JP4495167B2 - 通信装置および認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置間の接続において相互認証を行ったうえで、接続して通信を行う通信装置および認証方法に関するものである。

近年、家庭ネットワークにおいて、追加配線が必要でない無線ＬＡＮや電灯線通信（ＰＬＣ）が普及しはじめている。ところで、この家庭ネットワークに、新たな機器を追加しようとすると、親機となる機器と子機となる新たな機器とで、接続のための初期認証（最初に１度だけ）を行うことが必要になる。これら無線ＬＡＮや電灯線通信（ＰＬＣ）等の通信方法は、開放的なメディアを使用し機器間に干渉があるため、互いに初期接続において相互認証を正しく行わなければ、間違って所定外の機器同士が接続しあってしまう可能性が存在する。

このような相互認証の方法として、共通鍵に基づいた認証方式が一般的に用いられる。例えば、無線ＬＡＮの国際標準であるＩＥＥＥ ８０２．１１ｉでは、以下のような認証方式を規定している（例えば、非特許文献１参照）。図１は、この認証方式のシーケンス図である。認証開始後、端末（ＳＴＡ）１から無線基地局（ＡＰ）２へ認証要求１１を送信する。無線基地局（ＡＰ）２は、認証要求１１を受信するとチャレンジ平文（ＣＴ）１２を作り、端末（ＳＴＡ）１へ返信する。端末（ＳＴＡ）１は、受信したチャレンジ平文１２を自分のもっている共通鍵ＰＳＫで暗号化してチャレンジ暗号文（ＰＳＫ（ＣＴ））１３を無線基地局（ＡＰ）２へ返信する。無線基地局（ＡＰ）２は、受信したチャレンジ暗号文１３を自分のもっている共通鍵ＰＳＫで復号し、復号されたものが端末（ＳＴＡ）１に送ったチャレンジ平文１２中のチャレンジと一致すれば、認証応答（成功）１４を、一致しなければ認証応答（失敗）１４を端末（ＳＴＡ）１へ返信する。ただし、ここで端末（ＳＴＡ）１と無線基地局（ＡＰ）２の共通鍵ＰＳＫは、事前設定あるいは配布され、同じでなければならない。

家庭ネットワークの通信機器の共通鍵の設定・配布方法としては、煩雑な方法ではなく、むしろ、簡易な方法が望ましい。例えば、鍵を事前に通信装置の中に保存しておき、もしくは、鍵生成の手順を通信装置の中につくりこみ、使用者は鍵のコードを入力するだけで対応する鍵を選択するなどの方法が考えられる。このような鍵設定方法にすると、通信装置に備えるべき鍵設定のための入力手段は非常に安価で簡単なもので実現できる。
ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｉ − ２００４、第８章、第３９頁−第４１頁

しかしながら、上記のような共通鍵の設定または配布方法における入力手段が簡素化されると、入力可能なパターン数が減り、選択された鍵が重複して、その結果、偶然に同じ共通鍵をもつ所定外の機器同士間の認証を成功させてしまう可能性が大きくなる。

上記非特許文献１の認証方法では、誤認証回避は考慮されていないので、無線ＬＡＮまたは電灯線通信を使用して干渉範囲内（例えば、隣家）における同じ共通鍵を選択された二台の機器が誤認証して接続してしまうことが発生する。また、いたずらや故意攻撃をすれば、同じ共通鍵を選択するだけで誤認証と接続が行われ、隣家にある機器に対する盗聴やなりすましが簡単に行うことが可能である。

そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、通信装置間の接続における初期認証の際の誤認証を防止することができる通信装置および認証方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信装置は、他の通信装置との接続のための認証を行った上で、前記他の通信装置との間で通信を行う通信装置であって、前記認証動作における状態を、あらかじめ決められた複数の状態の中のいずれかの状態として管理する状態管理手段と、複数の前記状態の中の所定の状態において、他の通信装置から送信される認証に関するメッセージを重複して受信したことを検出する重複検出手段と、前記所定の状態において、所定の時間内に前記重複検出手段によって前記認証に関するメッセージの重複受信が検出されずに前記認証に関するメッセージが１つ受信された場合、前記認証動作を継続し、前記所定の時間内に前記重複検出手段によって前記認証に関するメッセージの重複受信が検出された場合、前記認証動作を中止する認証手段とを備えることを特徴とする。

これによって、通信装置間の接続における初期認証において相互認証を行っている機器を限定し、干渉範囲内において２ペア以上の機器間の認証を避けることができ、また、メッセージのなりすましを不可能にすることができる。したがって、同じ共通鍵を選択することの容易性が高くなるような入力手段の簡素化が行われても、初期認証の際の誤認証を防止することができる。

ここで、複数の前記状態は、認証開始可状態、認証開始不可状態、認証開始状態、認証中状態、認証成功状態、認証失敗状態、および認証完了状態であり、前記状態管理手段は、前記認証動作における状態を、前記認証開始可状態、前記認証開始不可状態、前記認証開始状態、前記認証中状態、前記認証成功状態、前記認証失敗状態、および前記認証完了状態の中のいずれかの状態として管理することが好ましい。

