JP5068361B2 - 非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを用いた通信セキュリティー方法 - Google Patents

Description

本発明は、非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを用いた通信セキュリティー方法に関し、簡便なインタフェースを用いた少ない演算でキーの生成を可能にして、ユーザが容易にキーを生成することができ、キーの適用された装置の動作性を向上させることができ、ノード間の無線対話無しでセキュリティーキー（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｋｅｙ）を生成することにより、通信セキュリティー性を向上させることのできる非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを用いた通信セキュリティー方法に関する。

無線ネットワーク技術は、有線の限界を飛び超える便宜性を提供し、センサネットワーク、移動通信装置、ＵＳＢメモリ、スマートカード、ＭＰ３プレーヤー、ラジオ、ノート型ＰＣなど多様な分野に適用されて用いられている。このような無線ネットワーク技術は、個人情報をはじめとするセキュリティーが必要な重要なデータをやり取りする手段として、その領域を順次拡大しつつあるから、セキュリティー技術の重要性が大きくなっている。

無線ネットワーク上においてキーを利用した暗号及びセキュリティー技術を適用するためには、データを送受信する前に両側ノードが暗号化／復号化のためのキーを分配し設定しなければならない。キー設定過程は、無線ネットワーク上における両側ノード間の対話を介して行われる。キー設定のために無線ネットワーク上において行われる両側ノード間の対話は、第３者に露出するおそれが大きいために、第３者の介入でキー設定に失敗するか、又はキーが流出される等の問題点がある。

また、従来のキー生成及び設定方法の場合、多くの演算を要求するため、演算能力とメモリの限界を有する小型化、特性化された装置には、キーを利用したセキュリティー技術を適用することが容易でなく、過大な演算によりシステムの動作性能が低下するという問題点がある。

そこで、本発明は、上述の問題点を解決するために案出されたものであって、その目的は、簡便なインタフェースを用いた少ない演算でキーの生成を可能にして、ユーザが容易にキーを生成することができ、キーの適用された装置の動作性を向上させることができ、ノード間の無線対話無しでセキュリティーキーを生成して通信セキュリティー性を向上させることのできる無線ネットワークにおける非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを用いた通信セキュリティー方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明のキー生成装置は、衝撃、接触、振動、音、光のうち、少なくとも何れか一つのイベントを感知するイベント感知部と、前記イベント感知部を介して感知されたイベント間の発生時刻の時間差以下である第１の値をキー生成関数に入力し、第１キーを生成し、前記イベント感知部を介して感知されたイベント間の発生時刻の時間差より大きい第２の値をキー生成関数に入力し、第２キーを生成するキー生成部とを備え、前記キー生成部により生成された第１キー、第２キーの少なくとも一方は、前記イベントに基づいて他のキー生成装置により生成されたキーと整合されることを特徴とする。

また、上記の目的を達成すべく、本発明のキー生成方法は、第１キー生成装置と第２キー生成装置とが、衝撃、接触、振動、音、光のうち、少なくとも何れか一つのイベントを感知するステップと、前記第１キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差以下である第１の値をキー生成関数に入力し、第１キーを生成するステップと、前記第１キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差より大きい第２の値をキー生成関数に入力し、第２キーを生成するステップと、前記第２キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差以下である第３の値をキー生成関数に入力し、第３キーを生成するステップと、前記第２キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差より大きい第４の値をキー生成関数に入力し、第４キーを生成するステップと、前記第１キーと前記第２キーのうち少なくとも１つは、前記第３キーと第４キーのうち何れか１つと整合されるか否かを判断するステップとを含むことを特徴とする。

以上の構成により、本発明の非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを用いた通信セキュリティー方法は、簡便なインタフェースを用いた少ない演算でキーの生成を可能にして、ユーザが容易にキーを生成することができ、キーの適用された装置の動作性を向上させることができ、ノード間の無線対話無しでセキュリティーキーを生成して通信セキュリティー性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係るキー生成システムの機能ブロック図である。 本発明の他の実施の形態に係るキー生成システムを説明するために提供される図である。 図２の実施の形態を説明するために提供される図である。 図２の実施の形態を説明するために提供される図である。 本発明の他の実施の形態に係るキー生成システムを説明するために提供される図である。 図５の実施の形態を説明するために提供される図である。 図５の実施の形態を説明するために提供される図である。 図５の実施の形態を説明するために提供される図である。 本発明の一実施の形態に係る非対話型キー生成装置の機能ブロック図である。 本発明の他の実施の形態に係る非対話型キー生成装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る非対話型キー生成方法のフローチャートである。 図５の実施の形態を説明するために提供される図である。 本発明の一実施の形態に係るキー生成方法のフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係るキー生成方法のフローチャートである。 発明の一実施の形態に係る通信セキュリティー方法のフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る無線ネットワークにおける非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを用いた通信セキュリティー方法について詳細に説明する。ただし、本発明を説明するに当たって、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るキー生成システムの機能ブロック図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るキー生成システムは、第１キー生成装置１００及び第２キー生成装置２００を備えることができる。
イベントが発生すると、本発明の一実施の形態に係る第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００は、イベントを感知することができる。第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、感知した結果に基づいてそれぞれキーを生成することができる。

本発明の一実施の形態に係る第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、キーを生成する際には、少なくとも同じ空間に位置しなければならない。すなわち、キーを生成するのに使用するイベントが発生するとき、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００の両方ともイベントを感知しうる同じ空間に位置しなければならない。

本発明の一実施の形態によれば、第１キー生成装置１００が生成したキーＫｅｙ＿Ａと第２キー生成装置２００が生成したキーＫｅｙ＿Ｂとは、互いに整合するように生成される。例えば、第１キー生成装置１００が生成したキーＫｅｙ＿Ａと第２キー生成装置２００が生成したキーＫｅｙ＿Ｂとは、互いに同一であるか、又は相互階層的構造（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有するキーでありうる。

イベントは、例えば衝撃、接触、振動、音、及び／又は光などのようなものでありえ、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、そういうイベントを感知することのできるセンサを少なくとも一つ以上備えることができる。

本実施の形態において、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とが感知するイベントは、自然的又は人為的に発生されたものでありうる。
例えば、人為的イベントは、図１に示すように槌で打つ音でありうる。自然的に発生されるイベントは、どのイベントがどんな時間に発生されるかが予測できない場合が多い。仮に、自然的イベントが特定時間帯に特定場所で発生されることがある程度予測される場合に、本願発明の適用が容易である。しかしながら、予測できなく発生される自然的イベントであっても、本願発明の適用が排除されるのではない。

本発明の一実施の形態によれば、イベントが発生されるソースは、キー生成装置１００、２００ではない別に設けられたデバイス（例：槌、光源）や自然現象でありうるが、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００の自体がイベント発生のソースになることができる。

例えば、本発明におけるイベントは、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とが互いに衝突して発生されるサウンドや振動でありうる。例えば、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とを２回衝突すると、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、この際に発生されたイベントの発生時刻を感知し、発生時刻の時間差に基づいてキーを生成することができる。本実施の形態については、図５〜図８を参照して詳細に後述する。

本発明の他の実施の形態によれば、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、イベントが発生された時刻に基づいてキーを生成するか、又はイベントの属性に基づいてキーを生成することができる。ここで、イベントがサウンドである場合、イベントの属性は、周波数特性でありえ、イベントが光である場合、イベントの属性は、光の強度でありうる。

本発明の一実施の形態によれば、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、複数回発生されるイベントを感知し、その感知結果に応じてそれぞれキーを生成することができる。例えば、イベントが２回発生された場合、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、イベントの発生時刻の時間差に基づいてキーを生成することができる。

他の例としては、１次イベントは、サウンドで、２次イベントは、光でありうる。このような場合、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、１次イベントと２次イベントとの間の発生時刻と、それぞれのイベント自体の属性に基づいてキーを生成することができる。

本発明の一実施の形態によれば、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、イベントを感知してキーを生成するキー生成モードを有することができる。この場合、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、キー生成モードのみでキーを生成することができる。

