JP3890048B2

JP3890048B2 - ＶｏＩＰ通信装置および暗号通信方法

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Publication number: JP3890048B2
Application number: JP2003398760A
Authority: JP
Inventors: 雅明木村
Original assignee: Nakayo Telecommunications Inc
Current assignee: Nakayo Telecommunications Inc
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: JP2005159959A

Description

本発明は、ＶｏＩＰ（Voice over IP）における暗号通信技術に関する。

ＶｏＩＰを利用して通話を行なうＩＰ電話システムでは、インターネットなどのオープンなＩＰネットワークを利用するため、従来の回線交換による通話に比べて盗聴されやすい。このため、暗号通信を適用して通話のセキュリティを確保することが望まれる。ここで、ＩＰパケットレベルでセキュリティを確保するための暗号通信プロトコルとして、ＲＦＣ２４０１で定めたＩＰｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）がある。ＩＰｓｅｃを用いた暗号装置としては、例えば特許文献１記載のものがある。

特開２００３-３２２４４号公報

ところで、ＩＰｓｅｃでは、送信側と受信側との間で暗復号化に用いるセッション鍵を予め共有しておかなければならない。つまり、ＩＰｓｅｃ機能を備えたＩＰ電話機を用いて通話を行なう場合、同じセッション鍵が予め登録されているもの同士でなければ、暗号通信による通話を行なうことができない。また、ＶｏＩＰの暗号通信では、鍵交換にＳＩＰ（Session Initiation Protocol）パケットなどの呼制御プロトコルパケットを利用することも考えられる。しかし、キャリア（回線事業者）は、競合他社との差別化のため、ＶｏＩＰ通信以外の付加的サービスの扱いが異なることがある。このため、複数のキャリアを介して呼制御プロトコルパケットを利用して鍵交換を行なおうとした場合、鍵交換情報が通話相手に伝達されない可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、同じセッション鍵を予め登録しておかなくても暗号通信による通話を行なえるようにすることにある。また、複数のキャリアを介在させる場合でも、鍵交換を行なえるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）のセッションを制御するためのＲＴＣＰ（RTP Contorol Protocol）パケットを利用して、ＲＴＰパケットに格納される通話信号の暗復号化に用いるセッション鍵を相手装置と共有化する。

例えば、本発明のＶｏＩＰ通信装置は、通話信号をＲＴＰパケット化し、当該ＲＴＰパケットおよびＲＴＰのセッションを制御するためのＲＴＣＰパケットをＩＰ網を介して通話相手へ送信すると共に、前記通話相手より前記ＩＰ網を介してＲＴＰパケットおよびＲＴＣＰパケットを受信し、当該ＲＴＰパケットから通話信号を抽出するＶｏＩＰ通信装置であって、
第１セッション鍵および前記第１セッション鍵の識別情報を前記通話相手の公開鍵を用いて暗号化し、ＲＴＣＰパケットに格納して前記通話相手へ送信すると共に、前記通話相手から受信したＲＴＣＰパケットに格納されている、それぞれ暗号化された第２セッション鍵および前記第２セッション鍵の識別情報を、前記ＶｏＩＰ通信装置の秘密鍵を用いて復号化する鍵交換手段と、
通話信号を前記第１セッション鍵で暗号化し、前記第１セッション鍵の識別情報と共にＲＴＰパケットに格納して、前記通話相手に送信する通話信号暗号化手段と、
前記通話相手より受信したＲＴＰパケットに前記第２セッション鍵の識別情報が付与されている場合に、前記鍵交換手段で復号化された前記第２セッション鍵を用いて、当該ＲＴＰパケットに格納されている暗号化された通話信号を復号化する通話信号復号化手段と、を有する。

本発明によれば、ＲＴＣＰパケットを利用してセッション鍵を相手装置と共有化するので、両者間で同じセッション鍵を予め登録しておかなくても、暗号通信による通話を行なうことができる。また、複数のキャリアを介在する場合でも鍵交換を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態が適用されたＩＰ電話機の概略図である。

図示するように、本実施形態のＩＰ電話機１０は、音声入出力部１０１と、表示制御部１０２と、画像入力部１０３と、キー入力部１０４と、主制御部１０５と、公開鍵暗号系暗復号化部１０６と、鍵記憶部１０７と、共通鍵暗号系暗復号化部１０８と、鍵生成部１０９と、ＳＩＰ処理部１１０と、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１と、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２と、ＬＡＮＩＦ（インターフェース）部１１３と、無線ＬＡＮＩＦ部１１４と、を有する。

