JP4946121B2 - 認証中継装置、認証中継システム、及び認証中継方法 - Google Patents

Description

本発明は、親機と子機から構成されるネットワークで、ユーザにあまり手間をかけず、子機をネットワークに登録する際、親機と登録する子機の間で、通信範囲を通常より制限された登録メッセージを交換するネットワークにおいて、親機と登録する子機の間の通信範囲の制限された登録メッセージの双方または一方が届かない場合に子機のネットワーク登録を補助する認証中継装置、認証中継システム、及び認証中継方法に関するものである。

無線ＬＡＮや電力線通信（ＰＬＣ）などのような通信ネットワークは１台の親機と複数の子機という要素から構成される。子機とは、データ送受信を行う一般の通信装置である。親機とは、子機のネットワークへのアクセス制御などのような、ネットワークの管理を行う装置である。ネットワークによって、親機となる装置は、この役割のための専用の機器であってもよく、一般のデータ送受信とネットワーク管理を兼ねる１つの子機であっても良い。無線ＬＡＮの典型的な構成は、親機の役割を担うアクセスポイントと子機となる無線端末からなる。ＰＬＣは電源供給のために用いるケーブル上でのデータ通信を可能にする技術である。家庭内の電気機器にＰＬＣモデムを搭載することで、通信専用ネットワークケーブルを使用せず、電源ケーブルをコンセントにつなぐだけで、家庭内の通信範囲内のコンセントにつないでいる他の機器とのデータ通信ができる。

一般の有線ネットワークと比べると、無線ＬＡＮやＰＬＣ技術を使用するネットワーク
は悪意の第３者により盗聴しやすい。この問題を防ぐため通信の暗号化を使用することができる。無線ＬＡＮやＰＬＣにおいて、ネットワーク鍵（グループ鍵）におけるリンク層
上での暗号化が使われている。この場合、ある子機は、他の子機から送られたメッセージの解読、または他の子機へ送信するメッセージの暗号化のため、この鍵を持たなければならない。

従来、各子機でのネットワーク鍵設定はユーザの手動作業で行う。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮにおいて、ＷＥＰキーと呼ばれるネットワーク鍵をアクセスポイントと、その無線ＬＡＮ上で使用したい無線端末に入力しなければならない。しかし、このような手動設定はユーザに手間をかける面倒な作業であり、ＰＣの設定に慣れていないユーザにとってやりにくい。

（特許文献１）では、ユーザにあまり手間をかけない、無線ＬＡＮにおける端末の追加方式を提案している。この方式によると、ボタン押下などだけの単純な作業でネットワーク設定を行い、ＷＥＰ鍵の入力が不要となる。図９は従来の技術を示す図、図１０は従来の技術を示す図である。図９と図１０でこの方式を簡単に説明する。

この方式によると、親機と追加したい子機においてボタンを押下することで子機の設定を自動的に行われる。設定の際、親機から子機へＷＥＰキーの情報を無線通信で送信する。

追加する子機以外へのＷＥＰキーの漏洩を防ぐため、通常の通信より非常に狭い範囲しか届かないようにＷＥＰキーの情報を送る。そのため、設定の時に子機を図９のように親機に近い位置に置かなければならない。例えば、無線ＬＡＮインターフェースを持つノートＰＣを設定する場合、ノートＰＣをアクセスポイントの近くに移動しなければならない。設定が完了した後、子機を図１０のように、通常通信範囲エリア内であれば、親機から離して使用しても良い。

無線ＬＡＮにおいては電波の強度を調整することで、メッセージの到達範囲を制限することができる。ＰＬＣネットワークにおいても、データ送信に使う変調方式または送信パワーを変更することにより、同じようにメッセージの到達範囲を切り替えることができる。

また、（特許文献２）においては、親機と子機からなるコードレス電話システムにおいて、ユーザにとって簡単にできる子機増設（新しい子機を親機に登録する）方法を提案している。この方式によると、登録済みの子機におけるユーザの操作で親機を登録モードに移行させて、親機から登録信号を送信する。増設する子機におけるユーザの操作で親機からの登録信号を受信させて、親機に確認信号を返す。
特開２００４−２１５２３２号公報 特許第３１９０８３２号公報

（特許文献１）記載の方式に次の問題がある。設定時にはメッセージの通信範囲が狭くなっているため、親機と子機を直近させなければならない。図１１は従来の技術の課題を示す図である。図１１のように、親機と子機が離れていた状態での設定ができず、いずれかを対向機の近くに移動させなければ設定ができない。しかし、例えば親機が分電盤や天井などのように届きにくい所に固定される時や、子機が大型の機器であった場合、親機と子機を直近させることが不便または不可能である。

