JP5372100B2 - 通信システム、中継装置、通信方法、中継方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置の計算資源や通信帯域が制限されている環境において、通信装置間で相互に機器を認証し、安全に情報を共有するための技術に関する。

無数に配置された無線端末から様々な情報を無線で送信し、その無線を複数の基地局で受信して収集するネットワークが提案されている（例えば非特許文献１参照）。このようなネットワークでは、収集された情報に応じて各無線端末へ制御信号が送信されることもある。例えば、様々な種類のセンサーや家電機器などの装置に無線端末が設置され、各無線端末は各装置の状況や状態を表す情報を送信する。そして、情報に応じて各装置を制御するための制御信号が各無線端末に向けて送信される。

これらの無線端末から送信される情報や無線端末へ向けて送信される制御信号は、データ量が非常に小さい。また、情報や制御信号が送信される頻度は非常に低い。コスト低減のため、広帯域の通信網を用いて上記ネットワークを構築せず、一般的にはコスト低減が図りやすい狭帯域の通信網を用いて構築される。例えば、一つの無線チャネル当たり最大９６００ｂｐｓ（Bits Per Second）の通信帯域を一定時間毎に分割して半二重通信方式で数万台の無線端末で共有する。また、コスト低減のため、無線端末にはデータ記憶能力（メモリ容量、揮発性か否か、電池寿命など）や演算速度が乏しい装置を用いて上記ネットワークが構築される。

服部武、藤岡雅宣編著，「ワイヤレスブロードバンド教科書 改訂三版（高速ＩＰワイヤレス編）」，インプレスＲ＆Ｄ，２００８年

このように構築された上記ネットワークでは、収容される無線端末の台数が非常に多い。そのため、一台の無線端末によって送信されるデータ量のわずかな増減が、全体として非常に大きな問題となってしまう。例えば、認証やセキュリティに要するデータ量がともに増加してしまう。また、無線端末のデータ記憶能力や演算速度は乏しい。そのため、暗号の処理演算を無線端末で行うと、その記憶能力や演算速度が圧迫されてしまう。したがって、セキュリティ要件を満足させようとすると、セキュリティ用のデータ領域確保のため通信帯域を広帯域化し、暗号処理のために端末能力の高機能化を行う必要があり、コスト増加の要因となる

また、このような要求は、通信端末が無線通信を行う場合に限ったものではなく、有線通信が行われる場合にも共通する要求である。
上記事情に鑑み、本発明は、通信端末から送信された通信データを中継する中継装置及び通信端末の間の通信において、限られたリソースの下、より少ない通信データで安全に認証し、安全に情報共有を行う技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムであって、前記中継装置は、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備え、前記通信端末は、自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部と、前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを送信する送信部と、を備える。

本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記中継装置の前記認証制御部は、前記第一識別情報及び前記第二識別情報に加えて更に自装置の識別情報を用いて前記通信端末を認証する。

本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記通信端末は、第一識別情報と、第二識別情報と、前記中継装置の識別情報とを用いた演算の結果に基づいて認証情報を取得し、取得した前記認証情報を前記中継装置へ送信する認証制御部をさらに備え、前記中継装置の前記認証制御部は、前記通信端末の前記認証制御部と同様の処理を実行することによって前記認証情報を取得し、前記通信端末から受信した前記認証情報と比較し、両者が一致する場合に前記通信端末を認証する。

本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記中継装置の前記認証制御部は、第一識別情報と、第二識別情報と、前記中継装置の識別情報とを用いた演算の結果に基づいて他の認証情報を取得し、取得した前記他の認証情報を前記通信端末へ送信し、前記通信端末の前記認証制御部は、前記中継装置の前記認証制御部と同様の処理を実行することによって前記他の認証情報を取得し、前記中継装置から受信した前記他の認証情報と比較し、両者が一致する場合に前記中継装置を認証する。

本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記中継装置は、第二乱数を生成する第二乱数生成部をさらに備え、前記通信端末の前記認証制御部は、前記中継装置から受信した前記第二乱数と、前記第一識別情報と、前記第二識別情報と、前記中継装置の識別情報と、前記中継装置との間で共有している鍵情報と、を用いて認証情報を算出し、算出された認証情報の全部又は所定の一部を前記認証情報として取得し保存する。

本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記通信端末は、第一乱数を生成する第一乱数生成部をさらに備え、前記中継装置の前記認証制御部は、前記通信端末から受信した前記第一乱数と、前記第二乱数と、前記第一識別情報と、前記第二識別情報と、自身の識別情報と、前記通信端末との間で共有している鍵情報と、を用いて認証情報を算出し、算出された認証情報の全部又は所定の一部を前記他の認証情報として取得し保存する。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記中継装置であって、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、前記通信端末が送信したデータであって前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずに送信されたデータの前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備える。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記通信端末であって、前記中継装置が自身と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、前記中継装置が他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備える中継装置と通信する通信部と、自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部と、前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを前記通信部により前記中継装置へ送信する送信部と、を備える。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムが行う通信方法であって、前記中継装置が、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御ステップと、前記中継装置が、前記認証制御ステップにおいて認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて識別情報記憶部に記憶する識別情報記憶ステップと、前記中継装置が、前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継処理ステップと、前記通信端末が、自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部から前記第一識別情報を読み出し、前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを送信する送信ステップと、を有する。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記中継装置が行う中継方法であって、前記中継装置が、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御ステップと、前記中継装置が、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶ステップと、前記中継装置が、前記通信端末が送信したデータであって前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずに送信されたデータの前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継ステップと、を有する。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記通信端末が行う通信方法であって、前記通信端末が、前記中継装置が自身と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、前記中継装置が他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備える中継装置と通信する通信ステップと、前記通信端末が、自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部から前記第一識別情報を読み出し、前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを送信する送信ステップと、を有する。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記中継装置に対し、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御ステップと、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶ステップと、前記通信端末が送信したデータであって前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずに送信されたデータの前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。

本発明の一態様は、複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記通信端末に対し、前記中継装置が自身と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、前記中継装置が他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備える中継装置と通信する通信ステップと、自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部から前記第一識別情報を読み出し、前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを送信する送信ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。

本発明により、認証の際に二つの識別情報を結びつけて、その後は第一識別情報のみを用いて、通信端末から送信された通信データを中継する中継装置及び通信端末の間の通信において、限られたリソースの下、より少ない通信データで安全に認証し、安全に秘密の情報を共有する事が可能となる。

