JP5988814B2 - Communication device, slave station device, control device, communication system, and communication control method - Google Patents
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Description
本発明は、予備系の通信装置を含む複数の通信装置により構成され、かつ各通信装置は対向装置との間で暗号化通信を行う通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system that includes a plurality of communication devices including a standby communication device, and each communication device performs encrypted communication with an opposite device.
例えば、PON(Passive Optical Network)システムにおいて、局側の通信装置(OLT:Optical Line Terminal)と加入者側の各通信装置(ONU:Optical Network Unit)が各種情報を暗号化して送受信するようにしてセキュリティ性を高め、なおかつ予備系のOLTを備えるようにしてシステムの信頼性も高めるようにすることが検討されている(例えば特許文献1参照)。下記の非特許文献1や非特許文献2には、PONシステムに適用される制御手順などが規定されている。
For example, in a PON (Passive Optical Network) system, a communication device (OLT: Optical Line Terminal) on the station side and each communication device (ONU: Optical Network Unit) on the subscriber side encrypt various information and transmit / receive them. It has been studied to enhance the security and improve the reliability of the system by providing a spare OLT (see, for example, Patent Document 1). Non-Patent
暗号化通信を行っている通信システムにおいては、一般的に、障害発生等に伴って運用系から予備系へと切り替える場合、暗号化処理/復号処理で使用しているセキュリティ情報(すなわち暗号鍵)を更新するために、認証による暗号鍵の更新が行われる。そのため、暗号鍵の更新処理中は通信が中断され、切り替え後の正常導通までの時間が長くなる問題がある。 In a communication system that performs encrypted communication, generally, when switching from the active system to the standby system due to a failure or the like, security information (that is, an encryption key) used in the encryption / decryption process In order to update the password, the encryption key is updated by authentication. Therefore, there is a problem that communication is interrupted during the encryption key update process, and the time until normal conduction after switching becomes long.
特許文献1に記載されたシステムにおいては、一世代前に使用されていた暗号鍵を使用することで、切替後の鍵更新のための認証処理を不要としている。しかしながら、特許文献1の発明では、暗号鍵をONU側で発行する構成を想定しており、暗号鍵をOLTが発行するシステムに適用する場合には、切替判断後、切替処理後に使用する暗号鍵を現用系OLTから予備系OLTへ通知するための時間が必要となる。
In the system described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、予備系へ切り替える際の正常導通までの所要時間を短縮化可能な通信装置、子局装置、制御装置、通信システムおよび通信制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and obtains a communication device, a slave station device, a control device, a communication system, and a communication control method that can shorten the time required for normal conduction when switching to a standby system. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、子局装置と暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置と、当該現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御部とを備えた通信装置であって、前記制御部は、前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると当該現用系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、を備え、前記現用系親局装置は、前記制御部から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、を備える、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an active parent station device and a standby parent station device that perform encrypted communication with a slave station device, and the active parent station device and the standby parent device. And a control unit that controls the station device, wherein the control unit encrypts the slave station device after switching the connection destination from the active master station device to the standby master station device. Manages the emergency encryption key that is the encryption key used in the process, and notifies the emergency encryption key to the active master station device when the active master station device is activated, and the emergency master key device when the standby master station device is activated. An information management unit for notifying the standby master station device of the emergency encryption key, and the active master station device holds the emergency encryption key notified from the control unit and has approved the connection to itself. An information tube for notifying the slave station device of the emergency encryption key Parts, comprises, characterized in that.
本発明によれば、秘匿性を確保しつつ短時間で予備系への切替処理を完了し、通信を再開可能な通信システムを実現できる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to realize a communication system that can complete the switching process to the standby system in a short time while ensuring confidentiality and can resume communication.
以下に、本発明にかかる通信装置、子局装置、制御装置、通信システムおよび通信制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a communication device, a slave station device, a control device, a communication system, and a communication control method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。本実施の形態では、通信システムがPONシステムの場合について説明する。なお、通信システムをPONシステムに限定するものではない。予備系の通信装置を含む複数の通信装置により構成され、かつ通信装置同士がデータを暗号化して送受信する通信システムであれば本発明を適用可能である。本実施の形態の通信システムは、局側装置1、複数のONU2(ONU211,212,221,222,…,2N1,2N2)、および光スイッチ3を含んで構成されている。各ONU2は同じ構成とする。図1では、PONシステムのN:1冗長構成を示している。N:1冗長構成とは、N系統(Nは1以上の整数)の現用系(現用系の通信装置、本実施の形態ではOLT)に対して一つの予備系を準備し、障害時またはオペレータ指示時に、N系統の現用系の一つから、予備系へ運用を切り替える構成である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of a communication system according to the present invention. In the present embodiment, a case where the communication system is a PON system will be described. Note that the communication system is not limited to the PON system. The present invention can be applied to any communication system that includes a plurality of communication devices including a standby communication device and in which the communication devices encrypt and transmit data. The communication system according to the present embodiment includes a station-
