JP7337763B2 - 通信システム、通信方法およびプログラム - Google Patents

通信システム、通信方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、通信システム、通信方法およびプログラムに関する。
遠隔にある通信システムと通信する際、その通信システムが想定の通信相手であるかに加え、想定の状態であるかを検証する仕組みとしてリモートアテステーション（Remote Attestation）という技術が知られている。想定の状態を表す属性として、例えばハードウェアバージョンおよびソフトウェアバージョンが挙げられる。リモートアテステーションにより、通信相手が不正に改造されている場合であっても、不正に改造されていることを検出することができる。
特開２０１４－０４８８００号公報
The Entity Attestation Token (EAT) draft-ietf-rats-eat-03、［２０２０年８月１２日検索］、インターネット（ＵＲＬ：https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-rats-eat-03）
リモートアテステーションにより通信相手の状態が正しいことが検証された場合、例えば暗号鍵を用いて通信相手との間で通信が行われる。通信システム（通信装置）間の通信に用いられる暗号鍵の交換などの手続きがより効率的に実行されることが望ましい。
実施形態の通信システムは、送信部と、受信部と、通信制御部と、を含む。送信部は、乱数を暗号化した暗号乱数を外部通信システムに送信する。受信部は、暗号乱数および外部通信システムの属性情報を用いて外部通信システムが生成する、外部通信システムを検証するための検証情報を受信する。通信制御部は、乱数に基づく暗号鍵を用いて、検証情報により検証された外部通信システムとの間の通信を行う。
第１の実施形態にかかる通信システムのブロック図。 第１の実施形態のサーバのブロック図。 クライアント情報のデータ構造の一例を示す図。 第１の実施形態のクライアントのブロック図。 第１の実施形態における検証処理のシーケンス図。 第２の実施形態にかかる通信システムのブロック図。 第２の実施形態の代表ノードの構成のブロック図。 第３の実施形態にかかる通信システムのブロック図。 第３の実施形態のサーバのブロック図。 第３の実施形態のトークン検証サーバのブロック図。 第３の実施形態における検証処理のシーケンス図。 第４の実施形態のサーバのブロック図。 第４の実施形態のトークン検証サーバのブロック図。 第４の実施形態における検証処理のシーケンス図。 第５の実施形態のサーバのブロック図。 第５の実施形態のクライアントのブロック図。 第１から第５の実施形態にかかる装置のハードウェア構成図。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信システムの好適な実施形態を詳細に説明する。
最初に、リモートアテステーションの概要について説明する。説明の便宜上、通信システムに含まれる２つのノードの一方をクライアント、他方をサーバと呼ぶ。クライアントは、検証を受けるノードである。サーバは、リモートアテステーションによりクライアントを検証するノードである。双方向に検証を行う場合は、各ノードが、サーバとクライアントの両方の機能を備えればよい。
まずサーバは、クライアントに属性情報を要求する。このときサーバは、リプレイ攻撃防止のためのｎｏｎｃｅ（乱数）をクライアントに送信する。クライアントは、自身の属性情報を収集し、自身の秘密情報（公開鍵または共通鍵暗号方式の暗号鍵）により認証データを生成し、収集した属性情報、ｎｏｎｃｅおよび認証データを使用してトークンを生成する。トークンは、サーバがクライアントを検証するための検証情報に相当する。クライアントは、トークンをサーバへ送信する。サーバは、事前に送信したｎｏｎｃｅと受信したトークンに含まれるｎｏｎｃｅとが一致することを確認するとともに、認証データを検証する。サーバは、認証データの検証が成功した場合、クライアントから得た属性情報を確認し、このクライアントを受け入れるか否かなど何らかの判断処理を実行する。
以下の実施形態では、サーバは、クライアントの秘密情報で暗号化される乱数をｎｏｎｃｅとしてクライアントへ送信する。クライアントは、属性情報をサーバへ送った後、ｎｏｎｃｅを自身の秘密情報で復号し、暗号化前の乱数を得る。以降、この乱数を暗号鍵とし、サーバとの通信の保護に使用する。サーバはクライアントの属性情報を確認し当該クライアントを受け入れることを判断したら、最初に生成した乱数をクライアントとの通信に使用する暗号鍵とし、クライアントとの通信の保護に使用する。このような処理により、ノード間の通信に用いられる暗号鍵の交換を効率的に実行可能となる。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の通信システムは、サーバ１００と、クライアント２００とが、ネットワーク３００により接続される構成となっている。