音声入出力部１０１は、マイクから入力された音声信号にコード処理を施すと共に、コード化された音声信号にデコード処理を施してスピーカへ出力する。表示制御部１０２は、コード化された画像信号にデコード処理を施してディスプレイへ出力する。画像入力部１０３は、カメラで撮像された画像信号にコード処理を施す。キー入力部１０４は、操作パネル等を介して入力されたユーザ操作（キー操作、フック操作等）を受け付ける。

公開鍵暗号系暗復号化部１０６は、公開鍵暗号系に従った暗復号化処理を行う。公開鍵暗号系としては、例えばＲＳＡ（Rivest, Shamir, Adeleman）暗号がある。

共通鍵暗号系暗復号化部１０８は、共通鍵暗号系に従った暗復号化処理を行う。共通鍵暗号系としては、例えばＤＥＳ（Data Encryption Standard）暗号がある。

鍵記憶部１０７には、ユーザの秘密鍵および公開鍵が記憶されている。また、自ＩＰ電話機１０が発信側である場合には、通話相手から予め入手した当該通話相手の公開鍵が記憶されている。また、通話相手へ送信する通話信号を暗復号化するためのセッション鍵（共通鍵）および通話相手から受信する通話信号を暗復号化するためのセッション鍵（共通鍵）が記憶される。

鍵生成部１０９は、擬似乱数等を用いてセッション鍵（共通鍵）を生成する。

ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）処理部１１０は、ＳＩＰに規定するＶｏＩＰの呼制御手順を行なう。具体的には、主制御部１０５よりの指示に従い呼制御メッセージを格納したＳＩＰパケットを生成して、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２へ渡す。また、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２から受け取ったＳＩＰパケットに格納されている呼制御メッセージを解析し、その結果を主制御部１０５に通知する。

ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）/ＲＴＣＰ（RTP Contorol Protocol）処理部１１１は、通話信号（音声信号、画像信号）に対してＲＴＰおよびＲＴＣＰに規定する処理を行う。具体的には、主制御部１０５より受け取った、音声入出力部１０１に入力された音声信号や画像入力部１０３に入力された画像信号をＲＴＰパケット化すると共に、ＲＴＰのセッションを制御するためのＲＴＣＰパケットを生成する。そして、このＲＴＰパケットおよびＲＴＣＰパケットを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２へ渡す。また、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２からＲＴＰパケットおよびＲＴＣＰパケットを受信し、受信したＲＴＣＰパケットに従ってＲＴＰのセッションを制御すると共に、受信したＲＴＰパケットから音声信号や画像信号を復元し、音声信号は主制御部１０５を介して音声入出力部１０１へ出力し、画像信号は主制御部１０５を介して表示制御部１０２へ出力する。

また、本実施形態のＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、主制御部１０５から受け取った鍵交換情報をＲＴＣＰパケットに格納してＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２へ渡す。また、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２から受け取ったＲＴＣＰパケットに格納されている鍵交換情報を主制御１０５へ渡す。ここで、鍵交換情報とは、通話相手とＶｏＩＰによる暗号通信を行なうための情報であり、その詳細は後述する。

ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２は、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰに規定する処理を行う。具体的には、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１から受け取ったＲＴＰパケット、ＲＴＣＰパケットおよびＳＩＰ処理部１１０から受け取ったＳＩＰパケットを、ＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットに格納し、さらにＩＰパケットに格納して、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４に渡す。また、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４より受け取ったＩＰパケットから、ＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットを取り出し、さらにＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットからＲＴＰパケット、ＲＴＰＣパケットおよびＳＩＰパケットを取り出して、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１やＳＩＰ処理部１１０に渡す。

ＬＡＮＩＦ部１１３は、ＬＡＮを介して通信相手とＩＰパケットを格納したフレームを送受する。また、無線ＬＡＮＩＦ部１１４は、無線ＬＡＮを介して通信相手とＩＰパケットを格納したフレームを送受する。

なお、上述したＩＰ電話機１０の各構成は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積ロジックＩＣによりハード的に実行されるものでもよいし、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）など計算機によりソフトウエア的に実行されるものでもよい。

次に、上記構成のＩＰ電話機１０の動作について説明する。

図２は、図１に示すＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ、ＩＰ電話機Ｂ）による通話のための動作シーケンスを示す図である。

先ず、ＩＰ電話機Ａにおいて、主制御部１０５は、キー入力部１０４を介してユーザより、ＩＰ電話機Ｂの電話番号を伴う発呼操作を受付けると（Ｓ１１０１）、例えば図示していない電話番号-ＩＰアドレス変換テーブルを用いて、ＩＰ電話機ＢのＩＰアドレスを特定する。そして、ＳＩＰ処理部１１０に、ＩＰアドレスを通知する。これにより、ＳＩＰ処理部１１０は、ＳＩＰの規定に従い、ＩＰ電話機Ｂ（主制御部１０５より受け取ったＩＰアドレスにより特定される通話相手）と呼制御メッセージを交換する。まず、ＳＩＰ処理部１１０は、ＩＮＶＩＴＥメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、ＩＰ電話機Ｂへ送信する（Ｓ１１０２）。