局側装置1は、現用系の親局装置10(OLT101,102,…,10N)と、予備系の親局装置20(予備系OLT20)と、制御部30と、集線部40とを備えている。図1では現用系を複数としているが単数の構成でもよい。
The
OLT10n(n=1,2,…,N)は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部10Aを備えている。また、光ファイバ4nおよび光カプラ5n,6nを介して、子局装置であるONU2n1,2n2を収容する。なお、図1では1台のOLT10に2台のONU2が収容された構成としているが、各OLT10に収容されるONU2は1台でもよいし3台以上としてもよい。OLT10とONU2は、データを暗号化して送受信する。
The OLT 10 n (n = 1, 2,..., N) includes an
予備系OLT20は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部20Aを備えている。また、光スイッチ3を介して、各OLT10とその配下の各ONU2との間に配設されている光カプラ5(光カプラ51,52,…,5N)に接続されている。光スイッチ3は1:Nスイッチであり、複数の光カプラ5のうちの1つと予備系OLT20を接続可能な構成となっている。予備系OLT20は、OLT10とその配下のONU2との間で通信障害が発生した場合、このOLT10に代わってONU2と通信する。例えば、OLT101とONU211,212との間で通信障害が発生した場合、予備系OLT20は、ONU211,212との通信を開始する。なお、詳細については後述するが、予備系OLT20と現用系の各OLT10は同じ構成となっており、同じ機能を有している。よって、予備系OLT20とONU2の通信においても暗号化を行う。
The standby OLT 20 includes an
制御部30は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部30Aを備えている。また、局側装置1内の各部(OLT10,予備系OLT20,集線部40)および光スイッチ3を制御する。例えば、OLT10とその配下のONU2との間において通信障害が発生したことを検出した場合には、このOLT10に代わって予備系OLT20がONU2と通信するよう、OLT10、予備系OLT20、集線部40および光スイッチ3を制御する。
The
集線部40は、図示を省略している上位装置から受け取った下り方向の信号(下り信号)を各OLT10および予備系OLT20に振り分けるとともに、各OLT10および予備系OLT20から受け取った上り方向の信号(上り信号)を上位装置へ出力する。
The
ONU2は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部2Aを備えている。また、各種情報通信機器を接続可能となっており、接続されている機器宛の下り信号をOLT10または予備系OLT20から受信した場合にはこれを宛先の機器へ転送し、接続されている機器から上り信号を受信した場合にはこれを局側装置1のOLT10または予備系OLT20へ転送する。
The
光スイッチ3は、予備系OLT20に接続されるとともに光カプラ51〜5Nのそれぞれと光ファイバ経由で接続されており、局側装置1の制御部30からの指示に従い、予備系OLT20を光カプラ51〜5Nのうちの1つとを接続する。
The
つづいて、OLT10および予備系OLT20の構成と基本動作について説明する。なお、OLT10と予備系OLT20は同一構成となっている。
Next, the configuration and basic operation of the
図2は、OLT(OLT10,予備系OLT20)の構成例を示す図である。OLT10および予備系OLT20は、図1に示した情報管理部10Aまたは20AであるOLT管理部101、上り帯域制御部102、多重部103、暗号化部104、鍵管理部105、電気/光変換部106、WDM部107、光/電気変換部108、復号化部109、分離部110および障害検出部111を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the OLT (
OLT管理部101は、配下の各ONU2に関する各種情報を管理するとともに、各ONU2との間の通信で使用する暗号鍵を生成する。上り帯域制御部102は、自身に接続されている各ONU2に対して上り帯域を割り当てる。多重部103は、集線部40から受け取った下りデータとONU2へ送信する制御情報を多重化(時分割多重)する。暗号化部104は、多重部103から出力された下りデータを鍵管理部105で管理されている暗号鍵を使用して暗号化する。鍵管理部105は、暗号化部104における暗号化処理および復号化部109における復号処理で使用する暗号鍵を管理する。電気/光変換部106は、暗号化部104から出力された信号である下り方向の電気信号を光信号に変換する。WDM部107は、電気/光変換部106から出力された下り方向の光信号をONU2に向けて送信するとともに、ONU2から送信された上り方向の光信号を受信する。光/電気変換部108は、WDM部107がONU2から受信した上り方向の光信号を電気信号に変換する。復号化部109は、光/電気変換部108から出力された信号である暗号化された状態の電気信号を鍵管理部105で管理されている暗号鍵を使用して復号する。分離部110は、PON時分割多重制御のためのメッセージフレームであるMPCP(Multi Point Control Protocol)メッセージ、OAM(Operation Administration and Maintenance)などの管理メッセージ、認証メッセージなどを復号化部109の出力信号から分離する。障害検出部111は、復号化部109で復号される前の信号(復号化部109への入力信号)および復号結果(復号化部109からの出力信号)に基づいて、ONU2との間で通信障害が発生しているか否かを判別する。
The
OLT管理部101が管理している情報の一例を図3に示す。なお、図3には、図1に示したOLT101〜10Nおよび予備系OLT20それぞれのOLT管理部101が管理している情報である情報管理テーブルを示している。OLT#1〜#NはOLT101〜10Nに対応する。図3に示したように、情報管理テーブルでは、各OLTに接続されているONU2の関連情報として、PONロジカルリンクID、ONU MACアドレス、サービス情報(最大帯域)、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面を管理する。図3には4つの情報管理テーブルを示しているが、図1に示した各OLTは、これらの情報管理テーブルのうちの1つを管理する。図3に示した情報管理テーブルのうち、OLT#1内情報管理テーブルはOLT101内で管理されているテーブル、OLT#2内情報管理テーブルはOLT102内で管理されているテーブル、OLT#N内情報管理テーブルはOLT10N内で管理されているテーブル、予備系OLT内情報管理テーブルは予備系OLT20内で管理されているテーブルである。
An example of information managed by the
PONロジカルリンクIDは、OLTと配下の各ONUとの間で確立している論理リンクの識別情報である。OLTは、論理リンクを新たに張る場合、例えば、PONロジカルリンクIDの値として、その時点で割り当て済みでない値の中の最小値を割り当てる。ONU MACアドレスは、OLT配下の各ONUのMACアドレスである。サービス情報は、対応するONUに対して割り当て可能な最大帯域の情報であり、ONUに対して帯域を割り当てる際に参照される。緊急暗号鍵は、通信障害発生などに伴いOLT10を予備系OLT20へ切り替える処理が発生した場合に使用する暗号鍵(暗号化処理/復号処理で使用する暗号鍵)である。緊急暗号鍵面は、緊急暗号鍵が格納されている場所を示す情報である。予備系OLT20が使用されていない状態(全ての現用系のOLT10が配下のONU2と正常に通信している状態)の場合、予備系OLT20に対応している情報管理テーブルのONU MACアドレスおよびサービス情報は情報が登録されていない状態(図3では“−”と表現している)となる。本実施の形態では、緊急暗号鍵は、OLTとONUの組み合わせによらず、ONUに割り当てられているPONロジカルリンクIDに応じた値としている(PONロジカルリンクIDが同じ論理リンクに対応している各緊急暗号鍵を同じ暗号鍵としている)。これにより、予備系OLT20が管理する緊急用暗号鍵の情報量が増大してしまうのを防止できる。なお、情報管理テーブルの構成は図3に示したものに限定されない。
The PON logical link ID is identification information of a logical link established between the OLT and each subordinate ONU. When a new logical link is established, the OLT assigns, for example, the minimum value among the values not assigned at that time as the value of the PON logical link ID. The ONU MAC address is the MAC address of each ONU under the OLT. The service information is information on the maximum bandwidth that can be allocated to the corresponding ONU, and is referred to when the bandwidth is allocated to the ONU. The emergency encryption key is an encryption key (encryption key used in encryption / decryption processing) used when processing for switching the
図4は、ONU2の構成例を示す図である。ONU2は、WDM部201、光/電気変換部202、復号化部203、鍵管理部204、分離部205、上り通信制御部206、暗号化部207、電気/光変換部208、障害検出部209および図1に示した情報管理部2AであるONU管理部210を備えている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the