また、前記通信装置は、さらに、前記状態が認証開始可状態である場合に、認証開始操作を受け付ける認証開始受付手段を備え、前記状態管理手段は、前記認証開始受付手段によって前記認証開始操作が受け付けられた場合、前記状態を前記認証開始可状態から前記認証開始状態へ移行し、前記認証手段は、前記状態が前記認証開始状態である場合に、前記認証に関するメッセージを受け付けてもよい。

また、前記通信装置は、さらに、前記状態が認証成功状態である場合に、認証完了操作を受け付ける認証完了受付手段を備え、前記状態管理手段は、前記認証完了受付手段によって前記認証完了操作が受け付けられた場合、前記状態を前記認証成功状態から前記認証完了状態へ移行し、前記認証手段は、前記認証完了受付手段によって前記認証完了操作が受け付けられた場合、認証完了処理を行ってもよい。

また、前記通信装置は、さらに、前記状態が前記認証開始可状態、前記認証開始不可状態、前記認証開始状態、前記認証中状態、前記認証成功状態、前記認証失敗状態、および前記認証完了状態の少なくとも１つである場合に、前記状態を表示する表示手段を備えてもよい。

これによって、間違った認証を進められても、状態の表示、使用者の確認や判断等により誤認証が回避することができる。

また、前記通信装置は、さらに、前記認証開始不可状態、前記認証開始状態、前記認証中状態、前記認証成功状態、前記認証失敗状態、および前記認証完了状態の各状態に対し、それぞれ異なるタイマーで前記所定の時間をあらかじめ設定された初期値により管理し、認証開始後にタイマーの前記初期値を調整するタイマー管理手段を備えてもよい。これによって、認証の効率を向上することができる。

また、前記重複検出手段は、前記状態が前記認証開始状態または前記認証中状態である場合において、所定の前記認証に関するメッセージを重複して受信した場合、受信した前記認証に関するメッセージを送信した他の通信装置へ、前記他の通信装置において認証開始不可状態とすべき時間的長さを示す時間値を含む衝突通知を送信してもよい。これによって、他の通信装置における認証再開時期をコントロールすることができる。

なお、本発明は、このような通信装置として実現することができるだけでなく、このような通信装置が備える特徴的な手段をステップとする認証方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

本発明に係る通信装置によれば、簡易な共通鍵選択装置を有する通信装置の間でも誤認証することなく正確な認証を行うことができる。

また、本発明に係る通信装置によれば、偶然による誤認証だけでなく、故意攻撃による誤認証にも対処することもできる。

なお、本発明を無線ＬＡＮと電灯線通信以外の有線・無線のネットワーク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＥＣＨＯＮＥＴ）に適用することも可能であり、誤認証回避という本発明の効果が得られる。

以下、本発明の各実施の形態について、それぞれ図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る通信装置の構成を示すブロック図である。

通信装置１は、他の通信装置との接続のための初期認証を行った上で、他の通信装置との間で通信を行うための装置であり、図２に示すように認証処理部２０、フェーズ管理部２１、入力部２２、表示部２３、タイマー管理部２４、衝突検出部２５、メッセージバッファ２６、通信処理部２７、暗号鍵記憶部２８、および暗号アルゴリズム部２９を備えている。

認証処理部２０は、接続・認証処理シーケンスを管理・制御し、通信処理部２７に認証に関するメッセージ（以下、認証メッセージともいう）の送受信を指示する。また、認証処理部２０は、暗号鍵記憶部２８からチャレンジの暗号化または復号に必要な共通暗号鍵（共通鍵）を取得し、暗号アルゴリズム部２９を用いてチャレンジの暗号化または復号を行う。さらに、認証処理部２０は、フェーズ管理部２１からフェーズ切替の指示に従って状態を変更し、タイマー管理部２４にタイマーの設定または起動を指示し、その時間経過の通知を受けて所定の処理を行う。また、認証処理部２０は、衝突検出部２５からメッセージバッファ２６における認証メッセージ重複受信に関する通知を受けて衝突処理を行う。

通信処理部２７は、認証処理部２０の指示に従ってメッセージの送受信を行う。暗号鍵記憶部２８は、チャレンジの暗号化または復号に必要な共通鍵を記憶している。フェーズ管理部２１は、入力部２２から指令を受けて、認証処理部２０にフェーズ切替を指示する。タイマー管理部２４は、指定された時点から所定の時間の経過を監視して、その所定時間が経過したら認証処理部２０に通信する。衝突検出部２５は、認証処理部２０から指示を受け、通信処理部２７からメッセージを取得してメッセージバッファ２６に保存し、メッセージが複数になったら、認証処理部２０に通知する。