通信システム１００のシステム構成を表すシステム構成図である。 無線端末１０の機能構成を表す概略ブロック図である。 基地局装置２０の機能構成を表す概略ブロック図である。 端末識別情報テーブルの概略を表す図である。 鍵情報テーブルの概略を表す図である。 通信システム１００における相互認証処理のシーケンスを表すシーケンス図である。 相互認証が完了した後の上り方向の通信のシーケンスを表すシーケンス図である。 相互認証が完了した後の下り方向の通信のシーケンスを表すシーケンス図である。

図１は、通信システム１００のシステム構成を表すシステム構成図である。通信システム１００は、複数の無線端末１０（１０−１−１，１０−１−２，・・・，１０−２−１，１０−２−２，・・・），複数の基地局装置２０（２０−１，２０−２，・・・）、端末情報管理装置３０、位置情報管理装置４０、端末装置５０を備える。基地局装置２０、端末情報管理装置３０、位置情報管理装置４０、端末装置５０（５０−１，５０−２，・・・）は、いずれもネットワーク６０に接続されている。ネットワーク６０は、例えば有線のＩＰ通信網として構成されても良いし、他の態様で構成されても良い。

複数の無線端末１０は、それぞれ自装置に対応する基地局装置２０と無線通信する。複数の基地局装置２０は、それぞれ自装置に対応する複数の無線端末１０と無線通信し、ネットワーク６０に接続された装置（例えば端末装置５０）と無線端末１０との間でデータを中継する。例えば、複数の無線端末１０−１（１０−１−１，１０−１−２，・・・）と基地局装置２０−１とは互いに無線通信を行い、複数の無線端末１０−２（１０−２−１，１０−２−２，・・・）と基地局装置２０−２とは互いに無線通信を行う。

各無線端末１０には、ＭＡＣ−ＩＤ（第一識別情報）とＮＥＴ−ＩＤ（第二識別情報）という二つの識別情報が付与される。ＭＡＣ−ＩＤは、基地局装置２０が自身と無線通信する複数の無線端末１０の中で各無線端末１０を一意に識別するための識別情報である。すなわち、ＭＡＣ−ＩＤはＯＳＩ参照モデルにおける第二層の情報である。そのため、一の基地局装置２０が無線通信する無線端末１０には、重複したＭＡＣ−ＩＤは割り当てられることはない。ただし、ＭＡＣ−ＩＤは基地局から無線端末へ動的に割り当てられるため、一の基地局装置２０と他の基地局装置２０との間では、異なる無線端末１０に同一のＭＡＣ−ＩＤが重複して割り当てられる可能性はある。

ＮＥＴ−ＩＤは、通信システム１００に設置された全ての無線端末１０を一意に識別するための識別情報である。すなわち、ＮＥＴ−ＩＤはＯＳＩ参照モデルにおける第三層の情報である。そのため、通信システム１００に設置された無線端末１０には、重複したＮＥＴ−ＩＤは割り当てられることはない。

通信システム１００では、無線端末１０と基地局装置２０との間において、ＮＥＴ−ＩＤを用いずＭＡＣ−ＩＤを用いて通信データを送信することで、ＮＥＴ−ＩＤ及びＭＡＣ−ＩＤを用いて通信データが送信される場合に比べて通信データのデータ量を削減する。通信データとは、無線端末１０と基地局装置２０との間で送受信されるデータのことである。
以下、通信システム１００の詳細について説明する。

図２は、無線端末１０の機能構成を表す概略ブロック図である。無線端末１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、通信プログラムを実行する。通信プログラムの実行によって、無線端末１０は、通信部１０１、記憶部１０２、第一乱数生成部１０３、認証制御部１０４、データ処理部１０５を備える装置として機能する。なお、無線端末１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。

通信部１０１は、基地局装置２０との間で無線通信を行う。具体的には、通信部１０１は、認証制御部１０４、データ処理部１０５によって生成された通信データを変調し、無線信号を基地局装置２０へ送信する。また、通信部１０１は、基地局装置２０から送信された無線信号を受信し、復調することによって通信データを復元し、認証制御部１０４、データ処理部１０５に転送する。

記憶部１０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部１０２は、端末識別情報記憶部１０２ａ及び鍵情報記憶部１０２ｂとして機能する。端末識別情報記憶部１０２ａは、自装置（無線端末１０）に割り当てられたＭＡＣ−ＩＤ及びＮＥＴ−ＩＤと、自装置が無線通信する基地局装置２０の識別情報である基地局ＩＤを記憶する。基地局ＩＤは、基地局装置２０との間の無線通信でのみ用いられる識別情報である。鍵情報記憶部１０２ｂは、自装置（無線端末１０）が基地局装置２０との認証処理や通信で用いる鍵情報を記憶する。

第一乱数生成部１０３は、認証制御部１０４が認証処理に用いる第一乱数を生成する。
認証制御部１０４は、無線端末１０と基地局装置２０との間で相互認証処理を行う。具体的には、認証制御部１０４は、第一乱数生成部１０３によって生成された第一乱数を含む相互認証要求を生成し、基地局装置２０に対して送信する。この処理によって無線端末１０と基地局装置２０との間における認証処理が開始される。また、認証制御部１０４は、ＭＡＣ−ＩＤ、ＮＥＴ−ＩＤ、鍵情報、後述する基地局から送信される第二乱数等に基づいて演算を行い、演算結果である第二認証子を基地局装置２０に送信することによって、基地局装置２０による認証を受ける。また、認証制御部１０４は、ＭＡＣ−ＩＤ、ＮＥＴ−ＩＤ、鍵情報、第一乱数、第二乱数等に基づいて演算を行い、基地局装置２０による同様の演算結果である第一認証子と比較（照合）することによって、基地局装置２０を認証する。

相互認証処理において基地局装置２０にデータを送信する場合、認証制御部１０４は、相互認証要求を送信する際には、ＭＡＣ−ＩＤ及びＮＥＴ−ＩＤを用いてデータを送信する。一方、認証制御部１０４は、相互認証要求以外のデータを送信する際には、ＮＥＴ−ＩＤを用いずに、ＭＡＣ−ＩＤを用いてデータを送信する。具体的には、認証制御部１０４は例えば以下のようにデータを送信しても良い。