また、本発明の一実施の形態によれば、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、それぞれ登録していたセキュリティーキー（ＳＫ）を解除するキー解除モードを有することができる。キー解除モードで、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、イベントを感知し、該感知したイベントに基づいて登録を解除する動作を行うことができる。キー解除モードでも、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、同じ物理的空間に位置し、少なくとも一つ以上のイベントを感知することができる。

一方、本発明の一実施の形態に係る第１キー生成装置１００は、自身の生成したキーＫｅｙ＿Ａと第２キー生成装置２００の生成したキーＫｅｙ＿Ｂとが互いに整合されているか否かを確認し、整合されると判断された場合、自身のキーＫｅｙ＿Ａをセキュリティーキー（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｋｅｙ：ＳＫ）として登録する。第２キー生成装置２００も、自身の生成したキーＫｅｙ＿Ｂが第１キー生成装置１００の生成したキーＫｅｙ＿Ａと整合されているか否かを確認し、整合されると判断された場合、自身のキーＫｅｙ＿Ｂをセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。

第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とは、例えば無線通信機器、モバイルデバイス（セルラーフォン、スマートフォン、ＰＤＡ、ノート型ＰＣ）、又は格納装置（ＵＳＢメモリ、スマートカード、ＭＰ３プレーヤー）になることができる。一方、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とが必ず無線通信機器やモバイルデバイスである必要はなく、有線通信機器、又はデスクトップＰＣのように固定されたデバイスであっても良い。

本発明の一実施の形態によれば、第１キー生成装置１００がスマートフォンで、第２キー生成装置２００は、ノート型ＰＣでありうる。又は、第１キー生成装置１００は、ＵＳＢメモリで、第２キー生成装置２００は、デスクトップＰＣでありうる。本実施の形態は、金融取引のための認証書の発給にも有用に適用されることができる。

第１キー生成装置１００が生成したキーをＫｅｙ＿Ａと仮定し、第２キー生成装置２００が生成したキーをＫｅｙ＿Ｂと仮定して、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とがセキュリティーキー（ＳＫ）を登録する過程を説明する。ここで、セキュリティーキー（ＳＫ）は、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とが相互通信を行う際に使用するためのキーであって、例えば、認証、暗号化及び／又は復号化に使用されうる。

本発明の一実施の形態によれば、第１キー生成装置１００は、Ｋｅｙ＿Ａを利用して登録用データを暗号化して、第２キー生成装置２００に送信する。本願明細書において、「登録用データ」とは、セキュリティーキーを登録するためのデータである。登録用データは、その内容が何でも良い。例えば、セキュリティーキー（ＳＫ）を登録する前であると、第１キー生成装置１００が第２キー生成装置２００に送信するデータは、いかなるデータでも全て登録用データでありうる。

第２キー生成装置２００は、第１キー生成装置１００から受信した暗号化された登録用データをＫｅｙ＿Ｂを利用して復号化を試みる。第２キー生成装置２００は、Ｋｅｙ＿Ｂを利用した復号化に成功すると、Ｋｅｙ＿Ｂを第１キー生成装置１００との通信に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。

一方、第２キー生成装置２００も、Ｋｅｙ＿Ｂを利用して登録用データを暗号化して送信でき、第１キー生成装置１００は、自身のキーＫｅｙ＿Ａを利用して復号化を試みる。復号化に成功すると、第１キー生成装置１００は、Ｋｅｙ＿Ａを第２キー生成装置２００との通信に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。以後、第１キー生成装置１００は、第２キー生成装置２００にデータを送信する際、Ｋｅｙ＿Ａを利用して暗号化して送信し、第２キー生成装置２００は、第１キー生成装置１００にデータを送信する際、Ｋｅｙ＿Ｂを利用して暗号化して送信することによって、これらは安全に通信を行うことができる。

上述した実施の形態のように、本願発明の一実施の形態によれば、第２キー生成装置２００は、第１キー生成装置１００のキーＫｅｙ＿Ａを受信しなくても、第１キー生成装置１００と通信するセキュリティーキー（ＳＫ）を登録できる。反対に、第１キー生成装置１００も、第２キー生成装置２００のキーＫｅｙ＿Ｂを受信しなくても、第２キー生成装置２００と通信するセキュリティーキー（ＳＫ）を登録することができる。このように、自身の生成したキー自体を相手側装置に送信する過程が要らなくなり、これによって、キーがハッキングされる恐れがなくなる。

これとは異なり、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とがセキュリティーキー（ＳＫ）を決定する際、自身らが生成したキーを互いに交換する方法でも具現化が可能である。例えば、第１キー生成装置１００は、Ｋｅｙ＿Ａを第２キー生成装置２００に送信し、第２キー生成装置２００は、Ｋｅｙ＿Ｂを第１キー生成装置１００に送信する。以後、第１キー及び第２キー生成装置１００、２００は、それぞれ相手側から受信したキーと自身が格納したキーとを比較して整合有無を確認し、整合する場合にのみ相手側装置と通信する際に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。

上述した図１の実施の形態において、キー生成装置が２個である場合を想定したが、３個以上のキー生成装置にも本願発明が適用されうることはもちろんである。また、図１の実施の形態において、キー生成装置が各々１個のキーを生成すると説明したが、本願発明は、第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とがそれぞれ少なくとも１個以上のキーを生成するように構成することも可能である。

また、図１の実施の形態において第１キー生成装置１００と第２キー生成装置２００とがそれぞれ生成するキーが互いに権限が同じである（すなわち、レベルが同じである）同等なキーであることを前提として説明した。しかしながら、互いに権限が異なるキーを生成する場合にも、本願発明が適用されうることはもちろんである。

図２は、本発明の他の実施の形態に係るキー生成システムを説明するために提供される図で、図３と図４とは、図２の実施の形態を説明するために提供される図である。

図２に示すように、本発明の他の実施の形態に係るキー生成システムを第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、及び第５キー生成装置５００を備えることができる。

図１の実施の形態と同様に、図２の実施の形態でもイベントが発生すると、第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、及び第５キー生成装置５００は、それぞれイベントを感知してキーを生成することができる。また、第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、及び第５キー生成装置５００は、キーを生成する際には少なくとも同じ空間に位置しなければならない。

本発明の一実施の形態に係る第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、及び第５キー生成装置５００は、互いに権限の異なるキーを生成するという点で図１の実施の形態と差がある。以下では、図１との差異点を中心に図２の実施の形態を説明し、互いに重複する説明は省略する。

説明の便宜のために、第３キー生成装置３００は、第１レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿１を生成し、第４キー生成装置４００は、第２レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿２を生成し、第５キー生成装置５００は、第３レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３を生成すると仮定する。また、第１レベルキーが最も高い権限を有し、第３レベルキーは、最も低い権限を有すると仮定する。

図３と図４に示すように、第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、第５キー生成装置５００が同じ空間に配置された状態で、仮に、イベントが発生すると、これらの各々の装置は、各自のレベルに合うキーを生成することができる。

まず、第３キー生成装置３００の動作を説明すると、第３キー生成装置３００は、自身が感知したイベントに基づいてハッシング動作を１回行って、第１レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿１を生成することができる（Ｓ４３）。本実施の形態において、第３キー生成装置３００は、キーを生成する前に自身のレベルを確認する動作を行うことができる（Ｓ４１）。ここで、レベル確認動作（Ｓ４１）は、イベント感知前後いつでも行うことができる。

図３では、レベル確認動作（Ｓ４１）を行うのを前提とするが、そういうレベル確認動作（Ｓ４１）は、省略することも可能である。例えば、第３キー生成装置３００を製造する際、レベルに合せて製造する場合がそれに該当する。例えば、第３キー生成装置３００は、イベントを感知すると、１回ハッシングする動作を自動的に行うようにハードウェア及び／又はソフトウェア的に構成されて製造されうる。このような場合、自身のレベルを確認する動作を行わない（Ｓ４１）。

