暗号化する。なお平文データ１３１は、図示しない記憶装置から読み出されたものである。

暗号化された暗号データ３０２は、第１の伝送系３００を介して、第２の拠点Ｂの暗号モジュール２０１へ送信される。暗号データ３０２は、例えば、平文データ１３１と共通鍵１３２とが排他的論理和（以下、「ＸＯＲ」と称する）演算されて構成されたデータである。また第１の伝送系３００は、例えばインターネットである。

一方、共通鍵１３２は、鍵共有モジュール１０２から第２の伝送系４００を介して第２の拠点Ｂの鍵共有モジュール２０２へ送信する。第２の伝送系４００は、例えば携帯網である。

第２の拠点Ｂでは、次のように平文データ１３１が復号される。
鍵共有モジュール２０２は、共通鍵１３２を受取り、この共通鍵１３２を暗号モジュール２０１に供給する。暗号モジュール２０１は、共通鍵１３２を用いて、暗号データ３０２を復号する。復号された平文データ１３１は、プロセッサ２００の制御に基づいて、記憶装置へ格納される。

上記の説明は、拠点Ａの平文データ１３１が暗号化され、拠点Ｂへ伝送されることを説明した。しかし、拠点Ｂの平文データが暗号化され、拠点Ｂから拠点Ａへ伝送される場合も、上記した説明が同様に適用される。

上記の実施形態によると、拠点Ａの暗号モジュール１０１と、鍵共有モジュール１０２が一体化しており、両者の配置が遠方に分離されていないことである。つまり、暗号モジュール１０１と、鍵共有モジュール１０２とは、１つ管理エリア（プライベートエリアと称してもよい）に配置されている。

例えば、暗号モジュール１０１と、鍵共有モジュール１０２は、例えば病院内や工場内、或はユーザＡが所有するビル内、或はフロア内、或は１つのボックス内、或は1つの基板上に収められている。拠点Ｂにおいても同じことが言える。

このため、拠点Ａにおける共通鍵の伝送経路１０５は、拠点Ａのユーザの管理下に置かれている。つまり、拠点Ａのユーザが所有するボックス、管理エリア或は建造物１０６などの内部に共通鍵の伝送路１０５が存在する。よって、拠点Ａにおける共通鍵は、盗まれにくくなり、システムのセキュリティが確保される。拠点Ｂにおいても同様なことが言える。即ち共通鍵１３２の伝送路２０５が拠点Ｂのユーザが所有するボックス、管理エリア或は建造物２０６内に存在し、拠点Ｂにおける共通鍵の安全性が高く、システムのセキュリティが確保される。

上記の実施形態において、共通鍵は、図示しない記憶装置に格納されていると説明した。次にこの共通鍵が、どのようなデータを用いて、何処で作成されているかについて以下に説明する。このシステムでは、上記のように鍵共有モジュールと暗号モジュールとが、一体化しているために、共通鍵を取得する方法も重要な技術課題となる。つまり、共通鍵の配信システム、共通鍵の作成及び配信方法或は作成及び配信手段も重要である。

図２Ａと図２Ｂは、拠点Ａと拠点Ｂ間で暗号データの通信を行うにあたり、鍵共有を実現するために、共通鍵を配布する第２の伝送系４００をどのように確立するかを説明する図である。この例では、第１の伝送系３００はＩＰ網、第２の伝送系４００は携帯網の例で説明する。また説明を簡便にするため、拠点Ａから拠点Ｂに対して通信を実施する例で説明する。拠点Ｂから拠点Ａに通信をする場合は、逆の手順となるのは自明である。

まず、拠点Ａは、共通鍵１３２を拠点Ｂに送信するための第２の伝送系４００の通信を確立する必要がある。そのため、拠点Ａは直接、または間接的に拠点Ｂの電話番号を取得する必要がある。この方法としては、図２Ａのようにインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスと電話番号を紐づけしたデータベース（ＤＢ）を保持する経路管理センター（サーバ６００）から、拠点Ｂの電話番号を取得する方法１と、
図２Ｂのように拠点Ａ、Ｂ同士が直接ＩＰで通信して拠点Ｂの電話番号を取得する方法２、の２つのパターンがある。

