JP5929834B2 - 情報設定方法及び無線通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、情報設定方法及び無線通信システムに関する。
近年、プラントや工場等においては、無線フィールド機器と呼ばれる無線通信が可能な現場機器（測定器、操作器）を設置し、無線フィールド機器を制御するための制御信号や無線フィールド機器で得られた測定信号等を、無線ネットワークを介して通信する無線通信システムが実現されている。このような無線通信システムで用いられる通信規格としては、例えばＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格が挙げられる。
ここで、上記の無線フィールド機器等の無線デバイスを無線ネットワークに参入させるには、無線デバイスに対して「プロビジョニング（Provisioning）」と呼ばれる機器情報（ネットワークパラメータ及びセキュリティパラメータ）の設定作業を行う必要がある。この「プロビジョニング」を行う手法は、無線ネットワークを介した無線通信を行って機器情報の設定を行うＯＴＡ（Over The Air）プロビジョニングと、無線ネットワークを介した無線通信とは異なる通信手段（例えば、赤外線通信等）による通信を行って機器情報の設定を行うＯＯＢ（Out-Of-Band）プロビジョニングとに大別される。
プロビジョニングが行われた無線デバイスは、無線ネットワークへの参入時に、無線通信システムの管理装置に向けて、ジョイン（Join）要求（無線ネットワークへの参入要求）を送信する。ジョイン要求を受信した管理装置は、ジョイン要求に含まれる情報（具体的には、ジョインキー（Join Key））を用いて認証処理を行い、認証に成功した場合にはジョイン要求を送信した無線デバイスの参入を許可し、認証に失敗した場合には参入を拒否する。このようにして、無線ネットワークへの参入処理が行われる。
以下の非特許文献１には、無線ネットワークに参入させる無線フィールド機器に対して上述したＯＯＢプロビジョニングを行うプロビジョニングデバイス（機器パラメータ設定ツール）が開示されている。また、以下の特許文献１には、無線フィールド機器との相互接続性の向上を図ったプロビジョニングデバイスが開示されている。
特開２０１２−２１３１２５号公報
山本周二，他３名，「世界初ＩＳＡ１００．１１ａ準拠無線フィールド機器」，横河技報，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．２，２０１０
ところで、上述したＯＯＢプロビジョニングは、機器情報（例えば、ジョインキー）の生成及び設定が、同一の機器により行われる第１プロビジョニング法と、異なる機器により行われる第２プロビジョニング法とに大別される。具体的に、第１プロビジョニング法では、ジョインキーの生成及び設定がプロビジョニングデバイスによって行われるのに対し、第２プロビジョニング法では、ジョインキーの生成が無線ネットワークの管理を行う管理装置（マネージャ）によって行われ、生成されたジョインキーの設定がプロビジョニングデバイスによって行われる。
上記の第１プロビジョニング法によってプロビジョニングが行われた場合には、設定されたジョインキーと無線デバイスの識別子（例えば、ＥＵＩ６４アドレス）との関連付けがプロビジョニングデバイスで行われ、この関連付けが行われた情報がマネージャに渡されて設定される。これに対し、上記の第２プロビジョニング法によってプロビジョニングが行われた場合には、無線デバイスの識別子がマネージャに渡され、ジョインキーと無線デバイスの識別子との関連づけがマネージャで行われ、この関連付けが行われた情報がマネージャに設定される。
ここで、上述したプロビジョニングデバイスと無線デバイスとの間では、例えば赤外線通信が行われることによって、上述したジョインキー等の各種情報が送受信される。これに対し、上述したプロビジョニングデバイスとマネージャとの間では、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記憶媒体を用いて各種情報のやりとりが行われる。このため、プロビジョニングデバイスと無線デバイスとの間、及びプロビジョニングデバイスとマネージャとの間の双方でセキュリティが担保されているとは言えず、例えば悪意のある者によってジョインキーが盗難されてしまう虞がある。ジョインキーが盗難されてしまうと、無線ネットワークへの侵入が可能になるためセキュリティ面での問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、無線ネットワークに参入するために必要となる情報の盗難を防止することができ、これによりセキュリティを高めることが可能な情報設定方法及び無線通信システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１発明に係る情報設定方法は、管理装置（３３）によって管理される無線ネットワーク（Ｎ１）に無線デバイス（１１）を参入させるために必要となる情報の設定を、設定装置（５０）を用いて行う情報設定方法であって、前記無線デバイスに格納されている第１証明書（Ｃ１）及び識別情報と、前記管理装置に格納されている第２証明書（Ｃ２）とを前記設定装置に入力する第１ステップ（Ｓ１１、Ｓ１２）と、前記無線デバイスに設定すべき機器情報を、前記第１証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記設定装置から前記無線デバイスに出力する第２ステップ（Ｓ１４、Ｓ１５）と、前記機器情報と前記識別情報とを関連付けた前記管理装置に設定すべき管理情報を、前記第２証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記設定装置から前記管理装置に出力する第３ステップ（Ｓ１７、Ｓ１９）とを有することを特徴としている。
また、本発明の第１発明に係る情報設定方法は、前記第２，第３ステップが、前記機器情報に含まれる情報のうち、前記設定装置に設けられた操作部の操作によって入力され、或いは前記管理装置から前記設定装置に出力される暗号化指示情報で指示された情報のみを暗号化して出力するステップであることを特徴としている。
また、本発明の第１発明に係る情報設定方法は、前記第２ステップが、前記設定装置が前記機器情報を生成するステップ（Ｓ１３）を含み、前記第３ステップの後に、前記設定装置が前記第２ステップで生成した前記機器情報を消去する第４ステップ（Ｓ１８）を有することを特徴としている。