認証制御部１０４は、事前に帯域割当要求を基地局装置２０に送信する。基地局装置２０は、帯域割当要求に応じて、無線端末１０に対して帯域とＭＡＣ−ＩＤを割り当て、この帯域とＭＡＣ−ＩＤとを対応付けて記憶する。基地局装置２０は、割り当てた帯域を表す帯域割当応答を送信する。割り当てられる帯域は、例えば時間で特定されても良いし、周波数で特定されても良いし、時間及び周波数で特定されても良い。帯域割当要求と帯域割当応答との対応付けは、特定の周波数、あるいは時間割り当て、またはそれに付随する識別情報を用いることで実現される。このとき、基地局装置２０は、ＭＡＣ−ＩＤを含むデータを帯域割当応答とともに送信する。認証制御部１０４は、帯域割当応答を受信し、自装置に割り当てられた帯域で、相互認証処理で送信すべきデータを基地局装置２０へ送信する。このようにして、無線端末１０が使用する帯域とＭＡＣ−ＩＤとが関連づけられる。

相互認証要求を送信する場合には、認証制御部１０４は、ＮＥＴ−ＩＤを含むデータを、自装置に割り当てられた帯域で送信する。基地局装置２０は、このデータを受信すると、受信したデータの送信に用いられた帯域に対応付けて記憶しているＭＡＣ−ＩＤと、受信したデータに含まれるＮＥＴ−ＩＤとを対応付けて端末識別情報テーブルに登録する。また、相互認証要求以外のデータを送信する場合には、認証制御部１０４は、ＭＡＣ−ＩＤを含みＮＥＴ−ＩＤを含まないデータを、自装置に割り当てられた帯域で送信する。このようにして、認証制御部１０４が送信するデータは、ＭＡＣ−ＩＤ及びＮＥＴ−ＩＤに関連づけられる。

データ処理部１０５は、ネットワーク６０を介して端末装置５０へ送信するデータ（以下、「送信データ」という。）を生成し、通信部１０１へ出力する。本説明から明らかなように、送信データは上記の通信データの一種である。データ処理部１０５は、送信データの送信元を表す識別情報として、ＮＥＴ−ＩＤを用いず、ＭＡＣ−ＩＤを用いる。データ処理部１０５は、例えば、事前に自装置に割り当てられたＭＡＣ−ＩＤと帯域を用いて、送信データを送信しても良い。送信データは、例えば無線端末１０が接続された外部装置Ｚ（Ｚ−１−１，Ｚ−１−２，・・・，Ｚ−２−１，Ｚ−２−２，・・・）によって生成されたデータを含む。外部装置Ｚは、例えばセンサーや家電装置などの装置であり、監視や制御の対象となる装置である。送信データに含まれるデータには、例えばセンサーの検出結果や、各外部装置Ｚにおいて予め送信するように設定されたデータ等がある。

図３は、基地局装置２０の機能構成を表す概略ブロック図である。基地局装置２０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、中継プログラムを実行する。中継プログラムの実行によって、基地局装置２０は、第一通信部２０１、第二通信部２０２、記憶部２０３、第二乱数生成部２０４、認証制御部２０５、中継部２０６を備える装置として機能する。なお、基地局装置２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。

第一通信部２０１は、無線端末１０との間で無線通信を行う。具体的には、第一通信部２０１は、中継部２０６によって中継された通信データを変調し、無線端末１０に送信する。また、第一通信部２０１は、無線端末１０から送信された無線信号を受信し、復調することによって通信データを復元し、中継部２０６に転送する。

第二通信部２０２は、ネットワーク６０との間で通信を行う。具体的には、第二通信部２０２は、中継部２０６によって中継された通信データを変換し、ネットワーク６０に送信する。また、第二通信部２０２は、ネットワーク６０から無線端末１０宛に送信された信号を受信し、変換することによって通信データを、中継部２０６に転送する。

記憶部２０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部２０３は、基地局識別情報記憶部２０３ａ、端末識別情報テーブル記憶部２０３ｂ、鍵情報テーブル記憶部２０３ｃとして機能する。基地局識別情報記憶部２０３ａは、自装置（基地局装置２０）に割り当てられた基地局ＩＤを記憶する。前述した通り、基地局ＩＤは、端末装置１０との間の無線通信でのみ用いられる識別情報である。基地局ＩＤは、通信システム１００に設置された全ての基地局装置２０を一意に識別するための識別情報である。そのため、通信システム１００に設置された基地局装置２０には、重複した基地局ＩＤは割り当てられることはない。ネットワーク６０が有線のＩＰ通信網で構成される場合、基地局識別情報記憶部２０３ａは、ネットワーク６０との間で通信を行うための識別情報として自装置（基地局装置２０）に割り当てられたＩＰアドレスを記憶する。

端末識別情報テーブル記憶部２０３ｂは、端末識別情報テーブルを記憶する。鍵情報テーブル記憶部２０３ｃは、鍵情報テーブルを記憶する。図４は、端末識別情報テーブルの概略を表す図である。端末識別情報テーブルは、無線端末１０のＮＥＴ−ＩＤとＭＡＣ−ＩＤとを対応付けた端末識別情報レコード２１を、自装置（基地局装置２０）と通信する無線端末１０毎に有する。図５は、鍵情報テーブルの概略を表す図である。鍵情報テーブルは、無線端末１０のＮＥＴ−ＩＤと鍵情報とを対応付けた鍵情報レコード２２を、自装置（基地局装置２０）と通信する無線端末１０毎に有する。

図３に戻って基地局装置２０の構成の説明を続ける。第二乱数生成部２０４は、認証制御部２０５が認証処理に用いる第二乱数を生成する。

認証制御部２０５は、無線端末１０と基地局装置２０との間で相互認証処理を行う。具体的には、認証制御部２０５は、ＭＡＣ−ＩＤ、ＮＥＴ−ＩＤ、鍵情報、第一乱数、第二乱数等に基づいて演算を行い、演算結果である第一認証子、及び第二乱数を無線端末１０に送信することによって、無線端末１０による認証を受ける。また、認証制御部２０５は、ＭＡＣ−ＩＤ、ＮＥＴ−ＩＤ、鍵情報、第二乱数等に基づいて演算を行い、無線端末１０による同様の演算結果である第二認証子と比較（照合）することによって、無線端末１０を認証する。

