JP6591143B2 - 通信装置、通信方法、通信システムおよびプログラム - Google Patents

通信装置、通信方法、通信システムおよびプログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は通信装置、通信方法、および通信システムに関する。
複数のネットワークに接続し、異なるネットワークに所属する機器を制御する通信装置が知られている。たとえば特許文献1では、物理的なネットワークインターフェイスを搭載した通信装置が開示されている。
また、物理的に単一のネットワークを複数の仮想ネットワークとして扱うVPN(Virtual Private Network)技術が知られている。たとえば特許文献2では、複数の機器が接続されたネットワークにおいてVPNを作成して管理する通信装置を開示している。
国際公開第2012-164651号
特開2011-176467号公報
一方で、複数の機器と通信を行う場合に使用目的や管理者が異なる複数の機器を、情報の機密性を保ちながら扱いたいことがある。
しかしながら、特許文献1では、接続するネットワーク数が増加した場合、その数に応じた物理インターフェイスが必要となるため、コストがかかり、機体の大型化につながる。また、特許文献2の通信装置では、機器ごとに所属VPNをあらかじめ設定する必要があり、新規機器をネットワークへ追加することが難しいという問題があった。
本実施形態の通信システムは、第1の機器と、第2の機器と、前記第1の機器および前記第2の機器と接続する通信機器と、から構成される。通信機器は、前記第1の機器を処理対象機器とする第1情報処理部と、前記第2の機器を処理対象機器とする第2情報処理部と、前記第1の機器が送信した電文か否かを特定するための機器情報に対応付けられた前記第1情報処理部を特定する対応情報と、前記第2の機器が送信した電文か否かを特定するための機器情報に対応付けられた前記第2情報処理部を特定する対応情報とにもとづいて、前記第1の機器から送信された電文を前記第1情報処理部に引き渡し、前記第2の機器から送信された電文を前記第2情報処理部に引き渡す振分け部と、を有する。
本実施形態によれば、単一のインターフェイスを介し、複数の機器を、それぞれ異なる情報処理部から扱えることが期待できる。
第1の実施形態にかかるシステムの構成図 第1の実施形態にかかるシステムのスタック図 第1の実施形態にかかる対応情報の例 第1の実施形態にかかる対応情報の例 第1の実施形態にかかる対応情報の例 第1の実施形態にかかる通信装置の動作を示すフローチャート 第2の実施形態にかかるシステムの構成図 第2の実施形態にかかる通信装置の動作を示すフローチャート
本発明にかかる実施形態の通信装置は、第1の機器を処理対象機器とする第1情報処理部と、前記第2の機器を処理対象機器とする第2情報処理部と、第1の機器から送信された電文を第1情報処理部に引き渡し、第2の機器から送信された電文を第2情報処理部に引き渡す振分け部と、を有する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかるシステムの構成を示すブロック図である。
図1のシステムは、それぞれ有線または無線のネットワークを介して接続された、通信装置1と複数の機器2から構成されている。機器2aおよび機器2bは、単一のインターフェイス、すなわち通信部12を介して、通信装置1と接続されている。
通信装置1は、その内部で複数の情報処理部11を並列実行させることが可能である、たとえばパソコンやホームゲートウェイなどの機器である。
情報処理部11は、所定の機器2を処理対象とし、通信部12を介して処理対象とする機器2を制御、または情報を受け取ることなどが可能である。通信手段は、たとえばECHONET/ECHONET Lite、UPnP、HTTPなどであり、各情報処理部11は、それぞれ異なる通信手段を備えていてもよい(図2にて後述)。
なお、本実施形態では、2つの情報処理部11を有する場合の動作を説明しているが、情報処理部が2つ以上あってもよい。同様に、通信装置1に接続された機器2が2つ以上あってもよい。また、1つの情報処理部11が複数の機器2を処理対象としてもよく、複数の情報処理部11が1つの機器2を処理対象としてもよい。
