JP6555591B2

JP6555591B2 - 光通信システム及び暗号化方法

Info

Publication number: JP6555591B2
Application number: JP2016160538A
Authority: JP
Inventors: 貴大鈴木; サンヨプキム; 淳一可児; 敏博塙
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; University of Tokyo NUC
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; University of Tokyo NUC
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2036-08-18
Also published as: JP2018029278A

Description

本発明は、光通信システム及び暗号化方法に関する。

ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet(登録商標)-Passive Optical Network）、１０Ｇ−ＥＰＯＮにおいては、ＧＣＭ（Galois / Counter Mode）暗号化が標準化されている（例えば、非特許文献１参照）。ＧＣＭ暗号化は、認証タグ付き暗号化方式であり、データの完全性を保証することが可能な暗号化方式である。この認証タグ長は、タグ長が長いとセキュリティを高めることができ、短いと帯域効率を高めることができる。

"Recommendation for Block Cipher Modes of Operation: Galois/Counter Mode (GCM) and GMAC," NIST, Nov. 2007.

しかしながら、現在のＰＯＮシステムでは、認証タグ長が固定であるため、セキュリティ又は帯域効率の要求を満足することが困難な場合があった。

上記事情に鑑み、本発明は、セキュリティ又は帯域効率の要求を満足することができる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、通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムであって、前記局側終端装置は、受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化部と、前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得部と、前記タグ情報取得部によって取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信部と、を備え、前記光回線終端装置は、前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定部と、前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証部と、前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウント部と、を備え、前記暗号化部は、前記設定部によって前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、前記回数に応じた他の認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、光通信システムである。

本発明の一態様は、通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムであって、前記局側終端装置は、受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化部と、前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得部と、前記タグ情報取得部によって取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信部と、を備え、前記光回線終端装置は、前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定部と、前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証部と、前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウント部と、を備え、前記暗号化部は、前記設定部によって前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、現在の認証タグ長に所定のタグ長を加算した認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、光通信システムである。

本発明の一態様は、通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムが行う暗号化方法であって、前記局側終端装置が、受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化ステップと、前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得ステップと、前記タグ情報取得ステップにおいて取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信ステップと、を実行し、前記光回線終端装置が、前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定ステップと、前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証ステップと、前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウントステップと、を実行し、前記暗号化ステップでは、前記設定ステップによって前記光回線終端装置における前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、前記回数に応じた他の認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、暗号化方法である。

本発明の一態様は、通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムが行う暗号化方法であって、前記局側終端装置が、受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化ステップと、前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得ステップと、前記タグ情報取得ステップにおいて取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信ステップと、を実行し、前記光回線終端装置が、前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定ステップと、前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証ステップと、前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウントステップと、を実行し、前記暗号化ステップでは、前記設定ステップによって前記光回線終端装置における前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、現在の認証タグ長に所定のタグ長を加算した認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、暗号化方法である。

本発明により、セキュリティ又は帯域効率の要求を満足することが可能となる。

第一実施形態における光通信システム１全体のシステム構成を表すシステム構成図である。局側終端装置１００の機能構成を表す機能構成図である。ユーザタグ長テーブルの概略を示す図である。光通信システム１により生成されるフレームのフォーマットである。第一実施形態における認証タグ長設定の処理の流れを表すシーケンス図である。暗号化部１０６が行う暗号化処理の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。局側終端装置１００ａの機能構成を表す機能構成図である。カウンタタグ長テーブルの概略を示す図である。第二実施形態における光回線終端装置２００ａの機能構成を表す機能構成図である。第二実施形態における認証タグ長設定の処理の流れを表すシーケンス図である。

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態における光通信システム１全体のシステム構成を表すシステム構成図である。光通信システム１は、局側終端装置１００、光回線終端装置２００、光合分波手段３００、上位装置４００及びユーザ機器等５００を備える。局側終端装置１００及び光回線終端装置２００は、光合分波手段３００を介して互いに通信可能に接続される。