相互認証処理において無線端末１０にデータを送信する場合、認証制御部２０５はＭＡＣ−ＩＤを用いて、且つ、ＮＥＴ−ＩＤを用いずにデータを送信する。具体的には、認証制御部２０５は例えば以下のようにデータを送信しても良い。認証制御部２０５は、事前に帯域割当要求に応じて、無線端末１０に対して帯域を割り当て、この帯域とＭＡＣ−ＩＤとを対応付けて記憶する。認証制御部２０５は、割り当てた帯域を表す帯域割当応答を無線端末１０に送信する。このとき、認証制御部２０５は、ＭＡＣ−ＩＤを含みＮＥＴ−ＩＤを含まないデータとして帯域割当応答を送信する。無線端末１０は、帯域割当応答を受信し、自装置に割り当てられた帯域を記憶する。そして、認証制御部２０５は、無線端末１０に対して割り当てた帯域で、相互認証処理で送信すべきデータを無線端末１０に送信する。このようにして、認証制御部２０５が送信するデータは、ＭＡＣ−ＩＤに関連づけられる。なお、上述したように、帯域割当応答にはＮＥＴ−ＩＤが含まれないため、認証制御部２０５が送信するデータはＮＥＴ−ＩＤには関連づけられない。相互認証処理の詳細については後述する。

中継部２０６は、無線端末１０からネットワーク６０に接続された端末装置５０宛に送信された送信データを中継する。無線端末１０からネットワーク６０に接続された端末装置５０宛に送信された送信データは、送信元の無線端末１０を表す識別情報としてＭＡＣ−ＩＤと関連づけられている。中継部２０６は、端末識別情報テーブルに基づいて、送信データが関連づけられたＭＡＣ−ＩＤに対応するＮＥＴ−ＩＤ又はＮＥＴ−ＩＤと同等の識別情報を検索する。そして、中継部２０６は、検索したＮＥＴ−ＩＤ又はＮＥＴ−ＩＤと同等の識別情報をデータの送信元を表す識別情報として送信データに与え中継する。

ＮＥＴ−ＩＤと同等の識別情報とは、通信システム１００に設置された全ての無線端末１０を一意に識別できる識別情報である。ＮＥＴ−ＩＤと同等の識別情報の具体例として、サービスＩＤがある。サービスＩＤは、ネットワーク６０において用いられる識別情報である。サービスＩＤは、ＮＥＴ−ＩＤよりもさらに大きなデータ量を有しても良い。サービスＩＤは、例えば端末識別情報テーブルのレコード２１において、ＮＥＴ−ＩＤ及びＭＡＣ−ＩＤとともに記録されていても良い。サービスＩＤの具体例として、例えばＵＲＬ（Uniform Resource Locator）や、ＦＱＤＮ（Fully Qualified Domain Name）等がある。

中継部２０６は、ネットワーク６０に接続された端末装置５０から無線端末１０宛に送信されたデータを、無線端末１０へ中継する。ネットワーク６０に接続された端末装置５０から無線端末１０宛に送信されたデータには、宛先の無線端末１０を表す識別情報としてＮＥＴ−ＩＤ又はＮＥＴ−ＩＤと同等の識別情報（サービスＩＤ）が含まれている。中継部２０６は、端末識別情報テーブルに基づいて、ＮＥＴ−ＩＤ又はサービスＩＤに対応するＭＡＣ−ＩＤを検索する。中継部２０６は、検索されたＭＡＣ−ＩＤを用いてデータを中継する。

端末情報管理装置３０は、メインフレームやワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置を用いて構成される。端末情報管理装置３０は、通信システム１００に設置された全ての無線端末１０のＮＥＴ−ＩＤと、その無線端末１０に付与された鍵情報と、を対応付けて記憶する。また、端末情報管理装置３０は、通信システム１００に設置された全ての無線端末１０のＮＥＴ−ＩＤと、各無線端末１０が送信データを送信する宛先となる端末装置５０の識別情報（以下、「ホスト名」という。）と、を対応付けて記憶する。また、端末情報管理装置３０は、通信システム１００に設置された全ての無線端末１０のＮＥＴ−ＩＤと、ネットワーク６０において各無線端末１０を表すサービスＩＤと、を対応付けて記憶する。端末情報管理装置３０は、基地局装置２０からＮＥＴ−ＩＤに基づいた問い合わせ（端末情報要求）を受けると、ＮＥＴ−ＩＤに対応する鍵情報、ホスト名、サービスＩＤを端末情報応答として基地局装置２０に返信する。

位置情報管理装置４０は、メインフレームやワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置を用いて構成される。位置情報管理装置４０は、通信システム１００に設置された全ての無線端末１０のサービスＩＤと、各無線端末１０が無線通信を行っている基地局装置２０のＩＰアドレスと、を対応付けて記憶する。位置情報管理装置４０が記憶するデータによって、無線端末１０がどこに位置しているか、すなわちどの基地局装置２０の配下にあるかを特定できる。位置情報管理装置４０は、端末装置５０から、サービスＩＤに基づいたＩＰアドレスの問い合わせ（ＤＮＳ参照要求）を受けると、サービスＩＤに対応する基地局装置２０のＩＰアドレスをＤＮＳ参照応答として端末装置５０に返信する。また、位置情報管理装置４０は、通信システム１００に設置された端末装置５０のホスト名とＩＰアドレスとを対応付けて記憶する。位置情報管理装置４０は、基地局装置２０から、ホスト名に基づいたＩＰアドレスの問い合わせ（ＤＮＳ参照要求）を受けると、ホスト名に対応するＩＰアドレスをＤＮＳ参照応答として基地局装置２０に返信する。

端末装置５０は、メインフレームやワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置を用いて構成される。端末装置５０は、基地局装置２０を介して無線端末１０から送信された送信データを受信する。端末装置５０は、位置情報管理装置４０にデータ送信先となる無線端末１０のサービスＩＤに基づいて無線端末１０が接続している基地局装置２０のＩＰアドレスを特定する事により、基地局装置２０を介して無線端末１０にデータを送信する事が可能となる。これにより、各無線端末１０に接続された外部装置Ｚに対する制御信号を無線端末１０に対し送信する。

図６は、通信システム１００における相互認証処理のシーケンスを表すシーケンス図である。相互認証処理は、無線端末１０が基地局装置２０とデータの送受信を開始する際に行われる前処理である。相互認証処理によって互いに正当な装置であると認証した後に、無線端末１０及び基地局装置２０はデータの送受信を開始する。例えば、無線端末１０による送信データの送信は、相互認証処理の後に開始される。以下、通信システム１００の無線端末１０及び基地局装置２０が行う相互認証処理の流れについて説明する。

まず、基地局装置２０の無線信号が無線端末装置にて受信可能になり、通信可能な基地局ＩＤを取得できた時点で、無線端末１０の端末識別情報記憶部１０２ａには、通信可能な基地局装置２０の基地局ＩＤが記録される。