なお方法１では、拠点Ａは必ずしも拠点Ｂの電話番号そのものを取得するとは限らない。拠点Ａが拠点ＢのＩＰアドレスを提示してサーバ６００に共通鍵１３２の送信を依頼することでも鍵共有は実現可能である。つまり拠点Ａは拠点Ｂの電話番号を、サーバ６００を介して間接的に知ることでも実現可能である。この場合、拠点Ａとサーバ６００間、サーバ６００と拠点Ｂが携帯網で接続され、サーバ６００経由で拠点ＡとＢが携帯網で接続される。

１つ目の方法１（図２Ａの例）は、経路管理センター（サーバ６００）は、「ＩＰアドレス」と「電話番号等」を紐づけて管理している。ここでは、拠点Ａ（送信元）は、まず経路管理センター（サーバ６００）に拠点Ｂ（宛先）の「ＩＰアドレス」を提示して拠点Ｂ（宛先）の「電話番号」を要求し６０１、拠点Ｂの「電話番号（ＩＰアドレスに紐づけされた電話番号）」を取得する６０２。（このとき、拠点Ａは拠点ＢのＩＰアドレスを認識している）。

なお、拠点Ａが共通鍵１３２の拠点Ｂへの送信を、サーバ６００に依頼するケースでは、拠点Ａは拠点Ｂの電話番号そのものを必ずしも取得する必要はない。このケースでは、６０１は、サーバ６００に携帯網での接続先（拠点Ｂ）を通知する要求となり、６０２はその成否を通知する応答となる。なお、６０２の通信は省略することも可能である。

なお経路管理センターはクラウド上に配置することも可能である。

２つ目の方法２（図２Ｂの例）は、拠点Ａ（送信元）が拠点Ｂ（宛先）と直接通信し（このとき、拠点Ａは拠点ＢのＩＰアドレスを認識している）、拠点Ａが拠点Ｂに電話番号を要求し６０１、拠点Ｂの電話番号を取得する６０２、方法である。なお、これは逆に拠点Ａ（送信元）が拠点Ｂ（宛先）と直接通信し（このとき、拠点Ａは拠点ＢのＩＰアドレスを認識している）、拠点Ａが拠点Ｂに拠点Ａの電話番号を通知し６０１、拠点Ｂから許諾の応答を通知する６０２、方法とすることも可能である。この場合、第２の伝送系４００の通信接続は拠点Ｂから開始される。またこの場合、６０２の通信は省略することも可能である。

上記した通信により、拠点Ａは、拠点Ｂの電話番号を直接、または間接的に知る。

次に、鍵生成、配送の方法は、鍵配送センター（サーバ６００）が共通鍵の種、或いは共通鍵そのものを生成、配送する方法３と、拠点Ａで共通鍵の種、或いは共通鍵そのものを生成し、配送する方法４と、の２つがある（以降、共通鍵の種も含めて共通鍵と記載）。拠点Ａで共通鍵を生成、配送する方法４は、共通鍵の共有ができればよいので、拠点Ａが拠点Ｂに共通鍵を生成と配送を委託することで、拠点Ｂが共通鍵の生成、配送を行う方法５も可能である。なお、鍵配送センターは、クラウド上に配置することも可能である。

第２の伝送系４００の接続方法と鍵生成、配送の方法の組み合わせは、例えば４つのパターンが可能である。

第２の伝送系４００の接続方法が、経路管理センターが存在する方法１、鍵生成・配送方法が鍵配送センターによる方法３のパターン（図２Ａのタイプ）の組み合わせでは、経路管理センターと鍵配送センターは1つにまとめることも可能である。それにより、経路の管理と共通鍵の管理が連携しやすくなる。

第２の伝送系４００の接続方法が拠点同士の問い合わせによる方法２、鍵生成・配送方法が拠点での生成・配送の方法４のパターン（図２Ｂのタイプ）の組み合せでは、経路管理センターは不要となる。さらに具体的に説明する。

図２Ａは、ＩＰアドレスと電話番号とが紐づけされたデータベースがある例を示している。図１と同一部分には図１と同一符号を付して説明する。

今、第1の伝送系３００がインターネットであり、第２の伝送系４００が携帯網であるとする。そして、サーバ６００には、各拠点のＩＰアドレスと当該拠点の電話番号を紐づけたデータベースＤＢが格納されているものとする。

