JPWO2011010432A1 - 親機及び子機 - Google Patents
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- Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security
Abstract
Description
図1は、本願発明におけるPLCネットワークのシステム構成を示す図である。図1において、本実施の形態におけるPLCネットワークは、設定装置101(例えば、PCもしくはICカードリーダー/ライター)、親機102及び複数の子機103a−103nで構成されている。
図2は、親機102の物理的構成を示すブロック図である。図2において、親機102は、CPU201、記憶部202、イーサI/F203及びPLC I/F204を備える。なお、親機102は、イーサI/Fの代わりに、近距離無線I/Fを備えてもよい。親機102は、記憶部202に格納されているプログラムをCPU201で実行し、Ethernet(登録商標)と接続されたイーサI/F203を介して設定装置101との間で通信を行い、PLCネットワークと接続されたPLC I/F204を介して子機103a−103nとの間で通信を行う。
第1の実施形態では、親機102と子機103a〜103nとの間で行われる登録処理について説明する。図4は、親機102の有する機能を図2における物理的構成と対応した形で示す機能ブロック図である。図4において、CPU201は、登録処理部401、秘密アドレス生成・設定部404の機能を有する。記憶部202は、登録情報保存部405の機能を有する。イーサI/F203は、第1通信部407の機能を有する。PLC I/F204は、第2通信部408の機能を有する。登録情報保存部405は、登録された子機103の固有アドレスや固有鍵(すなわち、子機103の登録情報)を保存する。
次に、図6、図8、図9を用いて、登録処理の概要について説明する。図6は、登録処理の全体の流れを示すシーケンス図である。また、図8は、設定装置101と親機102との間で交換される外部コマンドのフォーマットを示す図である。図9は、親機102と子機103との間で交換される登録処理に関するメッセージのフォーマットを示す図である。
図7は、初期登録処理の詳細を示すシーケンス図である。ここで、初期登録とは、まだ登録が完了していない子機103(すなわち、登録情報保存部504に登録情報をもっていない子機103)を対象に実施される登録処理のことである。図10は、親機102が実行する初期登録処理を示したフローチャートである。図11は、子機103a−103nが実行する初期登録処理を示したフローチャートである。
図7を参照して、親機102が、設定装置101から登録開始要求810を受信すると、既に登録処理中か否か、登録可能な子機の台数が満了したか否か、子機の情報リスト814に含まれた子機103が既に登録されているか否か、または子機103の識別情報に異常があるか否かなどを確認し、確認結果を登録開始応答820に格納して設定装置101に送信する。親機102は、登録実行タイプに指定された初期登録が実行可であり、かつ子機の情報リストに異常がない場合は、以下の初期登録処理を開始する。
以下では、初期登録処理が完了した子機103と親機102との間で行われる第1の再登録処理について説明する。図12は、第1の再登録処理の詳細を示すシーケンス図である。ここで、第1の再登録処理とは、既に登録が完了している子機(すなわち、登録情報保存部504に登録情報が保持されている子機)との間で行われる登録処理のことである。第1の再登録処理は、例えば、親機102が故障により交換または復活(登録情報は破損)した場合等に実施される。以下、交換及び故障前の親機のことを元親機と記す。
第1の再登録処理の代わりに、以下で説明する第2の再登録処理を用いて行ってもよい。図16は、第2の再登録処理の詳細を示すシーケンス図である。図17は、第2の再登録処理において設定装置101と親機102との間で交換される外部コマンドのうち、登録開始要求1710のフォーマットを示す図である。その他のメッセージについては、第1の再登録処理の際に交換される外部コマンドと同じフォーマットであるため、説明を省略している。