入力部２２は、外部（使用者）からの指示である、認証開始操作または認証完了操作を受け付ける。入力部２２は、基本的にボタンとする。認証開始可から認証開始への状態切り替え（認証開始操作）はこのボタンを押下することで行われる。また、認証成功から認証完了への状態切り替え（認証完了操作）もこのボタンを押下することより実現される。例えば、ボタン一つだけの場合、認証成功結果への承認および不承認指示を出すには、そのボタンの押す時間の長さまたは回数により区別する。また、ボタン二つの場合、一つは承認、もう一つは不承認の指示を出すことができる。

表示部２３は、認証開始可、認証開始不可、認証開始、認証中、認証成功、認証失敗、認証完了の各状態を表示する。表示部２３は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、およびＬＥＤ３の３つのＬＥＤで構成される。そして、認証開始可は、ＬＥＤ１を点灯で認証開始不可は、ＬＥＤ１点滅で、認証開始は、ＬＥＤ２点灯で、認証中は、ＬＥＤ２点滅で、認証成功は、ＬＥＤ３点滅で、認証失敗は、ＬＥＤ３点灯で、認証完了は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３全て点灯で表示する。なお、表示部２３を構成するＬＥＤの数は３つに限られず、状態を十分に表示できるものであれはよい。例えば、ＬＥＤを１つとして色を３色としても構わない。また、スピーカにより音声表示を補助手段として使用しもよい。通信装置に他のタイプの表示手段（例えば、液晶）を備えている場合には、文字或いは符号で状態を表示しても構わない。また、マスター通信装置とスレーブ装置は、異なるタイプの表示部を備えていれば、それぞれ異なる表示方法を使用してもよい。また、タイマー切れるまでに所定のメッセージまたは指令を受けなければ、それを一つ状態として、例えばＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３全て点滅で表示し、使用者に知らせても構わない。

次に、上記のように構成された通信装置１ａが既に接続されているネットワークに、上記のように構成された別の通信装置１ｂを新たに追加する際に、接続のための初期認証を行う場合の動作について説明する。ここで、ネットワークに既に接続されている通信装置のほうをマスター通信装置という。一方、マスター通信装置との間で認証を行ってネットワークに新たに接続しようとする通信装置のほうをスレーブ通信装置という。

スレーブ通信装置からマスター通信装置へ向けて送信されるメッセージには、接続情報要求、認証要求、チャレンジ暗号文が含まれる。接続情報要求は、マスター通信装置にＩＤや通信パラメータを求めるためのメッセージである。認証要求は、マスター通信装置に認証を求めるためのメッセージであり、スレーブ通信装置のＩＤ情報を含む。チャレンジ暗号文は、共通鍵をもつことを証明するためのメッセージであり、チャレンジが共通鍵で暗号化された情報を含む。

一方、マスター通信装置からスレーブ通信装置へ送信されるメッセージには、報知情報、接続情報応答、チャレンジ平文、認証応答が含まれる。報知情報は、マスター通信装置のＩＤや通信パラメータをスレーブ通信装置に報知するためのメッセージである。接続情報応答は、スレーブ通信装置からの接続情報要求の返事としてマスター通信装置のＩＤや通信パラメータをスレーブ通信装置に通知するためのメッセージである。チャレンジ平文は、スレーブ通信装置が同じ共通鍵をもっているかどうかを試すためのメッセージであり、例えば１２８バイトのランダム的なテキスト情報を含む。認証応答は、認証成功したかどうかを通知するためのメッセージである。ここで、接続情報要求と報知情報は同報通信（ブロードキャスト）で送信される。これ以外のメッセージは全てユニキャスト通信で送信される。これらメッセージの形式は既にＩＥＥＥ ８０１．１１ｉ標準の中で定めている同様なメッセージ形式を使用すればよい。なお、実施する上で、特に無線ＬＡＮ以外の場合は、ＩＥＥＥ ８０１．１１ｉ標準の規定形式に準拠する必要はない。