一方、ＩＰ電話機Ｂにおいて、ＳＩＰ処理部１１０は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介してＩＰ電話機ＡよりＩＮＶＩＴＥメッセージを受け取ると、ＳＩＰの規定に従い、１００Ｔｒｙｉｎｇメッセージ、１８０Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介してＩＰ電話機Ａへ送信する（Ｓ１２０１、Ｓ１２０２）。また、主制御部１０５は、音声入出力部１０１からＩＲ（Interrupted Ringing）を出力する（Ｓ１２０３）。

次に、ＩＰ電話機Ｂにおいて、主制御部１０５は、キー入力部１０４を介してユーザより、オフフック等の応答操作を受付けると（Ｓ１２０４）、ＳＩＰ処理部１１０に応答を指示する。これを受けて、ＳＩＰ処理部１１０は、２００ＯＫメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介してＩＰ電話機Ａへ送信する（Ｓ１２０５）。

一方、ＩＰ電話機Ａにおいて、ＳＩＰ処理部１１０がＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介してＩＰ電話機Ｂより１００Ｔｒｙｉｎｇメッセージ、１８０Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを受け取ると、主制御部１０５は、音声入出力部１０１からＲＢＴ（Ringing Back Tone）を出力する（Ｓ１１０３）。それから、ＳＩＰ処理部１１０は、ＩＰ電話機Ｂより２００ＯＫメッセージを受け取ると、ＳＩＰの規定に従い、ＡＣＫメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介してＩＰ電話機Ａへ送信する（Ｓ１２０６）。これにより、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂ間でＲＴＰによるセッションが確立する（Ｓ１３０１）。

さて、ＲＴＰによるセッションが確立すると、ＩＰ電話機Ａ、Ｂ各々の主制御部１０５は、自ＩＰ電話機１０がＩＮＶＩＴＥメッセージを送信したか、それとも受信したか、つまり、自ＩＰ電話機１０が発信側であるか、それとも受信側であるかを確認する。そして、発信側である場合は、鍵交換情報を通話相手に送信し、受信側である場合は、通話相手から鍵交換情報が送られてくるのを待つ。

ここでは、ＩＰ電話機Ａが発信側であり、ＩＰ電話機Ｂが受信側である。したがって、発信側であるＩＰ電話機Ａにおいて、主制御部１０５は、鍵生成部１０９にセッション鍵の生成を要求する。また、公開鍵暗号系暗復号化部１０６に鍵交換情報を要求する。これを受けて、鍵生成部１０９は、セッション鍵および当該セッション鍵の識別情報を生成し、鍵記憶部１０７に記憶する。また、公開鍵暗号系暗復号化部１０６は、自ＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ）の公開鍵と、鍵生成部１０９が生成した自ＩＰ電話機１０のセッション鍵および当該セッション鍵の識別情報とを、鍵記憶部１０７から読み出す。そして、これらの情報を、鍵記憶部１０７に記憶されている通話相手（ＩＰ電話機Ｂ）の公開鍵で暗号化し、鍵交換情報として主制御部１０５に渡す。主制御部１０５は、鍵交換情報をＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１に渡す。これを受けて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、主制御部１０５より受け取った鍵交換情報をＲＴＣＰパケットのＡＰＰ（Application-defined RTCP packet）サブパケットに格納し、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、通話相手（ＩＰ電話機Ｂ）に送信する（Ｓ１１０４）。

一方、受信側であるＩＰ電話機Ｂにおいて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介して通話相手（ＩＰ電話機Ａ）より、ＡＰＰサブパケットに鍵交換情報が格納されているＲＴＣＰパケットを受信すると、当該鍵交換情報を抽出して主制御部１０５に渡す。主制御部１０５は、鍵交換情報を公開鍵暗号系暗復号化部１０６に渡す。これを受けて、公開鍵暗号系暗復号化部１０６は、鍵交換情報を鍵記憶部１０７に記憶されている自ＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ｂ）の秘密鍵で復号化する。これにより、通話相手（ＩＰ電話機Ａ）の公開鍵、セッション鍵および当該セッション鍵の識別情報を復元し、これらを鍵記憶部１０７に記憶する（Ｓ１２０７）。