以下では、秘密アドレスとして、秘密MACアドレスの生成方法の一例を示す。
秘密MACアドレス(シリアルID部分):=Hash(変換マスタコード || 識別情報 || 秘密アドレス生成子)
第2の実施形態は、親機102と子機103a−103nとの間で行われる、初期登録処理と、再登録処理の処理手順とが第1の実施形態と異なる。親機102及び子機103の機能ブロック図は、第1の実施形態と同様なので、図4及び図5を援用する。以下、第1の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。
ステップS1001(図21参照)において、親機102は、登録開始要求810(図8参照)の子機の情報リスト814中に含まれる各子機の識別情報に基づいて、秘密アドレス生成子を選択及び子機の秘密アドレスを生成する。
以下では、第2の実施形態に係る第1の再登録処理について、初期登録処理と異なる動作について説明する。図23は、第2の実施形態に係る親機102が実行する第1の再登録処理を示したフローチャートである。図24は、第2の実施形態に係る子機103a−103nが実行する第1の再登録処理を示したフローチャートである。図23では、第1の再登録処理のうち初期登録と同じ処理については、図21と同じ符号を付与している。図23における第1の再登録処理のうち、図21における初期登録処理と異なるのは、ステップS1002の代わりにステップS1401を行う点である。また、図23における第1の再登録処理は、第1の実施形態に係る第1の再登録処理(図14参照)から、ステップS1003、S1004、S1014の動作を省略したものである。
以下では、第2の実施形態に係る第2の再登録処理について、第1の再登録処理と異なる動作について説明する。図25は、第2の実施形態に係る親機102が実行する第2の再登録処理を示したフローチャートである。図26は、第2の実施形態に係る子機103a−103nが実行する第2の再登録処理を示したフローチャートである。図25では、第2の再登録処理のうち第1の再登録処理と同じ処理については図23と同じ符号を付与している。図25における第2の再登録処理のうち、図23における第1の再登録処理と異なるのは、ステップS1401が削除された点と、ステップS1005の代わりにステップS1902が行われる点である。また、図25における第2の再登録処理は、第1の実施形態に係る第2の再登録処理(図19参照)から、ステップS1003、S1004の動作を省略したものである。
第3の実施形態では、固有鍵の共有が完了した親機と子機との間で通信鍵を共有するための認証処理について説明する。初期登録処理が完了すれば、子機103a−103nは、親機102の固有アドレスを宛先に指定して、親機102に認証処理を要求し、親機102から通信鍵の配付を受けることが可能である。以下、初期登録処理、及び再登録処理に加えて、認証処理を行う親機102及び子機103の構成について説明する。図27は、第3の実施形態に係る親機102の機能ブロック図である。図27において、CPU201は、登録処理部401、秘密アドレス生成・設定部404に加えて、通信認証部402の機能を有する。記憶部202は、登録情報保存部405に加えて、通信鍵保存部406の機能を有する。イーサI/F203が第1通信部407の機能を有し、PLC I/F204が第2通信部408の機能を有する点は、第1及び第2の実施形態と同様である。
102 親機
103 子機
201 CPU
202 記憶部
203 イーサ I/F
204 PLC I/F
301 CPU
302 記憶部
303 PLC I/F
401 登録処理部
402 通信認証部
404 秘密アドレス生成・設定部
405 登録情報保存部
406 通信鍵保存部
407 第1通信部
408 第2通信部
501 登録処理部
502 通信認証部
503 秘密アドレス生成・設定部
504 登録情報保存部
505 通信鍵保存部
506 第2通信部
図1は、本願発明におけるPLCネットワークのシステム構成を示す図である。図1において、本実施の形態におけるPLCネットワークは、設定装置101(例えば、PCもしくはICカードリーダー/ライター)、親機102及び複数の子機103a−103nで構成されている。