サーバ１００とクライアント２００とは、ネットワーク３００を介して通信できる。ネットワーク３００は、典型的にはインターネットなどのオープンな広域ネットワークであるが、これに限られず、どのようなネットワークであってもよい。例えばネットワーク３００は、閉域網でもよいし、ローカルエリアネットワークでもよい。
サーバ１００は、クライアント２００の属性情報に対する期待値を持つ。属性情報は、例えば、クライアント２００の製造元、現在の構成情報、および、稼働状態である。そしてサーバ１００は、アプリケーション通信などに先立ち、クライアント２００の状態が期待値に合致するかどうかを検証する。このような検証処理をリモートアテステーションと呼ぶ。
なお図１では、サーバ１００およびクライアント２００をそれぞれ１個記載しているが、各装置の個数は２以上であってもよい。複数のクライアント２００が備えられる場合、サーバ１００は、クライアント２００ごとにリモートアテステーションを行う。また、ネットワーク３００は、複数の異なる形態のネットワークを含んでもよい。例えば、複数のサーバ１００と複数のクライアント２００とを備える構成の場合、各サーバ１００および各クライアント２００が、複数のネットワークのいずれかを用いるように構成してもよい。
図２は、サーバ１００の機能構成例を示すブロック図である。図２に示すように、サーバ１００は、記憶部１２１と、乱数生成部１０１と、暗号処理部１０２と、検証部１０４と、通信制御部１１０と、を備えている。
記憶部１２１は、サーバ１００による各種処理で使用する各種情報を記憶する。例えば記憶部１２１は、クライアント２００に関する情報（以下、クライアント情報）を記憶する。クライアント情報は、例えば、以下のような情報である。
・想定されるクライアント２００の属性情報（属性情報の期待値）
・乱数生成部１０１が生成した乱数（リモートアテステーションによる検証後に暗号鍵として使用される情報）
・クライアント２００の秘密情報（公開鍵暗号方式の公開鍵、または、共通鍵暗号方式の暗号鍵）
・クライアント２００の秘密情報で暗号化された乱数（ｎｏｎｃｅとしてクライアント２００へ送信される値）
・検証部１０４によるトークンの検証結果
図３は、記憶部１２１に記憶されるクライアント情報のデータ構造の一例を示す図である。図３に示すように、クライアント情報は、クライアント２００を識別する情報（クライアント）と、トークンの検証結果と、暗号鍵と、暗号鍵の有効期限と、を含む。暗号鍵は、乱数生成部１０１が生成した乱数である。なお、図３のデータ構造は一例であり、これに限られるものではない。例えばクライアント情報は、上記のような情報および他の情報をさらに含んでもよい。
記憶部１２１、および、以下で説明する各記憶部は、フラッシュメモリ、メモリカード、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、および、光ディスクなどの一般的に利用されているあらゆる記憶媒体により構成することができる。
乱数生成部１０１は、乱数を生成する。乱数の生成方法はどのような方法であってもよい。
暗号処理部１０２は、情報の暗号化処理および復号処理を実行する。例えば暗号処理部１０２は、クライアント２００に事前に設定される秘密情報を用いて、乱数生成部１０１により生成された乱数を暗号化する。以下では、暗号化された乱数を暗号乱数という場合がある。
検証部１０４は、クライアント２００から受信したトークンを検証する。トークンの検証方法は、リモートアテステーションで使用されるどのような方法であってもよい。
通信制御部１１０は、クライアント２００などの外部通信システムとの間の通信を制御する。通信制御部１１０は、送信部１１１と、受信部１１２と、を備えている。なお、送信部１１１および受信部１１２の少なくとも一方は、通信制御部１１０の外部に備えられてもよい。
送信部１１１は、外部通信システムに対して情報を送信する。例えば送信部１１１は、暗号乱数を、リプレイ攻撃防止のためのｎｏｎｃｅとしてクライアント２００（外部通信システムの一例）に送信する。
受信部１１２は、外部通信システムから情報を受信する。例えば受信部１１２は、クライアント２００からトークン（検証情報の一例）を受信する。
また、トークンにより検証された場合、通信制御部１１０は、乱数に基づく暗号鍵を用いてクライアント２００との間の通信を行う。本実施形態では、通信制御部１１０は、乱数自体を暗号鍵として用いて通信を行う。