次に、ＩＰ電話機Ｂにおいて、主制御部１０５は、鍵生成部１０９にセッション鍵の生成を要求する。また、公開鍵暗号系暗復号化部１０６に鍵交換情報を要求する。これを受けて、鍵生成部１０９は、セッション鍵および当該セッション鍵の識別情報を生成し、鍵記憶部１０７に記憶する。また、公開鍵暗号系暗復号化部１０６は、鍵生成部１０９が生成した自ＩＰ電話機１０のセッション鍵および当該セッション鍵の識別情報を、鍵記憶部１０７から読み出す。そして、これらの情報を、鍵記憶部１０７に記憶されている通話相手（ＩＰ電話機Ａ）の公開鍵で暗号化し、鍵交換情報として主制御部１０５に渡す。主制御部１０５は、鍵交換情報をＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１に渡す。これを受けて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、主制御部１０５より受け取った鍵交換情報をＲＴＣＰパケットのＡＰＰサブパケットに格納し、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、通話相手（ＩＰ電話機Ａ）に送信する（Ｓ１２０８）。

一方、発信側であるＩＰ電話機Ａにおいて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介して通話相手（ＩＰ電話機Ｂ）より、ＡＰＰサブパケットに鍵交換情報が格納されているＲＴＣＰパケットを受信すると、当該鍵交換情報を抽出して主制御部１０５に渡す。主制御部１０５は、鍵交換情報を公開鍵暗号系暗復号化部１０６に渡す。これを受けて、公開鍵暗号系暗復号化部１０６は、鍵交換情報を鍵記憶部１０７に記憶されている自ＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ）の秘密鍵で復号化する。これにより、通話相手（ＩＰ電話機Ａ）のセッション鍵および当該セッション鍵の識別情報を復元し、これらを鍵記憶部１０７に記憶する（Ｓ１１０５）。

以上の処理により、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂ間の通話信号の暗復号化に用いるセッション鍵の共有が図られる。

また、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂ間でＲＴＰによるセッションが確立すると、両者間においてＶｏＩＰによる通話が開始される。具体的には、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂのそれぞれにおいて、主制御部１０５は、音声入出力部１０１に入力された音声信号および画像入力部１０３に入力された画像信号を、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１に渡す。これを受けて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、主制御部１０５より受け取った通話信号（音声信号や画像信号）をＲＴＰパケット化し、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、通話相手に送信する。また、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介して通話相手より受け取ったＲＴＰパケットから、通話信号（音声信号や画像信号）を取り出して、主制御部１０５に渡す。これを受けて主制御部１０５は、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１より受け取った通話信号のうち、音声信号を音声入出力部１０１から出力し、画像信号を表示制御部１０２から出力する。

ここで、発信側であるＩＰ電話機Ａにおいて、主制御部１０５は、ＩＰ電話機Ｂから当該ＩＰ電話機Ｂのセッション鍵を入手している場合（Ｓ１１０５）、ＩＰ電話機ＢはＶｏＩＰの暗号通信が可能であると判断し、画像入力部１０３に入力された画像信号および音声入出力部１０１に入力された音声信号を共通鍵暗号系暗復号化部１０８に渡す。これを受けて、共通鍵暗号系暗復号化部１０８は、鍵記憶部１０７に記憶されている自ＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ）のセッション鍵を用いて、画像信号および音声信号（通話信号）を暗号化し、暗号結果を鍵記憶部１０７に記憶されている当該セッション鍵の識別情報と共に主制御部１０５に返す。主制御部１０５は、暗号化された通話信号およびセッション鍵の識別情報をＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１に渡す。これを受けて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、暗号化された通話信号が格納されたＲＴＰパケットを生成し、当該ＲＴＰパケットのＳＳＲＣ（synchronization source）にセッション鍵の識別情報を格納して、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、通話相手（ＩＰ電話機Ｂ）に送信する（Ｓ１１０６）。

一方、受信側であるＩＰ電話機Ｂにおいて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介して通話相手（ＩＰ電話機Ａ）より、ＳＳＲＣにセッション鍵の識別情報が格納されているＲＴＰパケットを受信すると、当該識別情報を当該ＲＴＰパケットに格納されている通話信号と共に主制御部１０５に渡す。主制御部１０５は、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１から通話信号をセッション鍵の識別情報と共に受け取った場合、当該通話信号は暗号化されていると判断し、この暗号化されている通話信号をセッション鍵の識別情報と共に、共通鍵暗号系暗復号化部１０８に渡す。これを受けて、共通鍵暗号系暗復号化部１０８は、当該識別情報に対応付けられて鍵記憶部１０７に記憶されているセッション鍵を用いて、当該通話信号を復号化し、復号結果を主制御部１０５に返す。主制御部１０５は、共通鍵暗号系暗復号化部１０８から受け取った復号結果に含まれる画像信号を表示制御部１０２から出力すると共に、当該復号結果に含まれる音声信号を音声入出力部１０１から出力する（Ｓ１２０９）。