第４キー生成装置４００のキー生成動作を説明すると、第４キー生成装置４００は、自身が感知したイベント結果に基づいて２回のハッシング動作を行う（Ｓ４４）。図４に示したように、第４キー生成装置４００は、イベント感知結果をハッシュ関数のシード（ｓｅｅｄ）として入力し、その結果を再度ハッシュ関数のシードとして入力して第２レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿２を生成する。

第５キー生成装置５００は、自身が感知したイベント結果に基づいて３回のハッシング動作を行う（Ｓ４５）。図４に示したように、第５キー生成装置５００は、イベント感知結果をハッシュ関数のシードとして入力し、その結果を再度ハッシュ関数のシードとして入力し、その結果を再度ハッシュ関数のシードとして入力して第３レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３を生成することができる。

このように、第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、及び第５キー生成装置５００は、それぞれ互いに異なるレベルキを生成することができる。

図４から分かるように、第１レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿１を利用すると、いつでも第２レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿２と第３レベルキー Ｋｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３とを生成することができるが、第３レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３では、第１レベルキーと第２レベルキーとを生成することができない。これは、ハッシュ関数の知られた固有の特徴である。例えば、第３レベルキーを有している第５キー生成装置５００は、第１レベルキーと第２レベルキーとを生成することができない。一方、第４キー生成装置４００は、第１レベルキーを生成できないが、第３レベルキーは生成できる。このように、第１レベルキー〜第３レベルキーは、相互階層的な構造を有している。

本発明の一実施の形態によれば、第３キー生成装置３００は、第１レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿１だけでなく、第２レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿２と第３レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３とを予め具備していることができる。すなわち、第３キー生成装置３００は、自身のレベルより低いレベルキも予め生成して格納することができる。一方、第４キー生成装置４００も、自身のキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿２だけでなく自身より低いレベルキＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３を予め生成して格納していることができる。第５キー生成装置５００は、自身より低いレベルの装置がないので、自身のキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３のみを有している。

前記実施の形態において、第３キー生成装置３００と第４キー生成装置４００とがセキュリティーキー（ＳＫ）を登録する過程を説明するようにする。例えば、第４キー生成装置４００は、第３キー生成装置３００に登録用データを送信する際、自身の有した第２レベルキーで暗号化して送信することができる。一方、第３キー生成装置３００は、第４キー生成装置４００から受信される前記暗号化された登録用データに対して、自身の有しているキー（すなわち、第１レベルキー、第２レベルキー、第３レベルキー）を利用して、復号化を順次試みる。復号化に成功すると、第３キー生成装置３００は、自身の第１レベルキーを第４キー生成装置４００との通信に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録できる。又は、第３キー生成装置４００は、第２レベルキーも既に有しているので、第２レベルキーを第４キー生成装置４００との通信に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録できる。

以下、第３キー生成装置３００が第４キー生成装置４００に登録用データを送信する場合を説明する。第３キー生成装置３００は、自身より低いレベルを有した第４キー生成装置４００にデータを送信する際には、第２レベルキー又は第３レベルキーで暗号化を行って送信しなければならない。仮に、第１レベルキーで暗号化を行うと、第４キー生成装置４００では、復号化ができないためである。以後、第４キー生成装置４００は、第３キー生成装置３００から送信された暗号化されたデータに対して自身が有している第２レベルキーと第３レベルキーとを利用して復号化を順次試みる。仮に、復号化に成功すると、第４キー生成装置４００は、自身の第２レベルキーを第３キー生成装置４００との通信に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録できる。

第３キー生成装置３００と第５キー生成装置５００との間のセキュリティーキー登録動作と、第４キー生成装置４００と第５キー生成装置５００との間のセキュリティーキー登録動作も、上述の方法と類似の方法で行われることができる。

本発明の他の実施の形態によれば、第３キー生成装置３００、第４キー生成装置４００、及び第５キー生成装置５００は、それぞれ自身のレベルに合うキーのみを具備することができる。すなわち、第３キー生成装置３００は、第１レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿１のみを有しており、第４キー生成装置４００は、第２レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿２のみを有しており、そして第５キー生成装置５００も、第３レベルキーＫｅｙ＿ｌｅｖｅｌ＿３のみを有していることができる。このような実施の形態においては、下位レベルキが必要なときごとに生成して使用することができる。例えば、第３キー生成装置３００は、第４キー生成装置４００から暗号化されたデータを受信すると、自身３００が有した第１レベルキーをハッシング関数に入力して、第２レベルキーを生成することができる。第３キー生成装置３００は、そのように生成した第２レベルキーを使用して、前記第４キー生成装置４００から受信したデータを復号化することができる。また、第３キー生成装置３００が第５キー生成装置５００から暗号化されたデータを受信した場合であれば、自身３００が有した第１レベルキーをハッシング関数に入力して第２レベルキーを生成し、第２レベルキーをハッシング関数に再度入力して第３レベルキーを生成することができる。第３キー生成装置３００は、そのように生成した第３レベルキーを使用して、第５キー生成装置５００から受信したデータを復号化できる。

以上説明した実施の形態は、３種類のレベルキを有していると説明したが、４種類以上のレベルにも本願発明が適用されうることはもちろんである。例えば、キー生成装置は、第１レベルキー、第２レベルキー、第３レベルキー、．．．第ｎ−１レベルキー、．．．第ｎレベルキー（ここで、ｎは正の整数）のうち、キー生成装置が有する権限に合うレベルキを生成することができる。このような場合、キー生成装置は、前記感知結果をキー生成関数に入力して前記キー生成装置が有する権限に合うキーを生成するものの、第１レベルキーを生成する際には、前記感知結果をキー生成関数に入力して生成する。また、第２レベルキーを生成する際には、第１レベルキーをキー生成関数に入力して生成する。また、第３レベルキーを生成する際には、第２レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成する。また、第ｎレベルキーを生成する際には、前記ｎ−１レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成できる。一方、キー生成装置がｎレベルの権限を有している場合、キー生成装置は、ｉ）前記第ｎレベルキー又はｉｉ）前記第１レベルキー〜第ｎレベルキーを生成して格納することができる。

図５は、本発明の他の実施の形態に他のキー生成システムを説明するために提供される図で、図６〜図８は、図５の実施の形態を説明するために提供される図である。

図５に示すように、本発明の他の実施の形態に係るキー生成システムは、第６キー生成装置６００と第７キー生成装置７００とを備えることができる。

本実施の形態において、イベントが発生すると、第６キー生成装置６００は、第１キーセットを生成し、第７キー生成装置７００は、第２キーセットを生成することができる。第６キー生成装置６００と第７キー生成装置７００とは、少なくともキーを生成する際には、同じ空間に位置しなければならない。すなわち、キーを生成するのに使用するイベントが発生する際に、第６キー生成装置６００と第７キー生成装置７００とは、すべて前記イベントを感知することのできる同じ空間に位置しなければならない。

本発明の一実施の形態に係る第６キー生成装置６００と第７キー生成装置７００とは、互いに時間差をおいて発生されるイベントを感知することができる。以下では、図１との差異点を中心に図５の実施の形態を説明し、互いに重複する説明は省略する。

説明の便宜のために、第１イベントｅ１が時刻ｔ₁に発生し、第２イベントｅ２が時刻ｔ₂に発生したと仮定する（図７参照）。また、第６キー生成装置６００は、第１イベントｅ１を時刻ｔ₃に感知し、第２イベントｅ２は、時刻ｔ₄に感知し、第７キー生成装置７００は、第１イベントｅ１を時刻ｔ₃に感知し、第２イベントｅ２は、時刻ｔ₅に感知したと仮定する。