局側終端装置１００は、通信網を経由する光信号によって他の通信装置との通信を実現する装置である。局側終端装置１００が接続される通信網は、例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）等の光ファイバ網である。局側終端装置１００は、例えば通信サービスを提供するための局舎に設置される。局側終端装置１００は、例えばＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線端局装置）である。局側終端装置１００は、例えばＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）であってもよい。局側終端装置１００は、複数の機器を用いて構成されてもよい。

光回線終端装置２００は、通信網を経由する光信号によって他の通信装置との通信を実現する装置である。光回線終端装置２００が接続される通信網は、例えばＰＯＮ等の光ファイバ網である。光回線終端装置２００は、例えば通信サービスの提供を受けるユーザの宅内に設置される。光回線終端装置２００は、例えばＯＮＵ（Optical Network Unit）である。光回線終端装置２００は、複数の機器を用いて構成されてもよい。

光合分波手段３００は、光回線終端装置２００から送信された信号を集約して局側終端装置１００に送信する。光合分波手段３００は、局側終端装置１００から送信された信号を分配して光回線終端装置２００に送信する。光合分波手段３００は、例えば光スプリッタである。

上位装置４００は、局側終端装置１００が接続される通信網において局側終端装置１００の上位側に配置される装置である。上位装置４００は、上位ネットワークに接続される。

ユーザ機器等５００は、ユーザによって操作される機器である。ユーザ機器等５００は、例えば通信サービスの提供を受けるユーザの宅内に設置される。ユーザ機器等５００は、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、タブレットコンピュータ、無線ＬＡＮルータ、テレビ受像機等の通信可能な情報処理装置である。

図２は、局側終端装置１００の機能構成を表す機能構成図である。局側終端装置１００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る。局側終端装置１００は、光通信プログラムを実行することによって、第１通信部１０１、ＭＡＣ部１０２、タグ長制御部１０３、ユーザタグ長記憶部１０４、入出力インタフェース１０５、暗号化部１０６、フレーム生成部１０７、ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）部１０８及び第２通信部１０９を備える装置として機能する。なお、局側終端装置１００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よい。光通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。光通信プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

第１通信部１０１は、ネットワークインタフェースである。第１通信部１０１は上位装置４００から下り信号を受信する。下り信号は、例えばデータを表す。

ＭＡＣ部１０２は、上位装置４００から受信した下り信号に含まれるユーザＩＤをタグ長制御部１０３に出力する。ユーザＩＤは、通信サービスを利用するユーザ毎に割当てられる識別子である。ユーザＩＤは、例えばメールアドレス、ユーザ指定の文字列、光回線終端装置２００の製造番号等の他のユーザＩＤと重複しない値であればどのような値であってもよい。また、ＭＡＣ部１０２は、上位装置４００から受信した下り信号に含まれる平文を暗号化部１０６に出力する。

タグ長制御部１０３は、認証タグ情報を制御する。認証タグ情報は、暗号文に付与される認証タグの認証タグ長を表す。暗号文は、下り信号に含まれる平文に基づいて、暗号化部１０６によって生成されるデータである。認証タグは、暗号文の完全性を検証するための情報である。認証タグは、暗号文に基づいて生成される。認証タグは、例えばハッシュ関数を用いるＨＭＡＣ（Hash-based Message Authentication Code）、ブロック暗号方式を用いるＣＭＡＣ（Cipher-based Message Authentication Code）等を用いて生成される。認証タグ長は、認証タグの長さ（例えば、ビット長）を表す。タグ長制御部１０３は、ユーザタグ長記憶部１０４から、ＭＡＣ部１０２によって出力されたユーザＩＤに対応する認証タグ長を取得する。タグ長制御部１０３は、取得した認証タグ長を、暗号化部１０６及びフレーム生成部１０７へ出力する。タグ長制御部１０３は、タグ情報取得部の一態様である。

ユーザタグ長記憶部１０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。ユーザタグ長記憶部１０４は、ユーザタグ長テーブルを記憶する。図３は、ユーザタグ長テーブルの概略を示す図である。ユーザタグ長テーブルは、ユーザＩＤと認証タグ長とを対応付けたテーブルである。ユーザタグ長テーブルでは、１つのユーザＩＤに対して、１つの認証タグ長が対応付けられている。ユーザタグ長テーブルを参照することによって、ユーザＩＤ毎に設定される認証タグ長を取得することが可能となる。ユーザタグ長テーブルは、入出力インタフェース１０５からの入力データに基づいて構成される。