本発明の第２発明に係る情報設定方法は、管理装置（３３）によって管理される無線ネットワーク（Ｎ１）に無線デバイス（１１）を参入させるために必要となる情報の設定を、設定装置（５０）を用いて行う情報設定方法であって、前記無線デバイスに格納されている証明書（Ｃ１）及び識別情報を前記管理装置に入力する第１ステップ（Ｓ４１）と、前記無線デバイスに設定すべき機器情報を、前記証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記管理装置から前記設定装置を介して前記無線デバイスに出力する第２ステップ（Ｓ４３〜Ｓ４５）と、前記機器情報と前記識別情報とを関連付けた前記管理装置に設定すべき管理情報を、前記管理装置が生成する第３ステップ（Ｓ４７）とを有することを特徴としている。
本発明の第３発明に係る無線通信システムは、無線ネットワーク（Ｎ１）を介した無線通信が可能な無線通信システム（１）において、第１証明書（Ｃ１）及び識別情報が格納されていて、前記無線ネットワークに参入可能な無線デバイス（１１）と、第２証明書（Ｃ２）が格納されていて、前記無線ネットワークの管理を行う管理装置（３３）と、前記無線デバイスに格納されている第１証明書及び識別情報と、前記管理装置に格納されている第２証明書とを取得し、前記無線デバイスに設定すべき機器情報を、前記第１証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記無線デバイスに出力するとともに、前記機器情報と前記識別情報とを関連付けた前記管理装置に設定すべき管理情報を、前記第２証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記管理装置に出力する設定装置（５０）とを備えることを特徴としている。
本発明の第４発明に係る無線通信システムは、無線ネットワーク（Ｎ１）を介した無線通信が可能な無線通信システム（１）において、証明書（Ｃ１）及び識別情報が格納されていて、前記無線ネットワークに参入可能な無線デバイス（１１）と、前記無線デバイスに格納されている証明書及び識別情報を取得し、前記無線デバイスに設定すべき機器情報を、前記証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して出力するとともに、前記機器情報と前記識別情報とを関連付けた管理情報を生成する管理装置（３３）と、前記管理装置からの前記機器情報を、前記無線デバイスに出力する設定装置（５０）とを備えることを特徴としている。
本発明によれば、無線デバイスに設定すべき機器情報が暗号化されて無線デバイス、設定装置、及び管理装置の間で授受されるため、無線ネットワークに参入するために必要となる情報の盗難を防止することができ、これによりセキュリティを高めることが可能であるという効果がある。
本発明の第１実施形態による無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態で用いられる証明書の発行・格納手順を説明するための図である。 本発明の第１実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態における暗号化指示情報の選択画面の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態による情報設定方法及び無線通信システムについて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の無線通信システム１は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ、Ｉ／Ｏデバイス１１（無線デバイス）、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂ、ゲートウェイ３０、管理端末装置４０、及びプロビジョニングデバイス５０（設定装置）を備えており、無線ネットワークＮ１を介した無線通信が可能である。
図１中の無線ネットワークＮ１は、無線デバイス１０ａ〜１０ｅ、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂ、及びゲートウェイ３０によって形成され、省電力で低速（通信帯域が狭い）であるという特質を有する無線のネットワークである。また、ゲートウェイ３０及び管理端末装置４０が接続されるプラントネットワークＮ２は、広帯域であるという特質を有する無線通信システム１の基幹となる有線のネットワークである。
ここで、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅは、無線ネットワークＮ１に参入しているＩ／Ｏデバイスを示しており、Ｉ／Ｏデバイス１１は、これから無線ネットワークＮ１に参入させようとしているＩ／Ｏデバイスを示している。尚、図１に示すＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ、Ｉ／Ｏデバイス１１、及びルーティングデバイス２０ａ，２０ｂの各々の数は任意である。
Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びＩ／Ｏデバイス１１は、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントや工場等の現場に設置されるフィールド機器である。これらＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びＩ／Ｏデバイス１１は、インダストリアル・オートメーション用無線通信規格であるＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能である。
また、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びＩ／Ｏデバイス１１は、赤外線通信機能を有しており、外部の赤外線通信機器との間で各種情報の送受信が可能である。このため、例えば無線ネットワークＮ１に参入していないＩ／Ｏデバイス１１は、プロビジョニングデバイス５０との間で赤外線通信を行って、無線ネットワークＮ１に参入するために必要な機器情報を取得することができる。尚、無線ネットワークＮ１に参入するために必要な機器情報としては、無線ネットワークＮ１に割り当てられているネットワークＩＤ、参入時に必要となるパスワードに相当するジョインキー（Join Key）等が挙げられる。