本実施形態において、第1情報処理部11aは、機器2aのみを処理対象機器とし、第2情報処理部11bは機器2bのみを処理対象機器とする。また、第1情報処理部11aは機器2bと通信してはならない。たとえば、第1情報処理部11aが「通信装置1に接続された機器一覧を表示装置に表示する」命令を行うものである場合、表示装置は機器2aのみを表示し、機器2bは表示されない。
通信部12は、前述のように単一のインターフェイスであり、機器2と情報処理部11の間で電文の受け渡しを行う。
振分け部13は、通信部12が受信した電文を、後述する保持部13が格納する対応情報にもとづいて、機器2aから送信された電文を第1情報処理部11aに引き渡し、機器2bから送信された電文を第2情報処理部11bに引き渡す機能を有する。
保持部14は、機器2と情報処理部11との対応情報を格納する。本実施形態では、機器2aの情報に対応づけられた第1情報処理部11aを特定する情報と、機器2bの情報に対応づけられた第2情報処理部11bを特定する情報と、を格納する。
ここで、機器2の情報(機器情報)とは、前述の通信部12が受信した電文が、機器2aが送信したものか、機器2bが送信したものかを特定するための情報である。たとえば機器2のアドレス情報である場合、受信した電文に含まれるアドレス情報と、この機器情報とを照らし合わせることで送信元を特定できる。あるいは、通信装置1および機器2が事前に所定の手段で共有したパスワードなどの共通鍵や、機器2が保有する秘密鍵に対応した公開鍵などといった認証情報である場合、たとえば、機器2aが共通鍵で暗号化した電文を、振分け部13が共通鍵で正しく復号化できれば、当該電文は機器2aから送信されたものと特定できる。あるいは、機器2aが自身の秘密鍵で署名した電文を、振分け部13が公開鍵で検証できれば、その電文は機器2aから送信されたものであると特定できる。さらに、これら両者を併用し、認証情報を用いて電文の正当性を認証してから、機器情報を抽出してもよい。認証情報を機器情報として用いる場合、たとえば、機器2aが共通鍵で暗号化した電文を、振分け部13が共通鍵で正しく復号化できれば、当該電文は機器2aから送信されたものと特定できる。あるいは、機器2aが自身の秘密鍵で署名した電文を、振分け部13が公開鍵で検証できれば、その電文は機器2aから送信されたものであると特定できる。
本実施形態において、前述の機器情報および対応情報は、出荷時、またはユーザによる指示によって格納されるとする。たとえば、認証情報を機器情報として用いる場合、ユーザが通信装置1のマニュアルに記載されているパスワードを、Webブラウザを介して通信装置1に格納する、などといった手段が考えられる。この場合、パスワードを認証情報として直接用いてもよいし、パスワードを元に通信装置1と機器2とで共有した共通鍵を作成し、認証情報として用いてもよい。
なお、前述の対応情報および情報処理部11を特定する情報については、図2から図5を用いて説明する。
図2は、第1の実施形態におけるプロトコルスタックを表す。スタックAにおいて、複数のインターフェイスを介して受信した電文は、同一のアプリケーションによって処理される。一方、スタックBにおいて、同一のインターフェイスを介して受信した電文は、異なるアプリケーションによって処理される。なお、スタックAとスタックBは共存していてもよく、スタックの一部が共通していても構わない。
プロトコルスタックの最下層は物理層を示しており、インターフェイスA1、インターフェイスA2、インターフェイスBは、たとえばEthernet(登録商標)、無線LANなどといった物理的な規格である。ネットワークA、ネットワークB1、ネットワークB2は、たとえばIPv4、IPv6などといったプロトコルであり、トランスポートA、トランスポートB1、トランスポートB2は、たとえばTCP、UDPなどといったプロトコルである。アプリケーションA、アプリケーションB1、アプリケーションB2は、下位層から引き渡された電文を用いて、機器の制御や情報の読み書きなどといった処理を行う。
本実施形態では、振分け部13が電文を引き渡してから処理されるまでのプロセスを実行する単位を、情報処理部11とする。図2のスタックBでは、同一のインターフェイスを介して受信した電文を、ネットワークB1およびネットワークB2に振り分けているが、上位層で振り分けてもよい。