また（特許文献２）記載の方式において、追加したい子機と親機の間の距離についてとくに制限されていないが、親機と子機の間の設定時の信号は安全な通信路で交換されていないため、悪意の第３者による盗聴などの危険性がある。

本発明は、親機と登録したい子機が離れていても、安全に子機登録ができるよう、認証中継装置、認証中継システム、及び認証中継方法を提案する。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、第１の通信装置（例えば２１０）が当該第１の通信装置と異なる第２の通信装置（例えば２２０）を認証する処理を中継する認証中継装置（１００）であって、第１の通信装置と共有する第１の鍵（Ｋ１）を記憶する記憶部（１０３）と、第１の鍵と異なる第２の鍵（Ｋ２）に関する情報を、記憶部に記憶された第１の鍵で暗号化する暗号化部（１０１）と、暗号化部により暗号化された第２の鍵に関する情報を、第１の通信装置に送信するとともに、第２の鍵に関する情報を第２の通信装置に送信する中継部（１０５）と備えたことを特徴とする。

この構成によれば、第２の鍵に関する情報が、第１の鍵で暗号化されて、第１の通信装置に送信されるので、第１の通信装置と第２の通信装置が離れていても、第２の鍵に関する情報を第三者に知られることなく、第１の通信装置及び第２の通信装置間で中継することが出来る。これにより、セキュリティを確保しながら、第１の通信装置と第２の通信装置との間で同じ鍵を共有することが出来るので、第１の通信装置に対して第２の通信装置を安全に認証することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、暗号化部（１０１）は、前記第２の鍵に関する情報を認証鍵で暗号化し、中継部（１０５）は、前記認証鍵で暗号化された第２の鍵に関する情報を前記第２の通信装置（例えば２２０）に送信することを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、暗号化部（１０１）は、更に、第２の通信装置のアドレス情報（例えばＭＡＣアドレス）を、記憶部に記憶された第１の鍵（Ｋ１）で暗号化し、中継部（１０５）は、更に、暗号化部により暗号化されたアドレス情報を、第１の通信装置（例えば２１０）に送信するとともに、前記第１の通信装置のアドレス情報を第２の通信装置（例えば２２０）に送信することを特徴とする。

この構成によれば、第１の通信装置と第２の通信装置は、セキュリティを確保しながら、第２の鍵と共にアドレス情報を共有することが出来るので、第１、２の通信装置は安全に通信することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、中継部（１０５）は、第１の通信装置（例えば２１０）と第２の通信装置（例えば２２０）とに、電力線（２５０）を介して情報を送信することを特徴とする。

この構成によれば、第１の通信装置及び第２の通信装置の一方が分電盤や天井などに電力線周りに固定されたとしても、第１の通信装置及び第２の通信装置は、セキュリティを確保しながら、同じ鍵を共有することが出来るので、第１の通信装置及び第２の通信装置は、電力線を介して安全に通信することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、親機が子機を認証する処理を中継する認証中継システムであって、親機として機能する第１の通信装置（２１０）と、子機として機能する第２の通信装置（２２０）と、第１ないし第４いずれかの発明に係る認証中継装置（１００）とを備え、第２の通信装置は、認証中継装置に対する通信範囲が、当該第２の通信装置に対する認証中継装置の通信範囲より狭くなるように、通信範囲を制御する通信範囲制御部（１０４）を有することを特徴とする。

この構成によれば、認証中継装置の周りに第２の通信装置が複数あったとしても、自分の通信範囲にない第２の通信装置が認証されないので、認証中継装置から比較的遠い位置に配置された第２の通信装置による認証を防止することが出来る。これにより、例えば隣家や悪意の第三者が使用する第２の通信装置による、思わぬ認証を防止することが出来るので、セキュリティを向上させることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１の通信装置が当該第１の通信装置と異なる第２の通信装置を認証する処理を中継する認証中継方法であって、第１の通信装置と共有する第１の鍵で、第１の鍵と異なる第２の鍵に関する情報を暗号化し、暗号化された第２の鍵に関する情報を、第１の通信装置に送信するとともに、第２の鍵に関する情報を第２の通信装置との間に送信することを特徴とする。

