JPWO2015128895A1 - 証明書管理装置、及び証明書管理方法 - Google Patents

Abstract

本発明では、最も古く参照された証明書を消去しつつ、重要な証明書を残すことができる証明書管理装置を提供する。更新判断情報出力部は、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報を出力する。証明書キャッシュは、揮発メモリ上で前記証明書を記憶する。演算部は、前記更新判断情報出力部により出力された前記更新判断情報と前記証明書とを対応付けて前記証明書キャッシュに記憶し、前記証明書キャッシュに記憶された前記更新判断情報に基づき、前記更新判断情報に対応付けられた前記証明書を更新する。

Description

本発明は、電子証明書を用いてメッセージや証明書の検証を行なう証明書管理装置に関する。

従来、例えば、自動車において、自動車に搭載する通信装置（以下、車載器と呼ぶ）と、道路に設置される通信装置（以下、路側機と呼ぶ）が無線通信を行ない、運転者に渋滞情報を提供するシステムが利用されている。また、車載器同士が無線通信しながら、運転支援や自動運転を行なうシステムの検討がなされている。これらのシステムでは、人命が関わるため、送信されるメッセージに対する秘匿性や完全性が求められる。

秘匿性や完全性を保証するために、これらの通信装置は、電子証明書（ＥＥ（Ｅｎｄ Ｅｎｔｉｔｙ）証明書）を搭載し、送信するメッセージなどのデータに対して署名や秘匿を行なう。電子証明書は、通信装置ごとに発行されるため、メッセージに自身の証明書を添付して送信する。メッセージを受信した通信装置は、受信した電子証明書が所定の認証機関が発行した電子証明書かどうかを、認証機関の電子証明書（ＣＡ（Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）証明書）を用いて検証し、検証をパスしたＥＥ証明書によって、当該メッセージの署名を検証する。以下、電子証明書を、単に証明書と呼ぶ。

通常、運転支援や自動運転を行なうシステムでは、１秒間に２０００〜４０００メッセージを処理する必要があり、その署名検証には膨大な時間がかかる。そのため、一度検証した証明書を、キャッシュに格納して、以降の署名検証を省略する方法が提案されている。

しかし、通常、キャッシュのサイズは有限であり、キャッシュサイズの上限以上に証明書を格納できない。これに対し、キャッシュの一部を上書きして証明書を格納する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。また、一般的なデータについて、キャッシュの上書きを行なう装置も提案されている（例えば、特許文献２）。

特許第４６２４０９９号公報 特開平０４−１４９６７６号公報

特許文献１によれば、証明書を格納するためのメモリ量を圧縮するために、公開鍵のダイジェストを記録する証明書テーブルを保持する。証明書テーブルには、公開鍵のハッシュ、有効期限、上位証明書へのポインタ、使用カウンタが格納され、ある証明書が参照された場合、当該証明書のカウンタ及び上位証明書のカウンタを１ずつインクリメントする旨の記載がある。しかし、この場合、参照頻度の多い証明書が優先的に残る。運転支援や自動運転を行なうシステムでは、最近参照された証明書を優先的に残す必要があるため、この方式には適さない。

一方、特許文献２によれば、一番古く検索されたデータを自動的に削除するために、登録及び検索されたデータに対応する補助データの内容を内部で保持するカウンタの値に書きかえる旨の記載がなされている。しかし、本方式をそのまま適用する場合、参照日時が古くても、残しておくべきＣＡ証明書を消去してしまう可能性がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、最も古く参照された証明書を消去しつつ、重要な証明書を残すことができる証明書管理装置を提供する。

上記で述べた課題を解決するため、本発明の証明書管理装置は、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報を出力する更新判断情報出力部と、揮発メモリ上で前記証明書を記憶するキャッシュメモリである証明書キャッシュと、前記更新判断情報出力部により出力された前記更新判断情報と前記証明書とを対応付けて前記証明書キャッシュに記憶し、前記証明書キャッシュに記憶された前記更新判断情報に基づき、前記更新判断情報に対応付けられた前記証明書を更新する演算部とを備える。

本発明によれば、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報を、証明書に対応付けて記憶し、この更新判断情報を利用して、更新する証明書の優先度を決めることにより、最も古く参照された証明書を消去しつつ、重要な証明書を残すことができるという効果がある。