WDM部201は、OLTから送信された下り方向の光信号を受信するとともに、電気/光変換部208から出力された信号である上り方向の光信号をOLTへ送信する。光/電気変換部202は、WDM部201がOLTから受信した下り方向の光信号を電気信号に変換する。復号化部203は、光/電気変換部202から出力された信号である暗号化された状態の電気信号を鍵管理部204で管理されている暗号鍵を使用して復号する。鍵管理部204は、暗号化部207における暗号化処理および復号化部203における復号処理で使用する暗号鍵を管理する。分離部205は、MPCPメッセージ、OAMなどの管理メッセージ、認証メッセージなどを復号化部203の出力信号から分離する。上り通信制御部206は、OLTとの間で通信制御用の各種メッセージを送受信するとともに、接続されている機器から受信した上り信号をOLTへ送信する。暗号化部207は、上り通信制御部206から出力された上りデータを鍵管理部204で管理されている暗号鍵を使用して暗号化する。電気/光変換部208は、暗号化部207から出力された信号である上り方向の電気信号を光信号に変換する。障害検出部209は、復号化部203で復号される前の信号(復号化部203への入力信号)および復号結果(復号化部203からの出力信号)に基づいて、OLTとの間で通信障害が発生しているか否かを判別する。ONU管理部210は、自装置の情報やOLTへの接続処理などにおいてOLTから取得した情報を管理する。
The WDM unit 201 receives a downstream optical signal transmitted from the OLT, and transmits an upstream optical signal, which is a signal output from the electrical /
図5は、制御部30の構成例を示す図である。制御部30は、情報通信終端部301、図1に示した情報管理部30Aである局側装置管理部302、切替判定部303および切替制御部304を備えている。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the
情報通信終端部301は、局側装置1が備えている各OLT(OLT10,予備系OLT20)のOLT管理部101(図2参照)との情報通信を終端する。局側装置管理部302は、局側装置1が備えている各OLT10および各OLT10に接続されているONUの情報を管理する。切替判定部303は、現用系のOLT10を予備系OLT20に切り替える必要があるかどうかを判定する。切替制御部304は、切替判定部303で予備系OLT20への切り替えが必要と判断された場合に、切り替え対象のOLT10、予備系OLT20、集線部40および光スイッチ3を制御して切り替え処理を実施させる。
The information communication termination unit 301 terminates information communication with the OLT management unit 101 (see FIG. 2) of each OLT (
局側装置管理部302が管理している情報である情報管理テーブルの一例を図6に示す。図6に示したように、局側装置管理部302が管理している情報管理テーブルでは、現用系のOLT10およびOLT10に接続されているONU2の関連情報としてOLTナンバー、PONロジカルリンクID、ONU MACアドレス、サービス情報(最大帯域)、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面を管理する。
An example of an information management table, which is information managed by the station side
OLTナンバーは、OLT10の識別情報であり、図6に示した例では、OLT101のナンバーを1、OLT102のナンバーを2、OLT10NのナンバーをNとしている。PONロジカルリンクID、ONU MACアドレス、サービス情報(最大帯域)、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面は、OLT10のOLT管理部101が管理している情報管理テーブル(図3参照)の各情報と同じ情報である。すなわち、局側装置管理部302は、各OLT10のOLT管理部101で管理されている情報と同じ情報を管理している。また、局側装置管理部302で管理している各情報と各OLT10のOLT管理部101が管理している各情報は同期が取れている。
The OLT number is identification information of the
図7は、集線部40の構成例を示す図である。集線部40は、集線機能管理部401、複数のポート402(ポート4021,4022,…,402N)、予備系ポート403、ポート振り分け部404および上位装置インタフェース405を備えている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the
集線機能管理部401は、OLTポート接続情報、データフレーム振り分け情報などの情報を管理するとともに、ポート振り分け部404を制御する。ポート402にはOLT10が接続され、OLT10へデータフレームを出力するとともにOLT10からのデータフレームが入力される。予備系ポート403には予備系OLT20が接続され、予備系OLT20へデータフレームを出力するとともに予備系OLT20からのデータフレームが入力される。ポート振り分け部404は、上位装置インタフェース405経由で上位装置から受け取ったデータフレーム(下りデータフレーム)を各ポート(ポート4021〜402N,予備系ポート403)へ振り分けるとともに、各ポートから入力されたデータフレーム(上りデータフレーム)を上位装置インタフェース405経由で上位装置へ出力する。上位装置インタフェース405は上位装置との接続インタフェースである。
The line concentration
つづいて、本実施の形態の通信システムの動作について説明する。はじめに、局側装置1の起動動作について説明する。局側装置1においては制御部30がまず起動する。次に、現用系の各OLT10、予備系OLT20および集線部40が起動する。既に説明したように、制御部30の局側装置管理部302は、図6に示した情報管理テーブルを保持している。この情報管理テーブル内の情報は、不揮発性メモリなどに保存されている。制御部30の局側装置管理部302は、各OLT10および予備系OLT20が起動すると、情報通信終端部301を経由して、各OLT10および予備系OLT20のOLT管理部101へ情報管理テーブル(図6)の情報を通知する。この通知を受けた各OLT管理部101では、通知された情報の中から必要な情報を抽出し、図3に示した情報管理テーブルを生成して管理する。具体的には、各OLT10のOLT管理部101は、自OLTを示しているOLTナンバーに対応する各情報(PONロジカルリンクID、ONU MACアドレス、サービス情報(最大帯域)、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面)を抽出し、情報管理テーブルに登録する。予備系OLT20のOLT管理部101は、PONロジカルリンクID、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面の全ての組み合わせを抽出し、情報管理テーブルに登録する。なお、本実施の形態では各OLT10に2台のONU2が接続されており、PONロジカルリンクIDが1または2となっている場合を想定しているが、例えば、OLTナンバーがNのOLT10にONU2が3台接続され、各ONU2との間の論理リンクのPONロジカルリンクIDが1〜3の場合、予備系OLT20のOLT管理部101は、PONロジカルリンクIDが3の論理リンクで使用する緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面も抽出して情報管理テーブルに登録する。
Next, the operation of the communication system according to the present embodiment will be described. First, the starting operation of the
次に、OLT10とONU2の間の起動動作である接続確立動作について説明する。本実施の形態においては、上記の非特許文献1(IEEE Std 802.3−2008)で規定されているPONの起動処理に従うものとする。その手順を図8に示す。
Next, a connection establishment operation that is a startup operation between the
接続確立動作では、まず、OLT10において、上り帯域制御部102が、起動可能なONU2を発見するために、Discovery Gateメッセージを生成する。データフレームと時分割多重する多重部103および暗号化部104は、この時点では暗号化対象のデータフレームが存在していないため、Discovery Gateメッセージを通過させる。このメッセージは電気/光変換部106で光信号へ変換され、WDM部107にて上り光信号と多重され、光ファイバへ出力される(ステップS11)。
In the connection establishment operation, first, in the
次に、ONU2において、WDM部201は、上り光信号と多重された光信号から下り光信号(Discovery Gateメッセージを含んでいる信号)を分離して光/電気変換部202へ出力する。光/電気変換部202は、WDM部201から入力された下り光信号を電気信号に変換する。Discovery Gateメッセージを送信する際にはOLT10が暗号化処理を実施していないので、復号化部203は、光/電気変換部202から入力された信号をそのまま、分離部205へ出力する。分離部205は、Discovery Gateメッセージを抽出し、上り通信制御部206へ出力する。上り通信制御部206は、Discovery Gateメッセージを解析し、指示されたタイミングでRegister RequestメッセージをOLT10へ返信する。この時点では、暗号化を行わないこととし、暗号化部207は、上り通信制御部206から入力された信号(Register Requestメッセージ)を通過させる。このメッセージは電気/光変換部208で光信号に変換され、WDM部201にて下り光信号と多重され、光ファイバへ出力される(ステップS12)。
Next, in the
次に、OLT10において、WDM部107は、下り信号と多重された光信号から上り光信号(Register Requestメッセージを含んでいる信号)を分離して光/電気変換部108へ出力する。光/電気変換部108は、WDM部107から入力された上り光信号を電気信号に変換する。この信号は暗号化されていないため、復号化部109を通過して分離部110へ入力される。分離部110は、Register Requestメッセージを抽出し、上り帯域制御部102へ出力する。上り帯域制御部102は、登録メッセージであるRegisterメッセージを生成し、ONU2へ送信する(ステップS13)。さらに、Gateメッセージを生成してONU2へ送信する(ステップS14)。RegisterメッセージおよびGateメッセージを送信する動作は上述したステップS11でDiscovery Gateメッセージを送信する動作と同様であるため、詳細説明は省略する。