図2は、親機102の物理的構成を示すブロック図である。図2において、親機102は、CPU201、記憶部202、イーサI/F203及びPLC I/F204を備える。なお、親機102は、イーサI/Fの代わりに、近距離無線I/Fを備えてもよい。親機102は、記憶部202に格納されているプログラムをCPU201で実行し、Ethernet(登録商標)と接続されたイーサI/F203を介して設定装置101との間で通信を行い、PLCネットワークと接続されたPLC I/F204を介して子機103a−103nとの間で通信を行う。
第1の実施形態では、親機102と子機103a〜103nとの間で行われる登録処理について説明する。図4は、親機102の有する機能を図2における物理的構成と対応した形で示す機能ブロック図である。図4において、CPU201は、登録処理部401、秘密アドレス生成・設定部404の機能を有する。記憶部202は、登録情報保存部405の機能を有する。イーサI/F203は、第1通信部407の機能を有する。PLC I/F204は、第2通信部408の機能を有する。登録情報保存部405は、登録された子機103の固有アドレスや固有鍵(すなわち、子機103の登録情報)を保存する。
次に、図6、図8、図9を用いて、登録処理の概要について説明する。図6は、登録処理の全体の流れを示すシーケンス図である。また、図8は、設定装置101と親機102との間で交換される外部コマンドのフォーマットを示す図である。図9は、親機102と子機103との間で交換される登録処理に関するメッセージのフォーマットを示す図である。
図7は、初期登録処理の詳細を示すシーケンス図である。ここで、初期登録とは、まだ登録が完了していない子機103(すなわち、登録情報保存部504に登録情報をもっていない子機103)を対象に実施される登録処理のことである。図10は、親機102が実行する初期登録処理を示したフローチャートである。図11は、子機103a−103nが実行する初期登録処理を示したフローチャートである。
図7を参照して、親機102が、設定装置101から登録開始要求810を受信すると、既に登録処理中か否か、登録可能な子機の台数が満了したか否か、子機の情報リスト814に含まれた子機103が既に登録されているか否か、または子機103の識別情報に異常があるか否かなどを確認し、確認結果を登録開始応答820に格納して設定装置101に送信する。親機102は、登録実行タイプに指定された初期登録が実行可であり、かつ子機の情報リストに異常がない場合は、以下の初期登録処理を開始する。
以下では、初期登録処理が完了した子機103と親機102との間で行われる第1の再登録処理について説明する。図12は、第1の再登録処理の詳細を示すシーケンス図である。ここで、第1の再登録処理とは、既に登録が完了している子機(すなわち、登録情報保存部504に登録情報が保持されている子機)との間で行われる登録処理のことである。第1の再登録処理は、例えば、親機102が故障により交換または復活(登録情報は破損)した場合等に実施される。以下、交換及び故障前の親機のことを元親機と記す。
第1の再登録処理の代わりに、以下で説明する第2の再登録処理を用いて行ってもよい。図16は、第2の再登録処理の詳細を示すシーケンス図である。図17は、第2の再登録処理において設定装置101と親機102との間で交換される外部コマンドのうち、登録開始要求1710のフォーマットを示す図である。その他のメッセージについては、第1の再登録処理の際に交換される外部コマンドと同じフォーマットであるため、説明を省略している。
以下では、秘密アドレスとして、秘密MACアドレスの生成方法の一例を示す。
秘密MACアドレス(シリアルID部分):=Hash(変換マスタコード || 識別情報 || 秘密アドレス生成子)
第2の実施形態は、親機102と子機103a−103nとの間で行われる、初期登録処理と、再登録処理の処理手順とが第1の実施形態と異なる。親機102及び子機103の機能ブロック図は、第1の実施形態と同様なので、図4及び図5を援用する。以下、第1の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。