この構成によれば、第２の鍵に関する情報が、第１の鍵で暗号化されて、第１の通信装置と第２の通信装置との間で中継されるので、第１の通信装置と第２の通信装置が離れていても、第２の鍵に関する情報を第三者に知られることなく、第１の通信装置及び第２の通信装置間で中継することが出来る。これにより、セキュリティを確保しながら、第１の通信装置と第２の通信装置との間で同じ鍵を共有することが出来るので、第１の通信装置に対して第２の通信装置を安全に認証することが出来る。なお、括弧内の番号などは、本発明の理解を助けるために、図面における対応する要素を便宜的に示すものである。従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではなく、本発明をこの符号の記載により解釈すべきではない。

本発明の認証中継装置、認証中継システム、及び認証中継方法によれば、親機と子機が離れていて登録メッセージが直接に届かなくても、子機の親機への登録が可能となり、親機が子機へ安全にネットワーク鍵を配布できるように親機と子機の間の共通鍵の設定ができる。

（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

図３は、本発明の実施の形態１と２における代理登録装置が適用されるネットワークシステムの構成を示すブロック図を示す。図３のネットワークは、電力線通信（ＰＬＣ）を使用する。図３においては、親機２１０、子機２２０と本発明の代理登録装置１００、およびそれぞれの通常通信範囲エリア２６０、２７０、２８０を示す。親機２１０、子機２２０と代理登録装置１００は電力線通信ができるようにＰＬＣモデムを搭載し、電源ケーブルで家庭の電力網２５０につないでいる。ここで、親機２１０は分電盤に設けられているとする。

なお、代理登録装置１００は、認証中継装置の一例であり、親機２１０は第１の通信装置の一例であり、子機２２０は第２の通信装置の一例である。親機２１０の機能とは、親機２１０と子機２２０とで構成されたネットワークにおける通信装置間の通信を管理する機能をいい、例えば、ビーコンなどの同期信号による通信装置間の同期をとることや、通信装置間の通信に関するスケジューリングを行うことなどである。一方、子機２２０の機能とは、親機２１０の管理下で他の通信装置と通信する機能をいう。

親機２１０、子機２２０および代理登録装置１００は、通常の通信範囲または制限された通信範囲で、メッセージを送信できる。通常の通信範囲は一般のデータ通信のために使用し、制限された通信範囲は登録メッセージを送信する際に使用する。メッセージの通信範囲を制限することで、例えばある機器から同じ電源壁コンセントに差し込まれる機器だけにメッセージを送信することができるようになり、悪意の第３者へのデータ漏洩を防いで、セキュリティを高める。登録の時に子機２２０は鍵情報を交換するため暗号通信が可能となり、登録後通常通信範囲エリアでメッセージを送信してもデータ漏洩を防ぐことができる。ＰＬＣネットワークにおいて変調方式または送信パワーを変えることで、送信メッセージの通信範囲を制限することが可能である。

図３でのネットワーク構成においては、親機２１０、子機２２０と代理登録装置１００各機器はその他の機器の通常通信範囲エリア内にある。例えば、図３のＰＬＣネットワークは住宅にあると仮定すると、住宅の大きさなどにやや異なることがあるが、一般の場合だと、機器は同じ家庭内のどこかのコンセントにつないでいたら、他の機器の通常通信範囲エリア内にあると考えても良い。

図４は本発明の実施の形態１と２における代理登録装置が適用されるネットワークシステムの構成を示すブロック図である。図４においては、図３のと同じネットワーク構成において、通信範囲を制限される場合のエリアを示す。図４から分かるように、子機および代理登録装置は親機の通信範囲制限エリアの外にある。また、子機と代理登録装置はお互いの通信範囲制限エリア内にある。ネットワークは例えば住宅内にあると仮定すると、子機２２０と代理登録装置１００はある部屋の同じ壁コンセントに差し込まれ、親機２１０は別の部屋にある場合であると考えられる。

代理登録装置１００は、子機２２０の親機２１０への登録を補助する本発明の代理登録認証装置である。

図１は、本発明の実施の形態１と２における代理登録装置の構成を示すブロック図を示す。この代理登録装置１００は、通信インターフェース機能を内蔵しネットワークへのメッセージ送受信を可能とする通信部１０５、各機能部に処理の指示を行い、通信部１０５で受信したメッセージを解析し、親機２１０または子機２２０へ送信するメッセージを作成して通信部１０５に渡す親子機対応制御部１０１、ユーザからの登録開始命令を受け取る入力部１０２、鍵情報を記憶する記憶部１０３、通信部１０５が送出するパケットの宛先に応じてそのパケットの送信範囲を切り替える通信範囲切り替え部１０４、通信部１０５が送出するパケットの宛先に応じてそのパケットの送信範囲を決定し、通信切り替え部１０４に指示する通信範囲決定部１０７、を備えている。図１においては、通信範囲決定部１０７は親子機対応制御部１０１の構成の一部であると示すが、そうではなくてもよい。また、図１においては、入力部１０２とユーザの間のインターフェースとして押しボタン１０６を示すが、他のインターフェースを使用しても良い。また、代理登録装置１００は、この役割のための専用機器であっても良く、子機の役割を兼ねる機器であっても良い。後者の場合、装置は代理登録装置または子機としての動作を切り替えるための手段を備える。