また、これらＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びＩ／Ｏデバイス１１には、自身が正規のＩ／Ｏデバイスであることを示す証明書（図３中の証明書Ｃ１：第１証明書）、及び証明書に含まれる公開鍵に対応する秘密鍵がそれぞれ格納されている。これら証明書及び秘密鍵は、無線ネットワークＮ１に参入するために必要となる上記の機器情報の盗難を防止して、セキュリティを高めるために用いられる。尚、これらＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びＩ／Ｏデバイス１１には、各々を識別するための識別情報（具体的には、６４ビットの識別情報である「ＥＵＩ６４」）も格納されている。
ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂは、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びゲートウェイ３０との間でＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行い、無線ネットワークＮ１の経路情報やメッセージの伝達を行うとともに、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅとゲートウェイ３０との間で送受信されるデータを中継する。これらＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂ、及びゲートウェイ３０が互いに無線接続されることにより、スター・メッシュ状の無線ネットワークＮ１が形成される。尚、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂに代えて、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂの機能（中継機能）を備えるＩ／Ｏデバイスが設けられていても良い。
ゲートウェイ３０は、ゲートウェイ部３１、システムマネージャ部３２、及びセキュリティマネージャ部３３（管理装置）を備えており、無線通信システム１で行われる通信の制御を行う。ゲートウェイ部３１は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ等によって形成される無線ネットワークＮ１と、管理端末装置４０が接続されるプラントネットワークＮ２とを接続し、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ等と管理端末装置４０との間で送受信される各種データの中継を行う。このゲートウェイ部３１は、上述した無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。
システムマネージャ部３２は、無線ネットワークＮ１を介して行われる無線通信の管理及び制御を行う。具体的に、システムマネージャ部３２は、無線ネットワークＮ１の周波数チャネル、通信スケジュール、通信経路等のリソースの管理及び制御を行う。また、システムマネージャ部３２は、セキュリティマネージャ部３３と協働して、Ｉ／Ｏデバイス１１を無線ネットワークＮ１に参入させる参入処理を行う。
セキュリティマネージャ部３３は、システムマネージャ部３２の下で、セキュリティの管理を行う。例えば、セキュリティマネージャ部３３には、無線ネットワークＮ１への参入が許可されているＩ／Ｏデバイスを示す情報であるプロビジョニング情報（管理情報）が登録されており、セキュリティマネージャ部３３は、このプロビジョニング情報を参照して無線ネットワークＮ１に参入しているＩ／Ｏデバイスの管理を行う。尚、システムマネージャ部３２は、セキュリティマネージャ部３３に登録された上記のリストの内容を参照して上記の参入処理を行う。
また、セキュリティマネージャ部３３には、前述したＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びＩ／Ｏデバイス１１と同様に、自身が正規のマネージャ（管理装置）であることを示す証明書（図３中の証明書Ｃ２：第２証明書）、及び証明書に含まれる公開鍵に対応する秘密鍵がそれぞれ格納されている。これら証明書及び秘密鍵も、無線ネットワークＮ１に参入するために必要となる上記の機器情報の盗難を防止して、セキュリティを高めるために用いられる。
管理端末装置４０は、プラントネットワークＮ２に接続されており、例えば無線通信システム１の運転員によって操作され、運転員の指示に応じて、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅで測定された測定データの収集やＩ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅに対するパラメータの設定等を行う。また、管理端末装置４０は、運転員の指示に応じて、プロビジョニングデバイス５０で作成されるプロビジョニング情報を読み込んでゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に登録する処理も行う。
プロビジョニングデバイス５０は、例えば無線ネットワークＮ１に参入していないＩ／Ｏデバイス１１の設置を行う作業者によって操作され、Ｉ／Ｏデバイス１１に対する各種情報の設定を行う。具体的に、プロビジョニングデバイス５０は、無線ネットワークＮ１にＩ／Ｏデバイス１１を参入させるために必要となるジョインキー等が含まれる機器情報を作成し、Ｉ／Ｏデバイス１１に対するプロビジョニングを行って上記の機器情報をＩ／Ｏデバイス１１に設定する。
ここで、プロビジョニングデバイス５０は、赤外線通信機能、或いはＲＳ−２３２Ｃ等のシリアル通信機能を備えている。このため、プロビジョニングデバイス５０は、無線ネットワークＮ１を介した無線通信とは異なる通信手段（赤外線通信やＲＳ−２３２Ｃ等のシリアル通信）を用いてプロビジョニングを行うＯＯＢプロビジョニングが可能である。また、プロビジョニングデバイス５０は、プロビジョニングを行ってＩ／Ｏデバイス１１に設定したジョインキー等の機器情報と、プロビジョニングを行ったＩ／Ｏデバイス１１に割り当てられた識別情報とを関連付けたプロビジョニング情報を生成する。