ステップS1001(図21参照)において、親機102は、登録開始要求810(図8参照)の子機の情報リスト814中に含まれる各子機の識別情報に基づいて、秘密アドレス生成子を選択及び子機の秘密アドレスを生成する。
以下では、第2の実施形態に係る第1の再登録処理について、初期登録処理と異なる動作について説明する。図23は、第2の実施形態に係る親機102が実行する第1の再登録処理を示したフローチャートである。図24は、第2の実施形態に係る子機103a−103nが実行する第1の再登録処理を示したフローチャートである。図23では、第1の再登録処理のうち初期登録と同じ処理については、図21と同じ符号を付与している。図23における第1の再登録処理のうち、図21における初期登録処理と異なるのは、ステップS1002の代わりにステップS1401を行う点である。また、図23における第1の再登録処理は、第1の実施形態に係る第1の再登録処理(図14参照)から、ステップS1003、S1004、S1014の動作を省略したものである。
以下では、第2の実施形態に係る第2の再登録処理について、第1の再登録処理と異なる動作について説明する。図25は、第2の実施形態に係る親機102が実行する第2の再登録処理を示したフローチャートである。図26は、第2の実施形態に係る子機103a−103nが実行する第2の再登録処理を示したフローチャートである。図25では、第2の再登録処理のうち第1の再登録処理と同じ処理については図23と同じ符号を付与している。図25における第2の再登録処理のうち、図23における第1の再登録処理と異なるのは、ステップS1401が削除された点と、ステップS1005の代わりにステップS1902が行われる点である。また、図25における第2の再登録処理は、第1の実施形態に係る第2の再登録処理(図19参照)から、ステップS1003、S1004の動作を省略したものである。
第3の実施形態では、固有鍵の共有が完了した親機と子機との間で通信鍵を共有するための認証処理について説明する。初期登録処理が完了すれば、子機103a−103nは、親機102の固有アドレスを宛先に指定して、親機102に認証処理を要求し、親機102から通信鍵の配付を受けることが可能である。以下、初期登録処理、及び再登録処理に加えて、認証処理を行う親機102及び子機103の構成について説明する。図27は、第3の実施形態に係る親機102の機能ブロック図である。図27において、CPU201は、登録処理部401、秘密アドレス生成・設定部404に加えて、通信認証部402の機能を有する。記憶部202は、登録情報保存部405に加えて、通信鍵保存部406の機能を有する。イーサI/F203が第1通信部407の機能を有し、PLC I/F204が第2通信部408の機能を有する点は、第1及び第2の実施形態と同様である。
102 親機
103 子機
201 CPU
202 記憶部
203 イーサ I/F
204 PLC I/F
301 CPU
302 記憶部
303 PLC I/F
401 登録処理部
402 通信認証部
404 秘密アドレス生成・設定部
405 登録情報保存部
406 通信鍵保存部
407 第1通信部
408 第2通信部
501 登録処理部
502 通信認証部
503 秘密アドレス生成・設定部
504 登録情報保存部
505 通信鍵保存部
506 第2通信部
Claims (17)
- 子機の登録を管理する親機であって、
前記子機の識別情報の入力を受け付ける第1通信部と、
生成される毎に異なる値となる秘密アドレス生成子を生成し、当該生成した秘密アドレス生成子と前記子機の識別情報とに基づいて、前記子機の固有アドレスの代わりに一時的に用いられる子機の秘密アドレスを生成する秘密アドレス生成・設定部と、
前記子機との間で登録処理に関する通知を送受信すると共に、前記秘密アドレス生成子が格納された登録開始通知を前記子機にブロードキャストで送信し、前記子機に登録処理に関する通知を送信する際に、前記子機の秘密アドレスを前記子機の宛先として記載し、前記親機の固有アドレスを送信元として記載する第2通信部と、
前記子機の登録情報を保存する登録情報保存部と、