上記各部（乱数生成部１０１、暗号処理部１０２、検証部１０４、および、通信制御部１１０）は、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Integrated Circuit）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。
図４は、クライアント２００の機能構成例を示すブロック図である。図４に示すように、クライアント２００は、記憶部２２１と、通信制御部２１０と、生成部２０２と、暗号処理部２０３と、を備えている。
記憶部２２１は、クライアント２００による各種処理で使用する各種情報を記憶する。例えば記憶部２２１は、事前に設定される秘密情報（公開鍵暗号方式の鍵ペア、および、共通鍵暗号方式の暗号鍵の少なくとも一方）を記憶する。記憶部２２１は、典型的には耐タンパー性を持つハードウェアで実装される。これにより、秘密情報は安全に記憶される。
公開鍵暗号方式の鍵ペア、または、共通鍵暗号方式の暗号鍵が、リモートアテステーションで使用される。以下では、主に公開鍵暗号方式の鍵ペアが使用される場合を例に説明する。
通信制御部２１０は、サーバ１００などの外部通信システムとの間の通信を制御する。通信制御部２１０は、送信部２１１と、受信部２１２と、を備えている。なお、送信部２１１および受信部２１２の少なくとも一方は、通信制御部２１０の外部に備えられてもよい。
送信部２１１は、外部通信システムに対して情報を送信する。例えば送信部２１１は、生成部２０２により生成されたトークンをサーバ１００に送信する。
受信部２１２は、外部通信システムから情報を受信する。例えば受信部２１２は、サーバ１００から暗号乱数であるｎｏｎｃｅを受信する。
また、トークンにより検証された場合、通信制御部２１０は、乱数に基づく暗号鍵を用いてサーバ１００との間の通信を行う。本実施形態では、通信制御部２１０は、乱数自体を暗号鍵として用いて通信を行う。
生成部２０２は、クライアント２００を検証するためのトークン（検証情報）を生成する。例えば生成部２０２は、サーバ１００からの指示に応じて、必要な属性情報を収集し、収集した属性情報と、サーバ１００から受信したｎｏｎｃｅ（暗号乱数）とを使用してトークンを生成する。生成部２０２は、認証データを付与したトークンを生成してもよい。認証データは、例えば、例えば記憶部２２１に記憶された公開鍵により生成される署名であってもよい。
暗号処理部２０３は、情報の暗号化処理および復号処理を実行する。例えば暗号処理部２０３は、サーバ１００から送信された暗号乱数を復号して乱数を得る。
上記各部（通信制御部２１０、生成部２０２、暗号処理部２０３）は、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵなどのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣなどのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。
次に、このように構成された第１の実施形態にかかる通信システムによる検証処理について説明する。図５は、第１の実施形態における検証処理の一例を示すシーケンス図である。
まずサーバ１００の乱数生成部１０１は、乱数を生成する（ステップＳ１０１）。暗号処理部１０２は、生成された乱数をクライアント２００の公開鍵で暗号化する（ステップＳ１０２）。送信部１１１は、暗号処理の結果である暗号乱数をｎｏｎｃｅとし、クライアント２００へ送信する（ステップＳ１０３）。
クライアント２００の生成部２０２は、クライアント２００自身の属性情報と、ｎｏｎｃｅと、クライアント２００の公開鍵で生成した認証データと、を含むトークンを生成する（ステップＳ１０４）。送信部２１１は、生成されたトークンをサーバ１００へ送信する（ステップＳ１０５）。
サーバ１００の検証部１０４は、受信部１１２により受信されたトークンを検証する（ステップＳ１０６）。例えば検証部１０４は、トークンに含まれる認証データとｎｏｎｃｅとが正しいか否かを検証する。そして検証部１０４は、認証データとｎｏｎｃｅとが正しい場合に、トークンに含まれる属性情報が、想定されるクライアント２００の属性情報に合致するか否かを検証する。
一方、クライアント２００の暗号処理部２０３は、ｎｏｎｃｅをクライアント２００の秘密鍵で復号し、乱数を取り出す（ステップＳ１０７）。
以上の処理により、サーバ１００およびクライアント２００は、乱数を共有できる。以降、サーバ１００とクライアント２００は、共有した乱数を共通鍵暗号方式の暗号鍵として使用し、サーバ１００とクライアント２００間の通信を保護できるようになる。すなわち、リモートアテステーションの中で共有された暗号鍵を持つクライアント２００でなければサーバ１００にアプリケーションデータを送信できないように制御できる。