プロビジョニングデバイス５０は、上記のＯＯＢプロビジョニングを行う場合には、Ｉ／Ｏデバイス１１から取得した証明書に含まれる公開鍵を用いて機器情報を暗号化した上でＩ／Ｏデバイス１１に送信する。また、プロビジョニングデバイス５０は、上記のプロビジョニング情報を生成した場合には、ゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３から取得した証明書に含まれる公開鍵を用いてプロビジョニング情報を暗号化した上で管理端末装置４０に出力する。
次に、本実施形態で用いられる証明書について説明する。図２は、本発明の第１実施形態で用いられる証明書の発行・格納手順を説明するための図である。本実施形態では、ＰＫＩ（Public Key Infrastructure：公開鍵基盤）を用いて、無線ネットワークＮ１に参入するために必要となる機器情報の盗難を防止することとしている。このため、図２に示す通り、信頼できる認証局ＣＡから発行された証明書が、ゲートウェイ３０（セキュリティマネージャ部３３）並びにＩ／Ｏデバイス１０（１０ａ〜１０ｅ）及びＩ／Ｏデバイス１１にそれぞれ格納される。
具体的な証明書の発行・格納手順は以下の通りである。まず、ゲートウェイ３０（セキュリティマネージャ部３３）を提供するシステムベンダＶ１、及びＩ／Ｏデバイス１０，１１を提供する機器ベンダＶ２が、信頼のおける第三者機関である認証局ＣＡに対して、証明書の発行申請をそれぞれ行う。この証明書は、システムベンダＶ１が提供するゲートウェイ３０や機器ベンダＶ２が提供するＩ／Ｏデバイス１０，１１が、信頼のおける正規な製品であることをそれぞれ証明するものである。
次いで、証明書の発行申請を受けた認証局ＣＡは、申請者であるシステムベンダＶ１及び機器ベンダＶ２の確認を何らかの方法により行い、確認が得られた後にシステムベンダＶ１及び機器ベンダＶ２に対して証明書をそれぞれ発行する。この証明書は、公開鍵と所有者（システムベンダＶ１又は機器ベンダＶ２）を保証する情報とが含まれており、改竄を防ぐための認証局ＣＡの署名が付与された証明書である。尚、証明書の発行とともに、証明書に含まれる公開鍵に対応する秘密鍵も認証局ＣＡから発行される。
続いて、認証局ＣＡから発行された証明書を得たシステムベンダＶ１は、ゲートウェイ３０（セキュリティマネージャ部３３）に証明書及び秘密鍵を格納した上で、ゲートウェイ３０を販売する。同様に、認証局ＣＡから発行された証明書を得た機器ベンダＶ２は、Ｉ／Ｏデバイス１０，１１に証明書及び秘密鍵を格納した上で、Ｉ／Ｏデバイス１０，１１を販売する。このようにして、証明書及び秘密鍵が格納されたゲートウェイ３０及びＩ／Ｏデバイス１０，１１が、システムベンダＶ１及び機器ベンダＶ２からそれぞれ提供される。
次に、上記構成における無線通信システム１において、無線ネットワークＮ１に参入していないＩ／Ｏデバイス１１を無線ネットワークＮ１に参入させる場合に行われる動作について説明する。Ｉ／Ｏデバイス１１を無線ネットワークＮ１に参入させるには、まずＩ／Ｏデバイス１１に対してプロビジョニングを行い、次にプロビジョニングを終えたＩ／Ｏデバイス１１を無線ネットワークＮ１に参入させる必要がある。以下、Ｉ／Ｏデバイス１１に対してプロビジョニングを行う場合の動作（プロビジョニング時の動作）と、プロビジョニングを終えたＩ／Ｏデバイス１１を無線ネットワークＮ１に参入させる場合の動作（ジョイン時の動作）とを順に説明する。
〈プロビジョニング時の動作〉
図３は、本発明の第１実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。まず、プロビジョニングを開始する前に、作業者がゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に格納された証明書Ｃ２を取得し、取得した証明書Ｃ２をプロビジョニングデバイス５０に入力する作業を行う（ステップＳ１１：第１ステップ）。例えば、証明書Ｃ２のコピーが記憶されたＵＳＢメモリを作業者が取得してプロビジョニングデバイス５０に装着することにより、証明書Ｃ２をプロビジョニングデバイス５０に入力する作業を行う。この作業が完了すると、プロビジョニングが開始される。
プロビジョニングが開始されると、まず、プロビジョニングデバイス５０の操作部（図示省略）が作業者によって操作されて、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納された証明書Ｃ１を取得する旨の指示がプロビジョニングデバイス５０に入力される。すると、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間で赤外線通信が行われ、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納された証明書Ｃ１及び識別情報（例えば、「ＥＵＩ６４」）がプロビジョニングデバイス５０に送信されて入力される（ステップＳ１２：第１ステップ）。
次に、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべきジョインキーがプロビジョニングデバイス５０で生成される（ステップＳ１３）。ジョインキーが生成されると、Ｉ／Ｏデバイス１１から取得した証明書Ｃ１に含まれる公開鍵を用いて、ジョインキーを暗号化する処理がプロビジョニングデバイス５０で行われる（ステップＳ１４：第２ステップ）。暗号化が完了すると、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間で赤外線通信が行われ、暗号化したジョインキーがＩ／Ｏデバイス１１に送信される（ステップＳ１５：第２ステップ）。
尚、ここでは説明を簡単にするために、プロビジョニングデバイス５０からＩ／Ｏデバイス１１に送信される情報（機器情報）として、上記のジョインキーを代表させているが、ジョインキー以外の情報も送信される。例えば、無線ネットワークＮ１に割り当てられているネットワークＩＤ、Ｉ／Ｏデバイス１１に付されるタグ情報（デバイスタグ）、その他の情報が送信される。
プロビジョニングデバイス５０からの暗号化されたジョインキーを受信すると、Ｉ／Ｏデバイス１１では、自身に格納されている秘密鍵を用いてジョインキーを復号する処理が行われる（ステップＳ１６）。復号されたジョインキーはＩ／Ｏデバイス１１に設定されて、Ｉ／Ｏデバイス１１が無線ネットワークＮ１に参入する際（後述する「ジョイン時」）に用いられる。