また、受信側であるＩＰ電話機Ｂにおいて、主制御部１０５は、ＩＰ電話機Ａから当該ＩＰ電話機Ａのセッション鍵を入手している場合（Ｓ１２０８）、ＩＰ電話機ＡはＶｏＩＰの暗号通信が可能であると判断し、画像入力部１０３に入力された画像信号および音声入出力部１０１に入力された音声信号を共通鍵暗号系暗復号化部１０８に渡す。これを受けて、共通鍵暗号系暗復号化部１０８は、鍵記憶部１０７に記憶されている自ＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ｂ）のセッション鍵を用いて、画像信号および音声信号（通話信号）を暗号化し、暗号結果を鍵記憶部１０７に記憶されている当該セッション鍵の識別情報と共に主制御部１０５に返す。また、主制御部１０５は、暗号化された通話信号およびセッション鍵の識別情報をＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１に渡す。ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、暗号化された通話信号が格納されたＲＴＰパケットを生成し、当該ＲＴＰパケットのＳＳＲＣにセッション鍵の識別情報を格納して、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、通話相手（ＩＰ電話機Ａ）に送信する（Ｓ１２１０）。

次に、発信側であるＩＰ電話機Ａにおいて、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介して通話相手（ＩＰ電話機Ｂ）より、ＳＳＲＣにセッション鍵の識別情報が格納されているＲＴＰパケットを受信すると、当該識別情報を当該ＲＴＰパケットに格納されている通話信号と共に主制御部１０５に渡す。主制御部１０５は、ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部１１１から通話信号をセッション鍵の識別情報と共に受け取った場合、当該通話信号は暗号化されていると判断し、この暗号化されている通話信号をセッション鍵の識別情報と共に、共通鍵暗号系暗復号化部１０８に渡す。これを受けて、共通鍵暗号系暗復号化部１０８は、当該識別情報に対応付けられて鍵記憶部１０７に記憶されているセッション鍵を用いて、当該通話信号を復号化し、復号結果を主制御部１０５に返す。主制御部１０５は、共通鍵暗号系暗復号化部１０８から受け取った復号結果に含まれる画像信号を表示制御部１０２から出力すると共に、当該復号結果に含まれる音声信号を音声入出力部１０１から出力する（Ｓ１１０７）。

以上の処理により、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂ間でＶｏＩＰによる暗号通信が行われる。なお、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂ間においてＶｏＩＰによる暗号通話が行なわれている場合、ＩＰ電話機ＡおよびＩＰ電話機Ｂのそれぞれにおいて、主制御部１０５は、表示制御部１０２を介してディスプレイに暗号通信中であることを示す表示を行なうようにしてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

上述したように、本実施形態によれば、ＲＴＣＰパケットを利用してセッション鍵を相手装置と共有化するので、両者間で同じセッション鍵を予め登録しておかなくても、暗号通信による通話を行なうことができる。また、複数のキャリアを介在する場合でも鍵交換を行うことができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態において、発信側のＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ）が、ＳＩＰの再送手順と同様の手順で、受信側のＶｏＩＰ電話機（ＩＰ電話機Ｂ）に鍵交換情報を送信することにより、受信側のＶｏＩＰ電話機１０がＶｏＩＰによる暗号通信が可能であるか否かを確認するようにしてもよい。つまり、図２において、ＩＰ電話機Ａの主制御部１０５は、ＩＰ電話機Ｂに鍵交換情報を送信してから（Ｓ１１０４）、所定の期間ｎを経過するまでに、ＩＰ電話機Ｂより鍵交換情報を受信しなかった場合（Ｓ１２０８）、所定の期間ｎを前回よりも長くし（ｎ＝ｎ+Δｎ）、ＩＰ電話機Ｂに鍵交換情報を再度送信する（Ｓ１１０４）。この処理を、ＩＰ電話機Ｂから鍵交換情報を受信するまで所定回数繰り返す。そして、所定回数繰り返しても、ＩＰ電話機Ｂから鍵交換情報を受信できなかった場合に、ＩＰ電話機ＢはＶｏＩＰによる暗号通信が不可能であると判断する。この場合、ＶｏＩＰによる暗号通信（Ｓ１１０５〜Ｓ１１０７）は行なわない。