なお、クライアント２００は、一般的なコンピュータ、携帯端末（携帯電話、スマートフォンなど）、カメラデバイス、および、センサデバイスなどの、どのような機器であってもよい。
サーバ１００は、クラウドサービス上のサーバ、オンプレミス環境のサーバ、および、携帯電話網内の計算ノード（いわゆるＭＥＣ：Multi-access Edge Computing）などの、どのような形態のサーバであってもよい。
上記のようにクライアント２００の秘密情報は、耐タンパー性を持つハードウェアに記憶されてもよいし、一般のメモリ（ストレージ）に記憶されてもよい。一実施形態として、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カードのようなＩＣチップ内に秘密情報が記憶されてもよい。
また上記のように、双方向に検証を行う場合は、サーバ１００とクライアント２００とが役割を入れ替えてリモートアテステーションを実行する。この場合、図５で示すような処理が双方向で（２回）実行され、２回のリモートアテステーションにより２つの暗号鍵が共有される。通信の方向に応じて、２つの暗号鍵を使い分けるように構成してもよい。例えば、乱数（暗号鍵）を生成したノード、すなわち、サーバ１００として機能するノードに対して情報を送信する場合に、このサーバ１００で生成された暗号鍵を用いるように構成してもよい。
クライアント２００が送信する属性情報は、例えば、製造元、ハードウェアバージョン、ハードウェア構成、ハードウェアのファームウェアバージョン、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）、ＯＳ（オペレーティングシステム）、アプリケーションのソフトウェアバージョン、および、現在の稼働状態を含む。属性情報は、これらのすべてを含んでもよいし、これらのうち一部を含んでもよい。
公開鍵暗号方式の鍵ペアの代わりに、共通鍵暗号方式の暗号鍵が使用される場合、例えばステップＳ１０２では、乱数がクライアント２００の暗号鍵で暗号化される。また、ステップＳ１０７では、ｎｏｎｃｅがクライアント２００の暗号鍵で復号される。
このように、第１の実施形態にかかる通信システムは、乱数を暗号化した暗号乱数をリモートアテステーションのｎｏｎｃｅとして用いるとともに、暗号乱数を復号して得られる乱数を暗号鍵として、以降の通信の保護に使用する。これにより、ノード間の通信に用いられる暗号鍵の交換を効率的に実行可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態にかかる通信システムは、クライアント２００の代わりに、クライアントシステム２００－２を備える。クライアントシステム２００－２は、単一のデバイスではなく、複数の構成要素（デバイス、システム、ノードなど）を含む。
図６は、第２の実施形態にかかる通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、本実施形態の通信システムは、サーバ１００と、クライアントシステム２００－２とが、ネットワーク３００により接続される構成となっている。
第２の実施形態では、クライアント２００の代わりにクライアントシステム２００－２を備えることが第１の実施形態と異なっている。その他の構成および機能は、第１の実施形態にかかる通信システムのブロック図である図１と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
クライアントシステム２００－２は、代表ノード４００（代表通信システムの一例）と、ターゲットデバイス４１０ａと、ターゲットシステム４１０ｂと、を備えている。
代表ノード４００は、サーバ１００との間の通信を行うノードである。ターゲットデバイス４１０ａおよびターゲットシステム４１０ｂは、リモートアテステーションの対象となるデバイスおよびシステム（内部システムの一例）である。ターゲットデバイス４１０ａおよびターゲットシステム４１０ｂは、それぞれ複数含まれてもよい。また、ターゲットデバイス４１０ａおよびターゲットシステム４１０ｂのうち、いずれか一方が備えられてもよい。
ターゲットデバイス４１０ａおよびターゲットシステム４１０ｂは、代表ノード４００と、シリアル通信、および、ローカルエリアネットワークなどにより接続される。
ターゲットシステム４１０ｂは、複数のデバイスを含むシステムである。ターゲットシステム４１０ｂに含まれるデバイス、および、ターゲットデバイス４１０ａは、どのようなデバイスであってもよいが、例えば、コンピュータ、携帯端末、カメラデバイス、および、センサデバイスなどである。