図３に示される例では、ユーザタグ長テーブルの最上段のレコードは、ユーザＩＤの値が“ＵｓｅｒＡ”、認証タグ長の値が“Ｌ１”である。このレコードでは、ユーザＩＤ“ＵｓｅｒＡ”に対応する認証タグ長の値が“Ｌ１”であることが示されている。なお、図３に示されるユーザタグ長テーブルは一具体例にすぎない。そのため、図３とは異なる態様でユーザタグ長テーブルが構成されてもよい。例えばユーザタグ長テーブルは、通信サービス名のカラムをさらに有していてもよい。

図２に戻って局側終端装置１００の構成について説明を続ける。入出力インタフェース１０５は、局側終端装置１００と入出力装置とを接続するためのインタフェースである。入出力装置は、例えばパーソナルコンピュータ、タッチパネル、キーボード、マウス、ディスプレイ、プリンタ等の装置を用いて構成される。入出力インタフェース１０５は、入出力装置を介したユーザの入力に応じて生成された入力信号を局側終端装置１００に入力する。入出力インタフェース１０５は、局側終端装置１００により生成された出力信号を入出力装置に出力する。

暗号化部１０６は、ＭＡＣ部１０２から出力された平文と、タグ長制御部１０３によって取得された認証タグ長とに基づいて暗号化処理を実行する。暗号化処理には、ブロック暗号化方式が用いられてもよい。ブロック暗号化方式とは、平文を固定長のデータ列のブロックに分割し、それぞれのブロックに対して暗号化処理を実行する方式である。例えば暗号化処理にＡＥＳ―１２８暗号化を用いる場合、まず暗号化部１０６は、平文を１２８ビット毎のデータ列のブロックに分割する。次に、暗号化部１０６は、各ブロックに対してＡＥＳ処理を実行する。ＡＥＳ処理では、鍵生成、撹拌処理及び鍵加算処理が実行される。これにより、１２８ビット単位で暗号化されたブロックが出力される。最後に、暗号化部１０６は、出力されたブロックを元の順番で並べることにより暗号文を生成する暗号化処理には、他のブロック暗号化方式を用いてもよい。暗号化処理の具体的な処理については図６で説明する。

フレーム生成部１０７は、タグ長制御部１０３によって出力された認証タグ長に基づいて、光回線終端装置２００宛のフレームを生成する。フレーム生成部１０７は、生成したフレームを光回線終端装置２００へ送信する。フレーム生成部１０７は、送信部の一態様である。

図４は、光通信システム１において送受信されるフレームのフォーマットである。フレームは、ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ、ＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒｅｓｓ、Ｌｅｎｇｔｈ／Ｔｙｐｅ、Ｄａｔａ／Ｐａｄ、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）等の各値を格納するフィールドを有する。Ｄａｔａ／Ｐａｄのフィールドには、光回線終端装置２００が認証タグ長の設定を行うためのコマンドが格納される。コマンドは、ＰＤＵＴｙｐｅ、ＥｒｒｏｒＳｔａｔｕｓ及びＰＤＵＤａｔａである。ＰＤＵＴｙｐｅのフィールドには、局側終端装置１００から光回線終端装置２００、又は、光回線終端装置２００から局側終端装置１００に対する情報変更を要求するＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔ又はＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔに対する応答であるＳｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅが格納される。情報変更とは、例えば自装置が受け付ける認証タグ長の設定等である。また、ＰＤＵＤａｔａのフィールドには、情報種別を設定できるＤａｔａＴｙｐｅの値、通知情報となるＤａｔａＶａｌｕｅの値等が格納される。情報種別とは、例えば光回線終端装置２００の認証タグ長を設定するコマンドを表す値である。通知情報とは、例えば光回線終端装置２００の識別子や認証タグ長の値等である。

図２に戻って局側終端装置１００の構成について説明を続ける。ＰＣＳ部１０８は、データと符号化情報を相互に変換する。ＰＣＳ部１０８は、光回線終端装置２００へデータを送信するために符号化情報を生成する。ＰＣＳ部１０８は、光回線終端装置２００から受信した符号化情報からデータを生成する。