本発明の一実施の形態によれば、第１キーセットと第２キーセットとは、以下の式１によってそれぞれ決められることができる。

〔数１〕
第１キーセット＝｛Ｋｅｙ（Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）），Ｋｅｙ（（Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）＋ａ））｝
第２キーセット＝｛Ｋｅｙ（Δｔ₂−（Δｔ₂ ｍｏｄ ａ）），Ｋｅｙ（（Δｔ₂−（Δｔ₂ ｍｏｄ ａ）＋ａ））｝
式中、Ｋｅｙ（Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ））は、ハッシュ関数にΔｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）を入力して得たキーで、
Ｋｅｙ（Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）＋ａ）は、ハッシュ関数にΔｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）＋ａを入力して得たキーで、
Ｋｅｙ（Δｔ₂−（Δｔ₂ ｍｏｄ ａ））は、ハッシュ関数にΔｔ₂−（Δｔ₂ ｍｏｄ ａ）を入力して得たキーで、
Ｋｅｙ（Δｔ₂−（Δｔ₂ ｍｏｄ ａ）＋ａ）は、ハッシュ関数にΔｔ₂−（Δｔ₂ ｍｏｄ ａ）＋ａを入力して得たキーである。

式中、Δｔ₁は、第６キー生成装置６００が第１イベントｅ１を感知した時刻ｔ₃と第２イベントｅ２を感知した時刻ｔ₄との間の時間差であり、Δｔ₂は、第７キー生成装置７００が第１イベントｅ１を感知した時刻ｔ₃と第２イベントｅ２を感知した時刻ｔ₅との間の時間差である。また、ｍｏｄは、残りを計算する演算子であって、例えば、１３ ｍｏｄ ３の値は１である。

また、式中「ａ」は、第６キー生成装置６００と第７キー生成装置７００とが有する感知誤差を考慮して決められる値である。第６キー生成装置６００がイベントを感知する時刻と、第７キー生成装置７００がイベントを感知する時刻とは、互いに異なりうる。感知誤差は、製品仕様により決められるか、又は同じ製品仕様であってもハードウェアやソフトウェアの差によって発生できる。

本発明の一実施の形態によれば、ハッシュ関数に入力される値は、常にａの整数倍の値に決められうる。また、「ａ」は、感知誤差限界より２倍以上の値に決められうる。例えば、感知誤差が最大０．１秒を超えないと、「ａ」は、０．２秒以上の値に決められることができる。

図８に示すように、「ａ」値を感知誤差限界の２倍以上に設定した場合を詳細に説明する。図８に示すように、ハッシュ値に入力される値は、「０」又はａの整数倍であるａ，２ａ，３ａ，４ａ，．．．．．値が入力されることができる。ここで、Ａ軸は、第６キー生成装置６００がｅｖｅｎｔ１とｅｖｅｎｔ２とを感知した時刻を示したもので、Ｂ軸は、第７キー生成装置７００がｅｖｅｎｔ１とｅｖｅｎｔ２とを感知した時刻を示したものである。

図８に示すように、Ａ軸上のｅｖｅｎｔ２は、５ａと６ａとの間にある。このような場合、本発明の一実施の形態によれば、５ａと６ａとがハッシュ関数に入力される値として選択される。すなわち、ｅｖｅｎｔ２の切捨て値と切上げ値が各々ハッシュ関数の入力（ｉｎｐｕｔ）になり、その出力された値が第１キーセットを構成する。

一方、Ｂ軸上のｅｖｅｎｔ２は、６ａと７ａとの間にある。このような場合、本発明の一実施の形態によれば、６ａと７ａとがハッシュ関数に入力される値になる。すなわち、Ｂ軸上においてｅｖｅｎｔ２の切捨て値は６ａで、切上げ値は７ａであり、このような値がハッシュ関数の入力（ｉｎｐｕｔ）になる。同様に、６ａをハッシュ関数に入力して出力された値と７ａをハッシュ関数に入力して出力された値とが第２キーセットを構成する。

上述したようにキーセットを構成するようになると、第１キーセットと第２キーセットとは、少なくとも一つの共通されたキーを必ず有するようになる。

理解の便宜上、多様な値を仮定して本発明の一実施の形態に係る第１キーセットと第２キーセットとを求めた。

上記の表１を参照して、第１番目のケース（感知誤差許容限界：０．５秒、ａ：１秒、Δｔ₁：３．８秒、Δｔ₂：４２秒）を例示的に説明するようにする。

本発明の一実施の形態によれば、第１キーセットは、｛Ｋｅｙ（Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）），Ｋｅｙ（（Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）＋ａ））｝によって決められることができる。ここで、（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）は、０．８であり、Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）は３である。したがって、第１キーセットの第１番目のキーは、Ｋｅｙ（３）である。ここで、Ｋｅｙ（３）は、ハッシュ関数に３を入力して出力された値を意味する。１セットの第２番目のキーは、Δｔ₁−（Δｔ₁ ｍｏｄ ａ）＋ａであるので、Ｋｅｙ（４）となる。同じ方式で、第２キーセットを前記の式１により算定すると、｛Ｋｅｙ（４），Ｋｅｙ（５）｝になる。他のケースも、同じ方式で求めることができる。

前記表１から分かるように、本発明の一実施の形態によれば、第１キーセットと第２キーセットとは、少なくとも一つは、互いに同じキーを有するようになる。第６キー生成装置６００と第７キー生成装置７００とがセキュリティーキー（ＳＫ）を登録する過程は、様々な方法で具現化されることができるが、これらの方法について順次説明するようにする。

第１の方法に、第６キー生成装置６００が第１キーセット中の任意のキーを使用して登録用データを暗号化して、第７キー生成装置７００に送信する。第７キー生成装置７００は、自身が有した第２キーセットに含まれたキーを使用して、第６キー生成装置６００から受信した暗号化されたデータに対して復号化を試みる。仮に、復号化されると、その際に使用したキーを第７キー生成装置７００はセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。仮に、第７キー生成装置７００が自身が有した第２キーセットに含まれたキーのうち、何れか一つでも前記暗号化されたデータを復号化することができない場合、復号化できないという通知を第６キー生成装置６００に送信する。第６キー生成装置６００は、第７キー生成装置７００から復号化できないという前記通知を受けた場合、第１キーセットの中で他のキーを使用して登録用データを暗号化して、第７キー生成装置７００に再度送信する。前記暗号化されたデータを受信した第７キー生成装置７００は、再度自身の第２キーセットに含まれたキーで前記暗号化されたデータに対して復号化を試みる。仮に、復号化されると、第７キー生成装置は、復号化に使用したキーをセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。一方、これと同じ過程を経て第６キー生成装置６００もセキュリティーキー（ＳＫ）を登録することができる。

第２の方法は、第６キー生成装置６００が登録用データを暗号化する際に使用するキーを所定の基準を有して選択する過程を含む。すなわち、第１の方法では、第６キー生成装置６００が登録用データを暗号化する際に使用するキーを任意に選択したが、第２の方法では、任意に選択せずに所定の基準を有して選択できる。すなわち、図８を参照すると、Ａ軸上でのｅｖｅｎｔ２が５ａより６ａにさらに近いことが分かり、したがって、第６キー生成装置６００は、６ａを入力として生成されたキーを暗号化用キーとして選択する。選択されたキーにより暗号化されたデータを受信した第７キー生成装置７００は、第２キーセットに含まれた２個のキーのうち、必ず何れか一つのキーで復号化を行うことができる。そして、第７キー生成装置７００は、復号化に成功したキーをセキュリティーキー（ＳＫ）として登録しつつ、セキュリティーキー（ＳＫ）を登録したという旨の通知を第６キー生成装置６００に送信する。一方、第６キー生成装置６００は、そういう通知がある場合、暗号化に使用したキーをセキュリティーキー（ＳＫ）として登録できる。

一方、本発明の他の実施の形態は、図２の実施の形態と図５の実施の形態とを併合して具現化されることができる。すなわち、図５の第１キーセットは、第１レベルキーからなり、第２キーセットは、第２レベルキーからなり、ここで、第１レベルキーと第２レベルキーとは、相互階層的な構造を有することができる。

図９は、本発明の一実施の形態に係る非対話型キー生成装置の機能ブロック図である。

図９に示すように、本発明の一実施の形態に係るキー生成装置は、外部から入力される入力イベントを感知するイベント感知部１０と、イベントの発生時刻又はイベントの発生時刻間の差を提供するタイマー２０と、イベントの発生時刻の差に応じてキーを生成するキー生成部４０と、キーを格納するキー格納部３０と、無線通信のための無線通信モジュール６０と、制御部５０と、ユーザから命令を受信しうるユーザインタフェースを提供するユーザインタフェース部７０とを備える。