Next, in the
次に、ONU2において、上り通信制御部206は、RegisterメッセージおよびGateメッセージを受信すると、Gateメッセージ指示されたタイミングでRegister AckメッセージをOLT10へ返送する(ステップS15)。なお、RegisterメッセージおよびGateメッセージを受信する際の詳細動作は、上述したDiscovery Gateメッセージの受信動作と同様である。Register Ackメッセージを返送する際の詳細動作は、上述したRegister Requestメッセージの返送動作と同様である。
Next, when the
最後に、OLT10において、上り帯域制御部102が、ONU2から返送されたRegister Ackメッセージを受信すると、接続確立手順が完了となり、PON接続が確立する。このとき、上り帯域制御部102は、OLT管理部101に対して、PON接続確立とONUを管理するためのロジカルリンクIDとを通知する。なお、Register Ackメッセージを受信する際の詳細動作は、上述したRegister Requestメッセージの受信動作と同様である。
Finally, in the
図8に示した接続確立手順が完了すると、次に、ロジカルリンクIDの通知を受けたOLT管理部101が、接続されたONU2の認証処理を開始する。認証処理は、システムに依存するが、本実施の形態では、文献IEEE802.1Xの記載内容に基づき、ONU2のMACアドレスを確認するのみの簡易な認証とする。この認証処理の手順を図9に示す。
When the connection establishment procedure shown in FIG. 8 is completed, next, the
図9に示した認証手順では、まず、OLT10において、OLT管理部101がEAP−RequestIDメッセージを生成し、PON接続確立したONU2へ送信する(ステップS21)。次に、ONU2において、上り通信制御部206がEAP−RequestIDメッセージを受信し、EAP−ResponseIDメッセージを返信する(ステップS22)。次に、OLT1において、OLT管理部101は、EAP−ResponseIDメッセージを受信し、このメッセージ記載されているONU2のMACアドレスと、保持している情報管理テーブル(図3参照)のONU MACアドレスとを比較し、一致した場合、認証成功とし、EAP−SuccessメッセージをONUへ送信する(ステップS23)。なお、図9に示した各メッセージの送受信動作は、図8に示した接続確立動作における各種メッセージの送受信動作と同様である。ただし、OLT10において、OLT管理部101は、生成したEAP−RequestIDメッセージおよびEAP−Successメッセージを多重部103へ出力する。分離部110は、ONU2から送信されたEAP−ResponseIDメッセージを抽出すると、OLT管理部101へ出力する。図8および図9に示した接続確立手順および認証手順は一例であり、ONU2の接続と認証ができるのであれば他の手順としても構わない。
In the authentication procedure shown in FIG. 9, first, in the
OLT10は、EAP−Successメッセージを送信した後、下りデータフレームに対する暗号化を開始する。また、ONU2は、EAP−Successメッセージを受信した後、上りデータフレームに対する暗号化を開始する。このように、OLT10とONU2は認証処理が完了すると、暗号化処理を開始する。認証処理が完了した直後の暗号化処理では、予めOLT10とONU2の間で共有している事前共有鍵を使用する。事前共有鍵は、例えば、認証成功時にOLT10からONU2へ送信されるEAP−SuccessメッセージにてOLT10からONU2へ通知する。その他の方法で事前共有鍵をOLT10およびONU2に設定するようにしてもよい。本実施の形態における暗号化は、文献IEEE802.1AE規定の暗号化に従うものとする。
After transmitting the EAP-Success message, the
また、使用する暗号鍵は定期的または不定期に新しいものに交換し、高い秘匿性を維持することが望ましい。そのため、本実施の形態の通信システムでは、OLT10とONU2が再認証処理を実施することにより、双方で保持している暗号鍵を新しい暗号鍵に交換する。再認証処理のシーケンスは図9に示した認証シーケンスと同様であるが、再認証シーケンスでは、OLT10のOLT管理部101が新しい暗号鍵を生成し、ONU2へEAP−Successメッセージを使用して通知する。新しい暗号鍵を共有したOLT10のOLT管理部101およびONU2のONU管理部210は、それぞれ、OLT10の鍵管理部105およびONU2の鍵管理部204へ新しい暗号鍵を通知し、鍵管理部105および204は、管理している暗号鍵を更新する。
In addition, it is desirable that the encryption key to be used is replaced with a new one periodically or irregularly to maintain high confidentiality. For this reason, in the communication system according to the present embodiment, the
ここで、鍵管理部105および204における暗号鍵の管理用法を説明する。例えば、ONU2の鍵管理部204は、図10に示した構成の鍵管理テーブルを保持し、鍵管理テーブルに登録されている暗号鍵の1つを使用して、暗号化部207および復号化部203が、暗号化処理および復号処理を行う。なお、複数の暗号鍵の中の1つについては、接続先を予備系OLT20に切り替えた場合に使用する緊急暗号鍵として扱い、OLT10との通信では使用しない。本実施の形態では、鍵面3を緊急暗号鍵面としている。緊急暗号鍵以外の暗号鍵のうち、どの鍵面に登録されている暗号鍵を使用するかは、OLT10との間で適宜決定・変更する。使用する暗号鍵を変更する際にどの鍵面のものに変更するかはOLT10側で決定しても良いしONU2側で決定してもよい。また、自ONU2がOLT10との間で再認証処理を行い新しい暗号鍵の通知を受けた場合、鍵管理部204は、その時点で使用中の暗号鍵および緊急暗号鍵以外の暗号鍵を、通知された新しい暗号鍵に更新する。一方、OLT10の鍵管理部105は、図11に示した構成の鍵管理テーブルを保持している。図示したように、鍵管理部105では、接続されているONU2ごとに暗号鍵を管理する。本実施の形態では、OLT10に2台のONU2が接続されているので、鍵テーブルには2台分の暗号鍵が登録されている。OLT101が保持している鍵テーブルの場合、ONU#1はONU211に対応し、ONU#2はONU212に対応する。なお、予備系OLT20の鍵管理部105が保持している鍵管理テーブルの構成も同様である。暗号鍵を更新する際には、使用中の暗号鍵および緊急暗号鍵以外の暗号鍵を新しい暗号鍵に交換する。
Here, an encryption key management method in the
OLT10は、図8に示した接続確立動作を実行してONU2を接続し、さらに、図9に示した認証シーケンスを実行してONU2の認証が完了(成功)すると、このONU2との間で緊急暗号鍵を共有化するための処理を行う。具体的には、OLT10が、保持している緊急暗号鍵をONU2へ通知する。OLT10は、例えば、図9に示した認証シーケンスが完了した後に、事前共有鍵により暗号化を行った所定のメッセージを使用して緊急暗号鍵を通知する。認証成功をONU2へ通知するための、上述したEAP−Successメッセージを利用して緊急暗号鍵を通知してもよい。認証に成功してから緊急暗号鍵を通知する構成とすることにより、緊急暗号鍵を不必要にONU2へ通知してしまう(認証に失敗したONU2へ通知してしまう)ことを防止できる。通知する緊急暗号鍵は、通知先のONU2が使用する緊急暗号鍵である。例えば、OLT101が図11の鍵管理テーブルを保持しており、ONU212の接続確立および認証が完了したとすると、OLT101は緊急用暗号鍵として「BBB」をONU212へ通知する。
The
つづいて、ONU2の接続先を現用系のOLT10から予備系OLT20に切り替える場合の制御シーケンスについて説明する。図12は、予備系OLT20へ切り替える制御シーケンスの一例を示す図である。本実施の形態では、上記非特許文献(IEEE P.1904.1)で規定されている切替制御シーケンスを使用するが、他のシーケンスを使用しても構わない。
Next, a control sequence for switching the connection destination of the
ここでは、一例として、現用のOLT101とその配下のONU211および212の間で通信障害が発生し、予備系OLT20へ切り替える場合の動作を説明する。
Here, as an example, an operation when a communication failure occurs between the active OLT 10 1 and the
現用系のOLT101において、障害検出部111は、ONU211との間の伝送路(論理リンク)における通信障害発生(例えば、FCSエラーの発生)の有無およびONU212との間の伝送路における通信障害発生の有無を監視しており、障害発生を検出すると、その旨をOLT管理部101へ通知する。なお、障害発生の検出は、他の方法で行ってもよい。例えば、光信号の受信レベルに基づいて障害発生検出を行ってもよい。その他、障害発生を検出できるのであればどのような方法を用いてもよい。障害発生の通知を受けたOLT管理部101は、制御部30にエラー発生状況を通知する。エラー発生状況の通知では、例えば、障害が発生した伝送路のロジカルリンクIDを通知する(ステップS31)。制御部30においては、OLT管理部101からの通知が情報通信終端部301を介して切替判定部303に入力される。切替判定部303は、現用系のOLT101とその配下の全てのONU2との間の伝送路で通信障害が発生していることを検出した場合、OLT101を介した通信に問題がある(OLT101の故障、OLT101に接続されている光ファイバの故障、など)と判断し、現用系のOLT101から予備系OLT20へ切り替えることに決定する。そして、その旨を切替制御部304へ通知する。
In the active OLT 10 1 , the
なお、ここでは、OLT101の障害検出部111が障害発生(上り方向の通信障害発生)を検出した場合の例を説明したが、下り方向のみで通信障害が発生する可能性もある。そのため、ONU211または212の障害検出部209は、障害発生(下り方向の通信障害発生)を検出した場合、通信障害発生をONU管理部210経由でOLT101へ通知し、この通知を受けたOLT101では、OLT管理部101が制御部30にエラー発生状況を通知する。
Here, an example has been described of the case where
上記通知(予備系OLT20へ切り替え決定通知)を受けた切替制御部304は、予備系OLT20に対し、切り替え元のOLT1の設定情報として、PONロジカルリンクID、ONU MACアドレスおよびサービス情報(最大帯域)を情報通信終端部301経由で通知する(ステップS32)。通知する情報は、局側装置管理部302が保持している情報管理テーブル(図6参照)に登録されている情報である。予備系OLT20への切り替えが発生した場合、切り替え直後には緊急暗号鍵を使用して通信を行うことになっているが、予備系OLT20は、起動時に緊急暗号鍵を取得済みであるため、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面については通知不要である。