他方、暗号化したジョインキーの送信（ステップＳ１５）が完了したプロビジョニングデバイス５０では、プロビジョニング情報を生成して暗号化する処理が行われる（ステップＳ１７：第３ステップ）。具体的には、ステップＳ１２でＩ／Ｏデバイス１１から取得した識別情報とステップＳ１３で生成したジョインキーとを関連付けたプロビジョニング情報を生成し、このプロビジョニング情報を、ステップＳ１１で入力された証明書Ｃ２に含まれる公開鍵を用いて暗号化する処理が行われる。
尚、ここでは説明を簡単にするために、１つのＩ／Ｏデバイス１１に対してプロビジョンングを行う例について説明している。プロビジョニングを行う必要のあるＩ／Ｏデバイス１１が複数ある場合には、ステップＳ１２〜Ｓ１７の処理が、Ｉ／Ｏデバイス１１の数だけ繰り返される。このため、プロビジョニングデバイス５０では、Ｉ／Ｏデバイス１１の数だけプロビジョニング情報が作成される。
以上の処理が終了すると、ステップＳ１７で生成されたプロビジョニング情報（暗号化されたプロビジョニング情報）がプロビジョニングデバイス５０から出力されて、管理端末装置４０に入力される。例えば、暗号化されたプロビジョニング情報がプロビジョニングデバイス５０に装着されたＵＳＢメモリに出力され、このＵＳＢメモリが管理端末装置４０に装着されることによって、暗号化されたプロビジョニング情報が管理端末装置４０に入力される。尚、暗号化されたプロビジョニング情報を出力すると、ステップＳ１３で生成したジョインキーを消去する処理がプロビジョニングデバイス５０で行われる（ステップＳ１８：第４ステップ）。
暗号化されたプロビジョニング情報が管理端末装置４０に入力されると、例えば運転員が管理端末装置４０を操作して行った指示に基づいて、暗号化されたプロビジョニング情報がプラントネットワークＮ２を介してゲートウェイ３０に送信され、セキュリティマネージャ部３３に入力される（ステップＳ１９：第３ステップ）。暗号化されたプロビジョニング情報が入力されると、セキュリティマネージャ部３３では、自身に格納されている秘密鍵を用いてプロビジョニング情報を復号する処理が行われる（ステップＳ２０）。復号されたプロビジョニング情報はセキュリティマネージャ部３３に設定されて、Ｉ／Ｏデバイス１１が無線ネットワークＮ１に参入する際（後述する「ジョイン時」）に用いられる。これにより、プロビジョニングが完了する。
〈ジョイン時の動作〉
プロビジョニングが完了すると、Ｉ／Ｏデバイス１１は、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂから送信される広告を受信し、広告の送信元であるルーティングデバイス２０ａ，２０ｂに向けてジョイン要求（無線ネットワークＮ１への参入要求）を送信する。このジョイン要求は、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂを介してゲートウェイ３０に送信される。
Ｉ／Ｏデバイス１１からのジョイン要求を受信すると、ゲートウェイ３０のシステムマネージャ部３２は、受信したジョイン要求に含まれるジョインキーを用いてＩ／Ｏデバイス１１の認証処理を行う。具体的には、送信されてきたジョインキーを含むプロビジョニング情報がセキュリティマネージャ部３３に設定されているか否かを確認する。そして、システムマネージャ部３２は、認証に成功した場合にはジョイン要求を送信したＩ／Ｏデバイス１１の参入を許可し、認証に失敗した場合にはＩ／Ｏデバイス１１の参入を拒否する。このようにして、ターゲットネットワークＮ１への参入処理が行われる。
以上の通り、本実施形態では、プロビジョニングデバイス５０が、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納されている証明書Ｃ１及び識別情報と、ゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に格納されている証明書Ｃ２とを取得している。そして、プロビジョニングデバイス５０が、証明書Ｃ１に含まれる公開鍵を用いてＩ／Ｏデバイス１１に設定すべき機器情報（ジョインキー）を暗号化してＩ／Ｏデバイス１１に出力し、証明書Ｃ２に含まれる公開鍵を用いて機器情報と識別情報とを関連付けたプロビジョニング情報を暗号化してゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に出力している。
このため、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間では、暗号化された機器情報が赤外線通信によって送受信されるため、無線ネットワークＮ１に参入するために必要となる機器情報の盗難を防止することができる。また、プロビジョニングデバイス５０とゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３との間では、暗号化されたプロビジョニング情報がＵＳＢメモリを介して授受され、或いはプラントネットワークＮ２を介して送受信されるため、プロビジョニング情報に含まれる機器情報の盗難を防止することができる。このように、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間、及びプロビジョニングデバイス５０とゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３との間の双方で機器情報の盗難を防止することができることから、セキュリティを高めることが可能である。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の無線通信システムの全体構成及び基本的な動作は、図１に示す無線通信システム１と同様である。但し、本実施形態の無線通信システムは、プロビジョニングデバイス５０からＩ／Ｏデバイス１１に送信される機器情報（プロビジョニングデバイス５０からセキュリティマネージャ部３３に出力されるプロビジョニング情報に含まれる機器情報を含む）を暗号化する範囲を、選択可能である点が図１に示す無線通信システム１とは異なる。
図４は、本発明の第２実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。尚、図４においては、図３に示す処理と同様の処理については同一の符号を付してある。図４に示す通り、プロビジョニングが開始される前には、第１実施形態と同様に、ゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に格納された証明書Ｃ２を取得し、取得した証明書Ｃ２をプロビジョニングデバイス５０に入力する作業が作業者によって行われる（ステップＳ１１：第１ステップ）。