次に、基地局装置２０を介して通信システム１００に接続しようとする無線端末１０の認証制御部１０４が、基地局装置２０に対してＭＡＣ−ＩＤ割当要求（前述の帯域割当要求と同義）を送信する（ステップＳ１０１）。この時点では、無線端末１０にはＮＥＴ−ＩＤは割り当てられているものの、ＭＡＣ−ＩＤは割り当てられていない。そのため、この時点で無線端末１０の端末識別情報記憶部１０２ａには、ＮＥＴ−ＩＤは記録されているが、ＭＡＣ−ＩＤは記録されていない。

基地局装置２０の認証制御部２０５は、無線端末１０からＭＡＣ−ＩＤ割当要求を受信すると、自装置（基地局装置２０）と現時点で無線通信を行っている他の無線端末１０に未だ割り当てられていないＭＡＣ−ＩＤを生成する。そして、認証制御部２０５は、生成したＭＡＣ−ＩＤを含むＭＡＣ−ＩＤ割当応答を送信する（ステップＳ１０２）。ＭＡＣ−ＩＤ割当要求の送信元である無線端末１０は、基地局装置２０から送信されたＭＡＣ−ＩＤ割当応答を受信する。例えば、無線端末１０の認証制御部１０４は、自装置（無線端末１０）に未だＭＡＣ−ＩＤが割り当てられていない場合に、ＭＡＣ−ＩＤ割当要求を送信した後に最初に受信したＭＡＣ−ＩＤ割当応答を自装置宛のデータであると判断しても良い。また、無線端末１０の認証制御部１０４はＭＡＣ−ＩＤ割当要求に識別情報を付与して送信し、基地局装置２０の認証制御部２０５は同じ識別情報を付与したＭＡＣ−ＩＤ割当応答を返信し、無線端末１０の認証制御部１０４は同じ識別情報が付与されたＭＡＣ−ＩＤ割当応答が自装置宛のデータであると判断しても良い。無線端末１０の認証制御部１０４が自装置宛のＭＡＣ−ＩＤ割当応答を判別する方法は他の方法であっても良い。

無線端末１０の認証制御部１０４は、自装置宛のＭＡＣ−ＩＤ割当応答を受信すると、ＭＡＣ−ＩＤ割当応答に含まれるＭＡＣ−ＩＤを自装置（無線端末１０）に割り当てられたＭＡＣ−ＩＤとして端末識別情報記憶部１０２ａに書き込む。

次に、無線端末１０の第一乱数生成部１０３が、第一乱数を生成する（ステップＳ１０３）。次に、認証制御部１０４が、相互認証要求を生成し基地局装置２０へ送信する（ステップＳ１０４）。相互認証要求は、第一乱数を含み、自装置（無線端末１０）に割り当てられているＮＥＴ−ＩＤ及びＭＡＣ−ＩＤを用いて送信される。

基地局装置２０の認証制御部２０５は、相互認証要求を受信すると、受信した相互認証要求の送信に用いられたＮＥＴ−ＩＤ及びＭＡＣ−ＩＤを取得し、取得したＮＥＴ−ＩＤ及びＭＡＣ−ＩＤを対応付けたレコード２１を生成する。認証制御部２０５は、生成したレコード２１を端末識別情報テーブルに書き込む。認証制御部２０５は、取得したＮＥＴ−ＩＤを含む端末情報要求を端末情報管理装置３０へ送信する（ステップＳ１０５）。端末情報管理装置３０は、端末情報要求を受信すると、端末情報要求に含まれるＮＥＴ−ＩＤに対応する鍵情報、端末装置５０のホスト名、サービスＩＤを検索する。そして、端末情報管理装置３０は、検索された鍵情報、端末装置５０のホスト名、サービスＩＤを含む端末情報応答を生成し、端末情報要求の送信元である基地局装置２０に送信する（ステップＳ１０６）。

基地局装置２０の認証制御部２０５は、端末情報応答を受信すると、端末情報応答から鍵情報を取得する。そして、認証制御部２０５は、ステップＳ１０４において受信した相互認証要求に含まれるＮＥＴ−ＩＤと取得した鍵情報とを対応付けたレコード２２を生成し、鍵情報テーブルに書き込む。

第二乱数生成部２０４は、第二乱数を生成する（ステップＳ１０７）。認証制御部２０５は、第一認証子（第一の認証情報）及び第一秘密情報を生成し、第一秘密情報を保存する（ステップＳ１０８）。第一秘密情報及び第一認証子の生成方法の一例は以下の通りである。まず、認証制御部２０５は、ステップＳ１０４において受信した相互認証要求に含まれるＮＥＴ−ＩＤとＭＡＣ−ＩＤと第一乱数と、自装置（基地局装置２０）の基地局ＩＤと、第二乱数と、ＮＥＴ−ＩＤに対応する鍵情報と、を用いて認証情報を算出する。認証制御部２０５は、算出された認証情報の全部又は所定の一部を第一認証子として取り扱う。また、認証制御部２０５は、算出された認証情報の全部又は所定の一部を第一秘密情報として保存する。上記処理において、第一秘密情報と第一認証子とは異なるデータとなるように処理が行われる。より望ましくは、算出された認証情報のうち、一部が第一認証子として取り扱われ、第一認証子と重複しない他の一部が第一秘密情報として取り扱われる。このようにして第一秘密情報及び第一認証子が生成され、第一秘密情報が保存される。なお、認証情報の具体的な算出方法としては、鍵付きハッシュやブロック暗号などがある。

以下、第一認証子の算出方法のさらに詳細な具体例について説明する。以下に説明する具体例では、ＮＥＴ−ＩＤは４８ビットであり、ＭＡＣ−ＩＤは１６ビットであり、基地局ＩＤは３２ビットであり、第一乱数及び第二乱数はともに１２８ビットであり、鍵情報は１２８ビットである。まず、認証制御部２０５は、第一入力として以下の順に並んだ１２８ビットのビット列を生成する。１ビット分の“０”、３１ビット分の“０”、４８ビット分のＮＥＴ−ＩＤ、１６ビット分のＭＡＣ−ＩＤ、３２ビット分の基地局ＩＤ。最初の１ビット分の“０”は、第一認証子の演算であることを表すビットである。次に続く３１ビット分の“０”はパディング（padding）のためのビット列である。第二入力及び第三入力は、それぞれ第一乱数及び第二乱数である。

認証制御部２０５は、第一入力、第二入力、第三入力、及び鍵情報を用いて、認証子演算処理を実行する。認証子演算処理の具体例として１２８ビットブロック暗号を利用したＣＭＡＣ（Cipher-based Message Authentication Code）等がある。また、ＣＭＡＣで用いるブロック暗号の具体例として、例えばＣａｍｅｌｌｉａやＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）等がある。このような認証子演算処理の演算結果として、１２８ビットの認証情報が算出される。認証制御部２０５は、得られた認証情報から第一認証子を生成する。例えば、認証制御部２０５は、認証情報の上位６４ビットを第一認証子として生成しても良い。以上で第一認証子の算出方法の具体例についての説明を終え、相互認証処理のシーケンスの説明に戻る。