実施の形態１に係る証明書管理装置の一構成例を示す構成図である。 証明書キャッシュ、証明書ストア、内蔵カウンタの一構成例を示す構成図である。 ＥＥ２証明書がキャッシュにない状態で、ＥＥ２証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 ＣＡ２証明書で署名されたＣＡ３証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 ＥＥ１証明書がキャッシュにある状態で、ＥＥ１証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 キャッシュに空きがない状態でEE3証明書を追加しようとした際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 ＣＡ１証明書で署名されたＥＥ４証明書を追加する場合の動作を示す図である。 実施の形態３に係る証明書管理装置の一構成例を示す構成図である。 証明書キャッシュ、証明書ストア、既定範囲ストアの一構成例を示す構成図である。 ＥＥ２証明書がキャッシュ１００１にない状態で、ＥＥ２証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 ＣＡ２証明書で署名されたＣＡ３証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 ＥＥ１証明書がキャッシュにある状態で、ＥＥ１証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。 キャッシュに空きがない状態で、ＥＥ４証明書を追加しようとした際のキャッシュとストアの動作を示す図である。

実施の形態１．
本実施の形態１では、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報として、内蔵カウンタの値を用いた実施例を示す。

図１は、実施の形態１に係る証明書管理装置の一構成例を示す構成図である。
図１において、証明書管理装置１０１は、演算部１０２と、揮発メモリ１０３と、不揮発メモリ１０４とから構成され、それらが、バス１０５で接続している。揮発メモリ１０３は、小容量で揮発性があるが、高速アクセス可能なメモリであり、不揮発メモリ１０４は、大容量で低速であるが、不揮発性があるメモリである。揮発メモリ１０３には、証明書キャッシュ１０６が格納されている。不揮発メモリ１０４には、証明書ストア１０７と内蔵カウンタ１０８が格納されている。証明書ストア１０７は、証明書記憶部の一例である。また、内蔵カウンタ１０８は、更新判断情報出力部の一例である。

図２は、証明書キャッシュ、証明書ストア、内蔵カウンタの一構成例を示す構成図である。
図２において、証明書キャッシュ２０１は、証明書を参照した際の内蔵カウンタのカウンタ値と証明書を格納するテーブルであり、ＣＡ証明書と検証済みＥＥ証明書を格納する。内蔵カウンタ２０２は、内蔵カウンタ値を格納し、証明書を参照する度に１ずつインクリメントする。証明書ストア２０３は、ＣＡ証明書を格納するテーブルである。以下、証明書キャッシュ、証明書ストアをそれぞれキャッシュ、ストアと呼ぶ。

図３は、ＥＥ２証明書がキャッシュにない状態で、ＥＥ２証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
図３において、ＥＥ２証明書は、ＣＡ２証明書で署名されているものとする。追加前のキャッシュ３０１に空きがある場合は、空き領域にＥＥ２証明書と、その時の内蔵カウンタのカウント値を追加する。キャッシュ３０２では、最下行にＥＥ２証明書が追加され、その時の内蔵カウンタのカウント値として０００３が追加されている。次に、キャッシュ３０２に追加した後に、内蔵カウンタのカウンタ値をインクリメントする。また、ＣＡ２証明書がキャッシュにない場合は、ストア３０３から当該証明書とその時の内蔵カウンタのカウント値を同様に追加する。キャッシュ３０２の内蔵カウントでは、ＥＥ２証明書とＣＡ２証明書が追加されているため、カウント値は２つインクリメントされて０００５になっている。また、ＣＡ２証明書がキャッシュにある場合は、カウンタ値のみを更新する。

図４は、ＣＡ２証明書で署名されたＣＡ３証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
キャッシュに対する動作はＥＥ証明書のときと同じであるが、ＣＡ証明書の場合は、ストア４０３にもＣＡ３証明書を追加する。ストアに書き込む余地のない場合は、エラーで返してもよいし、不要なＣＡ証明書を削除して上書きしてもよい。

図５は、ＥＥ１証明書がキャッシュにある状態で、ＥＥ１証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
図５では、キャッシュ５０１にＥＥ１証明書及びＣＡ１証明書があるため、キャッシュ上の当該証明書のカウンタ値のみを更新する。