図２は、本発明の実施の形態１と２における代理登録装置１００の回路構成の一例を示すブロック図を示す。代理登録装置１００は、電源コネクタ４３、及びＲＪ４５などのモジュラージャック４５を備えている。電源コネクタ４３には、電力線４２を介してプラグ４１が接続されている。プラグ４１は、コンセント５０を介して電力網を構成する電力線２５０に接続される。

代理登録装置１００は、また、回路モジュール１０及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０を有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、各種（例えば、＋１．２Ｖ、＋３．３Ｖ、＋１２Ｖ）の直流電圧を回路モジュール１０に供給する。回路モジュール１０には、メインＩＣ１１、ＡＦＥ・ＩＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ＩＣ）１２、ローパスフィルタ１３、ドライバＩＣ１５、カプラ１６、バンドパスフィルタ１７、メモリ１０３Ａ、及びイーサネット（登録商標）ＰＨＹ・ＩＣ２０が設けられている。

メインＩＣ１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１Ａ、レジスタ１１ｂ、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）ブロック１１ｃ、及びＰＬＣ・ＰＨＹ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）ブロック１１ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０２Ａで構成されている。ＣＰＵ１１ａは、３２ビットのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック１１ｃは、送信信号のＭＡＣ層を管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１ｄは、送信信号のＰＨＹ層を管理する。ＡＦＥ・ＩＣ１２は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）１２ａ、アンプ１２ｂ、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１２ｄ、および可変増幅器（ＶＧＡ）１２ｃで構成されている。カプラ１６は、コイルトランス１６ａ、及びカップリング用コンデンサ１６ｂ、１６ｃで構成されている。

図２に示す入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０２Ａは、図１に示す入力部１０２の一例である。図２に示すメモリ１０３Ａは、図１に示す記憶部１０３の一例である。図２に示すＣＰＵ１１ａ及びＰＬＣ・ＭＡＣブロック１１ｃは（図２中一点鎖線で示す親子機対応制御部１０１Ａは）、図１に示す親子機対応制御部１０１及び通信範囲決定部１０７の一例である。図２に示す、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１ｄ及びレジスタ１１ｂは（図２中一点鎖線で示す通信切り替え部１０４Ａは）、図１に示す通信切り替え部１０４の一例である。図２に示す、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１ｄ、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック１１ｃ、ＡＦＥ・ＩＣ１２、ローパスフィルタ１３、ドライバＩＣ１５、バンドパスフィルタ１７、及びカプラ１６は（図２中一点鎖線で示す通信部１０５Ａは）、図１に示す通信部１０５の一例である。

図５は、本発明の実施の形態１における代理登録装置を用いた子機の登録のフローチャートを示す。図５のフローを簡単にまとめると、代理登録装置１００と子機２２０において登録プロセスを開始すると、代理登録装置１００と子機２２０は通信範囲の制限されたメッセージで登録情報を交換する。そして、代理登録装置１００は親機２１０に、子機２２０の登録情報を、親機２１０と事前に交換していた共通鍵で暗号化して送信する。これにより、子機２２０は、親機２１０の通信範囲制限エリア３６０に位置しなくても、親機２１０への登録ができるようになる。

図５において、子機２２０の登録自体を開始する前、親機２１０と代理登録装置１００において、お互いに暗号通信ができるように、共通鍵の設定が必要である。以降、親機２１０と代理登録装置１００を共有する共通鍵をＫ１と呼ぶ。Ｋ１を設定するため、例えば図７と図８で示しているように、代理登録装置１００を子機のように登録することでできる。

図７においては、親機２１０と代理登録装置１００における共通鍵Ｋ１を設定するためのネットワーク構成を示すが、この場合、親機２１０と代理登録装置１００はお互いの通信範囲制限エリアになければならない。ネットワークは例えば住宅内にあると仮定すると、親機２１０と代理登録装置１００はある部屋の同じ壁コンセントに差し込まれると考えられる。