第一認証子を生成すると、認証制御部２０５が、基地局認証応答を生成し無線端末１０へ送信する（ステップＳ１０９）。基地局認証応答は、第一認証子と、第二乱数と、を含む。基地局認証応答は、相互認証要求を送出した無線端末に割り当てられたＭＡＣ−ＩＤを用いて、且つ、ＮＥＴ−ＩＤを用いずに送信される。

無線端末１０の認証制御部１０４は、基地局認証応答を受信すると、基地局認証処理を行う（ステップＳ１１０）。基地局認証処理は以下の通りである。まず、認証制御部１０４は、基地局装置２０の認証制御部２０５と同じ演算を行うことによって第一認証子を算出する。このとき、認証制御部１０４が演算で用いる値のうち、第二乱数は基地局認証応答に含まれていた値であり、他の値（第一乱数、鍵情報、ＭＡＣ−ＩＤ、ＮＥＴ−ＩＤ、基地局ＩＤ）は自装置（無線端末１０）において保持している値である。認証制御部１０４は、算出した第一認証子と、受信した基地局認証応答に含まれる第一認証子とを比較する。両者が一致した場合には、認証制御部１０４は、基地局装置２０が正当な装置であると認証する。一方、両者が一致しない場合には、認証制御部１０４は、基地局装置２０が正当な装置であるとは認証しない。また、認証制御部１０４は、第一認証子を算出する過程で得られる認証情報に基づいて、基地局装置２０の認証制御部２０５と同じ演算を行うことによって第一秘密情報を算出する。第一認証子の長さが充分に長く、無線端末１０と基地局装置２０との間で第一認証子が一致する場合には、第一秘密情報も両装置の間で極めて高い確率で一致する。そのため、両装置の間で第一秘密情報を安全に共有することが可能となる。

次に、無線端末１０の認証制御部１０４は、第二認証子（第二の認証情報）及び第二秘密情報を生成し、第二秘密情報を保存する（ステップＳ１１１）。第二秘密情報及び第二認証子の生成方法の一例は以下の通りである。まず、認証制御部１０４は、端末識別情報記憶部１０２ａに記憶されるＮＥＴ−ＩＤとＭＡＣ−ＩＤと基地局ＩＤと、鍵情報記憶部１０２ｂに記憶される鍵情報と、基地局認証応答に含まれる第二乱数と、を用いて認証情報を算出する。認証制御部１０４は、算出された認証情報の全部又は所定の一部を第二認証子として取り扱う。また、認証制御部１０４は、算出された認証情報の全部又は所定の一部を第二秘密情報として保存する。上記処理において、第二秘密情報と第二認証子とは異なるデータとなるように処理が行われる。より望ましくは、算出された認証情報のうち、一部が第二認証子として取り扱われ、第二認証子と重複しない他の一部が第二秘密情報として取り扱われる。このようにして第二秘密情報及び第二認証子が生成され、第二秘密情報が保存される。

以下、第二認証子の算出方法のさらに詳細な具体例について説明する。以下に説明する具体例では、第一認証子の算出方法における具体例と同様に、ＮＥＴ−ＩＤは４８ビットであり、ＭＡＣ−ＩＤは１６ビットであり、基地局ＩＤは３２ビットであり、第二乱数は１２８ビットであり、鍵情報は１２８ビットである。まず、認証制御部１０４は、第一入力として以下の順に並んだ１２８ビットのビット列を生成する。１ビット分の“１”、３１ビット分の“０”、４８ビット分のＮＥＴ−ＩＤ、１６ビット分のＭＡＣ−ＩＤ、３２ビット分の基地局ＩＤ。最初の１ビット分の“１”は、第二認証子の演算であることを表すビットである。次に続く３１ビット分の“０”はパディングのためのビット列である。第二入力は、第二乱数である。

認証制御部１０４は、第一入力、第二入力、及び鍵情報を用いて、認証子演算処理を実行する。認証子演算処理の具体例として１２８ビットブロック暗号を利用したＣＭＡＣ（Cipher-based Message Authentication Code）等がある。また、ＣＭＡＣで用いるブロック暗号の具体例として、例えばＣａｍｅｌｌｉａやＡＥＳ等がある。このような認証子演算処理の演算結果として、１２８ビットの認証情報が算出される。認証制御部１０４は、得られた認証情報から第二認証子を生成する。例えば、認証制御部１０４は、認証情報の上位６４ビットを第二認証子として生成しても良い。なお、第二認証子の生成において、第一乱数をさらに用いても良い。以上で第二認証子の算出方法の具体例についての説明を終え、相互認証処理のシーケンスの説明に戻る。

第二認証子を生成すると、認証制御部１０４が、端末認証応答を生成し基地局装置２０へ送信する（ステップＳ１１２）。端末認証応答は、第二認証子を含む。端末認証応答は、自装置（無線端末１０）のＭＡＣ−ＩＤを用いて、且つ、ＮＥＴ−ＩＤを用いずに送信される。

基地局装置２０の認証制御部２０５は、端末認証応答を受信すると、端末認証処理を行う（ステップＳ１１３）。端末認証処理は以下の通りである。まず、認証制御部２０５は、無線端末１０の認証制御部１０４と同じ演算を行うことによって第二認証子を算出する。このとき、認証制御部２０５が演算で用いる値（第二乱数、鍵情報、ＭＡＣ−ＩＤ、ＮＥＴ−ＩＤ、基地局ＩＤ）は、いずれも自装置（基地局装置２０）において保持している値である。認証制御部２０５は、算出した第二認証子と、受信した端末認証応答に含まれる第二認証子とを比較する。両者が一致した場合には、認証制御部２０５は、無線端末１０が正当な装置であると認証する。一方、両者が一致しない場合には、認証制御部２０５は、無線端末１０が正当な装置であるとは認証しない。また、認証制御部２０５は、第二認証子を算出する過程で得られる認証情報に基づいて、無線端末１０の認証制御部１０４と同じ演算を行うことによって第二秘密情報を算出する。第一認証子の長さが充分に長く、無線端末１０と基地局装置２０との間で第二認証子が一致する場合には、第二秘密情報も両装置の間で極めて高い確率で一致する。そのため、両装置の間で第二秘密情報を安全に共有することが可能となる。