プロビジョニングが開始されると、まずプロビジョニングデバイス５０に暗号化指示情報を入力する作業が作業者によって行われる（ステップＳ２１）。ここで、上記の暗号化指示情報は、プロビジョニングデバイス５０がＩ／Ｏデバイス１１に送信する機器情報（プロビジョニングデバイス５０からセキュリティマネージャ部３３に出力されるプロビジョニング情報に含まれる機器情報を含む）に含まれる情報のうち、暗号化する情報を指定する情報である。
具体的には、図５に示す選択画面Ｗがプロビジョニングデバイス５０の表示部（図示省略）に表示され、作業者がプロビジョニングデバイス５０の操作部（図示省略）を操作して選択画面Ｗに表示された項目を選択することによって、上記の暗号化指示情報の入力が行われる。図５は、本発明の第２実施形態における暗号化指示情報の選択画面の一例を示す図である。図５に示す通り、選択画面Ｗには選択可能な項目とチェックボックスとが対応付けられており、作業者がチェックボックス（暗号化する必要のある項目に対応するチェックボックス）にチェックを付すことによって、暗号化指示情報の入力が行われる。
尚、図５に示す例では、選択可能な項目として、前述したジョインキー（Join Key）、デバイスタグ（Device Tag）、及びネットワークＩＤ（Network ID）が挙げられている。また、これらに加えて、セキュリティマネージャＥＵＩ（Security Manger EUI）、システムマネージャアドレス（System Manager Address）、及びＤＬ Ｃｏｎｆｉｇ等が挙げられている。
暗号化指示情報の入力が完了すると、作業者の指示に基づいてプロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間で赤外線通信が行われ、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納された証明書Ｃ１及び識別情報がプロビジョニングデバイス５０に送信されて入力される（ステップＳ１２：第１ステップ）。そして、第１実施形態と同様に、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべきジョインキーがプロビジョニングデバイス５０で生成される（ステップＳ１３）。
ジョインキーが生成されると、Ｉ／Ｏデバイス１１から取得した証明書Ｃ１に含まれる公開鍵を用いて、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべき機器情報を暗号化する処理がプロビジョニングデバイス５０で行われる。但し、ここでは、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべき機器情報のうち、ステップＳ２１で入力された暗号化指示情報で指定される情報のみを暗号化する処理が行われる（ステップＳ２２：第２ステップ）。
暗号化が完了すると、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間で赤外線通信が行われ、暗号化した機器情報がＩ／Ｏデバイス１１に送信される（ステップＳ２３：第２ステップ）。尚、プロビジョニングデバイス５０からの暗号化された機器情報を受信すると、Ｉ／Ｏデバイス１１では、自身に格納されている秘密鍵を用いて機器情報を復号する処理が行われる（ステップＳ１６）。
続いて、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間で赤外線通信が行われ、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべき機器情報のうち、暗号化しなかった残りの機器情報がＩ／Ｏデバイス１１に送信される（ステップＳ２４）。この機器情報（暗号化しなかった機器情報）が受信されると、ステップＳ１６で復号した機器情報と合わせてＩ／Ｏデバイス１１に設定される。
他方、機器情報の送信（ステップＳ２３，Ｓ２４）が完了したプロビジョニングデバイス５０では、プロビジョニング情報を生成して暗号化する処理が行われる。具体的には、ステップＳ１２でＩ／Ｏデバイス１１から取得した識別情報と、ステップＳ１３で生成したジョインキーを含む機器情報とを関連付けたプロビジョニング情報を生成し、このプロビジョニング情報を、ステップＳ１１で入力された証明書Ｃ２に含まれる公開鍵を用いて暗号化する処理が行われる。
但し、ここでは、プロビジョニング情報に含まれる機器情報のうち、ステップＳ２１で入力された暗号化指示情報で指定される情報のみを暗号化する処理が行われる（ステップＳ２５：第３ステップ）。尚、第１実施形態と同様に、プロビジョニングを行う必要のあるＩ／Ｏデバイス１１が複数ある場合には、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ２２〜Ｓ２５の処理が、Ｉ／Ｏデバイス１１の数だけ繰り返される。
以上の処理が終了すると、ステップＳ２５で生成されたプロビジョニング情報（暗号化指示情報に基づいて暗号化されたプロビジョニング情報）がプロビジョニングデバイス５０から出力され、第１実施形態と同様に管理端末装置４０に入力される（ステップＳ１９：第３ステップ）。尚、暗号化されたプロビジョニング情報を出力すると、ステップＳ１３で生成したジョインキーを消去する処理がプロビジョニングデバイス５０で行われる（ステップＳ１８：第４ステップ）。また、暗号化されたプロビジョニング情報が入力されると、セキュリティマネージャ部３３では、自身に格納されている秘密鍵を用いてプロビジョニング情報を復号する処理が行われる（ステップＳ２０）。これによりプロビジョニング情報がセキュリティマネージャ部３３に設定される。
以上の通り、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、プロビジョニングデバイス５０が、証明書Ｃ１に含まれる公開鍵を用いてＩ／Ｏデバイス１１に設定すべき機器情報（ジョインキー）を暗号化してＩ／Ｏデバイス１１に出力し、証明書Ｃ２に含まれる公開鍵を用いて機器情報と識別情報とを関連付けたプロビジョニング情報を暗号化してゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に出力している。このため、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間、及びプロビジョニングデバイス５０とゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３との間の双方で機器情報の盗難を防止することができることから、セキュリティを高めることが可能である。