拠点Ａは、拠点Ｂと通信を行いたい場合、サーバ６００に対して、拠点Ｂの電話番号を要求６０１する。するとサーバ６００は、拠点Ａに対して、要求に応じて電話番号応答６０２を行う。これにより、拠点Ａは、拠点Ｂの電話番号を取得することができる。そして、例えば拠点Ａが共通鍵を生成する。さらに拠点Ａは、共通鍵を用いて平文データを暗号化し、インターネットで暗号データを拠点Ｂに向けて送信する。また拠点Ａは拠点Ｂの電話番号に呼発信し、拠点Ｂと携帯網でも通信路を確保する。そして、拠点Ａはこの携帯網を利用して共通鍵を拠点Ｂに送信する。一方、拠点Ｂは、携帯網から共通鍵を受け取り、インターネットで受け取った暗号データをこの共通鍵で復号化する。このとき、拠点Ｂで、受信した暗号データと共通鍵を紐づけられるように、暗号データ、もしくは共通鍵、もしくはその両方のデータにマッチングさせるための符号を付与することも可能である。

図２Ｂは、第１の伝送路３００（インターネット）を介して、拠点Ａが直接、拠点Ｂに対して拠点Ｂの電話番号要求６０１を行う例である。拠点Ｂは、要求に応じて、電話番号応答６０２を行う。これにより、拠点Ａは、拠点Ｂの電話番号を取得することができる。その後は、上記したように、拠点Ａは、共通鍵を自身で作成する、又は外部に委託する（鍵生成装置（図示せず）、サーバ６００など）ことも可能である。例えば、共通鍵生成を拠点Ｂに依頼することも可能である
上記の例は、拠点Ａが拠点Ｂの電話番号を取得する例であるが、拠点Ｂが拠点Ａの電話番号の取得を行う場合も同様な形態がある。即ち、サーバ６００から電話番号を取得するタイプと、通信しようとする相手（つまり拠点Ａ）から直接、電話番号を取得する直接タイプである。

上記のように、拠点Ａ又は拠点Ｂは、相手の電話番号を取得するのとは別に、共通鍵を生成、または配布する必要がある。

共通鍵１３２をどこで生成するかは、各種の形態が可能である。まず、拠点Ａについて、説明する。

図３Ａに示すように、拠点Ａは、サーバ６００と第２の経路４００での通信を確立した後、サーバ６００に委託して、共通鍵１３２を生成させることができる。そして、サーバ６００に対して、第２の経路４００を介して、共通鍵１３２を拠点Ａに配信するように指示することができる。拠点Ａはサーバ６００から受け取った共通鍵１３２を、第２の経路４００を介して拠点Ｂに送信できる。他の方法としては、サーバ６００に対して、第２の経路４００を介して、共通鍵１３２を拠点Ａと拠点Ｂに配信するように指示することができる。
また別の例として、図３Ｂに示す例がある。

即ち、図３Ｂにおいて、共通鍵１３２を、拠点Ａが作成する。そして拠点Ａは、拠点Ｂの電話番号を取得した後、第２の経路４００での通信を確立した後、第２の経路を介して、共通鍵１３２を拠点Ｂへ配信するのである。なお、共通鍵１３２は拠点Ａで作成せずに、サーバ６００に委託して生成したものを拠点Ａが受信し、拠点Ｂの電話番号を取得した後、第２の経路４００での通信を確立した後、第２の経路を介して、共通鍵１３２を拠点Ｂへ配信するとしてもよい。

上記図３Ｂの例は、共通鍵１３２を拠点Ａの例えば鍵共有モジュール１０２が作成したが、拠点Ａは、インターネットや携帯網などを利用して共通鍵１３２の作成を拠点Ｂに委託することも可能である。すると拠点Ｂは、自身で共通鍵１３２を生成する、或は拠点Ｂがサーバ６００に共通鍵１３２の生成を委託することも可能である。即ち、何処で共通鍵１３２を生成するかは、多数の例が可能である。

上記のように本システムの拠点Ａ、Ｂは以下に記載するような手段を含のでもよい。即ち、拠点Ａ、拠点Ｂは、共通鍵を生成する手段を含んでもよい。或は、拠点Ａ、拠点Ｂは、前記共通鍵を外部のサーバに委託して生成させる手段を含んでもよい。さらにまた、拠点Ａ、拠点Ｂは、自身と異なる別の拠点に共通鍵の生成を委託することも可能である。またこれらの生成元を、時間帯や条件に基づき変更可能としてもよいし、この変更機能は、容易にシステム内に設けることが可能である。これにより共通鍵の生成源が見かけ上ランダム化され、システムのセキュリティ性能を高めることができる。