図７は、代表ノード４００の構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、代表ノード４００は、記憶部２２１と、通信制御部２１０と、生成部２０２－２と、暗号処理部２０３と、を備えている。代表ノード４００の生成部２０２－２以外の構成は、第１の実施形態のクライアント２００と同じであるため同一の符号を付し説明を省略する。
生成部２０２－２は、代表ノード４００自身、ターゲットデバイス４１０ａ、および、ターゲットシステム４１０ｂのうち一部または全部から必要な属性情報を収集し、クライアントシステム２００－２としてのトークンを生成する点が、第１の実施形態の生成部２０２と異なっている。
本実施形態の検証処理は、クライアント２００がクライアントシステム２００－２に置き換えられる以外は、第１の実施形態における検証処理を示す図５のシーケンス図と同様である。
ターゲットデバイス４１０ａおよびターゲットシステム４１０ｂは、代表ノード４００を経由してサーバ１００と通信するか、または、サーバ１００とは直接通信を行わない。いずれにしても、代表ノード４００、ターゲットデバイス４１０ａおよびターゲットシステム４１０ｂがサーバ１００との間で送受信するデータは、検証処理で共有された暗号鍵（乱数）を用いて保護される。
このように、第２の実施形態では、複数の構成要素を含むクライアントシステムが備えられる通信システムに対して、第１の実施形態と同様の機能を実現できる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、トークンの検証を実行するトークン検証サーバを備える例を説明する。
図８は、第３の実施形態にかかる通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、本実施形態の通信システムは、サーバ１００－３と、クライアント２００と、トークン検証サーバ５００－３とが、ネットワーク３００により接続される構成となっている。
図９は、サーバ１００－３の機能構成例を示すブロック図である。図９に示すように、サーバ１００－３は、記憶部１２１－３と、乱数生成部１０１と、依頼部１０５－３と、通信制御部１１０と、を備えている。
第３の実施形態では、暗号処理部１０２および検証部１０４が削除されたこと、依頼部１０５－３が追加されたこと、並びに、記憶部１２１－３の機能が、第１の実施形態と異なっている。その他の構成および機能は、第１の実施形態にかかる通信システムのブロック図である図１と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
記憶部１２１－３は、トークンの検証に用いる情報を記憶する必要がない点が、上記実施形態の記憶部１２１と異なっている。トークンの検証に用いる情報は、例えば、想定されるクライアント２００の属性情報である。
依頼部１０５－３は、トークン検証サーバ５００－３に対する処理を依頼する。例えば依頼部１０５－３は、生成された乱数の暗号化をトークン検証サーバ５００－３に依頼する。また依頼部１０５－３は、クライアント２００から受信したトークンの検証をトークン検証サーバ５００－３に依頼する。
図１０は、トークン検証サーバ５００－３の機能構成例を示すブロック図である。図１０に示すように、トークン検証サーバ５００－３は、記憶部５２１－３と、通信制御部５１０－３と、暗号処理部１０２と、検証部１０４と、を備えている。
暗号処理部１０２および検証部１０４は、第１の実施形態のサーバ１００が備える暗号処理部１０２および検証部１０４と同様であるため、同一の符号を付し説明を省略する。
記憶部５２１－３は、トークン検証サーバ５００－３による各種処理で使用する各種情報を記憶する。例えば記憶部５２１－３は、トークンの検証に用いる情報を記憶する。
通信制御部５１０－３は、サーバ１００－３などの外部通信システムとの間の通信を制御する。例えば通信制御部５１０－３は、サーバ１００－３からトークンの検証の依頼を受信する。また通信制御部５１０－３は、トークンの検証結果、および、暗号処理部１０２により暗号化された暗号乱数をサーバ１００－３に送信する。
次に、このように構成された第３の実施形態にかかる通信システムによる検証処理について説明する。図１１は、第３の実施形態における検証処理の一例を示すシーケンス図である。
サーバ１００の乱数生成部１０１は、乱数を生成する（ステップＳ２０１）。依頼部１０５－３は、生成された乱数の暗号化をトークン検証サーバ５００－３に依頼する（ステップＳ２０２）。