イベント感知部１０は、外部から入力される衝撃、接触、振動、音、及び／又は光などの物理的なイベントを感知することができる。このような、イベント感知部１０は、感知対象であるイベントの属性によって、衝撃感知センサ、光感知センサ、オーディオ感知センサ、接触感知センサなど、多様な種類のセンサを一つ以上含むことができる。

本発明の一実施の形態によるイベント感知部１０は、感知されたイベントのうち、強度が基準値以上であるイベントに対してのみ有効なイベントとして感知できる。このような感知結果は、キー生成部４０側に伝達される。例えば、衝撃イベントを感知する場合、衝撃の強度が所定基準以上である場合にのみ、有効イベントとして感知し、光イベントを感知する場合、光度が所定基準以上である場合にのみ、有効イベントとして感知できる。これにより、イベント感知部１０は、日常的に発生できる衝撃、接触、振動、音、光などのイベントと、キー生成のために意図的に発生させた外部入力イベントとを区分して感知できる。

本発明の他の実施の形態によるイベント感知部１０は、単純感知機能のみを行い、有効イベント判断機能は、キー生成部４０が行うことができる。

本実施の形態において、イベントは、ユーザがキーを生成するために意図的に発生させたものであって、任意の間隙で発生されうる。

タイマー２０は、イベントの発生時刻又はイベントの発生時刻間の差を提供することができる。例えば、タイマーは、以下のように多様な方法により構成されることができる。

第１の方法として、本発明の一実施の形態に係るタイマー２０は、イベント感知部１０を介して、第１番目、第２番目、第３番目などのイベントが感知されると、第１番目のイベントの発生時点を基準にその次のイベントの発生時点までの時間差を測定する。キー生成部４０は、タイマーが測定した値を利用してキーを生成する。第１の方法の一例として、タイマー２０は、第１番目のイベントが発生した場合、「０」にリセットされ、次のイベントが発生するごとに、その発生時刻をキー生成部４０に提供することができる。

第２の方法として、タイマー２０は、イベント感知部１０がイベントを感知するごとに、その感知時刻をキー生成部４０に提供することができる。こういう場合、イベント感知部１０は、イベントを感知するごとにイベントを感知したという事実をタイマー２０に提供し、タイマー２０は、イベント感知事実を通知する時の時刻をキー生成部４０に提供する。

第３の方法として、タイマー２０は、時計としての機能を行うことができる。タイマー４０は、時間をキー生成部４０に連続に提供し、したがって、キー生成部４０は、常に時間が分かる。一方、イベント感知部１０は、イベントを感知するごとにイベント感知事実をキー生成部４０に提供する。これにより、キー生成部４０は、イベント感知部１０からイベント感知事実を提供される瞬間の時間が分かるので、イベント感知時刻の差を演算することができる。ここで、タイマー２０が時間をキー生成部４０に常に提供すると説明したが、キー生成モードとキー解除モードでのみ時間を提供すると構成することも可能である。

キー生成部４０は、イベントの発生時刻差を利用してキーを生成することができる。例えば、キー生成部４０は、イベントの発生時刻差をハッシュ関数、ハッシュツリー、又は対称キー生成アルゴリズムなどに入力してキーを生成することができる。

本発明の一実施の形態によれば、キー生成部４０は、図２に例示的に説明したような階層的構造のキーを生成することができる。また、キー生成部４０は、図５に例示的に説明したもののような第１キーセット又は第２キーセットを生成することができる。

本発明の一実施の形態によれば、キー生成部４０は、キーを生成する際に暗号学的に安全なハッシュ関数（ｈａｓｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、ハッシュツリー、又は対称キー生成アルゴリズムのようなキー生成関数を利用することができる。ハッシュ関数、ハッシュツリー、又は対称キー生成アルゴリズムに入力される値（すなわち、シート）は、例えば、イベントの発生時刻の差になることができる。キー生成部４０が、ハッシュツリーを利用してキーを生成するときは、階層的構造を有したキーを生成することができる。

キー格納部３０は、キー生成部４０から生成されたキー又はキーセットを格納することができる。

ユーザインタフェース部７０は、ユーザから命令を受け取ることのできるインタフェース部を提供する。ユーザインタフェース部７０は、例えばタッチパッド又は操作ボタンなどで具現化されることができ、ユーザからキー生成機能をアクティブ化する命令（以下、「キー生成オン命令」とする）又は非アクティブ化する命令（以下、「キー生成オフ命令」とする）を受け取ることができる。本願明細書では、キー生成オン命令とキー生成オフ命令とを包括して、キー生成オンオフ命令と呼ぶことにする。

キー生成が完了した後、ユーザは、キー生成オフ命令を入力することによって、キー生成部４０は、もうこれ以上キーを生成しない。以後、キーを変更したい場合、キー生成オン命令を入力すると、キー生成部４０は、キーを生成する動作を再開する。

本発明の一実施の形態によれば、制御部５０は、イベント感知部１０、タイマー２０、キー生成部４０、及びキー格納部３０、通信モジュール６０、ユーザインタフェース部７０のような構成要素の動作を全般的に制御できる。

例えば、制御部５０は、通信しようとする外部装置にデータを送信する際、キー格納部３０に格納されたキーで暗号化して送信できる。暗号化されたデータを受信した外部装置は、自身が有したキーで復号化を試み、復号化される場合にのみ自身（すなわち、外部装置）が有したセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。反対に制御部５０は、外部装置からある暗号化されたデータを受信した場合、キー格納部３０に格納されたキーで復号化を試み、復号化に成功する場合にのみキー格納部３０に格納されたキーを前記外部装置との通信に使用するセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する。このように、本願発明の一実施の形態によれば、キー格納部３０に格納された自身のキーを外部装置に送信せずにも、外部装置と安全に通信できるようになる。

本発明の他の実施の形態によれば、制御部５０は、無線通信モジュール６０を介して通信を行おうとする装置と各々有したキー又はキーセットを送受信することができる。制御部５０は、受信されたキーとキー格納部３０に格納されたキーあるいはキーセットとを互いに比較して、キーが相互整合されるか否かを判断する。キーが相互整合される場合、制御部５０は、相手側装置を認証して制御機能を行うことができる。例えば、相手側装置と時間を同期化するか、又は相互認証を行うことができ、整合されたキーを暗号化通信のためのセキュリティーキーとして設定することが可能である。両者間に相互整合されたキーをセキュリティーキーとして利用する場合、制御部５０は、相手側との無線通信の際に設定されたキーを利用して、暗号化／復号化機能を行うことができる。一方、相互整合されるキーが存在しない場合、キー生成過程を再度繰り返す。

また、制御部５０は、キー生成オン命令が入力される場合、イベント感知部１０がイベントを感知するように制御し、タイマー２０がイベントの発生時刻又は発生時刻の差をキー生成部に提供するように制御し、またキー生成部４０がキーを生成するように制御できる。また、制御部５０は、キー生成オフ命令が入力される場合には、キー生成部４０を制御してキーを生成しないようにする。キー生成部４０は、制御部５０からキー生成動作を行うなという指示を受けた場合には、キー生成動作を行わず、以後、キー生成動作を行えという指示を受けるまでは、キー生成動作を行わない。

制御部５０は、前記セキュリティーキー（ＳＫ）設定過程が成功又は失敗に完了した後、イベント時間間隔値と設定されたキー以外の他のキー値を全てメモリ（図示せず）から削除する。ここで、メモリは、制御部の動作を行うためにプログラムがロードされ、プログラムの遂行に必要な値や結果値が格納される所であって、制御部５０の一構成要素として含まれるか、又は別途の機能ブロックとして具現化されることができる。