図3は、情報処理部11がそれぞれ異なる入出力ソケットを備える場合、機器2のアドレス情報を機器情報とし、情報処理部11に設けた入出力ソケットの情報を、情報処理部11を特定する情報とした場合の、対応情報テーブルである。たとえば、通信装置1が機器2のアドレス情報「192.168.1.100」を取得し、ユーザが情報処理部11を特定する情報「“socket1”」を指定することによって、「192.168.1.100;“socket1”」といった対応情報が作成される。このとき、ソケット“socket1”が情報処理部11に設けられていない場合、新たに設ける。また、一つの情報処理部11で複数の機器2を扱いたい場合、既存するソケット情報に、追加したい機器2の情報を格納してもよい。たとえば、「192.168.1.101;“socket1”」といった対応情報が作成される。
図4は、情報処理部11がそれぞれ異なるTCPまたはUDPポート上で稼働するものである場合、機器2のアドレス情報を機器情報とし、情報処理部11が有するポート番号を、情報処理部11を特定する情報とした場合の、対応情報テーブルである。つまり、スタックBの単一のインターフェイスに対して設定された一つのネットワークアドレスに対して、複数のポートを設定しておき、アプリケーションB1とアプリケーションB2とに対応してそれぞれ異なるポートを割り当てる。これによって、機器2a、2bを異なる情報処理部に振り分けることができる。
図5は、情報処理部11がそれぞれ異なるネットワークインターフェイス上で稼働するものである場合、機器2のアドレス情報を機器情報とし、情報処理部11が属する仮想ネットワークインターフェイス名を、情報処理部11を特定する情報とした場合の、対応情報テーブルである。例えば、ECHONET/ECHONET Lite等の所定のプロトコルで利用される電文中に含まれる仮想ネットワークインターフェイス名に応じて機器2a、2bを異なる情報処理部に振り分けることができる。
図6は、第1の実施形態にかかる通信装置1の動作を示すフローチャートである。
図6のフローは、通信部12が電文を受信することによって開始する。このとき、保持部14は、機器2aを特定する認証情報aと、機器2bを特定する認証情報bとを機器2の情報として格納し、それぞれの機器2と情報処理部11とを対応付ける対応情報を格納している。
まず、任意の機器2が所定の電文を、たとえば通信装置1との共通鍵で暗号化して、送信する。
通信部12が当該電文を受信すると、振分け部13は、まず、保持部14に格納された認証情報aを用いて、その送信元機器が機器2aと特定できるかを調べる(S61)。たとえば、当該電文を機器2aの共通鍵で正しく復号化できるかを調べる。送信元が機器2aと特定できた場合、保持部14に格納されている対応情報に従い、当該電文を第1情報処理部11aに引き渡し(S62)、フローを終了する。当該電文の送信元が機器2aと特定できなかった場合、振分け部13は、保持部14に格納された認証情報bを用いて、その送信元機器が機器2bと特定できるかを調べる(S63)。機器2bと特定できた場合、保持部14に格納されている対応情報に従い、当該電文を第2情報処理部11bに引き渡し(S64)、フローを終了する。機器情報が2つ以上ある場合、S61〜S62と同様の処理を繰り返す。
電文の送信元機器がいずれの機器情報を用いても特定できなかった場合、その電文はどの情報処理部11も必要しないとし、破棄して(S65)フローを終了する。
(第1の実施形態の効果)
第1の実施形態によると、単一のインターフェイスを介し、使用目的の異なる複数の機器を、それぞれ異なる情報処理部で扱うことができる。たとえば、電力会社のスマートメータと、エアコンや照明などといった家電のように、使用目的や管理主体が異なるネットワーク機器が存在するとき、スマートメータに対しては電力会社主導のデマンドレスポンス制御アプリケーション、家電に対してはユーザ操作に応じたリモコン制御アプリケーション、といった異なるアプリケーションから、単一のインターフェイスのみを備えたコントローラで、コストを抑えて操作を実現できる。
また、振分け部と各情報処理部は直接通信することがないため、たとえば既存の情報処理部が入出力ソケットまたはポートを介して処理対象機器と通信していた場合、ソケット情報またはポート番号を変更するだけで容易に対応できる。異なるネットワークインターフェイスを用いた場合は、処理対象機器との通信全体を、情報処理部ごとに振り分けることができるため、より機密性を保てる。