次に、マスター通信装置およびスレーブ通信装置での認証における共通の状態について図３を用いて説明する。

マスター通信装置およびスレーブ通信装置の何れの通信装置も起動後、通常状態として認証開始可Ｓ１１状態にある。入力部２２からボタン操作（Ｅ２１）より、認証開始可Ｓ１１状態から認証開始Ｓ１２状態へ移行する。認証開始Ｓ１２状態でない限り、認証メッセージの送信も受信も一切しない。認証開始可Ｓ１１状態においては、同報通信で送信された接続情報要求または報知情報を受信する（Ｅ２２）と、認証開始不可Ｓ１３状態へ移り変わる。認証開始不可Ｓ１３状態に入った後、タイマー管理部２４で設定された所定の時間が経過する（Ｅ２３）と、認証開始可Ｓ１１状態へ戻る。認証開始Ｓ１２状態において、マスター通信装置とスレーブ通信装置の間で、報知情報または接続情報要求及び接続情報応答の送受信を行う。この間、タイマー管理部２４で設定された所定の時間内に同類のメッセージを複数受信する（Ｅ２４）と、これらのメッセージを全て廃棄し、認証開始不可Ｓ１３状態へ移り変わる。一方、所定の時間内に全てのメッセージをたった一つ受信する（Ｅ２５）と、認証中Ｓ１４状態へ移行する。認証中Ｓ１４においては、マスター通信装置とスレーブ通信装置の間で、認証要求、チャレンジ平文、チャレンジ暗号文、認証応答との４つのメッセージのやりとりが行われる。この間、タイマー管理部２４で設定された所定の時間内に同類のメッセージを複数受信する（Ｅ２６）と、これらのメッセージを廃棄し、認証開始不可Ｓ１３状態へ移り変わる。認証応答（成功）を送信または受信した（Ｅ２７）通信装置は、認証成功Ｓ１５状態へ移行する。これに対して、認証応答（失敗）を送信または受信した（Ｅ２８）通信装置は、認証失敗Ｓ１６状態へ移り変わる。認証成功Ｓ１５状態にある通信装置において、指定時間内に入力部２２からボタン操作（Ｅ２９）があれば、認証完了Ｓ１７へ状態移行する。そうでなければ（Ｅ３０）、認証が取り消され、認証開始可Ｓ１１に戻る。認証失敗Ｓ１６状態は、タイマー管理部２４で設定された所定の時間経過（Ｅ３１）後、認証開始可Ｓ１１状態に戻る。認証完了Ｓ１７状態も、タイマー管理部２４で設定された所定の時間経過（Ｅ３２）後、認証開始可Ｓ１１状態に戻る。

図４は、実施の形態１の認証シーケンスを示す図である。マスター通信装置１ａは、自身の入力部２２ａのボタンから指令を受けると、自身のタイマー１を起動する。他方、スレーブ通信装置１ｂは、自身の入力部２２ｂのボタンから指令を受けて接続情報要求１１を同報通信で送信すると同時に、自身のタイマー５を起動する。先に認証開始状態に入ったマスター通信装置１ａは、接続情報要求１１を受信して接続情報応答１２をスレーブ通信装置１ｂへ返信する。接続情報応答１２を送出したマスター通信装置１ａは、自身のタイマー２を起動する。ここで、もしタイマー１の有効な内に、スレーブ通信装置１ｂからのみに限らず接続情報要求１１を複数受信すると、認証処理部２０ａは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。

他方、接続情報要求１１を送出したスレーブ通信装置１ｂは、タイマー５の有効な内に、接続情報応答１２を待ち受け、マスター通信装置１ａからのみ限らず接続情報応答１２を複数受信すると、認証処理部２０ｂは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。接続情報応答１２を一つだけ受信した場合には、スレーブ通信装置１ｂは、認証要求１３をマスター通信装置１ａへ返信すると同時に、タイマー６を起動する。

一方、マスター通信装置１ａは、タイマー２の有効な内に、認証要求１３を待ち受け、スレーブ通信装置１ｂからのみ限らず認証要求１３を複数受信すると、認証処理部２０ａは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。スレーブ通信装置１ｂから認証要求１３を一つだけ受信した場合には、マスター通信装置１ａは、チャレンジを含めたチャレンジ平文１４をスレーブ通信装置１へ返信すると同時に、タイマー３を起動する。

他方、スレーブ通信装置１ｂは、タイマー６の有効な内に、チャレンジ平文１４を待ち受け、マスター通信装置１ａからのみ限らずチャレンジ平文１４を複数受信すると、認証処理部２０ｂは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。チャレンジ平文１４を一つだけ受信した場合には、スレーブ通信装置１ｂは、暗号鍵記憶部２８ｂに記憶されている共通鍵でチャレンジを暗号化してチャレンジ暗号文１５をマスター通信装置１ａへ返信すると同時に、タイマー６を起動する。

一方、マスター通信装置１ａは、タイマー３の有効な内に、チャレンジ暗号文１５を待ち受け、スレーブ通信装置１ｂからのみ限らずチャレンジ暗号文１５を複数受信すると、認証処理部２０ａは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。スレーブ通信装置１ｂからチャレンジ暗号文１５を一つだけ受信した場合には、マスター通信装置１ａは、チャレンジ暗号文１５から暗号化された暗号文を取り出し、暗号鍵記憶部２８ａに記憶されている共通鍵で復号化し、復号化されたチャレンジがチャレンジ平文１４で送ったチャレンジと一致すれば、認証応答（成功）１６をスレーブ通信装置１ｂへ送信すると同時に、タイマー４を起動する。そうでなければ、認証応答（失敗）１６をスレーブ通信装置１ｂへ送信すると同時に、認証失敗状態に移り変わる。

他方、スレーブ通信装置１ｂは、タイマー７の有効な内に、認証応答１６を待ち受け、マスター通信装置１ａからのみ限らず認証応答１６を複数受信すると、認証処理部２０ｂは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。認証応答（成功）１６を一つだけ受信した場合には、スレーブ通信装置１ｂは、タイマー８を起動する。認証応答（失敗）１６を一つだけ受信した場合には、認証失敗状態に移り変わる。