トークン検証サーバ５００－３の暗号処理部１０２は、生成された乱数をクライアント２００の公開鍵で暗号化する（ステップＳ２０３）。暗号処理部１０２は、クライアント２００の公開鍵をサーバ１００－３から受信してもよいし、記憶部５２１－３から読み出してもよい。通信制御部５１０－３は、暗号処理の結果である暗号乱数をサーバ１００－３へ送信する（ステップＳ２０４）。
サーバ１００－３の送信部１１１は、暗号乱数をｎｏｎｃｅとし、クライアント２００へ送信する（ステップＳ２０５）。
クライアント２００による処理であるステップＳ２０６、ステップＳ２０７、ステップＳ２１１は、図５のステップＳ１０４、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７と同様である。
サーバ１００－３の依頼部１０５－３は、クライアント２００から受信したトークンの検証をトークン検証サーバ５００－３に依頼する（ステップＳ２０８）。
トークン検証サーバ５００－３の検証部１０４は、受信されたトークンを検証する（ステップＳ２０９）。通信制御部５１０－３は、トークンの検証結果をサーバ１００－３へ送信する（ステップＳ２１０）。
このように、本実施形態では、サーバ１００－３により生成された乱数をトークン検証サーバが暗号化し、その結果をサーバ１００－３に返送する。また、サーバ１００－３は、返送された乱数（暗号乱数）をｎｏｎｃｅとしてクライアント２００に送信する。また、クライアント２００から受信したトークンの検証は、サーバ１００－３からトークン検証サーバ５００－３に依頼される。トークン検証サーバ５００－３の検証部１０４が、依頼されたトークンの検証を行う。
このように、第３の実施形態では、乱数の暗号化処理およびトークンの検証を、サーバとは異なるトークン検証サーバで実行可能となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、トークン検証サーバがさらに乱数の生成を実行する例を説明する。
第４の実施形態の通信システムの構成は、第３の実施形態の通信システムの構成を示す図８と同様である。第４の実施形態では、図８のサーバ１００－３およびトークン検証サーバ５００－３が、それぞれサーバ１００－４およびトークン検証サーバ５００－４に置き換えられる。
図１２は、サーバ１００－４の機能構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、サーバ１００－４は、記憶部１２１－３と、依頼部１０５－４と、通信制御部１１０と、を備えている。
第４の実施形態では、乱数生成部１０１を削除したこと、および、依頼部１０５－４の機能が、第３の実施形態と異なっている。その他の構成および機能は、第３の実施形態にかかるサーバ１００－３のブロック図である図９と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
依頼部１０５－４は、ｎｏｎｃｅの生成をトークン検証サーバ５００－４に依頼する点が、第３の実施形態の依頼部１０５－３と異なっている。
図１３は、トークン検証サーバ５００－４の機能構成例を示すブロック図である。図１３に示すように、トークン検証サーバ５００－４は、記憶部５２１－３と、通信制御部５１０－３と、乱数生成部１０１と、暗号処理部１０２と、検証部１０４と、を備えている。
乱数生成部１０１、暗号処理部１０２および検証部１０４は、第１の実施形態のサーバ１００が備える乱数生成部１０１、暗号処理部１０２および検証部１０４と同様であるため、同一の符号を付し説明を省略する。
第３の実施形態のトークン検証サーバ５００－３と比較して、本実施形態のトークン検証サーバ５００－４は、乱数生成部１０１が追加されている。乱数生成部１０１は、サーバ１００－４からのｎｏｎｃｅ生成の依頼に応じて乱数を生成する。
次に、このように構成された第４の実施形態にかかる通信システムによる検証処理について説明する。図１４は、第４の実施形態における検証処理の一例を示すシーケンス図である。
サーバ１００の依頼部１０５－４は、ｎｏｎｃｅの生成をトークン検証サーバ５００－４に依頼する（ステップＳ３０１）。
トークン検証サーバ５００－４の乱数生成部１０１は、依頼に応じて乱数を生成する（ステップＳ３０２）。
以降のステップＳ３０３～Ｓ３０９、ステップＳ３１１は、第３の実施形態の検証処理を示す図１１のステップＳ２０３～Ｓ２０９、ステップＳ２１１と同様である。なお、ステップＳ３１０ではステップＳ２１０と異なり、通信制御部５１０－３はトークンの検証結果に加えて暗号化前の乱数（暗号鍵）をサーバ１００－４へ送信する（ステップＳ３１０）。
このように、第４の実施形態では、乱数の生成、乱数の暗号化処理およびトークンの検証を、サーバとは異なるトークン検証サーバで実行可能となる。
（第５の実施形態）