図４は、本システムのセキュリティ性能をさらに向上した構成例を示している。例えば拠点Ｆが攻撃者として中間者攻撃を行う例である。第１の伝送路３００（例えば、インターネット）上の拠点Ａと拠点Ｂの間に攻撃者(拠点Ｆ)に入り、かつ攻撃者(拠点Ｆ)が拠点Ａと拠点Ｂが参加している第２の伝送系４００（例えば、携帯網）のサービスにも加入すると、暗号データと共有する共通鍵を盗聴される危険がある。攻撃者(拠点Ｆ)は拠点Ａに対しては拠点Ｂになりすまし、拠点Ｂに対しては拠点Ａになりすますことにより、まず共通鍵を盗聴し、盗聴した共通鍵で暗号データを復号する可能性がある。しかし、この実施形態では、このような盗聴を防止することができる。

いま、例えば第１の伝送系３００（インターネット）、及び又は第２の伝送系４００（携帯網）に、偽の拠点Ｆ（注意：ここでは仮に偽の拠点Ｆとしているが判定結果によっては偽でない場合もある）が浸入し（配置され）、盗聴（中継）を行うことを想定する。偽の拠点Ｆも暗号モジュールＦ０１、鍵共有モジュールＦ０２を有するものとする。この拠点Ｆは、例えば第２の伝送系４００で、携帯網上の共通鍵を取得し、第１の伝送系３００上の暗号データを盗聴する可能性を有する。

そこでこの盗聴に対する対策として、本システムでは、任意の特定の期間に、拠点Ａ及び拠点Ｂは、暗号データ及び又は共通鍵を送信した場合には送信状況データをネットワーク上（例えばインターネット網）のクラウド１０００に存在するサーバ（具体的には監視装置）１００１に向けて出力する構成とする。また暗号データ及び又は共通鍵を受信した場合には受信状況データを前記監視装置１００１に向けて出力する構成とする。なお任意の特定の期間（予め定められた一定時間内）は、例えばシステム管理組織の管理に基づき、種々の期間に変更が可能であり、また、その頻度も変更可能である。好ましくは、データの伝送先（或はルート）が決定された直後、或はその数分後に、前記特定の期間が設定されると、データの大きな損失（盗聴量）が低減される場合がある。または、１つのファイルの送信が終了し、新しいファイルを送信する直前あるいは新しいファイルの送信を開始してから数分後に前記特定の期間が設定されてもよい。

ここで送信状況データ、受信状況データとは、通信を識別できるデータを表す。この構成により、予め定められた一定時間内において、監視装置１００１は、送信状況データＤ１１、受信状況データＤ１２、送信状況データＤ１３、受信状況データＤ１４を取り込み、これらの状況データの一致・不一致状況をチェックすることができる。今、監視装置１００１が確認する状況データを整理すると以下のようになる、即ち、
確認１・・拠点Ａから拠点Ｆに向けた信号に対する拠点Ａの送信状況データＤ１１
確認２・・拠点Ａから拠点Ｆに来た信号に対する拠点Ｆの受信状況データＤ１２
確認３・・拠点Ｆから拠点Ｂに向けた信号に対する拠点Ｆの送信状況データＤ１３
確認４・・拠点Ｆから拠点Ｂに来た信号に対する拠点Ｂの受信状況データＤ１２。

図５は、図４の暗号通信システムにおける特定の期間の動作を説明するために示した監視装置１００１の動作説明図である。

監視装置１００１に対しては、特定の期間（Ｔ１－Ｔ４４）内に上記した送信状況データ、受信状況データが集合する。即ち、拠点Ａは、タイミングＴ１で拠点Ｆに対して通信データを送信し、タイミングＴ２で送信状況データＤ１１を監視装置１００１に送信する。

拠点Ｆは、タイミングＴ１１で拠点Ａからの通信データを受信し、タイミングＴ１２で受信状況データＤ１２を監視装置１００１に送信する。また拠点Ｆは、タイミングＴ１３で拠点Ｂに対して通信データを送信し、タイミングＴ１４で送信状況データＤ１３を監視装置１００１に送信する。また拠点Ｂは、タイミングＴ２１で拠点Ｆからの通信データを受信し、タイミングＴ２２で受信状況データＤ１４を監視装置１００１に送信する。

監視装置１００１は、タイミングＴ４１で、先の送信状況データＤ１１を受取り、タイミングＴ４２で受信状況データＤ１２を受取り、タイミングＴ４３で送信状況データＤ１３を受取り、タイミングＴ４４で受信状況データＤ１４を受取る。