なお、本実施形態では、異なる通信階層で情報処理部への振り分けが可能である。より上位の層で振り分けを行えば、細かい振り分け設定が可能であり、より下位の層で振り分けを行えば、上位層の変更が少なくてすむため、必要に応じて振り分け方法を設定可能である。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、予め保持部14にその情報が格納されていない機器2からの電文は全て破棄される。この点を鑑み、保持部14に格納されていない機器2から初めて電文を受信した時に、当該機器2を追加格納する第2の実施形態を説明する。
第2の実施形態のシステム構成図は、図1に示す第1の実施形態と同様であり、第1の実施形態と同一の構成については同符号を付してその詳細な説明は省略する。
図7は、本発明の第2の実施形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。第1の実施形態の通信装置1の構成に加え、保持部14に格納されている情報を用いてその送信元機器を特定できない場合、受信した電文に含まれる所定の情報を用いてその送信元機器を判定する機能と、所定の追加情報を保持部14に追加格納させる機能と、を有する判定部15をさらに備える。
ここで、判定とは、たとえば、電文に含まれる送信元機器の情報、たとえばハードウェアアドレス、IPアドレスなどを得ることである。あるいは、通信プロトコルがECHONET/ECHONET Liteであれば、電文に含まれる機器種別を示すSource ECHONET Objectを得ることである。あるいは、通信プロトコルがECHONET/ECHONET Liteであれば、機器2に更に問い合わせを行い、商品コード(商品名)やメーカコード(メーカー名)を取得することである。
なお、前述した電文は、認証情報を利用して検証した電文ではないため、虚偽の機器情報を含んでいる可能性がある。そのため、電文は直接情報処理部11に引き渡さず、後述する認証情報を用いて認証した電文のみを引き渡す。
さらに、判定部15は、判定した結果を利用して、当該機器2を処理対象とする情報処理部11、および当該機器2を特定可能な認証情報、を取得する機能を有する。たとえば、判定した結果をユーザに提示し、認証情報の入力を促す、といった手段が考えられる。
図8は、第2の実施形態にかかる通信装置1に、機器2bの情報が格納されていない状態で、機器2bからの電文を受信したとき、機器2bの機器情報および対応情報を保持部14に追加格納する動作を示すフローチャートである。
図8のフローは、通信部12が電文を受信することによって開始する。このとき、保持部14は、機器2aを特定する認証情報aのみを機器2の情報として格納し、機器2aと情報処理部11aとを対応付ける対応情報を格納している。
まず、機器2bが所定の電文を、たとえば通信装置1との共通鍵で暗号化して、送信する。
通信部12が当該電文を受信すると、振分け部13は、まず、保持部14に格納された認証情報aを用いて、その送信元機器が機器2aと特定できるかを調べる(S81)。たとえば、当該電文を機器2aの共通鍵で正しく復号化できるかを調べる。送信元が機器2aと特定できた場合、保持部14に格納されている対応情報に従い、当該電文を第1情報処理部11aに引き渡す(S82)。機器情報が2つ以上ある場合、S81〜S82と同様の処理を繰り返す。
当該電文の送信元が機器2aと特定できなかった場合、保持部14には機器2bを特定できる機器情報を保持していないため、送信元機器が特定できない。そこで、判定部15が送信元機器に関する情報を取得する(S83)。たとえば、電文から機器2bのハードウェアアドレスを抜き出し、さらに、ECHONET/ECHONET Liteを用いて機器2bに問い合わせを行い、機器2bの機種、商品コードまたはメーカコードを取得する。
判定部15は、前述のように判定した結果をユーザに提示する。たとえば、通信装置1と接続されたWebブラウザに「『ハードウェアアドレス11:22:33:AA:BB:CC、種別エアコン、商品名AIRCON、T社製』の機器が通信しようとしています。許可する場合、この機器を処理するアプリケーション名と、機器のマニュアルに記されているパスワードとを入力して下さい。」という表示を行う。