The switching control unit 304 that has received the above notification (notification of switching determination to the standby OLT 20) sends the PON logical link ID, ONU MAC address, and service information (maximum bandwidth) to the
切替制御部304は、また、OLT1に対して切替開始を通知する(ステップS33)。切替開始の通知を受けたOLT1においては、OLT管理部101が、切替準備通知メッセージ(上記非特許文献2のSection 9.3.7.2に記載されている)を生成してONU2へ送信する(ステップS34)。具体的には、OLT管理部101は、生成した切替準備通知メッセージを多重部103へ出力し、多重部103は、OLT管理部101から受け取った切替準備通知メッセージを下りデータフレームと時分割多重して暗号化部104へ出力する。暗号化部104は、多重部103からの入力があると、使用する暗号鍵を鍵管理部204に問い合わせ、暗号化に使用する暗号鍵を入手し、下りデータフレームの暗号化を行う。暗号化後の信号は電気/光変換部106へ出力され、光信号に変換された後、WDM部107からONU2へ伝送される。なお、OLT1は、配下の全てのONU2(ONU211および212)に対して切替準備通知メッセージを送信する。この切替準備通知メッセージ送信は、全ONUへ一括送信できるブロードキャスト(同報)用のロジカルリンクIDを使用して、配下のONUに対して送信してもよい。
The switching control unit 304 also notifies the OLT 1 of the start of switching (step S33). In the OLT 1 that has received the notification of switching start, the
OLT1配下の各ONU2においては、WDM部201が、上りと下りの光信号が多重化されている光信号から下り光信号を分離して光/電気変換部202へ出力する。光/電気変換部202は、WDM部201から入力された下り光信号を電気信号に変換して復号化部203へ出力する。復号化部203は、光/電気変換部202からの入力があると、使用する暗号鍵を鍵管理部204に問い合わせ、復号化に使用する暗号鍵を入手して、下りデータフレームを復号する。分離部205は、復号化部203での復号により得られた下りデータフレームおよびこれと時分割多重されたフレーム群の中から、切替準備通知メッセージを抽出し、上り通信制御部206およびONU管理部210へ出力する。
In each
ONU管理部210は、切替準備通知メッセージを受け取ると、Hold Over状態に遷移する。ここで、Hold Over状態とは、Time Stamp Drift警報が発生しても、接続断としない状態である。また、PONにおいては、OLTとONUが同期するため、Gateメッセージを用いて、OLTからONUへ時刻情報(Time Stamp)を伝達しているが、ONUに伝達された時刻とONUで想定していた時刻とのずれが大きくなった状態をTime Stamp Driftという。現用系のOLT101から予備系OLT20へ切り替わった場合、切り替えの前後において、OLT(OLT101または予備系OLT20)と各ONU2との間の接続光ファイバ長が変化することにより、時刻が変化する。しかし、Hold Over状態に遷移することにより、時刻変化に伴いTime Stamp Drift警報が発生したとしても、接続断とはならない。ONU管理部210は、また、鍵管理部204に対して緊急暗号鍵の使用を指示する。これ以降、鍵管理部204は、暗号化処理および復号処理において使用する暗号鍵を緊急暗号鍵に設定する。
When receiving the switch preparation notification message, the ONU management unit 210 transitions to the Hold Over state. Here, the Hold Over state is a state in which a connection is not disconnected even when a Time Stamp Drift alarm occurs. In PON, since the OLT and the ONU are synchronized, time information (Time Stamp) is transmitted from the OLT to the ONU using the Gate message. However, the time and the ONU transmitted to the ONU were assumed. A state in which the deviation from the time is large is referred to as Time Stamp Drift. When switching from the active OLT 10 1 to the
OLT101およびその配下のONU211,212で切替準備が完了すると、制御部30の切替制御部304は、OLT101、予備系OLT20、光スイッチ3および集線部40に対して、切替実行を指示する。
When preparation for switching is completed in the OLT 10 1 and the
具体的には、切替制御部304は、光スイッチ3に対しては、OLT101配下のONU211および212と予備系OLT20を接続するように指示する。
Specifically, the switching control unit 304, with respect to the
また、切替制御部304は、予備系OLT20に対しては、予備系OLT20で保持している情報管理テーブルに設定されている全てのONU2(OLT101に接続されていたONU211および212)に対して、1ONUずつ、Gateメッセージを送信するよう指示する(ステップS35)。これにより、予備系OLT20とONU211および212の時刻を同期させる。このとき、予備系OLT20は、緊急暗号鍵(緊急用暗号鍵面)を使用して暗号化を行う。ONU211および212も緊急暗号鍵(緊急用暗号鍵面)を使用して復号を行う。全ての配下のONU(ONU211および212)からの上りフレームを正常に受信できた場合、予備系OLT20の上り帯域制御部102は、切替処理完了と判断し、切替完了通知メッセージを配下の全ONU2に対して送信する(ステップS36)。切替完了通知メッセージを受信した各ONU2は、Hold Over状態を解除して切替完了となる。また、上り帯域制御部102は切替完了をOLT管理部101へ通知し、OLT管理部101は、切替完了を制御部30へ通知する(ステップS37)。制御部30では、予備系OLT20のOLT管理部101からの切替完了通知が、情報通信終端部301を介して局側装置管理部302に通知され、切替完了となる。
In addition, the switching control unit 304, for the
また、切替制御部304は、OLT101に対しては、ONU211,212との通信動作を停止するよう指示する。
The switching control unit 304, for the
また、切替制御部304は、集線部40に対しては、使用ポートを、ポート4021から予備系ポート403へ変更するよう指示する。具体的には、情報通信終端部301および集線部40の集線機能管理部401経由でポート振り分け部404に指示を行い、それまでポート4021へ振り分けていた信号を予備ポート403へ振り分けるようにさせる。
The switching control unit 304, with respect to the
なお、切替制御部304から各部(OLT101、予備系OLT20、光スイッチ3および集線部40)への切替実行指示は、同時並列的に行うのが望ましい。
It is desirable that the switching execution instruction from the switching control unit 304 to each unit (OLT 10 1 ,
切替完了後、予備系OLT20および配下の各ONU2は、秘匿性確保のために、所定のタイミングで、使用する暗号鍵を緊急暗号鍵から他の暗号鍵(通常鍵)に変更する。また、通常鍵は、上述した再認証処理(OLT10がONU2を再認証して暗号鍵を更新する処理と同様の処理)を適宜実施して更新する。
After completion of the switching, the
図13は、本実施の形態の局側装置1内の各OLT10および予備系OLT20が保持している暗号鍵、および各ONU2が保持している暗号鍵の一例を示す図である。図13に示したように、現用系のOLT10は、配下の各ONU2との通信で使用する暗号鍵(運用鍵)を保持している。予備系OLT20は、論理リンクごとの緊急暗号鍵(緊急鍵)を保持している。また、ONU2は、現用系のOLT10との通信で使用する暗号鍵(運用鍵)および接続先が予備系OLT20に切り替わった直後の通信で使用する緊急暗号鍵(緊急鍵)を保持している。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of encryption keys held by each
このように、本実施の形態の通信システムにおいて、各ONU2は自身に予め割り当てられている緊急暗号鍵をOLT10経由で取得して保持している。また、予備系OLT20は、システム内の各ONU2に割り当てられている緊急用暗号鍵を保持している。そして、通信障害発生などに伴い伝送路を予備系に切り替えた場合、伝送路が切り替えられたONU2は、保持していた緊急用暗号鍵を使用してデータの暗号化および復号を行い、予備系OLT20は、伝送路切り替えの対象とされたONU2に割り当てられている緊急暗号鍵を使用してデータの暗号化および復号を行う。これにより、予備系に切り替える際に予備系OLT20とONU2との間で暗号鍵を交換する必要がなくなるので、秘匿性を確保しつつ短時間で予備系への切り替えを完了することができ、通信復旧までの所要時間を短縮化できる。
As described above, in the communication system according to the present embodiment, each
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2の通信システムについて説明する。本実施の形態では、上述した実施の形態1と異なる部分について説明する。
Next, the communication system according to the second embodiment will be described. In the present embodiment, parts different from those of the first embodiment will be described.