図８は本発明の実施の形態１と２における子機の登録開始前の代理登録装置と親機の事前共通鍵設定のフローチャートである。代理登録装置１００を一般の子機のように登録することにより行われる。まず、ステップ７１１とステップ７１２のとおり、ボタン押下などのユーザの操作により親機２１０と代理登録装置１００の登録プロセスを開始する。代理登録装置１００は乱数を選び、この乱数を含む認証要求メッセージ７２１を送る。親機２１０は認証要求メッセージ７２１を受信して、乱数を取得し、認証要求受信通知メッセージ７２２を返す。親機２１０および代理登録装置１００は乱数に基づいて認証鍵という中間鍵を計算する。

次に、親機２１０は認証鍵で暗号化したチャレンジメッセージ７２３を送り、代理登録装置１００は認証鍵でチャレンジメッセージを解読し、そのメッセージのハッシュをチャレンジ応答メッセージ７２４で送る。チャレンジ応答メッセージ７２４で返ってくるチャレンジメッセージのハッシュと自身が計算したハッシュと一致すれば、親機２１０は代理登録装置１００を認証できたため、共通鍵Ｋ１の情報を送ることになる。親機２１０はＫ１を生成するための情報を認証鍵で暗号化し鍵生成要求メッセージ７２５で送信する。代理登録装置１００は鍵生成応答７２６を返す。親機２１０は登録が無事終了したことを知らせるための結果通知メッセージ７２７を送信する。

最後に、親機２１０と代理登録装置１００はそれぞれステップ７３１と７３２において、共通鍵Ｋ１を生成する。このように、代理登録装置１００の記憶部１０３において共通鍵Ｋ１が記憶される。

代理登録装置１００と親機２１０の間のメッセージ７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７は通信範囲が制限されているため、通信範囲制限エリア３６０および３８０の外には届かない。これにより、交換された登録に必要な情報の漏洩を防ぎ、セキュリティが保たれる。

図７と図８で示す共通鍵Ｋ１の設定はひとつの例であり、他の方法で行っても良い。

図５の説明に戻ると、子機２２０および代理登録装置１００において、ステップ４１１と４１２で表しているように、ボタン押下のようなユーザの操作により登録プロセスを開始する。代理登録装置１００の場合、ユーザが押しボタン１０６を押下すると、入力部１０２が親子機対応制御部１０１にその旨を通知し、親子機対応制御部１０１は登録メッセージを受信できる状態になる。子機２２０は登録プロセスを開始するための同様のメカニズムを備えている。

子機２２０は乱数を含む認証要求メッセージ４２１を送る。代理登録装置１００は認証要求メッセージ４２１を受信して、乱数を取得し、認証要求受信通知メッセージ４２２を返す。子機２２０および代理登録装置１００は乱数に基づいて認証鍵という中間鍵を計算する。中間鍵は、Ｋ２に関する情報の一例であって、例えば、Ｋ２の暗号アルゴリズムやＫ２のシードである。

次に、代理登録装置１００は認証鍵で暗号化したチャレンジメッセージ４２３を送り、子機２２０は認証鍵でチャレンジメッセージを解読し、チャレンジメッセージのハッシュをチャレンジ応答メッセージ４２４で送る。チャレンジ応答メッセージ４２４で返ってくるメッセージのハッシュと自身が計算したハッシュと一致すれば、代理登録装置１００は子機２２０を認証できたため、以降共通鍵Ｋ２と呼ぶ親機２１０と子機２２０を共有する共通鍵の情報を送ることになる。代理登録装置１００はＫ２を生成するための情報を認証鍵で暗号化し鍵生成要求メッセージ４２５で送信する。Ｋ２を生成するための情報は、Ｋ２に関する情報の一例であって、例えば、Ｋ２の暗号アルゴリズムやＫ２のシードである。子機２２０は鍵生成応答メッセージ４２６を返す。また、子機２２０は、図５のメッセージ４２１、４２４、４２６のいずれかで、子機のアドレス情報を代理登録装置１００に送信する。アドレス情報は、電力網において子機２２０を一意的に識別する情報であって、例えばＭＡＣアドレスである。