判定Ｊ１・・・監視装置１００１は、Ｄ１１とＤ１２を比較し（即ち突合を行う）、Ｄ１１＝Ｄ１２であれば、正常な通信と判定する。Ｄ１１とＤ１２を比較し、Ｄ１１とＤ１２が異なる場合は、異常な通信と判定する。なおＤ１１とＤ１２の状況データは、予め定められている設定時間だけメモリに格納される。そして、設定時間経過後は、この状況データは削除される。

判定Ｊ２・・・監視装置１００１は、Ｄ１３とＤ１４を比較し、Ｄ１３＝Ｄ１４であれば、正常な通信と判定する。Ｄ１３とＤ１４を比較し、Ｄ１３とＤ１４が異なる場合は、異常な通信と判定する。

判定Ｊ３ 監視装置１００１は、「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」を比較する。ここで、「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」が成立すれば、異常（盗聴、すなわち中間者攻撃が行われていると判定する）。

次に「Ｄ１１＝Ｄ１２」の状況と、「Ｄ１３＝Ｄ１４」の状況とが異なる場合は、正常な通信が行われていると判定する。

このように判定できる理由は、拠点Ａと次の拠点Ｆがペア（送信状況データと受信状況データが一致）となることと、拠点Ｆと次の拠点Ｂがペア（送信状況データと受信状況データが一致）となることは自明で、かつ拠点Ａと拠点Ｆ間，拠点Ｆと拠点Ａ間の一定時間内（特定の期間）におけるインターネット上の通信が中間者攻撃以外のケースでは全く同一となるはずはないからである。

上記の判定Ｊ３は次のように言える。即ち、中間者による攻撃は、通信を監視することによって検知可能である。すべての拠点は、監視装置に接続され、通信データの監視を行う。監視装置１００１は、あらかじめ定められた一定時間内（特定の期間）での通信において、送信先の送信状況、受信元の受信状況の情報を監視する。送信状況、受信状況とは、通信データや、通信を識別できるデータを表す。
ここで、送信先と受信元のペアから送信状況と受信状況が一致しない場合、送信者もしくは受信者のどちらかが不正（攻撃側）である。したがって、攻撃者は中間者攻撃を検知されないようにするために、受信状況や送信状況の報告を偽るかもしれないが、これは実行できない。偽っても、送受信している拠点から報告される受信や送信状況と異なってしまうので、この時点で不正が判明してしまう。また、送信先と受信元のペアから送信状況と受信状況が一致し、かつ、別のペアにおいて送信状況か受信状況のどちらかもしくは両方が一致する通信の場合、拠点Ｆを経由して通信した不正通信が実施されていることが分かる。つまり拠点Ｆで中間者攻撃を実施していることがわかる。監視装置１００１は、不正を検知すると、通信に関わる拠点に警告する、もしくは遮断等、通信に制限をかけ、中間者攻撃を防止することができる。また監視装置１００１は、システム管理組織などにも上記警告を行う。

図６は、図４の実施形態に対する他の実施形態を示す暗号通信システムの構成説明図である。図４と同一部分には同一符号を付して、同一説明は省略する。図４の構成と異なる部分は、送信状況データ、受信状況データとして、ハッシュ（Ｈａｓｈ）値を用いている点である。即ち、
・拠点Ａから拠点Ｆに向けた信号に対する拠点Ａの送信状況データをＨａｓｈＤ１１
・拠点Ａから拠点Ｆに来た信号に対する拠点Ｆの受信状況データをＨａｓｈＤ１２
・拠点Ｆから拠点Ｂに向けた信号に対する拠点Ｆの送信状況データをＨａｓｈＤ１３
・拠点Ｆから拠点Ｂに来た信号に対する拠点Ｂの受信状況データをＨａｓｈＤ１２
として用いる。

この実施形態においても、システムに対して不正（攻撃）が行われているかの判定は、先の図５で説明した判定方法と同じである。ハッシュ（Ｈａｓｈ）値を用いることにより、拠点Ａ，Ｆ，Ｃとクラウド間の通信データ量を大幅に低減できる効果があり、判定も処理も高速で得られる。先の一定の期間も短い時間でよく、本来の暗号通信に与える負荷は小さくなる。