一方、マスター通信装置１ａは、タイマー４の有効な内に、自身の入力部２２ａのボタンから入力を受けると、認証成功が認められたとして、認証完了状態に移行する。同じく、スレーブ通信装置１ｂも、タイマー８の有効な内に、自身の入力部２２ｂのボタンから入力を受けると、認証成功が認められたとして、認証完了状態に移行する。なお、タイマーが切れるまでに所定のメッセージを相手から受信しないと、メッセージ再送を行わず、認証をそのまま中止し、認証開始可状態に戻る。

認証成功状態にあるマスター通信装置とスレーブ通信装置は、それぞれタイマー４とタイマー８が切れるまでに、入力部２２のボタンから外部指令を待ち受ける。承認指令（例えば、ボタン一回押し）を受ければ、認証完了状態に移行する。不承認指令（例えば、ボタン連続押し）を受ければ、もしくは、何も指令を受けなければ、認証未完了として認証開始可状態に戻る。

以上の認証過程において、各タイマーの設定は認証の効率に関して非常に重要である。このタイマーの設定変更方法について説明する。

まず、タイマー１乃至タイマー３、タイマー５乃至タイマー７の何れの初期値も全て同じ値（ｔ０）に設定する。ｔ０は、マスター通信装置１ａとスレーブ通信装置１ｂが離されて設置されている場合、使用者が入力部２２のボタンをそれぞれ押すために両者間で移動に要する時間より大きい値を設定する。通常、数秒から１分間以内の値とする。なお、ｔ０の値の設定変更は使用者による外部からの操作でも可能である。

その後、図５に示すように、マスター通信装置１ａにおいて、タイマー１がスタートして切れる前のｔ１時間内に接続情報要求１１を受信したとすると、タイマー管理部２４ａは、タイマー２とタイマー３の初期値を（ｔ１＋α）に変更する。同様に、スレーブ通信装置１ｂにおいても、タイマー５がスタートして切れる前のｔ２時間内に接続情報応答１２を受信したとすると、タイマー管理部２４ｂは、タイマー６とタイマー７の初期値を（ｔ２＋α）に変更する。なお、αはＭＡＣ層におけるフレーム送信衝突を回避するためのバックオフ時間の最大値とする。

また、タイマー４とタイマー８についても、使用者による状態確認と移動時間を考慮し、ｔ０と同じ値或いは別の値に設定する。

以上のように、本実施の形態では、使用者がマスター通信装置１ａにおいてスレーブ通信装置１ｂより先にボタンを押して認証開始状態に移行させて認証を行うことを前提としている。この方法の特徴は、マスター通信装置１ａは報知情報を同報通信で送信する必要がなく、スレーブ通信装置１ｂとしては報知情報を送信されても受信しないことである。よって、報知情報を用いたなりすましの発生を抑えることができる。

なお、本実施の形態では、接続情報要求１１だけを同報通信で送信しているので、その他のメッセージにおいて同報通信を受信すると、認証処理部２０は認証を中止し、認証開始不可状態に移行するとしても構わない。

また、本実施の形態において、通信処理部２７は、認証メッセージの送受信を例えば１６ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）パルス振幅変調方式等のノイズに弱い変復調方式を用いて行っても構わない。これによって、他の通信装置では、復調することができないので、誤認証を防止することができる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２の認証シーケンスを示す図である。通信装置の構成、使用されるメッセージ、および、マスター通信装置とスレーブ通信装置の認証における共通の状態に関しては、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

マスター通信装置１ａは、自身の入力部２２ａのボタンから指令を受けると、報知情報１０を同報通信で送出すると同時に、自身のタイマー２を起動する。

他方、スレーブ通信装置１ｂは、自身のタイマー５を起動し、マスター通信装置１ａからの報知情報１０を待ち受ける。スレーブ通信装置１ｂは、タイマー５の有効な内に、マスター通信装置１ａからのみ限らず報知情報１０を複数受信すると、認証処理部２０ｂは認証を中止し、認証開始不可状態に移り変わる。報知情報１０を一つだけ受信した場合には、スレーブ通信装置１ｂは、認証要求１３をマスター通信装置１ａへ返信すると同時に、タイマー６を起動する。これ以降のステップは、上記実施の形態１の中に記述したステップと同様なので、ここで記述を省略する。

次に、本実施の形態でのタイマーの設定変更方法について説明する。なお、タイマーの初期値の設定については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

初期値の設定後、図７に示すように、マスター通信装置１ａにおいて、タイマー２がスタートして切れる前のｔ１時間内に認証要求１３を受信したとすると、タイマー管理部２４ａは、タイマー３の初期値を（ｔ１＋α）に変更する。同様に、スレーブ通信装置１ｂにおいて、タイマー５がスタートして切れる前のｔ２時間内に報知情報１０を受信したとすると、タイマー管理部２４ｂは、タイマー６とタイマー７の初期値を（ｔ２＋α）に変更する。なお、αはＭＡＣ層におけるフレーム送信衝突を回避するためのバックオフ時間の最大値とする。