上記実施形態では、生成された乱数自体が暗号鍵として通信に用いられる例を説明した。第５の実施形態では、生成された乱数を鍵生成鍵（鍵生成のための鍵情報）として使用し、鍵生成鍵により生成された暗号鍵が通信に用いられる。
第５の実施形態の通信システムの構成は、第１の実施形態の通信システムの構成を示す図１と同様である。第５の実施形態では、図１のサーバ１００およびクライアント２００が、それぞれサーバ１００－５およびクライアント２００－５に置き換えられる。
図１５は、サーバ１００－５の機能構成例を示すブロック図である。図１５に示すように、サーバ１００－５は、記憶部１２１と、乱数生成部１０１と、暗号処理部１０２と、検証部１０４と、通信制御部１１０と、鍵生成部１０７－５と、を備えている。
第５の実施形態では、鍵生成部１０７－５を追加したことが第１の実施形態と異なっている。その他の構成および機能は、第１の実施形態にかかるサーバ１００のブロック図である図２と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
鍵生成部１０７－５は、クライアント２００－５との間で共有した乱数を鍵生成鍵として、クライアント２００－５との間の通信で用いる暗号鍵を生成する。暗号鍵の生成方法はどのような方法であってもよいが、例えば、ハッシュ関数を用いたＨＭＡＣ（Hash-based Message Authentication Code）を使用した方法を用いることができる。
図１６は、クライアント２００－５の機能構成例を示すブロック図である。図１６に示すように、クライアント２００－５は、記憶部２２１と、通信制御部２１０と、生成部２０２と、暗号処理部２０３と、鍵生成部２０７－５と、を備えている。
第５の実施形態では、鍵生成部２０７－５を追加したことが第１の実施形態と異なっている。その他の構成および機能は、第１の実施形態にかかるクライアント２００のブロック図である図４と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
鍵生成部２０７－５は、サーバ１００－５との間で共有した乱数を鍵生成鍵として、サーバ１００－５との間の通信で用いる暗号鍵を生成する。暗号鍵の生成方法は、サーバ１００－５の鍵生成部１０７－５と同じ生成方法とする。例えば、鍵生成鍵から暗号鍵を生成するための関数は、サーバ１００－５とクライアント２００－５との間で事前に共有されてもよいし、サーバ１００－５とクライアント２００－５との間の通信により設定されてもよい。
このような構成により、用途ごとに異なる暗号鍵を使用すること、および、リモートアテステーションの有効期限よりも短い暗号鍵を多数生成すること、などが可能となる。
また、暗号鍵を生成するために鍵生成鍵と組み合わせるデータは、例えば用途ごとに事前に設定されたデータを使用してもよいし、サーバ１００－５とクライアント２００－５との間の通信により設定されてもよいし、サーバ１００－５とクライアント２００－５とが独立に管理する時刻などの値を使用してもよいし、それらを組み合わせてもよい。
このように、第５の実施形態にかかる通信システムでは、サーバとクライアントとの間で共有した乱数を鍵生成鍵として用いることができる。
以上説明したとおり、第１から第５の実施形態によれば、リモートアテステーションにより想定の状態であると検証された通信相手とのみ安全な通信を行うための暗号鍵の交換を、より効率的に行うことができる。
次に、第１から第５の実施形態にかかる通信システムの各装置（クライアント、サーバ、トークン検証サーバ）のハードウェア構成について図１７を用いて説明する。図１７は、第１から第５の実施形態にかかる装置のハードウェア構成例を示す説明図である。
第１から第５の実施形態にかかる装置は、ＣＰＵ５１などの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２やＲＡＭ５３などの記憶装置と、ネットワークに接続して通信を行う通信Ｉ／Ｆ５４と、各部を接続するバス６１を備えている。
第１から第５の実施形態にかかる装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ５２等に予め組み込まれて提供される。
第１から第５の実施形態にかかる装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Compact Disk Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるように構成してもよい。
さらに、第１から第５の実施形態にかかる装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、第１から第５の実施形態にかかる装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