このシステムにおいても、送信先と受信元のペアから送信状況と受信状況が一致しない場合、送信者もしくは受信者のどちらかが不正（攻撃側）である。また、送信先と受信元のペアから送信状況と受信状況が一致し、かつ、別のペアにおいて送信状況か受信状況のどちらかもしくは両方が一致する通信の場合、中間者攻撃が実施されていることがわかる。監視装置１００１は、不正を検知すると、通信に関わる拠点に警告する、もしくは遮断等、通信に制限をかけ、中間者攻撃を防止することができる。
なお上記した説明において、例えば拠点Ａは、拠点Ｂに対して、共通鍵を第２の伝送系４００を介して送信する。このときの共通鍵は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂで説明したように、種々の方法のいずれかにより作成されたものである。

図７は、拠点Ａと拠点Ｂのそれぞれの内部を概略的に示すブロック構成図である。拠点Ａと拠点Ｂは、同じ構成であり、例えば基板ＡＢ上に構成されている。プロセッサＡＢ１１１は、基板上ＡＢのメモリＡＢ１１２，暗号モジュールＡＢ１０１、鍵共有モジュールＡＢ１０２、通信回路ＡＢ１１４、外部記憶装置ＡＢ１１３を統括して制御することができる。外部記憶装置ＡＢ１１３は、基板ＡＢと共にボックス内に配置されてもよいし、ボックスの外に接続されていてもよい。

上記した、暗号通信システム、暗号通信路の監視システムによると、通信データ（暗号データ及び又は共通鍵）が比較的オープンな回線（伝送系統）を使用して送受信されたとしても、不正な盗聴をすぐに検出することができ、高いセキュリティ性能を提供できる。

図８は、監視装置１００１の基本的な構成例を示す図である。監視装置１００１はメモリ１０２１、プロセッサ１０２２、クロック１０２３を備える。さらに監視装置１００１は、共通鍵が配信されるルートから、送信状況・受信状況のデータを取得する状況データ取得器１０２４、盗聴個所判定器１０２５、通知器１０２６を備える。

プロセッサ１０２２は、監視装置１００１内の上記機能部を統括して制御する。監視を行うために予め定められた特定の期間になると、クロック１０２３からの時刻情報により、プロセッサ１０２２が、監視動作を開始する。この動作は、図４、図５、図６で説明した通りである。なお、時刻情報はクロックカウントに限られるものではなく、タイムサーバーからの時刻情報に依存するとしてもよく、この例に限られるものではない。

なお特定の期間の設定方法は、各種の例が可能である。定期的にスタート時刻を設定する、或はランダムでスタート時刻を設定する、或は特定の同期信号を送信し、この同期信号に基づいて各拠点が受信状況データ、送信状況データを出力するなどが可能である。またこの特定の期間は、監視装置１００１が決定するとしてもよい。また特定の期間とは、一連の通信が開始され終了される間（つまり、通信セッションが維持されている間）とすることも可能である。

送信状況データＤ１１、受信状況データＤ１２、送信状況データＤ１３、受信状況データＤ１４は、状況データ取得器１０２４により取得され、一旦、メモリ１０２１に格納される。

盗聴個所判定器１０２５は、図５で説明したように不正がないかどうかを判定する。この判定処理プログラムはプロセッサ１０２２により実行される。もし不正（盗聴）が検出された場合は、通知器１０２６が起動され、ユーザやシステム管理者、或は各拠点に警報信号が通知される。あるいは、クラウドサービス（例えば、電話番号とＩＰアドレスの紐づけを行うデータベースアクセスのサービス）に通知し拠点Ｆをクラウドサービスから排除する。

本発明の考えかたは、上記した通信システムに限定されるものではない。暗号通信システムには、量子暗号通信を採用するシステムがある。このシステムにおいても、暗号データが共通鍵で暗号化されている。

したがって、本システムは、共通鍵の配信ルートが量子暗号通信網であっても、本発明は適用可能である。

Ａ）上記した本システムにおける監視手段は以下に述べるような特徴を含む。即ち、
Ａ１）共通鍵を出力する第１の鍵共有モジュールと、
前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力する第１の拠点の第１の暗号モジュールと、
前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送する第１の伝送系と、
前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する第２の伝送系と、
前記第１の伝送系に設けられており、予め設定された任意の期間に、少なくとも前記第１の拠点からの送信状況データ、前記第２の拠点からの受信状況データを受信し、前記送信情報データと前記受信状況データとの突合を行う監視装置と、を備える暗号通信路の監視システム。