端末認証処理において無線端末１０が正当な装置であると認証した場合、認証制御部２０５は、端末登録要求を位置情報管理装置４０へ送信する（ステップＳ１１４）。端末登録要求は、自装置（基地局装置２０）のＩＰアドレスと、ステップＳ１１３の端末認証処理で認証した無線端末１０のサービスＩＤとを含む。位置情報管理装置４０は、端末登録要求を受信すると、端末登録要求に含まれているサービスＩＤ及び基地局装置２０のＩＰアドレスを対応付けて記憶する。そして、位置情報管理装置４０は、サービスＩＤ及び基地局装置２０のＩＰアドレスの登録が完了したことを表す端末登録応答を基地局装置２０へ送信する（ステップＳ１１５）。

以上の処理で、無線端末１０と基地局装置２０との間で認証情報に基づいた共有情報（第一秘密情報及び第二秘密情報）の生成が完了し、両者の間で行われる相互認証が完了する（ステップＳ１１６）。この処理の後、無線端末１０は、相互認証を行った基地局装置２０を経由することで、ネットワーク６０に接続された端末装置５０にデータを送信することが可能となる。また、無線端末１０は、相互認証を行った基地局装置２０を経由することで、ネットワーク６０に接続された端末装置５０からデータを受信することが可能となる。以下、これらの処理の流れについてもそれぞれ説明する。

図７は、相互認証が完了した後の上り方向の通信のシーケンスを表すシーケンス図である。以下に説明する処理は、上述した処理により相互認証が完了した後に行われる処理である。まず、外部装置Ｚがデータを生成して無線端末１０に出力する。無線端末１０のデータ処理部１０５は、外部装置Ｚから出力されたデータに基づいて送信データを生成する（ステップＳ２０１）。例えばステップＳ２０１の処理では、基地局装置２０と共有した秘密情報、外部装置Ｚから出力される情報、ＮＥＴ−ＩＤ、ＭＡＣ−ＩＤ等を用いて、送信データに対して暗号化、又は改ざん防止のための処理を施し、送信データを構成しても良い。データ処理部１０５は、送信データを基地局装置２０へ送信する（ステップＳ２０２）。送信データの送信元を表す情報として、ＮＥＴ−ＩＤは用いられず、ＭＡＣ−ＩＤが用いられる。

基地局装置２０の中継部２０６は、送信データの送信元を表す情報をＭＡＣ−ＩＤに基づいて端末識別情報テーブルを検索し、対応するサービスＩＤ及び端末装置５０のホスト名を取得する（ステップＳ２０３）。認証時に無線端末１０と共有した秘密情報を用いて、Ｓ２０１での処理に対応した復号又は改ざん検出の処理を入れても良い。中継部２０６は、送信元を表す情報としてサービスＩＤを送信データに付与する（ステップＳ２０４）。また、中継部２０６は、ＤＮＳ参照要求を位置情報管理装置４０へ送信することによって（ステップＳ２０５）、ＤＮＳ参照応答を受信し、ホスト名に対応するＩＰアドレスを取得する（ステップＳ２０６）。中継部２０６は、取得したＩＰアドレスを、送信先のアドレスとして送信データに付与する（ステップＳ２０７）。そして、中継部２０６は、送信データをネットワーク６０へ送信する。中継部２０６によって送信された送信データは、ネットワーク６０を介して端末装置５０へ到達する（ステップＳ２０８）。

図８は、相互認証が完了した後の下り方向の通信のシーケンスを表すシーケンス図である。以下に説明する処理は、上述した処理により相互認証が完了した後に行われる処理である。
まず、端末装置５０は、無線端末１０に送信する送信データを生成する（ステップＳ３０１）。端末装置５０は、位置情報管理装置４０に対し、データ送信先の無線端末１０のサービスＩＤに基づいたＩＰアドレスの問い合わせ（ＤＮＳ参照要求）を送信する（ステップＳ３０２）。端末装置５０は、無線端末１０が接続している基地局装置２０のＩＰアドレスを、位置情報管理装置４０からＤＮＳ参照応答として取得する（ステップＳ３０３）。端末装置５０は、取得した基地局装置２０のＩＰアドレス宛てにデータを送信することによって、基地局装置２０を介して無線端末１０にデータを送信する（ステップＳ３０４）。基地局装置２０の中継部２０６は、送信データの送信先を表す情報を、送信データに含まれるサービスＩＤに基づいて端末識別情報テーブルを検索し、対応するＭＡＣ−ＩＤを取得する（ステップＳ３０５）。中継部２０６は、送信先を表す情報としてＭＡＣ−ＩＤを送信データに付与する（ステップＳ３０６）。そして、中継部２０６は、送信データをＭＡＣ−ＩＤに対応する無線端末１０へ送信する（ステップＳ３０７）。例えばステップＳ３０６では、中継部２０６は無線端末１０へ送信データを送信する際に、無線端末１０と共有した秘密情報、ＮＥＴ−ＩＤ、ＭＡＣ−ＩＤ等を用いて送信データに対して暗号化、又は改ざん防止のための処理を施し、送信データを構成しても良い。また、認証時に無線端末１０と共有した秘密情報を用いて、Ｓ２０１での処理に対応した復号又は改ざん検出の処理を入れても良い。

このように構成された通信システム１００では、相互認証要求（図６のステップＳ１０４）を除いて、無線端末１０と基地局装置２０との間での通信には、無線端末１０を表す識別情報としてＮＥＴ−ＩＤが用いられず、ＭＡＣ−ＩＤが用いられる。ＮＥＴ−ＩＤを使用せず、ＭＡＣ−ＩＤを用いて通信を行うことによって、ＮＥＴ−ＩＤを毎回送信するオーバーヘッドを削減し、通信データのデータ量を削減することが可能となる。
なお、ＭＡＣ−ＩＤは、ＮＥＴ−ＩＤに比べてデータ量が小さくなるように構成することが可能である。このように構成された場合には、より効果的に通信データのデータ量を削減することが可能となる。

また、第一認証子及び第二認証子の演算において、ＭＡＣ−ＩＤと、ＮＥＴ−ＩＤと、が用いられる。これにより、ＭＡＣ−ＩＤとＮＥＴ−ＩＤとが関連付けられた事を保証できるため、上記のようにＮＥＴ−ＩＤを用いずにＭＡＣ−ＩＤを識別情報としてデータの送受信通信を行ったとしても、正当な対向装置とのデータの送受信を実現することが可能となる。