また、上記の実施形態では、発信側のＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ）および受信側のＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ｂ）において、２つのセッション鍵を共有するようにしている。しかし、ＩＰ電話機ＡからＩＰ電話機Ｂへ送信される通話信号を暗復号化するためのセッション鍵と、ＩＰ電話機ＢからＩＰ電話機Ａへ送信される通話信号を暗復号化するためのセッション鍵とを同じセッション鍵とすることで、１つのセッション鍵を共有するようにしてもよい。例えば、ＩＰ電話機Ｂにおいて、鍵生成部１０９が生成したセッション鍵を鍵交換情報に含めてＩＰ電話機Ａに送信するのに代えて、ＩＰ電話機Ａから受信した鍵交換情報に含まれているセッション鍵を鍵交換情報に含めてＩＰ電話機Ａに送信すればよい。この場合、ＩＰ電話機Ａは、主制御部１０５により、ＩＰ電話機Ｂに送信した鍵交換情報に含めたセッション鍵と、ＩＰ電話機Ｂから受信した鍵交換情報に含まれているセッション鍵とが一致するか否かを調べることで、ＩＰ電話機Ｂの認証処理を行うこともできる。

また、上記の実施形態では、呼制御プロトコルとしてＳＩＰを用いた場合を例にとり説明したが、本発明は呼制御手順にＴＴＣ（The Telecommunication Technology Committee）標準のＨ.３２３を用いた場合でも同様に適用可能である。

また、上記の実施形態では、鍵交換情報をＲＴＣＰパケットのＡＰＰサブパケットに格納しているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、鍵交換情報をＲＴＣＰパケットに格納して通話相手へ送信するものであればよい。また、上記の実施形態では、ＲＴＰパケットに格納されている通話信号の暗号化に用いたセッション鍵の識別情報を同じＲＴＰパケットのＳＳＲＣに格納しているが、当該識別情報は当該同じＲＴＰパケットに格納されるものであればよい。

また、上記の実施形態では、ＩＰ電話機を例にとり説明したが、本発明はＩＰ電話機以外のＶｏＩＰ通信装置にも適用可能である。

図３は、本発明の一実施形態の変形例であるＶｏＩＰ中継装置の概略図である。このＶｏＩＰ中継装置１０’は、従来のＩＰ電話機である既存ＩＰ電話機を、本発明の一実施形態であるＩＰ電話機１０に接続するためのＢ２ＢＵＡ（Back to Back User Agent）として機能する。この図において、図１に示すＩＰ電話機１０と異なる点は、音声入出力部１０１、表示制御部１０２、画像入力部１０３およびキー入力部１０４が省略されていることである。その他の構成は、図１に示すＩＰ電話機１０と同様である。

図４は、図３に示すＶｏＩＰ中継装置１０’が、既存ＩＰ電話機２０を図１に示すＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ｂ）に接続するための動作シーケンスを示す図である。ここで、ＩＰ電話機Ｂでの動作シーケンスＳ２３０１〜Ｓ２３１０は、図２に示すＩＰ電話機Ｂでの動作シーケンスＳ１２０１〜Ｓ１２１０と同じである。そこで、既存ＩＰ電話機２０およびＶｏＩＰ中継装置１０’の動作シーケンスについて説明する。

先ず、既存ＩＰ電話機２０は、ユーザよりＩＰ電話機Ｂの電話番号を伴う発呼操作を受付けると（Ｓ２１０１）、ＳＩＰの規定に従い、ＩＰアドレスが登録されているＶｏＩＰ中継装置１０’と呼制御メッセージを交換する。まず、既存ＩＰ電話機２０は、ＩＮＶＩＴＥメッセージにＩＰ電話機Ｂの電話番号を付加して、ＶｏＩＰ中継装置１０’に送信する（Ｓ２１０２）。

ＶｏＩＰ中継装置１０’において、主制御部１０５は、ＬＡＮＩＦ部１１３もしくは無線ＬＡＮＩＦ部１１４、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＳＩＰ処理部１１０を介して、既存ＩＰ電話機２０よりＩＮＶＩＴＥメッセージを受け取ると、例えば図示していない電話番号-ＩＰアドレス変換テーブルを用いて、このＩＮＶＩＴＥメッセージに付加されている電話番号からＩＰ電話機ＢのＩＰアドレスを特定する。そして、ＳＩＰ処理部１１０に、ＩＰアドレスを通知する。これにより、ＳＩＰ処理部１１０は、ＩＮＶＩＴＥメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、ＩＰ電話機Ｂへ送信する（Ｓ２２０１）。