代理登録装置１００はステップ４１３で固有鍵Ｋ２を計算し、記憶部１０３に保存する。

代理登録装置１００は、固有鍵Ｋ２および子機２２０のアドレス情報をＫ１で暗号化し、代理登録要求メッセージ４２７で親機２１０に送る。親機２１０は代理登録応答メッセージ４２８を返す。代理登録装置１００は登録が無事終了できたことを知らせるため結果通知メッセージ４２９を子機２２０に送信する。また、代理登録装置１００は、結果通知メッセージ４２９で、親機２１０のアドレス情報としてＭＡＣアドレスを送信する。最後に、子機２２０はステップ４１４において、共通鍵Ｋ２を生成し、代理登録装置１００はステップ４１５にＫ２を削除する。これで親機２１０と子機２２０において、共通鍵Ｋ２を設定することができる。子機２２０は、共通鍵Ｋ２を用いて、親機２１０からネットワークにおける暗号通信ができるためのネットワーク鍵を安全に取得することができる。

図５から分かるように、代理登録装置１００の親子機対応制御部１０１は子機２２０または親機２１０からの受信メッセージに応じて、子機２２０の親機２１０への登録ができるように適切にメッセージを作成する。また、そのメッセージの宛先（子機２２０または親機２１０）に応じて、通信範囲切り替え部１０４は、通常または制限された通信範囲を決定し、メッセージ送出を行う通信部１０５に指示する。

本実施の形態において、共通鍵Ｋ２の生成のための情報交換は、メッセージ４２１から４２６を通じて独自の方法で行っているが、例えばＤｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎなど、他の鍵交換方式を使用しても良い。

また、図５のステップ４１５を省略し、ステップ４１３で生成した共通鍵Ｋ２を削除せずに代理登録装置１００に保存しておくことも可能である。この場合は、代理登録装置１００は親機２１０と同じように子機情報（例えば子機のＭＡＣアドレス）を記憶する。また、ステップ４２９で子機２２０へ通知する情報に親機のＭＡＣアドレスと同時に代理登録装置１００のＭＡＣアドレスの２つを入れて通知し、受け取った子機２１０は２つのＭＡＣアドレスを子機２２０の情報として内部に記憶する。子機２２０は起動時に、２つのＭＡＣアドレスのいずれかのビーコンを受信したら、図４で説明した認証処理を開始し、ＰＬＣネットワークを構築する。通常は親機２１０のみがビーコンを出すが親機２１０が故障した場合は代理登録装置１００を親機２１０に変更して使用する。これにより、親機２１０が壊れた場合でも代替機へ子機登録を改めて行う必要がなくなる。代理登録装置１００を親機２１０へ切り替えるには、スイッチにより制御する方法や、ＷＥＢ画面上のスイッチで行うことが可能である。

（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。

実施の形態２においては、実施の形態１と異なり、代理登録装置１００は自ら子機２２０との共通鍵を生成せず、子機２２０からの登録メッセージを親機２１０に届くように、または親機２１０からの登録メッセージを子機２２０に届くように転送する。

本発明の実施の形態２における代理登録装置を使用するネットワーク構成は実施の形態１と同様であり、図３、図４に示す。また、本発明の通信装置の構成は、実施の形態１と同様であり、図１に示す。

図６は本発明の実施の形態２における代理登録装置を用いた子機の登録のフローチャートを示す。実施の形態１の図５と同様、子機２２０の登録自体を開始する前、親機２１０と代理登録装置１００において、お互いに暗号通信ができるように、共通鍵の設定が必要である。以降、親機２１０と代理登録装置１００を共有する共通鍵をＫ１と呼ぶ。親機２１０と代理登録装置１００におけるＫ１の鍵設定は図７と図８で示すように、実施の形態１と同様に行ってもよい。

以降本実施の形態に記述する登録メッセージに対して、代理登録装置１００は次の処理を行う。子機２２０が自身の通信範囲制限エリア３７０に届くように送信した登録メッセージは代理登録装置１００の通信部１０５に受信され、代理登録装置１００の親子機対応制御部１０１はメッセージを記憶部１０３に保存している共通鍵Ｋ１で暗号化し、子機２２０のアドレス情報を含む転送用ヘッダを付加して、通常通信範囲エリア３８０に届くように送出することで親機２１０に転送する。また、親機２１０が通常通信範囲エリア３６０に届くように送信した暗号化した登録メッセージに対して、代理登録装置１００は逆の処理を行う。つまり、親機２１０からの登録メッセージが代理登録装置１００の通信部１０５に受信され、親子機対応制御部１０１は登録メッセージの転送用ヘッダを取り除き、記憶部１０３に保存している共通鍵Ｋ１で解読して、通信範囲制限エリア３８０だけに届くように送出することで子機２２０に転送する。