＜変形例＞
無線端末１０は、有線通信を行う有線端末に置き換えられても良い。この場合、有線端末１０と基地局装置２０との間の通信は、有線通信で実現される。このように構成された場合にも、有線端末と基地局装置２０との間の有線通信において、通信データのデータ量を削減することによって、通信帯域を削減することが可能となる。

無線端末１０と基地局装置２０との間で行われる認証処理について、互いに認証し合う相互認証処理について説明したが、いずれか一方が他方を認証する処理であっても良い。

基地局装置２０によって無線端末１０に対してＭＡＣ−ＩＤが付与されるのではなく、無線端末１０が予めＭＡＣ−ＩＤを記憶していても良い。この場合、基地局装置２０に対して無線通信を開始する以前に、無線端末１０の端末識別情報記憶部１０２ａは自装置（無無線端末１０）に付与されたＭＡＣ−ＩＤを予め記憶している。

また、ＭＡＣ−ＩＤ割当要求（ステップＳ１０１）及びＭＡＣ−ＩＤ割当応答（ステップＳ１０２）の処理は不要となり、認証制御部２０５は相互認証要求（ステップＳ１０４）に含まれるＭＡＣ−ＩＤ及びＮＥＴ−ＩＤを対応付けて端末識別情報テーブルに記録する。

無線端末１０から端末装置５０へ送信される送信データは、暗号化されていても良いし、メッセージ認証子（Message Authentication Code）が付与されていても良い。

基地局装置２０は、端末情報管理装置３０及び位置情報管理装置４０の機能を備えるように構成されても良い。この場合、基地局装置２０は、端末情報管理装置３０や位置情報管理装置４０と通信することなく、データの中継を行うことができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１００…通信システム， １０…無線端末（通信端末）， ２０…基地局装置（中継装置）， ３０…端末情報管理装置， ４０…位置情報管理装置， ５０…端末装置， １０１…通信部， １０２…記憶部， １０２ａ…端末識別情報記憶部， １０２ｂ…鍵情報記憶部， １０３…第一乱数生成部， １０４…認証制御部（認証部）， １０５…データ処理部， ２０１…第一通信部， ２０２…第二通信部， ２０３…記憶部， ２０３ａ…基地局識別情報記憶部， ２０３ｂ…端末識別情報テーブル記憶部（識別情報記憶部）， ２０３ｃ…鍵情報テーブル記憶部， ２０４…第二乱数生成部， ２０５…認証制御部（認証部）， ２０６…中継部

Claims (10)

1. 複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムであって、
   前記中継装置は、
   自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、
   前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、
   前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備え、
   前記通信端末は、
   自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部と、
   前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを送信する送信部と、を備える通信システム。
2. 前記中継装置の前記認証制御部は、前記第一識別情報及び前記第二識別情報に加えて更に自装置の識別情報を用いて前記通信端末を認証する、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信端末は、第一識別情報と、第二識別情報と、前記中継装置の識別情報とを用いた演算の結果に基づいて認証情報を取得し、取得した前記認証情報を前記中継装置へ送信する認証制御部をさらに備え、
   前記中継装置の前記認証制御部は、前記通信端末の前記認証制御部と同様の処理を実行することによって前記認証情報を取得し、前記通信端末から受信した前記認証情報と比較し、両者が一致する場合に前記通信端末を認証する、請求項２に記載の通信システム。
4. 前記中継装置の前記認証制御部は、第一識別情報と、第二識別情報と、前記中継装置の識別情報とを用いた演算の結果に基づいて他の認証情報を取得し、取得した前記他の認証情報を前記通信端末へ送信し、
   前記通信端末の前記認証制御部は、前記中継装置の前記認証制御部と同様の処理を実行することによって前記他の認証情報を取得し、前記中継装置から受信した前記他の認証情報と比較し、両者が一致する場合に前記中継装置を認証する、請求項３に記載の通信システム。
5. 前記中継装置は、第二乱数を生成する第二乱数生成部をさらに備え、
   前記通信端末の前記認証制御部は、前記中継装置から受信した前記第二乱数と、前記第一識別情報と、前記第二識別情報と、前記中継装置の識別情報と、前記中継装置との間で共有している鍵情報と、を用いて認証情報を算出し、算出された認証情報の全部又は所定の一部を前記認証情報として取得し保存する、請求項４に記載の通信システム。
6. 前記通信端末は、第一乱数を生成する第一乱数生成部をさらに備え、
   前記中継装置の前記認証制御部は、前記通信端末から受信した前記第一乱数と、前記第二乱数と、前記第一識別情報と、前記第二識別情報と、自身の識別情報と、前記通信端末との間で共有している鍵情報と、を用いて認証情報を算出し、算出された認証情報の全部又は所定の一部を前記他の認証情報として取得し保存する、請求項５に記載の通信システム。
7. 複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記中継装置であって、
   自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御部と、
   前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶部と、
   前記通信端末が送信したデータであって前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずに送信されたデータの前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継部と、を備える中継装置。
8. 複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムが行う通信方法であって、
   前記中継装置が、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御ステップと、
   前記中継装置が、前記認証制御ステップにおいて認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて識別情報記憶部に記憶する識別情報記憶ステップと、
   前記中継装置が、前記通信端末が送信したデータの送信時に用いられた前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継処理ステップと、
   前記通信端末が、自装置に割り当てられた前記第一識別情報を記憶する識別情報記憶部から前記第一識別情報を読み出し、前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずにデータを送信する送信ステップと、を有する通信方法。
9. 複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記中継装置が行う中継方法であって、
   前記中継装置が、自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御ステップと、
   前記中継装置が、前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶ステップと、
   前記中継装置が、前記通信端末が送信したデータであって前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずに送信されたデータの前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継ステップと、を有する中継方法。
10. 複数の通信端末と、複数の前記通信端末と通信する複数の中継装置と、を備える通信システムにおける前記中継装置に対し、
    自装置と通信する前記通信端末を識別できる第一識別情報と、他の中継装置と通信する前記通信端末を含めた全ての前記通信端末を識別できる第二識別情報とを用いて前記通信端末を認証する認証制御ステップと、
    前記認証制御部によって認証された前記通信端末の前記第一識別情報と前記第二識別情報とを対応付けて記憶する識別情報記憶ステップと、
    前記通信端末が送信したデータであって前記第一識別情報を用いて且つ前記第二識別情報を用いずに送信されたデータの前記第一識別情報に対応する前記第二識別情報を前記識別情報記憶部から読み出し、前記第二識別情報に基づいて前記データを中継する中継ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラム。

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