それから、ＶｏＩＰ中継装置１０’において、ＳＩＰ処理部１１０は、ＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４およびＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２を介してＩＰ電話機Ｂより１００Ｔｒｙｉｎｇメッセージ、１８０Ｒｉｎｇｉｎｇメッセージを受け取ると、これらのメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、既存ＩＰ電話機２０に送信する（Ｓ２２０２、Ｓ２２０３）。これを受けて、既存ＩＰ電話機２０は、ＲＢＴを出力する（Ｓ２１０３）。

それから、ＶｏＩＰ中継装置１０’において、ＳＩＰ処理部１１０は、ＩＰ電話機Ｂより２００ＯＫメッセージを受け取ると、このメッセージを、ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部１１２およびＬＡＮＩＦ部１１３あるいは無線ＬＡＮＩＦ部１１４を介して、既存ＩＰ電話機２０に送信する（Ｓ２２０４）。これを受けて、既存ＩＰ電話機２０はＡＣＫメッセージを返す（Ｓ２１０４）。これにより、ＶｏＩＰ通信装置１０’およびＩＰ電話機Ｂ間でＲＴＰによるセッションが確立すると共に、既存ＩＰ電話機ＡおよびＶｏＩＰ通信装置１０’間でＲＴＰによるセッションが確立する（Ｓ２４０１、Ｓ２４０２）。

さて、ＶｏＩＰ通信装置１０’は、ＩＰ電話機Ｂとの間でＲＴＰによるセッションが確立すると、図２に示すＳ１１０４、Ｓ１１０５と同じ処理を行い（Ｓ２２０５、Ｓ２２０６）、ＶｏＩＰ通信装置１０’およびＩＰ電話機Ｂ間の通話信号の暗復号化に用いるセッション鍵を共有する。その後、ＶｏＩＰ通信装置１０’は、既存ＩＰ電話機２０から送られてきた通話信号に対して図２に示すＳ１１０６と同じ処理を行い、暗号化された通話信号をＩＰ電話機Ｂへ送信する（Ｓ２２０７）。また、ＩＰ電話機Ｂから受信した暗号化された通話信号に対して図２に示すＳ１１０７と同じ処理を行い（Ｓ２２０８）、復号化された通話信号を既存ＩＰ電話機２０へ送信する（Ｓ２２０９）。

なお、ここでは、発信側のＩＰ電話機Ａに代えて、既存ＩＰ電話機を収容したＶｏＩＰ通信装置を用いる場合を説明したが、受信側のＩＰ電話機Ｂに代えて、既存ＩＰ電話機を収容したＶｏＩＰ通信装置を用いる場合にも、本発明は同様に適用できる。

図１は本発明の一実施形態が適用されたＩＰ電話機の概略図である。図２は図１に示すＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ａ、ＩＰ電話機Ｂ）による通話のための動作シーケンスを示す図である。図３は本発明の一実施形態の変形例であるＶｏＩＰ中継装置の概略図である。図４は図３に示すＶｏＩＰ中継装置１０’が、既存ＩＰ電話機２０を図１に示すＩＰ電話機１０（ＩＰ電話機Ｂ）に接続するための動作シーケンスを示す図である。

符号の説明

１０・・・ＩＰ電話機、１０’・・・ＶｏＩＰ通信装置、２０・・・既存ＩＰ電話機、１０１・・・音声入出力装置、１０２・・・表示制御部、１０３・・・画像入力部、１０４・・・キー入力部、１０５・・・主制御部、１０６・・・公開鍵暗号系暗復号化部、１０７・・・鍵記憶部、１０８・・・共通鍵暗号系暗復号化部、１０９・・・鍵生成部、１１０・・・ＳＩＰ処理部、１１１・・・ＲＴＰ/ＲＴＣＰ処理部、１１２・・・ＴＣＰ/ＵＤＰ/ＩＰ処理部、１１３・・・ＬＡＮＩＦ部、１１４・・・無線ＬＡＮＩＦ部