前記子機との間の通信を暗号化する際に用いる暗号鍵である登録認証鍵を生成し、当該生成した登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を前記子機との間で送受信することで、前記子機の固有鍵を生成し、前記子機から前記登録認証鍵または前記子機の固有鍵で暗号化された前記子機の固有アドレスを受信し、前記子機の識別情報と、前記子機の固有アドレスと、前記子機の固有鍵とを対応付けて、前記登録情報保存部に保存する登録処理部とを備える、親機。 - 前記登録処理部は、前記子機に登録要求として登録認証鍵生成情報を送信し、前記子機から登録応答として登録認証鍵生成情報を受信し、当該送信した登録認証鍵生成情報と、当該受信した登録認証鍵生成情報と、前記子機の識別情報とに基づいて、前記登録認証鍵を生成することを特徴とする、請求項1に記載の親機。
- 前記登録処理部は、前記子機からチャレンジ平文を受信し、当該受信したチャレンジ平文を前記登録認証鍵を用いて暗号化したチャレンジ暗号文を前記子機に送信することで、前記親機と前記子機との間で共通の前記登録認証鍵が生成されたことを確認する、請求項2に記載の親機。
- 前記登録処理部は、前記子機から鍵生成要求として前記登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を受信し、前記子機に鍵生成応答として前記登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を送信し、当該受信した固有鍵生成情報と、当該送信した固有鍵生成情報とに基づいて、前記子機の固有鍵を生成することを特徴とする、請求項1に記載の親機。
- 前記登録処理部は、前記子機から前記子機の固有アドレスが暗号化された固有アドレス通知を受信すると、暗号化された前記子機の固有アドレスを前記登録認証鍵または前記子機の固有鍵で復号化し、前記子機の識別情報と、前記子機の固有アドレスと、前記子機の固有鍵とを対応付けて、前記登録情報保存部に保存し、前記子機の登録処理を完了することを特徴とする、請求項4に記載の親機。
- 前記登録処理部は、前記親機に接続されたすべての子機の登録処理が完了すれば、前記秘密アドレスの使用を終了する登録終了通知を前記子機にブロードキャストで送信することを特徴とする、請求項5に記載の親機。
- 前記登録処理部は、前記登録情報保存部に前記子機の識別情報、前記子機の固有アドレス及び前記子機の固有鍵が存在しているか否かを判定し、前記子機の識別情報、前記子機の固有アドレス及び前記子機の固有鍵が存在している場合、前記子機の識別情報及び前記子機の固有アドレスを保持したまま、前記子機の固有鍵のみを更新することを特徴とする、請求項1に記載の親機。
- 登録を管理する親機に接続された子機であって、
前記親機との間で登録処理に関する通知を送受信すると共に、前記親機から生成される毎に異なる値となる秘密アドレス生成子が格納された登録開始通知を受信し、前記親機に登録処理に関する通知を送信する際に、前記秘密アドレス生成子から生成された前記子機の秘密アドレスを前記子機の送信元として記載し、前記親機の固有アドレスを宛先として記載する第2通信部と、
前記親機から受信した前記秘密アドレス生成子と、前記子機の識別情報とに基づいて、前記子機の固有アドレスの代わりに一時的に用いられる前記子機の秘密アドレスを生成する秘密アドレス生成・設定部と、
前記親機に関する情報を保存する登録情報保存部と、
前記親機との間の通信を暗号化する際に用いる暗号鍵である登録認証鍵を生成し、当該生成した登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を前記親機との間で送受信することで、前記子機の固有鍵を生成し、前記親機に前記登録認証鍵または前記子機の固有鍵で暗号化された前記子機の固有アドレスを送信し、前記子機の固有鍵を前記親機の固有アドレスと対応付けて前記登録情報保存部に保存する登録処理部とを備える、子機。 - 前記登録処理部は、前記親機から登録要求として登録認証鍵生成情報を受信し、前記親機に登録応答として登録認証鍵生成情報を送信し、当該受信した登録認証鍵生成情報と、当該送信した登録認証鍵生成情報と、前記子機の識別情報とに基づいて、前記登録認証鍵を生成することを特徴とする、請求項8に記載の子機。
- 前記登録処理部は、ランダムに生成したチャレンジ平文を前記親機に送信し、前記親機から受信したチャレンジ暗号文を前記登録認証鍵を用いてチャレンジ平文を復号化し、当該生成したチャレンジ平文と当該符号化されたチャレンジ平文とが一致した場合に、前記親機と前記子機との間で共通の前記登録認証鍵が生成されたことを確認する、請求項9に記載の子機。