図６においては、暗号化して、転送用のヘッダを付加された登録メッセージの名前の最後に“ｒ”を追加した。例えば、代理登録装置１００が子機２２０から受信した認証要求メッセージ５２１に暗号化して転送用ヘッダを付加した、親機２１０に転送するメッセージは認証要求ｒメッセージ５３１と呼ぶ。同様に、親機２１０からのメッセージを転送用ヘッダを取り除き、解読し、子機２２０に転送するメッセージの名前の最後の“ｒ”を削除。例えば、代理登録装置１００が親機２１０から受信したチャレンジｒメッセージ５３３に転送用ヘッダを取り除き、解読した、子機２２０に転送するメッセージはチャレンジメッセージ５２３と呼ぶ。

図６におけるフローチャートを説明すると、まず子機２２０および代理登録装置１００において、ステップ５１１と５１２で表しているように、ボタン押下のようなユーザの操作により登録プロセスを開始する。代理登録装置１００の場合、ユーザが押しボタン１０６を押下すると、入力部１０２が親子機対応制御部１０１にその旨を通知し、親子機対応制御部１０１は登録メッセージを受信できる状態になる。子機２２０は登録プロセスを開始するための同様のメカニズムを備えている。

登録プロセスが開始した後、子機２２０は乱数を含む認証要求メッセージ５２１を送る。代理登録装置１００は認証要求メッセージ５２１を受信して、上記記載の処理のように、認証要求ｒメッセージ５３１に変えて親機２１０に届くようにする。親機２１０は認証要求ｒメッセージ５３１を受信して、乱数を取得し、認証要求受信通知ｒメッセージ５３２を返す。代理登録装置１００は認証要求通知ｒメッセージ５３２を受信し、上記記載の処理のように、認証要求受信通知メッセージ５２２に変えて子機２２０に届くようにする。親機２１０および子機２２０は乱数に基づいて認証鍵という中間鍵を計算する。

次に、親機２１０はチャレンジｒメッセージ５３３を送り、代理登録装置１００はチャレンジｒメッセージ５３３を受信したら、上記記載の処理のようにチャレンジメッセージ５２３に変えて子機２２０に届くように送る。子機２２０は認証鍵でチャレンジメッセージ５２３を解読し、そのメッセージのハッシュをチャレンジ応答メッセージ５２４で送る。代理登録装置１００はチャレンジ応答メッセージ５２４を受信して、上記記載の処理のようにチャレンジ応答ｒメッセージ５３４に変えて親機２１０に届くように送る。チャレンジ応答ｒメッセージ５３４で返ってくるメッセージのハッシュと自身が計算したハッシュと一致すれば、親機２１０は子機２２０を認証できたため、以降共通鍵Ｋ２と呼ぶ親機２１０と子機２２０を共有する共通鍵の情報を送ることになる。

次に、親機２１０はＫ２を生成するための情報を認証鍵で暗号化し鍵生成要求ｒメッセージ５３５で送信する。代理登録装置１００は鍵生成要求ｒメッセージ５３５を受信して、上記記載の処理のように鍵生成要求メッセージ５２５に変えて子機２２０に届くように送る。子機２２０は鍵生成要求メッセージ５２５を受信すると、鍵生成応答メッセージ５２６を返し、代理登録装置１００は上記の処理のように鍵生成応答ｒメッセージ５３６に変えて親機２１０に転送する。そして、親機２１０は結果通知ｒメッセージ５３７を送信し、代理登録装置１００は結果通知メッセージ５２７に変えて子機２２０に転送する。

最後に、親機２１０と子機２２０はそれぞれステップ５１３と５１４において、共通鍵Ｋ２を生成する。

このようにして親機２１０と子機２２０において、共通鍵Ｋ２を設定することができる。子機２２０は、共通鍵Ｋ２を用いて、親機２１０からネットワークにおける暗号通信ができるためのネットワーク鍵を安全に取得することができる。

本実施の形態において、共通鍵Ｋ２の生成のための情報交換は独自の方法で行っているが、例えばＤｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎなど、他の鍵交換方式を使用しても良い。

上記本発明の実施の形態１および２はＰＬＣネットワークを使用しているが、親機と子機から構成されるネットワークで、子機をネットワークに登録する際、親機と登録する子機の間で、通信範囲を通常より制限された登録メッセージを交換するネットワークであれば本発明の代理登録装置およびシステムを使用できる。したがって、本発明の代理登録装置とシステムは無線ＬＡＮを使用するネットワーク構成にも適用可能である。