Ａ２） 上記Ａ１において、前記監視装置は、
前記第１の拠点からの送信状況データＤ１１を受取り、前記第２の拠点から受信状況データＤ１２を受取り、前記第２の拠点から送信状況データＤ１３を受取り、第３の拠点から受信状況データＤ１４を受取った場合、
Ｄ１１＝Ｄ１２、Ｄ１３＝Ｄ１４の突合と、「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」の突合を少なくとも行う判定器を備える。

Ａ３） 上記Ａ１において、前記監視装置は、前記「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」が成立した場合、少なくとも中間者攻撃を緩和するための手段を有する。例えば、前記第1の拠点へ警告を行う通知器を備える。

Ａ４） 上記Ａ１において、前記送信状況データ、前記受信状況データとして、ハッシュ（Ｈａｓｈ）値が用いられている。

Ａ５） 上記Ａ１において、前記監視装置は、インターネットのクラウドに配置されている。

Ａ６） 上記Ａ１において、前記監視装置はインターネットのクラウドにサーバと共に配置され、前記サーバは、少なくとも複数拠点の電話番号の情報を格納し、この情報を前記共通鍵の作成に利用可能としている。

Ａ７） 上記Ａ１において、前記任意の期間は、前記暗号データを送信するための新しいルートが設定された直後若しくは前記新しいルートで前記暗号データの送信が開始された数分後に設定されている。

Ａ８） 上記Ａ１において、前記第１の拠点は、第１のプライベートエリア内に第１の暗号モジュールと第１の鍵共有モジュールを含み、前記第２の拠点は、第２のプライベートエリア内に第２の暗号モジュールと第２の鍵共有モジュールを含む。プライベートエリアとすることで、鍵共有モジュールと暗号モジュールの間の伝送路が安全となる。

Ａ９） 第１の鍵共有モジュールが、共通鍵を出力し、
第１の拠点の第１の暗号モジュールが、前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力し、
第１の伝送系が、前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送し、
第２の伝送系が、前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する暗号通信路の監視方法であって、
前記第１の伝送系において、予め設定された任意の期間に、少なくとも前記第１の拠点からの送信状況データ、前記第２の拠点からの受信状況データを受信し、前記送信情報データと前記受信状況データとの突合を行う、暗号通信路の監視方法。

Ａ１０） 上記Ａ９において、
前記第１の拠点からの送信状況データＤ１１を受取り、前記第２の拠点から受信状況データＤ１２を受取り、前記第２の拠点から送信状況データＤ１３を受取り、第３の拠点から受信状況データＤ１２を受取った場合、
Ｄ１１＝Ｄ１２、Ｄ１３＝Ｄ１４の突合と、「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」の突合を少なくとも行う。
Ｂ）また、本システムにおける共通鍵処理システムは以下のような特徴を含む。

Ｂ１）共通鍵を出力する第１の鍵共有モジュールと、
前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力する第１の拠点の第１の暗号モジュールと、
前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送する第１の伝送系と、
前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する第２の伝送系と、を備える共通鍵処理システムにおいて、
第２の伝送系（例えば、携帯網）若しくはクラウド上に配置された経路管理センターと、
前記経路管理センターに構築されているデータベースであり、前記第１の拠点、前記第２の拠点のＩＰアドレス及びこのＩＰアドレスに対応する電話番号を有する前記データベースと、
少なくとも前記第１の拠点は、前記経路管理センターの前記データベースをアクセスして、前記ＩＰアドレス及び又は前記電話番号を利用して、少なくとも前記共通鍵を生成する手段を備える。

Ｂ２）上記Ｂ１）において、前記共通鍵は、前記第1の拠点で作成されたものである。
Ｂ３）上記Ｂ１）において、前記共通鍵は、前記第1の拠点が、他のノード若しくは他の拠点に委託した結果作成されたものである。

Ｃ）さらにまた、本システムにおける共通鍵処理システムは以下のような特徴を含む。

Ｃ１）共通鍵を出力する第１の鍵共有モジュールと、
前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力する第１の拠点の第１の暗号モジュールと、
前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送する第１の伝送系と、
前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する第２の伝送系と、を備える共通鍵処理システムにおいて、
少なくとも前記第１の拠点は、前記第２の拠点に対して、インターネットを介して前記第２の拠点の電話番号を取得し、この電話番号を利用して少なくとも前記共通鍵を生成する手段を備える。