- 前記登録処理部は、前記子機に鍵生成要求として前記登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を送信し、前記親機から鍵生成応答として前記登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を受信し、当該送信した固有鍵生成情報と、当該受信した固有鍵生成情報とに基づいて、前記子機の固有鍵を生成することを特徴とする、請求項8に記載の子機。
- 前記登録処理部は、前記親機から前記鍵生成応答を受信すると、前記登録認証鍵または前記子機の固有鍵で前記子機の固有アドレスを暗号化し、当該暗号化された前記子機の固有アドレスが格納された固有アドレス通知を前記親機に送信することを特徴とする、請求項11に記載の子機。
- 前記登録処理部は、前記子機の固有鍵を前記親機の固有アドレスと対応付けて前記登録情報保存部に記憶することを特徴とする、請求項12に記載の子機。
- 前記登録処理部は、前記親機から前記秘密アドレスの使用を終了する登録終了通知を受信した時点で、前記秘密アドレスの使用を終了することを特徴とする、請求項13に記載の子機。
- 前記登録処理部は、前記登録情報保存部に前記親機の固有アドレス及び前記子機の固有鍵が保存されているか否かを判定し、前記親機の固有アドレス及び前記子機の固有鍵が保存されている場合、前記親機が既に前記子機の固有アドレスを保持していると判断し、前記固有アドレス通知を前記親機に送信しないことを特徴とする、請求項12に記載の子機。
- 子機の登録を親機が管理する方法であって、
前記親機は、前記子機の登録情報を保存する登録情報保存部を備え、
生成される毎に異なる値となる秘密アドレス生成子を生成し、前記秘密アドレス生成子と前記子機の識別情報とに基づいて、前記子機の固有アドレスの代わりに一時的に用いられる子機の秘密アドレスを生成するステップと、
前記秘密アドレス生成子が格納された登録開始通知を前記子機にブロードキャストで送信するステップと、
前記子機との間で登録処理に関する通知を送受信すると共に、前記子機に登録処理に関する通知を送信する際に、前記子機の秘密アドレスを前記子機の宛先として記載し、前記親機の固有アドレスを送信元として記載するステップと、
前記子機との間の通信を暗号化する際に用いる暗号鍵である登録認証鍵を生成し、当該生成した登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を前記子機との間で送受信するステップと、
前記子機から前記登録認証鍵で暗号化された前記子機の固有アドレスを受信するステップと、
前記固有鍵生成情報から前記子機の固有鍵を生成するステップと、
前記子機の識別情報と、前記子機の固有アドレスと、前記子機の固有鍵とを対応付けて、前記登録情報保存部に保存するステップとを備える、方法。 - 登録を管理する親機に接続された子機が前記親機を確認する方法であって、
前記子機は、前記親機に関する情報を保存する登録情報保存部を備え、
前記親機から生成される毎に異なる値となる秘密アドレス生成子が格納された登録開始通知を受信するステップと、
前記親機から受信した前記秘密アドレス生成子と、前記子機の識別情報とに基づいて、前記子機の固有アドレスの代わりに一時的に用いられる前記子機の秘密アドレスを生成するステップと、
前記親機に登録処理に関する通知を送信する際に、前記子機の秘密アドレスを前記子機の送信元として記載し、前記親機の固有アドレスを宛先として記載するステップと、
前記親機との間の通信を暗号化する際に用いる暗号鍵である登録認証鍵を生成し、当該生成した登録認証鍵で暗号化された固有鍵生成情報を前記親機との間で送受信するステップと、
前記親機に前記登録認証鍵で暗号化された前記子機の固有アドレスを送信するステップと、
前記子機の固有鍵を生成するステップと、
前記子機の固有鍵を前記親機の固有アドレスと対応付けて前記登録情報保存部に保存するステップとを備える、方法。
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