本実施の形態の通信システムの全体構成は実施の形態1と同様である(図1参照)。局側装置1が備えているOLT10、予備系OLT20、制御部30および集線部40の構成、ONU2の構成も実施の形態1と同様である(図2,図4,図5,図7参照)。ただし、制御部30の局側装置管理部302が保持している情報管理テーブル(制御部内情報管理テーブル)の構成(情報管理テーブルの構成データ)と、OLT10および予備系OLT20のOLT管理部101が保持している情報管理テーブル(OLT内情報管理テーブル)の構成(情報管理テーブルの構成データ)は実施の形態1と異なる。
The overall configuration of the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). The configurations of the
図14は、実施の形態2の制御部30の局側装置管理部302が保持している情報管理テーブルの一例を示す図、図15は、実施の形態2のOLT10および予備系OLT20のOLT管理部101が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an information management table held by the station-side
図14および図15に示したように、本実施の形態では、実施の形態1で使用した緊急暗号鍵に代えて事前共有鍵を情報管理テーブルに登録しておく。事前共有鍵は、実施の形態1において説明したように、図9に示した認証処理が完了した後のデータフレームの送信(受信)時に使用する暗号鍵である。本実施の形態の予備系OLT20とONU2は、ONU2の接続先を現用系のOLT10から予備系OLT20へ切り替えた直後の通信において、事前共有鍵を使用してデータフレームの暗号化および復号を行う。なお、本実施の形態のONU2は図16に示した構成の鍵管理テーブルを鍵管理部204で保持しており、OLT10および予備系OLT20は図17に示した構成の鍵管理テーブルを鍵管理部105で保持している。緊急用鍵の鍵面には事前共有鍵を登録する。OLT10および予備系OLT20が情報管理テーブルを生成する動作は実施の形態1と同様である。すなわち、局側装置1の起動動作において、制御部30からOLT10および予備系OLT20に対し、制御部内情報管理テーブルに登録されている各情報を通知し、OLT10および予備系OLT20は、通知された情報の中から必要な情報を抽出して情報管理テーブルを生成する。
As shown in FIGS. 14 and 15, in this embodiment, a pre-shared key is registered in the information management table instead of the emergency encryption key used in the first embodiment. As described in the first embodiment, the pre-shared key is an encryption key used when transmitting (receiving) a data frame after the authentication process illustrated in FIG. 9 is completed. The
ONU2の接続先を予備系OLT20へ切り替える場合の本実施の形態の動作と実施の形態1の動作(図12参照)の違いについて説明する。図18は、実施の形態2のONU2の接続先をOLT10から予備系OLT20へ切り替える場合の制御シーケンスの一例を示す図である。図12に示した実施の形態1の制御シーケンスのステップS32をステップS41に置き換えたものとなっている。
The difference between the operation of the present embodiment and the operation of the first embodiment (see FIG. 12) when switching the connection destination of the
図18に示したステップS41においては、制御部30の切替判定部303が、局側装置管理部302で保持している情報管理テーブル(図14に示した制御部内情報管理テーブル)に登録されている事前共有鍵のうち、障害が発生したOLT10に対応する事前共有鍵を予備系OLT20のOLT管理部101へ通知する。通知する事前共有鍵は複数の場合もありうる。予備系OLT20のOLT管理部101は、通知された事前共有鍵を鍵管理部105で保持している鍵管理テーブル(図17参照)の緊急用鍵面(緊急用鍵の鍵面)に対応するエリアに設定する。ステップS41以外の部分について実施の形態1と同様である。
In step S41 shown in FIG. 18, the switching determination unit 303 of the
図19は、実施の形態2の局側装置1内の各OLT10および予備系OLT20が保持している暗号鍵、および各ONU2が保持している暗号鍵の一例を示す図である。図19に示したように、現用系のOLT10は、配下の各ONU2との通信で使用する暗号鍵(運用鍵)を保持している。また、ONU2は、現用系のOLT10との通信で使用する暗号鍵(運用鍵)および接続先が予備系OLT20に切り替わった直後の通信で使用する緊急暗号鍵(緊急鍵)を保持している。なお、上述したように、事前共有鍵を緊急暗号鍵として使用する。予備系OLT20は、予備系への切り替えが発生する前の状態においては、緊急暗号鍵(緊急鍵)を保持していない。その代わり、制御部30が、予備系への切り替え発生後に使用する緊急暗号鍵を管理しており、切り替え発生時には、通信障害が発生したOLT10に対応する緊急暗号鍵を予備系OLT20へ通知する。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of encryption keys held by the
このように、本実施の形態の通信システムにおいては、予備系OLT20への切り替えが発生した場合に使用する緊急暗号鍵として、OLT10によるONU2の認証処理が終了した直後の通信(データフレームの暗号化/復号)で使用する事前共有鍵を使用することとした。これにより、緊急暗号鍵を予め決定して予備系OLT20に設定しておく必要が無くなる。また、ONU2で管理する暗号鍵を少なくすることができる。
As described above, in the communication system according to the present embodiment, as an emergency encryption key used when switching to the
実施の形態3.
つづいて、実施の形態3の通信システムについて説明する。本実施の形態では、上述した実施の形態1,2と異なる部分について説明する。
Next, the communication system according to the third embodiment will be described. In the present embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described.