このような構成により、本発明に係るキー生成装置は、ユーザが発生させた外部入力イベントに基づいて、少ない演算でキーが生成されるようにしている。このようなキー生成機能を利用して、ユーザは、無線通信が可能な複数の装置に直接同じイベントを発生させて、複数の装置に同じキー又は階層的キーが生成されるようにすることができる。複数の装置に生成されたキーは、相互間に認証を行うか、又は時間同期を獲得するのに利用されることができ、暗号化通信のためのセキュリティーキー（ＳＫ）として利用できる。このように、無線通信装置間に対話無しでキーが設定されるから、第３者にキーが流出されるのを根本的に防止できる。

また、キー生成のためのキープール（ｋｅｙ ｐｏｏｌ）などのデータが不要であり、少ない演算だけでもキー生成が可能であるから、システムの資源を低減することができ、動作性能を保障することができる。したがって、携帯電話、ノート型ＰＣ、ＰＤＡなどにはもちろん、ＵＳＢメモリ、スマートカード、ＭＰ３プレーヤーのように、システムとメモリとが限定された装置にも容易に適用可能である。

一方、上述した説明では、キー生成部４０、制御部５０及びキー格納部３０の構成をそれぞれ異なる機能ブロックで示したが、これは、本発明の動作を説明するためであり、これらの機能ブロックをさらに細分化又は統合して具現化することも可能であるはずである。

上述した説明で、ユーザインタフェース部７０は、制御部５０とキー生成部４０とを互いに接続する通信線側に接続されると構成したが、これとは異なり、ユーザインタフェース部７０が制御部５０に直接接続される構成も可能である。また、ユーザインタフェース部７０から入力されたキー生成オン命令又はキー生成オフ命令が制御部５０に伝達されずに、直にキー生成部４０に伝達されるようにする構成も可能である。このような場合、ユーザから入力されるキー生成オン命令又はキー生成オフ命令に制御部５０が介入することがなく、直にキー生成部４０がユーザから入力された命令に応じる動作を行うことができる場合である。

図１０は、本発明の他の実施の形態に係る非対話型キー生成装置の機能ブロック図である。

図１０に示すように、本発明に係るキー生成装置は、外部から発生されたイベントを感知するイベント感知部１、イベント感知部１の感知結果に応じてキーを生成するキー生成部４、制御部５、キー生成部４により生成されたキーを格納する格納部３、通信モジュール６、及びユーザインタフェース部７を備えることができる。

イベント感知部１は、イベントを感知し、キー生成部４は、イベント感知部１の感知結果に基づいてキーを生成することができる。キー生成部４、ハッシュ関数、ハッシュツリー、又は対称キー生成アルゴリズムを使用してキーを生成することができる。

本実施の形態に係るイベント感知部１は、イベントを感知した結果をキー生成部４に提供し、キー生成部は、イベント感知結果に基づいてキーを生成することができる。ここで、イベント感知結果は、イベント自体の属性でありうる。例えば、イベント感知結果は、イベントがサウンドや光である場合は、そのイベントの周波数特性でありうる。また、感知結果は、２回以上のイベントを感知した結果でありうる。例えば、第１番目のイベントはサウンドで、第２番目のイベントは光である場合、これらの各々の周波数特性でありうる。

本発明の一実施例によれば、キー生成部４は、第１レベルキー、第２レベルキー、第３レベルキー、．．．第ｎ−１レベルキー、．．．第ｎレベルキー（ここで、ｎは正の整数）のうち、キー生成装置が有する権限に合うレベルキを生成することができる。このような場合、キー生成部４は、前記感知結果をキー生成関数に入力して前記キー生成装置が有する権限に合うキーを生成するものの、第１レベルキーを生成する際には、前記感知結果をキー生成関数に入力して生成する。また、第２レベルキーを生成する際には、第１レベルキーをキー生成関数に入力して生成する。また、第３レベルキーを生成する際には、第２レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成する。また、第ｎレベルキーを生成する際には、前記ｎ−１レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成できる。一方、キー生成装置がｎレベルの権限を有している場合、キー生成部４は、ｉ）前記第ｎレベルキー又はｉｉ）前記第１レベルキー〜第ｎレベルキーを生成して格納することができる。

通信モジュール６は、無線及び／又は有線通信を支援することができる。

図１０の残りの構成要素（イベント感知部１、制御部５、格納部３及びユーザインタフェース部７）の動作は、図９にて類似の図面番号が付された構成要素と動作が似ているので、詳細な説明は省略する。

図１１は、本発明の一実施の形態に係る非対話型キー生成方法のフローチャートである。

図１１に示すように、２個以上のキー生成装置を同じ空間に位置させ（Ｓ１０）、少なくとも一つ以上の物理的イベントが発生する（Ｓ２０）と、前記２個以上のキー生成装置は、イベントを感知する（Ｓ３０）。イベントを感知したキー生成装置は、各々イベント感知結果に基づいてキーを生成する（Ｓ４０）。以後、自身が生成したキーが互いに整合されているか否かを確認し（Ｓ５０）、整合されていると判断されると、各自が生成したキーをセキュリティーキー（ＳＫ）として登録する（Ｓ６０）。

前記ステップＳ１０でのキー生成装置は、上述したキー生成装置１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００のうちの何れか一つのキー生成装置でありうる。

また、前記ステップＳ２０でのイベント感知結果は、イベント自体の属性、イベントの発生時刻、又はイベントの発生時刻間の差でありうる。

また、前記ステップＳ２０でのイベントは、ユーザが意図的に発生させたイベント又は自然的に発生したイベントでありうる。

また、前記ステップＳ５０でのキーは、上述したキー生成装置１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００が生成するキーでありうる。例えば、前記ステップＳ５０でのキーは、図１の実施の形態のようなキー、図２の実施の形態のような相互階層的な構造を有したキー、又は図５の実施の形態のような複数のキーから構成されるキーセット（Ｋｅｙ ｓｅｔ）でありうる。

また、前記ステップＳ５０での整合の確認は、キー（又はキーセット）が互いに同じであるか、又はキーが相互階層的な構造を有しているか否かを確認することでありうる。また、このような整合過程は、キー生成装置間にキーを交換無しで行われても良く、キーを交換することによって行われても良い。

図１２は、図５の実施の形態を説明するために提供される図である。

図１２に示すように、感知誤差限界を決定し（Ｓ２１）、感知誤差限界に基づいて前記式１でのａ値を決定する（Ｓ２２）。一方、イベントを感知し（Ｓ３１）、感知結果に基づいてイベントの発生時刻間の差を計算する（Ｓ３２）。

ステップＳ２２にて決定されたａ値と、ステップＳ３２にて計算されたイベントの発生時刻間の差、及び前記式１を利用してキーセットを生成することができる（Ｓ２３）。

ここで、ステップＳ２１、Ｓ２２、及びＳ２３の動作は、ステップＳ３１及びＳ３２の動作より先に、又は同時に、若しくはより遅く行われても良い。

図１２の実施の形態は、例えば図５と図９の実施の形態にて具現化されることができる。このような場合、ステップＳ２１とＳ２２は、ユーザ又は感知誤差を算定するソフトウェア及び／又はハードウェアにより行われることができ、ステップＳ３１は、イベント感知部１０により、ステップＳ３２は、タイマー２０、制御部５０、又はキー生成部４０により行われることができる。

図１３は、本発明の一実施の形態に係るキー生成方法のフローチャートであって、図５の実施の形態を適用して無線通信のためのセキュリティーキー（ＳＫ）を生成する方法を示したものである。したがって、以下のキー生成過程は、無線通信を試みようとする両側装置で同時に行われることができる。

ユーザの命令によりキー生成モードに進入すると（Ｓ１００）、イベント感知部１０は、外部から発生したイベントを感知する（Ｓ１１０）。例えば、ユーザは、無線接続しようとする両側装置に同じイベントを入力することができる。例えば、二つの装置を互いに衝突するか、又は二つ以上の装置を同時にテーブルに衝突するようにすることができ、あるいは同時に光を照射することができる。