以上のように、本実施の形態では、使用者がスレーブ通信装置１ｂにおいてマスター通信装置１ａより先にボタンを押して認証開始状態に移行させて認証を行うことを前提としている。この方法の特徴は、スレーブ通信装置１ｂは接続要求情報を同報通信で送信する必要がなく、マスター通信装置１ａとしては接続要求情報を送信されても受信しないことである。よって、接続要求情報を用いたなりすましの発生を抑えることができる。

（実施の形態３）
図８および図９は、実施の形態３の認証シーケンスを示す図である。通信装置の構成、使用されるメッセージ、および、マスター通信装置とスレーブ通信装置の認証における共通の状態に関しては、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

マスター通信装置１ａは、自身の入力部２２ａのボタンから指令を受けると、直ちに報知情報１０を同報通信で送出する。他方、スレーブ通信装置１ｂは、自身の入力部２２ｂのボタンから指令を受けると、直ちに接続情報要求１１を同報通信で送出する。図８の例では、マスター通信装置１ａのほうでスレーブ通信装置１ｂより先に入力部２２のボタンから入力を受けた場合の認証シーケンスを示している。この場合、マスター通信装置１ａから報知情報１０を同報通信で送信されても、スレーブ通信装置１ｂはまだ認証開始状態でないため、報知情報１０は無視される。これ以降のステップは、上記実施の形態１の中に記述したステップと同様なので、ここで記述を省略する。

また、図９の例では、スレーブ通信装置１ｂのほうでマスター通信装置１ａより先に入力部のボタン２２から入力を受けた場合の認証シーケンスを示している。この場合、スレーブ通信装置１ｂから接続情報要求１１を同報通信で送信されても、マスター通信装置１ａは、まだ認証開始状態でないため、接続情報要求１１は無視される。また、マスター通信装置１ａにおいて、タイマー１の有効な内に、認証要求１３をたった一つ受信すると、タイマー２ではなくタイマー３を起動する。これ以降のステップは、上記実施の形態１の中に記述したステップと同様なので、ここで記述を省略する。

なお、本実施の形態についても、上記実施の形態１、２と同様の方法でタイマー初期値の変更を行うことができる。

以上のように、本実施の形態では、使用者がマスター通信装置１ａとスレーブ通信装置１ｂとどちらで先にボタンを押して認証開始状態に移行させても認証を確実に行うことができる。

なお、上記実施の形態１、実施の形態２、および実施の形態３において、さらに以下の処理を行ってもよい。

マスター通信装置１ａまたはスレーブ通信装置１ｂは、認証開始と認証中の状態において、タイマーが切れるまでに同類のメッセージを複数受信すると、そのメッセージの送信元へ、例えば図１０に示すような衝突通知１７を送信する。衝突通知１７の形式は、通常ＭＡＣ層フレームの形式を使用し、特別なのは時間値（Ｔｂ）１０２というフィールドである。衝突通知１７を受信した通信装置は、直ちに認証を中止し、自ら認証開始不可状態に移り変わる。認証開始不可状態の時間的長さは、衝突通知１７に含まれる時間値（Ｔｂ）１０２で決められ、Ｔｂが経つと、認証開始可状態に戻る。そうすることにより、メッセージを複数受信した通信装置は、相手の認証再開時期をコントロールすることができる。

また、図２に示したブロック図の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。このＬＳＩは１チップ化されても良いし、複数チップ化されても良い。（例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていても良い。）ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。

本発明に係る通信装置は、所定通信装置相手以外の通信装置と信号干渉による誤認証や誤接続を防止することができ、例えば家庭無線ＬＡＮや電灯線通信の装置間の初期接続時の認証方式として有用である。また、他のタイプの有線・無線ネットワーク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＥＣＨＯＮＥＴ等）の装置間の認証にも応用できる。

図１は従来の認証シーケンス図である。 図２は本発明に係る通信装置の構成を示すブロック図である。 図３は通信装置共通の状態遷移図である。 図４は本発明の実施の形態１の認証シーケンス図である。 図５は本発明の実施の形態１のタイマー設定を示す図である。 図６は本発明の実施の形態２の認証シーケンス図である。 図７は本発明の実施の形態２のタイマー設定を示す図である。 図８は本発明の実施の形態３の認証シーケンス図である。 図９は本発明の実施の形態３の認証シーケンス図である。 図１０は衝突通知形式を示す図である。

符号の説明

１ 通信装置
１ａ マスター通信装置
１ｂ スレーブ通信装置
１０ 報知情報
１１ 接続情報要求
１２ 接続情報応答
１３ 認証要求
１４ チャレンジ平文
１５ チャレンジ暗号文
１６ 認証応答
１７ 衝突通知

Claims (18)