また、本実施形態では、作業者がプロビジョニングデバイス５０を操作して、Ｉ／Ｏデバイス１１に送信する機器情報（プロビジョニングデバイス５０からセキュリティマネージャ部３３に出力されるプロビジョニング情報に含まれる機器情報を含む）に含まれる情報のうち、暗号化する情報を指定することが可能である。このため、プラント管理者によって規定されるセキュリティポリシーや、各プラント或いは各フィールド機器に要求されるセキュリティレベルに合わせて、暗号化する情報を自由に選択することができる。
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の無線通信システムの全体構成及び基本的な動作は、第１，第２実施形態の無線通信システムと同様である。また、本実施形態の無線通信システムは、第２実施形態の無線通信システムと同様に、機器情報（プロビジョニング情報に含まれる機器情報を含む）を暗号化する範囲が選択可能である。但し、本実施形態の無線通信システムは、暗号化する範囲がセキュリティマネージャ部３３からの暗号化指示情報に基づいて規定される点が第２実施形態とは異なる。
図６は、本発明の第３実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。尚、図６においては、図４に示す処理と同様の処理については同一の符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態においては、図４中の暗号化指示情報の入力処理（ステップＳ２１）に代えて、セキュリティマネージャ部３３からプロビジョニングデバイス５０に対して暗号化指示情報を出力する処理（ステップＳ３１）が設けられている。
つまり、本実施形態では、例えばプラント管理者の指示によって作成された暗号化指示情報がセキュリティマネージャ部３３から出力され、例えば証明書Ｃ２と同様にＵＳＢメモリ等を介してプロビジョニングデバイス５０に入力される。そして、ステップＳ２２では、セキュリティマネージャ部３３からの暗号化指示情報に基づいて機器情報が暗号化され、ステップＳ２５では、セキュリティマネージャ部３３からの暗号化指示情報に基づいて暗号化された機器情報を用いてプロビジョニング情報が生成される。
以上の通り、本実施形態においても、第１，第２実施形態と同様に、プロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間、及びプロビジョニングデバイス５０とゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３との間の双方で機器情報の盗難を防止することができることから、セキュリティを高めることが可能である。また、本実施形態では、セキュリティマネージャ部３３からの暗号化指示情報に基づいて、機器情報（プロビジョニング情報に含まれる機器情報を含む）に含まれる情報を暗号化するようにしている。このため、プロビジョニングデバイス５０を操作する作業者が、プラント管理者によって規定されるセキュリティポリシーや、各プラント或いは各フィールド機器に要求されるセキュリティレベルを知らなくとも、これらセキュリティポリシーやセキュリティレベルに合わせた適切な暗号化を行うことができる。
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の無線通信システムの全体構成及び基本的な動作は、第１〜第３実施形態の無線通信システムと同様である。但し、本実施形態の無線通信システムは、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべきジョインキーを含む機器情報が、セキュリティマネージャ部３３によって生成される点が第１〜第３実施形態とは異なる。
図７は、本発明の第４実施形態におけるプロビジョニング時の動作を示すタイミングチャートである。まず、本実施形態では、プロビジョニングを開始する前に、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納された証明書Ｃ１及び識別情報を、ゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に入力する作業が行われる（ステップＳ４１：第１ステップ）。
例えば、プロビジョニングデバイス５０を操作してＩ／Ｏデバイス１１に格納された証明書Ｃ１及び識別情報を赤外線通信により取得し、ＵＳＢメモリ等を用いて管理端末装置４０に入力する作業が作業者によって行われる。管理端末装置４０に入力された証明書Ｃ１及び識別情報は、例えば、運転員の指示に基づいて、プラントネットワークＮ２を介してゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３に送信されて入力される。尚、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納されている証明書Ｃ１及び識別情報が、プラント管理者によって管理される情報（例えば、プラントの設計情報）に含まれている場合には、プラント管理者が管理端末装置４０を操作して、これらの情報をセキュリティマネージャ部３３に入力しても良い。
次に、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべきジョインキーを含む機器情報がセキュリティマネージャ部３３で生成される（ステップＳ４２）。ジョインキーを含む機器情報が生成されると、ステップＳ４１で入力された証明書Ｃ１に含まれる公開鍵を用いて、ジョインキーを暗号化する処理がセキュリティマネージャ部３３で行われる（ステップＳ４３：第２ステップ）。暗号化が完了すると、暗号化された機器情報がセキュリティマネージャ部３３から出力されて、プラントネットワークＮ２を介して管理端末装置４０に入力される。