イベント感知部１０は、感知されたイベントの強度が基準値以上であるか否かを判断する（Ｓ１２０）。一方、イベント感知部１０は、単純感知機能のみを行い、キー生成部４０で有効イベントであるか否かを判断するようにする構成も可能である。

有効なイベントと判断された場合、キー生成部４０は、間隔を有して入力される二つ以上のイベントの発生時刻差を計算する（Ｓ１３０）。キー生成部４０は、測定されたイベント発生時刻差に基づいてキーセットを生成する（Ｓ１４０）。キー生成部４０が生成するキーセットは、例えば上述した第１キーセットや第２キーセットのようなものでありうる。制御部５０は、無線通信モジュール６０を介して相手側とキーセットを送受信する（Ｓ１５０）。ここで、制御部５０は、事前に約束されたプロトコルに従って相手側とキーセットを送受信できる。

制御部５０は、キーセットに含まれたキーのうち、相手側のキーと整合されるキーが存在しているか否かを判断し、整合されるキーが存在する場合、制御部５０は、該当キーを暗号化及び復号化するためのセキュリティーキー（ＳＫ）として登録し（Ｓ１６０）、登録したセキュリティーキー（ＳＫ）を利用して相手側と暗号化通信を行う（Ｓ１７０）。

一方、前記ステップＳ１３０の動作をキー生成部４０が行うと説明したが、イベントの発生時刻の差は、タイマー２０又は制御部５０が計算するように構成することもできる。

また、前記ステップＳ１５０とＳ１７０でのキー整合動作は、キーを相互交換して整合有無を確認すると説明したが、キーを相互交換せずにもキーの整合有無を確認することができる。キーを相互交換せずにもキーの整合有無を確認することができる方法は、前の実施の形態において詳細に説明したので、該当部分を参照されたい。

図１４は、本発明の他の実施の形態に係るキー生成方法のフローチャートであって、図５の実施の形態を適用するものの、感知誤差を考慮した無線通信のためのセキュリティーキー（ＳＫ）を生成する方法を示したものである。

ユーザの命令によりキー生成モードに進入すると（Ｓ２００）、イベント感知部１０は、外部入力イベントを感知する（Ｓ２１０）。イベント感知部１０は、感知されたイベントの強度が基準値以上であるか否かを判断する（Ｓ２２０）。イベント感知部１０は、イベントの強度が基準値以上である場合にのみ有効なイベントであると判断できる。

有効なイベントであると判断された場合、タイマー２０は、所定の時間間隔で入力される二つ以上のイベントの発生時刻の差（ｉｎｔｅｒｖａｌ）を計算する（Ｓ２３０）。イベントの発生時刻の差は、最初イベント感知時刻を基準に、次のイベントが感知された時刻までの時間で測定できる。

キー生成部４０は、イベント発生時刻の差に基づいてキーセットを生成する（Ｓ２４０）。ここで、キーセットは、上述したことのある第１キーセット又は第２キーセットのようなキーでありうる。

制御部５０は、格納部３０に格納されたキーセット（例えば、第１キーセット）が外部装置が有したキーセット（例えば、第２キーセット）と相互整合されているか否かを判断する（Ｓ２５０）。ステップＳ２５０は、ｉ）第１キーセットと第２キーセットとを相互交換しない方法で行われるか、又はｉｉ）第１キーセットと第２キーセットとを相互交換する方法で行われうることは、上述したとおりである（図５の実施の形態を参照）。

整合されるキーが存在する場合、制御部５０は、該当キーを暗号化及び復号化（以下、暗号化／復号化）のためのセキュリティーキー（ＳＫ）として設定する（Ｓ２６０）。

制御部５０は、設定されたセキュリティーキー（ＳＫ）を利用して相手側と暗号化通信を行う（Ｓ２７０）。これに、制御部５０は、送信するデータをキーを使用して暗号化した後、無線通信モジュール６０を介して相手側に送信する。そして、無線通信モジュール６０に受信された受信データを、キーを使用して復号化して処理できる。

図１５は、本発明に係る通信セキュリティー方法のフローチャートであって、セキュリティーキーを解除する場合を示したものである。

図１５に示すように、両側装置の無線通信が完了した後にキーを解除する場合にも、ユーザが入力したイベントを利用して制御できる。

ユーザの命令によりキー解除モードに進入する（Ｓ３００）と、イベント感知部１０は、外部イベントを感知する（Ｓ３１０）。ユーザは、登録されたセキュリティーキーを解除しようとする両側装置に衝撃、接触、振動、音、光などのイベントを２回以上発生させることができる。

イベント感知部１０は、感知されたイベントの強度が基準値以上であるか否かを判断する（Ｓ３２０）。

有効なイベントと判断された場合、二つ以上のイベントの発生時刻の差を計算する（Ｓ３３０）。イベントの発生時刻の差は、最初イベントの感知時刻を基準に次のイベントが感知された時刻で計算できる。ステップＳ３３０は、キー生成部４０、タイマー２０、又は制御部５０により行われうる。

キー生成部４０は、計算されたイベント発生時刻の差に基づいてキーを生成する（Ｓ３４０）。

制御部５０は、無線通信モジュール６０を介してステップＳ３４０にて生成したキーを相手側装置に送信し、相手側装置からキーを受信する（Ｓ３５０）。

制御部５０は、ステップＳ３４０にて生成したキーと相手側装置から受信したキーとを比較して整合有無を判断する（Ｓ３６０）。

キーが整合される場合、制御部５０は、現在セキュリティーキーとして登録されたキーを除去する（Ｓ３７０）。

ステップＳ３４０では、キーを互いに交換して整合有無を確認すると説明したが、キーを交換する過程がなくても整合有無を確認することができる。

以上説明したように、本発明に係る非対話型キー生成装置は、ユーザが発生させた外部入力イベントに基づいて、少ない演算でキーが生成されるようにしている。このようなキー生成機能を利用して、ユーザは、無線通信が可能な複数の装置に直接同じイベントを発生させて、複数の装置に同じキーが生成されるようにすることができる。複数の装置に生成されたキーは、相互間に認証を行うか、又は時間同期を獲得するのに利用されることができ、暗号化通信のためのセキュリティーキー（ＳＫ）として利用することが可能である。このように、無線通信装置間に対話無しでキーが設定されるため、第３者にキーが流出されるのを根本的に防止できる。

また、キー生成のためのキープール（ｋｅｙ ｐｏｏｌ）などのデータが不要であり、少ない演算だけでもキー生成が可能であるから、システムの資源を低減することができ、動作性能を保障することができる。したがって、携帯電話、ノート型ＰＣ、ＰＤＡなどにはもちろん、ＵＳＢメモリ、スマートカード、ＭＰ３プレーヤーのように、センサネットワークなどのシステムとメモリとが限定された装置にも容易に適用可能である。

以上説明したように、本発明に係る無線ネットワークにおける非対話型キー生成装置及び方法、並びにこれを利用した通信セキュリティー方法は、ノード間無線対話無しで相互間のキーを生成してキーの流出を遮断することができ、簡便なインタフェースを用いた少ない演算でキーの生成を可能にして、ユーザが容易にキーを生成することができ、キーが適用された装置の動作性を向上させることができる。

一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施の形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で多様な変形が可能であることは勿論である。したがって、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限って決まらず、特許請求の範囲だけでなく、特許請求の範囲と均等なものによって決まらねばならない。

１０ イベント感知部
２０ タイマー
３０ キー格納部
４０ キー生成部
５０ 制御部
６０ 無線通信モジュール

Claims (19)