1. 認証を要求している他の通信装置から受信した、認証処理に関する認証メッセージに基づいて、前記他の通信装置を認証するか否かを判断する通信装置であって、
   前記他の通信装置との間で、前記認証メッセージを送受信する送受信部と、
   外部からの指示により認証処理が開始される度に前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受け付ける受付期間を１回設定して、前記受付期間に受信した前記認証メッセージの数が一つであるか、２以上であるかを判定し、前記認証メッセージの数が一つの場合は受信した前記認証メッセージに応じて認証処理を継続し、前記認証メッセージの数が２以上の場合は受信した２以上の前記認証メッセージを送信したいずれの前記他の通信装置も認証しないと判断する認証処理部と
   を備える通信装置。
2. 前記通信装置は、
   前記送受信部において正しく受信された前記認証メッセージの数が２以上になったことを検出すると、前記認証メッセージの数が２以上になったことを前記認証処理部に通知する検出部をさらに備える
   請求項１記載の通信装置。
3. 前記認証メッセージは複数の種類が規定されており、
   前記認証処理部は、認証処理が開始される毎に前記認証メッセージの種類毎に１回の前記受付期間を設定する
   請求項１記載の通信装置。
4. 複数の種類の前記認証メッセージの一種類は、自通信装置のＩＤ情報を含む接続情報応答を送信することを要求する接続情報要求であり、
   前記認証処理部は、前記他の通信装置から送信された前記接続情報要求を受け付ける前記受付期間として第１の受付期間を設定し、前記第１の受付期間に受信した前記接続情報要求の数が一つの場合は、前記接続情報要求に対する応答として前記接続情報応答を前記送受信部に送信させる
   請求項３記載の通信装置。
5. 認証開始の指示が入力される入力部をさらに備え、
   前記第１の受付期間は、前記入力部において認証開始の指示が入力された場合に開始され、開始から所定の時間経過後に終了する
   請求項４記載の通信装置。
6. 複数種類の前記認証メッセージの一種類は、認証の要求を示す認証要求であり、
   前記認証処理部は、前記他の通信装置から送信された前記認証要求を受け付ける前記受付期間として第２の受付期間を設定し、前記第２の受付期間に受信した前記認証要求の数が一つの場合は、前記認証要求に対する応答として暗号化されていないテキスト情報であるチャレンジを含んだチャレンジ平文を前記送受信部に送信させる
   請求項４記載の通信装置。
7. 前記通信装置は、共通鍵を記憶した鍵記憶部をさらに備え、
   複数種類の前記認証メッセージの一種類は、前記チャレンジ平文に対する応答である暗号化された前記チャレンジを含んだチャレンジ暗号文であり、
   前記認証処理部は、前記他の通信装置から送信された前記チャレンジ暗号文を受け付ける前記受付期間として第３の受付期間を設定し、前記第３の受付期間に受信した前記チャレンジ暗号文の数が一つの場合は、前記他の通信装置から受信した前記チャレンジ暗号文に含まれる前記暗号化されたチャレンジを前記鍵記憶部に記憶された共通鍵を用いて復号して、復号化されたチャレンジが前記チャレンジ平文に含まれたチャレンジと一致するか否かを判断し、一致すれば認証が成功したことを示す情報を含んだ認証応答を前記送受信部に送信させ、一致しなければ認証が失敗したことを示す情報を含んだ認証応答を前記送受信部に送信させる
   請求項６記載の通信装置。
8. 他の通信装置に対して認証を要求する際に、予め規定された認証メッセージを受信する通信装置であって、
   前記他の通信装置との間で、前記認証メッセージを送受信する送受信部と、
   外部からの指示により認証処理が開始される度に前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受け付ける受付期間を１回設定して、前記受付期間に受信した前記認証メッセージの数が一つであるか、２以上であるかを判定し、前記認証メッセージの数が一つの場合は受信した前記認証メッセージに応じて認証を要求する処理を継続し、前記認証メッセージの数が２以上の場合は受信した２以上の前記認証メッセージを送信したいずれの前記他の通信装置に対しても認証を要求する処理を中止する認証処理部と
   を備える通信装置。
9. 前記通信装置は、
   前記送受信部において受信された前記認証メッセージの数が２以上になったことを検出すると、前記認証メッセージの数が２以上になったことを前記認証処理部に通知する検出部をさらに備える
   請求項８記載の通信装置。
10. 前記認証メッセージは複数の種類が規定されており、
    前記認証処理部は、認証処理が開始される度に前記認証メッセージの種類毎に１回の前記受付期間を設定する
    請求項８記載の通信装置。
11. 複数の種類の前記認証メッセージの一種類は、自通信装置のＩＤ情報を含む接続情報応答を送信することを要求する接続情報要求であり、
    前記認証処理部は、前記他の通信装置から送信された前記接続情報応答を受け付ける前記受付期間として第１の受付期間を設定し、前記第１の受付期間に受信した前記接続情報要求の数が一つの場合は、前記接続情報要求に対する応答として前記接続情報応答を前記送受信部に送信させる
    請求項１０記載の通信装置。
12. 認証開始の指示が入力される入力部をさらに備え、