第２通信部１０９は、ネットワークインタフェースである。第２通信部１０９は、通信網を介して光回線終端装置２００と通信する。

図５は、第一実施形態における認証タグ長設定の処理の流れを表すシーケンス図である。まず、上位装置４００は、下り信号を局側終端装置１００に送信する（ステップＳ１０１）。局側終端装置１００の第１通信部１０１は、上位装置４００から下り信号を受信する。局側終端装置１００のＭＡＣ部１０２は、受信された下り信号からユーザＩＤ及び平文を取得する。ＭＡＣ部１０２は、取得したユーザＩＤをタグ長制御部１０３へ出力する。ＭＡＣ部１０２は、取得した平文を暗号化部１０６へ出力する。タグ長制御部１０３は、ユーザタグ長テーブルからユーザＩＤに対応する認証タグ長を取得する（ステップＳ１０２）。タグ長制御部１０３は、取得した認証タグ長をフレーム生成部１０７へ出力する。

フレーム生成部１０７は、フレーム生成部１０７から出力された認証タグ長に基づいてＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを生成する（ステップＳ１０３）。具体的には、フレーム生成部１０７は、ＰＤＵＴｙｐｅのフィールドにＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔを示す値を格納し、ＤａｔａＴｙｐｅのフィールドに光回線終端装置２００の認証タグ長を設定するコマンドを示す値を格納し、ＤａｔａＶａｌｕｅのフィールドに、設定する光回線終端装置２００の識別子と認証タグ長の値を示す値を格納することによってＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを生成する。フレーム生成部１０７は、生成したＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームをＰＣＳ部１０８に符号化させ、第２通信部１０９を介して光回線終端装置２００へ送信する（ステップＳ１０４）。

光回線終端装置２００の設定部は、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを受信すると、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームに基づいて、自装置が受け付ける認証タグ長の設定を行う（ステップＳ１０５）。ここで設定される認証タグ長は、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームに含まれる認証タグ長の値である。光回線終端装置２００は、認証タグ長の設定が成功すると、設定結果を示すＳｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＮｏＥｒｒｏｒ）フレームを局側終端装置１００へ送信する（ステップＳ１０６）。局側終端装置１００のＰＣＳ部１０８は、ＳｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅフレーム（ＮｏＥｒｒｏｒ）を受信すると、暗号化部１０６にコマンド応答を出力する。暗号化部１０６は、出力されたコマンド応答に応じて認証タグ長の設定を行う（ステップＳ１０７）。

図６は、暗号化部１０６が行う暗号化処理の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。まず、暗号化部１０６は、平文Ｐ及びフレーム情報Ａを受け付ける（ステップＳ２０１）。平文Ｐは、ＭＡＣ部１０２から出力される。フレーム情報Ａは、フレーム生成部１０７から出力される。暗号化部１０６は、初期値Ｊ_０を生成済か否か判定する（ステップＳ２０２）。Ｊ_０を生成済の場合（ステップＳ２０２−ＹＥＳ）、暗号化部１０６はＪ_０の値をインクリメントする（ステップＳ２０３）。Ｊ_０を生成済ではない場合（ステップＳ２０２−ＮＯ）、暗号化部１０６はＪ_０を生成する（ステップＳ２０４）。

暗号化部１０６は、平文Ｐに対してブロック暗号化処理を実行し、暗号文Ｃを生成する（ステップＳ２０５）。暗号化部１０６は、フレーム情報Ａを用いて６４ビットの数値データ［ｌｅｎ（Ａ）］_６４を生成する。暗号化部１０６は、暗号文Ｃを用いて６４ビットの数値データ［ｌｅｎ（Ｃ）］_６４を生成する（ステップＳ２０６）。暗号化部１０６は、タグ長制御部１０３から受付けた認証タグ長が０より大きいか否か判定する（ステップＳ２０７）。認証タグ長が０以下の場合（ステップＳ２０７−ＮＯ）、暗号化部１０６はフレーム情報Ａ及び暗号文ＣをＰＣＳ部１０８へ出力し、図６の処理を終了する（ステップＳ２０８）。