第１から第５の実施形態にかかる装置で実行されるプログラムは、コンピュータを上述した通信システムの各部として機能させうる。このコンピュータは、ＣＰＵ５１がコンピュータ読取可能な記憶媒体からプログラムを主記憶装置上に読み出して実行することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００、１００－４、１００－５ サーバ
１０１ 乱数生成部
１０２ 暗号処理部
１０４ 検証部
１０５－３、１０５－４ 依頼部
１０７－５ 鍵生成部
１１０ 通信制御部
１１１ 送信部
１１２ 受信部
１２１、１２１－３ 記憶部
２００、２００－５ クライアント
２００－２ クライアントシステム
２０２ 生成部
２０３ 暗号処理部
２０７－５ 鍵生成部
２１０ 通信制御部
２１１ 送信部
２１２ 受信部
２２１ 記憶部
３００ ネットワーク
４００ 代表ノード
４１０ａ ターゲットデバイス
４１０ｂ ターゲットシステム
５００－３、５００－４ トークン検証サーバ
５１０－３ 通信制御部
５２１－３ 記憶部

Claims (8)

  1. 乱数を暗号化した暗号乱数を外部通信システムに送信する送信部と、
    前記暗号乱数および前記外部通信システムの属性情報を用いて前記外部通信システムが生成する、前記外部通信システムを検証するための検証情報を受信する受信部と、
    前記乱数に基づく暗号鍵を用いて、前記検証情報により検証された前記外部通信システムとの間の通信を行う通信制御部と、
    を備える通信システム。
  2. 前記外部通信システムは、１以上の内部システムと、代表通信システムと、を含み、
    前記受信部は、前記代表通信システムが生成した前記検証情報を受信し、
    前記通信制御部は、前記暗号鍵を用いて、前記検証情報により検証された前記外部通信システムに含まれる前記代表通信システムとの間の通信を行う、
    請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記外部通信システムから受信した前記検証情報を用いた検証処理を検証サーバに依頼する依頼部をさらに備え、
    前記通信制御部は、前記暗号鍵を用いて、前記検証情報を用いて前記検証サーバにより検証された前記外部通信システムとの間の通信を行う、
    請求項１に記載の通信システム。
  4. 乱数を生成すること、および、生成した乱数を暗号化した前記暗号乱数を生成することを検証サーバに依頼する依頼部をさらに備え、
    前記送信部は、前記検証サーバにより生成された前記暗号乱数を前記外部通信システムに送信する、
    請求項１に記載の通信システム。
  5. 前記乱数を鍵生成のための鍵情報として暗号鍵を生成する鍵生成部をさらに備え、
    前記通信制御部は、前記鍵生成部により生成された前記暗号鍵を用いて、前記検証情報により検証された前記外部通信システムとの間の通信を行う、
    請求項１に記載の通信システム。
  6. 乱数を暗号化した暗号乱数を外部通信システムに送信する送信ステップと、
    前記暗号乱数および前記外部通信システムの属性情報を用いて前記外部通信システムが生成する、前記外部通信システムを検証するための検証情報を受信する受信ステップと、
    前記乱数に基づく暗号鍵を用いて、前記検証情報により検証された前記外部通信システムとの間の通信を行う通信制御ステップと、
    を含む通信方法。
  7. コンピュータに、
    乱数を暗号化した暗号乱数を外部通信システムに送信する送信ステップと、
    前記暗号乱数および前記外部通信システムの属性情報を用いて前記外部通信システムが生成する、前記外部通信システムを検証するための検証情報を受信する受信ステップと、
    前記乱数に基づく暗号鍵を用いて、前記検証情報により検証された前記外部通信システムとの間の通信を行う通信制御ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
  8. 通信システムであって、
    乱数を暗号化した暗号乱数を外部通信システムから受信する受信部と、
    前記暗号乱数および前記通信システムの属性情報を用いて、前記通信システムを検証するための検証情報を生成する生成部と、
    前記検証情報を前記外部通信システムに送信する送信部と、
    前記検証情報により検証された場合、前記乱数に基づく暗号鍵を用いて、前記外部通信システムとの間の通信を行う通信制御部と、
    を備える通信システム。
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