    前記第１の受付期間は、前記入力部において認証開始の指示が入力された場合に開始され、開始から所定の時間経過後に終了する
    請求項１１記載の通信装置。
13. 前記通信装置は、共通鍵を記憶した鍵記憶部をさらに備え、
    複数種類の前記認証メッセージの一種類は、暗号化されていないテキスト情報であるチャレンジを含んだチャレンジ平文であり、
    前記認証処理部は、前記他の通信装置から送信された前記チャレンジ平文を受け付ける前記受付期間として第２の受付期間を設定し、前記第２の受付期間に受信した前記チャレンジ平文の数が１つの場合は、前記他の通信装置から受信した前記チャレンジ平文に対する応答として、前記他の通信装置から受信した前記チャレンジ平文に含まれる前記チャレンジを前記鍵記憶部に記憶された共通鍵を用いて暗号化して、暗号化したチャレンジを含むチャレンジ暗号文を前記送受信部に送信させる
    請求項１１記載の通信装置。
14. 複数種類の前記認証メッセージの一種類は、認証が成功したか否かを示す情報を含んだ認証応答であり、
    前記認証処理部は、前記他の通信装置から送信された前記認証応答を受け付ける前記受付期間として第３の受付期間を設定し、前記第３の受付期間に受信した前記認証応答の数が一つの場合は、前記他の通信装置から受信した前記認証応答に含まれる認証が成功したか否かを示す情報に基づいて以降の処理を行う
    請求項１３記載の通信装置。
15. 認証を要求している他の通信装置から受信した、認証処理に関する認証メッセージに基づいて、前記他の通信装置を認証するか否かを判断する通信装置が行う認証方法であって、
    外部からの指示により認証処理が開始される度に前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受け付ける受付期間を１回設定し、
    前記受付期間において前記他の通信装置から前記認証メッセージを受信し、
    前記他の通信装置から前記認証メッセージを受信した後も、前記受付期間が終了するまでは、前記認証メッセージを待ち受け、
    前記受付期間に受信した前記認証メッセージの数が一つであるか、２以上であるかを判定し、前記認証メッセージの数が一つの場合は受信した前記認証メッセージに応じて認証処理を継続し、前記認証メッセージの数が２以上の場合は受信した２以上の前記認証メッセージを送信したいずれの前記他の通信装置も認証しないと判断する認証方法。
16. 他の通信装置に対して認証を要求する際に、予め規定された認証メッセージを受信する通信装置が行う認証要求方法であって、
    外部からの指示により認証処理が開始される度に前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受け付ける受付期間を１回設定し、
    前記受付期間において前記他の通信装置から前記認証メッセージを受信し、
    前記他の通信装置から前記認証メッセージを受信した後も、前記受付期間が終了するまでは、前記認証メッセージを待ち受け、
    前記受付期間に受信した前記認証メッセージの数が一つであるか、２以上であるかを判定し、前記認証メッセージの数が一つの場合は受信した前記認証メッセージに応じて認証を要求する処理を継続し、前記認証メッセージの数が２以上の場合は受信した２以上の前記認証メッセージを送信したいずれの前記他の通信装置に対しても認証を要求する処理を中止する認証要求方法。
17. 認証を要求している他の通信装置から受信した、認証処理に関する認証メッセージに基づいて、前記他の通信装置を認証するか否かを判断する通信装置に用いられる集積回路であって、
    外部からの指示により認証処理が開始される度に前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受け付ける受付期間を１回設定し、前記通信装置が備える送受信部において前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受信した後も、前記受付期間が終了するまでは、前記認証メッセージを待ち受け、前記送受信部において前記受付期間に受信した前記認証メッセージの数が一つであるか、２以上であるかを判定し、前記認証メッセージの数が一つの場合は受信した前記認証メッセージに応じて認証処理を継続し、前記認証メッセージの数が２以上の場合は受信した２以上の前記認証メッセージを送信したいずれの前記他の通信装置も認証しないと判断する認証処理部を備える集積回路。
18. 他の通信装置に対して認証を要求する際に、予め規定された認証メッセージを受信する通信装置に用いられる集積回路であって、
    外部からの指示により認証処理が開始される度に前記他の通信装置から送信された前記認証メッセージを受け付ける受付期間を１回設定し、前記通信装置が備える送受信部において前記他の通信装置から前記認証メッセージを受信した後も、前記受付期間が終了するまでは、前記認証メッセージを待ち受けに受信した前記認証メッセージの数が一つであるか、２以上であるかを判定し、前記認証メッセージの数が一つの場合は受信した前記認証メッセージに応じて認証を要求する処理を継続し、前記認証メッセージの数が２以上の場合は受信した２以上の前記認証メッセージを送信したいずれの前記他の通信装置に対しても認証を要求する処理を中止する認証処理部を備える集積回路。

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