図６は、キャッシュに空きがない状態でEE3証明書を追加しようとした際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
図６において、ＥＥ３証明書はＣＡ３証明書で署名されているものとする。まず、キャッシュ６０１に記憶されている各証明書のうち最もカウンタ値の小さいもの（図６ではＥＥ１証明書）のエントリーをＥＥ３証明書に更新する。その際の内部カウンタ値０００５も、ＥＥ３証明書に対応するカウンタ値の場所に同様に書き込む。証明書とカウンタ値の書き込み後に、内蔵カウンタのカウンタ値をインクリメントし、０００６とする。また、キャッシュ６０１に記憶されている証明書のうち、次にカウンタ値の小さいもの（図６ではＣＡ１証明書）のエントリーをＣＡ３証明書に更新する。キャッシュ６０２のカウンタ値も同様に、０００６に更新する。更新後に、内蔵カウンタの値をインクリメントして０００７とする。
なお、上記では最もカウンタ値の小さいものを更新したが、カウンタ値が閾値以下の場合に更新しても良い。

以上のように、本実施の形態１の発明は、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報として内蔵カウンタのカウンタ値を用い、証明書にカウンタ値を対応付けて記憶し、このカウンタ値を利用して、更新する証明書の優先度を決めることにより、最も古く参照された証明書を消去しつつ、最近参照された証明書を残すことができるという効果がある。

実施の形態２．
実施の形態１では、更新判断情報として内蔵カウンタのカウンタ値を用いて更新する証明書の優先度を決めたが、実施の形態２では、証明書キャッシュについて、格納するＣＡ証明書とＥＥ証明書の比率を一定に保つことで、過剰にＣＡ証明書が削除されるのを防ぐ証明書管理装置の実施例を示す。

図７は、ＣＡ１証明書で署名されたＥＥ４証明書を追加する場合の動作を示す図である。
図７では、キャッシュに格納するＣＡ証明書とＥＥ証明書の比を、２：３とした場合の例を示す。実施の形態１では、キャッシュ７０１の証明書に対して、最も値の小さいＣＡ２証明書にＥＥ４証明書を上書きするところであるが、実施の形態２では、比を一定に保つため、ＥＥ証明書の中で最も値の小さいＥＥ１証明書のエントリーに上書きする。また、その時の内蔵カウンタの値０００８も同様に書き込む。ＣＡ１証明書は、既にキャッシュに格納されているため、カウンタ値のみ更新して０００９とする。

以上のように、本実施の形態２の発明は、格納するＣＡ証明書とＥＥ証明書の比を一定にすることにより、過剰にＣＡ証明書が削除されるのを防ぐことができるという効果がある。また、ＣＡ証明書とＥＥ証明書のキャッシュを分けて持つ場合に比べ、格納する証明書の比を動的に変えることができ、当該装置の環境に合わせて適切な比に保つことができるという効果がある。

実施の形態３．
本実施の形態３では、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報として、地理的位置情報を用いて、特定の位置周辺の証明書を優先的に残すようにした実施例を示す。

図８は、実施の形態３に係る証明書管理装置の一構成例を示す構成図である。
図８において、証明書管理装置１０１は、演算部１０２と、揮発メモリ１０３と、不揮発メモリ１０４と、現在位置取得部８０１とから構成され、それらが、バス１０５で接続している。現在位置取得部８０１は、更新判断情報出力部の一例である。揮発メモリ１０３は、小容量で揮発性があるが、高速アクセス可能なメモリであり、不揮発メモリ１０４は、大容量で低速であるが、不揮発性があるメモリである。現在位置取得部８０１は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の位置情報を取得する装置である。揮発メモリ１０３には、証明書キャッシュ１０６が格納されている。不揮発メモリ１０４には、証明書ストア１０７と、既定範囲ストア８０２が格納されている。既定範囲ストア８０２は、既定範囲記憶部の一例である。

図９は、証明書キャッシュ、証明書ストア、既定範囲ストアの一構成例を示す構成図である。
図９において、証明書キャッシュ１０６には、地理的位置情報、証明書を記録する。地理的位置情報には、記録する証明書がＣＡ証明書であれば当該証明書が有効な地理的範囲を記録し、ＥＥ証明書の場合は、当該証明書を取得したときの地理的位置を記録する。
証明書ストア１０７には、ＣＡ証明書と、当該証明書の有効な地理的範囲を記録する。有効な地理的範囲に制約がない場合は、それを示す情報を記録する。
既定範囲ストア８０２は、予め定めた複数の地理的範囲を記録する。ここに定めた範囲内のキャッシュ上の証明書は、優先的に残す。位置や範囲の表記方法は任意でよい。図９の例では、位置を緯度経度で表記し、範囲を、位置の2点を対角線とする長方形とする。以降、位置と範囲の表記はこれに準じるものとする。