ユーザは、機器2bを処理対象とするアプリケーションとして情報処理部11b、および機器2bを特定する機器情報としてパスワード(認証情報b)を入力し、これらの情報を保持部14に格納させる(S84)。このとき、保持部14には機器2bの情報および機器2bに対応付けられた情報処理部11bを特定する情報が追加格納されている。なお、ユーザがたとえば情報処理部11bの名称を入力し、通信装置1の任意の構成によって情報処理部11bを特定する情報に変換してもよい。
最後に、新規の機器2の情報が格納されると、振分け部13は再度電文の送信元機器の特定を試み(S85)、認証情報bを用いて特定できるため第2情報処理部11bに当該電文を引き渡す(S86)。
(第2の実施形態の効果)
第2の実施形態によると、第1の実施形態の効果に加え、保持部14にその情報が格納されていない機器からの電文を受信した時、送信元機器を判定し追加格納することで、当該電文の処理を行うことができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。たとえば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、上記実施形態では、機器から送信された電文を、通信装置において処理する動作のみを説明したが、通信装置から機器宛てに電文を送信する際も同様に、単一のインターフェイスを介し、複数の機器のうち処理対象機器のみを扱う実施形態とすることができる。
1…通信装置
12…通信部
13…振分け部
11a…第1情報処理部
11b…第2情報処理部
14…保持部
2a…第1の機器
2b…第2の機器

Claims (14)

  1. 第1の機器および第2の機器と通信可能である通信部と;
    前記第1の機器を処理対象機器とする第1情報処理部と;
    前記第2の機器を処理対象機器とする第2情報処理部と;
    前記第1の機器が送信した電文か否かを特定する第1機器情報に対応付けられた前記第1情報処理部を特定する対応情報、および、前記第2の機器が送信した電文か否かを特定する第2機器情報に対応付けられた前記第2情報処理部を特定する対応情報、にもとづいて、前記第1の機器から送信された電文を前記第1情報処理部に引き渡し、前記第2の機器から送信された電文を前記第2情報処理部に引き渡す振分け部と;
    を備え
    前記第1機器情報は、前記第1の機器に対してユーザによって指示された第1認証情報であり、
    前記第2機器情報は、前記第2の機器に対してユーザによって指示された第2認証情報である、
    信装置。
  2. 前記第1情報処理部および前記第2情報処理部は、それぞれ異なる入出力ソケットを備え、
    前記第1機器情報と、前記第1情報処理部を特定するソケット情報と、を対応付けて格納し、前記第2機器情報と、前記第2情報処理部を特定するソケット情報と、を対応付けて格納する保持部をさらに備える、
    求項1に記載の通信装置。
  3. 前記第1情報処理部および前記第2情報処理部は、それぞれ異なるTCPまたはUDPポート上で稼働するものであって、
    前記第1機器情報と、前記第1情報処理部を特定するポート番号と、を対応付けて格納し、前記第2機器情報と、前記第2情報処理部を特定するポート番号と、を対応付けて格納する保持部をさらに備える、
    求項1に記載の通信装置。
  4. 前記第1情報処理部および前記第2情報処理部は、それぞれ異なるネットワークインターフェイス上で稼働するものであって、
    前記第1機器情報と、前記第1情報処理部を特定するインターフェイス情報と、を対応付けて格納し、前記第2機器情報と、前記第2情報処理部を特定するインターフェイス情報と、を対応付けて格納する保持部をさらに備える、
    求項1に記載の通信装置。
  5. 前記第1認証情報は、前記第1の機器に対してユーザによって指示された第1パスワード、または、前記第1パスワードに基づいて作成された第1共通鍵であり、
    前記第2認証情報は、前記第2の機器に対してユーザによって指示された第2パスワード、または、前記第2パスワードに基づいて作成された第2共通鍵である、
    求項1から請求項4のいずれか一に記載の通信装置。
  6. 前記第1機器情報に対応付けられた前記第1情報処理部を特定する対応情報、および、前記第2機器情報に対応付けられた前記第2情報処理部を特定する対応情報、を保持する保持部と、