Ｃ２）上記Ｃ１）において、前記共通鍵は、前記第1の拠点で作成されたものである。
Ｃ３）上記Ｃ１）において、前記共通鍵は、前記第1の拠点が、他のノード若しくは他の拠点に委託した結果作成されたものである。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。さらにまた、請求項の各構成要素において、構成要素を分割して表現した場合、或いは複数を合わせて表現した場合、或いはこれらを組み合わせて表現した場合であっても本発明の範疇である。また、複数の実施形態を組み合わせてもよく、この組み合わせで構成される実施例も発明の範疇である。

また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。また請求項を制御ロジックとして表現した場合、コンピュータを実行させるインストラクションを含むプログラムとして表現した場合、及び前記インストラクションを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として表現した場合でも本発明の装置を適用したものである。また、使用している名称や用語についても限定されるものではなく、他の表現であっても実質的に同一内容、同趣旨であれば、本発明に含まれるものである。

Ａ・・・拠点、Ｂ・・・拠点、１００，２００・・・プロセッサ、１０１，２０１・・・暗号モジュール、１０２、２０２・・・鍵共有モジュール、１３１・・・平文データ、１３２・・・共通鍵、３００・・・第1の伝送系、３０２・・・暗号データ、４００・・・第２の伝送系、６００・・・サーバ、ＤＢ・・・データベース、Ｆ・・・偽の拠点、１００１・・・監視装置。

Claims (10)

1. 共通鍵を出力する第１の鍵共有モジュールと、
   前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力する第１の拠点の第１の暗号モジュールと、
   前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送する第１の伝送系と、
   前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する第２の伝送系と、
   前記第１の伝送系に設けられており、予め設定された任意の期間に、少なくとも前記第１の拠点からの送信状況データ、前記第２の拠点からの受信状況データを受信し、前記送信情報データと前記受信状況データとの突合を行う監視装置と、を備える暗号通信路の監視システム。
2. 前記監視装置は、
   前記第１の拠点からの送信状況データＤ１１を受取り、前記第２の拠点から受信状況データＤ１２を受取り、前記第２の拠点から送信状況データＤ１３を受取り、第３の拠点から受信状況データＤ１２を受取った場合、
   Ｄ１１＝Ｄ１２、Ｄ１３＝Ｄ１４の突合と、「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」の突合を少なくとも行う判定器を備える請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
3. 前記監視装置は、前記「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」が成立した場合、少なくとも前記第1の拠点へ警告を行う通知器を備える請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
4. 前記送信状況データ、前記受信状況データとして、ハッシュ（Ｈａｓｈ）値が用いられている請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
5. 前記監視装置は、インターネットのクラウドに配置されている請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
6. 前記監視装置はインターネットのクラウドにサーバと共に配置され、前記サーバは、少なくとも複数拠点の電話番号の情報を格納し、この情報を前記共通鍵の作成に利用可能としている請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
7. 前記任意の期間は、前記暗号データを送信するための新しいルートが設定された直後若しくは前記新しいルートで前記暗号データの送信が開始された数分後に設定されている請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
8. 前記第１の拠点は、第１のプライベートエリア内に第１の暗号モジュールと第１の鍵共有モジュールを含み、前記第２の拠点は、第２のプライベートエリア内に第２の暗号モジュールと第２の鍵共有モジュールを含む請求項1記載の暗号通信路の監視システム。
9. 第１の鍵共有モジュールが、共通鍵を出力し、
   第１の拠点の第１の暗号モジュールが、前記共通鍵を用いて平文データを暗号化し暗号データを出力し、
   第１の伝送系が、前記暗号データを前記第１の拠点から第２の拠点の第２の暗号モジュールへ伝送し、
   第２の伝送系が、前記共通鍵を前記第１の鍵共有モジュールから前記第２の拠点の第２の鍵共有モジュールへ伝送する暗号通信路の監視方法であって、
   前記第１の伝送系において、予め設定された任意の期間に、少なくとも前記第１の拠点からの送信状況データ、前記第２の拠点からの受信状況データを受信し、前記送信情報データと前記受信状況データとの突合を行う、暗号通信路の監視方法。
10. 前記第１の拠点からの送信状況データＤ１１を受取り、前記第２の拠点から受信状況データＤ１２を受取り、前記第２の拠点から送信状況データＤ１３を受取り、第３の拠点から受信状況データＤ１２を受取った場合、
    Ｄ１１＝Ｄ１２、Ｄ１３＝Ｄ１４の突合と、「Ｄ１１＝Ｄ１２」＝「Ｄ１３＝Ｄ１４」の突合を少なくとも行う、請求項９記載の暗号通信路の監視方法。

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