一方、認証タグ長が０より大きい場合（ステップＳ２０７−ＹＥＳ）、暗号化部１０６は光回線終端装置２００から受付けたコマンド応答の値が１であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。コマンド応答の値が１の場合（ステップＳ２０９−ＹＥＳ）、暗号化部１０６は、タグ長制御部１０３から出力された認証タグ長を設定する（ステップＳ２１０）。認証タグ長の設定が完了した後、又は、コマンド応答の値が１ではない場合（ステップＳ２０９−ＮＯ）、暗号化部１０６はフレーム情報Ａ、暗号文Ｃ、［ｌｅｎ（Ａ）］_６４及び［ｌｅｎ（Ｃ）］_６４を用いてＧＨＡＳＨ処理を実行する（ステップＳ２１１）。ＧＨＡＳＨ処理では、フレーム情報Ａ、暗号文Ｃ、［ｌｅｎ（Ａ）］_６４及び［ｌｅｎ（Ｃ）］_６４に対してＨＡＳＨ関数処理及び乗算が実行される。

暗号化部１０６は、ＧＨＡＳＨ処理の実行結果に対して、再度ブロック暗号化処理を実行する（ステップＳ２１２）。このブロック暗号化処理は、ステップＳ２０５で実行された暗号化処理と同じ暗号化アルゴリズムが用いられる。その後、暗号化部１０６は、ブロック暗号化処理の実行結果に対して、ＭＳＢｔ処理を実行し認証タグＴを生成する（ステップＳ２１３）。ＭＳＢｔ処理では、ブロック暗号化処理の実行結果に対して認証タグ長に応じたビット数を先頭ビットから取得される。暗号化部１０６は、暗号文Ｃ及び認証タグＴを用いて認証タグ付き暗号文を生成する（ステップＳ２１４）。暗号化部１０６は、認証タグ付き暗号文をＰＣＳ部１０８へ出力し、図６の処理を終了する（ステップＳ２１５）。

このように構成された第一実施形態における光通信システム１では、局側終端装置１００は、ユーザタグ長テーブルに基づいて認証タグ長を自由に変更する。したがって、要求に応じて認証タグ長を長くすることでセキュリティを高めることができる。また、要求に応じて認証タグ長を短くすることで帯域効率を高めることができる。そのため、セキュリティ又は帯域効率の要求を満足することが可能となる。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態における光通信システム１について説明する。第二実施形態における光通信システム１は、局側終端装置１００の代わりに局側終端装置１００ａを備え、光回線終端装置２００の代わりに光回線終端装置２００ａを備える点で第一実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第一実施形態と異なる点について説明する。

図７は、局側終端装置１００ａの機能構成を表す機能構成図である。局側終端装置１００ａは、ＭＡＣ部１０２の代わりにＭＡＣ部１０２ａを備え、タグ長制御部１０３の代わりにタグ長制御部１０３ａを備え、入出力インタフェース１０５を備えず、タグ長算出部１１０及びカウンタタグ長記憶部１１１を更に備える。局側終端装置１００ａは、それ以外の点については、第一実施形態における局側終端装置１００と同じである。

ＭＡＣ部１０２ａは、上位装置４００から受信した下り信号に含まれるユーザＩＤをタグ長制御部１０３ａに出力する。ＭＡＣ部１０２ａは、光回線終端装置２００ａから受信した認証失敗カウンタの値をタグ長算出部１１０へ出力する。認証失敗カウンタは、光回線終端装置２００ａにてカウントされた認証タグ付き暗号文の認証失敗の回数である。

タグ長制御部１０３ａは、暗号文に付与される認証タグの認証タグ長を制御する。タグ長制御部１０３ａは、ユーザタグ長テーブルに登録される認証タグ長の値を、タグ長算出部１１０から出力される認証タグ長の値に更新する。タグ長制御部１０３ａは、出力された認証タグ長を、暗号化部１０６及びフレーム生成部１０７へ出力する。

タグ長算出部１１０は、カウンタタグ長記憶部１１１から認証失敗カウンタの値に対応する認証タグ長を取得する。タグ長算出部１１０は、取得した認証タグ長を、タグ長制御部１０３ａへ出力する。