本実施の形態の通信システムの全体構成は実施の形態1と同様である(図1参照)。局側装置1が備えているOLT10、予備系OLT20、制御部30および集線部40の構成、ONU2の構成も実施の形態1と同様である(図2,図4,図5,図7参照)。
The overall configuration of the communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). The configurations of the
実施の形態2と同様、本実施の形態でも事前共有鍵を緊急暗号鍵として使用する。ただし、OLT10および予備系OLT20のOLT管理部101が保持している情報管理テーブル(OLT内情報管理テーブル)の構成(情報管理テーブルの構成データ)は実施の形態2と異なる。
Similar to the second embodiment, the pre-shared key is also used as the emergency encryption key in this embodiment. However, the configuration (information management table configuration data) of the information management table (intra-OLT information management table) held by the
図20は、実施の形態3の制御部30の局側装置管理部302が保持している情報管理テーブルの一例を示す図、図21は、実施の形態3のOLT10および予備系OLT20のOLT管理部101が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。図20に示した制御部内情報管理テーブルは実施の形態2(図14参照)と同様である。また、図21に示したように、OLT10が保持している情報管理テーブルと予備系OLT20が保持している情報管理テーブルの構成は異なる。予備系OLT20が保持している情報管理テーブルの構成は制御部30が保持している情報管理テーブル(図20)と同様の構成となっている。すなわち、予備系OLT20は、局側装置1(各OLT10)に接続されている全てのONU2の緊急暗号鍵(事前共有鍵)を保持している。一方、OLT10が保持している情報管理テーブルは緊急暗号鍵に関連する情報(緊急暗号鍵,緊急暗号鍵面)を含んでいない。OLT10および予備系OLT20が情報管理テーブルを生成する動作は実施の形態1,2と同様である。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of an information management table held by the station-side
ONU2の接続先を予備系OLT20へ切り替える場合の本実施の形態の動作と実施の形態2の動作(図18参照)の違いについて説明する。図22は、実施の形態3のONU2の接続先をOLT10から予備系OLT20へ切り替える場合の制御シーケンスの一例を示す図である。図18に示した実施の形態2の制御シーケンスのステップS41をステップS51に置き換えたものとなっている。
A difference between the operation of the present embodiment and the operation of the second embodiment (see FIG. 18) when the connection destination of the
図22に示したステップS51においては、制御部30の切替判定部303が、切り替え対象のOLT10(障害が発生したOLT10)を予備系OLT20のOLT管理部101へ通知する。予備系OLT20のOLT管理部101は、通知されたOLT10に対応する緊急暗号鍵(事前共有鍵)を鍵管理部105で保持している鍵管理テーブル(図17参照)の緊急用鍵面に対応するエリアに設定する。ステップS51以外の部分について実施の形態2と同様である。
In step S51 shown in FIG. 22, the switching determination unit 303 of the
図23は、実施の形態3の局側装置1内の各OLT10および予備系OLT20が保持している暗号鍵、および各ONU2が保持している暗号鍵の一例を示す図である。図23に示したように、現用系のOLT10は、配下の各ONU2との通信で使用する暗号鍵(運用鍵)を保持している。また、ONU2は、現用系のOLT10との通信で使用する暗号鍵(運用鍵)および接続先が予備系OLT20に切り替わった直後の通信で使用する緊急暗号鍵(緊急鍵)を保持している。予備系OLT20は、図21に示した情報管理テーブルである緊急鍵管理テーブルを保持している。なお、予備系への切り替えが発生する前の状態においては、予備系OLT20の鍵管理テーブルに緊急暗号鍵が登録されていない。
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of encryption keys held by the
このように、本実施の形態の通信システムにおいては、実施の形態2と同様に、予備系OLT20への切り替えが発生した場合に使用する緊急暗号鍵として、OLT10によるONU2の認証処理が終了した直後の通信(データフレームの暗号化/復号)で使用する事前共有鍵を使用することとした。これにより、緊急暗号鍵を予め決定して予備系OLT20に設定しておく必要が無くなる。また、ONU2で管理する暗号鍵を少なくすることができる。また、予備系OLT20は、全てのONU2の緊急暗号鍵(事前共有鍵)を保持しているので、予備系への切り替えが発生した場合、制御部30は切り替え対象のOLT10を予備系OLT20へ通知するだけでよい。よって、実施の形態2と比較して、切り替え発生時に制御部30から予備系OLT20へ通知する情報量を少なくすることができる。
As described above, in the communication system according to the present embodiment, immediately after the
各実施の形態では、上位の(局側の)通信装置と下位の(加入者側の)通信装置がPONを構成する場合の制御手順について説明したが、PON以外のシステムにも適用可能である。すなわち、現用系の通信装置とその対向装置が通信を開始する前に、少なくとも、現用系の通信装置の対向装置に緊急暗号鍵を設定しておき、予備系の通信装置は、この対向装置の接続先が自身に切り替わる前に、何らかの方法で、対向装置に設定済みの緊急暗号鍵を入手できればよい。 In each of the embodiments, the control procedure in the case where the upper level (station side) communication device and the lower level (subscriber side) communication device configure the PON has been described. However, the present invention is also applicable to systems other than the PON. . That is, before the active communication device and the opposite device start communication, an emergency encryption key is set at least on the opposite device of the active communication device. It is only necessary that the emergency encryption key set in the opposite device can be obtained by some method before the connection destination is switched to itself.
以上のように、本発明は、情報を暗号化して送受信する通信装置により構成され、かつ冗長構成の通信システムを実現する場合に有用である。 As described above, the present invention is useful for realizing a redundant communication system that is configured by a communication device that encrypts and transmits / receives information.
1 局側装置、211,212,221,222,2N1,2N2 ONU、3 光スイッチ、41,42,4N 光ファイバ、51,52,5N,61,62,6N 光カプラ、101,102,10N OLT、20 予備系OLT、30 制御部、40 集線部、2A,10A,20A,30A 情報管理部、101 OLT管理部、102 上り帯域制御部、103 多重部、104,207 暗号化部、105,204 鍵管理部、106,208 電気/光変換部、107,201 WDM部、108,202 光/電気変換部、109,203 復号化部、110,205 分離部、111,209 障害検出部、301 情報通信終端部、302 局側装置管理部、303 切替判定部、304 切替制御部、401 集線機能管理部、4021,4022,402N ポート、403 予備系ポート、404 ポート振り分け部、405 上位装置インタフェース。 1 station side device, 2 11 , 2 12 , 2 21 , 2 22 , 2 N 1 , 2 N 2 ONU, 3 optical switch, 4 1 , 4 2 , 4 N optical fiber, 5 1 , 5 2 , 5 N , 6 1 , 6 2 , 6 N optical coupler, 10 1 , 10 2 , 10 N OLT, 20 standby system OLT, 30 control unit, 40 concentrator, 2A, 10A, 20A, 30A information management unit, 101 OLT management unit, 102 upstream Band control unit, 103 multiplexing unit, 104,207 encryption unit, 105,204 key management unit, 106,208 electrical / optical conversion unit, 107,201 WDM unit, 108,202 optical / electrical conversion unit, 109,203 decryption Conversion unit, 110, 205 separation unit, 111, 209 failure detection unit, 301 information communication termination unit, 302 station side device management unit, 303 switching determination unit, 304 switching control unit, 401 concentrator function management unit, 402 1 , 402 2 402 N port, 403 Standby port, 404 port distribution unit, 405 Host device interface.
Claims (13)
前記制御部は、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると当該現用系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備え、
前記現用系親局装置は、
前記制御部から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備える、
ことを特徴とする通信装置。 A communication device comprising an active master station device and a standby master station device that perform encrypted communication with a slave station device, and a control unit that controls the active master station device and the standby master station device,
The controller is
The slave station device manages an emergency encryption key that is an encryption key used in an encryption process after the connection destination is switched from the active master station device to the standby master station device, and the active master station device Is activated to notify the emergency encryption key to the active parent station device, and when the standby parent station device is activated, an information management unit that notifies the emergency encryption key to the standby parent station device,
With
The active master station device is
An information management unit that holds the emergency encryption key notified from the control unit and notifies the emergency encryption key to a slave station device that has approved connection to itself.
Comprising
A communication device.
同じ識別番号の伝送路を介してそれぞれ異なる現用系親局装置に接続されている各子局装置へ通知する緊急暗号鍵を共通の緊急暗号鍵とする、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 Provided with a plurality of active master station devices,
A common emergency encryption key is used as an emergency encryption key to be notified to each slave station device connected to a different active master station device via the same identification number transmission path.
The communication apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 As the emergency encryption key, a pre-shared key that is shared in advance between the active master station device and the slave station device and that is used in the initial encryption process after starting communication is used. ,
The communication apparatus according to claim 1.
前記制御部の情報管理部は、接続先を予備系親局装置へ切り替える子局装置の発生を検出すると、当該子局装置の元の接続先の現用系親局装置に対応する事前共有鍵を予備系親局装置に対して通知する、
ことを特徴とする請求項3に記載の通信装置。 The pre-shared key is an encryption key that is different for each combination of an active master station device and a slave station device,
When the information management unit of the control unit detects the occurrence of the slave station device that switches the connection destination to the standby master station device, the information management unit obtains a pre-shared key corresponding to the active master station device of the original connection destination of the slave station device. Notify the standby master station device,
The communication apparatus according to claim 3.