暗号化された機器情報が管理端末装置４０に入力されると、例えば管理端末装置４０に装着されたＵＳＢメモリに出力され、このＵＳＢメモリがプロビジョニングデバイス５０に装着されることによって、暗号化された機器情報がプロビジョニングデバイス５０に入力される（ステップＳ４４：第２ステップ）。暗号化された機器情報がプロビジョニングデバイス５０に入力されると、作業者の指示に基づいてプロビジョニングデバイス５０とＩ／Ｏデバイス１１との間で赤外線通信が行われ、暗号化された器情報がＩ／Ｏデバイス１１に送信される（ステップＳ４５：第２ステップ）。
プロビジョニングデバイス５０からの暗号化された機器情報を受信すると、Ｉ／Ｏデバイス１１では、自身に格納されている秘密鍵を用いてジョインキーを復号する処理が行われ（ステップＳ４６）、復号された機器情報がＩ／Ｏデバイス１１に設定される。他方、セキュリティマネージャ部３３では、ステップＳ４１で入力されたＩ／Ｏデバイス１１の識別情報とステップＳ４２で生成したジョインキーを含む機器情報とを関連付けたプロビジョニング情報を生成し、このプロビジョニング情報を自身に設定する処理が行われる（ステップＳ４７：第３ステップ）。
以上の通り、本実施形態では、ゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３が、Ｉ／Ｏデバイス１１に格納されている証明書Ｃ１及び識別情報を取得している。そして、Ｉ／Ｏデバイス１１に設定すべき機器情報（ジョインキー）を生成し、生成した機器情報を、証明書Ｃ１に含まれる公開鍵を用いて暗号化してＩ／Ｏデバイス１１に出力するとともに、機器情報と識別情報とを関連付けたプロビジョニング情報を生成している。
このため、ゲートウェイ３０のセキュリティマネージャ部３３、プロビジョニングデバイス５０、及びＩ／Ｏデバイス１１の間では、暗号化された機器情報がプラントネットワークＮ２を介して送受信され、ＵＳＢメモリを介して授受され、或いは赤外線通信によって送受信されるため、機器情報の盗難を防止することができる。また、プロビジョニング情報は、セキュリティマネージャ部３３内で生成されて外部に出力されることはないため、プロビジョニング情報が盗難されることはない。これにより、本実施形態においても、セキュリティを高めることが可能である。
以上、本発明の実施形態による情報設定方法及び無線通信システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記第４実施形態では、セキュリティマネージャ部３３から出力される機器情報の全てを暗号化する例について説明したが、第２，第３実施形態と同様に、暗号化指示情報に基づいて機器情報の暗号化を行っても良い。
また、上記実施形態では、ゲートウェイ部３１、システムマネージャ部３２、及びセキュリティマネージャ部３３がゲートウェイ３０に設けられている態様について説明した。しかしながら、ゲートウェイ部３１、システムマネージャ部３２、及びセキュリティマネージャ部３３の機能は、それぞれ別の装置として実現されていても良い。更には、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ〜１０ｅ及びルーティングデバイス２０ａ，２０ｂと無線通信を行う機能をゲートウェイ部３１から切り離して無線アクセスポイント装置として実現しても良い。
また、上記実施形態では、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う無線通信システムを例に挙げて説明したが、本発明はＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線通信システムにも適用することができる。
１ 無線通信システム
１１ Ｉ／Ｏデバイス
３３ セキュリティマネージャ部
５０ プロビジョニングデバイス
Ｃ１，Ｃ２ 証明書
Ｎ１ 無線ネットワーク

Claims (3)

  1. 管理装置によって管理される無線ネットワークに無線デバイスを参入させるために必要な前記管理装置及び前記無線デバイスに対する情報の設定を、設定装置を用いて行う情報設定方法であって、
    前記設定装置が、前記無線デバイスに格納されている第１証明書及び識別情報を取得する第１ステップと、
    前記設定装置が、前記無線デバイスに設定すべき機器情報を、前記第１証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記無線デバイスに出力する第２ステップと、
    前記設定装置が、前記機器情報と前記識別情報とを関連付けた前記管理装置に設定すべき管理情報を、前記管理装置から得られた第２証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記管理装置に出力する第３ステップと
    を有し、
    前記第２，第３ステップは、前記機器情報に含まれる情報のうち、前記設定装置に設けられた操作部の操作によって入力され、或いは前記管理装置から前記設定装置に出力される暗号化指示情報で指示された情報のみを暗号化して出力するステップである
    ことを特徴とする情報設定方法。
  2. 前記第２ステップは、前記設定装置が前記機器情報を生成するステップを含み、
    前記第３ステップの後に、前記設定装置が前記第２ステップで生成した前記機器情報を消去する第４ステップを有する
    ことを特徴とする請求項１記載の情報設定方法。
  3. 無線ネットワークを介した無線通信が可能な無線通信システムにおいて、
    第１証明書及び識別情報が格納されていて、前記無線ネットワークに参入可能な無線デバイスと、
    第２証明書が格納されていて、前記無線ネットワークの管理を行う管理装置と、
    前記無線デバイスに格納されている第１証明書及び識別情報と、前記管理装置に格納されている第２証明書とを取得し、前記無線デバイスに設定すべき機器情報を、前記第１証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記無線デバイスに出力するとともに、前記機器情報と前記識別情報とを関連付けた前記管理装置に設定すべき管理情報を、前記第２証明書に含まれる公開鍵を用いて暗号化して前記管理装置に出力する設定装置と
    を備え、
    前記設定装置は、前記機器情報に含まれる情報のうち、前記設定装置に設けられた操作部の操作によって入力され、或いは前記管理装置から前記設定装置に出力される暗号化指示情報で指示された情報のみを暗号化して出力する
    ことを特徴とする無線通信システム。
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