カウンタタグ長記憶部１１１は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。カウンタタグ長記憶部１１１は、カウンタタグ長テーブルを記憶する。図８は、カウンタタグ長テーブルの概略を示す図である。カウンタタグ長テーブルは、認証失敗カウンタとタグ長とを対応付けたテーブルである。カウンタタグ長テーブルでは、所定の範囲内の認証失敗カウンタ値に対して、１つの認証タグ長が対応付けられている。タグ長算出部１１０は、カウンタタグ長テーブルを参照することによって、各認証失敗カウンタに設定される認証タグ長を取得することが可能となる。

図８に示される例では、カウンタタグ長テーブルの最上段のレコードは、認証失敗カウンタの値が“Ｋ１以上Ｋ２未満”、認証タグ長の値が“Ｌ１”である。このレコードでは、出力された認証失敗カウンタが“Ｋ１以上Ｋ２未満”である場合、認証タグ長が“Ｌ１”であることが示されている。なお、図８に示されるカウンタタグ長テーブルは一具体例にすぎない。そのため、図８とは異なる態様でカウンタタグ長テーブルが構成されてもよい。例えばカウンタタグ長テーブルは、通信サービス名のカラムをさらに有していてもよい。なお、カウンタタグ長テーブルでは、所定の範囲内の値（例えば、“Ｋ１以上Ｋ２未満”など）が大きいほど、認証タグ長が長くなるように設定される。例えば、認証失敗カウンタが“ＫＮ以上”である場合には、認証タグ長が最も長くなるように設定される。

図９は、第二実施形態における光回線終端装置２００ａの機能構成を表す機能構成図である。光回線終端装置２００ａ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る。光回線終端装置２００ａは、光通信プログラムを実行することによって、第１通信部２０１、ＰＣＳ部２０２、タグ認証処理部２０３、復号処理部２０４、認証失敗カウント部２０５、ＭＡＣ部２０６及び第２通信部２０７を備える装置として機能する。なお、光回線終端装置２００ａ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よい。光通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えば、ＳＳＤ）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。光通信プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

第１通信部２０１は、ネットワークインタフェースである。第１通信部２０１は光通信網を介して局側終端装置１００ａと通信する。

ＰＣＳ部２０２は、データと符号化情報を相互に変換する。ＰＣＳ部２０２は、第１通信部２０１が受信した符号化情報からデータを生成する。ＰＣＳ部１０８は、局側終端装置１００ａにデータを送信するため、符号化情報を生成する。

タグ認証処理部２０３は、認証タグ付き暗号文が有する認証タグ及び暗号文に基づいて、認証処理を実行する。タグ認証処理部２０３による認証処理では、認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かが判定される。認証成功（改ざんされていない）の場合、タグ認証処理部２０３は、タグ付き暗号文を復号処理部２０４へ出力する。認証失敗（改ざんされている）の場合、タグ認証処理部２０３は、認証失敗カウント部２０５に認証失敗通知を出力する。タグ認証処理部２０３は、認証部の一態様である。

復号処理部２０４は、認証タグ付き暗号文を復号することによって平文を復元する。復号処理部２０４は、平文をＭＡＣ部２０６へ出力する。

認証失敗カウント部２０５は、出力された認証失敗通知に基づいて、認証失敗カウンタの値をインクリメントする。認証失敗カウント部２０５でインクリメントされた認証失敗カウンタの値は、所定の周期でＭＡＣ部２０６へ出力される。所定の周期とは、一定間隔の時間である。所定の周期とは、例えばＴ秒などであってもよい。認証失敗カウント部２０５は、カウント部の一態様である。

ＭＡＣ部２０６は、復号処理部２０４から出力された平文に基づいてフレームを生成する。ＭＡＣ部２０６は、生成したフレームをユーザ機器等５００に送信する。ＭＡＣ部２０６は、認証失敗カウント部から出力された認証失敗カウンタに基づいてフレームを生成する。ＭＡＣ部２０６は、生成したフレームを局側終端装置１００ａに送信する。この時のフレームは、図４と同じ構成のフレームである。