図１０は、ＥＥ２証明書がキャッシュ１００１にない状態で、ＥＥ２証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
ＥＥ２証明書は、ＣＡ２証明書で署名されているものとする。追加前のキャッシュ１００１に空きがある場合は、空き領域にＥＥ２証明書と、その時の現在位置の値を追加する。また、ＣＡ２証明書がキャッシュ１００１にない場合は、ストア１００３から当該証明書と有効範囲を同様に追加する。ＣＡ２証明書がキャッシュにある場合は何もしない。

図１１は、ＣＡ２証明書で署名されたＣＡ３証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
ストア１１０３において、有効範囲にｅｖｅｒｙｗｈｅｒｅとあるＣＡ２証明書は、任意の場所で有効な証明書とする。キャッシュに対する動作はＥＥ証明書のときと同じであるが、ＣＡ証明書の場合は、ストアにも追加する。ストアに書き込む余地のない場合は、エラーで返してもよいし、不要なＣＡ証明書を削除して上書きしてもよい。ＣＡ３証明書の有効範囲が定められている場合は、当該有効範囲をキャッシュ１１０２とストア１１０３に追加する。有効範囲が特に定められてない場合は、上位証明書であるＣＡ２証明書の有効範囲を継承してもよい。

図１２は、ＥＥ１証明書がキャッシュにある状態で、ＥＥ１証明書を追加する際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
キャッシュ１２０１にＥＥ１証明書及びＣＡ１証明書があるため、キャッシュ上の当該証明書の位置情報を、現在位置に更新する。

図１３は、キャッシュに空きがない状態で、ＥＥ４証明書を追加しようとした際のキャッシュとストアの動作を示す図である。
まず、既定範囲ストア１３０５に格納されている既定範囲に含まれる証明書（図１３の場合は、ＥＥ２証明書）を検索する。検索にマッチした証明書（ＥＥ２証明書）を除き、残りの証明書において、現在位置より最も遠い位置の証明書（図１３の場合は、ＥＥ３証明書）に上書きする。ＣＡ証明書も同様に、既定範囲情報に記載されている位置を含む証明書を残し、現在位置から最も遠い範囲を指定している証明書に上書きする。
なお、上記では最も遠い位置の証明書に上書きしたが、現在位置からの距離が閾値以上の場合に上書きしても良い。
また、実施の形態２と同様に、格納するＣＡ証明書とＥＥ証明書の比率を一定に保つように証明書を選択する機能を追加してもよい。

以上のように、本実施の形態３の発明は、現在位置から最も離れている証明書は、最も参照されにくいため、これらを優先的に削除することで、証明書管理を効果的に行なうことができる。特に、自動車に搭載するような場合、現在位置は刻々と変化するため、効果的に証明書を管理できる。また、特定の位置の証明書を優先的に残すことで、例えば、通勤路や自宅周辺の路側機の証明書を優先的に残すことができ、証明書管理を効果的に行なうことができる。

１０１ 証明書管理装置、１０２ 演算部、１０３ 揮発メモリ、１０４ 不揮発メモリ、１０５ バス、１０６ 証明書キャッシュ、１０７ 証明書ストア、１０８ 内蔵カウンタ、２０１ 証明書キャッシュ（構成）、２０２ 内蔵カウンタ（構成）、２０３ 証明書ストア（構成）、８０１ 現在位置取得部、８０２ 既定範囲ストア。

Claims (17)