    前記通信部が受信した電文の送信元機器の機器情報を、前記保持部が格納していない場合、
    前記電文から前記送信元機器が前記第1の機器または前記第2の機器であるかを判定し、前記第1の機器である場合、前記第1機器情報と第1情報処理部を特定する対応情報とを対応付けて前記保持部に格納し、前記第2の機器である場合、前記第2機器情報と第2情報処理部を特定する対応情報とを対応付けて前記保持部に格納する判定部と、をさらに有する
    求項1に記載の通信装置。
  7. 前記判定部は、
    前記電文に含まれるプロトコル種別の情報を用いて、前記送信元機器が前記第1の機器または前記第2の機器であるかを判定する
    請求項6に記載の通信装置。
  8. 前記判定部は、
    前記電文に含まれるアドレス情報を用いて、前記送信元機器が前記第1の機器または前記第2の機器であるかを判定する
    請求項6に記載の通信装置。
  9. 前記判定部は、
    前記電文に含まれる機器種別情報を用いて、前記送信元機器が前記第1の機器または前記第2の機器であるかを判定する
    請求項6に記載の通信装置。
  10. 前記判定部は、
    前記電文に含まれる認証情報を用いて、前記送信元機器が前記第1の機器または前記第2の機器であるかを判定する
    請求項6に記載の通信装置。
  11. 前記判定部は、判定した結果をユーザに提示し、提示した結果に対してユーザにより指示された認証情報を、前記第1認証情報または前記第2認証情報として用いる、
    請求項6に記載の通信装置。
  12. 第1の機器が送信した電文か否かを特定する第1機器情報に対応付けられた第1情報処理部を特定する対応情報、および、第2の機器が送信した電文か否かを特定する第2機器情報に対応付けられた第2情報処理部を特定する対応情報、にもとづいて、前記第1の機器から送信された電文を、前記第1情報処理部に引き渡し、前記第2の機器から送信された電文を、前記第2情報処理部に引き渡すことを含み、
    前記第1機器情報は、前記第1の機器に対してユーザによって指示された第1認証情報であり、
    前記第2機器情報は、前記第2の機器に対してユーザによって指示された第2認証情報である、
    信方法。
  13. 第1の機器と、第2の機器と、前記第1の機器および前記第2の機器と接続する通信機器と、から構成され、
    前記第1の機器を処理対象機器とする第1情報処理部と;
    前記第2の機器を処理対象機器とする第2情報処理部と;
    前記第1の機器が送信した電文か否かを特定する第1機器情報に対応付けられた前記第1情報処理部を特定する対応情報、および、前記第2の機器が送信した電文か否かを特定する第2機器情報に対応付けられた前記第2情報処理部を特定する対応情報にもとづいて、前記第1の機器から送信された電文を前記第1情報処理部に引き渡し、前記第2の機器から送信された電文を前記第2情報処理部に引き渡す振分け部とを有し、
    前記第1機器情報は、前記第1の機器に対してユーザによって指示された第1認証情報であり、
    前記第2機器情報は、前記第2の機器に対してユーザによって指示された第2認証情報である、
    信システム。
  14. コンピュータを、
    第1の機器および第2の機器と通信可能である通信部と;
    前記第1の機器を処理対象機器とする第1情報処理部と;
    前記第2の機器を処理対象機器とする第2情報処理部と;
    前記第1の機器が送信した電文か否かを特定する第1機器情報に対応付けられた前記第1情報処理部を特定する対応情報、および、前記第2の機器が送信した電文か否かを特定する第2機器情報に対応付けられた前記第2情報処理部を特定する対応情報、にもとづいて、前記第1の機器から送信された電文を前記第1情報処理部に引き渡し、前記第2の機器から送信された電文を前記第2情報処理部に引き渡す振分け部と;
    として機能させ、
    前記第1機器情報は、前記第1の機器に対してユーザによって指示された第1認証情報であり、
    前記第2機器情報は、前記第2の機器に対してユーザによって指示された第2認証情報である、
    プログラム。
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