前記予備系親局装置は、
各現用系親局装置と子局装置の全ての組み合わせそれぞれの事前共有鍵を前記制御部から取得して管理する情報管理部、
を備え、
前記制御部の情報管理部は、接続先を予備系親局装置へ切り替える子局装置の発生を検出すると、当該子局装置の元の接続先の現用系親局装置を予備系親局装置の情報管理部に対して通知する、
ことを特徴とする請求項3に記載の通信装置。 The pre-shared key is an encryption key that is different for each combination of an active master station device and a slave station device,
The standby master station device is
An information management unit that acquires and manages a pre-shared key of each combination of each active master station device and each slave station device from the control unit;
With
When the information management unit of the control unit detects the occurrence of the slave station device that switches the connection destination to the standby master station device, the information management unit of the slave station device changes the active master station device of the original connection destination of the slave station device to the standby master station device. Notify the information management department,
The communication apparatus according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の通信装置。 After starting communication with the slave station device, the information management unit of the active master station device regenerates an encryption key used for communication with the slave station device at a predetermined timing and notifies the slave station device Then start using the regenerated encryption key,
The communication apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
接続している現用系親局装置を介して、自身に割り当てられた緊急暗号鍵を前記制御部から取得する情報管理部、
を備え、
接続先を前記予備系親局装置へ切り替えた後の暗号化処理および復号処理では前記緊急暗号鍵を使用する、
ことを特徴とする子局装置。 Manages an emergency encryption key that is an encryption key used for encryption processing after the active master station device and the standby master station device that perform encrypted communication, and the standby master station device starts communication. A communication device comprising a system master station device and a control unit for controlling the standby system master station device, and a slave station device for communicating with
An information management unit for acquiring an emergency encryption key assigned to itself from the control unit via the connected active master station device;
With
The emergency encryption key is used in the encryption process and the decryption process after switching the connection destination to the standby master station device.
A slave station device characterized by that.
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると、当該現用系親局装置に対し、前記緊急暗号鍵を、接続を承認した子局装置に対して通知すべき情報、かつ当該子局装置が接続先を予備系親局装置に切り替えた後に当該子局装置が使用する暗号鍵として通知し、前記予備系親局装置が起動すると、当該予備系親局装置に対し、前記緊急暗号鍵を、子局装置との通信における暗号化処理で使用する暗号鍵として通知する情報管理部、
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls an active master station device and a standby master station device that perform encrypted communication with a slave station device,
The slave station device manages an emergency encryption key that is an encryption key used in an encryption process after the connection destination is switched from the active master station device to the standby master station device, and the active master station device Is activated, the emergency encryption key is to be notified to the slave station device that has approved the connection to the active master station device, and the slave station device switches the connection destination to the standby master station device. After that, when the backup master station device is activated and notified as the encryption key to be used by the slave station device, the emergency encryption key is encrypted in communication with the slave station device to the backup master station device. Information management unit to notify as the encryption key used in
A control device comprising:
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理する情報管理部と、
現用系親局装置から通信状態に関する情報を収集し、当該現用系親局装置配下の子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があるかどうか判別する切替判定部と、
を備え、
子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があると前記切替判定部が判断した場合、前記情報管理部は、接続先を切り替える必要がある子局装置の元の接続先の現用系親局装置に対応する緊急暗号鍵を予備系親局装置へ通知する、
ことを特徴とする制御装置。 A control device that controls an active master station device and a standby master station device that perform encrypted communication with a slave station device,
An information management unit that manages an emergency encryption key that is an encryption key used in an encryption process after the slave station device switches the connection destination from the active master station device to the standby master station device;
A switch determination unit that collects information about the communication state from the active parent station device and determines whether it is necessary to switch the connection destination of the child station device under the active parent station device to the standby parent station device;
With
When the switching determination unit determines that the connection destination of the slave station device needs to be switched to the standby master station device, the information management unit uses the current connection destination of the slave station device that needs to switch the connection destination. Notifying the backup master station device of the emergency encryption key corresponding to the system master station device,
A control device characterized by that.
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部と、
各現用系親局装置から通信状態に関する情報を収集し、当該現用系親局装置配下の子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があるかどうか判別する切替判定部と、
を備え、
子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があると前記切替判定部が判断した場合、前記情報管理部は、接続先を切り替える必要がある子局装置の元の接続先の現用系親局装置を予備系親局装置へ通知する、
ことを特徴とする制御装置。 A control device that controls an active master station device and a standby master station device that perform encrypted communication with a slave station device,
The slave station device manages an emergency encryption key that is an encryption key used in an encryption process after the connection destination is switched from the active master station device to the standby master station device, and the standby master station device Is activated, an information management unit that notifies the standby master station device of the emergency encryption key;
A switch determination unit that collects information about the communication state from each active parent station device and determines whether it is necessary to switch the connection destination of the slave station device under the active parent station device to the standby parent station device;
With
When the switching determination unit determines that the connection destination of the slave station device needs to be switched to the standby master station device, the information management unit uses the current connection destination of the slave station device that needs to switch the connection destination. Notifying the parent master station device to the standby master station device,
A control device characterized by that.
ことを特徴とする請求項9または10に記載の制御装置。 As the emergency encryption key, a pre-shared key that is shared in advance between the active master station device and the slave station device and that is used in the initial encryption process after starting communication is used. ,
The control device according to claim 9 or 10, wherein:
前記現用系親局装置または予備系親局装置と暗号化通信を行う子局装置と、
を備え、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると当該現用系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備え、
前記現用系親局装置は、
前記制御部から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備え、
前記子局装置は、
前記緊急暗号鍵を保持しておき、接続先を前記予備系親局装置へ切り替えた後の暗号化処理および復号処理では前記緊急暗号鍵を使用する、
ことを特徴とする通信システム。 A communication device comprising an active parent station device and a standby parent station device, and a control unit that controls the active parent station device and the standby parent station device;
A slave station device that performs encrypted communication with the active master station device or the standby master station device;
With
The slave station device manages an emergency encryption key that is an encryption key used in an encryption process after the connection destination is switched from the active master station device to the standby master station device, and the active master station device Is activated to notify the emergency encryption key to the active parent station device, and when the standby parent station device is activated, an information management unit that notifies the emergency encryption key to the standby parent station device,
With
The active master station device is
An information management unit that holds the emergency encryption key notified from the control unit and notifies the emergency encryption key to a slave station device that has approved connection to itself.
With
The slave station device is
The emergency encryption key is retained, and the emergency encryption key is used in the encryption process and the decryption process after the connection destination is switched to the standby master station device.
A communication system characterized by the above.
前記現用系親局装置または予備系親局装置と暗号化通信を行う子局装置と、
を備えた通信システムにおける通信制御方法であって、
前記制御部が、前記現用系親局装置が起動すると、当該現用系親局装置に対し、前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵へ通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する暗号鍵通知ステップと、
前記現用系親局装置が、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する緊急暗号鍵通知ステップと、
前記子局装置が、接続先を前記予備系親局装置へ切り替える接続先切替ステップと、
接続先を切り替えた前記子局装置と前記予備系親局装置が、前記緊急暗号鍵を使用した暗号化通信を開始する通信開始ステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。 A communication device comprising an active parent station device and a standby parent station device, and a control unit that controls the active parent station device and the standby parent station device;
A slave station device that performs encrypted communication with the active master station device or the standby master station device;
A communication control method in a communication system comprising:
After the active master station device is activated, the control unit is configured to switch the connection destination from the active master station device to the standby master station device for the active master station device. An encryption key notification step of notifying the emergency encryption key that is an encryption key used in the encryption process, and notifying the emergency encryption key to the backup master station device when the backup master station device is activated;
An emergency encryption key notifying step in which the active master station device notifies the emergency encryption key to a slave station device that has approved connection to itself;
A connection destination switching step in which the slave station device switches the connection destination to the standby master station device; and
A communication start step in which the slave station device and the standby master station device that have switched connection destinations start encrypted communication using the emergency encryption key;
The communication control method characterized by including.
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