1. 証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報を出力する更新判断情報出力部と、
   揮発メモリ上で前記証明書を記憶するキャッシュメモリである証明書キャッシュと、
   前記更新判断情報出力部により出力された前記更新判断情報と前記証明書とを対応付けて前記証明書キャッシュに記憶し、前記証明書キャッシュに記憶された前記更新判断情報に基づき、前記更新判断情報に対応付けられた前記証明書を更新する演算部と
   を備えた証明書管理装置。
2. 前記更新判断情報出力部は、前記更新判断情報として前記証明書を参照する度にインクリメントするカウンタ値を出力し、
   前記演算部は、前記証明書キャッシュに記憶された前記カウンタ値に基づき、前記カウンタ値に対応付けられた前記証明書を更新する請求項１記載の証明書管理装置。
3. 不揮発メモリ上に認証機関が発行したＣＡ（Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）証明書を記憶する証明書記憶部を備え、
   前記演算部は、前記証明書記憶部に記憶した前記ＣＡ証明書を用いて証明書を検証し、検証済みの前記証明書を前記証明書キャッシュに記憶する際に、前記証明書の検証に用いた前記ＣＡ証明書を前記カウンタ値と対応付けて前記証明書キャッシュに記憶する請求項２記載の証明書管理装置。
4. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに追加する証明書が前記ＣＡ証明書である場合、前記証明書記憶部にも前記ＣＡ証明書を追加する請求項２記載の証明書管理装置。
5. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに追加する証明書またはＣＡ証明書が前記証明書キャッシュに存在する場合、前記証明書キャッシュに記憶されている証明書またはＣＡ証明書に対応付けられたカウンタ値を前記更新判断情報出力部が出力するカウンタ値に更新する請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の証明書管理装置。
6. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに前記証明書を追加する空き領域がない場合、前記証明書キャッシュに記憶されている前記カウンタ値が閾値以下である前記証明書を削除し、追加する前記証明書を前記更新判断情報出力部が出力する前記カウンタ値と対応付けて前記証明書キャッシュに記憶する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の証明書管理装置。
7. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに記憶する前記証明書の検証に用いた前記ＣＡ証明書を前記証明書キャッシュに記憶する請求項６記載の証明書管理装置。
8. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに前記証明書を追加する空き領域がない場合、前記証明書キャッシュに記憶されている証明書数とＣＡ証明書数との比が一定となるように削除する証明書を選択する請求項６または請求項７記載の証明書管理装置。
9. 前記更新判断情報出力部は、前記更新判断情報として現在位置を出力し、
   前記演算部は、前記証明書キャッシュに記憶された前記現在位置に基づき、前記現在位置に対応付けられた前記証明書を更新する請求項１記載の証明書管理装置。
10. 不揮発メモリ上に認証機関が発行したＣＡ（Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）証明書と前記ＣＡ証明書が有効な地理的範囲を示す有効範囲情報と対応付けて記憶する証明書記憶部を備え、
    前記演算部は、前記証明書記憶部に記憶した前記ＣＡ証明書を用いて証明書を検証し、検証済みの前記証明書を前記証明書キャッシュに記憶する際に、前記証明書の検証に用いた前記ＣＡ証明書を前記有効範囲情報と対応付けて前記証明書キャッシュに記憶する請求項１０記載の証明書管理装置。
11. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに追加する証明書が前記ＣＡ証明書である場合、前記証明書記憶部にも前記ＣＡ証明書を追加する請求項１０記載の証明書管理装置。
12. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに追加する証明書が前記証明書キャッシュに存在する場合、前記証明書キャッシュに記憶されている証明書に対応付けられた現在位置を前記更新判断情報出力部が出力する現在位置に更新する請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の証明書管理装置。
13. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに前記証明書を追加する空き領域がない場合、前記証明書キャッシュに記憶されている前記現在位置または前記有効範囲情報が、前記更新判断情報出力部が出力する現在位置からの距離が閾値以上である前記証明書または前記ＣＡ証明書を削除し、追加する前記証明書を前記更新判断情報出力部が出力する前記現在位置と対応付けて、または追加する前記ＣＡ証明書を前記証明書記憶部に記憶された前記有効範囲情報と対応付けて、前記証明書キャッシュに記憶する請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の証明書管理装置。
14. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに記憶する前記証明書の検証に用いた前記ＣＡ証明書を前記証明書キャッシュに記憶する請求項１３記載の証明書管理装置。
15. 既定の地理的範囲を示す既定範囲を記憶する既定範囲記憶部を備え、
    前記演算部は、前記証明書キャッシュに記憶されている前記現在位置または前記有効範囲情報が前記既定範囲記憶部に記憶された前記既定範囲内にある場合、削除対象から除外する請求項１３または請求項１４記載の証明書管理装置。
16. 前記演算部は、前記証明書キャッシュに前記証明書を追加する空き領域がない場合、前記証明書キャッシュに記憶されている証明書数とＣＡ証明書数との比が一定となるように削除する証明書を選択する請求項１４または請求項１５記載の証明書管理装置。
17. 証明書を管理する証明書管理装置の証明書管理方法であって、
    更新判断情報出力部が、証明書を更新するか否かを判断する情報である更新判断情報を出力する更新判断情報出力ステップと、
    証明書キャッシュが、揮発メモリ上で前記証明書をキャッシュメモリに記憶する証明書キャッシュ記憶ステップと、
    演算部が、前記更新判断情報出力ステップにより出力された前記更新判断情報と前記証明書とを対応付けて前記証明書キャッシュに記憶し、前記証明書キャッシュに記憶された前記更新判断情報に基づき、前記更新判断情報に対応付けられた前記証明書を更新する更新ステップと
    を備えた証明書管理方法。

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