第２通信部２０７は、ネットワークインタフェースである。第２通信部２０７は、通信回線を介してユーザ機器等５００と通信をする。

図１０は、第二実施形態における認証タグ長設定の処理の流れを表すシーケンス図である。まず、光回線終端装置２００ａは、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを局側終端装置１００ａへ送信する（ステップＳ３０１）。具体的には、光回線終端装置２００ａのＭＡＣ部２０６は、ＰＤＵＴｙｐｅのフィールドにＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔを示す値を格納し、ＤａｔａＴｙｐｅのフィールドに認証失敗カウンタの値を格納し、ＤａｔａＶａｌｕｅのフィールドに認証失敗カウンタを格納することによってＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを生成する。その後、ＭＡＣ部２０６は、ＰＣＳ部２０２及び第１通信部２０１を介して、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを局側終端装置１００ａへ送信する。

局側終端装置１００ａの第２通信部１０９は、光回線終端装置２００ａから送信されたＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを受信する。第２通信部１０９は、受信したＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを、ＰＣＳ部１０８を介してＭＡＣ部１０２ａへ出力する。上位装置４００は、下り信号を局側終端装置１００に送信する（ステップＳ３０２）。局側終端装置１００ａの第１通信部１０１は、上位装置４００から下り信号を受信する。
ＭＡＣ部１０２ａは、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームに含まれる認証失敗カウンタの値を取得する（ステップＳ３０３）。ＭＡＣ部１０２ａは、認証失敗カウンタの値をタグ長算出部１１０へ出力する。ＭＡＣ部１０２ａは、下り信号に含まれるユーザＩＤを取得する。ＭＡＣ部１０２ａは、ユーザＩＤをタグ長制御部１０３ａに出力する。

タグ長算出部１１０は、認証失敗カウンタの値が閾値より大きいか否か判定する（ステップＳ３０４）。認証失敗カウンタの値が閾値以下の場合（ステップＳ３０４−ＮＯ）、局側終端装置１００ａは図１０の処理を終了する（ステップＳ３０５）。認証失敗カウンタの値が閾値より大きい場合（ステップＳ３０４−ＹＥＳ）、タグ長算出部１１０は、カウンタタグ長テーブルから認証失敗カウンタの値に対応する認証タグ長を取得する（ステップＳ３０６）。タグ長算出部１１０は、認証タグ長をタグ長制御部１０３ａに出力する。タグ長制御部１０３ａは、出力された認証タグ長をユーザタグ長テーブルの全てのレコードに登録する（ステップＳ３０７）。タグ長制御部１０３ａは、出力されたユーザＩＤに対応する認証タグ長を、ユーザタグ長テーブルから取得する（ステップＳ３０８）。タグ長制御部１０３ａは、取得した認証タグ長をフレーム生成部１０７へ出力する。

フレーム生成部１０７は、認証タグ長に基づいてＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを生成する（ステップＳ３０９）。認証タグ長に基づくＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームの生成方法は、第一実施形態と同様であるため説明を省略する。フレーム生成部１０７は、生成したＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームをＰＣＳ部１０８に符号化させ、光回線終端装置２００ａへ送信する（ステップＳ３１０）。

光回線終端装置２００ａは、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームを受信すると、認証タグ長の設定を行う（ステップＳ３１１）。ここで設定される認証タグ長は、ＳｅｔＲｅｑｕｅｓｔフレームに含まれる認証タグ長の値である。光回線終端装置２００ａは、認証タグ長の設定が成功すると、設定結果を示すＳｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ（ＮｏＥｒｒｏｒ）フレームを局側終端装置１００ａへ送信する（ステップＳ３１２）。局側終端装置１００ａのＰＣＳ部１０８は、ＳｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅフレーム（ＮｏＥｒｒｏｒ）を受信すると、暗号化部１０６にコマンド応答を出力する。暗号化部１０６は、出力されたコマンド応答に応じて認証タグ長の設定を行う（ステップＳ３１３）。

このように構成された第二実施形態における光通信システムでは、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第二実施形態における光通信システムでは、光回線終端装置２００ａからの認証失敗カウンタの通知に基づいて、局側終端装置１００ａは、認証失敗カウンタに応じて自動的に認証タグ長を変更する。したがって、不正アクセスを受けて、認証タグの認証失敗が頻発する場合などに、自動的に認証タグ長を長くすることができる。したがって、第一実施形態における光通信システムよりも速やかにセキュリティを高めることができる。