1. 衝撃、接触、振動、音、光のうち、少なくとも何れか一つのイベントを感知するイベント感知部と、
   前記イベント感知部を介して感知されたイベント間の発生時刻の時間差以下である第１の値をキー生成関数に入力し、第１キーを生成し、
   前記イベント感知部を介して感知されたイベント間の発生時刻の時間差より大きい第２の値をキー生成関数に入力し、第２キーを生成するキー生成部とを備え、
   前記キー生成部により生成された第１キー、第２キーの少なくとも一方は、前記イベントに基づいて他のキー生成装置により生成されたキーと整合されることを特徴とするキー生成装置。
2. 前記第１の値及び前記第２の値は、「０」又は特定値（ａ）の倍数であって、
   前記特定値（ａ）は、前記キー生成装置が有する誤差限界に基づいて決められることを特徴とする請求項１に記載のキー生成装置。
3. 前記キー生成部が、前記第１の値（Ｖ1）を、前記感知されたイベント間の発生時刻の時間差（ΔＴ）と前記特定値（ａ）から、以下の式に基づいて算出することを特徴とする、請求項２に記載のキー生成装置。
   Ｖ１＝ΔＴ−（ΔＴ ｍｏｄ ａ）
4. 前記キー生成部が、前記第２の値（Ｖ２）を、前記感知されたイベント間の発生時刻の時間差（ΔＴ）と特定値（ａ）から、以下の式に基づいて算出することを特徴とする請求項２に記載のキー生成装置。
   Ｖ２＝ΔＴ−（ΔＴ ｍｏｄ ａ）＋ａ
5. 前記キー生成部は、
   相互階層的な構造をなしているキーのうち、何れか一つのキーを生成することを特徴とする請求項１に記載のキー生成装置。
6. 前記階層的な構造をなしているキーは、第１レベルキー、第２レベルキー、第３レベルキー、．．．第ｎ−１レベルキー、．．．第ｎレベルキー（ここで、ｎは、正の整数）を含み、
   前記キー生成部は、前記レベルキーのうち、前記キー生成装置が有する権限に合うキーを生成することを特徴とする請求項５に記載のキー生成装置。
7. 前記キー生成部は、前記感知結果をキー生成関数に入力して前記キー生成装置が有する権限に合うキーを生成するものの、
   第１レベルキーを生成する際には、前記感知結果を前記キー生成関数に入力して生成し、
   第２レベルキーを生成する際には、前記第１レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成し、
   前記第３レベルキーを生成する際には、前記第２レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成し、
   前記第ｎレベルキーを生成する際には、前記ｎ−１レベルキーを前記キー生成関数に入力して生成することを特徴とする請求項６に記載のキー生成装置。
8. 前記他のキー生成装置が生成したキーにより暗号化されたデータを、前記キー生成部から生成したキーを使用して復号化を試み、復号化される場合にのみ前記キー生成部から生成されたキーを前記他のキー生成装置との通信に使用するセキュリティーキーとして登録する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のキー生成装置。
9. 前記制御部は、
   前記他のキー生成装置が生成したキーにより暗号化されたデータを、前記第１キー、第２キーの何れか一つのキーを使用して復号化を試み、復号化されるキーを前記他のキー生成装置との通信に使用するセキュリティーキーとして登録することを特徴とする請求項８に記載のキー生成装置。
10. ユーザからキー生成オン命令又はキー生成オフ命令を受け取ることができるユーザインタフェース部をさらに備え、
    前記キー生成オン命令が入力されると、前記キー生成部は、キー生成を行い、
    前記キー生成オフ命令が入力されると、前記キー生成部は、イベントが発生してもキー生成を行わないことを特徴とする請求項１又は８に記載のキー生成装置。
11. キーを生成する方法であって、
    第１キー生成装置と第２キー生成装置とが、衝撃、接触、振動、音、光のうち、少なくとも何れか一つのイベントを感知するステップと、
    前記第１キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差以下である第１の値をキー生成関数に入力し、第１キーを生成するステップと、
    前記第１キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差より大きい第２の値をキー生成関数に入力し、第２キーを生成するステップと、
    前記第２キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差以下である第３の値をキー生成関数に入力し、第３キーを生成するステップと、
    前記第２キー生成装置が、感知されたイベント間の発生時刻の時間差より大きい第４の値をキー生成関数に入力し、第４キーを生成するステップと、
    前記第１キーと前記第２キーのうち少なくとも１つは、前記第３キーと第４キーのうち何れか１つと整合されるか否かを判断するステップとを含むことを特徴とするキー生成方法。
12. 前記第１キー生成装置が生成したキーと前記第２キー生成装置が生成したキーとが互いに整合される場合、前記キー生成装置と前記キー生成装置とは、各自生成したキーをセキュリティーキーとして登録するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のキー生成方法。
13. 前記第１キー生成装置は、前記第１キー又は第２キーを使用してデータを暗号化して第２キー生成装置に送信し、
    第２キー生成装置は、前記第１キー生成装置から受信される暗号化されたデータを前記第３キー又は第４キーのうち、何れか一つのキーを使用して復号化を試み、復号化されるキーを前記第１キー生成装置との通信に使用するセキュリティーキーとして登録することを特徴とする請求項１２に記載のキー生成方法。
14. 前記第１の値、前記第２の値、前記第３の値、及び前記第４の値は、「０」又は特定値（ａ）の倍数であって、
    前記特定値（ａ）は、前記キー生成装置が有する誤差限界に基づいて決められることを特徴とする請求項１１に記載のキー生成方法。
15. 前記第１キー生成装置は、前記第１の値（Ｖ1）を、
    前記感知されたイベント間の発生時刻の時間差（ΔＴ１）と前記特定値（ａ）から、以下の式（１）に基づいて算出し、
    前記第２キー生成装置は、前記第３の値（Ｖ３）を、
    前記感知されたイベント間の発生時刻の時間差（ΔＴ２）と前記特定値（ａ）から、以下の式（２）に基づいて算出することを特徴とする請求項１４に記載のキー生成方法。
    Ｖ１＝ΔＴ１−（ΔＴ１ ｍｏｄ ａ） （１）
    Ｖ３＝ΔＴ２−（ΔＴ２ ｍｏｄ ａ） （２）
16. 前記第１キー生成装置は、前記第２の値（Ｖ２）を、
    前記感知されたイベント間の発生時刻の時間差（ΔＴ１）と特定値（ａ）から、以下の式（３）に基づいて算出し、
    前記第２キー生成装置は、前記第４の値（Ｖ４）を、
    前記感知されたイベント間の発生時刻の時間差（ΔＴ２）と前記特定値（ａ）から、以下の式（４）に基づいて算出することを特徴とする請求項１４に記載のキー生成方法。
    Ｖ２＝ΔＴ１−（ΔＴ１ ｍｏｄ ａ）＋ａ （３）
    Ｖ４＝ΔＴ２−（ΔＴ２ ｍｏｄ ａ）＋ａ （４）
17. 前記第１キー生成装置と前記第２キー生成装置は、前記第１キーを生成するステップ、前記第２キーを生成するステップ、前記第３キーを生成するステップ、及び前記第４キーを生成するステップのうちの少なくとも１つのステップにおいて、各々前記少なくとも一つのイベントに基づいて、階層的な構造をなしているキーのうち、何れか一つのキーを生成することを特徴とする請求項１１に記載のキー生成方法。
18. 前記階層的な構造をなしているキーは、第１レベルキー、第２レベルキー、第３レベルキー、．．．第ｎ−１レベルキー、．．．第ｎレベルキー（ここで、ｎは、正の整数）を含み、
    前記第１キーを生成ステップ、前記第２キーを生成するステップ、前記第３キーを生成するステップ、及び前記第４キーを生成するステップのうちの少なくとも１つのステップは、前記レベルキーのうち、前記キー生成装置が有する権限に合うキーを生成することを特徴とする請求項１７に記載のキー生成方法。
19. 前記第１キー生成装置は、前記第１キーを生成するステップ及び前記第２キーを生成するステップのうちの少なくとも１つのステップにおいて、第１レベルキーと第２レベルキーとを含む第１キーセットを生成し、
    前記第２キー生成装置は、前記第３キーを生成するステップ及び前記第４キーを生成するステップのうちの少なくとも１つのステップにおいて、第３レベルキーと第４レベルキーとを含む第２キーセットを生成し、
    前記第１レベルキーと第２レベルキーのうち、少なくとも一つは、前記第３レベルキーと第４レベルキーのうちの何れか一つと整合されることを特徴とする請求項１１に記載のキー生成方法。

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