（その他の実施の形態）
前記実施の形態１および２の他に、本発明を用いて様々な実施の形態が可能である。例えば、ネットワークにおいて子機を離脱させる場合、子機の親機における登録解除を行う際にも利用できる。

なお、上述した実施の形態の暗号方式として、共通鍵を説明したが、公開鍵を用いることも可能である。この場合、親機が公開鍵を記憶して、認証された全ての子機に対して、記憶されている公開鍵に関する情報を送信する。

本発明に係る認証中継装置、認証中継システム、及び認証中継方法は、親機と子機から構成されるネットワークで、子機をネットワークに登録する際、親機と登録する子機の間で、通信範囲を通常より制限された登録メッセージを交換するネットワークにおいて、親機と登録する子機の間の通信範囲の制限された登録メッセージの双方または一方が届かない場合に登録を可能にし、たとえば無線ＬＡＮやＰＬＣネットワークにおいて、子機または親機が手の届きにくい場所に設置される場合、または大型であり移動しにくい場合に有用である。

本発明の実施の形態１と２における代理登録装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１と２における代理登録装置の回路構成の一例を示すブロック図 本発明の実施の形態１と２における代理登録装置が適用されるネットワークシステムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１と２における代理登録装置が適用されるネットワークシステムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における代理登録装置を用いた子機の登録のフローチャート 本発明の実施の形態２における代理登録装置を用いた子機の登録のフローチャート 本発明の実施の形態１と２における子機の登録開始前の代理登録装置と親機の事前共通鍵設定の時のネットワーク構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１と２における子機の登録開始前の代理登録装置と親機の事前共通鍵設定のフローチャート 従来の技術を示す図 従来の技術を示す図 従来の技術の課題を示す図

符号の説明

１００ 認証中継装置（代理登録装置）
１０１ 暗号化部（親子機対応制御部）
１０３ 記憶部
１０４ 通信範囲制御部（通信範囲切り替え部）
１０５ 中継部（通信部）
２１０ 第１の通信装置（親機）
２２０ 第２の通信装置（子機）
２５０ 電力線（電力網）
Ｋ１ 第１の鍵（共通鍵）
Ｋ２ 第２の鍵（共通鍵）

Claims (5)

1. 伝送路に接続可能な第１の通信装置が当該第１の通信装置と異なると共に、前記伝送路に接続可能な第２の通信装置を認証する処理を中継する認証中継装置であって、
   前記第１の通信装置と共有されると共に、前記第１の通信装置と当該認証中継装置の間の通信を暗号化する前記第１の鍵を記憶する記憶部と、
   前記第１の鍵と異なると共に、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の間の通信を暗号化する第２の鍵に関する情報を、前記記憶部に記憶された第１の鍵で暗号化する暗号化部と、
   前記暗号化部により前記第１の鍵で暗号化された第２の鍵に関する情報を、前記伝送路を介して前記第１の通信装置に送信する中継部を備えた、
   ことを特徴とする認証中継装置。
2. 前記暗号化部は、更に、前記第２の通信装置のアドレス情報を、前記記憶部に記憶された第１の鍵で暗号化し、
   前記中継部は、更に、前記暗号化部により暗号化されたアドレス情報を、前記第１の通信装置に送信するとともに、前記第１の通信装置のアドレス情報を前記第２の通信装置に送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の認証中継装置。
3. 前記伝送路は、電力線である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の認証中継装置。
4. 親機が子機を認証する処理を中継する認証中継システムであって、
   前記親機として機能する前記第１の通信装置と、
   前記子機として機能する前記第２の通信装置と、
   請求項１ないし３いずれか１項に記載の認証中継装置と、を備え、
   前記第２の通信装置は、前記認証中継装置に対する通信範囲が、当該第２の通信装置に対する認証中継装置の通信範囲より狭くなるように、通信範囲を制御する通信範囲制御部を有する、
   ことを特徴とする認証中継システム。
5. 伝送路に接続可能な第１の通信装置が当該第１の通信装置と異なると共に、前記伝送路に接続可能な第２の通信装置を認証する処理を中継する認証中継装置が実行する認証中継方法であって、
   前記第１の通信装置と共有されると共に、前記第１の通信装置と当該認証中継装置の間の通信を暗号化する前記第１の鍵を記憶し、
   前記第１の鍵と異なると共に、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の間の通信を暗号化する第２の鍵に関する情報を、前記第１の鍵で暗号化し、
   前記第１の鍵で暗号化された第２の鍵に関する情報を、前記伝送路を介して前記第１の通信装置に送信する、
   ことを特徴とする認証中継方法。

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