Claims

通話信号をＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケット化し、当該ＲＴＰパケットおよびＲＴＰのセッションを制御するためのＲＴＣＰ（RTP Control Protocol）パケットをＩＰ網を介して通話相手へ送信すると共に、前記通話相手より前記ＩＰ網を介してＲＴＰパケットおよびＲＴＣＰパケットを受信し、当該ＲＴＰパケットから通話信号を抽出するＶｏＩＰ（Voice Over IP）通信装置であって、
第１セッション鍵および当該第１セッション鍵の識別情報を前記通話相手の公開鍵を用いて暗号化し、ＲＴＣＰパケットに格納して前記通話相手へ送信すると共に、前記通話相手から受信したＲＴＣＰパケットに格納されている、それぞれ暗号化された第２セッション鍵および当該第２セッション鍵の識別情報を、前記ＶｏＩＰ通信装置の秘密鍵を用いて復号化する鍵交換手段と、
通話信号を前記第１セッション鍵で暗号化し、前記第１セッション鍵の識別情報と共にＲＴＰパケットに格納して、前記通話相手に送信する暗号化手段と、
前記通話相手より受信したＲＴＰパケットに前記第２セッション鍵の識別情報が付与されている場合に、前記鍵交換手段で復号化された前記第２セッション鍵を用いて、当該ＲＴＰパケットに格納されている暗号化された通話信号を復号化する復号化手段と
を有することを特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
請求項１に記載のＶｏＩＰ通信装置であって、
前記鍵交換手段は、前記通話相手の公開鍵を用いて暗号化した前記第１セッション鍵および前記第１セッション鍵の識別情報を、ＲＴＣＰパケットのＡＰＰ（Application-defined RTCP packet）サブパケットに格納して前記通話相手へ送信すると共に、前記通話相手から受信したＲＴＣＰパケットのＡＰＰサブパケットに格納されている、それぞれ暗号化された前記第２セッション鍵および前記第２セッション鍵の識別情報を、前記ＶｏＩＰ通信装置の秘密鍵を用いて復号化すること
を特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
請求項１または２に記載のＶｏＩＰ通信装置であって、
前記暗号化手段は、前記第１セッション鍵の識別情報を、前記通話相手へ送信するＲＴＰパケットのＳＳＲＣ（synchronization source）に格納し、
前記復号化手段は、前記通話相手より受信したＲＴＰパケットのＳＳＲＣから前記第２セッション鍵の識別情報を検出することを特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＶｏＩＰ通信装置であって、
前記鍵交換手段は、
前記ＶｏＩＰ通信装置が発信側である場合に、前記第１セッション鍵、前記第１セッション鍵の識別情報および前記ＶｏＩＰ通信装置の公開鍵を、前記通話相手の公開鍵を用いて暗号化し、ＲＴＣＰパケットに格納して前記通話相手へ送信し、当該送信に対する応答として前記通話相手から受信したＲＴＣＰパケットに格納されている、それぞれ暗号化された前記第２セッション鍵および前記第２セッション鍵の識別情報を、前記ＶｏＩＰ通信装置の秘密鍵を用いて復号化し、
前記ＶｏＩＰ通信装置が受信側である場合に、前記通話相手から受信したＲＴＣＰパケットに格納されている、それぞれ暗号化された前記第２セッション鍵、前記第２セッション鍵の識別情報および前記通話相手の公開鍵を、前記ＶｏＩＰ通信装置の秘密鍵を用いて復号化し、前記受信に対する応答として、当該復号化した前記通話相手の公開鍵を用いて前記第１セッション鍵および前記第１セッション鍵の識別情報を暗号化し、ＲＴＣＰパケットに格納して前記通話相手へ送信すること
を特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
請求項４に記載のＶｏＩＰ通信装置であって、
前記鍵交換手段は、
前記ＶｏＩＰ通信装置が発信側である場合に、それぞれ暗号化された前記第２セッション鍵および前記第２セッション鍵の識別情報を格納したＲＴＣＰパケットを前記通話相手から受信するまで、前記送信を所定回数繰り返すことを特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
請求項５に記載のＶｏＩＰ装置であって、
前記鍵交換手段は、前記送信を繰り返す場合、送信間隔を徐々に長くすることを特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
請求項４に記載のＶｏＩＰ通信装置であって、
前記鍵交換手段は、
前記ＶｏＩＰ通信装置が受信側である場合に、前記通話相手から取得した前記第２のセッション鍵を、前記第１のセッション鍵として、前記通話相手へ送信することを特徴とするＶｏＩＰ通信装置。
ＶｏＩＰ（Voice Over IP）通信装置の暗号通信方法であって、
第１セッション鍵および当該第１セッション鍵の識別情報を通話相手の公開鍵を用いて暗号化し、ＲＴＣＰパケットに格納して前記通話相手へ送信するステップと、
前記通話相手から受信したＲＴＣＰパケットに格納されている、それぞれ暗号化された第２セッション鍵および前記第２セッション鍵の識別情報を、前記ＶｏＩＰ通信装置の秘密鍵を用いて復号化するステップと、
通話信号を前記第１セッション鍵で暗号化し、前記第１セッション鍵の識別情報と共にＲＴＰパケットに格納して、前記通話相手に送信するステップと、
前記通話相手より受信したＲＴＰパケットに前記第２セッション鍵の識別情報が付与されている場合に、復号化された前記第２セッション鍵を用いて、当該ＲＴＰパケットに格納されている暗号化された通話信号を復号化するステップと、を行うこと
を特徴とする暗号通信方法。