＜変形例＞
タグ長算出部１１０は、認証失敗の回数が閾値より大きい場合、現在の認証タグ長に所定のタグ長を加算してもよい。暗号化部１０６は、加算された認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する。このように構成されることで、認証失敗カウンタの値が、カウンタタグ長テーブルのレンジを大きく超えた場合にも、認証タグ長を長くすることができる。したがって、外部からの攻撃に対応してセキュリティを高めることができる。

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。

１…光通信システム，１００…局側終端装置，１０１…第１通信部，１０２…ＭＡＣ部，１０３…タグ長制御部，１０４…ユーザタグ長記憶部，１０５…入出力インタフェース，１０６…暗号化部，１０７…フレーム生成部，１０８…ＰＣＳ部，１０９…第２通信部，２００…光回線終端装置，２０１…第１通信部，２０２…ＰＣＳ部，２０３…タグ認証処理部，２０４…復号処理部，２０５…認証失敗カウント部，２０６…ＭＡＣ部，２０７…第２通信部，３００…光合分波手段，４００…上位装置，５００…ユーザ機器等，１００ａ…局側終端装置，１０２ａ…ＭＡＣ部，１０３ａ…タグ長制御部，１１０…タグ長算出部，１１１…カウンタタグ長記憶部，２００ａ…光回線終端装置

Claims

通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムであって、
前記局側終端装置は、
受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化部と、
前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得部と、
前記タグ情報取得部によって取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信部と、
を備え、
前記光回線終端装置は、
前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定部と、
前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証部と、
前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウント部と、
を備え、
前記暗号化部は、前記設定部によって前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、前記回数に応じた他の認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、
光通信システム。
通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムであって、
前記局側終端装置は、
受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化部と、
前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得部と、
前記タグ情報取得部によって取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信部と、
を備え、
前記光回線終端装置は、
前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定部と、
前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証部と、
前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウント部と、
を備え、
前記暗号化部は、前記設定部によって前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、現在の認証タグ長に所定のタグ長を加算した認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、
光通信システム。
通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムが行う暗号化方法であって、
前記局側終端装置が、
受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化ステップと、
前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得ステップと、
前記タグ情報取得ステップにおいて取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信ステップと、
を実行し、
前記光回線終端装置が、
前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定ステップと、
前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証ステップと、
前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウントステップと、
を実行し、
前記暗号化ステップでは、前記設定ステップによって前記光回線終端装置における前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、前記回数に応じた他の認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、
暗号化方法。
通信網によって相互に接続された光回線終端装置と局側終端装置とを備える光通信システムが行う暗号化方法であって、
前記局側終端装置が、
受信された送信データを、前記送信データの送信先に応じた認証タグ長に基づいて暗号化することにより認証タグ付き暗号文を生成する暗号化処理を実行する暗号化ステップと、
前記認証タグ付き暗号文の生成に用いる認証タグの認証タグ長を示すタグ情報を取得するタグ情報取得ステップと、
前記タグ情報取得ステップにおいて取得された前記タグ情報を、前記認証タグ付き暗号文を受信する前記光回線終端装置に送信する送信ステップと、
を実行し、
前記光回線終端装置が、
前記局側終端装置から前記タグ情報を取得し、前記タグ情報が示す前記認証タグ長を自装置に設定する設定ステップと、
前記認証タグ付き暗号文が改ざんされているか否かを判定する認証処理を実行する認証ステップと、
前記認証処理において前記認証タグ付き暗号文が改ざんされていることが判定された回数をカウントし、前記回数を所定の周期で前記局側終端装置に通知するカウントステップと、
を実行し、
前記暗号化ステップでは、前記設定ステップによって前記光回線終端装置における前記認証タグ長の設定が行われた後に前記暗号化処理を実行し、前記回数が閾値より大きい場合に、現在の認証タグ長に所定のタグ長を加算した認証タグ長を用いて認証タグ付き暗号文を生成する、
暗号化方法。